JPH11512022A - 酸性ガスの湿式分離法及びそのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 排ガスから、吸着材含有懸濁液を用いて酸性ガスを湿式で分離するための方法及び相応する装置において、排ガスを、第１工程で懸濁液液滴に対して向流で、かつ第２の工程で、懸濁液滴に対して順流で狭められたスロート部（８）を有する洗浄器（２）に導き、かつ加速し、その際、懸濁液を既に加速区間の前又は入口で、液滴に分ける。加速区間中での懸濁液の逆流を、スロート部（８）の形により阻止する。排ガス及び懸濁液液滴が反応し、かつ液滴は引き続く第１の液滴分離器（３）中で、重力の方向に１８０°方向転換する。

Description

【発明の詳細な説明】 酸性ガスの湿式分離法及びそのための装置 本発明は、排煙から酸性ガス、殊にＳＯ₂、ＨＣｌ及びＨ₂Ｓを、アルカリ金属 系又はアルカリ土類金属系吸着剤、石灰石及び／又はドロマイトを用いて湿式分 離するための方法及び方法を実施するための装置に関し、その際、排ガスを、滴 に分けられた懸濁液及び／又は溶液で数段階で洗浄し、かつこれを排ガスの流れ 方向で見た第１の工程で噴霧塔中で噴霧された液滴に対して向流で、かつ第２の 工程で１つ以上の狭められたスロート部を有する洗浄器中に噴霧される液体液滴 に対して順流で、かつ加速区間で液体の逆流を阻止するために、スロート部の最 も細い位置の前で重力の方向と逆に導き、その際、洗浄液を既に、スロート部に より生じる加速区間の前で、又はその入口で液滴に分ける。 ドイツ特許（ＤＥ）第４３３１４１５Ａ１号明細書中に２つの洗浄工程でのガ ス処理法が開示されており、その際、洗浄液を両方の工程で、本質的に同じ形に 分けられた雨状で下へと落とし、かつガス流から分離する。 オーストリア特許（ＡＴ−ＰＳ）第３３３５８８号明細書から、ＳＯ₂−含有 排ガスから、アルカリ土類金 属スラリー状物を用いてＳＯ₂を２つの工程で洗浄除去し、かつ再び使用可能な 亜硫酸水素塩にすることが公知であり、その際、度重なる排ガスの方向転換によ り高い圧力損失が生ずる。更に、洗浄液側では、吸着剤を有する洗浄液のポンプ 循環のための、並びに個々の湿式洗浄器中に洗浄液を噴霧するためのエネルギー 経費はかなり高い。このことは特に、貯蔵されるべき生成物を製造する場合に当 てはまる。 本発明の課題はこれらの欠点に対処し、かつ安価な吸着材、例えば石灰石及び ／又はドロマイトを用いてコスト的に有利な酸性排ガス成分の分離を殊に、発電 蒸気発生器により達成することであり、その際、消耗される吸着材は場合により 問題なく貯蔵することができる。 本発明の方法は、スロート部及び第１の液滴分離器への入口の間にある反応帯 域を伴う第２の工程の後に液滴を、有利には洗浄液−排ガス比＜５ｌ／ｍ³で、 ほぼ平行で、かつ同心の管中で第１の液滴分離器中に重力の方向に１８０°方向 を変えさせ、かつ続いて、もう１つの液分離器に供給することを特徴とする。本 発明の方法の実施態は、従属請求項２から７に記載されている。 方法を実施するための本発明の装置は、洗浄液の噴霧のための洗浄塔の後に、 続く２段階の液滴分離器を有する湿式洗浄器が、殊に洗浄塔の上に設置されてお り、その際、洗浄液として炭酸塩含有懸濁液を酸性ガス成分の吸着のために使用 し、かつ装置は、液滴を重力の方向に１８０°方向転換するための平行かつ同心 管を備えており、かつ洗浄塔の他に、酸化タンクとして形成された懸濁液容器を 備えており、その液体液面は、ほぼ湿式洗浄器の噴霧ノズルの高さに設けられて おり、かつ湿式洗浄器は、ガス流０〜５０％、有利に２０％の絞りで重力の方向 と逆に排ガスを促進するためのスロート部を有し、かつ湿式洗浄器の噴霧ノズル がスロート部の下方に設置されており、その際、液滴が、洗浄器内でガス流の方 向に、かつ洗浄塔中でガス流に向かって供給されるように湿式洗浄器の噴霧ノズ ル及び洗浄液を噴霧するための装置が洗浄塔に設置されており、かつスロート部 が、中断縁部を有するポケット形受け溝として洗浄塔に設置されていることを特 徴とする。本発明の実施態は、従属請求項９及び１０に記載されている。 本発明は、図１〜３に例として、かつ模式図として記載されている。 図１は本発明の装置の接続図を示している。 図２は湿式洗浄器及び第１の液滴分離器の構造的形成を細部で単純化して示し ている。 図３は湿式洗浄器の第２の構造的形成を細部で単純化して示している。 図１中では、洗浄塔１の上に湿式洗浄器２がのって おり、それに２つの段階３及び４の形の液滴分離器が続いている。この構造部を 、排ガス流１７、１７’、１７”が下から上へと貫流し、その際、排ガス流から 酸性排ガス成分、例えばＳＯ₂、ＨＣｌ及びＨ₂Ｓが除去される。これを、懸濁液 容器５中で石灰石又は石灰石含有物質、例えばドロマイトを粉塵形でスラリー化 し、かつ生じた懸濁液を管１８を介して湿式洗浄器２の噴霧ノズル２３で噴霧す ることにより行い、その際、吸着の際に生ずる亜硫酸塩を酸化して硫酸塩にする ために、懸濁容器５中に酸素含有ガスがその中に気泡導入される酸化工程６’を 備えておく。懸濁液容器５から、更に管１８′が洗浄塔１の底部１３に続き、こ れにも、循環管１９を介して洗浄塔中の噴霧水準１２で噴霧される炭酸塩懸濁液 が供給されており、その際、排ガス流１７は、落ちてくる液滴に対して向流で洗 浄され、かつ１段階洗浄塔に関して良好な約５０％の分離効率に達する。この意 味で洗浄塔１内の洗浄液は、湿式洗浄器２に比べてより低い残留炭酸塩含分を有 し得る。第２の工程２により、分離度は９９％以上にまで高めることができる。 図２中の湿式洗浄器２は狭められたスロート部８を有し、その際、スロート部 ８の上端は、スロート断面を更に狭める中断縁部(Abrisskante)９により形成さ れている。加速帯域としても記載されるスロート部８は流断面の０〜５０％、有 利に２０％の僅かな絞りを 有するので、２３ｍ／秒未満の流速が達成され、これは反応帯域では１８ｍ／秒 に低下する。加速帯域中での排ガス速度と反応帯域中の排ガス速度との比は、約 ０．７である。 図３で詳細に、湿式洗浄器２の絞りもしくはスロート部８の一部が記されてお り、その際、ガス流１７は流線２７で示されている。このガス流は、絞り及び引 き続くディフューザー９’により、ノズル２３から流出される液体が、続く壁面 ２５に可能な限り触れずに、かつ壁面水形成が僅かに留まるように加速される。 望ましい液低道程は２６で示されている。排ガス速度はスロート部８中で１８ｍ ／ｓ、反応帯域中で１５ｍ／ｓである。このスロート部８の実施では、噴霧ノズ ル２３のノズル列の下に、しかし、洗浄塔１の噴霧水準１２の上に、液滴捕集装 置を設置している。 前記の排ガス速度は良好な分離に充分であり、かつ生じるフロー損失は僅かで あるので、吸引気泡を経済的に適用することができる。流管の絞りは、洗浄液の より良好な液滴噴霧に影響を及ぼし、かつ同時に液滴が、ほぼ垂直な軌線で制御 されるので、続く反応帯域中での壁面水割合は、低く保持される。スロート部８ から第１の液滴分離器３の入口までの経路は反応帯域として用いられ、その中で 、酸性ガス成分と吸着材が結合し、かつそれから、炭酸塩、亜硫酸塩、硫酸塩も しくは塩化物が生じる。吸着材から放出されたＣＯ₂ は排ガス流と共に流出する。 続く第１の液滴分離器３は幾つかの平行でかつ同心の管からなり、その中で排 ガスは、上昇流から重力の方向へ１８０°向きを変え、その際、分離された液滴 は、転向板の末端のポケット２４中に集められ、かつ還流（示されていない）に 導入される。この場合液滴分離器に関して、転向曲管中の転向板１０、１０’の 間隔と流管の屈曲の半径との比が０．５、殊に０．３未満であるのが重要である 。 ガス流１７はスロート部８の絞りにより、噴霧ノズル２３から流出された液体 が、続く壁面２５に可能な限り接触せず、かつ壁面水形成が少量に留まるように 加速される。スロート部８中の排ガス速度は、スロート部の実施態に応じて１８ ｍ／秒もしくは２３ｍ／秒未満である。この設計により、幾つかの平行に接続さ れたスプレーノズル２３の場合に、隣接するスプレーノズルの液滴の融合が比較 的大規模に起こることなしに、かつ反応帯域に、最適な条件で供給されることな しに壁面２５の欠如が可能となる。 図２では、洗浄液が既にスロート部８の前で、又はその入口の所で吹き出し、 従って、洗浄液が既に加速区間の前で又は入口で液滴に分かれるように、スプレ ーノズル２３が取り付けられている。ノズル前圧はこのために、０．５〜１．５ バールであり、かつノズル噴出口は９０°未満のノズル確度を有するべきである 。 部分負荷範囲では、排ガス速度が反応経路で１０ｍ／秒未満である場合に、著 しい壁面水形成が生じ、かつ壁面水膜が下方へと流れ落ちる。加速区間への逆流 を阻止するために、図２中のスロート部８はポケット形受け溝として設置されて おり、集まった液体はそこから排出される。スロート部８の中断縁部９は、加速 帯域で生じた壁面水膜を液滴に分散させる。これにより大きな液滴の形成が阻止 されて、スロート部８から液体が下方へ流れることがない。従って、湿式洗浄器 ２の下に、液滴用の捕集カップを設置する必要はない。 液滴分離器３中の殊に部分負荷領域での壁面膜が厚く成りすぎないように、液 滴分離器３の第１の段階は、転向板１０、１０’を有し、その際、転向曲管中の 導管の転向板１０、１０’の間隔とフロー管の曲がりの半径との比が０．５未満 であり、かつ外側転向板１０’が中央で、Ｖ−形溝として開放角＞９０°で形成 されていて、転向板１０、１０’は反応帯域の領域でそれぞれの点で水平に対し て４５°未満の角度αを有している。 全湿式洗浄器中での水損失は蒸発損失に留まり、かつＣａＣｌ₂の流出損失は 、水消費が僅かであることにより制限される。これらの蒸気損失を、第２の液滴 分離器４の両面噴霧及び洗浄によりカバーする。洗浄に より、結皮は生じない。滴下した水は、分離した液滴と共に、ここには記されて いない逆流となり、従って、再び懸濁液容器５へ達する。 洗浄塔１の底部１３で、主に石灰石を吸着材として使用する場合にギプスであ るスラリーが生じ、これを取り出し装置１４を介して脱水装置１５の上に施与し 、その際、大部分の流出したＣａＣｌ₂含有水が、管２０を介して底部１３に戻 し導入される。底部１３に酸化工程６により、酸素含有ガスを供給する。 ギプス自体はその純度に応じて、建材工業で更に使用することができるか、も しくは何等困難もなく廃棄することができる。これに対して石灰石の代わりに、 炭酸マグネシウム含有石灰石、例えばドロマイトを使用する場合には、ギプスの 他に、石灰乳の添加１６により後続の再沈殿２２でギプスに変化させ、分離する ことができる硫酸マグネシウムが有価値副産物として生じ、その際、生じる循環 水に溶けた水酸化マグネシウムを場合により添加される重金属触媒と一緒に洗浄 器中に戻し導入するか、もしくは販売のために分離する。分離された液体の一部 を再沈殿２２からＣａＣｌ₂−負荷排水として取り出す。本発明の範囲では、硫 酸アンモニアも湿式洗浄器内に入れることができ、このことにより、湿式洗浄器 中での分離が改善され、この場合生じるアンモニウムを、再沈殿２２中での石灰 乳の添加の後に、かつ引き続く、流下する洗浄液からの ストリッピングの後に除去し、かつ最後に湿式洗浄器に再び供給する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＭ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ， ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＧ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＫ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ (72)発明者 ディートハルト ラング オーストリア国 ヴィーン ジーメンスシ ュトラーセ 89 オーストリアン エナジ ー アンド エンヴァイロンメント エス ゲーペー／ヴァーグナー−ビロ ゲゼルシ ャフト ミット ベシュレンクテル ハフ ツング 内 (72)発明者 アルフレート グラスナー オーストリア国 グラーツ ヴァーグナー −ビロ−シュトラーセ 98 オーストリア ン エナジー アンド エンヴァイロンメ ント エスゲーペー／ヴァーグナー−ビロ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンク テル ハフツング 内 (72)発明者 ディーター ヒビン オーストリア国 グラーツ ヴァーグナー −ビロ−シュトラーセ 98 オーストリア ン エナジー アンド エンヴァイロンメ ント エスゲーペー／ヴァーグナー−ビロ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンク テル ハフツング 内 (72)発明者 ゲオルク オプヴァラー オーストリア国 グラーツ ヴァーグナー −ビロ−シュトラーセ 98 オーストリア ン エナジー アンド エンヴァイロンメ ント エスゲーペー／ヴァーグナー−ビロ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンク テル ハフツング 内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アルカリ金属又はアルカリ土類金属吸着材、石灰石及び／又はドロマイト を用いて排ガスから酸性ガス、殊にＳＯ₂、ＨＣｌ及びＨ₂Ｓを湿式分離する方法 において、排ガスを、滴に分けられた懸濁液及び／又は溶液で数段階で洗浄し、 かつこれを排ガスの流れ方向で見た第１の工程で噴霧塔中で噴霧された液滴に対 して向流で、かつ第２の工程で１つ以上の狭められたスロート部を有する洗浄器 中に噴霧される液体液滴に対して順流で、かつ加速区間で液体の逆流を阻止する ために、スロート部の最も細い位置の前で重力の方向と逆に導き、その際、洗浄 液を既に、スロート部により生じる加速区間の前で、又はその入口で液滴に分け る場合に、液滴を、スロート部（８）と第１の液滴分離器（３）への入口との間 である反応帯域を伴う第２の工程（２）の後で、有利には洗浄液−排ガス比＜５ ｌ／ｍ³で、ほぼ平行で、かつ同心の管中で、第１の液滴分離器（３）中の重力 の方向へ１８０°方向転換させ、引き続きもう１つの液滴分離器（４）に供給す ることを特徴とする、アルカリ金属又はアルカリ土類金属吸着材、石灰石及び／ 又はドロマイトを用いて排ガスから酸性ガス、殊にＳＯ₂、ＨＣｌ及びＨ₂Ｓを湿 式分離する方法。 ２．排ガス速度を、洗浄器（２）のスロート部（８ ）中で＜２３、有利に＜１８ｍ／秒に、かつ／又は反応帯域中で＜１８、有利に １５ｍ／ｓに保持し、その際、反応帯域中の排ガス速度と加速帯域中の排ガス速 度との比が約０．７であり、かつ洗浄器（２）中の液滴を、スロート部（８）及 び引き続く狭められていない反応帯域中でのフロー加速により、重力の方向と逆 に垂直な軌道に方向転換させ、かつ隔壁（２５）から可能な限り遠ざけて、反応 帯域中での壁面水分を回避することを特徴とする、請求項１に記載の方法。 ３．第１の液滴分離帯域（３）のフロー管中の排ガス速度が、流れの方向転換 の間、局所的乱流及び逆流を回避するために早められ、かつ湿式洗浄器（２）中 での洗浄液として、濃度が有利に＞５０ｇ／ｌの値に保持されている高い残留炭 酸塩値を有する石灰石又はドロマイト粉塵含有懸濁液を使用し、その際、湿式洗 浄器（２）中の残留炭酸塩含分が、洗浄塔（１）中よりも高く、かつその際、洗 浄塔（１）もしくは湿式洗浄器（２）からの使用された懸濁液の、ＳＯ₂の吸着 の際に生じた亜硫酸塩の少なくとも一部を酸化して硫酸塩にする、請求項１に記 載の方法。 ４．洗浄塔（１）の底部（１３）及び／又は酸化槽（５）での亜硫酸塩の酸化 のために、空気及び／又は排ガス（６、６’）を使用し、かつ僅かなポンプ効率 を達成するために、酸化槽（５）の液体水準（１１）を、湿式洗浄器（２）の噴 霧ノズル（２３）の高さに 合わせる、請求項３に記載の方法。 ５．使用されて流れ落ちる液体から、水酸化マグネシウム及び／又は場合によ り添加された重金属触媒を、Ｃａ（ＯＨ）₂を用いての沈殿により分離除去し、 かつ酸化底部（５）に戻し導入する、請求項３に記載の方法。 ６．湿式洗浄器（２）中に（ＮＨ₄）₂ＳＯ₄を入れ、かつＣａ（ＯＨ）₂の添加 の後に、かつ流れ落ちる洗浄液又は懸濁液からのストリッピングによりアンモニ ウムを除去し、かつ再び湿式洗浄器（２）に供給する、請求項１に記載の方法。 ７．ノズル噴出口を加速区間の前又は入口に設置することにより、ノズル供給 される洗浄液を加速区間の前、又は入口で施与し、その際、ノズル前圧力は０． ５〜１．５バールであり、かつノズル噴出口は噴霧角度＜９０°を有し、かつ壁 面液体はスロート部（８）の末端の加速区間で分散される、請求項１に記載の方 法。 ８．請求項１から７のいずれかに記載の方法を実施するための装置において、 洗浄液の噴霧のための洗浄塔（１）の後に、続く２段階の液滴分離器（３、４） を有する湿式洗浄器（２）が、殊に洗浄塔の上に設置されており、その際、洗浄 液として炭酸塩含有懸濁液を酸性ガス成分の吸着のために使用し、かつ装置は、 液滴を重力の方向に１８０°方向転換するための平行 かつ同心の管を備えており、かつ洗浄塔（１）の他に、酸化タンクとして形成さ れた懸濁液容器（５）を備えており、その液体液面（１１）は、ほぼ湿式洗浄器 の噴霧ノズル（２３）の高さに設けられており、かつ湿式洗浄器（２）は、ガス 流０〜５０％、有利に２０％の絞りで重力の方向と逆に排ガスを促進するための スロート部（８）を有し、かつ湿式洗浄器（２）の噴霧ノズル（２３）がスロー ト部（８）の下方に設置されており、その際、液滴が、洗浄器（２）内でガス流 の方向に、かつ洗浄塔（１）中でガス流に向かって供給されるように湿式洗浄器 （２）の噴霧ノズル（２３）及び洗浄液を噴霧するための装置（１２）が洗浄塔 （１）に設置されており、かつスロート部（８）が、中断縁部（９）を有するポ ケット形受け溝として洗浄塔に設置されていることを特徴とするる、請求項１か ら７のいずれかに記載の方法を実施するための装置。 ９．液滴分離器（３）の第１の段階が、転向板（１０、１０′）を有し、その 際、曲管の転向板（１０、１０′）の間隔とフロー管の屈曲の半径との比が、０ ．５未満であり、かつ外側転向板（１０′）はＶ−形溝としての中央部で、開放 角＞９０°で形成されていて、転向板（１０、１０′）は反応帯域の範囲で、そ れぞれの点で、水平に対して４５°未満の角度αを含み、かつ洗浄塔（１）の底 部（１３）に、沈殿したスラリー用の排出装置（１４）を備えており、これは脱 水装置（１５）、例えばバンドフィルターに接続しており、かつＭｇＣＯ₃−含 有ＣａＣＯ₃を吸着のために使用する場合には、存在するＭｇＳＯ₄をＣａＳＯ₄ 及びＭｇ(ＯＨ)₂に変化させるために石灰石添加装置（１６）が設置されている 、請求項８に記載の装置。 10．湿式洗浄器（２）のノズル列（２３）の下に、かつ洗浄塔（１）の噴霧水 準（１２）の上に、液滴捕集装置が設置されており、かつスロート部（８）の後 のディフューザー（９′）が、開放角７〜３０°を有し、かつ液滴分離器（３） の第１の段階が転向板（１０、１０′）を有し、その際、方向転換曲管の転向板 （１０、１０′）の間隔と、フロー管の屈曲の半径との比が０．５未満である、 請求項８に記載の装置。