JP4332941B2 - 流動床を用いた有害排ガス処理方法 - Google Patents
流動床を用いた有害排ガス処理方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオキシン等の有機系塩素化合物を含む有害排ガスを流動床を用いて吸着除去するための流動床を用いた有害排ガス処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ゴミ焼却炉から排出される排気ガスには未燃炭素分や芳香族化合物、塩素分が含まれている。この焼却排ガスが集塵機等を通って低温になると、灰や銅などの金属を触媒として反応し、有害物質であるダイオキシンを生成する。現在、ゴミ焼却炉排ガスに含まれるダイオキシンの規制値が厳しくなるなど、ダイオキシン排出が問題となっている。
【０００３】
また、ダイオキシンのみならず、塩素系芳香族化合物などの有機塩素化合物は有害物質であり、これらの有害ガスから有害物質を除去して無害化することが必要である。
【０００４】
従来、ダイオキシン分解触媒として、発電所排ガスに含まれる窒素酸化物を窒素に無害化する機能を持つ、酸化チタンを担体として五酸化バナジウムを担持した脱硝触媒が知られており（特公平６−３８８６３号公報）、ごみ焼却炉排ガスに転用したものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ダイオキシン分解触媒を用いてダイオキシン等を分解するには温度が高温であり、小規模のゴミ焼却炉では適用が困難である。
【０００６】
また従来からガス中の特定成分を吸着する吸着触媒を用いた流動床式の吸着塔と再生塔とを組み合わせた特定ガスの連続回収装置が知られているが、ダイオキシン等の有機系塩素化合物を良好に吸着する適当な吸着触媒は知られていない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ゴミ焼却炉等から排出される排ガス中に含まれるダイオキシン等の有機系塩素化合物を有効に除去できる流動床を用いた有害排ガス処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ゴミ焼却炉からの燃焼排ガスを集塵機を通して除塵し、その除塵後の有害排ガス中に含まれるダイオキシンを含む有機系塩素化合物を無害化して排気するための有害排ガス処理方法において、ダイオキシンを含む有機系塩素化合物の吸着剤として活性ボーキサイト又は活性アルミナ粒子を用い、その活性ボーキサイト又は活性アルミナ粒子を吸着剤とする流動床を用いた吸着塔内の温度を１００〜３００℃にして、上記有害排ガスを吸着塔内に通して吸着剤を流動化させつつ有害排ガス中の有機系塩素化合物を吸着除去し、その吸着塔内の有機系塩素化合物を吸着した吸着剤を再生塔に導入すると共に再生塔内に導入した助燃ガスと共に焼却もしくは加熱して再生塔内を３００℃以上にし、吸着剤に吸着した有機系塩素化合物を分解除去もしくは脱離し、その再生塔で再生された吸着剤を吸着塔に循環する流動床を用いた有害排ガス処理方法である。
【０００９】
請求項２の発明は、活性ボーキサイト又は活性アルミナ粒子の粒径が２０μｍ〜３ｍｍである請求項１記載の流動床を用いた有害排ガス処理方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１２】
図１は、吸着剤として活性ボーキサイト及び活性アルミナ粒子を用いた有害排ガス除去システムを示し、流動床式吸着塔１０とその吸着塔１０の吸着剤に吸着された有機系塩素化合物を分解すると共に吸着剤を再生する再生塔（分解塔）１２から構成される。
【００１３】
この吸着塔１０にゴミ焼却炉で発生した燃焼排ガスとしての有害ガス１３を吸着塔１０に導入し、有害ガス中に含まれる有機系塩素化合物を吸着除去して浄化後ガス１４として排出する。
【００１４】
吸着塔１０で有機系塩素化合物を吸着した吸着済み粒子（吸着剤）をライン１５から再生塔１２に導入し、再生塔１２の下部から燃焼ガス（助燃ガス）１６を導入して吸着剤に吸着された有機系塩素化合物を燃焼・分解もしくは脱離させて燃焼生成ガス１７として排気し、再生された吸着剤をライン１８から吸着塔１０に循環させることで、有害ガス中に含まれる有機系塩素化合物を、活性ボーキサイト及び活性アルミナ粒子からなる吸着剤で、連続的に除去分離することが可能となる。
【００１５】
さて、本発明者は、ダイオキシン等の有機系塩素化合物を吸着する吸着剤を種々調べた結果、活性ボーキサイト及び活性アルミナ粒子が有効であることを確認した。
【００１６】
活性ボーキサイト及び活性アルミナ粒子の有機系塩素化合物の吸着性能試験；
吸着触媒として、活性ボーキサイト及び活性アルミナ粒子を用い、有機系塩素化合物としてクロロフェノールについて吸着性能の実験を行った。
【００１７】
窒素ガスベースでクロロフェノールを１５ｐｐｍ以下に調整して反応ガスとしこれを活性ボーキサイト及び活性アルミナ粒子の層に通してクロロフェノールの吸着実験を行った結果、吸着反応速度が、０．１［１／ａｔｍ／ｓｅｃ］であった。
【００１８】
この反応ガス中に７［ｖｏｌ％］の水蒸気を混入したところ、吸着反応速度は１／４〜１／３に低下し、０．０２５〜０．０３３［１／ａｔｍ／ｓｅｃ］の吸着反応速度を取ることがわかった。
【００１９】
このように、活性ボーキサイト及び活性アルミナ粒子を用いれば、吸着反応温度１００〜３００℃において、数１で表す反応速度ｒads で有機系塩素化合物を吸着することができる。
【００２０】
【数１】
【００２１】
数１中、ｋは速度定数、Ｃg は排ガス中のダイオキシン濃度、Ｃs は、単位触媒量当たりの吸着するダイオキシン量［ｇ／ｇ］、Ｗads は触媒に吸着するダイオキシン量、Ｗcat は単位触媒量である。
【００２２】
次に、吸着触媒を流動媒体とした吸着塔での吸着性能試算の結果を説明する。
【００２３】
上記の反応速度を用いて、吸着塔１０におけるダイオキシン吸着性能を試算した。
【００２４】
計算例として、４０００［Ｎｍ3 ／ｈｒ］の排ガス中（５００［ｔｏｎ／ｄａｙ］のゴミ焼却炉から排出される排気ガスを模擬）に、１００［ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ3 ］の濃度で含まれるダイオキシンに関して、吸着塔１０のダイオキシン吸着性能を試算した結果を図２に示した。
【００２５】
吸着剤の粒子径を５００［μｍ］、吸着塔の塔径を２［ｍ］とした場合に、吸着塔入口濃度１００［ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ3］のダイオキシンが、規制値である０．１［ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ3］まで吸着除去されるには、層高が１．９［ｍ］あれば十分であるとの試算結果が得られた。
【００２６】
また活性ボーキサイト及び活性アルミナ粒子の粒径は、流動化が容易である２０，３０［μｍ］〜２，３［ｍｍ］までの粒径を持つものが好ましい。
【００２７】
図３は、図１に示した有害排ガス除去システムをゴミ焼却炉の後流に組み込む例を示したものである。
【００２８】
図３において、ゴミ焼却炉２０からの燃焼排ガスを集塵機２２を通し、本発明の有害排ガス除去システム２４を通して有機系塩素化合物を無害化して煙突２６から排気するようにしたものである。
【００２９】
図４は、本発明の有害排ガス除去システム２４における吸着剤の循環を移送管３０を用いて循環する例を示したものである。
【００３０】
図４において、吸着塔１０内の吸着剤は、流動床の下部から移送管３０の下部にライン３１にて流下し、移送管３０に吹き込まれるリフトガスで移送管３０の上部に移送され、その上部からライン３２にて再生塔（分解塔）１２に流下され、再生塔１２内で吸着した有機系塩素化合物が燃焼分解もしくは脱離されて無害化され、再生された吸着剤がライン３３にて吸着塔１０内に戻されるようにされる。
【００３２】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次の如き優れた効果を発揮する。
【００３３】
(1) ダイオキシン等の有機系塩素化合物の吸着触媒として、活性ボーキサイト及び活性アルミナ粒子を用いることで、有害ガス中の有害成分を吸着除去することが可能となる。
【００３４】
(2) 吸着塔と再生塔（分解塔）からなる循環流動床システムを導入することで、有害ガスから有機塩素化合物の連続的な吸着除去が可能となる。
【００３５】
(3) 吸着触媒へ吸着した有機系塩素化合物による吸着性能劣化に対して、分解塔（再生塔）で触媒再生を行うことで、吸着性能を回復することができる。
【００３６】
(4) ゴミ焼却炉排ガスに含まれるダイオキシン等の有害排ガスを、環境規制値である０．１［ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ3 ］以下の濃度まで下げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図２】本発明において、吸着塔内のダイオキシン濃度軸方向分布を示す図である。
【図３】本発明において、ゴミ焼却炉に適用した例を示す図である。
【図４】図１において、吸着剤の循環の具体例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 吸着塔
１２ 再生塔
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオキシン等の有機系塩素化合物を含む有害排ガスを流動床を用いて吸着除去するための流動床を用いた有害排ガス処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ゴミ焼却炉から排出される排気ガスには未燃炭素分や芳香族化合物、塩素分が含まれている。この焼却排ガスが集塵機等を通って低温になると、灰や銅などの金属を触媒として反応し、有害物質であるダイオキシンを生成する。現在、ゴミ焼却炉排ガスに含まれるダイオキシンの規制値が厳しくなるなど、ダイオキシン排出が問題となっている。
【０００３】
また、ダイオキシンのみならず、塩素系芳香族化合物などの有機塩素化合物は有害物質であり、これらの有害ガスから有害物質を除去して無害化することが必要である。
【０００４】
従来、ダイオキシン分解触媒として、発電所排ガスに含まれる窒素酸化物を窒素に無害化する機能を持つ、酸化チタンを担体として五酸化バナジウムを担持した脱硝触媒が知られており（特公平６−３８８６３号公報）、ごみ焼却炉排ガスに転用したものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ダイオキシン分解触媒を用いてダイオキシン等を分解するには温度が高温であり、小規模のゴミ焼却炉では適用が困難である。
【０００６】
また従来からガス中の特定成分を吸着する吸着触媒を用いた流動床式の吸着塔と再生塔とを組み合わせた特定ガスの連続回収装置が知られているが、ダイオキシン等の有機系塩素化合物を良好に吸着する適当な吸着触媒は知られていない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ゴミ焼却炉等から排出される排ガス中に含まれるダイオキシン等の有機系塩素化合物を有効に除去できる流動床を用いた有害排ガス処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ゴミ焼却炉からの燃焼排ガスを集塵機を通して除塵し、その除塵後の有害排ガス中に含まれるダイオキシンを含む有機系塩素化合物を無害化して排気するための有害排ガス処理方法において、ダイオキシンを含む有機系塩素化合物の吸着剤として活性ボーキサイト又は活性アルミナ粒子を用い、その活性ボーキサイト又は活性アルミナ粒子を吸着剤とする流動床を用いた吸着塔内の温度を１００〜３００℃にして、上記有害排ガスを吸着塔内に通して吸着剤を流動化させつつ有害排ガス中の有機系塩素化合物を吸着除去し、その吸着塔内の有機系塩素化合物を吸着した吸着剤を再生塔に導入すると共に再生塔内に導入した助燃ガスと共に焼却もしくは加熱して再生塔内を３００℃以上にし、吸着剤に吸着した有機系塩素化合物を分解除去もしくは脱離し、その再生塔で再生された吸着剤を吸着塔に循環する流動床を用いた有害排ガス処理方法である。
【０００９】
請求項２の発明は、活性ボーキサイト又は活性アルミナ粒子の粒径が２０μｍ〜３ｍｍである請求項１記載の流動床を用いた有害排ガス処理方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１２】
図１は、吸着剤として活性ボーキサイト及び活性アルミナ粒子を用いた有害排ガス除去システムを示し、流動床式吸着塔１０とその吸着塔１０の吸着剤に吸着された有機系塩素化合物を分解すると共に吸着剤を再生する再生塔（分解塔）１２から構成される。
【００１３】
この吸着塔１０にゴミ焼却炉で発生した燃焼排ガスとしての有害ガス１３を吸着塔１０に導入し、有害ガス中に含まれる有機系塩素化合物を吸着除去して浄化後ガス１４として排出する。
【００１４】
吸着塔１０で有機系塩素化合物を吸着した吸着済み粒子（吸着剤）をライン１５から再生塔１２に導入し、再生塔１２の下部から燃焼ガス（助燃ガス）１６を導入して吸着剤に吸着された有機系塩素化合物を燃焼・分解もしくは脱離させて燃焼生成ガス１７として排気し、再生された吸着剤をライン１８から吸着塔１０に循環させることで、有害ガス中に含まれる有機系塩素化合物を、活性ボーキサイト及び活性アルミナ粒子からなる吸着剤で、連続的に除去分離することが可能となる。
【００１５】
さて、本発明者は、ダイオキシン等の有機系塩素化合物を吸着する吸着剤を種々調べた結果、活性ボーキサイト及び活性アルミナ粒子が有効であることを確認した。
【００１６】
活性ボーキサイト及び活性アルミナ粒子の有機系塩素化合物の吸着性能試験；
吸着触媒として、活性ボーキサイト及び活性アルミナ粒子を用い、有機系塩素化合物としてクロロフェノールについて吸着性能の実験を行った。
【００１７】
窒素ガスベースでクロロフェノールを１５ｐｐｍ以下に調整して反応ガスとしこれを活性ボーキサイト及び活性アルミナ粒子の層に通してクロロフェノールの吸着実験を行った結果、吸着反応速度が、０．１［１／ａｔｍ／ｓｅｃ］であった。
【００１８】
この反応ガス中に７［ｖｏｌ％］の水蒸気を混入したところ、吸着反応速度は１／４〜１／３に低下し、０．０２５〜０．０３３［１／ａｔｍ／ｓｅｃ］の吸着反応速度を取ることがわかった。
【００１９】
このように、活性ボーキサイト及び活性アルミナ粒子を用いれば、吸着反応温度１００〜３００℃において、数１で表す反応速度ｒads で有機系塩素化合物を吸着することができる。
【００２０】
【数１】
数１中、ｋは速度定数、Ｃg は排ガス中のダイオキシン濃度、Ｃs は、単位触媒量当たりの吸着するダイオキシン量［ｇ／ｇ］、Ｗads は触媒に吸着するダイオキシン量、Ｗcat は単位触媒量である。
【００２２】
次に、吸着触媒を流動媒体とした吸着塔での吸着性能試算の結果を説明する。
【００２３】
上記の反応速度を用いて、吸着塔１０におけるダイオキシン吸着性能を試算した。
【００２４】
計算例として、４０００［Ｎｍ3 ／ｈｒ］の排ガス中（５００［ｔｏｎ／ｄａｙ］のゴミ焼却炉から排出される排気ガスを模擬）に、１００［ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ3 ］の濃度で含まれるダイオキシンに関して、吸着塔１０のダイオキシン吸着性能を試算した結果を図２に示した。
【００２５】
吸着剤の粒子径を５００［μｍ］、吸着塔の塔径を２［ｍ］とした場合に、吸着塔入口濃度１００［ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ3］のダイオキシンが、規制値である０．１［ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ3］まで吸着除去されるには、層高が１．９［ｍ］あれば十分であるとの試算結果が得られた。
【００２６】
また活性ボーキサイト及び活性アルミナ粒子の粒径は、流動化が容易である２０，３０［μｍ］〜２，３［ｍｍ］までの粒径を持つものが好ましい。
【００２７】
図３は、図１に示した有害排ガス除去システムをゴミ焼却炉の後流に組み込む例を示したものである。
【００２８】
図３において、ゴミ焼却炉２０からの燃焼排ガスを集塵機２２を通し、本発明の有害排ガス除去システム２４を通して有機系塩素化合物を無害化して煙突２６から排気するようにしたものである。
【００２９】
図４は、本発明の有害排ガス除去システム２４における吸着剤の循環を移送管３０を用いて循環する例を示したものである。
【００３０】
図４において、吸着塔１０内の吸着剤は、流動床の下部から移送管３０の下部にライン３１にて流下し、移送管３０に吹き込まれるリフトガスで移送管３０の上部に移送され、その上部からライン３２にて再生塔（分解塔）１２に流下され、再生塔１２内で吸着した有機系塩素化合物が燃焼分解もしくは脱離されて無害化され、再生された吸着剤がライン３３にて吸着塔１０内に戻されるようにされる。
【００３２】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次の如き優れた効果を発揮する。
【００３３】
(1) ダイオキシン等の有機系塩素化合物の吸着触媒として、活性ボーキサイト及び活性アルミナ粒子を用いることで、有害ガス中の有害成分を吸着除去することが可能となる。
【００３４】
(2) 吸着塔と再生塔（分解塔）からなる循環流動床システムを導入することで、有害ガスから有機塩素化合物の連続的な吸着除去が可能となる。
【００３５】
(3) 吸着触媒へ吸着した有機系塩素化合物による吸着性能劣化に対して、分解塔（再生塔）で触媒再生を行うことで、吸着性能を回復することができる。
【００３６】
(4) ゴミ焼却炉排ガスに含まれるダイオキシン等の有害排ガスを、環境規制値である０．１［ｎｇＴＥＱ／Ｎｍ3 ］以下の濃度まで下げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図２】本発明において、吸着塔内のダイオキシン濃度軸方向分布を示す図である。
【図３】本発明において、ゴミ焼却炉に適用した例を示す図である。
【図４】図１において、吸着剤の循環の具体例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 吸着塔
１２ 再生塔
Claims (2)
- ゴミ焼却炉からの燃焼排ガスを集塵機を通して除塵し、その除塵後の有害排ガス中に含まれるダイオキシンを含む有機系塩素化合物を無害化して排気するための有害排ガス処理方法において、ダイオキシンを含む有機系塩素化合物の吸着剤として活性ボーキサイト又は活性アルミナ粒子を用い、その活性ボーキサイト又は活性アルミナ粒子を吸着剤とする流動床を用いた吸着塔内の温度を１００〜３００℃にして、上記有害排ガスを吸着塔内に通して吸着剤を流動化させつつ有害排ガス中の有機系塩素化合物を吸着除去し、その吸着塔内の有機系塩素化合物を吸着した吸着剤を再生塔に導入すると共に再生塔内に導入した助燃ガスと共に焼却もしくは加熱して再生塔内を３００℃以上にし、吸着剤に吸着した有機系塩素化合物を分解除去もしくは脱離し、その再生塔で再生された吸着剤を吸着塔に循環することを特徴とする流動床を用いた有害排ガス処理方法。
- 活性ボーキサイト又は活性アルミナ粒子の粒径が２０μｍ〜３ｍｍである請求項１記載の流動床を用いた有害排ガス処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22400699A JP4332941B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 流動床を用いた有害排ガス処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22400699A JP4332941B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 流動床を用いた有害排ガス処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001046838A JP2001046838A (ja) | 2001-02-20 |
| JP4332941B2 true JP4332941B2 (ja) | 2009-09-16 |
Family
ID=16807123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22400699A Expired - Fee Related JP4332941B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 流動床を用いた有害排ガス処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4332941B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2379372A1 (en) * | 1999-07-14 | 2001-01-18 | Tommy G. Taylor | Innovative incineration system for refuse-derived fuels, coal and petroleum coke, or chlorinated hydrocarbons |
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1999
- 1999-08-06 JP JP22400699A patent/JP4332941B2/ja not_active Expired - Fee Related
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