JPS6142759B2 - - Google Patents
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- JPS6142759B2 JPS6142759B2 JP6236578A JP6236578A JPS6142759B2 JP S6142759 B2 JPS6142759 B2 JP S6142759B2 JP 6236578 A JP6236578 A JP 6236578A JP 6236578 A JP6236578 A JP 6236578A JP S6142759 B2 JPS6142759 B2 JP S6142759B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は合成ガス、燃料ガスまたは還元ガスを
副生物としての過熱蒸気で製造するための部分酸
化法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a partial oxidation process for producing synthesis gas, fuel gas or reducing gas with superheated steam as a by-product.
部分酸化法においては、ガス発生器から出る約
815〜1930℃の流出ガス流は、希望するガス組成
のための平衡温度以下に冷却せねばならない。こ
の冷却は、現在では流出ガス流を水で急冷するこ
とにより、またはガス冷却器中でガス流を冷却す
ることによつて行われている。この冷却により飽
和流が得られる。これら2種類のガス冷却により
エントロピーが大幅に増大し、熱効率が低下す
る。この問題は、部分酸化ガス発生器を出る最高
温度の高熱流出ガス流から取出した顕熱で過熱蒸
気を製造するようにした本発明により一部解決さ
れる。 In the partial oxidation method, approximately
The 815-1930°C exit gas stream must be cooled below the equilibrium temperature for the desired gas composition. This cooling is currently performed by quenching the exiting gas stream with water or by cooling the gas stream in a gas cooler. This cooling results in a saturated flow. These two types of gas cooling significantly increase entropy and reduce thermal efficiency. This problem is partially solved by the present invention in which superheated steam is produced with sensible heat extracted from the highest temperature hot effluent gas stream exiting the partially oxidized gas generator.
飽和してはいるが過熱されていない蒸気の製造
が米国特許第3528930号に開示されている。 The production of saturated but not superheated steam is disclosed in US Pat. No. 3,528,930.
本発明は自由流非触媒ガス発生器の反応領域内
で、温度815〜1930℃、絶対圧力約1〜250気圧の
自由酸素含有ガスにより、炭素と水素を含む燃料
を部分酸化することによりH2とCOを含む混合ガ
スを製造する方法であつて、ガス発生器からの未
冷却の流出ガス流を第1と第2の熱交換領域内に
順次通すことにより、その流出ガス流から顕熱を
取出し、第2の熱交換領域において取出した顕熱
を用いて間接熱交換により流水を蒸気に変え、第
1熱交換領域で取出した顕熱を用いて前気蒸気の
少くとも一部を過熱蒸気にするH2とCOを含む混
合ガスの製造方法を提供するものである。本発明
の方法によつて製造された過熱蒸気の少くとも一
部を、燃料の分散媒すなわち担体として、あるい
は温度モデレータとしてガス発生器内に連続して
再循環させることができる。また、過熱蒸気の少
くとも一部を蒸気タービンへ連続して送り、機械
的な動力や電力の発生に使用することもできる。
蒸気温度が高いために蒸気タービンの熱効率は高
い。本発明の一実施例によれば、部分酸化ガス発
生器からの高温のガス流は第1と第2の熱交換領
域を順次通される。第2の熱交換領域すなわちガ
ス冷却器の内部で蒸気流が連続して発生される。
それから第1の熱交換領域において、ガス発生器
からの高温ガス流との熱交換により、蒸気流は過
熱蒸気流が連続して発生される。 The present invention produces H 2 by partially oxidizing a fuel containing carbon and hydrogen with a free oxygen-containing gas at a temperature of 815-1930°C and a pressure of about 1-250 atm absolute in the reaction zone of a free-flow non-catalytic gas generator. A method for producing a gas mixture containing CO and CO, the method comprising: extracting sensible heat from an uncooled effluent gas stream from a gas generator by sequentially passing the effluent gas stream through first and second heat exchange zones; The sensible heat taken out in the second heat exchange area is used to convert the flowing water into steam by indirect heat exchange, and the sensible heat taken out in the first heat exchange area is used to convert at least a portion of the forewater steam into superheated steam. The present invention provides a method for producing a mixed gas containing H 2 and CO. At least a portion of the superheated steam produced by the method of the invention can be continuously recycled into the gas generator as a dispersion medium or carrier for the fuel or as a temperature moderator. Also, at least a portion of the superheated steam can be continuously sent to a steam turbine and used to generate mechanical power or electric power.
The thermal efficiency of a steam turbine is high due to the high steam temperature. According to one embodiment of the invention, the hot gas stream from the partially oxidized gas generator is sequentially passed through first and second heat exchange zones. A stream of steam is continuously generated within the second heat exchange zone or gas cooler.
The steam stream is then continuously generated as a superheated steam stream by heat exchange with the hot gas stream from the gas generator in the first heat exchange zone.
本発明の方法の別の実施例は3個所の熱交換領
域を含む。第1の熱交換領域では、伝熱流体の連
続した流れが、ガス発生器から出てきた高温の流
出ガス流の顕熱の一部を吸収する。加熱された熱
交換流体の一部が第3の熱交換領域(過熱器とし
て機能する)へ連続して送られて、連続蒸気流と
熱交換される。この蒸気は第2の熱交換領域にお
いて、第1の熱交換領域から出てきた流出ガス流
と水との間の熱交換によつて発生されていたもの
である。 Another embodiment of the method of the invention includes three heat exchange zones. In the first heat exchange zone, a continuous flow of heat transfer fluid absorbs a portion of the sensible heat of the hot effluent gas stream emerging from the gas generator. A portion of the heated heat exchange fluid is continuously sent to a third heat exchange zone (which functions as a superheater) to exchange heat with a continuous stream of steam. This steam had been generated in the second heat exchange zone by heat exchange between water and the effluent gas stream emerging from the first heat exchange zone.
過熱蒸気の連続流が過熱器からとり出されて、
この方法または外部で使用するために用いられ
る。有利なことに、過熱蒸気の圧力はガス発生器
内の圧力よりも高い。 A continuous stream of superheated steam is removed from the superheater,
Used in this method or for external use. Advantageously, the pressure of the superheated steam is higher than the pressure within the gas generator.
本発明の別の実施例では、蒸気または伝熱流体
の一部が、第1の熱交換部において流出ガス流に
混合される。 In another embodiment of the invention, a portion of the steam or heat transfer fluid is mixed with the effluent gas stream in the first heat exchange section.
この実施例の1つの形態においては、ガス発生
器からの高温の流出ガスが、殻と管の熱交換器を
備える第1の熱交換領域を直接通されて、その流
出ガスの圧力よりも高圧の蒸気の連続流と間接に
熱交換し、蒸気を過熱された蒸気の連続流に変え
るとともに、流出ガスの温度を低下させる。蒸気
の一部は管の壁に設けられている開口部を通じて
流出ガスの中に連続して混合され、それにより管
の表面と、第1の熱交換領域の中を通る流出ガス
流との間に蒸気の保護さやを設ける。 In one form of this embodiment, hot effluent gas from the gas generator is passed directly through a first heat exchange zone comprising a shell and tube heat exchanger to a pressure higher than the pressure of the effluent gas. heat exchange with a continuous stream of steam, converting the steam into a continuous stream of superheated steam and reducing the temperature of the effluent gas. A portion of the steam is continuously mixed into the effluent gas through openings provided in the tube wall, thereby creating a gap between the surface of the tube and the effluent gas stream passing through the first heat exchange zone. be provided with a steam protective sheath.
有利なことに、本発明の方法によつて製造され
た蒸気は流出ガスよりも高圧であるから、それ以
上圧縮されることなしに蒸気は管の壁に設けられ
ている開口部を通つて流れる。 Advantageously, the steam produced by the method of the invention is at a higher pressure than the effluent gas, so that the steam flows through the opening in the wall of the tube without being compressed further. .
この実施例の別の形態では、ガス発生器から出
る高温の流出ガスは、ガス発生器内部と温度およ
び圧力がほぼ同じである固体分離領域を希望によ
り通つてから、殻と管の熱交換器で構成される第
1の熱交換領域を直接通されて伝熱ガスの連続流
と熱交換を行い、前記流出ガス流を冷却するとと
もに前記伝熱ガスを加熱する。この伝熱ガスの一
部は熱交換器の管とヘツダーの壁に設けられてい
る開口部を通つて流出ガス流の中に放出され、管
およびヘツダーの表面と流出ガス流との間に伝熱
ガスの保護用さや、すなわちカーテンを設ける。
第1の熱交換領域から出た加熱された伝熱ガスは
第3の熱交換領域の中へ入れられて、第2の熱交
換領域からの蒸気流と間接熱交換し、それにより
伝熱ガスを冷却するとともに過熱された蒸気流を
製造する。第1の熱交換領域からの流出ガスと伝
熱ガスの放出された部分との混合されたものが浄
化されて、生の流出生成ガスを生ずる。浄化され
た生の流出生成ガスの一部が調合ガスとして、第
3の熱交換領域から出る冷却された伝熱ガスと混
合され、その混合ガスは伝熱ガスとして第1の熱
交換領域へ入れられる。 In another form of this embodiment, the hot effluent gas exiting the gas generator optionally passes through a solids separation zone that is approximately the same temperature and pressure as inside the gas generator before being passed through a shell and tube heat exchanger. to exchange heat with a continuous stream of heat transfer gas that cools the effluent gas stream and heats the heat transfer gas. A portion of this heat transfer gas is released into the effluent gas stream through openings in the walls of the heat exchanger tubes and header and is transferred between the tube and header surfaces and the effluent gas stream. Provide a protective sheath or curtain for hot gases.
The heated heat transfer gas exiting the first heat exchange zone is admitted into the third heat exchange zone for indirect heat exchange with the vapor stream from the second heat exchange zone, thereby causing the heat transfer gas to and produce a superheated steam stream. The mixture of the effluent gas from the first heat exchange zone and the discharged portion of the heat transfer gas is purified to produce a raw effluent product gas. A portion of the purified raw effluent product gas is mixed as a blended gas with the cooled heat transfer gas exiting the third heat exchange zone, and the mixed gas enters the first heat exchange zone as a heat transfer gas. It will be done.
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.
本発明は生の合成ガス、還元ガスまたは燃料ガ
スを、副生物としての貴重な過熱蒸気とともに製
造する改良した部分酸化ガス化法を提供するもの
である。このガスはH2とCOを含み、および一般
にH2O、CO2、H2S、COS、CH4、N2、Arおよび
粒子状炭素のうちの1種かそれ以上を含む。 The present invention provides an improved partial oxidation gasification process for producing raw synthesis gas, reducing gas or fuel gas with valuable superheated steam as a by-product. This gas includes H 2 and CO, and generally includes one or more of H 2 O, CO 2 , H 2 S, COS, CH 4 , N 2 , Ar, and particulate carbon.
合成ガス、還元ガスまたは燃料ガスの連続流出
ガス流は別々の自由流密閉非触媒部分酸化燃料ガ
ス発生器の耐火材料を張られた反応領域内で製造
される。ガス発生器は米国特許第2992906号に開
示されているような〓製の垂直圧力容器でなるべ
く構成する。 A continuous effluent gas stream of synthesis gas, reducing gas or fuel gas is produced in a refractory lined reaction zone of a separate free-flow enclosed non-catalytic partially oxidized fuel gas generator. The gas generator preferably consists of a vertical pressure vessel made of aluminum, such as that disclosed in US Pat. No. 2,992,906.
炭素と水素を含有する広範囲な可燃性有機物
を、ガス発生器内で、希望により温度低下ガスの
存在の下で、自由酸素を含有するガスと反応させ
て前記流出ガス流を発生させる。 A wide range of combustible organic materials containing carbon and hydrogen are reacted in a gas generator, optionally in the presence of a reduced temperature gas, with a gas containing free oxygen to generate the effluent gas stream.
気体状、液体状および固体状の炭化水素、炭素
質物質およびそれらの混合物を含む一般に部分酸
化ガス発生器で使用できる種々の元素を希望によ
り含むことができ、炭素と水素を主成分として含
むどのような燃料も本発明に従つて使用できる。
実際に、ほぼどのような可燃性ガスをも含む有機
物、化石燃料、またはそのスラリーを使用でき
る。たとえば、(1)石炭、亜炭、粒子状炭素、石油
コークス、濃縮された下水スラツジおよびそれら
の混合物のような固体炭素質燃料のポンプで送る
ことの可能なスラリー、(2)温度モデレータ・ガス
または気体状炭化水素のいずれかに分散される微
細に砕かれた固体炭素質燃料のような気体−固体
サスペンシヨン、(3)霧化された液状炭化水素、ま
たは霧化された水と炭素粒子を温度モデレータ・
ガス中に分散させたような気体−液体−固体分散
がある。炭化水素系の燃料には硫黄分が重量比で
0〜10%含んでいることがあり、炭分を重量比で
0〜15%含む。 It can optionally contain a variety of elements commonly used in partial oxidation gas generators, including gaseous, liquid and solid hydrocarbons, carbonaceous materials and mixtures thereof; Such fuels can also be used in accordance with the present invention.
In fact, almost any combustible gas containing organic material, fossil fuel, or slurry thereof can be used. For example, (1) a pumpable slurry of solid carbonaceous fuels such as coal, lignite, particulate carbon, petroleum coke, concentrated sewage sludge, and mixtures thereof; (2) a temperature moderator gas or (3) a gas-solid suspension, such as a finely divided solid carbonaceous fuel dispersed in either a gaseous hydrocarbon; (3) an atomized liquid hydrocarbon; or atomized water and carbon particles; Temperature moderator
There are gas-liquid-solid dispersions, such as those dispersed in a gas. Hydrocarbon fuels may contain 0 to 10% by weight of sulfur and 0 to 15% by weight of carbon.
適当な張込み原料を指すためにこの明細書で用
いる液状炭化水素という用語は液化石油ガス、石
油抽出物および残さ、ガソリン、ナフサ、ケロシ
ン、原油、アスフアルト、軽油、重質油、ター
ル・サンド油、頁岩油、石炭液化油、芳香族炭化
水素(ベンゼン、トルエン、キシレンなど)、コ
ールタール、接触分解法から得られる循環軽油、
フルフラール抽出によるコーカー軽油およびそれ
らの混合物のような種々の物質を含む。適当な気
体状張込み原料を指示するためにこの明細書で用
いる気体状炭化水素燃料にはメタン、エタン、プ
ロパン、ブタン、ペンタン、天燃ガス、水性ガ
ス、コークス炉ガス、製油所ガス、アセチレン・
テール・ガス、エチレン・オフ・ガス、合成ガス
およびそれらの混合ガスを含む。気体状および液
体状原料は混合して同時に使用でき、パラフイン
化合物、オレフイン化合物、ナフテン化合物、芳
香族化合物を任意の割合で含むことができる。 The term liquid hydrocarbons, as used herein to refer to suitable charging feedstocks, includes liquefied petroleum gas, petroleum extracts and residues, gasoline, naphtha, kerosene, crude oil, asphalt, gas oil, heavy oil, tar sands oil. , shale oil, coal liquefied oil, aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, xylene, etc.), coal tar, circulating light oil obtained from catalytic cracking,
Contains various substances such as coker gas oil and mixtures thereof by furfural extraction. Gaseous hydrocarbon fuels used herein to indicate suitable gaseous charge feedstocks include methane, ethane, propane, butane, pentane, natural gas, water gas, coke oven gas, refinery gas, acetylene.・
Includes tail gas, ethylene off gas, syngas and mixtures thereof. Gaseous and liquid raw materials can be mixed and used simultaneously, and can contain paraffin compounds, olefin compounds, naphthenic compounds, and aromatic compounds in arbitrary proportions.
炭素と水素を含む燃料としても使用できるのは
炭水化物、セルロース物質、アルデヒド、有機
酸、アルコール、ケトン、酸化された燃料油、廃
液、酸化された有機物を含む化学処理からの副生
物、およびそれらの混合物などを含む酸化された
炭化水素系の有機物がある。 Fuels containing carbon and hydrogen can also be used such as carbohydrates, cellulose materials, aldehydes, organic acids, alcohols, ketones, oxidized fuel oils, waste liquids, by-products from chemical processing containing oxidized organic matter, and their There are oxidized hydrocarbon-based organic substances, including mixtures.
燃料原料は室温にでき、あるいは315〜650℃の
範囲の温度たとえば530℃まで予熱できるが、な
るべくその分解温度以下にする。燃料の予熱は、
プロセスにおいて後で発生される過熱蒸気または
飽和蒸気との非接触熱交換あるいは直接接触によ
つて行うことができる。燃料は温度モデレータと
の蒸気化された混合物または液相で燃焼器の中へ
入れることができる。適当な温度モデレータには
過熱蒸気、飽和蒸気、不飽和蒸気、水、CO2に富
んだ気体、プロセスの下流で用いられているター
ビンからの冷却された排蒸気の一部、空気中の窒
素、通常の空気分離器からの副生窒素や、それら
の混合物が含まれる。 The fuel feedstock can be at room temperature or can be preheated to a temperature in the range of 315-650°C, for example 530°C, preferably below its decomposition temperature. Preheating the fuel is
This can be done by non-contact heat exchange or direct contact with superheated or saturated steam generated later in the process. The fuel can be introduced into the combustor in a vaporized mixture with a temperature moderator or in a liquid phase. Suitable temperature moderators include superheated steam, saturated steam, unsaturated steam, water, CO2- rich gases, a portion of the cooled exhaust steam from turbines used downstream in the process, nitrogen in the air, This includes by-product nitrogen from conventional air separators and mixtures thereof.
反応領域において温度を適度にする温度モデレ
ータの使用は、一般に張込み原料中の炭素と水素
の比と、酸化剤流の酸素含有量とに関係する。あ
る気体状炭化水素燃料では温度モデレータは不要
であるが、液体状の炭化水素燃料には十分な量の
純酸素とともに温度モデレータが用いられる。温
度モデレータは反応剤流との混合物の中に入れる
ことができる。あるいは、温度モデレータを燃料
燃焼器の中の別々の管により、ガス発生器の反応
領域の中へ入れることができる。 The use of a temperature moderator to moderate the temperature in the reaction zone is generally related to the carbon to hydrogen ratio in the charge and the oxygen content of the oxidant stream. While some gaseous hydrocarbon fuels do not require a temperature moderator, liquid hydrocarbon fuels use a temperature moderator along with a sufficient amount of pure oxygen. A temperature moderator can be included in the mixture with the reactant stream. Alternatively, the temperature moderator can be placed into the reaction zone of the gas generator by a separate tube within the fuel combustor.
プロセスで後で発生される過熱蒸気の0〜100
%を液状の炭化水素燃料の予熱や分散、またはガ
ス発生器の中へ入れることができる固体状炭化水
素燃料の予熱や移動に用いることができる。 0-100 of superheated steam generated later in the process
% can be used for preheating and dispersing liquid hydrocarbon fuels or for preheating and transferring solid hydrocarbon fuels that can be placed into gas generators.
ガス発生器の反応領域の中に入れられるH2Oの
全量と燃料の全量との重量比は一般に0〜5であ
る。 The weight ratio between the total amount of H 2 O and the total amount of fuel introduced into the reaction zone of the gas generator is generally between 0 and 5.
比較的少量のH2Oが反応領域へ送り込まれる
と、たとえば燃焼器を通じて送つて燃焼器の先端
部を冷却すると、燃料、自由酸素を含有するガ
ス、温度モデレータあるいはそれらの組合せに
H2Oを混合させることができる。その場合には、
水と燃料の混合比は0.0〜1.0、できれば0.0〜0.2
にすると都合が良い。 When a relatively small amount of H 2 O is pumped into the reaction zone, e.g., through the combustor to cool the combustor tip, it can be used as fuel, a free oxygen-containing gas, a temperature moderator, or a combination thereof.
H2O can be mixed. In that case,
Mixing ratio of water and fuel is 0.0-1.0, preferably 0.0-0.2
It is convenient to do so.
この明細書で使用する「酸素を含有するガス」
という用語は空気、酸素含有量の多い空気すなわ
ち酸素含有量が21モル%より多い空気、ほぼ純粋
な酸素すなわち濃度が95モル%よりも高い(残り
はN2と希ガス)酸素を示すものである。酸素を
含有するガスは常温から985℃までの温度で燃焼
器へ供給できる。酸化剤中の自由酸素と張込み原
料中の炭素との比(C/O、原子/原子)はなる
べく約0.7〜1.5にする。 "Oxygen-containing gas" used in this specification
The term refers to air, oxygen-enriched air, i.e., air with an oxygen content greater than 21 mol%, and nearly pure oxygen, i.e., oxygen with a concentration greater than 95 mol% (the remainder being N2 and noble gases). be. Oxygen-containing gas can be supplied to the combustor at temperatures ranging from room temperature to 985°C. The ratio of free oxygen in the oxidizer to carbon in the charging material (C/O, atom/atom) is preferably about 0.7 to 1.5.
原料流は燃料燃焼器により燃料ガス発生器の反
応領域の中へ入れられる。燃料燃焼器としては米
国特許第2928460号に開示されている環状燃焼器
が適当である。 The feed stream is directed by the fuel combustor into the reaction zone of the fuel gas generator. A suitable fuel combustor is the annular combustor disclosed in US Pat. No. 2,928,460.
原料流は自由流ガス発生器の反応領域の中で約
815〜1930℃のオートジニアス温度と、約1〜250
絶対気圧の圧力で、触媒なしの部分酸化により反
応させられる。燃料ガス発生器における反応時間
は一般に1〜10秒間である。ガス発生器から出る
流出ガス中はCO、H2、CO2、H2O、CH4、N2、
Ar、H2S、COSなどで構成される。末反応の粒
子状炭素(原料中の炭素を重量を基にして)は液
状原料からは一般に0.2〜20重量%であるが、気
体状の炭化水素原料からのものは通常は無視でき
る。流出ガスの特定の組成は実際の運転条件と原
料流とに依存する。合成ガスはほぼH2+COで構
成される。ほとんど、または全てのH2OとCO2は
還元ガスのために除去される。燃料用ガスのため
にはCH4の含有量が最大にされる。 The feed stream is approximately
Autogenic temperature of 815-1930℃ and approx. 1-250℃
The reaction is carried out by partial oxidation without a catalyst at absolute atmospheric pressure. The reaction time in the fuel gas generator is generally 1 to 10 seconds. The outflow gas from the gas generator contains CO, H 2 , CO 2 , H 2 O, CH 4 , N 2 ,
Composed of Ar, H 2 S, COS, etc. Particulate carbon (based on the weight of carbon in the feed) is generally 0.2 to 20% by weight from liquid feeds, while that from gaseous hydrocarbon feeds is usually negligible. The specific composition of the effluent gas will depend on the actual operating conditions and feed streams. Synthesis gas consists mostly of H 2 +CO. Most or all of the H 2 O and CO 2 are removed for reducing gases. For fuel gas the content of CH 4 is maximized.
燃料の予熱は、本発明の方法で作られた過熱蒸
気、飽和蒸気または不飽和蒸気との間接熱交換ま
たは直接接触によつて行うことができる。 Preheating of the fuel can be carried out by indirect heat exchange or direct contact with superheated, saturated or unsaturated steam produced by the method of the invention.
反応領域の圧力と温度とほぼ同じ圧力と温度を
有する高温の流出ガスの連続流が、ガス発生器の
軸線方向出口から出て第1の熱交換領域の中に入
れられる。希望によつては、ガス発生器の出口と
第1の熱交換領域との間に固体分離領域(図示せ
ず)を設けることができる。固体分離領域は自由
流キヤツチポツトすなわち、スラグ・チヤンバを
備えることができる。このスラグ・チヤンバは第
1の熱交換器の前のライン内に挿入できる。この
スラグ・チヤンバにより高温の流出ガス流に含ま
れているどのような固体物質、すなわち、粒子状
炭素灰分、スラグ、耐火物およびそれらの混合物
の少くとも一部またはガス発生器から流出するス
ラグ、灰、耐火物片は流出ガス流から分離でき、
ライン内での非常に低い圧力低下で回収される。
採用できる典型的なスラグ・チヤンバが米国特許
第3528930号に開示されている。 A continuous stream of hot effluent gas having approximately the same pressure and temperature as the reaction zone pressure and temperature exits the axial outlet of the gas generator and enters the first heat exchange zone. If desired, a solids separation region (not shown) can be provided between the gas generator outlet and the first heat exchange region. The solids separation region may include a free flow catch pot or slug chamber. This slug chamber can be inserted into the line before the first heat exchanger. This slag chamber eliminates any solid material contained in the hot effluent gas stream, i.e. at least a portion of particulate carbon ash, slag, refractories and mixtures thereof or slag exiting the gas generator; Ash, refractory debris can be separated from the effluent gas stream,
It is recovered with a very low pressure drop in the line.
A typical slag chamber that can be employed is disclosed in US Pat. No. 3,528,930.
ガス発生器または固体分離領域から生る冷却さ
れていない流出ガス流の顕熱の一部が、第1の熱
交換領域において回収される。この熱はこのプロ
セスの他の部分で発生された蒸気を、ガス発生器
内の圧力よりも高い圧力の過熱蒸気に変換するた
めに使用される。 A portion of the sensible heat of the uncooled effluent gas stream originating from the gas generator or solids separation zone is recovered in the first heat exchange zone. This heat is used to convert steam generated in other parts of the process into superheated steam at a higher pressure than the pressure within the gas generator.
第1、3図では、ライン39、42の中の過熱
蒸気は熱交換器16において、ガス発生器からの
流出ガス流と蒸気との間の熱交換によつて発生さ
れる。第2、4図では、ライン39の中の過熱蒸
気は熱交換器55において、伝熱流体と蒸気との
間の熱交換により発生される。伝熱流体は熱交換
器16において、ガス発生器からの流出ガス流と
の熱交換により前もつて加熱されている。 1 and 3, superheated steam in lines 39, 42 is generated in heat exchanger 16 by heat exchange between the steam and the effluent gas stream from the gas generator. 2 and 4, superheated steam in line 39 is generated in heat exchanger 55 by heat exchange between a heat transfer fluid and steam. The heat transfer fluid has been previously heated in the heat exchanger 16 by heat exchange with the effluent gas stream from the gas generator.
第1図で、ガス発生器1からの流出ガス流は、
第1の熱交換領域を形成する熱交換器16を通過
する。その通過は、すぐ下流に設けられて第2の
熱交換領域を形成する熱交換器(すなわちガス冷
却器)23にて発生された蒸気との非接触熱交換
状態において行われる。定義により、「非接触」
という用語は2種類のガス流が混合しないことを
意味する。できれば、これら2つの流れは逆向き
に流すとよい。しかし、それら2つの流れは同じ
向きに流すこともできる。第1図には通常の管と
外箱より成る熱交換器16が示されている。この
熱交換器の外箱の中には蒸気が入れられて過熱蒸
気が外箱から出てゆき、高温の流出ガスが管すな
わち多重コイルの中へ送られる。この構造は逆に
でき、高温の流出ガスを外箱の中に流すことがで
きる。流体の温度と圧力に耐えることができるも
のであれば、どのような熱交換器でも使用でき
る。構成材料として耐熱金属と耐熱セラミツクス
を採用できる。 In FIG. 1, the outflow gas flow from gas generator 1 is
It passes through a heat exchanger 16 forming a first heat exchange area. Its passage takes place in a non-contact heat exchange with the steam generated in a heat exchanger (ie gas cooler) 23 located immediately downstream and forming a second heat exchange zone. By definition, “contactless”
The term means that the two gas streams do not mix. If possible, these two flows should flow in opposite directions. However, the two streams can also flow in the same direction. FIG. 1 shows a heat exchanger 16 consisting of a conventional tube and outer box. Steam is admitted into the heat exchanger's outer box, superheated steam exits from the outer box, and the hot effluent gas is directed into tubes or multiple coils. This structure can be reversed to allow hot effluent gas to flow into the outer box. Any heat exchanger that can withstand the temperature and pressure of the fluid can be used. Heat-resistant metals and heat-resistant ceramics can be used as constituent materials.
過熱蒸気へ変換される蒸気流は温度が150〜375
℃で、圧力が1〜250絶対気圧の状態で第1の熱
交換器に入り、温度が約400〜600℃で、圧力が約
4〜260絶対気圧の状態の過熱蒸気となつて第1
の熱交換器から出る。過熱蒸気はガス発生器の反
応領域における圧力よりも高い圧力で発生でき
る。そのためにこの過熱蒸気を機械エネルギーや
電気エネルギーを発生するためのタービンに用い
た時に、効率が高くなる。反応領域内の温度・圧
力とほぼ同じ温度・圧力を有する流出ガス流は約
815〜1930℃の温度、および約1〜250絶対気圧
(たとえば3.5〜250絶対気圧)の圧力で第1の熱
交換器に入る。 The steam stream that is converted to superheated steam has a temperature between 150 and 375
It enters the first heat exchanger at a temperature of about 400 to 600 degrees Celsius and a pressure of about 4 to 260 atmospheres absolute and is transferred to the first heat exchanger at a temperature of about 400 to 600 degrees C and a pressure of about 4 to 260 atmospheres absolute.
from the heat exchanger. Superheated steam can be generated at a higher pressure than the pressure in the reaction zone of the gas generator. Therefore, when this superheated steam is used in a turbine for generating mechanical energy or electrical energy, efficiency becomes high. The exiting gas stream, which has approximately the same temperature and pressure as the temperature and pressure in the reaction zone, is approximately
It enters the first heat exchanger at a temperature of 815-1930°C and a pressure of about 1-250 atmospheres absolute (e.g. 3.5-250 atmospheres absolute).
部分的に冷却された流出ガス流は、約315〜
1430℃の温度および約3.5〜250絶対気圧の圧力と
なつて、第1の熱交換領域から出て第2の熱交換
領域すなわちガス冷却器23に入り、ボイラー供
給用水と非接触熱交換をしてその熱交換領域を通
過するが、この第2の熱交換領域では流出ガス流
の温度は大幅に降下するが、圧力はほとんど変化
しない。 The partially cooled exit gas stream is approximately 315~
At a temperature of 1430°C and a pressure of approximately 3.5 to 250 atmospheres absolute, it exits the first heat exchange zone and enters the second heat exchange zone, gas cooler 23, where it undergoes non-contact heat exchange with the boiler feed water. In this second heat exchange region, the temperature of the exiting gas stream drops significantly, but the pressure changes little.
すなわち、第2の熱交換器を出る生の流出ガス
流の温度は約160〜370℃で、圧力はガス発生器の
反応領域内の圧力からラインと、固体除去領域
と、第1と第2の熱交換器とにおける通常の圧力
降下、すなわち全体で約2絶対気圧かそれ以下の
圧力降下を差し引いた圧力である。生の流出ガス
はモル%で次の成分を含む。H2 70〜10、CO 15
〜57、CO2 0〜5、H2O 0〜20、N2 0〜75、
Ar 0〜1.0、CH4 0〜25、H2S 0〜2.0、COS
0〜0.1。未反応の粒子状炭素は(原料中の炭素
の重量を基にして)約0〜20重量%である。第2
の熱交換器から出た流出ガスを下流側のガス浄化
および純化領域へ送つて、望ましくない成分を除
去できる。 That is, the temperature of the raw effluent gas stream leaving the second heat exchanger is approximately 160-370°C, and the pressure is from the pressure in the reaction zone of the gas generator to the line, the solids removal zone, and the first and second minus the normal pressure drop across the heat exchanger, ie, a total pressure drop of about 2 atmospheres absolute or less. The raw effluent gas contains the following components in mole percent: H2 70~10, CO 15
~57, CO2 0-5, H2O 0-20, N2 0-75,
Ar 0-1.0, CH 4 0-25, H 2 S 0-2.0, COS
0-0.1. Unreacted particulate carbon is about 0-20% by weight (based on the weight of carbon in the feedstock). Second
The effluent gas from the heat exchanger can be sent to a downstream gas purification and purification zone to remove undesirable components.
ボイラーの用水はおよそ室温から360℃の温度
で第2の熱交換領域の中に入り、約150〜375℃の
温度、4.5〜260絶対気圧の不飽和または飽和した
蒸気となつて出てくる。この蒸気はガス発生器の
反応領域内の圧力よりも高い圧力で発生させるこ
とができることは有利である。第2の熱交換器2
3においては流出ガス流とボイラー用水とは逆向
きに流されるが、同じ向きに流すこともできる。
また、別の実施例では、蒸気流を管の中で発生さ
せ、流出ガス流を外箱の中に流すことができる。 Boiler water enters the second heat exchange zone at a temperature of about room temperature to 360°C and exits as unsaturated or saturated steam at a temperature of about 150 to 375°C and a pressure of 4.5 to 260 absolute pressures. Advantageously, this steam can be generated at a higher pressure than the pressure in the reaction zone of the gas generator. Second heat exchanger 2
In No. 3, the outflow gas stream and the boiler water flow in opposite directions, but they can also flow in the same direction.
Also, in another embodiment, the steam flow can be generated within the tube and the effluent gas flow can be directed into the outer box.
第2の熱交換領域で発生された蒸気のうち約0
〜100重量%が第1の熱交換器の中に入れられ
て、ガス発生器の中の圧力よりも高い圧力の過熱
蒸気となる。蒸気の一部はプロセス内の他の部分
で使用したり、外部で使用できる。このようにし
て作られた飽和または不飽和の過熱蒸気は熱を与
えるために使用できる。たとえば、ガス発生器へ
供給される原料の予熱に蒸気を使用できる。この
ようにして、本発明の方法で発生された蒸気の少
くとも一部で、炭化水素系燃料をその燃料の分解
温度以下で、約430℃の温度まで予熱できる。こ
の蒸気はガス発生器の中で温度モデレータとして
使用することもできる。 Approximately 0 of the steam generated in the second heat exchange area
~100% by weight is placed into the first heat exchanger resulting in superheated steam at a higher pressure than the pressure in the gas generator. Some of the steam can be used elsewhere in the process or used externally. The saturated or unsaturated superheated steam thus produced can be used to provide heat. For example, steam can be used to preheat the feedstock that is fed to the gas generator. In this way, at least a portion of the steam generated in the method of the invention can preheat a hydrocarbon-based fuel to a temperature of about 430° C. below the decomposition temperature of the fuel. This steam can also be used as a temperature moderator in a gas generator.
本発明の方法で発生された過熱蒸気の少くとも
一部を部分酸化ガス発生器の中へ入れ、そこで反
応させて流出ガス流中の水素の量に寄与させるこ
とができる。更に、この方法の熱効率を高くする
ことができる。蒸気と燃料を混合した時に起る凝
結の問題は過熱蒸気を用いて避けることができ
る。ほぼ純粋の酸素(95モル%かそれ以上)を製
造するために空気分離器へ送る空気を圧縮するた
めに、過熱蒸気の一部をターボコンプレツサの動
作流体として使用できる。純酸素の少くとも一部
をガス発生器へ酸化剤として供給できる。過熱蒸
気はタービン発電機の作動流体として使用するこ
ともできる。非常に高いレベルの過熱蒸気から出
発して、熱を電気へ変換すると変換効率が高くな
る。 At least a portion of the superheated steam generated in the process of the invention can be passed into a partially oxidized gas generator where it can react and contribute to the amount of hydrogen in the effluent gas stream. Furthermore, the thermal efficiency of this method can be increased. The problem of condensation that occurs when steam and fuel are mixed can be avoided using superheated steam. A portion of the superheated steam can be used as the working fluid in a turbocompressor to compress the air sent to the air separator to produce nearly pure oxygen (95 mole percent or more). At least a portion of the pure oxygen can be supplied as an oxidizing agent to the gas generator. Superheated steam can also be used as a working fluid for turbine generators. Starting from very high levels of superheated steam, converting heat to electricity increases conversion efficiency.
第1と第2の熱交換器16と23が互いに連結
されている。このような構成の利点は設計が簡単
となり、各熱交換器の寸法が小さくなり、そのた
めに装置のコストが低減されることである。従来
の設計の熱交換ユニツトを組立てることができ
る。補修のためにユニツトの1つを交換せねばな
らないとしても、装置の休止時間を短縮できる。
別の実施例では、第1と第2の熱交換領域を共通
の外箱の中に納めることができる。 The first and second heat exchangers 16 and 23 are connected to each other. The advantage of such an arrangement is that it simplifies the design and reduces the dimensions of each heat exchanger, thereby reducing the cost of the device. Heat exchange units of conventional design can be assembled. Even if one of the units has to be replaced for repair, downtime of the equipment can be reduced.
In another embodiment, the first and second heat exchange regions can be housed within a common outer box.
本発明の方法を実施する装置の別の実施例を第
2図に示す。ガス発生器または自由に流れる固体
やスラグを分離する領域から流出する温度と圧力
が反応領域の中の温度と圧力にほぼ等しい高温の
ガス流が第1の熱交換器16の中に入る。この流
出ガス流は比較的低温の伝熱流体と非接触状態で
熱交換して、その伝熱流体の温度を約985〜1540
℃まで上昇させる。それと同時に、流出ガス流は
約315〜1430℃まで冷却され、約2.7〜255絶対気
圧の圧力となつて第1の熱交換領域から出て、第
2の熱交換器すなわちガス冷却器23へ直接入
る。ガス冷却器23では、流出ガス流はボイラー
用水と非接触で熱交換する。ボイラー用水は約室
温〜360℃の温度でガス冷却器23の中へ入り、
約150〜375℃および約4.5〜260絶対気圧の飽和ま
たは不飽和蒸気としてそこから出てゆく。有利な
ことに、この蒸気はガス発生器の反応領域の圧力
よりも高い圧力で発生できる。流出ガス流は約
160〜370℃およびガス発生器の反応領域内の圧力
からラインと容器における通常の圧力降下を差し
引いた圧力で、ガス冷却器23から出る。 Another embodiment of an apparatus for carrying out the method of the invention is shown in FIG. A hot gas stream exiting the gas generator or free-flowing solids or slag separation zone whose temperature and pressure are approximately equal to the temperature and pressure in the reaction zone enters the first heat exchanger 16. This effluent gas stream undergoes a non-contact heat exchange with a relatively cold heat transfer fluid to bring the temperature of the heat transfer fluid to approximately 985-1540°C.
Raise to ℃. At the same time, the effluent gas stream is cooled to about 315-1430°C and leaves the first heat exchange zone at a pressure of about 2.7-255 atmospheres absolute directly to the second heat exchanger or gas cooler 23. enter. In the gas cooler 23, the effluent gas stream exchanges heat with the boiler water in a non-contact manner. Boiler water enters the gas cooler 23 at a temperature of about room temperature to 360°C,
It leaves there as a saturated or unsaturated vapor at about 150-375°C and about 4.5-260 atmospheres absolute. Advantageously, this steam can be generated at a higher pressure than the pressure in the reaction zone of the gas generator. The effluent gas flow is approx.
It exits the gas cooler 23 at 160 DEG -370 DEG C. and the pressure in the reaction zone of the gas generator minus the normal pressure drops in the lines and vessels.
熱交換器16、23で熱交換が行われている間
に、第3の熱交換器55における第2の熱交換器
23からの連続蒸気流と第1の熱交換器16から
の伝熱流体流との間の非接触熱交換により、約
400〜600℃および約4.5〜260絶対気圧の過熱蒸気
が発生される。この過熱蒸気はガス発生器の反応
領域内の圧力よりも高い圧力で発生できる。伝熱
流体は熱交換器16から約985〜1540℃で熱交換
器55に入り、約455〜1205℃の温度で熱交換器
55から出る。伝熱流体の圧力は熱交換器55の
出入りの前後でほとんど変化しない。熱交換器5
5から出た伝熱流体は第1の熱交換器16の中へ
再循環させられ、そこでガス発生器からの流出ガ
ス流と非接触熱交換する。この装置により、ガス
発生器からの流出ガス流に含まれている顕熱を用
いて、比較的清潔な環境の中で過熱蒸気を発生で
きる。 While heat exchange is taking place in heat exchangers 16, 23, a continuous flow of steam from second heat exchanger 23 and heat transfer fluid from first heat exchanger 16 in third heat exchanger 55 By non-contact heat exchange between
Superheated steam of 400-600°C and approximately 4.5-260 atmospheres absolute is generated. This superheated steam can be generated at a higher pressure than the pressure within the reaction zone of the gas generator. The heat transfer fluid enters heat exchanger 55 from heat exchanger 16 at a temperature of about 985-1540°C and exits heat exchanger 55 at a temperature of about 455-1205°C. The pressure of the heat transfer fluid hardly changes before and after entering and exiting the heat exchanger 55. heat exchanger 5
The heat transfer fluid exiting 5 is recycled into the first heat exchanger 16 where it undergoes non-contact heat exchange with the effluent gas stream from the gas generator. This device allows the sensible heat contained in the effluent gas stream from the gas generator to be used to generate superheated steam in a relatively clean environment.
生の流出ガス流の一部を伝熱流体として用いる
ことができる。あるいは、生の流出ガス流の少く
とも一部を、通常の装置で望ましくない成分を除
去することにより、浄化および純化できる。この
生成ガスの少くとも一部を伝熱媒体として使用で
きる。たとえば、次の成分(モル%)を含むH2
+COの混合物を製造できる。H2 10〜48、CO
15〜48、残部N2+Ar。更に、伝熱流体として使
用するために、ほぼ純粋すなわち98モル%かそれ
以上の水素を、水性ガス反応を含む周知のガス浄
化および純化の技術により、流出ガス流から製造
できる。 A portion of the raw effluent gas stream can be used as a heat transfer fluid. Alternatively, at least a portion of the raw effluent gas stream can be purified and purified by removing undesirable components with conventional equipment. At least a portion of this product gas can be used as a heat transfer medium. For example, H2 containing the following components (mol%)
A mixture of +CO can be produced. H2 10~48, CO
15-48, remainder N 2 +Ar. Additionally, nearly pure, ie, 98 mole percent or more, hydrogen can be produced from the effluent gas stream by well-known gas cleaning and purification techniques, including water gas reactions, for use as a heat transfer fluid.
熱交換器16と55の間を循環させられる伝熱
流体は気体状または液体状のいずれにもすること
ができ、H2O、ヘリウム、窒素、アルゴン、水素
またはH2+COのいずれをも用いることができ
る。あるいは、温度と圧力の動作条件と伝熱流体
の相とに応じて、伝熱流体を圧縮したり、ポンプ
で送ることができるように、伝熱流体として気体
状または液体状のナトリウム、カリウム、水銀ま
たは硫黄を用いることができる。この場合には、
これらの伝熱流体は凝固温度以下に冷却すること
は避けなければならない。 The heat transfer fluid circulated between heat exchangers 16 and 55 can be either gaseous or liquid and can be H 2 O, helium, nitrogen, argon, hydrogen or H 2 +CO. be able to. Alternatively, depending on the temperature and pressure operating conditions and the phase of the heat transfer fluid, gaseous or liquid sodium, potassium, Mercury or sulfur can be used. In this case,
Cooling of these heat transfer fluids below their freezing temperature must be avoided.
別の実施例では、伝熱流体は熱交換の間に状態
を変えることができる。たとえば、熱交換器16
においては、液相の伝熱流体を気相に変えること
ができる。次に熱交換器55では、伝熱流体は液
相にされて、ポンプにより熱交換器16へ送られ
る。 In another example, the heat transfer fluid can change state during heat exchange. For example, heat exchanger 16
In this case, a liquid phase heat transfer fluid can be changed to a gas phase. In heat exchanger 55, the heat transfer fluid is then turned into a liquid phase and pumped to heat exchanger 16.
外箱と管より成る従来の熱交換器を使用でき
る。前記したように、熱交換器の中を通される2
種類の流体の流れる向きを同一にしたり、逆にし
たりすることができる。ラインとガス発生器1
と、熱交換器16、23、55を適当に絶縁する
ことにより、それらの各部の間の温度降下を、た
とえば5℃というように、非常に小さくできる。
構成材料として耐熱金属や耐火材料を使用でき
る。 A conventional heat exchanger consisting of an outer box and tubes can be used. As mentioned above, the 2
The direction of flow of different types of fluids can be made the same or reversed. Line and gas generator 1
By appropriately insulating the heat exchangers 16, 23, and 55, the temperature drop between these parts can be made very small, for example, 5°C.
Heat-resistant metals and fire-resistant materials can be used as constituent materials.
第3図には複数の管とコイルで構成される第1
の熱交換器16Aが示されている。外箱の内また
は外にヘツダを置くことができる。管とヘツダの
壁には開口部が設けられ、その開口部を通じて、
外箱を通る蒸気の少くとも一部、たとえば約1〜
50モル%、更に好ましくは3〜25モル%を管の中
へ入れ、それと同時に残りの蒸気を外箱の中で過
熱する。管またはヘツダの中では蒸気は、ガス発
生器から僅かに低い圧力すなわち約0.35〜3.5気
圧がそれ以下の圧力で管の中に直接送られてくる
流出ガス流に混合される。しかしこの混合の前に
は、比較的低い混合蒸気は、約815〜1930℃の温
度で管の中を流れる流出ガス流と管の内面との間
に、連続して流れる保護さやすなわち保護カーテ
ンを形成する。同様にして、通常は高温の流出ガ
ス流が接触するヘツダの表面を、連続して流れる
蒸気の保護さやすなわち保護カーテンで覆うこと
ができる。このようにすることにより、管とヘツ
ダとの表面を冷却するとともに、腐食性ガスから
保護でき、更に灰、スラグおよびすすなどの付着
を防ぐことができる。 Figure 3 shows the first tube consisting of multiple tubes and coils.
A heat exchanger 16A is shown. Headers can be placed inside or outside the outer box. Openings are provided in the walls of the tube and header through which the
At least a portion of the steam passing through the outer box, e.g.
50 mole percent, more preferably 3 to 25 mole percent, is introduced into the tube while the remaining steam is superheated in the outer box. In the tube or header, the steam is mixed with an effluent gas stream which is passed directly into the tube from the gas generator at a slightly lower pressure, about 0.35 to 3.5 atmospheres or less. However, prior to this mixing, the relatively cool mixed vapor forms a continuously flowing protective sheath or curtain between the effluent gas stream flowing through the tube and the inner surface of the tube at a temperature of approximately 815-1930°C. Form. In a similar manner, the surfaces of the header which are normally contacted by the hot effluent gas stream can be covered with a protective sheath or curtain of continuously flowing steam. By doing so, the surfaces of the tube and header can be cooled and protected from corrosive gases, and furthermore, the adhesion of ash, slag, soot, etc. can be prevented.
あるいは、高温の流出ガス流が外箱の中を通
り、蒸気が管の中を通るように熱交換器16Aを
構成できる。この場合にも蒸気の少くとも一部、
たとえば1〜50容量%、できれば3〜25容量%を
管ら外箱の中へ送り込むことができる。更に、こ
の蒸気は管およびヘツダの外面と流出ガス流との
間に保護さやを構成する。管の中を通る残りの蒸
気は過熱される。 Alternatively, heat exchanger 16A can be configured such that the hot effluent gas stream passes through the outer box and the steam passes through the tubes. In this case as well, at least a portion of the steam
For example, 1 to 50% by volume, preferably 3 to 25% by volume, can be pumped from the tube into the outer box. Additionally, this vapor forms a protective sheath between the outer surfaces of the tubes and headers and the effluent gas stream. The remaining steam passing through the tube is superheated.
下流端近くにおいては流出ガス流の温度はそれ
に含まれているH2Sによる腐食が起る温度よりも
低くなるから、その部分の管およびヘツダには蒸
気を分流させるための穴を全く設けないか、穴の
数を減少させる。同様な理由から、高品質の材料
は管の上流側端部で必要とするだけである。 Near the downstream end, the temperature of the exiting gas stream is lower than the temperature at which corrosion from the H 2 S it contains occurs, so no holes are made in the pipes and headers in that area to divert the steam. Or reduce the number of holes. For similar reasons, high quality materials are only required at the upstream end of the tube.
管とヘツダに設けられる穴の直径は約0.025〜
1.6mmと小さくできる。これらの穴は管の周囲に
設けられ、その数は管の全周に保護さやが形成さ
れるように定められる。管の熱膨張を容易にし、
蒸気の放出を行えるようにするために、2種類の
金属をすべり接合させることができる。たとえ
ば、すべりジヨイントのおす形端部の長手方向に
隔てられた隆起により、ジヨイントが組立てられ
た時に設計量の洩れが生ずるように制御される間
隙が得られる。構造材料として、金属とセラミツ
クスを含む耐熱性の多孔質材料を使用できる。 The diameter of the hole provided in the pipe and header is approximately 0.025 ~
Can be made as small as 1.6mm. These holes are provided around the circumference of the tube and their number is determined such that a protective sheath is formed around the entire circumference of the tube. Facilitates thermal expansion of the tube,
Two metals can be slip-jointed to allow vapor release. For example, longitudinally spaced ridges on the male end of the slide joint provide a controlled gap to allow a designed amount of leakage when the joint is assembled. As the structural material, heat-resistant porous materials including metals and ceramics can be used.
過熱蒸気へ変られる蒸気流は、約150〜375℃と
の温度および約4.5〜260絶対気圧の圧力で第1の
熱交換器へ入る。過熱された蒸気は、約400〜600
℃の温度および4〜260絶対気圧の圧力で第1の
熱交換器から出る。過熱蒸気は、ガス発生器の反
応領域の中の圧力よりも高い。したがつて、蒸気
は圧縮されることなしに熱交換器の壁に設けられ
ている穴を通つて流れる。 The steam stream to be converted to superheated steam enters the first heat exchanger at a temperature of about 150-375°C and a pressure of about 4.5-260 atmospheres absolute. Superheated steam is approximately 400-600
It exits the first heat exchanger at a temperature of 0.degree. C. and a pressure of 4 to 260 atmospheres absolute. The superheated steam is higher than the pressure within the reaction zone of the gas generator. The steam therefore flows through the holes provided in the heat exchanger wall without being compressed.
流出ガス流が第1の熱交換器の中を動いている
間に、その水分含有量が1〜50モル%の範囲、た
とえば約3〜25モル%だけ増加する。第1の熱交
換器を出る流出ガス流がプロセスの下流側で水性
ガス反応を受ける場合には、混合ガスのモル比
H2O/COを0.5〜8にするために、第1の熱交換
領域において流出ガス流に十分な量の蒸気を混合
させることが望ましい。 While the effluent gas stream is moving through the first heat exchanger, its moisture content increases by a range of 1 to 50 mol%, such as about 3 to 25 mol%. If the effluent gas stream leaving the first heat exchanger undergoes a water gas reaction downstream of the process, the molar ratio of the gas mixture
It is desirable to mix a sufficient amount of steam into the effluent gas stream in the first heat exchange zone to achieve a H 2 O/CO of 0.5 to 8.
第1の熱交換領域において過熱する蒸気を発生
させるために、第1の熱交換器から出る温度がた
とえば約315〜1430℃、圧力が約3〜250絶対気圧
の一部冷却された流出ガス流はほぼそのまま第2
の熱交換領域に入り、そこでボイラー用水と非接
触熱交換する。 A partially cooled effluent gas stream exiting the first heat exchanger having a temperature of, e.g., about 315 to 1430°C and a pressure of about 3 to 250 atmospheres absolute to generate steam that is superheated in the first heat exchange zone. is almost the same as the second
into the heat exchange area of the boiler, where it exchanges heat with the boiler water in a non-contact manner.
この実施例における第2の熱交換領域内の温度
と圧力の条件は、他の実施例における温度および
圧力とほぼ同じである。 The temperature and pressure conditions within the second heat exchange zone in this example are approximately the same as in the other examples.
本発明の更に別の実施例を第4図に示す。ガス
発生器または自由に流れる固体やスラグを除去す
る領域からの高温の流出ガス流が、第3図に示す
熱交換器に類以する熱交換器の中へ入る。しか
し、蒸気の代りに伝熱ガスの少くとも一部を高温
の流出ガス流に混合させる。これにより、連続的
に流れる比較的低温の保護さやが管およびヘツダ
の表面と、ガス発生器からの熱交換器16Aを流
れる流出ガス流との間に形成される。伝熱ガスの
混合されない部分は第1の熱交換器16Aで約
700〜1540℃まで加熱されてから第3の熱交換器
55へ入れられ、そこで蒸気と直接に熱交換して
過熱蒸気を発生する。 Yet another embodiment of the invention is shown in FIG. The hot effluent gas stream from the gas generator or free flowing solids and slag removal area enters a heat exchanger similar to that shown in FIG. However, instead of steam, at least a portion of the heat transfer gas is mixed into the hot effluent gas stream. This creates a continuously flowing relatively cool protective sheath between the tube and header surfaces and the effluent gas stream flowing through heat exchanger 16A from the gas generator. The unmixed portion of the heat transfer gas is approximately
After being heated to 700-1540°C, it is introduced into the third heat exchanger 55, where it directly exchanges heat with steam to generate superheated steam.
それと同時に、第1の熱交換器16Aを通る流
出ガス流が冷却されて、315〜1430℃および約3
〜250気圧となつて熱交換器16Aから出る。 At the same time, the effluent gas stream through the first heat exchanger 16A is cooled to 315-1430°C and about 3
It exits heat exchanger 16A at ~250 atmospheres.
この流出ガス流はそれに含まれている炭素粒子
や灰のような固体分を除去され、かつ希望によつ
てはCO2、H2S、COSのような酸性ガスを除去さ
れて純化される。浄化および純化された流出ガス
の少くとも一部、たとえば1〜50容量%、できれ
ば3〜25容量%が第3の熱交換器から出る冷却さ
れた伝熱流体に混合されて、第1の熱交換器で流
出ガス流に混合される浄化された流出ガス流を形
成する。次に、約90〜1315℃の範囲のうちたとえ
ば315〜760℃の混合ガス伝熱ガスとして第1の熱
交換器16を通される。 This effluent gas stream is purified by removing its solids such as carbon particles and ash, and optionally by removing acid gases such as CO 2 , H 2 S, and COS. At least a portion of the purified and purified effluent gas, e.g. 1-50% by volume, preferably 3-25% by volume, is mixed with the cooled heat transfer fluid exiting the third heat exchanger to transfer heat to the first heat exchanger. A purified effluent gas stream is formed which is mixed with the effluent gas stream in an exchanger. It is then passed through the first heat exchanger 16 as a mixed gas heat transfer gas at a temperature in the range of approximately 90-1315°C, for example 315-760°C.
第2の熱交換器における条件や、ボイラー用水
と発生された蒸気との圧力と温度は、一般に本発
明の他の実施例におけるのと同じ範囲に含まれ
る。 The conditions in the second heat exchanger and the pressures and temperatures of the boiler water and generated steam are generally within the same ranges as in other embodiments of the invention.
熱交換器16Aと23で熱交換が行われると、
温度が約400〜600℃、圧力が約4.5〜260絶対気圧
の連続過熱蒸気流が、第2の熱交換器23からの
連続蒸気流と第1の熱交換器16Aからの伝熱流
体との間の非接触熱交換により第3の熱交換器5
5において発生される。有利なことに、過熱蒸気
はガス発生器の反応領域における圧力よりも高い
圧力で発生される。伝熱流体は第2の熱交換器1
6Aからたとえば約425〜1540℃の範囲、できれ
ば425〜985℃の温度で熱交換器55に入り、たと
えば約250〜1370℃の範囲、できれば310〜815℃
の温度で熱交換器55から出て、圧力が約35〜
370℃で、圧力が生の流出ガス流の圧力よりも高
い流出生成ガス流の再循環構成部分に混合されて
から、第1の熱交換器16Aの中に入れられてガ
ス発生器から送られてきた放出ガス流と非接触熱
交換される。 When heat exchange is performed between heat exchangers 16A and 23,
A continuous superheated steam stream having a temperature of about 400-600°C and a pressure of about 4.5-260 atmospheres absolute is combined with the continuous steam stream from the second heat exchanger 23 and the heat transfer fluid from the first heat exchanger 16A. Third heat exchanger 5 by non-contact heat exchange between
5. Advantageously, the superheated steam is generated at a higher pressure than the pressure in the reaction zone of the gas generator. The heat transfer fluid is in the second heat exchanger 1
6A enters the heat exchanger 55 at a temperature in the range of about 425-1540°C, preferably 425-985°C, for example in the range of about 250-1370°C, preferably 310-815°C.
It comes out of the heat exchanger 55 at a temperature of about 35~
At 370° C., the effluent product gas stream is mixed into a recirculation component whose pressure is higher than the pressure of the raw effluent gas stream before being passed from the gas generator into the first heat exchanger 16A. Non-contact heat exchange is performed with the incoming discharge gas stream.
次に第1〜4図を再び参照して本発明の方法を
詳しく説明する。全ての管と構成部品は熱損失を
少なくするためになるべく熱絶縁する。 Referring again to FIGS. 1-4, the method of the invention will now be described in detail. All tubes and components should be thermally insulated as much as possible to reduce heat loss.
まず第1図を参照して、耐火材料を内張りされ
た自由流無触媒部分酸化ガス発生器1は上部のフ
ランジ付入口3と、下流側のフランジ付出口4
と、密閉状態の反応領域5とを有する。ガス発生
器1の中心軸に一致する中心通路7を有する環状
燃焼器6が入口3にとりつけられる。中心通路7
は入口8を有し、燃焼器6の下端部には円錐形の
ノズル9が設けられる。燃焼器6には同軸状の環
状通路10が設けられる。この通路10は入口1
1と円錐形の放出通路12とを有する。他の構造
の燃焼器を用いることもできる。 Referring first to FIG. 1, a free-flow non-catalytic partial oxidation gas generator 1 lined with refractory material has an upper flanged inlet 3 and a downstream flanged outlet 4.
and a reaction area 5 in a closed state. An annular combustor 6 having a central passage 7 coinciding with the central axis of the gas generator 1 is attached to the inlet 3 . center passage 7
has an inlet 8, and a conical nozzle 9 is provided at the lower end of the combustor 6. The combustor 6 is provided with a coaxial annular passage 10 . This passage 10 is the entrance 1
1 and a conical discharge passage 12. Other combustor designs may also be used.
出口4には通常の高温度熱交換器16のフラン
ジ付入口15が連結される。熱交換器16は内管
すなわち多重コイル17と、外箱20と、下流側
のフランジ付出口21とを有する。ガス発生器1
の出口4と熱交換器16の入口15との間に、自
由に流れる固体やスラグの分離器(図示せず)を
場合によつて挿入できる。この分離器はガス流の
圧力をほとんど、あるいは全く低下させない。熱
交換器16の出口21にはガス冷却器23の上流
側フランジ付入口22に連結される。このガス冷
却器23は内管24と、外箱25と、下流側のフ
ランジ付出口26とを有する通常のものである。 A flanged inlet 15 of a conventional high temperature heat exchanger 16 is connected to the outlet 4 . Heat exchanger 16 has an inner tube or multiple coil 17, an outer box 20, and a downstream flanged outlet 21. gas generator 1
A free-flowing solids or slag separator (not shown) can optionally be inserted between the outlet 4 of the heat exchanger 16 and the inlet 15 of the heat exchanger 16. This separator provides little or no pressure drop in the gas stream. An outlet 21 of the heat exchanger 16 is connected to an upstream flanged inlet 22 of a gas cooler 23 . This gas cooler 23 is a conventional one having an inner tube 24, an outer box 25, and a flanged outlet 26 on the downstream side.
液体状または気体状の燃料、またはポンプで送
ることができるスラリー状の固体燃料の連続した
流れが、管30を介して第1図の装置の中へ入れ
られ、管31を通じて供給されている過熱蒸気流
や、管53を通じて供給される飽和蒸気流に希望
により混合される。この混合は混合器(図示せ
ず)において行われる。この混合流は管33と、
入口11と、通路10と、放出通路12とを通つ
てガス発生器1の反応領域5へ送られる。 A continuous flow of liquid or gaseous fuel, or solid fuel in the form of a pumpable slurry, is admitted into the apparatus of FIG. 1 via tube 30 and supplied via tube 31. It is optionally mixed into the steam stream and the saturated steam stream supplied through tube 53. This mixing takes place in a mixer (not shown). This mixed flow passes through the pipe 33,
It is passed through the inlet 11, the passage 10 and the discharge passage 12 to the reaction region 5 of the gas generator 1.
それと同時に、自由酸素を含むガスの連続流が
管34から燃焼器6の中心通路7とノズル9を通
つてガス発生器1の反応器5の中に入れられ、そ
こで燃料と蒸気に混合される。 At the same time, a continuous stream of gas containing free oxygen is admitted from the tube 34 through the central passage 7 of the combustor 6 and the nozzle 9 into the reactor 5 of the gas generator 1, where it is mixed with fuel and steam. .
ガス発生器1から出口4を通つて出る流出ガス
の連続流は熱交換器16へ送られ、そこでガス冷
却器23により発生されて、流出ガス流とは反対
の向きに流れる蒸気流に混合される。たとえば、
熱交換器6の外箱20の中を上昇する蒸気は過熱
蒸気となつて出口38、管39、弁41、管31
を通つて管33へ送られ、そこで管30を通じて
送られてきた炭化水素系の燃料に混合される。希
望によつては、過熱蒸気流は熱交換器(過熱器と
も呼ばれる)16から管42と、弁43と、管4
4を通つて蒸気タービンへ送ることもできる。 The continuous stream of effluent gas leaving the gas generator 1 through the outlet 4 is sent to a heat exchanger 16 where it is generated by a gas cooler 23 and mixed into a vapor stream flowing in the opposite direction to the effluent gas stream. Ru. for example,
The steam rising inside the outer box 20 of the heat exchanger 6 turns into superheated steam and passes through the outlet 38, the pipe 39, the valve 41, and the pipe 31.
It is sent through pipe 33, where it is mixed with the hydrocarbon-based fuel sent through pipe 30. If desired, the superheated steam flow is routed from heat exchanger (also called superheater) 16 to pipe 42, valve 43, and pipe 4.
4 to the steam turbine.
部分的に冷却された流出ガス流は過熱器16か
ら出口21を通つて出て、廃熱ボイラー23へ入
口22から入る。ガス冷却器23の中では、流出
ガス流は逆の向きに流れるボイラー用水と非接触
状態で熱交換する。ボイラー用水は流出ガス流の
残りの顕熱の少くとも一部を吸収して蒸気とな
る。管45内のボイラー用水は熱交換器23の中
へ入口46から入る。このボイラー用水は外箱2
5の中を上昇し、蒸気となつて出口47から管4
8の中へ出てゆく。この蒸気は入口49から過熱
器16に入り、そこで過熱蒸気にされる。他の用
途に使用するために、蒸気の一部をガス冷却器2
3から出口50を通つて管51、弁52、管53
を介して取出すこともできる。 The partially cooled effluent gas stream exits superheater 16 through outlet 21 and enters waste heat boiler 23 through inlet 22 . In the gas cooler 23, the effluent gas stream exchanges heat in a non-contact manner with the boiler water flowing in the opposite direction. The boiler water absorbs at least a portion of the remaining sensible heat of the effluent gas stream and becomes steam. Boiler water in tube 45 enters heat exchanger 23 through inlet 46 . This boiler water is in outer box 2.
5, turns into steam and exits the pipe 4 from the outlet 47.
Go out into 8. This steam enters the superheater 16 through an inlet 49 where it is converted into superheated steam. A portion of the steam is transferred to the gas cooler 2 for use in other applications.
3 through outlet 50 to pipe 51, valve 52, pipe 53
It can also be retrieved via
冷却された流出ガス流は底の出口26と管54
を通つてガス冷却器23から出て、通常のガス浄
化および純化領域へ送ることができる。 The cooled exit gas stream is routed through bottom outlet 26 and tube 54.
The gas can exit the gas cooler 23 through the gas cooler 23 and be sent to a conventional gas purification and purification area.
次に第2図を参照する。この図に示されている
装置は、底部のフランジ付入口56と、上部のフ
ランジ付出口57と、内管すなわちコイル58
と、外箱59と、側面出口60とを含む第3の熱
交換器55とを除いて、第1図に示す装置に類似
する。管61からは、たとえば、ポンプ、圧縮機
またはブロワーのような循環器62が気体状また
は液体状の伝熱流体を管63と、入口64とを通
つて熱交換器16の外箱20に入り、そこから出
口65と、管66とを通つて熱交換器(過熱器と
も呼ばれる)55の入口67に入る。それから、
高温の伝熱流体が外箱59の中を下降し、底の出
口60から出て熱交換器16へ再循環させられ
る。 Refer now to FIG. The device shown in this figure has a bottom flanged inlet 56, a top flanged outlet 57, and an inner tube or coil 58.
The apparatus is similar to that shown in FIG. 1, except for the outer box 59 and the third heat exchanger 55, which includes a side outlet 60. From the pipe 61, a circulator 62, such as a pump, compressor or blower, directs a gaseous or liquid heat transfer fluid through a pipe 63 and an inlet 64 into the housing 20 of the heat exchanger 16. , thence through an outlet 65 and a tube 66 into an inlet 67 of the heat exchanger (also called superheater) 55 . after that,
The hot heat transfer fluid descends within the outer box 59 and exits through the bottom outlet 60 for recirculation to the heat exchanger 16.
第2図の装置は第1図の装置とほぼ同様な動作
をする。主な違いは、熱交換器16と55の間を
循環させられる伝熱流体を用いていることであ
る。熱交換器16では、伝熱流体流がガス発生器
1からの流出ガス流の顕熱の一部を吸収して加熱
される。前記したように、熱交換器16の中の伝
熱流体は外箱20の中を上昇して、管17の中を
下向きに流れる放出ガス流と非接触熱交換する。
次に、熱交換器55では、外箱59を連続して下
降する伝熱流体により与えられる顕熱は連続蒸気
流を過熱蒸気へ変えるのに十分である。この蒸気
は廃熱ボイラーで発生されたものである。ガス冷
却器23で発生された蒸気の少くとも一部は出口
47と、管48とフランジ付入口56とを通つて
過熱器55の中へ入れられる。管39からの過熱
蒸気または管53からの蒸気は、温度モデレータ
および燃料の輸送媒体として、ガス発生器1の中
に入れることもできる。なるべく、流出ガス流は
直列接続されている熱交換器16、23の管を通
すようにする。 The device of FIG. 2 operates in much the same way as the device of FIG. The main difference is the use of a heat transfer fluid that is circulated between heat exchangers 16 and 55. In the heat exchanger 16, the heat transfer fluid stream absorbs a portion of the sensible heat of the effluent gas stream from the gas generator 1 and is heated. As previously discussed, the heat transfer fluid within heat exchanger 16 rises within outer box 20 for non-contact heat exchange with the discharge gas stream flowing downwardly within tubes 17.
Next, in the heat exchanger 55, the sensible heat provided by the heat transfer fluid continuously descending the outer box 59 is sufficient to convert the continuous steam flow to superheated steam. This steam was generated in a waste heat boiler. At least a portion of the steam generated in the gas cooler 23 is admitted into the superheater 55 through the outlet 47, the tube 48 and the flanged inlet 56. Superheated steam from pipe 39 or steam from pipe 53 can also be introduced into gas generator 1 as a temperature moderator and a transport medium for fuel. Preferably, the exit gas flow passes through the tubes of heat exchangers 16, 23 connected in series.
第3図に示す装置では、ガス発生器1と、過熱
器およびガス冷却器23の構成は第1図に示す装
置の構成と全体として同じであるが、熱交換器1
6Aは多少異なる構造で、内管すなわち多重コイ
ル17と、外箱20と、下流ヘツダ19と、フラ
ンジ付出口21を有し、内管17はヘツダ18と
19に連続される。 In the apparatus shown in FIG. 3, the configurations of the gas generator 1, superheater and gas cooler 23 are generally the same as those of the apparatus shown in FIG.
6A has a somewhat different structure, having an inner tube or multiple coil 17, an outer box 20, a downstream header 19, and a flanged outlet 21, with the inner tube 17 being continuous with the headers 18 and 19.
ガス発生器1の出口4から出た流出ガスの連続
流は熱交換器16Aに送られて、ガス冷却器23
で発生された蒸気と熱交換する。別の蒸気源から
の蒸気源を管27、28、29、32、49から
供給できる。熱交換器16Aの外箱20を上昇す
る蒸気の一部が、管17と上流側ヘツダ18との
壁の穴33を通つて取り出され、ガス発生器1か
らの高温の流出ガス流に混合される。残りの蒸気
は過熱蒸気に変えられてから、出口38と、管7
9、39と、弁41と、管31を通つて管35に
与えられ、そこで炭化水素系の燃料と混合され
る。過熱蒸気流は過熱器16Aから管42と、弁
43と、管44とを通つて蒸気タービン70へ供
給することもできる。そこでタービンを回してか
ら管71を通つて出てくる。タービン70は空気
圧縮器72と発電機73とを駆動する。圧縮機7
2へは管74を通つて空気が供給され、管75か
ら出てゆく。空気分離領域76では、圧縮空気は
窒素(管77)と酸素(管78)とに分離され
る。過熱蒸気は過熱器16Aから出口38と、管
79、80と、弁81と管82とを通つて取出す
こともできる。 A continuous stream of effluent gas leaving outlet 4 of gas generator 1 is sent to heat exchanger 16A and gas cooler 23
exchange heat with the steam generated by A source of steam from another source can be supplied through pipes 27, 28, 29, 32, 49. A portion of the steam rising up the outer box 20 of the heat exchanger 16A is removed through the holes 33 in the walls of the tubes 17 and the upstream header 18 and mixed with the hot effluent gas stream from the gas generator 1. Ru. The remaining steam is converted into superheated steam and then passed through outlet 38 and pipe 7.
9, 39, valve 41, and pipe 31 to pipe 35, where it is mixed with a hydrocarbon-based fuel. Superheated steam flow may also be provided from superheater 16A through pipe 42, valve 43, and pipe 44 to steam turbine 70. There, it turns a turbine and then comes out through a pipe 71. Turbine 70 drives an air compressor 72 and a generator 73. Compressor 7
2 is supplied with air through a tube 74 and exits through a tube 75. In the air separation area 76, the compressed air is separated into nitrogen (tube 77) and oxygen (tube 78). Superheated steam can also be removed from superheater 16A through outlet 38, pipes 79, 80, valve 81 and pipe 82.
前記蒸気を含む少し冷却された流出ガス流は出
口21を通つて過熱器16Aから出て、廃熱ボイ
ラー23の入口22の中に入る。ガス冷却器23
の中を下降した混合ガス流はガス冷却器23の中
を上昇するボイラー用水と熱交換する。加熱され
たボイラー用水は混合ガス中の残りの顕熱を吸収
して蒸気となる。すなわち、ボイラー用水は管4
5を通つて熱交換器23の入口46に入る。この
ボイラー用水は外箱25の中を上昇して蒸気とな
り、出口47から管48を通つて出てゆく。この
蒸気の一部は他の目的に使用するために、出口5
0から管51と弁52および管53を通つて取出
すこともできる。 The slightly cooled effluent gas stream containing said steam exits superheater 16A through outlet 21 and enters inlet 22 of waste heat boiler 23. gas cooler 23
The mixed gas stream descending within the gas cooler 23 exchanges heat with the boiler water rising within the gas cooler 23. The heated boiler water absorbs the remaining sensible heat in the gas mixture and turns into steam. In other words, water for boiler is pipe 4.
5 into the inlet 46 of the heat exchanger 23. This boiler water rises in the outer box 25 and turns into steam, which exits from the outlet 47 through the pipe 48. A portion of this steam is used at outlet 5 for other purposes.
0 through pipe 51, valve 52 and pipe 53.
冷却された混合気体はガス冷却器23から底の
出口を通つて管54の中に入り、ガス浄化および
純化領域へ送られる。浄化および純化された生成
ガスは組成に応じて合成ガス、還元ガス、燃料ガ
スとして使用できる。たとえば、浄化された生成
ガスをガスタービンの燃焼器へ送ることができ
る。燃焼器で燃焼された燃焼ガスは膨張タービン
へ送られてタービンを回転させる。このタービン
はターボ圧縮機やタービン発電機を駆動する。タ
ーボ圧縮機はこの装置で使用する空気を圧縮する
ために使用できる。 The cooled gas mixture enters the tube 54 from the gas cooler 23 through the bottom outlet and is sent to the gas purification and purification zone. The purified and purified product gas can be used as synthesis gas, reducing gas, or fuel gas depending on the composition. For example, the purified product gas can be sent to a combustor of a gas turbine. The combustion gas burned in the combustor is sent to the expansion turbine, which rotates the turbine. This turbine drives a turbo compressor and a turbine generator. A turbo compressor can be used to compress the air used in this device.
次に第4図を参照する。この図に示されている
装置はガスの浄化および純化領域91を有するこ
とを除き、第2図に示されている装置に類似す
る。 Next, refer to FIG. The apparatus shown in this figure is similar to the apparatus shown in FIG. 2, except that it has a gas purification and purification region 91.
管115の中の流出ガス流の再循環される部分
は、ガス圧縮機によつてガス発生器1から出る生
の流出ガス流よりも高い圧力まで圧縮される。圧
縮された温度の低い再循環ガスは管68におい
て、過熱器55から下側出口60と管61を通つ
て出てきた伝熱ガスに混合される。ガス循環器6
2により、伝熱ガスは管63と、入口64と、熱
交換器16Aの下流側ヘツダ13とを通つて送ら
れる。熱交換器16Aでは伝熱ガスは複数の管1
7の中を上昇して、ヘツダ14と出口15を通つ
て出てゆく。熱交換器16Aの中を動いている間
に、伝熱流体の一部が管とヘツダとの壁にあけら
れている小穴から洩れ出る。この洩れたガスは流
出ガス流に混合され、少し冷却されたガス流が出
口21を通つて出てゆく。加熱された伝熱ガスは
出口65から管66と、熱交換器55の入口67
に入り、そこから外箱59の中を下降し、出口6
0から出て熱交換器16Aの中を循環させられ
る。 The recycled portion of the effluent gas stream in the pipe 115 is compressed by a gas compressor to a higher pressure than the raw effluent gas stream leaving the gas generator 1. The compressed, cooler recycle gas is mixed in line 68 with the heat transfer gas exiting from superheater 55 through lower outlet 60 and line 61. gas circulator 6
2, heat transfer gas is routed through tube 63, inlet 64, and downstream header 13 of heat exchanger 16A. In the heat exchanger 16A, the heat transfer gas flows through a plurality of tubes 1.
7 and exits through the header 14 and exit 15. While moving through heat exchanger 16A, some of the heat transfer fluid escapes through small holes in the walls of the tubes and headers. This leaking gas is mixed with the exit gas stream and a slightly cooled gas stream exits through outlet 21. The heated heat transfer gas flows from the outlet 65 to the tube 66 and the inlet 67 of the heat exchanger 55.
from there, descend inside the outer box 59, and exit 6.
0 and circulated through the heat exchanger 16A.
伝熱ガスは熱交換器16Aの管17の中で加熱
される。そうすると、熱交換器55の中では、外
箱59の中を連続して下降する伝熱ガス流により
与えられる顕熱の量は、管58の中を上昇する蒸
気流を加熱して過熱蒸気を発生させるのに十分で
ある。 The heat transfer gas is heated in tubes 17 of heat exchanger 16A. Then, in heat exchanger 55, the amount of sensible heat provided by the continuously descending heat transfer gas stream in outer box 59 heats the vapor stream ascending in tubes 58 to produce superheated steam. is sufficient to cause it to occur.
過熱蒸気は管39を通つて出され、その一部は
管40と、弁41と、管105、31を通つて管
35に入れられ、そこで管30からの燃料に混合
される。この混合ガスは燃焼器6を介してガス発
生器1の中へ入れられる。残りの過熱蒸気は管1
06と、弁107と、管108とを通つて外部に
取り出すことができる。あるいは、過熱蒸気の一
部を蒸気タービン70の作動流体として使用する
こともできる。 The superheated steam is exited through pipe 39 and a portion thereof is passed through pipe 40, valve 41 and pipes 105, 31 into pipe 35 where it is mixed with the fuel from pipe 30. This mixed gas is introduced into the gas generator 1 via the combustor 6. The remaining superheated steam is transferred to pipe 1.
06, valve 107, and pipe 108 to the outside. Alternatively, a portion of the superheated steam can be used as the working fluid for the steam turbine 70.
管48の中における飽和または不飽和の蒸気は
ガス冷却器23で発生される。装置の他の部分か
らの付加的な蒸気は管95と、弁96と、管97
とを介して入れることができる。ガス冷却器23
から出る流出ガス流の少くとも一部すなわち1〜
100容量%を、ガス浄化および純化領域91の中
へ入れることができる。希望によつては、ガス流
の一部を管124、弁125、管126により浄
化および純化領域をバイパスさせることができ
る。浄化および純化された生成ガスは領域91の
中に発生され、その少くとも一部が構成ガスとし
て圧縮機69へ戻される。残りの生成ガスはたと
えばガスタービンの燃焼器における燃料ガスとし
て使用できる。このガスタービンは圧縮機や発電
機の運転に使用される。過熱器55のための蒸気
の少くとも一部は、ボイラー用水を管45、46
と熱交換器23の外箱25の中を通して、管24
の中を下降する流出ガス流との蒸気との混合ガス
に残つている顕熱の少くとも一部を吸収させるこ
とにより、熱交換器23により発生させることが
できる。この蒸気の少くとも一部が出口47、管
98、48、入口56とを通つて過熱器55に入
れられる。管39からの過熱蒸気と管53からの
蒸気は、温度モデレータとして、および炭化水素
系燃料の輸送媒体としてガス発生器1の中へ入れ
ることができる。あるいは、ガス発生器1からの
流出ガス流を、直列に連結されている熱交換器1
6、23の管を通すことができる。この場合に
は、管63の中の伝熱ガスが熱交換器16Aの外
箱の中を通る。伝熱流体の一部は管とヘツダとの
壁にあけられている穴から管の中に入り、その中
を下降している流出ガス流に混合される。しか
し、初めに伝熱ガスの保護さやが管とヘツダとの
内面に形成される。上流側ヘツダのみに洩れ穴を
設けることもできる。 Saturated or unsaturated steam in tube 48 is generated in gas cooler 23. Additional steam from other parts of the apparatus is routed through pipe 95, valve 96, and pipe 97.
It can be entered via . gas cooler 23
at least a portion of the effluent gas stream exiting from 1 to
100% by volume can be placed into the gas purification and purification region 91. If desired, a portion of the gas flow can be bypassed through the purification and purification region via line 124, valve 125, and line 126. Cleaned and purified product gas is generated in region 91 and at least a portion thereof is returned to compressor 69 as a constituent gas. The remaining product gas can be used, for example, as fuel gas in the combustor of a gas turbine. This gas turbine is used to drive compressors and generators. At least a portion of the steam for the superheater 55 is supplied to the boiler water through the pipes 45 and 46.
and the tube 24 through the outer box 25 of the heat exchanger 23.
The remaining sensible heat can be generated by the heat exchanger 23 by absorbing at least a portion of the residual sensible heat in the gas mixture with the steam and the effluent gas stream descending therein. At least a portion of this steam is passed through outlet 47, pipes 98, 48, and inlet 56 into superheater 55. The superheated steam from pipe 39 and the steam from pipe 53 can be admitted into the gas generator 1 as a temperature moderator and as a transport medium for the hydrocarbon-based fuel. Alternatively, the effluent gas stream from the gas generator 1 can be transferred to the heat exchanger 1 connected in series.
6.23 tubes can be passed through. In this case, the heat transfer gas in tube 63 passes through the outer box of heat exchanger 16A. A portion of the heat transfer fluid enters the tube through holes in the walls of the tube and header and is mixed with the effluent gas stream descending therethrough. However, first a protective sheath of heat transfer gas forms on the inner surfaces of the tube and header. It is also possible to provide a leak hole only in the upstream header.
冷却されて管54から出た流出ガス流は管11
7、弁118、管119を通つて浄化および純化
領域91へ送られる。このようにして浄化および
純化されたガスは管120、121、弁122、
管123を通つて出てくる。管123の中の生成
ガスが燃料ガスの場合には、その一部がガス炉の
中で燃焼されて熱を発生する。あるいは、燃料ガ
スの一部をガスタービンの燃焼器へ送ることがで
きる。燃焼ガスは膨張タービンへ送られてそのタ
ービンを駆動する。生成ガスは合成ガス、還元ガ
スまたは純酸素で構成されることもある。管54
の中の流出ガス流と洩れガスとの混合ガスの少く
とも一部を、管124、弁125および管126
を通じて浄化および純化領域へバイパスさせるこ
とができる。 The cooled effluent gas stream leaving tube 54 is transferred to tube 11.
7, valve 118 and pipe 119 to purification and purification area 91. The gas purified and purified in this way is transferred to the pipes 120, 121, the valve 122,
It exits through tube 123. If the product gas in tube 123 is a fuel gas, a portion of it is combusted in the gas furnace to generate heat. Alternatively, a portion of the fuel gas can be sent to the combustor of the gas turbine. The combustion gases are sent to an expansion turbine to drive the turbine. The product gas may consist of synthesis gas, reducing gas or pure oxygen. tube 54
At least a portion of the mixture of effluent gas stream and leakage gas in tube 124, valve 125 and tube 126
can be bypassed to the purification and purification area through.
管120の中の生成ガスの一部は、管17とヘ
ツダ13、14にあけられている穴を通じて洩れ
る伝熱ガスの交替ガスとして用いられる。この交
替ガスは管61の中の伝熱ガスよりも低温で、管
130、弁131、管115を通つて圧縮機69
へ送られ、それにより熱交換器16Aの外箱20
の中の流出ガス流の圧力よりも高い圧力で圧縮さ
れる。前記したように、圧縮された交替ガスは管
61からの伝熱ガスに混合され、得られた混合ガ
スは熱交換器16Aと55の間のループを循環さ
せられる。 A portion of the product gas in tube 120 is used as a replacement gas for the heat transfer gas that leaks through the holes in tube 17 and headers 13,14. This replacement gas is cooler than the heat transfer gas in tube 61 and passes through tube 130, valve 131, and tube 115 to compressor 69.
is sent to the outer box 20 of the heat exchanger 16A.
is compressed at a pressure higher than the pressure of the exiting gas stream in. As mentioned above, the compressed replacement gas is mixed with the heat transfer gas from tube 61 and the resulting gas mixture is circulated through the loop between heat exchangers 16A and 55.
下記の例は本発明の方法の実施例を示すもので
ある。この方法は連続して行われ、実施中の数値
は全ての物質流についての1時間当りの値であ
る。容量は0℃、1気圧の時の値を示し、圧力は
絶対圧力である。 The following examples are illustrative of the method of the invention. The method is carried out continuously and the values being carried out are hourly values for all material flows. Capacity indicates the value at 0° C. and 1 atm, and pressure is absolute pressure.
実施例 1
この実施例で表されているのは第1図に示され
ているものである。炭化水素系の燃料(後述す
る)を純度が約99.7容量%の酸素で部分酸化する
ことにより、自由流無触媒ガス発生器において
89896m3の生の合成ガスが連続して発生される。
上記燃料は、生の合成ガス生成物を後で浄化する
ことにより回収された470.3Kgの炭素粒子と、還
元された原油26014Kgとを含み、ポンプで送るこ
とができるスラリーである。上記原油は次のよう
な最終組成である(重量%)。C 85.87、H2
11.10、S 2.06、N2 0.78、O2 0.16、灰分0.04。
更に、還元された原油のAPI重量が12.5(比重
0.983)、発熱量10185Cal/g、粘度は50℃におい
てセイボルト・セコンド・フユーロル
(Saybolt、Second Furol)(1170センチストーク
ス)である。次に、この方法で発生された、圧力
が約40.8気圧、温度が399℃の過熱蒸気約13007Kg
を前記還元された原油に混合させて、温度が約
295℃の混合ガスを作る。この混合ガスを環状燃
焼器の環状通路の中へ連続して入れ、そこからガ
ス発生器の反応領域の中に放出させる。約260℃
の酸素約19937を前記燃焼器の中心通路に連続し
て入れ、過熱蒸気と原油との混合ガスに混合させ
る。Example 1 This example is illustrated in FIG. In a free-flow non-catalytic gas generator, by partially oxidizing a hydrocarbon fuel (described below) with oxygen having a purity of approximately 99.7% by volume.
89896m3 of raw synthesis gas is continuously generated.
The fuel is a pumpable slurry containing 470.3 Kg of carbon particles recovered by subsequent purification of the raw syngas product and 26014 Kg of reduced crude oil. The crude oil has the following final composition (% by weight): C 85.87, H 2
11.10, S 2.06, N 2 0.78, O 2 0.16, Ash 0.04.
Furthermore, the API weight of the reduced crude oil is 12.5 (specific gravity
0.983), calorific value of 10185 Cal/g, and viscosity of Saybolt, Second Furol (1170 centistokes) at 50°C. Next, approximately 13,007 kg of superheated steam with a pressure of approximately 40.8 atm and a temperature of 399°C generated using this method.
is mixed into the reduced crude oil at a temperature of about
Create a gas mixture at 295℃. This gas mixture is continuously admitted into the annular passage of the annular combustor and from there is discharged into the reaction zone of the gas generator. Approximately 260℃
of oxygen is continuously introduced into the center passage of the combustor and mixed with the superheated steam and crude oil mixture.
ガス発生器の自由流反応領域の中で部分酸と関
連する反応が起きて、1305℃および28.2気圧の生
の合成ガスの連続流出流を製造する。ガス発生器
からの生の高温合成ガスの流出流が別々の熱交換
器または過熱器を通り、そこで、この方法の後で
発生される飽和蒸気流の連続流との熱交換によ
り、1125℃まで冷却される。65738Kgの飽和蒸気
が253℃、41.5気圧で過熱器に入る。そして、400
℃、40.8気圧の過熱蒸気65738Kgが過熱器から出
る。前記したように、この過熱蒸気の一部を、な
るべく原油と混合して、ガス発生器の中へ入れ
る。過熱蒸気の一部は、たとえば、ガス発生器へ
送られる自由酸素発生用の空気分離装置のターボ
圧縮機の作動流体として用いられる。 Reactions involving partial acids occur in the free-flow reaction zone of the gas generator to produce a continuous effluent stream of raw synthesis gas at 1305° C. and 28.2 atmospheres. The raw hot synthesis gas effluent stream from the gas generator passes through a separate heat exchanger or superheater where it is heated up to 1125°C by heat exchange with a continuous stream of saturated steam stream generated after this process. cooled down. 65738Kg of saturated steam enters the superheater at 253℃ and 41.5 atm. And 400
℃, 40.8 atm superheated steam 65738 kg comes out from the superheater. As mentioned above, a portion of this superheated steam is passed into the gas generator, preferably mixed with crude oil. A portion of the superheated steam is used, for example, as working fluid for a turbo compressor of an air separation device for free oxygen generation, which is sent to a gas generator.
次に、過熱器を出る少し冷却された生の合成ガ
ス流を別のガス冷却器の管の中に通して、ガス冷
却器の外箱を連続して流れる65738Kgのボイラー
用水と熱交換させることにより、約270℃まで冷
却させる。これによつて、約253℃、約41.5気圧
の前記副生飽和蒸気が約65738Kg製造される。前
記したように、この飽和蒸気の少くとも一部を過
熱器へ入れて過熱蒸気にする。残りの飽和蒸気
は、たとえば自由酸素含有ガスの予熱などの用途
に使用する。 The slightly cooled raw syngas stream exiting the superheater is then passed into another gas cooler tube for heat exchange with 65738 Kg of boiler water flowing continuously through the gas cooler outer box. Cool to approximately 270℃. As a result, about 65,738 kg of the by-product saturated steam at about 253° C. and about 41.5 atmospheres is produced. As mentioned above, at least a portion of this saturated steam is passed into a superheater to become superheated steam. The remaining saturated steam is used for purposes such as preheating free oxygen-containing gas.
ボイラー用水と熱交換した後でガス冷却器から
出る生の合成ガスの連続流出流の圧力は、ガス発
生器の反応領域内の圧力から管と熱交換器におけ
る通常の圧力降下を差し引いた値にほぼ等しい。
この圧力降下は約1.35気圧以下にできる。ガス冷
却器から出る生の合成ガス流の組成は次の通りで
ある。H2 41.55%、CO 41.59%、CO2 4.61%、
H2O 11.46%、H2S 0.40%、COS 0.02%、CH4
0.13%、N2 0.21%、Ar 0.03%。生の合成ガスの
流出流の中には約474.5Kgの未変換の粒子状炭素
が含まれている。下流側のガス浄化および純化領
域で、粒子状炭素やその他の気体不純物を生の合
成ガスから除去できる。前記過熱ガスの一部を合
成ガス流に混合してから水性ガス反応により、ガ
ス流中の一酸化炭素を水素と二酸化炭素とに変え
ることもできる。このCO2は後で除去して水素を
含むガス流を製造できる。 The pressure of the continuous effluent stream of raw synthesis gas leaving the gas cooler after heat exchange with boiler water is equal to the pressure in the reaction zone of the gas generator minus the normal pressure drop in the tubes and heat exchanger. Almost equal.
This pressure drop can be less than about 1.35 atmospheres. The composition of the raw synthesis gas stream exiting the gas cooler is as follows. H2 41.55%, CO 41.59%, CO2 4.61%,
H2O 11.46%, H2S 0.40%, COS 0.02%, CH4
0.13%, N2 0.21%, Ar 0.03%. The raw syngas effluent contains approximately 474.5 Kg of unconverted particulate carbon. Particulate carbon and other gaseous impurities can be removed from the raw synthesis gas in a downstream gas purification and purification region. It is also possible to mix a portion of the superheated gas into the synthesis gas stream and then convert the carbon monoxide in the gas stream to hydrogen and carbon dioxide by a water gas reaction. This CO 2 can later be removed to produce a hydrogen-containing gas stream.
実施例 2
この実施例2は第2図に示されている装置に対
応するものである。Embodiment 2 Embodiment 2 corresponds to the apparatus shown in FIG.
この実施例で自由流無触媒ガス発生器に供給さ
れる物質の種類と量は、実施例1における供給物
質のそれとほぼ同じである。同様に、生の合成ガ
スの組成と量および製造される飽和蒸気と過熱蒸
気との量は実施例1、2においてほぼ同じであ
る。更に、ガス発生器と関連する熱交換器におけ
る動作温度と動作圧力および関連する物質流と生
成物との温度と圧力も2つの実施例でほぼ同じで
ある。 The type and amount of material fed to the free flow non-catalytic gas generator in this example is approximately the same as that of the feed material in Example 1. Similarly, the composition and amount of raw synthesis gas and the amounts of saturated and superheated steam produced are approximately the same in Examples 1 and 2. Furthermore, the operating temperatures and pressures in the gas generator and associated heat exchanger and the associated material stream and product temperatures and pressures are also approximately the same in the two embodiments.
実施例2で、9361Kgの水素が熱交換器16と過
熱器55との間を伝熱流体として連続して循環さ
せられる。 In Example 2, 9361 Kg of hydrogen is continuously circulated between heat exchanger 16 and superheater 55 as a heat transfer fluid.
ガス発生器からの1305℃、28.2気圧の生の合成
ガス流が、熱交換器16における伝熱流体との熱
交換により1124℃まで冷却される。その伝熱流体
は熱交換器16に455℃で入り、805℃となつてそ
こから出てゆく。それから、生の合成ガスの連続
流はガス冷却器23におけるボイラー用水との熱
交換で271℃まで冷却される。ガス冷却器23の
中で発生された252℃の飽和蒸気を過熱器55へ
送り、そこで805℃でそれに入つてくる伝熱流体
との非接触熱交換して400℃、40.8気圧の過熱蒸
気の連続流となる。伝熱流体は455℃となつて過
熱器55から出てゆく。 The raw synthesis gas stream from the gas generator at 1305°C and 28.2 atmospheres is cooled to 1124°C by heat exchange with a heat transfer fluid in heat exchanger 16. The heat transfer fluid enters heat exchanger 16 at 455°C and leaves there at 805°C. The continuous stream of raw synthesis gas is then cooled to 271°C in heat exchange with boiler water in gas cooler 23. The saturated steam at 252°C generated in the gas cooler 23 is sent to the superheater 55, where it undergoes non-contact heat exchange with the incoming heat transfer fluid at 805°C to produce superheated steam at 400°C and 40.8 atm. Continuous flow. The heat transfer fluid exits superheater 55 at a temperature of 455°C.
実施例 3
実施例3は第3図に示す装置に対応するもので
ある。Example 3 Example 3 corresponds to the apparatus shown in FIG.
ガス発生器へ与えられる物質の種類と量は、実
施例1におけるそれとほぼ同じである。同様に、
生の合成ガスの組成と量も実施例1のそれとほぼ
同じである。ガス発生器からの高温の生の合成ガ
スの流出流は、外箱と管とより成る熱交換器(過
熱器)16Aの管の中を通り、そこでこの方法の
後の段階で発生される飽和蒸気の連続流との熱交
換により1125℃まで冷却される。253℃および
41.5気圧の飽和蒸気が65738Kg過熱器の外箱の中
に入る。この飽和蒸気のうちの約90容量%が、
400℃および40.8気圧の過熱蒸気として熱交換器
から出る。実施例1で説明したように、この過熱
蒸気の一部を、なるべく原油との混合物として、
ガス発生器の中へ入れる。希望によつては、過熱
蒸気の一部を前記したようにターボ圧縮機へ作動
流体として供給することもできる。飽和蒸気の残
り、すなわち、過熱器の中に入れられた約6573Kg
の飽和蒸気は、管と上流側ヘツダとの壁に設けら
れている小さな穴から洩れ出て、その中を通る高
温で生の合成ガスに混合する。そうすると蒸気の
さやが管の内面を包んで、管が生の合成ガスによ
り腐食されることを防ぐ。更に、管の内面には炭
素や灰分も付着しない。 The type and amount of material provided to the gas generator is approximately the same as in Example 1. Similarly,
The composition and amount of raw synthesis gas are also approximately the same as in Example 1. The hot raw synthesis gas effluent stream from the gas generator passes through the tubes of a heat exchanger (superheater) 16A consisting of an outer box and tubes, where the saturated It is cooled to 1125°C by heat exchange with a continuous stream of steam. 253℃ and
Saturated steam at 41.5 atm enters the outer box of the 65738 kg superheater. Approximately 90% by volume of this saturated steam is
It exits the heat exchanger as superheated steam at 400°C and 40.8 atm. As explained in Example 1, a part of this superheated steam is preferably mixed with crude oil,
Put it into the gas generator. If desired, a portion of the superheated steam can be supplied as working fluid to the turbo compressor as described above. The remainder of the saturated steam, i.e. approximately 6573Kg placed in the superheater
The saturated steam escapes through small holes in the walls of the tube and upstream header and mixes with the hot, raw synthesis gas that passes therethrough. The steam sheath then wraps around the inner surface of the tube, preventing it from being corroded by the raw synthesis gas. Furthermore, neither carbon nor ash adheres to the inner surface of the tube.
過熱器の内部で洩れた蒸気と混合され、過熱器
から出る少し冷却された生の合成ガス流を、通常
のガス冷却器へ送つて、その外箱へ供給される。
65738Kgのボイラー用水との熱交換により約271℃
まで冷却させる。これにより約253℃および約
41.5気圧の飽和蒸気が約65738Kgだけ副生物とし
て製造される。この蒸気は過熱器16Aへ送つて過
熱蒸気にする。 The slightly cooled raw syngas stream leaving the superheater, mixed with the leaking steam inside the superheater, is sent to a conventional gas cooler and fed to its outer box.
Approximately 271℃ due to heat exchange with 65738Kg of boiler water
Cool until cool. This results in approximately 253℃ and approx.
Approximately 65,738 kg of saturated steam at 41.5 atmospheres is produced as a by-product. This steam is sent to superheater 16A to be made into superheated steam.
ボイラー用水と熱交換した後でガス冷却器から
出る生の合成ガスの連続流出流の圧力は、ガス発
生器の反応領域内の圧力から、管と熱交換器とに
おける通常の圧力降下分を差し引いた値にほぼ等
しい。この圧力降下は約1.35気圧以下にできる。
ガス冷却器から出る生の合成ガス流の組成は次の
通りである。(単位は乾燥状態でのモル%)。H2
46.95、CO 46.99、CO2 5.19、H2S 0.45、COS
0.02、CH4 0.14、N2 0.23、Ar 0.03。生の合成ガ
スの流出流には約474.5Kgの未変換の粒子状炭素
が含まれている。これらの炭素やその他のガス状
不純物は下流側のガス浄化および純化領域で、生
の合成ガスから除去できる。希望によつては、過
熱蒸気の一部を合成ガス流に混合してから、水性
ガス反応によりガス流中の一酸化炭素を水素と二
酸化炭素へ変えることができる。次にCO2を除去
して水素を含むガス流を製造できる。 The pressure of the continuous output stream of raw synthesis gas leaving the gas cooler after heat exchange with boiler water is the pressure in the reaction zone of the gas generator less the normal pressure drop in the tubes and heat exchanger. approximately equal to the value. This pressure drop can be less than about 1.35 atmospheres.
The composition of the raw synthesis gas stream exiting the gas cooler is as follows. (Units are mol% in dry state). H2
46.95, CO 46.99, CO2 5.19, H2S 0.45, COS
0.02, CH4 0.14, N2 0.23, Ar 0.03. The raw syngas effluent contains approximately 474.5 Kg of unconverted particulate carbon. These carbon and other gaseous impurities can be removed from the raw synthesis gas in a downstream gas purification and purification region. If desired, a portion of the superheated steam can be mixed into the synthesis gas stream and then the carbon monoxide in the gas stream converted to hydrogen and carbon dioxide by a water gas reaction. The CO 2 can then be removed to produce a hydrogen-containing gas stream.
実施例 4
実施例4は第4図に示されている装置に対応す
るものである。Example 4 Example 4 corresponds to the apparatus shown in FIG.
この実施例において、自由流無触媒ガス発生器
に供給される物質の種類と量は、実施例1で説明
したそれとほぼ同じである。同様に、生の合成ガ
スの組成と量、および発生される飽和蒸気と過熱
蒸気との量も実施例1におけるそれらとほぼ同じ
である。更に、ガス発生器と関連する熱交換器内
の動作温度と動作圧力および関連する材料の流れ
と生成物とに対する温度と圧力も実施例1におけ
るそれらとほぼ同じである。 In this example, the type and amount of material fed to the free-flow non-catalytic gas generator is approximately the same as that described in Example 1. Similarly, the composition and amount of raw synthesis gas and the amount of saturated and superheated steam generated are also approximately the same as in Example 1. Additionally, the operating temperatures and pressures within the gas generator and associated heat exchanger and associated material flows and products are also approximately the same as in Example 1.
実施例4で、この方法の後段で発生される9361
Kgの水素を、熱交換器16Aと過熱器55との間
で伝熱流体として連続的に循環させる。 In Example 4, 9361 generated later in this method
Kg of hydrogen is continuously circulated between heat exchanger 16A and superheater 55 as a heat transfer fluid.
ガス発生器からの1305℃および28.2気圧の生の
合成ガスの連続流出流を、熱交換器16Aの中へ
455℃の温度で入つた前記伝熱流体と熱交換させ
て1125℃まで冷却させる。その伝熱流体は熱交換
器16Aを出る時は805℃まで加熱されている。
熱交換器の中で洩らされた水素と混合された生の
合成ガスの連続流の温度は、ガス冷却器23にお
けるボイラー用水との熱交換で低下させられる。
ガス冷却器において発生された253℃の飽和蒸気
の連続流を、交替水素と混合されて過熱器55に
805℃の温度で入る伝熱流体と過熱器55で非接
触熱交換した結果、400℃、40.8気圧の過熱蒸気
へ変えられる。 Continuous effluent stream of raw synthesis gas at 1305° C. and 28.2 atm from the gas generator into heat exchanger 16A.
It is cooled down to 1125°C by exchanging heat with the heat transfer fluid entered at a temperature of 455°C. The heat transfer fluid is heated to 805°C when it exits heat exchanger 16A.
The temperature of the continuous stream of raw synthesis gas mixed with leaked hydrogen in the heat exchanger is lowered by heat exchange with boiler water in the gas cooler 23.
A continuous stream of 253°C saturated steam generated in the gas cooler is mixed with replacement hydrogen and sent to the superheater 55.
As a result of non-contact heat exchange with the heat transfer fluid entering at a temperature of 805°C in the superheater 55, it is converted into superheated steam at 400°C and 40.8 atm.
第1〜4図は本発明の方法を実施する装置のそ
れぞれ異なる例を示す略図である。
1……ガス発生器、16,16A……熱交換
器、17,24,58……管、20,25,59
……外箱、23……ガス冷却器、55……過熱
器。
1 to 4 are schematic diagrams showing different examples of apparatus for carrying out the method of the invention. 1... Gas generator, 16, 16A... Heat exchanger, 17, 24, 58... Tube, 20, 25, 59
... Outer box, 23 ... Gas cooler, 55 ... Superheater.
Claims (1)
発生器の反応領域内で815〜1930℃および1〜250
絶対気圧の条件で、自由酸素を含むガスにより部
分酸化させることによつてH2とCOを含む混合ガ
スを製造する方法であつて、ガス発生器からの冷
却されていない流出ガス流を第1と第2の熱交換
領域の中を順次通すことによつてその流出ガス流
から顕熱をうばう過程を備え、第2の熱交換領域
においてうばわれた顕熱を用いて間接熱交換によ
り水流を150〜375℃の温度で4〜260絶対気圧の
蒸気に変え、第1の熱交換領域でうばつた顕熱を
用いて前記蒸気の少くとも一部を400〜600℃の温
度で4〜260絶対気圧の過熱蒸気へ変換し、この
過熱蒸気の少くとも一部を、蒸気タービンへ作動
流体として送ることを特徴とする混合ガスの製造
方法。 2 特許請求の範囲第1項記載の方法において、
前記蒸気タービンは空気分離ユニツトへ供給する
空気を圧縮するために用いられて前記ユニツトは
ガス発生器の中で反応させるための純度が95モル
%かそれ以上の酸素を発生するものであり、過熱
蒸気の少くとも一部をガス発生器の反応領域へ入
れ、燃料をガス発生器の中に入れる前に、約460
℃の温度まで、ただしその分解温度以下の温度ま
で、予熱することを特徴とする方法。 3 炭素と水素を含む燃料を、自由流無触媒ガス
発生器の反応領域内で815〜1930℃および1〜250
絶対気圧の条件で、自由酸素を含むガスにより部
分酸化させることによつてH2とCOを含む混合ガ
スを製造する方法であつて、ガス発生器からの冷
却されていない流出ガス流を第1と第2の熱交換
領域の中を順次通すことによつてその流出ガス流
から顕熱をうばう過程を備え、第2の熱交換領域
においてうばわれた顕熱を用いて間接熱交換によ
り水流を150〜375℃の温度で4〜260絶対気圧の
蒸気に変え、この蒸気を第2の熱交換領域から第
3の熱交換領域へ送り、この第3の熱交換領域へ
は、前記第1と第3の熱交換領域の間を循環させ
られる伝熱流体により前記第1の熱交換領域から
顕熱が伝えられており、その第3の熱交換領域に
て前記蒸気を前記伝熱流体の流れとの間接的な熱
交換により過熱することによつて、前記第1の熱
交換領域でうばつた顕熱を用いて前記蒸気の少く
とも一部を400〜600℃の温度で4〜260絶対気圧
の過熱蒸気に変え、この過熱蒸気の少くとも一部
を、蒸気タービンへ作動流体として送ることを特
徴とする混合ガスの製造方法。 4 特許請求の範囲の第3項に記載の方法におい
て、伝熱流体は、ナトリウム、カリウム、水銀、
硫黄、または、熱交換の後で浄化と、水性ガス反
応と、純化とにより流出生成ガスから得た水素で
あることを特徴とする方法。 5 特許請求の範囲の第3項記載の方法におい
て、過熱蒸気の少くとも一部を、空気分離ユニツ
トへ供給する空気を圧縮するために用いられる蒸
気タービンの作動流体として用い、前記ユニツト
はガス発生器の中で反応させるための純度が95モ
ル%かそれ以上の酸素を発生するものであり、燃
料をガス発生器の中に入れる前に約460℃(ただ
しその分解温度以下)の温度まで予熱し、更に、
浄化され、希望によつては純化されたガス流の少
くとも一部をガスタービンの燃焼室の中に入れ、
その燃焼室からの燃焼生成ガスを動力発生用の膨
張タービンに入れることを特徴とする方法。 6 炭素と水素を含む燃料を、自由流無触媒ガス
発生器の反応領域内で815〜1930℃および1〜250
絶対気圧の条件で、自由酸素を含むガスにより部
分酸化させることによつてH2とCOを含む混合ガ
スを製造する方法であつて、ガス発生器からの冷
却されていない流出ガス流を第1と第2の熱交換
領域の中を順次通すことによつてその流出ガス流
から顕熱をうばう過程を備え、第2の熱交換領域
においてうばわれた顕熱を用いて間接熱交換によ
り水流を150〜375℃の温度で4〜260絶対気圧の
蒸気に変え、第1の熱交換領域でうばつた顕熱を
用いて前記蒸気の少くとも一部を400〜600℃の温
度で4〜260絶対気圧の過熱蒸気へ変換し、浄化
され、希望によつては純化されたガス流の少くと
も一部をガスタービンの燃焼器の中に入れ、その
燃焼器からの燃焼生成ガスを動力発生用の膨張タ
ービンに入れることを特徴とする混合ガスの製造
方法。 7 炭素と水素を含む燃料を、自由流無触媒ガス
発生器の反応領域内で815〜1930℃および1〜250
絶対気圧の条件で、自由酸素を含むガスにより部
分酸化させることによつてH2とCOを含む混合ガ
スを製造する方法であつて、ガス発生器からの冷
却されていない流出ガス流を第1と第2の熱交換
領域の中を順次通すことによつてその流出ガス流
から顕熱をうばう過程を備え、第2の熱交換領域
においてうばわれた顕熱を用いて間接熱交換によ
り水流を150〜375℃の温度で4〜260絶対気圧の
蒸気に変え、この蒸気を第2の熱交換領域から第
3の熱交換領域へ送り、この第3の熱交換領域へ
は、前記第1と第3の熱交換領域の間を循環させ
られる伝熱流体により前記第1の熱交換領域から
顕熱が伝えられており、その第3の熱交換領域に
て前記蒸気を前記伝熱流体の流れとの間接的な熱
交換により過熱することによつて、前記第1の熱
交換領域でうばつた顕熱を用いて前記蒸気の少く
とも一部を400〜600℃の温度で4〜260絶対気圧
の過熱蒸気に変え、前記伝熱流体は、ナトリウ
ム、カリウム、水銀、硫黄、または熱交換の後で
浄化と、水性ガス反応と、純化とにより流出生成
ガスから得た水素であり、前記過熱蒸気の少くと
も一部を、ガス発生器へ供給する燃料の担体とし
てガス発生器の反応領域へ入れることを特徴とす
る混合ガスの製造方法。[Claims] 1. A fuel containing carbon and hydrogen is heated at 815-1930°C and 1-250°C in the reaction zone of a free-flow non-catalytic gas generator.
A method for producing a gas mixture containing H 2 and CO by partial oxidation with a gas containing free oxygen under conditions of absolute atmospheric pressure, the method comprising: and a second heat exchange region to remove sensible heat from the outflow gas stream, and the sensible heat stolen in the second heat exchange region is used to convert the water flow by indirect heat exchange. Converting at least a portion of said steam into steam at a temperature of 150 to 375°C and a pressure of 4 to 260 absolute atmospheres, using the sensible heat emitted in the first heat exchange zone, A method for producing a mixed gas, which comprises converting atmospheric pressure into superheated steam and sending at least a portion of this superheated steam to a steam turbine as a working fluid. 2. In the method described in claim 1,
The steam turbine is used to compress the air supplied to the air separation unit, which generates oxygen of 95 mole percent purity or higher for reaction in the gas generator, which is heated Before introducing at least a portion of the steam into the reaction zone of the gas generator and the fuel into the gas generator, about 460
A method characterized by preheating to a temperature of °C, but below its decomposition temperature. 3 Fuel containing carbon and hydrogen is heated at 815-1930°C and 1-250°C in the reaction zone of a free-flow non-catalytic gas generator.
A method for producing a gas mixture containing H 2 and CO by partial oxidation with a gas containing free oxygen under conditions of absolute atmospheric pressure, the method comprising: and a second heat exchange region to remove sensible heat from the outflow gas stream, and the sensible heat stolen in the second heat exchange region is used to convert the water flow by indirect heat exchange. The steam is converted into steam at a temperature of 150 to 375° C. and at an absolute pressure of 4 to 260, and is sent from the second heat exchange zone to a third heat exchange zone, which is connected to the first and second heat exchange zones. Sensible heat is transferred from the first heat exchange zone by a heat transfer fluid circulated between a third heat exchange zone, where the steam is transferred to the flow of the heat transfer fluid. Using the sensible heat emitted in the first heat exchange zone, at least a portion of the steam is heated to a temperature of 400 to 600° C. and 4 to 260 atmospheric pressures absolute by superheating by indirect heat exchange with A method for producing a mixed gas, comprising converting the mixture into superheated steam and sending at least a part of this superheated steam to a steam turbine as a working fluid. 4. In the method according to claim 3, the heat transfer fluid comprises sodium, potassium, mercury,
A process characterized in that it is sulfur or hydrogen obtained from the effluent product gas by heat exchange followed by purification, water gas reaction and purification. 5. A method according to claim 3, wherein at least a portion of the superheated steam is used as a working fluid in a steam turbine used to compress air supplied to an air separation unit, said unit being used for gas generation. It generates oxygen with a purity of 95 mol% or higher for the reaction in the gas generator, and the fuel is preheated to a temperature of approximately 460℃ (but below its decomposition temperature) before being put into the gas generator. And furthermore,
directing at least a portion of the purified and optionally purified gas stream into a combustion chamber of the gas turbine;
A method characterized in that combustion gases from the combustion chamber are introduced into an expansion turbine for power generation. 6 Fuel containing carbon and hydrogen is heated at 815-1930°C and 1-250°C in the reaction zone of a free-flow non-catalytic gas generator.
A method for producing a gas mixture containing H 2 and CO by partial oxidation with a gas containing free oxygen under conditions of absolute atmospheric pressure, the method comprising: and a second heat exchange region to remove sensible heat from the outflow gas stream, and the sensible heat stolen in the second heat exchange region is used to convert the water flow by indirect heat exchange. Converting at least a portion of said steam into steam at a temperature of 150 to 375°C and a pressure of 4 to 260 absolute atmospheres, using the sensible heat emitted in the first heat exchange zone, At least a portion of the purified, purified, and optionally purified gas stream is converted to superheated steam at atmospheric pressure and placed into a gas turbine combustor, from which the combustion product gases are used to generate power. A method for producing a mixed gas, characterized by introducing the mixed gas into an expansion turbine. 7 Fuel containing carbon and hydrogen is heated at 815-1930°C and 1-250°C in the reaction zone of a free-flow non-catalytic gas generator.
A method for producing a gas mixture containing H 2 and CO by partial oxidation with a gas containing free oxygen under conditions of absolute atmospheric pressure, the method comprising: and a second heat exchange region to remove sensible heat from the outflow gas stream, and the sensible heat stolen in the second heat exchange region is used to convert the water flow by indirect heat exchange. The steam is converted into steam at a temperature of 150 to 375° C. and at an absolute pressure of 4 to 260, and is sent from the second heat exchange zone to a third heat exchange zone, which is connected to the first and second heat exchange zones. Sensible heat is transferred from the first heat exchange zone by a heat transfer fluid circulated between a third heat exchange zone, where the steam is transferred to the flow of the heat transfer fluid. Using the sensible heat emitted in the first heat exchange zone, at least a portion of the steam is heated to a temperature of 400 to 600° C. and 4 to 260 atmospheric pressures absolute by superheating by indirect heat exchange with The heat transfer fluid is sodium, potassium, mercury, sulfur, or hydrogen obtained from the effluent product gas by heat exchange followed by purification, water gas reaction, and purification, and the heat transfer fluid is converted into superheated steam. A method for producing a mixed gas, characterized in that at least a part of the mixed gas is introduced into a reaction region of a gas generator as a carrier for fuel to be supplied to the gas generator.
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