JP2006022687A - Power generating device used in common as device for producing synthesis gas - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize a device. <P>SOLUTION: A natural gas pressurizing compressor 62 and a power generator 65 are connected to the turbine shaft 64 of a steam turbine 63, and an ATR 68 is connected to the outlet side of the natural gas pressurizing compressor 62. A synthesis gas line 75 provided with a boiler 76 is connected to the outlet side of the ATR 68. A closed loop 77 passing through a condenser 79, a pump 80 and the boiler 76 on the synthesis gas line 75 is connected to the inlet side 63a and outlet side 63b of the steam turbine 63. Natural gas 66 is pressurized to simultaneously raise its temperature by the natural gas pressurizing compressor 62 and supplied to the ATR68, high-temperature high-pressure synthesis gas 74 is generated by automatic thermal reforming, and high-pressure synthesis gas 74 cooled by the boiler 76 is recovered by the synthesis gas line 75. The steam turbine 63 is driven by steam 78a generated by the boiler 76 by cooling synthesis gas 74, and the natural gas pressurizing compressor 62 and the power generator 65 are driven. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、天然ガス等のメタンを部分酸化改質してＧＴＬ技術における原料とするための合成ガスを製造すると共に発電を行なう合成ガス製造兼発電装置に関するものである。   The present invention relates to a synthesis gas production and power generation apparatus that produces power and generates synthesis gas for partially oxidizing and reforming methane such as natural gas as a raw material in GTL technology.

天然ガスはメタンを主成分としており、常温では気体である。このため、天然ガスを取り扱う場合、従来はパイプラインで輸送したり、あるいは、天然ガスを冷却し液化させてＬＮＧとすることにより、液体の状態で輸送、貯蔵等を行なうようにしている。   Natural gas is mainly composed of methane and is a gas at room temperature. For this reason, when handling natural gas, conventionally, it is transported by a pipeline, or by cooling and liquefying natural gas to form LNG, it is transported and stored in a liquid state.

ところが、上記天然ガスをＬＮＧとするためには−１６３℃という極低温にまで冷却する必要があり、この冷却に莫大なエネルギーを必要とすると共に、極低温状態を保持した状態で輸送や貯蔵を行うための特殊な輸送設備、貯蔵設備が必要になる。更に、所要の需要先へ燃料として供給する場合には、ＬＮＧを気化（ガス化）させて再び天然ガスとするためのガス化設備も必要になる。そのために、中小規模のガス田や、パイプライン設備の整っていないガス田の天然ガスを利用することは難しいのが現状である。   However, in order to change the natural gas to LNG, it is necessary to cool it to an extremely low temperature of −163 ° C., and this cooling requires enormous energy and is also transported and stored in a state where the cryogenic state is maintained. Special transport and storage facilities are required to do this. Furthermore, when supplying it as a fuel to a required demand destination, the gasification equipment for vaporizing (gasifying) LNG and making it natural gas again is also needed. For this reason, it is difficult to use natural gas in small and medium-sized gas fields and gas fields that do not have pipeline facilities.

そこで、近年では、天然ガスを原料として、ガソリン、灯油、軽油の如き常温で輸送可能な液体燃料に化学的に変換するＧＴＬ（Gas To Liquids）技術が開発されてきている。かかるＧＴＬ技術としては、天然ガス中のメタンを、水素と一酸化炭素とからなる合成ガス（Syngas）に一旦改質（転換）した後、該合成ガスを原料としてフィッシャー・トロプシュ反応（ＦＴ反応）により水素と一酸化炭素から所望の炭化水素を製造（合成）する手法が広く知られている。又、上記合成ガスの製造方法の一つとしては、自己熱改質型のオートサーマルリフォーミングが知られている。これは、反応器であるＡＴＲ（Auto Thermal Reformer）（部分酸化改質炉）に、天然ガス及び水蒸気に所要量の酸素を加えて供給して、該酸素を用いて天然ガスの一部を燃焼（酸化）させ、この燃焼により発生する熱により、吸熱反応であるメタンの水蒸気改質を行わせるようにするものである。   Therefore, in recent years, GTL (Gas To Liquids) technology for chemically converting natural gas as a raw material into liquid fuel that can be transported at room temperature, such as gasoline, kerosene, and light oil, has been developed. As such GTL technology, methane in natural gas is once modified (converted) into synthesis gas (Syngas) composed of hydrogen and carbon monoxide, and then the Fischer-Tropsch reaction (FT reaction) using the synthesis gas as a raw material. A method for producing (synthesizing) a desired hydrocarbon from hydrogen and carbon monoxide by a method is widely known. As one of the methods for producing the synthesis gas, self-thermal reforming type autothermal reforming is known. This is because ATR (Auto Thermal Reformer) (partial oxidation reforming furnace), which is a reactor, supplies natural gas and steam with the required amount of oxygen, and burns part of the natural gas using the oxygen. (Oxidation), and heat generated by this combustion causes steam reforming of methane, which is an endothermic reaction.

従来、天然ガスを液体燃料に化学的に変換させるＧＴＬ技術の過程で用いられている上記ＡＴＲを備えた形式の合成ガス製造設備は、図３に概略を示す如く、ＡＴＲ１の入口側に、予熱器３を備えた天然ガスライン２を接続して、図示しない天然ガス供給部より上記天然ガスライン２を通して供給される天然ガス４を、予熱器３で予熱した後、ＡＴＲ１へ供給すると共に、該ＡＴＲ１に、水蒸気６に所要量の酸素７を加えたものを水蒸気・酸素供給ライン５により供給するようにしてあり、ＡＴＲ１において上述したような天然ガス４のオートサーマルリフォーミング、すなわち、一部の天然ガス４の燃焼と、この燃焼熱を吸熱して行われる天然ガス４の水蒸気改質とを行わせて、天然ガス４が改質されて高温（１０００℃〜１２００℃）の合成ガス（水素と一酸化炭素の混合ガス）８が生成されるようにしてある。上記ＡＴＲ１で生成されて送出される高温の合成ガス８は、ＡＴＲ１の出口側に接続してある合成ガスライン９を通してボイラ（クエンチャー）１０に導き、ボイラ水１１と熱交換させて蒸気（飽和蒸気）１１ａ発生用の熱源として供することによりガス温度を３５０〜４００℃程度まで直ちに冷却するようにし、しかる後、上記冷却された合成ガス８を、ＧＴＬの後工程であるＦＴ合成用の原料として下流側の図示しないリアクターへ送るようにしてある（たとえば、非特許文献１参照）。   Conventionally, a synthesis gas production facility of the type equipped with the ATR used in the process of GTL technology for chemically converting natural gas into liquid fuel is preheated on the inlet side of the ATR1, as schematically shown in FIG. A natural gas line 2 provided with a heater 3 is connected, and natural gas 4 supplied through the natural gas line 2 from a natural gas supply unit (not shown) is preheated by the preheater 3 and then supplied to the ATR 1. The ATR 1 is obtained by adding a required amount of oxygen 7 to the water vapor 6 through the water vapor / oxygen supply line 5, and autothermal reforming of the natural gas 4 as described above in the ATR 1, that is, a part of The combustion of the natural gas 4 and the steam reforming of the natural gas 4 performed by absorbing the combustion heat are performed, so that the natural gas 4 is reformed and has a high temperature (1000 ° C. to 1200 ° C.). Forming gas (a mixed gas of hydrogen and carbon monoxide) 8 are to be generated. The high-temperature synthesis gas 8 produced and sent out by the ATR 1 is guided to a boiler (quencher) 10 through a synthesis gas line 9 connected to the outlet side of the ATR 1 and is exchanged with boiler water 11 for steam (saturation). Steam) As a heat source for generating 11a, the gas temperature is immediately cooled to about 350 to 400 ° C., and then the cooled synthesis gas 8 is used as a raw material for FT synthesis which is a post-process of GTL. They are sent to a reactor (not shown) on the downstream side (see, for example, Non-Patent Document 1).

なお、上記において、ＡＴＲ１で生成された合成ガス８をＧＴＬの後工程でリアクターへ送ってＦＴ合成を行なわせるには、高圧の合成ガス８が必要とされる。このために、上記ＡＴＲ１における天然ガス４の改質反応は高圧条件の下で行なわせることが望まれる。   In the above, high-pressure synthesis gas 8 is required to send synthesis gas 8 produced in ATR1 to the reactor in the post-GTL process to perform FT synthesis. For this reason, it is desired that the reforming reaction of the natural gas 4 in the ATR 1 is performed under high pressure conditions.

そのため、上記ＡＴＲ１には天然ガス４を高圧状態で供給することが求められ、この場合、上記天然ガスライン２が、たとえば、パイプラインより供給される高圧の天然ガス４を導くようになっているときには、供給される高圧の天然ガス４をそのまま予熱器３を経てＡＴＲ１へ導入させるようにすればよいが、小さなガス田等より供給される天然ガス４のように、供給圧力が低い場合には、図３に二点鎖線で示す如く、上記天然ガス供給ライン２における予熱器３よりも上流側位置に、天然ガス４の加圧用コンプレッサ１２を設けて、該コンプレッサ１２を、所要の動力源、たとえば、蒸気タービン１３等の出力によって駆動させることより、上記低圧で供給される天然ガス４を上記天然ガス加圧用コンプレッサ１２にて所要圧力まで加圧してから予熱器３を経てＡＴＲ１へ供給させるようにすることが要求される。   Therefore, the ATR 1 is required to supply the natural gas 4 in a high pressure state. In this case, the natural gas line 2 guides the high-pressure natural gas 4 supplied from, for example, a pipeline. In some cases, the high-pressure natural gas 4 to be supplied may be introduced into the ATR 1 through the preheater 3 as it is, but when the supply pressure is low, such as the natural gas 4 supplied from a small gas field or the like. 3, a natural gas 4 pressurizing compressor 12 is provided upstream of the preheater 3 in the natural gas supply line 2 as indicated by a two-dot chain line, and the compressor 12 is connected to a required power source, For example, the natural gas 4 supplied at the low pressure is pressurized to the required pressure by the natural gas pressurizing compressor 12 by being driven by the output of the steam turbine 13 or the like. It is required to make to supply to the ATR1 through the preheater 3 from.

ところで、炭化水素を水蒸気改質して水素及び一酸化炭素を含むガスとしてから、該ガスを用いて発電を行なう装置としては、図４に示す如きものが従来提案されている。これは、炭化水素１４を水蒸気１５と共にリフォーマ（改質器）１６へ供給して、該リフォーマ１６にて水蒸気改質することにより水素１８及び一酸化炭素１９を含む改質ガス１７とし、次に、該改質ガス１７をガス分離装置２０に導いて水素１８を分離するようにしてある。更に、コンプレッサ２２と発電機２３をガスタービン２４のタービン軸２５に同軸に連結して備え、且つ上記コンプレッサ２２とガスタービン２４との間に主燃焼器２６を備えてなるガスタービン発電機２１を構成し、該ガスタービン発電機２１の上記主燃焼器２６に、上記ガス分離装置２０で分離された水素１８を供給して、上記コンプレッサ２２より吸気２７を圧縮して供給される圧縮空気２７ａを用いて主燃焼器２６にて水素１８を燃焼させることにより高温高圧の燃焼ガス２８を発生させるようにしてある。又、該燃焼ガス２８を上記ガスタービン２４に導いて膨張させることにより該ガスタービン２４を駆動させて出力を取り出し、取り出された出力の一部を、タービン軸２５を介し上記コンプレッサ２２へ伝えて駆動用動力として用いると共に、残りをタービン軸２５に接続してある上記発電機２３の駆動用動力として用いることにより発電を行なわせるようにしてある。   By the way, an apparatus as shown in FIG. 4 has been conventionally proposed as an apparatus for generating power using a gas containing hydrogen and carbon monoxide by steam reforming hydrocarbons. This is because the hydrocarbon 14 is supplied to the reformer (reformer) 16 together with the steam 15, and the reformer 16 performs steam reforming to obtain a reformed gas 17 containing hydrogen 18 and carbon monoxide 19. The reformed gas 17 is led to the gas separation device 20 to separate the hydrogen 18. Further, a gas turbine generator 21 having a compressor 22 and a generator 23 coaxially connected to a turbine shaft 25 of a gas turbine 24 and having a main combustor 26 between the compressor 22 and the gas turbine 24 is provided. Compressed air 27a supplied by compressing the intake air 27 from the compressor 22 by supplying the hydrogen 18 separated by the gas separation device 20 to the main combustor 26 of the gas turbine generator 21. By using the main combustor 26 to burn the hydrogen 18, a high-temperature and high-pressure combustion gas 28 is generated. Further, the combustion gas 28 is led to the gas turbine 24 and expanded to drive the gas turbine 24 to take out an output, and a part of the taken out output is transmitted to the compressor 22 through the turbine shaft 25. The power is used as driving power and the rest is used as driving power for the generator 23 connected to the turbine shaft 25 to generate power.

又、上記ガス分離装置２０にて分離された水素１８のうちの一部は、副燃焼器２９へ供給して上記主燃焼器２６の酸素を多量に含んだ排ガス３０の一部を用いて燃焼させることにより、上記リフォーマ１６における炭化水素１４の水蒸気改質用の熱源として用いるようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。   A part of the hydrogen 18 separated by the gas separation device 20 is supplied to the sub-combustor 29 and burned by using a part of the exhaust gas 30 containing a large amount of oxygen in the main combustor 26. By doing so, it is used as a heat source for steam reforming of the hydrocarbon 14 in the reformer 16 (see, for example, Patent Document 1).

なお、図４における符号３１は廃熱ボイラであり、該廃熱ボイラ３１にて上記主燃焼器２６の排ガス３０及びリフォーマ１６の排ガス３０ａをボイラ水３２と熱交換させることにより熱回収して、発生する水蒸気１５を、リフォーマ１６に水蒸気改質用として供給したり、ガスタービン発電機２１への蒸気噴射及びユーティリティ蒸気として用いることができるようにしてある。３３は主燃焼器２６の排ガス３０を副燃焼器２９へ供給するためのブロワ、３４はガス分離装置２０で水素１８と分離した一酸化炭素１９を、たとえば、メタノールと反応させて酢酸を生成させることで固定するガス固定装置である。   In addition, the code | symbol 31 in FIG. 4 is a waste-heat boiler, and heat recovery is carried out by heat-exchanging the waste gas 30 of the said main combustor 26 and the waste gas 30a of the reformer 16 with the boiler water 32 in this waste heat boiler 31, The generated steam 15 can be supplied to the reformer 16 for steam reforming, or can be used as steam injection to the gas turbine generator 21 and utility steam. 33 is a blower for supplying the exhaust gas 30 of the main combustor 26 to the subcombustor 29, 34 is a carbon monoxide 19 separated from the hydrogen 18 by the gas separation device 20, for example, reacting with methanol to generate acetic acid. This is a gas fixing device for fixing.

又、石炭を石炭ガス化ガスに転換した後、この石炭ガス化ガスを用いて発電を行う装置として、図５に示す如きものが従来提案されている。これは、燃料供給ライン３５よりガス化炉３６に供給される石炭等の燃料３７を、酸化剤供給ライン３８より供給される酸素又は空気等の酸化剤３９を用いて高温高圧下で部分燃焼させると共に還元して石炭ガス化ガス４０を生成させ、該石炭ガス化ガス４０を、粗ガスクーラ４２、ガス精製設備４３を順に備えたガスライン４１を通してガスタービン４４に導いて、該ガスタービン４４を駆動し、その出力によりタービン軸に同軸に接続してある発電機４５を駆動して発電を行なわせるようにしてある。   Further, as a device for generating power using coal gasification gas after converting the coal into gasification gas, a device as shown in FIG. 5 has been proposed. This is because a fuel 37 such as coal supplied from the fuel supply line 35 to the gasifier 36 is partially burned under high temperature and high pressure using an oxidant 39 such as oxygen or air supplied from the oxidant supply line 38. The coal gasification gas 40 is generated together with the gas gas, and the coal gasification gas 40 is led to the gas turbine 44 through the gas line 41 including the crude gas cooler 42 and the gas purification equipment 43 in this order, and the gas turbine 44 is driven. The generator 45 connected coaxially to the turbine shaft is driven by the output to generate power.

更に、上記ガスタービン４４の排気ライン４６上に設けた排ガスボイラ４７にて、ガスタービン４４の排ガスより熱回収して蒸気４８を発生させると共に過熱し、該蒸気４８を、蒸気ライン４９を通して上記粗ガスクーラ４２に導いて、ガス化炉３６よりガスライン４１を通して導かれる高温の石炭ガス化ガス４０と熱交換させることで更に過熱し、該過熱された蒸気４８ａを蒸気タービン５０に導いて該蒸気タービン５０を駆動し、その出力によりタービン軸に同軸に接続してある発電機５１を駆動して発電を行なわせるようにしてある（たとえば、特許文献２参照）。   Further, in the exhaust gas boiler 47 provided on the exhaust line 46 of the gas turbine 44, heat is recovered from the exhaust gas of the gas turbine 44 to generate steam 48 and superheated. The gas turbine is led to the gas cooler 42 and further heated by exchanging heat with the high-temperature coal gasification gas 40 led from the gasification furnace 36 through the gas line 41, and the superheated steam 48 a is led to the steam turbine 50. 50 is driven, and the generator 51 connected coaxially to the turbine shaft is driven by the output to generate power (see, for example, Patent Document 2).

なお、図５における符号５２は粗ガスクーラ４２にて過熱される蒸気４８ａに適宜水を供給して過熱温度を調節できるようにしてある温度調節器、５３は燃料量、蒸気流量及び蒸気タービン入口蒸気温度に応じて蒸気タービン入口蒸気温度が一定の割合以内で変化するよう上記温度調節器５２を制御する制御部である。   In FIG. 5, reference numeral 52 denotes a temperature controller that can adjust the superheat temperature by appropriately supplying water to the steam 48a that is superheated by the crude gas cooler 42, and 53 is the fuel amount, steam flow rate, and steam turbine inlet steam. It is a control part which controls the said temperature regulator 52 so that a steam turbine entrance steam temperature may change within a fixed ratio according to temperature.

更に、燃料を触媒燃焼させて発電を行なう装置として、図６に示す如きものが従来提案されている。これは、コンプレッサ５４とガスタービン５６をタービン軸５７にて同軸に連結すると共に該タービン軸５７に発電機５５を接続し、且つ上記コンプレッサ５４の出口側とガスタービン５６の入口側との間に、触媒燃焼器５８を接続した構成として、上記コンプレッサ５４にて吸気５９を圧縮して圧縮空気５９ａを上記触媒燃焼器５８へ供給し、該触媒燃焼器５８にて、上記圧縮空気５９ａに一次燃料６０ａを供給して予燃焼させた後、二次燃料６０ｂを混合して触媒燃焼させ、この触媒燃焼により所要温度まで昇温される混合ガス６１を、上記ガスタービン５６に導いて膨張させることにより該ガスタービン５６を駆動させて出力を取り出すようにしてあり、取り出された出力の一部を、タービン軸５７を介し上記コンプレッサ５４へ伝えて駆動用動力として用いると共に、残りをタービン軸５７に接続してある発電機５５の駆動用動力として用いることにより発電を行なわせるようにしてある。   Furthermore, a device as shown in FIG. 6 has been proposed as a device for generating electricity by catalytic combustion of fuel. This is because the compressor 54 and the gas turbine 56 are connected coaxially by a turbine shaft 57 and a generator 55 is connected to the turbine shaft 57, and between the outlet side of the compressor 54 and the inlet side of the gas turbine 56. In the configuration in which the catalyst combustor 58 is connected, the compressor 54 compresses the intake air 59 and supplies the compressed air 59a to the catalyst combustor 58, and the catalyst combustor 58 supplies the compressed air 59a with the primary fuel. After supplying 60a and pre-combusting, the secondary fuel 60b is mixed and catalytically combusted, and the mixed gas 61 heated to the required temperature by this catalytic combustion is introduced into the gas turbine 56 and expanded. The gas turbine 56 is driven to take out the output, and a part of the taken out output is transmitted to the compressor 54 via the turbine shaft 57. With use as a driving power, it is constituted such that it carried out the power by using the remaining as a driving power of the generator 55 which is connected to the turbine shaft 57.

又、上記コンプレッサ５４にて吸気５９を圧縮して圧縮空気５９ａとして触媒燃焼器５８へ供給することに代えて、コンプレッサ５４の入口側に燃料予混合器（図示せず）を設けて、該燃料予混合器にて吸気と燃料を予め混合して燃料混合空気としてからコンプレッサ５４で加圧し、更に、該加圧された燃料混合空気をガスタービン５６の廃熱で所定温度まで昇温させてから触媒燃焼器５８へ供給するようにすることも提案されている（たとえば、特許文献３参照）。   Further, instead of compressing the intake air 59 by the compressor 54 and supplying the compressed air 59a to the catalytic combustor 58, a fuel premixer (not shown) is provided on the inlet side of the compressor 54, and the fuel is supplied. The premixer mixes the intake air and fuel in advance to form fuel mixture air, which is then pressurized by the compressor 54, and then the pressurized fuel mixture air is heated to a predetermined temperature by the waste heat of the gas turbine 56. It has also been proposed to supply the catalyst to the catalytic combustor 58 (see, for example, Patent Document 3).

特開平９−３０３１１５号公報JP-A-9-303115 特開平５−３３２１６０号公報JP-A-5-332160 特開平４−３３０３０４号公報JP-A-4-330304 五十嵐、「天然ガスからの合成ガス製造プロセスの進歩と現状」、日本エネルギー学会誌、社団法人日本エネルギー学会、２００２年、第８１巻、第１１号、ｐ．９６８−９７２Igarashi, “Progress and Current Status of Syngas Production Process from Natural Gas”, Journal of the Japan Institute of Energy, Japan Institute of Energy, 2002, Vol. 81, No. 11, p. 968-972

ところが、図３に実線及び二点鎖線で示した如き従来の合成ガス製造設備では、ＡＴＲ１で生成される合成ガス８より熱回収を図るボイラ１０と、供給される天然ガス４が低圧の場合に天然ガスライン２における予熱器３よりも上流側に設ける天然ガス加圧用コンプレッサ１２が別体の構成となっていて、効率があまり高くないというのが実状である。又、すべての機器が別機器での構成となっていることから、設備が大型化すると共に、コストが嵩むという問題もある。   However, in a conventional synthesis gas production facility as shown by a solid line and a two-dot chain line in FIG. 3, when the boiler 10 for recovering heat from the synthesis gas 8 generated in the ATR 1 and the supplied natural gas 4 are at a low pressure. The actual condition is that the natural gas pressurizing compressor 12 provided on the upstream side of the preheater 3 in the natural gas line 2 has a separate structure and the efficiency is not so high. In addition, since all the devices are configured as separate devices, there is a problem that the equipment is enlarged and the cost is increased.

なお、図４に示されたものでは、コンプレッサ２２及び発電機２３を駆動するための動力は、炭化水素１４をリフォーマ１６で改質してなる改質ガス１７中の水素１８を主燃焼器２６で燃焼させることで高温高圧の燃焼ガス２８を発生させ、この燃焼ガス２８をガスタービン２４で膨張させることにより得るようにしてあり、上記改質ガス１７中の水素１８は燃焼により消費されてしまうものであって、該水素１８の回収を図る考えは全く示されていない。したがって、ＧＴＬ技術におけるＦＴ合成の原料とするための水素と一酸化炭素とからなる合成ガスを製造するための装置にて、製造される合成ガスの量を減じることなくタービンを駆動して外部動力を取り出すことができるようにする構成が何ら示されるものではない。   4, the power for driving the compressor 22 and the generator 23 is obtained by using hydrogen 18 in the reformed gas 17 obtained by reforming the hydrocarbon 14 by the reformer 16 as the main combustor 26. Is generated by generating a high-temperature and high-pressure combustion gas 28 and expanding the combustion gas 28 in the gas turbine 24, and the hydrogen 18 in the reformed gas 17 is consumed by the combustion. The idea of recovering the hydrogen 18 is not shown at all. Therefore, the turbine is driven by an apparatus for producing synthesis gas composed of hydrogen and carbon monoxide to be used as a raw material for FT synthesis in GTL technology without reducing the amount of synthesis gas produced. There is no indication of a configuration that makes it possible to take out.

又、図５に示されたものでは、ガス化炉３６で生成される石炭ガス化ガス４０を導くガスライン４１上に設けた粗ガスクーラ４２において蒸気４８を過熱させ、該過熱された蒸気４８を蒸気タービン５０に導いて膨張させることによる該蒸気タービン５０の出力により発電機５１を駆動できるようにした構成は示されているが、上記ガス化炉３６にて生成される石炭ガス化ガス４０は、ガスライン４１を通しガスタービン４４へ導いて、該ガスタービン４４を廻すために消費（膨張）させられるものである。しかも、上記粗ガスクーラ４２にて過熱させるための蒸気４８は、上記ガスタービン４４の廃熱を回収する排ガスボイラ４７で発生させるようにしてある。したがって、ＧＴＬ技術におけるＦＴ合成の原料とするために、水素と一酸化炭素とからなる合成ガスを高圧状態で回収することが望まれる合成ガスの製造装置にて、製造される合成ガスを高圧を保持したまま回収できるようにすると同時に、タービンを駆動して外部動力を取り出すことができるようにする構成が何ら示唆されるものではない。   Further, in the case shown in FIG. 5, the steam 48 is superheated in a crude gas cooler 42 provided on a gas line 41 that guides the coal gasification gas 40 generated in the gasification furnace 36, and the superheated steam 48 is removed. Although the configuration in which the generator 51 can be driven by the output of the steam turbine 50 by being led to the steam turbine 50 and expanded is shown, the coal gasification gas 40 generated in the gasifier 36 is The gas turbine 41 is led to the gas turbine 44 and is consumed (expanded) to rotate the gas turbine 44. In addition, the steam 48 to be heated by the crude gas cooler 42 is generated by an exhaust gas boiler 47 that recovers waste heat of the gas turbine 44. Therefore, in order to use as a raw material for FT synthesis in GTL technology, the synthesis gas produced in a synthesis gas production apparatus in which it is desired to recover the synthesis gas composed of hydrogen and carbon monoxide in a high pressure state is used. There is no suggestion of a configuration in which the turbine can be driven and external power can be taken out at the same time it can be recovered while being held.

更に、図６に示されたものは、触媒燃焼器で燃料６０ａ，６０ｂを触媒燃焼させて生成した混合ガスを直接ガスタービンに導いて、該ガスタービンで膨張させることにより該ガスタービンよりコンプレッサや発電機を駆動するための出力を取り出すようにしたものである。したがって、ＧＴＬ技術におけるＦＴ合成の原料とするための水素と一酸化炭素とからなる合成ガスを高圧のまま回収することが望まれている合成ガスの製造装置におけるＡＴＲから得られる高温高圧の合成ガスを、高圧を保持したまま回収を図ると同時に、タービンを駆動して外部動力を取り出すことができるようにする構成は何ら示唆されない。   Further, what is shown in FIG. 6 is that the mixed gas produced by catalytic combustion of the fuels 60a and 60b in the catalytic combustor is directly guided to the gas turbine and expanded by the gas turbine, so that the compressor or The output for driving the generator is taken out. Therefore, high-temperature and high-pressure synthesis gas obtained from ATR in a synthesis gas production apparatus in which it is desired to recover a synthesis gas composed of hydrogen and carbon monoxide to be used as a raw material for FT synthesis in GTL technology while maintaining a high pressure. However, there is no suggestion of a configuration that allows the turbine to be driven and external power to be taken out while at the same time recovering while maintaining a high pressure.

そこで、本発明は、ＧＴＬ技術におけるＦＴ合成の原料とするのに適した高圧状態の合成ガスを回収できると共に、装置の小型化を図ることができ、更に、発電をも行なうことができる合成ガス製造兼発電装置を提供しようとするものである。   Therefore, the present invention can recover a high-pressure synthesis gas suitable for use as a raw material for FT synthesis in the GTL technology, can reduce the size of the apparatus, and can also generate power. It is intended to provide a production and power generation device.

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に係る発明に対応して、メタン含有ガスの加圧を行なうコンプレッサと発電機を蒸気タービンのタービン軸上に同軸に接続し、上記コンプレッサの出口側にＡＴＲを設け、該ＡＴＲの出口側にボイラを備えた合成ガスラインを接続して、上記ボイラにてＡＴＲより送出される合成ガスより熱回収して発生される蒸気を、上記蒸気タービンに導いて駆動させることにより上記コンプレッサ及び発電機を駆動できるようにしてなる構成とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention, corresponding to the first aspect of the present invention, connects a compressor for pressurizing methane-containing gas and a generator coaxially on the turbine shaft of a steam turbine, and the compressor An ATR is provided on the outlet side of the ATR, a synthesis gas line equipped with a boiler is connected to the outlet side of the ATR, and steam generated by recovering heat from the synthesis gas sent from the ATR by the boiler is converted into the steam. The compressor and the generator can be driven by being guided to the turbine and driven.

又、上記請求項１に係る発明における蒸気タービンの入口側と出口側に、該蒸気タービンの出口側より排出される蒸気を復水させるコンデンサと、復水されたボイラ水を昇圧するポンプと、合成ガスライン上のボイラを順に経る閉ループを接続するようにした構成とする。   In addition, a condenser for condensing steam discharged from the outlet side of the steam turbine on the inlet side and outlet side of the steam turbine in the invention according to claim 1, a pump for boosting the condensed boiler water, It is set as the structure which connected the closed loop which goes through the boiler on a synthesis gas line in order.

更に、請求項３に係る発明に対応して、メタン含有ガスの加圧を行なうコンプレッサと発電機を蒸気タービンのタービン軸上に同軸に接続し、上記コンプレッサの出口側にＡＴＲを設け、該ＡＴＲの出口側にスーパヒータ及びボイラを上流側より順に備えた合成ガスラインを接続して、上記ボイラにてＡＴＲより送出される合成ガスより熱回収して発生される蒸気を上記スーパヒータにて過熱してなる過熱蒸気を、上記蒸気タービンに導いて駆動させることにより上記コンプレッサ及び発電機を駆動できるようにしてなる構成とする。   Further, in accordance with the invention according to claim 3, a compressor and a generator for pressurizing the methane-containing gas are connected coaxially on the turbine shaft of the steam turbine, and an ATR is provided on the outlet side of the compressor. A synthesis gas line equipped with a super heater and a boiler in order from the upstream side is connected to the outlet side of the boiler, and the steam generated by recovering heat from the synthesis gas sent from the ATR by the boiler is heated by the super heater. The superheated steam is guided to the steam turbine and driven to drive the compressor and the generator.

又、上記請求項３に係る発明における蒸気タービンの入口側と出口側に、該蒸気タービンの出口側より排出される蒸気を復水させるコンデンサと、復水されたボイラ水を昇圧するポンプと、合成ガスライン上のボイラと、スーパヒータを順に経る閉ループを接続するようにした構成とする。   Further, a condenser for condensing steam discharged from the outlet side of the steam turbine on the inlet side and outlet side of the steam turbine in the invention according to claim 3, a pump for boosting the condensed boiler water, The boiler on the synthesis gas line is connected to a closed loop passing through the super heater in order.

本発明の合成ガス製造兼発電装置によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）メタン含有ガスの加圧を行なうコンプレッサと発電機を蒸気タービンのタービン軸上に同軸に接続し、上記コンプレッサの出口側にＡＴＲを設け、該ＡＴＲの出口側にボイラを備えた合成ガスラインを接続して、上記ボイラにてＡＴＲより送出される合成ガスより熱回収して発生される蒸気を、上記蒸気タービンに導いて駆動させることにより上記コンプレッサ及び発電機を駆動できるようにしてなる構成としてあるので、コンプレッサにて加圧し、且つこの加圧に伴って昇温されたメタン含有ガスを原材料としてオートサーマルリフォーミングを行なうことで高温高圧の合成ガスを生成した後、ボイラにて上記合成ガスの保有する熱を冷却させて回収することができるため、ＧＴＬの後工程であるＦＴ合成の原料とするのに適した高圧状態を保持したままの合成ガスを得ることができる。
（２）又、装置構成を、吸気加圧用のコンプレッサとガスタービンとをタービン軸にて連結し、且つ上記コンプレッサとガスタービンとの間に燃料を燃焼させる燃焼器を設けてなる汎用のガスタービンの構成に似た構成とすることができることから、コンパクトなものとすることが可能になると共に、製造コストを抑えることが可能になる。
（３）更に、蒸気タービンの出力によりメタン含有ガスの加圧用のコンプレッサを直接駆動できることから、駆動効率を高いものとすることができる。
（４）メタン含有ガスは低圧で供給されるものでよいため、ガス田より発生する天然ガス等や、ごみ処理、排水処理等から発生する圧力を有していないメタンガス等を利用して合成ガスの製造を行なうことが可能になる。
（５）蒸気タービンの入口側と出口側に、該蒸気タービンの出口側より排出される蒸気を復水させるコンデンサと、復水されたボイラ水を昇圧するポンプと、合成ガスライン上のボイラを順に経る閉ループを接続するようにした構成とすることにより、蒸気タービンを駆動するためのボイラ水、蒸気を循環使用できる。このため、装置構成をよりコンパクトにすることが可能となる。
（６）メタン含有ガスの加圧を行なうコンプレッサと発電機を蒸気タービンのタービン軸上に同軸に接続し、上記コンプレッサの出口側にＡＴＲを設け、該ＡＴＲの出口側にスーパヒータ及びボイラを上流側より順に備えた合成ガスラインを接続して、上記ボイラにてＡＴＲより送出される合成ガスより熱回収して発生される蒸気を上記スーパヒータにて過熱してなる過熱蒸気を、上記蒸気タービンに導いて駆動させることにより上記コンプレッサ及び発電機を駆動できるようにしてなる構成とすることにより、上記（１）（２）（３）（４）の効果に加えて、蒸気タービンの駆動効率を向上させることができることから、蒸気タービンの出力のうち、発電機の駆動に用いる出力を増加させることができて、発電能力を向上させることが可能になる。
（７）蒸気タービンの入口側と出口側に、該蒸気タービンの出口側より排出される蒸気を復水させるコンデンサと、復水されたボイラ水を昇圧するポンプと、合成ガスライン上のボイラと、スーパヒータを順に経る閉ループを接続するようにした構成とすることにより、蒸気タービンを駆動するためのボイラ水、蒸気、過熱蒸気を循環使用できる。このため、装置構成をよりコンパクトにすることが可能となる。 According to the syngas production and power generation apparatus of the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) A synthesis gas in which a compressor and a generator for pressurizing a methane-containing gas are connected coaxially on the turbine shaft of a steam turbine, an ATR is provided on the outlet side of the compressor, and a boiler is provided on the outlet side of the ATR The compressor and the generator can be driven by connecting the line and driving the steam generated by recovering heat from the synthesis gas sent from the ATR by the boiler to the steam turbine. Since it is configured, after generating high-temperature and high-pressure synthesis gas by performing autothermal reforming using methane-containing gas heated by this pressurization and using methane-containing gas as a raw material, the above is performed in a boiler. Since the heat of the synthesis gas can be cooled and recovered, it is suitable for use as a raw material for FT synthesis, which is a subsequent process of GTL. State to obtain the synthesis gas will always have the.
(2) A general-purpose gas turbine having an apparatus configuration in which a compressor for intake air pressurization and a gas turbine are connected by a turbine shaft, and a combustor for burning fuel is provided between the compressor and the gas turbine. Since it can be set as the structure similar to this structure, while being able to make it compact, it becomes possible to hold down manufacturing cost.
(3) Furthermore, since the compressor for pressurizing the methane-containing gas can be directly driven by the output of the steam turbine, the driving efficiency can be increased.
(4) Since the methane-containing gas may be supplied at a low pressure, synthesis gas using natural gas generated from a gas field, methane gas that does not have pressure generated from waste treatment, wastewater treatment, etc. Can be manufactured.
(5) A condenser for condensing steam discharged from the outlet side of the steam turbine, a pump for boosting the condensed boiler water, and a boiler on the synthesis gas line at the inlet side and the outlet side of the steam turbine. By adopting a configuration in which closed loops that are sequentially connected are connected, boiler water and steam for driving the steam turbine can be circulated and used. For this reason, it becomes possible to make an apparatus structure more compact.
(6) A compressor and a generator for pressurizing methane-containing gas are connected coaxially on the turbine shaft of the steam turbine, an ATR is provided on the outlet side of the compressor, and a super heater and a boiler are located upstream on the outlet side of the ATR. The synthesis gas line provided in order is connected, and superheated steam obtained by heating the steam generated by recovering heat from the synthesis gas sent from the ATR by the boiler is superheated by the superheater to the steam turbine. In addition to the effects of (1), (2), (3), and (4), the driving efficiency of the steam turbine is improved. Because it is possible to increase the output used for driving the generator out of the output of the steam turbine, it is possible to improve the power generation capacity It made.
(7) A condenser for condensing steam discharged from the outlet side of the steam turbine at the inlet side and outlet side of the steam turbine, a pump for boosting the condensed boiler water, a boiler on the synthesis gas line, By adopting a configuration in which a closed loop that sequentially passes through the super heater is connected, boiler water, steam, and superheated steam for driving the steam turbine can be circulated and used. For this reason, it becomes possible to make an apparatus structure more compact.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は本発明の合成ガス製造兼発電装置の実施の一形態を示すもので、以下のような構成としてある。   FIG. 1 shows an embodiment of a synthesis gas production and power generation apparatus according to the present invention, which has the following configuration.

すなわち、メタン含有ガス加圧用コンプレッサとしての天然ガス加圧用コンプレッサ６２と蒸気タービン６３をタービン軸６４にて同軸に連結し、更に、該タービン軸６４に発電機６５を同軸に接続する。上記天然ガス加圧用コンプレッサ６２の入口側には、所要の供給源よりメタン含有ガスとしての天然ガス６６を導く天然ガスライン６７を接続し、上記コンプレッサ６２の出口側には、ＡＴＲ６８の入口側を、加圧天然ガスライン６９を介し接続する。更に、上記ＡＴＲ６８には、所要の供給源より水蒸気７０を導く水蒸気供給ライン７１と、所要の供給源より所要量の酸素７２を導く酸素供給ライン７３を接続する。これにより、上記ＡＴＲ６８に、天然ガスライン６７より供給される天然ガス６６を天然ガス加圧用コンプレッサ６２にて所要圧力、たとえば、２〜３ＭＰａ程度まで加圧させると同時に該加圧に伴って昇温された加圧天然ガス６６ａを、加圧天然ガスライン６９を経て供給して、水蒸気供給ライン７１より供給される水蒸気７０及び酸素供給ライン７３より供給される所要量の酸素７２を用いて図３に示した従来の合成ガス製造設備におけるＡＴＲ１と同様にオートサーマルリフォーミングを行なわせて合成ガス７４を生成させることができるようにしてある。   That is, a natural gas pressurizing compressor 62 as a methane-containing gas pressurizing compressor and a steam turbine 63 are coaxially connected by a turbine shaft 64, and a generator 65 is coaxially connected to the turbine shaft 64. A natural gas line 67 is connected to the inlet side of the natural gas pressurizing compressor 62 to guide the natural gas 66 as a methane-containing gas from a required supply source, and the inlet side of the ATR 68 is connected to the outlet side of the compressor 62. And connected through a pressurized natural gas line 69. Further, the ATR 68 is connected with a water vapor supply line 71 for introducing the water vapor 70 from a required supply source and an oxygen supply line 73 for introducing a required amount of oxygen 72 from the required supply source. As a result, the natural gas 66 supplied from the natural gas line 67 is pressurized to the ATR 68 by the natural gas pressurizing compressor 62 to a required pressure, for example, about 2 to 3 MPa, and at the same time the temperature is increased with the pressurization. The pressurized natural gas 66a is supplied through the pressurized natural gas line 69, and the steam 70 supplied from the steam supply line 71 and the required amount of oxygen 72 supplied from the oxygen supply line 73 are used as shown in FIG. As with the ATR 1 in the conventional synthesis gas production facility shown in FIG. 2, the synthesis gas 74 can be generated by performing autothermal reforming.

上記ＡＴＲ６８の出口側には、生成された合成ガス７４をＧＴＬの後工程であるＦＴ合成用の原料として下流側の図示しないリアクターへ導くようにしてあるボイラ７６を備えた合成ガスライン７５を接続する。   Connected to the outlet side of the ATR 68 is a synthesis gas line 75 equipped with a boiler 76 that guides the generated synthesis gas 74 to a downstream reactor (not shown) as a raw material for FT synthesis, which is a subsequent process of GTL. To do.

更に、上記蒸気タービン６３のタービン入口６３ａとタービン出口６３ｂとを、上記タービン出口６３ｂより排出される蒸気７８ａを所要の冷却媒体との熱交換により凝縮させてボイラ水７８に復水させるコンデンサ７９、該コンデンサ７９で凝縮されたボイラ水７８を昇圧するポンプ８０、上記合成ガスライン７５上に設けてあるボイラ７６を順に接続してなる閉ループ７７にて接続して、上記ポンプ８０により昇圧されたボイラ水７８を、上記ボイラ７６にてＡＴＲ６８より合成ガスライン７５を通して導かれる高温の合成ガス７４と熱交換させることにより飽和した蒸気７８ａを発生させ、該蒸気７８ａを上記蒸気タービン６３にタービン入口６３ａより導入させて膨張させることにより該蒸気タービン６３を駆動させて出力を取り出すようにする。この蒸気タービン６３より取り出される出力の一部を、タービン軸６４を介し上記天然ガス加圧用コンプレッサ６２へ伝えて駆動用動力として用いると共に、残りをタービン軸６４に接続してある発電機６５の駆動用動力として用いることにより発電を行なわせることができるようにしてある。   Further, a condenser 79 that condenses the steam inlet 63a and the turbine outlet 63b of the steam turbine 63 into the boiler water 78 by condensing the steam 78a discharged from the turbine outlet 63b by heat exchange with a required cooling medium, A boiler 80 that is pressurized by the pump 80 is connected to a pump 80 that boosts the boiler water 78 condensed by the condenser 79 and a closed loop 77 that is connected in order to the boiler 76 provided on the synthesis gas line 75. The water 78 is heat-exchanged with the high-temperature synthesis gas 74 introduced from the ATR 68 through the synthesis gas line 75 by the boiler 76 to generate saturated steam 78a, and the steam 78a is generated in the steam turbine 63 from the turbine inlet 63a. The steam turbine 63 is driven by introducing and expanding, and the output is taken out. So as to. A part of the output extracted from the steam turbine 63 is transmitted to the natural gas pressurizing compressor 62 through the turbine shaft 64 and used as driving power, and the rest is driven by the generator 65 connected to the turbine shaft 64. Electric power can be generated by using it as power.

上記本発明の合成ガス製造兼発電装置を用いて合成ガスの製造を行う場合は、上記閉ループ７７におけるポンプ８０を駆動させると共に、コンデンサ７９に所要の冷却媒体を供給するようにしておく。この状態において、天然ガスライン６７を通して天然ガス６６を供給すると、該天然ガス６６は天然ガス加圧用コンプレッサ６２にて所要圧力に加圧されると共に、該加圧に伴い昇温された加圧天然ガス６６ａとされてＡＴＲ６８へ供給される。該ＡＴＲ６８では、酸素供給ライン７３より供給される所要量の酸素７２により上記加圧天然ガス６６ａの部分燃焼が行われ、この燃焼熱により上記加圧天然ガス６６ａの水蒸気供給ライン７１より供給される水蒸気７０による水蒸気改質が行なわれることにより、水素と一酸化炭素とからなる合成ガス７４が高温高圧状態として生成される。   When the synthesis gas is produced using the synthesis gas production and power generation apparatus of the present invention, the pump 80 in the closed loop 77 is driven and a required cooling medium is supplied to the condenser 79. In this state, when the natural gas 66 is supplied through the natural gas line 67, the natural gas 66 is pressurized to a required pressure by the natural gas pressurizing compressor 62, and the pressurized natural gas heated by the pressurization is heated. The gas 66a is supplied to the ATR 68. In the ATR 68, partial combustion of the pressurized natural gas 66a is performed by a required amount of oxygen 72 supplied from the oxygen supply line 73, and the combustion heat is supplied from the steam supply line 71 of the pressurized natural gas 66a. By performing steam reforming with the steam 70, a synthesis gas 74 composed of hydrogen and carbon monoxide is generated in a high temperature and high pressure state.

上記ＡＴＲ６８にて生成された合成ガス７４は、合成ガスライン７５を通して下流側へ導かれる際、ボイラ７６にて上記閉ループ７７を循環されるボイラ水７８と熱交換されて、３５０〜４００℃まで冷却される。このように、上記合成ガス７４は、高温状態からの冷却は行なわれるが、膨張されることはなく圧力は保持したままとなるため、上記所要温度まで冷却され且つ高圧状態を保持した合成ガス７４が合成ガスライン７５を通してＧＴＬの後工程であるＦＴ合成用の原料として下流側へ送られるようになる。   When the synthesis gas 74 generated in the ATR 68 is guided downstream through the synthesis gas line 75, the boiler 76 is heat-exchanged with the boiler water 78 circulated in the closed loop 77 and cooled to 350 to 400 ° C. Is done. As described above, the synthesis gas 74 is cooled from a high temperature state, but is not expanded and the pressure is maintained. Therefore, the synthesis gas 74 is cooled to the required temperature and maintained at a high pressure state. Is sent downstream through the synthesis gas line 75 as a raw material for FT synthesis, which is a post-process of GTL.

上記閉ループ７７のボイラ水７８は、上記ボイラ７６における合成ガス７４の冷却に供されることで蒸気７８ａとされる。該蒸気７８ａが蒸気タービン６３へタービン入口６３ａより導入されて膨張させられることにより上記蒸気タービン６３が駆動され、この蒸気タービン６３のタービン軸６４を介した出力により、上記天然ガス加圧用コンプレッサ６２の駆動が行なわれると共に、発電機６５の駆動が行なわれて発電が行なわれるようになる。   The boiler water 78 in the closed loop 77 is used for cooling the synthesis gas 74 in the boiler 76 to become steam 78a. The steam 78a is introduced into the steam turbine 63 from the turbine inlet 63a and expanded, whereby the steam turbine 63 is driven, and the output of the steam turbine 63 through the turbine shaft 64 causes the natural gas pressurizing compressor 62 to be driven. In addition to driving, the generator 65 is driven to generate power.

上記蒸気タービン６３にて膨張された蒸気７８ａは、コンデンサ７９にて凝縮されてボイラ水７８へ復水された後、ポンプ８０にて昇圧されて、上記ボイラ７６へ循環供給される。   The steam 78 a expanded by the steam turbine 63 is condensed by the condenser 79 and condensed into the boiler water 78, and then the pressure is increased by the pump 80 and circulated and supplied to the boiler 76.

このように、上記本発明の合成ガス製造兼発電装置によれば、合成ガスライン７５上のボイラ７６では、合成ガス７４の保有する熱のみを回収するようにしてあることから、ＧＴＬの後工程であるＦＴ合成の原料とするのに適した高圧状態を保持したままの合成ガス７４を得ることができる。   Thus, according to the synthesis gas production and power generation apparatus of the present invention, the boiler 76 on the synthesis gas line 75 recovers only the heat held by the synthesis gas 74. Thus, the synthesis gas 74 can be obtained while maintaining a high pressure state suitable for being a raw material for FT synthesis.

又、上記天然ガス加圧用コンプレッサ６２と、ＡＴＲ６８にて製造される合成ガス７４の保有する熱エネルギーを蒸気７８ａを介し間接的に回収して動力として取り出すための蒸気タービン６３とをタービン軸６４にて連結すると共に、上記天然ガス加圧用コンプレッサ６２の出口側と蒸気タービン６３の入口側との間に、天然ガス６６を部分燃焼させるＡＴＲ６８と、ボイラ７６を備えた閉ループ７７を設けてなる構成として、汎用のガスタービンの構成、すなわち、吸気加圧用のコンプレッサとガスタービンとをタービン軸にて連結し、且つ上記コンプレッサの出口側とガスタービンの入口側との間に燃料を燃焼させる燃焼器を設けた構成に似た構成とすることができることから、装置構成をコンパクトなものとすることが可能になると共に、製造コストを抑えることが可能になる。   The turbine shaft 64 includes a compressor 62 for pressurizing the natural gas and a steam turbine 63 for indirectly recovering the thermal energy possessed by the synthesis gas 74 produced by the ATR 68 through the steam 78a and taking it out as power. And an ATR 68 for partially burning the natural gas 66 and a closed loop 77 including a boiler 76 between the outlet side of the natural gas pressurizing compressor 62 and the inlet side of the steam turbine 63. A general-purpose gas turbine, that is, a combustor in which a compressor for intake air pressurization and a gas turbine are connected by a turbine shaft and fuel is combusted between an outlet side of the compressor and an inlet side of the gas turbine. Since it is possible to make the configuration similar to the provided configuration, it becomes possible to make the device configuration compact. In, it becomes possible to reduce the manufacturing cost.

更に、上記蒸気タービン６３の出力により天然ガス加圧用コンプレッサ６２を直接駆動できることから、駆動効率を高いものとすることができる。   Furthermore, since the natural gas pressurizing compressor 62 can be directly driven by the output of the steam turbine 63, the driving efficiency can be increased.

上記本発明の合成ガス製造兼発電装置に供給する天然ガス６６は、供給圧力が低圧でよいため、ガス田より発生する天然ガス６６等を天然ガスライン６７より直接供給することができ、上記した装置構成をコンパクトなものとすることができる効果と相俟って、中小のガス田等へ搬送して使用することが可能な小型の合成ガス製造兼発電装置としての利用も期待できる。したがって、パイプラインの設置がコスト的に見合わないような中小のガス田の天然ガス６６にＧＴＬ技術を適用して有効利用を図ることが可能になる。   Since the natural gas 66 supplied to the synthesis gas production and power generation apparatus of the present invention may be supplied at a low pressure, the natural gas 66 generated from the gas field can be directly supplied from the natural gas line 67, as described above. Combined with the effect that the device configuration can be made compact, it can be expected to be used as a small synthesis gas production and power generation device that can be transported to a small and medium gas field or the like. Therefore, the GTL technology can be applied effectively to the natural gas 66 of a small and medium gas field where the installation of the pipeline is not cost-effective.

又、上記天然ガス６６に代えて、将来展開されると考えられているごみ処理、排水処理等から発生する圧力を有していないメタンガス等をコンプレッサにて加圧した後、ＡＴＲ６８へ供給して合成ガスの製造を行なわせることも可能になる。   Instead of natural gas 66, methane gas that does not have pressure generated from waste treatment, wastewater treatment, etc., which is expected to be developed in the future, is pressurized with a compressor and supplied to ATR 68. It is also possible to produce a synthesis gas.

次に、図２は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１に示したと同様の構成において、ＡＴＲ６８の出口側に接続してある合成ガスライン７５におけるボイラ７６よりも上流側（ＡＴＲ６８側）位置に、スーパヒータ８１を設けると共に、該スーパヒータ８１を、合成ガス７４よりボイラ水７８にて熱回収を図るための閉ループ７７におけるボイラ７６と、蒸気タービン６３のタービン入口６３ａとの間に組み込むよう接続してなる構成として、上記ボイラ７６における合成ガス７４の冷却により発生した飽和蒸気７８ａを、上記スーパヒータ８１に導いて、上記ＡＴＲ６８で合成され且つ上記ボイラ７６で冷却される以前の高温状態の合成ガス７４と熱交換させることで過熱し、この過熱により生じる過熱蒸気７８ｂを上記蒸気タービン６３のタービン入口６３ａへ供給できるようにしたものである。   Next, FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. In the same configuration as shown in FIG. 1, the upstream side of the boiler 76 in the synthesis gas line 75 connected to the outlet side of the ATR 68 ( A super heater 81 is provided at a position on the ATR 68 side, and the super heater 81 is disposed between the boiler 76 in the closed loop 77 for recovering heat from the synthesis gas 74 with the boiler water 78 and the turbine inlet 63 a of the steam turbine 63. As a configuration in which the boiler 76 is connected, the saturated steam 78a generated by the cooling of the synthesis gas 74 in the boiler 76 is guided to the super heater 81, synthesized in the ATR 68, and cooled in the boiler 76. The superheated steam 78b generated by this overheating is heated by exchanging heat with the synthesis gas 74, and the steam turbine is heated. 63 to the turbine inlet 63a is obtained by allowing the supply.

その他の構成は図１に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。   Other configurations are the same as those shown in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals.

本実施の形態によれば、図１に示したと同様の効果に加えて、スーパヒータ８１にて過熱した過熱蒸気７８ｂにより蒸気タービン６３を駆動させて出力を取り出すことで、該蒸気タービン６３の駆動効率を向上させることができることから、蒸気タービン６３の出力のうち、発電機６５の駆動に用いる出力を増加させることができて、発電能力を向上させることが可能になる。   According to the present embodiment, in addition to the same effects as shown in FIG. 1, the driving efficiency of the steam turbine 63 is obtained by driving the steam turbine 63 with the superheated steam 78 b superheated by the super heater 81 and taking out the output. Therefore, among the outputs of the steam turbine 63, the output used for driving the generator 65 can be increased, and the power generation capacity can be improved.

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、合成ガス７４の製造に用いるメタン含有ガスとしては天然ガス６６を用いるものとして説明したが、メタンを含むガスであればいかなるメタン含有ガスを用いるようにしてもよい。水蒸気７２は水蒸気供給ライン７１を通してＡＴＲ６８へ直接供給するものとして示したが、天然ガス加圧用コンプレッサ６２よりも上流側の天然ガスライン６７を流通する天然ガス６６や、上記コンプレッサ６２にて加圧された加圧天然ガスライン６９中を流れる加圧天然ガス６６ａへ添加、混合して、該加圧された天然ガス６６ａと水蒸気７２を一緒にＡＴＲ６８へ供給させるようにしてもよく、あるいは、所要量の酸素７２と一緒に水蒸気７０をＡＴＲ６８へ供給させるようにしてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and the natural gas 66 is used as the methane-containing gas used for the production of the synthesis gas 74. However, any methane may be used as long as the gas contains methane. A contained gas may be used. Although the steam 72 is shown to be supplied directly to the ATR 68 through the steam supply line 71, the steam 72 is pressurized by the natural gas 66 flowing through the natural gas line 67 upstream of the natural gas pressurizing compressor 62 and by the compressor 62. The pressurized natural gas 66a flowing through the pressurized natural gas line 69 may be added and mixed so that the pressurized natural gas 66a and the water vapor 72 are supplied together to the ATR 68, or the required amount. The water vapor 70 may be supplied to the ATR 68 together with the oxygen 72.

従来使用されているＡＴＲは底部のみに改質触媒を入れてあるが、該改質触媒に達する以前に天然ガスは合成ガスへ９０数％転換されて平衡に達しており、上記改質触媒は残る数％の天然ガスを合成ガスへ転換させる反応を進行させるために用いられている。したがって、本発明の合成ガス製造兼発電装置の構成要素であるＡＴＲ６８としては、回収する合成ガス７４に所望される転換率に応じて、内部に改質触媒を入れたもの、あるいは、入れていないものを適宜選択して使用してよい。その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。   Conventionally used ATR has a reforming catalyst only at the bottom, but before reaching the reforming catalyst, natural gas is converted to synthesis gas by 90% and reaches equilibrium. It is used to drive a reaction that converts the remaining few percent of natural gas to syngas. Therefore, as the ATR 68 which is a component of the synthesis gas production and power generation apparatus of the present invention, a reforming catalyst is or is not put in the synthesis gas 74 to be recovered depending on the desired conversion rate. You may select what is used suitably. Of course, various changes can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明の合成ガス製造兼発電装置の実施の一形態を示す概要図である。It is a schematic diagram showing one embodiment of a synthesis gas production and power generation device of the present invention. 本発明の実施の他の形態を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the other form of implementation of this invention. 従来提案されているＡＴＲを用いた合成ガス製造設備を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the synthesis gas manufacturing equipment using ATR proposed conventionally. 従来提案されている炭化水素を水蒸気改質して水素及び一酸化炭素を含むガスとしてから、該ガスを用いて発電を行なう装置の一例を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows an example of the apparatus which power-generates using the gas, after steam-reforming the conventionally proposed hydrocarbon into gas containing hydrogen and carbon monoxide. 従来提案されている石炭を石炭ガス化ガスに転換した後、石炭ガス化ガスを用いて発電を行う装置の一例を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows an example of the apparatus which produces electric power using coal gasification gas, after converting coal proposed conventionally into coal gasification gas. 従来提案されている燃料を触媒燃焼させて発電を行なう装置の一例を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows an example of the apparatus which carries out catalytic combustion of the conventionally proposed fuel and performs electric power generation.

符号の説明Explanation of symbols

６２ 天然ガス加圧用コンプレッサ（コンプレッサ）
６３ 蒸気タービン
６４ タービン軸
６５ 発電機
６６ 天然ガス（メタン含有ガス）
６８ ＡＴＲ
７４ 合成ガス
７５ 合成ガスライン
７６ ボイラ
７７ 閉ループ
７８ ボイラ水
７８ａ 蒸気
７８ｂ 過熱蒸気
７９ コンデンサ
８０ ポンプ
８１ スーパヒータ 62 Natural gas pressurizing compressor (compressor)
63 Steam turbine 64 Turbine shaft 65 Generator 66 Natural gas (methane-containing gas)
68 ATR
74 Syngas 75 Syngas line 76 Boiler 77 Closed loop 78 Boiler water 78a Steam 78b Superheated steam 79 Condenser 80 Pump 81 Super heater

Claims (4)

メタン含有ガスの加圧を行なうコンプレッサと発電機を蒸気タービンのタービン軸上に同軸に接続し、上記コンプレッサの出口側にＡＴＲを設け、該ＡＴＲの出口側にボイラを備えた合成ガスラインを接続して、上記ボイラにてＡＴＲより送出される合成ガスより熱回収して発生される蒸気を、上記蒸気タービンに導いて駆動させることにより上記コンプレッサ及び発電機を駆動できるようにしてなる構成を有することを特徴とする合成ガス製造兼発電装置。   A compressor and a generator for pressurizing methane-containing gas are connected coaxially on the turbine shaft of the steam turbine, an ATR is provided on the outlet side of the compressor, and a synthesis gas line having a boiler is connected on the outlet side of the ATR Then, the compressor and the generator can be driven by guiding the steam generated by heat recovery from the synthesis gas sent from the ATR in the boiler to the steam turbine and driving it. A syngas production and power generation apparatus characterized by that. 蒸気タービンの入口側と出口側に、該蒸気タービンの出口側より排出される蒸気を復水させるコンデンサと、復水されたボイラ水を昇圧するポンプと、合成ガスライン上のボイラを順に経る閉ループを接続するようにした請求項１記載の合成ガス製造兼発電装置。   A closed loop through a condenser on the inlet side and outlet side of the steam turbine for condensing steam discharged from the outlet side of the steam turbine, a pump for boosting the condensed boiler water, and a boiler on the synthesis gas line in this order The syngas production and power generation device according to claim 1, wherein: メタン含有ガスの加圧を行なうコンプレッサと発電機を蒸気タービンのタービン軸上に同軸に接続し、上記コンプレッサの出口側にＡＴＲを設け、該ＡＴＲの出口側にスーパヒータ及びボイラを上流側より順に備えた合成ガスラインを接続して、上記ボイラにてＡＴＲより送出される合成ガスより熱回収して発生される蒸気を上記スーパヒータにて過熱してなる過熱蒸気を、上記蒸気タービンに導いて駆動させることにより上記コンプレッサ及び発電機を駆動できるようにしてなる構成を有することを特徴とする合成ガス製造兼発電装置。   A compressor and a generator for pressurizing methane-containing gas are connected coaxially on the turbine shaft of the steam turbine, an ATR is provided on the outlet side of the compressor, and a super heater and a boiler are provided in order from the upstream side on the outlet side of the ATR. Then, the steam generated by recovering heat from the synthesis gas sent from the ATR by the boiler is superheated by the super heater, and the superheated steam is led to the steam turbine for driving. A synthesis gas production and power generation apparatus, characterized in that the compressor and the generator can be driven accordingly. 蒸気タービンの入口側と出口側に、該蒸気タービンの出口側より排出される蒸気を復水させるコンデンサと、復水されたボイラ水を昇圧するポンプと、合成ガスライン上のボイラと、スーパヒータを順に経る閉ループを接続するようにした請求項３記載の合成ガス製造兼発電装置。   A condenser for condensing steam discharged from the outlet side of the steam turbine, a pump for boosting the condensed boiler water, a boiler on the synthesis gas line, and a super heater are provided on the inlet side and the outlet side of the steam turbine. 4. The syngas production and power generation apparatus according to claim 3, wherein closed loops that pass in order are connected.

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