JP2010024264A - タール除去方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置面積が小さくて土地の有効利用上有利であり、又、設備からの排水量を少なくして水処理プロセスのコストの低減を図り、しかも、２芳香族類、３環芳香族類を含むタール分のみならず、ベンゼン等の１環芳香族類を含むタール分をも十分に除去し得るようにしたタール除去方法及び装置を提供する。
【解決手段】ガス化炉１で生成されたガス化ガスＧを供給するライン２に、ガス化ガスＧを深冷冷却するための深冷冷却器２２を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明はタール除去方法及び装置に関するものである。

従来より、ガス化炉においては、石炭或いはバイオマス等の原料に水蒸気等のガス化剤を反応させ、一酸化炭素、炭化炭素、水素、メタン等を主成分とするガス化ガスを製造することが提案されている。而して、ガス化炉で生成されたガス化ガスにはタール分が含まれており、このタール分は、ガス化ガスの温度が下降することにより、配管や昇圧器、各機器類で凝縮して閉塞等の問題を引き起こす虞がある。又、ガス化ガスを合成原油に転換する場合等、化学合成プロセスの原料として利用する場合、タール分は、化学合成プロセスに用いられる触媒の被毒成分となる。このため、ガス化ガスに含まれるタール分は、ガス精製装置により除去する必要がある。

図５には、従来提案されている湿式のガス精製装置が示されている。図中、１はガス化炉であって、上述のように、石炭或いはバイオマス等の原料に水蒸気等のガス化剤を反応させ、一酸化炭素、炭化炭素、水素等を主成分とするガス化ガスＧを製造するようになっている。

ガス化炉１で生成されたガス化ガスＧが供給されるライン２には、ガス化ガス流れ方向上流側から下流側に向けて、順次、例えば、ボイラの過熱器等の熱交換器３、直接冷却塔４、ボイラの予熱器等の間接冷却塔５、湿式の電気集塵機６、圧縮機等の昇圧器７ａ及び昇圧器７ａで昇圧し、昇温したガス化ガスＧを冷却するための間接冷却器７ｂを備えた昇圧・冷却装置７、脱芳香族塔８、粗脱硫塔９ａ及び精密脱硫塔９ｂを備えた脱硫装置９が設けられている。

直接冷却塔４及び間接冷却塔５は、ガス化ガスＧを冷却してガス化ガスＧ中の水蒸気及びタール分、特にナフタレン等の２環芳香族類、アントラセン等の３環芳香類のような飽和蒸気濃度が低く（図４のタール飽和蒸気濃度線図に示す線ロ、ハ参照）凝縮し易い芳香族類を含むタール分を凝縮させ除去するための装置である。電気集塵機６は、冷却塔４、間接冷却塔５で除去されなかった水分やタール分のミストを除去するための装置である。昇圧・冷却装置７の昇圧器７ａは、後工程で燃料や化学合成プロセスの原料として使用する際に要求されるレベルにガス化ガスＧの圧力を昇圧する装置であり、間接冷却器７ｂは、昇圧器７ａにおいて昇圧した結果高温になったガス化ガスを冷却するための装置である。

脱芳香族塔８は、主としてベンゼン、トルエン、キシレン（ＢＴＸ）（以下、単にベンゼン等という。）のような飽和蒸気濃度が高く（図４のタール飽和蒸気濃度線図に示す線イ参照）凝縮し難い１環芳香族類を除去するための装置で、然程高くない除去率（約１００ｍｇ／Ｎｍ^３程度）が要求される場合は、ガソリン、メチルナフタレンのような溶媒が使用され、高い除去率（約１ｍｇ／Ｎｍ^３）が要求される場合は、活性炭が使用される。溶媒を使用する場合、脱芳香族塔８は吸収塔と再生塔を備えており、例えば、吸収塔においては、溶媒に主としてベンゼン等の１環芳香族類が吸収され、再生塔においては、加熱することにより溶媒から１環芳香損類を飛散させ、除去し得るようになっている。又、溶媒を用いる場合、１環芳香族類の除去率が高くなくても良い場合は、溶媒としてガソリンを用い、高い除去率が求められる場合は、メチルナフタレンが使用される。脱芳香族塔８は必要な場合は、溶媒及び活性炭の両方を備えることもある。
なお、タール分の飽和蒸気濃度についての詳細は後述する。

脱硫装置９のうち粗脱硫塔９ａは、然程高くない脱硫率（約１００ｐｐｍ程度）が要求される場合に使用されるもので、ＭＥＡやＤＥＡといったアミン等の溶媒が用いられる。又、脱硫装置のうち精密脱硫塔９ｂは高い脱硫率（約１ｐｐｍ程度）が要求される場合に使用されるもので、酸化鉄亜鉛や活性炭が用いられる。脱硫装置９は要求される脱硫率により、粗脱硫塔９ａのみを設ける場合も、精密脱硫塔９ｂのみを設ける場合もある。

１０は排水処理装置であって、直接冷却塔４、間接冷却塔５、電気集塵機６、間接冷却器７ｂからの排水中のタール分やチャー等を重力沈降等により処理して清浄化するための装置であり、清浄化した水の一部はバッファタンクに貯留されて、直接冷却塔４にスプレー水として供給されるようになっていると共に、電気集塵機６に供給して電極等の洗浄に使用し得るようになっている。又、清浄化した残りの水は処理水として後工程へ供給されるようになっており、更に、排水から除去されたタール分、チャーは補助原料としてガス化炉１へ供給し得るようになっている。なお、特に図示してはいないが、各ラインの所定箇所には、ポンプが設置されると共に、バルブが設けられている。

ガス化炉１へは石炭等の原料及び水蒸気等のガス化剤が供給されると共に、排水処理装置１０で排水から分離、除去されたタール分、チャーが管路１１から補助原料として供給される。このため、ガス化炉１では原料は熱により水蒸気等のガス化剤の存在下、還元反応により、一酸化炭素、炭化水素、水素、メタン等が混在したガス化ガスＧが生成される。ガス化ガスＧの温度Ｔ１は約８００℃である。

ガス化炉１からのガス化ガスＧは、例えばボイラの過熱器である熱交換器３で熱交換し、蒸気を過熱して過熱蒸気を生成させ、温度Ｔ２は約３００℃〜６００℃となり、直接冷却塔４へ供給される。直接冷却塔４では、排水処理装置１０でタール分や石炭の炭化質残渣であるチャーを除去されて清浄化された水が管路１２を介し供給されて図示してないスプレーノズルからガス化ガスＧ中に噴霧され、ガス化ガスＧが洗浄、冷却される。このため、ガス化ガスＧ中の水蒸気及びタール分の一部が凝縮して液化し、タール分及びチャーがガス化ガスＧから分離され、前記噴霧された水と共に排水として排水管路１３を介し排水処理装置１０へ排出される。

直接冷却塔４からのガス化ガスＧは、温度Ｔ３が約３０℃〜９０℃で例えばボイラの予熱器である間接冷却塔５へ供給されてボイラ水を予熱する。このため、ガス化ガスＧは更に温度が低下してガス化ガスＧ中の水蒸気及びタール分が凝縮し、液化し、タール分及びチャーを含む排水が排水管路１４から排水処理装置１０へ排出される。

間接冷却塔５からのガス化ガスＧは、温度Ｔ４が約３０℃以下になって電気集塵機６へ供給され、電気集塵機６では、ガス化ガスＧ中の微細化した水分及びタール分のミスト並びにチャーが捕集される。電気集塵機６へは排水処理装置１０で清浄化された水が管路１５を介して供給され噴霧されて電極等の洗浄が行われる。洗浄に供された水はタール分及びチャーを含有し、排水として排水管路１６から排水処理装置１０へ排出される。

タール分には飽和蒸気濃度が存在し、ある一定の温度雰囲気ではある一定の濃度のタール分しか気相中には存在し得ない。このため、飽和蒸気濃度以上のタール分は、凝縮して液滴若しくは微細に液状化したミストとして存在する。すなわち、ガス化ガスＧ中においては、その温度（平衡温度）に対応した飽和蒸気濃度以上のタール分は凝縮して液化し、液滴若しくは微細に液状化したミストとして存在する。このため、直接冷却塔４、間接冷却塔５においては、ガス化ガスＧが冷却されることにより凝縮し、液滴として存在するタール分が除去され、電気集塵機６では、上述のように微細に液状化したタール分のミストが除去される。

ガス化ガスＧ中のタール分には、ベンゼン等の１環芳香族類、ナフタレン等の２環芳香族類、アントラセン等の３環芳香族類が含まれており、図５に示すガス精製装置では、ガス化ガスＧは直接冷却塔４や間接冷却塔５において、３０℃程度に冷却される。このため、直接冷却塔４及び間接冷却塔５においては、平衡温度に対する飽和蒸気濃度の低い２環芳香族類、３環芳香族類は液化するが（図４のタール飽和蒸気濃度曲線の線ロ、ハ参照）、１環芳香族類では、平衡温度が３０℃程度の場合は、飽和蒸気濃度は約５０００ｍｇ／Ｎｍ^３と高い値となり（図４のタール飽和蒸気濃度曲線の線イ参照）、電気集塵機６から送出されたガス化ガスＧにおいては、ベンゼン等の１環芳香族類を含むガス状のタール分が含まれている。

電気集塵機６からのガス化ガスＧは温度Ｔ５が約３０℃以下で昇圧・冷却装置７へ供給され、昇圧器７ａにより後工程の装置において要求される圧力に昇圧される（Ｐ＝１〜５ＭＰａ）。又、ガス化ガスＧは昇圧器７ａによる昇圧により温度が上昇するので、間接冷却器７ｂにおいて冷却される。冷却により更にガス化ガスＧ中の残余の水蒸気及びタール分の一部が凝縮して液化するため、排水管路１７から排水処理装置１０へ排水が排出される。

間接冷却器７ｂからのガス化ガスＧは温度Ｔ６が約３０℃で脱芳香族塔８へ供給され、沸点が低く飽和蒸気濃度の高いベンゼン等の１環芳香族類を含むタール分が除去される。脱芳香族塔８において溶媒を使用する場合は、タール分は脱芳香族塔８における吸収塔の溶媒に化学親和力を利用して吸収、除去される。又、タール分を吸収した溶媒は脱芳香族塔８における再生塔で加熱されてタール分が飛ばされ、再生される。脱芳香族塔８において活性炭を使用する場合、タール分は活性炭に吸着されて除去される。

脱芳香族塔８において１環芳香族を含むタール分が除去されたガス化ガスＧは温度Ｔ７が約２５℃〜２００℃で脱硫装置へ供給される。温度Ｔ７が高い場合は、脱芳香族塔８においてタール分を飛ばすため加熱した場合であり、温度Ｔ７が低い場合は、脱芳香族塔８において活性炭を使用した場合である。

脱硫装置９においては、後工程で要求される程度に応じて粗脱硫塔９ａや精密脱硫塔９ｂにおいてガス化ガスＧの脱硫が行われ、タール分及び硫黄分を除去されたガス化ガスＧは後工程に供給されて燃料や化学合成プロセスの原料として利用される。粗脱硫塔９ａが用いられる場合は、脱硫は硫黄分が化学親和力により吸収剤に吸収されることにより行われる。精密脱硫塔９ｂが用いられる場合は、脱硫は硫黄分が酸化鉄亜鉛或いは活性炭に吸着されることにより行われる。

排水処理装置１０では、直接冷却塔４、間接冷却塔５、電気集塵機６、間接冷却器７ｂからの排水中のタール分やチャー等が沈降処理されて排水の清浄化が行われ、清浄化された水は循環され、前述のように直接冷却塔４に供給されてスプレーに使用され、電気集塵機６の洗浄に使用される。又、清浄化された水の一部は処理水として後工程へ供給される。排水処理装置１０で回収されたタール分やチャーは前述のように管路１１からガス化炉１へ戻されて補助原料の一部として使用される。

なお、上記ガス精製装置においては、運転開始時に排水処理装置１０のバッファタンクには水が貯留されている。又、ガス化炉１に供給される石炭に含まれている水分が水蒸気としてガス化ガスＧに含まれており、この水蒸気がライン２において凝縮して水が得られる。このため、上記ガス精製装置においては、水の補給は不要である。

先行技術文献としては特許文献１や非特許文献１がある。これらの文献では、スプレー冷却、間接冷却、電気集塵機、溶媒洗浄塔等が用いられている。
特開２００７−４５８５７号公報 Ｂｉｏｍａｓｓ ａｎｄ Ｂｉｏｅｎｅｒｇｙ Ｖｏｌ．１６ １９９９ ｐ．３８５−３９５

しかしながら、図５のガス精製装置や特許文献１、非特許文献１においては、複数のプロセスを組み合わせているため、設備の設置面積が大きくなり、土地の有効利用上不利であり、又、脱芳香族塔に溶媒を使用する場合は、溶媒の再生が必要で、プロセスが煩雑となってコストアップを招来し、更に、複数のプロセスから排出される排水量が多いため、この点からも、プロセスが煩雑となって水処理プロセスのコストアップを招来し、更に、既存の設備では、常温で凝縮する２環芳香族類以上のタール分については、５０ｍｇ／Ｎｍ^３まで除去できると一般的には言われているが、化学合成プロセスで要求されている許容値は、ベンゼン等の揮発性の１環芳香族類を含めてできるだけ低い値が望ましいにも拘わらず、既存の設備では、これら芳香族類の除去能力が不足しているという問題がある。

本発明は、斯かる実情に鑑み、設置面積が小さくて土地の有効利用上有利であり、又、設備からの排水量を少なくして水処理プロセスのコストの低減を図り、しかも、２環芳香族類、３環芳香族類を含むタール分のみならず、ベンゼン等の１環芳香族類を含むタール分をも十分に除去し得るようにしたタール除去方法及び装置を提供することを目的としてなしたものである。

本発明の請求項１のタール除去方法は、ガス化炉で生成されたガス化ガスを、深冷冷却可能な冷媒により深冷冷却するものであり、請求項２のタール除去方法は、深冷冷却する前のガス化ガスを予め冷却するものであり、請求項３のタール除去方法は、ガス化ガスの深冷冷却後に当該ガス化ガスの脱硫を行うものであり、請求項４のタール除去方法は、ガス化ガスの深冷冷却を、ガス化ガス中に深冷冷却可能な冷媒を噴霧することにより行うものでり、請求項５のタール除去方法においては、冷媒はＬＮＧである。

本発明の請求項６のタール除去装置は、ガス化炉で生成されたガス化ガスを供給するラインに、ガス化ガスを深冷冷却するための深冷冷却手段を設けたものであり、請求項７のタール除去装置は、深冷冷却手段のガス化ガス流れ方向上流側に深冷冷却手段以外の冷却手段を設けたものであり、請求項８のタール除去装置は、深冷冷却手段のガス流れ方向下流側に脱硫手段を設けたものであり、請求項９のタール除去装置においては、深冷冷却手段は、深冷冷却可能な冷媒を噴霧する冷媒噴霧手段を備えており、請求項１０のタール除去装置においては、冷媒はＬＮＧである。

本発明の請求項１〜１０記載のタール除去方法及び装置によれば、ガス化ガス中の２環芳香族類、３環芳香族類を含むタール分は、主として深冷冷却手段の前段に設けた冷却手段により凝縮されて液化し、分離、除去され、最も凝縮し難い１環芳香族類を含むタール分は、深冷冷却手段で深冷により凝縮されて液化し、分離、除去される。従って、従来必要であった脱芳香族塔を設置する必要がないため、設備の設置面積が小さくなると共に、プロセスが簡単になって、コストダウンを図ることができ、又、水で洗浄する必要のある電気集塵機が不要で且つ、深冷冷却手段には、水の供給が不要であるため、プロセスから排出される排水量が減少して、水処理プロセスのコストダウンを図ることができ、更に、１環芳香族類を含めてタール分を十分に除去できるため、化学合成プロセスでの厳しいタール分除去の要求に対しても十分に対応することができる。

又、本発明の請求項４、５、９、１０のタール除去方法及び装置においては、ガス化ガスにガス化ガスよりもカロリーの高いＬＮＧのような冷媒を噴霧しているため、ガス化ガスのカロリーを増加させることができ、更に、深冷冷却手段へは冷媒を直接噴霧することで、ガス化ガスに対し排水処理装置からの水を噴霧する必要がなく、従って、装置内のタール分が含有する水の量を低減することができ、冷媒噴霧用のポンプが不要となる。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
図１は本発明の実施の形態の第一例であり、ＬＮＧ冷熱を利用するようにしたガス精製装置の例である。図中、図５に示すものと同一のものには同一の符号を付してある。各機器から取り出されたガス化ガスＧの温度も、同一の場合は同一の符号が付してある。而して、本図示例の特徴とするところは、図５のガス精製装置において直接冷却塔４と昇圧・冷却装置７の間に設置していた間接冷却塔５及び電気集塵機６を撤去して、代わりに、ガス化ガスＧの流れ方向上流側から下流側に向けて間接冷却器２１、深冷冷却器２２を設置し、且つ、昇圧・冷却装置７と脱硫装置との間に設置していた脱芳香族塔８を撤去したことである。間接冷却器２１、深冷冷却器２２としては例えば、シェルアンドチューブ式のものが使用される。

又、深冷冷却器２２及び間接冷却器２１に使用する冷熱供給用の冷媒としては、ＬＮＧ受入れ基地のＬＮＧタンク２３に貯留したＬＮＧを用いるようになっている。２４はＬＮＧ基地のＬＮＧタンク２３から深冷冷却器２２へＬＮＧを供給するための管路、２５は深冷冷却器２２でガス化ガスＧを冷却することによりガス化したナチュラルガスＮＧを間接冷却器２１へ供給するための管路、２６は間接冷却器２１からのナチュラルガスＮＧを後工程へ供給するための管路である。管路２４，２５，２６には、図示してないが適宜ポンプ、圧縮機、バルブが設けられている。

次に、上記図示例の作用について説明する。
図５に示す従来の装置と同様、ガス化炉１で生成されたガス化ガスＧは、ボイラの過熱器等の熱交換器３で熱交換し、蒸気を過熱して過熱蒸気を生成させ、温度Ｔ２は約３００℃〜６００℃となり、直接冷却塔４へ供給される。直接冷却塔４では、排水処理装置１０でタール分の一部やチャー等を除去されて清浄化した水が管路１２を介し供給されて図示してないスプレーノズルからガス化ガスＧ中に噴霧され、ガス化ガスＧが洗浄、冷却される。このため、ガス化ガスＧ中の水蒸気及びタール分の一部が凝縮して液化し、ガス化ガスＧから分離され、チャーを捕集した水と共に排水として排水管路１３を介し排水処理装置１０へ排出される。

直接冷却塔４からのガス化ガスＧは、温度Ｔ３が約３０℃〜９０℃で間接冷却器２１へ供給される。このため、深冷冷却器２２で冷熱を放出してガス化し管路２５から供給されたナチュラルガスＮＧにより、ガス化ガスＧは更に温度が低下し、ガス化ガスＧ中の水蒸気及びタール分の一部が凝縮して液化し、排水として排水管路１４から排水処理装置１０へ排出される。直接冷却塔４、間接冷却器２１で除去されるタール分は、２環芳香族類及び３環芳香族類であり、１環芳香族類は殆んどがガス化している。

間接冷却塔２１からのガス化ガスＧは、温度Ｔ４が約３０℃以下になって深冷冷却器２２へ供給され、深冷冷却器２２では、ＬＮＧ基地のＬＮＧタンク２３から管路２４を介して供給された温度が約−１６２℃のＬＮＧにより深冷されて、ガス化ガスＧは温度Ｔ５'が約−１２０℃に深冷される。なお、深冷冷却とは、ガスを零度よりも低い温度に冷却することである。

深冷により、ガス化ガスＧに含まれているベンゼン等の１環芳香族類が凝縮して液化し、ガス化ガスＧから分離される。分離された１環芳香族を含むタール分は、水分が多い場合は、排水管路１６から排水処理装置１０へ排出されるが、凝縮し分離した１環芳香族類中の水分が少ない場合は、排水処理装置１０へは排出されず、製品として取り出されることもある。而して、深冷冷却器２２では、ガス化ガスＧに含まれているベンゼン等の最も凝縮し難い１環芳香族類のタール分が除去されるため、深冷冷却器２２から送出されたガス化ガスＧはタール分を高い確率で除去された状態となっている。因みに、ガス化ガスＧの平衡温度が−１２０℃の場合、図４に示すように、タール分の飽和蒸気濃度は０．１ｍｇ／Ｎｍ^３程度まで低減される。このことは、ガス化ガスＧを強く冷却すればするほど、ガス化ガスＧ中に含まれるタール分が減少することを意味する。

深冷冷却器２２から送出されたタール分が高い効率で除去されたガス化ガスＧは、昇圧・冷却装置７へ供給され、昇圧器７ａにより後工程の装置において要求される圧力に昇圧される（Ｐ＝１〜５ＭＰａ）。又、ガス化ガスＧは昇圧器７ａによる昇圧により温度が上昇するので、間接冷却器７ｂにおいて冷却される。冷却により更にガス化ガスＧ中の残余の水分やタール分が凝縮して液化するため、排水管路１７を介し排水として排水処理装置１０へ排出される。

昇圧・冷却装置７の間接冷却器７ｂから取り出されたガス化ガスＧは脱硫装置９に供給され、脱硫装置９においては、後工程で要求される程度に応じて粗脱硫塔９ａや精密脱硫塔９ｂにおいてガス化ガスＧの脱硫が行われる。而して、タール分及び硫黄分を除去されたガス化ガスＧは、図５の装置と同様、後工程に供給されて燃料や化学合成プロセスの原料として利用される。

排水処理装置１０では、直接冷却塔４、間接冷却器２１、深冷冷却器２２、間接冷却器７ｂからの排水中のタール分やチャー等が沈降処理されて排水の清浄化が行われ、清浄化された水は循環され、前述のように直接冷却塔４に供給されてスプレーに使用される。又、清浄化された水の一部は処理水として後工程へ供給される。排水処理装置１０で回収されたタール分やチャーは前述のように管路１１からガス化炉１へ戻されて補助原料の一部として使用される。

図２は本発明の実施の形態の第二例であり、図１の場合と同様、ＬＮＧ冷熱を利用するようにしたガス精製装置の例である。図中、図１に示すものと同一のものには同一の符号を付してある。而して、本図示例の特徴とするところは、図１のガス精製装置のシェルアンドチューブ式の深冷冷却器２２に代えて、直接式の深冷冷却器２２'を設置し、且つ、昇圧・冷却装置７と脱硫装置９との間に設置していた脱芳香族塔８を撤去したことである。深冷冷却器２２'は、ＬＮＧを噴霧するためのスプレーノズル２７を備えている。図中、２８はＬＮＧ受入れ基地のＬＮＧタンク２３から間接冷却器２１へＬＮＧを供給するための管路、２９は間接冷却器２１から深冷冷却器２２'へＬＮＧを供給する管路である。

本図示例においては、直接冷却塔４までの作用は図１の場合と同様である。而して、直接冷却塔４から取り出されたガス化ガスＧは、間接冷却器２１において、ＬＮＧタンク２３から管路２８を介し供給されたＬＮＧにより冷却される。直接冷却塔４及び間接冷却器２１においては、２環芳香族類や３環芳香族類を含むタール分、水蒸気が凝縮して液化し、液化した芳香族類、水は排水として排水管路１３、１４から排水処理装置１０へ排出される。

間接冷却器２１からのガス化ガスＧは間接冷却器２１へ供給される。而して、深冷冷却器２２'では、間接冷却器２１から管路２９を介し供給されたＬＮＧがスプレーノズル２７から噴霧され、ガス化ガスＧに混入してガス化ガスＧを冷却する。このため、深冷冷却器２２'においては、１環芳香族類を含むタール分が凝縮して液化し、液化したタール分は排水管路１６から排水処理装置１０へ排出される。ＬＮＧはスプレーノズル２７から噴霧されるとガス化してナチュラルガスＮＧとなる。

深冷冷却器２２'で凝縮し分離した１環芳香族類を含むタール分は、排水管路１６から排水処理装置１０へ排出されるが、タール分中の水分が少ない場合は、排水処理装置１０へは排出されず、製品として取り出されることもある。而して、深冷冷却器２２'では、ガス化ガスＧに含まれているベンゼン等の最も凝縮し難い１環芳香族類のタール分が除去されるため、深冷冷却器２２から送出されたガス化ガスＧはタールを高い確率で除去された状態となっている。深冷冷却器２２'から送出されたガス化ガスＧとナチュラルガスＮＧの混合ガスの温度Ｔ５''は約−８０℃以下である。而して、ガス化ガスＧとナチュラルガスＮＧの混合ガスの温度Ｔ５''が約−８０℃の場合は、タール分の飽和蒸気濃度は１００ｍｇ／Ｎｍ^３程度であるが、−１２０℃に冷却すれば、タール分の飽和蒸気濃度は、図１の場合と同様、０．１ｍｇ／Ｎｍ^３程度まで低減することができる。

深冷冷却器２２''から送出されたタール分が高い効率で除去されたガス化ガスＧとナチュラルガスＮＧの混合ガスは、昇圧・冷却装置７へ供給され、昇圧器７ａにより後工程の装置において要求される圧力に昇圧される（Ｐ＝１〜５ＭＰａ）。又、ガス化ガスＧ及びナチュラルガスＮＧの混合ガスは昇圧器７ａによる昇圧により温度が上昇するので、間接冷却器７ｂにおいて冷却される。冷却により更にガス化ガスＧ及びナチュラルガスＮＧ中の残余の水分が凝縮して液化するため、排水管路１７を介し排水として排水処理装置１０へ排出される。

昇圧・冷却装置７の間接冷却器７ｂから取り出されたガス化ガスＧ及びナチュラルガスＮＧの混合ガスは脱硫装置９に供給され、脱硫装置においては、後工程で要求される程度に応じて粗脱硫塔９ａや精密脱硫塔９ｂにおいてガス化ガスＧの脱硫が行われる。而して、タール分及び硫黄分を除去されたガス化ガスＧ及びナチュラルガスＮＧの混合ガスは、図１等の装置と同様、後工程に供給されて燃料や化学合成プロセスの原料として利用される。

排水処理装置１０では、直接冷却塔４、間接冷却器２１、深冷冷却器２２'、間接冷却器７ｂからの排水中のタール分やチャー等が沈降処理されて排水の清浄化が行われ、清浄化された水は循環され、前述のように直接冷却塔４に供給されてスプレーに使用される。又、清浄化された水の一部は処理水として後工程へ供給される。排水処理装置１０で回収されたタール分やチャーは前述のように管路１１からガス化炉１へ戻されて原料の一部として使用される。

図２に示す図示例によれば、図１に示すガス精製装置と同様の作用効果を奏し得る。又、本図示例では、約１，０００〜数１，０００Ｋｃａｌ／ｍ^３のガス化ガスＧに約１３，００００Ｋｃａｌ／ｍ^３のナチュラルガスＮＧが混合されているため、ガス化ガスＧのカロリーを増加させることができる。又、深冷冷却器２２'へはＬＮＧを直接噴霧することで、ガス化ガスＧに対し排水処理装置１０からの水を噴霧する必要がなく、従って、装置内のタール分が含有する水の量を低減することができ、スプレー噴霧用のポンプが不要となる。

図３は本発明の実施の形態の第三例であり、図１、図２の場合と同様、ＬＮＧ冷熱を利用するようにしたガス精製装置の例である。図中、図１、図２に示すものと同一のものには同一の符号を付してある。而して、本図示例の特徴とするところは、図２において熱交換器３と昇圧・冷却装置７の昇圧器７ａとの間に設置した直接冷却塔４、間接冷却器２１、深冷冷却器２２'を撤去し、代りに、ＬＮＧ受入れ基地のＬＮＧタンク２３から管路３０を介して送給されたＬＮＧをスプレーノズル３１から直接ガス化ガスＧに噴霧するようにした直接式の深冷冷却塔３２を設置した点である。

本図示例においては、熱交換器３である程度冷却されて供給されたガス化ガスＧにＬＮＧタンク２３から送給されたＬＮＧを、スプレーノズル３１から、深冷冷却塔３２を送給されるガス化ガスＧ内に噴霧し、ガス化ガスＧを急冷する。このため、深冷冷却塔３２においては、２環芳香族類、３環芳香族類を含むタール分はもとより、除去し難い１環芳香族類を含むタール分も一気に、凝縮して液化し、分離される。深冷冷却塔３２から取り出されたガス化ガスＧとナチュラルガスＮＧとの混合ガスの温度Ｔ７は約−８０℃以下である。深冷冷却塔３２で分離、除去されたタール分を含む排水は、排水管路１３から排水処理装置１０へ排水される。

深冷冷却塔３２から取り出されて昇圧・冷却装置７の昇圧器７ａへ導入された以降のガス化ガスＧとナチュラルガスＮＧとの混合ガスの作動、及び、タール分やチャーを含む排水が排水処理装置１０へ排水された後の作動は、図１、図２の図示例と同様であるため説明は省略する。而して、本図示例においても、図１、図２と同様の作用効果を奏することができる。

なお、本発明のタール除去方法及び装置においては、深冷冷却を行うことができる冷媒としてＬＮＧを用いる場合について説明したが、液体の状態で低温の物質、例えば液体窒素、液体水素等も使用可能なこと、タール分の深冷分離は−５０℃よりも低温なら何度でも可能なこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である

本発明のタール除去方法及び装置に適用するガス精製装置の実施の形態の第一例である。 本発明のタール除去方法及び装置に適用するガス精製装置の実施の形態の第二例である。 本発明のタール除去方法及び装置に適用するガス精製装置の実施の形態の第三例である。 平衡温度に対応した、タールの飽和蒸気濃度を示すタール飽和蒸気濃度線図である。 従来のガス精製装置の一例である。

符号の説明

１ ガス化炉
２ ライン
３ 熱交換器（冷却手段）
４ 直接冷却塔（冷却手段）
９ 脱硫装置（脱硫手段）
２１ 間接冷却器（冷却手段）
２２ 深冷冷却器（深冷冷却手段）
２２' 深冷冷却器（深冷冷却手段）
２２'' 深冷冷却器（深冷冷却手段）
２７ スプレーノズル（噴霧手段）
３１ スプレーノズル（噴霧手段）
３２ 深冷冷却塔（深冷冷却手段）
Ｇ ガス化ガス

Claims (10)

1. ガス化炉で生成されたガス化ガスを、深冷冷却可能な冷媒により深冷冷却することを特徴とするタール除去方法。
2. 深冷冷却する前のガス化ガスを予め冷却する請求項１に記載のタール除去方法。
3. ガス化ガスの深冷冷却後に当該ガス化ガスの脱硫を行う請求項１又は２に記載のタール除去方法。
4. ガス化ガスの深冷冷却を、ガス化ガス中に深冷冷却可能な冷媒を噴霧することにより行う請求項１乃至３の何れかに記載のタール除去方法。
5. 冷媒はＬＮＧである請求項１乃至４の何れかに記載のタール除去方法。
6. ガス化炉で生成されたガス化ガスを供給するラインに、ガス化ガスを深冷冷却するための深冷冷却手段を設けたことを特徴とするタール除去装置。
7. 深冷冷却手段のガス化ガス流れ方向上流側に深冷冷却手段以外の冷却手段を設けた請求項６に記載のタール除去装置。
8. 深冷冷却手段のガス流れ方向下流側に脱硫手段を設けた請求項６又は７に記載のタール除去装置。
9. 深冷冷却手段は、深冷冷却可能な冷媒を噴霧する冷媒噴霧手段を備えた請求項６乃至８の何れかに記載のタール除去装置。
10. 冷媒はＬＮＧである請求項６乃至９の何れかに記載のタール除去装置。

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