JPS6139358B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熔融スラツグ小滴および／または固
体粒子を含む高温ガスから乾燥粒状物質を分離す
る方法であつて、ガスが最初に50〜500℃の範囲
の温度に冷却され、次に少なくとも１つのサイク
ロンによつて粒状物質の大部分がガスから除去さ
れ、そしてガスが引続き水でスクラビングされる
前記方法に関する。本発明の方法は、スクラビン
グで得られた粒状物質水性懸濁液の少なくとも１
部および精製された生成物ガスの少なくとも１部
が高温ガスに注入されることを特徴とする。原則
として、熔融灰分またはスラツグ小滴および／ま
たは固体粒子を含む高温ガスの全てが本発明の方
法によつて精製され得る。本発明の方法は、1000
〜2000℃の温度での粉末石炭の部分酸化によつて
製造された高温粗合成ガスの精製のために特に適
切である。このガスは、水素、一酸化炭素、二酸
化炭素、軽質炭化水素および水蒸気の他にもまた
熔融灰分またはスラツグおよび一般にガス状の副
生物例えば硫黄化合物および痕跡量のNH₃および
HCNをも含む。石炭の性質および反応温度に依
存して、ガスは主に灰分からなる固体粒子を含み
得る。本発明の方法によつて、熔融灰分またはス
ラツグ小滴および固体粒子は合成ガスから完全に
除去される。

処理装置の壁、弁および出口に沈着物が蓄積し
がちでありこれは良好な操作を妨害しまたは完全
に閉塞をもたらしさえするため、熔融灰分または
スラツグ小滴を含むガスは処理上の問題をしばし
ば生ずる。しばしばガス中の熔融汚染物はあまり
にも希薄な液体であるために、その大部分の除去
が問題を生じない。しかし一般に霧状の熔融粒子
がガス中に残り、これが冷却された時に一時的に
粘着性になり前記の問題をもたらす傾向がある。

粘着性粒子が形成される重要なプロセスは、灰
分含有石炭の不完全燃焼による一酸化炭素含有ガ
スの製造であり、この灰分は石炭の燃焼時にスラ
ツグを生ずる。ガスは反応器から出る時に通常、
灰分が高い流動性を有する温度例えば1300℃より
高い温度を有する。出てくるガスは霧状の熔融ス
ラツグ粒子を含む。さらに処理を行なうために粗
生成物ガスはより一層低い温度例えば100℃に冷
却されなければならない。石炭から生ずるスラツ
グは通常900〜1500℃の範囲の温度で粘着性であ
り、この温度範囲にて前記の問題が生じがちであ
る。粒子がもはや粘着性でない時には、粒子はサ
イクロン、ベンド・セパレータ、フイルタおよび
類似の装置の如き既知の機械的技法によつて除去
され得る。

前記の如き粘着性粒子は完全にまたは部分的に
熔融状態にあつてよく、そしてこれらの粒子は金
属および塩類を含み得る。充分に低い温度に冷却
された時に、これらの粒子は完全に凝固しまたは
少なくとも粘着性が消える程度に堅くなる。しば
しば１つの融点ではなくて融点範囲を伴なう。こ
のような融点範囲はある場合には摂氏数百度にも
及ぶ。本発明に従う方法において精製されるべき
高温供給ガス中に存在するスラツグ小滴を凝固す
るために、このガスは最初に50〜500℃の温度に
冷却される。高温供給ガスの冷却は次の連続段階
によつて達成されるのが好ましい。

(a) 低温精製生成物ガスの少なくとも１部を高温
供給ガス中に注入し、 (b) 引続くスクラビング部にて得られた粒状物質
水性懸濁液の少なくとも１部を注入し、 (c) 前記の２段階で得られたガス、水蒸気および
凝固粒状物質の混合物を廃熱ボイラに通し、こ
こで水によつて間接的に混合物を冷却し、この
水は水蒸気に変換される。

本発明の好適な具体例によると、高温ガスは管
状帯域に通され、この管状帯域の入口の近くで、
該帯域の壁に対して保護ガス・シールドが形成さ
れる如き工合に、粒子不含有の低温精製生成物ガ
スが導入され、このシールドは高温ガスが該帯域
の壁と接触するのを防止し、一方同時に該帯域内
で粒状物質水性懸濁液が高温ガスに添加される。

より一層低温の精製生成物ガスおよび水性懸濁
液と親密に混合することによる高温粗ガスの冷却
は、非常に効果的でありそして遅滞なく冷却でき
る。斯くして冷却は比較的小さな空間内で急速に
達成され得る。このことは大きな長所であり、何
故ならば粒子が粘着性である温度範囲が急速に通
過され、そのため冷却帯域が小さくてよいからで
ある。その上、保護ガスシールドはこの小さな帯
域内だけに保たれればよい。所要とされる冷却ガ
スの量は当然、所望冷却度合、冷却ガスと高温生
成物ガスの性質と温度に依存する。低温シールド
ガスと高温ガスとの供給量の容量比が少なくとも
0.05である時に良好なシールド効果が得られる。
スラツグ小滴がもはや粘着性でなくなる程度に高
温ガスを冷却することが望ましいのみであるか
ら、前記の比は0.5より大きい値に選択しないこ
とが得策である。

シールドガスは種々の工合に導入され得る。シ
ールドガスを接線方向の速度成分にて導入する時
に安定なガスシールドが得られる。このようにし
てシールドガスと壁との間に親密な接触が達成さ
れる。所望ならば、管状帯域に沿つて長さ方向に
離隔した１個所以上の所からシールドガスを導入
し得る。

低温生成物ガスの少なくとも１部が高温ガスに
注入された後に、スクラビングにて得られた粒状
物質水性懸濁液の少なくとも１部を高温ガスに注
入することが得策である。

水性懸濁液は好ましくは、ほぼ同じ横断面に配
置されそして管状帯域の円周のまわりに等間隔で
離隔された、半径方向に向いた複数の入口から導
入される。かように、水性懸濁液は、シールドガ
スを通じて噴流の形で高温生成物ガス中に導入さ
れるのが適切である。これはシールドガスを殆ん
ど撹乱しない。さらに、水性懸濁液入口を、粘着
性粒子含有の高温ガス流の近くに配置しないよう
にし、斯くして入口が汚れるのを防止することが
得策である。これらの入口の付近にシールドガス
を導入することによつて、水性懸濁液の入口に粘
着性粒子が沈着できない。

半径方向に向いた水性懸濁液入口の直径は、水
性懸濁液の噴流が管状帯域の中心に到達できる程
度に強力であるように選択されることが好まし
い。５〜30m/sの線速度にて適切な噴流が得られ
る。

水性懸濁液はシールドガス入口の下流の近くに
導入されるのが好ましい。当然、ガスシールドは
シールドが形成される所で最も効果的である。高
温ガスはシールドガスと接触し、これによつて混
合が生じ、その結果としてガスシールドは徐々に
薄くなつて最後には消失するであろう。従つて、
ガスシールドが有効である帯域内で、スラツグ粒
子がもはや粘着性でなくなる段階まで高温ガスの
冷却が進行してしまうことが重要である。

本発明に従う方法に好ましく用いられるべき装
置は、冷却されるべき高温ガスの源例えば石炭ガ
ス化反応器に接続された管を含む。管には、この
接続部の付近に配置される環状シールドガス入口
が備えられる。この入口には、環状入口内での回
転運動をシールドガスに与えるための手段が備え
られる。管にはさらに、水性懸濁液を半径方向に
導入するための２つまたはそれ以上の入口が備え
られ、これらの入口は、シールドガスのための該
環状入口の下流の付近の管の円周のまわりに等間
隔に離隔せしめられる。

本発明の方法によつて満足できる結果を達成す
るためには２つの所要条件を満足しなければなら
ない。

(a) 高温ガス中に注入された水性懸濁液の水は、
高温供給ガスが冷却された後に実質的に完全に
蒸発した状態のままでなければならない。

(b) ガスのスクラビングのためのスクラビング水
は、スクラビング段階を循環する時に容量がほ
ぼ同一の状態のままでなければならない。

第１の条件は、冷却後のガス／水蒸気混合物が
その露点より高い温度を有するならば満足され
る。従つて冷却されたガス／水蒸気混合物の温度
は少なくとも50℃である。もしこの温度があまり
に高いと、次のガスのスクラビング処理中にあま
りに多量のスクラビング水が蒸発する。この理由
から、冷却されたガス／水蒸気混合物の温度は
500℃より高くない。

第２条件は、ガスへの水性懸濁液注入後に蒸発
する量の水が、次の１つまたはそれ以上のスクラ
ビング段階で再凝縮するならば満足される。これ
は、最終スクラビング段階に再循環される粒状物
質水性懸濁液を25〜125℃の温度に前冷却するこ
とにより、および／または最終精製生成物ガスの
乾燥において得られた低温凝縮液を最終スクラビ
ング段階に供給することによつて達成できる。最
終スクラビング段階に再循環されるべき液体が充
分に低温でないならば、あまりにも多量の水が精
製ガスと共に放出され、そしてこの放出された水
を補うために１つまたはそれ以上のスクラビング
段階に外部から水を添加することが必要である。
ガスは前記のような工合に精製された後に、好ま
しくは乾燥される。これは、ガスを冷却しそして
次に凝縮する水を分離することによつて有利にな
され得る。前記の如く、斯くして得られた凝縮液
の少なくとも１部は冷却のために最終スクラビン
グ段階に再循環されることが好ましい。

１つまたはそれ以上のサイクロンによつて粒状
物質の大部分がガス／水蒸気混合物から分離され
た後に、ガスは水でスクラビングされ、これは少
なくとも２つのスクラビング段階で行なわれるこ
とが得策である。この場合には、第１スクラビン
グ段階から得られた粒状物質水性懸濁液の少なく
とも１部が高温ガスに注入され、そして各連続ス
クラビング段階から得られる粒状物質水性懸濁液
の少なくとも１部は、先行スクラビング段階の供
給ガスに注入される。このような操作は、１つま
たはそれ以上のベンチユリスクラバー、分配トレ
ー、充填塔またはノズルによつて実施でき、ベン
チユリスクラバーが好ましい。各スクラビング段
階の後に、ガスと生ずる粒状物質水性懸濁液とは
好ましくは分離器中で分離される。ガスは次のス
クラビング段階に通される。懸濁液は分割され得
る。少なくとも１部は先行スクラビング段階に通
され、残部がある場合にはこの残部は元の段階に
再循環される。

１つまたは複数のサイクロンを通つたガスは、
好ましくはベンチユリスクラバー内で、第２接触
段階から生ずる水性懸濁液を用いてスクラビング
され、この第２接触段階には、第１接触段階から
生ずる水性懸濁液が添加され得る。第１接触段階
はベンチユリスクラバーからなることが好まし
い。ガスがこの段階を通過した後に、生ずるガス
と水性懸濁液の混合物は、分離器内で、部分精製
ガスおよび粒状物質水性懸濁液に分離され、この
粒状物質水性懸濁液の少なくとも１部は高温ガス
に注入され、残部がある場合にはこの残部は第１
ベンチユリスクラバーに再循環されることが得策
である。この高温ガスと再循環水性懸濁液との接
触は管状帯域内で実施されるのが好ましく、この
管状帯域内では水が懸濁液から蒸発し、その後
に、ガス／水蒸気／粒状物質混合物が、好ましく
は廃熱ボイラを経て、粒状物質の大部分を分離す
るために１つまたは複数のサイクロンに通され
る。

第１分離器から生ずるガスはさらに少なくとも
１つのベンチユリスクラバー内でスクラビングさ
れるのが好ましい。各ベンチユリスクラバーの後
で、生ずるガス／水蒸気／水性懸濁液混合物は、
ガス／水蒸気混合物および粒状物質水性懸濁液に
分離される。最後の分離器から得られるガスは、
水で向流的にガススクラビング塔内でスクラビン
グされるのが好ましい。ガススクラバーはラシツ
ヒリングまたはバールサドル（Berl saddles）の
如き充填剤要素の充填床からなることが好まし
い。ガスクラビング塔の底から得られる粒状物質
水性懸濁液は、少なくとも１部先行ベンチユリス
クラバーに圧送され、残部がある場合にはこの残
部はガススクラビング塔に再循環されることが好
ましい。ガススクラバーから出る精製ガスは好ま
しくは０〜100℃に冷却され、斯くしてその中に
残つている実質的に全ての水蒸気が凝縮するよう
にされる。得られる凝縮液は次にガスから分離さ
れ、そして好ましくは少なくとも１部ガススクラ
ビング塔に再循環される。次に本発明をさらに略
図に関連して説明する。この略図においては弁、
ポンプ、コンプレツサー、制御計器等の如き補助
装置は全般的に示されていない。

灰分含有炭質材料は管路１を経て反応帯域２に
導入され、ここで管路３を経て反応帯域２に供給
される酸素含有ガスを用いた部分酸化によつてこ
の炭質材料はガス化される。スラツグ小滴含有の
高温粗合成ガスは反応帯域２から引出され、管路
４を経て急冷帯域５に供給され、ここで管路６か
ら導入される低温精製再循環ガスおよび管路７か
ら導入される粒状物質懸濁液で急冷される。急冷
帯域５内で、高温粗合成ガス中のスラツグ小滴の
全ては凝固して固体粒子となり、そして粒状物質
懸濁液の水の全ては蒸発し、一方高温粗合成ガス
は冷却されそして注入再循環ガスおよび注入懸濁
液から生ずる水蒸気と混合される。ガス／水蒸
気／粒状物質混合物が管路８を経て急冷帯域５か
ら引出されて廃熱ボイラ９に導入され、ここで管
路１０を経て導入されるボイラー供給水によつて
さらに冷却される。ボイラー供給水は水蒸気に変
換され、この水蒸気は管路１１を経て引出され
る。冷却されたガス／水蒸気／粒状物質混合物は
管路１２を経て廃熱ボイラーから引出されてサイ
クロン１３に導入される。ここで粒状物質の大部
分は混合物から分離されそして管路１４を経て除
去される。残りの粒状物質は、ガス／水蒸気混合
物と共に管路１５を通じてベンチユリスクラバー
１６に送られ、ここで管路１７から供給される粒
状物質水性懸濁液と接触せしめられる。ベンチユ
リスクラバー１６内で形成されるガス、水蒸気、
水の小滴および粒状物質の混合物は管路１８を通
じて分離器１９に通される。ここで粒状物質水性
懸濁液はガス／水蒸気混合物から分離される。懸
濁液は管路７を経て分離器１９から出て、該管路
を通つて急冷帯域５に再循環される。まだある程
度粒状物質を含むガス／水蒸気混合物は、管路２
０を通つてベンチユリスクラバー２１に送られ、
ここで管路２２から供給される粒状物質水性懸濁
液と接触せしめられる。ベンチユリスクラバー２
１内で形成されるガス、水蒸気、水の小滴および
粒状物質の混合物は、管路２３を通つて分離器２
４に送られる。ここで粒状物質水性懸濁液はガ
ス／水蒸気混合物から分離される。懸濁液は管路
１７を通じて分離器２４から引出され、そして該
管路を経てベンチユリスクラバー１６に再循環さ
れる。痕跡量の粒状物質を含むのみのガス／水蒸
気混合物は、管路２５を通じてガススクラビング
塔の底に送られ、ここで管路２７を経て供給され
る水と向流的に接触せしめられる。ガススクラビ
ング塔２６内で、最後の痕跡量の粒状物質はガ
ス／水蒸気混合物から除去され、これによつて粒
状物質水性懸濁液が形成される。懸濁液は管路２
２を経てベンチユリスクラバー２１に再循環され
る。精製ガス／水蒸気混合物は管路２８を経て引
出されて冷却器２９に通される。冷却器２９内
で、精製ガス／水蒸気混合物は、それに含まれる
水蒸気の大部分が凝縮する程度に冷却される。乾
燥ガスと低温凝縮液との混合物は、管路３０を経
て分離器３１に通され、ここで管路３２を経て引
出される乾燥ガスと管路３３を経て引出される低
温凝縮液とに分離される。乾燥ガスの１部は最終
生成物として管路３４を経て系から除去され、そ
して１部は管路６を経て急冷帯域５に再循環され
る。低温凝縮液の１部は管路３５を経て除去さ
れ、そして１部は管路２７を経てスクラビング塔
２６の頂部に再循環せしめられる。

次に本発明を例に関連してさらに説明する。

例 図に関連して前記に述べた如き方法において、
1248Kg/hの粗合成ガスを処理した。石炭ガス化
装置２から得られたこのガスは1500℃の温度を有
しそして95Kg/hの水蒸気および33Kg/hのスラツ
グ小滴を含んだ。急冷帯域５において、このガス
に75.5Kg/hの速度で懸濁液を添加した。この懸濁
液は72Kg/hの水および3.5Kg/hの灰分粒子からな
つた。さらにこの急冷帯域５内で粗ガスに742Kg/
ｈの精製再循環ガスを添加した。急冷帯域５にお
いて、添加された水の全てが蒸発し、スラツグ小
滴が凝固しそして灰分粒子がガス／水蒸気混合物
に吸収された。廃熱ボイラー９を経てこの混合物
をサイクロン１３に送り、ここでこれを33Kg/h
の乾燥固体物質と2032.5Kg/hのガス／水蒸気／粒
状物質混合物とに分離した。このガス／水蒸気／
粒状物質混合物は1860Kg/hの合成ガス、169Kg/h
の水蒸気および3.5Kg/hの粒状物質を含んだ。乾
燥固化物質をサイクロン底部から除去し、ガス／
水蒸気／粒状物質混合物をサイクロン頂部から出
した。155℃のこの混合物を引続きベンチユリス
クラバー１６内で、0.2Kg/hの粒状物質を含む103
Kg/hの懸濁液と接触せしめた。ベンチユリスク
ラバー１６内で形成された合成ガス、水の小滴、
水蒸気および粒状物質の混合物を分離器１９に通
し、そこで75.5Kg/hの水中粒状物質懸濁液および
2060Kg/hのガス／水蒸気混合物に分離した。分
離器１９中の温度は134℃が主であつた。懸濁液
を急冷帯域５に再循環させた。134℃の温度を有
するガス／水蒸気混合物をベンチユリスクラバー
２１内で106Kg/hの懸濁液と接触させた。この懸
濁液は、0.01Kg/hの粒状物質を含みそしてガスス
クラビング塔の底から得られたものであつた。ベ
ンチユリスクラバー２１内で形成された合成ガ
ス、水の小滴、水蒸気および粒状物質の混合物を
分離器２４内で、103Kg/hの水中粒状物質懸濁液
と2063Kg/hのガス／水蒸気混合物とに分離し
た。分離器２４内の優勢な温度は133℃であつ
た。懸濁液をベンチユリスクラバー１６に再循環
させた。ガス／水蒸気混合物をガススクラビング
塔２６の底部に送り、ここでこれを下方流動の凝
縮液で向流的にスクラビングした。ガススクラビ
ング塔２６の頂部に入る凝縮液は40℃であつた。
ガススクラビング塔の底部から106Kg/hの速度に
て水性懸濁液を分離した。この懸濁液は0.01Kg/h
の粒状物質を含んだ。この懸濁液をベンチユリス
クラバー２１に再循環させた。2052Kg/hのガ
ス／水蒸気混合物が130℃の温度にてガススクラ
ビング塔２６の頂部から出され、そして冷却器２
９に通されそこで40℃に冷却された。この段階
で、190Kg/hの水が凝縮しそして分離器３１内で
分離された。1858Kg/hのガスと4.5Kg/hの水蒸気
との混合物を分離器３１から除去した。この混合
物はもはや粒状物質を全く含まなかつた。系から
最終生成物として1120Kg/hの精製ガスが引出さ
れ、742Kg/hの精製ガスが急冷帯域５に再循環せ
しめられた。

【図面の簡単な説明】

添付図は本発明の方法の好適な具体例の略図で
ある。 ２……反応帯域、５……急冷帯域、９……廃熱
ボイラー、１３……サイクロン、１６，２１……
ベンチユリスクラバー、１９，２４，３１……分
離器、２６……ガススクラビング塔、２９……冷
却器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熔融スラツグ小滴および／または固体粒子を
   含む高温ガスから乾燥粒状物質を分離する方法で
   あつて、ガスが最初に50〜500℃の範囲の温度に
   冷却され、次に少なくとも１つのサイクロンによ
   つて粒状物質の大部分がガスから除去され、そし
   てガスが引続き水でスクラビングされる前記方法
   において、スクラビングにて得られた粒状物質水
   性懸濁液の少なくとも１部および精製された生成
   物ガスの少なくとも１部が高温ガスに注入される
   ことを特徴とする方法。 ２ 第１スクラビング段階にて得られた粒状物質
   水性懸濁液の少なくとも１部が高温ガスに注入さ
   れ、そして各連続的スクラビング段階から得られ
   た粒状物質水性懸濁液の少なくとも１部が先行ス
   クラビング段階の供給ガスに注入されることを特
   徴とする、少なくとも２つのスクラビング段階を
   用いる、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 各連続的スクラビング段階から得られる粒状
   物質水性懸濁液の少なくとも１部が、ベンチユリ
   スクラバー内で、先行スクラビング段階の供給ガ
   スと接触せしめられることを特徴とする、特許請
   求の範囲第２項記載の方法。 ４ 各ベンチユリスクラバーから得られるガスと
   水性懸濁液との混合物が、分離器内でガスと粒状
   物質水性懸濁液とに分離されることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５ 第１分離器から得られる水性懸濁液の少なく
   とも１部が高温ガスに注入されることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第４項記載の方法。 ６ 最後の分離器から得られるガスがガススクラ
   ビング塔内で水で向流的にスクラビングされるこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第４項または第
   ５項記載の方法。 ７ ガススクラビング塔の底部から得られる粒状
   物質水性懸濁液の少なくとも１部が先行ベンチユ
   リスクラバーに再循環されることを特徴とする、
   特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８ 高温供給ガスに、粒状物質水性懸濁液および
   精製された生成物ガスを注入した後に、該ガスを
   さらに間接的に廃熱ボイラー内で冷却することを
   特徴とする、特許請求の範囲第１〜７項のいずれ
   かに記載の方法。 ９ 高温ガスへ粒状物質水性懸濁液を注入する前
   に、該ガスに低温精製生成物ガスを注入すること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１〜８項のいず
   れかに記載の方法。 １０ 管状帯域の壁に対して低温保護ガス−シー
   ルドが形成されるような工合に、管状帯域を通過
   する高温供給ガスに、接線方向に向く速度成分に
   て精製生成物ガスを注入することを特徴とする、
   特許請求の範囲第９項記載の方法。 １１ 粒状物質水性懸濁液を一連の半径方向に向
   く噴流として高温供給ガスに注入することを特徴
   とする、特許請求の範囲第１〜１０項のいずれか
   に記載の方法。 １２ 精製生成物ガスがさらに冷却され、そして
   凝縮液がガスから分離されることを特徴とする、
   特許請求の範囲第１〜１１項のいずれかに記載の
   方法。 １３ 凝縮液の少なくとも１部をスクラバー水と
   してガススクラビング塔に用いることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１２項記載の方法。