JPS605220A - 熱廃ガスの脱硫法およびその反応器 - 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】 発明の分野 本発明は、含イオウ燃料の燃焼から生じる煙道ガスのよ
うな熱定ガスの脱硫に関する。より詳細には、本発明は
、噴霧乾燥吸収と称される脱硫、すなわち、吸収剤を含
有する液体を脱硫されるべき熱定ガス中に噴霧して、噴
霧液の乾燥および廃ガス中の酸化イオウの吸収を同時に
起こす方法に関する。このような方法は、例えば取り扱
いおよび処分または利用に比較的容易である乾燥粉末廃
棄物しか生じないために、他の脱硫法よシもすぐれた幾
つかの利点を持つ。

背景従来技術 従来、噴霧乾燥吸収原理に基づく煙道ガス脱硫法は、吸
収剤として消石灰を使用して主に実施されておシ、吸収
剤を再利用しそして工程の種々のパラメータを注意深く
コントロールすることにより、この方法では吸収剤をか
なシ効果的に利用することかできる。

しかしながら、発電所のような大工場でのこの吸収剤コ
ストはかなシの額になって特に高イオウ石炭の場合には
さもなければ非常に魅力的な噴霧乾燥吸収脱硫の利用に
対する障害となることがある。

したが−で、本発明の目的は噴霧乾燥吸収脱硫における
吸収剤コストを低減することである。

前記目的および他の利点は、消石灰よシ相当に安価な吸
収剤、すなわち石灰石の効率的な利用を可能にする本発
明による方法によつて得られる。

あるいは、例え′ば消石灰を用いて従来の噴霧乾燥吸収
法よりもかなり効率的なその利用を得て本発明の方法を
実施することもできる。

煙道ガス脱硫法における吸収剤として石灰石（ＣａＣＯ
３、ＭｇＣＯ３およびその他天然に存在する不純物）を
使用することは、湿式収じんに関連してよく知られてい
る。

しかしながら、噴霧乾燥吸収法における石灰石は、従来
、不適当なものと層像されている。これは、従来法で導
入される石灰石の非常に少な〜・部分のみが廃ガス中の
酸化イオウと反応し、したカ１つて、前記物質が消石灰
よりも！−１０倍も安（・にもかかわらず、経済的利益
を石灰石使用によって得られたかつたからである。

好ましくはＣｉＯまたはその前駆体である固体吸収剤粒
子の流動床にガスを通過させることによ多部分的脱硫を
起させるガス脱硫法（米国特許第ｐ、ｏ♂ｉ、ｚｉＪ号
明細書参照）も知られて℃・る。かくして部分的に脱硫
されたガスはその後湿式収じん法によって清浄化されて
それから生じたスラ・／ジは流動床で乾燥される。しカ
ルながら、このような組み合せ装置の操作は煩雑であり
、さらに多量の廃ガスを処理するには、噴霧乾燥吸収法
よりも好適であるとはいえない。

本発明の説明 廃ガスの熱流の脱硫のために噴霧乾燥吸収法σ〕吸収剤
として石灰石を効率的に利用することのできる大変に好
都合な反応条件が本発明による方法において得られるこ
とを、本発明者らは見〜・出した。すなわち、本発明に
よる方法は、下記（１）〜（■）を特徴とするものであ
る。

（１）　廃ガス流を下向きに吸収室の上部に注入するこ
と、 （１１）酸化イオウに対する吸収剤を含有する水性液を
吸収室中の前記下向ガス流に噴霧して、それによって噴
霧液を乾燥し、酸化イオウと部分的に反応した吸収剤の
粒状物を形成させること、０１１）前記下向ガス流中の
噴霧液の乾燥によシ少なくとも３重量係、好ましくは少
なくとも！重量係、さらに好ましくは少なくとも１０重
量係、の水分含量を持つ粒状物が生成されるような値に
、下向流の乾燥能力に応じて前記液の量と水含量とを調
整すること、 １１ｖ）　吸収室の底部に、（ＩＩ）工程でつくられた
湿った粒状物の流動化および乾燥に十分な速度で上面流
ガスを導入すること、 （φ　使用済粒状吸収剤および酸化イオウ含有量が低減
されたガス流を吸収室から引き出すこと。

本方法の好ましい態様は下記からなる。

（＠）廃ガス流を第一および第二のガス流に分けること
、 （ｂ）　吸収室の上部に前記第一ガス流を下向きに注入
すること、 （ｃ）　酸化イオウに対する吸収剤からなる水性液を吸
収室中の前記第一ガス流に噴霧して、それによって噴霧
液を乾燥し、酸化イオウと反応した吸収剤の粒状物を形
成すること、 （ｄ）　前記第一ガス流中の噴霧液の乾燥によシ少なく
とも３チ、好ましくは少なくともｔｌ、さらに好ましく
は少なくとも１ｏｔｌｌ＋、の水分含量を持つ粒状物が
生成される値に、第一ガス流の乾燥能力に応じて前記液
の量と水分とを調整すること、 （、）　吸収室の底部に、（Ｃ）工程でつくられた湿っ
た粒状物の流動化に十分な速度で前記第二ガス流を上向
きに導入すること、 （ｆ）　使用済粒状吸収剤および酸化イオウ含有量が低
減された廃ガス流を吸収室から引き出すこと。

従来の噴霧乾燥吸収法と比較すれば、本発明による方法
では、轟い水分含量を持っている間に粒状吸収剤と廃ガ
スとは長く接触する。上記の高い水分含量は二酸化イオ
ウと吸収剤との間の反応のために、特に吸収剤が石灰石
であるとき、必須であることになる。しかしながら、他
の吸収剤を用いる場合でもこの方法は重要な利点をもた
らす。

何故ならば、この方法は、例えば消石灰および炭酸す）
　ＩＪウムで極めて高い転化度を可能にするからである
。そのために、吸収剤を再循環させずに、または適度に
再循環させるだけで、そのような他の吸収剤の効率的利
用を得ることができる。

石灰石を用いる場合、小さい粒子寸法が高い転化率の獲
得のために必須であり、石灰石を細かく砕いてその物質
の少なくともり０重量％が１０ミクロン未満である粒子
寸法を得ることが好ましい。

好適な態様において、吸収室の上部に下向きに注入され
るガス流は脱硫されるべき全廃ガスの７５〜２７％にな
る。上記のパーセンテージは吸収の大部分が流動層上方
の領域で起るとい５’Ｊ！実を反映している。また、流
動層の主な働きは、吸収が改善されるような、乾燥室上
部における特に湿度に関する条件の維持を可能にするこ
とである。

また、本発明は本方法を実施するために適した反応器を
も包含する。この反応器は下向きに先細りの円錐状下部
を有する吸収室と、前記室の屋根の中心に配置された回
転噴霧器と、噴霧器附近で脱硫されるべき廃ガスの下向
流を噴出させるための噴霧器を取り囲むルーフエア散布
器と、吸収室の底部の流動床装置と、吸収室から脱硫ガ
スを引き出す手段と、吸収室から使用済吸収剤を引き出
す手段とからなる。

本発明の効果 乾燥室中の下向ガス流による噴霧小滴の初期乾燥をコン
トロールして湿った反応性粒子を形成させることが、本
方法および本反応器の本質的な特徴である。これは、吸
収剤粒子が前記の上向きガス流中で流動化されている前
記乾燥室底部に、粒子が高濃度で存在するという理由に
よってのみ可能である。つまり、前記流動層に達した後
のみ粒子が十分に乾燥されて非粘着性物質を形成する。

従来の噴霧乾燥吸収を用いるよシもガスと湿った粒子と
の間の実質的に一層効率的な反応が本発明の原理を用い
ることによって可能であることが理解されよう。従来法
では乾燥粉末への噴霧小滴の急速乾燥が操作上の困難さ
を回避するために必須である。

さらに、本発明による方法および反応器によれば、乾燥
室内の流動底層と上部噴霧乾燥帯域との間の界面で特に
優勢である乱流状態によ−て粒子とガスとの間の好適な
接触が確保される。

好ましい態様の説明 第１図において、流路ｌは熱交換器コに熱定ガスを導き
、そして熱交換器で廃ガスの熱エネルギーが、例えば廃
ガスを排出するボイラー装置用の空気もしくは水の予備
加熱の為に利用される。

熱交換器を通過した後、廃ガスは二つの流れに分けられ
、二つの流はそれぞれ流路≠および！を介して吸収室３
に導かれる。

乾燥室つ筐り反応器３は下向きに先細シの円錐状下部を
有し、これには回転噴霧器７を取シ囲むルーフ止ア散布
器乙が設けてありこの噴霧器に水性吸収剤懸濁液、好１
しくけ細かく砕かれた石灰石の懸濁液、が導管ｒを介し
て供給される。

流路≠からの廃ガスは、ルーフエア散布器乙によって噴
霧器のホイールタを回って下向き方向に注入される。

噴霧された水性吸収剤懸濁液と廃ガスの下向流との間の
接触によって、廃ガス中の酸化イオウ、特にｓｏ２の相
当部分が吸収され、しかも吸収剤懸濁液の噴裾小滴の水
含量の一部は蒸発する。

前記の蒸発が急速もしくは過度でたーことが本発明の重
要な特徴であシ、以下で説明するように吸収室３の底部
で維持された流動層に到達する時例えば約ｓ、ｏ　％の
水がなお生成粒子に存在することが好適である。

第１図に説明された態様において、穴のあ（八た支持板
ＩＯが吸収室３の下部に配設されてｌ、ｎる。流路！を
介して導入された廃ガスは典型的には流路／中の廃ガス
の全体量の！〜ｊ優になり、上向き方向に吸収室に導入
されて吸収室の底に流動状態の粒子層ｌ／を維持するこ
とができる。

流動層ｌ／は常時乾燥室の上部から湿った粒子を受け取
る。流動層において粒子は乾燥させられ、筐た流路ｊを
介して導入された廃ガス中に存在する酸化イオウの部分
吸収が起る。

使用済吸収剤が導管／コを介して流動層から引き出され
る。

随伴する粒子ととも妊脱硫廃ガスＦｉ導管／−１ａを介
して吸収室から引き出され、粒子分離器／３を介して大
気中に放出するための煙突ｌ弘に尋かれる。

粒子分離器は好ましくはバグフィルタ集塵器であシ、こ
の内でガスと吸収剤との比較的長い接触によって酸化イ
オウな更に吸収することができる。

粒子分離器で分離された粒子ｒｘｉｓを介して回収され
る。

層ｌｌ中で行なわれる乾燥を延長させることもできる。

しかしながら、所望以上に高い水分含量を有する使用済
吸収剤を流動層／／から、回収し、そして外部流動床装
置／ｌ、好筐しくけ振動流動床装置中で更に乾燥操作を
行うととが好筐しい。

そのような場合、この系の未脱硫もしくは単に部分的に
脱硫されただけの廃ガスの流れから乾燥ガスを供給する
（図示せず）ことが好ましい。それによつて、酸化イオ
ウを更に除去することができる。外部の流動床装置から
の出口ガスは大気に放出される前に粒子分離器１３に導
かれる。

上述された態様において、吸収室の底に導入された流動
化空気は、前記室の上部に導入されたガスと実質的に同
じ温度である。しかしながら、もし流動層で乾燥を促進
することが望ましいならば、より熱論ガス、例えば第１
図の廃線／７で示されたように熱交換器−の上流の“位
置から引き出された廃ガスを用いてもよい。他方、乾燥
工程を遅らせることが望まし込ならば、粒子を流動化す
るために導入されるガスは第１図の点線／ざで示された
ように粒子分離器１３の下流から引き出されたまたは他
の源から生じた比較的冷いガスから部分的ｆもしくばす
べでそれらから成る。導管／２を介して丑たは１５を介
してもしくは外部流動床装置／６から引き出された使用
済吸収剤粒子は廃ガスから除去されたイオウを含む。こ
のイオウは亜硫酸塩または硫酸塩として存在し、さらに
未反応吸収剤を含有する。流路ｌの廃ガスにフライアッ
シュが含量れている場合、これは使用済吸収剤中に存在
することとなる。

高度に改良された吸収条件が本発明による方法による乾
燥室内で得られるけれども、使用済吸収剤には未反応吸
収剤部分をなお含有するので、噴霧されるべき水性吸収
剤懸濁液の製造にオ紗て再利用に適して因る。石灰石を
吸収剤として用いる場合、使用済吸収剤を懸濁液供給調
製工程に再循環させる前に粉砕することが好萱しい。こ
のような粉砕工程忙よって未反応吸収剤の表面を露出さ
せて次の吸収工程に対して有効にさせる。

流路グを通して導入される廃ガスの温度は、広い限度内
で、例えばｇｏ〜７！Ｏ℃の間で変化させることができ
、吸収室を出るガスの温度はそのガスの断熱飽和温度を
超える好ましくはλ〜ｌｌ−０”Ｃ１よシ好ましくは２
〜ｇ℃である。それによって、効率な吸収を得ることが
でき、また同時に粒子分離器および接続流路内での使用
済吸収剤の粘着を避けることができる。

第１図と同じ部材に対して第２．３および弘図に同じ番
号を用いる。

第２図に示された態様において、脱硫された廃ガスは流
路１９を介して流動層／／からの使用済吸収剤粒子と共
に乾燥室３から引き出される。このことは、処理済の廃
ガス中に随伴する使用済吸収剤の全体量は粒子分離器／
３に運ばれてその分離器から／Ｓを介して引き出される
ことを意味する。この態様では、吸収剤の全体量が粒子
分離器１３で起る追加的吸収工程にあずかる。

吸収室３の底での流動床／／を生じさせるため釦用いら
れるガスがフライアッシュなどの粒状物を相当量含むと
き、第１図および第２図に示された板ＩＯの孔がその粒
状物によって詰まるとｉｎ　５危険の可能性がある。

その結果、穴あき支持板の代りｖＣ１八わゆるスバウテ
ッドベッド装置（５ｐｏｕｔｅｄ　ｂｅｄ　ａｒｒａｎ
ｇｅｍｅｎｔ　）で置き換えることが有利である。その
ようなスパウテッドベッドを有する反応器の例を第３図
および第を図を示す。

第３図に図示された反応器Ｉ／′ｉ室３の底部の中心に
円錐体ユＯを備えている。

その態様において流動層は、円錐体、２ｏと室３の壁と
の間の空間２／もしくは多数の穴の中および（または）
上方で維持される。

第グ図の反応器は最も簡単な構成を表わし、この構成で
は流動層は漏斗状の吸収室の底部ｎで維持される。

それぞれ第３図および第弘図の反応器の底に示した装置
およびスパウテツド流動床を支える為の他の装置それ自
体は知られている（詳細な説明は、メイサーークリシャ
ンおよびノーマン　エプスタイン著「スパウテツドベ１
ド」ロンドン：アカデミツクプレス（／り７４ｔ）を参
照）。

本発明を更に次の態様の例によって説明する。

黒 本方法を図面すなわち第１図で表わされたものと同様の
プラントで実施する。

１１００ｊ）ｐｐの８０２含量および／お℃の温度（熱
交換器を通過後）を有する発電所からの煙道ガスを、第
１流（ａ３ｏ、　ｏｏｏ　Ｋｙ／ｈ　）および第二流（
／２ｏ、　ｏｏｏ　Ｋｙ／ｂ　）　ＶＣ分ける。

第１流を、図面に示すように反応器のルーフガス散布器
１０に導く。

再循環使用済吸収剤と石灰石（粒子寸法γｏｑｂ＜１０
μ）との３５重址チの全固形含址を有する水性懸濁液が
、≠７．≠ｏｏＫｙ／ｂの量で反応器内の前記第１流に
噴ｄされる。

それによって、２０％の水分含量を有する吸収剤粒子と
反応生成物とを形成す゛る。また、湿球温度より３℃高
Ｌｎ６Ｊ’ｃにガスを冷却する。

粒子は吸収室の下部に到達し、／ｊ！’Ｃの温度で底端
から導入された前記第二流によって流動化されるように
なる。それによって、乾燥および追加の８６２−吸収が
起とシ、３％の水分含量を持つ粒子が回収される。脱硫
ガスが１１００ｐｐに減少したｓｏ２含量、６ｇ℃の温
度で室の頂部から排出される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による方法の一態様を実施するための
力う１．″／７′＼ト＼゛の概要図１７．−第２，１図
は本発明による方法の他の態様を実施するためのプラン
トの概要図、第３図は本発明による反応器の説明図、第
４図は本発明による別の反応器の説明図である。 １・・・流路　２・・・熱交換器　３・・・吸収室（乾
燥室）４・・・流路　５・・・流路　６・・・散布器　
７・・・噴霧器８・・・導管　９−・・ホイール　１０
　用支持板　１１・・・流動層　１２・・・導管　１３
・・・粒子分離器　１４川煙突１６・・・流動床 出願人代理人　猪　股　清

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ａ　下記の（１）〜（ｖ）からなることを特徴とする熱
   定ガスの脱硫法。 （１）吸収室の上部に廃ガス流を下向きに注入すること
   、 （１１）酸化イオウに対する吸収剤を含有する水性液を
   吸収室中に前記下向ガス流に噴霧して、それによ−て噴
   霧液を乾燥し、酸化イオウと部分的に反応した吸収剤の
   粒状物を形成させること、 （１１Ｄ　前記下向ガス流中での噴霧液の乾燥により少
   なくとも３重量％の水分含量を持つ粒状物が生成される
   値に、下向ガス流の乾燥能力に応じて前記液の量と水含
   量を調整すること、（ＩＶ）　吸収室の底部に、前記（
   １１）でつくられた湿−た粒状物の流動化および乾燥に
   十分な割合で上向流ガスを導入すること、 （ｖ）使用済粒状吸収剤と低減された酸化イオウ含量の
   ガス流とを吸収室から引き出すこと。 ユ下記の（８）〜（ｆ）からなることを特徴とする熱定
   ガスの脱硫法。 （１１）　廃ガス流を第一および第二のガス流に分ける
   こと、 （ｂ）　吸収室の上部に前記第一ガス流を下向きに注入
   すること、 （ｃ）酸化イオウに対する吸収剤を含む水性液を吸収室
   中の前記第一ガス流に噴霧して、それによって噴霧液を
   乾燥し、酸化イオウと部分反応した吸収剤の粒状物を形
   成させること、（ｄ）　前記第一ガス流中の噴霧液の乾
   燥によシ少なくとも３重量％の水分含量を持つ粒状物が
   生成される値に、第一ガス流の乾燥能力に応じて前記液
   の量と水分とを調整すること、（、）　吸収室の底部に
   、前記（ｃ）でつくられた湿−た粒状物の流動化のため
   に十分な割合で前記第二ガス流を上向きに導入すること
   、 （ｆ）　使用済粒状吸収剤と低減された酸化イオウ含量
   のガス流とを吸収室から引き出すこと。 ３、粒状物を下向流で少なくとも！重量％の水分含量に
   乾燥する、特許請求の範囲第１項記載の脱硫法。 弘　粒状物を下向流で少なくとも１０重量％の水分含量
   に乾燥する、特許請求の範囲第１項記載の脱硫法。 よ第−流および第二流への廃ガス流の分割を熱交換器の
   上流で行ない、吸収室に注入する前に前記熱交換器で第
   −流を特徴する特許請求の範囲第２項記載の脱硫法。 乙、吸収室の底部に導入される上向流は、粒状物が取り
   除かれ吸収室から引き出されたガスの部分流である、特
   許請求の範囲第１項記載の脱硫法。 Ｚ吸収剤が石灰石（ＣａＣＯ３）である、特許請求の範
   囲第１項記載の脱硫法。 ｇ、吸収剤が石灰石であシ、その物質の少なくともり０
   ％が１０ミクロン未満である粒子寸法に粉砕されたもの
   である、特許請求の範囲第１項記載の脱硫法。 ２前記第−流が脱硫されるべき全廃ガスの７ｓ〜りＪ−
   ％になる、特許請求の範囲第２項記載の脱硫法。 １０、使用済吸収剤を吸収室の底部から引き出し、幾ら
   かの使用済吸収剤を伴う脱硫されたガスを吸収室の上部
   から引き出す、特許請求の範囲第１項記載の脱硫法。 ／Ｚ使用済吸収剤の全体量を脱硫されたガス流中に伴−
   て排出する、特許請求の範囲第１項記載の脱硫法。 １２　吸収室から出るガスを、粒子分離器を介して煙突
   に送る、特許請求の範囲第１項記載の脱硫法。 ／３．吸収室から出るガスを、バグフィルタ集塵器を通
   して煙突に送る、特許請求の範囲第１項記載の脱硫法。 ／４４　前記第−流を形成するガスの温度がｔｏ〜７Ｊ
   ′。 ℃であり、吸収室から出るガスの温度がそのガスの断熱
   飽和温度より２〜グＯ℃高い、特許請求の範囲第２項記
   載の脱硫法。 ／Ｊ′　吸収室から出るガスの温度がそのガスの断熱飽
   和温度よシ２〜ｇ℃高い、特許請求の範囲第２項記載の
   脱硫法。 ７２　使用済吸収剤を吸収室の底部から引き出し、吸収
   室外の流動床で更に乾燥し更に脱硫に利用する、特許請
   求の範囲第２項記載の脱硫法。 ／７吸収室から回収された使用済吸収剤の一部を、前記
   （ＩＩ）で噴霧されるべき液の調製用に再利用する、特
   許請求の範囲第１項記載の脱硫法。 ／Ｌ使用済吸収剤を粉砕工程にかけて未反応吸収剤の表
   面を露出させ、前記（１１）で噴霧されるべき液の調製
   用に再利用する、特許請求の範囲第１項記載の脱硫法。 ｌ？　前記（１１）での噴霧を回転噴霧器によ−て行な
   う、特許請求の範囲第１項記載の脱硫法。 、２０．下向きに先細シの円錐状下部を有する吸収室と
   、前記室の屋根の中心に配置された回転噴霧器と、噴霧
   器附近で脱硫されるべき廃ガスの下向流を噴出させるた
   めの噴霧器を取シ囲むルーフエア散布器と、吸収室の底
   部の流動床装置と、吸収室から脱硫ガスを引き出す手段
   と、吸収室から使用済吸収剤を引き出す手段とを備えて
   なることを特徴とする、熱定ガスの脱硫用反応器。 ２ｔ　流動床装置が、流動物を支える穴あき板からなる
   、特許請求の範囲第２０項記載の反応器。 、ｎ流動床装置が、スパウテッドベッドを形成させるた
   めの漏斗状構造からなる、特許請求の範囲第２０項記載
   の反応器。 ｎ吸収室から脱硫されたガスを引き出すための手段が吸
   収室上部の出口である、特許請求の範囲第：１．０項記
   載の反応器。 、２４４　吸収室から使用済吸収剤を引き出すだめの前
   記手段が吸収室の下部に配置された、特許請求の範囲第
   ２０項記載の反応器。 Ｊ脱硫ガスを引き出すための前記手段および使用済吸収
   剤を引き出すだめの前記手段が共通の流路によって形成
   されている、特許請求の範囲第２０項記載の反応器。