JP2002066339A - 排ガス処理装置における再生液または処理液の調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イオン遊離性物質を含む排ガスの処理装置で
使用する再生液または処理液の水酸イオン濃度または水
素イオン濃度を高い精度で調整する。 【解決手段】 予め検定した水酸イオン濃度（または水
素イオン濃度）と電気伝導度の相関を求めておく。所望
の水酸イオン濃度（または水素イオン濃度）を電気伝導
度に換算した値を制御装置９に設定する。再生液槽１０
または処理液槽１５の電気伝導度を電気伝導度測定器８
で測定し、その測定値が設定値になるように制御装置９
はポンプ６を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は排ガス中に含まれる
気体状またはミスト状のアルカリ成分または酸成分を分
離する乾式または湿式の排ガス処理装置の再生液または
処理液を調整する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】排ガス中に含まれる気体状またはミスト
状のアルカリ成分または酸成分を分離する排ガス処理装
置として、乾式ガススクラバーと湿式ガススクラバーが
ある。乾式ガススクラバーによる排ガス処理は、装置本
体内にイオン交換体を収容するイオン交換部を設けると
共に、その上流側に処理すべき排ガスの気体供給部、下
流側に処理された気体排出部を設けて構成される。そし
て平常運転時には、気体供給部から導入された排ガスが
イオン交換体を通過する間に被除去物質とイオン交換体
の間にイオン交換がなされ、被除去物質の除去された気
体が気体排出部から装置本体外に排出される。

【０００３】一定期間運転を継続するとイオン交換体の
交換能力が低下するので、イオン交換体の再生処理が行
われる。再生処理はイオン交換体に再生液を流すことに
よって行われ、化学的に吸着（イオン結合）された被除
去物質イオンが再生液とのイオン交換により取り除か
れ、イオン交換体は元のイオン交換基に再生される。ま
た湿式ガススクラバーによる排ガス処理は、充填塔、棚
段塔またはスプレー塔などに排ガスを流し、大量の処理
液（吸収液）を被処理物質に接触させてそれを処理液中
に移行させて分離する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】乾式ガススクラバーに
より排ガス中のアルカリ成分、たとえばアンモニア成分
を分離して除去する場合は陽イオン交換体を使用し、そ
の再生液は硫酸水溶液などを使用する。また排ガス中の
酸成分、例えば塩酸、硫酸、フッ酸やＳＯｘ、ＮＯｘ等
の成分を分離して除去する場合は陰イオン交換体を使用
し、その再生液は苛性ソーダ水溶液などを使用する。

【０００５】例えば再生液として苛性ソーダ水溶液を使
用するときの水酸イオン濃度調整は、比較的ｐＨ値の高
い苛性ソーダ水溶液などの調整液を再生液に添加するこ
とによって行われる。再生液中の水酸イオン濃度は陰イ
オン交換体の再生に消費されて次第に減少するので、常
に所定濃度レベルの水酸イオン濃度を自動的に維持する
ためにはその再生液のｐＨ値を測定し、その測定値が予
め設定されたｐＨ値（例えばｐＨ１２〜ｐＨ１３程度）
になるように制御装置で調整液の添加量を調整すればよ
い。また再生液として硫酸水溶液を使用するときの水素
イオン濃度調整は、比較的ｐＨ値の低い硫酸水溶液など
の調整液を再生液に添加することによって行われ、その
再生液の水素イオン濃度も上記と同様な方法でｐＨ値を
測定して所定濃度に維持する。

【０００６】湿式ガススクラバーにより排ガス中のアル
カリ成分を除去する場合は、処理液として硫酸水溶液と
接触させて除去し、その処理液の水素イオン濃度調整
は、比較的ｐＨ値の低い硫酸水溶液などの調整液を処理
液に添加することによって行われる。また湿式ガススク
ラバーにより排ガス中の酸成分を除去する場合は、苛性
ソーダ水溶液などの処理液と接触させて除去し、その処
理液の水酸イオン濃度調整は、比較的ｐＨ値の高い苛性
ソーダ水溶液などの調整液を処理液に添加することによ
って行われる。処理を続けると処理液中の水素イオン濃
度または水酸イオン濃度は処理に消費されて次第に減少
するので、処理液中のｐＨ値を測定して前記と同様な方
法でｐＨ値を測定して所定濃度に維持する。

【０００７】しかし排ガス処理を長期間続けると、再生
液または処理液に排ガスまたは大気中の炭酸ガスが吸収
されて炭酸イオンを生成する。この炭酸イオンを含んだ
状態で再生液または処理液のｐＨ値を測定しても、その
測定値は炭酸イオンにより大きく影響を受ける。そのた
め正確な水酸イオン濃度または水素イオン濃度を把握す
ることができず、再生液または処理液の水酸イオン濃度
または水素イオン濃度を正確に調整することが困難にな
る。そこで本発明は、排ガス処理におけるこのような問
題を解決することを課題とし、そのための新しい排ガス
処理装置における再生液または処理液の調整方法を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明の第１の
発明は、排ガス中に含まれる気体状またはミスト状のア
ルカリ成分または酸成分を分離する乾式の排ガス処理装
置における再生液の調整方法である。そしてこの方法
は、イオン交換体を再生する再生液の電気伝導度を測定
し、その測定値が予め設定された値または範囲になるよ
うに水酸イオンまたは水素イオンを含む調整液を再生液
に添加することを特徴とする（請求項１）。

【０００９】また本発明の第２の発明は、排ガス中に含
まれる気体状またはミスト状のアルカリ成分または酸成
分を分離する湿式の排ガス処理装置における処理液の調
整方法において、分離に使用する処理液の電気伝導度を
測定し、その測定値が予め設定された値または範囲にな
るように水酸イオンまたは水素イオンを含む調整液を処
理液に添加することを特徴とする（請求項２）。上記再
生液または処理液の調整方法において、予め検定した水
酸イオン濃度または水素イオン濃度と電気伝導度の相関
から電気伝導度の設定値を決定することができる（請求
項３，請求項４）。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図１は本発明の調整方法を乾式ガスス
クラバーに適用したプロセスフロー図である。１は塔本
体、２は排ガスを供給するブロワ、３は再生液の循環ポ
ンプ、４は塔本体１に配置したイオン交換体、５は再生
液のスプレー部、６は調整液供給ポンプ、７は調整液タ
ンク、８は電気伝導度測定器、９は制御装置、１０は再
生液槽である。塔本体１の上部にはガス排出部（図示せ
ず）が設けられ、ブロワ２から導入されてイオン交換体
４を通過した排ガスが外部に排出される。

【００１１】イオン交換体４としては、例えばイオン交
換繊維を使用することができる。そして排ガス中のアル
カリ成分を除去する場合には、例えば交換基として−Ｓ
Ｏ３Ｈ基を有する陽イオン交換繊維、−ＣＯＯＨ基を有
するＨ型の強酸性陽イオン交換繊維および弱酸性陽イオ
ン交換繊維の１つまたはそれらを複数合わせて使用する
ことできる。また排ガス中の酸成分を除去する場合に
は、例えば交換基として第１〜第３級アミン基または第
４級アンモニウム基を有するＯＨ型の強塩基性陰イオン
交換繊維もしくは弱塩基性陰イオン交換繊維などを使用
することができる。

【００１２】これらイオン交換繊維に使用する繊維は、
長繊維、短繊維また複合繊維などのいずれでもよく、そ
れらの繊維形態としては綿、フェルト、不織布、織布編
物、またはそれらの成形品のいずれも使用できる。さら
に、イオン交換繊維をバインダーとなる他の繊維に交絡
させたものでもよく、適当な支持体に支持させることも
できる。これらの中でも、イオン交換繊維の短繊維をシ
ート状のフェルトや不織布としたものが好適である。

【００１３】再生液としては、陽イオン交換繊維の再生
には硫酸水溶液、陰イオン交換繊維の再生には苛性ソー
ダ水溶液などを使用する。調整液タンク７はこれら比較
的高濃度の硫酸水溶液または苛性ソーダ水溶液を貯蔵す
るもので、例えば調整液として苛性ソーダ水溶液を使用
するときの濃度は１０〜３０重量％の範囲、望ましくは
２５重量％程度とされる。また調整液として硫酸水溶液
を使用するときの濃度は５〜３５重量％の範囲、望まし
くは２０重量％程度とされる。

【００１４】最初の運転開始にあたって再生液槽１０に
図示しない補給水配管で補給水を供給し、それに調整液
ポンプ６から調整液を添加して、再生液の苛性ソーダ濃
度を１〜６重量％、望ましくは２重量％程度に調整す
る。苛性ソーダ濃度を２重量％に初期調整したときの再
生液の電気伝導度は１２０００ｍＳ／ｍ程度になる。ま
た硫酸水溶液の場合は１〜６重量％、望ましくは２重量
％程度に調整する。硫酸水溶液の濃度を２重量％に初期
調整したときの再生液の電気伝導度は８５００ｍＳ／ｍ
程度になる。

【００１５】次に図１の乾式ガススクラバーにおける再
生液の調整方法を説明する。乾式ガススクラバーの運転
時にはブロワ２から塔本体１に導入された排ガスがイオ
ン交換体４を通過し、排気ダクト（図示せず）より外部
に排出する。その際、イオン交換体４には排ガスに含ま
れる炭酸ガスの一部も吸着される。運転を続けるとイオ
ン交換体４の交換性能が次第に低下するので、再生液で
再生処理をする。再生処理は先ずブロワ２を停止し、循
環ポンプ３を運転して再生液をスプレー部５からイオン
交換体４に噴出する。再生液がイオン交換体４を流下す
る間に、イオン交換体４のイオンは再生液に含まれてい
る水酸イオン（または水素イオン）とイオン交換し、塩
として分離除去される。

【００１６】再生液でイオン交換体４の再生を続ける
と、再生液に含まれている水酸イオン濃度（または水素
イオン濃度）がイオン交換により消費されて減少する。
そこでこの水酸イオン濃度（または水素イオン濃度）を
予め設定された値に維持するように再生液槽１０へ調整
液を添加する。本発明は電気伝導度が水酸イオン濃度
（または水素イオン濃度）に比例するということに着目
し、この水酸イオン濃度（または水素イオン濃度）を電
気伝導度で管理することを特徴とする。

【００１７】図２は苛性ソーダ水溶液を２重量％の濃度
に初期調整し、その水溶液の各希釈度合いにおける水酸
イオン濃度（理論残水酸イオン濃度）と電気伝導度の相
関を測定したグラフである。（実験によれば、水素イオ
ン濃度と電気伝導度の相関も同様になる。）このグラフ
から分かるように、電気伝導度は実質的に水酸イオン濃
度と直線的に比例する。そこでこのグラフを検量線とし
て水酸イオン濃度を電気伝導度に換算し、その電気伝導
度を予め設定した値または範囲になるように制御するこ
とにより、再生液の水酸イオン濃度を所望の値もしくは
範囲に維持することができる。しかも水酸イオン（また
は水素イオン）の電気伝導度は炭酸イオンなどの他のイ
オンに比べて格段に大きいので、信号／ノイズ（Ｓ／
Ｎ）が大きい。そのため炭酸ガスが再生液に吸収されて
生成した炭酸イオンの影響を相対的に低くでき、結果的
に水酸イオン濃度または（水素イオン濃度）を正確に把
握することができる。

【００１８】図１において、制御装置９の設定部には所
望の水酸イオン濃度（または水素イオン濃度）を換算し
た電気伝導度が設定される。そして電気伝導度測定器８
で再生液槽１０の電気伝導度が測定され、その測定値が
制御装置９に入力される。再生液の水酸イオン濃度また
は（水素イオン濃度）の低下は徐々に起こるので、再生
液に常に調整液を添加する必要はなく、ある程度濃度低
下した時点でバッチ的に添加すれば十分である。

【００１９】そこで実用的には、調整液の添加を開始す
る電気伝導度の下限値と調整液の添加を停止する電気伝
導度の上限を設定範囲として予め設定することが望まし
い。そして電気伝導度の測定値がこの下限より低下した
ときに、制御装置９は調整液供給ポンプ６の運転を開始
し、上限を超えたときに調整液供給ポンプ６の運転を停
止する。実験によれば、再生あたり１回（１日あたり１
〜３回程度）調整液供給ポンプ６を運転すれば十分であ
る。

【００２０】図３は本発明の調整方法を湿式ガススクラ
バーに適用したプロセスフロー図である。１は塔本体、
２は排ガスを供給するブロワ、３は処理液の循環ポン
プ、１４は塔本体１に配置した充填部、５は処理液のス
プレー部、６は調整液供給ポンプ、７は調整液タンク、
８は電気伝導度測定器、９は制御装置、１１は補給水供
給配管、１２はドレン配管、１５は処理液槽である。充
填部１４は蒸留塔などに一般に使用されるラッシリング
や多孔板のような充填物を充填したものであり、上方か
ら流下する処理液を分散させて上昇してくる排ガスとの
接触面積を大きくするとともに、接触時間を長くするも
のである。

【００２１】次に、図３の湿式ガススクラバーにおける
処理液の調整方法を説明する。湿式ガススクラバーの運
転時には、ブロワ２と処理液の循環ポンプ３が共に運転
される。排ガスは塔本体１に導入され、充填部１４を通
過して排気ダクト（図示せず）より外部に排出する。一
方、処理液槽１５から処理液の循環ポンプ３で移送され
た処理液は、スプレー部５から噴霧されて充填部１４に
おける充填物の間隙を流下する。処理液はそこで上昇す
る排ガスと向流接触し、排ガスに含まれているアルカリ
成分または酸成分が水素イオン（または水酸イオン）と
中和し、塩として処理液槽１５に回収される。

【００２２】湿式ガススクラバーの運転を続けると、処
理液槽１５内の処理液は中和物その他の不純物で次第に
汚れてくる。そこで定期的にドレン弁１３を開けてドレ
ン配管１２から処理液槽１５における処理液の一部を排
出し、それに応じて補給水供給配管１１から水を補給す
る。また湿式ガススクラバーの運転を続けると、処理液
の水酸イオン濃度（または水素イオン濃度）も中和に消
費されて低下してくる。この水酸イオン濃度（または水
素イオン濃度）は図１の場合と同様に、電気伝導度測定
器８、制御装置９および調整液供給ポンプ６により予め
設定された値（または範囲）に調整される。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明の排ガス処理装置に
おける再生液または処理液の調整方法は、再生液または
処理液のｐＨ値の代わりに電気伝導度を測定し、その測
定値が予め設定された値または範囲になるように水酸イ
オンまたは水素イオンを含む調整液を再生液または処理
液に添加することを特徴とする。そのため一般に排ガス
に含まれる炭酸ガスを吸収することによって生成する炭
酸イオンの影響を受けることなく、再生液または処理液
の水酸イオン濃度または水素イオン濃度を正確に把握し
て調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の調整方法を乾式ガススクラバーに適用
したプロセスフロー図。

【図２】苛性ソーダ水溶液の水酸イオン濃度（理論残水
酸イオン濃度）と電気伝導度の相関を測定したグラフ
図。

【図３】本発明の調整方法を湿式ガススクラバーに適用
したプロセスフロー図。

【符号の説明】

１ 塔本体 ２ ブロワ ３ 循環ポンプ ４ イオン交換体 ５ スプレー部 ６ 調整液供給ポンプ ７ 調整液タンク ８ 電気伝導度測定器 ９ 制御装置 １０ 再生液槽 １１ 補給水供給配管 １２ ドレン配管 １３ ドレン弁 １４ 充填部 １５ 処理液槽

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排ガス中に含まれる気体状またはミスト
   状のアルカリ成分または酸成分を分離する乾式の排ガス
   処理装置における再生液の調整方法において、イオン交
   換体を再生する再生液の電気伝導度を測定し、その測定
   値が予め設定された値または範囲になるように水酸イオ
   ンまたは水素イオンを含む調整液を再生液に添加するこ
   とを特徴とする排ガス処理装置における再生液の調整方
   法。
2. 【請求項２】 排ガス中に含まれる気体状またはミスト
   状のアルカリ成分または酸成分を分離する湿式の排ガス
   処理装置における処理液の調整方法において、分離に使
   用する処理液の電気伝導度を測定し、その測定値が予め
   設定された値または範囲になるように水酸イオンまたは
   水素イオンを含む調整液を処理液に添加することを特徴
   とする排ガス処理装置における処理液の調整方法。
3. 【請求項３】 予め検定した水酸イオン濃度または水素
   イオン濃度と電気伝導度の相関から電気伝導度の設定値
   を決定する請求項１に記載の排ガス処理装置における再
   生液の調整方法。
4. 【請求項４】 予め検定した水酸イオン濃度または水素
   イオン濃度と電気伝導度の相関から電気伝導度の設定値
   を決定する請求項２に記載の排ガス処理装置における処
   理液の調整方法。