JP2000262861A - 排ガス処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理済ガスへのリークアンモニア量を低減さ
せ、注入アンモニア量の増加を可能とする炭素質触媒を
利用した排ガス処理方法及び装置を提供する。 【解決手段】 排ガスを二分（ラインＬ２、Ｌ３）し
て、ラインＬ２側の排ガスにアンモニアを注入して直交
流移動層反応器１０の上部に導き、脱硫・脱硝処理を行
った後、処理済ガスをラインＬ４により返送して残るラ
インＬ３側の排ガスと混合し、反応器１０の下部を通過
させて、再度脱硫・脱硝処理を行うことにより、注入し
たアンモニアを効果的に使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、窒素酸化物及び硫
黄酸化物を含有する排ガス処理方法及び装置に関し、特
に、排ガスにアンモニアを混合して、反応器内を移動す
る炭素質触媒に直交流で接触させて脱硫及び脱硝処理を
行なう直交流移動層反応器を利用した排ガス処理方法及
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排ガス中に含まれる硫黄酸化物(SOx)及
び窒素酸化物(NOx)を、活性炭等の炭素質触媒（吸着剤
としても機能する）を用いて処理する脱硫脱硝方法が知
られている。この脱硫脱硝方法においては、排ガス中の
硫黄酸化物は、炭素質触媒に硫酸として吸着され、さら
に添加されたアンモニアとの反応により硫酸のアンモニ
ウム塩に変化して吸着除去される。他方、窒素酸化物
は、排ガス中に添加されたアンモニアとの反応により分
解除去される。

【０００３】炭素質触媒は、硫酸及びアンモニウム塩の
吸着に伴い不活性化されるため、加熱再生を必要とす
る。このとき炭素質触媒上に存在するアンモニアとSO₂
のモル比（NH₃/SO₂:実際にはNH₄ ⁺/SO₄ ^2-)が高くなる
と、再生器におけるアンモニアの分解率が低くなり、そ
の結果、回収される高濃度のSO₂に多量のアンモニアが
混入してしまい、副製品回収工程における装置の閉塞及
び回収製品純度の低下といった問題が生ずる。また、水
洗等によるガスの洗浄工程で、アンモニウム塩（亜硫酸
アンモニウム等）として廃水に溶け込み、その処理が必
要になる。また、排ガス温度が低い（約100℃以下）場
合は、炭素質触媒上に生成される硫酸アンモニウム塩に
より、触媒の細孔が破壊され、粉化する低温破壊が起こ
ることがある。脱硝性能を向上させるために、アンモニ
アの添加量を高めていくに従って、これらの問題が顕著
になる。

【０００４】これらの問題に対する解決策としては、特
開平４−１６６２１２号公報に開示された技術（以下、
従来技術１と呼ぶ。）や国際公開ＷＯ９８／１５３４０
号公報に開示された技術（以下、従来技術２と呼ぶ。）
が知られている。

【０００５】従来技術１は、脱硫用と脱硝用の２つの直
交流移動層反応器を用意し、排ガスを２つに分岐して、
その一方を脱硫用反応器で処理した後、この処理済排ガ
スと分岐した残りの未処理排ガスとを混合して脱硝用の
反応器へ導いて処理するものである。そして、脱硝用反
応器を通過した炭素質触媒は、脱硫用反応器に送られ、
脱硫用反応器を通過した後で再生処理される。このよう
にすると、脱硝用反応器に導入される排ガスのSO₂濃度
が低下し、脱硝率を向上させることができる。なぜな
ら、炭素質触媒に吸着されたSO₂(実際にはH₂SO₄)とアン
モニアの反応は、NOxとアンモニアの反応よりも速いた
め、SO₂濃度が低いほどNOxの除去率を高めることができ
るからである。

【０００６】従来技術２は、排ガスを二つに分岐し、一
方の排ガスへアンモニアを注入して、直交流移動層反応
器の上部へ導入し、他方の排ガス流にはアンモニアを注
入することなく、この直交流移動層反応器の下部へ導入
して処理するものである。このようにすることで、上部
区画で処理する排ガスへのアンモニア注入量を高めてそ
の脱硝率を向上する一方、下部区画でのSO₂吸着によっ
て炭素質触媒に吸着されたNH₃/SO₂比を低く抑えること
ができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術１においては、２つの反応器を必要とし、反応器間で
の炭素質触媒の移送手段も必要となるので、設置コスト
の増加につながる。さらに、アンモニアとNOxの反応に
よる脱硝反応は主として脱硝反応器で行われるため、脱
硝率をできるだけ向上させる目的で、注入するアンモニ
アの濃度を高めると、今度は未反応のアンモニアが処理
済排ガス中にリークするという問題点を有している。

【０００８】従来技術２においては、反応器の上部区画
へ導入される排ガス中のSOx濃度が高い場合、上部区画
でも脱硫反応が支配的になり、脱硝効率の向上が図れな
いという問題点を有している。そして、脱硝率をできる
だけ向上させる目的で、注入するアンモニアの濃度を高
めると、従来技術１と同様に未反応のアンモニアが処理
済排ガス中にリークするという問題点を有している。

【０００９】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みて、
処理済ガスへのリークアンモニア量を低減させ、注入ア
ンモニア量の増加を可能とする炭素質触媒を利用した排
ガス処理方法及び装置を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の排ガス処理方法は、窒素酸化物及び硫黄酸
化物を含有する排ガスにアンモニアを混合して、反応器
内を移動する炭素質触媒に直交流で接触させて脱硫及び
脱硝処理を行なう直交流移動層反応器を利用した排ガス
処理方法において、この排ガスを分岐する工程と、分岐
された排ガスの一方にアンモニアを添加する工程と、ア
ンモニアが添加された排ガスを反応器の所定の位置に導
き、残るアンモニア未添加の排ガスを反応器のアンモニ
ア添加排ガスが導かれた位置より炭素質触媒の流動方向
下流側に導いて脱硫・脱硝処理を行う工程と、アンモニ
ア添加排ガスを反応器で処理した後、処理済ガスを反応
器のアンモニア添加排ガスの導入位置とは異なる位置に
導いて再処理する工程と、反応器から排出された炭素質
触媒を加熱再生処理したうえで再度反応器に供給する再
生工程と、を備えていることを特徴とする。

【００１１】一方、本発明の直交流移動層反応器を利用
した排ガス処理装置は、内部に充填した炭素質触媒を処
理対象排ガスと直交する方向に移動させて接触させる直
交流移動層反応器と、排ガスを分岐する分岐流路と、分
岐された排ガスの一方にアンモニアを供給して混合する
アンモニア供給装置と、アンモニアが添加された排ガス
を前記反応器の所定の位置に導く第１の導入流路と、残
るアンモニア未添加の排ガスを反応器の第１の導入経路
接続位置より炭素質触媒の流動方向下流側に導く第２の
導入流路と、アンモニアが添加された排ガスの反応器で
の処理済ガスを反応器の第１の導入経路接続位置とは異
なる位置に返送して反応器内に導入する返送手段と、反
応器から排出された炭素質触媒を加熱再生処理する再生
器と、を備えていることを特徴とする。

【００１２】このような工程、装置によれば、アンモニ
アが添加された排ガスは、一度反応器の所定の位置を通
過した後、今度は、反応器の異なる位置を通過させられ
る。このようにすることで、一度目に反応器を通過した
後、処理済ガス内に残存していたアンモニアは、二度目
に反応器を通過する際にさらに脱硝反応に用いられた
り、炭素質触媒に吸着されることにより除去される。こ
のため、リークアンモニア量を削減することができる。
そのため、アンモニアの注入量を増すことができ、脱硝
率の向上が容易になる。

【００１３】ここで、アンモニア添加ガスの処理ガスを
排ガスのアンモニア未添加ガスに混合する混合工程を備
えている、つまり、返送手段は、第２の導入流路に接続
されていてもよい。この場合は、上流側を通過した処理
排ガスに含まれるリークアンモニアをアンモニア未添加
の排ガスに加えることになり、この排ガスの脱硝率を向
上させる効果がある。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。

【００１５】図１は、本発明に係る排ガス処理装置の第
１の実施形態を示す概略図である。この装置は、直交流
移動層反応器１０と、加熱再生器２０と、分離器３０
と、アンモニア供給装置４０とを備えている。

【００１６】反応器１０の内部には、活性炭等の炭素質
触媒が充填され、これが所定速度で鉛直方向に下降する
ことで移動層１１が形成されている。反応器１０の上部
に設けられた投入バルブ１２と下部に設けられた引き抜
きバルブ１３による反応器１０への炭素質触媒の投入、
引き抜き量を制御することで移動層１１の流動速度を調
整することができる。以下、この移動層１１の流動方向
に合わせて上流側、下流側と称する。

【００１７】そして、処理排ガスは、この炭素質触媒の
流動方向に直交するように導入される構造となってお
り、入口側には、ガス入口１４ｕ、１４ｌとガスを導入
するとともに炭素質触媒の移動層１１からの流出を防ぐ
入口ルーバ１５とが設けられ、反対側の出口側には、多
孔板１６と、ガス出口１７ｕ、１７ｌが設けられてい
る。

【００１８】60〜180℃に温度調整された処理対象排ガ
スを供給するラインＬ１は、途中でラインＬ２とライン
Ｌ３に分岐される。ラインＬ２は、反応器１０の上流側
のガス入口１４ｕに接続されているが、途中に、アンモ
ニア供給装置４０に接続されているラインＬ６が接続さ
れている。一方、ラインＬ３には、反応器１０の上流側
ガス出口１７ｕに接続されたラインＬ４が接続され、反
応器１０の下流側のガス入口１４ｌへと接続されてい
る。反応器１０の下流側のガス出口１７ｌは、ラインＬ
５を介して後続の処理施設に接続される。

【００１９】反応器１０下部の引き抜きバルブ１３は、
ラインＬ７を介して加熱再生器２０へと接続されてお
り、加熱再生器２０は、さらに、ラインＬ８を介して、
分離器３０へと接続されている。分離器３０は、さら
に、ラインＬ９を介して、反応器１０上部の投入バルブ
１２に接続されており、炭素質触媒を循環させるように
なっている。

【００２０】次に、本実施形態の動作、すなわち、本発
明に係る排ガス処理方法について詳細に説明する。ライ
ンＬ１から供給されてきた排ガスは、ラインＬ２、Ｌ３
に例えば、１対１の比率で分岐される（分岐工程）。ラ
インＬ２の排ガスには、ラインＬ６を介してアンモニア
供給装置４０からアンモニアが注入され、混合される
（添加工程）。一方、ラインＬ３の排ガスには、反応器
１０の上流側で後述するように脱硫・脱硝処理された排
ガスがラインＬ４を介して混合される（混合工程）。そ
れぞれのガスは、ガス入口１４ｕ、１４ｌを介して反応
器１０内に導かれ、入口ルーバ１５を通過して反応器１
０内部の移動層１１と接触させられる（脱硫・脱硝工
程、再処理工程）。この反応器１０内部の移動層１１の
降下速度は、前述したように、主としてバルブ１３から
の炭素質触媒の引き抜き量を調整することで、調整され
ている。

【００２１】ここで、排ガス中のSOxは、炭素質触媒と
の接触によって以下の反応により硫酸として吸着除去さ
れる。

【００２２】SO₂+1/2O₂+H₂O→H₂SO₄ …(1) SO₃+H₂O→H₂SO₄ …(2) 排ガス中に混合されているアンモニアの一部はこの硫酸
と以下のように反応し、酸性硫安、硫安を生成する。

【００２３】H₂SO₄+NH₃→NH₄HSO₄ …(3) NH₄HSO₄+NH₃→(NH₄)₂SO₄ …(4) 硫酸の量が多い場合は、さらに、以下の反応により硫安
が酸性硫安に分解される。

【００２４】(NH₄)₂SO₄+H₂SO₄→2NH₄HSO₄ …(5) 一方、排ガス中のNOxは、炭素質触媒を触媒としてアン
モニアと以下のように反応して分解される。

【００２５】4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O …(6) 図２は、移動層１１内の各領域において炭素質触媒に吸
着される物質を示す吸着ゾーンのモデル図である。上部
領域では、まず、排ガス入口側でNH₃と硫酸が吸着さ
れ、硫安が生成される。そして、それより排ガス出口側
の領域では、NH₃と硫酸が酸性硫安として吸着される。
これらのゾーンでSOxがほぼ除去された後の領域（図中
白色で示される領域、以下、脱硝ゾーンと呼ぶ。）にお
いては、残存するNH₃により脱硝が行われる。したがっ
て、硫安吸着ゾーン、酸性硫安吸着ゾーンで硫酸の中和
反応により消費されるアンモニア量を考慮して、ライン
Ｌ６を介して供給されるアンモニアの量を、ラインＬ２
を介して導入される排ガス中のNOxとSOxのモル量の和よ
り多めに導入する必要がある。脱硝ゾーンを経て脱硝処
理された（脱硫・脱硝処理工程）排ガスは、排ガス出口
１７ｕ、ラインＬ４を介してラインＬ３の未処理排ガス
に混合される。

【００２６】一方、下部領域では、上部領域で脱硫・脱
硝処理された排ガスの混入により、もとのラインＬ１の
排ガスよりNOx、SOx濃度とも低減されている。上部区画
で反応に寄与しなかった分のアンモニアが残存していて
もSOx濃度に比べて低いので、下部区画では、硫酸の吸
着反応が主体となり、(4)(5)式により酸性硫安吸着ゾー
ンが下流側に行くに連れて排ガス入口側、出口側の双方
へ拡大していく。そして、その出口側では、硫酸のみが
吸着されている硫酸吸着ゾーンが形成される。未反応未
吸着のアンモニアにより、脱硝ゾーンでさらに脱硝反応
が行われるので、脱硝率が向上する。また、アンモニア
を含む排ガスを下部区画に通過させて消費するので、リ
ークアンモニア量を減らすことができる。さらに、上部
区画へのアンモニア添加量を増やすことができるので、
脱硝率を向上させることもできる。こうして脱硫・脱硝
処理された（再処理工程）排ガスは、ラインＬ５を介し
て、図示していない煙突等により大気中に放出される。

【００２７】反応器１０で排ガス処理に供された移動層
１１の炭素質触媒は、底部のバルブ１３から所定量ずつ
引きぬかれてラインＬ７により再生器２０へと送られ
る。この再生器２０内では、炭素質触媒は約300〜600℃
の高温不活性ガス雰囲気中で加熱再生される。そして、
再生された炭素質触媒は、ラインＬ８を介して振動スク
リーン等からなる分離器３０に送られ、ダスト及び粉化
した炭素質触媒が取り除かれた後、ラインＬ９により反
応器１０の上部に設けられたバルブ１２を介して移動層
１１へと戻されて循環再使用される。

【００２８】移動層１１の最下部から引き抜かれる炭素
質触媒においては、図２に示されるように、NH₃の多く
が硫安より分解されやすい酸性硫安として吸着されてお
り、さらに、NH₃/SO₂比もほぼ１程度に低減されてい
る。したがって、脱離ガス中に存在するNH₃の比率を大
幅に削減することができ、脱離ガス中に高濃度で含まれ
るSO₂の再生処理も容易になる。上部と下部とを別々の
反応器とすると、炭素質触媒が混合されてしまい、下部
区画での硫安の吸着量が多くなり、好ましくない。した
がって、一体型の反応器、あるいは、反応器自体は別々
でも吸着ゾーン分布が保たれるような状態で炭素質触媒
を移送できる装置であることが好ましい。

【００２９】続いて、図３、図４を参照して本発明に係
る排ガス処理装置の第２の実施形態について説明する。
図３は、この第２の実施形態の排ガス処理装置の全体概
略図であり、図４は、その移動層の吸着ゾーンを示す図
である。

【００３０】図３に示されるこの第２の実施形態の装置
は、図１に示される第１の実施形態と異なり、反応器１
０ａの上部、中部、下部にそれぞれ排ガス入口１４ｕ、
１４ｍ、１４ｌと排ガス出口１７ｕ、１７ｍ、１７ｌを
有する三段式の構成となっている点が相違する。そし
て、最上段、中段の排ガス入口１４ｕ、１４ｍは、処理
対象ガスを導くラインＬ１から分岐されたラインＬ２と
ラインＬ３にそれぞれ接続され、最下段の排ガス入口１
４ｌは、ラインＬ４により、最上段の排ガス出口１７ｕ
と接続されている。一方、中段、最下段の排ガス出口１
７ｍ、１７ｌは、排ガス排出ラインＬ５、Ｌ５ｂにそれ
ぞれ接続されている。このうち、ラインＬ２がアンモニ
ア供給装置４０とラインＬ６により接続されている。

【００３１】次に、本装置の動作、すなわち、本発明に
係る排ガス処理方法の第２の実施形態について説明す
る。

【００３２】反応器１０ａの最上段では、第１の実施形
態と同様の反応が進行する。したがって、図４に示され
るように、この区画においては、吸着ゾーン分布も図２
に示す第１の実施形態と同様の分布となる。

【００３３】反応器１０ａの中部の排ガス入口１４ｍに
は、二分された処理排ガスのうち残るラインＬ３側の排
ガスが導かれる。この排ガス中には、アンモニアが全く
添加されていないため、中段で吸着された硫安の一部が
酸性硫安に分解され、酸性硫安吸着ゾーンが拡大すると
同時に、その排ガス流後方に硫酸吸着ゾーンが形成され
る。これら３つのゾーンで排ガス中のSOxはほぼ完全に
除去されるとともに、その後方の脱硝ゾーンでは、NOx
の一部が未反応で存在するNH₃により分解される。こう
して処理されたガスは、ラインＬ５から排出される。

【００３４】そして、反応器１０ａ最下部の排ガス入口
１４ｌには、最上部で処理された排ガスがラインＬ４を
介して供給されている。この排ガスには、SOxがほとん
ど含まれていないので、硫酸吸着ゾーンの前方で残存す
るアンモニアの一部が吸着されて酸性硫安吸着ゾーンが
拡大するのみで、硫安吸着ゾーン、脱硝ゾーンは上下方
向でほとんど変化しない。そして、排ガス中に残存する
NH₃により残存するNOxの脱硝反応が行われるので、脱硝
率の向上が図れる。そして、この反応により残存してい
たNH₃は消費され、その濃度も低減する。処理排ガス
は、ラインＬ５ｂにより、ラインＬ５に混合されて、排
出される。

【００３５】本実施形態における最上段へのアンモニア
の注入量は、硫安・酸性硫安としての炭素質触媒への吸
着量を考慮して、多めに注入する必要がある。アンモニ
アの注入量が増して、その炭素質触媒への吸着量が増え
ても、中段でのSOx吸着により炭素質触媒上のNH₃/SO₂比
を低減することができるので、アンモニア注入量を増や
して脱硝率を向上させることが容易である。さらに、最
下段で再度脱硝処理に用いることで、リークアンモニア
量も低減することができる。

【００３６】本実施形態でも移動層１１ａの最下部から
引き抜かれる炭素質触媒においては、図４に示されるよ
うに、NH₃の多くが硫安より分解されやすい酸性硫安と
して吸着されており、さらに、NH₃/SO₂比もほぼ１程度
に低減されている。したがって、脱離ガス中に存在する
NH₃の比率を大幅に削減することができ、脱離ガス中に
高濃度で含まれるSO₂の再生処理も容易になる。

【００３７】この装置においても第１の実施形態と同様
に、上段、中段、下段間で炭素質触媒の混合は好ましく
なく、炭素質触媒のゾーン分けが保たれるような状態で
移送が行える装置、できれば、一体型の装置とすること
が好ましい。

【００３８】続いて、図５、図６を参照して本発明に係
る排ガス処理装置の第３の実施形態について説明する。
図５は、この第３の実施形態の排ガス処理装置の全体概
略図であり、図６は、その移動層の吸着ゾーンを示す図
である。

【００３９】図５に示されるこの第３の実施形態の装置
は、図３に示される第２の実施形態の装置と反応器１０
ｂの構造は基本的に同じであり、ガスラインＬ１〜Ｌ６
の接続位置関係が相違している。つまり、中段、最下段
の排ガス入口１４ｍ、１４ｌは、処理対象ガスを導くラ
インＬ１から分岐されたラインＬ２とラインＬ３にそれ
ぞれ接続され、最上段の排ガス入口１４ｕは、ラインＬ
４により、中段の排ガス出口１７ｍと接続されている。
一方、最上段、最下段の排ガス出口１７ｕ、１７ｌは、
排ガス排出ラインＬ５、Ｌ５ｂにそれぞれ接続されてい
る。このうち、ラインＬ２がアンモニア供給装置４０と
ラインＬ６により接続されている点は図３に示される反
応器１０ａと同一である。

【００４０】次に、本装置の動作、すなわち、本発明に
係る排ガス処理方法の第３の実施形態について説明す
る。

【００４１】反応器１０ｂの最上段には中段で処理され
た排ガスが導入される。したがって、後述するようにほ
ぼSOxが除去された状態のガスが導入されるので、ほぼ
全領域が脱硝ゾーンとして用いられる。そして、排ガス
中に残存するNH₃により残存するNOxの脱硝反応が行われ
るので、脱硝率の向上が図れる。そして、この反応によ
り残存していたNH₃は消費され、その濃度も低減する。
処理排ガスは、ラインＬ５を介して排出される。

【００４２】反応器１０ｂの中段では、第１の実施形態
と同様の反応が進行する。したがって、図４に示される
ように、この区画においては、吸着ゾーン分布も図２に
示す第１の実施形態と同様の分布となる。

【００４３】反応器１０ａの最下段の排ガス入口１４ｕ
には、二分された処理排ガスのうち残るラインＬ３側の
排ガスが導かれる。この排ガス中には、アンモニアが全
く添加されていないため、中段で吸着された硫安の一部
が酸性硫安に分解され、酸性硫安吸着ゾーンが拡大する
と同時に、その排ガス流後方に硫酸吸着ゾーンが形成さ
れる。これら３つのゾーンで排ガス中のSOxはほぼ完全
に除去されるとともに、その後方の脱硝ゾーンでは、NO
xの一部が未反応で存在するNH₃により分解される。こう
して処理されたガスは、ラインＬ５ｂを介してライン５
の排ガスと混合されて排出される。

【００４４】本実施形態における中段へのアンモニアの
注入量は、硫安・酸性硫安としての炭素質触媒への吸着
量を考慮して、多めに注入する必要がある。アンモニア
の注入量が増して、その炭素質触媒への吸着量が増えて
も、最下段でのSOx吸着により炭素質触媒上のNH₃/SO₂比
を低減することができるので、アンモニア注入量を増や
して脱硝率を向上させることが容易である。さらに、最
上段で再度脱硝処理に用いることで、リークアンモニア
量も低減することができる。

【００４５】本実施形態でも移動層１１ｂの最下部から
引き抜かれる炭素質触媒においては、図６に示されるよ
うに、NH₃の多くが硫安より分解されやすい酸性硫安と
して吸着されており、さらに、NH₃/SO₂比もほぼ１程度
に低減されている。したがって、脱離ガス中に存在する
NH₃の比率を大幅に削減することができ、脱離ガス中に
高濃度で含まれるSO₂の再生処理も容易になる。

【００４６】この装置においても第１及び第２の実施形
態と同様に、上段、中段、下段間で炭素質触媒の混合は
好ましくなく、炭素質触媒のゾーン分けが保たれるよう
な状態で移送が行える装置、できれば、一体型の装置と
することが好ましい。

【００４７】本発明の炭素質触媒としては、石炭などを
酸化処理、熱処理あるいは水蒸気などで賦活して得られ
る活性炭、活性コークス、活性チャーなどが一般的に使
用されるが、これらにバナジウム、鉄、マンガンなどの
金属化合物を坦持させたものも使用可能である。

【００４８】アンモニア供給装置は、アンモニアガスの
ほか、アンモニア水等を注入するものでもよい。

【００４９】排ガスの分岐量や下段への戻し量は、目標
となる脱硝率やリークアンモニア濃度の制限値によっ
て、適宜決定される。そして、反応器のガス入口、ガス
出口の分割数は、４分割以上であってもよく、入口と出
口の数、位置が対応していなくてもよい。

【００５０】ただし、少なくともアンモニアを注入して
処理した脱硫・脱硝処理済排ガスをその他の入口へ導
き、さらに脱硝処理を行うことは不可欠である。最下段
の排ガスには、さらにアンモニアを注入してもよいが、
その注入量は、硫安ゾーンが拡大しない程度の量とする
ことが必要である。

【００５１】

【実施例】本発明者らは、本発明の排ガス処理方法によ
る脱硝率向上効果等を確認する比較実験を行った。以
下、その実験結果について説明する。

【００５２】実施例１ 図１に示される装置を用いて処理試験を行なった。導入
された処理対象排ガスは、150ppmのSOx、220ppmのNOx、
10％の水分、15％の酸素を含み、温度は100℃であり、
流量は1000Nm³/hとした。ラインＬ２、Ｌ３への分岐量
は１対１であり、アンモニア注入量は、混合後の排ガス
（流量500Nm³/h）のアンモニアガス濃度が500ppmとなる
量に調整した。

【００５３】反応器１０には、活性炭（直径約7mm長さ
約8mm）3.12m³を充填しており、上段、下段はそれぞれ
全体の３分の１、３分の２を占めている。そして、活性
炭の反応器内の滞留時間は、120時間となるように移動
層の移動速度を設定した。

【００５４】この結果、反応器１０の上段では脱硫率が
99.9%、脱硝率が78%となった。ラインＬ４でのNH₃濃度
は、30ppmであった。この上段通過後の活性炭に吸着さ
れたNH ₃/SO₂比は2.0であった。このガスをラインＬ４を
介してラインＬ３の残る未処理排ガスの半分と混合させ
たあとの排ガスは、SOx濃度が75ppm、NOx濃度が134.2pp
m、アンモニア濃度が15ppmとなった。そして、反応器１
０の下段では脱硫率が99.9%、脱硝率が30.0%であり、最
終的にラインＬ４から排出される排ガス中にリークした
NH₃濃度は0.2ppmであった。そして、総合効率は、脱硫
率が99.9%、脱硝率が57.3%となった。そして、反応器１
０から引き抜かれた活性炭に吸着されたNH₃/SO₂比は1.0
であった。

【００５５】実施例２ 図３に示される装置を用いて処理試験を行なった。導入
された処理対象排ガスは、組成、温度、流量とも実施例
１と同じであり、ラインＬ２、Ｌ３への分岐量も同じ１
対１とした。アンモニア注入量は、ラインＬ６からの注
入量を混合後のラインＬ２の排ガス（流量500Nm³/h）の
アンモニアガス濃度が500ppmとなる量に調整した。

【００５６】反応器１０ａには、実施例１と同一の活性
炭3.12m³を充填しており、上段、中段、下段はそれぞれ
全体の３分の１ずつを占めている。そして、活性炭の反
応器内の滞留時間は、120時間となるように移動層の移
動速度を設定した。

【００５７】この結果、反応器１０ａの上段では、脱硫
率が99.9%、脱硝率が78%であり、処理済ガス中のNOx濃
度は48.4ppm、NH₃濃度は30ppmとなった。この上段を通
過した活性炭に吸着されたNH₃/SO₂比は2.0であった。一
方、反応器１０ａの中段では、脱硫率が99.9%、脱硝率
が32%となり、排出されるリークNH₃濃度は、0.1ppmであ
った。この中段を通過した活性炭に吸着されたNH₃/SO₂
比は1.0であった。反応器１０ａの下段では、脱硝率が3
0％、リークNH₃濃度は、5ppmであった。この結果、ライ
ンＬ５から排出される処理排ガス全体における脱硫率は
99.9%、脱硝率は58.9%、リークNH₃濃度は2.5ppmとなっ
た。そして、反応器１０ａから引き抜かれた活性炭に吸
着されたNH₃/SO₂比は1.0であった。

【００５８】実施例３ 図５に示される装置を用いて処理試験を行なった。導入
された処理対象排ガスは、組成、温度、流量とも実施例
１、２と同じであり、ラインＬ２、Ｌ３への分岐量も同
じ１対１とした。アンモニア注入量は、ラインＬ６から
の注入量を混合後のラインＬ２の排ガス（流量500Nm³/
h）のアンモニアガス濃度が500ppmとなる量に調整し
た。

【００５９】反応器１０ｂには、実施例１、２と同一の
活性炭3.12m³を充填しており、上段、中段、下段はそれ
ぞれ全体の３分の１ずつを占めている。そして、活性炭
の反応器内の滞留時間は、120時間となるように移動層
の移動速度を設定した。

【００６０】この結果、反応器１０ｂの中段では、脱硫
率が99.9%、脱硝率が76%であり、処理済ガス中のNOx濃
度は52.8ppm、NH₃濃度は32ppmとなった。この中段を通
過した活性炭に吸着されたNH₃/SO₂比は2.0であった。処
理済ガスを反応器１０ｂの上段を通過させたところ、上
段での脱硝率は、35%、リークNH₃濃度は、0.6ppmであっ
た。一方、反応器１０ｂの下段では、脱硫率が99.9%、
脱硝率が31%となり、排出されるリークNH₃濃度は、0.2p
pmであった。この結果、ラインＬ５から排出される処理
排ガス全体における脱硫率は99.9%、脱硝率は57.7%、リ
ークNH₃濃度は3.1ppmとなった。そして、反応器１０ｂ
から引き抜かれた活性炭に吸着されたNH₃/SO₂比は1.0で
あった。

【００６１】比較例 図７に示される装置を用いて処理試験を行なった。これ
は、従来技術２に開示されている処理装置である。導入
された処理対象排ガスは、組成、温度、流量とも実施例
１、２と同じであり、ラインＬ２、Ｌ３への分岐量も同
じ１対１とした。アンモニア注入量は、混合後のライン
Ｌ２の排ガス（流量500Nm³/h）のアンモニアガス濃度が
500ppmとなる量に調整した。つまり、排ガス全体に対す
るアンモニアの注入量は、実施例１と同一とした。

【００６２】反応器１０ｂには、実施例１と同一の活性
炭3.12m³を充填しており、上段、、下段はそれぞれ全体
の半分ずつを占めている。そして、活性炭の反応器内の
滞留時間は、120時間となるように移動層の移動速度を
設定した。

【００６３】この結果、反応器１０ｂの上段では、脱硫
率が99.9%、脱硝率が82%となり、ラインＬ４ａから排出
されるリークNH₃濃度は25ppmであった。この上段を通過
した活性炭に吸着されたNH₃/SO₂比は2.6であった。一
方、反応器１０ｂの下段では脱硫率が99.9%、脱硝率が3
3％、ラインＬ４ｂから排出される排ガス中にリークし
たNH₃濃度は0ppmであった。この結果、ラインＬ４ａ、
Ｌ４ｂから排出される処理排ガス全体における脱硫率は
99.9%、脱硝率は57.5%、リークNH₃濃度は12.5ppmとなっ
た。そして、反応器１０から引き抜かれた活性炭に吸着
されたNH₃/SO₂比は1.3であった。

【００６４】これにより、本発明の排ガス処理方法によ
り、脱硝率を維持しつつ、排ガス中にリークするアンモ
ニア量を低減すると同時に、活性炭に吸着されるNH₃/SO
₂比も低下させる効果が確認された。リークアンモニア
量が低減されているので、さらにアンモニアを注入する
ことにより、脱硝率を向上させることも可能である。

【００６５】本発明の排ガス処理装置及び方法は、ボイ
ラー排ガス、焼結排ガス、ゴミ焼却炉排ガス等のSOx,NO
x及びダイオキシン,Hg等の有害物質を含有する排ガスの
処理に好適に適用できる。

【００６６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、アンモニアを注入して直交流移動層反応器の上部
（炭素質触媒の流動方向下流側）で脱硫・脱硝処理を行
った処理排ガスを単独あるいは処理対象ガスと混合した
うえで、反応器の下部へ導き、さらに脱硫・脱硝処理を
行う。これにより、反応器を２度通過させることでリー
クアンモニア量を低減できる。また、添加アンモニア量
の増量が容易なので、脱硝効率を向上させることができ
る。また、一体型の反応器を使用することで、再生器で
の再生時に分解の困難な硫安の吸着量を減らして、より
分解の容易な酸性硫安として炭素質触媒に吸着すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排ガス処理装置の第１の実施形態
を示す全体概略図である。

【図２】図１の装置の移動層内の吸着ゾーンを示す図で
ある。

【図３】本発明に係る排ガス処理装置の第２の実施形態
を示す全体概略図である。

【図４】図３の装置の移動層内の吸着ゾーンを示す図で
ある。

【図５】本発明に係る排ガス処理装置の第３の実施形態
を示す全体概略図である。

【図６】図５の装置の移動層内の吸着ゾーンを示す図で
ある。

【図７】比較例の処理実験に用いた従来技術２の装置を
示す全体概略図である。

【符号の説明】 １０…直交流移動層反応器１０…移動層、１２、１３…
バルブ、１４…排ガス入口、１５、１６…整流板、１７
…排ガス出口、２０…再生器、３０…分離器、４０…ア
ンモニア供給装置、Ｌ１〜Ｌ６…ガス配管、Ｌ７〜Ｌ９
…炭素質触媒供給ライン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｊ 21/18 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ａ １０２Ｆ (72)発明者 山田 愼一 神奈川県平塚市夕陽ヶ丘63番30号 住友重 機械工業株式会社平塚事業所内 Ｆターム(参考） 4D002 AA02 AA12 AC04 BA03 BA04 BA05 BA06 CA08 CA13 DA07 DA41 EA02 EA08 FA06 GA01 GA02 GA03 GB01 GB02 GB03 GB06 GB08 GB12 4D048 AA02 AA06 AB05 AC04 BA05X BD01 CB01 CB04 CC23 CC27 CC33 CC36 EA04 4G069 AA02 BA08A BA08B CA02 CA08 CA12 CA13 DA07 GA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 窒素酸化物及び硫黄酸化物を含有する排
   ガスにアンモニアを混合して、反応器内を移動する炭素
   質触媒に直交流で接触させて脱硫及び脱硝処理を行なう
   直交流移動層反応器を利用した排ガス処理方法におい
   て、 前記排ガスを分岐する工程と、 分岐された前記排ガスの一方にアンモニアを添加する工
   程と、 アンモニアが添加された前記排ガスを前記反応器の所定
   の位置に導き、残るアンモニア未添加の排ガスを前記反
   応器の前記アンモニア添加排ガスが導かれた位置より前
   記炭素質触媒の流動方向下流側に導いて脱硫・脱硝処理
   を行う工程と、 前記アンモニア添加排ガスを前記反応器で処理した後、
   処理済ガスを前記反応器のアンモニア添加排ガスの導入
   位置とは異なる位置に導いて再処理する工程と、 前記反応器から排出された炭素質触媒を加熱再生処理し
   たうえで再度反応器に供給する再生工程と、 を備えている排ガス処理方法。
2. 【請求項２】 前記アンモニア添加ガスの処理ガスを前
   記排ガスのアンモニア未添加ガスに混合する混合工程を
   備えていることを特徴とする請求項１記載の排ガス処理
   方法。
3. 【請求項３】 窒素酸化物及び硫黄酸化物を含有する排
   ガスの脱硫及び脱硝処理を行なう排ガス処理装置におい
   て、 内部に充填した炭素質触媒を処理対象排ガスと直交する
   方向に移動させて接触させる直交流移動層反応器と、 前記排ガスを分岐する分岐流路と、 分岐された前記排ガスの一方にアンモニアを供給して混
   合するアンモニア供給装置と、 アンモニアが添加された前記排ガスを前記反応器の所定
   の位置に導く第１の導入流路と、 残るアンモニア未添加の排ガスを前記反応器の第１の導
   入経路接続位置より前記炭素質触媒の流動方向下流側に
   導く第２の導入流路と、 アンモニアが添加された前記排ガスの前記反応器での処
   理済ガスを前記反応器の前記第１の導入経路接続位置と
   は異なる位置に返送して前記反応器内に導入する返送手
   段と、 前記反応器から排出された炭素質触媒を加熱再生処理す
   る再生器と、 を備えている排ガス処理装置。
4. 【請求項４】 前記返送手段は、前記第２の導入流路に
   接続されていることを特徴とする請求項４記載の排ガス
   処理装置。