JPS6158115B2 - - Google Patents

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JPS6158115B2
JPS6158115B2 JP56063346A JP6334681A JPS6158115B2 JP S6158115 B2 JPS6158115 B2 JP S6158115B2 JP 56063346 A JP56063346 A JP 56063346A JP 6334681 A JP6334681 A JP 6334681A JP S6158115 B2 JPS6158115 B2 JP S6158115B2
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heat
temperature
gas
particles
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Shuntaro Koyama
Tomohiko Myamoto
Shinji Tanaka
Hiroshi Myadera
Sadao Takahashi
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Agency of Industrial Science and Technology
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Description

【発明の詳现な説明】
本発明は炭化氎玠のガス化生成物からの熱回収
方法に係り、特に炭化氎玠のガス化により生成し
た油状物を含む高枩のガスを䌝熱管等を蚭けた流
動局䞭に導入しお間接的に熱亀換を行なわせ、そ
れによ぀お熱を回収するようになされた前蚘熱回
収方法に関する。 石炭、枛圧蒞留の残枣油、脱瀝アスフアルト、
タヌルサンド、オむルシ゚ヌルおよびこれらの混
合物などの炭化氎玠類をガス化する際には、ガ
ス、油状物タヌル、固圢炭化氎玠チダヌ
あるいは灰分などが生成されるが、ガス化枩床が
高枩600〜1500℃であるために生成物の顕熱
を有効に回収しおガス化プラント党䜓の熱効率を
向䞊させるこずが必芁である。この堎合、特に前
蚘生成物の䞭でも぀ずも顕熱の倧きいガス油状
物を含有からの熱回収をはかるこずが効果的で
あり、このため流動局方匏による間接的な熱亀換
による熱回収方法が開発されおいる。この方匏に
よれば、䌝熱管を挿入された流動局内に前蚘ガス
を導入しお流動局粒子を介しお熱亀換を行なわせ
るこずによりガスの顕熱が䌝熱管から高枩の氎蒞
気の圢態ずしお取出される。このガスの冷脚によ
り油状物の䞀郚が凝集、固化しお生じるいわゆる
コヌキング状物は動きの激しい流動局粒子の衚面
に付着するので、重管匏熱亀換噚を甚いる方匏
におけるようなコヌキングによる機噚閉塞のおそ
れはない。たた、䌝熱管衚面にコヌキング状物が
付着しおも、これは流動局粒子の動きによ぀おた
えずかき取られるので管衚面に堆積を生じるこず
はなく、熱䌝達率は垞に初期の蚭定倀に維持され
る。 このような流動局を甚いた熱亀換方匏による熱
回収方法では、熱回収率および油状物からの回収
量粒子䞊のコヌキング量を増倧させるために
流動局熱亀換噚の操䜜枩床を䜎くするこずが望た
しいが、単に枩床を䜎䞋させたのでは回収される
氎蒞気の枩床が䜎䞋しお回収熱の品質が悪くな
り、たた油状物が液状のたた流動局の粒子に付着
しお流動局内の流動を阻害するようになる。さら
に、粒子䞊に経時的に堆積するコヌキング状物を
陀去しお粒子を再生するために、流動局排熱ボむ
ラや燃焌炉などを含む再生工皋を付加せねばなら
ず、このために装眮が耇雑化しお蚭備コストが増
加するず共に運転制埡も煩雑化する。 このために埓来では流動局熱亀換噚の最䜎操䜜
枩床は玄400〜450℃ずされおおり、たた流動局粒
子ずしおガス化炉に甚いる粒子ず同様なものを甚
い、粒子の再生をガス化炉自䜓によ぀お行なうこ
ずも詊みられおいる。しかし、これらの堎合には
熱回収率等が必らずしも良奜ではなく、たた皮々
の圢匏のプロセスに䞀般的に適甚するこずが困難
であ぀た。 本発明の目的は流動局熱亀換噚により良奜な品
質の熱を高い熱回収率で回収するこずができ、し
かも冷华特にコヌキングによる閉塞を生じない炭
化氎玠ガス生成物からの熱回収方法を提䟛するこ
ずにある。 本発明は、炭化氎玠のガス化により生成した油
状物を含む高枩の生成ガスを流動局䞭に導き、こ
の流動局䞭に蚭けられた䌝熱管䞭を通過する冷媒
ず前蚘生成ガスずの間接的な熱亀換により熱を回
収するようになされた炭化氎玠のガス化生成物か
らの熱回収方法においお、前蚘高枩の生成ガスを
箄450〜500℃に保持した高枩流動局に次いで玄
250〜300℃に保持した䜎枩流動局に連続的に通過
させ、前蚘高枩流動局および䜎枩流動局䞭での
倫々の熱亀換によ぀お前蚘生成ガス䞭の熱を回収
するようになされたこずを特城ずする。 以䞋かかる本発明方法の実斜䟋を図面に基づい
お詳现に説明する。 第図は本発明方法の基瀎をなす実隓の結果を
瀺すものである。この実隓では石炭ず枛圧蒞類の
残枣油ずの混合物を酞玠ず氎蒞気ずによりガス化
しお埗られた高枩の生成ガスをケむ砂を流動局粒
子ずする流動局䞭に通過させおケむ砂の重量増加
を経時的に枬定した。図䞭、暪軞には生成ガスの
通過を開始した時点からの経過時間時間
を暪軞には局内の充填物の初期重量ず各時点での
流動局粒子の元玠分析倀ずから蚈算された重量増
加量Kgが倫々瀺されおいる。ガス化炉内の
熱分解域の枩床は750〜780℃であり、ケむ砂流動
局の枩床制埡は電気ヒヌタで行な぀た。 第図の実隓結果から次のこずが明らかであ
る。 (1) コヌキング状物は時間の経過ずずもにケむ砂
䞊に着実に付着しおいくが、たずえば450℃以
䞊の曲線が瀺すように時間を経過する蟺りか
ら付着量の増加率が枛少する。これは付着した
コヌキング状物の流動によ぀おはく離しガスず
共に飛散するためである。 (2) 䜎い枩床では流動局内に比范的短時間でしめ
りが生じ流動阻害が起る斜線領域で瀺す。
しかし、450℃以䞊の枩床ではこのような珟象
は生じない。 (3) 前蚘の流動阻害が生じる堎合の付着量以䞋
限界付着量ずいうは枩床によらずほゞ䞀定で
ある。 以䞊のこずから、流動局内では油状物の䟛絊量
ずコヌキング速床ずのバランスによ぀おコヌキン
グ量が決り、䟛絊量がコヌキング速床を䞊たわる
ず局内に液状物が蓄積しお流動阻害を起すが、こ
の蓄積量がある倀以䞋の堎合には流動に悪圱響を
䞎えないこずがわかる。したが぀お、枩床を300
℃皋床の䜎枩にしおも流動局内の付着量を限界付
着量以䞋ずすれば安定した運転が可胜になる。 ここで限界付着量以䞋ぞの制埡は局内の粒子を
再生するこずによ぀お埗られるが、第図䞭300
℃の曲線が瀺すように、この再生はたずえば12分
以内に行なわねばならず、粒子の垯留時間を極め
お短かなものずせねばならない。このために、た
ずえば流動局粒子を熱回収塔ず再生塔ずの間で埪
環させるこずなども提案されおいるがたずえ
ば、特開昭51−127101号公報、このような方匏
では埪環される粒子量が倧きいため動力コストが
増倧し運転性が䜎䞋しおしたう。 本発明は前蚘実隓結果およびその怜蚎によ぀お
埗られた知芋に基づいおなされたものであり、そ
の最も奜適な実隓䟋を以䞋第図に぀いお説明す
る。 第図は炭化氎玠原料のガス化による生成ガス
から流動床熱亀換噚による方匏によ぀お熱を高枩
の氎蒞気ずしお回収し、これをガス化炉に埪環さ
せおガス化剀ずしお利甚する方法を実斜するプラ
ントのフロヌ図である。図䞭、石炭等の炭化氎玠
原料が酞玠たたは空気ず氎蒞気あるい
はH2もしくはCO2ずによ぀お流動局方匏のガス
化炉内でガス化される。高枩の生成ガスの枩
床はこの堎合700〜900℃であり、その䞭に含有さ
れる油状生成物の割合いは原料によ぀おも異なる
が原料を基準ずしお〜15wtである。 次いで、この高枩の生成ガスは本発明の特色
をなす以䞋の高枩および䜎枩の流動局熱亀換噚に
よる逐次的な熱回収凊理に付される。高枩流動局
熱亀換噚は前蚘ガス化炉の堎合ず同じ固圢
カヌボン粒子チダヌを流動局粒子ずしお
甚い、この流過局内には氎が流過する高枩䌝熱
管を挿入しおある。流動局枩床は前蚘第図
の実隓結果に基づいお流動阻害の起らない䞋限枩
床付近の玄450℃ずし、前蚘䌝熱管䞭の氎の
流量の調節によ぀お垞にこの枩床倀に制埡するよ
うになされおいる。ここで前蚘高枩の生成ガス
を高枩流動局熱亀換噚の䞋方から導入し、氎
をガス化炉の圧力よりも若干高い圧力で高枩
䌝熱管に䟛絊するず熱亀換によ぀おガス化炉
におけるガス化剀ずしお必芁な枩床および圧力
の高枩氎蒞気が埗られ、これはそのたた炭化
氎玠原料のガス化に甚いられる。 尚この高枩流動局熱亀換噚には流動粒子を
䟛絊する䟛絊ホツパずコヌキング状物の付着し
た粒子を回収するための回収ホツパずが蚭けら
れおいるが、第図の実隓結果から明らかなよう
に、前蚘450℃の操䜜枩床では流動阻害が起らな
いため新鮮な粒子を運転途䞭に䟛絊する必芁がな
く、したが぀おこの䟛絊ポンプはスタヌトアツ
プ時にのみ甚いられ粒子フむダヌを介しお粒子
を䟛絊する。たた、流動化条件を適宜に蚭定すれ
ば局内で流動粒子に䞀旊付着したコヌキング
状物をはく離させるこずができるので、粒子の重
量増加率は経時的に枛少する。したが぀お回収ホ
ツパは局内の粒子の重量が䜕等かの原因で䞀時
的に増加した堎合にのみ甚いられ、この堎合に粒
子゚ゞ゚クタにより回収ホツパに排出された
粒子はそのたたガス化炉の燃焌域にもどされ
る。 高枩流動局熱亀換噚䞭で高品質の熱を回収
された高枩熱回収ガスはなお回収すべき顕熱
を有しおおり、本実斜䟋ではさらに次段の䜎枩流
動局熱亀換噚に導かれおその䞋方から流動局
䞭に通過される。この䜎枩流動局の粒子は
砂、アルミナ、鉱石などの無機物質からな぀おい
る。ガス化炉の堎合ず同様な酞化剀ずしおの酞
玠たたは空気の䟛絊孔が䜎枩流動局熱亀換
噚の底郚に蚭けられおおり、粒子を酞玠
の図䞭垂盎䞊方ぞの吹き蟌みによ぀お燃焌させ
ながら噎流させる燃焌域が圢成されおいる。䞀方
前蚘䜎枩流動局熱亀換噚䞭の酞玠䟛絊孔の䞊
方には所定の距離をおいお䜎枩䌝熱管が配眮
されお熱回収域が圢成されおいる。この熱回収域
の枩床はこの熱回収によ぀お数十気圧以䞊の過熱
氎蒞気が埗られるように250〜300℃ずされおい
る。熱回収によ぀お埗られた䜎枩過熱氎蒞気
は䞀郚を䜎枩流動局熱亀換噚自䜓のガス化剀
ずしお甚い、その他の郚分は前蚘高枩流動局熱亀
換噚からの高枩氎蒞気ず共にガス化炉
に䟛絊される。 ここで䜎枩流動局熱亀換噚䞭の熱回収挙動
を第図に぀いおさらに説明するず、その最䞋郚
から垂盎に吹き䞊げられる酞玠によ぀お、いわ
ゆる噎流局の圢態ずしおの粒子の埪環流が圢
成される。したが぀お、䞊郚の熱回収域で䜎枩䌝
熱管䞭の氎によ぀お冷华され粒子䞊に凝
集しコヌキングに到らない油状物高枩流動局熱
亀換噚で捕集されなか぀たものは迅速に䞋
方の燃焌域に移動し、ここで酞玠によ぀お燃焌
される。再生された粒子は酞玠気流によ぀お
再び䞊方の熱回収域に移動しお高枩熱回収ガス
䞭に含たれおいる油状物の付着媒䜓ずなる。こ
のようにしお高枩熱回収ガスの䟛絊䜍眮ず酞
玠の䟛絊孔ずを所定距離はなすこずによ぀お䞀
぀の流動局内で熱回収ず燃焌郚分燃焌ずを同
時に行なわせるこずができる。しかも酞玠は粒
子䞊の付着物カヌボンの燃焌に消費され
るので、高枩熱回収ガスは䜕等燃焌されずに
䜎枩流動局熱亀換噚から䜎枩熱回収ガスずし
お排出される。尚粒子䞊の付着物は固圢状よ
りは液状に近い状態であるから燃焌域の枩床はそ
れほど高くなくおも玄400〜500℃で充分である。 このような䜎枩床流動局熱亀換噚内郚の高
さ方向の枩床の分垃および酞玠濃床OXYの
分垃を第図に瀺す。䞊郚の熱回収域では吞収
が䞋郚の燃焌域では発熱が生じるので枩床の
分垃は図䞭実線で瀺すようになる。䞊郚ず䞋郚ず
の枩床差は粒子埪環量によ぀お巊右されるが、本
実斜䟋においおは熱回収域での粒子滞留時間を
短くせねばならないので埪環量を倧きくする必芁
があり、したが぀お枩床差はそれほど倧きくな
い。䞀方、燃焌反応は極めお速いので、酞玠はす
みやかに消費され、流動局内の酞玠濃床OXYは
図䞭点線で瀺すように酞玠䟛絊孔から䞊方に向぀
お急速に䜎䞋する。これにより、䞊郚の熱回収域
は完党な還元性雰囲気ずなるので、この郚分に
高枩熱回収ガス生成ガスを䟛絊すれば流
動局通過䞭に倧きな組成倉化を生じるこずはな
い。ここで甚いられる酞玠の䟛絊量を調節するこ
ずによ぀おこの䜎枩流動局熱亀換噚における
熱回収域の枩床が前蚘250〜300℃の倀に制埡さ
れる。尚この䟛絊量は粒子䞊の付着物を完党
に燃焌させるずしおもガス化炉で䜿甚する酞玠
の量の玄〜で充分であり、流動局粒子再生
のために必芁な付加コストの䞊昇は極めお僅かで
ある。 このようにしお熱回収を完了したガスは䜎枩流
動局熱亀換噚から䜎枩熱回収ガスずしお
排出され、サむクロンでダストを陀去された
埌、スクラバに導かれお250〜300℃以䞋の留
分の油状物およびサむクロンを通過したダストを
さらに陀去される。スクラバの入口でガス
は急速に冷华されるが、ガス䞭には重質留分の
油状物が含たれおいないのでここでのコヌキング
による閉塞等はほずんど生じない。スクラバ
での冷华氎はスクラバ自䜓から回収された氎
から䞻ずしおなり、分離噚で軜質油状物やダ
ストを分離しおからポンプで埪環しお甚いら
れる。スクラバを出た生成ガスはその埌
H2SCO2NH3を陀くために粟補系に導かれ
る。 前蚘本発明の方法を実斜するため、第図に図
瀺のプラントの具䜓的な動䜜条件、性胜等を第
衚に瀺す。
【衚】
【衚】 衚䞭の各ラむンNo.は倫々第図のラむン笊号を
瀺し、No.は高枩生成ガスの出口に、No.14は高
枩熱回収ガスの出口に、そしおNo.19は䜎枩熱
回収ガスの出口に察応しおいる。衚䞭の油状
物量は各ラむンからのガスを盎接サンプルしお定
量した倀である。たた各デヌタの倀はプラントを
箄50時間安定運転した埌の定垞時の倀である。 前蚘第衚から明らかなように、高枩および䜎
枩の流動局熱亀換噚から回収された氎蒞気の枩床
は倫々403℃および246℃であり、その量は倫々
13.2および8.3Kgであ぀おその合蚈はガス化
剀ずしお必芁な氎蒞気の熱源の88に圓るものず
なる。これは埓来の高枩流動局熱亀換噚のみを甚
いる方匏における察応する倀の54に比范しお著
しい改善を瀺しおおり、本実斜䟋における䜎枩流
動局熱亀換噚を䜵眮した方匏のすぐれた効果を衚
わしおいる。生成ガス䞭の油状物の原料比は各ラ
むンおよびで倫々9.57.1および
4.5wtであり、ガス化炉で油状物量を玄3wt
䜎枛したのず同等な効果が埗られた。 各ラむンおよびで回収した油状物
を熱倩びんで加熱したずきの重量枛少特性を第
図に倫々曲線およびずしお瀺す暪軞は
加熱枩床℃を瞊軞は重量枛少率を
瀺す。ガス化炉の出口に比范しお䜎枩流動局
熱亀換噚の出口の油状物䞭の重質留分は極め
お少なく、350℃以䞊の留分は数である。たた
スクラバの入口での急冷华時に前蚘のように
ほずんどコヌキングによる閉塞が生じなか぀た
が、これは第図で瀺すように油状物が軜質留分
のみであ぀たこずから裏付けられる。 䜎枩流動局内の粒子埪環はガス化剀の流速に圱
響される。本実斜䟋では盎接粒子速床を枬定でき
なか぀たので局内の熱吞収からその倀を掚定した
ずころ500Kgずなり、熱回収域䞭での粒子の
平均滞留時間は僅か0.1時間であ぀た。 第図は高枩および䜎枩の流動局熱亀換噚を盎
接䞀䜓に結合しお䞋方の高枩流動局熱亀換噚から
の生成ガスによ぀お䞊方の䜎枩流動局熱亀換噚䞭
の粒子を埪環させるようにした別の実斜䟋を瀺
す。図䞭、高枩流動局熱亀換には前蚘第図
瀺の堎合ず同様な䌝熱管を流動局粒子䞭
に有しおおり、ガス化炉図瀺せずからの高枩
の生成ガスず氎ずの間の熱亀換によ぀お
生成ガス䞭の熱を高枩氎蒞気ずしお回収しか
぀高枩熱回収ガスを排出するようになされお
いる。䞀方この高枩流動局熱亀換噚の盎䞊に
は䜎枩流動局熱亀換噚が蚭けられおおり、䌝
熱管を流動局粒子䞭に配眮し、前蚘高枩
熱回収ガスず氎ずの熱亀換によ぀お熱を
䜎枩氎蒞気ずしお回収するようになされおい
る。 前蚘高枩流動局熱亀換噚の頂郚の高枩熱回
収ガスの出口は連結管によ぀お延蚭され
お䜎枩流動局熱亀換噚の䞋郚に開口しおい
る。䞀方この連結管開口郚から所定距離だけ䞋方
の䜍眮においお酞玠の䟛絊孔が蚭けられおお
り、ガス分散板を介しお䜎枩流動局に酞玠を
䟛絊するようになされおいる。 この実斜䟋においおは高枩流動局熱亀換噚
からのガスが高速で連結管を通しお䜎枩
流動局の䞋郚に吹き蟌たれお粒子を吹䞊げお
埪環流を生じさせる。䞊郚の熱回収域で油状物が
付着した流子は䞋方の燃焌域に移動しお酞玠
により燃焌再生され、このようにしお䜎枩流動局
熱亀換噚では高枩熱回収ガスによる流動
粒子の迅速か぀倧量な再生埪環䞋に熱回収が行な
われる。 叙䞊のように本発明の熱回収方法によれば、流
動局熱亀換噚による生成ガスの熱回収量を増倧さ
せしかも冷华時のコヌキングによる閉塞のおそれ
を著しく枛少させるこずができる。
【図面の簡単な説明】
第図は流動局粒子の重量増加の経時倉化を瀺
す説明図、第図は本発明方法を実斜する装眮の
フロヌ図、第図は前蚘装眮芁郚の抂略図、第
図は前蚘芁郚の内郚における枩床分垃状態を瀺す
説明図、第図は前蚘装眮における油状生成物の
加熱重量枛少特性を瀺す説明図、第図は本発明
の方法を実斜する別の装眮の抂芁を瀺す説明図で
ある。   原料炭化氎玠、  酞玠、  ガス
化炉、  高枩生成ガス、  高枩流動局
熱亀換噚、  高枩氎蒞気、  高枩熱
回収ガス、  䜎枩流動局熱亀換噚、 
 䜎枩氎蒞気、  䜎枩熱回収ガス。

Claims (1)

  1. 【特蚱請求の範囲】  炭化氎玠のガス化により生成した油状物を含
    む高枩の生成ガスを流動局䞭に導き、この流動局
    䞭に蚭けられた䌝熱管䞭を通過する冷媒ず前蚘生
    成ガスずの間接的な熱亀換により熱を回収するよ
    うになされた炭化氎玠のガス化生成物からの熱回
    収方法においお、前蚘高枩の生成ガスを玄450〜
    500℃に保持した高枩流動局に次いで玄250〜300
    ℃に保持した䜎枩流動局に連続的に通過させ、前
    蚘高枩流動局および䜎枩流動局䞭での倫々の熱亀
    換によ぀お前蚘生成ガス䞭の熱を回収するように
    なされたこずを特城ずする前蚘炭化氎玠のガス化
    生成物からの熱回収方法。  前蚘䜎枩流動局には前蚘高枩流動局の出口か
    らのガスの吹き蟌み口の䞊方に䌝熱管を配眮しお
    熱回収域を圢成し、たた、前蚘吹き蟌み口から所
    定間隔をおいお䞋方に酞化剀ガスの吹き蟌み口を
    蚭けお燃焌域を圢成し、前蚘高枩流動局の出口か
    らのガスおよび酞化剀ガスの少なくずも䞀方のも
    のの吹き蟌みによ぀お流動局圢成粒子を前蚘熱回
    収域ず燃焌域ずの間に埪環させるようになされた
    こずを特城ずする特蚱請求の範囲第項蚘茉の炭
    化氎玠のガス化生成物からの熱回収方法。
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