JP2011148845A - タール回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各スクラバで凝縮したタールミストがガスに同伴して下流側へ流れてしまうことを阻止し得、沸点の異なるタール種の分離効率を高めて沸点毎にタールの分離回収を確実に行い得るタール回収装置を提供する。
【解決手段】タール含有ガスを冷却することによりタールを凝縮させるスクラバ５をガス流通方向へ直列に複数段設け、該各スクラバ５にて高沸点のタールから順に回収するタール回収装置において、前記各スクラバ５の出側に、該各スクラバ５で凝縮したタールミストを回収する湿式集塵手段６としての湿式電気集塵機７を配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タール回収装置に関するものである。

従来より、燃料として、石炭、バイオマス、廃プラスチック、或いは各種の含水廃棄物等の固体燃料を用い、ガス化ガス或いは熱分解ガスを生成するガス生成設備の開発が進められている。

一般に、ガス化炉或いは熱分解炉において低温（４００〜９００［℃］）で前記固体燃料のガス化や熱分解を行った場合、生成されるガス化ガスや熱分解ガス中にはタール成分が含まれており、該タール成分を含むガス化ガスや熱分解ガスは温度を下げていくとタール成分が凝縮してミスト化するため、ガス化ガスや熱分解ガスを化学合成原料等に利用する際には、下流側の精製プロセスや化学合成プロセスにおいて、凝縮したタールによる配管閉塞や機器類のトラブル、タール付着による合成触媒の被毒等といった問題が引き起こされる。タール自体は回収すれば、燃料や化学原料として用いることができるため、回収できることが望ましい。

こうした不具合をなくし、且つ、タールを回収するために、従来においては、前記ガス化炉或いは熱分解炉において生成されたガス化ガスや熱分解ガスを、ガス流通方向へ直列に複数段設けられたスクラバに順次導入し、該スクラバによるガス冷却を段階的に行うことによって、高沸点のタールから順次回収し、沸点の異なるタールを分離回収することが行われていた。

尚、前述の如きタール回収方法に関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。

特開２０００−１２９２６９号公報

前記特許文献１に開示されているタール回収方法では、スクラバにおいて導入されるガスに対し冷却水を噴霧することよってタールを分離し、該タールを冷却水と一緒に排水側へ移行させ、該排水から比重分離等によって前記タールを系外に回収するようにしているが、実際には、凝縮してミスト化したタールは数［μｍ］以下の微細なミストであり、各段における一基のスクラバによって除去できるタールは、本発明者が行った試験によると、導入されるガス中に含まれるタール全体のおよそ５０［％］程度に過ぎず、除去できなかった残りのタールミストは、ガスに同伴して下流側へ流れてしまうため、回収が困難となるだけでなく、下流側の次の段のスクラバで回収されるべき沸点の異なるタール種の分離効率も低下することとなり、結果的に沸点毎にタールの分離回収ができなくなるという欠点を有していた。

本発明は、斯かる実情に鑑み、各スクラバで凝縮したタールミストがガスに同伴して下流側へ流れてしまうことを阻止し得、沸点の異なるタール種の分離効率を高めて沸点毎にタールの分離回収を確実に行い得るタール回収装置を提供しようとするものである。

本発明は、タール含有ガスが導入されるスクラバをガス流通方向へ直列に複数段設け、該各スクラバにて高沸点のタールから順に回収するタール回収装置において、
前記各スクラバの出側に配置され且つ該各スクラバで凝縮したタールミストを回収する湿式集塵手段を備えたことを特徴とするタール回収装置にかかるものである。

前記タール回収装置においては、前記湿式集塵手段を湿式電気集塵機で構成し、
該湿式電気集塵機は、
ガスが流通されるケーシングと、
該ケーシング内に配設され且つ水を噴霧するノズルと、
前記ケーシング内に配設される集塵電極と
を有するようにすることができる。

又、前記タール回収装置においては、前記湿式集塵手段を湿式集塵スクリーンで構成することもできる。

更に、前記湿式集塵スクリーンは、
ガスが流通されるダクトと、
該ダクト内に配設され且つ水を噴霧するノズルと、
前記ダクト内に、ガス流通方向に対し３０〜６０°の傾斜角度で貫通する偏平ハニカム状のガス透過孔を該ガス透過孔の貫通方向が同一となるよう多数穿設した網目スクリーン板を、ガス流通方向へ延びる軸線を中心に回動させることによりガス流通方向へ順次９０°ずつ位相をずらして複数枚積層してなる集塵スクリーン本体と
を有するようにすることができる。

本発明のタール回収装置によれば、各スクラバで凝縮したタールミストがガスに同伴して下流側へ流れてしまうことを阻止し得、沸点の異なるタール種の分離効率を高めて沸点毎にタールの分離回収を確実に行い得るという優れた効果を奏し得る。

本発明のタール回収装置の第一実施例を示す全体概要構成図である。 本発明のタール回収装置の第二実施例を示す全体概要構成図である。 本発明のタール回収装置の第二実施例に用いられる湿式集塵スクリーンを示す拡大平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。 図３のＶ−Ｖ断面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明のタール回収装置の第一実施例であって、１は石炭、バイオマス、廃プラスチック、或いは各種の含水廃棄物等の固体燃料からガス化ガスを低温（４００〜９００［℃］）で生成するガス化炉、２は前記ガス化炉１で生成されたガス化ガス中から煤塵を除去するサイクロン、３は前記サイクロン２で煤塵が除去されたガス化ガスをタールが凝縮しない温度（３００〜５００［℃］）まで冷却することにより熱回収を行う熱交換器であり、該熱交換器３で熱回収されたタール含有ガスとしてのガス化ガスを冷却することによりタールを凝縮させるスクラバ５をガス流通方向へ直列に複数段（図の例では三段）設け、該各スクラバ５にて高沸点のタールから順に回収するタール回収装置において、前記各スクラバ５の出側に、該各スクラバ５で凝縮したタールミストを回収する湿式集塵手段６としての湿式電気集塵機７を配置したものである。

前記湿式電気集塵機７は、ガス化ガスが流通されるケーシング７ａ内に、水を噴霧するノズル７ｂと、集塵電極７ｃとを配設してなる構成を有している。

尚、前記スクラバ５並びに湿式電気集塵機７においてガス化ガスから分離回収されたタール含有排水は、各段毎にデカンタ９に集め、該デカンタ９において前記タール含有排水から比重分離されるタールをタール回収槽１０に回収する一方、該タールが分離された水をポンプ１１の駆動により循環水として前記スクラバ５内のノズル５ａ並びに湿式電気集塵機７内のノズル７ｂから噴霧するようにしてある。

又、前記サイクロン２でガス化ガスから除去された煤塵は、煤塵回収槽４に回収するようにしてある。

次に、上記第一実施例の作用を説明する。

前記ガス化炉１において、バイオマス、廃プラスチック、或いは各種の含水廃棄物等の固体燃料から低温（４００〜９００［℃］）で生成されたタール含有ガスとしてのガス化ガスは、サイクロン２で煤塵が除去され、熱交換器３においてタールが凝縮しない温度（３００〜５００［℃］）まで冷却されて熱回収が行われた後、第一段目のスクラバ５へ導入される。

前記第一段目のスクラバ５へ導入されたタール含有ガスは、ノズル５ａから噴霧される水により冷却されて高沸点のタールが分離され、該タールが水と一緒にタール含有排水としてデカンタ９に集められる一方、前記高沸点のタールが凝縮してミスト化したタールミストは、ガスに同伴して下流側へ流れるが、第一段目の湿式電気集塵機７においてノズル７ｂから噴霧される水により冷却されつつ集塵電極７ｃからの放電によりおよそ９０％以上のタールミストが捕集され、該第一段目の湿式電気集塵機７において捕集されたタールミストが水と一緒にタール含有排水として前記デカンタ９に集められ、該デカンタ９に集められたタール含有排水は、水より重く沈降するタール、或いは、水より軽く浮上するタールが比重分離されてタール回収槽１０に回収されると共に、該タールが分離された水はポンプ１１の駆動により循環水として前記第一段目のスクラバ５内のノズル５ａ並びに前記第一段目の湿式電気集塵機７内のノズル７ｂから噴霧される。

前記第一段目の湿式電気集塵機７においてタールミストの大部分が捕集されて除去されたガス化ガスは、およそ１２０［℃］程度に温度低下しており、続く第二段目のスクラバ５へ導入される。

前記第二段目のスクラバ５へ導入されたタール含有ガスは、ノズル５ａから噴霧される水により冷却されて前記第一段目のスクラバ５で分離されたタールより沸点の低いタールが分離され、該タールが水と一緒にタール含有排水としてデカンタ９に集められる一方、前記第一段目のスクラバ５で分離されたタールより沸点の低いタールが凝縮してミスト化したタールミストは、ガスに同伴して下流側へ流れるが、第二段目の湿式電気集塵機７においてノズル７ｂから噴霧される水により冷却されつつ集塵電極７ｃからの放電によりおよそ９０％以上のタールミストが捕集され、該第二段目の湿式電気集塵機７において捕集されたタールミストが水と一緒にタール含有排水としてデカンタ９に集められ、該デカンタ９に集められたタール含有排水は、水より重く沈降するタール、或いは、水より軽く浮上するタールが比重分離されてタール回収槽１０に回収されると共に、該タールが分離された水はポンプ１１の駆動により循環水として前記第二段目のスクラバ５内のノズル５ａ並びに前記第二段目の湿式電気集塵機７内のノズル７ｂから噴霧される。

前記第二段目の湿式電気集塵機７においてタールミストの大部分が捕集されて除去されたガス化ガスは、およそ７５［℃］程度に温度低下しており、続く第三段目のスクラバ５へ導入される。

前記第三段目のスクラバ５へ導入されたタール含有ガスは、ノズル５ａから噴霧される水により冷却されて前記第二段目のスクラバ５で分離されたタールより沸点の低いタールが分離され、該タールが水と一緒にタール含有排水としてデカンタ９に集められる一方、前記第二段目のスクラバ５で分離されたタールより沸点の低いタールが凝縮してミスト化したタールミストは、ガスに同伴して下流側へ流れるが、第三段目の湿式電気集塵機７においてノズル７ｂから噴霧される水により冷却されつつ集塵電極７ｃからの放電によりおよそ９０％以上のタールミストが捕集され、該第三段目の湿式電気集塵機７において捕集されたタールミストが水と一緒にタール含有排水としてデカンタ９に集められ、該デカンタ９に集められたタール含有排水は、水より重く沈降するタール、或いは、水より軽く浮上するタールが比重分離されてタール回収槽１０に回収されると共に、該タールが分離された水はポンプ１１の駆動により循環水として前記第三段目のスクラバ５内のノズル５ａ並びに前記第三段目の湿式電気集塵機７内のノズル７ｂから噴霧される。

前記第三段目の湿式電気集塵機７においてタールミストの大部分が捕集されて除去されたガス化ガスは、およそ４０［℃］程度に温度低下しており、化学合成原料等に利用する際には、下流側の精製プロセスや化学合成プロセスに送られるが、タールによる配管閉塞や機器類のトラブル、タール付着による合成触媒の被毒等といった問題が引き起こされる心配は全くなくなる。

これにより、前記特許文献１に開示されているタール回収方法とは異なり、各スクラバ５で除去できなかったタールミストがガスに同伴して下流側へ流れてしまうことが各湿式電気集塵機７によって阻止され、その大部分を回収することが可能となると共に、下流側の次の段のスクラバ５で回収されるべき沸点の異なるタール種の分離効率も向上することとなり、結果的に沸点毎にタールの分離回収が確実に行われることとなる。

こうして、各スクラバ５で凝縮したタールミストがガスに同伴して下流側へ流れてしまうことを阻止し得、沸点の異なるタール種の分離効率を高めて沸点毎にタールの分離回収を確実に行い得る。

図２〜図５は本発明のタール回収装置の第二実施例であって、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１に示す第一実施例と同様であるが、本第二実施例の特徴とするところは、図２〜図５に示す如く、前記湿式集塵手段６を湿式電気集塵機７の代わりに湿式集塵スクリーン８で構成した点にある。

前記湿式集塵スクリーン８は、ガスが流通されるダクト８ａ内に、水を噴霧するノズル８ｂを配設すると共に、ガス流からのタールミストの衝突分離機能を有する集塵スクリーン本体８ｃを配設してなる構成を有しており、図２の例では、前記ノズル８ｂと集塵スクリーン本体８ｃをダクト８ａ内におけるガス流通方向へ所要間隔をあけて二組設けてあるが、この数については二組に限定されるものではない。

前記集塵スクリーン本体８ｃは、図３〜図５に示す如く、偏平ハニカム状のガス透過孔８ｄが多数穿設された金属薄板からなる網目スクリーン板８ｅを複数枚積層したものであって、該網目スクリーン板８ｅに穿設される偏平ハニカム状のガス透過孔８ｄは、波状に連続する凸面８ｆと凹面８ｇとによって形成され、且つガス流通方向に対し所要の傾斜角度θで貫通するようになっており、このようにガス透過孔８ｄの貫通方向が同一となるよう多数穿設した網目スクリーン板８ｅを、ガス流通方向へ延びる軸線を中心に回動させることによりガス流通方向へ順次９０°ずつ位相をずらして複数枚積層するようにしてある。

前記ガス透過孔８ｄの傾斜角度θは、３０〜６０°の範囲とすることが、衝突分離によるガス流からのタールミストの捕集効率を高める上で有効となる一方、前記複数枚積層される網目スクリーン板８ｅは、互いに接触させても良いが、例えば、１〜１．５［ｍｍ］程度の隙間をあけて積層させた方が密着抵抗がなくなるため、その分、圧力損失を小さくすることができると共に、付着したタールを洗浄する場合にも好都合となる。

又、前記網目スクリーン板８ｅの板厚は、例えば、アルミニウム合金の場合、およそ０．１５［ｍｍ］程度のものを使用し、図３中、左右方向へ延びる列において互いに隣接するガス透過孔８ｄの中心間の寸法Ａはおよそ９［ｍｍ］程度、図３中、上下方向へ延びる列において互いに隣接するガス透過孔８ｄの中心間の寸法Ｂはおよそ５．５［ｍｍ］程度、図３中、斜め方向へ互いに隣接するガス透過孔８ｄの間の寸法Ｃはおよそ２．２５［ｍｍ］程度、ガス透過孔８ｄの開き角度αはおよそ１１０°程度とすることができる。

更に又、前記網目スクリーン板８ｅの積層枚数を例えば、四枚とした場合、一枚目の網目スクリーン板８ｅに対して、二枚目の網目スクリーン板８ｅは９０°、三枚目の網目スクリーン板８ｅは１８０°、四枚目の網目スクリーン板８ｅは２７０°、それぞれガス流通方向へ延びる軸線を中心に位相がずれる形となる。尚、図３には、一枚目の網目スクリーン板８ｅを実線で、二枚目の網目スクリーン板８ｅを仮想線で示してある。

次に、上記第二実施例の作用を説明する。

前記ガス化炉１において、バイオマス、廃プラスチック、或いは各種の含水廃棄物等の固体燃料から低温（４００〜９００［℃］）で生成されたタール含有ガスとしてのガス化ガスは、サイクロン２で煤塵が除去され、熱交換器３においてタールが凝縮しない温度（３００〜５００［℃］）まで冷却されて熱回収が行われた後、第一段目のスクラバ５へ導入される。

前記第一段目のスクラバ５へ導入されたタール含有ガスは、ノズル５ａから噴霧される水により冷却されて高沸点のタールが分離され、該タールが水と一緒にタール含有排水としてデカンタ９に集められる一方、前記高沸点のタールが凝縮してミスト化したタールミストは、ガスに同伴して下流側へ流れるが、第一段目の湿式集塵スクリーン８においてノズル８ｂから噴霧される水により冷却されつつ複数枚積層された網目スクリーン板８ｅによる衝突分離によりおよそ９０％以上のタールミストが捕集され、該第一段目の湿式集塵スクリーン８において捕集されたタールミストが水と一緒にタール含有排水として前記デカンタ９に集められ、該デカンタ９に集められたタール含有排水は、水より重く沈降するタール、或いは、水より軽く浮上するタールが比重分離されてタール回収槽１０に回収されると共に、該タールが分離された水はポンプ１１の駆動により循環水として前記第一段目のスクラバ５内のノズル５ａ並びに前記第一段目の湿式集塵スクリーン８内のノズル８ｂから噴霧される。

ここで、前記湿式集塵スクリーン８の集塵スクリーン本体８ｃに突入するタール含有ガスは、一枚目の網目スクリーン板８ｅのガス透過孔８ｄへ３０〜６０°の傾斜角度θをもって侵入し、二枚目の網目スクリーン板８ｅのガス透過孔８ｄに対しては、ガス流通方向へ延びる軸線を中心に９０°回動する方向へ向きを変えつつ、３０〜６０°の傾斜角度θをもって侵入し、三枚目の網目スクリーン板８ｅのガス透過孔８ｄに対しては、ガス流通方向へ延びる軸線を中心に更に９０°回動する方向へ向きを変えつつ、３０〜６０°の傾斜角度θをもって侵入し、四枚目の網目スクリーン板８ｅのガス透過孔８ｄに対しては、ガス流通方向へ延びる軸線を中心に更に９０°回動する方向へ向きを変えつつ、３０〜６０°の傾斜角度θをもって侵入していくことから、ガス流は螺旋状に流れ、タールミストが衝突分離によって集塵スクリーン本体８ｃ全体の立体的空間の中で捕集される形となる。

前記第一段目の湿式集塵スクリーン８においてタールミストの大部分が捕集されて除去されたガス化ガスは、およそ１２０［℃］程度に温度低下しており、続く第二段目のスクラバ５へ導入される。

前記第二段目のスクラバ５へ導入されたタール含有ガスは、ノズル５ａから噴霧される水により冷却されて前記第一段目のスクラバ５で分離されたタールより沸点の低いタールが分離され、該タールが水と一緒にタール含有排水としてデカンタ９に集められる一方、前記第一段目のスクラバ５で分離されたタールより沸点の低いタールが凝縮してミスト化したタールミストは、ガスに同伴して下流側へ流れるが、第二段目の湿式集塵スクリーン８においてノズル８ｂから噴霧される水により冷却されつつ複数枚積層された網目スクリーン板８ｅによる衝突分離によりおよそ９０％以上のタールミストが捕集され、該第二段目の湿式集塵スクリーン８において捕集されたタールミストが水と一緒にタール含有排水としてデカンタ９に集められ、該デカンタ９に集められたタール含有排水は、水より重く沈降するタール、或いは、水より軽く浮上するタールが比重分離されてタール回収槽１０に回収されると共に、該タールが分離された水はポンプ１１の駆動により循環水として前記第二段目のスクラバ５内のノズル５ａ並びに前記第二段目の湿式集塵スクリーン８内のノズル８ｂから噴霧される。

前記第二段目の湿式集塵スクリーン８においてタールミストの大部分が捕集されて除去されたガス化ガスは、およそ７５［℃］程度に温度低下しており、続く第三段目のスクラバ５へ導入される。

前記第三段目のスクラバ５へ導入されたタール含有ガスは、ノズル５ａから噴霧される水により冷却されて前記第二段目のスクラバ５で分離されたタールより沸点の低いタールが分離され、該タールが水と一緒にタール含有排水としてデカンタ９に集められる一方、前記第二段目のスクラバ５で分離されたタールより沸点の低いタールが凝縮してミスト化したタールミストは、ガスに同伴して下流側へ流れるが、第三段目の湿式集塵スクリーン８においてノズル８ｂから噴霧される水により冷却されつつ複数枚積層された網目スクリーン板８ｅによる衝突分離によりおよそ９０％以上のタールミストが捕集され、該第三段目の湿式集塵スクリーン８において捕集されたタールミストが水と一緒にタール含有排水としてデカンタ９に集められ、該デカンタ９に集められたタール含有排水は、水より重く沈降するタール、或いは、水より軽く浮上するタールが比重分離されてタール回収槽１０に回収されると共に、該タールが分離された水はポンプ１１の駆動により循環水として前記第三段目のスクラバ５内のノズル５ａ並びに前記第三段目の湿式集塵スクリーン８内のノズル８ｂから噴霧される。

前記第三段目の湿式集塵スクリーン８においてタールミストの大部分が捕集されて除去されたガス化ガスは、およそ４０［℃］程度に温度低下しており、化学合成原料等に利用する際には、下流側の精製プロセスや化学合成プロセスに送られるが、タールによる配管閉塞や機器類のトラブル、タール付着による合成触媒の被毒等といった問題が引き起こされる心配は全くなくなる。

これにより、前記特許文献１に開示されているタール回収方法とは異なり、各スクラバ５で除去できなかったタールミストがガスに同伴して下流側へ流れてしまうことが各湿式集塵スクリーン８によって阻止され、その大部分を回収することが可能となると共に、下流側の次の段のスクラバ５で回収されるべき沸点の異なるタール種の分離効率も向上することとなり、結果的に沸点毎にタールの分離回収が確実に行われることとなる。

又、ガス化ガスは、リークにより空気が混入した場合、着火源があると、引火の虞があるため、その取り扱いには充分注意する必要があるが、前述の如き湿式集塵スクリーン８を用いることは、着火源をなくして引火を防止する上で有効となる。

こうして、図２に示す第二実施例においても、図１に示す第一実施例と同様、各スクラバ５で凝縮したタールミストがガスに同伴して下流側へ流れてしまうことを阻止し得、沸点の異なるタール種の分離効率を高めて沸点毎にタールの分離回収を確実に行い得る。

尚、本発明のタール回収装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、ガス化炉でガス化されるタール含有ガスとしてのガス化ガスからのタールの回収に限らず、熱分解炉で熱分解される熱分解ガスのようなタール含有ガスからのタールの回収にも適用可能なこと、スクラバと湿式集塵手段の段数は三段に限らず、複数段であれば何段でも良いこと等、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。

１ ガス化炉
２ サイクロン
３ 熱交換器
５ スクラバ
５ａ ノズル
６ 湿式集塵手段
７ 湿式電気集塵機
７ａ ケーシング
７ｂ ノズル
７ｃ 集塵電極
８ 湿式集塵スクリーン
８ａ ダクト
８ｂ ノズル
８ｃ 集塵スクリーン本体
８ｄ ガス透過孔
８ｅ 網目スクリーン板
８ｆ 凸面
８ｇ 凹面
９ デカンタ
１０ タール回収槽
θ 傾斜角度

Claims (4)

1. タール含有ガスが導入されるスクラバをガス流通方向へ直列に複数段設け、該各スクラバにて高沸点のタールから順に回収するタール回収装置において、
   前記各スクラバの出側に配置され且つ該各スクラバで凝縮したタールミストを回収する湿式集塵手段を備えたことを特徴とするタール回収装置。
2. 前記湿式集塵手段を湿式電気集塵機で構成し、
   該湿式電気集塵機は、
   ガスが流通されるケーシングと、
   該ケーシング内に配設され且つ水を噴霧するノズルと、
   前記ケーシング内に配設される集塵電極と
   を有する請求項１記載のタール回収装置。
3. 前記湿式集塵手段を湿式集塵スクリーンで構成した請求項１記載のタール回収装置。
4. 前記湿式集塵スクリーンは、
   ガスが流通されるダクトと、
   該ダクト内に配設され且つ水を噴霧するノズルと、
   前記ダクト内に、ガス流通方向に対し３０〜６０°の傾斜角度で貫通する偏平ハニカム状のガス透過孔を該ガス透過孔の貫通方向が同一となるよう多数穿設した網目スクリーン板を、ガス流通方向へ延びる軸線を中心に回動させることによりガス流通方向へ順次９０°ずつ位相をずらして複数枚積層してなる集塵スクリーン本体と
   を有する請求項３記載のタール回収装置。

Images