JPS60185009A - 合成ガスの製造方法および製造装置 - 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】 本発明は、反応器中での酸素含有ガスによる炭質燃料の
部分燃焼によシ合成ガス全製造し同時的に溶融スラグを
生じ、この溶融スラグが反応器の底部にあるスラグ排出
部を通じて除去され、さらに該溶融スラグか急冷によシ
固化される水浴へと該溶融スラグが重力によシ送られる
合成ガスの製造方法に関する。

酸素含有ガスとして実質的に純粋な酸素によシ炭質燃料
を部分燃焼させると、主に一酸化炭素と水嵩とからなる
合成ガスを生ずる。酸素含有ガスが、空気または富酸素
空気であると、生成した合成ガスは、当然、かなシの量
の窒素を含む。“炭質燃料”とは、通常、石炭または他
の固体燃料、たとえば褐炭、でい炭、木材、コークス、
ススなどを意味するが、液体燃料たとえばタールサンド
オイル、けつ岩油、および液体と粒状固体の燃料の混合
物も可能である。

好ましくは、調節剤も、反応器に導入される。

調節剤の目的は、反応器の温度に調節効果を働かせるた
めである。このことは、調節剤と反応体および／または
合成ガス製造の生成物との間の吸熱反応によシ確保され
る。適当な調節剤は、蒸気および二酸化炭素である。

ガス化は、温度範囲／２００ないし／７００６Ｃ，圧力
範囲ｌないし、２００パールで好ましくは行われる。

合成ガスの製造が行われる反応器は、球形、円錐、ブロ
ック、または円筒の形状であってよい。

好ましくは、反応器は、主に円筒の形状を有している。

炭質燃料および酸素含有ガスの供給は、反応器の底部を
通じて行なってもよい。反応体のうちの７種類を反応器
の底部を通じて供給し、／柚類またはそれ以上の他の反
応体を反応体の側壁を通じて供給することもできる。し
かしながら、燃料、酸素含有ガスおよび調節剤を反応器
の側壁を通じて供給することが好ましい。このことは、
側壁の下部で反応器の軸線に関し対称に配置した少なく
とも２つのバーナーによシ有利に行われる。

スラグの一部は、小滴として合成ガスに連行され、合成
ガスと共に反応器を去る。合成ガスが排出されるガス出
口は、反応器の底部にまたは底部近傍に配置されてもよ
いが、好ましくは、頂部に、または頂部近傍に位置させ
る。

燃焼反応で韮成した液体スラグの１Ａシは、落下し、反
応器底部に位置するスラダシト出部を経て流出される。

ガス化工程からスラグを除くために、ガス化容器の底部
に急冷水浴を配置し、この水浴中で、重力によシ降下す
るスラグが捕捉され、急冷させられ、スラグ粒子または
スラグ凝集物か形成されるようにすることは既知である
。このような粒子形成の後、慣用の装置によシスラグは
水浴から周期的にまたは連続的に取り出される。スラグ
は、水浴の底部のスラグ出口を通じて適切に排出される
。

ガス化反応器と水浴の圧力が／パールよシ高いときは、
スルース容器（ｓｌｕｉｃｉｎｇ　ｖｅｓｓｅｌ　）を
水浴の下方に設けることが有利である。

急冷によシ固化されたスラグの一部は、水浴の水上に浮
いている。時には、反応器のスラグ排出部を経て排出さ
れたスラグの／ないしｇｏ重量％が浮いたままでいる。

浮いているスラグが比較的に厚い層を形成すると、この
層は、溶融スラグが水浴中へ落下するのを妨げ得る。し
たがって、層があまり厚くならないうちに浮いているス
ラグを水から除去することが望ましい。

水浴の底部でスラグ出口を通じて水浴から全ての水を引
き抜くようにして浮いているスラグを除くと、溶融スラ
グが、該スラグ出口の弁に付着し、弁に大きな害をもた
らす。

本発明に従えば、別個の出口を通じて浮いているスラグ
を排出することによシ浮いているスラグを除去・し、そ
れでも十分な水が存在して溶融スラグを急冷するように
する。

本発明は、反応器中での酸素含有ガスによる炭質燃料の
部分燃焼により合成ガスを製造し同時的に溶融スラグを
生じ、この溶融スラグが反応器の底部にあるスラグ排出
部を通じて除去され、さらに該溶融スラグが急冷によシ
固化される水浴へと該溶融スラグが重力により送られる
合成ガスの製造方法において、水浴の水の上に浮いてい
るスラグが、水浴の水位を、水浴中に配置されていて水
浴を上方急冷帯域と下方捕捉帯域とに分けているじゃま
板の下端の下方に下げ、次に水位ｔＳびじゃま板の上端
の上方に上げて浮いているスラグ全じゃま板の下に捕捉
し、捕捉したスラグが捕捉帯域の頂部に配設された出口
を通じて水浴から排出されるようにして除去されること
ｅ％徴とする合成ガスの製造方法に関する。

本発明は、また、底部に水浴へ開口したスラグ排出部を
有した反応器を備えていて炭質燃料を酸素含有ガスで部
分燃焼させる装置において、該水浴が１販水浴を上方急
冷帯域と下方捕捉帯域とに分けるじゃま板と、水浴中の
水位を上下させる手段と、浮いているスラグと水のため
に該急冷帯域の頂部にある出口とを有していることを特
徴とする装置に関する。

上下させる操作を行わなくてはならない頻度は、炭質燃
料の灰分金賞および／または浮いているスラグの割合に
依存している。必要な状況のときだけこの操作音ときど
き行うことが可能である。この操作を周期的に繰り返す
ことも可能である。

じゃま板は、次のようにして適切に配置されるニ一方に
おいて、水位が上ったとき、じゃま板が、浮いているス
ラグの大部分を捕捉するように水浴の水平断面の十分な
部分を占め、他方において、下方に落下するスラグを干
渉しない程贋の大きさとする。したがって、じゃま板は
、水浴の水平断面のｊＯないし７５％を占めることが好
ましい。

じゃま板は、さまざまな形状を有することができる。円
筒壁の一部の形をしていて、円筒の凸側が上に向いてい
るようにしたじゃま板金用いることも可能である。この
ように、水浴自体が円筒状ならじゃま板は、サト・７．
形が好ましい。じゃま板は、球形または半球形であって
もよい。

しかしながら、じゃま板は、少なくとも大部分にわたシ
平坦で、水浴中で傾斜して配置されていることが、簡単
な構造ということから好ましい。

平坦なじゃま板の最適性能を与えるため、平坦なじゃま
板は、水浴の軸線に２０ないし７０ｃ′の角度で配置す
ることが好ましい。

もう７つの好ましい具体例では、じゃま板は、大部分に
わたシ円錐面を有していて、その頂点が、上方向を向い
ていて、頂点の角度が、４ｔｏないし／１Ｉ−Ｏｅの範
囲にちゃ、捕捉されたスラグが、円錐面の頂部に配置さ
れた出口を通じて排出されるようになっている。円錐面
は、水浴とかならずしも同軸である必要はないが、円錐
面の頂部が、水浴の中心線上にあることが好ましい。

好ましくは平坦なまたは円錐形のじゃま板は、その下端
に縁を有していることが好都合であシ、この縁は好まし
くは垂直とする。

平坦なまたは円錐形のじゃま板の主要部と水浴の軸線と
の間の角度が、好ましい具体例では２゜ないし７ｃＰの
間にあるので、じゃま板に付着するスラグ粒子の危惧は
、むしろ小さい。′スラグ粒子”とは、急冷帯域で固化
して落下するスラグおよび水位か下がったときじゃま板
に接触する浮いているスラグの両者をさす。

それでも、じゃま板に付着するスラグは、たとえば、じ
ゃま板を振動させることにょシ適当に除去される。有利
には、付着するスラグは、じゃま板から洗い流す。さら
に、水浴の水位がじゃま板の下端の下方に下げられたと
き、じゃま板をすすぐことが好ましい。この目的のため
に、水浴の壁に、好ましくはじゃま板の上端の上方にす
すぎ水を供給するための少なくとも７個のノズルが存在
することが好ましい。じゃま板をすすぐことは、付着ス
ラグを流し去るばか）ではなく、じゃま板と、じゃま板
上に落下する溶融スラグとを冷却し、この冷却によシ溶
融〜ラグが固化する。２のようにしてすすぎ水は、じゃ
ま板を過熱しないように保護する。

スラグがじゃま板に付着する問題は、水位がまだ高い間
に平坦なじゃま板を垂直に配置することによシ避けるこ
とができる。スラグの下方への落下の通路は、じゃま板
によシ妨げられない。したがって、好ましい具体例では
、じゃま板は、水浴中に回転可能に配置されていて、じ
ゃま板が垂直位置から少なくともじゃま板の上端が水浴
の壁に接する傾斜位ｆｊｉＬ″１で回転され得るように
軸線の回シで回転可能とされる。水位がじゃま板の上端
の上方にあるとき、じゃま板は、垂直位置とされる。

水位が下けられたとき、じゃ１板は次のように回転させ
られる：すなわち、じゃま板が水浴の水平横断面の大部
分を占め、浮いているスラグのための出口の直ぐ上の水
浴の壁に接するようにじゃま板が回転させられる。水位
が上げられると、じゃま板は傾斜位置に保たれる。じゃ
ま板は、捕捉された浮いているスラグが除去されないな
ら、その初期垂直位置に回転して戻されない。

円筒状水浴中で、じゃま板は下方部分が切勺取られてい
て短軸が、水浴の内径と同じ長さでおる楕円の形状を好
ましくは有していて、該短軸を中心として回転可能とな
っている。水位がじゃま板の下端の下方に下げられた後
に、じゃま板は、傾°　斜位龜まで適当に回転させられ
る。じゃま板がこの１頃斜位置にあると、反応器から落
下する溶融スラグが、切シ取られた部分によシできる一
口を通じて通過できる。切シ取られた部分の六面私は、
楕円の表面積の夕ないしよ０チを好ましくは占める。

ガス化は、適切には、／ないし２００バールの範囲にあ
る圧力で行われることは既述した。−ガス化反比、器の
圧力と同じ圧力が、また水浴内でも存在する。ガス化を
約／バールで行なった時、水浴、から排出される水およ
び浮いているスラグは、分離器、たとえば沖過器に直接
送ることができ、スラグは、水から分離され得る。高圧
では、浮いているスラグは、好ましくは、受器に排出さ
れ、受器から浮いているスラグは都合よくは周期的に除
去される。さらに、水浴に瞬接させて受器が配置されて
いて、水浴の捕捉帯域の頂部の出口と受器とを管が連結
している。

好ましくは、少なくとも７本の管が、受器と、水浴中の
水位を上下させる手段とを連結している。

適切には、水浴中の水位が、水浴から受器へ水を送るこ
とによシ下げられ、そして受器から水浴へ水を戻すこと
によシ上げられる。このようにして、浮いているスラグ
を系から排出するために必要とされるのは比較的少量の
水である。おそらくは、受器と、水浴中の水位を上下さ
せる手段とは、僅か７本の管で連結される。水は、この
管を通じていずれの方向にも送られる。好ましくは、受
器と、水位を上下させる手段との間に７本の管が設けら
れ、別の管が、受器と、水浴中の水位を上げる手段との
間に設けられている。

本発明の装置は、ガス化が、／バールよシ高い圧力で行
われるとき、適切には、受器を含むか、大気圧ガス化法
で受器を適用することも可能である。

以下図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。制
御装置、調節装置、冷却系、絶に羽などは図面に示され
ていなく、図面は、炭質燃料の部分燃焼のための装置の
一部を図式に示している。

第１図を参照すると、反応器／の側壁内のバーナー２を
通じて、炭質燃料、酸素含有ガスおよびおそらくは調節
剤を反応器／に導入する。部分燃焼は、合成ガスとスラ
グを生ずる。生成した液体スラグの大部分は、反応器／
の底部のスラグ排出部（ｓｌａｇ　ｄｉｉｃｈａｒｇｅ
）を経て反応器を去る。合成ガスは、上方向に流れ反比
、器の頂部のガス出口ｊを経て反応器を去る。液体スラ
グは出口３から滴下して、液体スラグの固化するシリン
ダ状水浴≠へと落下する。固体スラグ粒子は、じゃま板
／２に沿って降下する。じゃま板７．２は、水浴中に傾
斜して配置されていて水浴を上方急冷帯域／３と下方捕
捉帯域／４’とに分けていて、各帯域の限度は、じゃま
板７．２自体により決められている。スラグは、スラグ
排出部（ｓｌａｇ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）乙を通る。ス
ラグはさらに弁７．どを通シ、スラグ容器りに入シ、ス
ラグ容器２から弁／　０　、　／　／−紫通ｐ出される
。

スラグ、特に多花性スラグ粒子およびスラグ粉の一部は
、水浴の水上に浮いている。水浴の水位は、管路／２の
弁を開け、出口／とを経て管路／りを通じて水を受器２
夕に流すことによｐ周ル」的に下げられる。水位の降下
によシ、浮いているスラグは、じゃま板７．２に沿って
進み、水浴≠の側壁と、じゃま板７．２の垂直縁との間
に収けられた開口を通る。水位かその取下水位に達する
と、弁、２０は閉じられる。水位の最下水位は、縁２／
と出口／どとのｍ」が適当で必シ、じ↑ま板に沿りて通
ってきた浮いているスラグは一１出ロ／ｆ、弁２０、管
路／りがスラグによシ汚される危惧を伴わずにこのよう
にして、水浴の全横断面にわグこシ広がる。その結果、
弁／７．２３が開けられ、ポンプ２１Ｉ−を用いて水が
、管路２２を通＋）受器２ｊから捕捉帯域に入り水位か
上昇する。浮いているスラグは大部分、じゃま板／２の
下に捕捉され出口／ｊを介し管路／２を経て受器コｊに
進む。′ａ路／乙は、好ましくは上方向に僅かに傾斜し
ていて浮いているスラグの通過を便して℃する。水位が
じゃま板の上端にちょうど達すると、弁／７か閉じられ
、水位か所望の上方水位に達すると、弁、２３が閑じら
れ、ポンプ２４ｔが止められる。受器ｌｊには、少鼠の
水が残っている（点線、！乙で示しておる）。受器２ｊ
の水上に浮いているスラグは、弁２７．．２♂を通じて
時々流し出される。

ガス化反応器が、高圧で操作されるときは、受器は、圧
力制御手段を有することか適当である。

浮いているスラグが受器２ｊから流し出される前に、受
器２ｊ内の圧力が、弁３０を開くことにより管路２２′
！ｆ−通じてガスを排気することによυ大気圧まで下げ
られる。浮いているスラグの受器からの排出後、受器内
の圧力は、気体を管路λりを介して受器に圧送すること
により上げられる。。受器内の圧力は、かならずしも水
浴内の圧力と等しい必要はない：受器内の圧力は、水浴
内の圧力よりいくらか低くてよく、このとき、弁２０を
開けを囲けることによシ、両方の圧力が等しくさせられ
る。弁２０と２３を閉じた後、圧力は、浮いているスラ
グを流出させるためｖｃ８び下げることができる。

第２図では、固定じゃま板／、２が、回転可能に配設さ
れたじゃま板３／によｌ口換えられている装置が示され
ている。じゃま板は、一部を切シ取りた楕円（ａｌｌｉ
ｐｓψ形をしている。じ千′ま板は、短軸３２を中心と
して回転可能となっている。

運転中、浮いているスラグが、水面上に集まると、じゃ
ま板は、垂直位置をとる（点線で示しである）。沈下す
るスラグは、じゃま板によシ妨げられない。浮いている
スラグを除去せねばならないときは、管路／２を通じて
水を流すことにより水位が下げられ、じゃま板は、第２
図に示すように傾斜位置へと回動させられる。弁、２３
．／７を開けた仮、捕捉帯域（傾斜位置にβるじやま板
ＶＣより画定される）にるる浮いているスラグは、１路
２２を通じて捕捉帯域に水ｒ送ることにより水位を上げ
てじゃま板によシ捕捉される。管路／乙を通じて浮いて
いるスラグを除去した後、水位を所望の最高限水位に上
げ、じゃま板が前の垂直位置へと回動させられる。

第３図には、縁３ｊのある円錐形じゃま板３３が設けら
れた具体例が示しである。捕捉されたスラグ扛、円錐形
じゃま板の頂部にある出口３ｔを通じて排出され、出口
３弘は、管３６によシ管路／７と連結されている。

− 例 以下の実験は、第７図に示すような４ｋｔＸｉ、で行な
りた：この際、じゃま板は、平坦であシ、水浴に傾斜さ
せて配置させ、水浴の水平横断面のざ０％を占めた。

蟹素中に含むようにした石炭粉６．６トン、敵素含有ガ
スよ乙トンおよび蒸気０．６トンを／時間当りにパー、
ナーを介して反応器内へ導入した。

石炭粉は、平均粒度よ１０　ｍを有し、乾燥アッシュレ
スゝ−ス（ｄｒｙ　ａｎｄ　ａｉｈｌｅｓｓ　ｂａｓｅ
）で次の組成會もっていｆｃ： Ｃざ／、　ｊ−重蓋チ ｉ　よ３重にチ Ｎ　Ｚｌ、ｚｚ Ｏｌｏ、ざ　ＩＩ Ｓ　Ｏ，１１１ 灰分け、ｒ！量チで、水分は、７重量％であった。酸素
含有ガスは、タタチの純酸素からなっていた。

反応器内の圧力は３０パールでありた。

次の組成を有する／≠ＯＯ℃の合成ガスが１時間当シ／
２トン、ガス排出部から取り出された（乾燥ガスとして
計算した）： Ｃｏ　Ａ＆、／容量チ Ｈ２３乙！ｌＩ ＣＯ２ユＯＩ　ｌ Ｈ２Ｓ　（）、ｊ　＃　＃ ＣＭ４０．１　Ｉ　＃ 合成ガスは、スラグ／７Ｉｋｇ／ｈを遅行しｊこ。

スラグ排出部金紗て引き出されたスラグの鉦は、３ｊＯ
ｋｇ／ｈであった。このスラグは〜スラグの固化する水
浴に滴下した。

同化スラグのうち１０＊’Ｍｃ％か浮いていた。５時１
ｂＪ毎に水位を前記したように下けてから上げ、浮いて
いるスラグが受器へと除去され゛た。受器は１．２４Ｌ
時ルＪ毎に窒にした。

沈下したスラグは、スラグ容器りから周期的に出した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、炭質燃料の部分燃焼のための本発明に従う装
置を示す。 第２図は、回転可能なじゃま板を有する本発明に従う装
置のもう１つの具体例會示す。 第３図は、円錐形じゃま板３３を有する本発すｊに従う
装置のもう１つの具体例を示す。 ／・・・反応器、コ・・・バーナー、３・・・スラグ排
出部、ｔ・・・水浴、ｊ・・・スラグ９ｉ出部、り・・
・スラグ容器、／２・・・じゃま板、２ｊ・・・受器、
３／・・・回転可能なじゃま板、３３・・・円錐形じゃ
ま板。 代理人の氏名　川原１）−穂

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）反応器中での酸素含有ガスによる炭質燃料の部分
   燃焼により′合成ガスを製造し同時的に溶融スラグを生
   じ、この浴融スラグが反応器の底部にあるスラグ排出部
   を通じて除去され、さらに該溶融スラグが急冷によシ固
   化される水浴へと該溶融スラグが重力により送られる合
   成ガスの製造方法において、水浴の水の上に浮いている
   スラグか、水浴の水位ケ、水浴中に配置されていて水浴
   を上方、急冷帯域と下方捕捉帯域とに分けている・じゃ
   ま板の下端の下方に下げ、次に水位を再びじゃま板の上
   端の上方に上げて浮いているスラグをじゃま板の下に捕
   捉し、捕捉したスラグが捕捉帯域の頂部に配設された出
   口を通じて水浴から排出されるようにして除去されるこ
   とを特徴とする合成ガスの製造方法。 （２ン　じやま板が水浴の水平横断面のｊＱないし９′
   よチ占めている特許請求の範囲第１項記載の製造方法。 （３）　じゃま板が、少なくとも大部分にわたシ平坦で
   おｐ、水浴中で、傾斜して配置されている特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の製造方法。 （４）　じゃま板が、水浴の軸線にだい、して２０〜７
   ００の角度で配置されている特許請求の範囲第３項記載
   の製造方法。 （５）　じゃま板が、少なくとも大部に、わたｐ円錐状
   の面を有していて頂点が上方に向いていて頂点の角度が
   ≠０ないしｌ弘θ°の範囲にあシ、捕捉されたスラグが
   、円錐状の面の頂部にある出口を通じて排出される特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の製造方法。 （６）　円錐状の面の頂点が水浴の中心線に位置してい
   る特許請求の範囲８ｇｓ項記載の製造方法。 （７）　じゃま板が、じゃま板の下方端に垂直な縁部を
   有している特許請求の範囲第３項ないし第６項のいずれ
   か７項に記載の製造方法。 （８）水浴の水位がじゃま板の下方端の下に下けられた
   ときじゃま板がすすがれる特許請求の範囲第１項ないし
   第７項のいずれか７項に記載の製造方法。 （９）　じゃま板が水浴内で回転可能に配置されている
   特許請求の範囲第１項記載の製造方法。 αＯ下方の一部が切シ取られた楕円形であって、楕円の
   短軸が水浴の内径と同じ長さとなっているじゃま板が、
   水浴の水位がじゃま板の下方端よ）も下方に下がった後
   に、回動させられて傾斜位置をとるようにしてなる特許
   請求の範囲第７項記載の製造方法。 Ｏ役　切９取られた部分の表面積か、楕円の表面積のよ
   ないしょ０チを否めている特許請求の範囲第１０項記載
   の製造方法。 （２）捕捉された浮いているスラグが、受器へ排出され
   、受器から該捕捉された浮いているスラグが除去される
   ようにしてなる特許請求の範囲第１項ないし弗／Ｑ項の
   いずれか７項に記載の製造方法。 （２）水浴中の水位が、水浴から受器へ水を送ることに
   よシ下げられ、また、受器から水浴中に水を戻すように
   送ることにより上げられる特許請求の範囲第７．２項記
   載の製造方法。 αゆ　底部に水浴へ開口したスラグ排出部を有した反応
   器を備えていて炭質燃料を酸素含有ガスで部分燃焼させ
   る装置において、゛該水浴が、該水浴を上方急冷帯域と
   下方捕捉帯域とに分けるじゃま板と、水浴中の水位を上
   下させる手段と、浮いているスラグと水のために該急冷
   帯域の頂部にある出口とを有していることを特徴とする
   装置。