JPH09507654A - 塩化水素含有ガスを精製するための反応組成物及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 塩化水素含有ガスを精製するための固形状粉末反応組成物であって、該反応組成物は、炭酸水素ナトリウムを98重量％より多くかつ炭酸ナトリウムを２重量％未満含有し、0.050mm未満の平均粒子直径及び粒径勾配が５よりも小さいことにより定義される粒径分布を示す。前記反応組成物は、家庭用廃棄物を焼却することによる煙道ガスを精製することに利用される。

Description

【発明の詳細な説明】 塩化水素含有ガスを精製するための反応組成物及び方法 本発明は、塩化水素含有ガスの精製に関するものである。 さらに、炭酸水素ナトリウムを基にした、塩化水素からガスを精製するのに使 用できる反応組成物に関するものである。 焼却は、家庭用又は自治都市の廃棄物を処分するのにますます必要な技術であ る。家庭用廃棄物の焼却は、通常、塩化水素を含む煙の形成を伴う。煙を大気中 に放つ前に、塩化水素を煙から除去することは重要課題である。 塩化水素を含有する煙を精製する公知方法は、煙を炭酸水素ナトリウムで処理 し、塩化水素を分解及び塩化ナトリウムを形成することに存する。 より具体的には、炭酸水素ナトリウムを粉末の形態で焼却炉から出てくる煙に 導入し、このように処理した煙を、次にフィルターに運ぶ方法が提供されている (Solvay and Cie,Brochure TR．895/5c-B-1-1290)。この公知方法では、煙の温 度は、炭酸水素ナトリウムの導入点において260℃である。炭酸水素ナトリウム は、粉砕により得られ、その90重量％が16μm未満の直径を有する粒子の形態で ある、類別した(graded)粉末の形態で使用する。 実際に、この公知方法において使用される炭酸水素ナトリウムは、炭酸ナトリ ウム(Sodium monocarbonate)を含有する。 本明細書において、明確に定義された品質の炭酸水素ナトリウムを選別するこ とにより記載された、公知方法の効率を最適化するのが可能であることが見出さ れた。 つまり、本発明は塩化水素含有ガスを精製するための固形状粉末反応組成物に 関するものであり、該反応組成物は、炭酸水素ナトリウムを98重量％より多く、 炭酸ナトリウムを２重量％未満含有し、平均粒子直径が0.050mmm未満でありかつ 粒径勾配(particle size slope)が５未満であることにより定義される粒径分布 を示す。 本発明の反応組成物において、炭酸水素ナトリウム及び炭酸ナトリウムは無水 状態と見なされる。 本発明に関し、反応組成物は、炭酸水素ナトリウムを98重量％より多く（好ま しくは、少なくとも99％）、炭酸ナトリウムを２重量％未満（好ましくは、多く ても１％）含む。本発明の反応組成物はまた、市販の炭酸水素ナトリウムに通常 見出される他の不純物、特に塩化ナトリウムを含む。 本発明の反応組成物は、粉末状固形物である。本発明の反応組成物の重要な特 性は、0.050mm未満の平均粒子直径Dm（好ましくは、大きくても0.030mmに等しい ）及び５未満の粒径勾配δ（好ましくは、大きくても３に等しい）を特徴とする 粒径分布に存在する。 本発明の反応組成物において、平均直径Dm及び粒径勾配δは、以下の関係によ り定義される： Dm=Σｎ_iＤ_i / Σｎ_i、δ＝（Ｄ₉₀−Ｄ₁₀）／Ｄ₅₀ 式中、ｎ_iは直径Ｄ_iを有する粒子の（重量）頻度を表し、Ｄ₉₀（それぞれＤ₅₀及 びＤ₁₀）は直径を表し、その直径において反応組成物（重量で表す）の粒子の90 ％（それぞれ50％及び10％）がＤ₉₀（それぞれＤ₅₀及びＤ₁₀）よりも小さい直径 を有する。これらの粒径パラメーターを、Sympatec GmbH製のSympatec model He los 12LA測定装置を用い、レーザー光線の回折による分析法により定義する。 本発明の反応組成物は、特に家庭用廃棄物を焼却する炉から発生する煙を精製 することを意図している。この煙は、通常、塩化水素に加えて二酸化硫黄を含ん でいる。本発明の反応組成物が、塩化水素及び二酸化硫黄両方からの煙を効果的 に精製することが観察された。 本発明の反応組成物において、炭酸水素ナトリウムは主な活性化合物である。 さらに、炭酸水素ナトリウム含有量及び粒径分布は、相互に依存する２つのパラ メーターである。一方では、他の事柄に関しては全て同様であり、過剰の炭酸水 素ナトリウム含有量は反応組成物の粒子が互いに粘着するのを招く傾向にあり、 組成物の効率を下げることが観察された。また他方では、微粒子の大きさにより 、処理済ガス中での塩化水素との反応が促進され、逆に、粗粒子の大きさにより 、固形反応生成物の連続的な分離が促進されるであろうことが知られているよう に、反応組成物の粒径分布は妥協しなければならない。実際、特に推奨される反 応組 成物は、炭酸水素ナトリウム含有量が99から99.9重量％、炭酸ナトリウム含有量 が0.1から１重量％、平均粒子直径が0.010から0.030mm、粒径勾配が１から３で あるものである。粒径パラメーターの最適値は、反応組成物と塩化水素及び適当 ならば、処理済ガス中の二酸化硫黄との反応から固形状生成物を分離するのに使 用されている手段に関連する。実際、これらの反応生成物が、反応組成物の粒径 分布と直接関連する粒径分布を有するケースであることが分かった。 本発明の反応組成物の態様は、静電フィルターを上記の反応組成物を分離する 手段として使用する特定のケースに特に適しており、平均粒子直径が0.020から0 .030mmかつ粒径勾配が1.25から2.50であるものである。本発明のこの態様の好ま しい他の形は、粒子の少なくとも90重量％が0.055mm以下の直径を有し、多くて も10重量％が0.006mm未満の直径を有するものである。 本発明の反応組成物の別の態様は、濾布タイプのフィルター（例えば、袋状フ ィルター）を、上記の反応組成物を機械的に分離する手段として使用する特定の ケースに特に適しており、平均粒子直径が0.010から0.020mm、粒径勾配が１から ３であるものである。本発明のこの他の態様の好ましい他の形は、粒子の少なく とも90重量％が0.035mm以下の直径を有しかつ多くても10重量％が0.005mm未満の 直径を有するものである。 本発明の反応組成物は、通常、粗な市販の炭酸水素ナトリウム粉末を粉砕する ことにより得られる。該粉末の組成及び粒径類別は、本発明の反応組成物の品質 において重要な役割を果たしている。 本発明の反応組成物の特に推奨される態様は、後者を、98重量％より多くの（ 好ましくは、少なくとも99％）の炭酸水素ナトリウム及び２重量％未満の（好ま しくは、多くても１％）の炭酸ナトリウムを含有し並びに粒子の少なくとも85重 量％が0.500mm未満の直径を有しかつ粒子の多くても25重量％が0.040mm未満の直 径を有する粒径分布を示す粉末を粉砕することより得られる。本発明のこの態様 の好ましい他の形において、粉砕に使用される粉末は、粒子100重量ユニット当 たり、85ユニットが0.250mm未満の直径を有し、50から70ユニットが0.125mm未満 の直径を有し、30から50ユニットが0.090mm未満の直径を有し、25ユニット未満 が0.045mm未満の直径を有する粒径分布を示す。 すぐ上に記載した特に推奨される態様において、粉砕条件は重要なパラメータ ーである。特に重要なのは、粉砕により放たれる熱の影響の下、粉末状の炭酸水 素ナトリウムの、過剰な又は時宜を得ない熱分解を避けるように粉砕を調節する ことである。最適粉砕パラメーターは、他のパラメーター、例えば、使用する粉 砕機、粉砕機に供される粉末並びにその炭酸水素ナトリウム及び炭酸ナトリウム 含有量を類別する粒径、本発明の反応組成物並びにその炭酸水素ナトリウム及び 炭酸ナトリウム含有量に所望の粒径分布に直接関係する。実際、最適粉砕パラメ ーターは、各特定の場合において、機械的な実験室の作業により容易に決定でき る。 他の事柄に関しては全て同様であり、本発明の反応組成物は、塩化水素から、 かつ適当ならば二酸化硫黄から煙を精製するための反応体として最適な効率を示 す。この効率は、気体状の塩化水素及び二酸化硫黄の定義された画分を、化学量 論量の観点で分解するのに必要な過剰の反応組成物により明らかになる。 本発明の反応組成物により、家庭用廃棄物の焼却からの煙道ガスを精製するこ とにおいて有利な利用を見出せる。 つまり、本発明はまた、塩化水素を含有する煙の精製法に関するものであり、 炭酸水素ナトリウムを含む本発明の反応組成物が、温度125から600℃で煙に導入 され、次に煙を粉塵除去に供する。 本発明の方法において、反応組成物を固形状で煙に導入する。通常、反応組成 物は、反応チャンバー内を移動する煙の流れに導入する。反応チャンバーにおい て、炭酸水素ナトリウムにより、塩化ナトリウムの形成を伴い、煙中の塩化水素 を分解する。煙からの粉塵の除去は、形成した塩化ナトリウム粒子をそこから分 離する機能を有している。任意の公知の適当な方法により、例えば、遠心分離機 における機械的分離により、濾布を通す濾過により、又は静電的な分離により実 施できる。本発明の方法を実施するのに必要なのは、塩化水素が粉塵除去に供さ れる前に、炭酸水素ナトリウムと煙中の塩化水素が反応する十分な時間を提供す ることである。実際、反応組成物が煙に導入される最後から２秒より後（好まし くは2.5から６秒の時間内）で実施されるのが有利であることが分かった。 本発明の方法は、家庭用廃棄物を焼却することにより発生する煙を精製する際 に利用するのが特に有利であることが見出された。本発明の方法のこの特定の利 用において、粉塵除去から捕集される固形状生成物は、通常、塩化ナトリウムに 加えて、硫酸ナトリウム、金属化合物又は結合状態の多価金属及び炭酸ナトリウ ム(sodium carbonate)を含有する。この固形状生成物は、国際特許出願WO93/049 83[ソルヴェイ(株式会社)]において記載されている方法で処理できる。 本発明の明確な特徴及び詳細は、以下の添付の図の説明から分かるであろう。 図１は、家庭用廃棄物の焼却用である、本発明の方法を利用しているプラント をダイアグラムで示したものである； 図２及び３は、本発明の反応組成物の２つの特定の態様である累積粒径分布を 再現する２つのダイアグラムである。 図１に示される焼却プラントは、焼却炉１（部分的に示した）、回収ボイラー ２、垂直管状反応チャンバー３、粉塵除去装置４及び煙突５を含む。粉塵除去装 置４は、遠心分離機６、続く静電フィルターのアレイ７を含む。代わりに、該プ ラントは濾布フィルター、例えば袋状フィルターを静電フィルター７の代替物と して又は静電フィルターのアレイの下流側として含むことができる。 反応チャンバー３には、装置14に接続している、反応組成物を供給するための インジェクター８が備えつけられている。 図１のプラントを操作中、焼却炉１は、塩化水素と二酸化硫黄及び種々のガス 及び重金属を含む固体不純物を十二分に帯びた煙を生成する。この煙は炉１を離 れ、ボイラー２を通過し、そこでは、その実質的な熱の部分は回収され、そして 煙道９を経由して、インジェクター８の下の反応チャンバー３の下方部分に出現 する。さらに、インジェクター８に、操作が下に説明されている供給装置14から もたらされる本発明の粉末状反応組成物が供給される。つまり、煙は、チャンバ ー３において、インジェクター８から供給される反応組成物で処理され、その結 果は、塩化ナトリウム及び硫酸ナトリウム粒子の形成を伴う煙中の塩化水素及び 二酸化硫黄の分解である。反応チャンバー３の出発点において、煙は粉塵除去装 置４に流入し、そこで特に重金属及び反応チャンバー３において形成される塩化 ナトリウム及び硫酸ナトリウムを含む固形物質を分離する。精製された煙は次に 煙突５に移される。 インジェクター８に供給するのに使用される反応組成物は、供給装置14からも たらされる。供給装置は、市販の炭酸水素ナトリウム粉末を含むサイロ10及びサ イロ10から振動ディストリビュータ12を介して供給される粉砕機11を含む。粉砕 機11は、磨砕型のものであり、磨砕エネルギーを、粉砕される物質に気流を介し て提供する（Kirk-Othmer，化学技術百科事典、第21巻、1983年、157ページ）。 粉砕機は、選別装置を含む。該粉砕機は、インジェクター８にパイプ13を介して 接続している。 以下の実施例により、本発明を具体的に説明する。 実施例１ 家庭廃棄物を、図１に示される上で記載したタイプの工業用プラントで焼却し た。焼却炉の出発点において、煙は以下の特性を示した。 さらに、以下の特性を示す市販の炭酸水素ナトリウム粉末を使用した。 この市販の炭酸水素ナトリウム粉末を、STMパートナーシップ製のRTM 300-S 歯付円板粉砕機で粉砕した。粉砕の操作を調節し、図２に表した粒径分布及び以 下の重量組成を示す反応組成物を得た： NaHCO₃:>99% Na₂CO₃:<1% 粉砕機から捕集した反応組成物の累積粒径分布を図２に再現した。この図で、 横座標のスケールは、粒子の直径をμmの単位で表し、縦座標のスケールは、累 積重量画分を、ふるい分けされた物質の％で表した。 粉砕機から捕集した反応組成物を、実質的に煙中の(HCl+SO₂)1molあたりNaHCO₃ 1.6molに対応する供給速度で、直ちに煙に導入した。次に、粉塵を、処理済の 煙から静電フィルター上に除去した。 精製処理及び粉塵除去後の煙の組成を分析した： HCl:200mg/Nm³ SO₂:10mg/Nm³ 実施例２ 実施例１の試験を、焼却炉の出口で以下の特性を示す煙について繰り返した： 同じ市販の炭酸水素ナトリウム粉末を実施例１におけると同様に使用した。し かしながら、粉末の粉砕条件を変更し、図３に表した累積粒径分布（横座標及び 縦座標のスケールは、図２のものと同じである）及び以下の重量組成を示す反応 組成物を得た： NaHCO₃:>99% Na₂CO₃:<1% 粉砕機から捕集した反応組成物を、実質的に煙中の(HCl+SO₂)1molあたりNaHCO₃ 1.2molに対応する供給速度で、直ちに煙に導入した。次に、粉塵を処理済の煙 から濾布フィルター上に除去した。 精製処理及び粉塵除去後の煙の組成を分析した： HCl:5mg/Nm³ SO₂:<10mg/Nm³

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．塩化水素含有ガスを精製するための固形粉末状反応組成物であって、炭酸水 素ナトリウムを98重量％より多くかつ炭酸ナトリウム(Sodium monocarbonate)を ２重量％未満含み、平均粒子直径が0.050mmよりも小さく、粒径勾配が５よりも 小さいことにより定義される粒径分布を示す反応組成物。 ２．炭酸水素ナトリウムの含有量が少なくとも99重量％、炭酸ナトリウムの含有 量が多くても１重量％、平均粒子直径が大きくても0.030mmに等しく、粒径勾配 が大きくても３に等しいことを特徴とする請求項１記載の反応組成物。 ３．炭酸水素ナトリウムの含有量が99から99.9重量％、炭酸ナトリウムの含有量 が0.1から１重量％、平均粒子直径が0.010から0.030mm、粒径勾配が１から３で あることを特徴とする請求項２に記載の反応組成物。 ４．平均粒子直径が0.020から0.030mmでありかつ粒径勾配が1.25から2.50である ことを特徴とする請求項３に記載の反応組成物。 ５．少なくとも90重量％が0.055mm以下の直径を有しかつ多くても10重量％が0.0 06mm未満の直径を有する粒子から成ることを特徴とする請求項４に記載の反応組 成物。 ６．図２に表した累積粒径分布を示す請求項４又は５に記載の反応組成物。 ７．平均粒子直径が0.010から0.020mmであり、粒径勾配が１から３であることを 特徴とする請求項３に記載の反応組成物。 ８．少なくとも90重量％が0.035mm以下の直径を有しかつ多くても10重量％が0.0 05mm未満の直径を有する粒子から成ることを特徴とする請求項７に記載の反応組 成物。 ９．図３に表した粒径分布を示す請求項７又は８に記載の反応組成物。 10．炭酸水素ナトリウムを98重量％より多く、炭酸ナトリウムを２重量％未満含 み、少なくとも粒子の85重量％が0.500mmよりも小さい直径を有しかつ多くても 粒子の25重量％が0.040mmよりも小さい粒径分布を示す粉末を粉砕することによ り得られる請求項１から９のいずれかに記載の反応組成物。 11．前記粉末が、粒子100重量ユニット当たり、85ユニットが0.250mm未満の直径 を有し、50から70ユニットが0.125mm未満の直径を有し、30から50ユニット が0.090mm未満の直径を有し、25ユニット未満が0.045mm未満の直径を有する粒径 分布を示すことを特徴とする請求項７に記載の反応組成物。 12．前記粉末が、炭酸水素ナトリウムを少なくとも99重量％及び炭酸ナトリウム を多くても１重量％含むことを特徴とする請求項10に記載の反応組成物。 13．家庭用廃棄物の焼却からの煙道ガスを精製するための、請求項１から12に記 載の反応組成物。 14．塩化水素を含有する煙を精製する方法であって、請求項１から13のいずれか の反応組成物を、温度125から600℃で煙に導入し、次に、煙を粉塵除去に供する 方法。 15．粉塵除去が静電的分離を含み、煙に導入される反応組成物が請求項４から６ に記載のものであることを特徴とする請求項14記載の方法。 16．粉塵除去が濾布を通す濾過を含み、煙に導入される反応組成物が請求項７か ら９載のものであることを特徴とする請求項13記載の方法。 17．煙からの粉塵除去が、反応組成物が煙に導入される最後から２秒より後で実 施されることを特徴とする請求項14から16記載のいずれかの方法。 18．反応組成物が煙に導入される最後と粉塵除去の間の経過時間が2.5から６秒 であることを特徴とする請求項17記載の方法。