JP2014184423A - 排ガス処理方法及び排ガス処理システム - Google Patents
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
- B01D53/8625—Nitrogen oxides
Abstract
【解決手段】本発明の排ガス処理システム1aは、酸性ガスを含む190℃以上の排ガスに消石灰を添加する消石灰添加手段21を備え、消石灰と酸性ガスを反応させる反応部20と、反応部20により得た反応生成物を排ガスから除去するバグフィルタを備える除去部30とを有し、前記消石灰が、BET法により測定した比表面積が25m2/g以上、且つ、窒素脱着BJH法により測定した細孔容積が0.15cm3/g以上である。本発明の排ガス処理システム1aにおいては、前記バグフィルタに、排ガス浄化用触媒が担持されていることが好ましい。
【選択図】図1
Description
図11に、酸性ガスを含む排ガスを処理する排ガス処理システムの一例を示す。該排ガス処理システム5は、排ガス発生装置Aから排出した排ガスの温度を調整する温調部10と、前記排ガスに消石灰を添加する消石灰添加手段21を備える反応部20と、該反応部20により得た反応生成物を排ガスから除去する除去部30と、反応生成物を除去した排ガスを再加熱する再加熱器Dと、再加熱した排ガスを脱硝処理する脱硝装置Bとを有する。
排ガス中の酸性ガスを除去する方法としては、消石灰添加手段21によって、排ガスに消石灰を添加し、消石灰と酸性ガスとを反応させた後、配管22を介して除去部30に供給し、得られた反応生成物を、除去部30におけるバグフィルタ等を用いて除去する方法が広く採用されている。
従来使用していた消石灰においては、酸性ガスと反応させる温度を低くする程、反応性が高くなり、酸性ガスの除去率が高くなる傾向にあった(特許文献1,2)。そのため、従来の排ガス処理方法では、190℃未満で消石灰と酸性ガスとを反応させていた。
また、排ガス温度は220℃以上の高温であるため、酸性ガスと反応させる温度を190℃未満にするためには、排ガス温度を下げる処理が必要になる。そのため、図11に示すように、排ガスの温度を調整する温調部10を設けていた。さらに、酸性ガスを除去した排ガスに脱硝装置Bにて脱硝処理を施す場合には、脱硝反応に適した温度(210℃以上)にするために、再加熱器Dを用いて再加熱する必要があった。そのため、一旦温度を下げた後に再び上げることになり、エネルギーの消費量が多くなる傾向にあった。
一方、従来の消石灰を用いた場合、酸性ガスと反応させる温度を高くすると、反応性が不充分になるため、消石灰の使用量が多くなる傾向にあった。
そこで、本発明は、酸性ガスと反応させる温度を高く(具体的には190℃以上に)しても、消石灰の使用量を増やすことなく、充分な酸性ガス除去性が得られる排ガス処理方法及び排ガス処理システムを提供することを目的とする。
本発明の排ガス処理方法においては、前記バグフィルタとして、排ガス浄化用触媒が担持されたものを用いることが好ましい。
本発明の排ガス処理方法における反応工程では、消石灰と共に活性炭を添加してもよい。
本発明の排ガス処理システムにおいては、反応部の前段で排ガス温度を190度以上に調整する温調部を備えてもよい。
本発明の排ガス処理システムにおいては、除去部の後段に排ガスを脱硝処理する脱硝装置を備えてもよい。
本発明の排ガス処理システムにおいては、除去部と脱硝装置の間に、排ガスを再加熱する再加熱器を備えてもよい。
本発明の排ガス処理システムにおいては、バグフィルタに排ガス浄化用触媒が担持されていることが好ましい。
本発明の排ガス処理システムにおいては、消石灰と共に活性炭が投入されてもよい。
本発明の排ガス処理方法及び排ガス処理システムにおいては、バグフィルタとして、排ガス浄化用触媒が担持されたものを用いると、排ガス中に含まれるダイオキシンや窒素酸化物を除去することも可能になるため、排ガスをより浄化させることができる。
また、本発明において、消石灰と共に活性炭を添加すると、排ガス中の水銀を除去することができる。
本発明の排ガス処理システムの第1実施形態について説明する。
本実施形態の排ガス処理システムは、図1に示す排ガス処理装置1aを具備する。本実施形態の排ガス処理装置1aは、温調部10と反応部20と除去部30とを有し、酸性ガスを含む排ガスを処理して、酸性ガスを排ガスから除去する装置である。
上記排ガスに含まれる酸性ガスとしては、塩化水素、硫黄酸化物、フッ化水素、等が挙げられる。
通常、排ガスは高温で排出されるため、温調部10としては、排ガス温度を下げる冷却装置等が使用される。冷却装置としては、熱交換器を利用したもの等が挙げられる。
本実施形態における排ガス処理装置1aでは、温調部10と除去部30とを接続する配管22に消石灰添加手段21が接続されているため、具体的に、反応部20は、配管22における、消石灰添加手段21によって消石灰が添加された部分から除去部30までの間の部分である。ただし、除去部30においても、消石灰と酸性ガスとの反応は生じる。
消石灰添加手段21としては既存のものを使用することができる。
また、反応部20では、排ガス中の水銀を除去する目的で、消石灰と共に活性炭を排ガスに添加してもよい。
一方、入手容易性の点からは、消石灰のBET比表面積は60m2/g以下であることが好ましく、細孔容積は0.3cm3/g以下であることが好ましい。
BET比表面積は、消石灰を脱ガスした後に77Kで窒素を吸着させることにより測定して得た値である。細孔容積は、消石灰を脱ガスした後に77Kで窒素を吸着させ、さらに窒素を脱着することにより測定して得た値である。BET比表面積及び細孔容積は市販の測定装置により測定することができる。測定装置としては、例えば、マイクロメリティックス社製比表面積・細孔分布測定装置ASAPシリーズ等が挙げられる。
消石灰の平均粒子径は5〜12μmであることが好ましく、7〜10μmであることがより好ましい。ここで、平均粒子径は、レーザー粒度測定装置やSEM観察によって測定される値である。
除去部30では、反応生成物を含む排ガスをバグフィルタに供給し、反応生成物をバグフィルタにより捕捉する。これにより、バグフィルタを通過した排ガスの酸性ガス含有量が少なくなる。
バグフィルタに捕捉された反応生成物は定期的に払い落とされ、除去部30から取り除かれる。
バグフィルタを構成する繊維としては、例えば、ガラス繊維、ポリフルオロエチレン系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリフェニレンサルファイド系繊維等が挙げられる。前記繊維のうちでも、耐熱性が高い点では、ガラス繊維及びポリフルオロエチレン系繊維が好ましい。繊維の直径は3〜15μmが好ましい。
バグフィルタに担持する排ガス浄化用触媒が窒素酸化物分解性を有するものであれば、排ガス中の窒素酸化物含有量が低くなり、バグフィルタ以外の脱硝処理を省略することができる。
バグフィルタに担持する排ガス浄化用触媒がダイオキシン分解性を有するものであれば、排ガス中のダイオキシン含有量が低くなる。一般に、温度を高くする程、ダイオキシン除去性が低くなる傾向にあるが、ダイオキシン分解性を有する排ガス浄化用触媒がバグフィルタに担持されていれば、190℃以上の温度にしても、190℃未満の温度の場合と同様のダイオキシン除去性が得られる。
担体としては、少なくともチタン酸化物を用いることが好ましい。
活性成分としては、少なくともバナジウム酸化物を用いることが好ましい。上記活性成分はいずれも酸化能力を有し、ダイオキシンを酸化分解でき、また、還元剤存在下で窒素酸化物を還元できるが、バナジウム酸化物はそれらの能力が特に優れる。
活性成分が五酸化バナジウムと三酸化タングステンの二成分である場合には、担体100質量部に対して、五酸化バナジウムが1〜10質量部、三酸化タングステンが2〜25質量部であることが好ましい。
本例の排ガス処理システム1は、排ガス処理装置1aと、排ガス処理装置1aで処理された排ガスを脱硝処理する脱硝装置Bとを備え、再加熱器を備えない。脱硝装置Bによって脱硝された排ガスは煙突Cから大気中に放出される。
本例では、温調工程と反応工程と除去工程と脱硝工程とを有し、図2に示すように、排ガス発生装置Aから排出された排ガスを処理し、脱硝装置Bにて脱硝処理する。
反応工程では、排ガス中の水銀を除去する目的で、消石灰と共に活性炭を排ガスに添加してもよい。
具体的に除去工程では、排ガスに含まれる反応生成物を、除去部30のバグフィルタにより捕捉して排ガスをろ過する。これにより、排ガス中の酸性ガス含有量を低減させる。バグフィルタにより捕捉された反応生成物は定期的にバグフィルタから払い落とされて集塵される。
本例の排ガス処理システム2は、排ガス処理装置1aを備え、脱硝装置及び再加熱器を備えない。排ガス処理装置1aから排出された排ガスは煙突Cから大気中に放出される。
本例では、温調工程と反応工程と除去工程とを有し、図3に示すように、排ガス発生装置Aから排出された排ガスを処理した後、脱硝装置を通さずに煙突Cに送り出し、除去工程後の排ガスを煙突Cから大気中に放出する。本例における温調工程と反応工程と除去工程は上記第1の例と同様である。
排ガス中の窒素酸化物含有量が少ない場合、あるいは、窒素酸化物分解性を有する排ガス浄化用触媒が担持されたバグフィルタを用いる場合に、本例の方法は適用される。
本例の排ガス処理システム5は、消石灰として比表面積が25m2/g以上且つ細孔容積が0.15cm3/g以上のものを用いた以外は従来の排ガス処理システムと同様である。すなわち、本例の排ガス処理システム5は、排ガス処理装置1aと、排ガス処理装置1aを経た排ガスを再加熱する再加熱器Dと、再加熱された排ガスを脱硝処理する脱硝装置Bとを備える。脱硝装置Bによって脱硝された排ガスは煙突Cから大気中に放出される。
本例では、温調工程と反応工程と除去工程と再加熱工程と脱硝工程とを有し、図11に示すように、排ガス発生装置Aから排出された排ガスを処理した後、排ガスを再加熱し、再加熱した排ガスを、脱硝装置Bを用いて脱硝処理する。本例における温調工程と反応工程と除去工程と脱硝工程は上記第1の例と同様である。
本実施形態では、上記のように、消石灰と酸性ガスとを高い温度で反応させるため、腐食性が高い酸性ガスの液状物が生じにくく、排ガス処理装置1aの腐食を防止できる。また、除去工程後の排ガスに脱硝処理を施す場合、再加熱器Dにおける再加熱のためのエネルギー量を、比表面積が25m2/g未満且つ細孔容積が0.15cm3/g未満の消石灰を用いた従来法よりも削減できる。さらに、脱硝処理条件によっては上記第1の例及び上記第2の例のように再加熱を省略することができる。
一般に、酸性ガスに塩化水素が含まれる場合、消石灰と酸性ガスとの反応においては、消石灰と硫黄酸化物との反応が進みやすくなって脱硫性能がより高くなることから、酸性ガス中に塩化水素が共存していることが好ましい。しかし、本発明で使用する消石灰は反応性が高いため、塩化水素が共存しなくても、硫黄酸化物との反応性が高く、高い脱硫性能を得ることができる。そのため、排ガス中の塩化水素濃度が低い産業廃棄物焼却炉からの排ガス及び下水汚泥焼却炉からの排ガスの脱硫に好適である。
本発明の排ガス処理システムの第2実施形態について説明する。
本実施形態の排ガス処理システムは、図4に示す排ガス処理装置2aを具備する。本実施形態の排ガス処理装置2aは、温調部を有さない以外は第1実施形態の排ガス処理装置1aと同様であり、上記の反応部20と除去部30とを有する。したがって、本実施形態でも、上記の消石灰を排ガス中の酸性ガスに反応させ、バグフィルタによって反応生成物を捕捉する。
第2実施形態は、排ガスの温度を温調部によって調整しなくてもよい場合、すなわち、排ガス発生装置から排出された排ガスの温度が190℃以上になっている場合に適用される。
本例の排ガス処理システム3は、排ガス処理装置2aと、排ガス処理装置2aで処理された排ガスを脱硝処理する脱硝装置Bとを備え、再加熱器を備えない。脱硝装置Bによって脱硝された排ガスは煙突Cから大気中に放出される。
本例では、反応工程と除去工程と脱硝工程とを有し、図5に示すように、排ガス発生装置Aから排出された排ガスを処理し、脱硝装置Bにて脱硝処理する。
すなわち、排ガス発生装置Aから排出された排ガスに、温調部にて温度を調整することなく、反応部20にて、消石灰を添加して、消石灰と酸性ガスとを反応させる。次いで、除去工程において、反応工程にて形成した反応生成物を、除去部30のバグフィルタを用いて排ガスから除去して、排ガス中の酸性ガス含有量を低減させる。そして、酸性ガス含有量を低減させた排ガスを、脱硝装置Bを用いて脱硝処理し、脱硝処理した排ガスを煙突Cから大気中に放出する。
本例の排ガス処理システム4は、排ガス処理装置2aを備え、脱硝装置及び再加熱器を備えない。排ガス処理装置2aから排出された排ガスは煙突Cから大気中に放出される。
本例では、反応工程と除去工程とを有し、図6に示すように、排ガス発生装置Aから排出された排ガスを処理した後、脱硝装置を通さずに煙突Cに送り出し、除去工程後の排ガスを煙突Cから大気中に放出する。本例における反応工程と除去工程は上記第1の例と同様である。
排ガス中の窒素酸化物含有量が少ない場合、あるいは、窒素酸化物分解性を有する排ガス浄化用触媒が担持されたバグフィルタを用いる場合に、本例の方法は適用される。
それに加えて、本実施形態では、排ガスの温度を調整することなく、排ガス中の酸性ガスと消石灰とを反応させるため、酸性ガスを除去する装置の構成を簡略化できる。
酸性ガス除去処理後の排ガス中のHCl及びSO2濃度を測定し、脱塩率(脱HCl率)及び脱硫率(脱SO2率)を求めた。
図7に、横軸をBET比表面積とし、縦軸を脱硫率とした場合のグラフを示し、図8に、横軸を細孔容積とし、縦軸を脱硫率とした場合のグラフを示す。
図7より、消石灰のBET比表面積が25m2/g以上になると、脱硫率が向上することが分かる。図8より、消石灰の細孔容積が0.15cm3/g以上になると、脱硫率が向上することが分かる。
上記酸性ガス除去処理の際の反応温度条件を150〜220℃の間で10℃ごとに変え、酸性ガス除去処理後の排ガス中のHCl及びSO2濃度を各々測定し、脱塩率(脱HCl率)及び脱硫率(脱SO2率)を求めた。
図9に、横軸を反応温度とし、縦軸を脱塩率とした場合のグラフを示し、図10に、横軸を反応温度とし、縦軸を脱硫率とした場合のグラフを示す。
図9より、従来使用されていた消石灰では、反応温度が高くなると、脱塩率が低下するのに対し、本発明で使用する消石灰では、反応温度が高くなっても、脱塩率を維持できることが分かる。
図10より、従来使用されていた消石灰では、反応温度が高くなると、脱硫率が低下するのに対し、本発明で使用する消石灰では、反応温度が185℃付近で脱硫率が極小となり、190℃以上になると、かえって脱硫率が高くなることが分かる。
1a,2a 排ガス処理装置
10 温調部
20 反応部
21 消石灰添加手段
30 除去部
B 脱硝装置
D 再加熱器
Claims (9)
- 酸性ガスを含む排ガスに消石灰を添加し、消石灰と酸性ガスを190℃以上で反応させる反応工程と、該反応工程により得た反応生成物を、バグフィルタを用いて排ガスから除去する除去工程とを有し、
前記消石灰として、BET法により測定した比表面積が25m2/g以上、且つ、窒素脱着BJH法により測定した細孔容積が0.15cm3/g以上のものを用いる、排ガス処理方法。 - 前記バグフィルタとして、排ガス浄化用触媒が担持されたものを用いる、請求項1に記載の排ガス処理方法。
- 前記反応工程では、消石灰と共に活性炭を添加する、請求項1または2に記載の排ガス処理方法。
- 酸性ガスを含む190℃以上の排ガスに消石灰を添加する消石灰添加手段を備え、消石灰と酸性ガスを反応させる反応部と、
該反応部により得た反応生成物を排ガスから除去するバグフィルタを備える除去部とを有し、
前記消石灰が、BET法により測定した比表面積が25m2/g以上、且つ、窒素脱着BJH法により測定した細孔容積が0.15cm3/g以上である、排ガス処理システム。 - 反応部の前段で排ガス温度を190度以上に調整する温調部を備えた、請求項4に記載の排ガス処理システム。
- 除去部の後段に排ガスを脱硝処理する脱硝装置を備えた、請求項4または5に記載の排ガス処理システム。
- 除去部と脱硝装置の間に、排ガスを再加熱する再加熱器を備えた、請求項6に記載の排ガス処理システム。
- バグフィルタに排ガス浄化用触媒が担持されている、請求項4〜7のいずれか1項に記載の排ガス処理システム。
- 消石灰と共に活性炭が投入される、請求項4〜8のいずれか1項に記載の排ガス処理システム。
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