JP3858137B2 - 排ガス中の有害物分解処理装置および方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオキシン類等の有機化合物を含む排ガス、特に廃棄物焼却炉排ガスの無害化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排ガス中には有害な有機化合物が多数存在しており、その中でも一番毒性が高い化合物がダイオキシン類である。
【０００３】
ダイオキシン類は排ガス中で粒子状とガス状の２状態で存在している。これらのダイオキシン類の除去方法に関し、粒子状ダイオキシン類に対してはバグフィルタに代表される集塵装置を用いた除塵法が、ガス状ダイオキシン類に対しては、活性炭に代表される吸着剤を用いた吸着法、または触媒を用いた酸化分解法が、それぞれ採用されている。
【０００４】
従来の廃棄物焼却炉排ガス中のダイオキシン類の除去法では、除塵法の採用によって８０〜９０％のダイオキシン類除去が容易に行われた。しかし、大気へのダイオキシン類排出規制が強化されていく中で、残りの１０〜２０％のダイオキシン類、特にガス状ダイオキシン類の低減が急務である。ガス状ダイオキシン類の除去には、前述したように、吸着法と酸化分解法があるが、吸着法の場合、ダイオキシン類は吸着剤中に残るため、その処理、すなわち二次処理が必要となる。酸化分解法は、ダイオキシン類を分解するため、吸着法に必要な二次処理は必要ではない。
【０００５】
このような事情から、排ガス中のダイオキシン類の低減に触媒を用いた酸化分解法が注目されている。
【０００６】
しかし、この触媒を用いた酸化分解法にも課題がある。すなわち１９０℃以下で触媒と排ガスが接触すると、触媒表面に硫酸アンモニウムや硫酸アンモニウムが析出し、これらにより、触媒が有するダイオキシン類の分解性能は極端に低下する。
【０００７】
また、触媒充填塔は、排ガス処理流れの中で、集塵装置の後流かつアルカリ中和装置の後流に設置されているため、触媒充填塔の前流側の排ガス温度は６０〜１７０℃に下がっている。そのため排ガスを触媒層に通気する前に、排ガスを２００℃前後まで再加熱する必要がある。
【０００８】
排ガスを再加熱するための主な方法としては、
ｉ）加熱空気を排ガスに混ぜる方法、
ii）加熱空気と排ガスの間で熱交換する方法、
がある。
【０００９】
しかし、これらの方法で用いる再加熱器は両者ともに触媒充填塔と同程度の大きさのものになり、設備面積および設置容積が大きく、建設費が高く付く難点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の実状から、
▲１▼ 粉末触媒をバグフィルタに吹き込むことで、一定時間後にバグフィルタ外部に排出することが可能となり、硫酸アンモニウムや硫酸水素アンモニウムの析出による、ダイオキシン類等の有機化合物の分解性能の低下した触媒を、効率よく装置外に排出する装置と、
▲２▼ 外部に排出した触媒について、触媒表面に析出した硫酸アンモニウムや硫酸水素アンモニウムを触媒表面から除くことで、ダイオキシン類等の有機化合物の分解性能を新品の状態まで戻す再生装置と
を組み合わせることで、低温雰囲気下で排ガス中のダイオキシン類等の有機化合物を分解処理することができ、それにより再加熱器への負荷の低減を可能にしたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による有害物分解処理装置は、排ガスとＴｉ−Ｖ系粉末触媒を気固接触させて排ガス中の有害有機化合物を分解する装置において、排ガスと触媒を気固接触させかつ劣化した触媒を外部に排出する後段バグフィルタと、同バグフィルタ前流にて排ガスに粉末触媒を吹き込む触媒供給装置と、同バグフィルタ前流にてアンモニアガスを注入する還元剤供給装置と、排出された劣化触媒を、アンモニアガスを含む排ガスにより再生して再生触媒を触媒供給装置へ供給する再生装置とからなり、該再生装置での劣化触媒の再生は、アンモニアガスを含む排ガスを２５０〜５００℃の雰囲気で劣化触媒と気固接触させ、該触媒に吸着した硫黄酸化物を脱離させることにより行われることを特徴とするものである。
【００１２】
後段バグフィルタの前流に電気集塵機または前流バグフィルタを設けることもできる。
【００１４】
本発明による有害物分解処理方法は、排ガスとＴｉ−Ｖ系粉末触媒を気固接触させて排ガス中の有害有機化合物を分解するに当たり、後段バグフィルタ前流にて排ガスにアンモニアガスを注入し、また、該Ｔｉ−Ｖ系粉末触媒を吹き込んで同バグフィルタにて排ガスと触媒を気固接触させ、劣化した触媒を外部に排出し、アンモニアガスを含む前記排ガスを２５０〜５００℃（望ましくは３００〜４５０℃）の雰囲気で該触媒と気固接触させ、触媒に吸着した硫黄酸化物を該触媒から脱離させることによって触媒を再生し、再生触媒を後段バグフィルタ前流にて排ガスに吹き込むことを特徴とする方法である。
【００１５】
本発明において、０．１〜１００μｍ粒径の触媒を用いることが好ましい。
【００１６】
後段バグフィルタにおける排ガス温度は１５０〜３００℃、望ましくは１５０〜２５０℃に保ち、その温度雰囲気下において、粉末触媒と排ガスを接触させることが好ましい。
【００１７】
後段バグフィルタ前流に注入されるのはアンモニアガスのほか、アンモニア水または尿素水等のアンモニア性還元剤であってよい。
【００１８】
排ガス接触後の触媒を、後段バグフィルタにおける排ガス入口付近から、定期的に塔外に排出することが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１に排ガス中の有害物質分解処理装置の一例を示す。
【００２２】
炉から流れて来る、ダイオキシン類等の有害化合物を含む排ガスは、前流バグフィルタ(1) で除塵された後、後段バグフィルタ(2) へ送られる。また、後段バグフィルタ(2) の前流で還元剤注入装置(7) からアンモニアガスが、触媒供給装置(3) から粉末触媒がそれぞれ排ガスに注入される。また必要ならば、消石灰、反応助剤が吹き込まれる。後段バグフィルタ(2) の頂部から出た処理排ガスは、誘引送風機(5) を介して煙突(6) から大気へ放出される。
【００２３】
後段バグフィルタ(2) において、触媒はＴｉ−Ｖ系のものであり、バグフイルタ内のろ布上に堆積し、そこでダイオキシン類等の有機化合物を含む排ガスと気固接触する。このときバグフィルタは１７０℃であるため、触媒表面に硫酸アンモニウムや硫酸水素アンモニウムが析出し、ダイオキシン類等の有機化合物の分解性能は短期間で低下する。このバグフィルタの運転操作では、堆積物がろ布上にある程度堆積すると、その堆積物を払い落とすため、触媒は分解性能が低下する前に、装置外に排出される。
【００２４】
また、排出された触媒には飛灰が含まれていないため、触媒としての純度が高い。そのため、排出された触媒を触媒再生装置(4) に送り、アンモニアガスを含む、３５０℃に加熱された排ガスを、パージライン(8) によって触媒再生装置(4) に流し、排ガスと触媒を気固接触させる。これにより、触媒表面に析出した硫酸アンモニウムや硫酸水素アンモニウムを脱離させることができ、触媒を再生できる。再生した触媒は、ダイオキシン類等の有機化合物の分解性能が新品の状態まで戻っているため、後段バグフィルタ(2) への吹き込みに再利用する。触媒再生装置(4) を出た排ガスは後段バグフィルタ(2) の前流または後流へ戻される。
【００２５】
下記のガス組成と反応条件のもとで、本発明法と従来法を比較した。その結果を表１に示す。ここでの従来法とは、触媒としてハニカム構造触媒を用いた方法のことを示す。
【００２６】
ガス組成
水分：２０ｗｅｔ、
酸素：２０％ｄｒｙ、
二酸化炭素：２０％ｄｒｙ
硫黄酸化物：１０ｐｐｍｄｒｙ、
窒素酸化物：５０ｐｐｍｄｒｙ、
アンモニア注入濃度：５０ｐｐｍｄｒｙ、
ダイオキシン類：１００ｎｇ／Ｎｍ３ ｄｒｙ、
窒素ベース
反応条件
温度：１７０℃
ＡＶ値：７．１ｍ／ｈ（ＡＶ値とは、ガス流量（Ｎｍ３ ／ｈ）／触媒幾何表面 積（ｍ２ ／ｍ３ ）である。）
通ガス１日後のダイオキシン類の分解率では、本発明法と従来法に違いはない。しかし、従来法では、通ガス１００日において、反応温度が低いため、触媒表面への硫酸アンモニウムや硫酸水素アンモニウムの析出により、ダイオキシン類の分解性能が低下した。これに対し、本発明法はダイオキシン類の分解性能が低下する前に、触媒を排出し、新品もしくは再生後の触媒を供給するため、通ガス１００日においても、ダイオキシン類の分解性能は維持できた。排出した触媒は、再生処理により、新品が有する分解性能まで回復した。
【００２７】
また従来法では、触媒を再生させるために、触媒ハニカム層への排ガスの通気を止める必要があるが、本発明法はバグフィルタから分解性能が低下した触媒を定期的に排出することが可能であるため、排ガスの通気を止める必要はない。
【００２８】
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、バグフィルタにおいて触媒と排ガスを気固向流接触させることで、排ガス導入部付近のダイオキシン類等の有機化合物の分解性能が低下した触媒をすぐに充填塔外部に排出できる装置と、ダイオキシン類等の有機化合物の分解性能が低下した触媒を再生する装置を組み合わせることで、低温雰囲気下で排ガス中のダイオキシン類等を有機化合物を分解処理することが可能である。またこれにより、再加熱器への負荷の低減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例を示すフローシートである。
【符号の説明】
１：前段バグフィルタ
２：後段バグフィルタ
３：触媒供給装置
４：触媒再生装置
５：誘引送風機
６：煙突
７：還元剤注入装置
８：パージライン
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオキシン類等の有機化合物を含む排ガス、特に廃棄物焼却炉排ガスの無害化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排ガス中には有害な有機化合物が多数存在しており、その中でも一番毒性が高い化合物がダイオキシン類である。
【０００３】
ダイオキシン類は排ガス中で粒子状とガス状の２状態で存在している。これらのダイオキシン類の除去方法に関し、粒子状ダイオキシン類に対してはバグフィルタに代表される集塵装置を用いた除塵法が、ガス状ダイオキシン類に対しては、活性炭に代表される吸着剤を用いた吸着法、または触媒を用いた酸化分解法が、それぞれ採用されている。
【０００４】
従来の廃棄物焼却炉排ガス中のダイオキシン類の除去法では、除塵法の採用によって８０〜９０％のダイオキシン類除去が容易に行われた。しかし、大気へのダイオキシン類排出規制が強化されていく中で、残りの１０〜２０％のダイオキシン類、特にガス状ダイオキシン類の低減が急務である。ガス状ダイオキシン類の除去には、前述したように、吸着法と酸化分解法があるが、吸着法の場合、ダイオキシン類は吸着剤中に残るため、その処理、すなわち二次処理が必要となる。酸化分解法は、ダイオキシン類を分解するため、吸着法に必要な二次処理は必要ではない。
【０００５】
このような事情から、排ガス中のダイオキシン類の低減に触媒を用いた酸化分解法が注目されている。
【０００６】
しかし、この触媒を用いた酸化分解法にも課題がある。すなわち１９０℃以下で触媒と排ガスが接触すると、触媒表面に硫酸アンモニウムや硫酸アンモニウムが析出し、これらにより、触媒が有するダイオキシン類の分解性能は極端に低下する。
【０００７】
また、触媒充填塔は、排ガス処理流れの中で、集塵装置の後流かつアルカリ中和装置の後流に設置されているため、触媒充填塔の前流側の排ガス温度は６０〜１７０℃に下がっている。そのため排ガスを触媒層に通気する前に、排ガスを２００℃前後まで再加熱する必要がある。
【０００８】
排ガスを再加熱するための主な方法としては、
ｉ）加熱空気を排ガスに混ぜる方法、
ii）加熱空気と排ガスの間で熱交換する方法、
がある。
【０００９】
しかし、これらの方法で用いる再加熱器は両者ともに触媒充填塔と同程度の大きさのものになり、設備面積および設置容積が大きく、建設費が高く付く難点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の実状から、
▲１▼ 粉末触媒をバグフィルタに吹き込むことで、一定時間後にバグフィルタ外部に排出することが可能となり、硫酸アンモニウムや硫酸水素アンモニウムの析出による、ダイオキシン類等の有機化合物の分解性能の低下した触媒を、効率よく装置外に排出する装置と、
▲２▼ 外部に排出した触媒について、触媒表面に析出した硫酸アンモニウムや硫酸水素アンモニウムを触媒表面から除くことで、ダイオキシン類等の有機化合物の分解性能を新品の状態まで戻す再生装置と
を組み合わせることで、低温雰囲気下で排ガス中のダイオキシン類等の有機化合物を分解処理することができ、それにより再加熱器への負荷の低減を可能にしたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による有害物分解処理装置は、排ガスとＴｉ−Ｖ系粉末触媒を気固接触させて排ガス中の有害有機化合物を分解する装置において、排ガスと触媒を気固接触させかつ劣化した触媒を外部に排出する後段バグフィルタと、同バグフィルタ前流にて排ガスに粉末触媒を吹き込む触媒供給装置と、同バグフィルタ前流にてアンモニアガスを注入する還元剤供給装置と、排出された劣化触媒を、アンモニアガスを含む排ガスにより再生して再生触媒を触媒供給装置へ供給する再生装置とからなり、該再生装置での劣化触媒の再生は、アンモニアガスを含む排ガスを２５０〜５００℃の雰囲気で劣化触媒と気固接触させ、該触媒に吸着した硫黄酸化物を脱離させることにより行われることを特徴とするものである。
【００１２】
後段バグフィルタの前流に電気集塵機または前流バグフィルタを設けることもできる。
【００１４】
本発明による有害物分解処理方法は、排ガスとＴｉ−Ｖ系粉末触媒を気固接触させて排ガス中の有害有機化合物を分解するに当たり、後段バグフィルタ前流にて排ガスにアンモニアガスを注入し、また、該Ｔｉ−Ｖ系粉末触媒を吹き込んで同バグフィルタにて排ガスと触媒を気固接触させ、劣化した触媒を外部に排出し、アンモニアガスを含む前記排ガスを２５０〜５００℃（望ましくは３００〜４５０℃）の雰囲気で該触媒と気固接触させ、触媒に吸着した硫黄酸化物を該触媒から脱離させることによって触媒を再生し、再生触媒を後段バグフィルタ前流にて排ガスに吹き込むことを特徴とする方法である。
【００１５】
本発明において、０．１〜１００μｍ粒径の触媒を用いることが好ましい。
【００１６】
後段バグフィルタにおける排ガス温度は１５０〜３００℃、望ましくは１５０〜２５０℃に保ち、その温度雰囲気下において、粉末触媒と排ガスを接触させることが好ましい。
【００１７】
後段バグフィルタ前流に注入されるのはアンモニアガスのほか、アンモニア水または尿素水等のアンモニア性還元剤であってよい。
【００１８】
排ガス接触後の触媒を、後段バグフィルタにおける排ガス入口付近から、定期的に塔外に排出することが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１に排ガス中の有害物質分解処理装置の一例を示す。
【００２２】
炉から流れて来る、ダイオキシン類等の有害化合物を含む排ガスは、前流バグフィルタ(1) で除塵された後、後段バグフィルタ(2) へ送られる。また、後段バグフィルタ(2) の前流で還元剤注入装置(7) からアンモニアガスが、触媒供給装置(3) から粉末触媒がそれぞれ排ガスに注入される。また必要ならば、消石灰、反応助剤が吹き込まれる。後段バグフィルタ(2) の頂部から出た処理排ガスは、誘引送風機(5) を介して煙突(6) から大気へ放出される。
【００２３】
後段バグフィルタ(2) において、触媒はＴｉ−Ｖ系のものであり、バグフイルタ内のろ布上に堆積し、そこでダイオキシン類等の有機化合物を含む排ガスと気固接触する。このときバグフィルタは１７０℃であるため、触媒表面に硫酸アンモニウムや硫酸水素アンモニウムが析出し、ダイオキシン類等の有機化合物の分解性能は短期間で低下する。このバグフィルタの運転操作では、堆積物がろ布上にある程度堆積すると、その堆積物を払い落とすため、触媒は分解性能が低下する前に、装置外に排出される。
【００２４】
また、排出された触媒には飛灰が含まれていないため、触媒としての純度が高い。そのため、排出された触媒を触媒再生装置(4) に送り、アンモニアガスを含む、３５０℃に加熱された排ガスを、パージライン(8) によって触媒再生装置(4) に流し、排ガスと触媒を気固接触させる。これにより、触媒表面に析出した硫酸アンモニウムや硫酸水素アンモニウムを脱離させることができ、触媒を再生できる。再生した触媒は、ダイオキシン類等の有機化合物の分解性能が新品の状態まで戻っているため、後段バグフィルタ(2) への吹き込みに再利用する。触媒再生装置(4) を出た排ガスは後段バグフィルタ(2) の前流または後流へ戻される。
【００２５】
下記のガス組成と反応条件のもとで、本発明法と従来法を比較した。その結果を表１に示す。ここでの従来法とは、触媒としてハニカム構造触媒を用いた方法のことを示す。
【００２６】
ガス組成
水分：２０ｗｅｔ、
酸素：２０％ｄｒｙ、
二酸化炭素：２０％ｄｒｙ
硫黄酸化物：１０ｐｐｍｄｒｙ、
窒素酸化物：５０ｐｐｍｄｒｙ、
アンモニア注入濃度：５０ｐｐｍｄｒｙ、
ダイオキシン類：１００ｎｇ／Ｎｍ３ ｄｒｙ、
窒素ベース
反応条件
温度：１７０℃
ＡＶ値：７．１ｍ／ｈ（ＡＶ値とは、ガス流量（Ｎｍ３ ／ｈ）／触媒幾何表面 積（ｍ２ ／ｍ３ ）である。）
通ガス１日後のダイオキシン類の分解率では、本発明法と従来法に違いはない。しかし、従来法では、通ガス１００日において、反応温度が低いため、触媒表面への硫酸アンモニウムや硫酸水素アンモニウムの析出により、ダイオキシン類の分解性能が低下した。これに対し、本発明法はダイオキシン類の分解性能が低下する前に、触媒を排出し、新品もしくは再生後の触媒を供給するため、通ガス１００日においても、ダイオキシン類の分解性能は維持できた。排出した触媒は、再生処理により、新品が有する分解性能まで回復した。
【００２７】
また従来法では、触媒を再生させるために、触媒ハニカム層への排ガスの通気を止める必要があるが、本発明法はバグフィルタから分解性能が低下した触媒を定期的に排出することが可能であるため、排ガスの通気を止める必要はない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、バグフィルタにおいて触媒と排ガスを気固向流接触させることで、排ガス導入部付近のダイオキシン類等の有機化合物の分解性能が低下した触媒をすぐに充填塔外部に排出できる装置と、ダイオキシン類等の有機化合物の分解性能が低下した触媒を再生する装置を組み合わせることで、低温雰囲気下で排ガス中のダイオキシン類等を有機化合物を分解処理することが可能である。またこれにより、再加熱器への負荷の低減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例を示すフローシートである。
【符号の説明】
１：前段バグフィルタ
２：後段バグフィルタ
３：触媒供給装置
４：触媒再生装置
５：誘引送風機
６：煙突
７：還元剤注入装置
８：パージライン
Claims (5)
- 排ガスとＴｉ−Ｖ系粉末触媒を気固接触させて排ガス中の有害有機化合物を分解する装置において、
排ガスと触媒を気固接触させかつ劣化した触媒を外部に排出する後段バグフィルタと、
同バグフィルタ前流にて排ガスに粉末触媒を吹き込む触媒供給装置と、
同バグフィルタ前流にてアンモニアガスを注入する還元剤供給装置と、
排出された劣化触媒を、アンモニアガスを含む排ガスにより再生して再生触媒を触媒供給装置へ供給する再生装置とからなり、
該再生装置での劣化触媒の再生は、アンモニアガスを含む排ガスを２５０〜５００℃の雰囲気で劣化触媒と気固接触させ、該触媒に吸着した硫黄酸化物を脱離させることにより行われることを特徴とする有害物分解処理装置。 - 後段バグフィルタの前流に電気集塵機または前流バグフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１記載の有害物分解処理装置。
- 排ガスとＴｉ−Ｖ系粉末触媒を気固接触させて排ガス中の有害有機化合物を分解するに当たり、後段バグフィルタ前流にて排ガスにアンモニアガスを注入し、また、該Ｔｉ−Ｖ系粉末触媒を吹き込んで同バグフィルタにて排ガスと触媒を気固接触させ、劣化した触媒を外部に排出し、アンモニアガスを含む前記排ガスを２５０〜５００℃の雰囲気で該触媒と気固接触させ、触媒に吸着した硫黄酸化物を該触媒から脱離させることによって触媒を再生し、再生触媒を後段バグフィルタ前流にて排ガスに吹き込むことを特徴とする有害物分解処理方法。
- ０．１〜１００μｍ粒径の触媒を用いることを特徴とする請求項３記載の有害物分解処理方法。
- 後段バグフィルタにおける排ガス温度を１５０〜３００℃に保ち、その温度雰囲気下において、粉末触媒と排ガスを接触させることを特徴とする請求項３または４記載の有害物分解処理方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23489599A JP3858137B2 (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 排ガス中の有害物分解処理装置および方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23489599A JP3858137B2 (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 排ガス中の有害物分解処理装置および方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001058121A JP2001058121A (ja) | 2001-03-06 |
| JP3858137B2 true JP3858137B2 (ja) | 2006-12-13 |
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ID=16977999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP23489599A Expired - Fee Related JP3858137B2 (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 排ガス中の有害物分解処理装置および方法 |
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| JP2016123938A (ja) * | 2015-01-06 | 2016-07-11 | 株式会社タクマ | ろ布の触媒担持方法 |
| JP6576304B2 (ja) * | 2016-06-16 | 2019-09-18 | 株式会社タクマ | 触媒プレコートろ布の再生方法 |
| JP6843939B2 (ja) * | 2019-09-30 | 2021-03-17 | 株式会社タクマ | ろ布の触媒担持方法 |
-
1999
- 1999-08-23 JP JP23489599A patent/JP3858137B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JP2001058121A (ja) | 2001-03-06 |
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