[发明专利]气体纯化设备和气体纯化方法

说明书

发明背景

技术领域

本发明涉及能够通过调节原料气体中H₂O的浓度来促进COS分解处理的气体纯化设备和气体纯化方法。

背景技术

作为对于近年出现的能量问题的最终解决方案之一，煤的有效利用已经引起了巨大关注。为了将煤转化为具有高附加值的能量介质如甲醇和氨，使用了先进的技术，如用于将煤气化的技术和用于将通过将煤气化所得的气体纯化的技术。

在煤中通常含有硫，并且当将煤气化时，气体包含硫化合物如氧硫化碳(COS)和硫化氢(H₂S)。如果在不除去这样的硫化合物的情况下燃烧此气化的气体，燃烧的化合物将作为可以导致酸雨和环境破坏的硫的氧化物排出至大气中。尽管其中通过使用胺系水溶液除去H₂S的湿法气体纯化工艺已经作为用于除去这种硫化合物的方法得到商业化，但通过使用胺系水溶液不能除去COS。

为了解决此问题，已经提出了催化反应工艺，其中，通过由以下式(2)表示的水解反应工艺将COS分解并转化成能够通过使用胺系水溶液除去的H₂S(例如，专利文献1)。

[式1]

COS+H₂O→H₂S+CO₂ (2)

因为COS分解反应是水解的，所以如果在原料气体中H₂O的浓度高，COS能够以较高的分解速率分解。例如，在专利文献2中讨论的气体纯化设备中，经由水洗塔将从气化炉排出的气化的气体引入COS转化器中，以分解COS，并随后将其进料至吸收塔以从中除去H₂S。在水洗塔中，将气化的气体中的杂质回收，并且在气化的气体中的H₂O的浓度增加，并且因此，容易将COS在COS转化器中分解。然而，须将在气化炉中加热的气化的气体冷却以在水洗塔中水洗，随后将冷却过的气化的气体再次加热至适合于COS分解的温度。如上所述，因为在气体纯化设备中重复进行加热和冷却气化的气体的过程，所以设施结构可能是复杂的，并且该过程的结构的热效率也可能是低的。

另一方面，例如，在专利文献3中描述的气体纯化设备具有这样的设备结构：其中将从气化炉排出的气化的气体引入用于COS分解的COS处理装置中，并随后将其进料至水洗塔。将已经在气化炉中加热的气化的气体通过热交换器冷却至适合用于COS分解的的温度，并且在已经分解COS以后，将气体进一步冷却至适于用水洗涤的温度。如上所述，该气体纯化设备没有重复加热和冷却气化的气体，这实现了具有出色热效率的工艺结构。然而，因为在没有调节H₂O的浓度的情况下将从气化炉排出的气化的气体引入至COS处理装置，在气化的气体中的H₂O的浓度取决于气化炉的气化条件。因此，难以总是以高分解速率分解COS。

引用清单

专利文献

专利文献1：JP 4594886 B1

专利文献2：JP 3688922 B1

专利文献3：JP 4467872 B1

发明概述

技术问题

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供具有出色热效率的、能够以高分解速率分解COS的气体纯化设备和气体纯化方法。

解决问题的手段

为了解决上述问题，发明人进行了多种研究，以在不降低热效率的情况下提高COS分解速率。发明人因此发现，通过在COS的水解分解前调解H₂O的浓度，可以在不降低热效率的情况下以高分解速率分解COS，并且基于此发现，完成了本发明。

换言之，在根据本发明的第一实施方案中，气体纯化设备配置为纯化至少包含COS、H₂O、CO₂和H₂S的气体，所述气体纯化设备至少设置有：COS处理装置，所述COS处理装置包括COS转化催化剂并且配置为通过水解来分解在所述气体中的COS；和H₂O调节工具，所述H₂O调节工具配置为调节待引入所述COS处理装置中的所述气体中的H₂O的浓度。