JPS61171795A - ガス化用の褐炭含有ペレツトの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガス化剤として酸素、水蒸気及び／又は二酸化
炭素を用いて５〜１５０バールの圧力範囲にある反応器
内でガス化を行うための、微粒子状燃料を含有した強固
なペレットの製造方法であって、反応器内で緩慢に下方
へ移動する固定床上にペレットを供給し、この固定床内
にガス化剤を下から導入し、鉱物質成分を固体灰分又液
体スラグとして固定床の下から取出すようにした方法に
関する。

〔発明の概要〕

本発明は、固定床でガス化を行うために用いるペレット
の製造方法において、 褐炭を含有する混合物から湿潤ペレットを成形し、水蒸
気に富む雰囲気中で加熱乾燥させることにより、 積み替え、搬送及び落下といった取扱いに耐え、ガス化
の各処理工程に耐えるペレットを簡単かつ経済的な方法
で製造することができるようにしたものである。

Ｃ□。□１ゎ　　　　　　　　　　　ｉ・固定床内にお
けるガス他用石炭含有ペレ７）は、ドイツ連邦共和国特
許出願公開第２８５１３７０号明細書、同第２８５３３
８９号明細書並びにヨーロッパ特許第１０７９２号明細
書により公知である。固定床内における粒状炭のガス化
は、例えばウルマンの工業化学大辞典（Ｕｌｌｍａｎｎ
ｓ　Ｅｎｚｙｋｌｏ−ｐａｅｄｉｅ　ｄｅｒ　Ｔｅｃｈ
ｎｉｓｃｈｅｎ　Ｃｈｅｓｉｅ　）第４版（１９７７）
第１４巻第３８３〜３８６頁に記載されている。固化残
存灰分を伴うガス化法の詳細は、例えば米国特許第３５
４０８６７号明細書、同第３８５４８９５号明細書及び
ドイツ連邦共和国特許出願公開第２２０１２７８号明細
書に開示されている。更に英国特許第１５０７９０５号
、同第１５０８６７１号及び同第１５１２６７７号の各
明細書には、液体スラグを排出するようにしたガス化法
の変法が開示されている。これら公知の方法においては
、好ましくは、粒径が大体において３〜６０ｎの範囲に
ある粒状燃料がガス化反応器に装入される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の課題は、ガス化用成形体を簡単かつ経済的な方
法で製造することである。この成形体は、例えば積み替
え、搬送及び落下といった機械的な取扱いにおける要件
を満たすと同時にガス化において進行する熱的な各処理
工程で崩壊されないように、充分な形状及び構造安定性
を有していなければならない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、微粒子状燃料成分の少なくとも８０重
量％が硬質褐炭からなり、この硬質褐炭が最大１鶴の粒
径を有するようなペレット化用混合物をつくり、このペ
レット化用混合物が１０〜２５重量％の含水率と４〜１
０重量％のベントナイト含有率とを有し、ペレット化液
体として水を添加してこの混合物から２５〜３５重量％
の含水率を有する湿潤ペレットを成形し、この湿潤ペレ
ットを水蒸気に富む雰囲気中で乾燥させ、その際、この
ペレットがその含水量のｌ／１０又はそれ以上を失う前
に、ペレットの中心部を少なくとも９０℃にまで加熱し
、この乾燥されたペレットの含水率を１〜４重量％とす
ることにより上記問題点が解決される。

成形後に先ず得られる２５〜３５重量％の含水率を有す
る湿潤ペレットは、可塑的な挙動を示し、積み替え及び
搬送作業に当り崩壊傾向を示すことはない。しかしこれ
らペレットは加熱時に充分な耐熱性を示さず、このこと
はこれらペレットが反応器内においてガス化用固定床の
上部範囲で、崩壊することを意味する。即ち、ガス温度
が約３５０〜６００℃となるような条件下では、ペレッ
トの構造弛緩が充分に進行し、ペレットの大部分が崩壊
して微粒子及び粉末となる。ペレット化によって生じた
湿潤ペレットを、反応器外の例えば乾燥用ベルト上でパ
ージガスにより乾燥させた場合には、特に褐炭からなる
ペレットはその強度を著しく失い、早くも搬送時には崩
壊することになる。

ところが驚くべきことに、乾燥処理に際してペレットを
水蒸気に富む雰囲気中に保ち、本来の乾燥工程が開始さ
れる前にペレットの中心部をも少なくとも９０℃まで加
熱されるようにすると、ベントナイトにより結合された
褐炭ペレットを強固な構造の乾燥ペレットに変え得るこ
とが、種々の実験により明らかにされた。こうして、水
の著しい蒸発即ち気化が生ずる前にペレット内部も出来
るだけ水の沸点に近い温度となる。このように、ペレッ
トの表面と中心部との間に著しい湿度差及び温度差が生
ずることを回避することにより、乾燥ペレットの構造は
非常に強固となる。

好ましくはペレットの乾燥は、殆ど水蒸気で飽和した雰
囲気がペレット周囲を占めるようにして行われる。これ
は乾燥処理中に湿潤ペレットを、約１５０〜３００℃の
温度を有する高温粒状固形物からなる床内に埋めること
により達成される。

高温固形物からなるこのような床は例えば砂床で構成す
ることができる。このかわりに約１１０〜１８０℃の温
度の過熱水蒸気を乾燥処理に用いる′″ｈｂＴ’１Ｗａ
Ｔ；Ｊ＞４・１１ゞ＜　Ｌｘ　７　）　ｆ）＊）ｋｔ’
　　　　６［は、最大で４重量％である。

本発明によればペレット化用混合物に含まれる硬質褐炭
は、最大で０．５鶴の粒径を有し、最大で０．０６３　
ｔｍの微粒子フラクションが６０〜８０重量％を占める
。使用される硬質褐炭として、国際褐炭分類法による分
類番号１０〜１２の硬質褐炭が好ましい。この褐炭は採
掘された状態では最大４０重量％の総合水率（灰分を含
まないものとした計算値）を有する。ペレット中の燃料
は、好ましくは他の炭素含有成分を用いることなく硬質
褐炭のみからなる。

ペレットの結合剤としては、通常用いられるベントナイ
ト、例えば天然のナトリウム・ベントナイト、活性化し
たカルシウム・ベントナイト及び生粘土も用いられる。

ベントナイトは褐炭と共に粉砕プラントに供給するか、
あるいは既にミキサー内に装入された微粒状褐炭に後か
ら添加してもよい、好ましくはベントナイトと褐炭とは
粉砕工程で一緒に処理される。理由は、こうすれば結合
剤が褐炭の間に細かく分散されるからである０本発明に
よれば、引続くミキサー内で第１回目の加湿が行われ、
混合物の含水率が１０〜２５重量％、好ましくは１２〜
２０重量％にされる。この結果、一方では混合物が粉塵
を生ずることなく後続処理され得るようになり、また他
方では、ベントナイトが水を吸収して膨潤し得る。

ペレットの成形は、通常の如くペレット成形円盤、ある
いは例えばロータリーキルンによって行われる。このと
き、ペレット化液体として水が添加される。こうして形
成された浸潤ペレットは、約６〜３０ｍ、好ましくは８
〜２０ｍの直径を有する。

ペレットをガス化処理すると共に液体スラグを排出しよ
うとする場合は、灰分の融点を低下させるためペレット
化用混合物に微細なフラックス、特に石灰を添加するこ
とが望ましい、ペレット化用混合物中のフラックスの割
合は常法に従い２〜１５重量％とする。フラックス含有
あるいは非含有ペレットは、それ自体単独でガス化用反
応器の固定床を形成しうるのみならず、３〜６０ｍの範
囲内の粒径を有する粒状の石炭と共に固定床に装入され
てもよい。

本発明により得られた乾燥ペレットをガス化反応器に装
入して行った数々の実験によれば、これらのペレットは
その乾燥時の挙動のみならず、コークス化及びガス化に
おける挙動も満足すべきものであった。ペレットのガス
化に際して外部から内部へ向って進行する炭素の減少を
詳細に調べたところ、どの燃焼段階においてもペレット
の構造が安定であることが確認されたが、このことは、
主として褐炭から成るペレットの場合、決して自明では
ない。

〔実施例〕

次に、本発明の方法により得られたペレットに対し搬送
時ならびに異る高さからの多数回の落下時におけるこれ
らのペレットの安定性を検査するために行った積み替え
試験について述べる。

実際におけるペレットの取扱いをシミュレートする試験
を添付図面をもとに説明する。ペレットは先ず第１コン
ベヤベルト１から傾斜ベルト３の下端２に移され、その
際の落下高さＡは１．５ｍである。ペレットは傾斜ベル
ト３の上端部４から２．５ｍの落下高さＢで第２コンベ
ヤベルト５上に落下し、そこから第３コンベヤベルト６
上に２ｍの落下高さＣで落下する。コンベヤベルト６か
ら貯蔵容器７までの落下高さＤは６ｍであり、その後ペ
レットは貯蔵容器７における約６ｍの堆積高さＥを経て
、３．５ｍの落下高さＦでロック室８内に落下する。ロ
ック室８（高さＨ＝３ｍ）の下端部から反応器９内の堆
積物までの落下高さＧは１ｍである。ペレットが反応器
９の下端部１０から放出された後に最終的なチェックが
行われる。

実施■−上 ３２重量％の天分（乾燥量基準）を含む米国産硬質褐炭
を約８〜１０重量％の含水率まで乾燥し、ボールミルで
最大０．３１５　ｔｍの粒子にまで摩砕した。

この褐炭はすでに約１７重量％のモンモリロナイト、即
ちベントナイトにおける結合剤としての有効成分を含有
している。従って更に結合剤を添加　　　　　Ｌする必
要はない。摩砕された褐炭をその含水率が約１８重量％
に達するまで加湿処理した後、水を噴霧しながらペレッ
ト成形円盤により直径８〜１６１のペレットに成形した
。このペレットの含水率は２８重量％であり、ペレット
１個当りの破壊強度は２２〜３５Ｎであった。

これらのペレットの一部を用いて既述の積み替え試験を
行い、その結果、最大１ｍの粒径を有する微粒子が０．
２重量％未満生成された。しかし、このペレットは、加
熱ガス流内での乾燥時に著しくその強度が失なわれ、そ
の際、かなり多量の粉末を生成したので固定床内におけ
るガス化には適していない。１５０℃の温度を有する空
気流内での乾燥処理後に、このペレットは１５〜２５Ｎ
の強度しか示さなかった。このペレットをガス化反応器
の固定床上部域におけるように更に乾燥し乾留すると、
ペレットの強度は更に１０〜２Ｎにまで低下したので、
このペレットはガス化には適していない。

湿潤ペレットの第２装入分は、１２０℃の温度に、また
別の一例では１５０℃の温度に過熱された水蒸気中で乾
燥した。このいずれの場合にも、乾燥されたペレットは
約３重量％の含水率と６０〜８ＯＮの強度とを有し、搬
送及びガス化を行うのに充分に安定であった。

湿潤ペレットの第３装入分は、７０容量％の水蒸気と３
０容量％の空気との混合物により１２０℃の温度で乾燥
され、この処理によって３重量％の含水率及び５０〜７
ＯＮの強度を有する乾燥ペレットが得られた。これらの
ペレットも同様に搬送及び固定床でのガス化に適してい
る。

湿潤ペレットの第４装入分は、砂床内で乾燥され、その
際のベレット対砂の重量比は５：４０、砂の温度は２０
０℃であった。この砂床はペレットと共に、２００℃の
温度を有する乾燥室内に置き、２時間放置した。次いで
砂を高温のままふるい分け、ペレットは密閉容器内で冷
却した。こうして１重量％の含水率まで乾燥されたペレ
ットの強度は、１４０〜２１ＯＮの間の範囲にあった。

このペレットは耐摩砕性を有し、積み替え試験で生ずる
粒径最大１ｆｌの摩砕片は０．２重量％未満であった。

次いで２５バールの圧力下で行ったベレットのコークス
化により得られたコークスペレットの破壊強度は１００
〜１５ＯＮであった。実際には固定床ガス化によるコー
クス化は、固定床の上部でも行った。このコークス化テ
ストにおいては、砂床内で乾燥されたペレットの耐熱性
が良好であることが報告され、その際、微粒子の生成は
見られなかった。従ってこの乾燥ペレットは固定床内の
ガス化に用いる装入物として適当である。

大践匠−１ １５重量％の灰分（乾燥量基準）を含有するボーランド
産硬質褐炭を８〜１０重量％の含水率まで乾燥し、次い
でボールミルで最大０．３１５鶴の粒径まで摩砕した。

この褐炭には天然の結合剤が含まれていないので、６重
量％のベントナイトを添加する必要があった。硬質褐炭
とベントナイトとはミキサー内で混合し、水で加湿し、
次いでペレット成形円盤により直径８〜１６龍のペレッ
トに成形した。このペレットの含水率は２９重量％、そ
の破壊強度は２０〜３ＯＮであった。このペレットは加
湿された状態で耐搬送性を示した。

このペレットの第１装入分は、１５０℃の温度を有する
空気流内で乾燥し、その際一部のペレットは崩壊して破
片及び粉末になった。この乾燥ペレットの強度は、４〜
８Ｎに過ぎなかった。結合剤の含有率を１０重量％まで
高め、乾燥温度を６０℃まで下げることによっても、こ
のペレットの強度の値は僅かしか向上しなかった。この
ペレットはどのような用途にも適さない。

湿潤ペレットの別の装入分は、１５０〜２２０℃の温度
を有する砂床内で乾燥した。この処理により約１．５重
量％の含水率と８０〜１２ＯＮの強度とを有する耐搬送
性乾燥ペレットが生成した。

この乾燥ペレットを固定床ガス化により標準的な２５バ
ールの圧力下で乾留して、６０〜８ＯＮの強度を有する
コークスペレットが得られた。従ってこの乾燥ペレット
は、いずれの観点からも固定床内でのガス化に用いる装
入物として好適であっ　　　　　　また。

実施例１及び実施例２と同様の方法で別の硬質褐炭、特
に５〜３５重量％の灰分（乾燥量基準）を含有する米国
産の硬質褐炭を用いて砂床内又は水蒸気雰囲気中で行っ
た乾燥実験においても、同様の結果を得ることが出来た
。

本発明は次のように要約することができる。

ガス化剤として酸素、水蒸気及び／又は二酸化炭素を用
いて５〜１５０バールの圧力範囲でガス化が行われ、そ
の際、ガス化反応器内で緩慢に下方へ移動する固定床上
にペレットが供給され、この固定床内にガス化剤が下か
ら導入され、鉱物質成分が固体灰分又は液体スラグとし
て固定床の下から排出される。

ガス化に用いる褐炭含有ペレットを製造するためには、
先ず、微粒状硬質褐炭の含有量が少なくとも８０重量％
でありこの硬質褐炭の粒径が最大１鶴である混合物をつ
くる。このベレット他用混合物は、１０〜２５重量％の
含水率と４〜１０重量％のベントナイト含有率とを有す
る。ペレット化液体として水を添加してこの混合物から
含水率が２５〜３５重量％である湿潤ペレットを成形す
る。この湿潤ペレットは水蒸気に富む雰囲気中で乾燥さ
れ、その際ペレットの中心部は、ペレットがその水分含
有量の１／１０又はそれ以上を失う前に、少くとも９０
℃まで加熱される。乾燥されたペレットは最大４重量％
の含水率を示す。

湿潤ペレットは、例えば砂床内で乾燥されてよい。

〔発明の効果〕

本発明は、褐炭を含有するガス化用ペレット用混合物の
燃料成分の少なくとも８０重量％が１ｎ以下の粒径を有
する硬質褐炭からなり、この混合物が１０〜２５重量％
の含水率と４〜１０重量％のベントナイト含有率を有し
、この混合物に水を添加して２５〜３５重量％の含水率
を有する湿潤ペレットを成形し、このペレットを、水蒸
気に富む雰囲気内でその含水量の１／１０以上失う前に
、その中心部を９０℃に加熱し、含水率を４％以下にす
るようにしている。

このため、上記混合物は粒塵を生ずることなく処理する
ことが可能であり、常法により湿潤ペレットを得ること
ができる。乾燥による水の著しい１発が始まる前に、ペ
レットの表面と中心部との間に著しい湿度差及び温度差
が生ずることを回避でき、乾燥状態でペレットは非常に
強固な構造を有することができる。したがって、このペ
レットは積み替え、搬送及び落下といった機械的取扱い
における要件を満たすと同時にガス化において満足すべ
き特性を有している。

【図面の簡単な説明】

図はペレットが実際に取扱われる仕方をシミュレートす
る試験の実施方法を示す図である。 なお図面に用いた符号において、 １．５．６　・−・・・・−・−・・コンベヤベルト２
−−−−−−−−−−−−−−−〜−・−・・・・−・
・下端部３　・・＝・・・・・・・−・・・・・−・・
−・−・−・−・・−傾斜ベルト４−・−・・−・−・
・−−−−−−−−−一−−−−−上端部７　・・−・
・・・・・・・・・・・・・・−・−・・・・−−一−
−−−貯蔵容器８　−−−−−−−−・・・−−−一−
−−−−−−〜　ロック室９−・・・・−・・・−・−
・−・・−・−・・−・・−・−・反応器１０−・−・
・−・・・・−・−・・・・・・・・−・・−・下端部
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガス化剤として酸素、水蒸気及び／又は二酸化炭素
   を用いて５〜１５０バールの圧力範囲にある反応器内で
   ガス化を行うための微粒子状燃料含有ペレットの製造方
   法であって、反応器内で緩慢に下方へ移動する固定床上
   にペレットを供給し、この固定床内にガス化剤を下から
   導入し、鉱物質成分を固体灰分又は液体スラグとして固
   定床の下から排出するようにした方法において、微粒子
   状の燃料成分の少くとも８０重量％が硬質褐炭からなり
   、この硬質褐炭が最大１ｍｍの粒径を有するようなペレ
   ット化用混合物をつくり、このペレット化用混合物が１
   ０〜２５重量％の含水率と４〜１０重量％のベントナイ
   ト含有率とを有し、ペレット化液体として水を添加して
   この混合物から２５〜３５重量％の含水率を有する湿潤
   ペレットを成形し、この湿潤ペレットを水蒸気に富む雰
   囲気中で乾燥させ、その際、このペレットがその含水量
   の１／１０又はそれ以上を失う前に、ペレットの中心部
   が少なくとも９０℃にまで加熱され、この乾燥されたペ
   レットの含水率が最大で４重量％であるようにすること
   を特徴とする方法。 ２、約１５０〜３００℃の温度を有しペレットを覆う高
   温粒子状固形物からなる床内で湿潤ペレットを乾燥させ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、湿潤ペレットを砂床内で乾燥させることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４、約１１０〜１８０℃の温度の水蒸気を含有する過熱
   雰囲気中でペレットを乾燥させることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ５、ペレット化用混合物に含まれる硬質褐炭が最大０．
   ５ｍｍの粒径を有し、最大０．０６３ｍｍの微粒子が６
   ０〜８０重量％を占めることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載の方法。 ６、湿潤ペレットの直径が約６〜３０ｍｍであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１
   項に記載の方法。 ７、ペレット化用混合物が、灰分の融点を低下させるた
   めのフラックス、特に石灰を２〜１５重量％の割合で含
   有することを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第６項
   のいずれか１項に記載の方法。 ８、ペレットを３〜６０ｍｍの範囲内の粒径を有する石
   炭と共に固定床に装入することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項又は第２項〜第７項のいずれか１項に記載の
   方法。