JP2002361034A - Ho2ラジカルをso2酸化のラジカル連鎖反応におけるoh生成反応種とする排ガス中のso2の酸化処理方法および装置 - Google Patents
Ho2ラジカルをso2酸化のラジカル連鎖反応におけるoh生成反応種とする排ガス中のso2の酸化処理方法および装置Info
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Abstract
2処理方法および処理装置を提供 【解決手段】 内側表面温度が327±50℃の維持さ
れた少なくとも内側表面がホウ珪酸ガラス、石英ガラス
またはアルミノ珪酸ガラスにより形成されたフロー管ま
たは少なくとも表面がホウ珪酸ガラス、石英ガラスまた
はアルミノ珪酸ガラスにより形成されかつ該ガラス表面
の温度が327±50℃に維持された部材を配設したフ
ロー管にSO2またはSO2およびNOを含む被処理排気
ガス、およびSO2のラジカル酸化連鎖反応のトリガー
となるOHラジカルをH2O2またはHNO3から生成さ
せる触媒または紫外線照射手段を通して前記OHラジカ
ル生成成分またはN2で希釈した前記OHラジカル生成
成分を導入してHO2ラジカルの生成反応を含む連鎖反
応によりSO2を酸化処理することを特徴とするSO2を
含む排気ガス処理方法。
Description
ジカル連鎖反応におけるOH生成反応を維持するHO2
ラジカルを安定的に制御して生成し得るSO2を含む排
気ガスの処理方法および該排気ガスの処理方法を実施す
る設置に関する。
酸性雨の発生原因として問題とされてきたが、ヨーロッ
パや北アメリカでは、大規模な火力発電所から排出され
るSO XやNOXは酸性雨をもたらし、森林や湖沼の生態
系への影響がさらに深刻なものとした。また、その問題
は一国では解決できない国境を越えた問題となり、更
に、経済のグローバル化と共に、この問題は先進国だけ
でなく発展途上国においてもこれら排ガスの発生源とな
り、その発生源の対策も経済成長との関連で複雑な問題
を引き起こしている。
は、燃料の低硫黄化処理のように燃料そのもののSO2
の発生原因をを抑制することにより行う方法と、燃焼排
ガスからSO2などを化学的プロセスなどにより除去す
る方法などがあり、それぞれの技術分野において検討が
進められてきた。特に後者の技術手段の開発は、あらか
じめSOX発生化合物を除去しにくい、石炭を燃料とす
る場合に重要である。このような問題の解決方法、特に
水源に乏しい燃焼設備でSO2などの処理には乾式法が
有力であり、このような技術を志向するものとして次の
1,2などの技術が提案されている。 1,石灰−石膏反応を利用した方法、すなわち、アルカ
リ土類系の脱硫剤を燃焼炉中または煙道中に吹き込む方
法であり、水を使用しない方法であり設備の管理が容易
であるという利点がある。 2,また、乾式方法として、活性炭吸着法があり、この
方法の原理は活性炭によるSO2の吸着、SO3への酸化
および排ガス中のH2Oとの反応によるH2SO4化し、
これを回収する方法であるが、コストがかかるという問
題がある。 電子ビーム法という、排ガス中のO2、H2Oの一部を解
離させてO、OH、HO2ラジカルやイオンを発生さ
せ、SO2やNO2を酸化して硫酸および硝酸ミスとを生
成させ、該反応器にNH3を吹き込みアンモニウム塩の
エアゾルとし、コットレルなどの電気的集じん器(E
P)により捕集するものである。また、パルスコロナ誘
起プラズマ化学プロセス(PPCP法)という乾式法も
ラジカルイオンを発生させ電気集じん器を用いるという
点では、ラジカルイオンの発生手段を電子ビーム法から
前記手段に変えた類似技術と言える。
用する、設備と管理にコストが多くかかるなどの不都合
があり、発展途上国でのSO2処理技術としては実用化
し難いものである。ただ、前記2,の後半で挙げたラジ
カルイオンを用いる方法は、使用する薬剤を極めて少な
いものとする可能性がある点で魅力的である。
剤の使用を減少させ、かつ反応効率の良いSO2処理方
法および処理装置を提供することである。このような中
で、本発明者らは、ラジカルの反応性に着目した、SO
2の酸化に関与するラジカルを安定的、かつ制御して供
給できる、SO2のラジカル連鎖酸化反応系を形成でき
る方法および装置を鋭意検討する中で、SO2の酸化に
関与するラジカルをOHを高効率で発生できるシステム
を構築できることを発見し、前記本発明の課題を解決す
ることができた。
面温度が327±50℃の温度に維持された少なくとも
内側表面がホウ珪酸ガラス、石英ガラスまたはアルミノ
珪酸ガラスにより形成されたフロー管または少なくとも
表面がホウ珪酸ガラス、石英ガラスまたはアルミノ珪酸
ガラスにより形成されかつ該ガラス表面の温度が327
±50℃の温度に維持した部材を配設したフロー管(フ
ロー反応器)にSO2またはSO2およびNOを含む被処
理排気ガス、およびSO2のラジカル酸化連鎖反応のト
リガーとなるOHラジカルをH2O2またはHNO3から
生成させる触媒または紫外線照射手段を通して前記OH
ラジカル生成成分またはN2で希釈した前記OHラジカ
ル生成成分を導入してHO2ラジカルの生成反応を含む
連鎖反応によりSO2を酸化処理することを特徴とする
SO2を含む排気ガス処理方法である。好ましくは、前
記触媒が貴金属を主成分とするものであることを特徴と
する前記SO2を含む排気ガス処理方法であり、また、
排ガスが石炭燃焼により生成するものであることを特徴
とする請求項1または2に記載のSO2を含む排気ガス
処理方法であり、より好ましくは、該SO2を含む排気
ガス処理フロー管に該酸化連鎖反応におけるHO2ラジ
カルの生成を監視し制御する手段が設置されていること
を特徴とする前記各SO2を含む排気ガス処理方法であ
り、更に、好ましくは、HO2ラジカルの生成の監視手
段にNd:YAGレーザの2倍の高調波を用いることを
特徴とする前記SO2を含む排気ガス処理方法である。
27±50℃の温度に維持する加熱手段を備えた少なく
とも内面がホウ珪酸ガラス、石英ガラスまたはアルミノ
珪酸ガラスにより形成されたフロー管または少なくとも
表面がホウ珪酸ガラス、石英ガラスまたはアルミノ珪酸
ガラスにより形成されかつ該ガラス表面の温度を327
±50℃の温度に維持する手段が設けられた部材を配設
したフロー管、該フロー管にSO2を含む排気ガスを導
入する該ガスの予熱装置が設けられていてもよい排ガス
導入部、該フロー管にSO2の酸化連鎖反応のトリガー
となるOHラジカルをH2O2またはHNO3から生成さ
せる触媒手段または紫外線照射手段が設けられた前記O
Hラジカル生成剤またはN2で希釈した前記OHラジカ
ル生成剤の導入手段および該フロー管中でのHO2ラジ
カルの生成を監視し制御する手段を少なくとも含むSO
2を含む排気ガスの処理設置である。
応は以下の各反応の工程からなるものと推測される。 1,OH + SO2 + M → HOSO2 + M (R1) 2,HOSO2 + O2→ SO3 + HO2 (R2) 3,NO + HO2 → NO2 + OH (R3) ここで、Mは、他のガス成分であり、例えばN2などである。 前記連鎖反応を阻害する反応として、 4,OH +HO2→ H2O + O2 (R4) すなわち、この阻害反応を抑制するために、OHやHO
2の濃度を10ppm以下に低く保つ必要がある。 B.本発明の工程の概略を図面にしたがって説明する。
Fuは燃焼炉であり、例えば石炭燃焼ボイラーである。
Fuからの排ガスは例えばブロワーBによりフロー反応
器FRに送風される。該FRは図示してないが適当な加
熱手段H、電気加熱ヒータ(リボンヒーター)により反
応器内面は例えば、327℃に維持されている。Fuの
上流側にはラジカル連鎖によるSO2の酸化反応を開始
させるH2O2やHNO3をGRラジカル形成剤を触媒(P
t網)Catを通してFu中に導入される。Fu中では
GRラジカルが生成され、前記反応(1)〜(3)のラ
ジカル連鎖酸化反応により排ガス中のSO2は、SO3に
酸化され、更に排ガス中の水と反応して硫酸ミストとな
り、該ミストの捕集装置S、例えば電気集塵機により回
収される。該装置には、HO2の生成を間接的にOHラ
ジカルの生成を観察して測定するる手段、例えば、N
d:YAGレーザの2倍の高調波を用いて検出発光波長
を測定することにより観察できた。
12.7%、Al2O3;2,3%、Na2O;4.0
%、K2O;0.04%、Fe2O7;0.03)の内表
面温度を327±5℃に維持したフロー反応管に、10
00ppmの濃度でSO2(更にNOを含んでいても良
い。少量のH2Oが存在する。)を含むガスVEXを10
〜150cm/secの線速度で導入する。該フロー反応管に
H2O2を含むガスを前記ガスに対して1〜10%のわり
あいで、表面が上記温度に加熱されている管を通して供
給する。フロー管では、前記素反応からなるラジカル連
鎖反応によりSO2が酸化されてSO3が生成し、更にV
EX存在する少量の水分により硫酸ミストとなり、下流に
設けられた、電気集塵器(EP)により硫酸として回収
される。
るために、Nd:YAGレーザの2倍の高調波を用いた
検出装置(図示なし)が設けられており、反応温度とH
O2の発生量を観察した。その結果を○印で図2bに示
す。327℃近傍では、前記ラジカル連鎖の反応が進行
していることが示されている。因みに図2aの実線はP
t触媒によるHO2発生量と反応温度との相関を示す。
う、加熱ガラス表面触媒機能により安定的に供給される
ラジカルをSO2のラジカル連鎖酸化反応に利用できる
ようにすることにより、化学薬剤の使用が少なく、かつ
効率的なSO2の酸化処理を実現できたという優れた効
果をもたすものである。
処理のための装置に一態様
ラジカルの生成量実測値および予測値(実線)と反応温
度の相関(b)、とPt触媒によるHO2ラジカルの生
成量予測値と反応温度の相関(a)
ロー反応器加熱ヒータ GR ラジカル発生剤 FR フロー反応器 EP 電
気集塵器 GT 処理済みガス St 排ガススタック
Claims (6)
- 【請求項1】 内側表面温度が327±50℃の維持さ
れた少なくとも内側表面がホウ珪酸ガラス、石英ガラス
またはアルミノ珪酸ガラスにより形成されたフロー管ま
たは少なくとも表面がホウ珪酸ガラス、石英ガラスまた
はアルミノ珪酸ガラスにより形成されかつ該ガラス表面
の温度が327±50℃に維持された部材を配設したフ
ロー管にSO2またはSO2およびNOを含む被処理排気
ガス、およびSO2のラジカル酸化連鎖反応のトリガー
となるOHラジカルをH2O2またはHNO3から生成さ
せる触媒または紫外線照射手段を通して前記OHラジカ
ル生成成分またはN2で希釈した前記OHラジカル生成
成分を導入してHO2ラジカルの生成反応を含む連鎖反
応によりSO2を酸化処理することを特徴とするSO2を
含む排気ガス処理方法。 - 【請求項2】 触媒が貴金属を主成分とするものである
ことを特徴とする請求項1に記載のSO2を含む排気ガ
ス処理方法。 - 【請求項3】 排ガスが石炭燃焼により生成するもので
あることを特徴とする請求項1または2に記載のSO2
を含む排気ガス処理方法。 - 【請求項4】 該SO2を含む排気ガス処理フロー管に
該酸化連鎖反応におけるHO2ラジカルの生成を監視し
制御する手段が設置されていることを特徴とする請求項
1〜3のいずれかに記載のSO2を含む排気ガス処理方
法。 - 【請求項5】 HO2ラジカルの生成の監視手段がN
d:YAGレーザの2倍の高調波を用いることを特徴と
する請求項4に記載のSO2を含む排気ガス処理方法。 - 【請求項6】 フロー管の内面温度を327±50℃に
維持する加熱手段を備えた少なくとも内面がホウ珪酸ガ
ラス、石英ガラスまたはアルミノ珪酸ガラスにより形成
されたフロー管または少なくとも表面がホウ珪酸ガラ
ス、石英ガラスまたはアルミノ珪酸ガラスにより形成さ
れかつ該ガラス表面の温度を327±50℃に維持する
手段が設けられた部材を配設したフロー管、該フロー管
にSO2を含む排気ガスを導入する該ガスの予熱装置が
設けられていてもよい排ガス導入部、該フロー管にSO
2の酸化連鎖反応のトリガーとなるOHラジカルをH2O
2またはHNO3から生成させる触媒手段または紫外線照
射手段が設けられた前記OHラジカル生成剤またはN2
で希釈した前記OHラジカル生成剤の導入手段および該
フロー管中でのHO2ラジカルの生成を監視し制御する
手段を少なくとも含むSO2を含む排気ガスの処理設
置。
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