(57)【要約】      （修正有）【課題】ガス化反応で生成する加熱された合成ガスを用いた塩水脱塩システム及びプロセスを提供する。【解決手段】ガス化反応で生成する加熱された合成ガス２によって直接的に塩水２２を加熱すること、又は加熱された合成ガスを用いて生成した蒸気を使用することによって、塩水を蒸発させ、無塩水４２を生成することによる、塩水の脱塩によって無塩水を生成するプロセスを提供する。代替実施形態では、ガス化反応で生成した未処理合成ガスからの熱を用いて発生させた飽和蒸気が、塩水を蒸発させ、無塩淡水を生成するために使用される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化反応で生成する合成ガスからの熱を利用して塩水を蒸発させて無塩水を生成することからなる、塩水の脱塩によって無塩水を生成するプロセス。
【請求項２】
熱が前記合成ガスを利用して前記塩水に直接供給される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
作動流体が蒸気である、請求項３に記載のプロセス。
【請求項４】
塩水源と、
合成ガス源と、
塩水源及び合成ガス源に接続された加熱室であって、合成ガス入口と、合成ガス出口と、塩水が加熱室を通過するための経路とを有する加熱室と、
経路で発生した水蒸気を受けるために経路に接続された、減圧下で動作可能な少なくとも１つのフラッシュタンクと、
塩を含まない又は本質的に含まない凝縮液を捕集するための捕集器とからなり、
塩水源からの塩水が加熱室の経路に導入され、合成ガス源からの高温の合成ガスが加熱室の合成ガス入口に導入されると、高温の合成ガスからの熱が塩水に伝達されて水蒸気を発生させ、この水蒸気が前記少なくとも１つのフラッシュタンク内で凝縮して無塩水を生成し、これが前記捕集器内で捕集される、塩水の脱塩によって無塩水を生成するシステム。
【請求項５】
前記加熱室から出る冷却された合成ガスを受けるために前記加熱室の前記合成ガス出口に接続された合成ガス浄化システムを更に備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
一連のフラッシュタンクが水蒸気を凝縮させるために提供されており、各々のフラッシュタンクが前記加熱室から下流で徐々に低い圧力で動作する、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
塩水源と、
合成ガス源と、
蒸気源と、
塩水源及び前記蒸気源に接続された加熱室であって、蒸気入口と、蒸気凝縮液出口と、塩水が加熱室を通過するための経路とを有する加熱室と、
経路で発生した水蒸気を受けるために経路に接続された、減圧下で動作可能な少なくとも１つのフラッシュタンクと、
前記水蒸気の凝縮によって生成され、塩を含まない又は本質的に含まない凝縮液を捕集するための捕集器とからなり、
塩水源からの塩水が加熱室の経路に導入され、蒸気が加熱室の蒸気入口に導入されると、蒸気からの熱が塩水に伝達されて水蒸気を発生させ、この水蒸気が前記少なくとも１つのフラッシュタンク内で凝縮して無塩水を生成し、これが前記捕集器内で捕集され、また、前記加熱室内で形成した蒸気凝縮液が前記蒸気凝縮液出口を通って除去される、塩水の脱塩によって無塩水を生成するシステム。
【請求項８】
合成ガス入口及び合成ガス出口を有する蒸気発生器を更に備えており、合成ガスが合成ガス入口を通って蒸気発生器内に供給され、前記加熱室内の前記蒸気入口に供給される蒸気が生成されることによって、熱が加熱室内に配置された経路を通過する塩水に伝達されて水蒸気を形成し、これが凝集して無塩水として捕集される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
蒸気発生器から出る合成ガスが通過して、合成ガスの水分を凝縮させて、合成ガスの下流の浄化前に合成ガスから分離させるノックアウトドラムを更に備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
塩水源と、
合成ガス源と、
合成ガス入口と、合成ガス出口と、塩水入口と、水蒸気出口とを有する第１の蒸発室であって、合成ガス入口は、合成ガスが蒸発室を通過し、前記塩水入口を通って蒸発室に導入された塩水への熱伝達を生じさせて、第１の蒸発室内で水蒸気を発生させる経路に接続される第１の蒸発室と、
塩水入口と、水蒸気入口と、第１の蒸発室の水蒸気出口に接続された第２の経路とを有する第２の蒸発室と、
前記水蒸気の凝縮によって生成され、塩を含まない又は本質的に含まない凝縮液を捕集するための捕集器とからなり、
前記合成ガス源からの合成ガスが前記第１の経路に導入され、塩水が前記第１の蒸発室に導入されると、前記合成ガスからの熱が前記塩水に伝達されて水蒸気を発生させ、この水蒸気が前記第２の蒸発室の前記第２の経路に導入され、内部で凝縮して無塩水を生成し、これが前記捕集器内で捕集される、塩水の脱塩によって水を生成するシステム。
【請求項１１】
合成ガス入口及び合成ガス出口を有する蒸気発生器を更に備えており、合成ガスが合成ガス入口を通って蒸気発生器に供給されて、蒸気が発生し、これが前記第１の蒸発室の前記第１の経路に接続された蒸気入口に供給されることによって、蒸気から蒸発室内に存在する塩水に熱が伝達されて、水蒸気を形成し、これが第２の蒸発室の第２の経路内で凝縮して無塩水凝縮液として捕集される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
第１の蒸発室は、第１の蒸発室の経路内の蒸気の凝縮の結果として形成される蒸気凝縮液が通って排出される蒸気凝縮液出口を備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
蒸気発生器から出る合成ガスが通過して、合成ガスの水分を凝縮させて、合成ガスの下流の浄化前に合成ガスから分離させるノックアウトドラムを更に備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
塩水源と、
放射ガス冷却器を備える合成ガス源と、
蒸気源と、
塩水源及び蒸気源に接続され、蒸気入口と、蒸気凝縮液出口と、水蒸気出口と、塩水が加熱室を通過するための経路とを有する加熱室と、
経路で発生した水蒸気を受けるために経路に接続された、減圧下で動作可能な少なくとも１つのフラッシュタンクと、
補助蒸気ターボ機械に接続された補助過熱器と、
塩を含まない又は本質的に含まない凝縮液を捕集するための捕集器とからなり、
前記合成ガス源で発生した高温の合成ガスは、熱伝達によって前記放射ガス冷却器内で冷却されて、高圧蒸気及び湿った未処理合成ガスを発生させ、前記高圧蒸気は前記補助過熱器によって過熱され、前記補助蒸気ターボ機械を駆動しており、
それによって、前記湿った未処理合成ガスを使用して発生し、前記過熱された高圧蒸気を使用して得られた蒸気が加熱室に導入され、熱が前記経路内の塩水に伝達されて前記経路内に水蒸気が発生し、この水蒸気が前記少なくとも１つのフラッシュタンク内で凝縮して無塩水を生成し、これが前記捕集器内で捕集される、塩水の脱塩によって水を生成するシステム。
【請求項１５】
塩水源と、
放射ガス冷却器を備える合成ガス源と、
蒸気入口と、蒸気凝縮液出口と、塩水入口、水蒸気出口とを有する第１の蒸発室であって、蒸気入口は、蒸気が蒸発室を通過し、前記塩水入口を通って蒸発室に導入された塩水への熱伝達を生じさせて、第１の蒸発室内で水蒸気を発生させる第１の経路に接続される第１の蒸発室と、
塩水入口と、水蒸気入口と、第１の蒸発室の水蒸気出口に接続された第２の経路とを有する第２の蒸発室と、
補助蒸気ターボ機械に接続された補助過熱器と、
塩を含まない又は本質的に含まない凝縮液を捕集するための捕集器とからなり、
前記合成ガス源で発生した高温の合成ガスは、熱伝達によって前記放射ガス冷却器内で冷却されて、高圧蒸気及び湿った未処理合成ガスを発生させ、前記高圧蒸気は前記補助過熱器によって過熱され、前記補助蒸気ターボ機械を駆動しており、
それによって、前記湿った未処理合成ガスを使用して発生し、前記過熱された高圧蒸気を使用して得られた蒸気が第１の蒸発室の第１の経路に導入され、熱が前記第１の蒸発室内の塩水に伝達されて水蒸気が発生し、これが前記第２の蒸発室の第２の経路に移動し、凝縮して無塩水を生成し、これが前記捕集器内で捕集される、塩水の脱塩によって水を生成するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温の合成ガスを発生させ、淡水供給を発生させるために利用されるガス化プロセスと関連した多段フラッシュ又は多重効用蒸留を用いた塩水脱塩に関する。
【背景技術】
【０００２】
多段フラッシュ（ＭＳＦ）又は多重効用蒸留（ＭＥＤ）を用いた塩水脱塩は、低圧、高品質の蒸気エネルギー源から熱を得るプロセスである。このプロセスでは、低圧蒸気は一般的なボイラ技術によって生成される（米国特許第４，３３８，１９９号及び第５，４４１，５４８号参照）。
【０００３】
脱塩にその他の形態のエネルギーを使用することが知られている。例えば、米国特許第５，４２１，９６２号は、脱塩プロセスに太陽エネルギーを利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５４４１５４８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
脱塩プラントを駆動するために低圧蒸気を使用したときに、エネルギー非効率が起こる。従って、エネルギー効率を向上させた脱塩プロセスを実行するための改良方法を提供する必要性がある。本発明は、その要求を満たすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
現在、本発明によれば、未処理合成ガスからの熱を、未処理合成ガスから水への熱伝達によって生じる蒸気のような低品質の流体から直接的、又は間接的に塩水に伝達して、塩を含まない又は本質的に塩を含まない無塩淡水を生成すると同時に、次のガス浄化プロセスのために合成ガスを冷却することが可能であることが分かっている。
【０００７】
１つの態様では、本発明は、ガス化反応で生成する合成ガスによって直接的に塩水を加熱して、塩水を蒸発させ、塩を含まない又は本質的に塩を含まない水を生成することによる、塩水の脱塩によって無塩水を生成するプロセスを提供する。
【０００８】
本発明の目的の「無塩」水という用語は、もともと存在する塩の少なくとも９９重量％が除去された水、より一般的には、もともと存在する塩の９９〜１００重量％が除去された水を意味する。
【０００９】
代替実施形態では、ガス化反応で生成した未処理合成ガスからの熱を用いて発生させた飽和蒸気が、塩水を蒸発させ、無塩淡水を生成するために使用される。
【００１０】
本発明の更なる実施形態によれば、塩水の脱塩によって無塩水を生成する第１のシステムであって、塩水源と、合成ガス源と、塩水源及び合成ガス源に接続された加熱室であって、合成ガス入口と、合成ガス出口と、塩水が加熱室を通過するための経路とを有する加熱室とからなる第１のシステムが提供される。システムは、更に、経路で発生した水蒸気を受けるために経路に接続された、減圧下で動作可能な少なくとも１つのフラッシュタンクと、塩を含まない又は本質的に含まない凝縮液を捕集するための捕集器とを含む。動作中、塩水源からの塩水は加熱室の経路に導入され、合成ガス源からの高温の合成ガスは加熱室の合成ガス入口に導入される。高温の合成ガスからの熱が塩水に伝達されて水蒸気を発生させ、この水蒸気が蒸留室内で凝縮して無塩水を生成し、これが捕集される。
【００１１】
第１のシステムの代替実施形態では、更に、合成ガス入口及び合成ガス出口を有する低圧蒸気発生器を提供する。高温の合成ガスが合成ガス入口を通って蒸気発生器に供給されて、低圧蒸気が発生し、これが加熱室の蒸気入口に供給されることによって、加熱室内に配置された経路を通過する塩水に熱が伝達されて、水蒸気を形成し、これが無塩水として凝縮して捕集される。本実施形態における加熱室は、蒸気の凝縮の結果として形成される蒸気凝縮液が通って排出される蒸気凝縮液出口を備える。このシステムは、更に、蒸気発生器から出る合成ガスが通過して、合成ガスの水分を凝縮させて、合成ガスの下流の浄化前に合成ガスから分離させるノックアウトドラムを備える。
【００１２】
本発明の別の実施形態では、塩水の脱塩によって水を生成する第２のシステムであって、塩水源と、合成ガス源と、合成ガス入口及び合成ガス出口を有する第１の蒸発室であって、合成ガス入口は経路、一般に金属性伝熱コイルに接続され、高温の合成ガスが蒸発器を通過し、蒸発器内に存在する塩水への熱伝達を生じさせて、第１の蒸発室内で水蒸気を発生させる第１の蒸発室と、第２の経路、一般に伝熱コイルを有する第２の蒸発室であって、内部に第１の蒸発室から水蒸気を受け入れることによって、第２の伝熱コイル内の水蒸気が、第２の伝熱コイルの外部に接触する塩水による熱伝達によって冷却されて、無塩水凝縮液を形成し、熱伝達プロセスは、蒸発によって更なる水蒸気を形成する第２の蒸発室と、塩を含まない又は本質的に含まない凝縮液を捕集するための捕集器とからなる第２のシステムが提供される。
【００１３】
第２のシステムの代替実施形態では、更に、合成ガス入口及び合成ガス出口を有する低圧蒸気発生器が提供される。高温の合成ガスが合成ガス入口を通って蒸気発生器に供給されて、低圧蒸気が発生し、これが第１の蒸発室の蒸気入口に供給されて経路に入ることによって、経路内の蒸気から蒸発室内に存在する塩水に熱が伝達されて、水蒸気を形成し、これが第２の蒸発室内で凝縮して無塩水凝縮液として捕集される。本実施形態における第１の蒸発室は、蒸気発生器からの蒸気の凝縮の結果として経路内で形成される蒸気凝縮液が通って排出される蒸気凝縮液出口を備える。このシステムは、更に、蒸気発生器の経路から出る合成ガスが通過して、合成ガスの水分を凝縮させて、合成ガスの下流の浄化前に合成ガスから分離させるノックアウトドラムを備える。
【００１４】
第１のシステムの更なる実施形態では、塩水源と、合成ガス源と、合成ガス源に接続された外部加熱された放射合成ガス冷却器と、補助過熱器と、塩水源及び合成ガス源に接続され、合成ガス入口及び合成ガス出口を有する加熱室と、塩水が加熱室を通過するための経路と、経路で発生した水蒸気を受けるために経路に接続された少なくとも１つのフラッシュタンクと、塩を含まない又は本質的に含まない凝縮液を捕集するための捕集器とを備える。動作中、合成ガス源で発生した高温の合成ガスは放射合成ガス冷却器に移動し、そこで熱伝達が生じて高圧飽和蒸気と冷却された湿った未処理合成ガスを発生させる。高圧蒸気は補助過熱器に移動し、そこで蒸気が過熱されて、補助蒸気ターボ機械を駆動するために使用される。そのような補助蒸気ターボ機械の駆動によって生じる低圧蒸気は、高温の合成ガスを使用した熱伝達によって生じた低圧蒸気と共に加熱室に導入される。システムは、それ以外は第１のシステムに関して上述したように動作する。
【００１５】
第２のシステムの更なる実施形態では、塩水源と、合成ガス源と、合成ガス源に接続された外部加熱された放射合成ガス冷却器と、補助過熱器と、塩水源に接続され、低圧蒸気入口を有する第１の蒸発器と、蒸気凝縮液出口と、蒸気が蒸発器を通過するための経路と、経路を通過する蒸気からの熱伝達の結果として発生する水蒸気を受けるために第１の蒸発器に接続された第２の蒸発室と、塩を含まない又は本質的に含まない凝縮液を捕集するための捕集器とを備える。動作中、合成ガス源で発生した高温の合成ガスは放射合成ガス冷却器に移動し、そこで熱伝達が生じて高圧飽和蒸気と冷却された湿った未処理合成ガスを発生させる。高圧蒸気は補助過熱器に移動し、そこで蒸気が過熱されて、補助蒸気ターボ機械を駆動するために使用される。補助蒸気ターボ機械の駆動によって生じた低圧蒸気は、高温の合成ガスを使用した熱伝達によって生じた低圧蒸気と共に蒸発器に導入される。システムは、それ以外は第２のシステムに関して上述したように動作する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】多段フラッシュ脱塩を利用した本発明の統合プロセスの実施形態の概略図である。
【図２】多重効用蒸留脱塩を利用した本発明の統合プロセスの実施形態の概略図である。
【図３】高温の未処理の湿った合成ガスが熱を低圧飽和蒸気発生器に伝達し、低圧飽和蒸気が熱エネルギーを直接塩水供給流に伝達するために使用される、図１の代替実施形態の概略図である。
【図４】高温の未処理の湿った合成ガスが熱を低圧飽和蒸気発生器に伝達し、低圧飽和蒸気が熱エネルギーを直接塩水供給流に伝達するために使用される、図２の代替実施形態の概略図である。
【図５】高温の未処理の湿った合成ガスが放射合成ガス冷却器との接触による熱伝達によって冷却され、そのような熱伝達によって生じた高圧飽和蒸気は補助過熱器によって過熱されて補助蒸気ターボ機械を駆動するために使用され、そのような機械の駆動によって生じた低圧蒸気は加熱室に移動して熱エネルギーを直接塩水供給流に伝達する、図１の別の実施形態の概略図である。
【図６】高温の未処理の湿った合成ガスが放射合成ガス冷却器との接触による熱伝達によって冷却され、そのような熱伝達によって生じた高圧飽和蒸気は、補助過熱器によって過熱されて補助蒸気ターボ機械を駆動するために使用され、そのような機械の駆動によって生じた低圧蒸気は、蒸発器に移動して熱エネルギーを直接塩水供給流に伝達する、図２の別の実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ガス化は、燃料原料を未処理合成ガスに変換することによって相当量の反応熱を発生させる反応である。未処理合成ガス中の熱は一般に放散して消滅し、熱を他のプロセス流に移動させて、未処理合成ガスを、未処理合成ガス内に含まれる酸、硫黄、水銀、及びその他の既知の要素等の望ましくない成分が除去される、次のガス浄化プロセスに適した低温にすることができる。
【００１８】
図面を参照すると、図１は、多段フラッシュ脱塩システム２を利用した本発明のプロセスの第１の実施形態を示す。このプロセスでは、酸化剤（例えば酸素）４及び燃料原料６が、合成ガス源としての機能を果たすガス化装置８に注入される。酸化剤注入率は、ガス化装置８内の酸化剤の量が意図的に奪われて不完全燃焼プロセスとなるように制御される。燃料原料に含まれるほんの一部の化学エネルギーが熱エネルギーに変換され、その一方で変換されていない化学エネルギーは未処理合成ガスエネルギー源に変化する。
【００１９】
ガス化装置８から出る生成された合成ガスは、一般に下流のプロセス機器によって除去しなければならない灰及びその他の要素を含む。図１に示すガス化装置８はまた、底部の漏斗状スラグ捕集器１１と共に初期のガス冷却用ウォータークエンチ９を含む。スラグ捕集器１１は、水の他に、ガス化装置の反応帯から落下する粗粒及び細粒スラグ（大きな、重粒子物質）を捕集する捕集器及びシュート両方の役割を果たす。粗粒スラグは、シュートを滑り落ちてロックホッパー３８に入って除去される。湿式洗浄ステーション３４は、未処理合成ガス３２によって運ばれる細粒灰等の小さな、軽粒子物質を除去する。このように、固体粒子物質の除去はガス化装置８の急冷室及び洗浄器３４の両方で行なわれるが、洗浄は洗浄器３４内でより大規模に行なわれる。
【００２０】
ガス化の反応生成物は、合成ガス洗浄器の排水によってガス化装置８内で急冷される。これにより、加熱室（塩水ヒータ）１０に侵入するのに適した温度まで冷却された未処理の湿った合成ガスの流れが生じる。
【００２１】
加熱室１０は、合成ガス入口ポート１７と、合成ガス出口ポート１９と、加熱室１０の内部に配置され、塩水がそれを通って流れ、加熱されて水蒸気を形成し、その水蒸気が侵入点１５において第１段フラッシュタンク１２に入る経路、一般に金属性伝熱コイル２１とを備える。
【００２２】
高温の未処理の湿った合成ガスと伝熱コイル２１との接触によって、コイル２１内に存在する塩水への熱の伝達が生じ、湿った合成ガスの冷却を引き起こして凝縮液２３を形成し、この凝縮液は加熱室１０の底部から出て通常は排出される。冷却された合成ガスは、出口ポート１９において加熱室から出て、合成ガス浄化ステーション３６に移動し、そこで約７５〜１１５°Ｆ、より一般的には約１００°Ｆで低温ガス洗浄を受ける。合成ガスは、２５における中圧又は低圧蒸気発生或いは代替的な冷却方法によって選択的に更に冷却できる。
【００２３】
塩水源１３からの塩水は、フラッシュタンク室２８の伝熱コイル１４に入る。コイル１４内の塩水は、水蒸気が伝熱コイル１４に接触して凝縮するときの熱伝達によって加熱される。選択的に、低温で蒸留を行なうために、真空ポンプ又は蒸気エジェクタ１３０がフラッシュタンク１２，２４，２６，又は２８のいずれか又は全てに接続されて、内部タンク圧を大気圧以下に下げる。圧力は、フラッシュタンク１２からフラッシュタンク２８までの各段で連続的に下がる。
【００２４】
この凝縮プロセスによって生じた新鮮な無塩水凝縮液は捕集器１８内で捕集されて、新鮮な無塩水の流れとして４２においてタンクから出る。
【００２５】
流入する塩水は、フラッシュタンク２８，２６，２４及び１２の伝熱コイル１４を通過するときに更に加熱される。加熱された塩水は蒸留室１２から出て、伝熱コイル２１に入る。未処理の湿った高温の合成ガスは加熱室１０の合成ガス入口１７に入り、伝熱コイル２１と接触して熱伝達を生じさせて、伝熱コイル２１の内部を通過する塩水を更に加熱する。この熱伝達の結果として発生した冷却された合成ガスは、合成ガス出口１９を通って加熱室１０から出る。
【００２６】
冷却された合成ガスは、選択的に、蒸気発生器２５を通過させて、合成ガスが低温ガス洗浄を受ける浄化ステーション３６において合成ガス洗浄を受ける前に、中圧又は低圧蒸気を発生させることによって更に冷却できる。その後、この浄化プロセスから得られたきれいな合成ガス４０は別の燃料消費体に輸送して、炭素転換及び水素抽出に使用される。
【００２７】
コイル１４との接触で凝縮した水蒸気は無塩淡水凝縮液１６を形成し、これがコイル１４から滴下されて容器１８に入って、４２において捕集される。塩水の蒸発は、蒸留室の底部に塩水２２を生じさせて、ますます塩分が濃縮されるようになる。塩水２２は、フラッシュタンク２４，２６，２８それぞれに移動して、そこで脱塩プロセスを徐々に低い圧力で繰り返す。濃縮した塩水は蒸留室２８から出て、通常は排出される。
【００２８】
再びガス化装置８を参照すると、粗粒スラグがガス化プロセス中に形成する可能性がある。そのようなスラグは、ガス化装置容器８の底部で凝固、捕集及び除去される。スラグは比較的岩のような形態であり、スラグ破砕機によって破砕してから、ロックホッパー３８内で捕獲される。スラグはロックホッパーのサイクル時に除去され、これはロックホッパーがガス化装置８から分離されるときに行なわれ、続いてロックホッパー３８からスラグが除去される。粗粒スラグは、ドラッグコンベヤ４１上に落下して最終処分される。
【００２９】
細粒スラグは急冷水中で浮遊し、ガス化装置容器８の底部に集まる。これは廃水としても知られており、継続的に排出して、急冷水中に含まれる細粒スラグの圧力レベルを下げ、濃度を最小にしなければならない。廃水は沈降タンク４３内に排出され、微粒子を重力によって沈降させ、タンクの底部から除去して４５において排出できる。きれいな水は４７において沈降タンクの頂部から抽出されて、水処理プロセス４９又は洗浄器３４へと再循環される。
【００３０】
図２は、多重効用蒸留脱塩システム１６を利用した本発明のプロセスの第２の実施形態を示し、同様の数字は同様の構成要素を表す。このプロセスでは、酸化剤（例えば酸素）４及び燃料原料６がガス化装置８に注入されて、高温の未処理合成ガス３２を発生させ、これが合成ガス洗浄器の排水によって急冷されて、湿った未処理合成ガスが合成ガス入口ポート１０４を通って蒸発器５０内の合成ガス経路５９に侵入するのにふさわしい温度まで冷却されることになる。
【００３１】
蒸発器５０に侵入する前に、未処理の湿った合成ガス３２は洗浄器５８を通過して不純物が洗い流され、その間に合成ガスが冷却される。更なる冷却は、一般に金属性伝熱コイルである経路５９内で起こり、それは、一般に噴霧バー５５を介して塩水を噴霧することによって、塩水源５３からの塩水がコイル５９の外部と接触することによる熱伝達の結果である。冷却された合成ガスは、コイル５９から合成ガス出口ポート１０６を通過してノックアウトドラム６１に入り、そこで冷却された湿った未処理合成ガスからの凝縮液６３が捕集されて排出される。その後、冷却された合成ガスはノックアウトドラム６１から合成ガス浄化ステーション６０に移動して、そこで約７５〜１１５°Ｆの低温ガス洗浄を受け、１０８における中圧又は低圧蒸気発生或いは代替的な冷却方法によって選択的に冷却される。その後、得られたきれいな合成ガス６２は別の燃料消費体に輸送して、炭素変換及び水素抽出に使用される。選択的に、低温で蒸発を行なうために、蒸発器５０，５４，又は５６のいずれか又は全部の内部容器圧力を真空システムによって大気圧以下になるまで下げることができる。
【００３２】
噴霧バー５５を介して蒸発器５０のコイル５９の外部上に噴霧された塩水は蒸発を経て、その内部を通過する高温の合成ガスによって加熱されたコイル５９との間の熱伝達によって水蒸気を形成する。こうして生じた水蒸気は、蒸発器５０から、蒸気入口ポート１００において第２の蒸発器５４の内部に配置された伝熱コイル５７内に移動する。塩水源５３からの塩水は噴霧バー１０２を介して伝熱コイル５７の外部上に噴霧され、コイル５７内の水蒸気は伝熱コイル５７内で凝縮し、ライン５２に沿って第２の蒸発器５４から出て、６６において無塩淡水凝縮液として捕集される。蒸発器５４における熱伝達によって生じた水蒸気は蒸発器５６内に移動し、そこでプロセスが繰り返され、システム内に存在する多くの蒸発器においても同様である。図２の列５６における最後の蒸発器から出る水蒸気は、冷たい塩水供給が通過する伝熱コイル１３６との接触によって凝縮器１３４内で凝縮される。こうして生成された無塩淡水凝縮液は、前の蒸発器内で生成され、６６において捕集された凝縮液と結合する。第１の蒸発器５０の底部で捕集された塩水２２は、次の後続する蒸発器５４，５６に移動し、そこで脱塩プロセスが選択的に徐々に低い圧力動作条件で継続して、後で排出される。
【００３３】
図１の実施形態と同様に、粗粒スラグがガス化プロセス中に形成する可能性がある。このスラグは、ガス化装置容器８の底部で凝固、捕集及び除去される。スラグは、スラグ破砕機によって破砕してから、ロックホッパー６４内で捕獲される。スラグはロックホッパーのサイクル時に除去され、これはロックホッパーがガス化装置容器８から分離されるときに行なわれ、続いてロックホッパー６４からスラグが除去される。粗粒スラグは、ドラッグコンベヤ６５上に落下して最終処分される。
【００３４】
図１の実施形態と同様に、急冷水中で浮遊する細粒スラグはガス化装置容器８の底部に集まり（廃水）、継続的に排出して、急冷水中に含まれる細粒スラグの圧力レベルを下げ、濃度を最小にしなければならない。廃水は沈降タンク６７内に排出され、微粒子を重力によって沈降させ、タンクの底部から除去して６９において排出できる。きれいな水は７１において沈降タンクの頂部から抽出されて、水処理プロセス７３又は洗浄器３４へと移動する。
【００３５】
図３は、図１の代替実施形態であり、同様の数字が同様の構成要素を表す。この実施形態では、洗浄器３４からの高温の未処理の湿った合成ガス３２が低圧飽和蒸気発生器７０に熱を伝達する。発生器７０内で発生した低圧飽和蒸気はライン７２を介して加熱室１０に伝達され、そこで流れからの熱エネルギーが伝熱コイル１４の内部に存在する塩水に直接伝達される。加熱室１０内で形成した蒸気凝縮液は、加熱室１０の底部を通って排出される。
【００３６】
蒸気発生器７０からの冷却された未処理合成ガス７４はノックアウトドラム７５に移動し、そこで凝縮液が捕集されて７７において排出される。その後、冷却された合成ガスは浄化ステーション３６に移動し、そこで低温ガス洗浄を受け、選択的に、２５において中圧又は低圧蒸気発生、或いは代替の冷却方法によって冷却される。その後、きれいな合成ガス４０は別の燃料消費体に輸送され、炭素変換及び水素抽出に使用される。
【００３７】
図４は、図２の代替実施形態であり、同様の数字が同様の構成要素を表す。この実施形態では、洗浄器５８からの高温の未処理の湿った合成ガス３２が低圧飽和蒸気発生器７６に熱を伝達する。発生器７６内で発生した低圧飽和蒸気はライン７８を介して蒸発器５０に移動し、蒸気からの熱がコイル５９の外部上に噴霧された塩水に直接伝達される。コイル５９内で形成した蒸気凝縮液は、１２０において排出される。蒸発器５０，５４，５６の各々に集まった塩水は、７７において捕集される。蒸気発生器７６からの冷却された未処理合成ガス８０はノックアウト室６１に入って浄化ステーション８２に移動し、そこで低温ガス洗浄を受け、選択的に、１０８において中圧又は低圧蒸気発生、或いは代替の冷却方法によって冷却される。その後、きれいな合成ガス８４は別の燃料消費体に輸送され、炭素変換及び水素抽出に使用される。
【００３８】
図５は、図１の別の実施形態であり、同様の数字が同様の構成要素を表す。この実施形態では、高温の未処理の乾燥した合成ガス３２は、最初にガス化装置８内に配置された放射合成ガス冷却器１２２を通過することによって冷却され、そこで熱伝達が生じて高圧飽和蒸気及び冷却された湿った未処理合成ガスを発生させる。高圧飽和蒸気は、ガス化装置８からライン１２４を介して補助過熱器９０に移動し、外部熱源１２６によって加熱されて蒸気の過熱を行なう。その後、過熱された蒸気は、補助蒸気ターボ機械９２，９４を駆動するために使用され、その間に高圧蒸気が低圧蒸気に変換される。その後、この低圧蒸気は、洗浄器３４から出る合成ガスから１２８において生じた低圧蒸気と共にライン９４に沿って加熱室１０に導入される。加熱室１０に入る低圧蒸気は、伝熱コイル２１を通過する塩水に熱を直接伝達する。伝熱コイル２１との接触による蒸気冷却の結果として生じた蒸気凝縮液は、加熱室１０の底部に集まり、そこから除去される。システムは、それ以外は図１に関して上述したように動作する。
【００３９】
図６は、図２の別の実施形態であり、高温の未処理の乾燥した合成ガス３２は、最初にガス化装置８内に配置された放射合成ガス冷却器１２２を通過することによって冷却され、そこで熱伝達が生じて高圧飽和蒸気及び冷却された湿った未処理合成ガスを発生させる。高圧飽和蒸気は、ガス化装置８からライン１２４を介して補助過熱器９０に移動し、外部熱源１２６によって加熱されて蒸気の過熱を行なう。その後、過熱された蒸気は、補助蒸気ターボ機械９２，９４を駆動するために使用され、その間に高圧蒸気が低圧蒸気に変換される。その後、この低圧蒸気は、洗浄器５８から出る合成ガスから１２８において生じた低圧蒸気と共にライン９４に沿って蒸発器５０に導入される。蒸発器５０内の伝熱コイル５９に入る低圧蒸気は、コイル５９の外部上に噴霧される塩水に熱を直接伝達し、塩水の蒸発及びコイル５９内の蒸気の凝縮を起こして蒸気凝縮液を発生させる。蒸気凝縮液は、ライン１２０に沿って蒸発器５０から排出される。システムは、それ以外は図２に関して上述したように動作する。
【００４０】
本発明によれば、ＭＳＦ（多段フラッシュ）又はＭＥＤ（多重効用蒸留）脱塩及びガス化プロセスは、都合よく高温の未処理の湿った合成ガスエネルギー源と一体化して塩水の脱塩を行なう。しかし、本発明はＭＳＦ又はＭＥＤ脱塩技術に限定されるものではなく、塩水蒸発を必要とするその他の脱塩プロセスにも適用できる。本発明は、汚損の傾向が低く、灰成分が少ないその他の燃料原料（例えば、残留燃料油、タール、及びアスファルト）を用いてガス化プロセスを使用することによって、運転費を削減する脱塩を包含する。これらの代替的なガス化プロセスによって生じた未処理合成ガスは、一般に脱塩及び合成ガス浄化機器の動作限界内の合成ガス温度を達成するために水中急冷を必要とする。
【００４１】
本発明はまた、部分燃焼プロセスからの反応熱を利用して、塩水脱塩プロセスから新鮮な無塩飲料水を生成する際の全体熱効率の改善をもたらすことの利点を享受する。本発明は、未処理合成ガスを直接使用したり、脱塩プロセスに熱を供給するための手段として未処理合成ガスを用いてプロセス蒸気を発生させたりすることができ、従来の主蒸気ボイラ、主蒸気ターボ機械及び／又はその他の主蒸気サイクルプロセス機器等の脱塩用のプロセス蒸気抽出に関連する機器を省くことによって、更に費用を削減する。
【００４２】
更に他の利点は、ガス化プロセスから熱を回収し、塩水源に熱を直接伝達して塩水を蒸発させることによって、脱塩プロセスにおいて現在使用されているプロセス蒸気抽出及び伝達システムに必要な資本設備が少なくなることである。ガス化プロセスから生成した合成ガスは、その後、発電装置等の高品質の（即ち、不純物組成の低い）燃料原料を必要とするその他のプロセスに使用できる。従って、本発明は、ガス化プロセスと一体化させた塩水脱塩を目的とした、全体的に低コストの熱回収装置パッケージを提供する。
【００４３】
更に他の利点は、本発明が、水不足だが廃燃料副産物の豊富な供給で知られる地理的位置（中東、サウジアラビア等）への特別な適用性を有することである。既存の脱塩プラントでは、低圧蒸気は、低品位燃料油燃焼ボイラ或いは高品位燃料ガス又は燃料油燃焼ガスタービン複合サイクルプラントの主蒸気サイクルから運び込まれる。
【００４４】
本発明のプロセスの非限定的な例として、プラントシステムモデルは、ガス化プロセス、脱塩モジュール、及びガスタービン複合サイクル発電システムを一体化した強力なプラント構成を説明した。この特定のモデルは、例えば、約１億４８００万ＢＴＵ／時を合成ガスから回収でき、これが複合サイクルプロセスからの熱と共に多段フラッシュ脱塩ユニット内で塩水に交換されることを示している。このモデルによれば、約６００万ガロン／日の淡水を生成できる。
【００４５】
本発明を現時点で最も実用的且つ好ましいと思われる実施形態に関連して説明してきたが、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではなく、むしろ、添付の特許請求の範囲の技術的思想及び技術的範囲に含まれる様々な変更態様及び同等の構成を包含することが意図されることを理解されたい。
【符号の説明】
【００４６】
２  フラッシュ脱塩システム
４  酸化剤
６  燃料原料
８  ガス化装置
９  ウォータークエンチ
１１  スラグ捕集器
３８  ロックホッパー
３４  洗浄ステーション
３２  未処理合成ガス
１０  加熱室
１７  入口ポート
１９  出口ポート
２１  伝熱コイル
１２  フラッシュタンク
１５  侵入点
３６  浄化ステーション
２５  冷却方法
１３  塩水源
１４  伝熱コイル
２８  タンク室
１３０  蒸気エジェクタ
１２，２４，２６，２８  フラッシュタンク
１８  捕集器
４２  タンク
２５  蒸気発生器
４０  きれいな合成ガス
１６  淡水凝縮液
２２  塩水
２８  蒸留室
４１  ドラッグコンベヤ
４３  沈降タンク
４５  排出
４７  沈降タンク
４９  水処理プロセス
１６  蒸留脱塩システム
５９  合成ガス経路
５０  蒸発器
１０４  合成ガス入口ポート
５８  洗浄器
５３  塩水源
５９  コイル
５５  噴霧バー
１０６  出口ポート
６１  ノックアウトドラム
６３  凝縮液
６０  合成ガス浄化ステーション
１０８  冷却方法
６２  きれいな合成ガス
５０，５４，５６  蒸発器
５７  伝熱コイル
１００  蒸気入口ポート
１０２  噴霧バー
５２  ライン
６６  淡水凝縮液
１３４  凝縮器
１３６  伝熱コイル
６４  ロックホッパー
６５  ドラッグコンベヤ
６７  沈降タンク
６９  排出
７１  沈降タンク
７３  水処理プロセス
７０  発生器
７２  ライン
７４  冷却された未処理合成ガス
７５  ノックアウトドラム
７７  排出
７６  発生器
７８  ライン
５９  コイル
１２０  排出
８０  冷却された未処理合成ガス
６１  ノックアウト室
８２  浄化ステーション
８４  きれいな合成ガス
１２２  放射合成ガス冷却器
１２４  ライン
９０  補助過熱器
１２６  外部熱源
９２，９４  補助蒸気ターボ機械
１２８  生じた低圧蒸気
１２０  ライン
【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】
2011140021.tif 000007
【図６】
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