WO2004108860A1 - 新燃料製造プラント及びこれに用いられる海水淡水化装置 - Google Patents

新燃料製造プラント及びこれに用いられる海水淡水化装置 Download PDF

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Taiji Inui
Tsunehisa Kawaguchi
Hiroshi Yagi
Yasuto Ando
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Hitachi, Ltd.
Jfe Holdings, Inc.
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Definitions

  • the present invention relates to a new fuel production plant for producing new fuel and a seawater desalination apparatus used for the plant. Background technology,
  • new fuel production plant In new fuel production plants such as GTL and DME (hereinafter referred to as “new fuel production plant” or simply “plant”), the partial oxidation method using hydrocarbons and other raw materials to produce syngas required for fuel synthesis and self-heating A reforming method (auto thermal reforming) or the like is used.
  • the synthesis gas at the outlet of the reaction Z reforming furnace is at a very high temperature (1200 to 150 ° C).
  • the generated high-pressure and medium-pressure steam can be used for driving steam turbines such as compressors, pumps, and generators in the plant.
  • the reverse osmosis membrane method will be considered first because of the small intake of seawater.
  • Evaporation methods such as the multi-stage flash method and the multiple-effect method, which are also candidates for potential use of excess low-pressure steam, are the same as the reverse osmosis membrane method, even when the difference in the temperature of intake / discharge of seawater, which was conventionally allowed, is 10 ° C. If the intake of seawater is 3 to 4 times the intake of fresh water and the difference between the intake and discharge temperatures is less than that, a larger amount of intake is required, so it is not considered.
  • An object of the present invention is to enable the application of a desalination apparatus by the evaporation method with the same seawater intake as that of the reverse osmosis membrane method, to provide a high degree of freedom in the installation location of the plant, and to reduce the salt concentration in the desalination water compared to the reverse osmosis membrane method. It is an object of the present invention to provide a new fuel production plant which can reduce the cost and also enjoy the advantages of a desalination device using an evaporating method at a low maintenance cost, and a seawater desalination device used for the same.
  • the present invention provides a method for producing synthesis gas from raw materials, synthesizing new fuel from the produced synthesis gas, and recovering excess heat from these processes to generate steam.
  • a new fuel manufacturing brand having a recovery boiler, an exhaust heat utilization section including a steam turbine driven by steam generated in the exhaust heat recovery boiler, and an open circulation for supplying cooling water for a plant including an exhaust for the steam turbine
  • a cooling water supply unit and a seawater desalination apparatus using an evaporation method for supplying freshwater for replenishment of the open circulation cooling water, and the open circulation circuit is used for condensing freshwater produced by the seawater desalination apparatus.
  • Formula This uses cooling water supplied from a cooling water supply unit.
  • fresh water can be produced with the same seawater intake as the reverse osmosis membrane method. Cooling water with low maintenance cost and low residual salt concentration in fresh water can be supplied.
  • the present invention provides a seawater desalination apparatus for desalinating seawater using an evaporation method and supplying freshwater to a condensate of freshwater produced by the seawater desalination apparatus.
  • the cooling water supplied from the circulating cooling water supply unit is used.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a new fuel production plant according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a new fuel production plant according to one embodiment of the present invention.
  • the new fuel production plant includes a new fuel production section 100, a waste heat utilization section 200, and a cooling water supply section 300.
  • the new fuel production unit 100 produces new fuel from raw materials and generates steam using waste heat.
  • the exhaust heat utilization section 200 drives the steam bins using the steam generated by the new fuel production section 100, and drives rotating machines and the like.
  • the cooling water supply unit 300 supplies cooling water used in the steam turbine condenser of the exhaust heat utilization unit 200.
  • the new fuel production department 100 consists of an air compressor 1, an air separator 2, an oxygen booster 3, a reaction / reforming furnace 4, exhaust heat recovery boilers 5, 8 and a fuel synthesis reactor 7, etc. It is configured.
  • Raw materials are supplied to the reaction / reforming furnace 4 from a pipe 50.
  • raw materials hydrocarbons such as coal, oil and natural gas, and usable raw materials such as biomass and waste plastics are supplied.
  • natural gas is used as a raw material.
  • steam, carbon dioxide, etc. may be added.
  • the reaction / reforming furnace 4 is compressed by an air compressor 1, separated by an air separator 2, and supplied with oxygen pressurized by an oxygen booster 3 via a pipe 51. .
  • the raw material gas supplied from the pipe 50 and the oxygen supplied from the pipe 51 are used to perform partial oxidation or autothermal reforming (autothermal reforming). It produces a synthesis gas consisting mainly of hydrogen and carbon monoxide.
  • the manufactured synthetic gas is taken out from the pipe 52.
  • the high-temperature synthesis gas produced in the reaction reforming furnace 4 is supplied to the exhaust heat recovery boiler 5, where the temperature is reduced by generating steam (here, high-pressure steam), and the steam is fed to the fuel synthesis reactor 7. Supplied.
  • the synthesis gas is synthesized into a new fuel by the action of a catalyst.
  • the reaction heat generated at this time is recovered by generating steam (here, medium-pressure steam) by the exhaust heat recovery boiler 8.
  • the new fuel, unreacted gas, and the like synthesized in the fuel synthesis reactor 7 are sent to a subsequent liquefaction / refining step via a pipe 53 to be liquefied / refined.
  • the reaction heat of the fuel synthesis reaction may be recovered from the reaction product after leaving the reactor as shown in the diagram, or may be recovered directly from the reactor.
  • the synthesis gas at the outlet of the reaction Z reforming furnace 4 has a very high temperature.
  • the subsequent fuel synthesis reaction in the fuel synthesis reactor 7 is an exothermic reaction, and it is necessary to cool the synthesis gas to a temperature suitable for the synthesis reaction at the entrance of the fuel synthesis reactor 7. Because of this, a large amount of excess heat is generated in the new fuel production plant, so waste heat boilers 5 and 8 are installed to generate high- and medium-pressure steam to recover heat.
  • the high-pressure and medium-pressure steam generated is used in the exhaust heat utilization section 200 for driving steam turbines such as compressors, pumps, and generators in the plant.
  • the exhaust heat utilization unit 200 includes a high-pressure steam gun, a medium-pressure steam system, and a low-pressure steam system.
  • the high-pressure steam system is composed of an exhaust heat recovery boiler 5, a high-pressure boiler 6, and a high-pressure steam header 54. Used in the steam turbine 12 for driving the oxygen booster 3.
  • the exhaust gas from each of the driving steam turbines 9 and 12 is cooled by plant circulating cooling water in condensers 10 and 13, etc., and is sent to the deaerator 25 by condensate transfer pumps 11 and 14. Return.
  • the high-pressure boiler feedwater is extracted from the deaerator 25, and the pressure is raised to a predetermined pressure by the high-pressure boiler feedwater pump 27 and supplied to the exhaust heat recovery boiler 5 and the high-pressure boiler 6. Further, the medium-pressure boiler feedwater is extracted from the deaerator 25, the pressure of the medium-pressure boiler feedwater pump 26 is raised to a predetermined pressure, and supplied to the exhaust heat recovery poiler 8.
  • the high-pressure steam that is insufficient in steam balance is supplied to the high-pressure steam header 154 by the high-pressure boiler 6.
  • the medium-pressure steam system consists of an exhaust heat recovery boiler 8 and a medium-pressure steam header 55. The medium-pressure steam generated by the exhaust heat recovery boiler 8 is used to drive a pump-driven steam turbine 17 and a process gas compressor.
  • the steam turbine 17 for driving the pump and the steam turbine 18 for driving the process gas compressor are back-pressure turbines and supply low-pressure steam to the low-pressure steam header 56.
  • a steam turbine for driving the process gas compressor 21 will be a condensing turbine.
  • the exhaust of the process gas compressor drive steam turbine 21 etc. is cooled by the plant circulating cooling water by the condenser 22 etc., and returned to the deaerator 25 by the condensate transfer pump 23 etc. .
  • a condensate turbine can be used as the steam turbine 18.
  • the steam turbine 18 considering the amount of low-pressure steam used in the brine heater 40, if a condensate water bottle is used for the steam turbine 18 for driving the process gas compressor, the supply of low-pressure steam is not sufficient, so a back-pressure turbine is used. To increase the supply of low-pressure steam.
  • the medium-pressure steam system is equipped with a gas turbine generator 36 and a gas bin heat exhaust boiler 37.
  • Gas turbine exhaust heat boiler 37 generates medium-pressure steam and supplies it to medium-pressure steam header 55.
  • the low-pressure steam system is composed of a low-pressure steam header 56, and supplies low-pressure steam received from the pump driving steam turbine 17 to the reboiler 47, deaerator 25, etc. At the same time, it is supplied to brine heater 40 and used as a heat source for seawater desalination equipment by the evaporation method. In this case, the excess steam is reduced to zero by adjusting the water production rate of the seawater desalination equipment by the evaporation method.
  • the cooling water supply unit 300 is composed of a plant open circulation cooling water system and a fresh water system.
  • the plant open circulation cooling water system is composed of a cooling tower 34, a cooling water circulation pump 35, and a cooling water circulation pipe 59.
  • the cooling water is supplied to condensers 10, 13, 22, etc., through a cooling water circulation pipe 59.
  • the cooling water whose temperature has risen due to heat exchange in the condensers 10, 13, 22, etc. is cooled by the air in the cooling tower 34, and its temperature is lowered.
  • the cooling water is pumped up by the cooling water circulation pump 35. Circulate through the system. Cooling water lost due to partial evaporation due to atmospheric cooling in the cooling tower 34 is supplied from the fresh water system.
  • the desalination system uses a multi-stage flash method among the evaporation methods.
  • the desalination system consists of a multi-stage flash type water freshener radiator 38, a multi-stage flash type water freshener heat recovery unit 39, brine heater 40, seawater Z brine heat exchanger 41, degassing tank 42, It is composed of a brine circulation pump 43 and a vacuum generator 44.
  • the radiating section 38 of the multi-stage flash type fresh water generator cools and condenses the steam evaporated from the circulation brine, and collects fresh water.
  • the produced desalinated water is temporarily stored in a desalinated water tank 31 and supplied as supply water for the plant circulation cooling water system by a desalinated water supply pump 32.
  • the blunt circulating cooling water supplied from the pipe 66 is used as a cooling medium for condensing fresh water in the heat dissipating section 38 of the multistage flash type fresh water generator.
  • the cooling water that has flowed out of the heat dissipating section 38 of the multi-stage flash type fresh water generator is returned to the cooling tower 34 by the pipe 63.
  • the seawater / brine heat exchanger 41 exchanges heat between the seawater supplied from the pipe 60 and the discharged brine discharged from the pipe 61, thereby lowering the discharge temperature of the brine and reducing the temperature of the supplied seawater. Measure heat recovery.
  • Seawater Seawater that has passed through the Z brine heat exchanger 41 is degassed in a degassing tank 42, and then supplied to a low-temperature circulating line circulated through a pipe 64 through a pipe 65.
  • the low-temperature circulating brine 64 supplied with fresh seawater 62 is pressurized by the brine circulating pump 43 and introduced into the heat recovery section 39 of the multi-stage flash type fresh water generator.
  • the low-temperature circulation brine 64 cools and condenses the vapor evaporated from the high-temperature circulation brine. At the same time, it recovers heat and raises its temperature.
  • the brine further heated by the low-pressure steam in the brine heater 40 becomes a high-temperature circulating brine 67, and the multistage flash-type fresh water generator heat recovery unit 3 9 in which the pressure is reduced by the vacuum generator 44 using medium-pressure steam And it is introduced into each stage (stage) of the heat dissipating section 38 of the multi-stage flash type fresh water generator and is flashed.
  • the high-temperature circulating brine 67 is sequentially concentrated and cooled by flashing at each stage, blown partially out of the system from the piping 61 through the radiating section 38 of the multi-stage flash-type fresh water generator, and the rest is cooled to the low-temperature circulating brine 6 Recirculated as 4.
  • the evaporation method used for the fresh water generation system is not limited to the above-described multi-stage flash method, but may be a multi-effect method, or may be a combination of the multi-stage flash method and the multi-effect method.
  • the first feature is that the plant circulating cooling water supplied from the pipe 66 is used as a cooling medium for condensing fresh water in the radiating section 38 of the multi-stage flash-type fresh water generator.
  • the conventional reverse osmosis membrane seawater desalination equipment is the type of equipment with the highest freshwater recovery rate, and the required freshwater About 2 times 1 5
  • the conventional evaporative seawater desalination apparatus is 600 000 t / h of seawater withdrawal of which seawater is used as the cooling medium for freshwater condensation in the radiating section 38 of the multi-stage flash-type freshwater generator at 450 hours, and the amount of seawater required for freshwater generation is 15 It is at 0 0 t Z.
  • the plant circulating cooling water supplied from the pipe 66 is used as the cooling medium for condensing fresh water in the radiating section 38 of the multi-stage flash-type fresh water generator, the amount of seawater Q 1 taken from the pipe 60 is
  • the amount of cooling water Q3 supplied from the cooling tower 34 to the exhaust heat utilization section 200 via the pipe 59 is, for example, about 3600 t / h.
  • the amount of cooling water Q2 supplied from the pipe 66 to the heat dissipating section 38 of the multi-stage flash type fresh water generator is about 13%.
  • the plant circulating cooling water supplied from the pipe 66 as a cooling medium for condensing fresh water in the radiating section 38 of the multi-stage flash-type fresh water generator, the amount of seawater withdrawn is reduced.
  • a seawater intake amount equivalent to that of a seawater desalination apparatus using a reverse osmosis membrane method it is possible to obtain a seawater intake amount equivalent to that of a seawater desalination apparatus using a reverse osmosis membrane method.
  • an inexpensive material can be used because corrosiveness to seawater salt does not need to be considered.
  • the second characteristic of the present embodiment is that the application of a multi-stage flash method or an evaporation method comprising a multi-effect method to a desalination system for seawater desalination makes large-scale membrane exchange unnecessary. Maintenance costs for fresh water generators are reduced, and in general, when comparing the reverse osmosis membrane method and the evaporation method, the evaporation method requires a lower residual salt concentration in the produced fresh water than the reverse osmosis method. The maintenance cost of the cooling water system is also reduced because of this.
  • a back pressure turbine is used as the process gas compressor drive steam turbine 18 in order to cover the low pressure steam usage in the brine heater 40.
  • the supply amount of low-pressure steam can be increased.
  • the use of a back pressure turbine eliminates the need for the condenser used in the condensing turbine, which reduces the amount of circulating cooling water. As described above, even if the amount of circulating cooling water Q2 in the multi-stage flash type fresh water generator radiating section 38 increases at 450 t, Z The amount of circulating cooling water can be reduced about Z hours.
  • a one-bin generator 36 was installed, and a gas turbine exhaust heat poirer 37 was installed to generate medium-pressure steam.
  • a steam turbine generator can be provided at the position indicated by the symbol X in the figure, similarly to the steam turbine 12.
  • the condenser 13 and the condensate transfer pump 14 A water bottle is required. Using a gas turbine eliminates the need for a condenser, which reduces the amount of circulating cooling water.
  • the plant circulating cooling water supplied from the pipe 66 is used as the cooling medium for condensing fresh water in the radiating section 38 of the multi-stage flash-type fresh water generator, it is supplied from the pipe 66. Even if the amount of cooling water Q2 is increased by 450 tons, the amount of circulating cooling water is reduced by the amount of cooling water to be used by the two condensers.
  • the total amount of circulating cooling water can be reduced by only 100 t / h. This value is an example, but even if the amount of cooling water increases even if the plant circulating cooling water supplied from piping 66 is used as the cooling medium for freshwater condensation in the radiating section 38 of the multi-stage flash type fresh water generator, By changing other configurations, the amount of circulating cooling water as a whole can be equalized or reduced.
  • the new fuel production plant according to the present embodiment can be started independently, and the operability of the plant is improved.
  • the evaporation method as the fresh water method
  • the high-pressure seawater pump 29 that consumes a large amount of power, which was required for the reverse osmosis membrane method, is not required, and the output of the generator is reduced by about 15%. be able to.
  • the required amount of high-pressure steam is reduced. Decrease.
  • the low-pressure steam generated in the exhaust heat utilization section 200 is supplied to and used by the brine heater 40 of the multi-stage flash fresh water generator.
  • the brine heater 40 of the multi-stage flash fresh water generator when there is surplus low-pressure steam, it can be consumed by changing the fresh water production ratio of the fresh water generator, and the excess steam can be eliminated by optimizing the steam balance.
  • the fresh water production ratio when adjusting the fresh water production ratio, if the low pressure steam is excessive and the fresh water production ratio can be adjusted to a lower value, it is possible to reduce the number of stages and cans of the fresh water generator and reduce the equipment cost. .
  • the seawater desalination apparatus in the present embodiment desalinates seawater using an evaporation method and supplies freshwater for replenishing cooling water, and condenses freshwater produced by the seawater desalination apparatus.
  • cooling water supplied from an open-circulation cooling water supply unit is used.
  • Such a seawater desalination apparatus can be used not only for supplying cooling water in a new fuel production plant, but also as a freshwater supply source in, for example, a refinery, a chemical plant, a steam power plant, and the like.

Abstract

本発明の目的は、逆浸透膜方式と同等の海水取水量で蒸発法による造水装置の適用を可能にし、プラント設置場所の自由度が高く、逆浸透膜法式に比べ造水中の塩分濃度を低減し、また、メンテナンスコストが安価な蒸発法による造水装置の利点をも享受できる新燃料製造プラント及びこれに用いられる海水淡水化装置を提供することにある。新燃料製造部(100)は、原料から合成ガスを製造し、製造された合成ガスから新燃料を合成するとともに、これらの過程から出る余剰熱を回収して蒸気を発生する排熱回収ボイラ(5,8)を有する。排熱利用部(200)は、排熱回収ボイラ(5,8)で発生する蒸気で駆動する蒸気タービン(9,12,17,18,21)を含んでいる。開放循環式冷却水供給部(300)は、蒸気タービンの排気用を含むプラントの冷却水を供給するとともに、蒸発法を用いて海水を淡水化して、冷却水の補給用に淡水を供給する海水淡水化装置(38,39)を有する。海水淡水化装置38,39で製造される淡水の凝縮に開放循環式冷却水供給部から供給される冷却水を用いる。

Description

明 細 書 新燃料製造プラン卜及びこれに用いられる海水淡水化装置 技術分野
本発明は、 新燃料を製造する新燃料製造プラント及びこれに用いられる海水淡 水化装置に関する。 背景技術 ，
最近、 ガスッ一リキッド （G T L ) ゃジメチルエーテル （DM E) などの新燃 料を製造するプラントが注目されている。 新燃料製造プラントとしては、 例えば、 特開平 1 0— 1 9 5 0 0 8号公報に記載のように、 天然ガスを原料としてジメチ ルェ一テルを製造するものが知られている。 発明の開示
G T L , D M Eなど新燃料製造プラント （以下、 「新燃料製造プラント」 又は、 単に 「プラント」 と称する） では、 燃料合成に必要な合成ガス製造に炭化水素等 を原料とした部分酸化法や自己熱改質法 （ォ一トサーマルリフォーミング） 等が 用いられる。 これら合成ガス製造法では、 反応 Z改質炉の出口の合成ガスは非常 な高温 （1 2 0 0〜1 5 0 0 °C) となる。 一方後続の燃料合成のため、 合成ガス を燃料合成反応器入り口で合成反応温度 （2 0 0〜3 0 0 °C) に冷却する必要が あり、 また燃料合成反応自体も発熱反応である。 このことから、 新燃料製造ブラ ントでは必然的に多量の余剰熱が発生し、 排熱ポイラを設置して高圧， 中圧蒸気 を発生させ熱回収を行う必要がある。 発生した高圧， 中圧蒸気は、 プラント内の 圧縮機， ポンプ， 発電機等の駆動用蒸気タービンに用いることができる。
蒸気タービンを用いるシステムでは、 蒸気の復水のため、 多量の冷却水を必要 とする。 従来、 大量の冷却水を必要とする設備では、 主として経済的理由から海 水を冷却水として用いる例が多かった。 しかしながら、 最近の環境問題の高まり から、 海水の有料化や、 海水冷却水温度差 （海水の戻り温度と供給温度の差） の 制限などの規制により海水を冷却水として使用するメリットが無くなつてきつつ ある。 海水冷却水温度差の制限により、 冷却水必要量が従来の 3〜 5倍となる場 合もあり、 この場合は巨大な取水設備を設けなければならず、 経済的ではなくな る場合が多い。 このため、 プラントの冷却水システムとして、 冷却塔を設けた開 放式循環冷却水システムを採用し、 冷却塔からの蒸発、 飛散、 及び強制ブローに よる損失のみを海水の淡水化で補填することによつて海水使用量の最小化が計ら れている。
この場合、 海水淡水化方式としては、 残留塩分濃度が高い、 海水の性状によって は設置出来ない場合がある、 装置費の約 1 / 3を占める膜の頻繁な交換が必要な ためメンテナンス費が嵩むなどの問題点はあるものの、 海水取水量の少なさのた め、 逆浸透膜方式が最初に検討される。 余剰低圧蒸気の有力使用先候補でもある 多段フラッシュ法や多重効用法などの蒸発法は逆浸透膜方式に比べて、 従来許さ れていた海水の取水/放流温度差 1 0 °Cの場合でも同一造水量に対し海水取水量 が 3〜 4倍、 取水/放流温度差がそれ以下に制限されればさらに多量の取水が必 要となるため検討の対象外となっている。
本発明の目的は、 逆浸透膜方式と同等の海水取水量で蒸発法による造水装置の 適用を可能にし、 プラント設置場所の自由度が高く、 逆浸透膜法式に比べ造水中 の塩分濃度を低減し、 また、 メンテナンスコストが安価な蒸発法による造水装置 の利点をも享受できる新燃料製造プラント及びこれに用いられる海水淡水化装置 を提供することにある。
上記目的を達成するために、 本発明は、 原料から合成ガスを製造し、 製造され た合成ガスから新燃料を合成するとともに、 これらの過程から出る余剰熱を回収 して蒸気を発生する排熱回収ボイラを有する新燃料製造ブラントにおいて、 前記 排熱回収ボイラで発生する蒸気で駆動する蒸気タービンを含む排熱利用部と、 こ の蒸気タービンの排気用を含むプラントの冷却水を供給する開放循環式冷却水供 給部及びこの開放循環式冷却水の補給用に淡水を供給する蒸発法を用いた海水淡 水化装置を備え、 この海水淡水化装置で製造される淡水の凝縮に前記開放循環式 冷却水供給部から供給される冷却水を用いるようにしたものである。
かかる構成により、 逆浸透膜方式と同等の海水取水量で造水でき、 逆浸透膜方 式に比べ造水中の残留塩分濃度が少なくメンテナンスコストの安い冷却水の供給 が可能となる。
また、 上記目的を達成するために、 本発明は、 蒸発法を用いて海水を淡フ 化し て、 淡水を供給する海水淡水化装置において、 この海水淡水化装置で製造される 淡水の凝縮に開放循環式冷却水供給部から供給される冷却水を用いるようにした ものである。
かかる構成により、 逆浸透膜方式と同等の海水取水量で造水でき、 逆浸透膜方 式に比べ造水中の残留塩分濃度が少なくメンテナンスコストの安い冷却水の供給 が可能となる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の一実施形態による新燃料製造プラントの構成図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図 1を用いて、 本発明の一実施形態による新燃料製造プラン卜の構成に ついて説明する。
図 1は、 本発明の一実施形態による新燃料製造プラントの構成図である。
本実施形態による新燃料製造プラン卜は、 新燃料製造部 1 0 0と、 排熱利用部 2 0 0と、 冷却水供給部 3 0 0とから構成されている。 新燃料製造部 1 0 0は、 原料から新燃料を製造するとともに、 排熱を用いて蒸気を発生する。 排熱利用部 2 0 0は、 新燃料製造部 1 0 0で発生した蒸気を用いて、 蒸気夕一ビンを駆動し、 回転機械等を駆動する。 冷却水供給部 3 0 0は、 排熱利用部 2 0 0の蒸気タ一ビ ンの復水器で使用する冷却水を供給する。
新燃料製造部 1 0 0は、 空気圧縮機 1と、 空気分離装置 2と、 酸素昇圧装置 3 と、 反応/改質炉 4と、 排熱回収ボイラ 5 , 8と燃料合成反応器 7等で構成され ている。
反応/改質炉 4には、 配管 5 0から原料が供給される。 原料としては、 石炭， 石油， 天然ガス等の炭化水素や、 バイオマスや廃プラスチック等の使用可能な原 料が供給される。 なお、 この例では天然ガスを原料としている。 また、 図示はし ていないが、 これら原料に加えて蒸気、 炭酸ガス等を加えることもある。 また、 反応/改質炉 4には、 空気圧縮機 1で空気を圧縮し、 空気分離装置 2にて空気を 分離し、 酸素昇圧装置 3で昇圧された酸素が配管 5 1を経て供給される。 反応ノ 改質炉 4では、 配管 5 0から供給された原料ガスと、 配管 5 1から供給された酸. 素とにより、 部分酸化や自己熱改質法 （オートサーマルリフォーミング） 等によ り、 主として水素と一酸化炭素よりなる合成ガスを製造する。 製造された合成ガ スは、 配管 5 2から取り出される。
反応ノ改質炉 4で製造された高温の合成ガスは、 排熱回収ボイラ 5に供給され、 蒸気 （ここでは、 高圧蒸気） を発生させることによって減温されて、 燃料合成反 応器 7に供給される。 燃料合成反応器 7において、 合成ガスは触媒の働きにより 新燃料に合成される。 このとき発生した反応熱は、 排熱回収ボイラ 8により蒸気 (ここでは、 中圧蒸気） を発生させることによって回収される。 燃料合成反応器 7で合成された新燃料及び未反応ガス等は、 配管 5 3を経て、 後続の液化/精製 工程に送られ液化/精製される。 なお、 燃料合成反応の反応熱は、 図示するよう に反応器を出たあと反応生成物から回収される場合と、 反応器内から直接回収さ れる場合がある。
これら合成ガス製造法では、 反応 Z改質炉 4の出口の合成ガスは非常な高温と なる。 一方、 後続の燃料合成反応器 7における燃料合成反応は発熱反応であり、 燃料合成反応器 7の入り口では合成ガスを合成反応に適した温度まで冷却する必 要がある。 このことから、 新燃料製造プラントでは多量の余剰熱が発生するため、 排熱ボイラ 5 , 8を設置して高圧， 中圧蒸気を発生して熱回収を図っている。 発生した高圧， 中圧蒸気は、 排熱利用部 2 0 0において、 プラント内の圧縮機， ポンプ， 発電機等の駆動用蒸気タービンに用いられるが、 低圧蒸気は燃料合成反 応ガス液化 Z精製装置の一部のリボイラー用熱源、 ボイラ給水脱気器用熱源等し か使用先が無く、 余り気味である。 また、 蒸気タービンを効率よく使用するため、 また一方では低圧蒸気の使用先が少ないため、 蒸気バランス上復水タービンを多 く用いると、 それに応じて蒸気の復水のため、 多量の冷却水が必要となる。
次に、 排熱利用部 2 0 0について説明する。 排熱利用部 2 0 0は、 高圧蒸気系 銃と、 中圧蒸気系統と、 低圧蒸気系統から構成される。 高圧蒸気系統は、 排熱回収ボイラ 5， 高圧ボイラ 6 , 高圧蒸気へッダー 5 4よ り構成され、 排熱回収ボイラ 5で発生した高圧蒸気は、 原料空気圧縮機 1の駆動 用蒸気タービン 9， 酸素昇圧装置 3の駆動用蒸気タービン 1 2等で使用される。 それぞれの駆動用蒸気タービン 9 , 1 2の排気は、 復水器 1 0， 1 3等でプラン ト循環冷却水により冷却され、 復水移送ポンプ 1 1， 1 4等により脱気器 2 5に 戻る。 高圧ポイラ給水は脱気器 2 5より抜き出され、 高圧ボイラ給水ポンプ 2 7 で所定の圧力まで昇圧されて排熱回収ボイラ 5， 高圧ボイラ 6に供給される。 ま た、 中圧ボイラ給水は脱気器 2 5より抜き出され、 中圧ポイラ給水ポンプ 2 6で 所定の圧力まで昇圧されて排熱回収ポイラ 8に供給される。 なお、 蒸気バランス 上不足する高圧蒸気は、 高圧ボイラ 6により高圧蒸気ヘッダ一 5 4に供給される。 中圧蒸気系統は、 排熱回収ボイラ 8， 中圧蒸気ヘッダ一 5 5より構成され、 排 熱回収ポイラ 8で発生した中圧蒸気は、 ポンプ駆動用蒸気タービン 1 7 , プロセ スガス圧縮機駆動用蒸気タービン 1 8 , 2 1等で使用される。 蒸気バランスに基 づき、 ポンプ駆動用蒸気タービン 1 7とプロセスガス圧縮機駆動用蒸気タービン 1 8等は背圧タービンとし、 低圧蒸気を低圧蒸気ヘッダー 5 6に供給する。 プロ セスガス圧縮機駆動用蒸気夕一ビン 2 1は復水タービンとする。 蒸気バランスに 基づき、 プロセスガス圧縮機駆動用蒸気タービン 2 1等の排気は、 復水器 2 2等 でプラント循環冷却水により冷却され、 復水移送ポンプ 2 3等により脱気器 2 5 に戻る。
ここで、 蒸気タービン 1 8としては、 復水タ一ビンを使用することも可能であ る。 しかし、 ブラインヒーター 4 0での低圧蒸気使用量を考慮すると、 プロセス ガス圧縮機駆動用蒸気タービン 1 8に復水夕一ビンを用いると低圧蒸気の供給量 が十分でないため、 背圧タービンを用いて、 低圧蒸気の供給量増加を図るように している。
また、 中圧蒸気系統は、 ガスタービン発電機 3 6と、 ガス夕一ビン排熱ボイラ 3 7とを備えている。 ガスタービン排熱ボイラ 3 7で中圧蒸気を発生させ、 中圧 蒸気ヘッダー 5 5に供給している。
低圧蒸気系統は、 低圧蒸気ヘッダー 5 6より構成され、 ポンプ駆動用蒸気ター ビン 1 7等より受け入れた低圧蒸気をリボイラー 4 7， 脱気器 2 5等に供給する とともに、 ブラインヒ一ター 4 0に供給され、 蒸発法による海水淡水化装置の熱 源として利用される。 この場合、 蒸発法による海水淡水化装置の造水率を調整す ることにより余剰蒸気は零としている。
次に、 冷却水供給部 3 0 0について説明する。 冷却水供給部 3 0 0は、 プラン ト開放循環式冷却水系統と、 造水系統から構成される。
プラン卜開放循環式冷却水系統は、 冷却塔 3 4 , 冷却水循環ポンプ 3 5， 冷却 水循環配管 5 9より構成される。 冷却水は、 冷却水循環配管 5 9を経て、 復水器 1 0 , 1 3 , 2 2等に供給される。 復水器 1 0， 1 3， 2 2等で熱交換して温度 が上昇した冷却水は、 冷却塔 3 4で大気により冷却されることで温度を下げ、 冷 却水循環ポンプ 3 5で昇圧されて系内を循環する。 冷却塔 3 4で大気冷却により 一部蒸発することで失われた冷却水は、 造水系統より補給される。
造水系統は、 蒸発法のうち多段フラッシュ法を用いている。 造水系統は、 多段 フラッシュ式造水装置放熱部 3 8， 多段フラッシュ式造水装置熱回収部 3 9 , ブ ラインヒー夕一 4 0 , 海水 Zブライン熱交換器 4 1， 脱気槽 4 2 , ブライン循環 ポンプ 4 3 , 真空発生装置 4 4より構成されている。
多段フラッシュ式造水装置放熱部 3 8は、 循環ブラインから蒸発した蒸気を冷 却、 凝縮させ淡水を回収する。 生産された脱塩水は一旦脱塩水タンク 3 1に貯蔵 され、 脱塩水供給ポンプ 3 2でプラント循環冷却水系の補給水として供給される。 多段フラッシュ式造水装置放熱部 3 8の淡水凝縮用冷却媒体として、 配管 6 6か ら供給されるブラント循環冷却水を用いる。 多段フラッシュ式造水装置放熱部 3 8より出た冷却水は、 配管 6 3により冷却塔 3 4に戻される。
海水/ブライン熱交換器 4 1は、 配管 6 0から供給される海水と、 配管 6 1か ら排出される放出ブラインの熱交換を行い、 ブラインの放流温度を下げるととも に、 供給海水への熱回収を計る。 海水 Zブライン熱交換器 4 1を経た海水は、 脱 気槽 4 2で脱気された後、 配管 6 5により、 配管 6 4で循環される低温循環ブラ インに供給される。
新たに海水 6 2を補給された低温循環ブライン 6 4は、 ブライン循環ポンプ 4 3で昇圧され、 多段フラッシュ式造水装置熱回収部 3 9に導入される。 ここで、 低温循環ブライン 6 4は、 高温循環ブラインより蒸発した蒸気を冷却凝縮させる とともに熱回収して自らの温度を上昇させる。
ブラインヒーター 4 0で低圧蒸気により更に昇温されたブラインは高温循環ブ ライン 6 7となり、 中圧蒸気を用いた真空発生装置 4 4により低圧となつた多段 フラッシュ式造水装置熱回収部 3 9及び多段フラッシュ式造水装置放熱部 3 8の 各段 （ステージ） に順次導入されてフラッシュする。 高温循環ブライン 6 7は、 各ステージでフラッシュすることにより順次濃縮， 降温されて、 多段フラッシュ 式造水装置放熱部 3 8より配管 6 1から一部系外にブローされ、 残りは低温循環 ブライン 6 4として再循環される。
なお、 造水系統に用いる蒸発法は、 上述した多段フラッシュ法に限らず、 多重 効用法を用いることもでき、 さらに、 多段フラッシュ法と多重効用法を組み合わ せたものを用いることもできる。
以上説明した本実施形態による新燃料製造プラントにおいて、 第 1の特徴は、 多段フラッシュ式造水装置放熱部 3 8の淡水凝縮用冷却媒体として、 配管 6 6か ら供給されるプラント循環冷却水を用いることにある。 例えば、 造水系統におい て、 7 5 0 t Z時の淡水を製造する場合、 従来の逆浸透膜法による海水淡水化装 置では、 最も淡水回収率の高い部類の装置で、 必要とされる淡水の約 2倍の 1 5
0 0 t Z時の海水を取水する必要がある。 一方、 蒸発法では海水冷却水温度差を 1 0 °Cとして、 逆浸透膜法の 4倍の海水取水量が必要であるとすると、 従来の蒸 発法による海水淡水化装置では 6 0 0 0 t /時の海水取水量となり、 このうち多 段フラッシュ式造水装置放熱部 3 8の淡水凝縮用冷却媒体として使用される海水 は 4 5 0 0 時、 造水に必要な海水量は 1 5 0 0 t Z時となる。 ここで、 多段 フラッシュ式造水装置放熱部 3 8の淡水凝縮用冷却媒体として、 配管 6 6から供 給されるプラント循環冷却水を用いると、 配管 6 0から取水する海水の量 Q 1は
1 5 0 0 t Z時と逆浸透法による海水淡水化装置のそれと同等となる。 近年要求 される最も厳しい部類の海水冷却水温度差制限 2 °Cが適用された場合、 従来の蒸 発法による海水淡水化装置では、 海水取水量は 2 4 0 0 0 t Z時 （= 4 5 0 0 x 1 0 / 2 + 1 5 0 0 ) の大容量となるが、 多段フラッシュ式造水装置放熱部 3 8 の淡水凝縮用冷却媒体として、 配管 6 6から供給されるプラント循環冷却水を用 いる場合海水取水量は海水冷却水温度差制限の影響は受けず、 1 5 0 0 t Z時の ままである。 冷却塔 3 4の冷却能力にもよるが、 配管 6 6を流れる冷却水と配管 6 3からの戻り冷却水の温度差 Δ Τ 2を 1 0 °Cとすることは一般的であり、 この 場合、 温度差が 5倍となると、 冷却効率も 5倍となるので、 配管 6 6から多段フ ラッシュ式造水装置放熱部 3 8に供給する冷却水量 Q 2は、 4 5 0 0 t /時 { = ( 2 4 0 0 0 - 1 5 0 0 ) 時 1 / 5 } となる。 排熱利用部 2 0 0に対して、 冷却塔 3 4から配管 5 9を介して供給する冷却水量 Q 3は、 例えば、 3 3 6 0 0 t /時程度であるため、 この冷却水量に比べて、 配管 6 6から多段フラッシュ式 造水装置放熱部 3 8に供給する冷却水量 Q 2は 1 3 %程度となる。
以上のように、 本実施形態では、 多段フラッシュ式造水装置放熱部 3 8の淡水 凝縮用冷却媒体として、 配管 6 6から供給されるプラント循環冷却水を用いるこ とにより、 海水の取水量は、 逆浸透膜法による海水淡水化装置と同等の海水取水 量とすることができる。 また、 本実施形態によれば、 多段フラッシュ式造水装置 の放熱部 3 8の管材質として、 海水の塩分に対する腐食性を考慮しないでよいた め、 安価な材質のものを用いることができる。
また、 本実施形態の第 2の特徴としては、 海水淡水化の造水系統に、 多段フラ ッシュ法や多重効用法からなる蒸発法を適用することにより、 多額の膜交換が不 要となるため造水装置のメンテナンスコストが下がり、 また、 一般に、 逆浸透膜 法と蒸発法を比較した場合、 逆浸透法に比べて蒸発法の方が、 製造された淡水中 の残留塩分濃度を低くすることが可能となるため冷却水系統のメンテナンスコス トも安くなる。
次に、 本実施形態の第 3の特徴として、 ブラインヒー夕一 4 0での低圧蒸気使 用量を賄うため、 プロセスガス圧縮機駆動用蒸気タービン 1 8として背圧タ一ビ ンを用いることが上げられる。 これによつて、 低圧蒸気の供給量を増加すること ができる。 また、 背圧タービンを用いることにより、 復水タービンで使用する復 水器が不要となるため、 その分循環冷却水が減少する。 上述したように、 多段フ ラッシュ式造水装置放熱部 3 8での循環冷却水量 Q 2が 4 5 0 0 t Z時増加する としても、 復水器を使用しないことにより、 1 5 0 0 t Z時程度循環冷却水量を 少なくすることができる。
次に、 本実施形態の第 4の特徴として、 プラン卜の電力供給源として、 ガス夕 一ビン発電機 3 6を設け、 またガスタービン排熱ポイラ 3 7を設けて中圧蒸気を 発生させたことがある。 プラン卜の電力供給源としては、 図中の符号 Xで示す位 置に、 蒸気タービン 1 2と同様に、 蒸気タービン発電機を備えることも可能であ る。 しかし、 プラントの電力供給源として、 蒸気タービンを用いた場合には、 駆 動用蒸気タービン 1 2， 復水器 1 3， 復水移送ポンプ 1 4と同様の構成とする必 要があるため、 復水器が必要となる。 ガスタービンを使用することにより、 復水 器が不要であるため、 その分循環冷却水が減少する。 上述したように、 多段フラ ッシュ式造水装置放熱部 3 8での循環冷却水量 Q 2が例えば、 4 5 0 0 t /時増 加するとしても、 復水器を使用しないことにより、 3 1 0 0 t Z時程度循環冷却 水量を少なくすることができる。
結果として、 蒸気夕一ビン 1 8に背圧タービンを使用し、 また、 蒸気タービン 発電機の代わりにガスタービン発電機 3 6を用いて、 ガスタービン排熱ボイラ 3 7を備えることにより、 2つの復水器にて使用する冷却水量 4 6 0 0 t Z時 （= 1 5 0 0 t Z時 + 3 1 0 0 t Z時） の分だけ、 循環冷却水量を少なくすることが できる。 上述したように、 本実施形態では、 多段フラッシュ式造水装置放熱部 3 8の淡水凝縮用冷却媒体として、 配管 6 6から供給されるプラント循環冷却水を 用いた場合、 配管 6 6から供給する冷却水量 Q 2として 4 5 0 0 t Z時が増加し たとしても、 2つの復水器にて使用する冷却水量 4 6 0 0 tノ時の分だけ、 循環 冷却水量を少なくすることにより、 全体としての循環冷却水量は、 1 0 0 t /時 だけ低減できる。 この数値は一例であるが、 多段フラッシュ式造水装置放熱部 3 8の淡水凝縮用冷却媒体として、 配管 6 6から供給されるプラント循環冷却水を 用いることにより、 冷却水量が増加したとしても、 他の構成を変更することによ り、 全体としての循環冷却水量は同等若しくは低減することができる。
さらに、 ブラントの電力供給源としてガスタービン発電機を用いることにより、 本実施形態による新燃料製造ブラントの自立起動が可能となり、 プラントの運用 性が向上する。 また、 造水方式として蒸発法を用いることにより、 逆浸透膜方式 で必要であった大電力を消費する高圧海水ポンプ 2 9が不要となるため、 発電機 の出力を約 1 5 %程度低減することができる。 また、 発電機駆動機をガスター ビンとすることにより、 高圧蒸気必要量が減少するため、 高圧ボイラの運転容量 が減少する。
また、 本実施形態では、 第 5の特徴として、 排熱利用部 2 0 0で発生する低圧 蒸気は、 多段フラッシュ式造水装置のブラインヒータ 4 0に供給して利用される。 ここで、 低圧蒸気に余剰があるときは、 造水装置の造水倍率を変えることにより 消費可能であり、 蒸気バランスを最適化して余剰蒸気をなくすことができる。 な お、 造水倍率の調整の場合、 低圧蒸気が余って造水倍率を低い方に調整できる場 合は、 造水装置の段数， 缶数を減らして設備費を低減することも可能となる。 また、 本実施形態では、 第 6の特徴として、 蒸発式の造水装置から放流される ブライン 6 1と同造水装置への供給海水 6 3を海水/ブライン熱交換器 4 1で熱 交換することにより、 熱回収を計るとともに環境対策として取放水の温度差が規 定された場合に放流温度を規定温度以下とすることを可能とする。
以上のようにして、 一部の蒸気夕一ビン駆動機をガスタービン駆動機に変更す ること、 一部の復水タ一ビンを背圧タービンに変更すること、 放流されるブライ ンから熱回収を計ること、 蒸発法による造水装置の造水倍率を調整することによ り、 プラントの蒸気バランスを最適化し、 プラント余剰蒸気を無くし、 プラント 総合熱効率を向上できる。
なお、 本実施形態における海水淡水化装置は、 蒸発法を用いて海水を淡水化し て、 冷却水の補給用に淡水を供給するものであり、 この海水淡水化装置で製造さ れる淡水の凝縮に開放循環式冷却水供給部から供給される冷却水を用いる点に特 徵がある。 かかる海水淡水化装置は、 新燃料製造プラントにおける冷却水の供給 用だけでなく、 例えば、 精油所， ケミカルプラント， 蒸気ターピン発電： 等における淡水供給源としても用いることができる。 産業上の利用の可能性
本発明によれば、 海水使用に制限のある地域に設置される新燃料製造： 及びこれに用いられる海水淡水化装置において、 逆浸透膜方式と同等の海水取水 量で蒸発法による造水装置の適用を可能にするとともに、 逆浸透膜法式に比べメ トが安い等蒸発法による造水装置の利点をも享受できる。

Claims

請求の範囲
1 . 原料から合成ガスを製造し、 製造された合成ガスから新燃料を合成するとと もに、 これらの過程から出る余剰熱を回収して蒸気を発生する排熱回収ポイラを 有する新燃料製造ブラントにおいて、
前記排熱回収ボイラで発生する蒸気で駆動する蒸気タービンを含む排熱利用部 と、
この蒸気タービンの排気用を含むブラン卜の冷却水を供給する開放循環式冷却 水供給部とこの開放循環式冷却水の補給用に淡水を供給する蒸発法を用いた海水 淡水化装置とを備え、
この海水淡水化装置で製造される淡水の凝縮に前記開放循環式冷却水供給部か ら供給される冷却水を用いることを特徴とする新燃料製造：
2 . 請求項 1記載の新燃料製造プラントにおいて、
前記海水淡水化装置の蒸発法は、 多段フラッシュ法又は多重効用法若しくは; れらの組み合わせであることを特徴とする新燃料製造プラント。
3 . 請求項 1記載の新燃料製造プラントにおいて、
ガスタービンを用いて被駆動機を駆動することを特徴とする新燃料製造
4 . 請求項 3記載の新燃料製造プラントにおいて、 このガスターピンの排熱によって蒸気を発生するガスタービン排熱ボイラを備 え、
このガス夕一ビン排熱ボイラで発生した蒸気を前記排熱利用部に供給すること を特徴とする新燃料製造プラント。
5 . 請求項 1記載の新燃料製造プラントにおいて、
前記海水淡水化装置から放流されるブラインと前記海水淡水化装置に供給され る原料海水を熱交換する熱交換器を備えることを特徴とする新燃料製造プラント。
6 . 請求項 1記載の新燃料製造プラントにおいて、
プラントからの余剰蒸気を前記海水淡水化装置の熱源として消費するように、 前記海水淡水化設備の造水倍率を変更することを特徴とする新燃料製造
7 . 蒸発法を用いて海水を淡水化して、 淡水を供給する海水淡水化装置において、 この海水淡水化装置で製造される淡水の凝縮に開放循環式冷却水供給部から供 給される冷却水を用いることを特徴とする海水淡水化装置。
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