(57)【要約】  炭素質物質の粉末をガス化するシステム及びガス化する方法。本発明のシステムは、炭素質物質反応装置及びガス返送装置を含む。ガス返送装置は、反応装置から下降する冷却及び予備浄化された粗合成ガスの一部を昇圧し、反応装置から上昇する高温の粗合成ガスに混合してその温度を低下させるために使用される。本発明の方法は、ガス化反応装置において炭素質物質及びガス化剤を反応させることにより粗合成ガス及びアッシュ及びスラグを生成させ、高温の粗合成ガスの一部をフライアッシュ及び液状スラグと共に下降させると共に、高温の合成ガスの一部をフライアッシュと共に上昇させることと；下降する高温粗合成ガスを冷却し、予備浄化し、スラグを除去した後、圧縮し、湿潤した粗合成ガスを本発明のシステムに噴射することにより、上昇する高温の粗合成ガスと混合することと；フライアッシュと共に上昇する高温合成ガスの残部を一次冷却器から噴射される低温の湿潤合成ガスと混合することにより冷却し、任意的に降温反応段階に流入させることと；冷却又は降温反応後の粗合成ガスをそのまま上昇させ、上部冷却段階を通過させて再び冷却し、アッシュを除去することにより粗合成ガスを得ることと、を含む。【選択図】図２
2017500434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質物質の粉末をガス化するシステムであって、炭素質物質反応装置及びガス返送装置を含み、前記ガス返送装置は、前記反応装置から下降し、冷却及び予備浄化された後に昇圧された粗合成ガスを、前記反応装置から上昇する高温の粗合成ガスと混合するために使用されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記炭素質物質反応装置は、気化反応部、上側ガス導入口及び下側ガス導出口を含む、請求項１に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項３】
前記粗合成ガスの一部又は全部は、前記下側ガス導出口から流出し、冷却及び予備浄化され、導管に沿って流れて前記ガス返送装置を通過することにより昇圧された後、前記反応部から流れて上昇してくる前記粗合成ガスと混合される、請求項２に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項４】
前記炭素質物質反応装置が、ガス化反応部から下降する高温の前記粗合成ガスを冷却及び予備浄化する下部冷却浄化部を更に含み、前記下部冷却浄化部の導入口は前記気化反応部の下側導出口に接続されており、前記下部冷却浄化部の合成ガス導出口は前記下部冷却浄化部の中央よりも上側に設置されている、請求項１に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項５】
前記下部冷却浄化部が、急冷装置、スラグ溜め及びスラグ排出口を更に含む、請求項４に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項６】
前記ガス返送装置は粗粒スラグ分離器及び気体圧縮機を更に含み、前記粗粒スラグ分離器の導入口は下部冷却浄化部の合成ガス導出口に導管で接続されており、前記気体圧縮機は前記冷却された粗合成ガスを昇圧するために使用され、それによって前記ガスの一部又は全部を前記上昇ガスの圧力よりも０．１ＭＰａ〜６ＭＰａ高い圧力で一次冷却装置から又は上流側急冷装置から前記システムに装入することができる、請求項１に記載の炭素質物質のガス末を気化するシステム。
【請求項７】
前記気体圧縮機の数は１〜１０とすることができ、好ましくは２〜５である、請求項６に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項８】
前記炭素質物質反応装置は、前記装置の中央よりも上側に設置されている降温反応部を更に含み、その導入口は前記ガス化反応部の上側導出口に接続されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項９】
前記降温反応部の前記導入口は一次冷却装置を含み、前記一次冷却装置は、前記降温反応部の前記導入口即ち前記ガス化反応部の前記上側導出口に設置されており、それによって前記気体圧縮機により昇圧されている低温高湿の前記粗合成ガスを、アッシュを運ぶ高温の前記上昇粗合成ガス中に噴霧して混合することができ、それによって、アッシュを運ぶ高温の前記上昇粗合成ガスをアッシュが粘性を失うのに十分に低い温度である９００℃〜ｔ２（アッシュの軟化温度）になるまで冷却すると共に、反応物質を補充することによってアッシュに含まれる炭素のガス化反応を前記降温反応部において進行させ、それによって前記合成ガスの水素−炭素比を高めることができる、請求項８に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項１０】
前記炭素質物質反応装置は上部冷却浄化部を更に含み、その導入口は前記降温反応部の上側導出口に接続されている、請求項８に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項１１】
前記上部冷却浄化部は、上流側急冷装置、アッシュ溜め及び合成ガス導出口を含み、前記合成ガス導出口は前記上部冷却部の中央よりも上側に位置し、前記合成ガス導出口の数は１又は１を超えてもよく、好ましくは１〜３である、請求項１０に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項１２】
前記ガス化反応部は、その周囲を囲むように均等に配置された複数のノズルを有し、前記ノズルは、１層又は上下に重なる多層を成すように配置することができ、好ましくは１〜３層を成す、請求項２又は３に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項１３】
炭素質物質の粉末をガス化する方法であって、次に示す段階を含むことを特徴とする方法：
炭素質物質及びガス化剤をガス化反応部において反応させることにより、主成分がＣＯ及びＨ２である粗合成ガスと主成分が無機物質であるアッシュ及びスラグとを生成させ；高温の前記粗合成ガスの一部をフライアッシュ及び液状スラグと共に下降させ、残部を前記フライアッシュと共に上昇させ；
Ｉ：前記アッシュ及びスラグと共に下降させた前記高温の粗合成ガスの一部を冷却及び予備浄化した後、粗粒スラグ分離器に送り；高湿の前記粗合成ガス（その圧力は気体圧縮機によって昇圧されている）を一次冷却装置から又は急冷装置からシステム内に噴射することにより、前記上昇する高温の粗合成ガスと混合し；前記下降する液状スラグを急冷して設備から排出し；
ＩＩ：前記アッシュと共に上昇させた前記高温の粗合成ガスの残部を、前記一次冷却装置から噴霧された低温高湿の前記粗合成ガスと混合することにより前記アッシュが粘性を失うまで６００℃〜ｔ２に冷却し、任意的に降温反応部に流入させ；
好ましくは、炭素転化率を改善すると共に水素−炭素比を高めるために、予備冷却された前記粗合成ガスを前記降温反応部において残留している炭素と更に反応させることができ；
冷却された前記粗合成ガスをそのまま上昇させて上部冷却部に流入させ、再び冷却すると共に前記アッシュを除去し、それによって次のプロセスの要求を満たす前記粗合成ガスを得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素質物質をガス化するシステム及び方法、特に、１日当たり２０００トン超の加圧された微粉炭を処理して合成ガスを製造する大型システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の石油化学工業の発達は大規模生産に焦点があてられている。また、クリーンな石炭ガス化技法を利用した高圧ガス化設備の大型化も進んでいる。しかし、既存のガス化設備にはいずれも未解決の問題が伴う。
【０００３】
単一ノズル方式の石炭ガス化装置は、石炭の搬送の制約から大型化が進んでいない。
【０００４】
合成ガスを上昇流とする方式を利用した複数のノズルを備えるガス化装置の場合は更なる大型化が可能である。しかし、液状シンダが合成ガスの流動方向と逆方向に流動するため、液状シンダがシンダ溜めに落下するとある程度の低温水蒸気が発生することになる。この水蒸気は液状シンダの流動方向と逆方向にも流動し、シンダ排出口を通過してガス化室に流入するため、液状シンダの温度が降下する。従って、液状シンダが均等に落下しなかった場合、通常、液状シンダはシンダ溜めに到達する前に固化してしまう。この固化したシンダを溶融するのに十分な熱が存在しないため、固化したシンダは堆積して最後はシンダ排出口を塞ぎ、最終的には設備の故障を招く。
【０００５】
同様に、合成ガスを下向流とする方式を利用する複数のノズルを備えるガス化装置も更なる大型化が可能である。しかしながら、ガス化室内の空間を十分に利用しようとすると、通常、ノズルはガス化装置の頂部付近にあるガス化室上方に配置されるため、ガス化反応プロセスを実施する間に高温のガス及び液状シンダがガス化装置のガス化室頂部を腐食し続けることになる。この腐食はガス化室頂部の過度の温度上昇（以下、過熱ともいう）を起こすことがあり、それによって安全上の問題が発生する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的の一つは、炭素質物質の粉末をガス化する大規模システムを提供することにある。本発明の他の目的は、炭素質物質の粉末のガス化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、その一様相において、炭素質物質の粉末をガス化するシステムであって、炭素質物質反応装置及びガス返送装置を含み、前記ガス返送装置は、前記反応装置から上昇する高温の粗合成ガスを冷却することを目的として、前記反応装置から下降する粗合成ガスを冷却及び初期浄化した後に昇圧し、上昇する合成ガスに混合するために使用されることを特徴とする、システムを提供する。
【０００８】
下降する粗合成ガスは、主としてスラグによる閉塞を防止するために使用される。同時に、この合成ガスが冷却されて低温高湿となったものを昇圧してから一次冷却装置に供給することにより、上昇する粗合成ガスの温度を低下させるための冷却物質として使用することができる。本発明においては、冷却物質として、水、水ミスト、不活性ガス（ＣＯ２、Ｎ２）を含む水、合成ガスを含む水、合成ガスを使用することもできる。本発明における冷却は、主として、冷却物質との熱交換により達成される。浄化は、主として、ガス及び粒子を分離する重力、慣性力を利用することにより達成される。
【０００９】
温度を低下させるとは、特定量の冷却物質を噴霧することにより、混合後のガスの温度を特定点（例えば、９００℃）まで低下させることを意味し、冷却するとは、過剰量の冷却物質を噴霧することによってガスの熱を十分に交換することにより、冷却前後の温度差が一層大きくなるようにすることを意味する。
【００１０】
浄化には、合成ガスに含まれるダスト及び液滴の除去が含まれる。ダストの除去には水分の除去は含まれない。
【００１１】
本発明のシステムの一実施形態によれば、前記炭素質物質反応装置は、ガス化反応部、上側ガス導出口及び下側ガス導出口を含む。
【００１２】
本発明のシステムの一実施形態によれば、粗合成ガスの一部又は全部が下側ガス導出口から流出し、このガスは冷却及び予備浄化された後、ガスを昇圧するためのガス返送装置に向かう導管内を流れる。次いでこのガスは、反応部から上昇する粗合成ガスと混合される。
【００１３】
本発明のシステムの他の実施形態によれば、本発明の炭素質物質反応装置は、反応装置から下降する高温の粗合成ガスを冷却及び予備浄化するための下部冷却浄化部も含む。下部冷却浄化部の導入口はガス化反応部の下側導出口に接続されており、下部冷却浄化部の合成ガス導出口は下部冷却浄化部の中央よりも上側に配置されている。
【００１４】
下部冷却浄化部の合成ガス導出口は本発明のシステムの下側導出口と同一であってもよい。
【００１５】
本発明のシステムの一実施形態によれば、下部冷却浄化部は、急冷装置、スラグ溜め及びスラグ排出口も含む。
【００１６】
本発明のシステムの一実施形態によれば、前記ガス返送装置は粗粒スラグ分離器及び気体圧縮機を含み、前記粗粒スラグ分離器の導入口は前記下部冷却浄化部の合成ガス導出口に導管で接続されている。前記気体圧縮機は、冷却された粗合成ガスの一部又は全部の圧力を、上昇するガスよりも０．１ＭＰａ〜６ＭＰａ高い圧力に昇圧するために使用され、昇圧されたガスは一次冷却装置又は上流側急冷装置を介して本発明のシステムに装入することができる。
【００１７】
この時点で、圧縮された粗合成ガスは低温である上に一定量の水を含むため、冷却物質として作用することができ、従って、エネルギー消費量を低減すると共に水消費量を最小限に抑えることができる。
【００１８】
本発明のシステムの一実施形態によれば、前記気体圧縮機の数は１〜１０、好ましくは２〜５とすることができる。
【００１９】
本発明のシステムの一実施形態によれば、前記炭素質物質反応装置は、装置中央よりも上側に設置された降温反応部を更に含み、その導入口はガス化反応部の上側導出口に接続されている。
【００２０】
本発明のシステムの一実施形態によれば、前記降温反応部の導入口即ちガス化反応部の上側導出口に一次冷却装置が設置されており、この一次冷却装置により、上昇する高温の粗合成ガス（フライアッシュを運ぶ）中に低温高湿の粗合成ガス（前記気体圧縮機により昇圧されている）を噴霧して混合することができる。こうすることによって、アッシュを運び上昇する高温粗合成ガスをアッシュが粘性を失うのに十分に低い温度であるｔ２（アッシュの軟化温度）まで冷却すると同時に、反応物質を補充することによってアッシュに含まれる炭素のガス化反応を降温反応部において更に進行させ、それによって合成ガスの水素−炭素比を高めることができる。ここで言うアッシュはフライアッシュである。
【００２１】
下部冷却浄化部により浄化された粗合成ガスは、通常、比較的大きなスラグ粒子を含む。このスラグを粗粒スラグ分離器により除去した後、水及び細かいアッシュを運ぶ粗合成ガスを気体圧縮機で圧縮し、一次冷却装置に搬送して冷却物質として作用させる。それにより、このガスは降温反応部に流入する粗合成ガスを冷却することができ、降温反応に関与することができる。
【００２２】
本発明のシステムの一実施形態によれば、前記炭素質物質反応装置は上部冷却浄化部を更に含む。本発明の装置に降温反応部が含まれる形態では、上部冷却浄化部の導入口は降温反応部の上側導出口に接続されている。降温反応部を含まない形態では、上部冷却浄化部の導入口はガス化反応部の上側導出口に接続されている。上部冷却浄化部の導入口はガス返送装置の導出口にも接続されている。
【００２３】
本発明のシステムの一実施形態によれば、前記上部冷却浄化部は、上流側急冷装置、アッシュ溜め及び合成ガス導出口を含む。合成ガス導出口は上部冷却浄化部の中央より上側に位置しており、合成ガス導出口の数は１であっても１を超えてもよく、好ましくは１〜３である。上部冷却浄化装置は、まず合成ガスを急冷し、冷却及び浄化を１回又は複数回行った後、次のプロセスに送り出す。
【００２４】
本発明のシステムの一実施形態によれば、ガス化反応部は、周囲を囲むように配置された（好ましくは均等に配置された）複数本のノズルを有する。前記ノズルは１層又は上下に重なる多層を成すように配置することができ、好ましくは１〜３層を成す。
【００２５】
本発明の他の様相は、炭素質物質をガス化する方法であって、次に示す段階を含むことを特徴とする方法を提供する。
【００２６】
ガス化反応部において炭素質物質及びガス化剤を反応させることにより、主成分がＣＯ及びＨ２である粗合成ガスと主成分が無機物質であるアッシュ及びスラグとを生成する。高温の粗合成ガスの一部はフライアッシュ及び液状スラグと共に下降し、残部はフライアッシュと共に上昇する。
【００２７】
Ｉ：アッシュ及びスラグと共に下降する高温粗合成ガスの一部は冷却及び予備浄化された後、粗粒スラグ分離器に送られ、気体圧縮機により昇圧される。昇圧された高湿粗合成ガスは一次冷却装置又は急冷装置から本発明のシステムに噴射され、上昇する高温粗合成ガスと混合される。下降する液状スラグは急冷され、本発明の設備から抜き出される。
【００２８】
ＩＩ：フライアッシュと共に上昇する高温粗合成ガスの残部は、一次冷却装置から噴霧される低温高湿の粗合成ガスと混合され、アッシュが粘性を失うまで９００℃〜ｔ２に冷却される。同時に、未反応の炭素を降温反応部に流入するＨ２Ｏと確実に更に反応させ、炭素転化率が向上し、水素−炭素比が高くなるようにする。
【００２９】
反応後、冷却された粗合成ガスは上昇を続け、上流側急冷装置を通過して急冷された後、上部冷却部に流入して再び冷却されると同時にアッシュが除去され、次のプロセスの要件を満たす粗合成ガスが得られる。
【００３０】
炭素質物質をガス化する方法の詳細は、次に示す段階を含むことを特徴とする。
【００３１】
本発明の装置の高温（１２００℃〜２０００℃）及び高圧（０．１ＭＰａ〜１１ＭＰａ）環境のガス化反応部に炭素質物質及びガス化剤をノズルを用いて噴霧すると、炭素質物質及びガス化剤は速やかに反応して主成分がＣＯ及びＨ２である粗合成ガスと主成分が無機物質であるアッシュ及びスラグとを生成する。
【００３２】
高温粗合成ガスの一部とアッシュ及びスラグの大部分とは流下して下部一次冷却装置に流入する。冷却及び浄化された粗合成ガスは粗粒スラグ分離器を通過することにより大きなスラグ粒子が除去され、気体圧縮機で昇圧された後、降温反応部に送られる。急冷されたアッシュ及びスラグはスラグ排出口を通じて設備から抜き出される。前記「大部分」とは、例えば、５０％超、好ましくは５５％超、好ましくは６０％超、好ましくは６５％超、好ましくは７０％超、好ましくは７５％超、好ましくは８０％超、好ましくは８５％超等である。
【００３３】
高温粗合成ガスの大部分及び高温のフライアッシュは上昇し、冷却物質と混合されることによって冷却された後、降温反応部に流入する。この段階で、完全に反応していない炭素は補充されたＨ２Ｏと再び反応し、それによって炭素転化率が更に向上し、温度が低下し、水素−炭素比が高くなる。
【００３４】
反応後の粗合成ガスはフライアッシュと共に上昇し、急冷された後、上部冷却浄化部に流入する。冷却及び浄化された粗合成ガスからフライアッシュが除去され、相対的に清浄な低温粗合成ガスが次のプロセスに送られる。
【００３５】
本発明における前記速やかな反応とは１０秒以内に完了する反応であり、反応の９０％が５秒以内に完了する反応を指す。
【００３６】
本発明の方法は、好適なシステムのいずれかで実施できるが、本発明のシステムで実施することが好ましい。
【００３７】
本発明は、上述の解決策を用いることによって注目すべき技術的効果を示す。
１．ガス返送装置が追加されているため、熱効率が効果的に改善されると共に、装置のエネルギー消費量が低減され、同時にシステムの水消費量も抑えられる。合成ガスの水分及びアッシュも低減されるため、後続のプロセスの負荷が最小限に抑えられる。
２．本発明は、粗合成ガスを装置の上部及び下部の両方から導出することができる構造を採用している。この構造によって、上側のみにガス導出口を設ける解決策だけでは発生してしまうスラグ排出口におけるスラグ閉塞が回避されると同時に、下側のみにガス導出口を設ける解決策だけでは発生してしまう装置頂部の過熱が回避される。
３．本発明は複数のノズルを配置している。これは反応を完結させること及び設備を大規模化するのに有利である。
４．降温反応部が追加されているため、炭素転化率が改善され、水素−炭素比が向上すると共に、ガス化反応の熱効率も向上する。
【００３８】
本発明の上述の特徴及び他の特徴は、添付の図面を参照しながら例示的な実施形態を詳細に説明することによって一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のガス化方法の説明図である。
【図２】本発明のシステムの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、添付の図面を参照しながら本開示の例示的な実施形態を詳細に説明する。同一の参照符号は同一の構成要素を表す。
【００４１】
実施例１
図１は炭素質物質の粉末をガス化する方法を示すものであり、次に示す段階を含むことを特徴とする。
【００４２】
設備の高温（１２００℃〜２０００℃）高圧（４．５ＭＰａ）環境のガス化反応部２にノズル２１を用いて微粉炭を酸素と共に噴霧すると、これらは速やかに反応し、主成分がＣＯ及びＨ２である粗合成ガスと主成分が無機物質であるアッシュ及びスラグとを生成する。
【００４３】
この高温粗合成ガスの一部とアッシュ及びスラグの大部分とを下降させて下部冷却浄化部１に流入させ、急冷されたスラグをスラグ排出口を通じて設備から抜き出す。水及びアッシュを含む清浄化された粗合成ガスを、粗粒スラグ分離器５１を通過させることによって大きなスラグ粒子を除去し、次いで気体圧縮機５２によって昇圧し、一次冷却装置３１に送り込むことによって、冷却物質及びガス化剤として機能させる。
【００４４】
高温粗合成ガスの残部及び高温のフライアッシュを上昇させ、一次冷却装置３１から噴霧される冷却物質と混合することにより温度を低下させた後、降温反応部３に流入させる。未消費の残留炭素は降温反応部３に補充されたＨ２Ｏと反応し、それによって炭素の転化率が更に向上すると共に温度が低下し、合成ガスの水素−炭素比が高くなる。
【００４５】
反応後の粗合成ガス及びフライアッシュをそのまま上昇させ、急冷した後、上部冷却浄化部４に流入させる。冷却及び浄化を行った後のフライアッシュが除去された低温の相対的に清浄な粗合成ガスを次のプロセスに送る。
【００４６】
実施例２
図２は炭素質物質をガス化するシステムを大規模化したものであり、炭素質物質反応装置及びガス返送装置を含むことを特徴とする。
【００４７】
前記炭素質物質反応装置は、下部冷却浄化部１、ガス化反応部２、降温反応部３、上部冷却浄化部４及びシェル６を含む。
【００４８】
前記下部冷却浄化部１は本発明の装置の下部に設置されており、その導入口はガス化反応部２の下側導出口に接続されている。前記下部冷却浄化部１は、下流側急冷装置１１、下降管１２、下側合成ガス導出口１３、上昇管１４、スラグ溜め１５、スラグ排出口１６等を含む。
【００４９】
前記ガス化反応部２は装置中央よりも下側に設置されている。８本のノズル２１がガス化反応部２の周囲を囲むように配置されており、ノズル２１は１層を成すように配置することができる。前記ガス化反応部２の下側導出口は下部冷却浄化部１に接続されており、上側導出口は降温反応部３に接続されている。
【００５０】
前記ノズル２１は、噴霧された反応体が回転カット軌道を描くことができるように配置されている（相対するノズルの軸が同一円に接する）。
【００５１】
前記降温反応部３は装置中央よりも上側に設置されている。その導入口はガス化反応部の上側導出口に接続されている。この接続部分に、適量の加湿された低温の粗合成ガスを粗合成ガスに噴霧するための一次冷却装置３１が配置されている。こうすることによって、ガスを冷却すると共に、反応体を補充することによって降温反応部における炭素のガス化反応を更に進行させ、合成ガスの水素−炭素比を高めることができる。
【００５２】
反応後の粗合成ガスはそのまま上昇を続け、上部冷却浄化部４を通過した後、次のプロセスに送られる。
【００５３】
前記上部冷却浄化部４は装置上部に設置されており、その導入口は降温反応部の導出口に接続されている。上昇する高温粗合成ガスを、上流側急冷装置４１、整流管４２、アッシュ溜め４７、整流器４３、噴霧装置４４、分離器４５、上側合成ガス導出口４６等を順に通過させることによって、冷却、加湿及び浄化（水分及びアッシュを除去）することができる。
【００５４】
前記ガス返送装置５は、粗粒スラグ分離器５１、気体圧縮機５２等を含む。前記粗粒スラグ分離器５１の導入口は導管によって下部冷却部１の合成ガス導出口１３に接続されている。気体圧縮機５２の数は１でも１を超えてもよく、好ましくは３である。下部冷却部１を通過した粗合成ガスは依然として大きなスラグ粒子を含んでいる。粗粒スラグ分離器５１により大きなスラグ粒子を除去した後、水及びアッシュ微粒子を含む粗合成ガスを気体圧縮機５２により一次冷却装置３１にポンプ送出する。こうすることによって、ポンプ送出されたガスを降温反応部に流入させて降温反応に関与させ、粗合成ガスを冷却するための冷却物質として使用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１…下部冷却浄化部、１１…下流側急冷装置、１２…下降管、１３…下側合成ガス導出口、１４…上昇管、１５…スラグ溜め、１６…スラグ排出口、２…ガス化反応部、２１…ノズル、２２…ガス化室、２３…ガス化室水冷壁、３…降温反応部、３１…一次冷却装置、４…上部冷却浄化部、４１…上流側急冷装置、４２…整流管、４３…整流器、４４…噴霧装置、４５…分離装置、４６…上側合成ガス導出口、４７…アッシュ溜め、５…ガス返送装置、５１…粗粒スラグ分離器、５２…気体圧縮機、６…シェル
【図１】
2017500434.tif 000003
【図２】
2017500434.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月29日(2016.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質物質の粉末をガス化するシステムであって、炭素質物質反応装置及びガス返送装置を含み、前記ガス返送装置は、前記反応装置から下降し、冷却及び予備浄化された後に昇圧された粗合成ガスを、前記反応装置から上昇する高温の粗合成ガスと混合するために使用されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記炭素質物質反応装置は、気化反応部、上側ガス導入口及び下側ガス導出口を含む、請求項１に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項３】
前記粗合成ガスの一部又は全部は、前記下側ガス導出口から流出し、冷却及び予備浄化され、導管に沿って流れて前記ガス返送装置を通過することにより昇圧された後、前記反応部から流れて上昇してくる前記粗合成ガスと混合される、請求項２に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項４】
前記炭素質物質反応装置が、ガス化反応部から下降する高温の前記粗合成ガスを冷却及び予備浄化する下部冷却浄化部を更に含み、前記下部冷却浄化部の導入口は前記気化反応部の下側導出口に接続されており、前記下部冷却浄化部の合成ガス導出口は前記下部冷却浄化部の中央よりも上側に設置されている、請求項１に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項５】
前記下部冷却浄化部が、急冷装置、スラグ溜め及びスラグ排出口を更に含む、請求項４に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項６】
前記ガス返送装置は粗粒スラグ分離器及び気体圧縮機を更に含み、前記粗粒スラグ分離器の導入口は下部冷却浄化部の合成ガス導出口に導管で接続されており、前記気体圧縮機は前記冷却された粗合成ガスを昇圧するために使用され、それによって前記ガスの一部又は全部を前記上昇ガスの圧力よりも０．１ＭＰａ〜６ＭＰａ高い圧力で一次冷却装置から又は上流側急冷装置から前記システムに装入することができる、請求項１に記載の炭素質物質のガス末を気化するシステム。
【請求項７】
前記気体圧縮機の数は１〜１０とすることができ、好ましくは２〜５である、請求項６に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項８】
前記炭素質物質反応装置は、前記装置の中央よりも上側に設置されている降温反応部を更に含み、その導入口は前記ガス化反応部の上側導出口に接続されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項９】
前記降温反応部の前記導入口は一次冷却装置を含み、前記一次冷却装置は、前記降温反応部の前記導入口即ち前記ガス化反応部の前記上側導出口に設置されており、それによって前記気体圧縮機により昇圧されている低温高湿の前記粗合成ガスを、アッシュを運ぶ高温の前記上昇粗合成ガス中に噴霧して混合することができ、それによって、アッシュを運ぶ高温の前記上昇粗合成ガスをアッシュが粘性を失うのに十分に低い温度である９００℃〜ｔ２（アッシュの軟化温度）になるまで冷却すると共に、反応物質を補充することによってアッシュに含まれる炭素のガス化反応を前記降温反応部において進行させ、それによって前記合成ガスの水素−炭素比を高めることができる、請求項８に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項１０】
前記炭素質物質反応装置は上部冷却浄化部を更に含み、その導入口は前記降温反応部の上側導出口に接続されている、請求項８に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項１１】
前記上部冷却浄化部は、上流側急冷装置、アッシュ溜め及び合成ガス導出口を含み、前記合成ガス導出口は前記上部冷却部の中央よりも上側に位置し、前記合成ガス導出口の数は１又は１を超えてもよく、好ましくは１〜３である、請求項１０に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項１２】
前記ガス化反応部は、その周囲を囲むように均等に配置された複数のノズルを有し、前記ノズルは、１層又は上下に重なる多層を成すように配置することができ、好ましくは１〜３層を成す、請求項２又は３に記載の炭素質物質の粉末をガス化するシステム。
【請求項１３】
炭素質物質の粉末をガス化する方法であって、次に示す段階を含むことを特徴とする方法：
炭素質物質及びガス化剤をガス化反応部において反応させることにより、主成分がＣＯ及びＨ2である粗合成ガスと主成分が無機物質であるアッシュ及びスラグとを生成させ；高温の前記粗合成ガスの一部をフライアッシュ及び液状スラグと共に下降させ、残部を前記フライアッシュと共に上昇させ；
Ｉ：前記アッシュ及びスラグと共に下降させた前記高温の粗合成ガスの一部を冷却及び予備浄化した後、粗粒スラグ分離器に送り；高湿の前記粗合成ガス（その圧力は気体圧縮機によって昇圧されている）を一次冷却装置から又は急冷装置からシステム内に噴射することにより、前記上昇する高温の粗合成ガスと混合し；前記下降する液状スラグを急冷して設備から排出し；
ＩＩ：前記アッシュと共に上昇させた前記高温の粗合成ガスの残部を、前記一次冷却装置から噴霧された低温高湿の前記粗合成ガスと混合することにより前記アッシュが粘性を失うまで９００℃〜ｔ２に冷却し、任意的に降温反応部に流入させ；
好ましくは、炭素転化率を改善すると共に水素−炭素比を高めるために、予備冷却された前記粗合成ガスを前記降温反応部において残留している炭素と更に反応させることができ；
冷却された前記粗合成ガスをそのまま上昇させて上部冷却部に流入させ、再び冷却すると共に前記アッシュを除去し、それによって次のプロセスの要求を満たす前記粗合成ガスを得る。
【国際調査報告】
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