特許 5977761 ガス化反応器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5977761

(24)【登録日】2016年7月29日

(45)【発行日】2016年8月24日

(54)【発明の名称】ガス化反応器

(51)【国際特許分類】

   C10J 3/46 20060101AFI20160817BHJP

   C10J 3/48 20060101ALI20160817BHJP

【ＦＩ】

   C10J3/46 M

   C10J3/48

【請求項の数】8

【全頁数】6

(21)【出願番号】特願2013-550845(P2013-550845)

(86)(22)【出願日】2012年1月23日

(65)【公表番号】特表2014-503671(P2014-503671A)

(43)【公表日】2014年2月13日

(86)【国際出願番号】EP2012050951

(87)【国際公開番号】WO2012101081

(87)【国際公開日】20120802

【審査請求日】2015年1月16日

(31)【優先権主張番号】11152040.9

(32)【優先日】2011年1月25日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】390023685

【氏名又は名称】シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ

【氏名又は名称原語表記】ＳＨＥＬＬ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬＥ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＭＡＡＴＳＣＨＡＰＰＩＪ ＢＥＳＬＯＴＥＮ ＶＥＮＮＯＯＴＳＨＡＰ

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100137039

【弁理士】

【氏名又は名称】田上 靖子

(72)【発明者】

【氏名】カール，イブラヒム

(72)【発明者】

【氏名】シュミッツ−ゴエブ，マンフレート・ハインリッヒ

【審査官】 ▲来▼田 優来

(56)【参考文献】

【文献】 韓国登録特許第１０−０２４１１３７（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】 特開２０００−１１１０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５２１５４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１０Ｊ，Ｆ１６Ｋ

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴＣｈｉｎａ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧力容器（９）内に配置された管状の気密壁部（３）を有するガス化装置（２）を備えたガス化反応器であって、前記管状の気密壁部には、破壊要素（３８、３９）によってシールされる１つまたは複数の圧力逃がし通路（２０）が設けられており、前記１つまたは複数の圧力逃がし通路（２０）は、前記ガス化装置の壁部の開口部（２３）から外向きに延在する、冷却部を有するスリーブ（２２）を含み、前記スリーブ（２２）の前記冷却部には、環状の冷却剤チャネル（２４）を取り囲む二重壁部が設けられており、
前記気密壁部（３）が、少なくとも部分的に、互いに相互接続された平行の管状ライン（１１）から形成されており、前記管状ラインが、前記ガス化装置（２）の外側にある１つまたは複数の開口部（２３）のうちの少なくとも１つの周りをバイパスさせられている、ガス化反応器。

【請求項2】

前記破壊要素（３８、３９）が、ラプチュアディスクである、請求項１に記載のガス化反応器。

【請求項3】

前記スリーブ（２２）の前記冷却部が、前記圧力容器の外部にある圧力測定装置に、測定ラインを介して、動作可能に接続されている、請求項１または２に記載のガス化反応器。

【請求項4】

耐火性ライニング（２７）が、前記開口部（２３）の周りで前記スリーブの前記冷却部を取り囲んでいる、請求項１から３のいずれか一項に記載のガス化反応器。

【請求項5】

前記開口部（２３）のうちの１つをバイパスする、前記管状ライン（１１）の１つまたは複数の部分（３０）が、前記スリーブ部分の周りで、前記耐火性ライニング（２７）の中に埋め込まれている、請求項４に記載のガス化反応器。

【請求項6】

前記スリーブ（２２）が、パージガス入口部（４１）を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のガス化反応器。

【請求項7】

前記圧力逃がし通路（２０）のうちの１つまたは複数が、前記ガス化装置（２）の中の過剰圧力限界値で破壊されるように形状付けおよび寸法付けされている第１の破壊要素（３８）によってシールされる第１の分岐部（３６）と、前記ガス化装置（２）と前記圧力容器の壁部（９）との間の空間（１４）の中の過剰圧力限界値で破壊されるように形状付けおよび寸法付けされている第２の破壊要素（３９）によってシールされる第２の分岐部（３７）とに分岐している、請求項１から６のいずれか一項に記載のガス化反応器。

【請求項8】

前記１つまたは複数の圧力逃がし通路（２０）のうちの少なくとも１つが、前記ガス化装置（２）の上端部（４）に位置決めされている、請求項１から７のいずれか一項に記載のガス化反応器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力容器内に配置された管状の気密壁部を備えたガス化装置を含むガス化反応器に関する。

【背景技術】

【0002】

ガス化反応器は、例えば、微粉炭、油、バイオマス、ガス、または任意の他のタイプの炭素質給送物など、炭素質給送物の部分燃焼によって合成ガスを生成するために使用され得る。

【0003】

いくつかのガス化反応器のタイプは、排出部（一般的に、浸漬管（dip tube）と称される）を介してスラグ収集浴槽の中へ合成ガスを排出するために、その下側端部に排出開口部を有するだけのガス化装置を含む。ガス化装置の中の圧力上昇に起因して、スラグおよびフライアッシュ粒子を含有する、新たに生成された合成ガスが、浸漬管を通って、浸漬管の下側縁部の周りのスラグ収集浴槽を通って、下方へ流れることを強いられ、浸漬管と圧力容器の壁部との間の環状空間の中に再収集される。スラグ収集浴槽の中の水が、合成ガスを清浄化し、冷却する。

【0004】

反応器の作動の間、スラグが、ガス化装置の気密壁部の内側に連続的に堆積される。スラグが、ガス化装置の壁部の内側表面から滑り落ち、排出開口部を介して、スラグ収集浴槽の中へ落下する。スラグがゆっくり滑る場合、ガス化装置の中の排出開口部は、スラグのかたまりの蓄積によって縮小され、それは、最終的に、開口部の閉塞につながる可能性がある。これによって、ガス化装置の中の過剰圧力の上昇が引き起こされ、それは、相当な損傷を引き起こす可能性がある。

【0005】

他の場合では、例えば、スラグ収集浴槽への水の供給の欠陥が原因で、または反応器の供給もしくは排出のインフラストラクチャーにおける欠損弁が原因で、過剰圧力が、ガス化装置の壁部と圧力容器との間の環状空間の中で高じる可能性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、ガス化装置内の過剰圧力によって、および／またはガス化装置と圧力容器との間の空間内の過剰圧力によって引き起こされる、ガス化反応器の損傷を防止することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の目的は、管状の気密壁部が圧力容器内に配置されているガス化装置を備えたガス化反応器によって実現され、管状の気密壁部には、破壊（rupture）要素によってシールされた１つまたは複数の通路が設けられている。

【0008】

したがって、ガス化装置の壁部にかかる差圧が、特定の限界値を超える場合、１つまたは複数の破壊要素が、破壊されることとなり、ガス化装置内の圧力が、ガス化装置の壁部と圧力容器との間の圧力と等しくなる。

【0009】

適切な破壊要素は、ラプチュアディスク、またはバーストディスクもしくはダイヤフラム、噴出パネル、吹き出しパネル、およびラプチュアパネルまたはベントパネルを含み、それは、円形、正方形、もしくは長方形であることが可能である、または任意の所望の形状を有することが可能である。そのようなディスクまたはパネルは、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、グラファイト、ならびに、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）合金（Ｈａｙｎｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｉｎｃ．）など、モリブデン、クロム、コバルト、鉄、銅、マンガン、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、炭素、および／またはタングステンを含むニッケル合金、または任意の他の適切な材料から構成され得る。

【0010】

ガス化装置の壁部の中の１つまたは複数の通路には、例えば、ガス化装置の壁部の中の開口部から外向きに延在する、冷却部を有するスリーブが設けられることが可能である。冷却されるスリーブは、熱放出路（ｈｅａｔ ｓｌｕｉｃｅ）を形成し、ガス化装置内と同じ圧力であるが、それよりも実質的に低い温度の領域を作り出す。これが、熱負荷に起因する早期の不具合から破壊要素を保護する。

【0011】

ガス化装置内の高い温度に対してガス化装置の壁部を保護するために、壁部は全体に冷却される。この目的のため、気密壁部は、例えば、完全にまたは部分的に、相互接続された平行の管状の冷却剤ラインから造られることが可能である。その場合、これらの管状ラインは、１つまたは複数の開口部の周りでバイパスされ得る。

【0012】

随意的に、スリーブには、開口部の周りのスリーブ端部を取り囲む耐火性ライニングが設けられることが可能である。その場合、開口部のうちの１つをバイパスする、管状ラインの１つまたは複数の部分が、スリーブ部分の周りで、耐火性ライニングの中に埋め込まれることが可能である。

【0013】

スリーブによって取り囲まれた空間をきれいに開口された状態に維持することを可能とするために、スリーブは、例えば、スリーブによって囲まれている開口部に向かって方向付けられた１つまたは複数のノズルによって、例えば、パージガスの供給源に接続され得る。パージガスは、窒素、蒸気、またはクリーン生成ガスなど、任意の不活性ガスであってもよい。

【0014】

随意的に、通路は、ガス化装置の中の過剰圧力限界値で破壊されるように寸法付けされている第１の破壊要素によってシールされた第１の分岐部と、ガス化装置と圧力容器の壁部との間のスペースの中の過剰圧力限界値で破壊されるように寸法付けされている第２の破壊要素によってシールされた第２の分岐部とに分岐することが可能である。破壊要素は、厚さ、凹面、または凸面を寸法決めすることによって、および材料の選定によって、所望の圧力で破壊されるように寸法決めされ得る。

【0015】

フライアッシュ粒子による損傷のリスクを低減させるために、圧力逃がし通路が、例えば、ガス化装置の上端部（そこは、フライアッシュの含有量が最も低い）に位置付けされ得る。

【0016】

ここで、本発明の例示的な実施形態が、添付の図面を参照して説明されることとなる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明によるガス化反応器の実施形態の長手方向断面を概略的に示す図である。

【図2】図１のガス化反応器の中の圧力逃がし通路の詳細断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１は、本発明によるガス化反応器１の例示的な実施形態の概略断面図を示している。ガス化反応器１は、閉じた上端部４および円錐形状の下側部分５を備えた管状の気密壁部３の中にガス化装置２を含み、下側部分５は、開いた下側端部６へ次第に狭くなっており、下側端部６は、同軸に配置された円筒形状ダクトまたは浸漬管７の中へ開口している。ダクト７は、水で満たされたスラグ収集浴槽８の中へ開口している。

【0019】

ガス化装置２は、閉じた円筒形状の圧力容器９内で同軸に配置されている。バーナー１０が、外側から、圧力容器９の壁部および管状の壁部３を通って、ガス化装置２の中へ延在し、微粉炭または他のタイプの炭素質給送物を部分的に燃焼させる。

【0020】

管状の壁部３、その閉じた上端部４、およびその円錐形状の下側端部５は、複数の平行の管状ライン１１から造られている。ライン１１は、冷却剤供給部１３に動作可能に接続され、冷却剤排出部１２につながっている。

【0021】

作動中、ガス化装置の内容物は、１２００〜１７００℃の温度に加熱させられる。これらの温度で、炭素質給送物が、部分的に燃焼させられ、スラグおよびフライアッシュが含まれた合成ガスを形成する。ガス化装置２の中の上昇した圧力に起因して、ガス化装置の内容物は、開口部６およびダクト７を介して、スラグ収集浴槽８の水の中へ下向きに流れることを強いられる。スラグ収集浴槽８の水は、合成ガスをフィルターにかけ、フライアッシュおよびスラグを除去する。フィルターにかけられた合成ガスは、ダクト７と圧力容器９との間の環状空間１４において、水面に浮上し、そこでは、圧力が、ガス化装置２およびダクト７の中よりも実質的に低い。ここで、合成ガスが、排出ライン１５を介して排出される。

【0022】

その上端部４で、ガス化装置２の気密壁部３は、１つまたは複数の圧力逃がし通路２０を含み、それは、図２により詳細に示されている。圧力逃がし通路２０は、管状の壁部３の上端部４から外向きに延在する、中空円筒形状の二重壁のスリーブ２２を含む。スリーブ２２は、管状の壁部アッセンブリ３の中の開口部２３に接続されている。スリーブ２２は、二重壁であり、その二重壁部の間に環状円筒形状の冷却剤チャネル２４を画定している。環状の冷却剤チャネル２４は、冷却剤入口部２５および冷却剤出口部２６を含み、それらは、それぞれ、冷却剤供給部および冷却剤排出部に動作可能に接続されている（図示せず）。冷却剤は、通常、水である。

【0023】

開口部２３では、スリーブ２２が、耐火性材料２９で満たされた金属製ケーシング２８を含む耐火性ボックス２７で取り囲まれている。耐火性材料２９は、開口部２３の周りの管状の壁部分３のライン１１をバイパスするためのバイパス部３０を埋め込んでいる。

【0024】

開口部２３と反対側の端部において、二重壁のスリーブ２２に、フランジ３１が設けられ、フランジ３１は、シリンダー３３の下側フランジ３２に接続されている。その反対側端部では、シリンダー３３が、上部フランジ３４を含み、上部フランジ３４は、気密状態で蓋３５に接続されている。随意的に、蓋３５には、圧力測定装置のための接続ラインのために、通路が設けられることが可能であり、二重壁のスリーブ２２の冷却された環境の中で、ガス化装置内の圧力の測定が可能になる。シリンダー３３は、直角の状態で互いに反対方向に側方へ分岐する第１の分岐部３６および第２の分岐部３７をさらに含む。第１の分岐部３６の外側端部は、第１のラプチュアディスク３８によってシールされており、第１のラプチュアディスク３８は、ラプチュアディスク３８の両側の差圧が、ガス化装置２の中の過剰圧力が原因で所与の上限値を超えた場合に、破壊されるように形状付けおよび寸法付けされている。第２の分岐部３７の外側端部は、第２のラプチュアディスク３９によってシールされており、第２のラプチュアディスク３９は、ラプチュアディスク３９の両側の差圧が、ガス化装置２と圧力容器９との間の環状空間の中の過剰圧力が原因で所与の上限値を超えた場合に、破壊されるように形状付けおよび寸法付けされている。

【0025】

二重壁の部分とフランジ３１との間において、圧力逃がし通路２０は、パージガスの給送ライン（図示せず）のための接続部４１を備えた一重壁の円筒形状部分４０を含む。パージガスは、圧力逃がし通路２０および開口部２３の内側をきれいに吹き飛ばし、フライアッシュの堆積物が取り除かれた状態にそれを維持するように使用され得る。

【0026】

圧力逃がし通路２０の冷却される部分は、１２００℃以上の高温にもなり得るガス化装置の内容物から、ラプチュアディスク３８、３９を熱的に遮蔽する。圧力逃がし通路２０は、熱放出路を形成し、熱放出路は、例えば、冷却された環境の中で、ガス化装置の中の圧力を測定するために使用されることも可能である。

【図1】

【図2】