JPH04150919A - 排ガスの脱硫方法 - 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〕 この発明は、重油、石炭の燃焼排ガスなどの硫黄酸化物
を含む排ガスの脱硫方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、排ガスの脱硫は、竪形の脱硫塔内において、上
方より脱硫剤の水溶液ないし水スラリーからなる処理液
をシャワー状に流下させ、この処理液と下方より導入さ
れる排ガスとを連続的に気液接触させることにより、排
ガス中の硫黄酸化物を処理液中に吸収させるものであり
、通常では塔下部に流下した処理液を塔上部にポンプア
ップし前記シャワー液として循環させることにより、脱
硫剤の脱硫効率を高めるようにしている。

また、このように硫黄酸化物を吸収させた処理液は、上
記酸化物が通常Ｓ　Ｏ３またはＨＳ○、の状態で吸収さ
れて、液のＣＯＤ値が高くなっていることから、一般に
はこの処理液をさらに酸化塔に導いて空気などにより酸
化処理することにより。

硫酸塩を主とした処理液として放流するか、あるいは硫
酸根として回収、再利用するようにしている。

しかし、上記の如き酸化塔の設置は処理コストを非常に
高（することから、最近では脱硫塔内で硫黄酸化物の吸
収と同時に酸化処理することが試みられている。この方
法は、排ガス中に比較的多量の酸素が存在するときはこ
の酸素を利用して行えるが、通常では塔下部に流下した
処理液中にコンプレッサーなどにより強制的に空気を送
り込んで空気酸化するようにしている。

ところで、このような排ガスの脱硫方法において、用い
る脱硫剤としては種々の塩基性化合物が知られているが
、その中でも脱硫生成物が水に５溶性である水酸化マグ
ネシウムが特に有用である。

この水酸化マグネシウムは、その反応性の面からこれを
脱硫塔の下部に塔内の処理液のｐ）１が約６〜８程度と
なるように供給することにより、塔内で脱硫と酸化とを
同時に行わせる場合でも、スケーリングなどの問題を一
切生じることなく良好な運転状態で安定した脱硫処理を
行える。

しかしながら、上記の水酸化マグネシウムは、海水中の
マグネシウムイオンに水酸化カルシウムを反応させて得
られるものであるため、大量の海水を要したり、生成後
の水洗量も多（、またスラリーとしての輸送費が高くつ
くなど、比較的高価となる欠点がある。

そこで、最近では、水和反応によって水酸化マグネシウ
ムを生成する軽焼酸化マグネシウム、つまりマグネサイ
トなどの炭酸マグネシウム（ＭｇＣ０３）鉱石を比較的
低温（８００〜１，０００℃程度）でか焼し粉砕して得
られるものが、水酸化マグネシウムに比べ安価に入手で
きるものとして、注目されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、この軽焼酸化マグネシウムは、粗砕した大小
様々な鉱石塊をそのままか焼したのちに粉砕したもので
あるため、か焼時に軽焼と言えども高温ガスと接触する
鉱石塊の表面部では焼成過度による硬いタリンカー状で
反応性の低い部分が生じる一方、大きな鉱石塊の中心部
では未焼成の炭酸マグネシウムが残り、また鉱石中には
ＣａＣＯ３やＳｔｏｗ　、Ａｌｔ　０３などの不純物が
存在し、その結果として反応性に大きなばらつきがある
酸化マグネシウムとそれ以外の成分が混在した不均一な
粉末となっている。

このため、このような軽焼酸化マグネシウムを、前記の
ように、脱硫塔の下部にそのままあるいは水和反応後の
消化物として供給した場合、処理液のｐＨが約６〜８と
なる運転状態では、処理液がほぼ完全に中和されて、か
つこの液中には酸化処理によりＭ　ｇ　Ｓ　ＯｓやＭｇ
（Ｈ３Ｏｚ）などの反応成分がほとんど存在しない状態
となることから、供給原料のうちの反応性の高い成分の
みが優先的に消費され、前記反応性の低い成分は処理液
との反応に関与できずに残渣として塔下部に沈積してく
る。

その結果、上記沈積量の増加によって循環用のポンプお
よび配管のスケール付着や閉塞を生じやすく、脱硫装置
の円滑な運転を継続できなくなるという問題を生じる。

この発明は、上述の事情に鑑み、脱硫剤原料として軽焼
酸化マグネシウムまたはその消化物を用いて処理コスト
の低減を図る一方、上記原料の未反応物などが塔下部に
残渣として沈積してくるのを有効に防止して、効率のよ
い排ガス脱硫を安定して行える新規な脱硫方法を提供す
ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明者は、上記の目的を達成するために鋭意検討し
た結果、脱硫剤原料としての軽焼酸化マグネシウムまた
はその消化物を脱硫塔の下部に供給するにあたり、その
供給量を液の中和度が約７０〜９０％となる程度に減ら
して、処理液のｐＨが３〜５程度の低い値となるように
調整すると、上記脱硫剤原料のうちの反応性の高い成分
だけでなく、前記反応性の低い成分についても良好に反
応させることができ、これにより従来のような塔下部へ
の未反応物などの沈積が防がれるものであることがわか
った。

一方、上記の如く脱硫剤の供給量を減らした場合、処理
液のｐＨが上述のように低くなることから、これを塔上
部にポンプアップして前記シャワー液として循環させて
も、この液に排ガス中の硫黄酸化物を良好に吸収させる
ことが難しくなり、脱硫効率が大きく低下してしまう。

この発明者は、上記問題を克服するためさらに検討した
結果、塔下部の処理液を塔上部にポンプアップする循環
系に前記脱硫剤の不足分を供給して、上方より流下させ
るシャワー液のｐＨが脱硫反応に必要な所望値となるよ
うに制御すると、脱硫効率の低下をうまく回避でき、し
かもその際塔下部に流下した処理液のｐＨが前記の如く
低い値を維持するように調整すれば、未反応物などの沈
積防止効果もいぜんとして得られ、これにより安定した
効率のよい排ガス脱硫を実現できることを見い出し、こ
の発明をなすに至った。

すなわち、この発明は、堅型の脱硫塔内において、下方
より導入される硫黄酸化物を含む排ガスと、上方よりシ
ャワー状に流下する脱硫剤を含む処理液とを連続的に気
液接触させて、上記硫黄酸化物を処理液中に吸収させ、
かつこの処理液を塔内部で酸化処理するようにした排ガ
スの脱硫方法において、上記の脱硫剤として軽焼酸化マ
グネシウムまたはその消化物を用いると共に、塔下部に
流下した処理液を塔上部にポンプアップして前記シャワ
ー液として循環させる処理液循環系に上記脱硫剤の供給
手段を設けて、上記シャワー液のｐＨが中性またはアル
カリ性の高めとなり、かつ塔下部の流下液のｐＨが上記
シャワー液よりも低い酸性側となるようにしたことを特
徴とする排ガスの脱硫方法に係るものである。

〔作　用〕

この発明では、軽焼酸化マグネシウムまたはその消化物
からなる脱硫剤を脱硫塔における処理液循環系に供給し
て、塔上方より流下させるシャワー液のｐＨが高くなり
、かつ塔下部の流下液のｐＨが低くなるように設定して
いるため、排ガスの脱硫効率の低下がみられないうえに
、脱硫剤原料中の反応性の低い成分が塔下部に沈積して
くるの−を防止することができる。

〔実施例〕

以下に、この発明による排ガスの脱硫方法の一実施例を
図面に基づいて説明する。

第１図において、１は堅型の脱硫塔であり、原料タンク
２．３より供給される軽焼酸化マグネシウムまたはその
消化物からなる脱硫剤を含ませた処理液を上方からシャ
ワー状に流下させ、このシャワー液２３ａと下方より導
入される硫黄酸化物を含有する排ガスＧ１とを気液接触
させることにより、脱硫反応によって硫黄酸化物が亜硫
酸マグネシウムなどとして処理液中に吸収・固定される
と共に、硫黄酸化物が吸収除去された排ガスＧ２が上方
より排出される。

この脱硫塔１の下部では、流下液つまり硫黄酸化物を吸
収した処理液２３ｂを撹拌機４で撹拌しながらこれにコ
ンプレッサー５により空気Ａｒを送り込んで酸化処理す
ると共に、この処理液を循環系ＡにおけるポンプＰ１お
よび配管Ｌ１〜Ｌ３を介して塔上部にポンプアップし、
前記シャワー液２３ａとして脱硫塔１内に循環させるよ
うにしている。

ここで、原料タンク２より塔下部に供給される脱硫剤は
、流下液２３ｂのｐＨが３〜５となるように、その供給
量がバルブ■１とｐＨ調節器ＰＨＣにより自動制御され
ている。すなわち、流下液２３ｂには、前記酸化処理に
よってかなりの硫酸が副生じているが、この液を完全に
中和するのではなく、約７０〜９０％程度の中和度とな
るように、上記脱硫剤を供給する。このように供給する
と、脱硫剤中の前記反応性の低い成分も処理液との反応
に関与し、塔下部に未反応成分などが残渣として沈積し
てくることが少なくなる。

一方、処理液循環系Ａでは、原料タンク３より上記脱硫
剤の不足分が供給されるようになっており、その供給量
は、バルブ■２とｐＨ調節器ＰＨＣとにより、塔上方よ
り流下させるシャワー液２３ａのｐＨが６〜１０となる
ように自動制御される。このようにｐＨを調整すると、
排ガスＧ１中の硫黄酸化物が処理液中に良好に吸収され
る結果、はぼ完全な脱硫反応が達成される。

なお、上記原料タンク２．３の脱硫剤として、軽焼酸化
マグネシウムの消化物を用いる場合は、予め軽焼酸化マ
グネシウムと水とを十分に混合反応させて水酸化マグネ
シウムの水スラリーを調製する。その際、この水スラリ
ーを湿式サイクロンなどにより反応性の高い微粒子スラ
リーと反応性の低い粗粒子スラリーとに分離しておき、
前者の微粒子スラリーを原料タンク３用として、また後
者の粗粒子スラリーを原料タンク２用として、使い分け
るようにすると、脱硫剤の反応効率をより高めることが
できるため、望ましい。

このようにして排ガス中の硫黄酸化物を吸収した処理液
は、上記循環系Ａに付設されたパルプ■３を開放して系
外に排出する。この排出液は、原料タンク３からの脱硫
剤でほぼ完全に中和されて、かつ脱硫塔内ですでに酸化
処理されてＭ　ｇ　Ｓ　Ｏａを主成分としたものとなっ
ているため、その後に中和処理や酸化処理を施すことな
く、脱硫剤原料に由来するＡｊ！ｚ　０３　、Ｓ　ｉｏ
ｘなどの混入不純物を除去したうえで放流されるか、あ
るいは硫酸根として回収、再利用される。

なお、上記の実施例では、処理液循環系Ａに脱硫剤を供
給するため、原料タンク３と配管し１とを直接連結して
いるが、第２図に示すように、上記循環系Ａに撹拌機６
を有する脱硫剤混合槽７を設けて、ここに塔下部の流下
液２３ｂをポンプＰ２および配管Ｌ４を介して導き、こ
れに原料タンク３より脱硫剤を供給してもよい。この槽
７で混合された処理液は、前記同様にポンプＰ１および
配管Ｌ１〜Ｌ３を介して塔上部に循環される。第２図に
記載の各符号は、前記第１図の場合と同じであり、その
説明は省略する。

また、上記とは別の供給手段として、脱硫塔１の下部を
２つの槽に仕切り、その１つは流下液２３ｂを収容して
原料タンク２からの脱硫剤を供給撹拌しながら空気酸化
により酸化処理する槽とするが、他の１つは前記第２図
の脱硫剤混合槽７と同様の槽として、ここに原料タンク
３からの脱硫剤を供給するようにしてもよい。

さらに、上記の実施例では、硫黄酸化物を吸収した処理
液を系外に排出するため、その排出手段を処理液循環系
Ａに組み込んでいるが、場合により上記循環系Ａとは別
の循環系を設けて、この系中に湿式サイクロンなどの分
級器を付設し、ここに塔下部の処理液を導いて微粒子ス
ラリーと粗粒子スラリーとに分級し、未反応成分を多く
含む粗粒子スラリーは塔下部に循環させると共に、微粒
子スラリーはこれを系外に排出するようにしてもよい。

ただし、この場合は、その後に所定の中和度となるまで
中和処理する必要がある。

また、上記の実施例では、塔内部での酸化処理を確実に
達成するために、コンプレッサーを用いて空気を強制的
に送り込むようにしているが、排ガス中の酸素が十分で
ある場合などでは上記のような空気の送り込みを行わな
くても上記酸素だけで酸化処理することも可能である。

ところで、以上の脱硫方法においては、脱硫塔ｌの下部
に原料タンク２から脱硫剤の大部分を供給することを前
提としているが、このタンク２からの脱硫剤の供給を場
合により省くこともできる。

すなわち、処理液循環系Ａに設けられた原料タンク３か
らのみ脱硫剤を供給し、これによって塔上部のシャワー
液のｐＨが６〜１０に上昇し、またある程度Ｍｇ（ＯＨ
）ｚのスラリー状になっても、塔下部の流下液のｐＨが
３〜５となるように調整できれば、前記同様の効果が奏
される。

また、上記シャワー液および流下液のｐＨは、用いる脱
硫剤としての軽焼酸化マグネシウムまたはその消化物の
種類や排ガスの種類など゛により、上記の範囲に厳密に
規制される必要は特になく、シャワー液のｐＨが中性ま
たはアルカリ性の高めとなり、かつ塔下部の流下液のｐ
Ｈが上記ジャワ液よりも低い酸性側となればよい。

この発明において使用する軽焼酸化マグネシウムとして
は、前記の炭酸マグネシウム鉱石の低温か焼によって得
られるものが好ましく用いられるが、他の原料より得ら
れるもの、たとえば酸化マグネシウムクリンカー製造時
のロータリーキルンより発生するダストを回収したもの
なども使用可能である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、脱硫塔内で排ガスの
脱硫処理と酸化処理とを同時に行うにあたって、脱硫剤
原料として安価な軽焼酸化マグネシウムまたはその消化
物を用いて、これを特定の手法で脱硫塔内に供給するよ
うにしたことにより、処理コストの低減を図れると共に
、塔下部に上記脱硫剤原料中の反応性の低い成分が沈積
して循環系のスケール付着や閉塞といった弊害をなんら
生じることなく、長期にわたって円滑な運転を継続でき
、もって効率のよい排ガス脱硫を安定して行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の排ガスの脱硫方法に用いる装置の構
成例を示す模式図、第２図は上記構成例において処理液
循環系への脱硫剤供給手段を変更した例を示す模式図で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）堅型の脱硫塔内において、下方より導入される硫
   黄酸化物を含む排ガスと、上方よりシャワー状に流下す
   る脱硫剤を含む処理液とを連続的に気液接触させて、上
   記硫黄酸化物を処理液中に吸収させ、かつこの処理液を
   塔内部で酸化処理するようにした排ガスの脱硫方法にお
   いて、上記の脱硫剤として軽焼酸化マグネシウムまたは
   その消化物を用いると共に、塔下部に流下した処理液を
   塔上部にポンプアップして前記シャワー液として循環さ
   せる処理液循環系に上記脱硫剤の供給手段を設けて、上
   記シャワー液のｐＨが中性またはアルカリ性の高めとな
   り、かつ塔下部の流下液のｐＨが上記シャワー液よりも
   低い酸性側となるようにしたことを特徴とする排ガスの
   脱硫方法。
2. （２）脱硫剤の供給手段が処理液循環系のそれとは別に
   塔下部に設けられており、両供給手段により、シャワー
   液のｐＨが６〜１０となり、かつ塔下部の流下液のｐＨ
   が３〜５となるようにされた請求項（１）に記載の排ガ
   スの脱硫方法。