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JPH06293888A - 石炭ガス化プラントの硫黄回収方法及び装置 - Google Patents

石炭ガス化プラントの硫黄回収方法及び装置

Info

Publication number
JPH06293888A
JPH06293888A JP5083257A JP8325793A JPH06293888A JP H06293888 A JPH06293888 A JP H06293888A JP 5083257 A JP5083257 A JP 5083257A JP 8325793 A JP8325793 A JP 8325793A JP H06293888 A JPH06293888 A JP H06293888A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sulfur
gas
coal
exhaust gas
gypsum
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.)
Pending
Application number
JP5083257A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiyuki Ueda
俊之 上田
Eiji Kida
栄次 木田
Takahiro Nishida
隆弘 西田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Babcock Hitachi KK filed Critical Babcock Hitachi KK
Priority to JP5083257A priority Critical patent/JPH06293888A/ja
Publication of JPH06293888A publication Critical patent/JPH06293888A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Landscapes

  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置費が安価でかつ、高効率の石炭ガス化プ
ラントの硫黄回収方法及び装置を提供することにある。 【構成】 空気から分離した酸素6をガス化剤として石
炭9をガス化し、そのガス11を脱硫して得られる硫黄
化合物を含有する排ガス25から硫黄化合物を石灰ー石
膏法により石膏として回収する石炭ガス化プラントの硫
黄回収方法において、硫黄化合物を含有する排ガス25
を酸素6を分離する時に得られる窒素8により希釈する 【効果】 石炭ガス化プラントの装置費、所要動力、運
転費を大巾に低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は酸素をガス化剤とし、高
効率、かつ、安価に硫黄回収する石炭ガス化プラントの
硫黄回収方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は従来の石炭ガス化複合発電プラン
トの構成を示すフローチャートである。本図は、「エネ
ルギー・資源vol.9,No.3(1988)第289頁、
第293頁に記載の内容から想定されるものである。
【0003】空気分離装置1にて空気2から分離される
酸素6をガス化剤として、石炭9は石炭ガス化炉10に
てガス化され、一酸化炭素及び水素を主成分とする粗生
成ガス11を生成する。空気分離装置1にて、酸素6と
同時に分離される窒素7は一部を石炭の搬送用や、パー
ジ用に用いられるが、大部分は使用されずに廃棄され
る。
【0004】粗生成ガス11は、熱回収ボイラ12によ
り冷却され、脱塵装置13を経て、脱硫塔14に供給さ
れる。脱硫塔14では吸収液により、粗生成ガス11中
のH2S,COS等硫黄化合物(脱硫塔入口濃度、約5
000ppm以下)が、ガスタービン16の許容値以下の
濃度まで除去される。吸収液は硫黄化合物の他に、二酸
化炭素(脱硫塔入口濃度、約5%以下)も、除去率とし
ては、はるかに硫黄化合物より低いものの絶対量として
は、硫黄化合物よりも多量に吸収する。その他、一酸化
炭素や水素も若干量ではあるが吸収される。主として硫
黄化合物及び二酸化炭素を吸収した吸収液は再生塔21
に導かれ、蒸気31により加熱することにより、吸収成
分が脱離され、含硫黄化合物排ガス22が塔頂より排出
される。硫黄化合物が除去された精製ガス15はガスタ
ービン16に送られ、発電が行われ、ガスタービン16
からの燃焼排ガスは廃熱回収ボイラ17(HRSG)に
て熱回収した後、煙突18より大気放出される。
【0005】再生塔21からの含硫黄化合物排ガス22
中の硫黄化合物(主としてH2S及びCOS)の濃度は
約30vol%となる。
【0006】従来、石炭ガス化プラントにおける硫黄回
収方式には、クラウス法硫黄回収装置とテールガス処理
装置の組み合わせが広く用いられている。そして含硫黄
化合物排ガス22は次にクラウス炉32に送られ、炉出
口のH2SとSO2のモル比を約2:1にするために必要
な空気23にて部分酸化される。クラウス炉32の出口
排ガスは熱回収ボイラ33にて熱回収、冷却された後ク
ラウス反応器34に送られ、下記の反応が行われる。
【0007】2H2S+SO2→2H2O+3S クラウス反応器34からの排ガスは凝縮器35に送ら
れ、上記反応により生成した単体硫黄37が凝縮分離さ
れ回収される。
【0008】図2は脱硫装置として湿式脱硫を用いた例
を示しているが、脱硫装置として乾式脱硫を用いた場合
は吸収液の代わりに、例えば鉄系の脱硫用固体剤が使用
され、O2を含むガスにより再生するので再生塔21か
らの排ガス中の硫黄化合物はSO2として存在し、粗生
成ガス11または乾式脱硫設備での精製ガスの内、一部
を用いて再生塔21からの排ガスを部分還元し、H2
とSO2とのモル比を約2:1にして、クラウス反応器
34に送り同様の反応が行われる。
【0009】いずれの脱硫方式を用いた場合において
も、凝縮器35で単体硫黄37を分離した後の排ガス
(テールガス)には、環境規制値上、そのまま煙突18
から大気放出できない程度の硫黄化合物が残存するた
め、排ガスは、テールガス処理装置に送られる。排ガス
中の硫黄化合物はH2S,COS,SO2,CS2とさま
ざまの化合物として存在するため、テールガス処理装置
のテールガス脱硫塔41にて除去できるH2S及びCO
Sに改質するため、精製ガス15の一部を用いて、SO
2及びCS2をH2S及びCOSに還元される。還元反応
は還元塔39にて行われ、反応に必要な温度である30
0℃〜400℃に加熱器38において、熱源の蒸気31
等により加熱される。
【0010】還元塔39からのテールガス40はテール
ガス処理装置のテールガス脱硫塔41にて、煙突18か
らの排ガス32中の硫黄化合物温度が環境規制値以下に
なる迄、吸収液により脱硫される。吸収液を再生するた
めの再生塔42では、蒸気31等により、吸収液を加熱
し、吸収液から脱離した含硫黄化合物排ガスは、酸性ガ
スブロワ43にてクラウス炉32の入口にリサイクルさ
れる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】以上、示した従来技術
においては、 1.クラウス反応炉32以降の設備が非常に複雑とな
り、装置費及び運転費が高い。
【0012】2.加熱器38及びテールガス処理装置の
再生塔42用に多量の蒸気31等の熱源を必要とするこ
と、また、クラウス炉32の入口(脱硫設備を乾式とし
た場合のみ)及びテールガスの還元用に多量の精製ガス
15を使用するため、効率の低下を逃がれない。
【0013】3.酸性ガスブロワの動力も必要となり、
効率の低下を招く。
【0014】本発明の目的は従来技術の問題点を軽減
し、装置費が安価で、高効率の石炭ガス化プラントの硫
黄回収方法及び装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的は、空気から分
離した酸素をガス化剤として石炭をガス化し、そのガス
を脱硫して得られる硫黄化物を含有する排ガスから前記
硫黄酸化物を石灰ー石膏法により石膏として回収する石
炭ガス化プラントの硫黄回収方法において、前記硫黄酸
化物を含有する排ガスを前記酸素を分離する時に得られ
る窒素により希釈することにより達成される。
【0016】希釈用の窒素として、深冷分離法の空気分
離装置における精溜塔の下部より、高圧窒素を取出すこ
とが望ましい。
【0017】
【作用】硫黄回収方式として、石灰ー石膏法を用いる場
合には、脱硫装置からの硫黄化合物を含有する排ガス
(硫黄化合物濃度約2〜30%)を、石灰ー石膏法硫黄
回収設備入口の硫黄化合物許容濃度である約0.5%以
下までに希釈する必要がある。この場合、一般的には、
希釈剤として、排ガス量の約5倍から60倍の空気(大
気)を用いることが考えられるが、このためには、大量
の空気を必要圧力まで昇圧する必要があり、これに多大
な動力を消費する。
【0018】本発明では、硫黄回収設備に石灰ー石膏法
を用いる場合の、脱硫設備からの硫黄化合物含有排ガス
の希釈剤について注目し、酸素をガス化剤とする石炭ガ
ス化プラントにおいて、酸素を製造するための空気分離
装置で残余する窒素をこの希釈剤に用いることとしたも
のである。通常、空気分離装置においては、希釈用に必
要な圧力を上回る窒素を取り出すことが可能なため、こ
の窒素を用いることにより、空気(大気)を昇圧して希
釈する場合に比べ、多大の昇圧用動力が不要となる。
【0019】また、空気で希釈する場合に比べ、石灰ー
石膏法硫黄回収設備に供給するガス中の酸素濃度が極端
に減少できるため、硫黄酸化物を含有する排ガスの吸収
塔における制御されざる石膏の生成が無く、酸化塔で最
適結晶生成条件となるように制御し高品質の石膏を得る
ことができる。
【0020】空気分離装置を深冷分離方式として場合、
精溜塔の下塔から高圧の窒素を取り出すことができ、こ
れを希釈剤に用いれば、上記の効果が得られる。この場
合、空気分離装置での製品酸素純度は若干低下するが、
窒素及びアルゴン等が不純物として含まれるのみであ
り、酸素の精度が低下することにより、ガス化炉へ供給
する酸素量および生成ガス量が若干増加することが欠点
となるが、脱硫設備からの排ガスの希釈用に空気を昇圧
する動力が不要となる効果に比比較すれば、問題になら
ない。
【0021】
【実施例】図1は本発明の実施例の石炭ガス化複合発電
プラントの構成を示すフローチャートである。
【0022】深冷分離法による空気分離装置1で、原料
用空気2は空気圧縮機3を用い精溜に必要な圧力に昇圧
し、熱交換器4にて冷却されて精溜塔5に導かれる。精
溜塔5では、蒸留により酸素と窒素に分離されるが、下
塔から99%以上の純度の約5気圧の窒素を脱硫設備排
ガス希釈に必要な量を取り出す。塔頂からは約90%以
上の純度の製品酸素7と99%以上の純度の製品窒素6
が取り出され、製品酸素7は石炭のガス化剤として、ま
た、製品窒素6は石炭の搬送用として石炭ガス化炉10
に送られる。石炭ガス化炉10で発生した粗生成ガス1
1は熱回収ボイラ12で熱回収(冷却)された後、脱塵
装置13を経て、湿式の脱硫装置の脱硫塔14に入る。
脱硫塔14では生成ガス中の硫黄化合物濃度がガスター
ビン16の許容値以下になるまで、脱硫(精製)が行わ
れる。
【0023】精製ガス15はガスタービン16に送ら
れ、発電が行われ、ガスタービン16の燃焼排ガスは廃
熱回収ボイラ17(HRSG)にて熱回収した後、煙突
18より大気放出される。熱回収ボイラ12、HRSG
17等で発生した蒸気31はスチームタービン19に送
られ、ここでも発電が行われる。
【0024】脱硫塔14にて硫黄化合物及び二酸化炭素
の一部を吸収した吸収液は、再生塔21に送られ、蒸気
31により加熱することにより、吸収ガスが脱離され、
水蒸気、二酸化炭素及び硫黄化合物(濃度順)を主成分
とするガスが再生塔21の塔頂から排出される。再生塔
オフガス22は、ガス燃焼炉24で燃焼用空気23によ
り燃焼し、燃焼排ガス炉24からの燃焼排ガス25は廃
熱回収ボイラ26により冷却される。冷却後の燃焼排ガ
ス25には、空気分離装置1の精溜塔5の下塔より取り
出した高圧窒素8が希釈剤として加えられ、排ガス中の
硫黄化合物(SO2)の濃度は0.5%以下となる。排ガ
スは石灰ー石膏法硫黄回収設備に送られ、吸収塔27に
て、SO2が石灰石28と反応することにより脱硫が行
われると同時に亜硫酸カルシウムを生成し、吸収塔排ガ
スは煙突18より、ガスタービン排ガスと共に大気放出
される。亜硫酸カルシウムを含む吸収液は酸化塔45に
て空気44により酸化されて石膏となりシックナ29で
分離回収される。
【0025】本実施例により、硫黄回収設備にクラウス
硫黄回収装置とテールガス処理装置を用いる場合に比
べ、送電端効率が低減できると共に装置コストも安価と
なり、発電コストを低減することができる。
【0026】本発明の他の実施例としては、脱磁設備と
して固体脱硫剤を用いる乾式脱硫設備を用いた場合も同
様の効果が得られる。この場合、乾式脱硫設備からの再
生排ガスは前述のように空気等で固体脱硫剤を再生する
ので吸着したH2SがSO2(濃度約1〜5%)の状態で
脱着されるから、湿式脱硫設備を用いた場合に必要とな
る排ガス燃焼炉は不要であり、そのまま、空気分離装置
で得られる窒素を使用することで目的を達成できる。
【0027】また、本発明は、石炭ガス化複合発電プラ
ント以外にも、酸素をガス化剤とする他の石炭ガス化プ
ラント、例えば、 1) 石炭ガス化燃料電池発電プラント 2) 石炭ガス化水素製造プラント 3) 石炭ガス化燃料ガス製造プラント 4) 石炭ガス化化学原料製造プラント 等に適用することができる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、硫黄酸化物を含有する
排ガスを酸素を分離する時に得られる窒素により希釈
し、石灰ー石膏法により硫黄酸化物を石膏として回収す
ることにより、石炭ガス化プラントの所要動力、装置
費、運転費を大巾に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の石炭ガス化複合発電プラント
の構成を示すフローチャートである。
【図2】従来の石炭ガス化複合発電プラントの構成を示
すフローチャートである。
【符号の説明】
1 空気分離装置 5 精溜塔 8 高圧窒素 25 燃焼排ガス 27 吸収塔

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空気から分離した酸素をガス化剤として
    石炭をガス化し、そのガスを脱硫して得られる硫黄化合
    物を含有する排ガスから前記硫黄化合物を石灰ー石膏法
    により石膏として回収する石炭ガス化プラントの硫黄回
    収方法において、前記硫黄化合物を含有する排ガスを前
    記酸素を分離する時に得られる窒素により希釈すること
    を特徴とする石炭ガス化プラントの硫黄回収方法。
  2. 【請求項2】 前記窒素を空気深冷分離法により分離
    し、精溜塔の下部より取り出すことを特徴とする請求項
    1に記載の石炭ガス化プラントの硫黄回収方法。
  3. 【請求項3】 前記ガスを湿式脱硫法により脱硫し、吸
    収液の再生時に排出される排ガスを酸化することを特徴
    とする請求項1に記載の石炭ガス化プラントの硫黄回収
    方法。
  4. 【請求項4】 前記ガスを乾式脱硫法により脱硫し、脱
    硫剤の再生時に排出される排ガスを石灰ー石膏法により
    処理することを特徴とする請求項1に記載の石炭ガス化
    プラントの硫黄回収方法。
  5. 【請求項5】 空気から酸素と窒素を分離する空気分離
    手段と、前記酸素をガス化剤として石炭をガス化するガ
    ス化炉と、該ガス化炉からのガスより廃熱を回収する廃
    熱回収手段と、該廃熱回収手段からのガスより硫黄化合
    物を分離し酸化する脱硫手段と、該脱硫手段からの硫黄
    酸化物を含むガスから石膏を回収する石灰ー石膏法硫黄
    回収手段とを有する石炭ガス化プラントにおいて、前記
    空気分離手段から前記石灰ー石膏法硫黄回収手段のガス
    入口に接続する窒素配管を設けたことを特徴とする石炭
    ガス化プラント
JP5083257A 1993-04-09 1993-04-09 石炭ガス化プラントの硫黄回収方法及び装置 Pending JPH06293888A (ja)

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