JPH0138529B2 - - Google Patents

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JPH0138529B2
JPH0138529B2 JP56167795A JP16779581A JPH0138529B2 JP H0138529 B2 JPH0138529 B2 JP H0138529B2 JP 56167795 A JP56167795 A JP 56167795A JP 16779581 A JP16779581 A JP 16779581A JP H0138529 B2 JPH0138529 B2 JP H0138529B2
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moving
waste gas
moving bed
gas
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Rihitaa Etsukeharuto
Kunoopurauhi Kaaru
Yurugen Shumitsuto Hansu
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Bergwerksverband GmbH
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Publication of JPH0138529B2 publication Critical patent/JPH0138529B2/ja
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    • B01D53/08Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds according to the "moving bed" method
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    • B01D2257/00Components to be removed
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、廃ガスに温度約110℃及至180℃でア
ンモニアガスを添加し、これを反応器内を上方か
ら下方に流れる粉粒状の炭素含有吸着剤により形
成される流動層を横断通過させて、廃ガス中の硫
黄酸化物および窒素酸化物を除去する方法および
装置に関し、詳しくは第一移動層において廃ガス
中の硫黄酸化物の一部分を吸着剤を用いて除去
し、次いで第二移動層において残りの硫黄酸化物
を分離すると共に窒素酸化物を触媒反応により窒
素に還元させて、廃ガス中の硫黄酸化物および窒
素酸化物を除去する方法および装置に関する。か
かる廃ガスは、一般に炉から排出されるもので、
酸素及び水蒸気を含む。炭素含有吸着剤は触媒と
協働させてもよいし単独で用いてもよい。廃ガス
中に存在する硫黄酸化物の大部分は、第一移動層
内で吸着剤を用いて除去される。廃ガスへのアン
モニアガスの添加は第二移動層に所定量のアンモ
ニアが供給されるようになすことを要し、該移動
層で触媒反応により窒素酸化物は窒素に還元され
る。
炉から排出される廃ガスの中には、二酸化硫黄
の形態をなす硫黄酸化物及び一酸化窒素の形態を
なす窒素酸化物が存在する。かかる硫黄酸化物と
窒素酸化物を同時に除去する方法としては乾式一
段法が知られている。この公知方法では、廃ガス
中にアンモニアを吹き込み、窒素酸化物を多孔性
の触媒と接触させて還元して窒素と水蒸気を生成
せしめるとともに、硫黄酸化物を硫酸アンモニウ
ム又は硫酸水素アンモニウムとして分離する。
吸着剤・触媒として活性炭を用いる方法におい
ては、温度を180℃乃至230℃とすることが知られ
ており(ドイツ公開特許公報第2433076号)、又、
金属酸化物をアルミニウム又はシリコンに担持さ
せたものを用いる場合は温度範囲を200℃乃至250
℃とすることが知られている(Japan Textile
News1976、第84頁乃至第87頁)。
温度250℃以下では、二酸化硫黄も窒素酸化物
もアンモニアと反応し、NOxとSO2が同濃度で
存在するかぎり、温度が高ければNOxとNH3
反応が先行し、温度が低ければSO2とNH3の反応
が先行する。これらの公知方法の欠点は、アンモ
ニアが表面酸化物又は酸素と反応するため、アン
モニアの消費量が増大することである。更に、活
性炭中の炭素の損失も大きいのが一般である。
又、上記硫黄酸化物と窒素酸化物を前記一般法
で同時に除去すると、石炭燃焼式燃焼室又は石油
燃焼式燃焼室で生ずる廃ガスの温度が、上記同時
除去を行うのに必要な反応温度より約50℃低いた
め、該廃ガスを空気予熱装置又はエレクトロフイ
ルターによつて加熱した後でないと上記同時除去
を行い得ないという欠点がある。従つて、燃焼室
をその熱効率を犠牲にして高温の廃ガスを生じ得
るように改良するか、若しくは廃ガスを硫黄酸化
物及び窒素酸化物の除去前に加熱しなければなら
ない。
上記問題点は、反応を二段法で行うことにより
顕著に改善することができる。即ち、第一段にお
いて例えば上方から下方へ流動する吸着剤により
形成される移動層を用いて硫黄酸化物を吸着剤で
除去し、次いで第二段において第一段と略同様の
移動層を用いてアンモニアガスの存在下窒素酸化
物を触媒反応により窒素に還元するのである。
しかしながら、かかる方法においては、通常単
位時間当り多量の吸着剤を再生して供給する必要
があり、従つてそのための設備費が高くつくのみ
ならず吸着剤の消耗量も多くならざるを得ない。
更に、アンモニアを添付してSO2とNOxを同
時に除去する場合、アンモニアの添加量を制限
し、処理後の廃ガス中に残存するアンモニア量が
許容値を越えないようにすると、SO2の除去はよ
くなしうるが、NOに関しては廃ガス中のNOxの
50〜60%程度しか除去し得ない。
本発明の目的は、従来方法における硫黄酸化物
及び窒素酸化物の除去効率を高め、再生工程に送
られる吸着剤の循環量を抑えるとともに、NOx
の除去方法を改良し、処理後の廃ガス中における
アンモニア含有量を許容範囲内に抑えつつSO2
略完全に分離する方法を提供することである。
又、本発明は、上記方法を実施するのに適した
装置を提供することをも併せてその目的とする。
上記目的は、1個または2個の移動層に未だ被
吸着物質の付着していない吸着剤を供給し、一方
の移動層から被吸着物質の部分的に付着した吸着
剤を分離して他方の移動層に流送し、他方の移動
層から被吸着物質が付着して吸着能の低下した吸
着剤を分離してこれを再生工程に導入し、再生し
た吸着剤を再び一方の移動層に送り込む方法によ
り達成することができる。
又、本発明方法は以下の如き条件で実施すると
好結果が得られる。即ち、被吸着物質が部分的に
付着した吸着剤を一方の移動層から取出して他方
の移動層に送り込む際に、新鮮な吸着剤との混合
を行わず、廃ガスを先ず新鮮な吸着剤が供給され
る第一移動層を特定方向に通過せしめ、次いで被
吸着物質が部分的に付着した吸着剤が供給される
第二移動層に前記特定方向とは逆方向に通過せし
めること、窒素に変換されるべき窒素酸化物の量
に対し過剰量のアンモニアガスを廃ガス中に送り
込むこと、SO2とNH3が反応してアンモニウム塩
となるには不十分な量のアンモニアガスを第一移
動層の前において廃ガスに送り込むこと、前記2
個の移動層内における粉粒状吸着剤の滞留時間を
互いに異ならしめること、前記2個の移動層内に
おける廃ガスの滞留時間を互いに異ならしめるこ
と、などの条件を付加して実施するとよい。
本発明方法は次のような別の態様で実施するこ
ともできる。即ち、被吸着物質の付着していない
吸着剤を第二移動層に送り込み、第二移動層内で
被吸着物質が部分的に付着した吸着剤を該移動層
から排出して第一移動層に送り込み、該第一移動
層内で被吸着物質が付着して吸着能の低下した吸
着剤を該移動層から再生工程に導入し、再生工程
で再生された吸着剤を再び第二移動層に送り込む
のである。尚、第二移動層に供給される被吸着物
質の付着していない吸着剤は主として再生された
吸着剤から成るので、循環工程における吸着剤の
損耗は新鮮な吸着剤を適量加えることにより補え
る。
上記別態様の方法では、硫黄酸化物及び窒素酸
化物の除去に適した吸着剤の流動速度を第二移動
層内で調節でき、しかも吸着能の低下していない
吸着剤が再生工程に送られることは全くない。こ
のことは特に重要な意味を有する。というのは例
えば滞留時間を長くするなどによつて第二移動層
内における吸着剤の吸着量を過剰に多くすれば、
硫黄酸化物及び窒素酸化物に対する浄化効果が低
下してしまうので、かかる事態を第二移動層にお
ける吸着剤の流動速度を調整することで回避でき
るからである。
更に、廃ガスが通過するべき吸着剤層が大きく
なることは不都合であるが、本発明においては、
第二移動層における吸着剤の流動速度と移動層厚
さを硫黄酸化物及び窒素酸化物の除去に最適のも
のにすることによつて上記の不都合を解消するこ
とができ、しかも再生工程に対する好ましからざ
る高負荷を招くことがない。
アンモニアガスは、第一移動層の前か若しくは
第二移動層の前において廃ガスに添加すればよ
い。又、本発明によれば、アンモニアガスを両移
動層の前において廃ガスに添加することもでき
る。かくの如くして、両移動層の各々における硫
黄酸化物及び窒素酸化物の除去率を著しく増加さ
せることができる。アンモニアガスを第一移動層
の前で添加すると、硫黄酸化物の除去に対する吸
着剤の吸着作用に好ましい影響を及ぼす。アンモ
ニアガスの添加を第二移動層についてのみ行う
と、アンモニアの消費を著しく制御し且つ窒素酸
化物の除去に格別の効果が得られる。両移動層の
各々の前でアンモニアを添加すると、両移動層の
各々に生ずる反応を大変効果的に制御することが
できる。
本発明係る方法は、硫黄酸化物の除去に加えて
窒素酸化物の還元を比較的低温で効率よく行える
途を開くものであり、両移動層において炭素含有
吸着剤の使用を可能とする。本発明によれば、第
一移動層において20%乃至80%の硫黄酸化物が除
去される。窒素酸化物の還元は第二移動層におい
て、NOとして算出した窒素酸化物1mol当たり約
0.5乃至1.5molのアンモニアガスを用いて行う。
この窒素酸化物の還元に関しては、第一移動層に
て既にどのくらいの量の窒素酸化物が還元されて
いるか及びアンモニアガスが如何なる位置で供給
されるかは大して重要なことではない。
アンモニアガスは、移動層の全高さに亘つて均
等に添加してもよいし、高さ位置によつて添加量
を変化させてもよい。又、個々の移動層に通ずる
導管又は導管群に添加することもできる。本発明
では、個々の移動層の前で廃ガスにアンモニアガ
スを強制混合すると、特に好都合である。換言す
れば、本発明方法による効果が廃ガス流中へのア
ンモニアガスの配分の良否に極めて強く依存する
という驚くべき事実が判明している。このこと
は、アンモニアガスを両移動層の間において添加
する場合は一層重要なことである。本発明におい
ては、廃ガスの流れ方向に1箇所若しくは数箇所
において廃ガスにアンモニアガスを混入する。こ
のアンモニアガスの添加に際し、移動層の前に形
成される流通空間の上部においてごく少量のアン
モニアガスを、底部において残り大部分のアンモ
ニアガスを混入すると特に効果的である。かかる
添加方法はアンモニアガスを両移動層の間におい
て供給する場合に更に効果的である。
第一移動層から分離した、被吸着物質が付着し
て吸着能の低下した吸着剤の再生は、例えば洗浄
或いは加熱等の公知方法で行えばよい。
両移動層はその容量に差をもたせ、その中を流
れる吸着剤流量に差をもたせることもできる。そ
の場合、吸着剤を第一移動層においては約20乃至
200時間、好ましくは20乃至150時間滞留させ、第
二移動層においては20乃至300時間、好ましくは
20乃至200時間滞留させるとよい。
本発明においては、炭素含有吸着剤に元素の形
態の銅、鉄、リチウム、ナトリウム、アルミニウ
ム、バリウム、又は、バナジウム、を1種のみ又
は複数種組合せて0.05乃至5重量%用いることに
より、SO2除去及びNOx還元を効果的に高める
ことができる。
第一移動層において硫黄酸化物の一部を除去す
る方が、前記一段法の如く硫黄酸化物の全部を除
去するよりもより高い空間速度で行うことができ
る。従つて、本発明においては、廃ガスを空間速
度約200乃至5000h-1、好ましくは400乃至1800h-1
で、吸着剤を含む第一移動層に供給している。第
一移動層内に既に部分的に被吸着物質の付着して
いる吸着剤を送り込んでも、硫黄酸化物の除去を
何らそこなわないことは特に注目すべきことであ
る。かくして、第一移動層において、吸着剤の吸
着能を最大限に発揮させることが可能であり、し
かも第一移動層の流動速度を極めて高く調整する
ことができるので、廃ガスが通過する第一移動層
における吸着剤の望ましからぬ障害を避けること
ができる。
本発明に係る方法は、驚くべきことにに大量の
アンモニア投与に耐えることができ、しかも第二
移動層から処理後の廃ガスと共に排出される。ア
ンモニア量は微量である。従つて、処理すべき廃
ガスに対し、変換すべき窒素酸化物の量に比し過
剰量のアンモニアを投与できるのである。それ
故、アンモニアは、NOxに対し化学量論的に必
要とされるアンモニア量の1乃至2.5倍の範囲で
投与するのがよく、更に好ましくは、アンモニア
添加量は、化学量論的に必要とされる量の約1.5
倍とするのがよい。
SO2とNH3とが反応してアンモニア塩となるの
には不十分な量のアンモニアを第一移動層の前で
廃ガスに添加すれば、変換されるべき窒素酸化物
の量に対し過剰量のアンモニアを添加してもアン
モニア全体としての消費量は低減されるので好都
合であることが分かつた。それ故、この不十分な
アンモニアの添加量というのは、SO2との反応に
要するNH3の量の0.2乃至0.8倍の範囲にあり、特
に約0.2倍とするのが好ましい。
本発明に基づいて、粉粒状吸着剤の滞留時間を
両移動層で互いに異ならしめたことは、吸着剤再
生循環工程で単位時間当たりに処理される吸着剤
の量のみならず、本発明方法に用いる廃ガスの最
適組成およびSO2とNOxの必要除去量について
も、好都合に作用する。第二移動層内における粉
粒吸着剤の滞留時間は、第一移動層内の滞留時間
の約0.5乃至3倍、好ましくは約1.5倍とする。更
に上述の効果を得るために、廃ガスの滞留時間を
両移動層で互いに異ならしめることも可能であ
る。
本発明において、粉粒吸着剤並びに廃ガスの両
移動層内における各滞留時間を互いに異ならしめ
ることは、廃ガスの流れ方向における両移動層の
深さ(厚さ)を異ならしめることによつて、或い
は両移動層のガス流通断面積(これは移動層の高
さ又は幅を変更することで調整できる)を異にす
ることによつて実現しうる。
両移動層の高さ、幅及び厚さは、用いる吸着剤
の特性、浄化すべき廃ガスの組成及び所望する浄
化度等に応じて選択すべきであり、具体的な寸法
は通常の専門的知識に基づき、必要とあらば確認
試験をして決定すればよい。例えば、
SO2800ppm及びNOx600ppmを含む廃ガス
100000m3/hを処理してSO2を98%、NOxを85
%両移動層において除去したい場合、第一移動層
を12.00m(高さ)×7.70m(幅)×1.20m(厚さ)と
し、第二移動層を13.00m(高さ)×7.70m(幅)×
1.40m(厚さ)とするとよい。又、第一又は第二
移動層における吸着剤の個々の微粒子の滞留時間
は約55乃至66時間とし、廃ガスの滞留時間は約4
乃至5秒とするのがよい。
本発明の方法を実施するための装置は、上方か
ら下方に向けて流れる粉粒状吸着剤により形成さ
れる2個の連設された移動層を備え、一方の移動
層における吸着剤取出端と他方の移動層における
吸着剤供給端とを、再生装置を含まない連結路を
介して接続し、この連結路を通して被吸着物質が
部分的に付着した吸着剤を前記一方の移動層から
未再生のまま前記他方の移動層に供給するように
構成している。両移動層を連設させる態様は二種
類あり、その一方は両移動層を並列に配置もので
あり、他方は両移動層を上下直列に配置するもの
である。
両移動層を並列に配置する態様では、これら移
動層間において両者に平行で且つ廃ガスの流れ方
向と直交して延びるガス透過性の隔壁を設けるの
が好ましい。さらに、この態様に係る一構成例で
は、第二移動層(前記一方の移動層)の上端に未
だ被吸着物質の不着していない吸着剤を投入する
ための供給口を、第一移動層(前記他方の移動
層)の下端には、被吸着物質が付着して吸着能の
低下した吸着剤を取出すための排出口を、夫々設
けると共に、公知の構成と同様に、処理すべき廃
ガス給排用の導管、及び吸着剤再生装置を設けて
ある。本発明における上記隔壁には廃ガス通過口
を1個設けるのみでも、第二移動層に移行する廃
ガスをアンモニアガスと強制的によく混合するこ
とができる。かかるガス通過口を1個有する隔壁
により廃ガスの流路は、複数個のガス通過口を設
けた構造に比し長くなる。該隔壁に、廃ガス通過
口を1個のみ設ける場合は移動層の有効高さに対
して、できるだけ低い位置に設けるのが好まし
い。又、この隔壁には、アンモニアと廃ガスの強
制混合装置を少なくとも1個設けるとよい。さら
に、これに関連して、隔壁に複数個のガス通過口
を設けた場合は、これらのガス通過口と同数個の
強制混合装置を設けると特に好都合である。又、
第二移動層のできるだけ前でアンモニアを廃ガス
に添加するのが望ましい場合もある。そのような
場合には、少なくとも1個の強制混合装置を隔壁
の前において廃ガスの流れ方向に配設するべきで
ある。
一方、両移動層を上下直列に配置する態様で
は、NOx分離を更に増進させることができる。
一般に本発明における如く、廃ガスを浮遊微粒物
の移動層を横断して流す場合には、浮遊微粒物
(本発明においては粉粒吸着剤)は、移動層内を
流れる際に粒子相互間の相対的位置関係はほとん
ど変わらない。換言すれば浮遊微粒子は、流動層
内に流入するや否や最も近い流れ領域に巻き込ま
れ、反応器内に滞留するかぎり廃ガス流と直交方
向に移動する流れ領域中にとどまるという特性が
ある。すなわち、一旦微粒子が一定方向の流れ領
域にはいると、たとえその後に直交する廃ガス流
にさらされたとしても、廃ガス流の方向には殆ど
変位しない。従つて、微粒子の上部移動層内にお
ける分布状態を、少なくとも廃ガスの流れ方向に
関しては、下部移動層においても持続せしめるの
である。但し、そのためには、上部流動層から下
部流動層への移行時に粉粒状吸着剤の分布状態が
破壊されることのないようにしなければならな
い。又、粉粒状吸着剤のかかる特性を有効に利用
するには、廃ガスが、下部移動層内をある特定方
向に流れるようにし、次いで下部移動層内を前記
特定方向と逆方向に流れるようにする。この結
果、各移動層内を上方から下方に流動する吸着剤
が、移動層を上下に縦断するいくつかの部分層に
より構成されているものとすると、上部移動層に
おいて廃ガスと最先に接触した部分層(吸着が最
も多く行われ、吸着能の低下が激しい部分層)
は、下部移動層においては廃ガスと一番最後に接
触することになり、NOxの分離効率が従来例に
比し驚異的に高められ、同時にSO2の分離を完全
に且つ速やかに行うことができる。
被吸着物質が部分的に付着した吸着剤を上部移
動層から下部移動層に供給するのに必要な連結路
としては種々の態様のものを用いることができる
が、例えば上部移動層と下部移動層の中間に設け
た連結シユートの形態とすることができる。尚、
該廃ガスの流入導管、連通路(上部移動層と下部
移動層との間の廃ガス移動のための)及び排出導
管、アンモニア添加装置等は公知手法によつて付
設すればよい。
上記連結路として用いる連通シユートは単一で
且つ円筒状であるのが特に好都合である。又、こ
の連結シユートは、吸着剤による摩耗を少なくす
るために、できるだけ正確に垂直となるように設
けるべきである。更にこの連結シユートの上端及
び下端の横断面が上下の移動層の各対応する横断
面に適合するように設けると好都合である。即
ち、該シユートは、その上端で上部流動層の下端
横断面と、下端で下部流動層の上端横断面と夫々
適合するようにするのがよい。このようにするこ
とにより吸着剤の粒子の水平方向の撹乱のみなら
ず垂直方向の撹乱もきわめて顕著に防止できるの
でNOx除去効率が特に高くなる。
以下、本発明を添付図面を参照しつつ実施例に
基づいて具体的に説明する。
第1図は、本発明の第一実施例を示し、反応器
1内には、上方から下方へ流動する粉粒状吸着剤
を含む2個の移動層2,3を設けてある。廃ガス
は、両移動層を横断して流れる。このことは、廃
ガスを、垂直方向に延びる例えば板すだれ状のガ
ス透過性壁4a,4b,4c,4dを通過させる
ことによつて達成できる。反応器には、両移動層
と平行に延び且つ両移動層間に位置するガス通過
口6aを有する隔壁5を設けてもよい。該隔壁5
は、第1図に示す例においては、ガス通過口6a
を下端部に有する。反応器を通過する廃ガスに
は、アンモニアを添加するが、この添加は反応器
1に流入する前のみならず両移動層2,3間にお
いても行いうる。このアンモニア添加は、前記両
移動層の一方のみ行うことも可能である。両移動
層2,3間でのアンモニアの添加は、強制混合の
形で行うのが好ましい。この場合アンモニアガス
は隔壁5の前で廃ガスの流れ方向に沿つて添加さ
れる。強制混合装置6(第2図参照)は、アンモ
ニア添加に特に適しており、廃ガス中にアンモニ
アガスを良好に配分させる作用をする。かくの如
く、廃ガスはガス導入管7から反応器1内に送り
込まれて第一移動層2に流入し、次いで隔壁5の
下端部から第二移動層3に流入した後、ガス排出
管8から煙突等を経て排出される。
活性炭等の炭素含有吸着剤は、導管9aによつ
て第二移動層3の上端(吸着剤供給端)から投入
される。吸着剤は、かくの如く投入されるが、第
二移動層3の下端(吸着剤取出端)から同時に排
出されるので、その落下速度を測定すれば移動層
内における吸着剤の滞留時間が定まる。第二移動
層3の下端から分離された吸着剤は、導管10の
形態である連結路を通つて第一移動層2の上端
(吸着剤供給端)に送り込まれる。この第二移動
層から分離された被吸着物質の部分的に付着した
吸着剤は、被吸着物質の未だ付着していない新鮮
な吸着剤と共に導管9aに接続した導管9bを通
つて第一移動層2に投入される。かくして、第二
移動層2における吸着剤の所定の流動速度及び滞
留時間は、当該移動層2の下端において、被吸着
物質の付着した吸着剤の排出速度を調節すること
で調節される。
第2図は本発明装置の第二実施例を示す。この
実施例においては、アンモニアガスは、特に隔壁
5の近傍において、廃ガス流に数箇所から投入さ
れる。この場合、アンモニアガスは、隔壁5の上
部位置よりも下部位置においてより多く投入され
るようにするのが好ましい。第1図に示す実施例
は、隔壁を有しない構造のものと比べて反応器内
の廃ガス流通路が長くなるとともに、移動層内に
おけるガス流通状態に偏りを生じさせることがあ
る。この第二実施例の装置においては、隔壁を設
けながらも、上部から下部にかけてガス流通口を
設けているので、ガス流通路が不当に長くなるこ
とはないとともに、移動層の全高さにわたつての
断面を有効ガス流通面積として利用でき、しかも
隔壁5の最下部にあるガス通過口6aは、移動層
においてガス流通状態が悪くなりがちな最下部域
へのガス流通を確保するのに貢献する。このよう
にすれば、アンモニア混合装置6と協働して、第
二移動層3に流入する以前に既に廃ガス中のアン
モニア濃度を均一にすることができる。尚、第2
図においては、両移動層2,3内に吸着剤が図示
されていないが、これは反応器を通過する廃ガス
流の流れ線を明瞭に表わすためである。また、前
述の第一実施例と同様に部分的に吸着作用を行つ
た吸着剤を有効利用するために、第二移動層3の
下端に接続された連結路としての導管10は第一
移動層2の上端に接続されていることに留意され
たい。
第3図は、本発明の第三実施例に係る二段式移
動層反応器を示し、1′は第一移動層(上部移動
層)、2′は第二移動層(下部移動層)である。両
移動層1′,2′の両側には廃ガスの流れの流れ方
向と平行に延びる公知の板すだれ状ガス透過壁又
はこれと同効のガス透過壁3a,3b,4a,4
bを配設してある。第一移動層1′の上部には例
えば二重式開閉板装置など適宜の吸着剤供給装置
5′を設け、粉粒吸着剤を制御供給しうるように
する。一方、第二移動層2′の底部には、被吸着
物質が付着して吸着能の劣化した吸着剤を取出す
ための公知の排出装置6′を設けてある。両移動
層1′,2′間に設けた連結路7′は、被吸着物質
の部分的に付着した吸着剤を上部移動層1′から
下部移動層2′に移送するためのものである。こ
の連結路としては、例えば、第3図に示す如く、
垂直に配設された円筒状の連結シユートを用いる
とよい。浄化するべき廃ガスは、廃ガス導入管
8′を通つて第一流動層1′内に供給され、第一移
動層を横断した後、連通路9′を経て第二移動層
2′内に流入し、これを横断した後ガス排出管1
0′から排出される。第3図から明らかな如く、
上下に連続する両流動層を通過する廃ガスの流動
方向は、全く逆である。
連結シユート(連結路)7′は、その上端及び
下端において、第3図に示す如く同口径で両移動
層と連通するように吸着剤流動方向に開口してい
る。両移動層1′,2′の厚さ(層厚)は、第3図
の実施例では同じであり、高さのみが異なる。
実施例 1 出力232MWの火力発電所において、硫黄分約
1.5%を含むれき青炭を燃焼したところ、約
660ppm(体積)のSO2を含有する総量的750000
m3/h(標準状態で)の燃焼ガスが系外に放散さ
れた。この燃焼ガス中のNOx含有量は、約
300ppm(体積)に達した。この燃焼ガス中120
m3/h(標準状態で)を、廃ガス流からSO2及び
NOxを除去するために、第1図に示す2段反応
器に供給した。
第一移動層としては、廃ガスの流れ方向の厚さ
(層厚)が1000mmで、横断面積が192m2のものを用
いた。第二移動層としては、層厚さ1500mm、吸着
剤搬送能力288m3のものを用いた。上述の寸法の
移動層を用いると、廃ガスの滞留時間は、第一移
動層内では4秒、第二移動層内では6秒であつ
た。又、第二移動層の下端からは、毎時約4m3
吸着剤が排出され、該移動層内での吸着剤の滞留
時間は72時間であつた。従つて、19.4mの高さを
有する該移動層を毎時0.27mの沈下(流動)速度
で沈下したことになる。第二移動層から排出され
た吸着剤は、第一移動層の上端から再投入した。
最初、新鮮な吸着剤を毎時2.5m3の割合で第一流
動層に追加供給したところ、毎時6.5m3の吸着剤
が第一流動層の下端部から排出された。即ち、吸
着剤の滞留時間は約30時間、沈下(流動)速度は
毎時0.65mであつた。第一移動層から排出された
吸着剤は、再生工程(装置)12で再生され、被
吸着物質の付着していない吸着剤として系内に再
投入した。
吸着剤の損失分を補填するため、1時間当り約
0.2m3の吸着剤を吸着剤循環系内に導入した。
廃ガスが反応器1に流入する前に、他の通常の
ガスに加えてSO2600ppm、NO300ppm及びO2
6%を含む廃ガス処理に必要な約800ppmのアン
モニアガスを該廃ガスに加えたところ、第一移動
層から排出する廃ガスは、SO280ppm及び
NO200ppmを含むのみであつた。更に、隔壁5
の前において1箇所から約350ppmのアンモニア
ガスを廃ガス流に添加した。第二移動層を通過
し、反応器1のガス排出管8に達した廃ガス中に
は、事実上SO2は含まれず、NOは80ppmのみで
あり、且つアンモニアは殆ど含まれていなかつ
た。
実施例 2 実施例1の場合と異なり、第一移動層の前では
アンモニアを供給せず、第二移動層の前で約
500ppmのアンモニアを供給したところ、第一移
動層を通過した直後の廃ガス中のSO2の濃度は
120ppm、NOの濃度は300ppmであつたが、反応
器のガス排出管7での各濃度の測定値は実施例1
の場合と同じであつた。このことは、本発明に係
る方法が非常に融通性に富むことを示している。
即ち、処理すべき廃ガスの総量を異にするだけで
なく、その中に含まれるSO2及びNOxの濃度並
びに充填剤の投入量が異なつても利用しうるので
ある。第一移動層の前でアンモニアを廃ガス中に
混合すれば、SOが吸着剤に吸着されるだけでな
く、硫酸アンモニウム塩が生成し、第一移動層に
おいて吸着剤に吸着分離される。もし第一移動層
において分離される硫酸アンモニウム塩の量が多
すぎると該移動層内の反応に支障を生じることに
なるので、あまり圧力低下をきたさず且つ吸着剤
の所要量に見合う量のアンモニアを第一移動層の
前において絶えず添加すべきである。尚、第一移
動層内における吸着剤の流動速度が高ければ高い
ほど、硫酸アンモニウム塩の生成量は多くなる。
アンモニアが第一移動層の前で廃ガスに混入さ
れるか或いは先ず第二移動層の直前で混入される
かにかかわらず、第二移動層の前におけるアンモ
ニアガスの濃度が、NOとして算定した窒素酸化
物1モル当り約0.4乃至1.5モルとなるようにアン
モニアを投与すべきである。かかるアンモニアの
投与量は、第一移動層を通過した廃ガス中の濃度
を測定して決めればよい。又、アンモニアの投与
量は、廃ガス中の酸素濃度にも依存する。
本発明方法により廃ガスから除去される全窒素
酸化物量の大部分が第二移動層内で分離される
が、SO2の場合は該第二移動層内では比較的少量
が除去されるにすぎないことに注目すべきであ
る。本発明方法によれば、窒素酸化物からは窒素
と水蒸気が生成され、一方SO2は吸着剤に吸着さ
れて分離される。
上記実施例1及び2においては、炭素含有吸着
剤として比表面積500m2/gの活性炭(ブルノイ
ヤー(Brunauer)、エメツト(Emmett)及びテ
ラー(Teller)の定めたもの)を使用した。廃ガ
ス温度は120℃であつた。又、活性炭を硫酸銅溶
液に浸漬した後乾燥し、更に約500℃で焼するこ
とにより、活性炭1g当り総量約0.063gの銅を
担持する比表面積470m2/g(ブルノイヤー、エ
メツトのおよびテラーの定めたもの)の変成吸着
剤を得てこれを使用したところ、本発明の有効性
が更に増進した。
本発明に係る方法によれば、SO2及びNOxの
分離量を減ずることなく、且つ廃ガスの圧力損失
を増大することなく、且つ廃ガス温度を高める必
要もなく、吸着剤の吸着能力を従来より相当大き
く発揮させ、且つそれによつて回収工程にかかる
負担を顕著に減ずることができる。更に重要なこ
とは、吸着剤の循環量やアンモニアの添加量に関
する必要条件が異なる場合においても上記の効果
が得られ、しかも廃ガス浄化効果は良好で且つ吸
着剤を効率良く使用しうることである。
実施例 3 炭素含有吸着剤として、比表面積500m2/gの
典型的な廃ガス処理用に調整した活性炭(ブルノ
イヤー、エメツト及びテラーの定めたもの)を使
用した。第一移動層には、1.8m3の吸着剤を使用
した。該第一移動層は、廃ガスの流れ方向に対す
る横断面積が2.0m2で高さが2.0m、厚さ(層厚)
が0.9mのものを用いた。第二移動層内には活性
炭1.6m3を充填した。又、第二移動層としては、
廃ガスの流通断面積が2.0m2、厚さ(層厚)が0.8
mのものを用いた。
NOx0.08容量%、SO20.1容量%、O26.4容量%
及びH2O9.7容量%含有する燃焼装置から排出さ
れた廃ガスを、毎時1500m3、温度120℃、空間速
度800h-1(常温下の算出値)で(比表面積の付着
していない吸着剤に対)、第一移動層を通過せし
めた。この廃ガスに第一移動層の前でアンモニア
を添加したところNH3濃度は0.02容量%となつ
た。又、第一移動層における活性炭の滞留時間70
時間で廃ガスのSO2濃度は0.018容量%(脱硫度
82%)に減少した。一方NOx濃度は0.07容量%
に減少した。この廃ガスを第二移動層に送り込む
前に、該第二移動層のNH濃度が0.1容量%とな
るに十分な量のアンモニアガスを添加した。次い
で空間速度900h-1(常温下の算出値)及び活性炭
の滞留時間62時間で廃ガスを第二移動層を通過せ
しめると、SO2濃度は0.003容量%に、NOx濃度
は0.014容量%に夫々低下した。集計すると97%
のSO2と81%のNOxが両流動層で除去された。
上記の説明並びに添付図面において、本発明に
係る廃ガス中の硫黄酸化物および窒素酸化物を除
去する方法および装置をその実施例に基づいて具
体的に説明したが、本発明の技術的範囲はかかる
実施例の細部に限定されるものではなく、本発明
の技術的思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可
能である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明方法を実施するための装置を示す
もので、第1図は第一実施例の略示縦断面図、第
2図は第二実施例の略示縦断面図で、第1図に示
す反応器に相当すう部分のみを示し他は省略して
示したもの、第3図は第三実施例の略示縦断面図
である。 1……反応器、2……第一移動層、3……第二
移動層、3a,3b,4a,4b,4c,4d…
…ガス透過性壁、5……隔壁、6……アンモニア
強制混合装置、6a……ガス通過口、7……廃ガ
ス導入管、8……廃ガス排出管、9a,9b,1
1……導管、10……連結路(導管)、12……
吸着剤再生装置、1′……第一移動層(上部移動
層)、2′……第二移動層(下部移動層)、5′……
吸着剤供給装置、6′……吸着剤排出装置、7′…
…連結路(連結シユート)、8′……廃ガス導入
管、9′……連通路、10′……廃ガス排出管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む廃ガスにア
    ンモニアガスを温度約110℃及至180℃で添加し、
    この廃ガスを、反応器内を上方から下方にかけて
    流れる粉粒状の炭素含有吸着剤層を通過させ、第
    一移動層内で先ず硫黄酸化物の一部分を吸着除去
    し、次いで第二移動層内で残りの硫黄酸化物を分
    離すると共に窒素酸化物を触媒反応により窒素に
    還元して廃ガス中の硫黄酸化物および窒素酸化物
    を除去する方法において、被吸着物質の付着して
    いない吸着剤を前記2個の移動層のうち一方に送
    り込み、被吸着物質が部分的に付着した吸着剤を
    該一方の移動層から分離してこれを前記2個の移
    動層のうち他方の移動層に送り込み、被吸着物質
    が付着して吸着能の低下した吸着剤を該他方の移
    動層から取出して再生工程に導入し、再生された
    吸着剤を前記一方の移動層に送り込むことを特徴
    とする廃ガス中の硫黄酸化物および窒素酸化物を
    除去する方法。 2 被吸着物質の付着していない吸着剤を前記第
    二移動層に送り込み、被吸着物質の部分的に付着
    した吸着剤を該第二移動層から取出して前記第一
    移動層に送り込み、被吸着物が付着して吸着能の
    低下した吸着剤を該第一移動層から取出して再生
    工程に導入し、再生された吸着剤を前記第二移動
    層に送り込むことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項に記載の方法。 3 被吸着物質の付着していない吸着剤を前記第
    一移動層にも送り込むことを特徴とする特許請求
    の範囲第2項に記載の方法。 4 前記アンモニアガスを2個の移動層のうちの
    少なくとも前記一方の移動層の前で廃ガス流に混
    入することを特徴とする特許請求の第2項乃至第
    3項のいずれかに記載の方法。 5 前記アンモニアガスを2個の移動層の前で廃
    ガス流に混入することを特徴とする特許請求の範
    囲第2項乃至第4項のいずれかに記載の方法。 6 前記硫黄酸化物の約20及至80%を前記第一移
    動層で除去することを特徴とする特許請求の範囲
    第2項乃至第5項のいずれかに記載の方法。 7 第二移動層内に導入された、NOとして算出
    した窒素酸化物1molにつき約0.4及至1.5molのア
    ンモニアガスを存在させて第二移動層を操作する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第2項乃至第6
    項のいずれかに記載の方法。 8 前記廃ガスを前記第一移動層に導入し空間速
    度約200及至5000h-1で吸着剤に接触させることを
    特徴とする特許請求の範囲第2項乃至第7項のい
    ずれかに記載の方法。 9 前記空間速度を約400及至1800h-1とすること
    を特徴とする特許請求の範囲第8項に記載の方
    法。 10 前記炭素含有吸着剤層に銅、鉄、リチウ
    ム、ナトリウム、アルミニウム、バリウム、又は
    バナジウムのうち1種又は複数種を約0.05及至5
    重量%付加することを特徴とする特許請求の範囲
    第2項乃至第9項のいずれかに記載の方法。 11 第一移動層における吸着剤の滞留時間を約
    20及至200時間、第二移動層における吸着剤の滞
    留時間を約20及至300時間とすることを特徴とす
    る特許請求の範囲第2項乃至第10項のいずれか
    に記載の方法。 12 前記第二移動層の前で前記廃ガスにアンモ
    ニアガスを強制的に混入することを特徴とする特
    許請求の範囲第2項乃至第11項のいずれかに記
    載の方法。 13 前記廃ガスに、1箇所若しくは数箇所にお
    いて該廃ガスの流れ方向にアンモニアガスを混入
    することを特徴とする特許請求の範囲第2項乃至
    第12項のいずれかに記載の方法。 14 前記第二移動層の前において廃ガス流通空
    間の上部から少量のアンモニアを、下部から多量
    のアンモニアを夫々混入することを特徴とする特
    許請求の範囲第13項に記載の方法。 15 被吸着物質が部分的に付着した吸着剤を前
    記一方の移動層から取出して他方の移動層へ送り
    込む際に、被吸着物質の付着していない吸着剤と
    の混合を行わず、且つ、該廃ガスを、被吸着物質
    の未だ付着していない吸着剤が供給される第一移
    動層内を特定方向に通過せしめ、次いで被吸着物
    質が部分的に付着した吸着剤が供給される第二移
    動層を前記特定方向とは逆方向に通過させること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方
    法。 16 変換されるべき窒素酸化物の量より多量の
    アンモニアガスを前記廃ガスに混入することを特
    徴とする特許請求の範囲第1項乃至第15項のい
    ずれかに記載の方法。 17 SO2とNH3とを反応させてアンモニウム塩
    とするには不充分な量のアンモニアガスを前記第
    一移動層の前において前記廃ガスに混入すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第16項
    のいずれかに記載の方法。 18 前記2個の移動層内における前記粉粒状吸
    着剤の各滞留時間を互いに異ならしめることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項乃至第17項のい
    ずれかに記載の方法。 19 前記2個の移動層内における前記廃ガスの
    各滞留時間を互いに異ならしめることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項乃至第18項のいずれか
    に記載の方法。 20 処理すべき廃ガスを、上方から下方に向け
    て流れる粉粒状吸着剤により形成される2個の連
    設された移動層内を順次通過させて廃ガス中の硫
    黄酸化物および窒素酸化物を除去する装置におい
    て、一方の移動層における吸着剤取出端と他方の
    移動層における吸着剤供給端とを、再生装置を含
    まない連結路を介して接続し、この連結路を通し
    て被吸着物質が部分的に付着した吸着剤を前記一
    方の移動層から未再生のまま前記他方の移動層に
    供給するように構成したことを特徴とする廃ガス
    中の硫黄酸化物および窒素酸化物を除去する装
    置。 21 前記2個の移動層を、廃ガスの流れ方向に
    対し直交する方向に上下に重ね、上部移動層の吸
    着剤供給端たる上端に被吸着物質の未だ付着して
    いない吸着剤を送り込むための供給口を設け、下
    部移動層の吸着剤取出端たる下端に被吸着物質が
    付着して吸着能の低下した吸着剤を排出するため
    の排出口を設け、前記連結路により前記上部移動
    層の吸着剤取出端たる下端を前記下部移動層の吸
    着剤供給端たる上端に連結したことを特徴とする
    特許請求の範囲第20項に記載の装置。 22 前記連結路が円筒状の連結シユートである
    ことを特徴とする特許請求の範囲第21項に記載
    の装置。 23 前記連結シユートの上端及び下端の断面積
    を対応するそれぞれの移動層のそれに一致させた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第22項に記載
    の装置。 24 前記2個の移動層が並列に配置されてお
    り、これら移動層間において両者に平行で且つ前
    記廃ガスの流れ方向と直交して延びるガス透過性
    の隔壁を設けたことを特徴とする特許請求の範囲
    第20項に記載の装置。 25 前記隔壁に単一の廃ガス通過口を設けたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第24項に記載の
    装置。 26 前記隔壁にアンモニアガスと廃ガスの強制
    混合装置を少くとも1個設けたことを特徴とする
    特許請求の範囲第24項に記載の装置。 27 前記隔壁の前において、前記廃ガスの流れ
    方向に該廃ガスとアンモニアガスとの混合を行う
    ための少くとも1個の強制混合装置を設けことを
    特徴とする特許請求の範囲第24項に記載の装
    置。 28 前記2個の移動層の深さ(ガス流通方向の
    長さ)を相異ならしめたことを特徴とする特許請
    求の範囲第20項乃至第27項のいずれかに記載
    の装置。 29 前記2個の移動層のガス流通断面積を相異
    ならしめたことを特徴とする特許請求の範囲第2
    0項乃至第28項のいずれかに記載の装置。
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