JP7351349B2 - ガス精製方法、および、ガス精製装置 - Google Patents

Description

本開示は、ガス精製方法、および、ガス精製装置に関する。本出願は２０１９年１２月２日に提出された日本特許出願第２０１９－２１７７２６号に基づく優先権の利益を主張するものであり、その内容は本出願に援用される。

ガスを精製する技術として、バグフィルタと、オイルスクラバとを備える排ガス処理設備が開示されている（例えば、特許文献１）。特許文献１の技術において、バグフィルタは、ガスからダストを取り除く。オイルスクラバは、バグフィルタによってダストが取り除かれたガスに洗浄油を接触させガス中の有機化合物を取り除く。オイルスクラバは、洗浄油をガスに接触させる気液接触部を備える。ガスと接触した洗浄油は、気液接触部に再度供給されることにより、オイルスクラバを循環する。

特開２００６－２１１８７号公報

上記オイルスクラバは、ガスに含まれるタール、オレフィン、有機ハロゲン化物等の有機化合物を洗浄油に溶解させることで、ガスから有機化合物を取り除く。しかし、タールのうち、相対的に露点が高い重質タールが洗浄油に溶解すると、洗浄油の粘度が増加してしまう。

そうすると、オイルスクラバへの洗浄油の循環が困難になり、オイルスクラバの運転ができなくなる。したがって、洗浄油を新油に頻繁に交換する必要が生じ、コストが高くなってしまうという問題がある。そこで、低コストでガスを精製できる技術の開発が希求されている。

本開示は、このような課題に鑑み、低コストでガスを精製することが可能なガス精製方法、および、ガス精製装置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、本開示の一態様に係るガス精製方法は、ガスに含まれる固体粒子を取り除く工程と、固体粒子が取り除かれたガスと、ガス中に含まれる除去物質の露点よりも低温であり、水を少なくとも含む第１洗浄液とを接触させる工程と、第１洗浄液を接触させる工程を遂行した後、オイルスクラバにおいて、第１洗浄液に接触させたガスと、オイルを少なくとも含む第２洗浄液とを接触させる工程と、オイルスクラバの上部から、第２洗浄液と接触した後のガスを排気する工程と、第１洗浄液を接触させる工程を遂行することで得られたガスと第２洗浄液とが接触することによって生じた凝縮水を、オイルスクラバの底部から外部に排出する工程と、第１洗浄液を接触させる工程を遂行することで得られたガスと接触した後の第２洗浄液を、オイルスクラバの上部と底部との間から外部に排出する工程と、外部に排出された第２洗浄液をオイルスクラバに供給する工程と、を含む。

また、第１洗浄液の流量は、固体粒子を取り除く工程を遂行した後の固体粒子が取り除かれたガスの温度に応じて定められてもよい。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るガス精製装置は、ガスに含まれる固体粒子を取り除く除塵部と、除塵部によって固体粒子が取り除かれたガスと、ガス中に含まれる除去物質の露点よりも低温であり、水を少なくとも含む第１洗浄液とを接触させる第１スクラバと、第１スクラバによって処理されたガスと、オイルを少なくとも含む第２洗浄液とを接触させる第２スクラバと、第２スクラバの上部に接続され、第２洗浄液と接触した後のガスを排気する第１配管と、第２スクラバの底部に接続され、第１スクラバによって処理されたガスと第２洗浄液とが接触することによって生じた凝縮水を外部に排出する第２配管と、第２スクラバの上部と底部との間に接続され、第１スクラバによって処理されたガスと接触した後の第２洗浄液を外部に排出する第３配管と、第３配管によって排出された第２洗浄液を第２スクラバに供給するポンプと、を備える。

また、ガス精製装置は、第２スクラバで生じた排水を第１スクラバに供給する水供給部を備えてもよい。

また、ガス精製装置は、第１スクラバにおいて生じた排水および第２スクラバで生じた排水を貯留するタールデカンタを備えてもよい。

また、ガス精製装置は、第１スクラバにおいて、ガスから除去された除去物質を利用する設備を備えてもよい。

本開示によれば、低コストでガスを精製することが可能となる。

図１は、ガス化ガス製造装置を説明する図である。 図２は、ガス精製装置を説明する図である。 図３は、ガス精製方法の処理の流れを説明するフローチャートである。 図４は、変形例にかかる、油循環部および再生部を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の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、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、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、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、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

［ガス化ガス製造装置１００］
図１は、ガス化ガス製造装置１００を説明する図である。なお、図１中、実線の矢印は、固形物（流動媒体、原料、および、残渣）および液体（水）の流れを示す。また、図１中、破線の矢印は、ガス（水蒸気、ガス化ガス、空気、および、燃焼排ガス）の流れを示す。

図１に示すように、ガス化ガス製造装置１００は、燃焼炉１１０と、サイクロン１２０と、熱交換器１３０と、バグフィルタ１４０と、ガス化炉１５０と、サイクロン１６０と、熱交換器１７０と、ガス精製装置２００とを含む。

ガス化ガス製造装置１００は、流動媒体の流動層を用い、原料をガス化してガス化ガス（合成ガス）を製造する。原料は、例えば、石炭（褐炭等）、バイオマス（木質ペレット等）等の固体原料である。ガス化ガス製造装置１００は、循環流動層式ガス化システムである。つまり、ガス化ガス製造装置１００は、燃焼炉１１０、サイクロン１２０、ガス化炉１５０に、熱媒体として流動媒体を循環させている。流動媒体は、例えば、粒径が３００μｍ程度の珪砂、カンラン石等の鉱物である。

燃焼炉１１０は、筒形状である。燃焼炉１１０には、配管１１２を通じて、後述するガス化炉１５０から燃料および流動媒体が導入される。配管１１２は、燃焼炉１１０の下部と、ガス化炉１５０とを接続する。燃焼炉１１０は、燃料を燃焼させて、流動媒体を６００℃以上１０００℃以下に加熱する。燃焼排ガス、および、燃焼炉１１０において加熱された流動媒体は、配管１１４を通じて、サイクロン１２０に送出される。配管１１４は、燃焼炉１１０の上部と、サイクロン１２０とを接続する。

サイクロン１２０は、配管１１４を通じて燃焼炉１１０から導入された流動媒体と燃焼排ガスとの混合物を固気分離する。サイクロン１２０によって分離された高温の流動媒体は、配管１２２を通じて、ガス化炉１５０に導入される。配管１２２は、サイクロン１２０の底部とガス化炉１５０とを接続する。

高温の流動媒体は、ガス化炉１５０において、流動化ガス（例えば、水蒸気）によって流動化する。具体的に説明すると、ガス化炉１５０は、収容槽１５２と、水蒸気導入部１５４とを含む。収容槽１５２は、流動媒体および原料を収容する。

水蒸気導入部１５４は、収容槽１５２に水蒸気を導入する。水蒸気導入部１５４は、風箱１５４ａと、ボイラ１５４ｂとを含む。風箱１５４ａは、収容槽１５２の下方に設けられる。風箱１５４ａの上部は、収容槽１５２の底面としても機能する。風箱１５４ａの上部は、通気可能な分散板で構成されている。ボイラ１５４ｂは、水蒸気を生成する。ボイラ１５４ｂは、風箱１５４ａに接続される。ボイラ１５４ｂによって生成された水蒸気は、風箱１５４ａに導入される。風箱１５４ａに導入された水蒸気は、収容槽１５２の底面（分散板）から当該収容槽１５２内に導入される。ボイラ１５４ｂは、収容槽１５２内に流動媒体の流動層を形成可能な流速で水蒸気を風箱１５４ａに導入する。したがって、サイクロン１２０から導入された高温の流動媒体は、水蒸気によって流動化する。これにより、収容槽１５２内において、流動媒体の流動層（例えば、気泡流動層（バブリング流動層））が形成される。

また、ガス化炉１５０（収容槽１５２）には、配管１２２を通じて、原料が導入される。導入された原料は、流動媒体が有する６００℃以上９００℃以下の熱によってガス化され、これによってガス化ガス（合成ガス）が製造される。ガス化炉１５０で製造されたガス化ガスは、配管１５６を通じて、サイクロン１６０に導入される。配管１５６は、ガス化炉１５０の上部と、サイクロン１６０とを接続する。

サイクロン１６０は、ガス化炉１５０から排出されたガス化ガスを固気分離する。固気分離されたガス化ガスは、配管１６２を通じて、熱交換器１７０に導入される。配管１６２は、サイクロン１６０の上部と熱交換器１７０とを接続する。また、固気分離された固形物（流動媒体、原料の残渣、一部のタール）は、配管１６４、配管１１２を通じて、燃焼炉１１０に導入される。配管１６４は、サイクロン１６０の底部と、配管１１２とを接続する。なお、本実施形態において、配管１６４にも原料が導入される。

熱交換器１７０は、サイクロン１６０によって固気分離されたガス化ガスと、水蒸気、高圧水等との熱交換を行う。熱交換器１７０は、ガス化ガスの顕熱を水蒸気で回収し、ガス化ガスの出口温度を１５０℃以上２００℃以下にする。熱交換器１７０によって冷却されたガス化ガスは、配管１７２を通じて、後述するガス精製装置２００に導入される。ガス精製装置２００の具体的な構成については後に詳述する。配管１７２は、熱交換器１７０とガス精製装置２００（除塵部２１０）とを接続する。

上記したように、ガス化炉１５０において流動化された流動媒体は、ガス化炉１５０と燃焼炉１１０とを接続する配管１１２を通じて燃焼炉１１０に戻される。このように、本実施形態にかかるガス化ガス製造装置１００において、流動媒体は、燃焼炉１１０、サイクロン１２０、ガス化炉１５０を、この順に移動し、再度燃焼炉１１０に導入されることにより、これらを循環する。

また、燃焼炉１１０には、配管１１２を通じて、ガス化炉１５０から原料の残渣が導入される。原料の残渣は、燃焼炉１１０において燃料として利用される。原料の残渣は、原料のうち、ガス化炉１５０においてガス化されずに残ったものである。

また、サイクロン１２０によって分離された燃焼排ガスは、配管１２４を通じて、熱交換器１３０に導かれる。配管１２４は、サイクロン１２０の上部と熱交換器１３０とを接続する。熱交換器１３０は、例えば、ボイラである。熱交換器１３０は、サイクロン１２０によって分離された燃焼排ガスと水とを熱交換する。熱交換器１３０は、燃焼排ガスを冷却して、水を加熱する（気化させる）。

バグフィルタ１４０は、配管１３２を通じて、熱交換器１３０から導入された燃焼排ガスを除塵する。配管１３２は、熱交換器１３０とバグフィルタ１４０とを接続する。バグフィルタ１４０によって除塵された燃焼排ガスは、不図示の脱硝装置によって脱硝される。脱硝された燃焼排ガスは、不図示の脱硫装置によって脱硫される。脱硫された燃焼排ガスは、外部に排気される。なお、脱硝装置および脱硫装置は、省略することもできる。

上記したように、ガス化炉１５０は、原料を６００℃以上９００℃以下の低温の温度範囲でガス化する。このため、ガス化炉１５０で生成されたガス化ガスには、タールが含まれる。ガス化ガスに含まれるタールは、サイクロン１６０によって一部が分離されるものの、大部分のタールは、ガス化ガスに同伴されて熱交換器１７０に導入される。また、ガス化ガスには、原料由来の灰、および、流動媒体等の固体粒子（ダスト）が含まれる。

そこで、ガス化ガス製造装置１００はガス精製装置２００を備える。ガス精製装置２００は、ガス化ガスから不純物（タールおよび固体粒子）を取り除くことにより、ガス化ガスを精製する。以下、ガス精製装置２００について詳述する。

［ガス精製装置２００］
図２は、ガス精製装置２００を説明する図である。なお、図２中、破線の矢印は、ガス化ガスの流れを示す。また、図２中、実線の矢印は、液体（第１洗浄液、排水、第２洗浄液、および、排油）の流れを示す。

図２に示すように、ガス精製装置２００は、除塵部２１０と、水スクラバ２２０と、オイルスクラバ２３０と、ミストセパレータ２４０と、誘引ファン２５０と、タールデカンタ２６０と、タール払出設備２７０と、水循環部２８０と、油循環部２９０とを含む。除塵部２１０、水スクラバ２２０、オイルスクラバ２３０、ミストセパレータ２４０は、互いに連通している。また、ミストセパレータ２４０は、誘引ファン２５０の吸入側に接続されている。したがって、誘引ファン２５０が駆動されると、ガス化ガスは、除塵部２１０、水スクラバ２２０、オイルスクラバ２３０、ミストセパレータ２４０をこの順で通過する。

除塵部２１０は、例えば、バグフィルタ、セラミックフィルタ、および、サイクロンのうち、いずれか１または複数で構成される。除塵部２１０は、配管１７２を通じて、熱交換器１７０と接続される。除塵部２１０は、ガス化ガスに含まれる固体粒子およびタールの一部を取り除く。ガス化ガスに含まれるタールは、重質タールおよび軽質タールを含む。重質タールは、水より質量密度が大きい。重質タールは、重油と等しい性質、もしくは、重油に類似する性質を有するものである。軽質タールは、重質タールよりも沸点が低い。軽質タールは、主成分として、１つまたは２つの芳香環を有する芳香族化合物（ベンゼン、トルエン、キシレン、および、ナフタレン等）を含む。除塵部２１０は、重質タールの一部を取り除く。

除塵部２１０によって固体粒子および重質タールの一部が取り除かれたガス化ガスは、配管２１２を通じて、水スクラバ２２０に導入される。

水スクラバ２２０（第１スクラバ）は、除塵部２１０によって固体粒子が取り除かれたガス化ガスと、第１洗浄液とを接触させる。第１洗浄液は、ガス化ガスに含まれる重質タール（除去物質）の露点より低温である。第１洗浄液は、少なくとも水を含む液体である。水スクラバ２２０は、ガス化ガスと第１洗浄液とを接触させることにより、ガス化ガスを８０℃以上１００℃未満（例えば、８５℃程度）に冷却する。

本実施形態において、水スクラバ２２０は、本体２２０ａと、噴霧部２２０ｂとを含む。本体２２０ａは、筒形状である。本体２２０ａの上部には、配管２２２が接続される。配管２２２は、水スクラバ２２０とオイルスクラバ２３０とを接続する。本体２２０ａの底部には、配管２８２が接続される。配管２８２は、水スクラバ２２０とタールデカンタ２６０とを接続する。本体２２０ａにおける配管２２２の接続箇所と、配管２８２の接続箇所との間には、配管２１２が接続される。したがって、配管２１２から導入されたガス化ガスは、本体２２０ａ内を上昇し、配管２２２から排気される。

噴霧部２２０ｂは、本体２２０ａ内における配管２２２の接続箇所と、配管２１２の接続箇所との間に設けられる。噴霧部２２０ｂは、第１洗浄液を本体２２０ａ内に噴霧する。

したがって、ガス化ガスは、本体２２０ａを通過（上昇）する過程で第１洗浄液と接触し、８５℃程度まで冷却される。そうすると、ガス化ガスに残存する重質タールが凝縮され、ガス化ガスから取り除かれる。そして、重質タールが取り除かれたガス化ガスは、配管２２２を通じてオイルスクラバ２３０に導入される。一方、凝縮した重質タールは、第１洗浄液とともに本体２２０ａの底部に落下し、配管２８２を通じて、タールデカンタ２６０に導入される。

このように、水スクラバ２２０が、ガス化ガスを８０℃以上１００℃未満に冷却することにより、流動性を維持したまま、重質タールを凝縮させることができる。これにより、水スクラバ２２０は、重質タールを第１洗浄液とともに自重でタールデカンタ２６０に移動させることが可能となる。つまり、水スクラバ２２０は、重質タールを容易にタールデカンタ２６０に移動させることができる。

また、水スクラバ２２０は、ガス化ガスを８０℃以上に維持する。これにより、水スクラバ２２０は、本体２２０ａの内壁に、ナフタレンが析出してしまう事態を回避することができる。

また、アンモニアおよび硫黄酸化物（ＳＯｘ）は、第１洗浄液に溶解する。したがって、ガス化ガスにアンモニアまたは硫黄酸化物が含まれる場合、水スクラバ２２０は、アンモニアおよび硫黄酸化物をガス化ガスから取り除くことができる。

オイルスクラバ２３０（第２スクラバ）は、水スクラバ２２０によって処理されたガス化ガスと、第２洗浄液とを接触させる。第２洗浄液は、第１洗浄液よりもタール（除去物質）との親和性が高い。第２洗浄液は、少なくともオイルを含む液体である。オイルは、例えば、鉱物油、軽油、バイオディーゼル燃料、および、植物油のうち、いずれか１または複数を含む。オイルスクラバ２３０は、ガス化ガスと第２洗浄液とを接触させることにより、ガス化ガスに含まれる軽質タールを第２洗浄液に溶解させる。これにより、オイルスクラバ２３０は、ガス化ガスから軽質タールを取り除く。

本実施形態において、オイルスクラバ２３０は、本体２３０ａと、分散部２３０ｂと、充填層２３０ｃとを含む。本体２３０ａは、筒形状である。本体２３０ａの上部には、配管２３２が接続される。配管２３２は、オイルスクラバ２３０とミストセパレータ２４０とを接続する。本体２３０ａの底部には、配管２３４が接続される。配管２３４は、オイルスクラバ２３０とタールデカンタ２６０とを接続する。本体２３０ａにおける配管２３２の接続箇所と、配管２３４の接続箇所との間には、配管２９２が接続される。配管２９２は、オイルスクラバ２３０とポンプ２９４とを接続する。本体２３０ａにおける配管２３２の接続箇所と、配管２９２の接続箇所との間には、配管２２２が接続される。したがって、配管２２２から導入されたガス化ガスは、本体２３０ａ内を上昇し、配管２３２から排気される。

分散部２３０ｂは、本体２３０ａ内における配管２３２の接続箇所と、配管２２２の接続箇所との間に設けられる。分散部２３０ｂは、ガス化ガスに含まれる水蒸気が凝縮する温度（例えば、５０℃以下）の第２洗浄液を本体２３０ａ内に噴霧する。

したがって、ガス化ガスは、本体２３０ａを通過（上昇）する過程で第２洗浄液と接触することになる。これにより、ガス化ガスに含まれる軽質タールは、第２洗浄液に溶解される。そして、第２洗浄液に溶解された軽質タールは、本体２３０ａの底部に落下する。

また、ガス化ガスは、第２洗浄液によって冷却される。そうすると、ガス化ガスに残存する水蒸気が凝縮され、ガス化ガスから取り除かれる。そして、凝縮した水蒸気、つまり、凝縮水は、本体２３０ａの底部に落下する。なお、凝縮水は、第２洗浄液および軽質タールを含む排油よりも質量密度が大きい。したがって、凝縮水は、本体２３０ａの底部における排油の層よりも下方に滞留する。つまり、本体２３０ａにおいて、排油と凝縮水とが沈降分離される。

そして、本体２３０ａの底部に滞留した凝縮水（排水）は、配管２３４を通じて、タールデカンタ２６０に導入される。また、本体２３０ａにおける凝縮水の上方に滞留した排油は、配管２９２を通じて、ポンプ２９４に吸引される。

また、軽質タールおよび水蒸気が取り除かれたガス化ガスは、配管２３２を通じてミストセパレータ２４０に導入される。

充填層２３０ｃは、本体２３０ａ内における分散部２３０ｂと、配管２２２との接続箇所との間に設けられる。充填層２３０ｃは、リング、金網、棚段、トレイ等を含む。充填層２３０ｃは、第２洗浄液の落下速度を低下させる。オイルスクラバ２３０は、充填層２３０ｃを備えるため、ガス化ガスと第２洗浄液との接触効率を向上させることができる。したがって、オイルスクラバ２３０は、ガス化ガスに含まれる軽質タールを効率よく第２洗浄液に溶解させることが可能となる。

ミストセパレータ２４０は、ガス化ガスに含まれるミスト（第２洗浄液）を取り除く。ミストセパレータ２４０の上部には配管２４２が接続される。配管２４２は、ミストセパレータ２４０と誘引ファン２５０の吸入側とを接続する。ミストセパレータ２４０の底部には配管２４４が接続される。配管２４４は、ミストセパレータ２４０とオイルスクラバ２３０（本体２３０ａ）とを接続する。本実施形態において、配管２４２は、本体２３０ａにおける充填層２３０ｃの下方に接続される。ミストセパレータ２４０における配管２４２の接続箇所と、配管２４４の接続箇所との間には、配管２３２が接続される。したがって、配管２３２から導入されたガス化ガスは、ミストセパレータ２４０内でミストが取り除かれた後、配管２４２から排気される。また、ミストセパレータ２４０内でガス化ガスから取り除かれたミストは、配管２４４を通じてオイルスクラバ２３０に返送される。

誘引ファン２５０は、吸入側が配管２４２（ミストセパレータ２４０）に接続され、吐出側が配管２５２に接続される。誘引ファン２５０は、ミストセパレータ２４０でミストが取り除かれたガス化ガス（精製ガス化ガス）を吸引して、配管２５２を通じて、後段のガス化ガス利用設備に送出する。ガス化ガス利用設備は、ガスエンジン等の発電設備、または、化学製品の製造装置である。

タールデカンタ２６０は、水スクラバ２２０において生じた排水およびオイルスクラバ２３０で生じた凝縮水を貯留する。タールデカンタ２６０は、質量密度および粒径の違いによって、排水を上澄液と沈降物とに分離する。沈降物には、重質タールが含まれる。

タール払出設備２７０は、例えば、スクリューコンベヤで構成される。タール払出設備２７０は、タールデカンタ２６０において分離された沈降物（重質タール）を外部に送出する。重質タール（除去物質）は、ボイラ、発電機等の燃焼設備（設備）の燃料に利用されたり、獣除けに利用されたりする。

水循環部２８０は、水スクラバ２２０に第１洗浄液を循環させる。水循環部２８０は、配管２８２、２８４、２８８と、ポンプ２８６とを含む。配管２８４は、タールデカンタ２６０とポンプ２８６の吸入側とを接続する。配管２８８は、ポンプ２８６の吐出側と噴霧部２２０ｂとを接続する。ポンプ２８６は、タールデカンタ２６０において分離された上澄液を第１洗浄液として噴霧部２２０ｂに供給する。

また、上記したように、タールデカンタ２６０には、オイルスクラバ２３０で分離された凝縮水が導入される。したがって、配管２３４、タールデカンタ２６０、および、水循環部２８０は、オイルスクラバ２３０で生じた排水を水スクラバ２２０に供給する水供給部として機能する。

油循環部２９０は、オイルスクラバ２３０に第２洗浄液を循環させる。油循環部２９０は、配管２９２、２９６と、ポンプ２９４と、冷却部２９８とを含む。上記したように、配管２９２は、オイルスクラバ２３０の本体２３０ａとポンプ２９４の吸入側とを接続する。配管２９６は、ポンプ２９４の吐出側とオイルスクラバ２３０の分散部２３０ｂとを接続する。ポンプ２９４は、オイルスクラバ２３０の本体２３０ａに滞留された排油を第２洗浄液として分散部２３０ｂに供給する。冷却部２９８は、配管２９６に設けられる。冷却部２９８は、第２洗浄液を冷却する。冷却部２９８を備える構成により、オイルスクラバ２３０は、ガス化ガスに含まれる軽質タールを効率よく第２洗浄液に溶解させることができる。

［ガス精製方法］
続いて、上記ガス精製装置２００を用いたガス精製方法を説明する。図３は、ガス精製方法の処理の流れを説明するフローチャートである。図３に示すように、ガス精製方法は、除塵工程Ｓ１１０と、水洗浄工程Ｓ１２０と、油洗浄工程Ｓ１３０とを含む。以下、各工程について詳述する。

［除塵工程Ｓ１１０］
除塵工程Ｓ１１０は、除塵部２１０が、ガス化ガスに含まれる固体粒子を取り除く工程である。

［水洗浄工程Ｓ１２０］
水洗浄工程Ｓ１２０は、水スクラバ２２０が、除塵工程Ｓ１１０において固体粒子が取り除かれたガス化ガスと、第１洗浄液とを接触させる工程である。水洗浄工程Ｓ１２０を遂行することにより、ガス化ガスから重質タールが取り除かれる。

［油洗浄工程Ｓ１３０］
油洗浄工程Ｓ１３０は、オイルスクラバ２３０が、水洗浄工程Ｓ１２０において重質タールが取り除かれたガス化ガスと、第２洗浄液とを接触させる工程である。油洗浄工程Ｓ１３０を遂行することにより、ガス化ガスから軽質タールが取り除かれる。

以上説明したように、本実施形態のガス精製装置２００およびこれを用いたガス精製方法は、除塵部２１０を備える。これにより、水スクラバ２２０の処理負荷を軽減することができる。したがって、ガス精製装置２００は、水スクラバ２２０およびタールデカンタ２６０を小型化することが可能となる。

また、ガス精製装置２００は、水スクラバ２２０およびオイルスクラバ２３０を備える。水スクラバ２２０のみでガス化ガスを精製する従来技術は、タールの除去率が１０％～２５％程度と低い。一方、ガス精製装置２００は、水スクラバ２２０によって重質タールを取り除き、オイルスクラバ２３０によって軽質タールを取り除くことができる。したがって、ガス精製装置２００は、ガス化ガスに含まれるタールを効率よく取り除くことが可能となる。

また、オイルスクラバ２３０のみでガス化ガスを精製する従来技術は、軽質タールのみならず、重質タールが第２洗浄液に溶解する。重質タールは、露点が高いため、第２洗浄液に溶解すると、第２洗浄液の粘度が増加する。そうすると、オイルスクラバ２３０への第２洗浄液の循環が困難になり、オイルスクラバ２３０の運転ができなくなる。したがって、オイルスクラバ２３０のみでガス化ガスを精製する従来技術では、第２洗浄液を頻繁に交換しなければならなかった。

これに対し、ガス精製装置２００は、オイルスクラバ２３０の前段に水スクラバ２２０を備える。これにより、オイルスクラバ２３０は、重質タールが取り除かれたガス化ガスと第２洗浄液とを接触させることになる。軽質タールは、第２洗浄液に溶解しても重質タールと比較して粘度が増加しない。このため、油循環部２９０は、オイルスクラバ２３０に安定して第２洗浄液を循環させることができる。したがって、ガス精製装置２００は、オイルスクラバ２３０のみを備える従来技術と比較して、第２洗浄液の交換頻度を低減することが可能となる。これにより、ガス精製装置２００は、低コストでガス化ガスを精製することができる。

また、オイルスクラバ２３０のみでガス化ガスを精製する従来技術は、水溶性の不純物を取り除くことができない。このため、オイルスクラバ２３０のみでガス化ガスを精製する従来技術は、水溶性の不純物によって、ガス化ガスを利用する後段のガス化ガス利用設備に不具合が生じるおそれがある。これに対し、ガス精製装置２００は、オイルスクラバ２３０に加えて水スクラバ２２０を備えるため、タールのみならず、水溶性の不純物をガス化ガスから取り除くことができる。したがって、ガス精製装置２００は、ガス化ガスを利用する後段のガス化ガス利用設備の不具合を防止することが可能となる。

また、ガス精製装置２００は、タールデカンタ２６０を備える。これにより、ガス精製装置２００は、排水から重質タールを分離することができる。したがって、ガス精製装置２００は、重質タールを有効利用することが可能となる。

また、ガス精製装置２００は、水供給部（配管２３４、タールデカンタ２６０、および、水循環部２８０）を備える。これにより、ガス精製装置２００は、オイルスクラバ２３０で生じた排水を水スクラバ２２０で利用することができる。したがって、ガス精製装置２００は、第１洗浄液に要するコストを低減することが可能となる。

また、ガス精製装置２００は、除塵部２１０、水スクラバ２２０、および、オイルスクラバ２３０を備える。このため、ガス精製装置２００は、ガス化ガスに含まれるタールを除去するために従来用いられていた酸化改質炉を省略しても、ガス化ガスから効率よくタールを取り除くことができる。酸化改質炉は、ガス化炉１５０で生成されたガス化ガスに酸素や空気を加え、ガス化ガスの一部を燃焼させる。したがって、ガス精製装置２００は、酸化改質炉を省略することにより、精製後のガス化ガスに含まれる燃焼ガス（水素、一酸化炭素）の量を増加させることが可能となる。

［変形例］
上記ガス精製装置２００は、オイルスクラバ２３０で利用された第２洗浄液を再生する再生部をさらに備えてもよい。図４は、変形例にかかる、油循環部３１０および、再生部３５０を説明する図である。なお、図４中、破線の矢印は、ガス（ガス化ガス、缶出ガス、および、留出ガス）の流れを示す。また、図４中、実線の矢印は、液体（凝縮水、第２洗浄液、排油、缶出液、および、留出液）の流れを示す。

図４に示すように、油循環部３１０は、沈降分離部３２０と、配管３２２、３３０、３３４、３３６と、ポンプ３３２と、熱交換器３４０と、冷却部２９８とを含む。なお、上記油循環部２９０と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

沈降分離部３２０は、オイルスクラバ２３０で生じた排油および凝縮水を分離する。沈降分離部３２０は、収容槽３２０ａと、仕切板３２０ｂとを含む。収容槽３２０ａは、オイルスクラバ２３０で生じた排油および凝縮水を貯留する。仕切板３２０ｂは、収容槽３２０ａ内を第１室と、第２室とに仕切る。仕切板３２０ｂの上部は、収容槽３２０ａの上部と離隔する。仕切板３２０ｂの側部および下部は、収容槽３２０ａの内壁に接続される。

配管２３４は、オイルスクラバ２３０の本体２３０ａの底部と、収容槽３２０ａの第１室とを接続する。したがって、オイルスクラバ２３０で生じた排油および凝縮水は、収容槽３２０ａの第１室に貯留される。収容槽３２０ａの第１室において、凝縮水が沈降し、排油から分離される。沈降分離された凝縮水は、配管３２２を通じてタールデカンタ２６０に導入される。配管３２２は、収容槽３２０ａの第１室の底部とタールデカンタ２６０とを接続する。

一方、第１室において凝縮水が沈降することで分離された排油は、仕切板３２０ｂを越流して収容槽３２０ａの第２室に移動する。そして、排油は、配管３３０を通じて、ポンプ３３２の吸入側に導入される。ポンプ３３２の吐出側は、配管３３４に接続される。配管３３４は、ポンプ３３２の吐出側と、再生部３５０（再生塔３５２）とを接続する。ポンプ３３２は、沈降分離部３２０で分離された排油を再生部３５０に導入する。再生部３５０は、排油を再生する。つまり、再生部３５０は、排油から軽質タールを取り除く。再生部３５０の具体的な構成は後に詳述する。

再生部３５０によって再生された排油（第２洗浄液）は、配管３３６を通じて、オイルスクラバ２３０の分散部２３０ｂに供給される。

熱交換器３４０は、配管３３４を通過する排油と、配管３３６を通過する第２洗浄液とを熱交換する。熱交換器３４０は、排油を加熱し、第２洗浄液を冷却する。冷却部２９８は、配管３３６における熱交換器３４０の設置位置と、オイルスクラバ２３０との間に設けられる。

再生部３５０（蒸留部）は、再生塔３５２と、リボイラ３５４と、コンデンサ３５６とを含む。再生塔３５２は、筒形状である。再生塔３５２内には、充填層が設けられる。充填層は、棚段を含む。配管３３４は、再生塔３５２の中央に接続される。リボイラ３５４は、再生塔３５２の塔底から缶出液を抜き出し、所定温度に加熱する。リボイラ３５４によって加熱され、缶出液から気化した缶出ガスは、再生塔３５２に返送される。一方、リボイラ３５４によって缶出ガスが取り除かれた缶出液は、第２洗浄液として配管３３６に導入される。コンデンサ３５６は、再生塔３５２の塔頂から留出ガスを抜き出し、所定温度に冷却して凝縮させる。コンデンサ３５６によって凝縮された留出液は、一部が外部に抜き出され、残りは、再生塔３５２に返送される。留出液には、軽質タールが含まれる。

オイルスクラバ２３０は、ガス化ガスに含まれる軽質タールを第２洗浄液に溶解させることで、ガス化ガスから軽質タールを取り除く。このため、オイルスクラバ２３０では、運転時間が長くなるに従って、第２洗浄液中の軽質タールの蓄積量が増加し、第２洗浄液が劣化する。そこで、変形例は、再生部３５０を備える。これにより、排油から軽質タールを取り除いて、オイルスクラバ２３０で再利用することができる。したがって、変形例は、第２洗浄液の交換頻度をさらに低減することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示は上記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開示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、ガス精製装置２００が、ガス化炉１５０によって製造されたガス化ガスを精製する場合を例に挙げた。しかし、ガス精製装置２００は、固体粒子と、タール、オレフィン等の有機化合物とを含むガスを精製することができる。ガス精製装置２００は、例えば、ライムキルン、コークス炉等の原料を蒸し焼き（乾留）する装置によって製造されたガスを精製してもよい。また、ガス精製装置２００は、塗装工場の排気ガスを精製してもよい。

また、上記実施形態において、ガス化炉１５０は、流動媒体の流動層で固体原料をガス化する構成を例に挙げて説明した。しかし、ガス化炉１５０は、流動媒体が有する熱で固体原料をガス化できればよい。ガス化炉１５０は、例えば、流動媒体の移動層で固体原料をガス化してもよい。

また、上記実施形態において、ガス精製装置２００が、オイルスクラバ２３０で生じた排水を水スクラバ２２０に供給する水供給部を備える構成を例に挙げた。しかし、ガス精製装置２００は、オイルスクラバ２３０で生じた排水を水スクラバ２２０に供給せずともよい。

また、上記実施形態において、ガス精製装置２００がタールデカンタ２６０を備える構成を例に挙げた。しかし、ガス精製装置２００は、タールデカンタ２６０を備えずともよい。

また、上記実施形態において、ガス精製装置２００が誘引ファン２５０を備える構成を例に挙げた。しかし、誘引ファン２５０は、必須の構成ではない。例えば、圧力差により、ガスが、除塵部２１０、水スクラバ２２０、オイルスクラバ２３０をこの順で通過することができれば、誘引ファン２５０を省略することができる。

また、水スクラバ２２０が噴霧する第１洗浄液に酸を添加して、第１洗浄液を酸性にしてもよい。これにより、水スクラバ２２０は、ガスに含まれるアルカリ成分（例えば、アンモニア）を効率よく取り除くことができる。同様に、水スクラバ２２０が噴霧する第１洗浄液にアルカリを添加して、第１洗浄液をアルカリ性にしてもよい。これにより、水スクラバ２２０は、ガスに含まれる酸成分（例えば、硫黄酸化物）を効率よく取り除くことができる。

また、水循環部２８０は、排水を抜き出す機構および第１洗浄液を補充する機構を備えてもよい。同様に、油循環部２９０は、排油を抜き出す機構および第２洗浄液を補充する機構を備えてもよい。

また、上記実施形態において、ガス精製装置２００は、オイルスクラバ２３０で生じた排油および凝縮水を分離する沈降分離部３２０を備えてもよい。

また、上記実施形態において、分散部２３０ｂが、第２洗浄液を本体２３０ａ内に噴霧する構成を例に挙げた。しかし、分散部２３０ｂは、本体２３０ａの水平断面に対し、実質的に均一に第２洗浄液を分散させることができれば構成に限定はない。分散部２３０ｂは、例えば、分散材を含んでもよい。

また、上記実施形態および変形例において、配管２３４にポンプが設けられていてもよい。また、変形例において、配管３３６およびコンデンサ３５６にポンプが設けられていてもよい。

また、上記実施形態において、第１洗浄液が少なくとも水を含む場合を例に挙げた。しかし、第１洗浄液は、ガス中に含まれる除去物質の露点よりも低温であれば、構成に限定はない。第１洗浄液は、例えば、メタノールおよびエタノールのうち、いずれか一方または両方である。ガス精製装置２００は、除去物質の露点よりも低温の第１洗浄液をガス化ガスに接触させることにより、除去物質を効率よく除去することができる。

上記実施形態において、また、除去物質として、芳香族化合物を含むタールを例に挙げた。しかし、除去物質は、オレフィンを含んでいてもよい。

また、水スクラバ２２０が供給する第１洗浄液の流量は、バグフィルタ１４０から排気されたガス化ガスの温度または流量に応じて定められてもよい。例えば、バグフィルタ１４０から排気されたガス化ガスの温度、または、水スクラバ２２０内の温度を測定する温度測定部を備え、制御部は、温度測定部の測定結果に基づいて、水スクラバ２２０が供給する第１洗浄液の流量を決定する。この場合、制御部は、水スクラバ２２０内の温度が、重質タールの露点未満であり、軽質タールの露点以上となるように、水スクラバ２２０が供給する第１洗浄液の流量を決定するとよい。これにより、制御部は、水スクラバ２２０の出口のガスの温度を重質タールの露点未満とすることができ、重質タールの除去率を向上させることが可能となる。

また、上記実施形態において、水スクラバ２２０が噴霧部２２０ｂを備える構成を例に挙げた。しかし、水スクラバ２２０は、除塵部２１０によって固体粒子が取り除かれたガス化ガスと、第１洗浄液とを接触させることができれば構成に限定はない。水スクラバ２２０は、オイルスクラバ２３０と同様の構成であってもよく、例えば、分散材を備えていてもよい。

本開示は、ガス精製方法、および、ガス精製装置に利用することができる。

２００：ガス精製装置 ２１０：除塵部 ２２０：水スクラバ（第１スクラバ） ２３０：オイルスクラバ（第２スクラバ） ２３４：配管（水供給部） ２６０：タールデカンタ（水供給部） ２８０：水循環部（水供給部）

Claims (6)

1. ガスに含まれる固体粒子を取り除く工程と、
   前記固体粒子が取り除かれた前記ガスと、前記ガス中に含まれる除去物質の露点よりも低温であり、水を少なくとも含む第１洗浄液とを接触させる工程と、
   前記第１洗浄液を接触させる工程を遂行した後、オイルスクラバにおいて、前記第１洗浄液に接触させた前記ガスと、オイルを少なくとも含む第２洗浄液とを接触させる工程と、
   前記オイルスクラバの上部から、前記第２洗浄液と接触した後の前記ガスを排気する工程と、
   前記第１洗浄液を接触させる工程を遂行することで得られた前記ガスと前記第２洗浄液とが接触することによって生じた凝縮水を、前記オイルスクラバの底部から外部に排出する工程と、
   前記第１洗浄液を接触させる工程を遂行することで得られた前記ガスと接触した後の前記第２洗浄液を、前記オイルスクラバの前記上部と前記底部との間から外部に排出する工程と、
   前記外部に排出された前記第２洗浄液を前記オイルスクラバに供給する工程と、
   を含むガス精製方法。
2. 前記第１洗浄液の流量は、前記固体粒子を取り除く工程を遂行した後の前記固体粒子が取り除かれた前記ガスの温度に応じて定められる請求項１に記載のガス精製方法。
3. ガスに含まれる固体粒子を取り除く除塵部と、
   前記除塵部によって前記固体粒子が取り除かれた前記ガスと、前記ガス中に含まれる除去物質の露点よりも低温であり、水を少なくとも含む第１洗浄液とを接触させる第１スクラバと、
   前記第１スクラバによって処理された前記ガスと、オイルを少なくとも含む第２洗浄液とを接触させる第２スクラバと、
   前記第２スクラバの上部に接続され、前記第２洗浄液と接触した後の前記ガスを排気する第１配管と、
   前記第２スクラバの底部に接続され、前記第１スクラバによって処理された前記ガスと前記第２洗浄液とが接触することによって生じた凝縮水を外部に排出する第２配管と、
   前記第２スクラバの前記上部と前記底部との間に接続され、前記第１スクラバによって処理された前記ガスと接触した後の前記第２洗浄液を外部に排出する第３配管と、
   前記第３配管によって排出された前記第２洗浄液を前記第２スクラバに供給するポンプと、
   を備えるガス精製装置。
4. 前記第２スクラバで生じた排水を前記第１スクラバに供給する水供給部を備える請求項３に記載のガス精製装置。
5. 前記第１スクラバにおいて生じた排水および前記第２スクラバで生じた排水を貯留するタールデカンタを備える請求項３または４に記載のガス精製装置。
6. 前記第１スクラバにおいて、前記ガスから除去された除去物質を利用する設備を備える請求項３から５のいずれか１項に記載のガス精製装置。

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