JPH086101B2 - 石炭ガス化脱硫方法 - Google Patents
石炭ガス化脱硫方法Info
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- JPH086101B2 JPH086101B2 JP61282957A JP28295786A JPH086101B2 JP H086101 B2 JPH086101 B2 JP H086101B2 JP 61282957 A JP61282957 A JP 61282957A JP 28295786 A JP28295786 A JP 28295786A JP H086101 B2 JPH086101 B2 JP H086101B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、石炭ガス化脱硫方法に関する。
石炭ガス化脱硫方法として、これまでに湿式吸収法が
実用化されているが、常温以下で運転するために、高温
の生成ガスを一旦冷却する必要があり、これによって熱
効率の低下を招く。そのため近年では、高温状態での脱
硫方法が各種検討されている。脱硫剤は400℃以上の高
温で、生成ガス中の硫黄化合物（H2S及びCOS）と反応し
て脱硫作用をもつものが使用され、主なものにカルシウ
ム系（以下CaO系と記す）、酸化鉄（Fe2O3）、銅系、亜
鉛系などがある。これらは主に吸収／再生塔において繰
り返し使用されるが、これらは固定層、移動層あるいは
流動層などの方法で用いられている。
実用化されているが、常温以下で運転するために、高温
の生成ガスを一旦冷却する必要があり、これによって熱
効率の低下を招く。そのため近年では、高温状態での脱
硫方法が各種検討されている。脱硫剤は400℃以上の高
温で、生成ガス中の硫黄化合物（H2S及びCOS）と反応し
て脱硫作用をもつものが使用され、主なものにカルシウ
ム系（以下CaO系と記す）、酸化鉄（Fe2O3）、銅系、亜
鉛系などがある。これらは主に吸収／再生塔において繰
り返し使用されるが、これらは固定層、移動層あるいは
流動層などの方法で用いられている。
しかし、いずれの方法においても、CaO系では活性劣
化および再生不良、Fe2O3系及び亜鉛系では局所高温化
によるシンタリングが起こり、特に流動層においては脱
硫剤の摩耗、粉化による劣化、シンタリングによる流動
不可に陥る場合がある。また使い捨てにするにしてもFe
2O3系、銅、亜鉛系ではコストが高く、またCaO系では生
成するCaSが毒性を有するため処理上の問題が生じる。
化および再生不良、Fe2O3系及び亜鉛系では局所高温化
によるシンタリングが起こり、特に流動層においては脱
硫剤の摩耗、粉化による劣化、シンタリングによる流動
不可に陥る場合がある。また使い捨てにするにしてもFe
2O3系、銅、亜鉛系ではコストが高く、またCaO系では生
成するCaSが毒性を有するため処理上の問題が生じる。
ここで、上記問題点を具体的に示すため、第３図に、
それらの脱硫システムの代表的な流動層型のプロセスフ
ローを示す。すなわち、石炭ガス化炉１及び熱回収装置
12の後流に、脱流吸収塔13及び再生塔14を設置し、ガス
化炉１で発生した生成ガス３は熱回収装置12を経て吸収
塔13に入り、内部の脱硫剤とガス中の硫黄化合物が反応
し、ガス中のＳ分が除去され、精製ガス18として利用先
へ供給される。一方、吸収済脱硫剤15はリフトガス16に
より再生塔14に送られ、再生ガス17による再生後再生脱
硫剤19として吸収塔13に戻されるようになっている。
それらの脱硫システムの代表的な流動層型のプロセスフ
ローを示す。すなわち、石炭ガス化炉１及び熱回収装置
12の後流に、脱流吸収塔13及び再生塔14を設置し、ガス
化炉１で発生した生成ガス３は熱回収装置12を経て吸収
塔13に入り、内部の脱硫剤とガス中の硫黄化合物が反応
し、ガス中のＳ分が除去され、精製ガス18として利用先
へ供給される。一方、吸収済脱硫剤15はリフトガス16に
より再生塔14に送られ、再生ガス17による再生後再生脱
硫剤19として吸収塔13に戻されるようになっている。
しかし、この脱硫方式では、比較的大きな粒子を用い
る必要があるため反応性が低いものであった。すなわ
ち、吸収／再生反応は気・固反応であるため、固体粒子
の比表面積の大小により、反応率、再生率が大きく変化
する。このため、粒径はできる限り小さく、しかも多孔
質な脱硫剤の方が反応性が大きくなる。
る必要があるため反応性が低いものであった。すなわ
ち、吸収／再生反応は気・固反応であるため、固体粒子
の比表面積の大小により、反応率、再生率が大きく変化
する。このため、粒径はできる限り小さく、しかも多孔
質な脱硫剤の方が反応性が大きくなる。
一方、流動層では流動化条件により粒径を小さくする
ことは粒子飛散量の増大（メークアップ量の増大）を招
き、これにより60〜100μｍ程度の比較的大きな粒子を
使用する必要が生じ、多量の脱硫剤を用いることにな
る。なお、多孔質の場合、粒子の強度が弱く、流動層内
で粉化し、メークアップ量の増化の原因となる。このた
めガス化メインライン（生成ガスライン）に流動層の大
型吸収塔を設置する必要があり、設備も大きくなってし
まう。
ことは粒子飛散量の増大（メークアップ量の増大）を招
き、これにより60〜100μｍ程度の比較的大きな粒子を
使用する必要が生じ、多量の脱硫剤を用いることにな
る。なお、多孔質の場合、粒子の強度が弱く、流動層内
で粉化し、メークアップ量の増化の原因となる。このた
めガス化メインライン（生成ガスライン）に流動層の大
型吸収塔を設置する必要があり、設備も大きくなってし
まう。
しかしながら、本質的な欠点は、上述した触媒の劣
化、再生の困難さにあることである。また、流動層装置
では、運転操作が、反応物質吸収条件、温度圧力条件、
および流動化条件の３条件をそれぞれ同時に満足させる
操作が必要となり、このため運転操作範囲が限定され、
負荷変化に対応が困難となっていた。
化、再生の困難さにあることである。また、流動層装置
では、運転操作が、反応物質吸収条件、温度圧力条件、
および流動化条件の３条件をそれぞれ同時に満足させる
操作が必要となり、このため運転操作範囲が限定され、
負荷変化に対応が困難となっていた。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、大きな脱硫用反応器を必要とすること
なく、微細な脱硫剤を使用して高い反応性と脱硫率を得
るとともに、吸収済脱硫剤を安全な形で排出できる石炭
ガス化脱硫方法を提供するにある。
り、その目的は、大きな脱硫用反応器を必要とすること
なく、微細な脱硫剤を使用して高い反応性と脱硫率を得
るとともに、吸収済脱硫剤を安全な形で排出できる石炭
ガス化脱硫方法を提供するにある。
また、第２の目的は、ガス化温度を低くしてガス化効
率を高めることができる石炭ガス化脱硫方法を提供する
にある。
率を高めることができる石炭ガス化脱硫方法を提供する
にある。
このような目的を達成するため、本発明は、噴流層ガ
ス化炉ののガス化反応部の後流側でガス温度が800〜120
0℃の雰囲気中に微細脱硫剤を供給して反応させ、脱塵
により分離されたチャー、脱硫剤を前記ガス化反応部に
戻すようにしたものである。
ス化炉ののガス化反応部の後流側でガス温度が800〜120
0℃の雰囲気中に微細脱硫剤を供給して反応させ、脱塵
により分離されたチャー、脱硫剤を前記ガス化反応部に
戻すようにしたものである。
このようにすれば、特に脱硫用反応器を必要としなく
なり、チャー、脱硫剤をガス化炉に戻すことからスラグ
が固化し、安全な形で脱硫剤を排出することができる。
なり、チャー、脱硫剤をガス化炉に戻すことからスラグ
が固化し、安全な形で脱硫剤を排出することができる。
また、スラグの融点を下げることができるので、ガス
化炉のガス化温度を下げることができ、冷ガス効率を上
げることができる。
化炉のガス化温度を下げることができ、冷ガス効率を上
げることができる。
以下、本発明による石炭ガス化脱硫方法の実施例を図
面を用いて説明する。
面を用いて説明する。
第１図は石炭ガス化用直接脱硫プロセスの一実施例を
示す構成図である。同図において、ガス化炉１に、石炭
２及びガス化剤（O2）11を供給し、高温（1600〜1800
℃）でガス化反応を生じさせる。高温の生成ガスは上部
の冷却部に入り、ある程度ガス温度が下げられ（約900
℃）、この後段に脱硫剤供給ホッパ４より脱硫剤（CaCO
3、あるいはCaO）を噴霧供給する。供給位置は、生成ガ
ス温度とガス組成及び圧力により適切な温度の点が選定
されるが、大略800℃〜1200℃、望ましくは850〜950℃
の範囲とする。脱粒剤の粒径は、噴流層ガス化における
チャー（石炭）粒径の1/4〜1/2程度（10〜40μｍ）の微
細なものとする。こうして生成ガス中に供給された脱硫
剤は、チャーとともに気流によって運ばれるうちに、ガ
ス中の硫黄化合物と反応しながら、集塵サイクロン７に
入り、ここで硫黄化合物を吸収した脱硫剤はチャーとと
もに分離される。一般に脱硫剤と生成ガスの接触時間
は、従来技術の流動層方式でも数秒程度であり本実施例
では、小粒径の脱粒剤であり比表面積も大きいために、
数秒の接触時間で十分である。分離されたチャーと吸収
済みの脱硫剤は、ガス化炉１底部のスラグ溜りへリサイ
クルする。この場合におけるガス化炉１の底部として
は、溶融しているスラグ溜りより上部に吹き込むように
することが望ましい。これによって前記チャーはガス化
反応にあずかり、炭素損失を少なくできる。更に吸収済
脱硫剤（未反応の脱硫剤を含む）は、この点の温度（ガ
ス化温度）において、生成ガス中の硫黄化合物との脱硫
反応が平衡に達する。こうして、脱硫剤は溶融したスラ
グ中に取り込まれてガス化炉下部より回収されるが、こ
の溶融スラグ中の脱硫剤は、平衡組成のＳ分を保持して
排出される。平衡反応での脱硫率は石炭中の硫黄化合物
に対して90％程度が可能である。
示す構成図である。同図において、ガス化炉１に、石炭
２及びガス化剤（O2）11を供給し、高温（1600〜1800
℃）でガス化反応を生じさせる。高温の生成ガスは上部
の冷却部に入り、ある程度ガス温度が下げられ（約900
℃）、この後段に脱硫剤供給ホッパ４より脱硫剤（CaCO
3、あるいはCaO）を噴霧供給する。供給位置は、生成ガ
ス温度とガス組成及び圧力により適切な温度の点が選定
されるが、大略800℃〜1200℃、望ましくは850〜950℃
の範囲とする。脱粒剤の粒径は、噴流層ガス化における
チャー（石炭）粒径の1/4〜1/2程度（10〜40μｍ）の微
細なものとする。こうして生成ガス中に供給された脱硫
剤は、チャーとともに気流によって運ばれるうちに、ガ
ス中の硫黄化合物と反応しながら、集塵サイクロン７に
入り、ここで硫黄化合物を吸収した脱硫剤はチャーとと
もに分離される。一般に脱硫剤と生成ガスの接触時間
は、従来技術の流動層方式でも数秒程度であり本実施例
では、小粒径の脱粒剤であり比表面積も大きいために、
数秒の接触時間で十分である。分離されたチャーと吸収
済みの脱硫剤は、ガス化炉１底部のスラグ溜りへリサイ
クルする。この場合におけるガス化炉１の底部として
は、溶融しているスラグ溜りより上部に吹き込むように
することが望ましい。これによって前記チャーはガス化
反応にあずかり、炭素損失を少なくできる。更に吸収済
脱硫剤（未反応の脱硫剤を含む）は、この点の温度（ガ
ス化温度）において、生成ガス中の硫黄化合物との脱硫
反応が平衡に達する。こうして、脱硫剤は溶融したスラ
グ中に取り込まれてガス化炉下部より回収されるが、こ
の溶融スラグ中の脱硫剤は、平衡組成のＳ分を保持して
排出される。平衡反応での脱硫率は石炭中の硫黄化合物
に対して90％程度が可能である。
次に、このように構成した石炭ガス化脱硫方法の作用
および効果について説明する。
および効果について説明する。
まず、本実施例では、生成ガスラインに集塵機７のみ
を設置することで、脱塵及び脱硫が同時に行える。更
に、脱硫反応が生成ガス気流中で生じるために、流動
層、固定層等で見られる様な、局所高温化によるシンタ
リング等の問題がなくなり、また、微細な脱硫剤を使用
できることと相まって反応率が高くなるという長所をも
っている。そのため、脱硫剤の必要量も少なくて済む。
本システムにおいて使用する脱硫剤はCaCO3あるいはCaO
を含有する固体粒子であるが、CaCO3の場合には、供給
ライン中の温度（約900℃）において次のようにCaOとCO
2に解離する。
を設置することで、脱塵及び脱硫が同時に行える。更
に、脱硫反応が生成ガス気流中で生じるために、流動
層、固定層等で見られる様な、局所高温化によるシンタ
リング等の問題がなくなり、また、微細な脱硫剤を使用
できることと相まって反応率が高くなるという長所をも
っている。そのため、脱硫剤の必要量も少なくて済む。
本システムにおいて使用する脱硫剤はCaCO3あるいはCaO
を含有する固体粒子であるが、CaCO3の場合には、供給
ライン中の温度（約900℃）において次のようにCaOとCO
2に解離する。
CaCO3→CaO＋CO2 ……（１） この反応は温度により解離圧が異なり、温度の高い
程、解離圧が高くなり解離がし易くなる。
程、解離圧が高くなり解離がし易くなる。
第４図に温度と解離圧の関係を示す。この解離圧は前
記反応（１）式のCO2平行分圧を示している。一般の噴
流層ガス化炉出口における生成ガス温度（900℃）では
そのガス中のCO2分圧は１〜2atmであり、平衡分圧によ
り低いことから、前記（１）式の解離反応はほぼ100％
進行すると考えてよいものである。CaOによる脱硫反応
は次の式で表わせる。
記反応（１）式のCO2平行分圧を示している。一般の噴
流層ガス化炉出口における生成ガス温度（900℃）では
そのガス中のCO2分圧は１〜2atmであり、平衡分圧によ
り低いことから、前記（１）式の解離反応はほぼ100％
進行すると考えてよいものである。CaOによる脱硫反応
は次の式で表わせる。
CaO＋H2S→CaS＋H2O ……（２） CaO＋COS→CaS＋CO2 ……（３） 前記反応（２）式及び（３）式は高温ほど進行しにく
く、また生成ガス中のH2O、CO2分圧に影響され、（２）
式はH2O分圧、（３）式はCO2分圧の低い程脱硫反応は進
行し易い。第５図に先の（１）式と脱硫反応とを兼ね合
わせて、熱力学的に求めた脱硫率と温度との関係を例示
する。脱硫率は900℃付近に極大値をもち、この温度に
近い生成ガスライン上で脱硫剤を供給すれば、高い脱硫
率が期待できる。
く、また生成ガス中のH2O、CO2分圧に影響され、（２）
式はH2O分圧、（３）式はCO2分圧の低い程脱硫反応は進
行し易い。第５図に先の（１）式と脱硫反応とを兼ね合
わせて、熱力学的に求めた脱硫率と温度との関係を例示
する。脱硫率は900℃付近に極大値をもち、この温度に
近い生成ガスライン上で脱硫剤を供給すれば、高い脱硫
率が期待できる。
また、理論上、ガス化圧力は低いほうが、すなわちCO
2、H2O分圧の低いほうが高い脱硫率が期待でき、この場
合脱硫に最適な温度範囲は低温度側へずれる。しかし、
その変化は大きいものでなく、したがって、最適温度は
850〜950℃であることが望ましい。
2、H2O分圧の低いほうが高い脱硫率が期待でき、この場
合脱硫に最適な温度範囲は低温度側へずれる。しかし、
その変化は大きいものでなく、したがって、最適温度は
850〜950℃であることが望ましい。
次に集塵機で分離された吸収済脱硫剤とチャーは、搬
送ガス（精製ガスの一部等）によってガス化炉底部に戻
される。この部分では、石炭のガス化炉反応が起こり、
その下部には溶融したスラグが取出口から流下してい
る。吹き込まれるリサイクルチャーはガス化反応にあず
かり、全体のガス化効率（カーボン効率；石炭中のカー
ボンがガスに転化した割合）が高くなる。また、同時に
吹き込まれる未反応の脱硫剤を含む吸収済脱硫剤は、こ
の部分の温度において、生成ガス中の硫黄化合物との間
で、前記した（２）式及び（３）式の反応が平衡とな
り、その後、溶融したスラグ中に取り込まれる。
送ガス（精製ガスの一部等）によってガス化炉底部に戻
される。この部分では、石炭のガス化炉反応が起こり、
その下部には溶融したスラグが取出口から流下してい
る。吹き込まれるリサイクルチャーはガス化反応にあず
かり、全体のガス化効率（カーボン効率；石炭中のカー
ボンがガスに転化した割合）が高くなる。また、同時に
吹き込まれる未反応の脱硫剤を含む吸収済脱硫剤は、こ
の部分の温度において、生成ガス中の硫黄化合物との間
で、前記した（２）式及び（３）式の反応が平衡とな
り、その後、溶融したスラグ中に取り込まれる。
ところで、噴流層型ガス化炉のガス化温度は、冷ガス
効率（発熱量に従う効率）を高くするには、1400℃から
1600℃付近が最適と考えられるが、スラグを十分に溶融
して、底部から流下できる温度（以下、スラグ流下温度
と記す）が1600℃〜1800℃以上と高いために、ガス化効
率の幾分低いが1600℃〜1800℃の高温度にせざるを得な
かった。
効率（発熱量に従う効率）を高くするには、1400℃から
1600℃付近が最適と考えられるが、スラグを十分に溶融
して、底部から流下できる温度（以下、スラグ流下温度
と記す）が1600℃〜1800℃以上と高いために、ガス化効
率の幾分低いが1600℃〜1800℃の高温度にせざるを得な
かった。
先のスラグに取り込まれた脱硫剤には、未反応のCaO
が含まれているが、このCaOはスラグの流下点を下げる
効果があることが一般に知られている。その作用は、Ca
Oスラグの主成分（SiO2及びAl2O3）と化合して低融点化
合物を作るためと考えられているが、スラグに対して10
wt％以上のCaOが含まれると、スラグ流下温度は約200℃
程度低くなる。第６図に、スラグの粘度と温度の関係に
及ぼすスラグ中のCaOの含有率（wt％）の影響を示す。
が含まれているが、このCaOはスラグの流下点を下げる
効果があることが一般に知られている。その作用は、Ca
Oスラグの主成分（SiO2及びAl2O3）と化合して低融点化
合物を作るためと考えられているが、スラグに対して10
wt％以上のCaOが含まれると、スラグ流下温度は約200℃
程度低くなる。第６図に、スラグの粘度と温度の関係に
及ぼすスラグ中のCaOの含有率（wt％）の影響を示す。
すなわち、本実施例による脱硫方法においては、ガス
化炉のガス化温度を下げることができ、これによって冷
ガス効率を数％以上上げることができる。
化炉のガス化温度を下げることができ、これによって冷
ガス効率を数％以上上げることができる。
ここに冷ガス効率は石炭の発熱量に対する生成ガスの
発熱量の割合、即ち で表わされる。
発熱量の割合、即ち で表わされる。
また、脱硫性能を上げるための余剰CaOをスラグの溶
融点低下に利用することによりCaOの無駄をなくすこと
ができる。
融点低下に利用することによりCaOの無駄をなくすこと
ができる。
次に、第１表および第２表にそれぞれ脱硫剤をリサイ
クルしない場合とリサイクルした場合の、熱力学的な平
衡計算に基づく硫黄化合物の物質収支例を示す。
クルしない場合とリサイクルした場合の、熱力学的な平
衡計算に基づく硫黄化合物の物質収支例を示す。
数値は、ガス化反応にあずかる石炭中の硫黄化合物を
100とした時のモル比を示している。計算に用いたデー
タは、ガス化圧力22kg/cm2a、脱硫剤投入点の温度920℃
で、ガス化温度はリサイクルなしの場合1800℃、リサイ
クルありの場合は1600℃とした。表より、脱硫率はリサ
イクルしない場合に比べてリサイクルした場合の方が高
くなり、また、リサイクルすることによりガス化炉出口
ガス中に含まれる硫黄化合物が、リサイクルしない場合
に比べて84％に減少するために、反応管６の長さを短く
できる利点がある。
100とした時のモル比を示している。計算に用いたデー
タは、ガス化圧力22kg/cm2a、脱硫剤投入点の温度920℃
で、ガス化温度はリサイクルなしの場合1800℃、リサイ
クルありの場合は1600℃とした。表より、脱硫率はリサ
イクルしない場合に比べてリサイクルした場合の方が高
くなり、また、リサイクルすることによりガス化炉出口
ガス中に含まれる硫黄化合物が、リサイクルしない場合
に比べて84％に減少するために、反応管６の長さを短く
できる利点がある。
脱硫反応により生じるCaSは、農薬や皮なめし剤とし
て基いられる猛毒物でそのまま、空気中に放置しておく
と、湿気を帯びてH2Sを放出し、取扱いに注意を要する
が、スラグ固化することにより、安全な形で排出でき
る。
て基いられる猛毒物でそのまま、空気中に放置しておく
と、湿気を帯びてH2Sを放出し、取扱いに注意を要する
が、スラグ固化することにより、安全な形で排出でき
る。
以上のように本実施例の石炭ガス化脱硫方法は、生成
ガスラインに直接微細な脱硫剤を供給し、これを分離捕
集してガス化炉底部にリサイクルするもので、これによ
ってトータルの脱硫率を上げることができるばかりでな
く、ガス化温度を低くできる為に、ガス化効率を高くと
ることが可能となる。また、従来技術の流動層型反応器
にみられるように、流動条件によって層内のガス流速に
上下限界がある為に生じるガス化炉の負荷変動に対する
制限が、本方法ではなくなり、運転操作が極めて容易で
ある。
ガスラインに直接微細な脱硫剤を供給し、これを分離捕
集してガス化炉底部にリサイクルするもので、これによ
ってトータルの脱硫率を上げることができるばかりでな
く、ガス化温度を低くできる為に、ガス化効率を高くと
ることが可能となる。また、従来技術の流動層型反応器
にみられるように、流動条件によって層内のガス流速に
上下限界がある為に生じるガス化炉の負荷変動に対する
制限が、本方法ではなくなり、運転操作が極めて容易で
ある。
上述した実施例では、脱硫剤としてCaO系の微細粒子
（CaCO3の形で供給）を用いたものであるが、同じ800℃
〜1200℃の温度域で脱硫率の高いドロマイト系（CaO・M
gO系）、あるいは炭酸バリウム系（BaCO3系）の脱硫剤
を同様のプロセスフローで使用できることはいうまでも
ない。
（CaCO3の形で供給）を用いたものであるが、同じ800℃
〜1200℃の温度域で脱硫率の高いドロマイト系（CaO・M
gO系）、あるいは炭酸バリウム系（BaCO3系）の脱硫剤
を同様のプロセスフローで使用できることはいうまでも
ない。
次に、本発明による石炭ガス化脱硫方法の他の実施例
を第２図を用いて説明する。同図において、ガス化炉21
には石炭26、ガス化用空気27を供給しスラグ38の安定流
下が可能となる温度でガス化反応させる。高温の生成ガ
スはガス化炉21の水冷壁により、ガス化炉21を上昇する
につれて冷却される。脱硫剤28は生成ガスの温度が脱硫
剤の種類により適切な温度になった位置に供給される。
脱硫剤28としては800℃程度の高温でも、H2S、COS等の
硫黄化合物と反応して生成ガスの脱硫を行う作用をもつ
ものが使用され、主なものに酸化鉄（Fe2O3）、酸化カ
ルシウム（CaO）、炭酸カルシウム（CaCO3）等の他に、
銅系、亜鉛系のものがある。
を第２図を用いて説明する。同図において、ガス化炉21
には石炭26、ガス化用空気27を供給しスラグ38の安定流
下が可能となる温度でガス化反応させる。高温の生成ガ
スはガス化炉21の水冷壁により、ガス化炉21を上昇する
につれて冷却される。脱硫剤28は生成ガスの温度が脱硫
剤の種類により適切な温度になった位置に供給される。
脱硫剤28としては800℃程度の高温でも、H2S、COS等の
硫黄化合物と反応して生成ガスの脱硫を行う作用をもつ
ものが使用され、主なものに酸化鉄（Fe2O3）、酸化カ
ルシウム（CaO）、炭酸カルシウム（CaCO3）等の他に、
銅系、亜鉛系のものがある。
本実施例では酸化鉄を脱硫剤として用いた場合につい
て以下説明する。酸化鉄はガス化炉１の上部、温度が約
800℃以下になる位置に直接供給され、熱回収ボイラ
（出口温度約200℃）22、集塵器23に至る迄生成ガス中
のH2S、COS等の硫黄化合物と反応し、生成ガスの脱硫を
行う。従来の流動層式の脱硫吸収塔では、塔からの飛散
を防ぐため、比較的大径（60〜100μｍ）の酸化鉄が用
いられているが、本実施例では集塵器23にて捕集が可能
な大きさの粒径以上のものを用いれば良く、従来の約1/
3の粒径（10〜40μｍ）の微細な酸化鉄が使用可能で反
応率が向上し、使用する量が低減できる。脱硫反応は下
記で示される。
て以下説明する。酸化鉄はガス化炉１の上部、温度が約
800℃以下になる位置に直接供給され、熱回収ボイラ
（出口温度約200℃）22、集塵器23に至る迄生成ガス中
のH2S、COS等の硫黄化合物と反応し、生成ガスの脱硫を
行う。従来の流動層式の脱硫吸収塔では、塔からの飛散
を防ぐため、比較的大径（60〜100μｍ）の酸化鉄が用
いられているが、本実施例では集塵器23にて捕集が可能
な大きさの粒径以上のものを用いれば良く、従来の約1/
3の粒径（10〜40μｍ）の微細な酸化鉄が使用可能で反
応率が向上し、使用する量が低減できる。脱硫反応は下
記で示される。
3Fe2O3＋H2 →2Fe3O4＋H2O Fe3O4＋3H2S＋H2→3FeS＋4H2O COS＋H2O →CO2＋H2S CO＋H2O →CO2＋H2 この実施例では脱硫反応は気流中の反応であるため、
従来の流動層反応で問題となる負荷変動に対する制限が
なく、運転操作に極めて容易となる。
従来の流動層反応で問題となる負荷変動に対する制限が
なく、運転操作に極めて容易となる。
生成したFe3O4およびFeSはチャーとともに集塵器23で
捕集され、後流のチャー焼却炉24に供給される。また、
脱硫及び脱塵された生成ガス30は製品ガスとして発電用
ガスタービンへ供給される。
捕集され、後流のチャー焼却炉24に供給される。また、
脱硫及び脱塵された生成ガス30は製品ガスとして発電用
ガスタービンへ供給される。
チャー焼却炉24は例えば流動層方式の炉が用いられ、
ここでFe3O4、FeSの再生、チャーの焼却によってスチー
ム回収が行われる。
ここでFe3O4、FeSの再生、チャーの焼却によってスチー
ム回収が行われる。
4Fe3O4＋O2→6Fe2O3 4FeS＋7O2 →2Fe2O3＋4SO2 チャー＋O2→CO2＋灰 上記の酸化（燃焼）反応は全て発熱反応である為、炉
にはボイラを設け、スチーム回収を行う。炉内温度は、
流動層部を再生に適する温度、約800℃に、また炉出口
の温度200℃にまで冷却される。ここで発生するスチー
ムは、ガス化炉21、熱回収ボイラ22で発生するスチーム
と共にスチームタービンに供給されたり、プラント用ス
チームとして利用することができる。
にはボイラを設け、スチーム回収を行う。炉内温度は、
流動層部を再生に適する温度、約800℃に、また炉出口
の温度200℃にまで冷却される。ここで発生するスチー
ムは、ガス化炉21、熱回収ボイラ22で発生するスチーム
と共にスチームタービンに供給されたり、プラント用ス
チームとして利用することができる。
再生反応により生成したFe2O3及び灰は、チャー焼却
炉24から抜き出され、ガス化炉21の燃焼部に供給され、
生成している溶融スラグに取り込まれ、炉底部より排出
される。
炉24から抜き出され、ガス化炉21の燃焼部に供給され、
生成している溶融スラグに取り込まれ、炉底部より排出
される。
Fe2O3は、脱硫作用の他に、スラグの溶融温度を下げ
る作用がある為、本実施例により、ガス化炉21でのスラ
グの流下は容易になり、ガス化炉の温度を低くできる。
即ち、空気量を低減でき、更に従来法でチャーをリサイ
クルする為のガス（窒素、空気、生成ガス）等を供給す
る必要がなく生成ガスの容積当りの発熱量を向上できる
ことでガスタービンの燃焼が容易となり、従来法に比
べ、炭種適合性は大きく改善される。（灰の流動点が高
い炭種でも処理することが可能となる）。
る作用がある為、本実施例により、ガス化炉21でのスラ
グの流下は容易になり、ガス化炉の温度を低くできる。
即ち、空気量を低減でき、更に従来法でチャーをリサイ
クルする為のガス（窒素、空気、生成ガス）等を供給す
る必要がなく生成ガスの容積当りの発熱量を向上できる
ことでガスタービンの燃焼が容易となり、従来法に比
べ、炭種適合性は大きく改善される。（灰の流動点が高
い炭種でも処理することが可能となる）。
また、これに伴い、ガス化剤である空気（酸素）量を
理論的に最大ガス化効率が得られる条件（冷ガス効率が
最高となる条件、即ち生成ガスの時間当りの発熱量の最
も高くなる条件）とする（近づける）ことができ、ガス
化炉のみの効率は従来法であるチャーリサイクル方式と
比べ、炭種によってほぼ同等の効率を得ることができ
る。更に、ガス化炉のみの効率の不足分は、チャー焼却
炉で回収されるスチームで十分補うことができプラント
全体の効率は従来法と同等、灰の流動点の高い炭種の場
合においては従来法以上とすることができる。従来法の
廃熱回収ボイラで回収されるスチーム量は、本実施例に
よるチャー焼却炉から回収されるスチーム量に比べて非
常に少なくなる。
理論的に最大ガス化効率が得られる条件（冷ガス効率が
最高となる条件、即ち生成ガスの時間当りの発熱量の最
も高くなる条件）とする（近づける）ことができ、ガス
化炉のみの効率は従来法であるチャーリサイクル方式と
比べ、炭種によってほぼ同等の効率を得ることができ
る。更に、ガス化炉のみの効率の不足分は、チャー焼却
炉で回収されるスチームで十分補うことができプラント
全体の効率は従来法と同等、灰の流動点の高い炭種の場
合においては従来法以上とすることができる。従来法の
廃熱回収ボイラで回収されるスチーム量は、本実施例に
よるチャー焼却炉から回収されるスチーム量に比べて非
常に少なくなる。
本実施例では脱硫剤を、ガス化炉上部に直接供給する
ようにしているが、ガス化炉以降の更に温度の低下した
位置（例えば熱回収ボイラ出口）に供給しても同様の効
果が得られることはもちろんである。
ようにしているが、ガス化炉以降の更に温度の低下した
位置（例えば熱回収ボイラ出口）に供給しても同様の効
果が得られることはもちろんである。
また本実施例では発電用ガス化プラントを対象とした
が、水素製造用、都市ガス製造用、化学合成原料製造用
としたガス化プラントに適用しても、同様の効果が得ら
れることはもちろんである。
が、水素製造用、都市ガス製造用、化学合成原料製造用
としたガス化プラントに適用しても、同様の効果が得ら
れることはもちろんである。
以上説明したことから明らかなように、本発明による
石炭ガス化脱硫方法によれば、大きな脱硫用反応器を必
要とすることなく、微細な脱硫剤を使用して高い反応性
と脱硫率を得るとともに、吸収済脱硫剤を安定な形で排
出することができる。
石炭ガス化脱硫方法によれば、大きな脱硫用反応器を必
要とすることなく、微細な脱硫剤を使用して高い反応性
と脱硫率を得るとともに、吸収済脱硫剤を安定な形で排
出することができる。
また、ガス化温度を低くしてガス化効率を高めること
ができるとともに、負荷変化対応を可能にすることがで
きる。
ができるとともに、負荷変化対応を可能にすることがで
きる。
第１図は本発明による石炭ガス化脱硫方法の一実施例を
示す構成図、第２図は他の実施例を示す構成図、第３図
は従来の石炭ガス化脱硫方法の一例を示す構成図、第４
図は第１図の実施例に示すCaCO3の解離圧と温度の関係
を示すグラフ、第５図はCaO系脱硫剤を用いた場合の脱
硫性能を示すグラフ、第６図は溶融スラグの粘度と温度
の関係に対するCaOの含有率の影響を示すグラフであ
る。 １……ガス化炉、２……石炭（チャー）、３……生成ガ
ス、４……CaCO3供給ホッパ、５……脱硫剤（CaCO3）、
６……反応管、７……サイクロン、８……精製ガス、９
……リサイクルチャー及び脱硫剤、10……スラグ、11…
…ガス化剤、12……熱回収装置、13……吸収塔、14……
再生塔、15……吸収済脱硫剤、16……リフトガス、17…
…再生ガス、18……Ｓ分含有ガス、19……再生脱硫剤。
示す構成図、第２図は他の実施例を示す構成図、第３図
は従来の石炭ガス化脱硫方法の一例を示す構成図、第４
図は第１図の実施例に示すCaCO3の解離圧と温度の関係
を示すグラフ、第５図はCaO系脱硫剤を用いた場合の脱
硫性能を示すグラフ、第６図は溶融スラグの粘度と温度
の関係に対するCaOの含有率の影響を示すグラフであ
る。 １……ガス化炉、２……石炭（チャー）、３……生成ガ
ス、４……CaCO3供給ホッパ、５……脱硫剤（CaCO3）、
６……反応管、７……サイクロン、８……精製ガス、９
……リサイクルチャー及び脱硫剤、10……スラグ、11…
…ガス化剤、12……熱回収装置、13……吸収塔、14……
再生塔、15……吸収済脱硫剤、16……リフトガス、17…
…再生ガス、18……Ｓ分含有ガス、19……再生脱硫剤。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 俊之 広島県呉市宝町６番９号 バブコツク日立 株式会社呉工場内 (56)参考文献 特開 昭50−139802（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−104188（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−19550（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】噴流層ガス化炉のガス化反応部の後流側で
ガス温度が800〜1200℃の雰囲気中に微細脱硫剤を供給
して反応させ、脱塵により分離されたチャー、脱硫剤を
前記ガス化反応部に戻すことを特徴とする石炭ガス化脱
硫方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61282957A JPH086101B2 (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | 石炭ガス化脱硫方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61282957A JPH086101B2 (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | 石炭ガス化脱硫方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63135491A JPS63135491A (ja) | 1988-06-07 |
| JPH086101B2 true JPH086101B2 (ja) | 1996-01-24 |
Family
ID=17659312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61282957A Expired - Fee Related JPH086101B2 (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | 石炭ガス化脱硫方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH086101B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006005626B4 (de) * | 2006-02-06 | 2008-02-28 | Rwe Power Ag | Verfahren und Vergasungsreaktor zur Vergasung verschiedenster Brennstoffe mit breitem Körnungsband mit Flüssigschlackeabzug |
| CN103789042B (zh) * | 2014-03-05 | 2015-04-22 | 重庆工商大学 | 一种煤气化脱硫工艺 |
| JP6681316B2 (ja) * | 2016-11-18 | 2020-04-15 | 日立造船株式会社 | ガス化発電システムにおける高温での酸成分除去方法およびその装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5438602B2 (ja) * | 1974-04-26 | 1979-11-22 | ||
| JPS60104188A (ja) * | 1983-11-11 | 1985-06-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 石炭ガス化プロセス |
| JPS6319550U (ja) * | 1986-07-21 | 1988-02-09 |
-
1986
- 1986-11-27 JP JP61282957A patent/JPH086101B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63135491A (ja) | 1988-06-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |