特許 6048133 合成ガス生成システム、および、合成ガス生成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6048133

(24)【登録日】2016年12月2日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】合成ガス生成システム、および、合成ガス生成方法

(51)【国際特許分類】

   C10K 1/18 20060101AFI20161212BHJP

   C10J 3/54 20060101ALI20161212BHJP

   C10J 3/00 20060101ALI20161212BHJP

【ＦＩ】

   C10K1/18

   C10J3/54 JZAB

   C10J3/00 K

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-284733(P2012-284733)

(22)【出願日】2012年12月27日

(65)【公開番号】特開2014-125591(P2014-125591A)

(43)【公開日】2014年7月7日

【審査請求日】2015年10月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森 徹

(72)【発明者】

【氏名】坪井 陽介

(72)【発明者】

【氏名】成川 正広

(72)【発明者】

【氏名】湯浅 晃一

【審査官】 森 健一

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／０３７４６３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−０４１９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１５４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０４５８５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１０Ｋ １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流動媒体を加熱する燃焼炉と、
前記燃焼炉によって加熱された流動媒体と、水蒸気とが導入されて、該流動媒体の流動層が形成され、当該流動層が有する熱および該水蒸気でガス化原料をガス化させて合成ガスを生成するガス化炉と、
生成された前記合成ガスとオイルとを接触させることで、当該オイルで当該合成ガスを洗浄するオイル洗浄部と、
前記オイル洗浄部において前記合成ガスを洗浄した後のオイルである洗浄後オイルを貯留し、比重の違いによって当該洗浄後オイルから水を分離する沈降分離部と、
前記沈降分離部によって前記水が分離された前記洗浄後オイルを前記燃焼炉に送出するオイル送出部と、
前記沈降分離部によって分離された前記水を前記ガス化炉に送出する水送出部と、
を備え、
前記燃焼炉は、前記流動媒体の加熱に前記洗浄後オイルを用いることを特徴とする合成ガス生成システム。

【請求項2】

前記オイル送出部は、前記洗浄後オイルを前記ガス化炉にも送出し、
前記ガス化炉は、前記洗浄後オイルをガス化原料としてガス化させることを特徴とする請求項１に記載の合成ガス生成システム。

【請求項3】

流動媒体を加熱する燃焼炉と、当該燃焼炉によって加熱された該流動媒体と、水蒸気とが導入されて、該流動媒体の流動層が形成され、当該流動層が有する熱および該水蒸気でガス化原料をガス化させて合成ガスを生成するガス化炉と、を用いた合成ガス生成方法であって、
生成された前記合成ガスとオイルとを接触させることで、当該オイルで当該合成ガスを洗浄する工程と、
前記合成ガスを洗浄した後のオイルである洗浄後オイルを貯留し、比重の違いによって当該洗浄後オイルから水を分離する工程と、
水が分離された前記洗浄後オイルを、前記燃焼炉および前記ガス化炉のいずれか一方または双方に送出する工程と、
分離された前記水を前記ガス化炉に送出する工程と、
を含むことを特徴とする合成ガス生成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、合成ガスを生成する合成ガス生成システム、および、合成ガス生成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、石油に代えて、石炭やバイオマス、タイヤチップ等のガス化原料をガス化して合成ガスを生成する技術が開発されている。このようにして生成された合成ガスは、発電システムや、水素の製造、合成燃料（合成石油）の製造、化学肥料（尿素）等の化学製品の製造等に利用されている。合成ガスの原料となるガス化原料のうち、特に石炭は、可採年数が１５０年程度と、石油の可採年数の３倍以上であり、また、石油と比較して埋蔵地が偏在していないため、長期に亘り安定供給が可能な天然資源として期待されている。

【0003】

従来、石炭のガス化プロセスは、酸素や空気を用いて部分酸化することにより行われていたが、２０００℃といった高温で部分酸化する必要があるため、ガス化炉のコストが高くなるといった欠点を有していた。

【0004】

この問題を解決するために、水蒸気を利用し、７００℃〜９００℃程度で石炭をガス化する技術が開発されている。この技術では、温度を低く設定することでコストを低減することが可能となるが、生成された合成ガスには、２０００℃の高温で部分酸化して生成した合成ガスと比較して、タールが多く含まれていた。このような合成ガスを利用するプロセスにおいて合成ガスの温度が低下すると、合成ガスに含まれるタールが凝縮し、配管の閉塞、プロセスで使用する機器の故障、触媒の被毒等の問題が生じてしまう。

【0005】

そこで、ガス化炉で生成された合成ガスに水を噴霧することで、合成ガスに含まれるタール等の粒子を除去する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。

【0006】

しかし、タールは疎水性であるため、水との親和性が低い。したがって、特許文献１の技術のように、合成ガスに水を噴霧したとしても、合成ガスからタールを十分に除去できなかった。

【0007】

そこで、水に代えて、タールとの親和性が高いオイルを、合成ガスに噴霧することで、合成ガスに含まれるタールを除去する技術が開示されている（例えば、特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００５−４１９５９号公報

【特許文献2】特許第３９４３０４２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上述した特許文献２において、合成ガスを洗浄した後のオイル（洗浄後オイル）には、タールが含まれているため、洗浄後オイルは、まず、タールが分離され、その後、冷却器によって冷却されて、再度合成ガスの洗浄に利用される。したがって、洗浄後オイルが有する熱エネルギーは、冷却器で捨てられてしまうこととなっていた。また、分離されたタールを廃棄するためのコストを要することとなっていた。

【0010】

本発明は、このような課題に鑑み、タールとの親和性が高いオイルで合成ガスを洗浄することで、合成ガスから効率よくタールを除去することができ、かつ、洗浄後オイルの利用先を工夫することで、洗浄後オイルが有する熱エネルギーを有効利用することが可能となり、さらに、除去したタールを有効利用することができる合成ガス生成システム、および、合成ガス生成方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明の合成ガス生成システムは、流動媒体を加熱する燃焼炉と、燃焼炉によって加熱された流動媒体と、水蒸気とが導入されて、流動媒体の流動層が形成され、当該流動層が有する熱および水蒸気でガス化原料をガス化させて合成ガスを生成するガス化炉と、生成された合成ガスとオイルとを接触させることで、当該オイルで当該合成ガスを洗浄するオイル洗浄部と、オイル洗浄部において合成ガスを洗浄した後のオイルである洗浄後オイルを貯留し、比重の違いによって当該洗浄後オイルから水を分離する沈降分離部と、沈降分離部によって水が分離された洗浄後オイルを燃焼炉に送出するオイル送出部と、沈降分離部によって分離された水をガス化炉に送出する水送出部と、を備え、燃焼炉は、流動媒体の加熱に洗浄後オイルを用いることを特徴とする。

【0014】

オイル送出部は、洗浄後オイルをガス化炉にも送出し、ガス化炉は、洗浄後オイルをガス化原料としてガス化させるとしてもよい。

【0016】

上記課題を解決するために、本発明の合成ガス生成方法は、流動媒体を加熱する燃焼炉と、当該燃焼炉によって加熱された流動媒体と、水蒸気とが導入されて、流動媒体の流動層が形成され、当該流動層が有する熱および水蒸気でガス化原料をガス化させて合成ガスを生成するガス化炉と、を用いた合成ガス生成方法であって、生成された合成ガスとオイルとを接触させることで、当該オイルで当該合成ガスを洗浄する工程と、合成ガスを洗浄した後のオイルである洗浄後オイルを貯留し、比重の違いによって当該洗浄後オイルから水を分離する工程と、水が分離された洗浄後オイルを、燃焼炉およびガス化炉のいずれか一方または双方に送出する工程と、分離された水をガス化炉に送出する工程と、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明では、タールとの親和性が高いオイルで合成ガスを洗浄することで、合成ガスから効率よくタールを除去することができ、かつ、洗浄後オイルの利用先を工夫することで、洗浄後オイルが有する熱エネルギーを有効利用することが可能となり、さらに、除去したタールを有効利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１の実施形態にかかる合成ガス生成システムを説明するための説明図である。

【図2】第１の実施形態にかかる合成ガス生成方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。

【図3】第２の実施形態にかかる合成ガス生成システムを説明するための説明図である。

【図4】第２の実施形態にかかる合成ガス生成方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。

【図5】変形例の合成ガス生成システムを説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0020】

（第１の実施形態：合成ガス生成システム１００）
図１は、第１の実施形態にかかる合成ガス生成システム１００を説明するための図である。図１に示すように、合成ガス生成システム１００は、合成ガス生成装置１１０と、合成ガス精製装置２００とを含んで構成される。図１中、気体（ガス）の流れを実線の矢印で、砂の流れを一点鎖線の矢印で、ガス化原料の流れを二点鎖線の矢印で、水、油等の液体の流れを白抜きの矢印で示す。

【0021】

合成ガス生成システム１００は、石油に代えて、石炭やバイオマス、タイヤチップ等の固体原料をガス化して合成ガスを生成する技術である。石炭としては、泥炭、亜炭、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭、半無煙炭、無煙炭が挙げられる。

【0022】

合成ガス生成システム１００では、流動媒体が流動層を形成しているガス化炉内で、水蒸気を利用して、７００℃〜９００℃程度でガス化原料をガス化する（水蒸気ガス化）。この合成ガス生成システム１００では、温度を低く設定することで昇温にかかるコストを低減することが可能となるが、生成された合成ガスには、２０００℃の高温で部分酸化して生成した合成ガスと比較して、タールが多く含まれることとなる。そこで、生成された合成ガスを精製するために、合成ガス精製装置２００が利用される。以下、合成ガス生成装置１１０、合成ガス精製装置２００の具体的な構成について、その順に説明する。

【0023】

（合成ガス生成装置１１０）
図１に示すように、合成ガス生成装置１１０は、燃焼炉１１２と、媒体分離装置（サイクロン）１１４と、ガス化炉１１６と、ボイラ１１８とを含んで構成される。

【0024】

合成ガス生成装置１１０では、全体として、粒径が３００μｍ程度の硅砂（珪砂）等の砂で構成される流動媒体を熱媒体として循環させている。具体的には、まず、流動媒体は、燃焼炉１１２で１０００℃程度に加熱され、二酸化炭素（ＣＯ_２）を含む燃焼排ガスＥＸとともに媒体分離装置１１４に導入される。媒体分離装置１１４においては、高温の流動媒体と燃焼排ガスＥＸとが分離され、当該分離された高温の流動媒体が、ガス化炉１１６に導入される。そして、ガス化炉１１６に導入された流動媒体は、ガス化炉１１６の底面から導入されるガス化剤（水蒸気、窒素、空気、酸素、不活性ガス等）によって流動層化された後、最終的に、燃焼炉１１２に戻される。また、媒体分離装置１１４で分離された燃焼排ガスＥＸは、ボイラ１１８で熱回収された後、外部に排出される。

【0025】

ガス化炉１１６は、例えば、気泡流動層（バブリング流動層）ガス化炉であり、ガス化原料として、例えば、褐炭等の低品位燃料を７００℃〜９００℃でガス化させて合成ガスＸ１を生成する。本実施形態では、ガス化炉１１６に水蒸気を供給することにより、ガス化原料をガス化させて合成ガスＸ１を生成する（水蒸気ガス化）。

【0026】

そして、ガス化炉１１６で生成された合成ガスＸ１には、タール、水蒸気等が含まれているため、下流の合成ガス精製装置２００に送出され、精製される。

【0027】

（合成ガス精製装置２００）
図１に示すように合成ガス精製装置２００は、改質炉（酸化改質炉）２１０と、ボイラ２１２と、オイルスクラバ２２０と、ミストセパレータ２２２と、沈降分離部２３０と、オイル送出部２４０と、水送出部２５０とを含んで構成される。なお、上述した燃焼炉１１２、媒体分離装置１１４、ガス化炉１１６とともに、改質炉２１０、オイルスクラバ２２０、ミストセパレータ２２２、沈降分離部２３０は、すべて密閉構造となっており、外部からの空気の進入を防止している。これにより、合成ガスの純度低下を抑制することができる。

【0028】

改質炉２１０は、ガス化炉１１６で生成された合成ガスＸ１に酸素や空気を加え、９００〜１５００℃程度にして、合成ガスＸ１に含まれるタールを改質（酸化改質）する。ボイラ２１２は、改質炉２１０で改質された合成ガスＸ２と水蒸気との熱交換を行い、すなわち、合成ガスＸ２の顕熱を水蒸気で回収し、合成ガスＸ２の出口温度を３００℃〜６００℃にする。

【0029】

オイルスクラバ（オイル洗浄部）２２０は、合成ガスＸ２にオイルを噴霧することにより、合成ガスＸ２とオイルとを接触させ、オイルで合成ガスＸ２を洗浄する。オイルはタールと親和性が高いため、オイルスクラバ２２０が合成ガスＸ２にオイルを噴霧することにより、合成ガスＸ２に含まれるタールがオイルに溶解する。これにより、タールが合成ガスＸ２から除去され、合成ガスＸ３と、洗浄後オイルＹ１が生成される。そして、オイルスクラバ２２０において、オイルによって洗浄された合成ガスＸ３は、ミストセパレータ２２２に送出され、合成ガスＸ２を洗浄した後のオイルである洗浄後オイル（タール、水、オイルを含む）Ｙ１は、後述する沈降分離部２３０に送出される。

【0030】

ミストセパレータ（オイル洗浄部）２２２は、合成ガスＸ３にオイルを噴霧することにより、合成ガスＸ３とオイルとを接触させ、オイルで合成ガスＸ３を洗浄する。なお、ミストセパレータ２２２が噴霧するオイルの粒径は、オイルスクラバ２２０が噴霧するオイルの粒径より小さい。これにより、オイルスクラバ２２０では、十分に分離、除去できなかった合成ガスＸ３に含まれる霧状のタールが合成ガスＸ３から除去され、精製合成ガスＸ４と洗浄後オイルＹ２が生成される。

【0031】

また、本実施形態において、オイルスクラバ２２０およびミストセパレータ２２２において用いられるオイルは、例えば、重油、軽油、植物油等である。

【0032】

こうして、精製合成ガスＸ４が生成され、ミストセパレータ２２２において、合成ガスＸ３を洗浄した後のオイルである洗浄後オイル（タール、水、オイルを含む）Ｙ２は、後述する沈降分離部２３０に送出される。なお、精製合成ガスＸ４の温度、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２の温度は、オイルスクラバ２２０およびミストセパレータ２２２において冷却されることなく２５０℃〜５５０℃程度に維持されている。

【0033】

沈降分離部２３０は、オイルスクラバ２２０から送出された洗浄後オイルＹ１、ミストセパレータ２２２から送出された洗浄後オイルＹ２を貯留し、比重の違いによって、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２から水Ｚ２を分離する。なお、沈降分離部２３０内の温度、すなわち、沈降分離部２３０における洗浄後オイルＹ１、Ｙ２の温度は、２５０℃〜５５０℃程度である。

【0034】

オイル送出部２４０は、ポンプを含んで構成され、沈降分離部２３０において、水Ｚ２が分離された洗浄後オイルＺ１（２５０℃〜５５０℃程度）を燃焼炉１１２およびガス化炉１１６に送出する。そして、燃焼炉１１２は、流動媒体の加熱に洗浄後オイルＺ１を用いる。具体的に説明すると、燃焼炉１１２は、燃料として洗浄後オイルＺ１を燃焼させて、流動媒体を加熱する。また、ガス化炉１１６は、洗浄後オイルＺ１をガス化原料としてガス化する。

【0035】

このようにオイル送出部２４０が洗浄後オイルＺ１を燃焼炉１１２およびガス化炉１１６に送出することにより、洗浄後オイル（オイル、タールを含む）Ｚ１を廃棄したり、廃棄するための処理を行ったりするための設備が不要となる。また、従来、燃焼炉では、燃料として石炭を燃焼させて流動媒体を加熱しているが、オイル送出部２４０が洗浄後オイルＺ１を燃焼炉１１２に送出することにより、石炭に代えて、または、石炭に加えて洗浄後オイルＺ１を燃料とすることができるため、流動媒体を加熱するための燃料コストを低減することができる。また、洗浄後オイルＺ１に含まれるタールをも燃料やガス化原料とすることができるため、従来廃棄されていたタールを有効利用することが可能となる。

【0036】

また、オイル送出部２４０は、沈降分離部２３０によって水Ｚ２が分離された洗浄後オイルＺ１を燃焼炉１１２に送出することから、水Ｚ２による燃焼炉１１２の温度低下を回避することが可能となる。

【0037】

さらに、従来、洗浄後オイルは、合成ガスの洗浄に再利用するために、冷却器によって冷却されていた。すなわち、洗浄後オイルが有する熱は、冷却器において捨てられていた。しかし、本実施形態のオイル送出部２４０は、２５０℃〜５５０℃程度といった高温の洗浄後オイルＺ１を、冷却器等を用いて冷却することなく、そのまま燃焼炉１１２およびガス化炉１１６に送出するため、洗浄後オイルＺ１が有する熱を捨てることなく効率よく利用することができる。

【0038】

水送出部２５０は、ポンプを含んで構成され、沈降分離部２３０において、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２から分離された水（２５０℃〜５５０℃程度）Ｚ２をガス化炉１１６に送出する。そして、ガス化炉１１６は、ガス化原料のガス化に、水送出部２５０によって送出された水Ｚ２を用いる。

【0039】

具体的に説明すると、上述したようにガス化炉１１６において流動媒体の温度は７００℃〜９００℃程度である。このため、水送出部２５０によって送出された水Ｚ２は、ガス化炉１１６において水蒸気となる。そして、この水蒸気によってガス化原料がガス化されることとなる。

【0040】

このように水送出部２５０が水Ｚ２をガス化炉１１６に送出することにより、水（少量のオイル、タールを含む）Ｚ２を廃棄したり、廃棄するための処理を行ったりするための設備が不要となる。また、水送出部２５０が、水Ｚ２をガス化炉１１６に送出することにより、従来から導入されている、ガス化原料をガス化するための水蒸気の量を減らすことができる。したがって、水蒸気を生成するための熱エネルギーを削減することが可能となる。

【0041】

さらに、水送出部２５０は、２５０℃〜５５０℃程度といった高温の水Ｚ２をガス化炉１１６に送出するため、水Ｚ２が有する熱を捨てることなく効率よく利用することができる。

【0042】

（合成ガス生成方法）
続いて、合成ガス生成システム１００を用いた合成ガス生成方法について説明する。図２は、第１の実施形態にかかる合成ガス生成方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。ここで、流動媒体は、燃焼炉１１２、媒体分離装置１１４、ガス化炉１１６を循環している。また、ガス化炉１１６において、流動媒体は、水蒸気（ガス化剤）によって流動層化されている。

【0043】

図２に示すように、まず、ガス化炉１１６にガス化原料が導入され、合成ガスＸ１が生成される（合成ガス生成工程Ｓ３００）。そして、生成された合成ガスＸ１は、改質炉２１０において、酸化改質されて合成ガスＸ２となり、ボイラ２１２によって冷却される（酸化改質工程Ｓ３０２）。

【0044】

続いて、合成ガスＸ２は、オイルスクラバ２２０に導入され、オイルスクラバ２２０において、合成ガスＸ２とオイルとを接触させることで、当該オイルで合成ガスＸ２を洗浄する。洗浄後の合成ガスＸ３は、ミストセパレータ２２２に導入され、ミストセパレータ２２２において、合成ガスＸ３とオイルとを接触させることで、当該オイルで合成ガスＸ３を洗浄する（洗浄工程Ｓ３０４）。こうして、精製合成ガスＸ４が生成される。

【0045】

一方、オイルスクラバ２２０において生じた洗浄後オイルＹ１、ミストセパレータ２２２において生じた洗浄後オイルＹ２は、沈降分離部２３０に送出される。そして、沈降分離部２３０において、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２は、洗浄後オイルＺ１と、水Ｚ２に分離される（分離工程Ｓ３０６）。

【0046】

沈降分離部２３０において分離された洗浄後オイルＺ１は、オイル送出部２４０によって燃焼炉１１２およびガス化炉１１６に送出される（オイル送出工程Ｓ３０８）。こうすることで、燃焼炉１１２において、洗浄後オイルＺ１が燃料として燃焼され、流動媒体が加熱されることとなる。また、ガス化炉１１６において、洗浄後オイルＺ１がガス化原料としてガス化され、合成ガスＸ１が生成されることとなる。

【0047】

一方、沈降分離部２３０において分離された水Ｚ２は、水送出部２５０によってガス化炉１１６に送出される（水送出工程Ｓ３１０）。こうすることで、ガス化炉１１６において、水Ｚ２が水蒸気となり、ガス化剤の一部としてガス化原料をガス化することとなる。

【0048】

以上説明したように、本実施形態にかかる合成ガス生成システム１００およびこれを用いた合成ガス生成方法によれば、タールとの親和性が高いオイルで合成ガスＸ２、Ｘ３を洗浄することで、合成ガスＸ２、Ｘ３から効率よくタールを除去することができる。また、洗浄後オイルＺ１を燃焼炉１１２およびガス化炉１１６に導入することで、洗浄後オイルＺ１が有する熱エネルギーを捨てることなく、有効利用することが可能となり、除去したタールを燃料やガス化原料として有効利用することができる。

【0049】

また、従来、オイルスクラバ２２０、ミストセパレータ２２２に代えて、水を噴霧することにより合成ガスＸ２、Ｘ３中のタールを除去するスプレー塔やミストセパレータが設けられていたため、洗浄後の水（排水）を処理するための排水処理設備が必要となっていた。具体的に説明すると、排水処理設備は、加圧した空気を排水に導入し、排水に含まれるスラッジ等の浮遊物質を浮上させて除去する加圧浮上槽（もしくは凝集沈殿処理）、アンモニア放散塔、排水に活性汚泥（好気性の微生物）を適用することで、排水に含まれる有機物を分解して除去する活性汚泥槽、排水と固形物とを分離する最終沈殿槽を含んで構成される。

【0050】

しかし、本実施形態の合成ガス生成システム１００は、水を噴霧することにより合成ガスＸ２、Ｘ３中のタールを除去するスプレー塔や水を噴霧するミストセパレータに代えて、オイルを噴霧するオイルスクラバ２２０や、オイルを噴霧するミストセパレータ２２２を備えることにより、排水が生じることはほとんどない。また、合成ガスＸ２、Ｘ３に含まれる水（ガス化炉１１６における水蒸気由来の水）であって、オイルスクラバ２２０や、ミストセパレータ２２２において洗浄後オイルＹ１、Ｙ２に含まれることとなった水Ｚ２は、沈降分離部２３０において分離され、水送出部２５０によってガス化炉１１６に送出（返送）されることとなる。

【0051】

したがって、上述したような大がかりな排水処理設備が不要となり、排水処理設備に要する場所やコストを削減することが可能となる。さらに、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２から分離した水Ｚ２をガス化炉１１６に導入することで、水Ｚ２が有する熱エネルギーを捨てることなく、有効利用することができる。

【0052】

（第２の実施形態：合成ガス生成システム４００）
図３は、第２の実施形態にかかる合成ガス生成システム４００を説明するための図である。図３に示すように、合成ガス生成システム４００は、合成ガス生成装置４１０と、合成ガス精製装置４２０とを含んで構成される。図３中、気体（ガス）の流れを実線の矢印で、ガス化原料の流れを二点鎖線の矢印で、水、油等の液体の流れを白抜きの矢印で示す。

【0053】

合成ガス生成システム４００は、ガス化炉４１６と、加熱部４１８とを含んで構成される。

【0054】

ガス化炉４１６は、例えば、流動層方式のガス化炉や、流動媒体（砂）が自重で鉛直下方向に流下することで移動層を形成する移動層方式のガス化炉である。加熱部４１８は、例えば、間接熱交換器で構成され、ガス化炉４１６中の流動媒体を加熱する。

【0055】

ガス化炉４１６は、ガス化原料として、例えば、褐炭等の低品位燃料を７００℃〜９００℃でガス化させて合成ガスを生成する。本実施形態では、ガス化炉４１６に水蒸気を供給することにより、ガス化原料をガス化させて合成ガスを生成する。

【0056】

そして、ガス化炉４１６で生成された合成ガスＸ１には、タール、水蒸気等が含まれているため、下流の合成ガス精製装置４２０に送出され、精製される。

【0057】

（合成ガス精製装置４２０）
図３に示すように、合成ガス精製装置４２０は、改質炉（酸化改質炉）２１０と、ボイラ２１２と、オイルスクラバ２２０と、ミストセパレータ２２２と、オイル送出部４４０とを含んで構成される。なお、上述したガス化炉４１６とともに、改質炉２１０、オイルスクラバ２２０、ミストセパレータ２２２は、すべて密閉構造となっており、外部からの空気の進入を防止している。これにより、合成ガスの純度低下を抑制することができる。

【0058】

なお、改質炉２１０、ボイラ２１２、オイルスクラバ２２０、ミストセパレータ２２２は、上述した第１の実施形態の改質炉２１０、ボイラ２１２、オイルスクラバ２２０、ミストセパレータ２２２と実質的に機能が等しいので同一の符号を付して重複説明を省略し、ここでは、機能の異なるオイル送出部４４０について詳述する。

【0059】

オイル送出部４４０は、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２をガス化炉４１６に送出する。これにより、ガス化炉４１６において、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２をガス化原料としてガス化することができる。また、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２には、水が含まれているが、この水をガス化炉４１６に導入することにより、従来から導入されている、ガス化原料をガス化するための水蒸気の量を減らすことができる。したがって、水蒸気を生成するための熱エネルギーを削減することが可能となる。

【0060】

さらに、オイル送出部４４０は、２５０℃〜５５０℃程度といった高温の洗浄後オイルＹ１、Ｙ２をガス化炉４１６に送出するため、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２が有する熱を捨てることなく効率よく利用することができる。さらに、除去したタールをガス化原料として有効利用することが可能となる。

【0061】

（合成ガス生成方法）
続いて、合成ガス生成システム４００を用いた合成ガス生成方法について説明する。図４は、第２の実施形態にかかる合成ガス生成方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。ここで、ガス化炉４１６には、水蒸気（ガス化剤）が導入されている。

【0062】

なお、合成ガス生成工程Ｓ３００、酸化改質工程Ｓ３０２、洗浄工程Ｓ３０４は、上述した第１の実施形態の合成ガス生成工程Ｓ３００、酸化改質工程Ｓ３０２、洗浄工程Ｓ３０４と実質的に処理が等しいので同一の符号を付して重複説明を省略し、ここでは処理の異なるオイル送出工程Ｓ４５０について詳述する。

【0063】

オイルスクラバ２２０において生じた洗浄後オイルＹ１、ミストセパレータ２２２において生じた洗浄後オイルＹ２は、オイル送出部４４０によってガス化炉４１６に直接送出される（オイル送出工程Ｓ４５０）。こうすることで、ガス化炉４１６において、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２がガス化され、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２に含まれる水が水蒸気となり、ガス化剤の一部としてガス化原料（褐炭等の石炭や洗浄後オイルＹ１、Ｙ２）をガス化することとなる。

【0064】

以上説明したように、本実施形態にかかる合成ガス生成システム４００およびこれを用いた合成ガス生成方法によれば、タールとの親和性が高いオイルで合成ガスＸ２、Ｘ３を洗浄することで、合成ガスＸ２、Ｘ３から効率よくタールを除去することができる。また、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２をガス化炉４１６に導入することで、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２が有する熱エネルギーを捨てることなく、有効利用することが可能となる。さらに、除去したタールをガス化原料として有効利用することができる。

【0065】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0066】

例えば、上述した第１の実施形態において、沈降分離部２３０を備える構成を例に挙げて説明したが、沈降分離部２３０は必須の構成ではなく、オイル送出部２４０は、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２を燃焼炉１１２およびガス化炉１１６に直接送出してもよい。

【0067】

また、上述した第１の実施形態において、オイル送出部２４０は、洗浄後オイルＺ１を燃焼炉１１２およびガス化炉１１６に送出する構成について説明したが、オイル送出部２４０は、洗浄後オイルＺ１を燃焼炉１１２およびガス化炉１１６のいずれか一方のみに送出してもよい。また、沈降分離部２３０を備えない場合、オイル送出部２４０は、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２を燃焼炉１１２およびガス化炉１１６のいずれか一方に直接送出してもよい。

【0068】

また、上述した第２の実施形態において、オイル送出部４４０は、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２をガス化炉４１６に直接送出しているが、沈降分離部２３０を設けておき、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２を沈降分離部２３０で貯留した後、オイル送出部４４０がガス化炉４１６に送出するとしてもよい。また、第２の実施形態において、沈降分離部２３０を備える場合、水送出部２５０を併せて設けておき、水送出部２５０が水Ｚ２をガス化炉４１６に送出するとしてもよい。

【0069】

また、上述した実施形態において、オイル洗浄部として、オイルスクラバ２２０およびミストセパレータ２２２を例に挙げて説明したが、オイルスクラバ２２０およびミストセパレータ２２２のいずれか一方を備える構成としてもよい。

【0070】

また、上述した実施形態において、改質炉２１０、ボイラ２１２を備える構成を例に挙げて説明したが、改質炉２１０、ボイラ２１２は必須の構成ではない。例えば、図５に示すように、合成ガス生成システム５００を、合成ガス生成装置１１０と、合成ガス精製装置５２０とを含んで構成し、合成ガス精製装置５２０を、オイルスクラバ２２０と、ミストセパレータ２２２と、沈降分離部２３０と、オイル送出部２４０と、水送出部２５０とを含んで構成するとしてもよい。

【0071】

図５に示す合成ガス生成システム５００のように、改質炉２１０を備えない場合、改質炉２１０を備える構成と比較して、オイルスクラバ２２０に導入される合成ガスＸ１にはタールが多く含まれている。したがって、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２には、タールが多く含まれることとなり、オイル送出部２４０によって、燃焼炉１１２、ガス化炉１１６に送出される洗浄後オイルＺ１にもタールが多く含まれることとなる。これにより、燃焼炉１１２において、流動媒体を加熱するための燃料コストをさらに低減することができる。

【0072】

なお、ボイラ２１２を備えない場合、精製合成ガスＸ４を利用する機器の耐熱温度に応じて、ミストセパレータ２２２の後段に熱交換器（冷却器）やボイラを設けてもよい。さらに、ミストセパレータ２２２の後段に、水を噴霧するスプレー塔、水を噴霧するミストセパレータ、精製合成ガスＸ４を昇圧する昇圧器を備えるとしてもよい。

【0073】

また、上述した第２の実施形態において、改質炉２１０、ボイラ２１２を備える構成を例に挙げて説明したが、ボイラ２１２および加熱部４１８を設けずともよい。この場合、改質炉２１０の出口温度（改質炉２１０の下流側のＸ１の温度）は１０００℃以上となるため、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２は合成ガスＸ１が有する１０００℃程度の熱を回収することができる。したがって、ガス化炉４１６は、加熱部４１８を設けずとも、洗浄後オイルＹ１、Ｙ２が回収した熱で流動媒体を加熱することが可能となる。

【0074】

なお、本明細書の合成ガス生成方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。

【産業上の利用可能性】

【0075】

本発明は、合成ガスを生成する合成ガス生成システム、および、合成ガス生成方法に利用することができる。

【符号の説明】

【0076】

１００、４００、５００ …合成ガス生成システム
１１２ …燃焼炉
１１６、４１６ …ガス化炉
２２０ …オイルスクラバ（オイル洗浄部）
２２２ …ミストセパレータ（オイル洗浄部）
２３０ …沈降分離部
２４０、４４０ …オイル送出部
２５０ …水送出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】