JP5990733B2 - コークス炉ガス増量方法 - Google Patents
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Description
(E:活性化エネルギー(J/mol)、R:8.3144(J/mol*K)、T:反応温度(K)、n:反応次数)
(P:還元ガス総生産量(FH2O:Nm3/min)、スチーム投入量:(Nm3/min)、t:スチーム投入時間(min))
(E:活性化エネルギー(J/mol)、R:8.3144(J/mol*K)、T:反応温度(K)、n:反応次数)
Tar+H2O→CO+CH4+H2
[表1]
[数式1]
τはスチームがガスウェイに滞留する有効時間に該当する値であって、ガスウェイの有効体積(Nm3)を投入されるスチームおよびコークス炉ガスの総流量(Nm3/sec)で割った値に該当する。これは実質的にスチームがコークス炉内のカーボンと反応する時間に該当するもので、その値は約1〜300秒の間である。
このようなスチームの有効滞留時間は、スチームの投入位置または投入方式によって決定されることもできる。
Aは、衝突頻度因子(sec-1)であって、スチームが炭素と衝突する頻度を示す値であり、ガスウェイの構造、スチームの流れ形態、炭素充填および付着構造などによって決定され、その値は約102〜108の範囲である。
Eは、活性化エネルギー(J/mol)に該当する値であって、使用する炭素(配合炭、付着カーボン、スポンジカーボン、コークスなど)とスチームとの反応に対する活性化エネルギーであり、その値は約10000〜200000の範囲である。
Rは理想気体定数(J/mol*K)であり、その値は8.3144である。
Tは反応温度(K)に該当し、その値は800〜1400の範囲である。
nは反応次数に該当し、その値は0.5〜1の範囲であり、反応する炭素の種類(配合炭、付着カーボン、スポンジカーボン、コークスなど)に依存する値である。
[数式2]
(P:還元ガスの総生産量(P:Nm3/min)、スチーム投入量:(FH2O:Nm3/min)、t:H2O投入時間(min))
(PH2O:コークス炉内のスチーム分圧、残りの因子は上記数式1で説明されたのと同様である)。
20 コークス供給部
30 スチーム投入管
40 ガス上昇管
W ガスウェイ
Claims (9)
- コークス炉内の炭化室で石炭を乾留する過程中に500℃以上で水性ガス反応(water−gas reaction)が行われるように前記コークス炉炭化室のガスウェイへスチームを投入するが、前記スチーム投入時点をコークス炉ガスの発生量が最大化される時点以前に繰り上げて前記スチーム投入時間を増加させるとともに、前記コークス炉炭化室内に存在するカーボンと、投入されるスチームとの衝突頻度を増加させることにより、前記コークス炉内の炭化室に存在するカーボンとの反応を最大化し、
投入されるスチームがコークス炉ガスに転換されるスチーム転換率(X)は下記の[数式1]で表現され、
投入されるスチームは前記コークス炉内の炭化室に存在するカーボンと数式[C+H 2 O→H 2 +CO]によって反応し、還元ガスである(H 2 +CO)の総生産量(P)は前記スチーム転換率(X)およびスチーム投入量(F H2O )と下記の[数式2]の関係を満足し、
下記の数式を用いてスチームの投入量を決定することにより、コークス炉ガスの増量効率を最適化することを特徴とする、コークス炉ガス増量方法。
[数式1]
(E:活性化エネルギー(J/mol)、R:8.3144(J/mol*K)、T:反応温度(K)、n:反応次数)
[数式2]
(P:還元ガスの総生産量(Nm 3 /min)、F H2O :スチーム投入量(Nm 3 /min)、t:スチーム投入時間(min)) - 前記コークス炉で行われる乾留時間を24時間と仮定する場合、乾留開始時点から2時間が経過した後にスチームを投入することを特徴とする、請求項1に記載のコークス炉ガス増量方法。
- 乾留初期に発生するタール(tar)は反応式[Tar+H2O→CO+CH4+H2]によって除去され、
前記スチームの有効滞留時間(τ)は前記ガスウェイの有効体積を投入されるスチーム量と発生するコークス炉ガスとの総量で割って決定されることを特徴とする、請求項2に記載のコークス炉ガス増量方法。 - 前記コークス炉炭化室内に存在するカーボンと前記スチームとの衝突頻度は衝突頻度因子(A)で表現され、
前記衝突頻度因子は前記ガスウェイの構造、前記スチームの流れを考慮して決定されることを特徴とする、請求項1に記載のコークス炉ガス増量方法。 - 前記スチームの有効滞留時間および反応温度に応じてスチーム投入量は可変されることを特徴とする、請求項1に記載のコークス炉ガス増量方法。
- 前記スチームの有効滞留時間は前記スチームの投入位置、スチームの投入方式に応じて可変されることを特徴とする、請求項1に記載のコークス炉ガス増量方法。
- 投入されるスチームがコークス炉ガスに転換されるスチーム転換率(X)は、前記コークス炉の炭化室内に存在するスチームの分圧と下記の関係を満足することを特徴とする、請求項1に記載のコークス炉ガス増量方法。
(E:活性化エネルギー(J/mol)、R:8.3144(J/mol*K)、T:反応温度(K)、n:反応次数) - 前記スチームを投入する以前に、前記コークス炉炭化室に酸素を供給することを特徴とする、請求項1に記載のコークス炉ガス増量方法。
- 前記スチームは、前記炭化室の上部に提供される上昇管から放熱される廃熱の供給を受けて予熱された状態で前記コークス炉炭化室のガスウェイに投入されることを特徴とする、請求項1に記載のコークス炉ガス増量方法。
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