JPH0733157Y2 - 炭酸塩分析装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、炭酸塩分析装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、湿式石炭石膏法排煙脱硫装置における吸収液のよ
うな炭酸塩含有液中の炭酸塩の濃度は、手分析によって
計測されていた。

しかし、手分析の場合、人手や手間を要するという問題
があるため、特開昭60−36955号公報に記載されるよう
な炭酸塩分析装置が考え出されている。

以下に、特開昭60−36955号公報に記載された炭酸塩分
析装置を第６図を用いて略述する。

図中１は反応槽である。

２は定量ポンプ３、ヒータ４を介して反応槽１に炭酸塩
含有液５を供給する流路である。

６は反応槽１に取付けられた温度センサ７からの信号に
よりヒータ４の温度を調節する温度調節計である。

８は微量ポンプ９を介して反応槽１に酸10を供給する流
路である。

11は反応槽１に取付けられたpHセンサ12からの信号によ
り微量ポンプ９の吐出量を調節するpH調節計である。

13は反応槽１の上側部に上端を接続され、下端を液封器
14に挿入されたオーバーフローパイプである。

15はモータ16に接続され、且つシール17を介して反応槽
１内に挿入された撹拌装置である。

18は流量調節計19及び流量指示計20を介して空気のよう
なキャリアガス21を反応槽１内に吹き込む流路である。

22は反応槽１内の液面23より上部の空間を大気へ解放す
る排気流路である。

24は分配弁25を備えて前記流路18からのキャリアガス21
を排気流路22へバイパスするバイパス流路である。

26は排気流路22のバイパス流路24接続部より下流位置か
ら分岐すると共に、除湿器27、ポンプ28、二酸化炭素分
析計29を介して大気へ解放された分岐流路である。

30は前記二酸化炭素分析計29及び定量ポンプ３並に流量
調節計19からの信号31,32,33を入力して炭酸塩含有液５
中の炭酸塩の濃度を求め表示装置34に信号35を送る演算
装置である。

36は前記液封器14から排出される廃液、37は排気流路22
及び二酸化炭素分析計29から排出される排ガス、38は除
湿器27から排出されるドレンである。

次に作動について説明する。

湿式石灰石膏法排煙脱硫装置で用いられる吸収液のよう
な炭酸塩含有液５を、定量ポンプ３を用いヒータ４を介
して、流路２から反応槽１内に供給する。

このとき、反応槽１内の温度を温度センサ７が検出して
信号を温度調節計６に送り、温度調節計６がヒータ４に
よる炭酸塩含有液５の加熱温度を調節して反応槽１内の
温度を50℃以上となるように制御する。

同時に、反応槽１内のpHをpHセンサ12が検出して信号を
pH調節計11に送り、pH調節計11が微量ポンプ９による反
応槽１への酸10の供給量を調節して反応槽１内が常にpH
4以下となるように制御する。

炭酸塩含有液５中の炭酸塩が炭酸カルシウム：CaCO₃で
あり、酸10を硫酸：H₂SO₄とした場合には、反応槽１内
で以下の反応が起こり、二酸化炭素：CO₂が発生する。

CaCO₃＋H₂SO₄→CaSO₄＋H₂O＋CO₂ 反応槽１内で発生した二酸化炭素を反応槽１内の液中か
ら円滑に抜気するために、空気のようなキャリアガス21
を流量調節計19、流量指示計20を介して流路18から反応
槽１内の液中に吹き込み、又、反応槽１内で液中に含ま
れるスケールが沈降するのを防止するために、モータ16
を駆動して撹拌装置15により撹拌を行わせる。

反応槽１内の液量の増加分はオーバーフローパイプ13か
ら、反応槽１内のガスを逃がさないため設けられた液封
器14を介し、廃液36として排出する。

反応槽１内で発生した二酸化炭素は、流路18から反応槽
１内に吹き込まれたキャリアガス21によって、排気流路
22へ送られ、流路22で分配弁25により流路18からバイパ
ス流路24へバイパスされたキャリアガス21と合流して大
気へ放出される。

排気流路22を流れる二酸化炭素とキャリアガス21との混
合ガスの一部は分岐流路26から除湿器27、ポンプ28、二
酸化炭素分析計29を通り、二酸化炭素分析計29で二酸化
炭素の含有濃度を測定された後大気へ放出される。

演算装置30では、二酸化炭素分析計29からの二酸化炭素
の含有濃度Ｘ％を示す信号31と、定量ポンプ３からの炭
酸塩含有液５の供給量Ｆ（l/min）を示す信号32と、流
量調節計19からのキャリアガス21の供給量Ｑ（Nl/min）
を示す信号33とを入力して以下の演算を行い、演算結果
を示す信号35を表示装置34に送り、表示装置34に炭酸塩
の濃度を表示させる。

このようにして、炭酸塩含有液５中の炭酸塩の濃度を連
続的に検出し、得られた炭酸塩の濃度に基づいて湿式石
灰石膏法排煙脱硫装置で用いられる吸収液のような炭酸
塩含有液の管理を行う。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の炭酸塩分析装置には以下のよ
うな問題があった。

炭酸塩含有液５及び酸10を連続的に反応槽１へ供給し
つつ反応を起こさせ、反応槽１内の液量の増加分を廃液
36としてオーバーフローパイプ13から常時排出させるよ
うにしているので、即ち連続供給式としているので、炭
酸塩含有液５と共に炭酸塩含有液５に含まれるスケール
が多量に炭酸塩分析装置内に流入して流路２やヒータ４
やオーバーフローパイプ13に詰まりを生じ易い。

連続供給式としているので、反応槽１内のpHを一定値
に保つため常にpHの制御を行う必要が生じ、pH調節計11
やpHセンサ12等が必要となり、且つ酸10の使用量が多く
なる。

連続供給式としているので、反応槽１内へ供給された
炭酸塩含有液５及び酸10に即座に反応を起こさせる必要
が生じ、そのために反応槽１内の温度を上げるヒータ４
が不可欠となる。

から装置が大型化する。

反応槽１内で発生した二酸化炭素を、分岐流路26を介
し二酸化炭素分析計29に通過させた後、大気へ放出する
ようにしているため、即ち通過検出式としているため、
大気へ放出されるガス量が多くなり、酸10として硫酸を
用いた場合に副次的に発生する亜硫酸ガス：SO₂が多量
に大気に放出されて大気汚染の原因となってしまう。

本考案は上記各問題点を解決し得るようにした炭酸塩分
析装置を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本考案は炭酸塩含有液の量を計量する計量器と、計量器
で計量された炭酸塩含有液に酸を加えて二酸化炭素を発
生させる反応槽と、反応槽内で発生した二酸化炭素をキ
ャリアガスを用いて反応槽外へ取出した後再び反応槽の
貯留液内に吹き込んで循環させる循環流路と、循環流路
の途中に設けられた二酸化炭素分析計と、二酸化炭素分
析計で計測したキャリアガス中の二酸化炭素の濃度に基
づき炭酸塩含有液中の炭酸塩の濃度を演算する演算装置
とを備えたことを特徴とする炭酸塩分析装置にかかるも
のである。

［作用］ 炭酸塩含有液の量を計量器で計量し、計量器で計量され
た炭酸塩含有液に酸を加えて反応槽で二酸化炭素を発生
させ、反応槽内で発生した二酸化炭素を、キャリアガス
を用いて循環流路から反応槽外へ取出した後再び反応槽
の貯留液内に吹き込むようにして循環させ、反応槽内で
の反応が済んだ時に循環流路の途中に設けられた二酸化
炭素分析計を用いてキャリアガス中の二酸化炭素の濃度
を計測し、二酸化炭素分析計で計測したキャリアガス中
の二酸化炭素の濃度に基づき演算装置で炭酸塩含有液中
の炭酸塩の濃度を演算する。

以後上記を繰返し、バッチ式に炭酸塩の濃度を計測して
行く。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明する。

第１図・第２図は本考案の一実施例である。

図中39は反応槽である。

40は四方弁41、計量器42、弁43を介して反応槽39に、炭
酸塩含有液44を供給する流路、45は前記四方弁41に接続
された炭酸塩含有液44の戻り流路である。

46は水47或いはパージ用空気48の一方を切換えるように
した三方弁49、計量器50を備えて、前記四方弁41に接続
する流路である。

51は薬液ポンプ52を介して酸53を反応槽39に供給する流
路である。

54は弁55を介して反応槽39底部から貯留液56を排出する
ドレン流路である。

57,57′は中途部に三方弁58を有して反応槽39の貯留液5
6内部にキャリアガス59を吹き込む流路である。

60は反応槽39の上部と前記三方弁58との間を二酸化炭素
分析計61、三方弁62、ポンプ63を介して接続して流路5
7′と共に循環流路を形成する流路（以後循環流路57′,
60という）である。

64は三方弁62から循環流路57′,60を流れるキャリアガ
ス59と二酸化炭素の混合ガス65を大気に解放する排気流
路である。

66は二酸化炭素分析計61からの信号67を入力して炭酸塩
の濃度を求め表示装置68に信号69を送る演算装置であ
る。

次に作動について説明する。

湿式石灰石膏法排煙脱硫装置で用いられる吸収液のよう
な炭酸塩分含有液44を、三方弁41を介して計量器42で計
量する。

三方弁49、別の計量器50を有する流路46から四方弁41を
介して前記計量器42にパージ用空気48を炊き込んで、計
量器42で計量された炭酸塩含有液44を、弁43を介して流
路40から反応槽39へ定量供給する。

そして、水47を三方弁49を介して計量器50へ供給し、計
量器50で計量された水47を流路46から、四方弁41、計量
器42、弁43を有する流路40を介して反応槽39へ定量供給
する。

更に、薬液ポンプ52を用いて、炭酸塩含有液44中に含ま
れるべき炭酸塩の予想量の略２倍程度または２倍以上の
量の酸53を、流路51を介して反応槽39へ定量供給する。

このように、炭酸塩含有液44及び酸53を反応槽１内に定
量供給するようにしているので、即ち定量供給式として
いるので、使用する炭酸塩含有液44の量が少量で済むよ
うになり、従って炭酸塩含有液44に含まれるスケールが
炭酸塩分析装置に流入する量も少量となって、詰まりの
発生という問題が解消される。

又、定量供給式としたので、オーバーフローパイプのよ
うに特に詰まりの発生し易い部材が省略され、構造上か
らも詰まりの発生が防止される。

更に、定量供給式としているので、反応槽39内に予め定
められた量の酸53を供給しておけば反応槽39内のpH制御
を行う必要がなくなり、pH制御用の装置が不要化され、
且つ酸53の使用量も減少される。

しかも、上記したようにオーバーフローパイプやpH制御
用の装置が不要化されるので、装置の小型化が得られ
る。

炭酸塩含有液44中の炭酸塩が例えば炭酸カルシウム：Ca
CO₃であり、酸53を硫酸：H₂SO₄とした場合には、反応槽
39内で以下の反応が起こり、二酸化炭素：CO₂が発生す
る。

CaCO₃＋H₂SO₄→CaSO₄＋H₂O＋CO₂ 反応槽39内での反応の様子は第２図に示す通りである。

第２図は時間と反応槽39内の二酸化炭素濃度との関係を
表わす線図であり、時間の推移と共に、反応槽39内での
反応が進行して反応槽39内の二酸化炭素の濃度が上昇し
て行き、反応が終了すると二酸化炭素の濃度が一定化す
るという関係を示している。

反応槽39内で発生した二酸化炭素を反応槽39の貯留液56
中から円滑に抜気するために、空気のような二酸化炭素
に対して非反応性のキャリアガス59を、三方弁58を介し
て流路57から反応槽39内へ吹き込む。

すると、反応槽39内で発生した二酸化炭素は、キャリア
ガス59により循環流路57′,60へ送られ、循環流路57′,
60で二酸化炭素分析計61、三方弁62、ポンプ63、三方弁
58を介して反応槽39内へ吹き込まれ、以後同様の経路で
循環される。循環流路57′,60を介して反応槽39へ循環
されるキャリアガス59中の二酸化炭素の濃度は第２図と
同様に推移して行く。

そして、第２図に示すように反応槽39内の二酸化炭素の
濃度が一定となる時間を見計らって、二酸化炭素分析計
61でキャリアガス59中の二酸化炭素の濃度を測定する。

このとき、反応槽39内で発生した二酸化炭素を同伴させ
るキャリアガス59を反応槽39に対して循環させつつ二酸
化炭素の濃度を検出するようにしたので、即ち、循環検
出式としたので、反応槽39内で即座に反応を起こさせる
必要がなくなり、そのために反応槽39内の温度を上げる
ヒータ装置がなくとも計測を行うことが可能となる。

二酸化炭素分析計61で測定されたキャリアガス59中の二
酸化炭素の濃度は信号67として演算装置66へ送られ、演
算装置66では二酸化炭素分析計61で測定した二酸化炭素
の濃度Ｃ（％）を示す信号67と、炭酸塩の分子量Ｍと、
構造上予め決められる使用した炭酸塩含有液47の量Ｓ
（ｌ）及びキャリアガス59の体積Ｖ（ｌ）とに基いて以
下の演算を行い炭酸塩の濃度（g/l）を求めて、求めた
炭酸塩の濃度を信号69として表示装置68に表示させる。

このようにして、求められた炭酸塩の濃度は、湿式石灰
石膏法排煙脱硫装置における吸収液のような炭酸塩含有
液の管理に用いる。

こうして１回の測定が終了したら、反応槽39底部の弁55
を開き、ドレン流路54から反応槽39内の貯留液56を排出
し、且つ、順案流路57′,60途中の三方弁62を排気流路6
4側へ切換え、排気流路64からキャリアガス59及び二酸
化炭素を大気へ放出する。

このとき、循環検出式としたので、キャリアガス59や二
酸化炭素の混合ガス65量が減少し、従って計測後大気へ
放出されるガス量が減少し、酸53として硫酸を用いた場
合に副次的に発生する亜硫酸ガス：SO₂が大気へ放出さ
れて大気を汚染することが抑制される。

しかる後に、水47を三方弁49、計量器50を有する流路4
6、及び、四方弁41、計量器42、弁43を有する流路40を
介して反応槽39へ流入し、反応槽39内を洗浄する。

このように、一回の計測が終了したら直ちに洗浄を行う
ことにより、詰まりが発生した場合でも確実に詰まりを
洗い流すことができる。

洗浄後は、パージ用空気48を三方弁49、計量器50を有す
る流路46、及び、四方弁41、計量器42、弁43を有する流
路40を介して反応槽39へ吹き込んで、反応槽39内の水分
を除去する。

反応槽39内の洗浄及び水分除去を終えたら、上記を繰返
し行い、バッチ式に炭酸塩含有液44中の炭酸塩の濃度を
計測して行く。

一回の計測に要する時間は、反応槽39内で反応が終了す
るまでの時間、即ち、第２図で二酸化炭素の濃度が略一
定となるまでの時間と略等しいので、短時間で計測を行
うことができる。

第３図〜第５図は本考案の他の実施例であり、反応槽39
の外周に温水ジャケット70を設けて、恒温槽71内の温水
を温水ポンプ72を有する流路73を介して温水ジャケット
70の上部へ供給し得るようにすると共に、温水ジャケッ
ト70下部の温水を流路74を介して恒温槽71へ戻し得るよ
うにし、且つ、流路46の途中に軟水装置75を取付けて水
47を軟水化し得るようにした他は、前記実施例と同様の
構成を備えている。

本実施例はこのような構成を備えているので、前記実施
例と同様の作用効果に加えて、以下の作用効果を得るこ
とができる。

即ち、第４図は反応槽39内の温度と二酸化炭素の温度の
関係を表わす線図であり、反応槽39内の温度を高くする
程発生する二酸化炭素の量が多くなるという関係を示し
ている。

第４図によれば反応槽39内は加熱する必要はないが、温
度を一定にして計測する方がよいということがわかる。

又、第４図の関係によれば、反応槽39外周を温水で暖め
ることにより、反応槽39内での反応度が高まり、発生す
る二酸化炭素の量が多くなるので、より精度の高い測定
を行うことが可能となる。

又、第５図は二酸化炭素の温度と炭酸塩の濃度との関係
を表わす線図であり、測定した二酸化炭素の濃度が高い
程炭酸塩含有液44中の炭酸塩の濃度が高くなるという関
係を、軟水装置75を使用した場合（線イ）と軟水装置75
を使用しない場合（線ロ）について示している。

第５図の関係によれば、軟水装置75を使用しない線ロの
場合には、水47中に元々含まれている炭酸塩の分だけ、
二酸化炭素の濃度を高く測定してしまい誤差が生じる
が、軟水装置75を使用して水47中に含有される炭酸塩分
を除去した線イの場合には、その分誤差がなく精度の高
い測定を行うことが可能となる。

尚、本考案の炭酸塩分析装置は、上述の実施例にのみ限
定されるものではなく、湿式石灰石膏法排煙脱硫装置に
おける吸収液以外にも使用し得ること、使用する酸は硫
酸に限らないこと、キャリアガスは空気に限らないこ
と、検出し得る炭酸塩は炭酸カルシウムに限らないこ
と、その他本考案の要旨を逸脱しない範囲内において種
々変更を加え得ることは勿論である。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案の炭酸塩分析装置によれば、
下記如き種々の優れた効果を奏し得る。

炭酸塩含有液及び酸を反応槽内に定量供給するように
しているので、即ち定量供給式としているので、使用す
る炭酸塩含有液が少量で済むようになり、従って炭酸塩
含有液に含まれるスケールが炭酸塩分析装置に流入する
量も少量となって、詰まりの発生という問題を解消でき
る。

又、定量供給式としたので、オーバーフローパイプのよ
うに特に詰まりの発生し易い部材が省略され、構造上か
らも詰まりの発生を防止できる。

更に、バッチ式に計測するので、計測の合い間に炭酸塩
分析装置内部を洗浄することが可能となり、詰まりが発
生した場合でも確実に詰まりを洗い流すことができる。

定量供給式としているので、反応槽内に予め定められ
た量の酸を供給しておけば反応槽内のpH制御を行う必要
がなくなり、pH制御用の装置が不要化でき、且つ酸の使
用量も減少できる。

から装置を小型化できる。

反応槽内で発生した二酸化炭素を同伴させるキャリア
ガスを反応槽に対して循環させつつ二酸化炭素の濃度を
検出する方式、即ち、循環検出方式としたので、反応槽
内で即座に反応を起こさせる必要がなくなり、そのため
に反応槽内の温度を上げるヒータ装置がなくとも計測を
行うことが可能となる。

循環検出方式としたので、キャリアガスや二酸化炭素
の混合ガス量が減少し、従って計測後大気へ放出される
ガス量が減少し、酸として硫酸を用いた場合に副次的に
発生する亜流酸ガス：SO₂が大気へ放出されて大気を汚
染することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の系統図、第２図は時間と反
応槽内の二酸化炭素濃度との関係を表わす線図、第３図
は本考案の他の実施例の系統図、第４図は温度と二酸化
炭素濃度との関係を表わす線図、第５図は炭酸塩濃度と
二酸化炭素温度との関係を表わす線図、第６図は従来例
の系統図である。 図中39は反応槽、42は計量器、44は炭酸塩含有液、53は
酸、56は貯留液、59はキャリアガス、57′,60は循環流
路を形成する流路、61は二酸化炭素分析計、66は演算装
置を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】炭酸塩含有液の量を計量する計量器と、計
   量器で計量された炭酸塩含有液に酸を加えて二酸化炭素
   を発生させる反応槽と、反応槽内で発生した二酸化炭素
   をキャリアガスを用いて反応槽外へ取出した後再び反応
   槽の貯留液内に吹き込んで循環させる循環流路と、循環
   流路の途中に設けられた二酸化炭素分析計と、二酸化炭
   素分析計で計測したキャリアガス中の二酸化炭素の濃度
   に基づき炭酸塩含有液中の炭酸塩の濃度を演算する演算
   装置とを備えたことを特徴とする炭酸塩分析装置。