(57)【要約】【課題】脱硫装置における蒸気凝縮装置内に生じる付着物を効率的に除去し、より効率の良い運転が可能な脱硫装置を提供することを目的とする。【解決手段】吸収液４０を用いてＨ2Ｓなどを含む被処理ガス５０を脱硫処理する脱硫装置において、再生塔２からのＨ2Ｓなどのガスおよび蒸気を冷却する蒸気凝縮装置３内に付着する付着物を、吸収液供給装置５または再生塔２から供給される吸収液４０を用いて除去する。好ましくは吸収液４０は加熱して付着物の除去に用いられる。付着物の除去に用いられた吸収液４０および付着物は分離装置７で分離されてそれぞれ回収される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｈ2ＳおよびＣＯ2を含む酸性ガス成分を含む被処理ガスを吸収液に接触させて前記酸性ガス成分を吸収液に取り込ませる吸収塔と、前記酸性ガス成分が取り込まれた吸収液を、蒸気と接触させて前記酸性ガス成分を解離させた吸収液に再生する再生塔と、再生塔から排出される蒸気およびガスを冷却する蒸気凝縮部と、蒸気凝縮部に吸収液を供給する吸収液供給部とを備えた、脱硫装置。
【請求項２】
前記吸収液供給部から供給される吸収液を加熱する加熱部が備えられた、請求項１に記載の脱硫装置。
【請求項３】
吸収液が供給されて蒸気凝縮部に生じる吸収液および付着物の混合物を排出する排出手段と、蒸気凝縮部から排出される吸収液および付着物の混合物を受け入れる付着物回収部とを備えた、請求項１または２に記載の脱硫装置。
【請求項４】
蒸気凝縮部から排出される吸収液および付着物の混合物を、吸収液と付着物とに分離する分離部を備え、分離して得られた吸収液を再生塔に供給するように配管された、請求項１から３のいずれか一項に記載の脱硫装置。
【請求項５】
前記分離部が、液液分離手段により蒸気凝縮部から排出された吸収液および付着物を分離する器具である、請求項４に記載の脱硫装置。
【請求項６】
前記分離部が、固液分離手段により蒸気凝縮部から排出された吸収液および付着物を分離する器具である、請求項４に記載の脱硫装置。
【請求項７】
前記蒸気凝縮部が複数設けられ、複数の蒸気凝縮部が相互に独立して運転可能である、請求項１から６のいずれか一項に記載の脱硫装置。
【請求項８】
Ｈ2ＳおよびＣＯ2を含む酸性ガス成分を含む被処理ガスを吸収液に接触させて前記酸性ガス成分を吸収液に取り込ませる吸収塔と、前記酸性ガス成分が取り込まれた吸収液を、蒸気と接触させて前記酸性ガス成分を解離させた吸収液に再生する再生塔と、再生塔から排出される蒸気およびガスを冷却する蒸気凝縮部とを備えた脱硫装置の前記蒸気凝縮部に付着した付着物を、吸収液を接触させて除去する、脱硫装置の蒸気凝縮部洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭や重油などの燃料を部分酸化または熱分解させるガス化炉から排出されるＨ2Ｓ、ＣＯ2等の酸性ガス成分を含むガスから酸性ガス成分の全部または一部を除去するための脱硫装置および脱硫装置の蒸気凝縮部の洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭や重油などを部分酸化または熱分解させるガス化炉からはＨ2Ｓ、ＣＯ2等の酸性ガス成分を含むガスが排出される。このガス中のＨ2Ｓの形態の酸性ガス成分の全部または一部を除去し、タービン等で用いる生成ガスを得るために脱硫装置が設けられる。
【０００３】
図５に、吸収液にＨ2Ｓを吸収させる従来の湿式脱硫装置の例を示す。図５に示す装置では、吸収塔１０１と再生塔１０２と蒸気凝縮装置１０３と蒸気発生装置１０４とが設けられている。吸収塔１０１では、Ｈ2Ｓを含む被処理ガス１５０が吸収塔の下部から流入され、上部から流入される吸収液と気液接触されて吸収液中にＨ2Ｓなどの酸性ガス成分が取り込まれ、ガス中から酸性ガス成分が除去される。酸性ガス成分が除かれたガスは上部から生成ガス１５１として排出され、不図示のガスタービン、燃料電池、化学合成プラント等の他の施設において利用される。
【０００４】
酸性ガス成分を取り込んだ吸収液１４１は再生塔１０２に送られる。再生塔１０２では、酸性ガス成分を取り込んだ吸収液１４１が上部から散布されて、蒸気発生装置１０４で用意され再生塔１０２の下部から送り込まれた蒸気と接触して酸性ガス成分が解離し、酸性ガス成分を取り込んだ吸収液１４１は吸収液１４０として再生する。再生した吸収液１４０は再び吸収塔１０１へと送り込まれる。
【０００５】
再生塔１０２内はおよそ８０℃程度の温度に保たれ、上部からＨ2Ｓ、ＣＯ2を含むガスおよび蒸気は蒸気凝縮装置１０３に送られて冷却され、蒸気が水へと凝縮されて、再生塔１０２へと返送され、再生塔１０２の壁面等をつたって再生塔１０２下部へと送られ、さらに蒸気発生装置１０４へと戻される。他方、蒸気を凝縮させた後のＨ2Ｓ、ＣＯ2を含むガスは蒸気凝縮装置１０３からオフガス１５３として本脱硫装置の系外へと排出され、必要に応じてさらに処理される。
【０００６】
また、ＳＯｘなどの脱硫については、湿式脱硫装置には種々の形式のものがあるが、例えば特許文献１などに記載がある。
【特許文献１】特開２００１−１５７８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
石炭の部分燃焼ガスまたは熱分解ガスなどの中には、酸性ガス成分の他に油分などが若干含まれていることが多い。そのため、図４に示すような脱硫装置においては、再生塔１０２から回収された蒸気を蒸気凝縮装置１０３で冷却すると、伝熱面などに油分や硫黄分などが固化して付着してしまい、伝熱性能を低下させ、蒸気凝縮装置１０３の運転効率が低下してしまう。伝熱面に付着した付着物を作業員が除去することは可能であるが、煩雑であり、また、一旦装置の運転を停止する必要がある。
【０００８】
上記のような状況の下、脱硫装置における蒸気凝縮部内に生じる付着物を効率的に除去し、より効率の良い運転が可能な脱硫装置および蒸気凝集部の洗浄方法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】
【０００９】
本発明の脱硫装置は、蒸気凝縮部に吸収液を供給して、伝熱面など蒸気凝縮部に付着した付着物を吸収液で除去する手段を備えたものである。吸収液はもともと被処理ガスからＨ2Ｓ、ＣＯ2などの酸性ガス成分を取り込ませる目的で吸収塔において用いられるものであるが、吸収液を、蒸気凝縮部に付着する付着物の除去にも用いることができるということを本発明者らは見いだした。本発明は、係る着想に基づきなされたものであり、本発明は吸収液を用いて付着物を除去することにより、蒸気凝縮部内の付着物を効率よく除去し、脱硫装置の効率的な運転を可能とするものである。
【００１０】
第１の発明は、Ｈ2ＳおよびＣＯ2を含む酸性ガス成分を含む被処理ガスを吸収液に接触させて前記酸性ガス成分を吸収液に取り込ませる吸収塔と、前記酸性ガス成分が取り込まれた吸収液を、蒸気と接触させて前記酸性ガス成分を解離させた吸収液に再生する再生塔と、再生塔から排出される蒸気およびガスを冷却する蒸気凝縮部と、蒸気凝縮部に吸収液を供給する吸収液供給部とを備えた、脱硫装置である。吸収液供給手段により蒸気凝縮部に吸収液が送られ、吸収液を用いて付着物を除去することができる。吸収液で付着物を除去することができるため、作業員が蒸気凝縮部の内部を清掃除去作業する人的労力を著しく軽減できる。また人的作業によらず除去可能であるため、脱硫装置全体の運転を完全に停止せずとも蒸気凝縮部内の付着物除去が可能なため、脱硫装置の連続運転に寄与する。
【００１１】
第２の発明は、前記吸収液供給部から供給される吸収液を加熱する加熱部が備えられた、脱硫装置である。蒸気凝縮部内の付着物除去に用いる際、吸収液の温度が高い方が効率よく除去可能である。
【００１２】
第３の発明は、吸収液が供給されて蒸気凝縮部に生じる吸収液および付着物の混合物を排出する排出手段と、蒸気凝縮部から排出される吸収液および付着物の混合物を受け入れる付着物回収部とを備えた、脱硫装置である。付着物除去処理をしていない通常運転時には、再生塔からの蒸気およびガスが冷却されて、蒸気凝縮部から水が再生塔あるいは蒸気発生部などに返送される。しかし、付着物除去を行っている際には付着物を含む液体が発生するため、蒸気凝縮部に貯まる、吸収液および付着物の混合物を別途に排出するための排出手段および付着物回収部を備えることにより、吸収液および付着物を別途回収でき、他の部へ付着物が混入することが防止できる。
【００１３】
第４の発明は、蒸気凝縮部から排出される吸収液および付着物の混合物を、吸収液と付着物とに分離する分離部を備え、分離して得られた吸収液を再生塔に供給するように配管された、脱硫装置である。蒸気凝縮部から排出された吸収液および付着物を分離することにより、蒸気凝縮部内に付着した付着物を回収できる。回収された付着物は、圧縮処理などすることにより、その後の搬送および処分作業などにおいて扱いやすくすることができる。また、分離された吸収液は、吸収液の補填が必要な場合など、必要に応じて再生塔に供給され、吸収液の効率的な利用が行われる。
【００１４】
第５の発明は、吸収液と付着物の分離部が、液液分離手段により蒸気凝縮部から排出された吸収液及び付着物を分離する器具である、請求項４に記載の脱硫装置。このような手段を採用することにより吸収液と付着物との分離を効率的に行うことができる。
【００１５】
第６の発明は、前記分離部が、固液分離手段により蒸気凝縮部から排出された吸収液および付着物を分離する器具である、脱硫装置である。このような手段を採用することにより、吸収液と付着物との分離を効率的に行うことができる。
【００１６】
第７の発明は、前記蒸気凝縮部が複数設けられ、複数の蒸気凝縮部が相互に独立して運転可能である、脱硫装置である。複数の蒸気凝縮部のうち１つの蒸気凝縮部において付着物除去作業を行うために運転を停止させたような場合であっても、他の蒸気凝縮部において再生塔からの蒸気およびガスを処理する運転が可能であり、脱硫装置の連続運転を容易に行うことができる。
【００１７】
第８の発明は、Ｈ2ＳおよびＣＯ2を含む酸性ガス成分を含む被処理ガスを吸収液に接触させて前記酸性ガス成分を吸収液に取り込ませる吸収塔と、前記酸性ガス成分が取り込まれた吸収液を、蒸気と接触させて前記酸性ガス成分を解離させ吸収液に再生する再生塔と、再生塔から排出される蒸気およびガスを冷却する蒸気凝縮部とを備えた脱硫装置の前記蒸気凝縮部に付着した付着物を、吸収液を接触させて除去する、脱硫装置の蒸気凝縮部洗浄方法である。吸収液を用いて付着物の除去を行うため、付着物の除去作業が容易であり、人的作業負担を軽減できる。第８の発明に係る洗浄方法は、上記本発明に係る脱硫装置において好適に用いられる方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、蒸気凝縮装置内に生じる付着物を効率よく除去し、より長時間連続運転が可能な脱硫装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の実施形態について、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本発明が限定されるものではない。また、下記実施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。
【００２０】
［第１実施形態］
図１は、本発明に係る第１実施形態の脱硫装置を示す図である。図１に示す脱硫装置では、吸収塔１と再生塔２と蒸気凝縮装置３と蒸気発生装置４と加熱装置６と吸収液供給装置５と分離装置７とが備えてられている。
【００２１】
図１に示す脱硫装置では、Ｈ2Ｓ、ＣＯ2などの酸性ガス成分を含む被処理ガス５０が吸収塔１の下部から送りこまれ、また上部から吸収液４０が供給されて被処理ガス５０と吸収液４０との気液接触が行われる。気液接触の手段は特に限定はなく、吸収液４０と被処理ガス５０との接触が十分に行われるようすればよい。具体的には、例えば、吸収塔１内で吸収液を散布するスプレイ塔方式、充填材をつめて充填材間を通過させる充填塔方式、吸収塔内部に段階を設ける段塔方式などの方式を取り得る。図１に示す吸収塔１おいては、吸収塔１に充填材が詰め込まれている。また、吸収液４０は、酸性ガス成分を液体中に取り込むことができるものであればよく、例えば、アミン系溶剤などが好適なものとして用いられる。アミン系溶剤としてより具体的には、メチルジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等が好ましいものとして例示される。吸収液の種類等にもよるが、吸収塔内の温度は３０〜５０℃程度に調節することが好ましい。Ｈ2Ｓなどの酸性ガス成分が除去されて得られた生成ガス５１は、ガスタービン等（不図示）に供給されて利用される。
【００２２】
吸収塔１の下部には、吸収液４０に酸性ガス成分が取り込まれた吸収液４１が集まる。酸性ガス成分が取り込まれた吸収液４１は不図示のポンプ等により再生塔２の上部へと送られる。また、再生塔２の下部からは蒸気発生装置４で約１５０℃程度に水を加熱して調製された蒸気が送り込まれる。再生塔２内では、酸性ガス成分が取り込まれた吸収液４１と蒸気とが接触して、Ｈ2Ｓなどの酸性ガス成分が吸収液４１から解離する。再生塔２内にも充填材が設けられており、十分に、酸性ガス成分が取り込まれた吸収液４１と蒸気との接触面積が取られている。再生塔２内では、好ましくは１００〜１３０℃程度で吸収液４１に吸収した酸性ガス成分を放出させ、吸収液の再生を行う。また、蒸気は１５０℃から４０℃程度にまで冷却され、凝縮する。Ｈ2Ｓなどの酸性成分が解離し吸収液４０として再生された液体は、再生塔２の下部から不図示のポンプなどにより吸収塔１へと再び送り込まれる。他方、蒸気及びＨ2Ｓなどを含むガスは、再生塔２の上部から排出され、蒸気凝縮装置３へと送り込まれる。
【００２３】
蒸気凝縮装置３では、再生塔２から送り込まれた蒸気およびＨ2Ｓなどの酸性ガス成分を含むガスが冷却され、蒸気が水に凝縮される。出口弁８ｂは開けられ弁１１ｂは閉じ、蒸気凝縮装置３内の水は返送路から再生塔２へと戻され壁面等をたどって再生塔２の下部へと送られ、さらに再生塔２の下部から蒸気発生装置４へと戻され、再利用される。他方、Ｈ2Ｓなどの酸性ガス成分を含むガスは本脱硫装置の系外へオフガス５３として排出される。このオフガス５３は必要に応じて更に別の脱硫装置等（不図示）により処理される。
【００２４】
蒸気凝縮装置３は運転を続けていると、蒸気凝縮装置の伝熱板の表面などに、蒸気及びガス中にわずかに含まれる油分などの成分が相まって、固形物が付着する。この付着物が貯まると、伝熱板の熱効率が低下するため除去する必要が生じる。
【００２５】
図１に示す脱硫装置では、蒸気凝縮装置３へと吸収液４０を供給する吸収液供給装置５および吸収液を加熱する加熱装置６が設けられており、付着物除去に吸収液４０を用いる。弁１２を開け、吸収液供給装置５から吸収塔１で吸収液４０として用いられるものとの同じ吸収液４０が供給される。吸収液４０は、加熱装置６で好ましくは４０〜１３０℃、より好ましくは８０〜１００℃に加熱されて蒸気凝縮装置３に送り込まれ、付着物が付着する部位、特に伝熱板表面などに散布等され、蒸気凝縮装置４内に付着した付着物を除去することができる。このようにして蒸気凝縮装置４内の洗浄が行われる。
【００２６】
付着物の除去処理時には、再生塔２への水の返送路を閉じるため、少なくとも出口弁８ｂは閉じる。出口弁８ｂを閉じることにより、再生塔２へ付着物が混入することが防止される。なお、再生塔２からの蒸気およびガスの量、蒸気凝縮装置３の容量または処理能力などの条件にもよるが、除去処理時にあっても蒸気凝縮装置３の運転は継続することは可能であり、除去処理時にあっても脱硫装置の連続運転を継続することは可能である。但し、除去処理により生じる付着物および吸収液の混合物が蒸気凝縮装置３に貯まり、蒸気凝縮装置３の効率が著しく落ちるような場合など、必要に応じて脱硫装置の運転を停止し、入口弁８ａを閉じて付着物の除去処理を行うことも好ましい一形態である。
【００２７】
再生塔２への配管上の出口弁８ｂを閉じ、弁１１ｂを開けることにより、吸収液４０および付着物は分離装置７へと送り込まれる。本実施形態の場合、分離装置７が付着物および吸収液４０の混合物の回収容器を兼ねている。別途に回収部を備えることにより、付着物が脱硫装置の他の部位へ混入するなどの悪影響を防止することができる。
【００２８】
分離装置７では、吸収液と付着物の混合物が吸収液と付着物とに分離される。分離の方式は特に限定されれないが、液液分離、固液分離、比重の違いを利用した分離、濾過などの方式が用いられ得る。分離装置７で分離された付着物は、例えば固形物として圧縮し、系外へと搬出され、廃棄または再利用される。他方、吸収液は、必要に応じて、具体的には吸収塔１で利用される吸収液の補充が必要な場合などに、再生塔２へと送り込まれて被処理ガスとの接触に用いられる。再生塔２へ送る場合には、弁１１ａを開け、弁１１ｃは閉じる。また、吸収液４０は吸収液供給装置５へと戻してもよく、この場合弁１１ａを閉じ、弁１１ｃを開ける。このようにして、吸収液を、蒸気凝縮装置３における付着物の除去および吸収塔１における利用に用いることにより、脱硫装置系内で用いられる吸収液を効率的に用い、効率的な脱硫装置の運転を行うことができる。また、吸収液４０を用いた除去システムを備えることにより、付着物除去に要する人的労力が大幅に軽減される。
【００２９】
より詳細な分離装置の例としては、例えば図４−１、４−２、４−３に示されるものが挙げられる。図４−１に示す分離装置では、油分を含有する吸収液４２を、冷却装置１３で、例えば２０〜４０℃程度にまで冷却して油分を晶析し、濾過装置１４によって油分３０と吸収液４３とに分離する。油分除去後の吸収液４３は再利用される。
【００３０】
図４−２に示す分離装置では、油分を含む吸収液４３を、例えば２０〜４０℃程度に冷却し、沈殿槽１５内にて油分３０を沈殿堆積させて分離する。油分除去後の吸収液４３は再利用される。
【００３１】
図４−３に示す分離装置では、例えば８０℃〜１００℃程度に調整された比重の異なる第１層液１６ａと第２層液１６ｂの２種の液体を入れた分離槽１６を設け、油分３０を第１層液中に取り込み、油分３０と吸収液４３とを分離する。油分除去後の吸収液４３は再利用される。
【００３２】
［第２実施形態］
図２は、本発明に係る第２実施形態の脱硫装置を示す図である。なお、第２実施形態を示す図２においては、第１実施形態と同じ構成要素については第１実施形態の場合と同じ符号を付け、その説明を省略する。
【００３３】
図２に示す脱硫装置では、再生塔２で再生された吸収液４０が蒸気凝縮装置３へと送り込まれるように配管されている。すなわち、弁１０ａを閉じ、弁１０ｂを開けて、ポンプ９によって加熱装置６へと吸収液４０が送り込まれる。なお、図２とは異なるが、再生塔２から吸収液４０を吸収液供給装置５に送り込む形態とすることも可能である。このようにして再生塔２で再生された吸収液４０も蒸気凝縮装置３で用いることができるようにすることにより、系内での吸収液の使い回しの利便性が向上する。より具体的には、例えば、系内で劣化した吸収液の補充分として利用することなどが可能である。
【００３４】
［第３実施形態］
図３は、本発明に係る第３実施形態の脱硫装置を示す図である。なお、第３実施形態を示す図３においては、第１実施形態と同じ構成要素については第１実施形態の場合と同じ符号を付け、その説明を省略する。
【００３５】
図３に示す脱硫装置では、蒸気凝縮装置３ａおよび３ｂの二つが設けられている。なお、蒸気凝縮装置を３つ以上設けることも可能である。再生塔２から排出される蒸気およびガスは、切換バルブ１８ａにより蒸気凝縮装置３ａまたは３ｂのいずれかに送り込まれる。蒸気凝縮装置３ａおよび３ｂで凝縮して得られた水は、それぞれ再生塔２への配管を通じて再生塔２へと戻される。蒸気凝縮装置３ａおよび３ｂからの水の返送路には、切換バルブ１８ｂが設けられている。
【００３６】
付着物除去処理をせずに、通常運転を行っている際には、蒸気凝縮装置３ａが運転されており、蒸気凝縮装置３ｂへは再生塔２からの蒸気およびガスは送り込まれない。通常運転を継続していると蒸気凝縮装置３ａには徐々に付着物が貯まってくる。
【００３７】
蒸気凝縮装置３ａについて付着物の除去が必要になった際は、蒸気凝縮装置３ｂに蒸気およびガスが送り込まれるように、切換バルブ１８ａを切り換え、返送路の切換バルブ１８ｂも切り換える。そして、蒸気凝縮装置３ｂにおいて蒸気およびガスの冷却処理を行い、通常どおりに脱硫装置の運転が継続される。
【００３８】
他方、蒸気凝縮装置３ａには吸収液供給手段から加熱された吸収液が供給されて蒸気凝縮装置３ａ内の付着物除去処理が行われる。吸収液４０および付着物は分離装置７へと送り込まれ、吸収液４０と付着物に分離される。
【００３９】
蒸気凝縮装置３ｂについて付着物の除去処理が必要になった場合には、切換バルブ１８ａ、１８ｂ、１８ｃを切り換えて、蒸気凝縮装置３ａの運転を行いつつ、蒸気凝縮装置３ｂにおいて付着物の除去を行えばよい。
【００４０】
上記のように、蒸気凝縮装置３ａおよび３ｂをそれぞれ独立して運転可能なようにすることにより、脱硫装置を連続運転しつつ、付着物除去作業を容易に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、脱硫装置を利用する様々な装置、設備において好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１実施形態の脱硫装置を示す図である。
【図２】第２実施形態の脱硫装置を示す図である。
【図３】第３実施形態の脱硫装置を示す図である。
【図４−１】分離装置の具体例を示す図である。
【図４−２】分離装置の他の具体例を示す図である。
【図４−３】分離装置の他の具体例を示す図である。
【図５】従来の脱硫装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  吸収塔
２  再生塔
３、３ａ、３ｂ  蒸気凝縮装置
４  蒸気発生装置
５  吸収液供給装置
６  加熱装置
７  分離装置
８ａ  入力弁
８ｂ  出口弁
９  ポンプ
１０ａ、１０ｂ  弁
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  弁
１２  弁
１３  冷却装置
１４  濾過装置
１５  沈殿槽
１６  分離槽
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ  切換バルブ
３０  油分
４０  吸収液
４１  吸収液（酸性成分取込後）
４２  油分含有吸収液
４３  吸収液（油分除去後）
５０  被処理ガス
５１  生成ガス
５３  オフガス
【図１】
2005139225.tif 000003
【図２】
2005139225.tif 000004
【図３】
2005139225.tif 000005
【図４−１】
2005139225.tif 000006
【図４−２】
2005139225.tif 000007
【図４−３】
2005139225.tif 000008
【図５】
2005139225.tif 000009