JP5143983B2 - 排ガス処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含有する排ガスの脱硫、脱硝処理を行う排ガス処理方法に関し、特に、排ガス中にアンモニアを添加し、炭素質吸着材を充填した移動層式反応塔を用いて脱硫、脱硝を行う排ガス処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種のボイラ排ガス、或は製鉄所の焼結炉排ガス等、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含有する排ガスの処理方法として、活性炭等の炭素質吸着材を用いて脱硫及び脱硝処理を行う方法がある。
【０００３】
この方法は、炭素質吸着材を充填した移動層式反応塔にアンモニアを添加した排ガスを導入し、移動層を流下する吸着材に対して前記アンモニアを添加した排ガスを直交流で通過させ、排ガスを吸着材に接触させるものである。これにより、硫黄酸化物を吸着材に吸着させて除去すると共に、炭素質吸着材の触媒機能によって窒素酸化物をアンモニアと反応させ、窒素と水に分解させて除去する。
【０００４】
炭素質吸着材は、硫黄酸化物を吸着することにより、次第に触媒機能が低下していくので、反応塔の下部からこれを排出して再生塔へ送り、ここで高温加熱して再生処理を行い、吸着材から硫黄酸化物を放出させて再生させる。
【０００５】
このとき、硫黄酸化物は高濃度で吸着材から放出されるので、この硫黄酸化物は硫酸等の副産物の原料とすることができる。
【０００６】
再生した炭素質吸着材は、冷却した後再生塔から排出し、機械的磨耗等により粉化した微粉を除去した後、再び反応塔の上部に供給して循環使用する。しかし、炭素質吸着材は、機械的粉化及び化学的損耗により減量するので、新たな吸着材を補給する必要がある。
【０００７】
上記排ガス処理方法の具体的な操作条件は、排ガス条件及び処理目標（脱硫率、脱硝率等）によって様々に変化する。
【０００８】
例えば、排ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度が高く、かつ、高い脱硫率と脱硝率が求められるときは、２個の移動層反応塔を使用し、第１の反応塔で主として脱硫処理を行って排ガス中の硫黄酸化物の濃度を１００ｐｐｍ程度に減少させた後、その排ガスにアンモニアを添加して、第２の反応塔で主として脱硝処理を行う。
【０００９】
一方、排ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度が低く（例えば、３００ｐｐｍ以下）、かつ、脱硝率を高くする必要がないときは、２個の反応塔を使用することは不経済となることから、これを解消することが要求される。
【００１０】
このような処理方法の例として、特公平１―５４０８９号、ＷＯ９８／１５３４０等に開示された方法がある。
【００１１】
代表的な処理方法としては、排ガス流を複数の排ガス流に分割し、反応塔の上部にアンモニアを添加した排ガス流を供給し、反応塔の下部にアンモニアを添加していない排ガス流を供給する方法がある。
【００１２】
本発明者らは、これらの技術を参考にして種々の条件において脱硫、脱硝のテストを行った結果、排ガスの温度が比較的低い（例えば１００℃）場合には、使用する炭素質吸着材の粉化が著しく、この問題については別途解決する必要があることに気が付いた。
【００１３】
炭素質吸着材が粉化する問題は、硫黄酸化物とアンモニアが反応することにより吸着材内部に硫安又は酸性硫安が生成し、これらが固体となって吸着材内部に機械的な応力を発生させ、これにより吸着材が破壊する現象である。上記排ガス処理方法においては、粉化した吸着材は処理系内から抜出して、その分新しい吸着材を系内に補給することになるので、運転コストが上昇する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記粉化の問題を解決するために、鋭意研究を進めた。まず最初に、以下の実験を行った。
【００１５】
実験例１
炭素質吸着材を充填した固定層式反応塔を用いて、以下の条件で排ガス処理の実験を行った。
【００１６】
排ガス条件は、
排ガス温度：１２０℃
ＳＯX濃度：２２０ｐｐｍ（ｄｒｙ ｂａｓｅ）
ＮＯX濃度：２５０ｐｐｍ（ｄｒｙ ｂａｓｅ）
酸素濃度：１５．０容積％（ｄｒｙ ｂａｓｅ）
水分：１０．０容積％（ｗｅｔ ｂａｓｅ）
である。
【００１７】
処理条件は、
ＳＶ値：４００ｈ―1
通ガス時間：１５０ｈ
ＮＨ3添加量：５４６ｐｐｍ（ｄｒｙ ｂａｓｅ）相当分
である。
【００１８】
固定層式反応塔に１５０時間継続して排ガスを流し、脱硫率及び脱硝率を測定した。その後、吸着材を５００℃で加熱再生し、再度１５０時間排ガスを流した。
この結果、１回目及び２回目の通ガス時における脱硫率は９０％以上であった。また、脱硝率は図１に示す通りであった。
【００１９】
図１において、横軸は通ガス時間であり、縦軸は脱硝率の積分平均値を示す。脱硝率を積分平均値で示すことにより、移動層式反応塔を使用した場合の脱硝率を直ちに得ることができる。
【００２０】
例えば、通ガス時間１５０時間に対応する脱硝率５５％は、移動層式反応塔を同じＳＶ値で使用した場合に、炭素質吸着材の滞留時間を１５０時間としたときの脱硝率が５５％となることを意味する。
【００２１】
上記の実験において、脱硫率及び脱硝率の結果は、ほぼ予想した値であった。
また、処理した排ガス中にはアンモニアが殆ど検出されず、リークアンモニアの問題も無いことを確認した。しかし、加熱再生した炭素質吸着材について調べた結果、著しい粉化を確認でき、これは解決すべき課題であることを確認した。
【００２２】
実験例２
実験例１において、２回目の通ガスを行った後の吸着材を、同様にして加熱再生し、同じ排ガスを用いて、アンモニアの添加を行わずに通ガスを行ったときの、脱硫率及び脱硝率を測定した。この結果、通ガス時の脱硫率は９０％以上であった。また、このときの脱硝率は図２に示す通りであった。
【００２３】
このように、排ガス中にアンモニアの添加を行わなくても、ある程度は窒素酸化物の除去を行うことができる。これは、加熱再生を行う際に、吸着材にアンモニア又はアンモニウム塩が多く含まれると吸着材に脱硝能力を有する窒素官能基が結合するためと考えられる。
【００２４】
この場合、アンモニアを添加しないので、当然のことであるが、処理された排ガス中にはアンモニアが殆ど検出されず、リークアンモニアの問題はない。また、アンモニアを添加していないので、これと反応して生じる硫安等の固体も生成しない。従って、炭素質吸着材の粉化の問題も全くない。
【００２５】
例えば、排ガス温度が高い場合等のように、実験例１において粉化の問題がないならば、実験例１と実験例２とを組合せた処理方法を考えることができる。
【００２６】
例えば、排ガス流を複数の排ガス流に分割し、反応塔の一部にアンモニアを添加した排ガス流を供給し、反応塔の他部にアンモニアを添加しない排ガス流を供給する方法が考えられる。
【００２７】
しかし、排ガス温度を高くする方法や吸着材の滞留時間を短くする方法は、経済的ではない。また、排ガスに添加するアンモニア量を低減すると、粉化量は低減するが、同時に脱硝率の低下が著しくなる。結局、粉化を低減する効果的な方法は見当らなかった。
【００２８】
そこで、本発明者らは、これに変わる方法として一定時間ごとに実験例１の操作と実験例２の操作を繰り返すことを試みた。即ち、排ガスに対するアンモニアの添加を連続して行うのではなく、断続的に行うことにした。
【００２９】
この場合、炭素質吸着材の粉化に関しては、実験前には全く予想する材料を持っていなかったが、粉化を起こさない実験例２の効果を少しでも反映できることを期待していた。また、脱硝率に関しては実験例１と実験例２の中間の値となることを期待していた。
【００３０】
実験例３
実験例１と同じ条件で、アンモニアの添加を３０分間ごとに断続的に行った。即ち、３０分間はアンモニアの添加を全く行わず、続く３０分間はアンモニアの添加を行い、これを交互に繰り返した。但し、アンモニアの全添加量を実験例１と同量にするために、添加時には実験例１の２倍のアンモニア（１０９２ｐｐｍ相当）を添加した。
【００３１】
結果は、通ガス時における脱硫率は９０％以上であった。また、脱硝率は図３に示すように図１に示す結果よりは多少劣るものの、ほぼ同等の、予想を上回る良好な結果が得られた。
【００３２】
更に、処理された排ガス中にはアンモニアが殆ど検出されず、リークアンモニアの問題も無いことが確認された。
【００３３】
そして、加熱再生された炭素質吸着材の粉化について調べた結果、実験例１の場合と比較して著しく軽減されていることが確認された。
【００３４】
実験例４
実験例３と同じ条件で、添加するアンモニアの量を実験例３の半分として（添加時５４６ｐｐｍ相当）処理を行った。
【００３５】
この結果、実験例３とほぼ同様の結果が得られた。即ち、粉化が著しく軽減され、脱硝率についても図４に示す通り満足できるものであった。
【００３６】
以上、実験例３及び４の結果から、排ガスに対するアンモニアの添加を断続的に行う場合には、炭素質吸着材の粉化が著しく抑制されることが確認された。
【００３７】
そこで、様々な条件下における粉化量を細かく測定することにより、粉化抑制のメカニズムを解明し、実用化を図る研究を重ねた。
【００３８】
実験例５
炭素質吸着材をロータップで篩い分けすることにより、粒径を３〜５．６６ｍｍとしたもの５０ｃｃをカラムに充填し、所定の時間通ガスを行った。
【００３９】
処理後の吸着材を５００℃で加熱再生し、これをロータップで篩い分けして粒径が２ｍｍ以下、及び１ｍｍ以下となった割合を粉化率として求めた。
【００４０】
通ガス時の条件は以下の通りであった。
排ガス温度：１２０℃
ＳＯX濃度：２２０ｐｐｍ（ｄｒｙ ｂａｓｅ）
酸素濃度：１５．０容量％（ｄｒｙ ｂａｓｅ）
水分：１０．０容積％（ｗｅｔ ｂａｓｅ）
処理条件
ＳＶ値：３２００ｈ―1
通ガス時間：２０ｈ
ＮＨ3添加量：ＮＨ3／ＳＯX比＝０．５、１．０、１．５、２．０（モル基準）
図５に示すようにＮＨ3／ＳＯX比を高くするに従って、粉化率が大きくなることが確認された。
【００４１】
実験例６
実験例５の条件で、まず最初にアンモニアの添加を行わずに２４時間通ガスを行った。その後、実験例５と同じ条件でアンモニアの添加を行い、粉化率を求めた。
図６に示すようにＮＨ3／ＳＯX比を高くしても、粉化率はあまり増加せず、実験例５と比較して著しく良好であることが確認された。
【００４２】
実験例５及び６の結果から、予め硫黄酸化物を吸収した炭素質吸着材は、粉化が著しく抑制されることが明らかになった。
【００４３】
この理由は、次のように推測することができる。
【００４４】
１）硫黄酸化物と水が、共に吸着材に吸着された場合、水は吸着材粒子の表面付近で液化する傾向がある。一方、硫黄酸化物は水に対する溶解度が低いので、吸着材粒子の表面付近に止まらず、粒子の中心部まで広がる内部細孔によって、粒子全体に吸着される。
【００４５】
２）粒子内細孔において硫黄酸化物は酸化されて硫酸となる。生成した硫酸は吸水性が高いので、粒子表面に吸着された水分も粒子の内部細孔に浸透する。
【００４６】
３）アンモニアと水が、共に吸着材に吸着された場合、水に対するアンモニアの溶解度は高いので、吸着材の表面付近でアンモニア水が生成し、アンモニアは内部細孔にまで達することはできない。
【００４７】
４）硫黄酸化物とアンモニアが、水と共に吸着材に吸着された場合には、硫黄酸化物は吸着材の表面付近に生成したアンモニア水に溶解するので、内部細孔にまで達することはできない。この結果、吸着材の表面付近に集中して酸性硫安又は硫安が生成することになる。
【００４８】
５）予め硫黄酸化物を吸収した炭素質吸着材に、硫黄酸化物とアンモニアが、水と共に吸着された場合には、吸着した水が内部細孔の硫酸によって吸引されるので、これに伴ってアンモニアも内部細孔にまで到達することになる。この結果、酸性硫安又は硫安は吸着材の内部細孔で平均的に生成することになり、吸着材の表面付近に集中して吸着材の粉化を起すことが抑制される。
【００４９】
本発明は、上記の実験結果を総合して完成されたものであり、次の技術内容を含むものである。
【００５０】
１）吸着材の加熱再生を行う際に、アンモニア又はアンモニウム塩を含ませることにより、吸着材に脱硝能力を有する窒素官能基を結合させること。
【００５１】
２）窒素官能基の脱硝能力を利用して、排ガス中にアンモニアの添加を行わないで脱硝処理を行うこと。
【００５２】
３）排ガス中にアンモニアの添加を行わない脱硝処理を行うことにより、炭素質吸着材に硫酸を生成させること。
【００５３】
４）排ガス中にアンモニアを添加する脱硝処理を行うこと。この場合において、炭素質吸着材に生成した硫酸の作用により。吸着材の粉化を抑制すること。
【００５４】
従って、本発明の目的とするところは、比較的低温の排ガス中の脱硫、脱硝を行うに際し、吸着材の粉化を防止した排ガス処理方法を提供することにある。
【００５５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は以下に記載するものである。
【００５６】
〔１〕 硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む排ガスにアンモニアを添加し、これを炭素質吸着材が充填された移動層式反応塔に導入して脱硫及び脱硝処理を行い、反応塔から排出される吸着材は加熱再生した後再び反応塔へ供給する排ガス処理方法において、アンモニアの添加を断続的に行うことを特徴とする排ガス処理方法。
【００５７】
〔２〕 反応塔を複数個に分割すると共に、排ガス流を分割して夫々の反応塔に導入し、少なくとも１の排ガス流に対して、アンモニアの添加を断続的に行う〔１〕に記載の排ガス処理方法。
【００５８】
〔３〕 移動層式反応塔に導入する排ガス温度が８０〜１４０℃である〔１〕又は〔２〕に記載の排ガス処理方法。
【００５９】
〔４〕 排ガスに添加するアンモニア添加量が、再生塔で再生処理される炭素質吸着材に含まれるアンモニアと硫酸（共に塩を含む）とのモル比（アンモニア／硫酸）で０．３〜１．５である〔１〕乃至〔３〕の何れかに記載の排ガス処理方法。
【００６０】
【発明の実施の形態】
本発明において使用する排ガス処理装置、及び排ガスの運転条件は、従来公知の炭素質吸着材、及びアンモニアを用いる排ガス処理装置及びその操作条件とほぼ同一であるが、アンモニアの添加が間欠的である点で相違する。
【００６１】
本発明の処理対象である排ガスは特に制限がないが、硫黄酸化物濃度が５０〜３００ｐｐｍのものが好ましく、１００〜２５０ｐｐｍがより好ましい。硫黄酸化物としては、ＳＯ2、ＳＯ3等のいわゆるＳＯｘである。また、窒素酸化物としては、ＮＯ、ＮＯ2等のいわゆるＮＯｘである。窒素酸化物濃度は５０〜３００ｐｐｍが好ましく、１００〜２５０ｐｐｍがより好ましい。
【００６２】
本発明の処理対象である排ガス温度は、特に制限がないが、炭素質吸着材の粉化を防止する本発明の目的の観点からは、８０〜１４０℃が好ましく、特に９０〜１３０℃が好ましい。
【００６３】
本発明において、具体的な排ガスの処理方法としては、排ガス中へのアンモニアの添加を断続的に行うことが基本となる。即ち、アンモニアの添加と不添加を交互に行う。添加と不添加の切換え時間は、適宜定めることができる。
【００６４】
アンモニア不添加による粉化抑制の効果は、短時間（例えば１分）でも発現する。逆に、長時間（例えば１０時間以上）とした場合には、粉化抑制作用を阻害する問題は生じないが、添加と不添加との切換え時の脱硝率の変動が顕著となる可能性がある。操作条件によっても異なるが、操作性等の実用上からは添加時間は１分間〜１０時間が好ましく、１０分間〜２時間がより好ましい。また、不添加時間は１分間〜１０時間が好ましく、１０分間〜２時間がより好ましい。
【００６５】
添加するアンモニアの量は、従来の連続して添加する場合と同様に考えることができる。即ち、再生塔で再生処理する炭素質吸着材に含まれるアンモニアと硫酸（共に塩を含む）とのモル比（アンモニア／硫酸）として、０．３〜１．５になるように添加することが好ましい。
【００６６】
このモル比は、脱硝性能から言えば高い方が好ましく、再生塔におけるアンモニアの発生量を抑える必要がある場合は、低い方が好ましい。また、このモル比が低すぎる場合には、硫酸の還元反応で消費される炭素量が多くなり、吸着材の強度が低下することがあるので、０．３以上とすることが好ましい。
【００６７】
本発明において使用する炭素質吸着材としては、活性炭又は活性コークス等が好ましい。
【００６８】
再生塔の操作温度としては４５０〜５５０℃が好ましい。
【００６９】
以下に本発明の実施例を詳しく説明する。
【００７０】
【実施例】
実施例１
図７は、本発明の実施に用いる排ガス処理装置の一例を示す工程図である。
【００７１】
移動層式反応塔１０には炭素質吸着材が充填され、上から下方向に移動する移動層を形成している。反応塔１０の下部から抜出された吸着材は、ライン６０により再生塔２０へ送られて加熱再生される。再生された吸着材は、ライン７０により反応塔１０の上部に戻される。
【００７２】
一方、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含有する排ガスは、ライン３０より反応塔１０へ供給される。反応塔１０において、排ガスは吸着材の移動層を水平方向に通過した後、処理済ガスはライン４０により排出される。排ガスライン３０には、ライン５０からアンモニアが添加される。
【００７３】
本発明の特徴は、アンモニアの添加を連続的に行うのではなく、断続的に行うことである。即ち、アンモニアの添加と不添加を交互に行う。前述のように、添加と不添加の切換え時間、及びアンモニアの添加量については、装置の処理量、処理対象の状態、硫黄酸化物や窒素酸化物の除去レベル等に応じて適宜定める。
【００７４】
なお、図においてライン８０は、吸着材の再生によって発生する高濃度硫黄酸化物の排出ラインを示す。
【００７５】
以下に、上記排ガス処理装置の操作条件及び得られた排ガス処理結果を記載する。
【００７６】
（操作条件）
排ガス量： １５００Ｎｍ3／ｈ
排ガス温度： １２５℃
ＳＯｘ濃度： １８０ｐｐｍ（ｄｒｙ ｂａｓｅ）
ＮＯｘ濃度： １８０ｐｐｍ（ｄｒｙ ｂａｓｅ）
酸素濃度： １５容積％（ｄｒｙ ｂａｓｅ）
水分： １３容積％（ｗｅｔ ｂａｓｅ）
吸着材、粒径： 活性コークス、９ｍｍφ
反応塔形式： 移動層式
反応塔ＳＶ値： ４００ｈ-1
吸着材滞留時間： １５０時間
ＮＨ3添加時間： ３０分間
ＮＨ3不添加時間： ３０分間
ＮＨ3添加量： ４７０ｐｐｍ（ｄｒｙ ｂａｓｅ）（添加時）
ＮＨ3／ＳＯｘ比： 約１．０（反応塔出口）
再生塔加熱温度： ５００℃
再生塔加熱時間： ３時間
（結果）
脱硫率： ９９％以上
脱硝率： ４０％以上
粉化率： １〜１．５％（機械的に粉化したものを含む）
実施例２
図８は、本発明の実施に用いる排ガス処理装置の他の例を示す工程図である。
【００７７】
移動層式反応塔は、第１の反応塔１１と第２の反応塔１２で構成されている。このように塔を別個に設けてもよいが、１個の反応塔を垂直方向に２つに区画し、第１の移動層と第２の移動層を構成してもよい。
【００７８】
反応塔１１及び１２の吸着材は、ライン６１及び６２で抜出され、一括してライン６０により再生塔２０に送られて加熱再生される。
再生された吸着材は、ライン７０により再生塔から抜出され、ライン７１及び７２によって反応塔１１及び１２の上部に戻される。
【００７９】
従って、反応塔１１及び１２において吸着材は上から下に向って下降する移動層を形成する。
【００８０】
一方、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含有する排ガスは、ライン３０から分割されたライン３１及び３２により反応塔１１及び１２へ供給される。
反応塔１１及び１２において、排ガスは吸着材の移動層を水平方向に通過した後、ライン４１及び４２により排出され、合流してライン４０で排出される。
【００８１】
排ガスライン３１及び３２には、ライン５１及び５２からアンモニアが添加される。
【００８２】
本発明の特徴は、アンモニアの添加を連続的に行うのではなく、断続的に行うことである。即ち、アンモニアの添加と不添加を交互に行う。添加と不添加は各反応塔において別個に行ってもよいし、相互に関連して、例えば反応塔１１が添加のときに反応塔１２を不添加とし、反応塔１１が不添加のときに反応塔１２を添加とすることもできる。
【００８３】
或は、一方の反応塔においてのみアンモニアの添加を断続的に行い、他方の反応塔においてはアンモニアを不添加としてもよい。
【００８４】
前述のように、添加と不添加の切換え時間、及びアンモニアの添加量については、適宜定めることができる。
【００８５】
本例では反応塔又は区画された移動層が２個の場合を示したが、３個以上とすることも可能である。また、アンモニアの添加は全ての排ガス供給ラインに行う必要はなく、不添加の排ガスラインを設けることもできる。
【００８６】
実施例３
図９は、本発明の実施に使用する排ガス処理装置の更に他の例を示す工程図である。
【００８７】
移動層式反応塔は、第１の反応塔１１と第２の反応塔１２を直列に連結して構成されている。このように塔を別個に設けてもよいが、１個の反応塔を上下２つに区画してもよい。
【００８８】
反応塔１１の下部から抜出された吸着材は、反応塔１２の上部に供給される。
反応塔１２の下部から抜出された吸着材はライン６０により再生塔２０へ送られて加熱再生される。
【００８９】
再生された吸着材は、ライン７０により反応塔１１の上部に戻される。
従って、反応塔１１及び１２において吸着材は上から下に向って下降する移動層を形成する。
【００９０】
一方、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含有する排ガスは、ライン３０から分割されたライン３１及び３２により反応塔１１及び１２へ供給される。
【００９１】
反応塔１１及び１２において、排ガスは吸着材の移動層を水平方向に通過した後、ライン４１及び４２により排出され、合流してライン４９で排出される。
【００９２】
排ガスライン３１及び３２には、ライン５１及び５２からアンモニアが添加される。
【００９３】
本発明の特徴は、アンモニアの添加を連続的に行うのではなく、断続的に行うことである。即ち、アンモニアの添加と不添加を交互に行う。添加と不添加は各反応塔において別個に行ってもよいし、相互に関連して、例えば反応塔１１が添加のときに反応塔１２を不添加とし、反応塔１１が不添加のときに反応塔１２を添加とすることもできる。
【００９４】
前述のように、添加と不添加の切換え時間、及びアンモニアの添加量については、適宜定めることができる。
【００９５】
本例では反応塔又は区画された移動層が２個の場合を示したが、３個以上とすることもできる。
【００９６】
また、アンモニアの添加は全ての排ガス供給ラインに行う必要はなく、不添加の排ガスラインを設けることもできる。
【００９７】
更に、上方の移動層において、一旦断続的なアンモニアの添加又は不添加の処理を受けた場合には、それよりも下方の移動層において、連続的なアンモニアの添加を行うこともできる。
【００９８】
これは、移動層を下降する炭素質吸着材が、断続的なアンモニアの添加を受ける前にアンモニアの不添加の過程を経ているために、粉化抑制の作用を受けていることになるためである。
【００９９】
【発明の効果】
本発明においては、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む排ガスにアンモニアを添加し、これを炭素質吸着材で脱硫及び脱硝処理を行う排ガス処理方法において、アンモニアの添加を断続的に行う様にしたので、炭素質吸着剤の粉化が低減できる。このため、本発明方法によれば、補充する炭素質吸着剤量が減り、運転コストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アンモニアを連続的に添加して排ガス処理を行った場合の、積分平均脱硝率と通ガス時間の関係を示すグラフである。
【図２】アンモニアを添加して排ガス処理を行った後、アンモニアを添加することなく排ガス処理を行った場合の積分平均脱硝率と通ガス時間の関係を示すグラフである。
【図３】３０分毎に断続的にアンモニアを添加して排ガス処理を行った場合の積分平均脱硝率と通ガス時間の関係を示すグラフである。
【図４】アンモニアを添加を図３の場合の１／２にしたときの積分平均脱硝率と通ガス時間の関係を示すグラフである。
【図５】アンモニアを連続的に添加して排ガス処理を行った場合の、ＮＨ3とＳＯ2との割合と粉化率との関係を示すグラフである。
【図６】最初にアンモニアを添加することなく排ガス処理をした後、アンモニアを添加して排ガス処理を行った場合の、ＮＨ3とＳＯ2との割合と粉化率との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施に用いる排ガス処理装置の一例を示す工程図である。
【図８】本発明の実施に用いる排ガス処理装置の他の例を示す工程図である。
【図９】本発明の実施に用いる排ガス処理装置の更に他の例を示す工程図である。
【符号の説明】
１０ 移動層式反応塔
１１ 第１の反応塔
１２ 第２の反応塔
２０ 再生塔
３０、３１、３２、４０、４１、４２、５０、５１、５２、６０、６１、６２、７０、７１、７２、８０ ライン
【発明が属する技術分野】
本発明は、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含有する排ガスの脱硫、脱硝処理を行う排ガス処理方法に関し、特に、排ガス中にアンモニアを添加し、炭素質吸着材を充填した移動層式反応塔を用いて脱硫、脱硝を行う排ガス処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種のボイラ排ガス、或は製鉄所の焼結炉排ガス等、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含有する排ガスの処理方法として、活性炭等の炭素質吸着材を用いて脱硫及び脱硝処理を行う方法がある。
【０００３】
この方法は、炭素質吸着材を充填した移動層式反応塔にアンモニアを添加した排ガスを導入し、移動層を流下する吸着材に対して前記アンモニアを添加した排ガスを直交流で通過させ、排ガスを吸着材に接触させるものである。これにより、硫黄酸化物を吸着材に吸着させて除去すると共に、炭素質吸着材の触媒機能によって窒素酸化物をアンモニアと反応させ、窒素と水に分解させて除去する。
【０００４】
炭素質吸着材は、硫黄酸化物を吸着することにより、次第に触媒機能が低下していくので、反応塔の下部からこれを排出して再生塔へ送り、ここで高温加熱して再生処理を行い、吸着材から硫黄酸化物を放出させて再生させる。
【０００５】
このとき、硫黄酸化物は高濃度で吸着材から放出されるので、この硫黄酸化物は硫酸等の副産物の原料とすることができる。
【０００６】
再生した炭素質吸着材は、冷却した後再生塔から排出し、機械的磨耗等により粉化した微粉を除去した後、再び反応塔の上部に供給して循環使用する。しかし、炭素質吸着材は、機械的粉化及び化学的損耗により減量するので、新たな吸着材を補給する必要がある。
【０００７】
上記排ガス処理方法の具体的な操作条件は、排ガス条件及び処理目標（脱硫率、脱硝率等）によって様々に変化する。
【０００８】
例えば、排ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度が高く、かつ、高い脱硫率と脱硝率が求められるときは、２個の移動層反応塔を使用し、第１の反応塔で主として脱硫処理を行って排ガス中の硫黄酸化物の濃度を１００ｐｐｍ程度に減少させた後、その排ガスにアンモニアを添加して、第２の反応塔で主として脱硝処理を行う。
【０００９】
一方、排ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度が低く（例えば、３００ｐｐｍ以下）、かつ、脱硝率を高くする必要がないときは、２個の反応塔を使用することは不経済となることから、これを解消することが要求される。
【００１０】
このような処理方法の例として、特公平１―５４０８９号、ＷＯ９８／１５３４０等に開示された方法がある。
【００１１】
代表的な処理方法としては、排ガス流を複数の排ガス流に分割し、反応塔の上部にアンモニアを添加した排ガス流を供給し、反応塔の下部にアンモニアを添加していない排ガス流を供給する方法がある。
【００１２】
本発明者らは、これらの技術を参考にして種々の条件において脱硫、脱硝のテストを行った結果、排ガスの温度が比較的低い（例えば１００℃）場合には、使用する炭素質吸着材の粉化が著しく、この問題については別途解決する必要があることに気が付いた。
【００１３】
炭素質吸着材が粉化する問題は、硫黄酸化物とアンモニアが反応することにより吸着材内部に硫安又は酸性硫安が生成し、これらが固体となって吸着材内部に機械的な応力を発生させ、これにより吸着材が破壊する現象である。上記排ガス処理方法においては、粉化した吸着材は処理系内から抜出して、その分新しい吸着材を系内に補給することになるので、運転コストが上昇する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記粉化の問題を解決するために、鋭意研究を進めた。まず最初に、以下の実験を行った。
【００１５】
実験例１
炭素質吸着材を充填した固定層式反応塔を用いて、以下の条件で排ガス処理の実験を行った。
【００１６】
排ガス条件は、
排ガス温度：１２０℃
ＳＯX濃度：２２０ｐｐｍ（ｄｒｙ ｂａｓｅ）
ＮＯX濃度：２５０ｐｐｍ（ｄｒｙ ｂａｓｅ）
酸素濃度：１５．０容積％（ｄｒｙ ｂａｓｅ）
水分：１０．０容積％（ｗｅｔ ｂａｓｅ）
である。
【００１７】
処理条件は、
ＳＶ値：４００ｈ―1
通ガス時間：１５０ｈ
ＮＨ3添加量：５４６ｐｐｍ（ｄｒｙ ｂａｓｅ）相当分
である。
【００１８】
固定層式反応塔に１５０時間継続して排ガスを流し、脱硫率及び脱硝率を測定した。その後、吸着材を５００℃で加熱再生し、再度１５０時間排ガスを流した。
この結果、１回目及び２回目の通ガス時における脱硫率は９０％以上であった。また、脱硝率は図１に示す通りであった。
【００１９】
図１において、横軸は通ガス時間であり、縦軸は脱硝率の積分平均値を示す。脱硝率を積分平均値で示すことにより、移動層式反応塔を使用した場合の脱硝率を直ちに得ることができる。
【００２０】
例えば、通ガス時間１５０時間に対応する脱硝率５５％は、移動層式反応塔を同じＳＶ値で使用した場合に、炭素質吸着材の滞留時間を１５０時間としたときの脱硝率が５５％となることを意味する。
【００２１】
上記の実験において、脱硫率及び脱硝率の結果は、ほぼ予想した値であった。
また、処理した排ガス中にはアンモニアが殆ど検出されず、リークアンモニアの問題も無いことを確認した。しかし、加熱再生した炭素質吸着材について調べた結果、著しい粉化を確認でき、これは解決すべき課題であることを確認した。
【００２２】
実験例２
実験例１において、２回目の通ガスを行った後の吸着材を、同様にして加熱再生し、同じ排ガスを用いて、アンモニアの添加を行わずに通ガスを行ったときの、脱硫率及び脱硝率を測定した。この結果、通ガス時の脱硫率は９０％以上であった。また、このときの脱硝率は図２に示す通りであった。
【００２３】
このように、排ガス中にアンモニアの添加を行わなくても、ある程度は窒素酸化物の除去を行うことができる。これは、加熱再生を行う際に、吸着材にアンモニア又はアンモニウム塩が多く含まれると吸着材に脱硝能力を有する窒素官能基が結合するためと考えられる。
【００２４】
この場合、アンモニアを添加しないので、当然のことであるが、処理された排ガス中にはアンモニアが殆ど検出されず、リークアンモニアの問題はない。また、アンモニアを添加していないので、これと反応して生じる硫安等の固体も生成しない。従って、炭素質吸着材の粉化の問題も全くない。
【００２５】
例えば、排ガス温度が高い場合等のように、実験例１において粉化の問題がないならば、実験例１と実験例２とを組合せた処理方法を考えることができる。
【００２６】
例えば、排ガス流を複数の排ガス流に分割し、反応塔の一部にアンモニアを添加した排ガス流を供給し、反応塔の他部にアンモニアを添加しない排ガス流を供給する方法が考えられる。
【００２７】
しかし、排ガス温度を高くする方法や吸着材の滞留時間を短くする方法は、経済的ではない。また、排ガスに添加するアンモニア量を低減すると、粉化量は低減するが、同時に脱硝率の低下が著しくなる。結局、粉化を低減する効果的な方法は見当らなかった。
【００２８】
そこで、本発明者らは、これに変わる方法として一定時間ごとに実験例１の操作と実験例２の操作を繰り返すことを試みた。即ち、排ガスに対するアンモニアの添加を連続して行うのではなく、断続的に行うことにした。
【００２９】
この場合、炭素質吸着材の粉化に関しては、実験前には全く予想する材料を持っていなかったが、粉化を起こさない実験例２の効果を少しでも反映できることを期待していた。また、脱硝率に関しては実験例１と実験例２の中間の値となることを期待していた。
【００３０】
実験例３
実験例１と同じ条件で、アンモニアの添加を３０分間ごとに断続的に行った。即ち、３０分間はアンモニアの添加を全く行わず、続く３０分間はアンモニアの添加を行い、これを交互に繰り返した。但し、アンモニアの全添加量を実験例１と同量にするために、添加時には実験例１の２倍のアンモニア（１０９２ｐｐｍ相当）を添加した。
【００３１】
結果は、通ガス時における脱硫率は９０％以上であった。また、脱硝率は図３に示すように図１に示す結果よりは多少劣るものの、ほぼ同等の、予想を上回る良好な結果が得られた。
【００３２】
更に、処理された排ガス中にはアンモニアが殆ど検出されず、リークアンモニアの問題も無いことが確認された。
【００３３】
そして、加熱再生された炭素質吸着材の粉化について調べた結果、実験例１の場合と比較して著しく軽減されていることが確認された。
【００３４】
実験例４
実験例３と同じ条件で、添加するアンモニアの量を実験例３の半分として（添加時５４６ｐｐｍ相当）処理を行った。
【００３５】
この結果、実験例３とほぼ同様の結果が得られた。即ち、粉化が著しく軽減され、脱硝率についても図４に示す通り満足できるものであった。
【００３６】
以上、実験例３及び４の結果から、排ガスに対するアンモニアの添加を断続的に行う場合には、炭素質吸着材の粉化が著しく抑制されることが確認された。
【００３７】
そこで、様々な条件下における粉化量を細かく測定することにより、粉化抑制のメカニズムを解明し、実用化を図る研究を重ねた。
【００３８】
実験例５
炭素質吸着材をロータップで篩い分けすることにより、粒径を３〜５．６６ｍｍとしたもの５０ｃｃをカラムに充填し、所定の時間通ガスを行った。
【００３９】
処理後の吸着材を５００℃で加熱再生し、これをロータップで篩い分けして粒径が２ｍｍ以下、及び１ｍｍ以下となった割合を粉化率として求めた。
【００４０】
通ガス時の条件は以下の通りであった。
排ガス温度：１２０℃
ＳＯX濃度：２２０ｐｐｍ（ｄｒｙ ｂａｓｅ）
酸素濃度：１５．０容量％（ｄｒｙ ｂａｓｅ）
水分：１０．０容積％（ｗｅｔ ｂａｓｅ）
処理条件
ＳＶ値：３２００ｈ―1
通ガス時間：２０ｈ
ＮＨ3添加量：ＮＨ3／ＳＯX比＝０．５、１．０、１．５、２．０（モル基準）
図５に示すようにＮＨ3／ＳＯX比を高くするに従って、粉化率が大きくなることが確認された。
【００４１】
実験例６
実験例５の条件で、まず最初にアンモニアの添加を行わずに２４時間通ガスを行った。その後、実験例５と同じ条件でアンモニアの添加を行い、粉化率を求めた。
図６に示すようにＮＨ3／ＳＯX比を高くしても、粉化率はあまり増加せず、実験例５と比較して著しく良好であることが確認された。
【００４２】
実験例５及び６の結果から、予め硫黄酸化物を吸収した炭素質吸着材は、粉化が著しく抑制されることが明らかになった。
【００４３】
この理由は、次のように推測することができる。
【００４４】
１）硫黄酸化物と水が、共に吸着材に吸着された場合、水は吸着材粒子の表面付近で液化する傾向がある。一方、硫黄酸化物は水に対する溶解度が低いので、吸着材粒子の表面付近に止まらず、粒子の中心部まで広がる内部細孔によって、粒子全体に吸着される。
【００４５】
２）粒子内細孔において硫黄酸化物は酸化されて硫酸となる。生成した硫酸は吸水性が高いので、粒子表面に吸着された水分も粒子の内部細孔に浸透する。
【００４６】
３）アンモニアと水が、共に吸着材に吸着された場合、水に対するアンモニアの溶解度は高いので、吸着材の表面付近でアンモニア水が生成し、アンモニアは内部細孔にまで達することはできない。
【００４７】
４）硫黄酸化物とアンモニアが、水と共に吸着材に吸着された場合には、硫黄酸化物は吸着材の表面付近に生成したアンモニア水に溶解するので、内部細孔にまで達することはできない。この結果、吸着材の表面付近に集中して酸性硫安又は硫安が生成することになる。
【００４８】
５）予め硫黄酸化物を吸収した炭素質吸着材に、硫黄酸化物とアンモニアが、水と共に吸着された場合には、吸着した水が内部細孔の硫酸によって吸引されるので、これに伴ってアンモニアも内部細孔にまで到達することになる。この結果、酸性硫安又は硫安は吸着材の内部細孔で平均的に生成することになり、吸着材の表面付近に集中して吸着材の粉化を起すことが抑制される。
【００４９】
本発明は、上記の実験結果を総合して完成されたものであり、次の技術内容を含むものである。
【００５０】
１）吸着材の加熱再生を行う際に、アンモニア又はアンモニウム塩を含ませることにより、吸着材に脱硝能力を有する窒素官能基を結合させること。
【００５１】
２）窒素官能基の脱硝能力を利用して、排ガス中にアンモニアの添加を行わないで脱硝処理を行うこと。
【００５２】
３）排ガス中にアンモニアの添加を行わない脱硝処理を行うことにより、炭素質吸着材に硫酸を生成させること。
【００５３】
４）排ガス中にアンモニアを添加する脱硝処理を行うこと。この場合において、炭素質吸着材に生成した硫酸の作用により。吸着材の粉化を抑制すること。
【００５４】
従って、本発明の目的とするところは、比較的低温の排ガス中の脱硫、脱硝を行うに際し、吸着材の粉化を防止した排ガス処理方法を提供することにある。
【００５５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は以下に記載するものである。
【００５６】
〔１〕 硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む排ガスにアンモニアを添加し、これを炭素質吸着材が充填された移動層式反応塔に導入して脱硫及び脱硝処理を行い、反応塔から排出される吸着材は加熱再生した後再び反応塔へ供給する排ガス処理方法において、アンモニアの添加を断続的に行うことを特徴とする排ガス処理方法。
【００５７】
〔２〕 反応塔を複数個に分割すると共に、排ガス流を分割して夫々の反応塔に導入し、少なくとも１の排ガス流に対して、アンモニアの添加を断続的に行う〔１〕に記載の排ガス処理方法。
【００５８】
〔３〕 移動層式反応塔に導入する排ガス温度が８０〜１４０℃である〔１〕又は〔２〕に記載の排ガス処理方法。
【００５９】
〔４〕 排ガスに添加するアンモニア添加量が、再生塔で再生処理される炭素質吸着材に含まれるアンモニアと硫酸（共に塩を含む）とのモル比（アンモニア／硫酸）で０．３〜１．５である〔１〕乃至〔３〕の何れかに記載の排ガス処理方法。
【００６０】
【発明の実施の形態】
本発明において使用する排ガス処理装置、及び排ガスの運転条件は、従来公知の炭素質吸着材、及びアンモニアを用いる排ガス処理装置及びその操作条件とほぼ同一であるが、アンモニアの添加が間欠的である点で相違する。
【００６１】
本発明の処理対象である排ガスは特に制限がないが、硫黄酸化物濃度が５０〜３００ｐｐｍのものが好ましく、１００〜２５０ｐｐｍがより好ましい。硫黄酸化物としては、ＳＯ2、ＳＯ3等のいわゆるＳＯｘである。また、窒素酸化物としては、ＮＯ、ＮＯ2等のいわゆるＮＯｘである。窒素酸化物濃度は５０〜３００ｐｐｍが好ましく、１００〜２５０ｐｐｍがより好ましい。
【００６２】
本発明の処理対象である排ガス温度は、特に制限がないが、炭素質吸着材の粉化を防止する本発明の目的の観点からは、８０〜１４０℃が好ましく、特に９０〜１３０℃が好ましい。
【００６３】
本発明において、具体的な排ガスの処理方法としては、排ガス中へのアンモニアの添加を断続的に行うことが基本となる。即ち、アンモニアの添加と不添加を交互に行う。添加と不添加の切換え時間は、適宜定めることができる。
【００６４】
アンモニア不添加による粉化抑制の効果は、短時間（例えば１分）でも発現する。逆に、長時間（例えば１０時間以上）とした場合には、粉化抑制作用を阻害する問題は生じないが、添加と不添加との切換え時の脱硝率の変動が顕著となる可能性がある。操作条件によっても異なるが、操作性等の実用上からは添加時間は１分間〜１０時間が好ましく、１０分間〜２時間がより好ましい。また、不添加時間は１分間〜１０時間が好ましく、１０分間〜２時間がより好ましい。
【００６５】
添加するアンモニアの量は、従来の連続して添加する場合と同様に考えることができる。即ち、再生塔で再生処理する炭素質吸着材に含まれるアンモニアと硫酸（共に塩を含む）とのモル比（アンモニア／硫酸）として、０．３〜１．５になるように添加することが好ましい。
【００６６】
このモル比は、脱硝性能から言えば高い方が好ましく、再生塔におけるアンモニアの発生量を抑える必要がある場合は、低い方が好ましい。また、このモル比が低すぎる場合には、硫酸の還元反応で消費される炭素量が多くなり、吸着材の強度が低下することがあるので、０．３以上とすることが好ましい。
【００６７】
本発明において使用する炭素質吸着材としては、活性炭又は活性コークス等が好ましい。
【００６８】
再生塔の操作温度としては４５０〜５５０℃が好ましい。
【００６９】
以下に本発明の実施例を詳しく説明する。
【００７０】
【実施例】
実施例１
図７は、本発明の実施に用いる排ガス処理装置の一例を示す工程図である。
【００７１】
移動層式反応塔１０には炭素質吸着材が充填され、上から下方向に移動する移動層を形成している。反応塔１０の下部から抜出された吸着材は、ライン６０により再生塔２０へ送られて加熱再生される。再生された吸着材は、ライン７０により反応塔１０の上部に戻される。
【００７２】
一方、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含有する排ガスは、ライン３０より反応塔１０へ供給される。反応塔１０において、排ガスは吸着材の移動層を水平方向に通過した後、処理済ガスはライン４０により排出される。排ガスライン３０には、ライン５０からアンモニアが添加される。
【００７３】
本発明の特徴は、アンモニアの添加を連続的に行うのではなく、断続的に行うことである。即ち、アンモニアの添加と不添加を交互に行う。前述のように、添加と不添加の切換え時間、及びアンモニアの添加量については、装置の処理量、処理対象の状態、硫黄酸化物や窒素酸化物の除去レベル等に応じて適宜定める。
【００７４】
なお、図においてライン８０は、吸着材の再生によって発生する高濃度硫黄酸化物の排出ラインを示す。
【００７５】
以下に、上記排ガス処理装置の操作条件及び得られた排ガス処理結果を記載する。
【００７６】
（操作条件）
排ガス量： １５００Ｎｍ3／ｈ
排ガス温度： １２５℃
ＳＯｘ濃度： １８０ｐｐｍ（ｄｒｙ ｂａｓｅ）
ＮＯｘ濃度： １８０ｐｐｍ（ｄｒｙ ｂａｓｅ）
酸素濃度： １５容積％（ｄｒｙ ｂａｓｅ）
水分： １３容積％（ｗｅｔ ｂａｓｅ）
吸着材、粒径： 活性コークス、９ｍｍφ
反応塔形式： 移動層式
反応塔ＳＶ値： ４００ｈ-1
吸着材滞留時間： １５０時間
ＮＨ3添加時間： ３０分間
ＮＨ3不添加時間： ３０分間
ＮＨ3添加量： ４７０ｐｐｍ（ｄｒｙ ｂａｓｅ）（添加時）
ＮＨ3／ＳＯｘ比： 約１．０（反応塔出口）
再生塔加熱温度： ５００℃
再生塔加熱時間： ３時間
（結果）
脱硫率： ９９％以上
脱硝率： ４０％以上
粉化率： １〜１．５％（機械的に粉化したものを含む）
実施例２
図８は、本発明の実施に用いる排ガス処理装置の他の例を示す工程図である。
【００７７】
移動層式反応塔は、第１の反応塔１１と第２の反応塔１２で構成されている。このように塔を別個に設けてもよいが、１個の反応塔を垂直方向に２つに区画し、第１の移動層と第２の移動層を構成してもよい。
【００７８】
反応塔１１及び１２の吸着材は、ライン６１及び６２で抜出され、一括してライン６０により再生塔２０に送られて加熱再生される。
再生された吸着材は、ライン７０により再生塔から抜出され、ライン７１及び７２によって反応塔１１及び１２の上部に戻される。
【００７９】
従って、反応塔１１及び１２において吸着材は上から下に向って下降する移動層を形成する。
【００８０】
一方、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含有する排ガスは、ライン３０から分割されたライン３１及び３２により反応塔１１及び１２へ供給される。
反応塔１１及び１２において、排ガスは吸着材の移動層を水平方向に通過した後、ライン４１及び４２により排出され、合流してライン４０で排出される。
【００８１】
排ガスライン３１及び３２には、ライン５１及び５２からアンモニアが添加される。
【００８２】
本発明の特徴は、アンモニアの添加を連続的に行うのではなく、断続的に行うことである。即ち、アンモニアの添加と不添加を交互に行う。添加と不添加は各反応塔において別個に行ってもよいし、相互に関連して、例えば反応塔１１が添加のときに反応塔１２を不添加とし、反応塔１１が不添加のときに反応塔１２を添加とすることもできる。
【００８３】
或は、一方の反応塔においてのみアンモニアの添加を断続的に行い、他方の反応塔においてはアンモニアを不添加としてもよい。
【００８４】
前述のように、添加と不添加の切換え時間、及びアンモニアの添加量については、適宜定めることができる。
【００８５】
本例では反応塔又は区画された移動層が２個の場合を示したが、３個以上とすることも可能である。また、アンモニアの添加は全ての排ガス供給ラインに行う必要はなく、不添加の排ガスラインを設けることもできる。
【００８６】
実施例３
図９は、本発明の実施に使用する排ガス処理装置の更に他の例を示す工程図である。
【００８７】
移動層式反応塔は、第１の反応塔１１と第２の反応塔１２を直列に連結して構成されている。このように塔を別個に設けてもよいが、１個の反応塔を上下２つに区画してもよい。
【００８８】
反応塔１１の下部から抜出された吸着材は、反応塔１２の上部に供給される。
反応塔１２の下部から抜出された吸着材はライン６０により再生塔２０へ送られて加熱再生される。
【００８９】
再生された吸着材は、ライン７０により反応塔１１の上部に戻される。
従って、反応塔１１及び１２において吸着材は上から下に向って下降する移動層を形成する。
【００９０】
一方、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含有する排ガスは、ライン３０から分割されたライン３１及び３２により反応塔１１及び１２へ供給される。
【００９１】
反応塔１１及び１２において、排ガスは吸着材の移動層を水平方向に通過した後、ライン４１及び４２により排出され、合流してライン４９で排出される。
【００９２】
排ガスライン３１及び３２には、ライン５１及び５２からアンモニアが添加される。
【００９３】
本発明の特徴は、アンモニアの添加を連続的に行うのではなく、断続的に行うことである。即ち、アンモニアの添加と不添加を交互に行う。添加と不添加は各反応塔において別個に行ってもよいし、相互に関連して、例えば反応塔１１が添加のときに反応塔１２を不添加とし、反応塔１１が不添加のときに反応塔１２を添加とすることもできる。
【００９４】
前述のように、添加と不添加の切換え時間、及びアンモニアの添加量については、適宜定めることができる。
【００９５】
本例では反応塔又は区画された移動層が２個の場合を示したが、３個以上とすることもできる。
【００９６】
また、アンモニアの添加は全ての排ガス供給ラインに行う必要はなく、不添加の排ガスラインを設けることもできる。
【００９７】
更に、上方の移動層において、一旦断続的なアンモニアの添加又は不添加の処理を受けた場合には、それよりも下方の移動層において、連続的なアンモニアの添加を行うこともできる。
【００９８】
これは、移動層を下降する炭素質吸着材が、断続的なアンモニアの添加を受ける前にアンモニアの不添加の過程を経ているために、粉化抑制の作用を受けていることになるためである。
【００９９】
【発明の効果】
本発明においては、硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む排ガスにアンモニアを添加し、これを炭素質吸着材で脱硫及び脱硝処理を行う排ガス処理方法において、アンモニアの添加を断続的に行う様にしたので、炭素質吸着剤の粉化が低減できる。このため、本発明方法によれば、補充する炭素質吸着剤量が減り、運転コストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アンモニアを連続的に添加して排ガス処理を行った場合の、積分平均脱硝率と通ガス時間の関係を示すグラフである。
【図２】アンモニアを添加して排ガス処理を行った後、アンモニアを添加することなく排ガス処理を行った場合の積分平均脱硝率と通ガス時間の関係を示すグラフである。
【図３】３０分毎に断続的にアンモニアを添加して排ガス処理を行った場合の積分平均脱硝率と通ガス時間の関係を示すグラフである。
【図４】アンモニアを添加を図３の場合の１／２にしたときの積分平均脱硝率と通ガス時間の関係を示すグラフである。
【図５】アンモニアを連続的に添加して排ガス処理を行った場合の、ＮＨ3とＳＯ2との割合と粉化率との関係を示すグラフである。
【図６】最初にアンモニアを添加することなく排ガス処理をした後、アンモニアを添加して排ガス処理を行った場合の、ＮＨ3とＳＯ2との割合と粉化率との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施に用いる排ガス処理装置の一例を示す工程図である。
【図８】本発明の実施に用いる排ガス処理装置の他の例を示す工程図である。
【図９】本発明の実施に用いる排ガス処理装置の更に他の例を示す工程図である。
【符号の説明】
１０ 移動層式反応塔
１１ 第１の反応塔
１２ 第２の反応塔
２０ 再生塔
３０、３１、３２、４０、４１、４２、５０、５１、５２、６０、６１、６２、７０、７１、７２、８０ ライン
Claims (4)
- 硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む排ガスにアンモニアを添加し、これを炭素質吸着材が充填された移動層式反応塔に導入して脱硫及び脱硝処理を行い、反応塔から排出される吸着材は加熱再生した後再び反応塔へ供給する排ガス処理方法において、硫黄酸化物濃度が１８０〜２５０ｐｐｍである前記排ガスに対し、アンモニアの添加を添加時間１分間〜１０時間と不添加時間１分間〜１０時間とを交互に切り替えて断続的に行うことを特徴とする排ガス処理方法。
- 反応塔を複数個に分割すると共に、排ガス流を分割して夫々の反応塔に導入し、少なくとも１の排ガス流に対して、アンモニアの添加を断続的に行う請求項１に記載の排ガス処理方法。
- 移動層式反応塔に導入する排ガス温度が８０〜１４０℃である請求項１又は２に記載の排ガス処理方法。
- 排ガスに添加するアンモニア添加量が、再生塔で再生処理される炭素質吸着材に含まれるアンモニアと硫酸（共に塩を含む）とのモル比（アンモニア／硫酸）で０．３〜１．５である請求項１乃至３の何れかに記載の排ガス処理方法。
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