JP2007008992A - コークス炉ガスの脱硫装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 安定して効率よくコークス炉ガスを脱硫するコークス炉ガスの脱硫装置を提供する。
【解決手段】 コークス炉ガスが下部から上部へ流通可能な塔本体２１０の底部の集水部２１５で集水した触媒を含有するアルカリ水溶液２０１の一部を分流し、第１の冷却装置３００で冷却し、塔本体２１０の中間部の第１のノズル２１６から散水させて循環冷却し、塔本体２１０の下部に冷却領域２５０を形成する。集水したアルカリ水溶液２０１の残部を第２の冷却装置４００で冷却し、酸化処理塔５００で触媒を酸化し、塔本体２１０の上部の第２のノズル２１７から散水させて循環冷却し、塔本体２１０の上部に脱硫処理領域２６０を形成する。第１の冷却装置３００は、冷却領域２５０を流過するコークス炉ガスが脱硫処理領域２６０で脱硫処理に必要な温度にコークス炉ガスを冷却する状態に循環冷却する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コークス炉ガスを脱硫するコークス炉ガスの脱硫装置およびその方法に関する。

従来、石炭を乾留してコークスを製造する際に生成するコークス炉ガスを脱硫する方法として、アルカリ性水溶液をコークス炉ガスと接触させるアンモニアレドックス法、アンモニアタカハックス法、アンモニアフマックス法などの各種の湿式脱硫方法が知られている。これら湿式脱硫方法として、充填層を有した脱硫塔内にアルカリ水溶液を噴霧し、この脱硫塔内にコークス炉ガスを通過させて脱硫する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載のものは、充填塔式脱硫塔の頭頂部から、ピクリン酸やナフトキノンスルホン酸ソーダを含有するアルカリ性水溶液を平均粒径５ｍｍ以上の液滴で噴霧し、この充填塔脱硫塔の塔底からコークス炉ガスを導入して脱硫する。そして、硫黄とナフタレンとによる充填層における硫黄スラッジの堆積によるコークス炉ガスの圧力損失を測定し、噴霧する液滴径を調整している。

特開２００１−２７１０７４号公報（第３頁左欄−第４頁右欄）

ところで、コークス炉ガスの脱硫処理に際して、コークス炉ガスの温度が４０℃以上となると脱硫効率が大きく低減してしまう。このことから、コークス炉ガスを冷却装置にて３０℃〜３５℃に十分に冷却したのちに処理する必要がある。なお、冷却装置にて冷却したコークス炉ガスを脱硫処理する装置に排送機にて配送する際、昇圧されてコークス炉ガスが５０℃程度まで上昇してしまう。このことにより、脱硫処理する前に、再び冷却する必要があるが、この冷却の際に残留するナフタレンなどが析出して閉塞するおそれがあることから３５℃〜４５℃程度まで冷却する状態に留めているのが現状である。したがって、この冷却されたコークス炉ガスを、上述した特許文献１に記載のようなアルカリ性水溶液と接触させて脱硫する従来の方法では、コークス炉ガスがさらに冷却されてナフタレンが析出したり、ナフタレンと硫黄との相乗効果による硫黄スラッジが析出したりすることとなり、特許文献１に記載のような液滴径を調整するなどの特別の構成を設ける必要がある。また、ある程度生じる圧力損失により、さらなる処理効率の向上が望まれている。

本発明の目的は、上述したような点に鑑み、安定して効率よくコークス炉ガスを脱硫するコークス炉ガスの脱硫装置およびその方法を提供することにある。

本発明のコークス炉ガスの脱硫装置は、コークス炉ガスが下部から導入され上部から排出可能な塔本体と、この塔本体内の上部に設けられ、硫化水素を硫黄に変換する触媒を含有する水溶液を散水する散水手段と、前記塔本体の底部に設けられ前記塔本体外に排出可能に前記水溶液を集水する集水部と、この集水部にて集水した前記水溶液の一部を分流して冷却し前記塔本体内の中間部へ返送して散水させる第１の循環冷却手段と、前記集水部にて集水した前記水溶液の残部を冷却し前記散水手段へ返送して散水させる第２の循環冷却手段と、を具備したことを特徴とする。

この発明では、第１の循環冷却手段により、コークス炉ガスが下部から導入され上部から排出可能な塔本体の中間部より、硫化水素を硫黄に変換する触媒を含有する水溶液を散水させるとともに、塔本体の下部から水溶液の一部を分流して冷却し、塔本体内の中間部へ返送して循環させる。さらに、第２の循環冷却手段により、塔本体の上部より散水手段で水溶液を散水させるとともに、塔本体の下部から水溶液の残部を冷却し、塔本体の上部の散水手段へ返送して循環させる。このことにより、コークス炉ガスが塔本体を下部から中間部に流過する際に、脱硫に必要な温度まで冷却される状態が容易に得られ、このコークス炉ガスの冷却により塔本体の上部でコークス炉ガスが効率よく脱硫されるので、コークス炉ガスを脱硫するために冷却する冷却塔を別途設ける必要がなく、効率的な脱硫処理が得られる。また、塔本体の上部で効率よく脱硫処理できる温度まで、塔本体の下部でコークス炉ガスを冷却すればよいので、第１の循環冷却手段で水溶液を冷却する熱量が少なくてよいことから、第２の循環冷却手段で冷却する水溶液の水量が低減することによる冷却する熱量が少なくなる。このため、全体的に水溶液を冷却する熱量が低減するので、冷却のための伝熱面積が縮小し、装置の小型化が容易に得られる。

そして、本発明では、前記第１の循環冷却手段および前記第２の循環冷却手段は、前記集水部における前記水溶液の温度が３７℃以上となる状態に、前記水溶液をそれぞれ循環冷却する構成とすることが好ましい。この発明では、第１の循環冷却手段および第２の循環冷却手段により、塔本体の底部に設けられた集水部で集水する水溶液の温度が３７℃以上となる状態に水溶液をそれぞれ循環冷却するので、例えば排送機により昇圧されて５０℃以上となったコークス炉ガスが塔本体に導入されても、塔本体の上部で効率よく脱硫処理できる温度まで塔本体の下部で冷却すればよいことから、１つの塔本体で効率よく脱硫処理することが、塔本体の底部に集水する水溶液の温度管理により容易に得られる。

また、本発明では、前記第１の循環冷却手段および前記第２の循環冷却手段は、前記第１の循環冷却手段で返送されて前記水溶液を散水する前記塔本体の中間部の位置で前記コークス炉ガスの温度が４０℃以下となる状態に、前記水溶液をそれぞれ循環冷却する構成とすることが好ましい。この発明では、第１の循環冷却手段および第２の循環冷却手段により、第１の循環冷却手段で返送して水溶液を散水する塔本体の中間部の位置で、コークス炉ガスの温度が４０℃以下となる状態に、水溶液をそれぞれ循環冷却するので、１つの塔本体の上部で効率よく脱硫処理が実施でき、塔本体の下部を流通するコークス炉ガスを必要以上に冷却する必要がなく、容易に装置の小型化が得られる。

さらに、本発明では、前記塔本体は、前記コークス炉ガスが流通可能に前記散水手段にて前記水溶液が散水される充填層を備えた構成とすることが好ましい。この発明では、塔本体の散水手段にて水溶液が散水される位置にコークス炉ガスが流通可能な充填層を備えているので、水溶液とコークス炉ガスとの接触効率が向上し、コークス炉ガスが流通する方向となる塔本体の上下方向の寸法がより短くなり、より装置の小型化が容易に得られる。

そしてさらに、本発明では、前記塔本体は、前記コークス炉ガスが流通可能に前記第１の循環冷却手段にて冷却された前記水溶液が散水される下部充填層を備えた構成とすることが好ましい。この発明では、第１の循環冷却手段にて冷却された水溶液が散水される領域となる塔本体の位置に、コークス炉ガスが流通可能な下部充填層を設けているので、水溶液とコークス炉ガスとの接触効率が向上し、コークス炉ガスを脱硫処理に必要な温度まで冷却する冷却効率が向上し、コークス炉ガスが流通する方向となる塔本体の上下方向の寸法がより短くなり、より装置の小型化が容易に得られる。

また、本発明では、前記第２の循環冷却手段にて循環冷却される前記水溶液の循環経路中に設けられ、前記水溶液を酸化処理する酸化処理手段を具備した構成とすることが好ましい。この発明では、第２の循環冷却手段で循環冷却する水溶液の循環経路中に、水溶液を酸化処理する酸化処理手段を設けているので、コークス炉ガスを脱硫処理する塔本体の上部から散水する水溶液が、コークス炉ガスに含まれる硫化水素やシアン化水素などを効率よく吸収して脱硫処理できる状態に処理すればよく、第１の循環冷却手段で循環冷却する水溶液では、コークス炉ガスに含まれる硫化水素やシアン化水素などを効率よく吸収する必要がないことから、簡単な構成で水溶液の酸化処理が効率よく実施される。

本発明のコークス炉ガスの脱硫方法は、硫化水素を硫黄に変換する触媒を含有する水溶液が散水される塔本体にコークス炉ガスを流通させて脱硫処理するコークス炉ガスの脱硫方法であって、前記塔本体の底部に集水される前記水溶液の一部を冷却して前記塔本体の中間部からこの中間部を流通する前記コークス炉ガスの温度が脱硫処理に必要な温度まで冷却される状態に散水する第１の循環冷却工程と、前記塔本体の底部に集水される前記水溶液の残部を冷却して前記塔本体の上部から散水する第２の循環冷却工程と、を実施することを特徴とする。

この発明では、第１の循環冷却工程で、硫化水素を硫黄に変換する触媒を含有する水溶液が散水されコークス炉ガスが流通する塔本体の底部に集水される水溶液の一部を冷却し、塔本体の中間部から、この中間部を流通するコークス炉ガスの温度を脱硫処理に必要な温度まで冷却される状態に散水させる。さらに、第２の循環冷却工程で、塔本体の底部に集水される水溶液の残部を冷却し塔本体の上部から散水させる。このことにより、コークス炉ガスが塔本体を下部から中間部に流過する際に、脱硫に必要な温度まで冷却され、塔本体の上部で水溶液によりコークス炉ガスが効率よく脱硫処理されるので、コークス炉ガスを脱硫するために冷却する冷却塔を別途設ける必要がなく、効率的な脱硫処理が得られる。また、塔本体の上部で効率よく脱硫処理できる温度まで、塔本体の下部でコークス炉ガスを冷却すればよいので、第１の循環冷却工程で水溶液を冷却する熱量が少なくてよいことから、第２の循環冷却工程で冷却する水溶液の水量が低減することによる冷却する熱量が少なくなる。このため、全体的に水溶液を冷却する熱量が低減するので、冷却のための伝熱面積が縮小し、装置の小型化が容易に得られる。

本発明のコークス炉ガスの脱硫方法は、硫化水素を硫黄に変換する触媒を含有する水溶液が散水される塔本体にコークス炉ガスを流通させて脱硫処理するコークス炉ガスの脱硫方法であって、前記塔本体の底部に集水される前記水溶液の一部を、前記塔本体の中間部を流通する前記コークス炉ガスの温度が脱硫処理に必要な温度まで冷却される状態に冷却して前記塔本体の中間部から散水させる第１の循環冷却工程と、前記塔本体の底部に集水される前記水溶液の残部を冷却して前記塔本体の上部から散水する第２の循環冷却工程と、を実施することを特徴とする。

この発明では、第１の循環冷却工程で、硫化水素を硫黄に変換する触媒を含有する水溶液が散水されコークス炉ガスが流通する塔本体の底部に集水される水溶液の一部を、塔本体の中間部を流通するコークス炉ガスの温度が脱硫処理に必要な温度まで冷却される状態に、適宜冷却して塔本体の中間部から散水させる。さらに、第２の循環冷却工程で、塔本体の底部に集水される水溶液の残部を冷却し塔本体の上部から散水させる。このことにより、コークス炉ガスが塔本体を下部から中間部に流過する際に、脱硫に必要な温度まで冷却され、塔本体の上部で水溶液によりコークス炉ガスが効率よく脱硫処理されるので、コークス炉ガスを脱硫するために冷却する冷却塔を別途設ける必要がなく、効率的な脱硫処理が得られる。また、塔本体の上部で効率よく脱硫処理できる温度まで、塔本体の下部でコークス炉ガスを冷却すればよいので、第１の循環冷却工程で水溶液を冷却する熱量が少なくてよいことから、第２の循環冷却工程で冷却する水溶液の水量が低減することによる冷却する熱量が少なくなる。このため、全体的に水溶液を冷却する熱量が低減するので、冷却のための伝熱面積が縮小し、装置の小型化が容易に得られる。

そして、本発明では、前記第１の循環冷却工程および前記第２の循環冷却工程では、前記炉本体の底部に集水される前記水溶液の温度が３７℃以上となる状態に前記水溶液をそれぞれ循環冷却する構成とすることが好ましい。この発明では、第１の循環冷却工程および第２の循環冷却工程で、塔本体の底部に集水した水溶液の温度が３７℃以上となる状態に水溶液をそれぞれ循環冷却するので、例えば排送機により昇圧されて５０℃以上となったコークス炉ガスが塔本体に導入されても、塔本体の上部で効率よく脱硫処理できる温度まで塔本体の下部で冷却すればよいことから、１つの塔本体で効率よく脱硫処理することが、塔本体の底部に集水する水溶液の温度管理により容易に得られる。

また、本発明では、前記第１の循環冷却工程では、前記コークス炉ガスの脱硫処理に必要な温度として４０℃以下となる状態に循環冷却する構成とすることが好ましい。この発明では、第１の循環冷却工程で、コークス炉ガスの脱硫処理に必要な４０℃以下となる状態に循環冷却するので、１つの塔本体の上部で効率よく脱硫処理が実施でき、塔本体の下部を流通するコークス炉ガスを必要以上に冷却する必要がなく、容易に装置の小型化が得られる。

本発明によれば、コークス炉ガスを脱硫処理する塔本体の下部でコークス炉ガスが冷却され、１つの塔本体で効率的な脱硫処理が得られるとともに、コークス炉ガスを脱硫処理に必要な温度までに冷却する程度に脱硫処理の水溶液の一部を冷却してコークス炉ガスの冷却に利用すればよく、水溶液を循環冷却するための除去する熱量が低減し、冷却のための伝熱面積が縮小して装置を小型化できる。

以下、本発明のコークス炉ガスの脱硫装置における一実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明における一実施の形態に係るコークス炉ガスの脱硫装置の概略構成を示す概念図である。なお、本発明では、冷却装置にて適宜冷却されてコークス炉ガス排送機にて排送されるコークス炉ガスを脱硫処理する構成について例示するが、この限りではなく、例えばコークス炉ガス排送機を介することなく冷却装置から直接導入される構成や冷却装置にて冷却され電気集塵機などにてタール分などが除去されたコークス炉ガスを直接あるいはコークス炉ガス排送機を介して導入される構成などとしてもよい。

〔コークス炉ガスの脱硫装置の構成〕
図１において、１００はコークス炉ガスの脱硫装置で、このコークス炉ガスの脱硫装置１００は、図示しないコークス炉で生成され、図示しないドライメーンでアンモニア水フラッシングにより処理されて断熱飽和温度６５℃〜８５℃程度まで冷却され、冷却装置にて適宜冷却されてコークス炉ガス排送機にて排送されるコークス炉ガスを脱硫処理する。具体的には、例えばアンモニアレドックス法、アンモニアタカハックス法、アンモニアフマックス法などで、ピクリン酸やナフトキノンスルホン酸ソーダなどの硫化水素を硫黄に変換する触媒を含有するアンモニア水や水酸化ナトリウム水などのアルカリ水溶液２０１をコークス炉ガスと直接接触させて脱硫する。このコークス炉ガスの脱硫装置１００は、直接式脱硫塔２００と、第１の循環冷却手段としての第１の冷却装置３００と、第２の循環冷却手段としての第２の冷却装置４００と、酸化処理手段としての酸化処理塔５００と、などを備えている。

そして、直接式脱硫塔２００は、塔本体２１０を備えている。この塔本体２１０は、例えば略円筒状に形成され、軸方向が鉛直方向に略沿う状態に立設される。そして、塔本体２１０の下部側面には、コークス炉ガス排送機から配送されるコークス炉ガスが導入される導入口２１１が設けられている。また、塔本体２１０の上部、例えば頂部には、塔本体２１０内に導入されたコークス炉ガスが排出される排出口２１２が設けられている。そして、塔本体２１０内には、下部から中間部に亘る位置に、コークス炉ガスが流通可能に図示しない充填物が充填された下部充填層である第１の充填層２１３が設けられている。また、塔本体２１０内には、中間部から上部に亘る位置に、コークス炉ガスが流通可能に図示しない充填物が充填された第２の充填層２１４が設けられている。これら第１の充填層２１３および第２の充填層２１４は、コークス炉ガスが塔本体２１０内を直線的に上方へ流通することを阻害する状態に充填物が充填されて構築されている。

また、塔本体２１０の底部には、アルカリ水溶液２０１を集水する集水部２１５が設けられている。さらに、塔本体２１０内の中間部、すなわち第２の充填層２１４の下方で第１の充填層２１３の上方に位置し、第１の充填層２１３にアルカリ水溶液２０１を平面方向で略均一に散水する第１のノズル２１６が配設されている。また、塔本体２１０内の上部には、アルカリ水溶液２０１を第２の充填層２１４に平面方向で略均等に散水する散水手段としての第２のノズル２１７が配設されている。

さらに、塔本体２１０の底部には、集水部２１５で集水したアルカリ水溶液２０１を塔本体２１０外へ排出するポンプ２２１を有した排出管２２０が接続されている。さらに、排出管２２０には、ポンプ２２１の下流側に位置して、第１の分岐管２３０および第２の分岐管２４０が接続されている。これら第１の分岐管２３０および第２の分岐管２４０には、図示しない流量調整弁がそれぞれ設けられ、これら流量調整弁の開度に応じて排出管２２０を流通するアルカリ水溶液２０１が所定の流量で第１の分岐管２３０および第２の分岐管２４０へ分流される。

第１の冷却装置３００は、第１の分岐管２３０に接続され、集水部２１５で集水され排出管２２０を介して流通し第１の分岐管２３０に分流されたアルカリ水溶液２０１の一部を冷却する。この冷却されたアルカリ水溶液２０１は、塔本体２１０の中間部へ返送、すなわち第１のノズル２１６から散水される。このアルカリ水溶液２０１の循環冷却により、塔本体２１０の中間部から下方には、冷却領域２５０が形成される。

第２の冷却装置４００は、第２の分岐管２４０に接続され、集水部２１５で集水され排出管２２０を介して流通し第２の分岐管２４０に分流されたアルカリ水溶液２０１の一部を冷却する。この冷却したアルカリ水溶液２０１は、酸化処理塔５００へ流入される。

そして、第１の冷却装置３００および第２の冷却装置４００でのアルカリ水溶液２０１の冷却は、集水部２１５におけるアルカリ水溶液２０１の温度が３７℃以上となるように、それぞれアルカリ水溶液２０１を循環冷却する。すなわち、ポンプ２２１にて集水部２１５から回収するアルカリ水溶液２０１の水量、第１の冷却装置３００で冷却させる水量、および、第２の冷却装置４００で冷却させる水量を、集水部２１５におけるアルカリ水溶液２０１の温度が３７℃以上で、第１の充填層２１３を通過したコークス炉ガスが脱硫処理に必要な温度である４０以下となる状態に制御される。

酸化処理塔５００は、第２の冷却装置４００で冷却されたアルカリ水溶液２０１に空気を接触させてアルカリ水溶液２０１中の還元された触媒を酸化する。この酸化処理塔５００は、例えば第２の分岐管２４０を流通する水量が流入されることで、同量の酸化処理されたアルカリ水溶液２０１をオーバーフローする構成が採られている。そして、酸化処理塔５００は、酸化処理したアルカリ水溶液２０１を塔本体２１０の上部へ返送、すなわち第２のノズル２１７から散水させる。なお、アルカリ水溶液２０１は、第２の冷却装置４００へ逆流しないように、逆止弁や水頭差を利用した逆流防止手段５１０などを介して酸化処理塔５００へ流入される。また、酸化処理されたアルカリ水溶液２０１は、オーバーフローして塔本体２１０の上部へ返送される構成であることから、塔本体２１０からコークス炉ガスが逆流しないように、図示しない水封弁などを介して塔本体２１０へ流入させる構成とすることが好ましい。そして、第２の冷却装置４００で冷却され酸化処理塔５００で酸化処理されて第２のノズル２１７から散水されるアルカリ水溶液２０１の循環冷却により、塔本体２１０の中間部から上方に、脱硫処理領域２６０が形成される。

〔コークス炉ガスの冷却装置の動作〕
次に、上記実施の形態におけるコークス炉ガスの脱硫装置１００の動作を説明する。
（コークス炉ガスの脱硫処理）
まず、上記実施の形態におけるコークス炉ガスの脱硫装置１００の動作として、コークス炉ガスを脱硫処理する動作を説明する。

図示しないコークス炉ガス排送機にて排送されるコークス炉ガスは、直接式脱硫塔２００の導入口２１１から、第１の冷却装置３００で循環冷却されたアルカリ水溶液２０１が散水されて形成される冷却領域２５０に流入する。そして、塔本体２１０の下部に流入したコークス炉ガスは、第１の充填層２１３の充填物間を縫うようにして冷却領域２５０を上方へ流過する。この冷却領域２５０の流過の際、コークス炉ガスは、アルカリ水溶液２０１と効率よく接触し、第１のノズル２１６の位置である塔本体２１０の中間部を流過する際に、コークス炉ガスの脱硫処理に必要な温度である４０℃以下に冷却される。なお、コークス炉ガスは、コークス炉ガス排送機による排送にて昇圧されて５０℃〜５８℃程度の温度となっている。このため、アルカリ水溶液２０１とコークス炉ガスが接触しても、十分な脱硫処理が進行しない、すなわちコークス炉ガス中の硫化水素やシアン化水素などのごく一部のみがアルカリ水溶液２０１に吸収される程度である。

そして、冷却領域２５０を流過して冷却されたコークス炉ガスは、冷却領域２５０の上方に位置し、第２の冷却装置４００で循環冷却され酸化処理塔５００で酸化処理されたアルカリ水溶液２０１が第２のノズル２１７から散水されて形成される脱硫処理領域２６０に至る。そして、コークス炉ガスは、第２の充填層２１３の充填物間を縫うようにして脱硫処理領域２６０を上方へ流過する。この脱硫処理領域２６０の流過の際、コークス炉ガスは、アルカリ水溶液２０１と効率よく接触し、さらに冷却されるとともに、コークス炉ガス中の硫化水素やシアン化水素などがアルカリ水溶液２０１に吸収され、アルカリ水溶液２０１中の触媒の還元により硫黄および窒素に変換され、コークス炉ガスから除去される。そして、コークス炉ガスは、例えば３５℃〜３８℃程度に冷却され、排出口２１２から系外へ排出される。

また、第１のノズル２１６および第２のノズル２１７から散水されて塔本体２１０の下方に流下したアルカリ水溶液２０１は、集水部２１５で集水される。そして、集水されたアルカリ水溶液２０１は、ポンプ２２１の駆動により、塔本体２１０から排出管２２０へ流出され、第１の分岐管２３０および第２の分岐管２４０へ適宜分流される。この後、第１の分岐管２３０を流過するアルカリ水溶液２０１は、第１の冷却装置３００で適宜冷却されて再び第１のノズル２１６から散水される。また、第２の分岐管２４０を流過するアルカリ水溶液２０１は、第２の冷却装置４００で適宜冷却され、酸化処理塔５００に流入される。この酸化処理塔５００に流入したアルカリ水溶液２０１は、例えば曝気された空気と接触されて触媒が酸化され、再び第２のノズル２１７から散水される。

（コークス炉ガスの脱硫装置の作用）
次に、上述した実施の形態のコークス炉ガスの脱硫装置の動作として、他の冷却方法とを比較した作用について説明する。

比較する脱硫装置としては、脱硫処理する前に冷却する中間冷却塔を設けた装置を比較例１、１つの直接式脱硫塔の下方に中間冷却塔の構成を組み合わせた装置を比較例２とし、同様の脱硫効率で脱硫処理した際の装置形態について比較した。

比較例１の脱硫装置６００は、図２に示すように、中間冷却塔６１０と、脱硫塔６２０と、酸化処理塔５００と、を備えた構成としている。そして、中間冷却塔６１０は、コークス炉ガス排送機にて排送されるコークス炉ガスが下部から導入され上部から排出可能に構成している。さらに、中間冷却塔６１０には、上部から循環冷却水６０１を散水するとともに底部で集水した循環冷却水６０１を循環冷却する中間冷却器６１１を設けている。また、脱硫塔６２０は、中間冷却塔で冷却されたコークス炉ガスが下部から導入され上部から排出可能に構成され、底部に底部集水部６２１が設けられている。そして、脱硫塔６２０には、中間部に充填層６２２が設けられている。また、脱硫塔６２０には、底部集水部６２１で集水したアルカリ水溶液を排出する循環ポンプ６２３および流通するアルカリ水溶液を冷却する冷却器６２４を有した流出管６２５が接続されている。そして、流出管６２５には酸化処理塔５００が接続されている。この酸化処理塔５００は、脱硫塔６２０の上部に配設された脱硫ノズル６２６に接続されてアルカリ水溶液を循環させる。

比較例２の脱硫装置７００は、図３に示すように、直接脱硫塔７１０と、酸化処理塔５００と、を備えている。直接脱硫塔７１０は、コークス炉ガス排送機にて排送されるコークス炉ガスが下部から導入され上部から排出可能で、底部に貯水部７１１が設けられている。また、直接脱硫塔７１０は、中間部に中間充填層７１２が設けられている。さらに、直接脱硫塔７１０には、貯水部７１１で集水したアルカリ水溶液を排出する排出ポンプ７１３および流通するアルカリ水溶液を冷却する循環冷却器７１４を有した循環管７１５が接続されている。また、循環管７１５は、分岐され、一方は直接脱硫塔７１０の中間部に設けられた中間ノズル７１６に接続され、他方は酸化処理塔５００に接続されている。そして、酸化処理塔５００は、直接脱硫塔７１０の上部に配設された上部ノズル７１７に接続されてアルカリ水溶液を循環させる。

そして、脱硫処理として、硫化水素濃度が５．０ｇ／Ｎｍ³、シアン化水素濃度が２．１ｇ／Ｎｍ³で、温度が５７℃のコークス炉ガスを、圧力が１０ｋＰａ（３７℃水分飽和）、流量が７２０００Ｎｍ³／ｈｒで導入し、温度が３８℃、圧力が９ｋＰａ、硫化水素濃度が０．５ｇ／Ｎｍ³、シアン化水素濃度が０．１ｇ／Ｎｍ³で処理する条件とした。また、冷却する冷却水温度は３２℃とした。これらの条件に基づいて設定される装置構成は、以下の表１に示す形態となる。また、各装置構成の装置コストは、材料費に基づいて、以下の表２に示す。

この表２に示す結果から、比較例１では、比較例１の脱硫塔６２０の下方に中間冷却塔６１０が連結する構成となることから、塔高が５３ｍと極めて高くなり、表２に示すように装置コストが増大するとともに、施工コストも増大する。一方、本実施の形態では、アルカリ水溶液２０１の一部をそれ程冷却しなくてもよい、具体的には、比較例１に比して、第１の冷却装置３００ではアルカリ水溶液２０１を２℃〜４℃程度高めに冷却するのみでよく、また第２の冷却装置４００で冷却するアルカリ水溶液２０１の水量が減ることとなり、伝熱面積が小さくなる。このため、表２に示すように、第１の冷却装置３００および第２の冷却装置４００を合わせた装置コストより、比較例２の循環冷却器７１４の方が高くなる結果となる。また、比較例２では、比較例１ほど装置コストは増大しないが、２つの塔が必要となり、設置するための敷地面積が広くなる不都合があるとともに、施工が煩雑で、施工コストが増大することとなる。これらのように、コークス炉ガスを同様に脱硫する構成では、本実施の形態のものが、安価に提供できることがわかる。

〔コークス炉ガスの脱硫装置の作用効果〕
上述したように、上記実施の形態では、第１の冷却装置３００により、コークス炉ガスが下部から導入され上部から排出可能な塔本体２１０の中間部より、硫化水素を硫黄に変換する触媒を含有するアルカリ水溶液２０１を散水させるとともに、塔本体２１０の下部からアルカリ水溶液２０１の一部を分流して冷却し、塔本体２１０内の中間部へ返送して循環させる。さらに、第２の冷却装置４００により、塔本体２１０の上部より第２のノズル２１７でアルカリ水溶液２０１を散水させるとともに、塔本体２１０の下部からアルカリ水溶液２０１の残部を冷却し、塔本体２１０の上部の第２のノズル２１７へ返送して循環させる。このことにより、コークス炉ガスが塔本体２１０を下部から中間部に第１の冷却装置３００でアルカリ水溶液２０１の一部を循環冷却することにより冷却領域２５０が形成され、この冷却領域２５０をコークスガスが流過する際に、脱硫に必要な温度まで冷却される状態が容易に得られる。このため、コークス炉ガスの冷却により、塔本体２１０の上部で第２の冷却装置４００でアルカリ水溶液２０１の残部を循環冷却することにより形成される脱硫処理領域２６０でコークス炉ガスが効率よく脱硫され、コークス炉ガスを脱硫するために冷却する中間冷却塔６１０などの冷却装置を別途設ける必要がなく、効率的に脱硫処理できる。また、塔本体２１０の上部で効率よく脱硫処理できる温度である４０℃以下まで、塔本体２１０の下部でコークス炉ガスを冷却すればよいので、第１の冷却装置３００でアルカリ水溶液２０１を冷却する温度が２℃〜４℃程度高めに冷却するのみでよく、冷却する熱量が少なくてよくなることから、第２の冷却装置４００で冷却するアルカリ水溶液２０１の水量が低減し、冷却する熱量も少なくなる。このため、全体的にアルカリ水溶液２０１を冷却する熱量が低減するので、冷却のための伝熱面積が縮小し、装置の小型化が容易に得られ、装置コストや施工コストも低減できる。

そして、第１の冷却装置３００および第２の冷却装置４００により、塔本体２１０の底部に設けられた集水部２１５で集水するアルカリ水溶液２０１の温度が３７℃以上となる状態にアルカリ水溶液２０１をそれぞれ循環冷却している。このため、例えばコークス炉ガス排送機により昇圧されて５０℃以上となったコークス炉ガスが塔本体２１０に導入されても、塔本体２１０の上部で効率よく脱硫処理できる温度となる４０℃以下まで塔本体２１０の下部で冷却すればよいことから、１つの塔本体２１０で効率よく脱硫処理することが塔本体２１０の底部に集水するアルカリ水溶液２０１の温度管理により容易に制御できる。

また、第１の冷却装置３００および第２の冷却装置４００により、第１の冷却装置３００で返送してアルカリ水溶液２０１を散水する塔本体２１０の中間部の位置で、コークス炉ガスの温度が４０℃以下となる状態に、アルカリ水溶液２０１をそれぞれ循環冷却している。このため、１つの塔本体２１０の上部で効率よく脱硫処理が実施でき、塔本体２１０の下部を流通するコークス炉ガスを必要以上に冷却する必要がなく、容易に装置の小型化が容易に得られ、さらには装置コストや施工コストの低減が容易に得られる。

そして、塔本体２１０の第２のノズル２１７にてアルカリ水溶液２０１が散水される脱硫処理領域２６０となる塔本体２１０の中間部から上部の位置に、コークス炉ガスが流通可能な第２の充填層２１４を備えている。このため、アルカリ水溶液２０１とコークス炉ガスとの接触効率が向上し、コークス炉ガスが流通する方向となる塔本体２１０の上下方向の寸法がより短くなり、より装置の小型化が容易に得られるとともに、装置コストや施工コストの低減が容易に得られる。

さらに、第１の冷却装置３００にて冷却されたアルカリ水溶液２０１が散水される冷却領域２５０となる塔本体２１０の下部の位置に、コークス炉ガスが流通可能な第１の充填層２１３を設けている。このため、アルカリ水溶液２０１とコークス炉ガスとの接触効率が向上し、コークス炉ガスを脱硫処理に必要な温度まで冷却する冷却効率が向上し、コークス炉ガスが流通する方向となる塔本体２１０の上下方向の寸法がより短くなり、より装置の小型化が容易に得られるとともに、装置コストや施工コストの低減が容易に得られる。

また、第２の冷却装置４００で循環冷却するアルカリ水溶液２０１の残部の循環経路中に、アルカリ水溶液２０１を酸化処理する酸化処理塔５００を設けている。このため、コークス炉ガスを脱硫処理する塔本体２１０の上部から散水するアルカリ水溶液２０１が、コークス炉ガスに含まれる硫化水素やシアン化水素などを効率よく吸収して脱硫処理できる状態に処理すればよく、第１の冷却装置３００で循環冷却するアルカリ水溶液２０１の一部は、コークス炉ガスに含まれる硫化水素やシアン化水素などを効率よく吸収する必要がないことから、簡単な構成でアルカリ水溶液２０１を効率よく酸化処理できる。

〔実施の形態の変形〕
なお、本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含むものである。

すなわち、上述したように、コークス炉ガス排送機にて排送されるコークス炉ガスを脱硫処理する構成について例示したが、例えばコークス炉ガス排送機を介することなく冷却装置から直接導入される構成や、冷却装置にて冷却され電気集塵機などにてタール分などが除去されたコークス炉ガスを直接あるいはコークス炉ガス排送機を介して導入される構成など、いずれに適用することができる。

そして、集水したアルカリ水溶液２０１の温度が３７℃以上となる状態に循環冷却して説明したが、この限りではなく、第１の冷却装置３００でアルカリ水溶液２０１の一部を循環冷却して、脱硫処理領域２６０の下方に、コークス炉ガスを脱硫処理に必要な温度に冷却させる冷却領域２５０が形成される状態にすればよい。そして、コークス炉ガスを脱硫処理に必要な温度として４０℃以下に冷却する状態に冷却領域２５０を形成する状態に循環冷却したが、流過したコークス炉ガスの性状に応じて適宜温度が設定されることはいうまでもない。

また、第１の充填層２１３および第２の充填層２１４を設けて説明したが、第２の充填層２１４のみ設けた構成、さらには双方を設けない構成としてもよい。

さらに、酸化処理塔５００は、オーバーフローする構成で説明したが、この限りではない。さらに、第２の冷却装置４００で冷却されたアルカリ水溶液２０１を酸化処理する位置に設けて説明したが、例えば排出管２２０の位置に設けて回収したアルカリ水溶液２０１の全量を酸化処理してもよい。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。

本発明の一実施の形態におけるコークス炉ガスの脱硫装置の概略構成を示す概念図である。 本発明のコークス炉ガスの冷却装置の作用を説明するために比較する比較例１における冷却装置の概略構成を示す概念図である。 本発明のコークス炉ガスの冷却装置の作用を説明するために比較する比較例２における冷却装置の概略構成を示す概念図である。

符号の説明

１００……コークス炉ガスの脱硫装置
２０１……水溶液であるアルカリ水溶液
２１０……塔本体
２１３……下部充填層としての第１の充填層
２１４……充填層である第２の充填層
２１５……集水部
２１７……散水手段としての第２のノズル
３００……第１の循環冷却手段としての第１の冷却装置
４００……第２の循環冷却手段としての第２の冷却装置
５００……酸化処理手段としての酸化処理塔

Claims (10)

1. コークス炉ガスが下部から導入され上部から排出可能な塔本体と、
   この塔本体内の上部に設けられ、硫化水素を硫黄に変換する触媒を含有する水溶液を散水する散水手段と、
   前記塔本体の底部に設けられ前記塔本体外に排出可能に前記水溶液を集水する集水部と、
   この集水部にて集水した前記水溶液の一部を分流して冷却し前記塔本体内の中間部へ返送して散水させる第１の循環冷却手段と、
   前記集水部にて集水した前記水溶液の残部を冷却し前記散水手段へ返送して散水させる第２の循環冷却手段と、
   を具備したことを特徴としたコークス炉ガスの脱硫装置。
2. 請求項１に記載のコークス炉ガスの脱硫装置であって、
   前記第１の循環冷却手段および前記第２の循環冷却手段は、前記集水部における前記水溶液の温度が３７℃以上となる状態に、前記水溶液をそれぞれ循環冷却する
   ことを特徴としたコークス炉ガスの脱硫装置。
3. 請求項１に記載のコークス炉ガスの脱硫装置であって、
   前記第１の循環冷却手段および前記第２の循環冷却手段は、前記第１の循環冷却手段で返送されて前記水溶液を散水する前記塔本体の中間部の位置で前記コークス炉ガスの温度が４０℃以下となる状態に、前記水溶液をそれぞれ循環冷却する
   ことを特徴としたコークス炉ガスの脱硫装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のコークス炉ガスの脱硫装置であって、
   前記塔本体は、前記コークス炉ガスが流通可能に前記散水手段にて前記水溶液が散水される充填層を備えた
   ことを特徴としたコークス炉ガスの脱硫装置。
5. 請求項４に記載のコークス炉ガスの脱硫装置であって、
   前記塔本体は、前記コークス炉ガスが流通可能に前記第１の循環冷却手段にて冷却された前記水溶液が散水される下部充填層を備えた
   ことを特徴としたコークス炉ガスの脱硫装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のコークス炉ガスの脱硫装置であって、
   前記第２の循環冷却手段にて循環冷却される前記水溶液の循環経路中に設けられ、前記水溶液を酸化処理する酸化処理手段を具備した
   ことを特徴としたコークス炉ガスの脱硫装置。
7. 硫化水素を硫黄に変換する触媒を含有する水溶液が散水される塔本体にコークス炉ガスを流通させて脱硫処理するコークス炉ガスの脱硫方法であって、
   前記塔本体の底部に集水される前記水溶液の一部を冷却して前記塔本体の中間部からこの中間部を流通する前記コークス炉ガスの温度が脱硫処理に必要な温度まで冷却される状態に散水する第１の循環冷却工程と、
   前記塔本体の底部に集水される前記水溶液の残部を冷却して前記塔本体の上部から散水する第２の循環冷却工程と、を実施する
   ことを特徴とするコークス炉ガスの脱硫方法。
8. 硫化水素を硫黄に変換する触媒を含有する水溶液が散水される塔本体にコークス炉ガスを流通させて脱硫処理するコークス炉ガスの脱硫方法であって、
   前記塔本体の底部に集水される前記水溶液の一部を、前記塔本体の中間部を流通する前記コークス炉ガスの温度が脱硫処理に必要な温度まで冷却される状態に冷却して前記塔本体の中間部から散水させる第１の循環冷却工程と、
   前記塔本体の底部に集水される前記水溶液の残部を冷却して前記塔本体の上部から散水する第２の循環冷却工程と、を実施する
   ことを特徴とするコークス炉ガスの脱硫方法。
9. 請求項７または請求項８に記載のコークス炉ガスの脱硫方法であって、
   前記第１の循環冷却工程および前記第２の循環冷却工程では、前記炉本体の底部に集水される前記水溶液の温度が３７℃以上となる状態に前記水溶液をそれぞれ循環冷却する
   ことを特徴とするコークス炉ガスの脱硫方法。
10. 請求項７または請求項８に記載のコークス炉ガスの脱硫方法であって、
    前記第１の循環冷却工程では、前記コークス炉ガスの脱硫処理に必要な温度として４０℃以下となる状態に循環冷却する
    ことを特徴とするコークス炉ガスの脱硫方法。

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