JP2003251148A - 脱臭方法および脱臭システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エネルギーの利用効率に優れた脱臭方法およ
び脱臭システムを提供する。 【解決手段】 脱臭触媒が充填された脱臭触媒装置
（６）と、該脱臭触媒装置に有臭ガスを導く有臭ガスラ
イン（８）と、発電を行うガスタービン装置（２）と、
該ガスタービン装置の排ガスを通す排ガスライン（１
２）と、前記有臭ガスラインおよび排ガスラインを導き
入れる熱交換器（１４）と、からなる脱臭システムで、
有臭ガスは排ガスと前記熱交換器で熱交換を行い所定温
度まで昇温された後に脱臭触媒装置に送られて脱臭反応
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は化学プラントなどで
発生する有臭ガスを脱臭処理するための脱臭方法および
脱臭システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】食品・化学プラントや実験施設などでは
原材料や合成物質等から有臭ガスが発生することがあ
り、近隣住民への配慮や悪臭防止法の関係から有臭ガス
を大気中へ放出する前には脱臭処理を行うことが多い。

【０００３】この脱臭処理のための脱臭法には、燃焼
式、吸着式、オゾン（薬液）酸化式、生物脱臭式、光触
媒式等様々な方式があり、臭気源から捕集され除じん、
水洗、除湿、解毒等の前処理が行われた有臭ガスは、そ
の有臭ガスの脱臭に適した脱臭法によって処理される。

【０００４】ここで特に高濃度の臭気の脱臭を行うため
には、一般に燃焼式脱臭法が広く用いられている。燃焼
式脱臭法は、有臭ガスを燃焼または酸化させることによ
り有機溶剤ガス等の炭化水素系の臭気を無害の炭酸ガス
と水蒸気に酸化分解して臭気物質を人間臭覚閾値以下に
減らすものであり、その方式には直接燃焼方式と触媒酸
化方式とがある。

【０００５】図３に直接燃焼方式の脱臭装置の概念図を
示す。この脱臭装置は臭気源から捕集され除じん等の前
処理が行われた有臭ガスの脱臭を行うものである。図に
示すようにこの直接燃焼方式の脱臭装置は、臭気ガスを
燃焼するための燃焼脱臭炉（５２）と、有臭ガスを該燃
焼脱臭炉内に導くファン（５３）を備えた有臭ガスライ
ン（５４）と、燃焼脱臭炉に設けられたバーナ（図示せ
ず）へ燃料を供給する燃料供給ライン（５６）と、から
構成されている。また燃焼脱臭炉に隣接した位置には脱
臭された有臭ガス（脱臭ガス）から熱回収を行う排熱回
収ボイラ（５８）が設けられており、排熱回収ボイラを
通過して熱回収が行われた後の脱臭ガスは煙突（６２）
から大気中に放出される。なお、熱回収により発生した
水蒸気はエネルギーの利用効率を高めるために何らかの
形で利用される。

【０００６】かかる直接燃焼方式の脱臭装置は抜群の効
果と広い適用範囲を有するものの、７００〜９００℃の
高温の燃焼温度と０．３〜１秒程度の滞留時間の保持す
る高性能のバーナを備えた燃焼脱臭炉を必要とし、また
エネルギーの消費量が多いといった問題があった。

【０００７】一方、図４に示した触媒酸化方式の脱臭装
置は、上述の直接燃焼方式の脱臭装置と同様に臭気源か
ら捕集され除じん等の前処理が行われた有臭ガスの脱臭
を行うものであり、臭気ガスと接触することによって脱
臭反応（触媒酸化反応）を促進する脱臭触媒が充填され
た脱臭触媒装置（７２）と、有臭ガスを該脱臭触媒装置
に導く有臭ガスライン（７４）と、有臭ガスラインに設
けられ有臭ガスを所定温度まで昇温する加熱装置（７
６）と、から構成されている。なお触媒には比較的低温
でも酸化活性の高い白金やパラジウムが用いられる。

【０００８】ここでこの所定温度とは、脱臭触媒装置内
で有臭ガスが触媒酸化反応の活性温度である３００℃程
度を保持することができる温度である。触媒酸化反応に
より脱臭した有臭ガスは脱臭ガスとなってその後大気中
に放出されるが、必要に応じて排熱回収ボイラ（７８）
を脱臭触媒装置に隣接して設け、脱臭ガスから熱回収を
行った後に脱臭ガスを煙突（８２）から大気中に放出す
ることもある。

【０００９】この触媒酸化方式では、触媒毒による劣化
の問題はあるものの、触媒の活性を利用するため直接燃
焼方式よりも低い温度（３００℃程度）で、しかも燃焼
範囲の下限以下の低濃度成分も脱臭することができ、エ
ネルギー消費量が少ないというばかりでなく、脱臭装置
の簡素化・小型化も可能であるといった長所を有してい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように触媒酸
化方式の脱臭装置は、直接燃焼方式の脱臭装置と同様に
高濃度の臭気を脱臭することができ、また直接燃焼方式
の脱臭装置と比べてエネルギーの消費量が少ないなど優
れた点を有するものの、脱臭触媒装置に導く有臭ガスを
触媒の活性温度の３００℃以上に昇温するための特別の
加熱装置が必要とされる。また有臭ガスを昇温するため
だけに燃料が消費されているといった実情もあり、脱臭
装置の運転に際してのコスト的負担は依然として大きか
った。

【００１１】なお、上述したように排熱回収ボイラによ
って脱臭ガスからエネルギーを回収することも多いが未
だその回収は十分ではなく、また排熱回収ボイラで回収
したエネルギーによって発生した蒸気を利用するために
は別個の蒸気機関が必要となるなど設備投資上の問題も
あった。

【００１２】本発明はこれらの事情を考慮してなされた
ものである。すなわち本発明は化学プラントなどでの必
要とされる電力をガスタービン装置によって発電するこ
とによって供給するとともに、化学プラントで発生した
臭気をガスタービン装置の高温の排ガスを利用して所定
温度まで昇温し脱臭を行うことで、エネルギーの利用効
率を高めた脱臭方法および脱臭システムを提供すること
を目的とする。

【００１３】また本発明の好ましい実施形態では、脱臭
ガスからの熱回収で発生した水蒸気を利用することでガ
スタービンの出力を増大させるとともに、エネルギーの
利用効率を高めるために必要とされていた蒸気機関をも
不要とした脱臭方法および脱臭システムを提供すること
をも目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
本発明は、発電を行うガスタービン装置（２）の排ガス
によって有臭ガスを所定温度まで昇温し、昇温した有臭
ガスを脱臭触媒が充填された脱臭触媒装置（６）に導き
入れて脱臭を行う、ことを特徴とする脱臭方法を提供す
る。

【００１５】本発明によれば、化学プラントなどで必要
とされる電力をガスタービン装置によって発電すること
で供給し、その排ガスを単に排熱回収用に用いるのでは
なく、これを用いて脱臭触媒装置に導く有臭ガスを昇温
し脱臭を行う、いわば一石二鳥の脱臭方法が提供され
る。

【００１６】この脱臭方法を実施するため本発明の脱臭
システムは、脱臭触媒が充填された脱臭触媒装置（６）
と、該脱臭触媒装置に有臭ガスを導く有臭ガスライン
（８）と、発電を行うガスタービン装置（２）と、該ガ
スタービン装置の排ガスを通す排ガスライン（１２）
と、からなる脱臭システムであって、前記有臭ガスライ
ンには前記排ガスラインが連結し、有臭ガスは排ガスと
混合して所定温度まで昇温された後に脱臭触媒装置に送
られる、ことを特徴とする。

【００１７】この脱臭システムは、有臭ガスをガスター
ビン装置の排ガスと混合して所定温度まで昇温し、脱臭
触媒が充填された脱臭触媒装置に導き入れて脱臭を行う
ものである。有臭ガスを排ガスと混合することで、簡易
な構成によって有臭ガスを昇温することができる。

【００１８】また、排ガスが脱臭触媒中を通ることを避
けたい場合には、脱臭触媒が充填された脱臭触媒装置
（６）と、該脱臭触媒装置に有臭ガスを導く有臭ガスラ
イン（８）と、発電を行うガスタービン装置（２）と、
該ガスタービン装置の排ガスを通す排ガスライン（１
２）と、前記有臭ガスラインおよび排ガスラインを導き
入れる熱交換器（１４）と、からなる脱臭システムであ
って、有臭ガスは排ガスと前記熱交換器で熱交換を行い
所定温度まで昇温された後に脱臭触媒装置に送られる、
ことを特徴とする脱臭システムとすることもできる。

【００１９】これにより脱臭触媒装置には昇温した有臭
ガスが送られ、排ガスが脱臭触媒を汚染することを回避
することができる。

【００２０】ここで前記所定温度は２５０〜３５０℃で
ある、ことが好ましい。

【００２１】脱臭触媒の活性温度は３００℃前後であ
る。その一方、ガスタービン装置の排ガスはタービン出
口付近で５００℃程度である。したがってガスタービン
装置の排ガスを利用することにより、臭気を昇温するた
めだけのバーナからなる特別の加熱装置を設けることな
く臭気を脱臭触媒の活性温度にまで十分に昇温すること
ができる。

【００２２】また脱臭システムに、前記脱臭触媒装置
（６）から排出される脱臭ガスから熱回収を行う排熱回
収ボイラ（１６）と、該排熱回収ボイラで発生した水蒸
気をガスタービン装置（２）の燃焼器（１８）に供給す
る水蒸気供給ライン（２２）をさらに備える、ことも好
ましい。

【００２３】脱臭ガスから熱回収を行いエネルギーの利
用効率を高めるとともに、熱回収によって発生した蒸気
をガスタービン装置の燃焼器に供給することによって気
体流量を増加させ、ガスタービン装置の出力を増大する
ことができる。また熱回収により発生した水蒸気を発電
のためのガスタービン装置の燃焼器に供給して利用する
ため、従来のように熱回収により発生した水蒸気を利用
するための特別な蒸気機関も不要となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。

【００２５】図１は本発明の脱臭システムの第一実施例
の構成を示す概念図である。

【００２６】本実施例の脱臭システムは、化学プラント
の臭気源から捕集され除じん、水洗、除湿、解毒等の前
処理が行われた有臭ガスの脱臭を行うものである。

【００２７】この脱臭システムは、脱臭触媒が充填され
た脱臭触媒装置６と脱臭触媒装置に有臭ガスを導くファ
ン２４が備えられた有臭ガスライン８とからなる脱臭部
と、発電を行う発電機２６を備えたガスタービン装置か
らなるタービン・発電部と、脱臭された有臭ガス（脱臭
ガス）から熱回収を行いその後に排気する回収・排気部
と、から構成されている。

【００２８】ここで脱臭部の脱臭触媒装置６には白金や
パラジウムに代表される酸化活性の高い触媒が充填され
ている。

【００２９】タービン・発電部の構造は図示したように
従来からある軸流タービンを用いた発電機と同様である
ためその詳しい説明は省略するが、タービンの後方から
は排ガスを通す排ガスライン１２が延びている。なお、
２８は減速機、３２は圧縮機を表している。

【００３０】また回収・排気部は、脱臭ガスと熱交換を
行い給水を加熱・蒸発させる蒸発管と給水を予熱するた
めのエコノマイザ等により構成される排熱回収ボイラ１
６と、ボイラに給水を行う給水管３４、および熱回収後
の脱臭ガスを大気中に放出する煙突３８等からなる。な
お、３６は気水分離器を表している。

【００３１】この脱臭システムでは、まず有臭ガスを発
生する化学プラントなどで必要とされる電力を発電部の
ガスタービン装置２を駆動することにより生成する。こ
こで発電により生じタービンの後方から排気される排ガ
スを排ガスライン１２へ送り有臭ガスを通す有臭ガスラ
イン８と連結して有臭ガスと排ガスとを混同する。この
混合によって有臭ガスは希釈化されるとともに、脱臭触
媒装置６での触媒酸化反応に適した温度にまで昇温され
る。昇温された有臭ガスは脱臭触媒装置６に送られ、脱
臭触媒の活性表面でその臭気成分である有機溶剤ガス等
の炭化水素系物質等を炭酸ガスと水蒸気に酸化分解（脱
臭反応）して臭気物質を人間臭覚閾値以下に低減する。

【００３２】なおタービン装置の後方から排気される排
ガスは５００℃程度であるため、これを有臭ガスと適当
な割合で混合することによって有臭ガスを脱臭反応に適
した温度である３００℃程度にまで容易に昇温すること
ができる。

【００３３】これにより有臭ガスを昇温するために従来
設けていた特別の加熱装置が不要となるばかりでなく、
タービン装置による発電により発生する排ガスを有効活
用することができる。

【００３４】また脱臭装置の定常運転の状態において
は、脱臭触媒装置で脱臭され排熱回収ボイラに送られる
有臭ガス（脱臭ガス）の温度は吸熱反応である脱臭反応
によって若干は低下するものの、脱臭触媒装置内では狭
義の熱交換、すなわちエネルギーの利用効率を向上させ
るために熱エネルギーが取り出されることはないため、
脱臭触媒装置に送り込まれた当初の温度である３００℃
程度から大幅に低下することはない。

【００３５】脱臭触媒装置６で脱臭された有臭ガス（脱
臭ガス）は、隣接して設けられた排熱回収ボイラ１６に
送られボイラ給水と熱交換を行ってこれを加熱・蒸発さ
せる。発生した水蒸気は水蒸気供給ライン２２を通して
ガスタービン装置２の燃焼器１８に供給され、タービン
を駆動する気体流量を増加させてガスタービン装置の出
力増大に貢献する。これにより、エネルギー利用効率向
上のため従来必要とされていた特別な蒸気機関も不要と
なる。なお熱交換後の脱臭ガスの温度は、おおよそ１５
０℃程度である。

【００３６】熱交換後の脱臭ガスは排熱回収ボイラ１６
につながる煙突３８から大気中に放出される。

【００３７】図２に示した本発明の脱臭システムの第二
実施例は、その多くの構成を第一実施例の脱臭システム
と同様とするが、第一実施例のように有臭ガスをガスタ
ービン装置の排気ガスと混合することにより昇温するの
ではなく、有臭ガスライン８と排ガスライン１２とを熱
交換器１４に導き入れ、有臭ガスを排ガスにより非混合
で所定温度まで昇温することを特徴とする。

【００３８】本実施例の脱臭システムによれば、有臭ガ
スを高濃度のまま脱臭触媒装置６に送って脱臭反応を行
うことができ、また排ガスが脱臭触媒を汚染することを
回避することができる。なお、脱臭触媒装置６を出た脱
臭ガスはその後排ガスと混合された上で排熱回収ボイラ
１６に送られ熱回収が行われる。

【００３９】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できるこ
とは勿論である。

【００４０】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
化学プラントなどでの必要とされる電力をガスタービン
装置によって発電して供給でき、またガスタービン装置
の高温の排ガスを利用して脱臭を行うことで、エネルギ
ー利用効率を高めた脱臭方法および脱臭システムを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の脱臭システムの第一実施例の概念図で
ある。

【図２】本発明の脱臭システムの第二実施例の概念図で
ある。

【図３】直接燃焼方式の脱臭装置の概念図である。

【図４】従来の触媒酸化方式の脱臭装置の概念図であ
る。

【符号の説明】

２ ガスタービン装置 ６ 脱臭触媒装置 ８ 有臭ガスライン １２ 排ガスライン １４ 熱交換器 １６ 排熱回収ボイラ １８ 燃焼器 ２２ 水蒸気供給ライン ２４ ファン ２６ 発電器 ２８ 減速機 ３２ 圧縮機 ３４ 給水管 ３６ 気水分離器 ３８ 煙突 ５２ 燃焼脱臭炉 ５４ 有臭ガスライン ５６ 燃料供給ライン ５８ 排熱回収ボイラ ６２ 煙突 ７２ 脱臭触媒装置 ７４ 有臭ガスライン ７６ 加熱装置 ７８ 排熱回収ボイラ ８２ 煙突

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｃ 6/18 Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＨ (72)発明者 宇治 茂一 東京都江東区豊洲２丁目１番１号 石川島 播磨重工業株式会社東京第一工場内 Ｆターム(参考） 3G091 AA06 AB02 BA20 CA08 CA15 CB08 DB10 GB06W GB07W 4D048 AA22 CC38 CC51 CC54 CD08 CD10 DA01 DA03 DA06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電を行うガスタービン装置（２）の排
   ガスによって有臭ガスを所定温度まで昇温し、昇温した
   有臭ガスを脱臭触媒が充填された脱臭触媒装置（６）に
   導き入れて脱臭を行う、ことを特徴とする脱臭方法。
2. 【請求項２】 前記所定温度は２５０〜３５０℃であ
   る、ことを特徴とする請求項１に記載の有臭ガスの脱臭
   方法。
3. 【請求項３】 脱臭触媒が充填された脱臭触媒装置
   （６）と、 該脱臭触媒装置に有臭ガスを導く有臭ガスライン（８）
   と、 発電を行うガスタービン装置（２）と、 該ガスタービン装置の排ガスを通す排ガスライン（１
   ２）と、からなる脱臭システムであって、 前記有臭ガスラインには前記排ガスラインが連結し、有
   臭ガスは排ガスと混合して所定温度まで昇温された後に
   脱臭触媒装置に送られる、ことを特徴とする脱臭システ
   ム。
4. 【請求項４】 脱臭触媒が充填された脱臭触媒装置
   （６）と、 該脱臭触媒装置に有臭ガスを導く有臭ガスライン（８）
   と、 発電を行うガスタービン装置（２）と、 該ガスタービン装置の排ガスを通す排ガスライン（１
   ２）と、 前記有臭ガスラインおよび排ガスラインを導き入れる熱
   交換器（１４）と、からなる脱臭システムであって、 有臭ガスは排ガスと前記熱交換器で熱交換を行い所定温
   度まで昇温された後に脱臭触媒装置に送られる、ことを
   特徴とする脱臭システム。
5. 【請求項５】 前記脱臭触媒装置（６）から排出される
   脱臭ガスから熱回収を行う排熱回収ボイラ（１６）と、 該排熱回収ボイラで発生した水蒸気をガスタービン装置
   （２）の燃焼器（１８）に供給する水蒸気供給ライン
   （２２）をさらに備える、ことを特徴とする請求項３又
   は４に記載の脱臭システム。