JP2016036773A - Exhaust gas treatment method and exhaust gas treatment device of coal tar utilization facility - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タール利用設備から排出される排ガスに対し冷却を用いた排ガス処理装置及び排ガス処理方法に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas treatment apparatus and an exhaust gas treatment method that use cooling for exhaust gas discharged from a tar utilization facility.
タールを扱う工場の排ガスは、その臭気がほとんどの人にとって不快であるため、排ガス中に臭気成分が微量に含まれる場合でも住宅地などで問題となることがある。このような臭気に対する対策として、各種の脱臭方法がある。脱臭方法の例としては、脱臭剤の散布、触媒による脱臭成分の除去、燃焼法による脱臭が一般的に知られている。 The exhaust gas from factories that handle tar is uncomfortable for most people, and even if trace amounts of odorous components are contained in the exhaust gas, it can be a problem in residential areas. As countermeasures against such odors, there are various deodorizing methods. As examples of deodorizing methods, spraying of a deodorizing agent, removal of deodorizing components by a catalyst, and deodorizing by a combustion method are generally known.
脱臭剤による脱臭法は、タールが様々な物質の混合物であって均一な物質で無いため、タール専用の脱臭剤が作成出来ず、効果が不十分であるという問題がある。また、触媒による脱臭方法では、触媒がタールで汚染されてしまうため、定期的に触媒燃焼によりタールを除去する必要があるのに加え、その除去作業の際に臭気が出てしまう可能性がある。 The deodorizing method using a deodorizer has a problem that tar is a mixture of various substances and is not a uniform substance, so that a deodorant dedicated to tar cannot be produced and the effect is insufficient. In addition, in the deodorizing method using a catalyst, the catalyst is contaminated with tar, so that it is necessary to periodically remove the tar by catalytic combustion, and in addition, there is a possibility that an odor is generated during the removing operation. .
一方、燃焼法による脱臭に関しては、ガスバーナー等を点火した燃焼室に排ガスを導き、排ガスを再燃焼させる直燃式脱臭装置が、例えば、特許文献1等に開示されている。しかし、タールを含む排ガスにおける燃焼法では、昇華性の物質の一部が燃焼されずに排出されてしまう可能性がある。また、タールを取り扱う設備で発生する排ガスを充分に再燃焼させるためには、燃焼室内を排ガスが通過する構造が必要となる。この場合、ガスの流量等を考慮すると、きわめて大きな燃焼室を用意する必要があり、設備費が高価になる問題があった。 On the other hand, with regard to deodorization by the combustion method, for example, Patent Document 1 discloses a direct combustion type deodorizing apparatus that guides exhaust gas to a combustion chamber in which a gas burner or the like is ignited and re-combusts the exhaust gas. However, in the combustion method using exhaust gas containing tar, a part of the sublimable substance may be discharged without being burned. Further, in order to sufficiently re-burn the exhaust gas generated in the tar handling facility, a structure in which the exhaust gas passes through the combustion chamber is required. In this case, considering the gas flow rate and the like, it is necessary to prepare a very large combustion chamber, and there is a problem that the equipment cost becomes expensive.
この問題を解決する技術として、特許文献2には、排ガスを一旦ガス冷却部において冷却し、タール分をコンデンスさせ、この除去したタールを受皿部で受け、燃焼部に向けて流下させて燃焼させる技術が記載されている。
As a technique for solving this problem,
特許文献2に記載された脱臭方法における、冷却によるタール分のコンデンス・分離手段は、タールに含まれる各種臭気分子の濃度測定結果に基づいて、冷却条件の設定や、制御の方法を与えるものではないので、冷却条件によっては、タール中の臭気分子の一部がコンデンス・分離されずにそのまま大気へ放散されるという問題があった。一方で、これを防ぐために過度の冷却をおこなうと運転コストが膨らんだり、エネルギーの無駄使いにつながるといった問題があった。
The condensation / separation means for tar by cooling in the deodorization method described in
本発明は、以上の従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、効率的に排ガス中のタール成分を除去して臭気を取り除くことが可能なタール利用設備の排ガス処理方法及び排ガス処理装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and an exhaust gas treatment method and an exhaust gas treatment apparatus for a tar utilizing facility capable of efficiently removing a odor by removing a tar component in the exhaust gas. It is an issue to provide.
上記した課題を解決するためになされた、本発明の構成は、以下の通りである。
(1) タール成分を含む排ガスを予備冷却して前記排ガスから前記タール成分を除去するガス予備冷却工程と、
前記ガス予備冷却工程後の前記排ガスを冷却して前記排ガスに残留する前記タール成分を除去するガス冷却工程と、を備え、
前記ガス予備冷却工程終了時の排ガス温度を5℃以上10℃以下にし、前記ガス冷却工程終了時の排ガス温度を5℃以下にすることを特徴とするタール利用設備の排ガス処理方法。
(2) 前記ガス予備冷却工程前の前記排ガス中の前記タール成分に、質量濃度で、
トルエン:100ppm以下、
キシレン:100ppm以下、
フェノール:10ppm以下、
インデン:10ppm以下、
インダン:10ppm以下、
o-クレゾール,m-クレゾール,p-クレゾール:各々2ppm以下、
ナフタレン:40ppm以下、
メチルナフタレン:40ppm以下、
のうちのいずれか1種以上の臭気成分が含まれることを特徴とする(1)に記載のタール利用設備の排ガス処理方法。
(3) 前記ガス予備冷却工程後および/または前記ガス冷却工程後の前記排ガスの一部を分取し、
前記分取された排ガス中の臭気成分の濃度を測定し、
前記排ガスの前記臭気成分の濃度に基づいて、前記ガス予備冷却工程および/または前記ガス冷却工程における前記排ガスの冷却条件を制御することを特徴とする(1)または(2)に記載のタール利用設備の排ガス処理方法。
(4) 前記ガス予備冷却工程において前記排ガスを流す予備冷却管の内径を50mm以上とし、
前記ガス冷却工程において前記排ガスを流す冷却管の内径を25mm以上とし、
前記予備冷却管の内径と前記冷却管の内径との比を2:1以上にすることを特徴とする(1)乃至(3)の何れか一項に記載のタール利用設備の排ガス処理方法。
(5) 前記排ガス中の臭気成分の濃度を測定するガス分析方法が、
真空排気したイオン化室内に分取した前記排ガスを導き、前記イオン化室内で前記排ガスにレーザー光を照射して前記臭気成分をイオン化し、イオン化された前記臭気成分を質量分析器に導いてその質量を測定するレーザーイオン化質量分析法であることを特徴とする(3)または(4)に記載のタール利用設備の排ガス処理方法。
(6) 排ガス流路と、
前記排ガス流路の途中に設けられ、タール成分を含む排ガスを予備冷却して前記排ガスから前記タール成分を除去するガス予備冷却部と、
前記排ガス流路の前記ガス予備冷却部よりも下流側に設けられ、前記排ガスを冷却して前記排ガス中に残留する前記タール成分を前記排ガスから除去するガス冷却部と、を備え、
前記ガス予備冷却部は、その出口における排ガスの温度を5℃以下に冷却可能であり、
前記ガス冷却部は、その出口における排ガスの温度を5℃〜10℃に冷却可能であるタール利用設備の排ガス処理装置。
(7) 前記ガス予備冷却部の出側の前記ガス流路から分岐する分取管と、
前記分取管に接続され、前記分取管を介して前記排ガス流路から分取された前記排ガスの前記タール成分に含まれる臭気成分の濃度を測定するガス分析装置と、
前記臭気成分の濃度に基づいて前記ガス冷却部および/または前記ガス予備冷却部の冷却条件を制御する冷却制御部と、
を備えたことを特徴とする(6)に記載のタール利用設備の排ガス処理装置。
(8) 前記ガス予備冷却部において前記排ガス流路をなす予備冷却管の内径が50mm以上であり、
前記ガス冷却部において前記排ガス流路をなす冷却管の内径が25mm以上であり、
前記予備冷却管の内径と前記冷却管の内径との比が2:1以上であることを特徴とする(6)または(7)に記載のタール利用設備の排ガス処理装置。
(9) 前記ガス分析装置が、真空紫外レーザー光源と、分取された前記排ガスに前記真空紫外レーザー光源から発振されたレーザー光を照射して前記臭気成分をイオン化させるイオン化室と、前記臭気成分の質量を測定する質量分析器とを備えたレーザーイオン化質量分析装置であることを特徴とする(7)または(8)に記載のタール利用設備の排ガス処理装置。
The configuration of the present invention made to solve the above problems is as follows.
(1) a gas precooling step of precooling exhaust gas containing a tar component to remove the tar component from the exhaust gas;
A gas cooling step of cooling the exhaust gas after the gas pre-cooling step and removing the tar component remaining in the exhaust gas,
An exhaust gas treatment method for a tar utilizing facility, characterized in that an exhaust gas temperature at the end of the gas precooling step is 5 ° C. or more and 10 ° C. or less, and an exhaust gas temperature at the end of the gas cooling step is 5 ° C. or less.
(2) In the tar component in the exhaust gas before the gas precooling step, in mass concentration,
Toluene: 100 ppm or less,
Xylene: 100 ppm or less,
Phenol: 10 ppm or less,
Inden: 10 ppm or less,
Indan: 10 ppm or less,
o-cresol, m-cresol, p-cresol: 2 ppm or less each,
Naphthalene: 40 ppm or less,
Methylnaphthalene: 40 ppm or less,
1 or more types of odor components are contained, The waste gas processing method of the tar utilization equipment as described in (1) characterized by the above-mentioned.
(3) Fractionating part of the exhaust gas after the gas precooling step and / or after the gas cooling step,
Measure the concentration of odorous components in the collected exhaust gas,
The tar utilization according to (1) or (2), wherein a cooling condition of the exhaust gas in the gas preliminary cooling step and / or the gas cooling step is controlled based on a concentration of the odor component of the exhaust gas. Exhaust gas treatment method for equipment.
(4) In the gas precooling step, the inner diameter of the precooling pipe through which the exhaust gas flows is 50 mm or more,
In the gas cooling step, the inner diameter of the cooling pipe through which the exhaust gas flows is 25 mm or more,
The exhaust gas treatment method for a tar utilizing facility according to any one of (1) to (3), wherein a ratio of an inner diameter of the preliminary cooling pipe to an inner diameter of the cooling pipe is 2: 1 or more.
(5) A gas analysis method for measuring a concentration of an odor component in the exhaust gas,
The exhaust gas separated into a vacuum exhausted ionization chamber is guided, the exhaust gas is irradiated with laser light in the ionization chamber to ionize the odor component, and the ionized odor component is guided to a mass analyzer to determine its mass. The method for treating exhaust gas from tar using facilities as described in (3) or (4), wherein the method is laser ionization mass spectrometry.
(6) exhaust gas flow path;
A gas precooling section that is provided in the middle of the exhaust gas flow path and precools the exhaust gas containing the tar component to remove the tar component from the exhaust gas;
A gas cooling unit that is provided downstream of the gas preliminary cooling unit of the exhaust gas flow path, cools the exhaust gas, and removes the tar component remaining in the exhaust gas from the exhaust gas,
The gas precooling section can cool the temperature of the exhaust gas at the outlet to 5 ° C. or less,
The gas cooling unit is an exhaust gas treatment device for a tar utilizing facility capable of cooling the temperature of the exhaust gas at the outlet to 5 ° C to 10 ° C.
(7) a sorting pipe branched from the gas flow path on the outlet side of the gas preliminary cooling unit;
A gas analyzer that is connected to the sorting pipe and measures the concentration of an odorous component contained in the tar component of the exhaust gas separated from the exhaust gas flow path via the sorting pipe;
A cooling control unit that controls cooling conditions of the gas cooling unit and / or the gas preliminary cooling unit based on the concentration of the odor component;
The exhaust gas treatment apparatus for a tar utilization facility according to (6), characterized in that
(8) The inner diameter of the preliminary cooling pipe forming the exhaust gas flow path in the gas preliminary cooling section is 50 mm or more,
In the gas cooling part, the inner diameter of the cooling pipe forming the exhaust gas flow path is 25 mm or more,
The ratio of the inner diameter of the preliminary cooling pipe to the inner diameter of the cooling pipe is 2: 1 or more, the exhaust gas treatment apparatus for a tar utilizing facility according to (6) or (7).
(9) The gas analyzer includes a vacuum ultraviolet laser light source, an ionization chamber that ionizes the odor component by irradiating the collected exhaust gas with laser light oscillated from the vacuum ultraviolet laser light source, and the odor component. An exhaust gas treatment apparatus for a tar utilizing facility according to (7) or (8), characterized in that the apparatus is a laser ionization mass spectrometer equipped with a mass analyzer for measuring the mass of the tar.
本発明によれば、効率的に排ガス中のタール成分を除去することが可能なタール利用設備の排ガス処理方法及び排ガス処理装置を提供できる。
特に、タール利用設備から発生する排ガスの冷却を用いた処理に際して、非定常な操業条件の変動が発生した場合でも確実にタール成分に含まれる臭気成分を嗅覚閾値以下に低下させ、これを維持させることが可能となる。また、必要最小限の運転コストによる排ガス処理が可能となる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the waste gas processing method and waste gas processing apparatus of the tar utilization equipment which can remove the tar component in waste gas efficiently can be provided.
In particular, during treatment using cooling of exhaust gas generated from tar utilization facilities, even if unsteady fluctuations in operating conditions occur, the odor component contained in the tar component is reliably reduced below the olfactory threshold and maintained. It becomes possible. Further, exhaust gas treatment can be performed with a minimum operation cost.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
製鉄所では、石炭からコークスを製造する際に、副生物としてタール成分を含む排ガスが発生する。製鉄所においてタール成分を取り扱う設備(以下、タール利用設備という)には、タール成分を含む排ガスを処理するための脱臭設備が備えられている。本実施形態が対象とするタール利用設備の例としては、高炉用コークスの製造のために、微粉炭にタールを添加する工程を含む石炭事前処理設備が挙げられる。この場合、石炭に対するタールの添加量は5〜15重量%である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In steelworks, when producing coke from coal, exhaust gas containing tar components is generated as a by-product. Equipment for handling tar components (hereinafter referred to as tar utilization equipment) in steelworks is equipped with deodorizing equipment for treating exhaust gas containing tar components. An example of the tar utilization facility targeted by the present embodiment includes a coal pretreatment facility including a step of adding tar to pulverized coal for the production of blast furnace coke. In this case, the amount of tar added to the coal is 5 to 15% by weight.
ところで、タール利用設備から排出される排ガス中のタール成分には、各種の臭気成分が含まれる。タール臭気の多くにおいてはナフタレンやインデンなどと言ったベンゼンよりも質量数が大きな臭気成分の影響が大きい。タール成分に含有されている主な臭気成分の嗅覚閾値は、それぞれ表1に示した濃度となる。表1に示した臭気成分の中でも、特に嗅覚閾値が低く、微量で臭気の影響が大きい分子として、フェノール、o-,m-,p-クレゾール、インデン、インダン、ナフタレン、2-メチルナフタレンがある。タール利用設備から排出される排ガス中の臭気成分は、表1の嗅覚閾値以下に制御する必要がある。 By the way, various odor components are contained in the tar component in the exhaust gas discharged from the tar utilization facility. In many tar odors, the influence of odor components having a larger mass number than benzene such as naphthalene and indene is large. The olfactory thresholds of the main odor components contained in the tar component are the concentrations shown in Table 1, respectively. Among the odor components shown in Table 1, there are phenol, o-, m-, p-cresol, indene, indane, naphthalene, and 2-methylnaphthalene as molecules that have a particularly low olfactory threshold and are highly influenced by odor. . It is necessary to control the odor component in the exhaust gas discharged from the tar utilization facility to the olfactory threshold value or less in Table 1.
本実施形態において排ガスの脱臭処理が可能な排ガスは、脱臭前の排ガス中の各臭気物質の濃度が、排ガス温度55℃の時に、トルエン、キシレンがそれぞれ100ppm以下、フェノール、インデン、インダンがそれぞれ10ppm以下、o-,m-,p-クレゾールがそれぞれ2ppm以下、ナフタレン、メチルナフタレンがそれぞれ40ppm以下となる排ガスである。なお本発明者らの調査では上記基準を上回るレベルの排気が必要なタール利用設備は無かったため、ほとんどすべてのタール利用設備に本発明を適用することができる。 In the present embodiment, the exhaust gas capable of deodorizing exhaust gas is such that when the concentration of each odorous substance in the exhaust gas before deodorization is an exhaust gas temperature of 55 ° C., toluene and xylene are each 100 ppm or less, and phenol, indene, and indane are each 10 ppm. Hereinafter, it is an exhaust gas in which o-, m-, and p-cresol are each 2 ppm or less, and naphthalene and methylnaphthalene are each 40 ppm or less. In the investigation by the present inventors, there was no tar utilization facility that required exhaust of a level exceeding the above standard, and therefore the present invention can be applied to almost all tar utilization facilities.
排ガス中の臭気成分を含むタール成分(以下、単にタールという場合がある)を除去するには、排ガスを冷却してタールを凝結させる必要がある。ここで、タールを臭気成分とともに凝縮するために排ガスを高効率で冷却するためには、排ガスを冷却するためのガス冷却部と排ガスとの接触面積を大きくして熱交換を効率よく行う必要があり、例えば、ガス流路を小径配管とし、かつ小径配管の長さを長くして、小径配管を通過する排ガスを冷却可能な構造が適している。しかし、高濃度のタールを含む排ガスを冷却する場合、排ガスに含まれるタール成分が小径配管内で多量に凝結して、小径配管を詰まらせるという問題がしばしば発生する。そこで本実施形態では、ガス冷却部の小径配管に排ガスを流入させる前に、予め排ガス中に含まれるタール成分の大部分を除去するガス予備冷却部を設けた機構を採用することとする。 In order to remove a tar component containing an odor component in the exhaust gas (hereinafter sometimes simply referred to as tar), it is necessary to cool the exhaust gas and condense the tar. Here, in order to cool the exhaust gas with high efficiency in order to condense the tar with the odor component, it is necessary to increase the contact area between the gas cooling part for cooling the exhaust gas and the exhaust gas and perform heat exchange efficiently. For example, a structure in which the gas flow path is a small-diameter pipe and the length of the small-diameter pipe is increased so that the exhaust gas passing through the small-diameter pipe can be cooled is suitable. However, when exhaust gas containing high-concentration tar is cooled, there is often a problem that a large amount of tar components contained in the exhaust gas condense in the small-diameter pipe and clog the small-diameter pipe. Therefore, in the present embodiment, a mechanism provided with a gas precooling unit that removes most of the tar components contained in the exhaust gas in advance before the exhaust gas flows into the small diameter pipe of the gas cooling unit is adopted.
図1には、タール利用設備の脱臭設備の一例として、本発明の実施形態である排ガス処理装置1を模式的に示す。図1に示す排ガス処理装置1は、例えばタール処理設備の排ガスを導き排出するための経路中に設けられる。図1の排ガス処理装置1は、排ガス流路2と、排ガス流路2の途中に設けられたガス予備冷却部3と、排ガス流路2のガス予備冷却部3よりも下流側に設けられたガス冷却部4と、が備えられている。また、排ガス処理装置1には、ガス分析装置5と、図示略の冷却制御部とが更に備えられている。
FIG. 1 schematically shows an exhaust gas treatment apparatus 1 according to an embodiment of the present invention as an example of a deodorization facility for tar utilization facilities. An exhaust gas treatment apparatus 1 shown in FIG. 1 is provided in a path for guiding and discharging exhaust gas from a tar treatment facility, for example. The exhaust gas treatment apparatus 1 in FIG. 1 is provided on the downstream side of the exhaust
ガス予備冷却部3は、図1及び図2に示すように、ガス流路2をなす予備冷却管3aと、予備冷却管3aの外周に配置された冷却媒配管3bから構成されている。予備冷却管3aの内径は50mm以上とされている。冷却媒配管3bは、予備冷却管3aの長手方向に沿って予備冷却管3aの外周面に対して螺旋状に巻き付けられている。冷却媒配管3bを流れる冷却媒の流れ方向は、排ガスの流れ方向に対して対向流になっている。また、予備冷却管3aには、排ガスを導入する排ガス導入管3cが接続されている。排ガス導入管3cも排ガス流路2の一部を構成する。更に、予備冷却管3aには、冷却後の排ガスを排出する排出口3d(ガス予備冷却部3の出口)が設けられている。排出口3d付近には、排ガスの温度を測定する図示しない温度計が設置されている。温度計としては、熱電対や抵抗温度計を例示できる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、予備冷却管3aにはドレイン部3eが設けられている。ドレイン部3eには、予備冷却管3a内で凝結したタール等の凝結物が溜められるようになっている。また、ドレイン部3eには、ドレイン部3e内に溜められたタール等の凝結物を外部に排出するためのドレインコック3fが取り付けられている。
The
ガス予備冷却部3では、排ガス導入管3cから導入された排ガスを予備冷却管3a内において冷却し、排ガス中のタール成分の大部分を凝結させる。ガス予備冷却部3においては、予備冷却管3aの排出口3dから排出される排ガスの温度が5℃以上10℃以下の範囲になるように、冷却制御部によって冷却媒配管3bを流れる冷却媒の流量が調整される。
In the
次に、ガス冷却部4は、図1に示すように、ガス流路をなす冷却管4aと、冷却管4aを収納する冷却槽4bとから構成されている。冷却管4aは螺旋状に巻かれて冷却槽4bに収容されている。冷却管4aの内径は25mm以上とされている。また、冷却管4aには、複数のドレインコック4fが設けられている。ドレインコック4fは、重力の作用で冷却管4aの低い位置に溜まったタールを排出するために設置されている。ドレインコック4fは、タールを除去しやすい位置に設置するのが好ましい。図1に示す例では、ドレインコック4fは、螺旋状に巻かれた冷却管4aのうち、高さが低くなる複数の箇所に設けられている。また、冷却槽4bの内部には冷媒が導入できるようになっている。
Next, as shown in FIG. 1, the gas cooling unit 4 includes a
ガス冷却部4では、ガス予備冷却部3から導入された排ガスを冷却管4a内において冷却し、排ガス中のタール成分の残部を凝結させる。ガス冷却部4においては、冷却管4aの排出口4dから排出される排ガスの温度が5℃以下になるように、冷却制御部によって冷却槽4bに導入される冷媒の流量が調整される。
In the gas cooling unit 4, the exhaust gas introduced from the gas
また、予備冷却管3aの内径を50mm以上とし、冷却管4aの内径を25mm以上とし、予備冷却管3aの内径と冷却管4aの内径との比を2:1以上にすることが、ガス予備冷却部3における予備冷却管3aの閉塞を確実に予防できる点で好ましい。
Further, it is preferable that the inner diameter of the
また、ガス冷却部4の冷却管4aの内径は、排ガスと冷媒との熱交換孔率を高めるために、10〜50mm程度が適当である。一方、ガス予備冷却部3の予備冷却管3aのガス流路の断面積は、タール成分による閉塞を防止するためには、直径50mmの円の面積以上とすることが望ましい。
Further, the inner diameter of the
ガス予備冷却部3とガス冷却部4は、接続管7によって接続されている。接続管7は、ガス流路2の一部を構成し、かつ、ガス冷却部4に含まれる。接続管7の一端部は、ガス予備冷却部3の予備冷却管3aの排出口3dに接続されている。接続管7の他端部は、ガス冷却部4の冷却管4aの一端に接続されている。ガス予備冷却部3の排出口3dは、ガス冷却部4の冷却管4aの一端よりも低い位置に配置されている。このため、接続管7は、ガス予備冷却部3からガス冷却部4に向けて、斜めに立ち上がる様に傾斜して配置されている。これにより、接続管7の閉塞を予防できる。また、接続管7の内径は、予備冷却管3aの内径よりも小さくなっており、好ましくは冷却管4aの内径と同じ内径にするとよい。接続管7の内径を予備冷却管3aの内径よりも小さくすることで、排ガスの冷却能力を向上できる。
The gas
更に、ガス冷却部4の冷却管4aの他端部には、排気管8が接続されている。排気管8はガス流路2の一部を構成する。排気管8の途中には、ガス分析装置5が接続されている。ガス分析装置5は、排気管8を流れる排ガスの一部をサンプリングして排ガス中の臭気成分を分析する。
Further, an
次に、図1に示す排ガス処理装置1の動作を説明する。
まず、タール利用設備から排出された排ガスがガス予備冷却部3に導入される。排ガスにはタール成分が含まれており、タール成分には、トルエン:100ppm以下、キシレン:100ppm以下、フェノール:10ppm以下、インデン:10ppm以下、インダン:10ppm以下、o-クレゾール,m-クレゾール,p-クレゾール:各々2ppm以下、ナフタレン:40ppm以下、メチルナフタレン:40ppm以下、のうちのいずれか1種以上の臭気成分が含まれる。ガス予備冷却部3に導入された排ガスは、予備冷却管3aにおいて冷却媒配管3bを流れる冷却媒によって冷却される。このとき、ガス予備冷却部3の排出口3dにある温度計において排ガスの温度が5〜10℃になるように冷却する。温度計による排ガス温度が5〜10℃の範囲から外れる場合は、温度計の測定結果に基づき、図示略の冷却制御部によって冷却媒配管3bを流れる冷却媒の流量を調整して、排ガスの温度が5〜10℃になるように制御する。以下、ガス予備冷却部3におけるガス予備冷却工程と、ガス冷却部4におけるガス冷却工程について説明する。
Next, the operation of the exhaust gas treatment apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described.
First, the exhaust gas discharged from the tar utilization facility is introduced into the gas
(ガス予備冷却工程)
ガス予備冷却部3は、排ガス中の大部分のタールを凝結分離するものであり、予備冷却管3aの内径が50mm以上と比較的大きいため、ガス冷却部4ほど熱交換効率は高くない。しかしながら、ガス予備冷却部3の排出口3dにおける排ガス温度を10℃以下とすれば、排ガスに含まれる臭気成分の多くが蒸気圧の関係などから凝結し、排ガス中の臭気成分の濃度を予備冷却前の十分の一程度に低減できる。ガス予備冷却部3の排出口3dにおける排ガス温度は、5℃以上10℃以下とすることが好ましいが、ガス予備冷却3における冷却時間を4秒以上とすれば、ガス予備冷却部3の排出口3dにおける排ガス温度が8℃〜10℃となり、90%以上の臭気成分を除去可能になる。特に、排ガス中の臭気成分の濃度が高い場合は、排ガス中の臭気成分の除去率は95%以上となる。ガス予備冷却部3で除去された臭気成分は、固体若しくは液体の状態で、タールとともにドレイン部3eに流下する。
(Gas pre-cooling process)
The
前記したように、排ガス中の臭気成分の中でも特に微量でも臭気に影響が大きなフェノール、o-,m-,p-クレゾール、インデン、インダン、ナフタレン、2-メチルナフタレンといった臭気成分は、その9割程度がガス予備冷却部3において固体若しくは液体となって、他のタール成分とともに排ガスから除去されて、ドレイン部3eに流下する。ドレイン部3eに溜められた臭気成分を含むタールは、ドレインコック3fから外部に取り出すことができる。ガス予備冷却部3で除去出来なかった臭気成分を含む排ガスは、接続管7を通じてガス冷却部4に送られる。
As described above, among odor components in exhaust gas, odor components such as phenol, o-, m-, p-cresol, indene, indane, naphthalene, and 2-methylnaphthalene, which have a great influence on odor even in a trace amount, are 90%. The degree becomes solid or liquid in the
接続管7は、ガス予備冷却部3からガス冷却部4に向けて斜めに立ち上がるように傾斜している。接続管7を流れる排ガスはガス予備冷却部3から排出された直後であるため、接続管7を流れる排ガスの温度は10℃以下となっており、排ガスが冷却管4aに向かうにつれて徐々に冷却されて温度が降下する。このため、排ガスが接続管7を通ってガス冷却部4に送られる間に、接続管7において排ガスに含まれる臭気成分を含むタールの凝結が進む。接続管7の内径は冷却管4aと同じ寸法であり、予備冷却管3aの内径に比べて小さいため、接続管7内部で凝結物による閉塞が起きやすくなっている。本実施形態では、接続管7を斜めに傾斜させているため、凝結した臭気成分を含むタールは接続管7の内壁に付着した後、接続管7を伝ってガス予備冷却部3側に流れ落ちるようになり、接続管7の閉塞が防止される。ここで、接続管7の一部に垂直に立ち上がった部分が存在すると、垂直に立ち上がった部分の最下部にタールが溜まって詰まりやすくなるので好ましくない。また、接続管7がガス冷却部4に向けて斜め下に向いた状態にすると、接続管7内で凝結した臭気成分を含むタールがガス冷却部4に流れ込んでしまい、ガス冷却部4のガス流路2である冷却管4aを閉塞させてしまうので好ましくない。接続管7がガス冷却部4に向けて斜め上に向くように配置することで、大部分の臭気成分を含むタールをガス予備冷却部3のドレイン部3eに流下させることができ、接続管7の詰まりを防止できる。
The connecting
(ガス冷却工程)
次に、接続管7からガス冷却部4に導入された排ガスは、冷却管4aにおいてガス冷却槽4b内を流れる冷却媒によって冷却される。このとき、ガス冷却部4の排出口4dにある温度計において排ガスの温度が5℃以下になるように排ガスを冷却する。温度計における排ガス温度が5℃を超える場合は、温度計の測定結果に基づき図示略の冷却制御部によってガス冷却槽4bを流れる冷却媒の流量を調整して、排ガスの温度が5℃を超えないようにする。
(Gas cooling process)
Next, the exhaust gas introduced into the gas cooling unit 4 from the
ガス冷却部4における排ガスの冷却を強めるほど臭気成分の除去率は高まるが、過度に冷却すると冷却コストが増大するばかりか、冷却管4aが凝結物や水分で詰まりやすくなる。ガス冷却部4の排出口4dにおける排ガス温度が0℃以下になると、水分が凝結し、冷却管4aの閉塞によるトラブルの発生頻度が著しく増加する。従って、ガス冷却部4の排出口4dにおける排ガス温度が0℃以上になるようにガス冷却部4において排ガスを冷却するとよい。冷却管4aのメンテナンスや交換の頻度を低くし、かつ臭気成分の濃度を表1に示した嗅覚閾値以下に低減するためには、ガス冷却部4の排出口4dにおける排ガス温度を3℃以上5℃以下とすることがより好ましい。なお、排ガス温度が2℃未満になるまで排ガスを冷却すると、冷却管4aの閉塞が発生しやすくなるが、この原因は、除去すべき臭気成分の凝結量が必要以上に増加したことに加え、臭気成分以外の物質をも凝結させたことも一因であると考えられる。
本実施形態では、ガス冷却部4の排出口4dにおける排ガス温度を5℃以下に冷却することにより、排ガス中の臭気成分の濃度が1/100乃至1/1000まで減少する脱臭効果が得られる。
As the exhaust gas cooling in the gas cooling unit 4 is increased, the odor component removal rate is increased. However, excessive cooling increases not only the cooling cost but also the
In this embodiment, the deodorizing effect that the concentration of the odorous component in the exhaust gas is reduced to 1/100 to 1/1000 is obtained by cooling the exhaust gas temperature at the
冷却管4a内に溜まった臭気成分を含むタールは、重力の作用によって冷却管4aの低い位置に移動するので、ドレインコック4fを開いて冷却管4aから排出させればよい。本実施形態においては、排ガス中の90〜95%のタール成分がガス予備冷却部3で除去され、除去しきれないタール成分が残存タール分として残る。残存タール分はガス冷却部4において排ガスから除去されるが、ガス予備冷却部3を通過後の排ガス中の残存タール分が微量であったとしても、ガス冷却部4において長時間処理するうちに次第に冷却管4aにタール成分が蓄積し、ついには冷却管4aを詰まらせる問題が発生する。そこで、ドレインコック4fを開いてタールを排出させることにより、配管閉塞に至る時間を延長することが可能となる。
Since the tar containing the odor component accumulated in the
ガス冷却部4によって臭気成分を含むタールが除去された排ガスは、排気管8によって大気に放出される。排気管8の途中で、ガス分析装置5によって臭気成分の濃度が測定される。ガス分析装置5の測定結果は冷却制御部に出力される。冷却制御部は、臭気成分の測定結果が表1に示した嗅覚閾値を超える場合には、ガス予備冷却部3、ガス冷却部4のいずれか一方または両方の冷却条件を調整して、排ガス中の臭気成分の除去効率を高めるようにする。また、臭気成分の測定結果が表1に示した嗅覚閾値を超えない場合は、冷却制御部はガス予備冷却部3及びガス冷却部4の冷却条件を変更せずそのまま維持する。
The exhaust gas from which tar containing odor components has been removed by the gas cooling unit 4 is discharged to the atmosphere through the
以上説明したように、本実施形態によれば、ガス予備冷却部3によって排ガスを5℃〜10℃の範囲に予備冷却することで、臭気成分を含むタールの大部分を、具体的には90%以上を除去することができる。また、ガス冷却部4によって排ガスを5℃以下に冷却することで、排ガス中の臭気成分の濃度を嗅覚閾値以下に低減することができ、排ガスの臭気をなくすことができる。更に、ガス予備冷却部3においてタール成分の大部分が除去されるので、ガス冷却部4の冷却管4aにおいてタールの閉塞が直ちに発生する恐れがない。
As described above, according to this embodiment, the
また、ガス冷却部4の冷却管4aに比べ内径が大きな予備冷却管3aを有するガス予備冷却部3によって排ガスを予備冷却することで、排ガス中に含まれるタールの大部分が除去されるため、予備冷却管3aがタール等の凝結物によって閉塞されるおそれがない。特に、予備冷却管3aの内径を50mm以上とし、冷却管4aの内径を25mm以上とし、予備冷却管3aの内径と冷却管4aの内径との比を2:1以上にすることで、ガス予備冷却部3における予備冷却管3aの閉塞を確実に予防できる。
In addition, since the exhaust gas is pre-cooled by the
また、ガス冷却部4を通過後の排ガス中の臭気成分の濃度をガス分析装置5によって分析し、その結果に基づいて冷却制御部がガス予備冷却部3、ガス冷却部4の一方または両方の冷却条件を制御するので、排ガス中の臭気成分の濃度を常に嗅覚閾値以下に低減させることができる。臭気成分の濃度に基づく冷却条件の制御は、特に、排ガス中の臭気成分の濃度が変動する場合に有効である。
Further, the concentration of the odor component in the exhaust gas after passing through the gas cooling unit 4 is analyzed by the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明では以下に説明する変形例を用いてもよい。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention may use modified examples described below.
図3には、排ガス処理装置21の変形例を示す。図3の変形例においては、ガス冷却部4とガス分析装置5の間の排気管8に、トラップ11が設けられている。トラップ11は、排ガスの流路上に配置された金属板11aと、金属板11aを収容するトラップ本体11bとから構成される。トラップ本体11bは、排気管8に連通されている。金属板11aは、排気管8の延長上にその板面が位置するようにトラップ本体11b内に配置されている。金属板11aの外周縁11cとトラップ本体11bとの間には空隙が設けられており、金属板11aに衝突した排ガスはこの空隙を通過してトラップ11から排気管8に排出されるようになっている。また、トラップ本体11bにはドレインコック11eが設けられている。
In FIG. 3, the modification of the waste
ガス冷却部4から排出された直後の排ガスは、トラップ11において金属板11aに衝突する。衝突時の衝撃で、排ガス中に残留するタールが金属板11a上で凝結する。金属板11a上で凝結したタールは、重力の作用によりトラップ本体11bの下部に溜められ、ドレインコック11eから外部に排出される。ここで、ガス冷却部4から排出された排ガスは、温度が5℃以下になっているため、金属板11aは、排ガスが衝突することで冷却される。トラップ本体11bの構成部材を断熱材とすると、金属板11aがトラップ11の外部環境に対して断熱された状態となり、トラップ本体11b内の金属板11aの温度が排ガス温度とほぼ同じ温度(5℃以下)に維持される。これにより、トラップ11において凝結した臭気成分が再び気化することなく、トラップ11を通過した排ガスは臭気成分の濃度が臭気閾値以下の排ガスとして大気に放散される。
The exhaust gas immediately after being discharged from the gas cooling unit 4 collides with the
以上説明したように、排気管8にトラップ11を設けることで、排ガス中の臭気成分の濃度をより低減できる。
As described above, the concentration of the odor component in the exhaust gas can be further reduced by providing the
次に、図4には、ガス予備冷却部23の別の例を示す。図4に示すガス予備冷却部23では、ガス流路2をなす予備冷却管23aが内管23bと外管23cからなる二重配管となっている。予備冷却管23aには、冷却媒の導入管23d及び導出管23gが接続されている。また、予備冷却管23aにはドレインコック23fを有するドレイン部23eが設けられている。内管23bの内径は50mm以上とされている。内管23bの内部を排ガスが通過し、内管23bと外管23cとの間の空隙に冷却媒が流れる。内管23bと外管23cとの間を流れる冷却媒の流れ方向は、排ガスの流れ方向に対して対向流になっている。この構成により、冷却媒と排ガスとの間で熱交換が行われて排ガスが冷却される。
Next, FIG. 4 shows another example of the gas
また、図5には、ガス予備冷却部33の更に別の例を示す。図5に示すガス予備冷却部33は、ガス流路2をなす予備冷却管33aと、予備冷却管33aの内部に配置された冷却媒配管33bとから構成されている。予備冷却管33aの内径は50mm以上とされている。冷却媒配管33bは、予備冷却管33aの長手方向に沿って螺旋状に巻かれている。冷却媒配管33bを流れる冷却媒の流れ方向は、排ガスの流れ方向に対して対向流になっている。また、予備冷却管33aにはドレインコック33fを有するドレイン部33eが設けられている。この構成により、冷却媒と排ガスとの間で熱交換が行われて排ガスが冷却される。
FIG. 5 shows still another example of the gas preliminary cooling unit 33. The gas precooling section 33 shown in FIG. 5 includes a
図4、図5に示したガス予備冷却部23、33であっても、排ガスを5℃〜10℃の範囲に冷却することができ、排ガス中の臭気成分を含むタールの大部分を除去することができる。
Even in the
なお、ガス冷却部4及びガス予備冷却部3による冷却方法は図1、2、4及び5において説明したものに限定されない。例えば、溶媒などを利用した冷却方法やドライアイスを利用した冷却方法などを利用することも可能である。
In addition, the cooling method by the gas cooling part 4 and the gas
次に、図6を参照して、ガス分析装置5及び冷却制御部6による冷却制御方法の別の例を説明する。
図6には、排ガス処理装置の別の例を示す。図6に示す排ガス処理装置41は、排ガス流路2と、排ガス流路2の途中に設けられたガス予備冷却部3と、排ガス流路2のガス予備冷却部3よりも下流側に設けられたガス冷却部4と、排ガス中の臭気成分濃度を測定するガス分析装置5と、冷却制御部46とから構成されている。
Next, another example of the cooling control method by the
FIG. 6 shows another example of the exhaust gas treatment apparatus. An exhaust gas treatment device 41 shown in FIG. 6 is provided on the downstream side of the exhaust
図6に示すように、ガス予備冷却部3とガス冷却部4を接続する接続管7に、第1分岐管47が接続されている。また、ガス冷却部4の下流側の排気管8に、第2分岐管48が接続されている。第1、第2分岐管47、48は、ガス分析装置5に接続されている。このような構成によって、ガス予備冷却部3を通過後の排ガス中の臭気成分濃度またはガス冷却部4を通過後の排ガス中の臭気成分濃度を、ガス分析装置5に導入できるようになっている。尚、図6においてはガス予備冷却部3とガス冷却部4の接続管7が水平になるように図示されているが、実際には、図1、図2と同様に斜めに配置される。
As shown in FIG. 6, the first branch pipe 47 is connected to the
ガス分析装置5は、冷却制御部46に接続されており、臭気成分濃度の測定結果を冷却制御部46に出力できるようになっている。冷却制御部46は、臭気成分濃度の測定結果に基づき、ガス予備冷却部3、ガス冷却部4の一方または両方の冷却条件を制御できるようになっている。
The
次に、図6に示す排ガス処理装置41の動作を説明する。
まず、ガス予備冷却部3によって処理された排ガスの一部を、第1分岐管47から分取してサンプリングし、ガス分析装置5にて臭気成分濃度を分析する。残りの排ガスはガス冷却部4に送られて処理される。ガス分析装置5において測定された臭気成分濃度は、冷却制御部46に出力される。冷却制御部46は成分濃度の入力情報に基づいて、制御プログラムに従い、ガス予備冷却部3またはガス冷却部4における冷却媒の流量等の制御を行う。
Next, the operation of the exhaust gas treatment device 41 shown in FIG. 6 will be described.
First, a part of the exhaust gas treated by the
制御の具体的内容としては、例えば、ガス予備冷却部3を通過した排ガス中の臭気成分濃度が制御閾値を超えた場合には、ガス予備冷却部3の排出口3dにおける排ガス温度を5℃〜10℃の範囲内でより低い温度領域に調整することにより、ガス予備冷却部3を通過後の排ガス中の臭気成分濃度が制御閾値以下にする。より低い温度領域とは、例えば、排ガス温度が5〜7℃になる範囲である。排ガス中の臭気成分濃度の制御閾値としては、トルエン:10ppm、キシレン:10ppm、フェノール:1ppm、インデン:1ppm、インダン:1ppm、o-,m-,p-クレゾールがそれぞれ0.2ppm、ナフタレン:4ppm、メチルナフタレン:4ppm、を例示できる。これら各臭気成分のうち、1種類でも制御閾値を超えた場合に、上記の制御を行うとよい。
As specific contents of the control, for example, when the odor component concentration in the exhaust gas that has passed through the gas
また、ガス分析装置5による排ガスの測定結果が制御閾値以下であれば、電力消費なども考慮して、ガス予備冷却部3の排出口3dにおける排ガス温度を5℃〜10℃の範囲内でより高めの温度領域に制御することで、電力消費を抑制するとよい。より高めの温度領域とは、例えば、8〜10℃の範囲である。
If the measurement result of the exhaust gas by the
また、ガス予備冷却部3の通過後の排ガスの臭気成分濃度に基づき各冷却部3、4の冷却条件を調整するのみならず、ガス冷却部4の通過後の排ガスの一部を第2分岐管48により分取し、分取した排ガス中の臭気成分濃度をガス分析装置5により測定し、臭気成分濃度が表1の嗅覚閾値を超えた場合に、ガス予備冷却部3、ガス冷却部4の一方または両方の冷却条件を更に高める調整をしてもよい。これにより、排ガス中の臭気成分濃度が嗅覚閾値を超えることが確実に防止される。
Further, not only the cooling conditions of the
図6に示す排ガス処理装置41によれば、冷却条件のより詳細で的確な制御を可能とし、また排気ガス流量やタール成分濃度の非定常な変動が発生した場合でも常に最適な制御が可能になる。特に、ガス予備冷却部3を通過後の排ガス中の臭気成分濃度に基づき、ガス予備冷却部3またはガス冷却部4の冷却条件を制御することで、排ガスの冷却条件を早めに調整することができ、臭気成分濃度を確実に低下させることができる。
According to the exhaust gas treatment device 41 shown in FIG. 6, more detailed and accurate control of the cooling conditions is possible, and optimal control is always possible even when an unsteady fluctuation of the exhaust gas flow rate or tar component concentration occurs. Become. In particular, by controlling the cooling conditions of the
図1、2及び図6に示すガス分析装置5としては、ガスクロマトグラフ、ガスクロマトグラフ−質量分析装置等も使用可能であるが、上記した臭気成分の検出感度が高く、連続モニタリング性に優れたガス分析装置5として、レーザーイオン化質量分析装置が好ましく、真空紫外1光子イオン化質量分析装置がより好ましい。
As the
図7には、真空紫外レーザー光源及び質量分析器を備えた真空紫外1光子イオン化質量分析装置5の模式図を示す。
図7に示すように、真空紫外レーザー光源は、レーザー発生部50と真空紫外光発生部52とから構成される。真空紫外光発生部52では、Xeガスを適切な圧力で封入したガスセル52aに、レーザー発生部50で発生(発振)した紫外光54(紫外レーザー光)(Nd:YAGレーザーの3倍波(355nm))を、ミラー51を介して真空紫外光発生部52に導入し、真空紫外光発生部52において紫外光54をその焦点で再度3倍波に変換して、118nmの波長の真空紫外光(真空紫外レーザー光)55を発生(発振)させる。レーザーの繰り返し数は多いほど良いが、この繰り返し数は、真空紫外光55の発生の元となる紫外光レーザーの繰り返し数に依存する。尚、真空紫外光発生部52から発生する真空紫外光55の波長は、118nmに限定されない。例えば、100nm〜150nmの範囲を真空紫外光の波長として使用できる。
In FIG. 7, the schematic diagram of the vacuum ultraviolet 1 photon
As shown in FIG. 7, the vacuum ultraviolet laser light source includes a
ここで、Nd:YAGレーザーの3倍波である紫外光54が直接イオン化室53に入射すると、測定対象分子が分解する可能性が高い。その対策としては、紫外光54と真空紫外光55との屈折率の違いを利用し、集光レンズであるMgF2製レンズの角度と位置とを調整することにより、紫外光54を分離して真空紫外光55のみがイオン化室53へ入射する様に、光学系を設計することが有効である。
Here, when the
光子エネルギーεと紫外レーザー光の波長λとの関係は、以下の(1)式で表される。
ε=hc/λ ・・・(1)
但し、hはプランク定数、cは光速度である。
The relationship between the photon energy ε and the wavelength λ of the ultraviolet laser light is expressed by the following equation (1).
ε = hc / λ (1)
However, h is Planck's constant and c is the speed of light.
(1)式で表わされる、真空紫外レーザーの光子エネルギーより低いイオン化ポテンシャルを有する分子は、全て一括してイオン化されるので、質量分析によって検出することが可能となる。前述したように本実施形態では、真空紫外レーザー光のイオン化ポテンシャルが10.5eVであるので、窒素、酸素、アルゴン等、臭気には関係なく大気中に一定割合で存在する分子はイオン化されない。したがって、分子の存在量が多くても臭気に寄与しない分子は検出されない。 Since all the molecules having an ionization potential lower than the photon energy of the vacuum ultraviolet laser represented by the formula (1) are ionized all at once, they can be detected by mass spectrometry. As described above, in this embodiment, since the ionization potential of the vacuum ultraviolet laser beam is 10.5 eV, molecules such as nitrogen, oxygen, argon, etc. that are present in the atmosphere at a constant rate are not ionized regardless of odor. Therefore, molecules that do not contribute to odor even if the amount of molecules present is large are not detected.
イオン化部53と飛行時間型質量分析部58は、例えば、ロータリーポンプと二つのターボ分子ポンプ(ファイファーバキューム社製)とを用いて、大気圧から真空状態にされる。
The
ガス導入部56は、接続管7または排気管8から枝分かれする第1分取管47または第2分取管48に接続される。ガス導入部56は、接続管7または排気管8から流入された排ガスをイオン化室53に導入する図示略のポンプを有する。このポンプとして排気速度が70L/s程度の小型ポンプを用いた場合でも、外気を乱れなくそのままの状態でイオン化室53に導入して測定するため、ガス導入部56は、図示略の粉塵用フィルターを有する。採取した測定対象の排ガスのうち、7μm以上の粉塵を粉塵用フィルターで除去し、粉塵用フィルターを通った測定対象の排ガスを、排ガスの噴き出し口(極小ピンホール)から、真空槽であるイオン化室53に連続的に導入する。
The
ガス導入部56は、電極自体が噴き出し口を兼ねたものであり、イオン化した分子を曲げずに噴き出し口と同軸で飛行時間型質量分析部58(質量分析器)に導入する直噴型のガス導入部である。
The
ガス導入部56の噴き出し口からイオン化室53に導入された測定対象の排ガスは、真空紫外光55が照射されることによりイオン化点で光イオン化され、イオンIとなる。イオンIは、ガス導入部56とイオン引き込み電極57との間の電位差により、イオン引き込み電極57のイオンの引き込み口を通って飛行時間型質量分析部58へ加速しながら進入する。
The exhaust gas to be measured introduced into the
質量分析器は、MCP(マルチチャンネルプレート)検出部58aと、リフレクトロン58bとを有する飛行時間型質量分析部58で構成される。
The mass spectrometer includes a time-of-
リフレクトロン58bにより、イオンI(イオン化された分子)は折り返されてMCP検出部58aで検出され、イオンIの信号は電流量として出力される。イオン化した測定対象ガスをパルス的に加速し、MCP検出部58aで検出するまでの時間差を検出することで質量スペクトル(質量数)を得る。つまり、イオンIが受ける電荷量が一定条件下であれば質量電荷比が大きいものほど飛行時間が遅くなることを利用し、質量スペクトルを得る。
The ion I (ionized molecule) is turned back by the
図7に示すガス分析装置5を備えることで、排ガス処理装置1、21、41の連続運転が可能になり、また、臭気成分濃度を正確に測定することでガス予備冷却部3及びガス冷却部4の冷却条件を適切に制御することができる。
By providing the
以下、本発明を実施例によってより詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
(実施例1)
図1に示す排ガス処理装置1をタール利用設備の排ガスを導き排出するための経路中に設けた。ガス予備冷却部3に導入する前の排ガス中の温度は55℃であった。図1のガス予備冷却部3を通過させた排ガスは、接続管7を通じてガス冷却部4に導入させた。このガス予備冷却部3及びガス冷却部4の冷却方法としては、コイル状のパイプに冷却溶媒を流したよく知られたラジエータ状のものとした。
Example 1
The exhaust gas treatment apparatus 1 shown in FIG. 1 is provided in a route for guiding and discharging the exhaust gas of the tar utilization facility. The temperature in the exhaust gas before being introduced into the
ここで、ガス予備冷却部3に導入する前の排ガス中の臭気成分の濃度は、排ガス温度55℃の条件で、フェノール:2ppm、ナフタレン:25ppm、2-メチルナフタレン:12ppm、インダン:3ppm、インデン:3.5ppmであった。ガス冷却部4の出側の分取管からサンプリングした排ガスを、ガス分析装置5で分析し、臭気成分濃度を測定した。ガス予備冷却部3の排出口3dにおける排ガス温度を8〜10℃とし、ガス冷却部4の排ガス温度を変化させたときの排ガス中の臭気成分をガス分析装置5で測定した。ガス分析装置5は、レーザーイオン化質量分析装置(真空紫外1光子イオン化質量分析装置)を用い、118nmの真空紫外レーザー光を発生させて、試料ガスに照射した。測定の結果を図8に示す。図8から明らかなように、ガス冷却部4の温度を5℃以下とすれば、各臭気成分の濃度を嗅覚閾値以下にすることができることがわかった。
Here, the concentration of the odor component in the exhaust gas before being introduced into the
(実施例2)
フェノール:8ppm、ナフタレン:35ppm、2-メチルナフタレン:18ppm、インダン:6ppm、インデン:7ppmを含む排ガスを、図1に示す排ガス処理装置1によって連続的に処理した。実施例1と同様にレーザーイオン化質量分析装置により、ガス冷却部4を通過後の排ガス中に含まれる臭気成分の濃度を測定した。このとき、ガス予備冷却部3とガス冷却部4の各出口における排ガス温度を変化させて、冷却管4aの閉塞が発生するまでの時間を調べた。閉塞の発生は、冷却管4aの途中に設けた流量計により判断した。結果を表2に示す。
(Example 2)
Exhaust gas containing phenol: 8 ppm, naphthalene: 35 ppm, 2-methylnaphthalene: 18 ppm, indane: 6 ppm, and indene: 7 ppm was continuously treated by the exhaust gas treatment apparatus 1 shown in FIG. Similarly to Example 1, the concentration of odor components contained in the exhaust gas after passing through the gas cooling unit 4 was measured by a laser ionization mass spectrometer. At this time, the exhaust gas temperature at each outlet of the gas
表2に示すように、試験No.1〜3(本発明)では、ガス冷却部4を通過後の排ガス中の各臭気成分の濃度が、表1の嗅覚閾値を全て下回った。 As shown in Table 2, test no. In 1-3 (this invention), the density | concentration of each odor component in the waste gas after passing the gas cooling part 4 was all less than the olfactory threshold value of Table 1.
一方、試験No.4〜6は比較例である。
試験No.4は、ガス予備冷却部3の出口における排ガス温度が10℃を超えており、タールの予備除去が不十分なため、短時間でガス冷却部4の冷却配管の閉塞が発生した。
試験No.5は、ガス予備冷却部3における排ガスの冷却が不十分であったため、より多くのタール成分が除去されないままガス冷却部4に導入されたことで、冷却管4aの閉塞が早まった上に、臭気成分の除去も不完全となった。
試験No.6は、ガス冷却部4における排ガスの冷却が不十分であったため、ガス冷却部4を通過後の排ガス中の一部の臭気成分の濃度が嗅覚閾値を上回った。
On the other hand, test no. 4 to 6 are comparative examples.
Test No. In No. 4, the exhaust gas temperature at the outlet of the gas
Test No. 5, because the exhaust gas cooling in the
Test No. No. 6, since the exhaust gas cooling in the gas cooling unit 4 was insufficient, the concentration of some odor components in the exhaust gas after passing through the gas cooling unit 4 exceeded the olfactory threshold.
(実施例3)
フェノール:10ppm、クレゾール:10ppm、ナフタレン:35ppm、2-メチルナフタレン:25ppm、インダン:7ppm、インデン:9ppmを含む排ガスを、図6に示す排ガス処理装置41によって連続的に処理した。その際のガス予備冷却部3の出口における排ガス温度は10℃程度であり、ガス冷却部4の出口における排ガス温度は5℃程度であった。実施例1と同様にレーザーイオン化質量分析装置により、ガス冷却部4を通過後の排ガス中に含まれる臭気成分の濃度を測定したところ、クレゾール:100ppb、2-メチルナフタレン:120ppb、インデン:70ppb程度が検出された。
(Example 3)
Exhaust gas containing phenol: 10 ppm, cresol: 10 ppm, naphthalene: 35 ppm, 2-methylnaphthalene: 25 ppm, indane: 7 ppm, and indene: 9 ppm was continuously treated by the exhaust gas treatment device 41 shown in FIG. At that time, the exhaust gas temperature at the outlet of the
そこで、図6で説明した通り、ガス予備冷却部3を通過後の排ガス中の臭気成分濃度をレーザーイオン化質量分析装置で測定し、測定結果に基づいて冷却制御部46によってガス予備冷却部3とガス冷却部4の冷却条件を変更することで、ガス予備冷却部3の出口における排ガス温度を9℃程度、ガス冷却部4の出口における排ガス温度を4℃程度に冷却するようにフィードバッグ制御を行った。その結果、ガス冷却部4を通過後の排ガス中のクレゾール、2-メチルナフタレン及びインデンの濃度が全て1ppb未満となり、濃度異常を感じてから1分以内に臭気閾値を下回った。
Therefore, as described with reference to FIG. 6, the odor component concentration in the exhaust gas after passing through the
(実施例4)
図6に示した排ガス処理装置41において、タール利用設備から排出された排ガスをガス予備冷却部3に通過させた後の臭気成分濃度は、ガス分析装置5で測定したところ、トルエン:12ppm、キシレン:12ppm、フェノール:1.2ppm、インデン:1.2ppm、インダン:1.2ppm、ナフタレン:4.8ppm、メチルナフタレン:4.8ppmであった。その際のガス予備冷却部3の出口における排ガス温度は10℃であった。
Example 4
In the exhaust gas treatment device 41 shown in FIG. 6, the odor component concentration after passing the exhaust gas discharged from the tar utilization facility through the
そこで、ガス分析装置5で上記濃度を測定後に直ちにガス予備冷却部3の冷却条件を変更し、ガス予備冷却部3の排出口3dでの排ガス温度を5℃まで低下させたところ、トルエン、キシレン濃度がそれぞれ1.5ppm、フェノール、インデン、インダンの濃度がそれぞれ0.5ppm、ナフタレン、メチルナフタレンの濃度がそれぞれ0.5ppmに低下した。
このような制御を実施することで、上記フィードバッグ技術により、過不足の無い冷却が可能になり、冷却管4aの閉塞も700時間以上発生せず、また、ガス冷却部4を通過後の排ガスの臭気成分濃度は臭気閾値を下回った。
Therefore, immediately after measuring the above concentration with the
By carrying out such control, the above-mentioned feedback technology enables cooling without excess and deficiency, and the
1…排ガス処理装置、2…排ガス流路、3、23、43…ガス予備冷却部、3a、23a、33a…予備冷却管、4…ガス冷却部、4a…冷却管、5…ガス分析装置、46…冷却制御部、47…第1分取管(分取管)、50…レーザー発生部(真空紫外レーザー光源)、52…真空紫外光発生部(真空紫外レーザー光源)、53…イオン化室、58…飛行時間型質量分析部(質量分析器)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exhaust gas processing apparatus, 2 ... Exhaust gas flow path, 3, 23, 43 ... Gas precooling part, 3a, 23a, 33a ... Preliminary cooling pipe, 4 ... Gas cooling part, 4a ... Cooling pipe, 5 ... Gas analyzer, 46 ... Cooling control unit, 47 ... First sorting tube (sorting tube), 50 ... Laser generating unit (vacuum ultraviolet laser light source), 52 ... Vacuum ultraviolet light generating unit (vacuum ultraviolet laser light source), 53 ... Ionization chamber, 58. Time-of-flight mass spectrometer (mass analyzer).
Claims (9)
前記ガス予備冷却工程後の前記排ガスを冷却して前記排ガスに残留する前記タール成分を除去するガス冷却工程と、を備え、
前記ガス予備冷却工程終了時の排ガス温度を5℃以上10℃以下にし、前記ガス冷却工程終了時の排ガス温度を5℃以下にすることを特徴とするタール利用設備の排ガス処理方法。 A gas precooling step of precooling exhaust gas containing a tar component to remove the tar component from the exhaust gas;
A gas cooling step of cooling the exhaust gas after the gas pre-cooling step and removing the tar component remaining in the exhaust gas,
An exhaust gas treatment method for a tar utilizing facility, characterized in that an exhaust gas temperature at the end of the gas precooling step is 5 ° C. or more and 10 ° C. or less, and an exhaust gas temperature at the end of the gas cooling step is 5 ° C. or less.
トルエン:100ppm以下、
キシレン:100ppm以下、
フェノール:10ppm以下、
インデン:10ppm以下、
インダン:10ppm以下、
o-クレゾール,m-クレゾール,p-クレゾール:各々2ppm以下、
ナフタレン:40ppm以下、
メチルナフタレン:40ppm以下、
のうちのいずれか1種以上の臭気成分が含まれることを特徴とする請求項1に記載のタール利用設備の排ガス処理方法。 In the tar component in the exhaust gas before the gas precooling step, in mass concentration,
Toluene: 100 ppm or less,
Xylene: 100 ppm or less,
Phenol: 10 ppm or less,
Inden: 10 ppm or less,
Indan: 10 ppm or less,
o-cresol, m-cresol, p-cresol: 2 ppm or less each,
Naphthalene: 40 ppm or less,
Methylnaphthalene: 40 ppm or less,
2. The exhaust gas treatment method for a tar utilizing facility according to claim 1, wherein one or more odor components are included.
前記分取された排ガス中の臭気成分の濃度を測定し、
前記排ガスの前記臭気成分の濃度に基づいて、前記ガス予備冷却工程および/または前記ガス冷却工程における前記排ガスの冷却条件を制御することを特徴とする請求項1または2に記載のタール利用設備の排ガス処理方法。 Fractionating the exhaust gas after the gas pre-cooling step and / or after the gas cooling step,
Measure the concentration of odorous components in the collected exhaust gas,
The tar utilization facility according to claim 1 or 2, wherein a cooling condition of the exhaust gas in the gas preliminary cooling step and / or the gas cooling step is controlled based on a concentration of the odor component of the exhaust gas. Exhaust gas treatment method.
前記ガス冷却工程において前記排ガスを流す冷却管の内径を25mm以上とし、
前記予備冷却管の内径と前記冷却管の内径との比を2:1以上にすることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載のタール利用設備の排ガス処理方法。 In the gas precooling step, the inner diameter of the precooling pipe for flowing the exhaust gas is 50 mm or more,
In the gas cooling step, the inner diameter of the cooling pipe through which the exhaust gas flows is 25 mm or more,
The exhaust gas treatment method for a tar utilizing facility according to any one of claims 1 to 3, wherein a ratio of an inner diameter of the preliminary cooling pipe to an inner diameter of the cooling pipe is 2: 1 or more.
真空排気したイオン化室内に分取した前記排ガスを導き、前記イオン化室内で前記排ガスにレーザー光を照射して前記臭気成分をイオン化し、イオン化された前記臭気成分を質量分析器に導いてその質量を測定するレーザーイオン化質量分析法であることを特徴とする請求項3または請求項4に記載のタール利用設備の排ガス処理方法。 A gas analysis method for measuring the concentration of odorous components in the exhaust gas,
The exhaust gas collected in the ionization chamber evacuated is guided, the exhaust gas is irradiated with laser light in the ionization chamber to ionize the odor component, and the ionized odor component is guided to a mass analyzer to determine its mass. 5. The exhaust gas treatment method for a tar utilization facility according to claim 3 or 4, wherein the measurement method is laser ionization mass spectrometry.
前記排ガス流路の途中に設けられ、タール成分を含む排ガスを予備冷却して前記排ガスから前記タール成分を除去するガス予備冷却部と、
前記排ガス流路の前記ガス予備冷却部よりも下流側に設けられ、前記排ガスを冷却して前記排ガス中に残留する前記タール成分を前記排ガスから除去するガス冷却部と、を備え、
前記ガス予備冷却部は、その出口における排ガスの温度を5℃以下に冷却可能であり、
前記ガス冷却部は、その出口における排ガスの温度を5℃〜10℃に冷却可能であるタール利用設備の排ガス処理装置。 An exhaust gas flow path;
A gas precooling section that is provided in the middle of the exhaust gas flow path and precools the exhaust gas containing the tar component to remove the tar component from the exhaust gas;
A gas cooling unit that is provided downstream of the gas preliminary cooling unit of the exhaust gas flow path, cools the exhaust gas, and removes the tar component remaining in the exhaust gas from the exhaust gas,
The gas precooling section can cool the temperature of the exhaust gas at the outlet to 5 ° C. or less,
The gas cooling unit is an exhaust gas treatment device for a tar utilizing facility capable of cooling the temperature of the exhaust gas at the outlet to 5 ° C to 10 ° C.
前記分取管に接続され、前記分取管を介して前記排ガス流路から分取された前記排ガスの前記タール成分に含まれる臭気成分の濃度を測定するガス分析装置と、
前記臭気成分の濃度に基づいて前記ガス冷却部および/または前記ガス予備冷却部の冷却条件を制御する冷却制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項6に記載のタール利用設備の排ガス処理装置。 A sorting pipe branched from the gas flow path on the exit side of the gas precooling section;
A gas analyzer that is connected to the sorting pipe and measures the concentration of an odorous component contained in the tar component of the exhaust gas separated from the exhaust gas flow path via the sorting pipe;
A cooling control unit that controls cooling conditions of the gas cooling unit and / or the gas preliminary cooling unit based on the concentration of the odor component;
The exhaust gas treatment apparatus for a tar utilization facility according to claim 6.
前記ガス冷却部において前記排ガス流路をなす冷却管の内径が25mm以上であり、
前記予備冷却管の内径と前記冷却管の内径との比が2:1以上であることを特徴とする請求項6または請求項7に記載のタール利用設備の排ガス処理装置。 In the gas precooling section, the precooling pipe forming the exhaust gas flow path has an inner diameter of 50 mm or more,
In the gas cooling part, the inner diameter of the cooling pipe forming the exhaust gas flow path is 25 mm or more,
The exhaust gas treatment apparatus for a tar utilizing facility according to claim 6 or 7, wherein a ratio of an inner diameter of the preliminary cooling pipe to an inner diameter of the cooling pipe is 2: 1 or more.
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