專利名稱：氣化氣體的重整方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用簡單的裝置來提高氫的生成的氣化氣體的重整(reforming) 方法及裝置。
背景技術：
近年來，利用流動層氣化爐或固定層氣化爐等的氣化裝置將煤炭、生物量 (biomass)等的原料氣化，并生成高燃燒性的氣化氣體，該氣化氣體按照原樣被用作燃燒用 燃料，或者進行用于得到目的氣體成分的精制，或者液化并作為液體燃料等。上述氣化氣體 含有氫(H2)、烴(CmHn)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)等的氣體成分，并含有水蒸氣(H2O) 及焦油。由氣化裝置生成的氣化氣體，被運送至后段的如前所述的精制或其他各種裝置設 備而進行利用，但是，此時，由于氣化氣體中所含有的焦油會附著并堆積在配管或裝置設 備，成為產(chǎn)生阻塞等麻煩的原因，因而，以往設置洗滌器，通過噴射水來除去焦油。另一方面，將上述氣化氣體供給至重整爐，并且，通過供給氧(O2)使氣化氣體的一 部分燃燒來提高溫度并將焦油重整，根據(jù)該重整，未被重整的焦油成為固體碳(炭化)，由 此防止附著堆積在上述配管或裝置設備的問題，重整后的氣體為吐和CO、CH豐富的氣體。在重整爐中，焦油(Tar)通過以下的反應而重整。[化學式1]
Tar 熱分解 > CO+H2+CmHn+煤...(1)Tar+H20 — C0+H2+CmHn — (2)Tar+C02 — C0+H2+CmHn ... (3)另外，在重整爐中，烴通過以下的反應而重整。[化學式2]CmHn+H20 — CO+Hf重整反應的生成物由于氧(O2)的供給而如下地反應。[化學式3]CmHn+02 — C02+H20 ...(5)2H2+02 —2H20...(6)2C0+02 — 20)2...(7)Tar+02 ^ CO2+H2O ...(8)作為對重整爐進行技術公開的現(xiàn)有技術信息，具有專利文獻1、專利文獻2。專利文獻1 日本特開2003-262319號公報專利文獻2 日本特許第3415748號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題在上述專利文獻1、專利文獻2所示的以往的重整爐中，從重整爐的一端供給氣化 氣體和氧，利用氧使氣化氣體的一部分燃燒，由此將重整爐內(nèi)提高至重整進行的重整目標 溫度，將該重整目標溫度保持所需時間(維持反應時間)，由此進行氣化氣體的重整。但是，如果如上所述地將氣化氣體和氧從一端側(cè)供給至重整爐，則由于氧主要選 擇性地與H2反應并將重整爐內(nèi)提高至必要的重整目標溫度而起作用，因而存在的問題是 作為氣化氣體制品的利用價值較高的H2由于升溫而被浪費地消耗，結(jié)果從重整爐導出的重 整后氣體中的H2的濃度下降。而且，存在的問題是由于在重整爐內(nèi)，H2的濃度由于燃燒而 暫時減少后，將進行H2的生成反應，因而為了得到目標H2濃度，必須將反應時間維持得較 長，因此重整爐的長度尺寸大型化。本發(fā)明是鑒于上述實際情況而完成的，供給一種利用小型、簡單的裝置來提高氫 的生成的氣化氣體的重整方法及裝置。用于解決問題的方法本發(fā)明是一種氣化氣體的重整方法，將含有焦油的氣化氣體和氧供給至重整爐， 通過使氣化氣體部分燃燒，將重整爐內(nèi)提高至重整所需的重整目標溫度，從而進行氣化氣 體的重整，其特征在于，將由于氧而使得氣化氣體燃燒，得到重整所需的重整目標溫度的量 的氧和第1段氣化氣體從重整爐的一端側(cè)供給，從而在重整爐內(nèi)形成加熱區(qū)，將剩余的氣 化氣體作為第2段氣化氣體而供給至重整爐內(nèi)的加熱區(qū)的下游附近，從而形成重整區(qū)。在上述氣化氣體的重整方法中，優(yōu)選重整區(qū)的重整目標溫度為900 1400°C。另外，在上述氣化氣體的重整方法中，優(yōu)選將由于第2段氣化氣體的供給而使得 重整區(qū)的溫度下降的溫度下降量估計在內(nèi)，將加熱區(qū)的加熱溫度設定得較高。本發(fā)明是一種氣化氣體的重整裝置，將含有焦油的氣化氣體和氧供給至重整爐， 通過使氣化氣體部分燃燒，將重整爐內(nèi)提高至重整所需的重整目標溫度，從而進行氣化氣 體的重整，其特征在于，具有氧供給路和第1段氣化氣體供給路，用于將由于氧而使得氣 化氣體燃燒，得到重整所需的重整目標溫度的量的氧和氣化氣體的一部分從重整爐的一端 供給，在重整爐內(nèi)形成加熱區(qū)；以及第2段氣化氣體供給路，將剩余的氣化氣體供給至上述 加熱區(qū)的下游附近，形成重整區(qū)。另外，在上述氣化氣體的重整裝置中，優(yōu)選在氧供給路具有流量調(diào)節(jié)裝置，該流量 調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)通過該氧供給路而供給至重整爐的氧的供給量。在上述氣化氣體的重整裝置中，優(yōu)選在第1段氣化氣體供給路具有流量調(diào)節(jié)裝置，該 流量調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)通過該第1段氣化氣體供給路而供給至重整爐的氣化氣體的供給量。另外，在上述氣化氣體的重整裝置中，優(yōu)選第1段氣化氣體供給路具有第1段噴 嘴，該第1段噴嘴向重整爐的外周壁從接線方向供給氣化氣體。另外，在上述氣化氣體的重整裝置中，優(yōu)選第1段噴嘴沿重整爐的周向以等間隔 配置有多個。另外，在上述氣化氣體的重整裝置中，優(yōu)選第2段氣化氣體供給路在重整爐的外 周壁具有第2段噴嘴，該第2段噴嘴從接線方向?qū)χ卣麪t的外周壁供給氣化氣體。另外，在上述氣化氣體的重整裝置中，優(yōu)選第2段噴嘴沿重整爐的周向以等間隔配置有多個。發(fā)明的效果依照上述本發(fā)明的氣化氣體的重整方法及裝置，通過將由于氧而使得氣化氣體燃 燒，得到重整所需的重整目標溫度的量的氧和第1段氣化氣體從重整爐的一端側(cè)供給，從 而在重整爐內(nèi)形成加熱區(qū)，通過將剩余的氣化氣體作為第2段氣化氣體而供給至重整爐內(nèi) 的加熱區(qū)的下游附近，從而形成重整區(qū)，進行氣化氣體的重整，因而具有的效果是在加熱 區(qū)中，第1段氣化氣體中的焦油也燃燒，維持重整目標溫度，供給至加熱區(qū)的下游附近的第 2段氣化氣體在氧燃盡的狀態(tài)下被供給至維持重整目標溫度的重整區(qū)，因而氫不燃燒，僅促 進重整反應，所以，能夠取出氫濃度升高的重整后氣體。再者，具有的效果是由于在重整區(qū)中，氫不燃燒，能夠有效地促進重整反應并提 高氫濃度，因而與以往相比，能夠縮短反應時間，能夠達成重整爐的小型化。


圖1是顯示本發(fā)明的重整裝置的一個實施例的斜主視圖。圖2是從II方向觀察圖1的重整裝置的俯視圖。圖3是顯示圖1的重整裝置的作用的剖視圖。圖4是顯示本發(fā)明的重整裝置的其他實施例的斜主視圖。圖5是從V方向觀察圖4的重整裝置的俯視圖。標號說明
1重整爐
3氣化氣體
3a第1段氣化氣體
3b第2段氣化氣體
4第1段氣化氣體供給路
5第1段噴嘴
5a第1段噴嘴
6第2段氣化氣體供給路
7第2段噴嘴
7a第2段噴嘴
8流量調(diào)節(jié)裝置
9氧
10氧供給路
12流量調(diào)節(jié)裝置
A加熱區(qū)
B重整區(qū)
X結(jié)束點
具體實施例方式
以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實施例。
圖1是顯示本發(fā)明的重整裝置的一個實施例的斜主視圖，圖2是從II方向觀察圖 1的重整裝置的俯視圖。在圖1、圖2中，1是具有圓筒狀的重整爐，在重整爐1的一端(圖1中，為上端) 設有第1段氣化氣體供給路4，該第1段氣化氣體供給路將由氣化裝置2生成的氣化氣體3 的一部分作為第1段氣化氣體3a而供給。該第1段氣化氣體供給路4具有第1段噴嘴5， 該第1段噴嘴用于從接線方向而對重整爐1的一端側(cè)的外周壁供給第1段氣化氣體3a，在 重整爐1內(nèi)形成渦流。另外，在重整爐1的遠離上述一端的中間部，設有第2段氣化氣體供 給路6，該第2段氣化氣體供給路將來自上述氣化裝置2的剩余的氣化氣體3分支，作為第 2段氣化氣體北而供給。該第2段氣化氣體供給路6具有第2段噴嘴7，該第2段噴嘴用 于從接線方向而對重整爐1的外周壁供給第2段氣化氣體北，在重整爐1內(nèi)形成與第1段 噴嘴5相同的方向的渦流。在上述第1段氣化氣體供給路4，設有閥等的流量調(diào)節(jié)裝置8，該流量調(diào)節(jié)裝置用 于調(diào)節(jié)由該第1段氣化氣體供給路4供給至重整爐1的第1段氣化氣體3a的供給量。在上述重整爐1的一端的端面，設有用于供給氧9 (O2)的氧供給路10，該氧供給路 10經(jīng)由多個(圖2中，為4個)的氧噴嘴11而連接至重整爐1，通過該多個氧噴嘴11而提 高氧9相對于從上述第1段噴嘴5供給的第1段氣化氣體3a的混合性。在上述氧供給路 10，設有流量調(diào)節(jié)裝置12，該流量調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)由該氧供給路10供給至重整爐1的氧 9的供給量。另外，氧供給路10也可以如圖1的虛線所示連接至第1段噴嘴5，對于通過第 1段噴嘴5而供給的第1段氣化氣體3a直接供給氧9。在上述中，利用流量調(diào)節(jié)裝置12，從氧供給路10供給通過與氣化氣體3的燃燒而 在重整爐1內(nèi)得到重整所需的重整目標溫度(900 1400°C )的量的氧9，另外，利用流量 調(diào)節(jié)裝置8，從第1段氣化氣體供給路4供給通過與上述氧9的燃燒而得到上述重整目標溫 度的量的第1段氣化氣體3a。由此，如圖3所示，在重整爐1的一端側(cè)的內(nèi)部，形成有加熱 區(qū)A。另一方面，上述第2段氣化氣體供給路6在上述加熱區(qū)A的下游的結(jié)束點X的正下位 置而連接至重整爐1，由此，在從上述加熱區(qū)A的結(jié)束點X至重整爐1的另一端(下端)之 間，形成有重整區(qū)B，在該重整區(qū)B，維持重整目標溫度900 1400°C。另外，上述第2段氣 化氣體供給路6相對于重整爐1的連接位置為上述加熱區(qū)A的下游附近即可，但如果連接 至加熱區(qū)A的結(jié)束點X的正下位置，則能夠使重整爐1小型化，因而是優(yōu)選的。在此，重整目標溫度是在重整區(qū)B實際上進行重整時的溫度，加熱區(qū)A的加熱溫度 設定為比上述重整目標溫度更高的溫度。即，在將重整目標溫度設定為例如1200°C并將加 熱區(qū)A的加熱溫度同樣設定為1200°C的情況下，如果從氣化裝置2導入的氣化氣體3的溫 度例如為900°C以下，則由于向重整區(qū)B供給900°C以下的第2段氣化氣體北而使得重整 區(qū)B的溫度下降，進而也由于第2段氣化氣體北中的焦油被重整時的吸熱反應而使得重整 區(qū)B的溫度下降，因而重整區(qū)B的溫度成為例如1100°C，產(chǎn)生未得到重整所需的溫度的情 況。因此，基于熱量計算或經(jīng)驗法則，將加熱區(qū)A的溫度設定為將重整區(qū)B的溫度下降量估 計在內(nèi)的較高的溫度。即，通過利用流量調(diào)節(jié)裝置8調(diào)整第1段氣化氣體3a的供給量和利 用流量調(diào)節(jié)裝置12調(diào)整氧9的供給量，以將加熱區(qū)A的溫度維持為例如1400°C，從而將重 整區(qū)B的重整目標溫度維持1200°C。在上述重整爐1的另一端，設有取出重整后氣體13的取出流路14，該取出流路14相對于重整爐1的外周壁而沿接線方向連接，以保持上述渦流。以下，說明圖1 圖3的實施例的作用。由氣化裝置2生成的氣化氣體3的一部分作為第1段氣化氣體3a，被第1段氣化 氣體供給路4經(jīng)由第1段噴嘴5而接線地供給至重整爐1的一端，剩余的氣化氣體3作為 第2段氣化氣體北，被第2段氣化氣體供給路6經(jīng)由第2段噴嘴7而接線地供給至重整爐 1的遠離一端的中間部。另一方面，來自氧供給路10的氧9經(jīng)由在重整爐1的一端端面具備的氧噴嘴11 而被供給至重整爐1內(nèi)。此時，利用流量調(diào)節(jié)裝置12，從氧供給路10供給通過與第1段氣化氣體3a的燃燒 而在重整爐1內(nèi)得到重整所需的例如900 1400°C的重整目標溫度的量的氧9，另外，利用 流量調(diào)節(jié)裝置8，從第1段氣化氣體供給路4供給通過與上述氧9的燃燒而得到上述重整目 標溫度的量的第1段氣化氣體3a，由此，如圖3所示，在重整爐1的一端側(cè)內(nèi)部，形成有加熱 區(qū)A。此時，將由于第2段氣化氣體的供給而使得重整區(qū)B的溫度下降的溫度下降量估計在 內(nèi)，將加熱區(qū)A的加熱溫度設定為較高的溫度。在加熱區(qū)A，上述第1段氣化氣體3a中的吐首先選擇性地燃燒，進行溫度的上升， 接著第1段氣化氣體3a中的CO和CH燃燒，進一步升溫，由此，第1段氣化氣體3a中的焦 油也進行燃燒。然后，在上述加熱區(qū)A的下游的結(jié)束點X，成為從上述氧供給路10供給的氧 9燃盡的狀態(tài)。由于第2段氣化氣體供給路6的第2段氣化氣體北被供給至上述加熱區(qū)A的結(jié) 束點X的下游的正下方，因而在氧燃盡的狀態(tài)的重整區(qū)B中，第2段氣化氣體北中的H2不 燃燒，在重整區(qū)B中，僅促進重整反應。所以，從取出流路14取出H2和CO、CH的濃度升高 的重整后氣體13。如上所述，通過將設定的量的第1段氣化氣體3a和氧9供給至重整爐1的一端并 使其燃燒，從而形成加熱區(qū)A，以在下游側(cè)形成維持重整進行的重整目標溫度的重整區(qū)B， 向形成于加熱區(qū)A的下游的結(jié)束點X的正下方的重整區(qū)B供給第2段氣化氣體北，進行重 整，因而在加熱至重整目標溫度的加熱區(qū)A中，第1段氣化氣體3a中的焦油也燃燒，供給至 加熱區(qū)A的下游的結(jié)束點X的正下方的第2段氣化氣體北，在氧9燃盡的狀態(tài)下維持為重 整目標溫度的重整區(qū)B中，H2不燃燒，僅促進重整反應，所以，得到吐濃度升高的重整后氣 體13。再者，由于在重整區(qū)B中，H2不燃燒，有效地促進重整反應并提高氫濃度，因而與以 往相比，能夠縮短反應時間，能夠?qū)⒅卣麪t1小型化。圖4、圖5顯示本發(fā)明的其他實施例，在圖4、圖5中，上述第1段氣化氣體供給路 4具有圍繞重整爐1的環(huán)狀供給管15，在該環(huán)狀供給管15的周向等間隔位置，配置多個第 1段噴嘴5a，該第1段噴嘴沿接線方向而對上述重整爐1供給第1段氣化氣體3a。另外，上述第2段氣化氣體供給路6也具有圍繞重整爐1的環(huán)狀供給管16，在該環(huán) 狀供給管16的周向等間隔位置，配置多個第2段噴嘴7a，該第2段噴嘴沿接線方向而對上 述重整爐1供給第2段氣化氣體北。如圖4、圖5所示，如果具備相對于重整爐1沿周向等間隔且沿接線方向備置的多 個第1段噴嘴fe及第2段噴嘴7a，則第1段氣化氣體3a及第2段氣化氣體北被分散供給至重整爐1內(nèi)，所以能夠進行加熱區(qū)A的均勻的加熱以及重整區(qū)B的均勻的重整反應。另外，本發(fā)明不限于上述實施例，當然能夠在不脫離的本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)添 加各種變更。工業(yè)上的實用性本發(fā)明的氣化氣體的重整方法及裝置在有效地促進重整反應并將重整爐小型化 時能夠適用。
權利要求
1.一種氣化氣體的重整方法，將含有焦油的氣化氣體和氧供給至重整爐，通過使氣化 氣體部分燃燒，將重整爐內(nèi)提高至重整所需的重整目標溫度，從而進行氣化氣體的重整，其 特征在于，將由于氧而使得氣化氣體燃燒，得到重整所需的重整目標溫度的量的氧和第1段氣化 氣體從重整爐的一端側(cè)供給，從而在重整爐內(nèi)形成加熱區(qū)，將剩余的氣化氣體作為第2段 氣化氣體而供給至重整爐內(nèi)的加熱區(qū)的下游附近，從而形成重整區(qū)。
2.根據(jù)權利要求1所述的氣化氣體的重整方法，其特征在于，重整區(qū)的重整目標溫度為900 1400°C。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的氣化氣體的重整方法，其特征在于，將由于第2段氣化氣體的供給而使得重整區(qū)的溫度下降的溫度下降量估計在內(nèi)，將加 熱區(qū)的加熱溫度設定得較高。
4.一種氣化氣體的重整裝置，將含有焦油的氣化氣體和氧供給至重整爐，通過使氣化 氣體部分燃燒，將重整爐內(nèi)提高至重整所需的重整目標溫度，從而進行氣化氣體的重整，其 特征在于，具有氧供給路和第1段氣化氣體供給路，用于將由于氧而使得氣化氣體燃燒，得到重整所 需的重整目標溫度的量的氧和氣化氣體的一部分從重整爐的一端供給，在重整爐內(nèi)形成加 熱區(qū)；以及第2段氣化氣體供給路，將剩余的氣化氣體供給至所述加熱區(qū)的下游附近，形成重整區(qū)。
5.根據(jù)權利要求4所述的氣化氣體的重整裝置，其特征在于，氧供給路具有流量調(diào)節(jié)裝置，該流量調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)通過該氧供給路而供給至重整 爐的氧的供給量。
6.根據(jù)權利要求4所述的氣化氣體的重整裝置，其特征在于，第1段氣化氣體供給路具有流量調(diào)節(jié)裝置，該流量調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)通過該第1段氣 化氣體供給路而供給至重整爐的氣化氣體的供給量。
7.根據(jù)權利要求5所述的氣化氣體的重整裝置，其特征在于，第1段氣化氣體供給路具有流量調(diào)節(jié)裝置，該流量調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)通過該第1段氣 化氣體供給路而供給至重整爐的氣化氣體的供給量。
8.根據(jù)權利要求6所述的氣化氣體的重整裝置，其特征在于，第1段氣化氣體供給路具有第1段噴嘴，該第1段噴嘴向重整爐的外周壁從接線方向 供給氣化氣體。
9.根據(jù)權利要求7所述的氣化氣體的重整裝置，其特征在于，第1段氣化氣體供給路具有第1段噴嘴，該第1段噴嘴向重整爐的外周壁從接線方向 供給氣化氣體。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的氣化氣體的重整裝置，其特征在于，第1段噴嘴沿重整爐的周向以等間隔配置有多個。
11.根據(jù)權利要求4所述的氣化氣體的重整裝置，其特征在于，第2段氣化氣體供給路具有第2段噴嘴，該第2段噴嘴從接線方向?qū)χ卣麪t的外周壁 供給氣化氣體。
12.根據(jù)權利要求8所述的氣化氣體的重整裝置，其特征在于，第2段氣化氣體供給路具有第2段噴嘴，該第2段噴嘴從接線方向?qū)χ卣麪t的外周壁 供給氣化氣體。
13.根據(jù)權利要求9所述的氣化氣體的重整裝置，其特征在于，第2段氣化氣體供給路具有第2段噴嘴，該第2段噴嘴從接線方向?qū)χ卣麪t的外周壁 供給氣化氣體。
14.根據(jù)權利要求11、12或13所述的氣化氣體的重整裝置，其特征在于， 第2段噴嘴沿重整爐的周向以等間隔配置有多個。
全文摘要
將含有焦油的氣化氣體和氧供給至重整爐，通過使氣化氣體部分燃燒，將重整爐內(nèi)提高至重整所需的重整目標溫度，從而進行氣化氣體的重整。將由于氧而使得氣化氣體燃燒，得到重整所需的重整目標溫度的量的氧(9)和第1段氣化氣體(3a)從重整爐(1)的一端側(cè)供給，從而在重整爐(1)內(nèi)形成加熱區(qū)(A)，將剩余的氣化氣體作為第2段氣化氣體(3b)而供給至重整爐(1)內(nèi)的加熱區(qū)(A)的下游附近，從而形成重整區(qū)(B)。
文檔編號C10K1/00GK102066532SQ20098012337
公開日2011年5月18日 申請日期2009年6月12日 優(yōu)先權日2008年6月17日
發(fā)明者大原宏明, 藤森俊郎, 須田俊之 申請人:株式會社Ihi