JP2009028573A - 脱硫廃液処理装置および脱硫廃液処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】脱硫廃液と固液分離された硫黄とを同時に無害化処理することが可能な脱硫廃液処理装置および脱硫廃液処理方法を提供する。
【解決手段】本発明によれば、コークス炉ガスに含まれる硫黄含有化合物を除去する脱硫装置から排出される脱硫廃液を処理する脱硫廃液処理装置は、ソーダレドックス法を用いてコークス炉ガスから硫黄含有化合物を除去し、除去された硫黄含有化合物を固体硫黄と脱硫廃液とに分離して排出するソーダレドックス法脱硫装置と、固体硫黄および脱硫廃液が供給されるとともに、固体硫黄と苛性ソーダとから多硫化ナトリウムを生成して当該多硫化ナトリウムを脱硫廃液に溶解させる溶解反応槽と、固体硫黄を計量し、計量した固体硫黄を反応槽へ供給する計重コンベアと、溶解反応槽に対して所定モル数の苛性ソーダを供給する苛性ソーダ供給装置と、多硫化ナトリウムを酸化焼却する、液中燃焼缶を備えた燃焼炉と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、脱硫廃液処理装置および脱硫廃液処理方法に関する。

コークス炉ガスに含まれる硫化水素（Ｈ_２Ｓ）やシアン化水素（ＨＣＮ）等を除去する方法として、ソーダレドックス法が知られている。ソーダレドックス法を行なった結果排出される脱硫廃液には、コークス炉ガスより吸収したＨ_２ＳやＨＣＮが、チオシアン酸ナトリウム（ＮａＳＣＮ）や、チオ硫酸ナトリウム（Ｎａ_２Ｓ_２Ｏ_３）や、硫酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_４）等の溶解塩の形で存在し、また、遊離硫黄（Ｓ）が懸濁粒子の形で存在している。脱硫処理を連続して行なっていると、上記のような物質が脱硫廃液中に蓄積してくるため、脱硫廃液の一部を連続的に抜き出すとともに、懸濁硫黄を固液分離して硫黄ケーキとして取り出す必要がある。

抜き出された脱硫廃液は、化学的酸素要求量（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ：ＣＯＤ）が高く、そのままでは放流することができず、固液分離された硫黄ケーキは可燃物であり、そのままでは廃棄することができない。また、固液分離された硫黄ケーキは、硫酸製造等の原料とすることが可能であるが、この硫黄ケーキにはナトリウムが不純物として付着しているため、原料として用いる場合には更なる精製が必要となる。このような脱硫廃液や硫黄ケーキを処理するためには、多額の設備費や運転費が必要となる。

上記の脱硫廃液を処理する方法として、例えば、脱硫廃液を濃縮した後に自燃処理を行い、芒硝（Ｎａ_２ＳＯ_４）として回収する方法（例えば、特許文献１参照。）や、燃焼炉と液中燃焼缶を用いて燃焼処理する方法（例えば、特許文献２参照。）が開示されている。

特開昭５８−７０８７６号公報 特公昭５０−２５４７号公報

上記の特許文献１に記載の方法は、優れた方法ではあるが、この方法では硫黄ケーキを処理することができないため、別途処理が必要となるという問題があった。硫黄ケーキを処理する方法としては、硫黄を固体貯蔵することが考えられるが、この処理方法では、硫黄の飛散防止および発火対策等の措置が必要となるという問題があった。

また、上記の特許文献２に記載の方法は、硫黄粒子が懸濁した状態の脱硫廃液を処理することが可能であるが、焼却炉へ懸濁液を噴霧するスプレーノズルが目詰まりを起こすという問題があり、硫黄懸濁液の濃度は最大でも０．５％以下にする必要がある。他方、通常のソーダレドックス法による脱硫処理では、硫黄生成率は５０％前後であるので、一例として全塩濃度３３％程度で抜き出した脱硫廃液と硫黄ケーキとを混合すると、硫黄懸濁濃度は約８％となり、特許文献２に記載の方法ではスプレーノズルの目詰まりの問題から対応が出来ないという問題があった。

さらに、特許文献２に記載の方法では、硫黄が懸濁状態のまま焼却炉に噴霧されるため、硫黄の燃焼性が低く、未燃焼硫黄の排ガスおよび排水中への同伴という欠点がある。また、硫黄の燃焼性が低いため、懸濁硫黄を含まない場合に比べて、焼却炉の容積を大きくして滞留時間を長く取らなくてはならないという問題があった。

そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、脱硫廃液と固液分離された硫黄とを同時に無害化処理することが可能な、新規かつ改良された脱硫廃液処理装置および脱硫廃液処理方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行なった結果、脱硫廃液中に含まれる固体硫黄を、何らかの形で脱硫廃液中に溶解させることができれば、脱硫廃液と固体硫黄とを同時に無害化処理することが可能であることに想到した。

本発明は、このような知見に基づき完成されたものであり、本発明がその要旨とするところは、以下の通りである。

（１）コークス炉ガスに含まれる硫黄含有化合物を除去する脱硫装置から排出される脱硫廃液を処理する脱硫廃液処理装置であって、ソーダレドックス法を用いて前記コークス炉ガスから前記硫黄含有化合物を除去し、除去された前記硫黄含有化合物を固体硫黄と脱硫廃液とに分離して排出するソーダレドックス法脱硫装置と、前記固体硫黄および前記脱硫廃液が供給されるとともに、前記固体硫黄と苛性ソーダとから多硫化ナトリウムを生成して当該多硫化ナトリウムを前記脱硫廃液に溶解させる溶解反応槽と、前記固体硫黄を計量し、計量した前記固体硫黄を前記反応槽へ供給する計重コンベアと、前記溶解反応槽に対して所定モル数の前記苛性ソーダを供給する苛性ソーダ供給装置と、前記多硫化ナトリウムを酸化焼却する、液中燃焼缶を備えた燃焼炉と、を備えることを特徴とする、脱硫廃液処理装置。
（２）前記脱硫廃液処理装置は、前記ソーダレドックス法脱硫装置から排出される前記脱硫廃液を濃縮する濃縮装置を更に備え、前記濃縮装置は、濃縮した前記脱硫廃液を前記溶解反応槽へと供給することを特徴とする、（１）に記載の脱硫廃液処理装置。
（３）前記溶解反応槽は、前記固体硫黄と前記脱硫廃液とを６０〜８０℃の液温で反応させることを特徴とする、（１）または（２）に記載の脱硫廃液処理装置。
（４）前記計重コンベアは、前記固体硫黄中の硫黄が前記脱硫廃液に対して０．５〜３５質量％となるように前記固体硫黄を計量することを特徴とする、（１）〜（３）のいずれかに記載の脱硫廃液処理装置。
（５）前記苛性ソーダのモル数は、前記固体硫黄１モルに対して０．４４〜０．６７モルであることを特徴とする、（１）〜（４）のいずれかに記載の脱硫廃液処理装置。
（６）コークス炉ガスに含まれる硫黄含有化合物をソーダレドックス法により固体硫黄および脱硫廃液として除去するソーダレドックス法脱硫装置から排出される脱硫廃液の処理方法であって、前記固体硫黄を、前記脱硫廃液に対して０．５〜３５質量％となるように混合し、前記固体硫黄と前記脱硫廃液との混合液に、苛性ソーダを前記固体硫黄１モルに対して０．４４〜０．６７モルとなるように添加し、前記苛性ソーダが添加された前記混合液を、６０〜８０℃の液温で撹拌しながら反応させて前記固体硫黄を多硫化ナトリウムとし、当該多硫化ナトリウムを前記脱硫廃液に溶解させ、前記多硫化ナトリウムが溶解した脱硫廃液を、液中燃焼缶を備えた燃焼炉で酸化焼却することを特徴とする、脱硫廃液処理方法。
（７）前記ソーダレドックス法脱硫装置から排出された前記脱硫廃液を濃縮し、濃縮した前記脱硫廃液に、前記固体硫黄を混合することを特徴とする、（６）に記載の脱硫廃液処理方法。

本発明によれば、脱硫廃液と固液分離された硫黄とを同時に無害化処理することが可能である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（脱硫廃液処理方法について）
本発明者らは、脱硫廃液中に存在する８％程度の懸濁硫黄が、なんらかの形で溶解させることができれば、竪型炉と液中燃焼缶を用いて、懸濁硫黄を含む脱硫廃液を無害化処理できると考えた。そこで、本発明者らは鋭意研究を行なった結果、多硫化ナトリウム（Ｎａ_２Ｓ_ｘ：ｘ＝２，３，４，５）が水に対して易溶性であることに着目し、脱硫廃液に含まれている懸濁硫黄を、何らかの方法で多硫化ナトリウムとすることができれば、竪型炉と液中燃焼缶を用いて無害化処理ができることに想到した。

多硫化ナトリウムは、硫化ナトリウム（Ｎａ_２Ｓ）水溶液中で硫黄を溶解することで生成することが知られているが、脱硫廃液中にはＮａ_２Ｓは存在しないため、脱硫廃液中には、多硫化ナトリウムは存在しないと考えられている。そこで、本発明者らは脱硫廃液中で多硫化ナトリウムを生成する方法について鋭意研究を行い、本発明に想到した。

脱硫廃液中での多硫化ナトリウムの生成反応に適した条件を見いだすために、以下に示すような実験を行なった。

（実験Ａ）
下記の表１に示す成分からなる脱硫廃液１００ｇに対して、含水率４２％の固体硫黄ケーキ９２ｇを添加して硫黄懸濁液とした。固体硫黄ケーキの含水率が４２％であることから、脱硫廃液１００ｇに対して純硫黄が５３．４ｇ（約１．６７モル）添加されたこととなり、純硫黄の含有量は、約２８質量％となる。この懸濁液の液温を、約７８℃に保持した。

撹拌されている上記の懸濁液に対して、４８％苛性ソーダを添加した。苛性ソーダの添加量が７２．９ｇとなった時点で、固体硫黄ケーキが全て多硫化ナトリウムとなって脱硫廃液に溶解することが確認された。懸濁液に添加された苛性ソーダは、４８％の濃度であるため、懸濁液に対して、苛性ソーダが３５ｇ（約０．８７５モル）添加されたこととなる。

多硫化ナトリウムが溶解した脱硫廃液の液温を常温（１７℃）まで冷却しても、硫黄が再び析出することは認められなかった。多硫化ナトリウムが溶解した脱硫廃液の粘度を測定すると、約２．５×１０^−３Ｐａ・ｓであり、燃焼炉においてスプレーノズルから噴霧しても問題のない粘度であることがわかった。

上記と同様の実験を、懸濁液の液温を変化させながら行なったところ、懸濁液の液温が６０℃未満の場合には、多硫化ナトリウムが生成しないことがわかった。また、懸濁液の液温が８０℃超過の場合には、脱硫廃液からの水分の蒸発が激しくなり、好ましくない。従って、固体硫黄ケーキと脱硫廃液との混合液の液温は、６０℃〜８０℃とすることが好ましく、さらに好ましくは、７０℃〜８０℃である。

硫黄懸濁液の濃度は、上述のように通常８質量％程度であるため、上記の実験Ａにおける硫黄の含有量が２８質量％であるという状況は、通常処理する必要がある硫黄の濃度よりもはるかに高い状況であるといえる。このような状況にもかかわらず、本発明に係る脱硫廃液処理方法を用いることで、固体硫黄を多硫化ナトリウムとして脱硫廃液に溶解させ、無害化処理することが可能となる。また、硫黄の含有量が０．５質量％程度であっても、多硫化ナトリウムは生成される。

（実験Ｂ）
下記の表２に示す成分を有する濃縮した脱硫廃液１００ｇに対して、含水率４２％の固体硫黄ケーキ１２１．８ｇを添加して硫黄懸濁液とした。固体硫黄ケーキの含水率が４２％であることから、脱硫廃液１００ｇに対して純硫黄が７０．６ｇ（約２．２１モル）添加されたこととなり、純硫黄の含有量は、約３２質量％となる。この懸濁液の液温を、約７９℃に保持した。

なお、上記の表１と表２を比較すると、表２に記載の成分を有する脱硫廃液は、表１に記載の成分を有する脱硫廃液に比べて、約１．５倍に濃縮されていることがわかる。

撹拌されている上記の懸濁液に対して、４８％苛性ソーダを添加した。苛性ソーダの添加量が１０９．４ｇとなった時点で、固体硫黄ケーキが全て多硫化ナトリウムとなって脱硫廃液に溶解することが確認された。懸濁液に添加された苛性ソーダは、４８％の濃度であるため、懸濁液に対して、苛性ソーダが５２．５ｇ（約１．３１モル）添加されたこととなる。

多硫化ナトリウムが溶解した脱硫廃液の液温を常温（１５℃）まで冷却しても、硫黄が再び析出することは認められなかった。多硫化ナトリウムが溶解した脱硫廃液の粘度を測定すると、約８．７×１０^−３Ｐａ・ｓであり、燃焼炉においてスプレーノズルから噴霧しても問題のない粘度であることがわかった。

上記と同様の実験を、懸濁液の液温を変化させながら行なったところ、懸濁液の液温が６０℃未満の場合には、多硫化ナトリウムが生成しないことがわかった。また、懸濁液の液温が８０℃超過の場合には、脱硫廃液からの水分の蒸発が激しくなり、好ましくない。従って、固体硫黄ケーキと脱硫廃液との混合液の液温は、６０℃〜８０℃とすることが好ましく、さらに好ましくは、７０℃〜８０℃である。

また、上記の実験Ｂにおいては、脱硫廃液は１．５倍程度に濃縮されていたが、２倍程度まで濃縮しても、多硫化ナトリウムが生成可能であることがわかった。

以上の実験Ａおよび実験Ｂから、固体硫黄ケーキは、Ｎａ_２Ｓ_ｘ（ｘ＝３．０〜４．５）の多硫化ナトリウムとして脱硫廃液に溶解していることが明らかとなった。上記の化学式より、硫黄１モルに対して、ナトリウムが０．４４〜０．６７モル反応していることがわかる。従って、本発明に係る脱硫廃液処理方法においては、硫黄１モルに対して、苛性ソーダを０．４４〜０．６７モルの割合で添加することが好ましい。また、固体硫黄ケーキの量は、脱硫廃液に対して、例えば０．５〜３５質量％となるように添加することが好ましいことが明らかとなった。

以上のことから、固体硫黄ケーキ中の硫黄が脱硫廃液に対して０．５〜３５質量％となるように固体硫黄ケーキを脱硫廃液に添加して懸濁液とし、この懸濁液の液温を６０〜８０℃に保ちながら、添加した硫黄１モルに対して０．４４〜０．６７モルの苛性ソーダを添加することで、脱硫廃液中で多硫化ナトリウムが生成することが明らかとなった。

（脱硫廃液処理装置１０の構成）
続いて、図１を参照しながら、本発明に係る脱硫廃液処理方法を利用した本発明の第１の実施形態に係る脱硫廃液処理装置１０について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る脱硫廃液処理装置１０を説明するための説明図である。

本実施形態に係る脱硫廃液処理装置１０は、例えば、ソーダレドックス法脱硫装置１００と、遠心分離機１０２と、計重コンベア１０４と、溶解反応槽１０６と、苛性ソーダタンク１１２と、燃焼炉１２２とを備える。

ソーダレドックス法脱硫装置１００は、コークス炉ガスに含まれているＨ_２Ｓ等の硫黄含有化合物やＨＣＮ等を除去する装置である。ソーダレドックス法脱硫装置１００では、コークス炉ガスに含まれているＨ_２ＳやＨＣＮを除去するために例えば炭酸ソーダ（Ｎａ_２ＣＯ_３）等が溶解した吸収液を利用し、除去に利用した吸収液を再生して再利用する。ここで、吸収液に吸収されたＨ_２ＳやＨＣＮは、再生塔において送入される空気中の酸素と反応し、固体硫黄と、ＮａＳＣＮ、Ｎａ_２ＳＯ_４、Ｎａ_２Ｓ_２Ｏ_３等といった副生成物とが生成される。これらの副生成物は吸収液中に蓄積されるため、ソーダレドックス法脱硫装置１００から定期的に吸収液を取り除く必要がある。この副生成物を含む吸収液が、ソーダレドックス法脱硫装置１００から取り除かれる脱硫廃液となる。また、上記の反応により生成される固体硫黄は、吸収液中に懸濁粒子として存在しているため、固液分離し、定期的に脱硫装置１００から取り除く必要がある。このように、ソーダレドックス法脱硫装置１００は、定期的に固体硫黄と脱硫廃液とを、脱硫装置１００外に排出する。

ソーダレドックス法脱硫装置１００から排出された固体硫黄は、後述する遠心分離器１０２へと導入される。また、ソーダレドックス法脱硫装置１００から排出された脱硫廃液は、流量指示調節計１１０が接続された調節弁により流量を制御され、後述する溶解反応槽１０６へと供給される。

なお、ソーダレドックス法脱硫装置１００から排出される固体硫黄および脱硫廃液の量は、例えばソーダレドックス法脱硫装置１００に接続されているコンピュータ等の制御部（図示せず。）によって制御される。

ソーダレドックス法脱硫装置１００から排出される固体硫黄は、上記の吸収液を多く含んでいるため、脱水処理を施す必要がある。そのため、遠心分離機１０２は、ソーダレドックス法脱硫装置１００から排出された固体硫黄を遠心分離して脱水処理を施し、固形硫黄ケーキとする。ここで、遠心分離器１０２は、予め設定された水分の量（例えば固形硫黄ケーキの含水率）まで、固体硫黄の脱水処理を行う。また、脱水処理の結果分離された吸収液は、ソーダレドックス法脱硫装置１００に戻され、再利用される。脱水処理により生成される固形硫黄ケーキは、後述する計重コンベア１０４へと導入される。

計重コンベア１０４は、遠心分離機１０２により生成された固形硫黄ケーキを所定の量だけ計量し、後述する溶解反応槽１０６へと供給するコンベアである。計量された固形硫黄ケーキの質量は、計重コンベア１０４に接続されたコンピュータ等の制御部（図示せず。）により記録され、この制御部は、例えば遠心分離器１０２から取得した固体硫黄ケーキの含水率と硫黄の分子量とに基づき、溶解反応槽１０６へ供給された硫黄のモル数を算出する。例えば、溶解反応槽１０６に供給される硫黄のモル数は、計重コンベア１０４により計量された固体硫黄ケーキの質量に対して１００％から固体硫黄ケーキの含水率を減じた率を乗じ、硫黄の分子量で除した値となる。

溶解反応槽１０６は、計重コンベア１０４から供給される固体硫黄ケーキを、ソーダレドックス法脱硫装置１００から供給される脱硫廃液および後述する苛性ソーダタンク１１２から供給される苛性ソーダと反応させて多硫化ナトリウムとする。多硫化ナトリウムは、上述のように水に易溶のため、固体硫黄ケーキから生成された多硫化ナトリウムは、脱硫廃液に溶解することとなる。この溶解反応槽１０６には、例えば、脱硫廃液を攪拌するための攪拌機１０８と、脱硫廃液を加熱するための伝熱管とが設けられる。なお、伝熱管には、図１に示したように、脱硫廃液処理装置１０の外部から供給される蒸気が流れており、蒸気が持つ熱により、溶解反応槽１０６中の脱硫廃液が所定の液温となるように加熱される。

苛性ソーダタンク１１２および苛性ソーダ供給ポンプ１１４は、本実施形態に係る脱硫廃液処理装置１０に設けられた苛性ソーダ供給装置の一例である。苛性ソーダタンク１１２は、溶解反応槽１０６に供給する苛性ソーダを貯蔵し、苛性ソーダ供給ポンプ１１４は、苛性ソーダタンク１１２中の苛性ソーダを、溶解反応槽１０６へと供給する。なお、苛性ソーダタンク１１２から溶解反応槽１０６へと供給される苛性ソーダの量は、例えば、苛性ソーダタンク１１２と溶解反応槽１０６とを結ぶ配管の途中に設けられた、流量指示調節計１１６が接続された調節弁により制御される。

燃焼炉１２２は、溶解反応槽１０６から供給された多硫化ナトリウムが溶解している脱硫廃液を酸化燃焼する。燃焼炉１２２は、例えば図１に示したように、竪型炉を使用することが可能である。燃焼炉１２２の炉肩部には、溶解反応槽１０６から供給される脱硫廃液を燃焼炉１２２に噴霧するスプレーノズル１２０が設けられている。また、燃焼炉１２２の下部には、液中燃焼缶１２６が配設されており、燃焼炉１２２の下部に設けられた開口部は、液中燃焼缶１２６中の液中燃焼缶液に浸漬されており、燃焼生成ガスが液中燃焼缶１２６に排出される。

なお、上記の説明において、ソーダレドックス法脱硫装置１００および計重コンベア１０４それぞれに、未図示の制御部が設けられる旨を述べたが、これに規制されるわけではなく、例えば、脱硫廃液処理装置１０を構成する各種装置を一括して制御する制御部が設けられていても良い。

かかる構成を有することにより、本実施形態に係る脱硫廃液処理装置１０は、固体硫黄を多硫化ナトリウムとして脱硫廃液に溶解させ、多硫化ナトリウムが溶解した脱硫廃液を酸化燃焼するため、ソーダレドックス法脱硫装置１００から排出される固体硫黄を、脱硫廃液と同時に無害化処理することが可能となる。また、固体硫黄は多硫化ナトリウムとして脱硫廃液に溶解しているため、従来の脱硫廃液処理方法で問題となったスプレーノズルの目詰まりも発生しない。

また、本実施形態に係る脱硫廃液処理装置１０は、固体硫黄を芒硝にするという無害化処理を行なうため、従来のように硫黄単体を貯蔵する必要がなく、硫黄の飛散や発火といった問題が発生しない。また、硫黄単体を貯蔵する必要がなくなるため、貯蔵設備の周囲に硫黄に起因する臭気が漂うといった問題も発生しない。

さらに、固体硫黄は多硫化ナトリウムとして脱硫廃液に溶解しているため、燃焼炉１２２内における燃焼性が高くなる。その結果、燃焼炉１２２の必要炉容積を約１５％程度小さくすることが可能である。また、従来のように未燃焼硫黄が発生しないため、未燃焼硫黄の排ガスへの同伴問題や排水中への同伴問題を解決することが可能である。

（脱硫廃液処理装置１０の動作）
以上、本実施形態に係る脱硫廃液処理装置１０の構成について、詳細に説明したが、続いて、同実施形態に係る脱硫廃液処理装置１０の動作について、詳細に説明する。

脱硫廃液は、全塩濃度が３３％程度となるように調整されてソーダレドックス法脱硫装置１００から排出され、流量指示調節計１１０が設けられた調節弁により流量を調節されながら、溶解反応槽１０６へと供給される。

他方、ソーダレドックス法脱硫装置１００から排出された固体硫黄は、遠心分離機１０２により脱水され、約４８％の含水率を有する固体硫黄ケーキとなる。生成された固体硫黄ケーキは、計重コンベア１０４へと導入され、計重コンベア１０４は、固体硫黄ケーキの質量を計測するとともに、固体硫黄ケーキを溶解反応槽１０６へと投入する。溶解反応槽１０６に投入される固体硫黄ケーキは、例えば、溶解反応槽１０６に供給された脱硫廃液に対して０．５〜３５質量％となるように、溶解反応槽１０６へと投入される。また、計重コンベア１０４の制御部（図示せず。）により、溶解反応槽１０６に投入された硫黄のモル数が算出される。

また、溶解反応槽１０６に投入された硫黄のモル数が算出されると、苛性ソーダタンク１１２から、溶解反応槽１０６に投入された硫黄１モルに対して、０．４４〜０．６７モルとなるように４８％苛性ソーダが供給され、溶解反応槽１０６に投入される。

溶解反応槽１０６中の脱硫廃液は、溶解反応槽１０６に接続された伝熱管を流れる蒸気により、約６０〜８０℃となるように加熱される。上記の量の苛性ソーダと固体硫黄ケーキとが脱硫廃液に投入され、撹拌機１０８により撹拌されることで、固体硫黄ケーキ中の硫黄は多硫化ナトリウムとなり、脱硫廃液に溶解することとなる。

多硫化ナトリウムが溶解している脱硫廃液は、脱硫廃液装入ポンプ１１８を介して、スプレーノズル１２０から燃焼炉１２２へと装入され、燃焼炉１２２の上部から装入される助燃料および燃焼空気ブロワー１２４から供給される燃焼空気とともに、酸化焼却される。焼却の結果生成する芒硝は、燃焼炉１２２の下部に設けられた開口部から液中燃焼缶１２６へと移動し、その大部分が液中燃焼缶液に吸収される。この芒硝を含む液中燃焼缶液は、例えば液中燃焼缶の底部に設けられた排出口から、排液として脱硫廃液処理装置１０の系外へと排出される。なお、このとき、排液のｐＨを調整するため、苛性ソーダタンク１１２から供給される苛性ソーダの一部が、直接液中燃焼缶１２６に供給される。

また、上記の燃焼炉１２２内の温度は、約１０００℃以上と高温なため、燃焼炉１２２内で発生する燃焼生成ガスは、液中燃焼缶１２６内の液中燃焼缶液と熱交換し、大量の水蒸気を発生する。この水蒸気は、液中燃焼缶１２６の上部に設けられた排出口から、排ガスとして脱硫廃液処理装置１０の系外へと排出される。

（脱硫廃液処理装置２０の構成）
続いて、図２を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る脱硫廃液処理装置の第１変形例について、詳細に説明する。図２は、本実施形態に係る脱硫廃液処理装置の変形例を説明するための説明図である。

本変形例に係る脱硫廃液処理装置２０は、例えば、ソーダレドックス法脱硫装置２００と、遠心分離機２０２と、計重コンベア２０４と、溶解反応槽２０６と、蒸発缶２１４と、苛性ソーダタンク２２０と、燃焼炉２３０とを備える。

ソーダレドックス法脱硫装置２００、遠心分離機２０２、計重コンベア２０４および苛性ソーダタンク２２０については、本発明の第１の実施形態に係るソーダレドックス法脱硫装置１００、遠心分離機１０２、計重コンベア１０４および苛性ソーダタンク１１２とそれぞれほぼ同一の機能を有し、同様の効果を奏するため、詳細な説明は省略する。

溶解反応槽２０６は、計重コンベア２０４から供給される固体硫黄ケーキを、後述する蒸発缶２１４により濃縮された脱硫廃液および苛性ソーダタンク２２０から供給される苛性ソーダと反応させて多硫化ナトリウムとする。多硫化ナトリウムは、上述のように水に易溶のため、固体硫黄ケーキから生成された多硫化ナトリウムは、脱硫廃液に溶解することとなる。この溶解反応槽２０６には、例えば、脱硫廃液を攪拌するための攪拌機２０８と、脱硫廃液を加熱するための伝熱管とが設けられる。なお、伝熱管には、図２に示したように、脱硫廃液処理装置２０の外部から供給される蒸気が流れており、蒸気が持つ熱により、溶解反応槽２０６中の脱硫廃液が所定の液温となるように加熱される。

蒸発缶２１４は、本変形例に係る脱硫廃液処理装置２０に設けられた濃縮装置の一例であり、ソーダレドックス法脱硫装置２００から排出され、脱硫廃液加熱器２１２により加熱された脱硫廃液を濃縮して、ホットウェル２１６に貯蔵する。蒸発缶２１４の内部は、本変形例に係る脱硫廃液処理装置２０の外部に設けられた真空排気系により減圧状態となっており、脱硫廃液から水分を除去して濃縮することが可能である。濃縮された脱硫廃液は、ホットウェル２１６に一時貯蔵され、濃縮脱硫廃液移送ポンプ２１８を介して、溶解反応槽２０６へと供給される。

燃焼炉２３０は、溶解反応槽２０６から供給された多硫化ナトリウムが溶解している脱硫廃液を酸化燃焼する。燃焼炉２３０は、例えば図２に示したように、竪型炉を使用することが可能である。燃焼炉２３０の炉肩部には、溶解反応槽２０６から供給される脱硫廃液を燃焼炉２３０に噴霧するスプレーノズル２２８が設けられている。また、燃焼炉２３０の下部には、液中燃焼缶２３４が配設されており、燃焼炉２３０の下部に設けられた開口部は、液中燃焼缶２３４中の液中燃焼缶液に浸漬されており、燃焼生成ガスが液中燃焼缶２３４に排出される。

燃焼炉２３０内の温度は、上述のように約１０００℃以上と高温なため、燃焼生成ガスは、液中燃焼缶２３４内の液中燃焼缶液と熱交換し、大量の水蒸気を発生する。この水蒸気は、液中燃焼缶２３４の上部に設けられた排出口から排出され、熱交換器である脱硫廃液加熱器２１２へと導入される。脱硫廃液加熱器２１２では、液中燃焼缶２３４で発生する大量の水蒸気を用いて、ソーダレドックス法脱硫装置２００から排出される脱硫廃液と上記の水蒸気との熱交換を行い、脱硫廃液の加熱を行なう。

かかる構成とすることで、本変形例に係る脱硫廃液処理装置２０は、濃縮した脱硫廃液に対して固体硫黄から生成した多硫化ナトリウムを溶解させ、多硫化ナトリウムが溶解した脱硫廃液を燃焼処理するため、燃焼炉２３０内の炉温を保つための助燃料を削減することが可能となる。

（脱硫廃液処理装置２０の動作）
以上、本変形例に係る脱硫廃液処理装置２０の構成について、詳細に説明したが、続いて、同変形例に係る脱硫廃液処理装置２０の動作について、詳細に説明する。

脱硫廃液は、全塩濃度が３３％程度となるように調整されてソーダレドックス法脱硫装置２００から排出され、流量指示調節計２１０が設けられた調節弁により流量を調節されながら、脱硫廃液加熱器２１２を通り、蒸発缶２１４へと供給される。ソーダレドックス法脱硫装置２００から排出された脱硫廃液は、脱硫廃液加熱器２１２により熱交換され、約６０〜７０℃の液温となる。蒸発缶２１４は、図２に示したように真空排気系に接続されて減圧となっているため、脱硫廃液中の水分は蒸発し、脱硫廃液は濃縮される。濃縮された脱硫廃液は、ホットウェル２１６に一時貯蔵された後、濃縮脱硫廃液移送ポンプ２１８により溶解反応槽２０６へと供給される。

他方、ソーダレドックス法脱硫装置２００から排出された固体硫黄は、遠心分離機２０２により脱水され、４８％程度の含水率を有する固体硫黄ケーキとなる。生成された固体硫黄ケーキは、計重コンベア２０４へと導入され、計重コンベア２０４は、固体硫黄ケーキの質量を計測するとともに、固体硫黄ケーキを溶解反応槽２０６へと投入する。溶解反応槽２０６に投入される固体硫黄ケーキは、例えば、溶解反応槽２０６に供給された脱硫廃液に対して０．５〜３５質量％となるように、溶解反応槽２０６へと投入される。また、計重コンベア２０４の制御部（図示せず。）により、溶解反応槽２０６に投入された硫黄のモル数が算出される。

また、溶解反応槽２０６に投入された硫黄のモル数が算出されると、苛性ソーダタンク２２０から、溶解反応槽２０６に投入された硫黄１モルに対して、０．４４〜０．６７モルとなるように４８％苛性ソーダが供給され、溶解反応槽２０６に投入される。

溶解反応槽２０６中の脱硫廃液は、溶解反応槽２０６に接続された伝熱管を流れる蒸気により、約６０〜８０℃となるように加熱される。上記の量の苛性ソーダと固体硫黄ケーキとが脱硫廃液に投入され、撹拌機２０８により撹拌されることで、固体硫黄ケーキ中の硫黄は多硫化ナトリウムとなり、脱硫廃液に溶解することとなる。

多硫化ナトリウムが溶解している脱硫廃液は、脱硫廃液装入ポンプ２２６を介して、スプレーノズル２２８から燃焼炉２３０へと装入され、燃焼炉２３０の上部から装入される助燃料および燃焼空気ブロワー２３２から供給される燃焼空気とともに、酸化焼却される。焼却の結果生成する芒硝は、燃焼炉２３０の下部に設けられた開口部から液中燃焼缶２３４へと移動し、その大部分が液中燃焼缶液に吸収される。この芒硝を含む液中燃焼缶液は、例えば液中燃焼缶２３４の底部に設けられた排出口から、排液として脱硫廃液処理装置２０の系外へと排出される。なお、このとき、排液のｐＨを調整するため、苛性ソーダタンク２２０から供給される苛性ソーダの一部が、直接液中燃焼缶２３４に供給される。

また、燃焼炉２３０内で発生する燃焼生成ガスと液中燃焼缶２３４内の液中燃焼缶液との熱交換により発生する水蒸気は、液中燃焼缶２３４の上部に設けられた排出口から、液中燃焼缶２３４の上部に設けられた排出口から排出され、熱交換器である脱硫廃液加熱器２１２へと導入される。脱硫廃液加熱器２１２では、液中燃焼缶２３４で発生する大量の水蒸気を用いて、ソーダレドックス法脱硫装置２００から排出される脱硫廃液と上記の水蒸気との熱交換を行い、脱硫廃液の加熱を行なう。ソーダレドックス法脱硫装置２００から排出された脱硫廃液と熱交換を行なった水蒸気は、排ガスとして脱硫廃液処理装置２０の系外へと排出される。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態では、溶解反応槽が一つ設けられている場合について説明したが、溶解反応槽を二つ設置し、一方の溶解反応槽から脱硫廃液装入ポンプにて脱硫廃液を取り出している際に、他方の溶解反応槽で多硫化ナトリウムへの転化反応を実施する間欠切替運転を行なっても良い。かかる構成とすることで、効率良く脱硫廃液を無害化処理することが可能となる。

本発明の好適な実施形態に係る脱硫廃液処理装置を説明するための説明図である。 同実施形態に係る脱硫廃液処理装置の変形例を説明するための説明図である。

符号の説明

１０，２０ 脱硫廃液処理装置
１００，２００ ソーダレドックス法脱硫装置
１０２，２０２ 遠心分離機
１０４，２０４ 計重コンベア
１０６，２０６ 溶解反応槽
１０８，２０８ 撹拌機
１１０，２１０ 流量指示調節計
１１２，２２０ 苛性ソーダタンク
１１４，２２２ 苛性ソーダ供給ポンプ
１１６，２２４ 流量指示調節計
１１８，２２６ 脱硫廃液装入ポンプ
１２０，２２８ スプレーノズル
１２２，２３０ 燃焼炉
１２４，２３２ 燃焼空気ブロワー
１２６，２３４ 液中燃焼缶
２１２ 脱硫廃液加熱器
２１４ 蒸発缶
２１６ ホットウェル
２１８ 濃縮脱硫廃液移送ポンプ

Claims (7)

1. コークス炉ガスに含まれる硫黄含有化合物を除去する脱硫装置から排出される脱硫廃液を処理する脱硫廃液処理装置であって、
   ソーダレドックス法を用いて前記コークス炉ガスから前記硫黄含有化合物を除去し、除去された前記硫黄含有化合物を固体硫黄と脱硫廃液とに分離して排出するソーダレドックス法脱硫装置と、
   前記固体硫黄および前記脱硫廃液が供給されるとともに、前記固体硫黄と苛性ソーダとから多硫化ナトリウムを生成して当該多硫化ナトリウムを前記脱硫廃液に溶解させる溶解反応槽と、
   前記固体硫黄を計量し、計量した前記固体硫黄を前記反応槽へ供給する計重コンベアと、
   前記溶解反応槽に対して所定モル数の前記苛性ソーダを供給する苛性ソーダ供給装置と、
   前記多硫化ナトリウムを酸化焼却する、液中燃焼缶を備えた燃焼炉と、
   を備えることを特徴とする、脱硫廃液処理装置。
2. 前記脱硫廃液処理装置は、
   前記ソーダレドックス法脱硫装置から排出される前記脱硫廃液を濃縮する濃縮装置を更に備え、
   前記濃縮装置は、濃縮した前記脱硫廃液を前記溶解反応槽へと供給する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の脱硫廃液処理装置。
3. 前記溶解反応槽は、前記固体硫黄と前記脱硫廃液とを６０〜８０℃の液温で反応させることを特徴とする、請求項１または２に記載の脱硫廃液処理装置。
4. 前記計重コンベアは、前記固体硫黄中の硫黄が前記脱硫廃液に対して０．５〜３５質量％となるように前記固体硫黄を計量することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の脱硫廃液処理装置。
5. 前記苛性ソーダのモル数は、前記固体硫黄１モルに対して０．４４〜０．６７モルであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の脱硫廃液処理装置。
6. コークス炉ガスに含まれる硫黄含有化合物をソーダレドックス法により固体硫黄および脱硫廃液として除去するソーダレドックス法脱硫装置から排出される脱硫廃液の処理方法であって、
   前記固体硫黄を、前記脱硫廃液に対して０．５〜３５質量％となるように混合し、
   前記固体硫黄と前記脱硫廃液との混合液に、苛性ソーダを前記固体硫黄１モルに対して０．４４〜０．６７モルとなるように添加し、
   前記苛性ソーダが添加された前記混合液を、６０〜８０℃の液温で撹拌しながら反応させて前記固体硫黄を多硫化ナトリウムとし、当該多硫化ナトリウムを前記脱硫廃液に溶解させ、
   前記多硫化ナトリウムが溶解した脱硫廃液を、液中燃焼缶を備えた燃焼炉で酸化焼却する
   ことを特徴とする、脱硫廃液処理方法。
7. 前記ソーダレドックス法脱硫装置から排出された前記脱硫廃液を濃縮し、
   濃縮した前記脱硫廃液に、前記固体硫黄を混合する
   ことを特徴とする、請求項６に記載の脱硫廃液処理方法。

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