(57)【要約】【課題】  水蒸気改質反応により発生する低温廃熱を有効に利用することで、水蒸気改質反応により生成した改質ガスから液体燃料を製造するともに、効率的に発電を行う方法およびシステムを提供する。【解決手段】  スチームリフォーマで、天然ガス等の炭化水素ガスを水蒸気改質反応によって改質ガスを生成し、メタノール合成塔とガソリン合成塔で、改質ガスからメタノールを経由してガソリンを合成して液体燃料を製造するとともに、改質ガスから熱回収した低圧スチーム２６の一部５１を、過熱器５０において、メタノール合成塔またはガソリン合成塔で熱回収した中圧スチーム３２の一部５３で過熱し、未飽和状態としたスチームを低圧スチームタービン６０に供給する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素ガスから液体燃料を製造するとともに発電を行う方法であって、
炭化水素ガスを水蒸気改質反応によって改質ガスを生成する改質ステップと、
前記改質ガスから、メタノールを経由してガソリン若しくはジメチルエーテル又はディーゼル燃料を合成する合成ステップと、
前記改質ガスを前記合成ステップに用いる前に、前記改質ガスが有する熱エネルギーから１８０℃以下の飽和蒸気を得る熱回収ステップと、
前記飽和蒸気を、本方法によって発生する２００℃以上の熱源によって過熱して過熱蒸気を得る過熱ステップと、
前記過熱蒸気を用いて発電を行う発電ステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記過熱ステップにおいて、前記合成ステップでの発熱反応によって発生させた蒸気を、前記熱源として用いて過熱を行う請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記過熱ステップにおいて、前記改質ステップで得られる改質ガスの一部を、前記熱源として用いて過熱を行う請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記過熱ステップにおいて、前記改質ステップで発生する排ガスを、前記熱源として用いて過熱を行う請求項１に記載の方法。
【請求項５】
炭化水素ガスから液体燃料を製造するとともに発電を行うシステムであって、
炭化水素ガスを水蒸気改質反応によって改質ガスを生成する水蒸気改質装置と、
前記改質ガスから、メタノールを経由してガソリン若しくはジメチルエーテル又はディーゼル燃料を合成する合成塔と、
前記改質ガスを前記合成塔に用いる前に、前記改質ガスと熱交換して、１８０℃以下の飽和蒸気を得る熱交換器と、
前記飽和蒸気を、本システム内で発生する２００℃以上の熱源によって過熱して過熱蒸気を得る過熱装置と、
前記過熱蒸気を用いて発電を行う発電装置と
を備えるシステム。
【請求項６】
前記過熱装置が、前記合成塔における発熱反応によって発生させた蒸気を、前記熱源とするものである請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記過熱装置が、前記水蒸気改質装置で得られる改質ガスの一部を、前記熱源とするものである請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記過熱装置が、前記水蒸気改質装置で発生する排ガスを、前記熱源とするものである請求項５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然ガス等の炭化水素ガスから、ガソリン等の液体燃料を製造するともに発電を行う方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
天然ガスからガソリンを製造する方法として、特公昭６２−４１２７６号公報には、天然ガスを水蒸気改質して合成ガスを生成し、この合成ガスからメタノールを合成し、さらにこのメタノールからガソリンを合成する方法が記載されている。メタノールからガソリンを合成する反応では、ガソリンの他、多量の水が生成するが、この水の利用方法については従来、研究されていない。
【０００３】
一方、特開２０００−５４８５２号公報には、ガスタービン複合サイクル発電において、水蒸気改質システムを、ガスタービンの燃焼器に結合することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭６２−４１２７６号公報
【特許文献２】特開２０００−５４８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水蒸気改質反応は約８００℃以上と非常に高い温度で行われる。この水蒸気改質反応には、触媒上に炭素が析出するのを抑えるために、原料である炭化水素ガスに比べて多量の水蒸気を供給する必要がある。そのため、水蒸気改質により得た改質ガスには余剰の水蒸気を含むことから、改質ガスを冷却する際に凝縮して多量の熱を発生する。しかしながら、この熱の多くは約１８０℃以下と温度が低いものであり、再利用の用途として有望なものがない。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑み、水蒸気改質反応により発生する低温廃熱を有効に利用することで、水蒸気改質反応により生成した改質ガスから液体燃料を製造するともに、効率的に発電を行う方法およびシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、その一態様として、炭化水素ガスから液体燃料を製造するとともに発電を行う方法であって、炭化水素ガスを水蒸気改質反応によって改質ガスを生成する改質ステップと、前記改質ガスから、メタノールを経由してガソリン若しくはジメチルエーテル又はディーゼル燃料を合成する合成ステップと、前記改質ガスを前記合成ステップに用いる前に、前記改質ガスが有する熱エネルギーから１８０℃以下の飽和蒸気を得る熱回収ステップと、前記飽和蒸気を、本方法によって発生する２００℃以上の熱源によって過熱して過熱蒸気を得る過熱ステップと、前記過熱蒸気を用いて発電を行う発電ステップとを含むものである。
【０００８】
前記過熱ステップでは、前記合成ステップでの発熱反応によって発生させた蒸気を、前記熱源として用いて過熱を行うことができる。メタノール合成反応、ガソリン合成反応、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）合成反応、フィッシャートロプシュ法などのディーゼル燃料の合成反応は、いずれも発熱反応であり、これらの反応熱を単独で又は組み合わせて、蒸気を発生させて熱回収をすることができる。
【０００９】
前記過熱ステップでは、前記改質ステップで得られる改質ガスの一部を、前記熱源として用いて過熱を行うこともできる。また、前記過熱ステップでは、前記改質ステップで発生する排ガスを、前記熱源として用いて過熱を行うこともできる。
【００１０】
本発明は、別の態様として、炭化水素ガスから液体燃料を製造するとともに発電を行うシステムであって、炭化水素ガスを水蒸気改質反応によって改質ガスを生成する水蒸気改質装置と、前記改質ガスから、メタノールを経由してガソリン若しくはジメチルエーテル又はディーゼル燃料を合成する合成塔と、前記改質ガスを前記合成塔に用いる前に、前記改質ガスと熱交換して、１８０℃以下の飽和蒸気を得る熱交換器と、前記飽和蒸気を、本システム内で発生する２００℃以上の熱源によって過熱して過熱蒸気を得る過熱装置と、前記過熱蒸気を用いて発電を行う発電装置とを備えるものである。
【００１１】
前記過熱装置は、前記合成塔における発熱反応によって発生させた蒸気を、前記熱源とするものとしてもよい。又は、前記過熱装置は、前記水蒸気改質装置で得られる改質ガスの一部を、前記熱源とするものとしてもよい。又は、前記過熱装置は、前記水蒸気改質装置で発生する排ガスを、前記熱源とするものとしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
このように本発明によれば、１８０℃以下の飽和蒸気であっても、過熱によって過熱蒸気とすることで、蒸気タービンにより蒸気の圧力低下した際の湿り域を少なくできるため、蒸気の比エンタルピーを高くすることができ、蒸気を用いた発電の出力を大幅に改善することができる。よって、水蒸気改質反応により発生する１８０℃以下という低温廃熱を有効に利用して、効率的に発電を行うとともに、水蒸気改質反応により生成した改質ガスから液体燃料を製造する方法およびシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るガソリンを製造するともに発電するシステムの一実施の形態であって、そのうちの原料からガソリンの製造の流れを示す模式図である。
【図２】本発明に係るガソリンを製造するともに発電するシステムの一実施の形態であって、そのうちの発電を行う蒸気の流れを示す模式図である。
【図３】本発明に係るガソリンを製造するともに発電するシステムの別の実施の形態であって、そのうちの発電を行う蒸気の流れを示す模式図である。
【図４】本発明に係るガソリンを製造するともに発電するシステムのさらに別の実施の形態であって、そのうちの発電を行う蒸気の流れを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施の形態について説明する。図１及び図２に示すように、本実施の形態のガソリン製造発電システムは、主に、天然ガス等の炭化水素ガスを水蒸気改質して改質ガスを生成するスチームリフォーマ１０と、スチームリフォーマで生成した改質ガスからメタノールを合成するメタノール合成塔３０と、メタノール合成塔で合成したメタノールからガソリンを合成するガソリン合成塔４０と、スチームリフォーマとメタノール合成塔の間に位置し、改質ガスから低圧スチームを得る低圧スチーム用熱交換器２５と、この熱交換器で得た低圧スチームを過熱するための過熱器５０と、過熱器で過熱されたスチームを用いて発電を行う低圧スチームタービン６０とを主に備える。
【００１５】
スチームリフォーマ１０は、水蒸気改質用の反応管１１と、この反応管１１の周囲に配置された燃焼部（図示省略）と、この燃焼部で発生した排ガスの廃熱を回収する廃熱回収部１２と、廃熱回収後の排ガスを大気へ開放する煙突１３とを備える。反応管１１は、その内部に充填された水蒸気改質用触媒を備え、以下に示す反応によってメタンを主成分とする天然ガスから水素、一酸化炭素および二酸化炭素を生成する装置である。水蒸気改質用触媒としては、例えば、ニッケル系触媒などの公知の触媒を用いることができる。
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ・・・（式１）
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋ＣＯ２・・・（式２）
【００１６】
スチームリフォーマ１０の反応管１１の入口側には、原料である天然ガスが供給される原料供給ライン１４と、ボイラ（図示省略）等からスチームが供給されるスチーム供給ライン１５を接続する。反応管１１の出口側には、水蒸気改質反応により生成した水素、一酸化炭素および二酸化炭素を主成分として含む改質ガスをメタノール合成塔３０に供給する改質ガス供給ライン２１を接続する。また、スチームリフォーマ１０には、反応管１１を加熱するための燃焼部（図示省略）に燃料を供給するための燃料供給ライン１６を接続する。
【００１７】
改質ガス供給ライン２１には、ライン内の改質ガスから高圧スチームを得る高圧スチーム用熱交換器２３と、さらにこのライン内の改質ガスから低圧スチームを得る低圧スチーム用熱交換器２５と、これら熱交換器を経た後の改質ガスをメタノール合成に適した圧力まで圧縮するコンプレッサ２２とを、スチームリフォーマ１０側から順に設ける。これら高圧スチーム用および低圧スチーム用の各熱交換器２３、２５は、改質ガスとの熱交換によって水蒸気を発生させるものである。コンプレッサ２２は、これら熱交換器によって温度が低下した改質ガスを所定の圧力まで圧縮してからメタノール合成塔３０へ供給するものである。
【００１８】
高圧スチーム用熱交換器２３には、発生した高圧スチームを所定の用途の設備に供給する高圧スチームライン２４を設ける。低圧スチーム用熱交換器２５には、発生した低圧スチームを、図２に示す低圧スチームタービン６０へ供給する低圧スチームライン２６を設ける。
【００１９】
メタノール合成塔３０は、以下に示す反応により改質ガスからメタノールを合成する装置である。
ＣＯ＋２Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ・・・（式３）
ＣＯ２＋３Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ・・・（式４）
【００２０】
メタノール合成塔３０は、その内部に充填されたメタノール合成触媒を備える。メタノール合成触媒としては銅系触媒などの公知の触媒を用いることができる。メタノール合成塔３０には、メタノール合成塔３０で合成したメタノールをガソリン合成塔４０に供給するメタノール供給ライン３１を接続する。なお、このメタノール供給ライン３１は、合成したメタノールの他、式４で副生する水を含む液状の粗メタノールが流れるものである。
【００２１】
また、メタノール合成塔３０で起こるメタノール合成反応は、発熱反応である。よって、メタノール合成塔３０内のメタノール合成反応によって生じる熱エネルギーを熱源として、水から中圧スチームを得ることができる。メタノール合成塔３０には、このようにして得た中圧スチームを、過熱器５０等の所定の用途の設備に供給する中圧スチームライン３２を設ける。
【００２２】
ガソリン合成塔４０は、以下の式に示す反応によってメタノールからガソリンを合成する装置である。
２ＣＨ３ＯＨ→ＣＨ３ＯＣＨ３＋Ｈ２Ｏ・・・（式５）
１／２ｎＣＨ３ＯＣＨ３→（ＣＨ２）ｎ＋１／２ｎＨ２Ｏ・・・（式６）
【００２３】
このようにメタノールは、式５で示すようにジメチルエーテル（ＤＭＥ）合成反応を経て、式６に示すガソリン合成反応によりガソリンとなる。ガソリン合成塔４０内には、ＤＭＥ合成用触媒とガソリン合成用触媒との２種類の触媒を２段階に設け、２つの反応を段階的に進めることができる。ＤＭＥ合成用触媒としては、例えば、アルミノシリケート型ゼオライト系触媒などの公知の触媒を用いることができる。また、ガソリン合成用触媒としても、アルミノシリケート型ゼオライト系触媒などの公知の触媒を用いることができる。
【００２４】
ガソリン合成塔４０には、ガソリン合成塔４０で合成したガソリンを貯蔵設備など（図示省略）に供給するガソリン供給ライン４１を接続する。また、ガソリン合成塔４０で起こる上記反応は、発熱反応である。よって、ガソリン合成塔４０内の反応によって生じる熱エネルギーを熱源として、水から中圧スチームを得ることができる。ガソリン合成塔４０には、このようにして得た中圧スチームを、過熱器５０等の所定の用途の設備に供給する中圧スチームライン４２を設ける。
【００２５】
図２に示すように、過熱器５０には、低圧スチームライン２６から低圧スチームの一部を過熱器５０へと流す低圧スチーム抽出ライン５１と、過熱器５０で過熱された低圧スチームを低圧スチームタービン６０へと流す過熱スチーム供給ライン５２と、中圧スチームライン３２から中圧スチームの一部を過熱源として過熱器５０へと流す中圧スチーム抽出ライン５３と、過熱器５０で使用された排スチームが流れる排スチームライン５４とを設ける。すなわち、過熱器５０は、低圧スチーム用熱交換器２５で発生した低圧スチームを過熱する熱交換器であり、その熱源は、メタノール合成塔３０で発生した中圧スチームである。なお、熱源は中圧スチームであれば、メタノール合成塔３０で発生したものでも、ガソリン合成塔４０で発生したものでも、その両方でもよい。
【００２６】
低圧スチームタービン６０は、タービンの駆動によって発電を行う発電機６１と、タービンの駆動に用いられたスチームを水に戻す復水器６２とを備える。復水器６２には、復水を排出ライン６３を経て、蒸気発生系へとリサイクルされる。
【００２７】
排スチームライン５４には、ライン内のスチーム圧に応じて開閉が調節可能なバルブ５５が設けられている。そして、排スチームライン５４は気液分離器５６に接続する。気液分離器５６は、導入されたスチームを、再利用可能なスチームと凝縮水とに気液分離する装置である。気液分離器５６には、再利用可能なスチームを低圧スチームライン２６に戻すためのスチーム戻りライン５９と、凝縮水を復水ライン６３へと排出する凝縮水ライン５７とを設ける。低圧スチームライン２６には、廃熱回収ボイラ（図示省略）で発生したスチームを当該ラインへ供給する補助ライン６４を適宜設けることができる。凝縮水ライン５７には、気液分離器５６内の凝縮水の液面の高さに応じて開閉が調節可能なバルブ５８を設ける。
【００２８】
以上の構成によれば、先ず、スチームリフォーマ１０の反応管１１に、天然ガスとボイラ（図示省略）からスチームとを、原料供給ライン１４及びスチーム供給ライン１５を介してそれぞれ供給する。スチームは、反応管内の触媒上に炭素の析出を抑えるため、天然ガス中の水素と比べて、モル比で２以上の割合で供給することが好ましい。
【００２９】
また、スチームリフォーマ１０の燃焼部（図示省略）には、燃料供給ライン１６を介して燃料を供給する。燃焼部で燃料が空気とともに燃焼され、反応管１１を約８００℃〜約９００℃の温度に加熱する。燃焼部で発生した二酸化炭素を含む燃焼排ガスは、約１０００℃の温度を有し、廃熱回収部１２において熱回収が行われた後、煙突１３から大気へと放出される。
【００３０】
一方、反応管１１に供給された天然ガス及びスチームは、反応管１１内で水蒸気改質反応によって改質ガスに転換される。改質ガスは約８００〜９００℃の温度を有しており、改質ガス供給ライン１８を介して、先ず、高圧スチーム用熱交換器２３に導入される。高圧スチーム用熱交換器２３では、改質ガスでボイラ水などを加熱して、例えば約２００℃以上の温度およびその飽和蒸気圧力を有する高圧スチームを発生させ、改質ガスから熱回収を行う。高圧スチームは、高圧スチームライン２４を介して所定の用途の設備へと送られる。
【００３１】
改質ガスは、高圧スチーム用熱交換器２３での熱回収によって、例えば約２００〜３００℃の温度となった後、低圧スチーム用熱交換器２５に導入される。低圧スチーム用熱交換器２５では、改質ガスは、ボイラ水などを加熱して、例えば約１００〜１８０℃の温度、好ましくは約１００〜１５０℃の温度およびその飽和蒸気圧力を有する低圧スチームを発生させ、熱回収を行う。この熱回収によって約１００〜１８０℃の温度となった改質ガスは、冷却水やエアークーラーによりさらに冷却され、コンプレッサ２２に導入される。コンプレッサ２２では、改質ガスをメタノール合成反応に適した温度（例えば２００℃前後）にした後、メタノール合成塔３０に供給する。
【００３２】
メタノール合成塔３０では、上記の式３および式４の反応により、改質ガスおよび二酸化炭素ガスからメタノールが合成される。また、メタノール合成反応は発熱反応であることから、メタノール合成塔３０では発熱エネルギーによって、約２５０℃の温度およびその飽和蒸気圧力を有する中圧スチームを発生させることができる。メタノール合成塔３０で合成したメタノールは、水を含有する粗メタノールとして、メタノール供給ライン３１を介してガソリン合成塔４０に供給する。また、中圧スチームは、中圧スチームライン３２を介して、所定の用途の設備に供給する。
【００３３】
ガソリン合成塔４０では、上記の式５および式６の反応により、メタノールからガソリンが合成される。ガソリン合成反応も発熱反応であることから、ガソリン合成塔４０では発熱エネルギーによって、約２５０℃の温度およびその飽和蒸気圧力を有する中圧スチームを発生させることができる。ガソリン合成塔４０で合成したガソリンは、ガソリン供給ライン４１を介して貯蔵設備（図示省略）に供給する。また、中圧スチームは、中圧スチームライン４２を介して、所定の用途の設備に供給する。
【００３４】
次に、低圧スチームライン２６を流れる低圧スチームは、図２に示すように、低圧スチーム抽出ライン５１を介して、その一部を過熱器５０に導入する。そして、中圧スチームライン３２を流れる中圧スチームの一部を、中圧スチーム抽出ライン５３を介して過熱器５０に導入し、低圧スチームを過熱する。この過熱によって、低圧スチームの温度を、飽和蒸気温度よりも例えば約５０〜１００℃上昇させることができる。このように過熱した低圧スチームは、過熱スチーム供給ライン５２を介して、低圧スチームタービン６０に供給する。低圧スチームタービン６０では、過熱した低圧スチームを膨張させて、その運動エネルギーでタービンを駆動し、それより発電機６１で発電を行う。
【００３５】
ここで、低圧スチームタービン６０に供給される低圧スチームは、上記のように過熱されていることから、低圧スチームタービン出口側の湿り度が少なくでき、低い真空度の蒸気圧力まで膨張されることができ、比エンタルピーが高くでき、低圧スチームタービン６０の出力を大幅に改善することができる。低圧スチームタービン６０で使用されたスチームは、復水器６２で復水した後、復水ラインを介して蒸気系へとリサイクルされる。
【００３６】
一方、過熱器５０で使用された中圧スチームは、排スチームライン５４を介して気液分離器５６に供給される。気液分離器５６では、過熱に使用され、温度が低下した中圧スチームを低圧スチームの圧力まで低下させて、再利用可能なスチームと凝縮水とに気液分離する。凝縮水は、凝縮水ライン５７を介して復水ラインへ排出する。スチームは、スチーム戻りライン５９を介して低圧スチームライン２６へ供給し、過熱器５０で過熱して低圧スチームタービン６０での発電に再利用することができる。
【００３７】
また、過熱器５０に替えて、図２に示すように、中圧スチームライン３２に、ライン中を流れる中圧スチームの一部を抽出して、低圧スチーム抽出ライン５１を流れる低圧スチームに混合するためのスチーム混合ライン６８を設けることでも、低圧スチームを過熱することができる。このような構成によれば、低圧スチームの温度を、飽和蒸気温度よりも約５０〜１００℃上昇させることができる。もちろん、このスチーム混合ライン６８の構成は、過熱器５０とともに使用してもよい。スチーム混合ライン６８に開閉バルブ６９を設けることで、必要に応じ、過熱器５０による熱交換とスチーム混合ライン６８による混合の各過熱手段を選択することができる。
【００３８】
なお、図１では、ガソリン合成塔４０を示したが、ガソリン合成塔４０に替えて、式５のＤＭＥ合成反応までで留めてＤＭＥを製造するＤＭＥ合成塔を設けることもできる。ＤＭＥ合成反応も発熱反応であるので、ＤＭＥ合成塔で中圧スチームを発生させることができる。また、図１のメタノール合成塔３０およびガソリン合成塔４０に替えて、フィッシャートロプシュ法による合成塔を設け、改質ガスからディーゼル燃料を得ることもできる。フィッシャートロプシュ合成反応も発熱反応であるので、この場合でも中圧スチームを発生させることができる。
【００３９】
また、本発明において、低圧スチームを過熱する熱源は、メタノール合成塔やガソリン合成塔の中圧スチームの熱に限られず、例えば、スチームリフォーマの改質ガスや排ガスの熱を利用することもできる。図２に替える構成として、スチームリフォーマの改質ガスを利用する場合の構成を図３に、スチームリフォーマの排ガスを利用する場合の構成を図４に示す。なお、図３および図４では、図２と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
図３に示すように、スチームリフォーマの改質ガスを過熱の熱源として利用する場合、過熱器７０は、低圧スチームライン２６から低圧スチームの一部を過熱器７０へと流す低圧スチーム抽出ライン７１と、過熱器７０で過熱された低圧スチームを低圧スチームタービン６０へと流す過熱スチーム供給ライン７２と、改質ガス供給ライン２１から改質ガスの一部を過熱源として過熱器７０へと流す改質ガス抽出ライン７３と、過熱器７０で使用された改質ガスが流れる改質ガス排出ライン７４とを設ける。改質ガス供給ライン２１への改質ガス抽出ライン７３の接続位置は、図１に示すスチームリフォーマ１０と高圧スチーム用熱交換器２３との間に設けても、高圧スチーム用熱交換器２３と低圧スチーム用熱交換器２５との間に設けてもよい。改質ガス排出ライン７４は、図１に示すコンプレッサ２２へ接続する。また、改質ガス排出ライン７４には、過熱に使用された改質ガスから凝縮水を除去するための気液分離器７５を設ける。
【００４１】
このような構成によれば、低圧スチームライン２６を流れる低圧スチームは、低圧スチーム抽出ライン７１を介して、その一部を過熱器７０に導入する。そして、改質ガス供給ライン２１を流れる改質ガスの一部を、改質ガス抽出ライン７３を介して過熱器７０に導入し、低圧スチームを過熱する。この過熱によって、低圧スチームの温度を、飽和蒸気温度よりも例えば約５０〜１５０℃上昇させることができる。このように過熱した低圧スチームは、過熱スチーム供給ライン７２を介して、低圧スチームタービン６０に供給する。低圧スチームタービン６０では、上述したようにタービンを駆動し、それより発電機６１で発電を行う。このような構成でも、上記と同様に、低圧スチームタービン６０の出力を大幅に改善することができるとともに、低圧スチームタービン６０で使用されたスチームのタービン出口側の湿り度を改善することができる。
【００４２】
一方、過熱器７０で使用された改質ガスは、改質ガス排出ライン７４を介して気液分離器７５に導入される。そして、気液分離器７５で凝縮水を分離した後、図１に示すコンプレッサ２２を介してメタノール合成塔３０へメタノール合成反応の原料として供給される。
【００４３】
図４に示すように、スチームリフォーマの排ガスを過熱の熱源として利用する場合、過熱器８０は、スチームリフォーマ１０の廃熱回収部１２に設ける。また、過熱器８０は、低圧スチームライン２６から低圧スチームの一部を過熱器８０へと流す低圧スチーム抽出ライン８１と、過熱器８０で過熱された低圧スチームを低圧スチームタービン６０へと流す過熱スチーム供給ライン８２とを設ける。
【００４４】
このような構成によれば、低圧スチームライン２６を流れる低圧スチームは、低圧スチーム抽出ライン８１を介して、その一部を過熱器８０に導入する。そして、スチームリフォーマ１０の廃熱回収部１２を流れる排ガスによって低圧スチームを過熱する。この過熱によって、低圧スチームの温度を、飽和蒸気温度よりも例えば約５０〜１５０℃上昇させることができる。このように過熱した低圧スチームは、過熱スチーム供給ライン８２を介して、低圧スチームタービン６０に供給する。低圧スチームタービン６０では、上述したようにタービンを駆動し、それより発電機６１で発電を行う。このような構成でも、上記と同様に、低圧スチームタービン６０の出力を大幅に改善することができるとともに、低圧スチームタービン６０で使用されたスチームの湿り度を改善することができる。
【実施例】
【００４５】
図２〜図４に示す各実施の形態について、過熱により得られるスチームタービン供給蒸気のシミュレーションを行った。その結果を表１に示す。過熱対象となる低圧スチームは、いずれの実施形態でも、温度１４３℃、圧力３ｋｇ／ｃｍ２Ｇ、流量１１４．３トン／ｈとした。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
図２や図４によれば、過熱により温度２１０℃、圧力３ｋｇ／ｃｍ２Ｇのスチームが得られ、これをタービン発電に用いる場合、６８５ｋｃａｌ／ｋｇから５９０ｋｃａｌ／ｋｇを引いた９５ｋｃａｌ／ｋｇが熱量となるから、タービン出力は１２６２０ｋｗとなる。一方、圧力３ｋｇ／ｃｍ２Ｇの飽和蒸気をタービン発電に用いる場合、６５５ｋｃａｌ／ｋｇから６０８ｋｃａｌ／ｋｇを引いた４７ｋｃａｌ／ｋｇが熱量となるから、タービン出力は６２４０ｋｗとなる。よって、図２や図４のように過熱することで、タービン出力を約２倍にすることができる。
【００４８】
また、メタノール合成塔で生成したメタノールは、通常、蒸留により粗メタノールから水分を除くことが行われる。メタノールからガソリンを合成する反応では、上記の式５および式６に示すように、ガソリンと同時に水が生成することから、図１に示す構成では、メタノール合成塔とガソリン合成塔との間に蒸留塔を設けることを省略することができる。２５００トン／日のメタノールを製造するスチームリフォーマおよびメタノール合成塔のプラントでは、蒸留に約６０×１０６ｋｃａｌの熱量を必要とするが、これを省略した場合、スチームリフォーマの改質ガスの熱交換器によって、３ｋｇ／ｃｍ２Ｇの飽和蒸気を１１４トン／ｈを発生することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  スチームリフォーマ
１１  反応管
１２  廃熱回収部
１３  煙突
１４  原料供給ライン
１５  スチーム供給ライン
１６  燃料供給ライン
２１  改質ガス供給ライン
２２  コンプレッサ
２３  高圧スチーム用熱交換器
２４  高圧スチームライン
２５  低圧スチーム用熱交換器
２６  低圧スチームライン
３０  メタノール合成塔
３１  メタノール供給ライン
３２  中圧スチームライン
４０  ガソリン合成塔
４１  ガソリン供給ライン
４２  中圧スチームライン
５０、７０、８０  過熱器
５１、７１、８１  低圧スチーム抽出ライン
５２、７２、８２  過熱スチーム供給ライン
５３  中圧スチーム抽出ライン
５４  排スチームライン
５５  バルブ
５６  気液分離器
５７  凝縮水ライン
５８  バルブ
５９  スチーム戻りライン
６０  低圧スチームタービン
６１  発電機
６２  復水器
６３  復水ライン
７３  改質ガス抽出ライン
７４  改質ガス排出ライン
７５  気液分離器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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