JPS5828206B2 - 排煙脱硫法における石膏回収方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は硫黄酸化物（ＳＯｘ ） 含有排ガスの湿式脱
硫法の改良に関するもので、特に水酸化カルシウムまた
は炭酸カルシウムを吸収剤として含む吸収液（スラリー
）で該排ガスのＳＯｘ を吸収除去するに当って、該排
ガス組成及び該吸収液を特定条件下に維持することによ
って脱硫効率を十分に保つと同時に、特別た亜硫酸カル
シウムの酸化装置を設けることなく、簡単に純度のよい
石膏を得る方法を提供せんとするものである。

第１図に、従来の石灰−石膏法排煙脱硫装置フローの１
例を示す。

ボイラー、硫酸プラント、焼結機、製錬等の排ガス発生
装置、たとえば、ここでは焼結機１より出る排ガスは焼
結機排ガスファン２により引き出し、排脱排ガスファン
４により冷却除塵塔５に導かれる。

冷却除塵塔５においては排ガス中の煤塵を除去し、かつ
排ガスを冷却すると同時に増湿する。

冷却除塵塔５を出た排ガスは、ＳＯ２吸収塔６に導かれ
、そこで吸収剤である石灰あるいは石灰石が、原料調整
工程１６より吸収液スラリー供給ライン１５を通り、供
給され、排ガス中のＳＯ２を吸収除去する。

ＳＯ２吸収塔６を出たガスは、ミスト除去装置７に導か
れ、ミストな排ガスから除去された後、再加熱炉８にお
いて白煙防止のため加熱され、煙突３より大気に放出さ
れる。

一方、ＳＯ２吸収塔６で、下記（１）、（２）式にした
がって、ＳＯ２を吸収して、石灰あるいは石灰石は亜硫
酸カルシウムになり、また生成した亜硫酸カルシウムの
１部は下記（３）式にしたがって排ガス中の酸素によっ
て酸化され石膏になる。

しかしながら、亜硫酸カルシウムが石膏中に含まれる場
合、副生石膏は市場性に乏しく、かつ固液分離工程にお
いて、機械的トラブルが多い（すなわち、亜硫酸カルシ
ウムの結果は、小さく遠心分離機の炉布の目詰りをおこ
す。

）。そのため、８０４収塔６より抜取られた吸収液は酸
化装置９に送りこまれ、吸収液中の亜硫酸カルシウムを
全量酸化して石膏酸化して石膏にする工程が必要になる
。

すなわち、酸化装置９では、吸収塔抜取り液に空気圧縮
機１０により圧縮空気を送り込み、同時に亜硫酸カルシ
ウムの酸化速度はｐＨ値が低いほど酸化速度は速いので
硫酸供給装置１８より硫酸を供給してｐＨを下げ、前記
（３）式にしたがって亜、硫酸カルシウムを全量石膏に
する。

このようにして得られた石膏スラリーは、分離装置１１
に送られ、市場性のある排脱副生石膏（付着水として、
約１０ｗｔ％の水を含む）とが液に分離される。

済液は、ｐ液抜取りライン１２より取り出され、副生石
膏は副生石膏排出ライン１３より取り出される。

ろ液抜取りライン１２より取り出されたろ液は、原料調
整工程１６に供給され、吸収剤供給ライン１７より供給
される吸収剤とともに混合される。

以上のように従来の排脱プロセスでは次の欠点がある。

（１）酸化塔（槽）が必要である。

（２）多量の圧縮空気を必要とするため、専用の空気圧
縮機が必要である。

（３）酸化効率を上げるため供給する空気を微細にする
ように、特別なガス微細化装置（たとえば多孔板、円筒
回転体等）が必要である。

（４）プロセスを複雑にしてイニシャルコスト及びユー
ティリティーを高くする。

（５）ガス微細化装置等のメインテナンスが煩雑になる
。

（６）酸化速度をあげるため硫酸供給装置で硫酸を供給
してｐＨを下げているが、耐食性を要求される硫酸供給
装置が必要である。

本発明者等は上記従来の石灰−石膏法による排煙脱硫方
法の欠点を解消すべく鋭意研究した結果処理すべき排ガ
ス中の酸素濃度を調節すると共に、吸収液スラリーとし
て使用される吸収液のｐＨ及び吸収剤であの水酸化カル
シウムまたは炭酸カルシウムの粒径なある特定値になる
ように調節することによって、Ｓｏ２吸収塔よりの抜き
取り液を別個の酸化装置を用いて酸化しないでも、ＳＯ
講収塔における処理のみで、市場性のある副生石膏を得
ることができることを発見した。

本発明はこの知見に基いて完成されたものであって、硫
黄酸化物含有排ガスを水酸化カルシウムまたは炭酸カル
シウムを吸収剤として含む吸収液で吸収処理する当って
、−塔より構成される吸収装置において該排ガス中の酸
素濃度を１０容量係以上になるように調節し、該吸収液
のｐＨを５．０〜７．ＯＫ調節すると共に該吸収液中の
吸収剤である水酸化カルシウムまたは炭酸カルシウムの
粒径な４４μ以上の粒径の粒子が全粒子の５，０重量％
以下になるように調節することによって、吸収処理の際
の酸化反応量を硫黄酸化物の吸収量以上に促進させるこ
とを特徴とする排煙脱硫法における石膏回収方法を要旨
とするものである。

一般に、亜硫酸ガスＳＯ２の吸収性能は、吸収液のｐＨ
値が高いほど性能はよくなり、また酸化反応はｐＨ値が
低いほど反応が速くなる。

そのためＳＯ２吸収塔内で高い吸収性能をもつような状
態、すなわち設定ｐＨｆ直が５．０以上の吸収液では、
酸化反応は一般に遅く、ＳＯ２吸収塔内で酸化が完了し
ないで吸収液スラリー中に亜硫酸カルシウムが残存する
ことは避けられないものと考えられていた。

しかしながら、本発明におけるように酸素濃度が１０容
量係以上になるように調節された排ガスについては、吸
収剤東料である水酸化カルシウムまたは炭酸カルシウム
の粒径を、非常に細か〈粉砕して、４４μ以上の粒径の
粒子が全粒子の５，０重量％以下になるようにすると、
吸収液スラリーのｐＨ値が５．０以上、すなわち５．０
〜７．０であっても、吸収液スラリー中には未酸化の亜
硫酸カルシウムが存在せず、また未反応のカルシウム成
分もなくなることが確認された。

以上の現象は次の理由であると考えられる。

一般に吸収剤原料は粒径が細かくなると、吸収剤の溶解
速度が上昇して溶は易くなるため、ＳＯ２の吸収性能は
よく、しかも設定ｐＨ値が同一であってもカルシウム利
用率が上昇し、そのため設定ｐＨ値が５．０〜７．０で
あるにも拘らずＳＯ癒収率は９０係以上にもなり、カル
シウム利用率が１００係になるものと考えられる。

また一方、吸収液スラリ−中に未反応カルシウムがなく
なるため、吸収液スラリーのｐＨは上昇せず、そのため
酸化速度は排ガス中の酸素濃度が高く維持されているこ
とに相俟って、更に速くなり吸収液スラリー中に亜硫酸
カルシウムが残存したくなるものと考えられる。

このように本発明によれば吸収液スラリー中には未反応
カルシウム及び亜硫酸カルシウムが含まれず全て石膏と
なっているので、吸収液抜取りスラリーは、従来法のよ
うにｐＨｍ整後酸化する必要はなく、たｇちに遠心分離
機にかげて石膏と炉液に分離することが可能となる。

本発明においても、もともと酸素濃度が１０容量係以上
である例えば、焼結機排ガスのような排ガスは、そのま
く本発明に適用できるが、ボイラー燃焼排ガスのように
酸素濃度の低い排ガスのような場合には本発明における
ＳＯ２吸収塔処理に先立って、排ガス中に空気を吹込ん
で酸素濃度を１０容量係以上に調節すればよい。

以下、本発明の一実施態様を第２図のフローにしたがっ
て更に詳述する。

焼結機１より発生する排ガスは、一般に下記の第１表に
示すように排ガス中に酸素濃度が１０容量係以上含まれ
ている。

焼結機排ガスは、焼結機排ガスファン２により焼結機１
より引き出され、排脱排ガスファン４により排脱装置系
に送りこまれる。

排脱装置系に送りこまれた排ガスは、まず冷却除塵塔５
において排ガス中の煤塵を除去されると同時に排ガス（
ガス温度は約１４０〜１１０℃）は冷却され、また湿分
が増加させられる。

冷却除塵塔５を出た排ガスは、ＳＯ２吸収塔６に導かれ
る。

ＳＯ２吸収塔６には、吸収剤である石灰あるいは石灰石
を吸収液スラリー供給ライン１５より供給される。

そこで、ＳＯ２吸収塔６においては、吸収剤により排ガ
ス中のＳＯ２を前記（１）、（２）式に従って吸収して
亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ３・１／！Ｈ２０）にする
と同時に、また排ガス中の酸素によって前記（３）式に
従って、全量の亜硫酸カルシウムを酸化して石膏（Ｃａ
ＳＯ４・２Ｈ２０）に変換する。

一方、ＳＯ２吸収塔６を出た排ガスは、ミスト除去装置
７に導かれ、そこでミストを排ガスから除去され、次い
で再加熱炉８において、白煙防止のため、加熱された後
、煙突３より大気に放出される。

一方、ＳＯ２吸収塔６により生成した石膏スラリーは、
分離装置１１に送られ、市場性のある排脱副生石膏（付
着水を約１０ｗｔ％含む）と炉液に分離される。

分離された後排脱副生石膏は副生石膏排出ライン１３よ
り取り出される。

また、ｆ液はＦ液抜取りライン１２より排出され、原料
調整工程１６に送られる。

原料調整工程１６には吸収剤供給ライン１７より原料吸
収剤が送入されこｋでろ液と混合攪拌されて吸収剤スラ
リーが調整される。

上記の操作におけるＳＯ□吸収塔６の運転条件、供給石
灰スラリー組成及び吸収塔スラリー組成を下記の第２〜
４表に示す。

以上の説明より、本発明の構成及び作用効果は十分理解
できるものと考えるが、以下更に比較例並びに実施例を
あげて、更に本発明を詳述する。

※※比較例 １ ボイラー排ガスについて、下記仕様の吸収塔を用いてパ
イロット試験を実施した。

その結果吸収塔設定ｐＨを５．６にし、石灰粒子径を細
かくして４４μ以上の粒子径を４，８重量幅にしたが、
吸収塔抜取りスラリー中には、多量の亜硫酸カルシウム
が含まれていた。

排ガス組成、ＳＯｘの吸収率、吸収塔抜取りスラリー組
成を次に示す。

吸収塔仕様 吸収塔径５００關φ、充填物高さ６ｍ 実施例 １ ボイラー排ガスに空気を吹込み、またＳＯ２を供給して
酸素濃度を１０容量係以上とし、かつＳＯＸ濃度は比較
例１とほぼ同様とする以外は、比較例１と同じ条件及び
装置を使用して試験を行った。

その時の排ガス組成、ＳＯｘ吸収率、吸収塔抜取りスラ
リー組成は以下の通りである。

この結果、吸収塔抜取りスラリー中には亜硫酸カルシウ
ム、未反応カルシウムは含まれていなかった。

実施例 ２ 焼結機排ガスについて比較例１の吸収塔を用いてパイロ
ット試験を実施した。

吸収塔設定ｐＨを５．６にし、石灰粒子径を細かくして
４４μ以上の粒子径を４．８重量％にした。

その結果吸収塔抜取中本りスラリー中には、亜硫酸カル
シウムは含まれていなかった。

排ガス組成、ＳＯｘの吸収率、吸収塔抜取りスラリー組
成を次に示す。

比較例 ２ 焼結機排ガスについて比較例１の吸収塔を用いてパイロ
ット試験を実施した。

吸収塔設定ｐＨを５．６にし、石灰粒子径４４μ以上２
４．７重量％の吸収剤を用いた。

※※ その結果、吸収塔
抜取りスラリー中には、多量の亜硫酸カルシウムが含ま
れていた。

排ガス組成ＳＯｘの吸収率、吸収塔抜取りスラリー組成
を次に示す。

実施例 ３ 焼結機排ガスについて比較例１の吸収塔を用いてパイロ
ット試験を実施した。

吸収塔設定ｐＨを５．０にし、石灰粒子径を細かくして
４４μ以上の粒子径を４．８重量％にした。

七の結果、吸収塔抜取りスラリー中には、亜硫酸カルシ
ウム及び未反応カルシウムは含まれていなかった。

排ガス組成、ＳＯｘ吸収率、吸収塔抜取りスラリー組成
を次に示す。

実施例 ４ 実施例３の吸収塔設定ｐＨを７．０に変化させた。

その結果も、吸収塔抜取りスラリー中には、亜硫硫酸カ
ルシウム及び未反応カルシウムは含マれテ韓錦いなかっ
た。

排ガス組成、ＳＯｘ リー組戊を次に示す。

吸収率、吸収塔抜取りスラ 、以上の事より酸素濃度が高い排ガスについては、吸収
剤原料である水酸化カルシウムあるいは炭酸カルシウム
を細か〈粉砕して、４４μ以上の粒子を５重量係以下に
する事により、吸収塔設定ｐＨ値が５．０ ら７．０
の範囲において、未反応カルシウム及び亜硫酸カルシウ
ムがなく、かつ高い脱硫率を得られる事が判明した。

吸収剤に石灰石を用いた場合も、上記実施例と同様の結
果が得られた。

尚本発明は、上記の実施例にのみ限定されず本発明の要
旨を逸脱しない範囲に於いて種々変更し得ることは勿論
である。

上述のように本発明の吸収塔での吸収液スラリーの直接
酸化法による排煙脱硫石膏方法は、下記のようた優れた
効果を発揮する。

（１）酸化塔（槽）が不要となる。

吸収塔で亜硫酸カルシウムの酸化を全量行うので圧力容
器である酸化塔が不要となる。

（２）空気圧縮機が不要となる。

酸化塔での反応速度を上昇させるため、酸化塔での反応
を４〜６ＫｇＧ／ｃｒｌで行なわれているが、圧縮空気
を送入する空気圧縮機が不要とたる。

（３）ガス微細化装置が不要とたる。

酸化効率を上げるため供給する空気を微細にするような
、特別なガス微細化装置（たとえば多孔板、円筒回転体
等）が不要になる。

（４）硫酸供給装置が不要とたる。

従来の方法においては、吸収塔抜取りスラリー中に未反
応カルシウムが多く、また、酸化反応を行なわせるには
ｐＨ値を下げて行わねばならないので酸化塔に硫酸を供
給していたが、本発明方法では不要とたる。

（５）配管・計装、ポンプ類が簡単となり、運転が容易
となる。

即ち石膏法プラントでは、石膏類のスケーリングトラブ
ルが設備の決定に対して重要問題となるため、プロセス
を簡易化することが必要である。

この意味から装置を上記のように削除することによって
、配管及び液面や流量、圧力、温度等のコントロールを
少〈で、きることは効果カ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の石膏法の石膏回収プロセスを示すフロー
シト。 第２図は本発明の排煙脱硫簡素化石膏回収方法の一実施
例を示すフローシートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 硫黄酸化物含有排ガスを水酸化カルシウムまたは炭
   酸カルシウムを吸収剤として含む吸収液で吸収処理する
   に当って、−塔より構成される吸収装置において該排ガ
   ス中の酸素濃度を１０容量係以上になるように調節し、
   該吸収液のｐＨを５．０〜７．０に調節すると共に該吸
   収液中の吸収剤である水酸化カルシウムまたは炭酸カル
   シウムの粒径を４４μ以上の粒径の粒子が全粒子の５．
   ０重量係以下になるように調節することによって、吸収
   処理の際の酸化反応量を硫黄酸化物の吸収量以上に促進
   させることを特徴とする排煙脱硫法における石膏回収方
   法。