(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱硫塔に被処理ガスを導入して脱硫剤を流動化させ、高温下で被処理ガスを脱硫剤と接触させて脱硫処理すると共に、その脱硫処理後の脱硫剤を再生塔で再生しこれを脱硫塔に戻す脱硫装置において、前記脱硫塔と再生塔を循環する脱硫剤に不活性粒子を混入する不活性粒子混合器と、その不活性粒子混合器による不活性粒子の混入量を制御する調節弁とを備えたことを特徴とする脱硫装置。
【請求項２】
前記脱硫塔と再生塔を循環する粒子を抜き出すための抜出管と、前記抜出管による前記粒子の抜き出し量を制御する抜出調節弁とを更に備えた請求項１記載の脱硫装置。
【請求項３】
上記請求項２記載の脱硫装置を用いた脱硫方法であって、
高負荷時には、前記調節弁を開いて、前記脱硫塔と再生塔を循環する脱硫剤に不活性粒子を混入し、
低負荷時には、前記調節弁及び抜出調節弁を開いて、前記脱硫塔と再生塔を循環する脱硫剤に不活性粒子を混入すると共に、その混入した不活性粒子に応じた脱硫剤を抜き出すことを特徴とする脱硫方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、Ｈ2 Ｓ（硫化水素）ガスなどの硫黄分を含む石炭ガス化ガス等の被処理ガスを脱硫処理する乾式の脱硫装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、石炭ガス化ガス中に不純物として含まれるＨ2 Ｓ（硫化水素）ガス等の硫黄分を除去する装置として乾式の脱硫装置がある。
【０００３】
この脱硫装置は、石炭ガス化ガス等の被処理ガスを脱硫塔内に導入し、酸化鉄系の脱硫剤（Ｆｅ3 Ｏ4 ）を流動化させて流動層を形成させると共に、高温（約 300〜570 ℃）下で被処理ガスと脱硫剤を接触させて被処理ガス中の硫黄分を脱硫剤に吸収除去させるものである。
【０００４】
硫黄分を吸収した脱硫剤（ＦｅＳ）は再生塔に導かれ、そこで高温（約 600〜800 ℃）下で空気などの再生用酸素含有ガスによりＦｅ2 Ｏ3 に再生される。尚、硫黄分を吸収していないＦｅ3 Ｏ4 の形態の脱硫剤も再生塔においてＦｅ2 Ｏ3 になる（４Ｆｅ3 Ｏ4 ＋Ｏ2 →６Ｆｅ2 Ｏ3 ）。そして、これが脱硫塔に戻され石炭ガス化ガスによりＦｅ3 Ｏ4 に還元され、再度脱硫処理に寄与される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の脱硫装置では、高温の吸収塔内で脱硫剤が硫黄分を吸収するとその表面の付着力が強くなり、この状態で脱硫剤と脱硫剤が接触するとくっついてシンタリング（焼結）を起こすので、シンタリングが起きないように例えば10％前後の硫化率になるように脱硫剤を循環させている。この脱硫剤の循環（脱硫剤の硫化率）は、脱硫剤の還元を石炭ガス化ガスによって行うため、石炭ガス化ガスの熱エネルギーの損失を抑えるべく、通常運転に合せて設定される。このため、通常運転より高濃度の硫黄分を含むガスの脱硫を行う場合（高負荷の場合）には、脱硫剤の硫化率があがりシンタリングを起こすおそれがあるので、脱硫剤の循環量を増やしてシンタリングを防止している。しかし、そのように循環量を増やすと、脱硫剤を移送するための装置等にそれ以上の大きな負担がかかり、その負荷に耐えられるような大型の脱硫剤移送装置等が必要になってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、シンタリングを起こすことなく高硫化率で運転を行える脱硫装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために請求項１の発明は、脱硫塔に被処理ガスを導入して脱硫剤を流動化させ、高温下で被処理ガスを脱硫剤と接触させて脱硫処理すると共に、その脱硫処理後の脱硫剤を再生塔で再生しこれを脱硫塔に戻す脱硫装置において、前記脱硫塔と再生塔を循環する脱硫剤に不活性粒子を混入する不活性粒子混合器と、その不活性粒子混合器による不活性粒子の混入量を制御する調節弁とを備えたものである。
請求項２の発明は、前記脱硫塔と再生塔を循環する粒子を抜き出すための抜出管と、前記抜出管による前記粒子の抜き出し量を制御する抜出調節弁とを更に備えたものである。
請求項３の発明は、上記請求項２記載の脱硫装置を用いた脱硫方法であって、高負荷時には、前記調節弁を開いて、前記脱硫塔と再生塔を循環する脱硫剤に不活性粒子を混入し、低負荷時には、前記調節弁及び抜出調節弁を開いて、前記脱硫塔と再生塔を循環する脱硫剤に不活性粒子を混入すると共に、その混入した不活性粒子に応じた脱硫剤を抜き出すものである。
【０００８】
【作用】
循環する脱硫剤に不活性粒子を混入する不活性粒子混合器を設けたことにより、脱硫剤中に不活性粒子が混入される。これにより、脱硫剤と脱硫剤との間の距離が不活性粒子により長くなり、脱硫剤が他の脱硫剤と接触することを妨げるので、従来より脱硫剤の硫化率を高く設定しても脱硫剤がくっついてシンタリングを起こすことがない。従って、シンタリングを起こすことなく高硫化率で運転を行えることになる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１において、１は乾式の脱硫装置を示し、この脱硫装置１は、Ｈ2 Ｓ（硫化水素）ガスなどの硫黄分を含む石炭ガス化ガス等の被処理ガスを脱硫処理する脱硫塔２と、その脱硫処理後の脱硫剤を再生する再生塔３と、その脱硫塔２と再生塔３を循環する脱硫剤に不活性粒子を混入する不活性粒子混合器４とから主に構成されている。
【００１１】
脱硫塔２の下部には、被処理ガスのガス導入管５が接続されていると共に、上部には、処理（脱硫）ガスの処理ガス管６が接続されている。また、脱硫塔２の内部には、溢流管７を介して２段にガス分散板８が設けられ、ガス導入管５からのガスによって分散板８上の酸化鉄系の脱硫剤（Ｆｅ3 Ｏ4 ）が流動化して流動層が形成されると共に、被処理ガスと脱硫剤が高温（約 300〜570 ℃）下で接触してガスの脱硫処理が行われるようになっている。さらに、脱硫塔２のガス分散板８間の適宜の位置には、脱硫処理後の脱硫剤をシールポット９に導くシールポット管１０が接続されている。
【００１２】
シールポット９は、リフトガス管１１からのリフトガスによって脱硫剤を移送管１２を介して脱硫塔２の上方に位置される分離ポット１３に搬送するものである。分離ポット１３には、搬送されてきた脱硫剤を再生塔３に導く再生塔管１４が接続されている。再生塔管１４には、管１４内に流入した流体（脱硫剤等の粒子）を抜き出し貯蔵ホッパ１５に導く抜出管１６が接続され、その脱硫剤等の粒子の抜き出し量は負荷に応じて抜出調節弁１７により制御されるようになっている。貯蔵ホッパ１５は開閉弁１８を介して粒子分離装置１９に接続されている。粒子分離装置１９は、脱硫剤の粒子とその他の粒子を分離して脱硫剤を脱硫剤導管２０に、その他の粒子を粒子導管２１にそれぞれ排出するように構成されている。
【００１３】
再生塔３の下部には、高温の圧縮空気等の再生用酸素含有ガスを供給する再生用ガス管２２が接続されていると共に、上部には再生排ガス管２３が接続され、再生排ガス管２３に流入した排ガスが硫黄処理装置（図示せず）を介した後、前記リフトガスなどに利用される。また、再生塔３の内部にはガス分散板２４が設けられ、このガス分散板２４を介して流入した再生用酸素含有ガスにより脱硫処理後の脱硫剤が高温（約 600〜800 ℃）下で流動化されながら再生されるようになっている。さらに、再生塔３には、再生脱硫剤を前記脱硫塔２の上段のガス分散板８上に戻す戻し管２５が接続され、脱硫剤が脱硫塔２と再生塔３を循環するようになっている。さらにまた、再生塔３には、ガス分散板２４上に脱硫剤を供給する脱硫剤供給ホッパ２６が接続されている。脱硫剤供給ホッパ２６内には、前記脱硫剤導管２０に流入した脱硫剤や脱硫剤製造装置（図示せず）で製造された脱硫剤などが供給されるようになっており、この脱硫剤供給ホッパ２６からの脱硫剤の供給が負荷に応じて脱硫剤調節弁２７により制御される。尚、脱硫剤を再生塔内に供給するように脱硫剤供給ホッパを再生塔に接続したが、脱硫剤供給ホッパを前記戻し管又は脱硫塔に接続して、戻し管又は脱硫塔内の上段のガス分散板上に脱硫剤を供給するようにしてもよい。
【００１４】
また、戻し管２５には不活性粒子混合器４が設けられ、この不活性粒子混合器４は不活性粒子例えばＳｉＯ2 や前記粒子導管２１に流入した粒子（ＳｉＯ2 ）などが供給される不活性粒子ホッパ２８と供給ホッパ２９とから主になる。不活性粒子ホッパ２８は、供給ホッパ２９を介して戻し管２５に接続され、不活性粒子（ＳｉＯ2 ）を脱硫剤に混入するもので、その混入量が供給ホッパ２９の前後の調節弁３０により制御されるようになっている。不活性粒子は、脱硫塔２などでの流動条件を変えないように脱硫剤粒子と沈降速度が等しくなるものが使用され、例えば脱硫剤として平均粒径 150μｍの鉄鉱石（ρ＝4900（ｋｇ・ｍ-3））を用いた場合にはＳｉＯ2 （ρ＝2300（ｋｇ・ｍ-3））は約 300〜350 μｍの粒径の粒子を用いる。
【００１５】
脱硫剤の硫化率は、通常運転時（例えばガス中の約2000〜2500ppm の硫黄分を100ppm以下にする時）にシンタリングが起きないように例えば10％前後に設定される。これは、脱硫剤の還元を石炭ガス化ガスによって行うので、石炭ガス化ガスの熱エネルギーの損失を抑えるため通常運転を基準としている。
【００１６】
このように通常運転を基準とする場合、調節弁３０、抜出調節弁１７、脱硫剤調節弁２７の制御は次のように行う。
【００１７】
通常運転時は不活性粒子の混入と粒子の抜き出しは行わないと共に、脱硫剤を補充する以外は脱硫剤供給ホッパ２６からの供給は行わないように調節弁３０、抜出調節弁１７、脱硫剤調節弁２７を駆動するようにする。また、通常運転より負荷が低い時（低負荷時）には、不活性粒子の割合を負荷に応じて多くする。すなわち、不活性粒子の割合を多くする場合には不活性粒子ホッパ２８から不活性粒子（ＳｉＯ2 ）を供給ホッパ２９を介して適宜混入すると共に、その混入量と同体積の粒子を抜いて貯蔵ホッパ１５に導くように、調節弁３０、抜出調節弁１７を駆動するようにする。逆に、不活性粒子の割合を少なくする場合には、循環する粒子の一部を貯蔵ホッパ１５に抜き出すと共に、その抜き出し量と同体積の脱硫剤を脱硫剤供給ホッパ２６から再生塔に供給するように、抜出調節弁１７、脱硫剤調節弁２７を駆動するようにする。さらに、通常運転より負荷が高い時（高負荷時）には、不活性粒子（ＳｉＯ2 ）の混入のみを行い、高硫化率で運転を行ってもシンタリングが起きないようにする。
【００１８】
さて、被処理ガス（石炭ガス化ガス）の脱硫処理を行うには、先ず石炭ガス化ガスを脱硫塔内に導入する。すると、石炭ガス化ガスは、約 300〜570 ℃の温度下で脱硫剤（Ｆｅ3 Ｏ4 ）と接触して、ガス中のＨ2 ＳがＦｅＳとして脱硫剤に吸収除去される。これにより、ガス中の硫黄分が100ppm以下になり、この脱硫処理された処理ガス（脱硫ガス）が、処理ガス管６を介して除じんなどの処理後、ガスタービン等の燃料などとして利用される。
【００１９】
一方、硫黄分を吸収した脱硫剤（ＦｅＳ）は、脱硫塔２からシールポット９及び分離ポット１３を介して再生塔３に送られ、そこで再生用ガスと約 600〜800 ℃の温度下で接触してＦｅ2 Ｏ3 に再生される。尚、再生塔では硫黄分を吸収していないＦｅ3 Ｏ4 の形態の脱硫剤もＦｅ2 Ｏ3 になる（４Ｆｅ3 Ｏ4 ＋Ｏ2 →６Ｆｅ2 Ｏ3 ）。
【００２０】
再生脱硫剤（Ｆｅ2 Ｏ3 ）は、戻し管２５を介して脱硫塔２に戻され、そこでガス中の水素又は一酸化炭素によりＦｅ3 Ｏ4 に還元される（３Ｆｅ2 Ｏ3 ＋ＣＯ／Ｈ2 →２Ｆｅ3 Ｏ4 ＋ＣＯ2 ／Ｈ2 Ｏ）。
【００２１】
この運転は、通常時、例えばガス中の約2000〜2500ppm の硫黄分を100ppm以下になるように脱硫剤が循環すると共に脱硫剤と石炭ガス化ガスとが接触するように運転される。この時の脱硫剤の硫化率はシンタリングが起きない範囲で、かつ安全上一番高い値例えば10％前後に設定される。
【００２２】
このため、高負荷時、例えば約 3000ppm以上の硫黄分を含む被処理ガスの脱硫処理を行う時、脱硫剤の硫化率があがりシンタリングを起こすおそれがある。しかし、高負荷時には、不活性粒子（ＳｉＯ2 ）が供給ホッパ２９を介して戻し管２５に供給される。このように、脱硫剤にＳｉＯ2 が混入されることにより、脱硫剤と脱硫剤との間の距離がＳｉＯ2 により長くなり、脱硫剤が他の脱硫剤と接触するときにはその表面温度が低くなる。このため、従来より脱硫剤の硫化率が高くても脱硫剤がくっついてシンタリングを起こすことがなくなる。例えば、脱硫剤として平均粒径 150μｍの鉄鉱石（ρ＝4900（ｋｇ・ｍ-3））、不活性粒子として約 300〜350 μｍの粒径のＳｉＯ2 （ρ＝2300（ｋｇ・ｍ-3））をそれぞれ用いることにより、脱硫剤中に30重量％までＳｉＯ2 を混入して、脱硫剤の硫化率を20〜25％まであげても、シンタリングを起こすことなく被処理ガスを十分に脱硫処理することができる。すなわち、脱硫剤の循環量をかえずに脱硫剤の硫化率を20〜25％まであげることが可能となる。よって、シンタリングを起こすことなく高硫化率で運転を行えることになる。
【００２３】
また、低負荷時には、負荷に応じて不活性粒子ホッパ２８からＳｉＯ2 が脱硫剤に混入されると共に、その混入量と同体積の脱硫剤が抜き出されて貯蔵ホッパ１５に導かれる。これにより、脱硫剤の硫化率が通常運転時とほぼ同じ例えば10％前後で脱硫が行われ、石炭ガス化ガスの熱エネルギーの損失を抑制することができる。すなわち、低負荷時には、被処理ガス中の硫黄分が少なく通常運転で脱硫を行うと脱硫剤の硫化率がさがる。このように脱硫剤の硫化率がさがると、脱硫剤は硫黄分を吸収していなくても、再生塔でＦｅ2 Ｏ3 の形態になり、そして脱硫塔で石炭ガス化ガスに含まれる一酸化炭素などによってＦｅ3 Ｏ4 の形態に還元されるため、石炭ガス化ガスの熱エネルギーが損失してしまう。このため、不活性粒子の割合を負荷に応じて多くすることにより、通常運転と同じ硫化率で脱硫が行われるため、脱硫剤の無駄な還元反応が抑えられて一酸化炭素／水素の消費を抑え、石炭ガス化ガスの熱エネルギーの損失を抑制することができる。
【００２４】
さらに、不活性粒子の割合を少なくする場合には、循環する粒子の一部が貯蔵ホッパ１５に抜き出されると共に、その抜き出し量と同体積の脱硫剤が脱硫剤供給ホッパ２６から再生塔に供給され、脱硫剤中の不活性粒子の割合が小さくなる。貯蔵ホッパ１５に流入した粒子は開閉弁１８を介して粒子分離装置１９に入り、そこで脱硫剤とＳｉＯ2 とが分離され、脱硫剤は脱硫剤導管２０を介して脱硫剤供給ホッパ２６に導かれると共に、ＳｉＯ2 は粒子導管２１を介して不活性粒子ホッパ２８に導かれる。
【００２５】
従って、高負荷時に不活性粒子を脱硫剤に混入すると共に、低負荷時に不活性粒子の混入と脱硫剤の抜出を行うことにより、高硫化率での運転時には脱硫剤のシンタリングを抑えられると共に、石炭ガス化ガスの熱エネルギーの損失を抑えられる脱硫装置１が得られることになる。
【００２６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、循環する脱硫剤に不活性粒子を混入する不活性粒子混合器を設けたので、シンタリングを起こすことなく高硫化率で運転を行えるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
２  脱硫塔
３  再生塔
４  不活性粒子混合器
【図１】
0003932560.tif 000002