WO2020256147A1 - 精製ガスの製造方法及び精製ガス製造装置 - Google Patents

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WO2020256147A1
WO2020256147A1 PCT/JP2020/024262 JP2020024262W WO2020256147A1 WO 2020256147 A1 WO2020256147 A1 WO 2020256147A1 JP 2020024262 W JP2020024262 W JP 2020024262W WO 2020256147 A1 WO2020256147 A1 WO 2020256147A1
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water
gas
cleaning liquid
oily substance
soluble impurities
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PCT/JP2020/024262
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心 濱地
和都 夏山
Original Assignee
積水化学工業株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/08Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
    • C10K1/10Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/08Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
    • C10K1/16Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with non-aqueous liquids

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a purified gas obtained by purifying a crude gas derived from waste and a device for producing a purified gas.
  • Wastes such as industrial wastes and general wastes are known to be gasified by thermal decomposition (see Patent Document 1 etc.). According to this method, by thermally decomposing the waste, a synthetic gas containing a large amount of carbon monoxide and hydrogen can be obtained. Waste-derived gases such as syngas can be used for various purposes, and attempts have been made to convert them into valuable resources such as ethanol using, for example, a microbial catalyst, a metal catalyst, or the like.
  • Waste contains miscellaneous components, and the gas obtained from waste also contains many impurities. Therefore, the gas derived from waste needs to be purified by removing impurities.
  • a method for removing impurities a method using a scrubber is widely known.
  • impurities contained in the gas derived from waste include water-soluble impurities such as hydrogen chloride and hydrogen sulfide, and oil-soluble impurities such as BTEX.
  • water-soluble impurities are removed by washing the gas with water by water spraying in a precooler, and the cleaning oil is sprayed in a light oil scrubber.
  • a method of removing oil-soluble impurities is known.
  • a refined gas for producing a refined gas by removing at least a part of the water-soluble impurities and oil-soluble impurities from a crude gas derived from waste containing water-soluble impurities and oil-soluble impurities using a scrubber It is a manufacturing method of In the scrubber, a cleaning liquid containing water and an oily substance is brought into contact with the crude gas to remove at least a part of the water-soluble impurities and oil-soluble impurities from the crude gas, and the ratio of the oily substance in the cleaning liquid is determined.
  • a method for producing a purified gas which is 5% by volume or more and 95% by volume or less.
  • the scrubber includes a storage unit for storing the water and the oily substance.
  • the scrubber includes a storage unit for storing the water and the oily substance. Any of the above [1] to [5], wherein each of the water and the oily substance is independently recovered from the storage portion, and the recovered water and the oily substance are mixed and brought into contact with the crude gas as the cleaning liquid.
  • the scrubber includes a storage unit for storing a cleaning liquid containing the water and oily substances.
  • a method for producing a refined gas which comprises removing at least a part of the water-soluble impurities and oil-soluble impurities from a crude gas containing water-soluble impurities and oil-soluble impurities using a scrubber to produce a refined gas.
  • a cleaning liquid containing water and an oily substance is brought into contact with the crude gas to remove at least a part of the water-soluble impurities and oil-soluble impurities from the crude gas, and the ratio of the oily substance in the cleaning liquid is adjusted.
  • a method for producing purified gas [10] A refined gas production apparatus for producing a refined gas by removing at least a part of the water-soluble impurities and oil-soluble impurities from a crude gas containing water-soluble impurities and oil-soluble impurities.
  • a scrubber that brings a cleaning liquid containing water and an oily substance into contact with the crude gas to remove at least a part of the water-soluble impurities and oil-soluble impurities from the crude gas.
  • An adjustment mechanism that can adjust the proportion of the oily substance in the cleaning liquid, and Purified gas production equipment equipped with.
  • the purified gas production apparatus according to the above [10] or [11].
  • the scrubber has a reservoir for storing the water and the oily substance, and the adjusting mechanism includes first and second recovery channels.
  • Each of the first and second recovery paths independently recovers the water and the oily substance in the storage portion, and the recovered water and the oily substance are mixed and brought into contact with the crude gas as the cleaning liquid.
  • the refined gas production apparatus according to the above [10] or [11].
  • the scrubber has a storage unit for storing a cleaning liquid containing the water and the oily substance.
  • the refined gas production apparatus according to any one of [10] to [14] above, wherein the adjusting mechanism is a removing apparatus for removing a part of water or oily substance stored in the reservoir. ..
  • a refined gas production apparatus for producing a refined gas by removing at least a part of the water-soluble impurities and oil-soluble impurities from a crude gas containing water-soluble impurities and oil-soluble impurities.
  • a scrubber is provided which brings a cleaning liquid containing water and an oily substance into contact with the crude gas and removes at least a part of the water-soluble impurities and oil-soluble impurities from the crude gas.
  • a refined gas production apparatus in which the proportion of the oily substance in the cleaning liquid is 5% by volume or more and 95% by volume or less.
  • FIG. 1 shows a refined gas production apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the refined gas production apparatus 10 includes a crude gas generation facility 11 and a scrubber 12.
  • the crude gas generation facility 11 is a facility that produces a crude gas G1 which is a waste-derived gas.
  • the crude gas G1 generated by the crude gas generation facility 11 is introduced into the scrubber 12.
  • the scrubber 12 purifies the introduced crude gas G1 to obtain the purified gas G2.
  • the crude gas generation facility 11 is provided with an apparatus for burning and pyrolyzing waste, and is provided with, for example, one or two or more combustion furnaces, pyrolysis furnaces, reforming furnaces, heating furnaces, and the like.
  • the waste may be industrial waste or general waste such as household waste, and is not particularly limited as long as it is a flammable substance such as tires, biomass, wood chips, plastics, paper, and food waste. ..
  • the crude gas G1 is a waste-derived gas obtained by burning, thermally decomposing, or the like the waste in the crude gas generation facility 11.
  • the crude gas G1 contains at least one of carbon monoxide and carbon dioxide, and is preferably a synthetic gas. Since the synthetic gas constituting the crude gas G1 contains impurities such as water-soluble impurities and oil-soluble impurities as described later, it is referred to as "crude synthetic gas" here.
  • the crude syngas may be obtained by, for example, pyrolyzing the waste in a pyrolysis furnace, or by pyrolyzing the waste in a pyrolysis furnace and then further reducing the carbon content in the reforming furnace. May be good. Further, degassing treatment or the like may be performed in a heating furnace or the like before thermal decomposition in the thermal decomposition furnace.
  • the crude syngas contains carbon monoxide and hydrogen, and usually also carbon dioxide.
  • Crude syngas generally also includes nitrogen, oxygen, and water as gas components.
  • the crude syngas contains 15 to 45% by volume of carbon monoxide, 10 to 50% by volume of hydrogen, 2 to 30% by volume of carbon dioxide, and 25 to 67% by volume of nitrogen. It may contain about 0.5 to 20% by volume of carbon dioxide and about 5 to 40% by volume of water.
  • the crude gas G1 contains water-soluble impurities and oil-soluble impurities in addition to the above gas components.
  • Water-soluble impurities are substances having solubility in water contained in the cleaning liquid, and examples thereof include acid gases such as hydrogen sulfide, hydrogen chloride and blue acid, basic gases such as ammonia, and oxides such as NOx and SOx. Be done. Therefore, these water-soluble impurities are dissolved by contact with the washing water, as will be described later. However, water-soluble impurities may be dissolved in an oily substance described later.
  • Oil-soluble impurities are organic substances that can be dissolved in oil-based substances, which will be described later.
  • Oil-soluble impurities include BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, xylene), naphthalene, 1-naphthol, 2-naphthol, indene, benzonitrile, acenaphthylene, 2'-acetonafton, 1- (2-naphthyl) ethanol, 1-.
  • Aromatic ring organic substances such as acenaphthenol, 1,2-acenaftylene dione, benzo [de] isochromen-1 (3H) -one, 1,8-naphthalic anhydride, and aliphatic organic substances such as 4-formylmorpholin. Examples include substances. Further, the crude gas may contain water such as soot and tar, and solid impurities that are insoluble in oily substances described later.
  • the cleaning liquid is brought into contact with the crude gas G1, and at least a part of water-soluble impurities and oil-soluble impurities is removed from the crude gas G1 to obtain a purified gas G2.
  • a cleaning liquid containing water and an oily substance is used.
  • the cleaning liquid dissolves water-soluble impurities and oil-soluble impurities contained in the crude gas in water and oily substances, respectively, and efficiently dissolves both water-soluble impurities and oil-soluble impurities in the crude gas.
  • the oily substance is an organic substance that becomes a liquid in the cleaning liquid when the cleaning liquid comes into contact with the exhaust gas G1.
  • oil-soluble impurities are preferably used as the oil-based substance. Therefore, examples of the oily substance include those similar to the above-mentioned oil-soluble impurities, but preferably BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, xylene), naphthalene, 1-naphthol, 2-naphthol, indene, benzonitrile, and the like.
  • BTEX benzene, toluene, ethylbenzene, xylene
  • naphthalene 1-naphthol
  • 2-naphthol 2-naphthol
  • indene benzonitrile
  • the ratio of the oily substance in the cleaning liquid is 5% by volume or more and 95% by volume or less. If the proportion of the oily substance is less than 5% by volume, the oil-soluble impurities cannot be sufficiently removed from the crude gas. On the other hand, if it exceeds 95% by volume, the proportion of water in the cleaning liquid becomes small, and water-soluble impurities may not be sufficiently removed. On the other hand, if it exceeds 95% by volume, the amount of oily substances in the cleaning liquid becomes larger than necessary, and it becomes difficult to derive most or all of the oily substances from impurities.
  • the proportion of the oily substance in the cleaning liquid is preferably 25% by volume or more and 75% by volume or less. Further, the ratio is more preferably 30% by volume or more from the viewpoint of removing oil-soluble impurities, and more preferably 50% by volume or less from the viewpoint of not using an oily substance more than necessary.
  • the cleaning liquid that comes into contact with the crude gas is generally composed of water and an oily substance, and the ratio of water in the cleaning liquid is preferably, for example, 5% by volume or more and 95% by volume or more.
  • the proportion of water in the cleaning liquid is 5% by volume or more, water-soluble impurities can be appropriately removed from the crude gas. Further, by setting the ratio of water to 95% by volume or less, it becomes possible to contain a sufficient amount of oily substance in the cleaning liquid.
  • the proportion of water in the cleaning liquid is preferably 25% by volume or more and 75% by volume or less, and more preferably 70% by volume or less from the viewpoint of removing oil-soluble impurities. From the viewpoint of not using the substance more than necessary, 50% by volume or more is more preferable.
  • the ratio of the oily substance in the cleaning liquid is measured by collecting the cleaning liquid, separating the collected cleaning liquid into oil and water while maintaining the temperature, and measuring the ratio of the volume of the oil content to the total volume of the cleaning liquid. It is good to do. Therefore, the ratio of the oily substance is the volume including the impurities when impurities are dissolved in the oil. If the oil-water does not separate, it may be separated by an oil-water separator such as a centrifuge. Further, the proportion of water in the cleaning liquid may be determined by separating water by distillation or the like, measuring the weight of the water, and obtaining the volume from the weight.
  • the ratio of the oily substance and water in the cleaning liquid may be measured by measuring the ratio of the oily substance and water in the cleaning liquid when it comes into contact with the crude gas G1. Therefore, when measuring the proportion of the oily substance, in the embodiment in which the cleaning liquid is circulated and brought into contact with the exhaust gas G1 as in the scrubber of the present embodiment described later, the cleaning liquid is sprayed immediately before the contact with the exhaust gas G1, that is, from the nozzle 15. The washing water may be collected and the ratio of oily substances in the washing water may be measured. Further, in the embodiment in which the cleaning liquid is brought into contact with the exhaust gas G1 in a stored state as in the third embodiment described later, the stored cleaning liquid may be collected and the ratio of the oily substance may be measured.
  • the sample may be collected from multiple points. For example, it is desirable that the amount of liquid collected at each point is 0.25% by volume or more of the cleaning liquid in the process. Further, when the stored cleaning liquid is collected as a sample, it is preferable to collect the cleaning liquid from a plurality of points as far apart as possible after sufficiently stirring the cleaning liquid. Then, after mixing the collected liquid, the volume is confirmed using a measuring cylinder, a measuring flask, or the like, and the ratio of the collected liquid to the cleaning liquid in% by volume is calculated. Further, as described above, when the oil and water do not separate, it is advisable to centrifuge with a centrifuge and check the volume of oil from the total collected amount again by the same method. At this time, the centrifuge is set to apply 5000 rpm or more for 1 minute or more.
  • the cleaning liquid removes water-soluble impurities and oil-soluble impurities by dissolving them in water and oil-based substances contained in the cleaning liquid, respectively, and the cleaning liquid after contact with the crude gas contains the removed water-soluble impurities and oil-soluble impurities. Contains oil-soluble impurities.
  • the cleaning liquid is circulated inside the scrubber and is continuously used as the cleaning liquid even after coming into contact with the crude gas.
  • the oil-soluble impurities include many kinds of substances, but also include substances showing high solubility in oil-soluble impurities, and such substances can be beneficially used as oil-based substances in cleaning solutions.
  • the oil-soluble impurities removed from the crude gas and mixed in the cleaning liquid are continuously contained in the cleaning liquid as an oily substance and used.
  • the oil-soluble impurities removed from the crude gas are used as the oil-based substance in the cleaning liquid in this way, the water-soluble impurities and the oil-soluble impurities can be efficiently removed by the scrubber without adding an oil-based substance to the cleaning liquid more than necessary. ..
  • the oily substance may be composed of the oil-soluble impurities obtained from the crude gas G1 alone, but the oily substances may be separately added to the cleaning liquid in addition to the oil-soluble impurities obtained from the crude gas G1.
  • the oily substances may be separately added to the cleaning liquid in addition to the oil-soluble impurities obtained from the crude gas G1.
  • an oily substance may be added to the cleaning liquid.
  • the refined gas production apparatus 10 may include an adjusting mechanism for adjusting the ratio of oily substances in the cleaning liquid used in the scrubber 12.
  • oil-soluble impurities can be efficiently removed by setting the proportion of the oily substance in the cleaning liquid in contact with the crude gas within a certain range. Therefore, the oil-soluble impurities can be removed more efficiently by appropriately adjusting the ratio of the oily substance in the cleaning liquid by the adjusting mechanism.
  • the adjusting mechanism also usually adjusts the proportion of water in the cleaning solution as well as the proportion of oily substances in the cleaning solution. The details of the adjustment mechanism will be described later.
  • the purified gas G2 produced by the scrubber 12 contains, for example, at least one of carbon monoxide and carbon dioxide, and is converted into an organic compound such as ethanol by a reactor (not shown) or the like. Further, the purified gas G2 is preferably a synthetic gas, more preferably converted into an organic compound such as ethanol by either a gas-utilizing microorganism or a metal catalyst, and the gas-utilizing microorganism such as ethanol. It is more preferably converted to an organic compound. In the present invention, by appropriately removing water-soluble impurities and oil-soluble impurities, the purified gas G2 is less likely to inactivate gas-utilizing microorganisms and metal catalysts.
  • the purified gas G2 is further purified by a soot removal device such as a bag filter, various adsorption filters such as an activated carbon filter, and various cleaning devices such as a denitration reaction tower and a desulfurization reaction tower before being converted into an organic compound by a reactor. After that, it may be sent to a reactor (not shown).
  • a soot removal device such as a bag filter, various adsorption filters such as an activated carbon filter, and various cleaning devices such as a denitration reaction tower and a desulfurization reaction tower before being converted into an organic compound by a reactor. After that, it may be sent to a reactor (not shown).
  • the scrubber 12 is a scrubber for cleaning the crude gas G1, and a storage portion 14 is provided at the bottom thereof and a nozzle 15 is provided at the top thereof. Further, the scrubber 12 is connected to the introduction path 13, the supply path 16, the discharge path 19, and the like.
  • Water WT and oily substance OL are stored in the storage unit 14.
  • the water WT and the oily substance OL stored in the storage unit 14 are mixed with the storage unit 14 by a stirring means (not shown) such as a stirring blade.
  • the water WT and the oily substance OL stored in the storage unit 14 constitute a cleaning liquid.
  • the cleaning liquid stored in the storage unit 14 usually contains impurities derived from the crude gas G1 in addition to the water WT and the oily substance OL.
  • the oily substance OL stored in the storage unit 14 may be composed of oil-soluble impurities derived from the crude gas G1, but an oily substance may be added separately at the start of operation or the like. .. Further, a certain amount of water WT may be stored in the storage unit 14 from the start of operation.
  • the nozzle 15 sprays the cleaning liquid into the scrubber 12 as described later.
  • the introduction path 13 is a path for introducing the crude gas G1 into the scrubber 12, and the introduction port 13A of the introduction path 13 is, for example, a liquid of water WT and an oily substance OL (cleaning liquid) stored inside the scrubber 12. It is provided above the surface.
  • the supply path 16 circulates the cleaning liquid in the scrubber 12 and supplies the cleaning liquid so as to come into contact with the crude gas G1. Specifically, the supply path 16 sprays the water WT and the oily substance OL stored in the storage unit 14 downward from the nozzle 15 inside the scrubber 12 as a cleaning liquid and brings them into contact with the crude gas G1.
  • the water WT and the oily substance OL (cleaning liquid) stored in the storage unit 14 are mixed as described above, and the mixed state is sprayed from the nozzle 15. Further, for example, a pump 18 is provided in the supply path 16, and the cleaning liquid is pumped to the nozzle 15 by the pump 18. Then, the cleaning liquid WS is sprayed downward from the nozzle 15 inside the scrubber 12.
  • the discharge path 19 is provided above the scrubber 12 and discharges the refined gas G2.
  • the crude gas G1 introduced into the scrubber 12 from the introduction port 13A rises while in contact with the cleaning liquid WS sprayed from the nozzle 15.
  • the crude gas G1 is brought into contact with a cleaning liquid WS containing water WT and an oily substance OL to remove at least a part of water-soluble impurities and oil-soluble impurities contained in the crude gas G1.
  • the gas from which these impurities have been removed is discharged as purified gas G2 from the discharge path 19.
  • the ratio of the oily substance in the cleaning liquid WS is within a predetermined range, so that water-soluble impurities and oil-soluble impurities are efficiently removed from the crude gas G1.
  • a contact region A where the cleaning liquid WS sprayed from the nozzle 15 and the crude gas G1 come into contact with each other.
  • a porous body (not shown) or the like may be arranged in the contact region A in order to increase the contact area between the cleaning liquid WS and the crude gas G1.
  • the cleaning liquid WS sprayed from the nozzle 15 drops to the storage unit 14 while in contact with the crude gas G1, is stored in the storage unit 14, and is used again as the cleaning liquid. Further, the oil-soluble impurities and water-soluble impurities removed from the crude gas G1 are dissolved in the cleaning liquid WS (water or oily substance), fall to the storage unit 14 together with the cleaning liquid, and are stored in the storage unit 14. .
  • the oil-soluble impurities constitutes an oil-based substance as it is in the cleaning liquid.
  • the crude gas G1 also contains impurities other than oil-soluble impurities and water-soluble impurities (for example, solid impurities such as soot), and the impurities are also brought into contact with the cleaning liquid WS sprayed from the nozzle 15. It is removed from the crude gas G1 and falls into the storage unit 14. Therefore, as described above, the storage unit 14 may store solid impurity IP and the like in addition to oily substances, water, and water-soluble impurities.
  • the cleaning liquid stored in the storage unit 14 is sent to the nozzle 15 in a state in which the oily substance OL and the water WT are mixed and homogenized. Therefore, the ratio of the oily substance OL in the cleaning liquid stored in the storage unit 14 is the same as the ratio of the oily substance in the cleaning liquid WS sprayed from the nozzle 15. Therefore, in the present embodiment, the cleaning liquid WS sprayed from the nozzle 15 (that is, the cleaning liquid WS in contact with the crude gas G1) is adjusted by adjusting the ratio of the oily substance OL in the cleaning liquid stored in the storage unit 14. ), The proportion of oily substances can be adjusted. Similarly, the proportion of water in the cleaning liquid WS sprayed from the nozzle 15 can be adjusted.
  • the temperature of the cleaning liquid WS in the scrubber 12 is not particularly limited, but may be, for example, about 0 to 80 ° C. From the viewpoint of the fact that temperature adjustment is not required and the removal efficiency by the cleaning liquid WS, the temperature of the cleaning liquid in the scrubber 12 is preferably around room temperature, specifically about 10 to 50 ° C.
  • the temperature of the cleaning liquid WS refers to the temperature of the cleaning water WS sprayed from the nozzle 15 immediately before the contact, that is, when the cleaning liquid is circulated and brought into contact with the exhaust gas G1 as in the present embodiment. The temperature may be measured.
  • the temperature of the cleaning liquid stored in the storage portion may be measured.
  • the temperature of the cleaning liquid WS may be controlled by a temperature control device.
  • the temperature control device may be attached to, for example, the supply passage 16 to adjust the temperature of the cleaning liquid passing through the inside of the supply passage 16, and the temperature of the cleaning liquid provided on the outer periphery of the scrubber and stored in the storage portion 14 of the scrubber. May be adjusted.
  • the temperature of the crude gas G1 introduced into the scrubber 12 is not particularly limited, but is, for example, 0 to 400 ° C.
  • the crude gas G1 is heated to a high temperature by being thermally decomposed, burned, or the like in the crude gas generation facility 11 (see FIG. 1). Therefore, if the crude gas generated by the crude gas generation facility 11 is sent to the scrubber 12 without being sufficiently cooled, it is introduced into the scrubber 12 at a high temperature. On the other hand, if it is cooled in advance by the crude gas generation facility 11, it may be introduced into the scrubber 12 near room temperature. Therefore, the temperature range of the crude gas G1 is preferably as described above.
  • the crude gas G1 introduced into the scrubber 12 When the temperature of the crude gas G1 introduced into the scrubber 12 is higher than the temperature of the cleaning liquid, the crude gas G1 is cooled by being brought into contact with the cleaning liquid in the scrubber 12.
  • the temperature of the crude gas G1 is preferably 0 to 100 ° C., more preferably 20 to 80 ° C. from the viewpoint of preventing the cleaning liquid from evaporating in the scrubber 12.
  • the temperature of the crude gas G1 means the temperature of the crude gas G1 immediately before being brought into contact with the cleaning liquid, and the temperature at the introduction port 13A of the introduction path 13A may be measured.
  • the removing device 20 connected to the scrubber 12 via the circulation path 21 is provided as the adjusting mechanism.
  • the removing device 20 is a device that separates and removes a part of the water WT or the oily substance OL from the cleaning liquid stored in the storage unit 14, but it is preferable to separate and remove a part of the oily substance OL. ..
  • the oily substance OL derived from the oil-soluble impurities is accumulated in the storage unit 14. Therefore, by separating and removing a part of the oily substance OL, it is possible to prevent the oily substance OL from being contained in the cleaning liquid more than necessary.
  • the cleaning liquid inside the storage unit 14 (that is, the cleaning liquid sent to the removing device 20) is a mixture of water WT and an oily substance OL as described above, and the mixture contains impurities such as water-soluble impurities and solid impurities. It may be included.
  • the removing device 20 separates the cleaning liquid sent from the storage unit 14 into water and an oily substance by a known means, and returns one of the separated water and the oily substance to the storage unit 14 via the circulation path 21. It is good. As a result, one of the water WT and the oily substance OL is partially removed from the storage unit 14, and the ratio of the oily substance OL in the storage unit 14 is adjusted, and further, the ratio of the water WT is also adjusted. , It is preferable to set the above-mentioned predetermined ratio. As a result, the removing device 20 is used as the above-mentioned adjusting mechanism.
  • the removing device 20 for example, a known oil-water separating device may be used.
  • the oil-water separation device is not particularly limited, but a permeable membrane method, a centrifugal separation method, or the like can be used.
  • the removing device 20 may separate water and an oily substance by a distillation method or the like. For example, it is preferable to distill off the water and return the distilled water to the scrubber 12 via the circulation path 21.
  • water or oily substances may be distilled off using a dryer such as a CD dryer.
  • the cleaning liquid sent from the storage unit 14 to the removing device 20 contains impurities such as water-soluble impurities and solid impurity IP as described above, but it is preferable that the removing device 20 also removes the impurities.
  • the removal of impurities is not particularly limited, but for example, various impurities may be separated from water together with the oily substance OL and removed by distilling off water as described above, or an oil-water separator or the like. May be removed by separating various impurities from water together with oily substances.
  • a filtration device may be provided in front of the oil-water separation device.
  • the filtration device include a filtration device for removing solid impurities, a filtration device provided with an ionic adsorbent and the like, and removing water-soluble impurities.
  • impurities such as solid impurities and water-soluble impurities are removed by the removing device 20
  • impurities can be prevented from accumulating in the cleaning liquid, so that the scrubber 12 can be continuously operated for a long period of time.
  • the removal device 20 may be a separation device using phase separation, or solid impurities may be separated by using decantation. In the removing device 20, it is not necessary to strictly separate the water and the oily substance. For example, when the separated water is returned to the scrubber 12, the proportion of water after separation increases as compared with that before separation. , The oily substance may be removed, and the separated water may contain an oily substance or the like.
  • the ratio of oily substances or the ratio of oily substances and water in the cleaning liquid is appropriately detected, and the removal device 20 (adjustment) is performed according to the detection result. It is preferable that the ratio of the oily substance or the ratio of the oily substance and the water in the cleaning liquid is adjusted by the mechanism). However, the adjustment of the ratio of the oily substance or the ratio of the oily substance and the water is not limited to the removal device 20 (adjustment mechanism), and may be performed by adding water or the oily substance to the storage unit 14. ..
  • the ratio of the oily substance or the ratio of the oily substance and water may be detected, for example, by collecting and detecting the cleaning liquid stored in the storage unit 14 or the cleaning liquid sprayed from the nozzle at predetermined time intervals.
  • the ratio of the oily substance may be detected by oil-liquid separation as described above, or may be detected by FT-IR, gas chromatography or the like. When detecting by gas chromatography, it is preferable to detect based on a calibration curve of a representative substance identified in advance.
  • the ratio of water may be measured by separating water from the cleaning liquid.
  • the refined gas production apparatus includes a detection device (not shown) for detecting the ratio of oily substances or the ratio of oily substances and water in the cleaning liquid, and a control unit (not shown) for controlling the detection device and the removal device. May be good.
  • the detection result detected by the detection device is transmitted to the control unit, and according to the detection result, the removal device 20 (adjustment mechanism) is subjected to the control unit of the oily substance in the cleaning liquid. It is preferable that the ratio or the ratio of the oily substance and water is controlled so as to be within the above-mentioned predetermined range.
  • the cleaning liquid contains not only water but also oily substances, and the content ratio of the oily substances is adjusted within a predetermined range, so that the crude gas G1 is water-soluble in one scrubber. Both sex impurities and oil-soluble impurities can be appropriately removed.
  • the adjustment mechanism can adjust the content ratio of the oily substance within a predetermined range. Therefore, both water-soluble impurities and oil-soluble impurities can be efficiently removed with a simple facility. Further, since the removed oil-soluble impurities can be used as they are as an oil-based substance, the amount of organic compounds input in cleaning can be minimized, and gas purification with a low environmental load can be realized.
  • the scrubber 32 in the present embodiment is supplied with a cleaning liquid from the storage unit 34 in order to come into contact with the crude gas G1, as supply paths of the first and second recovery paths 36A, 36B is provided.
  • the water WT and the oily substance OL are phase-separated by, for example, being allowed to stand.
  • the inlets 36C and 36D of the first and second recovery paths 36A and 36B, respectively, are arranged so as to face the phase-separated water WT and the oily substance OL, and are merged on the delivery side and connected to the nozzle 35.
  • the water WT and the oily substance OL are independently recovered via the first and second recovery paths 36A and 36B, respectively, and these are mixed and sprayed from the nozzle 35 as a cleaning liquid WS, and in the contact region A, the introduction path. It comes into contact with the crude gas G1 introduced from 33. As a result, the crude gas G1 is purified and the purified gas G2 is discharged from the exhaust gas 39.
  • the cleaning liquid WS is stored in the storage unit 34 after being mixed with water-soluble impurities and oil-soluble impurities contained in the crude gas G1. Among them, at least a part of the oil-soluble impurities is used as it is as an oily substance OL in the cleaning liquid.
  • Pumps 38A and 38B may be attached to the first and second recovery paths 36A and 36B, respectively, and the water WT and the oily substance OL may be pumped by the pumps 38A and 38B, respectively.
  • the water WT and the oily substance OL are recovered via the separate recovery paths 36A and 36B, so that the recovery amount can be adjusted independently. Therefore, by appropriately adjusting the recovered amounts of the water WT and the oily substance OL, the ratio of the oily substance OL in the cleaning liquid WS in contact with the crude gas G1 and the amount of the water WT in the cleaning liquid WS can be adjusted. That is, in the present embodiment, the first and second recovery paths 36A and 36B function as an adjusting mechanism for adjusting the ratio of the oily substance OL in the cleaning liquid and also the ratio of the water WT.
  • the water WT and the oil-based substance OL each form a water layer 34A and an oil-based substance layer 34B, respectively, as shown in FIG. 3, and the oil-based substance layer 34B is arranged on the water layer 34A. ..
  • the inlet 36D of the second recovery path 36B for recovering the oily substance may be designed so that the height position can be changed according to the height position of the oily substance layer 34B.
  • it may be designed so that the height position of the inlet 36C of the recovery path 36A for recovering water can also be changed.
  • first and second recovery paths 36A and 36B it is not necessary for the first and second recovery paths 36A and 36B to recover the water WT and the oily substance OL respectively strictly independently, and the recovery amounts in the first and second recovery paths 36A and 36B are adjusted respectively. By doing so, other components may be contained as long as the ratio of the oily substance or the ratio of the oily substance and water in the cleaning liquid WS can be changed.
  • the removing device 40 is provided.
  • the ratio of the oily substance and the water in the cleaning liquid can be adjusted by the recovery paths 36A and 36B, so that the ratio of the oily substance and the water in the cleaning liquid can be adjusted by using the removing device 40. There is no need to adjust.
  • the cleaning liquid (water WT and oily substance OL) stored in the storage unit 34 contains impurities such as solid impurities and water-soluble impurities, it is preferable to remove these impurities.
  • the water WT stored in the storage unit 34 is sent to the removing device 40 via the circulation path 41, and after the solid impurities, water-soluble impurities and the like are removed by the removing device 40, the water WT is removed through the circulation path 41. It may be returned to the storage unit 34. According to such a configuration, it is possible to prevent impurities from accumulating in the storage unit 34 and increasing the amount of impurities in the cleaning liquid.
  • the configuration for removing impurities by the removing device 40 is as described in the first embodiment.
  • the discharge port 41A of the circulation path 41 for sending the water WT to the removal device 40 may be arranged on the bottom surface of the storage unit 34 or near the bottom surface as shown in FIG.
  • solid impurity IP is likely to be deposited on the bottom surface of the storage unit 34. Therefore, by arranging the discharge port 41A on the bottom surface or in the vicinity of the bottom surface, the solid impurity IP is efficiently removed through the discharge port 41A.
  • the mode in which the water WT is returned to the storage unit 34 via the circulation path 41 after removing impurities in the removing device 40 has been described, but the water WT is not returned to the storage unit 34. It may be removed as it is.
  • the discharge port 41A is provided on the bottom surface or near the bottom surface, water having a relatively high proportion of solid impurity IP will be discharged from the discharge port 41A, so even if it is removed as it is, the storage unit 34 It is possible to prevent the amount of water in the water from being significantly reduced. Further, even if the amount of water is small, it is advisable to appropriately add water to the storage unit 34.
  • the present invention is not limited to the water WT, and the oily substance OL may be sent from the discharge port 41A, or the oily substance OL.
  • a mixture of water and WT may be sent.
  • the position of the discharge port 41A of the circulation path 41 may be changed as appropriate.
  • the oily substance OL or the mixture of the oily substance OL and the water WT discharged from the discharge port 41A may be returned to the storage unit 34 after the impurities are appropriately removed by the removing device 40, or the storage unit 34.
  • the oily substance OL In order to prevent the amount of the oily substance OL from becoming too large, it may be removed without being returned to the storage unit 34. Further, two or more discharge ports 41A may be provided, and the water WT and the oily substance OL may be separately discharged from the storage unit 34. In this case as well, the discharged water WT or oily substance OL may be returned to the storage unit 34 or discharged as it is after the impurities have been removed by the removing device 40 as described above.
  • the removing device 40 removes a part of the water WT or the oily substance OL from the cleaning liquid stored in the storage unit 34 and stores it in the storage unit 34.
  • the ratio of the oily substance OL to the cleaning liquid and the ratio of the water WT may be appropriately adjusted.
  • water and oily substances are selectively recovered by using phase separation, but water and oily substances may not be recovered by using phase separation.
  • an oil-water separation device is provided, water and an oily substance are separated by the oil-water separation device, each of them is recovered in the first and second recovery paths, and then mixed and brought into contact with crude gas as a cleaning liquid. May be good.
  • the water and the oily substance can be selectively recovered.
  • the amounts of water and oily substances are adjusted by appropriately combining oil-water separation devices, and the oily substances in the cleaning liquid are used. After setting the ratio or the ratio of the oily substance and water in the cleaning liquid within a predetermined range, the cleaning liquid may be supplied through one supply channel as in the first embodiment.
  • the cleaning liquid stored in the storage unit 12 is circulated and sprayed from the nozzle 15 on the upper part of the scrubber 12, but in the scrubber 52 of the present embodiment, the nozzle is omitted and stored.
  • the cleaning liquid WS containing the water WT and the oily substance OL stored in the unit 54 is not circulated and remains stored in the storage unit 54.
  • the introduction port 53A of the introduction path 53 is arranged below the liquid level of the cleaning liquid WS stored in the storage unit 54.
  • the crude gas G1 introduced from the introduction path 53 is introduced into the cleaning liquid WS stored in the storage unit 54.
  • the crude gas G1 passes through the cleaning liquid WS stored in the storage unit 54, so that the crude gas G1 comes into contact with the cleaning liquid WS.
  • the crude gas G1 comes into contact with the cleaning liquid WS in the storage unit 54, at least a part of water-soluble impurities and oil-soluble impurities contained in the crude gas G1 is removed.
  • the gas from which the water-soluble impurities and the oil-soluble impurities have been removed is discharged as the purified gas G2 from the discharge port 59 provided on the upper part of the scrubber 12.
  • the ratio of the oily substance OL in the cleaning liquid WS, and further, the ratio of the water WT and the oily substance OL are set within the range as described above. Therefore, water-soluble impurities and oil-soluble impurities are efficiently removed from the exhaust gas G1.
  • the cleaning liquid WS stored in the storage unit 54 is mixed by a stirring means such as a stirring blade.
  • the removal device 60 as an adjustment mechanism is provided.
  • the removal device 60 is connected to the scrubber 52 via the circulation path 61.
  • the configuration of the removal device 60 and the circulation path 61 is the same as that of the removal device 20 and the circulation path 21 of the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
  • the cleaning liquid WS stored in the storage unit 54 does not necessarily have to be mixed by a stirring blade or the like, and the water WT and the oily substance OL may be phase-separated by being allowed to stand.
  • phase separation as shown in the second embodiment (see FIG. 3), an aqueous layer and an oily substance layer are generally formed in order from the bottom in the storage unit 54. Therefore, the crude gas G1 is sequentially contacted with water and an oily substance to remove water-soluble impurities and oil-soluble impurities.
  • the detection device and the control unit are provided, and the removal device 60 (adjustment mechanism) is controlled by the control unit based on the detection result detected by the detection device. Controlled, the proportion of oily substances in the cleaning solution, or the proportion of oily substances and water may be adjusted.
  • Example 1 water and indene were put into the same container used for the blank in the amount shown in Table 1 and sealed with a rubber stopper.
  • Comparative Examples 1 and 2 water or indene was put into the same container used as the blank in the amount shown in Table 1 and sealed with a rubber stopper.
  • hydrogen sulfide-containing gas was injected into a closed container in the amount shown in Table 1 by a syringe. The same hydrogen sulfide-containing gas as the above blank was used. The container was then shaken 100 times so that the water and inden and gas were mixed.
  • Test 2 The gas to be injected into the closed container was changed to hydrogen sulfide-containing gas and benzene-containing gas instead of hydrogen sulfide-containing gas alone, and the injection amounts were as shown in Table 2.
  • Table 2 In GC / MS, hydrogen sulfide and hydrogen sulfide and The area of each peak derived from benzene was determined, and the hydrogen sulfide concentration and the benzene concentration in the gas phase were determined in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 under other conditions in the same manner as in Test 1.
  • the results of Test 2 are shown in Table 2.
  • the hydrogen sulfide-containing gas used was the same as that used in Test 1, and the benzene-containing gas was a diluted gas containing 5% by volume of benzene gas and the rest (95% by volume) of nitrogen (N 2 ).
  • GC / MS measurement conditions The measurement conditions of the GC / MS measurement conditions in Tests 1 and 2 were as follows. Measuring device: GC / MS-QP2020 manufactured by Shimadzu Corporation Column: DB-5MS (AgientJ & W) Column temperature: 40 ° C ⁇ 280 ° C Ionization method: EI TIC mass range: m / z 29-600
  • the concentration of benzene gas in the gas phase was sufficiently removed even when the volume ratio of indene was 5% by volume, and the concentration was lowered, and when the volume ratio was 30% by volume or more, the concentration was further lowered. From this, it can be understood that it is effective to contain 5% by volume or more of the oily substance in the cleaning liquid for removing the oil-soluble impurities, and it is more effective to further increase the ratio of the oily substance. ..
  • Purified gas production equipment 11 Crude gas generation equipment 12, 32, 52 Scrubber 13 Introductory path 13A Introductory port 14, 34, 54 Storage section 15, 35 Nozzle 16 Supply path 19, 39, 59 Discharge path 20, 40, 60 Removal device (Adjustment mechanism) 21, 41, 61 Circulation paths 36A, 36B First and second recovery paths (adjustment mechanism) A Contact area G1 Crude gas G2 Purified gas IP Solid impurities OL Oily substance WT Water

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Abstract

精製ガスの製造方法は、水溶性不純物及び油溶性不純物を含む粗ガスG1から、スクラバ12を用いて、水溶性不純物および油溶性不純物の少なくとも一部を除去して、精製ガスG2を製造する精製ガスの製造方法であって、スクラバ12において、水および油性物質を含む洗浄液WSを粗ガスG1に接触させ、水溶性不純物および油溶性不純物の少なくとも一部を粗ガスG1から除去し、かつ洗浄液WSにおける油性物質の割合が、5体積%以上95体積%以下である。

Description

精製ガスの製造方法及び精製ガス製造装置
 本発明は、廃棄物に由来する粗ガスを精製して得られる精製ガスの製造方法及び精製ガス製造装置に関する。
 産業廃棄物、一般廃棄物などの各種廃棄物は、熱分解により、ガス化する技術が知られている(特許文献1等参照)。この方法によれば、廃棄物を熱分解することで、一酸化炭素と水素を多く含む合成ガスなどが得られる。合成ガスなどの廃棄物由来のガスは、種々の用途に利用可能であり、例えば、微生物触媒、金属触媒などを用いて、エタノールなどの有価物に変換することが試みられている。
 廃棄物には雑多な成分が含まれ、廃棄物から得られるガスにも、数多くの不純物が含まれる。そのため、廃棄物由来のガスは、不純物を取り除いて精製する必要がある。不純物を取り除く方法としては、スクラバを使用する方法が広く知られている。ここで、廃棄物由来のガスに含まれる不純物には、塩化水素、硫化水素などの水溶性不純物、BTEXなどの油溶性不純物がある。スクラバを用いてこれらを取り除く方法としては、例えば、特許文献1に開示されるように、プレクーラにおいて水噴霧によりガスを水洗浄することにより水溶性不純物を除去するとともに、軽油スクラバにおいて洗浄油の噴霧により油溶性不純物を取り除く方法が知られている。
特開2007-45857号公報
 しかしながら、特許文献1に開示される方法によれば、水溶性不純物及び油溶性不純物それぞれが別の洗浄塔にて除去されており大掛かりな設備が必要となる。
 そこで、本発明は、設備を簡便にしつつも、水溶性不純物と油溶性不純物をスクラバによって効率的に除去することが可能な精製ガス製造装置、及び精製ガス製造方法を提供することを課題とする。
[1]水溶性不純物及び油溶性不純物を含む、廃棄物由来の粗ガスから、スクラバを用いて、前記水溶性不純物および油溶性不純物の少なくとも一部を除去して、精製ガスを製造する精製ガスの製造方法であって、
 前記スクラバにおいて、水および油性物質を含む洗浄液を前記粗ガスに接触させ、前記水溶性不純物および油溶性不純物の少なくとも一部を前記粗ガスから除去し、かつ
 前記洗浄液における前記油性物質の割合が、5体積%以上95体積%以下である、精製ガスの製造方法。
[2]前記洗浄液における前記油性物質の割合を調整する、上記[1]に記載の精製ガスの製造方法。
[3]前記油性物質が、前記粗ガスから除去されて前記洗浄液に混入された油溶性不純物を含む、上記[1]又は[2]に記載の精製ガスの製造方法。
[4]前記粗ガスが、前記水溶性不純物及び前記油溶性不純物を含む合成ガスである上記[1]~[3]のいずれか1項に記載の精製ガスの製造方法。
[5]前記スクラバが、前記水および前記油性物質を貯留する貯留部を備え、
 前記貯留部より、前記水および油性物質を洗浄液として、前記粗ガスに接触させるように供給する、上記[1]~[4]のいずれか1項に精製ガスの製造方法。
[6]前記スクラバが、前記水および前記油性物質を貯留する貯留部を備え、
 前記貯留部から前記水および油性物質それぞれを独立に回収し、かつ回収された前記水および油性物質を混合させて前記洗浄液として前記粗ガスに接触させる、上記[1]~[5]のいずれか1項に記載の精製ガスの製造方法。
[7]前記スクラバが、前記水および油性物質を含む洗浄液を貯留する貯留部を備え、
 前記粗ガスを前記貯留部に貯留された前記洗浄液を通過させることで、前記粗ガスを前記洗浄液に接触させる上記[1]~[4]のいずれか1項に記載の精製ガスの製造方法。
[8]前記貯留部に貯留される水又は油性物質の一部を除去して、前記洗浄液における前記油性物質の割合を調整する上記[5]~[7]のいずれか1項に記載の精製ガスの製造方法。
[9]水溶性不純物及び油溶性不純物を含む粗ガスから、スクラバを用いて、前記水溶性不純物および油溶性不純物の少なくとも一部を除去して、精製ガスを製造する精製ガスの製造方法であって、
 前記スクラバにおいて、水および油性物質を含む洗浄液を前記粗ガスに接触させ、前記水溶性不純物および油溶性不純物の少なくとも一部を前記粗ガスから除去し、かつ
 前記洗浄液における前記油性物質の割合を調整する、精製ガスの製造方法。
[10]水溶性不純物及び油溶性不純物を含む粗ガスから、前記水溶性不純物及び油溶性不純物の少なくとも一部を除去して、精製ガスを製造する精製ガス製造装置であって、
 水及び油性物質を含む洗浄液を前記粗ガスに接触させ、前記水溶性不純物及び油溶性不純物の少なくとも一部を前記粗ガスから除去するスクラバと、
 前記洗浄液における前記油性物質の割合を調整可能な調整機構と、
 を備える精製ガス製造装置。
[11]前記洗浄液における前記油性物質の割合が、5体積%以上95体積%以下である、上記[10]に記載の精製ガス製造装置。
[12]前記スクラバが、前記水および前記油性物質を貯留する貯留部を有し、かつ
 前記貯留部より、前記水および油性物質を前記洗浄液として前記粗ガスに接触させるように供給する供給路を備える上記[10]又は[11]に記載の精製ガス製造装置。
[13]前記スクラバが、前記水および前記油性物質を貯留する貯留部を有し、かつ
 前記調整機構が第1及び第2の回収路を備え、
 前記第1及び第2の回収路それぞれが、前記貯留部において前記水及び油性物質それぞれを独立に回収し、かつ回収した前記水および油性物質を混合させて前記洗浄液として、前記粗ガスに接触させる、上記[10]又は[11]に記載の精製ガス製造装置。
[14]前記スクラバが、前記水および前記油性物質を含む洗浄液を貯留する貯留部を有し、
 前記貯留部に貯留された前記洗浄液に対して前記粗ガスを導入する導入路を備える上記[10]又は[11]に記載の精製ガス製造装置。
[15]前記調整機構が、前記貯留部に貯留される水又は油性物質の一部を除去する除去装置である、上記[10]~[14]のいずれか1項に記載の精製ガス製造装置。
[16]水溶性不純物及び油溶性不純物を含む粗ガスから、前記水溶性不純物及び油溶性不純物の少なくとも一部を除去して、精製ガスを製造する精製ガス製造装置であって、
 水及び油性物質を含む洗浄液を前記粗ガスに接触させ、前記水溶性不純物及び油溶性不純物の少なくとも一部を前記粗ガスから除去するスクラバを備え、
 前記洗浄液における前記油性物質の割合が、5体積%以上95体積%以下である、精製ガス製造装置。
 本発明では、設備を簡便にしつつも、水溶性不純物と油溶性不純物をスクラバによって効率的に除去することが可能になる。
本発明の精製ガス製造装置の全体構成を示す模式図である。 本発明の第1の実施形態に係る精製ガス製造装置の詳細を示す模式図である。 本発明の第2の実施形態に係る精製ガス製造装置の詳細を示す模式図である。 本発明の第3の実施形態に係る精製ガス製造装置の詳細を示す模式図である。
 次に、本発明について実施形態を用いて説明する。
 図1は、本発明の第1の実施形態に係る精製ガス製造装置を示す。精製ガス製造装置10は、粗ガス生成設備11と、スクラバ12を備える。粗ガス生成設備11は、廃棄物由来ガスである粗ガスG1を生成する設備である。粗ガス生成設備11で生成された粗ガスG1は、スクラバ12に導入される。スクラバ12は、導入された粗ガスG1を精製し、精製ガスG2を得る。
 粗ガス生成設備11は、廃棄物を燃焼、熱分解する装置を備え、例えば、燃焼炉、熱分解炉、改質炉、加熱炉などを1つ又は2つ以上備える。廃棄物としては、産業廃棄物でもよいし、家庭ごみなどの一般廃棄物でもよく、例えば、タイヤ、バイオマス、木質チップ、プラスチック、紙類、食料廃棄物など、可燃性物質であれば特に限定されない。粗ガスG1は、粗ガス生成設備11において廃棄物を燃焼、熱分解などさせることで得られる廃棄物由来ガスである。
 粗ガスG1は、少なくとも一酸化炭素及び二酸化炭素のいずれかを含み、好ましくは合成ガスである。なお、粗ガスG1を構成する合成ガスは、後述するように水溶性不純物及び油溶性不純物などの不純物を含むので、ここでは、「粗合成ガス」という。粗合成ガスは、廃棄物が例えば熱分解炉において熱分解されることが得られてもよいし、熱分解炉におい熱分解された後に改質炉においてさらに低炭素化されるなどで得られてもよい。また、熱分解炉にて熱分解する前に加熱炉などにおいて脱ガス処理などがされてもよい。
 粗合成ガスは、一酸化炭素及び水素を含み、通常はさらに二酸化炭素も含む。粗合成ガスは、一般的には、ガス成分として、窒素、酸素、及び水もさらに含む。具体的には、粗合成ガスは、一酸化炭素を15~45体積%、水素を10~50体積%、二酸化炭素を2~30体積%を含み、また、さらに窒素を25~67体積%、酸素を0.5~20体積%、水を5~40体積%程度含んでもよい。
 粗ガスG1は、上記ガス成分以外にも、水溶性不純物及び油溶性不純物を含む。水溶性不純物は、洗浄液に含まれる水に対して溶解性を有する物質であり、例えば硫化水素、塩化水素、青酸などの酸性ガス、アンモニアなどの塩基性ガス、NOx、SOxなどの酸化物が挙げられる。したがって、これら水溶性不純物は、後述するように、洗浄水に接触することで溶解する。ただし、水溶性不純物は、後述する油性物質に溶解することもある。
 油溶性不純物は、有機物からなり、後述する油性物質に溶解することが可能な物質である。油溶性不純物としては、BTEX(ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン)、ナフタレン、1-ナフトール、2-ナフトール、インデン、ベンゾニトリル、アセナフチレン、2’-アセトナフトン、1-(2-ナフチル)エタノール、1-アセナフテノール、1,2-アセナフチレンジオン、ベンゾ[de]イソクロメン-1(3H)-オン、1,8-ナフタル酸無水物など含芳香族環有機物質、4-ホルミルモルホリンなど脂肪族有機物質などが挙げられる。また、粗ガスには、スス、タールなどの水及び後述する油性物質に溶解しない固体不純物などが含まれていてもよい。
 スクラバ12では、洗浄液を粗ガスG1に接触させ、水溶性不純物および油溶性不純物の少なくとも一部が粗ガスG1から除去され、精製ガスG2が得られる。ここで、洗浄液としては、水および油性物質を含む洗浄液を使用する。洗浄液は、水および油性物質を含むことで、粗ガスに含まれる水溶性不純物及び油溶性不純物それぞれを水及び油性物質それぞれに溶解させ、水溶性不純物及び油溶性不純物の両方を効率的に粗ガスから取り除くことができる。
 油性物質は、洗浄液が排ガスG1と接触する際に、洗浄液において液体となっている有機物質である。また、後述するように好ましくは油溶性不純物が油性物質として使用される。したがって、油性物質としては、上記した油溶性不純物と同様のものが挙げられるが、好ましくは、BTEX(ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン)、ナフタレン、1-ナフトール、2-ナフトール、インデン、ベンゾニトリル、アセナフチレン、2’-アセトナフトン、1-(2-ナフチル)エタノール、1-アセナフテノール、1,2-アセナフチレンジオン、ベンゾ[de]イソクロメン-1(3H)-オン、1,8-ナフタル酸無水物などの含芳香族環有機物質、4-ホルミルモルホリンなど脂肪族有機物質などである。
 洗浄液における油性物質の割合は、5体積%以上95体積%以下である。油性物質の割合を5体積%未満とすると、油溶性不純物を粗ガスから十分に除去できない。一方で、95体積%を超えると、洗浄液における水の割合が少なくなり、水溶性不純物を十分に除去できないことがある。また、95体積%を超えると、油性物質が洗浄液において必要以上に多くなり、さらには、油性物質の多くを又は全てを不純物由来とすることも難しくなる。
油溶性不純物及び水溶性不純物をバランスよく除去する観点から、洗浄液における油性物質の割合は、25体積%以上75体積%以下が好ましい。また、該割合は、油溶性不純物除去の観点から、30体積%以上がより好ましく、油性物質を必要以上に使用しない観点からは、50体積%以下がより好ましい。
 粗ガスに接触する洗浄液は、おおむね水と油性物質からなるものであり、洗浄液における水の割合は、例えば5体積%以上95体積%以上となるとよい。洗浄液における水の割合を5体積%以上とすると、水溶性不純物を粗ガスから適切に除去できる。また、水の割合を95体積%以下とすることで、洗浄液に十分な量の油性物質を含有させることが可能になる。油溶性不純物及び水溶性不純物をバランスよく除去する観点から、洗浄液における水の割合は、25体積%以上75体積%以下が好ましく、油溶性不純物除去の観点から、70体積%以下がより好ましく、油性物質を必要以上に使用しない観点からは、50体積%以上がより好ましい。
 ここで、洗浄液における油性物質の割合は、洗浄液を採取して、その採取した洗浄液を、その温度を維持したまま、油水に相分離させて、洗浄液の全体積に対する、油分の体積の割合を測定するとよい。したがって、油性物質の割合は、油分に不純物などが溶解される場合には、その不純物なども含めた体積である。油水が分離しない場合には、遠心分離装置などの油水分離装置などにより分離させるとよい。また、洗浄液における水の割合は、蒸留などにより水を分離して水の重量を測定して、その重量から体積を求めるとよい。
 洗浄液における油性物質及び水の割合は、粗ガスG1に接触する際の洗浄液における油性物質及び水の割合を測定すればよい。したがって、油性物質の割合を測定する際、後述する本実施形態のスクラバのように、洗浄液を循環させて排ガスG1に接触させる態様においては、排ガスG1に接触する直前、すなわち、ノズル15から噴霧された洗浄水を採取して、その洗浄水における油性物質の割合を測定すればよい。また、洗浄液が、後述する第3の実施形態のように貯留された状態で排ガスG1に接触させる態様においては、貯留される洗浄液を採取して、油性物質の割合を測定すればよい。
 サンプルは、複数点から液を採取するとよい。例えば、各点での液の採取量はプロセス中の洗浄液の0.25体積%以上であることが望ましい。また、貯留される洗浄液をサンプルとして採取する場合、洗浄液を十分攪拌した後、互いにできるだけ離れた複数点から採取するとよい。そして、採取した液を混合したのち、体積をメスシリンダやメスフラスコなどを用いて確認し、洗浄液に対する体積%での割合を算出する。また、上記のとおり、油水が分離しない場合には、遠心機で遠心をして、合計採取量からの油分の体積を同様の方法で再度確認するとよい。この際、遠心機は5000rpm以上を1分以上かけるようにする。
 洗浄液は、水溶性不純物および油溶性不純物を、それぞれ洗浄液に含まれる水及び油性物質中に溶解などさせて除去するものであり、粗ガスに接触した後の洗浄液は、除去された水溶性不純物および油溶性不純物を含有する。一方で、洗浄液は、例えば本実施形態では、スクラバ内部を循環させられており、粗ガスに接触した後も継続的に洗浄液として使用される。また、油溶性不純物は、多くの種類の物質が含まれるが、油溶性不純物に対して、高い溶解性を示す物質も含まれ、そのような物質は洗浄液の油性物質として有益に使用できる。
 そのため、本発明では、粗ガスから除去され、洗浄液に混入された油溶性不純物は、そのまま油性物質として引き続き洗浄液に含有させ使用することが好ましい。このように、粗ガスから除去された油溶性不純物を洗浄液の油性物質として使用すると、洗浄液に油性物質を必要以上に投入することなく、水溶性不純物と油溶性不純物をスクラバによって効率的に除去できる。
 油性物質は、粗ガスG1から得られる油溶性不純物単独で構成されてもよいが、粗ガスG1から得られる油溶性不純物以外にも、油性物質が洗浄液に別途添加されてもよい。例えば、スクラバ12の運転開始時には、油溶性不純物が洗浄液に十分に蓄積されず、上記した洗浄液における油性物質の割合が下限値以上に達しないことが考えられる。したがって、そのような場合には、油性物質を洗浄液に添加してもよい。
 精製ガス製造装置10は、スクラバ12で使用される洗浄液における油性物質の割合を調整する調整機構を備えるとよい。上記のとおり、粗ガスに接触させる洗浄液の油性物質の割合を一定の範囲内とすることで、油溶性不純物を効率的に除去することができる。そのため、調整機構により、洗浄液における油性物質の割合を適宜調整することで、油溶性不純物をより効率的に除去できる。また、調整機構は、通常、洗浄液における油性物質の割合とともに、洗浄液における水の割合も調整する。調整機構の詳細については後述する。
 スクラバ12で生成された精製ガスG2は、例えば少なくとも一酸化炭素及び二酸化炭素のいずれかを含み、図示しない反応器などにてエタノールなどの有機化合物に変換される。また、精製ガスG2は、好ましくは合成ガスであり、ガス資化性微生物又は金属触媒のいずれかにより、エタノールなどの有機化合物に変換されることがより好ましく、ガス資化性微生物によりエタノールなどの有機化合物に変換されることがさらに好ましい。本発明では、水溶性不純物及び油溶性不純物が適切に除去されることで、精製ガスG2によってガス資化性微生物及び金属触媒が失活されにくくなる。
 精製ガスG2は、反応器にて有機化合物に変換される前に、バグフィルタなどの煤塵除去装置、活性炭フィルタなどの各種吸着フィルタ、脱硝反応塔、脱硫反応塔などの各種清浄装置にてさらに浄化された後、反応器(図示しない)に送られてもよい。
 以下、本実施形態について図2を用いてより詳細に説明する。図2に示すように、スクラバ12は、粗ガスG1を洗浄するための洗浄塔であり、その底部に貯留部14が設けられるとともに、その上部にノズル15が設けられる。また、スクラバ12には、導入路13、供給路16、排出路19などが接続される。
 貯留部14には、水WT及び油性物質OLが貯留されている。貯留部14には、攪拌翼などの攪拌手段(図示しない)によって、貯留部14に貯留された水WT及び油性物質OLが混合される。貯留部14に貯留された水WT及び油性物質OLは洗浄液を構成する。貯留部14に貯留される洗浄液は、通常、水WT及び油性物質OL以外にも、粗ガスG1由来の不純物が含まれる。
 貯留部14に貯留される油性物質OLは、上記したように、粗ガスG1由来の油溶性不純物により構成されればよいが、運転開始時などにおいては、適宜油性物質を別途添加してもよい。また、水WTは、運転開始時から貯留部14に一定量貯留しておけばよい。ノズル15は、後述する通りスクラバ12の内部に洗浄液を噴霧する。
 導入路13は、スクラバ12に粗ガスG1を導入するための経路であり、導入路13の導入口13Aは、例えば、スクラバ12の内部に貯留された水WT及び油性物質OL(洗浄液)の液面よりも上方に設けられる。
 供給路16は、スクラバ12において洗浄液を循環させて、粗ガスG1に接触させるように洗浄液を供給する。具体的には、供給路16は、貯留部14に貯留された水WT及び油性物質OLを洗浄液としてノズル15からスクラバ12の内部において下方に向けて噴霧させ、粗ガスG1に接触させる。なお、貯留部14に貯留された水WTと油性物質OL(洗浄液)は、上記のとおり混合されており、混合された状態で、ノズル15から噴霧される。また、供給路16には、例えばポンプ18が設けられ、洗浄液は、ポンプ18によってノズル15に圧送される。そして、洗浄液WSは、スクラバ12の内部において、ノズル15から下方に向けて噴霧される。排出路19は、スクラバ12の上部に設けられて精製ガスG2を排出する。
 スクラバ12内部に導入口13Aから導入された粗ガスG1は、ノズル15から噴霧された洗浄液WSに接触しつつ上昇する。粗ガスG1は、水WT及び油性物質OLを含有する洗浄液WSに接触させることで、粗ガスG1に含まれる水溶性不純物、及び油溶性不純物の少なくとも一部が除去される。これら不純物が除去されたガスは、排出路19から精製ガスG2として排出される。また、上記のとおり、洗浄液WSにおける油性物質の割合は、所定の範囲内であり、そのため、水溶性不純物、及び油溶性不純物は、効率的に粗ガスG1から除去される。
 スクラバ12内部において、貯留部14に貯留される水WTと油性物質OLの混合物(洗浄液)とノズル15の間は、ノズル15から噴霧された洗浄液WSと粗ガスG1とが接触する接触領域Aとなる。接触領域Aには、洗浄液WSと粗ガスG1との接触面積を増大させるために多孔質体(図示しない)などが配置されてもよい。
 ノズル15から噴霧された洗浄液WSは、粗ガスG1と接触しながら、貯留部14まで落下し、貯留部14に貯留され、再度、洗浄液として使用される。また、粗ガスG1から除去された油溶性不純物及び水溶性不純物は、洗浄液WS(水又は油性物質)に溶解などして、洗浄液とともに、貯留部14まで落下して、貯留部14に貯留される。ここで、上記のとおり、油溶性不純物は、少なくとも一部が洗浄液においてそのまま油性物質を構成するとよい。
 さらに、粗ガスG1には、油溶性不純物及び水溶性不純物以外の不純物(例えば、ススなどの固形不純物)も含まれるが、その不純物もノズル15から噴霧された洗浄液WSに接触されることで、粗ガスG1から除去され、貯留部14に落下する。そのため、貯留部14には、上記のように、油性物質、水、水溶性不純物以外にも、固形不純物IPなども貯留されるとよい。
 上記の通り、貯留部14に貯留された洗浄液は、油性物質OLと水WTが混合され均一化された状態でノズル15に送られる。そのため、貯留部14に貯留された洗浄液における油性物質OLの割合は、ノズル15から噴霧される洗浄液WSにおける油性物質の割合と同一になる。したがって、本実施形態では、調整機構によって、貯留部14に貯留される洗浄液における油性物質OLの割合を調整することで、ノズル15から噴霧される洗浄液WS(すなわち、粗ガスG1と接触する洗浄液WS)における油性物質の割合が調整できる。同様に、ノズル15から噴霧される洗浄液WSにおける水の割合も調整できる。
 スクラバ12における洗浄液WSの温度は、特に限定されないが、例えば0~80℃程度であればよい。温度調整が不要である点、及び洗浄液WSによる除去効率の観点から、スクラバ12における洗浄液の温度は、常温付近が好ましく、具体的には10~50℃程度が好ましい。なお、本明細書において洗浄液WSの温度とは、本実施形態のように、洗浄液を循環させて排ガスG1に接触させる場合には、接触する直前、すなわち、ノズル15から噴霧された洗浄水WSの温度を測定すればよい。また、洗浄液WSが、後述する第3の実施形態のように貯留された状態で排ガスG1に接触する場合には、貯留部に貯留された洗浄液の温度を測定すればよい。
 洗浄液WSの温度は、温度制御装置により制御されてもよい。温度制御装置は、例えば供給路16に取り付けられ、供給路16内部を通る洗浄液の温度を調整するとよいし、また、スクラバの外周に設けられて、スクラバの貯留部14に貯留された洗浄液の温度を調整してもよい。
 スクラバ12に導入される粗ガスG1の温度は、特に限定されないが、例えば0~400℃である。粗ガスG1は、粗ガス生成設備11(図1参照)において、熱分解、燃焼などされることで高温に加熱される。したがって、粗ガス生成設備11で生成された粗ガスが、十分に冷却されずにスクラバ12に送られると、高温のままスクラバ12に導入される。一方で、粗ガス生成設備11にて予め冷却されていると、常温付近でスクラバ12に導入されることもある。したがって、粗ガスG1の温度範囲は、上記の通りであるとよい。なお、スクラバ12に導入される粗ガスG1の温度が、洗浄液の温度よりも高い場合には、スクラバ12において洗浄液に接触されることで、粗ガスG1は冷却される。
 粗ガスG1の温度は、洗浄液がスクラバ12において蒸発などすることを防ぐ観点から、好ましくは0~100℃、より好ましくは20~80℃である。なお、粗ガスG1の温度とは、洗浄液に接触される直前の粗ガスG1の温度を意味し、導入路13Aの導入口13Aにおける温度を測定すればよい。
 本実施形態では、調整機構として、循環路21を介してスクラバ12に接続された除去装置20が設けられる。除去装置20は、貯留部14に貯留された洗浄液から、水WT又は油性物質OLの一部を分離して除去する装置であるが、油性物質OLの一部を分離して除去することが好ましい。本実施形態では、粗ガスG1の洗浄を継続して行うことで、油溶性不純物由来の油性物質OLが貯留部14に蓄積される。したがって、油性物質OLの一部を分離して除去することで、油性物質OLが必要以上に洗浄液に含有されることが防止される。
 除去装置20には、循環路21を介して、貯留部14内部の洗浄液の一部が送られる。なお、貯留部14内部の洗浄液(すなわち、除去装置20に送られる洗浄液)は、上記のとおり水WT及び油性物質OLの混合物であり、その混合物には、水溶性不純物、固形不純物などの不純物が含まれていてもよい。
 除去装置20は、貯留部14より送られた洗浄液を、公知の手段により水と油性物質に分離するとともに、分離された水及び油性物質の一方を、循環路21を介して貯留部14に戻すとよい。これにより、水WT及び油性物質OLの一方は、貯留部14から一部が除去されることになり、貯留部14における油性物質OLの割合が調整され、さらには、水WTの割合も調整され、上記した所定の割合にされるとよい。これにより、除去装置20は、上記した調整機構として使用される。
 除去装置20としては、例えば公知の油水分離装置を使用すればよい。油水分離装置としては、特に限定されないが、透過膜方式、遠心分離方式などが使用できる。また、除去装置20は、蒸留方式などにより水と油性物質を分離してもよく、例えば水を留去して、その留去した水を、循環路21を介してスクラバ12に戻すとよい。また、CDドライヤなどの乾燥機を使用して、水又は油性物質を留去してもよい。
 さらに、貯留部14から除去装置20に送られる洗浄液は、上記の通り、水溶性不純物、固形不純物IPなどの不純物が含まれるが、除去装置20において不純物も除去するとよい。不純物の除去は、特に限定されないが、例えば、上記のように水を留去して分離することで、各種不純物を油性物質OLとともに水から分離して除去してもよいし、油水分離装置などにより各種不純物を油性物質とともに水から分離して除去してもよい。
 また、例えば油水分離装置の前段に、ろ過装置を設けてもよい。ろ過装置としては、固形不純物を取り除くろ過装置、イオン性吸着剤などを備え、水溶性不純物を取り除くろ過装置などが挙げられる。除去装置20によって固形不純物、水溶性不純物などの不純物を除去すると、洗浄液に不純物が蓄積することが防止できるので、長期間にわたってスクラバ12を連続的に運転することができる。また、除去装置20では、相分離を利用した分離装置であってもよいし、固形不純物はデカンテーションを利用して分離でもよい。
 なお、除去装置20において、水と油性物質は、厳密に分離する必要はなく、例えば、分離した水をスクラバ12に戻す場合には、分離前に比べて分離後の水の割合が増えるように、油性物質を除去すればよく、分離後の水に油性物質などが含まれていてもよい。
 貯留部14に貯留された洗浄液、又はノズルから噴霧される洗浄液は、洗浄液における油性物質の割合、又は油性物質及び水の割合が適宜検出されて、その検出結果に応じて、除去装置20(調整機構)により、洗浄液における油性物質の割合、又は油性物質及び水の割合が調整されるとよい。ただし、油性物質の割合、又は油性物質及び水の割合の調整は、除去装置20(調整機構)に限定されず、貯留部14に水又は油性物質が添加されることなどで行われてもよい。
 油性物質の割合、又は油性物質及び水の割合は、例えば、所定時間ごとに貯留部14に貯留された洗浄液又はノズルから噴霧される洗浄液が採取されて検出されるとよい。油性物質の割合は、上記したとおりに油液分離により油性物質の体積を検出してもよいし、FT-IR、ガスクロマトグラフィーなどにより検出してもよい。ガスクロマトグラフィーにより検出する場合には、予め同定された代表物質の検量線などに基づき検出するとよい。また、水の割合は、洗浄液より水を分離して体積を測定するとよい。
 また、精製ガス製造装置は、洗浄液における油性物質の割合、又は油性物質及び水の割合を検出する検出装置(図示しない)と、検出装置と除去装置を制御する制御部(図示しない)を備えてもよい。検出装置と制御部を有する場合、検出装置によって検出された検出結果は、制御部に送信され、その検出結果に応じて、除去装置20(調整機構)は、制御部によって、洗浄液における油性物質の割合、又は油性物質及び水の割合を上記所定の範囲内となるように制御されるとよい。
 以上のように、本実施形態によれば、洗浄液に、水のみならず油性物質を含有させ、かつ油性物質の含有割合を所定範囲内に調整することで、1つのスクラバにおいて粗ガスG1から水溶性不純物及び油溶性不純物の両方を適切に除去できる。また、調整機構により、油性物質の含有割合を所定範囲内に調整できる。そのため、簡便な設備で、水溶性不純物と油溶性不純物の両方を効率的に除去できる。
 さらに、除去した油溶性不純物は、そのまま油性物質として使用できるので、洗浄における有機化合物の投入量を最小限に抑え、環境負荷の低いガス精製を実現できる。
[第2の実施形態]
 次に、本発明の第2の実施形態を説明する。以下では、第2の実施形態について、第1の実施形態との相違点を説明する。上記した第1の実施形態では、貯留部に貯留された水及び油性物質は混合された状態で循環され洗浄液として使用されたが、本実施形態では、貯留部において水と油性物質は相分離され、それら相分離された水および油性物質それぞれが独立に回収され、回収後に混合されて洗浄液として使用される。
 具体的には、図3に示すように、本実施形態におけるスクラバ32には、貯留部34から粗ガスG1に接触させるために洗浄液を供給する、供給路として第1及び第2回収路36A,36Bが設けられる。また、スクラバ32内部の貯留部34において、水WT及び油性物質OLは、例えば静置されることで相分離されている。第1及び第2回収路36A,36Bそれぞれの送入口36C,36Dは、相分離された水WT及び油性物質OLに面するように配置されるとともに、送出側で合流されてノズル35に接続される。
 したがって、水WT及び油性物質OLは、それぞれ第1及び第2回収路36A,36Bを介して独立に回収され、これらは混合されて洗浄液WSとしてノズル35から噴霧され、接触領域Aにおいて、導入路33から導入された粗ガスG1に接触する。これにより、粗ガスG1は精製されて、精製ガスG2が排出ガス39から排出される。一方で、洗浄液WSは、粗ガスG1に含まれていた水溶性不純物及び油溶性不純物が混入されたうえで、貯留部34に貯められる。そのうち、油溶性不純物は、少なくとも一部が油性物質OLとしてそのまま洗浄液において使用される。
 なお、第1及び第2回収路36A,36Bそれぞれには、ポンプ38A,38Bが取り付けられ、水WT及び油性物質OLそれぞれは、ポンプ38A,38Bそれぞれによって圧送されるとよい。
 このように本実施形態では、水WT及び油性物質OLそれぞれが別々の回収路36A,36Bを介して回収されることで、回収量を各々独立に調整できる。したがって、水WT及び油性物質OLの回収量を適宜調整することで、粗ガスG1に接触する洗浄液WSにおける油性物質OLの割合、さらには洗浄液WSにおける水WTの量を調整できる。すなわち、本実施形態では、第1及び第2回収路36A、36Bが、洗浄液における油性物質OLの割合、さらには、水WTの割合も調整する調整機構として機能する。
 貯留部34において、水WT及び油性物質OLそれぞれは、通常、図3に示すように、水層34A及び油性物質層34Bをそれぞれ構成し、油性物質層34Bが水層34Aの上に配置される。そして、貯留部34における水及び油性物質の貯留量が変化すると油性物質層34Bの高さ位置も変化する。そのため、油性物質を回収するための第2回収路36Bの送入口36Dは、油性物質層34Bの高さ位置に合わせて高さ位置が変更できるように設計されていてもよい。もちろん、水を回収するための回収路36Aの送入口36Cの高さ位置も変更できるように設計されていてもよい。
 また、第1及び第2回収路36A,36Bそれぞれは、水WT、及び油性物質OLそれぞれを厳密に単独で回収する必要はなく、第1及び第2回収路36A,36Bそれぞれにおける回収量を調整することで、洗浄液WSにおける、油性物質の割合、又は油性物質及び水の割合を変更できる限り、他の成分が含有されていてもよい。
 また、本実施形態においても、除去装置40が設けられるとよい。ただし、上記の通り、本実施形態では、回収路36A,36Bにより、洗浄液における油性物質の割合、さらには水の割合が調整できるので、除去装置40を用いて、洗浄液における油性物質及び水の割合を調整する必要はない。一方で、貯留部34に貯留される洗浄液(水WTと油性物質OL)は、固形不純物、水溶性不純物などの不純物が含まれるので、それら不純物は取り除くことが好ましい。
 したがって、貯留部34に貯留される水WTは、循環路41を介して除去装置40に送られ、除去装置40にて固形不純物、水溶性不純物などが取り除かれた後に、循環路41を介して貯留部34に戻されるとよい。このような構成によれば、貯留部34にて不純物が蓄積され、洗浄液における不純物量が増加することを防止できる。なお、除去装置40にて不純物を取り除くための構成は、上記第1の実施形態で説明したとおりである。
 本実施形態において、除去装置40に水WTを送るための循環路41の排出口41Aは、図3に示すように貯留部34の底面、又は底面近傍に配置されるとよい。貯留部34では、貯留部34の底面に固形不純物IPが堆積されやすい。したがって、排出口41Aが底面又は底面近傍に配置されることで、固形不純物IPが、排出口41Aを介して効率的に除去されることになる。
 また、以上の説明では、水WTは、除去装置40において不純物を取り除いた後、循環路41を介して貯留部34に戻される態様を説明したが、水WTは、貯留部34に戻されずにそのまま除去されてもよい。例えば、排出口41Aが底面又は底面近傍に設けられると、排出口41Aからは、固形分不純物IPの割合が比較的高い水が排出されることになるので、そのまま除去しても、貯留部34における水の量が著しく少なくなることが防止できる。また、水の量が少なくなっても、貯留部34に水を適宜添加するとよい。
 さらに、以上の説明では排出口41Aから水WTが除去装置40に送られる構成を示したが、水WTに限定されず、排出口41Aから油性物質OLが送られてもよいし、油性物質OLと水WTの混合物が送られてもよい。この場合、循環路41の排出口41Aの位置は、適宜変更されるとよい。また、排出口41Aから排出された、油性物質OL、又は油性物質OLと水WTの混合物は、除去装置40にて適宜不純物が除去されて貯留部34に戻されてもよいし、貯留部34に油性物質OLの量が多くなりすぎることを防止するために貯留部34に戻されずに除去されてもよい。
 また、排出口41Aは2つ以上設けられて、水WT、油性物質OLは別々に貯留部34から排出されてもよい。この場合も、排出された水WT又は油性物質OLは、上記のとおり、除去装置40により不純物が取り除かれた後に、貯留部34に戻されてもよいし、そのまま排出されてもよい。
 また、本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、除去装置40によって、貯留部34に貯留される洗浄液から水WT又は油性物質OLの一部が除去されて、貯留部34に貯留される洗浄液に対する油性物質OLの割合、更には、水WTの割合が適宜調整されてもよい。
 また、本実施形態では、相分離を利用して水及び油性物質が選択的に回収されたが、水及び油性物質は相分離を利用して回収しなくてもよい。例えば、油水分離装置を設けて、油水分離装置で水と油性物質を分離して、それぞれを第1及び第2の回収路にて回収させた後、混合して洗浄液として粗ガスに接触させてもよい。これにより、貯留部において水と油性物質が相分離しない場合でも、水と油性物質それぞれを選択的に回収できる。
 また、供給路は2つ(第1及び第2の回収路)設ける必要もなく、例えば、油水分離装置を適宜組み合わせるなどして、水と油性物質それぞれの量を調整し、洗浄液における油性物質の割合、又は洗浄液における油性物質及び水の割合を所定の範囲としたうえで、第1の実施形態と同様に1つの供給路により洗浄液を供給してもよい。
[第3の実施形態]
 次に、本発明の第3の実施形態を説明する。以下では、第3の実施形態について、第1の実施形態との相違点を説明する。上記した第1の実施形態のスクラバ12では、貯留部12に貯留される洗浄液は循環されてスクラバ12上部のノズル15から噴霧されたが、本実施形態のスクラバ52では、ノズルが省略され、貯留部54に貯留される水WT及び油性物質OLを含む洗浄液WSは、循環されずに貯留部54で貯留されたままである。そして、導入路53の導入口53Aは、貯留部54に貯留された洗浄液WSの液面よりも下方に配置される。
 したがって、導入路53から導入された粗ガスG1は、貯留部54に貯留された洗浄液WSに対して導入される。これにより、粗ガスG1は、貯留部54に貯留された洗浄液WSを通過することで、粗ガスG1が洗浄液WSに接触する。粗ガスG1は、貯留部54にて洗浄液WSに接触することで、粗ガスG1に含有される水溶性不純物及び油溶性不純物の少なくとも一部が除去される。水溶性不純物及び油溶性不純物が除去されたガスは、精製ガスG2として、スクラバ12の上部に設けられた排出口59から排出される。
 さらに、本実施形態でも、上記第1の実施形態と同様に、洗浄液WSにおける油性物質OLの割合、さらには水WTと油性物質OLの割合が上記で説明したとおりの範囲内に設定される。そのため、水溶性不純物及び油溶性不純物は、効率的に排ガスG1から除去される。
 本実施形態では、第1の実施形態と同様に、貯留部54に貯留された洗浄液WSは、攪拌翼などの攪拌手段により混合されている。また、本実施形態でも、調整機構としての除去装置60が設けられる。除去装置60は、循環路61を介してスクラバ52に接続される。除去装置60、循環路61の構成は、第1の実施形態の除去装置20、循環路21と同様であり、その説明は省略する。
 ただし、貯留部54に貯留された洗浄液WSは、必ずしも攪拌翼などにより混合される必要はなく、静置などされて水WTと油性物質OLは相分離していてもよい。相分離する場合、貯留部54には、第2の実施形態(図3参照)で示したように、一般的に水層と油性物質層が下から順に形成される。そのため、粗ガスG1は、水及び油性物質に順次接触することで、水溶性不純物及び油溶性不純物が除去される。また、貯留部54に貯留された洗浄液における油性物質の割合、さらには水の割合が上記した所定の範囲内となることで、水溶性不純物及び油溶性不純物は、効率的に排ガスG1から除去される。
 また、第3の実施形態においても、第1の実施形態と同様に、検出装置と制御部が設けられ、その検出装置に検出された検出結果により、除去装置60(調整機構)が制御部により制御されて、洗浄液における油性物質の割合、又は油性物質及び水の割合が調整されてもよい。
 本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
[試験1]
(ブランク)
 内容物が入っていない容量15mlの有底円筒状の容器(バイアル瓶)をゴム栓により密閉した。その後、密閉された容器内に含硫化水素(HS)ガスを表1に記載の注入量でシリンジにより注入した。含硫化水素(HS)ガスとしては、硫化水素ガスを1体積%含み、残り(99体積%)が窒素(N)である希釈ガスを使用した。その後、容器を100回振り混ぜた。次いで、気相のガス0.1mlをGC/MSに導入し、硫化水素由来のピークの面積を求め、そのピーク面積を基準にして、後述する実施例1~5、比較例1、2において、気相中の硫化水素濃度を求めた。
 実施例1~5において、ブランクで使用したものと同じ容器に、水及びインデンを表1に示す投入量で投入して、ゴム栓により密閉した。比較例1,2ではブランクで使用したものと同じ容器に、水又はインデンを表1に示す投入量で投入して、ゴム栓により密閉した。その後、各実施例、比較例において、密閉容器内に含硫化水素ガスを表1に記載の量でシリンジにより注入した。含硫化水素ガスは、上記ブランクと同じものを使用した。次に、水及びインデンとガスが混合するように、容器を100回振り混ぜた。その後、気相のガス0.1mlをGC/MSに導入し、ピーク面積を求め、気相中の硫化水素濃度を求めた。結果を表1に示す。なお、試験は、室温(25℃)環境下で行った。
[試験2]
 密閉容器に注入するガスを、含硫化水素ガス単独の代わりに、含硫化水素ガスと含ベンゼンガスに変更したうえでこれらの注入量を表2に示す通りとし、GC/MSでは、硫化水素及びベンゼン由来のピークそれぞれの面積を求めて、その他の条件は試験1と同様にして、実施例1~5、比較例1、2において、気相中の硫化水素濃度、及びベンゼン濃度を求めた。試験2の結果を表2に示す。
 なお、含硫化水素ガスは試験1と同様のものを使用し、含ベンゼンガスはベンゼンガスを5体積%含み、残り(95体積%)が窒素(N)である希釈ガスであった。
(GC/MSの測定条件)
 試験1、2におけるGC/MSの測定条件の測定条件は、以下の通りであった。
  測定装置:島津製作所社製、GC/MS-QP2020
  カラム:DB-5MS(AgilentJ&W)
  カラム温度:40℃ → 280℃
  イオン化法:EI
  TIC質量範囲:m/z29~600
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1の結果から明らかなように、注入ガスが硫化水素ガス(水溶性不純物)のみの試験1においては、洗浄液(液相)におけるインデンの体積割合が高くなることに伴い、気相中の硫化水素濃度が低くなった。この結果は、硫化水素のインデンに対する溶解性が水よりも高いことによりもたらされたと考えられる。
 また、試験2のように注入ガスが硫化水素ガス(水溶性不純物)及びベンゼンガス(油溶性不純物)の両方を含む場合には、気相中の硫化水素ガスは、試験1と同様に、インデンの体積割合が高くなることに伴い低くなった。一方で、気相中のベンゼンガスは、インデンの体積割合が5体積%であっても十分に取り除かれて濃度が低くなり、また、30体積%以上ではよりさらに濃度が低くなった。このことから、油溶性不純物の除去には洗浄液に5体積%以上の油性物質を含有させることが効果的であり、また、さらに油性物質の割会を高くするとより効果的であることが理解できる。
 10 精製ガス製造装置
 11 粗ガス生成設備
 12、32、52 スクラバ
 13 導入路
 13A 導入口
 14、34、54 貯留部
 15、35 ノズル
 16 供給路
 19、39、59 排出路
 20、40、60 除去装置(調整機構)
 21、41、61 循環路
 36A,36B 第1及び第2の回収路(調整機構)
 A 接触領域
 G1 粗ガス
 G2 精製ガス
 IP 固形不純物
 OL 油性物質
 WT 水
 

 

Claims (16)

  1.  水溶性不純物及び油溶性不純物を含む、廃棄物由来の粗ガスから、スクラバを用いて、前記水溶性不純物および油溶性不純物の少なくとも一部を除去して、精製ガスを製造する精製ガスの製造方法であって、
     前記スクラバにおいて、水および油性物質を含む洗浄液を前記粗ガスに接触させ、前記水溶性不純物および油溶性不純物の少なくとも一部を前記粗ガスから除去し、かつ
     前記洗浄液における前記油性物質の割合が、5体積%以上95体積%以下である、精製ガスの製造方法。
  2.  前記洗浄液における前記油性物質の割合を調整する、請求項1に記載の精製ガスの製造方法。
  3.  前記油性物質が、前記粗ガスから除去されて前記洗浄液に混入された油溶性不純物を含む、請求項1又は2に記載の精製ガスの製造方法。
  4.  前記粗ガスが、前記水溶性不純物及び前記油溶性不純物を含む合成ガスである請求項1~3のいずれか1項に記載の精製ガスの製造方法。
  5.  前記スクラバが、前記水および前記油性物質を貯留する貯留部を備え、
     前記貯留部より、前記水および油性物質を洗浄液として、前記粗ガスに接触させるように供給する、請求項1~4のいずれか1項に精製ガスの製造方法。
  6.  前記スクラバが、前記水および前記油性物質を貯留する貯留部を備え、
     前記貯留部から前記水および油性物質それぞれを独立に回収し、かつ回収された前記水および油性物質を混合させて前記洗浄液として前記粗ガスに接触させる、請求項1~5のいずれか1項に記載の精製ガスの製造方法。
  7.  前記スクラバが、前記水および油性物質を含む洗浄液を貯留する貯留部を備え、
     前記粗ガスを前記貯留部に貯留された前記洗浄液を通過させることで、前記粗ガスを前記洗浄液に接触させる請求項1~4のいずれか1項に記載の精製ガスの製造方法。
  8.  前記貯留部に貯留される水又は油性物質の一部を除去して、前記洗浄液における前記油性物質の割合を調整する請求項5~7のいずれか1項に記載の精製ガスの製造方法。
  9.  水溶性不純物及び油溶性不純物を含む粗ガスから、スクラバを用いて、前記水溶性不純物および油溶性不純物の少なくとも一部を除去して、精製ガスを製造する精製ガスの製造方法であって、
     前記スクラバにおいて、水および油性物質を含む洗浄液を前記粗ガスに接触させ、前記水溶性不純物および油溶性不純物の少なくとも一部を前記粗ガスから除去し、かつ
     前記洗浄液における前記油性物質の割合を調整する、精製ガスの製造方法。
  10.  水溶性不純物及び油溶性不純物を含む粗ガスから、前記水溶性不純物及び油溶性不純物の少なくとも一部を除去して、精製ガスを製造する精製ガス製造装置であって、
     水及び油性物質を含む洗浄液を前記粗ガスに接触させ、前記水溶性不純物及び油溶性不純物の少なくとも一部を前記粗ガスから除去するスクラバと、
     前記洗浄液における前記油性物質の割合を調整可能な調整機構と、
     を備える精製ガス製造装置。
  11.  前記洗浄液における前記油性物質の割合が、5体積%以上95体積%以下である、請求項10に記載の精製ガス製造装置。
  12.  前記スクラバが、前記水および前記油性物質を貯留する貯留部を有し、かつ
     前記貯留部より、前記水および油性物質を前記洗浄液として前記粗ガスに接触させるように供給する供給路を備える請求項10又は11に記載の精製ガス製造装置。
  13.  前記スクラバが、前記水および前記油性物質を貯留する貯留部を有し、かつ
     前記調整機構が第1及び第2の回収路を備え、
     前記第1及び第2の回収路それぞれが、前記貯留部において前記水及び油性物質それぞれを独立に回収し、かつ回収した前記水および油性物質を混合させて前記洗浄液として、前記粗ガスに接触させる、請求項10又は11に記載の精製ガス製造装置。
  14.  前記スクラバが、前記水および前記油性物質を含む洗浄液を貯留する貯留部を有し、
     前記貯留部に貯留された前記洗浄液に対して前記粗ガスを導入する導入路を備える請求項10又は11に記載の精製ガス製造装置。
  15.  前記調整機構が、前記貯留部に貯留される水又は油性物質の一部を除去する除去装置である、請求項10~14のいずれか1項に記載の精製ガス製造装置。
  16.  水溶性不純物及び油溶性不純物を含む粗ガスから、前記水溶性不純物及び油溶性不純物の少なくとも一部を除去して、精製ガスを製造する精製ガス製造装置であって、
     水及び油性物質を含む洗浄液を前記粗ガスに接触させ、前記水溶性不純物及び油溶性不純物の少なくとも一部を前記粗ガスから除去するスクラバを備え、
     前記洗浄液における前記油性物質の割合が、5体積%以上95体積%以下である、精製ガス製造装置。
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