JPS608077B2 - Method for producing synthesis gas consisting of H↓2 and CO along with power - Google Patents
Method for producing synthesis gas consisting of H↓2 and CO along with powerInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ガス発生器内で部分酸化法で日20とCOと
よりなる流出ガス流を製造し、このすべての流出ガス流
を含む緩和された混合ガス流の直接膨脹により動力を生
産する部分酸化法である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides for the production of an effluent gas stream consisting of carbon dioxide and CO in a partial oxidation process in a gas generator, and the direct oxidation of a relaxed mixed gas stream comprising all effluent gas streams. This is a partial oxidation method that produces power through expansion.
従来、部分酸化法でガス発生器からでる流出ガス流の温
度は、水の入ったプールで急冷するか又は熱交換器で水
と間接熱交換によって冷却することにより、温度177
〜316℃(350〜6000F)に下げられた。前記
の二つの方法はェントロビイを大中に上昇させ熱効率を
減少させた。この問題は、本発明の方法即ちタービン中
で緩和された混合ガス流を膨脹冷却させる方法によって
「実質的に克服される。Traditionally, the temperature of the effluent gas stream leaving the gas generator in partial oxidation processes has been reduced to a temperature of 177° C. by quenching in a pool of water or by indirect heat exchange with water in a heat exchanger.
The temperature was lowered to ~316C (350-6000F). The above two methods caused the entropy to increase to a large extent and decreased the thermal efficiency. This problem is ``substantially overcome'' by the method of the present invention, namely, expanding and cooling a relaxed mixed gas stream in a turbine.
アメリカ特許第3868817号公報では純粋な燃料ガ
スがガスタービンの燃焼器で燃焼される。In U.S. Pat. No. 3,868,817, pure fuel gas is combusted in a gas turbine combustor.
アメリカ特許第2660521号公報では、タービンの
燃焼器又は燃焼器からの流出物に炭素ガス又はスチーム
が導入される。この様に物質を添加することは、生成ガ
スの組成をかえ生成ガス流の精製に費用がかかる。本発
明の流出ガス流は、自由流下部分酸化ガス発生器から温
度982〜1649qo(1800〜30000F)、
圧力10〜300k9/cめで出て、比,C○,CQ,
日20及び止S,COS,CH4,N2,Aのグループ
の少くと3も1種及び随伴した粒状固体などよりなるも
のである。In US Pat. No. 2,660,521, carbon gas or steam is introduced into the combustor of a turbine or into the effluent from the combustor. Adding materials in this manner alters the composition of the product gas and makes purification of the product gas stream costly. The effluent gas stream of the present invention is from a free-flow lower partial oxidation gas generator at a temperature of 982-1649 qo (1800-30000 F);
It comes out at a pressure of 10 to 300k9/c, and the ratio, C○, CQ,
At least 3 of the groups 20 and 20, COS, CH4, N2, and A also consist of one species and accompanying particulate solids.
この流出ガス流は、固体分離帯に通されタービン排気流
の再循環部分と混合される。This exit gas stream is passed through a solid separator zone and mixed with a recirculated portion of the turbine exhaust stream.
タービン排気流は、冷却され、清浄にされ、ときには水
性ガ4スシフト反応にかけられるか精製されるか又は両
方の方法で処理され、次に再び圧縮された後に、前記の
混合がなされるのである。別の方法として、再循環ガス
流を水、スチーム又はこれらの両者と混合してもよい。
1つの実施態様では、温度緩和流は、本発明で製造され
た凝縮物よりなる。The turbine exhaust stream is cooled, cleaned, sometimes subjected to a water gas shift reaction, purified, or both, and then compressed again before the mixing is effected. Alternatively, the recycled gas stream may be mixed with water, steam or both.
In one embodiment, the temperature moderated stream consists of a condensate produced in accordance with the present invention.
製品ガス流の再循環しない部分は、系より除かれ合成ガ
ス又は燃料ガスとして使用される。前記の再循環ガス流
対タービン供給混合ガス流の容積比は0.2〜0.8の
範囲でよい。混合される再循環ガス流、スチーム、水お
よびガス発生器流出流の量と温度は、混合後のタービン
供給混合ガス流の温度が538〜1316℃(1000
〜24000F)好ましくは760〜1204℃(14
00〜22000F)最適には1204〜1038qo
(1400〜19000F)となるように混合すればよ
い。タービンを高いタービン入口温度で操作すると、動
力回収率が大きい。その上、タービンを通る酸性ガス濃
度が、タービン排気物から酸性ガスを除くことによって
、ガスの再循環前に減少される。前記の膨脹タービンに
よって駆動される補助圧縮機でガス流を圧縮するコスト
は、市販の電力を購入して圧縮機を駆動させるコストよ
りも遥かに少ないo本発明は、機械的動力ときには電気
エネルギーの生産をすると共に、合成ガス又は燃料ガス
を製造する、連続的部分酸化法による炭化水素質燃料の
ガス化法の改良法である。The non-recirculated portion of the product gas stream is removed from the system and used as synthesis gas or fuel gas. The volume ratio of the recirculated gas stream to the turbine feed mixed gas stream may range from 0.2 to 0.8. The amounts and temperatures of the recirculated gas stream, steam, water and gas generator effluent stream to be mixed are such that the temperature of the turbine feed mixed gas stream after mixing is between 538 and 1316°C (1000°C).
-24000F) preferably 760-1204C (14
00-22000F) Optimally 1204-1038qo
(1400-19000F). Operating the turbine at high turbine inlet temperatures provides high power recovery. Additionally, the acid gas concentration through the turbine is reduced by removing acid gas from the turbine exhaust prior to gas recirculation. The cost of compressing a gas stream with an auxiliary compressor driven by the expansion turbine described above is much less than the cost of purchasing commercially available electricity to drive the compressor. This is an improved method of gasifying hydrocarbonaceous fuels by continuous partial oxidation to produce synthesis gas or fuel gas.
ガス発生器からの流出ガス流は、日2,C○,日20,
C02及び伍S,COS,C日,N2,Aのグループか
らの少くとも1種及び粒状炭素よりなる。本発明の方法
は、部分酸化法で生成したガスの全熱量を、高温の熱交
換器又はボイラーに引き出すことをしないで、動力の製
造に使用することである。The effluent gas flow from the gas generator is: day 2, C○, day 20,
It consists of at least one species from the groups C02, S, COS, C, N2, and A, and granular carbon. The method of the present invention is to use the total heat of the gas produced by the partial oxidation process to produce power without drawing it to a high temperature heat exchanger or boiler.
この様な熱交換装置は、高価であり少くともシェル側で
発生器の高い圧力よりも低い圧力または高い液体動作圧
力を必要とする。Such heat exchange equipment is expensive and requires lower or higher liquid operating pressures than the high pressure of the generator, at least on the shell side.
高い発生器の温度は、発生器流出ガス流と一諸になって
、この様な熱交換器に治金学的な問題を提起する。これ
らの点では、少くとも発生器流出ガス流から高温の熱を
引き出し動力サイクルに使用する熱交換器は、普通の炉
付ボイラーおよび過熱器とは異なると認識さるべきであ
る。分子の増加は、すべての炭化水素質燃料の部分酸化
と関係がある。High generator temperatures, combined with the generator effluent gas stream, pose metallurgical problems for such heat exchangers. In at least these respects, it should be recognized that heat exchangers that extract high temperature heat from the generator effluent gas stream for use in the power cycle are different from common furnace boilers and superheaters. The increase in molecules is associated with partial oxidation of all hydrocarbonaceous fuels.
本発明においては、動力は熱い部分酸化流出ガス流の高
い圧力及び顕熱から得られるのに加えて、この分子の増
加から得られるのである。本発明の方法では、再圧縮す
る動力を計算するとはいえ、密閉プレイトンサィクル発
電装置に熱を伝達させることによる直接膨脹によって、
高温高圧の発生器流出ガス流に固有のエネルギーから、
より多くの動力を引き出すことが可能なのである。In the present invention, power is derived from the increased pressure and sensible heat of the hot partially oxidized effluent gas stream, as well as from this molecular build-up. Although the method of the present invention calculates the power for recompression, direct expansion by transferring heat to a closed Preyton cycle generator
From the energy inherent in the high temperature, high pressure generator exit gas stream,
It is possible to extract more power.
このことについての理由のいくつかは、熱力学的な損失
の減少又は消滅のためである。しかし、大きな要因は、
直接膨脹を用いる本発明の方法における動力部をでるタ
ービン排気流が、低いZエネルギー含有量をもつことで
ある。本発明においては、粗合成ガス又は燃料ガスの連
続した流出ガス流は、自由流下無充填非接触的部分酸化
燃料ガス発生器の耐火物で内張りされた反応帯内で製造
される。Some of the reasons for this are due to the reduction or elimination of thermodynamic losses. However, the major factor is
The turbine exhaust stream leaving the power section in the inventive method using direct expansion has a low Z energy content. In the present invention, a continuous effluent stream of crude synthesis gas or fuel gas is produced in a refractory-lined reaction zone of a free-flow, unfilled, non-catalytic partially oxidized fuel gas generator.
好ましくは、ガス発生器Jは、エフ・イー・ガブチル。
ジュニア(F・E・GuptilIJr)発明によるア
メリカ特許第2992906号公報に記載してあるよう
な、堅型の鋼製容器である。有機物を含む広範囲の燃焼
可能な炭素が、ガス2発生器内で遊離−酸素含有ガスと
、ときには温度緩和ガスの存在下で、反応せしめられ、
前記流出ガス流が製造される。Preferably, the gas generator J is F.E.Gabutil.
This is a rigid steel container as described in U.S. Pat. No. 2,992,906 invented by F.E. Guptill I Jr. A wide range of combustible carbon, including organic matter, is reacted with a free-oxygen containing gas in a gas generator, sometimes in the presence of a temperature moderating gas,
The effluent gas stream is produced.
原料としてガス状炭化水素を用いるときは、温度緩和剤
は必要でないが、原料として固体状炭化2水素を用いる
ときは温度緩和剤が必要である。When using a gaseous hydrocarbon as a raw material, a temperature moderating agent is not required, but when using solid hydrocarbon dihydrogen as a raw material, a temperature moderating agent is required.
本発明でいう“温度緩和剤と共に”とは、原料としてガ
ス状炭化水素を用いる場合と原料として液状及び固体状
の炭化水素を用いる場合とを含むこととし、従って、必
要により温度緩和剤を用いるこ3とを意味するものとす
る。部分酸化ガス発生器に供給する種々の適当なものと
してここに記載する“炭化水素質”とは、ガス状、液状
及び固体状の炭化水素、炭素を含む物質及びそれらの混
合物を含むことを意味する。In the present invention, "with a temperature moderator" includes cases where gaseous hydrocarbons are used as raw materials and cases where liquid and solid hydrocarbons are used as raw materials, and therefore, a temperature moderator is used as necessary. 3. "Hydrocarbonaceous material" as used herein as a variety of suitable supplies to a partially oxidized gas generator is meant to include gaseous, liquid and solid hydrocarbons, carbon-containing substances and mixtures thereof. do.
実3際、“炭化水素質”というと、殆んどすべての炭素
含有有機物質、化石燃料又はそれらのスラリ−を含むの
である。例えばtl}の石炭、亜炭、木材パルプ、粒状
炭素、濃縮サワー・スラッジ及び水又は液状炭化水素中
のそれらの混合物 {2)温度緩和4ガス又はガス状炭
化水素中に分散した徴粉粋固体炭素質燃料のようなガス
一団体媒濁物 醐噴霧化した液状炭化水素燃料又は温度
緩和ガス中に分散した水及び粒状炭素のようなガス−液
体−固体分数体、などがある。炭化水素質燃料は、ィオ
ウ含有量を0〜1岬t%、灰分含有量を0〜15wt%
及び固体炭化水素質燃料を5仇れ%まで含む。前記分析
値で示すように、炭化水素燃料にィオウを含む場合と含
まない場合があり、ィオウの含有量に応じてタービン排
気ガスよりィオゥを除いたり、その操作を省略したりす
る。本発明で“ガスを精製し”という場合は精製操作を
すること又は同操作を省略することの両者を意味し、又
必要に応じガスをシフト一転化反応にかけること及び酸
性−ガスの除去をガスの圧縮前及び圧縮後に行うことを
意味する。In fact, the term "hydrocarbons" includes almost all carbon-containing organic materials, fossil fuels, or slurries thereof. e.g. tl} of coal, lignite, wood pulp, granular carbon, concentrated sour sludge and mixtures thereof in water or liquid hydrocarbons {2) Temperature-moderating 4 gases or distinct solid carbon dispersed in gaseous hydrocarbons gas-liquid-solid fractions such as water and particulate carbon dispersed in atomized liquid hydrocarbon fuels or tempered gases; The hydrocarbon fuel has a sulfur content of 0 to 1 t% and an ash content of 0 to 15 wt%.
and up to 5% solid hydrocarbon fuel. As shown in the above analysis values, the hydrocarbon fuel may or may not contain sulfur, and depending on the sulfur content, sulfur may be removed from the turbine exhaust gas or its operation may be omitted. In the present invention, the expression "to purify the gas" means both to perform a purification operation or to omit the same operation, and also to subject the gas to a shift conversion reaction and to remove acidic gases as necessary. This means to perform before and after compressing the gas.
適当な液体供給物として、ここでいう“液状炭化水素”
とは液化石油ガス、石油蒸留物及び残澄、ガソリン、ナ
フサ、ケロセン、粗石油、アスファルト、ガス油、残笹
油、タールサンド油及び貢岩油、石炭からの譲導油、芳
香族炭化水素(ベンゼン、トルェン、キシレン、蟹分の
如き)、コールタール、流動接触分解法からの循環ガス
曲、コーカーガス油のフルフラール抽出物及びそれらの
混合物などを意味する。ここでいう“ガス状炭化水素燃
料”とは、メタン、ェタン、プロパン、ブタン、ベンタ
ン、天然ガス、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・オーフガス、合
成ガス及びそれらの混合物を意味する。Suitable liquid feeds include "liquid hydrocarbons"
Liquefied petroleum gas, petroleum distillates and residues, gasoline, naphtha, kerosene, crude petroleum, asphalt, gas oil, residual oil, tar sands oil and tribute oil, coal derived oil, aromatic hydrocarbons (such as benzene, toluene, xylene, crabmeat), coal tar, recycle gas from fluid catalytic cracking processes, furfural extracts of coker gas oils, and mixtures thereof. The term "gaseous hydrocarbon fuels" as used herein refers to methane, ethane, propane, butane, bentane, natural gas, water gas, coke oven gas, refinery gas, acetylene tail gas, ethylene offgas, synthesis gas, and their means a mixture.
ガス状及び液状供給物は相互に混合され同時に使用され
これらはパラフィン系、オレフイン系、ナフテン系及び
芳香族系化合物を任意の比率で含んでいてよい。“炭化
水素質”という物質の中には、炭水化物「セルローズ系
物質、アルデノ・ィド「有機酸、アルコール、ケトン、
酸化された燃料油、酸化された炭化水素質有機物質を含
む化学的方法の実施によりでた廃棄液体又は副産物又は
これらの混合物を含む。炭化水素質供給物は「室温で供
給してよいが好ましくは316〜649oo(600〜
12000F)例えば42700(8000F)に子熱
して供給される。The gaseous and liquid feeds are mixed with each other and used simultaneously and may contain paraffinic, olefinic, naphthenic and aromatic compounds in any proportion. Substances called “hydrocarbons” include carbohydrates, cellulosic substances, aldenoids, organic acids, alcohols, ketones,
Includes oxidized fuel oil, waste liquids or by-products from the performance of chemical processes containing oxidized hydrocarbonaceous organic materials, or mixtures thereof. The hydrocarbonaceous feed may be fed at room temperature but is preferably
12,000F), for example, is heated to 42,700 (8,000F) and supplied.
しかし、その分解温度より低い温度でなくてはならない
。ときには、炭化水素質供給物は、間接的に予熱される
。間接的予熱とは、前記供給物が、換熱器内で本発明の
後のステップで使用される膨脹タービンからの排気ガス
及び再循環ガス流と非接触熱交換することである。炭化
水素質燃料は、液相で、又は温度緩和剤と蒸気となった
混合物の形でバーナーに入れられる。適当な温度緩和剤
は、スチーム、水、C02富化ガス、空気中の窒素、従
来の空気分離装置からの創生窒素及び前記温度緩和剤の
混合物などである。ガス発生器の反応帯に温度緩和剤の
使用の必要性は、一般に、供V給物の炭素対水素のモル
比及び酸化剤供給流の酸素含有量によって左右される。
温度緩和剤は、ガス状炭化水素燃料を使用する場合は必
要ではないが、然し、液状炭化水素燃料を用い殆んど純
粋な酸素を用いるときに必要である。温度緩和剤は、反
応剤流の1つ又は2つと共に混合してバーナーに入れら
れる。又は別法として、温度緩和剤は、ガス反応器の反
応帯にバーナーの別の導管を通ってバーナーに入れられ
る。ガス発生器の反応帯に入れられる全日20対燃料の
重量比は、0〜5の範囲である。However, the temperature must be below its decomposition temperature. Sometimes the hydrocarbonaceous feed is preheated indirectly. Indirect preheating is the non-contact heat exchange of the feed in a heat exchanger with the exhaust gas and recycle gas stream from the expansion turbine used in the later steps of the invention. The hydrocarbonaceous fuel is introduced into the burner in liquid phase or in a vaporized mixture with a temperature moderator. Suitable temperature moderating agents include steam, water, CO2-enriched gas, atmospheric nitrogen, generated nitrogen from conventional air separation equipment, and mixtures of the temperature moderating agents described above. The need for the use of a temperature moderator in the reaction zone of a gas generator generally depends on the carbon to hydrogen molar ratio of the V feed and the oxygen content of the oxidant feed stream.
Temperature moderators are not required when using gaseous hydrocarbon fuels, but are necessary when using liquid hydrocarbon fuels and nearly pure oxygen. The temperature moderator is mixed into the burner with one or two of the reactant streams. Or, alternatively, the temperature moderating agent is introduced into the reaction zone of the gas reactor into the burner through a separate conduit to the burner. The total weight ratio of 20 to fuel placed in the reaction zone of the gas generator ranges from 0 to 5.
反応帯に比較的少量の水が入れられると、例えばバーナ
ーチップを冷却するためにバーナーを通して比較的少量
の水が入れられると、その日20は炭化水素質供給物、
遊離−酸素含有ガス、温度緩和剤の何れかと混合される
かそれらの組合せと混合される。When a relatively small amount of water is introduced into the reaction zone, for example through the burner to cool the burner chip, the hydrocarbonaceous feed,
Free-oxygen-containing gas, mixed with either a temperature moderating agent or a combination thereof.
この様な場合、水対炭化水素質供給物の重量比は、0〜
1.政守ましくは0〜0.2でよい。ここで、‘‘遊離
‐酸素含有ガス”というのは空気、酸素富化ガス良Pち
酸素を21モル%以上含む空気及び袷んど純粋な酸素則
ち酸素を95モル%以上を含むガス(残りはN2及び希
ガス)を意味する。流出ガス流中の窒素量は、ガス発生
器中の殆んど純粋な酸素又は酸素富化空気が空気の代わ
りに反応するので、減少してよい。遊離−酸素含有ガス
は、温度室温から98200(18000F)の範囲で
バーナーに入れられる。供給物中の酸化剤中の遊離−酸
素対炭素の比(0/C,原子/原子)は、好ましくは0
.7〜1.5の範囲である。供給流は、ガス発生器の反
応帯にバーナーによって入れられる。In such cases, the weight ratio of water to hydrocarbonaceous feed may range from 0 to
1. For the government, 0 to 0.2 is sufficient. Here, ``free oxygen-containing gas'' refers to air, oxygen-enriched gas, air containing 21 mol% or more of oxygen, and pure oxygen, ie, gas containing 95 mol% or more of oxygen ( The remainder refers to nitrogen (N2 and noble gases).The amount of nitrogen in the effluent gas stream may be reduced since almost pure oxygen or oxygen-enriched air in the gas generator reacts instead of air. The free-oxygen containing gas is admitted to the burner at a temperature ranging from room temperature to 18,000 F. The free-oxygen to carbon ratio (0/C, atom/atom) in the oxidizer in the feed is preferably 0
.. It is in the range of 7 to 1.5. The feed stream is introduced into the reaction zone of the gas generator by a burner.
適当なバーナーは、ドボィス・イーストマン(d肥oj
sEastman)らによって発明されたアメリカ特許
第292346ぴ号公報に記載された環状型バーナーで
ある。供給流は、自由流下ガス発生器の反応帯で触媒な
しで自生温度982〜1649qo(1800〜300
00F)例えば1093〜1593つ0(2000〜2
9000F)、圧力10〜200k9/塊例えば40〜
100kg/めで部分酸化によって反応せしめられる。A suitable burner is DeBois Eastman
This is an annular type burner described in US Pat. No. 2,923,46, invented by John S. The feed stream has an autogenous temperature of 982-1649 qo (1800-300 qo) without catalyst in the reaction zone of the free-flow gas generator.
00F) For example, 1093 to 1593 0 (2000 to 2
9000F), pressure 10~200k9/mass e.g. 40~
100 kg/me is reacted by partial oxidation.
本発明では圧力は絶対圧で示す。In the present invention, pressure is expressed in absolute pressure.
ガス発生器内での反応時間は1〜1の砂である。ガス発
生器を出る流出ガス流は、日2,CO,C02,日20
及びC日,日2S,COS,N2,Aのグループ中の少
なくとも1つ及び随伴する固体物質などである。モル%
で表わす組成は次のようである。日2 10.0
〜68.0 CO 15.0〜68.0C0
2 3.0〜30.0 日20 2.
0〜50.0CH4 0〜28.0 日2S
O〜 5COS O〜 0.7
N2 0〜60.0A O〜18未
反応の粒状炭素(重量で供給物中の炭素をベースとして
)は、普通液体供給物の場合0.2〜2仇×%存在する
が、しかしガス状炭化水素供給物では殆んどない。The reaction time in the gas generator is 1 to 1 sand. The effluent gas flow leaving the gas generator is 2, CO, C02, 20
and at least one of the groups C, 2S, COS, N2, and A, and accompanying solid substances. mole%
The composition represented by is as follows. Day 2 10.0
〜68.0CO 15.0〜68.0CO
2 3.0-30.0 days 20 2.
0~50.0CH4 0~28.0 Day 2S
O~ 5COS O~ 0.7
N2 0-60.0A O-18 Unreacted particulate carbon (based on carbon in the feed by weight) is normally present at 0.2-2x% for liquid feeds, but gaseous carbonization There is almost no hydrogen supply.
流出ガス流の特殊な組成は、実際の操業条件及び原料流
の組成によって左右される。合成ガスは、日2とCOと
の混合物よりなる。C日の含有量は、高い発熱量をもつ
燃料ガスを目的とする場合は最大にしてよい。熱い流出
ガスの連続流は、反応帯内におけると殆んど同じ温度及
び圧力でガス発生器の出口からでて次に混合帯に入る。The particular composition of the effluent gas stream will depend on the actual operating conditions and the composition of the feed stream. Synthesis gas consists of a mixture of CO2 and CO. The content of C-day may be maximized when a fuel gas with a high calorific value is desired. A continuous stream of hot effluent gas exits the gas generator outlet and then enters the mixing zone at approximately the same temperature and pressure as in the reaction zone.
本発明では、混合器は、特に図示しないが、これは従来
用いたものである。In the present invention, although the mixer is not specifically illustrated, it is a conventional mixer.
石炭のような灰分の多い物質を含む炭化水素質燃料に対
しては、ガス発生器の出口と前記混合帯との間に、固体
分離帯が挿入される。固体分離帯は、熱流出ガス流に含
まれる固体物質則ち粒状炭素、灰分、金属構成物質、ス
ケール、スラッグ、耐火物及びそれらの混合物又はガス
発生器から流れでる物質別ちスラッグ、灰分、耐火物の
小片などを除去するために、キャッチーポツト(Caに
h−pot)、スラツグ室、サイクロン分離機、ェレク
ロスタティツク・プレシピテーター(electroS
tatichecjpitator)又はこれらの組合
わせよりなる。固体粒子は流出ガス流から分離され、も
し流出ガス流にいくらかの温度及び圧力降下がある場合
はごく少量回収される。使用される標準のスラッグ室を
図面に示したが、これはアメリカ特許第3528930
号公報の第1図に記載してある。重力分離、サイクロン
分離又は他の物理的清浄法によって約12ミクロン以上
の大きさのすべての固体粒子を除くことによって、ター
ビンの浸食及びローターの翼配列を最小にすることがで
きる。混合帯は、温度範囲聡2〜1649℃(1800
〜30000F)の発生器よりの熱い殆んどすべての流
出ガス流と温度範囲177〜5斑。For hydrocarbonaceous fuels containing ash-rich materials such as coal, a solid separation zone is inserted between the gas generator outlet and the mixing zone. Solid separators are used to separate solid materials contained in the heat effluent gas stream, i.e., particulate carbon, ash, metallic constituents, scale, slag, refractories, and mixtures thereof, or materials flowing out of the gas generator, i.e., granular carbon, ash, metal constituents, scale, slag, refractories, and mixtures thereof. In order to remove small pieces of materials, a catchy pot (h-pot for Ca), a slag chamber, a cyclone separator, an electrostatic precipitator (electroS
tatichecjpitor) or a combination thereof. The solid particles are separated from the effluent gas stream and only a small amount is recovered if there is some temperature and pressure drop in the effluent gas stream. The standard slug chamber used is shown in the drawings and is similar to U.S. Pat. No. 3,528,930.
It is shown in Figure 1 of the publication. Turbine erosion and rotor blade alignment can be minimized by removing all solid particles larger than about 12 microns by gravity separation, cyclonic separation, or other physical cleaning methods. The mixed zone has a temperature range of 2 to 1,649 degrees Celsius (1,800 degrees Celsius).
Temperatures range from 177 to 5 with almost all exit gas flow hot from the generator (~30,000F).
0(350〜100びF)の冷却された清浄にされた再
循環ガス流とを混合するために、任意の従来使用された
装置を使用してよい。Any conventionally used equipment may be used to mix the cooled, cleaned recycle gas stream at 0 (350-100 degrees F).
冷却された清浄にされた再循環ガス流対発生器よりの流
出ガス流プラス再循環ガス流よりなる混合ガス流の容積
比は0.2〜0.8例えば0.4〜0.6の範囲である
。前記再循環ガス流は本発明の後のステップで製造され
るのでそこで述べる。充分量の再循環ガス流が、浪合ガ
ス流の温度を5斑〜131600(1000〜2400
0F)例えば760〜1204qo(1400〜220
00F)又は1204〜1038qo(1400〜19
000F)の範囲及び露点以上の温度に下げるように、
混合帯においてガス発生器の流出ガス流と混合される。The volume ratio of the cooled, cleaned recycle gas stream to the mixed gas stream consisting of the effluent gas stream from the generator plus the recycle gas stream is in the range 0.2 to 0.8, e.g. 0.4 to 0.6. It is. The recycle gas stream is produced in a later step of the invention and will be discussed there. A sufficient amount of recirculated gas flow reduces the temperature of the Namiai gas stream from 5 to 131,600 (1,000 to 2,400
0F) For example, 760-1204qo (1400-220
00F) or 1204-1038qo (1400-19
000F) and lower the temperature to above the dew point.
In the mixing zone it is mixed with the effluent gas stream of the gas generator.
このとき、圧力は10〜200k9/鮒例えば40〜1
00kg/ので、好ましくはガス発生器中におけるガス
の圧力よりごく僅か低い圧力である。その上、混合帯を
でる混合ガス流中の粒状炭素と酸性ガスの濃度は幾分減
少される。次に、前記混合ガス流は、少くとも1個の動
力を出す膨脹タービンよりなる動力回収タービンを貫い
て作動流体として通される。At this time, the pressure is 10-200k9/for example, 40-1
00 kg/, so the pressure is preferably only slightly lower than the pressure of the gas in the gas generator. Additionally, the concentration of particulate carbon and acid gases in the mixed gas stream exiting the mixing zone is somewhat reduced. The mixed gas stream is then passed as a working fluid through a power recovery turbine comprising at least one power-producing expansion turbine.
膨脹タービンは少なくとも1個のガス圧縮機と対になっ
ており、ときには発電機と対になっている。タービン排
気ガスは、温度177〜538℃(350〜10000
F)圧力2〜15kg/ので動力回収タービンをでる。The expansion turbine is paired with at least one gas compressor and sometimes with a generator. The turbine exhaust gas has a temperature of 177 to 538°C (350 to 10,000°C).
F) Exits the power recovery turbine at a pressure of 2 to 15 kg/.
例えば、タービンに入る圧力対タービンをでる圧力の比
は6〜40の範囲でよい。好都合には、タービン排気ガ
スの熱は、第1の熱交換器則ち換熱器で開述の混合帯へ
いく途中の再循環ガス流と間接熱交換することによって
、殆んど全部が回収される。次に、冷却されたタービン
排気ガスは、従来使用されている型式のガス清浄器に通
され、すべての随伴粒状炭素及び他の随伴固体が除かれ
る。For example, the ratio of pressure entering the turbine to pressure exiting the turbine may range from 6 to 40. Advantageously, the heat of the turbine exhaust gas is almost entirely recovered by indirect heat exchange in a first heat exchanger with the recirculating gas stream on its way to the mixing zone described above. be done. The cooled turbine exhaust gas is then passed through a gas purifier of the type conventionally used to remove all entrained particulate carbon and other entrained solids.
ガス状炭化水素質燃料を使用する場合は、粒状炭素は殆
んど生成されないので、天然ガス又はメタンの様なガス
状燃料を使用する場合はガスを清浄するステップは必要
でない。もし粒状炭素を除きたい場合は、ガス清浄帯に
炭化水素中に分散した粒状炭素のスラリーがつくられ、
少くとも供給流の1部として燃料ガスの発生器に再循環
してよい。ガス流から標濁固体を除くに適する従来法が
あれば、いかなる方法でも使用してよい。本発明の1つ
の態様として、換熱器で冷却された後の膨脹したタービ
ン排気流は、ガス−液体スクラビング帯に入れうれ、そ
こで前記排気流は粒状炭素を除くために液状炭化水素又
は水のようなスクラブ流体で洗われる。When using gaseous hydrocarbonaceous fuels, very little particulate carbon is produced, so when using gaseous fuels such as natural gas or methane, no gas cleaning step is necessary. If particulate carbon is to be removed, a slurry of particulate carbon dispersed in hydrocarbons is created in the gas clean zone.
At least a portion of the feed stream may be recycled to the generator of fuel gas. Any conventional method suitable for removing cloudy solids from a gas stream may be used. In one aspect of the invention, the expanded turbine exhaust stream after being cooled in a heat exchanger is placed in a gas-liquid scrubbing zone where the exhaust stream is treated with liquid hydrocarbons or water to remove particulate carbon. Washed with a scrubbing fluid such as
シー・ピー、マリソン(C.P・Nbrison)によ
るアメリカ特許第紙16382号公報に適当な液体−ガ
ストレィ型カラムが分かり易く記載されている。この様
に、タービン排気ガス流がスクラビング‘カラムを上向
きに通り適当なスクラビング流下が下向きに通ると、粒
状炭素はスクラピング流体に残って粒状炭素は除かれる
。粒状炭素のスラリー及び洗豚流体はカラムの底から除
かれ炭素分離又は濃縮帯に送られる。これは任意の従来
の方法即ち炉過、遠心分離、重力沈降又はアメリカ特許
第299206号公報に記載されているような液状炭化
水素抽出法によって達成される。清浄な洗練流体又は洗
縦流体及び粒状炭素の希薄混合物は、さらに合成ガスを
洗漆するためにカラムの頂部に再循環される。他の適当
なガス冷却又は清浄方法の従来法は、前述の清浄カラム
と一緒に又はそれの代わりに使用してよい。A suitable liquid-gas tray type column is clearly described in U.S. Pat. No. 16,382 to C.P. Nbrison. Thus, as the turbine exhaust gas stream passes upwardly through the scrubbing column and a suitable scrubbing stream passes downwardly, the particulate carbon remains in the scrubbing fluid and the particulate carbon is removed. A slurry of particulate carbon and wash fluid is removed from the bottom of the column and sent to a carbon separation or enrichment zone. This can be accomplished by any conventional method: filtration, centrifugation, gravity settling, or liquid hydrocarbon extraction methods such as those described in U.S. Pat. No. 2,992,069. The clean refiner or wash fluid and a dilute mixture of particulate carbon are recycled to the top of the column for further scrubbing of the syngas. Other suitable conventional gas cooling or cleaning methods may be used in conjunction with or in place of the cleaning column described above.
例えば、タービン排気ガス流は急冷プールの表面下に入
れられスクラビンダ流体はデイツプーチユーフユニット
Qip−tuはunit)で入れられる。又は、タービ
ン排気ガス流は、アメリカ特許第3618296号に示
されたようなオリフィス型洗族器又はベンチュリ・ノズ
ルスクラバ−を含む複数のスクラビング・ステップを貫
いて通される。ときどき、生成ガスの水素含有量を増加
し同時に存在する一酸化炭素の量を減少させたいときは
、ススのないガス流を従来の接触的水性ガス・シフト反
応帯に入口温度範囲177〜371℃(350〜700
0F)で通せばよい。For example, the turbine exhaust gas stream is placed below the surface of a quench pool and the scrubber fluid is placed in a Qip-tu unit. Alternatively, the turbine exhaust gas stream is passed through multiple scrubbing steps including orifice scrubbers or venturi nozzle scrubbers as shown in U.S. Pat. No. 3,618,296. Sometimes, when it is desired to increase the hydrogen content of the product gas while simultaneously decreasing the amount of carbon monoxide present, the soot-free gas stream is introduced into a conventional catalytic water gas shift reaction zone at an inlet temperature range of 177-371°C. (350-700
0F).
COと日20とは従来の水性ガス・シフト触媒上で反応
し、追加して日2及びC02を生成する。適当な水性ガ
ス・シフト反応用触媒は、酸化鉄と酸化クロムとの混合
物よりなり、カリウム、トリウム、ウラン、ベリリウム
又はアンチモンの様な池種金属の酸化物の1〜15M%
を助触媒としている。反応は260〜566qo(50
0〜10500F)で起こる。別法として、アルミナ上
のモリブデン酸コバルトが、反応温度260〜482℃
(500〜9000F)で水性ガス・シフト触媒として
使用される。モリブデン酸コバルトは、tw%でCOO
2〜5,地038〜16,Mg00〜20,A〆203
59〜85の組成である。他のシフト触媒は、/鋼と亜
鉛の塩又は酸化物の混合物で、重量比で3重量部の亜鉛
と1重量部の銅とよりなる。次に、タービン排気ガス流
から殆んどすべての比○が除かれる。CO and CO20 react over a conventional water gas shift catalyst to additionally produce CO2 and C02. A suitable water gas shift reaction catalyst consists of a mixture of iron oxide and chromium oxide, containing 1 to 15 M% of oxides of metals such as potassium, thorium, uranium, beryllium or antimony.
is used as a promoter. The reaction is 260-566 qo (50
0-10500F). Alternatively, cobalt molybdate on alumina can be prepared at a reaction temperature of 260-482°C.
(500-9000F) as a water gas shift catalyst. Cobalt molybdate is COO in tw%
2-5, Earth 038-16, Mg00-20, A〆203
The composition is 59-85. Another shift catalyst is a mixture of /steel and zinc salts or oxides, consisting of 3 parts by weight zinc and 1 part by weight copper. Next, almost all ratio O is removed from the turbine exhaust gas stream.
タービン排気ガス流を、例えば露点以下に冷却し次に凝
縮水を分解することによって、水が除かれる。次に精製
し清浄な乾燥したタービン排気ガス流は圧縮される。タ
ービン排気ガス流がガス発生器における圧力より僅かに
高い圧力に圧縮されてから、ときには前に凝縮した水は
、換熱器の前に位置するラインの点で再循環ガス流に再
び入れられる。Water is removed, for example, by cooling the turbine exhaust gas stream below the dew point and then splitting the condensed water. The purified, clean, dry turbine exhaust gas stream is then compressed. After the turbine exhaust gas stream is compressed to a pressure slightly higher than the pressure in the gas generator, sometimes previously condensed water is reintroduced into the recirculated gas stream at a point in the line located before the heat exchanger.
凝縮物は、混合帯において単触で再循環ガスに混合され
るか又は飽和又は過熱スチームの様な他の緩和剤流と組
合せて、ガス発生器からの流出ガス流の温度を緩和する
ために、混合してよい。このことは次の利点を得る:【
1}水はより低級な熱を使用して全圧よりむしろ分圧で
蒸発し、タービン排気に対する再生がより効果的になる
。The condensate may be mixed with the recycle gas in a mixing zone or combined with other moderator streams, such as saturated or superheated steam, to moderate the temperature of the effluent gas stream from the gas generator. , may be mixed. This has the following advantages: [
1} The water is evaporated at partial pressures rather than total pressure using lower grade heat, making regeneration to the turbine exhaust more effective.
■熱交換器の数は、分かれた流れに要求される数よりも
少なくすることができる。‘3}再循環ガス流中でスチ
ームのその湯での発生は、メタン化のような望ましくな
い逆反応を抑える傾向がある。再循環ガス流及び製品ガ
ス流の所望の圧力に依存して、膨脹タービンによって生
産される動力で1つ又はそれ以上の圧縮機が作動さ3れ
る。製品ガス流の圧力は、ガス発生器内の圧力より、少
くても等しくても又は大きくてもよい。製品ガス流及び
再循環ガス流は、同じガス圧縮機又は別の圧縮機から除
かれてよい。再循環ガス流は、ガス発生器内の圧力より
僅かに高い圧力で3生産される。製品ガス流は、複数の
圧縮機の間で冷却されてよい。多段タービン及び圧縮機
を使用してよい。ときには、ガス発生器に入れられる遊
離−酸素含有ガスを、最初に前記膨脹タービンで作動さ
れる又は対になっている別のガス圧縮機に4よって、ガ
ス発生器の圧力以上の圧力に圧縮してよい。ときには、
前記膨脹タービンによって発電機が作動される。本発明
の他の実施態様においては、部分酸化ガス発生器への炭
化水素質燃料は、ィオゥ化合物を含み、そのィオウは発
生器からの流出ガス流にQS及びCOSとして現れる。■The number of heat exchangers can be less than that required for split streams. '3} In situ generation of steam in the recycle gas stream tends to suppress undesirable adverse reactions such as methanation. Depending on the desired pressures of the recycle gas stream and the product gas stream, one or more compressors are operated 3 with the power produced by the expansion turbine. The pressure of the product gas stream may be less than, equal to, or greater than the pressure within the gas generator. The product gas stream and the recycle gas stream may be removed from the same gas compressor or from separate compressors. The recycle gas stream is produced at a pressure slightly higher than the pressure within the gas generator. The product gas stream may be cooled between multiple compressors. Multi-stage turbines and compressors may be used. Sometimes, the free-oxygen-containing gas entering the gas generator is first compressed by another gas compressor operated or paired with said expansion turbine to a pressure above the gas generator pressure. It's fine. sometimes,
A generator is operated by the expansion turbine. In another embodiment of the present invention, the hydrocarbonaceous fuel to the partially oxidized gas generator includes sulfur compounds that appear as QS and COS in the effluent gas stream from the generator.
その様な場合は、動力ループ(leop)のガス中の日
2S及びCOSの濃度は、タービン及びガス圧縮器に化
学的に悪く作用する濃度以下に減少される。冷却された
清浄にされたタービン排気ガス流は、吸収帯中で酸性ガ
ス即ち比S,COS及びC02を除くことによって精製
される。好都合には、このことは、ガス圧縮機の大きさ
及びコストを減少させそれらに化学的に腐食することを
軽減し又は除く。それは又、製品ガス流の純度をよくし
、製品ガス流が燃料ガスとして使用された場合に環境汚
染の問題を少なくする。それは又、製品ガスが後程接触
することになる触媒のィオウ汚染の問題をなくする。そ
の上、精製された再循環ガス流はガス発生器流出ガス流
を希釈するので、再循環ガスが清浄であれば、膨脹ター
ビンの化学的腐食の問題を軽減し又はなくする。別法と
して、日2Sと恐らくはC02とを高圧で除くことが、
より経経済的である場合は、酸性ガス吸収帯を前記夕−
ビン作動ガス圧縮機の後においてもよい。ガス状不純物
を除くためには、任意の従来法を用いてよい。In such cases, the concentration of 2S and COS in the gas of the power loop (LEOP) is reduced below a concentration that is chemically detrimental to the turbine and gas compressor. The cooled, cleaned turbine exhaust gas stream is purified by removing the acid gases, S, COS and C02, in an absorption zone. Advantageously, this reduces the size and cost of gas compressors and reduces or eliminates chemical attack on them. It also improves the purity of the product gas stream and reduces environmental pollution problems when the product gas stream is used as a fuel gas. It also eliminates the problem of sulfur contamination of the catalyst with which the product gas will later come into contact. Additionally, since the purified recycle gas stream dilutes the gas generator effluent gas stream, a clean recycle gas reduces or eliminates the problem of chemical corrosion in the expansion turbine. Alternatively, the H2S and possibly the C02 can be removed at high pressure.
If it is more economical, the acid gas absorption band can be
It may also be after the bin working gas compressor. Any conventional method may be used to remove gaseous impurities.
ガス精製帯で不純物は日2S,COS,C02などであ
る。例えば、冷凍法、物理的方法又はメタノール、nー
メチルピロリドン、トリエタノールアミン、プロピレン
炭酸塩のような溶媒による化学的吸収法又は別に熱炭酸
カリウムによる吸収法などを用いてよい。溶媒吸収法に
おいては溶媒に吸収される大部分のC02は、1回のフ
ラツシングによって放出される。Impurities in the gas purification zone include 2S, COS, and CO2. For example, freezing methods, physical methods or chemical absorption methods with solvents such as methanol, n-methylpyrrolidone, triethanolamine, propylene carbonate or alternatively absorption methods with hot potassium carbonate may be used. In the solvent absorption method, most of the C02 absorbed in the solvent is released by one flushing.
残りはストリツピングによって除かれる。これは窒素に
よって最も経済的に行われる。窒素は従来の空気分離装
置から低コストの副産物として入手できる。空気分離装
置はガス発生器に使用する遊離−酸素含有ガスとして使
用するために、殆んど完全に純粋な酸素(95モル%0
2又はそれ以上)を製造するために使用される。次に再
生した溶媒は、再使用するために吸収カラムに戻される
。もし必要ならば、タービン排気ガス流を酸化鉄、酸化
亜鉛又は活性炭素に通し日2S又は有機流化物の残った
痕跡を除く、最終の清浄法を実施してよい。同様に、Q
S及びCOSを含む溶媒は、フラツシングおよび窒素で
のストリツピングによって再生されるか又は不活性ガス
を使用しないで加熱及び還流することによってなされる
。The remainder is removed by stripping. This is done most economically with nitrogen. Nitrogen is available as a low cost by-product from conventional air separation equipment. The air separation equipment produces almost completely pure oxygen (95 mol% 0
2 or more). The regenerated solvent is then returned to the absorption column for reuse. If desired, a final cleaning procedure may be performed in which the turbine exhaust gas stream is passed through iron oxide, zinc oxide, or activated carbon to remove any remaining traces of 2S or organic fluids. Similarly, Q
Solvents containing S and COS are regenerated by flushing and stripping with nitrogen or by heating and refluxing without the use of inert gas.
次に、日2S及びCOSは適当な方法によってィオゥに
転化される。例えば、カークーオトマー、ェソサイクロ
ベジア、オブ、ケミカルチクノロジイ(Kirk一CX
hmer Encyclo − Pedia of
ChemicalTechnology)第2級第
19巻ジョンウレィソ(JohnWifley)発行1
969年第353頁に記載してあるように、クラゥス法
を使って日交から元素状ィオウを製造してよろしい。過
剰のS02は除かれた石灰石と化学的に結合させるか又
は適当な従来の抽出法によって処理されすてられる。乾
燥した、清浄な精製されたタービン排気ガス流は、ガス
精製帯から温度37.8〜427o0(100〜800
0F)の範囲で、圧力10〜180kg/の好ましくは
15〜60k9/均%の範囲ででて、製品ガス流となる
が、例えば、mol%で次の組成である:日2
15〜98 CO I〜750日4
0〜30 N O〜70A
O〜2.0酸性ガス吸収帯からのタービン
排気ガス流は、ガス発生器内の圧力よりも少くとも僅か
に高い圧力に圧縮され製品ガス流となる。Next, 2S and COS are converted to IO by a suitable method. For example, Kirk-Otmer, Esocyclovesia, Ob, Chemical Chichnology (Kirk-CX)
hmer Encyclo-Pedia of
Chemical Technology) Level 2 Volume 19 John Wifley Publication 1
Elemental sulfur may be produced from Nikko using the Krauss process, as described in 969, p. 353. The excess S02 is either chemically combined with the removed limestone or processed and discarded by suitable conventional extraction methods. The dry, clean, purified turbine exhaust gas stream leaves the gas purification zone at a temperature of 37.8 to 427 oO (100 to 800 oO).
0F) at a pressure of 10 to 180 kg/, preferably in a range of 15 to 60 k9/average %, resulting in a product gas stream, for example, having the following composition in mol %: Day 2
15-98 CO I-750 days 4
0~30N 0~70A
The turbine exhaust gas stream from the O~2.0 acid gas absorption zone is compressed into a product gas stream to a pressure at least slightly higher than the pressure within the gas generator.
前述したように、製品ガス流の1部は、前記再循環ガス
流として混合帯に再循環される。乾燥した、清浄な精製
された、圧縮された製品ガス流の残りは、製品ガス則ち
合成ガス又は燃料ガスとして圧縮帯から除かれる。本発
明の実施態様においては、ガス発生器からの熱い流出ガ
ス流は、その流出ガス流に、単に、液相の固体のない水
を入れることによって冷却される。As previously mentioned, a portion of the product gas stream is recycled to the mixing zone as the recycle gas stream. The remainder of the dry, clean, purified, compressed product gas stream is removed from the compression zone as product gas, syngas or fuel gas. In an embodiment of the invention, the hot effluent gas stream from the gas generator is cooled simply by introducing solids-free water in liquid phase into the effluent gas stream.
ここでは、温度緩和剤として使用するために、再循環ガ
ス流の1部を再循環することをしない。Here, a portion of the recycle gas stream is not recycled for use as a temperature moderator.
流出ガス流が、灰分、耐火物、粒状炭素などの随伴固体
を含む場合には、それらは、冷却水を入れる前に、前述
の自由流下重力帯又はサイクロン分離帯で除かれる。温
度緩和剤として発生器からの熱い流出ガスに混合される
水の温度と量とは、プロセスガス流が温度982〜16
4900(800〜30000F)から538〜131
6qo(1000〜240ぴF)の範囲で露点以上の温
度に冷却するに充分であればよい。固体を含まない水は
、液相で噴霧状態で入れてよい。本発明の他のステップ
でできたボイラー供給水又は凝縮物を使用してもよい。
水を、発生器からの熱い流出ガス流に入れる前に、ター
ビン排気ガス流と間接熱交換させることによって、加熱
する。次に、温度緩和ガス流は、入口の圧力10〜20
0kg/嫌の範囲で作動気体として動力をだす膨脹ター
ビンに入れられる。タービン内で膨脹の後、排気ガス流
は、温度177〜53800(350〜10000F)
の範囲、圧力2〜15k9/地の範囲でタービンをでる
。好都合には、熱は、炭化水素質燃料供給物と間接熱交
換することにより及び又は前述したように発生器からの
流出ガス流の温度を緩和するために、水を予熱すること
によって、回収される。If the effluent gas stream contains entrained solids such as ash, refractories, particulate carbon, etc., these are removed in the aforementioned free-flow undergravity zone or cyclone separation zone before admitting cooling water. The temperature and amount of water mixed with the hot effluent gas from the generator as a temperature moderating agent is such that the process gas stream is at a temperature between 982 and 16°C.
4900 (800-30000F) to 538-131
6 qo (1000 to 240 pF) is sufficient to cool the temperature to a temperature above the dew point. The solid-free water may be introduced in the liquid phase as a spray. Boiler feed water or condensate from other steps of the invention may also be used.
The water is heated by indirect heat exchange with the turbine exhaust gas stream before entering the hot effluent gas stream from the generator. The temperature-relieving gas flow is then controlled at an inlet pressure of 10-20
It is placed in an expansion turbine that generates power as a working gas in the range of 0 kg/kg. After expansion in the turbine, the exhaust gas stream has a temperature of 177-53,800 (350-10,000 F).
It leaves the turbine at a pressure in the range of 2 to 15 k9/ground. Conveniently, the heat is recovered by indirect heat exchange with the hydrocarbonaceous fuel feed and or by preheating the water to moderate the temperature of the effluent gas stream from the generator as described above. Ru.
ときには、タービン排気ガス流を、ガス冷却器で冷却す
ることによって「スチームが生産される。次に、冷却さ
れたタービン排気ガスは、必要の場合、従来のガス清浄
帯で残った随伴固体則ち粒状炭素をすべて除くために、
清浄操作される。液状炭化水素燃料又は水中の粒状炭素
のスラリーが、ガス清浄帯で生産され、これは少くとも
供給源料の1部としてガス発生器に再循環される。適当
なガス冷却法及び清浄法は前述した。製品ガス中の水素
ガスの濃度について所望の場合には、ときにはタービン
排気ガス流は、次に前述したように、接触的水性−ガス
シフト転化帯に入れられる。Sometimes, steam is produced by cooling the turbine exhaust gas stream in a gas cooler. The cooled turbine exhaust gas is then, if necessary, cleaned of any remaining entrained solids in a conventional gas clean zone. To remove all particulate carbon,
Cleaning operation is performed. A slurry of liquid hydrocarbon fuel or particulate carbon in water is produced in the gas clean zone and recycled to the gas generator as at least a portion of the feedstock. Suitable gas cooling and cleaning methods have been described above. If the concentration of hydrogen gas in the product gas is desired, sometimes the turbine exhaust gas stream is then entered into a catalytic water-gas shift conversion zone, as described above.
同じく、ときには、プロセスガス流は前述したように酸
性−ガスを除くために従来のガス精製帯に入れられる。
その上、ガス精製帯は次のステップの前又は後に設置さ
れる。次のステップとは製品ガス流をガス発生器内の圧
力より低いか同じか又は高い所望の圧力に圧縮すること
を含むステップである。製品ガス流は、前記膨脹タービ
ンによって作動される少くとも1個の圧縮機によって圧
縮される。ときには、前記膨脹タービンによってターボ
発電機も又駆動される。以下本発明の工程を示す図画に
もとづいて説明する。Also, sometimes the process gas stream is entered into a conventional gas purification zone to remove acid-gases as described above.
Moreover, the gas purification zone is installed before or after the next step. The next step involves compressing the product gas stream to a desired pressure that is less than, the same as, or greater than the pressure within the gas generator. The product gas stream is compressed by at least one compressor operated by the expansion turbine. Sometimes, the expansion turbine also drives a turbogenerator. The steps of the present invention will be explained below based on drawings.
前述の如く耐火物2で内張りした自由−流下非接触的部
分酸化ガス発生器1は、上部の軸と共心のフランジ付入
口3、下部の軸と共心のフランジ付出口4及び充填物の
ない反応帯5を含む。A free-flowing non-contact partial oxidation gas generator 1 lined with a refractory 2 as described above comprises an upper flanged inlet 3 concentric with the shaft, a lower flanged outlet 4 concentric with the shaft, and a filler. reaction zone 5.
ガス発生器1の軸と共心で中心通路7をもつ、還状型バ
ーナー6が、入口3にのっている。中心通路7は、フラ
ンジ付上流入口8及びバーナー尖端で収鋤する円錐形下
流ノズル9をもつ。バーナー6には、又、上流のフラン
ジ付入口10及び下流の載頭円錐形放出路11がある。
池種の設計をしたバーナーを使用してもよい。ライオン
20からの遊離−酸素を含むガスの連続した流れは、圧
縮機56で圧縮され、ライン22を通りバーナー6のフ
ランジ付入口8へいく。炭化水素質燃料は、ライン23
、入口10をへてバーナー6へ入る。ときには、炭化水
素質燃料は、ライン25、ライン26をへて換熱器24
で予熱される。ときには、ライン27のスチームが炭化
水素費燃料を頃霧化するために使用される。端火物でラ
ィニングされ離れたフランジ付‘‘T”連結器30が、
やや球形をして、部品31でガス発生器1の出口4と連
結している。A ring-shaped burner 6 with a central passage 7 concentric with the axis of the gas generator 1 rests on the inlet 3. The central passage 7 has a flanged upstream inlet 8 and a conical downstream nozzle 9 converging at the burner tip. The burner 6 also has an upstream flanged inlet 10 and a downstream frustoconical discharge channel 11.
Burners designed for pond species may also be used. The continuous flow of free-oxygen containing gas from lion 20 is compressed in compressor 56 and passes through line 22 to flanged inlet 8 of burner 6. For hydrocarbon fuel, line 23
, enters the burner 6 through the inlet 10. Sometimes, the hydrocarbonaceous fuel is passed through lines 25 and 26 to heat exchanger 24.
is preheated. Sometimes the steam in line 27 is used to atomize the hydrocarbon fuel. A flanged ``T'' coupler 30 lined with end fire and separated,
It has a slightly spherical shape and is connected to the outlet 4 of the gas generator 1 by a part 31.
軸と共心の出口32が、スラツグ・ポット34と連結し
ている。フランジ付軸方向出口35が、閉鎖位置に垂直
になりバルブ40で閉鎖されている。ガス発生器1から
の流出ガス流は、出口4を通過する。前記ガス流は、次
に、入口31を通り連結器3川こ入り、さらに出口37
及びライン38を通って連結器30をでる。連結器30
で流出ガス流から分かれるスラッグ、炭素、金属又は耐
火物は、すべてスラッグ・ポット34の底にたまる。ス
ラッグ・ポット34にたまった物はライン39、バルブ
40、ライン41を通って除かれるか又はここでは示し
てないが従来のロックーホッパー系(lock−hop
pers$tem)を通して除かれる。ライン38中の
発生器からの流出ガス流は、ライン42で後に述べる温
度緩和剤と混合される。An outlet 32 concentric with the shaft connects with a slug pot 34. The flanged axial outlet 35 is vertical in the closed position and closed by a valve 40. The effluent gas stream from the gas generator 1 passes through the outlet 4. The gas flow then enters the coupler 3 through inlet 31 and then to outlet 37.
and exits coupler 30 through line 38. Connector 30
Any slag, carbon, metal or refractory that separates from the effluent gas stream at the slug pot 34 collects at the bottom of the slug pot 34. Accumulation in the slug pot 34 may be removed through line 39, valve 40, line 41, or a conventional lock-hop system (not shown).
pers$tem). The effluent gas stream from the generator in line 38 is mixed with a temperature moderating agent described below in line 42.
ここで混合器があってよいが、ここでは図示していない
。ライン42のガス混合物は、膨脹タービン50‘こ作
動流体として通される。膨脹タービン5川まガスを圧縮
する動力を提供し、ときには発電機を作動させる。この
様に膨脹タービン50‘まシャフト51,52及び53
によって圧縮機54,55及び56と連結されている。
ここで示してないが、発電機をシャフト57で蓮転させ
てもよい。図面ではシャフトは直線で示してあるけれど
も、片よっていてもよくたわみ継手で連結されていても
よく、又再配置されていてもよい。膨脹タービン50に
よって出される回転力を使用するために、適当な方法な
らどんな方法を使用してもよい。膨脹タービン50を出
る夕−ビン排気ガスは、従来の発熱器又はガス冷却器又
は前記の両方で、冷却してよい。例えば、ライン60の
タービン排気ガスは、換熱器24、ライン61を通り、
ときにはガス冷却器62を通る。ガス冷却器では水は、
スチームに変わり、ライン20より去る。次に、ガス流
は、ライン64を通りガス清浄器63に入り、そこで殆
んどすべての粒状炭素と残った随伴固体が除かれる。前
述したように、ガス清浄ステップでは、ガス法はライン
65からの水でスクラブ(Scmbb)されて炭素‐水
分散物をつくる。A mixer may be present here, but is not shown here. The gas mixture in line 42 is passed as a working fluid through expansion turbine 50'. Expansion turbines provide the power to compress the gas and sometimes operate a generator. In this way, the expansion turbine 50' has shafts 51, 52 and 53.
It is connected to compressors 54, 55 and 56 by.
Although not shown here, the generator may be rotated by the shaft 57. Although the shafts are shown as straight in the drawings, they may be skewed, connected by flexible joints, or rearranged. Any suitable method may be used to utilize the rotational power provided by expansion turbine 50. The evening bin exhaust gas leaving the expansion turbine 50 may be cooled with a conventional heater or gas cooler or both. For example, turbine exhaust gas in line 60 passes through heat exchanger 24, line 61,
Sometimes it passes through a gas cooler 62. In a gas cooler, water is
Changes to steam and leaves from line 20. The gas stream then enters gas cleaner 63 through line 64 where substantially all particulate carbon and remaining accompanying solids are removed. As previously mentioned, in the gas cleaning step, the gas process is scrubbed with water from line 65 to create a carbon-water dispersion.
この分散物は、液状炭化水素の添加によって再び溶解さ
れる。炭素−液体炭化水素スラリーが生産され、そのス
ラリーは供給物の1部としてガス発生器に入れられる。
このようにして、液状炭化水素はライン66を通ってガ
ス清浄帯63に入り、炭素−液状炭化水素スラリーはラ
イン67を通って外にでる。製品ガスの水素含有量を増
加し同時に一酸化炭素の量を減少させたいと希望すると
きには、ライン68のプロセスガス流は、図面には示さ
なかったが、水性ーガスシフト転化帯に入れる。水性ガ
ス転化帯を去るライン68のプロセスガス流又はQ−富
化ガスの流れは、水を除かれ、ときには、C02,伍S
及びCOSのグループからの少くとも1つの酸性ガスを
除くために精製される。例えば、ライン68のプ。セス
ガス流は、冷却器69で霧点以下に冷却してよい。次に
、プロセスガス流は、ライン76をへてガスー液体分離
器75に入り、そこで水則ち凝縮物はライン77から除
かれる。水を除いたガスはライン78から除かれ、バル
ブ79を閉めバルブ80を開くと、プロセスガス流はラ
イン81及びライン82を通り酸性−ガス吸収83に入
る。This dispersion is redissolved by addition of liquid hydrocarbon. A carbon-liquid hydrocarbon slurry is produced and the slurry is fed to a gas generator as part of the feed.
In this manner, liquid hydrocarbons enter gas clean zone 63 through line 66 and carbon-liquid hydrocarbon slurry exits through line 67. When it is desired to increase the hydrogen content of the product gas while simultaneously decreasing the amount of carbon monoxide, the process gas stream in line 68 enters a water-gas shift conversion zone, not shown in the drawings. The process gas stream or Q-enriched gas stream in line 68 leaving the water gas conversion zone is freed of water and sometimes C02,5S
and purified to remove at least one acid gas from the COS group. For example, line 68 p. The process gas stream may be cooled below the fog point in a cooler 69. The process gas stream then enters a gas-liquid separator 75 via line 76 where water and therefore condensate are removed from line 77. The gases, except for water, are removed from line 78, valve 79 is closed and valve 80 is opened, and the process gas stream passes through lines 81 and 82 and enters acid-gas absorber 83.
酸性ーガスは、酸性ーガス吸収器83中で未だ不純物を
吸収していない溶媒(吸収剤)で除かれる。The acidic gas is removed by a solvent (absorbent) that has not yet absorbed impurities in the acidic gas absorber 83.
溶媒はライン84より酸性−ガス吸収器83に入り酸性
ーガスが飽和されてライン85へでていく。純粋なガス
はライン86をへて去る。タービン排気ガス流を酸性−
ガス吸収器を通す必要がない場合又はガスをガス吸収器
に通す前に圧縮器54及び55で圧縮する必要がある場
合は、ライン78のプロセスガス流のすべて又は1部を
酸性−ガス吸収器83を迂回させる。この場合は、バル
ブ79が開きバルブ80が閉じ、プロセスガス流をライ
ン87,88,89を経て圧縮機54に通す。冷却され
、清浄にされ、水を除かれ、ときには精製された製品ガ
ス流は、ライン89をへて圧縮機54に入る。ときには
、製品ガス流をライン90、冷却器91、ライン92を
通り圧縮機55に通して追加して圧縮機を用いる。水Z
をライン93から除く。好ましい実施態様においては、
バルブ100,101を開きバルブ102,103,1
04を閉じて、少くとも1部の圧縮した製品ガス流をラ
イン105,108,45,44、及び43をへて前述
の混合帯4J2に再循環する。The solvent enters the acid gas absorber 83 via line 84 and exits to line 85 after being saturated with acid gas. Pure gas leaves via line 86. Acidic turbine exhaust gas stream
All or a portion of the process gas stream in line 78 is passed through the acid-gas absorber if it is not necessary to pass it through the gas absorber or if the gas needs to be compressed in compressors 54 and 55 before passing through the gas absorber. 83 will be bypassed. In this case, valve 79 is opened and valve 80 is closed, passing the process gas stream through lines 87, 88, and 89 to compressor 54. The cooled, cleaned, dewatered, and sometimes purified product gas stream enters compressor 54 via line 89. Sometimes, a compressor is used with an additional product gas stream passed through line 90, cooler 91, line 92 and to compressor 55. Water Z
is removed from line 93. In a preferred embodiment,
Open valves 100, 101 and valves 102, 103, 1
04 is closed to recirculate at least a portion of the compressed product gas stream through lines 105, 108, 45, 44, and 43 to the aforementioned mixing zone 4J2.
圧縮した製品ガス流の残部は、ライン109をへて製品
ガスとして圧縮機55をでて、合成ガス、水素富化ガス
又は燃料ガスとして使用される。The remainder of the compressed product gas stream exits compressor 55 as product gas through line 109 and is used as synthesis gas, hydrogen enriched gas, or fuel gas.
ここで日2及びCOを含むガスとは、ライン1 209
における製品ガス流のことを意味する。ときには、ライ
ン77からの凝縮物のような固体のない水又はスチーム
即ち飽和された又は過熱されたスチームは、ライン11
0バルブ104及びライン111を通りライン44で再
循環ガス流に入れられる。前述の実施態様においては、
圧縮された製品ガス流は圧縮してから精製される。Here, the gas containing Day 2 and CO is Line 1 209
product gas flow at Sometimes, solids-free water or steam, such as condensate from line 77, i.e. saturated or superheated steam, is transferred to line 11.
0 valve 104 and line 111 into the recycle gas stream in line 44. In the embodiments described above,
The compressed product gas stream is compressed and then purified.
この場合には、バルブ80,101、及び103が閉じ
、バルフ79,100及び102が開き、圧縮された製
品ガス流は、ライン105,106,115及び116
をへて酸性−ガス吸収器83に通される。精製帯を去る
精製ガス流の少くとも1部は、ライン117,45,4
4及び44をへて混合帯42に入る。ときにはライン1
10からの凝縮物及びスチームは、ライン44で圧縮さ
れた精製ガスと混合される。ライン1 17の圧縮され
た精製ガスの1部は、ライン118、バルブ103及び
ライン119をへて製品ガスとして放出される。本発明
の他の実施態様においては、ライン110での唯一の固
体のない水即ち凝縮物は、ライン38の発生器の流出ガ
ス流の温度を緩和するために使用される。In this case, valves 80, 101, and 103 are closed, valves 79, 100, and 102 are open, and the compressed product gas stream is transferred to lines 105, 106, 115, and 116.
The gas is then passed through an acid gas absorber 83. At least a portion of the purified gas stream leaving the purification zone is in lines 117, 45, 4.
4 and 44 to enter the mixing zone 42. sometimes line 1
Condensate and steam from 10 are mixed with compressed purified gas in line 44. A portion of the compressed purified gas in line 1 17 is discharged as product gas through line 118, valve 103 and line 119. In other embodiments of the invention, the only solids-free water or condensate in line 110 is used to moderate the temperature of the generator effluent gas stream in line 38.
この場合には、バルブ100は閉じられる。この方法の
他のステップは、他の変形即ち換熱器24、水性−ガス
シフティング及び酸性−ガス吸収器83を含む好ましい
実施態様と同じである。水例えば曙霧水を熱い発生ガス
によって、蒸発によって吸収された熱によって冷却器の
1ポンド当りの高い冷却効果を得ることができる。実施
例
炭化水素質燃料を酸素(約98.0モル%純度)で部分
酸化して、連続的に流出ガス流を製造した。In this case, valve 100 is closed. The other steps of this method are the same as the preferred embodiment, including other variations, heat exchanger 24, water-gas shifting, and acid-gas absorber 83. When water is heated, such as fog water, by the hot generated gas, a high cooling effect per pound of the cooler can be obtained by the heat absorbed by evaporation. EXAMPLE A hydrocarbonaceous fuel was partially oxidized with oxygen (approximately 98.0 mole percent purity) to produce a continuous effluent gas stream.
温度、圧力などの条件を次の第1表に示す。流出ガス流
は、温度142900(26050F)圧力85k9/
塊(1215psla)でガス発生器をでる。ライン3
8における流出ガス流の組成を真空蒸留残澄供給油10
0ポンド当りのポンドーモルで示す:日2 5.
612 日20 1.365CH4 0
.061 C0 6.380C02
0.623 N2 0.018A
O.065 日2S O.136COS
O.008第1表
ライン43からの冷却され清浄された再循環ガス流は、
ライン38からの流出ガス流と混合され膨脹タービン5
0にいくガス混合物をつくる。Conditions such as temperature and pressure are shown in Table 1 below. The exit gas stream has a temperature of 142900 (26050F) and a pressure of 85k9/
Exit the gas generator in chunks (1215 psla). line 3
The composition of the effluent gas stream at 8 was compared to the vacuum distillation retentate feed oil at 10
Expressed in pounds moles per 0 pounds: day 2 5.
612 days 20 1.365CH4 0
.. 061 C0 6.380C02
0.623 N2 0.018A
O. 065 day 2S O. 136COS
O. 008 Table 1 The cooled and cleaned recycle gas stream from line 43 is:
Expansion turbine 5 is mixed with the effluent gas stream from line 38
Create a gas mixture that goes to 0.
ライン6川こおけるタービン排気ガス流は、換熱器24
で冷却されライン67へでていく。タービン2排気ガス
流は、水でスクラブされ粒状炭素をすべて除かれ、さら
に露点以下に冷却され水を凝縮させる。次にタービン排
気ガス流は、酸性ガス吸収器83で精製されQS及びC
OSが除かれる。次にライン86の製品ガス流は、圧縮
機54,65及2び56で圧縮され、圧縮機の間で追加
して水が除かれる。圧縮して後、ライン45の再循環ガ
ス流は、ライン110で凝縮物と混合され、ライン44
における再循環ガス流を生成する。この再循環ガス流は
、換熱器24で加熱され冷却された(ラ3ィン42にお
ける流出ガス流と比較して)そして清浄にされたライン
44における再循環ガス混合物を生成する。この例で、
膨脹タービン50‘ま、ライン25を通って入る炭化水
素質供給油1時間100ポンド当り83.3馬力をだし
た。この動力は、3圧縮機34及び55に必要な動力を
供給した後前記供給油1時間100ポンド当り正味26
.4馬力を残した。酸素は系の圧力で供給されるので、
圧縮機56は除かれる。その上、ライン109における
製品ガス(合成ガス)は112k9/地(160蛇si
a)4に上昇した。従来法でガス発生条件85k9/地
(1215psia)、冷却炭素スクラビング及び酸性
ガス除去を行う一連の方法を使用すると、製品ガスは8
2k9/地(1170psis)であった。The turbine exhaust gas flow in line 6 is transferred to the heat exchanger 24
It is cooled down and exits to line 67. The turbine 2 exhaust gas stream is scrubbed with water to remove any particulate carbon and is further cooled below the dew point to condense the water. The turbine exhaust gas stream is then purified in an acid gas absorber 83 to provide QS and C
The OS is removed. The product gas stream in line 86 is then compressed in compressors 54, 65 and 56 with additional water removed between the compressors. After compression, the recycle gas stream in line 45 is mixed with condensate in line 110 and in line 44.
generates a recirculated gas stream at This recycle gas stream is heated in heat exchanger 24 to produce a cooled (compared to the effluent gas flow in line 42) and cleaned recycle gas mixture in line 44. In this example,
The expansion turbine 50' produced 83.3 horsepower per 100 pounds per hour of hydrocarbonaceous feed oil entering through line 25. This power, after providing the necessary power to the three compressors 34 and 55, is 26 net per 100 pounds of supplied oil per hour.
.. 4 horsepower left. Since oxygen is supplied at the pressure of the system,
Compressor 56 is omitted. Moreover, the product gas (synthesis gas) in line 109 is 112 k9/area (160 ksi
a) Increased to 4. Using conventional gas generation conditions of 85 k9/ground (1215 psia) and a series of cold carbon scrubbing and acid gas removal, the product gas is
It was 2k9/ground (1170psi).
本発明によって得られる有効な動力の量は、密閉プレイ
トンサィクルで得られる動力量より大である。The amount of useful power provided by the present invention is greater than the amount of power provided by a closed Playton cycle.
密閉プレイトンサィクルでの全熱量は、費用がかかり、
能率の悪い間接ガスーガス熱交換で得られるものである
。これに対し本発明では、流出ガス流に固有の熱量を利
用するのである。本発明は次の利点を有する:‘1}
本発明は密閉プレイトンーサィクルに比較して動力生産
量が相当に増加する。The total heat output in a closed Playton cycle is expensive;
This is obtained through indirect gas-gas heat exchange, which is inefficient. In contrast, the present invention utilizes the inherent heat content of the exiting gas stream. The invention has the following advantages:'1}
The present invention provides a significant increase in power production compared to closed playton cycles.
その上、高温高圧ガスを熱交換器に送ることを除くこと
ができる。■ いくつかの他の動力系と比較して、ガス
発生器とタービン入口との間の大きな温度差に伴う大き
なェントロピィ・ゲイン(鱒in)をさげることができ
る。Furthermore, it is possible to eliminate sending hot high pressure gas to a heat exchanger. ■ Compared to some other power systems, large entropy gains associated with large temperature differences between the gas generator and the turbine inlet can be reduced.
‘3’ 動力サイクルに必要な作動流体が本発明のステ
ブで製造され、作動流体が製品ガスと大体同じ組成をも
っている。The working fluid required for the '3' power cycle is produced in the stave of the present invention, and the working fluid has approximately the same composition as the product gas.
このことは、別の作動流体のコスト、在庫、準備、汚染
及び貯蔵の問題をなくする。【41 別の作動流体が除
かれるので、複数の流れの間の必要量の熱伝達の減少及
びそれによって起こされる熱力学的ロスを減少させるこ
とができる。This eliminates the cost, inventory, preparation, contamination and storage problems of separate working fluids. [41] Since another working fluid is removed, the required amount of heat transfer between the multiple streams and the thermodynamic losses caused thereby can be reduced.
■ 酸性−ガスがタービン排気ガス流中にある場合は、
除くことができる。■ Acid-if the gas is in the turbine exhaust stream,
Can be removed.
それで、系中の圧縮機及びタービンの寿命を延ばすこと
ができる。タービン排気ガス流は後のステップで接触的
反応に適しており従って環境汚染の問題の発生をさげる
ことができる。‘6} 動力は大量のモルの増加から得
ることができる。Thus, the life of the compressor and turbine in the system can be extended. The turbine exhaust gas stream is suitable for catalytic reactions in later steps, thus reducing the occurrence of environmental pollution problems. '6} Power can be obtained from large molar increases.
モルの増加は炭化水素質燃料の部分酸化に伴って得られ
る。加えて動力は熱い部分酸化流出ガス流の高圧及び顕
熱から得られる。The molar increase is obtained with partial oxidation of the hydrocarbonaceous fuel. In addition, power is derived from the high pressure and sensible heat of the hot partially oxidized effluent gas stream.
図面は本発明の工程を示す。
1:ガス発生器、30:“T”連結器、34:スラッグ
・ポット、24:襖熱器、50:膨脹タービン、62,
69:ガス冷却器、63:ガス清浄器、75:ガス液体
分離器、83:酸性ーガス吸収器、54,55,56:
圧縮機。The drawings illustrate the steps of the invention. 1: Gas generator, 30: “T” coupler, 34: Slug pot, 24: Fusuma heater, 50: Expansion turbine, 62,
69: Gas cooler, 63: Gas purifier, 75: Gas-liquid separator, 83: Acid-gas absorber, 54, 55, 56:
compressor.
Claims (1)
水素燃料を遊離−酸素含有ガス及び温度緩和剤と共に温
度982〜1649℃(1300〜3000°F)の範
囲、圧力10〜200kg/cm^2の範囲で部分酸化
せしめ、H_2,CO,CO_2,H^2O及びH_2
S,COS,CH_4,N_2及びAのグループの中の
少くとも1つ及び随伴する粒状炭素及び他の固体よりな
る流出ガス流を生成せしめ、(b) (a)の流出ガス
流から随伴する固体の1部を除き、(c) (b)の流
出ガス流を、混合帯において、(g)の冷却した清浄な
圧縮した再循環ガス流と混合し、そのとき、前記流出ガ
ス流対混合帯における混合ガス流の容積比を0.2:0
.8とし、(d) (c)の混合ガス流を、動力をだす
膨脹タービンで温度538〜1316℃(1000〜2
400°F)の範囲及び露点以上の温度で入口圧力10
〜200kg/cm^2の範囲で膨脹せしめ、(e)(
d)のタービン排気ガス流を、圧力2〜15kg/cm
^2の範囲、温度177〜538℃(350〜1000
°F)の範囲で前記タービンから除き、(f) (e)
のタービン排気ガス流を、冷却し、残った随伴粒状固体
を清浄にし、水を凝縮させて除き、精製し、(g) (
f)の製品ガス流を、前記膨脹タービンによって生産さ
れる動力で作動される少くとも1つのガス圧縮帯におい
て、(a)のガス発生器内の圧力以上に圧縮し、圧縮し
たガスの1部を前記再循環ガス流として(c)の混合帯
に通し、(h) (g)の圧縮したガス流からの残りを
、前記製品ガス流として回収する、ことを特徴とする、
動力と共にH_2及びCOよりなる合成ガスを製造する
方法。 2 (c)において、膨脹タービンへの混合ガス流の入
口温度が760〜1204℃(1400〜2200°F
)となるように、流出ガス流と再循環ガス流とを混合す
る、特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 水またはスチームをステツプ(g)の再循環ガス流
に加える、特許請求の範囲第1項記載の方法。 4 (f)の精製を、タービン排気ガス流を(g)の圧
縮帯に入れる前に、ガス吸収帯で清浄で水を除いたガス
流からすべての酸性−ガスを除く、特許請求の範囲第1
項記載の方法。 5 (f)の精製において、タービン排気流を接触的水
性−ガスシフト反応にかける、特許請求の範囲第1項記
載の方法。 6、(g)の再循環ガス流を、吸収帯ですべての酸性−
ガスを除く、特許請求の範囲第1項記載の方法。 7 水性−ガスシフト反応にかけたタービン排気ガスを
、酸性−ガス吸収帯ですべての酸性ガスを除く、特許請
求の範囲第1項記載の方法。 8 (f)の精製を、(g)の圧縮したガスについて実
施する、特許請求の範囲第1項記載の方法。 9 前記動力をだすタービンに発電機を連結して電気エ
ネルギーを生産する、特許請求の範囲第1項記載の方法
。 10 遊離−酸素含有ガスが、空気、酸素富化空気(O
_2が21モル%以上)及び殆んど純粋な酸素(O_2
が95モル%以上)よりなるグループから選ばれる、特
許請求の範囲第1項記載の方法。 11 炭化水素質燃料が、液化石油ガス、石油蒸留物及
びその残渣油、ガソリン、ナフサ、粗石油、アスフアル
ト、ガス油、残渣油、タールサンド油、頁岩油、石炭誘
導油、ベンゼン、トルエン、キシレン留分のような芳香
族炭化水素、コールタール、流動接触分解法からの循環
ガス油、コークス化ガス油のフルフラール抽出物及びそ
れらの混合物から選んだ液状炭化水素である、特許請求
の範囲第1項記載の方法。 12 炭化水素質燃料がガス状炭化水素である、特許請
求の範囲第1項記載の方法。 13 炭化水素質燃料が、炭水化素、セルローズ性物質
、アルデハイド、有機酸、アルコール、ケトン、酸化さ
れた燃料油、酸化された炭化水素質有機物質を含む化学
的方法からの廃棄液体及び副産物及びそれらの混合物よ
りなるグループから選ばれた酸化された炭化水素質有機
物質である、特許請求の範囲第1項記載の方法。 14 (b)において、随伴固体がスラツグ−ポツトで
分離され、前記固体が粒状炭素、灰分、スラツグスケー
ル、耐火物、金属構成物質及びそれらの混合物より選ば
れる、特許請求の範囲第1項記載の方法。 15 炭化水素質燃料が、石炭、亜炭、木材パルプ、粒
状炭素、石油コークス及び濃縮サワー・スラツジ及びそ
れらの混合物よりなるグループから選ばれた固体炭化水
素質燃料のポンプ輸送可能のスラリーである、特許請求
の範囲第1項記載の方法。 16 製品ガス流が、合成ガス及び燃料ガスである、特
許請求の範囲第1項記載の方法。 17 (a) 自由流下ガス発生器の反応帯において、
炭化水素質燃料を遊離酸素含有ガス及び温度緩和剤と共
に温度982℃〜1649℃(1800〜3000°F
)の範囲、圧力10〜200kg/cm^2の範囲で部
分酸化せしめ、H_2,CO,CO_2,H^2O及び
H_2S,COS,CH_4,N_2及びAのグループ
の中の少なくとも1つ及び随伴する粒状炭素及び他の固
体よりなる流出ガス流を生成せしめ、(b) (a)の
流出ガス流から、随伴する固体の1部を除き、(c)
(b)の流出ガス流に、液相の水を(e)のタービン排
気ガス流で予熱して加え、前記流出ガス流を538〜1
316℃(1000〜2400°F)の温度範囲で露点
以上の温度に冷却し、(d) (c)の混合ガス流を、
圧力10〜200kg/cm^2で膨脹タービンに入れ
膨脹せしめ、(e) (d)のタービン排気ガス流を、
圧力2〜15kg/cm^2の範囲、温度177〜53
8℃(350〜1000°F)の範囲で前記タービンか
ら除き、(f) (e)のタービン排気ガス流を、冷却
し残った随伴した粒状固体を清浄にし、水を濃縮させて
除き、精製し、(g) (f)の製品ガス流を、前記膨
脹タービンによって生産される動力で作動される少なく
とも1つのガス圧縮帯において圧縮し、(h) (g)
の圧縮したガス流を製品ガス流として回収する、ことを
特徴とする。 動力と共にH_2及びCOよりなる合成ガスを製造する
方法。18 (c)で使用する水の1部が、(f)のタ
ービン排気ガス流から生産される、特許請求の範囲第1
7項記載の方法。 19 (f)におけるタービン排気ガスの精製を、接触
的水性−ガスシフト反応で行う、特許請求の範囲第17
項記載の方法。 20 (f)におけるタービン排気ガスの精製を、シフ
ト反応を行ないさらに酸性−ガス吸収帯で酸性−ガスを
除く、特許請求の範囲第19項記載の方法。 21 タービン排気ガスの精製を(f)において実施す
る、特許請求の範囲第17項記載の方法。 22 タービン排気ガスの精製を、(g)における圧縮
したガス流について行う、特許請求の範囲第17項記載
の方法。Claims: 1. (a) A hydrocarbon fuel in a reaction zone of a free-flowing gas generator together with a free-oxygen-containing gas and a temperature modifier at a temperature in the range of 982-1649°C (1300-3000°F) and a pressure of 10°C. Partially oxidized in the range of ~200 kg/cm^2, H_2, CO, CO_2, H^2O and H_2
producing an effluent gas stream consisting of at least one of the group S, COS, CH_4, N_2 and A and accompanying particulate carbon and other solids; (b) entrained solids from the effluent gas stream of (a); (c) the effluent gas stream of (b) is mixed with the cooled clean compressed recycle gas stream of (g) in a mixing zone, wherein said effluent gas stream to mixing zone The volume ratio of the mixed gas flow at 0.2:0
.. (d) The mixed gas flow of (c) is heated to a temperature of 538 to 1316°C (1000 to 2
400°F) and temperatures above the dew point
Inflate in the range of ~200 kg/cm^2, (e) (
d) turbine exhaust gas flow at a pressure of 2 to 15 kg/cm
^2 range, temperature 177-538℃ (350-1000℃
(f) (e)
The turbine exhaust gas stream of is purified by cooling, cleaning residual particulate solids, condensing out water,
f) compressing the product gas stream of (a) in at least one gas compression zone operated with the power produced by said expansion turbine to a pressure above the pressure in the gas generator of (a); and compressing a portion of the compressed gas; passing as said recycle gas stream through the mixing zone of (c); and (h) recovering the remainder from the compressed gas stream of (g) as said product gas stream.
A method for producing synthesis gas consisting of H_2 and CO along with power. 2(c), the inlet temperature of the mixed gas stream to the expansion turbine is 760-1204°C (1400-2200°F).
2. The method of claim 1, wherein the effluent gas stream and the recycle gas stream are mixed such that: ). 3. The method of claim 1, wherein water or steam is added to the recycle gas stream of step (g). 4. The purification of (f) is performed by removing all acid-gases from the clean, water-free gas stream in a gas absorption zone before the turbine exhaust gas stream enters the compression zone of (g). 1
The method described in section. 5. The method of claim 1, wherein in the purification of 5(f), the turbine exhaust stream is subjected to a catalytic water-gas shift reaction. 6. The recycle gas stream of (g) is removed in the absorption zone from all acid-
2. The method of claim 1, excluding gas. 7. The method of claim 1, wherein the turbine exhaust gas subjected to the water-gas shift reaction is freed of all acid gases in an acid-gas absorption band. 8. The method of claim 1, wherein the purification of (f) is carried out on the compressed gas of (g). 9. The method of claim 1, wherein a generator is coupled to the power generating turbine to produce electrical energy. 10 Free-oxygen-containing gas is air, oxygen-enriched air (O
21 mol% or more) and almost pure oxygen (O_2
95 mol% or more). 11 The hydrocarbon fuel is liquefied petroleum gas, petroleum distillate and its residual oil, gasoline, naphtha, crude oil, asphalt, gas oil, residual oil, tar sand oil, shale oil, coal derived oil, benzene, toluene, xylene The liquid hydrocarbon selected from aromatic hydrocarbons such as distillates, coal tar, recycle gas oil from fluid catalytic cracking processes, furfural extracts of coked gas oil and mixtures thereof. The method described in section. 12. The method according to claim 1, wherein the hydrocarbonaceous fuel is a gaseous hydrocarbon. 13. Waste liquids and by-products from chemical processes where hydrocarbonaceous fuels include hydrocarbons, cellulosic substances, aldehydes, organic acids, alcohols, ketones, oxidized fuel oils, oxidized hydrocarbonaceous organic substances. 2. The method of claim 1, wherein the oxidized hydrocarbonaceous organic material is selected from the group consisting of: and mixtures thereof. 14(b), wherein the accompanying solids are separated in a slag pot, said solids being selected from particulate carbon, ash, slag scale, refractories, metal components and mixtures thereof. the method of. 15. A patent in which the hydrocarbonaceous fuel is a pumpable slurry of solid hydrocarbonaceous fuel selected from the group consisting of coal, lignite, wood pulp, granular carbon, petroleum coke and concentrated sour sludge and mixtures thereof. The method according to claim 1. 16. The method of claim 1, wherein the product gas streams are synthesis gas and fuel gas. 17 (a) In the reaction zone of a free-flowing gas generator,
The hydrocarbonaceous fuel is heated to a temperature of 982°C to 1649°C (1800°F to 3000°F) with a free oxygen-containing gas and a temperature modifier.
), and at a pressure of 10 to 200 kg/cm^2, at least one of the group H_2, CO, CO_2, H^2O and H_2S, COS, CH_4, N_2 and A and associated granules. (b) removing a portion of the entrained solids from the effluent gas stream of (a); (c)
Water in liquid phase is added to the effluent gas stream of (b), preheated by the turbine exhaust gas stream of (e), and said effluent gas stream is
(d) the mixed gas stream of (c) is cooled to a temperature above the dew point in a temperature range of 316°C (1000-2400°F);
The turbine exhaust gas flow of (e) (d) is expanded by putting it into an expansion turbine at a pressure of 10 to 200 kg/cm^2,
Pressure range 2~15kg/cm^2, temperature 177~53
(f) purifying the turbine exhaust gas stream of (e) by cooling to clean any remaining entrained particulate solids, concentrating and removing water; (g) compressing the product gas stream of (f) in at least one gas compression zone operated with the power produced by the expansion turbine; (h) (g)
recovering the compressed gas stream as a product gas stream. A method for producing synthesis gas consisting of H_2 and CO along with power. Claim 1, wherein a portion of the water used in (c) is produced from the turbine exhaust gas stream of (f).
The method described in Section 7. Claim 17, wherein the purification of the turbine exhaust gas in 19(f) is carried out by a catalytic water-gas shift reaction.
The method described in section. 20. The method of claim 19, wherein the purification of the turbine exhaust gas in step 20(f) is performed by a shift reaction to further remove acid gases in an acid gas absorption zone. 21. The method of claim 17, wherein the purification of the turbine exhaust gas is carried out in (f). 22. The method of claim 17, wherein the purification of turbine exhaust gas is carried out on the compressed gas stream of (g).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11417778A JPS608077B2 (en) | 1978-09-19 | 1978-09-19 | Method for producing synthesis gas consisting of H↓2 and CO along with power |
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Publication Number | Publication Date |
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JPS5543103A JPS5543103A (en) | 1980-03-26 |
JPS608077B2 true JPS608077B2 (en) | 1985-02-28 |
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ID=14631102
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JP11417778A Expired JPS608077B2 (en) | 1978-09-19 | 1978-09-19 | Method for producing synthesis gas consisting of H↓2 and CO along with power |
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-
1978
- 1978-09-19 JP JP11417778A patent/JPS608077B2/en not_active Expired
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JPS5543103A (en) | 1980-03-26 |
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