JP2022148925A

JP2022148925A - 脱硫装置

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Publication number: JP2022148925A
Application number: JP2021050796A
Authority: JP
Inventors: 亮太文; Ryota Bun; 準二安部; Junji Abe; 訓名理欅田; Tokinari Keyakida; 光由岩田; Mitsuyoshi Iwata; 考洋町田; Takahiro Machida
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2021-03-24
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2022-10-06

Abstract

【課題】新規な、硫化水素含有ガスの処理方法および硫化水素含有ガスの連続処理装置を提供する。【解決手段】アルカリ剤および水を含有する硫化水素リーン吸収液に硫化水素を含有する硫化水素リッチガスを接触させて、硫化水素リッチガスに含まれる硫化水素を硫化水素リーン吸収液に吸収させ、減量された硫化水素を含有する硫化水素リーンガスと、増量された硫化物イオン若しくは硫化水素イオンを含有する硫化水素リッチ吸収液とを得、酸素および酸化触媒の存在下に液中で硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応を行って硫黄オキソ酸イオンを得、硫化水素リーンガスを吸着剤に接触させて、硫化水素リーンガスに含まれる硫化水素を吸着処理する、ことを含む、硫化水素含有ガスの処理方法。【選択図】図１

Description

本発明は、硫化水素含有ガスの処理方法および硫化水素含有ガスの連続処理装置に関する。

硫化水素含有ガスの処理方法および処理装置が種々提案されている。

例えば、特許文献１は、酸的な気体状流からの硫化水素の除去方法であって、（Ａ）接触ゾーンにおいて、アルカリと多価金属キレートとを含むアルカリ性水溶液に上記流を接触させてヒドロサルファイトおよび／または硫化物を生成させ（ここで、総てまたは実質的に総ての上記多価金属は低い方の原子価状態で存在しているものとする）、そしてその後、（Ｂ）酸化ゾーンにおいて、存在する上記ヒドロサルファイトおよび／または硫化物を酸化して硫黄にするのに必要な化学量論的量を少なくとも含む、高い方の原子価の多価金属キレートの或る量に、上記アルカリ性水溶液を接触させる、ことを含んでなる、前記の除去方法を開示している。

特許文献２は、苛性ソーダを主成分とする薬液により気液接触を行う第１塔と、過マンガン酸カリウムを主成分とする薬液により気液接触を行う第２塔より成る、２段洗浄工程による薬液洗浄式脱臭装置において、第２塔の循環薬液の一部を引き抜き、第１塔の循環薬液に混入させることにより、第２塔で生成した二酸化マンガンを第１塔における薬液との反応生成物の酸化剤および酸化触媒として利用することを特徴とする特に硫化水素等の酸性悪臭ガスの薬液洗浄式脱臭装置を開示している。

特許文献３は、製紙工場における薬品回収工程において、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム等のアルカリ注水溶液を供給して、回収ボイラ工程等製紙工場の薬品回収工程から生じる排ガスとして逃げる硫化水素、亜硫酸ガス等を吸収し、該イオウ分を回収する方法において、鉄、マンガン、ニッケル、およびコバルト等の各塩類を単独に、またはそれら２種以上の混合物を触媒として添加した上記アルカリ性水溶液を吸収液として、ｐＨ８．３～ｐＨ１０．０の範囲で用い、硫化水素、亜硫酸ガス等を吸収した後の液は、そのまま当該薬品回収工程に戻すことを特徴とする製紙工場における薬品回収の改良方法を開示している。

特許文献４は、硫黄化合物を含有する有機性廃棄物を嫌気性処理して得られたメタン、硫化水素を含有する消化ガスを利用して発電を行うエネルギ回収方法であって、前記消化ガスとアルカリ溶液を接触させて、脱硫処理を行うアルカリ洗浄工程と、前記洗浄工程を経た消化ガスを吸着塔に充填した吸着剤と接触させて、残存する硫化水素を前記吸着剤によって吸着除去する吸着工程と、前記吸着工程を経た消化ガスを燃料として燃料電池によって発電を行う発電工程と、を備えていることを特徴とするエネルギ回収方法を開示している。

特開昭６２－２６９７２９号公報実開昭５９－１１５４１９号明細書および図面特開昭５３－４９１０５号公報特開２０００－２９４２６６号公報

特許文献１、２および３に記載の方法若しくは装置は、いずれも、硫化水素含有ガスと接触させるアルカリ溶液を大量に消費するので運転コストを増大させることがある。特許文献４に記載の方法は、硫化水素ガスの濃度や量の変動が大きいガス発生源を対象とした場合、吸着塔の入口硫化水素濃度が安定せず吸着剤の交換頻度の不安定化を招くことがある。また洗浄工程におけるアルカリ供給量が、硫化水素含有ガスに含まれていることがある他の酸性ガス（例えば、二酸化炭素）の量によって、過剰となったり、不足したりするので、硫化水素の除去率が安定せず、運転コストが増大することがある。

本発明の課題は、このような従来技術の問題点を解決する、新規な、硫化水素含有ガスの処理方法および硫化水素含有ガスの連続処理装置を提供することである。

本発明は以下の態様を包含する。

〔１〕アルカリ剤および水を含有する硫化水素リーン吸収液に硫化水素を含有する硫化水素リッチガスを接触させて、硫化水素リッチガスに含まれる硫化水素を硫化水素リーン吸収液に吸収させ、減量された硫化水素を含有する硫化水素リーンガスと、増量された硫化物イオン若しくは硫化水素イオンを含有する硫化水素リッチ吸収液とを得、
酸素および酸化触媒の存在下に液中で硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応を行って硫黄オキソ酸イオンを得、
硫化水素リーンガスを吸着剤に接触させて、硫化水素リーンガスに含まれる硫化水素を吸着処理する、
ことを含む、硫化水素含有ガスの処理方法。

〔２〕硫化水素リーンガスに含まれる硫化水素の濃度が所定範囲内であるように、硫化水素リーン吸収液のｐＨ、硫化水素リッチ吸収液のｐＨ、硫化水素リーン吸収液に含まれるアルカリ剤の濃度、硫化水素リーン吸収液に硫化水素リッチガスを接触させる際の液ガス比、酸化反応を行う液に添加する酸素および／もしくは酸化触媒の量、ならびに酸化反応を行う液のｐＨからなる群から選ばれる少なくとも一つを調節して制御することをさらに含む、〔１〕に記載の硫化水素含有ガスの処理方法。

〔３〕酸化反応を行った液の一部を系外に抜き出すこと、および
酸化反応を行った液の別の一部を硫化水素の吸収に用いることをさらに含む、〔１〕または〔２〕に記載の硫化水素含有ガスの処理方法。
〔４〕アルカリ剤および水を補充することをさらに含む、〔１〕～〔３〕のいずれかひとつに記載の硫化水素含有ガスの処理方法。
〔５〕酸化触媒が可変原子価金属の水溶性化合物である、〔１〕～〔４〕のいずれかひとつに記載の硫化水素含有ガスの処理方法。

〔６〕ガス吸収装置、ガス吸着装置およびストリッピング装置を具備し、
ガス吸収装置は、
その中に、アルカリ剤および水を含有する硫化水素リーン吸収液に硫化水素を含有する硫化水素リッチガスを接触させて、硫化水素リッチガスに含まれる硫化水素を硫化水素リーン吸収液に吸収させ、減量された硫化水素を含有する硫化水素リーンガスと、増量された硫化物イオン若しくは硫化水素イオンを含有する硫化水素リッチ吸収液とを得るための気液接触機構を有し、
ガス吸着装置は、
その中に、硫化水素リーンガスを吸着剤に接触させて、硫化水素リーンガスに含まれる硫化水素を吸着処理するための気固接触機構を有し
ストリッピング装置は、
その中に、酸素および酸化触媒の存在下に液中で硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応を行って硫黄オキソ酸イオンを得るための化学反応機構を有する、
硫化水素含有ガスの連続処理装置。

〔７〕硫化水素リーンガスに含まれる硫化水素の濃度が所定範囲内であるように、硫化水素リーン吸収液のｐＨ、硫化水素リッチ吸収液のｐＨ、硫化水素リーン吸収液に含まれるアルカリ剤の濃度、硫化水素リーン吸収液に硫化水素リッチガスを接触させる際の液ガス比、酸化反応を行う液に添加する酸素および／もしくは酸化触媒の量、ならびに酸化反応を行う液のｐＨからなる群から選ばれる少なくとも一つを調節するための制御機構をさらに有する、〔６〕に記載の硫化水素含有ガスの連続処理装置。

〔８〕アルカリ剤および水を補充するための吸収液調製機構をさらに有する、〔６〕または〔７〕に記載の硫化水素含有ガスの連続処理装置。
〔９〕酸化触媒が可変原子価金属の水溶性化合物である、〔６〕～〔８〕のいずれかひとつに記載の硫化水素含有ガスの連続処理装置。

本発明の硫化水素含有ガスの処理方法は、硫化水素を高濃度で含有する硫化水素リッチガスであっても、安定的に且つ低コストで、排出基準等に合致する、低い硫化水素濃度の排ガスおよび排水に、することができる。特に、硫化水素リーンガスに含まれる硫化水素の濃度が所定範囲内であるように制御することによって、ガス吸着を安定して行うことができ、吸着剤の交換などの装置の維持管理を容易にすることができる。
下水処理場、製紙工場、食品工場などから排出されるバイオガス（消化ガス、ランドフィルガスなどと呼ばれることもある。）には、設備機器の腐食や大気汚染などを引き起こす硫化水素が含まれている。本発明の硫化水素含有ガスの連続処理装置は、そのようなバイオガスを、焼却炉の燃料、ボイラの燃料、火力発電の燃料、燃料電池の燃料などに、利用する際の前処理装置として好適である。本発明の硫化水素含有ガスの連続処理装置は、ガス吸収に使用する硫化水素吸収液を循環させて使用するので、装置に装てんされる硫化水素吸収液の総量を少なくすることができる。特に、酸化触媒として二塩化マンガンを用いると、吸収液に含まれる硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応を効率的に行うことができ、排出される吸収液の処理の負荷の軽減、吸着剤の交換頻度の低減、運転コストの低減を可能にする。

特に制御機構を有する本発明によると、ガス吸収装置におけるアルカリ消費量を速やかに最適化することが可能となるので、運転コストの最適化が可能である。同時に、ガス吸着装置の負荷を一定に保つことができるため、吸着剤の交換頻度が安定し、安定運用ひいては運転コストの低減を可能にする。制御機構を有する本発明は、予め目標ガス性状に対してガス吸収装置とガス吸着装置の処理性能をトータルで最適となるよう配分する点が優れている。

本発明に係る硫化水素含有ガスの連続処理装置の一例を示す図である。本発明に係る硫化水素含有ガスの連続処理装置の別の一例を示す図である。本発明に係る硫化水素含有ガスの連続処理装置の別の一例を示す図である。本発明に係る硫化水素含有ガスの連続処理装置の別の一例を示す図である。本発明に係る硫化水素含有ガスの連続処理装置の別の一例を示す図である。本発明に係る硫化水素含有ガスの連続処理装置の別の一例を示す図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。なお、以下の実施形態によって本発明の範囲は制限されない。

本発明に係る硫化水素含有ガスの連続処理装置は、ガス吸収装置９、ガス吸着装置１１およびストリッピング装置１０を具備する。

ガス吸収装置９は、その中に、硫化水素リーン吸収液に硫化水素リッチガス１を接触させて、硫化水素リッチガスに含まれる硫化水素を硫化水素リーン吸収液に吸収させ、硫化水素リーンガスと、硫化水素リッチ吸収液とを得るための気液接触機構５を有する。硫化水素リーン吸収液を気液接触機構に供給するための流路I、硫化水素リッチガスを気液接触機構に供給するための流路II、硫化水素リーンガスを気液接触機構から排出するための流路III、ならびに硫化水素リッチ吸収液を気液接触機構から排出するための流路IVが、ガス吸収装置に接続されている。

気液接触機構は、化学工学的にガス吸収に採用できるものであれば、その構造、形状において、特に限定されない。ガス吸収装置としては、例えば、充填塔、多管式濡れ壁塔、スプレー塔、気泡塔、泡鐘塔などを挙げることができる。気液の接触は、気体と液体とを向流、並流もしくは十字流させることによって行うことができる。図１に示す装置の気液接触機構は、気体を上向きに流し、液体を下向きに流して、向流接触させている。

硫化水素リッチガスは、硫化水素を含有するものである。硫化水素リッチガスに含まれる硫化水素の量は、特に制限されないが、環境基準を超えるような量、設備機器などの腐食を促進するような量などであることが好ましい。硫化水素リッチガスとしては、例えば、下水処理場、屎尿処理場、産業排水処理場、製紙工場、食品工場、廃棄物処分場などから排出されるバイオガス（消化ガス、ランドフィルガス）、コークス製造工程で発生するコークス炉ガス、石炭や重質油のガス化によって生成するガス、地熱発電等において用いられる地熱水蒸気などを挙げることができる。硫化水素リッチガスは、ガス吸収装置に接続された流路IIを経て気液接触機構に供給される。

硫化水素リーン吸収液は、アルカリ剤および水を含有するものである。アルカリ剤は、硫化水素を化学吸収できるものであれば特に制限されない。アルカリ剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属炭酸塩、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属水酸化物、アルカノールアミンなどの有機アミン化合物、アンモニアなどを挙げることができる。これらのうち、水酸化ナトリウムが好ましい。アルカリ剤の供給源として、前記のような化合物を含むものを用いてもよい。例えば、燃焼灰をアルカリ剤の供給源として用いてもよい。用いられる水は、硬度によって、特に制限されず、軟水および硬水のいずれであってもよい。硫化水素リーン吸収液は、ガス吸収装置に接続された流路Iを経て気液接触機構に供給される。硫化水素リーン吸収液は、気液接触機構に供給される際のｐＨが１０以上であることが好ましい。

硫化水素リーン吸収液に硫化水素リッチガスを接触させると、硫化水素リッチガスに含まれる硫化水素が、硫化水素リーン吸収液に物理的に溶解（物理吸収）して、ガス中の硫化水素の量が減り、硫化水素リーンガスが得られる。硫化水素リーン吸収液に物理的に溶解した硫化水素が、アルカリ剤と化学反応（化学吸収）し、液中の硫化物イオン（Ｓ^-2）若しくは硫化水素イオン（ＨＳ^-1）の量が増え、硫化水素リッチ吸収液が得られる。そして、硫化水素リーンガスは、ガス吸収装置に接続された流路IIIを経て気液接触機構から排出される。硫化水素リッチ吸収液は、ガス吸収装置に接続された流路IVを経て気液接触機構から排出される。硫化水素リッチガスに二酸化炭素や硫黄酸化物などの酸性ガスが含まれている場合には、それらも硫化水素リーン吸収液に吸収される。

ガス吸着装置１１は、その中に、硫化水素リーンガスを吸着剤に接触させて、硫化水素リーンガスに含まれる硫化水素を吸着処理するための気固接触機構１２を有する。硫化水素リーンガスを気固接触機構に供給するための流路V、ならびに吸着処理済みガスを気固接触機構から排出するための流路VIが、ガス吸着装置に接続されている。
ガス吸着装置に接続されている流路Vは流路IIIに接続されており、硫化水素リーンガスが流路IIIおよび流路Vを順次経て気固接触機構１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに供給される。

気固接触機構は、化学工学的にガス吸着に採用できるものであれば、その構造、形状において、特に限定されない。ガス吸着装置としては、例えば、固定床吸着装置、疑似移動床吸着装置、移動床吸着装置、流動床吸着装置などを挙げることができる。吸着量の飽和による吸着処理の中断を防ぐために、２以上の吸着装置を設置することができる。例えば、少なくとも一つの吸着装置は硫化水素リーンガスの供給を止めて吸着量が飽和に達した若しくは飽和に近づいた吸着剤に再生処理を施し、他の吸着装置は硫化水素リーンガスの供給を行って吸着処理を行う。再生処理は、吸着装置内に吸着剤を入れたままの状態で行ってもよいし、吸着装置から吸着剤を抜き出して系外で行ってもよい。

吸着剤は、硫化水素を吸着することができるものであれば、特に制限されない。本発明に用い得る吸着剤としては、銅、亜鉛、マンガン、鉄、白金族元素金属、銅化合物、亜鉛化合物、マンガン化合物、鉄化合物、白金族元素金属化合物、活性炭、ゼオライト、などを挙げることができる。ゼオライトは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、銅、亜鉛、マンガン、鉄、銀などをイオン交換サイトに有するものであってもよい。活性炭は、酸化剤、アルカリ化合物（例えば、ＫＭｎＯ₄、ＮａＯＨ）などを添着したものであってもよい。

硫化水素リーンガスに含まれる硫化水素の濃度が所定範囲内であるように制御する機構をさらに有することが好ましい。制御機構は、例えば、硫化水素リーン吸収液のｐＨ、硫化水素リッチ吸収液のｐＨ、硫化水素リーン吸収液に含まれるアルカリ剤の濃度、硫化水素リーン吸収液に硫化水素リッチガスを接触させる際の液ガス比、酸化反応を行う液に添加する酸素および／もしくは酸化触媒の量、ならびに酸化反応を行う液のｐＨからなる群から選ばれる少なくとも一つを調節することによって、硫化水素リーンガスに含まれる硫化水素の濃度が所定範囲内に制御することが好ましい。硫化水素リーンガスに含まれる硫化水素の濃度は、センサ７にて監視することができる。液のｐＨは、ｐＨ計８ａ，８ｂにて測定することができる。また、硫化水素リッチガスに含まれる硫化水素、二酸化炭素またはその他の酸性ガスの濃度を、センサ（図示せず）にて監視することが、遅れの少ない制御を行うために、好ましい。

吸着処理済みガスは、ガス吸着装置に接続された流路VIを経て気固接触機構から排出する。硫化水素リッチガスがメタンなどの炭化水素を含むものである場合、吸着処理済みガスは、各種装置（燃料電池、火力発電、ボイラなど）の燃料として利用することができる。

ストリッピング装置１０は、その中に、酸素および酸化触媒の存在下に液中で硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応を行って硫黄オキソ酸イオンを得るための化学反応機構を有する。硫化水素リッチ吸収液を化学反応機構に供給するための流路VII、酸素を化学反応機構に供給するための流路VIII、ならびに酸化触媒を化学反応機構に供給するための流路IXが、ストリッピング装置に接続されている。
硫黄オキソ酸イオンとしては、亜硫酸イオン（ＳＯ₃ ^2-）、亜硫酸水素イオン（ＨＳＯ₃ ^-）、硫酸イオン（ＳＯ₄ ^2-）、硫酸水素イオン（ＨＳＯ₄ ^-）、チオ硫酸イオン（Ｓ₂Ｏ₃ ^2-）、チオ硫酸水素イオン（ＨＳ₂Ｏ₃ ^-）などを挙げることができる。ストリッピング装置に接続されている流路VIIは流路IVに接続されており、硫化水素リッチ吸収液が流路IVおよび流路VIIを順次経て化学反応機構に供給される。

酸素４は、ストリッピング装置に接続されている流路VIIIを経て化学反応機構に供給される。酸化触媒３は、ストリッピング装置に接続されている流路IXを経て化学反応機構に供給される。酸素および酸化触媒の供給量は、酸化反応を進めるのに必要な量以上であれば、特に制限されない。
酸素は、ガス状空気、ガス状酸素などの形態で供給してもよいし、過酸化水素、オゾン、過酸化カルシウムなどの酸素発生剤の形態で供給してもよい。
酸化触媒は、硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応を促進させるものであれば、特に制限されない。用いられる酸化触媒として、好ましくは可変原子価金属の水溶性化合物、より好ましくは安価で且つ廃棄処理が容易な可変原子価金属の水溶性化合物、さらに好ましくは二塩化マンガンを挙げることができる。酸化触媒は、水溶液にして、供給することが好ましい。

酸化反応を行った液を化学反応機構から排出するための流路Xがストリッピング装置に接続されている。酸化反応を行った液の別の一部を硫化水素の吸収に用いるために流路Iが流路Xに接続されていることが好ましい。
また、アルカリ剤および水を補充するための吸収液調製機構１４をさらに有することが好ましい。吸収液調製機構と化学反応機構とは、別体の槽で構成されていてもよいし、一体の槽で構成されていてもよい。別体の槽で構成されている場合は、酸素ガスや硫化水素ガスが出口ガスに混入し難いので、吸着処理済みガスを燃料電池等で使用する際の価値が高まる。

(実施形態１）
図１に示す、硫化水素含有ガスの連続処理装置は、気液接触機構５と化学反応機構と吸収液調製機構１４を、一つのガス吸収塔の中に、設けたものである。硫化水素リッチガス１が、ガス吸収塔の底部中程に在る流路IIから塔内に流入し、気液接触機構５を上向きに流れる。硫化水素リーン吸収液が、デミスタ６と気液接触機構５と間に在る流路Iから塔内に流入し気液接触機構５を下向きに流れる。気液接触機構５において、硫化水素リッチガス１に含まれる硫化水素が、硫化水素リーン吸収液に吸収される。これによって、硫化水素リッチガスは、減量された硫化水素を含有する硫化水素リーンガスに成り、硫化水素リーン吸収液は、増量された硫化物イオン若しくは硫化水素イオンを含有する硫化水素リッチ吸収液に成る。硫化水素リーンガスはデミスタ６を経て、頂部に接続された流路IIIにて排出される。

硫化水素リッチ吸収液は底部にある槽に貯まる。当該槽に貯まった液に、酸素３および酸化触媒４をそれぞれ、添加して、硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応を行う。酸化反応率は、得られる液の硫化水素イオン濃度が所定の値以下になるように設定する。同時に、アルカリ剤水溶液２を添加する。これによって得られる液は、アルカリ剤と、水と、減量された硫化物イオン若しくは硫化水素イオンと、増量された硫黄オキソ酸イオンとを含有する硫化水素リーン吸収液である。得られた硫化水素リーン吸収液の一部は、流路Iを経て、ガス吸収に循環利用される。硫化水素リーン吸収液の残部は、装置内の吸収液の量がバランスするように、排水１３として抜き出す。排水１３に含まれる、硫黄オキソ酸イオンは硫酸、石膏などの製造などに、水はアルカリ剤や酸化触媒の溶解などに、利用することができる。

硫化水素リーンガスは、流路Vを経て吸着装置１１に供給される。図１に示す装置では、４つの吸着塔（気固接触機構１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）が設置されていて、バルブ操作によって、少なくとも１つは硫化水素リーンガスの供給を止めて、残りの３つに硫化水素リーンガスを順次通すようにすることができる。気固接触機構にある吸着剤に、硫化水素リーンガスに含まれる硫化水素が、吸着する。吸着処理済みガス１５は、系外に排出することができる。硫化水素リッチガスがメタンなどの炭化水素を含むものである場合、吸着処理済みガス１５は、各種装置（燃料電池、火力発電、ボイラなど）の燃料として利用することができる。

流路IIIに、センサ７が設置されていて、硫化水素リーンガスに含まれる硫化水素濃度を監視することができる。そして、制御機構（図示せず）によって、この硫化水素濃度が、所定の範囲内であるように、ガス吸収の諸条件、例えば、硫化水素リーン吸収液のｐＨ、硫化水素リッチ吸収液のｐＨ、硫化水素リーン吸収液に含まれるアルカリ剤の濃度、硫化水素リーン吸収液に硫化水素リッチガスを接触させる際の液ガス比、酸化反応を行う液に添加する酸素および／もしくは酸化触媒の量、ならびに酸化反応を行う液のｐＨからなる群から選ばれる少なくとも一つを調節して制御する。

(実施形態２）
図２に示す、硫化水素含有ガスの連続処理装置は、気液接触機構５ａ,５ｂと化学反応機構と吸収液調製機構１４ａ，１４ｂとを、直列に２段、設けたものである。硫化水素リッチガス１が、ガス吸収塔の下部に在る流路から塔内に流入し、下段の気液接触機構５ａと上段の気液接触機構５ｂとを順次に上向きに流れる。硫化水素リーン吸収液ｂが、デミスタ６と上段の気液接触機構５ｂと間に在る流路から塔内に流入し上段の気液接触機構５ｂを下向きに流れる。上段の気液接触機構５ｂから排出される吸収液はトレーで受け取られ、化学反応機構と吸収液調製機構１４ｂを有するストリッピング装置１０ｂに貯まる。ストリッピング装置１０ｂにおいて、硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応を行う。ストリッピング装置１０ｂから排出される吸収液の一部若しくは全部は、硫化水素リーン吸収液ｂとして循環使用する。

硫化水素リーン吸収液ａが、トレーと下段の気液接触機構５ａと間に在る流路から塔内に流入し下段の気液接触機構５ａを下向きに流れる。下段の気液接触機構５ａから排出される吸収液は塔の底部にある、化学反応機構と吸収液調製機構１４ａとを有するストリッピング装置１０ａに貯まる。ストリッピング装置１０ａにおいて、硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応を行う。ストリッピング装置１０ａから排出される液の一部若しくは全部は、硫化水素リーン吸収液ａとして循環使用する。
気液接触機構５ｂから排出される吸収液の一部若しくは全部は、必要に応じて、ストリッピング装置１０ａに供給してもよい。また、ストリッピング装置１０ｂから排出される吸収液の一部若しくは全部は、必要に応じて、ストリッピング装置１０ａから排出される吸収液と混ぜ合わせて、硫化水素リーン吸収液ａとして利用することもできる。その他の構成は、実施形態１と同じである。

(実施形態３）
図３に示す、硫化水素含有ガスの連続処理装置は、気液接触機構５と吸収液調製機構１４を一つのガス吸収塔の中に設け、化学反応機構を有するストリッピング装置１０をガス吸収塔の外に設けたものである。硫化水素リッチ吸収液は塔の底部にある槽に貯まる。当該槽に貯まった液に、アルカリ剤水溶液２を添加して、気液接触機構５におけるガス吸収で消費されたアルカリ剤と、排水１３にバランスされるための水と、を補充する。これによって得られた液は、塔の底部から排出され、ストリッピング装置１０に供給する。ストリッピング装置１０に、酸素３と酸化触媒４とを添加して、硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応を行う。硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応によって得られる液は、硫黄オキソ酸イオンの濃度が高くなっているので、装置内の液量がバランスするように、排水１３として一部を抜き出す。残部は、硫化水素リーン吸収液として、循環使用する。その他の構成は、実施形態１と同じである。

(実施形態４）
図４に示す、硫化水素含有ガスの連続処理装置は、気液接触機構５をガス吸収塔の中に設け、吸収液調製機構１４を有する装置およびストリッピング装置１０をこの順でガス吸収塔の外に設けたものである。硫化水素リッチ吸収液は底部から排出され、吸収液調製機構１４を有する装置に貯まる。当該装置に貯まった液に、アルカリ剤水溶液２を添加して、気液接触機構５におけるガス吸収で消費されたアルカリ剤と、排水１３にバランスされるための水と、を補充する。これによって得られた液は、ストリッピング装置１０に供給する。ストリッピング装置１０に、酸素３と酸化触媒４とを添加して、硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応を行う。硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応によって得られる液は、硫黄オキソ酸イオンの濃度が高くなっているので、装置内の液量がバランスするように、排水１３として一部を抜き出す。残部は、硫化水素リーン吸収液として、循環使用する。その他の構成は、実施形態１と同じである。

(実施形態５）
図５に示す、硫化水素含有ガスの連続処理装置は、気液接触機構５と化学反応機構（ストリッピング装置１０）を一つのガス吸収塔の中に設け、吸収液調製機構１４を有する装置をガス吸収塔の外に設けたものである。硫化水素リッチ吸収液は塔の底部にあるストリッピング装置１０に貯まる。ストリッピング装置１０に貯まった液に、酸素３と酸化触媒４を添加して、硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応を行う。硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応によって得られる液は、硫黄オキソ酸イオンの濃度が高くなっているので、排水１３として一部を抜き出す。残部は、吸収液調製機構１４を有する装置に供給する。該装置において、アルカリ剤水溶液２を添加し、硫化水素リーン吸収液として、循環使用する。その他の構成は、実施形態１と同じである。

(実施形態６）
図６に示す、硫化水素含有ガスの連続処理装置は、気液接触機構５をガス吸収塔の中に設け、ストリッピング装置１０および吸収液調製機構１４を有する装置をこの順でガス吸収塔の外に設けたものである。硫化水素リッチ吸収液は底部から排出され、ストリッピング装置１０に貯まる。ストリッピング装置１０に貯まった液に、酸素３と酸化触媒４とを添加して、硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応を行う。硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応によって得られる液は、硫黄オキソ酸イオンの濃度が高くなっているので、排水１３として一部を抜き出す。残部は、吸収液調製機構１４を有する装置に供給する。吸収液調製機構１４を有する装置に、アルカリ剤水溶液２を添加し、硫化水素リーン吸収液として、循環使用する。その他の構成は、実施形態１と同じである。

本発明の硫化水素含有ガスの連続処理装置は、本発明の主旨に反しない範囲で、構造、形状、配置などを変更することができ、また、従来技術において使用されていた部材、機構などを追加することもでき、このような変更もしくは追加をした態様は本発明の技術的範囲に属するものであることが理解できる。

１：硫化水素リッチガス
２：アルカリ剤水溶液
３：酸化触媒
４：酸素
５：気液接触機構
６：デミスタ
７：硫化水素濃度センサ
８ａ，８ｂ：ｐＨ計
９：ガス吸収装置
１０：ストリッピング装置
１１：ガス吸着装置
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ：気固接触機構
１３：排水
１４：吸収液調製機構
１５：吸着処理済みガス

Claims

アルカリ剤および水を含有する硫化水素リーン吸収液に硫化水素を含有する硫化水素リッチガスを接触させて、硫化水素リッチガスに含まれる硫化水素を硫化水素リーン吸収液に吸収させ、減量された硫化水素を含有する硫化水素リーンガスと、増量された硫化物イオン若しくは硫化水素イオンを含有する硫化水素リッチ吸収液とを得、
酸素および酸化触媒の存在下に液中で硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応を行って硫黄オキソ酸イオンを得、
硫化水素リーンガスを吸着剤に接触させて、硫化水素リーンガスに含まれる硫化水素を吸着処理する、
ことを含む、硫化水素含有ガスの処理方法。
硫化水素リーンガスに含まれる硫化水素の濃度が所定範囲内であるように、硫化水素リーン吸収液のｐＨ、硫化水素リッチ吸収液のｐＨ、硫化水素リーン吸収液に含まれるアルカリ剤の濃度、硫化水素リーン吸収液に硫化水素リッチガスを接触させる際の液ガス比、酸化反応を行う液に添加する酸素および／もしくは酸化触媒の量、ならびに酸化反応を行う液のｐＨからなる群から選ばれる少なくとも一つを調節して制御することをさらに含む、請求項１に記載の硫化水素含有ガスの処理方法。
酸化反応を行った液の一部を系外に抜き出すこと、および
酸化反応を行った液の別の一部を硫化水素の吸収に用いることをさらに含む、請求項１または２に記載の硫化水素含有ガスの処理方法。
アルカリ剤および水を補充することをさらに含む、請求項１～３のいずれかひとつに記載の硫化水素含有ガスの処理方法。
酸化触媒が可変原子価金属の水溶性化合物である、請求項１～４のいずれかひとつに記載の硫化水素含有ガスの処理方法。
ガス吸収装置、ガス吸着装置およびストリッピング装置を具備し、
ガス吸収装置は、
その中に、アルカリ剤および水を含有する硫化水素リーン吸収液に硫化水素を含有する硫化水素リッチガスを接触させて、硫化水素リッチガスに含まれる硫化水素を硫化水素リーン吸収液に吸収させ、減量された硫化水素を含有する硫化水素リーンガスと、増量された硫化物イオン若しくは硫化水素イオンを含有する硫化水素リッチ吸収液とを得るための気液接触機構を有し、
ガス吸着装置は、
その中に、硫化水素リーンガスを吸着剤に接触させて、硫化水素リーンガスに含まれる硫化水素を吸着処理するための気固接触機構を有し
ストリッピング装置は、
その中に、酸素および酸化触媒の存在下に液中で硫化物イオン若しくは硫化水素イオンの酸化反応を行って硫黄オキソ酸イオンを得るための化学反応機構を有する、
硫化水素含有ガスの連続処理装置。
硫化水素リーンガスに含まれる硫化水素の濃度が所定範囲内であるように、硫化水素リーン吸収液のｐＨ、硫化水素リッチ吸収液のｐＨ、硫化水素リーン吸収液に含まれるアルカリ剤の濃度、硫化水素リーン吸収液に硫化水素リッチガスを接触させる際の液ガス比、酸化反応を行う液に添加する酸素および／もしくは酸化触媒の量、ならびに酸化反応を行う液のｐＨからなる群から選ばれる少なくとも一つを調節するための制御機構をさらに有する、請求項６に記載の硫化水素含有ガスの連続処理装置。
アルカリ剤および水を補充するための吸収液調製機構をさらに有する、請求項６または７に記載の硫化水素含有ガスの連続処理装置。
酸化触媒が可変原子価金属の水溶性化合物である、請求項６～８のいずれかひとつに記載の硫化水素含有ガスの連続処理装置。