JP4594239B2 - Gas purification system and gas purification method - Google Patents
Gas purification system and gas purification method Download PDFInfo
- Publication number
- JP4594239B2 JP4594239B2 JP2006000313A JP2006000313A JP4594239B2 JP 4594239 B2 JP4594239 B2 JP 4594239B2 JP 2006000313 A JP2006000313 A JP 2006000313A JP 2006000313 A JP2006000313 A JP 2006000313A JP 4594239 B2 JP4594239 B2 JP 4594239B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- desulfurization
- gas
- synthetic zeolite
- tower
- disposed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims description 101
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims description 101
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 59
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 56
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 56
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 41
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 claims description 29
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 72
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 55
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 28
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 28
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 description 27
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 27
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 27
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 27
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 26
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 20
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 20
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 19
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 17
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 17
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 description 11
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 8
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 4
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- -1 amine compound Chemical class 0.000 description 2
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 150000002829 nitrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000014075 nitrogen utilization Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Industrial Gases (AREA)
Description
本発明は生成されたガスを精製する過程までを含むガス精製システムに係り、また、精製方法に関する。 The present invention relates to a gas purification system including a process for purifying generated gas, and also relates to a purification method.
石炭のガス化によって生成されたガスすなわち石炭ガスを、ガスタービンや燃料電池の燃料に用いることが検討されている。石炭ガスをガスタービン或いは燃料電池に用いる場合、石炭ガスに含まれている腐食性の硫黄化合物を1ppm以下の濃度に下げることが要求される。このようなことから、石炭ガスの硫黄化合物を下げる検討が行われている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1には、石炭ガスを冷却、脱塵、脱硫して燃料電池の燃料ガスに用いることが記載されている。
The use of gas generated by coal gasification, that is, coal gas, as a fuel for gas turbines and fuel cells has been studied. When using coal gas for a gas turbine or a fuel cell, it is required to reduce the corrosive sulfur compound contained in the coal gas to a concentration of 1 ppm or less. For this reason, studies have been conducted to reduce the sulfur compound of coal gas (see, for example, Patent Document 1).
硫黄化合物の除去方法には湿度処理方法と、吸着剤,触媒等の脱硫剤を用いる乾式処理方法とがある。脱硫剤としては主に酸化亜鉛系脱硫剤が用いられており、350℃程度の高温で高い吸着性能を有することが知られている。また、石炭ガスの脱硫には殆ど用いられていないが、天然ガス等の炭化水素系ガスの脱硫剤として合成ゼオライトが知られている(例えば、特許文献2参照)。 The sulfur compound removal method includes a humidity treatment method and a dry treatment method using a desulfurizing agent such as an adsorbent and a catalyst. As the desulfurizing agent, a zinc oxide-based desulfurizing agent is mainly used, and it is known to have high adsorption performance at a high temperature of about 350 ° C. Moreover, although it is hardly used for desulfurization of coal gas, synthetic zeolite is known as a desulfurization agent for hydrocarbon gas such as natural gas (for example, see Patent Document 2).
酸化亜鉛系脱硫剤を用いた場合、再生処理時に、酸素を供給して硫黄分を燃焼させる必要がある。硫黄分を燃焼すると二酸化硫黄が発生し、このガスが再生後の脱硫剤中に残留して、再生後の脱硫剤の硫黄吸着能が低下するという問題がある。また、酸化亜鉛系脱硫剤を用いた場合には、この脱硫剤は350℃程度の高温での吸着性能が優れるために、脱硫塔内に熱交換器を設置する場合が多く、脱硫塔の構造が複雑化して、脱硫剤交換作業が煩雑になるという問題がある。 When a zinc oxide-based desulfurizing agent is used, it is necessary to supply oxygen and burn the sulfur during the regeneration process. When the sulfur content is combusted, sulfur dioxide is generated, and this gas remains in the regenerated desulfurizing agent, resulting in a problem that the sulfur adsorbing capacity of the regenerated desulfurizing agent is lowered. In addition, when a zinc oxide-based desulfurizing agent is used, since this desulfurizing agent has excellent adsorption performance at a high temperature of about 350 ° C., a heat exchanger is often installed in the desulfurizing tower. However, there is a problem that the desulfurization agent replacement work becomes complicated.
本発明の目的は、ガス中の硫黄分を低温で除去することができ、しかも、燃焼させずに脱硫剤を再生できるようにしたガス精製システムおよびガス精製方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a gas purification system and a gas purification method capable of removing sulfur in a gas at a low temperature and regenerating the desulfurizing agent without burning.
本発明は、ガスの脱硫装置として湿式脱硫装置と乾式脱硫装置を備え、湿式脱硫装置で精製された精製ガスを、その後、合成ゼオライトよりなる脱硫触媒を有する乾式脱硫装置で処理するようにしたガス精製システムにある。 The present invention comprises a wet desulfurization apparatus and a dry desulfurization apparatus as gas desulfurization apparatuses, and then a purified gas purified by the wet desulfurization apparatus is then processed by a dry desulfurization apparatus having a desulfurization catalyst made of synthetic zeolite. In the purification system.
また、本発明は、ガスを湿式脱硫処理し、その後、合成ゼオライトよりなる脱硫触媒により乾式脱硫処理を行うようにしたガス精製方法にある。 The present invention also lies in a gas purification method in which a gas is subjected to a wet desulfurization treatment and thereafter a dry desulfurization treatment is performed using a desulfurization catalyst made of synthetic zeolite.
本発明では、除去機能の異なる複数種類の合成ゼオライトを用い、ガスをまず水分除去能力の優れた合成ゼオライトたとえば3Aで処理し、次いで、硫黄化合物除去能力の優れた合成ゼオライトたとえば4A,5Aなどを用いて乾式脱硫処理することが望ましい。また、乾式脱硫を行う前に、ガスの温度を0〜10℃に下げることが望ましい。 In the present invention, a plurality of types of synthetic zeolites having different removal functions are used, and the gas is first treated with a synthetic zeolite having an excellent water removal capability, such as 3A, and then a synthetic zeolite having an excellent sulfur compound removal capability, such as 4A and 5A. It is desirable to use it for dry desulfurization treatment. Further, it is desirable to lower the temperature of the gas to 0 to 10 ° C. before performing dry desulfurization.
本発明によれば、ガスに含まれる硫黄化合物を低温で除去することができる。また、合成ゼオライトを用いているので、燃焼させずに再生することができる。 According to the present invention, a sulfur compound contained in a gas can be removed at a low temperature. Moreover, since synthetic zeolite is used, it can be regenerated without burning.
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, although embodiment of this invention is described, this invention is not limited to embodiment shown below.
図1は、本発明による石炭ガス化システムの第一の実施形態を示している。本実施例の石炭ガス化システムは、石炭ホッパ1A,1Bからなる石炭供給系統と、酸素製造装置2と、ガス化炉3と、熱回収器4と、フィルタ5と、洗浄塔6と、吸収塔7と、再生塔8と、硫黄分回収装置9および精密脱硫塔11A,11Bを主要な構成要素としている。
FIG. 1 shows a first embodiment of a coal gasification system according to the present invention. The coal gasification system according to the present embodiment includes a coal supply system including
この石炭ガス化システムの処理の流れについて説明する。石炭10はガス化に適した平均粒径40μm前後の微粉炭に粉砕されて、石炭ホッパ1Aへ供給されたのち、ガス化炉3の圧力よりも高い圧力に保った石炭ホッパ1Bへ供給される。酸素製造装置2は、図示を省略しているが空気分離塔と窒素圧縮機および酸素圧縮機から構成されており、空気を窒素と酸素1001に分離する。酸素1001は酸素圧縮機で圧縮され、微粉炭とともにガス化炉へ供給され、石炭をガス化するための酸化剤として用いられる。分離された窒素1003A,1003Bは窒素圧縮機で圧縮されたのち、微粉炭をガス化炉3に搬送するための搬送ガス、或いは合成ゼオライトを再生処理するための再生用ガスとして使用される。
The process flow of this coal gasification system will be described. The
ガス化炉3では、微粉炭と酸化剤である酸素1001からなる燃料1002により石炭のガス化反応が生じ、水素及び一酸化炭素を主成分とする可燃性の生成ガス1101が発生する。ガス化炉3内は1600℃程度の高温であるので、石炭中に含まれている灰分は溶融し、ガス化炉3の下部から取り出され、水冷破砕されて、ガラス状の固形物であるスラグとなる。生成ガス1101は1000℃前後の高温であり、排熱回収ボイラ等の熱回収器4により400℃程度の温度まで冷却される。
In the
生成ガス1101には、未燃のチャーのほかに、硫黄分、ハロゲンなどの不純物が含まれていることから、フィルタ5を含む乾式の脱塵系でまずチャーなどの固形物を回収する。脱塵系は図示しないサイクロンとフィルタ5により構成される。回収されたチャーは、ガス化炉3に再供給して灰分を溶融してスラグとし、未反応の炭素分はガス化反応させる。
Since the
脱塵後の石炭ガスには、脱塵系で除去できなかった微細な固形物、石炭中に含まれていた窒素分や硫黄分などから生成したアンモニア,硫化カルボニル,硫化水素等の不純物が含まれている。微細な固形物は下流に設置されている各種装置の閉塞或いは磨耗の原因になり、また、アンモニアや硫黄化合物などはガスを燃焼した際に、窒素酸化物や硫黄酸化物という有害なガスを発生する原因になることから、これらを除去する必要がある。微細な固形物は洗浄塔6内でガスを水洗いすることにより除去する。この洗浄塔6でガスを110℃程度の温度に冷却することにより、石炭ガス中のアンモニアも水に吸収されて除去される。石炭ガス中の洗浄後に、硫化カルボニルを図示しない硫化カルボニル転換器を用いて除去する。硫化カルボニル転換器には、触媒を用いて硫化カルボニルを水分と反応させて硫化水素に転換する反応器を用いることができる。これにより、石炭ガス中の硫黄化合物の大部分は硫化水素となるので、次に硫化水素を吸収塔7により除去する。吸収塔7内には、アミン化合物である硫化水素吸収液が循環しており、石炭ガスを通じることにより硫化水素が吸収され、ガス中の硫黄化合物の濃度は10ppm程度まで減少する。
The coal gas after dedusting contains fine solids that could not be removed by the dedusting system, and impurities such as ammonia, carbonyl sulfide, and hydrogen sulfide generated from nitrogen and sulfur contained in the coal. It is. Fine solids may cause clogging or wear of various devices installed downstream, and ammonia and sulfur compounds generate harmful gases such as nitrogen oxides and sulfur oxides when gas is burned. Need to be removed. Fine solids are removed by washing the gas in the
吸収塔7内に循環しているアミン化合物からなる硫化水素吸収液は、硫化水素及び二酸化炭素を含んだリッチ液1201になり、熱交換器23で熱回収された後、リッチ液1202となって再生塔8の上部へ投入される。再生塔8では、下部に設置されたリボイラ(図示せず)から蒸気が供給され、上部より供給されたリッチ液1202と接触することで、リッチ液中の硫化水素及び二酸化炭素を分離する。リッチ液中から硫化水素及び二酸化炭素が除去されたリーン液は、再生塔8の下部よりリーン液1203として抜き出され、熱交換器23を経由して吸収塔7の上部へ投入される。
The hydrogen sulfide absorbing liquid composed of an amine compound circulating in the
一方、再生塔8の上部より抜き出された、主として水蒸気,二酸化炭素及び硫化水素からなる酸性ガス1211は、硫黄分回収装置9へ送られ、ここで硫黄分は燃焼されて石膏として回収され、残りのガス1212は排ガス100として系外へ排出される。
On the other hand, the
石炭ガスを吸収塔7で処理することによって精製された精製ガス1106は、熱交換器22,21を経由して精製ガス1108となって精密脱硫塔11A、11Bのいずれか一方に供給される。図1に精密脱硫塔が2基設置されているのは、一方で脱硫処理が行われているときに、他方で再生処理が行われるようにするためである。
The
精製ガス1108が精密脱硫塔11Aに送られる場合を例にとって説明する。精製ガス1108はバルブ51を介して精密脱硫塔11Aへ精製ガス1109Aとして送られる。精密脱硫塔11Aでは硫化水素、硫化カルボニルなどの硫黄含有ガスが合成ゼオライトによって除去され、清浄な精製ガス1110Aとなり、バルブ53を介して燃料101となる。この燃料は燃料電池などの燃料として使用される。
A case where the purified
精密脱硫塔11Aで脱硫処理を行っているときに、精密脱硫塔11Bでは脱硫剤を再生する処理が行われる。精密脱硫塔11Bでは、既に精製ガス1109Bを供給して脱硫処理を実施済みである。再生処理では、再生用ガス貯槽12へ貯蔵されている再生用ガス1302を、バルブ62を介して精密脱硫塔11Bに供給する。これにより、合成ゼオライトに吸着されていた硫化水素や硫化カルボニルは脱着される。硫化水素や硫化カルボニルを含む再生排ガス1110Bは、バルブ64を経由して、排ガス102として系外へ排出される。なお、再生用ガス貯槽12には、再生用ガス圧縮機13で昇圧された再生用ガス1301を貯蔵しておく。再生用ガスとしては乾燥空気或いは乾燥窒素などがある。
When the desulfurization treatment is performed in the
本実施形態の石炭ガス化システムによれば、石炭ガス中の不純物である硫黄成分を、分子篩まで高精度に除去することができる。 According to the coal gasification system of this embodiment, the sulfur component which is an impurity in coal gas can be removed to a molecular sieve with high precision.
精密脱硫塔11A,11Bでは、脱硫剤として合成ゼオライトを用いる。合成ゼオライトには、ガス中分子のサイズ及び分極性により、吸着できる成分が決まるという分子選択性がある。分子の吸着能力は、水分>硫化水素>二酸化硫黄>硫化カルボニル>二酸化炭素の順であり、硫化水素や硫化カルボニルを吸着するが、同時に水分や二酸化炭素も吸着するという性質がある。これらの吸着能力は、合成ゼオライトの種類によって異なる。
In the
本発明では、合成ゼオライトとして3A,4A及び5Aを用いることが望ましい。3Aの合成ゼオライトは、有効直径が0.3nm以下である分子たとえば水分,アンモニア及びヘリウムの吸着性能が優れる。4Aの合成ゼオライトは、有効直径が0.4nm以下の分子たとえば硫化水素,硫化カルボニル,二酸化炭素を吸着するのに優れるが、3Aで吸着できる水分,アンモニアも吸着する。5Aのゼオライトは、有効直径が0.5nm以下の分子たとえばn−パラフィン,n−オレフィンなどを吸着するのに優れるが、4Aで吸着できる分子も吸着する。 In the present invention, it is desirable to use 3A, 4A and 5A as the synthetic zeolite. 3A synthetic zeolite is excellent in the adsorption performance of molecules having an effective diameter of 0.3 nm or less, such as moisture, ammonia and helium. The synthetic zeolite 4A is excellent in adsorbing molecules having an effective diameter of 0.4 nm or less, such as hydrogen sulfide, carbonyl sulfide, and carbon dioxide, but also adsorbs moisture and ammonia that can be adsorbed by 3A. 5A zeolite is excellent in adsorbing molecules having an effective diameter of 0.5 nm or less, such as n-paraffin and n-olefin, but also adsorbs molecules that can be adsorbed by 4A.
吸収塔7で処理後の精製ガスには、通常、二酸化炭素が数%、硫黄化合物が10ppm程度含まれている。このように二酸化炭素が数%も含まれるガスでは、合成ゼオライトによって数ppmオーダの硫黄化合物を除去することは困難と考えられ、従来は酸化亜鉛系の脱硫剤が用いられてきた。ところが、本発明に至る過程で、数%の二酸化炭素が含まれていても、数ppmオーダの硫黄化合物を合成ゼオライトによって除去できることが確認された。
The purified gas after treatment in the
合成ゼオライトによって硫黄化合物を除去するにあたっては、吸着能の異なる複数の合成ゼオライトを多段に積層するか、或いは、合成ゼオライトを充填した脱硫塔を直列に複数基設置することが望ましい。そして、水分吸着能が優れた3Aのような合成ゼオライトを用いて水分を、先ず除去し、その後、硫黄化合物吸着能が優れた4A,5Aのような合成ゼオライトを用いて、硫黄化合物の除去処理を行うことが望ましい。 In removing sulfur compounds with synthetic zeolite, it is desirable to stack a plurality of synthetic zeolites having different adsorption capacities in multiple stages, or to install a plurality of desulfurization towers filled with synthetic zeolite in series. Then, moisture is first removed using a synthetic zeolite such as 3A having excellent moisture adsorption ability, and then sulfur compound removal treatment is performed using a synthetic zeolite such as 4A and 5A having excellent sulfur compound adsorption ability. It is desirable to do.
図2は、種類の異なる合成ゼオライトを二段に設置した構成の精密脱硫塔11を示している。吸収塔7からの精製ガス1109が流入する入口部分には3Aのように水分除去能力の優れた合成ゼオライト110が配置され、精製ガス1110の出口部分には4A,5Aのように硫黄化合物除去能力の優れた合成ゼオライト120が配置される。このように構成することにより、精密脱硫塔に流入した精製ガスは乾燥され、硫黄成分と水分とに分離されるので、後段の合成ゼオライトによる硫黄化合物除去性能が高まるという効果がある。
FIG. 2 shows a
図7は、二酸化炭素が数%含まれ、硫化水素が数十ppm含まれる石炭ガスを、合成ゼオライト5Aを用いて脱硫処理したときの硫黄分吸着能を示している。二酸化炭素の量が多いと、硫黄分の吸着能は低下するが、それでも、二酸化炭素の量が数%の範囲内であれば、合成ゼオライトによって硫黄分を吸着除去することができる。 FIG. 7 shows the sulfur adsorption ability when coal gas containing several percent of carbon dioxide and several tens of ppm of hydrogen sulfide is desulfurized using synthetic zeolite 5A. If the amount of carbon dioxide is large, the ability to adsorb sulfur content decreases, but if the amount of carbon dioxide is within a range of several percent, the sulfur content can be adsorbed and removed by synthetic zeolite.
本発明では、精密脱硫塔で脱硫処理を行うに際して、石炭ガスの温度を0〜10℃程度に下げておくことが好ましい。石炭ガスの温度を下げることにより、ガス中の水分量が減り、その後の合成ゼオライトによる脱硫性能が高まるという効果がある。図6は、吸収塔による石炭精製ガスの温度と合成ゼオライト5Aによる硫黄分吸着能との関係を示したものであり、石炭ガスの温度が0〜10℃の範囲では、硫黄分吸着能が高いことが分かる。 In the present invention, when the desulfurization treatment is performed in the precision desulfurization tower, the temperature of the coal gas is preferably lowered to about 0 to 10 ° C. Lowering the temperature of the coal gas reduces the amount of moisture in the gas and has the effect of increasing the subsequent desulfurization performance with synthetic zeolite. FIG. 6 shows the relationship between the temperature of the coal refined gas by the absorption tower and the sulfur adsorption capacity by the synthetic zeolite 5A. When the coal gas temperature is in the range of 0 to 10 ° C., the sulfur adsorption capacity is high. I understand that.
図3は、本発明の第二の実施形態による石炭ガス化システムを示している。図3が図1と相違しているのは、精密脱硫塔11A,11Bの脱硫剤の再生に使用するガスに、酸素製造装置2で得られた窒素1310を用いるようにした点である。
FIG. 3 shows a coal gasification system according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3 differs from FIG. 1 in that
酸素製造装置2を具備した石炭ガス化炉システムでは、石炭の燃焼に必要な酸素1001は空気から製造しており、副生物として酸素の4倍近い量の窒素が製造される。この窒素は深層冷却法で製造されるので乾燥しており、不純物を吸着した合成ゼオライトを再生するのに好適な条件となっている。合成ゼオライトによる脱硫処理は、硫黄分を物理吸着させることによって行われるので、窒素ガスを流すことによって吸着した硫黄分を容易に脱着させることができる。
In the coal gasifier system equipped with the
この第二の実施形態によれば、石炭ガス化システムに備えられている酸素製造装置の副生物である乾燥した窒素を、合成ゼオライトの再生用ガスに利用できるので、石炭ガス化システムのシステム効率を高くできるという効果がある。この実施形態は石炭ガス化システム特有の、酸素製造装置により副生物として製造された窒素ガスを再生ガスに用いるものである。 According to the second embodiment, dry nitrogen, which is a by-product of the oxygen production apparatus provided in the coal gasification system, can be used as a regeneration gas for the synthetic zeolite. Therefore, the system efficiency of the coal gasification system The effect is that can be increased. In this embodiment, nitrogen gas produced as a by-product by an oxygen production apparatus, which is unique to a coal gasification system, is used as regeneration gas.
但し、酸素製造装置で製造された窒素は、石炭の搬送、フィルタの逆洗などにも使用され、脱硫剤の再生のためだけに無条件に使用できるわけではない。酸素製造装置の容量を大きくすれば、他の窒素利用状況に関係なく、窒素を再生に利用することが可能になるが、酸素が余ることになり、システムの製造費及び運用コストが高くなり効率的でない。 However, the nitrogen produced by the oxygen production apparatus is also used for transporting coal, backwashing the filter, etc., and cannot be used unconditionally only for regeneration of the desulfurization agent. Increasing the capacity of the oxygen production system makes it possible to use nitrogen for regeneration regardless of other nitrogen utilization conditions, but oxygen is left over, resulting in higher system production costs and operational costs. Not right.
そこで、酸素製造装置で製造された窒素を図4に示すように運用することが望ましい。図4は上段に窒素供給量(定格容量に対する割合)を示し、下段に精密脱硫触媒である合成ゼオライトの吸着容量に対する吸着量の比率の時間経過を示している。上段の窒素供給量では、常時定格で使用している石炭供給系の窒素量や圧力検出端の閉塞を防止するための窒素量がある。これとは別に、石炭ガス中に含まれるチャーを捕集するフィルタの詰まりを解消するために使用する逆洗用の窒素量があり、また、石炭を石炭ホッパ1003Aから石炭供給ホッパ1003Bへ供給する際に使用するロックホッパ供給窒素量がある。フィルタの詰まり防止或いはロックホッパへの供給のために使用する窒素の使用時間間隔は不定期である。
Therefore, it is desirable to operate the nitrogen produced by the oxygen production apparatus as shown in FIG. FIG. 4 shows the nitrogen supply amount (ratio to the rated capacity) in the upper stage, and the time course of the ratio of the adsorption quantity to the adsorption capacity of the synthetic zeolite, which is a precision desulfurization catalyst, in the lower stage. In the upper nitrogen supply amount, there are a nitrogen amount for a coal supply system that is always used at a rating and a nitrogen amount for preventing the pressure detection end from being blocked. Apart from this, there is a nitrogen amount for backwashing used to eliminate clogging of the filter that collects char contained in the coal gas, and the coal is supplied from the
これに対して、精密脱硫における吸着量は吸収塔7からの精製ガス1106のガス量とガス中の硫黄分から算出できる。これらは投入する石炭中の硫黄分濃度と投入石炭量で変動する。精密脱硫塔11A,11Bの出口での硫黄分濃度がほとんどないとすると、精製ガス1106の流量とガス中硫黄濃度の積から、精密脱硫塔11A,11Bに吸着された硫黄分は推定でき、どのくらいの時間で精密脱硫塔11A,11Bを再生する必要があるかが推定できる。そこで、図4中のLLで示した再生下限の精密脱硫吸着量とULで示した再生上限量(通常、これには安全率を見込んでいるので、ULは100%以下の値である。)を設定する。精密脱硫吸着量がLLに到達した時間aはロックホッパ供給窒素量が必要な時間であるので、直ぐには、再生はできないことになる。そこで、ロックホッパ供給窒素がゼロであり、他の不定期になる窒素使用量がない時間帯bから再生を開始することで、必要窒素量の合計が窒素供給可能量を超えないように運用する。
On the other hand, the adsorption amount in precision desulfurization can be calculated from the gas amount of the purified
図4に示す窒素ガスの運用によれば、酸素製造装置の副生物である、乾燥した窒素を再生用ガスに効率的に利用できるので、石炭ガス化システムのシステム効率を高くできるという効果がある。 According to the operation of the nitrogen gas shown in FIG. 4, dry nitrogen, which is a byproduct of the oxygen production apparatus, can be efficiently used as a regeneration gas, so that the system efficiency of the coal gasification system can be increased. .
本発明の第三の実施形態を、図5を用いて説明する。図5が図1と相違しているのは、吸収塔を省略して、洗浄塔6から出た石炭ガス1104を精密脱硫塔11A,11Bに直接供給していることである。洗浄塔を出た石炭ガス1104には、硫黄化合物が含まれ、その数倍量の数%単位の二酸化炭素が含まれている。石炭ガス1104の温度は40℃程度である。このような硫黄化合物及び二酸化炭素の含有状態であれば、合成ゼオライトによる脱硫処理が可能である。そこで、洗浄後の石炭ガスを熱交換器22,21で冷却して、合成ゼオライトで脱硫処理するのに好適な0〜10℃の温度まで冷却し、精密脱硫塔11A又は11Bに供給する。精密脱硫塔には、吸着能力が異なる複数の合成ゼオライトを多段に設けておくことが望ましいことは、既に述べたとおりである。本実施形態によれば、石炭ガス化システムのシステム構成の簡素化が図れる。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5 is different from FIG. 1 in that the absorption tower is omitted and the
なお、この第三の実施形態により、石炭ガスを水で洗浄した後、冷却し、その後、合成ゼオライトよりなる脱硫触媒により乾式脱硫処理を行う石炭ガス精製方法が提案できる。 According to the third embodiment, a coal gas refining method can be proposed in which coal gas is washed with water, cooled, and then subjected to dry desulfurization treatment with a desulfurization catalyst made of synthetic zeolite.
なお、以上の実施例では対象ガスを石炭ガス化ガスとして説明しているが、硫黄化合物を含有するガスであれば、石炭ガスだけに適用できるものではなく、硫黄化合物を含有する都市ガスやLPガスに適用できることは言うまでもなく、二酸化炭素含有率が少ないガスほど脱硫に要する脱硫剤の所要量が少なくなることは自明である。 In the above embodiment, the target gas is described as a coal gasification gas. However, as long as the gas contains a sulfur compound, it is not applicable only to coal gas. Needless to say, the gas can be applied to a gas, and it is obvious that a gas having a lower carbon dioxide content requires less desulfurization agent for desulfurization.
2…酸素製造装置、3…ガス化炉、4…熱回収器、5…フィルタ、6…洗浄塔、7…吸収塔、8…再生塔、9…硫黄回収装置、10…石炭、11…精密脱硫塔、11A…精密脱硫塔、11B…精密脱硫塔、12…再生ガス貯槽、13…再生ガス圧縮機、21…熱交換器、22…熱交換器、23…熱回収熱交換器、1101…生成ガス、1106…精製ガス。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記乾式脱硫装置に充填された合成ゼオライトが3Aと、4A及び/又は5Aであることを特徴とするガス精製システム。 A dry desulfurization apparatus comprising a wet desulfurization apparatus and a dry desulfurization apparatus for removing sulfur compounds contained in a gas, wherein a trace amount of sulfur compounds contained in the purified gas purified by the wet desulfurization apparatus is filled with a desulfurization catalyst made of synthetic zeolite. A gas purification system for processing with an apparatus,
The gas purification system characterized in that the synthetic zeolite charged in the dry desulfurization apparatus is 3A, 4A and / or 5A .
前記冷却装置は前記精製ガスを0〜10℃の温度範囲に冷却できる機能を有する冷却装置であることを特徴とするガス精製システム。 A wet desulfurization apparatus and a dry desulfurization apparatus for removing sulfur compounds contained in the generated gas, and a desulfurization catalyst made of synthetic zeolite for converting a trace amount of sulfur compounds contained in the purified gas purified by the wet desulfurization apparatus. A gas purification system comprising a cooling device that is treated with a dry desulfurization apparatus and that recovers and cools the purified gas treated with the wet desulfurization apparatus between the wet desulfurization apparatus and the dry desulfurization apparatus,
The gas purification system, wherein the cooling device is a cooling device having a function of cooling the purified gas to a temperature range of 0 to 10 ° C.
前記冷却装置が石炭生成ガスを0〜10℃の温度範囲に冷却できる機能を有する冷却装置であることを特徴とするガス精製システム。 A desulfurization comprising a synthetic zeolite as the desulfurization device, comprising: a washing tower for washing solids contained in the generated gas with water; and a desulfurization device for removing sulfur compounds contained in the gas after washing in the washing tower. A dry desulfurization apparatus filled with a catalyst; and a cooling apparatus that heat-recovers and cools the gas washed in the washing tower on the upstream side of the dry desulfurization apparatus, and the gas cooled by the cooling apparatus A gas purification system for processing in the dry desulfurization apparatus,
The gas refining system, wherein the cooling device is a cooling device having a function of cooling the coal-producing gas to a temperature range of 0 to 10 ° C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006000313A JP4594239B2 (en) | 2006-01-05 | 2006-01-05 | Gas purification system and gas purification method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006000313A JP4594239B2 (en) | 2006-01-05 | 2006-01-05 | Gas purification system and gas purification method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007182468A JP2007182468A (en) | 2007-07-19 |
JP4594239B2 true JP4594239B2 (en) | 2010-12-08 |
Family
ID=38338830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006000313A Active JP4594239B2 (en) | 2006-01-05 | 2006-01-05 | Gas purification system and gas purification method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4594239B2 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101330126B1 (en) | 2011-12-28 | 2013-11-18 | 한국에너지기술연구원 | High-temperature and high-pressure dry sorbent autothermal desulfurization device |
CN106076064A (en) * | 2016-07-26 | 2016-11-09 | 江苏远东环保工程有限公司 | Zeolite process desulfurization and dedusting minimum discharge integral system |
CN110283632B (en) * | 2019-07-22 | 2024-09-06 | 宁波科新化工工程技术有限公司 | Wet oxidation method multistage washing desulfurization process and device |
CN113667519B (en) * | 2021-08-25 | 2023-06-27 | 中冶赛迪上海工程技术有限公司 | Desulfurization system for blast furnace gas and control method thereof |
CN114907888A (en) * | 2022-06-07 | 2022-08-16 | 中琉科技有限公司 | Blast furnace gas dehumidification pretreatment system |
CN118325648B (en) * | 2024-06-13 | 2024-08-13 | 国家电投集团山西电力有限公司 | Gas conveying device for biomass gas production |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08253776A (en) * | 1995-03-15 | 1996-10-01 | Tokyo Gas Co Ltd | Method of removing clogging substance from heat exchanger for apparatus for treating waste liquid from cog desulfurization |
JPH10237473A (en) * | 1997-02-21 | 1998-09-08 | Tokyo Gas Co Ltd | Process for desulfurizing hydrocarbon gas |
JP2003020489A (en) * | 2001-07-05 | 2003-01-24 | Tokyo Gas Co Ltd | Desulfurizer for fuel gas and method for desulfurization |
-
2006
- 2006-01-05 JP JP2006000313A patent/JP4594239B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08253776A (en) * | 1995-03-15 | 1996-10-01 | Tokyo Gas Co Ltd | Method of removing clogging substance from heat exchanger for apparatus for treating waste liquid from cog desulfurization |
JPH10237473A (en) * | 1997-02-21 | 1998-09-08 | Tokyo Gas Co Ltd | Process for desulfurizing hydrocarbon gas |
JP2003020489A (en) * | 2001-07-05 | 2003-01-24 | Tokyo Gas Co Ltd | Desulfurizer for fuel gas and method for desulfurization |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007182468A (en) | 2007-07-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102472112B1 (en) | Integrated system and method for removing acid gas from a gas stream | |
US7056487B2 (en) | Gas cleaning system and method | |
US4833877A (en) | Process for the reduction of pollutant emissions from power stations with combined gas/steam turbine processes with preceding coal gasification | |
US5313781A (en) | Gasification-combined power plant | |
JP7305606B2 (en) | Methods and systems for reducing CO2 emissions from industrial processes | |
JP5658676B2 (en) | Multiple fixed-fluidized beds for contaminant removal | |
JP3872677B2 (en) | Mercury removal method and system | |
US20100077767A1 (en) | Emission free integrated gasification combined cycle | |
JP4594239B2 (en) | Gas purification system and gas purification method | |
US20110120012A1 (en) | Minimal sour gas emission for an integrated gasification combined cycle complex | |
JP5217292B2 (en) | Coal gasification gas purification method and apparatus | |
CA2737365A1 (en) | Hot gas purification | |
JP4723922B2 (en) | Manufacturing method of carbonaceous adsorbent, removal method of environmental pollutant using the same, and removal apparatus | |
JP5161906B2 (en) | Gas treatment method and gasification equipment in gasification equipment | |
EP3481534B1 (en) | A process for the combined removal of siloxanes and sulfur-containing compounds from biogas streams | |
JPH03238019A (en) | Purification of high temperature reductive gas | |
JP4508307B2 (en) | Gas treatment method and gasification equipment in gasification equipment | |
Kiani et al. | Syngas conditioning (catalyst, process: sulfur and tar Cl, F) | |
KR101322369B1 (en) | Hot gas clean-up system and method for removing pollutants in synthesis gas | |
RU2533133C2 (en) | New recuperation method for co2 evolved by flue gases generated in regeneration area of fluid catalytic cracker | |
JP3868078B2 (en) | Power generation equipment | |
JPH0790137B2 (en) | Refining method for high temperature reducing gas | |
JP2004189993A (en) | Method for refining gas, gas refiner and coal gasification power generation system using the same | |
JP3285791B2 (en) | Removal of trace substances from high-temperature reducing gasified gas | |
Supp | How to purify and condition methanol synthesis gas |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080924 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100624 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100629 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100827 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100914 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100916 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130924 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4594239 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |