JPH0478418A - 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、石炭などの燃焼排ガスの如き硫黄酸
化物を含む排ガスの脱硫方法、特に脱硫剤として軽焼酸
化マグネシウムを利用した脱硫方法に関する。

〔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
部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接触させることにより、排ガス
中の硫黄酸化物を硫酸塩や亜硫酸塩として固定するもの
であり、通常では流下後の処理液つまり脱硫液を連続供
給される新たな処理液とともにポンプアップして循環さ
せる一方、上記供給による増量分を排出するようになさ
れている。

上記の脱硫剤としては、従来より、水酸化ナトリウム、
水酸化アンモニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カル
シウムの如き水酸化物、酸化カルシウムの如き塩基酸化
物などが知られているが、これらの中でも水酸化マグネ
シウムが近年において多用されている。これは、水酸化
マグネシウムの場合、脱硫生成物が水に易溶性でカルシ
ウム系脱硫剤のようなスケーリングの問題を住しず、ま
た処理液のｐＨを６程度に調整することによって水酸化
マグネシウムが溶解した水溶液形態で使用できるためで
ある。

しかし、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ため、大
量の海水を要したり、住成後の水洗量も多く、またスラ
リーとしての輸送費も高くつ（など、比較的高価となる
。

そこで、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［・などの
炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ，）鉱石を比較的低温（８
００〜１，０００℃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７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、脱硫の前段階
として水和反応により水酸化マグネシウムに変換される
が、この水和反応が同様の塩基性酸化物である酸化カル
シうムに比べて遅いという難点がある。

また、軽焼耐化マグネシウムは、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ク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ＣａＣ］
、や５ｉ０２　、Ａｌｘ　Ｏｚ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水スラリ
ーとして脱硫塔内に供給した場合、脱硫効率が低くなる
うえに、酸化マグネシウム本来の反応速度が遅いことに
加えて反応性の高い成分から優先的に消費され、循環系
内に反応性の低い酸化マグネシウム成分を主とする未反
応物および他の成分が残渣として沈積することから、こ
の沈積量の増加によって循環用のポンプや配管のスケー
ル付着や閉塞を生しやすく、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
酸化マグネシウムを用いるとともにその利用率を高め、
かつ上記の脱硫塔の循環系内における残渣の沈積を防止
し、もって低い処理コストで安定した効率のよい排ガス
脱硫を行える方法を提供することを目的としている。

Ｃ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の鋭意検討の
過程において、まず軽焼酸化マグネシウムに水を加えて
水和反応をよく行わせ、これを湿式分級器に投入した場
合、反応性のよい酸化マグネシウム成分より生じた水酸
化マグネシウムは平均粒子径が１０μ以下通常１〜２μ
の微粒子スラリーとして上層に分離し、下層に反応性の
悪い未反応の酸化マグネシウムや炭酸マグネシウム、炭
酸カルシウムその他の不純物がほぼもとの粉砕品の形状
のままで粗粒子スラリーとして分離してくるものである
ことがわかった。

そこで、脱硫塔を処理液のｐＨの低い前段部と同ｐＨの
高い後段部とに分けて、前段部側に上記下層の粗粒子ス
ラリーを供給すると、液のｐＨが低いために反応性の悪
い未反応の酸化マグネシウムなどであっても充分な反応
性が得られ、一方上記上層の微粒子スラリ〜は処理液の
ｐＨの高い後段部側に供給することにより、その活性に
よってやはり高い反応性が得られるため、脱硫塔の循環
系内において残金を生じることなく効率の良い脱硫反応
を行うことができ、も、って低コストで安定した効率の
よい排ガス脱硫が可能となることを見い出し、この発明
をなすに至った。

すなわち、この発明は、硫黄酸化物を含む排ガスと脱硫
剤を含む処理液とを連続的に気液接触さゼで」−記硫黄
酸化物を処理液中に吸収させるための脱硫塔を、排ガス
導入側の前段部と排ガス導出側の後段部とで構成して、
前段部側の上記処理液のｐ　Ｈを３〜５に、後段部側の
上記処理液のｐＨを６〜８に、それぞれ設定し、かつこ
の両段部で構成される脱硫塔の外部に、さらに上記処理
液を脱硫塔内に供給するための外部処理系を設け、ここ
で、 ａ）軽焼酸化マグネシウムに水を加λて水酸化マグネシ
ラ１、を含むスラリーを生成するとともに、これを湿式
分級器により微粒子スラリー＝と粗粒子スラリーとに分
離し、 ｂ）粗粒子スラリーは前記処理液として脱硫塔の前段部
へ、微粒子スラリーは前記処理液として脱硫塔の後段部
・・・、それぞれ供給する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に水を加えて生成
したスラリーを湿式分級器によって水酸化マグネシウム
の微粒子スラリーとこれ以外の粗粒子スラリーとに分離
し、前者の微粒子スラリは脱硫塔の処理液のｐＨの高い
後段部に供給し、後者の粗粒子スラリーは同処理液のｐ
Ｈの低い前段部に供給するため、脱硫剤成分が上記両段
部において効率的に反応し、その結果脱硫塔の循環系内
における残渣の沈積も少なくなる。

〔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、Ａは２塔式の脱硫塔であって、排ガス
導入側の前段部Ａ、と排ガス導出側の後段部Ａ２とで構
成されている。Ｂはこの脱硫塔Ａ内に脱硫剤を含む処理
液を供給するために塔Ａの外部に設けられた外部処理系
である。

脱硫塔Ａの前段部ＡＩでは、外部処理系Ｂより供給され
る脱硫剤を含む処理液を上方から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・固定されるとともに、硫黄酸化物が吸収
された排ガスＧ２が上方より排出される。

また、後段部Ａ２では、上記の前段部ＡＩから排出され
る排ガスＧ２を下方より導いてこれと外部処理系Ｂより
供給される脱硫剤を含む処理液とを前記同様に気液接触
させて、前記同様の吸収・固定反応を行わせるとともに
、残りの硫黄酸化物がほぼ完全に吸収除去された排ガス
Ｇ、が上方より塔外へ排出される。

前段部Ａ、の下部ｐｉ　ａ、および後段部Ａ２の下部槽
ａアにそれぞれ流下した処理液、つまり硫黄酸化物を吸
収した脱硫液は、通常Ｍｇ　ＳＯ３、Ｍｇ　Ｓ　Ｏａ　
、Ｍ　ｇ　（ＨＳ　０３）２などが混在した組成となっ
ており、新たに供給される脱硫剤とともにそれぞれポン
プＰ１と配管ＬｌおよびポンプＰ２と配管Ｌ２を介して
上部へ送られ、この繰り返しによって前段部Ａ、内およ
び後段部Ａ２内を連続的に循環するようになっている。

外部処理系Ｂは、軽焼酸化マグネシウムの水和反応槽ｌ
、液体サイクロンからなる湿式分級器２、粗粒子スラリ
ーの貯槽３および微粒子スラリーの貯槽４より主として
構成され、上記反応槽ｌおよび貯槽３．４にはそれぞれ
撹拌機５．６．７が付設されている。

水和反応槽１では、原料供給管８．９から供給される軽
焼酸化マグネシウムと水または温水とをよく撹拌混合し
て均一に水和反応させ、この反応で生じた水酸化マグネ
シウムを含むスラリーはポンプＰ３および配管Ｌ３によ
り湿式分級器２に送られ、ここで水酸化マグネシウムの
微粒子スラリーとこれ以外の粗粒子スラリーとが上下層
に分離され、それぞれ貯槽３，４に貯えられる。

貯槽３の粗粒子スラリーは、ポンプＰ４および配管Ｌ４
を介して脱硫塔Ａの前段部Ａ、内に前記処理液として供
給され、その量は、前段部ＡＩの下部槽ａ１に流下する
処理液のｐＨが３〜５の範囲を維持するように、バルブ
ＶｌとｐＨ調節器ＰＨＣとにより自動制御される。

また、貯槽４の微粒子スラリーは、ポンプＰ５および配
管Ｌ５を介して脱硫塔への後段部Ａ２内に前記処理液と
して供給され、その量は、後段部Ａ２の下部槽ａ、に流
下する処理液のｐＨが６〜８の範囲を維持するように、
バルブＶ２とｐＨ調節器ＰＨＣとにより自動制御される
。

このような脱硫方式においては、脱硫塔への前段部Ａ１
内に、前記粗粒子スラリーに含まれる未反応の酸化マグ
ネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムなどの反
応性の低い成分が多く供給されることになるが、これら
成分は下部槽ａ、の処理液のｐＨが３〜５と低いことか
ら、この液中に容易に溶解反応し、これにより脱硫反応
に充分に寄与することになる。

一方、脱硫塔Ａの後段部Ａ２では、脱硫剤として高純度
で反応性の高い水酸化マグネシウムの微粒子スラリーが
供給され、かつその処理液のｐＨが６〜８の高い値に設
定されることがら、排ガスＧ２中に残存する硫黄酸化物
が良好に吸収されて、はぼ完全な脱硫反応が達成される
。

したがって、脱硫塔Ａは、その前段部Ａ、および後段部
Ａ２共に、各循環系におけるポンプＰＩ。

Ｐ２や配管Ｌｌ、Ｌ２の残渣によるスケーリングや閉塞
を生じることなく、安定した運転状態を維持できること
になる。

このようにして排ガス中の硫黄酸化物を吸収した脱硫塔
Ａ内の処理液は、通常は後段部Ａ２の処理液をポンプＰ
６および配管Ｌ６を介して前段部Ａ１に導き、つまり排
ガスに対して向流移動させるようにして、前段部Ａ１側
から排出管１０を介して系外へ排出する。その量は、外
部処理系Ｂからの脱硫剤の供給量とさらに後段部Ａ２へ
の給水管１１からの補給水分量に応して、下部槽ａ。

ａ２の水位が一定を保つように調整される。なお、上記
後段部Ａ２から前段部Ａ、への向流移動をやめて、両部
Ａｎ　、Ａｔから同時に排出するようにしてもよい。

このような排出液は、通常酸化塔１２に導かれ、ここで
液中のＭｇ５Ｏ，やＭ　ｇ　（ＨＳ　０ｘ）ｚ成分が酸
化されてＭｇ５Ｏ，を主とした水溶液にされ、フィルタ
ー１３によって脱硫剤原料中の前記反応に関与しなかっ
たＡ　１１０３　、Ｓ　１０　ｚ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再利
用される。

ここで、酸化塔１２で生成する酸化後の排出液は、副生
ずる硫酸によってｐ）ｌが低くなっているため、これに
貯槽４より水酸化マグネシウムの微粒子スラリーの一部
を供給して適宜のｐＨに中和処理するのが好ましい。

なお、上記の実施例では、脱硫塔Ａを前後段部Ａ＋、Ａ
ｘを構成する２塔式としているが、第２図に示すように
１塔を上下に仕切ってその上下部を排ガス導入側の前段
部Ａ、と排ガス導出側の後段部Ａ、としてもよい、また
、第３図に示すように吸収機構の異なるふたつの反応塔
を左右に連結してその両塔を排ガス導入側の前段部Ａ、
と排ガス導出側の後段部Ａ２としてもよい。上記第２゜
３図中に記載される各符号は、前記第１図の場合と同じ
であり、その説明は省略する。

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、この発明の排ガスの脱硫方法によれば、
脱硫剤原料として安価な軽焼酸化マグネシウムを使用で
きるとともに、その利用率を大きく高めうるため、処理
コストを従来汎用の水酸化マグネシウムによる脱硫方法
よりも大幅に低減可能であり、しかも脱硫塔においては
循環系のスケール付着や閉塞の要因となる残渣の沈積を
完全に防止でき、もって低コストで安定した効率のよい
排ガス脱硫を行える。

【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図および第３図はそれぞれこの
発明に用いる脱硫塔の他の構成例を示す模式図である。 Ａ・・・脱硫塔、Ａ、・・・前段部、Ａ！・・・後段部
、Ｂ・・・外部処理系、Ｇ　＋、　Ｇ　ｚ、Ｇ　ｓ・・
・排ガス、・・・軽焼酸化マグネシウムの水和反応槽、
２湿式分級器、３・・・粗粒子スラリーの貯槽、・・・
微粒子スラリーの貯槽

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）硫黄酸化物を含む排ガスと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
   吸収させるための脱硫塔を、排ガス導入側の前段部と排
   ガス導出側の後段部とで構成して、前段部側の上記処理
   液のｐＨを３〜５に、後段部側の上記処理液のｐＨを６
   〜８に、それぞれ設定し、かつこの両段部で構成される
   脱硫塔の外部に、さらに上記処理液を脱硫塔内に供給す
   るための外部処理系を設け、ここで、 ａ）軽焼酸化マグネシウムに水を加えて水酸化マグネシ
   ウムを含むスラリーを生成するとともに、これを湿式分
   級器により微粒子スラリーと粗粒子スラリーとに分離し
   、 ｂ）粗粒子スラリーは前記処理液として脱硫塔の前段部
   へ、微粒子スラリーは前記処理液として脱硫塔の後段部
   へ、それぞれ供給することを特徴とする排ガスの脱硫方
   法。