煤氣的制造方法以及甲烷的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的煤氣的制造方法是使用具備下部反應(yīng)容器（11）和上部反應(yīng)容器（13）的煤氣化反應(yīng)爐（4）來制造含有氫氣和一氧化碳氣體的煤氣的方法，其具備下述工序：為了通過部分氧化反應(yīng)來產(chǎn)生高溫氣體，向所述下部反應(yīng)容器（11）供給第一煤、氧以及水蒸氣的工序；為了使第二煤熱裂化，一邊向所述上部反應(yīng)容器（13）導(dǎo)入所述高溫氣體一邊供給所述第二煤的工序；和為了將從所述上部反應(yīng)容器（13）的出口流出的煤氣的溫度控制在1000℃以上，對向所述上部反應(yīng)容器（13）供給的所述第二煤的供給量的增減進行調(diào)節(jié)的工序。
【專利說明】煤氣的制造方法以及甲烷的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通過氧、水蒸氣等氧化劑將煤氣化來生產(chǎn)可燃性氣體等的方法，特別涉及含有氫氣和一氧化碳氣體的煤氣的制造方法以及甲烷的制造方法。
[0002]本申請基于2011年7月25日在日本申請的日本特愿2011-162102號主張優(yōu)先權(quán)，在此引用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003]一直以來，為了將煤氣化來有效地生產(chǎn)可燃性氣體等，對固定床型、流化床型及氣流床(噴流床)型等各種構(gòu)成的氣化爐進行了研究。特別是，當(dāng)考慮到作為發(fā)電用的用途時，因易于大容量化、負荷隨動性高等理由，其中之一的氣流床型的氣化爐成為了近年來氣化爐的主流。
[0004]對于氣流床型的氣化爐而言，通過使用了氧、空氣等氧化劑的煤的部分氧化反應(yīng)，制造以氫、一氧化碳為主要成分的1300~1800°C的高溫氣體，該高溫氣體的顯熱通常被蒸汽等回收。
[0005]作為將該高溫氣體的顯熱運用于煤的熱裂化反應(yīng)來更多地制造氣體、焦油/BTX(苯、甲苯、二甲苯)、焦炭(char)的氣化爐，提出了在氣化爐的下室對煤進行部分氧化反應(yīng)、在氣化爐的上室對煤進行熱裂化反應(yīng)的雙重雙段結(jié)構(gòu)的煤熱裂化氣化爐(參照專利文獻I)。
[0006]就專利文獻I所述的氣化爐而言，在氣化爐的上室，將在氣化爐的下室產(chǎn)生的高溫的煤部分氧化氣體與氫氣和煤混合來對煤進行熱裂化反應(yīng)。通過該煤的熱裂化反應(yīng)，分別產(chǎn)生以氫/ 一氧化碳/甲烷等構(gòu)成的熱裂化氣體、焦油/BTX和焦炭，通過焦油與氫氣的反應(yīng)，焦油被重整而進一步產(chǎn)生BTX。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本專利第4088363號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的問題
[0011]就專利文獻I所述的氣化爐而言，由于煤的熱裂化反應(yīng)會產(chǎn)生大量的焦油，因此存在以下那樣的問題點。
[0012]在專利文獻I的方法中，為了謀求所生成的焦油的輕質(zhì)化，需要將產(chǎn)品氣體的一部分作為氫氣回收的設(shè)備。此外，由于產(chǎn)品氣體的一部分被消耗，因此最終產(chǎn)物的生產(chǎn)量會減少。
[0013]另外，當(dāng)制備產(chǎn)品氣體時，通過冷卻器將熱裂化氣體與焦油分離，因此還需要回收焦油的設(shè)備。此外，由于將熱裂化氣體與焦油分離時會進行冷卻，因此會產(chǎn)生熱裂化氣體所帶有的熱量的損失從而無法有效利用生成氣體的顯熱，制造效率降低。[0014]本發(fā)明是為了解決上述問題點而進行的，提供能夠制造焦油含量少的煤氣、能夠以高制造效率將煤氣化的方法。
[0015]用于解決問題的手段
[0016]為了解決上述問題，本發(fā)明提出了以下的方法。
[0017]本發(fā)明的煤氣的制造方法是使用煤氣化反應(yīng)爐來制造含有氫氣和一氧化碳氣體的煤氣的方法，所述煤氣化反應(yīng)爐具備在內(nèi)部形成有收納空間的下部反應(yīng)容器和設(shè)置在所述下部反應(yīng)容器的上方的上部反應(yīng)容器，其中，所述上部反應(yīng)容器形成有與所述下部反應(yīng)容器的所述收納空間連通并且沿上下方向延伸的貫穿孔，
[0018]所述煤氣的制造方法具備下述工序:
[0019]為了通過部分氧化反應(yīng)來產(chǎn)生高溫氣體，向所述下部反應(yīng)容器供給第一煤、氧以及水蒸氣的工序；
[0020]為了使第二煤熱裂化，一邊向所述上部反應(yīng)容器導(dǎo)入所述高溫氣體一邊供給所述第二煤的工序；和
[0021]為了將從所述上部反應(yīng)容器的出口流出的煤氣的溫度控制在1000°C以上，對向所述上部反應(yīng)容器供給的所述第二煤的供給量的增減進行調(diào)節(jié)的工序。
[0022]另外，本發(fā)明的甲烷的制造方法將上述煤氣甲烷化。
[0023]發(fā)明效果
[0024]根據(jù)本發(fā)明的煤氣的制造方法，能夠制造焦油含量少的煤氣。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的甲烷的`制造方法，通過將上述的焦油含量少的煤氣用于甲烷制造工藝，能夠以比以往高的制造效率來制造甲烷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是表示本發(fā)明的煤氣的制造方法中所使用的煤氣化系統(tǒng)的一個實施方式的框圖。
[0027]圖2是表示本發(fā)明的煤氣化反應(yīng)爐的一個實施方式的縱剖視圖。
[0028]圖3是表示煤氣化反應(yīng)爐中從熱裂化部的出口流出的煤氣的溫度(°C)與煤中的碳向焦油的轉(zhuǎn)化率(質(zhì)量％)之間的關(guān)系的曲線圖。
[0029]圖4是表示就從煤制造甲烷時的制造效率而將本發(fā)明的制造方法與現(xiàn)有的制造方法進行比較而得到的計算結(jié)果的圖。
【具體實施方式】
[0030]<煤氣的制造方法>
[0031]在本發(fā)明的煤氣的制造方法中，使用具備下部反應(yīng)容器和上部反應(yīng)容器的特定的煤氣化反應(yīng)爐，并且向所述下部反應(yīng)容器供給煤(第一煤)、氧以及水蒸氣，由此通過部分氧化反應(yīng)來產(chǎn)生高溫氣體。通過一邊向所述上部反應(yīng)容器導(dǎo)入所述高溫氣體一邊供給新的煤(第二煤)，由此使該新供給的煤熱裂化。其是通過上述操作來制造含有氫氣和一氧化碳氣體的煤氣的方法。
[0032]上述制造方法具有下述特征:為了將從所述上部反應(yīng)容器的出口流出的煤氣的溫度控制在1000°c以上，對向所述上部反應(yīng)容器供給的所述第二煤的供給量的增減進行調(diào)節(jié)，而其他構(gòu)成則可以適當(dāng)?shù)夭捎霉拿簹獾闹圃旆椒ā?br> [0033]以下，參照圖1和圖2對本發(fā)明的煤氣的制造方法進行說明。
[0034]圖1是表示本發(fā)明的煤氣的制造方法中所使用的煤氣化系統(tǒng)的一個實施方式的框圖。
[0035]本實施方式的煤氣化系統(tǒng)I為下述工廠設(shè)備:使用煤氣化反應(yīng)爐4，將煤作為原料來生成以氫氣和一氧化碳氣體為主要成分的煤氣，最終從該煤氣來制造甲烷、甲醇或氨等產(chǎn)品
[0036]煤氣化系統(tǒng)I具備:煤粉碎/干燥設(shè)備2、煤供給設(shè)備3、煤氣化反應(yīng)爐4、熱回收設(shè)備5、焦炭回收設(shè)備6、變換反應(yīng)設(shè)備7、氣體精制設(shè)備8、化學(xué)合成設(shè)備9和空氣分離設(shè)備10。
[0037]—般來說，煤的外徑不均勻，根據(jù)其種類有時含有比期望值多的水分。
[0038]因此，首先，在煤粉碎/干燥設(shè)備2中，按照煤成為外徑例如為0.01mm~0.15mm左右的粒狀的方式對煤進行粉碎。接著，按照形成規(guī)定的水分含量的方式進行干燥，然后供給至煤供給設(shè)備3。
[0039]此外，從煤粉碎/干燥設(shè)備2之后到煤氣化反應(yīng)爐4為止，粉碎后的煤按照干燥后的煤中的水分含量不會變化的方式在密封的空間內(nèi)移動。
[0040]接下來，為了使煤為可供給至煤氣化反應(yīng)爐4內(nèi)的煤的狀態(tài)，煤在煤供給設(shè)備3內(nèi)被輸送氣體等升壓至規(guī)定的壓力，然后被輸送至煤氣化反應(yīng)爐4中。
[0041]另一方面，空氣分離設(shè)備10將空氣壓縮而液化。利用沸點的差異，從該成為液體的空氣中將干燥后的氧氣、氮氣等分離。將被空氣分離設(shè)備10分離出來的氧氣供給至煤氣化反應(yīng)爐4。
[0042]煤氣化反應(yīng)爐4為下述裝置:嵌入到煤氣化系統(tǒng)I的一部分中來使用，通過使煤在反應(yīng)爐內(nèi)部分氧化反應(yīng)，由此制造含有氫氣和一氧化碳氣體作為主要成分的煤氣。
[0043]圖2是表示本發(fā)明的煤氣化反應(yīng)爐的一個實施方式的縱剖視圖。
[0044]本實施方式的煤氣化反應(yīng)爐4具備在內(nèi)部形成有收納空間Ila的部分氧化部(下部反應(yīng)容器)11和設(shè)置在部分氧化部11的上方(D方向中的Dl)且形成有與部分氧化部11的收納空間Ila連通并且沿上下方向D延伸的貫穿孔12的熱裂化部(上部反應(yīng)容器)13。煤氣化反應(yīng)爐4由耐熱性的磚等形成。
[0045]在煤氣化反應(yīng)爐4中，在部分氧化部11的下方(D方向中的D2)設(shè)置有預(yù)熱部14。部分氧化部11與預(yù)熱部14在上下方向D上連通，熱裂化部13與部分氧化部11的連接部分以及部分氧化部11與預(yù)熱部14的連接部分分別按照它們比所連接的部分更細的方式構(gòu)成。
[0046]如圖2所示，部分氧化部11形成為沿上下方向D延伸的大致圓筒狀。在部分氧化部11的內(nèi)周面上，設(shè)置有多個被形成為沿著規(guī)定的軸線Cl延伸的圓筒狀的氣化燃燒器17。規(guī)定的軸線Cl可以如圖2所示相對于水平方向朝向斜下方。
[0047]氣化燃燒器17與煤供給設(shè)備3、空氣分離設(shè)備10以及采用后述的方法產(chǎn)生水蒸氣的熱回收設(shè)備5連接，能夠按照規(guī)定的比例向部分氧化部11供給煤、氧氣以及水蒸氣(以下將它們統(tǒng)稱為“碳等”)。多個氣化燃燒器17按照位于相互水平的位置的方式設(shè)置在部分氧化部11的內(nèi)周面上。另外，多個氣化燃燒器17的朝向按照相對于部分氧化部11的中心軸線C2為相互不在同一平面上的位置(日語原文為“Λ I；札Θ位置”)的方式配置。另外，氣化燃燒器17的朝向可以朝向斜下方。
[0048]另外，在部分氧化部11的外周面上設(shè)置有未圖示的冷卻機構(gòu)，該冷卻機構(gòu)能夠?qū)⒂捎诿旱牟糠盅趸磻?yīng)而被加熱的部分氧化部11的壁面冷卻。
[0049]熱裂化部13被形成為沿上下方向D延伸的大致圓筒狀。
[0050]在熱裂化部13中，在上下方向D的中間部設(shè)置有向熱裂化部13供給煤的多個煤噴嘴18。煤噴嘴18與煤供給設(shè)備3連接。
[0051]此外，對煤噴嘴18的數(shù)量沒有限制，可以為任意個。另外，根據(jù)需要，例如可以在煤噴嘴18的下方(D方向中的D2側(cè))設(shè)置向熱裂化部13供給水蒸氣的水蒸氣噴嘴。該水蒸氣噴嘴例如能夠與熱回收設(shè)備5連接來設(shè)置。
[0052]熱裂化部13的貫穿孔12的上方(D方向中的Dl)的端部(出口)12a與熱回收設(shè)備5連接。
[0053]并且，在端部12a，設(shè)置有對從端部12a流出的煤氣的溫度進行測定的溫度測定裝置20。
[0054]在本實施方式的預(yù)熱部14中，收納有規(guī)定量的水W，如下所述，由此能夠?qū)牟糠盅趸?1流淌落下的爐渣冷卻。
[0055]當(dāng)如上述那樣構(gòu)成的煤氣化反應(yīng)爐4運轉(zhuǎn)時，粒狀的碳等以規(guī)定的流速從氣化燃燒器17被供給至部分氧化部11內(nèi)。由于各個氣化燃燒器17如上述那樣配置，因此從各個氣化燃燒器17供給的碳等在部分氧化部11的中心軸線C2的周圍旋轉(zhuǎn)。另外，由于氣化燃燒器17朝向斜下方，因此由各個氣化燃燒器17供給的碳等能夠促進部分氧化部11的下方的碳等的對流。借助該對流，碳等就不會停滯在部分氧化部11，從而良好地進行部分氧化反應(yīng)。
[0056]此時，部分氧化部11內(nèi)變成高溫/高壓。對于部分氧化部11內(nèi)的溫度和壓力而言，從良好地進行部分氧化反應(yīng)的觀點考慮，溫度優(yōu)選設(shè)定為1300~1600°C，更優(yōu)選設(shè)定為1300~1400°C ;壓力優(yōu)選設(shè)定為2~4MPa，更優(yōu)選設(shè)定為2~3MPa。
[0057]在該環(huán)境下煤變成高溫，從而發(fā)生熱裂化使得焦炭與含有焦油和水蒸氣等的揮發(fā)性氣體分離，并且煤發(fā)生燃燒(部分氧化反應(yīng))，由此按照下述化學(xué)反應(yīng)式(I)~(3)所示那樣產(chǎn)生一氧化碳氣體、二氧化碳氣體以及氫氣和爐渣(灰分)。
[0058]2C+02 — 2C0 (I)
[0059]C+02 —CO2 (2)
[0060]C+H20 —C0+H2 (3)
[0061]在部分氧化部11內(nèi)產(chǎn)生的爐渣成為熔融的狀態(tài)，但爐渣的一部分在部分氧化部11的內(nèi)周面上被上述冷卻機構(gòu)冷卻而附著于該內(nèi)周面，爐渣的其他部分落入設(shè)置在部分氧化部11的下方的預(yù)熱部14內(nèi)的水W中而被冷卻，并被回收。
[0062]另一方面，在部分氧化部11內(nèi)產(chǎn)生的高溫氣體(含有一氧化碳氣體、二氧化碳氣體、氫氣、水蒸氣等的氣體)、焦油、焦炭等一邊旋轉(zhuǎn)一邊在部分氧化部11內(nèi)上升，從部分氧化部11移動而在熱裂化部13內(nèi)上升。
[0063]在熱裂化部13，由煤噴嘴18向從部分氧化部11上升來的高溫氣體中供給新的煤，通過該新的煤的熱裂化反應(yīng)，生成熱裂化氣體、焦油、焦炭等。[0064]供給至熱裂化部13的新的煤中的碳的一部分與熱裂化部13內(nèi)的二氧化碳氣體反應(yīng)，從而通過下述的化學(xué)反應(yīng)式(4)變成一氧化碳氣體。
[0065]由于上述煤的熱裂化反應(yīng)以及碳的基于二氧化碳氣體進行的氣化反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此從部分氧化部11上升來的高溫氣體被冷卻。
[0066]C+C02 —2C0 (4)
[0067]此時，在本發(fā)明中，對向熱裂化部13供給的所述新的煤的供給量的增減進行調(diào)節(jié)，將從端部12a流出的煤氣的溫度控制在1000°C以上。就從端部12a流出的煤氣的溫度而言，其上限值優(yōu)選控制在1200°C以下，特別優(yōu)選控制在1050~1150°C的范圍。
[0068]通過將煤氣的溫度控制在1000°C以上，能夠制造焦油含量少的煤氣。當(dāng)將煤氣的溫度控制在1200°C以下時，煤氣化反應(yīng)爐4變得不易損傷，煤氣化反應(yīng)爐4的耐久性提高。
[0069]從端部12a流出的煤氣的溫度通過對向熱裂化部13供給的所述新的煤的供給量的增減進行調(diào)節(jié)來控制。由于在熱裂化部13中煤的熱裂化為吸熱反應(yīng)，因此通過增加煤的供給量，能夠降低從端部12a流出的煤氣的溫度，通過減少煤的供給量，能夠提高從端部12a流出的煤氣的溫度。[0070]另外，就熱裂化部13內(nèi)的壓力和氣體滯留時間而言，壓力優(yōu)選設(shè)定為2~4MPa，更優(yōu)選設(shè)定為2~3MPa ;氣體滯留時間優(yōu)選設(shè)定為I~5秒鐘，更優(yōu)選設(shè)定為2~3秒鐘。通過這樣設(shè)定，能夠進一步降低煤氣中的焦油含量。
[0071]并且，如圖1所示，將含有氫氣和一氧化碳氣體的高溫的煤氣與焦炭一起從熱裂化部13的出口輸送，并供給至熱回收設(shè)備5。
[0072]在熱回收設(shè)備5，通過使從熱裂化部13輸送而來的煤氣與水進行熱交換，生成水蒸氣。該水蒸氣是為了在上述的煤粉碎/干燥設(shè)備2以及變換反應(yīng)設(shè)備7中使用的原料等目的而供給的。
[0073]將被熱回收設(shè)備5冷卻后的煤氣從熱回收設(shè)備5供給至焦炭回收設(shè)備6，通過焦炭回收設(shè)備6來回收煤氣中含有的焦炭。
[0074]將從焦炭回收設(shè)備6通過的煤氣供給至變換反應(yīng)設(shè)備7。而且，為了使煤氣中的氫氣相對于一氧化碳氣體的比率高至一定值，向變換反應(yīng)設(shè)備7中供給水蒸氣。依據(jù)由下述化學(xué)反應(yīng)式(5)表示的變換反應(yīng)，煤氣中的一氧化碳氣體被消耗，取而代之產(chǎn)生氫氣。
[0075]CCHH2O — C02+H2 (5)
[0076]將通過變換反應(yīng)設(shè)備7對氣體成分的含有比率進行過調(diào)整的煤氣供給至氣體精制設(shè)備8，回收煤氣中含有的二氧化碳氣體或含硫的氣體等。
[0077]將通過氣體精制設(shè)備8精制后的煤氣供給至化學(xué)合成設(shè)備9，利用各種化學(xué)反應(yīng)等來制造甲烷、甲醇等產(chǎn)品。
[0078]如以上所說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明的煤氣的制造方法，幾乎不會生成焦油，可獲得能夠制造焦油含量少的煤氣(例如以H2、CO、CH4為主要成分的合成氣體等)的效果。
[0079]焦油是通過瞬間就反應(yīng)的煤的初始熱裂化反應(yīng)而生成的，其由于氣氛氣體中的
4、!120、0)2等而裂化、消失。因此，煤氣中的焦油含量是由上述生成與由裂化造成的消失的平衡而決定的。作為影響由裂化反應(yīng)造成的消失的因子，可列舉出:氣氛氣體的組成和除此以外的影響反應(yīng)速度的溫度。
[0080]另一方面，在使用了煤氣化反應(yīng)爐的煤氣的制造中，焦油的產(chǎn)量依賴于作為原料使用的煤量。
[0081]從這些情況考慮，本發(fā)明的
【發(fā)明者】們發(fā)現(xiàn):當(dāng)使用煤氣化反應(yīng)爐來制造煤氣時，通過對供給至上部反應(yīng)容器的煤的供給量的增減進行調(diào)節(jié)，能夠控制焦油的產(chǎn)量，并且能夠?qū)纳喜糠磻?yīng)容器的出口流出的煤氣的溫度控制在幾乎不會生成焦油的1000°c以上，從而完成了本發(fā)明。
[0082]另外，本發(fā)明的制造方法由于能夠制造焦油含量少的煤氣，因此像上述專利文獻I所述的方法那樣的用于將生成焦油輕質(zhì)化的設(shè)備、用于回收焦油的設(shè)備均不需要了。此外，不會因產(chǎn)品氣體的消耗而使得最終產(chǎn)物的生產(chǎn)量減少，也不會因熱裂化氣體冷卻而使得熱量損失，因此制造效率優(yōu)異。
[0083]<甲烷的制造方法>
[0084]本發(fā)明的甲烷的制造方法是將通過上述本發(fā)明的煤氣的制造方法制造的煤氣甲烷化的方法。作為其一個實施方式，可列舉出:在圖1所示的煤氣化系統(tǒng)I中，將變換反應(yīng)工藝與甲烷化工藝組合起來的方法。
[0085]通過將利用上述本發(fā)明的煤氣的制造方法制造的焦油含量少的煤氣甲烷化，能夠降低熱量的損失，從而以比以往高的制造效率來制造甲烷。
[0086]以上，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行了詳細敘述，但具體構(gòu)成并不限于這些實施方式，還包括不脫離本發(fā)明的主旨的范圍的構(gòu)成變更等。
[0087]實施例
[0088]使用與圖2相同的實施方式的煤氣化反應(yīng)爐，除了通過化學(xué)合成設(shè)備來進行甲烷化以外，與圖1相同的實施方式的煤氣化系統(tǒng)來制造甲烷。以下，使用與圖1和圖2中標(biāo)記的符號相同的符號來進行說明。
[0089]如圖2所示，在煤氣化反應(yīng)爐4中，在端部12a設(shè)置對從熱裂化部13的出口(端部12a)流出的煤氣的溫度進行測定的溫度測定裝置20來進行甲烷的制造。
[0090]作為原料，使用了外徑為0.15mm以下、水分含量為5質(zhì)量％、在干燥后的煤中含有70質(zhì)量％碳的煤。
[0091]從全氣化燃燒器17供給至部分氧化部11的煤、氧氣以及水蒸氣以煤為500 (kg/小時)、氧氣為300 (Nm3/小時)、水蒸氣為40 (kg/小時)分別被供給100小時。
[0092]部分氧化部11內(nèi)的溫度和壓力設(shè)定為溫度為1350°C、壓力為2.45MPa，熱裂化部13內(nèi)的壓力設(shè)定為2.45MPa，氣體滯留時間設(shè)定為2秒鐘。
[0093]并且，從全煤噴嘴18供給至熱裂化部13的煤如下所述進行了處理。
[0094]對從熱裂化部13的出口(端部12a)流出的煤氣中含有的焦油含量進行了測定。
[0095]焦油含量通過下述測定:由設(shè)置在熱裂化部13的出口(端部12a)的取樣噴嘴取出規(guī)定量的生成煤氣的一部分，用吸收液來吸收焦油，然后除去該吸收液。
[0096]以500 (kg/小時)將由全煤噴嘴18供給至熱裂化部13的煤供給24小時，由此將煤氣的溫度控制為800°C。
[0097]同樣地，以200 (kg/小時)將煤供給24小時，由此將煤氣的溫度控制為1050°C左右。
[0098]同樣地，以150 (kg/小時)將煤供給24小時，由此將煤氣的溫度控制為1150°C左右。[0099]通過化學(xué)合成設(shè)備9進行的甲烷化如下:在作為上游工藝的變換反應(yīng)設(shè)備7以及氣體精制設(shè)備8中，使煤氣中的氫與一氧化碳的體積比為3:1以上，由此進行下式的反應(yīng)，從而制造甲烷。
[0100]C0+3H2 — CH4+H20
[0101]圖3是表示煤氣化反應(yīng)爐4中從熱裂化部13的出口(端部12a)流出的煤氣的溫度rc)與煤中的碳向焦油的轉(zhuǎn)化率(質(zhì)量％)之間的關(guān)系的曲線圖。
[0102]由圖3的結(jié)果可知:使煤氣的溫度從800°C變?yōu)?150°c時，煤中的碳向焦油的轉(zhuǎn)化率(煤氣中含有的焦油含量)從6.9質(zhì)量％向0.3質(zhì)量％顯著減少。即，能夠確認出:通過本發(fā)明的煤氣的制造方法，能夠制造焦油含量少的煤氣。
[0103]圖4是表示就從煤制造甲烷時的制造效率而將本發(fā)明的制造方法與現(xiàn)有的制造方法(僅有部分氧化反應(yīng)的常規(guī)的氣流層氣化爐的制造方法)進行比較而得到的計算結(jié)果的圖。
[0104]作為常規(guī)的氣流層氣化爐，參考Shell工藝，將煤氣化效率設(shè)定為80%(基于熱量)來進行計算，Shell工藝據(jù)說是現(xiàn)在被商用化的氣流層氣化爐中煤氣化效率最高的。
[0105]在本發(fā)明的制造方法中，將從熱裂化部13的出口(端部12a)流出的煤氣的溫度控制為1100°C來進行甲烷制造。
[0106]圖4中，“熱裂化氣化”包含煤氣化反應(yīng)爐4的部分氧化部11中的部分氧化和熱裂化部13中的熱裂化這兩者。
[0107]化合物的下方示出的數(shù)字表示放熱量，當(dāng)將原料的煤的放熱量設(shè)定為1.00時，例如在本發(fā)明中意味著熱裂化氣化的反應(yīng)效率(η )為85%，即，熱量產(chǎn)生15%的損失，并且熱量的73%轉(zhuǎn)換成C0+H2，剩余的1`2%轉(zhuǎn)換成CH4。
[0108]圖4中，就本發(fā)明的制造方法而言，當(dāng)將煤熱裂化氣化時，以85%的反應(yīng)效率(η )從煤(1.00)制造了作為煤氣的C0+H2 (0.73)和CH4 (0.12)。
[0109]接著，當(dāng)將煤氣甲烷化時，以74%的反應(yīng)效率(η)從CCHH2 (0.73)制造了 CH4(0.54)，并與通過所述熱裂化氣化得到的CH4 (0.12)合并，從而總計從煤(1.00)制造了 CH4(0.66)。
[0110]就現(xiàn)有的制造方法而言，當(dāng)將煤氣化(部分氧化)時，以80%的反應(yīng)效率(η )從煤(1.00)制造了作為煤氣的CCHH2 (0.80)。
[0111]接著，當(dāng)將煤氣甲烷化時，以74%的反應(yīng)效率(η)從CCHH2 (0.80)制造了 CH4(0.60)，從而總計從煤(1.00)制造了 CH4 (0.60)。
[0112]由本發(fā)明的制造方法與現(xiàn)有的制造方法(僅有部分氧化反應(yīng)的常規(guī)的氣流層氣化爐的制造方法)的對比可知:本發(fā)明的制造方法與現(xiàn)有的制造方法相比，降低了熱量的損失，并且通過熱裂化氣化制得的甲烷不會在化學(xué)合成中受到制造損失，因此從煤制造甲烷的效率高10% (本發(fā)明的放熱量的值比使用常規(guī)的氣流層氣化爐來制造甲烷的方法的放熱量的值更大(它們的差為0.06))。即，由圖4的結(jié)果能夠確認出:通過本發(fā)明的甲烷的制造方法，能夠以比使用常規(guī)的氣流層氣化爐來制造甲烷的方法高的制造效率來制造甲烷。
[0113]符號說明
[0114]4 煤氣化反應(yīng)爐
[0115]11 部分氧化部(下部反應(yīng)容器)[0116]12貫穿孔
[0117]12a 端部
[0118]13熱裂化部(上部反應(yīng)容器)
[0119]17氣化燃燒器
[0120]18煤噴嘴
[0121]20溫度 測定裝置
【權(quán)利要求】
1.一種煤氣的制造方法，其是使用煤氣化反應(yīng)爐來制造含有氫氣和一氧化碳氣體的煤氣的方法，所述煤氣化反應(yīng)爐具備在內(nèi)部形成有收納空間的下部反應(yīng)容器和設(shè)置在所述下部反應(yīng)容器的上方的上部反應(yīng)容器，其中，所述上部反應(yīng)容器形成有與所述下部反應(yīng)容器的所述收納空間連通并且沿上下方向延伸的貫穿孔， 所述煤氣的制造方法具備下述工序: 為了通過部分氧化反應(yīng)來產(chǎn)生高溫氣體，向所述下部反應(yīng)容器供給第一煤、氧以及水蒸氣的工序； 為了使第二煤熱裂化，一邊向所述上部反應(yīng)容器導(dǎo)入所述高溫氣體一邊供給所述第二煤的工序；和 為了將從所述上部反應(yīng)容器的出口流出的煤氣的溫度控制在1000°c以上，對向所述上部反應(yīng)容器供給的所述第二煤的供給量的增減進行調(diào)節(jié)的工序。
2.一種甲烷的制造方法，其是權(quán)利要求1所述的煤氣的制造方法，其中，將所述煤氣甲烷化。
【文檔編號】C10J3/46GK103703111SQ201280036566
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月25日
【發(fā)明者】并木泰樹, 小菅克志, 糸永真須美, 小水流廣行, 武田卓 申請人:新日鐵住金工程技術(shù)株式會社