KR950011827B1

KR950011827B1 - 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법

Info

Publication number: KR950011827B1
Application number: KR1019870014103A
Authority: KR
Inventors: 제롬 허버어트 마아튼; 티모시 제이 켄드론
Original assignee: 플로리다 인스티튜트오브 포스페이트 리서어치; 모리스 데이비드 피
Priority date: 1986-12-10
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2007-12-10
Also published as: TR24716A; GB8728870D0; CN87107443A; IN170295B; GB2199843A; KR880007353A; CN1017060B; BR8706689A; ZA879269B; TNSN87137A1; US4744969A; GB2199843B

Abstract

내용 없음.

Description

석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법

제1도는 연소가능 일차가스 스트림(stram)과 황함유 이차가스 스트림의 공생산을 위한 본 발명 방법의 원리 구성의 개략도.

제2도는 연소가능 가스와 황함유 이차가스 스트림의 공생산을 위한 방법의 일실시예의 개략도.

제3도는 유동상 석탄가스화기(fluid bed cool gasifier)를 사용하여 연소가능 가스와 황함유 이차가스 스트림의 공생산을 위한 방법의 일실시예의 개략도.

제4도는 본 발명에 사용 적합한 이동화 격자(travelling grate)반응기의 일실시예의 개략도.

본 발명은 비교적 저가의 석탄과 석고를 가치있는 가스 스트림과 고형물로의 경제적인 전환에 관한 것으로 특히 황산의 제조를 위한 원료로서 사용될 수 있는 황함유 가스 스트림과 에너지원으로서 사용될 수 있는 연소 가능 가스 스트림을 공생산할 수 있는 방법에 관한 것이다. 그 방법으로부터 나오는 기타 유용한 부산물로서 도로 포장용 골재뿐만 아니라, 기타 용도로서 사용될 수 있는 무기고형 소결재가 있다.

천연인회함, 특히 광물, 인회석(인산칼슘)은 인의 주요 상품원이다. 인회암으로부터 인산을 제조하는 가장 일반적인 방법들 중 하나는 산법 또는 습식법이다. 습식법은 인산석고로 알려진 인산과 불순물 황산칼슘을 제조하기 위해 황산에 정제된 인광석을 침지시키는 단계를 포함한다. 인산석고는 최근까지 습식법의 폐기물로서 상업적 가치가 없는 것으로 생각되어 왔다. 따라서 인산공장 주변에는 많은 인산석고 더미들이 산재해 있었다. 이러한 인산석고 더미들은 인산 석고내의 용해성 화합물들로부터 빗물을 산성화하여 흘려보내므로서 환경오염 문제를 야기시킨다.

인산석고를 유용한 생성물로 전환시키는 상업적으로 가치있는 방법 하나가 가드너등에게 허용된 미국특허 4,503,018에 기술되어 있다. 가드너법은 석고의 열분해에 의해 석고로부터 황함유 가스를 발생시키는 것으로 좀 더 구체적으로, 가드너법은 분탄과 석고분말 재료의 혼합물을 펠레트화(pelletiged)하여 그 펠레트들을 이동화 격자에 채워넣은 다음 적당한 조건하에서 가열하므로써 아황산가스 및/또는 황을 포함하는 가스 유출물을 발생시킨다. 그 펠레트들을 연분해한 후 석회 잔유물을 판매하거나 또는 종래의 방식으로 사용할 수 있다.

가드너에 의해 고시된 석고 탄황법은 완전히 흡열법이다. 그러므로 그 방법은 석고의 열분해를 위해 외부 가열원을 사용한다. 일실시예로서, 가드너는 고황석탄에 작용하는 석탄가스 생성기를 이용하여 뜨거운 천연저급-BTU 가스를 생산한다. 따라서, 석탄가스 생성기는 가열된 가스를 이동화격자 반응기로 공급한다. 비록 가드너는 생성가스로부터 열을 회수하려고 하였지만 그 방법은 방출시킬 정도로 충분한 양의 에너지를 생성시키지 못한다.

가드너법에 사용된 선택적인 석탄가스 생성기는 석탄내의 모든 탄소질과 아황산 화합물을 예비처리 없이 이동화격자 반응기에 직접 공급될 휘발성 가스로 전환시키는 것이다. 그러므로, 석탄원료로부터의 탄소는 열원으로서 크게 작용하며, 또한 석고내의 황화합물의 화학환원시에 충분히 기여하지 못한다. 석탄원료로부터 황의 상당 부분은 황화수소의 형으로 석탄가스 생성기로부터 방출된다. 고황화수소 함유가스를 이동화격자 반응기에 직접 공급하는데에는 몇가지 단점이 있다. 예를들면, 그 가스가 직접 연소될 때 가스는 황함유 고형물이 반응기에 공급될 때보다 가스생성물내에 보다 많은 물성분과 보다 작은 SO₂성분을 함유하게 된다.

가드너법은 인산석고를 유용한 생성물로 변환시키기 위한 가치있는 방법이긴 하지만 본 기술분야에서는 석고의 탈황 효율을 개선하고 또한 그 방법으로부터 얻는 생성물의 질을 향상시킬 수 있는 방법들을 찾기위해 꾸준히 노력하고 있다.

본 발명은 에너지원으로서 사용할 수 있는 연소 가능 일차 가스 스트림과 황산 제조를 위한 원료로서 사용할 수 있는 황함유 이차가스 스트림을 공생산하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 탄소질 고형탄과 천연가스 스트림을 생성하도록 부분 석탄가스화 조건하에서 산소가 희박한 분위기내에서 석탄을 가열하는 단계를 포함한다. 황함유 화합물은 연소가능 일차가스 스트림을 생산하도록 천연가스 스트림으로부터 분리된다. 황함유 화합물은 황함유 고형물로 변환된 다음 탄소질 고형탄 및 석고와 결합되어 공급혼합물을 형성한다. 공급혼합물의 비석고 부분은 충분한 환원 잠재력을 갖고 있으므로 석고 내의 황을 +4 또는 그 이하의 산화상태의 황가스 화합물로 환원시켜준다. 공급혼합물은 환원 조건하에서 가열되어 황함유 이차가스 스트림을 생성시킨다. 본 방법은 또한 예를들어 도로포장 혼합물용 골재로서 가치가 있는 소결 고형물을 생산한다.

본 발명은 특히 고황 저-BTU 석탄 및 인산석고와 같은 가치없는 생성물을 황산 및 고품질의 골재등의 가치있는 생성물로 효율적으로 변환시킴과 더불어 순방출 에너지를 얻는데 유용한다. 본 방법은 따라서 환경 보호입장에서 인산석고를 사용하여 환경공해 문제를 제거하고 또한 에너지 입장에서 비교적 저품질의 석탄을 석고탈황 반응기용 탄소원과 청결한 연소가스로 전환시킬 수 있는 큰 장점을 갖고 있다.

본 발명의 방법의 제1단계는 석탄원료를 부분가스화 하여 탄소질 고형탄과 천연가스 스트림을 생성하는 것이다. 석탄의 탄소질 성분을 사실상 완전가스화시키는 종래의 석탄가스화 조업과 달리 본 발명에서는 석탄을 부분 가스화 조건하에서 가열하여 탄소질 고형탄으로서 상당 부분의 탄소를 남긴다. 그 부분가스화 조건들은 종래의 석탄가스화 조업에서 적용된 것보다 낮은 온도의 산소 희박 분위기에서 가스화를 일차로 행함으로서 성취된다. 가스화 온도는 가스화기로 공급되는 가스의 산호 함량과 유속, 석탄의 특성(즉, BTU 함량) 그리고 가스화기내의 석탄의 체류시간의 함수이다.

부분 가스화 조건들은 일반적으로 산소희박 분위기와 약 700-1100℃의 온도를 포함한다. 사실상 그 보다 낮은 온도는 석탄의 황성분들을 적당히 가스화 또는 휘발화 시키지 못하는 반면 그보다 더 높은 온도는 가스화 속도를 제어하기 어렵거나 또는 과잉으로 가스화 시키게 된다. 석탄가스화 조건들은 바람직하게는 약 750-1000℃의 온도이다.

여기서 사용된 바와 같은, 용어 '산소희박 분위기'는 석탄이 가스화기내에 있는 시간동안 휘발성 탄소 화합물들을 환전 연소 시키기에 충분치 않은 산소를 석탄에 공급함을 뜻한다. 따라서, 석탄가스화기에 공급되는 가스의 산소 함량과 유속은 둘다 연소도를 제어하도록 변동될 수 있다. 가스화기에 공급되는 산소량은 복합휘발성 카본 화합물들을 일산화탄소, 메탄 및 수소와 같은 단순 연소 가스로 전환시키는데 충분한 정도면 좋다. 산소희박 분위기로서 편의상 공기가 사용되며, 바람직한 가스화 온도와 연소도를 얻을 수 있도록 유속이 제어된다.

본 발명의 일실시예에서는 석탄 가스화기내에 증기도 역시 도입된다. 폐열 보일러내의 천연가스 스트림으로 부터 폐열을 회수하여 가스화기용 증기원으로서 사용하는 것이 좋다. 석탄가스화 공정중 반응제로서 증기를 사용하는 것은 공지되어 있다. 증기는 수소원이 되므로 수소가 풍부한 가스가 된다. 더우기, 증기는 급속냉각제로서 사용되므로 결국 온도제어를 위한 추가 수단이다. 증기가 가스화단계에서 사용될 때 그 양을 산소량과 조화시켜 제어하므로서 가스화기 배출온도를 알맞게 해준다.

본 방법의 장점의 하나는 가스화기에 공급되는 석탄의 품질이 변화될 수 있어 사람이 한 등급의 석탄을 다른 등급으로 쉽게 바꿀 수 있다는 것이다. 대표적인 석탄으로는 갈탄, 아역청탄(subbitumenous), 역청탄 등이 있다. 석탁은 고황을 함유하는 것이 좋다. 왜냐하면 저렴한 가격으로 황함유 가스 생성물에 황을 더 많이 추가시킬 수 있기 때문에 본 발명의 효율이 더 좋아지기 때문이다.

종래의 석탄가스화 장치도 사용될 수 있다. 단, 그러한 장치는 부분가스화 조건들을 얻을 수 있도록 조업 파라메터들을 제어하기 위한 수단을 갖고 있어야 한다. 적합한 가스화 장치로서는 고정 및 유동상(fluidbed) 반응기들을 예로 들 수 있다. 특히 좋은 유동화상(fluidized bed) 가스화기를 예로들면 일명 '윙클러 가스화기(Winkler gasifier)'가 있는데, 이는 여기에 소개된 미국특허 4,017,272에 참고로 기술되어 있다.

가스화기내의 반응은 초기압하에서 일반적으로 1.5이상 예를들어 약 1.5-20, 좀 더 좋게는 약 2 또는 2.5-15 그리고 바람직하게는 약 6-14의 절대기압하에서 시행되는 것이 좋다. 소정의 설비에서 사용될 수 있는 초기압의 선택은 처리설비의 설계 및 압력 허용한계, 가스화기의 설비 다운스트림(down-stream)에 의해 제공되는 압력강하, 가스생성물에 대한 바람직한 특정온도, 다수의 가스화기들이 몇개열로 사용되는지 여부등에 따라 좌우된다. 또한 본 발명에서 더 높은 반응압력을 사용하면 가스화기의 생산율을 향상시킬 수 있다. 유동화상형 가스화기를 사용할 때 유동화 매체로는 반응제 역할도 겸하는 증기가 좋다. 또한 그것은 증기 유무에 관계없이 공기, 이산화탄소 또는 순환가스일 수도 있다. 증기는 특히 유동화 매체로서 좋으며, 또한 가스화 매체를 위한 희석가스로서 사용될 수도 있다. 왜냐하면 증기는 천연가스 스트림으로부터 응축되어 쉽게 분리되어 고가의 가열가스 생성물을 남길 수 있기 때문이다.

석탄은 가스유출물과 바람직한 탄소질 고형탄을 제조할 정도로 충분한 시간동안 가스화기내의 산소희박 분위기내에서 체류되어야만 한다. 적합한 체류 시간은 크게 변화될 수 있는 것으로 가스화기 온도, 산소희박 분위기의 산소함량 및 유속, 석탄질, 입도크기 및 반응도(예, 다공율, 휘발성분 함량)등과 함수관계에 있다. 특정반응을 위해, 적합한 체류시간은 경험측으로 쉽게 결정될 수 있다.

본 발명의 특히 양호한 실시예에서, 석탄가스화 단계는 가압유동화상 가스화기내에서 제어되는 선택적인 반응 조건들하에서 유동화상의 성분의 일부와 접촉하여 그를 가스화시키기에 충분한 양으로 하고 또한 가스화기내의 레벨을 여러가지로 상이하게 하여 주변에 불균일하게 분포된 공간적으로 분리된 지점들에서 도입되는 산소 희박 분위기와 증기로서 행해진다. 그러한 절차에 관한 상세한 것은 미국 특허 4,017,272에 언급되어 있다. 그 가스화기는 상이한 양의 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, 수소, 황화수소 및 메탄올 함유하는 천연가스 증기를 발생시킨다. 생성된 메탄가스의 양은 가스화기의 조업조건에 따라 좌우된다.

천연가스 스트림내의 상기 가스들 이외에도, 그 스트림은 통상적으로 탄과 황화물들을 내포하는 입자 물질들을 함유한다. 천연가스 스트림은 특정 탈리지역 즉, 건조 사이클론(cyclone)을 통과시키는 것이 좋다. 그 탈리된 입자들은 가스화기로 재공급되거나 또는 석고탈황 반응기로 공급된다.

그 입자들은 천연가스 스트림으로부터 탈리된 후, 황함유 화합물이 천연가스 스트림으로부터 분리되어 황함유 고체 화합물로 변환된다. 황 회수방법들은 공지되어 있는 것으로 공지의 어떠한 방법이라도 본 방법의 탈황단계를 위해 사용될 수 있다. 바람직한 탈황 방법들은 흡수-용액 재생방법들을 포함한다. 여기서 그 재생과정은 고체황을 산출시킨다. 그러한 방법들을 예로들면 공지된 스트레트포드와 지암마르코-베트로코크 방법들과 미국, 일리노이스, 파라틴, ARI Technologies,Inc. 으로부터 구입할 수 있는 LO-CAT가 있다. 그러한 탈황 방법들에 관한 상세한 설명은 뉴욕(1983), 존 일리 앤드 선수, 화학기술 대백과(Encyclopedia of Chemical Technology) 3집, 22권 267-297페이지에서 커크 오스머에 의해 발표된 논문가 그 내에 인용된 참고 문헌들에 기술되어 있다. 탈황방법들은 또한 미국특허 3,897,219, 4,009,251 및 4,036,942에 기술되어 있다.

황회수 단계로부터의 유출물은 내부 요구조건들과 방출용 에너지원으로서 유리하게 사용될 수도 있는 청결하게 연소하며 낮은-BTU 연소가스 스트림이다. 예를 들어 이 연소가스가 연소되어 증기를 발생시키면 그 증기는 전력발생을 위해 사용될 수 있다. 연소가스 스트림은 또한 동력가스 즉, 가스터빈용 원료로서 사용될 수 있다. 연소가스 스트림의 일부는 본 발명의 석고탈황 단계에서 석고 혼합물을 가열하는데 사용된다.

천연가스 스트림으로부터 그 밖에 탄소질 탄이 가스화기 내에서 생산된다. 천연석탄 가스 스트림을 생성할 정도로 석탄내에는 어떤 탄소산화물이 있기 때문에 탄생성물내에는 중량베이스로 재의 함량이 약간 증가할 것이다. 가스화기로부터 탈리되는 특시, 판은 공급준비 지역으로 공급된 다음 황회수 단계로부터 수득된 황고형물 및 석고와 혼합된다.

탄과 황고형 화합물은 석고와 혼합된 다음 석고 탈황 반응기용 공급혼합물로서 사용된다. 탄, 황화합물들, 석고 및 기타 성분들의 비율은 공급혼합물의 비석고 부분이 석고내의 황의 상당부분, 바람직하게는 사실상 전부를 +4 또는 그 이하의 산화상태의 황화물 가스로 환원시키기에 충분한 환원잠재력을 가질 정도의 것이다.

탄과 전체 공급혼합물의 총중량의 중량%는 변화시킬 수 있지만 일반적으로 탄의 양은 건조중량 베이스로 전체 공급혼합물의 약 3-11중량%, 범위의 약 4-9중량%인 것이 좋다.

인산의 재조시에 나오며 또한 인산석고로서 일반적으로 알려진 것들과 같은 천연석고와 석고부산물들은 혼합물로 사용될 수 있다. 석고 입도크기는 약 20-500메쉬 범위일 수 있으며, 또한 결정상태의 CaSO₄를 60-95% 함유한다. 그 혼합물내의 석고의 양은 변화될 수 있지만, 일반적으로 석고의 양은 건조중량을 베이스로 하여 전체혼합물의 약 50-80중량%의 범위이다. 석고의 양은 공급혼합물의 약 55-75중량%의 범위가 좋다. 양호한 실시예에서, 또한 1986. 11. 3.자에 출원된 미국특허원 927,439의 내용에 의하면, 석고, 황철광 및 이 경우에 탄일 수 있는 탄소성 물질의 화합물은 석고 탈황 반응기용 공급혼합물로서 사용될 수 있다. 황철광 이외에 기타 철과 황함유 광석들이 사용될 수도 있으며, 그들은 모두 여기서 '황철광성 물질들'로서 호칭된다.

그러한 황철광성 물질들로는 피라이트, 금속성철, 원소황, 산화철, 황화철(Ⅱ) 및 그의 혼합물을 예로 들 수 있다. 위에서 인용된 출원서에 기술된 바와 같이 황철광과 탄소성 물질의 혼합물은 고체 소결부산물을 현저히 개선해 주며 또한 석고탈황 반응기내에서 생성된 가스유출물의 황레벨을 증가시켜 준다. 그 밖에, 전체적인 방법의 탈황효율이 개성되므로 황철광성 물질의 청결하고도 효율적인 폐기법에 대한 생태학적 필요성이 주장된다. 공급혼합물에 첨가된 황철광성 물질의 양은 혼합물에 첨가되는 탄과 기타 황화물의 양과 탄에 의해 발생되는 재의 양에 따라 상당히 변화될 수 있어, 일반적으로, 황철광성 물질의 양은 건조중량을 베이스로하여 총공급 혼합물의 약 0-20중량%의 범위이다. 황철광성 물질의 중량%는 공급혼합물의 약 5-15%가 좋다.

첨가제들을 선택적으로 공급혼합물 내에 혼합될 수 있다. 그러한 엄가제들로는 점토(예, 인회암의 처리에서 나오는 점토점액 찌꺼기들), 회수되는 소결재(회수재로서 알려짐) 및 석회와 같은 결합제를 예로들 수 있다. 양호한 첨가제는 점토이다. 비회수 첨가제들의 양은 건조중량을 베이스로 공급혼합물의 0-5중량%가 존재할 수 있다. 바람직하게는 약 1-2중량%의 양이 존재할 수 있다. 순환소결재 또는 회수재는 건조중량을 베이스로 하여 공급물의 약 5-25중량% 범위의 훨씬 더 많은 양으로 공급혼합물내에 존재할 수 있다. 바람직하게는 약 10-20중량% 존재할 수 있다.

석고 탈황단계는 환원조건하에서 공급혼합물을 가열하는 단계를 포함한다. 공급혼합물은 석고를 열감퇴시키고 또한 황화물을 +4 또는 그 이하의 산화상태의 가스상황화합물로 환원시키기에 충분히 높은 온도로 가열된다. 공급혼합물의 환원온도는 일반적으로 약 1100°-1500℃의 범위이고, 바람직하게는 약 1200°-1300℃의 범위가 좋다. 본 공정에 의하면, 이온도는 석탄가스화 및 황제거 조업으로부터 나오는 연소가스를 점화시킴으로서 개시된다. 그 다음 공기가 반응기내에 충분한 양이 추가로 도입되어 흡열 석고 환원반응상태를 유지해주며 여전히 환원조건을 유지한다. 여기서 사용된 바와 같은 용어 '환원 조건'은 반응기내의 전제조건이 석고 화합물의 환원에 적합함을 뜻한다. 비록 산화와 환원 반응 양자가 모두 반응기내에서 행해질지라도 환원조건은 가스상황화합물의 형성을 허용한다.

석고함유 공급혼합물을 가열하는데 각종 염형의 반응기들이 사용될 수 있다. 예를들면 로타리 가마, 유동화상 및 이동화격자를이 있다. 특히 바람직한 반응사이는 상술한 가드너법에서 사용된 것과같은 원형이동 학격자이다.

원형이동 화격자 반응기가 사용될 때, 공급혼합물을 텔레이트 형성하는 것이 좋다. 그러한 펠레트는 볼, 괴, 원통형 펠레트등과 같은 여러가지 형으로 될 수 있다. 적당한 펠레트화를 위해, 적어도 혼합물의 일부는 비교적 미세한 것이 좋다. 펠레트화는 진동시크린 또는 롤러분리기들과 같은 사이징 장치들을 갖는 개방 회로의 볼링 팬(balling pan) 또는 드럼장치 또는 폐쇄회로의 볼링팬 또는 드럼장치에서 성취될 수 있다. 바람직하게는, 펠레트화 조업시 직경이 약 1인치(25.4㎜) 또는 그 이하의 볼이나 녹색 펠레트들을 제조하는 것이 좋다. 적당한 펠레트화 팬장치의 일에는 미국특허 제 3,169,269호에 기술되어 있다. 물 및/또는 기타 유효성분들은 녹색 펠레트들 형성할 시에 협조하도록 펠레트화하는 혼합물에 첨가될 수도 있다.

양호한 실시예에서, 이동 화격자 메카니즘은 황 및/또는 이산화황을 방출하도록 조절반응 조건들 하에서 펠레트들을 가열하기 위한 밀봉후드들과 버너들을 포함한다. 양호한 이동화격자 메카니즘을 예로들면 경제적으로 대량의 펠레트들을 취급하도록 충분한 사이즈를 갖는 미국, 33807 플로리다 레이크랜드, 데이비 멕키 코오포레이션 으로부터 상업적으로 입수할 수 있는 원형이동 화격자와 그와 유사한 방수 원형 화격자(carousel type)가 있다. 본 방법에서 사용될 수 있는 이동화격자들은 미국특허 3,302,936, 3,325,395, 4,111,755, 4,200,517 및 4,220,454에 기술되어 있다.

본 발명을 좀 더 이해하기 위해 제1-4도를 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 방법의 기본 특징을 나타낸다. 탄소성 고형탄과 천연석탄가스 스트림을 제조하도록 부분 석탄가스화 조건들 하에서 산소희박 분위기의 존재하에서 석탄을 가열하는 석탄 가스화기 10내에 석탄을 공급한다. 석탄가스는 연소일차가스 스트림을 제조하도록 석탄가스로 부터 황함유 화합물을 분리해주는 황화수지역 12로 유도된다. 황함유 물질은 황함유 고형물로 전환된 다음 공급혼합물의 일부로서 석고탈황 반응기 14에 공급된다. 석탄가스화기 10으로부터 탄소성 고체탄은 또한 황철광성물질과 같은 석고와 기타 선택물질과 함께 석고탈황 반응기 14내로 공급된다.

제2도는 양호한 실시예의 방법을 좀 더 상세히 나타낸다. 석탄은 석탄 처리 및 건조지역 16으로 공급되어 건조 및 분쇄된다. 처리된 석탄은 석탄가스화기 10 내로 인도된다. 가스화기 10 내에서 부분석탄 가스화 조건하에서 산소희박 분위기에서 석탄을 가열하여 탄소성 고형탄과 천연석탄가스 스트림을 제조한다. 탄은 석고공급 혼합물 제조지역 22로 추후 인도하기 위해 건조탄 취급지역 20으로 공급된다. 천연가스 스트림은 폐열 회수지역 24로 인도되어 냉각된 다음 고압스트림으로 생성된다. 약 100℃이하로 냉각된 천연가스 스트림은 미립자 분리지역 26으로 공급되어 탄의 여분량을 분리시킨 다음 탄 정치 및 여과지역 18로 방출되어 석고공급물질과 혼합된다. 천연가스 스트림은 황분리지역 28로 통과되어 여기서, 황함유 화합물이 천연가스 스트림으로부터 분리되어 환경을 오염시키지 않는 연소가스 스트림을 발생시킨다.

연소 가스 스트림은 석고탈황 반응기 14용 연료로서 사용하는 것을 포함하여 에너지원으로서 사용될 수 있다. 황분리지역 28에서, 황함유 화합물들은 황함유 고형물로 변환된다. 황함유 고형물은 석고공급 혼합물 제조지역 22로 공급된다. 석고공급 혼합물 제조지역 22에서, 석고, 탄 및 황고체 생성물들을 혼합하여 공급혼합물을 형성한다. 그 공급혼합물에 점토, 인산, 진흙 및 황철광 물질등과 같은 기타 물질을 첨가할 수도 있다. 그 공급혼합물을 공기와 함께 석고탈황 반응기 14내로, 공급한 다음 가열하여 줌으로서 그 공급혼합물내의 모든 황을 +4 또는 그 이하의 산화상태의 가스상 황화합물로 환원시킨다. 환원조건하에서 가열하면 석고탈황 반응기 14는 고체소결 물질과 황함유 가스를 발생시킨다.

제3도에 나타낸 또다른 실시예에서, 가스화기 10은 유동화 농후지역 30과 희석지역 32를 포함하는 유동화상 가스화기로서 나타낸다. 가수화기 10의 하부는 후루스토코니칼(frustoconical) 세그멘트이고, 유동화상의 기부는 그 내에 내재해 있다. 반응제는 그 화상내에서 혼합된다. 가스화기에 공급되는 고형 물질은 다음과 같은 방식으로 처리된다. 분쇄된 석탄은 이송기 34로 유도된 다음 호퍼 36으로 이송된다. 이송기 34는 벨트콘베어, 버켈 콘베어 등일수 있다. 체인 콘베어를 사용하는 것이 편리하다. 왜냐하면 통상적으로 체인 콘베어는 잼(jam) 현상이 일어나지 않을 뿐만 아니라 적재가 충분할 때 지연되지도 않는다.

호퍼 36은 분쇄된 석탄을 두 록크호퍼(lock hopper) 38과 40으로 인도하는 것으로 나타나 있다. 실제의 실용에서는 절대 기압 2.5 이상의 압력을 내포하는 조업시에, 가스화기에 석탄을 연속공급하는 것을 보장하기 위해 록크호퍼들을 추가로 더 제공하는 것이 좋다. 록크 호퍼들은 석탄 주위압력을 가스화기 10으로 도입하기에 적당한 레벨로 증가시키도록 동작한다.

일반적으로, 석탄충전물은 가스가 역류되는 것을 방지하도록 가스화기내의 압력을 초과하는 압력에 있다. 석탄 주위압력을 고압으로 상승시키기 위해 기타 수단이 사용될 수도 있다.

록크 호퍼들 38과 40은 한 사이클에 동작한다. 그 사이클의 일단계에서, 호퍼내의 하부발브가 폐쇄되고, 상부발배는 개발되어 석탄 충전물이 록크호퍼로 들어가도록 허락한다. 록크 호퍼가 충전될 때, 상부밸브는 폐쇄되고 가스가 그 내로 도입되어 압력을 증가시킨다. 최종단계에서 증가된 압력에 있는 충전물은 호퍼의 바닥을 통하여 탈리된다. 충전물은 수용호퍼(holding hopper) 42내로 떨어진다. 가압가스 예를들어 질소 또는 이산화탄소와 같은 불활성가스를 록크호퍼로 도입시키는 것은 충전물을 급속히 인도배출하는 동안 계속될 수 있다. 석탄이 수용호퍼 42로부터 가스화기 10으로 라인 44로 개략적으로 나타낸 바와 같은 스크류 콘베어를 통해 이송되는 것으로 나타나 있다. 석탄 도입은 분배효과를 보다 좋게 증진시키는 한편 본 방법의 조업특성을 향상시키도록 여러 지점에서 할 수 있다. 이송수단으로는 로타리 스타(star) 공급기등을 사용하는 것이 좋다.

유동화 가스는 다수지점에서 가스화기 10 내로 가끔 분사된다. 이러한 방식으로 농후한 상(dense phase)의 상(bed)내의 반응이 제어되므로 석탄의 이용성이 향상되고 또한 고품질의 생성가스가 얻어질 수 있다. 도해된 바와 같이, 실질적으로 모든(100퍼센트)스트림을 포함하는 한 스트림은 유동화상의 하부상 경계에서 라인 46을 통하여 도입된다.

그 스트림은 일차 유동화 가스로서 작용할 뿐만 아니라 가스화기 10의 하부로부터 배출되는 탄입자들을 냉각시켜준다. 희석제로서 증기를 또한 함유할 수 있는 산소 희박 가스는 라인들 48.50 및 52를 통해 도입된다. 산소희박 가스와 증기 희석가스는 가스화 반응을 지지해주며 또한 온도를 제어하는 상태에서 상을 유동화시키는 산소 함유 가스상의 또다른 희석제와 함께 협조한다. 라인 52는 농후한 상(dense bed) 30과 희석상(dillute phase) 32사이의 상계(phase boundary)에서 또는 바로위에서 산소 희박가스를 분사한다. 가스 주입구들은 주로 반접선 방향노즐들이다. 일반적으로 양호한 점화를 보장하기 위해, 유동화상은 1:2 내지 1:5의 최대 직경비에 대한 높이를 갖는다. 희석상 가스지역은 그 상으로부터 입자들을 포함한다.

가스화기 10의 바닥은 탄제거를 위한 수단을 구비하고 있다. 더 크고도 무거운 탄입자들은 불안정하므로 유동화상으로부터 낙하된다. 이 입자들은 수냉각 스크류 콘베어 54에 의해 수집되어 이송되어 가스화기 10으로부터 분리하기 위해 록크호퍼 55로 배출된다. 그 입자들은 분쇄기가 설비된 건조란 취급지역 20으로 이동되어 탄의 입도크기를 석고공급 혼합물 제저지역 22로 이송하기 쉬운 크기로 줄여준다.

천연가스 스트림은 라인 58을 통해 연교환기 56으로 인도된다. 가스화기 10으로부터의 천연가스 스트림은 열을 회수하는 열교환기 56에서의 직접 열교환에 의해 냉각된다. 냉각시키는 동안 가스들로부터 안정된 미립자는 열교환기 56으로부터 라인 60을 통해 분리된다. 미립자는 가스발생기의 바닥으로부터 탄을 처리하는 방식과 같은 방식으로 처리되거나 또는 석고공급 혼합물 제조 지역 22에서 석고와 혼합 처리되기 전에 탄정치 및 여과지역 18로 인도된다. 냉각된 가스는 열교환기 56에서 라인 72을 통하여 송출된다.

열교환기 56에 대한 열교환 매체는 증기인 것으로 나타낸다. 보일러 공급수는 라인 62을 통해 열교환기 56으로 들어간 후 예열되어 라인 66을 통하여 증기드럼 64로 통과된다. 증기드럼 64는 가스화기 10의 상부내의 방열보일러(도시안됨)와 유통된다. 방열보일러부터의 열은 직접 열교환을 위해 증기드럼 64 내의 증기에 사용될 수 있다. 라인 66을 통하여 증기드럼 64를 떠나는 열교환기 56에서 발생된 포화된 증기는 라인 68을 통하여 시스템으로 복귀되기 전에 고온으로 가열시켜주는 열교환기 56으로 복귀된다. 라인 68로부터의 증기의 일부는 라인들 48, 50 및 52를 통하여 가스 희석제로서 가스화기 10내로 도입시키기 위한 라인 70에 의해 제공되는 산소희박 가스와 혼합된다. 증기의 다른 부분은 라인 46을 통해 가스화기로 통과한다. 그 방법은 가스화 지역으로부터 방출시키기 위해 발생시키는 조건하에서 운전될 수 있다. 어떤 조건하에서, 충분히 감지할 수 있는 열을 얻을 수 있으므로, 이 열을 폐열회수 트레인내의 산소희박 가스를 예열시키도록 하거나 또는 원할 경우, 석고탈황 반응기 14로 예열시키면 좋은 것이다.

냉각된 가스가 존재하는 열교환기 56은 라인 72를 미립자들(즉, 탄)을 분리시키기 위한 사이클론 74를 통과한 다음 라인 75를 통해 탄정치 및 여과지역 18로 통과하는 것으로 보이고 있다. 가스는 라인 76을 통해 가스정제기 78을 통과한다. 생성가스내의 부분적으로 소모된 탄 덩어리는 열 회수장치 및 사이크론 내에서 분리되어 이송 스크류 콘베어에 의해 탄호퍼로서 알려진 탄 정치 및 여과지역 18로 통과될 수 있다. 열회수 장치 및 사이클론 조합은 생성가스내에 혼합된 고형물의 적어도 약 50중량%, 바람직하게는 75중량%를 제거할 수 있다. 탄 정치 및 여과지역 18로부터의 탄은 혼합을 위해 석고 공급혼합물 제조지역 22로 이송된다. 가스정제기 78은 미립자를 탈리시킨다음 가스로부터 증기를 응축시킨다. 사이클론으로부터의 가스는 벤튜리(venturi) 가스정제기 78을 통해 여과되어 잔존탄을 1입자/1000 SCF 이하의 레벨로 제거한다. 물의 필요조건을 극소화하기 위해, 정착기내의 재를 제거후 벤튜리 물을 냉각시킨다음 재순환시킨다. 보급수는 재정착기를 위해 필요하다. 젖은 찌꺼기형으로 된 탄은 정착기로부터 제거된 다음 정치 및 여과지역 18로 펌프된다.

본 발명은 고효율 가스정제기들의 사용을 허락한다. 적당한 가스정제기로는 스프레이 타워(spray tower), 벤튜리 가스정제기(예, 고효율, 고압드롭(drop)형)등이 있다. 벤튜리 또는 벤튜리형 가스정제기는 미립자 분리를 위해 추가되어야 하는 가스의 다운스트림 처리가 필요없으므로 특히 유리하다. 지금까지는 정전 침강분리 장치가 필요할 시 혼입된 미립자들을 분리시키도록 가스 정제기에 다운스트림을 사용해 왔다. 가스들은 라인 80을 통해 가스정제기로 배출된다.

가스정제기 78은 또한 천연가스 스트림으로부터 황화합물을 분리시킨 다음 분리된 황물질을 고체 황함유 물질로 전환시키기 위한 수단을 갖고 있다. 황고형물은 라인 82를 통해 석고 공급혼합물 제조지역 22로 지나가는 것으로 도시되어 있다. 석고 공급혼합물 제조지역 22 내의 물질은 처리후 공급혼합물의 비석고부분이 석고 내의 황을 +4 또는 그 이하의 산화상태의 가스상 황화합물로 환원 시킬 수 있는 정도의 충분한 환원력을 갖는 그러한 정도의 양으로 혼합된다. 공급 혼합물은 석고탈황 반응기 14로 공급되어 여기서 환원조건하에 가열되어 황함유 가스 스트림과 고체 소결 생성물을 생성시킨다.

적당한 원형이동 화격자 메카니즘 84의 일예가 제4도에 도시되어 있다. 그 메카니즘 84는 이동화격자 86상에 녹색 펠레트의 충전물을 침착시키기 위한 시설(도시안됨)을 갖고 있으므로 그 충전물을 밀봉후드내의 예비건조지역 88, 건조지역 90, 화염지역 92, 후화염지역 94 및 냉각지역 96과 같은 여러지역들을 통하여 이동화격자로부터 고체들을 배출하기 위한 시설 98로 연속적으로 이동시켜준다. 예비건조지역 88내에는 송풍기 100으로부터의 공기가 생성가스에 의한 열교환기 102와 104를 통해 가열되어 공급되므로 녹색 펠레트로부터 적어도 일부의 습기를 제거해준다. 송풍기 106은 공기를 냉각지역 96내의 화격자 86상의 뜨거운 충전물을 통해 송출시킨 다음 건조지역 90으로 송출시켜 녹색 펠레트를 완전히 건조시켜 준다. 습기찬 폐기 건조공기는 송풍기 108에 의해 예비건조 및 건조지역내에 연장되어 있는 바람상자 110으로부터 제거된다. 라인 112는 석탄가스화기(탈황후)(도시안됨)로부터 충분한 연소가스를 화염지역 92로 공급하여 충전물의 표면을 1100℃-1550℃ 범위의 온도로 가열해 준다. 송풍기 100으로부터 신선한 공기와 송풍기 114로부터 회수생성가스의 적당량을 화염 지역 92로 공급해준다. 생성가스는 화염지역 92로부터 바람상자 116을 통해 제거된 다음 소각로 118을 통과하게 된다. 여기서, 연소가스 생성물은 송풍기 100으로부터의 공기와 라인 112로부터의 연소가스와 함께 연소된다. 후화염지역 94에서는 송풍기 114로부터의 생성가스의 일부는 회수되어 충전물을 통해 상향으로 통과한 다음 하향하여 생성물을 입수하는 바람상자 116으로 내려와 충전물로부터 생성가스의 대부분을 제거시켜 준다. 소성로 118로부터의 출력 생성가스는 폐열보일러 120과 열교환기 102 및 104를 통과하게 되므로, 여기서 그 공정으로부터 나오는 열이 회수된다. 열교환기 102를 통과하여 분리된 방출가스는 종래의 황산설비 122로 통과된다. 그러한 적당한 설비는 예를들어 이산화황을 황산으로 전환시키는데 그러한 설비는 데이비 더블 흡수촉매법을 사용하는 믹구, 33807, 플로리다 레이크랜드, 데이비 맥키사로부터 입수할 수 있다.

다음 실시예들은 본 발명의 방법의 컴퓨터 시뮬레이숀을 나타낸다.

[실시예 1]

시간당 70,079ℓb의 공급속도로(시간당 3,689ℓb의 습기와 함께) 서부 켄터키의 역정탄을 세정한 다음 건조시켰다. 시간당 300ℓb의 석탄이 세정액으로 손실되었다. 세정액을 탄 정치 및 여과지역으로 공급하였다. 나머지 공기 건조된 석탄(시간당 3,673ℓb의 습기와 함께)을 시간당 69,779ℓb의 속도로 가압 유동상 가스화기에 충전시켰다. 시간당 129,609ℓb의 공급속도로 가스화기에 공기를 도입하고 또한 150psin에서 시간당 16,234ℓb의 공급속도로 증기를 도입하였다. 가스화기의 온도는 약 1000℃에서 제어되었다. 시간당 24,396ℓb의 탄을 가스화기로부터 배출시킨다음 거조탄 취급지역으로 이송시켰다. 가스화기로부터의 천연석탄가스 증기를 폐열회수 지역을 통과시켜 석탄가스를 약 250℃이하의 온도로 냉각시켰고, 또한 미세탄을 시간당 6,280ℓb의 속도로 분리시켰다. 그다음 그 석탄가스를 미립자 분리지역으로 보내서 탄찌꺼기를 시간당 698ℓb의 속도로 분리시켰다. 미세한 탄찌꺼기를 세정액으로부터 나오는 미립자와 혼합시킨다음 시간당 31,374ℓb의 공급속도로 석고공급준비 지역으로 공급시켰다. 약 100℃(예, 약 70-99℃)이하의 온도의 냉각된 천연가스 스트림을 황제거지역으로 통과시켜서, 여기서 황함유 화합물을 분리시킨 다음 고체 황함유 물질로 전환시켰다. 황고형물을 호아분리지역으로부터 분리시킨 다음 시간당 1,754ℓb의 공급속도로 공급혼합물 제조용 석고탈황반응기로 도입시켰다. 연소가능 청정가스 스트림이 시간당 178,750ℓb 이상의 속도로 생성되었다. 공급혼합물을 구형성 메카니즘 내의 석고탈황반응기에서 연속으로 제조하여 그 혼합물을 이동화격자 반응기에 충전시키기에 적당한 그 혼합물을 이동화격자 반응기에 충전시키기에 적당한 펠레트로 연속적으로 형성하였다. 구형성 메카니즘에 도입되는 공급혼합물의 구성성분은 그의 공급속도를 가스화기로부터의 탄을 시간당 31,37ℓb 회수된 황고형물을 시간당 1,757ℓb, 천연석고를 시간당 270,000ℓb의습기와 함께, 황철광을 시간당 86,800ℓb(시간당 865ℓb의 습기와 함께), 그리고 인산 점토 점액을 시간당 5,000ℓb(시간당 21,150ℓb의 습기와 함께)로 했다.

펠레트화한 공급혼합물의 표면층은 석탄가스화기로부터의 연소가능 생성가스를 시간당 17,875ℓb의 공급속도로 연료를 공급받는 회전 화격자상에서 800-1000℃의 온도로 가열되었다. 그 반응을 1200-1500℃의 온도를 유지하도록 석고탈황 반응기에 공기를 공급시켜 유지시켰다. 회전화격자는 소결된 고형물을 시간당 201,854ℓb로 생성하였고, 또한 황산제조를 위한 원료로서 사용될 수 있는 습한 이산화황 함유 가스를 시간당 872,643ℓb로 생성하였다. 이산화황을 함유하는 가스는 건조중량 베이스로 7.24몰%의 이산화탄소, 75.26몰%의 질소, 8.52몰%의 산소 그리고 98.98몰%의 이산화황을 함유했다.

[실시예 2]

본 실시예는 텍사스 갈탄을 사용하여 본 발명의 방법을 실시하였다. 텍사스 갈탄을 시간당 92,500ℓb의 공급속도로 세정한 다음 건조시켰다. 시간당 300ℓb의 갈탄이 세정액으로 손실되었다. 세정액을 탄정치 및 여과지역으로 공급했다. 나머지 건조된 텍사스 갈탄을 가압 유동상 석탄 가스화기에 시간당 92,200ℓb의 속도로 충전시켰다. 공기를 시간당 217,236ℓb의 공급속도로(시간당 5,764ℓb의 습기와 함께 유동화상 가스화기에 도입하였고, 또한 증기를 150psig에서 시간당 11,160ℓb의 공급속도로 도입하였다. 가스화기의 온도를 약 1,600℃로 조절하였다. 탄을 시간당 3,474ℓb의 속도로 가스화기로부터 배출시켰다. 그 탄을 건조탄 취급지역으로 이송시켰다. 나머지 가스화기 생성물을 폐열회수 지역으로 통과시켜 냉각시킨 다음 시간당 30,342ℓb의 속도로 미세탄을 분리시켰다. 그 미세탄을 건조 ㅌ안 취급지역으로 이송시켰다. 그 다음 천연가스 스트림을 미립자 분리지역으로 인도하여 탄찌꺼리를 시간당 3,547ℓb의 속도로(시간당 75,200ℓb의 습기와 함께) 천연가스 스트림으로부터 분리시켰다. 석탄 세정액, 미세탄 및 탄찌꺼기를 처리하여 시간당 37,363ℓb의 공급속도로(시간당 1,650ℓb의 습기와 함께)석고탈황반응기용 석고 공급혼합물 제조지역으로 인도했다.)

냉각된 천연가스 스트림을 황분리지역으로 통과시켜 황함유 화합물을 분리시킨다음 황함유 고형물로 전환시켰다. 회수된 고체황을 환분리지역으로부터 분리시킨다음 시간당 1,320ℓb의 공급속도로 석고탈황 반응기용 공급혼합물 제조지역으로 이송시켰다. 연소가능 생성가스는 시간당 283,233ℓb를 초과하는 속도로(시간당 533ℓb의 습기와 함께 생성되었다. 공급혼합물을 구형성 메카니즘내의 석고탈황 반응기에서 연속제조하여 그 혼합물을 이동화격자 반응기에 충전시키기에 적당한 펠레트로 성형하였다. 여러가지 구성성분을 구형성 메카니즘으로 도입하되, 탄을 시간당 37,363ℓb(시간당 1,650ℓb의 습기와 함께), 회수된 황고형물을 시간당 1,320ℓb, 천연속고를 시간당 268,000ℓb(시간당 41,830ℓb의 습기와 함께), 황철광을 시간당 90,000ℓb(시간당 900ℓb의 습기와 함께)그리고 점토점액을 시간당 5,000ℓb(시간당 21,150ℓb의 습기와 함께)의 공급속도로 하였다.

펠레트화한 공급혼합물을 시간당 26,560ℓb의 공급 속도로(시간당 395ℓb의 습기와 함께)연소가능 생성가스의 일부에 의한 연료공급으로서 회전화격자상에서 가열하였다. 회전화격자는 소결된 고형물을 시간당 208,353ℓb 그리고 황산 제조용 원료로서 사용될 수 있는 습한 이산화황 함유가스를 시간당 877,590ℓb(시간당 50,984ℓb의 습기와 함께)의 속도로 생성되었다. 이산화황 함유가스는 건조중량 베이스로 7.323몰%의 이산화탄소, 75.24몰%의 질소, 8.24몰%의 산소 그리고 8.94몰%의 이산화황이었다.

[실시예 3]

다음 실시예에서는 다음과 같은 화학분석치를 갖는 석탄이 사용되었다.

상기 석탄을 시간당 100,218ℓb의 공급속도로 건조지역으로 연속 충전시켰다. 건조된 석탄을 가압된 '휭클러' 반응기의 바닥으로 공급하였다. 130psig의 압력에서 시간당 11,150ℓb의 증기를 시간당 221,834ℓb의 공급속도로 공기(질소 75.03몰%, 산소 20.04몰% 그리고 아르곤 0.89몰%)와 함께 가스 화기에 도입시켰다. 그 석탄을 부분가스화 조건하에서 가열하였다. 석탄을 시간당 3,474ℓb의 공급속도로 가스화기의 바닥으로부터 분리시켰다. 탄의 구성성분은 제가 74.83중량%, 탄소가 24.95중량%, 그리고 황이 0.22중량% 이었다. 그 탄을 석고탈황 반응기용 공급혼합물 제조지역으로 인도했다. 나머지 가스화기 생성물은 1,825℉의 온도와 83psig의 압력에서 가스화기의 상부로 배출시켰다. 반응기의 상부로 나오는 생성물은 시간당 296,023.6ℓb속도의 천연가스 스트림과 그 가스내의 시간당 33,713ℓb에 상당하는 양의 고체미립자를 포함하고 있었다. 천연가스 스트림은 다음과 같은 화학분석치를 갖고 있었다.

미립자들을 함유하는 천연가스 스트림을 633℉의 배출온도에서 동작되는 열회수지역에서 냉각시켰다. 142.2MMBTU/시간의 열이 900psig의 압력에서 고압증기로서 석탄가스로부터 열회수지역으로 전달되었다. 시간당 4,575ℓb의 재와 탄을 열회수지역으로부터 분리시켰다. 열회수지역으로부터 회수된 탄을 석고탈황 반응기용 공급 혼합물 제조지역으로 인도했다. 약간의 미립자들을 여전히 함유하는 천연가스 스트림을 건조 사이클론 지역으로 인도하여 탄을 시간당 25,767ℓb의 속도로 천연가스 스트림으로부터 분리시켰다. 건조 사이클론 으로부터의 탄을 석고 탈황 반응기용 공급혼합물 제거 지역으로 인도했다. 천연가스 스트링을 탈황세정기를 통과시켜 황화물을 분리시킨 다음 시간당 1,319ℓb의 속도로 황고형물로 전환시켰다. 황고형물을 석고탈황 반응기용 공급혼합물 제조지역으로 인도했다. 연소가능 생성가스가 시간당 275,987ℓb의 속도로 생성하여 에너지원으로서 사용할 수 있었다. 세정된 연소가능 가스 스트림의 화학분석치는 다음과 같았다.

본 발명을 지금까지 특정실시예들을 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 정신과 범위로부터 벗어나지 않는 범위내에서 여러 수정 변경 가능함을 이해할 것이다.

Claims

(a) 탄소성 고형탄과 가스상 황함유 화합물을 함유 하는 천연가스 스트림을 생성하도록 부분석탄 가스화조건하의 산소희박 분위기내에서 석탄을 가열하는 단계와, (b) 연소가능 일차가스 스트림을 생성하도록 천연가스 스트림으로부터 가스상 황함유 화합물을 분리시킨 다음 그 분리된 황함유 화합물을 황함유 고형물로 전환시키는 단계와, (c) 단계(a)로 부터의 탄소성 고형탄과 단계(b)로부터의 황함유 고형물을 석고와 함께 혼합하여 공급혼합물을 형성하되, 공급혼합물의 비석고부분이 석고내의 황을 +4 또는 그 이하의 산화상태의 가스상 황화합물로 환원시키기에 충분한 환원잠재력을 갖는 그러한 비로 혼합하는 단계와, (d) 황함유 이차가스 스트림을 생성하도록 환원조건하에서 단계(c)로부터의 공급혼합물을 가열하는 단계를 포함하는 것이 특징인 에너지원으로서 사용가능한 연소가능 일차가스 스트림과 황산의 제조를 위해 원료로서 사용가능한 황함유 이차가스 공생성을 위한 석탄과 석고의 가치있는 생성물로서의 전환방법.
제1항에 있어서, 단계 (a)는 중기용적당 50% 정도의 산소를 함유하는 산소희박 분위기내에서 미립 석탄을 가열하는 단계를 포함하며, 산소희박 분위기의 산소함량과 공급속도가 700-1100℃의 온도를 유지하도록 제어되는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제2항에 있어서, 산소희박 분위기의 공급속도는 700-1000℃의 온도를 유지하도록 제어되는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제3항에 있어서, 부분석탄가스화 조건에 1.5-20기압의 압력인 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제1항에 있어서, 단계(a)의 부분석탄 가스화 조건은 40-80중량%의 카본을 함유하는 탄소성 고형탄을 생성하도록 제어되는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제1항에 있어서, 단계(c)로부터 나오는 공급 혼합물은 단계(d)를 행하기 전에 펠레트화하는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제1항에 있어서, 단계(c)는 황철관성 물질을 탄소성 고형탄, 황함유 고형물 및 석고와 혼합시키는 단계를 더 포함하는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제7항에 있어서, 황철광성 물질은 황철광, 금속철, 황원소, 산화철 또는 황화철(Ⅱ)인 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제8항에 있어서, 황철광성 물질은 황철광으로서 5~15중량%의 농도로 공급 혼합물에 첨가하는 것이 특징인 석탁과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제1항 또는 제4항 또는 제7항에 있어서, 단계(c)에서 형성되는 공급혼합물은 50-80중량%의 석고와, 공급혼합물내의 탄소농도를 3~11중량%가 되도록 충분한 양의 탄소성탄과, 5~15중량%의 황철광성 물질을 함유하는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제10항에 있어서, 단계(c)의 공급혼합물은 약 1인치 또는 그 이하의 평균직경을 갖는 펠레트로 형성하는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제1항에 있어서, 가열단계(d) 이전에 공급혼합물을 건조하는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제12항에 있어서, 뜨거운 연소가스를 생성하도록 연소가능 일차가스의 일부를 연소시킨 다음 공급혼합물에 그 뜨거운 연소가스들을 통과시켜 공급혼합물을 건조시키는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제13항에 있어서, 연소가능 일차연소 가스 스트림의 적어도 일부를 증기발생용 연료로서 사용하고, 또한 발생된 증기를 단계 (a)의 산소희박 분위기로 도입하는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제12항에 있어서, 단계 (d)에서의 공급혼합물의 가열은 단계 (a)로부터의 천연가스 스트림, 단계 (b)로부터의 연소가능 일차가스 스트림 및 그의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택한 연소가능 가스와 공기외 혼합물을 상기 공급혼합물에 통과시킴으로서 달성되며, 여기서 공기와 연소가능 가스의 유량비는 석고를 열분해하여 환원시킬 정도로 충분히 높은 온도를 유지하고, 또한 공급혼합물내의 환원조건을 유지시키도록 제어되는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제15항에 있어서, 공급혼합물을 가열하기 위해 사용되는 연소가능 가스는 단계 (b)로부터의 연소가능 일차가스 스트림이며, 또한 공기와 연소가능 일차가스 스트림의 유속은 1100℃-1500℃의 공급혼합물의 온도를 유지하도록 제어하는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제16항에 있어서, 공기와 연소가능 일차가스 스트림의 유속은 1200℃-1400℃의 온도를 유지하도록 제어하는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제1항에 있어서, 단계 (d)는 회전소성로, 유동상 반응기 또는 이동화격자 반응기내에서 행해지는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제18항에 있어서, 단계 (d)의 가열은 2~4시간 동안 회전소성로내에서 행하는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제18항에 있어서, 단계 (d)의 가열은 0.25-2시간동안 유동상 반응기내에서 행하는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제20항에 있어서, 단계 (d)의 가열은 이동화격자 반응기내에서 행하는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제21항에 있어서, 단계 (d)는 펠레트화한 공급혼합물의 충전물을 운반하는 이동화격자를 화염지역과 후화염지역을 통하여 연속하여 이동시키는 단계를 포함하여 그 충전물을 10-30분동안 후화염 지역내에 보지하는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제22항에 있어서, 상기 황함유 이차가스 스트림의 일부는 후화염지역내의 충전물을 통과하는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제1항에 있어서, 황함유 이차가스 스트림은 황산공장을 통과시키는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제1항에 있어서, 석탄은 갈탄, 아역청탄 및 역청탄인 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제25항에 있어서, 석탄은 고황함유 석탄인 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제1항 또는 7항에 있어서, 공급혼합물은 점토, 석회, 회수되는 고체소결재 또는 그의 혼합물을 함유하는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제10항에 있어서, 공급혼합물은 건조 중량 기준으로, (a) 55~75중량%이 석고, (b) 4~9중량%의 석탄, (c) 5~15중량%의 황철광성 물질, (d) 1~5중량%의 점토, 석회 또는 그의 혼합물, (e) 5~25중량%의 회수되는 고체소결재를 함유하는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제27항에 있어서, 점토, 석회 또는 그의 혼합물은 1~2중량%인 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제27항에 있어서, 회수되는 소결재는 10-20중량%인 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.
제10항에 있어서, 공급 혼합물은 건조 중량 베이스로, (a) 55~75중량%의 석고, (b) 4~9중량%의 석탄, (c) 5~15중량%의 황철광성 물질, (e) 5~25중량%의 회수되는 고체소결재를 함유하는 것이 특징인 석탄과 석고의 가치있는 생성물로의 전환방법.