JP2001139303A - 水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法、製造装置及びこれを備える燃料・電力併産プラント - Google Patents
水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法、製造装置及びこれを備える燃料・電力併産プラントInfo
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 石炭と炭層ガスを高圧条件下で反応させて、
水素と一酸化炭素の混合ガスを製造することができる方
法、製造装置及びこれを備える燃料・電力併産プラント
を提供する。 【解決手段】 炭層ガス２と石炭をガス化装置２０に供
給して部分酸化し、生成した一酸化炭素の一部をガス化
装置２０内でスチーム４によりシフト反応させることに
よって水素比の高い水素／一酸化炭素混合ガスを製造す
ることを特徴とする。
水素と一酸化炭素の混合ガスを製造することができる方
法、製造装置及びこれを備える燃料・電力併産プラント
を提供する。 【解決手段】 炭層ガス２と石炭をガス化装置２０に供
給して部分酸化し、生成した一酸化炭素の一部をガス化
装置２０内でスチーム４によりシフト反応させることに
よって水素比の高い水素／一酸化炭素混合ガスを製造す
ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭、重質油など
の炭素系燃料と炭層ガスを、酸素、スチームなどを用い
てガス化し、水素と一酸化炭素の混合ガスを製造する方
法、製造装置及びこれを備える燃料・電力併産プラント
に関する。
の炭素系燃料と炭層ガスを、酸素、スチームなどを用い
てガス化し、水素と一酸化炭素の混合ガスを製造する方
法、製造装置及びこれを備える燃料・電力併産プラント
に関する。
【０００２】
【従来の技術】石炭を採掘する炭田では、主成分をメタ
ンとする炭層ガスが産出する。炭層ガス回収の主目的は
炭鉱活動の安全を確保するためであり、回収された炭層
ガスは一部、燃料などに利用されているが、利用されず
に廃棄されるものが多い。省エネルギーのための炭層ガ
ス有効利用が望まれている。また、メタンの温室効果は
気候変動に関する枠組み条約で二酸化炭素の２１倍とし
て計算されることになっており、炭層ガスの有効利用は
地球の温暖化防止のためにも重要である。
ンとする炭層ガスが産出する。炭層ガス回収の主目的は
炭鉱活動の安全を確保するためであり、回収された炭層
ガスは一部、燃料などに利用されているが、利用されず
に廃棄されるものが多い。省エネルギーのための炭層ガ
ス有効利用が望まれている。また、メタンの温室効果は
気候変動に関する枠組み条約で二酸化炭素の２１倍とし
て計算されることになっており、炭層ガスの有効利用は
地球の温暖化防止のためにも重要である。
【０００３】従来、主成分をメタンとする炭層ガスを利
用する技術として、特開平９−６７５８２号公報には、
ガス化炉に石炭とメタンを供給し、石炭とメタンを原料
として水素と一酸化炭素の混合ガスを製造する方法が示
されている。この従来技術では、原料となる石炭とメタ
ンを加圧し、約３０気圧で運転されるガス化炉へ供給し
ている。また、水素／一酸化炭素比を高めるために、反
応炉内においてメタンの水蒸気改質反応を生じさせてい
る。このようにして得られた水素・一酸化炭素混合ガス
は、ガスタービンや燃料電池を用いる発電装置、メタノ
ールやジメチルエーテル、ＦＴ合成油などの燃料を製造
する燃料製造装置、あるいは発電と燃料製造を同時に行
う燃料・電力併産プラントなどに適用することができ
る。
用する技術として、特開平９−６７５８２号公報には、
ガス化炉に石炭とメタンを供給し、石炭とメタンを原料
として水素と一酸化炭素の混合ガスを製造する方法が示
されている。この従来技術では、原料となる石炭とメタ
ンを加圧し、約３０気圧で運転されるガス化炉へ供給し
ている。また、水素／一酸化炭素比を高めるために、反
応炉内においてメタンの水蒸気改質反応を生じさせてい
る。このようにして得られた水素・一酸化炭素混合ガス
は、ガスタービンや燃料電池を用いる発電装置、メタノ
ールやジメチルエーテル、ＦＴ合成油などの燃料を製造
する燃料製造装置、あるいは発電と燃料製造を同時に行
う燃料・電力併産プラントなどに適用することができ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の方法
は、高純度のメタンが得られる場合は有効であるが、炭
鉱活動の一環として採取されている炭層ガスは空気（酸
素）を含むので加圧することが難しく、また、水蒸気改
質反応を進行させるための高温を得るのが難しくなる。
これは、炭層ガスを圧縮機で３０気圧まで加圧すると、
ガス温度は約６００℃となるのに対し、メタンの着火温
度は６３０±２０℃であり、炭層ガス中に酸素が含まれ
るとメタンと酸素が急速に反応する可能性があるからで
ある。
は、高純度のメタンが得られる場合は有効であるが、炭
鉱活動の一環として採取されている炭層ガスは空気（酸
素）を含むので加圧することが難しく、また、水蒸気改
質反応を進行させるための高温を得るのが難しくなる。
これは、炭層ガスを圧縮機で３０気圧まで加圧すると、
ガス温度は約６００℃となるのに対し、メタンの着火温
度は６３０±２０℃であり、炭層ガス中に酸素が含まれ
るとメタンと酸素が急速に反応する可能性があるからで
ある。
【０００５】また、空気中の窒素は反応に不活性なガス
であり、炭層ガスに空気が混入すると、この窒素の温度
を上昇させるための熱エネルギーが必要となり、高温を
維持するのが難しくなる。炭層ガスを１０気圧まで加圧
したときの温度は約３３０℃であり、この温度であれば
メタンと酸素が急速に反応することはないが、１０気圧
でガス化する場合は３０気圧でガス化する場合と比較す
ると、装置の大きさが３倍になり大型化すると共に、コ
ストも上昇するという問題が生じる。
であり、炭層ガスに空気が混入すると、この窒素の温度
を上昇させるための熱エネルギーが必要となり、高温を
維持するのが難しくなる。炭層ガスを１０気圧まで加圧
したときの温度は約３３０℃であり、この温度であれば
メタンと酸素が急速に反応することはないが、１０気圧
でガス化する場合は３０気圧でガス化する場合と比較す
ると、装置の大きさが３倍になり大型化すると共に、コ
ストも上昇するという問題が生じる。
【０００６】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところはメタンの水蒸
気改質反応によらずに石炭と炭層ガスから水素比の高い
水素・一酸化炭素混合ガスが得られるようにした製造方
法および装置を提供することにある。また、メタンを主
成分とする炭層ガスが空気を含んでいる場合でも、石炭
と炭層ガスを約３０気圧の高圧条件下で反応させて、水
素と一酸化炭素の混合ガスを製造することができる方法
および装置を提供することにある。本発明はまた、水素
・一酸化炭素混合ガスから燃料を合成する装置と、合成
燃料を用いて発電を行う発電装置とを備えた燃料・電力
併産プラントを提供することを目的とする。
たものであって、その目的とするところはメタンの水蒸
気改質反応によらずに石炭と炭層ガスから水素比の高い
水素・一酸化炭素混合ガスが得られるようにした製造方
法および装置を提供することにある。また、メタンを主
成分とする炭層ガスが空気を含んでいる場合でも、石炭
と炭層ガスを約３０気圧の高圧条件下で反応させて、水
素と一酸化炭素の混合ガスを製造することができる方法
および装置を提供することにある。本発明はまた、水素
・一酸化炭素混合ガスから燃料を合成する装置と、合成
燃料を用いて発電を行う発電装置とを備えた燃料・電力
併産プラントを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明に係る水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法は、
炭素系燃料とメタンを主成分とする炭層ガスから水素・
一酸化炭素混合ガスを製造する方法であって、前記炭素
系燃料と前記炭層ガスを部分酸化して水素と一酸化炭素
を生成し、該一酸化炭素の一部を水蒸気と反応させて水
素に変えて水素比を高めることを特徴とする。
本発明に係る水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法は、
炭素系燃料とメタンを主成分とする炭層ガスから水素・
一酸化炭素混合ガスを製造する方法であって、前記炭素
系燃料と前記炭層ガスを部分酸化して水素と一酸化炭素
を生成し、該一酸化炭素の一部を水蒸気と反応させて水
素に変えて水素比を高めることを特徴とする。
【０００８】炭素系燃料と炭層ガスの部分酸化は、これ
らの原料と酸化剤をガス化装置の炉内に供給することに
よって実施される。また、一酸化炭素のシフト反応は前
記炉内に水蒸気を供給して一酸化炭素と接触させること
によって実施される。このために、ガスが一方向に流れ
るように構成したガス化装置を備え、該ガス化装置内の
上流域に炭素系燃料と炭層ガス及び酸化剤を供給し、下
流域に水蒸気を供給するようにするのがよい。
らの原料と酸化剤をガス化装置の炉内に供給することに
よって実施される。また、一酸化炭素のシフト反応は前
記炉内に水蒸気を供給して一酸化炭素と接触させること
によって実施される。このために、ガスが一方向に流れ
るように構成したガス化装置を備え、該ガス化装置内の
上流域に炭素系燃料と炭層ガス及び酸化剤を供給し、下
流域に水蒸気を供給するようにするのがよい。
【０００９】本発明に係る水素・一酸化炭素混合ガスの
製造方法はまた、ガスが一方向に流れるガス化装置の上
流域と下流域の２つの領域で前記炭素系燃料の部分酸化
を行い、前記上流域では前記炭層ガスの部分酸化と前記
炭素系燃料の一部の燃焼も行い、前記下流域では生成し
た一酸化炭素のシフト反応も行なわせて水素比を高める
ようにすることを特徴とする。ガス化装置内の上流域で
炭素系燃料の一部を燃焼させることによって、上流域の
炉内温度を高め、炭素系燃料のガス化に伴って生成する
灰分を溶融させ、炉内壁に付着するのを抑制することが
できる。
製造方法はまた、ガスが一方向に流れるガス化装置の上
流域と下流域の２つの領域で前記炭素系燃料の部分酸化
を行い、前記上流域では前記炭層ガスの部分酸化と前記
炭素系燃料の一部の燃焼も行い、前記下流域では生成し
た一酸化炭素のシフト反応も行なわせて水素比を高める
ようにすることを特徴とする。ガス化装置内の上流域で
炭素系燃料の一部を燃焼させることによって、上流域の
炉内温度を高め、炭素系燃料のガス化に伴って生成する
灰分を溶融させ、炉内壁に付着するのを抑制することが
できる。
【００１０】本発明の水素・一酸化炭素混合ガスの製造
方法を、加圧方式のガス化装置を用いて実施する場合に
は、該ガス化装置に炭層ガスを供給する前に、予め炭層
ガスを該炭層ガスに含まれる酸素により部分酸化して、
炭層ガス中より酸素を除去するか或いは酸素量を減らす
ことが望ましい。炭田より採掘した炭層ガスをそのまま
で圧力を高めて、加圧式のガス化装置に供給すると、圧
力を高めた際に温度が上昇して着火する危険性がある
が、予め炭層ガス中より酸素を除去しておくことによ
り、このような問題を回避できる。
方法を、加圧方式のガス化装置を用いて実施する場合に
は、該ガス化装置に炭層ガスを供給する前に、予め炭層
ガスを該炭層ガスに含まれる酸素により部分酸化して、
炭層ガス中より酸素を除去するか或いは酸素量を減らす
ことが望ましい。炭田より採掘した炭層ガスをそのまま
で圧力を高めて、加圧式のガス化装置に供給すると、圧
力を高めた際に温度が上昇して着火する危険性がある
が、予め炭層ガス中より酸素を除去しておくことによ
り、このような問題を回避できる。
【００１１】本発明の水素・一酸化炭素混合ガス製造方
法によれば、炭素系燃料によって式（１）の部分酸化反
応が起こり、炭層ガスによって式（２）の部分酸化反応
が起こる。また、式（３）に示す一酸化炭素化のシフト
反応が起こる。なお、式（１）中のＣＨは石炭を表わし
ており、式（２）中のＣＨ４は炭層ガス中のメタンを表
わしている。
法によれば、炭素系燃料によって式（１）の部分酸化反
応が起こり、炭層ガスによって式（２）の部分酸化反応
が起こる。また、式（３）に示す一酸化炭素化のシフト
反応が起こる。なお、式（１）中のＣＨは石炭を表わし
ており、式（２）中のＣＨ４は炭層ガス中のメタンを表
わしている。
【００１２】なお、ガスが一方向に流れるガス化装置に
より、本発明の水素・一酸化炭素混合ガス製造方法を実
施する場合に、炭層ガスの部分酸化を上流域のみで行わ
せる方法或いは上流域と下流域の両方で炭層ガスの部分
酸化を行わせる方法も、本発明の実施態様の一つであ
る。
より、本発明の水素・一酸化炭素混合ガス製造方法を実
施する場合に、炭層ガスの部分酸化を上流域のみで行わ
せる方法或いは上流域と下流域の両方で炭層ガスの部分
酸化を行わせる方法も、本発明の実施態様の一つであ
る。
【００１３】
【化１】２ＣＨ＋Ｏ2 → ２ＣＯ＋Ｈ2 （１）
【００１４】
【化２】２ＣＨ4＋Ｏ2 → ２ＣＯ＋４Ｈ2 （２）
【００１５】石炭をガス化して得られたガスの水素／一
酸化炭素比は式（１）からわかるように、約０.５であ
り、炭層ガスをガス化して得られたガスの水素／一酸化
炭素比は式（２）からわかるように約２であるから、こ
れらガスを混合させることにより、水素／一酸化炭素比
を調整することができる。また、式（３）のシフト反応
を起こすことにより、水素／一酸化炭素比を更に高める
ことができる。
酸化炭素比は式（１）からわかるように、約０.５であ
り、炭層ガスをガス化して得られたガスの水素／一酸化
炭素比は式（２）からわかるように約２であるから、こ
れらガスを混合させることにより、水素／一酸化炭素比
を調整することができる。また、式（３）のシフト反応
を起こすことにより、水素／一酸化炭素比を更に高める
ことができる。
【００１６】
【化３】
【００１７】加圧式のガス化装置を用いて水素・一酸化
炭素混合ガスを製造する場合、炭層ガスをガス化装置に
供給する前に、予め炭層ガスを該炭層ガスに含まれる酸
素により部分酸化して炭層ガス中より酸素を除去するこ
とが望ましい。この場合、炭層ガスは炭層ガス供給系の
炭層ガスタンクから部分酸化装置で部分酸化されて酸素
が減少した状態となり、部分酸化により温度が上昇する
ため加圧前に熱交換器により冷却される。この部分酸化
反応により、炭層ガス中の酸素は殆どゼロの状態とな
り、高圧で圧縮されても急速に反応することはなく、炭
層ガスは約３０気圧に加圧されてガス化装置に供給する
ことができる。
炭素混合ガスを製造する場合、炭層ガスをガス化装置に
供給する前に、予め炭層ガスを該炭層ガスに含まれる酸
素により部分酸化して炭層ガス中より酸素を除去するこ
とが望ましい。この場合、炭層ガスは炭層ガス供給系の
炭層ガスタンクから部分酸化装置で部分酸化されて酸素
が減少した状態となり、部分酸化により温度が上昇する
ため加圧前に熱交換器により冷却される。この部分酸化
反応により、炭層ガス中の酸素は殆どゼロの状態とな
り、高圧で圧縮されても急速に反応することはなく、炭
層ガスは約３０気圧に加圧されてガス化装置に供給する
ことができる。
【００１８】炭層ガス中の酸素量は、メタンを完全燃焼
するためには不足しており、式（２）のメタン部分酸化
反応が進行し、酸素は消費される。炭層ガスをガス化装
置に供給する前の段階において、メタンと酸素の反応性
を向上するために、炭層ガス中の酸素によるメタンの部
分酸化反応における反応温度を１０００℃以上に高める
ことが望ましく、このために触媒燃焼反応を利用すると
好ましい。
するためには不足しており、式（２）のメタン部分酸化
反応が進行し、酸素は消費される。炭層ガスをガス化装
置に供給する前の段階において、メタンと酸素の反応性
を向上するために、炭層ガス中の酸素によるメタンの部
分酸化反応における反応温度を１０００℃以上に高める
ことが望ましく、このために触媒燃焼反応を利用すると
好ましい。
【００１９】炭層ガス中の酸素を、炭層ガスをガス化装
置に供給する前に予め除去するか或いは減少させること
により、石炭と炭層ガスを高圧条件下で反応させても、
メタンと酸素が急速に反応することはなく、水素・一酸
化炭素混合ガスを効率良く製造することができ、装置の
小型化も達成することができる。また、合成する燃料に
応じて最適な水素／一酸化炭素比の混合ガスを製造する
ことができる。さらに、従来廃棄されていた炭層ガスを
有効利用することができ、省エネルギーを達成でき、地
球の温暖化防止にも寄与することができる。
置に供給する前に予め除去するか或いは減少させること
により、石炭と炭層ガスを高圧条件下で反応させても、
メタンと酸素が急速に反応することはなく、水素・一酸
化炭素混合ガスを効率良く製造することができ、装置の
小型化も達成することができる。また、合成する燃料に
応じて最適な水素／一酸化炭素比の混合ガスを製造する
ことができる。さらに、従来廃棄されていた炭層ガスを
有効利用することができ、省エネルギーを達成でき、地
球の温暖化防止にも寄与することができる。
【００２０】本発明に係る水素・一酸化炭素混合ガスの
製造装置は、炭素系燃料とメタンを主成分とする炭層ガ
スを原料とし、ガス化装置にて水素と一酸化炭素の混合
ガスを製造する装置であって、ガスが一方向に流れる前
記ガス化装置と、該ガス化装置の上流域で前記炭素系燃
料と前記炭層ガスの部分酸化が行われるように該上流域
に該炭素系燃料と該炭層ガス及び酸化剤を供給する供給
系と、該ガス化装置の下流域で前記上流域にて生成した
一酸化炭素の一部が水素にシフトされるように該下流域
に水蒸気を供給する供給系とを備えたことを特徴とす
る。
製造装置は、炭素系燃料とメタンを主成分とする炭層ガ
スを原料とし、ガス化装置にて水素と一酸化炭素の混合
ガスを製造する装置であって、ガスが一方向に流れる前
記ガス化装置と、該ガス化装置の上流域で前記炭素系燃
料と前記炭層ガスの部分酸化が行われるように該上流域
に該炭素系燃料と該炭層ガス及び酸化剤を供給する供給
系と、該ガス化装置の下流域で前記上流域にて生成した
一酸化炭素の一部が水素にシフトされるように該下流域
に水蒸気を供給する供給系とを備えたことを特徴とす
る。
【００２１】ガスが一方向に流れる前記ガス化装置と、
該ガス化装置の上流域で前記炭素系燃料の燃焼と部分酸
化及び前記炭層ガスの部分酸化が行われるように該上流
域に該炭素系燃料と該炭層ガス及び酸化剤を供給する供
給系と、該ガス化装置の下流域で前記炭素系燃料の部分
酸化と該炭素系燃料及び該炭層ガスの部分酸化によって
生成した一酸化炭素の一部のシフト反応とが行われるよ
うに該下流域に炭素系燃料と酸化剤と水蒸気とを供給す
る供給系とを備えたことを特徴とする。
該ガス化装置の上流域で前記炭素系燃料の燃焼と部分酸
化及び前記炭層ガスの部分酸化が行われるように該上流
域に該炭素系燃料と該炭層ガス及び酸化剤を供給する供
給系と、該ガス化装置の下流域で前記炭素系燃料の部分
酸化と該炭素系燃料及び該炭層ガスの部分酸化によって
生成した一酸化炭素の一部のシフト反応とが行われるよ
うに該下流域に炭素系燃料と酸化剤と水蒸気とを供給す
る供給系とを備えたことを特徴とする。
【００２２】また、ガスが一方向に流れる前記ガス化装
置と、該ガス化装置の上流域で前記炭素系燃料及び前記
炭層ガスの部分酸化が行われるように該上流域に該炭素
系燃料と該炭層ガス及び酸化剤を供給する供給系と、該
ガス化装置の下流域で該炭素系燃料及び該炭層ガスの部
分酸化によって生成した一酸化炭素の一部のシフト反応
が行われるように該下流域に水蒸気を供給する供給系
と、該上流域に該炭層ガスが供給される前に該炭層ガス
中に含まれる酸素により該炭層ガスを部分酸化して酸素
量を減少する部分酸化装置とを備えたことを特徴とす
る。
置と、該ガス化装置の上流域で前記炭素系燃料及び前記
炭層ガスの部分酸化が行われるように該上流域に該炭素
系燃料と該炭層ガス及び酸化剤を供給する供給系と、該
ガス化装置の下流域で該炭素系燃料及び該炭層ガスの部
分酸化によって生成した一酸化炭素の一部のシフト反応
が行われるように該下流域に水蒸気を供給する供給系
と、該上流域に該炭層ガスが供給される前に該炭層ガス
中に含まれる酸素により該炭層ガスを部分酸化して酸素
量を減少する部分酸化装置とを備えたことを特徴とす
る。
【００２３】本発明による燃料・電力併産プラントは、
以上述べた水素・一酸化炭素混合ガスの製造装置と、該
水素・一酸化炭素混合ガスの製造装置にて製造された水
素・一酸化炭素混合ガスを精製するためのガス精製装置
と、該ガス精製装置にて精製された水素・一酸化炭素混
合ガスからメタノール、ジメチルエーテル及びＦＴ合成
油の何れかの燃料を合成する燃料合成装置と、該燃料合
成装置にて合成された前記燃料を動力源として発電を行
う発電装置とを備えたことを特徴とする。
以上述べた水素・一酸化炭素混合ガスの製造装置と、該
水素・一酸化炭素混合ガスの製造装置にて製造された水
素・一酸化炭素混合ガスを精製するためのガス精製装置
と、該ガス精製装置にて精製された水素・一酸化炭素混
合ガスからメタノール、ジメチルエーテル及びＦＴ合成
油の何れかの燃料を合成する燃料合成装置と、該燃料合
成装置にて合成された前記燃料を動力源として発電を行
う発電装置とを備えたことを特徴とする。
【００２４】また、以上述べた水素・一酸化炭素混合ガ
スの製造装置と、該水素・一酸化炭素混合ガスの製造装
置にて製造された水素・一酸化炭素混合ガスの混合ガス
を精製するためのガス精製装置と、該ガス精製装置にて
精製された水素・一酸化炭素混合ガスからメタノール、
ジメチルエーテル及びＦＴ合成油の何れかの燃料を合成
する燃料合成装置と、該燃料合成装置にて合成された前
記燃料及び前記燃料合成装置における未反応ガスを動力
源として発電を行う発電装置とを備えたことを特徴とす
る。
スの製造装置と、該水素・一酸化炭素混合ガスの製造装
置にて製造された水素・一酸化炭素混合ガスの混合ガス
を精製するためのガス精製装置と、該ガス精製装置にて
精製された水素・一酸化炭素混合ガスからメタノール、
ジメチルエーテル及びＦＴ合成油の何れかの燃料を合成
する燃料合成装置と、該燃料合成装置にて合成された前
記燃料及び前記燃料合成装置における未反応ガスを動力
源として発電を行う発電装置とを備えたことを特徴とす
る。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る水素・一酸化
炭素混合ガスの製造装置を備える燃料・電力併産プラン
トの一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１
は、本発明に係る水素・一酸化炭素混合ガス製造装置を
備える燃料・電力併産プラントの一実施形態の構成図で
ある。図１において、水素・一酸化炭素混合ガスの製造
装置１０は、炭素系燃料である石炭１と、メタンを主成
分とする炭層ガス２を、酸素３によりガス化し、生成し
た一酸化炭素をスチーム４によりシフト反応させて、水
素・一酸化炭素混合ガスを製造する装置であって、石炭
１及び炭層ガス２をガス化装置２０に供給し、ガス化装
置２０内で石炭１及び炭層ガス２のガス化反応を進行さ
せてガスを生成し、該生成ガスの水素／一酸化炭素比の
調整反応を進行させ、石炭１、炭層ガス２、酸素３、ス
チーム４の供給割合を調整装置３０により調整すること
によって水素／一酸化炭素比を調整するように構成され
る。
炭素混合ガスの製造装置を備える燃料・電力併産プラン
トの一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１
は、本発明に係る水素・一酸化炭素混合ガス製造装置を
備える燃料・電力併産プラントの一実施形態の構成図で
ある。図１において、水素・一酸化炭素混合ガスの製造
装置１０は、炭素系燃料である石炭１と、メタンを主成
分とする炭層ガス２を、酸素３によりガス化し、生成し
た一酸化炭素をスチーム４によりシフト反応させて、水
素・一酸化炭素混合ガスを製造する装置であって、石炭
１及び炭層ガス２をガス化装置２０に供給し、ガス化装
置２０内で石炭１及び炭層ガス２のガス化反応を進行さ
せてガスを生成し、該生成ガスの水素／一酸化炭素比の
調整反応を進行させ、石炭１、炭層ガス２、酸素３、ス
チーム４の供給割合を調整装置３０により調整すること
によって水素／一酸化炭素比を調整するように構成され
る。
【００２６】ガス化装置２０は、主に石炭１及び炭層ガ
ス２のガス化反応が進行するガス化反応部２１と、主に
生成された混合ガス５の水素／一酸化炭素比の調整反応
が進行する調整反応部２２とを有し、ガス化装置２０内
にて前記石炭１、炭層ガス２、酸素３、スチーム４の供
給割合を調整装置３０により調整することによって水素
／一酸化炭素比を調整するように構成される。
ス２のガス化反応が進行するガス化反応部２１と、主に
生成された混合ガス５の水素／一酸化炭素比の調整反応
が進行する調整反応部２２とを有し、ガス化装置２０内
にて前記石炭１、炭層ガス２、酸素３、スチーム４の供
給割合を調整装置３０により調整することによって水素
／一酸化炭素比を調整するように構成される。
【００２７】すなわち、ガス化装置２０には石炭供給系
１１から微粉砕された石炭１と、炭層ガス供給系１２か
ら炭層ガス２が原料として供給されており、酸素ガス供
給系１３から供給される酸化剤としての酸素３によりガ
ス化され、水素と一酸化炭素を主成分とする混合ガスが
生成される。また生成した一酸化炭素の一部はスチーム
供給系１４から供給されるスチーム４により水素に変換
され、混合ガス５として、上部のガス送出孔より送出さ
れる。ガス化装置２０内では温度１５００℃以上の領域
が形成されており、石炭１の灰は溶融したスラグ６とし
てガス化装置２０下部から排出される。
１１から微粉砕された石炭１と、炭層ガス供給系１２か
ら炭層ガス２が原料として供給されており、酸素ガス供
給系１３から供給される酸化剤としての酸素３によりガ
ス化され、水素と一酸化炭素を主成分とする混合ガスが
生成される。また生成した一酸化炭素の一部はスチーム
供給系１４から供給されるスチーム４により水素に変換
され、混合ガス５として、上部のガス送出孔より送出さ
れる。ガス化装置２０内では温度１５００℃以上の領域
が形成されており、石炭１の灰は溶融したスラグ６とし
てガス化装置２０下部から排出される。
【００２８】炭層ガス２は、その組成において酸素が多
い場合は、炭層ガス２中のメタンと該酸素とを部分酸化
反応させ、酸素を減少させた部分酸化炭層ガス２Ａをガ
ス化装置２０に加圧して供給する炭層ガス供給系１２で
構成してもよい。ここで、炭層ガス供給系１２について
図２、３を参照して詳細に説明する。炭層ガスタンク１
２１に貯蔵された炭層ガス２は、部分酸化装置１２２に
供給される。部分酸化装置１２２では、炭層ガス２中の
メタンが酸素により部分酸化される。この部分酸化装置
１２２は、高温を維持して触媒を使用することなく高い
反応率を達成する反応装置を使用しているが、触媒燃焼
を用いて比較的低温で反応させる装置を使用するように
してもよい。部分酸化装置１２２により部分酸化された
炭層ガス２Ａは、熱交換器１２３により冷却され、圧縮
機１２４により圧縮されてガス化装置２０に供給され
る。
い場合は、炭層ガス２中のメタンと該酸素とを部分酸化
反応させ、酸素を減少させた部分酸化炭層ガス２Ａをガ
ス化装置２０に加圧して供給する炭層ガス供給系１２で
構成してもよい。ここで、炭層ガス供給系１２について
図２、３を参照して詳細に説明する。炭層ガスタンク１
２１に貯蔵された炭層ガス２は、部分酸化装置１２２に
供給される。部分酸化装置１２２では、炭層ガス２中の
メタンが酸素により部分酸化される。この部分酸化装置
１２２は、高温を維持して触媒を使用することなく高い
反応率を達成する反応装置を使用しているが、触媒燃焼
を用いて比較的低温で反応させる装置を使用するように
してもよい。部分酸化装置１２２により部分酸化された
炭層ガス２Ａは、熱交換器１２３により冷却され、圧縮
機１２４により圧縮されてガス化装置２０に供給され
る。
【００２９】部分酸化装置１２２は、本実施形態では容
器１２２ａ内に炭層ガスを噴霧する燃料噴射ノズル１２
２ｂが配設され、装置全体が軽油、プロパン等の燃料を
燃焼させる昇温装置（図示せず）により昇温されるよう
に構成されている。このため、燃料噴霧ノズル１２２ｂ
付近は、メタンが着火する温度（６３０±２０℃）以上
に維持される。このように、燃料噴霧ノズル１２２ｂ付
近が、この温度以上に維持されていることが安全な運転
のためには必要である。炭層ガス２は、部分酸化装置１
２２を通過することにより部分酸化炭層ガス２Ａとな
る。
器１２２ａ内に炭層ガスを噴霧する燃料噴射ノズル１２
２ｂが配設され、装置全体が軽油、プロパン等の燃料を
燃焼させる昇温装置（図示せず）により昇温されるよう
に構成されている。このため、燃料噴霧ノズル１２２ｂ
付近は、メタンが着火する温度（６３０±２０℃）以上
に維持される。このように、燃料噴霧ノズル１２２ｂ付
近が、この温度以上に維持されていることが安全な運転
のためには必要である。炭層ガス２は、部分酸化装置１
２２を通過することにより部分酸化炭層ガス２Ａとな
る。
【００３０】つぎに、ガス化装置２０を図４、５を参照
して詳細に説明する。図４は図１のガス化装置の詳細構
成図、図５（ａ）は図４の調整反応部２２の断面図、
（ｂ）は図４のガス反応部２１の断面図である。図４、
５において、ガス化装置２０は一室二段型のガス化炉か
ら構成される装置であり、一方（下方）から他方（上
方）に向けて生成された混合ガス５が流れるように構成
され、下方の一方位置及び上方の他方位置に石炭１、炭
層ガス２、酸素３及びスチーム４の投入部として、ガス
化装置２０の下段に設置された下段バーナ２３と上段に
設置された上段バーナ２４を設けている。そして、石炭
１、炭層ガス２、酸素３及びスチーム４は下段バーナ２
３及び上段バーナ２４よりガス化装置２０内に供給され
る。
して詳細に説明する。図４は図１のガス化装置の詳細構
成図、図５（ａ）は図４の調整反応部２２の断面図、
（ｂ）は図４のガス反応部２１の断面図である。図４、
５において、ガス化装置２０は一室二段型のガス化炉か
ら構成される装置であり、一方（下方）から他方（上
方）に向けて生成された混合ガス５が流れるように構成
され、下方の一方位置及び上方の他方位置に石炭１、炭
層ガス２、酸素３及びスチーム４の投入部として、ガス
化装置２０の下段に設置された下段バーナ２３と上段に
設置された上段バーナ２４を設けている。そして、石炭
１、炭層ガス２、酸素３及びスチーム４は下段バーナ２
３及び上段バーナ２４よりガス化装置２０内に供給され
る。
【００３１】ガス化装置２０の下段には主に石炭１およ
び炭層ガス２のガス化反応が進行するガス化反応部２１
を形成し、上段には主に水素／一酸化炭素比の調整反応
が進行する調整反応部２２を形成してある。各投入部で
ある下段バーナ２３及び上段バーナ２４からの石炭１、
炭層ガス２、酸素３、スチーム４の供給割合を調整する
ことによって、生成される水素／一酸化炭素混合ガス５
の比を調整するように構成されている。ガス化反応部２
１で溶融したスラグ（石炭灰）６はスラグタップ２５か
ら炉外へ排出される。スラグ６はスラグクエンチ部２６
に張られた水により急冷され、細かく砕かれる。
び炭層ガス２のガス化反応が進行するガス化反応部２１
を形成し、上段には主に水素／一酸化炭素比の調整反応
が進行する調整反応部２２を形成してある。各投入部で
ある下段バーナ２３及び上段バーナ２４からの石炭１、
炭層ガス２、酸素３、スチーム４の供給割合を調整する
ことによって、生成される水素／一酸化炭素混合ガス５
の比を調整するように構成されている。ガス化反応部２
１で溶融したスラグ（石炭灰）６はスラグタップ２５か
ら炉外へ排出される。スラグ６はスラグクエンチ部２６
に張られた水により急冷され、細かく砕かれる。
【００３２】図５（ａ）が上段バーナ２４の配置例を示
した図である。この実施例では、上段バーナ２４からは
石炭１、酸素３およびスチーム４が供給される。原料で
ある石炭１の粒子は、炉内での滞留時間を長く確保する
ために、旋回直径Ｄ１の旋回流を形成するように供給さ
れる。このために、上段バーナ２４は図５に示したよう
にガス化装置２０の水平断面の円周の接線方向に向けて
石炭、酸素およびスチームが噴出するように配置され
る。図５の例では、石炭１および酸素３は上段バーナ２
４ａ、２４ｂ、２４ｄ、２４ｅから供給され、スチーム
４は上段バーナ２４ｃ、２４ｆから供給される。
した図である。この実施例では、上段バーナ２４からは
石炭１、酸素３およびスチーム４が供給される。原料で
ある石炭１の粒子は、炉内での滞留時間を長く確保する
ために、旋回直径Ｄ１の旋回流を形成するように供給さ
れる。このために、上段バーナ２４は図５に示したよう
にガス化装置２０の水平断面の円周の接線方向に向けて
石炭、酸素およびスチームが噴出するように配置され
る。図５の例では、石炭１および酸素３は上段バーナ２
４ａ、２４ｂ、２４ｄ、２４ｅから供給され、スチーム
４は上段バーナ２４ｃ、２４ｆから供給される。
【００３３】図５（ｂ）は下段バーナ２３の配置例を示
した図である。この例では、下段バーナからは石炭１、
炭層ガス２、酸素３、スチーム４が供給される。スチー
ム４は下段の温度が上がりすぎた場合に炉壁を保護する
目的で供給される。下段バーナ２３からの原料供給も、
上段バーナ２４から供給する原料と同様に旋回流を形成
するように供給する。ただし、下段領域は高温の火炎が
発生するので、旋回直径を大きくすると炉壁を損傷する
恐れがあるので、旋回直径Ｄ２は上段よりも小さくする
必要がある。図５の例では、石炭１と酸素３は下段バー
ナ２３ａ、２４ｄから供給され、炭層ガス２と酸素３は
下段バーナ２３ｂ、２３ｅから供給され、スチーム４は
下段バーナ２３ｃ、２３ｆから供給される。
した図である。この例では、下段バーナからは石炭１、
炭層ガス２、酸素３、スチーム４が供給される。スチー
ム４は下段の温度が上がりすぎた場合に炉壁を保護する
目的で供給される。下段バーナ２３からの原料供給も、
上段バーナ２４から供給する原料と同様に旋回流を形成
するように供給する。ただし、下段領域は高温の火炎が
発生するので、旋回直径を大きくすると炉壁を損傷する
恐れがあるので、旋回直径Ｄ２は上段よりも小さくする
必要がある。図５の例では、石炭１と酸素３は下段バー
ナ２３ａ、２４ｄから供給され、炭層ガス２と酸素３は
下段バーナ２３ｂ、２３ｅから供給され、スチーム４は
下段バーナ２３ｃ、２３ｆから供給される。
【００３４】ここで、石炭１と炭層ガス２の混合割合を
調整することにより、生成された混合ガス５中の水素／
一酸化炭素比を調整する調整装置３０を図６を参照して
説明する。図６はこの調整装置３０の制御系統図を示
す。混合ガス５中の水素／一酸化炭素比を計測する混合
ガス組成検出器３１がガス化装置２０の送出孔からの配
管に接続され、この組成検出器３１にはガスクロマトグ
ラフィーを用いることができる。ここで、ガスクロマト
グラフィーによる計測は最短でも２〜３分周期の計測デ
ータとなり、さらにきめ細かな制御をするために、連続
分析が可能な赤外吸収装置により一酸化炭素、二酸化炭
素、メタンの濃度を測定し、ガス化装置２０のモデルに
入力して水素／一酸化炭素比を推定し、利用することも
可能である。
調整することにより、生成された混合ガス５中の水素／
一酸化炭素比を調整する調整装置３０を図６を参照して
説明する。図６はこの調整装置３０の制御系統図を示
す。混合ガス５中の水素／一酸化炭素比を計測する混合
ガス組成検出器３１がガス化装置２０の送出孔からの配
管に接続され、この組成検出器３１にはガスクロマトグ
ラフィーを用いることができる。ここで、ガスクロマト
グラフィーによる計測は最短でも２〜３分周期の計測デ
ータとなり、さらにきめ細かな制御をするために、連続
分析が可能な赤外吸収装置により一酸化炭素、二酸化炭
素、メタンの濃度を測定し、ガス化装置２０のモデルに
入力して水素／一酸化炭素比を推定し、利用することも
可能である。
【００３５】このように生成された混合ガス５は、水素
／一酸化炭素比の他に、生成された混合ガス温度を検出
する温度検出器３２、生成された混合ガス圧力を検出す
る圧力検出器３３により温度及び圧力が検出され、これ
らの検出データが原料供給コントローラ３４に入力され
る。また、ガス化装置２０の上段の調整反応部２２の温
度を検出する温度検出器３５、ガス化装置２０の下段の
ガス化反応部２１の温度を検出する温度検出器３６がガ
ス化装置２０に設置され、これらの検出データも原料供
給コントローラ３４に入力される。
／一酸化炭素比の他に、生成された混合ガス温度を検出
する温度検出器３２、生成された混合ガス圧力を検出す
る圧力検出器３３により温度及び圧力が検出され、これ
らの検出データが原料供給コントローラ３４に入力され
る。また、ガス化装置２０の上段の調整反応部２２の温
度を検出する温度検出器３５、ガス化装置２０の下段の
ガス化反応部２１の温度を検出する温度検出器３６がガ
ス化装置２０に設置され、これらの検出データも原料供
給コントローラ３４に入力される。
【００３６】下段のガス化反応部２１は、温度計測部へ
スラグが付着する可能性があり、測定できない場合があ
る。このような場合は、原料供給コントローラ３４に下
段ガス化反応部の温度を予測する予測推定モデルを備え
ておくことが望ましい。原料供給コントローラ３４は、
ガス化装置２０の状態を推定し、最適な炭層ガス／石炭
比、酸素／石炭比、スチーム／石炭比を計算するもので
あり、石炭供給制御弁３７、炭層ガス供給制御弁３８、
酸素供給制御弁３９、スチーム供給制御弁４０を制御す
る信号線が接続されている。
スラグが付着する可能性があり、測定できない場合があ
る。このような場合は、原料供給コントローラ３４に下
段ガス化反応部の温度を予測する予測推定モデルを備え
ておくことが望ましい。原料供給コントローラ３４は、
ガス化装置２０の状態を推定し、最適な炭層ガス／石炭
比、酸素／石炭比、スチーム／石炭比を計算するもので
あり、石炭供給制御弁３７、炭層ガス供給制御弁３８、
酸素供給制御弁３９、スチーム供給制御弁４０を制御す
る信号線が接続されている。
【００３７】なお、図６の例では、ガス化装置２０のガ
ス化反応部２１及び調整反応部２２のそれぞれに、石炭
供給系１１、炭層ガス供給系１２、酸素供給系１３及び
スチーム供給系１４が接続されている例を示している
が、図４（ａ）のように、上段の調整反応部２２に炭層
ガス２を供給しない場合は、上方の炭層ガス供給系１２
は不要となり、必要に応じて適宜変更できるものであ
る。また、石炭供給系１１、炭層ガス供給系１２、酸素
供給系１３及びスチーム供給系１４を１つずつ設け、下
段のガス化反応部２１及び上段の調整反応部２２に配管
により分岐するように構成してもよい。
ス化反応部２１及び調整反応部２２のそれぞれに、石炭
供給系１１、炭層ガス供給系１２、酸素供給系１３及び
スチーム供給系１４が接続されている例を示している
が、図４（ａ）のように、上段の調整反応部２２に炭層
ガス２を供給しない場合は、上方の炭層ガス供給系１２
は不要となり、必要に応じて適宜変更できるものであ
る。また、石炭供給系１１、炭層ガス供給系１２、酸素
供給系１３及びスチーム供給系１４を１つずつ設け、下
段のガス化反応部２１及び上段の調整反応部２２に配管
により分岐するように構成してもよい。
【００３８】図１に示される燃料・電力併産プラント
は、前記した水素・一酸化炭素混合ガス製造装置１０
と、ガス精製装置４５、燃料合成装置５０及び発電装置
５５とを備えるものであり、水素・一酸化炭素混合ガス
製造装置１０で生成された混合ガス５はガス精製装置４
５に供給される。ガス精製装置４５では混合ガス５の脱
塵と脱硫を実施する。脱塵にはサイクロン、フィルター
などが利用可能である。生成された混合ガス５中の硫黄
化合物としては硫化水素と硫化カルボニルがあり、脱硫
方式には湿式脱硫と乾式脱硫がある。湿式脱硫はセレク
ソール法やレクチゾール法など物理吸収を利用するもの
とメチル−ジ−エタノールアミン法などの化学吸収を利
用する方法があり、乾式脱硫では酸化鉄粒子などが用い
られる。このように、混合ガス５はガス精製装置４５内
で脱塵、脱硫されて精製ガス７となる。
は、前記した水素・一酸化炭素混合ガス製造装置１０
と、ガス精製装置４５、燃料合成装置５０及び発電装置
５５とを備えるものであり、水素・一酸化炭素混合ガス
製造装置１０で生成された混合ガス５はガス精製装置４
５に供給される。ガス精製装置４５では混合ガス５の脱
塵と脱硫を実施する。脱塵にはサイクロン、フィルター
などが利用可能である。生成された混合ガス５中の硫黄
化合物としては硫化水素と硫化カルボニルがあり、脱硫
方式には湿式脱硫と乾式脱硫がある。湿式脱硫はセレク
ソール法やレクチゾール法など物理吸収を利用するもの
とメチル−ジ−エタノールアミン法などの化学吸収を利
用する方法があり、乾式脱硫では酸化鉄粒子などが用い
られる。このように、混合ガス５はガス精製装置４５内
で脱塵、脱硫されて精製ガス７となる。
【００３９】精製ガス７は燃料合成装置５０あるいは発
電装置５５に導かれる。燃料合成装置５０は燃料合成部
５１と燃料蒸留部５２とから構成され、合成する燃料と
してはメタノールやジメチルエーテル、ＦＴ合成油など
がある。燃料としてメタノールを合成する場合の燃料合
成部５１は、Ｃｕ／Ｚｎ系の触媒が用いられており、反
応条件は２２０〜３００℃、５０〜１００気圧となって
いる。燃料合成部５１の合成反応器としては、クエンチ
型、断熱外部冷却型、チューブ冷却型、スチーム発生
型、液相型、流動層型などが採用されている。燃料蒸留
部５２は、燃料合成部５１で合成されたメタノール等の
燃料を蒸留するものである。
電装置５５に導かれる。燃料合成装置５０は燃料合成部
５１と燃料蒸留部５２とから構成され、合成する燃料と
してはメタノールやジメチルエーテル、ＦＴ合成油など
がある。燃料としてメタノールを合成する場合の燃料合
成部５１は、Ｃｕ／Ｚｎ系の触媒が用いられており、反
応条件は２２０〜３００℃、５０〜１００気圧となって
いる。燃料合成部５１の合成反応器としては、クエンチ
型、断熱外部冷却型、チューブ冷却型、スチーム発生
型、液相型、流動層型などが採用されている。燃料蒸留
部５２は、燃料合成部５１で合成されたメタノール等の
燃料を蒸留するものである。
【００４０】燃料としてジメチルエーテルを合成する場
合の燃料合成部５１は、製造されるジメチルエーテルが
高純度であることは要求されないので、例えばメタノー
ルを合成するためのＣｕ／Ｚｎ系触媒と、ジメチルエー
テルを合成するためのγ−Ａｌ2Ｏ3触媒を有機溶媒に溶
かし込んだスラリーに合成ガスを通過させ、一つの反応
器で精製ガス７からジメチルエーテルまで反応させる方
法を利用することができる。このように構成することに
より、燃料合成装置５０のコスト低減を達成することが
できる。
合の燃料合成部５１は、製造されるジメチルエーテルが
高純度であることは要求されないので、例えばメタノー
ルを合成するためのＣｕ／Ｚｎ系触媒と、ジメチルエー
テルを合成するためのγ−Ａｌ2Ｏ3触媒を有機溶媒に溶
かし込んだスラリーに合成ガスを通過させ、一つの反応
器で精製ガス７からジメチルエーテルまで反応させる方
法を利用することができる。このように構成することに
より、燃料合成装置５０のコスト低減を達成することが
できる。
【００４１】ＦＴ合成油は水素と一酸化炭素混合ガスか
らFischer-Tropsh反応により、得られる炭化水素であ
る。ＦＴ合成油中の炭化水素は単一ではなく、ある分布
を持った組成となる。反応条件は200〜300℃、約３０気
圧であり、鉄、コバルト、ルテニウムなどが触媒として
用いられる。
らFischer-Tropsh反応により、得られる炭化水素であ
る。ＦＴ合成油中の炭化水素は単一ではなく、ある分布
を持った組成となる。反応条件は200〜300℃、約３０気
圧であり、鉄、コバルト、ルテニウムなどが触媒として
用いられる。
【００４２】燃料合成装置５０で合成されたメタノー
ル、ジメチルエーテル、ＦＴ合成油等の燃料８は、燃料
貯蔵タンク６０に貯蔵され、燃料改質装置６１を経由し
て前記発電装置５５に供給される。燃料合成装置５０に
おける水素・一酸化炭素混合ガスからの燃料合成反応は
平衡反応であり、必ず未反応の水素・一酸化炭素が残存
する。これら未反応ガス９は、一部を燃料蒸留部５２よ
り燃料合成部５１にリサイクルすると共に、残部を発電
装置５５に供給して、燃料合成と同時に発電するように
構成している。
ル、ジメチルエーテル、ＦＴ合成油等の燃料８は、燃料
貯蔵タンク６０に貯蔵され、燃料改質装置６１を経由し
て前記発電装置５５に供給される。燃料合成装置５０に
おける水素・一酸化炭素混合ガスからの燃料合成反応は
平衡反応であり、必ず未反応の水素・一酸化炭素が残存
する。これら未反応ガス９は、一部を燃料蒸留部５２よ
り燃料合成部５１にリサイクルすると共に、残部を発電
装置５５に供給して、燃料合成と同時に発電するように
構成している。
【００４３】発電装置５５としては、燃料８を燃焼させ
た時の熱を蒸気として回収して蒸気タービンにより発電
を実施する汽力発電、ガスタービンを用いるガスタービ
ン発電、ガスタービンと蒸気タービンを用いて発電を実
施するコンバインドサイクル発電、ディーゼル発電装置
とスチームタービンを用いる発電システム、燃料電池な
どが利用できる。
た時の熱を蒸気として回収して蒸気タービンにより発電
を実施する汽力発電、ガスタービンを用いるガスタービ
ン発電、ガスタービンと蒸気タービンを用いて発電を実
施するコンバインドサイクル発電、ディーゼル発電装置
とスチームタービンを用いる発電システム、燃料電池な
どが利用できる。
【００４４】前記の如く構成された本実施形態の水素・
一酸化炭素混合ガスの製造装置を備える燃料・電力併産
プラントの作用について以下に説明する。石炭供給系１
１から微粉砕された石炭１が調整装置３０を介してガス
化装置２０に供給され、同様に酸素ガス供給系１３から
酸素３が、スチーム供給系１４からスチーム４がガス化
装置２０に調整装置３０を介して供給される。また、炭
層ガス２は炭層ガス供給系１２の炭層ガスタンク１２１
から部分酸化装置１２２で部分酸化されて酸素が減少し
た状態の部分酸化炭層ガス２Ａとなり、部分酸化により
温度が上昇するため加圧前に熱交換器１２３により冷却
され、圧縮機１２４により圧縮されてガス化装置２０に
供給される。
一酸化炭素混合ガスの製造装置を備える燃料・電力併産
プラントの作用について以下に説明する。石炭供給系１
１から微粉砕された石炭１が調整装置３０を介してガス
化装置２０に供給され、同様に酸素ガス供給系１３から
酸素３が、スチーム供給系１４からスチーム４がガス化
装置２０に調整装置３０を介して供給される。また、炭
層ガス２は炭層ガス供給系１２の炭層ガスタンク１２１
から部分酸化装置１２２で部分酸化されて酸素が減少し
た状態の部分酸化炭層ガス２Ａとなり、部分酸化により
温度が上昇するため加圧前に熱交換器１２３により冷却
され、圧縮機１２４により圧縮されてガス化装置２０に
供給される。
【００４５】ここで用いられた炭層ガス２は、この部分
酸化反応により、表（１）に示される組成のように炭層
ガス２中のメタンは若干減少し、酸素は殆どゼロの状態
となり、炭層ガス２は約３０気圧に加圧されてガス化装
置２０に供給される。炭層ガス２は高圧に加圧されても
酸素がゼロなので、急激に反応することはない。なお、
表(１)に示される炭層ガス２は一例であり、産出される
地域によりその組成は異なるものである。
酸化反応により、表（１）に示される組成のように炭層
ガス２中のメタンは若干減少し、酸素は殆どゼロの状態
となり、炭層ガス２は約３０気圧に加圧されてガス化装
置２０に供給される。炭層ガス２は高圧に加圧されても
酸素がゼロなので、急激に反応することはない。なお、
表(１)に示される炭層ガス２は一例であり、産出される
地域によりその組成は異なるものである。
【００４６】
【表１】
【００４７】表（１）に示されるように、例えば炭層ガ
ス２はメタンを約４２．６Ｖｏｌ％含んでおり、酸素は
約７．９Ｖｏｌ％含まれているが、部分酸化炭層ガス２
Ａにおいて触媒を用い６００℃で反応させると、酸素は
すべてほぼゼロとなり、出口ガス組成はメタンが約２
９．３ｖｏｌ％、一酸化炭素は３．５ｖｏｌ％、水素は
約１７．６％となった。
ス２はメタンを約４２．６Ｖｏｌ％含んでおり、酸素は
約７．９Ｖｏｌ％含まれているが、部分酸化炭層ガス２
Ａにおいて触媒を用い６００℃で反応させると、酸素は
すべてほぼゼロとなり、出口ガス組成はメタンが約２
９．３ｖｏｌ％、一酸化炭素は３．５ｖｏｌ％、水素は
約１７．６％となった。
【００４８】ガス化装置２０内では、下方の一方位置の
ガス化反応部２１においては、下段バーナ２３からは石
炭１、炭層ガス２、酸素３及びスチーム４が供給され、
石炭をＣＨで表現すると、前記の式（１）のガス化反応
が起こり、炭層ガスをＣＨ4で表現すると、前記の式
（２）のガス化反応が起こる。実際には反応のための温
度を維持するために、量論比よりも多目の酸素を供給す
るので、二酸化炭素も発生する。このガス化反応部２１
では、ガス化反応を進め、さらに石炭中の灰分を溶融さ
せて炉外へ排出するために、１５００℃以上に維持する
必要がある。下段バーナ２３は高温になるので小さい旋
回流で火焔が発生するため、炉壁を損傷することはな
い。
ガス化反応部２１においては、下段バーナ２３からは石
炭１、炭層ガス２、酸素３及びスチーム４が供給され、
石炭をＣＨで表現すると、前記の式（１）のガス化反応
が起こり、炭層ガスをＣＨ4で表現すると、前記の式
（２）のガス化反応が起こる。実際には反応のための温
度を維持するために、量論比よりも多目の酸素を供給す
るので、二酸化炭素も発生する。このガス化反応部２１
では、ガス化反応を進め、さらに石炭中の灰分を溶融さ
せて炉外へ排出するために、１５００℃以上に維持する
必要がある。下段バーナ２３は高温になるので小さい旋
回流で火焔が発生するため、炉壁を損傷することはな
い。
【００４９】石炭をガス化して得られたガスの水素／一
酸化炭素比は式（１）からわかるように、約０.５であ
り、炭層ガスをガス化して得られたガスの水素／一酸化
炭素比は式（２）からわかるように約２であるから、こ
れらガスが混合することにより、水素／一酸化炭素比が
調整される。前記の式（２）のように、ガス化反応部２
１では炭層ガス中のメタンと酸素とが部分酸化反応を行
う。
酸化炭素比は式（１）からわかるように、約０.５であ
り、炭層ガスをガス化して得られたガスの水素／一酸化
炭素比は式（２）からわかるように約２であるから、こ
れらガスが混合することにより、水素／一酸化炭素比が
調整される。前記の式（２）のように、ガス化反応部２
１では炭層ガス中のメタンと酸素とが部分酸化反応を行
う。
【００５０】また、上方の他方位置の調整反応部２２に
おいては、上段バーナ２４から石炭１、酸素３及びスチ
ーム４が供給され、前記の式（３）のシフト反応が起こ
り、水素／一酸化炭素比を調整する。この部分の温度は
前記の反応を無触媒で進めるために、１３００℃以上に
維持する必要がある。上段バーナ２４は下段バーナ２３
より低温となるため、大きい旋回流にしてガスの滞留時
間を長くする。
おいては、上段バーナ２４から石炭１、酸素３及びスチ
ーム４が供給され、前記の式（３）のシフト反応が起こ
り、水素／一酸化炭素比を調整する。この部分の温度は
前記の反応を無触媒で進めるために、１３００℃以上に
維持する必要がある。上段バーナ２４は下段バーナ２３
より低温となるため、大きい旋回流にしてガスの滞留時
間を長くする。
【００５１】ガス化装置２０内で生成された混合ガス５
は、ガス化装置２０の上部の送出孔よりガス精製装置４
５に供給されるが、その途中で混合ガス組成検出器３１
により混合ガス５の組成を検出し、その組成データを原
料供給コントローラ３４に入力すると共に、温度検出器
３２、３５、３６及び圧力検出器３３の検出データを原
料供給コントローラ３４に入力する。原料供給コントロ
ーラ３４では、ガス化装置２０の状態を推定し、最適な
炭層ガス／石炭比、酸素／石炭比、スチーム／石炭比を
計算し、石炭供給制御弁３７、炭層ガス供給制御弁３
８、酸素供給制御弁３９、スチーム供給制御弁４０を制
御してその開度を調整する。
は、ガス化装置２０の上部の送出孔よりガス精製装置４
５に供給されるが、その途中で混合ガス組成検出器３１
により混合ガス５の組成を検出し、その組成データを原
料供給コントローラ３４に入力すると共に、温度検出器
３２、３５、３６及び圧力検出器３３の検出データを原
料供給コントローラ３４に入力する。原料供給コントロ
ーラ３４では、ガス化装置２０の状態を推定し、最適な
炭層ガス／石炭比、酸素／石炭比、スチーム／石炭比を
計算し、石炭供給制御弁３７、炭層ガス供給制御弁３
８、酸素供給制御弁３９、スチーム供給制御弁４０を制
御してその開度を調整する。
【００５２】このようにして、混合ガス５の水素／一酸
化炭素比を最適な状態とすることにより、メタノールや
ジメチルエーテル、ＦＴ合成油等の燃料を合成するのに
最適な水素／一酸化炭素比とすることができる。水素／
一酸化炭素の混合ガス５は、ガス精製装置４５内で脱
塵、脱硫されて精製ガス７となり、一部は燃料合成装置
５０に送られ燃料８として合成され、燃料貯蔵タンク６
０に貯蔵され、燃料改質装置６１で水素と一酸化炭素混
合ガスに戻されたのち必要に応じて発電装置５５に供給
される。また、燃料蒸留部５２からの未反応ガス９は燃
料合成部５１に戻されるか、発電装置５５に供給されて
有効利用される。なお、燃料改質装置６１を経由せずに
燃料貯蔵タンク６０から直接、発電装置５５に供給する
ことも可能である。
化炭素比を最適な状態とすることにより、メタノールや
ジメチルエーテル、ＦＴ合成油等の燃料を合成するのに
最適な水素／一酸化炭素比とすることができる。水素／
一酸化炭素の混合ガス５は、ガス精製装置４５内で脱
塵、脱硫されて精製ガス７となり、一部は燃料合成装置
５０に送られ燃料８として合成され、燃料貯蔵タンク６
０に貯蔵され、燃料改質装置６１で水素と一酸化炭素混
合ガスに戻されたのち必要に応じて発電装置５５に供給
される。また、燃料蒸留部５２からの未反応ガス９は燃
料合成部５１に戻されるか、発電装置５５に供給されて
有効利用される。なお、燃料改質装置６１を経由せずに
燃料貯蔵タンク６０から直接、発電装置５５に供給する
ことも可能である。
【００５３】メタノールやジメチルエーテル、ＦＴ合成
油等の燃料は、燃料合成装置５０にて合成される。すな
わち、メタノール合成は式（４）、式（５）に示す発熱
反応であり、合成に適した組成は、水素／一酸化炭素比
が２（ｍｏｌ／ｍｏｌ）である。メタノールの合成には
Ｃｕ／Ｚｎ系の触媒が用いられており、反応条件は２２
０〜３００℃、５０〜１００気圧となっている。
油等の燃料は、燃料合成装置５０にて合成される。すな
わち、メタノール合成は式（４）、式（５）に示す発熱
反応であり、合成に適した組成は、水素／一酸化炭素比
が２（ｍｏｌ／ｍｏｌ）である。メタノールの合成には
Ｃｕ／Ｚｎ系の触媒が用いられており、反応条件は２２
０〜３００℃、５０〜１００気圧となっている。
【００５４】
【化４】２Ｈ2 ＋ ＣＯ → ＣＨ3ＯＨ （４）
【００５５】
【化５】 ３Ｈ2 ＋ ＣＯ2 → ＣＨ3ＯＨ ＋ Ｈ2Ｏ （５）
【００５６】ジメチルエーテルは、式（６）に示すメタ
ノールの脱水反応によって得られる。ジメチルエーテル
合成プロセスでは、式（４）で示したメタノール合成反
応、式（７）で示したシフト反応も起こっており、まと
めると式（８）で示す反応と考えることができる。この
場合、合成に適した組成は水素／一酸化炭素比が１（ｍ
ｏｌ／ｍｏｌ）である。以上の反応により、燃料合成装
置５０において、メタノール、ジメチルエーテルが合成
される。
ノールの脱水反応によって得られる。ジメチルエーテル
合成プロセスでは、式（４）で示したメタノール合成反
応、式（７）で示したシフト反応も起こっており、まと
めると式（８）で示す反応と考えることができる。この
場合、合成に適した組成は水素／一酸化炭素比が１（ｍ
ｏｌ／ｍｏｌ）である。以上の反応により、燃料合成装
置５０において、メタノール、ジメチルエーテルが合成
される。
【００５７】
【化６】 ２ＣＨ3ＯＨ → ＣＨ3ＯＣＨ3 ＋ Ｈ2Ｏ （６）
【００５８】
【化７】 Ｈ2Ｏ ＋ ＣＯ → Ｈ2 ＋ ＣＯ2 （７）
【００５９】
【化８】 ３Ｈ2 ＋ ３ＣＯ → ＣＨ3ＯＣＨ3 ＋ ＣＯ2 （８）
【００６０】従来、ジメチルエーテルの合成はメタノー
ル合成部とジメチルエーテル合成部に別の反応器を用い
ていたが、燃料製造では、製造されるジメチルエーテル
が高純度であることは要求されないので、一つの反応器
で合成ガスからジメチルエーテルまで反応させる方法を
利用することが、コスト低減には適している。例えばメ
タノールを合成するためのＣｕ／Ｚｎ系触媒と、ジメチ
ルエーテルを合成するためのγ−Ａｌ2Ｏ3触媒を有機溶
媒に溶かし込んだスラリーに合成ガスを通過させる方法
がある。
ル合成部とジメチルエーテル合成部に別の反応器を用い
ていたが、燃料製造では、製造されるジメチルエーテル
が高純度であることは要求されないので、一つの反応器
で合成ガスからジメチルエーテルまで反応させる方法を
利用することが、コスト低減には適している。例えばメ
タノールを合成するためのＣｕ／Ｚｎ系触媒と、ジメチ
ルエーテルを合成するためのγ−Ａｌ2Ｏ3触媒を有機溶
媒に溶かし込んだスラリーに合成ガスを通過させる方法
がある。
【００６１】つぎに、本発明の水素・一酸化炭素混合ガ
スの製造装置１０を備える燃料・電力併産プラントの他
の実施形態を図７に基づき詳細に説明する。図７は本発
明に係る水素・一酸化炭素混合ガスの製造装置を備える
燃料・電力併産プラントの他の実施形態の構成図であ
る。なお、この実施形態は前記した実施形態に対し、ガ
ス精製装置４５で精製された精製ガス７は、全量が燃料
合成装置５０に供給されることを特徴とする。そして、
他の実質的に同等の構成については同じ参照符号を付し
て詳細な説明は省略する。この実施形態によれば、図１
の実施形態と比較すると、配管等を大幅に省略でき、構
成を簡略化することができる。
スの製造装置１０を備える燃料・電力併産プラントの他
の実施形態を図７に基づき詳細に説明する。図７は本発
明に係る水素・一酸化炭素混合ガスの製造装置を備える
燃料・電力併産プラントの他の実施形態の構成図であ
る。なお、この実施形態は前記した実施形態に対し、ガ
ス精製装置４５で精製された精製ガス７は、全量が燃料
合成装置５０に供給されることを特徴とする。そして、
他の実質的に同等の構成については同じ参照符号を付し
て詳細な説明は省略する。この実施形態によれば、図１
の実施形態と比較すると、配管等を大幅に省略でき、構
成を簡略化することができる。
【００６２】ガス化装置の他の実施形態を図８を参照し
て説明する。図８のガス化装置は前記した実施形態に対
し、炭層ガス２を上段の調整反応部２２のみに供給する
点が特徴である。すなわち、図８（ａ）において、上段
のバーナ６４ａ、６４ｄから炭層ガス２が供給されてい
る。また、下段のバーナ６３ｂ、６３ｅからは石炭１と
酸素３が供給されている。他の構成は前記の実施形態と
実質的に同等である。このように構成することにより、
バーナ２３、２４の構成を簡略化できると共に配管を簡
略化することができる。
て説明する。図８のガス化装置は前記した実施形態に対
し、炭層ガス２を上段の調整反応部２２のみに供給する
点が特徴である。すなわち、図８（ａ）において、上段
のバーナ６４ａ、６４ｄから炭層ガス２が供給されてい
る。また、下段のバーナ６３ｂ、６３ｅからは石炭１と
酸素３が供給されている。他の構成は前記の実施形態と
実質的に同等である。このように構成することにより、
バーナ２３、２４の構成を簡略化できると共に配管を簡
略化することができる。
【００６３】炭層ガス供給系の他の実施形態を図９を参
照して説明する。図９は炭層ガス供給系の他の実施形態
の構成図である。炭層ガス供給系７２において、採取さ
れた炭層ガス２はまず部分酸化装置７２１に供給され
る。部分酸化装置７２１では、炭層ガス２中のメタンが
酸素により部分酸化される。この部分酸化装置７２１と
しては、図２の場合と同様に高温を維持して触媒を使用
することなく高い反応率を達成する反応装置を使用して
いるが、触媒燃焼を用いて比較的低温で反応させる装置
を使用するようにしてもよい。部分酸化炭層ガス２Ａは
熱交換器７２２で冷却され、炭層ガスタンク７２３に貯
蔵される。部分酸化炭層ガス２Ａは必要に応じて圧縮機
７２４で加圧され、ガス化装置２０へ供給される。
照して説明する。図９は炭層ガス供給系の他の実施形態
の構成図である。炭層ガス供給系７２において、採取さ
れた炭層ガス２はまず部分酸化装置７２１に供給され
る。部分酸化装置７２１では、炭層ガス２中のメタンが
酸素により部分酸化される。この部分酸化装置７２１と
しては、図２の場合と同様に高温を維持して触媒を使用
することなく高い反応率を達成する反応装置を使用して
いるが、触媒燃焼を用いて比較的低温で反応させる装置
を使用するようにしてもよい。部分酸化炭層ガス２Ａは
熱交換器７２２で冷却され、炭層ガスタンク７２３に貯
蔵される。部分酸化炭層ガス２Ａは必要に応じて圧縮機
７２４で加圧され、ガス化装置２０へ供給される。
【００６４】部分酸化装置の他の実施形態を図１０を参
照して説明する。図１０は部分酸化装置の他の実施形態
の断面図である。部分酸化装置７２１の容器７２１ａ内
には、炭層ガス２を噴霧する燃料噴霧ノズル７２１ｂが
上流側に配設され、下流側には燃焼触媒７２１ｃが設置
されている。この部分酸化装置７２１によれば、メタン
と酸素の反応が触媒のない場合より低温で進行する。触
媒としては例えば白金等が用いられ、触媒を用いること
によりメタンは３７０〜３８０℃で燃焼を開始し、４０
０〜４５０℃の温度があれば完全に燃焼させることがで
きる。なお、炭素系燃料として石炭の例を示したが、重
質油等の他の炭素系燃料を用いるように構成してもよい
のは勿論であり、その場合はガス化装置への投入部であ
るバーナを重質油用に変更して対応することができる。
照して説明する。図１０は部分酸化装置の他の実施形態
の断面図である。部分酸化装置７２１の容器７２１ａ内
には、炭層ガス２を噴霧する燃料噴霧ノズル７２１ｂが
上流側に配設され、下流側には燃焼触媒７２１ｃが設置
されている。この部分酸化装置７２１によれば、メタン
と酸素の反応が触媒のない場合より低温で進行する。触
媒としては例えば白金等が用いられ、触媒を用いること
によりメタンは３７０〜３８０℃で燃焼を開始し、４０
０〜４５０℃の温度があれば完全に燃焼させることがで
きる。なお、炭素系燃料として石炭の例を示したが、重
質油等の他の炭素系燃料を用いるように構成してもよい
のは勿論であり、その場合はガス化装置への投入部であ
るバーナを重質油用に変更して対応することができる。
【００６５】
【発明の効果】以上の説明から理解できるように、本発
明の水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法及び製造装置
によれば、メタノール、ジメチルエーテル、ＦＴ合成油
等の燃料に最適な、水素／一酸化炭素比の混合ガスを効
率良く製造することができる。また、炭層ガス中の酸素
を部分酸化反応させて酸素を減少させてからガス化装置
に供給することにより、炭層ガスを高圧で圧縮すること
ができるため、装置の小型化及び低コスト化を達成する
ことができる。さらに、本発明の水素・一酸化炭素混合
ガスの製造装置を備える燃料・電力併産プラントは、炭
層ガスを有効利用できて省エネルギーを達成でき、地球
の温暖化防止にも有効である。
明の水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法及び製造装置
によれば、メタノール、ジメチルエーテル、ＦＴ合成油
等の燃料に最適な、水素／一酸化炭素比の混合ガスを効
率良く製造することができる。また、炭層ガス中の酸素
を部分酸化反応させて酸素を減少させてからガス化装置
に供給することにより、炭層ガスを高圧で圧縮すること
ができるため、装置の小型化及び低コスト化を達成する
ことができる。さらに、本発明の水素・一酸化炭素混合
ガスの製造装置を備える燃料・電力併産プラントは、炭
層ガスを有効利用できて省エネルギーを達成でき、地球
の温暖化防止にも有効である。
【図１】本発明に係る水素・一酸化炭素混合ガスの製造
装置を備える燃料・電力併産プラントの一実施形態の構
成図。
装置を備える燃料・電力併産プラントの一実施形態の構
成図。
【図２】図１の炭層ガス供給系の構成図。
【図３】図２の部分酸化装置の断面図。
【図４】図１のガス化装置の詳細構成図。
【図５】（ａ）は図４の調整反応部の断面図、（ｂ）は
図４のガス反応部の断面図。
図４のガス反応部の断面図。
【図６】図１の調整装置の制御系統図。
【図７】本発明に係る水素・一酸化炭素混合ガス製造装
置を備える燃料・電力併産プラントの他の実施形態の構
成図。
置を備える燃料・電力併産プラントの他の実施形態の構
成図。
【図８】ガス化装置の他の実施形態を示し、（ａ）は調
整反応部の断面図、（ｂ）はガス反応部の断面図。
整反応部の断面図、（ｂ）はガス反応部の断面図。
【図９】炭層ガス供給系の他の実施形態の構成図。
【図１０】部分酸化装置の他の実施形態の断面図。
１ 石炭（炭素系燃料） ２ 炭層ガス ３ 酸素 ４ スチーム ５ 混合ガス ７ 精製ガス ８ 燃料 ９ 未反応ガス １０ 水素・一酸化炭素混合ガス製造装置 １１ 石炭供給系 １２、７２ 炭層ガス供給系 １２２、７２１ 部分酸化装置 １３ 酸素ガス供給系 １４ スチーム供給系 ２０ ガス化装置 ２１ ガス化反応部 ２２ 調整反応部 ２３ 下段バーナ ２４ 上段バーナ ３０ 調整装置 ４５ ガス精製装置 ５０ 燃料合成装置 ５５ 発電装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｊ 3/72 Ｃ１０Ｊ 3/72 Ｅ Ｈ (72)発明者 穐山 徹 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 森原 淳 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 花山 文彦 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 木田 栄次 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 Ｆターム(参考） 4G040 EA03 EA04 EA05 EA06 EA07 EB01 EB03 EB11 EB32 EB41
Claims (14)
- 【請求項１】 炭素系燃料とメタンを主成分とする炭層
ガスとから水素・一酸化炭素混合ガスを製造する方法で
あって、前記炭素系燃料と前記炭層ガスを部分酸化して
水素と一酸化炭素を生成し、該一酸化炭素の一部を水蒸
気と反応させて水素に変えて水素比を高めることを特徴
とする水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法。 - 【請求項２】 ガスが一方向に流れるガス化装置の上流
域に炭素系燃料と炭層ガス及び酸化剤を供給して前記炭
素系燃料と前記炭層ガスを部分酸化させ、下流域に水蒸
気を供給して前記部分酸化により生成した一酸化炭素の
シフト反応を行うようにしたことを特徴とする請求項１
に記載の水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法。 - 【請求項３】 炭素系燃料とメタンを主成分とする炭層
ガスとから水素・一酸化炭素混合ガスを製造する方法で
あって、ガスが一方向に流れるガス化装置の上流域と下
流域の２つの領域で前記炭素系燃料の部分酸化を行い、
前記上流域では前記炭層ガスの部分酸化と前記炭素系燃
料の一部の燃焼も行い、前記下流域では生成した一酸化
炭素のシフト反応も行なわせて水素比を高めるようにし
たことを特徴とする水素・一酸化炭素混合ガスの製造方
法。 - 【請求項４】 前記ガス化装置の上流域に該ガス化装置
の炉壁の温度上昇を阻止するための水蒸気を供給するこ
とを特徴とする請求項２又は３に記載の水素・一酸化炭
素混合ガスの製造方法。 - 【請求項５】 前記ガス化装置の上流域と下流域でのガ
ス化反応がいずれも供給原料の旋回流を形成することに
よって行い、前記上流域の旋回流の大きさよりも前記下
流域の旋回流の大きさを大きくしたことを特徴とする請
求項２又は３に記載の水素・一酸化炭素混合ガスの製造
方法。 - 【請求項６】 炭素系燃料とメタンを主成分とする炭層
ガスを原料とし、加圧ガス化方式のガス化装置を用いて
水素と一酸化炭素の混合ガスを製造する方法であって、
前記炭層ガスを前記ガス化装置に供給する前に、該炭層
ガス中に含まれる酸素による該炭層ガスの部分酸化を行
って該炭層ガスに含まれる酸素量を減少させ、その後、
酸素量を減少させた該炭層ガスと前記炭素系燃料及び酸
化剤を前記ガス化装置に供給して該炭層ガス及び該炭素
系燃料の部分酸化を行い、該部分酸化により生成した一
酸化炭素の一部を該ガス化装置に水蒸気を供給すること
によりシフト反応させて水素に変えるようにしたことを
特徴とする水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法。 - 【請求項７】 炭素系燃料とメタンを主成分とする炭層
ガスを原料とし、ガス化装置にて水素と一酸化炭素の混
合ガスを製造する装置であって、ガスが一方向に流れる
前記ガス化装置と、該ガス化装置の上流域で前記炭素系
燃料と前記炭層ガスの部分酸化が行われるように該上流
域に該炭素系燃料と該炭層ガス及び酸化剤を供給する供
給系と、該ガス化装置の下流域で前記上流域にて生成し
た一酸化炭素の一部が水素にシフトされるように該下流
域に水蒸気を供給する供給系とを備えたことを特徴とす
る水素・一酸化炭素混合ガスの製造装置。 - 【請求項８】 炭素系燃料とメタンを主成分とする炭層
ガスを原料とし、ガス化装置にて水素と一酸化炭素の混
合ガスを製造する装置であって、ガスが一方向に流れる
前記ガス化装置と、該ガス化装置の上流域で前記炭素系
燃料の燃焼と部分酸化及び前記炭層ガスの部分酸化が行
われるように該上流域に該炭素系燃料と該炭層ガス及び
酸化剤を供給する供給系と、該ガス化装置の下流域で前
記炭素系燃料の部分酸化と該炭素系燃料及び該炭層ガス
の部分酸化によって生成した一酸化炭素の一部のシフト
反応とが行われるように該下流域に炭素系燃料と酸化剤
と水蒸気とを供給する供給系とを備えたことを特徴とす
る水素・一酸化炭素混合ガスの製造装置。 - 【請求項９】 前記ガス化装置の上流域に水蒸気の供給
系を備えたことを特徴とする請求項７又は８に記載の水
素・一酸化炭素混合ガスの製造装置。 - 【請求項１０】 前記ガス化装置の上流域及び下流域で
原料、酸化剤及び水蒸気の旋回流が形成されるように原
料供給系と酸化剤供給系及び水蒸気供給系を備え、該下
流域では上流域よりも旋回流の大きさが大きくなるよう
にしたことを特徴とする請求項７又は８に記載の水素・
一酸化炭素混合ガスの製造装置。 - 【請求項１１】 炭素系燃料とメタンを主成分とする炭
層ガスを原料とし、加圧ガス化方式のガス化装置にて水
素と一酸化炭素の混合ガスを製造する装置であって、ガ
スが一方向に流れる前記ガス化装置と、該ガス化装置の
上流域で前記炭素系燃料及び前記炭層ガスの部分酸化が
行われるように該上流域に該炭素系燃料と該炭層ガス及
び酸化剤を供給する供給系と、該ガス化装置の下流域で
該炭素系燃料及び該炭層ガスの部分酸化によって生成し
た一酸化炭素の一部のシフト反応が行われるように該下
流域に水蒸気を供給する供給系と、該上流域に該炭層ガ
スが供給される前に該炭層ガス中に含まれる酸素により
該炭層ガスを部分酸化して酸素量を減少する部分酸化装
置とを備えたことを特徴とする水素・一酸化炭素混合ガ
スの製造装置。 - 【請求項１２】 炭素系燃料とメタンを主成分とする炭
層ガスを原料とし、加圧ガス化方式のガス化装置にて水
素と一酸化炭素の混合ガスを製造する装置であって、ガ
スが一方向に流れる前記ガス化装置と、該ガス化装置の
上流域で前記炭素系燃料の部分酸化と燃焼及び前記炭層
ガスの部分酸化が行われるように該上流域に該炭素系燃
料と該炭層ガス及び酸化剤を供給する供給系と、該ガス
化装置の下流域で該炭素系燃料の部分酸化と炭素系燃料
及び炭層ガスの部分酸化によって生成した一酸化炭素の
一部のシフト反応が行われるように該下流域に炭素系燃
料と酸化剤及び水蒸気を供給する供給系と、該炭層ガス
が該上流域に供給される前に予め該炭層ガス中に含まれ
る酸素により該炭層ガスを部分酸化して酸素量を減少す
る部分酸化装置とを備えたことを特徴とする水素・一酸
化炭素混合ガスの製造装置。 - 【請求項１３】 請求項７、８、１１及び１２のいずれ
かに記載の水素・一酸化炭素混合ガスの製造装置と、該
水素・一酸化炭素混合ガスの製造装置にて製造された水
素・一酸化炭素混合ガスを精製するためのガス精製装置
と、該ガス精製装置にて精製された水素・一酸化炭素混
合ガスからメタノール、ジメチルエーテル及びＦＴ合成
油の何れかの燃料を合成する燃料合成装置と、該燃料合
成装置にて合成された前記燃料を動力源として発電を行
う発電装置とを備えたことを特徴とする燃料・電力併産
プラント。 - 【請求項１４】 請求項７、８、１１及び１２のいずれ
かに記載の水素・一酸化炭素混合ガスの製造装置と、該
水素・一酸化炭素混合ガスの製造装置にて製造された水
素・一酸化炭素混合ガスを精製するためのガス精製装置
と、該ガス精製装置にて精製された水素・一酸化炭素混
合ガスからメタノール、ジメチルエーテル及びＦＴ合成
油の何れかの燃料を合成する燃料合成装置と、該燃料合
成装置にて合成された前記燃料及び前記燃料合成装置に
おける未反応ガスを動力源として発電を行う発電装置と
を備えたことを特徴とする燃料・電力併産プラント。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP31375699A JP2001139303A (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法、製造装置及びこれを備える燃料・電力併産プラント |
| AU69696/00A AU742742B2 (en) | 1999-11-04 | 2000-11-02 | Method of manufacturing hydrogen/carbon-monoxide mixture gas, system thereof, and fuel/electric-power co-production plant |
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| IDP20000952A ID29057A (id) | 1999-11-04 | 2000-11-06 | Metode pembuatan gas campuran hidrogen/karbon monoksida, sistemnya, dan instalasi ko-produksi tenaga bahan bakar/listrik |
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|---|---|---|---|
| JP31375699A JP2001139303A (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法、製造装置及びこれを備える燃料・電力併産プラント |
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|---|---|
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ID=18045167
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|---|---|
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| CN (1) | CN1155683C (ja) |
| AU (1) | AU742742B2 (ja) |
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-
1999
- 1999-11-04 JP JP31375699A patent/JP2001139303A/ja active Pending
-
2000
- 2000-11-02 AU AU69696/00A patent/AU742742B2/en not_active Ceased
- 2000-11-03 CN CNB001366297A patent/CN1155683C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2000-11-06 ID IDP20000952A patent/ID29057A/id unknown
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| JP7431340B2 (ja) | 2021-01-09 | 2024-02-14 | 中国華能集団清潔能源技術研究院有限公司 | 高効率ガス化炉及びその作動方法 |
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