報告書番号

M09015

タイトル（和文）

CO2回収型高効率IGCCシステム用乾式脱硫プロセスの最適化 －炭素析出条件の把握と析出抑制策の検討－

タイトル（英文）

Optimization of Dry Desulfurization Process for IGCC Power Generation Capable of Carbon Dioxide Capture. Determination of Carbon Deposition Boundary and Examination of Countermeasure.

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

当研究所開発の亜鉛フェライト系脱硫剤を用いた乾式脱硫プロセスを対象に、実際の運転条件と同等の実験条件を適用した析出条件の把握と脱硫性能を測定する評価法の開発を進め、析出抑制対策を検討した。その評価方法では、運転条件（2.7 MPa）と実験条件（0.98 MPa）の圧力差を補償するようにCOとCO2の分圧比KB= PCO2 / PCO2を設定する。プロセスの運転温度である400～450℃では分圧比KBがおよそ0.01以下で炭素析出が顕著となった。KBを増大させるため水蒸気添加による炭素析出抑制効果を見たところ450℃の場合水蒸気5vol%以上で炭素析出は抑制された。高水蒸気濃度ほど脱硫反応速度の低下が見られるため、水蒸気10vol%以上にする場合には乾式脱硫プロセスの運転温度を500℃以上とする必要がある。これらの結果から、高CO濃度条件下で運用する乾式脱硫プロセスの実ガス相当条件での炭素析出条件が把握でき、析出抑制策の一つとして水蒸気添加が有効と考えられた。

概要 （英文）

Carbon deposition boundary and corresponding desulfurization performance of the zinc ferrite sorbent, which CRIEPI has developed, were determined by deriving an evaluation procedure of which experimental condition is equivalent to the actual operation condition of the dry gas desulfurization process. The procedure defined the partial pressure ratio of CO and CO2 expressed as KB= PCO2 / PCO2 to compensate the pressure difference between the operation condition (2.7 MPa abs.) and the desulfurization experiment (0.98 MPa). Carbon deposition was significant at KB= 0.01 or below for the temperature range between 400 and 450 deg C. Steam addition to the raw gas was applied to increase the pressure ratio, KB, and the retarding effect for carbon deposition was examined. Steam addition to the concentration of 5 vol% was sufficient to retard significant carbon deposition at 450 deg C. Because the addition of higher concentration steam diminished the desulfurization rate significantly, operation temperature above 500 deg C was required to maintain sufficient performance at steam concentration over than 10 vol%. These results revealed the condition of carbon deposition for desulfurization process operated at higher CO partial pressure, and confirmed the steam addition is effective to reduce carbon deposition.

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