国内の各種ガス化技術の運用状況

Thread Content

国内の各種ガス化技術の運用状況　著者/出典：　日付：2016年8月3日　クリック数：25
一、固定床ガス化技術の運用状況
固定床ガス化技術は我が国で1950年代に導入され、主に褐炭をガス化して合成アンモニアの原料ガスを製造するために使用されている。元雲南解放軍化肥工場は、我が国で初めて石炭粉加圧気化炉を導入した企業であり、その炉の型式は第1世代のルッチ炉である。現在、雲南解化集団は老ルーチ炉を14基保有しており、そのうち1基が石炭粉スラグ加圧ガス化炉（BGL炉）に改造され、2006年に試験運転に成功した。1980年代半ば以降、我が国において石炭粉加圧ガス化炉は大きく発展し、天脊集団、蘭州ガス工場、ハルビンガス化工場、河南義馬などの企業が同装置を導入している。これらは主に都市ガス、合成アンモニア、メタノール、ジメチルエーテル、天然ガス、石炭間接液化などの生産に利用されている。その中でも、蘭州ガス工場が導入した5基のMark-Ⅱ型ルッチ炉は都市ガスの生産を主目的としていたが、需要者の制約により現在は稼働を停止している；ハルビンガス化プラントは1980年代後半に、元**ドイツからPKM型ガス化炉5基（第3世代ルッチ炉に相当）を導入した；その他の企業の炉の型は、すべてマークⅣ型の石炭粉圧力ガス化炉である。 近年、石炭粉砕加圧ガス化装置（ルルギ炉）を導入した企業には、主に山西省の潞安、新疆ウイグル自治区の広匯、内モンゴル自治区の大唐国際克旗、新疆ウイグル自治区の伊犁慶華、国電赤峰化肥、山西省の晋煤金石、大唐国際阜新、伊犁新天、河南省の晋煤天慶などがある。その中でも、大唐克旗のガス化装置は世界で初めて操作圧力4.0MPaを実現した石炭粉砕加圧ガス化装置であり、2012年5月に原料投入による試運転に成功した；晋煤金石の粉炭加圧ガス化装置のガス化原料は晋城15号炭であり、現在すでに供給に成功しており、これにより粉炭加圧ガス化技術が晋城の無煙塊炭を単独で処理できることが証明された。 固定床ガス化プロセスに共通して存在する問題は、ガス化工程から排出される廃水量が多いことであり、この廃水中には大量のタール、アンモニア、フェノールなどの物質が含まれている。これらの物質に対しては現在も有効な処理方法がない。フェノールやアンモニアの回収、および水とガスの分離を行うことでこれらの物質を分離し、処理施設で処理する方法もあるが、処理が困難で基準値を満たした排出が難しく、廃水処理のための投資やコストも高くなる。 固定床ガス化は、大唐国際のクーチー工場や新疆広匯プロジェクトの運用において炉体の腐食という問題が発生し、内モンゴルや新疆では石炭の熱安定性が低いために所定の生産量を達成できない問題が生じました。 二、流動層ガス化技術の運用状況 流動層ガス化炉は、構造がシンプルで、運転温度が適度、操作が容易、処理能力が高く、生成されるガスにタールなどの不純物が含まれない、適用可能な石炭の種類が多い、鉱山で生産された10cm未満の砕石炭をそのまま利用できるといった利点から、一部の企業によって重視され、実用化されている。 上海焦化厂は1993年にU-gasガス化技術および設備を導入し、合計8基のガス化炉を設置した。うち6基が稼働、2基が予備となっている。各ガス化炉の設計生産能力はガス20,000m3/hであり、1995年4月に建設が完了し稼働を開始した。これは世界で初めてのU-gasを用いた工業的プラントでもあった。1995年の試験生産から1996年10月までの間に合計15,000台・時分稼働した。ガス化に使用された原料炭は中国の神府炭で、その量は合計5万トンに上る。この装置の実際の運用結果は設計目標を達成できず、また上海市が都市ガスに代わって天然ガスを使用したため、U-gasガス化炉は2002年の初頭に運転を停止しました。2005年、SES社は総能協鑫（内モンゴル）煤化工有限公司と提携し、U-gasガス化技術を採用して年間22.5万トンのメタノールおよび15万トンのジメチルエーテルを生産する計画を立てた。2008年、山東省棗莊市のエシンス新ガス有限公司に、1基稼働＋1基予備の計2基、日産煤量400tのU-gas加圧気化装置が建設され、年産10万tのメタノール製造プラントに原料となる合成ガスを供給している。河南省義馬市の第1期30万トン/年メタノールプロジェクトでは、2基稼働・1基予備の計3基の1200トン/日処理能力を持つU-gas式加圧気化炉が使用され、2012年6月に機械的な建設が完了し、12月には最初の気化炉で試運転に成功した。 国内では2009年にTRIG循環流動層ガス化技術が導入され、現在、この技術が採用されているプロジェクトは2件あります。1つは東莞中科（正宇）ガス化有限公司のIGCC改修プロジェクトで、1日あたり1700トンの石炭を処理できるTRIGガス化炉が導入されており、もう1つは博源集団のスニート省エネ・省コスト改修プロジェクトで、1日あたり1200トンの石炭を処理できるTRIGガス化炉が導入されています。現在、これら2つのプロジェクトはまだ運転を開始していません。 流動層ガス化技術は我が国において新しいタイプのガス化プロセスであり、まだ始まったばかりの段階にあり、広く普及するにはまだ長い道のりがあります。流動層ガス化技術は希薄相領域が存在するため、そのプロセスのガス化強度は高くない。また、炭素転換率は固定層および流動層ガス化炉よりも低い。 三、気流層ガス化技術の運用状況 1、水コールスラリーガス化技術の運用状況 水コールスラリーガス化技術は業界内でその安定性と信頼性で知られている。このガス化プロセスでは、石炭の灰の融点が1350℃未満であることが求められる（水冷壁式の清華炉の場合はやや緩和される）。また、石炭には良好なスラリー化特性が必要で、一般的には58％以上が求められ、これが低すぎるとガス化炉の運用コストに影響を与える。アメリカのテキサコガス化技術（現在はGEガス化技術）は、中国で約30年にわたる工業化の実績があり、180基近くのガス化炉が正常に稼働しており、工業化のレベルが高く、技術も成熟している。上海のコークス化石炭を利用した都市ガス・メタノール製造、渭河の石炭を利用した合成アンモニア・尿素製造、蒲城のクリーンエネルギープロジェクトなどは順調に稼働しており、最長で180日間連続して運転されている。 華東理工大学の多ノズル対向式石炭スラリーガス化技術は、10年間の産業化実績があり、技術は成熟しており、プロセスも先進的で、運転も安定している。最長連続運転時間は90日に達する。神華寧煤、上海焦化、安陽盈徳などのプロジェクトでは、すべてこの多ノズル対向式石炭スラリーガス化技術が採用されている。この種のガス化技術の主な欠点は、石炭の品質に高い要求があることで、ガス化炉のバーナーや耐火レンガに問題が生じやすく、頻繁に交換が必要となり、平均して1～2ヶ月ごとに停止して点検を行う必要がある。 多成分スラリーガス化も10年以上の工業化経験があり、技術は成熟しており、安定して運用されている。清華炉は他の水煤漿ガス化と比べて、産業化運転期間が短く、技術の改善が必要である。 2、乾式石炭粉ガス化技術の運用状況 乾式石炭粉加圧ガス化技術は、現在の石炭化学産業における主流であり、石炭の種類に対して比較的広い適応性を持っている。炉内投入用の石炭灰の融点T4は1400℃未満、ケイ素とアルミニウムの比率は1.6以上でなければならず（下降水急冷工程では適宜緩和可能）、操作範囲は120℃以上であること。 GSPガス化は中国で数年間の工業化の実績があり、現在、各プロジェクトは順調に稼働している。連続運転の最長記録は130日で、例えば寧夏煤業集団の年産83万トンのジメチルエーテルプロジェクトや、山西兰花煤化工有限責任会社の「晋城3052プロジェクト」などがある。 シェルの粉炭ガス化技術は中国で15年間の実用経験があり、現在世界で最も先進的なガス化技術の一つです。2000年から2009年にかけて、国内の企業들が次々と23基のシェル式ガス化装置を導入しましたが、一部の機器が輸入品であったり、運転に高度な技術が求められたりするため、その半数しか試運転や本格的な運転に移行できず、期待された性能を発揮できず、適応できない状況が生じました。国内で長年にわたりシェルの運用開始後に発生していた異常な状況を解決するため、シェルは利用企業と共に部品の国産化を加速し、技術交流や知的財産権の保護を強化し、安定した運用を実現するために不断の努力を重ねてきました。その結果、現在では安定した工業運用が実現しています。大唐多倫の石炭からのオレフィン製造プロジェクト、雲南天安の合成アンモニアプロジェクト、河南鶴壁のメタノールプロジェクト、神華の石炭からの石油製造プロジェクトなどは、1基の炉で連続して高負荷運転を120日以上行うという成果を達成し、100日間の安定稼働を実現している；シュアンホウ、リウハ、ヨンチェンなどのシェル製ガス化プラントは、合計で320日以上稼働しており、そのうち最長記録は341日です。 宇宙炉は産業化されてから8年が経過し、継続的な実践と改善を重ねることで、多くの設計・運用上の経験を蓄積してきました。技術も比較的成熟しており、運転状況も良好です。 粉炭ガス化の他のプロセスである二段炉や東方炉は、まだ1～2件のプロジェクトでしか使用されておらず、工業的な運用期間も短いため、技術面での改善と完善が求められている。寧煤炉はまだ稼働しておらず、状況を見守る必要がある。