JPH09104878A

JPH09104878A - ガス精製装置

Info

Publication number: JPH09104878A
Application number: JP7263105A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tatani; 淳多谷; Kazuaki Kimura; 和明木村; Makoto Suzaki; 洲崎　　誠; Toshikuni Sera; 俊邦世良; Kenji Inoue; 井上　　健治
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-10-11
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 1997-04-22
Anticipated expiration: 2015-10-11
Also published as: DE69638107D1; JP3831435B2; US5980846A; EP0768364A1; EP0768364B1

Abstract

(57)【要約】【課題】固定床式の脱硫塔における吸着剤の再生反応
熱による悪影響を確実、かつ容易に回避できるガス精製
装置を提供すること。【解決手段】高温高圧還元性ガスを固定床式の脱硫塔
に導き、この脱硫塔内に装填された吸着剤で前記高温高
圧還元性ガス中に含まれる硫黄化合物を硫化物として吸
着除去し、吸着後の吸着剤を酸素を含有する再生用ガス
で焙焼して再生するガス精製装置において、再生反応時
における前記脱硫塔内の温度が吸着剤の許容温度範囲内
に保持されるよう、前記脱硫塔に導入される再生用ガス
中の酸素濃度を制御する酸素濃度制御手段を設けたこと
を特徴とするガス精製装置。再生反応ガスをカルシウム
化合物含有スラリと接触させて石膏を回収した後の排ガ
スを脱硫塔で吸着剤の再生用ガスとして循環使用する態
様を含む。

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
スの生成ガスなどのような高温高圧の還元性ガス中に含
まれる硫化水素を除去するガス精製装置に係わり、特
に、固定床式の脱硫塔における吸着剤の再生反応熱によ
る悪影響を確実、かつ容易に回避できるガス精製装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、石油資源の枯渇や価格の高騰など
から、燃料（又は原料）の多様化が叫ばれており、石炭
や重質油（タールサンド油、オイルシエール油、大慶重
油、マヤ原油、あるいは減圧残油など）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
ス化して発電などの燃料あるいは合成原料とする技術が
注目されている。しかし、これらのガス化生成ガスに
は、数１００〜数１０００ｐｐｍの硫化水素が含まれて
おり、公害防止のため、あるいは後流機器（例えばガス
タービンなど）の腐食防止等のため、これを除去する必
要がある。この除去方法としては、熱経済的にも有利で
プロセス構成も簡素なものとして、乾式のガス精製方法
が知られている。この方法はＦｅなどの金属酸化物を吸
着剤として使用し、ガス中に含まれる硫黄化合物を脱硫
塔において吸着剤で硫化物として吸着除去し、吸着能の
低下した吸着剤を酸素含有ガスで焙焼して吸着剤を再生
するものであり、吸着剤が装填される反応器の形式とし
ては、いわゆる流動床式や移動床式の他に、負荷変動へ
の速やかな応答が可能、炭種適合性に優れる、装置が簡
単かつ小型であるといった各種の優位性を有する固定床
式のものが使用されている。

【０００３】そして、再生時に発生した亜硫酸ガス（Ｓ
Ｏ₂）を含むガスの取扱いとしては、まず例えば特開平
２−２３７６１３号公報に示されるように、これをガス
還元法により単体硫黄として回収（系外排出）する方法
があるが、この場合には、空気（酸素含有ガス）は、再
生用として１カ所から供給するだけでよい。また、例え
ば特開昭６３−１２３８０１号公報や、特開平１−２５
４２２６号公報に示されるように、焙焼反応により生成
した亜硫酸ガスを含む再生ガスを反応器に導き、この反
応器内においてカルシウム化合物含有スラリと接触させ
ることにより、前記反応器内において、亜硫酸ガスの吸
収と酸化と石膏の析出とを行わせ、副生品として石膏を
回収（系外排出）するものがある。こき場合には、空気
（酸素含有ガス）は、再生時と前記反応器内の酸化用と
の２か所に供給する必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
ガス精製技術には、以下のような問題点があった。（１）まず、前記各公報に見られるように、吸収剤の温
度については特に管理しておらず、固定床式の反応器を
用いた場合には、吸収剤が許容温度が越えて変質あるい
は粉化して、脱硫性能が極端に低下するなどの不具合が
生じるおそれがある。すなわち、例えば酸化鉄（Ｆｅ₂
Ｏ₃）よりなる吸収剤は、耐熱性賦与処理を施した場合
でも、その限界温度は６５０〜７００℃である。そし
て、この限界温度を越えると、吸収剤が変質して吸着性
能にかかわる比表面積、細孔容積、粒径等の性状が急激
に悪化したり、吸収剤が粉化するおそれがある。こうな
ると脱硫性能が低下するばかりか、脱硫装置において新
たにばいじんが発生することになり、石炭ガスなどのガ
ス化ガスのクリーン化に著しい支障が生じる。なお、固
定床式の反応器の場合には吸収剤の交換は容易でないた
め、稼働中の吸収剤の変質や粉化等の不具合は信頼性高
く回避する必要がある。（２）また、特に再生ガスから石膏を回収するタイプの
場合、２カ所に空気（酸素）を供給するため、空気の供
給管理が困難で、吸収剤保護の観点から留意が必要であ
る。すなわち、空気の供給量により再生時の吸収剤の温
度が変化し、空気供給量が過多となると、吸収剤の温度
が上述した許容温度範囲を越えるおそれがある。

【０００５】本発明はこのような従来技術に鑑み、固定
床式の脱硫塔における吸収剤の温度管理を確実、かつ容
易に行うことができるガス精製装置を提供することを目
的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は次の（１）乃至
（４）の態様を有するガス精製装置である。（１）高温高圧還元性ガスを固定床式の脱硫塔に導き、
この脱硫塔内に装填された吸着剤で前記高温高圧還元性
ガス中に含まれる硫黄化合物を硫化物として吸着除去
し、吸着後の吸着剤を酸素を含有する再生用ガスで焙焼
して再生するガス精製装置において、再生反応時におけ
る前記脱硫塔内の温度が吸着剤の許容温度範囲内に保持
されるよう、前記脱硫塔に導入される再生用ガス中の酸
素濃度を制御する酸素濃度制御手段を設けたことを特徴
とするガス精製装置。

【０００７】（２）高温高圧還元性ガスを固定床式の脱
硫塔に導き、この脱硫塔内に装填された吸着剤で前記高
温高圧還元性ガス中に含まれる硫黄化合物を硫化物とし
て吸着除去し、吸着後の吸着剤を酸素を含有する再生用
ガスで焙焼して再生し、前記再生反応により生成した亜
硫酸ガスを含む再生反応ガスを反応器に導き、この反応
器内に供給されたカルシウム化合物含有スラリ内に酸素
含有ガスとともに吹込んで、カルシウム化合物含有スラ
リと前記再生反応ガス及び酸素含有ガスとを気液接触さ
せることにより、前記反応器内において亜硫酸ガスの吸
収と石膏の析出とを行わせるガス精製装置において、前
記反応器内のスラリ液面上に発生するガスを、前記反応
器から再生循環ガスとして導出し、この再生循環ガスに
酸素含有ガスを追加供給して前記吸着剤の再生用ガスと
して循環使用する構成とするとともに、前記反応器内の
スラリ中に吹込む酸素含有ガスの流量を、吸収された亜
硫酸を全量酸化するのに必要な酸素量以上に制御する反
応器側酸素供給量制御手段と、前記再生用ガス中の酸素
濃度が再生反応時における前記脱硫塔内の温度が吸着剤
の許容温度範囲内に保持されるように前記再生循環ガス
に追加供給する酸素含有ガスの流量を制御する脱硫塔側
酸素供給量制御手段とからなる酸素濃度制御手段を設け
たことを特徴とするガス精製装置。

【０００８】（３）高温高圧還元性ガスを固定床式の脱
硫塔に導き、この脱硫塔内に装填された吸着剤で前記高
温高圧還元性ガス中に含まれる硫黄化合物を硫化物とし
て吸着除去し、吸着後の吸着剤を酸素を含有する再生用
ガスで焙焼して再生し、前記再生反応により生成した亜
硫酸ガスを含む再生反応ガスを反応器に導き、この反応
器内に供給されたカルシウム化合物含有スラリ内に酸素
含有ガスとともに吹込んで、カルシウム化合物含有スラ
リと前記再生反応ガス及び酸素含有ガスとを気液接触さ
せることにより、前記反応器内において亜硫酸ガスの吸
収と石膏の析出とを行わせるガス精製装置において、前
記反応器内のスラリ液面上に発生するガスを、前記反応
器から再生循環ガスとして導出し、この再生循環ガスを
前記吸着剤の再生用ガスとして循環使用する構成とする
とともに、前記再生用ガス中の酸素濃度が再生反応時に
おける前記脱硫塔内の温度が吸着剤の許容温度範囲内に
保持されるように前記反応器内のスラリ中に吹込む酸素
含有ガスの流量を制御する反応器側酸素供給量制御手段
からなる酸素濃度制御手段を設けたことを特徴とするガ
ス精製装置。

【０００９】（４）前記反応器内におけるスラリ温度
を、二水石膏が析出する温度範囲内になるよう制御する
温度制御手段を備えたことを特徴とする前記（２）又は
（３）のガス精製装置。

【００１０】本発明のガス精製装置で処理する高温高圧
還元性ガスとは石炭や重質油（タールサンド油、オイル
シエール油、大慶重油、マヤ原油、あるいは減圧残油な
ど）のガス化により得られる硫化水素や硫化カルボニル
などの硫黄化合物を含む高温高圧（通常２５０〜５００
℃、２５〜３０ｋｇ／ｃｍ²程度）のガス化ガスであ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面に基づいて説明する。図１は本例のガス精製装置
における主にガス精製部の構成を示す図であり、図２は
同装置における主る石膏回収部の構成を示す図である。
まず、ガス精製部の構成について説明する。図１に示す
ように、本例のガス精製装置のガス精製部は、固定床式
の脱硫塔１を三つ以上有しており、ここでは３塔の場合
を示している。各脱硫塔内部には、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｏ、
Ｍｎ、Ｃｕ、Ｗなどの金属酸化物からなるハニカム状の
吸着剤２が装填され、後述の吸収工程、再生工程及び還
元工程が各脱硫塔毎に順次実施される。なお、図１で
は、左側の脱硫塔１において吸収工程が、中央の脱硫塔
１において還元工程が、右側の脱硫塔１において再生工
程が行われている状態を示している。

【００１２】ここで、吸着剤２としては、例えばＦｅ₂
Ｏ₃からなるものが使用できる。具体的には、例えば焼
成によりＦｅ₂Ｏ₃となる硝酸鉄溶液をＴｉＯ₂粉末に
混合してハニカム状に成形し、乾燥後焼成処理したもの
であって、吸着剤成分であるＦｅ₂Ｏ₃に前もってＳｉ
Ｏ₂を添加して熱安定処理を施し、また基材としてのＴ
ｉＯ₂に８００℃程度の焼成処理を予め施すことによ
り、耐熱性賦与をはかったものが好適に使用できる。こ
のような製法により調製された吸着剤２は、限界温度を
越える高温にさらされると、吸着剤成分であるＦｅ₂Ｏ
₃及び基材のＴｉＯ₂が変質し、吸着性能を左右する比
表面積、細孔容積、粒子径等の性状が急激に悪化するこ
とあり、その使用限界温度は、ピーク値として８００℃
以下、定格的には６５０〜７００℃に設定している。な
お、上述した耐熱性賦与処理を施していない場合には、
Ｆｅ₂Ｏ₃からなる吸着剤の定格的限度温度は６００℃
程度まで低下する。

【００１３】このガス精製部には、ガス配管ラインとし
て、精製（硫黄分除去）しようとする高温高圧還元性ガ
スＡ（以下、還元性ガスＡという。）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１１と、還元性ガ
スＡ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１２と、精製後の高温高圧還元性ガスＢ（以下、精
製ガスＢという。）を導出する精製ガス導出ライン１３
と、後述の再生工程において脱硫塔１から排出されるガ
スＣ（以下、再生反応ガスＣという。）を導出するため
の再生反応ガス導出ライン１４と、後述の再生工程にお
いて脱硫塔１０に供給される再生用のガスＤ（以下、再
生循環ガスＤという。）を導入するための再生循環ガス
導入ライン１５とが設けられている。なおこの例の場合
には、還元工程を行っている脱硫塔１から出たガス（以
下、還元ガスという）はそのまま精製ガス導出ライン１
３に導入する構成としているが、この還元ガスを吸収工
程を行っている脱硫塔１に導入するための還元ガス戻し
ラインを設けてもよい。なお、還元ガスは精製ガスＢの
１％程度と微量であるので、精製ガスＢにそのまま混入
しても、例えば可燃性ガス（Ｈ₂，ＣＯ）の損失による
カロリー変動を生じるといった問題は生じない。

【００１４】そして、各脱硫塔１の還元性ガスＡの入口
と、上記第１ガス導入ライン１１，第２ガス導入ライン
１２又は再生反応ガス導出ライン１４とを、開閉自在に
接続するバルブとして、それぞれバルブ２１，２２，２
３が設けられ、また、各脱硫塔第１の還元性ガスＡの出
口と、精製ガス導出ライン１３又は再生循環ガス導入ラ
イン１５とを、開閉自在に接続するバルブとして、それ
ぞれバルブ２４，２５が脱硫塔ごとに設けられている。
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１では、黒
く塗り潰して図示したバルブは完全に閉じた状態となっ
ており、そうでないバルブは開状態、または開度調製状
態にあることを示している。また、再生循環ガス導入ラ
イン１５には、二つの熱交換器３１，３２が設けられ、
再生循環ガスＤを圧送する送風機３３（再生循環ガスブ
ロワなど）を保護しながら、再生反応ガスＣにより再生
循環ガスＤが加熱されるように構成され、再生反応に適
した温度まで再生循環ガスＤを昇温させる構成としてい
る。

【００１５】そして、再生循環ガス導入ライン１５にお
ける送風機３３の吹込み側には、再生循環ガス排出ライ
ン３４が接続され、余分な量の再生循環ガスＤがメイン
ライン（例えば、精製ガス導出ライン１３）に導出され
るようになっている。この再生循環ガス排出ライン３４
には、流量調整弁３５，３６が順次後流側に向って配設
され、流量調整弁３５は流量コントローラ３７により、
また流量調整弁３６は後述の圧力コントローラ９２（図
２に示す）の制御信号Ｘ１によりその開度が制御され
る。流量コントローラ３７は、再生循環ガス導入ライン
１５における送風機３３の吐出側に設けられた流量セン
サ３８の出力に基づいて、脱硫塔１に送られる再生循環
ガスＤの流量が所定の一定量になるように、流量調整弁
３５の開度を制御するものである。また、圧力コントロ
ーラ９２は、後述の圧力センサ９１（図２に示す）の出
力に基づいて、図２に示す反応器６０内の圧力を所定範
囲に保持するべく、流量調整弁３６の開度を制御する制
御信号Ｘ１を出力するものである。

【００１６】また、再生反応ガス導出ライン１４と再生
循環ガス導入ライン１５に対しては、これらライン中に
酸素含有ガスＹ（この場合空気）を供給する酸素供給手
段４０が設けられている。酸素供給手段４０は、空気源
であるコンプレッサ４１と、このコンプレッサ４１から
吐出される圧縮空気を貯留するタンクである空気ホルダ
４２と、ごの空気ホルダ４２から再生反応ガス導出ライ
ン１４又は再生循環ガス導入ライン１５に対してそれぞ
れ接続された酸素供給配管４３，４４（反応側酸素供給
配管４３、脱硫塔側酸素供給配管４４）とから構成され
ている。そして、この酸素供給手段４０には、脱硫塔入
口に導入される再生用ガス（この場合再生循環ガスＤ）
の酸素濃度を、後述の再生反応中の脱硫塔１内の温度が
吸着剤２の許容温度以下となる酸素濃度目標値（例えば
約１．５〜２パーセント）に制御する酸素濃度制御手段
５０が設けられている。この酸素濃度制御手段５０は、
この例の場合、反応器側酸素供給量制御手段５０ａと、
脱硫塔側酸素供給量制御手段５０ｂとから構成されてい
る。

【００１７】反応器側酸素供給量制御手段５０ａは、反
応器側酸素供給配管４３を流れる空気の流量を検出する
流量センサ５１と、反応器側酸素供給配管４３を流れる
空気の流量を調整する流量調整弁５２と、流量センサ５
１と後述する反応器側酸素濃度コントローラ８３（図２
に示す）の出力信号Ｘ２を受けて、流量調整弁５２の開
度を制御する反応器側酸素供給量コントローラ５３とよ
りなる。反応器側酸素供給量コントローラ５３は、反応
器側酸素濃度コントローラ８３の出力信号Ｘ２により指
令された空気供給流量となるように、前記流量調整弁５
２の開度を制御するものである。なお、反応器側酸素濃
度コントローラ８３は、反応器側ガスセンサ８２（図２
に示す）の検出信号（亜硫酸ガス濃度）から反応器６０
において亜硫酸を全量酸化するのに必要な酸素量（酸素
濃度）を算出し、通常運転時においては、反応器側酸素
供給量コントローラ５３を介して、前記流量調整弁５２
の開度を、この算出値以上の酸素供給量に応じた開度に
制御するものである。具体的には、例えば反応器６０に
おける後述の酸化反応に必要な酸素濃度が０．２パーセ
ントと算出された場合には、後述の再生工程に使用され
る分（例えば２パーセント）よりも若干少ない値を加算
した量（例えば２パーセント程度）を制御目標値とし
て、前記反応器側ガスセンサ８２の酸素濃度の検出値と
の偏差に応じて、前記反応器側ガスセンサ８２の検出値
がこの目標値に一致する方向に前記流量調整弁５２の開
度を制御する。

【００１８】一方、脱硫塔側酸素供給量制御手段５０ｂ
は、再生循環ガス導入ライン１５における脱硫塔１の入
口側を流れる再生循環ガスＤの酸素濃度を検出する脱硫
塔側ガスセンサ５４と、脱硫塔側酸素供給配管４４を流
れる空気の流量を調整する流量調整弁５５と、脱硫塔側
ガスセンサ５４の検出信号を受けて、この流量調整弁５
５の開度を制御する脱硫塔側酸素供給量コントローラ５
６と、脱硫塔１内のガス温度を検出する温度センサ５７
の検出値に基づき、脱硫塔側酸素供給量コントローラ５
６に対して酸素濃度目標値を設定する信号を出力する再
生塔温度コントローラ５８とよりなる。ここで温度セン
サ５７は、各脱硫塔１内の再生ガス出口側にそれぞれ設
けられ、再生反応中の脱硫塔に設けられたこの温度セン
サ５７の出力が、適宜再生塔温度コントローラ５８の処
理入力として切換えて扱われる構成となっている。な
お、この温度センサ５７は、脱硫塔１内の再生ガス出口
側のガス温度を検出しているが、このガス温度から吸着
剤２の温度は予測できるので問題はない。ただし、吸着
剤２の温度を直接検出するものであってもよい。

【００１９】脱硫塔側酸素供給量コントローラ５６は、
脱硫塔側ガスセンサ５４の酸素濃度の検出値と、再生塔
温度コントローラ５８から入力された酸素濃度目標値
（例えば２パーセント）との偏差に応じて、脱硫塔側ガ
スセンサ５４の検出値がこの酸素濃度目標値に一致する
方向に前記流量調整弁５５の開度を制御するものであ
る。また、再生塔温度コントローラ５８は、例えば温度
センサ５７の温度検出値が、予め設定された許容温度
（例えば、６５０〜７００℃）以下となるように、酸素
濃度目標値を決定して脱硫塔側酸素供給量コントローラ
５６に出力するものである。具体的には、例えば始動時
及び通常運転時においては、酸素濃度目標値の設定を予
め設定された一定値（例えば２パーセント）に維持し、
温度検出値が許容温度に近くなると、その程度に応じて
酸素濃度目標値をこの一定値よりも小さな値に変化させ
る。なお、予め設定するこの酸素濃度目標値の具体的数
値は、本例に示した吸着剤２の場合には通常２パーセン
ト程度でよいが、再生循環ガスＤの流量等の条件や吸着
剤の許容温度に応じて適宜変更すればよい。

【００２０】なお、再生塔温度コントローラ５８は、本
例のように脱硫塔側酸素供給量コントローラ５６の酸素
濃度目標値を設定するのではなく、温度センサ５７の温
度検出値が、予め設定された許容温度の上限に近くなる
と、脱硫塔側酸素供給量コントローラ５６の制御にかか
わらず、流量調整弁５５の開度を絞ることにより、吸着
剤２の温度を許容温度以下に制御するものであってもよ
い。この場合には、脱硫塔側酸素供給量コントローラ５
６は、例えば予め設定された一定の酸素濃度目標値（例
えば２パーセント）に基づいて流量調整弁５５の開度調
整制御を行う構成とすればよい。

【００２１】また、本例の構成では、反応器６０から出
た再生循環ガスＤ中の酸素濃度が上記酸素濃度目標値を
超えてしまうと、たとえ流量調整弁５５を全閉にして
も、脱硫塔１に導入される再生循環ガスＤ中の酸素濃度
を所定の酸素濃度目標値に制御することは不可能になる
から、前記反応器側酸素供給量コントローラ５３の酸素
濃度の制御目標値は、反応器６０から出た再生循環ガス
Ｄ中の酸素濃度が酸素濃度目標値を超えないように設定
する必要がある。ただし、再生循環ガス導入ライン１５
に対して、窒素等の不活性ガス（イナートガス）を供給
するライン及び流量制御弁を設け、再生循環ガスＤの酸
素濃度が高すぎる場合に、脱硫塔側酸素供給量コントロ
ーラ５６などの制御により、この流量制御弁を例えば比
例感度に応じた分だけ開動させて不活性ガスを混入させ
る構成とすれば、上記ような設定は不要となる。

【００２２】次に、石膏回収部側の構成について説明す
る。本装置の石膏回収部は、図２に示すように、カルシ
ウム化合物含有スラリ（この場合石灰石スラリ）が供給
される反応器６０と、この反応器６０内に支持されて水
平回転し、反応器６０内のスラリを攪拌するとともに、
供給された再生反応ガスＣ（反応器側酸素供給配管４３
から空気が混入されたもの）をスラリ中に微細な気泡と
して効率良く吹込むアーム回転式のアエスパージャ６５
とを備えるものである。反応器６０は、縦長の圧力容器
で、内部のスラリの温度を直接制御する反応器内スラリ
温度制御手段７０が設けられている。この反応器内スラ
リ温度制御手段７０は、この場合反応器６０の底部に配
設された伝熱管７１と、この伝熱管７１に冷却水Ｅを通
水するための冷却水供給ライン７２と、この冷却水供給
ライン７２を流れる冷却水の流量を調整する流量調整弁
７３と、反応器６０内に吹込まれるガスＣ中に水蒸気Ｆ
を混入させる水蒸気供給ライン７４と、この水蒸気供給
ライン７４を流れる水蒸気の流量を調整する流量調整弁
７５と、反応器６０内のスラリの温度を検出する温度セ
ンサ７６と、この温度センサ７６の出力信号を受けて、
冷却水供給ライン７２の流量調整弁７３、あるいは水蒸
気供給ライン７４の流量調整弁７５の開度を制御する温
度コントローラ７７とよりなる。

【００２３】温度コントローラ７７は、温度センサ７６
の出力値と目標値との偏差に応じて、温度センサ７６の
出力値が目標値に一致する方向に流量調整弁７３又は７
５を制御する機能を有する電気回路であり、その制御目
標値が、二水石膏が析出する温度範囲（１２０℃以下、
好ましくは９０℃以下）に設定可能となっている。すな
わち、この温度コントローラ７７は、流量調整弁７３又
は７５を駆動するアクチュエータに制御信号を出力して
流量調整弁７３又は７５の開度を制御するもので、例え
ばその制御目標値が９０℃に設定されている場合には、
温度センサ７６の出力値が９０℃を超えると、その超え
た度合いに応じて流量調整弁７３の開度を増加させ、温
度センサ７６の出力値が９０℃より低下すると、その低
下した度合いに応じて流量調整弁７３の開度を低下さ
せ、また、起動時等において温度センサ７６の出力値が
極端に低下していると、その度合いに応じて流量調整弁
７５を開動させるように、制御信号の値を変化させる機
能を有する。なお、この場合反応器内スラリ温度制御手
段７０は、後述の再生反応ガス温度制御手段８４と吸収
剤スラリ温度制御手段１２０と共に、本発明の温度制御
手段を構成している。

【００２４】アーム回転式のエアスパージャ６５には、
前述の再生反応ガス導出ライン１４に接続された再生反
応ガス導入ライン８１を介して、再生反応ガスＣ（空気
が混入されたもの）が供給されるようになっている。こ
の再生反応ガス導入ライン８１には、ラインを流れるガ
スの亜硫酸ガス温度と酸素濃度とを検出する反応器側ガ
スセンサ８２が設けられ、この反応器側ガスセンサ８２
の検出信号を受けた反応器側酸素濃度コントローラ８３
の出力信号Ｘ２により、前述したごとく流量調整弁５２
の開度（反応器側酸素供給量）が制御される。

【００２５】また、再生反応ガス導入ライン８１には、
このラインを介して反応器６０内のスラリ中に吹込まれ
るガスを予め冷却して温度調節する再生反応ガス温度制
御手段８４が設けられている。再生反応ガス温度制御手
段８４は、冷却水Ｇが供給される冷却水ライン８５と、
この冷却水ライン８５を流れる冷却水Ｇと再生反応ガス
Ｃとの間で熱交換を行う熱交換器８６と、冷却水ライン
８５を流れる冷却水Ｇの流量を調整する流量調整弁８７
と、再生反応ガス導入ライン８１に設けられ再生反応ガ
ス導入ライン８１を流れるガスの温度を検出する温度セ
ンサ８８と、この温度センサ８８の検出信号を受けて流
量調整弁８７の開度を制御する温度コントローラ８９と
よりなる。ここで、温度コントローラ８９は、前述の反
応器内スラリ温度制御手段７０の負担を軽くするため
に、吹込むガスの温度を前述の反応器内スラリ温度の制
御目標値（例えば９０℃）に近い値に予め調整するもの
であり、その制御目標値は例えば１００℃程度に設定さ
れる。すなわち具体的には、温度コントローラ８９は、
温度センサ８８の出力値が例えば１００℃を超えると、
その超えた度合いに応じて流量調整弁６７の開度を増加
させ、温度センサ８８の出力値が１００℃より低下する
と、その低下した度合いに応じて流量調整弁８７の開度
を低下させるものである。

【００２６】また、反応器６０の上部には、再生循環ガ
ス導出ライン９０が接続され、再生反応ガスＣ（空気が
混入されたもの）が反応器６０内に吹込まれ、スラリと
接触して亜硫酸ガスを除去されたガス（すなわち、再生
循環ガスＤ）が、この再生循環ガス導出ライン９０を経
由して、図１に示す再生循環ガス導入ライン１５の熱交
換器３２に供給されるようになっている。なお、この再
生循環ガス導出ライン９０には、ミストエリミネータを
設けて、反応器６０から導出されるガス中のミスト（反
応器６０内のスラリがミスト化したもの）が除去され、
反応器６０内に戻されるようにしてもよい。また、反応
器６０内には内部の圧力を検出する圧力センサ９１が設
けられ、この圧力センサ９１の出力値に基づく圧力コン
トローラ９２の制御により、反応器６０内の圧力を所定
値に制御するように前述の流量調整弁３６（図１に示
す）の開度が調整されるようになっている。

【００２７】また、反応器６０の下部には、スラリ抜出
しライン１００が接続され、反応器６０内のスラリが固
液分離機１０１に送られようになっている。このスラリ
抜き出しライン１００には、流量調整弁１０２が設けら
れ、反応器６０の液面高さを検知するレベルコントロー
ラ１０３の制御により、反応器６０の液面高さが所定範
囲に保持されるように流量調整弁１０２の開度が調整さ
れる構成となっている。固液分離機１０１では、導入さ
れたスラリが固液分離されて、その固形分（石膏Ｈ）が
採取され、ろ液はろ液回収ライン１０４を経由して、ろ
液ピット１０５に取込まれる。ろ液ピット１０５には、
補給水供給ライン１０６を介して符号Ｉで示される補給
水が供給される構成とされ、また内部には、攪拌器１０
７と液面レベルセンサ１０８が設けられている。液面レ
ベルセンサ１０８の出力は、レベルコントローラ１０９
により読取られ、このレベルコントローラ１０９の制御
により、ろ液ピット１０５の液面高さが所定の範囲に保
持されるように、補給水供給ライン１０６の流量調整弁
１１０の開度が調整される構成となっている。なお、固
液分離機１０１としては、例えば真空式ベルトフィルタ
あるいは連続遠心式のものなどが使用できる。

【００２８】そして、ろ液ピット１０６内の液（主に
水）は、ポンプ１１１により液供給ライン１１２を介し
て石灰石スラリピット１１３に供給されるようになって
いる。液供給ライン１１２には、流量センサ１１４と流
量調整弁１１５が設けられ、石灰石スラリピット１１３
の液面レベルを検出するレベルセンサ（図示省略）の検
出値に基づき、液の供給量が調整される。すなわち、例
えば石灰石スラリピット１１３の液面レベルを一定範囲
に保持するように、流量調整弁１１５の開度が流量コン
トローラ１１６により制御されるようになっている。な
お、この際の液供給流量を表わす信号は、流量コントロ
ーラ１１６から後述の石灰石投入量コントローラ１３２
に逐次送信され、この液供給流量に対応した重量の石灰
石が石灰石スラリピット１１３に投入される構成となっ
ている。

【００２９】石灰石スラリピット１１３には、攪拌１１
７が設けられているとともに、ろ液ピット１０５内の石
灰石スラリを予め冷却して温度調整する吸収剤スラリ温
度制御手段１２０が設けられている。吸収剤スラリ温度
制御手段１２０は、石灰石スラリピット１１３内のスラ
リ中に配設された伝熱管１２１と、この伝熱管１２１に
冷却水Ｊを通水するための冷却水供給ライン１２２と、
この冷却水供給ライン１２２を流れる冷却水Ｊの流量を
調整する流量調整弁１２３と、石灰石スラリピット１１
３内のスラリ中に配設されてスラリ温度を検出する温度
センサ１２４と、この温度センサ１２４の検出信号を受
けて流量調整弁１２３の開度を制御する温度コントロー
ラ１２５とよりなる。ここで、温度コントローラ１２５
は、前述の反応器内スラリ温度制御手段７０の負担を軽
くするために、反応器６０内に供給する石灰石スラリの
温度を前述の反応器内スラリ温度の制御目標値（例えば
９０℃）に近い値に予め調整するものであり、その制御
目標値は例えば７０℃程度に設定される。すなわち具体
的には、温度コントローラ１２５は、温度センサ１２４
の出力値が例えば７０℃を超えると、その度合いに応じ
て流量調整弁１２３の開度を増加させ、温度センサ１２
４の出力値が７０℃より低下すると、その低下度合いに
応じて流量調整弁１２３の開度を低下させるものであ
る。

【００３０】また、この石灰石スラリピット１１３内に
は、サイロ１３０から、前述の液供給ライン１１２から
の液分の供給量に応じた量の石灰石（ＣａＣＯ₃）の粉
体Ｋが適宜供給されるようになっている。すなわち、サ
イロ１３０の下部には、石灰石の流出口を開閉する切出
器１３１が設けられ、この切出器１３１の動作は石灰石
投入量コントローラ１３２により制御される。石灰石投
入量コントローラ１３２は、前述の流量コントローラ１
１６から送信される液供給流量を表わす信号に基づき、
この液供給流量に応じた量の石灰石Ｋがろ液ピット１０
５内に投入されるように、切出器１３１を作動ささせる
構成となっている。なお、切出器１３１から流出した石
灰石Ｋは、コンベア１３３により搬送されて、ろ液ピッ
ト１０５内に投入される。

【００３１】そして、石灰石スラリピット１１３内の石
灰石スラリは、ポンプ１４１によりスラリ供給ライン１
４２を介して反応器６０に供給される構成となってい
る。なお、ポンプ１４１は、例えばプランジャ式のポン
プで、石灰石スラリを昇圧して反応器６０内に圧入する
ものである。このスラリ供給ライン１４２には、流量調
整弁１４３が設けられ、ｐＨセンサ１４４の出力値に基
づくｐＨコントローラ１４５の制御により、石灰石スラ
リの供給量を所定値に制御するように流量調整弁１４３
の開度が調整されるようになっている。なおこの場合、
ｐＨセンサ１４４は、前述のスラリ抜出しライン１００
とろ液回収ライン１０４とを接続するバイパスライン１
４６に設けられ、このバイパスライン１４６を流れるス
ラリのｐＨ値（すなわち、反応器６０内のスラリのｐＨ
値）を検出するものである。そして、ｐＨコントローラ
１４５は、ｐＨセンサ１４４の出力値を受けて流量調整
弁１４３の開度を調整し、反応器６０内のｐＨ値が、後
述する反応器６０内における吸収反応や酸化反応が効率
良く進行する最適なｐＨ値（例えば、ｐＨ＝５〜６）に
維持されるように、石灰石スラリの供給量を制御するよ
うになっている。

【００３２】次に、以上のように構成されたガス精製装
置において実施されるガス精製及び石膏回収の動作につ
いて説明する。発電システムなどにおいて、ガス化炉
（図示省略）で生成されるガス化ガスは、炉出口直後に
おいて、通常１０００〜２０００℃であるが、通常炉出
口側に設けられたスチームヒータ（図示省力）により熱
回収されて２５０〜５００℃程度に冷却され、さらに除
塵装置（図示省略）によりダストを除去された後、還元
性ガスＡとして、図１に示す精製部に導入される。ここ
で、還元性ガスＡは、水素（Ｈ₂）及び一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）を主成分とするもので、通常数１０〜数１０００ｐ
ｐｍの硫化水素（Ｈ₂Ｓ）、硫化カルボニル（ＣＯＳ）
などの硫黄化合物が含まれており、その圧力は２５〜３
０ｋｇ／ｃｍ²程度の高圧となる。また、例えば２７０
ＭＷの石炭ガス化発電設備の場合、還元性ガスＡの流量
は３１００００Ｎｍ³／ｈ程度となる。

【００３３】精製部に導入された還元性ガスＡは、主に
第１ガス導入ライン１１からバルブ２１を通って、吸収
工程の状態にある脱硫塔１（図１では左側の脱硫塔１）
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、例えば下記式（１），（２）の吸収
反応により硫化水素（Ｈ₂Ｓ）及び硫化カルボニル（Ｃ
ＯＳ）などが硫化物として吸収除去され、バルブ２４及
び精製ガス導出ライン１３を経由して精製ガスＢとして
排出され、発電システムなどにおける後流機器（ガスタ
ービンなど）に送られる。

【化１】３Ｈ₂Ｓ＋Ｆｅ₃Ｏ₄＋Ｈ₂→３ＦｅＳ＋４Ｈ₂Ｏ（１）３ＣＯＳ＋Ｆｅ₃Ｏ₄＋ＣＯ→３ＦｅＳ＋４ＣＯ₂ （２）

【００３４】また、精製部に導入された還元性ガスＡの
一部は、第２ガス導入ライン１２及びバルブ２２を通っ
て、還元工程の状態にある脱硫塔１（図１では中央の脱
硫塔１）に導入され、再生後の吸着剤（例えばＦｅ₂Ｏ
₃）と効果的に接触し、例ええは下記式（３）、（４）
の還元反応により、吸着剤を吸収能力のある状態（例え
ばＦｅ₃Ｏ₄）に変える。この還元性ガスＡの一部は、
還元工程の状態にある脱硫塔１を出ると、この場合硫黄
化合物を含んだまま、バルブ２４を介して精製ガス導出
ライン１３に送られ精製ガスＢに混入させられるが、そ
の量は微量であるため問題にならない。例えば、２７０
ＭＷの石炭ガス化発電設備の場合、この還元工程のため
の還元性ガスＡの流量は計算上３９０Ｎｍ³／ｈ程度で
よい。なお、この還元性ガスＡの一部は、例えば吸収工
程の状態にある脱硫塔１の中間部あるいは入口に導入
し、上記吸収反応により硫化水素（Ｈ₂Ｓ）及び硫化カ
ルボニル（ＣＯＳ）などが吸収除去された後、バルブ２
４及び精製ガス導出ライン１３を経由して精製ガスＢと
して排出されるようにしてもよい。

【化２】３Ｆｅ₂Ｏ₃＋Ｈ₂ → ２Ｆｅ₃Ｏ₄＋Ｈ₂Ｏ（３）３Ｆｅ₂Ｏ₃＋ＣＯ → ２Ｆｅ₃Ｏ₄＋ＣＯ₂ （４）

【００３５】また、上記吸収工程や還元工程と同時に、
残りの脱硫塔１（図１では右側の脱硫塔１）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１５及びバルブ２５を通
して残りの脱硫塔１内に、再生循環ガスＤが導入され、
こき再生循環ガスＤ中の酸素と吸着剤とが下記式（５）
の再生（焙焼）反応を起こして、吸着剤が再生される。

【化３】４ＦｅＳ＋７Ｏ₂ → ２Ｆｅ₂Ｏ₃＋４ＳＯ₂ （５）この際、脱硫塔入口に導入される再生循環ガスＤ中の酸
素濃度は、前述の酸素濃度制御手段５０（反応器側酸素
供給量制御手段５０ａ、脱硫塔側酸素供給量制御手段５
０ｂ）の制御により、再生反応中の脱硫塔１内の吸着剤
２が許容温度範囲内に保持される酸素濃度目標値に制御
される。すなわち、吸着剤にＦｅ₂Ｏ₃を使用した場合
には、例えば酸素濃度が２パーセントあるいはそれ以下
に制御されることにより吸着剤が６００〜７００℃程度
以下の近傍に保持される。このため、吸着剤の変質や粉
化が確実かつ容易に阻止され、しかも限界近くの高温に
保持されて再生（焙焼）反応の反応性が高く保持される
ことにより上記再生工程に要する時間は最短となる。

【００３６】なお、上記再生工程における吸着剤２の温
度（反応熱）は、酸素の供給量に依存し、供給される再
生循環ガスＤ中の酸素濃度を制御することで応答性良く
制御できることが分かっており、吸着剤の上記温度管理
は信頼性高く実現される。またこの際、脱硫塔入口に導
入される再生循環ガスＤの流量は、前述の流量コントロ
ーラ３７の流量制御により、例えば２７０ＭＷの石炭ガ
ス化発電設備の場合には、３５０００Ｎｍ³／ｈ程度に
制御され、また脱硫塔入口に導入される再生循環ガスＤ
の温度は、熱交換器３１，３２により、上記再生（焙
焼）反応が良好に引き起こされ持続される温度（例え
ば、４００℃程度）に高められる。

【００３７】この再生工程において発生した再生反応ガ
スＣは、亜硫酸ガス（ＳＯ₂）を高濃度（例えば０．５
〜１０％程度）に含むガスとなり、バルブ２３及び再生
反応ガス導出ライン１４を通って図２に示す石膏回収部
に送られる。ここで、再生反応ガスＣは、窒素（Ｎ₂）
を主成分（例えば８５〜９５％程度）として、亜硫酸ガ
ス（ＳＯ₂）の他に、微量の二酸化炭素、水分を含むガ
スであり、通常圧力は例えば１０〜２５ｋｇ／ｃｍ²程
度であり、また、脱硫塔１の出口では例えば６００℃程
度となり、熱交換器３３により冷却された後でも、２０
０〜４００℃程度の高温高圧ガスとして石膏回収部に送
られる。なお、石膏回収部に送られる再生反応ガスＣに
は、酸素供給手段４０の反応器側酸素供給配管４３から
空気（酸素含有ガス）が供給され、前述の反応器側酸素
供給量制御手段５０ａの機能により、再生反応ガスＣの
酸素濃度は、反応器６０における後述の酸化反応に必要
な酸素量に応じた濃度以上（例えば２パーセント程度）
に調整される。

【００３８】石膏回収部に送られた再生反応ガスＣは、
熱交換器８６及び再生反応ガス導入ライン８１を経由し
て、前述の温度コントローラ８９の制御により例えば１
００℃程度に温度調節されて、アーム回転式エアスパー
ジャ６５により、反応器６０のスラリ中に微細な気泡と
して吹込まれる。このため、吹込まれた再生反応ガスＣ
は、含有していたほとんどの亜硫酸ガスを、反応器６０
内のスラリ中に吸収され、最終的には、亜硫酸ガスを除
去された清浄なガスとなって、未反応の空気とともに、
再生循環ガス導出ライン９０から導出され、再生循環ガ
スＤとして再生反応中の脱硫塔１に戻される。一方、再
生反応ガスＣ中の亜硫酸ガスを吸収したスラリは、吹込
まれた空気中の酸素と接触して酸化され、さらには中和
反応を起こして石膏となる。この際、反応器６０内の圧
力は、再生反応ガスＣの高圧を利用して、前述の圧力コ
ントローラ９２の制御により、例えば５〜２５ｋｇ／ｃ
ｍ²程度の高圧に維持され、上記吸収及び酸化反応等を
少ない気体ボリュームで効率良く行うことができる。

【００３９】また、反応器６０内のスラリの温度は、再
生反応ガスＣの温度と上記吸収及び酸化反応による発熱
により、そのまま放置すれば高温となるので、前述の反
応器内スラリ温度制御手段７０の冷却による温度調整に
より、容易に二水石膏が析出する温度（例えば９０℃程
度）に連続的に調整され、反応器６０内で起きる主な反
応は以下の反応式（６）〜（８）となり、上記中和反応
で析出する石膏は二水石膏となる。

【化４】ＳＯ₂＋Ｈ₂Ｏ→ Ｈ²＋ＨＳＯ₃ ^- （６）Ｈ⁺＋ＨＳＯ₃ ^-＋１／２Ｏ₂→２Ｈ⁺＋ＳＯ₄ ^2- （７）２Ｈ⁺＋ＳＯ₄ ^2-＋ＣａＣＯ₃＋Ｈ₂Ｏ →ＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂ （８）

【００４０】この際、再生反応ガスＣの酸素濃度は、前
述の反応器側酸素供給量制御手段５０ａの機能により、
反応器６０における上記酸化反応に必要な酸素量に応じ
た濃度以上（例えば２パーセント）に調整されている。
このため、反応器６０内における酸素の分圧は、上記酸
化反応により亜硫酸を全量酸化するのに必要最低限の分
圧よりもかなり大きな値に維持され、上記酸化反応は十
分促進されて効率良く二水石膏が析出するとともに、亜
硫酸ガスの吸収性能も高く保持される。こうして、再生
循環ガス導出ライン９０から導出された再生循環ガスＤ
には、亜硫酸ガスがほとんど含まれず、再生反応に必要
な酸素濃度、例えは１．５パーセント程度とされて、再
生反応中の脱硫塔１に戻される。なお、反応器６０から
出た直後の再生循環ガスＤの温度は、この場合８０℃程
度で、またその流量は例えば３８０００Ｎｍ³／ｈ程度
となる。そして、この再生循環ガスＤの温度は、その後
熱交換器３１、３２により高められ、再生工程にある脱
硫塔に導入されるまでには前述の温度（４００℃程度）
に調整される。また、この再生循環ガスＤの酸素濃度
は、前述の脱硫塔側酸素供給量制御手段５０ｂにより、
再生工程にある脱硫塔に導入されるまでには、最終的に
微調整されて確実に前述の制御目標値（例えば２パーセ
ント以下）に調整される。

【００４１】そして、上記（６）〜（８）式に示す反応
により、反応器６０内には、石膏と吸収剤である少量の
石灰石（ＣａＣＯ₃）が定常的に懸濁している。これら
スラリは、スラリ抜出しライン１００から固液分離機１
０１に導入されて固液分離され、その固形分（石膏Ｈ）
が採取され、ろ液はろ液ピット１０５に取込まれて、ポ
ンプ１１１により石灰石スラリピット１１３に供給され
て循環使用される。また、反応器６０への石灰石スラリ
の供給は、ポンプ１４１により石灰石スラリ供給ライン
１４２を経由して行われるわけであるが、この供給流量
は、ｐＨコントローラ１４５と流量調整弁１４３の前述
の制御により調整される。そしてこの際、反応器６０へ
供給される石灰石スラリの温度は、前述の温度コントロ
ーラ１２５の温度調整により、反応器内スラリ温度の制
御目標値（例えば９０℃）に近い値（例えば７０℃程
度）に予め調整される。

【００４２】以上説明した上記例のガス精製装置によれ
ば、以下のような各種の作用効果が得られる。（１）再生工程にある脱硫塔１内の吸着剤２の温度が、
酸素濃度制御手段５０による再生用ガス（再生循環ガス
Ｄ）の酸素濃度制御により、確実に吸着剤２の許容温度
範囲内に維持されるので、吸着剤２の変質や粉化を確実
かつ容易に防止できる。（２）しかも、前記酸素濃度制御により、再生反応中の
脱硫塔１内の温度を吸着剤２の許容温度上限近くに保持
することで、吸着剤の温度をできる限り高温に維持し、
吸着剤の変質等を阻止しつつ、再生（焙焼）反応を促進
して再生工程を最短の時間で行うことができる。

【００４３】（３）石膏回収部の動作により精製部にお
いて吸収した硫黄分から製品として販売可能な石膏を得
ることができる。特に本例の場合、反応器６０内のスラ
リの温度は、上記温度コントローラ７７などの機能によ
り、二水石膏が析出する温度範囲（１２０℃以下、好ま
しくは９０℃以下）に連続的に制御され、得られる石膏
は、有用性が高く取扱いも簡単な二水石膏となる。二水
石膏は、市場規模の大きな建材原料等として、十分な特
性を有するものであり、しかもα型半水石膏とは違って
野積みなどが可能で取扱いが容易である。ちなみに、α
型半水石膏（ＣａＳＯ₄・１／２Ｈ₂Ｏ）は、結晶水が
補われると二水石膏（ＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ）へと変質
するため、湿気を嫌い、野積みなどができず、防湿性を
考慮した保管や運搬が要求されるため、取扱いが極めて
面倒であった。またα型半水石膏は、上記湿気の問題か
ら長期間の保存が困難であるとともに、比較的市場規模
（需要）が小さいため、市場の状況によっては、高い利
益回収が困難になる場合がある。特に、前述した従来の
ガス精製方法が発電所等の設備に本格的に普及した場合
には、供給過多となってその商品価値が定常的に下落す
る可能性がある。この点、有用性が高く取扱いの楽な二
水石膏が得られる本例のガス精製装置は優れている。

【００４４】（４）反応器６０内のスラリ液面上に発生
するガス、すなわち、スラリ中に吹込まれスラリ中を上
昇する過程で亜硫酸ガスを吸収除去された再生反応ガス
Ｃが、反応器から再生循環ガスＤとして導出され、再生
反応中の脱硫塔１での吸着剤２の再生（焙焼）反応にお
ける再生用ガスとして循環使用される。このため、イナ
ートガスとしての空気（窒素）の使用量が低減される効
果がある。（５）酸素濃度制御手段５０は、反応器側酸素供給量制
御手段５０ａにより、反応器６０内に吹込まれる再生反
応ガスＣの酸素濃度を、反応器６０における酸化反応に
最低限必要な値よりも過剰な濃度に調整し、その後この
再生反応ガスＣが反応器６０内において反応して導出さ
れてなる再生循環ガスＤの酸素濃度を脱硫塔側酸素供給
量制御手段５０ｂにより微調整して、最終的に所定の酸
素濃度（例えば２パーセント以下）に調整して、吸着剤
の温度管理を行う。このため、反応器６０内の酸素の分
圧は、スラリ中に吸収した亜硫酸を全量酸化するのに必
要最低限の分圧よりもかなり大きな値に維持され、反応
器６０における酸化反応は十分促進されて効率良く二水
石膏が析出するとともに、亜硫酸ガスの吸収性能も高く
保持される。

【００４５】（６）二水石膏を生成するための反応器６
０内のスラリの温度管理は、最終的には反応器内スラリ
温度制御手段７０により行われるが、前述の再生反応ガ
ス温度制御手段８４又は吸収剤スラリ温度制御手段１２
０の機能により、反応器６０内に吹込まれる再生反応ガ
スＣの温度や、反応器６０内に供給される石灰石スラリ
の温度が、制御目標値（例えば９０℃）に近い値（例え
ば１００℃又は７０℃程度）に予め調整される。このた
め反応器内スラリ温度制御手段７０の負荷が低減され、
容易かつ正確に反応器６０内のスラリの温度管理が可能
になるとともに、反応器内スラリ温度制御手段７０を構
成する冷却手段（伝熱管７１など）の構成が簡単かつ小
型なものになる。

【００４６】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、本発明の酸素濃度制御手段
は、上記例のような反応器側酸素供給量制御手段５０ａ
と脱硫塔側酸素供給量制御手段５０ｂの両者よりなるも
のではなく、反応器側酸素供給量制御手段のみからなる
ものとすることができる。例えば図３に示すような、反
応器側酸素供給量制御手段５０ｃのみからなるものでも
よい。この反応器側酸素供給量制御手段５０ｃは、反応
器側酸素供給配管４３を流れる空気の流量を検出する流
量センサ５１と、反応器側酸素供給配管４３を流れる空
気の流量を調整する流量調整弁５２と、流量センサ５１
と脱硫塔側酸素濃度コントローラ５６ａの出力信号Ｘ３
を受けて、流量調整弁５２の開度を制御する反応器側供
給量コントローラ５３ａとよりなる。

【００４７】ここで、脱硫塔側酸素濃度コントローラ５
６ａは、出力信号Ｘ３として、反応器側酸素供給量コン
トローラ５３ａの流量制御目標値を出力するもので、脱
硫塔側ガスセンサ５４の酸素濃度の検出値と、再生塔温
度コントローラ５８から入力された酸素濃度目標値（例
えば２パーセント）との偏差に応じて、脱硫塔側ガスセ
ンサ５４の検出値がこの酸素濃度目標値に一致する方向
に前記流量制御目標値を変化させ、これにより再生反応
中の脱硫塔１に導入される再生循環ガス中の酸素濃度を
所定値に制御するものである。なおこの場合、脱硫塔側
酸素供給量コントローラ５６ａにより直接流量調整弁５
２の開度を制御するようにしてもよい。

【００４８】この場合でも、結果として反応器６０内に
は、石膏回収のための酸化反応に必要な酸素量以上の空
気が導入され、その余剰分の酸素が脱硫塔１における再
生工程に必要最小限の量に連続的に維持され、再生工程
中の吸収剤２の温度管理が信頼性高く実現される。そし
てこのような構成にすれば、本発明の酸素濃度制御手段
の構成が非常に簡単になり、また一つの酸素含有ガス供
給ライン（図３の場合には、反応器側酸素供給配管４
３）で装置全体の酸素含有ガス供給が行えるようになる
ため、装置の配管構成及び機器構成の簡素化、ひいては
装置の小型化やコスト低減等が実現される。ただしこの
場合、反応器６０において消費される酸素量の変動が大
きい場合などには、再生循環ガスＤ中に残留する未反応
の酸素量（酸素濃度）の迅速かつ正確な制御によるフィ
ードバックを瞬時に行わなければならず、脱硫塔１に導
入される再生循環ガスＤの酸素濃度が最終的に脱硫塔側
酸素供給量制御手段５０ｂにより微調整される前述の図
１及び図２の構成が正確さ及び変動に対する応答性の点
では優れている。

【００４９】また、本発明の酸素濃度制御手段を、上記
例のような反応器側酸素供給量制御手段と脱硫塔側酸素
供給量制御手段の両者より構成する場合でも、反応器側
酸素供給量制御手段では、反応器６０内における酸化反
応に必要な酸素量のみを再生反応ガスＣ中に供給し、再
生反応中の脱硫塔１における再生（焙焼）反応に必要な
酸素はそのほとんどすべてを、再生循環ガスＤる対する
反応器側酸素供給量制御手段による酸素供給量制御によ
り供給する構成もあり得る。ただしこの場合には、前述
したような反応器６０内の酸素分圧が余分に高くなるこ
とによる反応促進の効果は得られないので、この点にお
いて上記例の構成が優れている。また、前記（１）の発
明については、上記のように吸着した硫黄分から石膏を
回収する構成に限られず、例えば硫黄単体で回収するタ
イプでもよいことはいうまでもない。また、本発明の温
度制御手段（例えば反応器内スラリ温度制御手段７０）
は、上記実施例のような反応器等の内部に配置した伝熱
管に冷媒を流す構成に限られず、反応器等に形成したジ
ャケット（冷媒通路）に冷媒を流す構成でもよい。ま
た、本発明の温度制御手段は、再生反応ガス温度制御手
段８４や吸収剤スラリ温度制御手段１２０を設けない
で、例えば反応器内スラリ温度制御手段７０のみで構成
することもできる。また、反応器に再生反応ガスを吹込
む手段としても、例えばロータリアトマイザーなどを使
用してもよい。

【００５０】

【発明の効果】本発明のガス精製装置よりれば、酸素濃
度制御手段によって脱硫塔に導入される再生用ガスの酸
素濃度が制御されることにより、再生反応中の脱硫塔内
の吸着剤の温度が許容温度範囲内に保持される。再生反
応中の脱硫塔内の吸着剤の温度は酸素供給量に大きく依
存するため、酸素濃度を制御しながら吸着剤の温度管理
を行う本発明の構成であれば、応答性良く吸着剤の温度
制御が可能となり、結果として吸着剤の変質や粉化を確
実かつ容易に防止することができる。しかも、酸素濃度
目標値を限界値近くに設定することで、吸着剤の温度を
許容値近傍にできる限り高温に維持し、吸着剤の変質等
を阻止しつつ、再生（焙焼）反応を促進して再生工程が
最短の時間で行える効果もある。すなわち、特に吸着剤
の温度管理のための酸素濃度管理をしない従来の構成に
あっては、吸着剤の変質等を確実に避けるためには、一
時的な温度変動や酸素濃度変動も考慮して酸素の供給量
をかなり低めに設定せざるを得ず、結果として再生工程
が長期化するが、本発明の場合にはこのような問題が解
消される。

【００５１】また、前記（２）〜（４）の発明の装置で
は、反応器内のスラリ液面上に発生するガスが、反応器
から再生循環ガスとして導出され、脱硫塔で吸着剤の再
生（焙焼）反応における再生用ガスとして循環使用され
る。このため、イナートガスとしての空気（窒素）の使
用量が低減される効果がある。また、反応器内の酸素の
分圧は、スラリ中に吸収した亜硫酸を全量酸化するのに
必要最低限の分圧よりも大きな値に維持され、反応器に
おける酸化反応は十分促進されて効果良く石膏が析出す
るとともに、亜硫酸ガスの吸収性能も高く保持される。
なお、前記（３）の発明の装置は、酸素濃度制御手段の
構成が非常に簡単になり、一つの酸素含有ガス供給ライ
ンで装置全体の酸素含有ガス供給が行えるようになるた
め、装置の配管構成及び機器構成の簡素化、ひいては装
置の小型化やコスト低減等が実現される効果もある。

【００５２】また、前記（４）の発明の装置よれば、製
品として販売可能な石膏が副生され、しかも得られる石
膏は有用性が高く取扱いも簡単な二水石膏となる。二水
石膏は市場規模の大きな建材原料等として、十分な特性
を有するものであり、しかもα型半水石膏とは違って野
積みなどが可能で取扱いが容易であるため、実用的で、
石膏販売による利益回収の点でも有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス精製装置の１実施態様について主
にその精製部の構成を示す図。

【図２】本発明のガス精製装置の１実施態様について主
にその石膏回収部の構成を示す図。

【図３】本発明のガス精製装置の他の実施態様について
主にその精製部の構成を示す図。

【符合の説明】

１脱硫塔２吸着剤１１第１ガス導入ライン１２第２ガス導入ライン１３精製ガス導出ライン１４再生反応ガス導出ライン１５再生循環ガス導入ライン４０酸素供給手段５０酸素濃度制御手段５０ａ反応器側酸素供給量制御手段５０ｂ脱硫塔側酸素供給量制御手段５０ｃ反応器側酸素供給量制御手段６０反応器７０反応器内スラリ温度制御手段（温度制御手段）８４再生反応ガス温度制御手段（温度制御手段）１２０吸収剤スラリ温度制御手段（温度制御手段）Ａ高温高圧還元性ガスＢ精製ガスＣ再生反応ガスＤ再生循環ガス（再生用ガス）Ｈ石膏Ｙ空気（酸素含有ガス）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者世良俊邦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 (72)発明者井上健治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】高温高圧還元性ガスを固定床式の脱硫塔
に導き、この脱硫塔内に装填された吸着剤で前記高温高
圧還元性ガス中に含まれる硫黄化合物を硫化物として吸
着除去し、吸着後の吸着剤を酸素を含有する再生用ガス
で焙焼して再生するガス精製装置において、再生反応時
における前記脱硫塔内の温度が吸着剤の許容温度範囲内
に保持されるよう、前記脱硫塔に導入される再生用ガス
中の酸素濃度を制御する酸素濃度制御手段を設けたこと
を特徴とするガス精製装置。
【請求項２】高温高圧還元性ガスを固定床式の脱硫塔
に導き、この脱硫塔内に装填された吸着剤で前記高温高
圧還元性ガス中に含まれる硫黄化合物を硫化物として吸
着除去し、吸着後の吸着剤を酸素を含有する再生用ガス
で焙焼して再生し、前記再生反応により生成した亜硫酸
ガスを含む再生反応ガスを反応器に導き、この反応器内
に供給されたカルシウム化合物含有スラリ内に酸素含有
ガスとともに吹込んで、カルシウム化合物含有スラリと
前記再生反応ガス及び酸素含有ガスとを気液接触させる
ことにより、前記反応器内において亜硫酸ガスの吸収と
石膏の析出とを行わせるガス精製装置において、前記反
応器内のスラリ液面上に発生するガスを、前記反応器か
ら再生循環ガスとして導出し、この再生循環ガスに酸素
含有ガスを追加供給して前記吸着剤の再生用ガスとして
循環使用する構成とするとともに、前記反応器内のスラ
リ中に吹込む酸素含有ガスの流量を、吸収された亜硫酸
を全量酸化するのに必要な酸素量以上に制御する反応器
側酸素供給量制御手段と、前記再生用ガス中の酸素濃度
が再生反応時における前記脱硫塔内の温度が吸着剤の許
容温度範囲内に保持されるように前記再生循環ガスに追
加供給する酸素含有ガスの流量を制御する脱硫塔側酸素
供給量制御手段とからなる酸素濃度制御手段を設けたこ
とを特徴とするガス精製装置。
【請求項３】高温高圧還元性ガスを固定床式の脱硫塔
に導き、この脱硫塔内に装填された吸着剤で前記高温高
圧還元性ガス中に含まれる硫黄化合物を硫化物として吸
着除去し、吸着後の吸着剤を酸素を含有する再生用ガス
で焙焼して再生し、前記再生反応により生成した亜硫酸
ガスを含む再生反応ガスを反応器に導き、この反応器内
に供給されたカルシウム化合物含有スラリ内に酸素含有
ガスとともに吹込んで、カルシウム化合物含有スラリと
前記再生反応ガス及び酸素含有ガスとを気液接触させる
ことにより、前記反応器内において亜硫酸ガスの吸収と
石膏の析出とを行わせるガス精製装置において、前記反
応器内のスラリ液面上に発生するガスを、前記反応器か
ら再生循環ガスとして導出し、この再生循環ガスを前記
吸着剤の再生用ガスとして循環使用する構成とするとと
もに、前記再生用ガス中の酸素濃度が再生反応時におけ
る前記脱硫塔内の温度が吸着剤の許容温度範囲内に保持
されるように前記反応器内のスラリ中に吹込む酸素含有
ガスの流量を制御する反応器側酸素供給量制御手段から
なる酸素濃度制御手段を設けたことを特徴とするガス精
製装置。
【請求項４】前記反応器内におけるスラリ温度を、二
水石膏が析出する温度範囲内になるよう制御する温度制
御手段を備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載
のガス精製装置。