JPH08506051A - 排ガスを乾式浄化するための剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、排ガス、例えば煙道ガスを乾式吸着の原理に従って浄化するための、活性コークスと粉塵爆発性のない不活性物質との混合物より成る微粉状剤に関する。活性コークスを含有し且つ炭素の重量割合が３０％まででありそしてガス流浄化法で使用する際にあらゆるフラクション中で、２１％の酸素容積割合において粉塵爆発性フラクションが生じ得るような濃度変化がない混合物を提供するためには、上記混合物中に少なくとも１種類の不活性物質成分かそれの粒度分布に関して活性コークス成分の粒度分布に調和し、静止ガス媒体中ての不活性物質成分のトップ粒子の沈降速度が活性コークス成分のトップ粒子の沈降速度に同じかまたはより大きくなる様にする。この剤はあらゆる煙道ガス浄化装置において別に運転されるかまたは前または後に連結された吸着段階においてガス流浄化法に従って利用される。

Description

【発明の詳細な説明】 排ガスを乾式浄化するための剤 本発明は、排ガス、例えば煙道ガスを乾燥吸着の原理によって浄化する、活性 コークスと粉塵爆発性のない不活性物質との混合物より成る微粉状剤に関する。 酸性有害物質（例えば硫酸、塩酸、弗化水素酸）、有機物質、例えば塩素化炭 化水素（例えばダイオキシンおよびフラン）並びに重金属および重金属化合物を 分離除去するために、活性コークス、例えば無煙炭から得られる活性コークスま たは泥炭から得られる活性コークスまたは褐炭から得られる高炉コークスの一部 を不活性物質に混入して排ガス浄化のために使用することは公知である。ガス流 浄化吸着原理に従う装置では、かゝる剤をできるだけ均一に煙道ガス流中に分散 させ、ガス流中で有害ガスおよび有害物質と反応させそして煙道ガスの他の微粉 状成分と一緒に濾別している。浄化された煙道ガスは煙突を通して屋外に放出さ れる。 ガス流浄化法で酸性有害ガス、例えばＨＣｌ、ＳＯ₂、ＳＯ₃、ＨＦを分離除去 するために、反応性カルシウム化合物、例えば微細な水酸化カルシウム（Ｃａ（ ＯＨ）₂）を使用することは公知である。排ガス流中に吹き込むのに適する水酸 化カルシウムは色々な公知の方法、例えばドイツ特許第３，４３３，２２８号明 細書に従って製造することができる。 重金属、重金属化合物および有機化合物、例えば塵芥燃焼装置の煙道ガスに含 まれている例えばダイオキシンおよびフランを分離除去するために、活性コーク ス、例えば活性炭および褐炭−高炉コークスを使用することが知られている。 この場合、工業規則を順守する場合でも燃焼性吸着剤との関係で、活性コーク スを使用することが粉塵爆発を伴い得るという欠点がある。不活性物質と活性コ ークスとの混合物の場合には、３０%かまたはそれより少ない炭素重量割合の混 合物は爆発性でないと見なされている。この時に、活性物質と不活性物質より成 るこの種の粉末状剤を使用するための追加的な安全技術的要求を満足しなければ ならない。ガス流浄化法のための費用を明らかに増大させる爆発防止の処理は、 混合物が元から安全であれば省くことができる。非運転条件のもとでは、危険な 炭素含有量の塊または粉塵体積物が生じ得るような濃度変化が起こり得る。 反応性カルシウム化合物と微粉状活性コークスとを基本成分とする二成分混合 物の場合には、個々の成分の粒子構造が非常に相違しており、妨害になる濃度相 違とともに考慮しなければならない程である。活性コークスの場合には粒子構造 を特徴付ける最大粒子が使用分類次第で例えば２００μm〜５００μmであり、そ して反応性カルシウム化合物としての水酸化カルシウムの場合には約３０μmま でである。 種々の粒子構造のかゝる混合物、例えば水酸化カルシウム／活性コークス−混 合物を煙道ガス浄化装置においてガス流浄化法で使用する場合には、例えば遠心 力が有効である場所に、例えば曲管において局所的な濃度変化が流動域に生じ得 る。その時に粗大粒フラクションでは比較的に大きな粒子が増加し、即ちそこに は高い炭素濃度が認められる。 流動域から僅かな量の豊富な炭素割合の粗大粒フラクションが、全くまたは十 分に貫流しない場所に堆積するのを避けることができない。水酸化カルシウム− 活性コークス−混合物を用いて実験室用送風分離器で行う実験では、３０%より 下の炭素含有量の出発混合物の場合にも不利な状態のもとでも安全技術的に危険 な炭素増加が認められることが判った。 この問題は、活性コークスを通例のように粉砕することによったのでは、最も 粗大な粒子でもガス流浄化法の条件（６ｍ／秒以下までの気体速度）のもとでは まだ飛散し得る程度の粒子であるので、解決できない。 微粉状活性コークスの粒度分布を水酸化カルシウムに合わせて、両方の成分が 同じ沈降速度−または吹送（Ｄｒｉｆｔ）速度分布を有するようにする実験では 、十分に細かく粉砕した場合に確かに濃度変化はもはや生じないことが判った。 しかしながらこのことは、活性炭がほぼ水酸化カルシウムの粒度以下、即ち＜５ ０μmに粉砕されていなければならないことを前提としている。これには工業的 に極めて多大な費用が掛り且つ経済的には支持できない。 沈降速度−または吹送速度分布が活性コークスの沈降速度−または吹送速度分 布に適合するような程に微細水酸化カルシウムを凝固させる実験を行ったところ 、酸性有害ガスを分離除去する効果が明らかに減退してしまい、この解決法は意 味がないことが判っている。 それ故に本発明の課題は、炭素の重量割合が３０%まででありそしてガス流浄 化法を使用する場合にあらゆる運転条件のもとで全てのフラクションに、２１% までの酸素−容積割合にて粉塵爆発するフラクションが生じるような濃度変化が 起きにくい微粉状の活性コークス含有混合物を提供することである。 この課題は本発明に従って、混合物中において少なくとも１種類の不活性物質 成分をそれの粒度分布に関して活性コークス成分の粒度分布に調和させて、静止 ガス媒体中において不活性物質成分のトップ粒子の沈降速度が活性コークス成分 のトップ粒子の沈降速度に同じかまたはより大きくすることによって解決される 。 トップ粒子とは粒度ｄ₉₇を意味し、この粒度ｄ₉₇に粒度分布の９７%の通過総 量−値が相当する（全ての粒子の９７%がｄ₉₇より小さい）。 活性コークスおよび不活性物質の粒度分布のｄ₉₇−値は活性コークスおよび不 活性物質成分の粒子密度の根（Ｗｕｒｚｅｌ）に逆比例する場合に、実質的に十 分な確率でガス媒体中で同じ沈降速度が達成される（ＤＩＮ ６６１６０に従う 粒子密度）。 粒子の大きさが適当な少なくとも１種類の不活性物質成分の造粒ライン（Ｋｏ ｅｒｎｕｎｇｓｌｉｎｉｅ）の勾配が活性コークス成分の造粒ラインの勾配と同 じかまたはより大きい混合物が特に有利である。（ＲＲＳＢ−直線により粒度分 布を説明するには、ＤＩＮ ６６１４５参照）。 不活性物質としてはコークス粉末を使用することができる。 粒子の大きさの適合しない別の不活性物質としては反応性のカルシウム化合物 を使用することができる。特に水酸化カルシウムが特に有利である。 本発明の剤はガス流浄化の原理に従って別々に運転されるかまたは前にまたは 後に連結された吸着段階を備えたあらゆる煙道ガス浄化装置で使用することがで きる。 良好に適合する沈降速度分布を達成する為に、沢山の不活性物質成分を使用す る場合には、できるだけ少ない追加的不活性物質で安定な炭素含有混合物をガス 流浄化法のために製造できる点で特に有利である。同様に、煙道ガス浄化薬品が 微粉活性コークスの爆発性に関して不活性物質として役立ちそして所望の粒度分 布で存在する場合には、不活性物質として１種類以上の該薬品を使用することも 可能である。特に有利に使用される不活性物質は価格的に有利であり且つ多数の 粉砕度で使用することができる石灰粉末である。石灰石粉砕物は環境を汚染せず 且つあまり毒性がない。 従来に使用された混合物に比較しての本発明に従って製造される混合物の別の 長所は、活性コークスと不活性物質としての塩基性排ガス浄化薬品とを混合した 際に、活性コークスの粒度分布および炭素物質の割合に関して一致している出来 るだけ少ない不活性物質割合の本来的に安全な混合物を製造できる点である。排 ガスと全くまたは殆ど反応しない不活性物質と活性コークスとを混合する際には 、３０%までの炭素含有量の安全な混合物が製造できる。反応剤中の不活性物質 成分を制限することがガス流浄化法での使用量を最小限とし、従って費用的に有 利である。 湿式洗浄の原理に従う方法の場合には、予めに浄化した排ガスは酸性の有害成 分を全くまたは僅かな濃度でしか含有していない。しかしながら有機化合物およ び重金属を含有している。 前にまたは後に連結される吸着段階では本発明の排ガス浄化剤は次の組成を有 していてもよい（重量%）： ２５%の活性コークス粉末 ７０%の、活性コークスの造粒に適する不活性物質（例えば石灰石粉末） ５%の高反応性水酸化カルシウム これにて、主成分として沈降速度において粗大活性コークス粉末に適合するコ をこの堆積物中に生じ得るのを防止することができる。この混合物中の高反応性 の水酸化カルシウム成分が必要な場合には酸性排ガス成分の残りを分離除去する ことを可能とする。 この混合物例は湿式洗浄にとって、関連のある排ガス有害成分にとって安全上 最適で且つコスト的に有利なものである。 洗浄吸着の原理に従う方法の場合には、予め浄化した排ガスが工場の種類次第 で決して取るに足らない程でない濃度で酸性有害物質成分並びに有機化合物およ び重金属を含有している。 この場合、後に連結された煙道ガス浄化段階での本発明の排ガス浄化剤は以下 の組成を有している（重量%）： １０%の活性コークス粉末 １０%の、活性コークスの造粒に適する不活性物質（例えば石灰石粉末） ８０%の高反応性水酸化カルシウム これにて、酸性有害物質成分に比較して添加物の反応性が高いにも係わらず、 極端な場合にはあるいは生じる堆積物も危険な炭素含有量をもたらす濃度変化を 示さないようにできる。 この混合物は洗浄吸着装置において石灰乳懸濁液としても一段階で使用するこ とができる。 この混合物例は洗浄吸着のために後に連結された煙道ガス浄化装置のためには 、関連のある排ガス有害成分にとって安全上最適で且つコスト的に有利なもので ある。 乾式吸着の原理に従う方法の場合には、予め浄化した排ガスは運転の仕方次第 で決して無視できない濃度の酸性有害物質成分並びに有機化合物および重金属を 含有している。 この場合、本発明の排ガス浄化剤は以下の組成を有し得る（重量%）： ５%の活性コークス粉末 ３%の、活性コークスの造粒に適する不活性物質（例えば石灰石粉末） ９２%の高反応性水酸化カルシウム これにて、高効率での酸性有害物質成分の吸着が保証されそして同時に、不利 な条件の場合でも煙道ガス浄化装置中に許容できない炭素濃度で粗粒が堆積しな いようにすることができる。 本発明の混合物の色々な組成の上記例は、堆積した物質中の許容できない炭素 濃度変化の問題を別々に運転されるかまたは前または後に連結された関連のある 有害物質成分のための吸着段階で解決することが可能であることを証明している 。 本発明を以下に表に記載した例によって更に詳細に説明する。 例１では、従来技術の混合物の場合であって、活性コークスを７５μmの残留 分０%（４３μｍの残留分約３%に相当する）に粉砕しそして水酸化カルシウムと 混合する。 例２〜２１は本発明の混合物である。混合物２〜２０は、どんな沈降速度での 分類でも３０%より多い活性コークス含有量が生じないように沈降速度分類に基 づいて造った。例２１の場合には活性コークスの最高許容重量４０%が危険でな いことが判った。３成分混合物の場合には、実際には最高炭素含有量を維持する ために必要な量の不活性物質１は実証された値よりも低い。何故ならば大きなコ ークス粒子および不活性物質粒子は細かい水酸化カルシウムを一緒に有しており 、本来の炭素割合が３０%あるいは４０%より少ないからである。従って３成分混 合物の場合、表中の不活性物質の割合１は最高値と考えたれる。 例２〜５は活性コークスを基本成分とする異なる不活性物質含有量の二成分混 合物である。混合物２〜４の不活性物質の場合には粗粒が活性コークスのそれに 適合している。混合物２の場合、不活性物質は活性コークス成分の勾配に関して も適合しており、混合物３の場合には不活性物質の粒度分布が活性コークス成分 の粒度分布よりも急勾配であり、混合物４の場合には不活性物質の粒度分布が活 性コークス成分の粒度分布よりも平坦であるりそして混合物５の場合には不活性 物質の粗粒が適切に粉砕した場合よりも大きく且つ粒度分布の勾配が活性コーク ス成分の勾配よりも約０．２５急勾配で０．９８である。活性コークスと不活性 物質１（ここでは石灰石粉末）より成る２成分混合物の場合に粗粒（コークスの 値の約５０%）および急勾配度（ｎ_inertstoff＝ｎ_Aktivkoks、なおｎ_inertstoff およびｎ_Aktivkoksは不活性物質および活性コークスについてのｎ値である）に 関して適合する不活性物質を使用する場合に、不活性物質が最も僅かとなること が明らかになる。 例２、５、６および７は、２成分混合物（活性コークスおよひ粗大不活性物質 １）を３成分混合物（活性コークス、粗大不活性物質１および微細不活性物質２ ）に変え、活性コークスに理想的に適合する不活性物質１では不活性物質１の割 合を少なくできないことを示している。３成分混合物の場合には、多少粗大でそ して粒度分布において活性コークスに適合する不活性物質２より急勾配である不 活性物質を使用した時に不活性物質の割合を減らすことができる（例５、８〜１ １、１２〜１４、１５〜１７）。 例１８〜２０は、少ない活性コークス含有量の場合でも不活性物質２を用いる ことによって不活性物質１の割合を（５７部から２６あるいは１６部に）下げる ことができることを示している。 例２１は、４０%まで活性コークス含有量の濃度を変えた場合に不活性物質１ の（不所望の）含有量が１６から１１部に減らせることを示している。 %使用した記号の意味を以下に説明する： 不活性物質１は活性コークスよりも大きな粒子密度を有する不活性物質であり、 使用する活性コークスを基準として５０%より多くかまたは同じの範囲にｄ₉₇− 値がある。 不活性物質２は酸性有害ガスを分離除去するための薬品としてガス流浄化法で 使用される、不活性物質１に比較して細かい水酸化カルシウムである。 活性コークスＡ：高炉コークス、７５μmでの残留分０%、ＲＲＳＢ：記載な し、粒子密度ρ_K＝０．９５g／ｃｍ³ 活性コークスＢ：高炉コークス、１１０μmでの残留分３%、 ＲＲＳＢ：ｄ’＝３６μm、ｎ＝１．０８ 粒子密度ρ_K＝０．９５g／ｃｍ³ 活性コークスＣ：高炉コークス、２００μmでの残留分３%、 ＲＲＳＢ：ｄ’＝５２μm、ｎ＝０．９４ 粒子密度ρ_k＝０．９５g／ｃｍ³ 活性コークスＤ：泥炭コークス、１５８μmでの残留分３%、 ＲＲＳＢ：ｄ’＝約２８μm、ｎ＝０．７３ 粒子密度ρ_k＝０．８g／ｃｍ³ 不活性物質Ａ ：石灰石粉末、８５．５μmでの残留分３%、 ＲＲＳＢ：ｄ’＝１５．３μm、ｎ＝０．７３ 粒子密度ρ_K＝２．６６g／ｃｍ³ 不活性物質Ｂ ：石灰石粉末、８５．５μmでの残留分３%、 ＲＲＳＢ：ｄ’＝３０μm、ｎ＝１．２ 粒子密度ρ_K＝２．６６g／ｃｍ³ 不活性物質Ｃ ：石灰石粉末、８５．５μmでの残留分３%、 ＲＲＳＢ：ｄ’＝１１μm、ｎ＝０．６ 粒子密度ρ_K＝２．６６g／ｃｍ³ 不活性物質Ｄ ：石灰石粉末、１０５μmでの残留分３%、 ＲＲＳＢ：ｄ’＝３０μm、ｎ＝０．９７ 粒子密度ρ_K＝２．６６g／ｃｍ³ 不活性物質Ｅ ：石灰石粉末、１４５μmでの残留分３%、 ＲＲＳＢ：ｄ’＝３９μm,、ｎ＝０．９６ 粒子密度ρ_K＝２．６６g／ｃｍ³ 水酸化カルシウムＡ：水酸化カルシウム、４７μmでの残留分３%、 ５．２μmでの残留分５０% 粒子密度ρ_k＝約０．８g／ｃｍ³ 水酸化カルシウムＢ：水酸化カルシウム、２２μmでの残留分３%、 ３．４μmでの残留分５０% 粒子密度ρ_K=約０．６g／ｃｍ³ 最後に挙げた２つの記号の場合には、水酸化カルシウムの場合にＲＲＳＢ−細 度パラメータによって特徴付ける意味がないことに注意するべきである。何故な らばこの物質の粒度分布はＲＲＳＢ−ネットで品質を表示されない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年１月１９日 【補正内容】第２頁 ： 重金属、重金属化合物および有機化合物、例えば塵芥燃焼装置の煙道ガスに含 まれている例えばダイオキシンおよびフランを分離除去するために、活性コーク ス、例えば活性炭および褐炭−高炉コークスを使用することが知られている。 この場合、工業規則を順守する場合でも燃焼性吸着剤との関係で、活性コーク スを使用することが粉塵爆発を伴い得るという欠点がある。不活性物質と活性コ ークスとの混合物の場合には、３０％かまたはそれより少ない炭素重量割合の混 合物は爆発性でないと見なされている。この時に、活性物質と不活性物質より成 るこの種の粉末状剤を使用するための追加的な安全技術的要求を満足しなければ ならない。ガス流浄化法のための費用を明らかに増大させる爆発防止の処理は、 混合物が元から安全であれば省くことができる。非運転条件のもとでは、危険な 炭素含有量の塊または粉塵体積物が生じ得るような濃度変化が起こり得る。 国際特許出願公開第８，９１１，３２９号明細書からは、反応性水酸化カルシ ウムを基本成分とし且つ第２成分として表面活性物質、例えは活性コークスまた は褐炭高炉コークスを含有するガス−および排ガス浄化剤か公知である。この表 面活性物質はふるい分け分析で測定して、＜２００μmの粒度を有している。特 に水酸化カルシウム粉末の粒度に相当する粒度が有利である。 反応性カルシウム化合物と微粉状活性コークスとを基本成分とする二成分混合 物の場合には、個々の成分の粒子構造か非常に相違しており、妨害になる濃度相 違とともに考慮しなければならない程である。活性コークスの場合には粒子構造 を特徴付ける最大粒子か使用分類次第で例えば２００μm〜５００μmであり、そ して反応性カルシウム化合物としての水酸化カルシウムの場合には約３０μmま でである。 請求の範囲 １． 排ガスを乾式吸着の原理に従って浄化するための、活性コークスと粉塵爆 発性のない不活性物質との混合物より成る微粉状剤において、 上記混合物中において少なくとも１種類の不活性物質成分かそれの粒度分布に 関して活性コークス成分の粒度分布に調和しており、その結果、静止ガス媒体中 において不活性物質成分のトップ粒子の沈降速度が活性コークス成分のトップ粒 子の沈降速度に同じかまたはより大きいこと および微粉状混合物中の炭素の重量割合か３0％までであることを特徴とする 、上記微粉状剤。 ２． 粒度の調和した少なくとも１種類の不活性物質成分の造粒ラインの勾配が 、活性コークス成分の造立ラインの勾配と同じかまたはより大きい請求項１に記 載の剤。 ３． 粒度の調和した不活性物質成分が石灰石粉末である請求項１または２に記 載の剤。 ４． 粒度の調和してない他の不活性物質成分が反応性のカルシウム化合物を含 有する請求項１〜３のいずれか一つに記載の剤。 ５． 反応性カルシウム化合物か水酸化カルシウムである請求項４に記載の剤。 ６． 請求項１〜５の何れか一つに記載の剤を別々に稼働するかまたは前にまた は後に連結された吸着段階を含む煙道ガス浄化装置においてガス流浄化の原理に 従って用いる方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｂ０１Ｄ 53/68 53/70 53/81 9538−4Ｄ Ｂ０１Ｄ 53/34 １３４ Ａ 9538−4Ｄ １３４ Ｃ 9538−4Ｄ １３４ Ｅ 9538−4Ｄ ＺＡＢ (72)発明者 シュヴァートマン・トーマス ドイツ連邦共和国、デー―42781 ハーン、 ケールナー・ストラーセ、61 (72)発明者 ホーベルク・ハインツ ドイツ連邦共和国、デー―52062 アーヒ ェン、ヴュールナーストラーセ、２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 排ガスを乾式吸着の原理に従って浄化するための、活性コークスと粉塵爆 発性のない不活性物質との混合物より成る微粉状剤において、上記混合物中にお いて少なくとも１種類の不活性物質成分がそれの粒度分布に関して活性コークス 成分の粒度分布に調和しており、その結果、静止ガス媒体中において不活性物質 成分のトップ粒子の沈降速度が活性コークス成分のトップ粒子の沈降速度に同じ かまたはより大きいことを特徴とする、上記微粉状剤。 ２． 粒度の調和した少なくとも１種類の不活性物質成分の造粒ラインの勾配が 、活性コークス成分の造立ラインの勾配と同じかまたはより大きい請求項１に記 載の剤。 ３． 粒度の調和した不活性物質成分が石灰石粉末である請求項１または２に記 載の剤。 ４． 粒度の調和してない他の不活性物質成分が反応性のカルシウム化合物を含 有する請求項１〜３のいずれか一つに記載の剤。 ５． 反応性カルシウム化合物が水酸化カルシウムである請求項４に記載の剤。 ６． 請求項１〜５の何れか一つに記載の剤を別々に稼働するかまたは前にまた は後に連結された吸着段階を含む煙道ガス浄化装置においてガス流浄化の原理に 従って用いる方法。 ７． 請求項１〜５のいずれか一つに記載の剤を用いる方法において、石灰乳懸 濁物として洗浄吸着装置で用いる、上記方法。