JPS6036811B2 - ガス中のso↓2を除去する方法 - Google Patents

ガス中のso↓2を除去する方法

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JPS6036811B2
JPS6036811B2 JP51072108A JP7210876A JPS6036811B2 JP S6036811 B2 JPS6036811 B2 JP S6036811B2 JP 51072108 A JP51072108 A JP 51072108A JP 7210876 A JP7210876 A JP 7210876A JP S6036811 B2 JPS6036811 B2 JP S6036811B2
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stream
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chamber
water
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フレデリツク・ピー・チヤランダ
クリシナムルシー・ナガスブラマニアン
カン・イエン・リユー
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Allied Corp
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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

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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
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  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 燃焼によって生ずる二酸化ィオウは深刻な汚染問題を引
き起こす故に、ィオゥ含量の高い燃料を燃焼させること
には問題がある。
この汚染問題を克服するためには、燃焼前、燃焼中、又
は燃焼後に、燃焼中のィオウを除去せねばならない。一
般的に、公共事業体の様に大量の燃料を使用する者にと
っては、燃焼後にィオゥを除去することが最も有効であ
るとされている。これに関して多くの研究がされており
、燃焼ガスから二酸化イオウを除去する多くの方法が今
まで開発されている。例えば、これらの方法は、石灰及
び石灰石洗浄法、酸化マグネシウム洗浄法、熱再生を備
えたナトリウム洗浄法(例えば、米国特許347781
5号及び3485581号を参照)、電解再生を備えた
ナトリウム洗浄法(例えば、米国特許3475122号
を参照)、クエン酸法(U.S.BmeauofMin
es(ReportofInvestigations
7774、(1973))、リン酸塩法(Sねu船r
Chemical(Chem.Bng.81、July
8、pp.46一47(1974))、二重アルカリ法
、硫酸を製造する触媒的酸化方法である。これらの方法
及び他の方法を、ノイズ・データ社(NoyesDat
aCorp.)のAV.Slackが考察している。即
ち、“9E気ガス中の二酸化ィオゥの除去”(Poll
utionControl ReviewNo.4(1
971)by A.V.Slack;NoyesDat
eCorp.;ParkRid袋、N.J.07656
)。さまざまのことを考慮し、どの方法法が最もよいか
どうかを決めねばならない。例えば、設備費、運転費、
信頼性、運転の多様性、有用なィオゥ製品の製造、副産
物の処理等を考慮せねばならない。本発明は、二酸化ィ
オウを含むガスから該二酸化ィオウを回収する新規の方
法に関する。
本発明は、特に、二酸化ィオウ以外の酸性ガスを含み得
る貧ガスの流れから二酸化ィオウを選択的に除去及び回
収することに関する。本発明の目的及び利点を以下に記
する:1 ダスト、熱及び/又はガス中の飛散灰粒子を
除去すると同時に、非常に効果的にガスから二酸化ィオ
ウを除去する方法を提供すること。
2 産業的に有用で販売できるか又は他の処理可能な状
態でS02を回収すること。
3 実質的に外部加熱をすることなく又は工程化学薬品
を添加することなく、緩和な温度(l50o乃至800
0)で吸収剤を完全に又は実質的に完全に回収すること
4 比較的希薄なS02の流れを濃縮する有効な方法を
提供すること。
5 相変化及び電極反応を使用した時に比べて熱力学的
により容易に移動するイオンの移動により実質的に、化
学薬品を経済的に再生する方法を提供すること。
他の目的及び利点を更なる記述により明らかにする。
本発明は、炉又はボイラーからの流状ガスを水性アルカ
リ溶液、例えば、Na2S03,NaOH、これらの併
用、又は他の比較的アルカリ性の溶液で洗練することを
基礎とする。
洗練処理した溶液の流れを分離し、ついで陽イオン交換
膜及び両極性イオン交換膜(Bipolar lon−
ExchangeMembrane)から成るメンブラ
ン・ウオータースプリッターで処理する。この操作によ
り、洗練器に再循環される塩基性溶液及びS02を含む
溶液を製造することができる。S02の水への溶解度は
高温では低いので、加熱及び/又は送風空気を溶液内に
通すことによりS02を除去できる。S02の02によ
る酸化により吸収装置内で形成される硫酸塩は、様々の
方法例えば、2室式セルで更に水の分離を行い生じたN
aHS04を石灰処理しCaS04を沈澱させるか、又
は従来の3室式メンブランゥオータースプリッターで濃
縮又は石灰処理できる比S04を形成させるか、又はス
トリッピング操作から生ずるS02を含まないストリー
ムを蒸発させるとによりNa2S04を回収するか、又
は結晶化によりボウ硝としてNa夕04を回収する方法
によつて除去される。アルファベットの添字を伴う参照
数字が、各図面に於て同様に作用する要素、又は他の図
面での代替要素を一般的に照合している図面を参照する
ことにより、本発明の方法をよく理解することができる
第1図に於て、S02富ガスが塩基性媒体と反応して重
亜硫酸塩を形成する、例えば、NaOHと反応してNa
HS03を形成する、吸収装置1にS02富ガスはスト
リーム5から入る。吸収装置内に於て、ィオゥ化合物は
酸化されてNa2S04になるものもある。本説明では
ナトリウムを用いるが、溶解性亜硫酸塩を形成する他の
腸イオン、例えば、K+,Li十、テトラメチルアンモ
ニウムの如き第4級アンモニウムイオン、メチルピリジ
ニウム、ジメチルピベリジウム、ヒドロキシエチルジメ
チルアンモニウム及びトリメチルスルホニウムの如きス
ルホニウムイオンを使用することができる。アンモニア
、メチルアミン、ピリジン、ジメチルアミン及びトリメ
チルアミン等の水中でS02により酸化されるアミンも
洗糠媒体として使用できる。リン酸塩、亜硫酸塩、又は
酢酸塩、クエン酸塩、シュー酸塩の如きカルボン酸塩等
のOH‐以外の他の陰イオンも効果的に洗族を行うのに
使用される。S02の吸収に続いて、後述するウオータ
ースプリッターにより塩基性化合物の再生及びS02の
遊離を行うので、吸収装置内でS02の吸収により塩基
性化合物が実質的に溶解性のより酸性の化合物へ変換し
た時、本発明は実施され得る。このように適用される装
置は、文献でよく知られている数多くのタイプの装置の
一つでよい。特に、ヴェンチュリ吸収装置、たな吸収装
置又は充填塔が使用される。流入ガス中の粒子は、本発
明の態様における様に吸収させる前に分離工程で除去さ
れるか或いは該粒子の除去は吸収工程と組み合てせるこ
ともできる。吸収温度は2600〜8300(80〜1
800F)間、望ましくは32qo〜6900(90〜
1550F)である。洗練溶液中のNa2S03,Na
HS03,NaOH,Na2S04,NaHS04のイ
オン濃度は、広い範囲にわたりえるが、溶解度のみに従
い理論的に限定される。S02貧化ガス流はストリーム
20として洗縦装置から出るが、大部分のS02が除去
されているので実質的な汚染問題は生じない。吸収ィオ
ウ含むストリーム6内の正確な成分は、流入吸収液の成
分、吸収装置の設計、必要とされるS02の除去程度、
及び酸化により硫酸へ変換されるィオゥ化合物に依存す
る。吸収装置内1内で生ずる反応を以下の式でまとめる
ことがどきる:NaOH洗糠の場合− S02十2NaOH →Na2S03
十比○Na2S03十S02十日20
→2NaHS03Na2S03十1/幻2 一
Na2S04(副反応)アンモニア洗縦の場合−が日3
十S02十日20 一(NH4)2S03
(Nは)2S03十S02十日20 →2NH4
HS030 2NH3十S02十1/202十日20
→(NH4)2S04(副反応)酢酸塩洗膝の場合− NaOAc+S02十日20 →NaHS03
十HOAcがaOAc十S02十1/幻2→Na2S0
4十がOAc(副反応) 他の洗縦媒体について同様の式を書くことができる。
吸収装置を経たィオゥ化合物の多いストリーム6を2本
のストリームに分離し、2室式ウオータースプリッター
に導く。このウオータースプリッターの詳しい操作を第
2図を参照しながら説明する。2室式ウオータースプリ
ツター2は、二つの電極間に交互に配列されている腸イ
オン交換膜及び両極性イオン交換膜より礎成されていて
一群の電気透析を形成している。
−群の電気透析の構造はよく知られており、例えば、ユ
ニットは、日本、千代田区、丸ノ内2丁目1−2の旭ガ
ラス社;($ahj Glass Co.1‐2、Ma
mnouchi 2chome,Chiyo船一Ku,
Tokyo,Japan;)、マサチューセッツ州ウオ
ー夕−タウンのアイオニクス社 ( Ionics ,
Inc., Wateれo肌 ,N聡sach岬et
ts)等から販売されており入手できる。一般に、“偽
ahiModelCu−IV’の如き電解質濃縮に適し
ている電気透析はウオータースプリッタ−として使用で
きる。しかしならなら、そこで使用される膜は水を分離
するのに適するものでなくてはならない。装置の簡単さ
故に両極性イオン交換膜を使用することが好ましいが、
例えば米国特許3704218及び3705846号に
記載される如く小室の一方の側に陽イオン又は陰イオン
を通過させることのできる腸イオン交換膜及び陰イオン
交換膜を有する3室式を使用して、水を分離する操作を
実施できる。2室式ウオータースプリッター又はこれに
相当する装置は水を水素及び水酸イオンに変換する。
適当な両極性イオン交換膜、例えば、水を分離する際に
通常参照する米国特許2829095号に記載される型
又は水を水素及び水酸イオンに効果的に変換する型、を
ウオータースプリツターに使用する。第2図を参照して
ウオータースプリッターの操作を更に詳細に記述する。
直流をアノ−ド26からカソード25に流す。吸収装置
からのNaHS03及びNa2S04を含むストリーム
8aをAと示す小室に導く。4・室Aに於て、両極性イ
オン交換膜28から水素イオンH+が導入される。
同時に、陽イオン交換膜27を通り小室Bに腸イオンは
移動する。S02は弱酸であるので、すべてのHSOゞ
がS02に変換するまで、小室A内の日十イオン濃度は
低い。このことより、H+イオンに比べてNがイオンの
腸イオン交換膜を通る効果的な移動が促進される。スト
リーム8内にNa2S04が存在することは、小室A内
のNが/日十の比を増加するので効果的である。第1図
で1と示される吸収装置からのストリームの他の部分7
aは、第2図で詳細に図解しているウオータースプリツ
ターの小室Bに導入される。両極性イオン交換膜からの
OH‐イオンはストリーム内のHS03‐イオンと反応
しSOず‐イオンを形成する。この際、4・室Aからの
流入Na+イオンにより実質的な中性は保持される。す
べてのHS03‐が反応した時に、NaOHが製造され
る。それ故、塩基性ストリームの組成は、それぞれ8a
及び7aとして小室A及びBに導入される吸収装置から
のストリーム6の相対量に依存しそして、実質的にはN
aOH,Na2S04,NaOH及びNa2S03の混
合物又はNaHS03/Na2SQ混合物であり得る。
溶液の変換はS02の水への溶解度が過剰にならない様
に或いは水分雛する電気透析内でガスが発生しない様に
連結層内を一回通すことにより、又はフィード&ブリー
ド(feedandbleed)配分法、又は一連の円
筒内を通過させることにより実施できる。溶液に大気圧
以上の圧力をかけてウオータースプリッタ−を操作して
も、分離量(スタック)内でのS02ガスの発生を防げ
るのに役立つ。ウオータースプリッター内での反応を以
下の式に表わす。
酸分: NaOH/Na2S○3洗縦の場合− NaHS03十日十一Na十→日2S03日2S〇3こ
日20十S02 アンモニア珠瓶の場合− NはHS03十H+一N比+→日2S03日2S○3こ
日20十S02 酢酸塩洗液の場合− NaHS03十HOAc+日十一Na+→日2S03十
HOAc比S○3こ日20十S02塩基分: NaOH/N22S○3洗縦の場合‐‐ NaHS03十Na+十OH‐→Na2S03十日20
Na十十OH‐→NaOHアンモニア洗液の場合− NHHS03十N凡十十OH→ (NH4)2S03十
日20N比+十OH−→N比OH酢酸塩洗液の場合一 NaHS03十HOAc+Na十十OH‐→NaHS0
3十NaOAc十比○NaHS03十NaOAc十日○
十Na十十OH‐→Na2S03十NaOAc十2LO
Na+十OH−→NaOH 全反応: NaOH/Na2S○3洗糠の場合一 がaHS03一 比0十S02十Na2十Na
2S03NaHS03→
NaOH+S02アンモニア洗総の場合一2N比HS0
3→ 日20十S02十(NH4)2S03N日
日S03→ S02十NH40日
酢酸塩洗糠の場合一鮒aHS03十HOAc→ NaOAc+Na2S03十あ02十2LONaHS0
3→ NaOH+S02上
記反応に於ては、フィードストリーム6内の重亜硫酸塩
の分解のみを示した。
実際は、ウオータースプリッターのフィード‘ま亜硫酸
塩及び重亜硫酸塩の混合物さら成り立つであろう。亜硫
酸塩は以下の反応で示されるようにウオータースプリッ
ティングを受ける。酸分: Na2S03十2日十一州a+→日2S03&S03二
日20十S○2そして他のシステムも同様の反応である
塩基分: 州a++幻H‐一がaOH 全反応: NaS03十日20→2NaOH+S02他の洗練シス
テムにも同様の反応式を記述できる。
メンブランウオータースプリツターを使用して消費した
亜硫酸溶液を再生することは、日2S03溶液からのS
02の発生以外の相変化を含まず且つ必要とするエネル
ギー入力が僅かであるので、意義深い利点を提供する。
更に、本発明の方法は効率が良く、且つ都合のよい温度
、例えば1ぴ0〜770(500F〜1700F)で操
作し得るがより実際的で望ましくは21℃〜5500(
70〜5ずF)間で操作される。電気分解はウオーター
スプリッティングほど本発明の方法には有効でない。塩
及び水から酸と塩基を製造する電気分解と同じ工程を実
施する膜による電気透析ウオータースプリッティングと
の主たる違いは、電気分解解は電極にのみH+及びOH
‐を発生させると同時に日2及び02又は他の電極酸化
及び還元生成物を発生することである。電気分解の場合
、発生する日十及びOH‐各々の当量は製造される凡及
び02又は他の酸化及び還元生成物の当量となる。他方
、ウオータースプリッティングは、酸化還元が生ずる唯
一の場所である電極で発生する比較的限定された量の日
2及び02を除いて日2及び02を製造することがなく
、電極費のいくつかの両極性イオン交換膜の各えからH
+及びOH‐イオンを生成する。
それ故に、ウオータースプリッティングにおいては、酸
化還元生成物は、両極性イオン交換膜で製造されるH+
及びOH‐の全量に比べてほんの小量である。通常、電
気分解で水からは及び02を製造するためには、水から
H+及びOH‐を製造するに必要とされるエネルギーに
更にエネルギーを加えねばならない。電気分解はエネル
ギー消費が高いことに加えて、本発明のシステムにおい
ては、亜硫酸塩及び重亜硫酸塩の電気分解は陰極にジチ
オン酸塩及び硫酸塩の如き最も望ましからざる生成物を
製造する。これに関してはBureau of Min
es, Information Circ山ar78
36(1958)、P48の具体例を参照するとよい。
第1図に示すように、ウオータースプリツター2の4・
室Bからの処理溶液1川ま吸収装置1に再日頃環させら
れる。小室Aからの溶液(第2図)はストリーム9とし
てウオータースプリツターから出る。主としてNa2S
04,S02及び水より成るストリーム9をストリッパ
ー3内に導入し、ここで加熱し溶解しているS02を遊
離してストリーム11として採集される。ストリーム1
1内の濃縮S02は従来技術でィオゥ又は硫酸に変換さ
れるか又は加圧して液体S02として回収される。溶液
内に空気を送ることにより溶液を加熱せずにストリーム
9からS02が回収できる。この操作により得られるS
02,N2,02の混合物は硫酸の製造に適する。第1
図のストリーム9からS02を得る他の方法は、該スト
リームを加圧し、蒸留塔から階上生成物として液体S0
2を得ることである。
更なる方法は、環境温度で減圧下分留を行ない、発生し
たS02を加圧し液化させる方法である。S02リッチ
ストリーム9からS02を除去する当業界で知られてい
る種々の他の方法も使用できることは明らかである。ス
トリッパー3の底からストリーム12は実質的に水性N
a2S04より成る。
従来の3室式ウオータースプリッタ−、例えば米国特許
2829095号又は米国特許3704218号及び3
705846号に記載され且つ第1図の4として図示し
た種類の装置、ストリーム12を処理することにより、
工程内の酸化により製造された硫酸塩を取り除くことが
できる。ウオータースプリッタ−4の単一セルを第3図
に詳細に図解する。第3図に参照されるように、腸イオ
ン交換膜34、両極性イオン交換膜33、陰イオン交換
膜32がァノード31及びカソード30の間に配置され
、S,B及びAと示される3個の一連の小室を形成する
。Na2S04ストリーム12bが小室Sに導入され、
そこで直流が流され、Na+イオンを小室Bに、S04
2‐イオンを小室Aに移動させることによNa2S04
濃度が減少される。ウオータースプリッタ−4の小室S
から出る。枯渇されたNa2S04良Pちストリーム1
3(第1図を参照)は、小室Bに導入され、そこでウオ
ータースプリツター4からストリーム14としてて出て
、吸収塔1に環流させられるNaOHと接触させられる
。第1図に示す様に水(ストリーム17)及び再循環さ
れる酸(ストリーム19)はストリーム18としてウオ
ータースプリッター4内の酸小室内に導入され、そこで
比S04の濃度が高められストリーム21としてウオー
タースプリツタ−を出る。ストリーム21の1部分(ス
トリーム16)は従来技術により更に縦縮できる。
十分なNaOH及びQS04がウオー夕−スプリッター
4内で製造されるので、酸化により製造されるS042
‐イオンを除去し、吸収装置内への再循環硫酸塩を一定
量に保持することができる。3室式ウオータースプリッ
タ−内での全反応を以下に記す:Na2s○4 十 2
H++20H‐→2NaOH十日2S04(塩小室母(
両極性イオン交換(塩基小室B)確段/J・膜から)
室A)アンモニアの如き弱塩基を洗
終に使用した場合、硫酸塩をより簡単に除去できる。
三室式ウオータースプリッタ−の代りに両極性イオン交
換膜及び陰イオン交換膜より成る2室式ウオータースプ
リッターで実施する。このようなウオータースプリツタ
ーの単位セルを第4図に図解する。一組の両極性イオン
交換膜33c及び陰イオン交換膜32c膜をアノ−ド3
1c及びカソード30c間に配置してB′及びA′で示
される一組の2個の小室を形成する。第1図のストリッ
パー3からの(NH)2S04ストリームをストリーム
12cとして塩基小室B′に導く。硫酸イオンは比較的
に多量であるので、S042‐はOH‐イオンに先じて
陰イオン交換膜を移動する。4・室A′において、これ
らの硫酸イオンは両極性イオン交換膜より発生する日十
イオンと結合してH交04を形成する。ストリーム18
c(第1図における18)を硫酸を取り出すのに使用す
る。より濃縮された硫酸はストリーム21c(第1図に
おける21)としてのウオータースプリツタ−を出る。
生ずる反応は以下の通りである:塩基小室(B) (N比)2S04十OH− (両極性イオン交換膜より) →NHOH+S042‐ (陰イオン交換膜を通過する) 酸小室(A′) 2H+十S042‐→日2S04 全反応 (N比)2S04十2H++20H‐→2NH40H+
日2S04本システムから硫酸イオンを取り除〈更なる
方法を第5図を参照しつつ記述する。
第1図のストリッパー3から出る第1図のストリーム1
2の全体或いは一部であるNa2S04溶液のストリー
ム12d(第5図で12dとしてて記されている)を2
室式のウオータースプリッター40の酸側に導入する。
Na2S04のNaHS04への変換は、第2図に関連
して記述した水を分離する操作で生じるNaS03のQ
S03への変換と類似の方法で生ずる。
スプリッター40内に導び〈Na2S04には十分に酸
性度を与えて、その結果生ずる反応で必要とする硫酸塩
を除去する。ストリーム10dは発生する塩基を取り出
すのに使用する。該ストリームは第1図のストリーム1
0又は6の1部分である。このウオータースプリツタ−
反応を以下に記すこ酸小室 Na2S04十日十一Na十→NaHS04塩基小室N
a十十OH−→NaOH NaHS03十NaOH→NaS03十日20全反応N
a2S04十NaHS03→NaS03十Na2S03
Na++OH‐→NaOH
Z他の洗膝システムに関しても同様の式を書ける
ウオータースプリツター40、ストリーム44からのN
a2S04/NaHS03溶液を4 1で反応させる。
石灰又は石灰石をストリーム45に入れる。溶解Na2
S04,少量の溶解Ca(OH)2及び沈澱物CaS0
4より成るスラリー、ストリーム46を42でろ過し、
47で硫酸塩を固体CaS04又はCaS04・2日2
0として系から除去する。硫酸ナトIJゥム塩48をN
aC03又はC02で処理し、ろ過できるCaC03を
沈澱させて溶解性Ca2十イオン濃度を減少させるか、
又は、ストリーム48をウオータースプリッター40か
らストリーム49と混合させ、フィルター43で分離さ
れる少量のCaS03を形成することができる。51で
除去されるCaS03を処理し、且つアルカリ溶液52
を第1図の吸収塔1に循環させる。
Na2S04をNaHS04に変換するウオーター・ス
プリッターの代り‘こ、ストリーム9をS02ストリッ
パー3に導入する前にウオータースプリッター2(第1
図)で該変換を実施することができる。
この場合、ストリーム 1 2はNa2S04及びNa
HS04の混合物であり、水を分離し更に酸性化するこ
となく石灰で処理することができる。硫酸塩を系からパ
ージする更なる方法は、ストリッパーからのNa2S0
4溶液を蒸発することである。この種のパージ工程を第
6図と関連づけ記述する。第6図に示されるように、ウ
オータースプリッター2e(第1図で示される2)から
のS02リッチストリーム9eをストリッパー3eに導
入し、S02(1 1e)を加熱して除去する。ついで
、12eで取り出した硫酸ナトリウム溶液を分離する。
69の一部を吸収塔(第1図の1)に循環させる;分離
されたストリーム61の他の一方を蒸発装置80で濃縮
する;蒸発装置からのスラリ一のストリーム63をフィ
ルター81でろ過し、ついで固耐Na2S04を82で
乾燥し、83で販売又は処理できる状態で回収する一方
、フィルター81からの飽和溶液ストリーム65を蒸発
装置801こもどす。
67で示すように、蒸気は蒸発装置から回収することが
でき、ストリッパー3eでの加熱に使用できる。
一つは直接蒸気を注入して操作し、一つは熱交換器を使
用して蒸発されるNa2S04ストリームを供する2つ
のストリッパーを使用するように、S02ストリッパー
に導入する前にストリーム9e(第6図に示されない)
を分割することは有利である場合もある。この種の操作
は、蒸発するストリームを濃縮蒸気で希釈することなく
直接蒸気を注入する効果的な加熱方法を使用する。Na
2S04が製造されると、製造されたS042‐量に等
しいNがイオン及び塩基化合物が消費されるので、補充
しなければならない。
このことは、ウオータースプリッターの小室Bからのス
トリーム10eをストリーム15e(第1図の15)と
して吸収塔に循環する前に、ストリーム10eにNaC
03,NaHC03,Na2S03,NaHS03又は
NaOH(ストリーム71)添加することにより効果な
らしめられる。他の方法として、形成されるNaS03
,NaHS03,NaHC03,Na2C03をまず2
室式のウオータースプリツターで分解して、NaOH及
びS02(又はC02)を発生させる。
このようにして発生させた塩基をストリーム10eにス
トリーム71として導入することができる。発生させた
S02(又はC02)は回収するか又は適当に処理する
ことができる。硫酸塩を系からパージする更なる方法は
、ストリッパーからのNa2S04、つまり第6図で1
2e及び第7図では12fとして示されるストリーム、
を冷却することである。
この方法について、第7図を参照して記述する。ストリ
ッパーの底部からのストリーム12fから分離したスト
リーム61fを冷却し、ついで硫酸ナトリウムを冷却結
晶化装置84で結晶析出させる。硫酸ナトリウム結晶を
87でボゥ硝として除去した後の母液86を、ストリー
ム69fと共に、ストリーム88としててS02吸収装
置(記載してない)にもどす。ついで、89で結晶析出
化させたボウ硝を90で示される乾燥装置で乾燥し、硫
酸ナトリウムとして販売する。系から消費されたナトリ
ウムは、Na2C03,NaHC03,Na2S03,
NaHS03又はNaOHとして補充しなければならな
い。洗縦後の洗濃溶液からのS02の分離及び2室式ウ
オータースプリッターにより新しい洗練溶液を再生する
ことを包含する前述の本発明の範囲及び発明の精神内で
、本発明の方法の付加的変更が許されることは、当業界
の技術者にとって明らかであろう。
以下本発明を更に詳細に実施例で説明するが本発明はこ
の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に
よってのみ限定される。
実施例 1 吸収塔から得られる溶液から塩基及びS02を製造する
効率を研究用電気透析用ユニットを使用して測定した。
該ユニットは、プラチナアノード、C−322※(AM
F)陽イオン交換膜、別のC−32雛易イオン交換膜、
ァノード‘こ面する陰イオン透過性面をもつ両極性イオ
ン交換膜、別のC−32網膜及びプラチナカソードより
成る。各イオン交換膜を固定し、溶液をシリンダー及び
膜で形成されている1.5肌の厚さの溶液小室に注入す
るための出入口を有する内径3.7肌のポリフルオ。カ
ーボンシリンダーで分隔する。このようにして、五つの
小室、即ち陽極電解液、酸、塩基、酸、陰極電解液を有
するセルを製造した。溶液を貯槽より注入し、セルを通
し、該貯槽にもどした。陽極電解液及び陰極電解液を2
つの酸小室である通常の貯槽より供給した。中央(塩基
)小室に供給する貯槽は目盛りがしてあり、系のその部
分の体積は正確に測定できた。塩基小室に、水587夕
にNa2S03300夕、Na2S20550夕、Na
2S0457夕を溶解し調製した溶液を装入した。
この溶液を分析した結果、塩基溶液の濃度は0.48卵
NaHS03であった。酸小室に、0.366MS02
、0.48卵aHS03、約0.9M Na2S04の
溶液500の‘を装入した。電解液は、0.9MNa2
S04溶液1そであった。1.0Aの直流を合計で10
000秒間流した。
塩基溶液の体積は、初めの129.5の‘から139夕
に増加した。電流を流した後の酸小室の成分は、0.4
7柵4S02、0.338MNaHS03であった(発
生する全てのS02を含ませようとする試みは行なわな
かった)。塩基溶液を分析した結果、NaHS03は溶
液に残存せず、この溶液はNaOHO.179Mであっ
た。塩基を製造する全効率(つまり、NaHS03の損
失及びNaOHの回収)は84%であった。※コネクテ
イカツト州スタンフオードのAM『社(AM『,Inc
.,Stamford,Connecticut)から
販売されている。
実施例 2 実施例1に使用したと同機のセルを使用した。
塩基小室に、0.12州KOHI05の上を装入した。
酸性小室に、0.4M KHS03、0.3M 日2S
03、0.9MK2S04(全酸性度=1.07N)を
含む溶液を1〆を装入した。電解液小室に0.29 M
K2S04溶液11を装入した。1.0Aの直流を60
0鼠砂、間流した。
塩基溶液の体積は108.物上に増加した。塩基溶液を
分析した結果、溶液は0.540M KOH及び0.0
1則MK2S03であり、OH‐を製造する電流効率は
76%であった。酸小室の全酸性度は、1.11Nに増
加していた(発生する全てのS02を含ませる試みはし
なかつた)。実施例 3アノ−ド側からのイオン交換膜
の位置の順序がC−322、両極性イオン交換膜、C−
322,C−322であることを除いて、実施例1に記
載したと同様の電気透析ユニットを使用した。
このようにして製造される小室は、陽極電解液、酸、塩
基、陰極電解液であった。酸小室に、目盛りのついた貯
槽より溶液を導入したので、この系のこの小室の溶液の
体積は正確に測定できた。酸小室に、1.680MNa
HS03及び0.9のNa2S04から成る溶液170
肌を装入し、且つ酸小室を密閉にしてS02の損失を最
4・にした。
塩基溶液に、0.1012MNaOH溶液483机を装
入した。0.8私の電流を1200の砂・間流した。
電流を流している間中、酸小室の溶液の体積が170の
‘の一定量になるように、日20を加えた。電流を流し
た結果、酸小室は、1.150MのNaHS03及び0
.458 MのS02を含んでいた。電流を流した結果
、塩基小室の溶液の体積は490の‘であり、該溶液は
0.2530MのNaOH及び0.0093MのNa2
S03を含んでいた。それ故に、本実施例のS02を製
造する効率は74%であり、NaOHを製造する効率は
71%であった。実施例 4実施例3に記載したと同様
の装置を使用して、塩基小室に0.28MNaHS03
溶液600の上を装入そ、酸小室にIMNa2S04溶
液を装入した。
表−1に示す時間間隔で、2泌の試料を抜き取り、酸濃
度を測定した。濃度測定及び体積変化より、時間間隔に
おける電流効率を測定した。表 ‐ 1 塩基小室に酸性度は、電流を流した結果、約0.1Mに
減少した。
実施例 5 第1図のストリームの典型的なマスフロ−を表災−2に
示す。
このマスフローは、各工程の操作を明白にするのに役立
つが、各工程の操作の最適条件又は実現条件を必ずしも
表わしていない。表‐2※ S026406部がガス状
ストリーム5から吸収され、且つ02 160部が消費
されていると仮定する。
ストリーム5の他の全ての成分は、ストリーム20に存
する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に従うS02の回収システムのフロー
シートである。 第2図は、本発明に従って2室式で水の分離を行う時に
使用されるイオン交換膜の組み合わせの図解である。第
3図は、従来のウオータースプリッターシステムの単位
セルの断片的な図解である。第4図は、弱塩基性洗縦溶
液から酸及び塩基を再生するための単位セルの断片的な
図解である。第5図は、本発明に従う系から硫酸塩イオ
ンをパージするため化学的転換法を採用する別の態様を
示すフローシートの一部である。第6図は、蒸発させて
系から硫酸塩をパージする更なる方法のフローシートで
ある。第7図は、ストリッパー底部の一部を冷却しそこ
から硫酸塩を結晶化させることからなる硫酸塩を除去す
る更なる態様のフローシートである。紫′図 弟2図 静ヲ図 第4図 多ゞ図 寒さ図 斧v図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (イ)SO_2を含有するガスを塩基性水性溶液と
    接触させSO_2を含むガスからSO_2を吸収させて
    溶解性の亜硫酸塩および重亜硫酸塩が存在するSO_2
    を含む塩の水性溶液を形成させ;(ロ)SO_2を含む
    該溶液を2つのストリーム(A)および(B)に分割し
    ;(ハ)陰イオン交換膜および陽イオン交換膜の組合せ
    から成る両極性イオン交換膜として機能する両極性イオ
    ン交換膜モジユールおよび陽イオン交換膜を交互に配置
    して成る2室式ウオータースプリツター内で該ストリー
    ムを電気透析によつて水分離させ、ここで、該ストリー
    ムの1方(B)を該ウオータースプリツター室の両極性
    イオン交換膜モジユールの陰イオン側と陽イオン交換膜
    の間に導入し;(ニ)他方のストリーム(A)を該ウオ
    ータースプリツター室の両極性イオン交換膜モジユール
    の陽イオン側と陽イオン交換膜の間に導入し;(ホ)ウ
    オータースプリツターに直流を通してストリーム(A)
    の酸化およびストリーム(B)の塩基化こよびストリー
    ム(A)からストリーム(B)への陽イオン移動および
    ストリーム(A)から誘導されるSO_2を含む水性溶
    液およびストリーム(B)から誘導されるSO_2を吸
    収し得る塩基性水性溶液の生成を行なわしめ;そして(
    ヘ)ストリーム(A)から誘導されるSO_2を含む水
    性溶液からSO_2を直接発生させて硫酸塩を含む水性
    ストリームおよびSO_2を製造することから成る;S
    O_2を含むガスからSO_2を除去し且つSO_2を
    吸収し得る塩基性水性溶液およびSO_2を直接製造す
    る方法。 2 (イ)SO_2を含有するガスを塩基性水性溶液と
    接触させ該ガスからSO_2を吸収させて溶解性の亜硫
    酸塩および重亜硫酸塩が存在するSO_2を含む塩の水
    性溶液を形成させ;(ロ)SO_2を含む該溶液を2つ
    のストリーム(A)および(B)に分割し;(ハ)該ス
    トリームを、陰イオン側および陽イオン側を有する単一
    両極性イオン交換膜および陽イオン交換膜を交互に配置
    して成る2室式ウオータースプリツター内で電気透析に
    よつて水分離させ、ここで該ストリームの1方(B)を
    ウオータースプリツター室の陽イオン交換膜と両極性イ
    オン交換膜の陰イオン側の間に導入し;(ニ)他方のス
    トリーム(A)を該ウオータースプリツター室の陽イオ
    ン交換膜と両極性イオン交換膜の陽イオン側の間に導入
    し;(ホ)該ウオータースプリツターに直流を通してス
    トリーム(A)の酸化およびストリーム(B)の塩基化
    およびストリーム(A)からストリーム(B)への陽イ
    オンの移動およびストリームAから誘導されるSO_2
    を含有する水性溶液およびストリームBから誘導される
    SO_2を吸収し得る塩基性水性溶液の生成を行なわし
    め;そして(ヘ)ストリーム(A)から誘導されるSO
    _2を含有する水性溶液からSO_2を直後発生させて
    硫酸塩を含む水性ストリームおよびSO_2を製造する
    ことから成る;SO_2を含むガスからSO_2を除去
    し且つSO_2を吸収し得る塩基性水性溶液およびSO
    _2を直接製造する方法。 3 SO_2を吸収し得る塩基性水性溶液がナトリウム
    、カリウムおよびアンモニアの群から選ばれた塩を支持
    電解質源として含む特許請求の範囲第2項記載の方法。 4 ストリーム(A)から誘導されるSO_2を含む水
    性溶液に空気を通すことによつてSO_2を直接発生さ
    せる特許請求の範囲第2項記載の方法。
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