JPS6034411B2 - 活性炭の再生及び硫黄の回収方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は排ガスの脱硫に使用された活性炭を再生すると
同時に、吸着された硫黄の化合物を脱看分解還元して硫
黄を回収する方法に関するもので、乾式排煙脱硫に使用
された活性炭の再生の際硫黄の回収をも一つの装置で同
時に行い得る方法を提供せんとするものである。

排ガス中の硫黄酸化物を除去する方法としては現在まで
多数の湿式及び乾式法が報告されており、湿式法として
は水酸化カルシウム、炭酸カルシウムの水溶液あるいは
懸濁液で硫黄酸化物を吸収除去し石膏として回収する方
法が代表的な方法であり、乾式方法としては活性炭によ
る吸着法が代表的な方法である。

湿式法は中和法であるため脱硫効率はよいが多量の水を
使用するため排水処理や、装置の腐食ならびにスケール
の生成といった点に問題がある。

又処理した排ガスの温度が低下するため処理ガス（煙）
の拡散をよくし又水蒸気に基因する白煙を防止するため
には処理ガスの昇温が必要となる。更に副生石菅の品質
が悪くその処置に問題があるばかりでなく多量の水を必
要とするため最近はその用水の確保が難しくなっている
という問題もある。乾式法である活性炭吸着法はよい方
法ではあるが、二酸化硫黄の吸着速度が遅いため吸着装
置が大きくなること、活性炭が概して高価であること、
活性炭の再生装置及び脱離成分の処理等に問題がある。

しかしながら排ガス中ヘアンモニアを注入することによ
る活性炭の二酸化硫黄吸着館を改善する方法および比較
的安価な活性炭が出現しつつある最近では前記した湿式
法の問題点のない活性炭吸着法が見直されつつある。し
かし活性炭吸着法にも未だ改善すべき余地は多く、殊に
活性炭の再生方法において然りである。而して活性炭の
再生には水洗方式と加熱方式とがあるが、水洗法では創
生物としては希硫酸しか得られない。加熱方式では熱再
生装置で高濃度のＳ０２ガスを回収することが必要で可
能であるが、これを硫酸あるいは硫黄として回収する場
合にはそのための別の製造装置が必要である。そして高
濃度Ｓ０２ガスより硫黄を回収する方法としては、メタ
ン等の炭化水素、天然ガス、一酸化炭素あるいは水素の
ような気体還元剤あるいは石炭、コークス等の炭素源に
よる還元法が多数報告されている。一方このような活性
炭の再生法とは異なり、再生時に硫化水素を用いて活性
炭に吸着された硫酸を硫黄に還元して活性炭の再生を行
う方法もあるが、この方法としても硫化水素の製造設備
を必要とし、しかも操業は難かしい。本発明はこれ等公
知方法とは全く趨きを異にした、活性炭に吸着されてい
る硫酸あるいは硫酸アンモニウム塩を石炭、コークス等
の炭素質物との共存下で移動層式再生器内で硫黄に還元
しかつ活性炭を再生せしめる方法を提供するものである
。

即ち本発明は、「排ガスの脱硫に使用された活性炭を他
の炭素質物と共に移動層式の再生器に送入し、移動層の
上部に酸素を含まない加熱気体を送入し再生器内の最高
温度を７００ｏｏ以上に保持して活性炭に吸着されてい
る硫酸あるいは硫酸アンモニウム等を分解脱看し硫黄に
還元し、再生器底部から再生活性炭を得ると共に再生器
内で生成した遊離硫黄含有のガス混合部を移動下部から
抽き出しこれから硫黄を分離させることを特徴とする活
性炭の再生及び硫黄の回収方法」を要旨としたものであ
る。

そして本発明によれば− 単一の装置のみで活性炭の再
生と硫黄の回収が可能となり脱離Ｓ０２の再処理装置あ
るいは還元用ガスの製造装置を必要とせずに容易に活性
炭の再生と硫黄の回収を同時に行うことができるのであ
る。以下本発明を更に詳細に説明する。排ガス中の硫黄
酸化物を活性炭で吸着除去する場合には硫黄酸化物は次
式ｍにより硫酸として活性炭中に吸着されている。

李０２十０２十２ＬＯ→２日２Ｓ０４→ ・
・・【１）又排ガス中にアンモニアを注入後硫黄酸化物
を活性炭で吸着除去する場合には硫黄酸化物は（Ｎ比）
２Ｓ０４，Ｎ比ＨＳ０４のようなアンモニウム塩として
吸着されている。

これ等化合物を吸着した活性炭を再生器で３００〜６０
０ｑ０に加熱すると吸着物は吸着時とは逆の反応により
分解しＳ０２ガスが脱看し活性炭は再生される。この分
解反応は次式で示される。２日２Ｓ０４十、Ｃ→る０２
十Ｃ０２十２日２０ ・・・｛２）州比ＨＳ０４
十Ｃ→２ＮＨ３十＄０２十Ｃ０２十２日２０・・・｛３
｝２（Ｎ比）２Ｓ０４→４ＮＨ３十＄０２十Ｃ０２十２
日２０…■鮒比ＨＳ０４一 Ｎ比十＄０２十Ｎ２十
母Ｌ○・・・■３（Ｎは）２Ｓ０４→４ＮＨ３十４ＮＨ
３十＄〇２十Ｎ２十句日２〇…（６）従来の活性炭の再
生法ではこの段階で活性炭と分解ガスとを分離し活性炭
の再生を終了するが、本発明においては活性炭と上記分
解ガスとは混合接触を保った状態で更に７００ｑ０以上
に昇温加熱する。

この加熱により次のＳ０２ガスの還元反応が生起する。
＄０２十２Ｃ→Ｓ２十２Ｃ０２ ・
・・の式■〜｛６｝の分解反応は吸熱反応であり、式（
７｝の還元反応は弱い発熱反応であるが分解反応及び還
元反応には共に炭素の消費を伴っている。

本発明の真の特長点は矛盾する二つの反応を同一装置内
で生起させる加熱昇温手段を確立したこと及び消費され
る炭素源を活性炭自身に求めず再生器に活性炭と共に送
入する別の炭素源に用いたことであり、これにより本発
明は初めて所期の目的を達成することに成功したのであ
る。本発明においては再生器として上部に活性炭と炭素
物質の装入口、器底に再生活性炭の排出口、器内の移動
層形成部の上部に不活性ガス送給用のディストリビュー
タ−、同下部に硫黄含有分解ガスの柚き出し用ディスト
リビューターを有する装置を用い、ガスと再生用活性炭
とは上方から下方に向かって併流させる。

送給される不活性ガスとして７００ｏｏ以上に加熱され
たものを用いるとガス送給用ディストリビューターの上
方では装入された活性炭と炭素買物は下降するに従い昇
温されて分解温度に達し式■〜佃で示された分解反応を
起し、ガス送給用デイストリビューターとガスま由き出
し用デイストリビューターとの間では逐次｛７）の還元
反応を起し下降中に全反応を終了し再生される。本発明
における作用は以上の如きものであるから再生用活性炭
に併用される炭素貢物は活性炭よりも易反応性であるが
望ましく、適当なものとしては１〜３柳以上に粉化した
石炭、コークス等が挙げられる。次に本発明を工業的に
実施する場合の態様を図について説明する。再生処理す
べき活性炭及び炭素買物は夫々の送給路１及び２から再
生器３に導入され、再生器上部のディストリビューター
４からは管５により送られてくる７００ｑＣ以上に加熱
された不活性ガスが導入され、活性炭と炭素質物は逐次
下降し又不活性ガスはディストリピューター４の上方で
分解したガスと共に活性炭と炭素買物の混合物間を下方
に流過する。

従ってディストリビューター４の上方では送入された熱
不活性ガスからの伝熱によって３００〜６００ｏｏとな
った温度領域で吸着物は完全に分解され、又ディストリ
ビューター４の下方領域では逐次還元反応（炭素にとっ
ては酸化反応）が生起し、生成ガス抽き出し用下部ディ
ストリビュ−夕一に至った時は全反応が終了するように
調整される。再生器３内での全分解生成ガスは下部のデ
イストリビユーター６から引き出されたサイクロンの如
き集塵器７を経て硫黄コンデンサー８に至りここで硫黄
は液化して管９から柚き出され、若干の未反応Ｓ０２、
禾回収の硫黄ならびに副反応生成物としてのり○，ＣＯ
Ｓ，ＣＳ２等を含むティルガスは管１０１こより図示さ
れない燃焼炉に送られ、更にＳ０２ガス吸着装置に戻さ
れる。一方再生された活性炭は灰分、未反応炭素買物と
共に再生器底から排出されて振動スクリーン１１に到り
、［ここで活性炭と灰分、未反応炭素質物とに分けられ
これらは排出路１２及び１３を経て夫々回収あるし、は
廃出される。このような本発明において使用される酸素
を含まない不活性ガスとは事実上酸化に寄与する量の酸
素を含まない不活性ガスの意であって、燃焼排ガス、炭
酸ガス、窒素等を包含する。なお、再生に供される活性
炭のサイズは４〜１０柳程度である。次に実施例を示す
。実施例 １ 排ガス処理に使用された粒径４肋の活性炭（硫黄酸化物
吸着量はＳ０２換算で１３５の９／夕−活性炭）に粒径
１肋の無煙炭を重量比で活性炭１に対して０．３昆合し
たものを内径１０２側、有効充填層高さ１．８４ｍの電
気炉で保温した移動層再生器に１時間当り６００夕を連
続的に供給した。

又、反応器上部より高温の加熱した窒素ガスを供給し、
再生器内の最高温度を７８０ｏｏに保つた。再生器下部
のガス出口からのガスを分析したところ硫黄としての回
収率は８０％であった。その他、硫黄化合物としてＳ０
２，日２Ｓ，ＣＯＳ及び徴量のＣＳ２が生成した。又、
反応器底部より引抜かれた粉塵及び活性炭を１．６８側
の輪で節分けし、活性炭回収率として９７．２％を得た
。比較例 実施例１と同じ使用済の活性炭のみを使用して再生器に
１時間当り３００〜６００夕を連続的に供給し実施例１
と同じ条件で実施した。

反応器下部のガス出口からのガスを分析したところ、硫
黄としての回収率は７０〜７１％であった。又、反応器
底部より引抜かれた粉塵及び活性炭を１．６８側で節分
けし、活性炭を回収したところ９５〜９６％であった。
実施例 ２排ガス処理に使用された粒径４脚の活性炭（
硫酸化物吸着量はＳ０２換算で１１９の夕／夕−活性炭
、アンモニア吸着量２０雌′夕−活性炭）に粒径１肋の
羅青炭を重量比で活性炭１に対して０．３混合したもの
を実施例１と同様に再生器に１時間当り６００夕を連続
的に供給した。

又、反応器上部より高温の加熱した窒素ガスを供給し、
再生器内の最高温度を７７０ｏｏに保持した。反応器下
部のガス出口からのガスを分析したところ、硫黄として
の回収率は８１％であった。その他硫黄化合物としてＳ
０２，日２Ｓ，ＣＯＳ及び徴量のＣＳ２が生成した。又
、反応器底部より引抜かれた粉塵及び活性炭を１．６８
柳の節で節分けし、活性炭回収率として９７．８％を得
た。実施例 ３ 実施例で使用したものと同じ活性炭に粒径１柳のコーク
スを重量比で活性炭１に対して０．傘昆合したものを実
施例１と同様に再生器に０時間当り６００夕を連続的に
供給した。

又、反応器上部より高温の加熱した窒素ガスを供給し、
再生器内の最高温度を８００℃に保持した。再生器下部
のガス出口からのガスを分析したところ硫黄としての回
収率は８１％であった。その他硫黄化合物としてＳ０２
，日２Ｓ，ＣＯＳ及び徴量のＣＳ２が生成た。又、反応
器底部より引き抜かれた粉塵及び活性炭を１．６８肋の
節で筋分けし、活性炭回収率として９７％を得た。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施の態様を線図的に示した説明図である
。 １…再生用活性炭送給路、２・・・炭素質物送給路、３
…再生器、４…上部ディストリビューター、５・・・不
活性ガス送給管、６・・・下部ディストリビューター、
７・・・集塵器、８・・・硫黄コンデンサ、９・・・管
、１０・・・管、１１・・・振動スクリーン、１２・・
・排出路、１３・・・排出路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 排ガスの脱硫に使用された活性炭を他の炭素物質と
   共に移動層式の再生器に送入し、移動層の上部に酸素を
   含まない加熱気体を送入し再生器内の最高温度を７００
   ℃以上に保持して活性炭に吸着されている硫酸あるいは
   硫酸アンモニウム等を分解脱着して硫黄に還元し、再生
   器底部から再生活性炭を得ると共に再生器内で生成した
   遊離硫黄含有のガス混合部を移動下部から抽き出しこれ
   から硫黄を分離させることを特徴とする活性炭の再生お
   よび硫黄の回収方法。