JPH1157402A

JPH1157402A - ガス精製方法及びガス精製設備

Info

Publication number: JPH1157402A
Application number: JP9231710A
Authority: JP
Inventors: Makoto Suzaki; 洲崎　　誠; Seiji Kagawa; 晴治香川; Susumu Okino; 沖野　　進; Shintaro Honjo; 新太郎本城
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-08-13
Filing date: 1997-08-13
Publication date: 1999-03-02
Also published as: CN1090227C; CN1213690A

Abstract

(57)【要約】【課題】石炭や石油のガス化によって得られる生成ガ
スから塩化水素やアンモニアを除去する処理を容易に行
う。【解決手段】生成ガスＡ１中の塩化水素及びアンモニ
アが塩化アンモニウムとして析出する温度まで、生成ガ
スＡ１を冷却する熱交換器２，５（冷却手段）と、この
冷却手段を経た生成ガスＡ１から前記塩化アンモニウム
を捕集するポーラスフィルタ６（捕集手段）とを設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭ガス化プロセ
ス等の生成ガスの精製技術に係わり、特に、生成ガス中
の塩化水素及びアンモニアの除去処理が容易に可能なガ
ス精製方法及び設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、石油資源の枯渇、価格の高騰か
ら、燃料の多様化が叫ばれ、石炭や重質油の利用技術開
発が進められており、その一つとして、石炭や重質油を
ガス化して発電燃料や合成原料とする技術が注目されて
いる。また、ガス化ガスによる発電は、石炭や石油によ
る従来の火力発電に比較して効率が良いので、有限な資
源の有効利用の点からも注目されている。

【０００３】しかし、このガス化生成ガスには、数１０
０〜数１０００ｐｐｍの硫黄化合物（硫化水素等）が含
まれ、これは公害防止のため、或いは後流機器（例えば
ガスタービン等）の腐食防止等のため、除去する必要が
有る。この除去方法としては、例えば特開平７−４８５
８４号公報に示されるように、ガスを硫黄化合物の吸収
液に気液接触させる湿式のガス精製方法や、また、例え
ば特開平２−７５３２０号公報に示されるように、ガス
中の硫黄化合物を吸着材で硫化物として吸着除去する乾
式のガス精製方法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
ガス精製方法では、生成ガスに含まれる他の有害物、即
ち塩化水素（ＨＣｌ）やアンモニア(ＮＨ₃）については
特に考慮されておらず、改善が望まれていた。すなわ
ち、一般に石炭ガス化プロセス等の生成ガスには、例え
ば１０００ｐｐｍ程度のＮＨ₃と、例えば１００ｐｐｍ程
度のＨＣｌが含有されるので、さらなるクリーン化のた
めにはこれらを除去する必要がある。

【０００５】なお塩化水素は、強酸であってステンレス
材に対しても腐食性があり、設備材料を保護する観点か
ら特になるべく前流側で除去する必要があるとともに、
生成ガスがガスタービン等で燃焼してなる排煙中に含有
されるかたちで大気中に排出される塩素化合物の量を低
減するためにも除去する必要がある。またアンモニア
は、ガスタービン等で燃焼して有害な窒素酸化物とな
り、ガスタービン等の後流側に一般的に設けられる脱硝
装置の負荷を増大させるので問題であった。

【０００６】しかし、上記従来のガス精製方法では、湿
式の場合も乾式の場合も、脱硫塔よりも前流において塩
化水素やアンモニアが除去されるようには、特に構成さ
れていない。また、従来の湿式ガス精製の脱硫塔では、
一般にアミン化合物よりなる吸収液（アルカリ性）を用
いているため、少なくともアンモニアはほとんど除去さ
れず、後流側の機器（ガスタービン等）に送られるガス
中にアンモニアが多量に残留する。また、従来の乾式ガ
ス精製の脱硫塔では、主に硫黄化合物の吸着除去が行わ
れるだけで、アンモニアも塩化水素もほとんど除去され
ず、後流側にそのまま排出されてしまう。

【０００７】なお出願人は、湿式ガス精製方法におい
て、生成ガスを脱硫塔前流で洗浄水に気液接触させ、上
記塩化水素やアンモニアなどの不純物を洗浄水中に吸収
して除去する精製方法を提案している。ところが、この
ような洗浄工程を設けると、塩化水素やアンモニアが効
率良く除去できるものの、洗浄液の排水処理が必要にな
るという短所がある。

【０００８】そこで本発明は、ガス中の塩化水素やアン
モニアの除去処理が容易に可能なガス精製方法及びガス
精製設備を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載のガス精製方法は、石炭や石油のガス
化によって得られる生成ガスから塩化水素及びアンモニ
アを除去するガス精製方法であって、前記生成ガスを冷
却して、前記生成ガス中の塩化水素及びアンモニアを塩
化アンモニウムとして析出させる冷却工程と、この冷却
工程の後に前記生成ガス中の塩化アンモニウムを捕集す
る捕集工程とよりなることを特徴とする。

【００１０】請求項２記載のガス精製方法は、前記生成
ガス中の塩化水素とアンモニアのモル濃度が等しくなる
方向に、前記冷却工程又はその前流において前記生成ガ
ス中に塩化水素又はアンモニアを注入する注入工程を設
けたことを特徴とする。

【００１１】請求項３記載のガス精製設備は、石炭や石
油のガス化によって得られる生成ガスから塩化水素及び
アンモニアを除去するガス精製設備であって、前記生成
ガス中の塩化水素及びアンモニアが塩化アンモニウムと
して析出する温度まで、前記生成ガスを冷却する冷却手
段と、この冷却手段を経た前記生成ガスから前記塩化ア
ンモニウムを捕集する捕集手段とを備えたことを特徴と
する。

【００１２】請求項４記載のガス精製設備は、前記生成
ガス中の塩化水素とアンモニアのモル濃度が等しくなる
方向に、前記冷却手段又はその前流において前記生成ガ
ス中に塩化水素又はアンモニアを注入する注入手段を設
けたことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の各例
を図面に基づいて説明する。第１例まず、本発明を湿式ガス精製技術に適用した第１例を説
明する。図１は、本例のガス精製設備における前処理部
の構成を示す図であり、図２は同設備における脱硫部及
び石膏回収部の構成を示す図である。

【００１４】まず、前処理部の構成及び基本動作につい
て説明する。図示省略したガス化炉では、例えば石炭が
空気をガス化剤としてガス化され、一酸化炭素及び水素
を主成分とした生成ガスＡが発生する。このように石炭
を原料とし空気をガス化剤としてなる生成ガスＡには、
通常、１０００〜１５００ｐｐｍ程度のＨ₂Ｓ(硫黄化合
物）と、１００ｐｐｍ程度のＣＯＳ(硫黄化合物）とが
含有され、さらに、１００〜１５００ｐｐｍ程度のＮＨ
₃(窒素化合物）と、１００ｐｐｍ程度のＨＣｌ(塩素化
合物）とが含有されている。また生成ガスＡは、炉出口
直後においては通常１０００℃〜２０００℃であるが、
通常炉出口側に設けられた熱交換器（図示省略）により
熱回収されて例えば３５０℃程度に冷却され、その圧力
は例えば２６ａｔａ程度である。

【００１５】この生成ガスＡは、図１に示すように、ま
ずサイクロンやポーラスフィルタよりなる除塵手段１に
導入され、粉塵が分離除去される構成となっている。除
塵手段１の後流には、熱交換器２（冷却手段）が設けら
れ、除塵手段１から導出されたガスＡ１の熱により精製
後のガスＡ４が加熱される。なお、ガスＡ１はこの熱交
換器２において逆に熱を奪われて、例えば２５０℃程度
まで冷却される。

【００１６】そして、熱交換器２の後流には、ガスＡ１
を塩化アンモニウムが十分に析出する温度まで冷却する
熱交換器５（冷却手段）と、析出した塩化アンモニウム
（ヒューム状の固体）を捕集除去するポーラスフィルタ
６（捕集手段）とが順次設置されている。

【００１７】熱交換器５は、例えば工業用水等の冷却用
の熱媒Ｂ１が通水されるシェルアンドチューブ構造の熱
交換器で、熱媒Ｂ１の流量を調整する流量調整弁７の開
度が温度コントローラ８によって制御されることで、そ
の冷却能力が調整される。ここで、温度コントローラ８
は、熱交換器５の出口側のガス温度を検出する温度セン
サ９の検出出力をフィードバック値として、前記流量調
整弁７を介して前記熱媒Ｂ１の流量を調整し、熱交換器
５の出口側のガス温度を所定の制御目標値に制御するも
のである。

【００１８】また、この温度コントローラ８の制御目標
値は、後述する塩化アンモニウムの分解圧特性（図３に
示す）に基づいて、ガス中に含まれる塩化水素及びアン
モニアのほとんどが塩化アンモニウムとして析出するの
に十分な温度（例えば１２０〜１３０℃）に予め設定し
ておけばよい。なお、この温度コントローラ７の制御目
標値は、例えばポーラスフィルタ６の出口側におけるガ
スＡ３中の塩化水素濃度又はアンモニア濃度の実測値に
基づいて、このガスＡ３中の塩化水素濃度又はアンモニ
ア濃度が目標値以下に維持されるように、適宜必要最低
限の値に変更するようにしてもよい。

【００１９】またポーラスフィルタ６は、例えばセラミ
ックス製のエレメントよりなり、サブミクロンの固形粒
子を捕集可能なもので、この場合、熱交換器５を経由し
たガスＡ１中に存在する固形粒子（主に塩化アンモニウ
ムのヒューム）を捕集除去し、この固形粒子を除いたガ
スＡ２を上部から排出する。なお、捕集された固形粒子
Ｃは、適宜エレメントを振動させる、或いは定期的にパ
ージガスを逆方向に吹き込むといった手法により、エレ
メントより振るい落とされて下部ホッパから排出される
ようになっている。

【００２０】そして、ポーラスフィルタ６の後流には、
ポーラスフィルタ６を出たガスＡ２を、熱媒Ｂ２によ
り、例えば２３０℃程度まで加熱する熱交換器１０が設
けられている。なお、この熱交換器１０における加熱用
の熱媒Ｂ２としては、例えば前述の熱交換器５で加熱さ
れた後の熱媒Ｂ１を利用することができる。

【００２１】またこの熱交換器１０の後流には、例えば
２３０℃程度まで加熱されたガスＡ２中に含まれるＣＯ
Ｓ(硫化カルボニル）をＨ₂Ｓに変換する触媒が装填され
た変換器３が設けられ、生成ガスＡ２中のＣＯＳのほと
んどがここでＨ₂Ｓに変換され、ＣＯＳをほとんど含有
しないガスＡ３となって導出される。さらにこの変換器
３の後流には、熱交換器４が設けられ、変換器３から導
出されたガスＡ３の熱によっても精製後のガスＡ４が加
熱される構成となっている。なお、ガスＡ３はこの熱交
換器４において逆に熱を奪われて、例えば１００℃程度
まで冷却される。

【００２２】次に、脱硫部の構成及び動作を図２により
説明する。脱硫部は、主に脱硫塔２１と再生塔２２とよ
りなる。脱硫塔２１は、向流式の気液接触塔であり、再
生塔２２の塔底部に貯留された硫化水素の吸収液Ｆが循
環ポンプ２３により吸上げられて、吸収液熱交換器２４
で冷却された後、塔上部のスプレーパイプ２５から噴射
され、ガスＡ３と気液接触しつつ充填材２６を経由して
流下する構成となっている。

【００２３】また、吸収液Ｆと気液接触してＨ₂Ｓを除去
された精製後のガスＡ４は、ミストエリミネータ２７に
より同伴ミストを除去された後、この脱硫塔２１の塔頂
部から排出され、図１に示す前述の熱交換器４及び熱交
換器２により加熱されて、精製ガスＡ５となる。

【００２４】なお、精製ガスＡ５は、例えばガス化複合
発電のガスタービンに送られ、タービン燃料として利用
される。また、精製ガスＡ５の圧力は例えば２５ａｔａ
程度、その温度は２７０℃程度となり、またその硫黄分
(Ｈ₂Ｓ及びＣＯＳの濃度）は１０ｐｐｍ以下となる。

【００２５】一方、再生塔２２は、脱硫塔２１の塔底部
に貯留された吸収液Ｆが循環ポンプ２８により吸上げら
れて、吸収液熱交換器２４で加熱された後、塔上部のス
プレーパイプ２９から噴射され、塔内を上昇する吸収液
Ｆの蒸気や吸収成分（オフガス）と接触しつつ充填材３
０を経由して流下する構成となっている。

【００２６】この再生塔２２の塔底部の吸収液Ｆは、リ
ボイラ３１において水蒸気Ｇにより加熱され、これによ
り吸収成分であるＨ₂Ｓがこの再生塔２２においてガス
側に放散されるようになっている。そして、このＨ₂Ｓを
含むオフガスＨは、ミストエリミネータ３２においてミ
ストを除去された後、再生塔２２の頂部に設けられた還
流部を経て、より高濃度にＨ₂Ｓを含むオフガスＨ１
（主成分ＣＯ₂）として、後述の石膏回収部に送られ
る。

【００２７】なおここで、再生塔２２の頂部に設けられ
た還流部は、オフガスＨが冷却器３３により冷却される
ことにより生成され、タンク３４に貯留されたオフガス
Ｈの凝縮液Ｉが、ポンプ３５によりスプレーパイプ３６
から噴射されるもので、これによりオフガスＨ中の蒸気
がより多く液化し、液中の吸収成分であるＨ₂Ｓがより多
く放散して、例えば体積パーセントで２０％程度の高濃
度のＨ₂Ｓを含むオフガスＨ１が得られる。

【００２８】次に、石膏回収部の構成及び動作について
説明する。本例の石膏回収部は、オフガスＨ１を空気Ｊ
と反応させて、含有されるＨ₂Ｓを燃焼させる燃焼炉４１
と、この燃焼炉４１でオフガスＨ１が燃焼してなる燃焼
ガスＨ２からＳＯ₂(亜硫酸ガス）等の硫黄酸化物を吸収
除去して無害な排ガスＨ３として排出する湿式石灰石膏
法による脱硫装置とを組合せたものである。

【００２９】脱硫装置は、Ｈ₂Ｓが燃焼してなるＳＯ₂を
高濃度に含む燃焼ガスＨ２を、内部に供給されたカルシ
ウム化合物を含有するスラリＫと気液接触させて排出す
る反応器４２と、この反応器４２内のスラリ中に酸化用
空気Ｌを多数の微細気泡として吹込む空気供給手段（図
示略）と、反応器４２から抜き出されたスラリＭ（石膏
スラリ）を固液分離する遠心分離機等の固液分離手段４
４とを備える。なお、この固液分離手段４４により得ら
れた固形分Ｍ１（二水石膏の石膏ケーキ）を１２０℃〜
１５０℃程度まで加熱して半水石膏とする燃焼炉等の石
膏加熱装置をさらに備えてもよい。

【００３０】なお、図２において符号４６で示すもの
は、燃焼ガスＨ２から熱回収するとともに、燃焼ガスＨ
２をＳＯ₂等の吸収に好ましい温度に冷却する冷却器で
ある。また、固液分離手段４４における固液分離により
生成した分離水Ｍ３は、反応器４２内のスラリを構成す
る水分として、この場合反応器４２内に直接戻されてい
る。

【００３１】ここで反応器４２は、具体的には、例えば
塔底部に酸化用空気Ｌが吹込まれるスラリタンクを有
し、燃焼ガスＨ２が流通する塔上部に、スラリタンク内
のスラリが噴射される充填式、スプレー式、又は液柱式
等の気液接触部を備えた、スラリ循環式のいわゆる吸収
塔により構成できる。或いはこの反応器４２は、タンク
内のスラリ中に酸化用空気Ｌと燃焼ガスＨ２の両者が吹
込まれ、ＳＯ₂等の吸収と酸化が全てタンク内で行われる
いわゆるバブリング方式のものであってもよい。また、
反応器４２内の温度等を制御することで、反応器４２内
で半水石膏を生成するようにすることもできる。いずれ
にしろ反応器４２を含む脱硫装置では、主にＳＯ₂が吸収
され、二水石膏又は半水石膏が生成される。

【００３２】次に、以上のように構成されたガス精製設
備において実施される本発明のガス精製方法の要部につ
いて説明する。本例では、本発明の特徴である冷却工程
は、前述した熱交換器２，熱交換器５により実行され
る。すなわち、これら熱交換器により順次生成ガスが冷
却され、この場合最終的には、温度コントローラ８の制
御により、ガス中の塩化水素及びアンモニアが塩化アン
モニウム(ＮＨ₄Ｃｌ）として十分に析出する温度まで生
成ガスの温度が冷却される。

【００３３】また、本発明の捕集工程は、ポーラスフィ
ルタ６により実行される。すなわち、ポーラスフィルタ
６では、上記冷却工程で冷却された後の生成ガスＡ１が
ろ過処理されることにより、生成ガスＡ１中に析出した
塩化アンモニウムの粒子が捕集される。このため、塩化
アンモニウムとして析出した分だけ、生成ガスＡ１中の
塩化水素及びアンモニアが除去され、これら不純物の濃
度が格段に低減されたガスＡ２として排出されることに
なる。

【００３４】なお、前記冷却工程の目標温度（この場
合、温度コントローラ８の制御目標値）は、処理後の生
成ガスＡ２中の塩化水素及びアンモニアの目標濃度か
ら、塩化アンモニウムの分解圧特性に基づいて設定すれ
ばよい。例えば、ガスの圧力が２５ａｔａ程度の場合、
塩化アンモニウムの分解圧特性は図３に示すようにな
る。このため、例えばガスの温度を１２０〜１３０℃程
度まで冷却すれば、ガス中の塩化水素及びアンモニアの
濃度は、平方根（ルート）で５ｐｐｍ程度と極めて僅か
となる。

【００３５】したがって、本例のガス精製方法又はガス
精製設備によれば、最終的に得られるガスＡ４，Ａ５と
しては、硫黄化合物(Ｈ₂Ｓ及びＣＯＳの濃度）ととも
に、塩化水素やアンモニアが高い除去率で除去されたク
リーンなガスが得られる。しかも、塩化水素やアンモニ
アを除去するために洗浄水を用いないので、そのための
めんどうな排水処理は全く不要である。

【００３６】なお、ガスＡ１中には通常塩化水素よりも
アンモニアが多量に含まれているため、本例の場合に
は、塩化水素濃度はほぼ０まで低減できるものの、通常
ではアンモニアの濃度を低減するのには限界がある。す
なわち、塩化アンモニウムは、塩化水素１モルに対して
アンモニア１モルが結合して析出する。このため、例え
ば塩化水素濃度が１００ｐｐｍでアンモニア濃度が１０
００ｐｐｍの場合、他の要因（アンモニアガスの凝縮
等）でアンモニアガスが除去される分を無視すれば、冷
却工程の温度を十分下げたとしても、理論的にはアンモ
ニア濃度は９００ｐｐｍ以下には下がらない。

【００３７】そこで、塩化水素濃度とともにアンモニア
濃度を極端に低減することが要求される場合には、後述
する第２例のように、塩化水素とアンモニアのモル濃度
の比率が１対１の関係に近づくように、例えば塩化水素
の不足分を生成ガス中に注入するようにしてもよい。

【００３８】第２例次に、本発明を湿式ガス精製技術に適用した第２例を説
明する。図４は、本例のガス精製設備における前処理部
の構成を示す図である。なお、第１例と同様の要素には
同符号を付して、重複する説明を省略する。本例は、第
１例における熱交換器５（冷却手段）の前流に、生成ガ
スＡ１中に塩化水素を注入する注入手段を設けたもので
ある。すなわち図４に示すように、塩化水素を生成ガス
Ａ１中に注入可能な高圧状態で貯留するタンク５１が設
けられ、このタンク５１内の塩化水素Ｄが流量調整弁５
２を介して熱交換器５のガス入口側に注入される構成と
なっている。

【００３９】この場合、塩化水素Ｄの注入量は、流量コ
ントローラ５３の自動制御で流量調整弁５２の開度が調
整されることにより、最適値に維持される。すなわち流
量コントローラ５３には、濃度センサ５４より、生成ガ
スＡ２中の塩化水素及びアンモニアの各濃度の実測値が
適宜入力されるようになっており、これら濃度の実測値
の差に基づいて塩化水素Ｄの最適注入量が演算され、こ
の最適注入量になるように流量調整弁５２の開度が調整
される構成となっている。例えば、塩化水素濃度が１０
０ｐｐｍで、アンモニア濃度が１０００ｐｐｍであった
場合には、９００ｐｐｍの差があるので、この９００ｐ
ｐｍに相当する塩化水素Ｄの流量となるように、流量調
整弁５２を調整する。

【００４０】本例では、上述したタンク５１及び流量調
整弁５２などよりなる注入手段によって、本発明の注入
工程が実行され、アンモニアに対して不足した分の塩化
水素が生成ガスＡ２中に注入される。このため、生成ガ
スＡ１中の塩化水素とアンモニアの量がバランスするよ
うに修正され、熱交換器５で十分にガス温度を下げれ
ば、ほとんどすべての塩化水素とアンモニアが塩化アン
モニウムとして析出し、ポーラスフィルタ６で捕集除去
される。したがって、生成ガスの性状にかかわらず、塩
化水素濃度もアンモニア濃度も著しく低減させることが
できる。

【００４１】第３例次に、本発明を乾式ガス精製技術に適用した第３例を説
明する。図５は、本例のガス精製設備における前処理部
及び脱硫部の構成を示す図である。なお、第１例と同様
の要素には同符号を付して、重複する説明を省略する。
また、石膏回収部については、図示省略している。

【００４２】まず、本例の前処理部の構成及び動作につ
いて、図５により説明する。図示省略したガス化炉で生
成された後、熱交換器（図示省略）等により熱回収さ
れ、さらに図示省略したサイクロンやポーラスフィルタ
により除塵された生成ガスＡ１は、この場合後述の熱交
換器１３２（冷却手段）で冷却された後、生成ガスＡ２
として熱交換器５（冷却手段）に導入され、第１例と同
様に、塩化アンモニウムが十分に析出する温度まで冷却
される（冷却工程）。

【００４３】その後生成ガスＡ２は、第１例と同様にポ
ーラスフィルタ６（捕集手段）に導入され、析出した塩
化アンモニウムが捕集除去され（捕集工程）、塩化水素
及びアンモニアの濃度が格段に低減された生成ガスＡ３
として排出され、後述の脱硫部に送られる。

【００４４】なお、生成ガスＡ３は、脱硫部に導入する
前に必要に応じて再加熱してもよい。そして、この再加
熱には、熱交換器５で回収された熱を使用すれば、効率
がよい。またなお、生成ガスＡ３中の硫黄化合物として
は、第１例と異なり、硫化水素の他に硫化カルボニルが
含有されているが、これは後述の脱硫部において硫化水
素とともに吸着除去される。

【００４５】次に、本例の脱硫部について説明する。図
５に示すように、脱硫部は、固定床式の脱硫塔１０１を
三つ以上有しており、ここでは三塔の場合を示してい
る。各脱硫塔の内部には、Ｆｅ，Ｚｎ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｃ
ｕ，Ｗ等の金属酸化物からなるハニカム状の吸着剤１０
２が装填され、後述の吸収工程，再生工程及び還元工程
が順次実施される。なお、図５では、左側の脱硫塔１０
１において吸収工程が、中央の脱硫塔１０１において還
元工程が、右側の脱硫塔１０１において再生工程が行わ
れている状態を示している。

【００４６】この脱硫部には、ガス配管ラインとして、
脱硫しようとする生成ガスＡ３を後述の吸収工程のため
に導入する第１ガス導入ライン１１１と、生成ガスＡ３
を後述の還元工程のために導入する第２ガス導入ライン
１１２と、脱硫後の生成ガスＡ４を導出するガス導出ラ
イン１１３と、後述の再生工程において脱硫塔１０１か
ら排出される再生ガスＥを導出するための再生ガス導出
ライン１１４と、後述の再生工程において脱硫塔１０１
に供給される再生循環ガスＥ１を導入するための再生循
環ガス導入ライン１１５と、還元工程を行っている脱硫
塔１０１から出た還元ガスを吸収工程を行っている脱硫
塔１０１に導入するための還元ガス戻しライン１１６と
が設けられている。

【００４７】そして、各脱硫塔１０１のガス入口と、上
記第１ガス導入ライン１１１，第２ガス導入ライン１１
２又は再生ガス導出ライン１１４とを、開閉自在に接続
するバルブとして、それぞれバルブ１２１，１２２，１
２３が設けられ、また、各脱硫塔１０１のガス出口と、
ガス導出ライン１１３，再生循環ガス導入ライン１１５
又は還元ガス戻しライン１１６とを、開閉自在に接続す
るバルブとして、それぞれバルブ１２４，１２５，１２
６が脱硫塔毎に設けられている。

【００４８】これらバルブは、図示省略した制御装置に
よりその作動が制御され、各脱硫塔で行われる工程の種
類に応じて切換えられるように構成されている。なお、
図５では、黒く塗り潰して図示したバルブは閉じた状態
となっており、そうでないバルブは開状態にあることを
示している。またこの場合、脱硫部には、二つの熱交換
器１３１，１３２が設けられ、熱交換器１３１では、再
生ガスＥにより再生循環ガスＥ１が加熱され、熱交換器
１３２では、生成ガスＡ１により再生循環ガスＥ１が加
熱されるように構成されている。

【００４９】次に、上記脱硫部の動作について説明す
る。脱硫部に導入された生成ガスＡ３は、主に第１ガス
導入ライン１１１からバルブ１２１を通って、吸収工程
の状態にある反応塔１０１（図５では左側の反応塔）に
導入され、ハニカム状の吸着剤（例えばＦｅ₃Ｏ₄）と効
果的に接触し、硫化水素(Ｈ₂Ｓ）及び硫化カルボニル
(ＣＯＳ）が硫化物(ＦｅＳ）として吸収除去され、バル
ブ１２４及びガス導出ライン１１３を経由して精製後の
ガスＡ４として排出され、発電システム等における後流
機器（ガスタービン等）に送られる。

【００５０】また、生成ガスＡ３の一部は、第２ガス導
入ライン１１２及びバルブ１２２を通って、還元工程の
状態にある反応塔１０１（図５では中央の反応塔）に還
元用ガスとして導入され、再生後の吸着剤（例えばＦｅ
₂Ｏ₃）と効果的に接触し、還元反応により吸着剤を吸収
能力のある状態（例えばＦｅ₃Ｏ₄）に変える。なお、こ
の生成ガスＡ３の一部は、還元工程の状態にある反応塔
１０１を出ると、例えばバルブ１２６及び還元ガス戻し
ライン１１６を通って吸収工程の状態にある反応塔１０
１の例えば中間部に導入され、上記吸収反応により硫化
水素(Ｈ₂Ｓ）及び硫化カルボニル（ＣＯＳ）等が吸収除
去され、バルブ１２４及びガス導出ライン１１３を経由
して精製後の生成ガスＡ４の一部として排出される。

【００５１】また、上記吸収工程や還元工程と同時に、
残りの反応塔１０１（図１では右側の反応塔）では、硫
化物となった吸着剤を焙焼する再生工程が行われる。す
なわち、再生循環ガス導入ライン１１５及びバルブ１２
５を通して残りの反応塔１０１内に、再生循環ガスＥ１
が導入され、この再生循環ガスＥ１中の酸素と吸着剤と
が焙焼反応を起こして、吸着剤が再生される。

【００５２】この再生工程において発生した再生ガスＥ
は、吸収した硫黄分からなる亜硫酸ガス(ＳＯ₂）を高濃
度に含むガスとなり、バルブ１２３及び再生ガス導出ラ
イン１１４を通って図示省略した石膏回収部に送られ、
例えば第１例と同様な湿式石灰石膏法の脱硫装置により
亜硫酸ガスを吸収除去される。そして、再生ガスＥが石
膏回収部で亜硫酸ガスを吸収除去されてなる排ガスは、
必要に応じて酸素を補給されて、再生循環ガスＥ１とし
て脱硫部に戻される。

【００５３】以上説明した上記ガス精製設備では、脱硫
部において従来どおり硫黄化合物が吸着除去されるとと
もに、この場合脱硫部の前流に設けた熱交換器５などの
冷却手段や、ポーラスフィルタ６よりなる捕集手段によ
って、本発明の冷却工程及び捕集工程が第１例と同様に
実行され、生成ガス中の塩化水素及びアンモニアも除去
される。

【００５４】したがって、最終的に得られる精製後のガ
スＡ４としては、硫黄化合物(Ｈ₂Ｓ及びＣＯＳ）の濃度
とともに、塩化水素やアンモニアが高い除去率で除去さ
れたクリーンなガスが得られる。しかも、塩化水素やア
ンモニアを除去するために洗浄水を用いないし、またこ
の場合硫黄化合物除去のためにも吸収液を使用しないの
で、それらのためのめんどうな排水処理は全く不要であ
る。

【００５５】なお、本発明は上記形態例に限られず、各
種の態様があり得る。例えば、冷却工程における温度調
節は、必ずしもコントローラを使用した自動制御により
行う必要はなく、手動調整でもよい。また、ガスの性状
（塩化水素やアンモニアの濃度）が変化しない場合に
は、一定の目標温度に固定して調整しない構成でもよ
い。また第２例では、塩化水素を生成ガス中に注入する
場合を例示したが、アンモニアに比し塩化水素の量が多
い場合には、当然アンモニアを注入することになる。ま
た、塩化アンモニウムを捕集する捕集手段としては、例
えば湿式の電気集塵機を使用してもよい。但し、排水処
理が全く不要という点では、ポーラスフィルタなどの乾
式集塵手段のほうが好ましい。

【００５６】

【発明の効果】請求項１又は３記載の発明では、冷却工
程（冷却手段）により生成ガスが冷却され、ガス中の塩
化水素及びアンモニアが塩化アンモニウムとして析出す
る。そして、捕集工程（捕集手段）により、冷却工程後
の生成ガス中の塩化アンモニウムが捕集される。このた
め、塩化アンモニウムとして析出した分だけ、生成ガス
中の塩化水素及びアンモニアが除去されることになる。

【００５７】したがって、塩化水素やアンモニアが高い
除去率で除去されたクリーンなガス化ガスが容易に得ら
れる。しかも、塩化水素やアンモニアを除去するために
ガスと洗浄水との気液接触処理を行わないので、そのた
めのめんどうな排水処理は不要である。

【００５８】さらに、請求項２又は４記載の発明では、
注入工程（注入手段）により、生成ガス中の塩化水素と
アンモニアのモル濃度が等しくなる方向に、前記冷却工
程又はその前流において生成ガス中に塩化水素又はアン
モニアが注入される。このため、生成ガス中の塩化水素
とアンモニアの量がバランスするように修正され、冷却
工程で十分にガス温度を下げれば、ほとんどすべての塩
化水素とアンモニアが塩化アンモニウムとして析出し、
捕集工程で捕集除去される。したがって、生成ガスの性
状にかかわらず、塩化水素濃度もアンモニア濃度も著し
く低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１例であるガス精製設備の前処理部
を示す図である。

【図２】同設備の脱硫部及び石膏回収部を示す図であ
る。

【図３】塩化アンモニウムの分解圧特性を示す図であ
る。

【図４】本発明の第２例であるガス精製設備の前処理部
を示す図である。

【図５】本発明の第３例であるガス精製設備の前処理部
及び脱硫部を示す図である。

【符号の説明】

２熱交換器（冷却手段）５熱交換器（冷却手段）６ポーラスフィルタ（捕集手段）５１タンク（注入手段）５２流量調整弁（注入手段）１３２熱交換器（冷却手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本城新太郎広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号三菱重工業株式会社広島研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石炭や石油のガス化によって得られる生
成ガスから塩化水素及びアンモニアを除去するガス精製
方法であって、前記生成ガスを冷却して、前記生成ガス中の塩化水素及
びアンモニアを塩化アンモニウムとして析出させる冷却
工程と、この冷却工程の後に前記生成ガス中の塩化アン
モニウムを捕集する捕集工程とよりなることを特徴とす
るガス精製方法。
【請求項２】前記生成ガス中の塩化水素とアンモニア
のモル濃度が等しくなる方向に、前記冷却工程又はその
前流において前記生成ガス中に塩化水素又はアンモニア
を注入する注入工程を設けたことを特徴とする請求項１
記載のガス精製方法。
【請求項３】石炭や石油のガス化によって得られる生
成ガスから塩化水素及びアンモニアを除去するガス精製
設備であって、前記生成ガス中の塩化水素及びアンモニアが塩化アンモ
ニウムとして析出する温度まで、前記生成ガスを冷却す
る冷却手段と、この冷却手段を経た前記生成ガスから前
記塩化アンモニウムを捕集する捕集手段とを備えたこと
を特徴とするガス精製設備。
【請求項４】前記生成ガス中の塩化水素とアンモニア
のモル濃度が等しくなる方向に、前記冷却手段又はその
前流において前記生成ガス中に塩化水素又はアンモニア
を注入する注入手段を設けたことを特徴とする請求項３
記載のガス精製設備。