JPS6239194B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料への変換に適した炭化水素液体
およびガスを形成するための、水素による炭素質
原料の処理に関する。さらに詳しくは、本発明
は、石炭のような固体の粉状炭素質原料を加熱さ
れた水素と反応させ、燃料への変換または化学原
料としての使用に適した炭化水素液体およびガス
を形成する炭素質原料の処理方法に関する。

水素の添加によつて石炭の液体またはガス状燃
料への変換が達成されることは一般に周知であ
る。これは、メタンを製造するビユーロ・オブ・
マイン・ハイドレイン・プロセスにおけるよう
に、石炭と水素との直接接触によつて、シントイ
ル・プロセスのような液状生成物を製造するため
の水素との触媒液相反応によつて、または石炭と
スチールを反応させることによつて、間接的に達
成することができる。これまでに多くの異なるプ
ロセスが提案され、そして開発下にある。これら
の計画は、石炭と水素またはスチームを接触する
方法および使用される石炭原料のタイプが異な
る。石炭のような固体は、３つの基本的に異なる
方法でガスと接触させることができる。第１の方
法においては、ガスは固体の固定床またはゆつく
りした移動床を通して供給される。他の接触方法
は流動床を用いるものである。充分に小さい固体
粒子および垂直上方流における充分高いガス速度
を用いることによつて、各粒子上に気体力学的な
前進力が加えられ、重力に近づき始め、そして粒
子自体が移動し始める。このガス固体混合物のバ
ルク性は次いで流体の性状となる。固定床に対す
る流動床における改良された熱および物質移動特
性のために、現在のほとんどの石炭ガス化プロセ
スは、流動床の種別に属するものである。しか
し、ガスと固体との接触の他の基本的なカテゴリ
ーは、バイガス・プロセス（Bigas process）の
ような連行流を伴なうものである。この方式にお
いては、ガス速度が充分高く、そして粒子サイズ
が充分小さいので、固体粒子はガス流体と共に運
般される。連行流プロセスの利点は、全てのグレ
ードまたはクラスの石炭を利用することができる
ことである。ケーキ状の石炭は流動または固定床
システムに供給される場合には凝集し、困難な問
題を引きおこす。ガス製造に関する連行流の他の
利点は、高温で操作できることであり、このため
タールの生成が最少限に保たれ、またスラグ状態
への適合性を有し、そして単位容積当りのエネル
ギー生成量が高いことである。本発明は、これら
のタイプのプロセスの全てに適用可能であり、特
に連行流の石炭転化プロセスに適用することがで
きる。

米国特許第3030297号は、水素の加熱流体中に
連行された石炭の乾燥粒子を、約500〜6000psig
の全圧で、約300℃より以下の温度から約600℃な
いし約1000℃内の反応温度に加熱することを含む
プロセスが述べられている。石炭粒子を約600℃
に加熱するには２分を要し、次いで水素化温度で
２ないし20秒の時間を要する。反応器内に石炭を
運搬するために主要な水素流体が用いられる結
果、ゆつくりした加熱がなされる。反応生成物
は、次いで反応温度以下に冷却され、その性質と
して芳香族が支配的な軽油、および主にメタン、
エタンならびに二酸化炭素からなる炭化水素ガス
を含む生成物が得られる。

このプロセスの欠点は、水素中に連行された石
炭粒子が加熱室内に導入される前に予熱され、こ
のため反応プロセスが反応室の上流において開始
され、連行される石炭を運搬する通路内に凝集お
よび閉塞を生ずることである。本発明は２つのガ
ス源を用いることによつてこの凝集の問題を克服
するものである。１つのガス源、例えば水素は、
周囲温度においてインジエクター内に連行された
石炭を導入し、そして別のガス源はインジエクタ
ー内に加熱された水素を供給し、この水素は、反
応ゾーン内のインジエクターの下流側で連行され
る濃密相の石炭と接触し、これにより該反応室の
上流側から離れた反応室内で水素化プロセスを開
始する。

米国特許第3030297号に示されたプロセスの他
の欠点は、このプロセスが、連行される石炭粒子
が管壁を介しての伝熱を要求することである。特
定の例における処理量においては、石炭を充分加
熱すると同時に系内の圧力を維持するために、管
壁を充分に利用するような合理的な長さの管壁を
介して充分な熱が移動され得るかどうかは疑問で
ある。このタイプの反応器は、伝熱の表面対容積
比がサイズの増加と共に急速に減少するため、商
業的な石炭転化のために必要な大径にスケールラ
ツプすることが出来ない。

シユレーダー（Schroeder）らに発行された米
国特許第3152063号は、ペーステイング・オイル
の不存在下に、約500ないし4000psigの圧力で水
素中に粉状化および触媒化された石炭を分散さ
せ、約450゜ないし600℃の範囲の温度で、約200
秒より以下のガス滞留時間で石炭と水素の混合物
を反応させ、この反応生成物を冷却し、そして液
状およびガス状炭化生成物を回収することを含む
プロセスを教示している。

シユレーダーは、反応器内の軸方向に伸びる多
数の平行管からなる二段階の反応器内に触媒化さ
れた石炭と水素を通過させることを教示してい
る。これらの管は、高温ガス源によつて加熱さ
れ、該管内で反応を開始する。気化された油およ
びガス生成物は、未使用の水素と共に冷却装置に
送られる。残留した重油とタール生成物は反応器
の底部に集められ、そして次にこれらの重質生成
物をさらに水素化するために水素源が利用され
る。

この発明の欠点は、粉状化された石炭を触媒プ
ロセスに通過させ、乾燥後および粉砕機を通し、
そして石炭をスクリーン・プロセスを通すことに
よつて、微小な粒子に最終的に分離しなければな
らないことである。本発明は、前述の前処理プロ
セスを用いることなく細かく粉砕された石炭を直
接利用するものである。従来のプロセスの他の欠
点は、石炭を通過させる担体として主な水素源の
水素を同様に用いることである。この場合の加熱
プロセスは、担体ガスが反応室に入る前に予熱さ
れない本発明に比較して相当な時間を要する。

米国特許第3960700号は、触媒を添加しないで
炭素質原料を水素でもつて処理するプロセスを教
示している。ここで開示されたプロセスによれ
ば、液体または粉砕された固体炭素質原料が反応
器に添加され、水素対原料比が約0.05：約4.0ま
で変化し得る量で高温の水素と接触される。この
水素と炭素質原料は、約3.4ないし約34メガパス
カル（500ないし約5000psig）の圧力および約400
℃ないし約2000℃の温度で反応する。この反応温
度は導入された水素を必要な反応温度よりも約50
℃高い温度に加熱することによつて維持される。
この反応生成物は、急速に冷却され、反応器内の
全体の滞留時間は約２ミリ秒ないし約２秒にな
る。この特許は、周知のプロセスにのみ言及し、
水素がどのように加熱されるかについては特に教
示していない。従つて、この特許は、恐らく間接
熱交換器、電気抵抗ヒーターのような通常の手段
を示唆するものである。

米国特許第3963598号は石炭のフラツシユ水素
化のプロセスを教示している。この特許で開示さ
れたプロセスによれば、約50ないし500ミクロン
の粒径をもつ、実質的に乾燥された粉状石炭が、
約6.9ないし28.4メガパスカル（68ないし280気
圧）の範囲内の圧力、および約500℃と800℃の間
の反応温度を生ずるような温度で水素と接触され
る。反応剤は、回動する流動床内で、５秒を超え
ない石炭の滞留時間および0.2秒を超えない水素
の接触時間で接触反応され、液状の炭化水素を生
成し、そしてこれは液体生成物のこれ以上のクラ
ツキングを防止するのに充分な程度の低い温度に
急冷される。水素を加熱する方法としては、水素
加熱炉が一般に引用され、そして実施例中に水素
の温度は構造材料の材質の限界に基づいて1000℃
を超えるべきでないとの記載が示されているので
ある。従つてこの特許は通常の加熱技術を同様に
説明するものである。

米国特許第3997423号においては、炭素質原料
を短かい滞留時間および低圧で水素熱分解する他
のプロセスが検討されている。ここで開示された
プロセスによれば、粉砕された石炭が反応器内で
０ないし1.7メガパスカル（250psig）、および500
℃ないし1500℃で高温の水素と混合され、次いで
短かい反応時間の後に急冷される。この短かい滞
留時間は、高い収率のコルタールを生ずるといわ
れている。“この発明の要旨は、ほぼ大気圧と
250psigの間の低い圧力で反応容器内に炭素質原
料を短い滞留時間反応させるという概念に存する
こと”が述べられている。この特許は反応温度の
維持および調節の手段として高温の水素を用いる
ことを示唆しているが、水素を加熱する特定の手
段についは何ら示しておらず、しかも入口の水素
温度は、必要な反応温度よりも約50℃高くすべき
であることを教示している。

最近の1978年１月20日に出願された米国特許出
願第871163号（本発明の譲受人に譲渡されてい
る）には、炭化水素液体またはガスを生成するた
めの他の石炭液化方法および装置が示されてい
る。ガス中に濃密相で連行された粉状化石炭粒子
は周囲温度で反応室内に注入され、高温の水素は
別の源から反応室内に同様に注入され、石炭の温
度を上昇させる。一部の水素は石炭と反応して水
素化生成物を与え、これは急冷され、そして捕集
される。全体の反応時間は、一般に約10ないし
500ミリ秒の範囲である。

石炭の熱分解および水素化の化学はある時には
明白であつたが、迅速反応の方式を効果的に利用
する商業スケールの反応器は存在しない。この基
本的な理由の若干のものは、充分なガス／固体の
注入および混合の技術の欠除、反応と滞留時間の
要求を合致させることの困難性、および反応器に
おける凝集と閉塞である。原料のアスフアルト状
石炭の水素化は、通常凝集を伴ない、このため前
述のように典型的な流動床または移動床の反応器
は使用することはできない。さらに、短かい滞留
時間（１秒より以下）の要求は、必然的に反応器
を連行流タイプのものに限定する。凝縮の問題
は、注入点および高温の反応器壁の近傍で石炭の
迅速な混合、加熱および反応を維持することによ
つて、前述の係属中の出願において教示されるよ
うに除去することができる。

連行流タイプの石炭水素化プロセスの他の重大
な欠点は、反応ゾーン内で必要な温度を与え、か
つ維持するために加熱されるべきガスの量であ
る。特に、入口温度のガスは、構造物質に外来の
高価な耐熱合金を用いる必要性を避けるために、
約1100℃より以下、一般的には約1000℃より以下
に維持されなければならない。このようにして、
実質的なガス量は、反応ゾーン内において例えば
約650℃ないし950℃の温度に維持されるように加
熱する必要がある。導入された少量の水素のみが
実際に石炭と反応するので、このプロセスの経済
性から過剰の水素を回収し、再循環させる必要が
ある。さらにガス流の輸送、回収および加圧のた
めの動力は実質的なものであることが要求され
る。実際、石炭を価値のある炭化水素生成物に転
化するための商業的なプロセスの過程において立
ちはだかる主な障害の１つは、転化に要求される
エネルギーがしばしば石炭から得られるエネルギ
ーの約30％ないし50％にのぼることである。従つ
て、このような転化のために要するエネルギー
が、石炭のエネルギーの約30％より以下、好まし
くは25％より以下となる、石炭の価値ある液状お
よびガス状生成物への転化プロセスが待望されて
いることが明らかである。

本発明によれば、水素とエネルギーの使用量が
実質的に減少する炭素質原料の水素化プロセスが
提供される。一般的には、本発明は、第１の反応
ゾーン内に水素を導入し、ここで導入された全体
の水素の量に基づいて約５ないし30重量％の酸素
と接触される。この水素と酸素は反応して、水素
流体の温度を約1100ないし1700℃に上昇させる。
酸素は、水素流体の実質的に中央部に導入され、
そして水素は、反応ゾーンを区画する壁面を横切
つて水素の境界層を与えるように導入され、これ
によつて構成材料として外来の耐熱材料を用いる
必要がなくなる。大量部の水素と小量部の水蒸気
を含む生成ガス流は、第１の反応ゾーンを出て第
２の反応ゾーン内に導入される。第２の反応ゾー
ンにおいて、この生成ガス流は、濃密相の水素の
ようなガス中に連行された粉状石炭粒子の流体と
接触される。前記第２の流体は周囲温度から約
200℃までの温度で導入される。この第１の反応
ゾーン内では全ての酸素が水素と反応することが
好ましく、このようにして第２の反応ゾーン内で
石炭との反応に用いられる酸素が無くなるであろ
う。高温の水素ガス流体は、第２の反応ゾーン内
で合体された反応物質の温度を約750℃ないし
1150℃に上昇させ、一部の水素は石炭と反応して
液体およびガス状炭化水素製品を含む反応生成物
を形成する。液状炭化水素の生成を最大限にする
ことが望まれる場合には、反応生成物は、反応室
に隣接して設けられた急冷ゾーン内に迅速に導入
され、反応生成物が反応室を出た後、予定された
時間内で水素化プロセスが急速に抑止される。急
冷ゾーンから反応生成物を回収するための回収手
段が同様に設けられている。ガス状炭化水素の生
成を最大限にすることが望まれる場合には、上記
の代わりに、急冷工程を省略し、そして反応を実
質的に平衡状態に移行させることができる。

本発明によれば、入口の水素温度を必要な温度
まで上昇させる熱を供給するために水素の一部が
酸化されるが、全体の水素所要量は実質的に減少
する。特に、温度コントロール源として、加熱さ
れた水素を用いて望ましい反応温度が維持される
場合には、水素対石炭の比は５のフアクターだけ
減少されることが分つた。水素ガス流が実質的に
高温度で導入されるので、第２の反応ゾーン内の
全体の反応マスを所望の温度に上げるために要求
される水素量は実質的により少なくなる。例え
ば、反応ゾーン内の反応生成物を加熱するために
水素が用いられていたほとんどの従来技術のプロ
セスにおいては、水素要求量は、導入される石炭
１ポンドに対して実質的に0.5lb.を超える。これ
に対して反応ゾーン内に導入される前に1100℃を
超える温度、好ましくは約1650℃に水素が加熱さ
れる本発明においては、要求される水素の量は石
炭１ポンド当りわずか0.1ポンドである。従つて
加熱されるべき水素の量、またさらに冷却、加
圧、再循環およびプロセスに戻すために再循環さ
れるべき水素の量の両方においてこのプロセスに
要求される熱エネルギーの所要量を著しく減少し
得ることが理解される。実際、本発明によれば、
石炭を価値あるガス状および液状生成物に転化す
るために要求されるエネルギー量は、石炭の熱エ
ネルギー含量の約25ないし30％に過ぎない。これ
に対して同じ収量の生成物を得るほとんどの従来
のプロセスにおいては、そのエネルギー要求量
は、石炭のエネルギー含量の約30ないし50％であ
る。

水素は約1100℃ないし約1900℃の温度に加熱さ
れるがこの温度範囲の高温側が好ましい。特に好
ましい温度範囲は約1500゜ないし1650℃である。
この水素の加熱は一部の水素を酸素と反応させる
ことによつてのみ達成され得る。上記の代りに、
経済的な見地からは、水素を高温流体と間接熱交
換するように通過させるか、または水素を電気抵
抗ヒータを有する直接熱交換器に導入することに
よつて、水素を約650゜ないし900℃の温度に予熱
することが好ましい。一部の水素をガス状酸素と
反応させることによつて約900℃以上の少なくと
も最終的な温度増加が得られる。このような高温
度では、反応を開始する触媒は要しない。酸素源
としては、純粋なガス分子の酸素、酸素富化空気
または空気を用いることができる。ほとんどの場
合、実質的に純粋な酸素を用いることが好まし
い。これは過剰の水素が再循環され、そして空気
中の窒素は最終的に除去する必要のある不活性の
希釈ガスを含むからである。しかしながら、ある
場合には、経済的な見地から、または実質的に純
粋な酸素の入手性において空気または酸素富化空
気を用いることが好ましい。

本発明によれば、酸素と水素は、ロケツトエン
ジンの技術を用いて反応される。特徴的には、第
１の反応ゾーンを区画する壁に沿つて未反応の水
素の境界層が形成されるように、酸素をガス状水
素流体の中央部内に導入する。この境界層は過剰
の熱が反応ゾーンの壁に移動することを防ぐ保護
障壁として作用する。このようにして酸素と水素
を反応させ、約1100ないし1650℃の温度を有する
水素と水蒸気流体を生成することができ、一方、
反応ゾーンの壁温度を約800℃より以下に維持す
ることができる。さらに所望により導入される水
素ガスを第１の反応ゾーンと間接的に熱交換する
ように通過させ、そこから熱を吸収し、望ましい
低い壁温度を保持することをさらに助けることが
できる。従つて、本発明によれば、反応ゾーンの
構造物に耐熱材料を用いる必要なしに該反応ゾー
ン内で高温のガス流体を生成することができる。
本発明のプロセスは、鋼、ステンレス鋼等のよう
な一般的な材料を用いて実施することができる。

第２の反応ゾーンは、第１の反応ゾーンの下流
に設けられる。高温のガス状水素は、第２の反応
ゾーン内に導入され、そして該第２の反応ゾーン
内には、前記係属中の米国特許出願No.771484号
（1977年２月24日に出願され、そして本発明の譲
受人に譲渡されている）に教示されているような
濃密相のガス中に連行された粉状石炭粒子を導入
するための手段が設けられている。流動する石炭
粒子は、反応物質と完全に混合するように高温の
水素流体中に注入される。この混合は、係属中の
米国特許出願No.871068号（1978年１月20日に出願
され、本発明の譲受人に譲渡されている）中に教
示されるように、複数の反応物流体が互いに衝突
するロケツトエンジン工学に用いられるものと類
似の方法で行なうことが好ましい。流動する粉状
石炭粒子の若干の流れは１またはそれ以上の高温
の水素流体と衝突するが、この逆の衝突もあり、
例えば単一の高温水素の流体中に４つの石炭粒子
のジエツトを衝突させてもよい。加熱されたガス
状水素と流動粉状石炭粒子は第２の反応ゾーン内
の温度が約750゜〜1150℃になるような比率で導
入される。この温度が約800゜ないし1050℃の範
囲に維持される場合に特に良好な結果が得られ
た。一般に、これは、水素対石炭の比率が約
0.5：１ないし0.1：１の範囲内にあるような比率
で水素と石炭を導入することによつて達成され
る。水素の入口温度が高い場合には水素の量を少
なくする必要がある。特に好ましい操作方法は、
水素対石炭の比率が約0.2：１ないし0.1：１であ
り、入口の水素温度範囲を約1500゜ないし1650℃
とすることである。第２の反応ゾーン内の圧力は
臨界的なものではなく、0.7メガパスカルのよう
な低い値から34.5メガパスカルのような高い値ま
で変えることができるが、特に約6.9ないし13.8
メガパスカルが好ましい。第２の反応ゾーンの大
きさおよび反応物質の導入速度は約10ないし約
5000ミリ秒の平均滞留時間を与えるように選択さ
れ、特に第２の反応ゾーン内の好ましい滞留時間
は、約20ないし1000ミリ秒の間である。

反応の生成物は石炭のガス状および液状転化生
成物の他に、未反応の石炭および水素、少量の水
蒸気を含む。第２の反応ゾーンからの反応生成物
は、ガス状炭化水素の収率を最少限にするために
実質的に平衡状態に移行されるか、または急冷ゾ
ーン内に実質的に導入され、液状炭化水素生成物
の収率を最少限にすることが望まれる場合には、
ここでそれらの温度を減少させるように冷却され
る。後者の目的のためには、約10ミリ秒ないし
100ミリ秒の時間内で温度を650℃より以下に減少
させるべきである。好ましくは、反応生成物は、
熱回収を行なうために間接熱交換器を用いて急冷
される。急激な温度減少が望まれるときには、水
スプレーのような直接接触による冷却を要する場
合がある。低温の不活性ガスまたは種々の炭化水
素液体のような種々の他の冷却剤（これらは実質
的に回収可能である）が用いられ得ることが理解
される。

本発明によれば、プロセスに要求される水素量
を実質的に減少させ、また触媒を要せず、そして
熱エネルギーの所要量を実質的に減少させる利点
が得られる。本発明の他の利点は、好ましい実施
態様を示した次の記載から明らかになるであろ
う。

第１図は、石炭の水素化を例にとつて便宜上本
発明を述べるものであるが、他の炭素質原料につ
いても本発明が同様に適用されることは当該技術
の熟練者にとつて明らかである。適当な炭素質原
料の例としては、石炭、かつ炭、泥炭、石油株、
タールサンド、原油、石油残渣および有機廃棄物
があげられる。そして有機廃棄物としては、都市
廃棄物、下水汚泥、木材チツプなどがある。炭素
質原料が固体の場合には約200ミクロン、一般的
には約25ないし100ミクロンの範囲内の中位の粒
子サイズに粉砕または磨砕することが好ましい。

粉状化された石炭は、通路１２を通つて第１の
石炭供給機１０内に導入される。この第１の石炭
供給機１０には、通路１４を通つて高圧の水素が
同様に導入される。第１の石炭供給機１０の圧力
は、石炭を供給するための推進力を与えるために
所望の反応圧力よりも約５ないし15％高く維持さ
れる。石炭を運搬する水素の重量は、石炭の流量
の１％である。一般には、この重量は、約70気圧
の反応圧力においては約0.5％である。純粋な水
素を用いる代りに、水素と不活性ガスの混合物、
または不活性ガスを単独で石炭の輸送に用いるこ
とができ、この場合には輸送ガスの重量％はその
ガス密度によつて変わる。

固体粒状石炭の流体は、第１の石炭供給機１０
から取り出され、通路１６および複数のノズル１
８を通過して一般に２０で表示される水素化反応
器内に注入される。水素（その供給源は示されて
いない）は、通路２２および間接熱交換器２４を
通過し、通路２６を介して反応器２０内に導入さ
れる。酸素（同様に供給源は示されていない）
は、通路２８を通つてインジエクター３０内に導
入される。インジエクター３０は酸素が通過し、
かつ水素が導入される外側のハウジング部材３４
によつて周囲を囲まれた中央のチユーブ３２を要
する。酸素は、導入される水素の重量に基づい
て、約５％から約30％までの量で導入され得る。
ガス流体が水蒸気の実質的な相当量を含む場合に
はより多量の酸素を要する。水素と酸素は完全に
反応して水素流体の温度を上昇させ、そして石炭
との反応に用いられる可能性のある遊離酸素を確
実になくする。得られた高温のガス状反応生成物
は反応器２０内に導入され、ここでこれらはノズ
ル１８を通つて注入される石炭と混合される。得
られた反応生成物は、熱交換器２４で間接熱交換
され、次いでチヤー／蒸気分離器のゾーン３６内
に入る。

若干の連行される固体を含む反応生成物の蒸気
流は、通路３８を通つて取り出され、そしてサイ
クロン分離器のような固体／ガス分離器４０内に
導入される。分離された固体は、通路４２を通つ
てチヤー／蒸気分離器のゾーン３６に戻される。
分離器ゾーン３６からのチヤーおよび固体は通路
４４を通つて取り出され、貯蔵コンテナー４６内
に導入される。貯蔵コンテナー４６内のチヤー
は、既知の技術によつて容易に処理され、このプ
ロセスに用いられる水素を与える。

分離器４０からのガス状反応生成物は、通路４
８を介して取り出され、そして熱交換器５０を通
過され、凝縮し、約450℃以上の沸点を有する第
１の液体フラクシヨンを形成する。この第１の液
体フラクシヨンとガスの混合物は通路５２を介し
て取り出され、そしてガス−液分離器５４内に導
入される。分離された液体生成物は通路５６を通
つて取り出され、回収される。ガス状生成物は、
分離器５４から通路５８を通つて取り出され、そ
して熱交換器を通り、凝縮して約450℃以下の沸
点を有する第２の液体フラクシヨンとなる。残り
のガス状生成物と凝縮した液体との混合物は通路
６２を通つて熱交換器６０から取り出され、そし
て液体と水素ガスの分離器６４内へ導入される。
液状生成物は、分離器６４から通路６６を通つて
取り出され、回収される。残りのガス状生成物
は、通路６８を通つて取り出され、そして水素の
回収および再循環のために処理される。このガス
流体は、望ましくない不活性ガスまたは不純物を
除去するのみならず、残留する炭化水素生成物を
回収するためにさらに処理することが可能である
ことは、当該技術者の熟練者によつて理解される
であろう。

実施例 １ 第２のゾーンの水素入口温度の系内水素所要量
に与える影響を調べるために一連のパラメーター
のテストが行なわれた。このテスト装置は第１図
に記載されたものと実質的に同じプロセス流路を
与えるように模擬された。これらのテストは、主
な変数が入口水素温度と、第２のゾーン内の望ま
しい反応温度を維持するために導入される水素の
所要量とになるように、できる限り実質的に同一
条件で行なわれた。第２図を参照すれば、本発明
において、水素の所要量は、石炭１ポンド当り水
素0.1ポンドのような低い値に減少され得ること
が明らかである。

本発明のデザインおよび操作においては、その
精神を逸脱することなく種々の変形がなされ得る
ことが理解されるであろう。また本発明の主要な
好ましい構成および操作方法が説明され、そして
その最良の実施態様を表わすと現在考えられてい
るものが述べられたが、本発明の特許請求の範囲
内であれば、特定例として記述された以外のもの
も実施可能であることが理解される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を実施するための石炭水
素化システムのフローシート、第２図は、反応器
入口の水素温度に対する水素と所要石炭の量比を
表わすグラフである。 １０……第１の石炭供給機、１８……ノズル、
２０……水素化反応器、３０……インジエクタ
ー、３４……外側ハウジング部材、２４……熱交
換器、３６……チヤー／蒸気分離器ゾーン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の反応ゾーン中に水素の流れを導入し； 前記水素流の中心部分に該水素の約５〜30重量
   ％の量で酸素の流れを導入して、該第１反応ゾー
   ンを区画する側壁に沿つて水素の境界層を残留さ
   せ； 前記の水素と酸素とを反応させて、約1100℃〜
   1900℃の温度を有し、大量部の水素と小量部の水
   蒸気とから成る高温ガス流を生成させ； 前記高温ガス流と、固体の粒状炭素質原料の流
   れとを相互に衝突させる関係で第２の反応ゾーン
   中に導入し、その際、前記高温ガス流と前記固体
   の炭素質原料の流れを、該ゾーン内の滞留時間約
   10〜5000ミリ秒および反応温度約750〜1150℃を
   与え、かつ維持するような速度及び量で導入し
   て、水素と炭素質原料との反応により液状および
   ガス状の炭化水素を含む反応生成物を生成させ； 前記第２の反応ゾーンに隣接して急冷ゾーンを
   設け； 第２の反応ゾーンから反応生成物を取出して急
   冷ゾーン中に導入し； 急冷ゾーン中で反応生成物を冷却し； そしてこの急冷ゾーンから液状およびガス状の
   炭化水素生成物を回収する ことを特徴とする液状およびガス状の炭化水素生
   成物を製造するための固体炭素質原料の処理方
   法。 ２ 前記水素と酸素との反応によつて生成する高
   温ガス流の温度が約1100℃〜1650℃である特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記第２の反応ゾーンに導入する固体の粒状
   炭素質原料の流れの温度が室温〜約200℃である
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 前記反応生成物を約10〜100ミリ秒の時間内
   で約650℃以下の温度に急冷する特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ５ 前記第１の反応ゾーン中酸素の周囲に導入す
   る水素を、第１の反応ゾーンの壁温を800℃以下
   の温度に維持する量で導入する特許請求の範囲第
   ２項記載の方法。 ６ 前記水素と酸素との反応によつて生成する高
   温ガス流の温度が約1500℃〜1650℃である特許請
   求の範囲第３項記載の方法。 ７ 前記第２の反応ゾーンに導入する固体の粒状
   炭素質原料の流れの温度が室温〜約200℃である
   特許請求の範囲第５項記載の方法。 ８ 前記反応生成物を約10〜100ミリ秒の時間内
   で約650℃以下の温度に急冷する特許請求の範囲
   第７項記載の方法。