化学ループガス化による高純度でH2豊富な合成ガスの生成：石炭とメタンのコフィードを用いた同時移動床還元器の設計

本研究では、化学ループの概念を用いた石炭ガス化装置の新しい設計を紹介し、石炭とメタンをコフィードとして使用した高純度でH2豊富な合成ガスの生成を目指しています。この研究では、石炭熱分解で生成される重炭化水素をひび割れさせる能力を持ち、生成物の合成ガスの純度を調整可能な鉄–チタン複合金属酸化物（ITCMO）を酸素担体として使用しています。同時移動床は固体と気体の反応物の逆混合を回避し、両相が相互作用して反応器のガス出口で熱力学的平衡条件を達成します。本論文は、ITCMO酸素担体を用いた同時移動床還元器の実証に焦点を当てています。感度分析を実施し、ASPEN Plusモデリングを用いてPowder River Basinの石炭を変換する最適な操作条件を特定しました。タール分解能力はガスクロマトグラフィー–質量分析法により確認されています。ベンチスケールの移動床還元器は、炭素種のほぼ全転換を達成する能力を実証しました。メタンのコフィードは、H2/CO比が2以上の高純度合成ガスを生成でき、これは下流の化学合成に適しています。還元器出口で得られたガスと固体の成分は、ASPEN Plusモデルの予測と一致しています。結果は、上部移動床でのチャーガス化の程度が高い石炭転換を達成するための重要な要素であることを示しています。結果はさらに、石炭中の硫黄の大部分が合成ガス製品と共に排出される気体相に変換され、残りは灰に保持されることを示しています。