JPS5824474B2 - 乾燥石炭を高圧ガス化反応器に供給する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般には、石炭のガス化方法に関し、詩に、
乾燥した粉末石炭を流動床タイプの石炭ガス化反応器に
供給する方法である。

従来、石炭の高圧転化方法において、乾燥石炭を連続的
に供給するための実際的な供給システムを発見するため
に、多くの努力が払われた。

しかし、このような高圧供給システムの試験は、石炭の
高摩耗性又は装置に要求される高度の圧迫（５ｔｒｅｓ
ｓ ）及び再圧縮するロスト・ガス（ｌｏｓｔｇａｓ
）の低能率性などに基因する機械的失敗によって悩まさ
れた。

従って、本発明の目的は、乾燥した粉末石炭を、現在ま
でに遭遇した問題点を最も少くして、連続的に流して供
給する方法を提供することである。

本発明の要旨を次の（イ）〜（ロ）に記載する：イ１石
炭の高圧転化方法を採用する石炭のガス化方法において
、 （ａ） 予め決めた水分含有量をもつ粉末石炭を押出
機に供給し、 （ｂ） （ａ）ステップの石炭と水との混合物を高圧
ガス流中に押出し、押出された物質を前記ガスで送るた
めに前記ガス流中に分散し、 （ｅ） （ｂ）ステップの押出された物質とガスとの
流れを乾燥し、 （ｄ） 乾燥した押出された物質を前記ガス流より分
離し、 （ｅ） 分離した押出された物質をガス化反応器に供
給する、 ステップよりなることを特徴とする、乾燥石炭を高圧ガ
ス化反応器に供給する方法。

口５石炭の高圧転化方法を採用する石炭のガス化方法に
おいて、 （ａ） 予め決めた水分含有量をもつ粉末石炭を押出
機に供給し、 （ｂ） （ａ）ステップの石炭と水との混合物を高圧
ガス流中に押出し、押出された物質を前記ガスで送るた
めに前記ガス流に分散し、 （ｃ） （ｂ）ステップの押出された物質とガスとの
流れを乾燥し、 （ｄ） 乾燥した押出登れた物質を前記ガスより分離
し、 （ｅ） 分離した押出された物質をガス化反応器に供
給し、 （ｆ） （ｄ）ステップの乾燥した押出された物質を
分離した後前記高圧ガス流を再循環する、 ステップよりなることを特徴とする、乾燥石炭を高圧ガ
ス化反応器に供給する方法。

実際的な乾燥石炭供給システムは、今までは、高圧石炭
転化方法には有効でなかった。

この従来の方法は、効率の悪いロック・ホッパー又はス
ラリー・システムに依存しており、このスラリーは過剰
の水を含み、この水はこの方法の熱的な重荷となるので
ある。

大部分のガス化・システムは、水を必要とするけれども
、もしガス化ステップそれ自身が水をスチームに変える
ために使用されるとすると、この水はこのシステムを実
施するための１つの重荷であった。

しかし、本発明による方法は、現在迄に遭遇した問題点
を除いて、乾燥した粉末石炭の連続した流れを供給でき
るのである。

本発明を、図面を参考にして説明する。

最初に、粉末石炭に予め決めた水分（又は必要量の水を
加える）を含ませる。

このような石炭と水との混合物を、石炭ホッパー１１に
装入し、さらに、それから混合物を押出機１２に供給す
る。

押出機１２は、らせん形スクリュー・フィーダー１５を
備えている。

スクリュー・フィーダー１５の出口端にノズル１６があ
る。

ノズル１６より、押出された物質即ち粉砕された石炭と
湿気又は限定量の水との混合物が圧縮され、ノズル１６
の端から押出される。

押出機１２は、実施可能の構造及び設計のものなら何で
も使用してよい。

押出作用は、ノズル中の固められた押出された物質が、
高圧系からの前圧に抗して適当な圧力シール（Ｐｒｅｓ
ｓｕｒｅ ５ｅａｌ）を提供するような作用であること
がわかった。

装置の適当な構造によって、高圧ガスの噴射を、押出さ
れる物質にぶつかるように、物質がノズル１６の開いた
端を経て強制的に押出される方向に向けてよいことがわ
かった。

こうすると、押出された物質が最初の粉砕状態に分散し
、高圧ガス流と混合するようになる。

この高圧ガス流は、高圧サイクロン分離器３７に進むま
では、押出された物質を運搬するキャリヤー・ガスとし
て働くものであり、高圧サイクロン分離器３７で分離後
、再循環ラインに進む場合は再循環流又は副産物流と呼
ぶことにする。

このような分散は、押出機１２の分散部分１９で起こり
、ここは、図面ではＡ部と記載した分散ノズル（Ｄ １
ｓｐｅｒｓｉｏｎ ｎｏｚｚ ｌｅ）部分である。

押出された物質を予め分散させるための装置の機械的配
置及び構造は、それ自身、本発明の１部をなすものでは
ない。

従って、装置は、図では極く簡単に記載した。

前述のように、本発明は石炭の高圧転化を実施する石炭
ガス化方法に関係する。

従って、本発明には、高圧反応器２４を用い、それから
は、生成した合成ガス及びステップの両者が放出される
。

ここは、図面では、Ｂ部と記載した合成ガス・ステップ
生成ガス化器（Ｓｙｎｇａｓ／Ｓ ｌａｇ Ｇａ５１ｆ
ｉｅｒ ）部分である。

反応器２４の頂部近くに酸素を供給するライン６３があ
る。

この方法は、反応器中で高圧で石炭の転化を行わせるも
のであり、さらに、石炭供給方法を実質的に反応器と同
じ圧力で実施するので、この点が、本発明の利点として
認識されてよいのである。

即ち、乾燥粉末石炭２５が、簡単なスクリュー型フィー
ダー（Ｓ ｃｒｅｗ ｔｙｐｅ ｆｅｅｄｅｒ ）２８
によって、容易に、反応器２４０頂部に供給される。

乾燥石炭供給システムは、押出機１２の分散部分１９か
ら始まる。

このシステムは、分散部分１９と連結する導管２９を含
み、これは、高圧流動乾燥器（ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ ｄ
ｒｙｅｒ ） ３２の下端に連結している。

乾燥器３２の内部には、熱交換コイル３３があり、この
コイル３３は乾燥器３２に過熱スチームを運ぶ。

乾燥器３２は、押出された物質流即ち分散した粉末石炭
と水とを、システムの圧力と同じ圧力の高圧ガス又はキ
ャリヤー・ガスと共に、加熱し乾燥し、石炭とガスとの
混合流は、乾燥器３２中を上向きに流れる。

乾燥粉末石炭及び高圧ガスの混合流は、乾燥器３２の頂
部から出て導管３６を経て、高圧サイクロン分離器３７
０頂部近くに流れる。

サイクロン分離器３７で、粉末石炭は高圧ガスと分かれ
、サイクロン分離器３７の底に集まる。

同時に、高圧ガスは、乾燥ステップで蒸発した水と共に
、垂直通路４０を経てサイクロン分離器３７をでて、ラ
イン４１で示した通路に運ばれる。

ここは、図では０部と記載した副産物ガス流及び水通過
部（Ｃａｒｒｉｅｒ ｇａｓａｎｄ ｗａｔｅｒ）であ
る。

ガス及び水の分離された流れ即ち副産物ガス流は、ライ
ン４１を経て、１対の熱交換器４１及び４５に至り冷却
される。

ここで凝縮した水は、ライン４１を経てノックアウト・
ドラム４８で冷却流から除かれる。

ノックアウト・ドラム４８より、副産物ガス流は、ライ
ン４９を経て圧縮機５０で圧縮される。

次に、圧縮された副産物ガス流はライン５１を経て押出
機１２の分散部分１９に達し高圧ガス流として使われる
。

ノックアウト・ドラム４８からの水を、ライン５４を経
て熱交換器４４内の熱交換コイル５３に流れるように再
循環させる。

ライン５３で加熱された水は、石炭炊きボイラー５５に
達し、そこで、水は、再加熱され過熱スチームとなる。

ボイラー５５には、任意の人手容易な燃料を使用してよ
いが、石炭が安価で入手し易いので石炭を記載した。

ボイラー５５からの過熱スチームは、ライン 。

５８を経て乾燥器３２のコイル３３に達する。

過熱スチームはコイル３３を経て冷却され、このスチー
ム及び冷却水を、再循環させる。

ここは、図面では、Ｄ部と記載した。

スチーム及び水房循環部分（Ｒｅｃｙｃｌｅ Ｓ ｔｅ
ａｍ／Ｗａｔｅｒ）である。

、水を再循環することの外に、ライン６２を経て供
給する調整した水を導入する設備がある。

ここは、図面では、Ｅ部と記載した調製水部分（Ｍａｋ
ｅ −ｕｐ ｗａｔｅｒ ）である。

この調製水を熱交換器４５を経て導入し、次に、熱交換
器４４か。

らの再循環水と合流させる。

高圧ガス流は、前述のラインを循環し、分散した粉末石
炭をサイクロン分離器３７に運搬するのに使われるので
あるが、このガスの圧力は、合成ガス反応器２４の内部
圧力と実質的に同じ高圧に保たれていることは注目。

すべきことである。

このために、乾燥粉末石炭２５を簡単な方法で反応器２
４に装入することができるのである。

即ち、従来のスクリュー型フィーダー２８で、乾燥粉末
石炭２５を反応器２４０人口に装入することができ、石
炭を供給酸素と反・応させるのである。

このシステムで使用スる高圧ガスには、特別な成分であ
る必要はない。

従って、ガス化プラントからでき適当な副産物流を使用
してよい。

例えば、酸素製造装置から得られる窒素を高圧ガスとし
て使用してよい。

同様に、ガス化器から得られる二酸化炭素を使用しても
よい。

・又、スチームを使用することもできる。

従って、乾燥器３２は化学的に有益な前処理ステップと
しても有用であることがわかる。

粉末石炭を循環させる高圧ガス流は、高圧で閉鎖された
システムにあるので、圧縮機５０は、大容量ものは必要
でなく、石炭と水との混合物をノズル１６より押出すた
めに充分な圧力差を与える圧縮機であればよい。

本発明による供給システムの利点の中での著しい利点は
、高圧系内に石炭／水混合物の石炭の濃度の高い混合物
を供給できることであり、天然の石炭の石炭／水濃度が
この濃度に近いのである。

それで、水は加えるとしても、はんの少しの量でよい。

又、スチームの比熱は圧力の変化で殆んど変わらない。

即ち、飽和点で次の値を示す：１、４ ｋｇ／ｃｒｒｔ
（２０ｐｓｉ ）で６４２．７ ｋ ｃａｌ ／ｋｇ
（１１５６ｂ、ｔ、ｕ／Ｌｂ ）、２４．６ｋｇ／ｃ４
（３５０ｐｓｉ）で６６９．４ ｋｃａｌ ／ｋｇ（１
２０４ｂ、ｔ、ｕ／Ｌｂ ）、８４．４ｋｇ／ｃｒＡ
（１２００ｐｓｉ ）で６５８．９ｋｃａｌ ／ｋｇ（
１１８５ｂ 、ｔ、ｕ／’Ｌｂ）。

従って、石炭が乾燥され、次に、反応器に装入されるな
らば、圧力下の石炭の乾燥に必要なエネルギーは、使用
される入ってくるエネルギー量とほぼ等しい。

けれども、この系は圧力下の系であるので、乾燥器中の
ガスの密度は比較的大きく、熱移動は促進される筈であ
る。

又、この密度増加は、空気輸送系の操作には好都合なも
のである。

乾燥石炭を高圧ガス化反応器に供給する方法は、石炭ガ
ス化・プロセスに適用可能なものであり、その方法は次
のステップよりなる。

予め決まった水分含有量をもつ粉末石炭の供給は、押出
機１２０人口で行われる。

これは、押出機１２に連結している石炭ホッパー１１で
示す。

石炭と水との混合物を、高圧ガス流に押出すのは、分散
部分１９内で実施される。

このステップでは、押出された物質が、ガス流に分散し
ガス流と共に乾燥器３２に運ばれる。

次のステップは、押出された物質と高圧ガス流とを、高
圧の流動乾燥器３２中を上向きに流して、それらを乾燥
することである。

このことは、押出された物質が導管２９により乾燥器３
２に装入され、その頂部より導管３６に連結しているこ
とでわかる。

乾燥のための熱は、乾燥器３２の内部のコイル３３によ
って供給される。

コイル３３には過熱スチームが通される。次は、乾燥粉
末石炭を、高圧サイクロン分離器中で高圧ガス流と分離
することである。

これは、前述のように既に説明したが、これで粉末石炭
２５は、サイクロン分離器の底に集められる。

乾燥された湿気を含む副産物ガス流は、通路４０を通り
ライン４１を経て次に進む。

次のステップは、分離された乾燥粉末石炭２５を、下方
に、高圧反応器２４に装入することである。

これは、反応器２４の頂部で行われるが、前述のように
、スクリュー型フィーダー２８によって行われる。

次は、乾燥石炭を分けた後の高圧の副産物ガス流を再循
環させることである。

これは、このガス流をライン４１を経て循環させること
である。

次は、分離後の副産物ガス流を冷却することである。

これは、熱交換器４４及び４５で行われ、ここで再循環
水又は調製水がそれぞれの熱交換器に通される。

次は、冷却した副産物ガス流から水を除くことである。

これは、ノックアウト・ドラム４８を使用して行われる
。

水は、このドラムの底から排出される。

この除去された水は、ボイラーに供給して再循環され過
熱スチームとなる。

前述のように、水の再循環には、少くとも副産物ガス流
の冷却で得た１部の水が使用される。

このことは、熱交換器４４及び４５の記載で既に述べた
。

次は、再循環水を再び加熱することである。

これは、ボイラー５５で行われ、そこで過熱スチームが
製造される。

次に、過熱スチームを乾燥器３２のコイル３３に送る。

終りに、副産物ガス流の再循環は、水を除いた後の冷た
い副産物ガス流を圧縮して行われる。

圧縮は、圧縮機５０で行い、圧縮後高圧ガスとして再び
本発明の方法に使用する。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の方法を実施する工程図である。 １１−・・・・・石炭ホッパー、１２・・・・・・押出
機、１５・・・・・・スクリューフィーダー、１６・・
・・・・ノズル、２４・・・・・・反応器、３２・・・
・・・乾燥器、３７・・・・・・サイクロン分離器、４
４，４５・・・・・・熱交換器、４８・・・・・・ノッ
クアウト・ドラム、５５・・・・・・ボイラー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭の高圧転化方法を採用する石炭のガス化方法に
   おいて、 （ａ） 予め決めた水分含有量をもつ粉末石炭な押出
   機に供給し、 （ｂ） （ａ）ステップの石炭と水との混合物を高圧
   ガス流中に押出し、押出された物質を前記ガスで送るた
   めに前記ガス流中に分散シ、 （→ （ｂ）ステップの押出された物質とガスとの流れ
   を乾燥し、 （ｄ） 転機した押出された物質を前記ガス流より分
   離し、 （ｅ） 分離した押出された物質をガス化反応器に供
   給する、 ステップよりなることを特徴とする、乾燥石炭を高圧ガ
   ス化反応器に供給する方法。 ２ 前記乾燥ステップを高圧流動乾燥器で実施し、前記
   分離ステップを高圧サイクロン分離器で実施する、特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 分離した押出された物質を供給する前記ステップを
   、スクリュー型フィーダーによって実施する、特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ４ 前記高圧ガス流が、前記方法からの副産物ガス流よ
   りなるものである、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 前記乾燥ステップを、乾燥用の熱源として過熱スチ
   ームを特徴する特許請求の範囲第２項記載の方法。 ６ 前記乾燥ステップを、前記流動乾燥器で上向きの流
   水で実施する、特許請求の範囲第２項記載の方法。 ７ 分離した押出された物質を供給する前記ステップを
   、前記ガス化反応器の頂部近（で下向きに実施する、特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ８ 石炭の高圧転化方法を採用する石炭のガス化方法に
   おいて、 （ａ） 予め決めた水分含有量をもつ粉末石炭を押出
   機に供給し、 （ｂ） （ａ）ステップの石炭と水との混合物を高圧
   ガス流中に押出し、押出された物質を前記ガスで送るた
   めに前記ガス流中に分散し、 （ｃ） （ｂ）ステップの押出された物質とガスとの
   流れを乾燥し、 （ｄ） 乾燥した押出された物質を前記ガス流より分
   離し、 （ｅ） 分離した押出された物質をガス化反応器に供
   給し、 “ （ｆ） （ｄ）ステップの乾燥した押出された物質を
   分離した後前記高圧ガス流を再循環する、 ステップよりなることを特徴とする、乾燥石炭を高圧ガ
   ス化反応器に供給する方法。 ９ 高圧ガスの前記再循環流を冷却し、前記冷却ガス流
   から水を除く、特許請求の範囲第８項記載の方法。 １０ 前記除去した水を、乾燥用に前記過熱スチーム
   の製造に使用するために、再循環する、特許請求の範囲
   第９項記載の方法。 １１ 前記再循環で除いた水を、高圧ガスの前記再循
   環流の前記冷却の少くとも１部として使用する、特許請
   求の範囲第９項記載の方法。 １２ 前記再循環水を再加熱し前記乾燥ステップ用の
   前記過熱スチームを特徴する特許請求の範囲第１１項記
   載の方法。 １３ 前記高圧ガス流の前記再循環を、前記高圧ガス
   流より前記水を除いた後の前記冷却されたガス、流を圧
   縮して実施する、特許請求の範囲第８項記載の方法。 １４ 石炭の高圧転化方法を採用する、石炭のガス化
   方法において、 （ａ） 予め決めた水分含有量をもつ粉末石炭を押出
   機に供給し、 （ｂ） （ａ）ステップの石炭と水との混合物を、石
   炭のガス化方法からの高圧ガス流中に押出し、（ｅ）
   押出された物質とガスとの流れを、過熱スチームを熱
   源として使用した高圧流動乾燥器中を、上向きに流して
   乾燥し、 （ｄ） 前記乾燥した押出された物質を、高圧サイク
   ロン分離器で前記高圧ガス流より分離し、（ｅ） 前
   記分離した押出された物質を、スクリュー型フィーダー
   で高圧反応器の頂部近くに、下向きに供給し、 （ｆ） 前記乾燥した押出された物質を分離後、前記
   高圧副産物ガス流を再循環させ、 （ｇ） 前記分離後に、再循環させる副産物ガス流を
   冷却し、 （１１）前記冷却した副産物ガス流から水を除き、（ｉ
   ） 前記除いた水を、前記過熱スチーム製造用にボイ
   ラーに供給するために再循環し、 （、ｉ）前記再循環中の前記除いた水を、副産物ガス流
   の前記冷却の少くとも１部に使用し、 （ｋ） 前記ボイラー中の前記再循環水を、前記乾燥
   ステップ用の前記過熱スチームを製造するために再び過
   熱し、 ■）高圧副産物ガス流の前記再循環を、前記冷却した副
   産物ガス流から前記水を除いた後の前記副産物ガス流を
   圧縮して実施する、特許請求の範囲第８項記載の方法。