JPH01204992A - 脱硫剤の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は１石炭のガス化における還元性ガス中に含まれ
る硫黄化合物を吸着した脱硫剤゛の処理方法に関する。

〔従来の技術〕

近年１石炭を高温（８００〜１６００℃）かつ、加圧下
で酸素、水蒸気、空気あるいはこれら混合ガス（ガス化
剤）でガス化して、発生した高温還元性ガスを化学工業
原料１発電用燃料に利用することが試みられている。し
かし、この高温還元性ガス中には原料石炭に含まれてい
る硫黄分が揮発しＨ２Ｓ、ＣＯ８，Ｃ８，等の硫黄化合
物として数百ｐｐ■から数千ｐｐ園含まれており、これ
らを除去する必要がある。そこで、ガス中の硫黄化合物
を除去する方式と゛して湿式法と乾式法があり、前者は
溶液とガスを接触し、溶液中に硫黄化合物を吸収しガス
中から分離するもので、ガスを冷却するため熱の損失と
硫黄化合物以外にもＣＯ２等を吸収するなどエネルギー
面と選択性に問題があった。

それに対し、近年開発されつつあるのが後者の乾式脱硫
法で、金属酸化物と硫黄化合物を高温度で・反応させ、
生成ガス中から選択的に硫黄化合物を除くものである。

この方法は熱の損失を伴わず、選択性も高いことから、
特に石炭ガス化複合発電や溶融炭酸塩型の燃料電池用の
燃料ガスを製造する場合に有益である。現在までに乾式
脱硫については固定層、流動層、気流層を用いた方式が
提案され、固定層や流動層では脱硫剤を再生利用するこ
とを前提にして開発が進められている。一方、気流層の
乾式脱硫では脱硫剤は安価な物質を用い、使い捨てを前
提にしている。特開昭６０−７１６９０号に開示された
方法も気流層の乾式脱硫の一方式である。

一般に気流層脱硫方式では使用する脱硫剤は反応性を考
慮して数十μｍ以下の微砕粉を用いる。

また、脱硫剤の使い捨てを前提にしているので安価で多
量に存在する物質（Ｆｅ、Ｏ，、Ｆｅ５０＊ｅＦｅｄ、
ＣａＣ０，、Ｃａｂ、あるいは天然に存在するドロマイ
トや鉱物）を用いる。

これら脱硫剤とガス中の硫黄化合物は（１）式に代表さ
れる反応で金属硫化物となる。

Ｍ−０＋Ｈ２Ｓ＝Ｍ−Ｓ＋Ｈ，Ｏ・　（１）ここにＭ・
０：金属酸化物 Ｈ，Ｓ；碑化水素 Ｍ−８；金属硫化物 Ｈ２Ｏ；水蒸気 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来の方法では、脱硫後の脱硫剤の処理についての
配慮がなく、特に石炭ガス化複合発電用の燃料ガスを製
造する場合のように、多量の脱硫剤を使用するプラント
においては、その処理が問題となっていた。すなわち、
脱硫後の金属硫化物は微粉でかつ硫黄を含むため、この
まま廃棄すれば大気中ではゆるやかではあるが加水分解
されて、Ｈ，Ｓを放出し、環境への悪影響が問題となる
。

また微粉末は少くとも風で吹き飛ばされない程度にまで
対処する必要がある。このため、特別の固定化処理が必
要となる。

本発明は、かかる課題を解決するために、特別な処理を
施こすことなく、環境への影響をなくすことの可能な脱
硫剤の処理方法を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、石炭ガス化室に脱
硫剤を供給し、還元性ガスと脱硫剤とを反応させ、還元
性ガス中に含まれる硫黄化合物を吸収除去し、還元性ガ
スと脱硫剤とを分離した後、脱硫剤を処理する方法にお
いて、ガス化室の石炭溶融灰を発生する部位に施回流を
与えて前記還元性ガスと分離された脱硫剤をガス化室に
供給することにより、当該脱硫剤を溶融石炭灰中に固定
化することを特徴とする脱硫剤の処理方法である。

〔作用〕

上記本発明によれば、施回流を与えて脱硫剤をガス化室
に供給しているために、ガス化室内の石炭溶融灰と、硫
黄化合物を吸収した脱硫剤とが十分に接触し、その結果
溶融石炭灰中に、脱硫剤を効率良く固定化することがで
きる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について添付図面に従い説明する
。

第１図は１本発明方法を実施するための装置の一実施例
に係る縦断面構成図である。第２図は、第１図の一部拡
大図である。

次に、上記本実施例に係る装置の構成について説明する
。

ガス化炉２内には、ガス化室３が存在し、このガス化室
３の上部には、第２図で示すように還元性ガス排出口１
８を有する絞り板１０が存在する。

また、ガス化室３の下部には、スラグ排出口１９を有す
るスラグタ′ツブ４が設けられている。

前記ガス化室３には、微粉の石炭とガス化剤である含酸
素ガスからなる原料を供給する原料供給ライン１が接続
されている。この原料供給ライン１は、第２図に示すご
とく原料供給バーナ１４・１５に接続されている。また
、ガス化炉２の上部には、脱硫剤を供給する脱硫剤供給
ライン６が接続されている。このガス化炉２の頭頂部に
は、脱塵器７に脱硫剤と高温還元性ガスとの混合物を供
給する供給ライン１１が接続されている。

脱塵器７とガス化室３との間には、還元性ガスと分離さ
れた。硫化物を吸収除去した脱硫剤（廃剤）を、供給す
るための廃剤供給ライン１３が設けられている。また、
脱塵器７には、廃剤と分離された還元性ガスを供給する
ための供給ライン１２が接続されている。

ガス化室３の底部には、廃剤供給ライン８と接続する廃
剤供給バーナ１６が設けられている。前記ガス化炉２の
下部には、スラグを系外に排出するためのスラグ排出ラ
イン５が接続されている。

このように構成された本実施例装置では、廃剤を、ガス
化炉２内のガス化反応に影響を与えることなくガス化時
に生成する溶融石炭灰（第２図の２０）中に封じ込める
ために次の点について配慮されている。その第１は、廃
剤の供給により、ガス化室３内のガス流れを乱さず、廃
剤を溶融石炭灰２０と接触させ、高効率で溶融石炭灰中
に捕捉させることである。その第２は、ガス化室３内で
は、全体として見れば還元雰囲気であるが、炉内を部分
的に見てみると、還元雰囲気の領域と酸化雰囲気の領域
が存在し、廃剤である硫化物の化合形態により、還元雰
囲気か酸化雰囲気の違いにより、廃剤中の硫黄成分がガ
スになって飛散する恐れがあり、廃剤の投入されるべき
領域を制限することである。

上記配慮のもとで、本実施例装置の作用につぃて説明す
る。

微粉の石炭とガス化剤である含酸素ガスとの原料を原料
供給ライン１および供給ノズル１４，１５を介してガス
化室３に供給する。ガス化反応は、高温度、加圧下でお
こない、原料からガス化反応により、水素、−酸化炭素
および硫黄化合物とを含む高温の還元性ガス１７が生成
される。一方、石炭中の灰分はガス化室３内で溶融して
溶融石炭灰２０となり、ガス化室の底部に設置されたス
ラグタップ４のスラグ排出口１９を介して流下し、冷却
後排出ライン５から系外へ排出される。

ガス他室３上部に設けられた絞り板１０に形成された還
元性ガス排出口１８を介した還元性ガスは、ガス化炉２
内で、脱硫剤の供給ライン６から供給された脱硫剤と接
触し、前記（１）式で代表される反応により、還元性ガ
ス中に含まれる硫黄化合物が脱硫剤中に吸収除去される
。脱硫により生成された金属酸化物は、廃剤供給ライン
１１を介して脱塵器７に供給される。この脱塵器７では
廃剤を高温還元性ガスから分離する１分離された“廃剤
は、廃剤供給ライン１３を介して廃剤供給バーナ１６に
至り、ガス化室３の底部に供給される。

ガス化室内の壁を流下している溶融石炭灰２０と廃剤と
が混合し、溶融石炭灰２０中に廃剤が固定化される。廃
剤が固定化された溶融石炭灰２０は、スラグとして排出
ライン５より糸外に排出される。

分離された金属硫化物（廃剤）は、通常反応性を考慮し
て微細な粒子となっており、ガス化室３内に直線的に供
給すれば、ガス化室３内の壁を流下している溶融石炭灰
２０中には殆ど封じ込められない、この点について詳説
すると次の通りである。

ガス化室に設けられた原料供給バーナ１４，１５は、上
段バーナ１４と下段バーナ１５とにより形成される。こ
のバーナは複数本設けられており、少なくとも上段４本
、下段４本以上のバーナが設けられている。このように
複数のバーナを設けて原料をガス化室３に供給すれば、
ガス化室３内で施回流れを発生させるようにするためで
ある。ガス化室３内では、溶融した石炭灰に遠心力を与
え、ガス化室３の内壁に付着させる工夫を必要とする。

このために、第２図に示すようにガス化室３内の原料に
は施回流を与えている。こうすることにより、石炭灰の
捕捉率を高めることができ、さらに石炭に長い滞溜時間
を与えガス化効率を向上させることができるからである
。

次に、上記ガス化室３内で形成された施回流について説
明する。第２図に示すように、上段のバーナ１４で発生
させた旅回円径３０は、下段のバーナ１５で発生させる
旅回円径３１よりも大きくなっている。かつ、上段から
供給される原料の酸素比（酸素量／石炭量）を小さくシ
、下段バーナ１５から供給される原料の酸素比を大きく
することにより、ガス化室３内では、全体的に壁付近を
旅回下降流が形成され、中心付近では、還元性ガスの旅
回上昇流１．７が発生している。ここで、前述の脱塵器
７で補足した使用済みの脱硫剤や未反応の石炭類をガス
化室内に直線的に、あるいは施回流れと逆方向に供給す
ると、ガス化室３内の施回流れが乱れ、溶融した石炭灰
の壁への付着すなわち捕捉率が極端に低下する。これは
、サイクロンにおける旋回流の乱れで粒子の捕捉率が低
下する現象と同様なものである。そのため、使用済みの
脱硫剤をガス化室３内に供給するためには、少なくとも
ガス化室３内の還元性ガス旋回流れと同じ方向に廃剤を
供給する必要がある０例えば、原料供給用の上、下段の
バーナ１４・１５の少なくとも１本を利用することが望
ましい。しかしながら、使用済みの脱硫剤がＣａＳ、Ｆ
ｅＳ等の硫化物からなる場合は、酸化雰囲気を部分的に
形成する下段バーナ１５から供給すると硫化物は酸化さ
れＳ０２を発生してしまうので好ましくない。また、使
用済みの脱硫剤がＣａＳＯ４・Ｆｅ５ｏ４等の硫酸塩の
場合には、還元雰囲気を部分的に形成する上段バーナ１
４から供給すると還元されてＨ，Ｓを発生し好ましくは
ない。すなわち、廃剤が、硫酸塩の場合には、下段バー
ナ１５から供給する方法が好ましいものであり、下段バ
ーナ１５とスラグタップ１４との間に位置し、ガス化室
３内の旋回流と同じ方向でかつ上段バーナ１４で発生す
る仮想円より大きな仮想円を、形成し得る使用済みの脱
硫剤用供給バーナ８を、少なくとも複数本設置する。ま
た、脱硫剤が、硫酸塩の場合には、酸化性ガスで脱硫剤
を供給ライン１３からガス化室３に供給し、脱硫剤が硫
酸塩の場合には酸化性ガスで供給する。当然のことなが
ら、廃剤供給バーナ１６には、未反応石炭類も混入して
いるので、バーナ１６は、外部混合型を使用し、固体と
酸化性ガスはガス化室３内で混合させ、固体の供給には
窒素等の少なくとも固体と反応しない媒体を用いる。

ここで廃剤供給バーナ１６で最も大きな仮想円を形成す
ることは、廃剤をガス化室３の壁に高効率で付着させる
ためで、固体の大きさにより、適正に選定された噴出速
度を得られる媒体量を供給する。

上記本実施例では、ガス化室３内に原料の旋回流を形成
させてガス化をおこなう方法について説明したが、これ
以外のガス化炉にも本発明を適用することが可能であり
、還元域と燃焼ガス化域を区分けしたガス化炉や、旋回
流れをもたないガス化炉においても、石炭の溶融灰を発
生する部位に旋回流を与えて廃剤を供給すれば、容易に
溶融灰中に廃剤を固定化することができる。

次に具体的な実施例について説明する・実施例１ 第１図に示すガス化装置に石炭を４０ｋｇ／ｈ。

酸素を３２ｋｇ／ｈで供給し、還元性のガスを生成する
と伴に、８８０℃〜１３００℃のガス化室の上部空間に
ＣａＣ０，の微粉末を供給石炭中の８分のモル比で２倍
量を供給しガス化と脱硫を連続して行った。この時のガ
ス化室は内径０．３ｍ、高さ０．５ｍ、該室の上部には
中心部に０．０６ｍ中の孔を有する絞り板、下部には中
心部に０．０６ｍ中の孔を有するスラグタップを設置し
た。ガス化室の絞り板の下方０．０５ｍの側壁からは上
段ノズルを４本、さらに下方０．３５ｍの側壁からは下
段ノズルを４本挿入し、それぞれガス化室の内径に対し
０．７と０．３の仮想円を発生させるようにした。また
ガス化炉から飛散した固体を脱塵器で捕集し、それらは
ロックホッパーにより、スラグタップの上方０．０５ｍ
の側壁から挿入した４本の廃脱硫側供給ノズルに窒素ガ
スで輸送し、ガス化室内に戻した。該供給ノズルはガス
化室の内径に対し０．９の仮想円を発生させる方向に設
置した。なお、ガス化室内の各バーナから噴出形成され
る旋回流の方向は同一方向とした。５時間の連続運転に
よる溶融石炭灰中への廃剤の捕捉率は７５％で、排出ス
ラグ中にはＳが固溶化されていた。

実施例２ 実施例１と同じ操作において、廃剤を低温酸化してＣａ
　Ｓ　Ｏ４としたものを酸素と窒素を３ニアで混合した
酸化性ガスと共にガス化室内に供給し、溶融石炭灰中へ
の捕捉率を調べた。結果、廃脱硫剤の捕捉率は７３％で
、排出スラグ中にはＳが固溶化されていた。

〔発明の効果〕

上記本発明によれば、旋回流を与えて脱硫剤をガス化室
に供給し、溶融灰と硫黄化合物を吸収した脱硫剤とが十
分に接触し、溶融石炭中に脱硫剤を効率良く固定化する
ことができるので、特別な処理を施こすことなく、かつ
、環境への影響をなくした脱硫剤の処理方法を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する装置の一実施例の構成図
、第２図は第１図の一部拡大図である。 １・・・原料 ２・・・ガス化炉 ３・・・ガス化室 ４・・・スラグタップ ８・・・廃脱硫剤供給バーナ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、石炭ガス化室に脱硫剤を供給し、還元性ガスと脱硫
   剤とを反応させ、還元性ガス中に含まれる硫黄化合物を
   吸収除去し、還元性ガスと脱硫剤とを分離した後、脱硫
   剤を処理する方法において、ガス化室の石炭溶融灰を発
   生する部位に施回流を与えて前記還元性ガスと分離され
   た脱硫剤をガス化室に供給することにより、当該脱硫剤
   を溶融石炭灰中に固定化することを特徴とする脱硫剤の
   処理方法。