JP4002080B2 - 硫酸ミスト除去装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス中に存在する硫酸ミストの除去方法とこれに使用する硫酸ミスト除去装置に関する。
【従来の技術】
【0002】
硫酸ミストは、一般に、湿潤ガスを濃硫酸で乾燥するプロセスにおいて発生したり、排煙脱硫設備において排煙中のSO3が水と凝縮して発生するほか、種々の化学プロセス内でも何らかの理由で発生する場合がある。
【0003】
いわゆるSOx除去法としては、アルカリや水を吸収液としたスクラバーによる洗浄方式がよく知られている。この方式によると、SO2は90%以上が除去可能であるが、SO3は50%程度しか除去されない。これは、SO3が吸収液等の水分と結合して微細な硫酸ミストを形成することにより、吸収液との物質移動速度が低下することに起因している。
【0004】
硫酸ミストは、これが不純物として製品に混入すると製品品質の低下を招き、化学プロセス内で使用するガスに混入すると反応阻害を起こす他、装置腐食の原因ともなる。また、硫酸ミストを含むガスを排出すると環境汚染の原因ともなるため、極力除去することが望まれる。
【0005】
硫酸ミストの除去方法としては、グラスウール等のフィルターに通す方法(特開平6―171907号公報等)、ミストと親和性のよいチタニア等の吸着材を使用する方法(特開平5―200283号公報等)、電気集塵機を用いる方法等が知られている。
【0006】
しかしながら、グラスウール等のフィルターを使用する方法では、ミスト捕集量に限界があり、1μm以下の微粒子を含む硫酸ミストを対象とした場合、高性能のミスト除去フィルターを用いても、1〜2体積ppm程度のミストが除去されずに通過してしまう。
前記吸着材を使用する方法では、吸着材の再生/再充填が必要になり、工程管理が煩雑になる。また、電気集塵機を用いる方法では、多大のコストがかかるという問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、硫酸ミストを低コストで簡単にかつ高効率で除去することができる硫酸ミストの除去方法と硫酸ミスト除去装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明にかかる硫酸ミストの除去方法は、硫酸ミストを含むガスを、平均孔径500μm以下で気孔率30%以上の多孔質材料である散気部材にて吸収液中にバブリングさせることを特徴とする。
【0009】
すなわち、本発明は、平均孔径500μm以下で気孔率30%以上の多孔質材料である散気部材により、硫酸ミストを含むガスを微細気泡にして吸収液に通すことにより、気液接触を高め、硫酸ミストを効率よく洗浄・除去するものである。
前記硫酸ミストを含むガスの流量は散気部材1m2あたり100〜5000m3/時間であるのが好ましく、前記吸収液の液深は0.1〜2mであるのが好ましい。
【0010】
本発明の硫酸ミスト除去装置は、内部に吸収液が収容されこの吸収液に硫酸ミストを含むガスをバブリングさせるための散気部材を設けた複数の洗浄槽からなり、硫酸ミストを含むガスがこれらの洗浄槽を順次通過するように各洗浄槽が連結されている装置であって、平均孔径500μm以下で気孔率30%以上の多孔質材料である散気部材を少なくとも一部に含むトレイによって塔内が複数段に分割された洗浄塔からなり、各段ごとに吸収液をトレイ上に注入して洗浄槽が形成されると共に、塔の下部には硫酸ミストを含むガスの供給口が設けられ、塔の上部にガス排出口が設けられている、ことを特徴とする。
【0011】
本発明の硫酸ミスト除去装置は、上述のように、前記散気部材を少なくとも一部に含むトレイによって塔内が複数段に分割された洗浄塔からなり、各段ごとに吸収液をトレイ上に注入して洗浄槽が形成されると共に、塔の下部には硫酸ミストを含むガスの供給口が設けられ、塔の上部にガス排出口が設けられている。
これによって、塔の下部から塔内に導入された硫酸ミスト含有ガスは、各段ごとに微細気泡となって洗浄されながら、塔内を上昇するので、硫酸ミストを高効率で除去することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を説明する。この実施形態で使用される散気部材としては、例えば、気体が通過する連通孔を有する多孔質材料が挙げられる。このような多孔質材料は、例えばポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ABS樹脂等の合成樹脂燒結体、酸化アルミニウム等を主成分とする燒結体(セラミックス)等が挙げられる。
【0013】
多孔質材料は平均孔径500μm以下で気孔率30%以上である。平均孔径が500μmを超える場合は、生成される気泡が大きくなり、気液接触が充分行われなくなるので、吸収による硫酸ミスト除去率が低下するおそれがある。また、気孔率が30%未満であると、単位面積あたりで生成される気泡数が少ないために、除去効率が低下するおそれがある。
本発明における多孔質材料には、前記したもの以外に、気体が通過する平均孔径500μm以下で気孔率30%以上の微細孔を有する膜材やフィルター材等も使用可能である。
【0014】
本発明において、硫酸ミストを含むガスは散気部材を通じて吸収液の中にバブリングされる。
【0015】
硫酸ミストを含むガスの流量は、散気部材1m2あたり100〜5000m3/時間であるのがよく、好ましくは500〜2000m3/時間程度、さらに好ましくは1000〜1500m3/時間程度であるのがよい。散気部材1m2あたりのガス流量が5000m3/時間を超えると、気液接触率は良好になるが、散気部材をガスが通過するときの圧力損失が大きくなるので好ましくない。
【0016】
吸収液の液深は0.1〜2mであるのがよく、好ましくは0.1〜1m程度、さらに好ましくは0.2〜0.5m程度であるのがよい。液深が2mを超えると、ミスト捕集効率は上昇するが、吸収液を収容する装置(例えば前記した洗浄槽や洗浄塔)の高さが高くなりすぎるため好ましくない。なお、例えば前記洗浄塔が複数段に分割されているような場合、各段の液深が上記範囲にあればよい。
【0017】
図1はこの実施形態にかかる硫酸ミスト除去装置の概要を示している。図1に示すように、この装置は、3段の円筒管からなる洗浄塔4を備える。各段の下部トレイは多孔質材料からなる散気板5、6、7によって構成されており、硫酸ミスト含有ガスの洗浄槽1,2,3をそれぞれ形成する。上から1段目および2段目の散気板7、6には、オーバーフロー管8、9が貫通している。また、最下段の散気板5の下部には硫酸ミスト含有ガスの供給口10が設けられ、塔の上部にガス排出口11が設けられている。なお、各洗浄槽1,2,3を仕切るトレイは一部が散気板5、6、7によって構成されたものであってもよい。
【0018】
各洗浄槽1,2,3は、それらの対向するフランジ部同士を散気板5、6、7の保持板を介して一体に固定される。
最上段の洗浄槽1の上方には吸収液供給ノズル12が設けられる。ノズル12から最上段の洗浄槽3に供給された吸収液(例えば水、アルカリ液等)は、一定液量になるとオーバーフロー管8からオーバーフローして下段の洗浄槽2に供給され、さらにオーバーフロー管9を経て最下段の洗浄槽1に供給される。洗浄槽1内の吸収液は一定液量を維持するようにポンプ13にて適宜抜き出される。
【0019】
硫酸ミストを除去するには、所定の圧力で硫酸ミスト含有ガスを供給口10から最下段の散気板5を経て最下段の洗浄槽1に供給する。このとき、ガスは散気板5によって微細気泡となって洗浄槽1の吸収液中に送られる。気液接触しながら洗浄槽1の吸収液中を上昇したガスは、洗浄槽1の上部空間から次の散気板6を経て再び微細気泡となって洗浄槽2に供給され、同様にして気液接触がなされる。これを繰り返して、ガスは最上段の洗浄槽3を通過してガス排出口11より排出される。1つの散気板当たりのガス圧力は液ヘッド分を除いた圧損で約0から200mmAq.である。
【0020】
このようにして洗浄されたガスは、硫酸ミストの約99%を超える量が除去されており、硫酸ミストの濃度を約0.01容量ppm以下に低減することができる。
【0023】
上記の実施形態では3段の洗浄槽1、2、3を設けたが、目的とする硫酸ミストの除去率や濃度に応じて段数は適宜決定することができる。また、洗浄塔に代えて、各洗浄槽をガスパイプで連結し、ガスが各洗浄槽を順次通過するようにしてもよい。各洗浄槽の圧力損失や通気量は適宜決定することができ、特に限定されるものではない。
【0024】
本発明の硫酸ミスト除去方法および除去装置の具体的な用途としては、(i)排煙中に含まれる硫酸ミストの除去、(ii)化学プロセス中で発生した硫酸ミストの除去、(iii)湿潤ガスを濃硫酸で乾燥する工程で発生した硫酸ミストの除去等が挙げられる。
【0025】
湿潤ガスを濃硫酸で乾燥する工程は、例えば塩化水素の酸化反応による塩素の製造等でも用いられる。当該方法は、塩化水素と含酸素ガスとを原料に用いて、触媒の存在下で塩化水素の酸化反応を行い、生成ガスを硫酸で洗浄脱水し、生成ガス中の塩素を圧縮冷却して分離回収することによって行われる。
【0026】
塩素分離後の酸素を主成分とする塩素回収残ガスは原料の一部として再利用される。このとき、塩素回収残ガスに硫酸ミストが多量に含まれていると、触媒の表面に触媒毒となる硫黄分が堆積し、触媒活性が低下し、長期間にわたり反応を安定に行わせることができなくなる。従って、このような塩素の製造工程に本発明の硫酸ミスト除去方法および除去装置を適用すると、塩素回収残ガスから硫酸ミストを0.01容量ppm以下にまで除去できるので、触媒活性が低下するのが防止され、長期間にわたり反応を安定化させることができる。
【0027】
【実施例】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【0028】
実施例1
図1に示す装置を用いて硫酸ミストの除去を行った。洗浄塔4を形成する3段の洗浄槽1、2、3はそれぞれ内径100mm、長さ(L)0.5mの円筒管で構成した。各段の下部にはポリ塩化ビニル製の多孔質体(平均孔径100μm、気孔率35%)からなる散気板5、6、7を取り付けた。各段の散気板の面積はそれぞれ7.5×10-3m2とした。塔頂から吸収液として水を10kg/時間の流量で供給した。この水は各段に取り付けたオーバ−フロー管8、9を通って下段に流れ落ち、最終的に系外に排出される。オーバ−フロー管8、9の散気板からの突出長さ、すなわち液深(t)は0.3mとした。
この洗浄塔4の最下部にSO4 2-換算濃度で4容量ppmの硫酸ミストを含むガスを導入した。このガスは、10m3/時間の空気を約15Lの98%硫酸中にバブリングさせて硫酸ミストを発生させ、ついで充填材(ラシヒリング)を充填したミスト分離器に導入して調製した。ガス流量は散気板1m2あたり約1300m3/時間とした。
この硫酸ミストを含むガスを洗浄塔4に導入して処理した結果、塔頂でのミスト濃度は0.005容量ppmであり、除去率は99.9%であった。なお、散気板使用時の圧損は450mmAq.程度であり、液ヘッド分を除くと150mmAq.であった。
【0029】
比較例1
泡鐘塔を用いて硫酸ミストの除去操作を行った。すなわち、図2に示すように、各段に径が1mmの孔を160個設けた多孔部を有するキャップ28、29、30をそれぞれ設けた3段の洗浄槽25、26、27からなる泡鐘塔(洗浄塔)を用いた。この場合、各段の多孔部の面積は3.7×10-3m2とした。オーバ−フロー管31、32により各段における液深(t)は300mmとした。段間隔(L)は500mm、塔頂からの水の供給量は10kg/時間とした。各段の多孔部1m2あたりのガス流量は約2600m3/時間とした。
実施例1と同様にして調製した硫酸ミストを含むガスを塔の底部から10m3/時間で導入したところ、塔頂での硫酸ミスト濃度は0.04容量ppmであり、除去率は99%であった。なお、各段での圧損は450mmAq.であった。
【0030】
比較例2
充填塔を用いて硫酸ミストの除去操作を行った。すなわち、図3に示すように、ラシヒリング(寸法:1/2インチ)を長さ1.5m、内径100mmの充填塔に充填し、実施例1と同様にして調製した硫酸ミストを含むガスを塔の底部から10m3/時間で導入した。また、塔頂には、水の分散性を高めるためにスプレーノズル21を設置し、このスプレーノズル21から水を塔内にスプレーし、底部から排出した。水の供給量は10〜200kg/時間の範囲で変化させた。その結果、塔頂での硫酸ミスト濃度は1.2〜2.0容量ppmであり、除去率は50〜70%であった。
【0031】
【発明の効果】
本発明の硫酸ミストの除去方法と硫酸ミスト除去装置によれば、硫酸ミストを低コストで簡単にかつ高効率で除去することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態にかかる硫酸ミスト除去装置を示す概略説明図である。
【図2】 比較例1で用いた泡鐘塔を示す概略説明図である。
【図3】 比較例2で用いた充填塔を示す概略説明図である。
【符号の説明】
1 洗浄槽
2 洗浄槽
3 洗浄槽
4 洗浄塔
5 散気板
6 散気板
7 散気板
8 オーバーフロー管(オーバーフロー手段)
9 オーバーフロー管(オーバーフロー手段)
10 硫酸ミストを含むガスの供給口
11 ガス排出口
12 液供給ノズル
Claims (4)
- 内部に吸収液が収容されこの吸収液に硫酸ミストを含むガスをバブリングさせるための散気部材を設けた複数の洗浄槽からなり、硫酸ミストを含むガスがこれらの洗浄槽を順次通過するように各洗浄槽が連結されている装置であって、平均孔径500μm以下で気孔率30%以上の多孔質材料である散気部材を少なくとも一部に含むトレイによって塔内が複数段に分割された洗浄塔からなり、各段ごとに吸収液をトレイ上に注入して洗浄槽が形成されると共に、塔の下部には硫酸ミストを含むガスの供給口が設けられ、塔の上部にガス排出口が設けられている、ことを特徴とする硫酸ミスト除去装置。
- 前記硫酸ミストを含むガスは散気部材1m2あたり100〜5000m3/時間の流量で洗浄槽を通過する請求項1記載の硫酸ミスト除去装置。
- 前記吸収液の液深は0.1〜2mである請求項1記載の硫酸ミスト除去装置。
- 最上段の散気部材の上方に吸収液供給口が設けられ、この吸収液供給口から吸収液が最上段の散気部材上に供給されると共に、オーバーフロー手段にてオーバーフローした吸収液が下段へと順次送られる請求項1記載の硫酸ミスト除去装置。
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