JP2001220102A - 合成ガスの生成方法およびその装置 - Google Patents

合成ガスの生成方法およびその装置

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修三 村松
Masashi Yoneda
昌司 米田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温加熱を必要とせず、設備コストの低減を
図ることができる合成ガスの生成方法およびその装置を
提供する。 【解決手段】 分解反応塔１内に垂直方向に延在されて
いる多孔質チューブ群の各多孔質チューブ４間に水蒸気
を被分解炭化水素ガスと共に均一に流し、多孔質チュー
ブ内から外に、前記水蒸気と被分解炭化水素ガスの流れ
に対して直角方向に、空気または酸素を均質に噴出して
点火し、多孔質チューブ４の外面に拡散火炎層Ｂを形成
し、これを熱源としてラジカル反応を起こさせ、水素、
メタン、一酸化炭素およびオレフィン系有機化合物ガス
を含む合成ガスを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素やオレフィン
系有機化合物ガス等を含む合成ガスの生成方法およびそ
の装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】パラフィン系有機化合物から目的とする
オレフィン系有機化合物（エチレン、アセチレン、プロ
ピレン、ブテン等）を得るためには、熱分解装置等を経
て、長鎖の化学組成を有するパラフィン系有機化合物を
短鎖の化学組成のオレフィン系有機化合物に分解する必
要がある。
【０００３】上記熱分解装置としては、加熱炉中のチュ
ーブ内にガス状のナフサと水蒸気を流し、チューブ外面
からの加熱によりナフサを熱分解してオレフィン系有機
化合物を生成するタイプのものが主流であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の熱分解装置によ
るプロセスにおいては、高温加熱（７００〜９００℃程
度）を必要とするため、設備コストの増大とチューブ内
のコーキングの問題が避けられなかった。このコーキン
グを防止するために、上述したようにチューブ内にナフ
サと共に水蒸気を流す必要があった。
【０００５】そこで、本出願人は、先に特願平１０−２
４８４００号によって、ナフサ等を蒸発して得た被分解
炭化水素ガスを、空気または酸素と直接接触させて拡散
火炎層を形成し、これを熱源として被分解炭化水素ガス
にラジカル反応を起こさせ、オレフィン系有機化合物を
生成する熱分解方法およびその装置を提案した。これに
より、高温高圧のプロセスを経ずに目的とするオレフィ
ン系有機化合物を生成することが可能となる。
【０００６】本発明は、被分解炭化水素ガスにより拡散
火炎層を形成し、これを熱源としてラジカル反応を起こ
させ、高温加熱を必要とせず、設備コストの低減を図る
ことができる水素やオレフィン系有機化合物ガス等を含
む合成ガスの生成方法およびその装置を提供することを
課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を次
のようにして解決した。すなわち、水蒸気を被分解炭化
水素ガスと共に供給し、空気または酸素と直接接触させ
て拡散火炎層を形成し、これを熱源として水蒸気および
被分解炭化水素ガスにラジカル反応を起こさせ、水素、
メタン、一酸化炭素およびオレフィン系有機化合物ガス
を含む合成ガスを生成する。
【０００８】前記拡散火炎層を形成するには、分解反応
塔内に垂直方向に延在されている多孔質チューブ群の各
多孔質チューブ間に水蒸気を被分解炭化水素ガスと共に
均一に流し、多孔質チューブ内から外に、前記水蒸気と
被分解炭化水素ガスの流れに対して直角方向に、空気ま
たは酸素を均質に噴出して点火し、多孔質チューブの外
面に形成するか、それとは逆に、分解反応塔内に垂直方
向に延在されている多孔質チューブ群の各多孔質チュー
ブ間に空気または酸素を均一に流し、多孔質チューブ内
から外に、前記空気または酸素の流れに対して直角方向
に、水蒸気を被分解炭化水素ガスと共に均質に噴出して
点火し、多孔質チューブの外面に形成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例に基
づき図面を参照して説明する。
【００１０】図１は、本発明の第１の実施例による合成
ガスの生成方法の実施に使用される装置の概念図であ
る。同図において符号１で示されるものは、上部にディ
フューザー２、下部にレデューサー３を有する分解反応
塔であり、その内部には、多孔質チューブ群が垂直方向
に延在されている。なお、前記反応塔１は、円形タイプ
でも矩形タイプでもよい。
【００１１】前記多孔質チューブ群の各多孔質チューブ
４は、多孔質金属またはＭＦ（Micro Filtration）、Ｕ
Ｆ（Ultra Filtration）までの細孔サイズを有する金属
膜材料より構成されている。この多孔質金属または金属
膜材料には、ＳＵＳ、工具鋼、インコネル、チタン合
金、アルミニューム合金等を用いる。
【００１２】各多孔質チューブ４の上端は塞がれ、下端
はヘッダー５に接続されている。このヘッダ５は、中空
板状とされ、その上面には前記多孔質チューブ４とジョ
イント６を介して接続される無孔チューブ７が突出して
設けられている。
【００１３】前記ディフューザ２の下端であって多孔質
チューブ群の上方には、ディストリビュータ８が設けら
れている。また、各多孔質チューブ４の上部の外面間に
は、点火系９が設けられている。
【００１４】前記ディフューザー２には、水蒸気とパラ
フィン系ガス等の被分解炭化水素ガスの入口２ａ、レデ
ューサー３には、水素、メタン、一酸化炭素およびオレ
フィン系ガス等の分解精製ガスの出口３ａが設けられて
いる。また、ヘッダー５には空気または酸素の供給ノズ
ル５ａが設けられている。
【００１５】次に動作について説明する。
【００１６】水蒸気は、分解反応塔１の入口２ａからナ
フサ等を蒸発させて得た被分解炭化水素ガスと共に供給
され、ディストリビューター８により整流されて反応塔
１の上部から各多孔質チューブ４間に均一に流れる。
【００１７】また、供給ノズル５ａから供給された空気
または酸素は、多孔質チューブ壁の内外の圧力差によ
り、金属多孔質細孔から同チューブ外に、水蒸気と被分
解炭化水素ガスの流れに対して直角方向に、しかも均質
に噴出される。
【００１８】この状態で点火系９により点火すると、図
２示すように、多孔質チューブ４の外面に拡散火炎層Ｂ
を形成し、これが熱源になり水蒸気とパラフィン系ガス
等の被分解炭化水素ガスがラジカル反応（遊離基反応）
を起こし、水素、メタン、一酸化炭素およびより短鎖の
オレフィン系有機化合物ガスを含む合成ガスを生成す
る。
【００１９】図３は、本発明の第２の実施例による合成
ガスの生成方法の実施に使用される装置の概念図であ
る。本実施例は、多孔質チューブ４の外周を包囲して無
孔チューブ１０が同心に隙間を有して設けられているこ
とのみが第１の実施例と相違するので、その他の構成の
説明は省略する。すなわち、図４に示すように、多孔質
チューブ４の内管と、無孔チューブ１０の外管により構
成される２重管の内管に空気または酸素を流し、内外管
で仕切られた空間（２重管部）に水蒸気をガス状の被分
解炭化水素ガスと共に流すことにより、第１の実施例と
同様、水蒸気と被分解炭化水素ガスがラジカル反応を起
こし、水素、メタン、一酸化炭素およびより短鎖のオレ
フィン系有機化合物ガスを含む合成ガスを生成する。
【００２０】上述した実施例では、多孔質チューブ４の
内部から外部に空気または酸素を供給し、多孔質チュー
ブ４の外部に水蒸気を被分解炭化水素ガスと共に流して
いるが、多孔質チューブ４の内部から外部に水蒸気を被
分解炭化水素ガスと共に流し、多孔質チューブ４の外部
に空気または酸素を流してもよい。
【００２１】また、上述した実施例では、水蒸気を被分
解炭化水素ガスと共に分解反応塔１に供給しているが、
前記被分解炭化水素ガスに代えて、図５に示すように、
ガス化装置１１に廃プラ等の固体原料を供給して、加熱
装置１３によってガスと残渣に分解し、発生したガスを
管路１２および入口２ａを介して反応塔１に供給するこ
とも可能である。
【００２２】また、上述した実施例では、分解反応塔１
の入口２ａを上側、出口３ａを下側に設けているが、逆
に、分解反応塔１の入口２ａを下側、出口３ａを上側に
設けてもよい。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、水蒸気を被分解炭化水
素ガスと共に供給し、被分解炭化水素ガスにより拡散火
炎層を形成し、これを熱源として水蒸気と被分解炭化水
素ガスにラジカル反応を起こして水素、メタン、一酸化
炭素およびオレフィン系有機化合物ガスを含む合成ガス
を高温高圧を経ずに生成することが可能となり、設備投
資額の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による合成ガスの生成方
法の実施に使用される装置の概念図である。
【図２】図１と図３のＡ部の拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施例による合成ガスの生成方
法の実施に使用される装置の概念図である。
【図４】図３の２重管部の一部切断拡大図である。
【図５】本発明による合成ガスの生成方法の実施に使用
される装置に接続される固体原料のガス化装置を示す図
である。
【符号の説明】
１ 分解反応塔 ２ ディフューザー ２ａ 入口 ３ レデューサー ３ａ 出口 ４ 多孔質チューブ ５ ヘッダー ５ａ 供給ノズル ６ ジョイント ７ 無孔チューブ ８ ディストリビューター ９ 点火系 １０ 無孔チューブ １１ ガス化装置 １２ 管路 １３ 加熱装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｇ 9/38 Ｃ１０Ｇ 9/38 Ｃ１０Ｊ 3/00 Ｃ１０Ｊ 3/00 Ａ (72)発明者 米田 昌司 東京都府中市日鋼町１番１ 株式会社日本 製鋼所内 (72)発明者 伝田 六郎 東京都府中市日鋼町１番１ 株式会社日本 製鋼所内 Ｆターム(参考） 4F301 CA09 CA25 CA26 CA41 CA52 4G040 DA03 DB03 4H029 AA02 AB03 AB11 AB12 AD01 AE09 AE24 CA08 CA12

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水蒸気を被分解炭化水素ガスと共に供給
    し、空気または酸素と直接接触させて拡散火炎層（Ｂ）
    を形成し、これを熱源として水蒸気および被分解炭化水
    素ガスにラジカル反応を起こさせ、水素、メタン、一酸
    化炭素およびオレフィン系有機化合物ガスを含む合成ガ
    スを生成することを特徴とする合成ガスの生成方法。
  2. 【請求項２】 分解反応塔（１）内に垂直方向に延在さ
    れている多孔質チューブ群の各多孔質チューブ（４）間
    に水蒸気を被分解炭化水素ガスと共に均一に流し、多孔
    質チューブ内から外に、前記水蒸気と被分解炭化水素ガ
    スとの流れに対して直角方向に、空気または酸素を均質
    に噴出して点火し、多孔質チューブ（４）の外面に拡散
    火炎層（Ｂ）を形成することを特徴とする請求項１記載
    の合成ガスの生成方法。
  3. 【請求項３】 分解反応塔（１）内に垂直方向に延在さ
    れている多孔質チューブ群の各多孔質チューブ（４）間
    に空気または酸素を均一に流し、多孔質チューブ内から
    外に、前記空気または酸素の流れに対して直角方向に、
    水蒸気を被分解炭化水素ガスと共に均質に噴出して点火
    し、多孔質チューブ（４）の外面に拡散火炎層（Ｂ）を
    形成することを特徴とする請求項１記載の合成ガスの生
    成方法。
  4. 【請求項４】 前記被分解炭化水素ガスに代え、廃棄プ
    ラスチックを熱分解して得たガスとしたことを特徴とす
    る請求項１、２または３記載の合成ガスの生成方法。
  5. 【請求項５】 一端に水蒸気および被分解炭化水素ガス
    を供給する入口（２ａ）、他端に生成された水素および
    オレフィン系有機化合物ガスを排出する出口（３ａ）を
    有する分解反応塔（１）と、該反応塔（１）内に垂直方
    向に延在されている多孔質チューブ群と、各多孔質チュ
    ーブ（４）に接続され、空気または酸素を供給するヘッ
    ダー（５）とからなることを特徴とする合成ガスの生成
    装置。
  6. 【請求項６】 一端に空気または酸素を供給する入口
    （２ａ）と、他端に生成された水素およびオレフィン系
    有機化合物ガスを排出する出口（３ａ）を有する分解反
    応塔（１）と、該反応塔（１）内に垂直方向に延在され
    ている多孔質チューブ群と、各多孔質チューブ（４）に
    接続され、水蒸気および被分解炭化水素ガスを供給する
    ヘッダー（５）とからなることを特徴とする合成ガスの
    生成装置。
  7. 【請求項７】 各多孔質チューブ（４）の外周を包囲し
    て無孔チューブ（１０）が同心に設けられていることを
    特徴とする請求項５または６記載の合成ガスの生成装
    置。
  8. 【請求項８】 分解反応塔（１）の入口（２ａ）側に
    は、ディストリビューター（８）が設けられていること
    を特徴とする請求項５、６または７記載の合成ガスの生
    成装置。
  9. 【請求項９】 前記被分解炭化水素ガスに代え、廃棄プ
    ラスチックを熱分解して得た合成ガスとしたことを特徴
    とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の合成ガスの
    生成装置。
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