KR820001970B1 - 통합된 석탄액화 및 기화방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

통합된 석탄액화 및 기화방법

제1도는 병합된 석탄 액화-기화 공정의 열효율 곡선.

제2도는 본 발명을 수행하기 위한 공정도.

본 발명은 석탄액화 장치와 산화기화 장치가 함께 협동적으르 병합되어 열효율을 증진시키는 혼합된 석탄 액화 및 기화 방법에 관한 것이다. 본 장치의 급탄은 역청탄, 아역청탄 또는 갈탄을 함유한다.

본 발명 장치의 액화대는 흡열의 예열단계와 발열의 용해단계 수행을 제공한다. 용해기의 온도는 용해기에서 발생하는 수소첨가 반응과 수소 첨가 분해반응 때문에 최대 예열 온도보다 높다. 액체 및 보통 고체성의 용해된 석탄과 현탁된 광물잔류물을 함유하는 공정에서 용해기 또는 기타 장소에서 생성되는 잔류슬러리는 예열기 및 용해기 단계를 통하여 재순환된다. 기체탄화수소와 액체탄화수소질 증류물은 액화대의 생성물 분리 장치로 부터 회수된다. 용해기로 부터 재순환하지 않는 희광물질-함유하는 잔류 슬러리부분은 대기탑 및 진공증류탑으로 통과된다. 보통 모든 액체 및 기체물질은 본 탑의 상부에서 제거되며 따라서 이들 물질도 실질적으로 무광물질이며, 반면에 농축광물질-함유하는 잔류슬러리도 진공탑 하부(VTB)에서 회수한다.

농축된 슬러리는 모든 무기광물질과 용해되지 않은 유기물질(UOM)을 함유하며 여기에서 이들을 함께 "광물잔류물"로 불리워진다.

보통 액체석탄은 본 명세서에서 "분류물액" 및 "액체석탄"으로 기술되었는데 모두 실온에서 액체상태인 공정 용매를 함유하는 용해석탄을 지칭한다.

량은 항상 급탄량의 10 또는 15중량퍼센트 보다 적다. 또한 농축된 슬러리는 454℃+용해된 석탄을 함유하며 이는 상온에서 고체이고 여기서는 "보통 고체성의 용해된 석탄"으로 불리워진다. 본 슬러리는, 여과 단계 또는 기타의 고체-액체 분리단계없이 그리고 본 슬러리를 파괴하는 코우크스 단계 또는 기타의 단계없이, 합성가스로 전환시키기 위해 공급된 슬러리를 받아들이기에 적합한 부분적 산화 기화대로 완전히 통과되며, 본 합성 가스는 일산화탄소와 수소의 혼합기체이다.

본 슬러리는 기화대로 제공된 유일한 탄소질 공급물이다. 산소장치는 기화장치로 제공된 산소로 부터 질소를 제거하기 위해 제공되며 생성된 합성가스는 근본적으로 무질소이다.

일부분의 합성가스는 이것을 수소와 이산화탄소와 전환시키기 위해 쉬프트 반응을 시킨다. 황화수소와 함께 이산화탄소는 산기체 제거장치에서 제거된다. 이같이 생성된 모든 수소기체-풍부한 기류는 근본적으로 액화공정에 사용된다.

수소풍부 기류로 전환된 것보다 많은 합성가스가 생성된다는 것이 본 발명의 중요한 특징이다. 최소한 60, 70이나 80몰%의 상기 과량의 합성가스는 최소한 60, 70, 80, 100%까지의 열함량이 공정내 연소로 회수되게 연료로서 연소된다. 본 공정내에 연로로서 사용된 합성가스는 공정내 연소전에 메탄올을 생성하는등의 메탄화 반응이나 기타 수소 연소반응을 거치지 않는다. 본 공정내에의 연료로써 사용되지 않는 과잉의 합성가스는 항상 이 기체의 40, 30 또는 20몰 퍼센트보다 적으며 메탄 첨가는 일산화탄소를 메탄으로 전환시켜 합성가스의 발열량을 증가하도록 보통 적용되는 공정이다.

본 발명에 따라 VTB 이상에서 기화장치로 들어가는 탄화수소질 물질양은 부분적 산화반응과 쉬프트 전환반응에 의해 액화대에 필요한 전공정의 수소요구량을 생성하기 위한 적정수준으로 뿐만이 아니라, 합성가스를 생성하기 위한 충분량의 수준으로 조절되며, 이 합성가스의 총 연소 발열량은 본 공정에서 요구되는 총 에너지의 5-100퍼센트간의 기본 열량으로 공급하기에 적절하며, 이와 같은 에너지는 장치내에서 생성되는 또는 구입되는 전력등으로 예열기에서는 연료형태로 펌프에서는 증기형태로 요구된다.

본 발명과 관련하여 고유 기화장치대의 피압내에서 소요되는 에너지는 에너지 소비공정으로 생각되지 않는다.

본 기화장치에 공급되는 모든 탄소질물질은 연료라기 보다는 기화장치 공급물로 생각된다. 기화장치 공급물이 부분적 산화에 노출된다 할지라도 이 산화기체는 기화장치의 반응산물이며, 연료기체가 아니다. 물론 기화장치의 증기를 생성하기 위해 요구되는 에너지는 이 에너지가 기화장치의 피압 외부에서 소비되기 때문에 에너지 소비공정으로 생각된다. 본 발명은 기화장치의 증기요구량이 다음에 표시되는 이유 때문에 비교적 낮으므로 이점이 있다.

기화장치에서 생성된 합성가스로 부터 유래하지 않은 공정 에너지는, 액화대 내에서 생성된 선택된 비-프리미엄 기체 및 액체 탄화수소질 공급물로 부터, 또는 전기 에너지와 같은 공정의 외부원으로 부터 얻어진 에너지로 부터, 또는 이들 양쪽원으로 부터 직접적으로 공급된다.

기화대는 전적으로 액화장치로 통합되며 이는 기화대에 공급되는 전체 탄화수소질 물질은 액화대에서 연유되기 때문이며, 기화대에서 생성된 거의 모든 기체 생성물은 액화대에 의해 반응물 또는 연료로써 소비되기 때문이다.

액화대의 용해기 단계에서 일어나는 수소첨가 반응 및 수소첨가 분해반응은, 선행기술의 물질수지 장치와 비교할 때 열효율을 기본으로 하여 본 병합공정을 적정화하는 본 발명에 따라 다양하게 분리된다. 용해기 단계의 분리는 온도, 수소압, 체류시간 및 광물잔류물의 재순환율로 설정된다.

본 병합공정을 물질수지를 기본으로 하여 작동시키는 것은 작동개념과는 전적으로 다르다. 기화장치로의 공급물의 탄화수소질 물질양이 결정되어서 기화장치의 총 합성가스 생성물이 쉬프트 전환을 하여 병합공정의 정확한 공정 수소 요구량을 함유하는 수소-풍부한 기류를 생성할 수 있을 때 본 공정은 물질수지를 기본으로 하여 작동된다.

본 공정을 열효율을 기본으로 하여 적정화함은 공정 유동성을 요구하며 이는 기화장치의 배출이 총공정수소 요구량을 제공할 뿐 아니라 병합공정의 상당부분 또는 모든 에너지 요구량을 제공할 수 있도록 하기 위해서다.

쉬프트 반응을 통하여 총 공정 수소 요구량을 제공하는 것 외에도, 기화장치는 충분량의 합성가스를 생성하며, 직접적으로 태울때는 공정의 총에너지 요구열을 기본으로 하여 최소 약 5, 10, 20 또는 50에서 100퍼센트 까지를 공급하며 이는 기화장치에서 생성되는 열을 제외하고 전기에너지 또는 구입 에너지를 함유한다. 이 과잉의 합성가스의 H₂와 CO의 총 용량의 최소 60, 70, 80 또는 90몰 퍼센트, 그리고 H₂와 CO의 분취량 또는 비-분취량을 기본으로 하여서는 100퍼센트 까지가 본 공정에서 메탄첨가 반응 및 수소 첨가전환 반응없이 연료로 연소된다. 이 기체과 공정에서 연료로 요구되지 않는 다면이 기체의 40퍼센트 보다 적은양이 메탄 첨가되어 피펠린 기체로 사용될 수 있다. 비록 본 액화공정이 일반적으로 기화공정보다 효율이 있다 할지라도, 하기의 실시예로 보아 메탄을 생성하기 위해 액화대에서 기화대로 일부분의 공정물을 이동시킴으로써 기대하였던 바, 공정효율이 감소되며, 더욱 놀랍게도 본 공정내의 연소용 합성가스를생성하기 위해 액화대에서 기화대로 일부분의 공정들을 이동시켜 우연히 병합공정의 열효율이 증가됨을 알 수 있다.

선행 기술은 석탄액화와 기화의 병합을 수소물질 수지를 기본으로 하여 이미 나타내었다. 제목은 "SRC-III 공정 이는 피츠버그 대학에서 석탄기화와 액화에 대한 제3차 애뉴얼 인터내셔날 컨퍼런스에 기재"이며 1976년 8월 3-5일에 비. 케이. 스미드 및 디. 엠. 잭슨에 의한 것이며 병합된 석탄액화-기화장치에서 액화대에서 기화대로 통과된 유기물질양은 본 공정에서 요구되는 수소를 생성하기 위해 충분해야 한다고 강조한다.

여기에서는 통과되는 에너지는 액화대와 기화대 사이의 연료로 제시하지 않았으므로 제1도에서 설명되고 다음에서 논의되는바 효율의 적정가능성을 결코 알지 못했다.

제1도의 설명으로 보아 적정 효율은, 통과되는 에너지를 두 대 사이의 연료로써 요구하며 에너지의 통과 없이는 수소 수지를 통하여 얻어질 수 없음을 알 수 있다.

VTA는 본 공정에서 생성되는 모든 보통 고체성의 용해된 석탄과 함께 이상으로써 광물잔류물을 모두 함유하기 때문에, 그리고 모든 양의 VTB가 직접적으로 기화장치대로 통과되기 때문에, 용해된 석탄에서 광물잔류물의 분리단계 즉, 여과, 침적, 용매-의존침적, 광물잔류물함유하는 수소-풍부한 화합물의 용매 추출, 원심분리, 또는 이와 유사한 단계가 본 공정에서 요구되지 않는다. 또한 광물잔류물 건조, 일반적으로 고체성의 용해된 석탄 냉각 및 처리단계, 또는 지연되는 코우크스 단계 또는 유액코우크스 단계가 병합공정의 장치에 요구되지 않는다. 각각의 이들 단계를 제거하거나 회피하므로써 본 공정의 열호율을 상당히 증진시킨다.

일부분의 광물잔류물-함유하는 슬러리가 액화대를 통하여 재순환하므로써 용해기 단계에서 광물잔류물의 농도를 증가시킨다. 광물잔류물의 무기광물질이 용해기 단계에서 일어나는 수소 첨가반응 및 수소첨가분해 반응의 촉매이기 때문에 그리고 황이 황화수소토의 전환 및 산소가 물로의 전환에 대한 촉매이기 때문에, 용해기 크기와 체류시간은 광물재 순환에 의하여 감소되므로써 본 공정의 높은 효율을 만들수 있다.

이들 광물잔류물의 재순환으로 보통 고체성의 용해된 석탄의 수율을 약 1/2 정도로 유리하게 감소시킬수 있으므르 더욱 유용한 액체 생성물과 탄화수소 기체 생성물의 수율을 증가시키며 기화장치대에 대한 공급율을 감소시킨다.

광물질 재순환 때문에 본 공정은 자동촉매로 불려지며 외부촉매가 요구되지 않고, 더 나아가서는 공정효율을 증가시키는 경향이 있다.

본 발명의 특징은 재순환 용매가 이의 수소-공여능력을 부활하기 위해외 부촉매 존재하에 수소 첨가를 필요로 하지 않는다.

용해기에서 발생하는 반응은 발열반응이기 때문에 높은 공정 효율은 용해기 온도를 최소 약 20, 50, 100 또는 일층 200℉로(11.1, 27.8, 55.8 또는 일층 111.1℃), 또는 최대 예열기 온도 이상으로 올리기를 요구한다.

이같은 온도차를 방해하기 위해 용해기를 냉각시키는 것은 쉬프트 반응에서 첨가되는 급냉수소 생성을 필요로 하며, 양촉대 사이의 온도시차를 제거하기 위해 예열단계로 첨가되는 열의 입력을 필요로 한다.

이들 양쪽에서 더욱 많은 양의 석탄이 공정에서 소비되며, 따라서 본 공정의 열효율을 감소시키는 경향이 있다.

병합공정에 제공되는 모든 불순한 석탄은 액화대로 공급되며 직접적으로 기화대로 공급되는 것은 없다. 광물잔류물-함유하는 VTB 슬러리는 기화장치대로 공급되는 모든 탄화수소질 물질을 함유한다. 액화공정은, 보통 수율로 고체성의 용해된 석탄 생성물을 올리는 기화 공정 보다 높은 열효율로 작용될 수 있다. 기화공정이 보다 낮은 효율을 갖는 부분적 이유는 부분적 산화의 기화공정이 합성가스(CO와 H₂)를 생성하기 때문이며, 수소가 최후의 기체 생성물이라면 일산화탄소에 수증기를 가하여 수소로 전환시키는 일련의 쉬프트 반응 단계를 필요로 하거나, 또는 피펠린 기체가 최후의 기체 생성물이라면 일련의 쉬프트 반응단계와 메탄 첨가단계를 필요로 하기 때문이다.

쉬프트 반응단계는, 메탄 첨가용 기체를 만들기 위해 H₂대 CO 비율을 약 0.6에서 3으로 증가시키기 위해 메탄 첨가 단계전에 요구된다. 총 불순한 급탄이 액화대를 통과하므로써 일부 석탄 구성물을 액화대의 더 높은 효율의 프레미엄 생성물로 전환시키며, 이것은 보다 낮은 효율로 전환시키기 위해 비-프레미엄의 보통 고체성의 용해된 석탄이 기화대로 통과하기 전이다.

상기 인용된 선행기술인 병합된 석탄 액화-기화공정 장치에서 생성된 모든 합성가스 쉬프트 반응기를 통과하여 요구되는 공정 수소의 정확한 양을 생성한다. 따라서 선행 기술공정은 견고한 물질 수지 피압에 노출된다. 그러나 본 공정은 기화장치에 공정수소를 생성하는데 요구되는 양보다 많은 탄화수소 물질을 공급하므로써 정확한 물질수지를 조절하는 공정을 나타낸다. 수소를 생성하는데 요구되는 양 이상으로 생성된 합성가스는 기화시스템 예컨데 부분적 산화대와 전이반응대 사이에서 제거된다. 산기체를 제거하기 위해 처리한 후에 연소 발열량을 기본으로 하는 제거된 부분의 최소 60퍼센트는 메탄첨가단계나 수소첨가단계없이 본 장치의 연료로 사용할 수 있다. 항상 제거된 부분의 40퍼센트 이하의 양은 쉬프트 반응기를 통과하여 판매용 공정 수소를 생성하며, 메탄첨가되어 피펠린 기체로 사용될 수 있으며, 또는 메탄올이나 기타의 연료로 전환될 수 있다.

그러므로 거의 모든 기화장치의 생성물은 본 장치내에서 반응물 또는 에너지 원으로 소비된다. 장치의 잔여의 연료 필요량은, 액화장치에서 생성된 연료와 공정의 외부원으로부터 제공된 에너지로 공급된다.

본 공정내의 연료로써 합성가스나 일산화탄소-풍부한 기류를 이용하는 것이 본 발명의 중요한 특징이며 따라서 본 공정의 높은 효율에 기여한다.

합성가스나 일산화탄소-풍부한 기류는 상업연료로써 시장성이 없으며, 이는 일산화탄소 함유로 독성이 있고 메탄보다 낮은 발열량을 갖기 때문이다. 그러나 연료로써 합성가스나 일산화탄소의 상업적 이용에 대한 이러한 반대이유는 본 발명의 장치에 적용되지 못한다.

첫째, 본 공정은 이미 합성가스 장치를 함유하기 때문에 일산화탄소의 독성을 방지하기 위한 장치로 설치된다. 이런 방지장치는 합성가스를 생성하지 않는 장치에는 유용하지 않을 것이다.

둘째, 합성가스가 본 장치 부위에서 연료로써 적용되기 때문에 이는 원거리 장소로의 운반을 필요로 하지 않는다.

피펠린 기체의 압송비용은 기체 용량에 근거를 두며 열용량에 근거를 두지 않는다. 그러므르 발열량에 근거하여 합성가스나 일산화탄소를 운반하기 위한 압송비용은 메탄을 운반하기 위한 압송비용보다 높다.

그러나 합가스나 일산화탄소가 본 발명에 따른 장치 부위에서 연료로 사용되기 때문에 운반비용은 중요하지 않다. 본 장치는 메탄 첨가단계 또는 수소 첨가단계 없이 합성가스나 일산화탄소를 연료로써 사용하는 부위에 설치되기 때문에 열효율을 증진시킬 수 있다. 과잉의 합성가스가 메탄 첨가되어 피펠린 기체로 이용된다면 달성된 열효율 증가의 이점이 감소되거나 손실된다는 것이 다음에 예시된다. 합성가스가 공정수소에 요구되는 과잉의 양으로 기화장치에 의해 생성되고 과잉의 합성가스 모두가 메탄첨가 된다면, 액화공정과 기화공정을 병합함으로써 열효율에 감소효과를 가져온다는 것이 또한 다음에 예시된다.

연료와 전기 에너지를 함유하는 본 장치의 총 에너지 요구량의 5-100퍼센트는 기화대에서 생성되는 합성가스를 직접 연소시켜 얻을 수 있기 때문에 본 장치의 열효율이 증가된다.

액화대 내에서 보통 고체성의 용해된 석탄을 전환시키기 보다는 액화대에서 얻어진 상기의 석탄을 기화시킴으로써 액화공정의 열효율이 증가될 수 있음은 매우 놀라운 일이며, 이는 석탄 기화가 석탄 액화보다 효율이 적은 석탄 전환의 방법으로 알러져 있기 때문이다. 따라서 공정수소외에 공정 에너지를 생성하기 위해 첨가물을 필요로 하기 때문에 기화대에 이 첨가물을 가함으로써 병합공정의 효율이 감소됨을 기대할수 있다. 더우기 기화장치에 이미 수소첨가에 노출된 석탄을 공급하는 것이 불순한 석탄과 비교하여 특히 비효율적임을 기대할 수 있으며, 이는 기화장치대의 반응은 산화반응이기 때문이다.

이럼에도 불구하고 기화장치는 공정수소 뿐만 아니라 모든 양의 또는 상당양의 장치 연료를 생성할때에 본 병합공정의 열효율이 증가됨을 기대하지 않았다.

본 발명에서 시사하건대, 석탄 액화-기화 병합공정에서 효율이 높은 액화대에서 효율이 낮은 기화대로 이미 기술된 방법과 정도로 일부의 공정물을 이동시킴으로써 더 효율적인 병합공정의 제공을 기대할 수 없다.

본 발명에서 발견된 열효율 증가의 이점을 실시하기 위해 석탄 액화-기화 병합장치는 부분적 산화대에서 생성된 일부의 합성가스를, 본 공정내의 합성가스의 연소장치가 제공된 하나 또는 그 이상의 연소대로 운반하기 위한 도관장치가 제공되어 있어야 한다. 우선, 본 합성가스는 산 기체 제거장치를 통과하여 여기서 생성된 황화수소의 제거가 요구되며, 반면에 이산화탄소의 제거로 합성가스의 발열량을 증가시키며, 합성가스를 연료로 사용하는 버너에서는 미세한 온도 조절을 가능케 한다.

시사된 바와 갈이 열효율을 증진시키기 위해 합성가스는 중간의 합성가스의 메탄첨가 단계나 수소 첨가단계 없이 연소대로 통과되어야만 한다.

1,204℃-1,982℃의 범위로 고온의 기화장치가 적용되는 것이 본 발명의 특징이다.

이 고온으로 인해, 기화장치에 공급되는 근본적인 모든 탄소질 공급물의 기화를 촉진시킴으로써 공정효율을 증진시킨다.

기화장치에 수증기와 산소의 투입율을 적절히 조정하고 제어함으로써 기화장치의 고온을 만들 수 있다. 수증기 투입율은 CO와 H₂를 생성하기 위한 수증기와 탄소의 흡열반응에 영향을 미치며, 반면에 산소투입율은 VTB를 생성하기 위한 탄소와 수소의 발열반응에 영향을 미친다.

상기 지시된 고온 때문에 본 발명에 따라 생성된 합성가스는 H₂대 CO의 몰비율이 1 이하이며 심지어는 0.9, 0.8 또는 0.7 이하이다. 그러나 CO와 H₂의 동일 연소열 때문에 생성된 합성가스의 연소열을 CO 대 H₂의 비율이 높은 합성가스의 연소열보다 낮지 않을 것이다. 그러므로, 본 발명의 기화장치의 고온은 본기화장치내의 거의 모든 탄소질 물질을 가능하게 산화시킴으로써 높은 열효율에 기여하는데에 유리하다.

그러나 이같은 고온은 연료로써 많은 양의 합성가스를 사용하기 때문에 H₂와 CO 비율에 관하여 볼 때 뚜렷한 단점을 제시하지 않는다.

모든 합성가스가 진행되어 수소첨가 전환을 하는 공정에서 CO 대 H₂의 낮은 비율은 상당한 단점을 제시한다 .

H₂의 CO의 함량의 분취량 또는 비-분취량 분배를 기본으르 하여 본 공정내에서 합성가스를 분할할 수 있다.

합성가스가 비-분취량에 기본하여 분할된다면, 일부의 합성가스는 수소여서 일산화탄소를 분리해 내기 위해 냉동 분리기 또는 흡착기로 통과될 수 있다. 수소-풍부한 기류가 회수되어 액화대로 가는 이미 만들어진 수수기류에 함유된다. 일산화탄소-풍부한 기류가 회수되어 H₂와 CO의 분취량을 함유하는 모든 합성가스 연료와 혼합되거나 또는 독자적으르 공장 연료로써 적용된다.

일산화탄소에서 수소를 분리해내기 위해 냉동기, 흡착기 또는 기타 장치를 적용하므로써 공정효율에 기여하고 이는 수소와 일산화탄소가 동일 연소열을 나타내기 때문이지만, 수소는 연료로써 보다는 반응물로써 더욱 유용하다.

일산화탄소에서 수소를 제거하는 것은, 적절한 일산화탄소가 대부분의 공정연료 요구량을 충족시키기에 유용한 공정에서는 특히 유리하다. 합성가스 연료에서 수소를 제거함으르써 잔여의 일산화탄소-풍부한 기류의 발열량을 실질적으로 증가시킬 수 있음을 알 수 있다. 발열량 300BTU/SCF(2,670Cal·kg/M³)을갖는 합성가스 기류는 이의 수소함량을 제거시킴으로 증가된 발열량 321BUT/SCF(2,857Cal·kg/M³)을 나타낸다. 공정연료로써 모든 합성가스 또는 일산화탄소-풍부한 기류를 상호 교환하여 이용할 수 있는 본 공정에 의해, 잔여의 일산화탄소-풍부한 기류를 분해하기 위해 페널리를 유입하지 않고서 합성가스중 더욱 유용한 수소물질을 유리하게 회수할 수 있다.

그러므로 그 이상의 개선된 단계 없이 공정연료로써 잔여의 일산화탄소-풍부한 기류를 직접적으르 사용할 수 있다. 기대하지 않은 본 발명의 열효율의 이점을 병합된 석탄-액화 기화장치에서 성취하는 방법이, 제1도의 도면적 예시와 관련하여 다음에서 상세히 설명된다.

제1도는, 단지 액체의 기체연료만을 생성하는 병합된 석탄 액화-기화공정의 열효율은 액화공정 자체만의 열효율 보다 높음을 나타낸다. 이러한 우수성은 액화대가 보통 고체성의 용해된 석탄을 중간수율로 생성할 때에 최대이며, 이들 모두는 기화대에서 소비된다.

보통 고체성의 용해된 석탄의 중간 수율은, 재순환되는 슬러리내의 광물질의 촉매효과와 재순환 되는 용해된 석탄을 계속하여 반응시킴에 따라 슬러리 재순환을 적용함으로써 매우 쉽게 얻을 수 있다.

그러므로 병합공정의 열효율은, 액화 조작 분리정도가 너무 낮고 기화장치로 통과하는 고체석탄양이 매우 높아서 본 장치가 소비할 수 있는 양보다 많은 양의 수소와 합성가스를 생성한다면, 기화공정 자체만의 열효율 보다 낮을 것이며, 이는 석탄을 직접적으로 기화시키는 것과 유사하기 때문일 것이다.

또다른 극단의 면에서 보면 액화공정의 분리정도가 너무 높고 기화장치로 통과하는 고체석탄양이 너무 적어서 기화장치가 본 공정의 수소요구량 조차 생성할 수 없다면(수소 생성은 기화의 최우선적이다), 기타 물질원에서 수소부족을 보충해야만 할 것이다.

본 장치의 유일한 실용적인 수소원은 메탄과 같은 가벼운 기체나 가벼운 액체를 액화대에서 부터 재형성시키는 수증기 일 것이다.

그러나, 이것으로 인해 총효율의 감소를 초래할 것이며, 현저한 정도로 메탄을 수소로 전환시키고 다시 메탄으로 돌아오기 때문에 위의 방법은 불가능하며 또한 성취시키기에 어렵고 비실용적일 수 있다.

본 발명의 병합장치로 인한 열효율은 본 장치의 입력과 출력 에너지로 산출된다. 출력 에너지는 본 장치로 부터 회수된 생성물인 모든 연료의 높은 발열량(킬로 칼로리)에해당된다. 입력 에너지는 급탄의 높은 발열량과 외부원에서 본 장치로 공급된 모든 연료의 발열량과 구입된 전력을 만들기에 요구되는 열량을 합한 양에 해당된다.

전력 생성에서 34퍼센트 효율을 가정하면 구입되는 전력을 생성하기 에 요구되는 열량은 구입된 전력을 0.34로 나눈 열량과 동일하다. 급탄의 높은)발열량과 본 공정의 생성물인 연료는 계산에 사용된다. 이같이 높은 발열량으로 보아 본 연료가 건조하고, 수소와 산소의 반응으로 생성되는 물의 열용량은 축합반응을 통하여 회수됨을 추정할 수 있다.

열 효율은 하기와 같이 계산될 수 있다.

본 장치에 공급된 모든 불순한 석탄은 분쇄되고, 건조되어 뜨거운 용매-함유한 재순환되는 슬러리와 혼합된다.

재순환되는 슬러리는, 처음에 진공증류 되지않고 용매작용을 수행하는 193-454℃의 상당량의 증류액을 함유하기 때문에 기화장치 대로 통과하는 슬러리보다 상당히 회석된다. 중량을 기본으로 하여, 재순환되는 슬러리의 4부대 1부가 바람직하게는 2.5부대 1.5 부가 불순한 석탄 1부에 적용된다. 재순환되는 슬러리 수소 및 원료 석탄은 화염의 관상 예열대로 통과하며 다음에는 반응기 또는 용해기대로 통과한다. 원료 석탄에 대한 수소비율 범위는(20,000-80,000이며 톤당 30,000-60,000SCF가 바람직하다.(0.62-2.48이며 kg당 0.93-1.86M³가 바람직하다)

예열기에서 반응물의 온도는 점차 증가하여 예열기 배출온도의 범위는 360-438℃로 되며 바람직한 온도로는 약 071-404℃이다.

석탄은 이 온도에서 부분적으로 용해되어 발열의 수소첨가 및 수소첨가 분해반응이 시작된다. 교반되고 일정온도로 유지되는 용해기내에서 이들 발열반응에 의해 생성되는 열로 반응물의 온도가 점차 427-482℃로 증가되며 바람직하게는 449-466℃이다.

용해기 대 내의 잔류시간은 예열기대에서 보다 길다.

용해기의 온도는 예열기의 출력온도보다 높은 최소 11.1, 27.8, 55.5 또는 111.1℃이다.

예열 및 용해단계의 수소압의 범위는 1,000-4,000psi이며, 바람직하게는 1,500-2,500psi이다(70-280이며, 바람직하게는 105-175kg/㎠이다).

수소는 하나 또는 그 이상의 시점에서 슬러리에 첨가된다. 최소한 일부분의 수소가 예열기의 입구전에 슬러리에 첨가된다. 예열기와 용해기 사이에서 수소를 첨가할 수 있으며 또는 용해기 자체내에서 급냉수소로써 첨가될 수 있다.

급냉수소는, 현저한 코우크스 반응을 회피하는 정도로 반응온도를 유지시키기 위해 본 용해기내의 다양한 시점에서 사출된다. 기화장치가 바람직하게 압축되어 슬러리 공급물을 받고 처리하기에 적합하기 때문에 진공탑 저물질은 이상적인 기화장치의 공급물을 구성하며, 기화장치로 가기전에 슬러리를 방지하는 탄화수소 전환단계 또는 기타의 공정단계에 노출시켜서는 안된다. 예로써, VTB는 코우크스 장치로 부터의 코우크스 증류물을 생성하기 위하여 기화장치로 가기전에 지연되는 또는 유동성의 코우크스 장치로 통과되어서는 안되며 이는 생성된 코우크스는 이를 기화장치에 공급하기에 허용가능한 조건으로 돌리기 위해 물속에서 반죽시킴을 필요로 하기 때문이다.

고체 공급물을 받아들이기에 적합한 기화장치는 로크-호퍼공급 기구를 필요로 하며 따라서 슬러리 공급물을 받아들이기에 적합한 기화장치보다 더욱 복잡하다. 받아들이고 압송되는 코우크스 슬러리를 만들기 위해 필요한 물의 양은 본 발명의 기화장치로 공급되어야만 하는 물의양보다 더욱 많다. 비록 조절된 물 또는 수증기 양은, 흡열 반응에 의해 CO와 H₂를 생성하기 위한 슬러리 공급물을 독자적으로 필요로하는 본기화장치에 요구되지만 본 발명의 기화장치로 공급되는 슬러리는 필수적으로 물이 없다.

이 반응은 열을 소비하며 반면에 CO를 생성하기 위해 탄소질 공급물과 산소를 반응시킴으로써 열이 생성된다. H₂-CO보다는 바람직한 기화장치 생성물이고 쉬프트반응, 메탄 첨가반응 또는 메탄을 전환반응이 계속되는 기화공정에 있어서 많은 양의 물을 도입함이 유익할 것이다.

그러나 상당량의 합성가스가 공정 연료로써 사용되는 본 발명의 공정에서, 수소 생성은 CO 생성과 비교하여 이점이 감소되며, 이는 H₂와 CO가 대략 동일한 연소열을 갖기 때문이다.

그러므로 본 발명 기화장치는 다음에 지시된 상승된 온도에서 작동할 수 있으며, 이는 비록 고온에서의 작용으로 CO대 H₂의 1보다 적은 몰비율로, 바람직하게는 0.8 또는 0.9보다 적게, 더욱 바람직하게는 0.6 또는 0.7보다 적은 몰 비율로 합성가스 생성물을 유도한다 할지라도 탄소질 공급물의 거의 완전한 산화를 증진시키기 위함이다.

일반적으로 기화장치는 이에 공급된 모든 탄화수소질 연료를 산화시킬 수 없고 일부 연료는 제거되는 슬랙에서 코우크스로 손실되는 것은 피할 수 없기 때문에, 기화장치는 코우크스 같은 고체 탄소질물질 보다는 액체상태의 탄화수소질 물질과 더 높은 효율로 작동하는 경향이 있다. 코우크스가 고체의 분해된 탄화수소이기 때문에, 액체탄화 수소질 공급물 같이 거의 100퍼센트 효율로 기화될 수 없으며 기화장치의 액체 공급물의 경우에서 보다 기화장치에서 형성된 용해된 슬랙에서 더욱 많이 손실되며, 이는 장치에서부터 불필요한 탄소질물질의 손실을 가져온다.

기화장치에 어떤 물질이 공급되든지 간에 이 장치의 강화된 산화 작용은 증가하는 기화장치, 온도의 영향을 받는다. 그러므로 본 발명의 높은 공정열효율을 올리기 위해 기화장치의 고온을 필요로 한다.

본 발명의 기화장치의 최대온도 범위는 일반적으로 1,204-1,982℃이고, 바람직하게는 1,260-1,760℃이고, 가장 바람직하게는 1,316 또는 1,371-l,760℃이다.

이들 온도에서 광물잔류물은 본 기화장치의 하부에서 부터 제거되는 용해된 슬랙으로 전환된다.

용해기대와 기화장치대 사이에 코우크스 장치를 적용함으로써, 병합공정의 효율을 감소시킨다. 코우크스 장치는 보통 고체성의 용해된 석탄을 코우크스의 실질적 수율로 증류물 연료와 탄화수소기체로 전환시킨다. 용해기대 또한 보통 고체성의 용해된 석탄을 증류물과 탄화수소 기체로 전환시키지만 보다 낮은 온도에서는 최소의 코우크스 수율을 갖는다. 용해기대만으로는 본 발명의 병합공정에서 적정 열효율을 얻기에 필요한 보통 고체성의 용해된 석탄의 수율을 생성할 수 있기 때문에 액화대와 기화대 사이에서 코우크스 단계가 요구되지 않는다.

최소의 코우크스 수율을 갖는 단일 공정 단계에서 요구되는 반응을 수행하는 것은 2단계 공정을 사용하는 것보다 더 효율적이다.

본 발명에 따르면, 코우크스 총 수율은 용해기 내에서 단지 소량의 석출물의 형태로써 발생히며, 급탄량에 기본하여 1증량 퍼센트 보다 충분히 적으며 보통 1증량 퍼센트의 1/10보다 적다.

액화 공정은 판매하기 위해 상당량의 액체 연료와 탄화수소 기체를 생성한다. 총 공정 열효율은, 독점적으로 탄화수소 기체나 액체의 생성을 강화시키기에 적합한 공정조건에 비교하여, 상당량의 탄화수소기체와 액체 연료를 생성하기에 적합한 공정 조건을 적용함으로써 강화된다. 예로써 액화대는 최소 8 또는 10중량 퍼센트의 C₁-C₄기체 연료를 생성해야 하며, 급탄량에 기본하여 최소 15-20중량 퍼센트의 193-454℃의 증류물 액체연료를 생성해야 한다. 메탄과 에탄의 혼합물이 회수되어 LPG로 판매된다. 이들 두가지 생성물은 프레미엄 연료이다.

본 공정에서 회수되어 193-454℃ 범위로 비등시킨 기름 연료는 프레미엄 보일러 연료이다.

이것은 근본적으로 무광물질이며, 약 0.4 또는 0.5중량 퍼센트 보다 적은 양의 황을 함유한다. 193℃의 나프타기류로 C₅는 전처리하고 재생성하여 프레미엄 가솔린 연료로개선될 수 있다. 황화수소는 산기체제거 장치내의 용출 공정에서부터 회수되어 원소 황으로 전환된다.

도면 1은 427-460℃의 용해기 온도와 1700psi(119kg/㎠)의 용해기 수소압을 사용하여 켄터기 역청탄으로 수행되는 병합된 석탄 액화-기화 공정의 열효율 곡선을 나타내므로써 본 발명의 이점을 설명할 수있다.

용해기 온도는 예열기 최대 온도보다 높다. 액화대는 고정율로 불순한 석탄이 제공되며 광물잔류물은 공급되는 슬러리의 총 고체함량을 48중량퍼센트로 고정적으로 유지하기 위한 비율로 증류물인 액체용매와 보통의 고체성의 용해된 석탄과 함께 슬러리내에서 재순환되며, 상기의 총 고체함량은 압송하기 위해 제한된 고체 수준량과 밀접하며 이는 약 50-55중량 퍼센트이다.

도면 1은 병합공정의 열효율과 454℃+의 용해된 석탄수율을 연관시키며, 용해된 석탄은 상온에서 고체이고 광물 잔류물을 함유하고 용해되지 않은 유기물질을 포함하고 액화대로부터 얻어진 진공탑 저 물질을 함유한다. 이 물질은 기화대로 공급되는 유일유 탄소물질이며 중간처리 단계없이 직접적으로 기화대로 통과한다.

진공탑 저물질내의 보통의 고체성의 용해된 석탄양은 용해기대 내의 온도, 수소압 또는 체류시간을 변화시킴으로써 변할 수 있으며, 또는 재순환되는 광물 잔류물에 급탄 비율에 따라 변할 수 있다. 진공탑 저 물질의 454℃+의 용해된 석탄양을 변화시킬 때, 재순환되는 슬러리의 조성은 자동적으로 변화된다.

곡선 A는 병합된 액화-기화공정의 열효율 곡선이며, 곡선 B는 전형적인 기화공정만의 열효율이고, 점 C는 병합공정의 최대 열효율의 일반영역을 나타내며, 예시되는 실시예에서 약 72.4 퍼센트를 나타낸다.

곡선 B의 기화장치는 합성가스를 생성하기 위한 산화대, 일부분의 합성가스를 수소-풍부한 기류로 전환시키기 위한 연결된 쉬프트 반응기와 산기체 제거장치, 기타 일부분의 합성가스를 연료로 사용하기 위해 정제시키기 위한 분리된 산기체 제거장치 및 잔여의 합성기체를 피펠린 기체로 전환시키기 위한 연결된 쉬프트 반응기와 메탄화기를 함유한다.

산화대와 연결된 쉬프트 반응기와 메탄화기를 함유하는 기화장치의 열효율은 일반적으로 50-60퍼센트 범위이며, 보통 수율의 보통의 고체성의 용해된 석탄을 갖는 액화 공정의 열효율보다 낮다. 기화 장치내의 산화기는 제1단계호 합성가스를 생성한다.

전술한 바와같이 합성가스는 일산화탄소를 함유하기 때문에 합성가스는 시장성 있는 연료가 아니며, 시장성 있는 연료로 개량하기 위한 메탄첨가 단계같은 수소 첨가 전환 또는 메탄올 전환을 필요로 한다. 일산화탄소는 독성뿐만 아니라 낮은 발열량을 갖기 때문에 발열량에 기본하여 합성가스의 운반비용을 허용할 수 없다.

본 공정은 수소 첨가 전환없이 본 장치내에서 연료로써 생성된 합성가스의 H₂와 CO의 합한 용량의 연소 발열량을 모두 또는 최소 60퍼센트를 사용할 수 있으므로, 본 병합 공정의 상승된 열효율에 기여한다.

합성가스를 본 발명에 따른 장치내에서 연료로 사용하기 위해서 도관 장치가 합성가스 또는 비-분취된 합성가스의 CO용량을 액화대로 운반시키기 위해 제공되어야 하며, 이는 산기체 제거를 시키며, 액화대는 합성가스 수소 첨가 장치를 거치지 않고 합성가스 또는 합성가스의 일산화탄소, 풍부한 부분을 연료로써 연소시키기여 적합한 연소 장치가 설치되어야만 한다.

만약 합성 가스양이 본 공정의 총연료 요구량을 제공하기에 충분하지 못하면, 도관장치는 용해기대에서 생성된 연료, 즉 나프타, 또는 메탄, 에탄과 같은 기체연료를 이들 연료를 연소시키기에 적합한 공정내의 연소장치로 운반시키기 위해 또한 제공되어야 한다.

도면 1이 제시하는 바, 병합공정의 열효율이 454℃+의 용해된 석탄수율이 약 45퍼센트로 낮아서 보통의 고체성의 용해된 석탄을 이같이 또은 수율로 병합 공정을 진행시키는데에 있어서 기화대 자체와 관련된 효율의 이점이 없다.

도면 1에서 지시하는 바와같이 액화공정에서 액화반응을 촉진시키기 위해 재순환되는 광물잔류물이 존재하지 않으므로 454℃+의 용해된 석탄을 급탄양에 기본하여 60퍼센트 범위로 수율을 올린다.

도면 1이 나타내는 바, 광물잔류물의 재순환으로 454℃+의 용해된 석탄수율은 20-25퍼센트 범위로 감소되며 이는 본 병합공정의 최대 열효율 범위에 해당된다. 광물잔류물의 재순환으로, 공급된 슬러리내의 고체물을 일정수준으로 유지시키는 반면 온도, 수소압, 체류시간과 또는 급탄대 재순환 슬러리의 비율을 변화시킴으로써 열효율을 적정화하기 위해 454℃+의 용해된 석탄의 수율을 미세하게 조절할 수 있다.

곡선 A상의 점 D₁은 병합공정의 화학적 수소 수지점을 나타낸다.

454℃+의 용해된 석탄의 15퍼센트 수율(점 D₁)에서 기화 장치는 액화공정의 정확한 화학적 수소요구량을 생산한다. 점 D₁이 454℃+의 용해된 석탄수율에서 열효율은, 점 D₂의 454℃+의 용해된 석탄의 더 많은 수율에서의 효율과 동일하다. 보다 낮은 수율의 점 D₁영역에서 본 공정을 수행할 때에 용해기대의 크기는 요구되는 수조 첨가분해 정도를 성취시키기에 비교적 클 것이며, 기화장치대는 이곳으로 공급되는 비교적 적은 양의 탄소질 물질 때문에 비교적 적을 것이다.

점 D₂영역에서 본 공정을 수행할 때에 용해기대의 크기는 점 D₂에서 요구되는 수소첨가 분해정도의 감소 때문에 비교적 적을 것이나 기화장치대는 비교적 클 것이다.

점 D₁과 D₂상의 영역에서 용해기대와 기화장치대는 비교적 균형을 이루어서 열효율은 거의 최대로 될 것이다.

곡선 A상의 점 E₁은 공정수소수 지점을 나타내며 이는 본 공정에서 수소손실을 함유한다. 점 E₁은 454℃+의 용해된 석탄양을 나타내며 이는 생성되어, 본 공정의 화학적 수소요구랑과 생성물액체 및 기체기류내의 기체 수소의 손실을 합한 양을 충족시키기 위해서 충분한 기체 수소를 생성하기 위해 기화장치대로 통과되어야 한다. 점E₂에서 생성된 비교적 다량의 454℃+의 용해된 석탄은 점 E₁에서 성취된 것과 같은 열효율을 성취할 것이다.

점 E₁조건에서 용해기 크기는 비교적 커서 이점에서 요구되는 보다 큰 정도의 수소첨가분해를 성취시킬 것이며, 따라서 기화장치 크기는 비교적 적을 것이다. 반대로 점 E₂조건에서 용해기 크기는 보다 낮은 정도의 수소 첨가 분해 때문에 비교적 적을 것이며 반면에 기화장치 크기는 비교적 클 것이다. 용해기와 기화장치대는 점 E₁과 E₂상의 중간에서 크기에 있어 비교적 균형을 이룰 것이며(예로써 454℃+의 석탄 수율의 약 17.5와 중량퍼센트상의 중간에서), 열효율은 이 중간대에서 최고이다.

선 E₁E₂상의 점 X에서 454℃+의 용해된 석탄수율은 모든 공정수소 요구량과 모든 공정 연료요구량을 공급하기에 매우 적당할 것이다.

점 E₁과 X 사이의 454℃+의 용해된 석탄 수율에서 공정 수소에 요구되지 않는 합성 가스를 본 공정내에서 연료로써 사용하므로 합성가스의 수소첨가 전환을 필요로 하지 않고 열효율이 높다. 그러나, 점 X와 E₂사이의 영역의 454℃+의 용해된 석탄 수율에서 과잉의 점 X로 생성된 454℃+의 용해된 석탄은 본 공정내에서 소비될 수 없으므로 피펠린 기체로 판매하기 위해 더 나아가 메탄 첨가와 같은 전환을 요할 것이다.

도면 1이 나타내는 바 연료로 유용한 합성가스양을 증가시키는 병합공정의 열효율은 증가하며 점 Y의 영역의 최고점에 달하며, 여기에서 생성된 합성가스는 전공정 연료요구량을 공급한다. 공정에서 장치연료로 사용할 수 있는 것보다 더욱 많은 합성가스가 생성되기 때문에 바로 점Y에서 과잉의 합성가스를 피페린 기체로 전환시키기 위해 메탄 첨가 장치를 필요로 하기 때문에 본 효율은 점 Y에서 감소하기 시작한다.

도면 1이 나타내는 바 생성된 454℃+의 용해된 석탄양이 적절하며 임의의 양, 예로써 약 5,10 또는 20에서 90 또는 100퍼센트에 이르기까지 공정 연료 요구량을 생성할 때에 본 발명의 열효율을 증가시킬수 있다. 그러나 도면 1이 지시하는 바 본 발명의 열효율 증가의 이점은 대개의 생성된 합성가스를 메탄첨가없이 공정 연료 요구량을 공급하기 위해 사용할 때에, 제한된 과잉의 합성가스가 생성되어 이것을 시장성 있도록 하기 위해 메탄 첨가를 필요로 할지라도, 감소된 정도에도 불구하고 여전히 널리 사용된다.

메탄첨가를 필요로 하는 생성된 합성가스가 과잉일 때에 점 Z에서 지시하는 바와같이 본 발명의 효율이점은 손실된다.

본 발명의 상업적 크기의 장치에서 1퍼센트의 효율 증가로 매년 약 1000만달라 절약에 영향을 미칠 수있다. 본 액화 공정은 분리하여 수행되어야 하며, 따라서 건조급탄을 기본으로 하여 454℃+의 보통 고체성의 용해된 석탄의 중량퍼센트는 광범위하게는 15-45퍼센트, 보다 좁게는 15-30퍼센트, 더욱 좁게는 17-27퍼센트 사이의 임의의 값이며 이는 본 발명의 열효율의 이점을 제공한다.

전술한 바와 같이 이들 기화장치 공급양에서 생성된 합성가스로부터 얻어진 본 공정의 총 에너지 요구량의 발열량을 기본으로 한 퍼센트는 발열량을 기본으로 하여 최소 5, 10, 20 또는 30퍼센트, 또는 더욱100퍼센트까지이며, 잔여의 공정 에너지는 액화대에서 직접적으로 생성된 연료 및 전기 에너기 같은 공정의 외부원에서 공급된 에너지에서 얻어진다.

합성가스가 아닌 본 장치 연료는 불순한 석탄보다는 액화 공정에서 얻어지는 것이 유리하며, 이는 액화공정에서 석탄을 전처리 하므로써 여기에서 유용한 분획을 본 병합 공정의 상승된 효율로 추출시킬 수 있기 때문이다.

전술한 바와 같이 높은 열 효율은 적절한 수율의 보통 고체성의 용해된 석탄과 관련되며 따라서 적절한 액화조건과 관련된다. 적절한 조건에서, 상당한 수율의 탄화수소 기체와 액체연료가 액화대에서 생성되며 매우 높고 매우 낮은 수율의 보통 고체성의 용해된 석탄은 감소된다.

지시한 바와같이, 적절한 조건의 결과로 탄화수소 기체, 액체 및 고체 석탄 액화대 생성물의 비교적 균형 있는 혼합물이 생성되며, 이 적절한 조건은 용해기대와 기화 장치대의 크기가 합리적으로 균형잡혀 이을대가 중간 크기를 갖는 장치를 필요로 한다.

용해기대와 기화장치대가 합리적으로 균형잡힐 때에 기화장치는 공정수소 요구량에 요구하는 양보다 많은 합성가스를 생성할 것이다. 그러므로 균형된 공정은 다음과 같은 장치를 필요로 하며 이들 장치는, 본 공정에서 산기체 제거 후에 합성가스를 기류를 하나 또는 그 이상의 장치부위의 액화대 또는 그 외의 장소로 통과시키기 위해 제공되며, 이들 장치는 장치 연료(plant fuel)로써 생성된 상기 합성가스 또는 일산화탄소-풍부한 부분의 연소를 위해 버너장치로 제공된다.

일반적으로 탄화수소 기체의 연소에 요구되는 버너와는 다른 형의 버너가 합성기체의 연소에 요구될 것이다. 이 같은 장치에서만이 적정 열효율을 얻을 수 있다.

그러므로 장치로 본 발명의 적정 열효율을 발견할 수 있다면 이같은 장치의 특징은 중요하다.

제한된 반응 또는 과잉의 반을 가하지 않고 용해기로써 쉽게 이룰 수 있는 반응 평형을 얻음으로써, 상기한 적절하고 비교적 균형된 작동을 매우 쉽게 얻을 수 있다. 예로써 수소첨가 분해 반응이 과잉으로 진행되여서는 안되며 이때는 보통 고체성의 용해된 석탄이 거의 또는 전혀 생성되지 않는다.

반대로 수소첨가 분해 반응은 지나치게 제한하여서 안되며, 이는 지나치게 감소된 효율로 매우 높은 수율의 보통고체성의 용해된 석탄을 생성하기 때문이다.

수소첨가 분해반응은 발열반응이 때문에 용해기 내의 온도를 예열기 온도 이상으로 당연히 올려야 한다.

전술한 바와 같이 이같은 온도 증가의 억제로써, 이같은 온도증가에 요구되는 양보다 상당히 많은 급냉수소의 도입을 필요로 한다. 이것은, 위와는 다른 경우에 요구되는 양보다 많은 수소의 제조를 필요로 함으로써 열효율을 감소시키며, 또한 과잉의 수소를 압축시키기 위해 첨가된 에너지 소비를 필요로 한다.

예열기대와 용해기대 사이에서 전개되는 온도차이를 피할 수 있으나 예열기대 내의 과잉의 연료 사용이 요구된다. 그러므로, 보통의 예열기와 용해기 온도를 유지하는 편리한 방법은 액화 반응의 자연적 경향에 반대하여 작동하며 본 공정의 열효율을 감소시킨다.

본 공정에서 생성된 광물 잔류물은 이의 농도를 증가시키기 위해 본 공정내에서 이것을 수소첨가, 수소첨가 분해 촉매 및 재순환시키며 결과로 자연적으로 발생하는 반응율의 증가를 가져오고 따라서 용해기내의 요구되는 체류시간을 감소시키고(또는) 용해기대의 요구되는 크기를 감소시킨다.

본 광물 잔류물은 생성물인 이상에서 매우 적은 입자 1-20마이크론의 크기를 갖는 형태로 현탁되며 작은 입자 크기로 이들의 촉매 작용을 증가시킬 것이다. 촉매물질의 재순환으로 요구되는 용매의 양을 매우 감소시킨다. 그러므로 증류물인 액체용매를 갖는 슬러리내에서 적절한 평형 촉매작용을 제공하기 위한 적절한 양으로 공정 광물 잔류물을 재순환시킴으로써 본 공정의 열효율을 증가시키는 경향이 있다.

공정 잔류광물 잔류물의 재순환에 기인하는 촉매 및 기타효과는, 황과 산소제거를 증가시킬 뿐만 아니라 수소 첨가 분해작용을 통하여 본 액화대에서 보통 고체성의 용해된 석탄수율을 약 또는 그 이상으로 감소시킬 것이다. 제1도에서 나타내는 바와같이,20-25퍼센트의 454℃+석탄수율은 본질적으로 병합된 액화-기화공정내의 최대열 효율을 제공한다. 과잉의 코우크스가 결과로 생기기 때문에 용해기 내에서 발생하는 발열반응을 통하여 제한시키지 않고 용해기 온도를 증가시킴으로써 위와 유사한 정도의 수소첨가 분해를 만족하게 성취할 수 없다.

본 액화 공정에서 외부촉매를 사용하는 것은, 토착적인 또는 시험관내 촉매를 사용함과 비교하여, 외부촉매의 도입으로 공정 내용을 증가시키고 공정을 더욱 복잡하게 만들므로 공정 효율을 감소시키기 때문에 광물 잔류물을 재순환시키는 것과 동일한 값어치를 갖지 못한다.

이미 전술한 바와같이, 제1도의 열 효율적정곡선은 적정 열효율과 특별히 보통 고체성의 용해된 석탄수율과 관련시키며 얻어진 모든 보통 고체성의 융해된 석탄이 액체 석탄 또는 탄화 수소 기체없이 기화장치로 통과되어야 함을 요구한다.

그러므로 상기 기술된 효율적정 곡선을 실시하는 장치는, 액체 석탄과 탄화수소 기체로 부터 보통 고체성의 용해된 석탄을 완전히 분리하기 위해, 바람직하게는 대기탑과 관련된 진공 증류탑을 적용하는 것이 중요하다.

대기탑만으로는 보통 고체성의 용해된 석탄에서 증류물인 액체를 완전히 제거할 수 없다. 실제로 대기탑은 필요하다면 본 공정에서 생략될 수 있다. 만약 액체 석탄이 기화장치로 통과한다면, 보통 고체성의 용해된 석탄과 달리 액체 석탄은 프레미엄 연료이기 때문에 결과로써 효율이 감소될 것이다.

액체 석탄은 보통 고체성의 용해된 석탄이 소비하는 것보다 많은 양의 수소를 소비한다.

액체 석탄에 함유된 증가된 수소는 산화대에서 소비되며 이 소비로 인해 공정효율을 감소시킨다. 본 발명의 병합공정을 수행하기 위한 공정도가 제2도에서 설명된다.

건조되고 분쇄된 원료 석탄은 본 공정의 공급되는 총 원료석탄이며 선 10을 통하여 슬러리 혼합탱크 12로 통과하며 여기에서 석탄은 뜨거운 용매를 함유하는, 선 14로 흐르는 공정에서 부터 재순환되는 슬러리와 혼합된다.

선 16에서 용매-함유하는 재순환 슬러리 혼합물(석탄 1부에 대해 슬러리 중량당 1.5-2.5부의 범위로 혼합된)은 왕복 펌프 18에 의해 압송되며 선 20을 통하여 들어가는 재순환수소와 혼합되며, 전 24를 통하여 용해기(26)으로 운반되는 것으로 부터 관상 예열기(22)로 통하기 전에 선(92)를 통하여 들어가는 이미 만들어진 수소와 혼합된다. 급탄 대 수소비율은 약 40,000 SCF/ton(1.24M³/kg) 이다.

예열기 출구의 반응물 온도는 약 371-404℃이다. 이 온도에서 석탄은 재순환 용매에서 부분적으르 용해되며 발열성의 수소 첨가 반응과 수소첨가 분해작용은 곧 시작된다. 온도가 예열기관 길이를 따라 점차 증가되기 때문에 용해기는 대체로 철저하게 휙일성의 온도를 갖으며 용해기 내에서 수소첨가 분해 작용에 의해 생성된 열은 반응물의 온도를 449-466℃범위로 증가시킨다. 선(28)로 통과하는 급냉수소는, 반응온도를 조절하고, 발열 반응의 충격을 완화시키기 위해 여러 점에서 용해기 내로 사출된다.

용해기의 용출물은 선(29)을 통하여 증기-액체분리 장치(32)으로 간다. 이들 분리기로 부터 상부의 뜨거운 증기기류는 일련의 열 교환기내에서 그리고 중기-액체분리단계를 첨가하여 냉각되며 선(32)를 통하여 제거된다.

이들 분리기로부터 액체 증류물은 선(34)를 통하여 대기 분획기(36)으로 간다. 선(32) 내의 비-용축된 기체는 반응하지 않는 수소, 메탄 및 기타 가벼운 탄화수소, 게다가 H₂S와 CO₂를 함유하며, H₂S와 CO₂의 제거를 위해 산기체 제거장치로 통과한다. 회수된 황화수소는 선(0)을 통하여 본 공정에서 제거되는 원소 황으로 전환된다.

일부분의 정제된 기체는, 많은양의 메탄과 에탄올 선(46)을 통과하는 피펠린 기체로 제거하기 위해, 프로판과 부탄을 선(48)을 통과하는 LPG로 제거하기 위해, 냉각장치(44)내에서 더 계속하여 처리하기 위해선(42)로 통과된다.

선(50)에서 정제된 수소(90퍼센트 순도)는 선(52)의 산기체처리 단계로 부터 남아있는 기체와 혼합되며 본 공정의 재순환 수소를 함유한다.

증류 액체분리기(30)으로부터 액체 슬러리는 선(56)을 통과하며 2가지 주요기류, (58)과 (60)으로 분리된다. 기류(58)은 재순환 슬러리를 포함하며 이는 용매, 보통 용해된 석탄 및 촉매성 광물 잔류물을 함유한다.

재순환되지 않는 슬러리는 본 공정의 주요 생성물의 분리를 위해 선(60)을 통하여 대기 분획기(36)으로 간다. 분획기(36)에서 슬러리는, 선(62)를 통하여 상부의 나프타기류를, 선(64)를 통하여 중간 증류물 기류를 그리고 선(66)을 통하여 하부 기류를 제거하기 위해 대기압에서 증류된다. 선(66)의 하부 기류는 진공증류탑(68)로 통과한다.

분획장치로의 공급물의 온도는, 시동 작동을 위해서라기 보다 예열기 첨가를 필요로하지 않는 충분히 높은 수준으로 일반적으로 유지된다. 선(64)의 대기탑으로 부터 연료 기름과 선(70)을 통하여 진공탑으로부터 회수되는 중간 증류물을 혼합하므로써 본 공정의 주요 연료 기름 생성물을 만들며 선(72)를 통하여 회수된다.

선(72)의 기류는 증류물인 193-454℃의 연료 기름 생성물을 함유하며 이의 일부분은, 공급되는 슬러리의 고체농도와 석탄-용매비율을 조절하기 위해 신(73)을 통하여 슬러리는 혼합탱크(12)로 공급하기 위해 재순환될 수 있다. 재순환기류(73)은 재순환되는 슬러리에 대한 용매 비율을 다양하게 함으로써 본 공정에 유동성을 주며, 따라서 선(58)내의 일반적인 비율로 본 공정의 이러한 비율을 고정시키지 않는다.

이것은 또한 슬러리의 압송을 개선시킬 수 있다.

진공탑 저 물질은 모든 보통 고체성의 용해된 석탄, 용해되지 않은 유기물질 및 광물질을 함유하며, 증류액체 또는 탄화 수소 기체 없이 선(74)를 통하여 부분적 산화 기화장치대(76)으로 간다. 기화장치(76)은 탄화 수소질 슬러리 공급기류를 받고 진행시키기에 적합하기 때문에, 진공탑(68)과 기화장치(76)사이에 코우크스 장치 같은 탄화수소 전환단계가 필요없으머 이는 슬러리를 파괴하고 물에서 슬러리의 재순환을 필요로 할 것이다. 코우크스를 슬러리로 하기에 요구되는 물의 양은 일반적으로 기화장치에 의해 요구되는 물의 양보다 많으며 따라서 기화 장치의 효율은 과잉의 물을 증발 시키기에 소비되는 열의 양으로 감소될 것이다.

기화장치(76)의 무질소 산소(nitrogenfree oxygen) 산소 장치(78)에서 만들어져서 선(80)을 통하여 기화장치로 간다. 수증기는 선(82)를 통하여 기화 장치에 공급된다. 선(10)을 통하여 공급되는 급탄의 광물 총 함량은 불활성 슬랙으로써 선(84)를 통하여 본 공정에서 부터 제거되며, 이는 기화장치(76)의 하부에서 부터 방출된다.

합성가스는 기화장치(76)에서 생성되며 이의 일부는, 수증기와 CO가 H₂와CO₂로 전환되는 쉬프트 반응에 의해 전환시키기 위해 선(86)을 통하여 쉬프트 반응기대(88)로 가며, H₂S와 CO₂제거를 위해 산기체제거대(89)로 이어진다. 얻어진 정제된 수소(90-100)퍼센트 순도)는 압축기(90)으로 압력을 처리하기 위해 압축되며, 예열기대(22)와 용해기(26)에 이미 만들어진 수소를 제공하기 위해 선(92)를 통하여 공급된다.

상기 설명된 바와 같이, 기화 장치대(76)내에서 생성된 열은 본 공정내 에너지 소비로 생각되지 않고 단지 합성 가스반응 생성물을 생성하기 위해 요구되는 반응 열로 생각된다.

기화장치(76)에서 생성된 합성 가스 양은 본 공정에 의해 요구되는 모든 수소 분자를 공급하기에 충분할 뿐만 아니라, 메탄 첨가단계 없이 5-100퍼센트 사이의 본 공정의 열과 에너지 총 요구량을 공급하기에 충분한 것이 본 발명의 중요한 특징이다. 이것 때문에, 이동 반응기로 흐르지 않는 합성 가스 부분은 선(94)를 통하여 CO₂+H₂S가 제거되는 산기체 제거 장치로 통과한다. H₂S의 제거로 합성 가스가 연료로 요구되는 외부 표준량을 충족시킬 수 있으며, CO₂제거로는 합성기체 열 용량을 증가시켜 이를 연료로 사용할 때에 더욱 미세한 열조절을 성취할 수 있다.

정지된 합성 가스 기류는 선(98)을 통하여 보일러(100)으로 간다. 보일러(100)은 합성가스를 연료로써 연소시키는 장치가 제공된다.

물은 선(102)을 통하여 보일러(100)으로 가며 여기서 물은 수증기로 전환되며 수증기는 선(104)를 통해 흘러 공정 에너지를 공급하며 이는 왕복 펌프(18)을 통과하는 것과 같다. 산기체제거 장치(96)으로 부터 합성 가스의 분리된 기류는 선(106)을 통과하여 예열기(22)로 가며 여기에서 연료로 사용된다. 본 합성가스는 연료를 요구하는 본 공정의 기타의 모든 시점에서 위와 유사하게 사용될 수 있다.

합성 가스가 본 공정에 요구되는 모든 연료를 제공하지 않는다면, 본 공정에서 요구되는 연료와 에너지 나머지 부분은 본 액화대에서 직접적으로 생성된 비-프레미엄 연료기류로 부터 공급될 수 있다. 이것이 더욱 경제적이라면, 합성 가스에서 유래되지 않는 일부 또는 모든 공정 에너지는 아직 예시되지 않은 전같력과 은 공정의 외부원으로 부터 유래할 수 있다.

첨가되는 합성 가스는 선(112)를 통하여 쉬프트 반응기(114)로 가며 일산화탄소에 대한 수소 비율을 0.6에서 3으로 증가시킨다.

이같이 풍부하게된 수소 혼합물은 선(116)을 통하여 피펠린기체로 전환시키기 위해 메탄 첨가장치(118)로 가며, 선(120)을 통과하며, 선(46)내의 피펠린 기체와 혼합된다.

선(120)을 통과하는 발열량이 기본한 피펠린 기체의 양은 선(98)과 (106)을 통과하며 공정 연료로 사용되는 합성 가스의 양보다 적을 것이며, 따라서 본 발명의 열효율 이점을 보증해 준다.

일부분의 정제된 합성 가스 기류는 선(122)를 통하여 냉각분리장치(124)로 가며 여기에서 수소와 일산화탄소가 각각 분리된다. 냉각장치 대신에 흡착 장치가 사용될 수 있다.

수소-풍부한 기류는 선(126)을 통하여 회수되며 선(92)내에서 이미 만들어진 수소 기류와 혼합되며, 각각 액화대로 통과하거나 본 공정의 생성물로 판매된다. 일산화탄소-풍부한 기류는 선(128)을 통하여 회수되며 선(98) 또는 선(106)내에서 공정 연료로 적응되는 합성 가스와 혼합될 수 있으며, 또는 각각 공정 연료거나 화학적 공급 원료로 판매되거나 사용될 수 있다.

제2도가 나타대는 바, 본 공정의 기화장치 부분은 액화장치 부분으로 매우 통합된다. 기화장치 부분으로의 총 공급물(VTB)은 액화 부분에서 유래하며 기화장치 부분의 거의 또는 모든기체 생성물은 본 공정내에서 반응물 또는 연료로써 소비된다.

[실시예 1]

원료켄터키 역청탄을 분쇄하고 건조시켜 본 공정에서부터 재순환되는 뜨거운 용매-함유한 슬러리와 혼합된다. 석탄-재순환 슬러리의 혼합물(석탄 1부에 대해 슬러리 중량당 1.5-2.5부의 범위로)이 수소와 함께 압송되며 화염의 예열기대를 통하여 용해기대로 간다. 석탄 대수소 비율은 약 40,000 SCF/ton(1.24M³/kg)이다.

예열기 출구에서 반응물의 온도는 약 371-399℃이다. 이점에서 석탄은 재순환 슬러리에서 부분적으로 용해되며 발열성 수소첨가 반응과 수소첨가 분해반응이 곧 시작된다. 용해기내에서 이들 반응에 의해 생성되는 열로 반응 물의 온도는 820-870℃ 범위로 더욱 증가된다. 급냉수소는 용해기내의 여러점에서 사출되며 본 발열 반응의 충격을 감소시킨다. 용해기 대에서 부터의 용출물은 생성물 분리장치를 통과하며, 이는 대기탑과 진공탑을 함유한다. 진공탑으로 부터의 454℃+의 잔류물을 모든 용해되지 않은 광물 잔류물 및 석탄 액체와 탄화 수소 기체가 없는 모든 보통 고체성의 용해된 석탄을 함유하며 산소-송풍의 기화장치로 간다.

기화장치에서 생성된 합성 가스는 CO대 H₂의 비율 약 0.6을 갖으며 쉬프트 반응기로 통과하고 여기서 수증기와 일산화탄소는 수소와 이산화탄소로 전환되며 그리고 이산화탄소와 황화수소를 제거하기 위해 산기체 제거 단계로 간다. 그리그 수소(94퍼센트 순도)는 압축되며 이미 만들어진 수소로써 예열기-용해기대로 공급된다.

이 실시예에서, 기화대로 공급되는 탄화수소질 물질양은 충분하여서 생성된 합성 가스는 공정수소 요구량을 충족시킬 수 있으며, 이는 공정 손실량을 포함하며 그리고 본 공정에서 직접적으로 연소시킬 때에는 본 공정의 층 에너지 요구량의 5퍼센트를 함유한다.

액화대에서 생성되는 가벼운 탄화 수고 기체 또는 나프타를 연소 시킴으로써 그리고 구입되는 전력에 의해 본 공정의 잔여 에너지 요구량을 충족시킬 수 있다.

하기는 액화대의 생성물의 목록이다. 여기에서 보면 액화대는 액체 또는 기체 생성물을 생성하고 게다가 454℃의 재-함유한 잔류물을 생성한다.

본 공정의 주요 생성물은, 발전소와 산업장치에 유용한 0.3중량 퍼센트의 황을함유하고 회분이 없는 연료 기름이다.

하기의 수율은, 상기한 바와 같이 장래의 연료 요구량을 얻은 후에 판매를 위한 잔여의 생성물을 나타낸다.

하기의 데이타는 본 병합공정의 입력에너지, 출력에너지 및 열효율을 나타낸다.

34퍼센트의 발전소 열효율을 기본으로 함

(1) 1,317 BTU/SCF (11,590cal.kg/M³) 이 실시예가 나타내는 바 병합된 액화-기화공정이 작동되어서 액화대에서 기화장치대로 통과하는 탄수소질 물질양이 기화장치로 하여금 충분한 합성가스를 공급하기에 적절하여 공정수소 요구량과 단지 약 5퍼센트의 총 공정 에너지 요구량을 총족시킬 때에, 본 병합공정의 열 효율은 71.9퍼센트이다.

[실시예 2]

병합된 액화-기화공정은 실시예 1과 유사한 공정으로 수행되며 동일한 켄터키 역청 급탄을 사용하지만 하기의 것은 제외한다. 즉, 액화대에서 기화대로 통과하는 탄화수소 물질양이 적절하여 기화대는 공정 손실량을 함유하는 총 공정수소 요구량과, 본 공정에서 직접적으로 연소될 때에 공정의 총 에너지 요구량의 약 70퍼센트를 공급하기에 적합한 합성 가스의 양을 생성할 수 있다.

하기는 액화대 생성물의 목록이다.

수율 : 건조석탄의 중량 퍼센트

하기의 수율은, 상기한 바와 같이 장치의 연료 요구량을 얻은 후에 판매를 위한 잔여의 생성물을 나타낸다.

장치의 생성물 수율

석탄 공급율(건조된 것을 기본으로 함) : T/D(kg/D)

30,000(27.2×10⁶) 생성물

피펠린 기체 : MMSCF/D(MMM³/D) 77(2. 16)

LPG : B/D(M³/D) 16,883(2,026)

나프타 : B/D(M³/D) 20,440(2,453)

증류물 연료기름 : B/D(M³/D) 49,343(5,921)

하기의 데이타는 본 공정의 입력에너지, 출력에너지 및 열 효율을 나타낸다.

장치의 열효율

열효율 : 퍼센트

1,317BTU/SCF(11,590cal kg/M³)

이 실시예의 72.4퍼센트외 열 효율은 실시예 1의 71.9퍼센트의 열 효율보다 많으며 이 두 실시예는 동일한 켄터키 역청급탄을 사용하며, 이들의 차이는 0.5퍼센트이다. 이것이 나타내는 바, 기화장치가 총 공정수소 요구량과, 5퍼센트보다는 70퍼센트의 본 공정의 에너지 요구량을 공급할 때에 보다 높은 열효율을 성취할 수 있다.

이들 실시예의 급탄 공급을 갖는 상업적 장치에서 열 효율의 0.5퍼센트 차이로 매년 약 5백만 달라를 절약할 수 있음은 주지할 만하다.

[실시예 3]

병합된 액화-기화 공정은 실시예 2와 유사한 공정으로 수행되며 동일한 켄터기 역청급탄을 사용하며 하기의 것은 제외한다.

즉, 공정수소 요구량을 충족시키기에 요구되는 과잉의 양으로 생성되는 모든 합성가스는 판매를 위해 메탄 첨가된다.

액화단계에서 생성된 C₁-C₄기체로 모든 공정 연료를 충족시킨다.

하기의 것은 액화대의 생성물의 목록이다 :

수율 : 건조석탄의 중량 퍼센트

하기의 수율은 상기한 바와 같이 장치의 연료 요구량을 얻은 후에 판매를 위한 잔여의 생성물을 나타낸다.

장치의 생성물 수율

석탄 공급율(건조된 것을 기본으로 함) : T/D(kg/D)

30,000(27.2×10°)

생성물

피펠린 기체 : MMSCF/D(MMM³/D) 78(2. 21)

LPG : B/D(M/D) 16,883(2,026)

나프타 : B/D(M/D) 20,440(2,453)

증류물 연료기름 : B/D(M³/D) 49,343(5,921)

하기의 데이타는 본 공정의 입력에너지, 출력에너지 및 열효율을 나타낸다.

장치의 열효율

열효율 : 퍼센트 70.0

1,046BTU/SCF(9,205cal. kg/M³)

실시예 1과 2는, 과잉의 합성가스가 장치 연료로써 직접적으로 사용될 때 공정 수소 필요량을 충족시키기 위해 요구되는 양 이상으로 과잉의 합성가스가 생성될 때에 71.9와 72.4퍼센트의 열 효율을 나타내는 반면에, 본 실시예의 70.0퍼센트의 열 효율은 과잉의 합성가스가 생성될 때에 열 효율 단점을 나타내며, 여기서 과잉의 합성가스는 본 장치에서 직접적으르 연소되는 대신에 수소 첨가를 거쳐 상업 연료로 개선된다.

[실시예 4]

병합된 액화-거화 공정은 급탄이 웨스타 버지니아 피츠버그 시임 역청탄인 것을 제외하고 실시예 1과 유사한 공정으로 수행된다. 액화대에서 기화대로 통과하는 탄화 수소질 물질의 양이 적절하여서 기화대는 공정 손실량을 함유한 총 공정수소 요구량과, 본 공정에서 직접적으로 연소될 때에 공정의 총 에너지 요구량의 약 5퍼센트를 공급하기에 적합한 합성 기체의 양을 생성할 수 있다.

하기는 급탄의 분석이다.

웨스트 버지니아 피츠버그 시임 걱석탄 중량 퍼센트(건조된 것을 기본으로 함)

하기는 액화대 생성물의 목록이다.

수율 : 건조석탄의 중량 퍼센트

하기의 수율은 상기한 바와 같이 연료 요구량을 얻은 후에 판매를 위한 잔여의 생성물을 나타낸다.

장치의 생성물 수율

석탄 공급율(건조된 것을 기본으로 함) : T/D(kg/D) 30,000(27.2×10⁶)

생성물

피펠린 기체 : MMSCF/D(MM M³/D) 26.2(0.74)

LPG : B/D(M³/D) 23,078(2,769)

나프타 : B/D(M³/D) 21,885(2,626)

증류물 연료기름 : B/D(M³/D) 45/060(5,407)

하기의 데이타는 본 병합 공정의 입력에너지, 출력에너지 및 열 효율을 나타낸다.

장치의 열 효율

[실시예 5]

또 하나의 병합된 액화-기화 공정은 실시예 4와 유사한 공정으로 수행되며 동일한 웨스타 버지니아 피츠버그 시임 석탄을 사용하지만 하기의 것은 제외한다. 즉, 액화대에서 기화대로 통과하는 탄화수소질 물질양이 적절하여서 기화대는 총 공정 수소 요구량과, 본 공정에서 직접적으르 연소될 때 본 공정의 에너지 요구량의 약 37퍼센트를 제공하기에 적절한 합성가스양을 생성할 수 있다.

하기는 액화대 생성물의 목록이다 :

수율 : 건조 석탄의 중량 퍼센트

하기의 수율은 상기한 바와 같이 연료 요구량을 얻은 후에 판매를 위한 잔여의 생성물을 나타낸다.

장치의 생성물 수율

석탄 공급율(건조된 것을 기본으로 함) : T/D(kg/D)

30,000(27.2×10⁶)

피펠린 기체 : MMSCF/D(MMM³/D) 64.81(1. 83)

LPG : B/D(M³/D) 18,338(2,200)

나프타 : B/D(M³/D) 20,233(2,428)

증류물 연료기름 : B/D(M³/D) 43,004(5,160)

하기의 데이타는 본 병합 공정의 입력에너지, 출력 에너지 및 열 효율을 나타낸다.

장치의 열 효율

본 실시예의 열 효율은 실시예 4의 열 효율보다 높으며 이들 두가지 실시예는 동일한 피츠버그 시임 석탄을 사용하며, 열 효율 차이는 1.3퍼센트이다.

본 실시예의 보다 높은 열 효율로 기화장치에 충분한 850℃+(454℃+)의 용해된 석탄을 공급하는 이점을 나타내며, 따라서 기화장치는 총 공정 수소 요구량과, 합성가스를 직접적으로 연소시켜 5퍼센트보다는 37퍼센트의 본 공정의 에너지 요구량을 공급할 수 있다.

Claims (1)

1. 탄화수소가스, 용해된 액체, 액체석탄과 현탁된 잔류광물로 구성된 혼합물을 형성할 수 있도록 잔류광물로부터 탄화수소물질을 용해하고 상기 탄화수소 물질을 수첨 분해하기 위해 광물함유 공급탄, 수소, 재순환 액체용매, 재순환 액체석탄과 재순환 잔류광물을 석탄액화 영역으로 도입시켜,

   액체석탄, 용매와 잔류광물로 구성된 슬러리로부터 증류액과 슬러리를 분리한 다음,

   상기 슬러리 중 일부를 상기 액화영역으로 재순환시키고,

   잔여분은 진공 증류탑을 갖는 증류 장치로 도입하여,

   그 결과 상기 진공증류탑저에서 형성된 것으로서, 거의 모든 탄화수소 공급물이 되는 액체석탄과, 액체석탄 및 탄화수소 가스를 갖지 않는 상기 액화영역의 잔류광물을 함유하는 기화기 공급 슬러리를 기화영역으로 도입한 후,

   연료로서 연소될 때 열 효율을 증진시키는 처리수소를 생성하는데 필요한 양 이상의 합성가스 추가량을 상기 기화영역에서 생성하기에 충분한 탄화수소 물질을 H₂대 CO의 몰비가 1 이하인 합성가스로 전환시키기 위해 1,204-1982℃의 산화영역을 갖는 상기 기화영역에 물 또는 수증기를 도입한 다음,

   상기 합성가스 중 일부를 수소 함량이 많은 제1유체로 전환시겨 처리 수소로 사용하기 위해 상기 액화영역 보내어,

   연소되는 연료 중 적어도 일부를 공급하는 일산화탄소 함량이 많은 유체와 수소 함량이 많은 제2유체를 제공하기 위해 적어도 상기 일부 합성가스 추가량 중에서 CO와 H₂를 분리시킴으로서,

   본 공정에서 필요한 총열 에너지 중 5-100%를 공급할 수 있도록 상기 합성가스의 추가량 중 60몰%에 해당하는 CO와 H₂를 연소하는 것을 특징으르 하는 통합된 석탄 액화 및 기화방법.

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