JPH03275506A - 金属酸化物エーロゾルの生成方法 - Google Patents

金属酸化物エーロゾルの生成方法

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JPH03275506A
JPH03275506A JP2328760A JP32876090A JPH03275506A JP H03275506 A JPH03275506 A JP H03275506A JP 2328760 A JP2328760 A JP 2328760A JP 32876090 A JP32876090 A JP 32876090A JP H03275506 A JPH03275506 A JP H03275506A
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aerosol
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producing
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Cebers Octavio Gomez
セベルス オクタヴィオ ゴメス
Domingo Rodriguez
ドミンゴ ロドリゲス
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (従来の技術〕 本発明は、金属酸化物エーロゾルの生成方法、及び流出
物ソルベント(5orbent)として金属酸化物エー
ロゾルを使用する方法に関する。
【産業上の利用分野〕
周知のごとく、様々な化学反応から生ずるオフガス中に
存在するSO□、SOs、No、Now。
H,S及びHCIなどの酸性ガス流出物は、主要な大気
汚染物質である。これまで、これらのガス流内の酸性ガ
ス流を環境的に受は入れられるレベルまで低減するため
に、非常に多くの費用をかけている。
例えば、商用電力プラントによるSO!放出を抑制する
ために使用される商用プロセスの1つとして、炉中への
石灰石注入法がある。この商用プロセスによれば、石灰
石が、商用炉中に注入され、炉中で石灰石が硫黄酸化物
と反応して固体硫酸カルシウムが形成される。その後、
その固体硫酸カルシウム粒子が、従来の微粒子制御装置
によって煙道ガスから分離される。
〔発明が解決しようとする課題〕
炉内SO2捕獲用の石灰石注入法の主な欠点は、低カル
シウム利用率にある。一方、炉内への石灰石注入法によ
って燃焼生成物から取り除かれる硫黄の量は、50%台
であり、カルシウム利用率はたったの15か25%台で
ある。その結果、燃料に含まれる硫黄の単位質量当たり
多量の石灰石を注入しなくてはならない。このことから
、多くの費用を必要とすることが分かる。
当然、工業的燃焼流から流出物を経済的な方法で取り除
くための機構が、非常に待ち望まれている。
従って、本発明の目的は、簡単な構成を有する流出物ソ
ルベントエーロゾル物質の生成方法を提供することにあ
る。
本発明の他の目的は、ガス流から酸性ガス流出物を取り
除くための、非常に効果的な流出物ソルベントエーロゾ
ルの生成方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、前述の目的及び利点を容易に得ること
ができる。
周知のごとく、多くの化学反応から生ずるオフガス中に
存在するso!、so、、No、NO□。
H,S及びHCI  などの酸性ガス流出物は、主要な
大気汚染物質である。これまで、これらのガス流内の酸
性ガス流を環境的に受は入れられるレベルまで低減する
には、極端に多くの費用がかかることがわかっている。
例えば、商用電力プラントによるS02放出をよく制す
るために使用される商用プロセスの1つとして、炉中へ
の石灰石注入法がある。この商用プロセスによれば、石
灰石が、商用炉中に注入され、炉中で石灰石が硫黄酸化
物と反応して固形の硫酸カルシウムを形成する。その後
、その固形の硫酸カルシウム粒子が、従来の微粒子制御
装置によって煙道ガスから分離される。
本発明の方法では、オキシダントフリーの環境において
、好ましくは、第1の領域における温度T、の蒸発温度
条件下にある不活性ガス流中で、所望ソルベントの金属
を蒸発させる。蒸発金属ガス流は、その後第1領域から
第2の領域へ送られる。第2領域では、金属蒸気を酸化
することによって、ガス搬送流内に固体金属酸化物粒子
から成るエーロゾルが形成される。上記金属蒸気流が酸
化体と接触する際に、最適金属酸化物エーロゾルが生成
されるように、金属酸化物粒子の大きさが制御される。
その後、金属酸化物エーロゾルは、酸性ガス流出物を含
むガス流に与えられる。そこで、流出物の固体金属化合
物を形成するように、金属酸化物エーロゾルと捕獲され
るべき流出物間の反応に適切な温度において、流出物と
接触させられる。
〔実施例〕
周知のごとく、多くの化学反応から生ずるオフガス中に
存在するSOs、SOs、NO,Not。
、H、S及びHCIなどの酸性ガス流出物は、主要な大
気汚染物質である。これまで、これらのガス流内の酸性
ガス流を環境的に受は入れられるレベルまで低減するに
は、非常に多くの費用がかかることがわかっている。
例えば、商用電力プラントによるS02放出をよく制す
るために使用される商用プロセスの1つとして、炉中へ
の石灰石注入法がある。この商用プロセスによれば、石
灰石が、商用炉中に注入され、炉中で石灰石が硫黄酸化
物と反応して固体硫酸カルシウムを形成する。その後、
その固体硫酸カルシウム粒子が、従来の微粒子制御装置
によって煙道ガスから分離される。そのプロセスは、特
に、様々な化学反応及び化学反応のオフガスからの副産
物であるところのSow、SO3,No、NO□、H2
S及びHCI  などの酸性ガス流出物を取り除く際に
、有効である。
本発明のプロセスについて、第1図及びそこに示された
概略説明文を参照しながら詳細に説明する。
本発明のプロセスは、金属酸化物エーロゾルの生成及び
その後の、捕獲されるべき流出物の固体金属化合物の形
成から構成される。そのプロセスは、燃焼ガス流内の流
出物として硫黄を用いて説明されるが、数多くの化学反
、応の副産物である上述のすべての酸性ガス流出物を捕
獲するのに有用である。
第1図を参照する。金属酸化物エーロゾルは、オキシダ
ントフリーの環境にある蒸発領域1において、蒸発温度
条件下で所望のソルベントの金属を蒸発させることによ
って生成される。その後、その様にして生成された金属
蒸気は、酸化領域2に送られる。その領域において、金
属酸化物エーロゾルが生成されるように、その金属蒸気
がオキシダントと接触させられる。
本発明のプロセスによれば、本発明で使用される適切な
ソルベント金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、
アルカリ土類金属以上の原子価を有する金属、及びそれ
らの混合物から成るグループから選択される。特に適切
な金属は、マグネシウムとカルシウムであり、カルシウ
ムが特に好ましい。本発明のプロセスでは、ガス流内に
ある蒸発領域において所望の金属ソルベントを蒸発させ
ることが好ましい。そのガス流は不活性ガス流であるこ
とが必要であり、ガスとしては、アルゴン、ヘリウム、
窒素、メタンなどのガスが使用される。
それらの中でも、アルゴン、窒素が特に好ましい。
金属ソルベントの完全な蒸発を保証するために、蒸発段
階は、実質的なオキシダントフリーの環境下で行われな
ければならない。不活性ガスは、金属蒸気荷重であるガ
ス流中の金属蒸気量を増すので、不活性ガスを使用する
ことが望ましい。金属蒸気荷重は、生成される金属酸化
物に関する粒子径に明確な影響を有する。(0,1ミク
ロンよりも小さい)金属酸化物エーロゾルの適切な粒子
径に対して所望のエーロゾル特性を得るように、上記ガ
ス流の流速が調整される必要がある。5g/Nm’から
250g/Nm’好ましくは約50から150 g/N
m”の金属蒸気荷重を与えるように、必要な不活性ガス
流が調節されるべきである。
不活性ガスの流速は、金属蒸気温度(T1)、蒸発され
るべき金属の型、エーロゾル形成段階で使用される焼き
入れ速度、所望のエーロゾル主粒子径などの幾つかの要
素に依存している。本発明のプロセスで使用される不活
性ガスの流速は、適切な金属蒸気荷重を与えるように選
択されるのが好ましい。すなわち、約0.05ミクロン
平均直径を持つ適切なエーロゾル主粒子径が与えられる
ように選択される。その様な平均直径は、流出物吸収段
階で高い金属利用率を得るのに理想的である。
本発明によれば、炉の第1領域において、ガス流内の金
属の蒸発が、圧力P1でかつ制御された温度条件T、で
行われる必要がある。温度T1は、完全な金属蒸気を得
るために必要な温度すなわち、金属の熔融温度であり、
蒸発されるべき金属ソルベントに依存して変化する。さ
らに、完全な金属蒸気を得るために、蒸発領域1は実質
的にオキシダントフリーでなければならない。さらに、
蒸発用の温度は、使用される金属ソルベントの融点より
も非常に高いことが好ましい。これは、次の理由から望
ましい。すなわち、温度T1の増加が、上記された如く
、金属酸化物粒子の大きさに明確な影響を有するところ
の酸化領域に供給される流れ内の蒸発荷重を増大させる
ためである。費用の面から、蒸発温度は、2000”C
より低くされるべきである。本発明によれば、蒸発温度
は、大気圧でカルシウムに対しては約650@Cから1
200”Cの間、好ましくは、1000@Cから130
0’Cの間が良く、マグネシウムに対しては450’C
から1150’Cの間、好ましくは750’から950
’Cの間が良い。
−度、蒸発領域1において、金属蒸気が生成されると、
不活性ガスを伴う、または伴わない金属蒸気が、炉の第
1領域から第2領域へ送られる。
金属蒸気を酸化することによって搬送ガス流内の金属酸
化物粒子からなる本発明のエーロゾルを形成する目的で
、ガス流内の金属蒸気が、酸素、空気、C02などのオ
キシダントと炉の第2領域において接触させられる。例
えば要求される粒径を与えるために、第2領域における
エーロゾル流の形成が制御されるべきである。効果的な
ソルベント利用率と、対応する良好な捕獲率を得るため
には、サブミクロンの粒子の大きさを持つ金属酸化物粒
子が望ましい。平均の粒子の大きさは、0゜1ミクロン
よりも小さいことが好ましく、理想的には0.05ミク
ロンよりも小さいのが良い。
上記のごとく、第2領域から供給されるエーロゾル流は
、制御された温度条件下にある第3の領域すなわち流出
物吸収領域3において、流出物搬送ガス流と接触させら
れる。流出物の固体金属化合物を形成するために、金属
酸化物エーロゾルが流出物搬送ガス流と接触する温度は
、金属酸化物エーロゾルと捕獲されるべき流出物間の反
応に適する温度範囲になければならない。例えば、硫黄
の場合には、流出物吸収段階は、次の条件の下で行われ
る。すなわち、カルシウム酸化物エーロゾルに対しては
約650@Cから1250@Cの間、好マシ<ハ、約9
50’Cから1200aCの間の温度条件が良い。また
、マグネシウムに対しては約350@Cと850°Cの
間、好ましくは約700“Cと800”Cの間が良い。
これらの温度範囲は、カルシウム及びマグネシウム酸化
物の硫酸化に対する実際の及び/若しくは熱力学的制限
を表す。
本発明のプロセスによれば、ソルベント利用率は、約2
000ppmのSO,含有ガス流に対しては、CaOエ
ーロゾル及びMgOエーロゾルに対してそれぞれ約90
%及び50%以下である。
次の例は、本発明のプロセスの詳細な特徴を表している
が、これに制限されるものではない。
西−ユ 第1図及び第2図を参照する。3.5gのカルシウム金
属が蒸発領域に供給された。また、アルゴンガスが圧力
1atm、温度25°C及び流量率16.5ml/se
cでその蒸発領域に供給された。その蒸発領域は、1o
oO’cに加熱された。
これらの条件下で、約5mg/minのエーロゾルの定
常的な生成が測定された。CaOの金属酸化物エーロゾ
ルを生成するために、そのエーロゾル流は、酸化領域に
おいて950°Cの温度で、54//minの加熱乾燥
空気と接触させられた。
そのエーロゾルは、測定された量のS02を有するガス
流中に注入され、流出物吸収領域においてエーロゾル流
と接触させられた。250,500゜700.2000
及び3500のSO,濃度が観測された。エーロゾルを
サンプリングするために、静電沈降サンプリングプロー
ブが吸収領域の端に配置された。硫黄の吸収に用いられ
るカルシウム量を決定するために、エーロゾルサンプル
が採取された。その結果を、第2図に示す。この実験で
使用された滞留時間、0.5秒は、1200’Cから9
50”Cに落とすために工業用ボイラ内部の煙道ガスに
よって費やされる時間間隔内にあることに留意すること
が大切である。従って、与えられた結果は、要求される
工業上の時間間隔内にある。第2図かられかるように、
1500ppmを越えるSO□濃度で80%より大であ
り、炉内石灰石注入プロセスから得られる利用率よりも
遥かに優れている。上記のものに加えて流出物吸収が行
われる温度、すなわち、カルシウムに対して950”C
,そしてマグネシウムに対して800@Cは、炉内石灰
石注入プロセスで使用される温度よりも遥かに低いもの
であり、本発明のプロセスを一層素晴らしいものにして
いる。最後に、カルシウム酸化物の平均粒子直径は0.
015μmであった。
鳳−1 例■のプロセスは、例Iに関して述られたものと類似し
ている。しかし、この例ではカルシウムではなくマグネ
シウムが使用された。マグネシウム酸化物エーロゾルが
発生され、例Iで述べた空気流を含んでいる5つのS0
2に供給された。マグネシウムを蒸発させるために、第
1領域の温度は850”Cに調整された。その結果を、
第3図に示す。マグネシウム酸化物粒子を含んでいるエ
ーロゾルは、低S02濃度でカルシウム酸化物粒子を含
んでいるエーロゾルはど効果的ではない。
しかし、それでも、マグネシウム酸化物エーロゾルは、
公知の炉内石灰石注入プロセスよりも優れている。この
例のエーロゾルに含まれたマグネシウム酸化物粒子の大
きさは、0.020μmであった。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ガス流から酸性ガス流出物を取り除く
ための、非常に効果的な流出物ソルベントエーロゾルの
生成方法が得られる。従って、工業的燃焼流からS C
)2.  S Os、 N O,N Ox、 H2S及
びHCI  などの酸性ガス流出物を経済的な方法で取
り除くことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、金属酸化物エーロゾルを生成し、その金属酸
化物エーロゾルを用いてガス流から流出物を取り除くた
めの本発明のプロセスの概略説明図である。 第2図は、ソルベントとしてカルシウムを、そして流出
物として硫黄を用いた本発明のプロセスの流出物吸収能
力を説明するグラフである。 第3図は、ソルベントとしてマグネシウムを、そして流
出物として硫黄を用いた本発明のプロセスの流出物吸収
能力を説明するグラフである。 = ギ F 符号の説明 1 ・・・蒸発領域(第1領域) 2・・・酸化領域(第2領域) 3・・・流出物吸収領域 (外lる] SO,濃度(ppm)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)適切な金属から金属酸化物エーロゾルを生成する
    方法であって、T_1辺上の温度にある第1の領域にお
    いて、蒸発温度条件下で上記金属を蒸発させる段階と、
    ガス流内の上記金属蒸気を、上記第1領域から第2の領
    域に送り込む段階と、上記金属蒸気を酸化させ、上記ガ
    ス流内に固体金属酸化物粒子から成るエーロゾルを形成
    するために、上記第2領域内において上記金属蒸気をオ
    キシダントと接触させる段階とから成ることを特徴とす
    る金属酸化物エーロゾルの生成方法。
  2. (2)請求項1に記載の生成方法において、上記金属が
    、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属
    以上の原子価を有する金属、及びそれらの混合物から成
    るグループから選択されることを特徴とする金属酸化物
    エーロゾルの生成方法。
  3. (3)請求項2に記載の生成方法において、上記金属が
    、マグネシウム及びカルシウムから成るグループから選
    択されることを特徴とする金属酸化物エーロゾルの生成
    方法。
  4. (4)請求項1に記載の生成方法において、上記金属の
    蒸発中に、上記第1領域に不活性ガス流が供給されるこ
    とを特徴とする金属酸化物エーロゾルの生成方法。
  5. (5)請求項4に記載の生成方法において、上記ガス流
    上の金属蒸気荷重が、約5g/Nm^3から250g/
    Nm^3の間にあることを特徴とする金属酸化物エーロ
    ゾルの生成方法。
  6. (6)請求項1に記載の生成方法において、上記温度T
    _1が、蒸発される金属の熔融温度であることを特徴と
    する金属酸化物エーロゾルの生成方法。
  7. (7)請求項1に記載の生成方法において、上記金属が
    マグネシウムであって、上記蒸発温度が大気圧の下で約
    450°から1150°の間にあることを特徴とする金
    属酸化物エーロゾルの生成方法。
  8. (8)請求項1に記載の生成方法において、上記金属が
    カルシウムであって、上記蒸発温度が大気圧の下で約6
    50°から1300°の間にあることを特徴とする金属
    酸化物エーロゾルの生成方法。
  9. (9)請求項1に記載の生成方法において、上記エーロ
    ゾルが、約0.001から1.0マイクロメータの間の
    金属酸化物粒径によって特徴づけられていることを特徴
    とする金属酸化物エーロゾルの生成方法。
  10. (10)請求項1に記載の生成方法において、さらに、
    上記エーロゾルを制御された温度下でガス流を含んでい
    る流出物と接触させる段階を設け、それにより上記金属
    酸化物粒子を同じものを吸収するために上記流出物と反
    応させることを特徴とする金属酸化物エーロゾルの生成
    方法。
JP2328760A 1990-03-26 1990-11-28 金属酸化物エーロゾルの生成方法 Pending JPH03275506A (ja)

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DE (1) DE4038195A1 (ja)
DK (1) DK160490A (ja)
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FR (1) FR2659873A1 (ja)
GB (1) GB2242421A (ja)
IT (1) IT1241567B (ja)
NL (1) NL9001656A (ja)

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