JP2007099827A

JP2007099827A - 燃料ガス精製設備

Info

Publication number: JP2007099827A
Application number: JP2005288730A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kobayashi; 誠小林; Shigeo Ito; 茂男伊藤; Tetsumasa Yamaguchi; 哲正山口; Makoto Nunokawa; 信布川; Hiroyuki Akiyasu; 広幸秋保
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: JP4590336B2

Abstract

【課題】少ない不純物除去剤の利用で最大限に不純物を除去した燃料ガスを得ることができる燃料ガス精製設備とする。
【解決手段】バイオマス／廃棄物ガス化炉１で得られた原料ガスに吸収・吸着剤を吹き込むことで原料ガスの熱分解性不純物を固定する第１不純物固定手段４と、熱分解性不純物を吸収・吸着剤と共に物理的な濾過によって除去する第１物理的除去手段５と、熱分解性不純物を吸収・吸着剤と共にバイオマス／廃棄物ガス化炉１に投入する循環経路６と、原料ガスに吸収剤を吹き込むことで原料ガスのハロゲン化水素を固定する第２不純物固定手段７と、ハロゲン化水素を吸収剤と共に物理的な濾過によって除去する第２物理的除去手段８と、吸収剤を再処理設備に搬送する再処理手段１１とを備え、可燃性の不純物を再利用し、不純物除去剤に用いる資源を反復使用できるようにし、不純物除去剤の使用量や廃棄量を低減する。
【選択図】図２

Description

本発明は、原料ガスから不純物を除去して燃料ガスとする燃料ガス精製設備に関する。

近年、資源の有効利用や廃棄物の減量化が求められており、バイオマスの部分燃焼ガスや廃棄物の部分燃焼ガスを燃料ガスとすることが考えられている。多様な燃料ガスには環境に影響を与える不純物が含まれているため、多成分の不純物を除去して品質を高めた燃料ガスを精製する技術が従来から提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

例えば、特許文献１では、湿式のガス精製を用いて、還元性ガス中の不純物を除去する有機性廃棄物の資源化方法及び資源化装置が提案されている。即ち、特許文献１で開示された技術は、アルカリ洗浄液を用いたスクラバによる水溶性の酸性ガス及びダストの除去、ＣＯ転化装置（触媒反応器）によるＣＯのＨ_２への変換、湿式脱硫装置によるＨ_２ＳやＣＯ_２の除去、という工程を備えている。この技術では、廃棄物のガス化装置から、Ｈ_２を含むアンモニア合成プロセス向けとしてアンモニア合成に適した組成の燃料ガスが得られる。

また、特許文献２では、還元性ガス中の不純物を除去するガス精製方法及びガス精製設備が提案されている。即ち、特許文献２で開示された技術は、石炭ガス化ガスに含まれる塩化水素並びにアンモニアを、低温度における塩化アンモニウム精製反応によって固体として除去する技術である。この技術は、石炭ガス化ガスを燃料ガスとして適用できるようにしたものである。

一方、大気に放出される排気ガスから環境に影響を与える多成分の不純物を除去する排ガス処理装置としては、例えば、ばいじん除去と不純物除去とを同時に行うことが明記された技術が（特許文献３、特許文献４、特許文献５）知られている。排ガス処理の分野は、特定の成分が環境に排出されないことが第１目的であるため、処理後のガスの品質である燃料ガス精製に関しては技術的な思想が相違する。

特開平１０−２３６８０１号公報特開平１１−５７４０２号公報特開２００２−１１３３１１号公報特開２００２−２１０３２８号公報特開２００１−１３７６６３号公報

燃料ガスを精製する分野においては、環境に影響を与える不純物を除去した燃料ガスを得ることができるが、不純物除去剤の使用量や廃棄量を低減することや、可燃性の不純物を再利用すること、不純物除去剤に用いる資源を反復使用すること等、少ない不純物除去剤の利用で最大限に不純物を除去した燃料ガスを得ることに関しては、何ら考慮されていない。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、少ない不純物除去剤の利用で最大限に不純物を除去した燃料ガスを得ることができる燃料ガス精製設備を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、燃料を部分燃焼することで原料ガスを得る原料ガス供給手段と、原料ガス供給手段で得られた原料ガスに吸収・吸着剤を吹き込むことで原料ガスの熱分解性不純物を固定する第１不純物固定手段と、第１不純物固定手段で吸収・吸着剤に固定された熱分解性不純物を吸収・吸着剤と共に物理的な濾過によって除去する第１物理的除去手段と、吸収・吸着剤に吸収・吸着されて第１物理的除去手段で回収された熱分解性不純物を吸収・吸着剤と共に原料ガス供給手段に投入する再投入手段と、熱分解性不純物が第１物理的除去手段で除去された原料ガスに吸収剤を吹き込むことで原料ガスのハロゲン化水素を固定する第２不純物固定手段と、第２不純物固定手段で吸収剤に固定されたハロゲン化水素を吸収剤と共に物理的な濾過によって除去する第２物理的除去手段と、第２物理的除去手段で回収された吸収剤を再処理設備に搬送する再処理手段とを備えたことを特徴とする燃料ガス精製設備にある。

第１の態様では、第１物理的除去手段で回収された熱分解性不純物を原料ガス供給手段に再投入して可燃性の不純物を再利用し、第２物理的除去手段で回収された吸収剤を再処理設備に搬送して不純物除去剤に用いる資源を反復使用できるようにし、不純物除去剤の使用量や廃棄量を低減して少ない不純物除去剤の利用で最大限に不純物を除去した燃料ガスを得る。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、第２不純物固定手段で吹き込まれる吸収剤は、再処理手段で再処理された吸収剤であることを特徴とする燃料ガス精製設備にある。

第２の態様では、第２物理的除去手段で回収された不純物除去剤に用いる吸収剤を設備内で反復使用することができる。

また、本発明の第３の態様は、第１または第２の態様において、第２不純物固定手段に送られる原料ガスの状況を導出する導出手段と、導出手段で導出された状況に応じて吸収剤の吹き込み量を調整する調整手段とを備えたことを特徴とする燃料ガス精製設備にある。

第３の態様では、第２不純物固定手段に送られる原料ガスの状況に応じて吸収剤の吹き込み量を適切に調整することができる。

また、本発明の第４の態様は、第１〜３のいずれかの態様において、第２物理的除去手段でハロゲン化水素が除去された原料ガスが送られ、原料ガス中の重金属を吸着する固体吸着剤を有する吸着除去手段を備えたことを特徴とする燃料ガス精製設備にある。

第４の態様では、原料ガス中の重金属を除去することができる。

また、本発明の第５の態様は、第１〜３のいずれかの態様において、原料ガス供給手段に不純物除去剤を吹き込むことにより硫黄化合物をスラグと共に排出する炉内脱硫手段を備えたことを特徴とする燃料ガス精製設備にある。

第５の態様では、硫黄化合物をスラグと共に原料ガス供給手段から排出することができる。

また、本発明の第６の態様は、第１〜３のいずれかの態様において、有機硫黄化合物を除去する硫黄転換手段を備えたことを特徴とする燃料ガス精製設備にある。

第６の態様では、有機硫黄化合物を除去することができる。

また、本発明の第７の態様は、第１〜３のいずれかの態様において、第２物理的除去手段でハロゲン化水素が除去された原料ガス中から、更にハロゲン化水素を精密除去する精密除去手段を備えたことを特徴とする燃料ガス精製設備にある。

第７の態様では、ハロゲン化水素を精密除去することができる。

上記目的を達成するための本発明の第８の態様は、燃料を部分燃焼することで原料ガスを得る原料ガス供給手段と、原料ガス供給手段に不純物除去剤を吹き込むことにより硫黄化合物をスラグと共に排出する炉内脱硫手段と、原料ガス供給手段で得られた原料ガスに吸収・吸着剤を吹き込むことで原料ガスの熱分解性不純物を固定する第１不純物固定手段と、第１不純物固定手段で吸収・吸着剤に固定された熱分解性不純物を吸収・吸着剤と共に物理的な濾過によって除去する第１物理的除去手段と、吸収・吸着剤に吸収・吸着されて第１物理的除去手段で回収された熱分解性不純物を吸収・吸着剤と共に原料ガス供給手段に投入する再投入手段と、熱分解性不純物が第１物理的除去手段で除去された原料ガスに吸収剤を吹き込むことで原料ガスのハロゲン化水素を固定する第２不純物固定手段と、第２不純物固定手段で吸収剤に固定されたハロゲン化水素を吸収剤と共に物理的な濾過によって除去する第２物理的除去手段と、第２物理的除去手段で回収された吸収剤を再処理設備に搬送する再処理手段と、再処理手段で再処理された吸収剤を第２不純物固定手段に吹き込むための系と、第２物理的除去手段でハロゲン化水素が除去された原料ガスが送られ、原料ガス中の重金属を吸着する固体吸着剤を有する吸着除去手段とを備えたことを特徴とする燃料ガス精製設備にある。

第８の態様では、第１物理的除去手段で回収された熱分解性不純物を原料ガス供給手段に再投入して可燃性の不純物を再利用し、第２物理的除去手段で回収された吸収剤を再処理設備に搬送して不純物除去剤に用いる資源を設備内で反復使用できるようにし、原料ガス中の重金属を吸着除去手段で除去し、硫黄化合物を炉内脱硫手段でスラグと共に原料ガス供給手段から排出して、不純物除去剤の使用量や廃棄量を低減して少ない不純物除去剤の利用で最大限に不純物を除去した燃料ガスを得る。

上記目的を達成するための本発明の第９の態様は、燃料を部分燃焼することで原料ガスを得る原料ガス供給手段と、原料ガス供給手段で得られた原料ガスに吸収・吸着剤を吹き込むことで原料ガスの熱分解性不純物を固定する第１不純物固定手段と、第１不純物固定手段で吸収・吸着剤に固定された熱分解性不純物を吸収・吸着剤と共に物理的な濾過によって除去する第１物理的除去手段と、吸収・吸着剤に吸収・吸着されて第１物理的除去手段で回収された熱分解性不純物を吸収・吸着剤と共に原料ガス供給手段に投入する再投入手段と、熱分解性不純物が第１物理的除去手段で除去された原料ガスに吸収剤を吹き込むことで原料ガスのハロゲン化水素を固定する第２不純物固定手段と、第２不純物固定手段で吸収剤に固定されたハロゲン化水素を吸収剤と共に物理的な濾過によって除去する第２物理的除去手段と、第２物理的除去手段で回収された吸収剤を再処理設備に搬送する再処理手段と、再処理手段で再処理された吸収剤を第２不純物固定手段に吹き込むための系と、第２物理的除去手段でハロゲン化水素が除去された原料ガスが送られ、原料ガス中の重金属を吸着する固体吸着剤を有する吸着除去手段と、吸着除去手段で重金属が除去された原料ガスが送られ、原料ガス中の有機硫黄化合物を除去する硫黄転換手段とを備えたことを特徴とする燃料ガス精製設備にある。

第９の態様では、第１物理的除去手段で回収された熱分解性不純物を原料ガス供給手段に再投入して可燃性の不純物を再利用し、第２物理的除去手段で回収された吸収剤を再処理設備に搬送して不純物除去剤に用いる資源を設備内で反復使用できるようにし、原料ガス中の重金属を除去し、有機硫黄化合物を除去して、不純物除去剤の使用量や廃棄量を低減して少ない不純物除去剤の利用で最大限に不純物を除去した燃料ガスを得る。

上記目的を達成するための本発明の第１０の態様は、燃料を部分燃焼することで原料ガスを得る原料ガス供給手段と、原料ガス供給手段で得られた原料ガスに吸収・吸着剤を吹き込むことで原料ガスの熱分解性不純物を固定する第１不純物固定手段と、第１不純物固定手段で吸収・吸着剤に固定された熱分解性不純物を吸収・吸着剤と共に物理的な濾過によって除去する第１物理的除去手段と、吸収・吸着剤に吸収・吸着されて第１物理的除去手段で回収された熱分解性不純物を吸収・吸着剤と共に原料ガス供給手段に投入する再投入手段と、熱分解性不純物が第１物理的除去手段で除去された原料ガスに吸収剤を吹き込むことで原料ガスのハロゲン化水素を固定する第２不純物固定手段と、第２不純物固定手段で吸収剤に固定されたハロゲン化水素を吸収剤と共に物理的な濾過によって除去する第２物理的除去手段と、第２物理的除去手段で回収された吸収剤を再処理設備に搬送する再処理手段と、第２物理的除去手段でハロゲン化水素が除去された原料ガスが送られ、原料ガス中の重金属を吸着する固体吸着剤を有する吸着除去手段と、吸着除去手段で重金属が除去された原料ガスが送られ、更にハロゲン化水素を精密除去する精密除去手段と、精密除去手段でハロゲン化水素が精密除去された原料ガスが送られ、原料ガス中の有機硫黄化合物を除去する硫黄転換手段とを備えたことを特徴とする燃料ガス精製設備にある。

第１０の態様では、第１物理的除去手段で回収された熱分解性不純物を原料ガス供給手段に再投入して可燃性の不純物を再利用し、第２物理的除去手段で回収された吸収剤を再処理設備に搬送して不純物除去剤に用いる資源を設備内で反復使用できるようにし、原料ガス中の重金属を除去し、ハロゲン化水素を精密除去し、有機硫黄化合物を除去して、不純物除去剤の使用量や廃棄量を低減して少ない不純物除去剤の利用で最大限に不純物を除去した燃料ガスを得る。

そして、本発明の第１１の態様は、第１〜１０のいずれかの態様において、原料ガス供給手段は、バイオマス・廃棄物を部分燃焼して原料ガスを得るバイオマス／廃棄物ガス化炉であることを特徴とする燃料ガス精製設備にある。

第１１の態様では、バイオマス・廃棄物を部分燃焼して得られた原料ガスから燃料ガスを精製することができる。

また、本発明の第１２の態様は、第１〜１１のいずれかの態様において、第１不純物固定手段で吸収・吸着剤に吸収・吸着される熱分解性不純物は、炭化水素類、炭素系不純物、有機塩素化合物、塩基性ガスの少なくともいずれかであることを特徴とする燃料ガス精製設備にある。

第１２の態様では、炭化水素類、炭素系不純物、有機塩素化合物、塩基性ガスの少なくともいずれかを原料ガス供給手段に再投入して可燃性の不純物を再利用することができる。

本発明の燃料ガス精製設備は、少ない不純物除去剤の利用で最大限に不純物を除去した燃料ガスを得ることができる燃料ガス精製設備とすることが可能となる。

図１には各リサイクル技術に適した除去対象不純物と不純物除去剤の組み合わせの関係の表、図２乃至図４には本発明の実施形態例に係る燃料ガス精製設備の概略系統を示してある。

本発明の燃料ガス精製設備の特徴は、リサイクル型のガス精製設備である。即ち、不純物を除去するだけではなく、不純物除去剤の使用量や廃棄量を低減（reduce）すること、可燃性不純物を燃料として再利用（reuse）すること、不純物除去剤に用いる資源を反復使用（recycle）することを含むリサイクル技術を適用したガス精製設備である。

上記リサイクル型のガス精製設備を実現するために，除去対象の不純物を除去する手段を以下の観点から区分することによって、リサイクル技術に適した除去プロセスを構築している。

非分離除去：同時に除去される他の不純物と混合しても、再利用・反復使用・廃棄処理できる物で、単独での回収の必要がない不純物の除去手段。

分離除去：再利用・反復使用・廃棄処理のため，他の不純物と区分して単独で回収しなければならない不純物を含む場合の除去手段。

除去した不純物あるいは不純物除去剤のリサイクル技術
燃料熱分解サイクル（燃料成分の再利用：ｒｅｕｓｅ）：不純物に含まれる未燃成分や可燃性の使用済み不純物除去剤を原料ガス供給装置に再投入して，燃料の利用率を向上させている。

熱分解性不純物サイクル（不純物除去剤の廃棄量低減：ｒｅｄｕｃｅ）：捕集した不純物を含む不純物除去剤を原料ガス供給装置に再供給して、不純物除去剤や不純物そのものを熱分解（無害化）することによって使用済み不純物除去剤の廃棄量の低減や不純物処理費用の削減を図っている。

不純物除去剤リサイクル（不純物除去剤の反復使用：ｒｅｃｙｃｌｅ）：使用済みの不純物除去剤を回収して，再生することにより，吸収剤の原料をリサイクルして，吸収剤コストの低減並びに資源の有効利用を図っている。

不純物除去剤有効利用（不純物除去剤の使用量低減：ｒｅｄｕｃｅ）：不純物の種類や負荷に応じて，適切な不純物除去剤を適量供給することによって，不純物除去剤の有効利用と使用量の低減を図ると共に，使用済み不純物除去剤などの廃棄物の発生量を抑え環境負荷の低減を図っている。

図１に基づいて除去対象不純物と不純物除去剤の組み合わせについて説明する。

不純物除去剤のリサイクル技術を適用するための除去対象不純物と不純物除去剤の具体的な組み合わせの例を図１に示してある。図１には各リサイクル技術に適した除去対象不純物と不純物除去剤の組み合わせの関係の表を示してある。

（１）燃料熱分解サイクルは、燃料成分の再利用を企図したもので、不純物と不純物除去材を分離しない非分離除去とされる。除去対象は炭化水素類（Ｔａｒ）、炭素系固体不純物（Ｃｈａｒ）であり、不純物除去剤（吸収剤、吸着剤）は不燃性吸収剤（無機多孔体）や可燃性吸着剤（活性炭粉末）が使用される。

（２）熱分解性不純物サイクルは、不純物除去剤の廃棄量低減を企図したもので、不純物と不純物除去材を分離しない非分離除去とされる。除去対象は有機塩素化合物（ＤＸＮ）、塩基性ガス（ＮＨ_３）であり、不純物除去剤（吸収剤、吸着剤）は不燃性吸着剤（無機多孔体）や不燃性吸着剤が使用される。

（３）不純物除去剤リサイクルは、不純物除去剤（吸収剤）の反復使用を企図したもので、不純物と不純物除去剤を分離する分離除去とされ、分離された不純物除去剤をリサイクルする。除去対象はハロゲン化水素（ＨＣｌ、ＨＦ）であり、吸収剤（Ｎａ系）が吹き込まれる。

（４）不純物除去剤有効利用は、不純物除去剤（吸収剤）の使用量の低減を企図したもので、不純物と不純物除去剤を分離する分離除去とされ、分離された不純物除去剤をリサイクルする。除去対象はハロゲン化水素（ＨＣｌ、ＨＦ）であり、吸収剤（Ｎａ系またはＣａ系）が吹き込まれる。

（５）不純物除去剤有効利用は、不純物除去剤（吸収剤）のコスト低減を企図したもので、不純物と不純物除去剤を分離する分離除去とされ、分離された不純物除去剤をリサイクルする。除去対象はハロゲン化水素（ＨＣｌ、ＨＦ）であり、吸収剤（Ｎａ系とＣａ系）及び成形吸収剤（Ｎａ系）が併用されて吹き込まれる。

（６）重金属類の分離除去は、不純物除去剤の廃棄費用低減を企図したものであり、固定床型の手段が適用される。除去対象は重金属（Ｈｇ）であり、除去剤として固体吸着剤（添着活性炭）が使用される。

本発明のガス精製設備の第１実施形態例を説明する。

図２には本発明の第１実施形態例に係るガス精製設備の概略系統を示してある。第１実施形態例は、原料ガス供給手段としてのバイオマス／廃棄物ガス化炉１から得られる燃料ガスをガスエンジン２に供給するためのガス精製設備の例である。

本実施形態例の特徴は、ばいじん除去装置を核にした多種の不純物を同時に除去する技術と、リサイクル技術を組み合わせて、リサイクル型のガス精製設備を構築している点にある。

この特徴は，ばいじん除去装置として一般に使用されている濾過装置（バグフィルターやセラミックフィルター）に各種不純物除去剤を吹き込んで多種の可燃性あるいは熱分解性の不純物を分離せずに除去し、バイオマス／廃棄物ガス化炉１に再投入することや、後流に別体の除去装置を設けて不純物除去剤のリサイクルを図ることで達成される。

また、本実施形態例は、原料ガスを製造する多様な原料に由来する多成分の不純物を一括して除去できることにも特徴がある。即ち、以下に列記する不純物を一括して除去することが出来ることも特徴となっている。
(a)ハロゲン化物、硫黄化合物等の酸性ガス
(b)アンモニア等の塩基性ガス
(c)ダスト、吹き込み吸収剤等の固体状不純物
(d)水銀等の重金属単体や重金属を含むガス状化合物等の重金属類
(e)ダイオキシン類等の有機塩素化合物
(f)アルカリ金属やアルカリ土類金属等の揮発性の軽金属類
(g)タール、芳香族炭化水素等の不飽和炭化水素

この特徴は，濾過装置に吹き込む不純物除去剤の種類や量を調整する方法と、濾過装置の後流に組み合わせる各種不純物除去装置との組み合わせで実現される。

以下、図２に基づいて第１実施形態例を具体的に説明する。尚、図２には前述した図１におけるリサイクル技術における括弧の番号を対応させて付してある。

図に示すように、バイオマス・廃棄物を燃料として燃料を部分燃焼することで原料ガスを得る原料ガス供給手段としてのバイオマス／廃棄物ガス化炉１が備えられている。バイオマス／廃棄物ガス化炉１で得られる原料ガスとしては、例えば、ＨＣｌ＋ＨＦが５００ｐｐｍｖ、Ｈ_２Ｓ＋ＣＯＳが５００ｐｐｍｖ、ダスト（Ａｓｈ）＋炭素系不純物（Ｃｈａｒ）が１ｇ／ｍ^３Ｎ、炭化水素類（Ｔａｒ）が１００ｍｇ／ｍ^３Ｎ、有機塩素化合物（ＤＸＮ）が１０ｎｇＴＥＱ／ｍ^３Ｎ、重金属（Ｈｇ）が１００μｇ／ｍ^３Ｎ、塩基性ガス（ＮＨ_３）が１０００ｐｐｍｖ含まれている。

バイオマス／廃棄物ガス化炉１には炉内脱硫手段３が備えられ、不純物除去剤が吹き込まれることにより硫黄化合物（Ｈ_２Ｓ，ＣＯＳ）がスラグと共に排出される。バイオマス／廃棄物ガス化炉１で得られた原料ガスは第１不純物固定手段４に送られ、第１不純物固定手段４には活性炭粉末、無機多孔体（吸着剤、吸収剤）が吹き込まれる。第１不純物固定手段４では熱分解性不純物であるＡｓｈ、Ｃｈａｒ、Ｔａｒ、ＤＸＮ、ＮＨ_３が固定される。

第１不純物固定手段４の後流には第１物理的除去手段５が備えられ、第１不純物固定手段４で吸収・吸着剤に固定されたＡｓｈ、Ｃｈａｒ、Ｔａｒ、ＤＸＮ、ＮＨ_３が第１物理的除去手段５で吸収・吸着剤と共に物理的な濾過によって除去される。第１物理的除去手段５で吸収・吸着剤と共に回収されたＡｓｈ、Ｃｈａｒ、Ｔａｒ、ＤＸＮ、ＮＨ_３は、再投入手段としての循環経路６により吸収・吸着剤と共にバイオマス／廃棄物ガス化炉１に循環され（再投入手段）、燃料成分が再度部分燃焼されると共に不純物除去剤の廃棄量が減らされる。

熱分解性不純物（Ａｓｈ、Ｃｈａｒ、Ｔａｒ、ＤＸＮ、ＮＨ_３）が第１物理的除去手段５で除去された原料ガスは第２不純物固定手段７に送られる。第２不純物固定手段７には吸収剤であるＮａ系の吹き込み吸収剤、Ｃａ系の吹き込み吸収剤、またはＮａ系とＣａ系の吹き込み吸収剤の混合物が吹き込まれ、ハロゲン化水素（ＨＣｌ、ＨＦ）が吸収される。第２不純物固定手段７でＨＣｌ、ＨＦが吸収された吸収剤は第２物理的除去手段８に送られ、ＨＣｌ、ＨＦが吸収された吸収剤が物理的な濾過によって除去される。

第２物理的除去手段８で回収された吸収剤は再処理手段１１により図示しない再処理設備に搬送され、再処理された吸収剤は再投入系１２により第２不純物固定手段７を介して第２物理的除去手段８に吹き込まれる。つまり、不純物除去剤の反復使用が可能になり、不純物除去剤の使用量を低減することが可能になり、不純物除去剤のコスト低減が可能になる。

尚、第２物理的除去手段８に送られる原料ガス中のハロゲン濃度を検出し（導出し）、検出結果に基づいて吸収剤の吹き込み量を調整することも可能である。これにより、更に吸収剤を的確に使用することができ、使用量低減、コスト低減を図ることが可能になる。原料ガス中のハロゲン濃度があらかじめ判っている場合には、一定量の吸収剤を吹き込むことが出来る。いずれの場合にも、濾過材に堆積する吹き込み吸収剤を払い落とすための逆洗を行うために、第１物理的除去手段５の出入口の圧力差を検出して最適な時期を決定する。

第２物理的除去手段８でＨＣｌ、ＨＦが除去された原料ガスは吸着除去手段１３に送られ、固体吸着剤である添着活性炭に重金属（Ｈｇ）が吸着されて除去される。吸着除去手段１３でＨｇが除去された原料ガスは燃料ガスとされてガスエンジン２に供給される。

従って、Ｔａｒタール（Ｔａｒ：炭化水素類）やチャー（Ｃｈａｒ：炭素系不純物）のような可燃性不純物と、ダイオキシン類（ＤＸＮ：有機塩素化合物）やアンモニア（ＮＨ_３：塩基性ガス）のような熱分解性不純物は、第１不純物固定手段４において不純物除去剤（活性炭等）によって固定され、第１物理的除去手段５（バグフィルター）で除去された後にバイオマス／廃棄物ガス化炉１に戻される。これにより、タールやチャーの様な可燃性不純物を燃料として用いることができるため、燃料熱分解サイクルによる燃料成分の再利用が達成される。

また、ダイオキシン類の様な熱分解性不純物を、不純物除去剤によって固定化した後にバイオマス／廃棄物ガス化炉１で熱分解処理できる。あわせて除去剤として用いた活性炭はバイオマス／廃棄物ガス化炉１の燃料として使用できる。除去した灰分もバイオマス／廃棄物ガス化炉１にリサイクルすることで、灰をスラグとして排出できるので、排出される灰分を減容できる。

上述した燃料ガス精製設備では、次に示す利点がある。即ち、通常の活性炭によるダイオキシン類の除去では、ダイオキシン類を含む多量の活性炭が廃棄物となるため，その処理コストが膨大となり、活性炭は何ら有効利用の路が無いまま処理されるため、環境対策が新たな廃棄物を生成してしまう難点があった。上述した燃料ガス精製設備を用いることで、ダイオキシン類を含む廃棄物の低減（reduce）と不純物除去剤の燃料利用（reuse）が同時に達成される。

また、上述した燃料ガス精製設備では、濾過装置として、第１物理的除去手段５と第２物理的除去手段８との２系統に分かれており、第１物理的除去手段５の系統では上述の熱分解性不純物サイクルを達成する可燃性不純物や熱分解性不純物の除去が行われる。第１物理的除去手段５を通過した原料ガスには、バイオマス／廃棄物ガス化炉１に投入する燃料から生成する硫黄化合物並びにハロゲン化物、ダイオキシン類の熱分解性不純物サイクルによって生成するハロゲン化物が含まれる。

また、硫黄化合物の除去に関しては，バイオマス／廃棄物ガス化炉１内にカルシウム系の不純物除去剤を吹き込み固定化することによって、バイオマス／廃棄物ガス化炉１からスラグと共に排出する方式でガスエンジン２に問題を生じないレベルまで除去する。

それらのハロゲン化物（酸性ガス）は、不純物除去剤を吹き込んで固定化した後に、第２物理的除去手段８の第２の系統で分離して原料ガスから取り除く。ハロゲン化水素を固定化した不純物除去剤は、回収して工場にて処理して不純物除去剤として再生して反復利用する。これにより、不純物除去剤の一部が再利用されるため、吸収剤リサイクルによる不純物除去剤の反復利用が達成される。

上述した燃料ガス精製設備では、更に、以下に示す利点がある。即ち、従来技術のカルシウム系不純物除去剤（消石灰）の吹き込みによるハロゲン化物の除去法では、ハロゲン化水素を５０ｐｐｍ程度までしか低減できず、５ｐｐｍ以下の低濃度を要求するＭＣＦＣ等の用途には適用できなかった。ハロゲン化物を５ｐｐｍまで除去するためにはナトリウム系の高価な吸収剤を固定床に充填した別体の除去装置で低減する必要があった。これに対して，本実施形態例の設備では、ナトリウム系の吸収剤を吹き込む方式でありながら、５ｐｐｍ程度の濃度までハロゲン化物を低減可能であると共に、高価な吸収剤の一部をリサイクルして反復利用できるメリットがある。固定床方式の吸収剤でもバッチ式に交換すれば吸収剤の一部を反復利用することはできるが、固定床出口側の吸収剤は未使用のままリサイクルされるので吸収剤の無駄が多い。本実施形態例の設備であれば、常に使用済みの吸収剤をリサイクルできるので、吸収剤の有効利用が可能である。

また、本実施形態例の設備では、水銀は他の不純物と分離して除去している。これにより、捕集した水銀を含む不純物除去剤の量を可能な限り削減し、その処理コストの低減を図ることができる。

次に、図３に基づいて第２実施形態例を具体的に説明する。尚、図２に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。

図３に示した燃料ガス精製設備は、ＭＣＦＣ向けのリサイクル型の燃料ガス精製設備であり、バイオマス／廃棄物ガス化炉１から得られる燃料ガスをＭＣＦＣ２１に供給するための燃料ガス精製設備の例である。

図に示すように、硫黄化合物の確実な除去を行うため、吸着除去手段１３の後流には、不純物除去剤の吹き込み方式ではなく、固定床方式の脱硫装置（変換脱硫装置）が設置されている。つまり、硫化カルボニル（ＣＯＳ）などの有機硫黄化合物を除去するため、上流に触媒を設置してＣＯＳをＨ_２Ｓに転換する硫黄転換手段３１を備え、転換されたＨ_２Ｓを脱硫する脱硫手段３２を備えている。脱硫手段３２で有機硫黄化合物も含めた硫黄化合物全般が除去された原料ガスは燃料ガスとしてＭＣＦＣ２１に供給される。

第２実施形態例の燃料ガス精製設備では、以下の利点がある。即ち、一般的なカルシウム系不純物除去剤（消石灰）の吹き込みによる除去法では，ハロゲン化水素を５０ｐｐｍ程度までしか低減できず、５ｐｐｍ以下の低濃度を要求するＭＣＦＣ等の用途には適用できなかった。ハロゲン化物を５ｐｐｍまで除去するためには、ナトリウム系の高価な吸収剤を固定床に充填した別体の除去装置で低減する必要があった。これに対して、本実施形態例の設備では、ナトリウム系の吸収剤を吹き込む方式でありながら、５ｐｐｍ程度の濃度までハロゲン化物を低減可能であると共に，高価な吸収剤の一部をリサイクルして反復利用できるメリットがある。固定床方式の吸収剤でもバッチ式に交換すれば吸収剤の一部を反復利用することはできるが、固定床出口側の吸収剤は未使用のままリサイクルされるので吸収剤の無駄が多い。本実施形態例の設備であれば、常に使用済みの吸収剤をリサイクルできるので、吸収剤の有効利用が可能である。

次に、図４に基づいて第３実施形態例を具体的に説明する。尚、図２、図３に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。

図４に示した燃料ガス精製設備は、ＭＣＦＣ向けのリサイクル型の燃料ガス精製設備の別の例であり、図３に示した設備と同様に、バイオマス／廃棄物ガス化炉１から得られる燃料ガスをＭＣＦＣ２１に供給するための燃料ガス精製設備の例であり、吹き込み不純物除去剤と固定床不純物除去剤の併用による不純物除去剤のコスト低減ならびに使用量低減を企図したものである。

図に示すように、吸着除去手段１３と硫黄転換手段３１の間には、吸着除去手段１３で水銀が除去された原料ガスが送られる固定床方式の精密除去手段４１が設けられている。精密除去手段４１では、水銀が除去された原料ガス中のハロゲン化物が更に除去される。

図においてハロゲン化物の除去装置は、図３と同様の不純物除去剤吹き込み方式の第２不純物固定手段７と、固定床方式の精密除去手段４１を併用してハロゲン化物を除去する設備としている。部分燃焼ガス（粗ガス）に含まれるハロゲン化物の濃度に応じて吹き込み方式の第２不純物固定手段７で投入する不純物除去剤の量を制御する。また，第２不純物固定手段７による吹き込み不純物除去剤にはカルシウム系とナトリウム系を併用することによって、ハロゲン化物濃度が５ｐｐｍ程度とされる。後流の固定床方式の精密除去手段４１の不純物除去剤では出口のハロゲン化物濃度を１ｐｐｍ以下に低減することができる。

固定床方式の精密除去手段４１を併用した場合、主として安価なカルシウム系不純物除去剤を使用し、高価なナトリウム系の固定床用不純物除去剤へのハロゲン化物の負荷を低減すると共に、１ｐｐｍという極めて低いハロゲン化物濃度を達成できることである。これにより不純物除去剤のコストを低減しながら、ＭＣＦＣ２１はもとより、更に高度な精製レベルを要求する燃料合成などの用途にも対応できる。

第３実施形態例の燃料ガス精製設備は、以下に示す利点がある。即ち、カルシウム系不純物除去剤（消石灰）の吹き込み方式と、ナトリウム系の固定床用不純物除去剤を単に併用するだけでは、吹き込み方式の吸収剤に比べて５００〜１０００倍も高価なナトリウム系の固定床用不純物除去剤を多量に使用するため、吸収剤コストが膨大になる欠点があった。本実施形態例では，固定床用不純物除去剤の使用量を約１０分の１に低減できることから、吸収剤コストを９割近く低減できると共に、使用済み不純物除去剤の廃棄量も２割程度削減することができる。

上述した燃料ガス精製設備は、少ない不純物除去剤の利用で最大限に不純物を除去した燃料ガスを得ることができる燃料ガス精製設備とすることが可能となる。

本発明は、原料ガスから不純物を除去して燃料ガスとする燃料ガス精製設備の産業分野で利用することができる。

各リサイクル技術に適した除去対象不純物と不純物除去剤の組み合わせの関係を表す表図である。本発明の第１実施形態例に係るガス精製設備の概略系統図である。本発明の第２実施形態例に係るガス精製設備の概略系統図である。本発明の第３実施形態例に係るガス精製設備の概略系統図である。

符号の説明

１バイオマス／廃棄物ガス化炉
２ガスエンジン
３炉内脱硫手段
４第１不純物固定手段
５第１物理的除去手段
６循環経路
７第２不純物固定手段
８第２物理的除去手段
１１再処理手段
１２再投入系
１３吸着除去手段
２１ＭＣＦＣ
３１硫黄転換手段
３２脱硫手段
４１精密除去手段

Claims

燃料を部分燃焼することで原料ガスを得る原料ガス供給手段と、
原料ガス供給手段で得られた原料ガスに吸収・吸着剤を吹き込むことで原料ガスの熱分解性不純物を固定する第１不純物固定手段と、
第１不純物固定手段で吸収・吸着剤に固定された熱分解性不純物を吸収・吸着剤と共に物理的な濾過によって除去する第１物理的除去手段と、
吸収・吸着剤に吸収・吸着されて第１物理的除去手段で回収された熱分解性不純物を吸収・吸着剤と共に原料ガス供給手段に投入する再投入手段と、
熱分解性不純物が第１物理的除去手段で除去された原料ガスに吸収剤を吹き込むことで原料ガスのハロゲン化水素を固定する第２不純物固定手段と、
第２不純物固定手段で吸収剤に固定されたハロゲン化水素を吸収剤と共に物理的な濾過によって除去する第２物理的除去手段と、
第２物理的除去手段で回収された吸収剤を再処理設備に搬送する再処理手段と
を備えたことを特徴とする燃料ガス精製設備。
請求項１において、
第２不純物固定手段で吹き込まれる吸収剤は、再処理手段で再処理された吸収剤であることを特徴とする燃料ガス精製設備。
請求項１または２において、
第２不純物固定手段に送られる原料ガスの状況を導出する導出手段と、
導出手段で導出された状況に応じて吸収剤の吹き込み量を調整する調整手段と
を備えたことを特徴とする燃料ガス精製設備。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
第２物理的除去手段でハロゲン化水素が除去された原料ガスが送られ、原料ガス中の重金属を吸着する固体吸着剤を有する吸着除去手段を備えた
ことを特徴とする燃料ガス精製設備。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
原料ガス供給手段に不純物除去剤を吹き込むことにより硫黄化合物をスラグと共に排出する炉内脱硫手段を備えた
ことを特徴とする燃料ガス精製設備。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
有機硫黄化合物を除去する硫黄転換手段を備えた
ことを特徴とする燃料ガス精製設備。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
第２物理的除去手段でハロゲン化水素が除去された原料ガス中から、更にハロゲン化水素を精密除去する精密除去手段を備えた
ことを特徴とする燃料ガス精製設備。
燃料を部分燃焼することで原料ガスを得る原料ガス供給手段と、
原料ガス供給手段に不純物除去剤を吹き込むことにより硫黄化合物をスラグと共に排出する炉内脱硫手段と、
原料ガス供給手段で得られた原料ガスに吸収・吸着剤を吹き込むことで原料ガスの熱分解性不純物を固定する第１不純物固定手段と、
第１不純物固定手段で吸収・吸着剤に固定された熱分解性不純物を吸収・吸着剤と共に物理的な濾過によって除去する第１物理的除去手段と、
吸収・吸着剤に吸収・吸着されて第１物理的除去手段で回収された熱分解性不純物を吸収・吸着剤と共に原料ガス供給手段に投入する再投入手段と、
熱分解性不純物が第１物理的除去手段で除去された原料ガスに吸収剤を吹き込むことで原料ガスのハロゲン化水素を固定する第２不純物固定手段と、
第２不純物固定手段で吸収剤に固定されたハロゲン化水素を吸収剤と共に物理的な濾過によって除去する第２物理的除去手段と、
第２物理的除去手段で回収された吸収剤を再処理設備に搬送する再処理手段と、
再処理手段で再処理された吸収剤を第２不純物固定手段に吹き込むための系と、
第２物理的除去手段でハロゲン化水素が除去された原料ガスが送られ、原料ガス中の重金属を吸着する固体吸着剤を有する吸着除去手段と
を備えたことを特徴とする燃料ガス精製設備。
燃料を部分燃焼することで原料ガスを得る原料ガス供給手段と、
原料ガス供給手段で得られた原料ガスに吸収・吸着剤を吹き込むことで原料ガスの熱分解性不純物を固定する第１不純物固定手段と、
第１不純物固定手段で吸収・吸着剤に固定された熱分解性不純物を吸収・吸着剤と共に物理的な濾過によって除去する第１物理的除去手段と、
吸収・吸着剤に吸収・吸着されて第１物理的除去手段で回収された熱分解性不純物を吸収・吸着剤と共に原料ガス供給手段に投入する再投入手段と、
熱分解性不純物が第１物理的除去手段で除去された原料ガスに吸収剤を吹き込むことで原料ガスのハロゲン化水素を固定する第２不純物固定手段と、
第２不純物固定手段で吸収剤に固定されたハロゲン化水素を吸収剤と共に物理的な濾過によって除去する第２物理的除去手段と、
第２物理的除去手段で回収された吸収剤を再処理設備に搬送する再処理手段と、
再処理手段で再処理された吸収剤を第２不純物固定手段に吹き込むための系と、
第２物理的除去手段でハロゲン化水素が除去された原料ガスが送られ、原料ガス中の重金属を吸着する固体吸着剤を有する吸着除去手段と、
吸着除去手段で重金属が除去された原料ガスが送られ、原料ガス中の有機硫黄化合物を除去する硫黄転換手段と
を備えたことを特徴とする燃料ガス精製設備。
燃料を部分燃焼することで原料ガスを得る原料ガス供給手段と、
原料ガス供給手段で得られた原料ガスに吸収・吸着剤を吹き込むことで原料ガスの熱分解性不純物を固定する第１不純物固定手段と、
第１不純物固定手段で吸収・吸着剤に固定された熱分解性不純物を吸収・吸着剤と共に物理的な濾過によって除去する第１物理的除去手段と、
吸収・吸着剤に吸収・吸着されて第１物理的除去手段で回収された熱分解性不純物を吸収・吸着剤と共に原料ガス供給手段に投入する再投入手段と、
熱分解性不純物が第１物理的除去手段で除去された原料ガスに吸収剤を吹き込むことで原料ガスのハロゲン化水素を固定する第２不純物固定手段と、
第２不純物固定手段で吸収剤に固定されたハロゲン化水素を吸収剤と共に物理的な濾過によって除去する第２物理的除去手段と、
第２物理的除去手段で回収された吸収剤を再処理設備に搬送する再処理手段と、
第２物理的除去手段でハロゲン化水素が除去された原料ガスが送られ、原料ガス中の重金属を吸着する固体吸着剤を有する吸着除去手段と、
吸着除去手段で重金属が除去された原料ガスが送られ、更にハロゲン化水素を精密除去する精密除去手段と、
精密除去手段でハロゲン化水素が精密除去された原料ガスが送られ、原料ガス中の有機硫黄化合物を除去する硫黄転換手段と
を備えたことを特徴とする燃料ガス精製設備。
請求項１〜１０のいずれかにおいて、原料ガス供給手段は、バイオマス・廃棄物を部分燃焼して原料ガスを得るバイオマス／廃棄物ガス化炉であることを特徴とする燃料ガス精製設備。
請求項１〜１１のいずれかにおいて、第１不純物固定手段で吸収・吸着剤に吸収・吸着される熱分解性不純物は、炭化水素類、炭素系不純物、有機塩素化合物、塩基性ガスの少なくともいずれかであることを特徴とする燃料ガス精製設備。