(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫化水素を酸化亜鉛で脱硫後、その脱硫後の酸化亜鉛からなる脱硫剤を、６５０℃以上に加熱した状態で水蒸気を供給して、その水蒸気の水分中の酸素原子を用いて再生すると共に副製品として水素を生成し、その再生ガスから水素を回収することを特徴とする脱硫剤再生装置における水素製造システム。
【請求項２】
前記脱硫後の酸化亜鉛からなる脱硫剤を、７００℃以上に加熱した状態で水蒸気を供給して、再生すると共に副製品として水素を生成する請求項１記載の脱硫剤再生装置における水素製造システム。
【請求項３】
再生ガスを水素分離装置を通して水素を回収する請求項１又は２記載の脱硫剤再生装置における水素製造システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス化炉で生成したガス化ガス中に含まれる硫化水素を脱硫剤で乾式脱硫した後、その脱硫剤を再生する再生システムに係り、特に脱硫剤を再生する際に、水素を製造できる脱硫剤再生装置における水素製造システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ）においては、ガス化炉に、石炭や重質油等の燃料を供給すると共に酸素などの酸化剤を供給し、ガス化炉内で燃料を部分酸化させつつ、水蒸気により反応を促進させてガス化ガス（Ｈ2 ，ＣＯ2 ）を生成し、これを脱硫塔に通して脱硫した後、コンバインドサイクルに供給してガスタービンによる発電を行うと共にガスタービンで発生した熱とガス化炉で回収した熱を排熱回収ボイラで回収して発電を行う。
【０００３】
従来、ガス化ガスの脱硫には、亜鉛系や鉄系の乾式脱硫剤が使用され、ガス化ガス中の硫化水素を、下式に示す反応で脱硫している。
【０００４】
ＺｎＯ  ＋  Ｈ2 Ｓ  →  ＺｎＳ  ＋  Ｈ2 Ｏ
また、脱硫後の、脱硫剤の再生には酸素又は空気を用い、下式に示す反応で再生を行っている。
【０００５】
２ＺｎＳ  ＋  ３Ｏ2   →  ２ＺｎＯ  ＋  ２ＳＯ2 
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、乾式脱硫剤の再生には、７００℃以上に加熱して再生するため、エネルギーのみを消費するシステムであり、無駄が多い問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、乾式脱硫剤を再生するにおいて、副製品として水素を得ることが可能な脱硫剤再生装置における水素製造システムを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、硫化水素を酸化亜鉛で脱硫後、その脱硫後の酸化亜鉛からなる脱硫剤を、６５０℃以上に加熱した状態で水蒸気を供給して、その水蒸気の水分中の酸素原子を用いて再生すると共に副製品として水素を生成し、その再生ガスから水素を回収するようにした脱硫剤再生装置における水素製造システムである。
【０００９】
請求項２の発明は、前記脱硫後の酸化亜鉛からなる脱硫剤を、７００℃以上に加熱した状態で水蒸気を供給して、再生すると共に副製品として水素を生成する請求項１記載の脱硫剤再生装置における水素製造システムである。
【００１０】
請求項３の発明は、再生ガスを水素分離装置を通して水素を回収する請求項１又は２記載の脱硫剤再生装置における水素製造システムである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１２】
図１において、１０は、脱硫塔で、ガス化炉（図示せず）で生成されたＨ2 Ｓ含有燃料ガス（ガス化ガス）をライン１１より導入し、酸化亜鉛からなる脱硫剤にて硫化水素を脱硫し、ライン１２より精製ガスとして排出する。
【００１３】
１３は再生塔で、脱硫塔１０からの脱硫剤をライン１４から導入すると共に水供給ライン１５から水を導入し、脱硫剤を、６５０℃以上、好ましくは７００℃以上に加熱した状態で、供給された水にて再生する。
【００１４】
再生された脱硫剤は、ライン１６から脱硫塔１０に戻され、再生ガスはライン１７から水素分離器１８に供給され、そこで水素ガス１９と二酸化イオウ＋水蒸気２０に分離される。
【００１５】
水素分離器１８は、水素分子を透過する金属膜で構成される。この場合、脱硫塔１０に導入されるガス化ガスの圧力は、約２ＭＰａであり、再生塔１３内はライン１４，１６で脱硫塔１０と接続されるため略同じ圧力にされており、再生ガスは、約２ＭＰａで、水素分離器１８に供給されるため、その水素分離が容易に行える。
【００１６】
以上において、脱硫塔１０での脱硫反応は、酸化亜鉛を用いた場合、下式のように行われる。
【００１７】
ＺｎＯ  ＋  Ｈ2 Ｓ  →  ＺｎＳ  ＋  Ｈ2 Ｏ
再生反応は、下式のように行われる。
【００１８】
ＺｎＳ  ＋  ３Ｈ2Ｏ  →  ＺｎＯ  ＋  ＳＯ2  ＋  ３Ｈ2
【００２０】
このように、再生に従来のように酸素を用いずに水分中の酸素原子を用いることで、水の分解が起こり、副製品として水素が得られる。
【００２１】
この再生ガス中の水素は、水素分離器１８で分離され、圧力を保持したまま、ＩＧＣＣのガスタービンの燃料として、或いは燃料電池のアノードガスとして使用することができる。
【００２２】
図２は、図１の脱硫剤再生装置における水素製造システムをより具体的に示したもので、流動層式脱硫塔と再生塔に適用した例を示している。
【００２３】
脱硫塔２２には、上下に流動層２３，２４が形成され、その上下の流動層２３，２４がダウンカマ２５で接続され、下部にガス化ガスの供給ライン２６が接続され、頂部に精製ガスの排出ライン２７が接続される。
【００２４】
再生塔３０には、上下に流動層３１，３２が形成され、その上下の流動層３１，３２がダウンカマ３３で接続され、下部に水蒸気と流動化のための酸素又は空気の供給ライン３４が接続され、頂部に再生ガス排出ライン３５が接続される。
【００２５】
脱硫塔２２の下部流動層２４の脱硫剤は、ライン３６から移送ポット３７に移送され、移送ポット３７に供給されるリフトガス３８によりライザー管３９を上昇し、分離器４０でリフトガス３８と分離され、ライン４１より再生塔３０の上部の流動層３１に供給される。
【００２６】
再生塔３０の上部の流動層３１に供給された脱硫剤は、ダウンカマ３３からオーバーフローして下部の流動層３２に流下し、その下部の流動層３２より、ライン４２を介して脱硫塔２２の上部の流動層２３に戻され、ダウンカマ２５にて下部の流動層２４に流下し循環される。
【００２７】
再生塔３０の上下の流動層３１，３２では、再生塔３０の下部の供給ライン３４から供給された水蒸気で再生反応が行われて再生され、その再生ガスが、再生ガス排出ライン３５から水素分離器１８に供給され、そこで水素ガス１９と二酸化イオウ＋水蒸気２０に分離される。
【００２８】
図３は、固定層式脱硫・再生装置に本発明の水素製造システムを適用した例を示したものである。
【００２９】
図において、脱硫剤の充填層４２Ａ，４２Ｂが形成された脱硫・再生塔４４Ａ，４４Ｂの頂部に、それぞれ脱硫側切換弁４５Ａ，４５Ｂを介してガス化ガス供給ライン４６が接続され、底部にそれぞれ脱硫側切換弁４７Ａ，４７Ｂを介して精製ガスライン４８が接続される。
【００３０】
また脱硫・再生塔４４Ａ，４４Ｂの底部に、それぞれ再生側切換弁４９Ａ，４９Ｂを介して水蒸気（＋酸素又は空気）の供給ライン５０が接続され、頂部にそれぞれ再生側切換弁５１Ａ，５１Ｂを介して再生ガスライン５２が接続され、そのライン５２に、水素ガス１９と二酸化イオウ＋水蒸気２０に分離する水素分離器１８が接続される。
【００３１】
固定層式脱硫・再生装置においては、脱硫側切換弁４５Ａ，４５Ｂ，４７Ａ，４７Ｂを切り換えて、いずれか一方の脱硫・再生塔４４Ａ（又は４４Ｂ）に、ガス化ガス供給ライン４６からのガス化ガスを流して脱硫し、再生側切換弁４９Ａ，４９Ｂ，５１Ａ，５１Ｂを切り換えて、他方の脱硫・再生塔４４Ｂ（又は４４Ａ）に、供給ライン５０から水蒸気を供給して再生を行い、これを交互に切り換えて脱硫と再生を行うようにしたものである。
【００３２】
また再生ガスは、再生ガスライン５２から水素分離器１８に供給し、その水素分離器１８で、水素ガス１９と二酸化イオウ＋水蒸気２０に分離する。
【００３３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、脱硫剤を再生するに際して、高温下で水を用い、その水分子の酸素原子を用いて再生することで、水の分解が起こり、水素を製造できると共にこれを有効利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】図１を流動層式脱硫装置に適用した形態を示す図である。
【図３】図１を固定層式脱硫装置に適用した形態を示す図である。
【符号の説明】
１０  脱硫塔
１３  再生塔
１５  水供給ライン
１７  再生ガスライン
１８  水素分離器
【図１】
0004501260.tif 000002
【図２】
0004501260.tif 000003
【図３】
0004501260.tif 000004