JPH01274826A - 排ガスの乾式脱硫脱硝方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は硫黄酸化物（Ｆ３０ｘ　）ならびに窒素酸化物
（ＮＯｘ）を含有する排ガスの炭素質物質固定床による
乾式脱硫脱硝方法及び装置に関し、特に、少量のＦ３０
ｘを随拌するＮＯｘ含有排ガスの脱硫脱硝処理に適した
ものである。

〔従来の技術〕

硫黄酸化物（ＳＯｘ　）および窒素酸化物（ＮＯりを含
有する排ガスの炭素質物質による乾式脱硫脱硝方法や装
置については、従来より多数提案されている。これらの
従来法は、排ガスにアンモニアを添加して炭素質物質に
導入することによυ、ＳＯＸは硫酸アンモニウムや硫酸
水素アンモニウム等にし、ＮＯｘ、は窒素と水に分解し
て、これを炭素質物質で吸着・除去するものであるっ従
って、炭素質物質の表面わるいは内部には硫酸アンモニ
ウムや硫酸水素アン：Ｖ−ニウムなどが付着して圧力損
失が増加するとともに脱硫脱硝率が低下し、加えて排ガ
スに随拌するダストの蓄積もこれを加速する。この圧力
損失増加と脱硫脱硝率低下を許容する範囲にとどめて脱
硫脱硝を遂行するには、吸着反応工程と脱着再生工程を
交互に操作するととが必要である。

そのために、固定床反応器を用いる場合は、複雑な多系
列多塔システムにして、弁切替により吸着反応工程と脱
着反応工程のサイクμを組み、炭素質物質の再生を図る
等の方法がとられる。

また、流動層や移動層反応器を用いる場合は、別途に脱
着再生塔を設けて、吸着反応工程を経た炭素質物質をそ
の工程から系外の脱着再生塔に移動させて、ここで脱着
再生を行った後、再び流動層や移動層反応器に循環使用
する、などの方法がとられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の炭素質物質による乾式脱硫脱硝方法及び
そのための装置は、何れも複雑で大規模な装置構成とな
シ、設備費及びフンニングコストがかさむため、大容量
かつ高濃度の８０ＸやＮＯｘ含有排ガス処理には適して
いるが、小容量の排ガスあるいは少量のＳＯｘを随拌す
るＮＯｘ含有排ガスの処理には割高となる欠点がある。

近年、環境規制が厳しくなシ、コジェネレーＶヨンその
細小容量の排ガスあるいは少量のＢｏｘを随拌するＮＯ
ｘ含有排ガス、例えば硫黄分が少ない化石燃料の燃焼排
ガス、あるいは既存の燃焼設備で湿式脱硫処理をしたあ
との、少量の残留Ｆ３０ｘを随拌するＮＯＸ含有排ガス
等に適した装置々らびに方法が要望されている。

本発明の目的は、上記要望に応じるところにあり、比較
的小型であシながら、長時間脱硫脱硝率を維持すること
が可能で、経済的な設備費ならびにフンニングコ７トを
実現できる、少量のＢＯＸを随拌するＮＯ！含有排ガス
等の処理に適した乾式脱硫脱硝方法及び装置を提供する
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、比較的小型の固定床反応器を徘ガス流に対し
直列に複数個設け、各反応器毎に洗滌により炭素質物質
を再生し、かつ最上流の固定床の洗滌・再生頻度を最大
にすることで、圧力損失増加を防ぎ、効率良く脱硫・脱
硝処理する方法とそのための装置である。

すなわち本発明はＢｏｘを随拌するＮＯｘを含有する排
ガスにアンモニアを添加した後、このガスを直列に配置
した複数個の炭素質物質固定床を順次通過させることに
よシ排ガス中のＳＯＸ　。

ＮＯｘ　＃ダストを吸着・除去し、前記炭素質物質固定
床の圧力損失増加が所定値内におるように、炭素質物質
固定床を個別に間欠的に水又は熱温水で洗滌して再生し
、かつ第１番目の炭素質物質固定床の洗？Ｍ頻度を最多
とすることを特徴とする排ガスの乾式脱硫脱硝方法であ
る。

また、本発明は上記方法を実現する手段として、炭素質
物質を充填した固定床、該固定床上部の洗滌手段、該固
定床下部の洗滌液取出し手段、排ガス入口及び排ガス出
口を有してなる固定床反応器が排ガス流れに対し複数直
列に設けられ、該固定床反応器の少なくとも第１番目の
反応器の排ガス入口４管にアンモニア添加手段を有して
なる排ガスの乾式脱硫脱硝装置を提供する。

さらに本発明の持に好ま１，７い突施■様としては、少
なくとも第１番目の反応器の炭素質物質固定床は着脱自
在のカートリッジ型であり、該カートリッジ型炭素質物
質固定床の交換手段を有してなる上記装置を用いて、該
カートリッジ型の固定床の圧力損失増加が所定値を毬え
る前に、新しい又は再生された炭素質物質固定床と交換
することにより圧力損失増加が所定値内にあるようにし
、取りはずした炭素質物質固定床は系外で洗滌・再生す
る上記方法が挙げられる。

〔作用〕

本発明においては脱硫脱硝反応器を複数個の固定床反応
器とシフ、これらを排ガスの流れに対し直列に設置した
ことを特徴とする。このように配列することにより、第
１番目の反応器で大部分のＢＯＸの吸着や排ガス中に含
まれるダストの沈積が起るので第１番目の反応器の圧力
１ｐ失の増大が著しい。従って第１番目の反応器の再生
頻度を上げ、常に充分なりｏｘの除去が可能な状態に保
つことにより、第２番目以降の反応器へはｉｔの残存Ｂ
ｏｘとＮＯｘおよびアンモニアを含んだ排ガスが供給さ
れることになシ、圧損の上昇は極めて少なく、長期間に
わたって脱硝活性を維持することができるので第２番目
以降の反応器の再生頻度は極く少なくてすむアンモニア
の存在下でＢｏｘ含有排ガスを処理し、硫酸アンモニウ
ム、硫酸水素アンモニウムあるいはダスト等を吸着、沈
積し７て圧力損失の上昇した炭素質物質は、水（水又は
ｆ！！温水）洗によシ容易に再生することができる。本
発明の方法および装置は、特に、ＳＯｘ　、　ＮＯｘ含
有１．　ＳＯｘ量が少量であるような排ガスの処理に有
利である。

以下に本発明を図面を参照して具体的に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。、
第１図において、少量のＢＯＸを随拌するＮＯｘを含有
する排ガスは排ガス入口導管４の途上でアンモニア添加
導管５からアンモニアガスを添加された後に、炭素質物
質を充填された固定床反応器１ａ、ｔｂ、−−−が複数
個（図では簡略化のためＩａ、１ｂの２個を示す）ガス
流に直列に設けられてなる固定床反応工程１に導入され
る。まず第１番目の固定床反応器１ａにおいて、排ガフ
中のＳＯＸとアンモニアが炭素質物質に吸着反応するこ
とにより硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウムが生
成する。これらのアンモニウム塩と共にダストも炭素質
物質に吸着、沈積される。これによシ排ガス中に含有さ
れていた少量のＳＯｘガスとダストは実質的に殆んど全
部除去される。次に該ガスは固定床反応器１ｂに導入さ
れ、ここで残留するアンモニアによりＮＯｘは窒素ガス
と水に分解され除去される。排ガスを固定床反応器１ａ
、１ｂ。

−ｍ−により１頃次処理した後、処理済ガスは出口導管
６を経て煙突２から大気系に放散される。

固定床反応器１ａ、１ｂの固定床には時間の経過と共に
、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム等の生成物
やダストが付着、沈積して圧力損失が増大し、活性低下
をきたす。この圧力損失の増加が所定値をこえると活性
低下が急速に進行するので、所定ｇｊＬ！？こえないよ
うに固定床反応器１ａ、１ｂの上部に設けた再生用洗滌
水溝９７から間欠的に水または１００　”Ｃ以下の熱温
水を固定床に噴射滴下し、該固定床の炭素質物質からｆ
ｉｌｔｌｌアンモニウム、硫酸水素アンモニウム及びダ
ストを洗滌、唯脱させて、固定床を再生する。洗滌液は
沈静液取出し導管８ｐ９を経て、生成物処理槽３に送る
。これにより炭素質物質は再生でき、圧力！員失増加を
解消する。

活性低下が急速に進行する圧力１負失の増加の所定値は
、導入する排ガスの諸冬作、炭素質物質の性状ならびに
排ガス処理冬作など設計時の諸冬作によシ変動するので
、試験あるいは経験により予め最ａ値を膜室する。

こζで、第１番日の固定床反応器１ａの洗滌頻度を同１
ｂのそれより多くする。こ九によつて、第１番目の固定
床１ａ、に集中的に発生する圧力損失増加を所望の限度
内に止め常に高脱硫率に保持できて、ＳＯＸとアンモニ
アから生成する物質、ダストは殆んど完全に除去される
ので第２番目以降の固定床反応器への影響を実質的に防
ぐので、第２番目の固定床反応器１ｂ以降の炭素質物質
は殆んど汚染されることなく長期間に亘って高活性を維
持することができる。

洗滌再生の頻度は設計、諸条件により任意に設定できる
が、例えば第１番目固定床反応器１ａは２０日〜２ケ月
に１回程度に脱窒すると、第２番目の固定床反応器１ｂ
は半年へ一１年に１回程度で充分に良好な脱硝機能を果
すことができる。

なお、洗公液には生成物処理槽５において、中和剤導管
１０から供給された中和剤、例えば苛性ソーダ、水酸化
マグネシウム、石灰等を添加して中和することにより、
アンモニアガスを生成させ、得られたアンモニア含有ガ
スは導管１２を経てアンモニア添加導管に供給し循環使
用する。

以上の説明では添加アンモニアは脱硫脱硝に必要とする
全量を固定床反応器工程１の上流で導入する場合を示し
たが、固定床反応器１ａ、１ｂ−の各ガス入口において
分割して導入する方法によることもできる。

第１番目の固定床反応器１ａの洗滌再生は、運転を停止
した際に実施するか、運転中にバイパス管を設けて一時
排ガスをバイパスして当該固定床を閉Ａ系として実施す
る。

また、第２番目の固定床反応器１ｂは１基でなく直並列
の２基以上としてもよい。なお、第１番日と第２番目の
固定床反応器の間にはデミスタを設けてもよく、さらに
両固定床反応器は横に直列に接読する以外に縦型に組込
むことも当然できる。

本発明において、固定床に用いる炭素質物質としては例
えば比表面積３０〜１５００ｍ”／？で一般的には活性
炭又は活性コークスと呼ばれている炭素質物質、または
これらにチタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、
コバルト。

ニッケＡ／、銅、モリブデン、タングステン等から選ば
れる金属の酸化物もしくは塩化物の１種以８Ｅを担持せ
しめたもの等が挙げられる。

第２図は本発明の別の実施例を示すブロック図である。

本実施例では、第１番目の固定床反応器１ａに着脱自在
のカートリッジ型固定床１ｂ、′を装着しまた該カート
リッジ型固定床１　ａ’の交換手段を備えている点で第
１図の構成と異っている。第１図の場合と同様に排ガス
はアンモ二“ｒガスを供給して固定床反応器１ａ、１ｂ
で処理し、その圧力損失の増加が所定値を越えないよう
に、カートリッジ型固定床１　ａ’を系外に取出して再
生用洗滌水導管１１よりの水もしくは熱湿水で洗滌する
か浸漬して再生する。なお、運転中で再生のためカート
リッジ型固定床を取出した後、空塔とすることが不都合
の場合は、別途部または再生済カートリッジを用意して
挿入する方法としてもよい。

なお、カートリッジ型固定床を装着した固定床反応器の
再生用水洗滌手段と洗滌液取出し手段はなくてもよいの
で、第２図ではこれらを省略した場合を示しである。

このようなカートリッジ型固定床とすることで、短時間
のうちに容易に交換できるので工程への影悸を少なくし
て圧力損失上昇の大きい第１番目の固定床の再生頻度を
より一＠向上できるし、固定床の洗滌も系外で充分に行
なうことができるので、第１図の例より幼果が大きくな
る。

第３図は上記第１図又は第２図に示した本発明の乾式脱
硫脱硝方法の適用例を示すもので、燃焼廃ガスを湿式脱
硫に付した復温られる、少量の残留ＳＯＸを伴いかつＮ
Ｏｘを含有する排ガスの処理に本発明を適用することに
より、実質的に完全に脱硫、脱硝を実施できるものであ
る。

図では第２図のカートリッジ型固定床の方法を採用した
例で説明する。燃焼廃ガスは燃焼発ガス導管２２よす熱
交換器２３を経て湿式脱硫装置２０に導入される。ここ
で、吸収液導管２５よシの吸収液で珈焼ヅ６ガス中のＳ
ｏｘの大部分が洗滌除去されて、その説疏徘液が脱硫循
環液溝’ｆｆ２６により悦＠循環液槽２１に導入される
。

一方大部分のＳＯＸが除去された徘ガスには通常５０〜
１５０　ｐｐｍ程度ＳＯｘが残留するので懸交換器２５
により８億発ガスと；襖交換され炭素質物′ぺによる乾
式脱硝に適した温度まで上昇せしめられたあと、徘ガス
入口導ｖ４を経°〔炭素質物質による乾式脱硫脱硝装置
の第１番目の固定床反応ｉ１ａに導入される。徘ガス入
口４管４にはアンモニア添加導管５（場合により回収ア
ンモニア含有ガス４官１２よりの回収アンモニア含有ガ
スを加えて）が接続されて、徘ガスにアンモニアが添加
される。以下、第２図で説明したように脱ｔｉＺ・脱硝
されたガスは出口導″ｌｆ６、煙突２を経て大気に放散
される。

カートリッジ型固定床１＆′は圧力損失増加が所定値を
越えないように点線で示すように系外に取出され、再生
用洗滌水４管１１からの水又は塾温水で洗滌再生し、洗
滌液は４管８を経て生成物処理槽５に導入され、第２番
目の固定床反応器１ｂからの洗滌液も洗滌液取出し導管
９を経て生成物処理槽３に導入される。

生成物処理槽３では洗滌液に中和剤導管１０より苛性ソ
ーダ、水酸化マグネシウム、石灰等の中和剤を加えて発
生するアンモニア含有ガスを回収アンモニア含有ガス導
管１２よυ取出し。

アンモニア添加導管５よりのアンモニアと合流して排ガ
スに添加する。一方処理後の廃水は廃水取出し導管１５
より湿式脱硫装置の脱硫循環液槽２１に送シ、脱硫循環
液導管２６からのに送シ、脱硫循環液と一諸に脱硫用吸
収剤導管２７よシ導入される苛性ソーダ、水酸化マグネ
シウム、石灰等の中和剤を加えて処理され、処理液の一
部は湿式脱硫の吸収液として吸収液導管２５よシ湿式脱
硫装′ａ２０に循環使用し、残余は廃液導出管２８を経
て脱硫廃液処理装置（図示していない）に送られる。

上述の説明では廃水取出し導管１３よυの廃水を脱硫循
環液槽２１に送るように説明したが、点線で示したよう
に廃液導出管２８に合流させて脱硫廃液処理装置く図示
していない）に送ってもよい。

このようにアンモニアガスを回収し、残った廃水を湿式
脱硫の脱硫廃液と合流せしめて処理するので、消費する
アンモニア址を節減できるとともに乾式脱硫脱硝の付帯
設備の合理化が図られ、設備費とフンニングコストをよ
シー層低減できる。

〔実施例〕

第２図に示した構成で、排ガスの処理を行なった。主力
条件は次のとおりである。

排ガスニガ７−を燃斜とするボイフー燃焼排ガス（ダス
トは殆んどなく、Ｈ！Ｏを２０％含有する） 同組成（ドライヘ−７−）　　：　　Ｏ，４７％、　Ｃ
０，７，７％、　Ｎ。

８７．６％、ＮＯｘ８５〜９５ＰＰＭ。

ＳＯｘ　１０〜２０　ＰＰＭ 排ガス流ｍ：　２００　Ｎｍ’／Ｈｒ Ｎ）１．　ｉ加址：２０〜２４　Ｎｔ／Ｈｒ反応温度：
１５０°Ｃ 固定床に用いた炭素質物質：活性コークス５０ｔ／１固
定床固定床の数及びタイプ：カートリッジ型４基（活性
コークス総量２０００ｔ） まず比較例として、洗滌不実施で処理してゆくと、次表
の通り、５１日以降の圧力損失増加。

脱硝率低下が著るしかった。なお、圧力用失。

脱硝率とも固定床４基の合計で測定した。

圧力損失の上昇分は殆んど第１Ｔｉ日の固定床における
ものであった。

上記比較例の結果に鑑み、本発明の実施例として、まず
、第１番目の固定床のみ洗滌した結果、圧力損失２５〜
３０ｍＡｑ、脱硝率４９〜５３％に戻った。これにより
、第１番目の固定床の洗滌を実施する設定値を、圧力屓
失１００ｗＡｑ脱硝率３６％とＩ７た。

その結果、第１番目の固定床のみ頻度１回／３０−３１
日で洗滌して、脱硝率４９〜３５％、徘ガス出口Ｂｏｘ
なしを維持することができ本発明の効果を確認できた。

尚、中和剤は苛性ソーダを使用した。

〔発明の効果〕

以上説明のように、本発明の方法および装置は、水洗史
滌手段を伴なう比較的小型の固定床／反応器′！２−複
数直列に設け、少くとも第１番目の固定床反応器の上流
側１に・ｔ−＝４（＋１．￥ｒ量の゛アンモニア）添加
し７、各固定床反応器の圧力損失の増加が所定値をこえ
ないよう水洗滌再生できるもので、特に第１番目の固定
床反応器の洗滌回数を最多とすることでこの反応器の脱
硫率を常に高（維持ｔ７．２番目の固定床反応器以降へ
の汚染を防ぎ持期間に亘す良好な活性を維持できる。

し、たかって、本発明では従来のように炭素質物７スの
活性維持のためギ１４多系列多塔システムによる再生を
する必要も表＜、あるいは活性が低下した炭素質物質を
移動させて別途大規模な脱着再生装置にかけて再生する
必要もなく、排ガスの容量ならびに含有するＢｏｘ　、
　ＮＯｘに相当する合畦的設計に基づく比較的小型の複
数固定床反応器の組合せでよいので′、面素で経済的な
設備費ならびにランニングコストで脱硫脱硝が遂行でき
る。

しかも少なくとも第１番目の固定床反応器をカートリッ
ジ型にした本発明は、簡単な取かえ作業のみでタイムロ
スなく固定床反応器の脱硝率を常に高く維持でき使用ず
み力〜トリッジは系外に充分に洗滌再生できるので、よ
少作業性、効嶌、経済性を向上できる。

また、本発明の方法及び製造は使用アンモニアを回収し
、叉、湿式脱硫工程と組合せることによシ完全な脱硫、
脱硝工程を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はいずれも本発明の実施態咲を説明する
図であって、第１図は本発明の基本的な構成を示１７、
第２図は第１番目の炭素質物π（用定床を着脱自在のカ
ートリッジ型にした例を示Ｌ２、第３図は第２図の型の
本発明の構成を、湿式脱硫工程からの排ガス処理に適用
した例を示す５゜ １・・・固定床反応器程、 １＾・・・第１番目の固定床反応器、１ｂ・・・第２番
目の固定床反応器、１ｂ／・・・カー）リッジ型の第１
番目の固定床、：２・・・煙突、　　　　　　５・・・
生成物処理槽、４・・・排ガス入口導管、５・・・アン
モニア添加導管、６・・・処理済排ガス出口導管、　７
，１１・・・再生用洗滌水導管、８．９・・・洗滌液取
出し７導管、１０・・・中和剤導管、１２・・・回収ア
ンモニア含有ガス導管、１３・・・廃水取出し導管、２
０・・・湿式脱硫装置、　　２１・・・脱硫循環５夜槽
、２２・・・燃焼尭ガス導管、２３・・・熱交換器、２
５・・・吸収液４管、２６・・・脱硫循環液導管、２７
・・・脱硫用吸収剤導管、　　　２８・・・発液導出管
。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＳＯ＿ｘを随拌するＮＯ＿ｘを含有する排ガスに
   アンモニアを添加した後、このガスを直列に配置した複
   数個の炭素質物質固定床を順次通過させることにより排
   ガス中のＳＯ＿ｘ、ＮＯ＿ｘ、ダストを吸着・除去し、
   前記炭素質物質固定床の圧力損失増加が所定値内にある
   ように、炭素質物質固定床を個別に間欠的に水又は熱温
   水で洗滌して再生し、かつ第１番目の炭素質物質固定床
   の洗滌頻度を最多とすることを特徴とする排ガスの乾式
   脱硫脱硝方法。
2. （２）直列に配置した複数個の炭素質物質固定床のうち
   少なくとも第１番目の炭素質物質固定床を着脱自在とし
   て、新しい又は再生された炭素質物質固定床と交換する
   ことにより圧力損失増加が所定値内にあるようにし、取
   りはずした炭素質物質固定床は系外で洗滌・再生するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）炭素質物質固定床を水又は熱温水で洗滌した後取
   出される洗滌水に中和剤を加えて、これにより発生する
   アンモニア含有ガスを回収し、排ガスに添加するアンモ
   ニアとして循環使用することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項又は第２項に記載の方法。
4. （４）炭素質物質を充填した固定床、該固定床上部の洗
   滌手段、該固定床下部の洗滌液取出し手段、排ガス入口
   及び排ガス出口を有してなる固定床反応器が排ガス流れ
   に対し複数直列に設けられ、該固定床反応器の少なくと
   も第１番目の反応器の排ガス入口導管にアンモニア添加
   手段を有してなる排ガスの乾式脱硫脱硝装置。
5. （５）少なくとも第１番目の反応器の炭素質物質固定床
   は着脱自在のカートリッジ型であり、該カートリッジ型
   炭素質物質固定床の交換手段を有してなる特許請求の範
   囲第４項記載の乾式脱硫脱硝装置。