JPS606787A - 石炭のガス化装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は石炭の揮発分を主として熱分解して得られる高
カロリーガスとチャー　をガス化して得られる低力′ロ
リーガスとを製造するだめの石炭のガス化装置に関する
。

〔発明の背景〕

近年エネルギー源を多様化するために、石炭の有効利用
が急務とされている。固体燃料である石炭は貯蔵及び輸
送が不便であることからガス化して、無公害なガス燃料
として利用する技術の開発が各国で進められている。こ
の中で我国では石炭をガス化して原料ガスあるいは燃料
ガスを得る高カロリーガス化プロセスとして流動層方式
が採用されている。

流動層における石炭のガス化過程においては石炭は最初
に揮発分が熱分解して乾留ガスを生成し、乾留残渣であ
るチャーのガス化反応が引続き生じる。揮発分の熱分解
反応では水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の
炭化水素カスが生成する。これらのガスは必要Ｖ上に反
応温度を高くし、あるいは反応時間を長くすると、更に
分解が進行して低カロリーガスとなる。石炭の揮発分の
ガス化反応では５００〜７００℃の反応温度および１秒
程度の反応時間が最適φ件であり、この時のガスカロリ
ーは４００　（１〜６０００　ｋｃａｌ／Ｎｒ％　と非
常に高いものになる。一方乾留残査であるチャー〇ガス
化反応は反応速度が遅いため高温でしかも反応時間を長
く取る必要がある。具体的には反応温度８００〜９００
℃、反応時間５〜１０秒程度である。またチャーのガス
化によって生成されるガスは水素、−酸化炭素が主成分
と安るためガスカロリーは１５００−２５００　ｋｃａ
！／Ｎｒ／　と低くなる。

ところで従来の石炭のガス化炉では石炭の乾留とチャー
のガス化をひとつの炉内で行なっている。

このため高温でしかも長い反応時間を必要とするチャー
のガス化反応が律速となって揮発分のガス化で得られる
高カロリーカスは分解し、て低カロリ２５　（１０ｋｃ
ａｆ／Ｎｎ＋’程度となる。一方、石炭の乾留どチャー
のガス化をひとつの炉内で行う従来の石灰のガス化炉に
おいて、炉内条件を揮発分のガス化条件に合せると、チ
ャーがガス化されず、揮発分の熱分、解が優先して進行
するため高カロリーガスが得られるが、チャーが反応し
ないためガス化効率が大巾に低下する。また石炭のガス
化によって得られるガスを化学原料ガスとして用いる場
合、揮発分の分解で得られるメタン、エタン、プロパン
、ブタン等のガスは化学原料ガスの不純物となり、ある
いは、化学合成において悪影響を及はすため０．００１
％以下程度まで減少させ、その他のガス成分をＣＯとＨ
２のみとする必要がある。そのためにはガス化免件とし
て１０００℃以上の温度が必要となる。しかし、この場
合石炭中の灰がこのＣＯとＨ７により還元され融点が下
がるため、粘　パ着物質がガス化炉を閉塞する問題から
流動層の利用は困難とされていた。なおガス化に用いら
れる石炭中の揮発分とチャー中の可燃物はほぼ等量の３
０〜４０％であり、揮発分の利用が石炭をガス化する場
合の最も重要な諌題となる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、石炭の乾留によって得られる高カロリ
ーガスと、チャーのガス化によって得られる低カロリー
ガスとを石炭ガス化プロセス全体のガス化効率を低下さ
せることなくそれぞれ効率的に製造することができる石
炭のガス化装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、高カロリーガスを生成する石炭の揮発分の熱
分解反応と、反応速度の遅いチャーのガス化反応とを分
離してそれぞれの最適の反応条件で効率よくガス化し、
それぞれの炉で生成したガスをそれぞれ別個に取シ出す
ようにしたものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す概略的構成図であって
、このガス化装置は乾留炉２と、タール分離器６と、ガ
ス精製器７と、水性ガス化炉１１と、ダスト分離器１３
と、熱交換器１５と、ガス精製器１６とから主として構
成されている。

乾留炉２は石炭の揮発分を熱分解するための炉であって
、流動層炉となっている。水性ガス化炉１１は、反応分
離型ガス化炉となっている。すなわち、水性ガス化炉１
１内にはこの炉と同心円上に内筒１１Ａおよび外筒】Ｉ
Ｂが設けられ、内筒１１Ａ内側はチャーの燃焼ゾーン人
を形成し、内筒１１Ａの外側はガス化ゾーンＢを形成す
るようになっている。まだ内筒１１Ａと外筒ＮＩＢとの
間隙は粒子の溢流部Ｃであり、縮径された炉側壁部と内
筒との間隙は流動層部りとなっている。

このガス化装置において、ガス化すべき石炭は石炭供給
管１より乾留炉２へ供給される。ここではガス化剤をス
チーム供給管３及び酸素供給管４よシ炉内へ供給し、主
に石炭の揮発分の熱分解反応により高カロリーガスを製
造する。反応温度は５００℃〜７００℃、反応時間は約
１秒である。

生成したガスはタール分離器６に入って冷却され、ここ
でタールを分離し２％ガス精製器７でＨ，８を除去され
、精製ガス出口管８から高カロリーガスとして取出され
る。ガスはメタン、エタン、プロパン、ブタンに富む４
．０００〜６．０００　ｋｃａｌ／Ｎｒ／と都市ガス相
当のものが得られる。

一方、乾留炉２で生成したチャーは未反応のままチャー
輸送管５を通って水性ガス化炉１１のガス化ゾーンＢに
入シ、ここでスチームによシガス化される。スチームは
スチーム供給管９より水性ガス化炉１１のガス化ゾーン
Ｂに供給され、チャーを反応温度８００〜９００℃、反
応時間５〜１０秒で水性ガス化する。生成したガスはガ
ス精製器１６でＨ，Ｓを除去された後、生成ガス出口管
１７から付加価値の高い原料ガスとして取出される。

この原料ガスのガス組成はＨ７が６０％、ＣＯが２０％
と非常に高く、更にたとえばＣＯコンバータと脱ＣＯ２
を行なうことにより９８％以上のＨ２を含む原料ガスと
することができる。また、水性ガス化炉１１の下部の空
気供給管１０よシ炉内に空気を供給してチャーの一部を
燃焼ゾーンＡにおいて燃焼する。ここで生成した燃焼排
ガスは外筒１１Ｂ内を上昇し、次いでサイクロン等のダ
スト分離器１３に入り、ダストを分離された後、熱交換
器１５で熱回収され、燃焼ガス出口管１４から系外（ｌ
こ排気される。

本実施例において、水性ガス化炉として燃焼ゾーンとガ
ス化ゾーンとに区画された反応分離型ガス化炉を用いて
いるので次のような効果がある。

すなわち、スチームと酸素によるチャーのガス化を行う
従来の水性ガス化炉では酸素とチャーとの反応によって
生成するＣＯ７の発生が多く、スチーＪ、とチャーの反
応で得られだＨ２、ＣＯの濃度を下げると同時に、スチ
ームの分圧を下げるためのスチームの反応率も低く、付
加価値の低い低カロリーガスとしての利用しかなかった
。上記のような反応分離型ガス炉では燃焼ジータとガス
化ゾーンとに区画し、燃焼ゾーンではチャーと酸素との
反応によって生成するＣＯ２は燃焼ガス中に含捷れるが
、これは生成ガスと別個に取り出される。そしてガス化
ゾーンではチャーとスチームとの反応によって効率的に
Ｈ，＋　ＣＯが得られ、これらのガスは燃焼ガスと分離
して取シ出される。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明では、石炭の揮発分を乾留分解
して高カロリーガスを製造する乾留炉と、ここで生成し
たチャーをガス化して原料ガスを製造する水性ガス化炉
とをそれぞれ分離したガス化炉を用いることにより、石
炭の揮発分の熱分解反応とチャーのガス化反応とをそれ
らの最適条件で行うことができるので効率よく石炭のガ
ス化を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略的構成図である。 ２・・・乾留炉　６・・・タール分離器　７．１６・・
・ガス精製器　１１・・・水性ガス化炉　１３・・・ダ
スト分離器　１５・・・熱交換器 代理人　鵜　沼　辰　之 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）石炭の揮発分を主として熱分解して高カロリーガ
   スを製造する乾留炉と、この乾留炉で生成されるチャー
   をガス化して低カロリーガスを製造する水性ガス化炉と
   前記乾留炉および前記水性ガ（２、特許請求の範囲第１
   項において、前記水性ガス化炉は石炭粒子の燃焼ゾーン
   とガス化ゾーンとが区画され、これらのゾーン間に石炭
   粒子を循環させるとともに前記燃焼ゾーンおよび前記ガ
   ス化ゾーンからそれぞれ燃焼ガスと生成ガスとを別個に
   取シ出すように構成されていることを特徴とする石炭の
   ガス化装置。 （３）特許請求の範囲第２項において、前記燃焼ゾーン
   と前記ガス化ゾーンとは炉内に炉と同心円上に設けられ
   た筒体によ多区画されていることを特徴とする石炭のガ
   ス化装置。