JPH1066821A - 固定層脱硫装置 - Google Patents

固定層脱硫装置

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JPH1066821A
JPH1066821A JP8228948A JP22894896A JPH1066821A JP H1066821 A JPH1066821 A JP H1066821A JP 8228948 A JP8228948 A JP 8228948A JP 22894896 A JP22894896 A JP 22894896A JP H1066821 A JPH1066821 A JP H1066821A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
desulfurized
desulfurization
regeneration
fixed bed
Prior art date
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Pending
Application number
JP8228948A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumihiko Tamamushi
文彦 玉蟲
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定層高さ方向の硫化率の分布を均一にする
と共に、再生時ヒートスポットの発生を防止する。 【解決手段】 被脱硫ガス入口4と精製ガス出口5の間
に脱硫剤を充填した固定層3を有した脱硫再生塔1に、
脱硫時は被脱硫ガス入口4より被脱硫ガスを流入して精
製ガス出口5より精製ガスを取り出し、再生時には精製
ガス出口5より再生用空気を流入して被脱硫ガス入口4
より再生オフガスを取り出す固定層脱硫装置において、
固定層3の被脱硫ガス流れ方向の横断面積を被脱硫ガス
入口4より精製ガス出口5に行くに従い大きくしてゆく
ようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は脱硫および脱硫剤の
再生を交互に切り替えて行う固定層脱硫装置に関する。
【0002】
【従来の技術】石炭ガス化等で発生する硫黄分を含むガ
ス、例えばH2 S,COSを含むガスから硫黄S分を除
去するため脱硫および脱硫剤の再生を交互に切り替えて
行う固定層脱硫装置が用いられている。
【0003】図5は固定層脱硫装置の構成を示す図であ
る。固定層脱硫装置は同一仕様の複数の脱硫再生塔1,
2から構成される。脱硫再生塔1,2には酸化亜鉛や酸
化鉄等からなる脱硫剤が充填された固定層3が設けられ
ている。脱硫再生塔1では、H2 S,COSを含む被脱
硫ガスを流入し、脱硫剤により硫黄分を吸収し精製ガス
とする。脱硫再生塔2では硫黄分を吸収して飽和した飽
和脱硫剤に脱硫時と逆方向から再生用空気を流入し、飽
和脱硫剤から硫黄分をSO2 として分離しこのSO2
主成分とする再生オフガスを排出する。脱硫再生塔1の
脱硫剤が飽和すると、それまでに飽和脱硫剤の再生が終
了している脱硫再生塔2と切り替えて脱硫再生塔2で脱
硫を行い、脱硫再生塔1で再生を行う。このように各脱
硫再生塔1、2は脱硫と再生とを交互に繰り返しながら
脱硫を行う。
【0004】図6は従来の脱硫再生塔の構成の一例を示
す図である。脱硫再生塔1は通常円筒竪形で中央部に円
筒形の固定層3が設けられ脱硫剤が充填されている。充
填層3の下側を被脱硫ガス入口4とし、上側を精製ガス
出口5とする。脱硫時は被脱硫ガスは実線の矢印で示す
ように下側から上側に流れ、再生時には破線の矢印で示
すように再生用空気は上側より下側に流れる。
【0005】脱硫剤として酸化亜鉛を用いたときの脱硫
反応を(1)式で示す。脱硫反応は吸熱反応である。 ZnO+H2 S→ZnS+H2 O …(1) 再生反応は発熱反応であり(2)式で示す。 ZnS+3/2O2 →ZnO+SO2 …(2)
【0006】図3は固定層高さ方向の脱硫剤の硫黄吸収
を表す硫化率を示す。(a)は固定層の形状を示し、実
線が従来の円筒形を示す。(b)は固定層高さ方向の脱
硫剤硫化率を示し、実線が従来の硫化率を示す。(b)
の硫化率は例えば固定層の中心線の硫化率の分布を示す
がこれより外周に寄った位置の高さ方向の分布も同様な
傾向を有する。被脱硫ガス入口4側は濃い濃度の被脱硫
ガスが通過するため硫化率が高く、精製ガス出口5に行
くに従い硫化されて濃度が低くなるので硫化率は低下す
る。
【0007】図4は固定層の高さ方向の硫化された脱硫
剤の面積分布を示す。(a)は各断面における硫化率の
分布を示し、(b)は固定層高さ方向の飽和脱硫剤の占
める面積の分布を示す。いずれも実線が従来の固定層の
分布を示す。脱硫剤は飽和に達すると硫黄分の吸収能力
を失う。被脱硫ガス入口4側は硫化率が大きいため飽和
する面積も大きいが精製ガス出口5側に行くに従い飽和
した面積は小さくなる。飽和した面積が被脱硫ガス入口
4から精製ガス出口5までつながると、そこを通る被脱
硫ガスは脱硫されなくなるので脱硫を停止し再生に切り
替えなくてはならない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】固定層の高さ方向の硫
化率の分布は精製ガス出口5に近ずく程小さくなってい
る。固定層の高さ方向の全ての断面の脱硫剤が一部でも
飽和に達するとそこを通って脱硫されない被脱硫ガスが
排出されるので、その時点で脱硫より再生に切り替えな
くてはならない。この場合精製ガス出口側の脱硫剤は大
部分未飽和の状態であり、脱硫剤の利用率が悪かった。
また、再生時は発熱反応であり、被脱硫ガス入口4側は
飽和した脱硫剤が多くあるため局部的に著しく温度が上
昇してヒートスポットが形成され脱硫剤の寿命が短くな
るという問題があった。
【0009】本発明は、かかる問題点に鑑み案出された
もので、固定層高さ方向の硫化率の分布を均一にすると
共に、再生時ヒートスポットの発生を防止するようにし
た固定層脱硫装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、被脱硫ガス入口と精製ガス出口の間に脱硫剤
を充填した固定層を有した脱硫再生塔に、脱硫時は被脱
硫ガス入口より被脱硫ガスを流入して精製ガス出口より
精製ガスを取り出し、再生時には精製ガス出口より再生
用空気を流入して被脱硫ガス入口より再生オフガスを取
り出す固定層脱硫装置において、前記固定層の被脱硫ガ
ス流れ方向の横断面積を被脱硫ガス入口より精製ガス出
口に行くに従い大きくしてゆくようにする。
【0011】固定層の被脱硫ガス流れ方向の横断面積は
被脱硫ガス入口より精製ガス出口に行くに従い大きくな
っている。これにより脱硫時、被脱硫ガスの流速は被脱
硫ガス入口側で大きく、精製ガス出口側に行くに従い遅
くなる。流速が速い所では硫化反応が行われる時間が短
いので硫化率が小さくなり、流速が遅い所では硫化反応
が行われる時間が長くなるので硫化率が大きくなる。こ
れにより固定層高さ方向の硫化率の分布は均一に近ず
き、固定層の高さ方向の横断面における飽和脱硫剤の占
める割合の高さ方向の分布も均一に近づく。これにより
脱硫剤の利用率がよくなる。
【0012】再生時、再生空気は精製ガス出口より流入
し被脱硫ガス入口へと流れるが、上述した固定層の形状
により精製ガス出口側で遅く、被脱硫ガス入口側で速く
なる。被脱硫ガス入口側では、脱硫剤は飽和したものが
多く再生時の発熱反応により局部的に著しく高温となり
ヒートスポットが発生し易いが、反応時間が短くなるこ
とにより発熱が緩やかになり局部的に著しく高温となる
所が少なくなりヒートスポットの発生を防止できる。被
脱硫ガス入口側では脱硫時の飽和脱硫剤の分布の均一化
と再生時の流速上昇による発熱低下の二重の効果により
ヒートスポットの発生を防止できる。これにより脱硫剤
の寿命を長くすることができる。
【0013】請求項2の発明では、前記固定層の被脱硫
ガス流れ方向の横断面積を被脱硫ガス入口より精製ガス
出口に行くに従い放物線状に大きくしてゆく。
【0014】固定層高さ方向の硫化率は被脱硫ガス入口
で大きく精製ガス出口にゆくに従い放物線状に減少して
ゆく。被脱硫ガス流れ方向の横断面積を被脱硫ガス入口
より精製ガス出口に行くに従い放物線状に大きくしてゆ
くと被脱硫ガスの流速は精製ガス出口にゆくに従い放物
線状に低下し脱硫化反応時間は放物線状に長くなる。こ
れにより固定層高さ方向の硫化率は均一化される。
【0015】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の第1実
施の形態の脱硫再生塔の構成を示す図である。脱硫再生
塔は図5で示したように同一仕様のものを2個または複
数個組み合わせて交互に切り替えて脱硫と再生を行う。
以下の説明では、従来技術として説明したのと同じ部分
については同一の符号を用いており説明を省略する。
【0016】脱硫再生塔1、2は竪型円筒形の中央部に
半球状の上下部が接合されており、中央部には脱硫剤を
充填した固定層3が設けられている。脱硫剤としては酸
化亜鉛や酸化鉄が用いられる。固定層3は下側の被脱硫
ガス入口4より上側の精製ガス出口5に行くに従い横断
面積が増大する形状となっており、図1ではコニカル
(截頭円錐)としている。脱硫時には実線の矢印で示す
ように被脱硫ガスは下側より上側に流れ脱硫されて水蒸
気を主成分とする精製ガスとして排出され、再生時には
破線の矢印で示すように再生空気は上側より下側に流れ
硫黄分を吸収してSO2 を主成分とする再生オフガスと
なり排出される。
【0017】図3は固定層高さ方向の硫化率を示し、
(a)は固定層の形状、(b)は固定層高さ方向の硫化
率を示す。実線は図6に示した従来例を示し、2点鎖線
は第1実施の形態の場合を示す。本実施の形態では固定
層3は被脱硫ガス入口4より精製ガス出口5にゆくに従
い横断面積が増大する形状になっている。脱硫剤が硫黄
S分を吸収する割合を示す硫化率は従来に比べ固定層高
さ方向の分布が大幅に均一化されている。これは被脱硫
ガスの流速分布が被脱硫ガス入口4で速く、精製ガス出
口5で遅くなるため、被脱硫ガス入口4側で脱硫反応時
間が短いため硫化率が低下し、精製ガス出口5側で脱硫
反応時間が長いため硫化率が上昇するためである。な
お、被脱硫ガス入口4側では被脱硫ガスの濃度が高く精
製ガス出口5側に行くに従い濃度が薄くなるので、従来
のように流速が一様であると実線で示すように被脱硫ガ
ス入口4側で硫化率が大きく、精製ガス出口5側で急激
に小さくなる。(b)に示す硫化率の固定層高さ方向の
分布は固定層3の中心線近傍の硫化率を示すが、周囲で
も同様な傾向を示す。
【0018】図4は固定層の高さ方向の硫化された脱硫
剤の面積分布を示す。(a)は固定層の各断面における
硫化率の分布を示し、(b)は固定層高さ方向の飽和脱
硫剤の占める面積の分布を示す。いずれも実線が従来の
固定層高さ方向の分布を示し、2点鎖線が第1実施の形
態の固定層高さ方向の分布を示す。(a)において0は
硫化率が零を示し、Sは脱硫剤が飽和した状態を示す。
従来の場合、精製ガス出口5にゆくに従い飽和脱硫剤の
占める割合が急激に減少しているが、本実施の形態の場
合均一に近づいている。
【0019】このように飽和脱硫剤の占める面積の分布
が固定層高さ方向に均一に近づくと未飽和の脱硫剤の占
める割合が少なくなり、脱硫剤の利用率が大きくなる。
また再生時、被脱硫ガス入口4側は、飽和脱硫剤の占め
る面積の分布が固定層高さ方向に均一化されたことによ
り従来より飽和脱硫剤の占める割合が少なくなり、発熱
が少なくなる。さらに被脱硫ガス入口4側は、再生空気
の流速が速くなり反応時間が短くなる。この両者があい
まって局部的に激しく高温の発生する現象を防止できヒ
ートスポットを防止できる。
【0020】図2は第2実施の形態を示す。本実施の形
態は第1実施の形態が固定層3の形状を被脱硫ガス入口
4より精製ガス出口5に直線的に大きくしたのに対し
て、放物線状に大きくした点が相違し他は同一である。
このように固定層高さ方向の形状を放物線状とすること
により、通過するガスの流速も放物線に近い状態の分布
となり、脱硫化、再生化の反応時間も被脱硫ガス入口4
で短く反応が減少し、精製ガス出口5で長く反応が増大
するようになる。図3(b)に示す硫化率、図4(b)
に示す飽和脱硫剤の面積率の固定層高さ方向の分布は被
脱硫ガス入口4側が大きな放物線状の分布であり、本実
施の形態のような反応分布とすることにより、図3
(b)に示す硫化率、図4(b)に示す飽和脱硫剤の面
積率の固定層高さ方向の分布を2点鎖線で示す場合より
更に均一にすることができる。
【0021】本発明は、以上述べた実施態様に限定され
るものではなく、特許請求の範囲内で変更が可能であ
る。以上の実施の形態では、固定層3の形状をコニカル
形状、放物線形状としたが、被脱硫ガス入口4より精製
ガス出口5へゆくに従い固定層3の横断面積を大きくし
てゆく形状であればよい。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は固定層高さ
方向の面積を下方より上方にゆくに従い大きくして行く
ことにより、脱硫時硫化率の固定層高さ方向の分布を均
一に近づけ、脱硫剤の利用率を高める。また再生時には
局部的に高温となる領域が発生するのを防止しヒートス
ポットの発生を押さえ脱硫剤の寿命を長くする。固定層
の形状を高さ方向放物線状にすると硫化率の均一化、飽
和脱硫剤面積率の均一化が更に高まり、脱硫剤の利用率
が更に向上し寿命がさらに延びる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施の形態の構成を示す図であ
る。
【図2】本発明の第2実施の形態の構成を示す図であ
る。
【図3】固定層の高さ方向の硫化率の分布を示す図で、
(a)は固定層の形状、(b)は固定層高さ方向の硫化
率を示す。
【図4】固定層の高さ方向の硫化された脱硫剤の面積分
布を示す。(a)は固定層の各断面における硫化率の分
布を示し、(b)は固定層高さ方向の飽和脱硫剤の占め
る面積の分布を示す。
【図5】固定層脱硫装置の構成の一例を示す図である。
【図6】従来の脱硫再生塔の構成の一例を示す図であ
る。
【符号の説明】
1,2 脱硫再生塔 3 固定層 4 被脱硫ガス入口 5 精製ガス出口
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 B01J 8/00 C10J 3/02 J C10J 3/00 3/46 J 3/02 B01D 53/34 ZAB 3/46 121Z

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被脱硫ガス入口と精製ガス出口の間に脱
    硫剤を充填した固定層を有した脱硫再生塔に、脱硫時は
    被脱硫ガス入口より被脱硫ガスを流入して精製ガス出口
    より精製ガスを取り出し、再生時には精製ガス出口より
    再生用空気を流入して被脱硫ガス入口より再生オフガス
    を取り出す固定層脱硫装置において、前記固定層の被脱
    硫ガス流れ方向の横断面積を被脱硫ガス入口より精製ガ
    ス出口に行くに従い大きくしてゆくようにしたことを特
    徴とする固定層脱硫装置。
  2. 【請求項2】 前記固定層の被脱硫ガス流れ方向の横断
    面積を被脱硫ガス入口より精製ガス出口に行くに従い放
    物線状に大きくしてゆくようにしたことを特徴とする請
    求項1記載の固定層脱硫装置。
JP8228948A 1996-08-29 1996-08-29 固定層脱硫装置 Pending JPH1066821A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001252525A (ja) * 2000-03-13 2001-09-18 Nkk Corp 排出炭酸ガス吸収反応用の反応装置
CN112457889A (zh) * 2020-11-04 2021-03-09 新兴河北工程技术有限公司 一种高炉煤炭羟基硫催化转化塔

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