JPS6333889B2 - - Google Patents

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JPS6333889B2
JPS6333889B2 JP55038005A JP3800580A JPS6333889B2 JP S6333889 B2 JPS6333889 B2 JP S6333889B2 JP 55038005 A JP55038005 A JP 55038005A JP 3800580 A JP3800580 A JP 3800580A JP S6333889 B2 JPS6333889 B2 JP S6333889B2
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JP
Japan
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gas
exhaust gas
ammonia
dinitrogen oxide
gas containing
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JP55038005A
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JPS56136629A (en
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Shinji Aoki
Keita Kawamura
Toshiaki Fujii
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/60Simultaneously removing sulfur oxides and nitrogen oxides
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、放射線照射排ガス処理プロセス副生
物の利用法に関する。さらに詳しく言えば、本発
明は、排ガス中に含まれるSO2および/または
NOxが、放射線の影響下に添加されたNH3と相
互反応することによつて生じたエアロゾル状の反
応生成物を無害化し、さらに一歩進めてこれを有
効利用する方法に関する。 放射線照射排ガス処理プロセスの典型的なフロ
ーシートは第1図に示す通りである。このプロセ
スを、第1図に従つて説明すると、排ガス発生源
1で発生した排ガスは、照射室2内のリアクター
3に導入され、こゝで放射線発生装置(電子線発
生装置)4からの放射線(通常、電子線)を照射
され、排ガス中に含まれるSO2および/または
NOxは、リアクター前方または後方に設けられ
たアンモニア添加装置5または6から添加される
アンモニアと相互に反応してエアロゾル状の反応
生成物(副生物)を生成する。これらの生成物は
集塵器7で捕集され、除塵された排ガスはブロワ
ー8および煙突9を経て大気へ放出される。 上記プロセスにおいて、集塵器7で捕集される
副生物は、X線回折分析、赤外吸光、化学分析等
の分析結果から硫安および硫安と硝安との複塩
(硫硝安)を主成分とする物質であることが確か
められている。 本明細書中でいう排ガスとは、石油、石炭等の
燃焼排ガスおよび各種産業プロセスからの排ガス
を指す。前記排ガス処理プロセス副生物の利用法
としては、窒素質肥料としての利用および熱分解
による有効成分の回収利用が考えられているが、
本発明の方法は後者に属する総合的な方法であつ
て、熱分解によつて生じるガスを有効利用すると
共に、最終生成物を取扱い便利で無害な固形粒状
物のみとすることを特徴とする。従来、前記副生
物は比重が小さい微粉体であるために取扱いが困
難であり、取扱い時に一部が凝集したり、熱分解
処理に際しては局部加熱による不純物(酸性硫安
など)の生成があつたり、爆発の危険性が増大す
るなどの欠点があつたが、本発明の方法はこれら
の欠点がなく、好都合に実施することができる。 本発明の方法は、亜硫酸ガス(SO2)および/
または窒素酸化物(NOx)を含む排ガスにアン
モニア(NH3)を添加して電子線照射するかま
たは前記排ガスを電子線照射した後、NH3を添
加することにより得られるエアロゾル状反応生成
物を、集塵装置でガス流から分離回収した後、こ
れを無機物と共に必要な量の水の存在下に、流動
層造粒装置内で比較的低温度でNH3を含むガス
を発生させると共に造粒し固形粒状体を生成せし
めること、このようにして得られた固形粒状体
を、さらに、もつと高い温度で熱分解して、酸化
二窒素を含むガスを発生せしめ、粒状体の主成分
を石こうに変えること、さらに、前記酸化二窒素
含有ガスを燃料の助燃剤として有効に使用すると
共に、酸化二窒素を分解して完全に無害化するこ
とを特徴とする、前記副生物の利用法である。 第2図は、本発明の好ましい1具体例を示すフ
ローシートである。以下第2図に従つて説明する
と、放射線照射排ガス処理プロセスの反応生成物
(副生物)は、溶解槽2−1で水溶液にされる。
この際、前記副生物/水の重量比は10以下とする
ことが好ましい。最適の比率は流動層造粒装置2
−2の運転条件などで定まる。流動層造粒装置2
−2では、溶解槽2−1からの水溶液がスプレー
装置2−5により噴霧され、一方、無機物(たと
えば酸化カルシウム、CaO)が定量フイーダー2
−3および最終固体生成物(たとえば石こう)の
一部が定量フイーダー2−4を介して供給管によ
り供給される。 無機物質の添加量は、前記副生物(原料)に対
して20重量%以上とすべきであり、副生物の0.5
倍〜20倍(重量比)の範囲内とすることが好まし
い。その最適量は、造粒条件により異なるが、生
成物中のSO4 2-量の当量に対し0.9〜1.3倍量用い
れば良い結果が得られる。添加し得る無機物質は
酸化カルシウム、酸化マグネシウム、石灰石(主
成分CaCO3)、消石灰、ドロマイト(主成分
CaCO3、MgCO3)、ドロマイトの水酸化物などで
あり、400℃以上の融点をもつ物質を主成分とす
るものが好ましい。 流動層造粒装置2−2に供給管を通して送られ
た粒子は、熱風炉2−6からの空気およびスプレ
ー装置2−5からの噴霧により強制循環流動させ
られ、粒子と液体との反応や物理的結合により粒
状体が形成される。原料副生物(前記放射線照射
プロセスの反応生成物)中の硫安成分をなしてい
たアンモニア態窒素は脱離してアンモニアガスが
発生する。流動層装置内の粒子は所定の粒径に至
るまで成長させる。この場合の反応は次の(1)式に
示す通りである。 *は造粒による生成粒子の成分を表わす。 (1)の反応が進行するときの温度は80〜150℃、
好ましくは90〜110℃である。(1)式の反応によつ
て発生したアンモニア含有ガスは、アンモニア回
収装置2−7で、アンモニアガスまたは安水とし
て回収され、アンモニアタンク2−8に貯蔵され
る。回収したアンモニアガスまたは安水は、放射
線照射排ガス処理プロセスの添加用アンモニアと
して利用することができる。 形成される粒子は、その粒径が0.2〜6mmの球
形粒となるように制御することが好ましくこのよ
うに制御することが可能である。粒径は装置内の
滞留時間、水溶液の噴霧量、石こう等のフイード
バツク量および粒径、温度、生成物中のNH4 +
NO3 -、SO4 2-などの濃度、酸化カルシウム添加
量および粒径などにより変化するので、与えられ
た条件の下で、可変条件を変化させて最適条件を
決定すればよい。 滞留時間は5〜40分が好ましい。最も好ましく
は15〜25分である。 原料中の硝安分は、(1)式で示されるように、生
成する石こうと共に造粒化されるが、得られた粒
状体を、さらに熱分解装置2−9で処理すること
により、硝安分を熱分解して、酸化二窒素を含む
ガスを発生させることができる。この反応は、次
の(2)式で示すことができる。 4〔NH4NO3、2CaSO4・nH2O〕―→ 3N20+N2+1/2O2+8H2O +8CaSO4・nH2O …(2) (2)式で表わされる反応は、100〜350℃、好まし
くは180〜250℃の温度で進行する。分解残渣の石
こうは、必要に応じ一定量が流動層造粒装置2−
2へフイードバツクされ、残りの石こうは回収さ
れる。酸化二窒素を含むガスは酸化二窒素回収装
置2−11により酸化二窒素を回収し、酸化二窒
素タンク2−12に貯蔵することができる。ある
いは酸化二窒素を分離せずに混合ガスのままで燃
料、特に気体燃料の助燃剤として用いることもで
きる。燃焼後、酸化二窒素はN2とO2とに分解し、
完全に無害化されるのでNOxが再び生成するよ
うなことはない。 酸化二窒素(N2O)の処理利用方法の一例と
して、これを気体燃料の助燃剤として用いる場合
に使用できる燃焼バーナーの一例を第3図に示
す。なお、本発明の方法によつて生じるN2Oは
気体燃料と共に用いる場合に限らず石炭、石油等
の固体および液体燃料と共に用いる場合、あるい
は両者を混合燃焼する場合にも有効である。 第3図において気体燃料は気体燃料供給管Aよ
り供給される。ここで言う気体燃料とは乾性ガ
ス、湿性ガス、石炭ガス、発生炉ガス、水性ガ
ス、増熱水性ガス、熱分解油ガス、接触分解油ガ
スなどのことであり、これらが単独または2種以
上混合して用いられる。 一方、酸化二窒素は、酸化二窒素導入管Bより
供給される。気体燃料と酸化二窒素との割合は用
いる気体燃料の種類、バーナの形状などにより最
適比が異なるが一般的には、酸化二窒素/気体燃
料の体積比が0.1〜20の範囲内となるようにする
ことが望ましい。 このようにして供給された燃料およびN2Oは
燃焼室Cで混合され燃焼し、ノズルDから高速で
炉外に噴出する。燃焼室Cの温度は、N2Oの助
燃作用の効率を良くするために、300℃以上に保
温することが望ましい。 燃料として天然ガスを用いる場合の燃焼室にお
ける反応は次の式に従つて進行する。 2N2O→O2+2N2 ……(3) CH4+2O2→CO2+2H2O ……(4) 上記反応式からわかるように、N2OはO2の供
給源となる。また、N2Oを用いることによつて、
天然ガスを従来の方法で燃焼させる場合よりも発
熱量の増加をきたす。発熱量の増加割合は燃料の
種類、N2Oの混合比、燃焼方法、燃焼条件、燃
焼装置の構造などにより異なるが一般には、5%
〜50%程度の増加を得ることができる。以下、実
施例によつて説明する。 実施例 1 放射線照射排ガス処理プロセスにおいて集塵器
で回収した反応生成物(硝安/硫安=0.6、重量
比)を44Kg/時の割合で連続的に溶解槽に供給
し、一方、同じく溶解槽に47Kg/時の割合で水を
連続的に供給した。このようにして溶解槽で得ら
れた溶液を、91Kg/時の割合で溶解槽から抜きと
り、スプレー装置を介して流動造粒装置内に噴霧
した。これと同時に、酸化カルシウム12Kg/時お
よび石こう15Kg/時をそれぞれ定量フイーダーで
造粒装置に送り、かつ熱風炉からのエアー(110
℃)を100Kg/時の割合で造粒装置に吹き込んだ。
造粒装置内における副生物の滞留時間を20分とし
て造粒を行なつた。流動層造粒装置内でアンモニ
アを含むガスが発生した。分析結果から、アンモ
ニアガスの発生量は第1表に示す通りであつた。
【表】 流動造粒装置で形成された造粒ペレツトは2mm
φの球状体であり、X線回折分析の結果は第2表
に示す通りであつた。
【表】 実施例 2 実施例1において流動造粒装置で形成されたペ
レツトを63Kg/時の割合で熱分解炉に供給し、同
時に230℃の熱風を60Kg/時の割合で熱分解炉に
吹きこみ熱分解を行なつた。熱分解炉内で、酸化
二窒素を含むガスが発生した。分析結果から求め
たガス量および分解残渣のX線分析結果は第3表
に示す通りであつた。
【表】 比較例 1 実施例1で原料として用いたものと同じ、放射
線照射排ガス処理プロセス副生物を、流動層造粒
することなく、直接熱分解炉に入れ、220℃で熱
分解した。酸化二窒素を発生させて硝安分を除い
た後、取り出して化学分析およびX線回折分析を
行なつた。分析の結果、主成分は硫安であるが、
10%程度の酸性硫安、および数%の硫酸水素アン
モニウム、ピロ硫酸アンモニウムを含有している
ことが認められた。 また、熱分解炉で一部の生成物が凝集、付着し
た。実施例2においてはこのような凝集、付着は
認められず、分解残渣は石こうのみであつた。 実施例 3 実施例2において熱分解炉で発生した二酸化窒
素を含むガスを、放射ノズルバーナーを備えた燃
焼装置に、二酸化窒素含有ガス/天然ガスの体積
比が10となる割合で、天然ガスと共に供給し、燃
焼させた。燃焼装置出口で、N2O濃度および温
度を測定した。N2O濃度は検出されなかつた。
温度は1250℃であつた。 比較例 2 実施例3と同じ燃焼装置により、空気/天然ガ
スの体積比が1.0とる割合で実施例3と同じ天然
ガスを燃焼し、実施例3と同様に燃焼装置の出口
で温度を測定したところ、1210℃であり、実施例
3の場合と、ほとんど変わらなかつた。 上記より明らかなごとく本発明の方法により、
放射線照射排ガス処理プロセス副生物を、効率よ
く不純物の生成が少なく、かつ安全性の高い熱分
解処理することができるようになつた。また、造
粒時に硫安中のアンモニアの処理ができるため、
熱分解装置を簡易化できる。熱分解により発生す
るN2O含有ガスはこれよりN2Oを分離してN2O
のの通常の用途に供することもできるが、混合ガ
スのまゝで燃料、特に気体燃料の助燃剤として用
いることができるので、特別の回収、分離装置を
必要とすることなく、大量のN2Oを工業的に極
めて有利に利用することができる。 以上の諸効果により、アンモニア添加放射線照
射排ガス処理プロセスを一層有利に実施できるよ
うになつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は典型的な放射線照射排ガス処理プロセ
スのフローシートを示す。第2図は、本発明の方
法の好ましい1具体例のフローシートを示す。第
3図は、本発明の方法により発生するN2Oガス
を本発明の方法に従つて、気体燃料の助燃剤とし
て使用するために用いうる燃焼装置の一例を示
す。図中の記号は下記のものをそれぞれ表わす。 1……排ガス発生源、2……照射室、3……リ
アクター、4……放射線(電子線)発生装置、
5,6……アンモニア添加装置、7……集塵器、
8……ブロワー、9……煙突、2−1……溶解
槽、2−2……流動槽造粒装置、2−3……定量
フイダー、2−4……定量フイーダー、2−5…
…スプレー装置、2−6……熱風炉、2−7……
アンモニア回収装置、2−8……アンモニアタン
ク、2−9……熱分解装置、2−10……ふるい
分け装置、2−11……酸化二窒素回収装置、2
−12……酸化二窒素回収タンク、A……気体燃
料供給管、B……酸化二窒素導入管、C……燃焼
室、D……ノズル、GF……気体燃料、N2O……
酸化二窒素、BG……熱流(燃焼ガス)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 亜硫酸ガス(SO2)および/または窒素酸化
    物(NOx)を含む排ガスにアンモニア(NH3
    を添加して電子線照射するか、または前記排ガス
    を電子線照射した後、NH3を添加することによ
    り得られる反応生成物を水分の存在下に、無機物
    質と共に、流動層造粒装置内で造粒すると共に、
    アンモニアを含むガスを発生させることを特徴と
    する、電子線照射排ガス処理プロセス副生物の利
    用法。 2 前記無機物質が、酸化カルシウムまたは/お
    よび水酸化カルシウムであることを特徴とする、
    特許請求の範囲第1項の方法。 3 前記流動層造粒を滞留時間5〜40分で行ない
    直径0.2〜6mmの球形粒を得ることを特徴とする、
    特許請求の範囲第1項または第2項の方法。 4 亜硫酸ガス(SO2)および/または窒素酸化
    物(NOx)を含む排ガスにアンモニア(NH3
    を添加して電子線照射するか、または前記排ガス
    を電子線照射した後、NH3を添加することによ
    り得られる反応生成物を、水分の存在下に無機物
    質と共に、流動層造粒装置内で造粒すると共に、
    アンモニアを含むガスを発生させ、次いで得られ
    た造粒生成物を熱分解装置で熱分解して、酸化二
    窒素を含むガスを発生させることを特徴とする、
    電子線照射排ガス処理プロセス副生物の利用法。 5 前記熱分解を100〜350℃の範囲内の温度で行
    なうことを特徴とする特許請求の範囲第4項の方
    法。 6 亜硫酸ガス(SO2)および/または窒素酸化
    物(NOx)を含む排ガスにアンモニア(NH3
    を添加して電子線照射するか、または前記排ガス
    を電子線照射した後、NH3を添加することによ
    り得られる反応生成物を水分の存在下に無機物質
    と共に、流動層造粒装置内で造粒すると共に、ア
    ンモニアを含むガスを発生させ、次いで得られた
    造粒生成物を熱分解装置で熱分解して、酸化二窒
    素を含むガスを発生させ、該酸化二窒素含有ガス
    を燃料と共に燃焼室に供給することを特徴とす
    る、電子線照射排ガス処理副生物の利用法。 7 前記酸化二窒素含有ガスを、気体燃料と共
    に、酸化二窒素対気体燃料(酸化二窒素/気体燃
    料)の体積比が0.1〜20となる割合で燃焼室に供
    給することを特徴とする、特許請求の範囲第6項
    の方法。 8 前記気体燃料が乾性ガス、湿性ガス、石炭ガ
    ス、発出炉ガス、水性ガス、増熱水性ガス、油ガ
    スのいずれか1種または、これらから選ばれる2
    種以上の混合ガスであることを特徴とする、特許
    請求の範囲第7項の方法。
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JPH0640945B2 (ja) * 1987-12-10 1994-06-01 株式会社荏原製作所 放射線照射排ガス処理法

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