JPS599208B2 - 湿式脱硫脱硝方法 - Google Patents

湿式脱硫脱硝方法

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JPS599208B2
JPS599208B2 JP51089059A JP8905976A JPS599208B2 JP S599208 B2 JPS599208 B2 JP S599208B2 JP 51089059 A JP51089059 A JP 51089059A JP 8905976 A JP8905976 A JP 8905976A JP S599208 B2 JPS599208 B2 JP S599208B2
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邦夫 沖浦
雅夫 大田
康常 勝田
巌 秋山
昭雄 植田
慎太郎 有田
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
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  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は排ガス中の硫黄酸化物(以下にSOxと称す)
および窒素酸化物(以下にNOxと称す)の同時処理方
法において、吸収された窒素化合物の無害化処理方法に
関するもので、更に詳細には、NOxをイミドジスルホ
ン酸イオン(NH(S03)2′つおよびスルファミン
酸イオン(N}{2SO3−)の形で吸収する方法にお
いて、吸収NOx分を無害な窒素に分解し、さらに吸収
系において生成されるジチオン酸イオン(S206”つ
の分解も同処理の過程で処理する方法に関するものであ
る。
近年、火力発電所、各種の化学工場、製鉄所または自動
車等から排出される排ガスに含まれているSOxおよび
NOxによる大気汚染を防止するため、これらの有害ガ
スの除去方法が各方面で種々提案されている。
これらの内、湿式同時処理方法の一つとして、イミドジ
スルホン酸イオンの形で吸収させるものがある。
この方法は現在知られているもので苛性ソーダ、酢酸ソ
ーダ等のナトリウム系脱硫剤と遷移金属錯体とを含有す
る吸収液、あるいは石灰石等のカルシウム系脱硫剤にナ
トIJウム化合物を添加した遷移金属錯体を含有する吸
収液を用いて脱硫脱硝同時処理を行うもので、これらの
吸収液はいずれも強還元性で、NOxが吸収されて生成
する化合物は、排ガス中のSO2が3 0 0 0 p
pm以下、NOが1500ppm以下の濃度では02の
有無にかかわらず、NI−](SO3)2′一の形態を
とることが判明した。
このものは同時処理の条件下では溶解性が犬で、吸収液
中に蓄積し、時間の経過とともに加水分解により下記式
(1)の反応によりNH2S03が生成されるものであ
る。
NH(803)2” +H20−NH280♂+HS
O4− ・・・(1)一方、脱硫脱硝を行った吸収液中
にはジチオン酸イオン( S206”−)も認められて
いる。
この生成機構は、NOxと同様に、中間形態は判然とし
でいないが、多分、金属イオンの酸化したものを亜硫酸
イオンによって還元する際、金属錯体に弱く配位結合を
した亜硫酸イオンが、脱硝反応においてN−3結合を作
ると同様にしてS−S結合を作ることによるものと考え
られる。
このようなNおよびS化合物は、そのまま副生物として
使用する以外は何らかの方法で処理せねばならぬもので
ある。
本発明者等は以上の点につき検討し、実験研究の結果次
のようなことを見出した。
すなわち、NOxを吸収した吸収液を消石灰(Ca(O
H)2、生石灰( CaO )等の塩基性カルシウム化
合物によりアルカリ処理をすることにより、NH(SO
s)2”−はN−Naイミドジスルホン酸カルシウム(
NNa(803)2Ca)2gとなり、このものは溶解
度が小で、従って窒素化合物が固形物として分離できる
こと、および、スルファミン酸イオン(NH2S03−
)とジチオン酸イオン( S2 062−)は溶液側に
残ることを見出した。
この時触媒として用いたCu , Fe , Ni等の
金属イオンを含む錯体すなわち遷移金属錯体も、この処
理によって金属水酸化物を形成して同時に固形分側に分
離できるもので、後述の酸処理におけるものと併せて吸
収系へ戻して循環さすことのできるものである。
一方、以上の処理で固形分を分離した液は、前述のよう
に、処理されるべきNH2S03−およびS206′−
を含んでいるものであるが、これらは硫酸によってpH
を下げて生成固形物を分離して除去して分離液を加熱蒸
発乾固することにより、NH2SO3−を硫安( (N
H4)2804)となし、s2o6”−はS02とS0
4に分解できることが判明した。
(MS206→MS04+SO2↑) 本発明の目的は、上記の現象を利用することにより、脱
硫脱硝同時処理における吸収生成物質を無害化処理でき
る湿式脱硫脱硝方法を提供せんとするもので、その特徴
とするところは、苛性ソーダ、酢酸ソーダ等のナl−
IJウム系脱硫剤と遷移金属錯体とを含有する吸収液、
あるいは石灰石等のカルシウム系脱硫剤にナトリウム化
合物を添加し;た遷移金属錯体を含有する吸収液を用い
て、排ガス中のSOx及びNOxを吸収除去し、該吸収
液中のSOx分を、必要に応じてカルシウム化合物を添
加して石こうとして回収した後のイミドジスルホン酸イ
オン( NH( 803)2”つ及びスルファミン酸イ
オン(NH2S03−)含有残液に、カルシウム化合物
及びアルカリ物質のうち少なくともカルシウム化合物を
添加することにより、pH値8以上とし、吸収生成物た
るイミドジスルホン酸イオンをN−Naイミドジスルホ
ン酸カルシウムなる固体にして固液分離し、分離液に硫
酸を加えてpH値4以下となして生成固形物を固液分離
し、分離液を110℃以上において蒸発乾固し、生成ガ
スは吸収塔へ戻し、固形物に水または上記のN−Naイ
ミドジスルホン酸カルシウム含有スラリーに溶解後、必
要に応じて塩基性カルシウム化合物を加えてpH値8以
上としてアンモニアを脱気して分解するにあるものであ
る。
以下に本発明をさらに詳述する。
本発明方法においては、例えば、石灰石一石こう法を母
体とし、Fe−EDTAによって代表されるポリアミノ
カルボン酸Fe錯体を触媒とし、さらにSO3′−イオ
ンを保持する目的で亜硫酸ソーダおよび/または芒硝(
Na2 Sへ)を助剤として加えた脱硫脱硝用吸収液
に、pH値4、5〜6.5の範囲において排ガスを接触
させることにより、排ガス中のSOxおよびNOxは、
NI−{(SO3)2′−,82062一およびその他
通常の脱硫法で生成する反応生成物となって除去される
この場合、脱硫副生物は吸収液中の固形物を処理すれは
よく、従来となんら変わるところはないが、脱硝機能を
付加させたことによるNH(S03)2′−および82
06′一のような溶液中に溶存する副生物を処理する必
要がある。
NH(S03)2′−は吸収系で長時間滞留することに
より加水分解反応でNI{2S03−を生成するため、
吸収SOxを処理するための工程を常に溶液の形で循環
しているのでN}T2S03−は次第に蓄積されること
になる。
そこで、吸収液の一部を抜き出して、消石灰( Ca(
OH)2)または生石灰( CaO )の如き塩基性カ
ルシウム化合物を加えて直接接触させ、温度80℃以下
、好ましくは常温〜50℃、pH値8以上、好ましくは
10〜12において反応させてNI−{(SO3)2′
一をNNa (SO3 )2 Caとして固形物化して
分離し、同時に触媒である金属イオンまたは金属錯体を
金属水酸化物として固形物化して分離する。
固形物分離後の、NE{2SO3−,S206′−を含
有している分離液に硫酸を加え、pH値4以下、好まし
くは、1.0〜2.0にすることにより、前工程におい
て、Ca−EDTAキレートのように分離液中に残留し
た錯化剤を固形物として分離する。
分離された固形物は前工程で分離された固形物の金属水
酸化物と共に吸収系に戻されて循環せしめられ、再び錯
体として使用できる。
この際、吸収系の触媒調整槽等に戻しても勿論よいもの
である。
ここで分離された酸性の分離液は、100゜C以上、好
ましくは110〜160℃の温度で蒸発乾固し、NH2
S03−およびs2o6”一の分解を行う。
この蒸発乾固の工程において、温度が高すぎるとアンモ
ニアが発生する。
130〜160℃を好ましいとしたのはこの故である。
この工程では、前述した如く、SO2が発生するので、
発生ガスは排ガス処理用の吸収塔へ排ガスと共に送り込
むことにする。
生成固形物の方は、水または、塩基性カルシウム化合物
処理におけるスラリー液に溶解し、要すれば塩基性カル
シウム化合物を添加して、pH値8.0以上、好ましく
は9.5〜11.0の範囲において、空気または水蒸気
でアンモニア分を脱気する。
この脱気されたアンモニアは、ボイラ火炉、500℃以
上の煙道部に送入、またはアフターバーナまたは触媒に
よる分解により分解されて無害化される。
脱気工程で脱気された溶液の方は吸収系に戻されて循環
使用される。
以上に明らかなように、本発明方法によれば排ガス中の
NOxはN2として無害化されることができる。
以下に第1図の工程図を参照して、本発明を一実施例に
つき装置と共に説明する。
本発明方法の一実施例における処理装置の主要構成要素
として、吸収一石こう化装置10、窒素分分離アルカリ
反応槽20、シツクナ30,50、蒸発乾固塔40、再
溶解タンク60、アンモニア脱気塔70、液だめ用クン
ク80,90、酸性反応槽100が第1図に示されてい
る。
吸収一石こう化装置10においてSOx , NOxの
同時吸収処理を行ない、SOX分を含みカルシウム化合
物固形分を固液分離した分離液はライン; 11によっ
て窒素分分離アルカリ反応槽20へ送られる。
反応槽20においてライン22より供給される塩基性カ
ルシウム化合物、例えば消石灰または生石灰を加えられ
て、pH値10〜12に維持され、温度常温〜50℃に
おいてNNa(80ρ2Caが生成され、固形物として
析出される。
反応液は、スラリーとしてライン21より抜き出されて
、固液分離用シツクナ30に送られて濃縮液が分離され
る。
必要に応じて遠心分離機を用いてもよい。濃縮されたス
ラリーはライン31によって液だめ用タンク80へ送ら
れ、ライン81によって吸収系へ戻されて循環せしめら
れるか、または、ライン82によって、後述の再溶解ク
ンク60へ送られるか、あるいは上記の両者が共に行な
われてもよい。
分離液の方は、ライン32により、酸性反応槽100へ
送られる。
ここで、pH値1.0〜2.0になるように、ライン1
01より硫酸を供給して調整し、石こうおよび、例えば
EDTAの如き錯化剤が生成され、それらはライン10
2によってシツクナ50に送られて濃縮分離され、分離
後はライン52によって蒸発乾固塔40へ送られ、濃縮
されたスラリーはライン51により液だめ用クンク90
へ送られ、更に、ライン91によって吸収系へ戻されて
循環せしめられる。
蒸発乾固塔40は、スプレードライヤー、流動床、ロー
タリーキルン、電気炉等普通のもので耐酸性のものが利
用でき、130〜160℃において蒸発乾固を行なう。
ここで発生するガxts,,o6”−の分解によりSO
2を含むもので、ライン42により排ガス吸収塔(%に
図示されていないが吸収一石こう化装置の一部)へ戻す
のが好ましい。
乾固物はライン41によって再溶解タンク60へ送られ
、ライン61より供給される塩基性カルシウム化合物で
、pH値8以上に調整される。
この場合、ここで使用される液として、上記のライン8
2より供給される液の代りに水を用いてもよいものであ
る。
塩基性にならしめられたスラリー液はライン62によっ
てアンモニア脱気塔70へ送られて、ここで気液向流接
触法または通常の脱気法によって、ライン71より供給
される空気または水蒸気によってアンモニアは脱気され
て、ライン72によって500゜C以上のボイラ煙道部
へ送られ、液はライン73によって吸収系へ戻され循環
使用される。
以上において、液だめタンク60と80は一体にしても
よく、吸収系とのバランスで決定すべきである。
以下に本発明の実施例について述べる。
実施例 第1図の吸収一石こう化装置10の吸収液の組成(初期
)は、 EDTA(エチレンジアミン四酢酸) ・2Na :
0.I MFeS04
:0.IMNa2so4
:0.5MCaCO3
: pH6保持のためIM ずつ添加 とし、一方SOx , NOx含有ガスの糾成としては
、NO :1500ppm SO2 :3000ppm O2 :5条 Ar:残 をボンベにて合成した。
吸収塔(6φxH300のガラス製反応管)に前記吸収
液(液量400ml)を入れてSOx,NOx含有ガス
を接触させ、SOxはCaSO3にして取り出してC
a S04とし、取り出した後の残液にCa(OH)2
を添加してpH 8. 5とした。
この条件下で反応させた後、ろ過し、固形物(N−Na
−イミドジスルホン酸カルシウム)を得た。
この固形物を300℃以上に加熱すると、窒素が分解さ
れるとともに、固形の分解生成物が得られた。
この固形分解生成物をX線回折で分析すると、CaSO
4およびNa2So4であることが確認できた。
なお、第2図(空気雰囲気、加熱時間120分)で示す
ように、500℃以上としても、窒素除去率はほとんど
変わらないため、300〜500゜Cの加熱条件で分解
するのが適当である。
なお、本実施例ではCa(OH)2を加えることにより
吸収液のpHを85としたが、N−Na−イミドジスル
ホン酸カルシウムの固形物として取り出すためには、吸
収液のpHが7以上とする必要があることを第3図に示
す。
好ましくはpH7〜9.5とすれば、Feを沈澱させず
に、Ca固形物を取り出すことができる。
従って、吸収液のpHを7以上とすることが、カルシウ
ム化合物の添加のみで不十分の場合は、他にアルカリ物
質を加えることが必要である。
次に、酸性反応槽100で、pH値1.0〜20になる
ように、硫酸を供給して調整し、石こうおよび錯化剤を
生成した。
なお、pH値を2以下とすると、EDTAも固形化し、
上澄液中では無視できる濃度にまで低下した( 0.
5 g / lH2 0 )。
その後、シツクナ50によって固液分離し、分離液を蒸
発乾固塔40へ送り、蒸発乾固を行なった。
なお、固形化は130°C〜160℃の雰囲気で行なっ
た。
上記の実施例に明らかなように、本発明によれば湿式脱
硫脱硝法において吸収NOx分は合理的かつ効果的に無
害化できて、吸収系において生成される8206′−も
効果的に分解処理されることができて、完全な無公害化
処理が効果的に達成できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す工程ブロック図、第2
図は加熱温度と窒素除去率との関係を示すグラフ、第3
図は吸収液のpHとCa,Fe濃度との関係を示すグラ
フである。 10・・・・・・吸収一石こう化装置、20・・・・・
・窒素分分離アルカリ反応槽、30,50・・・・・・
シックナ、40・・・・・・蒸発乾固塔、60・・・・
・・再溶解タンク、70・・・・・・アンモニア脱気塔
、73,81,92・゜゜・・・スラリー循環ライン、
80,90−・・・・・液だめタンク、100・・・・
・・酸性反応槽。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 苛性ソーダ、酢酸ソーダ等のナトリウム系脱硫剤と
    遷移金属錯体とを含有する吸収液、あるいは石灰石等の
    カルシウム系脱硫剤にナトリウム化合物を添加した遷移
    金属錯体を含有する吸収液を用いて、排ガス中のSOx
    及びNOxを吸収除去し、該吸収液中のSOx分を、必
    要に応じてカルシウム化合物を添加して石膏として回収
    した後のイミドジスルホン酸イオン( N}T( 80
    3)2”−)及びスルファミン酸イオン(NH2SO3
    −)含有残液に、(イ)カルシウム化合物及びアルカリ
    物質のうち少なくともカルシウム化合物を添加すること
    により、pH8以上とし、固形物としてN−Naイミド
    ジスルホン酸カルシウム( NNa ( S03 )2
    Ca )”を析出させ、同時に析出する金属水酸化物
    と共に固液分離し、 (口)上記工程イ)で得た分離液のpH値を、硝酸を用
    いて4以下とし、生成固形物を固液分離し、(ハ)上記
    工程(口)で得た分離液を、温度100℃以上において
    蒸発乾固し、 (ニ)上記工程(ハ)で得た固形物を水または上記工程
    (イ)で得た固形物を含む塩基性スラリー液に溶解させ
    た後、必要に応じて塩基性カルシウム化合物を加えて、
    pH8以上とし、脱気操作によりアンモニアガス(N}
    I3)を脱気させ、脱気ガスを加熱分解または触媒によ
    る分解により無害化し、液は吸収系へ戻して循環させる
    、 ことよりなることを特徴とする湿式脱硫脱硝方法。 2 工程(イ)において、pH値10〜12において、
    固形物としてN − Naイミドジスルホン酸カルシウ
    ムを析出させる特許請求の範囲第1項記載の湿式脱硫脱
    硝方法。 3 工程(口)において、pH値を1.0〜2.0の範
    囲とする特許請求の範囲第1項記載の湿式脱硫脱硝方法
    。 4 工程(/→において、温度110〜160℃の範囲
    において蒸発乾固する特許請求の範囲第1項記載の湿式
    脱硫脱硝方法。 5 特許請求の範囲第1項の工程(イ)において分離さ
    れた固形物および/または工程(口)において分離され
    た固形物を、それぞれ別個に、または合流して吸収系へ
    戻して循環させる特許請求の範囲第1項乃至第4項のい
    ずれかに記載の浮式脱硫脱硝方法○ 6 特許請求の範囲第1項の工程(ニ)における脱気ガ
    スをボイラ火炉または500℃以上の煙道へ送る特許請
    求の範囲第1項乃至第4項のいずれかに記載の湿式脱硫
    脱硝方法。 7 特許請求の範囲第1項の工程(ヨにおいて脱気され
    たアンモニアをアフクバーナに導いて加熱分解させる特
    許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれかに記載の湿式
    脱硫脱硝方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0552637B2 (ja) * 1984-12-26 1993-08-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd

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JPH0552637B2 (ja) * 1984-12-26 1993-08-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd

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