JPH11267455A

JPH11267455A - 塩化水素ガス捕捉剤及び酸性排ガス処理方法

Info

Publication number: JPH11267455A
Application number: JP10092238A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Shibuya; 昭彦渋谷; Tatsuo Murakami; 達夫村上; Shigeru Aito; 茂相藤
Original assignee: UEDA SEKKAI SEIZO KK
Current assignee: UEDA SEKKAI SEIZO KK
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1998-03-23
Publication date: 1999-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】酸性排ガス中の塩化水素ガスを固定化して除
去すると共に、固定化した塩素イオンの溶出がない処理
を行う。【解決手段】酸化カルシウム及び二酸化ケイ素を供給
しうる物質を含み、ＣａＯ／ＳｉＯ₂のモル比が１．８
〜２．２の範囲内の塩化水素ガス捕捉剤を６００〜１５
００℃の温度範囲で酸性排ガスに接触させて塩化水素ガ
スを固定化する。反応生成物であるＣａＯ・ＳｉＯ₂・
ＣａＣｌ₂が安定しており、水と接触してもカルシウム
イオンや塩素イオンが溶出することがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴミの焼却炉など
の排ガスに含まれている塩化水素ガスを高い効率で捕捉
することができる塩化水素ガス捕捉剤及びこの捕捉剤を
用いた排ガス処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】焼却炉からの排ガス中には、塩化水素
（ＨＣｌ）、フッ化水素（ＨＦ）などに代表されるハロ
ゲン化ガス、酸化硫黄ガス（ＳＯｘ）、酸化窒素ガス
（ＮＯｘ）などの酸性ガスが含まれており、これらに起
因した大気汚染を防止する必要がある。このため、排ガ
スを３００℃以下に冷却した後、消石灰、石灰石などの
スラリーや粉末の乾式又は半乾式によって処理し、その
後、バグフィルターを通過させて反応処理物を捕集する
ことがなされている。ところが、この方法では３００℃
程度に冷却された酸性ガス中の塩化水素ガスが未燃炭素
と反応して猛毒のダイオキシンを生成する問題がある。

【０００３】このため、ダイオキシンの出発物質である
塩化水素ガスを排ガスから除去するための方法が特開平
８−４７６１７号公報に開示されている。この方法は、
炭酸カルシウム粒子を焼却炉からの６００〜９００℃の
高温の排ガスと接触させて酸化カルシウムとし、この酸
化カルシウムによって塩化水素を含む酸性ガス成分を下
記の反応により吸収し、固定化するものである。

【０００４】２ＨＣｌ＋ＣａＯ→ＣａＣｌ₂＋Ｈ₂Ｏ２ＨＦ＋ＣａＯ→ＣａＦ₂＋Ｈ₂ＯＳＯ₂＋ＣａＯ→ＣａＳＯ₃ ＳＯ₃＋ＣａＯ→ＣａＳＯ₄

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、酸化カ
ルシウムを用いる上述の方法では、反応によって生成し
た塩化カルシウムが高温下で融解し、再飛散して焼却炉
の煙道などの排気系を閉塞する新たな問題が発生してい
る。また、酸性ガスとの反応生成物であるダストを埋め
立てによって廃棄処分する際の埋め立て処分場を確保す
る必要がある。さらに、埋め立て処分場に廃棄しても、
ダストから塩化カルシウムが雨水により溶出して塩害が
発生したり、カルシウムスケールによる二次公害が発生
する問題も発生している。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点を考慮
してなされたものであり、酸性ガス内の塩化水素ガスを
確実に固定化することができ、これにより焼却炉の排気
系を閉塞したり、塩害やカルシウムスケールなどに起因
した二次公害が発生することのない塩化水素ガス捕捉剤
及びこの捕捉剤を用いた排ガス処理方法を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の塩化水素ガス捕捉剤は、酸化カル
シウム及び二酸化ケイ素を供給しうる物質を含み、Ｃａ
Ｏ／ＳｉＯ₂のモル比が１．８〜２．２の範囲内である
ことを特徴とする。

【０００８】この塩化水素ガス捕捉剤は、以下の反応に
よって塩化水素ガスを高効率で吸収し、固定化する。

【０００９】（２ＣａＯ、ＳｉＯ₂）＋２ＨＣｌ→Ｃａ
Ｏ・ＳｉＯ₂・ＣａＣｌ₂＋Ｈ₂Ｏ

【００１０】この反応生成物であるカルシウムオキサイ
ドシリケートクロライド（ＣａＯ・ＳｉＯ₂・ＣａＣ
ｌ₂）は水と接触してもカルシウムイオンや塩素イオン
が溶出することがない。

【００１１】請求項２の発明の酸性ガス処理方法は、上
記請求項１記載の塩化水素ガス捕捉剤を６００〜１５０
０℃の温度範囲で酸性排ガスに接触させて塩化水素ガス
を固定化することを特徴とする。

【００１２】この発明では、６００〜１５００℃の高温
下で塩化水素ガスを固定化して排ガスから取り除くた
め、反応時及び反応後においてダイオキシンが生成する
ことがない。この高温下においても反応生成物は安定で
あり、融解することがない。

【００１３】請求項３の発明は、請求項２記載の発明で
あって、請求項１記載の塩化水素ガス捕捉剤を、焼却炉
又は／及び焼却炉からの排ガスの煙道に噴霧して排ガス
と接触させることを特徴とする。

【００１４】この発明では、焼却炉や煙道に対し塩化水
素ガス捕捉剤を噴霧して排ガスと接触させることによ
り、塩化水素ガスを固定化する。噴霧による接触のた
め、接触効率が良く、塩化水素ガスを効率良く固定化す
ることができる。

【００１５】請求項４の発明は、請求項２記載の発明で
あって、請求項１記載の塩化水素ガス捕捉剤をガスが流
通可能な構造に成形し、この成形体を焼却炉又は／及び
焼却炉からの排ガスの煙道に配置して焼却炉からの排ガ
スと接触させることを特徴とする。

【００１６】この発明では、塩化水素ガス捕捉剤の成形
体を焼却炉や煙道に配置して塩化水素ガスを固定化する
ため、処理の操作が簡単となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の塩化水素ガス捕捉剤は、
酸化カルシウム及び二酸化ケイ素を供給しうる物質を含
むと共に、ＣａＯ／ＳｉＯ₂のモル比は１．８〜２．２
の範囲内のものである。酸化カルシウム及び二酸化ケイ
素を供給しうる物質は、酸化カルシウム及び二酸化ケイ
素を同時に供給する物質であっても良く、酸化カルシウ
ム及び二酸化ケイ素を個々に供給する物質を組み合わせ
ても良い。また、酸化カルシウム及び二酸化ケイ素を同
時に供給する物質と、酸化カルシウムを単独で供給する
物質と、二酸化ケイ素を単独で供給する物質とを適宜、
組み合わせても良い。

【００１８】酸化カルシウム及び二酸化ケイ素を同時に
供給する物質としては、エーライトやビーライトに代表
される無水カルシウムシリケート、トバモライトに代表
される含水カルシウムシリケートの他、石灰灰や高炉ス
ラグ、還元スラグなどを用いることができる。無水カル
シウムシリケートは一般式（ＣａＯ）ｎＳｉＯ₂からな
り、エーライトはｎ＝３、ビーライトはｎ＝２である。
含水カルシウムシリケートは一般式（ＣａＯ）ｎＳｉＯ
₂・ｍＨ₂Ｏの化合物である。以上の酸化カルシウム及び
二酸化ケイ素を同時に供給する物質は１種であっても良
く、２種以上を混合して用いても良い。

【００１９】酸化カルシウムを単独で供給しうる物質と
しては、石灰石、消石灰、生石灰、ドロマイトなどの内
の一種又は複数を用いることができる。二酸化ケイ素を
単独で供給しうる物質としては、含水シリカ、無水シリ
カ、石英、トリジマイト、クリストバライト、シラス、
パーライト、ベントナイトなどの内の一種又は複数を用
いることができる。

【００２０】この発明において、塩化水素ガス捕捉剤の
ＣａＯ／ＳｉＯ₂のモル比は１．８〜２．２の範囲内で
ある。モル比が２．２を越えた場合、遊離のＣａＯが増
え、この遊離のＣａＯが塩化水素ガスと反応して塩化カ
ルシウムを生成するため、好ましくない。一方、モル比
が１．８を下回ると、塩化水素ガスと反応しないＳｉＯ
２が増えて塩化水素ガスの捕捉効果が不十分となる。従
って、酸化カルシウム及び二酸化ケイ素を単独で供給す
る物質を組み合わせる場合には、ＣａＯ／ＳｉＯ₂のモ
ル比が１．８〜２．２の範囲内となるように調整して混
合する。また、酸化カルシウム及び二酸化ケイ素を同時
に供給する物質或いはその混合物であり、そのＣａＯ／
ＳｉＯ₂のモル比が１．８〜２．２の範囲内にない場合
には、酸化カルシウムを供給しうる物質又は二酸化ケイ
素を供給しうる物質によって不足分を足して調整する。

【００２１】塩化水素ガス捕捉剤におけるＣａＯの含量
は３３ｗｔ％以上であれば良く、ＳｉＯ₂の含量は１８
ｗｔ％以上あれば良い。これよりも少ないと、塩化水素
ガスの捕捉効果が十分とならない。塩化水素ガスの捕捉
効率の観点から、より好ましくは、ＣａＯの含量は４５
ｗｔ％以上であり、ＳｉＯ₂の含量は２５ｗｔ％以上で
ある。

【００２２】本発明の酸性ガス処理方法は、以上の塩化
水素ガス捕捉剤を６００〜１５００℃の温度範囲で酸性
排ガスに接触させることにより、塩化水素ガスを固定化
するものである。

【００２３】この処理方法において、酸性排ガスとの接
触温度は、６００〜１５００℃の範囲内である。接触温
度が６００℃を下回ると、塩化水素ガス捕捉剤と塩化水
素ガスとの反応が遅くなって捕捉率が低下すると共に、
塩化水素ガスと未燃炭素とが反応してダイオキシンを生
成するため好ましくない。一方、接触温度が１５００℃
を越えると、塩化水素ガス捕捉剤中のＣａＯ、ＳｉＯ₂
が部分的に熱分解して、これらのモル比が上述した範囲
から逸脱するため好ましくない。また、過度の高温によ
って焼却炉や焼却炉に接続されている煙道が腐食する虞
もある。

【００２４】酸性排ガスとの接触形態は、焼却炉又は／
及び焼却炉からの排ガスの煙道に塩化水素ガス捕捉剤を
噴霧することにより行うことができる。また、塩化水素
ガス捕捉剤をガスが流通可能な構造に成形し、この成形
体を焼却炉又は／及び焼却炉からの排ガスの煙道に配置
することによっても行うことができる。さらに、これら
の接触形態を併用しても良い。

【００２５】塩化水素ガス捕捉剤を噴霧する場合、同捕
捉剤を粉末又は／及び顆粒の形状とする。この噴霧にお
いては、ＣａＯとＳｉＯ₂とを同時に供給することが好
ましい。焼却炉又は／及び排ガスの煙道に噴霧した粉末
状又は／及び顆粒状の塩化水素ガス捕捉剤は、焼却炉か
らの排ガスと共にバグフィルタに達し、同フィルタに一
時的に貯留される。そして、排ガスに対する処理の後、
バグフィルタから回収されて廃棄される。

【００２６】塩化水素ガス捕捉剤をガスの流通可能な構
造に成形する成形体としては、球状、柱状、紡錘状、ハ
ニカム状などの各種の形状とすることができる。そし
て、この成形体をそのまま或いは網目体、パンチングメ
タルなどのケースに充填した固定床とし、その単床又は
複数床を焼却炉内又は／及び焼却炉からの排ガスの煙道
内に設置することにより、酸性排ガスと接触させること
ができる。なお、この場合においては、圧力損失が少な
い構造とすることが好ましい。

【００２７】以上の接触温度及び接触形態で塩化水素ガ
ス捕捉剤を酸性排ガスと接触させることにより、下記の
反応が起こり酸性排ガス中の塩化水素ガスを固定化する
ことができる。

【００２８】（２ＣａＯ、ＳｉＯ₂）＋２ＨＣｌ→Ｃａ
Ｏ・ＳｉＯ₂・ＣａＣｌ₂＋Ｈ₂Ｏ

【００２９】この反応によって生成したカルシウムオキ
サイドシリケートクロライド（ＣａＯ・ＳｉＯ₂・Ｃａ
Ｃｌ₂）は、水と接触してもＣａイオンやＣｌイオンが
溶出することなく、その結晶格子内にあるため、廃棄処
分しても塩害やＣａスケールなどの二次公害が発生する
ことがない。また、塩化水素ガスを固定化する反応は６
００℃以上の高温で行われるため、焼却炉などが高温腐
食することがない。

【００３０】

【実施例】（実施例１）図１は、ガスを捕捉する実験を
行うための反応装置である。この装置は、発熱体（図示
省略）を埋設した管状炉１に石英管２が貫通するように
取り付けられ、石英管２内には試料３が充填される。ま
た、管状炉１には石英管２の温度を測定する熱電対１３
が取り付けられている。

【００３１】石英管２の上流側は、流量計４を介してガ
ス供給源５に接続されている。また、石英管２の上流側
は、Ｎ₂などのキャリアガスが貯留されているガスボン
ベ７にも接続されており、６はキャリアガスの流量計、
８はウォータバスである。

【００３２】石英管２の下流側には、吸収液タンク９が
接続されている。吸収液タンク９内には石英管２からの
ガスを吸収する吸収液１０が貯留されており、この吸収
液１０を採取して、ｐＨを測定するｐＨメータ１１が吸
収液タンク９に接続され、さらにｐＨメータ１１には、
その測定値を記録する記録計１２が接続されている。

【００３３】この実施例では、試薬１級水酸化カルシウ
ム（米山薬品（株）製）３７ｇと、試薬特級無水ケイ酸
（米山薬品（株）製）１５ｇとを乳鉢に取り、摺り潰し
ながら混合して出発試料とした。この出発試料１ｇとガ
スを流通させるための粒状のシャモット５ｇとを混合
し、試料３として石英管２に充填した。

【００３４】そして、Ｎ₂ガスを流量８０ｍｌ／ｍｉｎ
で流しながら石英管２を７００℃まで昇温した。石英管
２が７００℃になった時点で１ｗｔ％濃度のＨＣｌ及び
Ｎ₂の混合ガスを５０ｍｌ／ｍｉｎの流量で石英管２に
供給した。この供給は石英管２から出たガスを吸収液１
０で吸収すると共に、そのｐＨをｐＨメータ１１でモニ
ターしながらｐＨ３．５となるまで行った。

【００３５】その後、管状炉１が室温になった時点で、
試料３を石英管２から取り出して、シャモットを分離
し、シャモットから分離したものを１００ｍｌの純水で
２０分攪拌しながら洗浄した。この洗浄の後、吸引濾過
し、乾燥することにより洗浄試料とした。また、試料の
一部を水洗することなく未洗試料とした。

【００３６】これらの洗浄試料及び未洗試料を蛍光Ｘ線
分析装置（商品名「Ｒｉｇａｋｕ３２７０」）によって
蛍光Ｘ線分析して、Ｃａ、Ｓｉ、Ｃｌ含量を測定した。
結果を表１に示す。尚、表１及び以下の表において、比
を除く数値は重量％である。さらに、洗浄試料をＸ線回
折装置によって回折することにより、反応生成物ＣａＯ
・ＳｉＯ₂・ＣａＣｌ₂のピークを確認した。図２はその
Ｘ線回折の特性図である。図２において、矢印で示す位
置のピークがＣａＯ・ＳｉＯ₂・ＣａＣｌ₂のピークであ
る。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１に示すように、洗浄を行った水洗試料
のＣａ含量及びＣｌ含量は、洗浄を行っていない未洗試
料のＣａ含量及びＣｌ含量とほぼ同一値であり、反応生
成物からはＣａイオンやＣｌイオンが溶出しないことが
明らかである。

【００３９】（実施例２）この実施例では、β型のビー
ライト（（ＣａＯ）₂ＳｉＯ₂）を乳鉢で摺り潰した後、
その１ｇとシャモット５ｇとを混合し、混合物を図１の
石英管２に充填した。そして、実施例１と同様にして試
験した。この実施例の蛍光Ｘ線分析の結果を表２に示
す。

【００４０】

【表２】

【００４１】（実施例３）トバモライト（５ＣａＯ・６
ＳｉＯ₂・５Ｈ₂Ｏ）６０重量部と、消石灰４０重量部の
混合粉末１００重量部に対し、純水５０重量部を加えて
混練した。そして、直径３ｍｍのディスクを用いたディ
スクペレッタ（不二パウダル（社）製、Ｆ−５型））で
造粒した後、１００℃で５時間乾燥して直径３ｍｍの円
柱状の成形物を得た。この成形物１ｇを図１の石英管２
に充填して実施例１と同様にして試験した。この実施例
の蛍光Ｘ線分析の結果を表３に示す。

【００４２】

【表３】

【００４３】（実施例４）表４に示す重量組成比（ｗｔ
％）の還元スラグ５０重量部と、純水５０重量部とを混
練した後、実施例３と同様に造粒して直径３ｍｍの成形
物を得た。この成形物１ｇを図１の石英管２に充填して
実施例１と同様にして試験した。この実施例の蛍光Ｘ線
分析の結果を表５に示す。

【００４４】

【表４】

【００４５】

【表５】

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の塩化水素
ガス捕捉剤によれば、塩化水素を捕捉した反応生成物が
水と接触してもカルシウムイオンや塩素イオンが溶出す
ることがない。このため、塩害やＣａスケールなどの二
次公害となることがない。

【００４７】本発明の酸性ガス処理方法によれば、６０
０〜１５００℃の高温下で塩化水素ガスを固定化するた
め、反応時及び反応後においてダイオキシンが生成する
ことがない。

【００４８】

【図面の簡単な説明】

【図１】ガスを吸収するために用いる反応装置の断面図
である。

【図２】実施例１で得た反応生成物のＸ線回折の特性図
である。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年１１月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】この反応生成物であるカルシウムクロロ
シリケート（ＣａＯ・ＳｉＯ_２・ＣａＣｌ_２）は水と接
触してもカルシウムイオンや塩素イオンが溶出すること
がない。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】酸化カルシウム及び二酸化ケイ素を同時
に供給する物質としては、エーライトやビーライトに代
表される無水カルシウムシリケート、トバモライトに代
表される含水カルシウムシリケートの他、石炭灰や高炉
スラグ、還元スラグなどを用いることができる。無水カ
ルシウムシリケートは一般式（ＣａＯ）ｎＳｉＯ_２から
なり、エーライトはｎ＝３、ビーライトはｎ＝２であ
る。含水カルシウムシリケートは一般式（ＣａＯ）ｎＳ
ｉＯ_２・ｍＨ_２Ｏの化合物である。以上の酸化カルシウ
ム及び二酸化ケイ素を同時に供給する物質は１種であっ
ても良く、２種以上を混合して用いても良い。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】この発明において、塩化水素ガス捕捉剤
のＣａＯ／ＳｉＯ _２のモル比は１．８〜２．２の範囲内
である。モル比が２．２を越えた場合、遊離のＣａＯが
増え、この遊離のＣａＯが塩化水素ガスと反応して塩化
カルシウムを生成するため、好ましくない。一方、モル
比が１．８を下回ると、塩化水素ガスと反応しないＳｉ
Ｏ_２が増えて塩化水素ガスの捕捉効果が不十分となる。
従って、酸化カルシウム及び二酸化ケイ素を単独で供給
する物質を組み合わせる場合には、ＣａＯ／ＳｉＯ_２の
モル比が１．８〜２．２の範囲内となるように調整して
混合する。また、酸化カルシウム及び二酸化ケイ素を同
時に供給する物質或いはその混合物であり、そのＣａＯ
／ＳｉＯ_２のモル比が１．８〜２．２の範囲内にない場
合には、酸化カルシウムを供給しうる物質又は二酸化ケ
イ素を供給しうる物質によって不足分を足して調整す
る。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】この反応によって生成したカルシウムク
ロロシリケート（ＣａＯ・ＳｉＯ_２．ＣａＣｌ_２）は、
水と接触してもＣａイオンやＣｌイオンが溶出すること
なく、その結晶格子内にあるため、廃棄処分しても塩害
やＣａスケールなどの二次公害が発生することがない。
また、塩化水素ガスを固定化する反応は６００℃以上の
高温で行われるため、焼却炉などが高温腐食することが
ない。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化カルシウム及び二酸化ケイ素を供給
しうる物質を含み、ＣａＯ／ＳｉＯ₂のモル比が１．８
〜２．２の範囲内であることを特徴とする塩化水素ガス
捕捉剤。
【請求項２】請求項１記載の塩化水素ガス捕捉剤を６
００〜１５００℃の温度範囲で酸性排ガスに接触させて
塩化水素ガスを固定化することを特徴とする酸性排ガス
処理方法。
【請求項３】請求項１記載の塩化水素ガス捕捉剤を、
焼却炉又は／及び焼却炉からの排ガスの煙道に噴霧して
排ガスと接触させることを特徴とする請求項２記載の酸
性排ガス処理方法。
【請求項４】請求項１記載の塩化水素ガス捕捉剤をガ
スが流通可能な構造に成形し、この成形体を焼却炉又は
／及び焼却炉からの排ガスの煙道に配置して焼却炉から
の排ガスと接触させることを特徴とする請求項２記載の
酸性排ガス処理方法。