JPH07331260A - 脱硫装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被処理ガス及び再生ガスの供給を切り換える
ことなく被処理ガスを連続的に脱硫処理する。 【構成】 圧力容器１内に、硫化水素等の硫黄分を含む
被処理ガスを脱硫処理する脱硫剤よりなる回転体２を回
転自在に設け、この回転体２の一部を上記被処理ガスが
通る脱硫ゾーン２５を形成すると共に、その脱硫ゾーン
２５を通過した回転体２が回転移動してくる領域に、脱
硫処理後の脱硫剤を再生する再生ガスが通る再生ゾーン
２７を形成したことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、硫化水素等の硫黄分を
含む石炭ガス化ガス等の被処理ガスを脱硫処理する脱硫
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】石炭ガス化ガス等の被処理ガスに不純物
として含まれている硫化水素等の硫黄分を除去する装置
として脱硫装置がある。

【０００３】この脱硫装置は、脱硫反応器内に亜鉛系，
鉄系などの脱硫剤を充填して脱硫剤の固定層を形成し、
その固定層内を石炭ガス化ガス等の被処理ガスを通過さ
せて、ガス中の硫黄分と脱硫剤とを接触させて硫黄分を
脱硫剤に吸収除去させ、被処理ガスの脱硫処理を行うも
のである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の脱硫
装置では、脱硫剤に硫黄分を吸収させて被処理ガスの脱
硫処理を行うため、脱硫処理後の脱硫剤を再生ガスによ
って再生する必要があり、この再生中には被処理ガスの
脱硫処理を行えない。このため、脱硫反応器を２基以上
例えば２基設けて、一方の反応器で被処理ガスの脱硫処
理を行い、他方の反応器で脱硫剤の再生を行うように
し、被処理ガスと再生ガスの供給を切り換えて被処理ガ
スを連続的に脱硫処理するようにしている。しかし、脱
硫と再生の工程を繰り返すために被処理ガス及び再生ガ
スの供給を弁で切り換えながら運転する必要があり、運
転が繁雑であった。

【０００５】そこで、本発明は、このような事情に鑑み
なされたものであり、その目的は、被処理ガス及び再生
ガスの供給を切り換えることなく被処理ガスを脱硫処理
することができる脱硫装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の脱硫装置は、圧力容器内に、硫化水素等の
硫黄分を含む被処理ガスを脱硫処理する脱硫剤よりなる
回転体を回転自在に設け、この回転体の一部を上記被処
理ガスが通る脱硫ゾーンを形成すると共に、その脱硫ゾ
ーンを通過した回転体が回転移動してくる領域に、脱硫
処理後の脱硫剤を再生する再生ガスが通る再生ゾーンを
形成したものである。上記圧力容器内の脱硫ゾーンと再
生ゾーンとの間には不活性ガスが通るシールゾーンを設
けることが好ましい。

【０００７】

【作用】被処理ガスは回転体の一部を通り、回転体であ
る脱硫剤と接触してガス中の硫黄分が脱硫剤に吸収除去
されて脱硫処理される。この被処理ガスと接触した回転
体の一部である脱硫剤は回転移動して脱硫ゾーンから再
生ゾーンに至り、そこで再生ガスにより再生される。そ
して再び脱硫ゾーンに回転移動して再度脱硫処理に寄与
される。このように脱硫ゾーンには再生ゾーンで再生さ
れた後の脱硫剤が回転移動してくるので、被処理ガス及
び再生ガスの供給を切り換えることなく被処理ガスを連
続的に脱硫処理することが可能となる。

【０００８】また、上記圧力容器内の脱硫ゾーンと再生
ゾーンとの間にシールゾーンを設けることで、脱硫ゾー
ン又は再生ゾーンからガスが洩れてもシールゾーンを越
えて再生ゾーン又は脱硫ゾーンに流入することがほとん
どないので、被処理ガスと再生ガスとの混合を抑制する
ことが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

【００１０】図２〜図４において、１は圧力容器を示
し、この圧力容器１は竪型の円筒状に形成されている。

【００１１】圧力容器１内の中央部には、図１〜図３に
示すように、その同軸上にその軸を回転軸とする円柱状
の回転体２が回転自在に設けられている。回転体２は、
被処理ガスと接触してガス中の硫化水素などの硫黄分を
吸収する亜鉛系，鉄系などの脱硫剤（例えばジンクオキ
サイド（酸化亜鉛））によりガスが回転軸に沿って流れ
るハニカム状であって、圧力容器１の内径より少し小さ
い外径の円柱状に成形されている。また、回転体２の軸
には駆動軸３が取り付けられ、この駆動軸３の下部側は
圧力容器１内の下方まで延出して、この先端部に駆動ピ
ニオン４が取り付けられている。駆動ピニオン４は、回
転速度調節可能なモータ５の回転軸に取り付けられたピ
ニオン６と噛合し、モータ５の駆動により回転体２が図
示の矢印の方向に回転するようになっている。

【００１２】圧力容器１の下部には、図１〜図４に示す
ように、硫化水素等の硫黄分を含む石炭ガス化ガス等の
被処理ガスを供給する被処理ガス供給管７が接続される
被処理ガス入口８、脱硫処理後の脱硫剤を再生するため
の再生ガスを供給する再生ガス供給管９が接続される再
生ガス入口１０、窒素等のシールガスのシールガス入口
１１が設けられていると共に、その上部には、処理ガス
管１２が接続される処理ガス出口１３、第１圧力調節弁
１４を有する再生排ガス管１５が接続される再生ガス出
口１６、２つのシールガス出口１７，１８が設けられて
いる。

【００１３】圧力容器１内の下部には、被処理ガス入口
８に接続され被処理ガスを回転体２の中心を中心とする
所定の角度範囲例えば約２／３（約 240°の角度）の範
囲に案内する被処理ガスフード１９と、再生ガス入口１
０に接続され再生ガスを回転体２の残りの部分のうちの
中央の約２／３（回転体全体では約２／９）の範囲に案
内する再生ガスフード２０が設けられている。圧力容器
１内の上部には、処理ガス出口１３に接続され上記被処
理ガスフード１９に対応した形状の処理ガスフード２１
が被処理ガスフード１９と対向する位置に設けられてい
ると共に、再生ガス出口１６に接続され上記再生ガスフ
ード２０に対応した形状の再生排ガスフード２２が再生
ガスフード２０と対向する位置に設けられ、かつ、これ
らガスフード２０，２１間にはシールガス出口１７，１
８にそれぞれ接続された２つのシールガスフード２３，
２４が設けられている。これらフード２１，２２，２
３，２４によって回転体２の上面が覆われ、被処理ガス
入口８、再生ガス入口１０、シールガス入口１１からそ
れぞれガスが供給されると、被処理ガスは回転体２の例
えば約２／３を、再生ガスは約２／９を、シールガスは
シールガス入口１１から圧力容器１内を充満してその加
圧に寄与してから回転体２の残りの部分をそれぞれ流
れ、圧力容器１内の中央部すなわち回転体２内にその周
方向に４つのガス通路が形成されるようになっている。
すなわち、回転体２内は、その周方向に被処理ガスが流
れる脱硫ゾーン２５、シールガスが流れる第１シールゾ
ーン２６、再生ガスが流れる再生ゾーン２７、第２シー
ルゾーン２８に分割されることになり、各ゾーン２５，
２６，２７，２８を通ったガスはそれぞれ対応するフー
ド２１，２３，２２，２４を介して各出口１３，１７，
１６，１８から排出するようになっている。

【００１４】各ガスフード１９，２０，２１，２２，２
３，２４と回転体２の下面又は上面との間には、これら
の間をシールするシール機構３０が設けられている。シ
ール機構３０は、フード１９，２０，２１，２２，２
３，２４と回転体２との間からできるだけガスがもれな
いようにする構造のもので、例えば、再生式空気予熱機
で用いられているシール機構が採用される。このシール
機構を用いた場合には、ガスフードのフレームに、スプ
リングピンによりエキスパンションジョイントを介して
回転体との接触面（摺動面）にシーリングシューを取り
付けたシーリングフレームを取り付けた構造になる。こ
のようにエキスパンションジョイントを設けることによ
り、フード１９，２０，２１，２２，２３，２４は熱膨
張を吸収する。

【００１５】また、圧力容器１の２つのシールガス出口
１７，１８にはそれぞれガス管３１，３２が接続され、
一方（脱硫ゾーン２５の回転方向前方の第１シールゾー
ン２６を介したガスが流入する側）の第１ガス管３１
は、上記被処理ガス供給管７に接続されて、第１シール
ゾーン２６を介したシールガスが被処理ガスに混入され
る。他方の第２ガス管３２は上記再生ガス供給管９に接
続されて、第２シールゾーンを介したシールガスが再生
ガスに混入される。

【００１６】さらに、シールガス入口１１にはシールガ
ス例えば窒素を供給するシールガス管３３が接続され、
このシールガスの供給量は第１シールゾーン２６を介し
たガスが被処理ガスに混入されるため、被処理ガスに混
入しても被処理ガスが薄まらない程度（例えば被処理ガ
スに対して数％）にする。シールガス管３３には第２圧
力調節弁３４とシールガス圧力検出器３５が介設されて
いると共に、被処理ガス供給管７及び再生ガス供給管９
には被処理ガス圧力検出器３６及び再生ガス圧力検出器
３７が介設され、被処理ガス圧力検出器３６及び再生ガ
ス圧力検出器３７の検出値は第１圧力制御器３８に入力
されると共に、シールガス圧力検出器３５及び被処理ガ
ス圧力検出器３６の検出値は第２圧力制御器３９に入力
される。第１圧力制御器３８は、圧力容器１内に供給さ
れる再生ガスの圧力が被処理ガスの圧力と同じになるよ
うに上記第１圧力調節弁１４を調節する機能を有する。
第２圧力制御器３９は、圧力容器１内に供給されるシー
ルガスの圧力が被処理ガスの圧力より若干高くなるよう
に上記第２圧力調節弁３４を調節する機能を有する。

【００１７】さて、上記回転体２をモータ５により図示
の矢印の方向に所定の速度で回転させる。この回転速度
は石炭ガス化ガス（被処理ガス）に含まれる硫黄分の量
により異なるが、数時間で１回転するようにする。この
場合、石炭ガス化ガス量が例えば約300000Nm³ ／h のと
きには回転体２の外径が約６ｍ、高さが約５ｍとなり、
圧力容器（耐圧約45kg／cm² ）１の外径は約 6.5ｍ，高
さ12ｍとなる。そして、水素，一酸化炭素，二酸化炭素
及び硫化水素（Ｈ₂ Ｓ）等を含む高温（約 400〜600
℃）高圧（約20〜40kg／cm² ）の石炭ガス化ガス（被処
理ガス）、高温（約 300〜500 ℃）高圧の再生ガス及び
高圧の窒素（シールガス）を各入口８，１０，１１から
圧力容器１内に供給する。

【００１８】これにより、被処理ガスは、被処理ガスフ
ード１９により回転体２の約２／３の脱硫ゾーン２５に
案内され、回転体２内を流れ回転体２を成形する脱硫剤
と接触して、ガス中の硫化水素などの硫黄分が脱硫剤に
吸収除去されて、脱硫処理される（脱硫剤がジンクオキ
サイド（酸化亜鉛）の場合の脱硫反応はＺｎＯ＋Ｈ₂ Ｓ
→ＺｎＳ＋Ｈ₂ Ｏである）。脱硫処理された処理ガス
は、処理ガスフード２１及び処理ガス出口１３を介して
処理ガス管１２に流入し、そして例えばガスタービンの
燃料として利用される。

【００１９】一方、被処理ガスと接触した脱硫剤すなわ
ち脱硫ゾーン２５に位置されていた脱硫剤は回転移動し
て脱硫ゾーン２５から第１シールゾーン２６へ、第１シ
ールゾーン２６から再生ゾーン２７へと至る。この再生
ゾーン２７には再生ガスフード２０により案内された再
生ガスが流入し、この再生ガスにより脱硫処理後の脱硫
剤が再生される（ＺｎＳ＋３／２・Ｏ₂ →ＺｎＯ＋ＳＯ
₂ ）。脱硫剤を再生したガス（再生排ガス）は、再生排
ガスフード２２及び出口１６を介して再生排ガス管１５
に流入し、ＳＯ₂ 処理系に導かれ、ガス中のＳＯ₂ が処
理される。よって、被処理ガス中の硫黄分は脱硫剤によ
り吸収され、再生反応によってＳＯ₂ となってＳＯ₂ 処
理系で処理される。

【００２０】再生された脱硫剤は、再生ゾーン２７から
第２シールゾーン２８を介して脱硫ゾーン２５に回転移
動し、再度脱硫処理に寄与される。すなわち、脱硫剤
（回転体２）は回転して脱硫ゾーン２５と再生ゾーン２
７を繰り返し通るため、脱硫と再生を繰り返す。これに
よって、脱硫ゾーン２５には再生ゾーン２７で再生され
た後の脱硫剤が常に回転移動してくるので、被処理ガス
及び再生ガスの供給を切り換えることなく被処理ガスを
連続的に脱硫処理することができる。

【００２１】また、窒素は圧力容器１内に充満して圧力
容器１内の加圧に寄与してからフードで覆われていない
部分から回転体２に流入して第１及び第２シールゾーン
２６，２８を通る。これら第１及び第２シールゾーン２
６，２８は脱硫ゾーン２５と再生ゾーン２７との間に形
成されているため、被処理ガスと再生ガスとの間にはシ
ールガスである窒素が流れると共に、この窒素は被処理
ガス及び再生ガスより圧力が高いので、脱硫ゾーン２５
又は再生ゾーン２７から洩れたガスが再生ゾーン２７又
は脱硫ゾーン２５に流入することが抑制される。すなわ
ち、回転体２が回転するために、還元性の被処理ガスと
酸化性の再生ガスとを完全に隔てることはできないが、
被処理ガス又は再生ガスの再生ゾーン２７又は脱硫ゾー
ン２５への流入が抑制されるので、例え混合したとして
もその混合により支障をきたすものではない。従って、
ガスの切換を行うことなく、しかも安全で容易に運転で
きる脱硫装置を提供できる。

【００２２】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、圧力容器
内に、脱硫剤よりなる回転体を回転自在に設けると共に
脱硫ゾーンと再生ゾーンとを形成して、脱硫ゾーンには
再生ゾーンで再生された後の脱硫剤が回転移動してくる
ようにしたので、被処理ガス及び再生ガスの供給を切り
換えることなく被処理ガスを連続的に脱硫処理できる。
また、脱硫ゾーンと再生ゾーンとの間にシールゾーンを
設けることで、被処理ガスと再生ガスとの混合を抑制で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】本発明の要部である圧力容器の一例を示す概略
断面図である。

【図３】図２中のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図４】図２中のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

【符号の説明】

１ 圧力容器 ２ 回転体 ２５ 脱硫ゾーン ２７ 再生ゾーン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力容器内に、硫化水素等の硫黄分を含
   む被処理ガスを脱硫処理する脱硫剤よりなる回転体を回
   転自在に設け、該回転体の一部を上記被処理ガスが通る
   脱硫ゾーンを形成すると共に、その脱硫ゾーンを通過し
   た回転体が回転移動してくる領域に、脱硫処理後の脱硫
   剤を再生する再生ガスが通る再生ゾーンを形成したこと
   を特徴とする脱硫装置。
2. 【請求項２】 上記圧力容器内の脱硫ゾーンと再生ゾー
   ンとの間に不活性ガスが通るシールゾーンを形成した請
   求項１記載の脱硫装置。