JPS60212209A - 高温の煤煙ガスから望ましくないガス状成分を除去する方法 - 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】 本発明は炭素含有燃料の燃焼の際に生ずる高温の煤煙ガ
スを冷却して予備的浄化を行うために再生装置を通して
導き、引続いてＳＯ２を吸収するために物理的に作用す
る溶媒を有する洗浄装置に導入し、ＳＯ２を吸収した後
で前記溶媒を再生して前記洗浄装置に戻すようになした
高温の煤煙ガスから望ましくないガス状成分を除去する
方法に関する。

燃焼ガスから望ましくないガス状成分を除去する問題は
近時益々実用化されている。特に石炭または油加熱の発
電所等の動力プラントにおいて化石燃料を燃焼させる場
合に生ずる負値含有成分は環境に悪影響を与え、したが
って廃ガスとして大気中に放出させる前に燃焼ガスから
除去しなければならない。

このような燃焼ガスからの二酸化負値を除去することは
従来殆ど化学的に行われ、有効な成分としてアルカリ化
合物またはアルカリ土化合物を含んでいる吸収剤を有す
る洗浄装置によって行われていた。この点において通常
酸化アルカリ土または炭酸アルカリ土または炭酸アルカ
リ、炭酸水素アルカリ、亜硫酸アルカリ、亜硫酸水素ア
ルカリまたはチオ硫酸アルカリ、例えばチオ硫酸ナトリ
ウムが使用される。との場合反応生成物として対応する
負値含有塩、すなわち亜硫酸塩、亜硫酸水素塩および誠
酸塩が発生する。これらの化学的洗浄は殆ど燃焼ガス自
体が発生するような温度以下にはならな込ような比較的
高温度で行われるのである。したがってこのような浄化
力法を行うだめの装置は定常的な強い熱の負荷を受け、
適当な耐高温材料によシ製造されなければならない。さ
らに最後に放出される屡々水蒸気を含む廃ガスは、たと
えその熱エネルギーの一部分が例えば高温蒸気の発生ま
たは燃焼空気の予熱に使用されるとしても比較的高温度
で大気に放出されるのである。

また、特にジメチルホルムアミドのような物理的に作用
する洗浄剤によって０℃以下の温度でガス状成分を除去
する洗浄を行うことも既に提案されている（西独国公開
公報第２８４８７２１号）ｎこの場合物理的に作用する
洗浄剤によシ行われる低温洗浄のそれ自体は公知の好都
合な作用が低温洗浄の際に生ずる寒冷の損失を補償する
ように高温の廃ガスに含まれる高温の熱量の有効利用と
組合されるのである。しかしながらこの方法の欠点は、
ジメチルホルムアミドによる物理的洗浄が環境温度では
洗浄剤の蒸気圧が比較的高いために約−４０−’Ｃの温
度で行われなければならないことである。このような低
温度に煤煙ガスを冷却することは比較的に犬なるエネル
ギーを要し、装置的に費用が犬となる。

したがって、本発明の目的は、冒頭に述べた種類の方法
を、エネルギーの要求量を低減すると同時に設備費用を
低減して法令の要求条件に適合させて有効に行うことが
でき、分離されたＳＯ２を純粋な、化学的に利用可能な
形態で収得し得るようになすことである。

上述の目的は本発明によシ、高温の煤煙ガスを前記再生
装置内で大気の空気と熱交換させてＯないし６０℃の間
の温度に冷却し、この温度で、主としてテトラエチレン
グリコールジメチルエーテルよシ成る溶媒によって洗浄
することによって解決される、 本発明は、適当な完全に再生された物理的に作用する洗
浄剤におけるＳＯ２の選択的吸収作用と、高温の煤煙ガ
スおよび燃焼空気の間の熱交換作用との組合せによって
驚くべき協働効果が生ずるとの認識に基づいている。本
発明により提案される溶媒はジメチルホルムアミドに比
して低い蒸気圧を有するから、この溶媒を使用して環境
温度においてＳＯ２に対する殆ど同様な高い溶解度にて
作業を行い得るのである。

したがって煤煙ガスの冷却を単に２０ないし５０℃の間
の温度で有利に行い得る。

本発明のさらに詳しい構成においては、溶媒の半分以上
がテトラエチレングリコールジメチルエーテルとなすこ
とが提案される。特に溶媒は乾燥状態（Ｔｒｏｃｋｅｎ
ｂａｓｉｓ　）で６０ないし８０係のテトラエチレング
リコールジメチルニーテルト、１５ないし２５％のトリ
エチレングリコールジメチルエーテルと、２．５すいし
７．５％のペンタエチレングリコールジメチルエーテル
と、２．５ないし７．５チのセミエーテル（Ｈａｌｂａ
ｅｔｈｅｒ　）例えばメチルトリエチレングリコールの
ようなグリコールの１つのＯＨグループがエーテル化さ
れて得られる化合物とから成ることができる。このよう
な組成は、溶媒の蒸気の損失が少なくなる利点を与える
。溶媒いはさらに高分子同族体（６以上のエチレングル
ープを有する）が含まれていないから、溶媒の粘度は、
溶媒が容易に循環され得るように低くなるーとの場合溶
媒が乾燥状態で、７０チのテトラエチレングリコールジ
メチルエーテルと、２０ｑ６のトリエチレングリコール
ジメチルエーテルと、５％のペンタエチレングリコール
ジメチルエーテルと、５％のセミエーテルから成る組成
を有する場合に特に好都合である。

煤煙ガスがさらに塵埃またはその他の例えばＨＣｌのよ
うな不純物を含んでいる場合には、本発明による方法の
さらに他の構成によって、溶媒が１０％まで、望ましく
は２ないし８％の水を含むようになされる。この水はさ
らに、溶媒を洗浄塔内で逆洗性（Ｚｕｒｕｅｃｋｗａｓ
ｃｈｅｎ　）　Ｌ、これによって、損失を減少させるの
に役立つ。

本発明によるさらに他の実施形態によれば、高温の煤煙
ガスにＳＯ２の吸収の前に水洗浄作用を支えるようにな
される。特にこのために循環路内にて作動され、冷却水
によって冷却される水洗浄装置が適している。このよう
な前置された水洗浄装置によって残余の塵埃とともにノ
・ロゲン含有物質も煤煙ガスから除去されるとともに煤
煙ガ、スに含まれている水蒸気の一部分が凝結除去され
てこれにより煤煙ガスのＨ２０含有量および温度が８０
２除去のための本来の洗浄装置に流入される時に例えば
１５ないし３５℃および２ないし６　ｑｂＨ２０のよう
な好都合な値に調節されるのである。

本発明による方法のさらに詳細構成においてはさらに、
溶媒を０．４ないし０．７／＜−ルの絶対圧力および８
５ないし１１０℃の温度にて再生するようになされる。

このような方法によって再生塔を加熱する際に必要な熱
の大部分が再び利用可能となシ、例えば既に加熱されて
いる水を約１０ないし２０℃さらに加熱するのに利用で
きるようになる。

煤煙ガスを冷却するために、交代して切換可能の公知の
耐酸性の蓄熱材料を充満された再生装置が使用される。

有利なのは少なくとも３つの再生装置を使用し、第一の
再生装置に冷却空気として空気の大部分の量を流過させ
、第二の再生装置に洗浄ガスとして少量の空気を流過さ
せ、第三の再生装置に煤煙ガスを流過させるようになす
ことである。上述のように少なくとも３つの再生装置を
利用する際には、連続的な作動が保証される、有利なの
は洗浄空気の量を全体の空気の量の５ないし２５％、望
ましくは１０ないし２０％となすことである。

脱硫された煤煙ガスはＯないし６０℃の間、特に２０な
いし５０℃の間の温度で生ずる。しかしこの温度は通常
煙突内の充分に高い吸込み作用を保証するには充分でな
い。このため本発明によって、不純な洗浄空気を洗浄後
に生ずる脱硫された煤煙ガスに混合し、これにより、煤
煙ガスの温度を上昇させるのである、しかし多くの場合
、特に洗浄が０ないし３０℃の間の温度で行われる場合
には、脱硫された煤煙ガスの加熱は充分ではない。伺故
ならば洗浄空気の量が比較的少ないからである、したが
って、さらに他の本発明による変形形態によって、洗浄
空気に対して第二の再生装置に流入する前に少量の脱硫
された煤煙ガスを混合するのである。これによって浄化
された煤煙ガスの一部分が再生装置内で加熱され、この
部分および加熱された洗浄空気の脱硫された煤煙ガスに
対する混合の後で煤煙ガスの温度が上昇されて、煙突内
における充分な煤煙ガスの吸込みが保証されるようにな
るのである。

冷却空気は本発明による考想のさらに他の実施形態によ
って第一の再生装置を流過した後で高温度で大部分が燃
焼空気として投入されるのである。

このようにして、燃焼タンクの全体効率が向上される。

冷却空気の少量の部分は乾燥装置の再生に利用される。

これによシ本発明による方法によって浄化される煤煙ガ
スの廃熱が実際上完全に利用されるのである。

以下において不発明による方法を、概略的に図示された
実施例によって詳述する。

浄化される煤煙ガスは塵埃を除去された後で１３０ない
し１５０℃の温度で導管１を経てプロワ−２に導かれて
、約０．１５バールの過圧状態に圧縮され、再生装置シ
ステム３にて約４０℃に冷却される。再生装置システム
はこの実施例では３つの互に分離された、ラツシグリン
グ（Ｒａｓｃｈｉｇ−ｒｉｎｇ　）またはべ／Ｌ／　／
ｌ／ゼツテ／Ｌ／　（Ｂｅｒｌｓａｅｔｔｅｌ　）のよ
うなセラミック充填材（Ｓｐｅｉｃｈｅｒｍａｓｓｅ　
）を充填された再生装置Ａ、Ｂ、Ｃより成っている。例
えば再生装置Ａにおいて煤煙ガスが上刃から下カヘの流
過方向で貯蔵体にて冷却される間に、導管４を通る浄化
された煤煙ガスの部分流およびブロワ−６を有する導管
５を経て導入される大気の空気の少量の部分流は再生装
置Ｂを流過する際に洗浄工程の温度および環境温度から
下方から上方に向う際に再び加熱される、同時に再生装
置Ｃにおいては導管５を経て導入される空気の大部分は
同様に下方から上方に向う流過方向にて加熱され、引続
いて大部分導管７を経て図示されていない燃焼タンクに
導入される。このようにして浄化される煤煙ガスの廃熱
が実際上完全に利用され、一方では燃焼空気の予熱すな
わち燃焼タンクの全作動効率の向上に、また他力では煙
突に流入される前の浄化された煤煙ガスの必要な再加熱
に利用されるのである。

再生装置を通る流過作用は周期的に例えば約３分の切換
時間の後に右方から左方に交換される。

これによって次の周期では再生装置Ａが浄化された煤煙
ガスおよび洗浄空気を流過され、再生装置Ｂが冷却空気
を流過され、再生装置Ｃが浄化されていない高温の煤煙
ガスを流過されるのである。

再生装置Ｂに対して冷却空気を切換える前に、短時間数
秒の間浄化された煤煙ガスの流過が中断され、これの代
シに冷却空気がタンクに接続される前に洗浄空気によっ
てのみ洗浄される。これによって後で接続されるタンク
内の燃焼が切換によって障害を受けることがす＜、浄化
された空気が実際上一定のさらに高温の状態で燃焼空間
を常に連続的に流れるのである。洗浄空気および全体の
量の１０ないし２５％となシ得る加熱された脱硫煤煙ガ
スが導管８を経て導管９内の浄化された煤煙ガスの大部
分に対して煙突の手前で混合され、これによって対応し
て例えば約６５℃に加熱されるのである。

再生装置Ａにおいて煤煙ガスを冷却する際に、酸の露点
（５ａｅｕｒｅｔａｕｐｕｎｋｔ　）よシ低下に、すな
わち酸部が貯蔵体上に凝結する。この凝結滴は逆方向に
空気を流過させる際に再び蒸発して冷却空気とともに燃
焼空間にガス状で戻される、この逆の蒸発は反応 Ｈ２Ｏ＋　ＳＯ８□Ｈ２’ＳＯ４ によって行われるが、空気の流過の際の煤煙ガスに対す
る冷却空気の水蒸気の部分が実質的に少ないことによっ
て上述の等式の右方から左方への移動が優先する。この
ように空気によってタンクに戻されるＳＯａは高い燃焼
温度にて大部分再びＳＯ２に還元される。このようにし
て内部のＳＯａの逆方向の導入は一定のレベルが得られ
るまで煤煙ガス内の゛ＳＯｓ含有量の僅かな上昇すなわ
ち若干のｐｐｍの上昇を与えるだけである。

約４０℃に冷却された煤煙ガスは導管１０を経て、洗浄
塔１１に導入され、物理的なＳＯａの吸収によって脱硫
される。洗浄剤としては、数−の水を有する特許請求の
範囲に限定されるような組成のエチレングリコールジメ
ルエーテルが役立つが、このような洗浄剤は導管１２を
経て洗浄塔の中央に供給される。この洗浄塔に流入する
前に洗浄塔の下部において閉じた水循環路１３によって
塵埃およびＳＯａおよびＨＣｌのような直接の酸形成物
の残余が洗浄除去される。洗浄塔１１の上端において導
管１４を経て戻される比較的少量の水によってガス状の
溶媒の甚だ小さい蒸気圧に対応する部分が逆洗浄される
。脱硫された煤煙ガスは導管９にて洗浄塔の頂部から排
出される。

ＳＯ２およびともに溶解された少量のＣＯ２を吸収した
溶媒は導管１５を経て引出され、熱交換器１６にて再生
された洗浄剤により加熱されて再生塔１７に導入される
。この再生塔１７内で低圧蒸気によって加熱されて溶解
されたガスが導管１９によシ頭部から排出される、 洗浄塔１１の頭部からの洗浄水中に溶解された溶媒を回
収するためにこの流れも導管２０を経て再生塔の上方部
分内で蒸溜によシ濃縮した溶媒と水蒸気とに分離される
。この水蒸気は再生塔１７の頭部で冷却水によシ冷却さ
れた凝結器２１にて液化される。

特に有利なのは、再生塔１７内の圧力したがって温度が
、加熱器１８による加熱の際に必要な熱の５０ないし７
５チが再び利用できるように選ばれることである。この
場合０．４ないし０．７バールの絶対圧力および８５な
いし１１０℃の溜め部すなわち塔底温度が好適であるこ
とが証明されている。熱の回収のために再生塔の頭部に
設けられた熱交換器内で５０ないし６０℃の高温の水例
えば発電所等の動力プラント（ｌｉ：ｎ、ｅｒｇｉｅｋ
ｒａｆｔｗｅｒｋｅ　）の真空蒸気凝結物または加熱器
カステーションにおける戻シ水が約７０ないし８５℃に
加熱される。

この熱交換器は例えば凝結器２１に連結されることがで
きる。

２つの再生された液体の流れ、すなわち塔底からの再生
された溶媒および頭部からの洗浄水はそれぞれ導管１２
およびを経て洗浄塔１１に戻されるが、再生された溶媒
は熱交換器１６内で約４０℃に冷却される。水を含む溶
媒循環路内における二次反応によって吸収媒体の障害の
生ずるのを阻止するために、再生塔１７は僅かな負圧（
約０．６バール絶対圧力）、シたがってできるだけ高く
ない塔底温度にて駆動される。

再生塔１７の頭部１７にて収得されるＳＯ２に富んだガ
スは導管１９を経て圧縮機２２に導かれ、約２．５バー
ルの圧力になされて、耐酸性の切換可能の吸着器２３に
て乾燥後に熱交換器２４で冷媒と熱交換を行い液化され
る。その際に含有されるＣ０２の部分および残余のＮ２
は実際上凝結しないで、液化温度における蒸気圧に対応
するガス状のＳ０２の部分とともには導管２６を経て洗
浄塔１１に戻される、これによりタンク２５内に純粋な
乾燥した液状のＳＯ２が収集され、任意の用途のために
貯蔵されることができる。

吸着器２３は切換可能で、すなわち例えば吸着器２３ａ
内で８０２含有ガス流が乾燥される間に吸着器２３ｂが
導管２７を経て導入され、再生装置Ｃ内で加熱された冷
却空気によって乾燥されるのである。

閉じたシステム内での二次反応により形成される酸は、
例えば破線で示された導管２８ａ、２８ｂおよび２８Ｃ
によるように種々の位置で洗浄循環路から排出され、容
器２９内で例えばＣａＯのような化学剤によって中和さ
れることができる。

本発明による方法は、例えば２つだけの再生装置によｐ
または例えばＣＯ２含有ガスの乾燥器を有しないで実施
し得ることは明らかである。

上述の実施例に基づいて、使用された再生装置システム
の熱バランスは次のようである。

煤煙ガスの熱容量（量×比熱）は一般に必要な燃焼空気
よシも約１０％高く、すなわち約１００℃だけ煤煙ガス
を冷却する際に燃焼空気の他にさらに約１０％の浄化さ
れた煤煙ガスが同じ１００℃だけ加熱されることができ
る。約２５チの浄化ガスの再加熱、すなわち約６５℃に
再生装置内の対応する部分の昇温によって燃焼空気の約
１５％′（低い加熱費用を得られる、この負値含有煤煙
ガスにおいて通常失われる廃熱を利用することによるエ
ネルギーの回収は、動力プラントの作業に対する廃熱の
約７５％および脱硫後の煤煙ガスの再加熱に対する熱量
の約２５％が利用されることを意味する、 例 ５００ＭＷの石炭動力プラント（石炭中３．５％Ｓ含有
）からの１，６００，０００　ＮｆｆｆＩ／ｈの煤煙ガ
スが浄化された。煤煙ガスは次の組成を有していた。

７６．６容積％Ｎ２ ２．１容積％０２ １２．２容積％ＣＯ２ ８，８容積チＨ２０ 煤煙ガスは１６００　ｔ／ｈ　の本発明による組成の溶
媒によって洗浄された。浄化されたガス内の残留ＳＯ２
含有量は１１００Ｖｐｐ　（＝　１６ＯＮｍ３／ｈ＝４
８０Ｋｇ／ｈ）であった。これによシ本発明による溶媒
を使用して９５．６％の脱硫率を得ることができた。

負荷すなわち吸収を行った溶媒の再生のための蒸気の要
求量は圧力２バールで約３０　ｔ／ｈであった。真空圧
縮機２２内で再生された溶媒を圧縮するのに約４００　
ｋＷの仕事が必要であった。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の方法を実施す°゛・る循環回路の実
施例を示す循環回路図。 ２．６・・・・・・・・・ブロワ− ３・・・・・・・・・・・・・・・再生装置システム１
１・・・・・・・・・・・・洗浄塔 １６・・・・・・・・・・・・熱交換器１７・・・・・
・・・・・・・再生塔 １８・・・・・・・・・・・・加熱器 ２１・・・・・・・・・・・・凝結器 ２２・・・・・・・・・・・・圧縮機 ２３　、２３　ａ　、　２３　ｂ　・・・吸着器２５・
・・・・・・・・・・・タンク 特許出願人　りンデ・アクヂｐゲリじ４ワト手続補正書 １．事件の表示 昭和５９年特許願第０６８９２２号 ２、発明の名称 高温の煤煙から望ましくないガス状成分を除去する方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　ドイツ連邦共和国デー６２００ウイースハーデン
・アフラハム・リンコルン・シュトラ−上２１名称　リ
ンデ・アクチェンゲセルシャフト４、代理人　■１６４ 住１す「　東京都中野区弥生町５丁目６番２３号明細書
の発明の詳細な説明の憫 （１）明細書第７貝第７行ないし第１２行「吸収剤を有
する・・・・・・使用される。」を下記の通り言１正。 「吸収剤で洗浄することによっ“０行われていた。 この点で通常アルカリ上金属の酸化物または炭酸塩、ま
たはアルカリ金属の炭酸塩、炭酸水素塩、亜硫酸塩、亜
硫酸水素塩またはチオ硫酸塩、例えばチオ硫酸ナトリウ
ムが使用される。Ｊ（２）明細書中下記の通り訂正。 頁　行　原文　訂正 １１　５　状態　状ａ基準 １２８２　作用を支　作用を与 １６　６　第一の　（削除） １７　６　ラノシクリング　ラソシピリング１７　７　
ヘルルセソテル　バールサドル２１　９　＃形成物　Ｉ
Ｍ住成物 ２３　６　加熱動カスチー　火力発電所ション

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭素含有燃料の燃焼の際に生ずる高温の煤煙ガス
   を冷却して予備的浄化を行うために再生装置を通して導
   き、引続いてＳＯ２を吸収するために物理的に作用する
   溶媒を有する洗浄装置に導入し、ＳＯ２を吸収した後で
   前記溶媒を再生して前記洗浄装置に戻すようになした高
   温の煤煙ガスから望ましくないガス状成分を除去する方
   法において、前記高温の煤煙ガスを前記再生装置内で大
   気の空気と熱交換させてＯないし６０℃の間の温度に冷
   却し、この温度で、主としてテトラエチレングリコール
   ジメチルエーテルよシ成る溶媒によって洗浄することを
   特徴とする高温の煤煙ガスから望ましくないガス状成分
   を除去する方法。
2. （２）　前記冷却を２０ないし５０℃の間の温度にて行
   うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）　前記溶媒の半分以上がテトラエチレングリコー
   ルジメチルエーテルよシ成っていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項の内の何れか１項に記
   載の方法。
4. （４）　前記溶媒が乾燥状態で６０ないし８０チのテト
   ラエチレングリコールジメチルエーテルと、１５ないし
   ２５チのトリエチレングリコールジメチルエーテルと、
   ２．５；’Ｚいし７．５チのペンタエチレングリコール
   ジメチルエーテルと、２．５ないし７゜５％のセミエー
   テルとよシ成ることを特徴とする特許請求の範囲第３項
   記載の方法。
5. （５）　前記溶媒が乾燥状態で７０チまでのテトラエチ
   レングリコールジメチルエーテル、！：、２０％までの
   トリエチレングリコールジメチルエーテルと、５チまで
   のペンタエチレングリコールジメチルエーテルと、５チ
   までのセミエーテルとよシ成ることを特徴とする特許請
   求の範囲第４項記載の方法。
6. （６）　前記溶媒が１０％まで、望ましくは２−８チの
   水を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第５項の内の倒れか１項に記載の方法。
7. （７）　前記高温の煤煙ガスが８０２の吸収前に水洗浄
   作用を受けることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第６項の内の何れか１項に記載の方法。
8. （８）　前記溶媒を０．４ないし０．７バールの絶対圧
   力および８５ないし１１０℃の温度にて再生することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第７項の内の何
   れか１項に記載の方法、
9. （９）少なくとも３個の再生装置を使用し、その内の第
   一の再生装置に冷却空気として大部分の量の空気を流過
   させ、第二の再生装置に洗浄空気として少量の空気を流
   過させ、第三の再生装置に煤煙ガスを流過させることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第８項の内の何
   れか１項に記載の方法。 αＱ　前記洗浄空気の量が全体の空気量の５ないし２５
   チ、望ましくは１０ないし２０％であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第９項記載の方法。 ０υ　汚れた洗浄空気を洗浄後に生ずる脱硫された煤煙
   ガスと混合することを特徴とする特許請求の範囲第９項
   または第１０項の内の何れか１項に記載の方法。 ０ｚ　前記第二の再生装置に流入する前に前記洗浄空気
   に対して脱硫された煤煙ガスの少量の部分を混合させる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第９項ないし第１１項
   の内の倒れか１項に記載の方法。 Ｑ３１　前記冷却空気を、前記第一の再生装置の流過後
   に高温にてその大部分を燃焼空気として投入することを
   特徴とする特許請求の範囲第９項ないし第１１項の内の
   何れか１項に記載の方法。 Ｑ４１　前記冷却空気の少量の部分を乾燥装置の再生の
   ために利用することを特徴とする特許請求の範囲第１３
   項記載の方法。