JPS5820888B2 - ハイガスチユウノ イオウサンカブツノ シヨリホウホウ - Google Patents

ハイガスチユウノ イオウサンカブツノ シヨリホウホウ

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JPS5820888B2
JPS5820888B2 JP50022459A JP2245975A JPS5820888B2 JP S5820888 B2 JPS5820888 B2 JP S5820888B2 JP 50022459 A JP50022459 A JP 50022459A JP 2245975 A JP2245975 A JP 2245975A JP S5820888 B2 JPS5820888 B2 JP S5820888B2
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gypsum
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児島栄輝
伴孝夫
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/48Sulfur compounds
    • B01D53/50Sulfur oxides
    • B01D53/501Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/46Sulfates
    • C01F11/464Sulfates of Ca from gases containing sulfur oxides

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は排ガス中の硫黄酸化物を処理する方法に関し、
特に排ガス中のSO2を効率よく除去すると同時に副生
物として純度の高い石膏を効率よく生成取得しうる方法
に関するものである。
カルシウム系スラリーの吸収剤を用いて、燃焼排ガス中
の硫黄酸化物、特にSO2を除去する場合、SO2除去
率を高めると共にカルシウムの利用率を高めることが経
済的に必要である。
又副産物として二次公害のない石膏を目的とする場合、
それを如何に簡単な装置、操作で製造し且つその石膏純
度を高めるかが問題となる。
カルシウム系吸収剤でも、特に炭酸カルシウムを用いた
場合には、一般にSO□除去率が低く、ガス中のS02
の量に対して化学量論的当量よりかなり多量の炭酸カル
シウムを加えないとS02除去率は上昇しない。
例えば、排ガス中のSO□の量と化学量論的当量の炭酸
カルシウムを用いた場合、S02除去率は約63係とか
83係しか得られない。
SO□除去率を上げる為に化学量論的当量の1.5〜2
倍の炭酸カルシウムを加えればSO2除去率は90係位
に上昇するが、副産物として石膏を目的としている場合
には、多量の未反・応炭酸カルシウムや亜硫酸カルシウ
ム化ウム物として石膏中に残り、石膏純度を下げ、例え
ばセメント用、ボード用石膏として使用困難になる。
この場合にはカルシウムスラリーに別途硫酸を加えると
か、高濃度S02ガスを吸収させて未反応炭、酸カルシ
ウムを中和しなければならないし、又、生成した亜硫酸
カルシウムを硫酸カルシウム(石膏)にまで酸化しなけ
ればならない。
この為に、別途硫酸添加(p)−T調整)槽等が必要と
なり、又酸化の為に4〜6kg/crAの加圧下での酸
化装置等;が必要となるなど、装置も操作も複雑になる
本発明者等は、先に、この相反する現象を如何に工業的
に解消することができるかについて研究した結果、カル
シウム化合物スラリー中にアルカリ金属の硫酸塩を含有
させることによって5021の吸収率を上げ、同時に該
スラリー中に第1マンガン塩および/または第2鉄塩を
併用させてスラリー中の亜硝酸根の酸化を促進させ純度
の高い石膏を得る方法を開発した(特願昭50−589
4号)。
本発明は上記の方法をさらに発展させたものであって、
排ガスからS02を効率良く除去すると同時に高純度の
石膏を容易に副生させることに成功したものである。
すなわち本発明は、アルカリ金属の硫酸塩を含むカルシ
ウム化合物吸収剤スラリーによってSO2含有排ガスを
処理し、次いで処理後のアルカリ金属の硫酸塩を含むス
ラリーに硫酸を加えることを特徴とする排ガスからSO
□を除去すると同時に純度の高い石膏を得る方法を要旨
とするものである。
実験例 SO2濃度2000p1m102濃度5係、残ガス窒素
1よりなるガスを用いてベンチでテスト(ラボ−テスト
)シた。
上記一定組成のガスを20.045I/ll1iItの
一定流量で所定の吸収液に吸収させて吸収SO2を測定
した。
吸収液には対照として水のみのものを用い、一方の吸収
液には硫酸ナトリウムを吸収剤に対し、0.5〜3.0
係添加したものを用いた。
上記一定組成のガスを一定時間合吸収液に通した後、吸
収液中の硫酸根及び亜硫酸板を化学分析により求めて下
記第1表の通りのデータを得た。
なお第1表のデータにおける硫酸根の数値は、硫酸ナト
リウムから由来する硫酸根の量は差引いである。
この実験例から次の事実が明らかである。
すなわち硫酸ナトリウムがSO2の吸収固定に非常に大
きな働きをしていることである。
すなわち硫酸すI−IJウムを2.5係添加した場合、
生成した硫酸と亜硫酸の含有(SO4+ SOa )
m o l/ lは、晒収液が水だけの場合のそれの約
3倍になっていて如何に硫酸ナトリウムがSO2の固定
に大きな影響を与えるものかが明らかである。
以下、本発明を具体的な例を挙げて更に詳細に説明する
第1図に、その具体的な方法を実施したパイロットプラ
ントの基本的なフローを示す。
SO2濃度1500咽、0□濃度5〜7チ、CO□濃度
約12係のボイラー排ガスは、1100ON’/ Hr
の割合でライン1から系内に導入されて吸収塔Aに送ら
れ、最終的にはスタック2から大気に放出させる。
この場合、吸収塔Aにおける吸収剤スラリーと排ガスと
の気液接触効率等により、S02除去率が変るので、そ
れに対応して吸収塔は1塔に限らず、適宜複数基にして
も良い。
吸収剤スラリーは循環吸収剤スラリー調整槽Bにおいて
、硫酸ナトリウム濃度3係、炭酸カルシウムまたは水酸
化カルシウム濃度5係に調整される。
この吸収剤スラリーは、ポンプ13により、ライン14
を経て、吸収塔Aの下部の循環液貯槽′Cに送られ、こ
こからポンプ4により、ライン5を経て吸収塔Aの上部
に送られる。
ここにおいて吸収剤スラリーは排ガスと気液接触をさせ
られ、排ガス中のSO2は除去される。
尚、第1図では、吸収塔と循環液貯槽とを別々に図示し
ているが、これに限定されることはなく、吸収塔の下部
を循環液貯槽としても良い。
吸収塔Aで気液接触した吸収剤スラリーは、ライン6を
経て循環液貯槽Cに循環する。
この循環液の一部はライン5より分岐するライン7を経
て引き出され反応器りに送られる。
該循環液はこの反応器りにおいて、ライン8から加えら
れている少量の硫酸と図示されていない適当な装置によ
り必要に応じて別途吹込まれる空気により酸化され純度
の高い石膏となる。
この時SO2やC02ガスが微量発生するが、これらは
ライン3を経てライン1に合流され、前記の吸収塔Aに
送られる。
上記反応器りで得られるスラリーは、ポンプ9によりラ
イン10を経て引き出され、固液分離装置Eに送られる
この場合、固液分離装置Eは、シックナーのようなスラ
リー濃縮装置と、ベルトフィルターとかバスケット型遠
心分離器のような固液分離器の組合せでも良い。
シックナーを用いる場合には、シックナーボトムの濃縮
されたスラリーを例えばバスケット型遠心分離器で処理
し、石膏とP液に分離される。
このP液はシック犬−オー/く−フローと共に、ライン
11を経て吸収剤スラリー調整槽Bに返送され、ここで
炭酸カルシウムが加えられて吸収剤スラリーとして再生
される。
この場合、F液は酸性なので、理論的には、硫酸ナトリ
ウムはp液中に溶解しており、これを追加することなく
炭酸カルシウムのみを添加すれば、そのま5吸収剤スラ
リーとして使用することができる。
しかし、実際には、ポンプ等からの洩れ、ハンドリング
吊ス等により極く少量の損失があり、これを補う為に、
時々、極く少量の硫酸ナトリウムを追加する場合もある
この場合、追加するのは硫酸すl−1,1ウムに限るも
のではなく、水酸化ナトリウム、亜硫酸ナトリウムでも
良い。
すなわちこれらの化合物は、排ガス中のSO□と反。
応して、Na2SO3+ NaH803となり、次いで
、排ガス中の酸素により酸化されて、最終的にはNa2
SO4となるからである。
但し、これらの化合物はあくまでも、SO2の吸収剤で
はなく、一種の液体触媒として加えるものである。
上記のパイロットプラントは所定量の硫酸ナトリウムを
加えた炭酸カルシウム吸収剤スラリーを用い、かつ排ガ
ス処理後のスラリーに所定量の硫酸を添加して行ったも
のである。
次に本発明方法における硫酸すI−IJウムの作用。
を説明するために、炭酸カルシウムのみからなる吸収剤
スラリーを用いて吸収処理を行ったもの(参考例1)、
および炭酸カルシウムに硫酸ナトリウムを添加した吸収
剤スラリーを用いて吸収処理を行ったもの(参考例2)
とを対比して第2図にその結果を示す。
なお、これらの参考例1および2において、いずれにも
硫酸添加は行なわなかった。
また、上記のように吸収剤スラリーが変っても、処理装
置、排ガス組成、排ガス量、循環液量等は、上述した本
発明方法と全て同一条件で行った。
第2図において、縦軸はSO□の除去率(イ)を、横軸
は炭酸カルシウムmol/SO2mol比(チ)を表わ
し、X曲線は吸収剤スラリーとして、固形物濃度5係の
炭酸カルシウムスラリーのみを使用した時(上記参考例
1)の、X曲線はそのスラリーに3係の硫酸ナトリウム
を加えたものを使用した時(上記参考例2)の、それぞ
れのSO□吸収曲線を示す。
同様に水酸化カルシウムのみからなる吸収剤スラリーを
用いて吸収処理を行ったもの(参考例3)、および水酸
化カルシウムに硫酸す) IJウムを添加した吸収剤ス
ラリーを用いて吸収処理を行ったもの(参考例4)とを
対比して第3図にその結果を示す。
第3図において、縦軸はSO2の除去率(イ)を、横軸
は水酸化カルシウムmol/So□mol比α)を表わ
し、へ曲線は吸収剤スラリーとして、固形物濃度5係の
水酸化カルシウムスラリーのみを使用した時(上記参考
例3)の、8曲線はそのスラリーに3係の硫酸ナトリウ
ムを加えたものを使用した時(上記参考例4)の、それ
ぞれのSO2吸収曲線を示す。
この結果から明らかなように、炭酸カルシウムまたは水
酸化カルシウムスラリー中に硫酸ナトリウムを含有させ
るとSO□の除去率は著しく向上する。
すなわち硫酸ナトリウムは本発明方法において、以下に
示す反応式により一種の液体触媒として作用し、SO□
の除去率を高めると同時に亜硫酸板の硫酸根への酸化を
促進すると考えられる。
CaCO3+SO2+Aq <aSO3HV2H2o+
CO2+Aq (1) Ca S Os ・鴨H20+S 02 +Na2 S
04+Aq→CaSO4・2H20+2NaH8O3
+Aq(2)2NaH803+CaCO3+Aq イaS03・賜H20+Na2SO3+CO2+Aq(
3)Na2 S 03 + 1102+Aq −+Na
2 S 04 +Aq (4)CaS03・’/
2H20+ ’/!02+Aq−+CaSO4・2H2
0+Aq (5)また、前記の本発明方法による
固液分離回収装置Eからの回収固体、および上記の参考
例1、参考例2による同装置Eからの回収固体の化学分
析を行った。
炭酸カルシウムmol/S02mol比(%)が100
の場合の結果を第2表に示す。
上表において、X(参考例1)は5係の炭酸カルシウム
スラリーを用いて硫酸添加しない場合、Y(参考例2)
は5係の炭酸カルシウム及び3係の硫酸ナトリウムを含
むスラリーを用いて硫酸添加しない場合、Z−1(本発
明方法)は5係の炭酸カルシウム及び3係の硫酸ナトリ
ウムを含むスラリーを用いてSO2の吸収をした後、炭
酸カルシウムの6 mol %に相当する硫酸を添加し
た場合、即ち硫酸濃度10重量係の溶液を3950g/
)(rの割合で添加した場合の、それぞれの分析値であ
る。
これによりX(参考例1)の場合には、未反応の炭酸カ
ルシウム及び亜硫酸カルシウムが多いために、硫酸を添
加するにしても非常に多量の硫酸が必要であるばかりで
なく、SO2除去率も85チと低く現在の要求に満たな
いものである。
これに対しY(参考例2)ではSO2除去率も95係と
高く、更に未反応炭酸カルシウム及び亜硫酸カルシウム
も少いため、これに少量の硫酸を加えるだけでZ−1(
本発明方法)の様に純度の高い石膏とすることができる
又、この場合、固液分離装置Eからの回収固体の粒度分
布を測定したが、吸収剤が炭酸カルシウムスラリーのみ
の場合の平均粒径が約40μであるのに対し、炭酸カル
シウムスラリーに硫酸ナトリウムと硫酸が添加されてい
る場合のそれは約90μであった。
この事実からも、後者の場合、回収固体中に粒径の微細
な炭酸カルシウムとか亜硫酸カルシウムを殆んど含まな
いことが理解できる。
更に、このように回収固体の粒子径が大きいことにより
、固液回収装置がコンパクトとなり、その回収操作も簡
単となる。
また、水酸化カルシウムを吸収剤とした場合前記の本発
明方法による固液分離回収装置Eからの回収固体、およ
び上記の参考例4による同装置Eからの回収固体の化学
分析を行った。
水酸化カルシウムmol /SO2mol比(係)が1
00の場合の結果を第3表に示す。
なお、この場合使用した硫酸は98重量係であり、添加
割合は48.59/Hrであった。
又吸収剤スラリー中に硫酸ナトIJウムを含む本発明の
場合、吸収塔内壁におけるカルシウム塩のスケール付着
が、炭酸カルシウムスラリーのみの場合に比べて少なく
充分に湛液しておけば殆んどスケールが付着しない。
これは本発明の場合、吸収剤スラリー中に硫酸ナトリウ
ムが含まれているので、石膏の溶解度が大きくなる為、
石膏による硬質のスケールが付着しないものと考えられ
る。
以上説明した作用は硫酸ナトリウムばかりでなく、他の
アルカリ金属の硫酸塩、例えば硫酸カリウムの際にも見
られるものである。
なお、アルカリ金属の硫酸塩は吸収剤スラリーに対して
約1〜7重量係の範囲で使用し、硫酸は未反応炭酸カル
シウムと化学当量又は若干量の過剰を添加すればよく、
本発明においてはこれらの物質の量は極めて少量なので
極く少量添加すれば足りる。
一般に、カルシウム塩基性化合物を吸収剤スラリーとし
て石膏を副産物とする石灰−石膏法の場合には、S02
の除去率を高めるため、化学量論的当量以上のカルシウ
ム塩基性化合物を入れると、生成石膏中に多くの未反応
カルシウム化合物や未酸化の亜硫酸カルシウムが混入す
るので、これを中和し酸化するため別途多量の硫酸を加
えたり、加圧空気を別に設けた酸化装置に吹き込んだり
しなくてはならず、装置も操作も面倒であった。
それに加えて生成石膏純度も、添加する硫酸量の変動や
酸化条件の差によって不安定となりがちであった。
しかしながら、本発明によれば吸収剤スラリー中に、ア
ルカリ金属の硫酸塩が含まれているために化学量論的当
量の炭酸カルシウムを用いるだけでS02の吸収率が高
まり、更に少量の硫酸が添加されるため酸化作用が安定
に行われるので一定上した高純度の石膏をうろことがで
き、又その石膏粒径も大きい為、固液分離操作が非常に
簡単になる。
又硫酸ナトリウムが吸収剤スラリー中に含まれているた
め、吸収装置内壁にスケールの付着が殆んどなく、その
効果たるや工業的に極めて顕著なものということができ
る。
これについて、本発明方法による、常圧下において、硫
酸ナトリウム存在の下に硫酸添加する酸化方法(Z−1
)と、加圧下(3kgld )においてすl−IJウム
化合物の不存在下で硫酸添加する酸化方法(W:参考例
5)とを比較した結果を第4表に示す○ 第3表より明らかなように、本発明方法では石膏純度が
高く、かつ粒径が約90μと大きく石膏の強度も11k
g/crIL2と大きいのでボード用石膏として使用で
きるものが得られる。
これに対し、加圧下で硫酸すl−IJウムが存在しない
もとて硫酸を添加する参考例5では、石膏純度は本発明
方法と同等のものが得られるが、粒径が約40μと大き
くならず、また石膏の強度も6.3 kg/ 1 m″
と小さくボード用石膏として不適である。
又、本発明方法による石膏は、沈降速度が約1.5m/
Hであるのに対し、参考例5のものは約0、5 m /
Hと小さく、これは、固液分離装置E1例えばシック
ナーの様な濃縮器において、シックナーの容量(径)を
大きくする必要が生じる。
従って、これらの事実からも本発明方法の有効性が理解
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を実施するための一具体例を示す
ものであり、第2図および第3図は本発明の効果を示す
ためのグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 アルカリ金属の硫酸塩を含むカルシウム化合物吸収
    剤スラリーによってS02含有排ガスを処理し、次いで
    処理後のアルカリ金属の硫酸塩を含むスラリーに硫酸を
    加えることを特徴とする排ガスから802を除去すると
    同時に純度の高い石膏を得る方法。
JP50022459A 1975-02-25 1975-02-25 ハイガスチユウノ イオウサンカブツノ シヨリホウホウ Expired JPS5820888B2 (ja)

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