JPS61221292A - 低硫黄含有石炭ガス化ガスの製造方法 - Google Patents

低硫黄含有石炭ガス化ガスの製造方法

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JPS61221292A
JPS61221292A JP6302785A JP6302785A JPS61221292A JP S61221292 A JPS61221292 A JP S61221292A JP 6302785 A JP6302785 A JP 6302785A JP 6302785 A JP6302785 A JP 6302785A JP S61221292 A JPS61221292 A JP S61221292A
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gas
dust
coal
sulfur
ferromanganese
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JP6302785A
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Makoto Fukagawa
深川 信
Teruhisa Shimoda
下田 輝久
Hideyuki Yamaoka
山岡 秀行
Yasuo Kamei
亀井 康夫
Masahisa Tachibana
立花 雅久
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、石炭のガス化に当って、低硫黄含有ガスを得
る方法に関する。
[従来の技術] 石油代替エネルギーの有効利用の観点等から石炭のガス
化が強力に推進されている。この場合、通常ルルギ法や
ゲインクラ−法等の石炭ガス化プロセスが用いられてい
る。
しかし、この種のプロセスでは、石炭中の硫黄分の多く
が生成ガス中に移行する(主成分H2S)ため、生成ガ
スを製品として販売するためには、生成ガスを除塵後、
脱硫塔に通す必要がある。
一般によく用いられる脱硫法は、バキュームカーボネイ
ト法やサイロックス法等の湿式法である。湿式法の原理
は、いずれも吸収液中に生成ガスを通し、ガス中の硫黄
分(主にH2S)を除去するものである。
[発明が解決しようとする問題点] Lかしながら、上記のような脱硫法によれば、特別に脱
硫塔を設置する必要があるほか、生成ガスを200℃以
下に冷却する必要があり、設備費および運転費が嵩む、
また、ヴイベルグ直接還元プロセスに見られるような、
石灰石またはドロマイトを充填した脱硫塔にて脱硫する
方法もあるが、塊状の石灰石またはドロマイトを使用す
る必要があり、コスト高となることを免れ得ない。
そこで、鉄またはその酸化物を主成分とし、粒径10B
m以下の微粉から成る転炉ダストおよび電気炉ダストを
5石炭ガス化炉内においてガスと接触させることにより
、ガス中の硫黄分とダスト中の鉄分とを反応せしめて硫
化鉄となし、効果的に硫黄分を除去する方法が本願出願
人による先願、特願昭58−178789号に開示され
ている。この方法によれば、特別の脱硫工程が不要とな
り、コストダウンが達成できるとともに、従来高炉用ダ
ストペレット等の原料としてしか利用されていなかった
転炉ダウトや電気炉ダストの有効利用を図ることができ
るようになった。
しかしながら、上記先願に係る方法において原理として
いる鉄とHz S等の含硫黄ガスとの反応では、ガス中
H2S濃度の低域には限界があり、実施例に示されてい
るように、生成ガス中のH2S濃度低減は60pp■程
度が限度である。
そこで1本発明の目的は、コスト高を招くことなく、さ
らに石炭ガス化ガスの硫黄含有量を低減することができ
る低硫黄含有石炭ガス化ガスの製造方法を提供すること
にある。
[問題点を解決するための手段] 上記問題点を解決しかつ上記目的を達成するために、鉄
より脱硫能力の優れた元素を熱力学的に検討したところ
、マンガンが脱硫能力において特に優れていることが明
らかとなった。一方、フェロマンガン製造時に発生する
Mn鉱石粉(篩下)やダストは、回収後、フェロマンガ
ン製造用焼結鉱等の原料として利用されているとは言い
難い現状である。しかるに、このMn鉱石粉およびフェ
ロマンガンダストは第1表に示すようにMn酸化物を主
成分としており、HzS等の含硫黄ガスと反応して硫化
マンガン(MnS)を生成し、これによって石炭ガス化
ガスを脱硫する能力は上記したように鉄酸化物を主成分
とする転炉ダスト等より格段に優れているものである。
そこで、本発明によれば、石炭ガス化炉内および/また
はその生成ガス導管内に微粉状Mn含有物を吹込み、特
に400〜1000℃の温度帯域でガスと微粉状Mn含
有物とを接触させることが提案される。
つぎに、本発明を図面を参照しながら、さらに詳細に説
明する。
第1図および第2図に本発明の具体例を示す。
第1図は石炭ガス化炉lに微粉状Mn含有物2を吹込む
場合、第2図は石炭ガス化炉lから除塵機3への生成ガ
ス導管4中に微粉状Mn含有物2を吹込む場合で、いず
れの場合も、生成ガスが除塵機3へ至るまでの400〜
1000℃の温度帯域においてガスと微粉状Mn含有物
2とを接触させる。最終的に得られる低硫黄含有石炭ガ
ス化ガスはガスホルダー5に貯留され、使用先に向けら
れる。
微粉状Mn含有物2の吹込みに際しては、第1図の場合
、石炭ガス化炉lの適当な個所に単数または複数の羽口
またはノズルを設置するか、あるいは既設の酸素、空気
もしくは水蒸気の吹込み羽目またはノズルを利用して、
これを介して吹込む、また、石炭ガス化炉が流動層や噴
流層方式のように微粉炭を原料とする場合には、あらか
じめ微粉状Mn含有物を微粉炭に混合して吹込む、第2
図の場合、生成ガス導管4の適切な個所に単数または複
数の吹込み用ノズルを設け、このノズルを介して吹込む
、また、吹込み個所は、石炭ガス化炉l内と生成ガス導
管4との前位置であってもよい。
かくして、吹込まれた微粉状Mn含有物は、石炭ガス化
炉内や生成ガス導管内に蓄積することなく、生成ガスに
よって運ばれ除塵機3にて除去される。すなわち、生成
ガスが石炭ガス化炉内および生成ガス導管を通過し除塵
機に至るまでの間に生成ガス中の硫黄分(主にH,S)
が微粉状Mn含有物中のマンガン分と反応し硫化マンガ
ンを生成する。この反応は、吹込み粒子が微粉であるの
で反応速度が十分速いため、速やかに進行し、その結果
低硫黄含有石炭ガスを得ることができる。
つぎに、生成ガス中の硫黄分として硫化水素の場合の反
応を示す。
MnO□(s) +CO(g) +Mn0(s) +C
O2(g)MnO(s) +Hz S(g) →Mn5
(s) +Hz Q(g)M n (s) + Hz 
S (g) −+Mn5Cs) + Hz (g)本発
明において使用される微粉状Mn含有物としては、Mn
鉱石粉、フェロマンガンダストのほか、MnまたはMn
酸化物を主として含むものであればいかなるものでもよ
く、たとえばシリコマノガンダスト、フェロマンガンス
ラグ等を挙げることができる。
この微粉状Mn含有物の粒径は、石炭ガス化炉内および
生成ガス導管内に蓄積することなく生成ガスによって運
ばれ得るように、微小なものでなければならない。
したがって、粒径は通常1100IL以下が適当であり
、粒径の大きいものは粉砕して上記粒径となるよう微粉
化される。
生成ガスと微粉状Mn含有物との接触温度帯域は400
〜i ooo℃とするのが好ましく、後述の実施例で示
すように、400℃未満であると、または1000℃を
超えると、H2S濃度の低下が十分でない、さらに微粉
状Mn含有物吹込み量は、次式で与えられる値にするの
が望ましい。
Y=fXY。
32.06 CMn           Cs 54.94      32.0に こで、 X:微粉状Mn含有物を吹き込まなかった場合の生成ガ
ス中S濃度(g/Nゴ) CMn :微粉状Mn含有物中のMn含有量(wt%) C3:微粉状Mn含有物中のS含有量 (wt%) YO:理論必要吹込み量(g/NrrI′−生成ガス f:係数(f=1.2〜3.5) Y:適正吹込み量(g/Nm″−生成ガス)上記で与え
らえる適正吹込み量未満では、生成ガス中の硫黄分は十
分に除去されない、また、適正量以上に吹き込んでも、
生成ガス中S濃度低下へめ効果はなく、吹込装置や除塵
機の負荷を増すだけである。
[作用] 上記したように、Mn鉱石粉やフェロマンガンダスト等
の微粉状Mn含有物が石炭ガス化炉内および/またはそ
の生成ガス導管内に吹き込まれると、HzS等の含硫黄
ガス中の硫黄分が微粉粒子中のマンガン酸化物と反応し
て硫化マンガンとなり、効果的に硫黄分が除去される。
また、吹込みMn含有物が微粉であるため、反応速度が
はやく、しかも石炭ガス化炉内および/またはその生成
ガス導管内に蓄積されることなく、生成ガスとともに運
搬され除塵機で除去され得る。
[実施例] 本発明の効果を確認するため、第3図に示す装置を用い
て実験を行なった0石炭ガス化炉で生成されるガスとほ
ぼ同組成の標準ガス(63%CO235%H2,2%C
O2,3000ppm H2S)をあらかじめ用意し、
実験に用いた。ガスボンベ8よりの標準ガスと粒体供給
装置9より所定量切出したMn鉱石粉(粒度200 m
esh以下)またはフェロマンガンダストを混合した。
使用したMn鉱石粉およびフェロマンガンダストの組成
は第1表に示す通りのものであった。粉体を含むガスは
、内径50■層、外径60箇層、長さ8001■のアル
ミナ管7を通り、加熱炉6により所定温度(300〜1
200℃)に加熱された。アルミナ管7を出たガスは冷
却機lOによりほぼ室温まで冷却された後、ダストフィ
ルタボックスll内に設定したガラス繊維製のダストフ
ィルタにより除塵された。除塵されたガスの一部をH2
S分析計12に送り、ガス中H2S濃度を連続的に計測
した。
ガス流量は12N見/■in、粉体供給速度は、Mn鉱
石粉およびフェロマンガンダストのいずれの場合につい
ても0.5 g/sinとした。実験時間は20分とし
た。
また、比較のため、Mn鉱石粉またはフェロマンガンダ
ストのかわりに転炉ダストを使用して同様の実験を行な
った。使用した転炉ダストの組成は、60.3%T、F
e、6.9%CaO,3゜1%Mg0.2.2%Sであ
り、供給速度は0.5g/■inと同一条件であった。
実験結果を第4図に示す0図中、HzS濃度は実験時間
20分間の平均値である。実験中、測定H2S濃度の変
動は±lθ%以下であった。
第4図から明らかなように、マンガン鉱石粉およびフェ
ロマンガンダストを吹き込んだ場合は。
転炉ダストを吹き込んだ場合に比べ、実験温度全域にわ
たりHas濃度が格段に低下することが判明した。実験
後、ダストフィルタに付着した微粉(ダスト)をX線回
析分析したところ、マンガン鉱石粉およびフェロマンガ
ンダストを吹き込んだ実験での採取ダスト中の硫黄化合
物の多くはMnSとして存在しており、転炉ダストを吹
き込んだ実験での採取ダスト中の硫黄化合物の多くはF
eSとして存在していることが判明した0本実験により
、マンガン鉱石粉およびフェロマンガンダスト等微粉状
マンガン含有物を吹き込んだ場合の方が、転炉ダストお
よび電気炉ダスト等鉄を主成分とする微粉を吹き込んだ
場合よりも生成ガス中の硫黄含有量が低下すること、お
よび、それはMnの方がガスの脱硫能力において優れて
いることに起因していることが確認された。
また、第4図に示されているように、400℃未満また
は1000℃を超える温度帯域ではH2S濃度の低下は
十分でなく、400〜1000℃の温度帯域において生
成ガスと微粉状Mn含有物を接触させることが重要であ
る。
以上の実験結果をもとにして、さらに、実際の石炭ガス
化炉での本発明の効果を確認するため、第5図に示す石
炭処理量約6トン7日規模の石炭ガス化装置で実験を行
った。ベル14を介してコークス15を炉内に装入、充
填し、その内部に微粉炭、酸素および水蒸気と共に、M
n鉱石粉(粒度200■esh以下)またはフェロマン
ガンダストを吹込んだ(吹込材を2°として示す)。
吹込んだMn鉱石粉およびフェロマンガンダストの組成
は第1表に示すものであり、使用した微粉炭およびコー
クスの組成は第2表に示すとおりである。吹込み量は、
Mn鉱石粉の場合およびフェロマンガンダストの場合の
いずれも、生成ガスlNm″あたり約40gとした。な
お、第5図中符号16は排滓孔である。
かくしてガス化に伴う生成ガスは約1200℃のものが
得られた。また、約全長20mの生成ガス導管4の途中
の8個所の点(■〜■)に、温度計を設置するとともに
、ガスサンプリングを行った。サンプリングには、先端
にダストフィルタを設けたステンレス製水冷サンプリン
グプローブを用い、サンプリングしたガスは連続的にC
01H2、CO□、およびH2Sの各成分の分析を行っ
た。
実験結果を第3表に示す。
上記表中の温度は、各サンプリング点でのガラスの平均
温度、H2S濃度は各サンプリング点でのガス中のH2
Sの平均濃度を示す。
また、いずれの場合も、生成ガスの平均組成は63 %
CO、35%Hz テアリ、COzは3%以下であった
第3表の結果から判るように、ダストを吹込まない場合
のHzS濃度は平均2800 ppmであり、各サンプ
リング点での変化はなかったが、Mn鉱石粉およびフェ
ロマンガンダストを吹き込むと、H2S濃度低下に大き
な効果があり、最終的には5 ppm程度まで低下する
ことが判明した0本実験によっても、微粉状Mn含有物
が脱硫能力に優れていることが確認された。
また、1000℃を超えた温度帯域ではH2S濃度の低
下は十分でなく、400℃未満では反応が十分に進行し
ていないことが判明した。第4図の実験結果とあわせて
、400〜1000℃の温度帯域で生成ガスと微粉状M
n含有物を接触させることが低硫黄含有石炭ガス化ガス
の製造において有効であることが確認された。
第  1  表 第  2  表 第  3  表 [発明の効果] 以上の通り、本発明によれば、生成ガス中の硫黄分を微
粉状Mn含有物中のマンガン分と反応させて硫化マンガ
ンとして除去でき、かつその除去効率も高いものである
から、脱硫塔の設置が不要となり、設備費および運転費
を低減できるとともに、Mn鉱石粉、フェロマンガンダ
スト等の有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明法の概念図、第3図1±本
発明の効果を確認するための実験に使用された装置、第
4図は実験の結果を示す図、第5図は実験の対象となっ
たガス化設備の概略図である。 1 、、、、石炭ガス化炉  2 、、、、微粉状Mn
含有物2 ” +++。吹込み材   3 、、、、除
塵機4 、、、、生成ガス導管  5 、、、、ガスホ
ルダー6゜。6.加熱炉     7 、、、、アルミ
ナ管8、。0.ガスボンベ   9 、、、、粒体供給
装置10 、、、、冷却器 11 、、、ダストフィルターボックス12 、、、、
Hz S分析計 13・・・・排ガ814、、、、ベル
     150.。、コークス16゜10.出滓孔 第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)石炭ガス化炉内および/またはその生成ガス導管
    内に、微粉状Mn含有物を吹込み、400〜1000℃
    の温度帯域でガスと微粉状Mn含有物とを接触させるこ
    とを特徴とする低硫黄含有石炭ガス化ガスの製造方法。
JP6302785A 1985-03-27 1985-03-27 低硫黄含有石炭ガス化ガスの製造方法 Granted JPS61221292A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4180549A (en) * 1976-08-27 1979-12-25 United States Steel Corporation Desulfurization of hot reducing gas
US4504282A (en) * 1981-05-20 1985-03-12 Memphis State University Production of hydrocarbons
JPS617390A (ja) * 1984-02-23 1986-01-14 ユニオン・シデリユルジク・デユ・ノ−ル・エ・ド・レス・ド・ラ・フランス・パル・アブルビエ−シヨン・“ユジノル” イオウを含有する燃料ガスの脱硫法

Patent Citations (3)

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