蓄熱粒子循環型ドラフトチューブ付噴流層石炭接触ガス化装置の開発

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新規に提案した石炭接触ガス化による水素製造装置(ドラフトチューブ付噴流層型反応装置)の実証試験を目的として、コールドモデル実験によって得られた基礎データをもとに、第2次ホットモデル実験を行った。この場合、1kg/hの石炭処理速度を想定しているが、石炭のチャー化過程も装置内で行うことになっている「本来の水素製造装置」の実証試験ではなく、原料石炭を流動層であらかじめ脱揮発分化したチャーを供給する簡便化ホットモデル実験を行った。噴流層装置の内径は15cm、ドラフトチューブ内径1cmであり、塔下部のコーン部に40個の孔をあけ水蒸気を吹き込んだ。大きな吸熱反応であるガス化に対しての熱の供給は、燃料ガスの燃焼熱によった。熱の供給方法として(1)ドラフトチューブ内燃焼による蓄熱セラミックビーズへの熱の蓄熱、(2)アニュラス部における蓄熱セラミックビーズからのチャーへの熱供給という方式を採用した。ガス化(チャーと水蒸気の反応による水素、一酸化炭素、二酸化炭素の発生)はアニュラス部内で生じ、ガスはガス出口から、チャーはドラフトチューブを通りサイクロンから排出された。流れは、向流でしかも栓流的であるために反応工学的に極めて有利と考えられる。反応温度は850℃と比較的低温であり、装置の運転や寿命の上からも大変優れた面を持っている。生成ガスは約60%が水素、他は一酸化炭素、炭酸ガスであった。メタンも得られたが非常に少量であった。チャー供給速度0.16g/s(水蒸気供給速度0.22g/s)に対して水素ガス0.6m^3-NTP/h、一酸化炭素0.4m^3-NTP/h、二酸化炭素0.2m^3-NTP/hが安定的に得られ、当初予定した実証試験の目標をほぼ達成した。