JP4375595B2 - 塔充填物の排出方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収塔のような充填塔において、付着物が付着した充填物を塔外に排出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガス中の有効成分を回収する目的で、あるいはガス中の不要成分を除去する目的で、ガスと抽出液を接触させる気液接触装置は工業的に広く採用されている。その中でも気液接触を効率良く行うために、種々の形状を有する充填物を使用した充填塔が広く使用されている。このような充填塔において長期連続運転を行った場合、しばしば詰りを生じ、処理能力が低下したり運転不能に陥ることがある。詰りの種類によっては、充填物を取り出して洗浄した後再使用するか、あるいは新たな充填物に取り替える必要が生じる。
【０００３】
例えば製鉄所等に併設されたコークス炉から発生するガスには、硫化水素、アンモニア、シアン化水素などが含まれており、脱硫装置においてガス中のこれら成分を吸収液に吸収させ、得られた脱硫液から硫黄を回収する方法は広く採用されている。上記ガス成分の吸収を行う吸収塔においては、気液接触を効率良く行うために充填塔が用いられ、吸収液としてアルカリ水溶液あるいはアンモニア水溶液などを用いて、硫化水素及びシアン化水素を化学的に、またアンモニアを物理的に吸収させている。ここで得られた脱硫液を次いで再生塔に送り、そこで空気酸化することにより硫黄を生成させている。生成した硫黄はガス流に伴って再生塔上部に浮上するので、これを抜き出すことにより分離回収している。一方再生塔から排出される液はアルカリ性を呈しており吸収塔の吸収液として利用されるが、この排出液中には再生塔で分離回収されなかった微量の硫黄が懸濁混入して来るので、長期運転を行うと徐々に充填塔上部の充填物に詰りを生じさせる。
【０００４】
詰りが進行すると吸収塔の処理能力が低下するので、運転を停止し、付着物が付着した充填物を充填塔から排出し、洗浄を行った後再充填することが必要になる。従来このような充填物は、作業員が充填塔頂部内に入り、人力でシャベルを使用して塔外に排出し、一定量毎にレッカー車によって吊り下げて地上まで下ろしていた。しかしながら良好とは言えない環境下での塔内作業を、多数の人手をかけて長時間行う必要があることが問題であった。また排出した充填物には硫黄が強固に付着しているためこれを取り除く作業を行う必要があり、コンクリートミキサーなどを用いて洗浄を行っていたが、洗浄に時間がかかる上に、高価な充填物が損傷するという問題点もあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そのため本発明者らは、充填用頂部と地上を結ぶ大口径の配管を行い、減圧吸引によって充填物を排出することを試みた。しかしながら減圧吸引による充填物の排出を開始後、短時間の内に管内部で閉塞を起こすため、この試みは成功しなかった。またその際、充填物も少なからず破損するという不具合も観察された。その後同様の試みを繰り返したが、その多くは管内部での閉塞トラブルを解決することが難しかった。そのような中で後記するような方法を採用するときに、上記のような閉塞トラブルも無く、また充填物の実質的な損傷も無く、円滑に充填物が排出できることを見出した。またこの新しい方法によれば、充填物の排出時において、充填物に強固に付着している硫黄ケーキが効果的に剥離することも見出すに至った。
【０００６】
したがって本発明の目的は、作業環境上の改善を伴いつつ、付着物が付着した充填塔上方の充填物を効果的に排出する方法に関する。本発明の他の目的は、充填物の排出に際し、同時に詰り物質の一部又は全部を充填物と剥離する方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明によれば、充填物径より大きくかつ充填物径の２倍以下の口径を有し、チューブ壁に微細な孔を１個又は複数個備えた可撓性チューブを使用し、充填塔上部の付着物が付着した中空らせん状充填物を減圧吸引によって充填塔外下方に排出することを特徴とする塔充填物の排出方法が提供される。このような充填物の排出は、好ましくは可撓性チューブの振動条件下に行われる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、コークス炉ガスの脱硫装置に用いられる吸収塔の充填物の排出について説明する。
【０００９】
図１は、コークス炉ガスの脱硫装置の１例を示す図面であって、コークス炉ガス中の硫化水素、シアン化水素、アンモニア等を吸収する吸収塔１と、吸収塔１において硫化水素の吸収によって生成した硫化アンモニウムを酸化することによって硫黄を生成させる再生塔２とからなっている。この実施例では、吸収塔１は高さ４６．５ｍ、直径９．２ｍであり、各段に高さ８ｃｍ、直径８．５ｃｍのポリプロピレン製中空らせん状充填物（商品名ハイレックス）３２０ｍ^３を充填した４段の充填層４を設けている。
【００１０】
ライン５からコークス炉ガスを吸収塔１の下部から導入する一方で、再生塔２からの脱硫水を吸収液として吸収塔１の上部から導入し、充填層４を通過する間に向流接触してコークス炉ガス５中のアンモニアを物理的に吸収し、また硫化水素を硫化アンモニウムとして、またシアン化水素をチオシアン酸アンモニウムとして吸収する。上記吸収によって得られた吸収処理液を吸収塔１下部からライン９を通して排出し、ライン６からピクリン酸のような酸化触媒とライン１０から酸化剤としての空気とともに再生塔２の下部に導入する。そこで硫化アンモニウムを酸化することにより、硫黄を生成させる。生成した硫黄はガス流に伴って浮上し、再生塔のオーバーフローライン１２から脱硫液の一部を伴って排出し、遠心分離機３によりライン１３を通って液を、またライン１４を通って硫黄とに分離する。再生塔上部から脱硫液を抜き出し、ライン７を通って吸収塔１に循環させ、吸収液として使用する。吸収塔からの処理ガスをライン８から、また再生塔からの排ガスをライン１１からそれぞれ次工程に排出させる。
【００１１】
吸収塔に循環使用される再生塔からの脱硫液には硫黄微粒子が少量懸濁しており、長期間の運転中に上部充填層に徐々に付着していき、ついには詰りを生じ、例えば充填塔内の圧損失が大きくなるなどの不具合が出てくる。したがって運転に支障を生じるようになると、装置を止め、上部充填層の充填物を排出して、硫黄を取り除く作業が必要となる。
【００１２】
本実施例によれば、上述の充填層４に付着物で詰りを生じたので充填塔（吸収塔）１の頂部を解放し、作業員により、棚段２０上の充填物の排出を開始した。その排出状況を図２に示す。長さ約５０ｍ、内径１１０ｍｍのナイロン製チューブ２１を用意し、一端を地上のバキューム車２２に繋ぎ、他の一端を充填塔１の上部開口部２５から塔内に通し、その先端を充填塔頂部内の作業員２３が持ち、頂部充填層現場で付着物が付着した中空らせん状充填物を吸引排出させた。作業員のチューブ操作を容易にするため、ナイロン製チューブ２１の先端近傍において、充填塔内の分散板２６を利用してスイングアーム２７でナイロン製チューブ２１を取り付けた。またナイロン製チューブ２１には、その吸入口２４から５ｍ、１０ｍ、１５ｍの３箇所に孔径が５ｍｍ程度の孔を設けた。バキューム車２２の真空吸引に伴い、ナイロン製チューブ２１は振動し、作業員２３による充填物の吸引排出は順調に行われ、１日２０ｍ^３の割合で充填物を排出することができ、１６日間で頂部充填層４のすべての充填物を排出した。このようなチューブを２〜３本使用すれば、排出を６〜８日に短縮させることが可能である。この間、ナイロン製チューブの閉塞は起こらなかった。
【００１３】
排出した充填物を精査したところ、ほとんど全ての充填物から硫黄は剥離していた。これは充填物の大きさに近い口径の可撓性チューブを用いたことにより、チューブに伝わった真空吸引の動力の振動が、充填物に充分に伝わったためであると推測される。またこの排出操作において、充填物の破損は見られなかった。このように排出して回収された充填物には強固に付着した硫黄は認められなかったので、水洗浄を省略して再使用することができるが、要すれば簡単な水洗浄の後再使用することができる。いずれにしても従来行われていた長時間の水洗浄の必要性はなくなった。
【００１４】
充填物の排出に使用される可撓性チューブとしては、真空吸引に耐えることができるものであればよく、ナイロンのほかに、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエステルなど各種熱可塑性樹脂のチューブを使用することができる。このような可撓性のチューブを使用することにより、真空装置の振動が効果的に可撓性チューブに伝わり、この振動がさらに充填物に伝わって、充填物の詰り防止と充填物からの付着物の剥離に貢献しているものと推測される。
【００１５】
可撓性チューブの口径は、充填物が通過可能なものでなければならないが、充填物の大きさに比較してあまり大きすぎると閉塞トラブルが発生するので、充填物径より大きく、かつ充填物径の２倍以下、好ましくは１．５倍以下、一層好ましくは１．１〜１．３倍程度とするのが好ましい。ここで充填物径は、長径又は１番長い稜を意味し、充填物が楕円球の場合は長径を、円柱状や角柱状である場合は、高さと直径の内、長い方をいう。チューブ口径が大きすぎる場合に却って閉塞しやすい理由として、上述の振動が排出される充填物に充分伝わらないためと考えられる。
【００１６】
上記可撓性チューブには、その壁面に微小な孔が１個又は複数個設けられている。その個数及び孔径は、充填塔高さ、正確には作業に使用するチューブ高さや充填物の大きさなどによっても異なるが、チューブ高さ３〜７ｍ当り、口径１〜１０ｍｍ程度、好ましくは２〜７ｍｍ程度の孔を１個の割合で設けるのが好ましく、これら適当な範囲は実験的に定めればよい。孔の個数が必要以上に多くなったりまたその口径が大きくなり過ぎると、真空吸引の能力を低下させるようになる。一方、このような微小孔を設けないと、詰りが起こりやすくなる。
【００１７】
以上、本発明の充填物の排出方法は、コークス炉ガスの脱硫装置吸収塔充填物の排出に適用できるが、他の充填塔充填物の排出にも応用することができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、充填塔内部の作業が可撓性チューブによる充填物の吸い込みのみの軽作業であるので、粉塵の発生も無く作業環境が改善される上に、作業員の負担が著しく軽減される。また充填物の排出の段階で付着物の剥離を行うことができるので、充填物の洗浄作業を省略又は著しく軽減することができ、同時に充填物の破損ロスを抑制乃至は防止することができる。さらにレッカー車のような大型機械を準備する必要も無く、充填物の排出、洗浄、再充填のトータルコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 コークス炉ガスの脱硫装置を示す図面である。
【図２】 充填物の排出状況を示す図面である。
【符号の説明】
１ 吸収塔（充填塔）
２ 再生塔
３ 遠心分離機
４ 充填層
２１ チューブ
２２ バキューム車

Claims (3)

1. 塔充填物より大きくかつ充填物径の２倍以下の口径を有し、チューブ壁に微細な孔を１個又は複数個備えた可撓性チューブを使用し、充填塔上部の付着物が付着した中空らせん状充填物を減圧吸引によって充填塔外下方に排出することを特徴とする塔充填物の排出方法。
2. 可撓性チューブの振動を伴いつつ行うことを特徴とする請求項１記載の塔充填物の排出方法。
3. 塔充填物が、コークス炉工場の脱硫吸収塔の充填物である請求項１又は２記載の塔充填物の排出方法。

Images