JPS5951982A - コ−クス炉ガスから高発熱量ガスを製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、コークス炉ガスを天然ガスと同等の直売熱
量を有するガスに変成する方法に係わるものである。　
　　　□ コ」クス炉ガスは、石炭を乾留してコークスを！！！造
する際に、副産物として多量に副生ずるガスであり、そ
の多くは都市ガス用として供給されており、長期的に安
定して供給用能な極めて重要な都市ガス−である。

他方近年、コークス炉ガスより発熱量の商い天然ガスが
ミその賦存量が膨大であること、ガス供給上発熱量が１
１い程有利であること及び清浄なガスであること等から
、都市ガスとして注目されるに至り、現在すでにこの天
然ガスが都市ガスとして供給されｔいる地区は多く、ま
た今後それへの転換が予定されている地区もある。

ところで、都市ガス源のすべてを天然ガスに依存するこ
とは、都市ガスとしてのエネルギーの永続的な安定供給
の面からは望ましくなく、コークス炉ガスをも都市□ガ
ス源として（ＵＭしておくことがエネルギー政策上必要
不ロＪ欠である。

しかしながら、通常コークスかガスの発！：ハ量は５０
００Ｋｃａｌ／　Ｎｎ？程度であるのに対して、天然ガ
スのそれはほぼ１１０００　Ｋｃａｌ／　Ｎｒ＋？前後
の商売熱量をＹｌ−するものであることから、同一専管
を共用してそれらを供給するには互換性がなく、結果と
して都市ガスが従来のコークス炉ガスから天然ガスに変
換された地域においては、あたら多量に副生ずるコーク
スリ１ガスの都市ガスとしての供給を停止し、別途新た
にその用途を模索しなければならない等の不都合があっ
た。

このような不都合を回避し、天然ガスとの互換性を確保
するためには、コークス炉ガスに発熱量の晶い増熱剤例
えばプロパンやブタン等の炭化水素類を添加混合するこ
とやそれら又はナフリ′を炭素源としてコークス炉ガス
を改質することが考えられるが、これらとて炭素力１や
増熱剤として高価な炭化水素類を多量に必要とするもの
であり、あまり得策であるとは自い難く、このような炭
素源や増熱剤の多量の追加なくしてコークス炉ガスを＋
Ｎ１発熱量のガスに変換する技術の（「１［立について
は長らく当業界の嘱望するところであった。

本発明は、従来の上述のような不都合を解消せんがため
になされたものであって、通常ｆ４られるコークスリ１
ガスにわずかな操作４施ずことによって、該コークス炉
ガスを天然ガスと同等の商売熱量を有するガス（以［・
代替入熱ガスという）に変換する方法を提供することを
目的とし、その要旨は石炭を乾留して得られるコークス
かガスと炭素相をガス化して得られる炭素酸化物を豊富
に含有するガス（発生炉ガス）とを混合して原料カスと
なすと共に、該原料ガス中の水素と一酸化炭素及び／又
は二酸化炭素とを触媒の存在士で反応させることにより
炭化水素を生成せしめることを特徴とするコークスかガ
スから１：モ発熱呈ガスを製造する方法に存する。

以−ト本発明を図面をもとに詳細に説明する。

第１図は本発明方法をボず概略流れ図であるが、■はコ
ークス炉団であって、該コークスリ１団１を構成する複
数のか室の各々には原料石炭（白抜き矢印）が順次供給
され、乾留に供される。該石炭の乾留中に発生ずるガス
（コークス炉ガス）は各炉室に設ＬＪられた図ボせざる
上昇管を介して集気管に集められ、ガス処理設備群２に
送られる。

而してガス処理設備群２は通常冷集設０１１１、脱クー
ル設備、脱硫設備、脱アンモニア設備、脱ナフタリン設
備、脱ヘンゾール設備、乾式脱硫設備等から構成されて
いるので、該ガス処理設備群２に導入されたコークス炉
ガスはそれらの設が１テによって脱タール、脱硫、脱ア
ンモニア、脱ナフタリン、脱ヘンゾール等の処理が施さ
れ、清浄なコークス炉ガスとなって次工程に導出される
。この場合において、コークス炉ガスの−・部は、ガス
処理設備群２の途中から半＄ｔ４　Ｍガスとして抜き出
され、石炭乾留用の熱源としてコークス炉団１に供給さ
れる。

なお、コークス炉団ｌの各炉室で乾留されたコークスは
、図ボせさる押出機によってか外に排出され、製品コー
クス（斜線入り矢印）としてその用途に供されるが、そ
の一部は後述する発生炉ガスを製造す−るための原料と
される。

ところで、前記ガス処理設備群２を出たコークス炉ガス
は、その約半量（５６％前ｆ＆　）が水素であり、該水
素と反応せしめて炭化水素となすための炭素源となる一
酸化炭素と二酸化炭素は合計してもほぼ１０％前後しか
含まれておらず、残りはメタンが約２７％、窒素及び不
飽和炭化水素が各々数％という組成であることから、上
記−・酸化炭素と二酸化炭素の全量を炭化水素に変換し
たとしても、変換後のコークスかガスの発熱量は商々７
５００Ｋｃａｌ／　Ｎｎ？にしかならず、天然ガスの１
１０００　Ｋｃａｌ／　Ｎｄには及ばない。

そこで、本発明においては、コークス炉ガス中に不足し
ている炭素源を補うために、炭素相を原料として炭素酸
化物を多量に含むガス（後述するように、炭素相に水蒸
気及び酸素を供給し、部分酸化反応及び水性ガス反応を
起ごさせてｉηられるガスであって、−Ｍ化炭率、二酸
化炭素及び水素を主成分とする。以−ト発生炉ガスとい
う。）を発生せしめ、該発生炉ガスを上記コークス炉ガ
スに添加混入して原料ガスとなし、該原料ガスを代替天
然ガスに変換するのである。

而して、３は上記発生炉ガスを製造するための公知の発
生炉であり、該発生炉３には原料としての炭素材（黒汰
き矢印）が供給されると共に別途水蒸気及び酸素又は空
気が供給されるので、ｌｒｂ温雰温気囲気として部分酸
化反応及び水性ガス反応が起こり炭素酸化物に富んだ発
生炉ガスが得られる。この場合においζ、水蒸気の他は
酸素のみを発生炉３に供給するようにするためには、空
気から酸素を濃ｔｉｄ分離する酸素濃縮装置を光生り１
３の前に設け、該酸素濃縮装置から得られる酸素を供給
するようにすればよい。酸素濃縮装置としては分子篩を
用いるものや深冷分離装置等が挙げられる。又、上記の
炭素材としては通常コークス炉団１から得られるコーク
、スが用いられるが、特にそれに限定されるものではな
く、例えば石油系のオイルコークスや石炭等その他の炭
素材でも良いが、コークス炉団■から排出された赤熱コ
ークスに散水してそれ透冷却する際に該冷却水に同伴し
たり、コークスの移送中や整粒過程で発生する粉コーク
スを用いるのが好ましい。

次に、発生炉３から得られた当初の発生炉ガス中には粉
塵や炭素材中に含まれた硫黄分による硫黄化合−物が若
十含まれていることから、これらを除去すべく発生炉ガ
スは通常の除ｊ！と装置４−脱硫装置５に通される。こ
の場合において脱硫装置５がガスと脱硫液とを向流接触
せしめてガス中の硫黄化合物を脱硫液に移行させる所謂
湿式脱硫方式であるならば、上記向流接触の際にガス中
の粉塵も除去されるので、特に別途除塵装置４を設けな
くても良い。

このようにして得られた清浄な発生りｐガスの組成は、
例えば酸化剤に酸素を用いた場合、−酸化炭素約４５％
、二酸化炭素約１５％、水素約４０％であ”す、この豊
富な−・酸化炭素及び二酸化炭素が代替天然ガスを製造
する際の炭素縣となされる。即ち、」二記発生炉ガスは
、前記ガス処理段ｆｉｈ群２から導出されたコークス炉
ガスに添加混入され、代替天然ガスの原料となって代替
天然ガス製造設備６に供給される。

而して代替天然ガス製造設備６は第２図に不ずとおり昇
圧装置７、脱硫塔等の最終的なガス清浄化装置８及び原
料ガス中の−・酸化炭素及び二酸化炭素と水素とを反応
さ旦て炭化水素にする反応塔９から構成されているので
、該代替天然ガス製造設備しに供給された原料ガスは昇
圧装置′ｌにより５気圧以上に昇圧され、その後ガス清
浄化装置８で最終的なガスの清浄化が行われて後反応ｌ
ｂ９で触媒の存在士原料ガスは代替天然ガスに変えられ
る。

反応塔９は、内部に触媒が充填された円筒状の反応器で
あって、原料ガスが該触媒層を通過する際に触媒の作用
によって該原料ガス中の−・酸化炭素及び／又は二酸化
炭素と水素とが反応して炭素数１〜４の炭化水素が生成
し、残余のガスと共に代替天然ガスとなるようになされ
ている。この時用いられる触媒としては、シリカ又はア
ルミナよりなる担体にニッケル、コバルト、マンガン又
はモリブデン等の単体又は酸化物を担持させた粒状触媒
でよいが、特に炭素数の多い例えばエタン、プロパン、
ブタン、等が多く合成されるようにするためには、シリ
カ又はアルミナよりなる担体に触媒基質としての鉄族全
屈例えばコバルＩ・又は鉄、酸化マンガン、白金族金属
を組合せて担持させた触媒を用いるとよい。

なお、この場合代替天然ガスの発熱量を天然ガスと同等
の１１，０００Ｋｃａｌ／　Ｎｎ？程度にするためには
、メタンの他エタン、プロパン、ブタンが適当量生成す
ることが必要であり、化学量論的に水素と一酸化炭素の
モル比又は水素と５−酸化炭素、二酸化炭素の合計のモ
ル比をほぼ３にしな６Ｊればならないから、コークス炉
ガス及び発生炉カスの組成を勘案しながらそれらの混合
比が決められる。

又、上記モル比を所定の比率にしても代替天然ガス中に
不純物とし°ζ窒素等が多く含まれている場合には、そ
、れらが原因となって所望の発熱量を確保できないこと
もあるので、そのようなときには、別途代替天然ガス製
造設備から得られたガスから上記不純気体を分離除去す
るか、或いはプロパンやブタン等の増４；ｊ５刑を若ト
追加混入ずれはよし・。

第３図は、本発明方法の−・実施態様を４マず流れ図で
あるが、発生炉３から得られた発生炉ガ；（の／ＩＩ？
浄化を既設のカス処理段（Ｊｉ１′Ｉ群２を利用して行
〕ものである。即し、通常コークス製造工場においては
膨大な量のコークスか１ガスを処理するための前述ガス
処理設備群２が設りられているが、この中には脱硫設６
ｊ１°１も設りられているごとから、上記発生り１カス
を該脱硫設Ｄ；１１の前で未脱硫のコークスリ１ガスと
合流せしめ、この時点で代替入熱ガスの原料ガスとなし
、該原料ガスを上記脱硫設置Ａ：！その他の既設ガス処
理膜ｆノ！：ｉて請／１１化して代替火熱ガス製造設ｍ
ｉ　６に供給するものである。このようにすることによ
って新たに発生炉ガス用のガス処理設備を建設する必要
がないので極めて経済的である。　　通常、発生かガス
のコークス炉ガスに対する混合割合は、１１」々１０〜
２０容量％程度であることから、−・般的に余裕を持っ
て設計された既設のガス処理設備群２の処理ｆｉｌ力を
上昇させることなく上記原料カスの清浄化処理はｒｉＪ
能であるが、もし発生炉カスを混入することによって、
ガス処理設備群２のガス処理負イｉＩが過大となり過き
るときにはコークス炉団１−・のイー１炭の供給量を減
少さ・け、コークス炉ガスの発生量をすくなくするとか
、発生炉カスの混入前に所定量のコークス炉ガスを抜き
出し、工場内の燃焼設備の熱源にする等の方策が考えら
れる。

本発明は以上のようになされているので、従来のように
商価なプ１コパンやブタン史にばナフシ゛等を多量に炭
素ｌ、９及び増熱剤として用いることなくコークスリ１
カスを代替入熱ガスに変換することかできるので工業上
極めて有用な発明である。

実施例 イ」炭を乾留して得たコークス炉ガス８２．４容量％に
発生炉より得た発生炉ガス１７．６容里％を混入して原
料ガスとした。この場合におりるコークス炉ガスは通常
のコークスメ′Ｊ１操業によりｆＵられる積装されたコ
ークスリ１カスであり、又、発生かガスは炉内温度１１
００〜１３００°Ｃに制御された発生炉に、炭素材とし
てのコークスと水蒸気及び空気から分少量のブタン（当
初のコークス炉ガスに対しては（よ′１重量％）を熱量
調節用として添加した。

熱量調整後の代替天然ガスの組成及び発熱量は第３表の
とおりであった。

第３表 注＝１９組成は容量％をボす ２、発熱量はＫｃａｌ／　Ｎｎ？ このようにして得られた熱量ｉ周部後の代替天然ガスの
発熱量は、上表のとおり１１，０００Ｋｃａｌ／　Ｎｎ
ｉ’であって天然ガスと同等であるうえ、その燃焼速度
及びウオツベ・インデックスはそれぞれ４１　ｃｍ／ｓ
ｅｃ及び１３．１４０Ｋｃａｌ／　Ｎ＋ｎであり、都市
ガスとしての１３八カス規格に適合している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の各工程を承ず流れ図であり、第２図は
代替天然ガス製造設備内の各工程を丞ず流れ図である。 また第３図は本発明方法の一実施態様を不ず流れ図であ
る。 ■　−−コークス炉団、２−ガス処理設備群、３−発生
か、４−除塵装置、５−　脱硫装置６−−−−代替天然
ガス製造設備、′ｌ　　−昇圧装置、８−　ガス清浄化
装置、９−反応１ｂ 特許出願人　　　関西熱化学株式会社 代理人　弁理士　人　石　征　部 第　　１　　図 第　　３　　図　　− 手続補正書（方式） 昭和５８年に月２日 特許庁長官　若杉和夫殿 １事件の表示 昭和５１年特許願第１］１９’７Ｂ−号２発明の名称 コークス炉ガスから高発熱量ガスを製造する方法３補正
をする者 ４代理人

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）石炭を乾留して得られるコークス炉ガスと炭素材
   をガス化して得られる発生炉ガスとを混合して原料ガス
   となすと共に、該原料ガス中の水素と一酸化炭素及び／
   又は二酸化炭素とを触媒の存在１・で反応させることに
   より炭化水素を生成せしめることを特徴とするコークス
   炉ガスから商売ｍｌ間ガスを製造する方法。
2. （２）炭素材が石炭を乾留して得られるコークスである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項□記載のコーク
   ス炉ガスから市Ｊ発熱量ガスを製造する方法。
3. （３）炭凛祠がる炭を乾留して得られるコークスから発
   生ずる粉コークスであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のコークス炉ガスから商売熱量ガスを製造
   する方法。