JP2592115B2 - Ｓｏ▲下２▼含有排ガスからｓｏ▲下２▼を徐去する方法 - Google Patents
Ｓｏ▲下２▼含有排ガスからｓｏ▲下２▼を徐去する方法Info
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- JP2592115B2 JP2592115B2 JP63269384A JP26938488A JP2592115B2 JP 2592115 B2 JP2592115 B2 JP 2592115B2 JP 63269384 A JP63269384 A JP 63269384A JP 26938488 A JP26938488 A JP 26938488A JP 2592115 B2 JP2592115 B2 JP 2592115B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はSO2含有排ガスからSO2を除去する方法に関
し、特に燃焼排ガス、硫酸工場やその他のプロセスオフ
ガスからSO2を除去する方法に関する。
し、特に燃焼排ガス、硫酸工場やその他のプロセスオフ
ガスからSO2を除去する方法に関する。
石炭、石油等化石燃料に含まれるＳ分は燃焼過程で酸
素と反応してSO2となり燃焼排ガスの中に含まれて系外
に放出され、光化学スモツグ、酸性雨の原因となり広く
環境を汚染する。このため、環境への排ガスの放出にあ
たつては規制値を設けてSO2の排ガスからの除去を義務
付けている。
素と反応してSO2となり燃焼排ガスの中に含まれて系外
に放出され、光化学スモツグ、酸性雨の原因となり広く
環境を汚染する。このため、環境への排ガスの放出にあ
たつては規制値を設けてSO2の排ガスからの除去を義務
付けている。
SO2の除去技術、すなわち脱硫法として最も広く普及
しているのはSO2のアルカリ水溶液に可溶な性質を利用
して、Ca（OH）２水溶液にSO2を吸収して除去させてCaS
O4の形で回収する石灰・石膏法である。
しているのはSO2のアルカリ水溶液に可溶な性質を利用
して、Ca（OH）２水溶液にSO2を吸収して除去させてCaS
O4の形で回収する石灰・石膏法である。
この方法の火力発電設備への一適用例について説明す
る。エアヒータで150℃まで熱を回収された排ガスは気
液接触塔に導かれて、上昇する排ガスと下降するCa（O
H）２溶液とが接触し、CaSO3の形でSO2は吸収される。S
O2の吸収が進行するとpHが下降しpH5以下では急速にSO2
溶解度が低下して吸収能が低下するため、連続的にCa
（OH）２をメークアツプする。又CaSO3は高pH側で溶解
度が低く連続的に析出するため、循環液はスラリーとな
り、これを空気酸化してCaSO4とした後、過分離して
取り出すようにして操作される。
る。エアヒータで150℃まで熱を回収された排ガスは気
液接触塔に導かれて、上昇する排ガスと下降するCa（O
H）２溶液とが接触し、CaSO3の形でSO2は吸収される。S
O2の吸収が進行するとpHが下降しpH5以下では急速にSO2
溶解度が低下して吸収能が低下するため、連続的にCa
（OH）２をメークアツプする。又CaSO3は高pH側で溶解
度が低く連続的に析出するため、循環液はスラリーとな
り、これを空気酸化してCaSO4とした後、過分離して
取り出すようにして操作される。
従来の湿式石灰・石膏法には本質的に下記のような問
題点がある。
題点がある。
プラントの熱効率の低下 前述の如く従来の石灰・石膏法の脱硫装置はエアヒー
タの後流の排ガス温度が約150℃の位置に約70℃の温度
条件を保つように設置されている。約150℃から約70℃
までの温度降下は脱硫装置の気−液接触塔での水溶液の
蒸発によるもので熱回収はなされない。すなわち、この
ようにするのは排ガス中のSO2、O2濃度に依存して若干
変わるが、熱交換器によつて約150℃の排ガスから熱回
収によつて排ガス温度を約70℃に低下させようとする
と、下記第１式及び第２式によつてH2SO4が生成され、 SO2＋1/2O2→SO3 ……（第１式） SO3＋H2O→H2SO4 ……（第２式） このH2SO4が熱交換器を腐食させるため、高価な耐酸性
熱交換器を採用している一部のプラントを除いて熱交換
器で熱回収することなく、比較的高温の排ガスをそのま
ゝ脱硫装置に導くようにしているのである。
タの後流の排ガス温度が約150℃の位置に約70℃の温度
条件を保つように設置されている。約150℃から約70℃
までの温度降下は脱硫装置の気−液接触塔での水溶液の
蒸発によるもので熱回収はなされない。すなわち、この
ようにするのは排ガス中のSO2、O2濃度に依存して若干
変わるが、熱交換器によつて約150℃の排ガスから熱回
収によつて排ガス温度を約70℃に低下させようとする
と、下記第１式及び第２式によつてH2SO4が生成され、 SO2＋1/2O2→SO3 ……（第１式） SO3＋H2O→H2SO4 ……（第２式） このH2SO4が熱交換器を腐食させるため、高価な耐酸性
熱交換器を採用している一部のプラントを除いて熱交換
器で熱回収することなく、比較的高温の排ガスをそのま
ゝ脱硫装置に導くようにしているのである。
このため、脱硫後の排ガスは70℃程度しかなく、煙突
からの上昇エネルギーが不足するため、再度100℃以上
に昇温する必要があり、プラントの熱効率悪い。
からの上昇エネルギーが不足するため、再度100℃以上
に昇温する必要があり、プラントの熱効率悪い。
スケールアツプ因子 脱硫装置は火力発電プラントではボイラ、タービンと
並ぶ主要構成機器となつており、脱硫装置の設備費は燃
焼排ガス量の0.5〜0.7乗に比例するといわれている。そ
のため脱硫装置を小型化することが要望されている。以
上の問題点を解決するため、 Ｉ） 硫酸露点よりも高温側でSO2を除去して、硫酸腐
食の問題なく100℃以下の排ガス中の水分の凝縮温度ま
での熱交換による熱回収を可能とする。
並ぶ主要構成機器となつており、脱硫装置の設備費は燃
焼排ガス量の0.5〜0.7乗に比例するといわれている。そ
のため脱硫装置を小型化することが要望されている。以
上の問題点を解決するため、 Ｉ） 硫酸露点よりも高温側でSO2を除去して、硫酸腐
食の問題なく100℃以下の排ガス中の水分の凝縮温度ま
での熱交換による熱回収を可能とする。
II） 排ガスを全量脱硫装置に通すのではなく、一度排
ガス中のSO2を除去濃縮して排ガス量を低減し、これを
石灰・石膏法等の湿式法で固体又は液体の形で回収し、
脱硫装置を小型化する。
ガス中のSO2を除去濃縮して排ガス量を低減し、これを
石灰・石膏法等の湿式法で固体又は液体の形で回収し、
脱硫装置を小型化する。
等が実現できる方法の出現が強く要望されている。
本発明は上記要望に応じてなされたものであつて、本
発明は大気圧近傍にあるSO2含有排ガスを、130〜600℃
の温度域での一定温度条件下でγ−アルミナよりなる吸
着剤と接触させて、該吸着剤にSO2を吸着させ、次いでS
O2を吸着した吸着剤を0.05〜0.3a taの脱着圧力条件に
おいて該吸着剤を再生すると共に濃縮されたSO2含有ガ
スを採取することを特徴とするSO2含有排ガスからSO2を
除去する方法である。
発明は大気圧近傍にあるSO2含有排ガスを、130〜600℃
の温度域での一定温度条件下でγ−アルミナよりなる吸
着剤と接触させて、該吸着剤にSO2を吸着させ、次いでS
O2を吸着した吸着剤を0.05〜0.3a taの脱着圧力条件に
おいて該吸着剤を再生すると共に濃縮されたSO2含有ガ
スを採取することを特徴とするSO2含有排ガスからSO2を
除去する方法である。
SO2は吸着ガス成分の観点からはH2O、NH3等と同程度
の強吸着成分である。このため、SO2の吸着量は高濃度
（分圧）側で飽和し、低濃度（分圧）側でほぼ分圧に比
例して変化するので、脱着操作は真空減圧領域で行なう
方が能率がよい。又、このような強吸着成分では低温で
は高濃度（分圧）側で飽和するが、高温では次第に濃度
に比例して吸着量の増大する直線形となるので圧力スイ
ング法にとつて都合のよい挙動を取る。
の強吸着成分である。このため、SO2の吸着量は高濃度
（分圧）側で飽和し、低濃度（分圧）側でほぼ分圧に比
例して変化するので、脱着操作は真空減圧領域で行なう
方が能率がよい。又、このような強吸着成分では低温で
は高濃度（分圧）側で飽和するが、高温では次第に濃度
に比例して吸着量の増大する直線形となるので圧力スイ
ング法にとつて都合のよい挙動を取る。
又排ガスからのSO2吸着は、吸着剤には水蒸気が共吸
着するため、吸着剤の細孔で硫酸が生成し、吸着剤の結
晶が破壊される恐れがある。そのため、吸着剤としては
耐硫酸性を有する高シリカ／アルミナ比を有するゼオラ
イト（ZSM−５、Ｙ型ゼオライト）、天然モルデナイ
ト、シリカゲル等が使用可能である。又使用にあたつて
はH2Oの吸着の増大しない高温側が好ましい。特にシリ
カゲルでは100℃以下の吸脱着操作で破砕を起す。又Ｙ
型ゼオライト、天然モルデナイトでは300℃以上で熱的
劣化が激しい。
着するため、吸着剤の細孔で硫酸が生成し、吸着剤の結
晶が破壊される恐れがある。そのため、吸着剤としては
耐硫酸性を有する高シリカ／アルミナ比を有するゼオラ
イト（ZSM−５、Ｙ型ゼオライト）、天然モルデナイ
ト、シリカゲル等が使用可能である。又使用にあたつて
はH2Oの吸着の増大しない高温側が好ましい。特にシリ
カゲルでは100℃以下の吸脱着操作で破砕を起す。又Ｙ
型ゼオライト、天然モルデナイトでは300℃以上で熱的
劣化が激しい。
以上のように吸着剤の使用にあたつてはプラント側か
ら要求される諸条件、特に排ガス中SO2濃度、酸素濃度
により脱硫装置の最適装置場所が決められるため、これ
に対応した吸着剤の選定が必要である。
ら要求される諸条件、特に排ガス中SO2濃度、酸素濃度
により脱硫装置の最適装置場所が決められるため、これ
に対応した吸着剤の選定が必要である。
以下、本発明の一実施様態のフローを示す第１図によ
つて、排ガス量100,000Nm3/h、SO2濃度500ppm、発電量3
5,000kWのボイラタービン発電設備から発生する燃焼排
ガスからのSO2の除去方法について説明する。
つて、排ガス量100,000Nm3/h、SO2濃度500ppm、発電量3
5,000kWのボイラタービン発電設備から発生する燃焼排
ガスからのSO2の除去方法について説明する。
ボイラ１を出た高温の排ガスは圧力1.05a tm程度の大
気圧近傍の低圧でガス量約100,000Nm3/hが流路２を通し
て吸着塔5A,5Bまわりのバルブ31に至る。この時、これ
ら吸着塔5A,5Bまわりのバルブ31〜38のうち、バルブ31,
33,36及び38が開状態にあつて、バルブ31を経て吸着塔5
Aに入つた排ガスから吸着塔5A入口温度とほぼ同一の温
度で吸着剤であるγ−アルミナ6AによりSO2が除去さ
れ、吸着塔5Aの出口からは入口濃度の約1/100、すなわ
ち5ppm程度のSO2濃度に浄化された排ガスとしてバルブ3
3から吸着塔5A外に流過する。
気圧近傍の低圧でガス量約100,000Nm3/hが流路２を通し
て吸着塔5A,5Bまわりのバルブ31に至る。この時、これ
ら吸着塔5A,5Bまわりのバルブ31〜38のうち、バルブ31,
33,36及び38が開状態にあつて、バルブ31を経て吸着塔5
Aに入つた排ガスから吸着塔5A入口温度とほぼ同一の温
度で吸着剤であるγ−アルミナ6AによりSO2が除去さ
れ、吸着塔5Aの出口からは入口濃度の約1/100、すなわ
ち5ppm程度のSO2濃度に浄化された排ガスとしてバルブ3
3から吸着塔5A外に流過する。
この時、吸着塔5BにはSO2で吸着飽和した吸着剤のγ
−アルミナ6Bが充填されており、再生の初期には吸着塔
5A,5Bまわりのバルブ36は閉じられており、バルブ38、
真空ポンプ７で吸着塔5Bは真空に導かれる。真空ポンプ
７の入口に設置された熱交換器８は脱着ガスの温度を下
げて真空ポンプ７の効率を上げると共に、脱硫後の排ガ
スを熱交換器17で昇温して煙突14からの上昇エネルギー
を与えるものである。
−アルミナ6Bが充填されており、再生の初期には吸着塔
5A,5Bまわりのバルブ36は閉じられており、バルブ38、
真空ポンプ７で吸着塔5Bは真空に導かれる。真空ポンプ
７の入口に設置された熱交換器８は脱着ガスの温度を下
げて真空ポンプ７の効率を上げると共に、脱硫後の排ガ
スを熱交換器17で昇温して煙突14からの上昇エネルギー
を与えるものである。
吸着塔5Bの圧力が所定の真空圧力に達すると吸着剤の
γ−アルミナ6Bの再生率を更に上昇させるため、減圧弁
４、バルブ36を通じて清浄な排ガスを導いて吸着塔5Bの
SO2の分圧を著しく下げてSO2を除去する操作を行う。こ
の操作を５〜30分続けた後、吸着塔5A,5Bまわりのバル
ブ35,37及び34を開いて吸着塔5Aで再生を、吸着塔5BでS
O2の吸着除去を行ない、以後２塔5A,5Bを切り換えて連
続的にSO2を除去する。
γ−アルミナ6Bの再生率を更に上昇させるため、減圧弁
４、バルブ36を通じて清浄な排ガスを導いて吸着塔5Bの
SO2の分圧を著しく下げてSO2を除去する操作を行う。こ
の操作を５〜30分続けた後、吸着塔5A,5Bまわりのバル
ブ35,37及び34を開いて吸着塔5Aで再生を、吸着塔5BでS
O2の吸着除去を行ない、以後２塔5A,5Bを切り換えて連
続的にSO2を除去する。
バルブ33又はバルブ37を通じて流出した高温の清浄な
排ガスは、清浄排ガス流路９を通じてエアヒータ10に至
り、ボイラ１用の空気11と熱交換して降温し吸引フアン
12、流路13、煙突14から系外に放出される。この時、エ
アヒータ10での空気−排ガス熱交換ではSO2が除去され
ているため、酸露点腐食の問題にわずらわされることな
く、100℃以下の低温までの熱交換が可能となる。
排ガスは、清浄排ガス流路９を通じてエアヒータ10に至
り、ボイラ１用の空気11と熱交換して降温し吸引フアン
12、流路13、煙突14から系外に放出される。この時、エ
アヒータ10での空気−排ガス熱交換ではSO2が除去され
ているため、酸露点腐食の問題にわずらわされることな
く、100℃以下の低温までの熱交換が可能となる。
一方真空ポンプ７で10〜100倍にSO2が濃縮された排ガ
スは湿式脱硫装置（この場合は石灰・石膏法系）15の脱
硫済排ガス16と熱交換器17で熱交換されて降温し、湿式
脱硫装置15に入りSO2は石膏18として回収され、脱硫済
排ガス16は熱交換器17及び８で昇温され煙突14から放出
されるのは前述した通りである。なおエアヒータ10の空
気11の上流に設置されているフアン19は空気に約1.1a t
m程度の正圧を与える押し出しフアンである。
スは湿式脱硫装置（この場合は石灰・石膏法系）15の脱
硫済排ガス16と熱交換器17で熱交換されて降温し、湿式
脱硫装置15に入りSO2は石膏18として回収され、脱硫済
排ガス16は熱交換器17及び８で昇温され煙突14から放出
されるのは前述した通りである。なおエアヒータ10の空
気11の上流に設置されているフアン19は空気に約1.1a t
m程度の正圧を与える押し出しフアンである。
第２図は吸着塔温度を350℃に設定した時の、吸着塔
入口SO2濃度500ppmの排ガスに対し、吸着塔出口SO2濃度
5ppmの排ガスに保つために必要な吸着剤（この場合、γ
−アルミナを使用；以下、吸着剤は全てγ−アルミナで
ある）量と再生圧力の関係を示す図表である。第２図か
ら、再生圧力が低圧（高真空圧）程、吸着剤の使用量が
少なくてすむことが判る。
入口SO2濃度500ppmの排ガスに対し、吸着塔出口SO2濃度
5ppmの排ガスに保つために必要な吸着剤（この場合、γ
−アルミナを使用；以下、吸着剤は全てγ−アルミナで
ある）量と再生圧力の関係を示す図表である。第２図か
ら、再生圧力が低圧（高真空圧）程、吸着剤の使用量が
少なくてすむことが判る。
第３図は第１図と同一条件（入口SO2濃度500ppm、出
口SO2濃度5ppm）での脱着ガスと再生圧力の関係を示す
図表であり、第４図はその時の消費電力と再生圧力の関
係を示す図表である。第３図から判るように、再生圧力
が低い程脱着ガス量は減少し、高濃度に濃縮し得るた
め、後方に設置される湿式脱硫装置の容量が小さくてす
む。そのため0.3a ta以上の圧力は脱着ガス量が増大し
経済を失うので好ましくない。又、逆に0.05a ta以下の
高真空下では第４図から判るように消費電力が急速に増
大し、同じく経済的に好ましくない。
口SO2濃度5ppm）での脱着ガスと再生圧力の関係を示す
図表であり、第４図はその時の消費電力と再生圧力の関
係を示す図表である。第３図から判るように、再生圧力
が低い程脱着ガス量は減少し、高濃度に濃縮し得るた
め、後方に設置される湿式脱硫装置の容量が小さくてす
む。そのため0.3a ta以上の圧力は脱着ガス量が増大し
経済を失うので好ましくない。又、逆に0.05a ta以下の
高真空下では第４図から判るように消費電力が急速に増
大し、同じく経済的に好ましくない。
第５図は入口SO2濃度500ppm、出口SO2濃度5ppmに保ち
つつ再生圧力を0.1a tmにして吸着塔温度を変更した時
の吸着塔温度と吸着剤使用量の関係を示す図表である。
この第５図より、吸着塔温度130℃以下で脱着工程での
障害により吸着剤の使用量が増大し、又500℃以上では
吸着量の減少により吸着剤の使用量が増大することが判
る。
つつ再生圧力を0.1a tmにして吸着塔温度を変更した時
の吸着塔温度と吸着剤使用量の関係を示す図表である。
この第５図より、吸着塔温度130℃以下で脱着工程での
障害により吸着剤の使用量が増大し、又500℃以上では
吸着量の減少により吸着剤の使用量が増大することが判
る。
以上の結果に基づき、従来方法によつて100,000Nm3/h
の排ガスを直接湿式脱硫装置で脱硫するケースと、本発
明の一実施例である100,000Nm3/hの排ガスを温度350
℃、再生圧力0.1a tmの圧力スイング方式（PSA）で10,0
00Nm3/h、SO2濃度5vol％に濃縮してから湿式脱硫装置で
脱硫するケースについて表にて設備費、変動費を概略比
較した。
の排ガスを直接湿式脱硫装置で脱硫するケースと、本発
明の一実施例である100,000Nm3/hの排ガスを温度350
℃、再生圧力0.1a tmの圧力スイング方式（PSA）で10,0
00Nm3/h、SO2濃度5vol％に濃縮してから湿式脱硫装置で
脱硫するケースについて表にて設備費、変動費を概略比
較した。
第１図は本発明の一実施様態を示す概略図、第２図は吸
着剤必要量と再生圧力との関係を示す図表、第３図は脱
着ガス量と再生圧力との関係を示す図表、第４図は消費
電力と再生圧力との関係を示す図表、第５図は吸着剤使
用量と吸着塔温度との関係を示す図表である。
着剤必要量と再生圧力との関係を示す図表、第３図は脱
着ガス量と再生圧力との関係を示す図表、第４図は消費
電力と再生圧力との関係を示す図表、第５図は吸着剤使
用量と吸着塔温度との関係を示す図表である。
Claims (1)
- 【請求項１】大気圧近傍にあるSO2含有排ガスを、130〜
600℃の温度域での一定温度条件下でγ−アルミナより
なる吸着剤と接触させて、該吸着剤にSO2を吸着させ、
次いでSO2を吸着した吸着剤を0.05〜0.3a taの脱着圧力
条件において該吸着剤を再生すると共に濃縮されたSO2
含有ガスを採取することを特徴とするSO2含有排ガスか
らSO2を除去する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63269384A JP2592115B2 (ja) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | Ｓｏ▲下２▼含有排ガスからｓｏ▲下２▼を徐去する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63269384A JP2592115B2 (ja) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | Ｓｏ▲下２▼含有排ガスからｓｏ▲下２▼を徐去する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02119921A JPH02119921A (ja) | 1990-05-08 |
| JP2592115B2 true JP2592115B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=17471657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63269384A Expired - Fee Related JP2592115B2 (ja) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | Ｓｏ▲下２▼含有排ガスからｓｏ▲下２▼を徐去する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2592115B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015502241A (ja) * | 2011-09-29 | 2015-01-22 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーＪｏｈｎｓｏｎ Ｍａｔｔｈｅｙ Ｐｕｂｌｉｃｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | 精製方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2882917B2 (ja) * | 1991-09-20 | 1999-04-19 | 株式会社日立製作所 | 可燃性ガス燃焼用の耐被毒性触媒とその製法および該触媒の使用方法 |
| SE503678C2 (sv) * | 1994-11-23 | 1996-07-29 | Flaekt Ab | Sätt och anordning att ur ett gasformigt medium avskilja ämnen genom torr adsorption |
| US5730109A (en) | 1995-11-02 | 1998-03-24 | Tag Co., Ltd. | Exhaust gas purification system in combustion engine |
| JP2007222833A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Hitachi Ltd | 硫黄分吸収材料およびそれを用いた排ガス浄化装置 |
-
1988
- 1988-10-27 JP JP63269384A patent/JP2592115B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015502241A (ja) * | 2011-09-29 | 2015-01-22 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーＪｏｈｎｓｏｎ Ｍａｔｔｈｅｙ Ｐｕｂｌｉｃｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | 精製方法 |
| US10252211B2 (en) | 2011-09-29 | 2019-04-09 | Johnson Matthey Public Limited Company | Purification process |
| US10722833B2 (en) | 2011-09-29 | 2020-07-28 | Johnson Matthey Public Limited Company | Purification process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02119921A (ja) | 1990-05-08 |
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