固定床常圧製ガスの酸素消費量

固定床常圧製ガスは空気を気化剤とし、純酸素製ガスは酸素を気化剤とする。千立方メートルの粗ガスに必要な酸素量は約220であり、純酸素製ガスの場合、1基あたりの発生ガス量は13000NM3/時間に達し、COとH2の含有率は80％以上となる。一方、CO2の含有率は15％以上と高い。

数ヶ月間運転しましたが、H2は48％、CO2は28～30％、COは21％で、炉内には頻繁にスケールが発生し、酸素の単路流量は最大で1500Nm3/hでした。ガスの成分によって、蒸気の使用量が多くなっているのでしょうか？固定床純酸素炉の操作経験がある方、ご意見をいただければ幸いです。ありがとうございます。

まず、投稿者の質問についてですが、10万立方メートルの半水素ガスの場合、2階で述べられているように酸素消費量に関しては、常圧固定層式が確かにすべての炉型の中で最も低くなります。有効ガス（CO+H2）を80％として計算すると、必要な純酸素量は約17600Nm3/hとなり、これに対応するためには2万規模の深冷空気分離装置が必要になります。空気を使用する場合は、83800Nm3/hの空気となります。常圧固定床が我が国でこれほど広く、長期にわたって使用されている重要な理由の一つは、消費コストが低いことです。なぜなら、気化剤としての酸素は無料であり、蒸気も自給自足できるからです。つまり、気化剤は基本的に無料と言えます。純酸素の連続固定層に変更しても圧力が常圧のままなら、あまり将来性はないでしょう。常圧間欠式固定床のエネルギー消費量は非常に大きく、その中で最も大きな割合を占めるのがガスの圧縮に必要なエネルギーです。もし常圧純酸素式連続固定床に変更すれば、気化の効率は向上し、必要な気化炉の台数も減り、ガスタンクも不要になります。しかし、システム全体の複雑なプロセス自体には変わりがなく、同じ量のガスを圧縮するために必要なエネルギーも変わりません。さらに悪いことに、今では気化剤として使う酸素にもコストがかかるようになり、酸素のコストは1立方メートルあたり45セントとなっています。晋煤傘下の企業が間欠式気化炉を純酸素式連続固定床に変更しようとした試みはすべて失敗に終わり、新しく設置された酸素製造装置はそのまま使われずに放置されています。固定床の打開策はやはり加圧にある。 3階の問題についてもう少し話しましょう。常圧固定床では有効ガス成分はそれほど顕著ではないが、このCO2濃度はやや高めである。有効なガス成分が少なく、CO2の含有量が高い上、炉内には頻繁にスケールができます。私が最初に思いついたのは、水素と酸素の比率が低く、蒸気量が不足しているということです。現在の水素と酸素の比率がどれくらいかわかりませんが、もし1未満なら本当に低すぎます。水素と酸素の比率を上げてみてはいかがでしょうか。もしガスと酸素の比率が大きい場合は、層の高さや高径比の問題も考慮する必要があります。もちろん、傷がつきやすいのは酸素比が低いという理由だけではなく、原料炭が粘結性の高い炭であること、炉床の送風に問題があること、局部的な過熱が発生することなども原因です。

運営者さん、ありがとうございます！~私たちも計算してみると、あまり明確ではありません。。