流動層を利用した, 触媒担持石炭のガス化プロセスに関する基礎的研究

1987 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62603027
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 幡手 泰雄 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (00038051)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 近藤 和生 九州大学, 工学部, 助教授 (30038096) ; 羽野 忠 大分大学, 工学部, 助教授 (80038067) ; 上村 芳三 鹿児島大学, 工学部, 助手 (60160222) ; 碇 醇 鹿児島大学, 工学部, 教授 (30041502)
• Keywords: 石炭ガス化 / 触媒担持石炭 / 流動層

Research Abstract

石炭水蒸気ガス化でより多くの水素を得る事を目的として, 高活性, 高選択性の触媒の探索実験及び流動層による石炭ガス化実験を行った.
1.触媒のスクリーニング, 触媒として, (1)アルカリ金属の水酸化物, 炭酸塩及び塩化物, (2)アルカリ土類金属の炭酸塩及び塩化物及び(3)遷移金属の塩化物の中から27種類を選び, 石炭チャーに1meg-metal/g-charになるように含浸担持した. 石炭は主としてメッテキ炭を使用し, 825°Cにて石炭接触ガス化を行った. 各触媒系につき, ガス転化速度を熱天秤で, またガス組成をガスクロマトグラフで測定した結果, アルカリ金属が高活性, かつ水素生成に対する高選択性を示す事を明らかにした. アルカリ金属塩のうち, 炭酸カリウムを石炭担持触媒として選定し, 触媒担持量及び水蒸気分圧をパラメータとしたガス転化速度の実験式を決定した.
2.流動層による接触ガス化実験, 熱天秤では, 実際のガス化炉と比較して極めて小さい昇温速度しか得られず無触媒の場合よりもさらに注意深く昇温期間の触媒物質等の変質を考慮する必要がある. 流動層内ガス化では, 触媒担持石炭チャー粒子は瞬時にして層温度に達しガス化が行われるため, この点の評価が可能と考えられる. しかしながら, 流動層反応装置としての複雑な装置特性がどのように石炭接触ガス化に影響を及ぼすかについての考察が充分でないという事情がある. この点につき検討するため, 内径10及び15cmの塔を用い, 触媒担持石炭チャーの少量をすばやく流動層中に投入しガス化速度を測定する人権を行った. 流動層内の流動状態は気泡流, 気泡流とスラグ流の中間及びスラグ流の3つで行い, 固定層の結果と比較した. その結果, いずれの流動状態下の流動層の石炭ガス化速度は固定層のそれより小さく, その原因が流動砂にある事を明らかにした.