JPH028771B2 - - Google Patents
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- JPH028771B2 JPH028771B2 JP57064617A JP6461782A JPH028771B2 JP H028771 B2 JPH028771 B2 JP H028771B2 JP 57064617 A JP57064617 A JP 57064617A JP 6461782 A JP6461782 A JP 6461782A JP H028771 B2 JPH028771 B2 JP H028771B2
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- reaction
- mixing
- reaction chamber
- reactant
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C15/00—Apparatus in which combustion takes place in pulses influenced by acoustic resonance in a gas mass
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/06—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
- B01J3/08—Application of shock waves for chemical reactions or for modifying the crystal structure of substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
- C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
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- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ガス状反応物を他の一種以上の粉粒
状、液状及び／又はガス状反応物と化学的に反応
させるための脈動流反応器並びに該反応器内で化
学反応を行なう方法に関する。
状、液状及び／又はガス状反応物と化学的に反応
させるための脈動流反応器並びに該反応器内で化
学反応を行なう方法に関する。
上記化学反応においては、反応室内の反応物に
脈動運動を与えることにより、反応物間に存在す
る反応阻害拡散層を減退又は排除せしめて反応を
促進させることが一般に行なわれている。この目
的のためには、例えばドイツ技術者協会発行の
「VDI−Zeitschrift」誌82（1950）、No.16第393頁
乃至第399頁に掲載されたペー・シユミツト（P.
sohmidt）の「Entwicklung periodisch
arbeitender Strahlgora¨te」なる表題の論文並び
に「Forsch.Ing−Wes.」誌31（1965）、No.5.第156
頁乃至167頁に掲載されたフリツツ アー・エ
フ・シユミツト（Fritz A.F.Schmidt）の
「Mo¨glichkeiton zur Steigerung der
Energieumsetzung durch pulsierende
Verbrennung」なる表題の論文等に開示されて
いる所謂脈動流装置が用いられている。しかしな
がら、このような脈動流反応器においては、脈動
の反作用や反応物導入口近傍における反応器内に
生じる特有の反応条件を回避する必要があるた
め、反応室に導入する前に十分混合することが困
難な反応物が数多く存在する。石炭乾留ガス、特
にコークス炉からの粗ガスについては、コークス
化装置において前処理と浄化を要するのでコスト
高ではあるが、以後の段階において水素及び一酸
化炭素に富んだガスを得ることができ、更にこの
ガスからは豊富な合成原料用又は還元用ガスを得
ることができる。脈動流反応器を用いて粉粒状、
液状又はガス状の然料を部分酸化及び部分分解さ
せることにより還元性ガスを得ることは可能であ
る。しかしながら、脈動流反応器は、例えば下水
ガスや浄化されたコークス炉ガス、或いはメタン
や粉粒状燃料の如き清浄な炭化水素などの比較的
処理の容易な反応物を処理するものである。従つ
て、目詰りなどを防止する必要上、空気動力学的
バルブを用いないで反応物を反応室内に導入させ
るを得ない場合は別として、反応物が粘性を有す
る場合や反応条件が好ましくない場合は問題外で
あつた（Erzmetall30（1977）の第51頁乃至第54
頁及びGas／Erdgas120（1979）の第574頁乃至第
578頁参照）。
脈動運動を与えることにより、反応物間に存在す
る反応阻害拡散層を減退又は排除せしめて反応を
促進させることが一般に行なわれている。この目
的のためには、例えばドイツ技術者協会発行の
「VDI−Zeitschrift」誌82（1950）、No.16第393頁
乃至第399頁に掲載されたペー・シユミツト（P.
sohmidt）の「Entwicklung periodisch
arbeitender Strahlgora¨te」なる表題の論文並び
に「Forsch.Ing−Wes.」誌31（1965）、No.5.第156
頁乃至167頁に掲載されたフリツツ アー・エ
フ・シユミツト（Fritz A.F.Schmidt）の
「Mo¨glichkeiton zur Steigerung der
Energieumsetzung durch pulsierende
Verbrennung」なる表題の論文等に開示されて
いる所謂脈動流装置が用いられている。しかしな
がら、このような脈動流反応器においては、脈動
の反作用や反応物導入口近傍における反応器内に
生じる特有の反応条件を回避する必要があるた
め、反応室に導入する前に十分混合することが困
難な反応物が数多く存在する。石炭乾留ガス、特
にコークス炉からの粗ガスについては、コークス
化装置において前処理と浄化を要するのでコスト
高ではあるが、以後の段階において水素及び一酸
化炭素に富んだガスを得ることができ、更にこの
ガスからは豊富な合成原料用又は還元用ガスを得
ることができる。脈動流反応器を用いて粉粒状、
液状又はガス状の然料を部分酸化及び部分分解さ
せることにより還元性ガスを得ることは可能であ
る。しかしながら、脈動流反応器は、例えば下水
ガスや浄化されたコークス炉ガス、或いはメタン
や粉粒状燃料の如き清浄な炭化水素などの比較的
処理の容易な反応物を処理するものである。従つ
て、目詰りなどを防止する必要上、空気動力学的
バルブを用いないで反応物を反応室内に導入させ
るを得ない場合は別として、反応物が粘性を有す
る場合や反応条件が好ましくない場合は問題外で
あつた（Erzmetall30（1977）の第51頁乃至第54
頁及びGas／Erdgas120（1979）の第574頁乃至第
578頁参照）。
本発明の目的は、上記従来技術における欠点を
回避した新規な脈動流反応器並びにこの脈動流反
応器内で化学反応を行う新規な方法を提供するこ
とであり、具体的には、例えばタールや水蒸気を
含む炭素乾留ガスやその副生物の如く、その予備
混合や反応室内への導入に際して問題の多い反応
物を互いに反応させ得るようにした脈動流反応器
と、該反応器内で上記反応物を反応させる方法を
提供することを目的とする。
回避した新規な脈動流反応器並びにこの脈動流反
応器内で化学反応を行う新規な方法を提供するこ
とであり、具体的には、例えばタールや水蒸気を
含む炭素乾留ガスやその副生物の如く、その予備
混合や反応室内への導入に際して問題の多い反応
物を互いに反応させ得るようにした脈動流反応器
と、該反応器内で上記反応物を反応させる方法を
提供することを目的とする。
本発明は、上記の目的を達成するため、脈動流
反応器に混合装置（混合室）、反応室（燃焼室）、
共振筒、及び定常化室を順次配設すると共に、原
料反応物供給手段及び反応産出物取出装置を設
け、更に冷却手段を設けて前記混合装置内の温度
を前記反応室内の温度以下に維持するようにした
ことを要旨とする。
反応器に混合装置（混合室）、反応室（燃焼室）、
共振筒、及び定常化室を順次配設すると共に、原
料反応物供給手段及び反応産出物取出装置を設
け、更に冷却手段を設けて前記混合装置内の温度
を前記反応室内の温度以下に維持するようにした
ことを要旨とする。
本発明のもう一つの要旨は、混合装置を冷却し
て該混合装置内の温度を反応室内の温度以下に維
持しつつ脈動流反応器内で化学反応を行なう方法
にある。
て該混合装置内の温度を反応室内の温度以下に維
持しつつ脈動流反応器内で化学反応を行なう方法
にある。
炭素乾留ガスを温度100乃至500℃、好ましくは
150乃至400℃で酸素又は酸素含有ガスと混合す
る。この原料ガスを上記の温度に冷却するには、
本発明に基づく処理工程において得られる含水凝
縮物を用いるのが有利である。
150乃至400℃で酸素又は酸素含有ガスと混合す
る。この原料ガスを上記の温度に冷却するには、
本発明に基づく処理工程において得られる含水凝
縮物を用いるのが有利である。
本発明の方法を簡単化するために、石炭乾留ガ
スと酸素含有ガスを混合する前に、水の凝縮温度
より高い沸点を有する炭化水素を分離してもよ
い。この分離操作は、機械的分離手段により或い
は電気的フイルターによりなし得る。又、水の凝
縮温度より高温であるがその引火温度より低温の
原料ガスを酸素含有ガスと混合することもでき
る。炭素乾留ガスを70mbar以下の負圧（対大気
圧）で部分酸化させる際に脈動させながら酸化さ
せると良好な結果が得られる。又、原料ガスを供
給速度20乃至60ｍ／secで酸素含有ガスと混合す
ると有利である。
スと酸素含有ガスを混合する前に、水の凝縮温度
より高い沸点を有する炭化水素を分離してもよ
い。この分離操作は、機械的分離手段により或い
は電気的フイルターによりなし得る。又、水の凝
縮温度より高温であるがその引火温度より低温の
原料ガスを酸素含有ガスと混合することもでき
る。炭素乾留ガスを70mbar以下の負圧（対大気
圧）で部分酸化させる際に脈動させながら酸化さ
せると良好な結果が得られる。又、原料ガスを供
給速度20乃至60ｍ／secで酸素含有ガスと混合す
ると有利である。
従来石炭乾留ガスを分解処理して合成用原料ガ
スとするのは困難とされていたが、化学量論に基
づいて酸素量を用いて脈動流反応器内で本発明方
法による新規な方法で処理すれば可能であること
が判明した。これは、脈動サイクルにおいては、
混合が理想的に行なわれるので高い反応速度が得
られるのみならず、原料ガスから一酸化炭素及び
水素を多く含む産出ガスが得られるからである。
本発明以前においては、石炭乾留ガスを酸素を用
いて部分的に酸化（燃焼）する場合、先ず水素分
と一酸化炭素分とが酸化され、原料ガスが多かれ
少なかれ凝縮物乃至集塊の形で処理されぬまま工
程外に放出されるのは致し方ないと一般に了承さ
れる傾向があつた。本発明に係る装置及び方法に
よれば、原料混合ガス中に含まれる凝縮物乃至集
塊は、得られた試験結果から明らかな如く、意外
にも迅速且つ有利な状態で直接的に生成系へ転化
されるのである。又、燃焼室のローデイング
（loading）を上げると上記転化に要する酸素分が
少なくてすむことも判明した。このことより酸化
反応に加えて、分解反応もまた促進されると思わ
れる。本発明の、特に反応参加物質の物質収支に
ついて有利な点は、上記転化の際体積増加が生じ
ることである。即ち、産出ガス：投入ガスの比
は、原料ガスの成分、原料ガスの酸素に対する比
率、及び反応温度に応じて1.2から2.0の間で変化
する。
スとするのは困難とされていたが、化学量論に基
づいて酸素量を用いて脈動流反応器内で本発明方
法による新規な方法で処理すれば可能であること
が判明した。これは、脈動サイクルにおいては、
混合が理想的に行なわれるので高い反応速度が得
られるのみならず、原料ガスから一酸化炭素及び
水素を多く含む産出ガスが得られるからである。
本発明以前においては、石炭乾留ガスを酸素を用
いて部分的に酸化（燃焼）する場合、先ず水素分
と一酸化炭素分とが酸化され、原料ガスが多かれ
少なかれ凝縮物乃至集塊の形で処理されぬまま工
程外に放出されるのは致し方ないと一般に了承さ
れる傾向があつた。本発明に係る装置及び方法に
よれば、原料混合ガス中に含まれる凝縮物乃至集
塊は、得られた試験結果から明らかな如く、意外
にも迅速且つ有利な状態で直接的に生成系へ転化
されるのである。又、燃焼室のローデイング
（loading）を上げると上記転化に要する酸素分が
少なくてすむことも判明した。このことより酸化
反応に加えて、分解反応もまた促進されると思わ
れる。本発明の、特に反応参加物質の物質収支に
ついて有利な点は、上記転化の際体積増加が生じ
ることである。即ち、産出ガス：投入ガスの比
は、原料ガスの成分、原料ガスの酸素に対する比
率、及び反応温度に応じて1.2から2.0の間で変化
する。
本発明によれば、脈動燃焼（反応）は、着火用
としても使用し得る１乃至複数の支援火炎によつ
て確実に行なわれる。
としても使用し得る１乃至複数の支援火炎によつ
て確実に行なわれる。
本発明において、少くとも反応物混合装置は、
反応室の直上に配設するのが好ましい。このよう
にすれば、例えば混合装置の反応室側端部を反応
室と分離可能とすることにより反応物から生ずる
凝縮物乃至集塊を前記端部から反応室内へと滴下
させることができ、好都合だからである。
反応室の直上に配設するのが好ましい。このよう
にすれば、例えば混合装置の反応室側端部を反応
室と分離可能とすることにより反応物から生ずる
凝縮物乃至集塊を前記端部から反応室内へと滴下
させることができ、好都合だからである。
本発明の更に他の特徴点は、環状スロツト型イ
ンジエクター又は多孔中空管型インジエクター若
しくはその他の複数個の注入点を有するインジエ
クターを混合装置に設けたことである。このよう
に構成することにより、混合装置内において、反
応物の混合を次第に加速するように制御すること
ができるのである。この結果、原料混合物が反応
室に導入される直前において望ましい混合率が達
成され、従つて、望ましくない早期反応を回避で
きる。
ンジエクター又は多孔中空管型インジエクター若
しくはその他の複数個の注入点を有するインジエ
クターを混合装置に設けたことである。このよう
に構成することにより、混合装置内において、反
応物の混合を次第に加速するように制御すること
ができるのである。この結果、原料混合物が反応
室に導入される直前において望ましい混合率が達
成され、従つて、望ましくない早期反応を回避で
きる。
本発明の更に他の特徴点は、第二混合装置、第
二反応室及び第二共振筒を備えた複式脈動流反応
器として構成し得る点である。このように構成す
ることにより、同じ寸法の反応器を以つて反応量
を増大させることができる。当然のことながら、
所望数の複式共振筒を備えるように構成したり或
いは各筒状反応器を他の筒状反応器と平行状に配
設することも可能である。換言すると、反応物を
集中的に装置に供給し、且つ反応産出物を集中的
に取り出すことができるのである。これにより脈
動流反応器の寸法を従前の寸法にとどめても産出
物の量が増大させることができる。
二反応室及び第二共振筒を備えた複式脈動流反応
器として構成し得る点である。このように構成す
ることにより、同じ寸法の反応器を以つて反応量
を増大させることができる。当然のことながら、
所望数の複式共振筒を備えるように構成したり或
いは各筒状反応器を他の筒状反応器と平行状に配
設することも可能である。換言すると、反応物を
集中的に装置に供給し、且つ反応産出物を集中的
に取り出すことができるのである。これにより脈
動流反応器の寸法を従前の寸法にとどめても産出
物の量が増大させることができる。
本発明の更に他の特徴点は、反応室内に、場合
によつては共振筒内にも触媒反応体を例えば内壁
に施したコーテンイグの形態で、或いは格子状挿
入体等の形態で装填し得ることである。
によつては共振筒内にも触媒反応体を例えば内壁
に施したコーテンイグの形態で、或いは格子状挿
入体等の形態で装填し得ることである。
本発明の更に他の特徴点は、反応産出物を脈動
反応器内において転化処理することができ、且つ
その際の化学反応をも脈動下で行い反応速度を高
め得ることである。例えば、石炭乾留ガスから
COとH2を回収し、次いでこれをメタン化するこ
とができる。
反応器内において転化処理することができ、且つ
その際の化学反応をも脈動下で行い反応速度を高
め得ることである。例えば、石炭乾留ガスから
COとH2を回収し、次いでこれをメタン化するこ
とができる。
脈動流反応器は通常反応開始前においては満足
な反応条件下に置かれておらず、特に温度に関し
ては反応を為しうる状態となつていないのが普通
である。本発明においては、先ず適宜選択された
補助反応物（始動ガス）を用いて反応条件を整
え、たとえ反応器が冷えていたとしてもこれら補
助反応物が本発明方法の各工程を遂行し得る状態
を作り出すのである。
な反応条件下に置かれておらず、特に温度に関し
ては反応を為しうる状態となつていないのが普通
である。本発明においては、先ず適宜選択された
補助反応物（始動ガス）を用いて反応条件を整
え、たとえ反応器が冷えていたとしてもこれら補
助反応物が本発明方法の各工程を遂行し得る状態
を作り出すのである。
本発明の更に特徴とする点は、ガス状反応物
は、混合装置の前段階において及び／又は混合装
置の内部において、凝縮物を伴つて噴射されるこ
とにより冷却される点である。これらの凝縮物は
凝縮された反応物及び／又は凝縮された反応産出
物を用いればよい。一方、他の過程において生じ
た凝縮物を本発明方法において用いることもでき
る。
は、混合装置の前段階において及び／又は混合装
置の内部において、凝縮物を伴つて噴射されるこ
とにより冷却される点である。これらの凝縮物は
凝縮された反応物及び／又は凝縮された反応産出
物を用いればよい。一方、他の過程において生じ
た凝縮物を本発明方法において用いることもでき
る。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて具
体的に説明する。
体的に説明する。
第１図は、本発明に係る脈動流反応器を示す。
該反応器は、例えば炭素乾留ガスを脈動させなが
らその一部を酸化させるための装置として構成さ
れている。該反応器は混合装置たる混合筒１、反
応室たる燃焼室２、共振筒３及び定常化室４を有
する。
該反応器は、例えば炭素乾留ガスを脈動させなが
らその一部を酸化させるための装置として構成さ
れている。該反応器は混合装置たる混合筒１、反
応室たる燃焼室２、共振筒３及び定常化室４を有
する。
分解或いは解離されるべき原料ガス（原料反応
物）は、上方から管１１を介して混合筒１へ供給
される。該混合筒１の上端部には２個のインジエ
クター９，１０がハウジング８内に設けられてい
る。これらのインジエクター９，１０は、酸素及
び／又は空気（反応物）及び始動ガスを供給する
ものである。かかる始動ガスは、例えばコークス
炉ガスを原料ガスとして装置に供給する前に該装
置を予熱するのに用いると好都合である場合が多
い。この始動ガスは、例えばコークス炉装置の火
格子下燃焼ガスのように可燃成分を含んだものを
用いる。
物）は、上方から管１１を介して混合筒１へ供給
される。該混合筒１の上端部には２個のインジエ
クター９，１０がハウジング８内に設けられてい
る。これらのインジエクター９，１０は、酸素及
び／又は空気（反応物）及び始動ガスを供給する
ものである。かかる始動ガスは、例えばコークス
炉ガスを原料ガスとして装置に供給する前に該装
置を予熱するのに用いると好都合である場合が多
い。この始動ガスは、例えばコークス炉装置の火
格子下燃焼ガスのように可燃成分を含んだものを
用いる。
混合筒１で混合されたガス流は、該混合筒内に
燃焼残滓が残留するのを避けるために13ｍ／sec
以上の流速で供給される。前記混合筒１で混合さ
れた混合ガスは、次いで反応室たる燃焼室２に送
られ、ここで着火される。着火は、少くとも最初
は着火バーナー７ａを用いて行なわれる。共振筒
３は、前記最初の着火が行われた時点から、良く
知られているように、前記混合筒の出口と定常化
室の入口との長手方向距離によつて定められる周
波数で作動する。最初の着火が行われたら、その
後は自然に引火するので、前記着火バーナー７ａ
は休止させてもよい。ところでコークス化装置の
作動中の炉から供給される原料ガスの組成は一定
ではなく時間により変動し、更には不活性ガス気
泡が外部から侵入するので、化学量論による燃焼
モードに基づいて着火バーナー７ａ，７ｂを用い
ることにより確実に着火を行うことが望ましい。
燃焼残滓が残留するのを避けるために13ｍ／sec
以上の流速で供給される。前記混合筒１で混合さ
れた混合ガスは、次いで反応室たる燃焼室２に送
られ、ここで着火される。着火は、少くとも最初
は着火バーナー７ａを用いて行なわれる。共振筒
３は、前記最初の着火が行われた時点から、良く
知られているように、前記混合筒の出口と定常化
室の入口との長手方向距離によつて定められる周
波数で作動する。最初の着火が行われたら、その
後は自然に引火するので、前記着火バーナー７ａ
は休止させてもよい。ところでコークス化装置の
作動中の炉から供給される原料ガスの組成は一定
ではなく時間により変動し、更には不活性ガス気
泡が外部から侵入するので、化学量論による燃焼
モードに基づいて着火バーナー７ａ，７ｂを用い
ることにより確実に着火を行うことが望ましい。
定常化室４には着火バーナー７ｂを設ける。又
定常化室４には全ての場合に防爆安全カバー６を
設けるのがよい。産出ガスは、反応物の圧力が流
体抵抗を十分計測し得る程度の圧力に達していな
い場合は、吸気器５によつて吸引され、熱交換器
１５を通つて冷却され且つ２個の清浄器１６，１
７を経て取り出される。
定常化室４には全ての場合に防爆安全カバー６を
設けるのがよい。産出ガスは、反応物の圧力が流
体抵抗を十分計測し得る程度の圧力に達していな
い場合は、吸気器５によつて吸引され、熱交換器
１５を通つて冷却され且つ２個の清浄器１６，１
７を経て取り出される。
第２図は、本発明の重要な構成要素である混合
筒１を示す。２個のインジエクター９，１０がイ
ンジエクターハウジング８内に設けられており、
これらのインジエクターを介して空気及び／又は
酸素並びに始動ガスが供給される（但し始動ガス
は場合によつては供給しなくともよい）。各イン
ジエクターは夫々環状空間９ａ，１０ａを有して
おり、該環状空間内に導入されたガスは混合筒１
の半径方向に延びる狭い環状ギヤツプ９ｂ，１０
ｂを通つて前記混合筒１へ供給される。このガス
供給は、該ガス（例えば酸素）を所定時間前記混
合筒１の外壁に接触せしめつつ行なう。前記混合
筒１の下端には混合筒１において予じめ混合され
た原料混合物を燃焼室へ導入するための原料混合
物導入ヘツド１２が設けられている。該原料混合
物導入ヘツド１２は、冷却装置（冷却器）１３を
兼ねている。即ち冷却媒体が該原料混合物導入ヘ
ツド１２内を通過するようになつている。このよ
うに、混合筒の外壁に空気及び／又は酸素が接触
するように構成したこと並びに燃焼室に対して着
脱可能とした前記混合筒の開口端部１４を冷却す
るように構成したことにより、従来避け難かつた
混合筒内におけるタール分の凝縮が著しく減退
し、その結果コークス形成が回避される。即ち、
加熱された前記混合筒の内壁に形成された露滴状
凝縮物は混合筒の冷却された端部１４から燃焼室
（反応室）２内へ滴下するのである。
筒１を示す。２個のインジエクター９，１０がイ
ンジエクターハウジング８内に設けられており、
これらのインジエクターを介して空気及び／又は
酸素並びに始動ガスが供給される（但し始動ガス
は場合によつては供給しなくともよい）。各イン
ジエクターは夫々環状空間９ａ，１０ａを有して
おり、該環状空間内に導入されたガスは混合筒１
の半径方向に延びる狭い環状ギヤツプ９ｂ，１０
ｂを通つて前記混合筒１へ供給される。このガス
供給は、該ガス（例えば酸素）を所定時間前記混
合筒１の外壁に接触せしめつつ行なう。前記混合
筒１の下端には混合筒１において予じめ混合され
た原料混合物を燃焼室へ導入するための原料混合
物導入ヘツド１２が設けられている。該原料混合
物導入ヘツド１２は、冷却装置（冷却器）１３を
兼ねている。即ち冷却媒体が該原料混合物導入ヘ
ツド１２内を通過するようになつている。このよ
うに、混合筒の外壁に空気及び／又は酸素が接触
するように構成したこと並びに燃焼室に対して着
脱可能とした前記混合筒の開口端部１４を冷却す
るように構成したことにより、従来避け難かつた
混合筒内におけるタール分の凝縮が著しく減退
し、その結果コークス形成が回避される。即ち、
加熱された前記混合筒の内壁に形成された露滴状
凝縮物は混合筒の冷却された端部１４から燃焼室
（反応室）２内へ滴下するのである。
前記混合筒、反応室（燃焼室）及び共振筒は垂
直方向に配置されている。このように配置するこ
とは本発明装置を作動させる上できわめて重要で
ある。
直方向に配置されている。このように配置するこ
とは本発明装置を作動させる上できわめて重要で
ある。
第３図は、原料反応物の混合が上下方向の異な
る複数の位置の夫々において部分的に行なわれる
ように構成した混合筒の例を示す。具体的には、
インジエクターとして、全長に亘つて複数個の透
孔１９を有する中空管１８を前記混合筒１内に通
挿支持せしめて構成してある。注入すべき原料反
応物は前記複数個の透孔１９から混合筒内に供給
される。前記透孔１９を微小なものとすると、該
透孔から噴射する原料反応物は浄化されたものと
なる。原料ガスとしてコークス炉ガスを用いる場
合は、前記インジエクターから噴出させる原料反
応物として空気及び／又は酸素を用いる。一部混
合を行う場合は、混合筒にジヤケツトを設け、原
料反応物を該ジヤケツトから混合筒の周壁に穿設
された多数の透孔を経て混合系へ導入するように
するのが好ましいことはいうまでもない。このよ
うに構成すれば、装置が全開運転されておらず、
従つて混合筒内のガス流速度が所望値に達してい
ない場合においても、火炎が混合筒の前部まで逆
流するのを防止することができる。
る複数の位置の夫々において部分的に行なわれる
ように構成した混合筒の例を示す。具体的には、
インジエクターとして、全長に亘つて複数個の透
孔１９を有する中空管１８を前記混合筒１内に通
挿支持せしめて構成してある。注入すべき原料反
応物は前記複数個の透孔１９から混合筒内に供給
される。前記透孔１９を微小なものとすると、該
透孔から噴射する原料反応物は浄化されたものと
なる。原料ガスとしてコークス炉ガスを用いる場
合は、前記インジエクターから噴出させる原料反
応物として空気及び／又は酸素を用いる。一部混
合を行う場合は、混合筒にジヤケツトを設け、原
料反応物を該ジヤケツトから混合筒の周壁に穿設
された多数の透孔を経て混合系へ導入するように
するのが好ましいことはいうまでもない。このよ
うに構成すれば、装置が全開運転されておらず、
従つて混合筒内のガス流速度が所望値に達してい
ない場合においても、火炎が混合筒の前部まで逆
流するのを防止することができる。
第４図はエスノウルト・ペルテリエ（Esnault
−pelterie）型の複式脈動流反応器と類似した脈
動流反応器を示す。但し、実際のエスノウルト・
ペルテリエ型複式脈動流反応器は、第４図のもの
とは異なり、定常化室から引き出した一方の共振
筒に他方の共振筒を重ねて取り付けて構成され
る。１対の共振筒は、最小抵抗の原理
（Principle of least resistance）に基づいて、互
いに位相が逆となつて作動する。燃焼室に圧力セ
ンサーを取り付けると、第４図に符号２０で示す
のと同様の波形が得られる。尚、複数対の共振筒
を定常化室に接続して使用することもまた可能で
ある。斯かる複式共振筒を利用すると爆発圧が高
い場合においても作動音が小さくなるので好適で
ある。更に、従来の単式共振筒では達成し得なか
つた大量の原料を処理することも可能となる。
−pelterie）型の複式脈動流反応器と類似した脈
動流反応器を示す。但し、実際のエスノウルト・
ペルテリエ型複式脈動流反応器は、第４図のもの
とは異なり、定常化室から引き出した一方の共振
筒に他方の共振筒を重ねて取り付けて構成され
る。１対の共振筒は、最小抵抗の原理
（Principle of least resistance）に基づいて、互
いに位相が逆となつて作動する。燃焼室に圧力セ
ンサーを取り付けると、第４図に符号２０で示す
のと同様の波形が得られる。尚、複数対の共振筒
を定常化室に接続して使用することもまた可能で
ある。斯かる複式共振筒を利用すると爆発圧が高
い場合においても作動音が小さくなるので好適で
ある。更に、従来の単式共振筒では達成し得なか
つた大量の原料を処理することも可能となる。
以下に示す各実施例において、ガス体積は、脱
水標準状態（圧力／温）のものである。同様に、
混合筒は長さ1.2ｍ、内径0.04ｍであり、燃焼室
及びこれに連続する共振筒は合計長さ３ｍ、平均
内径0.25ｍであり、筒状定常化室は内径0.5ｍ、
及び第１図のものについては長さ１ｍである。
水標準状態（圧力／温）のものである。同様に、
混合筒は長さ1.2ｍ、内径0.04ｍであり、燃焼室
及びこれに連続する共振筒は合計長さ３ｍ、平均
内径0.25ｍであり、筒状定常化室は内径0.5ｍ、
及び第１図のものについては長さ１ｍである。
実施例１ （第１図）
コークス炉の火格子下燃焼ガスを燃焼させて装
置を約1000℃に予熱した後58％（容量％以下同
じ）H2、６〜７％co、25％CH4、２〜３％CO2、
３〜４％N2、0.5％O2、３％CoHn、700ｇ／m3
H2O及び50ｇ／m3の高分子炭化水素を含有する
コークス炉ガス90m3を温度120℃で混合筒１内に
導入する。このコークス炉ガスを、混合筒１内で
同じく120℃に熱した40m3の酸素と混合する。こ
の混合物を速度25ｍ／secで混合筒１内を通過さ
せ、その端部１４において90℃まで冷却して燃焼
室２に送り込む。ここで前記混合物は脈動させら
れ、且つ自然引火する。このとき温度は1250℃に
上昇する。共振筒３と定常化室４との境界部を通
過するとき温度は600℃に下がる。熱交換器１５
は産出ガスの温度を更に500℃まで引き下げる。
該熱交換器の出口においては産出ガスは次の組成
即ち55％H2、25％CO、0.4％CH4、15％CO2、３
％N2、及び５〜６ｇ／m3VoH2S、１〜３ｇ／m3
NH3、２〜３ｇ／m3HCNを有する。この産出ガ
スはその後500℃において高温脱硫され、600℃に
おいて転化（conversion）される。吸気器５によ
り最終産出ガスを吸引して取出す。尚、本発明装
置の構成要素たる燃焼室２、共振筒３及び定常化
室４は70mbarの負圧で作動している。
置を約1000℃に予熱した後58％（容量％以下同
じ）H2、６〜７％co、25％CH4、２〜３％CO2、
３〜４％N2、0.5％O2、３％CoHn、700ｇ／m3
H2O及び50ｇ／m3の高分子炭化水素を含有する
コークス炉ガス90m3を温度120℃で混合筒１内に
導入する。このコークス炉ガスを、混合筒１内で
同じく120℃に熱した40m3の酸素と混合する。こ
の混合物を速度25ｍ／secで混合筒１内を通過さ
せ、その端部１４において90℃まで冷却して燃焼
室２に送り込む。ここで前記混合物は脈動させら
れ、且つ自然引火する。このとき温度は1250℃に
上昇する。共振筒３と定常化室４との境界部を通
過するとき温度は600℃に下がる。熱交換器１５
は産出ガスの温度を更に500℃まで引き下げる。
該熱交換器の出口においては産出ガスは次の組成
即ち55％H2、25％CO、0.4％CH4、15％CO2、３
％N2、及び５〜６ｇ／m3VoH2S、１〜３ｇ／m3
NH3、２〜３ｇ／m3HCNを有する。この産出ガ
スはその後500℃において高温脱硫され、600℃に
おいて転化（conversion）される。吸気器５によ
り最終産出ガスを吸引して取出す。尚、本発明装
置の構成要素たる燃焼室２、共振筒３及び定常化
室４は70mbarの負圧で作動している。
実施例２ （第２図）
実施例１と同じ組成を有するコークス炉ガスを
実施例１と同じ温度及び圧力条件で混合筒１を介
して燃焼室２へ供給する。更に、管１１ｂより
1000ｇ／m3の含水蒸気（例えば冷却用凝縮物を気
化させたもの）を混合筒１全体に供給する。70m3
の酸素を供給し、燃焼室の温度を1020℃とする。
産出ガスの組成は、52.8％H2、5.9％N2、19.0％
CO、1.3％CH4及び20.8％CO2であつた。
実施例１と同じ温度及び圧力条件で混合筒１を介
して燃焼室２へ供給する。更に、管１１ｂより
1000ｇ／m3の含水蒸気（例えば冷却用凝縮物を気
化させたもの）を混合筒１全体に供給する。70m3
の酸素を供給し、燃焼室の温度を1020℃とする。
産出ガスの組成は、52.8％H2、5.9％N2、19.0％
CO、1.3％CH4及び20.8％CO2であつた。
実施例３ （第３図）
回転筒によりピツチで固めた石炭ブリケツトを
コークスを半分含有するブリケツトに再調整す
る。
コークスを半分含有するブリケツトに再調整す
る。
間接加熱することにより回収した組成が27％
H2、52％CH4＋C2H6、１％O2、４％CoHn、７
％CO、４％CO2、２％N2の燃焼ガスを温度370
℃で混合筒１に供給し、ここで温度20℃の酸素60
m3と混合する。次いで、混合温度を190℃に調節
する。この可熱性のガスは速度40ｍ／secで混合
筒１を通過し、その端部１４において120℃に冷
却される。燃焼室２における最高反応温度は測定
したところ1450℃であつた。
H2、52％CH4＋C2H6、１％O2、４％CoHn、７
％CO、４％CO2、２％N2の燃焼ガスを温度370
℃で混合筒１に供給し、ここで温度20℃の酸素60
m3と混合する。次いで、混合温度を190℃に調節
する。この可熱性のガスは速度40ｍ／secで混合
筒１を通過し、その端部１４において120℃に冷
却される。燃焼室２における最高反応温度は測定
したところ1450℃であつた。
このように部分的に酸化されたその組成が43％
H2、１％CH4、３％N2、38％CO、15％CO2であ
るガスは、断熱性導管を介して熱交換器に送られ
且つ150℃に冷却され、更に次の処理を行うべく
吸気器５によつてアキユムレーターに送り込まれ
る。このように吸気器５を用いて産出ガスを吸引
するため、混合筒２、燃焼室３及び定常化室４は
25mbarの負圧となつている。
H2、１％CH4、３％N2、38％CO、15％CO2であ
るガスは、断熱性導管を介して熱交換器に送られ
且つ150℃に冷却され、更に次の処理を行うべく
吸気器５によつてアキユムレーターに送り込まれ
る。このように吸気器５を用いて産出ガスを吸引
するため、混合筒２、燃焼室３及び定常化室４は
25mbarの負圧となつている。
実施例４ （第３図、第４図）
組成が69％CH4、0.2％CoHn、26％CO2、
2.6N2、1.1％H2SのCO2に富んだ天然ガス300m3を
複式の混合筒１及び複式の燃焼室２を径て複式の
共振筒装置へ送る。第３図に示す如き２本の多孔
中空管から170m3の酸素を注入し、燃焼室温度が
約1600℃となるようにする。かくして得られた産
出ガスはその組成が45％H2、25％CO、2.5％
H2S、0.4％SO2、24％CO22.5％N2であつた。こ
のガスは上記実施例３の場合と同様に事後処理し
うる。
2.6N2、1.1％H2SのCO2に富んだ天然ガス300m3を
複式の混合筒１及び複式の燃焼室２を径て複式の
共振筒装置へ送る。第３図に示す如き２本の多孔
中空管から170m3の酸素を注入し、燃焼室温度が
約1600℃となるようにする。かくして得られた産
出ガスはその組成が45％H2、25％CO、2.5％
H2S、0.4％SO2、24％CO22.5％N2であつた。こ
のガスは上記実施例３の場合と同様に事後処理し
うる。
第１図は本発明に係る脈動流反応器を示す略示
図、第２図は第１図における混合装置を拡大して
示す部分断面図、第３図は多孔中空管を備えた混
合装置の例を示す拡大断面図、第４図は共振筒を
複式とした実施例を示す斜視図、第５図は４例の
実施例に関する温度ダイヤグラムである。 １……混合筒（混合装置）、２……燃焼室（反
応室）、３……共振筒、４……定常化室、５……
吸気器、７ａ，７ｂ……着火バーナー、８……ハ
ウジング、９，１０……インジエクター、１１…
…管、１２……原料混合物導入ヘツド、１３……
冷却器、１４……端部、１５……熱交換器、１
６，１７……清浄器、１８……多孔中空管、１９
……透孔。
図、第２図は第１図における混合装置を拡大して
示す部分断面図、第３図は多孔中空管を備えた混
合装置の例を示す拡大断面図、第４図は共振筒を
複式とした実施例を示す斜視図、第５図は４例の
実施例に関する温度ダイヤグラムである。 １……混合筒（混合装置）、２……燃焼室（反
応室）、３……共振筒、４……定常化室、５……
吸気器、７ａ，７ｂ……着火バーナー、８……ハ
ウジング、９，１０……インジエクター、１１…
…管、１２……原料混合物導入ヘツド、１３……
冷却器、１４……端部、１５……熱交換器、１
６，１７……清浄器、１８……多孔中空管、１９
……透孔。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガス状反応物を他の少くとも一種の粉粒状、
液状及び／又はガス状反応物と化学的に反応させ
るための脈動流反応器において、上記反応物を混
合するための混合装置と、所定の反応温度で上記
反応物の化学反応を行うべく前記混合装置の下流
にこれと連通状に配設された反応室と、該反応室
の下流にこれと連通状に配設された共振筒と、該
共振筒の下流にこれと連通状に配設された定常化
室と、反応物供給手段と、反応産出物取出装置
と、前記混合装置内の温度を前記反応室内の反応
温度以下に維持するべく前記混合装置を冷却する
ための冷却手段とを設けて成る脈動流反応器。 ２ 前記混合装置の一端を前記反応室に対面させ
ると共に、該一端に、冷却器を備えた混合物導入
ヘツドを取付けた特許請求の範囲第１項に記載の
反応器。 ３ 前記混合物導入ヘツドに、前記冷却器を構成
する冷却媒体流路を設けた特許請求の範囲第２項
に記載の反応器。 ４ 前記混合装置の一端を前記反応室に対面させ
ると共に、該一端を反応室に対し着脱可能とした
特許請求の範囲第１項に記載の反応器。 ５ 前記反応物供給手段が、前記混合装置に取付
けた環状スロツト形インジエクターを少くとも１
個有する特許請求の範囲第１項に記載の反応器。 ６ 前記反応物供給手段が、前記混合装置内に配
設された多孔中空管の形態をなすインジエクター
を少くとも１個有する特許請求の範囲第１項に記
載の反応器。 ７ 前記混合装置が筒状を呈し、且つ前記反応物
供給手段が前記筒状混合装置の長手方向に所定間
隔を設けて配設された複数個の供給点を有する特
許請求の範囲第１項に記載の反応器。 ８ 前記反応室及び定常化室の少くとも一方に着
火バーナーを設けた特許請求の範囲第１項に記載
の反応器。 ９ 前記反応室と前記定常化室の双方に着火バー
ナーを設けた特許請求の範囲第８項に記載の反応
器。 １０ 前記混合装置、反応室、及び共振筒各１個
を以つて第一ユニツトを構成し、同様の混合装
置、反応室、及び共振筒各１個を以つて第二ユニ
ツトを構成し、前記両ユニツトを前記定常化室を
介して連結した特許請求の範囲第１項に記載の反
応器。 １１ 前記反応室内に触媒反応体を配設し、前記
共振筒及び前記定常化室の少くとも一方と共働し
うるようにした特許請求の範囲第１項に記載の反
応器。 １２ 前記混合装置、反応室、及び共振筒各１個
を以つて第一ユニツトを構成し、同様の混合装
置、反応室、及び共振筒各１個を以つて第二ユニ
ツトを構成すると共に、前記反応物供給装置と前
記反応産出物取出装置とを前記両ユニツトで連結
した特許請求の範囲第１項に記載の反応器。 １３ ガス状反応物を他の少くとも一種の粉粒
状、液状及び／又はガス状反応物と化学的に反応
させる方法において、混合室、反応室、共振筒、
及び定常化室を順次相互連通状に配列し、原料反
応物を前記混合室に供給してこれを該混合室内で
混合し、得られた原料混合物を前記反応室に導入
して所定の反応温度で反応させ、得られた反応産
出物を取出す一方、前記混合室内の温度を前記反
応室内の反応温度以下に保つべく前記混合室を冷
却する脈動流反応器内で化学反応を行なう方法。 １４ 前記反応室と前記定常化室間においてガス
を一定周波数で脈動させる特許請求の範囲第１３
項に記載の方法。 １５ 反応産出物を前記定常化室から取出す特許
請求の範囲第１３項に記載の方法。 １６ 原料反応物が、液状反応物及びガス状反応
物から成るグループから選択された所定の融点を
有する反応物を含み、前記反応室を冷却する際
に、該反応室の温度が前記選択された反応物の融
点以下にはならないようにする特許請求の範囲第
１３項に記載の方法。 １７ 前記化学反応が所定の火炎速度を有する火
炎によつて行なわれ、且つ原料反応物の前記混合
室内への導入を前記火炎速度より大なる速度で行
なう特許請求の範囲第１３項に記載の方法。 １８ 凝縮物を含むガス状反応物を前記混合室の
前において噴射させることにより冷却する工程を
含む特許請求の範囲第１３項に記載の方法。 １９ 凝縮物を含むガス状反応物を前記混合室内
で噴射させることにより冷却する工程を含む特許
請求の範囲第１３項に記載の方法。 ２０ 第一混合室、第一反応室、第一共振筒及び
第一定常化室より成る第一ユニツトに加えて、第
二混合室、第二反応室、第二共振筒及び第二定常
化室より成る第二ユニツトを設け、原料反応物を
導入し、混合し、化学反応させ、反応産出物を取
出す一方、前記第二混合室を冷却すると共に、前
記第一ユニツトにおける工程と第二ユニツトにお
ける工程とを同様に但し異なる原料反応物を用い
て行なう特許請求の範囲第１３項に記載の方法。 ２１ 石炭乾留ガスを化学量論に基づいて着火温
度以下で酸素含有ガスと混合し、これを分解及び
部分酸化させて水素及び一酸化炭素を含有する産
出ガスを得る特許請求の範囲第１３項に記載の方
法。 ２２ 反応生成物が転化し得るように反応条件を
調整する工程を含む特許請求の範囲第２１項に記
載の方法。 ２３ 反応始動用の補助反応物により反応条件を
調整する工程を含む特許請求の範囲第１３項に記
載の方法。 ２４ 前記第一混合室、第一反応室、及び第一共
振筒を以つて第一ユニツトを構成し、一方、第二
混合室、第二反応室、及び第二共振筒を以つて第
二ユニツトを構成し、共通の供給装置を用いて上
記両ユニツトに原料反応物を夫々供給し、且つ共
通の取出装置を用いて上記両ユニツトから反応産
出物を取出す特許請求の範囲第２０項に記載の方
法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813115391 DE3115391A1 (de) | 1981-04-16 | 1981-04-16 | "verfahren und vorrichtung zur herstellung von wasserstoff- und kohlenoxidreichen gasen aus rohen kohledestillationsgasen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57190648A JPS57190648A (en) | 1982-11-24 |
| JPH028771B2 true JPH028771B2 (ja) | 1990-02-27 |
Family
ID=6130270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57064617A Granted JPS57190648A (en) | 1981-04-16 | 1982-04-16 | Pulsating stream reactor and carrying out chemical reaction therein |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0063246B1 (ja) |
| JP (1) | JPS57190648A (ja) |
| AU (1) | AU553863B2 (ja) |
| BR (1) | BR8202179A (ja) |
| CA (1) | CA1195482A (ja) |
| DE (2) | DE3115391A1 (ja) |
| ES (1) | ES511230A0 (ja) |
| ZA (1) | ZA822607B (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3243932B2 (ja) * | 1994-04-22 | 2002-01-07 | ソニー株式会社 | アクティブマトリクス表示装置 |
| US6774275B2 (en) * | 2001-08-21 | 2004-08-10 | Catalytic Distillation Technologies | Pulse flow reaction |
| US10065157B2 (en) * | 2012-10-26 | 2018-09-04 | Blue Cube Ip Llc | Mixer and processes incorporating the same |
| CN110841587B (zh) * | 2019-12-16 | 2024-09-13 | 山东豪迈机械制造有限公司 | 一种反应装置及反应设备 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1186974B (de) * | 1963-04-03 | 1965-02-11 | Bergwerksverband Gmbh | Verfahren zur Reinigung von Kohlendestillationsgasen unter Erzeugung eines an Kohlenoxyd und Wasserstoff reichen Brenngases |
| DE1470697A1 (de) * | 1964-10-27 | 1969-04-10 | Bergwerksverband Gmbh | Verfahren zur Reinigung von rohen Kohlendestillationsgasen unter Erzeugung eines an Kohlenoxyd,Wasserstoff und gegebenenfalls Stickstoff reichen Brenngases |
| US3620698A (en) * | 1968-12-26 | 1971-11-16 | Texaco Inc | Hydrogen and carbon monoxide from slurries of solid carboniferous fuels |
| DE2638348A1 (de) * | 1976-08-26 | 1978-07-13 | Didier Eng | Verfahren zur weiterverarbeitung von koksofengas |
| US4110359A (en) * | 1976-12-10 | 1978-08-29 | Texaco Development Corporation | Production of cleaned and purified synthesis gas and carbon monoxide |
-
1981
- 1981-04-16 DE DE19813115391 patent/DE3115391A1/de not_active Withdrawn
-
1982
- 1982-03-20 EP EP82102310A patent/EP0063246B1/de not_active Expired
- 1982-03-20 DE DE8282102310T patent/DE3263857D1/de not_active Expired
- 1982-04-07 ES ES511230A patent/ES511230A0/es active Granted
- 1982-04-13 AU AU82552/82A patent/AU553863B2/en not_active Ceased
- 1982-04-15 CA CA000401030A patent/CA1195482A/en not_active Expired
- 1982-04-15 BR BR8202179A patent/BR8202179A/pt unknown
- 1982-04-16 ZA ZA822607A patent/ZA822607B/xx unknown
- 1982-04-16 JP JP57064617A patent/JPS57190648A/ja active Granted
Also Published As
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|---|---|
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| CA1195482A (en) | 1985-10-22 |
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| EP0063246B1 (de) | 1985-05-29 |
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