不純物除去装置及び不純物除去方法
【課題】 不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易な充填・排出を可能にする。
【解決手段】 原料ガスを充填層Ａから充填層Ｂ、充填層Ｃ、充填層Ｄに流通させ、供給手段２４及び排出手段３４と、原料ガスの流れ状況とを統合して制御して不純物除去剤を供給・排出し、最下流の充填層の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流側の充填層の不純物除去剤の交換をくり返し、充填した不純物除去剤の全てが不純物を限界まで除去するようにする。
【解決手段】 原料ガスを充填層Ａから充填層Ｂ、充填層Ｃ、充填層Ｄに流通させ、供給手段２４及び排出手段３４と、原料ガスの流れ状況とを統合して制御して不純物除去剤を供給・排出し、最下流の充填層の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流側の充填層の不純物除去剤の交換をくり返し、充填した不純物除去剤の全てが不純物を限界まで除去するようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露点を上回る温度にガス温度を維持して運転する乾式法により不純物除去剤を用いて原料ガスから不純物を除去する不純物除去装置及び不純物除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の有効利用や廃棄物の減量化が求められており、バイオマスや廃棄物から製造した原料ガスを発電機器（燃料電池やガスエンジン）の燃料ガスとすることが考えられている。燃料電池やガスエンジン等の発電機器の燃料ガスとしては、不純物が含まれていると性能を発揮することができないので、あらかじめ燃料ガスの不純物を発電機器の許容濃度以下まで低減しておく必要がある。バイオマスや廃棄物から製造した原料ガスには環境に与える不純物が含まれているため、水銀やハロゲン化物等の不純物を除去する必要がある。
【０００３】
水銀を除去する不純物除去剤（吸収剤）としては、例えば、触媒作用あるいは化学反応性を有する成分を担持させ水銀との化学反応により生成した塩を吸着することで水銀を除去する添着活性炭を用いることが知られている。また、不純物除去剤として、銅を主体とした銅系吸収剤を用いる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。ゴミ焼却設備等の分野では、ハロゲン化物を不純物除去剤（吸収剤）に固定する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
水銀を除去する吸収剤やハロゲン化物を除去する吸収剤は、固定床反応容器に充填されて運用されることが考えられる。固定床反応容器は、吸収剤を充填した状態でガスを流通させるだけの簡素な構造であるので、反応器として優れた利点を有している。
【０００５】
固定床反応容器では、入口側から出口側に原料ガスが流通する過程で不純物が除去されるので、入口側の吸収剤に比べて出口側の吸収剤が未使用になる傾向にあるのが現状であった。このため、未使用部分が多くあるにも拘らず交換を余儀なくされることがあり、吸収剤の無駄をなくす余地が残されているのが実情である。また、固定床反応容器は簡素な構造であるが、吸収剤を交換する場合には、容器の蓋を外して使用済みの吸収剤を排出し、新品の吸収剤を投入する作業が必要となり、吸収剤の交換には多くの労力が必要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６１２５５号公報
【特許文献２】特開２００２−１３０６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易に充填・排出することができる不純物除去装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易に充填・排出することができる不純物除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の不純物除去装置は、原料ガスの流れ方向に沿って独立した複数の充填部を備えた固定床反応容器と、不純物を除去する不純物除去剤を前記充填部に個別に供給する供給手段と、不純物を除去した後の不純物除去剤を前記充填部から個別に排出する排出手段と、前記供給手段及び前記排出手段の動作を統合して制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１に係る本発明では、複数の充填部に対して不純物除去剤を統合して供給・排出することで、不純物除去剤の無駄をなくし、交換を容易にすることができる。このため、不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易に充填・排出することができる。
【００１１】
そして、請求項２に係る本発明の不純物除去装置は、請求項１に記載の不純物除去装置において、前記制御手段は、最下流の充填部の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流側の充填部の不純物除去剤の交換を行うように前記供給手段及び前記排出手段の動作を制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る本発明では、固定床反応容器の最下流の充填部に不純物除去剤が必ず存在しているので、原料ガスの流通を連続させることができる。
【００１３】
また、請求項３に係る本発明の不純物除去装置は、請求項２に記載の不純物除去装置において、前記充填部を流通した後の前記原料ガスの状況を検出することで前記充填部に充填された不純物除去剤の状況を把握する検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出手段が、前記充填部に充填された不純物除去剤が不純物を吸収した後の前記原料ガスの状況であると検出した際に、前記供給手段及び前記排出手段の動作を制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る本発明では、検出手段により、充填部に充填された不純物除去剤が不純物を除去した後の原料ガスの状況であることが検出された際に、即ち、不純物除去剤が破過状態であると検出された際に、供給手段及び排出手段の動作を制御して破過状態になった不純物除去剤を交換する。
【００１５】
また、請求項４に係る本発明の不純物除去装置は、請求項２もしくは請求項３に記載の不純物除去装置において、最上流の充填部と最下流の充填部の間に備えられ前記原料ガスが流入する切換え流入路と、前記切換え流入路からの前記原料ガスの流れを上流側もしくは下流側のいずれかの充填部の方向に切換える切換え手段とを備え、前記制御手段は、前記切換え手段を制御することにより前記切換え流入路からの前記原料ガスの流れ方向を変更して前記固定床反応容器における前記原料ガスの流通方向を逆転させることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に係る本発明では、切換え手段を制御することにより流入経路からの原料ガスの流れ方向を変更し、固定床反応容器における原料ガスの流通方向を逆転させることで、出口側に破過状態の不純物除去剤が存在する前の状態で原料ガスを連続して流通させて不純物除去剤を使い切ることができる。
【００１７】
また、請求項５に係る本発明の不純物除去装置は、請求項４に記載の不純物除去装置において、前記固定床反応容器には４層以上の前記充填部が備えられ、前記検出手段は、上流側及び下流側に複数の前記充填部が配される位置に備えられ、前記制御手段は、前記検出手段が、前記充填部に充填された不純物除去剤が不純物を除去した後の前記原料ガスの状況であると検出した際に、前記切換え手段を制御することにより前記原料ガスの流通方向を逆転させることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に係る本発明では、検出手段により、複数の充填部の間で不純物除去剤が破過状態であると検出された際に、切換え手段を制御して原料ガスの流通方向を逆転させる。
【００１９】
上記目的を達成するための請求項６に係る本発明の不純物除去方法は、不純物除去剤が独立して充填された複数の充填部に原料ガスを流通させ、最下流の充填部の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流側の充填部の不純物除去剤の交換をくり返し、充填した前記不純物除去剤の全てが不純物を限界まで除去するようにしたことを特徴とする。
【００２０】
請求項６に係る本発明では、最下流の充填部の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流側の充填部の不純物除去剤の交換をくり返して、充填した不純物除去剤の全てが不純物を限界まで除去するようにしたので、不純物除去剤を使い切ることができる。
【００２１】
そして、請求項７に係る本発明の不純物除去方法は、請求項６に記載の不純物除去方法において、複数の前記充填部の間から前記原料ガスを流入して前記原料ガスの流れ方向を変更し、変更後の最下流の充填部の出口側の不純物除去剤を最後に使用することを特徴とする。
【００２２】
請求項７に係る本発明では、原料ガスの流れ方向を変更することで、最下流の出口側の不純物除去剤を最後に使用することができ、最下流の出口の不純物除去剤が汚れていない状態を維持することができる。
【００２３】
また、請求項８に係る本発明の不純物除去方法は、請求項７に記載の不純物除去方法において、前記原料ガスを４層以上の充填部に流通させ、前記原料ガスの流れ方向を変更する際に前記原料ガスを流入する複数の充填部の間の箇所で、不純物除去剤が不純物を除去した後の前記原料ガスの状況であることを検出し、検出状況に基づいて前記原料ガスの流通方向を逆転させることを特徴とする。
【００２４】
請求項８に係る本発明では、複数の充填部の一箇所で不純物除去剤が不純物を除去した後の原料ガスの状況であることを検出することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の不純物除去装置及び不純物除去方法は、不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易に充填・排出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施例に係る不純物除去装置を備えた乾式ガス精製設備の概略系統図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る不純物除去装置の概略構成図である。
【図３】不純物除去装置の断面図である。
【図４】固定床反応容器のガス流路の概念図である。
【図５】固定床反応容器の運用シーケンスの説明図である。
【図６】本発明の第２実施例に係る不純物除去装置の概略構成図である。
【図７】固定床反応容器のガス流路の概念図である。
【図８】固定床反応容器の運用シーケンスの説明図である。
【図９】固定床反応容器の運用シーケンスの説明図である。
【図１０】固定床反応容器の運用シーケンスの説明図である。
【図１１】本発明の第３実施例に係る不純物除去装置の概略構成図である。
【図１２】固定床反応容器のガス流路の概念図である。
【図１３】固定床反応容器の運用シーケンスの説明図である。
【図１４】固定床反応容器の運用シーケンスの説明図である。
【図１５】本発明の実施例の不純物除去装置を備えた乾式ガス精製設備の全体を表す概略系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の不純物除去装置は、バイオマス、廃棄物からなる固形燃料をガス化して得られた原料ガス、即ち、不純物として多種の不純物が入っている原料ガスを精製して燃料電池やガスエンジンの燃料ガスとするガス精製設備の不純物除去装置として適用され、水銀との化学反応により生成した塩を吸着することで水銀を吸収する添着活性炭や、銅を主体として水銀を吸収する銅系吸収剤、ハロゲン化物を吸収するハロゲン化物吸収剤、硫黄化合物を吸収する脱硫剤が不純物除去剤として充填されるものである。
【００２８】
そして、不純物除去装置の出口側では、水銀を５μｇ／ｍ３Ｎ以下の低濃度に除去すると共に、塩化水素、フッ化水素等のハロゲン化物を１ｐｐｍ以下の低濃度に除去し、更に、硫黄化合物を１ｐｐｍ以下の低濃度に除去して不特定の不純物が高い清浄度で除去された燃料ガスを精製し、例えば、溶融炭酸塩型燃料電池、ガスエンジン、ガスタービン等の燃料ガスとして用いるものである。
【００２９】
図１から図５に基づいて乾式ガス精製設備の全体、及び、第１実施例に係る不純物除去装置を説明する。
【００３０】
図１には本発明の第１実施例に係る不純物除去装置を備えた乾式ガス精製設備の全体を表す概略系統、図２には第１実施例に係る不純物除去装置の全体を表す概略構成、図３（ａ）には原料ガスが流出入する部位の固定床反応容器の流路の断面（図２中Ａ‐Ａ断面）、図３（ｂ）には充填層が備えられた部位の固定床反応容器の流路の断面（図２中Ｂ‐Ｂ断面）、図４（ａ）には固定床反応容器の流路を説明する概念、図４（ｂ）には原料ガスを反転させる際のバルブの開閉状況、図５には固定床反応容器における充填層の不純物除去剤の充填状況及びガス流れの状況を説明する運用シーケンスを示してある。
【００３１】
最初に図１によって、本発明の第１実施形態例に係る不純物除去装置を適用した乾式ガス精製システムの概略系統を説明する。
【００３２】
図１に示すように、バイオマスガス化炉１で得られた原料ガスは、まず、バグフィルター２に送られる。バグフィルター２の上流にはハロゲン化物除去剤の供給装置を備えており、ハロゲン化物除去剤をバグフィルター２にあらかじめ吹き付けておく（プレコート）か、あるいは原料ガスに吹き込んで原料ガスと共にバグフィルター２に搬送される。
【００３３】
こうすることで、原料ガス中のハロゲン化物の一部はハロゲン化物除去剤に吸収されて固定化されるので、バグフィルター２で、ダスト等の固体状不純物が濾過されて除去される際に同時にハロゲン化物の一部も除去される。
【００３４】
バグフィルター２を通過した原料ガスは不純物除去装置としての重金属類除去装置３に送られ、重金属類除去装置３では金属水銀蒸気（Ｈｇ０）をはじめ、活性炭等により塩基性ガス（アンモニア）、重金属類（砒素、セレン等）、有機塩素化合物（ダイオキシン）が吸着除去される（運転温度１２０℃〜１６０℃）。
【００３５】
重金属類除去装置３で重金属類が除去された原料ガスは熱交換器８で昇温された後、不純物除去装置としてのハロゲン化物除去装置４に送られ、そこで原料ガスに残存している塩化水素やフッ化水素等のハロゲン化物が１ｐｐｍ以下の低濃度に除去される（運転温度２５０℃〜４５０℃）。
【００３６】
ハロゲン化物が１ｐｐｍ以下の低濃度に除去された原料ガスは不純物除去装置としての脱硫装置５に送られ、硫黄化合物が吸収されて除去される（運転温度２５０℃〜４５０℃）。硫黄化合物が脱硫除去された原料ガスは燃料ガスとして発電装置６（例えば、溶融炭酸塩型燃料電池、ガスエンジン、ガスタービン等）に送られる。
【００３７】
以上の乾式ガス精製システムの概略系統の機能を要約して説明する。
【００３８】
図に示した乾式ガス精製システムでは、バグフィルター２によりダスト等の固体状不純物が濾過されて除去される。金属水銀蒸気（Ｈｇ０）をはじめ重金属類、有機塩素化合物が重金属類除去装置３の不純物除去剤（吸収剤）に吸収されて除去され、水銀が５μｇ／ｍ３Ｎ以下の低濃度に除去される。そして、ハロゲン化物除去装置４の不純物除去剤としてのハロゲン化物除去剤に塩化水素やフッ化水素等のハロゲン化物が吸収されてハロゲン化物が１ｐｐｍ以下の低濃度に除去される。また、硫黄化合物が脱硫装置５の不純物除去剤としての脱硫剤に吸収されて硫黄化合物が１ｐｐｍ以下の低濃度に除去される。
【００３９】
これにより、バイオマスをガス化した原料ガス、即ち、不純物として多種の不純物が入っている原料ガスを発電装置６の燃料ガスとして精製することができる。
【００４０】
重金属類除去装置３は、原料ガスの流れ方向（図中左右方向）に沿って独立した２つの充填部としての充填層Ａ及び充填層Ｂを備えた固定床反応容器１１を有している。固定床反応容器１１の充填層Ａ及び充填層Ｂには、例えば、銅を主体として水銀を吸収する銅系吸収剤１５（不純物除去剤）がペレット状にされて充填されている。固定床反応容器１１の充填層Ａ及び充填層Ｂには、例えば、触媒作用あるいは化学反応性を有する成分を担持させ水銀との化学反応により生成した塩を吸着することで水銀を除去する添着活性炭（不純物除去剤）が充填されてもよい。
【００４１】
また、ハロゲン化物除去装置４は、原料ガスの流れ方向（図中左右方向）に沿って独立した２つの充填部としての充填層Ａ及び充填層Ｂを備えた固定床反応容器１２を有している。固定床反応容器１２の充填層Ａ及び充填層Ｂには、例えば、アルミン酸ナトリウムを含有したハロゲン化物吸収剤１６（不純物除去剤）がペレット状にされて充填されている。
【００４２】
また、脱硫装置５は、原料ガスの流れ方向（図中左右方向）に沿って独立した２つの充填部としての充填層Ａ及び充填層Ｂを備えた固定床反応容器１３を有している。固定床反応容器１３の充填層Ａ及び充填層Ｂには、例えば、酸化亜鉛脱硫剤の脱硫剤１７（不純物除去剤）が充填されている。
【００４３】
詳細は後述するが、重金属類除去装置３、ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５には、不純物除去剤を充填層Ａ及び充填層Ｂに個別に供給する供給手段と、不純物を除去した後の不純物除去剤を充填層Ａ及び充填層Ｂから個別に排出する排出手段とが備えられている。供給手段及び排出手段の動作、即ち、不純物除去剤の充填・排出は、不純物除去剤の使用状況に応じて統合して制御されるようになっている。
【００４４】
また、不純物除去剤の充填・排出の状況に応じ、原料ガスの流れ方向を、左側から右側（充填層Ａから充填層Ｂ：順方向流れ）、右側から左側（充填層Ｂから充填層Ａ：逆方向流れ）、充填層Ａと充填層Ｂの間から充填層Ａ側（一部逆方向）もしくは充填層Ｂ側（一部順方向）に流れるように調整するようになっている。
【００４５】
これにより、充填層Ａ、充填層Ｂに充填した不純物除去剤を完全に使用済みの状態（完全破過状態）になるまで使用することができる。しかも、原料ガスの流れを途絶えさせることなく連続的に原料ガスを精製することができる。
【００４６】
図２、図３に基づいて重金属類除去装置３、ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５の構成を説明する。
【００４７】
重金属類除去装置３、ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５における固定床反応容器１１、１２、１３及び不純物除去剤の供給手段、排出手段は基本的に同一であるので、代表して銅系吸収剤１５（もしくは添着活性炭）が充填層Ａ及び充填層Ｂに対して充填・排出される重金属類除去装置３（固定床反応容器１３）について説明する。ハロゲン化物除去装置４の固定床反応容器１２に適用した場合、充填・排出される不純物除去剤はハロゲン化物吸収剤１６であり、脱硫装置５の固定床反応容器１３に適用した場合、充填・排出される不純物除去剤は脱硫剤１７となる。
【００４８】
図２に示すように、固定床反応容器１１は、両端に出入り口通路２１、２２を備え、出入り口通路２１、２２に連続して断面積が大きくされた本体部２３を備えている。
【００４９】
図３（ａ）に示すように、出入り口通路２１（出入り口通路２２）の内部は原料ガスの流れに直交する面内が碁盤目状態になる多数の流路に仕切られ、原料ガスが多数の通路に分かれて流れるようになっている。図３（ｂ）に示すように、本体部２３の内部は出入り口通路２１（出入り口通路２２）の内部と同数の流路に仕切られ、本体部２３の流路は出入り口通路２１（出入り口通路２２）流路と連続している。
【００５０】
このため、出入り口通路２１（出入り口通路２２）から流入した原料ガスは、分布が生じない状態で本体部２３に均一に流入するようになっている。
【００５１】
図２に示すように、本体部２３の碁盤目状態の流路を横切るように充填層Ａ及び充填層Ｂが備えられ、充填層Ａ及び充填層Ｂは流路の流れ方向に所定の間を空けて設けられている。充填層Ａ及び充填層Ｂには、複数の流路から原料ガスが流入し複数の流路に対して精製ガスが流出するようになっている。原料ガスの流通方向の厚さが薄くなるような形状の充填層Ａ及び充填層Ｂを備えたので、圧力損失を充分に少なくすることができる。
【００５２】
原料ガスの流通方向に対して、固定床反応容器１１の充填層Ａ及び充填層Ｂの上部には供給手段２４が設けられ、充填層Ａ及び充填層Ｂには供給手段２４から銅系吸収剤１５（不純物除去剤）が個別に充填される。供給手段２４には、供給コンベア装置２５により銅系吸収剤１５が運ばれて貯留される供給サイロ２６が備えられ、供給サイロ２６と充填層Ａ及び充填層Ｂの間は、供給通路２７Ａ、２７Ｂで連結されている。供給通路２７Ａ、２７Ｂには供給ホッパ２８Ａ、２８Ｂが設けられ、供給ホッパ２８Ａ、２８Ｂの入口部には入口供給弁２９がそれぞれ設けられ、供給ホッパ２８Ａ、２８Ｂの出口部には出口供給弁３０がそれぞれ設けられている。
【００５３】
供給ホッパ２８Ａと入口供給弁２９及び出口供給弁３０との間にはＮ２ガス流通系が接続され、入口供給弁２９及び出口供給弁３０の制御及びＮ２ガスの供給制御により供給ホッパ２８Ａの内部が加圧・加温される。同様に、供給ホッパ２８Ｂと入口供給弁２９及び出口供給弁３０との間にはＮ２ガス流通系が接続され、入口供給弁２９及び出口供給弁３０の制御及びＮ２ガスの供給制御により供給ホッパ２８Ｂの内部が加圧・加温される。また、Ｎ２ガス流通系によりＮ２ガスがパージガスとして送られる。
【００５４】
入口供給弁２９を開き出口供給弁３０を閉じた状態で、供給サイロ２６から銅系吸収剤１５が供給通路２７Ａ、２７Ｂを通して供給ホッパ２８Ａ、２８Ｂに送られる。入口供給弁２９を閉じてＮ２ガス流通系からＮ２ガスを供給することにより、供給ホッパ２８Ａ、２８Ｂの銅系吸収剤１５が所定の圧力に加圧・加温される。この状態で出口供給弁３０を開くことで、加圧・加温された状態の銅系吸収剤１５が供給通路２７Ａ、２７Ｂを通して充填層Ａ及び充填層Ｂに個別に充填される（制御手段）。
【００５５】
原料ガスの流通方向に対して、固定床反応容器１１の充填層Ａ及び充填層Ｂの下部には排出手段３４が設けられ、充填層Ａ及び充填層Ｂからは、排出手段３４により銅系吸収剤１５（不純物除去剤）が個別に排出される。即ち、充填層Ａ及び充填層Ｂには排出通路３５Ａ、３５Ｂが接続され、排出通路３５Ａ、３５Ｂは排出コンベア装置３６につながっている。排出通路３５Ａ、３５Ｂには排出ホッパ３７Ａ、３７Ｂが設けられ、排出ホッパ３７Ａ、３７Ｂの入口部には入口排出弁３８がそれぞれ設けられ、排出ホッパ３７Ａ、３７Ｂの出口部には出口排出弁３９がそれぞれ設けられている。
【００５６】
排出ホッパ３７Ａと入口排出弁３８及び出口排出弁３９との間にはＮ２ガス流通系が接続され、入口排出弁３８及び出口排出弁３９の制御及びＮ２ガスの給排制御により加圧状態の排出ホッパ３７Ａに排出された銅系吸収剤１５が常圧状態にされる。同様に、排出ホッパ３７Ｂと入口排出弁３８及び出口排出弁３９との間にはＮ２ガス流通系が接続され、入口排出弁３８及び出口排出弁３９の制御及びＮ２ガス流通系の排気制御により加圧状態の排出ホッパ３７Ｂに排出された銅系吸収剤１５が常圧状態にされる。また、Ｎ２ガス流通系によりＮ２ガスがパージガスとして送られる。
【００５７】
出口排出弁３９を閉じ入口排出弁３８を開いた状態で、使用済みの銅系吸収剤１５が加圧されたまま充填層Ａ及び充填層Ｂから排出通路３５Ａ、３５Ｂを通して排出ホッパ３７Ａ、３７Ｂに排出される。入口排出弁３８を閉じてＮ２ガス流通系により排出ホッパ３７Ａ、３７Ｂの内圧を解放することで、原料ガスがＮ２ガスでパージされ、使用済みの銅系吸収剤１５が安全に排出できる状態にされ、排出ホッパ３７Ａ、３７Ｂの使用済みの銅系吸収剤１５が常圧状態になる。この状態で、出口排出弁３９を開くことで、常圧状態の使用済みの銅系吸収剤１５が排出通路３５Ａ、３５Ｂを通して排出コンベア装置３６に個別に排出される（制御手段）。
【００５８】
原料ガスの流通方向に対して、固定床反応容器１１の上部に供給手段２４が設けられ、固定床反応容器１１の下部に排出手段３４が設けられているので、不純物除去剤を排出・充填するための機器のために固定床反応容器１１の全体の設置面積を広くする必要がない。
【００５９】
図４（ａ）に基づいて固定床反応容器１１の原料ガスの流路を説明する。
【００６０】
原料ガスが送られる通路４１が第１通路４２及び第２通路４３に分岐され、第１通路４２及び第２通路４３の最下流部は、精製ガスを後流側に送る通路４０に接続されている。第１通路４２は出入り口通路２１に接続され、第２通路４３は出入り口通路２２に接続されている。また、通路４１から充填層Ａと充填層Ｂの間に原料ガスを送る反転通路４４が設けられている。
【００６１】
第１通路４２には出入り口通路２１との接続部を挟んで第１開閉弁４５及び第２開閉弁４６が設けられ、第２通路４３には出入り口通路２２との接続部を挟んで第３開閉弁４７及び第４開閉弁４８が設けられている。また、反転通路４４には第５開閉弁４９が設けられている。
【００６２】
第１開閉弁４５、第２開閉弁４６、第３開閉弁４７、第４開閉弁４８及び第５開閉弁４９の開閉状況を制御することにより、原料ガスの流れを、充填層Ａから充填層Ｂに流れる状態、充填層Ｂだけを流れる状態、充填層Ａだけを流れる状態、充填層Ｂから充填層Ａに流れる状態に、連続して切換えることができる（制御手段）。
【００６３】
図４（ｂ）に基づいて原料ガスの流れを切換える際の開閉弁の開閉状況を説明する。
【００６４】
原料ガスの流れを充填層Ａから充填層Ｂに流れる状態にする場合、第１開閉弁４５及び第４開閉弁４８を開状態にし、第２開閉弁４６、第３開閉弁４７及び第５開閉弁４９を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、第１通路４２、出入り口通路２１、充填層Ａ、充填層Ｂ、出入り口通路２２、第２通路４３、通路４０を流通して後流側に送られる。
【００６５】
原料ガスの流れを充填層Ｂだけに流れる状態にする場合、第４開閉弁４８及び第５開閉弁４９を開状態にし、第１開閉弁４５、第２開閉弁４６、第３開閉弁４７を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、反転通路４４、充填層Ｂ、出入り口通路２２、第２通路４３、通路４０を流通して後流側に送られる。
【００６６】
原料ガスの流れを充填層Ａだけに流れる状態にする場合、第２開閉弁４６及び第５開閉弁４９を開状態にし、第１開閉弁４５、第３開閉弁４７、第４開閉弁４８を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、反転通路４４、充填層Ａ、出入り口通路２１、第１通路４２、通路４０を流通して後流側に送られる。
【００６７】
原料ガスの流れを充填層Ｂから充填層Ａに流れる状態にする場合、第２開閉弁４６及び第３開閉弁４７を開状態にし、第１開閉弁４５、第４開閉弁４８、第５開閉弁４９を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、第２通路４３、出入り口通路２２、充填層Ｂ、充填層Ａ、出入り口通路２１、第１通路４２、通路４０を流通して後流側に送られる。
【００６８】
上述した重金属類除去装置３では、供給手段２４、排出手段３４の動作、及び、開閉弁の開閉制御を統合して制御することで（制御手段）、原料ガスの流れを、充填層Ａから充填層Ｂに流れる状態（順方向流れ）、充填層Ｂだけに流れる状態（一部順方向流れ）、充填層Ａだけに流れる状態（一部逆方向流れ）、充填層Ｂから充填層Ａに流れる状態（逆方向流れ）に連続して切替えると共に、新品の銅系吸収剤１５（不純物除去剤）の充填、使用済み状態（破過状態）の銅系吸収剤１５（不純物除去剤）の排出を組み合わせて実施することができる。
【００６９】
これにより、充填層Ａ、充填層Ｂに充填した銅系吸収剤１５（不純物除去剤）を完全に使用済みの状態（完全破過状態）になるまで使用することができ、しかも、原料ガスの流れを途絶えさせることなく連続的に原料ガスから水銀を除去することができる。ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５に適用した場合も、同様に、原料ガスの流れを途絶えさせることなく、ハロゲン化物吸収剤１６、脱硫剤１７を完全破過状態になるまで使用することができる。
【００７０】
尚、不純物除去剤の充填・排出を行う場合、流路の開閉弁の開閉制御に加え、入口供給弁２９、出口供給弁３０、入口排出弁３８、出口排出弁３９、Ｎ２ガス流通系を制御することで、重金属類除去装置３の流路内及び新品の銅系吸収剤１５を充填する際の固定床反応容器１１の充填層Ａ内、充填層Ｂ内がＮ２ガスでパージされる。
【００７１】
図５に基づいて充填層が２層の固定床反応容器１１における原料ガスの流れ状況を具体的に説明する。図５には固定床反応容器における充填層の不純物除去剤の充填状況及びガス流れの状況を説明する運用シーケンスを示してある。
【００７２】
原料ガスの流れ順方向
【００７３】
（１）初期の段階で充填層Ａ及び充填層Ｂに不純物除去剤が新品の状態で充填され、原料ガスが順方向に流される。
（２）原料ガスが浄化され、充填層Ａの左側の不純物除去剤が吸収済みとなる。
（３）充填層Ａの不純物除去剤の破過が検出される。破過の検出は流通するガスの成分を分析することにより行われる。
（４）充填層Ａの下流側から充填層Ｂに原料ガスが流され、充填層Ｂで原料ガスが浄化される（切換え手段）。
（５）充填層Ａの不純物除去剤が排出される。
（６）充填層Ａに新品の不純物除去剤が充填される。
【００７４】
原料ガスの流れ逆方向
【００７５】
（７）原料ガスの流れが反転され、原料ガスが逆方向に流される（切換え手段）。
（８）充填層Ｂの不純物除去剤の破過が検出される。
（９）充填層Ｂの下流側から充填層Ａに原料ガスが流され、充填層Ａの右側の不純物除去剤が浄化される（切換え手段）。
（１０）充填層Ｂの不純物除去剤が排出される。
（１１）充填層Ａに新品の不純物除去剤が充填される。
（１２）原料ガスの流れが順方向に反転される。
【００７６】
（１２）から（３）に戻り、以後（３）から（１２）の手順がくり返されて原料ガスの浄化が継続される。
【００７７】
上述した処理により、下流の充填部に一部新品の不純物除去剤が必ず存在するように不純物除去剤が統合して供給・排出され、充填層Ａ、充填層Ｂに充填した不純物除去剤を完全に使用済みの状態（破過状態）になるまで使用することができ、しかも、原料ガスの流れを途絶えさせることなく連続的に原料ガスから不純物を除去することができる。このため、不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易に充填・排出することができる。
【００７８】
つまり、下流の充填部の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流の充填部の不純物除去剤の交換をくり返し、充填した不純物除去剤の全てが不純物を限界まで除去するようにしたので、原料ガスの流路を切換えるための開閉弁の操作を最小限に抑制し、開閉弁の寿命を低下させることなく、不純物除去剤を使い切ることができる。また、原料ガスの流れ方向を変更し、下流の充填部の出口側の不純物除去剤を最後に使用することで、下流の出口の不純物除去剤が汚れていない状態を維持することができる。
【００７９】
図１に示した重金属類除去装置３、ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５（不純物除去装置）の第２実施例（３層の充填層）の構成を図６から図１０に基づいて説明する。
【００８０】
図６には第２実施例に係る不純物除去装置の全体を表す概略構成、図７（ａ）には固定床反応容器の流路を説明する概念、図７（ｂ）には原料ガスを反転させる際のバルブの開閉状況、図８から図１０には固定床反応容器における充填層の不純物除去剤の充填状況及びガス流れの状況を説明する運用シーケンスを示してある。
【００８１】
尚、第１実施例と同一部材（同一の機能を果たす部材）には同一符号を付して詳細な説明は適宜省略してある。
【００８２】
重金属類除去装置３、ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５における固定床反応容器５１、５２、５３には３層の充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃが備えられている。固定床反応容器５１、５２、５３及び不純物除去剤の供給手段、排出手段は基本的に同一であるので、代表して銅系吸収剤１５（もしくは添着活性炭）が充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃに対して充填・排出される重金属類除去装置３（固定床反応容器５１）について説明する。ハロゲン化物除去装置４の固定床反応容器５２に適用した場合、充填・排出される不純物除去剤はハロゲン化物吸収剤１６であり、脱硫装置５の固定床反応容器５３に適用した場合、充填・排出される不純物除去剤は脱硫剤１７となる。
【００８３】
図６に示すように、固定床反応容器５１の本体部２３の碁盤目状態の流路を横切るように充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃが備えられ、充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃは流路の流れ方向に所定の間を空けて設けられている。充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃには、複数の流路から原料ガスが流入し、複数の流路に対して精製ガスが流出するようになっている。原料ガスの流通方向の厚さが薄くなるような形状の充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃを備えたので、圧力損失を充分に少なくすることができる。
【００８４】
固定床反応容器５１の充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃには供給手段２４から銅系吸収剤１５（不純物除去剤）が個別に充填される。供給手段２４には、供給コンベア装置２５により銅系吸収剤１５が運ばれて貯留される供給サイロ２６が備えられている。
【００８５】
供給サイロ２６と充填層Ｃの間は、供給通路２７Ｃで連結されている。供給通路２７Ｃには供給ホッパ２８Ｃが設けられ、供給ホッパ２８Ｃの入口部には入口供給弁２９が設けられ、供給ホッパ２８Ｃの出口部には出口供給弁３０が設けられている。
【００８６】
供給通路２７Ｃの供給ホッパ２８Ｃと入口供給弁２９及び出口供給弁３０との間にはＮ２ガス流通系が接続され、入口供給弁２９及び出口供給弁３０の制御及びＮ２ガスの供給制御により供給ホッパ２８Ｃの内部が加圧・加温される。また、Ｎ２ガス流通系によりＮ２ガスがパージガスとして送られる。
【００８７】
入口供給弁２９を開き出口供給弁３０を閉じた状態で、供給サイロ２６から銅系吸収剤１５が供給通路２７Ｃを通して供給ホッパ２８Ｃに送られる。入口供給弁２９を閉じてＮ２ガス流通系からＮ２ガスを供給することにより、供給ホッパ２８Ｃの銅系吸収剤１５が所定の圧力に加圧・加温される。この状態で出口供給弁３０を開くことで、加圧・加温された状態の銅系吸収剤１５が供給通路２７Ｃを通して充填層Ｃに独立して充填される（制御手段）。
【００８８】
固定床反応容器５１の充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃからは、排出手段３４により銅系吸収剤１５（不純物除去剤）が個別に排出される。即ち、充填層Ａ及び充填層Ｂと共に、充填層Ｃには排出通路３５Ｃが接続され、排出通路３５Ｃは排出コンベア装置３６つながっている。排出通路３５Ｃには排出ホッパ３７Ｃが設けられ、排出ホッパ３７Ｃの入口部には入口排出弁３８が設けられ、排出ホッパ３７Ｃの出口部には出口排出弁３９が設けられている。
【００８９】
排出ホッパ３７Ｃと入口排出弁３８及び出口排出弁３９との間にはＮ２ガス流通系が接続され、入口排出弁３８及び出口排出弁３９の制御及びＮ２ガスの給排制御により加圧状態の排出ホッパ３７Ｃに排出された銅系吸収剤１５が常圧状態にされる。また、Ｎ２ガス流通系によりＮ２ガスがパージガスとして送られる。
【００９０】
出口排出弁３９を閉じ入口排出弁３８を開いた状態で、使用済みの銅系吸収剤１５が加圧されたまま充填層Ｃから排出通路３５Ｃを通して排出ホッパ３７Ｃに排出される。入口排出弁３８を閉じてＮ２ガス流通系により排出ホッパ３７Ｃの内圧を解放することで、排出ホッパ３７Ｃの使用済みの銅系吸収剤１５が常圧状態になる。この状態で、出口排出弁３９を開くことで、常圧状態の使用済みの銅系吸収剤１５が排出通路３５Ｃを通して排出コンベア装置３６に独立して排出される（制御手段）。
【００９１】
図７（ａ）に基づいて固定床反応容器５１の原料ガスの流路を説明する。
【００９２】
原料ガスが送られる通路４１が第１通路４２及び第２通路４３に分岐され、第１通路４２及び第２通路４３の最下流部は、精製ガスを後流側に送る通路４０に接続されている。第１通路４２は出入り口通路２１に接続され、第２通路４３は出入り口通路２２に接続されている。
【００９３】
第１通路４２には出入り口通路２１との接続部を挟んで第１開閉弁４５及び第２開閉弁４６が設けられ、第２通路４３には出入り口通路２２との接続部を挟んで第３開閉弁４７及び第４開閉弁４８が設けられている。
【００９４】
第１開閉弁４５、第２開閉弁４６、第３開閉弁４７、第４開閉弁４８の開閉状況を制御することにより、原料ガスの流れを、充填層Ａから充填層Ｂ、充填層Ｃに流れる状態、充填層Ｃから充填層Ｂ、充填層Ａに流れる状態に、連続して切換えることができる（制御手段）。
【００９５】
図７（ｂ）に基づいて原料ガスの流れを切換える際の開閉弁の開閉状況を説明する。
【００９６】
原料ガスの流れを充填層Ａから充填層Ｂ、充填層Ｃに流れる状態にする場合、第１開閉弁４５及び第４開閉弁４８を開状態にし、第２開閉弁４６、第３開閉弁４７を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、第１通路４２、出入り口通路２１、充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ、出入り口通路２２、第２通路４３、通路４０を流通して後流側に送られる。
【００９７】
原料ガスの流れを充填層Ｃから充填層Ｂ、充填層Ａに流れる状態にする場合、第２開閉弁４６及び第３開閉弁４７を開状態にし、第１開閉弁４５、第４開閉弁４８を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、第２通路４３、出入り口通路２２、充填層Ｃ、充填層Ｂ、充填層Ａ、出入り口通路２１、第１通路４２、通路４０を流通して後流側に送られる。
【００９８】
上述した３層の充填層を有する重金属類除去装置３では、供給手段２４、排出手段３４の動作、及び、開閉弁の開閉制御を統合して制御することで（制御手段）、原料ガスの流れを、充填層Ａから充填層Ｂ、充填層Ｃに流れる状態（順方向流れ）、充填層Ｃから充填層Ｂ、充填層Ａに流れる状態（逆方向流れ）に連続して切替えると共に、新品の銅系吸収剤１５（不純物除去剤）の充填、使用済み状態（破過状態）の銅系吸収剤１５（不純物除去剤）の排出を組み合わせて実施することができる。
【００９９】
これにより、充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃに充填した銅系吸収剤１５（不純物除去剤）を完全に使用済みの状態（破過状態）になるまで使用することができ、しかも、原料ガスの流れを途絶えさせることなく連続的に原料ガスから水銀を除去することができる。ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５に適用した場合も、同様に、原料ガスの流れを途絶えさせることなく、ハロゲン化物吸収剤１６、脱硫剤１７を完全破過状態になるまで使用することができる。
【０１００】
尚、不純物除去剤の充填・排出を行う場合、流路の開閉弁の開閉制御に加え、入口供給弁２９、出口供給弁３０、入口排出弁３８、出口排出弁３９、Ｎ２ガス流通系を制御することで、重金属類除去装置３の流路内及び新品の銅系吸収剤１５を充填する際の固定床反応容器５１の充填層Ａ内、充填層Ｂ内、充填層Ｃ内がＮ２ガスでパージされる。
【０１０１】
図８から図１０に基づいて充填層が３層の固定床反応容器５１における原料ガスの流れ状況を具体的に説明する。図８から図１０には充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃに対する原料ガスの流れ状況を示してある。
【０１０２】
図８：原料ガスの流れ順方向
【０１０３】
（１）初期の段階で充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃに不純物除去剤が新品の状態で充填され、原料ガスが順方向に流される。
（２）原料ガスが浄化され、充填層Ａの左側の不純物除去剤が吸収済みとなる。
（３）充填層Ａの不純物除去剤の破過が検出される。破過の検出は流通するガスの成分を分析することにより行われる。
（４）充填層Ａの不純物除去剤が排出される。
（５）原料ガスが充填層Ｂで浄化され、充填層Ｂの左側の不純物除去剤が吸収済みとなる。
（６）充填層Ｂの不純物除去剤の破過が検出され、原料ガスが充填層Ｃで浄化される。
（７）充填層Ａに不純物除去剤が充填され、原料ガスが充填層Ａで浄化される。
（８）充填層Ｂの不純物除去剤が排出される。
（９）充填層Ｂに不純物除去剤が充填される。
（１０）充填層Ａの不純物除去剤の破過が検出され、原料ガスが充填層Ｂで浄化される。
（１１）充填層Ａの不純物除去剤が排出される。
（１２）充填層Ｂの不純物除去剤の破過が検出され、原料ガスが充填層Ｃで浄化される。
【０１０４】
（１２）から（７）に戻り、以後（７）から（１２）の手順がくり返され、充填層Ａ、充填層Ｂの不純物除去剤の排出、充填が交互にくり返されて原料ガスの浄化が継続される。充填層Ｃでは、充填層Ａ及び充填層Ｂでの不純物除去剤の排出、充填の際のバックアップで原料ガスが浄化される。充填層Ｃに不純物が蓄積すると、以下の処理となる。
【０１０５】
図９：原料ガスの流れ逆方向
【０１０６】
（１３）バックアップ層である充填層Ｃに不純物が蓄積する。
（１４）原料ガスが反転されて逆方向に流され、原料ガスが充填層Ｃで浄化される。充填層Ａに不純物除去剤が充填される。
（１５）充填層Ｂの不純物除去剤が排出される。
（１６）充填層Ｂに不純物除去剤が充填される。
（１７）充填層Ｃの不純物除去剤の破過が検出され、原料ガスが充填層Ｂで浄化される。
（１８）充填層Ｃの不純物除去剤が排出される。
（１９）充填層Ｂの不純物除去剤の破過が検出され、原料ガスが充填層Ａで浄化される。
【０１０７】
図１０：原料ガスの流れ逆方向、原料ガスの流れ順方向
【０１０８】
（２０）充填層Ｃに不純物除去剤が充填される。原料ガスが充填層Ｃで浄化される。
（２１）充填層Ｂの不純物除去剤が排出される。
（２２）充填層Ｂに不純物除去剤が充填される。
（２３）充填層Ｃの不純物除去剤の破過が検出され、原料ガスが充填層Ｂで浄化される。
（２４）充填層Ｃの不純物除去剤が排出される。
（２５）充填層Ｂの不純物除去剤の破過が検出され、原料ガスが充填層Ａで浄化される。
【０１０９】
（２５）から（２０）に戻り、以後（２０）から（２５）の手順がくり返され、充填層Ｃ、充填層Ｂの不純物除去剤の排出、充填が交互にくり返されて原料ガスの浄化が継続される。充填層Ａでは、充填層Ｃ、充填層Ｂでの不純物除去剤の排出、充填の際のバックアップで原料ガスが浄化される。充填層Ａに不純物が蓄積すると、以下の処理となる。
【０１１０】
（２６）バックアップ層である充填層Ａに不純物が蓄積する。
（２７）原料ガスが反転されて順方向に流され、原料ガスが充填層Ａで浄化される。充填層Ｃに不純物除去剤が充填される。
（２８）充填層Ｂの不純物除去剤が排出される。
（２９）充填層Ｂに不純物除去剤が充填される。
【０１１１】
充填層Ｂに不純物除去剤が充填されると、図８の（１０）の処理に移行し、再び、充填層Ａ、充填層Ｂで交互に不純物除去がくり返されると共に、充填層Ｃでバックアップでの浄化が行われ、原料ガスの浄化が継続される。つまり、（２９）から（１０）に移行し、全体の処理が繰り返されることになる。
【０１１２】
上述した運用をくり返すことにより、上流側の２層での不純物除去をくり返すと共に、最下流の層（３層目）で不純物除去のバックアップを行い、原料ガスの浄化を連続して行うことができる。バックアップとなる最下流の層の不純物が蓄積した際に、原料ガスの流れを反転させる。
【０１１３】
従って、最下流の充填部に一部新品の不純物除去剤が必ず存在するように不純物除去剤が統合して供給・排出され、充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃに充填した不純物除去剤を完全に使用済みの状態（破過状態）になるまで使用することができ、しかも、原料ガスの流れを途絶えさせることなく連続的に原料ガスから不純物を除去することができる。このため、不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易に充填・排出することができる。
【０１１４】
つまり、下流の充填部の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流の充填部の不純物除去剤の交換をくり返し、充填した不純物除去剤の全てが不純物を限界まで除去するようにしたので、原料ガスの流路を切換えるための開閉弁の操作を最小限に抑制し、開閉弁の寿命を低下させることなく、不純物除去剤を使い切ることができる。また、原料ガスの流れ方向を変更し、下流の充填部の出口側の不純物除去剤を最後に使用することで、下流の出口の不純物除去剤が汚れていない状態を維持することができる。
【０１１５】
上述した２層、３層の充填層を備えた実施例では、原料ガスの流れを反転させる例を挙げて説明したが、最下流の充填部の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流側の充填部の不純物除去剤の交換をくり返し、充填した不純物除去剤の全てが不純物を限界まで除去するようにすれば、一方側の流れだけの運用を実施することも可能である。この場合でも、最下流の出口の不純物除去剤が汚れていない状態を維持することができる。
【０１１６】
図１に示した重金属類除去装置３、ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５（不純物除去装置）の第３実施例（４層の充填層）の構成を図１１から図１４に基づいて説明する。
【０１１７】
図１１には第３実施例に係る不純物除去装置の全体を表す概略構成、図１２（ａ）には固定床反応容器の流路を説明する概念、図１２（ｂ）には原料ガスを反転させる際のバルブの開閉状況、図１３、図１４には固定床反応容器における充填層の不純物除去剤の充填状況及びガス流れの状況を説明する運用シーケンスを示してある。
【０１１８】
尚、第１実施例、第２実施例と同一部材（同一の機能を果たす部材）には同一符号を付して詳細な説明は適宜省略してある。
【０１１９】
重金属類除去装置３、ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５における固定床反応容器６１、６２、６３には４層の充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ及び充填層Ｄが備えられている。固定床反応容器６１、６２、６３及び不純物除去剤の供給手段、排出手段は基本的に同一であるので、代表して銅系吸収剤１５（もしくは添着活性炭）が充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ及び充填層Ｄに対して充填・排出される重金属類除去装置３（固定床反応容器６１）について説明する。ハロゲン化物除去装置４の固定床反応容器６２に適用した場合、充填・排出される不純物除去剤はハロゲン化物吸収剤１６であり、脱硫装置５の固定床反応容器６３に適用した場合、充填・排出される不純物除去剤は脱硫剤１７となる。
【０１２０】
図１１に示すように、固定床反応容器６１の本体部２３の碁盤目状態の流路を横切るように充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ及び充填層Ｄが備えられ、充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ及び充填層Ｄは流路の流れ方向に所定の間を空けて設けられている。充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ及び充填層Ｄには、複数の流路から原料ガスが流入し、複数の流路に対して精製ガスが流出するようになっている。原料ガスの流通方向の厚さが薄くなるような形状の充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ及び充填層Ｄを備えたので、圧力損失を充分に少なくすることができ、また、不純物除去剤の量を必要量確保することができる。
【０１２１】
固定床反応容器６１の充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ及び充填層Ｄには供給手段２４から銅系吸収剤１５（不純物除去剤）が個別に充填される。供給手段２４には、供給コンベア装置２５により銅系吸収剤１５が運ばれて貯留される供給サイロ２６が備えられている。
【０１２２】
供給サイロ２６と充填層Ｄの間は、供給通路２７Ｄで連結されている。供給通路２７Ｄには供給ホッパ２８Ｄが設けられ、供給ホッパ２８Ｄの入口部には入口供給弁２９が設けられ、供給ホッパ２８Ｄの出口部には出口供給弁３０が設けられている。
【０１２３】
供給通路２７Ｄの供給ホッパ２８Ｄと入口供給弁２９及び出口供給弁３０との間にはＮ２ガス流通系が接続され、入口供給弁２９及び出口供給弁３０の制御及びＮ２ガスの供給制御により供給ホッパ２８Ｄの内部が加圧・加温される。また、Ｎ２ガス流通系によりＮ２ガスがパージガスとして送られる。
【０１２４】
入口供給弁２９を開き出口供給弁３０を閉じた状態で、供給サイロ２６から銅系吸収剤１５が供給通路２７Ｄを通して供給ホッパ２８Ｄに送られる。入口供給弁２９を閉じてＮ２ガス流通系からＮ２ガスを供給することにより、供給ホッパ２８Ｄの銅系吸収剤１５が所定の圧力に加圧・加温される。この状態で出口供給弁３０を開くことで、加圧・加温された状態の銅系吸収剤１５が供給通路２７Ｄを通して充填層Ｄに独立して充填される（制御手段）。
【０１２５】
固定床反応容器６１の充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ及び充填層Ｄからは、排出手段３４により銅系吸収剤１５（不純物除去剤）が個別に排出される。即ち、充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃと共に、充填層Ｄには排出通路３５Ｄが接続され、排出通路３５Ｄは排出コンベア装置３６つながっている。排出通路３５Ｄには排出ホッパ３７Ｄが設けられ、排出ホッパ３７Ｄの入口部には入口排出弁３８が設けられ、排出ホッパ３７Ｄの出口部には出口排出弁３９が設けられている。
【０１２６】
排出ホッパ３７Ｄと入口排出弁３８及び出口排出弁３９との間にはＮ２ガス流通系が接続され、入口排出弁３８及び出口排出弁３９の制御及びＮ２ガスの給排制御により加圧状態の排出ホッパ３７Ｄに排出された銅系吸収剤１５が常圧状態にされる。また、Ｎ２ガス流通系によりＮ２ガスがパージガスとして送られる。
【０１２７】
出口排出弁３９を閉じ入口排出弁３８を開いた状態で、使用済みの銅系吸収剤１５が加圧されたまま充填層Ｄから排出通路３５Ｄを通して排出ホッパ３７Ｄに排出される。入口排出弁３８を閉じてＮ２ガス流通系により排出ホッパ３７Ｄの内圧を解放することで、排出ホッパ３７Ｄの使用済みの銅系吸収剤１５が常圧状態になる。この状態で、出口排出弁３９を開くことで、常圧状態の使用済みの銅系吸収剤１５が排出通路３５Ｄを通して排出コンベア装置３６に独立して排出される（制御手段）。
【０１２８】
図１２（ａ）に基づいて固定床反応容器６１の原料ガスの流路を説明する。
【０１２９】
第１実施例と同様に、原料ガスが送られる通路４１が第１通路４２及び第２通路４３に分岐され、第１通路４２及び第２通路４３の最下流部は、精製ガスを後流側に送る通路４０に接続されている。第１通路４２は出入り口通路２１に接続され、第２通路４３は出入り口通路２２に接続されている。また、通路４１から充填層Ｂと充填層Ｃの間に原料ガスを送る反転通路４４が設けられている。
【０１３０】
第１開閉弁４５、第２開閉弁４６、第３開閉弁４７、第４開閉弁４８及び第５開閉弁４９の開閉状況を制御することにより、原料ガスの流れを、充填層Ａから充填層Ｂ、充填層Ｃ、充填層Ｄに流れる状態、充填層Ｃから充填層Ｄに流れる状態、充填層Ｂから充填層Ａに流れる状態、充填層Ｄから充填層Ｃ、充填層Ｂ、充填層Ａに流れる状態に、連続して切換えることができる（制御手段）。
【０１３１】
そして、充填層Ｂと充填層Ｃの間には、流通するガスの成分を分析することで原料ガスの破過を検出する破過検出手段７１が設けられている。
【０１３２】
図１２（ｂ）に基づいて原料ガスの流れを切換える際の開閉弁の開閉状況を説明する。
【０１３３】
原料ガスの流れを充填層Ａから充填層Ｂ、充填層Ｃ、充填層Ｄに流れる状態にする場合、第１開閉弁４５及び第４開閉弁４８を開状態にし、第２開閉弁４６、第３開閉弁４７及び第５開閉弁４９を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、第１通路４２、出入り口通路２１、充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ、充填層Ｄ、出入り口通路２２、第２通路４３、通路４０を流通して後流側に送られる。
【０１３４】
原料ガスの流れを充填層Ｃから充填層Ｄに流れる状態にする場合、第４開閉弁４８及び第５開閉弁４９を開状態にし、第１開閉弁４５、第２開閉弁４６及び第３開閉弁４７を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、反転流路４４、充填層Ｃ、充填層Ｄ、出入り口通路２２、第２通路４３、通路４０を流通して後流側に送られる。
【０１３５】
原料ガスの流れを充填層Ｂから充填層Ａに流れる状態にする場合、第２開閉弁４６及び第５開閉弁４９を開状態にし、第１開閉弁４５、第３開閉弁４７及び第４開閉弁４８を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、反転流路４４、充填層Ｂ、充填層Ａ、出入り口通路２１、第１通路４２、通路４０を流通して後流側に送られる。
【０１３６】
原料ガスの流れを充填層Ｄから充填層Ｃ、充填層Ｂ、充填層Ａに流れる状態にする場合、第２開閉弁４６及び第３開閉弁４７を開状態にし、第１開閉弁４５、第４開閉弁４８及び第５開閉弁４９を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、第２通路４３、出入り口通路２２、充填層Ｄ、充填層Ｃ、充填層Ｂ、充填層Ａ、出入り口通路２１、第１通路４２、通路４０を流通して後流側に送られる。
【０１３７】
上述した４層の充填層を有する重金属類除去装置３では、供給手段２４、排出手段３４の動作、及び、開閉弁の開閉制御を統合して制御することで（制御手段）、原料ガスの流れを、充填層Ａから充填層Ｂ、充填層Ｃ、充填層Ｄに流れる状態（順方向流れ）、充填層Ｃから充填層Ｄに流れる状態（一部順方向流れ）、充填層Ｂから充填層Ａに流れる状態（一部逆方向流れ）、充填層Ｄから充填層Ｃ、充填層Ｂ、充填層Ａに流れる状態（逆方向流れ）に連続して切替えると共に、新品の銅系吸収剤１５（不純物除去剤）の充填、使用済み状態（破過状態）の銅系吸収剤１５（不純物除去剤）の排出を組み合わせて実施することができる。
【０１３８】
これにより、充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ、充填層Ｄに充填した銅系吸収剤１５（不純物除去剤）を完全に使用済みの状態（破過状態）になるまで使用することができ、しかも、原料ガスの流れを途絶えさせることなく連続的に原料ガスから水銀を除去することができる。ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５に適用した場合も、同様に、原料ガスの流れを途絶えさせることなく、ハロゲン化物吸収剤１６、脱硫剤１７を完全破過状態になるまで使用することができる。
【０１３９】
尚、不純物除去剤の充填・排出を行う場合、流路の開閉弁の開閉制御に加え、入口供給弁２９、出口供給弁３０、入口排出弁３８、出口排出弁３９、Ｎ２ガス流通系を制御することで、重金属類除去装置３の流路内及び新品の銅系吸収剤１５を充填する際の固定床反応容器６１の充填層Ａ内、充填層Ｂ内、充填層Ｃ内、充填層Ｄ内がＮ２ガスでパージされる。
【０１４０】
図１３、図１４に基づいて充填層が４層の固定床反応容器６１における原料ガスの流れ状況を具体的に説明する。図１３、図１４には充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ、充填層Ｄに対する原料ガスの流れ状況を示してある。
【０１４１】
図１３：原料ガスの流れ順方向
【０１４２】
（１）初期の段階で充填層Ｂ及び充填層Ｃに不純物除去剤が新品の状態で充填され、原料ガスが順方向に流される。
（２）原料ガスが浄化され、充填層Ｂの左側の不純物除去剤が吸収済みとなる。
（３）充填層Ｂの不純物除去剤の破過が検出される。破過の検出は、充填層Ｂと充填層Ｃの間で破過検出手段７１により検出される。充填層Ｃで原料ガスが浄化される。
（４）充填層Ａに新品の不純物除去剤が充填され、充填層Ａで原料ガスが浄化される。
（５）充填層Ｂの不純物除去剤が排出される。
（６）充填層Ａの不純物除去剤の破過が検出される。破過の検出は、充填層Ｂと充填層Ｃの間で破過検出手段７１により検出される。充填層Ｃで原料ガスが浄化される。
（７）充填層Ｂに不純物除去剤が充填され、充填層Ｂで原料ガスが浄化される。
（８）充填層Ａの不純物除去剤が排出される。
【０１４３】
（８）から（３）に戻り、以後（３）から（８）の手順がくり返され、充填層Ａ、充填層Ｂの不純物除去剤の排出、充填が交互にくり返されて原料ガスの浄化が継続される。充填層Ｃでは、充填層Ａ、充填層Ｂでの不純物除去剤の排出、充填の際のバックアップで原料ガスが浄化される。充填層Ｃに不純物が蓄積すると、以下の処理となる。
【０１４４】
（９）充填層Ｂの不純物除去剤の破過が検出される。破過の検出は、充填層Ｂと充填層Ｃの間で破過検出手段７１により検出される。
（１０）充填層Ｂの不純物除去剤が排出され、充填層Ｂの下流側から充填層Ｃに原料ガスが流され、充填層Ｃで原料ガスが浄化される（切換え手段）。
（１１）充填層Ｂに不純物除去剤が充填される。
【０１４５】
図１３：原料ガスの流れ逆方向
【０１４６】
（１２）原料ガスの流れが反転され、充填層Ｄ、充填層Ｃ、充填層Ｂ、充填層Ａの逆方向に原料ガスが流される（切換え手段）。
（１３）充填層Ｃの不純物除去剤の破過が検出される。破過の検出は、充填層Ｂと充填層Ｃの間で破過検出手段７１により検出される。
（１４）充填層Ｄに不純物除去剤が充填され、充填層Ｄで原料ガスが浄化される。
（１５）充填層Ｃの不純物除去剤が排出される。
【０１４７】
充填層Ｂの不純物除去剤が排出され、充填層Ｂの下流側から充填層Ｃに原料ガスが流された際に（１０）、充填層Ａ及び充填層Ｂの内部がＮ２ガスでパージされる。
【０１４８】
図１４：原料ガスの流れ逆方向
【０１４９】
（１６）充填層Ｄの不純物除去剤の破過が検出され、充填層Ｂで原料ガスが浄化される。破過の検出は、充填層Ｂと充填層Ｃの間で破過検出手段７１により検出される。
（１７）充填層Ｃに不純物除去剤が充填され、充填層Ｃで原料ガスが浄化される。
（１８）充填層Ｄの不純物除去剤が排出される。
（１９）充填層Ｃの不純物除去剤の破過が検出され、充填層Ｂで原料ガスが浄化される。破過の検出は、充填層Ｂと充填層Ｃの間で破過検出手段７１により検出される。
（２０）充填層Ｄに不純物除去剤が充填され、充填層Ｄで原料ガスが浄化される。
（２１）充填層Ｃの不純物除去剤が排出される。
【０１５０】
（２１）から（１６）に戻り、以後（１６）から（２１）の手順がくり返され、充填層Ｃ、充填層Ｄの不純物除去剤の排出、充填が交互にくり返されて原料ガスの浄化が継続される。充填層Ｂでは、充填層Ｃ、充填層Ｄでの不純物除去剤の排出、充填の際のバックアップで原料ガスが浄化される。充填層Ｂに不純物が蓄積すると、以下の処理となる。
【０１５１】
（２２）充填層Ｄの不純物除去剤の破過が検出され、充填層Ｂで原料ガスが浄化される。破過の検出は、充填層Ｂと充填層Ｃの間で破過検出手段７１により検出される。
（２３）充填層Ｄの不純物除去剤が排出され、充填層Ｃの下流側から充填層Ｂに原料ガスが流され、充填層Ｂで原料ガスが浄化される（切換え手段）。
（２４）充填層Ｃに不純物除去剤が充填される。
（２５）原料ガスの流れが反転され、充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ、充填層Ｄの順方向に原料ガスが流される（切換え手段）。
【０１５２】
原料ガスの流れが反転されると、（２５）から図１３の（２）の処理に移行し、全体の処理が繰り返される。
【０１５３】
充填層Ｄの不純物除去剤が排出され、充填層Ｃの下流側から充填層Ｂに原料ガスが流された際に（２３）、充填層Ｃ及び充填層Ｄの内部がＮ２ガスでパージされる。
【０１５４】
上述した運用をくり返すことにより、充填層Ａ、充填層Ｂでの不純物除去をくり返すと共に、充填層Ｃで不純物除去のバックアップを行い、原料ガスの浄化を連続して行うことができる。そして、充填層Ｃに不純物が蓄積されると、充填層Ｃ、充填層Ｄでの不純物除去をくり返すと共に、充填層Ｂで不純物除去のバックアップを行い、原料ガスの浄化を連続して行うことができる。
【０１５５】
これにより、バックアップとなる充填層Ｃもしくは充填層Ｂを長く使用しながら充填層Ａ、充填層Ｂもしくは充填層Ｃ、充填層Ｄでの不純物除去をくり返すことができる。また、原料ガスを順方向に流す際には充填層Ａ、充填層Ｂの不純物除去剤を完全に使い切ることができ、原料ガスを逆方向に流す際には充填層Ｃ、充填層Ｄの不純物除去剤を完全に使い切ることができる。
【０１５６】
従って、最下流の充填部に一部新品の不純物除去剤が必ず存在するように不純物除去剤が統合して供給・排出され、充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ、充填層Ｄに充填した不純物除去剤を完全に使用済みの状態（破過状態）になるまで使用することができ、しかも、原料ガスの流れを途絶えさせることなく連続的に原料ガスから不純物を除去することができる。このため、不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易に充填・排出することができる。
【０１５７】
つまり、下流の充填部の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流の充填部の不純物除去剤の交換をくり返し、充填した不純物除去剤の全てが不純物を限界まで除去するようにしたので、原料ガスの流路を切換えるための開閉弁の操作を最小限に抑制し、開閉弁の寿命を低下させることなく、不純物除去剤を使い切ることができる。また、原料ガスの流れ方向を変更し、下流の充填部の出口側の不純物除去剤を最後に使用することで、下流の出口の不純物除去剤が汚れていない状態を維持することができる。
【０１５８】
そして、充填層Ｂと充填層Ｃの間に設けた一つの破過検出手段７１（一箇所の検出手段）により充填層の不純物除去剤の破過を検出し、不純物除去剤の交換時期を認識するようにしたので、高価な検出手段の数を抑制して機器のコストを抑制することができると共に、不純物除去剤の排出・供給のための制御を簡素化することができる。
【０１５９】
上述した不純物除去装置及び不純物除去方法によると、不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易に充填・排出することができる。このため、原料ガスを精製して燃料電池やガスエンジンの燃料ガスとするガス精製設備の不純物除去装置として適用することで、不純物除去剤の無駄をなくすと共に、不純物除去剤の充填・排出を容易に実施して、原料ガスを燃料ガスに精製することができる。
【０１６０】
上述した実施例では、バイオマスや廃棄物等の固形燃料をガス化して得られた原料ガスを精製するガス精製設備に本発明の不純物除去装置を適用した例を挙げて説明したが、石炭ガス化複合発電（IGCC：Integrated coal Gasfication Combined Cycle）における石炭ガス化ガスを精製する乾式ガス精製設備に本発明の不純物除去装置を適用することができる。
【０１６１】
図１５に基づいて石炭ガス化複合発電（IGCC）の乾式ガス精製設備に本発明の不純物除去装置を適用した状況を説明する。図１５には本発明の実施例（第１実施例）の不純物除去装置を備えた乾式ガス精製設備の全体を表す概略系統を示してある。
【０１６２】
図に示すように、乾式ガス精製設備８０には、石炭ガス化炉で生成された石炭ガス化ガスｇが所定温度に調整されて導入されるハロゲン化物除去装置８１が備えられ、ハロゲン化物除去装置８１は、原料ガスの流れ方向（図中左右方向）に沿って独立した２つの充填部としての充填層Ａ及び充填層Ｂを備えた固定床反応容器８２を有している。固定床反応容器８２の充填層Ａ及び充填層Ｂには、例えば、アルミン酸ナトリウムを含有したハロゲン化物吸収剤８３（不純物除去剤）がペレット状にされて充填されている。
【０１６３】
尚、独立した３つの充填層（第２実施例）、独立した４つの充填層（第３実施例）を備えた固定床反応容器８２を適用することが可能である。
【０１６４】
ハロゲン化物吸収剤８３を流通してハロゲン化物が除去された石炭ガス化ガスｇは脱硫装置８４に送られる。脱硫装置８４は、例えば、３塔の反応塔８５、８６、８７が並列に配され、反応塔８５、８６、８７には、亜鉛フェライト脱硫剤がハニカム形状化された触媒を集合させた触媒ブロック８８がそれぞれ複数（図示例では４個）充填されている。３塔の反応塔８５、８６、８７への石炭ガス化ガスｇの導入は、図示しない切換え手段によりいずれかに切換えられて実施される。
【０１６５】
脱硫処理では、石炭ガス化ガスｇが亜鉛フェライト脱硫剤（触媒ブロック８８）に接触することにより、硫化硫黄（Ｈ２Ｓ）や硫化カルボニル（ＣＯＳ）等が除去される。
【０１６６】
脱硫装置８４で硫黄成分が除去された石炭ガス化ガスｇはアンモニア分解装置９０に送られる。アンモニア分解装置９０は、反応容器９１、９２が並列に配置されている。反応容器９１、９２にはＮｉ／Ａｌ２Ｏ３触媒のペレットが充填され、ペレット状に成形された触媒９３は、反応容器９１、９２の筒内部の周囲に、石炭ガス化ガスｇの導入方向に沿って（上下方向）充填されている。
【０１６７】
アンモニア分解装置９０では、石炭ガス化ガスｇが触媒９３を流通してアンモニア成分が窒素に分解される。
【０１６８】
アンモニア成分が窒素に分解された石炭ガス化ガスｇは熱交換装置９４に送られ、降温されて水銀除去装置９６に送られる。水銀除去装置９６は、除去容器９５に銅を主体として水銀を吸収する銅系吸収剤９７が充填され、石炭ガス化ガスｇが導入されて水銀が吸収される。
【０１６９】
水銀除去装置９６で水銀が除去された石炭ガス化ガスｇはバグフィルター９８に送られる。バグフィルター９８で不純物が物理的に濾過された燃料ガスｆは、アンモニアが分解された石炭ガス化ガスｇの顕熱により、熱交換装置９４で昇温され、高温の燃料ガスｆとされる。高温の燃料ガスｆはタービン設備９９の燃焼器に供給される。
【０１７０】
上述した石炭ガス化複合発電の乾式ガス精製設備８０では、ハロゲン化物除去装置８１の充填層Ａ及び充填層Ｂに充填されたハロゲン化物吸収剤８３が、最下流の充填部に一部新品の不純物除去剤が必ず存在するように統合して供給・排出され、充填層Ａ及び充填層Ｂ（３つの充填層、４つの充填層）に充填したハロゲン化物吸収剤８３を完全に使用済みの状態（破過状態）になるまで使用することができ、しかも、原料ガスの流れを途絶えさせることなく連続的に原料ガスから不純物を除去することができる。
【０１７１】
乾式ガス精製設備８０は、加圧状態で多量の石炭ガス化ガスｇを処理する設備であるため、吸収容量いっぱいまでハロゲン化物を吸収してから使い捨てとなるハロゲン化物吸収剤８３を頻繁に交換する必要がある。本発明の不純物除去装置を適用することにより、設備を頻繁に停止してハロゲン化物吸収剤８３を交換する必要がなく、また、処理ガス量が膨大であっても無駄なくハロゲン化物吸収剤８３を使い切ることが可能になる。
【０１７２】
このため、石炭ガス化複合発電（IGCC）の乾式ガス精製設備８０のハロゲン化物除去装置８１に本発明の不純物除去装置を適用することで、不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易に充填・排出することができる、といった利点を有効に活用することが可能になる。
【０１７３】
因みに、石炭ガス化複合発電（IGCC）の乾式ガス精製設備８０における亜鉛フェライト脱硫剤（触媒ブロック８８）及び銅系吸収剤９７は再生が可能であり、アンモニア分解用の触媒９３は長寿命な触媒であるため、石炭ガス化複合発電（IGCC）の乾式ガス精製設備８０のハロゲン化物除去装置８１に本発明の不純物除去装置を適用することは吸収容量いっぱいまでハロゲン化物を吸収してから使い捨てとなるハロゲン化物吸収剤８３の運用に極めて有効である。
【産業上の利用可能性】
【０１７４】
本発明は、露点を上回る温度にガス温度を維持して運転する乾式法により不純物除去剤を用いて原料ガスから不純物を除去する不純物除去装置及び不純物除去方法の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【０１７５】
１ バイオマスガス化炉
２ バグフィルター
３ 重金属類除去装置
４、８１ ハロゲン化物除去装置
５、８４ 脱硫装置
８ 熱交換器
１１、１２、１３、５１、５２、５３、６１、６２、６３、８２ 固定床反応容器
１５、９７ 銅系吸収剤
１６、８３ ハロゲン化物吸収剤
１７ 脱硫剤
２１、２２ 出入り口通路
２３ 本体部
２４ 供給手段
２５ 供給コンベア装置
２６ 供給サイロ
２７ 供給通路
２８ 供給ホッパ
２９ 入口供給弁
３０ 出口供給弁
３４ 排出手段
３５ 排出通路
３６ 排出コンベア装置
３７ 排出ホッパ
３８ 入口排出弁
３９ 出口排出弁
４０、４１ 通路
４２ 第１通路
４３ 第２通路
４４ 反転通路
４５ 第１開閉弁
４６ 第２開閉弁
４７ 第３開閉弁
４８ 第４開閉弁
４９ 第５開閉弁
７１ 破過検出手段
８０ 乾式ガス精製設備
８５、８６、８７ 反応塔
８８ 触媒ブロック
９０ アンモニア分解装置
９１、９２ 反応容器
９３ 触媒
９４ 熱交換器
９５ 除去容器
９６ 水銀除去装置
９８ バグフィルター
９９ タービン設備
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露点を上回る温度にガス温度を維持して運転する乾式法により不純物除去剤を用いて原料ガスから不純物を除去する不純物除去装置及び不純物除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の有効利用や廃棄物の減量化が求められており、バイオマスや廃棄物から製造した原料ガスを発電機器（燃料電池やガスエンジン）の燃料ガスとすることが考えられている。燃料電池やガスエンジン等の発電機器の燃料ガスとしては、不純物が含まれていると性能を発揮することができないので、あらかじめ燃料ガスの不純物を発電機器の許容濃度以下まで低減しておく必要がある。バイオマスや廃棄物から製造した原料ガスには環境に与える不純物が含まれているため、水銀やハロゲン化物等の不純物を除去する必要がある。
【０００３】
水銀を除去する不純物除去剤（吸収剤）としては、例えば、触媒作用あるいは化学反応性を有する成分を担持させ水銀との化学反応により生成した塩を吸着することで水銀を除去する添着活性炭を用いることが知られている。また、不純物除去剤として、銅を主体とした銅系吸収剤を用いる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。ゴミ焼却設備等の分野では、ハロゲン化物を不純物除去剤（吸収剤）に固定する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
水銀を除去する吸収剤やハロゲン化物を除去する吸収剤は、固定床反応容器に充填されて運用されることが考えられる。固定床反応容器は、吸収剤を充填した状態でガスを流通させるだけの簡素な構造であるので、反応器として優れた利点を有している。
【０００５】
固定床反応容器では、入口側から出口側に原料ガスが流通する過程で不純物が除去されるので、入口側の吸収剤に比べて出口側の吸収剤が未使用になる傾向にあるのが現状であった。このため、未使用部分が多くあるにも拘らず交換を余儀なくされることがあり、吸収剤の無駄をなくす余地が残されているのが実情である。また、固定床反応容器は簡素な構造であるが、吸収剤を交換する場合には、容器の蓋を外して使用済みの吸収剤を排出し、新品の吸収剤を投入する作業が必要となり、吸収剤の交換には多くの労力が必要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６１２５５号公報
【特許文献２】特開２００２−１３０６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易に充填・排出することができる不純物除去装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易に充填・排出することができる不純物除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の不純物除去装置は、原料ガスの流れ方向に沿って独立した複数の充填部を備えた固定床反応容器と、不純物を除去する不純物除去剤を前記充填部に個別に供給する供給手段と、不純物を除去した後の不純物除去剤を前記充填部から個別に排出する排出手段と、前記供給手段及び前記排出手段の動作を統合して制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１に係る本発明では、複数の充填部に対して不純物除去剤を統合して供給・排出することで、不純物除去剤の無駄をなくし、交換を容易にすることができる。このため、不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易に充填・排出することができる。
【００１１】
そして、請求項２に係る本発明の不純物除去装置は、請求項１に記載の不純物除去装置において、前記制御手段は、最下流の充填部の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流側の充填部の不純物除去剤の交換を行うように前記供給手段及び前記排出手段の動作を制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る本発明では、固定床反応容器の最下流の充填部に不純物除去剤が必ず存在しているので、原料ガスの流通を連続させることができる。
【００１３】
また、請求項３に係る本発明の不純物除去装置は、請求項２に記載の不純物除去装置において、前記充填部を流通した後の前記原料ガスの状況を検出することで前記充填部に充填された不純物除去剤の状況を把握する検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出手段が、前記充填部に充填された不純物除去剤が不純物を吸収した後の前記原料ガスの状況であると検出した際に、前記供給手段及び前記排出手段の動作を制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る本発明では、検出手段により、充填部に充填された不純物除去剤が不純物を除去した後の原料ガスの状況であることが検出された際に、即ち、不純物除去剤が破過状態であると検出された際に、供給手段及び排出手段の動作を制御して破過状態になった不純物除去剤を交換する。
【００１５】
また、請求項４に係る本発明の不純物除去装置は、請求項２もしくは請求項３に記載の不純物除去装置において、最上流の充填部と最下流の充填部の間に備えられ前記原料ガスが流入する切換え流入路と、前記切換え流入路からの前記原料ガスの流れを上流側もしくは下流側のいずれかの充填部の方向に切換える切換え手段とを備え、前記制御手段は、前記切換え手段を制御することにより前記切換え流入路からの前記原料ガスの流れ方向を変更して前記固定床反応容器における前記原料ガスの流通方向を逆転させることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に係る本発明では、切換え手段を制御することにより流入経路からの原料ガスの流れ方向を変更し、固定床反応容器における原料ガスの流通方向を逆転させることで、出口側に破過状態の不純物除去剤が存在する前の状態で原料ガスを連続して流通させて不純物除去剤を使い切ることができる。
【００１７】
また、請求項５に係る本発明の不純物除去装置は、請求項４に記載の不純物除去装置において、前記固定床反応容器には４層以上の前記充填部が備えられ、前記検出手段は、上流側及び下流側に複数の前記充填部が配される位置に備えられ、前記制御手段は、前記検出手段が、前記充填部に充填された不純物除去剤が不純物を除去した後の前記原料ガスの状況であると検出した際に、前記切換え手段を制御することにより前記原料ガスの流通方向を逆転させることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に係る本発明では、検出手段により、複数の充填部の間で不純物除去剤が破過状態であると検出された際に、切換え手段を制御して原料ガスの流通方向を逆転させる。
【００１９】
上記目的を達成するための請求項６に係る本発明の不純物除去方法は、不純物除去剤が独立して充填された複数の充填部に原料ガスを流通させ、最下流の充填部の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流側の充填部の不純物除去剤の交換をくり返し、充填した前記不純物除去剤の全てが不純物を限界まで除去するようにしたことを特徴とする。
【００２０】
請求項６に係る本発明では、最下流の充填部の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流側の充填部の不純物除去剤の交換をくり返して、充填した不純物除去剤の全てが不純物を限界まで除去するようにしたので、不純物除去剤を使い切ることができる。
【００２１】
そして、請求項７に係る本発明の不純物除去方法は、請求項６に記載の不純物除去方法において、複数の前記充填部の間から前記原料ガスを流入して前記原料ガスの流れ方向を変更し、変更後の最下流の充填部の出口側の不純物除去剤を最後に使用することを特徴とする。
【００２２】
請求項７に係る本発明では、原料ガスの流れ方向を変更することで、最下流の出口側の不純物除去剤を最後に使用することができ、最下流の出口の不純物除去剤が汚れていない状態を維持することができる。
【００２３】
また、請求項８に係る本発明の不純物除去方法は、請求項７に記載の不純物除去方法において、前記原料ガスを４層以上の充填部に流通させ、前記原料ガスの流れ方向を変更する際に前記原料ガスを流入する複数の充填部の間の箇所で、不純物除去剤が不純物を除去した後の前記原料ガスの状況であることを検出し、検出状況に基づいて前記原料ガスの流通方向を逆転させることを特徴とする。
【００２４】
請求項８に係る本発明では、複数の充填部の一箇所で不純物除去剤が不純物を除去した後の原料ガスの状況であることを検出することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の不純物除去装置及び不純物除去方法は、不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易に充填・排出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施例に係る不純物除去装置を備えた乾式ガス精製設備の概略系統図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る不純物除去装置の概略構成図である。
【図３】不純物除去装置の断面図である。
【図４】固定床反応容器のガス流路の概念図である。
【図５】固定床反応容器の運用シーケンスの説明図である。
【図６】本発明の第２実施例に係る不純物除去装置の概略構成図である。
【図７】固定床反応容器のガス流路の概念図である。
【図８】固定床反応容器の運用シーケンスの説明図である。
【図９】固定床反応容器の運用シーケンスの説明図である。
【図１０】固定床反応容器の運用シーケンスの説明図である。
【図１１】本発明の第３実施例に係る不純物除去装置の概略構成図である。
【図１２】固定床反応容器のガス流路の概念図である。
【図１３】固定床反応容器の運用シーケンスの説明図である。
【図１４】固定床反応容器の運用シーケンスの説明図である。
【図１５】本発明の実施例の不純物除去装置を備えた乾式ガス精製設備の全体を表す概略系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の不純物除去装置は、バイオマス、廃棄物からなる固形燃料をガス化して得られた原料ガス、即ち、不純物として多種の不純物が入っている原料ガスを精製して燃料電池やガスエンジンの燃料ガスとするガス精製設備の不純物除去装置として適用され、水銀との化学反応により生成した塩を吸着することで水銀を吸収する添着活性炭や、銅を主体として水銀を吸収する銅系吸収剤、ハロゲン化物を吸収するハロゲン化物吸収剤、硫黄化合物を吸収する脱硫剤が不純物除去剤として充填されるものである。
【００２８】
そして、不純物除去装置の出口側では、水銀を５μｇ／ｍ３Ｎ以下の低濃度に除去すると共に、塩化水素、フッ化水素等のハロゲン化物を１ｐｐｍ以下の低濃度に除去し、更に、硫黄化合物を１ｐｐｍ以下の低濃度に除去して不特定の不純物が高い清浄度で除去された燃料ガスを精製し、例えば、溶融炭酸塩型燃料電池、ガスエンジン、ガスタービン等の燃料ガスとして用いるものである。
【００２９】
図１から図５に基づいて乾式ガス精製設備の全体、及び、第１実施例に係る不純物除去装置を説明する。
【００３０】
図１には本発明の第１実施例に係る不純物除去装置を備えた乾式ガス精製設備の全体を表す概略系統、図２には第１実施例に係る不純物除去装置の全体を表す概略構成、図３（ａ）には原料ガスが流出入する部位の固定床反応容器の流路の断面（図２中Ａ‐Ａ断面）、図３（ｂ）には充填層が備えられた部位の固定床反応容器の流路の断面（図２中Ｂ‐Ｂ断面）、図４（ａ）には固定床反応容器の流路を説明する概念、図４（ｂ）には原料ガスを反転させる際のバルブの開閉状況、図５には固定床反応容器における充填層の不純物除去剤の充填状況及びガス流れの状況を説明する運用シーケンスを示してある。
【００３１】
最初に図１によって、本発明の第１実施形態例に係る不純物除去装置を適用した乾式ガス精製システムの概略系統を説明する。
【００３２】
図１に示すように、バイオマスガス化炉１で得られた原料ガスは、まず、バグフィルター２に送られる。バグフィルター２の上流にはハロゲン化物除去剤の供給装置を備えており、ハロゲン化物除去剤をバグフィルター２にあらかじめ吹き付けておく（プレコート）か、あるいは原料ガスに吹き込んで原料ガスと共にバグフィルター２に搬送される。
【００３３】
こうすることで、原料ガス中のハロゲン化物の一部はハロゲン化物除去剤に吸収されて固定化されるので、バグフィルター２で、ダスト等の固体状不純物が濾過されて除去される際に同時にハロゲン化物の一部も除去される。
【００３４】
バグフィルター２を通過した原料ガスは不純物除去装置としての重金属類除去装置３に送られ、重金属類除去装置３では金属水銀蒸気（Ｈｇ０）をはじめ、活性炭等により塩基性ガス（アンモニア）、重金属類（砒素、セレン等）、有機塩素化合物（ダイオキシン）が吸着除去される（運転温度１２０℃〜１６０℃）。
【００３５】
重金属類除去装置３で重金属類が除去された原料ガスは熱交換器８で昇温された後、不純物除去装置としてのハロゲン化物除去装置４に送られ、そこで原料ガスに残存している塩化水素やフッ化水素等のハロゲン化物が１ｐｐｍ以下の低濃度に除去される（運転温度２５０℃〜４５０℃）。
【００３６】
ハロゲン化物が１ｐｐｍ以下の低濃度に除去された原料ガスは不純物除去装置としての脱硫装置５に送られ、硫黄化合物が吸収されて除去される（運転温度２５０℃〜４５０℃）。硫黄化合物が脱硫除去された原料ガスは燃料ガスとして発電装置６（例えば、溶融炭酸塩型燃料電池、ガスエンジン、ガスタービン等）に送られる。
【００３７】
以上の乾式ガス精製システムの概略系統の機能を要約して説明する。
【００３８】
図に示した乾式ガス精製システムでは、バグフィルター２によりダスト等の固体状不純物が濾過されて除去される。金属水銀蒸気（Ｈｇ０）をはじめ重金属類、有機塩素化合物が重金属類除去装置３の不純物除去剤（吸収剤）に吸収されて除去され、水銀が５μｇ／ｍ３Ｎ以下の低濃度に除去される。そして、ハロゲン化物除去装置４の不純物除去剤としてのハロゲン化物除去剤に塩化水素やフッ化水素等のハロゲン化物が吸収されてハロゲン化物が１ｐｐｍ以下の低濃度に除去される。また、硫黄化合物が脱硫装置５の不純物除去剤としての脱硫剤に吸収されて硫黄化合物が１ｐｐｍ以下の低濃度に除去される。
【００３９】
これにより、バイオマスをガス化した原料ガス、即ち、不純物として多種の不純物が入っている原料ガスを発電装置６の燃料ガスとして精製することができる。
【００４０】
重金属類除去装置３は、原料ガスの流れ方向（図中左右方向）に沿って独立した２つの充填部としての充填層Ａ及び充填層Ｂを備えた固定床反応容器１１を有している。固定床反応容器１１の充填層Ａ及び充填層Ｂには、例えば、銅を主体として水銀を吸収する銅系吸収剤１５（不純物除去剤）がペレット状にされて充填されている。固定床反応容器１１の充填層Ａ及び充填層Ｂには、例えば、触媒作用あるいは化学反応性を有する成分を担持させ水銀との化学反応により生成した塩を吸着することで水銀を除去する添着活性炭（不純物除去剤）が充填されてもよい。
【００４１】
また、ハロゲン化物除去装置４は、原料ガスの流れ方向（図中左右方向）に沿って独立した２つの充填部としての充填層Ａ及び充填層Ｂを備えた固定床反応容器１２を有している。固定床反応容器１２の充填層Ａ及び充填層Ｂには、例えば、アルミン酸ナトリウムを含有したハロゲン化物吸収剤１６（不純物除去剤）がペレット状にされて充填されている。
【００４２】
また、脱硫装置５は、原料ガスの流れ方向（図中左右方向）に沿って独立した２つの充填部としての充填層Ａ及び充填層Ｂを備えた固定床反応容器１３を有している。固定床反応容器１３の充填層Ａ及び充填層Ｂには、例えば、酸化亜鉛脱硫剤の脱硫剤１７（不純物除去剤）が充填されている。
【００４３】
詳細は後述するが、重金属類除去装置３、ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５には、不純物除去剤を充填層Ａ及び充填層Ｂに個別に供給する供給手段と、不純物を除去した後の不純物除去剤を充填層Ａ及び充填層Ｂから個別に排出する排出手段とが備えられている。供給手段及び排出手段の動作、即ち、不純物除去剤の充填・排出は、不純物除去剤の使用状況に応じて統合して制御されるようになっている。
【００４４】
また、不純物除去剤の充填・排出の状況に応じ、原料ガスの流れ方向を、左側から右側（充填層Ａから充填層Ｂ：順方向流れ）、右側から左側（充填層Ｂから充填層Ａ：逆方向流れ）、充填層Ａと充填層Ｂの間から充填層Ａ側（一部逆方向）もしくは充填層Ｂ側（一部順方向）に流れるように調整するようになっている。
【００４５】
これにより、充填層Ａ、充填層Ｂに充填した不純物除去剤を完全に使用済みの状態（完全破過状態）になるまで使用することができる。しかも、原料ガスの流れを途絶えさせることなく連続的に原料ガスを精製することができる。
【００４６】
図２、図３に基づいて重金属類除去装置３、ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５の構成を説明する。
【００４７】
重金属類除去装置３、ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５における固定床反応容器１１、１２、１３及び不純物除去剤の供給手段、排出手段は基本的に同一であるので、代表して銅系吸収剤１５（もしくは添着活性炭）が充填層Ａ及び充填層Ｂに対して充填・排出される重金属類除去装置３（固定床反応容器１３）について説明する。ハロゲン化物除去装置４の固定床反応容器１２に適用した場合、充填・排出される不純物除去剤はハロゲン化物吸収剤１６であり、脱硫装置５の固定床反応容器１３に適用した場合、充填・排出される不純物除去剤は脱硫剤１７となる。
【００４８】
図２に示すように、固定床反応容器１１は、両端に出入り口通路２１、２２を備え、出入り口通路２１、２２に連続して断面積が大きくされた本体部２３を備えている。
【００４９】
図３（ａ）に示すように、出入り口通路２１（出入り口通路２２）の内部は原料ガスの流れに直交する面内が碁盤目状態になる多数の流路に仕切られ、原料ガスが多数の通路に分かれて流れるようになっている。図３（ｂ）に示すように、本体部２３の内部は出入り口通路２１（出入り口通路２２）の内部と同数の流路に仕切られ、本体部２３の流路は出入り口通路２１（出入り口通路２２）流路と連続している。
【００５０】
このため、出入り口通路２１（出入り口通路２２）から流入した原料ガスは、分布が生じない状態で本体部２３に均一に流入するようになっている。
【００５１】
図２に示すように、本体部２３の碁盤目状態の流路を横切るように充填層Ａ及び充填層Ｂが備えられ、充填層Ａ及び充填層Ｂは流路の流れ方向に所定の間を空けて設けられている。充填層Ａ及び充填層Ｂには、複数の流路から原料ガスが流入し複数の流路に対して精製ガスが流出するようになっている。原料ガスの流通方向の厚さが薄くなるような形状の充填層Ａ及び充填層Ｂを備えたので、圧力損失を充分に少なくすることができる。
【００５２】
原料ガスの流通方向に対して、固定床反応容器１１の充填層Ａ及び充填層Ｂの上部には供給手段２４が設けられ、充填層Ａ及び充填層Ｂには供給手段２４から銅系吸収剤１５（不純物除去剤）が個別に充填される。供給手段２４には、供給コンベア装置２５により銅系吸収剤１５が運ばれて貯留される供給サイロ２６が備えられ、供給サイロ２６と充填層Ａ及び充填層Ｂの間は、供給通路２７Ａ、２７Ｂで連結されている。供給通路２７Ａ、２７Ｂには供給ホッパ２８Ａ、２８Ｂが設けられ、供給ホッパ２８Ａ、２８Ｂの入口部には入口供給弁２９がそれぞれ設けられ、供給ホッパ２８Ａ、２８Ｂの出口部には出口供給弁３０がそれぞれ設けられている。
【００５３】
供給ホッパ２８Ａと入口供給弁２９及び出口供給弁３０との間にはＮ２ガス流通系が接続され、入口供給弁２９及び出口供給弁３０の制御及びＮ２ガスの供給制御により供給ホッパ２８Ａの内部が加圧・加温される。同様に、供給ホッパ２８Ｂと入口供給弁２９及び出口供給弁３０との間にはＮ２ガス流通系が接続され、入口供給弁２９及び出口供給弁３０の制御及びＮ２ガスの供給制御により供給ホッパ２８Ｂの内部が加圧・加温される。また、Ｎ２ガス流通系によりＮ２ガスがパージガスとして送られる。
【００５４】
入口供給弁２９を開き出口供給弁３０を閉じた状態で、供給サイロ２６から銅系吸収剤１５が供給通路２７Ａ、２７Ｂを通して供給ホッパ２８Ａ、２８Ｂに送られる。入口供給弁２９を閉じてＮ２ガス流通系からＮ２ガスを供給することにより、供給ホッパ２８Ａ、２８Ｂの銅系吸収剤１５が所定の圧力に加圧・加温される。この状態で出口供給弁３０を開くことで、加圧・加温された状態の銅系吸収剤１５が供給通路２７Ａ、２７Ｂを通して充填層Ａ及び充填層Ｂに個別に充填される（制御手段）。
【００５５】
原料ガスの流通方向に対して、固定床反応容器１１の充填層Ａ及び充填層Ｂの下部には排出手段３４が設けられ、充填層Ａ及び充填層Ｂからは、排出手段３４により銅系吸収剤１５（不純物除去剤）が個別に排出される。即ち、充填層Ａ及び充填層Ｂには排出通路３５Ａ、３５Ｂが接続され、排出通路３５Ａ、３５Ｂは排出コンベア装置３６につながっている。排出通路３５Ａ、３５Ｂには排出ホッパ３７Ａ、３７Ｂが設けられ、排出ホッパ３７Ａ、３７Ｂの入口部には入口排出弁３８がそれぞれ設けられ、排出ホッパ３７Ａ、３７Ｂの出口部には出口排出弁３９がそれぞれ設けられている。
【００５６】
排出ホッパ３７Ａと入口排出弁３８及び出口排出弁３９との間にはＮ２ガス流通系が接続され、入口排出弁３８及び出口排出弁３９の制御及びＮ２ガスの給排制御により加圧状態の排出ホッパ３７Ａに排出された銅系吸収剤１５が常圧状態にされる。同様に、排出ホッパ３７Ｂと入口排出弁３８及び出口排出弁３９との間にはＮ２ガス流通系が接続され、入口排出弁３８及び出口排出弁３９の制御及びＮ２ガス流通系の排気制御により加圧状態の排出ホッパ３７Ｂに排出された銅系吸収剤１５が常圧状態にされる。また、Ｎ２ガス流通系によりＮ２ガスがパージガスとして送られる。
【００５７】
出口排出弁３９を閉じ入口排出弁３８を開いた状態で、使用済みの銅系吸収剤１５が加圧されたまま充填層Ａ及び充填層Ｂから排出通路３５Ａ、３５Ｂを通して排出ホッパ３７Ａ、３７Ｂに排出される。入口排出弁３８を閉じてＮ２ガス流通系により排出ホッパ３７Ａ、３７Ｂの内圧を解放することで、原料ガスがＮ２ガスでパージされ、使用済みの銅系吸収剤１５が安全に排出できる状態にされ、排出ホッパ３７Ａ、３７Ｂの使用済みの銅系吸収剤１５が常圧状態になる。この状態で、出口排出弁３９を開くことで、常圧状態の使用済みの銅系吸収剤１５が排出通路３５Ａ、３５Ｂを通して排出コンベア装置３６に個別に排出される（制御手段）。
【００５８】
原料ガスの流通方向に対して、固定床反応容器１１の上部に供給手段２４が設けられ、固定床反応容器１１の下部に排出手段３４が設けられているので、不純物除去剤を排出・充填するための機器のために固定床反応容器１１の全体の設置面積を広くする必要がない。
【００５９】
図４（ａ）に基づいて固定床反応容器１１の原料ガスの流路を説明する。
【００６０】
原料ガスが送られる通路４１が第１通路４２及び第２通路４３に分岐され、第１通路４２及び第２通路４３の最下流部は、精製ガスを後流側に送る通路４０に接続されている。第１通路４２は出入り口通路２１に接続され、第２通路４３は出入り口通路２２に接続されている。また、通路４１から充填層Ａと充填層Ｂの間に原料ガスを送る反転通路４４が設けられている。
【００６１】
第１通路４２には出入り口通路２１との接続部を挟んで第１開閉弁４５及び第２開閉弁４６が設けられ、第２通路４３には出入り口通路２２との接続部を挟んで第３開閉弁４７及び第４開閉弁４８が設けられている。また、反転通路４４には第５開閉弁４９が設けられている。
【００６２】
第１開閉弁４５、第２開閉弁４６、第３開閉弁４７、第４開閉弁４８及び第５開閉弁４９の開閉状況を制御することにより、原料ガスの流れを、充填層Ａから充填層Ｂに流れる状態、充填層Ｂだけを流れる状態、充填層Ａだけを流れる状態、充填層Ｂから充填層Ａに流れる状態に、連続して切換えることができる（制御手段）。
【００６３】
図４（ｂ）に基づいて原料ガスの流れを切換える際の開閉弁の開閉状況を説明する。
【００６４】
原料ガスの流れを充填層Ａから充填層Ｂに流れる状態にする場合、第１開閉弁４５及び第４開閉弁４８を開状態にし、第２開閉弁４６、第３開閉弁４７及び第５開閉弁４９を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、第１通路４２、出入り口通路２１、充填層Ａ、充填層Ｂ、出入り口通路２２、第２通路４３、通路４０を流通して後流側に送られる。
【００６５】
原料ガスの流れを充填層Ｂだけに流れる状態にする場合、第４開閉弁４８及び第５開閉弁４９を開状態にし、第１開閉弁４５、第２開閉弁４６、第３開閉弁４７を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、反転通路４４、充填層Ｂ、出入り口通路２２、第２通路４３、通路４０を流通して後流側に送られる。
【００６６】
原料ガスの流れを充填層Ａだけに流れる状態にする場合、第２開閉弁４６及び第５開閉弁４９を開状態にし、第１開閉弁４５、第３開閉弁４７、第４開閉弁４８を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、反転通路４４、充填層Ａ、出入り口通路２１、第１通路４２、通路４０を流通して後流側に送られる。
【００６７】
原料ガスの流れを充填層Ｂから充填層Ａに流れる状態にする場合、第２開閉弁４６及び第３開閉弁４７を開状態にし、第１開閉弁４５、第４開閉弁４８、第５開閉弁４９を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、第２通路４３、出入り口通路２２、充填層Ｂ、充填層Ａ、出入り口通路２１、第１通路４２、通路４０を流通して後流側に送られる。
【００６８】
上述した重金属類除去装置３では、供給手段２４、排出手段３４の動作、及び、開閉弁の開閉制御を統合して制御することで（制御手段）、原料ガスの流れを、充填層Ａから充填層Ｂに流れる状態（順方向流れ）、充填層Ｂだけに流れる状態（一部順方向流れ）、充填層Ａだけに流れる状態（一部逆方向流れ）、充填層Ｂから充填層Ａに流れる状態（逆方向流れ）に連続して切替えると共に、新品の銅系吸収剤１５（不純物除去剤）の充填、使用済み状態（破過状態）の銅系吸収剤１５（不純物除去剤）の排出を組み合わせて実施することができる。
【００６９】
これにより、充填層Ａ、充填層Ｂに充填した銅系吸収剤１５（不純物除去剤）を完全に使用済みの状態（完全破過状態）になるまで使用することができ、しかも、原料ガスの流れを途絶えさせることなく連続的に原料ガスから水銀を除去することができる。ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５に適用した場合も、同様に、原料ガスの流れを途絶えさせることなく、ハロゲン化物吸収剤１６、脱硫剤１７を完全破過状態になるまで使用することができる。
【００７０】
尚、不純物除去剤の充填・排出を行う場合、流路の開閉弁の開閉制御に加え、入口供給弁２９、出口供給弁３０、入口排出弁３８、出口排出弁３９、Ｎ２ガス流通系を制御することで、重金属類除去装置３の流路内及び新品の銅系吸収剤１５を充填する際の固定床反応容器１１の充填層Ａ内、充填層Ｂ内がＮ２ガスでパージされる。
【００７１】
図５に基づいて充填層が２層の固定床反応容器１１における原料ガスの流れ状況を具体的に説明する。図５には固定床反応容器における充填層の不純物除去剤の充填状況及びガス流れの状況を説明する運用シーケンスを示してある。
【００７２】
原料ガスの流れ順方向
【００７３】
（１）初期の段階で充填層Ａ及び充填層Ｂに不純物除去剤が新品の状態で充填され、原料ガスが順方向に流される。
（２）原料ガスが浄化され、充填層Ａの左側の不純物除去剤が吸収済みとなる。
（３）充填層Ａの不純物除去剤の破過が検出される。破過の検出は流通するガスの成分を分析することにより行われる。
（４）充填層Ａの下流側から充填層Ｂに原料ガスが流され、充填層Ｂで原料ガスが浄化される（切換え手段）。
（５）充填層Ａの不純物除去剤が排出される。
（６）充填層Ａに新品の不純物除去剤が充填される。
【００７４】
原料ガスの流れ逆方向
【００７５】
（７）原料ガスの流れが反転され、原料ガスが逆方向に流される（切換え手段）。
（８）充填層Ｂの不純物除去剤の破過が検出される。
（９）充填層Ｂの下流側から充填層Ａに原料ガスが流され、充填層Ａの右側の不純物除去剤が浄化される（切換え手段）。
（１０）充填層Ｂの不純物除去剤が排出される。
（１１）充填層Ａに新品の不純物除去剤が充填される。
（１２）原料ガスの流れが順方向に反転される。
【００７６】
（１２）から（３）に戻り、以後（３）から（１２）の手順がくり返されて原料ガスの浄化が継続される。
【００７７】
上述した処理により、下流の充填部に一部新品の不純物除去剤が必ず存在するように不純物除去剤が統合して供給・排出され、充填層Ａ、充填層Ｂに充填した不純物除去剤を完全に使用済みの状態（破過状態）になるまで使用することができ、しかも、原料ガスの流れを途絶えさせることなく連続的に原料ガスから不純物を除去することができる。このため、不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易に充填・排出することができる。
【００７８】
つまり、下流の充填部の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流の充填部の不純物除去剤の交換をくり返し、充填した不純物除去剤の全てが不純物を限界まで除去するようにしたので、原料ガスの流路を切換えるための開閉弁の操作を最小限に抑制し、開閉弁の寿命を低下させることなく、不純物除去剤を使い切ることができる。また、原料ガスの流れ方向を変更し、下流の充填部の出口側の不純物除去剤を最後に使用することで、下流の出口の不純物除去剤が汚れていない状態を維持することができる。
【００７９】
図１に示した重金属類除去装置３、ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５（不純物除去装置）の第２実施例（３層の充填層）の構成を図６から図１０に基づいて説明する。
【００８０】
図６には第２実施例に係る不純物除去装置の全体を表す概略構成、図７（ａ）には固定床反応容器の流路を説明する概念、図７（ｂ）には原料ガスを反転させる際のバルブの開閉状況、図８から図１０には固定床反応容器における充填層の不純物除去剤の充填状況及びガス流れの状況を説明する運用シーケンスを示してある。
【００８１】
尚、第１実施例と同一部材（同一の機能を果たす部材）には同一符号を付して詳細な説明は適宜省略してある。
【００８２】
重金属類除去装置３、ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５における固定床反応容器５１、５２、５３には３層の充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃが備えられている。固定床反応容器５１、５２、５３及び不純物除去剤の供給手段、排出手段は基本的に同一であるので、代表して銅系吸収剤１５（もしくは添着活性炭）が充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃに対して充填・排出される重金属類除去装置３（固定床反応容器５１）について説明する。ハロゲン化物除去装置４の固定床反応容器５２に適用した場合、充填・排出される不純物除去剤はハロゲン化物吸収剤１６であり、脱硫装置５の固定床反応容器５３に適用した場合、充填・排出される不純物除去剤は脱硫剤１７となる。
【００８３】
図６に示すように、固定床反応容器５１の本体部２３の碁盤目状態の流路を横切るように充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃが備えられ、充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃは流路の流れ方向に所定の間を空けて設けられている。充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃには、複数の流路から原料ガスが流入し、複数の流路に対して精製ガスが流出するようになっている。原料ガスの流通方向の厚さが薄くなるような形状の充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃを備えたので、圧力損失を充分に少なくすることができる。
【００８４】
固定床反応容器５１の充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃには供給手段２４から銅系吸収剤１５（不純物除去剤）が個別に充填される。供給手段２４には、供給コンベア装置２５により銅系吸収剤１５が運ばれて貯留される供給サイロ２６が備えられている。
【００８５】
供給サイロ２６と充填層Ｃの間は、供給通路２７Ｃで連結されている。供給通路２７Ｃには供給ホッパ２８Ｃが設けられ、供給ホッパ２８Ｃの入口部には入口供給弁２９が設けられ、供給ホッパ２８Ｃの出口部には出口供給弁３０が設けられている。
【００８６】
供給通路２７Ｃの供給ホッパ２８Ｃと入口供給弁２９及び出口供給弁３０との間にはＮ２ガス流通系が接続され、入口供給弁２９及び出口供給弁３０の制御及びＮ２ガスの供給制御により供給ホッパ２８Ｃの内部が加圧・加温される。また、Ｎ２ガス流通系によりＮ２ガスがパージガスとして送られる。
【００８７】
入口供給弁２９を開き出口供給弁３０を閉じた状態で、供給サイロ２６から銅系吸収剤１５が供給通路２７Ｃを通して供給ホッパ２８Ｃに送られる。入口供給弁２９を閉じてＮ２ガス流通系からＮ２ガスを供給することにより、供給ホッパ２８Ｃの銅系吸収剤１５が所定の圧力に加圧・加温される。この状態で出口供給弁３０を開くことで、加圧・加温された状態の銅系吸収剤１５が供給通路２７Ｃを通して充填層Ｃに独立して充填される（制御手段）。
【００８８】
固定床反応容器５１の充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃからは、排出手段３４により銅系吸収剤１５（不純物除去剤）が個別に排出される。即ち、充填層Ａ及び充填層Ｂと共に、充填層Ｃには排出通路３５Ｃが接続され、排出通路３５Ｃは排出コンベア装置３６つながっている。排出通路３５Ｃには排出ホッパ３７Ｃが設けられ、排出ホッパ３７Ｃの入口部には入口排出弁３８が設けられ、排出ホッパ３７Ｃの出口部には出口排出弁３９が設けられている。
【００８９】
排出ホッパ３７Ｃと入口排出弁３８及び出口排出弁３９との間にはＮ２ガス流通系が接続され、入口排出弁３８及び出口排出弁３９の制御及びＮ２ガスの給排制御により加圧状態の排出ホッパ３７Ｃに排出された銅系吸収剤１５が常圧状態にされる。また、Ｎ２ガス流通系によりＮ２ガスがパージガスとして送られる。
【００９０】
出口排出弁３９を閉じ入口排出弁３８を開いた状態で、使用済みの銅系吸収剤１５が加圧されたまま充填層Ｃから排出通路３５Ｃを通して排出ホッパ３７Ｃに排出される。入口排出弁３８を閉じてＮ２ガス流通系により排出ホッパ３７Ｃの内圧を解放することで、排出ホッパ３７Ｃの使用済みの銅系吸収剤１５が常圧状態になる。この状態で、出口排出弁３９を開くことで、常圧状態の使用済みの銅系吸収剤１５が排出通路３５Ｃを通して排出コンベア装置３６に独立して排出される（制御手段）。
【００９１】
図７（ａ）に基づいて固定床反応容器５１の原料ガスの流路を説明する。
【００９２】
原料ガスが送られる通路４１が第１通路４２及び第２通路４３に分岐され、第１通路４２及び第２通路４３の最下流部は、精製ガスを後流側に送る通路４０に接続されている。第１通路４２は出入り口通路２１に接続され、第２通路４３は出入り口通路２２に接続されている。
【００９３】
第１通路４２には出入り口通路２１との接続部を挟んで第１開閉弁４５及び第２開閉弁４６が設けられ、第２通路４３には出入り口通路２２との接続部を挟んで第３開閉弁４７及び第４開閉弁４８が設けられている。
【００９４】
第１開閉弁４５、第２開閉弁４６、第３開閉弁４７、第４開閉弁４８の開閉状況を制御することにより、原料ガスの流れを、充填層Ａから充填層Ｂ、充填層Ｃに流れる状態、充填層Ｃから充填層Ｂ、充填層Ａに流れる状態に、連続して切換えることができる（制御手段）。
【００９５】
図７（ｂ）に基づいて原料ガスの流れを切換える際の開閉弁の開閉状況を説明する。
【００９６】
原料ガスの流れを充填層Ａから充填層Ｂ、充填層Ｃに流れる状態にする場合、第１開閉弁４５及び第４開閉弁４８を開状態にし、第２開閉弁４６、第３開閉弁４７を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、第１通路４２、出入り口通路２１、充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ、出入り口通路２２、第２通路４３、通路４０を流通して後流側に送られる。
【００９７】
原料ガスの流れを充填層Ｃから充填層Ｂ、充填層Ａに流れる状態にする場合、第２開閉弁４６及び第３開閉弁４７を開状態にし、第１開閉弁４５、第４開閉弁４８を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、第２通路４３、出入り口通路２２、充填層Ｃ、充填層Ｂ、充填層Ａ、出入り口通路２１、第１通路４２、通路４０を流通して後流側に送られる。
【００９８】
上述した３層の充填層を有する重金属類除去装置３では、供給手段２４、排出手段３４の動作、及び、開閉弁の開閉制御を統合して制御することで（制御手段）、原料ガスの流れを、充填層Ａから充填層Ｂ、充填層Ｃに流れる状態（順方向流れ）、充填層Ｃから充填層Ｂ、充填層Ａに流れる状態（逆方向流れ）に連続して切替えると共に、新品の銅系吸収剤１５（不純物除去剤）の充填、使用済み状態（破過状態）の銅系吸収剤１５（不純物除去剤）の排出を組み合わせて実施することができる。
【００９９】
これにより、充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃに充填した銅系吸収剤１５（不純物除去剤）を完全に使用済みの状態（破過状態）になるまで使用することができ、しかも、原料ガスの流れを途絶えさせることなく連続的に原料ガスから水銀を除去することができる。ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５に適用した場合も、同様に、原料ガスの流れを途絶えさせることなく、ハロゲン化物吸収剤１６、脱硫剤１７を完全破過状態になるまで使用することができる。
【０１００】
尚、不純物除去剤の充填・排出を行う場合、流路の開閉弁の開閉制御に加え、入口供給弁２９、出口供給弁３０、入口排出弁３８、出口排出弁３９、Ｎ２ガス流通系を制御することで、重金属類除去装置３の流路内及び新品の銅系吸収剤１５を充填する際の固定床反応容器５１の充填層Ａ内、充填層Ｂ内、充填層Ｃ内がＮ２ガスでパージされる。
【０１０１】
図８から図１０に基づいて充填層が３層の固定床反応容器５１における原料ガスの流れ状況を具体的に説明する。図８から図１０には充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃに対する原料ガスの流れ状況を示してある。
【０１０２】
図８：原料ガスの流れ順方向
【０１０３】
（１）初期の段階で充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃに不純物除去剤が新品の状態で充填され、原料ガスが順方向に流される。
（２）原料ガスが浄化され、充填層Ａの左側の不純物除去剤が吸収済みとなる。
（３）充填層Ａの不純物除去剤の破過が検出される。破過の検出は流通するガスの成分を分析することにより行われる。
（４）充填層Ａの不純物除去剤が排出される。
（５）原料ガスが充填層Ｂで浄化され、充填層Ｂの左側の不純物除去剤が吸収済みとなる。
（６）充填層Ｂの不純物除去剤の破過が検出され、原料ガスが充填層Ｃで浄化される。
（７）充填層Ａに不純物除去剤が充填され、原料ガスが充填層Ａで浄化される。
（８）充填層Ｂの不純物除去剤が排出される。
（９）充填層Ｂに不純物除去剤が充填される。
（１０）充填層Ａの不純物除去剤の破過が検出され、原料ガスが充填層Ｂで浄化される。
（１１）充填層Ａの不純物除去剤が排出される。
（１２）充填層Ｂの不純物除去剤の破過が検出され、原料ガスが充填層Ｃで浄化される。
【０１０４】
（１２）から（７）に戻り、以後（７）から（１２）の手順がくり返され、充填層Ａ、充填層Ｂの不純物除去剤の排出、充填が交互にくり返されて原料ガスの浄化が継続される。充填層Ｃでは、充填層Ａ及び充填層Ｂでの不純物除去剤の排出、充填の際のバックアップで原料ガスが浄化される。充填層Ｃに不純物が蓄積すると、以下の処理となる。
【０１０５】
図９：原料ガスの流れ逆方向
【０１０６】
（１３）バックアップ層である充填層Ｃに不純物が蓄積する。
（１４）原料ガスが反転されて逆方向に流され、原料ガスが充填層Ｃで浄化される。充填層Ａに不純物除去剤が充填される。
（１５）充填層Ｂの不純物除去剤が排出される。
（１６）充填層Ｂに不純物除去剤が充填される。
（１７）充填層Ｃの不純物除去剤の破過が検出され、原料ガスが充填層Ｂで浄化される。
（１８）充填層Ｃの不純物除去剤が排出される。
（１９）充填層Ｂの不純物除去剤の破過が検出され、原料ガスが充填層Ａで浄化される。
【０１０７】
図１０：原料ガスの流れ逆方向、原料ガスの流れ順方向
【０１０８】
（２０）充填層Ｃに不純物除去剤が充填される。原料ガスが充填層Ｃで浄化される。
（２１）充填層Ｂの不純物除去剤が排出される。
（２２）充填層Ｂに不純物除去剤が充填される。
（２３）充填層Ｃの不純物除去剤の破過が検出され、原料ガスが充填層Ｂで浄化される。
（２４）充填層Ｃの不純物除去剤が排出される。
（２５）充填層Ｂの不純物除去剤の破過が検出され、原料ガスが充填層Ａで浄化される。
【０１０９】
（２５）から（２０）に戻り、以後（２０）から（２５）の手順がくり返され、充填層Ｃ、充填層Ｂの不純物除去剤の排出、充填が交互にくり返されて原料ガスの浄化が継続される。充填層Ａでは、充填層Ｃ、充填層Ｂでの不純物除去剤の排出、充填の際のバックアップで原料ガスが浄化される。充填層Ａに不純物が蓄積すると、以下の処理となる。
【０１１０】
（２６）バックアップ層である充填層Ａに不純物が蓄積する。
（２７）原料ガスが反転されて順方向に流され、原料ガスが充填層Ａで浄化される。充填層Ｃに不純物除去剤が充填される。
（２８）充填層Ｂの不純物除去剤が排出される。
（２９）充填層Ｂに不純物除去剤が充填される。
【０１１１】
充填層Ｂに不純物除去剤が充填されると、図８の（１０）の処理に移行し、再び、充填層Ａ、充填層Ｂで交互に不純物除去がくり返されると共に、充填層Ｃでバックアップでの浄化が行われ、原料ガスの浄化が継続される。つまり、（２９）から（１０）に移行し、全体の処理が繰り返されることになる。
【０１１２】
上述した運用をくり返すことにより、上流側の２層での不純物除去をくり返すと共に、最下流の層（３層目）で不純物除去のバックアップを行い、原料ガスの浄化を連続して行うことができる。バックアップとなる最下流の層の不純物が蓄積した際に、原料ガスの流れを反転させる。
【０１１３】
従って、最下流の充填部に一部新品の不純物除去剤が必ず存在するように不純物除去剤が統合して供給・排出され、充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃに充填した不純物除去剤を完全に使用済みの状態（破過状態）になるまで使用することができ、しかも、原料ガスの流れを途絶えさせることなく連続的に原料ガスから不純物を除去することができる。このため、不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易に充填・排出することができる。
【０１１４】
つまり、下流の充填部の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流の充填部の不純物除去剤の交換をくり返し、充填した不純物除去剤の全てが不純物を限界まで除去するようにしたので、原料ガスの流路を切換えるための開閉弁の操作を最小限に抑制し、開閉弁の寿命を低下させることなく、不純物除去剤を使い切ることができる。また、原料ガスの流れ方向を変更し、下流の充填部の出口側の不純物除去剤を最後に使用することで、下流の出口の不純物除去剤が汚れていない状態を維持することができる。
【０１１５】
上述した２層、３層の充填層を備えた実施例では、原料ガスの流れを反転させる例を挙げて説明したが、最下流の充填部の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流側の充填部の不純物除去剤の交換をくり返し、充填した不純物除去剤の全てが不純物を限界まで除去するようにすれば、一方側の流れだけの運用を実施することも可能である。この場合でも、最下流の出口の不純物除去剤が汚れていない状態を維持することができる。
【０１１６】
図１に示した重金属類除去装置３、ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５（不純物除去装置）の第３実施例（４層の充填層）の構成を図１１から図１４に基づいて説明する。
【０１１７】
図１１には第３実施例に係る不純物除去装置の全体を表す概略構成、図１２（ａ）には固定床反応容器の流路を説明する概念、図１２（ｂ）には原料ガスを反転させる際のバルブの開閉状況、図１３、図１４には固定床反応容器における充填層の不純物除去剤の充填状況及びガス流れの状況を説明する運用シーケンスを示してある。
【０１１８】
尚、第１実施例、第２実施例と同一部材（同一の機能を果たす部材）には同一符号を付して詳細な説明は適宜省略してある。
【０１１９】
重金属類除去装置３、ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５における固定床反応容器６１、６２、６３には４層の充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ及び充填層Ｄが備えられている。固定床反応容器６１、６２、６３及び不純物除去剤の供給手段、排出手段は基本的に同一であるので、代表して銅系吸収剤１５（もしくは添着活性炭）が充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ及び充填層Ｄに対して充填・排出される重金属類除去装置３（固定床反応容器６１）について説明する。ハロゲン化物除去装置４の固定床反応容器６２に適用した場合、充填・排出される不純物除去剤はハロゲン化物吸収剤１６であり、脱硫装置５の固定床反応容器６３に適用した場合、充填・排出される不純物除去剤は脱硫剤１７となる。
【０１２０】
図１１に示すように、固定床反応容器６１の本体部２３の碁盤目状態の流路を横切るように充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ及び充填層Ｄが備えられ、充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ及び充填層Ｄは流路の流れ方向に所定の間を空けて設けられている。充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ及び充填層Ｄには、複数の流路から原料ガスが流入し、複数の流路に対して精製ガスが流出するようになっている。原料ガスの流通方向の厚さが薄くなるような形状の充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ及び充填層Ｄを備えたので、圧力損失を充分に少なくすることができ、また、不純物除去剤の量を必要量確保することができる。
【０１２１】
固定床反応容器６１の充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ及び充填層Ｄには供給手段２４から銅系吸収剤１５（不純物除去剤）が個別に充填される。供給手段２４には、供給コンベア装置２５により銅系吸収剤１５が運ばれて貯留される供給サイロ２６が備えられている。
【０１２２】
供給サイロ２６と充填層Ｄの間は、供給通路２７Ｄで連結されている。供給通路２７Ｄには供給ホッパ２８Ｄが設けられ、供給ホッパ２８Ｄの入口部には入口供給弁２９が設けられ、供給ホッパ２８Ｄの出口部には出口供給弁３０が設けられている。
【０１２３】
供給通路２７Ｄの供給ホッパ２８Ｄと入口供給弁２９及び出口供給弁３０との間にはＮ２ガス流通系が接続され、入口供給弁２９及び出口供給弁３０の制御及びＮ２ガスの供給制御により供給ホッパ２８Ｄの内部が加圧・加温される。また、Ｎ２ガス流通系によりＮ２ガスがパージガスとして送られる。
【０１２４】
入口供給弁２９を開き出口供給弁３０を閉じた状態で、供給サイロ２６から銅系吸収剤１５が供給通路２７Ｄを通して供給ホッパ２８Ｄに送られる。入口供給弁２９を閉じてＮ２ガス流通系からＮ２ガスを供給することにより、供給ホッパ２８Ｄの銅系吸収剤１５が所定の圧力に加圧・加温される。この状態で出口供給弁３０を開くことで、加圧・加温された状態の銅系吸収剤１５が供給通路２７Ｄを通して充填層Ｄに独立して充填される（制御手段）。
【０１２５】
固定床反応容器６１の充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ及び充填層Ｄからは、排出手段３４により銅系吸収剤１５（不純物除去剤）が個別に排出される。即ち、充填層Ａ、充填層Ｂ及び充填層Ｃと共に、充填層Ｄには排出通路３５Ｄが接続され、排出通路３５Ｄは排出コンベア装置３６つながっている。排出通路３５Ｄには排出ホッパ３７Ｄが設けられ、排出ホッパ３７Ｄの入口部には入口排出弁３８が設けられ、排出ホッパ３７Ｄの出口部には出口排出弁３９が設けられている。
【０１２６】
排出ホッパ３７Ｄと入口排出弁３８及び出口排出弁３９との間にはＮ２ガス流通系が接続され、入口排出弁３８及び出口排出弁３９の制御及びＮ２ガスの給排制御により加圧状態の排出ホッパ３７Ｄに排出された銅系吸収剤１５が常圧状態にされる。また、Ｎ２ガス流通系によりＮ２ガスがパージガスとして送られる。
【０１２７】
出口排出弁３９を閉じ入口排出弁３８を開いた状態で、使用済みの銅系吸収剤１５が加圧されたまま充填層Ｄから排出通路３５Ｄを通して排出ホッパ３７Ｄに排出される。入口排出弁３８を閉じてＮ２ガス流通系により排出ホッパ３７Ｄの内圧を解放することで、排出ホッパ３７Ｄの使用済みの銅系吸収剤１５が常圧状態になる。この状態で、出口排出弁３９を開くことで、常圧状態の使用済みの銅系吸収剤１５が排出通路３５Ｄを通して排出コンベア装置３６に独立して排出される（制御手段）。
【０１２８】
図１２（ａ）に基づいて固定床反応容器６１の原料ガスの流路を説明する。
【０１２９】
第１実施例と同様に、原料ガスが送られる通路４１が第１通路４２及び第２通路４３に分岐され、第１通路４２及び第２通路４３の最下流部は、精製ガスを後流側に送る通路４０に接続されている。第１通路４２は出入り口通路２１に接続され、第２通路４３は出入り口通路２２に接続されている。また、通路４１から充填層Ｂと充填層Ｃの間に原料ガスを送る反転通路４４が設けられている。
【０１３０】
第１開閉弁４５、第２開閉弁４６、第３開閉弁４７、第４開閉弁４８及び第５開閉弁４９の開閉状況を制御することにより、原料ガスの流れを、充填層Ａから充填層Ｂ、充填層Ｃ、充填層Ｄに流れる状態、充填層Ｃから充填層Ｄに流れる状態、充填層Ｂから充填層Ａに流れる状態、充填層Ｄから充填層Ｃ、充填層Ｂ、充填層Ａに流れる状態に、連続して切換えることができる（制御手段）。
【０１３１】
そして、充填層Ｂと充填層Ｃの間には、流通するガスの成分を分析することで原料ガスの破過を検出する破過検出手段７１が設けられている。
【０１３２】
図１２（ｂ）に基づいて原料ガスの流れを切換える際の開閉弁の開閉状況を説明する。
【０１３３】
原料ガスの流れを充填層Ａから充填層Ｂ、充填層Ｃ、充填層Ｄに流れる状態にする場合、第１開閉弁４５及び第４開閉弁４８を開状態にし、第２開閉弁４６、第３開閉弁４７及び第５開閉弁４９を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、第１通路４２、出入り口通路２１、充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ、充填層Ｄ、出入り口通路２２、第２通路４３、通路４０を流通して後流側に送られる。
【０１３４】
原料ガスの流れを充填層Ｃから充填層Ｄに流れる状態にする場合、第４開閉弁４８及び第５開閉弁４９を開状態にし、第１開閉弁４５、第２開閉弁４６及び第３開閉弁４７を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、反転流路４４、充填層Ｃ、充填層Ｄ、出入り口通路２２、第２通路４３、通路４０を流通して後流側に送られる。
【０１３５】
原料ガスの流れを充填層Ｂから充填層Ａに流れる状態にする場合、第２開閉弁４６及び第５開閉弁４９を開状態にし、第１開閉弁４５、第３開閉弁４７及び第４開閉弁４８を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、反転流路４４、充填層Ｂ、充填層Ａ、出入り口通路２１、第１通路４２、通路４０を流通して後流側に送られる。
【０１３６】
原料ガスの流れを充填層Ｄから充填層Ｃ、充填層Ｂ、充填層Ａに流れる状態にする場合、第２開閉弁４６及び第３開閉弁４７を開状態にし、第１開閉弁４５、第４開閉弁４８及び第５開閉弁４９を閉状態にする。これにより、原料ガスは、通路４１、第２通路４３、出入り口通路２２、充填層Ｄ、充填層Ｃ、充填層Ｂ、充填層Ａ、出入り口通路２１、第１通路４２、通路４０を流通して後流側に送られる。
【０１３７】
上述した４層の充填層を有する重金属類除去装置３では、供給手段２４、排出手段３４の動作、及び、開閉弁の開閉制御を統合して制御することで（制御手段）、原料ガスの流れを、充填層Ａから充填層Ｂ、充填層Ｃ、充填層Ｄに流れる状態（順方向流れ）、充填層Ｃから充填層Ｄに流れる状態（一部順方向流れ）、充填層Ｂから充填層Ａに流れる状態（一部逆方向流れ）、充填層Ｄから充填層Ｃ、充填層Ｂ、充填層Ａに流れる状態（逆方向流れ）に連続して切替えると共に、新品の銅系吸収剤１５（不純物除去剤）の充填、使用済み状態（破過状態）の銅系吸収剤１５（不純物除去剤）の排出を組み合わせて実施することができる。
【０１３８】
これにより、充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ、充填層Ｄに充填した銅系吸収剤１５（不純物除去剤）を完全に使用済みの状態（破過状態）になるまで使用することができ、しかも、原料ガスの流れを途絶えさせることなく連続的に原料ガスから水銀を除去することができる。ハロゲン化物除去装置４及び脱硫装置５に適用した場合も、同様に、原料ガスの流れを途絶えさせることなく、ハロゲン化物吸収剤１６、脱硫剤１７を完全破過状態になるまで使用することができる。
【０１３９】
尚、不純物除去剤の充填・排出を行う場合、流路の開閉弁の開閉制御に加え、入口供給弁２９、出口供給弁３０、入口排出弁３８、出口排出弁３９、Ｎ２ガス流通系を制御することで、重金属類除去装置３の流路内及び新品の銅系吸収剤１５を充填する際の固定床反応容器６１の充填層Ａ内、充填層Ｂ内、充填層Ｃ内、充填層Ｄ内がＮ２ガスでパージされる。
【０１４０】
図１３、図１４に基づいて充填層が４層の固定床反応容器６１における原料ガスの流れ状況を具体的に説明する。図１３、図１４には充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ、充填層Ｄに対する原料ガスの流れ状況を示してある。
【０１４１】
図１３：原料ガスの流れ順方向
【０１４２】
（１）初期の段階で充填層Ｂ及び充填層Ｃに不純物除去剤が新品の状態で充填され、原料ガスが順方向に流される。
（２）原料ガスが浄化され、充填層Ｂの左側の不純物除去剤が吸収済みとなる。
（３）充填層Ｂの不純物除去剤の破過が検出される。破過の検出は、充填層Ｂと充填層Ｃの間で破過検出手段７１により検出される。充填層Ｃで原料ガスが浄化される。
（４）充填層Ａに新品の不純物除去剤が充填され、充填層Ａで原料ガスが浄化される。
（５）充填層Ｂの不純物除去剤が排出される。
（６）充填層Ａの不純物除去剤の破過が検出される。破過の検出は、充填層Ｂと充填層Ｃの間で破過検出手段７１により検出される。充填層Ｃで原料ガスが浄化される。
（７）充填層Ｂに不純物除去剤が充填され、充填層Ｂで原料ガスが浄化される。
（８）充填層Ａの不純物除去剤が排出される。
【０１４３】
（８）から（３）に戻り、以後（３）から（８）の手順がくり返され、充填層Ａ、充填層Ｂの不純物除去剤の排出、充填が交互にくり返されて原料ガスの浄化が継続される。充填層Ｃでは、充填層Ａ、充填層Ｂでの不純物除去剤の排出、充填の際のバックアップで原料ガスが浄化される。充填層Ｃに不純物が蓄積すると、以下の処理となる。
【０１４４】
（９）充填層Ｂの不純物除去剤の破過が検出される。破過の検出は、充填層Ｂと充填層Ｃの間で破過検出手段７１により検出される。
（１０）充填層Ｂの不純物除去剤が排出され、充填層Ｂの下流側から充填層Ｃに原料ガスが流され、充填層Ｃで原料ガスが浄化される（切換え手段）。
（１１）充填層Ｂに不純物除去剤が充填される。
【０１４５】
図１３：原料ガスの流れ逆方向
【０１４６】
（１２）原料ガスの流れが反転され、充填層Ｄ、充填層Ｃ、充填層Ｂ、充填層Ａの逆方向に原料ガスが流される（切換え手段）。
（１３）充填層Ｃの不純物除去剤の破過が検出される。破過の検出は、充填層Ｂと充填層Ｃの間で破過検出手段７１により検出される。
（１４）充填層Ｄに不純物除去剤が充填され、充填層Ｄで原料ガスが浄化される。
（１５）充填層Ｃの不純物除去剤が排出される。
【０１４７】
充填層Ｂの不純物除去剤が排出され、充填層Ｂの下流側から充填層Ｃに原料ガスが流された際に（１０）、充填層Ａ及び充填層Ｂの内部がＮ２ガスでパージされる。
【０１４８】
図１４：原料ガスの流れ逆方向
【０１４９】
（１６）充填層Ｄの不純物除去剤の破過が検出され、充填層Ｂで原料ガスが浄化される。破過の検出は、充填層Ｂと充填層Ｃの間で破過検出手段７１により検出される。
（１７）充填層Ｃに不純物除去剤が充填され、充填層Ｃで原料ガスが浄化される。
（１８）充填層Ｄの不純物除去剤が排出される。
（１９）充填層Ｃの不純物除去剤の破過が検出され、充填層Ｂで原料ガスが浄化される。破過の検出は、充填層Ｂと充填層Ｃの間で破過検出手段７１により検出される。
（２０）充填層Ｄに不純物除去剤が充填され、充填層Ｄで原料ガスが浄化される。
（２１）充填層Ｃの不純物除去剤が排出される。
【０１５０】
（２１）から（１６）に戻り、以後（１６）から（２１）の手順がくり返され、充填層Ｃ、充填層Ｄの不純物除去剤の排出、充填が交互にくり返されて原料ガスの浄化が継続される。充填層Ｂでは、充填層Ｃ、充填層Ｄでの不純物除去剤の排出、充填の際のバックアップで原料ガスが浄化される。充填層Ｂに不純物が蓄積すると、以下の処理となる。
【０１５１】
（２２）充填層Ｄの不純物除去剤の破過が検出され、充填層Ｂで原料ガスが浄化される。破過の検出は、充填層Ｂと充填層Ｃの間で破過検出手段７１により検出される。
（２３）充填層Ｄの不純物除去剤が排出され、充填層Ｃの下流側から充填層Ｂに原料ガスが流され、充填層Ｂで原料ガスが浄化される（切換え手段）。
（２４）充填層Ｃに不純物除去剤が充填される。
（２５）原料ガスの流れが反転され、充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ、充填層Ｄの順方向に原料ガスが流される（切換え手段）。
【０１５２】
原料ガスの流れが反転されると、（２５）から図１３の（２）の処理に移行し、全体の処理が繰り返される。
【０１５３】
充填層Ｄの不純物除去剤が排出され、充填層Ｃの下流側から充填層Ｂに原料ガスが流された際に（２３）、充填層Ｃ及び充填層Ｄの内部がＮ２ガスでパージされる。
【０１５４】
上述した運用をくり返すことにより、充填層Ａ、充填層Ｂでの不純物除去をくり返すと共に、充填層Ｃで不純物除去のバックアップを行い、原料ガスの浄化を連続して行うことができる。そして、充填層Ｃに不純物が蓄積されると、充填層Ｃ、充填層Ｄでの不純物除去をくり返すと共に、充填層Ｂで不純物除去のバックアップを行い、原料ガスの浄化を連続して行うことができる。
【０１５５】
これにより、バックアップとなる充填層Ｃもしくは充填層Ｂを長く使用しながら充填層Ａ、充填層Ｂもしくは充填層Ｃ、充填層Ｄでの不純物除去をくり返すことができる。また、原料ガスを順方向に流す際には充填層Ａ、充填層Ｂの不純物除去剤を完全に使い切ることができ、原料ガスを逆方向に流す際には充填層Ｃ、充填層Ｄの不純物除去剤を完全に使い切ることができる。
【０１５６】
従って、最下流の充填部に一部新品の不純物除去剤が必ず存在するように不純物除去剤が統合して供給・排出され、充填層Ａ、充填層Ｂ、充填層Ｃ、充填層Ｄに充填した不純物除去剤を完全に使用済みの状態（破過状態）になるまで使用することができ、しかも、原料ガスの流れを途絶えさせることなく連続的に原料ガスから不純物を除去することができる。このため、不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易に充填・排出することができる。
【０１５７】
つまり、下流の充填部の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流の充填部の不純物除去剤の交換をくり返し、充填した不純物除去剤の全てが不純物を限界まで除去するようにしたので、原料ガスの流路を切換えるための開閉弁の操作を最小限に抑制し、開閉弁の寿命を低下させることなく、不純物除去剤を使い切ることができる。また、原料ガスの流れ方向を変更し、下流の充填部の出口側の不純物除去剤を最後に使用することで、下流の出口の不純物除去剤が汚れていない状態を維持することができる。
【０１５８】
そして、充填層Ｂと充填層Ｃの間に設けた一つの破過検出手段７１（一箇所の検出手段）により充填層の不純物除去剤の破過を検出し、不純物除去剤の交換時期を認識するようにしたので、高価な検出手段の数を抑制して機器のコストを抑制することができると共に、不純物除去剤の排出・供給のための制御を簡素化することができる。
【０１５９】
上述した不純物除去装置及び不純物除去方法によると、不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易に充填・排出することができる。このため、原料ガスを精製して燃料電池やガスエンジンの燃料ガスとするガス精製設備の不純物除去装置として適用することで、不純物除去剤の無駄をなくすと共に、不純物除去剤の充填・排出を容易に実施して、原料ガスを燃料ガスに精製することができる。
【０１６０】
上述した実施例では、バイオマスや廃棄物等の固形燃料をガス化して得られた原料ガスを精製するガス精製設備に本発明の不純物除去装置を適用した例を挙げて説明したが、石炭ガス化複合発電（IGCC：Integrated coal Gasfication Combined Cycle）における石炭ガス化ガスを精製する乾式ガス精製設備に本発明の不純物除去装置を適用することができる。
【０１６１】
図１５に基づいて石炭ガス化複合発電（IGCC）の乾式ガス精製設備に本発明の不純物除去装置を適用した状況を説明する。図１５には本発明の実施例（第１実施例）の不純物除去装置を備えた乾式ガス精製設備の全体を表す概略系統を示してある。
【０１６２】
図に示すように、乾式ガス精製設備８０には、石炭ガス化炉で生成された石炭ガス化ガスｇが所定温度に調整されて導入されるハロゲン化物除去装置８１が備えられ、ハロゲン化物除去装置８１は、原料ガスの流れ方向（図中左右方向）に沿って独立した２つの充填部としての充填層Ａ及び充填層Ｂを備えた固定床反応容器８２を有している。固定床反応容器８２の充填層Ａ及び充填層Ｂには、例えば、アルミン酸ナトリウムを含有したハロゲン化物吸収剤８３（不純物除去剤）がペレット状にされて充填されている。
【０１６３】
尚、独立した３つの充填層（第２実施例）、独立した４つの充填層（第３実施例）を備えた固定床反応容器８２を適用することが可能である。
【０１６４】
ハロゲン化物吸収剤８３を流通してハロゲン化物が除去された石炭ガス化ガスｇは脱硫装置８４に送られる。脱硫装置８４は、例えば、３塔の反応塔８５、８６、８７が並列に配され、反応塔８５、８６、８７には、亜鉛フェライト脱硫剤がハニカム形状化された触媒を集合させた触媒ブロック８８がそれぞれ複数（図示例では４個）充填されている。３塔の反応塔８５、８６、８７への石炭ガス化ガスｇの導入は、図示しない切換え手段によりいずれかに切換えられて実施される。
【０１６５】
脱硫処理では、石炭ガス化ガスｇが亜鉛フェライト脱硫剤（触媒ブロック８８）に接触することにより、硫化硫黄（Ｈ２Ｓ）や硫化カルボニル（ＣＯＳ）等が除去される。
【０１６６】
脱硫装置８４で硫黄成分が除去された石炭ガス化ガスｇはアンモニア分解装置９０に送られる。アンモニア分解装置９０は、反応容器９１、９２が並列に配置されている。反応容器９１、９２にはＮｉ／Ａｌ２Ｏ３触媒のペレットが充填され、ペレット状に成形された触媒９３は、反応容器９１、９２の筒内部の周囲に、石炭ガス化ガスｇの導入方向に沿って（上下方向）充填されている。
【０１６７】
アンモニア分解装置９０では、石炭ガス化ガスｇが触媒９３を流通してアンモニア成分が窒素に分解される。
【０１６８】
アンモニア成分が窒素に分解された石炭ガス化ガスｇは熱交換装置９４に送られ、降温されて水銀除去装置９６に送られる。水銀除去装置９６は、除去容器９５に銅を主体として水銀を吸収する銅系吸収剤９７が充填され、石炭ガス化ガスｇが導入されて水銀が吸収される。
【０１６９】
水銀除去装置９６で水銀が除去された石炭ガス化ガスｇはバグフィルター９８に送られる。バグフィルター９８で不純物が物理的に濾過された燃料ガスｆは、アンモニアが分解された石炭ガス化ガスｇの顕熱により、熱交換装置９４で昇温され、高温の燃料ガスｆとされる。高温の燃料ガスｆはタービン設備９９の燃焼器に供給される。
【０１７０】
上述した石炭ガス化複合発電の乾式ガス精製設備８０では、ハロゲン化物除去装置８１の充填層Ａ及び充填層Ｂに充填されたハロゲン化物吸収剤８３が、最下流の充填部に一部新品の不純物除去剤が必ず存在するように統合して供給・排出され、充填層Ａ及び充填層Ｂ（３つの充填層、４つの充填層）に充填したハロゲン化物吸収剤８３を完全に使用済みの状態（破過状態）になるまで使用することができ、しかも、原料ガスの流れを途絶えさせることなく連続的に原料ガスから不純物を除去することができる。
【０１７１】
乾式ガス精製設備８０は、加圧状態で多量の石炭ガス化ガスｇを処理する設備であるため、吸収容量いっぱいまでハロゲン化物を吸収してから使い捨てとなるハロゲン化物吸収剤８３を頻繁に交換する必要がある。本発明の不純物除去装置を適用することにより、設備を頻繁に停止してハロゲン化物吸収剤８３を交換する必要がなく、また、処理ガス量が膨大であっても無駄なくハロゲン化物吸収剤８３を使い切ることが可能になる。
【０１７２】
このため、石炭ガス化複合発電（IGCC）の乾式ガス精製設備８０のハロゲン化物除去装置８１に本発明の不純物除去装置を適用することで、不純物除去剤を無駄なく使用して短時間で容易に充填・排出することができる、といった利点を有効に活用することが可能になる。
【０１７３】
因みに、石炭ガス化複合発電（IGCC）の乾式ガス精製設備８０における亜鉛フェライト脱硫剤（触媒ブロック８８）及び銅系吸収剤９７は再生が可能であり、アンモニア分解用の触媒９３は長寿命な触媒であるため、石炭ガス化複合発電（IGCC）の乾式ガス精製設備８０のハロゲン化物除去装置８１に本発明の不純物除去装置を適用することは吸収容量いっぱいまでハロゲン化物を吸収してから使い捨てとなるハロゲン化物吸収剤８３の運用に極めて有効である。
【産業上の利用可能性】
【０１７４】
本発明は、露点を上回る温度にガス温度を維持して運転する乾式法により不純物除去剤を用いて原料ガスから不純物を除去する不純物除去装置及び不純物除去方法の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【０１７５】
１ バイオマスガス化炉
２ バグフィルター
３ 重金属類除去装置
４、８１ ハロゲン化物除去装置
５、８４ 脱硫装置
８ 熱交換器
１１、１２、１３、５１、５２、５３、６１、６２、６３、８２ 固定床反応容器
１５、９７ 銅系吸収剤
１６、８３ ハロゲン化物吸収剤
１７ 脱硫剤
２１、２２ 出入り口通路
２３ 本体部
２４ 供給手段
２５ 供給コンベア装置
２６ 供給サイロ
２７ 供給通路
２８ 供給ホッパ
２９ 入口供給弁
３０ 出口供給弁
３４ 排出手段
３５ 排出通路
３６ 排出コンベア装置
３７ 排出ホッパ
３８ 入口排出弁
３９ 出口排出弁
４０、４１ 通路
４２ 第１通路
４３ 第２通路
４４ 反転通路
４５ 第１開閉弁
４６ 第２開閉弁
４７ 第３開閉弁
４８ 第４開閉弁
４９ 第５開閉弁
７１ 破過検出手段
８０ 乾式ガス精製設備
８５、８６、８７ 反応塔
８８ 触媒ブロック
９０ アンモニア分解装置
９１、９２ 反応容器
９３ 触媒
９４ 熱交換器
９５ 除去容器
９６ 水銀除去装置
９８ バグフィルター
９９ タービン設備
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスの流れ方向に沿って独立した複数の充填部を備えた固定床反応容器と、
不純物を除去する不純物除去剤を前記充填部に個別に供給する供給手段と、
不純物を除去した後の不純物除去剤を前記充填部から個別に排出する排出手段と、
前記供給手段及び前記排出手段の動作を統合して制御する制御手段とを備えた
ことを特徴とする不純物除去装置。
【請求項２】
請求項１に記載の不純物除去装置において、
前記制御手段は、
最下流の充填部の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流側の充填部の不純物除去剤の交換を行うように前記供給手段及び前記排出手段の動作を制御する
ことを特徴とする不純物除去装置。
【請求項３】
請求項２に記載の不純物除去装置において、
前記充填部を流通した後の前記原料ガスの状況を検出することで前記充填部に充填された不純物除去剤の状況を把握する検出手段を備え、
前記制御手段は、
前記検出手段が、前記充填部に充填された不純物除去剤が不純物を除去した後の前記原料ガスの状況であると検出した際に、前記供給手段及び前記排出手段の動作を制御する
ことを特徴とする不純物除去装置。
【請求項４】
請求項２もしくは請求項３に記載の不純物除去装置において、
最上流の充填部と最下流の充填部の間に備えられ前記原料ガスが流入する切換え流入路と、
前記切換え流入路からの前記原料ガスの流れを上流側もしくは下流側のいずれかの充填部の方向に切換える切換え手段とを備え、
前記制御手段は、
前記切換え手段を制御することにより前記切換え流入路からの前記原料ガスの流れ方向を変更して前記固定床反応容器における前記原料ガスの流通方向を逆転させる
ことを特徴とする不純物除去装置。
【請求項５】
請求項４に記載の不純物除去装置において、
前記固定床反応容器には４層以上の前記充填部が備えられ、
前記検出手段は、上流側及び下流側に複数の前記充填部が配される位置に備えられ、
前記制御手段は、
前記検出手段が、前記充填部に充填された不純物除去剤が不純物を除去した後の前記原料ガスの状況であると検出した際に、前記切換え手段を制御することにより前記原料ガスの流通方向を逆転させる
ことを特徴とする不純物除去装置。
【請求項６】
不純物除去剤が独立して充填された複数の充填部に原料ガスを流通させ、最下流の充填部の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流側の充填部の不純物除去剤の交換をくり返し、充填した前記不純物除去剤の全てが不純物を限界まで除去するようにしたことを特徴とする不純物除去方法。
【請求項７】
請求項６に記載の不純物除去方法において、
複数の前記充填部の間から前記原料ガスを流入して前記原料ガスの流れ方向を変更し、変更後の最下流の充填部の出口側の不純物除去剤を最後に使用する
ことを特徴とする不純物除去方法。
【請求項８】
請求項７に記載の不純物除去方法において、
前記原料ガスを４層以上の充填部に流通させ、前記原料ガスの流れ方向を変更する際に前記原料ガスを流入する複数の充填部の間の箇所で、不純物除去剤が不純物を除去した後の前記原料ガスの状況であることを検出し、検出状況に基づいて前記原料ガスの流通方向を逆転させる
ことを特徴とする不純物除去方法。
【請求項１】
原料ガスの流れ方向に沿って独立した複数の充填部を備えた固定床反応容器と、
不純物を除去する不純物除去剤を前記充填部に個別に供給する供給手段と、
不純物を除去した後の不純物除去剤を前記充填部から個別に排出する排出手段と、
前記供給手段及び前記排出手段の動作を統合して制御する制御手段とを備えた
ことを特徴とする不純物除去装置。
【請求項２】
請求項１に記載の不純物除去装置において、
前記制御手段は、
最下流の充填部の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流側の充填部の不純物除去剤の交換を行うように前記供給手段及び前記排出手段の動作を制御する
ことを特徴とする不純物除去装置。
【請求項３】
請求項２に記載の不純物除去装置において、
前記充填部を流通した後の前記原料ガスの状況を検出することで前記充填部に充填された不純物除去剤の状況を把握する検出手段を備え、
前記制御手段は、
前記検出手段が、前記充填部に充填された不純物除去剤が不純物を除去した後の前記原料ガスの状況であると検出した際に、前記供給手段及び前記排出手段の動作を制御する
ことを特徴とする不純物除去装置。
【請求項４】
請求項２もしくは請求項３に記載の不純物除去装置において、
最上流の充填部と最下流の充填部の間に備えられ前記原料ガスが流入する切換え流入路と、
前記切換え流入路からの前記原料ガスの流れを上流側もしくは下流側のいずれかの充填部の方向に切換える切換え手段とを備え、
前記制御手段は、
前記切換え手段を制御することにより前記切換え流入路からの前記原料ガスの流れ方向を変更して前記固定床反応容器における前記原料ガスの流通方向を逆転させる
ことを特徴とする不純物除去装置。
【請求項５】
請求項４に記載の不純物除去装置において、
前記固定床反応容器には４層以上の前記充填部が備えられ、
前記検出手段は、上流側及び下流側に複数の前記充填部が配される位置に備えられ、
前記制御手段は、
前記検出手段が、前記充填部に充填された不純物除去剤が不純物を除去した後の前記原料ガスの状況であると検出した際に、前記切換え手段を制御することにより前記原料ガスの流通方向を逆転させる
ことを特徴とする不純物除去装置。
【請求項６】
不純物除去剤が独立して充填された複数の充填部に原料ガスを流通させ、最下流の充填部の不純物除去剤が不純物を限界まで除去する間に、上流側の充填部の不純物除去剤の交換をくり返し、充填した前記不純物除去剤の全てが不純物を限界まで除去するようにしたことを特徴とする不純物除去方法。
【請求項７】
請求項６に記載の不純物除去方法において、
複数の前記充填部の間から前記原料ガスを流入して前記原料ガスの流れ方向を変更し、変更後の最下流の充填部の出口側の不純物除去剤を最後に使用する
ことを特徴とする不純物除去方法。
【請求項８】
請求項７に記載の不純物除去方法において、
前記原料ガスを４層以上の充填部に流通させ、前記原料ガスの流れ方向を変更する際に前記原料ガスを流入する複数の充填部の間の箇所で、不純物除去剤が不純物を除去した後の前記原料ガスの状況であることを検出し、検出状況に基づいて前記原料ガスの流通方向を逆転させる
ことを特徴とする不純物除去方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−２１８２８８（Ｐ２０１１−２１８２８８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８９８９３（Ｐ２０１０−８９８９３）
【出願日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
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