JPH0469089B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の利用分野〕 本発明は、排ガス中の硫黄酸化物をカルシウム
化合物によつて吸収除去する湿式脱硫法におい
て、生成する亜硫酸カルシウムを酸化して石膏に
転じる酸化方法に関する。 〔発面の背景〕 現在、硫黄酸化物を含む多量の排ガスを処理す
る湿式脱硫法においては、カルシウムの水酸化物
若しくは炭酸塩等のスラリを用いて硫黄酸化物を
吸収、除去し、次いで生成した亜硫酸カルシウム
を空気によつて酸化して安定な石膏（硫酸カルシ
ウム）に転じて回収する方法が一般に行なわれて
いる。 酸化方法については、排ガスと接触して硫黄酸
化物を吸収したカルシウム系化合物スラリ中に生
成する亜硫酸カルシウムの少量の一部はスラリ槽
で排ガス中の低濃度の酸素によつて酸化されて硫
酸カルシウムになるが、総ての亜硫酸塩を硫酸塩
に酸化するには更にスラリを酸化する必要があ
る。その為に酸化処理として一般に吸収液の一部
を取り出し、液のPHを酸化に好適な５以下に調整
した後、酸化塔に送り空気を曝気して酸化する。 最近、新しい酸化処理方法として、排ガスと接
触するスラリ槽中に直接空気を曝気して酸化する
方法が着目されている。但し、この場合、スラリ
槽の大きさが従来の酸化塔に比して大きくなるの
で酸化用空気の気泡が均一に分布しないという問
題がある。 スラリ中に微細気泡を発生させる為にタンクの
底部に縦型の撹拌機を設け、円筒形又は円板付タ
ービン等の回転体に空気を供給し、回転体の中心
部に一旦空気を保持した後、回転体の外周部で空
気をせん断する方法があるが、この方法は横型撹
拌機には適用できない。横型では空気は回転体に
殆ど保持されず、外周部の気泡形成部に供給され
る空気量は位置によつて異なる。横型円筒形回転
体の下部では空気の微細気泡が発生し難く、この
ように横方向の撹拌によつて気泡を分散させるの
は不十分である。 また、タンク底面に空気吹込口を増加して均一
に気泡を発生させる方法、アトマイザで空気とス
ラリを激しく撹拌して拡げる方法、気泡を含むス
ラリを激しく撹拌する方法、又は空気の分散板を
設ける方法がある。 しかし、火力発電所向けの脱硫装置に使用され
るような巨大なスラリ酸化槽に対しては空気の微
細気泡の分散が十分に行なわれず、また大型槽で
は上記の方法はいずれも所用動力が大きく適用し
難い。従つて大型槽に於いてもスラリと空気の微
細気泡との接触が容易に行なわれる亜硫酸カルシ
ウムの酸化方法が望まれていた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解
決し、排ガス中の硫黄酸化物をカルシウム系化合
物スラリで吸収して生成した亜硫酸カルシウムを
スラリの旋回流によつて空気の微細気泡と十分に
良く接触させて酸化し、収率良く石膏を生成する
亜硫酸カルシウムの酸化方法を提供することにあ
る。 〔発明の概要〕 本発明の亜硫酸カルシウムの酸化方法は、排ガ
ス中の硫黄酸化物をカルシウム系化合物スラリに
より吸収して生成した亜硫酸カルシウムを空気に
よつて酸化して石膏にする湿式脱硫方式におい
て、脱硫塔の酸化槽の下部に横方向に撹拌機を設
けて亜硫酸カルシウム系化合物スラリに前記酸化
物槽の垂直中心軸の回りに旋回流を発生させ、前
記撹拌機の翼の近傍に空気を導入し微細気泡化し
てスラリ中に分散する酸化方法である。 〔発明の実施例〕 本発明による亜硫酸カルシウムの酸化方法を第
１図に示す脱硫装置Ａの下部に設けた酸化部３で
行なう方法について述べる。脱硫装置Ａは排ガス
を冷却し除塵する除塵部１、硫黄酸化物を吸収除
去する脱硫部２、及びスラリ中に生成した亜硫酸
カルシウムを酸化して亜硫酸カルシウムに転じる
酸化部（酸化槽）３が一体に構成され、別装置と
して吸収スラリ液を調製する吸収液貯槽４が設け
られている。 脱硫及び酸化方法は次のように行なわれる。硫
黄酸化物を含む排ガスがボイラ等から排ガス煙道
１１を通つて除塵部１に入れられ、除塵スプレ２
１から噴霧されるスラリ液滴と接触して冷却、除
塵される。尚、この工程で若干の硫黄酸化物が吸
収、除去される。次いで排ガスは脱硫部２に移行
し、脱流スプレ２２から噴霧される石灰石スラリ
からなる吸収液と接触し、硫黄酸化物は吸収、除
去され、排ガスは脱硫されて脱硫ガス煙道１２を
通り大気中に放出される。吸収液は吸収液貯槽４
にカルシウム系スラリ、例えば石灰石スラリが管
１８から供給され、吸収液戻り配管１５からの循
環スラリと混合され、吸収液循環ポンプ２８、吸
収液供給管１４を経て脱硫スプレ２２に供給され
る。吸収液は排ガスと接触し硫黄酸化物を吸収
後、その大部分はコレクタ２３で補集され、吸収
液戻り配管１５を経て吸収液貯槽４に戻される。
このとき吸収液の一部は吸収液戻り配管１５から
分岐する除塵液補給配管１６を経て除塵液供給配
管１７に混入され除塵液にされる。酸化部３にお
いて、除塵部１のスプレ２１から散布する除塵液
は排ガスの冷却と除塵に使用され、同時に硫黄酸
化物の若干を吸収して亜硫酸カルシウム濃度を増
加した後、酸化部３に落下する。酸化部３では除
塵液スラリ中の生成した亜硫酸カルシウムは、空
気がブロワ２６から配管１３を経て吹き込まれ曝
気されることにより酸化され石膏に転じられる。 本発明は酸化部３における液撹拌に特徴がある
ので後で詳述するが旋回流撹拌機２４によつて空
気の微細気泡がスラリ全液中に極めて良く分散さ
れる。次に酸化処理されたスラリは除塵液循環ポ
ンプ２７、除塵液供給管１７を経て、その管１７
の途中で管１６から戻りの吸収液と混合され、除
塵液として除塵スプレ２１に供給され、繰り返し
て使用される。また、石膏を含むスラリの一部は
酸化部３から抜出管１９から抜き出され、精製、
回収工程に送られ、必要に応じて抜き出された後
で酸化が加えられる。このようにして脱硫の副製
品として石膏が得られる。 本発明は酸化部に液撹拌方法に特徴があり次に
詳述する。 酸化部（酸化槽）３の液流れによる作用につい
て第２図及び第３図によつて説明する。第２図は
酸化部３の下部で同一水平面内に横方向に設置し
た４台の旋回流撹拌機２４を含む断面図を示す。
旋回流撹拌機２４はプロペラ回転型式で、その回
転軸は槽断面の円の接線方向と平行して設けら
れ、液をプロペラで水平面内に円周に沿つて流動
させ旋回流を発生させる。酸化用空気配管１３は
旋回流撹拌機２４の近傍に設けられ、この配管１
３から空気は旋回流撹拌機２４のプロペラに向け
て導入され、プロペラで液中に分散されて気泡と
なり、この気泡は旋回する液に同伴して槽内底面
円周方向に均一に拡がり、ゆつくり旋回しながら
上部に上る。また導入される空気が気泡に発生す
る位置は、旋回流の内側では気泡が分散しないの
で旋回流撹拌機の回転軸の延長線よりも外側で発
生するように空気を導入することが好しい。 〔実施例〕 本発明方法の要点である水平面における旋回流
による亜硫酸カルシウムの酸化反応を試験した。 試験装置の概略図を第４図〜第６図に示し、第
４図は酸化槽の側面図、第５図は旋回流撹拌機を
含む水平断面図、第６図は押出流撹拌機を含む水
平断面図を示す。スラリ酸化槽３１は直径800mm、
高さ1000mmで、下部に４個の旋回流撹拌機３３，
３４，３５，３６及び上方に１個の押出流撹拌機
３８が設けられ、空気導入口３７が旋回流撹拌機
３３の少し上方に設けられている。旋回流撹拌機
３３，３４，３５，３６の回転軸は各々底面から
150mm上の同一水平面上にあり、各回転軸はスラ
リ槽３１の中心と各々の撹拌機取付位置とを結ぶ
直線と角度15°で交差するように取り付けられて
いる。また各撹拌機の位置はスラリ槽３１の外周
上にあり、撹拌機３３より角度60°離れて撹拌機
３４が位置し、撹拌機３４から角度90°離れて撹
拌機３５、更に角度60°離れて撹拌機３６が位置
するように設けられている。撹拌機３３，３４，
３５，３６は径120mmの３枚翼のプロペラからな
る。空気導入管３７は撹拌機３３のプロペラ外周
より30mm内側で後方30mmの位置に設けられてい
る。また、これらの旋回流撹拌機３３〜３６の上
方に300mmの位置に押出流撹拌機３８が設けられ、
この撹拌機３８は径50mmの３枚翼のプロペラであ
り、その回転軸はスラリ酸化槽３１の中心に向け
て水平に設けられている。 試験は亜硫酸カルシウムを含むスラリ３２をス
ラリ槽３１に容量300、液深600mmになるように
満たした。スラリは工業試薬を用い5ωt％の硫酸
カルシウムと30ｍmol／の亜硫酸カルシウムを
水に懸濁させ、少量の硫酸の添加によつてPH値
5.0に調整した。酸化用空気を2.5Nm³／hrで導入
し、スラリの撹拌条件を第１表の如く変えてスラ
リ槽内の亜硫酸カルシウムを酸化し、その亜硫酸
カルシウム濃度の時間的変化を測定した。 スラリの撹拌をケース１、２、３の条件で行な
つた。ケース１は酸化用空気の導入を１ケの撹拌
機３３により気泡の微細化を行なつた。ケース２
はケース１に更に撹拌機３４，３５，３６を稼動
しスラリに垂直軸を中心とする旋回流を発生させ
て行なつた。ケース３はケース２の条件に加えて
押出流撹拌機３８を稼動させて、旋回流に加えて
押出流を生じさせて行なつた。各ケースとも撹拌
機の回転数を1000r.p.mで行なつた。このように
して酸化反応を行ない、スラリ中の亜硫酸カルシ
ウム濃度の経時的変化を測定して酸化速度を求
め、その結果を第１表に示した。

【表】 第１表から明らかなように、ケース１は旋回流
は不十分で、ケース２は旋回流が発生して気泡の
分散が良く、亜硫酸カルシウムの酸化速度は12ｍ
mol／から24ｍmol／に増加した。 ２段翼撹拌機 本発明は酸酸化内のスラリを旋回流撹拌機で旋
回流を発生させることが重要であり、撹拌機の回
転軸の先端に翼が１段に取り付けられたものでも
よいが、翼が２段に取り付けられると効果は大き
くなる。第７図は撹拌機の回転軸に２段に翼が取
り付けられ概略図を示し、酸化部３の壁３９に旋
回流撹拌機２４が設けられ、その回転軸４０の先
端側に第１段の翼（気液分散用撹拌翼）４１と根
元側に第２段の翼（空気分散補助翼）４２が取り
付けられ、気液分散用撹拌翼４１の径は空気分散
補助翼４２の径より大きくされ、また空気導入管
１３が回転軸４０の横で補助費４２の径の内側に
設けられている。 各段の撹拌翼の機能について述べる。気液分散
用撹拌翼４１はプロペラ形状であり、回転により
空気を液中に分散させると同時に、スラリを撹拌
して亜硫酸カルシウムの沈降を防止する。空気分
散補助翼４２は空気導入管１３から導入される空
気を一旦この補助翼４２によつて形成される円盤
状空気層として保持し、その後で空気は円盤状空
気層の全域から気液分散用撹拌翼４１に移行し微
細化される。補助翼４２では翼の周囲に空気層を
形成することは所要動力の点からも好しい。補助
翼４２の外径部周囲を除いてスラリと接触しない
状態になり、補助翼４２による撹拌動力の消費は
気液分散用撹拌翼４１に比して無視できる程度に
小さい。補助翼４２の大きさ、形状を変えて円盤
状空気層の形成を妨げると、動力消費が大きくな
るばかりで気液分散用撹拌翼４１との組合せによ
る空気の微細化の向上は大きくない。補助翼４２
にのみ円盤状空気層を形成し、気液分散用撹拌翼
４１で円盤状空気層を作らずに気液撹拌を激しく
行なうようにすると、空気は極め微細気泡化さ
れ、必然的に補助翼４２の径は小さくてもよく、
回転トルクも半分以下になる。このように旋回流
撹拌機２４に２段に翼を取り付けると、空気は非
常に微細化されて酸化部３のスラリ全体に均一に
分散され、亜硫酸塩の酸化速度が速い。従つて２
段翼の旋回流撹拌機の場合は押出流撹拌機を省略
することができるが、併用すれば一層効果は大き
い。 また、第７図は空気導入管１３を回転軸４０の
上で水平に設けた場合を示したものであるがこれ
に限らない。空気導入管を回転軸の下で水平に設
けた場合や槽底部から補助翼に向けて設けた場合
は噴射用空気ブロワの動力が低くなり、撹拌効果
は大きい。また空気導入管を斜め下向きに補助翼
に向けた場合は操業を停止したときにスラリが沈
降しても導管が詰らない効果がある。装置の構
造、反応条件によつて空気導入管を適当に設け
る。 実施例 ２ 旋回流撹拌機に気液分散用撹拌翼と空気分散補
助翼を２段に取り付けた撹拌機によつて亜硫酸カ
ルシウムと同様な反応性を有する亜硫酸ナトリウ
ム水溶液について酸化試験を行なつた。 第７図に示す装置を用い、気液分散用撹拌翼４
１は外径120mmの３枚プロペラで、翼の取付角は
45°、翼の最大巾は30mmである。空気分散補助翼
４２は外径80mmに縮少したプロペラである。回転
軸４０の径は15mmであり、空気導入管１３は回転
軸の中心より35mm横に位置している。 試験はタンクの内径800mmのものを酸化槽とし、
上記の２段撹拌翼の旋回流撹拌機２４を設け、亜
硫酸ナトリウム濃度１％の水溶液250を入れた
後に、撹拌翼を回転速度1000r.p.mで回転させな
がら空気を1.2Nm²／ｈで吹き込んだところ、液
には微細気泡が多く発生し酸化が行なわれた。第
２表に空気分散補助翼を取り付けた場合、及び比
較の為に取り付けなかつた場合を示した。

〔発明の効果〕

本発明の亜硫酸カルシウムの酸化方法は、酸化
槽に横方向に撹拌機を設けて旋回流を発生させて
亜硫酸カルシウムを含むスラリに空気の微細気泡
を分散して酸化し石膏にする方法であり、空気の
微細気泡は滞留時間が長いので空気は十分に反応
に利用され亜硫酸カルシウムの酸化速度は速く、
従つて石膏の収率は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による亜硫酸カルシウムの酸化
方法を行なう脱硫装置、第２図は第１図に示す酸
化部におけるスラリ旋回流撹拌機を含む水平面の
断面図、第３図は同様に第１図における押出流撹
拌機を含む水平面の断面図を示す。第４図は試験
用の酸化槽の側面図、第５図及び第６図はそれの
旋回流撹拌機、押出流撹拌機を含む水平面の断面
図を夫々示す。第７図は２段翼を取り付けた撹拌
機を示す。 Ａ……脱硫装置、１……除塵部、２……脱硫
部、３……酸化部、４……吸収液貯槽、１１……
排ガス煙道、１２……脱硫ガス煙道、１３……酸
化用空気配管、１９……スラリ抜出管、２１……
除塵スプレ、２２……脱硫スプレ、２４……旋回
流撹拌機、２５……押出流撹拌機、２６……空気
ブロワ、３１……スラリ酸化槽、３２……スラ
リ、３３，３４，３５，３６……旋回流撹拌機、
３７……空気導入口、３８……押出流撹拌機、４
１……気液分散用撹拌翼、４２……空気分散補助
翼。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 排ガス中の硫黄酸化物をカルシウム系化合物
   スラリにより吸収して生成した亜硫酸カルシウム
   を空気によつて酸化して石膏にする湿式脱硫方式
   において、脱硫装置の円筒状酸化槽下部における
   同一水平面上側壁に設けた、複数の、翼付き攪拌
   機によつて、前記酸化槽内の前記亜硫酸系カルシ
   ウム系化合物スラリに水平断面上の水平周方向に
   吐出流を発生させ、該吐出流によつて前記亜硫酸
   系カルシウム系化合物スラリに、前記酸化槽の垂
   直中心軸回りの略水平面に旋回流を発生させると
   ともに、前記攪拌機の前記翼に向けてその回転軸
   線方向から前記酸化槽内に空気を導入し、前記翼
   の回転によつて前記空気を微細気泡化するととも
   に該気泡を前記酸化槽下部に拡散させてから、前
   記旋回流によつて前記気泡を、前記亜硫酸系カル
   シウム系化合物スラリ内にて旋回させて分散させ
   つつ、上昇させることを特徴とする亜硫酸系カル
   シウムの酸化方法。