JPH07106297B2 - Ｓｏ▲下２▼含有排ガスからｓｏ▲下２▼を除去する方法 - Google Patents
Ｓｏ▲下２▼含有排ガスからｓｏ▲下２▼を除去する方法Info
- Publication number
- JPH07106297B2 JPH07106297B2 JP62275656A JP27565687A JPH07106297B2 JP H07106297 B2 JPH07106297 B2 JP H07106297B2 JP 62275656 A JP62275656 A JP 62275656A JP 27565687 A JP27565687 A JP 27565687A JP H07106297 B2 JPH07106297 B2 JP H07106297B2
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- adsorbent
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はSO2含有排ガスからSO2を除去する方法に関し、
特に発電所ボイラ排ガスからSO2を除去する方法に関す
る。
特に発電所ボイラ排ガスからSO2を除去する方法に関す
る。
石炭、石油等化石燃料に含まれるＳ分は燃焼過程で酸素
と反応してSO2となり燃焼排ガスの中に含まれて系外に
放出され、光化学スモツグ、酸性雨の原因となり広く環
境を汚染する。このため、環境への排ガスの放出にあた
つては規制値を設けてSO2の排ガスからの除去を義務付
けている。
と反応してSO2となり燃焼排ガスの中に含まれて系外に
放出され、光化学スモツグ、酸性雨の原因となり広く環
境を汚染する。このため、環境への排ガスの放出にあた
つては規制値を設けてSO2の排ガスからの除去を義務付
けている。
SO2の除去技術、すなわち脱硫法として最も広く普及し
ているのはSO2のアルカリ水溶液に可溶な性質を利用し
て、Ca（OH）２水溶液にSO2を吸収して除去させてCaSO4
の形で回収する石灰・石膏法である。
ているのはSO2のアルカリ水溶液に可溶な性質を利用し
て、Ca（OH）２水溶液にSO2を吸収して除去させてCaSO4
の形で回収する石灰・石膏法である。
この方法の火力発電設備への一適用例について説明す
る。エアヒータで150℃まで熱を回収された排ガスは気
液接触塔に導かれて、上昇する排ガスと下降するCa（O
H）２溶液とが接触しCaSO4の形でSO2は吸収される。SO2
の吸収が進行するとpHが下降しpH5以下では急速にSO2溶
解度が低下して吸収能が低下するため、連続的にCa（O
H）２をメークアツプする。又、CaSO3は高pH側で溶解度
が低く連続的に析出するため、循環液はスラリーとな
り、これを空気酸化してCaSO4とした後ろ過分離して取
り出すようにして操作される。
る。エアヒータで150℃まで熱を回収された排ガスは気
液接触塔に導かれて、上昇する排ガスと下降するCa（O
H）２溶液とが接触しCaSO4の形でSO2は吸収される。SO2
の吸収が進行するとpHが下降しpH5以下では急速にSO2溶
解度が低下して吸収能が低下するため、連続的にCa（O
H）２をメークアツプする。又、CaSO3は高pH側で溶解度
が低く連続的に析出するため、循環液はスラリーとな
り、これを空気酸化してCaSO4とした後ろ過分離して取
り出すようにして操作される。
従来の湿式石灰・石膏法には本質的に下記のような問題
点がある。
点がある。
プラントの熱効率の低下 前述の如く従来の石灰・石膏法の脱硫装置はエアヒータ
の後流の排ガス温度が約150℃の位置に約70℃の温度条
件を保つように設置されている。約150℃から約70℃ま
での温度降下は脱硫装置の気−液接触塔での水溶液の蒸
発によるもので熱回収はなされない。すなわち、このよ
うにするのは排ガス中のSO2、O2濃度に依存して若干変
わるが、熱交換器によつて約150℃の排ガスから熱回収
によつて排ガス温度を約70℃に低下させようとすると、
下記第１式及び第２式によつてH2SO4が生成され、 SO2＋1/2O2→SO3 ……（第１式） SO3＋H2O→H2SO4 ……（第２式） このH2SO4が熱交換器を腐食させるため、高価な耐酸性
熱交換器を採用している一部のプラントを除いて熱交換
器で熱回収することなく、比較的高温の排ガスをそのま
ゝ脱硫装置に導くようにしているのである。
の後流の排ガス温度が約150℃の位置に約70℃の温度条
件を保つように設置されている。約150℃から約70℃ま
での温度降下は脱硫装置の気−液接触塔での水溶液の蒸
発によるもので熱回収はなされない。すなわち、このよ
うにするのは排ガス中のSO2、O2濃度に依存して若干変
わるが、熱交換器によつて約150℃の排ガスから熱回収
によつて排ガス温度を約70℃に低下させようとすると、
下記第１式及び第２式によつてH2SO4が生成され、 SO2＋1/2O2→SO3 ……（第１式） SO3＋H2O→H2SO4 ……（第２式） このH2SO4が熱交換器を腐食させるため、高価な耐酸性
熱交換器を採用している一部のプラントを除いて熱交換
器で熱回収することなく、比較的高温の排ガスをそのま
ゝ脱硫装置に導くようにしているのである。
このため、脱硫後の排ガスは70℃程度しかなく、煙突か
らの上昇エネルギーが不足するため、再度100℃以上に
昇温する必要があり、プラントの熱効率が悪い。
らの上昇エネルギーが不足するため、再度100℃以上に
昇温する必要があり、プラントの熱効率が悪い。
スケールアツプ因子 脱硫装置は火力発電プラントではボイラ、タービンと並
ぶ主要構成機器となつており、脱硫装置の設備費は燃焼
排ガス量の0.5〜0.7乗に比例するといわれている。その
ため脱硫装置を小型変することが要望されている。以上
の問題点を解決するため、 ｉ） 硫酸露点よりも高温側でSO2を除去して、硫酸腐
食の問題なく100℃以下の排ガス中の水分の凝縮温度ま
での熱交換による熱回収を可能とする。
ぶ主要構成機器となつており、脱硫装置の設備費は燃焼
排ガス量の0.5〜0.7乗に比例するといわれている。その
ため脱硫装置を小型変することが要望されている。以上
の問題点を解決するため、 ｉ） 硫酸露点よりも高温側でSO2を除去して、硫酸腐
食の問題なく100℃以下の排ガス中の水分の凝縮温度ま
での熱交換による熱回収を可能とする。
ii） 排ガスを全量脱硫装置に通すのではなく、一度排
ガス中のSO2を除去濃縮して排ガス量を低減し、これを
石灰・石膏法等の湿式法で固体又は液体の形で回収し、
脱硫装置を小型化する。
ガス中のSO2を除去濃縮して排ガス量を低減し、これを
石灰・石膏法等の湿式法で固体又は液体の形で回収し、
脱硫装置を小型化する。
等が実現できる方法の出現が強く要望されている。
本発明は上記要望に応じてなされたものであって、発電
所ボイラから発生する大気圧近傍にあるSO2含有排ガス
を、130〜500℃の温度域での一定温度条件下で高ケイ素
含有無機多孔体よりなる吸着剤と接触させて、該吸着剤
にSO2を吸着させ、得られた清浄排ガスはボイラへ供給
する空気と熱交換させた後系外へ放出し、SO2を吸着し
た吸着剤を0.05〜0.3ataの脱着圧力条件において該吸着
剤を再生すると共に濃縮されたSO2含有ガスを採取し、
この高濃度SO2含有ガスを湿式脱硫装置に導いて脱硫処
理することを特徴とするSO2含有排ガスからSO2を除去す
る方法である。
所ボイラから発生する大気圧近傍にあるSO2含有排ガス
を、130〜500℃の温度域での一定温度条件下で高ケイ素
含有無機多孔体よりなる吸着剤と接触させて、該吸着剤
にSO2を吸着させ、得られた清浄排ガスはボイラへ供給
する空気と熱交換させた後系外へ放出し、SO2を吸着し
た吸着剤を0.05〜0.3ataの脱着圧力条件において該吸着
剤を再生すると共に濃縮されたSO2含有ガスを採取し、
この高濃度SO2含有ガスを湿式脱硫装置に導いて脱硫処
理することを特徴とするSO2含有排ガスからSO2を除去す
る方法である。
SO2は吸着ガス成分の観点からはH2O、NH3等と同程度の
強吸着成分である。このため、SO2の吸着量は高濃度
（分圧）側で飽和し、低濃度（分圧）側ではほぼ分圧に
比例して変化するので、脱着操作は真空減圧領域で行な
う方が能率がよい。又、このような強吸着成分では低温
では高濃度（分圧）側で飽和するが、高温では次第に濃
度に比例して吸着量の増大する直線形となるので圧力ス
イング法にとつて都合のよい挙動を取る。
強吸着成分である。このため、SO2の吸着量は高濃度
（分圧）側で飽和し、低濃度（分圧）側ではほぼ分圧に
比例して変化するので、脱着操作は真空減圧領域で行な
う方が能率がよい。又、このような強吸着成分では低温
では高濃度（分圧）側で飽和するが、高温では次第に濃
度に比例して吸着量の増大する直線形となるので圧力ス
イング法にとつて都合のよい挙動を取る。
又排ガスからのSO2吸着は、吸着剤には水蒸気が共吸着
するため、吸着剤の細孔で硫酸が生成し、吸着剤の結晶
が破壊される恐れがある。そのため、吸着剤としては耐
硫酸性を有する高シリカ／アルミナ比を有するデオライ
ト（ZSM−５、Ｙ型ゼオライト）、天然モルデナイト、
シリカゲル等が使用可能である。又使用にあたつてはH2
Oの吸着の増大しない高温側が好ましい。特にシリカゲ
ルでは100℃以下の吸脱着操作で破砕を起す。又Ｙ型ゼ
オライト、天然モルデナイトでは300℃以上で熱的劣化
が激しい。
するため、吸着剤の細孔で硫酸が生成し、吸着剤の結晶
が破壊される恐れがある。そのため、吸着剤としては耐
硫酸性を有する高シリカ／アルミナ比を有するデオライ
ト（ZSM−５、Ｙ型ゼオライト）、天然モルデナイト、
シリカゲル等が使用可能である。又使用にあたつてはH2
Oの吸着の増大しない高温側が好ましい。特にシリカゲ
ルでは100℃以下の吸脱着操作で破砕を起す。又Ｙ型ゼ
オライト、天然モルデナイトでは300℃以上で熱的劣化
が激しい。
以上のように吸着剤の使用にあたつてはプラント側から
要求される諸条件、特に排ガス中SO2濃度、酸素濃度に
より脱硫装置の最適設置場所が決められるため、これに
対応した吸着剤の選定が必要である。
要求される諸条件、特に排ガス中SO2濃度、酸素濃度に
より脱硫装置の最適設置場所が決められるため、これに
対応した吸着剤の選定が必要である。
以下、本発明の一実施態様のフローを示す第１図によつ
て、排ガス量100,000Nm3/h、SO2濃度500ppm、発電量35,
000kWのボイラタービン発電設備から発生する燃焼排ガ
スからのSO2の除去方法について説明する。
て、排ガス量100,000Nm3/h、SO2濃度500ppm、発電量35,
000kWのボイラタービン発電設備から発生する燃焼排ガ
スからのSO2の除去方法について説明する。
ボイラ１を出た高温の排ガスは圧力1.05atm程度の大気
圧近傍の低圧でガス量約100,000Nm3/hが流路２を通じて
吸着塔5A,5Bまわりのバルブ31に至る。この時、これら
吸着塔5A,5Bまわりのバルブ31〜38のうち、バルブ31,3
3,36及び38が開状態にあつて、バルブ31を経て吸着塔5A
に入つた排ガスから吸着塔5A入口温度とほぼ同一の温度
で吸着剤であるシリカゲル6AによりSO2を除去され、吸
着塔5Aの出口からは入口濃度の約1/100、すなわち5ppm
程度のSO2濃度に浄化された排ガスとしてバルブ33から
吸着塔5A外に流過する。
圧近傍の低圧でガス量約100,000Nm3/hが流路２を通じて
吸着塔5A,5Bまわりのバルブ31に至る。この時、これら
吸着塔5A,5Bまわりのバルブ31〜38のうち、バルブ31,3
3,36及び38が開状態にあつて、バルブ31を経て吸着塔5A
に入つた排ガスから吸着塔5A入口温度とほぼ同一の温度
で吸着剤であるシリカゲル6AによりSO2を除去され、吸
着塔5Aの出口からは入口濃度の約1/100、すなわち5ppm
程度のSO2濃度に浄化された排ガスとしてバルブ33から
吸着塔5A外に流過する。
この時、吸着塔5BにはSO2で吸着飽和した吸着剤のシリ
カゲル6Bが充填されており、再生の初期には吸着塔5A,5
Bまわりのバルブ36は閉じられており、バルブ38、真空
ポンプ７で吸着塔5Bは真空に導かれる。真空ポンプ７の
入口に設置された熱交換器８は脱着ガスの温度を下げて
真空ポンプ７の効率を上げると共に、脱硫後の排ガスを
熱交換器17で昇温して煙突14からの上昇エネルギーを与
えるものである。
カゲル6Bが充填されており、再生の初期には吸着塔5A,5
Bまわりのバルブ36は閉じられており、バルブ38、真空
ポンプ７で吸着塔5Bは真空に導かれる。真空ポンプ７の
入口に設置された熱交換器８は脱着ガスの温度を下げて
真空ポンプ７の効率を上げると共に、脱硫後の排ガスを
熱交換器17で昇温して煙突14からの上昇エネルギーを与
えるものである。
吸着塔5Bの圧力が所定の真空圧力に達すると吸着剤のシ
リカゲル6Bの再生率を更に上昇させるため、減圧弁４、
バルブ36を通じて清浄な排ガスを導いて吸着塔5BのSO2
の分圧を著しく下げてSO2を除去する操作を起う。この
操作を５〜30分続けた後、吸着塔5A,5Bまわりのバルブ3
5,37及び34を開いて吸着塔5Aで再生を、吸着塔5BでSO2
の吸着除去を行ない、以後２等5A,5Bを切り換えて連続
的にSO2を除去する。
リカゲル6Bの再生率を更に上昇させるため、減圧弁４、
バルブ36を通じて清浄な排ガスを導いて吸着塔5BのSO2
の分圧を著しく下げてSO2を除去する操作を起う。この
操作を５〜30分続けた後、吸着塔5A,5Bまわりのバルブ3
5,37及び34を開いて吸着塔5Aで再生を、吸着塔5BでSO2
の吸着除去を行ない、以後２等5A,5Bを切り換えて連続
的にSO2を除去する。
バルブ33又はバルブ37を通じて流路した高温の清浄な排
ガスは、清浄排ガス流路９を通じてエアヒータ10に至
り、ボイラ１用の空気11と熱交換して降温し吸引フアン
12、流路13、煙突14から系外に放出される。この時、エ
アヒータ10での空気−排ガス熱交換ではSO2が除去され
ているため、酸露点腐食の問題にわずらわされることな
く、100℃以下の低温までの熱交換が可能となる。
ガスは、清浄排ガス流路９を通じてエアヒータ10に至
り、ボイラ１用の空気11と熱交換して降温し吸引フアン
12、流路13、煙突14から系外に放出される。この時、エ
アヒータ10での空気−排ガス熱交換ではSO2が除去され
ているため、酸露点腐食の問題にわずらわされることな
く、100℃以下の低温までの熱交換が可能となる。
一方真空ポンプ７で10〜100倍にSO2が濃縮された排ガス
は湿式脱硫装置（この場合は石灰・石膏法系）15の脱硫
済排ガス16と熱交換器17で熱交換されて降温し、湿式脱
硫装置15に入りSO2は石膏18として回収され、脱硫済排
ガス16は熱交換器17及び８で昇温され煙突14から放出さ
れるのは前述した通りである。なおエアヒータ10の空気
11の上流に設置されているフアン19は空気に約1.1atm程
度の正圧を与える押し出しフアンである。
は湿式脱硫装置（この場合は石灰・石膏法系）15の脱硫
済排ガス16と熱交換器17で熱交換されて降温し、湿式脱
硫装置15に入りSO2は石膏18として回収され、脱硫済排
ガス16は熱交換器17及び８で昇温され煙突14から放出さ
れるのは前述した通りである。なおエアヒータ10の空気
11の上流に設置されているフアン19は空気に約1.1atm程
度の正圧を与える押し出しフアンである。
第２図は吸着塔温度を350℃に設定した時の、吸着塔入
口SO2濃度500ppmの排ガスに対し、吸着塔出口SO2濃度5p
pmの排ガスに保つために必要な吸着剤（この場合、シリ
カゲルを使用；以下、吸着剤は全てシリカゲルである）
量と再生圧力の関係を示す図表である。第２図から、再
生圧力が低圧（高真空圧）程、吸着剤の使用量が少なく
てすむことが判る。
口SO2濃度500ppmの排ガスに対し、吸着塔出口SO2濃度5p
pmの排ガスに保つために必要な吸着剤（この場合、シリ
カゲルを使用；以下、吸着剤は全てシリカゲルである）
量と再生圧力の関係を示す図表である。第２図から、再
生圧力が低圧（高真空圧）程、吸着剤の使用量が少なく
てすむことが判る。
第３図は第１図と同一条件（入口SO2濃度500ppm,出口SO
2濃度5ppm）での脱着ガス量と再生圧力の関係を示す図
表であり、第４図はその時の消費電力と再生圧力の関係
を示す図表である。第３図から判るように、再生圧力が
低い程脱着ガス量は減少し、高濃度に濃縮し得るため、
後方に設置される湿式脱硫装置の容量が小さくてすむ。
そのため0.3ata以上の圧力は脱着ガス量が増大し経済を
失うので好ましくない。又、逆に0.05ata以下の高真空
下では第４図から判るように消費電力が急速に増大し、
同じく経済的に好ましくない。
2濃度5ppm）での脱着ガス量と再生圧力の関係を示す図
表であり、第４図はその時の消費電力と再生圧力の関係
を示す図表である。第３図から判るように、再生圧力が
低い程脱着ガス量は減少し、高濃度に濃縮し得るため、
後方に設置される湿式脱硫装置の容量が小さくてすむ。
そのため0.3ata以上の圧力は脱着ガス量が増大し経済を
失うので好ましくない。又、逆に0.05ata以下の高真空
下では第４図から判るように消費電力が急速に増大し、
同じく経済的に好ましくない。
第５図は入口SO2濃度500ppm、出口SO2濃度5ppmに保ちつ
つ再生圧力を0.1atmにして吸着塔温度を変更した時の吸
着塔温度と吸着剤使用量の関係を示す図表である。この
第５図より、吸着塔温度が130℃以下で脱着工程での障
害により吸着剤の使用量が増大し、又500℃以上では吸
着量の減少により吸着剤の使用量が増大することが判
る。
つ再生圧力を0.1atmにして吸着塔温度を変更した時の吸
着塔温度と吸着剤使用量の関係を示す図表である。この
第５図より、吸着塔温度が130℃以下で脱着工程での障
害により吸着剤の使用量が増大し、又500℃以上では吸
着量の減少により吸着剤の使用量が増大することが判
る。
以上の結果に基づき、従来法によつて100,000Nm3/hの排
ガスを直接湿式脱硫装置で脱硫するケースと、本発明の
一実施例である100,000Nm3/hの排ガスを温度350℃、再
生圧力0.1atmの圧力スイング方式（PSA）で10,000Nm3/
h、SO2濃度5vol％に濃縮してから湿式脱硫装置で脱硫す
るケースについて表にて設備費、変動費を概略比較し
た。
ガスを直接湿式脱硫装置で脱硫するケースと、本発明の
一実施例である100,000Nm3/hの排ガスを温度350℃、再
生圧力0.1atmの圧力スイング方式（PSA）で10,000Nm3/
h、SO2濃度5vol％に濃縮してから湿式脱硫装置で脱硫す
るケースについて表にて設備費、変動費を概略比較し
た。
第１図は本発明の一実施態様を示す概略図、第２図は吸
着剤必要量と再生圧力との関係を示す図表、第３図は脱
着ガス量と再生圧力との関係を示す図表、第４図は消費
電力と再生圧力との関係を示す図表、第５図は吸着剤使
用量と吸着塔温度との関係を示す図表である。
着剤必要量と再生圧力との関係を示す図表、第３図は脱
着ガス量と再生圧力との関係を示す図表、第４図は消費
電力と再生圧力との関係を示す図表、第５図は吸着剤使
用量と吸着塔温度との関係を示す図表である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 53/81 (72)発明者 白川 精一 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 金子 祥三 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 玄後 儀 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 大嶋 一晃 東京都千代田区丸の内２丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭49−30274（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−5269（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】発電所ボイラから発生する大気圧近傍にあ
るSO2含有排ガスを、130〜500℃の温度域での一定温度
条件下で高ケイ素含有無機多孔体よりなる吸着剤と接触
させて、該吸着剤にSO2を吸着させ、得られた清浄排ガ
スはボイラへ供給する空気と熱交換させた後系外へ放出
し、SO2を吸着した吸着剤を0.05〜0.3ataの脱着圧力条
件において該吸着剤を再生すると共に濃縮されたSO2含
有ガスを採取し、この高濃度SO2含有ガスを湿式脱硫装
置に導いて脱硫処理することを特徴とするSO2含有排ガ
スからSO2を除去する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62275656A JPH07106297B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | Ｓｏ▲下２▼含有排ガスからｓｏ▲下２▼を除去する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62275656A JPH07106297B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | Ｓｏ▲下２▼含有排ガスからｓｏ▲下２▼を除去する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01119328A JPH01119328A (ja) | 1989-05-11 |
| JPH07106297B2 true JPH07106297B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=17558505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62275656A Expired - Fee Related JPH07106297B2 (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | Ｓｏ▲下２▼含有排ガスからｓｏ▲下２▼を除去する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07106297B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4930274A (ja) * | 1972-07-11 | 1974-03-18 | ||
| JPS505269A (ja) * | 1973-05-21 | 1975-01-20 |
-
1987
- 1987-11-02 JP JP62275656A patent/JPH07106297B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01119328A (ja) | 1989-05-11 |
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