JPS63297496A - 高温脱硫プロセスのイオウ回収法 - Google Patents

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１石炭をガス化して脱硫するプロセスに係り、
特に、生成したガス中のイオウ化合物を効率良く回収す
る高温脱硫プロセスのイオウ回収法に関する。

〔従来の技術〕

近年エネルギ源としての石炭利用が急速に進んでおり、
石炭をそのまま燃料として燃焼させる方法、あるいは石
炭をガス化又は液化して無公害な流体燃料として利用す
る技術も拡大しつつある。

石炭をガス化する技術開発としては、原料ガスあるいは
燃焼ガスを得る高カロリガス化プロセス及び発電用を目
的とした低カロリガス化プロセスの開発が進められてい
る。発電用を目的とした場合、ガス化効率を向上するた
めには１石炭を酸素あるいは空気とスチームを用いて噴
流層でガス化して灰をスラグとして排出するプロセスが
非常に有効である。

この噴流層ガス化プロセスでは、ガス化炉内の温度が１
，５００℃以上になるため、石炭中のカーボンのガス化
反応速度が非常に速くカーボンの利用率は非常に高いと
言われている。噴流層ガス化の場合、石炭中の灰をスラ
グとして排出するためガス化炉の温度を高温にする必要
がありガス化発電との組合せにおいて、この生成粗ガス
を高温の状態のままで精製処理してガスタービンに導入
することが、発電効率を向上する上でのポイントになる
０石炭をガス化した場合、石炭中のイオウは主にＨ，Ｓ
となりそのままガスタービンに入れるとタービンブレー
ドの腐食の原因になるため、高温の状態で脱硫する必要
がある。そして、ここで生成した廃脱硫剤をいかに効率
良く処理するかが、この高温脱硫プロセスの大きな課題
である。

従来のガス化発電プロセスを第５図を参照しながら説明
する。噴流層のガス化炉１では、生成ガス６の温度が１
，５００℃以上になるため、ガス化炉１を出た高温の生
成ガス６は熱交換器１１に入って熱回収され、サイクロ
ン７で飛散粒子が除去される。ダストを除去された生成
ガスは脱硫塔２４に入りＨ２Ｓ等のイオウ化合物を除去
し、精製ガス２０をコンパスタ１４に送り、ガスタービ
ン１５を駆動して発電する。一方、脱硫塔２４で反応し
た脱硫剤は酸化剤により再生し、生成したガス２３はイ
オウ回収塔１２に送られイオウ１３として回収される１
通常脱硫剤としては石灰石。

ドロマイト、酸化鉄、亜鉛、コバルト等が用いられてい
るが、イオウ回収のプロセスが複雑になるためできるだ
け簡単な方法でイオウを回収することが不可欠である。

すなわち、脱硫反応、反応脱硫剤の酸化反応及びイオウ
回収反応を実施してイオウ回収するため、機器も多く必
要で、操作も複雑である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

生成ガス中のイオウ化合物を除去した後の脱硫剤は還元
雰囲気においては、いずれも硫化物となり、石灰石を用
いた場合の脱硫、酸化及び再生反応は以下のようになる
。

、ＣａＣ０，＋Ｈ，Ｓ　　−＋　　ＣａＳ＋ＧＯ，＋Ｈ
，Ｏ・・・・−（１）ＣａＳ＋３／２０．　　→　Ｃａ
Ｏ＋ＳＯｚ　　　　　”・・・・（２）Ｓｏ、＋Ｃ−＋
　　ＣＯ，＋Ｓ　（固体）°°曲（３）このように固定
層式脱硫塔により脱硫反応を実施すると、イオウ回収プ
ロセスが複雑になるため、コストが高くなる可能性があ
る。

本発明の目的は、脱硫プロセスを簡略化した高温脱硫プ
ロセスでイオウが回収できるイオウ回収法を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記の目的を達成するため１本発明はガス化炉で石炭を
酸素によりガス化し、その生成ガスを脱硫する高温脱硫
プロセスのイオウ回収法において、ガス化炉の空塔部に
脱硫剤を供給して脱硫した生成ガスを排出し、その生成
ガスをサイクロンで分離して反応脱硫剤を捕集し、その
反応脱硫剤を酸化塔に導入して酸素により再生脱硫剤と
再生イオウ含有ガスとに分離し、再生脱硫剤は前記ガス
化炉にリサイクルするとともに再生イオウ含有ガスは生
成ガスに合流してサイクロンを経由しがっ熱交換器で冷
却してイオウ回収塔に導入するようにして構成されてい
る。

〔作用〕

本発明によれば、高温脱硫プロセスにおいで、石炭が酸
素によりガス化されるガス化炉の空塔部に脱硫剤を供給
することによってその生成ガスが脱硫される。一方、生
成ガスから反応脱硫剤をサイクロンで分離捕集して酸化
剤により再生脱硫剤と再生イオウ含有ガスとに再生し、
再生脱硫剤はガス化炉にリサイクルするとともに再生イ
オウ含有ガスは前記生成ガスと合流してサイクロンを経
由した後、熱交換器で冷却してイオウ回収塔に導入する
。

〔実施例〕

本発明の第１実施例を第１図を参照しながら説明する。

第１図に示されるように、高温脱硫プロセスは石炭を噴
流層でガス化するガス化炉１及びそれに付属する脱硫装
置からなっている。ガス化すべき石炭粒子を有する微粉
石炭を石炭供給管４よりガス他炉１下部のスラグガス化
部Ｂに供給し、同時にガス化剤である理論燃焼酸素量よ
り少ない酸素、含酸素ガスあるいは空気を酸素供給管３
から供給する。そこで石炭はガス化されてＨ２及びｃｏ
を主成分とした生成ガスと有害成分であるＨ、Ｓを発生
する。また石炭中の灰は溶融されスラグとしてスラグ排
出管５から系外に排出する。

一方ガス化炉１の空塔部Ａには、イオウ化合物であるＨ
、Ｓを除去するための脱硫剤供給管２を設けてあり、微
粉の脱硫剤、例えば石灰石。

ＺｎＯ，ドロマイト、酸化鉄等を供給する。ガス化炉１
で脱硫された生成ガスは、生成ガス排出管６を通って排
出し第１サイクロン７に入り主に未反応チャーが分離さ
れる。未反応チャーはチャー供給管９よりガス化炉１ヘ
リサイクルされる。第１サイクロン７を出た生成ガスは
さらに第２サイクロン８に入り、主に反応した微粉脱硫
剤が分離゛捕集される。第２サイクロン８を出た生成ガ
スは熱交換器１１に入り冷却されかつ熱回収された後、
イオウ回収塔１２でイオウ排出管１３から系外に排出す
る。イオウを除去されたクリーンなガスは精製ガスライ
ン２０からコンパスタ１４に送られてガスタービン１５
に入り１発電を行なうと同時に空気供給管１７から供給
された空気を圧縮する。

燃焼したガスは排ガス抜出管１６から廃熱回収ボイラに
送られる。

一方第２サイクロン８で捕集した反応脱硫剤（廃脱硫剤
）は、反応脱硫剤供給管１０から酸化塔２１に導入する
。酸化塔２１の酸化剤は１例えば、ガスタービン１５で
圧縮した空気を空気管１８から供給し、再生脱硫剤供給
管１９から再生した脱硫剤を脱硫剤供給管２に接続して
ガス化炉１へ導入する。一方酸化塔２１で生成した二酸
化イオウ含有ガスを再生イオウ含有ガス供給管２５を経
由して生成ガス抜出管に導入すると、ガス化炉１で生成
したＨ、Ｓと反応してイオウに固定化され、このイオウ
蒸気は後続の熱交換器１１で冷却されて、イオウ回収塔
１２からイオウとしてイオウ排出管１３から系外に排出
される。

これらの反応は、脱硫剤に石灰石を用いた場合を例にす
ると下式で表わされる。

ＣＢＳ＋３／２０．−＋　ＣａＯ＋ＳＯ，・＝−・・・
・−（２）２　Ｈ，Ｓ　＋　Ｓ　Ｏ，→　３Ｓ＋２Ｈ，
Ｏ・・・・・・・・・（４）（２）式より硫化物は酸化
されてＳＯ□ガスとＣａ　Ｏを生成する。ＳＯ□ガスは
ガス化炉で生成したＨ、Ｓガスと（４）式の反応により
イオウに固定される。

この反応は１０００℃以上では９５％以上反応が進み、
ここで生成したイオウは高温で蒸気状態にあるため、生
成ガスは熱交換器で冷却しイオウは固体として回収する
。一方、ここで生成したＣａＯあるいはＣａ　Ｃ０３は
ガス化炉にリサイクルして再利用する。

本発明の特長は従来法のように、特別な脱硫塔が無くて
も生成ガス中の硫黄化合物をイオウとして回収できる点
である。またプロセスも簡単なため低コストでイオウが
回収できる特長を有している。

本発明の第２実施例を第２図を参照しながら説明する。

第２図に示されるように、イオウ回収塔１２の後続に脱
硫塔２４を設置した実施例であって、脱硫塔２４で脱硫
剤を再生するには、酸化剤供給管２２から導入された酸
素含有ガスにより９通常４００”Ｃから６００℃の条件
で酸化してＳＯ，ガスを発生する。このＳ０２ガスを含
む再生ガスは脱硫塔出口管２３を通ってガス化炉１の生
成ガス排出管６に吹込まれると、ただちに前記（４）式
で示す反応によりイオウに固定化される０本実施例は特
に生成ガス中のＨ，Ｓ濃度が高い場合に有効である。ま
た、酸化塔で再生された脱硫剤であるＣａＯは、非常に
活性が高くカーボンのガス化時。

触媒作用があるためカーボンのガス化反応速度が向上し
、ガス化炉でもガス化効率を向上することが同時に可能
となる。

第３図には、第１実施例第１図に示される内径２００φ
のガス化炉に付設した酸化塔に脱硫剤であるＣａＳと０
２（空気）を吹込んだ場合のＳ（イオウ）除去率が示さ
れる。この結果よりＳ除去率はＣａ　Ｓ　／　Ｏ□比（
モル比）を１．２以上に取ればＳ除去率は９３％と非常
に高くなることが分かる。

第４図にはガス化炉の空塔部へ供給する再生脱硫剤／石
炭比（重量比）とガス化効率（供給石炭発熱量に対する
生成ガスの発熱量の割合）の関係を示す、再生脱硫剤で
あるＣａＯを空塔部に供給すると、ＣａＯの触媒作用に
よりＣ＋　ＣＯｚ→２Ｃｏのガス化反応が進むため、ガ
ス化炉に供給するガス化剤の量（酸素量）を低減できガ
ス化効率は向上する。この場合では再生脱硫剤／石炭比
を０．０４程度にするとガス化効率は６５％から７２％
に増大することが可能となった。

従来４００〜９００℃で流動層あるいは固定層で高温脱
硫するプロセスは種々実施されているが。

微粉脱硫剤をガス化炉に吹込んで、反応した反応脱硫剤
を空気により再生して、Ｓ０８ガスを生成ガス排出管へ
導入して、８分を固定化処理する方法は他に見られない
、また再生脱硫剤をガス化炉の空塔部に導入することに
より、同時にガス化効率も向上する効果を有する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高温脱硫プロセスのガス化炉の空塔部
に脱硫剤を供給しながら石炭をガス化し。

生成ガスを脱硫するので脱硫塔が不要になってプロセス
が簡単になる。一方、生成ガスから反応脱硫剤を分離し
酸化再生してガス化炉で再利用するので脱硫剤の供給量
が大幅に低減できる。その際生成する再生イオウ含有ガ
スは生成ガスとともイオウ回収塔に導入することによっ
て効率良く低コストでイオウが回収できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す工程図、第２図は本
発明の第２実施例を示す工程図、第３図はＣａ　Ｓ　／
　Ｏ□比とＳ除去率の関係を示すグラフ、第４図は再生
脱硫剤／石炭比とガス化効率の関係を示すグラフ、第５
図は従来技術のプロセスを示す工程図である。 １・・・ガス化炉、　　　　　２・・・脱硫剤（供給管
）、３・・・酸素（供給管）、　　　４・・・石炭（供
給管）、６・・・生成ガス（排出管）。 ８・・・（第二）サイクロン、 １０・・・反応脱硫剤（供給管）、 １１・・・熱交換器、　　　　１２・・・イオウ回収塔
。 １３・・・イオウ（排出管）　　　１８９１．空気（酸
素）（管）１９・・・再生脱硫剤（供給管）、　　２１
・・・酸化塔、２２・・・酸化剤（供給管）、　　　２
４・・・脱硫塔、２５・・・再生イオウ含有ガス（供給
管）、Ａ・・・空塔部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガス化炉で石炭を酸素によりガス化し、その生成
   ガスを脱硫する高温脱硫プロセスのイオウ回収法におい
   て、前記ガス化炉の空塔部に脱硫剤を供給して脱硫した
   生成ガスを排出し、該生成ガスをサイクロンで分離して
   反応脱硫剤を補集し、該反応脱硫剤を酸化塔に導入して
   酸素により再生脱硫剤と再生イオウ含有ガスとに分離し
   、該再生脱硫剤は前記ガス化炉にリサイクルするととも
   に該再生イオウ含有ガスは前記生成ガスに合流して前記
   サイクロンを経由しかつ熱交換器で冷却してイオウ回収
   塔に導入することを特徴とする高温脱硫プロセスのイオ
   ウ回収法。
2. （２）イオウ回収塔出口の未反応イオウ化合物ガスを脱
   硫塔で酸化剤により再生イオウ含有ガスを再生し生成ガ
   スに合流することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の高温脱硫プロセスのイオウ回収法。