JPH07256052A - 排煙同時脱硫・脱硝方法 - Google Patents

排煙同時脱硫・脱硝方法

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JPH07256052A
JPH07256052A JP6076378A JP7637894A JPH07256052A JP H07256052 A JPH07256052 A JP H07256052A JP 6076378 A JP6076378 A JP 6076378A JP 7637894 A JP7637894 A JP 7637894A JP H07256052 A JPH07256052 A JP H07256052A
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JP
Japan
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denitration
desulfurization
magnesium oxide
exhaust gas
moving
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JP6076378A
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Hideo Nishimura
秀生 西村
Hisatsugu Kitaguchi
久継 北口
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排ガスから硫黄酸化物と窒素酸化物を同時に
除去する。 【構成】 マグネシウム化合物を200〜800℃の温
度範囲で熱処理して得られた酸化マグネシウムを脱硫剤
として、硫黄酸化物(SOx)及び窒素酸化物(NO
x)を含んだ排ガスを乾式脱硫する。SOxが除去され
た排ガスにNH3 を添加し、酸化マグネシウムを脱硝触
媒として使用して接触還元脱硝する。酸化マグネシウム
は脱硝触媒として使用した後乾式脱硫剤として使用し、
脱硫反応により生成した硫酸マグネシウムを排出する。 【効果】 脱硫・脱硝効率が高い。活性炭法において必
要であった充填物の活性再生処理設備が不要となり、使
用後充填物の海洋溶解排出処理が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼排ガス及び焼結機
主排ガス中の硫黄酸化物(SOx)及び窒素酸化物(N
Ox)を同時除去する排煙同時脱硫・脱硝方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】現在、燃焼排ガスから発生する硫黄酸化
物(SOx)の除去方法として、水酸化マグネシウムを
脱硫剤としてSOxを吸収除去する湿式の水マグ脱硫法
が広く採用されている。水マグ脱硫法では、SOxを水
の共存下で水酸化マグネシウムと反応させて亜硫酸マグ
ネシウム(MgSO3 )とし、MgSO3 を海水成分で
ある無害な硫酸マグネシウム(MgSO4 )に酸化した
のち海中に放流して処理する。
【0003】また、燃焼排ガスから発生する窒素酸化物
(NOx)の除去方法としては、脱硝触媒の存在下でア
ンモニアを還元剤としてNOxをN2 に還元除去する乾
式のアンモニア接触還元脱硝法が広く採用されている。
脱硝反応を引き起こす触媒としては、「新しい触媒化
学」(三共出版)109ページ10行目、「NOxの化
学」(共立出版)157ページ4行目などに示されてい
るようにV、Mo、Fe、Cu、Fe、Ptをはじめと
した多くの遷移金属、貴金属、及びこれらの金属酸化物
などが有効なことがわかっている。
【0004】一方、SOx及びNOxを含んだ燃焼排ガ
スの脱硫及び脱硝手段としては、水マグ脱硫法とアンモ
ニア接触還元脱硝法を組み合わせた方法が広く知られて
いる。
【0005】しかしながら、水マグ脱硫法とアンモニア
接触還元脱硝法を組み合わせた脱硫・脱硝法は脱硫装置
と脱硝装置をそれぞれ必要とするため、非常に大きな設
備規模を要し、設備コスト及び運転コストが莫大なもの
となるという問題点を有している。従って、SOx及び
NOxを含んだ燃焼排ガスの脱硫及び脱硝には同時脱硫
・脱硝が可能な方法を採用するのが望ましい。同時脱硫
・脱硝が可能な方法としては、活性炭や活性コークスを
脱硫剤及び脱硝触媒として使用する活性炭法(あるいは
活性コークス法とも呼ばれる)が知られている。活性炭
法では、SOxを活性炭との脱硫反応2SO2 +O2
2H2 O→2H2 SO4 によって吸着除去し、NOxを
活性炭を触媒としたアンモニア接触還元脱硝反応4NO
+4NH3 +O2 →4N2 +6H2 Oによって除去す
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、活性炭
法の問題点として、活性炭は経時変化により脱硫性能及
び脱硝性能が低下するため、性能回復のための活性炭再
生処理が必要であることが挙げられる。SOx及びNO
xを含んだ燃焼排ガスを活性炭で処理すると、活性炭の
表面には脱硫反応で生成したH2 SO4 が蓄積して脱硫
反応活性点及び脱硝反応活性点を被毒し、脱硫性能及び
脱硝性能は経時変化に伴って低下するが、活性炭は高価
であり使用後活性炭の汎用的な処理方法もないことか
ら、脱硫・脱硝性能の低下した活性炭は表面吸着H2
4 を脱離させる再生処理H2 SO4→H2 O+S
3 、SO3 +1/2C→SO2 +1/2CO2 を行っ
て性能回復をはかる必要がある。この再生処理に要する
設備コスト及び運転コストは大きく、再生処理が不要で
ある新たな乾式排煙同時脱硫・脱硝法の開発が望まれて
いる。
【0007】本発明は、以上のような従来の脱硫・脱硝
法の抱えている問題を解決する排煙同時脱硫・脱硝方法
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は以下の〜の
通りである。
【0009】 硫黄酸化物(SOx)及び窒素酸化物
(NOx)を含んだ排ガスを乾式脱硫したのちにアンモ
ニア接触還元脱硝して排出する排煙同時脱硫・脱硝方法
において、マグネシウム化合物を200〜800℃の温
度範囲で熱処理して得られた酸化マグネシウムを脱硝触
媒として使用したのち脱硫剤に使用し、酸化マグネシウ
ム中の硫酸マグネシウム含有量が90〜100%になる
と処分することを特徴とする排煙同時脱硫・脱硝方法。
【0010】 移動層に酸化マグネシウムを充填し、
酸化マグネシウムの移動方向に対して排ガスを排出側か
ら導入して脱硫を行ったのち、移動層の中間部からNH
3 を吹き込んでNH3 接触還元脱硝を行い、排ガスを移
動層入口側から排出することを特徴とする前記の排煙
同時脱硫・脱硝方法。
【0011】 脱硫用の酸化マグネシウムの移動層と
脱硝用の酸化マグネシウムの移動層を設置し、排ガスを
脱硫用の移動層の酸化マグネシウムの移動方向に対して
垂直方向に導入して脱硫したのち、脱硫後の排ガスを脱
硝用の移動層の酸化マグネシウムの移動方向に対して垂
直方向に導入してNH3 接触還元脱硝を行い、かつ脱硝
用の移動層で脱硝触媒に使用された酸化マグネシウムを
脱硫用の移動層の脱硫剤として使用することを特徴とす
る前記の排煙同時脱硫・脱硝方法。
【0012】
【作用】本発明者は、酸化マグネシウムによって排ガス
の乾式脱硫を行ったのち、SOxが除去された排ガスに
NH3 を添加し、酸化マグネシウムを脱硝触媒として用
いて接触還元脱硝を行い、酸化マグネシウムは脱硝触媒
として使用したのち乾式脱硫剤として使用し、さらに酸
化マグネシウムとSOxとの脱硫反応により生成した硫
酸マグネシウムを排出する方法が排煙同時脱硫・脱硝方
法として優れていることを見いだした。
【0013】200〜800℃で熱処理した酸化マグネ
シウムが脱硫剤や脱硝触媒として機能することについて
は特願平5−346895号明細書に記載されている。
そここで、図1に示すように、酸化マグネシウムを移動
層式の充填層に充填し、SOx及びNOxを含んだ排ガ
スを移動層の移動方向に対して排出側から導入し、入口
側から出すようにして向流接触させると、先ず排ガス中
SOxが酸素及び酸化マグネシウムと優先的にMgO+
SO2 +1/2O2 →MgSO4 と反応し、SOxは移
動層の下層部において乾式脱硫される。次に、SO2
除去された排ガスに対し移動層の中間層部でNH3 含有
ガスを吹き込み、接触還元脱硝反応4NO+4NH3
2 →4N2 +6H2 OによってNOxを除去する。こ
の際、排ガス中に多量のSOxが残存していると、添加
したNH3 はSOxとの反応SO2 +NH3 +1/2O
2 +H2 O→NH4 HSO4 及びNH4 HSO4 +NH
3→(NH4 2 SO4 にも使用されて脱硝反応に有効
に使用されないため、移動層へのNH3 の添加は排ガス
中SOx濃度がNOx濃度より低い状態で行うのが望ま
しい。従って、排ガス組成、脱硝率及び脱硫率の目標
値、さらにガス処理コストなどの諸条件からNH3 添加
に適切な移動層中SOx濃度をあらかじめ決定し、運転
条件設定時にはその決定したSOx濃度に対応する移動
層の位置を赤外線式SO2 メータ等を使ったガス中SO
2 分析などにより求めておく必要がある。
【0014】一方、移動層下層部の酸化マグネシウムは
SOxとの反応により脱硫・脱硝活性のない硫酸マグネ
シウムMgSO4 となるが、MgSO4 は広く知られて
いるように水溶性が高くかつ無害物質であることから、
移動層下層部から排出される充填物は海洋溶解により簡
単に処理することが可能である。この際、移動層充填物
の排出は酸化マグネシウムから硫酸マグネシウムへの転
化が十分行われたのちに行うことが望ましい。硫酸マグ
ネシウムへの転化が不十分なままの排出は、充填剤であ
る酸化マグネシウムを無駄に使用することになるだけで
なく、未反応物である酸化マグネシウムが難溶性物質で
あるため簡単に海洋溶解処分することができなくなる。
従って、酸化マグネシウムから硫酸マグネシウムへの転
化が90%以上となる時点で充填物を排出させることが
望ましい。移動層中の酸化マグネシウムから硫酸マグネ
シウムへの転化率の測定は、運転条件設定時に移動層排
出部の充填剤をサンプリングし、サンプリングした充填
物を水に溶かし、易溶性の硫酸マグネシウムと難溶性の
酸化マグネシウムを分離し、水溶液中のマグネシウム含
有量を原子吸光分析等により定量分析する方法などによ
って行うことができる。
【0015】このように、充填物の移動方向に対して排
ガスを排出側から導入して移動層入口側から出す向流接
触式の単独移動層方式で排煙同時脱硫・脱硝を行う他、
図2に示すように、脱硫用と脱硝用の2基の移動層を設
置し、排ガスを移動層の移動方向に対して垂直方向に接
触させる交流接触式でも同一の効果が得られる。
【0016】以上のように、本発明によって排ガス中の
同時脱硫・脱硝が可能となるが、酸化マグネシウム移動
層の移動方向に対して排ガスを入口側から導入して排出
側から出す並流接触方式や、排ガスにNH3 を添加した
のちに酸化マグネシウム層に導入する方式は有効な排煙
同時脱硫・脱硝方法とはいえない。排ガスに対して酸化
マグネシウム移動層を並流接触させると、移動層上層部
でSOxと接触した酸化マグネシウムは硫酸マグネシウ
ムMgSO4 に変化して脱硫・脱硝性能を消失するた
め、移動層中層部以降においてNH3 を添加しても脱硝
反応は進行しない。また、排ガスにNH3 を添加したの
ちに酸化マグネシウム層に導入すると、排ガス中には通
常水分が含まれるため、酸化マグネシウム中ではSOx
とNH3 との反応が進行してしまい、酸化マグネシウム
表面は反応生成物である酸性硫安(反応式:SO2 +N
3 +1/2O2 +H2 O→NH4 HSO4 )や硫安
(反応式:NH4 HSO4 +NH3 →(NH4 2 SO
4 )によって被毒される。従って、添加したNH3 が脱
硝反応に使用されずに酸化マグネシウムの脱硫・脱硝性
能は低下する。さらに酸化マグネシウムは難溶性物質で
あるため、酸性硫安や硫安によって表面が被毒された酸
化マグネシウムは海中へ溶解することができないという
問題点も生じる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を示す。
【0018】
【実施例1】水酸化マグネシウムを空気雰囲気中300
℃で熱分解して得た酸化マグネシウムを充填剤として、
ガス組成NOx=300ppm、SOx=300pp
m、O2 =15%、H2 O=10%、残りはN2 の排ガ
スについて、図1に示すような充填物の移動方向に対し
て排ガスを排出側から導入して移動層入口側から出す向
流接触式の単独移動層方式の装置を用いて、処理ガス量
=50m3 /hr、酸化マグネシウム層体積=0.02
3 、酸化マグネシウム層移動量=1×10-33 /h
r、反応温度=150℃、NOx還元用NH3 濃度=3
00ppmの条件で排ガス浄化試験を行った。充填層の
中間層部のガスサンプリングを行ってSOx濃度を赤外
線式SO2 メータを使って分析し、脱硫率が80%とな
る位置でNH3 の導入を行った。充填層出側ガスの分析
は化学発光式NOxメータ及び赤外線式SO2 メータを
用いた。
【0019】比較例1−1として、実施例1と同様な酸
化マグネシウムを用い、排ガスに対する酸化マグネシウ
ム充填層の接触方法を並流接触式とした以外は実施例1
と同一の条件で排ガス浄化試験を行った。また比較例1
−2として、実施例1と同様な酸化マグネシウムを用
い、排ガスへのNH3 添加を排ガスを酸化マグネシウム
充填層へ導入する前に行った以外は実施例1と同一の条
件で排ガス浄化試験を行った。さらに、比較例1−3と
して、移動層充填物に脱硫性能及び脱硝性能を持つ活性
炭を使用した他は実施例1と同一の条件で排ガス浄化試
験を行った。
【0020】表1に脱硝率及び脱硫率を示す。実施例1
では脱硝率、脱硫率ともに高い性能を示し、本発明が排
煙同時脱硫・脱硝法として極めて有効なことがわかる。
これに対し、比較例1−1及び比較例1−2は脱硫性能
は実施例1とほぼ同程度であるが、脱硝性能が実施例1
に比べて著しく低いことがわかる。また、比較例1−3
は実施例に比べて脱硫性能、脱硝性能ともに低いことが
わかる。
【0021】
【表1】
【0022】
【実施例2】水酸化マグネシウムを空気雰囲気中300
℃で熱分解して得た酸化マグネシウムを充填剤とし、図
2に示すように脱硫層体積=0.01m3 、脱硝層体積
=0.01m3 と脱硫用と脱硝用の2基の移動層を持
ち、排ガスを移動層の移動方向に対して垂直方向に接触
させる交流接触式の装置を用い、ガス組成NOx=30
0ppm、SOx=300ppm、O2 =15%、H2
O=10%、残りはN2の排ガスについて、処理ガス量
=50m3 /hr、酸化マグネシウム層移動量=1×1
-33 /hr、反応温度=150℃、NOx還元用N
3 濃度=300ppmの条件で排ガス浄化試験を行っ
たところ、脱硝率64%、脱硫率95%となり、実施例
1と同様高い脱硫・脱硝性能が得られた。従って、本発
明が排煙同時脱硫・脱硝法として極めて有効なことがわ
かる。
【0023】
【発明の効果】本発明により、従来の排煙同時脱硫・脱
硝法である活性炭法において必要な充填物の活性再生処
理設備が不要となり、使用後充填物の海洋溶解排出処理
が可能な高効率乾式排煙同時脱硫・脱硝が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための装置の例を模式的に示
す図である。
【図2】本発明を実施するための装置の例を模式的に示
す図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 53/34 ZAB 53/56 53/86 ZAB 53/94 B01J 21/10 A B01D 53/34 129 B 53/36 ZAB 101 A 102 C

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硫黄酸化物(SOx)及び窒素酸化物
    (NOx)を含んだ排ガスを乾式脱硫したのちにアンモ
    ニア接触還元脱硝して排出する排煙同時脱硫・脱硝方法
    において、マグネシウム化合物を200〜800℃の温
    度範囲で熱処理して得られた酸化マグネシウムを脱硝触
    媒として使用したのち脱硫剤に使用し、酸化マグネシウ
    ム中の硫酸マグネシウム含有量が90〜100%になる
    と処分することを特徴とする排煙同時脱硫・脱硝方法。
  2. 【請求項2】 移動層に酸化マグネシウムを充填し、酸
    化マグネシウムの移動方向に対して排ガスを排出側から
    導入して脱硫を行ったのち、移動層の中間部からNH3
    を吹き込んでNH3 接触還元脱硝を行い、排ガスを移動
    層入口側から排出することを特徴とする請求項1記載の
    排煙同時脱硫・脱硝方法。
  3. 【請求項3】 脱硫用の酸化マグネシウムの移動層と脱
    硝用の酸化マグネシウムの移動層を設置し、排ガスを脱
    硫用の移動層の酸化マグネシウムの移動方向に対して垂
    直方向に導入して脱硫したのち、脱硫後の排ガスを脱硝
    用の移動層の酸化マグネシウムの移動方向に対して垂直
    方向に導入してNH3 接触還元脱硝を行い、かつ脱硝用
    の移動層で脱硝触媒に使用された酸化マグネシウムを脱
    硫用の移動層の脱硫剤として使用することを特徴とする
    請求項1記載の排煙同時脱硫・脱硝方法。
JP6076378A 1994-03-24 1994-03-24 排煙同時脱硫・脱硝方法 Withdrawn JPH07256052A (ja)

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Cited By (5)

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