JP4314647B2 - 排ガス中のSOx除去方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス中のSOX 除去方法に係り、特に、排ガス中のSOX を酸化マグネシウム又は水酸化マグネシウムからなる吸収剤を用いて吸収除去した後、除去に用いた吸収剤のMg分を分離・回収してSOX 除去に再利用する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
高S分の燃料を火力発電ボイラなどで燃焼させて得られた排ガス中の硫黄酸化物(SOX )を除去するために、酸化マグネシウム(以下、MgOと呼ぶ)又は水酸化マグネシウム(以下、Mg(OH)2 と呼ぶ)を吸収剤として使用した場合、湿式処理時の吸収処理液は、排水処理を施した後に排水として海中に放流し、乾式処理時の吸収処理灰は、産業廃棄物として廃棄していた。
【0003】
すなわち、湿式処理又は乾式処理のいずれにおいても、吸収剤であるMgO又はMg(OH)2 のMg分を回収することなく、全量を廃棄していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、吸収剤としては比較的高価なMgO又はMg(OH)2 を大量に消費するため、薬品のランニングコストの上昇を招き、また、湿式処理の場合は大掛かりな排水処理設備が必要になり装置コストの上昇を招くと共に、乾式処理の場合は産業廃棄物の量の増加がそのまま廃棄処理コストの上昇を招いていた。
【0005】
そこで本発明は、上記課題を解決し、排水又は産業廃棄物の排出量が少なく、かつ、薬品のランニングコストを抑えた排ガス中のSOX 除去方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項1の発明は、燃焼排ガス中の硫黄酸化物を、酸化マグネシウム又は水酸化マグネシウムからなる吸収剤を用いて除去する排ガス中のSOx除去方法において、上記硫黄酸化物を除去した後の硫酸マグネシウムを含んだ吸収処理液をMg再生塔に導入し、その吸収処理液に、苛性ソーダを加えてpH10以上にし、硫酸マグネシウムを、水酸化マグネシウムとNaイオン及びSO 4 イオンとすると共に水酸化マグネシウムを沈殿除去し、次に苛性ソーダとNaイオン及びSO 4 イオンを含有した溶液を石膏回収塔に導入し、その石膏回収塔にカルシウム化合物を加え、Naイオン及びSO 4 イオンを、水酸化ナトリウム溶液と石膏とにすると共に石膏を沈殿除去し、石膏回収塔で回収した水酸化ナトリウム溶液をMg再生塔に供給すると共に石膏回収塔で回収された上記水酸化マグネシウムを上記吸収剤として再利用するものである。
【0008】
請求項2の発明は、上記カルシウム化合物として、水酸化カルシウム、又は酸化カルシウム、或いは炭酸カルシウムを加えるものである。
【0009】
請求項3の発明は、上記石膏回収塔で石膏の分離時に硫酸を少量添加する又は石膏回収塔で分離して得られた石膏を硫酸で洗浄するものである。
【0016】
以上の方法によれば、純度の高い石膏を回収することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【0018】
本発明の排ガス中のSOX 除去方法のフローを図1に示す。
【0019】
図1に示すように、先ず、燃焼排ガスG中のSOX (SO2 、SO3 )を吸収塔(図示せず)に導入し、MgO又はMg(OH)2 からなる吸収剤(スラリー)1を用いてSO3 を吸収除去2する。S分を吸収された燃焼排ガスG(図示せず)は、その後、大気中に排出される。また、S分吸収後の主成分である硫酸マグネシウム(以下、MgSO4 と呼ぶ)は溶解槽5において水(工業用水)4で溶解される。この時、燃焼排ガスG中のSO2 は、吸収剤1により吸収除去3されてMgSO3 となるため、一旦、酸化塔2において空気(又は酸素)6で酸化された後、溶解槽5において溶解される。
【0020】
次に、S分を除去した後のMgSO4を含んだ吸収処理液をMg再生塔9に導入した後、苛性ソーダ8を加えてpH値10以上にしてMg(OH)210を生成沈殿させ、Mg(OH)210とNaイオンおよびSO4イオンを含有した溶液とに固液分離する。
【0021】
その後、NaイオンおよびSO4 イオンを含有した溶液を石膏回収塔12に導入した後、カルシウム化合物11を加えて石膏(CaSO4 )16を生成沈殿させ、石膏16と水酸化ナトリウム(NaOH)溶液13とに固液分離する。この時、カルシウム化合物11を加え過ぎると、石膏16中に未反応のCa分が残留し、石膏の純度が低くなるため、石膏16の分離時に硫酸14を少量添加することにより残留Ca分を完全に反応させ、石膏の純度を高める。尚、分離して得られた石膏16を硫酸14で洗浄することにより石膏の純度を高めるようにしてもよいことは言うまでもない。
【0022】
その後、分離回収されたMg(OH)2 10は吸収塔に戻し、吸収剤1として再利用すると共に、同じく分離回収されたNaOH溶液13はMg再生塔9に戻し、Mg(OH)2 10の生成反応剤として再利用する(苛性ソーダ8として補填する)。
【0023】
石膏回収塔12に添加するカルシウム化合物11としては、例えば、水酸化カルシウム(Ca(OH)2 )、酸化カルシウム(CaO)、炭酸カルシウム(CaCO3 )などが挙げられる。
【0024】
次に、Mg再生塔9において、pH値を調整した理由を以下に説明する。
【0025】
pH値と溶解率との関係を図3に示す。ここで、図3(a)はCaの各pH値における溶解率を示し、図3(b)はMgの各pH値における溶解率を示している。尚、pHの調整剤として、硫酸および苛性ソーダを用いる。
【0026】
図3(a)に示すように、Caイオンの溶解率はpH値1〜12に亘って10%強である。すなわち、Caイオンは全pH領域において、殆ど溶液中に溶解しないことが伺える。
【0027】
これに対して、図3(b)に示すように、Mgイオンの溶解率はpH値1〜10に亘って略100%であり、略完全に溶液中に溶解する。しかし、pH値10〜11において、Mgイオンの溶解率は急激に低下し、pH値11以上におけるMgイオンの溶解率は略0%となる。すなわち、pH値10以上において、Mg(OH)2 が生成沈殿することが伺える。
【0028】
このことから、S分を除去した後のMgSO4 を含んだ吸収処理液に、苛性ソーダ8を加えてpH値10以上にすることで、吸収処理液中に含有されるMg分は、略全てMg(OH)2 10として生成沈殿すると共に、略100%回収することができる。
【0029】
すなわち、本発明の排ガス中のSOX 除去方法によれば、S分を除去した後のMgSO4 を含んだ吸収処理液からMg分をMg(OH)2 10として回収すると共に、SO4 分を石膏16として回収しているため、排水および産業廃棄物が殆ど発生せず、排水および産業廃棄物の処理費用を低減することができる。
【0030】
また、回収したMg(OH)2 10は吸収剤として再利用すると共に、最終回収溶液(NaOH溶液)13はMg(OH)2 10の生成反応剤として再利用しているため、薬品のランニングコストを低減することができる。
【0031】
尚、本発明においては、SO2およびSO3の吸収、酸化、および溶解を別々の工程で行っているが、一体に行ってもよいことは言うまでもない。
【0033】
次に、排ガス中のSOx除去後の吸収液から石膏と水酸化マグネシウムを回収する参考例のフローを図2で説明する。尚、図1と同様の部材には同じ符号を付している。
【0034】
本発明の排ガス中のSOX 除去方法は、S分を除去した後のMgSO4 を含んだ吸収処理液(又は吸収処理灰)から、先ず、Mg(OH)2 10を回収した後、石膏16を回収するものであった。
【0035】
これに対して、図2に示すように、参考例は、本発明と同様にしてS分を除去した後のMgSO4を含んだ吸収処理液を、先ず、石膏回収塔12に導入した後、カルシウム化合物11を加えてpH値を10未満にして石膏(CaSO4)16を生成沈殿させ、石膏16とMgイオンを含有した溶液とに固液分離する。
【0036】
その後、Mgイオンを含有した溶液をMg再生塔9に導入した後、苛性ソーダ8を加えてpH値10以上にしてMg(OH)2 10を生成沈殿させ、Mg(OH)2 10とNaOH溶液13とに固液分離する。
【0037】
その後、分離回収されたMg(OH)2 10は吸収塔に戻し、吸収剤1として再利用すると共に、同じく分離回収されたNaOH溶液13はMg再生塔9に戻し、Mg(OH)2 10の生成反応剤として再利用する。
【0038】
ここで、カルシウム化合物11を加えた時のpH値を10未満に調整しているのは、カルシウム化合物11として、例えば、Ca(OH)2 を用い、かつ、pH値が10以上であった場合、石膏と同時にMg(OH)2 が生成沈殿してしまい、得られる石膏16の純度が低下するためである。
【0040】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、S分を除去した後のMgSO4を含んだ吸収処理液からMg分をMg(OH)2として回収すると共に、SO4分を石膏として回収することで、排水および産業廃棄物が殆ど発生せず、排水および産業廃棄物の処理費用を低減することができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の排ガス中のSOx除去方法のフローを示す図である。
【図2】参考例として、排ガス中のSOx除去方法のフローを示す図である。
【図3】pH値と溶解率との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 吸収剤
8 苛性ソーダ
10 Mg(OH)2(水酸化マグネシウム)
11 カルシウム化合物
13 NaOH溶液
14 硫酸
16 石膏
G 燃焼排ガス
Claims (3)
- 燃焼排ガス中の硫黄酸化物を、酸化マグネシウム又は水酸化マグネシウムからなる吸収剤を用いて除去する排ガス中のSOx除去方法において、上記硫黄酸化物を除去した後の硫酸マグネシウムを含んだ吸収処理液をMg再生塔に導入し、その吸収処理液に、苛性ソーダを加えてpH10以上にし、硫酸マグネシウムを、水酸化マグネシウムとNaイオン及びSO4イオンとすると共に水酸化マグネシウムを沈殿除去し、次に苛性ソーダとNaイオン及びSO4イオンを含有した溶液を石膏回収塔に導入し、その石膏回収塔にカルシウム化合物を加え、Naイオン及びSO4イオンを、水酸化ナトリウム溶液と石膏とにすると共に石膏を沈殿除去し、石膏回収塔で回収した水酸化ナトリウム溶液をMg再生塔に供給すると共に石膏回収塔で回収された上記水酸化マグネシウムを上記吸収剤として再利用することを特徴とする排ガス中のSOx除去方法。
- 上記カルシウム化合物として、水酸化カルシウム、又は酸化カルシウム、或いは炭酸カルシウムを加える請求項1に記載の排ガス中のSOx除去方法。
- 上記石膏回収塔で石膏の分離時に硫酸を少量添加する又は石膏回収塔で分離して得られた石膏を硫酸で洗浄する請求項1記載の排ガス中のSOx除去方法。
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