JPS623081B2 - - Google Patents

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JPS623081B2
JPS623081B2 JP54059161A JP5916179A JPS623081B2 JP S623081 B2 JPS623081 B2 JP S623081B2 JP 54059161 A JP54059161 A JP 54059161A JP 5916179 A JP5916179 A JP 5916179A JP S623081 B2 JPS623081 B2 JP S623081B2
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JP
Japan
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sulfur
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gas
temperature
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JP54059161A
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English (en)
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JPS55154308A (en
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Kenichi Gomi
Takao Hishinuma
Norio Arashi
Hidetoshi Akimoto
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Hitachi Ltd
Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イオウの回収装置に係り、特に酸化
イオウ、水蒸気および酸素を含む排出ガス、例え
ば石炭または燃料油の燃焼によつて生じる煙道ガ
スからイオウ酸化物を除去し、単体イオウを回収
する装置に関するものである。
〔従来の技術〕
イオウ濃度の高い石炭や燃料油を燃焼させた排
ガス中には、多量のイオウ酸化物が含まれ、大気
汚染の元凶の1つとなつている。
従来、排煙からイオウ酸化物(二酸化イオウお
よび三酸化イオウを総称する)を除去する方法と
しては、いわゆる石灰−石こう法がよく知られて
いる。しかし、この方法においては、火力発電所
等のように設備が大型化すると排出される石膏な
どの回収量が膨大になり、その運搬等に多大のコ
ストを要し、また投棄するにしてもその場所の確
保が容易ではないという欠点がある。
そこで近年、排ガス中のイオウ酸化物を、石膏
のような硫酸塩の形ではなく、処理の容易な単体
イオウとして回収し、排出量を軽減する方法が提
案され、種々のプロセスが開発されている。排ガ
ス中のイオウ酸化物から単体イオウを回収するプ
ロセスの1つは湿式法とよばれ、イオウ酸化物の
吸収にアルカリ等の水溶液を使用するものであ
る。しかしこの方法は、多量の水を要し、またプ
ロセスから排水が出ることが避けられず、新たに
排水の処理設備を要するという欠点がある。
一方、乾式プロセスとしては、排ガス中のイオ
ウ酸化物を活性炭や半成コークスを用いて吸着除
去する方法が提案されている。特に半成コークス
を吸着材とする方法は、石炭焚ボイラーの排ガス
の脱硫プロセスにおいてボイラー原料の石炭の一
部を利用して吸着材を得ることができるので、有
利である。
半成コークス等の炭素質吸着材を用いる排ガス
脱硫においては、排ガス中にイオウ酸化物ととも
に酸素およびスチームが共存するので、イオウ酸
化物は半成コークス上に硫酸の形で吸着される。
このように半成コークス上に濃縮された硫酸は、
350〜400℃に加熱することにより、二酸化イオウ
(SO2)の形に分解されて半成コークスから脱離さ
れる。この脱離ガス中のSO2濃度は、煙道排ガス
中の濃縮に比べてはるかに高いので、さらにこれ
を転換器に導入し、800℃以上の温度で炭素質物
質(例えば半成コークス)と反応させることによ
り、下記(1)式に示すように単体イオウを回収する
ことができる。
SO2+C→CO2+S+7.69Kcal/mole (1) この反応で副生するCO2は、下記(2)式に示すよ
うに、炭素質物質とさらに反応してCOを生成す
る。
1/2CO2+1/2C→CO−20.11Kcal/mole (2) これらの反応速度は温度に強く依存し、温度が
高いほど大きくなる傾向にあり、また(1)式の反応
は僅かに発熱反応であるが、(2)式の反応は吸熱量
の大きい反応であるため、反応が進行するにつれ
て転換器内の温度が部分的または全体的に低下
し、未反応のSO2が排出されるという欠点があ
る。すなわち、SO2含有ガスを転換器の下部から
導入して反応させる場合、まず(1)式の反応が起こ
つて反応器の温度が少し上昇するが、生成した
CO2が(2)式に従つて反応するため、転換器内の温
度が除々に低下し、イオウの転換率が低くなる。
そこで、このような問題を解決するために転換
器内に酸素含有ガスSO2含有ガスと同伴させなが
ら導入し、転換器内の石炭を燃焼させ転換器内温
度を維持する従来例が存在する(特開昭53−
78993号公報記載のもの)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、転解器内の炭素質粒子は流動層ではな
く、移動層であるため、一つの反応器内で発熱反
応と吸熱反応を同時に行わせた温度を一定に保つ
のは困難である。
また、前記(1)の単体イオウを回収する反応温度
の最適温度範囲は、750℃±50℃と一般に狭い。
したがつて、上記従来例では転換器内温度をこ
の値に制御することは困難なため、イオウの回収
効率が十分でないという問題があつた。
このような問題点を解決するために、本発明は
イオウの回収効率を高くすることができるイオウ
の回収装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために本発明は、炭素質
吸着剤が備えられた吸着器と、 該吸着器にイオウ酸化物を含有するガスを供給
するイオウ酸化物含有ガス供給装置と、 当該イオウ酸化物を硫酸となし、該硫酸を吸着
した前記炭素質吸着剤を加熱することにより二酸
化イオウ含有ガスとして脱離される脱離器と、 炭素質固体を備えてなり、当該炭素質固体と前
記脱離器から供給された二酸化イオウとを接触反
応させて、当該二酸化イオウを単体イオウに転換
する転換器と、 該転換器に酸素含有ガスを供給する酸素ガス供
給装置とを備えてなるイオウの回収装置におい
て、 前記転換器を複数個設けるとともに、 該各転換器内温度を検出する温度検出器と、 当該各転換器内の検出温度値を適正温度値に合
致させるように二酸化イオウ含有ガスと酸素含有
ガスとを選択的に該各転換器に供給するガス流路
制御装置とを備えてなり、複数の転換器の間で二
酸化イオウ含有ガスの導入と、酸素含有ガスの導
入とを交互に切換えて行なうことを特徴とするイ
オウの回収装置である。
典型的には、本発明は2つ以上の転換器を用
い、各転換器の温度を検出し、一方の転換器の温
度が反応の進行につれて設定値より低下する時点
でイオウ酸化物含有ガスの導入を中止し、酸素含
有ガス(例えば空気)を導入するとともに、他方
の転換器にはイオウ酸化物含有ガスを導入してイ
オウの回収を行ない、前記一方の転換器の温度が
所定の値に復帰し、かつ他方の転換器の温度が低
下する時点で、前記一方の転換器への酸素含有ガ
スの導入を中止し、イオウ含有ガスを導入してイ
オウの回収を行ない、同時に他方の転換器へのイ
オウ含有ガスの導入を中止し、酸素含有ガスの導
入を行ない、以下、この操作を交互に繰返して転
換器の反応温度を適正値に保つものである。
本発明は、二酸化イオウ含有ガスおよび酸素含
有ガスの各導入口、温度検出器、炭素質固体の導
入口および残渣の排出口、ならびに単体イオウを
含むガスの排出口を備えた転換器を少なくとも2
基有し、温度検出器およびガスの導入ラインに設
けられたバルブと連結する制御装置により、各ガ
スの導入ラインのバルブの開閉を制御することに
より容易に行なうことができる。
〔作用〕
上記本発明の構成によれば、転換器内の炭素物
質の燃焼反応(酸素含有ガスと炭素質吸着剤との
発熱反応)と、イオウの転換反応(SO2と炭素と
の吸熱反応)を別々に行なわせるため、装置全体
に対するSO2含有ガスを連続して供給しても転換
器内の温度制御が確実に行なわれる。
〔実施例〕
第1図は、排ガス脱硫におけるイオウの回収装
置の全体構成図、第2図は第1図の装置のうちの
転換器の詳細を示す構成図である。
第1図において石炭焚きボイラー6の排ガス
は、導管8により吸着器10に導びかれ、石炭か
ら生成した半成コークスと接触して、イオウ酸化
物が吸着除去される。この工程は、例えば移動層
のような形式で、ガスと半成コークスを垂直方向
に接触させることにより行なわれる。この際の吸
着器の温度は、例えば150℃程度が適当である。
吸着剤の半成コークスは、ボイラー原料の石炭の
一部を乾留器24に導びいて製造される。すなわ
ち、乾留器24において石炭は600〜800℃の温度
で乾留され、半成コークスと共にガス、タールが
生成される。ガスとタールは、導管26により抜
き出され、燃焼等によりプロセスの熱源として使
用することができる。乾留器24で生成した半成
コークスは、イオウ酸化物の吸着能を向上させる
ため、賦活器30に送られ、スチームと酸素含有
ガスとによつて部分燃焼され、賦活される。賦活
器30で発生した水素(H2)、一酸化炭素
(CO)、二酸化炭素(CO2)に富むガスは導管32
により抜き出され、例えば燃料として使用され
る。賦活された半成コークスは、導管22および
42により、それぞれ吸着器10および第2図で
図示する2基の転換器46に送られる。
導管8中の排ガス中にはイオウ酸化物と共に、
酸素、スチームが含まれているため、吸着器10
においてイオウ酸化物は硫酸の形で半成コークス
上に吸着されている。硫酸を吸着した半成コーク
スは脱離器14に送られ、その途中で粉化したも
のは導管20によりボイラーに戻され、燃焼され
る。
脱離器14において、半成コークス上の硫酸
は、300〜400℃の温度で、二酸化イオウの形に分
解され、二酸化イオウに富むガスは導管44によ
り転換器46に送られる。再出された半成コーク
スは導管16により吸着器10に循環され、再使
用される。
次に第2図において、二酸化イオウの脱離器1
4から、導管44によりバルブ68またはバルブ
70を介して、二酸化イオウ含有ガスが転換器4
6Aまたは転換器46Bに導入される。バルブ6
8またはバルブ70は、バルブ制御盤80の信号
により交互に開閉が行なわれる。転換器への半成
コークスは導入管42Aまたは42Bから供給さ
れ、その反応残渣(実質的に灰分を含む)は抜出
管74Aまたは74Bにより系外に抜き出され、
後の処理工程に送られる。転換器内で生成したイ
オウ、CO、CO2は、ガス出口管50Aまたは5
0Bにより系外に抜き出され、後段の処理工程に
導びかれる。空気は、ブロワーから導管82によ
りバルブ64またはバルブ66を介して、転換器
46Aまたは転換器46Bに導入される。空気バ
ルブ64またはバルブ66は制御盤80からの信
号により開閉が行なわれる。
バルブ制御盤80は、転換器内の温度を検出
し、該信号により転換器46Aまたは46Bに導
入する空気とイオウ酸化物含有ガスとを切換える
ために、空気バルブ64,66およびバルブ6
8,70の開閉を行なうものである。具体的な制
御方法としては、例えば転換器46A内の温度が
ある設定値以下に低下した場合、バルブ68を閉
じ、イオウ酸化物含有ガスの導入を中止し、空気
バルブ64を開いて空気を導入し、半成コークス
を燃焼させて転換器46A内の温度を上昇させ
る。この時、転換器46Bでは、バルブ70が開
かれ、イオウ酸化物含有ガスが導入され、イオウ
への転換器反応が行なわれ、一方、空気バルブ6
6は閉じられる。転換器46B内の反応温度が設
定値より低下し、かつ転換器46A内の温度が設
定値以上に上昇した時点で、イオウ酸化物含有ガ
スのバルブ68を開、バルブ70を閉とし、一
方、空気バルブ64を閉、66を開とし、転換器
46Aではイオウへの転換反応を行ない、転換器
46Bでは半成コークスの燃焼による反応温度を
上昇させる。
第2図のフローシートを用いた具体的実施例を
以下に述べる。
実施例 1 脱離器14からSO2を50VOL%含むガスを
6900Nm3/hの速度で転換器46Aに導入した。
導管72Aから供給される固体炭素質としては、
平均粒径5mmの太平洋炭を乾留して生成した半成
コークスを用いた。その供給量は3.4t/hであつ
た。転換器46A内の温度は、ガス導入開始時は
1000〜1100℃であつたが、前記の(1)および(2)式の
反応により徐々に低下し、3時間後には800℃ま
で低下し、この温度では反応速度が遅く、出口ガ
ス中の未反応SO2量が増加することが認められ
た。このため、バルブ制御盤の下限温度を800
℃、上限温度を1100℃に設定しておき、転換器4
6Aでは下限温度になつたときにバルブ68を閉
にしてSO2含有ガスの供給を停止し、バルブ64
を開にして空気を導入し、逆に上限温度に達した
ときにバルブ64を閉にして空気の供給を停止
し、バルブ68を開にしてSO2含有ガスを導入す
るように制御した。一方、転換器46Bでも同様
の操作を行なつたが、上記と逆に下限温度になつ
た時にバルブ70を開、バルブ66を閉にし、上
限温度に達した時にバルブ70を閉、バルブ68
を開になるように制御した。
その結果、導管50Aおよび50Bから排出さ
れるガス中には未反応のSO2はほとんど検出され
ず、転換器46Aおよび46B内では適正条件で
イオウの転換反応が行なわれていることが確認さ
れた。
なお、上記実施例では転換器内で石炭を乾留し
て製造した半成コークスを二酸化イオウの還元剤
として使用するため、転換器後段のタールによる
汚染を防止できる。
〔効果〕
以上、本発明によれば、SO2含有ガスをイオウ
に転換する転換器内の温度を検出し、その信号に
よつてSO2含有ガスと空気の導入を切換えるた
め、常に最適な温度でイオウの回収のための反応
を行うことができ、排ガス中の未反応SO2をほと
んどなくすことができる。その結果、イオウの回
収効率が向上する。
また、従来の単基の転換器を有するイオウの回
収装置では、転換器内の温度を最適温度値に保持
しようとすると、酸素含有ガスが導入されている
間でSO2含有ガスの導入を停止しなければならな
いが、本発明では、少なくとも2基の転換器を使
用してイオウの転換反応と温度上昇を切換えて運
転することにより、温度調整のために脱離器から
のSO2含有ガスの供給を一時停止することなく、
安定した連続運転を行なうことができる。その結
果、一層イオウの回収効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、排ガス脱硫におけるイオウ回収方法
のフローシート、第2図は、その転換器46の詳
細を示すフローシートである。 6……ボイラー、10……吸着器、14……脱
離器、24……乾留器、30……賦活器、46…
…転換器、46A,46B……転換器、64,6
6……空気バルブ、68,70……バルブ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 炭素質吸着剤が備えられた吸着器と、該吸着
    器にイオウ酸化物を含有するガスを供給するイオ
    ウ酸化物含有ガス供給装置と、 当該イオウ酸化物を硫酸となし、該硫酸を吸着
    した前記炭素質吸着剤を加熱することにより二酸
    化イオウ含有ガスとして脱離させる脱離器と、 炭素質固体を備えてなり、当該炭素質固体と前
    記脱離器から供給された二酸化イオウとを接触反
    応させて、当該二酸化イオウを単体イオウに転換
    する転換器と、 該転換器に酸素含有ガスを供給する酸素ガス供
    給装置とを備えてなるイオウの回収装置におい
    て、 前記転換器を複数個設けるとともに、 該各転換器内温度を検出する温度検出器と、 当該各転換器内の検出温度値を適正温度値に合
    致させるように二酸化イオウ含有ガスと酸素含有
    ガスとを選択的に該各転換器に供給するガス流路
    制御装置とを備えてなり、複数の転換器の間で二
    酸化イオウ含有ガスの導入と、酸素含有ガスの導
    入とを交互に切換えて行なうことを特徴とするイ
    オウの回収装置。 2 特許請求の範囲第1項において、前記炭素質
    吸着剤および炭素質固体として、石炭を乾留して
    得られた半成コークスを用いることを特徴とする
    イオウの回収装置。
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