JPH0794669B2 - 低導入ガス速度および高処理量バイオマスガス化機 - Google Patents
低導入ガス速度および高処理量バイオマスガス化機Info
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- JPH0794669B2 JPH0794669B2 JP61504942A JP50494286A JPH0794669B2 JP H0794669 B2 JPH0794669 B2 JP H0794669B2 JP 61504942 A JP61504942 A JP 61504942A JP 50494286 A JP50494286 A JP 50494286A JP H0794669 B2 JPH0794669 B2 JP H0794669B2
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は寸断した樹皮、木材チップ、鋸屑、スラジ、そ
の他の炭素質燃料、あるいは原料物質を含めた各種のバ
イオマス形態のものから中程度の熱量をもつ燃料を製造
するための、バイオマスへ特に適用される同伴床燃焼装
置（entrained bed combustor）用ガス化機に関するも
のである。
の他の炭素質燃料、あるいは原料物質を含めた各種のバ
イオマス形態のものから中程度の熱量をもつ燃料を製造
するための、バイオマスへ特に適用される同伴床燃焼装
置（entrained bed combustor）用ガス化機に関するも
のである。
本発明による工程系は工程熱用に熱砂循環を用いる高生
産量ガス化機を使用することによる、ガスの製造に関係
している。当業において知られているとおり、発熱性燃
焼反応は吸熱性ガス化反応から分離することができる。
発熱性燃焼反応は燃焼機の中または近傍においておこり
得るが、一方、吸熱的ガス化反応はガス化機中でおこ
る。吸熱過程と発熱過程のこの分離は慣用的な空気吹込
みガス化系中において存在する窒素希釈を伴うことなく
高エネルギー密度生成物をもたらす。
産量ガス化機を使用することによる、ガスの製造に関係
している。当業において知られているとおり、発熱性燃
焼反応は吸熱性ガス化反応から分離することができる。
発熱性燃焼反応は燃焼機の中または近傍においておこり
得るが、一方、吸熱的ガス化反応はガス化機中でおこ
る。吸熱過程と発熱過程のこの分離は慣用的な空気吹込
みガス化系中において存在する窒素希釈を伴うことなく
高エネルギー密度生成物をもたらす。
本発明は、好ましくは平行同伴床火熱分解装置、すなわ
ち、燃焼機の発熱反応帯と区別される吸熱反応帯から成
り、その発熱帯からの熱が砂のような不活性粒状固体の
循環によって吸熱反応帯へ移送される系、のためのガス
化機を運転する新規の方法に関するものである。きわめ
て低い導入ガス速度を用いながらかつきわめて大きい燃
料供給速度において同伴方式でガス化機を運転すること
ができることは、当業における一つの進歩であり、商業
的意義をもつものである。本発明によって開示される方
法は流動床について代表的な導入速度において運転する
がしかし現在技術に基づいて可能であると考えられる以
上の燃料供給速度をもつ並はずれた生産量で以て運転す
ることを可能にする。
ち、燃焼機の発熱反応帯と区別される吸熱反応帯から成
り、その発熱帯からの熱が砂のような不活性粒状固体の
循環によって吸熱反応帯へ移送される系、のためのガス
化機を運転する新規の方法に関するものである。きわめ
て低い導入ガス速度を用いながらかつきわめて大きい燃
料供給速度において同伴方式でガス化機を運転すること
ができることは、当業における一つの進歩であり、商業
的意義をもつものである。本発明によって開示される方
法は流動床について代表的な導入速度において運転する
がしかし現在技術に基づいて可能であると考えられる以
上の燃料供給速度をもつ並はずれた生産量で以て運転す
ることを可能にする。
本発明の新規性と意外性は、特に本発明によって教示さ
れる条件において運転する概念的バイオマスガス化機の
設計の予言に関し、バイオマスのガス転化速度に関する
現存の流動化設計式および刊行文献情報を検討すること
によって容易に確めることができる。
れる条件において運転する概念的バイオマスガス化機の
設計の予言に関し、バイオマスのガス転化速度に関する
現存の流動化設計式および刊行文献情報を検討すること
によって容易に確めることができる。
特定的に引用されてここに組入れられているのは、チャ
ン,R.とクリーゲル,B.B.の「実験的確認による、大きい
バイオマス・ペレットの火熱分解中の物理的および化学
的工程のモデル化」（American Chemical Society,Divi
sion of Fuel Chemistry Preprint,Vol.28,No.5,1983年
８月,330−337頁）と、特に、その中で示されている第
２図と第３図である。
ン,R.とクリーゲル,B.B.の「実験的確認による、大きい
バイオマス・ペレットの火熱分解中の物理的および化学
的工程のモデル化」（American Chemical Society,Divi
sion of Fuel Chemistry Preprint,Vol.28,No.5,1983年
８月,330−337頁）と、特に、その中で示されている第
２図と第３図である。
チャンとクリーゲルによって発表されているバイオマス
のガス転化速度に関するデータはバイオマスの実質的な
割合のものをガスへ転化させるのに必要とする滞留時間
を推定するのに用いられる。ガス発生速度は粒子が1500
から1600゜Ｆ定常流動床の中で使用されるほぼ同じ熱流
束へ露出される時間に依存している。
のガス転化速度に関するデータはバイオマスの実質的な
割合のものをガスへ転化させるのに必要とする滞留時間
を推定するのに用いられる。ガス発生速度は粒子が1500
から1600゜Ｆ定常流動床の中で使用されるほぼ同じ熱流
束へ露出される時間に依存している。
チャンとクリーゲルの発表データーによると、木材チッ
プのガス化はガス化機中で２分から３分程度の滞留時間
で、木材を乾燥し、熱上げし、火熱分解することを必要
とすべきである。熱収支計算は、ガス化用の熱を供給す
るには約15ポンドの砂がガス化される木材の１ポンドあ
たりで循環されねばならないことを示している。
プのガス化はガス化機中で２分から３分程度の滞留時間
で、木材を乾燥し、熱上げし、火熱分解することを必要
とすべきである。熱収支計算は、ガス化用の熱を供給す
るには約15ポンドの砂がガス化される木材の１ポンドあ
たりで循環されねばならないことを示している。
この情報で以て、木材ガス化の流動床反応器の寸法につ
いて指定を行なうことができる。本発明によって教示さ
れるバイオマス高処理量で操作するのに流動床がもたね
ばならない寸法を予言するために従来法を使って流動床
の大きさをきめることは、本発明の新規性と特徴をより
一層明らかにする。
いて指定を行なうことができる。本発明によって教示さ
れるバイオマス高処理量で操作するのに流動床がもたね
ばならない寸法を予言するために従来法を使って流動床
の大きさをきめることは、本発明の新規性と特徴をより
一層明らかにする。
木材と砂が一定的にガス化器へ供給され、砂と木炭とが
また一定速度で抜出されるので、木材と砂の滞留時間は
等しい。砂は反応せず、すなわち重量が変化しないの
で、反応器中の砂の流れと砂保有量が設計の基礎を提供
する。
また一定速度で抜出されるので、木材と砂の滞留時間は
等しい。砂は反応せず、すなわち重量が変化しないの
で、反応器中の砂の流れと砂保有量が設計の基礎を提供
する。
流動床中の木材と砂の滞留時間は によって与えられる。
床中の砂保有量は ρBhBAB によって与えられ、ここに ρＢ＝流動状態における砂密度、ポンド／立方フィー
ト。
ト。
hB＝流動床の高さ、フィート。
AB＝流動床の断面積、平方フィート。
砂供給速度は WS（ポンド／時）＝WSO（ポンド／平方フィート・時） AB（平方フィート） によって与えられる。
WSOは比砂処理量であり、合計の砂供給速度を達成する
のに必要とされる流動床断面積を決定し、ひいては熱収
支によって木材速度と関係づけられる。前記とおり、熱
収支は木材１ポンドあたり約15ポンドの砂を必要とす
る。もし本発明によって可能であることが示される木材
処理量を選ぶと、例えば、WWO＝2000ポンド／フィート
・時であってWWOが比木材処理量である場合には、必要
な２分から３分の滞留時間を提供するのに必要とされる
流動床の床さを推定することが可能である。上記諸変数
に関する滞留時間についての表現は によって与えられる。
のに必要とされる流動床断面積を決定し、ひいては熱収
支によって木材速度と関係づけられる。前記とおり、熱
収支は木材１ポンドあたり約15ポンドの砂を必要とす
る。もし本発明によって可能であることが示される木材
処理量を選ぶと、例えば、WWO＝2000ポンド／フィート
・時であってWWOが比木材処理量である場合には、必要
な２分から３分の滞留時間を提供するのに必要とされる
流動床の床さを推定することが可能である。上記諸変数
に関する滞留時間についての表現は によって与えられる。
であるので、 WSO＝500ポンド／平方フィート・分 十分流動化した砂の床の嵩密度についての合理的な値は
当業における常識であり、いくつかの流動化の参考書に
は約30ポンド／立方フィートで与えられている。
当業における常識であり、いくつかの流動化の参考書に
は約30ポンド／立方フィートで与えられている。
上記の式で置換えると おおよそ の床高が本発明によって教示されるバイオマス高処理量
において必要とされる滞留時間を提供するに必要される
ことを示す。しかし、流動化技法に馴染の深い人にとっ
ては細長い流動床の場合に「スラッキング」がおこるこ
とはよく知られている。スラッキングをさける最大の流
動床の高さ対直径比はh/D＝５であり、好ましくは比h/D
＜２が良好な流動化にとって推奨される。
において必要とされる滞留時間を提供するに必要される
ことを示す。しかし、流動化技法に馴染の深い人にとっ
ては細長い流動床の場合に「スラッキング」がおこるこ
とはよく知られている。スラッキングをさける最大の流
動床の高さ対直径比はh/D＝５であり、好ましくは比h/D
＜２が良好な流動化にとって推奨される。
従来技法に教示するところと異なり、本発明は2000ポン
ド／平方フィート・時・さらには4500ポンド／平方フィ
ート・時以上に、直径10インチ（0.83フィート）で長さ
22フィートの装置を通してガス化することができる。さ
らに、その操作は円滑でスラッキングの兆候をもたな
い。
ド／平方フィート・時・さらには4500ポンド／平方フィ
ート・時以上に、直径10インチ（0.83フィート）で長さ
22フィートの装置を通してガス化することができる。さ
らに、その操作は円滑でスラッキングの兆候をもたな
い。
本発明は従来技術の教示と慣習的知恵から根本的に外れ
ている。
ている。
関連技術の説明 ベイリーの米国特許3,853,498は別々のガス化帯と燃焼
帯を含む方法を記述している。このベイリーの方法にお
いては、両帯域ともに慣用的流動床反応器である。この
ベイリー法について発表された木材処理量値は代表的に
は120ポンド／平方フィート・時をこえない。流動化は
良好な流動化を提供するために１−３フィート／秒の導
入ガス速度で以て代表的にはおこる。ベイリー法は慣用
的流動床を採用しているので、循環砂の移送は同伴（en
trainment）によるのではなく流動床から流動床への直
線流によっており、反応槽の頂部から出る。
帯を含む方法を記述している。このベイリーの方法にお
いては、両帯域ともに慣用的流動床反応器である。この
ベイリー法について発表された木材処理量値は代表的に
は120ポンド／平方フィート・時をこえない。流動化は
良好な流動化を提供するために１−３フィート／秒の導
入ガス速度で以て代表的にはおこる。ベイリー法は慣用
的流動床を採用しているので、循環砂の移送は同伴（en
trainment）によるのではなく流動床から流動床への直
線流によっており、反応槽の頂部から出る。
スカイアーの米国特許4,032,305は「フアスト（fast）
流動床」として知られる、石炭およびコークス用のもう
一つの循環床ガス化機を開示している。このフアスト流
動床は発熱的燃焼帯と吸熱的ガス化帯との２帯域構造で
運転できる。スカイアーは、循環するフアスト流動床を
達成する最小速度は60ミクロンの平均直径をもつ粒子の
場合に６フィート／秒より僅かに大きいことを述べてい
る。スカイアーは250ミクロン以下の粒子による運転を
選んでいる。
流動床」として知られる、石炭およびコークス用のもう
一つの循環床ガス化機を開示している。このフアスト流
動床は発熱的燃焼帯と吸熱的ガス化帯との２帯域構造で
運転できる。スカイアーは、循環するフアスト流動床を
達成する最小速度は60ミクロンの平均直径をもつ粒子の
場合に６フィート／秒より僅かに大きいことを述べてい
る。スカイアーは250ミクロン以下の粒子による運転を
選んでいる。
本発明は代表的には20−1000ミクロン、好ましくは300
−800ミクロンの粒子の使用する。微粒子を基準として
スカイアーによって推奨される６フィート／秒の最小速
度をより粗い本発明に粒子へ計算し直すと、フアスト流
動床条件を達成するのに30フィート／秒の最小速度が必
要とされることが推定される。
−800ミクロンの粒子の使用する。微粒子を基準として
スカイアーによって推奨される６フィート／秒の最小速
度をより粗い本発明に粒子へ計算し直すと、フアスト流
動床条件を達成するのに30フィート／秒の最小速度が必
要とされることが推定される。
同伴および流動化の両ガス化は各種の利点を提供するも
のであり、低い設備投資コスト、低い維持費、自在性、
制御し易さ、および高転化効率、が含まれる。
のであり、低い設備投資コスト、低い維持費、自在性、
制御し易さ、および高転化効率、が含まれる。
本発明の目的は、同伴方式で運転するがただし、代表的
には流動床のみについて特徴的である導入速度を使用
し、かつ現存技術によって可能と考えられるよりもはる
かに高い燃料供給速度において運転できる、ガス化器を
開示することである。本発明の一つの目的は、500−440
0ポンド／平方フィート・時に近いかこれをこえること
ができる処理量をもつその種のガス化機を開示すること
である。
には流動床のみについて特徴的である導入速度を使用
し、かつ現存技術によって可能と考えられるよりもはる
かに高い燃料供給速度において運転できる、ガス化器を
開示することである。本発明の一つの目的は、500−440
0ポンド／平方フィート・時に近いかこれをこえること
ができる処理量をもつその種のガス化機を開示すること
である。
本発明によるガス化機は、同伴方式で作動するが、しか
し、従来法の知識を基にして期待されるよりも低い導入
ガス速度とはるかにこえる木材処理量で以て作動する。
これは流動床に代表的である導入速度で作動するという
事実にもかかわらず、反応器は同伴方式で作動する。
し、従来法の知識を基にして期待されるよりも低い導入
ガス速度とはるかにこえる木材処理量で以て作動する。
これは流動床に代表的である導入速度で作動するという
事実にもかかわらず、反応器は同伴方式で作動する。
図面の簡単な説明 図1A,1Bおよび1Cは従来技術によるガス化系の略図であ
る。
る。
図２は代表的な平行同伴床火熱分解装置と結合させた本
発明によるガス化系の略図である。
発明によるガス化系の略図である。
図３はバイオマス処理量対導入ガス速度のグラフであ
る。このグラフはバイオマス高処理量と低導入ガス速度
に相当する「領域IV」とよぶ領域における運転の、本発
明の独特の可能性を明らかに示すものである。
る。このグラフはバイオマス高処理量と低導入ガス速度
に相当する「領域IV」とよぶ領域における運転の、本発
明の独特の可能性を明らかに示すものである。
図４は本発明による方法において有用であるガス化機の
略図である。描かれているサイクロン分離器は随伴固体
と慣性的に除去することができ、従ってこのガス化機に
任意的に、高速流動化、バブリング流動化、マルチ固体
流動化、同伴固体、を含む各種方式の燃焼器と結合させ
ることができる。
略図である。描かれているサイクロン分離器は随伴固体
と慣性的に除去することができ、従ってこのガス化機に
任意的に、高速流動化、バブリング流動化、マルチ固体
流動化、同伴固体、を含む各種方式の燃焼器と結合させ
ることができる。
発明の概要 本発明は低入口ガス速度で運転する同伴式ガス化器で処
理を行なうにも係わらず、非常に多い木材処理量でバイ
オマスをガス化することが可能であるという予想外の発
見から成る。
理を行なうにも係わらず、非常に多い木材処理量でバイ
オマスをガス化することが可能であるという予想外の発
見から成る。
同伴式で運転するためには、同伴速度は程度の差はある
が粒子寸法、密度、粒子の均一性、カラム直径、バッフ
リング、床の深さを含めて複雑に関係し合う多数の変数
に依存すると考えられていたが、主として高入口ガス速
度に左右されると考えられるようになった。
が粒子寸法、密度、粒子の均一性、カラム直径、バッフ
リング、床の深さを含めて複雑に関係し合う多数の変数
に依存すると考えられていたが、主として高入口ガス速
度に左右されると考えられるようになった。
速い流動床はバブリング流動床よりずっと大きい処理能
を持つと認められているけれども、このタイプの流動床
は典型的な場合で30フィート／秒を越える空気入口速度
を必要とした。本発明を驚くべきものとする最大の点
は、本出願人が単にバッフリング流動化を達成したこと
ではなく、平行同伴式床による熱分解法において0.5フ
ィート／秒程度の低入口速度で、しかし500〜4000ポン
ド／平方フィート−時間の木材処理量を用いて不活性固
体の同伴を達成したことである。
を持つと認められているけれども、このタイプの流動床
は典型的な場合で30フィート／秒を越える空気入口速度
を必要とした。本発明を驚くべきものとする最大の点
は、本出願人が単にバッフリング流動化を達成したこと
ではなく、平行同伴式床による熱分解法において0.5フ
ィート／秒程度の低入口速度で、しかし500〜4000ポン
ド／平方フィート−時間の木材処理量を用いて不活性固
体の同伴を達成したことである。
詳細な説明 本発明によるガス化器は基本的には反応器の底に砂の流
動床を持つ、砂とガス化チャコールとを同伴循環させる
べく十分に生成物ガスを発生させるのに十分に速い木材
供給速度で運転される反応器である。
動床を持つ、砂とガス化チャコールとを同伴循環させる
べく十分に生成物ガスを発生させるのに十分に速い木材
供給速度で運転される反応器である。
このガス化器は本質的には流動床ガス化器の上に同伴帯
を有する混成式装置である。
を有する混成式装置である。
このガス化器は第４図に説明される特徴を持つ。第４図
において、環状のガス化容器は底部近くに常用のガス分
配板を備え、その位置にバイオマス原料導入用、不活性
物質の循環又は再循環用及び流動化用ガス導入用の開口
を有する。この反応容器は頂部又は頂部近くに出口を有
し、分離器に通じている。この分離器から生成物のガス
が排出され、固定がガス化器底部に、好ましくは不活性
物質を再加熱するために発熱燃焼器を経由して再循環さ
れる。
において、環状のガス化容器は底部近くに常用のガス分
配板を備え、その位置にバイオマス原料導入用、不活性
物質の循環又は再循環用及び流動化用ガス導入用の開口
を有する。この反応容器は頂部又は頂部近くに出口を有
し、分離器に通じている。この分離器から生成物のガス
が排出され、固定がガス化器底部に、好ましくは不活性
物質を再加熱するために発熱燃焼器を経由して再循環さ
れる。
このバイオマスガス化器は再循環用粒体相により、そし
て砂又は他の再循環用粒体相を流動化するのに要する範
囲の入口ガス速度において作動する。例えば、20×50メ
ッシュの砂に関して0.8〜２フィート秒の速度が円滑、
安定な運転を可能にした。0.5〜７フィート／秒の速度
が使用できる。
て砂又は他の再循環用粒体相を流動化するのに要する範
囲の入口ガス速度において作動する。例えば、20×50メ
ッシュの砂に関して0.8〜２フィート秒の速度が円滑、
安定な運転を可能にした。0.5〜７フィート／秒の速度
が使用できる。
バイオマス気化器を、反応器の横断面積１平方フィート
当り3000ポンド／時を超える木材供給速度で運転する。
4400ポンド・平行フィート／時の処理量が達成可能であ
り、それ以上高くなることも可能である。木材供給及び
再循環砂用の入口が、ガスディストリビューターの近く
の反応器の底部に配置されている。気化器には、エント
レインメントによる循環粒状相及びチャーの除去のため
の設備を付加的に有している。例えば、生成ガスからの
砂やチャー等の粒状相の分離を、従来のサイクロンによ
って達成しうる。
当り3000ポンド／時を超える木材供給速度で運転する。
4400ポンド・平行フィート／時の処理量が達成可能であ
り、それ以上高くなることも可能である。木材供給及び
再循環砂用の入口が、ガスディストリビューターの近く
の反応器の底部に配置されている。気化器には、エント
レインメントによる循環粒状相及びチャーの除去のため
の設備を付加的に有している。例えば、生成ガスからの
砂やチャー等の粒状相の分離を、従来のサイクロンによ
って達成しうる。
今、第３図を見ると、本発明の入口ガス低速度高処理量
バイオマス気化器を、200以上そして好ましくは500〜44
00ポンド／平行フィート・時のバイオマス処理量である
が、0.5〜７フィート／秒の入口ガス速度で運転する。
この運転範囲は、グラフのほぼ領域IVに相当する。
バイオマス気化器を、200以上そして好ましくは500〜44
00ポンド／平行フィート・時のバイオマス処理量である
が、0.5〜７フィート／秒の入口ガス速度で運転する。
この運転範囲は、グラフのほぼ領域IVに相当する。
領域Ｉは、従来の流動床及び同伴床と当業界に公知の運
転パラメーターを表わしている。実際、このような床
は、2000ポンド／平行フィート・時のバイオマス処理量
で、且つ、10〜12フィート／秒の最小入口速度、約30フ
ィート／秒までの入口速度に固定されている。
転パラメーターを表わしている。実際、このような床
は、2000ポンド／平行フィート・時のバイオマス処理量
で、且つ、10〜12フィート／秒の最小入口速度、約30フ
ィート／秒までの入口速度に固定されている。
領域IIは、「速流動床（fast fluid−beds）」の運転範
囲の例示である。速流動床に必要な床密度を達成するた
めに、可及的に少ない固体循環速度が、通常、要求され
る。領域IIには、粒状物質の垂直空気運搬に普通に使用
される輸送速度を含む。これは、木材処理量をかえりみ
ない同伴系の典型的な運転範囲である。
囲の例示である。速流動床に必要な床密度を達成するた
めに、可及的に少ない固体循環速度が、通常、要求され
る。領域IIには、粒状物質の垂直空気運搬に普通に使用
される輸送速度を含む。これは、木材処理量をかえりみ
ない同伴系の典型的な運転範囲である。
領域IIIは、従来の流動床の操作領域を示す。そのよう
な床は、同伴モードで作用しない。200ポンド／平行フ
ィート・時以上の処理量での経験は、従来の流動床につ
いては今日に至るまで得られていない。
な床は、同伴モードで作用しない。200ポンド／平行フ
ィート・時以上の処理量での経験は、従来の流動床につ
いては今日に至るまで得られていない。
本発明によるガス化器の操作方法は、入口ガスを７フィ
ート／秒以下のガス速度で導入し、ガス化器容器中の高
平均密度床を流動化させることからなる。高平均密度床
は、その入口ガスによって第１の空間領域中で密な流動
化床となる。この密な流動化床は、循環する第１の加熱
された比較的微細な不活性な固体の床粒子成分を含む。
密な流動化床を含む第１の空間領域中へ炭素含有物質が
200好ましくは500ないし4400ポンド／平方フィート・時
の流量で導入され、その炭素質物質の吸熱的熱分解が循
環中の加熱された不活性物質により達成されて生成ガス
が作られる。その密な流動化床の上に継続して、同伴さ
れた不活性固体粒子、炭素及び炭素含有物質と生成ガス
との混合物を含む一層低い密度の同伴空間領域が形成さ
れる。この同伴された混合物は、次いで気化器の同伴空
間領域からサイクロンのような分離器へ取り出され、そ
こで不活性固体粒子、炭素及び炭素含有物質の混合物が
生成ガスから分離される。最後に少なくとも不活性固体
粒子は、燃焼器のような発熱反応器を通してその不活性
粒子をまず加熱した後に、第１の空間領域へ返還され
る。発熱反応を促進するためには、生成ガスを除いた同
伴混合全体を燃焼器に送るのが有利でありうる。
ート／秒以下のガス速度で導入し、ガス化器容器中の高
平均密度床を流動化させることからなる。高平均密度床
は、その入口ガスによって第１の空間領域中で密な流動
化床となる。この密な流動化床は、循環する第１の加熱
された比較的微細な不活性な固体の床粒子成分を含む。
密な流動化床を含む第１の空間領域中へ炭素含有物質が
200好ましくは500ないし4400ポンド／平方フィート・時
の流量で導入され、その炭素質物質の吸熱的熱分解が循
環中の加熱された不活性物質により達成されて生成ガス
が作られる。その密な流動化床の上に継続して、同伴さ
れた不活性固体粒子、炭素及び炭素含有物質と生成ガス
との混合物を含む一層低い密度の同伴空間領域が形成さ
れる。この同伴された混合物は、次いで気化器の同伴空
間領域からサイクロンのような分離器へ取り出され、そ
こで不活性固体粒子、炭素及び炭素含有物質の混合物が
生成ガスから分離される。最後に少なくとも不活性固体
粒子は、燃焼器のような発熱反応器を通してその不活性
粒子をまず加熱した後に、第１の空間領域へ返還され
る。発熱反応を促進するためには、生成ガスを除いた同
伴混合全体を燃焼器に送るのが有利でありうる。
本発明においては、気化器容器の下端部における加熱さ
れた砂またその他の比較的不活性な物質の流動化床は、
比較的高密度の領域を形成する。砂よりも軽い導入され
た木またはその他の炭素含有物質は、流動化された砂の
上に浮遊する。木が高温の砂によって気化されるにつれ
て、砂、炭素及び炭素含有物質粒子の同伴領域が気化器
容器の上端部中に形成される。
れた砂またその他の比較的不活性な物質の流動化床は、
比較的高密度の領域を形成する。砂よりも軽い導入され
た木またはその他の炭素含有物質は、流動化された砂の
上に浮遊する。木が高温の砂によって気化されるにつれ
て、砂、炭素及び炭素含有物質粒子の同伴領域が気化器
容器の上端部中に形成される。
最も高い濃度の移動された木および木炭がガス化容器内
の濃厚な流動化帯の頂部に発見されたであろう。移動さ
れたホットな砂がその移動された木と木炭とを通して循
環する。炭素粒子が熱分解するので、それがその流動床
上に高速帯域を形成させるガスを発生させる。その床下
方の低ガス入口速度にもかかわらず、流動床上のガス速
度は、その床から粒子を活発に移動させるのに十分高い
ものである。
の濃厚な流動化帯の頂部に発見されたであろう。移動さ
れたホットな砂がその移動された木と木炭とを通して循
環する。炭素粒子が熱分解するので、それがその流動床
上に高速帯域を形成させるガスを発生させる。その床下
方の低ガス入口速度にもかかわらず、流動床上のガス速
度は、その床から粒子を活発に移動させるのに十分高い
ものである。
低ガス入口速度に操作することによって、流動化帯域上
に多動帯域を形成するためにガスを発生する炭素質物質
の高い処理量を驚くべきことに依然として保持しなが
ら、反応容器中における高い滞在時間が達成され得る。
に多動帯域を形成するためにガスを発生する炭素質物質
の高い処理量を驚くべきことに依然として保持しなが
ら、反応容器中における高い滞在時間が達成され得る。
この系においては、従来の技術と相違してこの容器の頂
部からの物質はこの床下の低ガス入口速度にもかかわら
ず、移動のみによって除去される。これは、流動化帯域
（その上に粒子が除去される移動化域が存在する）を使
用する設計によって可能である。本発明のパラメーター
によって操作することで、従来技術の通常の流動床の場
合に生起することが予想される有害な遅い移動を避けな
がら、反応容器を通して移動するガスの量に依存しても
っぱら発生するガスの故に、移動が部分的に生起する。
部からの物質はこの床下の低ガス入口速度にもかかわら
ず、移動のみによって除去される。これは、流動化帯域
（その上に粒子が除去される移動化域が存在する）を使
用する設計によって可能である。本発明のパラメーター
によって操作することで、従来技術の通常の流動床の場
合に生起することが予想される有害な遅い移動を避けな
がら、反応容器を通して移動するガスの量に依存しても
っぱら発生するガスの故に、移動が部分的に生起する。
ガス化器に供給される炭素質物質は、ガス化系を一度通
過して移行する有効炭素の60％以上である。その炭素の
残分は熱分解反応用の熱を発生されるために燃焼器中で
燃焼される。もしも、他の燃料が燃焼器中で使用される
ならば、追加の炭素がガス化器に導入される。
過して移行する有効炭素の60％以上である。その炭素の
残分は熱分解反応用の熱を発生されるために燃焼器中で
燃焼される。もしも、他の燃料が燃焼器中で使用される
ならば、追加の炭素がガス化器に導入される。
ガス化器に供給される入口空気は代表的に、蒸気、燃焼
副生ガス、循環生成ガス、窒素、空気または特定の生成
物を得るための当該技術において公知のガスである。組
合せて使用する酸素プラントは、本発明にしたがって操
作されるガス化ユニットにとって必要とされない。
副生ガス、循環生成ガス、窒素、空気または特定の生成
物を得るための当該技術において公知のガスである。組
合せて使用する酸素プラントは、本発明にしたがって操
作されるガス化ユニットにとって必要とされない。
普通の流動床の設計において、サイクロンへの粒子の飛
沫同伴はそのシステムの実施に対して有害であると考慮
される。飛沫同伴による損失は避けるべきであり、もし
避けることができないならば、できるだけ最小にすべき
である。すなわち典型的な流動化床は、その床上の空間
で持ち上がった粒子がその容器内に沈降するのに十分に
なるように設計される。この空間は、ガス化容器の高さ
を有し、そして輸送解放高さ又は遊離ボード空間と呼ば
れる。
沫同伴はそのシステムの実施に対して有害であると考慮
される。飛沫同伴による損失は避けるべきであり、もし
避けることができないならば、できるだけ最小にすべき
である。すなわち典型的な流動化床は、その床上の空間
で持ち上がった粒子がその容器内に沈降するのに十分に
なるように設計される。この空間は、ガス化容器の高さ
を有し、そして輸送解放高さ又は遊離ボード空間と呼ば
れる。
本発明は高炭素質原料処理を達成するために有利な利点
に対して飛沫同伴を使用する方法を教示している。より
大きな処理量が同じ又はより小さい装置でより高い生産
力を意味するので、本発明の工業上の利点はただちに明
らかであり、設備費の十分な減少は、この技術から生ず
る。
に対して飛沫同伴を使用する方法を教示している。より
大きな処理量が同じ又はより小さい装置でより高い生産
力を意味するので、本発明の工業上の利点はただちに明
らかであり、設備費の十分な減少は、この技術から生ず
る。
本発明において、飛沫同伴された物質はガス化器の頂部
近くに容器に出て木炭、炭素質物質および不活性物質か
ら生成物ガスを分離するためのサイクロン又は他の不活
性沈降装置に送られる。
近くに容器に出て木炭、炭素質物質および不活性物質か
ら生成物ガスを分離するためのサイクロン又は他の不活
性沈降装置に送られる。
本発明のシステムは、融通性がよく、そしてその不活性
物質を燃焼させるため流動化、飛沫同伴又は非流動化の
任意のタイプの燃焼器と組合せることができた。その不
活性物質は、熱を加えるため燃焼器の発熱反応帯域を通
して通路において加熱できる。その不活性物質は、炭素
質物質に比べて比較的に不活性であることを意味するこ
とは理解され、砂、石灰石、および他の方解石および酸
化鉄のような酸化物を含む。これらの「比較的不活性物
質」の幾分かは、現実には反応体又触媒として関与し、
そのため「比較的不活性」とは貴ガスのような厳格な又
は純粋な品質上の化学常識において使用されない。例え
ば石炭のガス化において石灰石はイオウを捕促し、硫酸
塩の放射を減少させるための手段として有効である。石
灰石はガス化におけるタールの触媒的分解において有用
である。
物質を燃焼させるため流動化、飛沫同伴又は非流動化の
任意のタイプの燃焼器と組合せることができた。その不
活性物質は、熱を加えるため燃焼器の発熱反応帯域を通
して通路において加熱できる。その不活性物質は、炭素
質物質に比べて比較的に不活性であることを意味するこ
とは理解され、砂、石灰石、および他の方解石および酸
化鉄のような酸化物を含む。これらの「比較的不活性物
質」の幾分かは、現実には反応体又触媒として関与し、
そのため「比較的不活性」とは貴ガスのような厳格な又
は純粋な品質上の化学常識において使用されない。例え
ば石炭のガス化において石灰石はイオウを捕促し、硫酸
塩の放射を減少させるための手段として有効である。石
灰石はガス化におけるタールの触媒的分解において有用
である。
本発明の予測できない事項は、本発明は単なる高容量の
炭素質物質を流動化床に送ることによって到達できない
という現実から反射される。
炭素質物質を流動化床に送ることによって到達できない
という現実から反射される。
スラッグに関する従来技術の理論的限定は、流動化速度
での操作、より多くの炭素質物質の添加又は処理はスラ
ッギング（slugging）、振動および封じ込み容器の最適
の自己破壊を起こす２−５過剰のL/D比で生じることを
教示している。従来技術は本発明とは無関係なことを教
示している。
での操作、より多くの炭素質物質の添加又は処理はスラ
ッギング（slugging）、振動および封じ込み容器の最適
の自己破壊を起こす２−５過剰のL/D比で生じることを
教示している。従来技術は本発明とは無関係なことを教
示している。
本発明では我々は木材供給速度又は処理量と入口ガス速
度との間に予期せぬ操業上の関係を発見した。この関係
は木材供給速度が高ければ高いぼど許容できる入口ガス
速度が低下する。我々は極度に高い木材処理量と低い入
口ガス速起との両方を組み合わせることに成功した。低
い入口ガス速度と高い木材供給速度とのこの組合せは現
存の情報からは全く予想できないものであるばかりでな
く、利用できるデータを数多く組合わせても到達できな
いものである。
度との間に予期せぬ操業上の関係を発見した。この関係
は木材供給速度が高ければ高いぼど許容できる入口ガス
速度が低下する。我々は極度に高い木材処理量と低い入
口ガス速起との両方を組み合わせることに成功した。低
い入口ガス速度と高い木材供給速度とのこの組合せは現
存の情報からは全く予想できないものであるばかりでな
く、利用できるデータを数多く組合わせても到達できな
いものである。
バイオマス転化は砂／木炭サスペンジョンを反応器を通
して輸送することおよび燃焼器からの熱砂を燃焼器から
のガス化装置に連続的に注ぐガス化装位置ベースで十分
に低いサスペンジョン密度を維持することに結果として
なるのを我々は実験により証明した。このシステムがこ
の様式でふるまうことは利用されている流動床デサイン
標準およびバイオマスガス化のデータの適用を説明する
従前の算定で証明された現存の知識に基づいても完全に
予期できないことである。証明されたように、このシス
テムがベイリーの様式で通常の流動床方式で操作される
と仮定すると、熱品を流動床に輸送することは熱砂がρ
fbhfb（ρfbは流動床密度、hfbは流動床の高さ）のヘッ
ドを克服することを要求される。３分のオーダーの木材
滞留時間が木材の乾燥、加熱、熱分解に要求され、熱砂
／木材比がガス化のための加熱に必要な値であると仮定
すると、本発明の木材供給速度よりはるかに低い速度で
ガス化装置中の静圧に抗して砂の流れを維持することは
不可能であろうと単純に計算される。例えば、20001bs/
ft2hの木材処理量で、代表的な流動床密度が301bs/ft3,
hfbが50ft（実験のガス化装置は全高さは22ftだけであ
る。）加えて、これらの高い木材処理量は流動床がスム
ーズに操作できるL/D比（床長さ対直径）をはるかに超
えるL/D比をもつ流動床を必要とするであろう。例え
ば、流動化テストから流動床L/Dが粒子サイズに存在す
る２〜５の値を超えるとき、流動床中に過酷な振動をお
こすスラッギングが予見される。このようにバイオマス
ガス化と流動床との両方の当業者は本発明が有効でない
と思うであろう。
して輸送することおよび燃焼器からの熱砂を燃焼器から
のガス化装置に連続的に注ぐガス化装位置ベースで十分
に低いサスペンジョン密度を維持することに結果として
なるのを我々は実験により証明した。このシステムがこ
の様式でふるまうことは利用されている流動床デサイン
標準およびバイオマスガス化のデータの適用を説明する
従前の算定で証明された現存の知識に基づいても完全に
予期できないことである。証明されたように、このシス
テムがベイリーの様式で通常の流動床方式で操作される
と仮定すると、熱品を流動床に輸送することは熱砂がρ
fbhfb（ρfbは流動床密度、hfbは流動床の高さ）のヘッ
ドを克服することを要求される。３分のオーダーの木材
滞留時間が木材の乾燥、加熱、熱分解に要求され、熱砂
／木材比がガス化のための加熱に必要な値であると仮定
すると、本発明の木材供給速度よりはるかに低い速度で
ガス化装置中の静圧に抗して砂の流れを維持することは
不可能であろうと単純に計算される。例えば、20001bs/
ft2hの木材処理量で、代表的な流動床密度が301bs/ft3,
hfbが50ft（実験のガス化装置は全高さは22ftだけであ
る。）加えて、これらの高い木材処理量は流動床がスム
ーズに操作できるL/D比（床長さ対直径）をはるかに超
えるL/D比をもつ流動床を必要とするであろう。例え
ば、流動化テストから流動床L/Dが粒子サイズに存在す
る２〜５の値を超えるとき、流動床中に過酷な振動をお
こすスラッギングが予見される。このようにバイオマス
ガス化と流動床との両方の当業者は本発明が有効でない
と思うであろう。
本発明に記述された装置は、実施するためにうまく簡単
にされ、そして作動するので、ガス化装置が砂を同伴す
るのに不充分な流入速度でしかし高処理量で作動する
時、ガス化装置内で実際に起こる事を推測する事は興味
がある。低流入ガス速度では、短い流動床がガス化装置
のベースに存在するという事を推測することは恐らく妥
当なことである。燃焼器から新しい木材及び熱砂は反応
器の流動化帯の表面下に入る。木材及びチャーの低密度
により、床内を任意に循環するよりも流動床の表面に遊
動する非常に高濃度の木材及びチャーを予期することは
妥当である。しかし砂は流動化帯中を任意に循環しそれ
によって熱を“遊動”木材に伝達する。木材及びチャー
の濃度は流動床の頂部で最も高く、大部分のガスはそこ
で発生する。これは、高い局部ガス速度のため同伴が流
動床帯の頂部から起こるであろうという事を意味する。
にされ、そして作動するので、ガス化装置が砂を同伴す
るのに不充分な流入速度でしかし高処理量で作動する
時、ガス化装置内で実際に起こる事を推測する事は興味
がある。低流入ガス速度では、短い流動床がガス化装置
のベースに存在するという事を推測することは恐らく妥
当なことである。燃焼器から新しい木材及び熱砂は反応
器の流動化帯の表面下に入る。木材及びチャーの低密度
により、床内を任意に循環するよりも流動床の表面に遊
動する非常に高濃度の木材及びチャーを予期することは
妥当である。しかし砂は流動化帯中を任意に循環しそれ
によって熱を“遊動”木材に伝達する。木材及びチャー
の濃度は流動床の頂部で最も高く、大部分のガスはそこ
で発生する。これは、高い局部ガス速度のため同伴が流
動床帯の頂部から起こるであろうという事を意味する。
低流入ガス速度及び高生物処理量を用いて作動しそして
同伴による砂及びチャーの除去を伴って反応器中に定常
状態残留量を維持する事は可能であるという発見は従来
技術を超えた大いに実質的な改善を可能にする。
同伴による砂及びチャーの除去を伴って反応器中に定常
状態残留量を維持する事は可能であるという発見は従来
技術を超えた大いに実質的な改善を可能にする。
実施例 1.流動床燃焼器に連結したガス化装置 プロセス研究装置（a process research unit＝PRU）を
組立てた。この系は内径40インチの燃焼器に連絡した内
径10インチのガス化装置からなる。このガス化装置及び
全ての接続パイプは、定常状態に到達するのに必要な時
間と共に始動及び冷却時間を減少するために、耐火ライ
ニングは施こさなかった。工業規模の系における全ての
部品は、完全に統合した型で作動する系を構成する前記
PRU中に含めた。循環する連行固体相より全ての熱を受
け入れるガス化装置は、所望のガス化転換を達成するの
に充分な温度に保持されることを保証するために、前記
PRU燃焼器を特大型にした。小規模系に固有の多量の熱
損失のバランスに役立たせるため、天然ガスを加える。
組立てた。この系は内径40インチの燃焼器に連絡した内
径10インチのガス化装置からなる。このガス化装置及び
全ての接続パイプは、定常状態に到達するのに必要な時
間と共に始動及び冷却時間を減少するために、耐火ライ
ニングは施こさなかった。工業規模の系における全ての
部品は、完全に統合した型で作動する系を構成する前記
PRU中に含めた。循環する連行固体相より全ての熱を受
け入れるガス化装置は、所望のガス化転換を達成するの
に充分な温度に保持されることを保証するために、前記
PRU燃焼器を特大型にした。小規模系に固有の多量の熱
損失のバランスに役立たせるため、天然ガスを加える。
前記のガス化反応器は、1600゜Ｆ、5psigの条件で機能
するように設計されている。連行された砂や炭化物（ch
ar）は分離器中で生成ガスから分離され、燃焼器に戻さ
れる。ガス化装置中の生成炭化物は、砂相を加熱するこ
とに燃焼器中で消費される。この燃焼器は、1900゜Ｆで
作動するように設計された通常の流動床である。
するように設計されている。連行された砂や炭化物（ch
ar）は分離器中で生成ガスから分離され、燃焼器に戻さ
れる。ガス化装置中の生成炭化物は、砂相を加熱するこ
とに燃焼器中で消費される。この燃焼器は、1900゜Ｆで
作動するように設計された通常の流動床である。
典型的には受け入れたままの、又は部分的に乾燥した木
材チップを、供給ホッパーに装入する。シリカ砂の床を
通常の流動床燃焼器中に設け、約1.5ft/−secの線速度
で空気で流動させた。円滑な流動化が達成された後、始
動天然ガスバーナーに点火した。このバーナーは空気加
熱器として作用し、炭化物を燃焼するに充分な温度に流
動床を予熱するのに用いられる。この始動バーナーは、
１ミリオンBtu/hrの全熱入力を有する。木材供給速度
は、木材供給ホッパーの下に設けた四ケの計量型スクリ
ューにより制御される。これらのスクリューは他の大き
な水平なコンベヤースクリューに移し、それから垂直な
コンベヤースクリューに移す。次に木材チップはガス化
装置へ落下する。
材チップを、供給ホッパーに装入する。シリカ砂の床を
通常の流動床燃焼器中に設け、約1.5ft/−secの線速度
で空気で流動させた。円滑な流動化が達成された後、始
動天然ガスバーナーに点火した。このバーナーは空気加
熱器として作用し、炭化物を燃焼するに充分な温度に流
動床を予熱するのに用いられる。この始動バーナーは、
１ミリオンBtu/hrの全熱入力を有する。木材供給速度
は、木材供給ホッパーの下に設けた四ケの計量型スクリ
ューにより制御される。これらのスクリューは他の大き
な水平なコンベヤースクリューに移し、それから垂直な
コンベヤースクリューに移す。次に木材チップはガス化
装置へ落下する。
ガス流量又は系内圧（通常5psig）の調整は、制御室で
遠隔的になされる。
遠隔的になされる。
PRUシステムは50〜2500lb/hr超の木材供給速度で運転す
ることができる。もっと規模の大きい商業的システムを
用いれはもっとかなり大きい木材供給速度を容易に達成
できる。lb/ft2−hrで表されている場合、内径（I.D.）
1D″の円形ガス化装置を通過する量が2500lb/hrとは、
面積［（πr2）すなわちπ（5/12）２］が0.545平方フ
ィートの広さの断面を通過する量が2500lb/hrというこ
とと同じである。
ることができる。もっと規模の大きい商業的システムを
用いれはもっとかなり大きい木材供給速度を容易に達成
できる。lb/ft2−hrで表されている場合、内径（I.D.）
1D″の円形ガス化装置を通過する量が2500lb/hrとは、
面積［（πr2）すなわちπ（5/12）２］が0.545平方フ
ィートの広さの断面を通過する量が2500lb/hrというこ
とと同じである。
PRUシステムの設計仕様は次の通りである。
ガス化装置 寸法10in,I.D.×22ft長 温度1600F 圧力20psia 燃焼器 タイプ 流動層型 燃料 木炭および天然ガス 温度 1900F 寸法 40in,I.D.×11ft長 供給速度 木材 50〜2500lb/hrすなわち （90〜4600lbs/ft2−ht） 製品の加熱値 475Btu/SCF（乾燥基準） 熱キャリア 珪砂 ガス化触媒 水蒸気または不活性ガス 従来の使用燃料 （前処理または寸法細分なし） ・粗砕樹皮 ・木材チップ ・おがくず ・寸法燃料（hog fuel） 2.低速ガス導入、高バイオマス製品という条件で運転す
る可能性についての別の実例 例えば燃焼器と連結したガス化器のスタートアップはガ
ス化の昇温と開始の段階を含むであろうことは当業者に
明らかであろう。
る可能性についての別の実例 例えば燃焼器と連結したガス化器のスタートアップはガ
ス化の昇温と開始の段階を含むであろうことは当業者に
明らかであろう。
A.スタートアップ 天然ガスまたは木材など他の燃料を燃焼器中で点火しそ
してセラミック内張層のスポーリングを生じない速度で
燃焼器温度を高めるのに十分な速度で燃焼させる。次い
でガス化器と燃焼器との間で砂の循環を開始してガス化
器を昇温させる。昇温段階中、ガス化装置と燃焼器の両
者内で空気を輸送ガスとして使用できる。ガス化器と燃
焼器のガス速度および木材処理量は、ガス化器と燃焼器
との間で砂を同伴して循環させるのに十分でなければな
らない。これは、本発明で用いる砂の粒径範囲では15フ
ィート／秒程度を必要とするであろう。補助燃料の燃焼
と加熱砂の循環は、ガス化器が所望温度（約1700ないし
1800゜Ｆ）に達するまで続けられる。
してセラミック内張層のスポーリングを生じない速度で
燃焼器温度を高めるのに十分な速度で燃焼させる。次い
でガス化器と燃焼器との間で砂の循環を開始してガス化
器を昇温させる。昇温段階中、ガス化装置と燃焼器の両
者内で空気を輸送ガスとして使用できる。ガス化器と燃
焼器のガス速度および木材処理量は、ガス化器と燃焼器
との間で砂を同伴して循環させるのに十分でなければな
らない。これは、本発明で用いる砂の粒径範囲では15フ
ィート／秒程度を必要とするであろう。補助燃料の燃焼
と加熱砂の循環は、ガス化器が所望温度（約1700ないし
1800゜Ｆ）に達するまで続けられる。
B.ガス化の開始 ガス化器が所望の1700ないし1800゜Ｆに達した後、この
時点でガス化器への供給ガスを空気から水蒸気へと切り
換え、次いで所望により生成ガスを再循環させる。木材
の供給を開始しそして木材供給速度を徐々に高める。木
材がガス化するにつれ、チャーが生成し、これを燃焼器
に運びチャーを燃焼させてスタートアップ用燃料にとっ
てかわる。木材供給速度が上昇すると、ガス化器への供
給ガス（水蒸気または再循環用生成ガス）は、系が７フ
ィート／秒以下のガス速度の範囲で運転するまで徐々に
減少する。
時点でガス化器への供給ガスを空気から水蒸気へと切り
換え、次いで所望により生成ガスを再循環させる。木材
の供給を開始しそして木材供給速度を徐々に高める。木
材がガス化するにつれ、チャーが生成し、これを燃焼器
に運びチャーを燃焼させてスタートアップ用燃料にとっ
てかわる。木材供給速度が上昇すると、ガス化器への供
給ガス（水蒸気または再循環用生成ガス）は、系が７フ
ィート／秒以下のガス速度の範囲で運転するまで徐々に
減少する。
本発明の特定の態様を示しそして記述したが、本発明の
特徴から離れることなく種々の変形および改良できるこ
とは当業者に明らかであろう。それ故、請求の範囲の目
的は、本発明の精神および範囲に入る全ての変形および
改良を含めることである。
特徴から離れることなく種々の変形および改良できるこ
とは当業者に明らかであろう。それ故、請求の範囲の目
的は、本発明の精神および範囲に入る全ての変形および
改良を含めることである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−107474（ＪＰ，Ａ) 英国特許2058829（ＧＢ，Ａ) ヨーロッパ特許3117
Claims (7)
- 【請求項１】ガス化器を運転する方法であって、 導入ガスを７フィート／秒以下のガス速度で導入してガ
ス化器容器内で床を流動化させ、 導入ガスにより第一空間領域内で前記床を流動床へと形
成し、ここで流動床は熱く比較的微粒で不活性な循環固
体床粒子成分を含んでおり、 炭素質物質を流動床の第一空間領域へ500−4400ポンド
／平方フィート・時の速度で供給し、 熱く不活性な循環粒子成分により炭素質物質を吸熱的に
熱分解して生成ガスを形成させ、 流動床の近くおよびその上で、不活性固体粒子、チャ
ー、および炭素質物質の同伴混合物と生成ガスとを含む
平均密度の低い同伴空間領域を形成し、 同伴混合物と生成ガスの一部をガス化装置の同伴空間領
域から分離器へと徐々にかつ連続的に取り出し、 生成ガスから同伴混合物を分離し、 不活性固体粒子を発熱反応帯域へ送って熱を加え、 少なくとも不活性固体粒子を第一空間領域に戻す、 上記各工程からなる方法。 - 【請求項２】不活性固体粒子成分は300ないし800ミクロ
ンの平均直径の粒子からなる、請求の範囲第１項記載の
方法。 - 【請求項３】炭素質物質を3000ポンド／平方フィート・
時以上の速度で濃厚流動床の第一空間領域へ導入する、
請求の範囲第１項に記載の方法。 - 【請求項４】比較的不活性な固体粒子成分は砂、石灰
石、金属酸化物および方解石からなる群から選ばれる、
請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項５】不活性固体粒子成分は20ないし1000ミクロ
ンの平均直径の粒子からなる、請求の範囲第４項記載の
方法。 - 【請求項６】同伴混合物を生成ガスから分離した後、同
伴混合物を燃焼器の発熱反応帯域に送る、請求の範囲第
１項記載の方法。 - 【請求項７】生成ガスから同伴混合物の分離はサイクロ
ンを用いて行なわれる、請求の範囲第１項記載の方法。
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|---|---|---|---|
| US77834585A | 1985-09-20 | 1985-09-20 | |
| US778345 | 1985-09-20 | ||
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63501511A JPS63501511A (ja) | 1988-06-09 |
| JPH0794669B2 true JPH0794669B2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61504942A Expired - Lifetime JPH0794669B2 (ja) | 1985-09-20 | 1986-09-15 | 低導入ガス速度および高処理量バイオマスガス化機 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0239589B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0794669B2 (ja) |
| AU (1) | AU591714B2 (ja) |
| CA (1) | CA1271634A (ja) |
| DE (1) | DE3670507D1 (ja) |
| WO (1) | WO1987001719A1 (ja) |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0003117A2 (en) * | 1978-01-12 | 1979-07-25 | Battelle Development Corporation | Two-zone fluid bed combustion/gasification |
| GB2058829A (en) * | 1979-09-21 | 1981-04-15 | Monsanto Co | Gasification of carbon- containing materials |
Family Cites Families (6)
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|---|---|---|---|---|
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| US3853498A (en) * | 1972-06-28 | 1974-12-10 | R Bailie | Production of high energy fuel gas from municipal wastes |
| US4032305A (en) * | 1974-10-07 | 1977-06-28 | Squires Arthur M | Treating carbonaceous matter with hot steam |
| SE7503313L (sv) * | 1975-03-21 | 1976-09-22 | Stora Kopparbergs Bergslags Ab | Sett for omvandling av kolhaltiga material innehallande svavel till i huvudsak svavelfri brennbar gas samt anordning for genomforande av settet |
| DE2643298A1 (de) * | 1976-09-25 | 1978-04-06 | Davy Bamag Gmbh | Verfahren zur kontinuierlichen vergasung von feinteiligem, kohlenstoffhaltigem material |
| DE2802132A1 (de) * | 1978-01-19 | 1979-07-26 | Bergwerksverband Gmbh | Verfahren zur gleichzeitigen erzeugung von schwelprodukten und synthesegas |
-
1986
- 1986-09-15 EP EP19860905659 patent/EP0239589B1/en not_active Expired
- 1986-09-15 WO PCT/US1986/001922 patent/WO1987001719A1/en not_active Ceased
- 1986-09-15 JP JP61504942A patent/JPH0794669B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1986-09-15 DE DE8686905659T patent/DE3670507D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-09-15 AU AU64002/86A patent/AU591714B2/en not_active Expired
- 1986-09-18 CA CA000518454A patent/CA1271634A/en not_active Expired
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0003117A2 (en) * | 1978-01-12 | 1979-07-25 | Battelle Development Corporation | Two-zone fluid bed combustion/gasification |
| JPS54107474A (en) * | 1978-01-12 | 1979-08-23 | Battelle Development Corp | Operation of fluidized bed apparatus |
| GB2058829A (en) * | 1979-09-21 | 1981-04-15 | Monsanto Co | Gasification of carbon- containing materials |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ヨーロッパ特許３１１７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1271634A (en) | 1990-07-17 |
| JPS63501511A (ja) | 1988-06-09 |
| WO1987001719A1 (en) | 1987-03-26 |
| EP0239589B1 (en) | 1990-04-18 |
| EP0239589A1 (en) | 1987-10-07 |
| AU6400286A (en) | 1987-04-07 |
| DE3670507D1 (de) | 1990-05-23 |
| AU591714B2 (en) | 1989-12-14 |
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