JPH0596128A - 燃焼ガスからの流出物質除去方法 - Google Patents

燃焼ガスからの流出物質除去方法

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JPH0596128A
JPH0596128A JP4042310A JP4231092A JPH0596128A JP H0596128 A JPH0596128 A JP H0596128A JP 4042310 A JP4042310 A JP 4042310A JP 4231092 A JP4231092 A JP 4231092A JP H0596128 A JPH0596128 A JP H0596128A
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absorbent
cocatalyst
water
exhaust gas
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JP4042310A
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Domingo Rodriguez
ロドリゲス ドミンゴ
Cebers O Gomez
オウ．ゴメス セベルス
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Intevep SA
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/14—Separation 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 absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
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    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B01D53/501—Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound

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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料燃焼後の排煙からの、効果的かつ経済的
な流出物質の吸収を図る。 【構成】 液体溶液あるいはスプレーまたは乾燥固体状
態の流出物質吸収剤を調製し、燃焼室下流部の排出ガス
に、該ガスの温度を制御しつつ、前記吸収剤を注入する
構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭化水素燃料の燃焼に
より産生する燃焼ガスから流出物質を除去する方法に関
する。特に本発明は、流出物質吸収剤を燃焼室下流部の
燃焼ガスに注入することにより、流出物質を除去する方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本願は、１９９０年３月２６日に出願さ
れた米国特許出願第４９８，９５２号の一部継続出願で
ある。米国特許出願第４９８，９５２号は、燃焼ガスか
ら流出物質を除去するのに使用する吸収剤−酸化物エア
ロゾルをin-situにて製造する方法を開示している。第
４９８，９５２号によれば、まず、流出物質吸収剤化合
物を水に溶解して調製した水溶液を炭化水素含有燃料と
混合して可燃性燃料混合物を形成する。この可燃性燃料
混合物を噴霧化し、燃焼室に導入して、酸化物の存在
下、温度１４００°Ｋ以上で燃焼する。噴霧化された燃
料混合物が上記温度で燃焼している間に、平均径サブミ
クロンの超微粒吸収剤−酸化物粒子から成る吸収剤−酸
化物エアロゾルが、燃焼ガス中に産生される。次いで、
燃焼ガスを７００°Ｋ乃至約１３５０°Ｋまで冷却し
て、吸収剤−酸化物粒子により燃焼ガスから流出物質を
吸収させる。本米国特許出願第４９８，９５２号は、燃
焼ガスから硫黄を除去する場合に特に有用である。
【０００３】米国特許第４，８２４，４４１（１９８
９）号は、ペレット状に成型されたカルシウムベースの
吸収剤を同じくペレット状の石炭その他と物理的手法に
て混合し、これをボイラー内で焼成する方法を開示して
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
許には、固体添加物を物理的に混合する方法では、二酸
化硫黄を十分に除去できないことが示唆されている。Ca
あるいはMgの炭酸塩、酸化物、あるいは水酸化物をボイ
ラー内の火炎に注入すると、二酸化硫黄の捕捉反応に悪
影響を与える。米国特許第４，１９１，１１５（１９８
０）は、石灰石の硫黄化を９００°Ｃで促進するため
に、助触媒を用いる方法を開示している。石灰石の硫黄
化を低温で行うと、その焼結や表面積の損失等の不利益
を回避することができるが、反応速度が遅くなり、例え
ば吸収剤により６４％の硫黄化を行うには３時間もかか
る。本，１１５号特許は、固体吸収剤と助触媒を物理的
に混合するのは、あまり有効な硫黄吸収の手法ではない
ことを示唆している。
【０００５】日本国特許第７８−３９９６５号もまた、
吸収剤と助触媒を物理的に混合する方法を開示している
が、本特許は、吸収剤の注入温度、及び本方法の成功の
鍵である、吸収剤の酸性ガスに対する比を明確に開示し
ていない。日本国特許第８０−９０１６９号は、吸収剤
及び硫黄化助触媒の物理的に混合する方法を用いた硫黄
吸収法を開示している。吸収に使用されたカルシウムの
硫黄に対するモル比は、約５である。本方法により得ら
れるカルシウム利用率は、１０％のオーダーと非常に低
い。
【０００６】このように、従前の方法を改善することに
より、炭化水素含有燃料の燃焼ガス流から流出物質を除
去する、経済的かつ流出物質還元に効果的な方法が開発
されてきた。
【０００７】したがって、本発明は、環境に有害な流出
物質を燃焼ガスから除去する方法を提供することを、主
たる目的とする。
【０００８】特に、本発明は、流出物質吸収剤を燃焼室
の下流部の燃焼ガスに注入することによって、燃焼ガス
から流出物質を除去する方法を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、燃料を燃焼室内で温度Ｔ1にて燃焼し
て、流出物質を含有する排出ガスを産生させる工程と、
該排出ガスを前記燃焼室から導出して前記ガスの温度が
Ｔ1より低温のＴ2に達するまで冷却する工程と、流出物
質吸収剤を調製する工程と、前記排出ガスの温度がＴ2
に達した時に、前記燃焼室の下流部において、前記流出
物質吸収剤を前記排出ガスに注入して前記吸収剤により
前記排出ガスから前記流出物質を吸収する工程から構成
して、燃料の燃焼により産生される排出ガスから流出物
質を除去する。
【００１０】ここで、前記注入工程に先立ち、前記流出
物質吸収剤を水と混合して流出物質吸収剤混合物水溶液
を調製することも可能である。
【００１１】前記流出物質吸収剤混合物を前記排出ガス
に注入して、平均粒径が望ましくは１００ミクロン未
満、最適には５０ミクロン未満の微粒スプレーを形成す
るようにする。
【００１２】前記流出物質吸収剤混合物は、カルシウム
化合物及びマグネシウム化合物並びにこれらの混合物か
ら選択される、水溶性あるいは水に不溶性の吸収剤化合
物を添加混合することにより、調製することが望まし
い。
【００１３】また、前記流出物質吸収剤混合物には、
鉄、銅、マンガン、ホウ素、アルミニウム、ナトリウ
ム、カリウム、亜鉛、ニッケルの塩及びこれらの混合
物、望ましくは、鉄、銅、マンガン、ホウ素の塩及びこ
れらの混合物、最適には、鉄、銅の塩及びこれらの混合
物から選択される水溶性金属塩の助触媒を添加混合する
ことも可能である。
【００１４】前記水溶性吸収剤の前記流出物質に対する
モル比は、水溶性の吸収剤の場合、０．４乃至１．２と
することが望ましく、好適には、０．６乃至１．０と
し、不溶性の吸収剤の場合、０．５乃至２．５とするこ
とが望ましく、好適には、０．８乃至２．０とするのが
望ましい。
【００１５】前記助触媒の前記流出物質に対するモル比
は、水溶性吸収剤の場合、０．０１乃至０．１５とする
ことが望ましく、好適には、０．０１乃至０．０５と
し、不溶性の吸収剤の場合、０．０１乃至０．１０とす
ることが望ましく、好適には、０．０１乃至０．１０と
することが望ましい。
【００１６】前記Ｔ2は、水溶性吸収剤の場合、２００
０°Ｆ乃至２３００°Ｆの範囲に設定し、不溶性吸収剤
の場合、１８００°Ｆ乃至２２００°Ｆの範囲に設定す
るとよい。また、水溶性吸収剤に助触媒を添加する場
合、１６５０°Ｆ乃至２８００°Ｆの範囲に設定するこ
とが可能である。
【００１７】本発明の方法には、さらに、ｏ／ｗ形エマ
ルジョンを調製する工程を包含させることも可能で、ま
た、燃焼を行うに先立ち、前記燃料を噴霧化する工程を
包含させても良い。
【００１８】前記燃料は、液体燃料あるいは固体燃料の
いずれでもよい。
【００１９】さらに、前記流出物質吸収剤は、鉄、銅、
マンガン、ホウ素、アルミニウム、ナトリウム、カリウ
ム、亜鉛、ニッケルの塩、及びこれらの混合物から選択
される水溶性の助触媒とともにスパイクすることも可能
で、スパイクされた流出物質吸収剤の粒子の平均径は５
０ミクロン未満、好適には、１０ミクロン未満とするこ
とが望ましい。
【００２０】
【作用】本発明によれば、吸収剤を燃焼室の下流部位に
注入し、吸収剤の硫黄化に最適な温度条件を設定し、助
触媒の塩の水溶液を用いて吸収剤と助触媒の接触を確実
にすることにより、燃料が吸収剤から隔離され、燃焼ガ
スにのみ吸収剤が接触する。また、吸収剤溶液あるいは
スラリーを下流部に注入することによって、吸収剤と二
酸化硫黄含有流出物質間の混合に対する、より密接な制
御を可能にする。
【００２１】
【実施例】本発明は、炭化水素含有燃料の燃焼により産
生される燃焼ガスから流出物質を除去する方法に関する
ものである。特に、本発明は、流出物質吸収剤を液体ス
プレーまたはスラリーあるいは乾燥固体の状態で、燃焼
室の下流部の燃焼ガス内に、この燃焼ガスの温度を制御
しながら注入する方法に関するものである。
【００２２】本発明により、炭化水素燃料その他硫黄を
含有する燃料や気体、固体すべての燃焼ガスからの流出
物質を除去することが可能である。まず、炭化水素燃料
を燃焼室内で、望ましい温度で燃焼する。次に、燃料が
燃焼することにより産生された燃焼ガスを燃焼室から導
出する。導出中に、この燃焼ガスを燃焼温度よりも低温
に調整された温度で冷却する。冷却後、燃焼室の下流部
において、適切に調整された温度でガス流に流出物質吸
収剤を注入する。注入中も排出ガスの温度制御を行っ
て、吸収剤により、排出ガスからの流出物質を吸収す
る。
【００２３】流出物質吸収剤は、排出燃焼ガスからの流
出物質除去効果を増進する働きをする助触媒とともにス
パイクすることが望ましい。また、流出物質吸収剤は、
助触媒とともに水に溶解して水溶液を調製し、これを排
出ガス流に注入すると効果的である。この場合、流出物
質吸収剤は、平均粒径が１００ミクロン未満の微粒スプ
レー状で注入するが、平均粒径は５０ミクロン未満が最
適である。
【００２４】また、吸収剤を助触媒とともにスパイク
し、乾燥状態で排出ガス流に注入することも可能であ
る。この場合、スパイクされた固体の平均粒径は、５０
ミクロン以下でなければならず、１０ミクロン未満とす
るのが最適である。
【００２５】さらに、吸収剤は水と完全に分離する不溶
性固体化合物とし、助触媒は水溶性化合物とすることも
可能である。この場合、助触媒を水に溶解し、固体成分
が５０ｗｔ％以下であるスラリーあるいは懸濁液を形成
するような方法で固体吸収剤を添加して、流出物質吸収
剤と助触媒の混合物を調製する。さらに、流出物質吸収
剤スラリーを排出ガスに注入して、平均粒径が１００ミ
クロン未満、最適には５０ミクロン未満の微粒スプレー
を形成する。この場合、固体吸収剤の平均粒径は５０ミ
クロン以下とする必要があるが、１０ミクロン未満とす
るのが最適である。
【００２６】助触媒の水に対する溶解度は、キレート剤
やリガンド等を用いて既知の方法で増大することが可能
である。
【００２７】使用に最も適した吸収剤は、マグネシウム
及びカルシウムの化合物並びにこれらの混合物であり、
好適な助触媒としては、鉄、銅、マンガン、ホウ素、ア
ルミニウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛及びニッケル
の化合物、並びにこれらの混合物を鉄、銅、マンガン及
びホウ素、最適には鉄及び銅と混合したものの使用が望
ましい。吸収剤の流出物質に対するモル比及び助触媒の
吸収剤に対するモル比は、吸収剤が水溶性か不溶性かに
よって左右される。
【００２８】さて、本発明を以下にさらに詳細に開示す
る。
【００２９】本発明は、流出物質吸収剤を燃焼室下流部
の排出ガス流に、該ガス流の臨界温度で注入する工程を
有することを特徴とする。流出物質吸収剤は助触媒と混
合して排出ガス流に注入する。まず、本発明の第一の実
施例を示す。流出物質吸収剤を水及び助触媒と混合し
て、流出物質吸収剤混合水溶液を調製する。使用する流
出物質吸収剤は、水溶性、不溶性いずれでも良い。次
に、流出物質吸収剤混合溶液を、平均滴径１００ミクロ
ン以下、最適には５０ミクロン未満のスプレーを形成す
るように制御しながら、注入する。スプレー溶液滴が高
温のガスによって蒸発した後に残存する吸収剤の粒径
は、スプレー滴の滴径に依存するが、吸収剤の粒径が小
さい程、硫黄化の度合は良好になる。したがって、注入
する混合液スプレーの粒径は微粒であるほど良い。さ
て、本発明の第二の実施例としては、流出物質吸収剤を
助触媒と共にスパイクし、これを乾燥状態で排出ガス流
に注入する。水に不溶性の吸収剤と助触媒をスパイクす
る方法は、両者の性質によって異なってくる。吸収剤に
水酸化カルシウムCa(OH)2を用いる場合は、以下の方法
で助触媒とスパイクする。水酸化カルシウムは、酸化カ
ルシウムCaO（石灰として周知）に水和水を添加するこ
とにより、容易に調製することができる。また、水溶性
助触媒化合物を水和水に溶解し、次いで吸収剤溶液と酸
化カルシウムを混合して水和を形成することにより、水
酸化カルシウム構造中に助触媒を容易に包含させること
ができる。その後、混合物を乾燥するまで加熱するか、
適当量の水和水を添加して、最終生成物を乾燥状態とす
る。本実施例においては、流出物質吸収剤の平均粒径
は、５０ミクロン以下が望ましいが、１０ミクロン未満
とするのが最適である。
【００３０】本発明の第三の実施例は、吸収剤スラリー
を、排出ガス流にスプレー注入する。この場合、助触媒
はスラリー水に溶解する。スプレー滴を高温ガス流に注
入する際に、水が蒸発して吸収剤固体粒子を助触媒で被
覆したものが得られる。さらに加熱を行うと、吸収剤−
固体の拡散機構により、吸収剤−固体間反応が促進され
る。吸収剤と助触媒との接触を良好にするために、加湿
剤を用いることも可能である。
【００３１】流出物質吸収剤は、所望温度Ｔ2にて、助
触媒の存在下あるいは不在下で排出ガス流に注入する。
温度Ｔ2は、吸収剤として使用する金属及びその金属の
化合物に左右される。温度Ｔ2の上限は、形成される金
属表面の熱力学的安定性に左右され、下限は、硫黄化の
反応速度に左右される。
【００３２】カルシウムベースの吸収剤を使用する際
は、排出ガスの温度は、下記に示すように、使用する吸
収剤に応じて、この吸収剤が流出物質ガスと反応して固
体硫酸塩を形成するのに望ましい温度に設定する。
【００３３】ａ）水溶性吸収剤化合物を使用する場合、
助触媒不在時で温度Ｔ2は約１６５０°Ｆ（９００°
Ｃ）乃至２０００°Ｆ（１０９３°Ｃ）となり、助触媒
存在時は、温度Ｔ2の上限が２８００°Ｆまで上昇する
ため、好適な温度範囲は２０００°Ｆ乃至２８００°Ｆ
となる。
【００３４】ｂ）不溶性カルシウムベースの吸収剤（カ
ルシウムの酸化物、水酸化物あるいは炭酸塩）を乾燥あ
るいはスラリー状態で注入する場合、温度Ｔ2は１６５
０°Ｆ乃至２２００°Ｆ（１２０４°Ｃ）、好適には１
８００°Ｆ（９８２°Ｃ）乃至２２００°Ｆとなる。
【００３５】本発明の特徴から、助触媒添加吸収剤の流
出物質に対するモル比（例えばCa/S)は以下のとおりで
ある。
【００３６】１）水溶性吸収剤化合物の場合、０．４乃
至１．２、好適には０．６乃至１．０。
【００３７】２）乾燥固体注入あるいはスラリー化吸収
剤の場合、０．５乃至２．５、好適には０．８乃至２．
０。
【００３８】助触媒の使用吸収剤に対するモル比は、
０．０１乃至０．１５であるが、水溶性吸収剤を使用す
る場合、０．０１乃至０．１５が望ましく、乾燥あるい
はスラリー注入の場合、０．０１乃至０．１０が望まし
い。流出物質吸収剤化合物は、アルカリ、アルカリ土類
その他アルカリ土類と同等以上の原子価を有する金属か
ら選択する。特に、カルシウム、マグネシウムをカルシ
ウムに添加したものの使用が望ましい。助触媒は、鉄、
銅、マンガン、ホウ素、アルミニウム、ナトリウム、カ
リウム、亜鉛、ニッケル及びこれらの混合物から選択さ
れる金属を含有する。特に、鉄、銅、マンガン、ホウ素
を鉄及び銅と混合したものの使用が望ましい。
【００３９】本発明においては、流出物質吸収剤は、助
触媒の有無にかからわず、酸化剤の存在下において、排
出ガス流に注入することができる。流出物質吸収剤を酸
化剤とともに排出ガス流に注入する際に、酸化剤が微粒
な吸収剤のスプレーを形成するのに足りる量だけ存在す
るように調整する。
【００４０】さて、上述してきた本発明の特徴を明らか
にするために、以下の実験を行った（これらの実験は、
本発明の範囲を何ら限定するものではない。）。
【００４１】実験Ｉ 炭化水素燃料の燃焼ガス内に存在する望ましくない流
出物質、特に、硫黄の定量を行うため、硫黄含量３．８
重量％の液体炭化水素を水と混合して、５５容積％の炭
化水素燃料と４５容積％の水の混合物を得た。次に、こ
の混合物を完全に燃焼させた。次いで、燃料混合物を、
工業的使用に耐えるノズルを介して炉内に導入した。こ
こで、炭化水素燃料に対する質量比が化学量論的に必要
とされる１．１以下である空気を用いて、燃料を噴霧化
した。その後炭化水素燃料を、燃焼率５６０００ＢＴＵ
／ｈで、完全に燃焼し終わるまで燃焼した。次いで、乾
燥排出ガス中の二酸化硫黄濃度を測定した。二酸化硫黄
濃度は、２７００ｐｐｍであった。乾燥排出ガスとは、
燃焼工程中に産生され、酸素量０％にした際の、H2O以
外のすべての気体を指している。
【００４２】実験ＩＩ 本発明の有効性を示すために、実験Ｉで使用した液体
炭化水素を同じ条件下で燃焼した。燃焼室から産生され
た燃焼ガスを燃焼室から導出し、２２００°Ｆまで冷却
した。次いで、２２００°Ｆにおいて、ギ酸カルシウム
水溶液を排出ガスに注入した。注入したギ酸カルシウム
の、燃焼燃料中の硫黄に対するモル比は１．０であっ
た。ギ酸カルシウム水溶液注入後、乾燥排出ガス中に含
まれる二酸化硫黄濃度を測定したところ、１６２０ｐｐ
ｍであった。この二酸化硫黄レベルは、実験Ｉで測定さ
れた量の４０％に相当する二酸化硫黄が還元されたこと
を示唆している。したがって、吸収剤の利用率は４０％
である。吸収剤利用率は、以下の式で定義される。
【００４３】
【数１】
【００４４】ここで、αは吸収剤及び流出物質の、化学
反応における化学量論係数であり、基準[流出物質]は、
吸収剤不在下での乾燥排気中における流出物質の濃度で
ある。
【００４５】排出ガス中の流出物質SO2ガス及び固体吸
収剤粒子の、温度Ｔ2における接触時間は、本実験、以
下の全実験とも、およそ１秒であった。
【００４６】このように、燃焼ガスから排出されたガス
中の二酸化硫黄の還元レベルは、流出物質吸収剤の水溶
液を燃焼室の下流部の排出ガス流に注入した際に、効果
的である。
【００４７】実験ＩＩＩ 本発明に使用する流出物質吸収剤の性能に対する温度
の効果を明らかにするために、以下に示す例外の外は、
上述の実験ＩＩと同様の条件で、さらに２試験を追加し
た。試験１は、ギ酸カルシウム水溶液を、排出ガスの温
度が２８００°Ｆに達した時に、該排出ガス流内に注入
した。試験２は、ギ酸カルシウム水溶液を、排出ガスの
温度が１９００°Ｆに達した時に、該排出ガス流内に注
入した。流出物質吸収剤注入後、二酸化硫黄の濃度を測
定した。二酸化硫黄の濃度は、試験１で１８９０ｐｐ
ｍ、試験２で２１０６ｐｐｍであった。したがって、試
験１の場合、測定された二酸化硫黄の濃度から、その還
元率は実験Ｉと比較して排出二酸化硫黄の３０％、吸収
剤の利用率は３０％となり、試験２の場合、測定された
二酸化硫黄の濃度から、その還元率は実験Ｉと比較して
排出二酸化硫黄ガスの２２％、吸収剤の利用率は２２％
であった。これらの結果を実験ＩＩで得られた結果と比
較すると、排出ガス温度が２０００°Ｆ乃至２３００°
Ｆの範囲において吸収剤溶液を注入すると、本発明の方
法は最良の性能を発揮するものと考えられる。
【００４８】実験ＩＶ 本発明の実施例の有効性を明らかにするために、排出
ガスに注入する以前に、水溶液にグルコン酸鉄を溶解す
る以外は、上述の実験ＩＩＩと同様の条件で、２試験を
行った。水溶液中に存在する鉄の、カルシウムに対する
モル比はおよそ０．０５であった。硫黄に対するカルシ
ウムのモル比は、１．０に維持した。試験１において
は、燃料ガスの温度が２２００°Ｆに達した際に、上記
溶液を燃料ガスに注入した。試験２においては、燃料ガ
スの温度が２８００°Ｆに達した際に、上記溶液を燃料
ガスに注入した。注入後、燃料ガス中の二酸化硫黄の濃
度を測定した。測定された二酸化硫黄濃度は、試験１
で、４６％の排出二酸化硫黄が還元され、４６％の吸収
剤利用率に相当する、１４５０ｐｐｍであり、試験２
で、実験Ｉで得られた結果と比較して、５０％の排出二
酸化硫黄が還元され、５０％の吸収剤利用率に相当す
る、１３５０ｐｐｍであった。本実験の結果より、流出
物質吸収剤水溶液に助触媒を添加することによって、二
酸化硫黄の還元率が増大し、注入を行い得る温度範囲Ｔ
2は、高温側へ拡張することが示唆される。
【００４９】実験Ｖ 本発明の、助触媒を添加した炭酸カルシウムスラリー
を使用した実施例の有効性を明らかにするために、８°
ＡＰＩの密度と３．８７ｗｔ％の硫黄を含有する重炭化
水素原油から調製したｏ／ｗ形エマルジョンを用いて、
さらに試験を行った。重油の熱価は１７，５００ＢＴＵ
／ｌｂであった。ｏ／ｗ形エマルジョンは、７０ｗｔ％
の原油に３０ｗｔ％の水を界面活性剤とともに添加して
調製した。得られたｏ／ｗ形エマルジョンを、空気を噴
霧流として使用し、工業的使用に耐えるノズルを介して
炉内に注入し、燃焼した。ｏ／ｗエマルジョンは、燃焼
速度５６，０００ＢＴＵ／ｈｒ及び排煙内酸素含有率３
％の条件で、空気を用いて完全に燃焼した。産生した排
煙は２７００ｐｐｍの二酸化硫黄を含有しており、この
排煙を炉から導出し、２０５０°Ｆの温度まで冷却し
た。この時点で、５ｗｔ％の炭酸カルシウムスラリーを
水に懸濁したものを排出ガスに注入した。炭酸カルシウ
ムの粒径は、平均で０．０７ミクロンであった。注入し
たカルシウム量の、可燃性燃料中の硫黄に対するモル比
は１であった。乾燥排煙に含まれる二酸化硫黄の濃度を
測定したところ、含有二酸化硫黄の２２％が還元され、
２２％のカルシウムが利用されたことを示唆する、２１
０６ｐｐｍであった。
【００５０】実験ＶＩ グルコン酸鉄を炭酸カルシウムスラリーに、鉄対カル
シウムのモル比が０．０５になるように添加する以外は
実験Ｖと同様の条件でさらに実験を行った。カルシウム
対硫黄のモル比は、０．８であった。スラリーは、２０
５０°Ｆの温度で排出ガスに注入した。排煙の二酸化硫
黄濃度を測定したところ、４６％のカルシウム利用率に
相当する、１７０６ｐｐｍであった。これは、鉄助触媒
を使用しなかった上述の実験Ｖで得られた結果よりも１
０９％効果が増大したことを示唆している。
【００５１】実験ＶＩＩ 排煙温度が本発明の効果に及ぼす影響をさらに明らか
にするために、鉄添加の有無の場合についての２試験を
行った。第一の試験は、排煙温度２３００°Ｆで注入を
行う以外は実験Ｖと同条件とした。二酸化硫黄濃度を測
定したところ、１８９０ｐｐｍであったが、これは３０
％の二酸化硫黄が還元され、３０％のカルシウムが利用
されたことを示唆している。この数字は、２０５０°Ｆ
の温度で注入を行った実験Ｖと比べて３６％増大してい
る。第二の試験は、グルコン酸鉄を、鉄対カルシウムの
モル比が０．０２５になるようにスラリーに添加する外
は第一の試験と同条件とした。スラリー注入は、第一の
試験と同様に２３００°Ｆの温度で行った。排煙の二酸
化硫黄濃度は１３５０ｐｐｍ、カルシウム利用率は５０
％であった。以上の結果は、少量の水溶性の金属助触媒
をスラリーに添加することによって、排気物の著明な還
元効果が得られることを示唆している。
【００５２】実験ＶＩＩＩ 本発明の他の実施例の効果を明らかにするために、水
酸化カルシウム［Ca(OH)2］を水に溶解したものを使用
して実験を行った。炉の燃焼条件及び燃焼は実験Ｖと同
様とした。水酸化カルシウムスラリーは、酸化カルシウ
ム(CaO)を水和することにより調製した。使用した酸化
カルシウムの粒径は、１乃至２０ミクロンの間であっ
た。カルシウムの硫黄に対するモル比は、およそ１．０
であった。注入時点における排出ガスの温度は２０５０
°Ｆ（１１２１°Ｃ）とした。助触媒を使用しない場合
と、グルコン酸鉄（Fe/Ca=０．０２５モル）を水和水に
溶解したものを使用する場合と、２通りの試験を行っ
た。助触媒を添加しなかった水酸化カルシウムスラリー
の、二酸化硫黄濃度は２２４１ｐｐｍであった。第二の
試験では、助触媒を添加した水酸化カルシウムを、前述
の温度（２０５０°Ｆ）で排出ガスに注入した。注入後
の二酸化硫黄濃度は、１８０９ｐｐｍであった。これ
は、全排出二酸化硫黄の３４％が還元されたことを示唆
しており、助触媒を使用しなかった場合に比べ９４％の
増大がみられた。したがって、本発明により、排煙内の
二酸化硫黄の捕捉が十分に増進されることが明らかであ
る。
【００５３】実験ＩＸ 助触媒添加水酸化カルシウムを、効果的な二酸化硫黄
吸収剤として乾燥状態で用いる、本発明のさらに別の実
施例の効果を明らかにするために、本実験を行った。炉
の燃焼温度及び燃料は実験Ｖ同様とした。よって、吸収
剤を排出ガスに注入しなかった場合、同濃度の二酸化硫
黄（２７００ｐｐｍ）が排出された。
【００５４】水酸化カルシウム調製のスタート物質とし
て酸化カルシウムを使用し、酸化カルシウム重量の５０
乃至６０パーセントの水を添加して、排煙注入用の乾燥
水酸化カルシウムを調製した。グルコン酸鉄等の鉄塩を
水和水に溶解して、排煙注入用の、助触媒添加水酸化カ
ルシウムを調製した。助触媒添加、無添加両者を別々の
試験に使用した。試験１は、乾燥した助触媒無添加水酸
化カルシウムを２０００°Ｆ（１０９３°Ｃ）で排煙に
注入して行った。カルシウム対硫黄のモル比が１である
ものを用いた。乾燥硫黄吸収剤注入後の二酸化硫黄濃度
は、１５６６ｐｐｍであった。試験２は、鉄対カルシウ
ムのモル比が０．０５である助触媒を添加した水酸化カ
ルシウムを、注入して行った。乾燥吸収剤を２０００°
Ｆで排出ガスに注入した後の二酸化硫黄濃度は１５６６
ｐｐｍであった。これは、乾燥吸収剤を添加しない場合
に比べ硫黄捕捉効果が１２１％増大することを示唆して
いる。
【００５５】本発明は、開示された本質的な特徴及びそ
の精神から逸脱しないその他の形態で実施可能である。
すなわち、本発明の実施例は、すべて、本発明の説明の
ために開示したものにすぎず、その範囲を何ら限定する
ものではない。本発明は、特許請求の範囲に開示された
範囲を逸脱しない、即ち、本発明内容と同等の意味及び
範囲内でのあらゆる変更が可能であることは言うまでも
ない。
【００５６】
【発明の効果】本発明は、吸収剤を燃焼室の下流部位に
注入し、吸収剤の硫黄化に最適な温度条件を設定し、助
触媒の塩の水溶液を用いて吸収剤と助触媒の接触を確実
にすることにより、既述の方法を改良したものである。
本発明によって、吸収剤を燃焼室下流部に注入すること
により、燃料を隔離して燃焼ガスにのみ吸収剤を接触さ
せることが可能である。また、吸収剤溶液あるいはスラ
リーを下流部に注入することによって、吸収剤と二酸化
硫黄含有流出物質間の混合をより密接に制御することが
でき、したがって、吸収剤利用率の向上を図ることがで
きる。このように、本発明によれば、効果的かつ経済的
な流出物質の吸収を行うことができる。
フロントページの続き (72)発明者 セベルス オウ．ゴメス ベネズエラ，エド．ミランダ，サン アン トニオ デ ロス アルトス，ユーアール ビー．ラ アルボレダ，エデイフイシオ ブカレ，アプト．23

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料を燃焼室内で温度Ｔ1にて燃焼し
    て、流出物質を含有する排出ガスを産生させる工程と、
    該排出ガスを前記燃焼室から導出して前記ガスの温度が
    Ｔ1より低温のＴ2に達するまで冷却する工程と、流出物
    質吸収剤を調製する工程と、前記排出ガスの温度がＴ2
    に達した時に、前記燃焼室の下流部において、前記流出
    物質吸収剤を前記排出ガスに注入して前記吸収剤により
    前記排出ガスから前記流出物質を吸収する工程から構成
    される、燃料の燃焼により産生される排出ガスから流出
    物質を除去する方法。
  2. 【請求項２】 前記注入工程に先立ち、前記流出物質吸
    収剤を水と混合して流出物質吸収剤混合物水溶液を調製
    することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記流出物質吸収剤混合物を前記排出ガ
    スに注入して、平均粒径が１００ミクロン未満の微粒ス
    プレーを形成することを特徴とする、請求項２に記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 前記流出物質吸収剤混合物を前記排出ガ
    スに注入して、平均粒径が５０ミクロン未満の微粒スプ
    レーを形成することを特徴とする、請求項２に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 カルシウム化合物及びマグネシウム化合
    物並びにこれらの混合物から選択される、水溶性の吸収
    剤化合物を添加混合することにより、前記流出物質吸収
    剤混合物を調製することを特徴とする、請求項３に記載
    の方法。
  6. 【請求項６】 カルシウム化合物及びマグネシウム化合
    物並びにこれらの混合物から選択される、水に不溶性の
    吸収剤化合物を添加混合することにより、前記流出物質
    吸収剤混合物を調製することを特徴とする、請求項３に
    記載の方法。
  7. 【請求項７】 鉄、銅、マンガン、ホウ素、アルミニウ
    ム、ナトリウム、カリウム、亜鉛、ニッケルの塩及びこ
    れらの混合物から選択される水溶性金属塩の助触媒を、
    前記流出物質吸収剤混合物に添加混合することを特徴と
    する、請求項５に記載の方法。
  8. 【請求項８】 鉄、銅、マンガン、ホウ素、アルミニウ
    ム、ナトリウム、カリウム、亜鉛、ニッケルの塩及びこ
    れらの混合物から選択される水溶性金属塩の助触媒を、
    前記流出物質吸収剤混合物に添加混合することを特徴と
    する、請求項６に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記助触媒が、鉄、銅、マンガン、ホウ
    素の塩及びこれらの混合物から選択されることを特徴と
    する、請求項５に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記助触媒が、鉄、銅、マンガン、ホ
    ウ素の塩及びこれらの混合物から選択されることを特徴
    とする、請求項６に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記助触媒が、鉄、銅の塩及びこれら
    の混合物から選択されることを特徴とする、請求項５に
    記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記助触媒が、鉄、銅の塩及びこれら
    の混合物から選択されることを特徴とする、請求項６に
    記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記水溶性吸収剤の前記流出物質に対
    するモル比が０．４乃至１．２であることを特徴とす
    る、請求項７に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記水溶性吸収剤の前記流出物質に対
    するモル比が０．６乃至１．０であることを特徴とす
    る、請求項７に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記不溶性吸収剤の前記流出物質に対
    するモル比が０．５乃至２．５であることを特徴とす
    る、請求項８に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記不溶性吸収剤の前記流出物質に対
    するモル比が０．８乃至２．０であることを特徴とす
    る、請求項８に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記助触媒の前記流出物質に対するモ
    ル比が０．０１乃至０．１５であることを特徴とする、
    請求項１３に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記助触媒の前記流出物質に対するモ
    ル比が０．０１乃至０．０５であることを特徴とする、
    請求項１４に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記助触媒の前記流出物質に対するモ
    ル比が０．０１乃至０．１０であることを特徴とする、
    請求項１５に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記助触媒の前記流出物質に対するモ
    ル比が０．０１乃至０．１０であることを特徴とする、
    請求項１６に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記Ｔ2が、２０００°Ｆ乃至２３０
    ０°Ｆの範囲であることを特徴とする、請求項１３に記
    載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記Ｔ2が、１８００°Ｆ乃至２２０
    ０°Ｆの範囲であることを特徴とする、請求項１５に記
    載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記Ｔ2が、１６５０°Ｆ乃至２８０
    ０°Ｆの範囲であることを特徴とする、請求項７に記載
    の方法。
  24. 【請求項２４】 前記方法が、ｏ／ｗ形エマルジョンを
    調製する工程を有することを特徴とする、請求項１に記
    載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記方法が、燃焼を行うに先立ち、前
    記燃料を噴霧化する工程を有することを特徴とする、請
    求項１に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記燃料が液体燃料であることを特徴
    とする、請求項１に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記燃料が固体燃料であることを特徴
    とする、請求項１に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記流出物質吸収剤を、鉄、銅、マン
    ガン、ホウ素、アルミニウム、ナトリウム、カリウム、
    亜鉛、ニッケルの塩、及びこれらの混合物から選択され
    る水溶性の助触媒とともにスパイクすることを特徴とす
    る、請求項６に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記スパイクされた流出物質吸収剤の
    粒子の平均径が５０ミクロン未満であることを特徴とす
    る、請求項２８に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記スパイクされた流出物質吸収剤の
    粒子の平均径が１０ミクロン未満であることを特徴とす
    る、請求項２８に記載の方法。
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