JPH08323130A

JPH08323130A - 排ガスの脱硫方法

Info

Publication number: JPH08323130A
Application number: JP7155119A
Authority: JP
Inventors: Haruo Nishino; 晴生西野; Yoshio Ogawa; 芳雄小川; Kazushige Kawamura; 和茂川村
Original assignee: Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd; Chiyoda Corp
Current assignee: Chiyoda Corp
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 1996-12-10
Anticipated expiration: 2021-01-11
Also published as: BG100611A; TR199600449A2; KR960040434A; HUP9601463A3; HUP9601463A2; IN188523B; ES2170203T3; PL314519A1; DE69618498T2; MX9602039A; RU2103052C1; BG61901B1; CN1087966C; EP0745420B1; DE69618498D1; TW307693B; AU5453496A; CA2177309C; CN1142409A; JP3734291B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】脱硫コストの低減化を可能にし、装置の安定
運転を可能とする。【構成】排ガスを、分散管７を通して吸収液中に吹込
む排ガスの脱硫方法において、分散管の排ガス噴出孔８
の位置を水平面から一定の高さに揃え、排ガス噴出孔を
円孔に置き換え、隣接する２つの円孔の中心間距離Ｐ
と、円孔直径Ｄとの比Ｐ／Ｄを１．１５〜６に設定し、
噴出孔を通過する排ガスの最大流速値Ｖを、次式Ｙ≧４．５Ｓ，Ｙ≦２４Ｓ，０．０５≦Ｙ≦１．０，
０．００５≦Ｓ≦０．０６（Ｓは噴出孔をＶの流速値で噴出する排ガスの動圧を吸
収液の密度で除した値を示し、Ｙは脱硫に必要な圧力）
を満足するＳ値範囲の中の１つの値Ｓに対応するように
設定し、排ガス分散管の平均的な相互間隔Ｌ₁とＳ値と
の比Ｌ₁／Ｓを１．５〜１０．０に設定し、噴出孔中心
点の吸収液の液面からの平均的深さＬ₂とＳ値との比Ｌ₂
／Ｓを２〜２０に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、亜硫酸ガスを含む排ガ
スの脱硫方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内部を２室又は３室に区画された密閉槽
内の最下室に吸収液を収容させ、排ガスを最下室とその
上室とを区画する隔板に取り付けられた多数の排ガス分
散管を通じて吸収液中に吹き込んで脱硫し、浄化された
排ガスを最下室から排出させるか又は最下室から最上室
へ導いて排出させる脱硫方法は既に知られている（特公
平３−７０５３２号、特開平３−７２９１３号、特開平
３−２６２５１０号等）。このような脱硫方法に関して
は、これまでに、装置におけるスケーリングトラブルの
発生防止、装置の自動制御化、装置の耐久性向上等の装
置運転に際して直面する技術上の問題点や、装置の大型
化において生じる問題点等の解決に多くの研究が向けら
れ、格段の技術的進歩が得られている。しかしながら、
装置コストの低減化や装置運転コストの低減化等の経済
性の点や、装置運転の安定化等の点ついては、未だ満足
すべき段階までには至ってはいない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、亜硫酸ガス
を含む排ガスの脱硫方法において、その脱硫コストの低
減化を可能にし、さらに装置の安定運転を可能とする方
法を提供することをその課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、排ガスを、隔板に形
成された多数の透孔に垂設された下端部側壁に排ガス噴
出孔を有する排ガス分散管を通して、撹拌機を有する反
応槽内に収容されている吸収液中に吹込む工程を含む排
ガスの脱硫方法において、（ｉ）各排ガス分散管の排ガ
ス噴出孔の位置を水平面からほぼ一定の高さに揃えるこ
と、（ii）各排ガス分散管の隣接する２つの排ガス噴出
孔をそれぞれの排ガス噴出孔の面積と等しい面積を有す
る円孔に置き換えたときに、その隣接する２つの円孔の
中心間距離Ｐと、円孔直径Ｄ（２つの円孔の直径が異な
る場合には、小さい方の円孔直径）との比Ｐ／Ｄを１．
１５〜６に設定すること、（iii）排ガス噴出孔を通過
する排ガスの最大流速値Ｖ（ｍａｘ）を、下記式
（１）、（２）、（３）及び（４）Ｙ≧４．５Ｓ（１）Ｙ≦２４Ｓ（２）０．０５≦Ｙ≦１．０（３）０．００５≦Ｓ≦０．０６（４）（但し、Ｓは排ガス噴出孔をＶ（ｍａｘ）の流速値で噴
出する排ガスの動圧を吸収液の密度で除した値を示し、
Ｙは脱硫に必要な圧力を示す）を満足するＳ値範囲の中
から選ばれる１つの値Ｓ（ａ）に対応するように設定す
ること、（iv）１つの排ガス分散管とこれを隣接して取
り囲む複数の排ガス分散管との平均的な相互間隔Ｌ
（Ｉ）とＳ（ａ）値との比Ｌ（Ｉ）／Ｓ（ａ）を１．５
〜１０．０に設定すること、（ｖ）排ガス噴出孔中心点
の吸収液の静止液面からの平均的深さＬ（II）とＳ
（ａ）値との比Ｌ（II）／Ｓ（ａ）を２〜２０に設定す
ること、を特徴とする排ガスの脱硫方法が提供される。

【０００５】次に本発明を図面を参照して説明する。図
１は３室構造の排ガス脱硫装置の１例についての模式図
を示す。この図において、１は脱硫装置、２は密閉槽、
３は第１隔板、４は第１室、５は第２室、６は排ガス導
入口、７は排ガス分散管、８は排ガス噴出孔、９は排ガ
ス排出口、１０は攪拌機、１０’は攪拌軸、１１は吸収
剤供給管、１２は酸化用空気供給管、１３は吸収液抜出
管、１４は第２隔板、１５は第３室、１６は排ガス上昇
筒、１７は洗浄液供給管、１８は洗浄液排出管、Ｌは吸
収液、Ｗは吸収液の静止液面、Ａは気液混合相、Ｂは固
液体分離空間を各々示す。

【０００６】図１に示す排ガス脱硫装置は、密閉槽２の
内部を第１隔板３及び第２隔板１４によって区画して、
第１室４、第２室５及び第３室１５の３室構造に形成さ
れている。第１隔板３及び第２隔板１４は、水平板、階
段状板、傾斜板等のいずれでもよく、第２隔板１４は通
常傾斜板からなる。第１室４はその内部に吸収液を収容
し、脱硫反応槽を形成する。第２室５には排ガス導入口
６が配設され、ここから導入された排ガスは、排ガス分
散管７を通じて排ガス噴出孔８から吸収液Ｌの静止液面
Ｗより下の部分に吹き込まれる。排ガス噴出孔８より上
方には、気液混合相Ａが形成され、ここで排ガス中の亜
硫酸ガスが吸収される。吸収液Ｌとしては、カルシウム
化合物又はカルシウム化合物含有物、例えば石灰石及び
／又は消石灰を吸収剤として含む石こうスラリーが用い
られる。

【０００７】第１室４内の気液混合相Ａの上方に放散さ
れた浄化排ガスは、第１室４の上部空間Ｂ（固液体分離
空間）を上昇しながらかつ水平方向に移動する。このよ
うにして浄化排ガスが流動する間に、排ガス中のミスト
及び固体粒子は固液体分離空間Ｂにおいて重力沈降及び
排ガス分散管７との衝突によりその大部分は浄化排ガス
から分離される。固液体の分離された浄化排ガスは、排
ガス上昇筒１６を上昇し、第３室１５に導入される。第
３室１５において、浄化排ガスは上昇流から略水平流に
方向転換し、浄化排ガスに同伴されるミスト及び固体粒
子が分離された後に排ガス排出口９から排出される。

【０００８】第３室１５の底面（第２隔板１４）上に堆
積した固体粒子は、洗浄液、例えば石こう含有スラリ
ー、石こうを分離した吸収液、水、海水などの液体を間
欠的又は連続的に洗浄液供給管１７から供給して第２隔
板１４の表面から剥離させ、洗浄液とともに１箇所以上
の洗浄液排出口１８から排出させる。

【０００９】第１室４における浄化排ガスの平均上昇速
度は、気液混合相Ａより上方の空間Ｂにおける水平断面
積から排ガス分散管７の水平断面積などの浄化排ガスの
通過できない構造物の水平断面積の合計を差し引いた水
平断面積に基づく速度であり、０．５〜５ｍ／ｓ、好ま
しくは０．７〜４ｍ／ｓとすることが望ましい。排ガス
の平均上昇速度が０．５ｍ／ｓ未満では第１室が大きく
なり過ぎるので経済的でなく、５ｍ／ｓを超えると排ガ
ス中のミスト及び固体粒子が分離されにくく、分離され
ても再飛散するという問題がある。また、第１室４にお
ける浄化排ガスの平均水平速度は、気液混合相Ａより上
方の空間Ｂにおける排ガス上昇筒１６の下端部開口周辺
の垂直断面積に基づく速度であり、８ｍ／ｓを超えると
気液混合相Ａに波を引き起こし安定な脱硫の障害となる
ので、８ｍ／ｓ以下、好ましくは６ｍ／ｓ以下とすると
よい。

【００１０】排ガス上昇筒１６を上昇する浄化排ガスの
速度は、６〜２０ｍ／ｓ、好ましくは８〜１５ｍ／ｓと
するのがよい。浄化排ガスの速度を６ｍ／ｓより小さく
すると第１室が大きくなり過ぎるので経済的でなく、２
０ｍ／ｓを超えると浄化排ガス中にミスト及び固体粒子
が巻き込まれるという問題がある。排ガス上昇筒１６か
ら第３室１５に導入された浄化排ガスは、第３室１５の
天板に衝突した後、略水平流に方向転換するため、排ガ
スに同伴されるミスト及び固体粒子がその衝突及び重力
沈降により浄化排ガスから分離される。このときの浄化
排ガスの平均水平速度は、排ガス排出口９から水平方向
に約２ｍ離れた位置における第３室４の垂直断面積に基
づく速度である。この平均水平速度は、１０ｍ／ｓ以
下、好ましくは８ｍ／ｓ以下とするのがよい。１０ｍ／
ｓを超えると浄化排ガス中のミスト及び固体粒子が分離
されにくく、また分離されたものが再飛散するという問
題がある。

【００１１】排ガス分散管７は、円形、三角形、四角
形、六角形などの多角形若しくはトラフなどの任意の断
面形状のものとすることができる。また、排ガス分散管
７の側壁には、水平面からほぼ一定の高さの位置に複数
の排ガス噴出孔８が開いており、その排ガス噴出孔の形
状は円形、三角、四角、六角、星型など任意の形状とす
ることができるし、スリット状にすることも可能であ
る。この排ガス噴出孔は、排ガス分散管に対し、高さ一
定の一列に配列してもよいし、高さの異なる二列または
三列以上に配列してもよい。排ガス分散管７の相当内直
径は、排ガス噴出孔面積と相関させて定めるのがよく、
排ガス噴出孔面積の平方根の２〜６倍、好ましくは３〜
５倍にするのがよい。この相当内直径は、一般的には、
２５〜３００ｍｍ、好ましくは５０〜３００ｍｍであ
る。排ガス噴出孔８の相当直径は３〜１００ｍｍ、好ま
しくは５〜５０ｍｍである。３ｍｍ未満では、閉塞の問
題がある。なお、排ガス分散管の相当内直径及び排ガス
噴出孔の相当直径は次式で示される。Ａ：排ガス分散管の排ガス噴出孔の配設位置における内
部空間の水平断面積Ｂ：排ガス分散管の排ガス噴出孔の配設位置における内
部空間の水平断面を囲む周辺の長さＣ：排ガス噴出孔の面積Ｄ：排ガス噴出孔の周辺の長さ排ガス分散管７の下端開口部の形状は、単純な水平端面
をもつもの、任意の傾斜端面をもつもの、鋸の刃状また
は複数のノッチを切った形状をもつものなどいずれでも
よい。また、排ガス分散管７の側壁に設けた複数の排ガ
ス噴出孔８の中心点の平均的な位置から、その排ガス分
散管の開口下端までの距離は、最大処理量の排ガスが通
過するときにも、排ガス分散管の下部内に液面が存在
し、排ガス分散管の下端開口から排ガスが吸収液中に殆
ど吹き出さない程度の長さにするのがよい。この距離
は、後記するように、排ガス噴出孔を通過する排ガスの
最大流速値Ｖ（ｍａｘ）に基づいた動圧を吸収液の密度
で除した値Ｓ（ａ）の３〜８倍、望ましくは４〜７倍と
するとよい。本発明においては、排ガス分散管７として
は、内径２５〜３００ｍｍの円筒管からなり、その側壁
のほぼ一定の高さに一定間隔で開口した直径５〜１００
ｍｍの円形孔を形成したものの使用が好ましい。このよ
うな排ガス分散管は、市販の低廉なプラスチック円筒管
を使用して容易に作製することができる。

【００１２】排ガス上昇筒１６の横断面形状は、円形や
正方形、長方形等の各種の形状であることができる。

【００１３】本発明者らは、脱硫を効率よく行うために
は、排ガス分散管７における隣接する２つの排ガス噴出
孔を、それぞれその排ガス噴出孔の面積と等しい円孔に
置き換えたとき、その２つの円孔の中心間距離Ｐと円孔
直径Ｄとの比Ｐ／Ｄを１．１５〜６．０、好ましくは
１．２〜５とする必要があることを見いだした。図２に
排ガス分散管の１例について、それを長手方向に切開し
た展開図を示す。また、図３に排ガス分散管の他の例に
ついての同様の展開図を示す。これらの図において、Ｄ
は円形状の排ガス噴出孔の直径、Ｐはその中心間距離を
示す。もしＰ／Ｄが１．１５未満となると、工作、保守
上の支障が生じるとともに、隣接する２つの排ガス噴出
孔から噴出する排ガスが互いに会合・合体する頻度が高
くなるため、脱硫率の急速な減少を生じることがわかっ
た。すなわち、Ｐ／Ｄが１．１５より小さくなると、隣
接する２つの排ガス分散管に配設された排ガス噴出孔か
ら水平方向に噴出される排ガスの噴出ジェットの干渉が
起り、フロス相の安定性が欠けるため望ましくない。一
方、Ｐ／Ｄが１．１５以上では脱硫効率にほとんど影響
ないが、６を超えると容積効率が悪くなり、装置を大き
くしなければならない。例えば、直径３０ｍｍの円形の
排ガス噴出孔を等間隔で一列に配列した排ガス分散管を
用いる場合、隣接する２つの排ガス噴出孔の中心間距離
Ｐは、３６ｍｍ以上１５０ｍｍ以下とすることが好まし
い。相互に隣接する２つの円孔の直径が相違する場合に
は、前記のＰ／Ｄにおける円孔直径Ｄとしては、小さい
方の円孔直径が採用される。排ガス分散管の隔板に対す
る配置については、その分散管上端の隔板上の配列状態
が、三角、四角、六角等の均一な状態であるかあるいは
不均一の状態であるかを問わない。

【００１４】本発明者らは、脱硫を効率よく行うために
は、排ガス分散管の排ガス噴出孔を通過する排ガスの最
大流速値Ｖ（ｍａｘ）を、下記式（１）、（２）、
（３）及び（４）Ｙ≧４．５Ｓ（１）（好ましくはＹ≧６．５Ｓ）Ｙ≦２４Ｓ（２）（好ましくはＹ≦２２Ｓ）０．０５≦Ｙ≦１．０（３）０．００５≦Ｓ≦０．０６（４）（但し、Ｓは排ガス噴出孔をＶ（ｍａｘ）で噴出する排
ガスの動圧を吸収液の密度で除した値を示し、Ｙは脱硫
に要する圧力を示す）を満足するＳ値範囲の中から選ば
れる１つの値Ｓ（ａ）に対応するように設定する必要の
あることを見出した。

【００１５】図５に、脱硫に要する圧力Ｙ（ｍ）と、前
記Ｓ値と、脱硫率Ｚとの関係の具体例を示す。この図
は、Ｓ値との関連において、同じ脱硫率Ｚを得るのに必
要な圧力Ｙに最低値があることを示している。図５にお
ける脱硫に要する圧力Ｙ（吸収液柱基準圧力）（単位：
ｍ）は、排ガスの噴出孔を通過する排ガスの圧力損失
（単位：ｋｇ／ｍ²）を吸収液の密度（単位：ｋｇ／
ｍ³）で除した値Ｔ（ｍ）に、排ガス噴出孔中心点の吸
収液の静止液面からの平均的深さ（吸収液の静止液面か
ら排ガス噴出孔の中心点までの平均的な距離）Ｌ（II）
（単位：ｍ）を加えた値であり、排ガスが、排ガス分散
管の排ガス噴出孔を通過して吸収液面を出るまでに必要
な圧力（単位：ｋｇ／ｍ²）を吸収液の密度（単位：ｋ
ｇ／ｍ³）で除した値に相当する。前記Ｔ値は、実際に
は、Ｓ値に２．５〜４．０の範囲の一定の係数を乗じた
値となっており、この場合の係数は排ガス噴出孔の形状
と流速に依存する。従って、前記脱硫に要する圧力Ｙは
以下の式で表わされる。Ｙ＝Ｔ＋Ｌ（II）＝（２．５〜４．０）Ｓ＋Ｌ（II）（５）一方、Ｌ（II）とＳ値との比Ｌ（II）／Ｓは、後記する
ように、脱硫を効率よくかつ低脱硫コストで行うために
は、Ｌ（II）／Ｓ＝２〜２０、好ましくは４〜１８の範
囲に設定することが必要である。この関係を用いて前記
脱硫に要する圧力Ｙを求めると、次式の通りである。
（ｉ）Ｌ（II）／Ｓ＝２〜２０の場合：Ｙ＝Ｔ＋Ｌ（II）＝（２．５〜４．０）Ｓ＋Ｌ（II）＝（２．５〜４．０）Ｓ＋（２〜２０）Ｓ（６）＝（４．５〜２４）Ｓ（ii）Ｌ（II）／Ｓ＝４〜１８の場合：Ｙ＝Ｔ＋Ｌ（II）＝（２．５〜４．０）Ｓ＋Ｌ（II）＝（２．５〜４．０）Ｓ＋（４〜１８）Ｓ（７）＝（６．５〜２２）Ｓ排ガスの脱硫率Ｚは、通常、５０〜１００％、好ましく
は７０〜１００％の範囲に設定される。従って、図５に
おける脱硫に要する圧力Ｙは、０．０５〜１．０ｍ、好
ましくは０．０７５〜１．０ｍの範囲内の値となる。ま
た、Ｓの値は、通常、０．００５〜０．０６ｍの範囲で
ある。

【００１６】図５における直線ａは、Ｙ＝４．５Ｓ、直
線ｂはＹ＝２４Ｓを示したものであり、直線ａ’はＹ＝
６．５Ｓ、直線ｂ’はＹ＝２２Ｓを示したものである。
また、直線ｃはＹ＝０．０５ｍ、直線ｄはＹ＝１．０ｍ
を示したものであり、直線ｅはＳ＝０．００５ｍ、直線
ｆはＳ＝０．０６ｍを示したものである。また、Ｖ（ｍ
ａｘ）とＳ（ａ）値との関係は次式で表わされる。Ｓ（ａ）＝Ｖ（ｍａｘ）に基づく動圧／吸収液の密度＝〔ρ（Ｉ）×Ｖ（ｍａｘ）（８） ×Ｖ（ｍａｘ）／２ｇ〕／ρ（II）〔Ｖ（ｍａｘ）〕²＝〔Ｓ（ａ）×ρ（II） ×２ｇ〕／ρ（Ｉ）（９）前記式において、ρ（Ｉ）は排ガスの密度（ｋｇ／
ｍ³）、ρ（II）は吸収液の密度（ｋｇ／ｍ³）、ｇは重
力の加速度＝９．８（ｍ／ｓ²）を示す。図５に関して
示した以上の説明からわかるように、本発明で用いるＳ
値の範囲は、前記式（１）、（２）、（３）及び（４）
を満足する範囲であり、本発明における排ガス噴出孔を
通過する排ガスの最大流速値Ｖ（ｍａｘ）は、前記Ｓ値
範囲の中から選ばれる１つのＳ値であるＳ（ａ）に対応
して設定される。Ｓ（ａ）値を選ぶ場合、図５からわか
るように、排ガス脱硫操作を、常に脱硫率Ｚ＝９０％の
条件で行う場合には、Ｓが約０．０１７のときにＹが最
低となることから、Ｓ（ａ）としては０．０１７を選定
すればよい。そして、Ｖ（ｍａｘ）としては、そのＳ
（ａ）＝０．０１７に対応するＶ（ｍａｘ）を採用すれ
ばよい。また、排ガスの脱硫操作を、常に脱硫率Ｚ＝７
０％の条件で行う場合には、Ｓが約０．００９のときに
Ｙが最低となることから、Ｓ（ａ）としては０．００９
を選定すればよい。そして、Ｖ（ｍａｘ）としては、そ
のＳ（ａ）＝０．００９に対応するＶ（ｍａｘ）を採用
すればよい。一方、排ガスの脱硫操作において、その１
日（２４時間）の半分の時間を脱硫率Ｚ＝７０％で行
い、残りの半分の時間を脱硫率Ｚ＝９９％で行う場合に
は、Ｓが約０．０３５のときに脱硫率Ｚ＝９９％の条件
でのＹが最低になることから、Ｓ（ａ）としては０．０
３５を選定すればよい。そして、Ｖ（ｍａｘ）として
は、そのＳ（ａ）＝０．０３５に対応するＶ（ｍａｘ）
を採用すればよい。前記のようにしてＶ（ｍａｘ）が設
定されると、そのＶ（ｍａｘ）の設定値に応じて、排ガ
ス分散管の数と、各排ガス分散管に設定する排ガス噴出
孔の細孔面積（即ち、細孔の寸法と数）が決められる。

【００１７】本発明者らは、脱硫を効率よく行うために
は、１つの排ガス分散管７とこれを隣接して取り囲む複
数の排ガス分散管との間の平均的な相互間隔Ｌ（Ｉ）
（単位：ｍ）と前記Ｓ（ａ）値との比Ｌ（Ｉ）／Ｓ
（ａ）を、１．５〜１０、好ましくは２〜８に保持する
必要のあることを見いだした。もし、Ｌ（Ｉ）／Ｓ
（ａ）の値が１．５未満となると、隣接する排ガス分散
管７のガス噴出孔から水平方向に噴出される排ガスが互
いに会合・合体する頻度が高くなるため、脱硫率が急速
に低下する。一方、Ｌ（Ｉ）／Ｓ（ａ）の値が１０を超
えると容積効率が悪くなり、装置を大きくしなければな
らない。例えば、Ｖ（ｍａｘ）＝３０ｍ／ｓで排ガスの
密度ρ（Ｉ）＝１．１ｋｇ/ｍ³、吸収液の密度ρ（II）
＝１１００ｋｇ/ｍ³とするとき、動圧を吸収液の密度で
除した値Ｓ（ａ）は、重力の加速度ｇ＝９．８ｍ／ｓ²
であるから、以下のように計算できる。Ｓ（ａ）＝（ρ(I)×V(max)×V(max)/(2g))/ρ(II) （１０）＝(1.1×30×30/19.6)/1100＝0.046ｍこのようなＳ（ａ）においては、排ガス分散管間の平均
的な相互間隔Ｌ（Ｉ）は、２×０．０４６ｍ＝０．０９
２ｍ以上とし、８×０．０４６ｍ＝０．３６８ｍ以下と
することが好ましい。

【００１８】Ｌ（Ｉ）の一般的範囲は、０．０５〜０．
６ｍ、好ましくは０．０７５〜０．４５ｍである。Ｓ
（ａ）の一般的範囲は、０．００５〜０．０６ｍであ
る。本発明においては、Ｌ（Ｉ）及びＳ（ａ）は、Ｌ
（Ｉ）／Ｓ（ａ）が前記範囲になるように適当に選定す
ればよい。この場合、隔板１ｍ²当りの排ガス処理量を
高める点からは、Ｌ（Ｉ）はできるだけ小さい方が好ま
しい。また、脱硫装置の運転コスト（排ガス処理コス
ト）を低減させる点からは、Ｓ（ａ）はできるだけ小さ
い方が好ましい。しかし、Ｓ（ａ）が小さすぎると隔板
１ｍ²当りの排ガス処理量が低くなるため、脱硫装置が
大きくなり、脱硫装置建設コストが高くなるので好まし
くない。Ｖ（ｍａｘ）の一般的範囲は、８〜３５ｍ／ｓ
であり、排ガスの密度ρ（Ｉ）の一般的範囲は０．９〜
１．２ｋｇ／ｍ³及び吸収液の密度ρ（II）の一般的範
囲は１０００〜１３００ｋｇ／ｍ³である。

【００１９】前記からわかるように、Ｌ（Ｉ）を小さく
して、即ち、隔板の単位面積当りの排ガス分散管の数を
多くして脱硫率Ｚを高く保持しようとすると、Ｓ（ａ）
の値を小さくしないと、脱硫コストの点で良好な結果を
得ることができない。Ｓ（ａ）の値を小さくするには、
ガス噴出孔からの排ガス速度を小さくしなければならな
い。この排ガス速度を小さくするには、ガス噴出孔の相
当直径を大きくするか排ガス噴出孔の数を増加させれば
よい。本発明の場合、排ガス噴出孔の直径は、３〜１０
０ｍｍ、好ましくは５〜５０ｍｍの範囲にするのがよ
い。Ｌ（Ｉ）／Ｓ（ａ）の値を前記のようにして、特定
範囲にコントロールすることにより、低い脱硫コストで
排ガスを脱硫処理することができる。Ｌ（Ｉ）の具体的
値は、Ｌ（Ｉ）／Ｓ（ａ）の値が前記の範囲になるよう
に決められるが、例えば、排ガス噴出孔を通過する排ガ
スの最大流速値Ｖ（ｍａｘ）を３０ｍ／ｓとした場合の
Ｌ（Ｉ）は、前記計算式（１０）の結果から、０．０９
２〜０．３６８ｍの範囲である。

【００２０】本発明者らは、脱硫を効率よくかつ脱硫コ
ストが経済的に最適であるように行うためには、排ガス
噴出孔中心点の吸収液の静止液面からの平均的深さ（吸
収液の静止液面から排ガス噴出孔の中心点までの平均的
な距離）Ｌ（II）と前記Ｓ（ａ）との比Ｌ（II）／Ｓ
（ａ）を、２〜２０、好ましくは４〜１８に保持する必
要のあることを見いだした。もし、このＬ（II）／Ｓ
（ａ）値が２未満となると、排ガスの一部が吸収液と十
分に接触することなく、気液混合相Ａをショートパスし
て脱硫効率が低下する。また、Ｌ（II）／Ｓ（ａ）値が
２０を超える場合には気液混合相Ａに分散された排ガス
の気泡が上昇するにつれて会合・合体して大きな気泡と
なるため、気液接触効率が低下し、同様に脱硫効率が悪
化する。Ｌ（II）／Ｓ（ａ）値は、２〜２０、好ましく
は４〜１８の範囲に規定するのがよく、これにより、脱
硫効率とエネルギー効率を向上させることができる。ま
た、Ｌ（II）は、一般的には０．０５〜０．９ｍ、好ま
しくは０．０７５〜０．７５ｍの範囲である。

【００２１】脱硫効率に関しては、前記Ｌ（II）を大き
くしても、前記Ｓ（ａ）値を大きくしても排ガス分散管
に供給する排ガスの圧力Ｙは高くなり、いずれの場合に
も脱硫率は上昇するが、脱硫コストは、逆に、排ガス分
散管に供給する排ガスの圧力Ｙに大きく依存するため、
排ガスの圧力Ｙが高くなるにつれて上昇する。しかし、
本発明者らは、前記Ｌ（II）／Ｓ（ａ）の値を前記の特
定範囲に保持するときには、同じ脱硫率を得るのに必要
な排ガス分散管に供給する圧力Ｙ、即ち、脱硫に必要な
エネルギーが小さくてすみ、脱硫コストが大きく低減さ
れることを見出した。図５において直線ａと直線ｂに囲
まれた範囲内、好ましくは直線ａ’と直線ｂ’に囲まれ
た範囲内にあるようにＬ（II）を設定すれば、Ｌ（II）
／Ｓ（ａ）は２〜２０、好ましくは４〜１８の範囲に設
定されることになり、この範囲では必要な脱硫率Ｚが異
なっても同じ脱硫率を得るのに必要なエネルギーが少な
くてすむことになる。図５における脱硫率Ｚが一定の曲
線１（Ｚ＝９９％）、曲線２（Ｚ＝９０％）及び曲線３
（Ｚ＝７０％）は、排ガス分散管の内径、排ガス分散管
１本当りの排ガス流量、吸収液のｐＨ、流入する排ガス
中の亜硫酸ガス濃度等を一定とした場合の例であり、こ
れらの影響を受けて曲線の形状及び位置は若干変化す
る。前記Ｓ（ａ）値の一般的範囲は０．００５〜０．０
６ｍであるが、必要な脱硫率ＺによってＳ値の最適範囲
が変わることが図５から分かる。また、脱硫装置を高範
囲の運転条件で運転する場合において、できるだけ低い
エネルギーで脱硫したい場合には、Ｓ（ａ）値を前記の
範囲内のなかで大きめに設定するのが好ましい。

【００２２】脱硫装置の性能をコントロールするための
因子として新しく見出された前記Ｌ（II）／Ｓ（ａ）値
は、設定された脱硫率Ｚを最小の運転コストで実現する
ための有効な手段となり得るものである。Ｌ（II）／Ｓ
（ａ）の値は、Ｌ（II）及び／又はＳ（ａ）を変化させ
ることによってコントロールすることができる。Ｌ（I
I）は反応槽内の吸収液の静止液面Ｗを変化させること
によってコントロールすることができるが、このために
は、反応槽内の吸収液量を変化させたり、吸収液中に吹
込む酸化用空気量を変化させればよい。吸収液中への空
気吹込み量を多くすると吸収液面Ｗは、上昇し、一方、
空気吹込み量を少なくすると吸収液面は降下する。

【００２３】同じ脱硫率Ｚを低運転コストで実現するＬ
（II）の範囲を求めると、例えば、Ｖ（ｍａｘ）＝２０
ｍ／ｓで排ガス密度ρ（Ｉ）＝１．１ｋｇ/ｍ³、吸収液
の密度ρ（II）＝１１００ｋｇ/ｍ³とするとき、前記と
同様の計算方法でＳ（ａ）＝動圧／吸収液の密度＝０．
０２０ｍとなる。このようなＳ（ａ）の値においては、
必要な脱硫率Ｚに対応してＬ（II）は、好ましくは４×
０．０２０ｍ＝０．０８０ｍ以上、１８×０．０２０＝
０．３６０ｍ以下、また、より好ましくは６×０．０２
０ｍ＝０．１２０ｍ以上、１６×０．０２０＝０．３２
０ｍ以下の範囲となる。また、Ｖ（ｍａｘ）が３０ｍ／
ｓの場合には、Ｓ＝０．０４６ｍであり、この値に基づ
いてＬ（II）の範囲を求めると、Ｌ（II）の範囲は、好
ましくは４×０．０４６ｍ＝０．１８４ｍ以上、１８×
０．０４６ｍ＝０．８２８ｍ以下、より好ましくは、６
×０．０４６ｍ＝０．２７６ｍ以上、１６×０．０４６
ｍ＝０．７３６ｍ以下である。

【００２４】本発明者らは、第１室において排ガスの脱
硫を効率よく行うためには、吸収液Ｌを１基以上の撹拌
機１０によって撹拌し、吸収液１ｍ³当りに消費される
攪拌軸１０’を回転させる動力（軸動力）の合計が０．
０５〜０．２ｋｗ、好ましくは０．０８〜０．１５ｋｗ
とするとよいことを見出した。この場合、撹拌機１０は
図１に示すように吸収液中にその攪拌軸を縦方向に挿入
し、その先端に角度付き平羽根式撹拌翼を装着した構造
のものや、吸収液中にその攪拌軸を横または斜め方向か
ら挿入し、その先端にプロペラ式撹拌翼を装着した構造
のもの等であることができる。もし１基以上の撹拌機１
０によって撹拌して、吸収液１ｍ³当りに消費される軸
動力の合計が０．０５ｋｗより小さくなると、気液混合
相Ａへの吸収液Ｌの撹拌乱流による拡散が弱まり、脱硫
率が低下すると共に気液混合相Ａにおける排ガス分散管
などの構造物上へのスケーリングが生成し易くなる問題
がある。またもしこの消費軸動力の合計が０．２ｋｗを
超えるようになると撹拌流によって生成する吸収液の表
面波の波高が大きくなり、排ガス分散管７の側面に設け
た複数の排ガス噴出孔８の中心点の平均的な深さ（浸液
深）がガス噴出孔毎に大きく異なるようになるため、排
ガス分散管の排ガス噴出孔からの排ガス噴出量に片寄り
ができて安定な脱硫が得にくく、むだなエネルギー消費
となる問題がある。この消費軸動力の合計を吸収液１ｍ
³当り０．０８〜０．１５ｋｗとすることにより、安定
な脱硫率が得られ、排ガス分散管表面等へのスケーリン
グ生成の問題も生じない。

【００２５】本発明者らは、第１室に収容されている吸
収液Ｌを撹拌する撹拌機１０によって形成される図１に
示すような吸収液の主循環流Ｒ中の１ヵ所以上の点に吸
収剤を注入すると、吸収剤の均一拡散が速やかに得られ
ることを見いだした。吸収液の主循環流は、撹拌翼を貫
流する循環流で、第１室において最大のものを示し、２
次的、３次的に発生する撹拌乱流に伴われて吸収液Ｌが
気液混合相Ａへ均一に供給される。また主循環流Ｒの流
速が速いので循環時間が短く、吸収した亜硫酸ガスの量
に応じた吸収剤を注入するときに、気液混合相Ａを一定
のｐＨを保持するための時間的応答性もよい。吸収剤の
注入は循環流が撹拌翼を貫流する前でも後でもよく、ま
た、その注入点の数は、装置の大きさに応じた数にする
とよい。

【００２６】本発明者らは、脱硫を効率よく行うために
は、第１室に収容されている吸収液Ｌを撹拌する撹拌機
１０によって形成される吸収液の主循環流Ｒ中の１ヵ所
以上の点に、吸収された亜硫酸ガスを酸化するための空
気を注入することにより、吸収液Ｌ中に吸収された亜硫
酸ガスを効率よく酸化することを見いだした。酸化用空
気の注入は主循環流Ｒが撹拌翼を貫流した後に注入する
のが好ましい。また、その酸化用空気の注入点の数は、
装置の大きさに応じた数にするとよい。酸化用空気は、
吸収剤の場合と同様に主循環流Ｒ中に注入し、吸収液Ｌ
に吸収された亜硫酸ガスを吸収と同時に酸化反応する酸
化剤として、２次的、３次的に発生する撹拌乱流により
拡散させて気液混合相Ａへ均一に供給する。このように
して安定した脱硫を行うことができる。

【００２７】図１に示した第１室４内においては、亜硫
酸ガスと吸収剤と酸素との反応が起り、この反応で生成
した石こうは、これを吸収液中から系外へ除去し、一
方、その反応で消費した吸収剤に相当する吸収剤を吸収
液中へ供給する。吸収剤は、第１室５から抜出された吸
収液の一部に混入させて吸収液中へ供給させるのが好ま
しい。吸収剤を混入した吸収液を吸収液Ｌ中に供給させ
るためには、吸収剤噴出部材が用いられる。この吸収剤
噴出部材としては、その先端に液噴出孔を有する通常の
液噴出部材が用いられる。この場合、液噴出孔の直径
は、２０〜１００ｍｍ、好ましくは２５〜７５ｍｍであ
る。吸収液中に配設する吸収剤噴出部材の数はできるだ
け多い方が好ましく、一般的には、第１室４内に収容さ
れている吸収液２０〜５００ｍ³当り、好ましくは３０
〜３００ｍ³当り１個の割合である。また、吸収剤噴出
孔から噴出させる吸収剤の量は、吸収剤噴出部材１個当
り０．５〜２０ｋｇモル／ｈ、好ましくは１〜１０ｋｇ
モル／ｈにするのがよい。このように、複数の吸収剤噴
出部材を配設し、その吸収剤噴出孔から吸収剤を吸収液
との混合物として噴出させるときには、吸収剤を短時間
で吸収液中に分散させることができるので、吸収液の局
部的ｐＨ上昇に伴う吸収剤噴出孔や排ガス分散管等への
スケール発生と、脱硫性能の低下を防止することができ
る。

【００２８】第１室４から抜出された吸収液に混入する
吸収剤の混入量は、吸収剤混入吸収液中の石こう（Ｃａ
ＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ）Ａと吸収剤Ｂとのモル比Ａ／Ｂが０．
１〜２０、好ましくは１〜１０の範囲になるような割合
にするのがよい。このような吸収剤混入液を吸収剤噴出
孔から吸収液Ｌ中に噴出させるときには、その噴出孔近
傍におけるｐＨの局部的上昇がないために、微細な石こ
う結晶粒子の析出や、排ガス中のＣＯ₂とカルシウムイ
オンの反応によるＣａＣＯ₃の微細結晶粒子の析出が防
止されるとともに、これらの微細結晶が析出しても、こ
れらの微細結晶は石こう結晶表面に析出し、粗結晶とな
るため、吸収剤噴出孔の閉塞トラブル及び排ガス分散管
へのスケーリングが防止される。

【００２９】気液混合相Ａにおいては、以下の反応式で
示される亜硫酸ガスと吸収剤と酸素との反応が起り、排
ガス中の亜硫酸ガスは石こうとして固定化される。ＳＯ₂＋ＣａＣＯ₃＋1/2Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ（１１） → ＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ↓＋ＣＯ₂↑ 排ガスの脱硫率を向上させるためには、気液混合相Ａに
おける前記反応を効率よく行わせることが必要となる。
１時間当りに吸収液中へ導入される空気中の酸素と亜硫
酸ガスとのモル比（Ｏ₂／ＳＯ₂）を０．５〜６、好まし
くは１〜５の範囲に設定し、これにより、前記反応を効
率よく行わせることができる。

【００３０】吸収液中へ吹込む空気量を多くするにつれ
て空気を吸収液へ吹込むエネルギー量も増大することか
ら、過剰の空気量の吹込みは好ましいものではない。従
って、経済的な観点からは、空気吹込み量は、前記Ｏ₂
／ＳＯ₂モル比が特にが１〜５の範囲になるように規定
するのがよい。

【００３１】図４は、２室構造の排ガス脱硫装置の１例
についての模式図を示す。この図において、図１に示さ
れた符号と同一の符号は同一の意味を有する。図４に示
した脱硫装置においては、第１室４内の吸収液と接触し
て浄化された排ガスは、その平均上昇速度を０．５〜５
ｍ／ｓ、好ましくは０．７〜４ｍ／ｓ、平均水平速度を
８ｍ／ｓ以下、好ましくは６ｍ／ｓ以下に保持され、第
１室４（反応槽）の上部空間Ｂを上昇しながらかつ水平
方向に移動する。このようにして浄化排ガスが流動する
間に、排ガス中のミスト及び固体粒子は、固液体分離空
間Ｂにおいて重力沈降及び排ガス分散管７との衝突分離
により排ガス中から分離され、ミスト及び固体の分離さ
れた浄化排ガスは排ガス排出口９から排出される。

【００３２】

【発明の効果】本発明の排ガス脱硫方法は、ボイラー、
加熱炉などからの排ガスの脱硫処理に有利に適用するこ
とができる。本発明によれば、低められた脱硫コストに
おいて、排ガス中の亜硫酸ガスを効率よくかつ安定的に
連続除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は３室構造の脱硫装置の１例についての模
式図を示す。

【図２】排ガス分散管の１例についてこれを長手方向に
切開した展開図を示す。

【図３】排ガス分解管の他の例についてこれを長手方向
に切開した展開図を示す。

【図４】図４は２室構造の脱硫装置の１例についての模
式図を示す。

【図５】脱硫に要する圧力ＴとＳ値と脱硫率Ｚとの関係
を示す。

【符号の説明】

１：脱硫装置２：密閉槽３：第１隔板４：第１室５：第２室６：排ガス導入口７：排ガス分散管８：排ガス噴出孔９：排ガス排出口１０：撹拌機１１：吸収剤供給管１２：酸化用空気供給管１３：吸収液抜出管１４：第２隔板１５：第３室１６：排ガス上昇筒１７：洗浄液供給管１８：洗浄液排出口Ａ：気液混合相Ｂ：固液体分離空間Ｄ：排ガス噴出孔の直径Ｌ：吸収液Ｐ：隣接する２つの円孔の中心間距離Ｗ：吸収液の静止液面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排ガスを、隔板に形成された多数の透孔
に垂設された下端部側壁に排ガス噴出孔を有する排ガス
分散管を通して、撹拌機を有する反応槽内に収容されて
いる吸収液中に吹込む工程を含む排ガスの脱硫方法にお
いて、（ｉ）各排ガス分散管の排ガス噴出孔の位置を水平面か
らほぼ一定の高さに揃えること、（ii）各排ガス分散管の隣接する２つの排ガス噴出孔を
それぞれの排ガス噴出孔の面積と等しい面積を有する円
孔に置き換えたときに、その隣接する２つの円孔の中心
間距離Ｐと、円孔直径Ｄ（２つの円孔の直径が異なる場
合には、小さい方の円孔直径）との比Ｐ／Ｄを１．１５
〜６に設定すること、（iii）排ガス噴出孔を通過する排ガスの最大流速値Ｖ
（ｍａｘ）を、下記式（１）、（２）、（３）及び
（４）Ｙ≧４．５Ｓ（１）Ｙ≦２４Ｓ（２）０．０５≦Ｙ≦１．０（３）０．００５≦Ｓ≦０．０６（４）（但し、Ｓは排ガス噴出孔をＶ（ｍａｘ）の流速値で噴
出する排ガスの動圧を吸収液の密度で除した値を示し、
Ｙは脱硫に必要な圧力を示す）を満足するＳ値範囲の中
から選ばれる１つの値Ｓ（ａ）に対応するように設定す
ること、（iv）１つの排ガス分散管とこれを隣接して取り囲む複
数の排ガス分散管との平均的な相互間隔Ｌ（Ｉ）とＳ
（ａ）値との比Ｌ（Ｉ）／Ｓ（ａ）を１．５〜１０．０
に設定すること、（ｖ）排ガス噴出孔中心点の吸収液の静止液面からの平
均的深さＬ（II）とＳ（ａ）値との比Ｌ（II）／Ｓ
（ａ）を２〜２０に設定すること、を特徴とする排ガス
の脱硫方法。
【請求項２】排ガス噴出孔を通過する排ガスの最大流
速値Ｖ（ｍａｘ）を、下記一般式（１’）、（２’）、
（３）及び（４）Ｙ≧６．５Ｓ（１’）Ｙ≦２２Ｓ（２’）０．０５≦Ｙ≦１．０（３）０．００５≦Ｓ≦０．０６（４）を満足するＳ値範囲の中から選ばれる１つの値Ｓ（ａ）
に対応するように設定する請求項１の方法。
【請求項３】Ｌ（Ｉ）の範囲が０．０５〜０．６ｍで
あり、Ｌ（II）の範囲が０．０５〜０．９ｍである請求
項１又は２の方法。
【請求項４】Ｌ（II）／Ｓ（ａ）を、反応槽の吸収液
量によりコントロールする請求項１〜３のいずれかの方
法。
【請求項５】Ｌ（II）／Ｓ（ａ）を、反応槽の吸収液
中への空気を吹込み、その空気吹込量によってコントロ
ールする請求項１〜３のいずれかの方法。
【請求項６】吸収液１ｍ³当りの攪拌に消費される攪
拌機の軸動力の合計が０．０５〜０．２ｋｗである請求
項１〜５のいずれかの方法。
【請求項７】反応槽内の上部空間を上昇する浄化排ガ
スの平均上昇速度を０．５〜５ｍ／ｓ及び平均水平速度
を８ｍ／ｓ以下に保持する請求項１〜６のいずれかの方
法。
【請求項８】排ガス分散管の相当内直径を２５〜３０
０ｍｍ及び排ガス分散管の排ガス噴出孔の相当直径を３
〜１００ｍｍに設定する請求項１〜７のいずれかの方
法。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかの方法で浄化さ
れ、反応槽内の上部空間に存在する浄化排ガスを、排ガ
ス上昇筒を介して排ガス排出口を有する上方の室内に導
き、該排出口から排出させる排ガスの脱硫方法。
【請求項１０】排ガス排出口を側壁に有する室内を水
平方向に移動する浄化排ガスの平均水平速度を１０ｍ／
ｓ以下に保持する請求項９の方法。