(57)【要約】【課題】ガス化ガスのエネルギー効率を向上させることのできるガス化ガス精製システムを提供する。【解決手段】本発明のガス化ガス精製システム１０は、燃料である石炭をガス化するガス化炉１１と、ガス化炉１１で生成されたガス化ガス１２中の一酸化炭素（ＣＯ）を、ＣＯシフト触媒２１下で二酸化炭素（ＣＯ2）に変換するＣＯシフト反応装置１５と、ＣＯシフト反応装置１５でＣＯシフト反応させた後のガス化ガス１２中のハロゲン化合物を除去するスクラバ装置１７と、スクラバ装置１７でハロゲン化合物を除去した後のガス化ガス１２中の二酸化炭素（ＣＯ2）及び硫化水素（Ｈ２Ｓ）を除去するガス精製装置１９とを備える。【選択図】図１
2011157486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料である石炭をガス化するガス化炉と、
前記ガス化炉で生成されたガス化ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）を、ＣＯシフト触媒下で二酸化炭素（ＣＯ2）に変換するＣＯシフト反応装置と、
前記ＣＯシフト反応装置でＣＯシフト反応させた後のガス化ガス中のハロゲン化合物を除去するスクラバ装置と、
前記スクラバ装置でハロゲン化合物を除去した後のガス化ガス中の二酸化炭素（ＣＯ2）及び硫化水素（Ｈ２Ｓ）を除去するガス精製装置と、
を備えたことを特徴とするガス化ガス精製システム。
【請求項２】
前記ＣＯシフト触媒はハロゲン化合物耐性を有することを特徴とする請求項１に記載のガス化ガス精製システム。
【請求項３】
前記ガス精製装置は、
前記ガス化ガスを吸収液と接触させて二酸化炭素（ＣＯ2）及び硫化水素（Ｈ２Ｓ）の両方を除去する吸収塔と、二酸化炭素（ＣＯ2）及び硫化水素（Ｈ２Ｓ）の両方を吸収した溶液を再生する再生塔とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス化ガス精製システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス化ガス精製システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭の有効利用は近年のエネルギー問題での切り札の一つとして注目されている。石炭を付加価値の高いエネルギー媒体として変換するための技術として、石炭ガス化技術、ガス精製技術の開発が進められている（例えば特許文献１，２を参照）。
【０００３】
図６は、従来の一般的な石炭ガス化ガスの精製システムを示す説明図である。図６に示すガス化ガス精製システム１００では、まず、ガス化炉１１０において石炭Ｆをガス化することによりガス化ガスを生成する。ガス化炉１１０で生成されたガス化ガス１２０は、フィルタ１３０によりガス中の煤塵が除去され、熱交換器１４０にて冷却された後、湿式スクラバ装置１５０においてガス中に含まれるハロゲン化合物が除去される。次いで、ガス化ガス１２０は、熱交換器１６０にて冷却された後、吸収塔１７０Ａ及び再生塔１７０Ｂとを備えたＨ２Ｓ除去装置１７０に導入され、ガス中の硫化水素（Ｈ２Ｓ）が除去される。脱硫後のガス化ガス１２０は、熱交換器１８０にて加熱された後、水蒸気１９０が混合された状態でＣＯシフト反応装置２００に導入される。ＣＯシフト反応装置２００では、ＣＯシフト触媒下、ガス化ガス１２０中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）が二酸化炭素（ＣＯ2）に変換される。次いで、ガス化ガス１２０は、熱交換器２１０にて冷却された後、吸収塔２２０Ａ及び再生塔２２０Ｂとを備えたＣＯ２除去装置２２０に導入され、ガス中の二酸化炭素（ＣＯ2）が回収される。上記工程を経ることにより、一酸化炭素（ＣＯ）及び水素（Ｈ２）を主成分とする精製ガス２３０が得られる。得られた精製ガス２３０は、発電プラントのタービン用のガスや、メタノール、アンモニアなどの化成品合成用のガスとして適用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７９２６６号公報
【特許文献２】特開２００４−３３１７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図６に示されるガス化ガス精製システム１００では、ＣＯシフト反応工程の前流でＨ２Ｓ除去工程を行い、後流でＣＯ２除去工程を行っている。ここで、Ｈ２Ｓ除去装置１７０及びＣＯ２除去装置２２０におけるガス化ガス１２０の温度は、いずれも３０℃程度である。一方、ＣＯシフト反応装置２００でのガス化ガス１２０の温度は３００℃近傍に達する。このため、ガス温度３０℃程度でＨ２Ｓ除去工程を行った後に、ガス温度を一旦３０℃から３００℃近傍まで上昇させてＣＯシフト反応工程を行い、その後、ＣＯ２除去工程を行うためにガス温度を再び３００℃から３０℃程度まで降下させなければならない。
【０００６】
このように、図６に示されるガス化ガス精製システム１００では、ガス化ガスの温度の上下動が激しく、エネルギー効率が悪いという問題がある。このため、ガス化ガス精製システムにおいてガス化ガスのエネルギー効率を向上させることが切望されている。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ガス化ガスのエネルギー効率を向上させることのできるガス化ガス精製システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係るガス化ガス精製システムは、燃料である石炭をガス化するガス化炉と、前記ガス化炉で生成されたガス化ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）を、ＣＯシフト触媒下で二酸化炭素（ＣＯ2）に変換するＣＯシフト反応装置と、前記ＣＯシフト反応装置でＣＯシフト反応させた後のガス化ガス中のハロゲン化合物を除去するスクラバ装置と、前記スクラバ装置でハロゲン化合物を除去した後のガス化ガス中の二酸化炭素（ＣＯ2）及び硫化水素（Ｈ２Ｓ）を除去するガス精製装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係るガス化ガス精製システムは、上記請求項１において、前記ＣＯシフト触媒がハロゲン化合物耐性を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項３に係るガス化ガス精製システムは、上記請求項１又は２において、前記ガス精製装置が、前記ガス化ガスを吸収液と接触させて二酸化炭素（ＣＯ2）及び硫化水素（Ｈ２Ｓ）の両方を除去する吸収塔と、二酸化炭素（ＣＯ2）及び硫化水素（Ｈ２Ｓ）の両方を吸収した溶液を再生する再生塔とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のガス化ガス精製システムによれば、ＣＯシフト反応装置、スクラバ装置、ガス精製装置での各工程を経る間に、ガス化ガスの温度を徐々に下降させることが可能となる。その結果、従来のガス化ガス精製システムと比べて、ガス化ガスのエネルギー効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本実施の形態に係るガス化ガス精製システムの概略図である。
【図２】図２は、実施例に係るガス化ガス精製システムにおけるガス化ガスの温度を示す図である。
【図３】図３は、図２に示したガス化ガスの温度変化を示すグラフである。
【図４】図４は、比較例に係るガス化ガス精製システムにおけるガス化ガスの温度を示す図である。
【図５】図５は、図４に示したガス化ガスの温度変化を示すグラフである。
【図６】図６は、従来のガス化ガス精製システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１４】
本実施の形態に係るガス化ガス精製システムについて、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係るガス化ガス精製システム１０の概略図である。図１に例示されるガス化ガス精製システム１０は、燃料である石炭をガス化するガス化炉１１と、ガス化炉１１で生成されたガス化ガス１２中の一酸化炭素（ＣＯ）を、ＣＯシフト触媒下で二酸化炭素（ＣＯ2）に変換するＣＯシフト反応装置１５と、ＣＯシフト反応装置１５でＣＯシフト反応させた後のガス化ガス１２中のハロゲン化合物を除去する湿式スクラバ装置１７と、湿式スクラバ装置１７でハロゲン化合物を除去した後のガス化ガス１２中の二酸化炭素（ＣＯ2）及び硫化水素（Ｈ２Ｓ）を除去するガス精製装置１９とを備えている。
【００１５】
ガス化炉１１とＣＯシフト反応装置１５とを接続するガス流路の途中には、ガス化炉１１から送り出されたガス化ガス１２中の煤塵を除去するフィルタ１３と、フィルタ１３を通過したガス化ガス１２を冷却する熱交換器１４とが設置されている。また、ＣＯシフト反応装置１５と湿式スクラバ装置１７とを接続するガス流路の途中には、ＣＯシフト反応装置１５から送り出されたガス化ガス１２を冷却する熱交換器１６が配置されている。また、湿式スクラバ装置１７とガス精製装置１９とを接続するガス流路の途中には、湿式スクラバ装置１７から送り出されたガス化ガス１２を冷却する熱交換器１８が配置されている。
【００１６】
このガス化ガス精製システム１０では、ガス化ガス１２の処理温度の高い順に各装置（ＣＯシフト反応装置１５、湿式スクラバ装置１７、ガス精製装置１９）が配置され、各装置での処理を経るごとにガス化ガス１２の温度が徐々に低下するように構成されている。これにより、以下に説明するように熱効率が良好なガス精製プロセスの実現を可能としている。
【００１７】
ここで、ガス化炉１１は、燃料Ｆである石炭を空気や酸素等のガス化剤と接触させ、燃焼・ガス化させることによって石炭ガス化ガス（以下、省略して「ガス化ガス」とよぶ）を生成する。ガス化炉１１で生成されるガス化ガスは、一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ２）、二酸化炭素（ＣＯ２）を主成分とするものであるが、石炭中に微量に含まれる元素（たとえばハロゲン化合物、水銀（Ｈｇ）などの重金属）や、石炭ガス化の際の未燃化合物（たとえばフェノール、アントラセンなどの多環芳香族、シアン、アンモニアなど）等も微量に含有する。ガス化炉１１で生成されたガス化ガス１２は、ガス化炉１１の出口で３５０℃程度に冷却されて炉外に送り出される。
【００１８】
ガス化炉１１の出口から送り出されたガス化ガス１２は、フィルタ１３によってガス中の煤塵が除去された後、熱交換器１４により例えば１８０℃程度まで冷却される。熱交換器１４を通過したガス化ガス１２は、図１に示すように３２０℃程度の水蒸気２０と混合され、水蒸気２０とともにＣＯシフト反応装置１５に導入される。
【００１９】
ＣＯシフト反応装置１５は、ガス化ガス１２のＣＯシフト反応を行うための装置である。このＣＯシフト反応は、ＣＯシフト触媒２１下で、下記式（１）の反応により有用成分であるＣＯ２とＨ２とを得るようにしている。
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2…（１）
【００２０】
上記式（１）のＣＯシフト反応を促進するＣＯシフト触媒２１としては、ハロゲン化合物耐性を有する触媒を用いるのが好ましい。ハロゲン化合物耐性を有するＣＯシフト触媒の一例としては、モリブデン（Ｍｏ）又はコバルト（Ｃｏ）のいずれか一方又は両方を活性成分とすると共に、この活性成分を担持するチタン（Ｔｉ）、珪素（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びセリウム（Ｃｅ）のいずれか一種又はこれらの混合・複合物の酸化物を担体とするものを挙げることができる。
【００２１】
担体に、チタン（Ｔｉ）、珪素（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びセリウム（Ｃｅ）のいずれか一種を用いることで、ガス化ガス中のハロゲン化合物に耐性を有することとなり、ガス化炉１１からガス化されたガス化ガス１２を直ちにＣＯシフト反応させることが可能となる。また、Ｃｏ−Ｍｏ系触媒は、硫黄成分雰囲気で使用することができるという利点も有している。
【００２２】
前記担体としては、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＣｅＯ2の酸化物であるのが好ましい。また、前記担体が、これらの少なくとも二種の元素が存在する複合酸化物を含むようにしてもよい。なお、複合酸化物と混合物とが併存する場合も含まれる。ここで、得られる複合酸化物としては、例えばＴｉＯ2-ＺｒＯ2、ＴｉＯ2-ＳｉＯ2、ＴｉＯ2-ＣｅＯ2、ＣｅＯ2-ＺｒＯ2、ＳｉＯ2−ＺｒＯ2等の複合酸化物を例示することができる。
【００２３】
さらに、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＣｅＯ2の酸化物のいずれかとＡｌ2Ｏ3を組み合わせた、例えばＴｉＯ2-Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2-Ａｌ2Ｏ3等の複合酸化物を例示することもできる。なお、複合酸化物を構成するＡｌ2Ｏ3は単独では、ハロゲン化合物の劣化が顕著であるので担体として用いることができないが、ＴｉＯ2等との複合酸化物とすることでこれが緩和され、担体として適用できるものとなる。
【００２４】
ここで、活性成分の前記モリブデン（Ｍｏ）の添加量としては、１〜５０重量％が好ましく、特に好ましくは６〜１８重量％とするのが良い。コバルト（Ｃｏ）の添加量としては、１〜３０重量％が好ましく、特に好ましくは２〜９重量％とするのが良い。
【００２５】
このように、上記で例示したＣＯシフト触媒２１は、ガス化ガス１２に含まれるハロゲン化合物に耐性を有するため、ハロゲン化合物によって劣化することがなく、ガス化ガス１２を直ちにＣＯシフト反応させることが可能となる。また、ＣＯシフト触媒２１はＣｏ−Ｍｏ系触媒であるから、硫黄成分雰囲気でも良好な触媒活性を発揮することができる。
【００２６】
さらに、上述したＣｏ−Ｍｏ系触媒の替わりに、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）のいずれか一種又はこれらの混合物を活性成分とすると共に、この活性成分を担持するチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びセリウム（Ｃｅ）のいずれか一種を担体とするＣＯシフト触媒２１´を用いることもできる。
【００２７】
担体に、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びセリウム（Ｃｅ）のいずれか一種を用いることで、低温活性に優れた触媒を提供でき、水蒸気量を低減させた場合（例えば３５０℃から２５０℃程度と大幅に低下してＣＯシフト反応を起こさせる。）においてもＣＯシフト反応を効率よく進行させることが可能となる。
【００２８】
前記担体としては、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＣｅＯ2の酸化物であるのが好ましい。また、前記担体が、これらの少なくとも二種又は二種以上の元素が存在する複合酸化物を含むようにしてもよい。なお、複合酸化物と混合物とが併存する場合も含まれる。ここで、得られる複合酸化物としては、例えばＴｉＯ2-ＺｒＯ2、ＴｉＯ2-Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2-ＣｅＯ2、ＣｅＯ2-ＺｒＯ2、ＺｒＯ2-Ａｌ2Ｏ3等の複合酸化物を例示することができる。
【００２９】
ここで、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）のいずれか一種又はこれらの混合物の活性成分の添加量としては、０．０１〜５重量％が好ましく、より好ましくは０．０１〜０．５重量％とするのが良い。
【００３０】
また、上記触媒に耐硫黄成分性を備えるために、硫酸処理を施してもよい。この硫酸処理は、例えば、硫酸又はチオ硫酸等の硫酸系水溶液に触媒を浸漬処理し、乾燥後、高温（約５００〜６００℃）雰囲気下、加熱炉内で乾燥させ、触媒に硫酸根を残留させる処理方法である。
【００３１】
具体的な処理方法としては、触媒を１モル濃度の硫酸に導入、ろ過、乾燥後６００℃で焼成させる。ここで、硫酸根もしくは硫酸根の前駆物質とは、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、硫酸アンモニウム〔（ＮＨ4）2ＳＯ4〕、亜硫酸アンモニウム〔（ＮＨ4）2ＳＯ3〕、硫酸水素アンモニウム〔（ＮＨ4）ＨＳＯ4〕、塩化スルフリル（ＳＯ2Ｃｌ2）等を挙げることができる。特に好ましくは硫酸、硫酸アンモニウムおよび塩化スルフリルが適している。
【００３２】
この硫酸根を含有させる方法については、一例をあげれば、乾燥したIII族（及び／又はIＶ族金属）の水酸化物もしくは酸化物をその１〜１０重量部の０．０１〜１０モル濃度、好ましくは０．１〜５モル濃度の硫酸根含有水溶液に浸漬もしくは流下等により、接触させて処理する方法を例示することができる。
【００３３】
上述したＣＯシフト触媒２１´は、低温活性及び硫黄成分雰囲気でも良好な触媒活性を起こさせることができるため、水蒸気２０の供給量を低下させた低温で、ガス化ガス１２をＣＯシフト反応させることが可能となる。
【００３４】
ＣＯシフト反応装置１５での反応により、ガス化ガス１２の温度は３３０℃近傍まで上昇する。ＣＯシフト反応装置１５から送り出されたガス化ガス１２は、熱交換器１６により１８０℃程度まで冷却された後、湿式スクラバ装置１７に送られる。
【００３５】
湿式スクラバ装置１７は、洗浄液を用いてガス化ガス１２に含まれる微量のハロゲン化合物、シアン、アンモニア等を除去する装置である。なお、ガス化ガス１２中の上記有害物質を除去する装置として乾式スクラバ装置を用いることもできる。湿式スクラバ装置１７から送り出されたガス化ガス１２は、熱交換器１８により３０℃程度まで冷却された後、ガス精製装置１９に導入される。
【００３６】
ガス精製装置１９は、ガス化ガス１２中の二酸化炭素（ＣＯ２）及び硫化水素（Ｈ２Ｓ）を除去する装置であり、吸収塔１９Ａと再生塔１９Ｂとを備えている。吸収塔１９Ａでは、ガス化ガス１２を物理吸収、化学吸収等の手法により特定の吸収液に吸収させることにより、ガス化ガス１２からＣＯ２及びＨ２Ｓを除去する。ＣＯ２及びＨ２Ｓを吸収した吸収液は再生塔１９Ｂに供給される。再生塔１９Ｂでは、吸収液を再生加熱器２２で加熱することにより、吸収液からＣＯ２及びＨ２Ｓが脱離され、吸収液が再生される。再生された吸収液は吸収塔１９Ａへ循環され再利用されることになる。
【００３７】
ガス精製装置１９の吸収塔１９Ａにおいてガス化ガス１２からＣＯ２及びＨ２Ｓが除去されることにより、精製ガス２３が得られる。精製ガス２３は、一酸化炭素（ＣＯ）及び水素（Ｈ２）を主成分とするガスであり、発電プラントのタービン用のガスや、メタノール、アンモニアなどの化成品合成用のガスとして用いられる。
【００３８】
なお、図１に例示されるガス精製装置１９は、吸収塔１９Ａにおいて二酸化炭素（ＣＯ２）と硫化水素（Ｈ２Ｓ）の双方を除去する構成としているが、ＣＯ２を除去する装置とＨ２Ｓを除去する装置とを並設して、段階的にＣＯ２とＨ２Ｓを除去するようにしてもよい。
【００３９】
上記のように構成されるガス化ガス精製システム１０では、ＣＯシフト反応装置１５で用いるＣＯシフト触媒２１がハロゲン化合物に耐性を有するため、ガス化ガス１２にハロゲン化合物が含有した状態であっても、ガス化ガス１２を確実にＣＯシフト反応させることができる。同時に、ＣＯシフト触媒２１は、硫黄成分雰囲気でも良好な触媒活性を発揮するため、ガス化ガス１２に硫化水素（Ｈ２Ｓ）等の硫黄化合物が含有した状態であっても、ガス化ガス１２を確実にＣＯシフト反応させることができる。このため、従来のようにＣＯシフト反応工程の前流で必ずしも湿式スクラバ工程及び脱硫工程を行う必要がなくなる。すなわち、システム内におけるＣＯシフト反応装置１５の配置の制約が大幅に緩和されるため、ＣＯシフト反応装置１５を湿式スクラバ装置１７及びガス精製装置１９（Ｈ２Ｓ除去装置）よりも前流に配置することができるようになる。
【００４０】
図１に例示されるガス化ガス精製システム１０では、ＣＯシフト反応工程、スクラバ工程、ガス精製（Ｈ２Ｓ、ＣＯ２除去）工程の順序でガス化ガス１２を処理するように、各装置を配置している。すなわち、ガス化ガス１２の処理温度の高い順に装置を配置しているので、ＣＯシフト反応装置１５、湿式スクラバ装置１７、ガス精製装置１９での各工程を経る間に、ガス化ガス１２の温度を徐々に下降させることができる。その結果、熱効率が良好なガス精製プロセスを実現させることが可能となる。
【００４１】
なお、ガス化ガス１２中にはＣＯＳが混入しているが、ＣＯシフト反応装置１５の前後のいずれかに、ＣＯＳ変換触媒装置を設置してもよいし、またはガス精製装置１９において、物理的吸着手段により除去するようにしてもよい。
【００４２】
［実施例］
以下、本発明の効果を示す実施例について説明する。
【００４３】
図１に示したガス化ガス精製システム１０を用いて石炭をガス化し、一酸化炭素（ＣＯ）及び水素（Ｈ２）を主成分とする精製ガス２３を得た。ＣＯシフト反応装置１５におけるＣＯシフト触媒２１としては、上記で例示したＣｏ−Ｍｏ系の触媒を用いた。図２は、実施例のガス精製工程におけるガス化ガス１２の温度の一例を示した図であり、図３は、図２に示したガス化ガス１２の温度の変化を示すグラフである。
【００４４】
以下、図２及び図３を参照しながら、実施例のガス化ガス精製システム１０でのガス化ガス１２の温度変化について説明する。ガス化炉１１で生成されたガス化ガス１２は、ガス化炉１１の出口で３５０℃に冷却されて炉外に送り出され、フィルタ１３で除塵された後、熱交換器１４で１８０℃まで冷却される。この後、ガス化ガス１２は、温度３２０℃の水蒸気２０が混合されることにより２５０℃に調整され、水蒸気２０とともにＣＯシフト反応装置１５に導入される。ＣＯシフト反応装置１５において、ガス化ガス１２は、ＣＯシフト反応によりガス中の一酸化炭素（ＣＯ）が二酸化炭素（ＣＯ2）に変換され、反応熱によりガス温度が３３０℃まで上昇する。次いで、ガス化ガス１２は、熱交換器１６で１８０℃まで冷却された後、湿式スクラバ装置１７に導入され、ガス中のハロゲン化合物やアンモニアが除去される。このスクラバ工程を行うことによりガス化ガス１２の温度は１２０℃まで低下する。次いで、ガス化ガス１２は熱交換器１８で３０℃まで冷却された後、ガス精製装置１９に導入され、ガス中のＨ２Ｓ及びＣＯ２が除去される。以上の工程を経ることにより得られた精製ガス２３をメタノールの合成工程に送り、精製ガス２３を原料としてメタノールを製造した。
【００４５】
（比較例）
図６に示した従来のガス化ガス精製システム１００を用いて石炭をガス化し、一酸化炭素（ＣＯ）及び水素（Ｈ２）を主成分とする精製ガス２３０を得た。ＣＯシフト反応装置２００におけるＣＯシフト触媒としては、Ｃｕ−Ｚｎ系の触媒を用いた。図４は、比較例のガス精製工程におけるガス化ガス１２０の温度を示した図であり、図５は、図４に示したガス化ガス１２０の温度の変化を示すグラフである。
【００４６】
以下、図４及び図５を参照しながら、比較例のガス化ガス精製システム１００でのガス化ガス１２０の温度変化について説明する。ガス化炉１１０で生成されたガス化ガス１２０は、ガス化炉１１０の出口で３５０℃に冷却されて炉外に送り出され、フィルタ１３０で除塵された後、熱交換器１４０で１８０℃まで冷却され、湿式スクラバ装置１５０に導入されてガス中のハロゲン化合物やアンモニアが除去される。このスクラバ工程によりガス化ガス１２０の温度は１２０℃まで低下する。この後、ガス化ガス１２０は、熱交換器１６０で３０℃まで冷却された後、Ｈ２Ｓ除去装置１７０に導入され、ガス中のＨ２Ｓが除去される。次いで、ガス化ガス１２０は、熱交換器１８０で加熱されることにより再び１８０℃まで上昇し、さらに温度３２０℃の水蒸気１９０が混合されることにより２５０℃に調整された状態で、水蒸気１９０とともにＣＯシフト反応装置２００に導入される。ＣＯシフト反応装置２００において、ガス化ガス１２０は、ＣＯシフト反応によりガス中の一酸化炭素（ＣＯ）が二酸化炭素（ＣＯ2）に変換され、反応熱によりガス温度が３３０℃まで上昇する。この後、ガス化ガス１２０は、熱交換器２１０で３０℃まで冷却された後、ＣＯ２除去装置２２０に導入され、ガス中のＣＯ２が除去される。以上の工程を経ることにより得られた精製ガス２３０をメタノールの合成工程に送り、精製ガス２３０を原料としてメタノールを製造した。
【００４７】
図３に示すように、実施例のガス化ガス精製システム１０では、ＣＯシフト反応装置１５、湿式スクラバ装置１７、ガス精製装置１９での各工程を経る間に、ガス化ガス１２の温度が単調に下降していることが分かる。一方、図５に示すように、比較例のガス化ガス精製システム１００では、ガス化炉１１０からＨ２Ｓ除去装置１７０までの間、ガス化ガス１２０の温度が単調に下降しているものの、その後、ＣＯシフト反応工程を行うために３０℃から２５０℃までガス温度を急激に上昇させた後、ＣＯ２除去工程を行うためにガス温度を３３０℃から３０℃まで急激に低下させており、ガス化ガス１２０の温度の上下動が激しいことが分かる。図３及び図５の結果から、実施例のガス化ガス精製システム１０は、比較例と比べてガス化ガス１２の温度の上下動が少ないことが判明した。
【００４８】
次に、表１に示すように、上述した実施例及び比較例のそれぞれについて、注入した石炭のエネルギーに対する生産メタノールのエネルギーの比で定義されるプロセス効率を算出したところ、比較例のプロセス効率が４０％であるのに対し、実施例のプロセス効率は４３％であり、比較例と比べて３％向上していることが判明した。表１の結果から、実施例のガス化ガス精製システム１０は、比較例と比べて熱効率が良好であることが判明した。
【００４９】
すなわち、比較例では湿式スクラバ装置１５０、Ｈ２Ｓ除去装置１７０、ＣＯシフト反応装置２００、ＣＯ２除去装置２２０の順番で処理したために、ガス化ガス１２０の温度の上下動が大きく、Ｈ２Ｓ除去装置１７０とＣＯ２除去装置２２０でガス精製の運転に要する仕事量熱量が大きくなるのに対し、実施例ではＣＯシフト反応装置１５、湿式スクラバ装置１７、ガス精製装置１９の順番としたことで、ガス化ガス１２の温度が徐々に下がり、ガス精製の運転に要する仕事量が小さくなり、これがプロセス効率の向上に寄与していると推測される。
【００５０】
【表１】
2011157486.tif 000003
【００５１】
以上説明したように、本実施の形態に係るガス化ガス精製システム１０は、燃料である石炭をガス化するガス化炉１１と、ハロゲン化合物耐性を有するＣＯシフト触媒２１下で、ガス化炉１１で生成されたガス化ガス１２中の一酸化炭素（ＣＯ）を二酸化炭素（ＣＯ2）に変換するＣＯシフト反応装置１５と、ＣＯシフト反応装置１５でＣＯシフト反応させた後のガス化ガス１２中のハロゲン化合物を除去する湿式スクラバ装置１７と、湿式スクラバ装置１７でハロゲン化合物を除去した後のガス化ガス１２中の二酸化炭素（ＣＯ2）及び硫化水素（Ｈ２Ｓ）を除去するガス精製装置１９とを備えた構成としている。上記構成としたことで、ＣＯシフト反応装置１５、湿式スクラバ装置１７、ガス精製装置１９での各工程を経る間に、ガス化ガス１２の温度を徐々に下降させることができる。その結果、従来のシステムと比べて熱交換等のロスが少なく、ガス化ガスの熱効率が良好なガス精製プロセスを実現させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明に係るガス化ガス精製システムによれば、エネルギー効率が良好なガス精製プロセスを提供することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０  ガス化ガス精製システム
１１  ガス化炉
１２  ガス化ガス
１３  フィルタ
１４，１６，１８  熱交換器
１５  ＣＯシフト反応装置
１７  湿式スクラバ装置
１９  ガス精製装置
２０  水蒸気
２１，２１´  ＣＯシフト触媒
２２  再生加熱器
２３  精製ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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