JPH10314535A - 高温乾式脱硫装置 - Google Patents

高温乾式脱硫装置

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JPH10314535A
JPH10314535A JP9125281A JP12528197A JPH10314535A JP H10314535 A JPH10314535 A JP H10314535A JP 9125281 A JP9125281 A JP 9125281A JP 12528197 A JP12528197 A JP 12528197A JP H10314535 A JPH10314535 A JP H10314535A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
regeneration
desulfurization
tower
desulfurizing agent
zinc
Prior art date
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Pending
Application number
JP9125281A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumihiko Tamamushi
文彦 玉蟲
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IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 再生ガス加熱器とこれに必要な燃料消費を
伴うことなく、ガスタービンが要求する低濃度まで硫
黄濃度を低減することができ、かつ高価な脱硫剤の使
用量を大幅に低減することができる高温乾式脱硫装置を
提供する。 【解決手段】 それぞれ2段流動層からなる脱硫塔12
及び再生塔14と、脱硫塔と再生塔との間を鉄系脱硫剤
と亜鉛系脱硫剤をそれぞれ循環させる第1粒子循環系1
6と第2粒子循環系18とからなる。第1粒子循環系1
6により、鉄系脱硫剤が脱硫塔の下段と再生塔の下段と
の間を循環させ、第2粒子循環系18により、亜鉛系脱
硫剤が脱硫塔の上段と再生塔の上段との間を循環させ
る。脱硫塔では、下段で鉄系脱硫剤によりほとんどの硫
黄分を吸収し、反応平衡上取りきれない硫黄分を上段の
亜鉛系脱硫剤で脱硫する。また、再生塔では、下段で鉄
系脱硫剤による再生反応熱で再生塔下段の温度を加熱
し、その高温通過ガスにより上段の亜鉛系脱硫剤を加熱
し再生反応を維持させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、化石燃料をガス化
した粗製ガス中に含まれる硫黄化合物を高温で除去する
高温乾式脱硫装置に関する。
【0002】
【従来の技術】石炭や重質油をガス化した粗製ガス(ガ
ス化ガス)中には、1000〜10000ppmの硫黄
化合物(主としてH2 S)が含まれており、複合発電設
備の煙突から排出されるガス中の硫黄分を50ppm以
下まで低減させることが要求される。この要求を満たす
ために、高温において固形脱硫剤に粗製ガス中の硫黄化
合物を吸収させて除去する高温乾式脱硫装置が開発され
ている。
【0003】図2は、従来の乾式脱硫装置の構成図であ
り、脱硫塔1、再生塔2、粒子循環系3、圧縮機4、エ
キスパンダ5、排ガス処理装置6、等からなる。脱硫塔
1と再生塔2は、脱硫剤を流動媒体とする流動層反応炉
であり、脱硫剤が粒子循環系3により脱硫塔1と再生塔
2の間を循環し、脱硫塔1で脱硫剤により粗製ガス中の
硫黄化合物を脱硫し、再生塔2で脱硫剤を再生してSO
2 を含むオフガスを発生させ、オフガスを圧縮機4によ
り再生塔2や粒子循環系3に再循環し、その一部を排ガ
ス処理装置6に供給して処理するようになっている。
【0004】なお、脱硫塔1及び再生塔2における主な
反応は以下の通りである。 脱硫塔:3Fe2 3 +H2 →2Fe3 4 +H2 O..(酸化鉄の還元) Fe3 4 +3H2 S+H2 →3FeS+4H2 O ..(硫黄の吸収) 再生塔:4FeS+7O2 →2Fe2 3 +4SO2 ..(硫化鉄の再生)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術で
は、脱硫剤として鉄系脱硫剤を用いる限りでは、粗製ガ
ス中の硫黄濃度が比較的低い(例えば約1000pp
m)場合でも、脱硫塔出口硫黄濃度を50〜100pp
m程度までしか下げることができず、入口硫黄濃度が更
に高い場合には、更に高い硫黄濃度までしか脱硫できな
い問題点があった。このため、今後更に高まることが予
想される環境性能に対する社会的要求に充分対応できな
くなる可能性がある。
【0006】かかる問題点を解決するために、脱硫剤を
亜鉛系脱硫剤に変更することが研究されている。図3
は、亜鉛系脱硫剤を用いた場合の乾式脱硫装置の構成図
であり、主な反応は以下の通りである。 脱硫反応:ZnO+H2 S→ZnS+H2 O ..(硫黄の吸収) 再生反応:ZnS+1.5O2 →ZnO+SO2 ..(脱硫剤の再生) 図3において、ガス化ガス(粗製ガス)中のH2 Sは、
脱硫塔1(流動層)で脱硫され、硫黄を吸収した脱硫剤
は再生塔2(流動層)へ移送され、空気により酸化再生
される。再生オフガスは硫黄回収設備へ送る他、脱硫剤
移送と流動層形成用に循環して使用する。この構成は、
再生ガス加熱器7を有する点を除き、図2と同様であ
る。なお、この図では、脱硫塔1と再生塔2が単段流動
層として示されているが、図2と同様に2段流動層であ
ってもよい。
【0007】亜鉛系脱硫剤を使用する場合には、亜鉛系
脱硫剤の脱硫性能が高く、ガスタービンが要求する低濃
度まで硫黄濃度を低減することができる。しかし、亜鉛
系脱硫剤は、再生時の発熱量が少なく、再生塔内を再生
に適した温度(例えば650〜700℃)に保持するに
は、再生ガス加熱器7を設置してリサイクルガスを高温
に加熱する必要がある問題点があった。
【0008】すなわち、鉄系脱硫剤を用いる場合には、
式〜に示すように、酸化鉄(Fe2 3 )の大部分
が還元塔でFe3 4 となり、次いで再生塔でFe2
3 になるため、この再生反応による発熱で脱硫剤自体を
高温(例えば650〜700℃)に保持できるが、亜鉛
系脱硫剤を用いる場合には、式に示すように、再生
塔で吸収したZnSの酸化反応のみによる発熱であるた
め、発熱量が少なく、再生塔内を再生に適した温度に保
持できない問題点があった。そのため、余分な装置を必
要とするばかりでなく、大量の燃料を消費し、全体の効
率が大幅に低下する問題点があった。
【0009】更に、亜鉛系脱硫剤は、破砕鉄鋼石を使用
する鉄系脱硫剤と比較して非常に高価であるため、初期
充填のためのイニシャルコストと、消耗分を補給するラ
ンニングコストの両方が高くなりコスト高となる問題点
があった。
【0010】本発明は上述した種々の問題点を解決しよ
うとするものである。すなわち、本発明の目的は、再
生ガス加熱器とこれに必要な燃料消費を伴うことなく、
ガスタービンが要求する低濃度まで硫黄濃度を低減す
ることができ、かつ高価な脱硫剤の使用量を大幅に低
減することができる高温乾式脱硫装置を提供することに
ある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、それぞ
れ2段流動層からなる脱硫塔及び再生塔と、脱硫塔と再
生塔との間を鉄系脱硫剤と亜鉛系脱硫剤をそれぞれ循環
させる第1粒子循環系と第2粒子循環系とからなり、第
1粒子循環系により、鉄系脱硫剤が脱硫塔の下段と再生
塔の下段との間を循環し、第2粒子循環系により、亜鉛
系脱硫剤が脱硫塔の上段と再生塔の上段との間を循環す
るようになっている、ことを特徴とする高温乾式脱硫装
置が提供される。
【0012】本発明の好ましい実施形態によれば、再生
塔下段の温度が、亜鉛系脱硫剤の再生に適した温度にな
るように、第1粒子循環系により鉄系脱硫剤の循環量が
設定され、脱硫塔出口の硫黄濃度が所望の範囲になるよ
うに、第2粒子循環系により亜鉛系脱硫剤の循環量が設
定されている。
【0013】上記本発明の構成によれば、脱硫塔、再生
塔を各々2段とし、上段側は亜鉛系脱硫剤を、下段側は
鉄系脱硫剤を循環させるので、脱硫塔の下段で鉄系脱硫
剤によりほとんどの硫黄分を吸収し、反応平衡上取りき
れない硫黄分を上段の亜鉛系脱硫剤で脱硫することがで
きる。また、再生塔の下段で鉄系脱硫剤をまず再生し、
この再生反応による発熱で再生塔下段の温度を亜鉛系脱
硫剤の再生に適した温度(例えば650〜700℃)ま
で高め、その高温通過ガスにより上段の亜鉛系脱硫剤を
加熱し再生反応を維持することができる。
【0014】従って、再生ガス加熱器とこれに必要な
燃料消費を伴うことなく、再生塔の下段で加熱された再
生用ガスにより、上段の亜鉛系脱硫剤を加熱して再生反
応を維持することができる。また、脱硫塔の下段で鉄
系脱硫剤によりほとんどの硫黄分を吸収した粗製ガス
を、上段の亜鉛系脱硫剤により再度脱硫するので、亜鉛
系脱硫剤によりガスタービンが要求する低濃度まで硫黄
濃度を低減することができる。更に、脱硫硫黄分の大
部分は鉄系脱硫剤で吸収し、上段の亜鉛系脱硫剤ではそ
の残留分を吸収するだけなので、亜鉛系脱硫剤の負荷は
小さく、高価な脱硫剤の使用量を大幅に低減することが
できる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。図1は、本発明による高温乾式脱硫装置の構成図で
ある。この図において、本発明の高温乾式脱硫装置10
は、それぞれ2段流動層からなる脱硫塔12及び再生塔
14と、脱硫塔12と再生塔14との間を鉄系脱硫剤と
亜鉛系脱硫剤をそれぞれ循環させる第1粒子循環系16
と第2粒子循環系18とからなる。
【0016】第1粒子循環系16は、第1溢流ライン1
6a、第2溢流ライン16b、下部移送ポット16c、
ライザー管16d、上部移送ポット16e及び第3溢流
ライン16fからなり、循環ガスにより鉄系脱硫剤を1
6a→16b→16c→16d→16e→16f→16
aの順で脱硫塔12と再生塔14との間を循環させるよ
うになっている。
【0017】すなわち、第1粒子循環系16により、鉄
系脱硫剤が脱硫塔12の下段と再生塔14の下段との間
を循環する。この循環量は、再生塔上段の温度が、亜鉛
系脱硫剤の再生に適した温度になるように設定されてい
る。
【0018】同様に、第2粒子循環系18は、第1溢流
ライン18a、第2溢流ライン18b、下部移送ポット
18c、ライザー管18d、上部移送ポット18e及び
第3溢流ライン18fからなり、循環ガスにより亜鉛系
脱硫剤を18a→18b→18c→18d→18e→1
8f→18aの順で脱硫塔12と再生塔14との間を循
環させるようになっている。
【0019】すなわち、第2粒子循環系18により、亜
鉛系脱硫剤が脱硫塔12の上段と再生塔14の上段との
間を循環するようになっている。この循環量は、脱硫塔
出口の硫黄濃度が所望の範囲になるように設定されてい
る。
【0020】上述した構成により、脱硫塔12と再生塔
14では、以下の反応が主に生じる。 脱硫塔主反応 上段:ZnO+H2 S→ZnS+H2 O ... 下段:3Fe2 3 +H2 →2Fe3 4 +H2 O ... Fe3 4 +3H2 S+H2 →3FeS+4H2 O .. 再生塔主反応 上段:ZnS+1.5O2 →ZnO+SO2 ... 下段:4FeS+7O2 →2Fe2 3 +4SO2 ... の最適温度は約400〜500℃であり、の最適温
度は約650〜700℃である。
【0021】上述した本発明の構成によれば、脱硫塔1
2、再生塔14を各々2段とし、上段側は亜鉛系脱硫剤
を、下段側は鉄系脱硫剤を循環させるので、脱硫塔の下
段で鉄系脱硫剤によりほとんどの硫黄分を吸収し、反応
平衡上取りきれない硫黄分を上段の亜鉛系脱硫剤で脱硫
することができる。また、再生塔14の下段で鉄系脱硫
剤をまず再生し、この再生反応による発熱で再生塔下段
の温度を亜鉛系脱硫剤の再生に適した温度(例えば65
0〜700℃)まで高め、その高温通過ガスにより上段
の亜鉛系脱硫剤を加熱し再生反応を維持することができ
る。
【0022】従って、再生ガス加熱器とこれに必要な
燃料消費を伴うことなく、再生塔の下段で加熱された再
生用ガスにより、上段の亜鉛系脱硫剤を加熱して再生反
応を維持することができる。また、脱硫塔の下段で鉄
系脱硫剤によりほとんどの硫黄分を吸収した粗製ガス
を、上段の亜鉛系脱硫剤により再度脱硫するので、亜鉛
系脱硫剤によりガスタービンが要求する低濃度まで硫黄
濃度を低減することができる。更に、脱硫硫黄分の大
部分は鉄系脱硫剤で吸収し、上段の亜鉛系脱硫剤ではそ
の残留分を吸収するだけなので、亜鉛系脱硫剤の負荷は
小さく、高価な脱硫剤の使用量を大幅に低減することが
できる。
【0023】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【0024】
【発明の効果】上述したように、従来の方式では亜鉛系
脱硫剤を用いる場合には再生用ガス加熱器を設置する必
要があったが、本発明では再生ガスを再生塔下段、鉄系
脱硫剤の再生反応(発熱反応)によって上昇させるため
省略できる。また、安価な鉄系脱硫剤と複合して使用す
るため、高価な脱硫剤のみを使用する場合に比べて脱硫
剤補充費(ランニングコスト)が安くすむ。
【0025】従って、本発明の高温乾式脱硫装置は、
再生ガス加熱器とこれに必要な燃料消費を伴うことな
く、ガスタービンが要求する低濃度まで硫黄濃度を低
減することができ、かつ高価な脱硫剤の使用量を大幅
に低減することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による高温乾式脱硫装置の構成図であ
る。
【図2】従来の高温乾式脱硫装置の構成図である。
【図3】従来の別の高温乾式脱硫装置の構成図である。
【符号の説明】
1 脱硫塔 2 再生塔 3 粒子循環系 4 圧縮機 5 エキスパンダ 6 排ガス処理装置 7 再生ガス加熱器 10 高温乾式脱硫装置 12 脱硫塔 14 再生塔 16 第1粒子循環系 18 第2粒子循環系

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ2段流動層からなる脱硫塔及び
    再生塔と、脱硫塔と再生塔との間を鉄系脱硫剤と亜鉛系
    脱硫剤をそれぞれ循環させる第1粒子循環系と第2粒子
    循環系とからなり、 第1粒子循環系により、鉄系脱硫剤が脱硫塔の下段と再
    生塔の下段との間を循環し、第2粒子循環系により、亜
    鉛系脱硫剤が脱硫塔の上段と再生塔の上段との間を循環
    するようになっている、ことを特徴とする高温乾式脱硫
    装置。
  2. 【請求項2】 再生塔下段の温度が、亜鉛系脱硫剤の再
    生に適した温度になるように、第1粒子循環系により鉄
    系脱硫剤の循環量が設定され、脱硫塔出口の硫黄濃度が
    所望の範囲になるように、第2粒子循環系により亜鉛系
    脱硫剤の循環量が設定されている、ことを特徴とする請
    求項1に記載の高温乾式脱硫装置。
JP9125281A 1997-05-15 1997-05-15 高温乾式脱硫装置 Pending JPH10314535A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109355121A (zh) * 2018-12-19 2019-02-19 南京泰斯普化工工程技术有限公司 一种液化气及瓦斯气的高效脱硫系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109355121A (zh) * 2018-12-19 2019-02-19 南京泰斯普化工工程技术有限公司 一种液化气及瓦斯气的高效脱硫系统
CN109355121B (zh) * 2018-12-19 2024-05-14 南京泰斯普化工工程技术有限公司 一种液化气及瓦斯气的高效脱硫系统

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