JPH03505613A - 廃ガスからの二酸化硫黄（ｓｏ↓２）の除去及び硫酸としての回収方法 - Google Patents

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】 廃ガスからの二酸化硫黄（Ｓｏｔ）の除去及び［酸としての回収方法 本発明は、経済性のためや、有用な副生成物を得るため、及び環境汚染を最少化 するために、流出ガス、煙道ガス又は排気ガスのような廃ガスから二酸化硫黄を 除去する方法に関する。

廃ガス流からの二酸化硫黄の除去に関しては種々の方法が開示されている。

これらの方法の多くは、二酸化硫黄を除去するためにナトリウム又は石灰を含む アルカリ溶液を使用することにたよっている。

反応を促進するために触媒を用い、空気又は酸素で二酸化硫黄を酸化させること も提案されている。また、スルフイツトを硫酸塩に変換させるために次亜塩素酸 塩のような酸化試薬を使用する方法もある。

用いうる放出制御法にはある種の技術上の困難な点及び経済上の不利な点がある 。アルカリスクラビング法は役にたたない廃棄生成物及び解決すべき問題を生ず る。触媒法では触媒が汚れて活性を失う、酸化試薬は高価で、精確な計量を必要 とし、かつ熱的に不安定である。

、　び−細な量日 好ましい実施例の−においては、本発明はガスを循環させて電流でスクラビング しかつ電気分解することにより流出ガス又は煙道ガスから二酸化硫黄を除去する 方法に関する。この方法は、ガスから二酸化硫黄を除去し、除去された二酸化硫 黄を亜硫酸に変換するために制限されたスクラビング帯中で硫酸水溶液流を用い てガスをスクラビングする工程、亜硫酸をｇ酸に酸化するために陽極及び陰極を 含む電解槽中で電極間に約０．６乃至約１．７Ｖのポテンシャルを印加して生成 した亜硫酸を含む硫酸流を電気分解させる工程、電気分解工程から得られた硫酸 流をスクラビング帯に再循環させる工程、及び補充した水又は酸により所定の範 囲内の濃度に再循環させた硫酸を保持する工程を含む。

電流中の硫酸の濃度範囲は主として電気伝導度により決定される。希ｆＬ酸、す なわち５重量％以下乃至９３．１９重量％までの濃度の硫酸の導電率は１８℃に おいて１０００Ｘ１０’ｍｈｏ／ａｊ以上である。５乃至７０重量％の範囲では 導電率は２０００Ｘ１０’−ｈｏ／ａｊを越え、２０乃至４０重量％の範囲では ６５００　ＸＩＯ’−ｈＯ／−を越える。

スクラビング帯は便宜上流出ガス流を通過させるための従来の設計又は改良され た設計の吸収剤又はスクラビングカラム内に含まれる室である。好ましくは、ス クラビングカラムはガス流及び酸水溶液流に気体−液体接触表面を提供する充填 材料を含む、充填材料の設計は、チャンネリングを最少化し、それによりスクラ ビング効率をより大きくするために重要である。

方法の好ましい実施例においては、充填材料は導電性で、スクラビングの気体− 液体接触表面として及び電解槽の電気化学的に活性な表面として作用する。所望 に応じて、副生成物の硫酸を電流から所望の量だけ抜取る場合がある。たとえば 、酸の濃度を所定の濃度に低下させるために水を添加すなわち補充しながら行う 。

好ましい実施例においては、電流中に溶解した二酸化硫黄は面積を増大させた陽 極を用いることにより、好ましくはスクラビングカラム中の導電性の充填物を含 む陽極を用いることにより得られる低い電流密度において作業することにより最 低濃度を保持する。

ましい　　　の−　な−゛ 本発明による電気分解は、亜硫酸（並びに８０８）を硫酸に変換する効果的かつ 有効な方法である。生成する副生成物の酸を汚染しうる添加剤は導入しない、汚 染する可能性のある触媒も存在しない０反応の電気化学的ポテンシャルが比較的 低いので、電力の価格は中程度である。要するに本発明の電気分解法は、作業が 直接的で単純であるため非常に有利である。

本発明による電解槽においては、以下の反応がおこる。

陽極においては： ＨｔＳＯｓ＋■ｔｏ　　−５Ｏｔ−＋　４８”　＋　２ｅ−Ｅ　”−０，２０Ｖ そして陰極においては ２Ｈ”　＋　２ｅ−＝　Ｈｚ　　　　Ｅ″＝ＯＶ従って正味の反応は Ｈ，ＳＯ，＋　ＨｔＯ−２）１”　＋　Ｓｏｔ”　＋Ｈ，！　”　−−０，２０ Ｖ陽極における追加の反応は以下のとおりである：Ｈ１ＳＯ１＋　ＨｔＯ→Ｈ３ Ｏ４−”　３Ｈ”　＋２ｅ−Ｅ″−−０，１１Ｖ以下の反応： ＨＳＯ，−→Ｈ′″＋３０９” の平衡定数ｋが１．３Ｘ１０−”であるから、前述の反応は都合がよい。

従って、電力の要求は硫酸が完全に解離した場合より低い、しかしながら、前述 の理論的な電極ポテンシャルは相対的な電力要求を示すにすぎない、実際には、 理論的な電圧は電極の分極のために得られない、この不可逆性を克服するために 約０．６■の最低ポテンシャルに等しい、過剰電圧を印加しなければならない、 また電解質中のポテンシャルの低下を補償するためにも電圧を印加しなければな らない、これらの理想以下の条件にもかかわらず、電力費用は、発電装置が事実 上大規模な有効電力を有するような発電装置の煙道ガスをスクラビングする特別 な場合に本方法が適用される場合には特に許容しうる。

二酸化硫黄汚染物を除去する費用の総額の一般式は５−ＥＣ＋Ｕ−Ｒ で表わされる。但し、式中のＳは単価、Ｅは電解槽の電圧、Ｃは電気の費用、Ｕ は固定費、すなわち減価償却、保険料、保守等であり、Ｒは副生成物の酸につい て与えられた貸し金である。

本発明により二酸化硫黄を除去するための汚染制御単位装置の能力は、混乱が処 理されうるように容易に調整しうる。たとえば、排気ガスの容量が急に増大した り二酸化硫黄の濃度が増大したりしても十分応じることができる。この結果は、 印加電圧を上昇させることにより、従って電極の電流密度を増大させることによ り成される。非常の場合又は異常な場合をうま（処理するためには、電極間のポ テンシャルを発生しかけている酸素が形成されるポテンシャルである１、７■程 度に上昇させうる。従って、電解槽に印加された電圧は電極間のポテンシャル及 び電解質をとおるポテンシャルの和に等しいであろう、後者の値は酸の導電率及 び電解槽の形状に依存する。

本発明の好ましい実施例の−は第１図に示されている。排気ガス又は煙道ガスが 周囲温度以上であるが酸の沸点より低い温度において吸着剤又はスクラビングカ ラム中で希硫酸の下降流と接触している。この電流がガス流から二酸化硫黄を除 去する。吸着された二酸化硫黄を含む酸は電解槽に移され、そこで亜硫酸のよう なＳ０２を硫酸に変換する。電解槽から水素が排気される。電極は腐食性の条件 に直面しなければならないので、鉛、グラファイト、白金、パラジウム又はルテ ニウムのような適する不活性電極材料から製造される。

希硫酸を用いて本方法を実施することにより、電気抵抗は最小化される。２０乃 至４０重量％の酸が最大のコンダクタンスを有し、好ましい。また迅速に二酸化 硫黄を吸着する。この濃度を保持するためには煙道ガスの水分率に依存して補充 用の水又は濃厚酸を添加しなければならない。副生成物の酸は製造された系から 抜取られる。

本方法の好ましい改良により効率が改良される。ガス流から最大量の二酸化硫黄 を除去するためには、酸中に溶解した二酸化硫黄を最低濃度に保持しなければな らｔｌい。前述のようにこの結果は陽極の面積を増大させることにより成就され うる。陽極の面積を増大させることの更に別の利点は、電流密度の降下に従って 過剰電圧が減少するということである。

陽極面積を増大させる好ましい方法の−は、気体−液抹接触表面を提供する目的 及び陽極として作用する目的のためにスクラビングカラム中に充填物を用いる方 法である。この設計においては、拡散層中のスルフイツトイオンの輸送が改良さ れるという別の利点もある。この方法においては、グラフ、アイト、貴金属で処 理したグラファイト、又は白金をめっきしたジルコニウムのような導電性材料か ら充填物を製造しなければならない。第２図は、カラム充填物が陽極として機能 する方法の配置を示す。

本発明の主な利点の−は、価値ある副生成物が製造されるということである。化 学肥料の製造には窒素価のある又はない弱酸を使用しうる。あるいは、酸は当業 者に公知の方法により濃縮及び精製しうる。この濃縮酸は多くの工業上の用途に 使用でき、従って汚染制御法の経済を改良する。

本発明の可能性のある用途は数多くあるけれども、特に重要なものとしては４つ の用途が顕著である０本方法は、硫黄を多く含む石炭又は燃料油を燃焼させる発 電装置からの煙道ガスの清浄に適用しろる。それにより酸性雨を含む環境汚染が 減少する。別の１　用途は、硫化物鉱石を焙焼する精練所からの二酸化硫黄の制 御である。

第三には、本方法は接触硫酸プラントからの排気ガスを清浄するのに使用しうる ０本方法はプラントの始動中及び作業中の何らかの混乱中における二酸化硫黄の 過剰の放出を制御する０本方法はまた二酸化硫黄を大気中に更に放出することな くプラントの能力を更に利用することができる０本方法により製造された弱酸は 強化するため酸プラントに再循環させる。

最後に本方法は廃棄物の焼却装置からの煙道ガスの処理に使用される。可能性の ある二酸化硫黄源には焼却装置を操作するのに使われる高硫黄燃料、加硫ゴム商 品、及びある種のプラスチックが含まれる０重炭酸塩又は過マンガン酸塩のよう な酸化剤を臭気抑制量（たとえば４重量％）だけスクラビング溶液に添加するこ とによりを機物賞の臭気の影響は最少化されうる。酸化剤は、電気分解工程中に 電流により回復させる。

図面の簡単な説明 本発明は添付図面に示される好ましい実施例を参照することにより更によく理解 されよう。

第１図は、スクラバーを通過する煙道ガスの電流処理のため及び電流を電解槽を 経てスクラバーに循環させるためのポンプと連続したスクラバー及び電解槽の略 図である。

第２図は、電解槽の陽極が気体−液体接触充填物としてスクラバーに位置する同 様な図である。

国際調査報告

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）演出ガス、煙道ガス又は排気ガス中の二酸化硫黄の放出によりひきおこさ れる空気の汚染の軽減及び制御のための方法であって、 前記ガス中の二酸化硫黄を可溶化させて除去し、除去された二酸化硫黄を亜硫酸 に変換するために制限されたスクラビング帯中で硫酸水溶液を含む酸流を用いて 前記ガスをスクラビングし、前記亜硫酸を硫酸に酸化するために前記亜硫酸を含 む硫酸流を陽極及び陰極を含む電解槽中で前記電極間のポテンシャルを約０．６ 乃至約１．７Ｖに印加することにより電気分解させ、かつ前記電気分解工程から 得られた硫酸流を前記スクラビング帯に再循環させる一方、酸流の濃度を水又は 酸の補充により保持する、連続した一循の工程により流出ガス、煙道ガス又は排 気ガスから二酸化硫黄を除去することを含む方法。
2. （２）前記酸流中の硫酸の濃度範囲が約５乃至約７０重量％である請求項（１） 記載の方法。
3. （３）前記酸流中の硫酸の濃度範囲が約２０乃至約４０重量％である請求項（１ ）記載の方法。
4. （４）前記スクラビング帯が、流出ガス流が通過するための吸着剤又はスクラビ ングカラム内に含まれている請求項（１）記載の方法。
5. （５）前記スクラビングカラムが、ガス流及び酸水溶液流の気体−液体接触表面 を提供する充填材料を含む請求項（４）記載の方法。
6. （６）前記充填材料が導電性であって、スクラビングの気体−液体接触表面とし て及び電解槽の隔極の電気化学的活性表面として作用する請求項（５）記載の方 法。
7. （７）前記酸流から幅生成物の硫酸を抜取る工程を含む請求項（１）記載の方法 。
8. （８）前記電気分解が反応： Ｈ２ＳＯ３＋Ｈ２Ｏ→２Ｈ４＋ＳＯ４ｍ＋Ｈ２を含む請求項（１）記載の方法。 Ｅ＝−０．２０Ｖ発明の詳細な説明