JPH0881890A - 黒液のガス化器 - Google Patents

黒液のガス化器

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 黒液から生成物ガスを製造するためのガス化
装置を提供する。 【構成】 本発明のガス化装置は、流入口及び流出口を
有し、そして少なくとも１つの流動床が配置されたガス
化反応器と、ガス化反応器内に配置された少なくとも１
つの流動床を選定した温度に加熱するための手段であっ
て、ガス化反応器の流入口を通して床の流動化用の加熱
された流体流れを供給するための加熱手段と、生成物ガ
ス流れを生成させるために残留廃液をガス化反応器に導
入するための手段と、生成物ガス流れから粉塵を除去す
るためにガス化反応器より下流側に配置された集塵器
と、生成物ガスを浄化しそして成分からの化学薬品を再
循環させるために生成物ガスから熱を回収し且つそれか
ら酸性ガスを粒状物と共に除去するための凝縮熱交換手
段とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】本発明は、一般には、流動床ガス化法及
び装置に関する。特に、本発明は、黒液のような残留廃
液をガス化するための新規で且つ有用な自蔵式装置に関
するものである。
【０００２】
【発明の背景】パルプや紙の製造産業では、スチームを
発生させ、且つパルプ化プロセスで使用したある種の化
学薬品を回収するために回収プロセスが使用される。
【０００３】クラフトペーパーパルピングプロセス（Kr
aft Paper Pulping Process ）で使用される一般的な化
学薬品回収法は、黒液として知られるものの濃縮から開
始される。黒液は、木材が蒸解液によって蒸解された後
にパルプの洗浄から生じる流れである。この流れは、蒸
解がまで使用される塩基性蒸解液のいくらかを生成させ
るために回収される価値ある化学薬品に富んでいる。ま
た、この液は、準備した木材の蒸解プロセスで抽出され
た有機物質も含有する。化学薬品回収炉において、約６
０〜８０％固形分に濃縮された黒液が炉の底部に噴霧又
は導入されるが、そこでスメルトが形成される。炉の底
部に沈着されたスメルトは危険になる場合がある。もし
も水管で漏れが発生すると、水とスメルトとの接触から
の爆発の可能性が極めて高い。流動性のスメルトは、蒸
解プロセスのための蒸解液を再構成するために抜き出さ
れて処理される。
【０００４】黒液をガス化するための他の方法は、高温
（＞Tsmelt）連行床ガス化器及び低温流動床ガス化器を
包含する。いくらかのガス化器は床材料それ自体に直接
入熱し、これに対して他のものは熱を間接的に供給す
る。典型的には、低温ガス化器は、床材料中に配置され
た熱交換管のような伝熱表面の使用によって流動床に入
熱する。
【０００５】硫黄含有燃料のガス化、特に、黒液のガス
化の一体的部分は、燃料（生成物）ガスからの熱回収と
硫黄除去である。
【０００６】黒液のガス化は、液の固形分を準化学量論
的量の酸素と共に加熱することによって実施される。ガ
ス化生成物は、水素、一酸化炭素、二酸化炭素及び硫化
水素に富む生成物流れ並びにナトリウム塩の流れであ
る。ナトリウム塩は、少量のナトリウム−硫黄及びカリ
ウム化合物と共に炭酸ナトリウムより主としてなる。黒
液中のナトリウムの大部分は、低温ガス化器において硫
化水素として気相に離脱される。
【０００７】廃液ボイラー又は他のヒートトラップによ
る典型的なコンデショニング後のガス化器生成物ガスの
温度は３００〜４００°Ｆである。典型的な生成物ガス
のスクラッビング温度は、１００〜１８０°Ｆの範囲内
である。かくして、生成物ガス中にはかなりの顕熱がな
お存在する。更に、生成物ガス流れは、かなりの量の水
蒸気を含有する可能性がある。所要のスクラッビング温
度に冷却すると、かなりの量の潜熱が放出される。
【０００８】ガス化器生成物ガス中にある硫化水素（Ｈ
2 Ｓ）は、補助ボイラー又はガスタービンで燃焼させる
のに好適なきれいな燃料ガスを生成させるためには除去
されなければならない。Ｈ2 Ｓは、ガス化器からの固体
生成物を溶解させることによって形成される炭酸ナトリ
ウム溶液中に吸収させることができる。スルラッビング
プロセスからの生成物溶液は、パルプ化プロセスで再使
用することができる通常のクラフト回収プロセス緑液に
類似した“緑液”である。
【０００９】現在の製紙工場の薬品溶液は、Ｈ2 Ｓ吸収
溶液として使用することができると考えられる。Ｈ2 Ｓ
及びＣＯ2 の両方を含有するガスは、ナトリウム塩溶液
と反応する。ＣＯ2 吸収は、苛性化薬品の使用量及びラ
イムキルンの容量を増大させる重炭酸ナトリウムが形成
されるので望ましくない。Ｈ2 Ｓ /ＣＯ2 / ナトリウム
塩溶液スクラッビング系では反応速度データが制限され
る。１９８４年２月１４日発行の米国特許第４４３１６
１７号及び１９６９年１０月７日発行の米国特許第３４
７１２４９号では、ＣＯ2 吸収の制限について記載され
ている。ＣＯ2と比較したＨ2 Ｓの優先的吸収は、ガス
速度、スクラッビング温度、物質移動装置、溶液保持時
間及びスクラッビング溶液の化学の関数である。
【００１０】現在、低ないし中発熱量を持つ生成物ガス
を生成し且つ高い炭素転化率を提供ししかも低い外部入
熱を使用する残留廃液のガス化法及び装置が要求されて
いる。また、生成物ガスから顕熱及び潜熱を除去しそし
て選択的Ｈ2 Ｓ吸収の吸収プロセスを制御するための方
法及び装置も要求されている。この装置及び方法は、ス
メルトを生成しないような温度で操作されなければなら
ない。好ましくは、その装置系は自蔵式であり、そして
残留廃液を処理し且つボイラー、キルン、ジーゼル発電
機又はガスタービン用の生成物ガスを発生させるために
自立式装置系として機能する。加えて、それは環境に対
して優しくあるべきである。
【００１１】
【発明の概要】本発明は、従来技術における上記の問
題、並びにパルプ及び紙の製造産業における残留廃液の
ガス化に向けられている。
【００１２】本発明の１つの目的は、流動床が使用され
そしてその流動床の頂部内に黒液が噴霧されるような黒
液ガス化器を提供することである。
【００１３】本発明の他の目的は、生成物ガスから顕熱
及び潜熱を除去しそして選択的Ｈ2Ｓ吸収の吸収プロセ
スを制御するための方法及び装置を提供することであ
る。
【００１４】本発明の他の目的は、生成物ガスを生成す
る黒液ガス化器を提供することである。
【００１５】本発明の他の目的は、高い炭素転化速度を
有しそして外部入熱をほとんど必要としない黒液ガス化
器を提供することである。
【００１６】本発明の他の目的は、間接的入熱を補足し
そして反応器の全熱効率を向上させるために空気／スチ
ーム加熱流動床において未ガス化炭素を燃焼させる２つ
の流動床を随意に備えた黒液ガス化器を提供することで
ある。
【００１７】本発明の他の目的は、製紙工場によって生
成された廃液流れを処分するための黒液ガス化器を提供
することである。
【００１８】本発明の他の目的は、信頼性がありそして
経済的である黒液ガス化器を提供することである。
【００１９】本発明を特徴づける新規性の様々な特徴
は、特に本明細書の特許請求の範囲にに記載されてい
る。本発明、その操作上の利益及びその使用によって達
成される特定の目的をよりよく理解するためには、本発
明の好ましい具体例が例示されているところの添付図面
及びその説明を参照されたい。
【００２０】
【発明の具体的な説明】一般には、黒液のガス化は、か
かる液の固形分を準化学量論適量の酸素と共に加熱する
ためのガス化器を使用することによって実施される。ガ
ス化器生成物は、水素及び一酸化炭素に富む燃料ガス流
れとナトリウム塩の流れとである。激しいスメルト−水
反応の周知の可能性の故に、スメルトを生成しないよう
にガス化器を低温で操作するのが好ましい。
【００２１】ガス化がナトリウム塩の融点よりも低い温
度で実施されると、反応器には塩が固相として存在す
る。このナトリウム塩は、少量のナトリウム−硫黄化合
物と共に炭酸ナトリウムより主としてなる。他のアルカ
リ塩は、炭酸カリウムのようなカリウム塩を包含するこ
とが想像できよう。黒液中の硫黄の大部分は、低温ガス
化器において硫化水素として気相に離脱される。低温ガ
ス化反応を実施するには、床材料としての始動固体とし
て好ましくは粒状の炭酸ナトリウム又は炭酸カルシウム
を使用する流動床反応器がよく適合する。
【００２２】かかる液の固形分及び水相中の酸素よりも
多くの酸素を反応帯域に供給しない場合には、このプロ
セスは熱分解と称される。しかしながら、平衡の計算で
は、熱分解の条件下では、生成物炭酸ナトリウム流れ中
に多量の未反応炭素が残り、そして吸熱反応では有意量
の入熱が必要とされる。
【００２３】この残留炭素をガス化するためには、追加
的な酸素源が必要とされる。この酸素は、大気空気、ス
チーム、純酸素、悪臭ガス、二酸化炭素又はこれらのガ
スの混合物によって供給することができる。黒液の固形
分をガス化するには酸素（Ｏ2 ）を使用するのが最良で
あるけれども、経済上の制約のために空気とスチームと
の混合物が使用される。床への空気の直接添加は窒素に
よる生成物ガスの希釈をもたらすが、しかしそれは黒液
固形分の一部分の部分燃焼によって所要熱量の一部分も
供給する。
【００２４】スチームの使用は、大量の外部所要熱量の
犠牲において生成物ガスに対して高い発熱量をもたら
す。最小の外部入熱で７０〜３００Ｂｔｕ／ＤＳＣＦ
（乾燥標準立方フィート）の範囲内の発熱量を持つ生成
物ガスを提供するための空気とスチームとの最適な組み
合わせは、かかる液において特定的である。
【００２５】空気又は酸素を使用しない場合には、全ガ
ス化反応は吸熱的であり、従って追加的な熱をガス化反
応器に加えなければならない。化学量論的酸素の十分に
高い部分では、反応器内でのガス化生成物のいくらかの
燃焼はプロセスを維持するのに十分な熱を発生するが、
しかしこれは低い発熱量を持つ生成物ガスを生成する傾
向がある。全熱の大部分はガス化用媒体即ちガス化器床
の外部で加熱された空気又はスチームによって加えられ
ることができるが、しかしナトリウム塩の溶融を回避す
るために空気／スチーム温度の上限が存在する。残りの
熱は、床内に配置された熱交換器によって間接的に加え
られる。
【００２６】図１に示されるように、本発明の装置系
は、参照数字１０で総体的に示されそして噴霧又は注入
された黒液供給物を受け取る反応器からなる黒液ガス化
反応器を含む。黒液をガス化させるために、空気／スチ
ーム加熱器（１４）から熱がガス化器（１０）に供給さ
れる。本明細書で使用する用語「黒液」は、木材源及び
非木材源（わら、竹、サトウキビの搾り粕）からの液体
を含めて様々な残留廃液を意味する。本発明の方法及び
装置では、すべての炭素質又はセルロース質液を使用す
ることができる。
【００２７】かかる液のガス化からの生成物ガスは、反
応器（１０）から導管（１６）を経てマルチサイクロン
集塵器（１８）に入り、そこでガス状流れから粉塵が除
去されそしてこれは回転シールを有する導管（２０）を
経て反応器に戻される。
【００２８】熱い生成物ガスは、導管（２２）を通って
廃熱ボイラー（２４）に入る。廃熱ボイラー（２４）
は、熱い生成物ガス流れから熱を回収して低圧飽和スチ
ームを発生させる。凝縮熱交換器（２６）は、生成物ガ
ス流れから顕熱及び潜熱の両方を抽出するのに使用され
る間接的向流凝縮型熱交換器であり、そして二次粉塵／
粒子収集器として働き且つ生成物ガスから硫化水素のい
くらかを除去するものである。
【００２９】もしもいくらかの残留硫化水素が存在する
ならば、それは随意のスクラッバー塔（２８）で除去さ
れる。塔（２８）には、斯界に知られた付属ハードウエ
アーを有する高表面積充填又は他の物質移動装置が備え
られる。塔（２８）の底部は、再循環される未処理液
（３０）のための内部液溜めである。
【００３０】生成物ガスは塔（２８）を出ると、生成物
ガス再加熱器（３２）で再加熱され、そこでそれはいく
つかの場所のうちの１つに送られる。きれいな生成物ガ
スは、燃焼のために輸送され（３４）、排気筒でぱっと
燃やされ（３６）、そして／又は装置系に対して熱を供
給するために使用することができる（３８）。
【００３１】きれいな生成物ガス（３８）は、スチーム
コイル型空気加熱器（ＳＣＡＨ）（４０）を経て供給さ
れる加熱された燃焼空気と混合される。フアン（４２）
は、空気／スチーム加熱器（１４）に燃焼用空気を供給
する。ガス化器の空気は、フアン（４４）によって導入
され、ＳＣＡＨ（４６）で加熱され、スチームと混合さ
れ次いで空気／スチーム加熱器（１４）で更に加熱され
る。廃熱ボイラー（４８）は、この燃焼プロセスから熱
を回収して系で使用するための熱を発生させる。煙道ガ
スは、煙突（５０）から排出される。
【００３２】図２を説明すると、黒液（５２）は、ガス
化反応を生じる低温ガス化器床（５４）において供給手
段（１２）によって反応器（１０）の頂部近くで供給さ
れる。供給手段（１２）はノズル噴霧手段として示され
ているけれども、黒液が液状形態でも乾燥形態であって
もそれを導入する任意の手段が好適である。好ましく
は、それは床の上方で注入されるがしかし別法として床
中に直接注入される。ガス化器床（５４）は、黒液（５
２）から形成されるナトリウム塩好ましくは炭酸ナトリ
ウムを含み、そして９００°Ｆ〜１４００°Ｆの操作温
度でそして好ましくは約１２００°Ｆの温度で操作され
る。この温度は、スメルトの形成を防止する。
【００３３】黒液（５２）は、固形分４０〜８０重量％
好ましくは固形分６５〜７５重量％の範囲内の濃度で供
給され、そして流動床（５４）より上方でフリーボード
（５６）中に噴霧又は注入され、そこで黒液（５２）
は、ガス化反応を生じる床（５４）から出てくる熱い生
成物ガス（５８）と接触する。もしも粉末化した形態の
もの（乾燥黒液）が使用可能であるならば、それは、空
気圧でガス化器床（５４）に直接注入させることができ
る。黒液（５２）は、ガス（５８）を冷却させながら更
に濃縮される。これは、プロセスの効率を向上させる。
というのは、水を蒸発させるのに使用される熱が、多孔
板（６０）及びそこに設けられたバブルキャップを介し
て、又は床（５４）に随意に配置された熱交換器によっ
て床（５４）に加えられる熱よりも低い温度で供給され
るからである。反応器（１０）を出た後の生成物ガス
（５８）は、図１において先に記載した態様で処理され
る。
【００３４】床（５４）の材料は、黒液（５２）中の硫
黄、カリウム及び塩化物不純物の量に依存して約１４０
０°Ｆ〜１５５０°Ｆの範囲内の融点を有する。かくし
て、もしも床内熱交換器（６２）を使用するならば、そ
の表面は、加熱器表面での粒子の溶融及びスメルトの形
成を防止するためにこの温度範囲よりも下に留めるべき
である。これは、熱交換器（６２）における局部的溶融
によって粒子が熱交換器（６２）の表面に付着しかくし
て伝熱面の効率が低下されて床（５４）の完全脱流動を
もたらす場合があるためである。
【００３５】図３に見られるように熱交換器（６２）を
使用するときには、それは床材料（５４）を間接的に加
熱するが、加熱面（６２）と床材料（５４）との間の温
度差を最大限にするために最低溶融限界にできるだけ近
い表面温度で操作されるべきである。
【００３６】黒液（５２）を床（５４）の上方で噴霧す
ることによって、かかる液（５２）は、生成物ガス（５
８）の浄化を助けるためにガス（５８）から粉塵のいく
らかを除去する。しかしながら、床（５４）から取られ
て生成物ガス（５８）中に含有される粉塵粒子のいくら
かは、マルチサイクロン（１８）のような粒子分離器に
おいて収集されそして床（５４）に再循環される。
【００３７】ナトリウム塩、即ち、黒液（５２）の反応
生成物は、ガス化器床（５４）から越流管（６４）によ
って主として炭酸ナトリウムとしていくらかの硫化ナト
リウム及び硫酸ナトリウムと共に取り出され、そして図
２に最もよく示されるようにタンク（６６）で溶解され
る。また、床（５４）から残留未反応炭素も取り出され
る。
【００３８】反応生成物から炭素を集めるために、タン
ク（６６）と組み合せてフィルターを管路（６８）で使
用することができる。次いで、炭素は床（５４）に再循
環される。
【００３９】図２は、沸騰する流動床を収容しそして好
ましくは外部リブ付でステンレス鋼溶接型の実質上円筒
状の容器より構成されるガス化反応器（１０）の好まし
い具体例を示す。反応器（１０）は、内部プレナム（１
１）、バブルキャップを有する分配板（６０）及び固体
反応生成物を排出させるための床排出口（６４）を含
む。反応帯域（１３）は、床（５４）及び少なくとも１
個の再循環口（２０）を有する。随意として、観察口
（７０）及び排出口（７２）が存在する。また、反応器
（１０）は、黒液噴霧手段（１２）、フィルノズル（７
４）及び生成物ガス流出口（１６）を備えた直径がより
大きい乾燥帯域（１５）も含む。
【００４０】先に記載したように、好ましい具体例で
は、熱い流動化手段（１９）は、６〜１２psigの範囲内
の圧力好ましくは約８pisaの圧力及び約８００〜１２５
０°Ｆの温度でプレナム（１１）に入る。流動化手段
は、１０００〜１２５０°Ｆの好ましい温度範囲で床
（５４）を加熱し且つ流動化させる。流動化速度は３〜
８ｆｔ／ｓｅｃの範囲内であり、そして好ましい値は６
ｆｔ／ｓｅｃである。流動化手段（１９）は、酸素、空
気、スチーム、二酸化炭素、悪臭ガス及びそれらの混合
物を包含する。
【００４１】図３は、ガス化反応器（１０）の別の具体
例である。この具体例では、ガスの流れに対して連続し
て操作される２つの流動床（５４）、（７６）が存在す
る。いくつかの図面を通して、同じ参照数字は同じ部材
を表わす。流動床（７６）は、流動化手段（１９）を提
供し、そして空気／スチーム加熱器（１４）と組み合せ
て又はその代替物として使用することができる。
【００４２】ガス化反応のための流動化ガスは、下方の
流動床（７６）において比較的冷たい流れとしてプロセ
スに入る。流動化ガスとして空気（２）が床（７６）に
約２５０°Ｆで供給される。この温度における空気は、
スチームコイル予熱器（４６）において５０psi スチー
ムと共に得られる。また、反応器（１０）には、床（７
６）のためにプロセススチーム（３）も供給される。プ
ロセススチーム（３）は、煙道ガス廃熱ボイラー（４
８）を使用して発生される。空気流れ（２）及びスチー
ム流れ（３）は両方とも、冷た過ぎてガス化器床（５
４）に直接には加えられない。それらを単に床温度まで
にするのに全入熱のうちの有意な部分が必要とされる。
かくして、床（７６）では熱交換器（７８）が使用され
るのが好ましい。また、他の適当な外部加熱法を使用す
ることもできる。
【００４３】空気流れ（２）及びスチーム流れ（３）
は、床（７６）の操作温度に加熱される。この操作温度
は、約１０００〜１４００°Ｆであるがしかしある場合
には熱交換器（７８）によって提供される間接的熱発散
の使用によって８００°Ｆ程の低さにしてもよい。流体
流れ（１９）は、上方の流動床（５４）の実際の操作温
度に極めて急速に冷却又は加熱されるが、しかし上方床
（５４）を粒子の溶融点よりも上には加熱しない。
【００４４】下方流動床（７６）では、高い溶融温度を
有する硫酸カルシウム、砂又は酸化アルミニウムのよう
な不活性の床材料が使用される。床材料を溶融する危険
は全くないので、下方熱交換器（７８）の表面温度は、
上方熱交換器（６２）の温度よりもずっと高くしてよ
い。所望ならば、下方外部熱交換器（７８）への入熱
（７９）は、熱交換器（７８）内で生成物ガス（５８）
の一部分を燃焼させることによって供給することがで
き、又は天然ガスバーナーのような公知の燃焼源を使用
することもできる。
【００４５】溶解タンク（６６）においてフィルターに
よって除去された未反応炭素は、系に再循環して戻すこ
とができる。この炭素を再循環させることによって、反
応器（１０）における全プロセスガス化効率の向上が提
供される。この再循環は、沈着物の処分問題を解決する
のみならず、反応器（１０）において高い熱効率を維持
する。
【００４６】本発明は、空気とスチームとの混合によっ
て流動床に対して最小限の直接的入熱で済む簡単な空気
及び／又はスチーム吹込型ガス化器として操作しなが
ら、反応器（１０）によって提供される生成物ガス流れ
（５８）に対して良好な発熱量を維持する。
【００４７】生成物燃料ガス（５８）の発熱量を増加さ
せる他の方法は、ガス化媒体として空気（２）の代わり
に純酸素（４）を使用することである（もしも入手可能
ならば）。酸素の使用は、生成物ガスの発熱量を増加さ
せる。しかしながら、空気流れ（２）に対する補給物と
して純酸素（４）を使用すると、酸素に富んだ空気がも
たらされ、そして反応器（１０）の適切な流動化を維持
しながら生成物ガス（５８）の発熱量を増加させるとい
う利益が得られる。
【００４８】純酸素（４）を使用してガス化用空気流れ
（２）を富化させることは、多くの製紙工場において実
施可能である。また、これらの工場では塩素漂白の代わ
りに酸素漂白も広く使用されている。廃水曝気系での酸
素の使用は珍しいことではなく、そしてガス化器の追加
的な酸素要求量は製紙工場をして製紙工場の全酸素コス
トを下げるような現場型空気分離プラントを使用するの
に十分であるべきである。
【００４９】ガス化器（１０）のための他の空気源は、
工場の多くの場所にある排気口やフードで発生する流れ
からなる高容量低濃度（ＨＶＬＣ）廃ガスのような悪臭
ガス源（５）である。廃ガス流れ（５）は、メルカプタ
ンのような多くの悪臭ガスを低濃度で含有しそして一般
には水蒸気で飽和されている。これらのガスは、通常、
焼却によって又はライムキルンへの空気供給物として処
分されるが、しかし一般にはそれらの高い含水量のため
に熱ドレインになる。本発明ではスチーム及び空気が両
方とも使用されるので、悪臭ガス（５）は、製紙工場が
遭遇する処分問題の解決手段を提供する。
【００５０】加えて、反応器（１０）の酸素源として低
容量高濃度（ＬＶＨＣ）スチーム源を使用することもで
きる。これは、追加的な硫黄を捕獲しそして工場の硫黄
堆積を減少させるという利益を提供する。
【００５１】本発明は、低温ガス化器床（５４）と高温
空気／スチーム加熱器（１４）又は下方流動床（７６）
との間における間接的外部入熱の分割を提供する。本発
明では、より高いＢｔｕ効率生成物ガス（５８）を得る
ために空気（２）とスチーム（３）と酸素（４）との混
合物が使用される。炭素のろ過及び再循環は、効率的な
炭素転化率を提供し且つ低い外部入熱をもたらす。
【００５２】未ガス化炭素（８０）を下方流動床（７
６）において燃焼させることによって、間接的入熱が補
充されそして反応器（１０）の全熱効率を向上させる。
加えて、本発明は、工場によって発生されるＨＶＬＣ廃
ガスを処分するためにガス化器（１０）を使用すること
によってより効率的な製紙プロセスを提供するものであ
る。
【００５３】図１に戻ると、生成物ガス（５８）は、ガ
ス化器反応器（１０）を出てから凝縮熱交換器（２６）
に入る。
【００５４】本発明の１つの面では、硫黄を含有する燃
料、特に、パルプ及び紙の製造からの黒液のガス化から
生じる生成物ガスに対して熱回収装置及びＨ2 Ｓスクラ
ッビング系として凝縮熱交換器（ＣＨＸ）（２６）が使
用される。好ましい具体例では、生成物ガスに曝される
すべての表面は、ポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＥ
Ｆ）又は他のフルオルプラスチック例えば弗素化エチレ
ンプロピレン（ＦＥＰ）又はテトラフルオルエチレン
（ＴＦＥ）のような不活性物質又は被覆で覆われる。ガ
ラス、グラファイト、合金、金属又は他の不活性被覆の
ような他の不活性物質を使用することもできる。これ
は、ガス側の腐蝕を心配せずに低温熱回収を達成するこ
とができるような環境を提供する。それ故に、サイクル
効率の向上を得るために顕熱及び潜熱を回収しプロセス
に戻すことができる。また、この被覆は、凝縮帯域での
スケール形成に抵抗する。
【００５５】図４を説明すると、生成物ガス（５８）
は、２つの熱交換器（８２、８４）を連続して流れ、次
いで最終的なＨ2 Ｓ除去のために精製帯域（２８）にそ
して水／反応体分離器（９６）に入る。この結果、きれ
いな乾燥生成物ガスが得られる。
【００５６】生成物ガスは、約５００°Ｆ以下で第一熱
交換器（８２）に入りそして約２００〜３００°Ｆに冷
却される。この冷却流体として、ボイラー供給水（８
３）又はプロセス水を使用することができる。加熱され
た供給水を他の所で使用して必要なプロセス流れを発生
させることもできる。生成物ガスを再加熱器（３２）に
おけるが如くして再加熱するために系の他の所でプロセ
ス水を使用することもできよう。
【００５７】生成物ガスは、次いで、凝縮方式で操作さ
れる第二熱交換器（８４）の帯域に送られる。生成物ガ
スは、断熱飽和温度よりも下に冷却される。この帯域に
おいて、粒状物及びＨ2 Ｓの両方の除去が行われる。ガ
スから生じた粒状物の周囲に液滴が形成されそしてそれ
が冷却されたフルオルプラスチック被覆管上に凝縮す
る。典型的な未処理液の形態において反応剤（８８）が
導入されるが、これは、精製帯域（２８）において噴霧
し（９０）そして必要に応じて第二熱交換器帯域（８
４）の入口（９２）及び出口（９１）において噴霧する
ことによって行われる。他の好適な反応剤としては、ソ
ーダ灰、苛性ソーダ、アミン、アルカリ塩、水溶性アル
カリ塩又はそれらの混合物が挙げられる。この凝縮帯域
においてＨ2Ｓの除去が行われる。溜め（９８）は、凝
縮された液体及びガス流れから分離された液体を受けそ
してそれを管路（１０２）を介してタンク（１００）に
供給し、そこでそれはポンプ（１０４）を介して再循環
される。
【００５８】第二熱交換器（８４）における冷却媒体と
しては、水（好ましくは８０°Ｆ以下）又は空気（８
５）が使用される。水の温度及び量は、最適なＨ2 Ｓ除
去に対して生成物ガス温度を制御し且つ望ましくないＣ
Ｏ2 吸収を最小限にするために変動されることができ
る。
【００５９】凝縮帯域に続いて随意の精製帯域（２８）
が配置され、そこで向流的気液接触及び最終的Ｈ2 Ｓ除
去が行われる。この帯域では、適当量の物質移動表面を
供給するために充填塔、トレー若しくは他の物質移動装
置又は先に記載したような不活性熱交換器のどれかを使
用することができる。化学薬品の使用量を最適化し且つ
Ｈ2 Ｓ除去効率を最大限にするために上方噴霧帯域（９
０）に新鮮な化学薬品補給物（９４）が供給される。
【００６０】精製帯域に続いてサイクロン分離器又はミ
ストエリミネーターのような分離器（９６）が配置さ
れ、しかして図１に関して先に記載した態様で処理され
るためにかかる帯域を出る生成物ガス（５８）からミス
ト又は流体が除去される。
【００６１】本発明の系は、加圧操作まで容易に拡張す
ることが可能である。系の加圧は、より高い容量／容積
設計をもたらす。系全体は、２つの方法のうちの１つで
加圧することができる。第一の選択は、各部材の圧力容
器よりなる全系を加圧することである。第二の選択は、
高い圧力環境を提供するために図５に示される如くより
高い圧力の容器（１０５）によって包囲された低圧部材
を使用することである。ガスタービンと共に使用するた
めには高圧操作が望ましく且つしばしば必要である。も
ちろん、抜き出された生成物ガスは、ガスタービンでの
使用直前に加圧されることができる。
【００６２】次に本発明の他の利益を上げるが、しかし
これに限定されるものではない。
【００６３】本発明の装置系は、定常状態操作（始動／
停止がない）に対して自蔵式である。この装置系は、黒
液、空気及びファン／送風機の電気系統を収容し、そし
て未処理液及び生成物ガスを排出する。供給水の取り入
れ及びスチームの生成は極めて少量である。系は、様々
な液（木材、サトウキビの搾り粕、わら等からの）に適
用可能であり、そして様々な品質の生成物ガスを生成す
るのに使用することができる。通常の操作において図２
の具体例では沸騰する流動反応床と接触する加熱面は全
く存在しない。始動のためにいくつかの加熱器を使用す
ることができる。低温の設計は、スメルトの形成及びス
メルト−水反応の可能性を排除し、閉塞の可能性を減少
させ、しかもガス化器を冷却させる必要性を減少させ
る。ファン、送風機及び回転シール以外は、可動部材も
機械装置も全く存在しない。本発明には、輸送のために
生成物ガスを再加熱することが包含される。また、再加
熱されたガスは、ボイラーでの低ＢＴＵガスの燃焼を助
長する。
【００６４】本発明におけるＣＨＸスクラッビング系の
利益を次に説明するが、しかしこれに限定されるもので
はない。それは、熱の回収とＨ2 Ｓ除去とを結合させ
る。顕熱及び潜熱が回収されてサイクル効率の向上が得
られる。それは、微細な粒子を除去する。温度及び化学
薬品の如きスクラッビング条件を制御することによって
選択的なＨ2 Ｓ吸収が達成される。また、化学薬品の補
給場所を制御することによって選択的なＨ2 Ｓ吸収が達
成される。本発明の系は、耐腐蝕性のガス側電熱面及び
物質移動面を提供する。また、系は、耐スケール性のガ
ス側電熱面及び物質移動面を提供する。それは、向上し
た効率を得るためにボイラーの供給水の加熱を許容す
る。
【００６５】本発明の原理の応用を例示するために本発
明の特定の具体例を詳細に例示説明したけれども、本発
明はかかる原理から逸脱せずに他の方法で具体化するこ
とができることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置系の配置図である。
【図２】本発明の１つの具体例における反応器の断面図
である。
【図３】本発明の反応器の別の具体例の断面図である。
【図４】本発明の具体例の低温熱回収及びスクラッビン
グ部分の断面図である。
【図５】図１と同じ図面であるが、加圧手段（１０５）
を示す。
【符号の説明】
１０：ガス化反応器 １１：プレナム １２：黒液供給手段 １４：空気／スチーム加熱器 １５：乾燥帯域 １８：集塵器 ２４、４８：廃熱ボイラー ２６：凝縮熱交換器 ２８：スクラッバー塔 ４０：空気加熱器 ４６：空気予熱器 ５４、７６：流動床 ６６：タンク
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年４月１１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項３】 プロセスから熱を回収し且つそれから酸
性ガスを除去するための装置であって、 ガス流れを受け取るための流入口、 冷却してガス流れに曝すように構成された不活性表面を
有する第一凝縮熱交換器手段、 第一凝縮熱交換器手段に連結された第二凝縮熱交換器手
段であって、冷却してガス流れに曝すように構成された
不活性表面を有し、しかも導管によって第一凝縮熱交換
器手段に連結された第二凝縮熱交換器手段、 ガス流れから酸性ガスをスクラッビングするために第二
凝縮熱交換器手段においてガス流れ中に反応剤を散布す
るための手段、及びガス流れから液体を分離するための
手段、を含む熱回収兼酸性ガス除去装置。
フロントページの続き (72)発明者 ロバート・エイ・クチナー アメリカ合衆国オハイオ州ノースカント ン、ウォーターバリー・ストリート2605 エヌダブリュー (72)発明者 ジョン・イー・モナセリ アメリカ合衆国オハイオ州ノースカント ン、アルゴーナ・ドライブ1460 (72)発明者 デニス・ダブリュー・ジョンソン アメリカ合衆国オハイオ州バーバトン、モ ーニングブリーズ・サークル876

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流入口及び流出口を有し、そして少なく
    とも１つの流動床が配置されたガス化反応器、 ガス化反応器内に配置された少なくとも１つの流動床を
    選定した温度に加熱するための手段であって、ガス化反
    応器の流入口を通して床の流動化用の加熱された流体流
    れを供給するための加熱手段、 生成物ガス流れを生成させるために残留廃液をガス化反
    応器に導入するための手段、 生成物ガス流れから粉塵を除去するためにガス化反応器
    より下流側に配置された集塵器、及び生成物ガスを浄化
    しそして成分からの化学薬品を再循環させるために生成
    物ガスから熱を回収し且つそれから酸性ガスを粒状物と
    共に除去するための凝縮熱交換手段、を含む生成物ガス
    製造装置。
  2. 【請求項２】 加熱手段が、加熱された流体をガス化反
    応器のプレナムに供給するように構成された加熱器を含
    む請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 加熱器が、浄化した生成物ガスで炊かれ
    そして燃焼及び流動化のために予熱された空気がスチー
    ムと共に供給される空気／スチーム加熱器を更に含む請
    求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】 空気／スチーム加熱器の燃焼ガスから熱
    を回収するための廃熱回収手段を更に含む請求項３記載
    の装置。
  5. 【請求項５】 加熱手段が、加熱された流動化用媒体を
    ガス化反応器に供給するために該ガス化反応器の内部で
    第一流動床の下側に配置された第二流動床を含む請求項
    １記載の装置。
  6. 【請求項６】 流動床を間接的に加熱するために第二流
    動床に配置された少なくとも１個の熱交換手段を更に含
    む請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】 流動床を間接的に加熱するために第一流
    動床に配置された少なくとも１個の熱交換手段を更に含
    む請求項５記載の装置。
  8. 【請求項８】 流動床が約８００〜１４００°Ｆの範囲
    内の操作温度を有する請求項１記載の装置。
  9. 【請求項９】 流動床が約１０００〜１２５０°Ｆの好
    ましい操作温度範囲を有する請求項１記載の装置。
  10. 【請求項１０】 酸素源、悪臭ガス源、空気、スチーム
    及びそれらの混合物よりなる群から選択される物質が第
    二流動床に供給される請求項５記載の装置。
  11. 【請求項１１】 装置を１気圧よりも上の選定した圧力
    に加圧するための手段を更に含む請求項１記載の装置。
  12. 【請求項１２】 加圧手段が、装置を包囲する圧力容器
    を含む請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 きれいな生成物ガスをタービンで直接
    燃焼させるためにそれを加圧するための手段を更に含む
    請求項１記載の装置。
  14. 【請求項１４】 流動床が、ナトリウム塩、炭酸ナトリ
    ウム、カリウム塩、炭酸カリウム、カルシウム塩、炭酸
    カルシウム及びそれらの混合物よりなる群から選択され
    る物質を含む請求項１記載の装置。
  15. 【請求項１５】 残留廃液をガス化反応器の流動床に導
    入し、 流動床を８００〜１４００°Ｆの範囲内の温度で操作し
    てスメルトを形成させずに残留廃液から生成物ガス流れ
    を発生させ、 生成物ガス流れから粉塵を除去し、 生成物ガスから熱回収手段によって熱を回収し、そして
    生成物ガスを凝縮熱交換手段に通して生成物ガスから更
    なる熱を回収し且つそれから酸性ガスを粒状物と一緒に
    除去する、各工程からなる生成物ガスの製造法。
  16. 【請求項１６】 プロセスから熱を回収し且つそれから
    酸性ガスを除去するための装置であって、 ガス流れを受け取るための流入口、 冷却してガス流れに曝すように構成された不活性表面を
    有する第一凝縮熱交換器手段、 第一凝縮熱交換器手段に連結された第二凝縮熱交換器手
    段であって、冷却してガス流れに曝すように構成された
    不活性表面を有し、しかも導管によって第一凝縮熱交換
    器手段に連結された第二凝縮熱交換器手段、 ガス流れから酸性ガスをスクラッビングするために第二
    凝縮熱交換器手段においてガス流れ中に反応剤を散布す
    るための手段、及びガス流れから液体を分離するための
    手段、を含む熱回収兼酸性ガス除去装置。
  17. 【請求項１７】 第二凝縮熱交換器手段と分離手段との
    間に配置された精製手段であって、向流的気液接触及び
    更なるスクラッビングを提供するための精製手段を更に
    含む請求項１６記載の装置。
  18. 【請求項１８】 散布手段が、第二凝縮熱交換器手段の
    流入口及び流出口において反応剤を噴霧するのに使用さ
    れる請求項１７記載の装置。
  19. 【請求項１９】 散布手段が、精製手段の流出口におい
    て反応剤を噴霧するのに使用される請求項１８記載の装
    置。
  20. 【請求項２０】 凝縮された液体及びガス流れから分離
    された液体を受け取るために第二凝縮熱交換器手段の前
    に配置された溜めを更に含む請求項１６記載の装置。
  21. 【請求項２１】 凝縮された液体及びガス流れから分離
    された液体を再循環させて反応剤を形成するための手段
    を更に含む請求項２０記載の装置。
  22. 【請求項２２】 生成物ガスから熱を回収するために集
    塵器手段よりも下流側に配置された熱回収手段を更に含
    む請求項１記載の生成物ガス製造装置。
  23. 【請求項２３】 生成物ガスから熱を回収するためにガ
    ス化反応器よりも下流側で且つ集塵器手段よりも上流側
    に配置された熱回収手段を更に含む請求項１記載の生成
    物ガス製造装置。
  24. 【請求項２４】 導入工程が、 残留黒液をガス化反応器の頂部内に噴霧し、 残留廃液を生成物ガスで加熱し、 残留廃液を生成物ガスとの蒸発によって濃縮させ、そし
    て生成物ガスを冷却させる、各工程からなる請求項１５
    記載の生成物ガスの製造法。
  25. 【請求項２５】 輸送及び燃焼を容易にするために生成
    物ガスを再加熱するための手段を更に含む請求項１記載
    の装置。
  26. 【請求項２６】 輸送及び燃焼を容易にするために生成
    物ガスを再加熱する工程を更に含む請求項１５記載の生
    成物ガスの製造法。
  27. 【請求項２７】 反応剤が、未処理液、ソーダ灰、アミ
    ン、アルカリ塩、水溶性アルカリ塩及びそれらの混合物
    よりなる群から選択される物質である請求項１６記載の
    装置。
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