(57)【要約】【課題】簡単な構造で、人体等に有害であって燃焼に寄与しないガスを殆ど含まない高カロリーの燃料ガスに精製する。【解決手段】消石灰分散液１６を貯留する密閉された反応容器１３が粗ガス入口１３ａ及び燃料ガス出口１３ｃを有する。石炭を主成分とする石炭燃料又は石炭粉末及び植物系高分子有機物粉末の混合物の圧縮成形にて作製された複合固形燃料からなる原料１４をガス化して得られる粗ガスは、Ｈ２及びＣＯに加えてＨ２Ｓ、ＮＨ３又はＣＯ２を含む。この粗ガスを第１吹込み手段１１により粗ガス入口を通って反応容器内部に吹込み、第１攪拌手段２１が消石灰分散液を攪拌することにより上記吹込まれた粗ガスを消石灰分散液に反応させる。この反応により、ＣａＳ、ＣａＣＯ３又はＮＨ４ＯＨを主成分とする副生物を反応容器の下部に生成して、Ｈ２及びＣＯを主成分とする燃料ガスを反応容器の頂部に精製する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｈ２、ＣＯ又はＣＨ４に加えてＨ２Ｓ、ＮＨ３又はＣＯ２を含む粗ガスと消石灰水溶液又は消石灰分散液（１６）とを混合して反応させることにより、ＣａＳ、ＣａＣＯ３又はＮＨ４ＯＨを主成分とする副生物を生成して、前記粗ガスをＨ２、ＣＯ又はＣＨ４を主成分とする燃料ガスに精製する粗ガスの精製方法。
【請求項２】
Ｈ２及びＣＯを含む粗ガスが、石炭を主成分とする石炭燃料又は石炭粉末及び植物系高分子有機物粉末の混合物の圧縮成形にて作製された複合固形燃料からなる原料（１４）をガス化して得られる請求項１記載の精製方法。
【請求項３】
石炭が褐炭、亜瀝青炭及び瀝青炭からなる群より選ばれた１種又は２種以上の石炭である請求項２記載の精製方法。
【請求項４】
ＣＨ４を含む粗ガスが、有機系廃棄物を微生物により嫌気性発酵させることにより得られる請求項１記載の精製方法。
【請求項５】
粗ガスを消石灰水溶液又は消石灰分散液（１６）に混合する前に、前記粗ガス中のＣＯ２を高分子膜（４３ｂ）により除去する工程を更に含む請求項１記載の精製方法。
【請求項６】
副生物を含む消石灰水溶液又は消石灰分散液（１６）に空気又はオゾンのいずれか一方又は双方を含む酸化性ガスを混合して反応させることにより、ＣａＳＯ４及び（ＮＨ４）２ＳＯ４を主成分とする沈殿物を生成する請求項１記載の精製方法。
【請求項７】
燃料ガスから水分を除去する工程を更に含む請求項１記載の精製方法。
【請求項８】
粗ガス入口（１３ａ）及び燃料ガス出口（１３ｃ）を有し消石灰水溶液又は消石灰分散液（１６）を貯留する密閉された反応容器（１３）と、
Ｈ２、ＣＯ又はＣＨ４に加えてＨ２Ｓ、ＮＨ３又はＣＯ２を含む粗ガスを前記粗ガス入口（１３ａ）を通って前記反応容器（１３）内部に吹込む第１吹込み手段（１１）と、
前記反応容器（１３）に設けられ前記消石灰水溶液又は前記消石灰分散液（１６）を攪拌することにより前記吹込まれた粗ガスを前記消石灰水溶液又は前記消石灰分散液（１６）に反応させる第１攪拌手段（２１）とを備え、
前記反応により、ＣａＳ、ＣａＣＯ３又はＮＨ４ＯＨを主成分とする副生物を前記反応容器（１３）の下部に生成して、Ｈ２、ＣＯ又はＣＨ４を主成分とする燃料ガスを前記反応容器（１３）の頂部に精製するように構成された粗ガスの精製装置。
【請求項９】
Ｈ２及びＣＯを含む粗ガスが、石炭を主成分とする石炭燃料又は石炭粉末及び植物系高分子有機物粉末の混合物の圧縮成形にて作製された複合固形燃料からなる原料（１４）をガス化して得られる請求項８記載の精製装置。
【請求項１０】
石炭が褐炭、亜瀝青炭及び瀝青炭からなる群より選ばれた１種又は２種以上の石炭である請求項９記載の精製装置。
【請求項１１】
ＣＨ４を含む粗ガスが、有機系廃棄物を微生物により嫌気性発酵させることにより得られる請求項８記載の精製装置。
【請求項１２】
第１吹込み手段（１１）及び第１攪拌手段（２１）が反応容器（１３）に上方から挿入され噴射口又は噴射孔が消石灰水溶液又は消石灰分散液（１６）の液面より上方又は液中に位置し粗ガスを噴射する第１ノズル（３１，５１）により構成され、
前記第１ノズル（３１，５１）から前記粗ガスを噴射することにより、前記消石灰水溶液又は前記消石灰分散液（１６）に前記粗ガスを吹込んで気泡を発生するとともに、前記消石灰水溶液又は前記消石灰分散液（１６）に旋回流を発生するように構成された請求項８記載の精製装置。
【請求項１３】
第１吹込み手段（１１）及び第１攪拌手段（２１）が反応容器（１３）に下方から挿入され噴射口又は噴射孔が消石灰水溶液中又は消石灰分散液（１６）中に位置し粗ガスを噴射する第１ノズル（６１）により構成され、
前記第１ノズル（６１）から前記粗ガスを噴射することにより、前記消石灰水溶液又は前記消石灰分散液（１６）に前記粗ガスを吹込んで気泡を発生するとともに、前記消石灰水溶液又は前記消石灰分散液（１６）に旋回流を発生するように構成された請求項８記載の精製装置。
【請求項１４】
反応容器（１３）の粗ガス入口（１３ａ）に接続された粗ガス通路（２７）に前記粗ガス中のＣＯ２を除去する高分子膜（４３ｂ）からなる脱炭酸手段（４３）を更に備えた請求項８記載の粗ガスの精製装置。
【請求項１５】
反応容器（１３）の燃料ガス出口（１３ｃ）に接続された燃料ガス通路（２８）に燃料ガスから水分を除去する除湿手段（３３）を更に備えた請求項８記載の精製装置。
【請求項１６】
酸化性ガス入口（３６ｂ）を有し反応容器（１３）から排出された副生物を消石灰水溶液又は消石灰分散液（１６）とともに貯留する密閉された副生物処理容器（３６）と、
空気又はオゾンのいずれか一方又は双方を含む酸化性ガスを前記酸化性ガス入口（３６ｂ）を通って前記副生物処理容器（３６）内部に吹込む第２吹込み手段（１２）と、
前記副生物処理容器（３６）に設けられ前記消石灰水溶液又は前記消石灰分散液（１６）と前記副生物とを攪拌することにより前記吹込まれた酸化性ガスを前記消石灰水溶液又は前記消石灰分散液（１６）及び前記副生物に反応させる第２攪拌手段（２２）とを更に備え、
前記反応により、ＣａＳＯ４及び（ＮＨ４）２ＳＯ４を主成分とする沈殿物を前記副生物処理容器（３６）の底部に生成するように構成された請求項８記載の精製装置。
【請求項１７】
副生物処理容器（３６）に貯留される副生物が消石灰水溶液又は消石灰分散液（１６）１００重量％に対して５〜１５重量％含まれる請求項１６記載の精製装置。
【請求項１８】
第２吹込み手段（１２）及び第２攪拌手段（２２）が副生物処理容器（３６）に上方から挿入され噴射口又は噴射孔が消石灰水溶液又は消石灰分散液（１６）の液面より上方又は液中に位置し酸化性ガスを噴射する第２ノズル（７２，８２）により構成され、
前記第２ノズル（７２，８２）から前記酸化性ガスを噴射することにより、前記消石灰水溶液又は前記消石灰分散液（１６）に前記酸化性ガスを吹込んで気泡を発生するとともに、前記消石灰水溶液又は前記消石灰分散液（１６）に旋回流を発生するように構成された請求項１６記載の精製装置。
【請求項１９】
第２吹込み手段（１２）及び第２攪拌手段（２２）が副生物処理容器（３６）に下方から挿入され噴射口又は噴射孔が消石灰水溶液中又は消石灰分散液（１６）中に位置し酸化性ガスを噴射する第２ノズル（３２）により構成され、
前記第２ノズル（３２）から前記酸化性ガスを噴射することにより、前記消石灰水溶液又は前記消石灰分散液（１６）に前記酸化性ガスを吹込んで気泡を発生するとともに、前記消石灰水溶液又は前記消石灰分散液（１６）に旋回流を発生するように構成された請求項１６記載の精製装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粗ガスを精製する方法と粗ガスを精製する装置に関する。更に詳しくは、石炭を主成分とする石炭燃料をガス化することにより、又は石炭粉末及び植物系高分子有機物粉末の混合物の圧縮成形にて作製された複合固形燃料をガス化することにより、或いは有機系廃棄物を微生物にて嫌気性発酵させてガス化することにより得られる粗ガスの精製方法及び精製装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の精製方法として、石炭をガス化して得られる硫黄化合物含有ガスを湿式脱硫により吸収液に接触させて吸収し、この吸収液を加熱再生して硫黄化合物を脱離する石炭ガス化プラントのテールガス処理法が知られている（例えば、特許文献１参照）。このテールガス処理法では、上記吸収液の加熱再生により脱離した硫黄化合物を含むガスを水洗塔で洗浄してアンモニアや塩素ガスを除去した後に、このガスに含まれる硫黄化合物を触媒充填層で酸化してＳＯ２やＳＯ３等の硫黄酸化物を含むガスに転換する。そしてこのガスを吸収塔でカルシウム又はマグネシウムの炭酸塩又は水酸化物を含む吸収液と接触させて、ガス中の硫黄化合物を硫酸カルシウムや硫酸マグネシウムの硫酸塩に固定する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２２８５７３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の特許文献１に示された石炭ガス化プラントのテールガス処理法では、テールガスに含まれるＮＨ３を水洗塔で吸収除去し、テールガスに含まれる硫黄化合物を高価な触媒充填層で高温酸化した後に吸収塔で硫酸塩に固定するため、装置が大型化するとともに、処理コストが増大するという不具合があった。
また、上記従来の特許文献１に示された石炭ガス化プラントのテールガス処理法では、石炭をガス化して得られた燃料ガスから燃焼に寄与しないＣＯ２を除去していないため、燃料ガスの単位重量当りのカロリーが低下する問題点があった。
【０００５】
本発明の第１の目的は、簡単な構造で、人体等に有害であって燃焼に寄与しないガスを殆ど含まない高カロリーの燃料ガスに精製できる、粗ガスの精製方法及びその精製装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、人体等に有害であって燃焼に寄与しないガスから沈殿物を石膏や肥料等を生成してこれらを工業的又は農業的に再利用できる、粗ガスの精製方法及びその精製装置を提供することにある。
本発明の第３の目的は、ＣＯ２を多く含む粗ガスであっても、燃料ガスへのＣＯ２の混入を阻止できる、粗ガスの精製方法及びその精製装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、Ｈ２、ＣＯ又はＣＨ４に加えてＨ２Ｓ、ＮＨ３又はＣＯ２を含む粗ガスと消石灰水溶液又は消石灰分散液１６とを混合して反応させることにより、ＣａＳ、ＣａＣＯ３又はＮＨ４ＯＨを主成分とする副生物を生成して、粗ガスをＨ２、ＣＯ又はＣＨ４を主成分とする燃料ガスに精製する粗ガスの精製方法である。
この請求項１に記載された粗ガスの精製方法では、Ｈ２、ＣＯ又はＣＨ４に加えてＨ２Ｓ、ＮＨ３又はＣＯ２を含む粗ガスと消石灰分散液１６等とを混合して反応させると、Ｈ２Ｓガス、ＮＨ３ガス又はＣＯ２ガスが固体又は液体であるＣａＳ、ＣａＣＯ３又はＮＨ４ＯＨに変換されるので、上記粗ガスはＨ２、ＣＯ又はＣＨ４を主成分とする燃料ガスに精製される。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１に示すように、Ｈ２及びＣＯを含む粗ガスが、石炭を主成分とする石炭燃料又は石炭粉末及び植物系高分子有機物粉末の混合物の圧縮成形にて作製された複合固形燃料からなる原料１４をガス化して得られることを特徴とする。
この請求項２に記載された精製方法では、原料１４である石炭燃料又は複合固形燃料のガス化により粗ガスが生成され、この粗ガスを消石灰分散液１６等に混合して反応させると、粗ガスがＨ２及びＣＯを主成分とする燃料ガスに精製される。
また石炭は、ガス化を容易にするため、泥炭や草炭を含まない褐炭、亜瀝青炭及び瀝青炭からなる群より選ばれた１種又は２種以上の石炭であることが好ましい。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更にＣＨ４を含む粗ガスが、有機系廃棄物を微生物により嫌気性発酵させることにより得られることを特徴とする。
この請求項４に記載された精製方法では、有機系廃棄物を微生物により嫌気性発酵させると、粗ガスが生成され、この粗ガスを消石灰分散液等に混合して反応させると、粗ガスがＣＨ４を主成分とする燃料ガスに精製される。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図４に示すように、粗ガスを消石灰水溶液又は消石灰分散液１６に混合する前に、粗ガス中のＣＯ２を高分子膜４３ｂにより除去する工程を更に含むことを特徴とする。
この請求項５に記載された精製方法では、ＣＯ２を多く含む粗ガスであっても、予めＣＯ２の大部分が除去されるので、消石灰分散液１６等が少量であっても、精製された燃料ガスにＣＯ２は殆ど含まれない。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１に示すように、副生物を含む消石灰水溶液又は消石灰分散液１６に空気又はオゾンのいずれか一方又は双方を含む酸化性ガスを混合して反応させることにより、ＣａＳＯ４及び（ＮＨ４）２ＳＯ４を主成分とする沈殿物を生成することを特徴とする。
この請求項６に記載された精製方法では、副生物を含む消石灰分散液１６等に酸化性ガスを混合して反応させると、ＣａＳＯ４及び（ＮＨ４）２ＳＯ４を主成分とする沈殿物が生成されるので、これらの沈殿物を石膏や肥料として工業的又は農業的に再利用できる。
【００１１】
請求項７に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に燃料ガスから水分を除去する工程を更に含むことを特徴とする。
この請求項７に記載された精製方法では、燃料ガスが乾燥するので、燃料ガスの単位重量当りのカロリーを更に増大できる。
【００１２】
請求項８に係る発明は、図１及び図２に示すように、粗ガス入口１３ａ及び燃料ガス出口１３ｃを有し消石灰水溶液又は消石灰分散液１６を貯留する密閉された反応容器１３と、Ｈ２、ＣＯ又はＣＨ４に加えてＨ２Ｓ、ＮＨ３又はＣＯ２を含む粗ガスを粗ガス入口１３ａを通って反応容器１３内部に吹込む第１吹込み手段１１と、反応容器１３に設けられ消石灰水溶液又は消石灰分散液１６を攪拌することにより上記吹込まれた粗ガスを消石灰水溶液又は消石灰分散液１６に反応させる第１攪拌手段２１とを備え、上記反応により、ＣａＳ、ＣａＣＯ３又はＮＨ４ＯＨを主成分とする副生物を反応容器１３の下部に生成して、Ｈ２、ＣＯ又はＣＨ４を主成分とする燃料ガスを反応容器１３の頂部に精製するように構成された粗ガスの精製装置である。
この請求項８に記載された粗ガスの精製装置では、粗ガスを第１吹込み手段１１により反応容器１３内部に吹込み、第１攪拌手段２１にて消石灰分散液１６等を攪拌して上記吹込まれた粗ガスを消石灰分散液１６等に反応させると、ＣａＳ、ＣａＣＯ３又はＮＨ４ＯＨを主成分とする副生物が反応容器１３の下部に生成され、Ｈ２、ＣＯ又はＣＨ４を主成分とする燃料ガスが反応容器１３の頂部に精製される。
【００１３】
請求項９に係る発明は、請求項８に係る発明であって、更に図１に示すように、Ｈ２及びＣＯを含む粗ガスが、石炭を主成分とする石炭燃料又は石炭粉末及び植物系高分子有機物粉末の混合物の圧縮成形にて作製された複合固形燃料からなる原料１４をガス化して得られることを特徴とする。
この請求項９に記載された精製装置では、原料１４である石炭燃料又は複合固形燃料のガス化により粗ガスが得られ、この粗ガスを消石灰分散液１６等に混合して反応させると、粗ガスがＨ２及びＣＯを主成分とする燃料ガスに精製される。
また石炭は、ガス化を容易にするため、泥炭や草炭を含まない褐炭、亜瀝青炭及び瀝青炭からなる群より選ばれた１種又は２種以上の石炭であることが好ましい。
【００１４】
請求項１１に係る発明は、請求項８に係る発明であって、更にＣＨ４を含む粗ガスが、有機系廃棄物を微生物により嫌気性発酵させることにより得られることを特徴とする。
この請求項１１に記載された精製装置では、有機系廃棄物を微生物により嫌気性発酵させると、粗ガスが生成され、この粗ガスを消石灰分散液等に混合して反応させると、粗ガスがＣＨ４を主成分とする燃料ガスに精製される。
【００１５】
請求項１２に係る発明は、請求項８に係る発明であって、更に図１及び図２に示すように、第１吹込み手段１１及び第１攪拌手段２１が反応容器１３に上方から挿入され噴射口又は噴射孔が消石灰水溶液又は消石灰分散液１６の液面より上方又は液中に位置し粗ガスを噴射する第１ノズル３１により構成され、第１ノズル３１から粗ガスを噴射することにより、消石灰水溶液又は消石灰分散液１６に粗ガスを吹込んで気泡を発生するとともに、消石灰水溶液又は消石灰分散液１６に旋回流を発生するように構成されたことを特徴とする。
この請求項１２に記載された精製装置では、第１ノズル３１から粗ガスを噴射すると、消石灰分散液１６等に粗ガスが吹込まれて気泡が発生するとともに、消石灰分散液１６等に旋回流を発生するので、攪拌機等を用いずに消石灰分散液１６等と粗ガスを攪拌・混合できる。
【００１６】
請求項１３に係る発明は、請求項８に係る発明であって、更に図６に示すように、第１吹込み手段１１及び第１攪拌手段２１が反応容器１３に下方から挿入され噴射口又は噴射孔が消石灰水溶液中又は消石灰分散液１６中に位置し粗ガスを噴射する第１ノズル６１により構成され、第１ノズル６１から粗ガスを噴射することにより、消石灰水溶液又は消石灰分散液１６に粗ガスを吹込んで気泡を発生するとともに、消石灰水溶液又は消石灰分散液１６に旋回流を発生するように構成されたことを特徴とする。
この請求項１３に記載された精製装置では、第１ノズル６１から粗ガスを噴射すると、消石灰分散液１６等に粗ガスが吹込まれて気泡が発生するとともに、消石灰分散液１６等に旋回流を発生するので、攪拌機等を用いずに消石灰分散液１６等と粗ガスを攪拌・混合できる。
【００１７】
請求項１４に係る発明は、請求項８に係る発明であって、更に図４に示すように、反応容器１３の粗ガス入口１３ａに接続された粗ガス通路２７に粗ガス中のＣＯ２を除去する高分子膜４３ｂからなる脱炭酸手段４３を更に備えたことを特徴とする。
この請求項１４に記載された粗ガスの精製装置では、ＣＯ２を多く含む粗ガスであっても、予め脱炭酸手段４３により粗ガスからＣＯ２が除去されるので、精製された燃料ガスにＣＯ２が殆ど含まれない。
【００１８】
請求項１５に係る発明は、請求項８に係る発明であって、更に図１に示すように、反応容器１３の燃料ガス出口１３ｃに接続された燃料ガス通路２８に燃料ガスから水分を除去する除湿手段３３を更に備えたことを特徴とする。
この請求項１５に記載された精製装置では、除湿手段３３により燃料ガスから水分を除去すると、燃料ガスが乾燥するので、燃料ガスの単位重量当りのカロリーを更に増大できる。
【００１９】
請求項１６に係る発明は、請求項８に係る発明であって、更に図１及び図３に示すように、酸化性ガス入口３６ｂを有し反応容器１３から排出された副生物を消石灰水溶液又は消石灰分散液１６とともに貯留する密閉された副生物処理容器３６と、空気又はオゾンのいずれか一方又は双方を含む酸化性ガスを酸化性ガス入口３６ｂを通って副生物処理容器３６内部に吹込む第２吹込み手段１２と、副生物処理容器３６に設けられ消石灰水溶液又は消石灰分散液１６と副生物とを攪拌することにより上記吹込まれた酸化性ガスを消石灰水溶液又は消石灰分散液１６及び副生物に反応させる第２攪拌手段２２とを更に備え、上記反応により、ＣａＳＯ４及び（ＮＨ４）２ＳＯ４を主成分とする沈殿物を副生物処理容器３６の底部に生成するように構成されたことを特徴とする。
この請求項１６に記載された精製装置では、第２吹込み手段１２により酸化性ガスを副生物処理容器３６内部に吹込み、第２攪拌手段２２にて消石灰分散液１６等及び副生物を攪拌して上記吹込まれた酸化性ガスを消石灰分散液１６等及び副生物に反応させると、ＣａＳＯ４及び（ＮＨ４）２ＳＯ４を主成分とする沈殿物が副生物処理容器３６の底部に生成されるので、これらの沈殿物を石膏や肥料として工業的又は農業的に再利用できる。
また副生物処理容器に貯留される副生物が消石灰水溶液又は消石灰分散液１００重量％に対して５〜１５重量％含まれることが好ましい。
【００２０】
請求項１８に係る発明は、請求項１６に係る発明であって、更に図１及び図３に示すように、第２吹込み手段１２及び第２攪拌手段２２が副生物処理容器３６に上方から挿入され噴射口又は噴射孔が消石灰水溶液又は消石灰分散液１６の液面より上方又は液中に位置し酸化性ガスを噴射する第２ノズル３２により構成され、第２ノズル３２から酸化性ガスを噴射することにより、消石灰水溶液又は消石灰分散液１６に酸化性ガスを吹込んで気泡を発生するとともに、消石灰水溶液又は消石灰分散液１６に旋回流を発生するように構成されたことを特徴とする。
この請求項１８に記載された精製装置では、第２ノズル３２から酸化性ガスを噴射すると、消石灰分散液１６等に酸化性ガスが吹込まれて気泡が発生するとともに、消石灰分散液１６等に旋回流が発生するので、攪拌機等を用いずに消石灰分散液等と副生物と酸化性ガスを攪拌・混合できる。
【００２１】
請求項１９に係る発明は、請求項１６に係る発明であって、更に図７に示すように、第２吹込み手段１２及び第２攪拌手段２２が副生物処理容器３６に下方から挿入され噴射口又は噴射孔が消石灰水溶液中又は消石灰分散液１６中に位置し酸化性ガスを噴射する第２ノズル７２により構成され、第２ノズル７２から酸化性ガスを噴射することにより、消石灰水溶液又は消石灰分散液１６に酸化性ガスを吹込んで気泡を発生するとともに、消石灰水溶液又は消石灰分散液１６に旋回流を発生するように構成されたことを特徴とする。
この請求項１９に記載された精製装置では、第２ノズル７２から酸化性ガスを噴射すると、消石灰分散液１６等に酸化性ガスが吹込まれて気泡が発生するとともに、消石灰分散液１６等に旋回流が発生するので、攪拌機等を用いずに消石灰分散液等と副生物と酸化性ガスを攪拌・混合できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、粗ガスの精製装置１０は、消石灰分散液１６を貯留する反応容器１３と、石炭を含む原料１４をガス化して作られた粗ガスを反応容器１３内部に吹込む第１吹込み手段１１と、反応容器１３に設けられ消石灰分散液１６を攪拌する第１攪拌手段２１とを備える。上記粗ガスは、低品位炭、特に硫黄分の多い石炭を主成分とする石炭燃料を固定床式ガス化炉にてガス化することにより生成され（図１）、燃焼に寄与するＨ２及びＣＯに加え、人体等に有害であって燃焼に寄与しないＨ２Ｓ、ＮＨ３及びＣＯ２を含む。また本明細書において、消石灰分散液１６とは、消石灰水溶液中に消石灰粉末を分散させた懸濁液をいい、消石灰貯留槽１５に貯留される。なお、消石灰分散液ではなく、消石灰水溶液を用いてもよい。
【００２３】
固定床式ガス化炉１７は、ホッパ１８に収容された原料１４（平均粒径６〜５０ｍｍの石炭燃料）を投入するために炉１７の上端に形成された原料投入口１７ａと、上記原料１４と反応する酸素及び水蒸気を供給するために炉１７の下端近傍に形成されたガス化剤供給口１７ｂと、原料１４が酸素及び水蒸気と反応して生成された粗ガスを排出するために炉１７の上端近傍に形成された粗ガス出口１７ｃと、炉１７内に堆積した灰を排出するために炉１７の下端に設けられた灰出口１７ｄとを有する。粗ガス出口１７ｃは粗ガス搬送管２３を通して粗ガスタンク２４の入口に接続され、粗ガスタンク２４の出口はブロア２６の吸入口に接続される。
【００２４】
粗ガス搬送管２３の途中には、脱炭酸手段４３が設けられるとともに、粗ガスに含まれる粉塵を除去する図示しないフィルタが設けられる。脱炭酸手段４３は、ケース４３ａと、このケース４３ａに収容されポリイミド膜やシリコーンゴム膜等により形成された高分子膜４３ｂとを有する。また原料である石炭としては、埋蔵量が比較的多くかつガス化が容易な褐炭、亜瀝青炭及び瀝青炭からなる群より選ばれた１種又は２種以上の石炭を用いることが好ましい。
【００２５】
なお、この実施の形態では、石炭を主成分とする石炭燃料をガス化して粗ガスを生成したが、石炭粉末及び植物系高分子有機物粉末の混合物の圧縮成形にて作製された複合固形燃料をガス化することにより生成してもよい。この場合、複合固定燃料の直径は６〜５０ｍｍの範囲に圧縮成形されることが好ましい。また植物系高分子有機物粉末としては、産業廃棄物（農林産廃棄物、未利用植物、植物性繊維等の産業廃棄物）の粉末が挙げられる。具体的には、植物（オガ屑、樹皮などの木質廃材、バガス（サトウキビの絞り粕）、ビートパルプ、籾殻、稲藁、綿実油の絞り粕など）を乾燥・粉砕した粉末、段ボール紙や建築廃材を乾燥・粉砕した粉末が挙げられる。また消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）、生石灰（ＣａＯ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）等を脱硫剤及びガス化促進剤として添加することが好ましい。更に植物系高分子有機物粉末はガス化促進剤として機能する。
【００２６】
また、この実施の形態では、原料を固定床式ガス化炉によりガス化したが、原料を流動床式ガス化炉によりガス化してもよい。この流動式ガス化炉では、この炉に投入された原料である石炭燃料（粒径：１０ｍｍ以下）が空気及び水蒸気の気流により浮遊・流動化している加熱処理層でガス化される。
【００２７】
一方、反応容器１３は、上部が略逆漏斗状に形成され、下部が略漏斗状に形成され、更に中央部が円筒状に形成された密閉容器である。この反応容器１３は、一端がブロア２６の吐出口に接続された粗ガス供給管２７の他端を挿入するために反応容器１３の上端に形成された粗ガス入口１３ａと、反応容器１３内に生成されたＣａＳ、ＣａＣＯ３及びＮＨ４ＯＨを主成分とする副生物を排出するために反応容器１３の下端に形成された副生物出口１３ｂと、Ｈ２及びＣＯを主成分とする燃料ガスを排出するために反応容器１３の上端近傍に形成された燃料ガス出口１３ｃとを有する。また上記第１吹込み手段１１及び第１攪拌手段２１は、粗ガス入口１３ａから反応容器１３内に挿入され噴射口が消石灰分散液１６の液面より上方に位置する第１ノズル３１により構成される。更に消石灰貯留槽１５に貯留された消石灰分散液１６はポンプ１９により消石灰供給管２５を通って反応容器１３内に供給され、消石灰供給管２５の先端に設けられたシャワーノズル２５ａから噴霧される。
【００２８】
反応容器１３の中央部の内径をＤ１とし、第１ノズル３１の噴射口の消石灰分散液１６液面からの高さをＨ１とすると、この噴射口から噴射される粗ガスによる上記液面からの気泡の到達深さ（ＬＶ−Ｈ１）は次の式（１）を満たすように設定される。
（ＬＶ−Ｈ１）＝４．１ｄｎ×Ｆｒｍ１／３      ……（１）
上記式（１）において、ｄｎは第１ノズル３１の内径であり、Ｆｒｍは修正フルード数である。
【００２９】
また上記気泡の到達深さ（ＬＶ−Ｈ１）と反応容器１３の中央部の内径Ｄ１との比（ＬＶ−Ｈ１）／Ｄ１は０．３〜１．０、好ましくは０．４〜０．７の範囲に設定される。更に第１ノズル３１から消石灰分散液１６に吹込まれる粗ガスの流量ＱＧは次の式（２）を満たすように設定される。
ρ１ＱＧ２／（σ１Ｄ１３）＝１×１０−５      ……（２）
上記式（２）においてρ１は反応容器１３内の消石灰分散液１６の密度であり、σ１は反応容器１３内の消石灰分散液１６の表面張力である。
【００３０】
ここで、（ＬＶ−Ｈ１）／Ｄ１を０．３〜１．０の範囲に限定したのは、０．３未満では気泡噴流の半径方向変位が極めて小さくなり旋回が消石灰分散液１６を攪拌するのに不十分であり、１．０を越えると旋回が安定せず十分な攪拌効果が得られないからである。換言すれば、（ＬＶ−Ｈ１）／Ｄ１を０．３〜１．０の範囲に限定することにより、気泡噴流の半径方向変位が比較的小さく、消石灰分散液１６に周期の短い旋回流を発生させ、反応容器１３内の消石灰分散液１６にスロッシング（ｓｌｏｓｈｉｎｇ）に似た挙動を生じさせるためである。スロッシングとは、反応容器１３が軸方向又は半径方向に加振されることによって消石灰分散液１６の振動が誘起される現象をいう。また上記旋回流は、気泡の上昇に伴う気体（粗ガス）から液体（消石灰分散液１６）への周期的加振によって誘起されたものと推測される。
【００３１】
一方、反応容器１３の燃料ガス出口１３ｃには燃料ガス供給管２８の一端が接続され、燃料ガス供給管２８の他端は燃料ガスタンク２９に接続される。また燃料ガス供給管２８の途中には、燃料ガスから水分を除去する除湿手段３３が設けられる。この除湿手段３３は、燃料ガスが通る除湿用ケース３３ａと、このケース３３ａに蛇行するように配索され冷却水が通る冷却水管３３ｂとを有する。また反応容器１３の副生物出口１３ｂには副生物供給管３４の一端が接続され、副生物供給管３４の他端は密閉された副生物処理容器３６上端の副生物入口３６ａに接続される。
【００３２】
副生物処理容器３６は、上部から中央部にかけて円筒状に形成されかつ下部が略漏斗状に形成された密閉容器である。また副生物処理容器３６には、この容器３６の下端に形成された空気及びオゾンを含む酸化性ガスを副生物処理容器３６下端の酸化性ガス入口３６ａからこの容器３６内部に吹込む第２吹込み手段１２と、副生物を含む消石灰分散液１６を攪拌する第２攪拌手段２２とが設けられる。第２吹込み手段１２及び第２攪拌手段２２は副生物処理容器３６に下方から挿入され噴射口が消石灰分散液１６中に位置する第２ノズル３２により構成される。第２ノズル３２の噴射口から上記酸化性ガスが噴射される。
【００３３】
副生物処理容器３６の上部から中央部の内径をＤ２とし、第２ノズル３２の噴射口の消石灰分散液１６液面からの深さをＦ２とするとき、Ｆ２／Ｄ２は０．３〜１．０、好ましくは０．４〜０．７の範囲に設定される。更に第２ノズル３２から消石灰分散液１６に吹込まれる酸化性ガスの流量ＱＳは次の式（３）を満たすように設定される。
ρ２ＱＳ２／（σ２Ｄ２３）＝１×１０−５    ……（３）
上記式（３）においてρ２は副生物処理容器３６内の副生物を含む消石灰分散液１６の密度であり、σ２は副生物処理容器３６内の副生物を含む消石灰分散液１６の表面張力である。ここで、Ｆ２／Ｄ２を０．３〜１の範囲に限定したのは、０．３未満では気泡噴流の半径方向変位が極めて小さくなり旋回が副生物を含む消石灰分散液１６を攪拌するのに不十分であり、１．０を越えると旋回が安定せず十分な攪拌効果が得られないからである。換言すれば、Ｆ２／Ｄ２を０．３〜１．０の範囲に限定することにより、気泡噴流の半径方向変位が比較的小さく、副生物処理容器３６内の副生物を含む消石灰分散液１６に周期の短い旋回流を発生させ、この副生物を含む消石灰分散液１６にスロッシングに似た挙動を生じさせるためである。
【００３４】
更に副生物処理容器３６に貯留される副生物は消石灰分散液１００重量％に対して５〜１５重量％、好ましくは８〜１２重量％含まれる。副生物の含有量を５〜１５重量％の範囲に限定したのは、第２ノズル３２から噴射された粗ガスにより副生物処理容器３６内の消石灰分散液１６に旋回流を効率良く発生させるとともに、副生物処理容器３６内に沈殿物を効率良く発生させるためである。
【００３５】
このように構成された精製装置により粗ガスを精製する方法を説明する。
石炭燃料からなる原料１４を固定床式ガス化炉１７に導入すると、原料１４がガス化炉１７内に静止した状態で水蒸気及び酸素と反応してガス化され、粗ガスが生成される。この粗ガスは脱炭酸手段４３を通過した後に、粗ガスタンク２４に一時的に貯留される。上記脱炭酸手段４３では、粗ガスに含まれるＣＯ２の大部分が高分子膜４３ｂにより除去される。粗ガスタンク２４に貯留された粗ガスには、燃焼に寄与するＨ２及びＣＯに加え、人体等に有害であって燃焼に寄与しないＨ２Ｓ、ＮＨ３及び少量のＣＯ２が含まれる。一方、反応容器１３には消石灰分散液１６を貯留するとともに、ポンプ１９により消石灰貯留槽１５内の消石灰分散液１６をシャワーノズル２５ａから噴霧する。
【００３６】
この状態でブロワ２６により第１ノズル３１から上記式（１）及び式（２）を満たしかつ（ＬＶ−Ｈ１）／Ｄ１が０．３〜１．０の範囲内の値となるように上記粗ガスを噴射する。このとき消石灰分散液１６に発生する気泡によって消石灰分散液１６中に気柱（図２（ｂ）：ガスの柱）が形成され、この気柱が深さ（ＬＶ−Ｈ１）に到達した後に崩壊し気泡噴流となって上昇し、更にこの上昇気泡噴流によって消石灰分散液の攪拌に好ましい旋回流が発生する（図２（ｃ））。これにより粗ガスと消石灰分散液１６が攪拌・混合されて反応し、人体等に有害であって燃焼に寄与しないＨ２Ｓ、ＮＨ３及びＣＯ２がＣａＳ、ＣａＣＯ３及びＮＨ４ＯＨを主成分とする副生物（固体及び液体）にそれぞれ変換されるので、粗ガスはＨ２及びＣＯを主成分とする高カロリーの燃料ガスに精製される。この燃料ガスは除湿手段３３にて水分が除去されて乾燥された後に燃料ガスタンク２９に貯留され、ボイラー、熱処理炉、火力発電所、ガスエンジン等の燃料として利用される。
【００３７】
上記化学反応を式（４）〜式（６）に示す。
Ｈ２Ｓ＋Ｃａ（ＯＨ）２  →  ＣａＳ＋２Ｈ２Ｏ    ……（４）
ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ  →  ＮＨ４ＯＨ          ……（５）
ＣＯ２＋Ｃａ（ＯＨ）２  →  ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ      ……（６）
なお、式（４）〜式（６）において、ＣａＳ及びＣａＣＯ３は沈殿し、ＮＨ４ＯＨは消石灰分散液の溶媒及び分散媒である水に溶ける。
【００３８】
一方、反応容器１３内の副生物は副生物入口１３ｂから消石灰分散液１６とともに副生物処理容器３６に供給され、第２ノズル３２から酸化性ガスを上記式（３）を満たしかつＦ２／Ｄ２が０．３〜１．０の範囲内の値となるように噴射する。このとき副生物を含む消石灰分散液１６に上昇気泡噴流が生じ、この上昇気泡噴流によって副生物を含む消石灰分散液１６の攪拌に好ましい旋回流が発生する（図３（ｂ））。
【００３９】
これにより、上記副生物と消石灰分散液１６と酸化性ガスが攪拌・混合されて反応し、ＣａＳＯ４及び（ＮＨ４）２ＳＯ４を主成分とする沈殿物が生成される。上記化学反応を式（７）及び式（８）に示す。
３ＣａＳ＋２Ｏ３＋３Ｏ２  →  ３ＣａＳＯ４                  ……（７）
６ＮＨ４ＯＨ＋２Ｏ３＋３Ｏ２＋Ｈ２Ｓ→３［（ＮＨ４）２ＳＯ４］＋６Ｈ２Ｏ……（８）
第２ノズル３２から噴射する酸化性ガスにおける空気及びオゾンの割合は、上記式（７）及び式（８）に示す割合でなくてもよく、オゾンのみからなる酸化性ガス、或いは空気のみからなる酸化性ガスであってもよい。
【００４０】
また上記沈殿物には、反応容器１３内で生成されたＣａＣＯ３も含まれる。これらの沈殿物のうちＣａＳＯ４（硫酸カルシウム：石膏）は建材の原料として工業的に再利用され、（ＮＨ４）２ＳＯ４（硫酸アンモニウム：硫安）及びＣａＣＯ３（炭酸カルシウム）の混合物は建材、肥料、土壌改良材、セメント原料などとして工業的又は農業的に再利用される。
【００４１】
図４は本発明の第２の実施の形態を示す。図４において図１と同一符号は同一部品を示す。
この実施の形態では、有機系廃棄物を含む原料から作られた粗ガスが、粗ガス発生手段４１にて有機系廃棄物を微生物により嫌気性発酵させることにより得られる。即ち、粗ガス発生手段４１は、牛尿や馬尿等の家畜尿が貯留される尿貯留槽４１ａと、この尿貯留槽４１ａ内に周縁が固定され下面中央にＣＨ４に加えてＨ２Ｓ、ＮＨ３及びＣＯ２を含む粗ガスを貯めるためのビニルシート等の可撓性シート４１ｂとを有する。可撓性シート４１ｂは所定の弛みを有する状態で広げて設けられ、かつ下面に空気が流入しないように尿貯留槽４１ａ内に固定される。また可撓性シート４１ｂの中央には粗ガス搬送管４２の一端が接続され、粗ガス搬送管４２の他端は粗ガスタンク２４の入口に接続される。粗ガス搬送管４２の途中には、粗ガスに比較的多量に含まれるＣＯ２を除去するための脱炭酸手段４３が設けられる。この脱炭酸手段４３は、ケース４３ａと、このケース４３ａに収容されポリイミド膜やシリコーンゴム膜等により形成された高分子膜４３ｂとを有する。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。
【００４２】
このように構成された精製装置により粗ガスを精製する方法を説明する。
粗ガス発生手段４１にて生成された粗ガスを脱炭酸手段４３に導入すると、粗ガス中に比較的多く含まれるＣＯ２の大部分が高分子膜４３ｂにより除去される。この大部分のＣＯ２が除去された粗ガスは粗ガスタンク２４に一時的に貯留される。またこの粗ガスには、燃焼に寄与するＣＨ４に加え、人体等に有害であって燃焼に寄与しないＨ２Ｓ、ＮＨ３及び少量のＣＯ２が含まれる。一方、反応容器１３には消石灰分散液１６を貯留するとともに、ポンプ１９により消石灰貯留槽１５内の消石灰分散液１６をシャワーノズル２５ａから噴霧する。
【００４３】
この状態でブロワ２６により第１ノズル３１から第１の実施の形態と同様に粗ガスを噴射する。このとき消石灰分散液に発生する気泡によって消石灰分散液中に気柱（ガスの柱）が形成され、この気柱が所定の深さに到達した後に崩壊し気泡噴流となって上昇し、更にこの上昇気泡噴流によって消石灰分散液の攪拌に好ましい旋回流が発生する。これにより粗ガスと消石灰分散液が攪拌・混合されて反応し、人体等に有害であって燃焼に寄与しないＨ２Ｓ、ＮＨ３及びＣＯ２がＣａＳ、ＣａＣＯ３及びＮＨ４ＯＨを主成分とする副生物（固体及び液体）にそれぞれ変換されるので、粗ガスはＣＨ４を主成分とする高カロリーの燃料ガスに精製される。この燃料ガスは除湿手段３３にて水分が除去されて乾燥された後に燃料ガスタンク２９に貯留される。
【００４４】
一方、反応容器１３内の副生物は副生物入口３６ａから消石灰分散液１６とともに副生物処理容器３６に供給されるとともに、酸化性ガスを第２ノズル３２から上記第１の実施の形態と同様に噴射する。このとき副生物処理容器３６内の副生物を含む消石灰分散液１６に発生する気泡によって消石灰分散液１６中に気柱（ガスの柱）が形成され、この気柱が所定の深さに到達した後に崩壊し気泡噴流となって上昇し、更にこの上昇気泡噴流によって副生物を含む消石灰分散液１６の攪拌に好ましい旋回流が発生する。これにより、上記副生物と消石灰分散液１６と酸化性ガスとが攪拌・混合されて反応し、ＣａＳＯ４及び（ＮＨ４）２ＳＯ４を主成分とする沈殿物が生成される。なお、上記沈殿物には、反応容器内で生成されたＣａＣＯ３も含まれる。これらの沈殿物のうちＣａＳＯ４（硫酸カルシウム：石膏）は建材の原料として工業的に再利用され、（ＮＨ４）２ＳＯ４（硫酸アンモニウム：硫安）及びＣａＣＯ３（炭酸カルシウム）の混合物は建材、肥料、土壌改良材、セメント原料などとして工業的又は農業的に再利用される。上記外の動作は第１の実施の形態と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。
【００４５】
図５は本発明の第３の実施の形態を示す。図５において図２と同一符号は同一部品を示す。
この実施の形態では、第１吹込み手段１１及び第１攪拌手段２１が反応容器１３に上方から挿入され噴射口が消石灰分散液１６の液中に位置する第１ノズル５１により構成される。反応容器１３の中央部の内径をＤ１とし、第１ノズル５１の噴射口の消石灰分散液１６液面からの深さをＨ１とすると、この噴射口から噴射される粗ガスによる上記液面からの気泡の到達深さ（ＬＶ＋Ｈ１）は次の式（９）を満たすように設定される。
（ＬＶ＋Ｈ１）＝Ｈ１＋４．１ｄｎ×  Ｆｒｍ１／３      ……（９）
上記式（９）において、ｄｎ  は第１ノズル５１の内径であり、Ｆｒｍは修正フルード数である。
【００４６】
また上記気泡の到達深さ（ＬＶ＋Ｈ１）と反応容器１３の中央部の内径Ｄ１との比（ＬＶ＋Ｈ１）／Ｄ１は０．３〜１．０、好ましくは０．４〜０．７の範囲に設定される。更に第１ノズル５１から消石灰分散液１６に吹込まれる粗ガスの流量ＱＧは第１の実施の形態の式（２）を満たすように設定される。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。
【００４７】
このように構成された粗ガスの精製装置では、第１ノズル５１から上記式（９）及び第１の実施の形態の式（２）を満たしかつ（ＬＶ＋Ｈ１）／Ｄ１が０．３〜１．０の範囲内の値となるように粗ガスを噴射する。このとき反応容器１３内の消石灰分散液１６に発生する気泡によって消石灰分散液１６中に気柱（図５（ｂ）：ガスの柱）が形成され、この気柱が深さ（ＬＶ＋Ｈ１）に到達した後に崩壊し気泡噴流となって上昇し、更にこの上昇気泡噴流によって消石灰分散液１６の攪拌に好ましい旋回流が発生する（図５（ｃ））。これにより粗ガスと消石灰分散液１６が攪拌・混合されて反応し、ＣａＳＯ４及び（ＮＨ４）２ＳＯ４を主成分とする沈殿物が生成される。上記以外の動作は第１の実施の形態の動作と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。
【００４８】
図６は本発明の第４の実施の形態を示す。図６において図２と同一符号は同一部品を示す。
この実施の形態では、第１吹込み手段１１及び第１攪拌手段２１が反応容器１３に下方から挿入され噴射口が消石灰分散液１６中に位置する第１ノズル６１により構成される。反応容器１３の中央部の内径をＤ１とし、第１ノズル６１の噴射口の消石灰分散液１６液面からの深さをＦ１とするとき、Ｆ１／Ｄ１は０．３〜１．０、好ましくは０．４〜０．７の範囲に設定される。更に第１ノズル６１から消石灰分散液１６に吹込まれる粗ガスの流量ＱＧは第１の実施の形態の式（２）を満たすように設定される。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。
【００４９】
このように構成された粗ガスの精製装置では、第１ノズル６１から第１の実施の形態の式（２）を満たしかつＦ１／Ｄ１が０．３〜１．０の範囲内の値となるように粗ガスを噴射する。このとき反応容器１３内の消石灰分散液１６に上昇気泡噴流が生じ、この上昇気泡噴流によって消石灰分散液１６の攪拌に好ましい旋回流が発生する（図６（ｂ））。これにより粗ガスと消石灰分散液１６が攪拌・混合されて反応し、ＣａＳＯ４及び（ＮＨ４）２ＳＯ４を主成分とする沈殿物が生成される。上記以外の動作は第１の実施の形態の動作と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。
【００５０】
図７は本発明の第５の実施の形態を示す。図７において図３と同一符号は同一部品を示す。
この実施の形態では、第２吹込み手段１２及び第２攪拌手段２２が副生物処理容器３６に上方から挿入され噴射口が副生物を含む消石灰分散液１６の液面より上方に位置する第２ノズル７２により構成される。副生物処理容器３６の上部から中央部の内径をＤ２とし、第２ノズル７２の噴射口の消石灰分散液１６液面からの高さをＨ２とすると、この噴射口から噴射される酸化性ガスによる上記液面からの気泡の到達深さ（ＬＶ−Ｈ２）は次の式（１０）を満たすように設定される。
（ＬＶ−Ｈ２）＝４．１ｄｎ×Ｆｒｍ１／３      ……（１０）
上記式（１０）において、ｄｎ  は第２ノズル７２の内径であり、Ｆｒｍは修正フルード数である。
【００５１】
また上記気泡の到達深さ（ＬＶ−Ｈ２）と副生物処理容器３６の上部から中央部の内径Ｄ２との比（ＬＶ−Ｈ２）／Ｄ２は０．３〜１．０、好ましくは０．４〜０．７の範囲に設定される。更に第２ノズル７２から副生物を含む消石灰分散液１６に吹込まれる酸化性ガスの流量ＱＳは第１の実施の形態の式（３）を満たすように設定される。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。
【００５２】
このように構成された粗ガスの精製装置では、第２ノズル７２から上記式（１０）及び第１の実施の形態の式（３）を満たしかつ（ＬＶ−Ｈ２）／Ｄ２が０．３〜１．０の範囲内の値となるように酸化性ガスを噴射する。このとき副生物処理容器３６内の副生物を含む消石灰分散液１６に発生する気泡によって消石灰分散液１６中に気柱（図７（ｂ）：ガスの柱）が形成され、この気柱が深さ（ＬＶ−Ｈ２）に到達した後に崩壊し気泡噴流となって上昇し、更にこの上昇気泡噴流によって消石灰分散液１６の攪拌に好ましい旋回流が発生する（図７（ｃ））。これにより、上記副生物と消石灰分散液１６と酸化性ガスが攪拌・混合されて反応し、ＣａＳＯ４及び（ＮＨ４）２ＳＯ４を主成分とする沈殿物が生成される。上記以外の動作は第１の実施の形態の動作と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。
【００５３】
図８は本発明の第６の実施の形態を示す。図８において図３と同一符号は同一部品を示す。
この実施の形態では、第２吹込み手段１２及び第２攪拌手段２２が副生物処理容器３６に上方から挿入され噴射口が副生物を含む消石灰分散液１６の液面より上方に位置する第２ノズル８２により構成される。副生物処理容器３６の上部から中央部の内径をＤ２とし、第２ノズル８２の噴射口の消石灰分散液１６液面からの深さをＦ２とすると、この噴射口から噴射される酸化性ガスによる上記液面からの気泡の到達深さ（ＬＶ＋Ｈ２）は次の式（１１）を満たすように設定される。
（ＬＶ＋Ｈ２）＝Ｈ２＋４．１ｄｎ×Ｆｒｍ１／３      ……（１１）
上記式（１１）において、ｄｎ  は第２ノズル８２の内径であり、Ｆｒｍは修正フルード数である。
【００５４】
また上記気泡の到達深さ（ＬＶ＋Ｈ２）と副生物処理容器３６の上部から中央部の内径Ｄ２との比（ＬＶ＋Ｈ２）／Ｄ２は０．３〜１．０、好ましくは０．４〜０．７の範囲に設定される。更に第２ノズル８２から消石灰分散液１６に吹込まれる酸化性ガスの流量ＱＳは上記第１の実施の形態の式（３）を満たすように設定される。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。
【００５５】
このように構成された粗ガスの精製装置では、第２ノズル８２から上記式（１１）及び第１の実施の形態の式（３）を満たしかつ（ＬＶ＋Ｈ２）／Ｄ２が０．３〜１．０の範囲内の値となるように酸化性ガスを噴射する。このとき副生物処理容器３６内の消石灰分散液１６に発生する気泡によって消石灰分散液１６中に気柱（図８（ｂ）：ガスの柱）が形成され、この気柱が深さ（ＬＶ＋Ｈ２）に到達した後に崩壊し気泡噴流となって上昇し、更にこの上昇気泡噴流によって消石灰分散液１６の攪拌に好ましい旋回流が発生する（図８（ｃ））。これにより、上記副生物と消石灰分散液１６と酸化性ガスが攪拌・混合されて反応し、ＣａＳＯ４及び（ＮＨ４）２ＳＯ４を主成分とする沈殿物が生成される。上記以外の動作は第１の実施の形態の動作と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。
【００５６】
なお、上記第１〜第６の実施の形態では、第１吹込み手段及び第１攪拌手段を第１ノズルにより構成したが、第１吹込み手段を第１ノズルにより構成し、第１攪拌手段を攪拌機又は循環ポンプにより構成してもよい。ここで、循環ポンプとは、反応容器内の消石灰分散液等を排出して再び反応容器内に戻すポンプをいい、このポンプの駆動力にて発生する消石灰分散液等の流れにより反応容器内の消石灰分散液等に旋回流が発生する。
また、上記第１〜第６の実施の形態では、第２吹込み手段及び第２攪拌手段を第２ノズルにより構成したが、第２吹込み手段を第２ノズルにより構成し、第２攪拌手段を攪拌機又は循環ポンプにより構成してもよい。ここで、循環ポンプとは、副生物処理容器内の消石灰分散液等を排出して再び副生物処理容器内に戻すポンプをいい、このポンプの駆動力にて発生する消石灰分散液等の流れにより副生物処理容器内の消石灰分散液等に旋回流が発生する。
【００５７】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
Ｈ２、ＣＯ及びＣＯ２をそれぞれ５９．７体積％、２５．２体積％及び１５．１体積％含む粗ガスを用意し、直径２００ｍｍ及び高さ１０００ｍｍの反応容器に１５リットルの消石灰分散液を貯留した。また反応容器にはこの容器内の消石灰分散液に旋回流を発生させるための循環ポンプを接続した。先ず循環ポンプを停止した状態で、反応容器内の消石灰分散液中に上記粗ガスを１．０ｓｌｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｌｉｔｅｒ  ／ｍｉｎ．）ずつ導入して、消石灰分散液を約１時間バブリングした。引き続いて循環ポンプを作動して消石灰分散液に旋回流を発生させながら、上記粗ガスを１．０ｓｌｍずつ反応容器に導入した。
【００５８】
反応容器の燃料ガス出口から取出される燃料ガスの成分を所定時間毎に調べた。その結果を図９に示す。図９から明らかなように、消石灰分散液のバブリング時（粗ガスの導入開始から約１時間経過するまで）には、燃焼に寄与するＨ２及びＣＯは次第に増加し、燃焼に寄与しないＣＯ２は次第に減少した。一方、消石灰分散液への旋回流発生時（粗ガスの導入開始から約１時間経過後）には、反応容器内の空気の殆ど全てが排出され、更に粗ガス中のＣＯ２が消石灰分散液と反応してＣａＣＯ３となり沈殿する。このため燃料ガス出口から取出された燃料ガス中には、燃焼に寄与するＨ２（約７０体積％）及びＣＯ（約３０体積％）のみとなり、燃焼に寄与しないＣＯ２は殆ど含まれていなかった。この結果、粗ガスを燃焼に寄与するＨ２及びＣＯと、燃焼に寄与しないＣＯ２とにほぼ完全に分離できることが判った。
【００５９】
＜実施例２＞
ＣＨ４、ＣＯ２及びＨ２Ｓをそれぞれ５９．１体積％、４０．９体積％及び９３０×１０−４体積％含む粗ガスを用意し、直径２００ｍｍ及び高さ１０００ｍｍの反応容器内に１５リットルの消石灰分散液を貯留した。また反応容器にはこの容器内の消石灰分散液に旋回流を発生させるための循環ポンプを接続した。先ず循環ポンプを停止した状態で、反応容器内の消石灰分散液中に上記粗ガスを１．０８３ｓｌｍずつ導入して、消石灰分散液を約１時間バブリングした。引き続いて循環ポンプを作動して消石灰分散液に旋回流を発生させながら、上記粗ガスを１．０８３ｓｌｍずつ反応容器に導入した。
【００６０】
反応容器の燃料ガス出口から取出される燃料ガスの成分を所定時間毎に調べた。その結果を図１０に示す。図１０から明らかなように、消石灰分散液のバブリング時（粗ガスの導入開始から約１時間経過するまで）には、燃焼に寄与するＣＨ４及びＣＯは次第に増加し、燃焼に寄与しないＣＯ２は次第に減少した。一方、消石灰分散液への旋回流発生時（粗ガスの導入開始から約１時間経過後）には、反応容器内の空気の殆ど全てが排出され、更に粗ガス中のＣＯ２が消石灰分散液と反応してＣａＣＯ３となり沈殿する。このため燃料ガス出口から取出された燃料ガス中には、燃焼に寄与するＣＨ４（約１００体積％）のみとなり、燃焼に寄与しないＣＯ２（約０体積％）及びＨ２Ｓ（０．２×１０−４体積％以下）は殆ど含まれていなかった。この結果、粗ガスを燃焼に寄与するＣＨ４と、燃焼に寄与しないＣＯ２及びＨ２Ｓとにほぼ完全に分離できることが判った。
【００６１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、Ｈ２、ＣＯ又はＣＨ４に加えてＨ２Ｓ、ＮＨ３又はＣＯ２を含む粗ガスを生成し、この粗ガスと消石灰水溶液又は消石灰分散液とを混合して反応させることにより、Ｈ２Ｓガス、ＮＨ３ガス又はＣＯ２ガスが固体又は液体であるＣａＳ、ＣａＣＯ３又はＮＨ４ＯＨに変換されるので、上記粗ガスをＨ２、ＣＯ又はＣＨ４を主成分とし、人体等に有害であって燃焼に寄与しないガスを殆ど含まない高カロリーの燃料ガスに精製できる。
【００６２】
またＨ２及びＣＯを含む粗ガスが、石炭を主成分とする石炭燃料又は石炭粉末及び植物系高分子有機物粉末の混合物の圧縮成形にて作製された複合固形燃料からなる原料のガス化により得られれば、この粗ガスを消石灰分散液等に混合して反応させることにより、粗ガスをＨ２及びＣＯを主成分とする高カロリーの燃料ガスに精製できる。
またＣＨ４を含む粗ガスが有機系廃棄物の微生物による嫌気性発酵により得られれば、この粗ガスを消石灰分散液等に混合して反応させることにより、粗ガスをＣＨ４を主成分とする高カロリーの燃料ガスに精製できる。
【００６３】
また粗ガスを消石灰分散液等に混合する前に、粗ガス中のＣＯ２を高分子膜により除去すれば、ＣＯ２を多く含む粗ガスであっても、少量の消石灰分散液等でＣＯ２を殆ど含まない燃料ガスに精製でき、高カロリーの燃料ガスに精製できる。
また副生物を含む消石灰分散液等に酸化性ガスを混合して反応させれば、ＣａＳＯ４及び（ＮＨ４）２ＳＯ４を主成分とする沈殿物が生成されるので、これらの沈殿物を石膏や肥料として工業的又は農業的に再利用できる。
また燃料ガスから水分を除去すれば、燃料ガスが乾燥するので、燃料ガスの単位重量当りのカロリーを更に増大できる。
【００６４】
また反応容器に消石灰分散液等を貯留し、粗ガスを第１吹込み手段により反応容器内部に吹込み、第１攪拌手段にて消石灰分散液等を攪拌することにより上記吹込まれた粗ガスを消石灰分散液等に反応させれば、ＣａＳ、ＣａＣＯ３又はＮＨ４ＯＨを主成分とする副生物が反応容器の下部に生成されるので、Ｈ２、ＣＯ又はＣＨ４を主成分とし、人体等に有害であって燃焼に寄与しないガスを殆ど含まない高カロリーの燃料ガスを反応容器の頂部に精製できる。
【００６５】
また上記第１吹込み手段及び第１攪拌手段を、反応容器に上方から挿入され噴射口又は噴射孔が消石灰分散液等の液面より上方又は液中に位置し粗ガスを噴射する第１ノズルにより構成すれば、第１ノズルから粗ガスを噴射することにより、消石灰分散液液に粗ガスが吹込まれて気泡が発生するとともに、消石灰分散液等に旋回流を発生するので、攪拌機等を用いずに消石灰分散液等を攪拌できる。また上記第１吹込み手段及び第１攪拌手段を、反応容器に下方から挿入され噴射口等が消石灰水溶液中又は消石灰分散液中に位置し粗ガスを噴射する第１ノズルにより構成しても、攪拌機等を用いずに消石灰分散液等を攪拌できるという上記と同様の効果が得られる。
【００６６】
また反応容器から排出された副生物を消石灰分散液等とともに副生物処理容器に貯留し、第２吹込み手段により酸化性ガスを副生物処理容器内部に吹込み、第２攪拌手段にて消石灰分散液等及び副生物を攪拌することにより上記吹込まれた酸化性ガスを消石灰分散液等及び副生物に反応させれば、ＣａＳＯ４及び（ＮＨ４）２ＳＯ４を主成分とする沈殿物が副生物処理容器の底部に生成されるので、これらの沈殿物を石膏や肥料として工業的又は農業的に再利用できる。
【００６７】
また上記第２吹込み手段及び第２攪拌手段を、副生物処理容器に上方から挿入され噴射口等が消石灰分散液等の液面より上方又は液中に位置し酸化性ガスを噴射する第２ノズルにより構成すれば、第２ノズルから酸化性ガスを噴射することにより、消石灰分散液等に酸化性ガスが吹込まれて気泡が発生するとともに、消石灰分散液等に旋回流が発生するので、攪拌機等を用いずに消石灰分散液等及び副生物を攪拌できる。
更に上記第２吹込み手段及び第２攪拌手段を、副生物処理容器に下方から挿入され噴射口等が消石灰水溶液中又は消石灰分散液中に位置し酸化性ガスを噴射する第２ノズルにより構成しても、攪拌機等を用いずに消石灰分散液等及び副生物を攪拌できるという上記と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態の粗ガスの精製装置を示す構成図。
【図２】その反応容器内への粗ガスの噴射により反応容器内の消石灰分散液の流れの変化を示す反応容器の要部断面構成図。
【図３】その副生物処理容器内への酸化性ガスの噴射により副生物処理容器内の消石灰分散液の流れの変化を示す副生物処理容器の要部断面構成図。
【図４】本発明の第２実施形態を示す図１に対応する精製装置の構成図。
【図５】本発明の第３実施形態を示す図２に対応する反応容器の要部断面構成図。
【図６】本発明の第４実施形態を示す図２に対応する反応容器の要部断面構成図。
【図７】本発明の第５実施形態を示す図３に対応する副生物処理容器の要部断面構成図。
【図８】本発明の第６実施形態を示す図３に対応する副生物処理容器の要部断面構成図。
【図９】実施例１のＨ２、ＣＯ及びＣＯ２からなる粗ガスを反応容器で反応させた後の燃料ガス出口から取出されるガスの成分の時間に対する変化を示す図。
【図１０】実施例２のＣＨ４、ＣＯ２及びＨ２Ｓからなる粗ガスを反応容器で反応させた後の燃料ガス出口から取出されるガスの成分の時間に対する変化を示す図。
【符号の説明】
１０  粗ガスの精製装置
１１  第１吹込み手段
１２  第２吹込み手段
１３  反応容器
１３ａ  粗ガス入口
１３ｃ  燃料ガス出口
１４  原料
１６  消石灰分散液
２１  第１攪拌手段
２２  第２攪拌手段
２７  粗ガス供給管（粗ガス通路）
２８  燃料ガス供給管（燃料ガス通路）
３１，５１，６１  第１ノズル
３２，７２，８２  第２ノズル
３３  除湿手段
３６  副生物処理容器
３６ｂ  酸化性ガス入口
４３  脱炭酸手段
４３ｂ  高分子膜
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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