JP2014062015A

JP2014062015A - 固形触媒の篩別方法

Info

Publication number: JP2014062015A
Application number: JP2012208748A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Takeda; 和典武田; Naoki Kubota; 直樹窪田; Osamu Nakano; 修中野
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2014-04-10

Abstract

【課題】硫酸の製造工程等において用いる固形触媒から、微粉体を除去するための篩別方法であって、保守作業負担を飛躍的に軽減できる触媒の篩別方法を提供すること
【解決手段】ＳＯ_２ガスをＳＯ_３ガスに転化する工程において、転化器１０内の篩状の触媒受け３に積層されている固形の触媒層２から、該触媒層の一部が粉化してなる微粉体２０を除去する触媒の篩別方法を、触媒層２が触媒受け３上に積層された状態において、触媒受け３を振動させて、微粉体２０を触媒受け３から篩い落とすことによって篩別を行う触媒の篩別方法とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、硫酸の製造工程において、ＳＯ_２ガスをＳＯ_３ガスに転化する際に固形状態で用いる触媒の篩別方法に関する。

一般に、硫酸の製造工程においては、ＳＯ_２ガスを、転化器内で酸素によって変換して、ＳＯ_３を生成し、生成されたＳＯ_３ガスを吸収器に供給して、そこで反応を起こさせることにより硫酸が生成されている。（特許文献１参照）

従来、このような硫酸の製造は、ＳＯ_２をＳＯ_３に酸化する触媒作用のために、通常、触媒の活性成分として五酸化バナジウムが採用されている（特許文献１及び２参照）。

通常、この触媒は押出物又はリングの形態の固形状態で用いられる（特許文献２参照）。このような一定形状の固形状態で触媒層を形成する触媒は、長期の使用により徐々に粉化が起こり、直径５ｍｍ以下の微粉体が発生する。発生した微粉体は触媒間の隙間に入り込むことによって、触媒層の圧力損失の上昇を引き起こす。

よって、転化器のガス処理能力を維持するためには、定期的な微粉体の除去作業が必要となっている。そのために、従来の方法として、ガス処理を伴う操業を全て一時休止し、転化器内の全触媒を取り出して篩別作業を行い、その後に、転化器へ篩別処理済の触媒を再充填し、しかる後に操業を再開するという方法で微粉体の除去作業が行われている。

特表２００６−５０３７８２号公報特開２０００−６７３１０８号公報

しかしながら、上記方法による微粉体の除去作業によれば、触媒を取り出す作業と再充填する作業が必要であり、その間は操業休止を余儀なくされる。この作業負担は、硫酸製造工程全体の生産性向上のボトルネックになっていた。又、上記作業の際には有害粉塵が発生する点においても除去を行う作業員の負担は高く、作業負担の軽減が望まれていた。

本発明は、硫酸の製造工程等において用いる固形触媒から、微粉体を除去するための篩別方法であって、従来方法よりも操業休止期間短縮や作業負担を飛躍的に軽減できる触媒の篩別方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、固形触媒の篩別処理時に、触媒層を支持する触媒受けを、振動させて所定粒径未満の微粉体のみを触媒受け上から篩い落とすことによって、触媒の篩別処理を十分な除去率で行うことができることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。

（１）ＳＯ_２ガスをＳＯ_３ガスに転化する工程において、転化器内の触媒受けに積層されている固形の触媒層から、該触媒層の一部が粉化してなる微粉体を除去する触媒の篩別方法であって、前記触媒層が前記触媒受け上に積層された状態において、前記触媒受けを振動させて、前記微粉体を前記触媒受けから篩い落とすことによって篩別を行う触媒の篩別方法。

（２）前記触媒受けは、直径５．０ｍｍ以下の微粉体のみを篩い落とすことができる大きさ及び形状の篩い目を有するものである（１）に触媒の篩別方法。

（３）前記触媒層が五酸化バナジウムを用いた触媒層である（１）又は（２）に記載の触媒の篩別方法。

本発明によれば、硫酸等の製造工程において、ＳＯ_２ガスをＳＯ_３ガスに転化する処理に用いる触媒の篩別処理に係る作業負担を軽減して、硫酸等の生産性の向上に寄与することができる。

本発明の触媒の篩別方法を行うことができる転化器の概略図である。本発明の触媒の篩別方法の実施態様の説明に供する概念図である。

以下、本発明の触媒の篩別方法の一実施態様について説明するが、本発明は、以下の実施態様に限定されるものではない。

＜硫酸製造方法＞
従来、硫酸の製造方法としては、ガス精製工程、乾燥工程、転化工程、吸収工程を経て硫酸を製造する方法が広く実施されている。

上記製造方法においては、まず、ＳＯ_２ガスを、硫黄含有出発原料から生成する。ＳＯ_２ガスの生成は、黄鉄鉱の焙焼、硫黄を含む非鉄金属の鉱石の燃焼、又は、硫化水素を含む気体の燃焼等によって行う。次いで、ガス精製工程及び乾燥工程において、粒子状同伴物や水分を除去する。

次に、上記工程により生成されたＳＯ_２ガスを転化工程によりＳＯ_３ガスに転化する。転化処理は、図１に示す転化器１０内で入口ガス（ＳＯ_２ガス）１を酸化させることによって行う。転化器１０内の反応を促進させるために一般的に用いられる触媒として、五酸化バナジウムを代表的なものとして挙げることができる。この触媒層２は、この五酸化バナジウム等からなる触媒を、リング及びシリンダーの形態の固形状態としたもので、転化器１０内に充填され、転化器１０内では、触媒受け３上に載置或いは積層されている。

転化器１０においては、ＳＯ_２ガス１は転化器１０の上部より導入し、触媒層２においてＳＯ_２ガス１をＳＯ_３ガス４に転化させた後、転化器１０の下部より排出する。

上記の転化工程で生成された出口ガス（ＳＯ_３ガス）４は、続く吸収工程において、乾式接触法或いは、湿式接触法によって硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）化される。

＜触媒の篩別方法＞
図２は、図１の転化器１０において、本発明の触媒の篩別方法によって、触媒層２から微粉体２０を除去する場合の実施態様を示す概念図である。

転化器１０は、触媒層２と、所定サイズ以下の微粉体のみを通過させることができる網状又は格子状の篩別面を備える触媒受け３と、を備える。触媒受け３の篩い目の、貫通部分の最大幅は、篩別すべき微粉体のサイズによって適宜調整すればよいが、一般的には、３ｍｍ〜５ｍｍのメッシュ状とすることが好ましい。これにより、特に硫酸製造プラントにおける転化器で除去する必要がある五酸化バナジウム等からなる触媒由来の微粉体を効率よく篩別することができる。

ここで、図２に示す振動部５は、触媒受け３を振動させることができる、所望の振動数、振動の強さで、振動を起こすことができる器具であればよく、一例として軽便バイブレーター等を挙げることができる。振動部５は、ＳＯ_２ガスの転化作業を妨げない範囲で転化器１０内に設置されていてもよいし、必要な場合にのみ転化器１０内に挿入するものであってもよい。又、図２のように触媒受け３の上方面側から振動を与えるものであってもよいし、触媒受け３の上方面側から振動を与えるものであってもよい。

転化器１０において、本発明の触媒の篩別方法を実施するには、転化器１０中の触媒層２を触媒受け３に載置、或いは積層した状態のままで、振動部５を触媒層２を貫通させて触媒受け３の表面に接触させる。そして、その状態で振動部５を作動させることによって、触媒受け３を適切な状態で振動させる。そして所定の時間、所定の強度で振動を継続することにより、所定の粒径以下の微粉体を触媒受け３の篩い目を通して落下させることにより、触媒層２から微粉体２０を分離除去する。この分離除去作業を触媒受け３の全面を対象に行う。この際、上記の振動を与える作業を、振動部５と触媒受け３の接触点を適宜変更しながら複数回繰返すことが好ましい。これにより、触媒層２から微粉体２０を、従来方法より短時間で、安全に、且つ、十分な除去率で除去することができる。

振動部５による振動時間や振動の強度については、転化器の底面積や触媒の重量、及び、触媒受け構造の強度等も勘案して、最適条件を適宜設定すればよい。例えば、下記実施例に示す条件は、硫酸プラント内の転化器として典型的な例であるが、下記条件の下であれば、本発明の篩別方法の上記効果を十分に発揮させることができる。

このように、本発明の触媒の篩別方法は、硫酸製造方法の上記各工程のうち、転化工程で用いる触媒の篩別処理に用いることにより、同工程で用いる転化器の保守に係る操業休止期間を短縮し、保守作業の負担を大幅に軽減することにより、硫酸製造の生産性を高めることに寄与しうるものである。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

上記において説明した本発明の触媒の篩別方法を実施可能な転化器において、本発明の触媒の篩別方法により、触媒の篩別処理を行った。転化器の触媒受けの直径は１２．３ｍ。触媒は、五酸化バナジウムを用いた。触媒の量と形状は、下記表１の通りとして、条件を変えて複数回の篩別処理を行った。振動機は、軽便バイブレーターを用いて振動を５分間与える操作を１セットとし、一度の篩別処理中において、この操作を、振動機と触媒受けの接触箇所を変えながら、２００セット繰返した。以上の篩別処理による微粉体の除去率を測定し、結果を表１に併せて示した。尚、微粉体の除去率とは、従来方式の設備外に取り出して篩別した場合に除去回収される微粉体量に対して、本発明の触媒の篩別方法により除去回収された微粉体量の割合のことを言い、本発明の触媒の篩別方法の微粉体の除去効果の程度を表す指標である。

本発明の触媒の篩別方法によれば、従来方法との対比で、概ね７０％程度の除去率で微粉体を除去することができる。この程度の除去率で微粉体を除去することができれば、触媒層の通気抵抗を低く維持して処理ガス量を十分に高く維持することが十分に可能である。

又、実施例同様の転化器を備える硫酸製造プラントにおいて、従来方法による篩別作業により微粉体を除去した場合には、ほぼ完全な除去が可能である一方で、７日間の操業停止が必要であった。一方、同じ硫酸製造プラントにおいて、本発明の触媒の篩別方法による微粉体の除去を行ったところ、１〜１．５日間の作業で、除去作業は完了した。

尚、上記実施例は、１〜１．５日の間の除去作業期間中は、操業を停止して当該除去作業を行った例であるが、例えば、振動機の振動を転化器の外部から制御可能な振動伝達手段を別途設けることにより、除去効率は低下するが、操業を停止せずに上記除去作業を行うことも可能である。

表１より、本発明の触媒の篩別方法によれば、硫酸等の製造工程において、ＳＯ_２ガスをＳＯ_３ガスに転化する処理に用いる触媒の篩別処理を、従来方法よりも大幅に作業負担を軽減し、保守作業に伴う操業休止時間を大幅に短縮しつつ、実操業上において十分な除去率で微粉体の除去を行うことができる方法であり、ひいては、硫酸製造プラントの総生産性の向上に寄与することができる方法であることが分る。

１ＳＯ_２ガス（入口ガス）
２触媒層
２０微粉体
３触媒受け
４ＳＯ_３ガス（出口ガス）
５振動機
１０転化器

Claims

ＳＯ_２ガスをＳＯ_３ガスに転化する工程において、
転化器内の触媒受けに積層されている固形の触媒層から、該触媒層の一部が粉化してなる微粉体を除去する触媒の篩別方法であって、
前記触媒層が前記触媒受け上に積層された状態において、前記触媒受けを振動させて、前記微粉体を前記触媒受けから篩い落とすことによって篩別を行う触媒の篩別方法。
前記触媒受けは、直径５．０ｍｍ以下の微粉体のみを篩い落とすことができる大きさ及び形状の篩い目を有するものである請求項１に触媒の篩別方法。
前記触媒が五酸化バナジウムを用いた触媒層である請求項１又は２に記載の触媒の篩別方法。