JP2010077289A - ガス精製装置の運転制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス化ガス中の被毒成分の濃度に基づいてガス精製装置の運転を制御することにより化成品製造プロセスの触媒の寿命をコントロールする。
【解決手段】ガス化装置５に供給する原料２の組成を分析して原料中被毒成分濃度４１を得る原料組成分析手段４０と、ガス化装置５の運転状態４３を検出するガス化運転条件検出手段４２と、ガス精製装置６出口のガス化ガス３の組成を分析して出口被毒成分濃度４７を得る出口組成分析手段４６とを備え、原料中被毒成分濃度４１とガス化装置５の運転状態４３とからガス精製装置６入口の被毒成分濃度を予測し、予測被毒成分濃度が設定濃度に低減されるようにガス精製装置６の性能調節部１０ａ，１０ｂ，１０ｃを先行制御し、出口被毒成分濃度４７により予測被毒成分濃度を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス化装置からガス精製装置に供給されるガス化ガス中の被毒成分の濃度に基づいてガス精製装置の運転を制御することにより、化成品製造プロセスにおける触媒の寿命をコントロールするようにしたガス精製装置の運転制御方法及び装置に関する。

近年、石油の枯渇の問題から、石炭やバイオマス等の石油に依存しない資源或いはオイルサンドやペトロコーク等の石油系の未利用資源からの化成品製造プロセスが注目されている。

化成品製造プロセスの１つとして、石炭やバイオマス等をガス化炉でガス化し更に必要な場合には改質炉によりガスの改質を行うガス化装置によりガス化ガス（Ｈ_２とＣＯの混合ガス）を製造し、このガス化ガスを触媒を備えた化成品製造プロセスに供給して様々な化成品を製造する研究・実用化が進められている。

例えばガス化ガスを用いた液体燃料化プロセスの一つであるＦＴ合成（Fischer-Tropsch合成）は、ガス化ガスから主に直鎖の炭化水素を合成する反応であり、石油に依存せずに液体燃料（軽油，灯油，ガソリン）を生成することが可能である。

ＦＴ合成
２ｎＨ_２＋ｎＣＯ → （−ＣＨ_２−）＋ｎＨ_２Ｏ
（−ＣＨ_２−）：液体燃料（軽油，灯油，ガソリン等）

ガス化ガスを利用したその他の化成品製造プロセスとしては、メタノールやＤＭＥ（ジメチルエーテル）合成、水素製造、アンモニア製造など様々なものが研究・実用化されている。

前記ガス化装置で製造されるガス化ガス中には、タール分（芳香族炭化水素等）や硫黄分（Ｈ_２Ｓ，ＣＯＳ等）、窒素分（ＮＨ_３，ＨＣＮ等）といった化成品製造プロセスの触媒の活性を低下させる被毒成分が含まれているため、化成品製造プロセスの前段においてそれらの被毒成分を除去するためのガス精製装置を設置する必要がある。

ガス精製装置では、吸着や反応によって触媒への影響が無視できるほどの濃度（許容濃度）まで被毒成分を除去・低減している。

しかし、ガス化ガスを製造するガス化装置の運転条件やガス化する原料の組成の違いによって製造されるガス化ガス中の被毒成分濃度や組成が大きく変化することが考えられ、このために、ガス精製装置を一定の運転条件で運転した場合には被毒成分を処理しきれずに被毒成分が後段の化成品製造プロセスへ移行し、予期せぬ触媒の劣化を招く恐れがあり、この場合には触媒の寿命が著しく短縮されてしまう。特に近年、質の悪い石炭（劣質炭）やバイオマス、廃棄物等といった不純物や被毒成分が多く含まれ且つ組成が一定ではない資源のガス化が検討されており、よってガス化ガス中の被毒成分が予想以上に大きく変動する可能性がある。

従って、後段の化成品製造プロセスへの被毒成分の混入を避けるために、ガス精製装置での被毒成分の除去性能を高く設定して安全性を高める等の対策が必要となるが、前記被毒成分の変動を考慮してガス精製装置による被毒成分の除去性能を一定の高い値に設定した場合には、被毒成分が低い場合にガス化ガスを処理するための処理水や薬剤が過剰に供給されることになって、ランニングコストが増加するという問題がある。

尚、硫酸プラントの転化器に流入するプロセスガスの温度の制御について技術開示した先行技術情報には特許文献１がある。
特開２００２−０１２４１３号公報

しかし、特許文献１に記載のものは、硫酸プラントの転化器に供給される二酸化イオウ及び酸素を含む原料ガスの二酸化イオウ濃度及び流量に基づいて転化器の触媒層に流入するプロセスガスの温度を制御するようにしてものであり、ガス化装置で製造されるガス化ガス中の被毒成分の濃度が変動する場合において、ガス化ガス中の被毒成分の濃度に基づいてガス精製装置の運転を制御することにより、化成品製造プロセスの触媒の寿命をコントロールするようにした技術については開示されていない。

本発明は、上記課題に鑑みてなしたもので、ガス化装置からガス精製装置に供給されるガス化ガス中の被毒成分の濃度に基づいてガス精製装置の運転を制御することにより、化成品製造プロセスの触媒の寿命をコントロールするようにしたガス精製装置の運転制御方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、ガス化装置からのガス化ガスを触媒が備えられた化成品製造プロセスに供給して化成品を製造する際に、前記ガス化装置からのガス化ガスをガス精製装置に供給し、該ガス精製装置に備えた性能調節部を調節して前記触媒の活性を低下させる被毒成分濃度を低減するようにしているガス精製装置の運転制御方法であって、
ガス化装置に供給する原料の組成を分析して原料中被毒成分濃度を得る原料組成分析手段と、ガス化装置の運転状態を検出するガス化運転条件検出手段と、ガス精製装置出口のガス化ガスの組成を分析して出口被毒成分濃度を得る出口組成分析手段とを備え、
原料組成分析手段により得た原料中被毒成分濃度とガス化運転条件検出手段により検出したガス化装置の運転状態とからガス精製装置入口の被毒成分濃度を予測し、
該予測被毒成分濃度が設定濃度に低減されるように前記性能調節部を先行制御し、且つ出口組成分析手段により得た出口被毒成分濃度により前記予測被毒成分濃度を補正するようにした
ことを特徴とするガス精製装置の運転制御方法、に係るものである。

上記ガス精製装置の運転制御方法において、ガス精製装置入口のガス化ガスの組成を分析して入口被毒成分濃度を得る入口組成分析手段を設け、該入口組成分析手段により得た入口被毒成分濃度により前記予測被毒成分濃度を補正することは好ましい。

又、上記ガス精製装置の運転制御方法において、出口組成分析手段により得た出口被毒成分濃度から化成品製造プロセスの触媒の寿命を評価し、該寿命の評価値に基づいて触媒の目標寿命を達成するのに必要な寿命達成濃度を算出し、該寿命達成濃度を前記設定濃度とすることは好ましい。

又、上記ガス精製装置の運転制御方法において、化成品製造プロセスが、液体燃料製造装置、メタノール製造装置、ＤＭＥ合成装置、水素製造装置、アンモニア製造装置の少なくとも１つであることは好ましい。

本発明は、ガス化装置からのガス化ガスを触媒が備えられた化成品製造プロセスに供給して化成品を製造する際に、前記ガス化装置からのガス化ガスをガス精製装置に供給し、該ガス精製装置に備えた性能調節部を調節して前記触媒の活性を低下させる被毒成分濃度を低減するようにしているガス精製装置の運転制御装置であって、
ガス化装置に供給する原料の組成を分析して原料中被毒成分濃度を得る原料組成分析手段と、
ガス化装置における運転状態を検出するガス化運転条件検出手段と、
ガス精製装置出口のガス化ガスの組成を分析して出口被毒成分濃度を得る出口組成分析手段と、
原料組成分析手段により得た原料中被毒成分濃度とガス化運転条件検出手段により検出したガス化装置の運転状態とからガス精製装置入口の被毒成分濃度を予測するオンライン予測部と、該オンライン予測部からの予測被毒成分濃度を入力して該予測被毒成分濃度が設定濃度に低減されるよう操作変数を設定して前記性能調節部を先行制御すると共に、前記出口組成分析手段により得た出口被毒成分濃度により前記予測被毒成分濃度を補正するようにした運転指令部とからなる制御器と
を有することを特徴とするガス精製装置の運転制御装置、に係るものである。

上記ガス精製装置の運転制御装置において、ガス精製装置入口のガス化ガスの組成を分析して入口被毒成分濃度を得、得られた入口被毒成分濃度により前記予測被毒成分濃度を補正する入口組成分析手段を有することは好ましい。

又、上記ガス精製装置の運転制御装置において、制御器が、出口組成分析手段により得た出口被毒成分濃度から化成品製造プロセスの触媒の寿命を評価する寿命評価部と、該寿命評価部により得られた寿命の評価値から触媒の目標寿命を達成するのに必要な寿命達成濃度を算出し、算出した寿命達成濃度を前記設定濃度として前記運転指令部に入力する寿命達成濃度算出部とを有することは好ましい。

又、上記ガス精製装置の運転制御装置において、ガス精製装置がタール除去装置であり、性能調節部がタール除去装置のスプレーノズルに冷却水を供給する給水ポンプであることは好ましい。

又、上記ガス精製装置の運転制御装置において、ガス精製装置が脱硫装置であり、性能調節部が脱硫装置に硫黄吸収剤を供給する吸収剤供給手段であることは好ましい。

又、上記ガス精製装置の運転制御装置において、ガス精製装置が脱硝装置であり、性能調節部が脱硝装置の触媒にアンモニアを供給するアンモニア供給ポンプであることは好ましい。

又、上記ガス精製装置の運転制御装置において、ガス精製装置が脱アンモニア装置であり、性能調節部が脱アンモニア装置にアンモニア吸収剤を供給するポンプであることは好ましい。

又、上記ガス精製装置の運転制御装置において、ガス精製装置が脱ベンゼン装置であり、性能調節部が脱ベンゼン装置にベンゼン吸収剤を供給するポンプであることは好ましい。

本発明のガス精製装置の運転制御方法及び装置によれば、原料組成分析手段により得た原料中被毒成分濃度とガス化運転条件検出手段により検出したガス化装置の運転状態とからガス精製装置入口の被毒成分濃度を予測し、該予測被毒成分濃度が設定濃度に低減されるように前記性能調節部を先行制御し、出口組成分析手段により得た出口被毒成分濃度により前記予測被毒成分濃度を補正するようにしたので、最小限のガス精製装置の運転によって、化成品製造プロセスに供給されるガス化ガス中の被毒成分を設定濃度に維持することができ、よってガス精製装置のランニングコストを最小限に抑えられる効果がある。

又、出口組成分析手段により得た出口被毒成分濃度から化成品製造プロセスの触媒の寿命を評価し、該寿命の評価値に基づいて触媒の目標寿命を達成するのに必要な寿命達成濃度を算出し、該寿命達成濃度を前記設定濃度として制御することにより、化成品製造プロセスの触媒を目標寿命まで安定して作用させられる効果がある。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例を示すブロック図であり、１は石炭、バイオマス等の原料２をガス化してガス化ガス３を製造するガス化炉であり、４は前記ガス化ガス３中のタールを改質してガス化するための必要に応じて設けられる改質炉であり、上記ガス化炉１と改質炉４によってガス化装置５が構成されている。

ガス化装置５で製造されたガス化ガス３はガス精製装置６に供給され、ガス精製装置６では後述する化成品製造プロセスに備えられる触媒の活性を低下させる被毒成分を除去するようにしている。図１のガス精製装置６は、ガス化ガス３中のタール分を除去するタール除去装置７と、ガス化ガス３中の硫黄分を除去する脱硫装置８と、ガス化ガス３中の窒素分を除去する脱硝装置９と、ガス化ガス３中のアンモニアを除去する脱アンモニア装置５８と、ガス化ガス３中のベンゼンを除去する脱ベンゼン装置５９とを備えた場合を示している。

前記タール除去装置７は、図２に示す如く、給水ポンプ１１からの冷却水１２をスプレー塔１３に設けたスプレーノズル１４から噴射してガス化ガス３と接触させることによりガス化ガス３中のタール分を除去するようにしている。ここで、タール除去装置７では冷却水１２の供給を調節することによってタール除去性能を調節できるため、前記給水ポンプ１１は性能調節部１０ａとして作用している。又、図２では前記スプレー塔１３内のタール混合水１５を取り出して分離装置１６によりタール分１７と水１８とに分離しており、分離装置１６で分離した水１８は前記冷却水１２の１部として再利用するようにしている。

前記脱硫装置８は、図３に示す如く、石灰石１９と空気２０が水に混入された吸収液体２１（硫黄吸収剤）を、吸収液体供給ポンプ２２（吸収剤供給手段）によって吸収塔２３に設けたスプレーノズル２４から噴射させてガス化ガス３と接触させることによりガス化ガス３中の硫黄分を湿式脱硫によって除去する場合を示している。ここで、この脱硫装置８では吸収液体２１の供給を調節することによって脱硫性能を調節できるため、前記吸収液体供給ポンプ２２は性能調節部１０ｂとして作用している。図３では吸収液体供給ポンプ２２からの吸収液体２１の一部を取り出して石膏を回収するようにしている。

又、図４は前記脱硫装置８の他の例を示すもので、吸収粉体サイロ２５に貯留された水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）等の吸収粉体２６（硫黄吸収剤）を、計量器２７を経て空気搬送するようにした吸収粉体搬送ポンプ２８（吸収剤供給手段）により吸収塔２９に供給してガス化ガス３と接触させることによりガス化ガス３中の硫黄分を乾式脱硫によって除去する場合を示している。ここで、この脱硫装置８では吸収粉体２６の供給を調節することによって脱硫性能を調節できるため、前記吸収粉体搬送ポンプ２８は性能調節部１０ｂとして作用している。

前記脱硝装置９は、図５に示す如く、脱硝触媒３０が内部に装填されている脱硝塔３１におけるガス化ガス３の入口部３２に、アンモニア供給ポンプ３３からのアンモニア（ＮＨ_３）３４を噴射して脱硝触媒３０を通すことにより、ガス化ガス３中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素（Ｈ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）とに分解するようにしている。ここで、この脱硝装置９ではアンモニア３４の供給を調節することによって脱硝性能を調節できるため、前記アンモニア供給ポンプ３３は性能調節部１０ｃとして作用している。

前記脱アンモニア装置５８は、図６に示す如く、ラシヒリング等が充填された充填塔６０の上部に、ポンプ６１によりアンモニア吸収剤５８ａとして水を供給し、この水と下部から導入されるガス化ガス３とを接触させることによりガス化ガス３中のアンモニアを吸収除去するようにしている。６２はミストセパレータである。ここで、脱アンモニア装置５８ではアンモニア吸収剤５８ａの供給を調節することによって脱アンモニア性能を調節できるため、前記ポンプ６１は性能調節部１０ｄとして作用している。

前記脱ベンゼン装置５９は、図７に示す如く、前記図６と同様に構成された充填塔６０の上部に、ポンプ６３によりベンゼン吸収剤５９ａとしてメチルナフタレン等の有機溶媒を供給し、この有機溶媒と下部から導入されるガス化ガス３とを接触させることによりガス化ガス３中のベンゼンを吸収除去するようにしている。ここで、この脱ベンゼン装置５９ではベンゼン吸収剤５９ａの供給を調節することによって脱ベンゼン性能を調節できるため、前記ポンプ６３は性能調節部１０ｅとして作用している。

図１のガス精製装置６によって被毒成分が除去されたガス化ガス３は、化成品製造プロセス３５に供給されて化成品が製造される。

図１の化成品製造プロセス３５には、液体燃料製造装置３６ａ、メタノール製造装置３６ｂ、ＤＭＥ（ジメチルエーテル）合成装置３６ｃ、水素製造装置３６ｄ、アンモニア製造装置３６ｅ等が設けられており、各製造装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅには製造する化成品である液体燃料、メタノール、ＤＭＥ、水素、アンモニア等の夫々に応じた触媒３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅが備えられている。又、ガス精製装置６からのガス化ガス３を各製造装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅに導く流路には切換弁３８が備えてあり、ガス精製装置６からのガス化ガス３を１つの製造装置に導いて１種類の化成品を製造したり、或いは複数の製造装置に同時に導いて複数種類の化成品を同時に製造できるようにしている。尚、図１では製造装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅを備えた場合について例示したが、製造装置は前記の１つのみを備えたり、或いは複数を備えるようにしてもよい。

図１中、３９はガス精製装置６の運転を制御する制御器である。４０はガス化装置５のガス化炉１に供給する原料２の組成を分析して原料中の被毒成分濃度を得るようにした原料組成分析手段であり、該原料組成分析手段４０によって得られた原料中被毒成分濃度４１は前記制御器３９に入力している。

４２は前記ガス化炉１に対する原料２の供給量、ガス化温度、圧力等の運転状態を検出するようにしたガス化運転条件検出手段であり、該ガス化運転条件検出手段４２によって得られた運転状態４３は前記制御器３９に入力している。ここで、ガス化運転条件検出手段４２は改質炉４の改質温度、圧力等の運転状態も同時に検出して制御器３９に入力するようにしてもよい。

４４はガス精製装置６入口のガス化ガス３の組成を分析して入口被毒成分濃度を得るようにした入口組成分析手段であり、該入口組成分析手段４４によって得られた入口被毒成分濃度４５は前記制御器３９に入力している。

４６はガス精製装置６出口のガス化ガス３の組成を分析して出口被毒成分濃度を得るようにした出口組成分析手段であり、該出口組成分析手段４６によって得られた出口被毒成分濃度４７は前記制御器３９に入力している。

尚、原料組成分析手段４０、入口組成分析手段４４、出口組成分析手段４６には、GC-TCD，GC-FID，GC-MSなどのガスクロマグラフ装置、電極を用いたガス分析装置等を用いることができる。

又、この形態では説明を簡略化するために、ガス化ガス３の流量を一定とした場合における被毒成分濃度について説明するが、ガス化ガス３の流量が変動してガス精製装置６へ供給される被毒成分の単位時間当たりの量が変動した場合にも触媒３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅの活性に影響を及ぼすことになるため、前記被毒成分濃度による制御に加えてガス化ガス３の流量も考慮した制御を行うことが好ましい。

図８は前記制御器３９の構成の一例を示すブロック図であり、制御器３９はオンライン予測部４８を有しており、該オンライン予測部４８は、原料組成分析手段４０により得た原料中被毒成分濃度４１とガス化運転条件検出手段４２により検出したガス化装置５の運転状態４３とを入力してガス精製装置６入口の被毒成分濃度を予測した予測被毒成分濃度４９を出力するようになっている。この時、前記入口組成分析手段４４によって得られたガス精製装置６入口における入口被毒成分濃度４５を前記オンライン予測部４８に入力することにより、前記予測被毒成分濃度４９を補正することができる。

更に、制御器３９は、前記オンライン予測部４８からの予測被毒成分濃度４９を入力すると共に設定濃度５０が入力された運転指令部５１を有している。運転指令部５１は、前記予測被毒成分濃度４９に基づいてガス精製装置６出口の被毒成分濃度が設定濃度５０に維持されるように操作変数を設定した制御信号５２を出力し、この制御信号５２によって前記ガス精製装置６の各性能調節部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅを先行制御するようにしている。更に、前記出口組成分析手段４６によって得られた出口被毒成分濃度４７が前記運転指令部５１に入力されて前記予測被毒成分濃度４９を補正するフィードバック制御を行うようになっている。

次に、上記図示例の作動を説明する。

図１、図６において、ガス化装置５のガス化炉１に供給する石炭、バイオマス等の原料２の組成を原料組成分析手段４０により分析して原料中の被毒成分濃度を得、この原料中被毒成分濃度４１を制御器３９のオンライン予測部４８に入力すると共に、前記ガス化装置５に備えたガス化運転条件検出手段４２により検出した原料供給量、ガス化温度、圧力等の運転状態４３を前記オンライン予測部４８に入力する。オンライン予測部４８では、前記原料中被毒成分濃度４１と前記運転状態４３とからガス精製装置６入口での被毒成分濃度を示す予測被毒成分濃度４９を得るようにしている。

この時、図９に示すように、原料２中に含まれる微量成分ａ，ｂ，ｃの濃度と、ガス化後のガス化ガス３中に含まれる前記微量成分ａ，ｂ，ｃの濃度との関係を予め求めておくことにより、原料２を分析して得られた各被毒成分濃度から、ガス化ガス３中の各被毒成分濃度を予測して求めることができる。

前記オンライン予測部４８で得られたガス精製装置６出口における予測被毒成分濃度４９は、設定濃度５０が入力された運転指令部５１に入力され、運転指令部５１は、図１０に示すように、予測被毒成分濃度４９に基づいてガス精製装置６出口の被毒成分濃度が設定濃度５０に維持されるように操作変数を設定した制御信号５２を前記ガス精製装置６の各性能調節部１０ａ，１０ｂ，１０ｃに送って先行制御する。

即ち、図２のタール除去装置７では給水ポンプ１１に制御信号５２を送ってタール除去性能を調節し、図３の脱硫装置８では、吸収液体供給ポンプ２２（吸収剤供給手段）に制御信号５２を送って脱硫性能を調節し、図４の脱硫装置８では吸収粉体搬送ポンプ２８（吸収剤供給手段）に制御信号５２を送って脱硫性能を調節し、図５の脱硝装置９ではアンモニア供給ポンプ３３に制御信号５２を送って脱硝性能を調節し、図６の脱アンモニア装置５８ではポンプ６１に制御信号５２を送って脱アンモニア性能を調節し、図７の脱ベンゼン装置５９ではポンプ６３に制御信号５２を送って脱ベンゼン性能を調節する。

これにより、原料２の種類や性状が変化したり、或いは、ガス化装置５の運転状態が変化することによってガス化ガス３中の被毒成分の濃度が変化するような場合にも、運転指令部５１はオンライン予測部４８からの予測被毒成分濃度４９に基づいて各性能調節部１０ａ，１０ｂ，１０ｃを先行制御するので、ガス精製装置６から化成品製造プロセス３５に導かれるガス化ガス３の被毒成分濃度は前記設定濃度５０に安定して保持される。

更に、運転指令部５１には、前記出口組成分析手段４６によって得られた出口被毒成分濃度４７が入力されて前記予測被毒成分濃度４９を補正するようにしているので、このフィードバック制御によってガス精製装置６から化成品製造プロセス３５に導かれるガス化ガス３の被毒成分濃度は更に精度良く一定に保持される。このように、化成品製造プロセス３５に導かれるガス化ガス３の被毒成分濃度を一定に保持することにより、触媒３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅの寿命を延長させることができる。

図１１は前記制御器の他の構成を示すブロック図であり、この制御器３９'は、出口組成分析手段４６によって得られた出口被毒成分濃度４７に基づいて化成品製造プロセス３５における触媒３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅの活性低下による寿命を評価する寿命評価部５３を有しており、更に、該寿命評価部５３により得られた寿命の評価値５４と触媒３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅの目標寿命５５とが入力される寿命達成濃度算出部５６を有している。そして、寿命達成濃度算出部５６は、目標寿命５５を達成するのに必要な寿命達成濃度５７を算出し、この算出した寿命達成濃度５７を図８の設定濃度５０に代わる設定濃度として前記運転指令部５１に入力するようにしている。

触媒に被毒成分が吸着することによる触媒の活性低下は主に以下の式で示される。

ｒ：反応速度（ｍｏｌ／ｈ）
ａ_１：初期反応速度（ｍｏｌ／ｈ）
ｋ_ｐ：被毒反応の速度定数 （ｈ／ｍ^３）
ｑ_０：反応開始時の触媒表面の全活性サイト数（Ｈ_２もしくはＣＯ吸着法により測定）（ｍｏｌ）
Ｃ_ｐ：被毒物質濃度（ｍｏｌ／ｍ^３）
ｔ：時間（ｈ）
参考文献：J. M. Smith, Chemical Engineering Kinetics, McGRAW-HILL 1981, p381-383

例えば、予備試験として、ガス化ガス３中に含まれる既知の物質（被毒成分）を所定の濃度（Ｃ_ｐ）分だけガス化ガス３に添加し、活性測定試験を行う。活性劣化挙動から、ａ_１およびｋ_ｐを算出することにより、物質ごとの被毒成分による設定時間での許容濃度を算出する。可能であれば、全ての物質についての影響を算出すべきであるが、構造が類似する物質に関しては、各物質量（吸着熱や蒸発熱）による近似式より補正して許容濃度を求めることができる。

従って、図１２に被毒成分Ａと被毒成分Ｂにおける被毒成分濃度と触媒寿命との関係を示すように、被毒成分濃度が増加すると触媒の活性が急激に低下して寿命が著しく低下することが得られるので、触媒の要求される目標寿命を設定することにより、触媒の目標寿命を達成するのに必要な寿命達成濃度を算出することができる。

従って、図１１の前記寿命達成濃度算出部５６に目標寿命５５を入力すると、寿命達成濃度算出部５６は、出口組成分析手段４６によって得られた出口被毒成分濃度４７から寿命評価部５３により得られた寿命の評価値５４に基づき、目標寿命５５達成するのに必要な寿命達成濃度５７を算出し、この算出した寿命達成濃度５７が図８における設定濃度５０に代わる設定濃度として前記運転指令部５１に入力され、これによりガス精製装置６出口の被毒成分濃度が寿命達成濃度５７に維持されるようになり、よって化成品製造プロセス３５の触媒３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅの寿命は前記目標寿命５５にコントロールされるようになる。

上記したように、原料組成分析手段４０により得た原料中被毒成分濃度４１とガス化運転条件検出手段４２により検出したガス化装置５の運転状態４３とからガス精製装置６入口の被毒成分濃度を予測し、この予測被毒成分濃度４９が設定濃度５０に低減されるようにガス精製装置６の性能調節部１０ａ，１０ｂ，１０ｃを先行制御し、且つ、出口組成分析手段４６により得た出口被毒成分濃度４７により前記予測被毒成分濃度４９を補正するようにしたので、最小限のガス精製装置６の運転によって、化成品製造プロセス３５に供給されるガス化ガス３中の被毒成分を設定濃度５０に維持することができ、よってガス精製装置６のランニングコストを最小限に抑えることができる。

又、出口組成分析手段４６により得た出口被毒成分濃度４７から化成品製造プロセス３５の触媒３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅの寿命を評価し、該寿命の評価値５４に基づいて触媒の目標寿命５５を達成するのに必要な寿命達成濃度５７を算出し、該寿命達成濃度５７を設定濃度として性能調節部１０ａ，１０ｂ，１０ｃを制御することにより、化成品製造プロセス３５の触媒３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅを目標寿命５５まで安定して作用させることができる。

なお、上記形態では、被毒成分濃度に基づいた制御を行う場合について説明したが、ガス化ガスの流量も考慮した被毒成分の単位時間当たりの供給量に基づいて制御するようにしてもよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の一例を示すブロック図である。 タール除去装置の一例を示す概略構成図である。 湿式の脱硫装置の一例を示す概略構成図である。 乾式の脱硫装置の一例を示す概略構成図である。 脱硝装置の一例を示す概略構成図である。 脱アンモニア装置の一例を示す概略構成図である。 脱ベンゼン装置の一例を示す概略構成図である。 本発明における制御器の構成の一例を示すブロック図である。 原料中に含まれる微量成分の濃度とガス化後のガス化ガス中に含まれる前記微量成分の濃度との関係を示す線図である。 予測被毒成分濃度に基づいて性能調節部を制御する制御信号の一例を示す線図である。 本発明における制御器の構成の他の例を示すブロック図である。 被毒成分濃度と触媒寿命との関係の一例を示す線図である。

符号の説明

２ 原料
３ ガス化ガス
５ ガス化装置
６ ガス精製装置
７ タール除去装置
８ 脱硫装置
９ 脱硝装置
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ 性能調節部
１１ 給水ポンプ（性能調節部１０ａ）
１４ スプレーノズル
２１ 吸収液体（硫黄吸収剤）
２２ 吸収液体供給ポンプ（吸収剤供給手段）（性能調節部１０ｂ）
２６ 吸収粉体（硫黄吸収剤）
２８ 吸収粉体搬送ポンプ（吸収剤供給手段）（性能調節部１０ｂ）
３３ アンモニア供給ポンプ（性能調節部１０ｃ）
３４ アンモニア
３５ 化成品製造プロセス
３６ａ 液体燃料製造装置
３６ｂ メタノール製造装置
３６ｃ ＤＭＥ合成装置
３６ｄ 水素製造装置
３６ｅ アンモニア製造装置
３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅ 触媒
３９ 制御器
３９' 制御器
４０ 原料組成分析手段
４１ 原料中被毒成分濃度
４２ ガス化運転条件検出手段
４３ 運転状態
４４ 入口組成分析手段
４５ 入口被毒成分濃度
４６ 出口組成分析手段
４７ 出口被毒成分濃度
４８ オンライン予測部
４９ 予測被毒成分濃度
５０ 設定濃度
５１ 運転指令部
５３ 寿命評価部
５４ 評価値
５５ 目標寿命
５６ 寿命達成濃度算出部
５７ 寿命達成濃度
５８ 脱アンモニア装置
５９ 脱ベンゼン装置
６１ ポンプ
６２ ポンプ

Claims (12)

1. ガス化装置からのガス化ガスを触媒が備えられた化成品製造プロセスに供給して化成品を製造する際に、前記ガス化装置からのガス化ガスをガス精製装置に供給し、該ガス精製装置に備えた性能調節部を調節して前記触媒の活性を低下させる被毒成分濃度を低減するようにしているガス精製装置の運転制御方法であって、
   ガス化装置に供給する原料の組成を分析して原料中被毒成分濃度を得る原料組成分析手段と、ガス化装置の運転状態を検出するガス化運転条件検出手段と、ガス精製装置出口のガス化ガスの組成を分析して出口被毒成分濃度を得る出口組成分析手段とを備え、
   原料組成分析手段により得た原料中被毒成分濃度とガス化運転条件検出手段により検出したガス化装置の運転状態とからガス精製装置入口の被毒成分濃度を予測し、
   該予測被毒成分濃度が設定濃度に低減されるように前記性能調節部を先行制御し、且つ出口組成分析手段により得た出口被毒成分濃度により前記予測被毒成分濃度を補正するようにした
   ことを特徴とするガス精製装置の運転制御方法。
2. ガス精製装置入口のガス化ガスの組成を分析して入口被毒成分濃度を得る入口組成分析手段を設け、該入口組成分析手段により得た入口被毒成分濃度により前記予測被毒成分濃度を補正する請求項１に記載のガス精製装置の運転制御方法。
3. 出口組成分析手段により得た出口被毒成分濃度から化成品製造プロセスの触媒の寿命を評価し、該寿命の評価値に基づいて触媒の目標寿命を達成するのに必要な寿命達成濃度を算出し、該寿命達成濃度を前記設定濃度とする請求項１又は２に記載のガス精製装置の運転制御方法。
4. 化成品製造プロセスは、液体燃料製造装置、メタノール製造装置、ＤＭＥ合成装置、水素製造装置、アンモニア製造装置の少なくとも１つである請求項１〜３のいずれか１つに記載のガス精製装置の運転制御方法。
5. ガス化装置からのガス化ガスを触媒が備えられた化成品製造プロセスに供給して化成品を製造する際に、前記ガス化装置からのガス化ガスをガス精製装置に供給し、該ガス精製装置に備えた性能調節部を調節して前記触媒の活性を低下させる被毒成分濃度を低減するようにしているガス精製装置の運転制御装置であって、
   ガス化装置に供給する原料の組成を分析して原料中被毒成分濃度を得る原料組成分析手段と、
   ガス化装置における運転状態を検出するガス化運転条件検出手段と、
   ガス精製装置出口のガス化ガスの組成を分析して出口被毒成分濃度を得る出口組成分析手段と、
   原料組成分析手段により得た原料中被毒成分濃度とガス化運転条件検出手段により検出したガス化装置の運転状態とからガス精製装置入口の被毒成分濃度を予測するオンライン予測部と、該オンライン予測部からの予測被毒成分濃度を入力して該予測被毒成分濃度が設定濃度に低減されるよう操作変数を設定して前記性能調節部を先行制御すると共に、前記出口組成分析手段により得た出口被毒成分濃度により前記予測被毒成分濃度を補正するようにした運転指令部とからなる制御器と
   を有することを特徴とするガス精製装置の運転制御装置。
6. ガス精製装置入口のガス化ガスの組成を分析して入口被毒成分濃度を得、得られた入口被毒成分濃度により前記予測被毒成分濃度を補正する入口組成分析手段を有する請求項５に記載のガス精製装置の運転制御装置。
7. 制御器は、出口組成分析手段により得た出口被毒成分濃度から化成品製造プロセスの触媒の寿命を評価する寿命評価部と、該寿命評価部により得られた寿命の評価値から触媒の目標寿命を達成するのに必要な寿命達成濃度を算出し、算出した寿命達成濃度を前記設定濃度として前記運転指令部に入力する寿命達成濃度算出部とを有する請求項５又は６に記載のガス精製装置の運転制御装置。
8. ガス精製装置がタール除去装置であり、性能調節部がタール除去装置のスプレーノズルに冷却水を供給する給水ポンプである請求項５〜７のいずれか１つに記載のガス精製装置の運転制御装置。
9. ガス精製装置が脱硫装置であり、性能調節部が脱硫装置に硫黄吸収剤を供給する吸収剤供給手段である請求項５〜７のいずれか１つに記載のガス精製装置の運転制御装置。
10. ガス精製装置が脱硝装置であり、性能調節部が脱硝装置の触媒にアンモニアを供給するアンモニア供給ポンプである請求項５〜７のいずれか１つに記載のガス精製装置の運転制御装置。
11. ガス精製装置が脱アンモニア装置であり、性能調節部が脱アンモニア装置にアンモニア吸収剤を供給するポンプである請求項５〜７のいずれか１つに記載のガス精製装置の運転制御装置。
12. ガス精製装置が脱ベンゼン装置であり、性能調節部が脱ベンゼン装置にベンゼン吸収剤を供給するポンプである請求項５〜７のいずれか１つに記載のガス精製装置の運転制御装置。

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