JP3145697B2 - 煙道ガスの精製法 - Google Patents

煙道ガスの精製法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は煙道ガス及び工業設備、燃焼炉、エンジン等
から由来する他の熱い、酸化性廃ガスを精製する方法に
関する。
暖炉、エンジン、工場等から由来する煙道ガスは一般
に固体物質（フライガス）、ガス状化合物及び蒸気を含
む。この煙道ガスには多くの重金属化合物、酸性ガス、
例えば、HBr、HCl、HF、SO2、NOX、及びガス、例えば、
N2、O2、CO及びCO2がしばしば見られる。
このように負荷された煙道ガスは数ある中で“酸性
雨”（例えば、二酸化イオウとアンモニアによる）、
“温室効果”（CO2）、土壌汚染（例えば、ジオキサン
による）、及び地下水汚染に関連して環境へ直接排出す
ると環境に重荷になる。フライアッシュは更にミスト形
成（スモッグ）に関連して極めて有害であり、これによ
って大気全体が健康に有害でありそしてしばしば非常に
毒性でさえある物質で負荷される。この理由でこの煙道
ガスが大気へ放出される前に精製されることが望ましく
かつしばしば強制的に規制される。
実際にはダストはサイクロン、フィルター、織物フィ
ルター及び静電フィルターによって除去される。濾過は
温度を約300℃又はそれ以下に下げた後に行なわれる。
±1200℃から300℃へガスの緩徐冷却はジオキサン及び
ベンゾフランの形成を引起こす。
ガス状成分は石灰を含む液体での洗浄によって洗い出
される。また暖炉にはこの方法で、例えば、SO2と結合
するために石灰がしばしば注入される。時にはアルカリ
が反応剤として使用される。このガス洗浄液は直接に又
は処理後に排出される。生じ得るスラリは投棄される。
このような煙道ガスの精製方式は完全な精製が得られ
ないこと、しかもなお多くの有害物質、金属化合物、ガ
ス等が大気及び環境へ放出されることの欠点を有する。
更に、特に、廃棄物の燃焼に対して煙道ガスを徐々に冷
却する間に放出されるジオキサンの重大な問題がある。
更に、ガス洗浄液自体が環境に新たに負担となる。
ここで本発明の目的はダストと酸性ガスを含んだ煙道
ガスを精製する方法を供することであり、これによって
殆ど完全な精製が行なわれそして環境に関する問題が最
小に減ぜられた。
この目的のために本発明は精製されるべき熱いガスが
少なくとも一つの噴霧室又は区域に通過され、そして熱
いガス流の中に噴霧されそしてガスを100℃以下に冷却
するガス洗浄液と内部で接触され、この際にガス洗浄液
として高いC.Z.V.値（科学酵素消費値）を有する残留液
が使用され、これは複合ビルダー、重金属の化合物、イ
オウと窒素の化合物を含みそして写真、光化学及びめっ
き工業から数ある中で定着浴等から由来するものである
ことを特徴とする、導入部で記載したような、煙道ガス
を精製する方法を供した。
残留液として下記のものが考えられる： ａ） 一部除金属写真浴（定着−現像剤−停止浴）によ
り得られる残留液、 ｂ） めっき浴のONO−処理後に得られる残留液、 ｃ） 複合ビルダー、例えば、ホウフッ化酸、EDTA（エ
チレンジニトロテトラアセテート）、シリコフルオリド
等を含む残留液。
同一出願人及び同一ランクの関連したオランダ国特許
出願第8902489号には、工業設備、燃焼炉等から由来す
る熱い酸化性ガス流の中に処理されるべき残留液を噴霧
しそして更にそこから重金属、イオウ化合物等の除去の
ために回収された凝縮物を処理することによるこの残留
液を処理する方法が示唆される。
現在、反対にガス洗浄液としてこの残留液を用いたこ
の処理によりこの熱い酸化性ガスから重金属、イオウ化
合物及び他の不純物を除去できることを見出した。洗浄
液として使用される残留液と強い混合によって、このガ
ス流のパワーは蒸気、フライガスの形成のために使用さ
れ、供給されたガスの一部は洗浄液の中に取込まれ、そ
して多くの反応が起こり、これによって不溶性成分が形
成され、これは噴霧室又はガス洗浄反応器の下方部分に
沈降する。これによって、前記のオランダ国特許出願に
記載したように、酸化還元工程が起こる。この結果とし
て、煙道ガスの精製が起こり、これにより除去されるべ
き物質は一部沈殿し、一部洗浄液に溶解しそして一部有
害性の少ないガスに変換される。噴霧室又はガス洗浄反
応器に残る飽和蒸気は液体の小滴を含んでいるが、これ
はそこから分離される。
本発明による主要な利点は熱い煙道ガスがガス洗浄液
の噴霧により高温から±60−70℃に急速に冷却され、こ
れにより、例えば、ジオキサン及びベンゾフランの形成
が阻止されることにある。
別の利点は使用されるガス洗浄液又は残留液はこのよ
うな方法で酸化性煙道ガスと強い接触により化学的に変
換されて環境に有害な不純物は前記のオランダ国特許出
願に記載したような方式で除去できることにある。かく
して、２重の目的が得られ、即ち、一方では極めて汚染
された煙道ガスが精製され、他方では例えば、定着浴の
残留液が環境に有害でない物質に更に分解できるような
形に同時に変換できる。
本発明による方法ではこのガス洗浄液の噴霧は好まし
くは精製されるべきガスが60−70℃に冷却されるような
方法で行なわれる。
効果的には、洗浄液で飽和されたガスが噴霧室から液
体・蒸気分離器へ送られそして分離された洗浄液は再循
環されそして再び熱いガス流の中に噴霧される。
これによってガス洗浄液の再循環流は有効に精製段階
に送られ、ここで種々の成分が分解されそして除去され
る。
特許出願第8902489号に既に記載されたように、ガス
洗浄液の再循環流はこれにより電気分解及び鉄によるセ
メンテーションを受けて、そこで重金属が沈殿し、そし
て再循環流のpHは好ましくは水酸化カルシウムの添加に
より、重金属の水酸化物の沈殿のために５以上に上げら
れる。
銀の沈殿のためにはハロゲン化物が更にガス洗浄液に
加えられる。一般に煙道ガス自体が適当なハロゲン化物
を含有する。
煙道ガスの中に噴霧されるガス洗浄液にカルシウムと
硝酸塩のイオンを添加することによって、有害なガス、
例えば、二酸化イオウ及びアンモニアを除去するため有
効な手段が供される。重金属、例えば、Cu++、Fe+++、A
g+等のイオンの存在下で、洗浄液に溶解されるSO2はSO4
-イオンに変換でき、これは続いて下記の反応機構によ
りカルシウムで沈殿する： SO2＋酸化剤＋（Kat.Cu++Fe+++Ag+enz.）→SO3 SO3＋H2O→2H+＋SO4 11 SO4 11＋Ca++→CaSO4↓ 硫酸カルシウムとは別に硫酸鉛が反応SO4＋Pb++→PbS
O4により同様に沈殿する。かくして熱い煙道ガスから由
来する鉛イオンが有効な方式で除去できる。アンモニウ
ムイオンに変換される残留液中のアンモニアは下記の式
により残留液の硝酸イオンと反応する： これによって発生する酸素は残留液の複合化合物の酸化
により更に分解に寄与する。
ガス洗浄液として使用される残留液中には、通常には
EDTA−錯体があり、これはガス流からの酸化性物質によ
り徐々に酸化され、そしてFe+++、Cu++、Hg+、Ni++及び
Ag+イオンは更に触媒酸化のために重要である。
特にEDTA錯体に関連して過剰の遊離Fe+++イオンが存
在することが望ましい。これは最も安定なEDTA錯体を形
成し、そしてこれによって適切な金属が他の金属−EDTA
錯体から放出できる。EDTAの分解が下記の反応機構によ
り起こる： EDTAとの金属錯体＝MeH2・EDTA MeH2・EDTAMe++＝H2・EDTA H2・EDTA＋酸化剤＋触媒→N2↑＋xCO2↑＋yH2O 本発明による方法は好ましくは多くのガス洗浄段階で
行なわれる。これによって精製されるべき熱い煙道ガス
は第１洗浄段階で予備精製されそして100℃以下に冷却
され、続いて重ねた洗浄段階のカスケードに通過させ、
これにより各洗浄段階はそれ自体ガス洗浄液再循環を有
して煙道ガスの温度は徐々に50−60℃に下げられる。結
局はすべての段階を通過したガスは何ら障害なく大気へ
放出できる。
本発明は図面に関連して、本発明による方法に適した
ガス洗浄反応器システムによって更に明らかになろう。
第１図には本発明の方法によるガス洗浄による煙道ガ
スを精製するための反応器システムの略示側面図が示さ
れる。このシステムは中心洗浄カラム２を有し、これに
システムの第１洗浄段階を形成する洗浄反応器１が液体
−蒸気分離器３によって接続される。この液体−蒸気分
離器３の下に洗浄液ドレイン４があり、これはガス洗浄
液の再循環及び精製システムに接続される。
この中心洗浄カラム２は例で洗浄段階5,6及び７で示
される多くの重ねた洗浄段階からなる。これらの洗浄段
階の各々は底部にガス洗浄液のための噴霧器を有し、例
ではベンチュリジェット管８が示される。各洗浄段階は
液滴回収器９によりその上方端部で次のものから分離さ
れる。
全システムの第２洗浄段階を構成する中心洗浄カラム
２の下方洗浄段階５の下に洗浄液のためのタンクがあ
り、そして残りの段階６及び７は各々分離した洗浄液タ
ンク11を有する。これらの洗浄液タンクの各々のものは
再循環システムに結合され、そこではポンプ12が再循環
を引受ける。
この下方洗浄段階ではドレイニング液は再びタンク10
に直接に回収され、その上に配置される洗浄段階ではベ
ンチュリトレー13が引受けてドレイニング液が関連のタ
ンク11へ側方ドレインによって戻される。
この装置は下記のように作動する： 煙道ガスは詳細に図示しない第１洗浄反応器１に通過
され、そして前記のように、例えば、定着浴の残留定着
液からなるガス洗浄液と反応器中で接触される。ガス洗
浄液と煙道ガス間で起こる酸化還元工程の結果として煙
道ガスの予備精製が起こり、一方液体蒸気分離器からド
レインする液体４は再循環されそして精製される。この
方式で煙道ガスの予備精製並びに本例で洗浄液として使
用される残留定着液の精製と分解が同時に得られる。
蒸気を含んだ予備精製煙道ガスは中心洗浄カラム２の
下方（第２）洗浄段階５に続いて入り、そこでベンチュ
リジェット管８によって上方へ噴霧される洗浄液と接触
される。これによって更に精製が化学反応により起こ
り、そして下方段階５の液滴回収器９が過剰の液体がタ
ンク10の中に滴下して戻ることを許す。この煙道ガスは
ベンチュリジェット管８から上方へ向けられたジェット
により共に運ばれて上昇し、そして次の洗浄段階６の中
に入り、ここで同様なガス処理がベンチュリジェット管
８及びタンク11とポンプ12の循環システムによって起こ
る。
この洗浄段階６とこれに続く洗浄段階７には更にベン
チュリトレー13があり、これは液滴回収器９からくる液
体がこの段階の洗浄液のための循環システムに入ること
を引起こし、かくして一定の循環を確保する。
このガスは再び次の段階へ上方へ共に運ばれ、ここで
同様な処理が起こる。最後の洗浄段階７の上方端部には
水シャワーが液滴回収器９の上に配置され、これはその
間に既に冷却されているガスの更に一層の冷却を引起こ
す。
全システム中の第２、第３及び第４段階、各々5,6及
び７の液体は別々に処理され、第１洗浄反応器１の蒸発
液の補助として処理後に作用する。実際的な具体例では
第１洗浄反応器のガス通過入力は6,000から10,000Nm3/
時の量に達することができる。
一つ以上の第１洗浄反応器１を中心洗浄カラムに接続
することが可能である。第２図には四つの第１洗浄反応
器１が中心洗浄カラム２に接続され、各々のものがそこ
から液体蒸気分離器３により分離されるシステムを略示
上面図で示す。このシステムの利点は、例えば、炉から
の煙道ガスの場合には、作動の停止を必要とする欠陥が
ガス洗浄反応器１の一つに起こるとしても、炉の工程を
続行できる。中心カラムの洗浄段階の一つが停止したと
しても、他の段階は通常の方式で作用し続けることがで
きる。
本発明を特定の型式の洗浄反応器システムによって前
記に明らかにした。本発明はこの特定のシステムに拘束
されず、そして他のシステムも本発明を適用するために
可能であることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は多くの洗浄段階が重ねられた中心洗浄カラムに
接続された第１洗浄段階を有する、本発明による方法の
適用のための装置を略示する。 第２図は接続された多くの第１洗浄段階を有する中心洗
浄カラム上面図で略示する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｄ 53/50 Ｂ０１Ｄ 53/34 １２５Ｐ 53/58 １３１ 53/64 １３６Ｚ 53/77 (56)参考文献 特開 昭52−68888（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−119379（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−128882（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−89882（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−88827（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−188986（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/14 B01D 53/18 B01D 53/40 B01D 53/50 B01D 53/58 B01D 53/64 B01D 53/77

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】工業設備、焼却炉又はエンジンから由来し
    100℃を超える酸化性廃ガス又は煙道ガスを精製する方
    法であって、以下の工程： （ａ）前記ガスを、少なくとも一つの噴霧室又は噴霧区
    域に通し； （ｂ）そして、ガス洗浄液を前記ガスと接触させるため
    に、複合ビルダー、重金属化合物、イオウ含有化合物及
    び窒素含有化合物を含み、写真定着浴、光化学定着浴又
    はめっき定着浴から由来する残留液を含むガス洗浄液
    を、同時に、前記噴霧室又は噴霧区域の中に噴霧し； （ｃ）前記ガスを100℃以下に冷却し； （ｄ）前記ガス洗浄液を有毒化合物除去手段に付するこ
    とにより、前記ガス洗浄液を精製し；そして、それによ
    り、 （ｅ）前記ガスからの、酸性ガス、重金属化合物、イオ
    ウ化合物及びダストから成る群から選択された有害不純
    物を除去する； ことを包含し、 しかも、前記方法が、前記ガス洗浄液と前記ガスとの接
    触の結果として、前記ガス洗浄液を同時に精製すること
    を更にもたらす、前記の方法。
  2. 【請求項２】精製されるべきガスがガス洗浄液により60
    −70℃に冷却されることを特徴とする、請求項（１）に
    よる方法。
  3. 【請求項３】洗浄液で飽和された噴霧室からのガスが液
    体−蒸気分離器に通過されそしてこの分離された洗浄液
    が再循環され、再びガス流の中に噴霧されることを特徴
    とする、請求項（１）又は（２）による方法。
  4. 【請求項４】再循環流のガス洗浄液が電気分解及び鉄に
    よるセメンテーションを受けることを特徴とする、請求
    項（３）による方法。
  5. 【請求項５】再循環流のpHが重金属の水酸化物の沈殿の
    ため５以上に上げられることを特徴とする、請求項
    （４）による方法。
  6. 【請求項６】再循環流のpHが水酸化カルシウムの添加に
    より上げられることを特徴とする、請求項（５）による
    方法。
  7. 【請求項７】ハロゲン化物がガス洗浄液に加えられるこ
    とを特徴とする、前記の請求項の何れかによる方法。
  8. 【請求項８】ガス洗浄液がカルシウムと硝酸塩のイオン
    の添加と共に煙道ガスに噴霧されることを特徴とする、
    前記の請求項の一つによる方法。
  9. 【請求項９】過剰のFe+++イオンがガス洗浄液中に供さ
    れることを特徴とする、前記の請求項の一つによる方
    法。
  10. 【請求項１０】精製されるべき煙道ガスが第１洗浄段階
    で予備精製されそして100℃以下に冷却され、そして続
    いて重ねた洗浄段階のカスケードに通過され、これによ
    り各段階はそれ自体のガス洗浄液循環を有しかつ煙道ガ
    スの温度は50−60℃に徐々に下がることを特徴とする、
    前記の請求項の一つによる方法。
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