JPS5945035B2 - Coal gas purification method - Google Patents

Coal gas purification method

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Publication number
JPS5945035B2
JPS5945035B2 JP52065793A JP6579377A JPS5945035B2 JP S5945035 B2 JPS5945035 B2 JP S5945035B2 JP 52065793 A JP52065793 A JP 52065793A JP 6579377 A JP6579377 A JP 6579377A JP S5945035 B2 JPS5945035 B2 JP S5945035B2
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JP
Japan
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ammonia
gas
iron oxide
iron
hydrogen sulfide
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JP52065793A
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Japanese (ja)
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彰一 木村
利彦 高橋
善助 田村
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は石炭ガスの精製方法に係り、特に石炭ガス中に
含まれるアンモニアの分解除去方法、更に詳しくはアン
モニアの除去を硫化水素の除去と合わせて行うようにし
た石炭ガスの精製方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for purifying coal gas, and more particularly to a method for decomposing and removing ammonia contained in coal gas, and more specifically, a method for purifying coal gas in which ammonia is removed together with hydrogen sulfide. Relating to a gas purification method.

化石燃料のガス化により水素、一酸化炭素、メタン等か
らなる気体燃料を合成する技術は古くから知られている
BACKGROUND ART The technology of synthesizing gaseous fuels consisting of hydrogen, carbon monoxide, methane, etc. by gasifying fossil fuels has been known for a long time.

近年石油に代るエネルギー源として石炭を利用すること
が再認識されており、石炭を燃料源とした発電システム
が検討されている。
In recent years, the use of coal as an energy source in place of oil has been reaffirmed, and power generation systems using coal as a fuel source are being considered.

しかるに石炭を燃料源とした発電システムでは、石炭の
ガス化によって合成された高温度の気体燃料をその温度
を下げることなくそのまま高温度において燃焼しガスタ
ービンを運転することが経済性、熱効率の面においてプ
ロセス構成上の必須条件とされている。
However, in a power generation system using coal as a fuel source, it is economical and thermally efficient to burn the high-temperature gaseous fuel synthesized by coal gasification at a high temperature without lowering the temperature to operate the gas turbine. is considered an essential condition for process configuration.

そだここで問題になるのは、石炭等の化石燃料中に必然
的に含まれている硫黄分、窒素分がガス化に際してそれ
ぞれ硫化水素、アンモニアと化し、ガス化後の気体燃料
中に各々11000ppから数パーセントの濃度で含ま
れている点である。
The problem here is that sulfur and nitrogen, which are naturally contained in fossil fuels such as coal, turn into hydrogen sulfide and ammonia, respectively, during gasification, and each of them is released into the gaseous fuel after gasification. It is contained at a concentration of several percent from 11,000 pp.

硫化水素は極めて腐食性に富む気体であり重大な公害源
となり、またアンモニアはガス化後気体燃料を燃焼した
時酸化窒素となり、同じく重大な公害源となることから
、ガスタービン等の装置保護、経済性の面から是非燃焼
前に除去しておかなければならない。
Hydrogen sulfide is an extremely corrosive gas and is a serious source of pollution, and ammonia becomes nitrogen oxide when gaseous fuel is burned after gasification, which is also a serious source of pollution, so it is important to protect equipment such as gas turbines, For economical reasons, it must be removed before combustion.

ここに高温度における硫化水素およびアンモニアの除去
技術の開発が石炭を燃料源とする発電システムの成功の
かなめとすて要求されて来た。
Therefore, the development of technology for removing hydrogen sulfide and ammonia at high temperatures has been required as a key to the success of power generation systems using coal as a fuel source.

高温ガス中の硫化水素の除去が要求される例は石炭を原
料とする合成燃料に限らず多(あるが、一般に極めて困
難な技術とされている。
There are many examples in which the removal of hydrogen sulfide from high-temperature gases is required, not just synthetic fuels made from coal, but it is generally considered an extremely difficult technology.

従来、ガス中の硫化水素を高温の状態において除去する
方法として粒状に成形した固形除去剤を用いる乾式法が
有効とされており、除去剤として炭酸カルシウム、ドロ
マイト、酸化鉄等を使用する方法が知られている。
Conventionally, a dry method using a solid removal agent formed into granules has been considered effective as a method for removing hydrogen sulfide from gas at high temperatures, and methods using calcium carbonate, dolomite, iron oxide, etc. Are known.

これらの除去剤のうち硫化水素の除去率、活性の劣化し
た除去剤の再生処理の容易を経済性等の面から酸化鉄が
最もすぐれていると云われている。
Among these removers, iron oxide is said to be the most excellent in terms of hydrogen sulfide removal rate, ease of recycling of the remover whose activity has deteriorated, and economic efficiency.

酸化鉄は高温度において硫化水素と反応して(1)式に
示す如く硫化鉄をつくる。
Iron oxide reacts with hydrogen sulfide at high temperatures to form iron sulfide as shown in equation (1).

Fe2O3+2H2S十H2→2FeS+3H20(1
)一旦硫化鉄と化した酸化鉄は硫化水素除去能力がなく
なることから、再生して除去能力を復活させることが要
求される。
Fe2O3 + 2H2S + H2 → 2FeS + 3H20 (1
) Iron oxide once converted to iron sulfide loses its ability to remove hydrogen sulfide, so it is required to be regenerated to restore its removal ability.

酸化鉄の再生方法としては硫化鉄に空気あるいは空気に
水蒸気を混合したガスを接触せしめ、(2)、(3)式
で示す如く亜硫酸ガス、もしくは硫化水素の副生を伴い
つつ酸化鉄にもどす方法がとられている。
As a method for regenerating iron oxide, iron sulfide is brought into contact with air or a gas mixture of air and water vapor, and as shown in equations (2) and (3), it is returned to iron oxide with the by-product of sulfur dioxide gas or hydrogen sulfide. A method is being taken.

4FeS+70□→2 F e 20s + 4 SO
2(2)2FeS+3H20→p e 20 a +
2 n 2 S +H2(3)しかるに酸化鉄による硫
化水素の除去に際しては、硫化鉄の生成に伴って水が副
生ずるため、ガス中の水分が(1)式で示す硫化水素除
去反応を抑制するので、ガス温度とガス中の水分濃度に
よって定まる一定濃度の硫化水素が残留する。
4FeS+70□→2 Fe 20s + 4 SO
2(2)2FeS+3H20→pe 20 a +
2 n 2 S + H2 (3) However, when removing hydrogen sulfide with iron oxide, water is produced as a by-product with the production of iron sulfide, so the moisture in the gas suppresses the hydrogen sulfide removal reaction shown by equation (1). Therefore, a certain concentration of hydrogen sulfide remains, which is determined by the gas temperature and the moisture concentration in the gas.

また酸化鉄によるアンモニアの分解は次式の如くと考え
られる。
Further, the decomposition of ammonia by iron oxide is thought to be as shown in the following equation.

Fe2O3+3H2→2Fe+3H20(4)2Fex
N−+2xFe+N2 第1図に示すものは、上記(4)〜(7)式で表わされ
るアンモニア分解のメカニズムを実証するためになされ
たものである。
Fe2O3+3H2→2Fe+3H20(4)2Fex
N-+2xFe+N2 What is shown in FIG. 1 was made to demonstrate the mechanism of ammonia decomposition expressed by the above formulas (4) to (7).

すなわち、酸化鉄触媒にアンモニア分解に関与しないヘ
リウムガスを希釈ガスとして1%のアンモニアを含むガ
スを接触させた場合Aおよびヘリウムガスを希釈ガスと
して10%の水素ガスと1%のアンモニアを含むガスを
接触させた場合Bの比較である。
That is, when a gas containing 1% ammonia is brought into contact with an iron oxide catalyst using helium gas, which does not participate in ammonia decomposition, as a diluent gas, A and a gas containing 10% hydrogen gas and 1% ammonia are obtained using helium gas as a diluent gas. This is a comparison of B when the two are in contact with each other.

水素ガスを含まぬガスに用いた場合のAでは、わずかの
量のアンモニアの熱分解が起り水素ガスが発生する。
When A is used for a gas that does not contain hydrogen gas, thermal decomposition of a small amount of ammonia occurs and hydrogen gas is generated.

この少量の水素ガスが(4)式に従って酸化鉄を還元し
て還元鉄を作り、この還元鉄の活性により(5)式に従
ってアンモニアが分解されて更に酸化鉄を還元する水素
ガスが発生する。
This small amount of hydrogen gas reduces iron oxide to produce reduced iron according to equation (4), and the activity of this reduced iron decomposes ammonia according to equation (5), generating hydrogen gas that further reduces iron oxide.

このようにして、徐々にアンモニア分解に対して活性の
ある還元鉄が増加するので、アンモニア分解率が増大し
100%近くが分解されるにいたる。
In this way, reduced iron active in ammonia decomposition gradually increases, so that the ammonia decomposition rate increases until nearly 100% is decomposed.

一方還元ガスである水素ガスを含むガスと接触させた場
合のBでは、水素によって酸化鉄がただちに還元されて
アンモニア分解に活性を持つ還元鉄が生成するのでガス
接触開始後短時間内に100%近くのアンモニアが分解
されるようになる。
On the other hand, in B, when the iron oxide is brought into contact with a gas containing hydrogen gas, which is a reducing gas, iron oxide is immediately reduced by the hydrogen and reduced iron that is active in decomposing ammonia is generated, so that the iron oxide is reduced to 100% within a short time after the start of gas contact. Nearby ammonia will now be decomposed.

普通アンモニアは鉄と反応して窒化鉄を作るが高温度で
は窒化鉄は分解して鉄と窒素ガスとにわかれる。
Normally ammonia reacts with iron to form iron nitride, but at high temperatures iron nitride decomposes and separates into iron and nitrogen gas.

従ってアンモニアの分解に対して酸化鉄を用いた場合、
酸化鉄が水素によって還元されて生成する還元鉄が触媒
となってアンモニアが分解されることが確認された。
Therefore, when iron oxide is used for the decomposition of ammonia,
It was confirmed that reduced iron, which is produced when iron oxide is reduced with hydrogen, acts as a catalyst to decompose ammonia.

しかるに硫化水素の除去とアンモニアの分解に対して大
きい効果を有する酸化鉄あるいは酸化鉄を含有する触媒
を石炭ガス等の実ガスに含まれるアンモニアの分解に適
用した場合、重大な障害が発生し実用に適当でなくなる
However, when iron oxide or a catalyst containing iron oxide, which is highly effective in removing hydrogen sulfide and decomposing ammonia, is applied to the decomposition of ammonia contained in real gas such as coal gas, serious problems occur and it is not practical. becomes inappropriate.

この重大な障害の発生の原因は、石炭ガス等に必然的に
含まれている硫化水素と水である。
The cause of this serious problem is hydrogen sulfide and water, which are inevitably contained in coal gas and the like.

すなわち、硫化水素は(1)式に従って酸化鉄と反応し
硫化鉄をつ(す、この硫化鉄はアンモニアの分解に対し
てほとんど活性をもたない。
That is, hydrogen sulfide reacts with iron oxide according to equation (1) to form iron sulfide, and this iron sulfide has almost no activity for decomposing ammonia.

酸化鉄あるいは酸化鉄を含有する触媒にてアンモニアの
分解を行う場合、アンモニア分解工程に入る以前に酸化
鉄等を用いて硫化水素の除去を行うことができるが、1
00%完全に除くことは反応平衡上からも不可能である
When ammonia is decomposed using iron oxide or a catalyst containing iron oxide, hydrogen sulfide can be removed using iron oxide etc. before starting the ammonia decomposition process, but 1
It is impossible to completely eliminate 00% from the viewpoint of reaction equilibrium.

従って酸化鉄等による硫化水素の除去工程で除去し得な
かった残留硫化水素は、そのまま酸化鉄あるいは酸化鉄
を含有する触媒によるアンモニア分解工程に流入し、酸
化鉄と反応しアンモニア分解に不活性の硫化鉄をつくる
Therefore, residual hydrogen sulfide that could not be removed in the hydrogen sulfide removal process using iron oxide, etc. flows directly into the ammonia decomposition process using iron oxide or a catalyst containing iron oxide, reacts with iron oxide, and becomes an inert substance for ammonia decomposition. Produces iron sulfide.

一方石炭ガス中の水分は、(4)式による酸化鉄の還元
反応を妨害する。
On the other hand, moisture in the coal gas interferes with the reduction reaction of iron oxide according to equation (4).

すなわち、アンモニア分解に対して活性のある還元鉄の
生成反応において、水が副生物質であるため(4)式に
よる酸化鉄の還元反応を大巾に遅らせるので、還元鉄が
徐々にしか生成し得ない。
In other words, in the production reaction of reduced iron that is active against ammonia decomposition, since water is a byproduct, it greatly delays the reduction reaction of iron oxide according to equation (4), so that reduced iron is only produced gradually. I don't get it.

第2図は上述の硫化水素および水の酸化鉄又は酸化鉄を
含有する触媒によるアンモニア分解反応に対する妨害の
事実を裏付けるもので、第1表に示す硫化水素および水
を含む石炭ガスを酸化鉄触媒と接触させた場合のアンモ
ニアの分解状況を示すものである。
Figure 2 confirms the fact that hydrogen sulfide and water interfere with the ammonia decomposition reaction by iron oxide or a catalyst containing iron oxide. This shows the decomposition status of ammonia when brought into contact with.

第2図条件Cでは、水素ガスが14%も含まれているに
もかかわらず、5%含まれている水分によって(4)式
の酸化鉄還元反応が遅らされ、高い分解率でアンモニア
が分解され始めるまでに意外と時間を要することが表わ
れている。
Under condition C in Figure 2, although 14% hydrogen gas is contained, the iron oxide reduction reaction in equation (4) is delayed by the 5% water content, and ammonia is produced at a high decomposition rate. It appears that it takes a surprising amount of time before it begins to decompose.

条件りおよび条件Eは、条件COガスに硫化水素が含ま
れた場合で、残留硫化水素が含まれる石炭ガスである。
Condition and Condition E are conditions in which hydrogen sulfide is contained in the CO gas, and the coal gas contains residual hydrogen sulfide.

条件り、Eではアンモニアの分解率は、時間経過ととも
に徐々には増加するが、30〜40%の低い値に落ちつ
き高い分解率は望めない。
Under condition E, the decomposition rate of ammonia gradually increases over time, but it settles at a low value of 30 to 40%, and a high decomposition rate cannot be expected.

これは酸化鉄が水素にて還元される反応が水の存在で遅
らされることと、酸化鉄が還元過程において硫化水素と
反応して硫化鉄を生成し、アンモニア分解に対して十分
な活性を持った還元鉄とならないことに基づいている。
This is because the reaction in which iron oxide is reduced with hydrogen is delayed by the presence of water, and iron oxide reacts with hydrogen sulfide during the reduction process to produce iron sulfide, which has sufficient activity against ammonia decomposition. It is based on the fact that it does not become reduced iron with .

このような避は難い事実により、酸化鉄あるいは酸化鉄
を含有する触媒を石炭ガス中のアンモニアの分解に対し
て適用した場合には高い分解率は望めない。
Due to these unavoidable facts, a high decomposition rate cannot be expected when iron oxide or a catalyst containing iron oxide is applied to decompose ammonia in coal gas.

本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その目的とす
るところは石炭ガス中に含まれるアンモニア分解除去率
を十分高いものとすることのできる石炭ガス精製方法を
提供するにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and its purpose is to provide a coal gas purification method that can sufficiently increase the rate of decomposition and removal of ammonia contained in coal gas.

更に本発明の他の目的とするところは石炭ガス中の硫化
水素を除去し、次いでアンモニアの分解を効果的に行え
得る石炭ガスの精製方法を提供するにある。
Another object of the present invention is to provide a method for purifying coal gas that can effectively remove hydrogen sulfide from coal gas and then decompose ammonia.

本発明は酸化鉄、又は酸化鉄を含有する触媒によるアン
モニアの分解のメカニズムに関する詳細な研究によって
発見された新事実と、同新事実に基づく実績による裏付
をもとになされたもので、アンモニアの分解率が極めて
低い原因が、石炭ガス中に含まれる水と硫化水素である
ことを実験的につきとめ、この水と硫化水素による妨害
を防止する手段として、触媒を少なくとも還元鉄状態と
しておくならば、水及び硫化水素の妨害を受けにくい、
あるいはほとんど受けないという新発見の事実に基づき
、その還元鉄の状態にある触媒と石炭ガスとを接触させ
ることにより、石炭ガス中のアンモニアを分解すること
を第1の特徴とし、更に硫化水素とアンモニアを含有す
る石炭ガスと酸化鉄状態の触媒とを接触させて硫化水素
を除去し、次いで残りの石炭ガスと還元鉄状態の触媒と
を接触させアンモニアを分解することを第2の特徴とす
るものである。
The present invention was made based on new facts discovered through detailed research on the mechanism of ammonia decomposition by iron oxide or a catalyst containing iron oxide, and supported by actual results based on the new facts. It has been experimentally determined that the cause of the extremely low decomposition rate of coal gas is the water and hydrogen sulfide contained in coal gas, and as a means to prevent interference from this water and hydrogen sulfide, the catalyst should be kept at least in a reduced iron state. For example, it is less susceptible to interference from water and hydrogen sulfide.
The first feature is to decompose ammonia in coal gas by bringing the catalyst in the reduced iron state into contact with coal gas, and further decompose hydrogen sulfide. The second feature is that the coal gas containing ammonia is brought into contact with a catalyst in an iron oxide state to remove hydrogen sulfide, and then the remaining coal gas is brought into contact with a catalyst in a reduced iron state to decompose ammonia. It is something.

以下本発明を実験データを基に説明する。The present invention will be explained below based on experimental data.

第3図はアルミナと酸化鉄の混合物を粒状に成形した触
媒を充填層型反応装置に充填し、水素ガス10%を含む
還元ガスにて゛還元し、酸化鉄を完全に還元鉄状態とし
たのち、700℃(F)及び800℃(G)のそれぞれ
の温度において、水5%、及び硫化水素を250ppr
ri含む第2表に示す組成の石炭ガスを通じ、アンモニ
アの分解を行なわせた時のアンモニア分解率の経時変化
を示すものである。
Figure 3 shows a packed bed reactor filled with a catalyst made of a granular mixture of alumina and iron oxide, and reduced with a reducing gas containing 10% hydrogen gas to completely convert the iron oxide into a reduced iron state. , 5% water and 250 ppr hydrogen sulfide at respective temperatures of 700°C (F) and 800°C (G).
This figure shows the change over time in the ammonia decomposition rate when ammonia was decomposed through coal gas having the composition shown in Table 2, including ri.

第3図の示す如く、還元鉄に転化した上で触媒を用いた
場合には、250ppmもの高濃度の硫化水素と5%の
水を含むにもかかわらず、上記組成中のアンモニアを接
触開始と同時に99%以上の高分解率で分解し、長時間
分解能力が維持することがわかる。
As shown in Figure 3, when a catalyst is used after converting to reduced iron, ammonia in the above composition is used to initiate contact, even though it contains hydrogen sulfide at a high concentration of 250 ppm and water at 5%. At the same time, it can be seen that it decomposes at a high decomposition rate of over 99% and maintains its decomposition ability for a long time.

800℃において5v=ioooi/hrで接触させた
場合、45時間経過後も分解率99%以上の高分解率が
維持されていることを確認した。
When the contact was carried out at 800°C at 5v=ioooi/hr, it was confirmed that a high decomposition rate of 99% or more was maintained even after 45 hours.

また第3図Hは、上記と同一触媒を用い上述の還元操作
により還元鉄状態としたのち、800℃の温度において
、水10%および硫化水素250ppmを含む第3表に
示す組成の石炭ガスを通し、アンモニアの分解を行わせ
た時のアンモニア分解率の経時変化を示すものである。
Furthermore, Fig. 3H shows that coal gas having the composition shown in Table 3 containing 10% water and 250 ppm of hydrogen sulfide was produced at a temperature of 800°C after being made into a reduced iron state by the above-mentioned reduction operation using the same catalyst as above. This figure shows the change over time in the ammonia decomposition rate when ammonia is decomposed.

第3図Hの示す如く、酸化鉄触媒を一旦還元し還元鉄の
状態にて使用するならば、水分が10%に増加してもア
ンモニアの分解率はほとんど低下せず、接触開始と同時
に98%の高分解率で分解され、長時間分解能力が維持
されていることが明らかである。
As shown in Figure 3H, if the iron oxide catalyst is once reduced and used in the reduced iron state, the ammonia decomposition rate hardly decreases even if the moisture content increases to 10%, and 98 %, and it is clear that the decomposition ability is maintained for a long time.

800℃においてSV= 10001/hrで接触させ
た場合、42時間経過後も分解率に変化が見られず高分
解率が維持されていることを確認した。
When contacted at 800° C. and SV=10001/hr, no change was observed in the decomposition rate even after 42 hours, confirming that a high decomposition rate was maintained.

): 一方硫化水
素の除去剤として酸化鉄を選び、前記アルミナと酸化物
の混合物を粒状に成形した触媒を充填層型反応装置に充
填し、還元操作を行わず酸化鉄の状態のままで水5〜1
0%硫化水素500ppmを含む第4表に示す組成の石
炭ガスを通した場合、アンモニアはほとんど分解されな
いが硫化水素力×1)式の反応に従って除去され、わず
かの量が硫化水素が残留した。
): On the other hand, iron oxide was selected as the hydrogen sulfide remover, and a catalyst prepared by forming the mixture of alumina and oxide into granules was packed into a packed bed reactor, and water was removed in the iron oxide state without any reduction operation. 5-1
When passing coal gas having the composition shown in Table 4 containing 500 ppm of 0% hydrogen sulfide, ammonia is hardly decomposed, but is removed according to the reaction of hydrogen sulfide force x 1), and a small amount of hydrogen sulfide remains.

残留した硫化水素は第5表に示す通りで、充填層内に充
填した触媒に含まれる酸化鉄がほぼ完全に硫化鉄に転化
される直前までほぼ一定値が持続された。
The residual hydrogen sulfide was as shown in Table 5, and maintained at a substantially constant value until just before the iron oxide contained in the catalyst packed in the packed bed was almost completely converted to iron sulfide.

水分の増加、温度の上昇とともに硫化水素の残留量が増
加しているがすべて250ppm以下である。
The residual amount of hydrogen sulfide increases with the increase in moisture content and temperature, but it is all below 250 ppm.

酸化鉄により硫化水素の除去を行った時、残留する硫化
水素が多くなるほど還元鉄状触媒にてアンモニアの分解
を行う次の工程においてアンモニア分解を大きく妨害す
るが、水分5〜10%を含む石炭ガス中の硫化水素を7
00〜800℃において酸化鉄を用いて除去した場合、
残留する硫化水素はすべて250ppm以下であるから
、前記の250ppmの硫化水素を含有する水分濃度5
〜10%の石炭ガスから、700〜800℃においてア
ンモニアを分解除去できたことは、より厳しい条件にお
いて妨害因子を克服したことを意味するものである。
When hydrogen sulfide is removed using iron oxide, the more hydrogen sulfide that remains, the more it will interfere with the decomposition of ammonia in the next step where ammonia is decomposed using a reduced iron-like catalyst. Hydrogen sulfide in gas 7
When removed using iron oxide at 00-800°C,
Since all remaining hydrogen sulfide is 250 ppm or less, the water concentration 5 containing 250 ppm hydrogen sulfide is
The fact that ammonia could be decomposed and removed from ~10% of coal gas at 700-800°C means that interfering factors were overcome under more severe conditions.

硫化水素の除去とアンモニアの分解により浄化すべき石
炭ガスの温度が高(、また水分濃度が高い場合には、酸
化鉄を用いて硫化水素除去を行ったあとに残留する硫化
水素の濃度は高くなる傾向にあるが、続いて還元鉄状態
の触媒にてアンモニアの分解を行った時、高温度である
ほうがアンモニア分解速度が大きくなるので、反応平衡
上水分や硫化水素の妨害効果が減少することとあいまっ
て問題とならず、むしろ石炭ガスが高温度である程アン
モニアの分解には有利となる。
If the temperature of the coal gas to be purified by removing hydrogen sulfide and decomposing ammonia is high (and the moisture concentration is high), the concentration of hydrogen sulfide remaining after removing hydrogen sulfide using iron oxide will be high. However, when ammonia is subsequently decomposed using a catalyst in the reduced iron state, the rate of ammonia decomposition increases at higher temperatures, so the interfering effects of moisture and hydrogen sulfide on the reaction equilibrium are reduced. This does not pose a problem; in fact, the higher the temperature of the coal gas, the more advantageous it is to decomposing ammonia.

また石炭ガスの温度が比較的低温の場合には、酸化鉄を
用いて硫化水素除去を行ったあとに残留する硫化水素の
濃度はガス中の水分濃度に関係なく絶対値自体が非常に
小さくなる傾向にあるので、続いて還元鉄状態の触媒に
てアンモニアの分解を行った時妨害因子の効果は小さく
なるが、アンモニア分解の反応速度自体も小さくなるの
で、高い分解率でアンモニアの分解除去を行なうために
は多量の触媒を必要とする。
Furthermore, when the temperature of coal gas is relatively low, the absolute value of the concentration of hydrogen sulfide remaining after removing hydrogen sulfide using iron oxide is extremely small, regardless of the moisture concentration in the gas. Therefore, when ammonia is subsequently decomposed using a catalyst in the reduced iron state, the effect of the interfering factor becomes smaller, but the reaction rate of ammonia decomposition itself also becomes smaller, so it is possible to decompose and remove ammonia at a high decomposition rate. This requires a large amount of catalyst.

実用的見地からの触媒量で十分の高分解率でアンモニア
が分解できる温度は600℃以上である。
From a practical standpoint, the temperature at which ammonia can be decomposed at a sufficiently high decomposition rate with a sufficient amount of catalyst is 600°C or higher.

以上に述べた如く、酸化鉄もしくは酸化鉄を主体とする
触媒を一旦還元し還元鉄状態として用いるならば、硫化
水素や水分の妨害を克服してアンモニアの分解を十分の
高分解率で行うことができ、酸化鉄状の触媒にて硫化水
素の除去を行ったのち続いて還元鉄状の触媒を用いてア
ンモニアの分解を行うならば、石炭ガス中の硫化水素お
よびアンモニアの効果的な除去を行うことができ、石炭
ガスの高温浄化精製を実現することができる。
As mentioned above, if iron oxide or a catalyst mainly composed of iron oxide is once reduced and used in the reduced iron state, it is possible to overcome the interference of hydrogen sulfide and moisture and decompose ammonia at a sufficiently high decomposition rate. If hydrogen sulfide is removed using an iron oxide catalyst and then ammonia is decomposed using a reduced iron catalyst, hydrogen sulfide and ammonia in coal gas can be effectively removed. It is possible to achieve high-temperature purification and purification of coal gas.

尚、上述した実験例では、触媒としてアルミナと酸化鉄
の混合物を粒状に成形した触媒を反応装置に充填し、水
素ガス10%を含む還元ガスにて還元し、酸化鉄を完全
に還元鉄状態としたものについて述べたが、アンモニア
の分解に対して活性を有するのは還元鉄状態にある部分
であり、アルミナは鉄分を担持し、かつ焼結を防止する
目的で添加するものであるから、必ずしもアルミナと酸
化鉄の混合物でな(てもよく、アルミナの他にはシリカ
、粘度等がある。
In the above-mentioned experimental example, a catalyst prepared by molding a mixture of alumina and iron oxide into granules was filled into a reaction apparatus, and the catalyst was reduced with a reducing gas containing 10% hydrogen gas to completely transform the iron oxide into a reduced iron state. As mentioned above, it is the part in the reduced iron state that is active in decomposing ammonia, and alumina is added to carry iron and prevent sintering. It does not necessarily have to be a mixture of alumina and iron oxide (it can also be used; in addition to alumina, there are silica, viscosity, etc.).

またアルミナはアンモニアの分解の活性に関しては関与
しないため、その添加量は焼結を防止するための温度に
よって異なって来る。
Furthermore, since alumina does not play a role in the activity of decomposing ammonia, the amount added varies depending on the temperature required to prevent sintering.

本発明者は50%のアルミナを添加しておけば900℃
まで使用できることを把握している。
The inventor found that if 50% alumina was added, the temperature would reach 900℃.
I know that it can be used up to

水素ガス濃度10%は経済性を考慮したもので特にその
濃度を限定する訳ではないが、水素ガス濃度が低いと還
元に長時間を要し経済的でないことより低いものよりは
高い方が好ましい。
The hydrogen gas concentration of 10% is based on economic considerations and does not particularly limit the concentration, but if the hydrogen gas concentration is low, reduction will take a long time and is not economical, so a high concentration is preferable to a low concentration. .

更に酸化鉄は完全に還元鉄にする必要はなく、部分的に
還元鉄に転化しておけばアンモニアの分解を行うことは
可能である。
Furthermore, it is not necessary to completely convert iron oxide into reduced iron; it is possible to decompose ammonia by partially converting it into reduced iron.

たとえば、石炭ガスには水素が含まれているので酸化鉄
に石炭ガスを通じれば酸化鉄が徐々に還元され、部分的
に還元鉄が生成し、石炭ガス中のアンモニアは一部分解
される。
For example, coal gas contains hydrogen, so when coal gas is passed through iron oxide, the iron oxide is gradually reduced, partially producing reduced iron, and the ammonia in the coal gas is partially decomposed.

しかし、90%以上のアンモニアの分解が行なわれるに
必要な量の還元鉄が生成するにはそれ相当の時間がかか
り、この間はアンモニアの分解は不十分で放出すること
になる。
However, it takes a considerable amount of time to generate the amount of reduced iron necessary to decompose 90% or more of ammonia, and during this time, the decomposition of ammonia is insufficient and the iron is released.

しかも、石炭ガス中に含まれている硫化水素が、還元鉄
に転化する過程の酸化鉄と反応するため、アンモニアの
分解に対して活性の硫化鉄を生成し、結局アンモニアの
分解は行なわれないままの状態が続く。
Moreover, since the hydrogen sulfide contained in coal gas reacts with iron oxide in the process of being converted to reduced iron, iron sulfide, which is active against the decomposition of ammonia, is produced, and in the end, ammonia is not decomposed. The situation continues.

このようなことより、与えられた充填量、あるいは重量
で最高の効率でアンモニアの分解を行うには、はぼ完全
に還元鉄になっている方が好ましい。
For this reason, in order to decompose ammonia with the highest efficiency for a given filling amount or weight, it is preferable that the iron be almost completely reduced to reduced iron.

次に前記の実験により確認した本発明を、幾つかの実施
例を用いて説明する。
Next, the present invention confirmed through the above experiments will be explained using some examples.

第4図は硫化水素とアンモニアを除去すべき石炭ガスの
温度が高いために、石炭ガス中の水分および残留硫化水
素がアンモニア除去工程で妨害する効果が小さく、アン
モニア分解除去用の還元鉄状態の触媒の活性がほとんど
劣化せずに長時間維持され、アンモニア分解用触媒の再
生をプロセス内で行う必要がない場合の硫化水素とアン
モニアの除去を行う系に適用した本発明の一実施例を示
スフロセスフローシートである。
Figure 4 shows that because the temperature of the coal gas from which hydrogen sulfide and ammonia should be removed is high, the moisture and residual hydrogen sulfide in the coal gas have little effect of interfering with the ammonia removal process, and the reduced iron state for ammonia decomposition and removal is small. An example of the present invention applied to a system for removing hydrogen sulfide and ammonia when the activity of the catalyst is maintained for a long time with almost no deterioration and there is no need to regenerate the ammonia decomposition catalyst within the process. This is a sufrocess flow sheet.

ガス化炉で生成された石炭ガス1は、流動層型脱硫反応
器31に送られ、酸化鉄または酸化鉄を含有する触媒と
接触し、石炭ガス中に含まれる硫化水素が酸化鉄と反応
して除去され、出口ガス2となる。
Coal gas 1 generated in the gasifier is sent to a fluidized bed desulfurization reactor 31, where it comes into contact with iron oxide or a catalyst containing iron oxide, and hydrogen sulfide contained in the coal gas reacts with the iron oxide. The gas is removed and becomes the outlet gas 2.

出口ガス2は2段サイクロン41.42を通り同伴微細
粒子が分離され、わずかの残留硫化水素を含むガス3と
なり、アンモニア分解反応器33へ送られる。
The outlet gas 2 passes through two-stage cyclones 41 and 42, where entrained fine particles are separated, resulting in a gas 3 containing a small amount of residual hydrogen sulfide, which is sent to the ammonia decomposition reactor 33.

脱硫反応器31を出た出口ガス2から分離された微細粒
子は、23を通じて脱硫反応器31にもどされる。
The fine particles separated from the outlet gas 2 leaving the desulfurization reactor 31 are returned to the desulfurization reactor 31 through 23.

アンモニア分解反応器33には、酸化鉄、又は酸化鉄を
含有する触媒が還元処理を受は還元鉄状態となったもの
が充填されており、石炭ガス3に含まれているアンモニ
アが分解除去される。
The ammonia decomposition reactor 33 is filled with iron oxide or a catalyst containing iron oxide that has been reduced to a reduced iron state, and the ammonia contained in the coal gas 3 is decomposed and removed. Ru.

アンモニア分解反応器33を出るガス4は、硫化水素お
よびアンモニアが除去された浄化石炭ガスである。
The gas 4 exiting the ammonia decomposition reactor 33 is purified coal gas from which hydrogen sulfide and ammonia have been removed.

脱硫反応器31において硫化水素との反応により一部硫
化鉄と化した酸化鉄、又は酸化鉄を含有する触媒は、2
1より抜出されて酸化鉄再生反応器32に送られる。
In the desulfurization reactor 31, iron oxide partially converted to iron sulfide by reaction with hydrogen sulfide, or a catalyst containing iron oxide, is
1 and sent to an iron oxide regeneration reactor 32.

酸化鉄再生反応器32内において、空気あるいは空気と
水蒸気との混合ガス11の供給により、硫化鉄が(2)
、(3)式に従って酸化され、酸化鉄が再生される。
In the iron oxide regeneration reactor 32, iron sulfide is converted into (2) by supplying air or a mixed gas 11 of air and water vapor.
, (3), and iron oxide is regenerated.

再生された触媒は、22より抜出されて脱硫反応器31
にもどされ、硫化水素除去反応に利用される。
The regenerated catalyst is extracted from 22 and sent to the desulfurization reactor 31.
It is returned to its original state and used in the hydrogen sulfide removal reaction.

再生反応器32の出口ガス12は、同伴微細粒子をサイ
クロン43.44により分解したのち、再生ガス13と
なって硫黄分回収工程へ送られる。
The outlet gas 12 of the regeneration reactor 32 decomposes entrained fine particles in the cyclones 43 and 44, and then becomes regeneration gas 13 and is sent to the sulfur recovery step.

ガス12から分離された微細粒子は、24より再生反応
器32にもどされる。
The fine particles separated from the gas 12 are returned to the regeneration reactor 32 via 24.

次に第4図に示す実施例に関し、操作条件と結果の一例
として、第6表に示す組成で800℃の石炭ガス1に対
して適用した場合について示す。
Next, regarding the example shown in FIG. 4, as an example of the operating conditions and results, the case where it was applied to coal gas 1 at 800° C. with the composition shown in Table 6 will be shown.

脱硫反応器31において硫化水素の除去用に用いた酸化
鉄は、アルミナと酸化鉄の混合物を粒状に成形した触媒
である。
The iron oxide used for removing hydrogen sulfide in the desulfurization reactor 31 is a catalyst formed by forming a mixture of alumina and iron oxide into granules.

脱硫反応器31を出た出口ガス3に含まれる硫化水素は
200ppmであった。
Hydrogen sulfide contained in the outlet gas 3 that exited the desulfurization reactor 31 was 200 ppm.

アンモニア分解反応器33には、アルミナと酸化鉄の混
合物を粒状に成形した触媒を充填し、水素ガスを含む還
元ガスにて酸化鉄を還元し還元鉄状態としたものが充填
しである。
The ammonia decomposition reactor 33 is filled with a catalyst made of a granular mixture of alumina and iron oxide, and the iron oxide is reduced to a reduced iron state using a reducing gas containing hydrogen gas.

アンモニア分解反応器33を出た石炭ガス4には、アン
モニアが90ppm、硫化水素が200ppm含まれ、
99%以上のアンモニアが分解されていた。
The coal gas 4 that exited the ammonia decomposition reactor 33 contains 90 ppm of ammonia and 200 ppm of hydrogen sulfide.
More than 99% of ammonia had been decomposed.

酸化鉄再生ガス11は、再生温度が800℃となるよう
に空気と水蒸気の混合比と温度を調整した。
The mixture ratio of air and steam and temperature of the iron oxide regeneration gas 11 were adjusted so that the regeneration temperature was 800°C.

第4図に示した本発明の一実施例によるならば、非常に
簡単なプロセスにより、十分の脱硫と高い分解率でアン
モニアの分解を行うことができ、石炭ガスの精製を高温
度において可能ならしめ、石炭ガスによる発電システム
を実現することができる。
According to an embodiment of the present invention shown in FIG. 4, ammonia can be decomposed with sufficient desulfurization and a high decomposition rate through a very simple process, and coal gas can be purified at high temperatures. This makes it possible to realize a power generation system using coal and gas.

第5図、及び第6図は本発明の他の実施列を示すもので
、第4図に示す実施例と異なるのは、アンモニア分解用
触媒をプロセス内で再生する点である。
FIGS. 5 and 6 show other embodiments of the present invention, which differ from the embodiment shown in FIG. 4 in that the ammonia decomposition catalyst is regenerated within the process.

第5図、及び第6図に示す実施例はアンモニア分解用触
媒に石炭ガス中のタールが付着してアンモニアの分解能
力が劣化する場合、あるいは石炭ガスの温度自体が比較
的低(、残留硫化水素の影響によりアンモニア分解能力
が低下する場合等のように、アンモニア分解用触媒の活
性をプロセス内において再生する必要がある場合に対し
、本発明を適用した場合の実施例を示すフローシートで
、第5図はアンモニア分解反応器と還元鉄再生反応器と
して充填層型反応装置を利用した場合で、第6図は両者
に流動層型反応装置を適用した場合の一例を示すもので
ある。
The embodiments shown in FIGS. 5 and 6 are used when tar in coal gas adheres to the ammonia decomposition catalyst and the ammonia decomposition ability deteriorates, or when the temperature of the coal gas itself is relatively low (residual sulfurization This is a flow sheet showing an example of applying the present invention to a case where the activity of an ammonia decomposition catalyst needs to be regenerated in a process, such as when the ammonia decomposition ability decreases due to the influence of hydrogen. FIG. 5 shows an example in which a packed bed type reactor is used as the ammonia decomposition reactor and the reduced iron regeneration reactor, and FIG. 6 shows an example in which a fluidized bed type reactor is applied to both.

まず第5図に示す実施例について説明する。First, the embodiment shown in FIG. 5 will be described.

ガス化炉で生成した石炭ガス1は、脱硫反応器31に入
り、酸化鉄との反応により硫化水素が硫化鉄となって除
去される。
Coal gas 1 generated in the gasifier enters the desulfurization reactor 31, where it reacts with iron oxide to remove hydrogen sulfide as iron sulfide.

脱硫反応器31の出口ガス2は、同伴固体微粒子がサイ
クロン41.42にて分離されて23を通じて脱硫反応
器31にもどされ、ガス3となって開放状態にある弁5
1を通ってアンモニア分解反応器33に入る。
In the outlet gas 2 of the desulfurization reactor 31, entrained solid particles are separated in cyclones 41 and 42 and returned to the desulfurization reactor 31 through 23, and the gas 3 is turned into a gas 3, which is passed through the valve 5 in the open state.
1 and enters the ammonia decomposition reactor 33.

アンモニア分解反応器33内には、酸化鉄又は酸化鉄を
含有する触媒が還元されて生成する還元鉄状態の触媒が
充填されている。
The ammonia decomposition reactor 33 is filled with a catalyst in a reduced iron state produced by reducing iron oxide or a catalyst containing iron oxide.

アンモニア分解反応器33に入ったアンモニアはこの還
元鉄により分解される。
Ammonia entering the ammonia decomposition reactor 33 is decomposed by this reduced iron.

アンモニア分解反応器33を出た石炭ガスは開放状態に
ある弁53を通って流出し、浄化石炭ガス4となる。
The coal gas leaving the ammonia decomposition reactor 33 flows out through the open valve 53 and becomes purified coal gas 4.

脱硫反応器31において硫化水素との反応により一部硫
化鉄となった酸化鉄触媒は、21により取出されて酸化
鉄再生反応器32に入る。
The iron oxide catalyst, which has partially become iron sulfide through reaction with hydrogen sulfide in the desulfurization reactor 31, is taken out by 21 and enters the iron oxide regeneration reactor 32.

再生反応器32内では、硫化鉄が空気、又は空気と水蒸
気との混合ガスである再生ガス11により酸化され(2
)、(3)の反応式に示す如く酸化鉄が再生される。
In the regeneration reactor 32, iron sulfide is oxidized by the regeneration gas 11, which is air or a mixed gas of air and water vapor (2
), iron oxide is regenerated as shown in the reaction formula (3).

再生された酸化鉄触媒は、22を通じて再生反応器32
より取出され脱硫反応器31に送られて、硫化水素の除
去を行うに使用される。
The regenerated iron oxide catalyst is transferred to the regeneration reactor 32 through 22.
The hydrogen sulfide is taken out and sent to the desulfurization reactor 31, where it is used to remove hydrogen sulfide.

再生反応器32を出る再生ガス12は、サイクロン43
゜44により同伴固体粒子が分離され24を通じて再生
反応器32にもどされ、再生ガス13となって硫黄分回
収工程へ送られる。
Regeneration gas 12 exiting regeneration reactor 32 passes through cyclone 43
The entrained solid particles are separated by 44 and returned to the regeneration reactor 32 through 24, where they become regeneration gas 13 and are sent to the sulfur recovery step.

還元鉄再生反応器34では、タールの付着あるいは硫化
鉄の生成等によりアンモニア分解に対する活性が一部低
下した還元鉄状態の触媒が再生される。
In the reduced iron regeneration reactor 34, a reduced iron catalyst whose activity for ammonia decomposition has been partially reduced due to tar adhesion or production of iron sulfide is regenerated.

再生操作は、まず空気もしくは空気と水蒸気を主体とす
る混合ガスである再生ガス15により、還元鉄状態触媒
には付着したタール、あるいは硫化鉄等を酸化除去し、
同時に還元鉄状態の触媒をも酸化して酸化鉄とし、不純
物、不着物を酸化除去する。
In the regeneration operation, first, tar or iron sulfide adhering to the reduced iron state catalyst is oxidized and removed using regeneration gas 15, which is air or a mixed gas mainly consisting of air and water vapor.
At the same time, the catalyst in the reduced iron state is also oxidized to iron oxide, and impurities and impurities are removed by oxidation.

この時再生反応器を出るガスは、開放の弁59.62を
通り、再生ガス17となり再生カス13に混合される。
At this time, the gas exiting the regeneration reactor passes through open valves 59, 62 and becomes regeneration gas 17, which is mixed with regeneration waste 13.

この時弁55.6H!閉じている。At this time, the valve is 55.6H! Closed.

再生反応器34内の充填物がすべて酸化され、不純物の
酸化除去、酸化鉄の生成が完了した時点で弁56.62
を閉じ、弁55,61を開げて、還元ガス14を弁55
,57を通じて再生反応器34に供給される。
When all the filling in the regeneration reactor 34 has been oxidized, the oxidation removal of impurities and the production of iron oxide have been completed, the valve 56.62
, open the valves 55 and 61, and supply the reducing gas 14 to the valve 55.
, 57 to the regeneration reactor 34.

再生反応器34内では、酸化鉄が還元されて還元鉄の状
態になり、アンモニア分解に対する十分の活性を復活し
、ガスは16となって出る。
In the regeneration reactor 34, the iron oxide is reduced to the reduced iron state, regaining sufficient activity for ammonia decomposition, and the gas exits as 16.

アンモニア分解反応器33にてアンモニアの分解を行い
、再生反応器34内にて還元鉄の再生を行っている間は
、弁51.53,57,59は開放で、弁52,54,
58,60は閉じられている。
While ammonia is decomposed in the ammonia decomposition reactor 33 and reduced iron is regenerated in the regeneration reactor 34, the valves 51, 53, 57, and 59 are open, and the valves 52, 54,
58 and 60 are closed.

再生反応器34での還元鉄再生操作が完了し、アンモニ
ア分解反応器33でのアンモニア分解の活性に低下の傾
向が見られたら、弁51,53゜57.59を閉じ、弁
52,54,58,60を開放することにより、再生反
応器34でアンモニアの分解を行い、アンモニア分解反
応器33にて還元鉄の再生処理を行う操作に切替える。
When the reduced iron regeneration operation in the regeneration reactor 34 is completed and a decreasing trend is observed in the ammonia decomposition activity in the ammonia decomposition reactor 33, the valves 51, 53, 57, 59 are closed, and the valves 52, 54, By opening 58 and 60, the operation is switched to decomposing ammonia in the regeneration reactor 34 and regenerating reduced iron in the ammonia decomposition reactor 33.

この切替の操作は適当な周期で輪番にて行なわれる。This switching operation is performed in rotation at appropriate intervals.

次に本実施例の操作条件とその結果について、一例をも
とに述べる。
Next, the operating conditions and results of this example will be described based on an example.

石炭ガス1は、温度700℃で第7表に示す組成を有す
る。
Coal gas 1 has the composition shown in Table 7 at a temperature of 700°C.

上記石炭ガス中に含まれる硫化水素を、アルミナと酸化
鉄の混合物を粒状に成形した触媒を用いて除去した場合
、脱硫反応器31の出口ガス3に残留する硫化水素は7
5ppmであった。
When the hydrogen sulfide contained in the coal gas is removed using a catalyst made of a mixture of alumina and iron oxide shaped into granules, the amount of hydrogen sulfide remaining in the outlet gas 3 of the desulfurization reactor 31 is 7.
It was 5 ppm.

アンモニア分解反応器33には、アルミナと酸化鉄の混
合物を粒状に成形した触媒を充填し、水素ガスを含む還
元ガスにて酸化鉄を還元し還元鉄状態としたものが充填
しである。
The ammonia decomposition reactor 33 is filled with a catalyst made of a granular mixture of alumina and iron oxide, and the iron oxide is reduced to a reduced iron state using a reducing gas containing hydrogen gas.

アンモニア分解反応器33を出た石炭ガス4にはアンモ
ニアが85ppm硫化水素が75ppm含まれ、99%
以上のアンモニアが分解されていた。
The coal gas 4 that exited the ammonia decomposition reactor 33 contains 85 ppm ammonia and 75 ppm hydrogen sulfide, which accounts for 99%
More ammonia had been decomposed.

酸化鉄再生ガス11は、再生温度が700℃となるよう
に空気と水蒸気の混合比と温度を調整した。
The mixture ratio of air and steam and temperature of the iron oxide regeneration gas 11 were adjusted so that the regeneration temperature was 700°C.

還元鉄再生用ガス15は、再生温度が600℃となるよ
うに温度ならびに空気と水蒸気の混合比を調整した。
The temperature of the reduced iron regeneration gas 15 and the mixing ratio of air and steam were adjusted so that the regeneration temperature was 600°C.

また酸化鉄の還元用ガス14には水素ガス10%を含む
還元性ガスを用いた。
Further, as the iron oxide reducing gas 14, a reducing gas containing 10% hydrogen gas was used.

次に第6図に示す実施例について説明する。Next, the embodiment shown in FIG. 6 will be described.

ガス化炉で生成した石炭ガス1は、脱硫反応器31に入
り、酸化鉄との反応により硫化水素が硫化鉄となって除
去される。
Coal gas 1 generated in the gasifier enters the desulfurization reactor 31, where it reacts with iron oxide to remove hydrogen sulfide as iron sulfide.

脱硫反応器31の出口ガス2は、サイクロン41,42
による同伴固体微粒子の分離、ライン23による返還操
作を経たのち、脱硫石炭ガス3となり、アンモニア分解
反応器33に入る。
The outlet gas 2 of the desulfurization reactor 31 flows through cyclones 41 and 42.
After separation of entrained solid fine particles by , and return operation by line 23 , it becomes desulfurized coal gas 3 and enters ammonia decomposition reactor 33 .

アンモニア分解反応器33内において、還元鉄状触媒が
流動状態にてガスと接触し、ガス中のアンモニアを分解
する。
In the ammonia decomposition reactor 33, the reduced iron-like catalyst contacts the gas in a fluidized state and decomposes the ammonia in the gas.

アンモニア分解反応器33を出たガスは、サイクロン4
5.46にて同伴固体微粒子が分離され、浄化石炭ガス
4になる。
The gas exiting the ammonia decomposition reactor 33 is transferred to the cyclone 4
At step 5.46, the entrained solid particles are separated and become purified coal gas 4.

サイクロン45,46にて分離された固体微粒子は、ラ
イン27から抜出されるアンモニア分解反応器33内の
還元鉄触媒の一部とともにライン28を通りライン21
から酸化鉄再生反応器32へ送られる。
The solid particles separated in the cyclones 45 and 46 pass through the line 28 and into the line 21 along with a part of the reduced iron catalyst in the ammonia decomposition reactor 33 which is extracted from the line 27.
from there to the iron oxide regeneration reactor 32.

脱硫反応器31内において硫化水素との反応により一部
硫化鉄となった酸化鉄触媒はライン21を通じて一部徐
々に抜出され、酸化鉄再生反応器32に送られる。
The iron oxide catalyst, which has partially become iron sulfide through reaction with hydrogen sulfide in the desulfurization reactor 31 , is gradually extracted through the line 21 and sent to the iron oxide regeneration reactor 32 .

酸化鉄再生反応器32内においては、脱硫反応器31お
よびアンモニア分解反応器33から来る粒子が酸化され
、(2)、(3)式および次式に従って酸化鉄が再生お
よび生成される。
In the iron oxide regeneration reactor 32, particles coming from the desulfurization reactor 31 and the ammonia decomposition reactor 33 are oxidized, and iron oxide is regenerated and produced according to equations (2), (3) and the following equation.

4’Fe+30 −+ 2Fe203 (8)
酸化鉄再生反応器32で再生された酸化鉄触媒の一部は
ライン22より抜出されて脱硫反応器31に送られ、硫
化水素除去用に用いられる。
4'Fe+30 −+ 2Fe203 (8)
A part of the iron oxide catalyst regenerated in the iron oxide regeneration reactor 32 is extracted from the line 22, sent to the desulfurization reactor 31, and used for removing hydrogen sulfide.

また一部はライン25より抜出され、還元鉄再生反応器
34に送られる。
A portion is also extracted from the line 25 and sent to the reduced iron regeneration reactor 34.

還元鉄再生反応器34内では還元ガス14と酸化鉄触媒
とが流動接触し、還元ガス14に含まれている水素によ
り酸化鉄が還元されて還元鉄状態に転化される。
In the reduced iron regeneration reactor 34, the reducing gas 14 and the iron oxide catalyst come into fluid contact, and the hydrogen contained in the reducing gas 14 reduces the iron oxide and converts it into a reduced iron state.

還元鉄状態に転化再生された触媒は、ライン26により
再生反応器34から一部抜出され、アンモニア分解反応
器33に送られて、アンモニア分解用触媒として使用さ
れる。
A portion of the regenerated catalyst converted into a reduced iron state is extracted from the regeneration reactor 34 through the line 26, sent to the ammonia decomposition reactor 33, and used as an ammonia decomposition catalyst.

酸化鉄再生反応器32および還元鉄再生反応器34から
の出口ガス12.15は、それぞれサイクロン43.4
4および47.48により固体粒子の分離返還処理を受
け、再生ガス13,16となりそれぞれの処理工程へ送
られる。
The outlet gases 12.15 from the iron oxide regeneration reactor 32 and the reduced iron regeneration reactor 34 are fed into cyclones 43.4, respectively.
4 and 47 and 48, the solid particles are separated and returned to form regeneration gases 13 and 16, which are sent to the respective processing steps.

次に第6図に示した実施例の運転条件と結果について一
例を用いて説明する。
Next, the operating conditions and results of the example shown in FIG. 6 will be explained using an example.

石炭ガス1は温度800℃で第8表に示す組成を有す。Coal gas 1 has the composition shown in Table 8 at a temperature of 800°C.

系全体を通じて用いた触媒は、アルミナと酸化鉄との混
合物を粒状に成形した触媒である。
The catalyst used throughout the system was a granular mixture of alumina and iron oxide.

脱硫反応器31を出たガス3に残留している硫化水素は
180ppmであった。
Hydrogen sulfide remaining in the gas 3 exiting the desulfurization reactor 31 was 180 ppm.

アンモニアは石炭ガス1中の濃度とほとんど同じであっ
た。
The concentration of ammonia was almost the same as that in Coal Gas 1.

アンモニアはアンモニア分解反応器33内において、還
元鉄状の触媒との接触により分解され、出口ガス4に残
るアンモニアは、45ppmで、99.5%以上が分解
されていた。
Ammonia was decomposed by contact with a reduced iron catalyst in the ammonia decomposition reactor 33, and the ammonia remaining in the outlet gas 4 was 45 ppm, meaning that 99.5% or more had been decomposed.

硫化水素はほぼそのまま18 Qppmが残っていた。Hydrogen sulfide remained almost unchanged at 18 Qppm.

酸化鉄再生ガス11および還元ガス14は第5図に示し
た実施例の場合と同一方法で調整した。
The iron oxide regeneration gas 11 and the reducing gas 14 were prepared in the same manner as in the example shown in FIG.

第5図に示した本発明の一実施例によるならば充填層型
反応器であるアンモニア分解反応器33に充填する触媒
量の調整により、比較的容易に高いアンモニア分解率を
達成できる効果がある。
According to the embodiment of the present invention shown in FIG. 5, a high ammonia decomposition rate can be achieved relatively easily by adjusting the amount of catalyst packed in the ammonia decomposition reactor 33, which is a packed bed reactor. .

第6図に示した本発明の一実施例によるならば、脱硫お
よびアンモニア分解を通じてシステム全体に同一触媒を
利用することにより、効果的かつ経済的に再生プロセス
と組合すことができる効果がある。
One embodiment of the present invention, shown in FIG. 6, has the advantage of utilizing the same catalyst throughout the system throughout desulfurization and ammonia decomposition, which can be effectively and economically combined with regeneration processes.

第4図、第5図及び第6図に示した本発明の実施例にお
いて、脱硫部門とアンモニア分解部門とに同一方法にて
製造した触媒を利用することもでき、システム全体を経
済的に運転することができる効果がある。
In the embodiments of the present invention shown in FIGS. 4, 5, and 6, catalysts manufactured by the same method can be used in the desulfurization section and the ammonia decomposition section, making the entire system economical. There is an effect that can be done.

尚、本発明は第4図、第5図及び第6図に具体的に示し
たフローシートに限定されるものではない。
Note that the present invention is not limited to the flow sheets specifically shown in FIGS. 4, 5, and 6.

以上説明した本発明の石炭ガスの精製方法によれば、少
くとも還元鉄の状態にある触媒によりアンモニアを分解
したものであり高温度の石炭ガス中のアンモニアを高分
解率で分解することができ、また酸化鉄による硫化水素
除去操作と組合せることにより、アンモニアの分解率を
高いものとすることができることは勿論、硫化水素除去
と共に効果的な此種ガス精製を行うことができる。
According to the method for refining coal gas of the present invention as described above, ammonia is decomposed by a catalyst that is at least in the state of reduced iron, and ammonia in high-temperature coal gas can be decomposed at a high decomposition rate. By combining this method with the hydrogen sulfide removal operation using iron oxide, not only can the decomposition rate of ammonia be increased, but also effective purification of this type of gas can be performed in addition to hydrogen sulfide removal.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明者の実験結果に伴う酸化鉄による理想ガ
ス中のアンモニア分解率と経時変化の関係を示す特性図
、第2図はその酸化鉄による石炭ガス中のアンモニア分
解率と経時変化の関係を示す特性図、第3図はその還元
鉄による石炭ガス中のアンモニア分解率と経時変化を示
す特性図、第4図は本発明を採用した場合の一実施例を
示すプロセスのフローシート、第5図及び第6図は本発
明を採用した場合の他の一実施例を示すプロセスのフロ
ーシート図である。 1・・・・・・石炭ガス、11,15・・−・・・再生
ガス、14・・・・・・還元ガス、31・・・・・・脱
硫反応器、32・・・・・・酸化鉄再生反応器、33・
・・・・・アンモニア分解反応器、34・・・・・・還
元鉄再生反応器。
[Brief explanation of the drawings] Figure 1 is a characteristic diagram showing the relationship between the ammonia decomposition rate in ideal gas by iron oxide and changes over time based on the experimental results of the present inventor, and Figure 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the rate of decomposition of ammonia in ideal gas by iron oxide and changes over time. Figure 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the ammonia decomposition rate in coal gas and changes over time, and Figure 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the ammonia decomposition rate in coal gas and changes over time. FIG. 5 and FIG. 6 are process flow sheets showing another embodiment of the present invention. 1... Coal gas, 11, 15... Regeneration gas, 14... Reducing gas, 31... Desulfurization reactor, 32... Iron oxide regeneration reactor, 33.
...Ammonia decomposition reactor, 34...Reduced iron regeneration reactor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 アンモニアを含む石炭ガスと、少くとも還元鉄の状
態にある鉄分を含む触媒とを接触させ、前記アンモニア
を分解除去するようにしたことを特徴とする石炭ガスの
精製方法。 2 前記アンモニア分解に対する活性が低下した前記触
媒を、少くとも空気を主体とする混合ガスを用いて酸化
し、次いで水素ガスを含む還元ガスを用いて還元するこ
とにより再生することを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の石炭ガス精製方法。 3 アンモニアと硫化水素を含む石炭ガスと、少くとも
酸化鉄を含有する触媒とを接触させて前記硫化水素を除
去し、次いで残りの石炭ガスと少くとも還元鉄の状態に
ある鉄分を含む触媒とを接触させ、前記アンモニアを分
解除去するようにしたことを特徴とする石炭ガスの精製
方法。 4 前記硫化水素除去に対する活性が低下した触媒を、
少くとも空気を主体とする混合ガスを用いて酸化するこ
とにより再生すると共に、前記アンモニア分解に対する
活性が低下した触媒を少くとも空気を主体とする混合ガ
スを用いて酸化し、次いで水素ガスを含む還元ガスを用
いて還元することにより再生することを特徴とする特許
請求の範囲第3項記載の石炭ガスの精製方法。
[Claims] 1. A method for refining coal gas, which comprises bringing coal gas containing ammonia into contact with a catalyst containing at least iron in the state of reduced iron to decompose and remove the ammonia. . 2. A patent characterized in that the catalyst, whose activity for ammonia decomposition has decreased, is regenerated by oxidizing it using at least a mixed gas mainly composed of air, and then reducing it using a reducing gas containing hydrogen gas. Claim 1
Coal gas purification method described in section. 3. Bringing coal gas containing ammonia and hydrogen sulfide into contact with a catalyst containing at least iron oxide to remove the hydrogen sulfide, and then contacting the remaining coal gas with a catalyst containing at least iron in the state of reduced iron. A method for purifying coal gas, characterized in that the ammonia is decomposed and removed by contacting with the ammonia. 4 The catalyst with reduced activity for removing hydrogen sulfide,
Regeneration by oxidation using a mixed gas mainly consisting of at least air, and oxidizing the catalyst whose activity for ammonia decomposition has decreased using a mixed gas mainly consisting of at least air, and then containing hydrogen gas. 4. The method for refining coal gas according to claim 3, wherein the coal gas is regenerated by reduction using a reducing gas.
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