(57)【要約】      （修正有）【課題】  操業トラブルの原因なる水素化熱分解装置内でのすすの発生を防ぎ、生成物（ガス・オイル）を軽質化する方法および装置を提供する。【解決手段】  下段２が高温ガス化炉で上段１が水素化熱分解炉である二段構造の石炭の水素化熱分解装置を用い、高温ガス化炉２において、炭素質原料を酸素、または、酸素および水蒸気と共にガス化バーナー５を介して吹き込み、部分酸化反応を起こさせることによって高温ガスを発生させた後、その高温ガスを直ちに水素化熱分解炉１へ導入し、熱分解ガス化を行う反応炉において、水素ノズル４を石炭吹き込みノズル３の下方に設置するか、および／または、石炭吹き込みノズルを二重管として石炭吹き込みノズルの外側に水素ノズルを設置し、水素ノズルより水素含有ガスを投入する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下段が高温ガス化炉で上段が水素化熱分解炉である二段構造の石炭の水素化熱分解装置において、該水素化熱分解炉の側壁に、上方から順に、石炭吹き込みノズル、水素ノズルを設けることを特徴とする石炭の水素化熱分解装置。
【請求項２】
下段が高温ガス化炉で上段が水素化熱分解炉である二段構造の石炭の水素化熱分解装置において、該水素化熱分解炉の側壁に、石炭吹き込みノズルを内側管とし、水素ノズルを外側管とする二重管を設けることを特徴とする石炭の水素化熱分解装置。
【請求項３】
前記水素化熱分解炉の側壁において、前記二重管の下方に、更に、下段水素ノズルを設けることを特徴とする請求項２に記載の石炭の水素化熱分解装置。
【請求項４】
請求項１に記載の石炭の水素化熱分解装置を用い、高温ガス化炉において、炭素質原料を酸素または酸素および水蒸気と共に吹き込み、水素、一酸化炭素、水蒸気および二酸化炭素を主成分とするガス化ガスを発生させ、該ガス化ガスを上記水素化熱分解炉に導入し、水素ノズルから該ガス化ガスよりも低い温度の水素リッチガスを投入して混合ガスとし、該混合ガス中に上記石炭吹き込みノズルから石炭を投入して、ガス、オイルおよびチャーを生成することを特徴とする石炭の水素化熱分解方法。
【請求項５】
請求項２に記載の石炭の水素化熱分解装置を用い、高温ガス化炉において、炭素質原料を酸素または酸素および水蒸気と共に吹き込み、水素、一酸化炭素、水蒸気および二酸化炭素を主成分とするガス化ガスを発生させ、該ガス化ガスを上記水素化熱分解炉に導入し、内側管の石炭吹き込みノズルから石炭を、外側管の水素ノズルから水素ガスを同時に投入して、ガス、オイルおよびチャーを生成することを特徴とする石炭の部分水素化熱分解方法。
【請求項６】
請求項３に記載の石炭の水素化熱分解装置を用い、高温ガス化炉において、炭素質原料を酸素または酸素および水蒸気と共に吹き込み、水素、一酸化炭素、水蒸気および二酸化炭素を主成分とするガス化ガスを発生させ、該ガス化ガスを上記水素化熱分解炉に導入し、下段水素ノズルから該ガス化ガスよりも低い温度の水素リッチガスを投入して混合ガスとし、該混合ガス中に、二重管の内側管の石炭吹き込みノズルから石炭を、外側管の水素ノズルから水素リッチガスを同時に投入して、ガス、オイルおよびチャーを生成することを特徴とする石炭の水素化熱分解方法。
【請求項７】
前記混合ガスが６００℃以上１４００℃以下であることを特徴とする請求項４、５または６に記載の石炭の水素化熱分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭を水素雰囲気下において、急速に水素化熱分解、ガス化させて、ガス、オイル、チャーを製造する装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在まで、石炭を高温高圧下において水素と反応させて、直接メタンを始めとする炭化水素ガス、および、ベンゼン、トルエン、キシレン（ＢＴＸ）を始めとするオイルを製造する石炭水添ガス化または水素化熱分解と呼ばれるプロセスがいくつか提案されている。
【０００３】
特許文献１において、石炭、チャーおよび炭素質原料の酸素によるガス化で生じる高温ガス中に、水素ガスを混合し、水素濃度を高めたガス雰囲気中に石炭を吹き込み、石炭の急速加熱・熱分解反応を気流層で行わせ、特に、ＢＴＸを高収率で得ることが可能であり、かつ、設備のイニシャルコストを低減し、熱補給の必要がない高い熱効率の石炭水素化熱分解方法が示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２２８９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１において提案されているプロセスは、ＢＴＸを始めとするオイルを高い収率で製造することが可能であり、かつ、設備のイニシャルコストを低減し、熱補給のない高い熱効率の石炭水素化熱分解方法である。
【０００６】
これらの方法においては、高温ガス化炉から発生する高温のガス化ガスと水素化熱分解炉に投入された石炭が混合される際に、部分的に石炭から発生した揮発分の温度が上がり過ぎるために揮発分の分解が進み過ぎて、有用なオイルや炭化水素ガスとならずに、すすが発生する場合があった。
【０００７】
すすが発生すると、有用なオイルや炭化水素ガスが減少するだけでなく、すすの水素化熱分解炉内や配管内での付着や生成するオイルへの混入などのトラブル原因となる。
【０００８】
特許文献１では、水素化熱分解炉に投入される水素リッチガスの投入口である水素ノズルの位置については、特に記述はない。
【０００９】
水素化熱分解炉では、石炭から発生した揮発分が水素と反応するものであるが、石炭が熱分解して揮発分が発生する速度が速く、水素ノズルの位置が適当でない場合には、生成揮発分とその揮発分を水素化するための水素の混合が、十分に行われない場合があった。
【００１０】
本発明の目的は、水素化熱分解炉内において生成する揮発分の過度の分解を防ぎ、オイルや炭化水素ガス収率の向上や操業トラブルを防ぐことと、水素化熱分解炉内において生成する揮発分を速やかに水素化反応させ、オイルや炭化水素ガス収率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる問題を解決するため、本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
【００１２】
（１）下段が高温ガス化炉で上段が水素化熱分解炉である二段構造の石炭の水素化熱分解装置において、該水素化熱分解炉の側壁に、上方から順に、石炭吹き込みノズル、水素ノズルを設けることを特徴とする石炭の水素化熱分解装置。
【００１３】
（２）下段が高温ガス化炉で上段が水素化熱分解炉である二段構造の石炭の水素化熱分解装置において、該水素化熱分解炉の側壁に、石炭吹き込みノズルを内側管とし、水素ノズルを外側管とする二重管を設けることを特徴とする石炭の水素化熱分解装置。
【００１４】
（３）前記水素化熱分解炉の側壁において、前記二重管の下方に、更に、下段水素ノズルを設けることを特徴とする前記（２）に記載の石炭の水素化熱分解装置。
【００１５】
（４）前記（１）に記載の石炭の水素化熱分解装置を用い、高温ガス化炉において、炭素質原料を酸素または酸素および水蒸気と共に吹き込み、水素、一酸化炭素、水蒸気および二酸化炭素を主成分とするガス化ガスを発生させ、該ガス化ガスを上記水素化熱分解炉に導入し、水素ノズルから該ガス化ガスよりも低い温度の水素リッチガスを投入して混合ガスとし、該混合ガス中に上記石炭吹き込みノズルから石炭を投入して、ガス、オイルおよびチャーを生成することを特徴とする石炭の水素化熱分解方法。
【００１６】
（５）前記（２）に記載の石炭の水素化熱分解装置を用い、高温ガス化炉において、炭素質原料を酸素または酸素および水蒸気と共に吹き込み、水素、一酸化炭素、水蒸気および二酸化炭素を主成分とするガス化ガスを発生させ、該ガス化ガスを上記水素化熱分解炉に導入し、内側管の石炭吹き込みノズルから石炭を、外側管の水素ノズルから水素ガスを同時に投入して、ガス、オイルおよびチャーを生成することを特徴とする石炭の部分水素化熱分解方法。
【００１７】
（６）前記（３）に記載の石炭の水素化熱分解装置を用いて、高温ガス化炉において、炭素質原料を酸素または酸素および水蒸気と共に吹き込み、水素、一酸化炭素、水蒸気および二酸化炭素を主成分とするガス化ガスを発生させ、該ガス化ガスを上記水素化熱分解炉に導入し、下段水素ノズルから該ガス化ガスよりも低い温度の水素リッチガスを投入して混合ガスとし、該混合ガス中に、二重管の内側管の石炭吹き込みノズルから石炭を、外側管の水素ノズルから水素リッチガスを同時に投入して、ガス、オイルおよびチャーを生成することを特徴とする石炭の水素化熱分解方法。
【００１８】
（７）前記混合ガスが６００℃以上１４００℃以下であることを特徴とする前記（４）、（５）または（６）に記載の石炭の水素化熱分解方法。
【００１９】
本発明における炭素質原料とは、石炭、または、石炭に加えて、チャー、天然ガス、石油残渣、廃プラスチック、バイオマスの少なくとも１種を含むものをいう。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、水素化熱分解炉内において生成する揮発分の過度の分解を防ぎ、生成ガスの発熱量の上昇、オイルや炭化水素ガス収率の上昇が可能となる。また、本発明により、水素化熱分解炉内において生成する揮発分の水素化反応が促進され、軽質なオイル収率の増加、メタンなど軽質な炭化水素ガス収率を増加させることが可能となる。
【００２１】
さらに、本発明により、発生するすすを低減させることで、すすの水素化熱分解炉や配管内での付着を防ぐことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を詳細に説明する。図１に、水素化熱分解炉の側壁に、上方から順に、石炭吹き込みノズル、水素ノズルを設置したケースのプロセスフローシートを示す。
【００２３】
高温ガス化炉２に、炭素質原料１２を、酸素１３、または、酸素１３および水蒸気１４と共にガス化バーナー５を介して吹き込み、発生した水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気を主成分とするガス化ガス１５は、スロート２２を介して高温ガス化炉２と直結している水素化熱分解炉１へ導入される。なお、本発明において、スロート２２は、水素化熱分解炉１に含まれる。
【００２４】
導入されたガス化ガス１５は、水素ノズル４から導入される水素リッチガス２０によって水素濃度が高められ、その混合ガス２５中に、微粉砕された石炭１１が石炭吹き込みノズル３より投入される。投入された石炭３は、混合ガス２５により加熱され熱分解され、ガス、オイルおよびチャーが生成する。
【００２５】
次に、水素リッチガス２０について説明する。上記チャーは、サイクロン６で回収され、回収したチャーの気流搬送設備であるチャーリサイクル設備９を通し、炭素質原料１２および酸素１３と共に、ガス化バーナー５を介して高温ガス化炉２に投入されてガス化される。
【００２６】
チャー分離後のガスおよびオイルは、熱回収設備７で熱回収された後、精製設備８でオイル１７が分離される。生成ガス１８は、一部がリサイクルガス１９となり、水素転換設備１０で水素濃度が高められた水素リッチガス２０となり、水素ノズル４を介して水素化熱分解炉１に投入される。
【００２７】
水素リッチガス２０には、水素成分が５０ｖｏｌ％以上含まれ、その他の成分として、一酸化炭素、二酸化炭素等を含む。また、水素を５０ｖｏｌ％以上含むガスであれば、上記の製造方法に限定されず、水素リッチガスとして使用可能である。
【００２８】
ここで、高温ガス化炉２の温度は、一般的に石炭に含まれる灰分の融点以上で操業され１５００℃程度、好ましくは１２００〜１７００℃である。また、水素化熱分解炉の温度は、生成するオイル１７の量や性状、生成ガス１８の量や組成を考慮して決定されるが、６００℃から１１００℃程度である。
【００２９】
水素化熱分解炉１内の水素濃度は、３０ｖｏｌ％以上あれば、水素化の影響が生成物（オイル・ガス）に影響を与えることが可能となる。
【００３０】
水素リッチガス２０を投入する水素ノズル４の位置は、水素化熱分解炉１において、石炭吹き込みノズル３の設置位置より下方に、すなわち、石炭吹き込みノズル３と高温ガス化炉２の間に設置する。
【００３１】
高温ガス化炉からのガス化ガス１５は、水素ノズル４から投入されるガス化ガス１５よりも低い温度の水素リッチガス２０と混合され、生じた混合ガス２５の温度を、ガス化ガス１５の温度よりも下げることが可能となる。
【００３２】
これにより、１５００℃程度の高温のガス化ガス１５が直接石炭粒子と接触することを避けることができ、石炭から発生する揮発分と水素の反応を抑制し、過度に熱分解が進んですすが発生することを防止できる。
【００３３】
混合ガスの温度は、１４００℃を超えるとすすが発生し始めること、および、６００℃以下の低温では水素化熱分解反応が進行しないことから、６００℃以上１４００℃以下とすることが好ましい。なお、混合ガス温度の調整は、水素リッチガスの投入流量を制御して行う。
【００３４】
図２に、水素化熱分解炉の側壁に、上方から順に、石炭吹き込みノズル、水素ノズルを設置したケースでの石炭の水素化熱分解装置の概略を示す。本装置は、水素化熱分解炉１、高温ガス化炉２、および、両者を接続するスロート２２で主に構成される。
【００３５】
高温ガス化炉２には、炭素質原料１２を酸素１３、または、酸素１３および水蒸気１４とともに供給するための、１本または複数本のガス化バーナー５が設置されている。
【００３６】
炭素質原料１２に含まれる灰分は、１５００℃程度の高温により溶融状態のスラグ２１となるため、高温ガス化炉２の下部から排出できるように、スラグタップ２３およびスラグ２１を捕集する水槽２４を設けることが好ましい。生成したガス化ガス１５は、スロート２２を通って水素化熱分解炉１に導入される。
【００３７】
水素化熱分解炉１では、高温のガス化ガス１５が水素ノズル４を通じて投入された水素リッチガス２０と混合されて、ガス化ガス１５よりも低温の混合ガス２５とした後、石炭吹き込みノズル３を通じて投入された石炭と接触させる必要があるため、水素ノズル４は、石炭ノズル３の位置の下方に設置する。
【００３８】
設置位置は、高温ガス化炉２の操業に影響を与えないという点から、スロート２２の上部から石炭ノズル３の間であることが好ましい。
【００３９】
水素リッチガス２０は、全量を水素ノズル４から投入しても良いが、石炭１１を撹拌する効果を付与するため、一部を、石炭吹き込み口３近傍の上方または水平位置に、別に、水素ノズルを設けても良い。
【００４０】
図３に、水素化熱分解炉の側壁に二重管を設けたケースのフローシートを示す。図１のケースと同様に、高温ガス化炉２において発生した水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気を主成分とするガス化ガス１５は、スロートを介して高温ガス化炉２と直結している水素化熱分解炉１へ導入される。
【００４１】
導入されたガス化ガス１５中に、二重管３０の内側管である石炭吹き込みノズル３から、気流搬送によって、微粉砕された石炭１１が投入され、水素化熱分解炉１内で混合されて、熱分解反応により、石炭１１から揮発分が放出される。
【００４２】
同時に、二重管３０の外側管である水素ノズル４から水素リッチガス２０が投入され、石炭１１から放出された揮発分と、即座に混合される。この即座の混合により、揮発分の水素化が促進され、生成するオイルの軽質化が進行し、生成ガス中の軽質炭化水素の量も増加する。
【００４３】
石炭を気流搬送する際の搬送ガスとしは、一般に、窒素などの不活性ガスを用いる。固体のチャーも生成するが、サイクロン６で回収し、気流搬送設備であるチャーリサイクル設備９により、ガス化バーナー５を介して高温ガス化炉２に投入されガス化される。チャー分離後のガス、オイルは、熱回収設備で熱回収された後、精製設備８でオイル１７が分離される。
【００４４】
生成ガス１８は、一部がリサイクルガス１９となり、水素転換設備１０で水素濃度が高められた水素リッチガス２０となり、水素ノズル４を介して水素化熱分解炉１に投入される。
【００４５】
ここで、高温ガス化炉２は、一般的に、石炭に含まれる灰分の融点以上の温度で操業される。操業温度は、１５００℃程度、好ましくは１２００〜１７００℃である。また、水素化熱分解炉の温度は、生成するオイル１７の量や性状、生成ガス１８の量や組成を考慮して決定されるが、６００℃から１１００℃程度である。
【００４６】
水素化熱分解炉１内の水素濃度は、３０ｖｏｌ％以上あれば水素化の影響が、生成物（オイル、ガス）に影響を与えることが可能となる。
【００４７】
ここで、水素化熱分解炉１に投入される石炭から発生した揮発分に対して、発生後速やかに水素と接触させることが生成物（オイル、ガス）の軽質化を促進させること、また、石炭は水素化熱分解炉１に投入されるとほぼ瞬時に昇温し揮発分を放出することから、投入された石炭に対して可能な限り素早く水素を接触させることが重要である。
【００４８】
そのための手段として、石炭吹き込みノズル３と水素ノズル４を二重管構造とし、内側管である石炭吹き込みノズル３から石炭を投入し、かつ、外側管である水素ノズル４からの水素リッチガス２０を同時に投入することにより、石炭と水素リッチガスを速やかに混合し水素化熱分解反応を促進することが可能となる。
【００４９】
固体粒子である石炭を気流搬送で水素化熱分解炉１吹き込むことから、搬送の安定性を確保するために石炭を内側管から投入することが好ましい。
【００５０】
図４に、水素化熱分解炉の側壁に二重管を設けたケースでの石炭の水素化熱分解装置の概略を示す。本装置は、水素化熱分解炉１、高温ガス化炉２およびそれらを接続するスロート２２で構成され、高温ガス化炉には、１本または複数本のガス化バーナー５が設置されている。
【００５１】
ガス化バーナー５からは、石炭等の炭素質原料１２および／またはチャー１６が、酸素１３、水蒸気１４とともに供給される。石炭等の炭素質原料１２やチャーに含まれる灰分は、溶融状態のスラグ２１としてスラグタップ２３から排出される。生成したガス化ガス１５は、スロート２２を通って水素化熱分解炉１に導入される。
【００５２】
水素化熱分解炉１では、高温のガス化ガス１５と、二重管３０の内側管である石炭吹き込みノズル３を通じて投入された石炭とが混合される。また、それと同時に、二重管３０の外側管から、水素化のための水素リッチガス２０が投入される。
【００５３】
水素の投入を石炭吹き込みノズルの近傍としたことで、水素化熱分解炉内で、石炭の揮発分が、発生後速やかに水素リッチガス２０と混合することが可能となり、生成物の軽質化にとって重要な、発生直後での水素による揮発分の安定化が可能となる。
【００５４】
図５に、水素化熱分解炉の側壁において、二重管３０の下方に、更に、下段水素ノズル２６を設けたケースでの石炭の水素化熱分解装置の概略を示す。本装置は、水素化熱分解炉１、高温ガス化炉２および両者を接続するスロート２２で主に構成される。
【００５５】
高温ガス化炉２には、炭素質原料１２を酸素１３、または、酸素１３および水蒸気１４とともに供給するための、１本または複数本のガス化バーナー５が設置されている。
【００５６】
炭素質原料１２に含まれる灰分は、１５００℃程度の高温により溶融状態のスラグ２１となるため、高温ガス化炉２の下部から排出できるように、スラグタップ２３およびスラグ２１を捕集する水槽２４を設けることが好ましい。
【００５７】
生成したガス化ガス１５は、スロート２２を通って水素化熱分解炉１に導入される。水素化熱分解炉１では、高温のガス化ガス１５が下段水素ノズル２６を通じて投入された水素リッチガス２０と混合されて、ガス化ガス１５よりも低温の混合ガス２５とした後、石炭吹き込みノズル３を通じて投入された石炭と接触させる必要があるため、下段水素ノズル２６は、石炭ノズル３の位置の下方に設置する。
【００５８】
上記下段水素ノズル２６の位置は、高温ガス化炉２の操業に影響を与えないという点から、スロート２２の上部から石炭ノズル３の間であることが好ましい。水素化熱分解炉１では、更に混合ガス２５と、二重管の内側管である石炭吹き込みノズル３を通じて投入された石炭とが混合される。また、それと同時に二重管の外側管から水素化のための水素リッチガス２０が投入される。
【００５９】
水素の投入を石炭吹き込みノズルの近傍としたことで、水素化熱分解炉内で、石炭の揮発分が、発生後速やかに水素リッチガス２０と混合することが可能となり、生成物の軽質化にとって重要な、発生直後での水素による揮発分の安定化が可能となる。
【実施例】
【００６０】
（実施例１）
石炭処理量８００ｋｇ／ｈの装置を用いた本発明の実施例（上方から順に、石炭吹き込みノズル、水素ノズルを設置したケース）を、以下に示す。
【００６１】
高温ガス化炉には、石炭５００ｋｇ／ｈ、酸素３１０Ｎｍ3／ｈ、水蒸気５０ｋｇ／ｈを投入する。高温ガス化炉内の圧力は２５ＭＰａである。一方、水素化熱分解炉の直径は２５ｃｍ、高さは直胴部で３．３ｍであり、石炭吹き込みノズルが、水素化熱分解炉の直胴部の下端より上方０．１ｍの場所に、対向して２カ所設置されている。
【００６２】
高温ガス化炉、水素化熱分解炉で使用する石炭は、粒径４０μｍ程度に微粉砕したものである。高温ガス化炉で石炭は部分酸化されて、水素２２％、ＣＯ４２％、ＣＯ2９％、Ｈ2Ｏ１３％、Ｎ2１４％のガス化ガス１１７０Ｎｍ3／ｈが発生する。ガス化ガスの温度は１５５０℃である。
【００６３】
水素化熱分解炉では、ガス化ガス中に、石炭吹き込みノズルを通して石炭３００ｋｇ／ｈを混合するが、その際、その石炭吹き込みノズルより下部に設けた水素ノズルより、水素ガス１８５Ｎｍ3／ｈを投入した。その結果、スロートで１５００℃を超えていたガス化ガス温度は約１３５０℃程度に低下し、その後、石炭と混合した。
【００６４】
その結果、水素化熱分解炉内温度は８００℃となり、水素化熱分解炉出口で、１６８５Ｎｍ3／ｈのガス、７０ｋｇ／ｈのチャー、２７ｋｇ／ｈのオイルが生成した。オイルは、ベンゼンおよびナフタレンを主成分としており、ベンゼンおよびナフタレン発生量は、１７．０ｋｇ／ｈとなった。
【００６５】
また、生成ガス中の軽質炭化水素ガス（メタン、エタン、エチレン）の収率（水素化熱分解炉に投入した石炭に対する質量割合）は合計１８質量％となった。
【００６６】
本実施例においては、高温ガス化炉と水素化熱分解炉をつなぐスロートの上端２カ所に直径２０ｍｍの孔を設け、水素ノズルとした。連続２００時間の操業において、トラブルの原因となるすすの発生による、水素化熱分解炉内の付着物は見られなかった。以上の結果を表１に示す。
【００６７】
（実施例２）
石炭処理量８００ｋｇ／ｈの装置を用いた本発明の実施例（二重管を設けたケース）を、以下に示す。高温ガス化炉には、石炭５００ｋｇ／ｈ、酸素３１０Ｎｍ3／ｈ、水蒸気５０ｋｇ／ｈを投入する。高温ガス化炉内の圧力は２５ＭＰａである。
【００６８】
一方、水素化熱分解炉の直径は２５ｃｍ、高さは直胴部で３．３ｍであり、石炭吹き込みノズルが、水素化熱分解炉の直胴部の下端より上方０．１ｍの場所に対向して２カ所設置されていて、その石炭吹き込み口を同軸として、水素ノズルが設置されている。
【００６９】
高温ガス化炉、水素化熱分解炉で使用する石炭は、粒径４０μｍ程度に微粉砕したものである。高温ガス化炉で、石炭は部分酸化されて、水素２２％、ＣＯ４２％、ＣＯ2９％、Ｈ2Ｏ１３％、Ｎ2１４％のガス化ガス１１７０Ｎｍ3／ｈが発生する。ガス化ガスの温度は１５５０℃である。
【００７０】
水素化熱分解炉では、ガス化ガス中に石炭吹き込みノズルを通して石炭３００ｋｇ／ｈが混合されるが、その際、石炭吹き込みノズルと同軸二重管として設けた水素ノズルより水素ガス１８５Ｎｍ3／ｈを投入した。その結果、水素化熱分解炉内温度は８００℃となり、水素化熱分解炉出口で１６７０Ｎｍ3／ｈのガス、７４ｋｇ／ｈのチャー、２９ｋｇ／ｈのオイルが生成した。
【００７１】
オイルは、ベンゼンおよびナフタレンを主成分としており、ベンゼンおよびナフタレン発生量は１７．５ｋｇ／ｈとなった。また、生成ガス中のメタン、エタン、エチレンの軽質炭化水素ガス収率（水素化熱分解炉に投入した石炭に対する質量割合）は合計１８質量％となった。連続２００時間の操業において、すすの発生に起因する水素化熱分解炉内での付着物が確認された。以上の結果を表１に示す。
【００７２】
（実施例３）
石炭処理量８００ｋｇ／ｈの装置を用いた本発明の実施例（二重管および下段水素ノズルを設けたケース）を以下に示す。高温ガス化炉には、石炭５００ｋｇ／ｈ、酸素３１０Ｎｍ3／ｈ、水蒸気５０ｋｇ／ｈを投入する。高温ガス化炉内の圧力は２５ＭＰａである。
【００７３】
一方、水素化熱分解炉の直径は２５ｃｍ、高さは直胴部で３．３ｍであり、石炭吹き込みノズルは、水素化熱分解炉の直胴部の下端より上方０．１ｍの場所に、対向して２カ所設置されている。
【００７４】
高温ガス化炉、水素化熱分解炉で使用する石炭は、粒径４０μｍ程度に微粉砕したものである。高温ガス化炉で、石炭は部分酸化されて、水素２２％、ＣＯ４２％、ＣＯ2９％、Ｈ2Ｏ１３％、Ｎ2１４％のガス化ガス１１７０Ｎｍ3／ｈが発生する。ガス化ガスの温度は１５５０℃である。
【００７５】
水素化熱分解炉では、ガス化ガス中に、石炭吹き込みノズルを通して石炭３００ｋｇ／ｈが混合されるが、その際、石炭吹き込みノズルより下部に設けた水素ノズルより水素ガス１２０Ｎｍ3／ｈを、石炭吹き込みノズルと二重管構造とした水素ノズルから６５Ｎｍ3／ｈを投入した。その結果、１５００℃を超えていたガス化ガス温度は約１３９０℃程度に低下し、その後に石炭と混合された。
【００７６】
その結果、水素化熱分解炉内温度は８００℃となり、水素化熱分解炉出口で１６８０Ｎｍ3／ｈのガス、７０ｋｇ／ｈのチャー、２９ｋｇ／ｈのオイルが生成した。オイルは、ベンゼンおよびナフタレンを主成分としており、ベンゼンおよびナフタレン発生量は１７．８ｋｇ／ｈとなった。また、生成ガス中のメタン、エタン、エチレンの軽質炭化水素ガス収率（水素化熱分解炉に投入した石炭に対する質量割合）は合計１８．３質量％となった。
【００７７】
本実施例においては、高温ガス化炉と水素化熱分解炉をつなぐスロートの上端２カ所に直径２０ｍｍの孔を設け、水素ノズルとした。連続２００時間の操業において、トラブルの原因となるすすの発生および炉内での付着はほとんど見られなかった。以上の結果を表１に示す。
【００７８】
（比較例）
水素化熱分解炉において、水素ノズルを、石炭ノズルの上方２０ｃｍの位置に２カ所設置した以外は、本発明の実施例と同一の条件を、水素化熱分解を行った。その結果、チャーの生成量は７４ｋｇ／ｈ、生成ガス中のメタン、エタン、エチレンの軽質炭化水素ガス収率（水素化熱分解炉に投入した石炭に対する質量割合）は合計１６．５質量％となった。
【００７９】
オイル発生量は３０ｋｇ／ｈであったが、ベンゼンおよびナフタレンの発生量は１５．９ｋｇ／ｈであった。また、連続２００時間の操業後に水素化熱分解炉内を調べたところ、すすの付着が確認された。以上の結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
2005162896.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００８１】
前述したように、本発明により、水素化熱分解炉内において生成する揮発分の過度の分解を防ぎ、生成ガスの発熱量の上昇、オイルや炭化水素ガス収率の上昇が可能となる。また、本発明により、水素化熱分解炉内において生成する揮発分の水素化反応が促進され、軽質なオイル収率の増加、メタンなど軽質な炭化水素ガス収率を増加させることが可能となる。
【００８２】
さらに、本発明により、発生するすすを低減させることで、すすの水素化熱分解炉や配管内での付着を防ぐことが可能となる。
【００８３】
したがって、本発明は、産業上の利用可能性の大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に係る、水素ノズルを石炭吹き込みノズルの下方に配設したケースのプロセスフローシートを示す図である。
【図２】上方から順に、石炭吹き込みノズル、水素ノズルを設置したケースでの石炭の水素化熱分解装置の概略を示す図である。
【図３】二重管を設けたケースのプロセスフローシートを示す図である。
【図４】二重管を設けたケースでの石炭の水素化熱分解装置の概略を示す図である。
【図５】二重管の下方に、更に下段水素ノズルを設けたケースにおける石炭の水素化熱分解装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１…水素化熱分解炉
２…高温ガス化炉
３…石炭吹き込みノズル
４…水素ノズル
５…ガス化バーナー
６…サイクロン
７…熱回収設備
８…精製設備
９…チャーリサイクル設備
１０…水素転換設備
１１…石炭
１２…炭素質原料
１３…酸素
１４…水蒸気
１５…ガス化ガス
１６…チャー
１７…オイル
１８…生成ガス
１９…リサイクルガス
２０…水素リッチガス
２１…スラグ
２２…スロート
２３…スラグタップ
２４…水槽
２５…混合ガス
２６…下段水素ノズル
３０…二重管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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