CN1092228C

CN1092228C - 煤气净化装置

Info

Publication number: CN1092228C
Application number: CN98116497A
Authority: CN
Inventors: 多谷淳; 洲崎诚; 香川晴治; 世良俊邦; 冲野进; 本城新太郎
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1998-08-28
Publication date: 2002-10-09
Anticipated expiration: 2018-08-28
Also published as: JPH1180760A; CN1221778A; JP4227676B2

Abstract

公开了一种煤气净化装置，该装置具有：用于使合成煤气与吸收液进行气液接触，从而至少将合成煤气中所含的硫化氢吸收除去的脱硫塔21；用于使合成煤气在导入脱硫塔21之前与洗涤液进行气液接触而实施洗涤的洗涤塔7；设置在该洗涤塔7的上游，用于使合成煤气中的硫化羰转化成硫化氢的转化器5。

Description

煤气净化装置

本发明涉及一种用于煤的气化工艺等合成煤气的湿式净化装置，特别是涉及一种能够容易地对煤气中的含硫化合物和其他杂质进行除去处理，同时，用于该除去处理而对所说合成煤气进行冷却和再加热所需的热交换器的体积显著地减小的煤气生成装置。

近年来，由于石油资源的枯竭和石油价格的高涨，对燃料多样化的呼声日高，目前正在开发煤和重油的利用技术，其中，使煤或重油气化并将其作为发电燃料或合成原料使用的技术正在受到重视。另外，与使用煤或石油的过去的火力发电相比，使用由煤气化所获的煤气进行发电具有效率高、能够有效地利用有限资源的优点，因此受到人们的重视。

然而，在这种由煤气化所获的合成煤气中含有数100～数1000ppm的硫化合物(主要是硫化氢)。为了防止这种由煤气化所获煤气产生的公害，或者为了防止它对下游设备(例如燃气轮机等)的腐蚀，必须将这些含硫化合物除去。作为除硫方法，已知的例如特开平7-48584号公报所记载的，将煤气与吸收液进行气液接触的湿式煤气净化技术。

另外，在煤气化而生成的煤气中所含的硫化合物，除了H₂S(硫化氢)之外，还含有100ppm左右的COS(硫化羰)，它不能用吸收液除去。

因此，为了在湿式的煤气净化过程中除去COS，必须在使吸收液与煤气进行气液接触的脱硫塔的上游，予先使COS通过水解反应而转化成H₂S。过去，作为用于这种转化的催化剂，已知的例如有特公昭63-11053号公报和特开平1-223197号公报中所示的，在氧化钛的基础上加入Li或Na等添加剂而成的催化剂。

可是，在上述现有技术的煤气净化技术中没有专门考虑在合成煤气中所含的含氯化合物(HCl)和含氮化合物(NH₃)等有害杂质，因此人们希望对这些技术加以改进。

也就是说，通常在由煤的气化工艺等获得的含成煤气中含有例如100～1500ppm左右的NH₃、100ppm左右的HCl，为了进一步地净化，必须将这些杂质除去。

另外，在这些杂质中，作为含氯化合物的HCl，它本身是一种强酸，即使对不锈钢材料也有腐蚀性，从保护设备材料的观点考虑，必须尽可能在上游侧将其除去，另外，当合成煤气在燃气轮机等设备中燃烧时，含氯化合物以包含在烟气中的形式排放到大气中，因此，为了减少含氯化合物的排放量，也必须将其除去。

另外，作为含氮化合物的氨，在通常使用由胺化合物组成的吸收液(碱性)的脱硫塔中进行气液接触处理时几乎不能将其除去，因此在燃气轮机等设备中燃烧时就变成了有害的氮氧化物。这种氮氧化物通常在设置于燃气轮机等设备下游侧的脱硝装置中除去，这就产生了增大装置负荷的问题。

因此，本申请人曾提出一种用于清除上述杂质的技术，该技术是通过在脱硫塔的上游侧使合成煤气(在下文中有时将合成煤气简称为煤气)与洗涤液进行气液接触来洗涤煤气，从而除去上述杂质。然而在此情况下仍然存在用于进行上述洗涤工序的洗涤塔和用于进行上述COS转化的COS转化器的位置关系的问题，以及为了有效利用合成煤气中的热量的热交换器等设备结构的问题。

也就是说，根据发明者们的知识可知，以HCl为代表的，在煤气中的含卤化合物等杂质，对于用来使COS转化成H₂S的常用催化剂的活性是有害的，因此，为了避免这种活性降低，优选是将上述洗涤塔设置在COS转化器的上游，以便预先将上述杂质洗涤除去。

然而，COS转化器的性能(转化率)有随着温度的降低而降低的倾向，在此情况下，为了使转化器的性能达到实用的水平，必须对由于在洗涤塔中与洗涤液接触而变冷了的气体进行再加热，使其最低达到150℃左右。另外，为了确保脱硫塔的性能，优选是使从COS转化器排出并进入脱硫塔中的气体温度降低到40℃左右。

进而，为了使得被送入燃气轮机等设备中的经处理后的气体维持高温状态以便实现高的热效率，必须从导入洗涤塔之前的高温气体中回收热量并用来加热从脱硫塔中排出的经处理后的气体。

因此，当洗涤塔配置在COS转化器的上游的情况下，设备构成就变得象例如图7所示那样复杂的构成，因此导至设备的大型化和高成本化，从而成为实用上的大问题，

另外，在图7所示的装置中，符号Q1表示净化处理前的合成煤气，这种合成煤气来自煤气化炉(图中省略)并在蒸气加热器(图中省略)中被回收热量之后，经过多孔过滤器等(图中省略)除尘而形成，其温度在420℃左右。

于是，该合成煤气Q1首先被导入热交换器101中，这时该合成煤气Q1的热被用来加热处理后的煤气Q4，从而使合成煤气Q1的温度相反地降低至177℃左右。

接着，合成煤气Q1被导入洗涤塔102中，通过与洗涤液接触而使其中的氯化氢和氨等杂质被吸收除去，同时使合成煤气本身被冷却，从而使该合成煤气的温度降低至露点温度(40℃左右)，将此气体称为煤气Q2。

接着，从洗涤塔102排出的煤气Q2被导入热交换器103中，它被下述的煤气Q3的热加热至120℃左右，接着被导入后面的加热器104中，在此处被进一步加热至150℃左右。

接着，煤气Q2从加热器104中排出，向其中加入蒸气QW以补充由于在上流冷凝而损失的水分，然后煤气Q2被导入一个填充有上述催化剂的COS转化器105中以使其中所含的COS转化成H₂S，这时它就变成了几乎不含COS的煤气Q3。

接着，从COS转化器105排出的煤气Q3在上述的热交换器103中被逆流地冷却，使其从150℃左右变成72℃左右，进而在冷却器106中与工业用水进行热交换而被冷却，结果变成40℃左右，然后被导入脱硫塔107中。

接着在脱硫塔107中与含有胺类吸收剂的吸收液进行气液接触，从而除去煤气Q3中的H₂S，最终作为几乎不含硫或其他杂质的清洁煤气Q4(温度为42℃左右)排出。

接着，从脱硫塔107排出的煤气Q4被上述的热交换器101加热，使其温度提高至300℃左右，最后作为清洁的而且经过高温净化处理后的煤气化煤气Q5被送往复合发电系统的燃气轮机等设备中。

于是，按照如图7所示的构成，两个热交换器101、103的传热面积分别需要2262m²和2898m²，另外，加热器104和冷却器106的传热面积分别需要754m²和715m²，从而使这些热交换器的总传热面积达到6629m²。

另外，在加热器104中需要用于加热的热能，同时，需要水蒸气Qw和冷却器106的冷却剂，这样，随着装置的大型化，使得设备的成本和运行费用都非常高。

而且，这样不仅使装置结构大型化和高成本化。而且在COS转化器中的煤气温度，如上所述只能达到150℃，因此COS的转化效率无法提高。

因此本发明的目的是提供一种能以小型的设备结构和低的成本来实现对煤气中的含硫化合物进行更完全的吸收，并对含氯化合物和含氮化合物等杂质进行除去处理的煤气净化装置。

为了达到上述目的，本发明的煤气净化装置是一种用于使由煤或重油的气化而获得的合成煤气净化的煤气净化装置，该装置具有：

用于使上述的合成煤气与吸收液进行气液接触，从而至少将上述合成煤气中所含的硫化氢吸收除去的脱硫塔，

用于使上述的合成煤气在导入上述的脱硫塔之前与洗涤液进行气液接触而实施洗涤的洗涤塔，

设置在所说洗涤塔的上游，用于使上述合成煤气中的硫化羰转化成硫化氢的转化器。

另外，本发明的煤气净化装置，作为填充在上述转化器中，用于促进上述的硫化羰转化成硫化氢的反应的催化剂，优选使用由氧化钛构成的，其中不含有与上述合成煤气中的杂质具有强亲合力的添加剂的催化剂。

另外，本发明的煤气净化装置，其构成是，用于加热在上述脱硫塔中处理后的合成煤气所需的热，是从上述转化器下游侧的合成煤气中回收而不是从上述转化器上游侧的合成煤气中回收。

另外，上述的煤气净化装置，其构成是，用于加热在上述脱硫塔中处理后的合成煤气所需的热量是从上述转化器的下游和上游两侧的合成煤气中回收。

图1示出本发明实例1的净化装置主要部分的前处理部的构成。

图2示出在同一净化装置中的脱硫部和石膏回收部的构成。

图3示出本发明实例2的净化装置主要部分的前处理部的构成。

图4示出本发明实例3的净化装置主要部分的前处理部的构成。

图5示出本发明各实例的主要部分的构成。

图6是表示在以温度条件作为参数时的COS转化率数据的曲线图。

图7示出将COS转化器配置在洗涤塔下游的净化装置的主要部分的构成。

下面根据附图来解释本发明的实施方案。

实例1

首先解释实例1。图1示出了本实例的煤气净化装置中的主要部分的前处理部的构成；图2示出了在同一装置中的脱硫部和石膏回收部的构成。

首先解释前处理部的构成及其基本功能。如图1所示，在煤气化炉1中，例如以空气作为气化剂将煤气化，产生以一氧化碳和氢为主成分的合成煤气A。

作为这种以煤为原料，以空气为气化剂而生成的合成煤气A，通常含有1000～1500ppm左右的H₂S(含硫化合物)和100ppm左右的COS(含硫化合物)，另外还含有100～1500ppm左右的NH₃(含氮化合物)和100ppm左右的HCl(含氯化合物)。

另外，合成煤气A紧接在炉出口处的温度通常为1000℃～1300℃，但是由于通常使用设置在合成炉出口侧的蒸气加热器(图中省略)来回收其中的热，从而将其冷却至例如420℃左右，其压力为例如26大气压左右。

该合成煤气A顺次地被导入旋风分离器2和多孔过滤器3，从而分别地分离除去其中较大粒径的粉尘和细微的粉尘。

在多孔过滤器3的下游设置一个转化器5，其中装有用于使COS转化成H₂S的催化剂，合成煤气Al中的COS在此处几乎全部转化成H₂S。

另外，在此情况下，作为转化器5的催化剂，可以使用由氧化钛单质形成的催化剂，但优选使用那些至少是其中不含有在特公昭63-11053号公报中记载的添加剂(Li、Na、K、Cs、Mg、Ca、Ba、Zn、Cd、Sn、Pb)的催化剂。

其理由如下，根据发明者们的研究发现，在使用不含上述添加剂的催化剂的情况下，即使在煤气中存在卤化物等杂质，也不会损害催化剂的活性。另外还可以认为，上述那些添加剂与卤化物等杂质的亲合力强，因此，当这些杂质存在于煤气中时反而使催化剂的能力降低。例如，催化剂中的碱金属氢氧化物(例如KOH)能与氯化氢化应而变成卤化物(例如KCl)，因此改变了作为催化剂的化学性质，从而降低了其催化能力。

另外，在该转化器5的下游，设置有热交换器6，其构成是利用来自转化器5的煤气A2中的热来加热净化后的煤气A4。另外，煤气A2就逆流地被热交换器6夺去热量，在此情况下被冷却至177℃左右。

然后，在热交换器6的下游设置有洗涤塔7，以便在将煤气A2导入下述的脱硫塔21之前使其先与洗涤液B进行气液接触。

洗涤塔7是一种称为填充式的气液接触塔的情况下，贮存于塔底部以水为主成分的洗涤液B被循环泵8往上抽吸，然后通过塔上部的喷雾管9喷出，它一边与煤气A2进行气液接触，一边经由填充材料10向下流动，再次返回塔底部，从而构成了循环。

另外，当洗涤塔7是一种称为逆流式洗涤塔的情况下，由塔下部导入的煤气A2逆着向下流动的洗涤液B而在塔内上升，在除去HCl或NH₃等之后，作为洗涤后的煤气A3从塔顶部排出。

也就是说，在洗涤塔7中，作为被导入脱硫塔21之前的合成煤气A2与一种以水为主成分的洗涤液B进行气液接触，因此，在煤气A2中所含的溶解度大的NH₃或HCl，即使在没有专门对洗涤液B进行pH调节的情况下也有相当量被吸收到洗涤液B中，并最终作为排水C被排出到系统外。因此，最终获得的煤气A5，其中有相当量的NH₃和HCl随同H₂S一起被除去，从而变成一种前所未有的清洁产品。

另外，在煤气A2中通常所含的NH₃量较HCl还多，因此，如果不调节其pH值，则洗涤液B也显示碱性。当洗涤液B成为碱性时，仅仅降低了它对NH₃的吸收性能，而在煤气A2中所含的弱酸性的H₂S也有相当量被吸收到洗涤液B中，结果被包含在排水C中。由于排放规则对含硫化合物有严格的限制，要达到无害化处理是困难的，因此在该情况下，对排水C的排水处理就成为一个规模庞大和高费用的问题。

为了解决上述问题，本实例是通过向洗涤塔7的洗涤液B中适宜地供入硫酸等的酸E来调节其pH值，例如将洗涤液B的pH值保持在弱酸性以下。这样就能抑制在排水C中所含的H₂S的量，从而避免了麻烦的排水处理。另外，即使在该情况下，由于HCl是强酸，因此可以被弱酸性范围的洗涤液充分吸收。

但是，为了更完全地吸收除去NH₃，优选是将pH值大大降低，例如降低至强酸范围，但在此情况下就降低了对HCl的吸收性能，所以，为了更完全地除去HCl和NH₃两者，优选是按二塔式的构成，也就是同时设置一个主要用于吸收NH₃的洗涤塔和一个主要用于吸收HCl的洗涤塔。

另外，煤气A3由于在与洗涤液B接触时被冷却，因此即使不设置专门的冷却器也能使其具有适宜于导入脱硫塔21的温度(40℃左右)。

另外，洗涤液B的一部分通过循环泵8出口侧的支管被抽出并作为排水C排出到体系外。另外，可以在洗涤液B循环途径中的任一个位置适量地供入补给水D，以便弥补作为排水C或包含在煤气中而造成夹带损失的水分。另外，在洗涤塔7的塔上部设置有用于分离除去煤气中雾滴的雾滴清除器11，从而可以把从下游侧流出的所谓夹带雾滴量抑制到很低的程度。

下面根据图2解释脱硫部的构成及其工作状态。脱硫部主要由脱硫塔21和再生塔22构成。

脱硫塔21是一个与上述洗涤塔7同样的气液接触塔，贮存在再生塔22的塔底部的硫化氢吸收液F被循环泵23抽吸向上，在吸收液热交换器24中被冷却后，通过塔上部的喷雾管25喷出，一边与煤气A3进行气液接触，一边经由填充材料26向下流动。

另外，通过与吸收液F的气液接触而被除去了H₂S的煤气A4(温度为42℃左右)在被雾滴清除器21除去夹带的雾滴后就从该脱硫塔21的塔顶部排出，然后被图1中的热交换器6加热，成为净化处理后的煤气A5。

另外，这时煤气A5的压力变成25.5大气压左右，其温度变成300℃左右，而其硫含量(H₂S和COS的浓度)降低到10ppm以下。

另一方面，对于再生塔22来说，贮存在脱硫塔21塔底部的吸收液F被循环泵28抽吸向上，在吸收液热交换器24中被加热后，通过塔上部的喷雾管29喷出，一边与沿着塔内上升的吸收液F的蒸气和吸收成分(废气)接触，一边经由填充材料30向下流动。

该再生塔22塔底部的吸收液F在再沸器31中被水蒸气G加热，因此使得作为吸收成分的H₂S在该再生塔22中挥发到气体一侧。然后这种含有H₂S的废气H在雾滴清除器32中被除去雾滴之后，经由设置在再生塔22顶部的回流部，作为含有更高浓度H₂S的废气H1(主成分为CO₂)被送往下述的石膏回收部。

另外，在设置于再生塔22顶部的回流部中，由废气H被冷却器33冷却而生成并贮存于贮存罐34中的废气H的冷凝液I，通过泵35的抽送而由喷雾管36喷出，这样就使得废气H中的蒸气较多地液化，并使得液体中作为吸收成分的H₂S较多地挥发，从而获得一种含有体积百分数例如为20％左右的高浓度H₂S的废气H1。

下面解释石膏回收部的构成及其工作状态。本实例的石膏回收部由燃烧炉41和湿式石灰石膏法的脱硫装置组合而成，燃烧炉41的作用是将废气H1中所含的能与空气J反应的H₂S燃烧掉，废气H1在该燃烧炉41中燃烧后变成燃烧废气H2，而脱硫装置的作用是从燃烧废气H2中吸收除去SO₂(亚硫酸气)等硫氧化物并将该废气作为无害的废气H3排放。

脱硫装置具有反应器42、空气供给装置(图中省略)和离心机之类的固液分离装置44，反应器42的作用是使含有高浓度由H₂S燃烧而生成的SO₂的燃烧废气H2与供入该反应器内部并与含有钙化合物的浆料K进行气液接触，然后将该废气排出；空气供给装置的作用是把氧化用的空气L作为许多微小的气泡吹喷入该反应器42内的浆料中；固液分离装置44的作用是对从反应器42中抽出的浆料M(石膏浆料)进行固液分离。

另外，在图2中以符号46表示的是冷却器，其作用是将燃烧废气H2冷却至适合于吸收其中的SO₂等物质的温度。另外，在固液分离装置44中通过固液分离而生成的分离水M3，作为构成反应器42内浆液的水分直接返回在此情况下的反应器42内。

此处，反应器42可以由一种所谓浆料循环式的吸收塔构成，具体地说，例如在塔底部具有一个用于让氧化用空气L吹入其中的浆料槽，在燃烧气H2流通的塔上部具有用于喷射浆料槽内的浆料，形式为填充式、喷雾式或液柱式等的气液接触部。或者，该反应器42也可以是一种所谓鼓泡式的装置，氧化用的空气L和燃烧废气H2二者同时吹入槽内的浆料中，SO₂等的吸收和氧化全部在浆料槽中进行。

总之，在反应器42中进行例如按以下反应式(1)至(3)所示的反应，主要是吸收SO₂和生成二水石膏。

(1)

(2)

(3)

另外，供给到反应器42中的浆料K，例如可以由石灰石(CaCO₃)等含钙化合物在浆料槽(图中省略)中与工业用水等搅拌混合而成。当然，所说的含钙化合物也可以微细化的固形状态直接地供入反应器42中进行反应。另外还设置有石膏加热装置45(石膏加热工序)，由固液分离装置44获得的固体物质M1(二水石膏的石膏滤饼)在其中被加热至120℃～150℃，获得半水石膏M2。

另外，含钙化合物的供给量基本上可以根据应该吸收的亚硫酸气的量来决定。在实际的运行中，例如可以通过检测反应器42内浆料的pH值或未反应的石灰石浓度等来对该供给量进行微调整，以便将该pH值保持为最适于吸收反应等的数值。

另外，氧化用空气L优选是通过例如检测反应器42内浆料的氧化还原电位等，按必要的最小限量供给。

采用按照以上构成的煤气净化装置，将COS转化器5与设置在洗涤塔7的上游侧(高温侧)，由洗涤塔7排出的煤气A3就能按它当时的温度直接地导入脱硫塔21中，因此，相当于图7中所示的热交换器103、加热器104和冷却器106的设备全部都可以不要，在加热器104中所必需的热能和冷却器106中所必需的冷却剂也可以不要。

也就是说，如果把本实例中的主要部分构成按照与图7同样的图表示，则变成如图5(a)所示那样构成的装置，这时，作为热机，只需设置热交换器6就可以极简单的设备进行运转，因此运行费用低。在此情况下，在热交换器6中的气体入口和出口的温度条件与图7所示的热交换器101相同，热交换器6的传热面积也可以是2262m²，因此在本实例的情况下，热机的总传热面积为2262m²，这一面积要比图7构成的总传热面积小得多。

另外，与图7中导入COS转化器105的煤气Q2相比，在本实例中导入COS转化器5的煤气A1含有较多的水分，因此不必专门供给如图7中所示的蒸气QW。

因此，按照本实例，可以使装置明显地小型化，而且运行费用也显著地降低。

而且，洗涤塔和脱硫塔的运行条件没有变化，因此，作为净化装置的性能(含硫化合物和其他杂质的除去率)与图7所示构成等同或更高。

特别是在COS转化器5中的气体温度很高，达到420℃左右，因此使得COS的转化率很高，其结果是COS的除去率显著地高于按图7所示构成获得的除去率。

例如，在使用上述的氧化钛单质作为COS转化器5的催化剂的情况下，关于COS的转化率与温度条件的关系，获得如图6中的曲线图的实线和黑圆点所示的实验结果，在420℃的情况下获得了高达95％左右的很高的转化率。

另外，在例如特公昭63-11053号公报中所公开的一般COS转化器的情况下，获得了在图6中以三角形符号所示的实验结果，特别是随着温度的降低，其性能显著地降低。因此，从COS转化率提高的观点考虑，不管使用哪一种催化剂，COS转化器5的温度条件都可获得很高的转化率，可以看出，本实例的构成是有效的。

另外，虽然图6中的曲线示出的是在煤气中不存在对COS转化催化剂活性有害的卤化物等杂质时的数据，但是如上所述，例如在使用氧化钛单质的情况下(图6中的实线和黑圆点)，即使存在这样的杂质也能维持其性能。实例2

下面解释实例2。图3示出本实例煤气净化装置主要的前处理部的构成。另外，也按图7那样示出本实例的主要部分构成，其情况可见图5(b)。另外，对于与实例1相同的要素标上同样的符号，省略重复的说明。

本实例是在实例1的构成的基础上，在COS转化器5的上游侧(多孔过滤器的下游侧)设置一个热交换器4，以便从COS转化器5下游侧和上游侧的煤气中回收热量并用该热量来加热在脱硫塔21中处理后的煤气A4。

也就是说，热交换器4利用从多孔过滤器3导出的煤气A1的热来加热净化处理后的煤气A4，而热交换器6利用COS转化器5下游侧煤气A2的热来同样地加热煤气A4，因此，将热交换器4与热交换器6组合起来，最终可以将煤气A4加热到适合送入上述煤气轮机等设备中的温度(约300℃)。

在此情况下，煤气A1在该热交换器4中被夺走热量，从而使其冷却到例如250℃左右，因此COS转化器5的温度条件也降低至250℃左右。然而，按照图7的构成，COS转化器5的温度条件为150℃左右，而且为了实现该温度条件还需另外设置加热器等，因此，与图7的构成相比，本实例仍能达到装置的小型化和运行费用的降低，同时能够提高COS的转化率。

另外，在此情况下，热交换器4出口的煤气温度达到250℃左右的高温，因此可以抑制由于氨与氯化氢反应而产生的氯化铵的固体粒子，从而可以确实地防止固体粒子粘附到COS转化器5的催化剂上。

另外，在此情况下，例如在使用由上述氧化钛单质构成的催化剂作为COS转化催化剂的情况下，由图6可知，可以达到90％左右的高转化率。

另外在此情况下，作为热交换器4所需的传热面积为1626m²，作为热交换器6所需的传热面积为636m²，热机的总传热面积仍然为2262m²，因此比图7构成的总传热面积要小得多。

实例3

下面解释实例3。图4示出了本实例的煤气净化装置中主要的前处理部的构成。另外也按图7那样示出本实例的主要构成，其情况可见图5(c)。另外，对于与实例1和实例2相同的要素标上同样的符号，省略重复的说明。

本实例删去了COS转化器5下游侧的热交换器6，在COS转化器5上游侧设置热交换器4，仅仅从COS转化器5上游侧的煤气中回收热量并用该热量来加热在脱硫塔21中处理后的煤气A4。

也就是说，在此情况下的热交换器4利用从多孔过滤器3导出的煤气A1的热来加热净化处理后的煤气A4，借此将煤气A4加热到适合送入上述燃气轮机等设备中的温度(约300℃)。

另外，在此情况下，煤气A1在该热交换器4中被夺走热量，从而使其冷却到177℃左右，因此COS转化器5的温度条件也降低至177℃左右。然而，按照图7的构成，COS转化器5的温度条件为150℃左右，而且为了实现该温度条件还需另外设置加热器等，因此，与图7的构成相比，本实例仍能达到装置的小型化和运行费用的降低，同时能够提高COS的转化率。

另外，在此情况下，例如在使用由上述氧化钛单质构成的催化剂作为COS转化催化剂的情况下，由图6可知，可以实现85％左右的高转化率。

另外在此情况下，作为热交换器4所需的传热面积为2262m²，热机的总传热面积仍然为2262m²，因此比图7构成的总传热面积要小得多。

另外，本实例在由于氨与氯化氢的反应而生成的氯化铵的固体粒子量较少的情况下特别有效，但是，即使在氯化铵的固体粒子生成量较多的情况下，只要将COS转化器5的催化剂成型为例如蜂窝状，形成一种难以被固体粒子粘附堵塞的结构，这样就可以对付固体粒子的粘附问题。

另外，本发明不只限于上述实例的方案，它可以有各种方案。例如，可以根据需要设置一个用于冷却洗涤塔的洗涤液的冷却器，以便使煤气的温度明显地降低，同时可在洗涤塔的下游侧设置一个象多孔过滤器等的除尘装置，以便利用该除尘装置除去由于合成煤气被冷却而产生的氯化铵烟雾(超微固体粒子)。

另外，要通过洗涤塔中的气液接触或脱硫塔中的吸收处理来除去氯化铵的烟雾是困难的，一旦氯化铵以烟雾状通过，不但会引起燃气轮机的材料腐蚀问题，而且它通过燃烧而热分解，作为有害物质(含氮化合物或含氯化合物等)排放到大气中，因此，氯化氢和氨等杂质同样地优选在上游侧将其除去。

另外，本发明当然也可以不采用石灰石膏法进行脱硫处理(从除去的硫化氢中回收石膏的方案)，而是采用从被脱硫塔吸收的含硫成分(硫化氢)中回收硫单质的方案。

本发明的煤气净化装置具有洗涤塔和转化器，洗涤塔的作用是在合成煤气导入胶硫塔之前，通过使其与洗涤液进行气液接触来将其洗涤，转化器的作用是在上述洗涤塔的上游将合成煤气中的硫化羰转变成硫化氢。

因此，最终获得的煤气中，由于与含有硫化羰和硫化氢的含硫化合物一起，有相当量的含氯化合物等杂质也被吸收除去，因此成为一种过去不能达到的清洁煤气，从而解决了含硫化合物和含氯化合物等杂质残留在煤气中的问题。

而且，在本发明中将硫化羰的转化器设置在洗涤塔的上游侧(高温侧)，因此，与设置在洗涤塔下游侧的情况相比，从洗涤塔排出的煤气可以按其当时的温度直接导入脱硫塔，这样，相当于图7中所示的热交换器103、加热器104和冷却器106的设备全部都可以不要，在加热器104中所必需的热能和冷却器106中的冷却剂(工业用水等)也可以不要。

也就是说，如果把本实例中的主要部分构成按照与图7同样的图表示，则变成例如象图5(a)、(b)、(c)所示构成的装置，这时，作为热机，只需设置热交换器6或热交换器4就能以极简单的设备运行，并且运行费用低。在此情况下，假定洗涤塔或脱硫塔的煤气入口和出口的温度条件与图7所示的情况相同，那么热交换器的总传热面积在每一种情况下皆为2262m²，这一面积要比图7构成中的面积(总传热面积为6629m²)小得多。

另外，与图7中导入到COS转化器105中的煤气Q2相比，导入到本发明COS转化器中的煤气A1含有较多的水分，因此不需要专门供给如图7所示的蒸气QW。

因此，按照本发明，所用装置可以变得很小，运行费用可以显著降低。

而且，由于洗涤塔和脱硫塔的运行条件都没有变化，因此作为净化装置的性能(含硫化合物或其他杂质的除去率)与图7所示构成等同或更高。

特别是当用于加热经脱硫塔处理后的合成煤气所需的热量是从COS转化器下游侧的合成煤气中回收而不是从COS转化器上游侧的合成煤气中回收(如图5(a)所示方案的情况)的情况下，在COS转化器中的煤气温度就是处理前的煤气温度，例如高达420℃左右，因此使得COS的转化率很高，其结果使得COS的除去率显著地高于图7所示构成获得的除去率。另外，在此情况下，由于导入COS转化器中的煤气的温度达到420℃左右的高温，因此可以抑制由于氨与氯化氢反应所生成的氯化铵变成固体粒子，从而可以确实地防止固体粒子粘附到COS转化器中的催化剂上。

另外，当用于加热经脱硫塔处理后的合成煤气所需的热量是同时从COS转化器的下游侧和上游侧的合成煤气中回收的情况下(如图5(b)所示方案的情况)，在COS转化器中的煤气温度虽然比处理前的煤气温度稍有降低，但是仍高达250℃左右，因此COS的转化率仍十分高，其结果使得COS的除去率仍显著地高于图7所示构成获得的除去率。另外，在此情况下，由于导入COS转化器中的煤气的温度达到250℃左右的高温，因此可以抑制由于氨与氯化氢反应所生成的氯化铵变成固体粒子，从而可以确实地防止固体粒子粘附到COS转化器中的催化剂上。

另外，在该煤气净化装置中，作为COS转化器的催化剂，可以使用由氧化钛构成的，其中不含对合成煤气中的杂质具有强亲合力的添加剂的催化剂。

因此解决了上述催化剂的活性被合成煤气中的杂质损害的问题，按照本发明，即使是将COS转化器配置在用于除去上述杂质的洗涤塔之前，也能在长时间内高效率地发挥催化剂的功能，因此进一步提高了实用性。

Claims

1.用于净化由煤或重油的气化而获得的合成煤气的煤气净化装置，该装置具有：

2.权利要求1所述的煤气净化装置，其中，作为填充在上述转化器中，用于促进上述的硫化羰转化成硫化氢的反应的催化剂，使用一种由氧化钛构成的，其中不含有与上述合成煤气中的杂质具有强亲合力的添加剂的催化剂。

3.如权利要求1或2所述的煤气净化装置，其构成是，用于加热经上述脱硫塔处理后的合成煤气所需的热量从上述转化器下游侧的合成煤气中回收而不是从上述转化器上游侧的合成煤气中回收。

4.如权利要求1或2所述的煤气净化装置，其构成是，用于加热经上述脱硫塔处理后的合成煤气所需的热量是从上述转化器的下游和上游两侧的合成煤气中回收的。