JPS60264304A - 燃料ガス製造装置 - 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】 １豆匹五皿１１ 本発明は炭化水素を原料とする燃料ガス製造装置に関す
る。

的　景とその問題、 炭化水素を原料とする燃料ガス製造装置に於ては、一般
に原料炭化水素を水添脱硫するために製造ガス（Ｈ２含
有）をリサイクルしている。また立上り運転時には装置
全体を昇温するためにリサイクルラインを含む循環系内
にＮ２ガスを封入し、これを加熱しつつ循環している。

従来提供されているこの種装置に於ては、２本のリサイ
クルライン上にリサイクルコンプレッサーとスタートア
ップコンプレッサーを個別に備え、製造ガスのリサイク
ルとＮ２ガスの循環を行っているが、このようなコンプ
レッサーの使用は、設備費及び動力費の高騰を招くのみ
ならず、特にリサイクルコンプレッサーに於ては、吐出
弁板割れ、軸封部のガス漏れ対策及び分解点検など補修
保全に多大の費用がかかる問題があった。またスタート
アップコンプレッサーは、立上り運転時の昇温操作時に
のみ駆動され、非常に稼働率が低く、このような用途に
高価なコンプレッサーを用いることはあまり得策でない
。

ｌ艶辺亘遭 本発明は上記従来の問題を一部することを目的としてな
されたものである。

１艶鬼且羞 本発明は、炭化水素原料を、リサイクルされるＨ２含有
製造ガスの混合下で脱硫し、次にプロセス水蒸気の混合
下で水蒸気改質及びＣＯ変成した後、残留水蒸気を冷却
凝縮分離する形式の燃料ガス製造装置に於て、残留水蒸
気の冷却凝縮部の手１１、　前に第１バイパスラインを
、またプロセス水蒸気の混合部に第２バイパスラインを
付設し、第１バイパスライン上に、該ライン内流通の流
体を被駆動流体、系外より供給される水蒸気を駆動流体
とする第１エゼクタ−を、また第２バイパス゛ライン上
に、該ライン内流通の流体を被駆動流体、プロセス水蒸
気を駆動流体とする第２エゼクタ−・を、それぞれ備え
たことを特徴とする燃料ガス製造装置に係る。

ｌ姓旦叉１１ 以下に本発明の一実施例を、添附図面にもとづき説明す
ると次の通りである。

図に於て、（１）は製造装置の主体部であり、該主体部
（１）は、 原料供給ライン（１１）、 原料供給ライン（１１）よりの炭化水素原料を下記のリ
サイクルラインよりの製品ガス（Ｈ２含有）の混合下で
脱硫する脱硫装置（１２）、脱硫後の流体をプロセス水
蒸気との混合下で水蒸気改質する改質反応装置（１３）
、 改質された流体をＧＯ変成するＣＯ変成装置（１４）、 ＣＯ変成された流体を冷却して水蒸気を凝縮する冷却装
［（１５）、 冷却された流体中よりドレンを分離するドレン分離装置
（１６）、 ドレン分離後の流体の一部を製品ガスとして系外に取り
出す製品取り出しライン（１７）及び製品ガスの残部を
前記原料供給ライン（１１）にリサイクルするリサイク
ルライン（１８）を含んでいる。このような主体部（１
）の構成そのものは、従来装置のそれと、全く異なる所
がない。周回には脱硫装置（１２）として、水添脱硫塔
（１２１）と吸着脱硫塔（１２２）の組合せからなる構
成のものが示されている。

主体部（１）はリサイクルライン（１８）を含む循環ラ
イン（１１１）（図に肉太線で示されている）を具備し
、この循環ライン（１１１）には、冷却装置（１５）の
手前に第１バイパスライン（１１２）が、またプロセス
水蒸気の混合点に第２バイパスライン（１１３）が付設
され、第１バイパスライン（１１２）上にはライン（１
１４）より供給される水蒸気を駆動流７体、ライン　５
− （１１２）内の流体を被駆動流体とする第１エゼクタ−
（２１）が、また第２バイパスライン（１１３）上には
、ライン（１１５）より供給されるプロセス水蒸気を駆
動流体、ライン（１１３）内の流体を被駆動流体とする
第２エゼクタ−（２２）が、それぞれ備えられている。

その他図中、（３）は水蒸気発生装置、（３１）は該装
置（３）よりの水蒸気を供給ライン（１１４）及び（１
１５）に導く接続ライン、（３２）は該装置（３）への
純水供給ライン、（３２１）は該ライン（３２）上に備
えられた脱気器、（３２２）は純水設備、（３２３）は
純水タンク、（３３）は装置（３）への燃料（例えばブ
タン）供給ライン、（３３１）は該ライン（３３）を製
品取り出しライン（１７）に接続する第１分岐ライン、
（３３２）は同改質反応ｉ装置（１３）の炉（１３１）
に接続する第２分岐ライン、（４１）は原料炭化水素の
予熱部、（４２）は純水の予熱部、（４３）は循環ライ
ン（１１１）からの熱回収部、（５）は炉（１３１）と
水蒸気　６− 発生装置（３）の加熱部との連絡ダクト、（６１）〜（
７１）はバルブである。

本発明装置に於ては、立上り運転時には、閉じられてい
るバルブのうち、最初に循環ライン（１１１）上のバル
ブ（６６）及び（６２）を開き、次に常法に従い循環ラ
イン（１１１）内に不活性ガス例えばＮ２ガスを封入す
る。封入圧は例えば中圧運転（系内最高圧力１０ｋｏ／
ｃ■２Ｇ未満）の場合、通常７　ｋａ／　ｃ■２Ｇ程度
である。

次に純水供給ライン（３２）上のバルブ（６３）を開き
、純水を水蒸気発生装置（３）に供給する一方、燃料供
給ライン（３３）及びその第２分岐ライン（３３２）上
のバルブ（６４）を開き、燃料を水蒸気改質炉Ｈ（３）
に供給し、点火する。

この点火により装置（３）内に於て水蒸気が発生し、ラ
イン（１１４）の弁（６７）を開け、駆動流体である水
蒸気を第１エゼクタ−（２１）に流１．１・　すことに
よ°て封入されたＮ・ガスを被駆動流体として循環ライ
ン（１１１）に循環する。即ちライン（１１４）よりの
水蒸気を駆動流体、ライン（１１２）内の流体を被駆動
流体として、第１エゼクタ−（２１）を駆動する。この
駆動された第１エゼクタ−（２１）の昇圧効果により、
吐出側の圧力が上昇し、吸込側との間に圧力差を生ずる
ので、封入Ｎ２ガスは、この差圧により系内を循環され
る。次に燃料供給ラインの第２分岐ライン（３３２）上
のバルブ（６５）を開き、燃料を改質反応装置（１３）
に供給し、点火する。この点火により、装置（１３）内
に於て、循環しているＮ２ガスが加熱され、従来装置と
同様に昇温の目的を達成できる。駆動流体として利用さ
れた水蒸気は、冷却装置（１５）により凝縮され、更に
分離装置（１６）により分離された後、例えばライン（
１６１）を通じて純水供給ライン（３２）に戻される。

このような封入Ｎ２ガスの循環により、主体部（１）の
所定部位が所定温度に達した後は循環ライン（１１１）
上のバルブ（６１）を開き、第１エゼクタ−（２１）ま
わりの弁（６７）および（６６）を閉じることによりＮ
２ガス循環を停止させた後、弁（７１）の上流側の圧力
がある一定値になる様に１ｌＪＩｌｌする。その後循環
ライン（１１１）上のバルブ（６２）を閉じる一方第２
バイパスライン（１１３）上のバルブ（６８）を開ぎ、
ライン（１１１）内の流体をバイパスライン（１１３）
内に流通させると共に、プロセス水蒸気の供給ライン（
１１５）上のバルブ（６９）を開け、系内を蒸気パージ
した後、原料供給ライン（１１）上のバルブ（７ｏ）を
開いて原料炭化水素（例えばガス化ナフサ）を流通させ
、プロセス水蒸気を徐々に供給量を増やすようにして供
給する。このような原料炭化水素及びプロセス水蒸気の
供給は常法通り一定比率のもとに行なわれ、例えば水蒸
気／炭化水素（モル／原子比）が３：１となるような条
件のもとに行なわれる。

このようなプロセス水蒸気の供給によりＭ２エゼクタ−
（２２）は、これを駆動源として駆動され、その昇圧機
能により、製造ガス（Ｈ２含有）の一部リサイクルの目
的が達成される。

即ち第２エゼクタ−へのライン（１１５）より一　９　
− のプロセス水蒸気を駆動流体、ライン（１１３）内の原
料炭化水素を被駆動流体として、第２エゼクタ−を駆動
する。この駆動された第２エゼクタ−（２２）の昇圧効
果により吐出側の圧力が上昇し、吸込側との間に圧力差
を生ずる。この圧力差を充分とることにより、製品取出
ライン（１７）の圧力よりも第２エゼクタ−（２２）の
吸込ライン（１１３）の圧力が低くなる。そのため製造
ガスの一部はリサイクルライン（１８）を通って、原料
ライン（１１）に合流し、原料炭化水素と製造ガス（Ｈ
，ガス含有）の混合ガスとなって水添脱硫塔（１２１）
及び吸着脱硫塔（１２２）を経て第２エゼクタ−（２２
）で昇圧されて水蒸気改質炉（１３）へ送気される。こ
の定常運転に於ては、プロセス水蒸気の全量を第２エゼ
クタ−（２２）の駆動源として利用できるので、第２エ
ゼクタ−（２２）は性能低下なしに、その昇圧機能を発
揮する。

本発明装置に於ては、このように第１及び第２のエゼク
タ−（２１）及び（２２）を、プロセス−１０− 水蒸気を駆動源として駆動することにより、立上り運転
時における封入Ｎ２ガスの循環、及び、定常時における
製造ガスリサイクルの目的を達成できる。

定常運転時においてビークロード時とオフビーク時で負
荷変動させる必要がある。従来のエゼクタ−では駆動流
体である水蒸気流量は一定にして吸込み流体の流量を変
化させて負荷変動に対策しているが、本発明に於てはプ
ロセス水蒸気（モル数）／原料炭化水素中の炭素（モル
数）の比率は負荷の増減にかかわらず一定に保っておく
必斂がある（この比率が変化すると製造ガス組成が変化
するため）。従来のエゼクタ−では１００％負荷で設計
したものに対して、負荷を下げるために例えば、駆動蒸
気量を４０％まで絞ると駆動蒸気圧力は極端に低下する
ので被駆動流体のＩｌｋを４０％に保つことば困雌であ
る。そのために本発明でｔ’　′ｔ　ｐ　Ｏ）　＆１　
ｆ　ｎ　ｈｓ　（７）ＲＦＲ＠　Ｊニー　６　；Ｘ　＆
　Ｉ−Ｊ：　’）ｆＡ　６ｆｆＷｌ　＆に対応すること
を可能にした。

（１）　駆動流体圧力を変化させずに、駆動用プ　１１
− ロセス蒸気流量を変化させる方法。

第２図に示すようなニードル（２３’　）を進退自在に
備え、このニードル（２３’　）の進退操作により、噴
射ノズル（２３１）の開口面積を変えることにより、駆
動流体の噴射圧力を変えることなくエゼクタ−の性能を
保ちながら、負荷を下げることが可能である。

（２）　駆動流体の噴射ノズル断面積とディフューザー
の断面積を変化させる方法。

負荷変動に対処するために、第２エゼクタ−（２２）に
、第３図及び第３−ａ図に示すようなスピンドル（２３
）を進退自在に備え、このスピンドル（２３）の進退操
作により、噴射ノズル（２３１）及びディフューザース
ロート部（２３２）の開口面積を、例えばプロセス水蒸
気の供給量が１００％またはこれに近い高負荷運転時に
は、第３図に示すようにその開口度を１００％となし、
一方３０％またはそれに近い低負荷運転時には、第３−
ａ図に示すようにその開口度を５０％となし得るような
、構成にすることができ　１２− る。斯かる構成を採用することにより、第２エゼクタ−
（２２）の性能を、負荷変動に拘らず能率的に発揮さゼ
ることができる。

第３図に示すように、開口度１００％のときは、スピン
ドル（２３）の中径部（２３３）が噴射ノズル（２３１
）の噴口に、小径部（２３４）がディフューザースロー
ト部（２３２）に位置し、また開口度５０％のときは、
第３−ａ図に示すように、大径部（２３５）が噴射ノズ
ル（２３１）の噴口に、中径部（２３３）がディフュー
ザースロート部（２３２）に位置している。このような
スピンドル（２３）の進退操作手段として、例えば流体
制御方式のシリンダーを採用できる。

本発明に於ては、立上り運転時には第２エゼクタ−（２
２）は停止しているので、第１エゼクタ−（２１）の駆
動源として、水蒸気を用いることができる。

中圧運転時（系内最高圧力１０ｋＯ／ｃｍ２Ｇ未満）の
系内の圧力分布の一例が第４図（本発明装ｗ）及び第５
図（従来装置）に示されている。系内の　１３− 最＾圧力は、いずれも９．５ｋｌＪ／ｃｇ＋”　Ｑで同
じであるが、装置吐出圧は従来装置１５．５ｋｇ／ｃｉ
”　Ｇに対し本発明装置６．５ｋ（１／ｃｇ＋’　Ｇで
従来装置より１　ｋｌｌ／ｃｉ＋２　（３程度高くなり
、それだけ製品ガスホルダーの活用力ひいては経済性を
向上できる。

第５図に於て、（ａ）、（ｂ）はコンプレッサーである
。

尚本発明装置の運転条件は次の通りである。

　１４− −１５− 光１目と１逮 本発明装置によれば、循環系内に設置された第１及び第
２のエゼクタ−を、プロセス水蒸気を駆動源として駆動
することにより、立上り運転時に於ける封入Ｎ２ガス循
環及びガス製造時に於ける製造ガスリサイクルの目的を
達成でき、スタートアップコンプレッサー及びリサイク
ルコンプレッサーの２基を設置する従来装置に比し、建
設費、動力費更には補修保全に要する費用を、著るしく
節減できる特徴を有する。更にエゼクタ一方式であるの
で、温度面での制約がなく、＾温、中高圧運転をも支障
な〈実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すフローチャート、第２
図、第３図及び第３−ａ図は本発明装置に備えられたエ
ゼクタ−の−例を示す縦断面図、第４図は本発明装置に
於ける系内圧力分布の一例を示す図、第５図は従来装置
に於ける系内圧力分布の一例を示す図である。 図に於て、（１）は本体部、（１１）はその原−１６＝ 籾供給ライン、（１２）はその脱硫装置、（１３）はそ
の改質反応装置、（１４）はそのＣＯ弯成装置、（１５
）はその冷却装置、（１６）はそのドレン分離装置、（
１７）はその製品取り出しライン、（２１）及び（２２
）はエゼクタ−１である。 （１ス　上　） −１７−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　炭化水素原料を、リサイクルされるＨ２含有製造ガ
   スの混合下で脱硫し、次にプロセス水蒸気の混合下で水
   蒸気改質及びＣＯ変成した後、残留水蒸気を冷却凝縮分
   離する形式の燃料ガス製造装置に於て、残留水蒸気の冷
   却凝縮部の手前に第１バイパスラインを、またプロセス
   水蒸気の混合部に第２バイパスラインを付設し、第１バ
   イパスライン上に、該ライン内流通の流体を被駆動流体
   、系外より供給される水蒸気を駆動流体とする第１エゼ
   クタ−を、また第２バイパスライン上に、該ライン内流
   通の流体を被駆動流体、プロセス水蒸気を駆動流体とす
   る第２エゼクタ−を、それぞれ備えたことを特徴とする
   燃料ガス製造装置。 ■　第２バイパスライン上に備えられた第２エゼクタ−
   が、その噴射ノズル開口面積を適宜調節するためのニー
   ドルまたはその噴射ノズル及びディフューザースロート
   部の開口面積を適宜同じ比率で減少させるための進退自
   在なスピンドルを具備していることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の製造装置。