JP2011183294A - 脱硫装置 - Google Patents

Abstract

【課題】脱硫剤を収容している脱硫塔内に硫化物含有ガスを通過させ、当該硫化物含有ガス中の硫化水素を前記脱硫剤に吸着させて除去する脱硫装置において、脱硫塔内に充填されている脱硫剤がガス吸着に利用される割合を高め、これによって、ガス吸着効率を低下させることなしに、脱硫剤の交換回数を減らすことのできる脱硫装置を提案する。
【解決手段】脱硫塔内の脱硫剤充填部におけるガス出口側の前記脱硫塔の内周壁側の領域及び、当該脱硫剤充填部におけるガス入口側とガス出口側との中間部の前記脱硫塔の内周壁側の領域にそれぞれリング状に充填される脱硫剤と、前記脱硫塔内の脱硫剤充填部におけるその他の領域に充填される脱硫剤とを互いに形状の異なる脱硫剤とした。
【選択図】図１

Description

この発明は、下水、し尿、各種産業排水などの処理工程などで発生する消化ガス中の硫化物含有ガス、例えば、硫化水素を除去する装置に関し、特に、脱硫剤を収容している脱硫塔内に硫化物含有ガスを通過させ、当該硫化物含有ガス中の硫化水素を前記脱硫剤に吸着させて除去する脱硫装置に関する。

下水、し尿、各種産業排水などの処理工程などで発生する消化ガス中の硫化物含有ガス、例えば、硫化水素を除去する装置に関しては従来から種々の提案がされている（特許文献１、２）。

脱硫剤を収容している脱硫塔内に硫化物含有ガスを通過させ、当該硫化物含有ガス中の硫化水素を前記脱硫剤に吸着させて除去する脱硫装置、例えば、乾式の脱硫装置の場合、脱硫塔内における硫化物含有ガスの流動に偏流が生じ、脱硫塔に充填した脱硫剤が十分に使用されないうちにガス吸着率が低下し、脱硫剤全体を入れ替え、交換する必要が生じることがある。

これを図３を用いて説明すると次のようになる。

脱硫塔２１に充填された脱硫剤１２と脱硫塔２１の内周壁との間に生じる空隙の方が、一般的に、脱硫剤１２同士の間に形成される空隙よりも大きいため、脱硫塔２１内に流入したガスの流れが図３（ａ）に符号Ａで示すように脱硫塔１の内周壁側に偏在し、ここにガスの流れができてしまうことがある。

このようになると、図３（ｂ）に示すように、脱硫塔２１内に均一に充填されている脱硫剤１２の外周側部分（脱硫塔１の内周壁近傍側部分）１２ｂのみが硫化水素ガスと反応し（硫化水素ガスを吸着し）、脱硫剤１２の中心側部分１２ａは未反応のまま残ることになる。そして、ガスの流れは図３（ａ）に符号Ａで示すように脱硫塔１の内周壁側に偏在したままなので、この状態ではガス吸着率が低下し続けることになる。そこで、脱硫剤１２の中心側部分１２ａは未反応のまま残っているにもかかわらず、脱硫剤１２全体を入れ替え、交換しなければならなくなる。

また、脱硫剤１２の形状がペレット状である場合、脱硫剤１２同士の間に均一な空隙が形成・保持されるようにして脱硫剤１２を脱硫塔２１内に充填することが難しいため、図３（ａ）に矢印Ｂで示すようにガスの通り道が形成されてしまうことがある。このようになってしまった場合には、矢印Ｂで示すガスの通り道近辺の脱硫剤のみが硫化水素ガスと反応し（硫化水素ガスを吸着し）、他の箇所の脱硫剤は未反応のまま残り、一方で、ガスの流れが符号Ｂで示す箇所に偏在したままなのでガス吸着率が低下し続けることになる。この場合にも、脱硫剤１２全体を入れ替え、交換しなければならなくなる。

更に、ガス入口８から矢印１０のように入り、ガス出口９から矢印１１で示すように排出されて行くガスの流動は、圧力や方向が画一化していることから、図３（ａ）に矢印Ｃで示すように特定の方向でのみ吸着が進み、他の方向ではガス吸着が行われない、という事態も生じえる。

このような事情から、脱硫剤を収容している脱硫塔内に硫化物含有ガスを通過させ、当該硫化物含有ガス中の硫化水素を前記脱硫剤に吸着させて除去する脱硫装置、例えば、乾式の脱硫装置の場合、脱硫塔内に充填された脱硫剤の３０％程度しかガス吸着に利用されず、頻繁に脱硫剤全体の交換を行う必要があるための交換作業と、管理コストが高くなるという問題があった。

特開平９−２６２４２９号公報 特開２００５−５８８４１号公報

この発明は、脱硫剤を収容している脱硫塔内に硫化物含有ガスを通過させ、当該硫化物含有ガス中の硫化水素を前記脱硫剤に吸着させて除去する脱硫装置において、脱硫塔内に充填されている脱硫剤がガス吸着に利用される割合を高め、これによって、ガス吸着効率を低下させることなしに、脱硫剤の交換回数を減らすことのできる脱硫装置を提案することを目的にしている。

本願の請求項１記載の発明は、
脱硫剤を収容している脱硫塔内に硫化物含有ガスを通過させ、当該硫化物含有ガス中の硫化水素を前記脱硫剤に吸着させる脱硫装置において、
前記脱硫塔内の脱硫剤充填部におけるガス出口側の前記脱硫塔の内周壁側の領域及び、当該脱硫剤充填部におけるガス入口側とガス出口側との中間部の前記脱硫塔の内周壁側の領域とにそれぞれリング状に充填される脱硫剤と、前記脱硫塔内の脱硫剤充填部におけるその他の領域に充填される脱硫剤とを互いに形状の異なる脱硫剤とした
ことを特徴とする脱硫装置である。

本願の請求項２記載の発明は、
前記脱硫塔内の脱硫剤充填部におけるガス出口側の前記脱硫塔の内周壁側の領域及び、当該脱硫剤充填部におけるガス入口側とガス出口側との中間部の前記脱硫塔の内周壁側の領域とにそれぞれリング状に充填される脱硫剤の形状が粒状で、前記脱硫塔内の脱硫剤充填部におけるその他の領域に充填される脱硫剤の形状が円柱状である
ことを特徴とする請求項１記載の脱硫装置である。

本願の請求項３記載の発明は、
前記円柱状の脱硫剤が直径９〜１３ｍｍ、長手方向の長さが直径の０．９〜３倍の円柱状体である
ことを特徴とする請求項２記載の脱硫装置である。

本願の請求項４記載の発明は、
前記粒状の脱硫剤が前記円柱状の脱硫剤の直径の０．５倍の直径を有する球体である
ことを特徴とする請求項３記載の脱硫装置である。

この発明によれば、脱硫剤を収容している脱硫塔内に硫化物含有ガスを通過させ、当該硫化物含有ガス中の硫化水素を前記脱硫剤に吸着させて除去する脱硫装置において、脱硫塔内に充填されている脱硫剤がガス吸着に利用される割合を高め、これによって、ガス吸着効率を低下させることなしに、脱硫剤の交換回数を減らすことができる。

この発明の脱硫装置の脱硫塔内に充填される脱硫剤の充填状態を説明する図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ、互いに形状を異にする脱硫剤の一例をあらわす図。 （ａ）は、従来の脱硫装置の脱硫塔内をガスが流動する状態を説明する断面図、（ｂ）は、ガス吸着が行われた後の従来の脱硫装置の脱硫塔内に充填されている脱硫剤の状態を説明する平面図。

本発明の脱硫装置は、脱硫剤を収容している脱硫塔１（図１（ａ））内に硫化物含有ガスを通過させ、当該硫化物含有ガス中の硫化水素を前記脱硫剤に吸着させるものである。

本発明の脱硫装置では、脱硫塔１（図１（ａ））内の脱硫剤充填部におけるガス出口９側の脱硫塔１の内周壁側の領域４（図１（ａ））及び、脱硫剤充填部におけるガス入口８側とガス出口９側との中間部の脱硫塔１の内周壁側の領域５（図１（ａ））とにそれぞれリング状に充填される脱硫剤３の形状と、脱硫塔１内の脱硫剤充填部におけるその他の領域に充填される脱硫剤２の形状とが互いに異なるようにしている。

このようにすることによって、脱硫塔１内に充填されている脱硫剤内をガス入口８側からガス出口９側に向けて流動するガスが、脱硫塔１内に充填されているより多くの脱硫剤に接触して効率よく吸着されるようにガスの流れに偏流を生じさせ、脱硫塔１内に充填されている脱硫剤がガス吸着に利用される割合を高め、ガス吸着効率を低下させることなしに、脱硫剤の交換回数を減らすことを可能にしたものである。

すなわち、本発明は、従来の脱硫装置に採用されている従来の脱硫塔の中に充填される脱粒剤を従来の脱粒剤と同様の材質、同様の製造方法によって製造するものであるが、本発明特有の形状に製造し、前述したように、脱硫塔内の特定の箇所に、特定の形状を有する脱粒剤を充填することにより、脱硫装置における硫化物含有ガス吸着の効率を向上させ、また、脱硫塔内に充填されて使用される脱硫剤を従来よりも長期間にわたって使用できるようにした、いわば、脱硫剤の延命を図れるようにしたものである。

図１、図２を用いて本発明の好ましい実施例を説明する。

図１は、この発明の脱硫装置の脱硫塔内に充填される脱硫剤の充填状態を説明する図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。

本発明の脱硫装置では、図１（ａ）、（ｂ）図示のように、脱硫塔１内の脱硫剤充填部におけるガス出口９側の脱硫塔１の内周壁側の領域４及び、脱硫剤充填部におけるガス入口８側とガス出口９側との中間部の脱硫塔１の内周壁側の領域５とに、それぞれ、リング状に脱硫剤３が充填される。

また、脱硫塔１内の脱硫剤充填部におけるその他の領域には脱硫剤２が充填される。

なお、図１（ａ）、（ｂ）図示の実施例では、断面が円形の円筒状の脱硫塔１内に脱硫剤２、３が充填される状態を説明しているが、脱硫塔１の形状、構造は、図示の形状・構造に限定されるものではない。例えば、断面が四角形等の、断面が矩形（多角形状）の脱硫塔であってもよい。

すなわち、本発明において「リング状に脱硫剤３が充填される」とは、脱硫塔１の断面形状を問わず、図１（ａ）において符号４であらわされる「脱硫塔１内の脱硫剤充填部におけるガス出口９側の脱硫塔１の内周壁側の領域」及び、「図１（ａ）において符号５であらわされる脱硫剤充填部におけるガス入口８側とガス出口９側との中間部の脱硫塔１の内周壁側の領域」において、脱硫塔１の内周壁面に沿って、周状に、脱硫剤３が充填されることを意味するものである。

また、図１（ａ）、（ｂ）図示の実施例では、ガス入口８が円筒状の脱硫塔１の中心軸の位置で中心軸が延びる方向に配置され、ガス出口９が円筒状の脱硫塔１の中心軸に直交する方向に配置されているが、ガス入口８、ガス出口９の配置箇所、形状・構造、等もこれらに限られるものではない。本発明は、従来の脱硫装置に採用されている従来の脱硫塔の中に充填される脱粒剤を従来の脱粒剤と同様の材質、同様の製造方法によって製造するものであるが、本発明特有の形状に製造し、脱硫塔１内の特定の箇所に、特定の形状を有する脱粒剤を充填することにより、脱硫装置における硫化物含有ガス吸着の効率を向上させ、また、脱硫塔内に充填されて使用される脱硫剤を従来よりも長期間にわたって使用できるようにする、いわば、脱硫剤の延命を図れるようにするものである。そこで、脱硫塔１におけるガス入口８、ガス出口９の配置箇所、形状・構造、等は、従来の脱硫装置、脱硫塔に採用されている種々のものを採用できる。

本発の脱硫装置においては、脱硫剤３と、脱硫剤２とは互いに形状が異なっている。

互いに形状が異なる脱硫剤２、３としては、例えば、図２（ａ）、（ｂ）図示の形状のものを採用することができる。

すなわち、脱硫塔１内の脱硫剤充填部におけるガス出口９側の脱硫塔１の内周壁側の領域４及び、脱硫剤充填部におけるガス入口８側とガス出口９側との中間部の脱硫塔１の内周壁側の領域５とに、それぞれ、リング状に充填される脱硫剤３は、図２（ｂ）に例示されるように粒状の脱硫剤とした。

また、脱硫塔１内の脱硫剤充填部におけるその他の領域に充填される脱硫剤２は、図２（ａ）に例示されるように円柱状とした。

円柱状の脱硫剤２は、直径Ｒ１が９〜１３ｍｍ、長手方向の長さＬが直径Ｒ１の０．９〜３倍の円柱状体にすることができる。

また、粒状の脱硫剤３は、円柱状の脱硫剤２の直径Ｒ１の０．５倍の直径Ｒ２を有する球体にすることができる。

本発明においては、脱硫塔１内の脱硫剤充填部におけるガス出口９側の脱硫塔１の内周壁側の領域４及び、脱硫剤充填部におけるガス入口８側とガス出口９側との中間部の脱硫塔１の内周壁側の領域５とに、それぞれ、リング状に充填される脱硫剤３と、脱硫塔１内の脱硫剤充填部におけるその他の領域に充填される脱硫剤２とを、前述したようにそれぞれ形状の異なるものにしている。これによって、脱硫塔１内に充填されている脱硫剤内をガス入口８側からガス出口９側に向けて流動するガスが、脱硫塔１内に充填されているより多くの脱硫剤に接触して効率よく吸着されるようにガスの流れに偏流を生じさせるものである。

そこで、前記のようにそれぞれ形状が異なる脱硫剤２、３は、従来の乾式の脱硫装置に使用されていた充填剤と同じ材料を用い、形状のみを前記に特定したものとするだけで、従来の充填剤と同様にして製造したものを使用できる。

前述したような脱硫剤２、３の脱硫塔１への充填は、例えば、次のようにして行うことができる。

まず、脱硫塔１の半分の容量程度に相当する量の脱硫剤２を従来と同様の要領で脱硫塔１内に充填する。その後、脱硫塔１の半分程度にまで充填されている脱硫剤２の上面側における脱硫塔１の内周壁側の領域部分を脱硫塔１の中心側に寄せ、図１に符号５で示すリング状の領域を形成する。そして、この形成されたリング状の領域５に脱硫剤３を装入する。引き続いて、脱硫塔１の半分の容量程度に相当する量の脱硫剤２を脱硫塔１内に充填する。その後、脱硫塔１に充填された脱硫剤２の上面側における脱硫塔１の内周壁側の領域部分を脱硫塔１の中心側に寄せ、図１に符号４で示すリング状の領域を形成する。そして、この形成されたリング状の領域４に脱硫剤３を装入する。

本発明の脱硫装置の有効性を検証したところ次のようであった。

従来から使用されているペレット状の脱硫剤１２のみが充填されている従来の脱硫塔２１が採用されている従来の脱硫装置（図３）の場合、検証開始後５２日経過した時点で、図３（ａ）に符号１２ｂで示す脱硫塔２１の内周壁側の領域では、脱硫剤１２が硫化水素ガスと反応し（硫化水素ガスを吸着し）て黒色になり、符号１２ａで示す他の箇所の脱硫剤１２は未反応のままであった。そして、この時点以降、ガス吸着率は低下するのみであった。

検証開始後５２日経過した後、脱硫塔２１内の脱硫剤充填部におけるガス入口８側（図３（ａ）中、下側）の脱硫剤１２、脱硫剤充填部におけるガス入口８側とガス出口９側との中間部の脱硫剤１２、脱硫剤充填部におけるガスで出口９側（図３（ａ）中、上側）の脱硫剤１２について蛍光Ｘ線による分析を行って硫黄（Ｓ）分の割合を分析した。

いずれの箇所においても脱硫剤１２の硫黄（Ｓ）分含有量は、図３（ｂ）に符号１２ｂで示す脱硫塔２１の内周壁側の領域における脱硫剤の硫黄（Ｓ）分含有量の方が、符号１２ａで示す他の箇所における脱硫剤の硫黄（Ｓ）分含有量より高かった。

このことから、脱硫塔１内におけるガスの流動が図３（ａ）に矢印Ａで示すように偏在していると認められた。

一方、前述した従来の脱硫装置に使用した脱硫剤１２と同一の材質で、形状のみが円柱状、粒状に形成されている脱硫剤を用いた本発明の脱硫装置について、同様にして検証を行った。

円柱状の脱硫剤２として直径Ｒ１が１１ｍｍ、長手方向の長さＬが１０〜３０ｍｍ(平均２０ｍｍ)の円柱状体、粒状の脱硫剤３として直径Ｒ２が５ｍｍの球体を使用した。このような円柱状の脱硫剤２、粒状の脱硫剤３を前記従来の脱硫装置に採用されていた脱硫塔２１と同一の形状、構造、容量の脱硫塔１に図１（ａ）図示のように充填して本発明の脱硫装置を準備し、前記の従来の脱硫装置と同様にして検証を行った。

この本発明の脱硫装置では、ガス吸着率は、比較した従来の脱硫装置より一貫して高く、検証開始後５２日経過した時点のガス吸着率も比較した従来の脱硫装置より高かった。そして、検証開始後７３日経過した時点のガス吸着率が、比較した従来の脱硫装置の検証開始後５２日経過した時点のガス吸着率と同等になった。

この時点で、脱硫塔１内の脱硫剤充填部におけるガス入口８側（図１（ａ）中、下側）の脱硫剤２、脱硫剤充填部におけるガス入口８側とガス出口９側との中間部の脱硫剤２、３、脱硫剤充填部におけるガスで出口９側（図１（ａ）中、上側）の脱硫剤２、３について蛍光Ｘ線による分析を行って硫黄（Ｓ）分の割合を分析した。

脱硫塔１内の脱硫剤充填部におけるガス入口８側（図１（ａ）中、下側）では、脱硫塔１の内周壁側の領域における脱硫剤２の硫黄（Ｓ）分含有量の方が、中心側の領域における脱硫剤２の硫黄（Ｓ）分含有量より高かった。

脱硫剤充填部におけるガス入口８側とガス出口９側との中間部では、中心側の領域における脱硫剤２の硫黄（Ｓ）分含有量の方が、脱硫塔１の内周壁側の領域における脱硫剤３の硫黄（Ｓ）分含有量より高かった。

また、脱硫剤充填部におけるガスで出口９側（図１（ａ）中、上側）においても、中心側の領域における脱硫剤２の硫黄（Ｓ）分含有量の方が、脱硫塔１の内周壁側の領域における脱硫剤３の硫黄（Ｓ）分含有量より高かった。

図１（ａ）、（ｂ）図示のように、脱硫塔１内の脱硫剤充填部におけるガス出口９側の脱硫塔１の内周壁側の領域４及び、脱硫剤充填部におけるガス入口８側とガス出口９側との中間部の脱硫塔１の内周壁側の領域５とに、それぞれ、リング状に脱硫剤３を、脱硫塔１内の脱硫剤充填部におけるその他の領域に脱硫剤２を充填し、脱硫剤３と脱硫剤２との形状が互いに異なる（脱硫剤２は円柱状体、脱硫剤３は球体）ようにすることによって、脱硫塔１内の脱硫剤充填部におけるガス入口８側（図１（ａ）中、下側）から、中間部に向かう間で、脱硫塔１の内周壁に沿って上昇し始めたガス流が、脱硫塔１の中心側に向かうように流動方向を変えたものと思われる。

そして、この結果、脱硫塔１の中心側に充填されていた脱硫剤２が硫化水素ガス吸着に使用される割合が向上したものと認められる。

この検証試験の場合、従来から使用されているペレット状の脱硫剤１２のみが充填されている従来の脱硫塔２１が採用されている従来の脱硫装置では、ガス吸着率の低下に対応するため、検証開始後５２日経過した時点で脱硫剤１２の全体を交換することが必要になり、１年では７回の交換作業と、そのためのコストが必要になる。

これに対して、本発明の脱硫装置では、検証開始後７３日経過した時点で脱硫剤２、３の全体を交換することになるので、１年では５回の交換作業と、そのためのコストですむ。そこで、従来の脱硫装置に比較して脱粒剤の交換作業を減らし、管理コストの低減を図ることが可能になる。

以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態、実施例を説明したが、本発明はこれらに限られるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である。

１ 脱硫塔
２ （円柱状の）脱硫剤
３ （粒状の）脱硫剤
４、５ 脱硫塔に充填されている脱硫剤の脱硫塔内周壁側の領域
８ ガス入口
９ ガス出口
１２ （ペレット状の）脱硫剤
２１ 従来の脱硫塔

Claims (4)

1. 脱硫剤を収容している脱硫塔内に硫化物含有ガスを通過させ、当該硫化物含有ガス中の硫化水素を前記脱硫剤に吸着させる脱硫装置において、
   前記脱硫塔内の脱硫剤充填部におけるガス出口側の前記脱硫塔の内周壁側の領域及び、当該脱硫剤充填部におけるガス入口側とガス出口側との中間部の前記脱硫塔の内周壁側の領域とにそれぞれリング状に充填される脱硫剤と、前記脱硫塔内の脱硫剤充填部におけるその他の領域に充填される脱硫剤とを、互いに形状の異なる脱硫剤とした
   ことを特徴とする脱硫装置。
2. 前記脱硫塔内の脱硫剤充填部におけるガス出口側の前記脱硫塔の内周壁側の領域及び、当該脱硫剤充填部におけるガス入口側とガス出口側との中間部の前記脱硫塔の内周壁側の領域とにそれぞれリング状に充填される脱硫剤の形状が粒状で、前記脱硫塔内の脱硫剤充填部におけるその他の領域に充填される脱硫剤の形状が円柱状である
   ことを特徴とする請求項１記載の脱硫装置。
3. 前記円柱状の脱硫剤が直径９〜１３ｍｍ、長手方向の長さが直径の０．９〜３倍の円柱状体である
   ことを特徴とする請求項２記載の脱硫装置。
4. 前記粒状の脱硫剤が前記円柱状の脱硫剤の直径の０．５倍の直径を有する球体である
   ことを特徴とする請求項３記載の脱硫装置。

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