ガス化における除塵の問題

サイクロンセパレーター............................

流動層にはサイクロンを使用できる。一般的には水で洗うが、セラミックフィルターを使う場合もある

それぞれの長所と短所を教えてもらえますか？

急冷プロセスの場合：サイクロンセパレータ、ヴェンチュリー、その後はすべて洗浄塔と連携。非急冷プロセスの場合：セラミックフィルター。 BGL：電気捕集タール分離器を使用。

この投稿は最後にluoli519によって2016-2-25 11:28に編集されました。これは非常に意義のある話題です。 一部のプロジェクトでは、ガス化ユニット、変換ユニット、浄化ユニット、合成ユニットなど、各ユニットのプロセス技術パッケージの供給業者や設計業者が異なっていることがあります。そのため、総合設計会社を選ぶことは非常に重要です。私の感覚では、一部の総合設計院（あるいは発注者でさえも）には、全体を統括し、各ユニットの技術設計会社を総合的に調整する十分な能力がないように思えます。例えば、総合設計院の総合力や能力、プロジェクトの設計・運用経験が、各ユニットの技術設計院に及ばないのです。ユニット技術設計院は、自らのユニット設計運用におけるリスク責任を考慮し、通常、当該ユニットの入力条件（すなわち前段ユニットの出力結果）に対して比較的厳しい要求を課す。私もいくつかのプロジェクトにおける気化ユニットおよび変換ユニットの技術仕様書を見たことがありますが、変換ユニットがこのユニットへの吸気（つまり気化ユニットからの浄化ガス）に対して求める条件としては、乾燥基準でのガス中の粉塵濃度が3mg/Nm^3未満であり、かつ液滴の含有量も1mg/Nm^3を超えてはならないとされていました。その理由は、気化ユニットで生成された浄化ガスが粉塵を伴って予変換反応器の入口部に堆積し、同ユニットの円滑な運転を妨げるのを防ぐためです。私自身が過去の数年間にわたる石炭からの合成アンモニアおよびメタノール製造プロジェクト（年産30万トン、50万トン、80万トン、120万トン）を振り返ってみると、これほど厳しい要求を出した記憶はありません。変換ユニットは、建設コストにおいても運用コストにおいても、ガス化ユニットとは比較にならず、わざわざガス化ユニットの厳しい供給条件を強いることで、結局はプロジェクト全体の運用コストが上昇してしまうのではないかまた、予変換反応塔のガス入口部には、大小さまざまなサイズや層高を持つセラミックボールによる不活性層があるし、触媒反応部にも異なる活性度の層を組み合わせて設置している。予変換塔と主変換塔も混合プロセスとして設計することができるのではないか？オーナーの将来のプロジェクト全体の運用上の経済性という観点から、私個人としては、競争的な最適化によるユニット工程の組み合わせ設計の革新を通じて、上流のガス化ユニットへの供給条件の厳しさを和らげることができると考えています。 万が一、私がオーナーでなくても、単位プロセスパッケージの供給業者や設計院に過ぎません。では、気化ユニットのプロセスパッケージ供給業者と設計院は、厳格な供給要件を真面目に受け入れなければならない。 したがって、急冷プロセスであれ、非急冷プロセスであれ、液体スラグ排出方式であれ、「乾燥基準のガス中の粉塵および液滴含有量が極めて低い」という条件をクリアしなければならない。 洗浄塔、高温フィルター、電気集塵装置（粉塵・タール除去）は、それぞれ異なるスラグ排出ガス化プロセスにおける最終的なチェックポイントとなるものです。しかし明らかに、各装置の最終段階だけで「一人が守れば万人は入れない」という機能を実現することは不可能である。なぜなら、洗浄塔やセラミックフィルター、電気集塵装置はいずれも「細かい作業」を担うものであり、微少量の粉塵を含む空気流に対して高度に精密な除塵処理を行うための経済的な手段だからだ。これらを使って「大まかな作業も細かい作業もすべて任せる」のでは、プロジェクトの運用コストが高くなりすぎる。 では、その「重労働」はどうやってこなすのか？ 原則として、可能であれば二相で解決し、三相に頼ることは絶対にしない。なぜなら、高温湿式除塵には大量の脱塩水が必要であり、熱回収にも脱塩水が必要で、さらに後処理も面倒だからです。乾式処理では「大仕事」としてほとんどの粉塵や液滴を除去するため、遮断型の装置は使用できない（流れる面が容易に詰まってしまう）。その代わり、高温の気流から大量の粉塵や液滴を分離するために、動力学的な旋回流方式を用いるしかない。旋回流式気固（液）分離技術装置において、多因子旋流子母分離器は、従来のサイクロン分離器に比べて、分離精度、分離度、運用の柔軟性、装置のサイズなどの面で顕著な優位性を持っている。私が長年にわたり国内外で旋回流式の気固（液）分離装置の設計に従事してきた経験やデータによれば、5マイクロメートルサイズの固体粒子を4Nレベルで分離すること（つまり、5マイクロメートル以上の大きさの粉塵を99.99％除去すること）は可能である。一方、3マイクロメートル以下の粒子は顕著なブラウン運動の性質を持っており、粒子の直径が小さくなるほどそのブラウン運動の性質はより明確になり、動力学的な手法による分離はより困難になる。 3マイクロメートル以下のサイズの粒子、特に見かけの密度が非常に低く、表面張力によって互いに凝集して成長することができない微細な粉塵。気相から分離するための有効な方法にはどのようなものがあるでしょうか？ 第一の方法は、高温フィルター装置をそのまま使用するもので、予備機を備えた一次予備フィルターと、予備機を備えた二次精密凝集フィルターを組み合わせて使用します。二次精密凝集フィルターを通過したガスについては、固体の含有量が3mg/Nm³未満であることに加え、液滴の含有量も1mg/Nm³を超えてはならない（工程上の要件）。フィルターカートリッジは粉塵で容易に詰まってしまうため、定期的な内部部品の交換が必要となり、そのため設備投資が増加します。また、定期的な部品の準備やメンテナンスにも費用がかかります。特に凝集フィルターカートリッジは通常のフィルターカートリッジよりもはるかに高価なため、プロジェクトの運用・メンテナンスコストは非常に高くなります。 第二の方法は、電気集塵装置を直接使用するもので、予備機を備えた一次電気集塵装置と予備機を備えた二次電気集塵装置を組み合わせる。二次電気集塵装置を通過したガスは、固体の含有量が3mg/Nm³未満であるだけでなく、液滴の含有量も1mg/Nm³を超えてはならない（工程要件）。電気集塵装置では、高温下での絶縁、高温下でのシール、高温カーラントの問題、さらに電極が粒子に覆われやすいという点を考慮する必要があります。また、安定した効果を発揮するためには典型的なエアロゾル環境が求められるため、その適用範囲は比較的限られています。さらに内部部品の定期的な交換が必要であり、そのために設備投資が増え、運用・保守コストも高くなります。 第三の方法は、脱塩水を用いた湿式法で粉塵を除去することです。一部のプロセスパッケージでは、ガス流が気化炉から出てくるとすぐに、噴射洗浄塔で脱塩水を用いて大型の粉塵粒子を洗い流して除去する。本人はそうは思わない。湿式高温度集塵では、本来多量の脱塩水が必要となるが、脱塩水を使わなくてもよい場所（乾式サイクロン集塵分離器を使用可能）で高価な脱塩水を使用することは、経済的な観点から望ましくない。 上流の除塵装置による初期処理の後、一次固定式ヴィンチュリー洗浄器と一次多因子スイロ型親子分離器を用いる。一次ヴィンチュリー洗浄器では、大量の高速脱塩水を使用して微細な粉塵の気泡を破壊し、微細粉塵を湿潤させて凝集・成長させる。その後、一次多因子スイロ型親子分離器によって、気相中から洗浄水や液滴、そして湿潤・凝集・成長した粉塵粒子を除去する；さらに、約8％～10％が逃げ出した気流中に残存する少量の運搬質は、二次調整可能なウェンチュリー洗浄器＋二次多因子スイープ型親子分離器を経由する。二次調整可能なウェンチュリー洗浄器内で、少量の高速脱塩水によって微細な粉塵の気泡を再び破壊し、残存する微細粉塵を湿潤・凝集させて大きくする。その後、二次多因子スイープ型親子分離器によって、気相から洗浄水、液滴、および湿潤・凝集して大きくなった残存粉塵粒子を除去する。 二段式調整可能なヴィンチュリー洗浄装置＋二段式多因子スクリュー型分離装置による処理後でも、依然として気流中に約0.05％程度のさらに微細な粉塵が残留しているため、以下の方法が必要となる：1、電気集塵装置（別途機器は不要）；または2、精密凝集フィルター（予備機不要）；または3、浸漬式洗浄塔によって極微量の微細な粉塵を捕捉し、洗浄塔の頂部にある気相出口には、気流中に含まれる液滴やスラリーを捕捉するための羽根付きの高性能消泡器を設置する必要があります。これにより、気流中の固体粒子の濃度を3mg/Nm³未満、液滴の濃度も1mg/Nm³を超えないようにするのです（工程上の要件）。 したがって、上記の考え方に従えば、以下のようなプロセスとなるはずです。一、乾式：A1：気化炉＋多因子旋回流子型母子分離器＋一次フィルター（予備機付き）＋二次凝集フィルター（予備機付き）。長所：1、製品品質が信頼できる；2、脱塩水の使用量が少ない。欠点：投資額が大きく、運用保守費用が高い。 A2：気化炉＋多因子旋流子母分離器＋一次電気集塵装置（予備機含む）＋二次電気集塵装置（予備機含む）。利点：1、脱塩水の使用量が少ない。欠点：投資額が大きく、運用保守費用が高い。 二、湿式：B1：気化炉＋噴射洗浄装置＋一次固定式ヴィンチュリー洗浄器および一次多因子スクリューコイル型分離装置＋二次調整可能型ヴィンチュリー洗浄器および二次多因子スクリューコイル型分離装置＋洗浄塔。長所：1、製品品質が信頼できる；2、投資が少なく、予備部品がない。欠点：1、脱塩水の使用量が非常に多い。 三、乾湿混合法：C1：気化炉＋一次多因子旋回流式親子分離器＋一次固定式ウェンチュリー洗浄器および一次多因子旋回流式親子分離器＋二次調整可能型ウェンチュリー洗浄器および二次多因子旋回流式親子分離器＋洗浄塔。長所：1、製品品質が信頼できる；2、投資が少なく、予備部品が不要。欠点：1、脱塩水の使用量が多い。 C2：気化炉＋一次多因子旋回子型親子分離器＋一次固定式ウェンチュリー洗浄器および一次多因子旋回子型親子分離器＋二次調整可能型ウェンチュリー洗浄器および二次多因子旋回子型親子分離器＋電気集塵装置（予備機不要）。長所：1、製品品質が信頼できる；2、投資および運用保守費用は適度です。欠点：1、一定量の脱塩水が必要。 C3：気化炉＋一次多因子旋回子型親子分離器＋一次固定式ウェンチュリー洗浄器および一次多因子旋回子型親子分離器＋二次調整可能型ウェンチュリー洗浄器および二次多因子旋回子型親子分離器＋二次精密凝集フィルター（予備機不要）。長所：1、製品品質が信頼できる；2、投資および運用保守費用は適度です。欠点：1、一定量の脱塩水が必要。 同業の皆様の積極的なご議論を歓迎し、当社のウェブサイトにアクセスして、当社の専門的な分離技術および装置の詳細情報をご確認ください。

整理されていて、すっきりと理解できる。ありがとう！