[发明专利]焦炉煤气用改性器

说明书

技术领域

本发明涉及焦炉煤气的改性器。更详细地说，本发明涉及使来自至今不能热回收的高温焦炉煤气的显热回收成为可能的同时，可使大量含有环境污染物质的焦油馏分转换成气体，使未反应焦油量几乎没有的反应器的形状。

背景技术

以往，从焦炉出来的700～800℃的焦炉煤气，撒布氨水被冷却至80～100℃，因此完全没有显热的利用。作为利用该显热的方法，在特开2001-220584号公报中公开了焦炉煤气的改性和显热回收方法。在该公报中记载着，使回收因为焦炉煤气中含有的焦油馏分的凝集结焦引起的故障而至今没有被利用并舍弃的700～800℃的焦炉煤气具有的显热成为可能，而且使焦炉煤气中的焦油馏分或焦油淤渣转换成气体或炭，用于制造清洁的气体燃料的处理方法。但是，关于改性器的形状特别没有记载。

上述特开2001-220584号公报的发明的实验结果，记载在作为来自经济产业省铁钢科制铁规划室的辅助事业，财团法人金属系材料研究开发中心委托的平成16年度的《制铁过程气体利用氢气制造技术开发》成果报告中。从该报告的46～47页的数据计算出的未反应焦油量，按碳基准是2～8％。该数值是焦炉煤气处理量为1Nm³/h时的小型实验装置中的值，随着装置大型化，未反应焦油量有增加的倾向。

实际的焦炉中的焦炉煤气的流量，与在上述报告书中的基准装置相比，每1门是500～600倍，未反应焦油的量，按总碳量换算有成为10％以上的可能性。未反应焦油如果变多，在热回收或生成气体的净化中就成为障碍。

发明内容

本发明提供一种改性器，该改性器可回收因为焦炉煤气中含有的焦油馏分的凝集结焦故障，尚未被利用而舍弃的700～800℃的焦炉煤气具有的显热，并且可制造使焦炉煤气中的焦油馏分或焦油淤渣转换成气体或炭、未反应焦油馏分几乎为0的清洁的燃料。在上述成果报告书的35页中认为，因为扩散区(在该报告书中称为浸渍区)是圆柱形，所以在混合区(在报告书中称为干燥气体化顶部)生成的紊流在扩散区不消灭，卷入涡流的中心部的焦油馏分成为未反应焦油生成的主要原因。因此通过热分解、水蒸气改性或气体化等反应，效率良好地消灭该未反应焦油馏分或焦油淤渣或者使其无害化是重要的。

本发明人发现，将改性器分成使焦炉煤气和反应气体混合而反应某种程度进行的混合区、和该气体混合物再发生反应使热分解或者气体化大体上完全进行的扩散区，采用暂且收缩从混合区向扩散区移动的扩散区入口区间的流路截面积的结构，使该入口区间的形状朝向流动方向，通过以特定的角度扩散，使上述的涡流消失，从而发明了本改性器。

即，(1)本发明是上述焦炉煤气用改性器，其将从焦炉出来的焦炉煤气改性，其特征在于，该改性器具有混合区和连接在该混合区的下游的扩散区，形成从混合区向扩散区移动的扩散区入口区间的流路截面积比混合区的截面积狭小的结构，在混合区导入焦炉煤气和将与该气体反应的反应气体而发生反应，产生的气体混合物接着送入扩散区，在扩散区反应进一步进行，以及与该混合区出口连接的扩散区的入口区间的器内壁在气体混合物的流动方向和扩散区的中心轴构成5～10度的扩散角度。

本发明的优选方式如下。

(2)在(1)中记载的焦炉煤气用改性器，其中，反应气体是一氧化碳和氧气或者空气，混合区的温度成为900℃以上而发生气体化反应，在扩散区中焦油馏分基本完全被热分解。

(3)在(1)中记载的焦炉煤气用改性器，其中，反应气体是氧气或者空气和200℃以上的水蒸气，使焦炉煤气的一部分在混合区燃烧，混合区的温度成为950℃以上，在扩散区中含有焦油和焦油淤渣的焦炉煤气基本完全被气体化。

(4)在上述(1)中记载的焦炉煤气用改性器，其中，反应气体是氧气、氢气和200℃以上的蒸汽，在混合区的入口附近配备用于吹入反应气体的喷嘴，在喷嘴的尖端部发生氢氧焰，产生的2000℃以上的燃烧生成蒸汽和上述200℃以上的蒸汽被混合使蒸汽温度达到1500℃以上，该蒸汽和焦炉煤气的混合物的温度成为950℃以上地构成，在扩散区中发生气体化反应或者水蒸气改性气体化反应，进行几乎完全的气体化。此时，来自喷嘴的氧气等反应气体的吹入速度，为了火焰要经常处于离开喷嘴尖端的位置，优选规定为8m/s以上。这是为了防止由火焰和来自火焰的热辐射引起的喷嘴尖端的熔化。