JP2007051181A - Method for recovering sensible heat of coke oven gas - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コークス炉で発生するコークス炉ガスの持つ熱量、いわゆる顕熱を回収する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for recovering the amount of heat of a coke oven gas generated in a coke oven, so-called sensible heat.
コークス炉より発生する高温のコークス炉ガスの顕熱は膨大であるが、水を噴霧することにより水の潜熱を利用して冷却されている程度で、充分に利用されていないのが現状である。 Although the sensible heat of the high-temperature coke oven gas generated from the coke oven is enormous, it is cooled by using the latent heat of water by spraying water, and it is not fully utilized at present. .
従来、このコークス炉ガスの顕熱回収するため、多くの方法が提案されている。例えば、特許文献1には、高温のコークス炉ガスに熱交換器を設置し、有機熱媒体を介して、前記高温のコークス炉ガスの顕熱を回収する方法が開示されている。 Conventionally, many methods have been proposed to recover the sensible heat of the coke oven gas. For example, Patent Document 1 discloses a method in which a heat exchanger is installed in a high-temperature coke oven gas and the sensible heat of the high-temperature coke oven gas is recovered through an organic heat medium.
しかしながら、特許文献1に開示されている熱交換器を使用する顕熱の回収方法では、次のような問題点がある。すなわち、コークス炉から生成する高温のコークス炉ガスは未精製であり微細な固体やタール成分を含むため、熱交換器の表面がこれら物質で覆われてしまい、熱交換率が低下する。また、コークス炉は数十の炉が一つとなって操業しており、一部を停止することはあっても全ての炉を完全に停止することは無いため、コークス炉ガスは、操業を開始すると操業を停止するまで数十年間に渡り発生し続ける。そのため、熱交換器が汚れた場合は洗浄するのが普通であるが、コークス炉ガスに取り付けられた熱交換器の場合は洗浄することが困難となる。 However, the sensible heat recovery method using the heat exchanger disclosed in Patent Document 1 has the following problems. That is, since the high-temperature coke oven gas generated from the coke oven is unrefined and contains fine solids and tar components, the surface of the heat exchanger is covered with these substances, and the heat exchange rate decreases. In addition, the coke oven is operated by several dozen furnaces, and even if a part of the coke oven is stopped, not all the furnaces are completely stopped, so the coke oven gas starts operation. Then, it continues to occur for several decades until the operation is stopped. For this reason, when the heat exchanger becomes dirty, it is usually cleaned, but it is difficult to clean the heat exchanger attached to the coke oven gas.
これに対して、特許文献2および特許文献3では、熱交換器のコークス炉ガスと接触する表面にモリブデン,タングステン,スズといった金属や結晶性アルミノシリケートを塗布し、タール分を分解することにより、タール分の付着を防ぐ方法が開示されている。 On the other hand, in Patent Document 2 and Patent Document 3, by applying a metal such as molybdenum, tungsten, tin or crystalline aluminosilicate on the surface of the heat exchanger that contacts the coke oven gas, the tar content is decomposed. A method for preventing the adhesion of tar content is disclosed.
また、特許文献4には、高温のコークス炉ガスが通過する上昇管部分に石灰石を投入し、石灰石の分解で発生する炭酸ガスとコークス炉ガス中に含まれる水分により水素を製造することによりコークス炉ガスの顕熱を回収し、同時に石灰石の分解により生じた生石灰を回収して使用する方法が開示されている。
しかしながら、特許文献2および3において、コークス炉ガスに含まれているタール分はアルミ精錬用黒鉛電極やリチウムイオン二次電池用負極材、タイヤ用カーボンブラック原料、さらにはポリ塩化ビニル可塑剤原料の無水フタル酸の原料となるナフタレン、6−ナイロン原料であるベンゼン等の有用な成分が含まれており、タール分を分解することは、これらの発生量および品質を低下させることとなり、社会的にも大きな影響がある。 However, in Patent Documents 2 and 3, the tar content contained in the coke oven gas is a graphite electrode for aluminum refining, a negative electrode material for lithium ion secondary batteries, a carbon black raw material for tires, and a polyvinyl chloride plasticizer raw material. Useful components such as naphthalene, which is a raw material for phthalic anhydride, and benzene, which is a raw material for 6-nylon, are included. Decomposing tar content lowers the amount and quality of these products, and socially. Has a big impact.
一方、特許文献4に開示されている石灰石を用いる方法は、石灰石を投入するために、上昇管上部の蓋を開ける必要があり、また生成した生石灰を取り出すためにも、取り出し口を開ける必要がある。そのため、蓋、取り出し口を開ける時に、未精製の高温のコークス炉ガスを大気中に放散することになり、環境汚染の原因となる。また、上記石灰石を上昇管内に保持するため、上昇管内のコークス炉ガスの流通路を狭める必要があり、未精製のコークス炉ガス中に含まれるタールやカーボン類による上昇管の閉塞の原因ともなる。 On the other hand, in the method using limestone disclosed in Patent Document 4, it is necessary to open the lid on the upper part of the riser pipe in order to put limestone, and it is necessary to open the extraction port in order to take out the generated quicklime. is there. For this reason, when the lid and the outlet are opened, unrefined high-temperature coke oven gas is diffused into the atmosphere, causing environmental pollution. In addition, in order to hold the limestone in the riser, it is necessary to narrow the flow path of the coke oven gas in the riser, which causes the riser to be blocked by tar and carbon contained in the unrefined coke oven gas. .
このようにコークス炉ガスは膨大な顕熱を含むにも関わらず、微細な固体やタール成分を含むため、長期に安定的に操業する観点から、水の噴霧によって冷却されるだけで、全く利用されていない状況となっている。 In this way, the coke oven gas contains a large amount of sensible heat, but contains fine solids and tar components, so it can be used simply by being cooled by spraying water from the viewpoint of stable operation over the long term. The situation has not been done.
本発明は、上記の事情に鑑み、有用なタール分はそのままに、コークス炉ガスを大気に放出することも無く、コークス炉ガス顕熱の熱回収を効率よく行うコークス炉ガスの顕熱回収方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention is a coke oven gas sensible heat recovery method that efficiently recovers coke oven gas sensible heat without releasing the coke oven gas to the atmosphere without changing the useful tar content. The purpose is to provide.
本発明者が上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、高温のコークス炉ガスの顕熱を回収するための手段として、吸熱反応であるジメチルエーテルおよび/またはメタノールの分解反応に着目し、コークス炉ガスの顕熱をジメチルエーテルおよび/またはメタノールの分解反応の化学エネルギーに変換することにより、コークス炉ガス顕熱の熱回収を効率よく行うことができることを見出した。 As a result of the present inventors diligently researching to solve the above problems, as a means for recovering the sensible heat of the high temperature coke oven gas, attention is paid to the decomposition reaction of dimethyl ether and / or methanol which is an endothermic reaction, and the coke oven gas It was found that the sensible heat of the coke oven gas can be efficiently recovered by converting the sensible heat of this into chemical energy of the decomposition reaction of dimethyl ether and / or methanol.
本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
[1]DMEおよび/またはメタノ−ルをコークス炉ガスに直接接触させ、該コークス炉ガスに含まれる水蒸気によって前記DMEおよび/またはメタノ−ルを分解し、その状態のコークス炉ガスの顕熱を化学エネルギ−として回収することを特徴とするコークス炉ガスの顕熱回収方法。
[2]前記[1]において、コークス炉ガスの温度が400℃以上であることを特徴とするコークス炉ガスの顕熱回収方法。
The present invention has been made based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
[1] DME and / or methanol is brought into direct contact with coke oven gas, the DME and / or methanol is decomposed by water vapor contained in the coke oven gas, and the sensible heat of the coke oven gas in that state is reduced. A sensible heat recovery method for coke oven gas, which is recovered as chemical energy.
[2] The method for recovering sensible heat of coke oven gas according to [1], wherein the temperature of the coke oven gas is 400 ° C. or higher.
本発明によれば、従来水により冷却されるだけで、全く利用されていなかった高温のコークス炉ガスの顕熱を化学エネルギーの形で回収することができ、地球の温暖化対策・環境保持に大きな効果があるばかりでなく、コークス炉の省エネルギーにも大きく貢献できる。 According to the present invention, sensible heat of high-temperature coke oven gas that has been conventionally cooled only by water and can be recovered in the form of chemical energy can be used to prevent global warming and maintain the environment. Not only has a great effect, it can also contribute greatly to energy saving in coke ovens.
本発明は、吸熱反応であるジメチルエーテルおよび/またはメタノールの改質反応すなわち分解反応を利用し、コークス炉ガスの顕熱を化学エネルギーに変換するものである。 The present invention converts the sensible heat of coke oven gas into chemical energy by utilizing a reforming reaction, that is, a decomposition reaction of dimethyl ether and / or methanol, which is an endothermic reaction.
ジメチルエーテルおよび/またはメタノールの改質反応すなわち分解反応は、まず、次の2式によって進行する。 The reforming reaction, that is, the decomposition reaction of dimethyl ether and / or methanol first proceeds according to the following two formulas.
(CH3)2O + H2O → 2CH3OH (1)
CH3OH → CO + 2H2 (2)
(1)式はジメチルエーテルがコークス炉ガス中に含まれる水蒸気によって加水分解される反応であり、ジメチルエーテル1モル当たり2モルのメタノールが生成する。(2)式はメタノールが分解する反応であり、一酸化炭素と水素の混合物である合成ガスが生成する。この2つの反応はいずれも吸熱反応であり、(1)式の反応によってジメチルエーテル1モル当たり5.7kcalの熱量が吸熱される。一方、(2)式によってメタノール1モル当たり21.7kcalの熱量が吸熱される。
(CH 3 ) 2 O + H 2 O → 2CH 3 OH (1)
CH 3 OH → CO + 2H 2 (2)
Formula (1) is a reaction in which dimethyl ether is hydrolyzed by water vapor contained in the coke oven gas, and 2 moles of methanol are produced per mole of dimethyl ether. Formula (2) is a reaction in which methanol is decomposed, and synthesis gas that is a mixture of carbon monoxide and hydrogen is generated. These two reactions are endothermic reactions, and the amount of heat of 5.7 kcal per mole of dimethyl ether is absorbed by the reaction of the formula (1). On the other hand, the amount of heat of 21.7 kcal per mole of methanol is absorbed by the equation (2).
さらに、(1)式によって生成したメタノ−ルは、次いで、(2)式により一酸化炭素と水素の混合物である合成ガスを生成する。すなわち、ジメチルエーテルの分解反応は、(3)式に示した反応となり、ジメチルエーテル1モル当たり49.0kcalの熱量が吸熱される。 Furthermore, the methanol produced | generated by (1) Formula produces | generates the synthesis gas which is a mixture of carbon monoxide and hydrogen next by (2) Formula. That is, the decomposition reaction of dimethyl ether is the reaction shown in the formula (3), and an amount of heat of 49.0 kcal is absorbed per mole of dimethyl ether.
(CH3)2O + H2O → 2CO +4H2 (3)
さらに、上記(3)式の反応によって生成した一酸化炭素は、水と、さらに(4)式の水性ガスシフト反応を生ずる場合がある。
(CH 3) 2 O + H 2 O → 2CO + 4H 2 (3)
Furthermore, the carbon monoxide produced | generated by reaction of the said (3) type | formula may produce the water gas shift reaction of (4) type | formula further with water.
CO + H2O → CO2 + H2 (4)
(4)式の反応は一酸化炭素1モル当たり9.8kcalの発熱反応であるが、この反応が生じた場合の総括反応式は下記(5)式で表されるように、ジメチルエーテル1モル当たり29.3kcalの吸熱反応となり、ガスを冷却すると同時に顕熱を回収することが可能となる。
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (4)
The reaction of formula (4) is an exothermic reaction of 9.8 kcal per mole of carbon monoxide, but the overall reaction formula when this reaction occurs is as shown in the following formula (5). It becomes an endothermic reaction of 29.3 kcal, and it becomes possible to recover sensible heat at the same time as cooling the gas.
(CH3)2O + 3H2O → 2CO2 +6H2 (5)
平衡計算によれば(5)式の反応は、250℃以上の温度でほぼ完全に生成物側に偏っている。しかし触媒がなければ実質的な反応は進行しない。触媒を用いると300〜350℃の温度で反応がほぼ完全に進行することが知られている。この反応に活性のある触媒としては、金属触媒や金属酸化物触媒であり、特に硫化水素に極端に弱い銅を用いた金属触媒や金属酸化物触媒が高い活性であるとされている。しかしながら、コークス炉ガスには、原料である石炭に起因する硫化水素が多く含まれているため、これらの触媒を直接用いることはできない。以上の理由により、結果として、(3)式や(5)式によるコークス炉ガスの冷却は従来行われてこなかった。
(CH 3) 2 O + 3H 2 O → 2CO 2 + 6H 2 (5)
According to the equilibrium calculation, the reaction of the formula (5) is almost completely biased toward the product side at a temperature of 250 ° C. or higher. However, the substantial reaction does not proceed without the catalyst. It is known that the reaction proceeds almost completely at a temperature of 300 to 350 ° C. when a catalyst is used. The catalyst active in this reaction is a metal catalyst or a metal oxide catalyst, and in particular, a metal catalyst or metal oxide catalyst using copper that is extremely weak against hydrogen sulfide is said to have high activity. However, since the coke oven gas contains a large amount of hydrogen sulfide derived from coal as a raw material, these catalysts cannot be used directly. For the above reason, as a result, the cooling of the coke oven gas by the formulas (3) and (5) has not been conventionally performed.
そこで、本発明者は、上記状況を十分に考察し、熟慮、鋭意研究を行った。
窒素を室温の水中にバブリングさせて、飽和させ、これをジメチルエーテルと混合して、所定の温度に保持した空のセラミック製の円筒型反応器に流通させた。窒素の流量は標準状態で毎分500ccに固定した。またジメチルエーテルは、水蒸気流量と等量とした。以上より生成した反応物をガスクロマトグラフ法により分析した。得られた結果を表1に示す。
Therefore, the present inventor has fully considered the above situation, and conducted careful consideration and earnest research.
Nitrogen was bubbled into room temperature water, saturated, mixed with dimethyl ether and passed through an empty ceramic cylindrical reactor maintained at a predetermined temperature. The flow rate of nitrogen was fixed at 500 cc per minute in the standard state. Further, dimethyl ether was made equal to the water vapor flow rate. The reaction product produced as described above was analyzed by gas chromatography. The obtained results are shown in Table 1.
表1より、ジメチルエーテルは完全に反応で消滅し、高い収率で一酸化炭素が生成したことがわかる。 From Table 1, it can be seen that dimethyl ether completely disappeared by the reaction and carbon monoxide was produced in a high yield.
以上の結果、高温のコークス炉ガスにジメチルエーテルおよび/またはメタノールを直接吹き込むことにより、触媒を必須とせずに、(2)式、(3)式や(5)式の反応が進行し、コークス炉ガスが冷却されることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result, by directly injecting dimethyl ether and / or methanol into a high-temperature coke oven gas, the reaction of the equations (2), (3) and (5) proceeds without making a catalyst essential, and the coke oven It has been found that the gas is cooled, and the present invention has been completed.
ジメチルエーテルの改質反応は、まず、(1)式に示したようにジメチルエーテルの水和反応より進行するため、ジメチルエーテルと等モルの水分を必要とする。さらに(4)式の水性ガスシフト反応が進行する場合では、さらにジメチルエーテルに対して2倍モルの水分が必要となる。すなわち、ジメチルエーテルに対して、合計では3倍モルの水分が必要となる。これら反応に必要な水分はコークス炉ガスに含まれている水分を用いることが出来る。コークス炉ガスに含まれている水分が、ジメチルエーテルおよび/またはメタノールを分解するのに不足する場合、別途補うことも可能である。また、ジメチルエーテルの改質反応により生成する一酸化炭素と水素は、本来コークス炉ガスに含まれているものであり、そのまま燃料として用いることが出来る。また、ジメチルエーテルおよび/またはメタノールの供給量は自由に選択すること出来、それらの分解に必要な水分量をコークス炉ガス中の水分を勘案してそれに基づきジメチルエーテルおよび/またはメタノールの供給量を決定することもできる。しかし、ジメチルエーテルやメタノールが残留しても、冷却効果は低減されるものの、燃料としてそのまま用いることが出来るので、本発明では、ジメチルエーテルおよび/またはメタノールの供給量が、コークス炉ガス中の水分や炭酸ガス量によって制限されることはない。 Since the reforming reaction of dimethyl ether first proceeds from the hydration reaction of dimethyl ether as shown in the formula (1), it requires equimolar moisture with dimethyl ether. Further, in the case where the water gas shift reaction of the formula (4) proceeds, twice the amount of water is required with respect to dimethyl ether. That is, the total amount of water is 3 times that of dimethyl ether. As the water necessary for these reactions, the water contained in the coke oven gas can be used. If the moisture contained in the coke oven gas is insufficient to decompose dimethyl ether and / or methanol, it can be supplemented separately. Carbon monoxide and hydrogen generated by the reforming reaction of dimethyl ether are originally contained in the coke oven gas and can be used as fuel as they are. In addition, the supply amount of dimethyl ether and / or methanol can be freely selected, and the supply amount of dimethyl ether and / or methanol is determined based on the moisture amount necessary for the decomposition in consideration of the moisture in the coke oven gas. You can also. However, even if dimethyl ether or methanol remains, the cooling effect is reduced, but it can be used as a fuel as it is. Therefore, in the present invention, the amount of dimethyl ether and / or methanol supplied is the amount of water or carbon dioxide in the coke oven gas. It is not limited by the amount of gas.
また、コークス炉ガスにジメチルエーテルおよび/またはメタノールを直接吹き込む際に、ジメチルエーテルおよびメタノールは、共に液状でもガス状でも良い。ジメチルエーテルは常温常圧ではガス体であるが、加圧あるいは冷却すれば容易に液体となり、通常加圧して液状で貯蔵されるため、液状で吹き込む方がプロセス上有利である。また、ジメチルエーテルの貯蔵圧力は周辺温度にもよるが0.7〜0.8MPa程度であり、コークス炉ガスの圧力に対して十分に高い圧力であるので、ジメチルエーテル用のポンプ等を設けずにコークス炉ガスに吹き込むことが可能となり、この点でもさらに有利となる。一方、メタノールは常温常圧で液状であるため、液状で吹き込む方が有利である。以上のように、ジメチルエーテル,メタノールは、共に、液状で吹き込むことが可能であり、液状で吹き込むことによりその気化熱をコークス炉ガスの冷却に利用することができるため、コークス炉ガスの顕熱回収効率がさらに良くなる。 Further, when dimethyl ether and / or methanol is directly blown into the coke oven gas, both dimethyl ether and methanol may be liquid or gaseous. Although dimethyl ether is a gas at normal temperature and pressure, it easily becomes a liquid when pressurized or cooled, and is normally stored under pressure by being pressurized. Therefore, blowing in liquid is advantageous in terms of the process. The storage pressure of dimethyl ether is about 0.7 to 0.8 MPa, depending on the ambient temperature, and is sufficiently high relative to the pressure of the coke oven gas. It is possible to blow into the furnace gas, which is further advantageous in this respect. On the other hand, since methanol is in a liquid state at normal temperature and pressure, it is advantageous to blow it in a liquid state. As described above, both dimethyl ether and methanol can be blown in liquid form, and the vaporization heat can be used for cooling the coke oven gas by blowing in liquid form. Therefore, sensible heat recovery of coke oven gas is possible. Efficiency is even better.
また、ジメチルエーテルおよびメタノールは、単独で用いてもよく、混合しても用いても良い。混合比率も全く任意であり、経済情勢やプロセスの状況により適宜選択できる。さらに、ジメチルエーテルは、一般的な製造方法として、合成ガスから直接製造する直接法と、一度メタノールを製造して、さらにジメチルエーテルを製造する間接法とがある。いずれも反応経路としてはメタノールを経由して製造されており、精製前のジメチルエーテルにはメタノールが含まれているため、使用するジメチルエーテルの製造方法は問わない。また、本発明の方法では、ジメチルエーテルとメタノールを任意に混合できるため、上記の精製前のジメチルエーテルも同様に利用することが出来る。 Further, dimethyl ether and methanol may be used alone or in combination. The mixing ratio is also completely arbitrary and can be appropriately selected depending on the economic situation and the process status. Furthermore, dimethyl ether has two general production methods: a direct method of producing dimethyl ether directly from synthesis gas, and an indirect method of producing methanol once and further producing dimethyl ether. In any case, the reaction route is produced via methanol, and since the dimethyl ether before purification contains methanol, the production method of dimethyl ether to be used is not limited. In the method of the present invention, since dimethyl ether and methanol can be arbitrarily mixed, the above-mentioned dimethyl ether before purification can be used in the same manner.
ジメチルエーテルおよび/またはメタノールをコークス炉ガスに吹き込む方法は、種々の方法が採用できる。スプレーノズル等を用いて液状のジメチルエーテルおよび/またはメタノールをコークス炉ガスに霧状に吹き込んでもよく、また加熱器でジメチルエーテルおよび/またはメタノールをガス化してコークス炉ガスと混合しても良く、さらにはジメチルエーテルおよび/またはメタノールを液状のまま混合するだけでも良い。しかしながら、上記の中でも、ジメチルエーテルおよび/またはメタノールの気化熱は高温のコークス炉ガスの顕熱回収に効率よく利用できるため、上記の霧状に吹き込む方法が最も効率が良く、液状のジメチルエーテルおよび/またはメタノールをコークス炉ガスに霧状に吹き込むことが好ましい。 Various methods can be employed for blowing dimethyl ether and / or methanol into the coke oven gas. Liquid dimethyl ether and / or methanol may be sprayed into the coke oven gas using a spray nozzle or the like, or dimethyl ether and / or methanol may be gasified with a heater and mixed with the coke oven gas. It is also possible to simply mix dimethyl ether and / or methanol in a liquid state. However, among the above, since the heat of vaporization of dimethyl ether and / or methanol can be efficiently used for sensible heat recovery of high-temperature coke oven gas, the method of blowing in the above-mentioned mist form is the most efficient, and liquid dimethyl ether and / or Methanol is preferably blown into the coke oven gas in the form of a mist.
また、ジメチルエーテルおよび/またはメタノールはコークス炉上昇管に吹き込むのが簡便な方法であるが、コークス炉の炉内上部に吹き込むことも可能である。この場合、例えばコークス炉のレンガに穴を開けて配管する等の必要があるが、コークス炉の炉内上部を冷却することが出来るため、さらに、炉内天井へのコーキングを抑制する効果が期待できる。 In addition, dimethyl ether and / or methanol is a simple method to be blown into the coke oven rising pipe, but can also be blown into the upper portion of the coke oven. In this case, for example, it is necessary to make a hole in the brick of the coke oven and pipe it. However, since the upper part of the coke oven can be cooled, the effect of suppressing coking to the ceiling in the furnace is expected. it can.
ジメチルエーテルおよび/またはメタノールと接触させるコークス炉ガスの温度は、400℃以上が好ましく、700℃以上であることがさらに好ましい。温度が400℃より低いとジメチルエーテルおよび/またはメタノールの熱分解速度が遅くなり好ましくない。一方、本発明によるコークス炉ガスの温度の上限は無い。一般にコークス炉ガスの温度は、最高でも1,100〜1,200℃程度であり、本発明を適用するには問題が無い。 The temperature of the coke oven gas to be contacted with dimethyl ether and / or methanol is preferably 400 ° C. or higher, and more preferably 700 ° C. or higher. When the temperature is lower than 400 ° C., the thermal decomposition rate of dimethyl ether and / or methanol is slow, which is not preferable. On the other hand, there is no upper limit of the temperature of the coke oven gas according to the present invention. In general, the temperature of the coke oven gas is at most about 1,100 to 1,200 ° C., and there is no problem in applying the present invention.
コークスを製造する時に生じる粉塵の中には、上記(1)〜(5)式に対して触媒作用を示す成分が混在している場合がある。この場合は、熱分解作用と触媒作用が同時に生じ、上記(1)〜(5)式の反応がより迅速に進行するため、本発明がより効果的に発揮され、好ましい。また触媒作用を併用するために、触媒となる物質を添加することも可能である。但し、未精製のコークス炉ガス中には硫化水素が含まれており、この硫化水素により金属あるいは金属酸化物触媒となる物質は被毒を受ける場合が多い。そのため、触媒として金属あるいは金属酸化物を用いる場合は、効果を確認しながら行うべきである。 In the dust generated at the time of producing coke, there may be a mixture of components that exhibit catalytic action on the above formulas (1) to (5). In this case, the thermal decomposition action and the catalytic action occur simultaneously, and the reactions of the above formulas (1) to (5) proceed more rapidly, so that the present invention is more effectively exhibited and preferable. In addition, in order to use the catalytic action together, it is possible to add a substance that becomes a catalyst. However, unrefined coke oven gas contains hydrogen sulfide, and a substance that becomes a metal or metal oxide catalyst is often poisoned by this hydrogen sulfide. Therefore, when using a metal or metal oxide as a catalyst, it should be performed while confirming the effect.
本発明に基づいてコークス炉ガスにジメチルエーテルおよび/またはメタノールを混合すると、ジメチルエーテルおよび/またはメタノールの分解反応によりコークス炉ガスの温度が低下する。この時、コークス炉ガスの温度が400℃未満では、ジメチルエーテルおよび/またはメタノールの改質反応または還元反応が進行しにくい。よって、コークス炉ガスの顕熱回収による温度低下は、好ましくは、下限を400℃とする。しかし、前述の触媒作用を持つ物質が存在する場合には、400℃以下の温度においても反応が充分に進行するため、その限りではない。 When dimethyl ether and / or methanol is mixed with the coke oven gas according to the present invention, the temperature of the coke oven gas decreases due to the decomposition reaction of dimethyl ether and / or methanol. At this time, when the temperature of the coke oven gas is less than 400 ° C., the reforming reaction or reduction reaction of dimethyl ether and / or methanol hardly proceeds. Therefore, the lower limit of the temperature decrease due to the sensible heat recovery of the coke oven gas is preferably set to 400 ° C. However, in the case where a substance having the above-described catalytic action exists, the reaction proceeds sufficiently even at a temperature of 400 ° C. or lower, and this is not limited.
一般に、脱硫等の処理を行う場合、コークス炉ガスは100℃以下に冷却されてから行われる。この場合、本発明を適用した後に、従来から行われている方法、例えば水による冷却により100℃以下までの冷却を行えばよい。 In general, when a treatment such as desulfurization is performed, the coke oven gas is cooled to 100 ° C. or lower. In this case, after applying the present invention, cooling to 100 ° C. or less may be performed by a conventional method, for example, cooling with water.
図1は、本発明の一実施態様を示す図である。図1では、コークス炉1内部で発生した高温のコークス炉ガスは上昇管2を通り、安水供給設備3から安水ノズル4を介して供給される安水により冷却される。冷却されたコークス炉ガスは、ドライメーン5を通って集められ、コークス炉ガス精製設備(図示せず)へ送られる。ここで、上昇管2下部にはジメチルエーテルおよび/またはメタノールを導入するためのDMEノズル(あるいはメタノールノズル)6を取り付ける。そして、DMEノズルあるいはメタノール供給設備7から上記DMEノズル(あるいはメタノールノズル)6を介してジメチルエーテルおよび/またはメタノールを上昇管2内部へ供給する。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the high-temperature coke oven gas generated inside the coke oven 1 passes through the riser 2 and is cooled by the low water supplied from the low water supply equipment 3 through the low water nozzle 4. The cooled coke oven gas is collected through the dry main 5 and sent to a coke oven gas purification facility (not shown). Here, a DME nozzle (or methanol nozzle) 6 for introducing dimethyl ether and / or methanol is attached to the lower part of the ascending pipe 2. Then, dimethyl ether and / or methanol is supplied from the DME nozzle or
図1において、4500Nm3/hrの割合で発生している850℃のコークス炉ガスに対して、DMEノズル6より190kg/hrの割合でジメチルエーテルを装入した。ジメチルエーテルを装入してからコークス炉ガス温度は710℃まで低下した。生成したコークス炉ガス中にジメチルエーテルは検出されなかった。また、生成ガス中の一酸化炭素は90Nm3/hrで増加していた。これらの結果から、ジメチルエーテルの転化率は100%、一酸化炭素の収率は96%とDMEおよび/またはメタノ−ルが効率よく分解され、コークス炉ガスの顕熱が化学エネルギ−として効率良く回収されていることがわかる。 In FIG. 1, dimethyl ether was charged from the DME nozzle 6 at a rate of 190 kg / hr with respect to the coke oven gas at 850 ° C. generated at a rate of 4500 Nm 3 / hr. After charging dimethyl ether, the coke oven gas temperature dropped to 710 ° C. Dimethyl ether was not detected in the produced coke oven gas. Moreover, the carbon monoxide in the product gas increased at 90 Nm 3 / hr. From these results, the conversion rate of dimethyl ether is 100%, the yield of carbon monoxide is 96%, DME and / or methanol is efficiently decomposed, and the sensible heat of coke oven gas is efficiently recovered as chemical energy. You can see that
本発明は、コークス炉ガスの顕熱を化学エネルギーの形で回収することができるため、コークス炉ガスの顕熱回収をはじめ、各種の顕熱回収方法として有用である。 Since the present invention can recover the sensible heat of coke oven gas in the form of chemical energy, it is useful as various sensible heat recovery methods including sensible heat recovery of coke oven gas.
1 コークス炉
2 上昇管
3 安水供給設備
4 安水ノズル
5 ドライメーン
6 DMEノズル(あるいはメタノールノズル)
7 DMEノズルあるいはメタノール供給設備
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coke oven 2 Rising pipe 3 Aqueous water supply equipment 4 Aqueous water nozzle 5 Dry main 6 DME nozzle (or methanol nozzle)
7 DME nozzle or methanol supply equipment
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- 2005-08-16 JP JP2005235661A patent/JP2007051181A/en active Pending
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