JP5974730B2 - ガス化ガス生成システム、および、ガス化ガス生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガス化炉で生成したガス化ガスを、水を用いて洗浄、精製することで生じた排水を処理するガス化ガス生成システム、および、ガス化ガス生成方法に関する。

近年、石油に代えて、石炭やバイオマス、タイヤチップ等のガス化原料をガス化してガス化ガスを生成する技術が開発されている。このようにして生成されたガス化ガスは、発電システムや、水素の製造、合成燃料（合成石油）の製造、化学肥料（尿素）等の化学製品の製造等に利用されている。ガス化ガスの原料となるガス化原料のうち、特に石炭は、可採年数が１５０年程度と、石油の可採年数の３倍以上であり、また、石油と比較して埋蔵地が偏在していないため、長期に亘り安定供給が可能な天然資源として期待されている。

従来、石炭のガス化プロセスは、酸素や空気を用いて部分酸化することにより行われていたが、２０００℃といった高温で部分酸化する必要があるため、ガス化炉のコストが高くなるといった欠点を有していた。

この問題を解決するために、水蒸気を利用し、７００℃〜９００℃程度で石炭をガス化する技術が開発されている。この技術では、温度を低く設定することでコストを低減することが可能となるが、生成されたガス化ガスには、２０００℃の高温で部分酸化して生成したガス化ガスと比較して、タールが多く含まれていた。このとき、ガス化ガスを利用するプロセスにおいてガス化ガスの温度が低下すると、ガス化ガスに含まれるタールが凝縮し、配管の閉塞、プロセスで使用する機器の故障、触媒の被毒等の問題が生じてしまう。

そこで、ガス化炉で生成されたガス化ガスに水等の液体を噴霧することで、ガス化ガスに含まれるタール等の粒子を除去する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。

特開２００５−４１９５９号公報

ところで、ガス化原料のうち、石炭は、炭素含有量の低い順に、泥炭、亜炭、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭、半無煙炭、無煙炭に分類され、泥炭、亜炭、褐炭、亜瀝青炭（以下、低品位燃料と称する）は、瀝青炭、半無煙炭、無煙炭（以下、高品位燃料と称する）と比較して、ガス化効率にバラツキがある。そこで、ガス化原料としての低品位燃料とともに、カルシウム塩等の触媒をガス化炉に導入してガス化を行うことで、低品位燃料のガス化効率を向上させる技術が考えられる。

しかし、ガス化炉に触媒を添加すると、生成されたガス化ガスにも触媒が混入する。この場合、上述した特許文献１の技術を利用して、生成されたガス化ガスに水を噴霧して洗浄、精製すると、噴霧した水に触媒が溶解し、かかる洗浄、精製によって生じた排水中に触媒が含まれることとなる。そうすると、排水中の塩（酸由来の陰イオンと塩基由来の陽イオンとがイオン結合した化合物）濃度が上昇してしまう。

そこで、排水に活性炭を導入し、かかる活性炭に触媒に由来した物質（以下、単に触媒由来物質と称する）を吸着させることで、排水から触媒由来物質を除去して、排水中の塩濃度を低減することが考えられる。しかし、活性炭は、触媒由来物質といった無機物に対する吸着効率が有機物の吸着効率と比較して低いため、活性炭を用いたとしても触媒由来物質を十分に除去することが困難である。

また、触媒由来物質を吸着する樹脂を用いて、かかる樹脂に触媒由来物質を吸着させることで、排水から触媒由来物質を除去して、排水中の塩濃度を低減することが考えられる。しかし、触媒由来物質を吸着する樹脂は極めて高価であるため、ガス化ガスを洗浄、精製する設備といった大量に排水を排出する設備において、かかる樹脂を利用することは現実的ではない。

本発明は、このような課題に鑑み、簡易な構成かつ低コストで、排水から触媒由来物質を除去することが可能なガス化ガス生成システム、および、ガス化ガス生成方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のガス化ガス生成システムは、触媒を利用してガス化原料をガス化し、ガス化ガスを生成するガス化炉と、水を用いて、生成されたガス化ガスを洗浄、精製して、精製ガス化ガスを生成する洗浄精製部と、洗浄精製部において生じた排水と酸性ガスとを接触させることで、排水に含まれる触媒由来物質を沈殿させる沈殿部と、触媒由来物質をガス化炉に返送する返送部と、を備えたことを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明のガス化ガス生成システムは、触媒を利用してガス化原料をガス化し、ガス化ガスを生成するガス化炉と、水を用いて、生成されたガス化ガスを洗浄、精製して、精製ガス化ガスを生成する洗浄精製部と、洗浄精製部において生じた排水と酸性ガスとを接触させることで、排水に含まれる触媒由来物質を沈殿させる沈殿部と、精製ガス化ガスから酸性ガスを分離して沈殿部に送出する分離部と、を備えたことを特徴とする。

沈殿部に導入する酸性ガスの導入量を調整して、沈殿部におけるｐＨを８以上に維持する導入量調整部をさらに備えるとしてもよい。

上記課題を解決するために、本発明のガス化ガス生成方法は、ガス化炉において触媒を利用してガス化原料をガス化し、ガス化ガスを生成する工程と、水を用いて、生成したガス化ガスを洗浄、精製して、精製ガス化ガスを生成する工程と、精製ガス化ガスを生成する工程において生じた排水と酸性ガスとを接触させることで、排水に含まれる触媒由来物質を沈殿させる工程と、沈殿させる工程において沈殿させた触媒由来物質をガス化炉に返送する工程と、を有することを特徴とする。
上記課題を解決するために、本発明のガス化ガス生成方法は、触媒を利用してガス化原料をガス化し、ガス化ガスを生成する工程と、水を用いて、生成したガス化ガスを洗浄、精製して、精製ガス化ガスを生成する工程と、精製ガス化ガスを生成する工程において生じた排水と酸性ガスとを接触させることで、排水に含まれる触媒由来物質を沈殿させる工程と、精製ガス化ガスから酸性ガスを分離する工程と、を有し、沈殿させる工程において、酸性ガスとして、分離する工程において精製ガス化ガスから分離された酸性ガスを排水と接触させることを特徴とする。

本発明では、簡易な構成かつ低コストで、排水から触媒由来物質を除去することが可能となる。

ガス化ガス生成システムを説明するための説明図である。 ガス化ガス精製装置および排水処理装置を説明するための説明図である。 ガス化ガス生成方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（ガス化ガス生成システム１００）
図１は、ガス化ガス生成システム１００を説明するための説明図である。図１に示すように、ガス化ガス生成システム１００は、ガス化ガス生成装置１１０と、ガス化ガス精製装置２００と、排水処理装置３００とを含んで構成される。図１中、ガスの流れを実線の矢印で、砂の流れを一点鎖線の矢印で、ガス化原料、触媒由来物質等の固体や、水、油等の液体の流れを白抜きの矢印で示す。

ガス化ガス生成システム１００は、石油に代えて、石炭やバイオマス、タイヤチップ等の固体原料をガス化してガス化ガスを生成する技術である。石炭としては、泥炭、亜炭、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭、半無煙炭、無煙炭が挙げられる。

ガス化ガス生成システム１００では、流動媒体が流動層を形成しているガス化炉内で、水蒸気を利用して、７００℃〜９００℃程度でガス化原料をガス化する（水蒸気ガス化）。このガス化ガス生成システム１００では、温度を低く設定することで昇温にかかるコストを低減することが可能となるが、生成されたガス化ガスには、２０００℃の高温で部分酸化して生成したガス化ガスと比較して、タールが多く含まれることとなる。そこで、生成されたガス化ガスを精製するために、ガス化ガス精製装置２００が利用される。

また、ガス化原料として、泥炭、亜炭、褐炭、亜瀝青炭といった低品位燃料をガス化炉に導入した場合、ロットや保管状況によってガス化効率にバラツキが生じてしまう。そこで、本実施形態では、ガス化原料とともに、触媒としてカルシウム塩（本実施形態では、炭酸カルシウム）をガス化炉に導入してガス化を行うことで、ガス化原料のガス化効率を向上させる。

しかし、ガス化効率の向上のために、ガス化炉に炭酸カルシウムを導入すると、ガス化ガス精製装置２００で生じる排水中に触媒由来物質が多量に混入することとなる。例えば、ガス化炉に導入するガス化原料の５％程度触媒を導入したとすると、ガス化ガス精製装置２００で生じる排水中の塩濃度は、ガス化炉に触媒を導入しない場合と比較して、約２倍（４００ｍｇ／Ｌ程度）となってしまう。そこで、ガス化ガス精製装置２００で生じた排水から触媒由来物質を除去するために、排水処理装置３００が利用される。以下、ガス化ガス生成装置１１０、ガス化ガス精製装置２００、排水処理装置３００の具体的な構成について、その順に説明する。

（ガス化ガス生成装置１１０）
図１に示すようにガス化ガス生成装置１１０は、燃焼炉１１２と、媒体分離装置（サイクロン）１１４と、ガス化炉１１６と、ボイラ１１８とを含んで構成される。

ガス化ガス生成装置１１０では、全体として、粒径が３００μｍ程度の硅砂（珪砂）等の砂で構成される流動媒体を熱媒体として循環させている。具体的には、まず、流動媒体は、燃焼炉１１２で１０００℃程度に加熱され、二酸化炭素（ＣＯ_２）を含む燃焼排ガスＥＸとともに媒体分離装置１１４に導入される。媒体分離装置１１４においては、高温の流動媒体と燃焼排ガスＥＸとが分離され、当該分離された高温の流動媒体が、ガス化炉１１６に導入される。そして、ガス化炉１１６に導入された流動媒体は、ガス化炉１１６の底面から導入されるガス化剤（水蒸気、窒素、空気、酸素、不活性ガス等）によって流動層化された後、最終的に、燃焼炉１１２に戻される。また、媒体分離装置１１４で分離された燃焼排ガスＥＸは、ボイラ１１８で熱回収された後、後述する排水処理装置３００で利用される。

ガス化炉１１６は、例えば、気泡流動層（バブリング流動層）ガス化炉であり、ガス化原料として、例えば、褐炭等の低品位燃料を７００℃〜９００℃でガス化させてガス化ガスを生成する。本実施形態では、ガス化炉１１６に水蒸気を供給することにより、ガス化原料をガス化させてガス化ガスを生成する（水蒸気ガス化）。また、本実施形態において、ガス化炉１１６には、ガス化原料のガス化効率を向上するために、ガス化原料とともに、触媒Ｃ１が導入される。触媒Ｃ１は、例えば、炭酸カルシウムを含んで構成される。

そして、ガス化炉１１６で生成されたガス化ガスＸ１には、タール、触媒由来物質、水蒸気等が含まれているため、下流のガス化ガス精製装置２００に送出され、精製される。

ここで、ガス化炉１１６における反応が還元反応である場合、触媒Ｃ１は、還元されて酸化カルシウム（触媒由来物質）となる。

なお、ここでは、循環流動層方式のガス化炉１１６を例に挙げて説明するが、ガス化原料をガス化するガス化炉であれば、単なる流動層方式のガス化炉や、砂が自重で鉛直下方向に流下することで移動層を形成する移動層方式のガス化炉であってもよい。

（ガス化ガス精製装置２００）
図２は、ガス化ガス精製装置２００および排水処理装置３００を説明するための説明図である。図２に示すようにガス化ガス精製装置２００は、改質炉（酸化改質炉）２１０と、第１熱交換器２１２と、スプレー塔２１４と、ミストセパレータ２１６と、第２熱交換器２１８と、昇圧器２２０と、分離部２２２とを含んで構成される。図２中、ガスの流れを実線の矢印で、ガス化原料、触媒由来物質等の固体や、水、油等の液体の流れを白抜きの矢印で、信号の流れを破線の矢印で示す。

改質炉２１０は、ガス化炉１１６で生成されたガス化ガスＸ１に酸素や空気を加え、９００〜１５００℃程度にして、ガス化ガスＸ１に含まれるタールを改質（酸化改質）する。第１熱交換器２１２は、改質炉２１０で改質されたガス化ガスＸ２と水蒸気との熱交換を行い、すなわち、ガス化ガスＸ２の顕熱を水蒸気で回収し、ガス化ガスＸ２の出口温度を３００℃〜６００℃にする。

スプレー塔（洗浄精製部）２１４は、処理対象であるガス化ガスＸ２に４０℃程度の冷却水Ｙ１をスプレー噴霧することにより、３００℃〜６００℃となったガス化ガスＸ２を７０℃程度に冷却する。これにより、ガス化ガスＸ２に含まれる触媒由来物質やタール、スラッジが凝縮し、ガス化ガスＸ２から除去され、精製ガスＸ３と油混合水Ｚ１が生成される。そして、スプレー塔２１４は、精製ガスＸ３を下流のミストセパレータ２１６に供給し、水、触媒由来物質、タールおよびスラッジを含んで構成される油混合水Ｚ１を排水処理装置３００に送出する。

ミストセパレータ（洗浄精製部）２１６は、精製ガスＸ３に、４０℃程度の冷却水Ｙ２を、スプレー塔２１４における粒径よりも小さい水滴としてスプレー噴霧する。これにより、スプレー塔２１４では、十分に分離、除去できなかった精製ガスＸ３に含まれる霧状の触媒由来物質やタール、スラッジ等が凝縮し、精製ガスＸ３から除去され、精製ガスＸ４と油混合水Ｚ２が生成される。そして、ミストセパレータ２１６は、精製ガスＸ４を下流の第２熱交換器２１８に供給し、水、触媒由来物質、タールおよびスラッジを含んで構成される油混合水Ｚ２を排水処理装置３００に送出する。

第２熱交換器２１８（洗浄精製部）は、海水、ブライン等を用いて、精製ガスＸ４を３０℃以下にさらに冷却する。これにより、さらに残存した水およびタールが凝縮し精製ガスＸ４から除去されるとともに、凝縮した水に、残存した触媒由来物質が溶解することによって精製ガスＸ４から除去されて、精製ガスＸ５が生成される。第２熱交換器２１８で生じた、水、触媒由来物質およびタールを含んで構成される排水Ｙ３は、排水処理装置３００に送出される。

昇圧器２２０（洗浄精製部）は、精製ガスＸ５を圧縮（昇圧）する。そうすると、精製ガスＸ５に含まれる水が凝縮し精製ガスＸ５から除去されるとともに、凝縮した水に、残存した触媒由来物質が溶解することによって精製ガスＸ５から除去されて、精製ガスＸ６が生成される。昇圧器２２０で生じた、水および触媒由来物質を含んで構成される排水Ｙ４は、排水処理装置３００に送出される。

分離部２２２は、アミン等を用いて二酸化炭素を回収する化学吸収法や、メタノールを用いた物理吸収法（サワーシフト法）を利用したＣＣＳ（Carbon dioxide Capture and Storage）装置を含んで構成され、精製ガスＸ６から二酸化炭素を分離する。こうして、精製ガス（精製ガス化ガス）Ｘ７が生成される。また、分離部２２２は、精製ガスＸ６から分離した二酸化炭素を、排水処理装置３００に送出する。

（排水処理装置３００）
図２に示すように、排水処理装置３００は、沈降分離部３１０と、バッファタンク３１２と、第１ポンプ３１４ａと、第２ポンプ３１４ｂと、第１の返送部３２０と、沈殿部３３０と、導入量調整部３４０と、第２の返送部３５０と、排水処理部３６０とを含んで構成される。

沈降分離部３１０は、スプレー塔２１４から送出された油混合水Ｚ１、および、ミストセパレータ２１６から送出された油混合水Ｚ２を、比重の違いによって、上澄液と、沈降物Ｔとに分離する。そうすると、沈降物Ｔには、タールおよびスラッジが含まれることとなり、上澄液は、タールおよびスラッジが除去され、水および触媒由来物質を含んで構成される処理水Ｙ５となる。

バッファタンク３１２は、沈降分離部３１０において油混合水Ｚ１、Ｚ２から分離された処理水Ｙ５を貯留する。また、バッファタンク３１２に貯留された処理水Ｙ５のうち、一部は、冷却水Ｙ１として、第１ポンプ３１４ａの駆動によってスプレー塔２１４に供給され、一部は、冷却水Ｙ２として、第２ポンプ３１４ｂの駆動によってミストセパレータ２１６に供給される。また、バッファタンク３１２に貯留された処理水Ｙ５の一部は、沈殿部３３０へ送出される。なお、バッファタンク３１２から沈殿部３３０へ送出された処理水Ｙ５の分だけ、新規の水をバッファタンク３１２に供給する。

第１の返送部３２０は、ポンプ等を含んで構成され、沈降分離部３１０によって沈降分離された沈降物Ｔを、上記ガス化ガス生成装置１１０のガス化炉１１６に返送する。

沈降物Ｔにはタールが多く含まれているため、第１の返送部３２０がガス化炉１１６に沈降物Ｔを返送することにより、ガス化原料に由来するタールをガス化原料として、ガス化炉１１６でガス化することができる。したがって、沈降分離部３１０において沈降分離された沈降物Ｔを廃棄することなく有効利用でき、廃棄に要するコストを削減することが可能となる。また、ガス化炉１１６において導入されるガス化原料の量を低減することが可能となるため、ガス化原料に要するコストも削減することができる。

沈殿部３３０は、バッファタンク３１２から送出された処理水Ｙ５（スプレー塔２１４、ミストセパレータ２１６で生じた排水）と、第２熱交換器２１８から送出された排水Ｙ３と、昇圧器２２０から送出された排水Ｙ４と、後述する導入量調整部３４０によって導入される酸性ガスとを接触させることで、排水に含まれる触媒由来物質を沈殿させる。以下、バッファタンク３１２から送出された処理水Ｙ５、第２熱交換器２１８から送出された排水Ｙ３、昇圧器２２０から送出された排水Ｙ４を併せて、排水Ｙ６と称する。

また、沈殿部３３０は、酸性ガスとして、分離部２２２で分離された二酸化炭素と、燃焼炉１１２で生じた燃焼排ガスＥＸ（二酸化炭素を含む）とを受け付け、排水Ｙ６に接触させる。

上述したように、排水Ｙ６には触媒由来物質（酸化カルシウムが水に溶解するので水酸化カルシウム、または、カルシウムイオンとなる）が含まれている。したがって、排水Ｙ６に二酸化炭素を接触させることにより、下記反応式（１）に示す反応が進行する。
Ｃａ（ＯＨ）_２＋ＣＯ_２→ＣａＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ
…反応式（１）
そうすると、排水Ｙ６中の触媒由来物質である水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）が、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）となって沈殿する。こうして、排水Ｙ６から触媒由来物質（水酸化カルシウム）が除去されて排水Ｙ７が生成される。

沈殿部３３０を備える構成により、排水Ｙ６から水酸化カルシウム（触媒由来物質）を除去することができ、排水Ｙ７中の塩濃度を低減することが可能となる。また、沈殿部３３０で用いられる酸性ガスは、従来廃棄されていた分離部２２２で分離された二酸化炭素や、燃焼炉１１２で生じた燃焼排ガスＥＸであるため、別途の費用を要さずとも、水酸化カルシウムを炭酸カルシウムとして沈殿させる（除去する）ことが可能となる。また、二酸化炭素の廃棄に要する費用を削減することができる。

導入量調整部３４０は、制御部３４２と、流量調整バルブ３４４とを含んで構成され、沈殿部３３０に導入する酸性ガス（ここでは、二酸化炭素）の導入量を調整して、沈殿部３３０におけるｐＨを８以上に維持する。

具体的に説明すると、制御部３４２は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成され、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出し、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して排水処理装置３００全体を管理および制御する。また、本実施形態において、制御部３４２は、流量調整バルブ３４４の開度を調整して、沈殿部３３０におけるｐＨを８以上に維持する。

沈殿部３３０において、ｐＨが８未満となると、下記反応式（２）に示す反応が進行し、沈殿した炭酸カルシウムが炭酸水素カルシウムとなり再度溶解してしまう。
ＣａＣＯ_３＋ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ→Ｃａ（ＨＣＯ_３）_２
…反応式（２）

そこで、導入量調整部３４０が沈殿部３３０におけるｐＨを８以上に維持することで、沈殿した炭酸カルシウムが排水７に再度溶解してしまう事態を回避することができる。

なお、排水１ｍ^３中に溶解しているカルシウム濃度が０．１質量％と想定した場合、二酸化炭素を５Ｌ／ｍｉｎ程度曝気すると、炭酸カルシウムの回収率（沈殿物として得られた炭酸カルシウム）が６０％程度になると推定される。また、ｐＨ調整をカルシウム塩（水酸化カルシウム等）で行なうことにより炭酸カルシウム量および回収率を上昇できる。

第２の返送部３５０は、ポンプ等で構成され、沈殿部３３０で生じた沈殿物Ｃ２（触媒由来物質、すなわち炭酸カルシウム）をガス化炉１１６に返送する。

第２の返送部３５０がガス化炉１１６に沈殿物Ｃ２を返送することにより、触媒として機能する炭酸カルシウムをガス化炉１１６で再度利用することができる。したがって、沈殿部３３０において沈殿物Ｃ２として分離された炭酸カルシウムを廃棄することなく有効利用でき、廃棄に要するコストを削減することが可能となる。また、ガス化炉１１６において導入される触媒Ｃ１の量を低減することが可能となるため、触媒Ｃ１に要するコストも削減することができる。

排水処理部３６０は、加圧浮上槽（もしくは凝集沈殿処理）、アンモニア除去部、活性汚泥槽、最終沈殿槽を含んで構成される。加圧浮上槽は、加圧した空気を排水Ｙ７に導入し、排水Ｙ７に含まれるスラッジ等の浮遊物質を浮上させて除去する。活性汚泥槽は、浮遊物質が除去された排水Ｙ７に活性汚泥（好気性の微生物）を適用することで、排水Ｙ７に含まれる有機物を分解して除去する。最終沈殿槽は、活性汚泥と有機物が除去された排水Ｙ８を分離する。そして、最終沈殿槽で分離された排水Ｙ８は、放流、または廃棄される。

（ガス化ガス生成方法）
続いて、ガス化ガス生成システム１００を用いたガス化ガス生成方法について説明する。図３は、ガス化ガス生成方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。

図３に示すように、本実施形態にかかるガス化ガス生成方法は、ガス化ガス生成工程Ｓ４１０と、洗浄精製工程Ｓ４２０と、沈殿工程Ｓ４３０と、返送工程Ｓ４４０とを含む。以下、各工程について詳述する。

（ガス化ガス生成工程Ｓ４１０）
燃焼炉１１２によって加熱された流動媒体が流動層を形成しているガス化炉１１６に、ガス化原料および触媒が導入され、ガス化ガスＸ１が生成される。初めて、ガス化ガス生成工程Ｓ４１０を遂行する場合、触媒Ｃ１として、新たな炭酸カルシウムがガス化炉１１６に導入される。しかし、後述する返送工程Ｓ４４０が遂行されると、ガス化炉１１６には、新たな触媒Ｃ１に加えて、第２の返送部３５０が返送した沈殿物Ｃ２が導入されることとなる。

また、燃焼炉１１２において生じた燃焼排ガスＥＸは、後述する沈殿工程Ｓ４３０で処理される。

（洗浄精製工程Ｓ４２０）
ガス化ガス生成工程Ｓ４１０において生成されたガス化ガスＸ１を、水を用いて、洗浄、精製して、精製ガス化ガスＸ７を生成する。

具体的に説明すると、ガス化ガスＸ１は、ガス化ガス精製装置２００に導入され、まず、改質炉２１０において、ガス化ガスＸ１に含まれるタールが改質される。

続いて、第１熱交換器２１２において、改質炉２１０で改質されたガス化ガスＸ２が冷却され、スプレー塔２１４に送出される。そして、スプレー塔２１４において、ガス化ガスＸ２に水がスプレー噴霧されて、ガス化ガスＸ２からタールおよび触媒由来物質が除去される。こうして、精製ガスＸ３と、油混合水Ｚ１が生成される。そして、ミストセパレータ２１６において、精製ガスＸ３に水がスプレー噴霧され、精製ガスＸ３からタールおよび触媒由来物質がさらに除去される。こうして、精製ガスＸ４と、油混合水Ｚ２が生成される。

精製ガスＸ４は、第２熱交換器２１８に送出されて冷却され、精製ガスＸ４からさらにタールおよび触媒由来物質が除去され、精製ガスＸ５と排水Ｙ３が生成される。精製ガスＸ５は、昇圧器２２０に送出されて圧縮され、精製ガスＸ５からさらにタールおよび触媒由来物質が除去される。こうして、精製ガスＸ６と排水Ｙ４が生成される。精製ガスＸ６は、分離部２２２に送出されて二酸化炭素が除去され、精製ガス化ガスＸ７が生成され、後段のプロセスで利用される。

一方、分離部２２２において分離された二酸化炭素は、沈殿工程Ｓ４３０で処理される。

スプレー塔２１４、ミストセパレータ２１６で生成された油混合水Ｚ１および油混合水Ｚ２は、沈降分離部３１０に送出され、沈降分離部３１０において、処理水Ｙ５と、沈降物Ｔに沈降分離される。

そして、処理水Ｙ５は、バッファタンク３１２に一時的に貯留された後、上述した排水Ｙ３、排水Ｙ４とともに沈殿部３３０に送出され、沈殿工程Ｓ４３０で処理される。

一方、沈降分離部３１０において分離された沈降物Ｔは、第１の返送部３２０によってガス化炉１１６に返送される。

（沈殿工程Ｓ４３０）
沈殿部３３０は、排水Ｙ６（排水Ｙ３、排水Ｙ４、処理水Ｙ５）と、分離部２２２が分離した二酸化炭素、および、ガス化ガス生成工程Ｓ４１０において燃焼炉１１２で生じた燃焼排ガスＥＸとを接触させることで、排水Ｙ６に含まれる触媒由来物質（水酸化カルシウム）を沈殿させる。

（返送工程Ｓ４４０）
第２の返送部３５０は、沈殿工程Ｓ４３０において生じた沈殿物Ｃ２（炭酸カルシウム）をガス化炉１１６に返送する。

以上説明したように、本実施形態にかかるガス化ガス生成システム１００、および、これを用いたガス化ガス生成方法によれば、簡易な構成かつ低コストで、排水Ｙ６から触媒由来物質（水酸化カルシウム）を除去することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態において、洗浄精製部として、スプレー塔２１４、ミストセパレータ２１６、第２熱交換器２１８、昇圧器２２０を例に挙げて説明したが、これらのうち、少なくともいずれか１つを備えていればよい。

また、上述した実施形態において、沈殿部３３０は、酸性ガスとして、分離部２２２が分離した二酸化炭素および燃焼炉１１２において生じた燃焼排ガスＥＸを利用しているが、分離部２２２が分離した二酸化炭素および燃焼炉１１２において生じた燃焼排ガスＥＸのいずれか一方であってもよい。また、分離部２２２が精製ガスＸ６からＳＯ_２を分離する機能部を備える場合、沈殿部３３０は、酸性ガスとしてＳＯ_２を利用してもよい。

また、ガス化ガス生成システム１００が配されるプラントにおいて、石炭等が燃焼される火炉が設けられている場合、火炉で生じる燃焼排ガスを酸性ガスとして用いることもできる。また、ボンベに貯留された酸性ガスを利用してもよい。

また、上述した実施形態において、導入量調整部３４０は、沈殿部３３０に導入する酸性ガスの導入量を調整して、沈殿部３３０におけるｐＨを８以上に維持するとした。しかし、導入量調整部３４０は、沈殿部３３０に導入する酸性ガスの導入量を調整して、沈殿部３３０における濁度を予め定められた閾値以上に維持するとしてもよい。

また、上述した実施形態において、ガス化ガス生成システム１００は、２つの返送部（第１の返送部３２０、第２の返送部３５０）を備える構成について説明したが、第１の返送部３２０の機能と第２の返送部３５０の機能を集約した、１つの返送部を備えてもよい。

また、上述した実施形態において、沈殿部３３０が排水Ｙ６と酸性ガスとを接触させることで、排水Ｙ６に含まれる触媒由来物質を沈殿させているが、沈降分離部３１０が沈殿部としての機能を備えてもよい。この場合、排水Ｙ３、排水Ｙ４、分離部２２２から分離された酸性ガス、燃焼炉１１２で生じた燃焼排ガスＥＸは、沈降分離部３１０に導入され、第１の返送部３２０は、沈降物Ｔとともに沈殿物Ｃ２をガス化炉１１６に返送することとなる。

なお、本明細書のガス化ガス生成方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。

本発明は、ガス化炉で生成したガス化ガスを、水を用いて洗浄、精製することで生じた排水を処理するガス化ガス生成システム、および、ガス化ガス生成方法に利用することができる。

１００ …ガス化ガス生成システム
１１２ …燃焼炉
１１６ …ガス化炉
２１４ …スプレー塔（洗浄精製部）
２１６ …ミストセパレータ（洗浄精製部）
２１８ …第２熱交換器（洗浄精製部）
２２０ …昇圧器（洗浄精製部）
２２２ …分離部
３１０ …沈降分離部
３２０ …第１の返送部
３３０ …沈殿部
３４０ …導入量調整部
３５０ …第２の返送部（返送部）

Claims (5)

1. 触媒を利用してガス化原料をガス化し、ガス化ガスを生成するガス化炉と、
   水を用いて、生成された前記ガス化ガスを洗浄、精製して、精製ガス化ガスを生成する洗浄精製部と、
   前記洗浄精製部において生じた排水と酸性ガスとを接触させることで、該排水に含まれる触媒由来物質を沈殿させる沈殿部と、
   前記触媒由来物質を前記ガス化炉に返送する返送部と、
   を備えたことを特徴とするガス化ガス生成システム。
2. 触媒を利用してガス化原料をガス化し、ガス化ガスを生成するガス化炉と、
   水を用いて、生成された前記ガス化ガスを洗浄、精製して、精製ガス化ガスを生成する洗浄精製部と、
   前記洗浄精製部において生じた排水と酸性ガスとを接触させることで、該排水に含まれる触媒由来物質を沈殿させる沈殿部と、
   前記精製ガス化ガスから酸性ガスを分離して前記沈殿部に送出する分離部と、
   を備えたことを特徴とするガス化ガス生成システム。
3. 前記沈殿部に導入する酸性ガスの導入量を調整して、前記沈殿部におけるｐＨを８以上に維持する導入量調整部をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のガス化ガス生成システム。
4. ガス化炉において触媒を利用してガス化原料をガス化し、ガス化ガスを生成する工程と、
   水を用いて、生成した前記ガス化ガスを洗浄、精製して、精製ガス化ガスを生成する工程と、
   前記精製ガス化ガスを生成する工程において生じた排水と酸性ガスとを接触させることで、該排水に含まれる触媒由来物質を沈殿させる工程と、
   前記沈殿させる工程において沈殿させた前記触媒由来物質を前記ガス化炉に返送する工程と、
   を有することを特徴とするガス化ガス生成方法。
5. 触媒を利用してガス化原料をガス化し、ガス化ガスを生成する工程と、
   水を用いて、生成した前記ガス化ガスを洗浄、精製して、精製ガス化ガスを生成する工程と、
   前記精製ガス化ガスを生成する工程において生じた排水と酸性ガスとを接触させることで、該排水に含まれる触媒由来物質を沈殿させる工程と、
   前記精製ガス化ガスから酸性ガスを分離する工程と、
   を有し、
   前記沈殿させる工程において、前記酸性ガスとして、前記分離する工程において前記精製ガス化ガスから分離された酸性ガスを前記排水と接触させることを特徴とするガス化ガス生成方法。

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