JPH07114927B2 - ▲高▼温還元性ガスの精製方法 - Google Patents
▲高▼温還元性ガスの精製方法Info
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- JPH07114927B2 JPH07114927B2 JP2041114A JP4111490A JPH07114927B2 JP H07114927 B2 JPH07114927 B2 JP H07114927B2 JP 2041114 A JP2041114 A JP 2041114A JP 4111490 A JP4111490 A JP 4111490A JP H07114927 B2 JPH07114927 B2 JP H07114927B2
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- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高温還元性ガス、例えば石炭ガス化ガス等の
生成ガスに含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に転換して
ガス中より除去し、また同時にガス中より硫黄化合物を
除去するようにした高温還元性ガスの精製方法に関す
る。
生成ガスに含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に転換して
ガス中より除去し、また同時にガス中より硫黄化合物を
除去するようにした高温還元性ガスの精製方法に関す
る。
（１） 多目的ガスプラントの場合 重質油、石炭、天然ガスなどをガス化して、メタン、メ
タノール、アンモニア等を製造する従来の多目的ガスプ
ラトンにおいては、二酸化炭素（以下CO2と記す）、硫
化水素（以下H2Sと記す）などの除去は考慮されている
が、いずれも湿式ガス精製であり、乾式ガス精製との組
合せは発表されていない。
タノール、アンモニア等を製造する従来の多目的ガスプ
ラトンにおいては、二酸化炭素（以下CO2と記す）、硫
化水素（以下H2Sと記す）などの除去は考慮されている
が、いずれも湿式ガス精製であり、乾式ガス精製との組
合せは発表されていない。
（２） 石炭ガス化複合発電プラントの場合 従来の石炭ガス化複合発電プラントは、第２図に示すよ
うな構成により発電を行うものである。
うな構成により発電を行うものである。
まず石炭ａを微粉砕した後、ガス化剤ｑ（空気または酸
素）とともに、ガス化炉ｂに供給し、一酸化炭素（以下
COと記す）、水素（以下H2と記す）を主成分とした可燃
性ガスｃを発生させる。生成ガスｃ中には、ばいじん、
H2S、硫化カルボニル（以下COSと記す）等の硫化物が含
まれるために、脱じん装置ｄによって除じんガスｅと
し、これを脱硫装置ｆで脱硫して精製ガスｇとし、ここ
で除去された硫化物を元素硫黄として回収すると共に、
硫化物除去後の精製ガスｇをガスタービンｉへ燃料とし
て供給する。ガスタービンｉで仕事をした排ガスｋは、
排熱回収ボイラｌにおいて熱回収を行った後、煙突ｎよ
り放出される。一方ガス化炉ｂ及び排熱回収ボイラｌ等
で発生した蒸気は、蒸気タービンｐによって発電を行
う。なお、j1,j2はそれぞれガスタービンｉ及び蒸気タ
ービンｐによって駆動される発電機、ｏは蒸気タービン
の復水器である。
素）とともに、ガス化炉ｂに供給し、一酸化炭素（以下
COと記す）、水素（以下H2と記す）を主成分とした可燃
性ガスｃを発生させる。生成ガスｃ中には、ばいじん、
H2S、硫化カルボニル（以下COSと記す）等の硫化物が含
まれるために、脱じん装置ｄによって除じんガスｅと
し、これを脱硫装置ｆで脱硫して精製ガスｇとし、ここ
で除去された硫化物を元素硫黄として回収すると共に、
硫化物除去後の精製ガスｇをガスタービンｉへ燃料とし
て供給する。ガスタービンｉで仕事をした排ガスｋは、
排熱回収ボイラｌにおいて熱回収を行った後、煙突ｎよ
り放出される。一方ガス化炉ｂ及び排熱回収ボイラｌ等
で発生した蒸気は、蒸気タービンｐによって発電を行
う。なお、j1,j2はそれぞれガスタービンｉ及び蒸気タ
ービンｐによって駆動される発電機、ｏは蒸気タービン
の復水器である。
この石炭ガス化複合発電プラントは、石炭をガス化炉で
高温の還元性ガスとし、これを利用した高効率な発電を
行ない、かつ、排熱回収ボイラを出るスタックガスは低
SOx、低NOxのクリーンなガスではあるが、CO2はそのま
ま大気中へ放出されており、CO2の除去は特に考慮され
ていない。
高温の還元性ガスとし、これを利用した高効率な発電を
行ない、かつ、排熱回収ボイラを出るスタックガスは低
SOx、低NOxのクリーンなガスではあるが、CO2はそのま
ま大気中へ放出されており、CO2の除去は特に考慮され
ていない。
近時地球温暖化問題が提起され、わけても炭酸ガスの寄
与度が大きく、その放出量の低減が世界的な課題となっ
てきている。
与度が大きく、その放出量の低減が世界的な課題となっ
てきている。
前記の従来の石炭ガス化複合発電プラントの場合に、CO
2を除去するガス精製はガス化炉出口ガスで行う場合
と、排熱回収ボイラ出口スタックガスで行う場合が考え
られるが、前者の場合は処理するガス流量が後者の1/2
以下になるため、装置がコンパクトで消費エネルギーも
小さく、経済的に処理できる。しかし、ガス化炉出口ガ
スでの炭素成分ガス（CO,CO2ガス）はCOがほとんどであ
り、通常CO2は５％以下と少量である。そこで、COと水
分（以下H2Oと記す）を反応させて、CO2とH2を生成せし
め、炭素成分ガスをほとんどCO2として、除去すること
が考えられる。
2を除去するガス精製はガス化炉出口ガスで行う場合
と、排熱回収ボイラ出口スタックガスで行う場合が考え
られるが、前者の場合は処理するガス流量が後者の1/2
以下になるため、装置がコンパクトで消費エネルギーも
小さく、経済的に処理できる。しかし、ガス化炉出口ガ
スでの炭素成分ガス（CO,CO2ガス）はCOがほとんどであ
り、通常CO2は５％以下と少量である。そこで、COと水
分（以下H2Oと記す）を反応させて、CO2とH2を生成せし
め、炭素成分ガスをほとんどCO2として、除去すること
が考えられる。
その方法として、次式（１）に示す従来のCOシフト反応
方法を採用することが考えられるが、プロセス的にはCO
と反応させるH2O量がガス中に不十分であるとか、反応
熱による温度上昇が大きく、触媒活性への影響が表われ
るなど、克服すべき課題がある。
方法を採用することが考えられるが、プロセス的にはCO
と反応させるH2O量がガス中に不十分であるとか、反応
熱による温度上昇が大きく、触媒活性への影響が表われ
るなど、克服すべき課題がある。
CO＋H2O→H2＋CO2 ……（１） また一方、従来、モノエタノールアミンなどによる湿式
吸収法が前記の多目的ガスプラントにおいて行われてい
る。しかしこの方法では、ガス温度が低下するので、石
炭ガス化複合発電プラントにおいてはガスタービンの発
電効率の低下を来すことになる。
吸収法が前記の多目的ガスプラントにおいて行われてい
る。しかしこの方法では、ガス温度が低下するので、石
炭ガス化複合発電プラントにおいてはガスタービンの発
電効率の低下を来すことになる。
また、乾式のCO2の除去に当って、CO2とH2Sなど硫黄化
合物を同時に吸収する方法としては、モレキュラシーブ
への圧力スイング式吸着法（Pressure Swing Adsorptio
n、以下PSAという）などの吸着方法がある。この吸着方
法では、一般に温度が低いほど吸着効率が大きいが、石
炭ガス化複合発電プラントのような場合には、温度が高
いほど効率がよいので、できるだけ高い温度で操作する
必要がある。
合物を同時に吸収する方法としては、モレキュラシーブ
への圧力スイング式吸着法（Pressure Swing Adsorptio
n、以下PSAという）などの吸着方法がある。この吸着方
法では、一般に温度が低いほど吸着効率が大きいが、石
炭ガス化複合発電プラントのような場合には、温度が高
いほど効率がよいので、できるだけ高い温度で操作する
必要がある。
また更に、PSA方式の吸着方法における脱着ガスにはCO2
とH2Sを含んでいるが、この２成分は分離して各々処理
する必要がある。分離されたH2Sは、例えば元素硫黄
（以下Ｓと記す）として回収し、CO2は海中または地中
投機などの各種の方法で固定化することが可能である。
とH2Sを含んでいるが、この２成分は分離して各々処理
する必要がある。分離されたH2Sは、例えば元素硫黄
（以下Ｓと記す）として回収し、CO2は海中または地中
投機などの各種の方法で固定化することが可能である。
本発明は、前記の課題を解決することができる経済性の
ある高温還元性ガスの精製方法を提供しようとするもの
である。
ある高温還元性ガスの精製方法を提供しようとするもの
である。
本発明の高温還元性ガスの精製方法は次の手段を講じ
た。
た。
（１） スチームが注入された高温還元性ガスを、ガス
温度制御用の熱回収装置をもつCOシフト反応器内で処理
して高温還元性ガス中のCOをCO2に転換し、前記COシフ
ト反応器を出たガスの温度を熱回収装置で制御した上同
ガス中のCO2と硫黄化合物を除去して精製ガスとし、除
去されたCO2と硫黄化合物を互いに分離する。
温度制御用の熱回収装置をもつCOシフト反応器内で処理
して高温還元性ガス中のCOをCO2に転換し、前記COシフ
ト反応器を出たガスの温度を熱回収装置で制御した上同
ガス中のCO2と硫黄化合物を除去して精製ガスとし、除
去されたCO2と硫黄化合物を互いに分離する。
（２） 前記（１）の発明において、CO2が分離された
硫黄化合物中のH2Sをクラウス法硫黄回収装置において
元素硫黄に転換してこれを回収し、残存するガス中に含
まれる硫黄及び硫黄化合物を同ガス中のH2によって還元
してH2Sにしてこれを分離した上クラウス法硫黄回収装
置へ還流させて元素硫黄に転換して回収すると共に、残
余の排ガスを焼却する。
硫黄化合物中のH2Sをクラウス法硫黄回収装置において
元素硫黄に転換してこれを回収し、残存するガス中に含
まれる硫黄及び硫黄化合物を同ガス中のH2によって還元
してH2Sにしてこれを分離した上クラウス法硫黄回収装
置へ還流させて元素硫黄に転換して回収すると共に、残
余の排ガスを焼却する。
前記の本発明（１）において、COシフト反応器において
は、触媒を用いて前記（１）式に示すCOシフト反応によ
り、石炭ガス化ガス等の高温還元性ガス中に含まれるCO
をCO2に転換する。同シフト反応器においては、供給さ
れる高温の還元性ガスを処理しており、比較的少量のガ
スが処理されることとなり、装置がコンパクトとなり、
また消費エネルギーも少くてすむ。この反応は、発熱反
応（発熱量9.83kcal/mol）であり、化学平衡上、低温ほ
ど有利であるが、前述のように、石炭ガス化複合発電プ
ラント等においては、温度が高いほど好ましいので、低
温で反応させることは経済的でない。一方本反応に用い
る触媒は、Fe−Cr系やCu−Zn系、Cu−Cr系が用いられる
が、触媒層の温度が高温になると熱劣化を引き起こすた
めに、触媒寿命保護の面から、出口温度は、500℃程度
以下にすることが好ましい。このように、COシフト反応
器では、できるだけ高温で反応させることが望まれる
が、この反応は発熱反応であり、温度上昇を伴う。従っ
て、出口温度が一定値以下、例えば500℃を越えるよう
であれば、COシフト反応器の熱回収装置によって、反応
器内のガス温度が制御される。即ち、反応器内のガス温
度を熱回収装置によって制御することによって、反応器
出口のガス温度を一定値以下、例えば500℃以下に抑え
ることができる。
は、触媒を用いて前記（１）式に示すCOシフト反応によ
り、石炭ガス化ガス等の高温還元性ガス中に含まれるCO
をCO2に転換する。同シフト反応器においては、供給さ
れる高温の還元性ガスを処理しており、比較的少量のガ
スが処理されることとなり、装置がコンパクトとなり、
また消費エネルギーも少くてすむ。この反応は、発熱反
応（発熱量9.83kcal/mol）であり、化学平衡上、低温ほ
ど有利であるが、前述のように、石炭ガス化複合発電プ
ラント等においては、温度が高いほど好ましいので、低
温で反応させることは経済的でない。一方本反応に用い
る触媒は、Fe−Cr系やCu−Zn系、Cu−Cr系が用いられる
が、触媒層の温度が高温になると熱劣化を引き起こすた
めに、触媒寿命保護の面から、出口温度は、500℃程度
以下にすることが好ましい。このように、COシフト反応
器では、できるだけ高温で反応させることが望まれる
が、この反応は発熱反応であり、温度上昇を伴う。従っ
て、出口温度が一定値以下、例えば500℃を越えるよう
であれば、COシフト反応器の熱回収装置によって、反応
器内のガス温度が制御される。即ち、反応器内のガス温
度を熱回収装置によって制御することによって、反応器
出口のガス温度を一定値以下、例えば500℃以下に抑え
ることができる。
またCOシフト反応器内で、COと反応するH2Oは、スチー
ムとしてガス中に注入しているが、この注入するスチー
ム量に応じて、COの転換率を容易にコントロールでき
る。従って、必要なCOの転換率に応じたスチーム量を注
入し、COシフト反応器出口ガス中のH2O量を最小にし、
後流側の装置に対するH2Oの影響を排除することができ
る。
ムとしてガス中に注入しているが、この注入するスチー
ム量に応じて、COの転換率を容易にコントロールでき
る。従って、必要なCOの転換率に応じたスチーム量を注
入し、COシフト反応器出口ガス中のH2O量を最小にし、
後流側の装置に対するH2Oの影響を排除することができ
る。
CO2・硫黄化合物の除去に当っては、乾式の方法、例え
ば、PSA方式による吸着装置を用いる場合、一般に、CO2
に比べてH2Sの方が吸着剤に対する吸着力は大きい。本
発明では、ガス中のCO2濃度は硫黄化合物濃度に比べ
て、通常50〜500倍程度であるために、吸着剤の必要量
はCO2濃度から決められる。また吸着剤としては、CO2と
硫黄化合物の同時吸着が可能なもの、あるいは個々の成
分に対して、強い吸着力を有するものの少なくとも２種
類を選定し、充填することも可能である。
ば、PSA方式による吸着装置を用いる場合、一般に、CO2
に比べてH2Sの方が吸着剤に対する吸着力は大きい。本
発明では、ガス中のCO2濃度は硫黄化合物濃度に比べ
て、通常50〜500倍程度であるために、吸着剤の必要量
はCO2濃度から決められる。また吸着剤としては、CO2と
硫黄化合物の同時吸着が可能なもの、あるいは個々の成
分に対して、強い吸着力を有するものの少なくとも２種
類を選定し、充填することも可能である。
COシフト反応器出口のガス温度が高いときには、CO2,H2
Sの吸着容量が低下し、吸着剤充填量が増大する。この
ために、本発明では、CO2・硫黄化合物除去工程の上流
に熱回収装置を設置し、ガス顕熱を熱回収しながらガス
温度を下げ、入口ガス温度を例えば250〜300℃程度の低
温に制御して、CO2と硫黄化合物を高い効率で除去す
る。
Sの吸着容量が低下し、吸着剤充填量が増大する。この
ために、本発明では、CO2・硫黄化合物除去工程の上流
に熱回収装置を設置し、ガス顕熱を熱回収しながらガス
温度を下げ、入口ガス温度を例えば250〜300℃程度の低
温に制御して、CO2と硫黄化合物を高い効率で除去す
る。
CO2と硫黄化合物を除去することによって、高濃度H2の
清浄な精製ガスが得られる。このガスは、例えばガスタ
ービンの燃料として使用され、Ｃ化合物の減少によりCO
2の大気放出を低下させることができる。
清浄な精製ガスが得られる。このガスは、例えばガスタ
ービンの燃料として使用され、Ｃ化合物の減少によりCO
2の大気放出を低下させることができる。
以上のように、還元性ガスから分離・除去されたCO2と
硫黄化合物は、例えばPSA方式等の吸着方法を採用する
場合、吸着剤に対するCO2とH2Sの吸着力の差を利用する
ことにより分離される。
硫黄化合物は、例えばPSA方式等の吸着方法を採用する
場合、吸着剤に対するCO2とH2Sの吸着力の差を利用する
ことにより分離される。
本発明において、CO2と硫黄化合物の分離を行なうに当
って、PSA方式等の吸着方式を用いる場合、一般的な吸
着剤に対する相対的な吸着力の大きさはH2S＞CO2の順で
あり、吸着剤にはまずH2Sが吸着し、吸着平衡に達した
後CO2の吸着が始まる。従って、H2Sを積極的に吸着する
吸着剤を選定することのほかに、H2Sのみを吸着する吸
着剤の充填量をコントロールすることも重要である。本
発明で吸着方式を用いる場合、吸着されたH2Sその他の
硫黄化合物は、所定圧力まで減圧することにより、容易
に脱着し濃縮された状態でCO2と分離される。一方、分
離したCO2は高純度のガスとして回収できる。
って、PSA方式等の吸着方式を用いる場合、一般的な吸
着剤に対する相対的な吸着力の大きさはH2S＞CO2の順で
あり、吸着剤にはまずH2Sが吸着し、吸着平衡に達した
後CO2の吸着が始まる。従って、H2Sを積極的に吸着する
吸着剤を選定することのほかに、H2Sのみを吸着する吸
着剤の充填量をコントロールすることも重要である。本
発明で吸着方式を用いる場合、吸着されたH2Sその他の
硫黄化合物は、所定圧力まで減圧することにより、容易
に脱着し濃縮された状態でCO2と分離される。一方、分
離したCO2は高純度のガスとして回収できる。
以上説明したように、本発明（１）では、COシフト反応
器で高温還元性ガス中のCOがCO2に転換されるが、高温
還元性ガス中に注入するスチーム量を調整することによ
って、COの転換率をコントロールすることができ、また
COシフト反応器出口ガス中のH2Oの量を最小にすること
ができる。しかも、COのCO2へのシフト反応は、高温還
元性ガスの供給側で行なわれ、処理されるガスは少量で
あって、装置はコンパクトになり、かつ所要エネルギー
も少なくてすむ。
器で高温還元性ガス中のCOがCO2に転換されるが、高温
還元性ガス中に注入するスチーム量を調整することによ
って、COの転換率をコントロールすることができ、また
COシフト反応器出口ガス中のH2Oの量を最小にすること
ができる。しかも、COのCO2へのシフト反応は、高温還
元性ガスの供給側で行なわれ、処理されるガスは少量で
あって、装置はコンパクトになり、かつ所要エネルギー
も少なくてすむ。
また、COシフト反応器内のガス温度は熱回収装置によっ
て制御され、COシフト反応が、効率よく、しかも望まし
い温度で行なわれる。
て制御され、COシフト反応が、効率よく、しかも望まし
い温度で行なわれる。
また更に、COシフト反応器を出たガスの温度が熱回収装
置によって所要の温度迄下げられて、CO2と硫黄化合物
の効率の高い除去が行なわれ、互いに分離される。
置によって所要の温度迄下げられて、CO2と硫黄化合物
の効率の高い除去が行なわれ、互いに分離される。
従って、本発明（１）によれば、高温還元性ガスの精製
に当って、CO2が硫黄化合物と共に効果的に、かつ少な
いエネルギーで除去される。
に当って、CO2が硫黄化合物と共に効果的に、かつ少な
いエネルギーで除去される。
本発明（２）においては、以上のようにして分離された
H2Sその他の硫黄化合物は、クラウス法硫黄回収装置へ
導入され、H2Sを酸素によって部分酸化した後クラウス
触媒の存在下で元素硫黄が生成され回収される。
H2Sその他の硫黄化合物は、クラウス法硫黄回収装置へ
導入され、H2Sを酸素によって部分酸化した後クラウス
触媒の存在下で元素硫黄が生成され回収される。
このクラウス硫黄回収装置の出口ガス中には、生成物と
しての元素硫黄、SO2のほかに、未反応のH2S等が存在す
るが、出口のガスを130〜180℃程度に冷却することによ
り、ガス中の元素硫黄は液体となり、大部分液体硫黄と
して回収される。残ガス中には、H2S,SO2の他に、ガス
状硫黄、エントレインメントとしての硫黄ミストが微量
存在する。ガス中に残存するこれらの硫黄及び硫黄化合
物は、ガス中のH2と次の（２）、（３）式の還元反応を
行なわせて、全てH2Sに転化される。
しての元素硫黄、SO2のほかに、未反応のH2S等が存在す
るが、出口のガスを130〜180℃程度に冷却することによ
り、ガス中の元素硫黄は液体となり、大部分液体硫黄と
して回収される。残ガス中には、H2S,SO2の他に、ガス
状硫黄、エントレインメントとしての硫黄ミストが微量
存在する。ガス中に残存するこれらの硫黄及び硫黄化合
物は、ガス中のH2と次の（２）、（３）式の還元反応を
行なわせて、全てH2Sに転化される。
SO2＋3H2→H2S＋2H2O ……（２） Ｓ＋H2→H2S ……（３） これらの反応は、例えばCo−Mo系、Ni−Mo系のような還
元触媒を用いて、200〜400℃で行なえば、容易に反応
し、ガス中のＳ分に見合った量のH2Sが生成するので、
還元後のガス中には、H2Sの形態を有する硫黄化合物の
みが存在する。
元触媒を用いて、200〜400℃で行なえば、容易に反応
し、ガス中のＳ分に見合った量のH2Sが生成するので、
還元後のガス中には、H2Sの形態を有する硫黄化合物の
みが存在する。
次のH2S分離工程においては、N2,CO2などのガス中よりH
2Sを分離するが、この方式として、例えば、PSA方式が
採用できる。
2Sを分離するが、この方式として、例えば、PSA方式が
採用できる。
分離されたH2Sは、クラウス法硫黄回収装置の入口に戻
され、元素硫黄として回収される。また、H2Sを除去し
たあとの排ガスは、焼却されて大気へ放出される。焼却
によって、排ガス中の微量の可燃硫黄分（例えば、H
2S）は、SO2に転換されて大気へ放出される。
され、元素硫黄として回収される。また、H2Sを除去し
たあとの排ガスは、焼却されて大気へ放出される。焼却
によって、排ガス中の微量の可燃硫黄分（例えば、H
2S）は、SO2に転換されて大気へ放出される。
以上説明したように、本発明（２）では、本発明（１）
に加えて、硫黄化合物から元素硫黄を回収し、残余の排
ガスは焼却されて実用上支障のない状態で大気へ放出さ
れる。
に加えて、硫黄化合物から元素硫黄を回収し、残余の排
ガスは焼却されて実用上支障のない状態で大気へ放出さ
れる。
本発明の一実施例を第１図によって説明する。
図示しない石炭ガス化炉で発生したH2S,COS等の硫黄化
合物を含有する脱じん前のライン１中の高温還元性ガス
は、例えば、セラミック製ポーラスフィルターのような
高温下で機能する乾式脱じん装置２で脱じんされ、脱じ
ん後ガスのライン３においてCOシフト反応に必要なスチ
ームがスチームライン25から注入され、ライン４を経て
高温還元性ガスは、COシフト反応装置５に供給される。
合物を含有する脱じん前のライン１中の高温還元性ガス
は、例えば、セラミック製ポーラスフィルターのような
高温下で機能する乾式脱じん装置２で脱じんされ、脱じ
ん後ガスのライン３においてCOシフト反応に必要なスチ
ームがスチームライン25から注入され、ライン４を経て
高温還元性ガスは、COシフト反応装置５に供給される。
同COシフト反応装置５は、COをCO2へ転換するFe−Cr
系、Cu−Zn系又はCu−Cr系の触媒がそれぞれ充填され分
割された上流側の反応部5aと下流側の反応部5bをもち、
反応部5aを出たガスは、熱回収ボイラ６において熱回収
された上、反応部5bへ入り、反応装置５出口ガスの温度
は、500℃を越えないようにされている。これによっ
て、触媒の高温による熱劣化を防ぐことができると共
に、反応が円滑に行なわれる。COシフト反応によって、
COがCO2へ転換され、かつ、H2濃度が高められた反応装
置５を出たライン７中のガスは、熱回収ボイラ８におい
て250〜300℃に降温された上、CO2・硫黄化合物除去装
置10へ入る。同除去装置10は、CO2及びH2S等の硫黄化合
物の吸着剤が充填された乾式のPSA方式による吸着を行
なうものであり、250〜300℃に降温されたガス中のCO2
と硫黄化合物は高い効率で吸着剤に吸着・除去され、CO
2と硫黄化合物が除去され清浄化されたライン11中の精
製ガスは、ガスタービンの燃料として使用される。同精
製ガス中のＣ化合物は、以上の通り減少しており、ガス
タービン排気中のCO2の濃度を低下させることができ
る。
系、Cu−Zn系又はCu−Cr系の触媒がそれぞれ充填され分
割された上流側の反応部5aと下流側の反応部5bをもち、
反応部5aを出たガスは、熱回収ボイラ６において熱回収
された上、反応部5bへ入り、反応装置５出口ガスの温度
は、500℃を越えないようにされている。これによっ
て、触媒の高温による熱劣化を防ぐことができると共
に、反応が円滑に行なわれる。COシフト反応によって、
COがCO2へ転換され、かつ、H2濃度が高められた反応装
置５を出たライン７中のガスは、熱回収ボイラ８におい
て250〜300℃に降温された上、CO2・硫黄化合物除去装
置10へ入る。同除去装置10は、CO2及びH2S等の硫黄化合
物の吸着剤が充填された乾式のPSA方式による吸着を行
なうものであり、250〜300℃に降温されたガス中のCO2
と硫黄化合物は高い効率で吸着剤に吸着・除去され、CO
2と硫黄化合物が除去され清浄化されたライン11中の精
製ガスは、ガスタービンの燃料として使用される。同精
製ガス中のＣ化合物は、以上の通り減少しており、ガス
タービン排気中のCO2の濃度を低下させることができ
る。
一方、CO2・硫黄化合物除去装置10の吸着剤から脱着さ
れ、濃縮されたCO2・H2Sを含有するガスは、ライン12を
経て、例えば、H2Sとその他の硫黄化合物を吸着する吸
着剤が充填されたPSA方式によるCO2分離器13に導入され
て、ここでH2Sとその他の硫黄化合物が吸着され、高純
度のCO2ガスはライン30を通って系外へ回収される。
れ、濃縮されたCO2・H2Sを含有するガスは、ライン12を
経て、例えば、H2Sとその他の硫黄化合物を吸着する吸
着剤が充填されたPSA方式によるCO2分離器13に導入され
て、ここでH2Sとその他の硫黄化合物が吸着され、高純
度のCO2ガスはライン30を通って系外へ回収される。
CO2分離器13からの濃縮されたH2Sを含むガスは、ライン
14を経てクラウス法硫黄回収装置15へ供給され、ここで
元素硫黄に転換され、液体硫黄としてライン31より系外
に排出、回収される。クラウス法硫黄回収装置15を出た
ガスは、ライン16を経て次にCo−Mo系、Ni−Mo系のよう
な還元触媒が充填されたテールガス還元反応器17に移さ
れて、そこで未回収の残存硫黄化合物がガス中のH2ガス
と反応してH2Sとなった後、ライン18内のガスは、例え
ばPSA方式を採用したH2S分離器19にてH2S含有ガス20と
その他のガス22とに分離される。H2S含有ガス20は、ブ
ロワー21により昇圧して、クラウス法硫黄回収装置15の
入口に戻され、元素硫黄の回収に供される。H2Sを除去
後の排ガス22は焼却炉23で可燃分を燃焼して酸化物の形
に変えた後、ライン24より大気へ放出される。
14を経てクラウス法硫黄回収装置15へ供給され、ここで
元素硫黄に転換され、液体硫黄としてライン31より系外
に排出、回収される。クラウス法硫黄回収装置15を出た
ガスは、ライン16を経て次にCo−Mo系、Ni−Mo系のよう
な還元触媒が充填されたテールガス還元反応器17に移さ
れて、そこで未回収の残存硫黄化合物がガス中のH2ガス
と反応してH2Sとなった後、ライン18内のガスは、例え
ばPSA方式を採用したH2S分離器19にてH2S含有ガス20と
その他のガス22とに分離される。H2S含有ガス20は、ブ
ロワー21により昇圧して、クラウス法硫黄回収装置15の
入口に戻され、元素硫黄の回収に供される。H2Sを除去
後の排ガス22は焼却炉23で可燃分を燃焼して酸化物の形
に変えた後、ライン24より大気へ放出される。
前記熱回収ボイラ６は、COシフト反応を２段で行なわせ
る際、後流側の反応部５内の触媒層の温度調節用に用い
られるもので、ボイラ給水のライン26、発生したスチー
ムのライン27を備えている。
る際、後流側の反応部５内の触媒層の温度調節用に用い
られるもので、ボイラ給水のライン26、発生したスチー
ムのライン27を備えている。
また、前記高温還元性ガスライン３へ注入されるスチー
ムのライン25はａで示されるよう分岐して、スチームが
熱回収ボイラ６を出て反応部5bへ入るガス中に注入され
るようになっており、熱回転ボイラ６への給水ライン26
はｂで示されるように分岐して熱回収ボイラ８へ入り、
ここで発生したスチームはＣで示されるようにスチーム
ライン27へ合流するようになっている。
ムのライン25はａで示されるよう分岐して、スチームが
熱回収ボイラ６を出て反応部5bへ入るガス中に注入され
るようになっており、熱回転ボイラ６への給水ライン26
はｂで示されるように分岐して熱回収ボイラ８へ入り、
ここで発生したスチームはＣで示されるようにスチーム
ライン27へ合流するようになっている。
以上説明したように、本実施例では、高温還元性ガス中
のCOがCO2に転換されて硫黄化合物と共に分離され、清
浄ガス11中のＣ化合物が減少し、ガスタービン排気中の
CO2の濃度を減少させることができる。
のCOがCO2に転換されて硫黄化合物と共に分離され、清
浄ガス11中のＣ化合物が減少し、ガスタービン排気中の
CO2の濃度を減少させることができる。
しかも、石炭ガス化炉からのガスのガス量は、従来の微
粉炭焚ボイラ排ガス量に比較して、石灰ガス化炉におい
て、空気吹きの場合約1/2、酸素吹きの場合約1/4となる
ので、CO2の除去にとって極めて有利である。
粉炭焚ボイラ排ガス量に比較して、石灰ガス化炉におい
て、空気吹きの場合約1/2、酸素吹きの場合約1/4となる
ので、CO2の除去にとって極めて有利である。
また、COシフト反応装置５では、プラントの熱効率を下
げない範囲で低温でのシフト反応が行なわれ、触媒の高
温劣化が防止されると共に、効率の良いCO→CO2のシフ
ト反応が行なわれる。
げない範囲で低温でのシフト反応が行なわれ、触媒の高
温劣化が防止されると共に、効率の良いCO→CO2のシフ
ト反応が行なわれる。
また、ガスから分離されたH2S等の硫黄化合物とCO2とは
互いに分離され、H2Sから元素硫黄が回収されると共
に、そのテールガス中の残存硫黄化合物はH2Sに還元さ
れて元素硫黄として回収される。
互いに分離され、H2Sから元素硫黄が回収されると共
に、そのテールガス中の残存硫黄化合物はH2Sに還元さ
れて元素硫黄として回収される。
また更に、H2S分離器19出口のH2Sを殆ど含まない残余の
排ガスは、燃焼炉23において燃焼して、実質上支障のな
い状態で大気中へ排出される。
排ガスは、燃焼炉23において燃焼して、実質上支障のな
い状態で大気中へ排出される。
ドライフィード空気吹きによる石炭ガス化炉を用いた複
合発電プラント用燃料ガスを得るために、適用した前記
実施例における結果を第１表に示す。
合発電プラント用燃料ガスを得るために、適用した前記
実施例における結果を第１表に示す。
第１表によれば、ライン11内の精製されたガス中のCO、
CO2、ダスト及びＳ化合物の量は著しく減少し、H2Oの量
は若干減少しており、またH2の量は増加していることが
示されている。
CO2、ダスト及びＳ化合物の量は著しく減少し、H2Oの量
は若干減少しており、またH2の量は増加していることが
示されている。
なお、本発明は、石炭ガス化炉からのガスに限定される
ものではなく、COと硫黄化合物を含む高温還元性ガスに
広く適用できることはいう迄もない。
ものではなく、COと硫黄化合物を含む高温還元性ガスに
広く適用できることはいう迄もない。
本発明は、次の効果を有する。
（１） 供給される高温還元性ガス中のCOをCO2に転換
し、CO2を硫黄化合物と共に除去することによって、低
エネルギーで、CO2と硫黄化合物の同時除去を行なうこ
とができる。
し、CO2を硫黄化合物と共に除去することによって、低
エネルギーで、CO2と硫黄化合物の同時除去を行なうこ
とができる。
（２） COシフト反応に当って、COの転換率に応じて必
要な量のスチームを高温還元性ガスに注入し、COシフト
反応後のガス中のH2O量を最小にすることにより、後流
装置へのH2Oの影響を小さくすることができる。
要な量のスチームを高温還元性ガスに注入し、COシフト
反応後のガス中のH2O量を最小にすることにより、後流
装置へのH2Oの影響を小さくすることができる。
（３） COシフト反応器に温度制御用の熱回収装置を設
置することにより高CO2転換率を可能にすると共に、反
応器出口のガス温度を一定値以下、例えば500℃以下に
することができ、触媒の寿命を保護することができる。
置することにより高CO2転換率を可能にすると共に、反
応器出口のガス温度を一定値以下、例えば500℃以下に
することができ、触媒の寿命を保護することができる。
（４） 分離された硫黄化合物は、高転換率で元素硫黄
に変えることができ、分離されたCO2は高純度なガスと
して回収することができる。
に変えることができ、分離されたCO2は高純度なガスと
して回収することができる。
（５） CO2と同時に硫黄化合物も高い除去率で除去で
きるので、精製された高温還元性ガスはガスタービンの
燃料のみならず、化学原料用等にも使用可能である。
きるので、精製された高温還元性ガスはガスタービンの
燃料のみならず、化学原料用等にも使用可能である。
第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図は従来の石
炭ガス化複合発電プラントの系統図である。 １……高温還元性ガスライン、 ２……乾式脱じん装置、５……COシフト反応装置、 5a,5b……反応部、6,8……熱回収ボイラ、 10……CO2・硫黄化合物除去装置、 13……CO2分離器、 15……クラウス法硫黄回収装置、 17……テールガス還元反応器、 19……H2S分離器、23……焼却炉、 25……スチームライン。
炭ガス化複合発電プラントの系統図である。 １……高温還元性ガスライン、 ２……乾式脱じん装置、５……COシフト反応装置、 5a,5b……反応部、6,8……熱回収ボイラ、 10……CO2・硫黄化合物除去装置、 13……CO2分離器、 15……クラウス法硫黄回収装置、 17……テールガス還元反応器、 19……H2S分離器、23……焼却炉、 25……スチームライン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０１Ｂ 17/04 Ｖ Ｃ１０Ｋ 1/34 3/04
Claims (2)
- 【請求項１】スチームが注入された高温還元性ガスを、
ガス温度制御用の熱回収装置をもつ一酸化炭素シフト反
応器内で処理して前記高温還元性ガス中の一酸化炭素を
二酸化炭素に転換し、前記一酸化炭素シフト反応器を出
たガスの温度を熱回収装置で制御した上同ガス中の二酸
化炭素と硫黄化合物を除去して精製ガスとし、除去され
た二酸化炭素と硫黄化合物を互いに分離することを特徴
とする高温還元性ガスの精製方法。 - 【請求項２】二酸化炭素が分離された前記硫黄化合物中
の硫化水素をクラウス法硫黄回収装置において元素硫黄
に転換してこれを回収し、残存するガス中に含まれる硫
黄及び硫黄化合物を同ガス中の水素によって還元して硫
化水素としてこれを分離した上クラウス法硫黄回収装置
へ還流させて元素硫黄に転換して回収すると共に、残余
の排ガスを焼却することを特徴とする請求項（１）に記
載の高温還元性ガスの精製方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2041114A JPH07114927B2 (ja) | 1990-02-23 | 1990-02-23 | ▲高▼温還元性ガスの精製方法 |
| AU70810/91A AU638543B2 (en) | 1990-02-09 | 1991-02-07 | Process for purifying high-temperature reducing gases and integrated coal gasification combined cycle power generation plant |
| CN91100960A CN1033427C (zh) | 1990-02-09 | 1991-02-08 | 煤或重油气化气体的精制方法 |
| CA002036052A CA2036052C (en) | 1990-02-09 | 1991-02-08 | Process for purifying high-temperature producing gases and composite power plant with coal gasification |
| AT91400307T ATE93262T1 (de) | 1990-02-09 | 1991-02-08 | Methode zur reinigung heisser reduktionsgase und kombiniertes kraftwerk mit kohlenvergasung. |
| EP91400307A EP0444987B1 (en) | 1990-02-09 | 1991-02-08 | Process for purifying high-temperature reducing gases and composite power plant with coal gasification |
| DE91400307T DE69100271T2 (de) | 1990-02-09 | 1991-02-08 | Methode zur Reinigung heisser Reduktionsgase und kombiniertes Kraftwerk mit Kohlenvergasung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2041114A JPH07114927B2 (ja) | 1990-02-23 | 1990-02-23 | ▲高▼温還元性ガスの精製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03245822A JPH03245822A (ja) | 1991-11-01 |
| JPH07114927B2 true JPH07114927B2 (ja) | 1995-12-13 |
Family
ID=12599440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2041114A Expired - Lifetime JPH07114927B2 (ja) | 1990-02-09 | 1990-02-23 | ▲高▼温還元性ガスの精製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07114927B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8435325B2 (en) | 2008-10-23 | 2013-05-07 | Hitachi, Ltd. | Method and device for removing CO2 and H2S |
-
1990
- 1990-02-23 JP JP2041114A patent/JPH07114927B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03245822A (ja) | 1991-11-01 |
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