(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を酸素により部分酸化して得られた、水蒸気及び硫黄化合物を含むガス化燃料を、水蒸気が凝縮する温度以下にサチュレーターにより冷却し、冷却されたガス化燃料を吸収液に接触させて硫黄化合物を吸収分離して脱硫後ガス化燃料を得た後、該脱硫後ガス化燃料に水を注入して前記サチュレーターにより加熱することを特徴とするガス化燃料製造時の熱回収方法。
【請求項２】
燃料を酸素により部分酸化して得られた、水蒸気及び硫黄化合物を含むガス化燃料中の水分の量が２〜２０％であることを特徴とする請求項１記載のガス化燃料製造時の熱回収方法。
【請求項３】
部分酸化して得られた、水蒸気及び硫黄化合物を含むガス化燃料が酸素を含有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガス化燃料製造時の熱回収方法。
【請求項４】
サチュレーターがチューブ型熱交換器であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のガス化燃料製造時の熱回収方法。
【請求項５】
水蒸気及び硫黄化合物を含むガス化燃料を接触還元して硫化カルボニルを硫化水素にした後、サチェレーターにより冷却する請求項１〜４のいずれか１項記載のガス化燃料製造時の熱回収方法。
【請求項６】
ガス化燃料をサチェレーターにより冷却し、さらに硫黄化合物を吸収した吸収液により冷却する請求項１〜５のいずれか１項記載のガス化燃料製造時の熱回収方法。
【請求項７】
燃料を酸素により部分酸化して得られた、水蒸気及び硫黄化合物を含むガス化燃料を、水蒸気が凝縮する温度以下に冷却するサチュレーターと、冷却されたガス化燃料を吸収液に接触させて硫黄化合物を吸収除去する脱硫装置と、脱硫後ガス化燃料を得た後、該脱硫後ガス化燃料に水を注入する脱硫前冷却装置とを具備することを特徴とする熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凝縮する温度以下に冷却し、冷却されたガスを吸収液に接触させて硫黄化合物を吸収分離するプロセスにおけるガス化燃料製造時の熱回収方法及び熱回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭や重質油やオリマルジョン等の原燃料を部分酸化してガス化燃料とし、これをガスタービン等の燃料に用いている。しかし、原燃料が水分を多く含んだりあるいは水分を添加して用いる場合には、得られたガス化燃料は数１００℃以上の高温であり、多くの水蒸気と硫化水素のような硫黄化合物を含んでいる。ガス化燃料をアミン系の吸収液と接触させて脱硫処理をする場合には、吸収効率を上げるためにさらに常温付近まで冷却して硫化水素、二酸化炭素等の酸性ガスを吸収させる必要がある。このため、高温のガス化燃料を熱交換器により冷却水を用いて冷却していたので、水蒸気が水となる際の凝縮熱が冷却水側に捨てられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、高温のガス化燃料を冷却する際に奪われる水蒸気の凝縮熱を脱硫後のガス化燃料に回収しえるガス化燃料製造時の熱回収方法及び熱回収装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記課題に付き鋭意検討した結果、高温のガス化燃料を、水蒸気が凝縮する温度以下にサチュレーターにより冷却し、脱硫後ガス化燃料に水を注入して前記サチュレーターにより加熱することにより、冷却する際に奪われる水蒸気の凝縮熱を脱硫後のガス化燃料に効率良く回収することを見出だし、本発明を完成した。
【０００５】
即ち、本願第１の発明は、燃料を酸素により部分酸化して得られた、水蒸気及び硫黄化合物を含むガス化燃料を、水蒸気が凝縮する温度以下にサチュレーターにより冷却し、冷却されたガス化燃料を吸収液に接触させて硫黄化合物を吸収分離して脱硫後ガス化燃料を得た後、該脱硫後ガス化燃料に水を注入して前記サチュレーターにより加熱することを特徴とするガス化燃料製造時の熱回収方法である。
【０００６】
また、本願第２の発明は、燃料を酸素により部分酸化して得られた、水蒸気及び硫黄化合物を含むガス化燃料を、水蒸気が凝縮する温度以下に冷却するサチュレーターと、冷却されたガス化燃料を吸収液に接触させて硫黄化合物を吸収分離する脱硫装置と、脱硫後ガス化燃料を得た後、該脱硫後ガス化燃料に水を注入する脱硫前冷却装置とを具備することを特徴とする熱回収装置である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る熱回収装置の概略図を示す。
図中の符番１は、原燃料ガス化装置である。この原燃料ガス化装置１には、脱塵装置２、硫化カルボニル還元前熱交換器３、硫化カルボニル還元装置４、サチュレーター５、脱硫前冷却装置６及び脱硫装置７が順次接続されている。前記硫化カルボニル還元前熱交換器３には、ガスタービン８が接続されている。前記脱硫装置７は、前記サチュレーター５の底部に接続されている。前記脱硫前冷却装置６からの凝縮水24はポンプ９によりサチュレーター５の頂部に供給されるようになっている。前記ガスタービン８からは排気ガス11が排気される。前記脱硫装置７には硫黄化合物吸収液12が補給され、また脱硫装置７からは硫化水素，二酸化炭素等のガス13が排気されるようになっている。
【０００８】
この発明において、ガス化燃料とは、原油、重質油、石炭、オリマルジョン、オイルサイド、オイルスラリー等の原燃料を原燃料ガス化装置１において空気又は酸素（以下、両者を本発明で酸素という）により還元雰囲気下に部分酸化してガス状の燃料としたものであり、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水分、窒素、硫化水素、硫化カルボニル等の硫黄化合物あるいはアンモニア、塩化水素等を含み、硫化カルボニル等の硫黄化合物あるいはアンモニア、塩化水素等を含み、場合によっては酸素を含む。さらに、ガスは煤塵を含むことがある。
【０００９】
部分酸化して得られるガス化燃料は、数１００℃の高温であり、加圧であっても、常圧であっても、減圧であってもよいが、通常は数ないし数１０気圧等の加圧状態で得られ、水分の含有量は２〜２０容量％である。従って、水蒸気が凝縮する温度は、水分及び圧力によって決められる。
【００１０】
また、本発明で使用するサチュレーター５とは、（Ａ）水蒸気を含む高温側流体と、（Ｂ）水を含む低温側流体とを伝熱隔壁により顕熱及び潜熱を熱交換できるものであり、（Ａ）における水蒸気の凝縮熱は（Ｂ）における水の蒸発熱に転換される。この際、低温側流体として脱硫後ガス化燃料を使用することにより、ガス化燃料ひとつにエネルギー集約されたことになるので、ガスタービン用等に効率良く使用することができる。
【００１１】
前記サチュレーター５の形式は、例えば、チューブ型熱交換器でシェル側とチューブ側とに別れるものが挙げられ、単管式でも多管式でもよい。シェル側に高温のガスを通過させ、チューブ側に低温のガス及び水の注入を行い、沸騰伝熱により蒸発の促進を行ってもよいし、この逆の場合でも行うことができる。
【００１２】
注入する水は、脱硫前冷却装置６におけるガス化燃料を冷却する際に生じた凝縮水又は外部よりの水を使用することにより、さらにガス化燃料へのエネルギー集約を増すことができる。なお、図１は凝縮水を用いた例であり、この場合必要に応じ補給水25を補給してもよい。また、前記脱硫前冷却装置６において凝縮水24を分離し、その後又凝縮水24等を加えているが、この理由は、装置上脱硫装置７は気体と水を同時に扱うことができないからである。
【００１３】
脱硫前のガスに腐食性のものが含まれる場合には凝縮水が発生するので、腐食を考慮してサチュレーター５以後の装置の材質が選択される。材質としては、炭素鋼、モリブデン鋼、クロム−モリブデン鋼、オーステナイトステンレス鋼、フェライトステンレス鋼、ニッケル合金等が使用できる。
【００１４】
部分酸化して得られるガス化燃料は、煤塵を含む場合には脱塵装置２、例えばサイクロン、電気集塵機、フィルター等により除塵することが好ましい。これにより、例えば数万ｐｐｍの煤塵を数ｐｐｍに除塵することができる。
【００１５】
除塵されたガス化燃料は、硫化カルボニルを含む場合には、硫化カルボニル還元前熱交換器３により適切な温度まで冷却される。この場合、冷却は好ましくはサチュレーター通過後の脱硫後ガス化燃料により行うことができる。
【００１６】
ガス化燃料が硫化カルボニルを含む場合には、硫化カルボニル還元装置４において、触媒の存在下に、予め硫化水素に還元しておけば、後の脱硫工程により除かれる。触媒としては、例えばアルミナ系のものが挙げられる。
【００１７】
上記のように、除塵され、硫化カルボニルを硫化水素に還元されたガス化燃料は、未だ例えば２００ないし４００℃の高温であり、多量の顕熱と水分による潜熱をもっているので、サチュレーター５を用いて脱硫後ガス化燃料に注入することにより熱交換される。
【００１８】
前記サチュレーター５で熱交換した後のガス化燃料−凝縮水混合物は、必要によりさらに脱硫前冷却装置６において、冷却された媒体と接触させることにより脱硫工程に適切な温度、例えば、６０ないし３０℃まで冷却される。前記脱硫前冷却装置６における媒体の冷却は冷却水14との熱交換により行ってもよいし、サチュレーター５で熱交換した後のガス化燃料−凝縮水混合物19の熱は、硫黄化合物を吸収した吸収液を再生する場合の加熱エネルギーとすることができる。
【００１９】
冷却は、一段で行ってもよいし、多段で行うこともできる。
脱硫工程に適切な温度まで冷却されたガス化燃料−凝縮水混合物は脱硫装置７において吸収液と接触し、硫化水素等の硫黄化合物が吸収除去される。前記吸収液としては、例えば、アミン系のものが使用できる。アミン系の吸収液は水溶性で、水を含んでいてもよい。
【００２０】
硫黄化合物を吸収した吸収液は、加熱あるいは減圧等により硫化水素及び二酸化炭素等の酸性ガスが放出され再生される。
また、サチュレーターで熱交換した後の脱硫後ガス化燃料、またはさらに脱塵後のガス化燃料と熱交換した後の脱硫後ガス化燃料は、さらに必要により微量の硫黄化合物や塩化水素等のガスを取り除いた後、ガスタービン８や燃料電池等の燃料として使用される。
本発明は、回分式でも、半回分式でも、連続式でも行うことができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について参照して説明する。本実施例では、前述した図１の熱回収装置を用いて実施した。なお、図１中の付番15〜24は流体の番号を示し、特に付番20は冷却されたガス化燃料を示す。
原燃料として水分２９％を含むオリマルジョンを使用し、酸素により部分酸化して得られたガス化燃料の組成、温度等を下記表１、表２に示す。
【００２２】
【表１】
0003659763.tif 000002
【００２３】
【表２】
0003659763.tif 000003
【００２４】
この実施例に係る熱回収装置は、図１に示すように、原燃料ガス化装置１と、この原燃料ガス化装置１に順次接続された脱塵装置２、硫化カルボニル還元前熱交換器３、硫化カルボニル還元装置４、サチュレーター５、脱硫前冷却装置６及び脱硫装置７と、前記硫化カルボニル還元前熱交換器３に接続されたガスタービン８とを具備し、さらに前記脱硫装置７は前記サチュレーター５に接続され、前記脱硫前冷却装置６からの凝縮水24はポンプ９によりサチュレーター５の頂部に供給される構成となっている。
【００２５】
従って、このようにサチュレーター５で熱交換することにより、脱硫処理前のガス化燃料18（３００℃、水分１３．７ｖｏｌ％）は低温で脱硫操作を行ったにも関わらず、脱硫後ガス化燃料22（２４０℃、水分１２．４ｖｏｌ％）として熱回収される。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、高温のガス化燃料を冷却することによって、冷却する際に奪われる水蒸気の凝縮熱のガス化燃料に効率良く回収することができる、ガス化燃料製造時の熱回収方法及び熱回収装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱回収装置の説明図。
【符号の説明】
１…原料ガス化装置、
２…脱塵装置、
３…硫化カルボニル還元前熱交換器、
４…硫化カルボニル還元装置、
５…サチュレーター、
６…脱硫前冷却装置、
７…脱硫装置、
８…ガスタービン、
11…排気ガス、
12…硫黄化合物吸収液、
13…硫化水素，二酸化炭素等のガス、
14…冷却水、
24…凝縮水、
25…補給水。
【図１】
0003659763.tif 000004