JPS6137971B2 - - Google Patents

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JPS6137971B2
JPS6137971B2 JP54097205A JP9720579A JPS6137971B2 JP S6137971 B2 JPS6137971 B2 JP S6137971B2 JP 54097205 A JP54097205 A JP 54097205A JP 9720579 A JP9720579 A JP 9720579A JP S6137971 B2 JPS6137971 B2 JP S6137971B2
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JP
Japan
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semi
formed coke
activation
pipe
combustion
Prior art date
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Expired
Application number
JP54097205A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5624025A (en
Inventor
Takeo Komuro
Kenichi Gomi
Norio Arashi
Hidetoshi Akimoto
Takao Hishinuma
Keizo Ootsuka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Babcock Hitachi KK, Hitachi Ltd filed Critical Babcock Hitachi KK
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Publication of JPS5624025A publication Critical patent/JPS5624025A/ja
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  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は脱硫用半成コークスの製造方法に係
り、特に乾式排煙脱硫プロセスで使用する吸着活
性な半成コークスを製造する方法に関する。
化石燃料には硫黄化合物が含有しており、これ
らの燃料をボイラーなどで燃焼すれば、燃料中の
イオウは酸化されイオウ酸化物として燃焼排ガス
に同伴し大気に放出される。このため、環境保全
の立場からイオウ酸化物は燃焼排ガスから除去す
る必要がある。従来からイオウ酸化物の除去技術
が提案され改良されてきた。
実用化されている技術としては、石灰石一石膏
法に代表されるようにアルカリ成分に酸化イオウ
を吸収させた後に酸化処理等を行い、酸化イオウ
を硫酸塩の形で回収する方法がある。
しかしながら、この方法では、火力発電所等の
大型装置から排出される硫酸塩の回収量は膨大と
なり、その回収物の消費地が近在しない場合に
は、運搬等後始末にかかる費用も膨大となる。
そこで上記方法に代わり、排ガス中のイオウ酸
化物を硫酸塩の形でなく単体イオウとして回収し
回収物量を軽減する方法が検討されはじめた。
この方法は湿式法と乾式法とに大別される。
湿式法ではイオウ酸化物を吸収するのにアルカ
リ等の水溶液を使用する。その為、プロセスから
は排水が出る。そしてこの排水を処理する付帯設
備が必要となる。加えて、近年は火力発電所の建
設予定地において多量の水を使用することが困難
な情勢にある。
一方の乾式法はイオウ酸化物を炭素質固体に吸
着し、この吸着済み炭素質固体を加熱再生し、こ
の再生時に発生する亜硫酸ガスを還元して単体イ
オウを得ようとする方法であり、イオウ回収に係
る反応に水の寄与はない。
ここで使用する炭素質固体は活性炭や半成コー
クスが適している。しかし市販の活性炭は高価で
あり、工業的には石炭を乾留して得られる半成コ
ークスを使用する方法が有効である。特に石炭焚
きボイラーの燃焼排ガスからイオウ酸化物を除去
するプロセスでは、ボイラー燃料とする石炭の一
部を乾留して半成コークスを製造できるので有効
となる。石炭の乾留のみによつて製造した半成コ
ークスは、それだけでは吸着活性はほとんどな
く、通常はスチーム、一酸化炭素等により賦活す
る必要がある。すなわち、賦活はスチーム等が乾
留した半成コークスの一部と反応して、コークス
自体は酸化され、半成コークスに細孔が生じ吸着
活性をうる。すなわちこれらの細孔部にイオウ酸
化物が吸着されることになる。
第1図には石炭焚ボイラーにおける前記乾式法
を採用した従来法について説明する。第1図にお
いて、石炭は管路1から導入され、石炭焚きボイ
ラー100への管路2と半成コークス製造用とし
ての管路3に分割される。管路3の石炭は、乾留
炉102において無酸素下で約600〜700℃で乾留
される。乾留によつて石炭が揮発分、水分などが
分離され、ガス状で管路13から抜かれる。ここ
で管路13から回収されるガス状物は4000kcal/
Kgの発熱量を有しているので、ボイラーあるいは
プロセス内で燃焼して熱回収される(図示せ
ず)。一方、乾留された半成コークスは管路15
から抜かれ、管路16と管路17とに分割され
る。管路16の半成コークスは、賦活炉103に
供給される。賦活炉103では700〜850℃の温度
条件下にスチーム、窒素などが供給され、 C+H2O→CO+H2, CO+H2O→H2+CO2 などのカーボンの酸化反応が行われる。酸化反応
によつて半成コークスに細孔が生じ、この細孔部
にイオウ酸化物などが吸着することになる。賦活
工程で発生したガスは管路14から抜かれ、ボイ
ラー、あるいはプロセス内で燃焼して熱回収が行
われる。
膨活工程で吸着活性となつた半成コークスは、
管路18から抜き出され、吸着塔101に供給さ
れる。吸着塔101では、ボイラー100からの
燃焼排ガスの主としてイオウ酸化物の除去が行わ
れる。さらに吸着塔101は吸着活性な半成コー
クスの移動層型式が採用される。吸着塔101の
下塔からは、吸着活性な半成コークスの飽和吸着
量の約80〜90%にSO2を吸着した半成コークスが
管路6から抜き出される。一方、燃焼排ガスは吸
着塔101を経てイオウ酸化物が吸着除去され、
管路24から脱じん装置(図示せず)などを通し
煙突106から大気放出する。イオウ酸化物等を
吸着した半成コークスは管路6から脱着塔104
に供給し、半成コークスの再生を行う。脱着塔1
04で再生された半成コークスは管路7から抜き
出し、吸着塔101に戻される。すなわち脱硫用
半成コークスは吸着塔101と脱着塔104を循
環することになり、吸着−脱着の繰り返し操作が
行われることになる。これらの繰り返し操作で劣
化消耗した半成コークスを分級し、管路19を経
てボイラー100に戻し燃焼処理される。一方、
劣化消耗した半成コークス量に相当する新しい半
成コークスが管路18から補充されることにな
る。
脱着塔104で脱着されたイオウ酸化物は管路
8から環元塔105に供給し、環元塔105で
は、管路17から別途乾留炭が供給され、温度
850〜900℃でイオウ酸化物の還元反応、 SO2+C →1/2S2+CO2, SO2+2C→1/2S2+2CO が行われる。還元塔105からのガス状反応生成
物は管路9から抜き出され凝縮器107に供給す
る。一方、未然カーボン分を含む灰分は、還元塔
105の下部から抜き出し、ボイラー100へ戻
し(図示省略)、燃焼処理する。
凝縮器107では、粗イオウ分を管路11から
回収し、未凝縮ガスはボイラー100に戻すか、
別途系内の燃焼器で燃焼処理と熱回収が行われる
(図示省略)。
以上が代表的な前記した単体イオウを回収する
乾式法の脱硫プロセスであるが、大量に半成コー
クスを製造する必要があり、石炭を乾留した半成
コークスを賦活し、吸着活性を生じさせるには、
スチーム及び高温加熱源が必要である。
本発明の目的は前記乾式法の脱硫プロセスのコ
スト低減を計るため、本プロセスのメインとなる
吸着活性な半成コークス製造工程における用役費
の低減にある。
本発明は前記目的達成の為、ボイラー燃焼排ガ
スの熱や含有水分(スチーム)を半成コークスの
賦活に有効活用し、更に賦活排ガスの熱を半成コ
ークスの乾留に有効活用しようとするものであ
る。
以下、本発明の実施例を第2図以下の図面に従
つて説明する。
第2図は本発明の一実施例を採用したボイラー
排ガスの脱硫工程図である。第2図において、石
炭は管路1から導入され、石炭焚きボイラー10
0への管路2と半成コークス製造用としての管路
3に分割される。管路3の石炭は、乾留炉102
において無酸素下で約600〜700℃で乾留される。
乾留によつて石炭が揮発分、水分などが分離さ
れ、ガス状で管路13から抜かれる。ここで管路
13から回収されるガス状物は4000kcal/Kgの発
熱量を有しているので、ボイラあるいはプロセス
内で燃焼して熱回収される(図示せず)。一方、
乾留された半成コークスは管路15から抜かれ、
管路16と管路17とに分割される。管路16の
半成コークスは、賦活炉103に供給される。賦
活炉103では700〜850℃の温度条件下にスチー
ム、窒素などが供給され、 C+H2O →CO+H2, CO+H2O→H2+CO2 などのカーボンの酸化反応が行われる。この酸化
反応によつて半成コークスに細孔が生じ、その細
孔部にイオウ酸化物等が吸着することになる、賦
活工程で発生したガスは管路14から抜かれ、前
段の乾留路に戻される。
賦活工程で吸着活性となつた半成コークスは、
管路18から抜き出され、吸着塔101に供給さ
れる。吸着塔101では、ボイラー100からの
燃焼排ガスの主としてイオウ酸化物の除去が行わ
れる。さらに吸着塔101は吸着活性な半成コー
クスの移動層型式が採用される。吸着塔101の
下塔からは、吸着活性な半成コークスの飽和吸着
量の約80〜90%にSO2を吸着した半成コークスが
管路6から抜き出される。一方、ボイラー100
の燃焼排ガスは吸着塔101を経てイオウ酸化物
が吸着除去され、管路24から脱じん装置等(図
示せず)を通し煙突106から大気放出する。イ
オウ酸化物等を吸着した半成コークスは管路6か
ら脱着塔104に供給し、半成コークスの再生を
行う。脱着塔104で再生された半成コークスは
管路7から抜き出し、吸着塔101に戻される。
すなわち脱硫用半成コークスは吸着塔101と脱
着塔104を循環することになり、吸着−脱着の
繰り返し操作が行われることになる。これらの繰
り返し操作で劣化消耗した半成コークスを分級
し、管路19を経てボイラー100に戻し燃焼処
理される。一方、劣化消耗した半成コークス量に
相当する新しい半成コークスが管路18から補充
されることになる。
脱着塔104で脱着されたイオウ酸化物は管路
8から還元塔105に供給し、還元塔105で
は、管路17から別途乾留炭が供給され、温度
850〜900℃でイオウ酸化物の還元反応、 SO2+C →1/2S2+CO2 SO2+2C→1/2S2+2CO が行われる。還元塔105からのガス状反応生成
物は管路9から抜き出され凝縮器107に供給す
る。一方、未然カーボン分を含む灰分は、還元塔
105の下部から抜き出し、ボイラー100へ戻
し(図示省略)、燃焼処理する。
凝縮器107では、粗イオウ分を管路11から
回収し、未凝縮ガスはボイラー100に戻すか、
別途系内の燃焼器で燃焼処理と熱回収が行われ
る。
更に本実施例においては、ボイラー100の燃
焼排ガスは管路5と管路22とに分割する。管路
22は更に管路23と管路30とに分割される。
ガス量調整のため、管路5にはダンパー108
を、管路23にはダンパー109をそして管路3
0にはダンパー109′を設ける。管路23は賦
活炉103に至る。燃料の種類により、管路23
上には脱塵装置を設け(図示せず)て、灰分等を
捕集する。管路30は賦活炉103を出る管路1
4と合流して乾留炉102に至る。管路27はス
チームの補充ラインであり、管路26は空気の補
充ラインである。
ボイラーの燃焼排ガスの組成は、燃焼やボイラ
ーの操業条件によつても異なるが、石炭焚きの場
合、水分、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、硫黄
及び窒素の酸化物等であり、賦活工程に関与する
水分は7〜12%含まれる。
一方、熱重量変化測定装置(ガス流通式、反応
管内径80mmφ)の基礎試験結果によれば、賦活条
件から判断すればかならずしも燃焼排ガス中の水
分のみでは充分とはいえないことがわかつた。
第3図に示すように、窒素雰囲気下で亜歴青炭
系の大平洋炭を1.5〜2時間乾留した半成コーク
スを取り出しスチームと窒素ガスを賦活ガスとし
て、水分の割合を変え、温度800℃で約1.5時間賦
活した。第4図には賦活ガス中の水分割合を変え
得られた半成コークスについて吸着試験を行つた
結果である。この実験において、賦活温度は800
℃である。吸着試験に用いた模擬燃焼排ガス組成
はSO22%,O26%,H2O10%とした。なお、吸着
温度は150℃とした。第4図から明確のように、
同一賦活時間、賦活温度であれば賦活ガス中の水
分割合が多いほど得られる半成コークスの吸着性
能は向上し、水分割合が25%位からその影響は緩
慢となる。このため燃焼排ガス中の水分と、別
途、燃焼排ガスに添加する管路27からのスチー
ムとでより高効率に賦活が行われる。なお、燃焼
排ガスの顕熱だけでは賦活炉の所要熱量は満たさ
ないが、管路26からの空気の供給で、半成コー
クスの部分酸化が行われ、この問題は解消する。
本実施例においては賦活炉103の高温ガスは
管路14から乾留炉102に供給し、乾留炉10
2加熱源として用いられる。乾留炉出口ガス(管
路13)はボイラーあるいは系内で燃焼し熱回収
を計る(図示省略)。
一方、熱バランス的には賦活炉は温度800℃で
運転されボイラーからの燃焼排ガスは450℃であ
るので、賦活炉では半成コークスの部分酸化が必
要となる。賦活炉、乾留炉は回分式で行うとすれ
ば、定常時には熱損失と反応熱を補充することに
よつてバランスする。賦活炉103の半成コーク
スとスチームの反応は約2700kcal/Kgの吸熱反
応、乾留炉102の熱分解熱は約450kcal/Kgと
なる。ここで、30000Nm3/hの燃焼排ガス量を
発生する石炭焚きボイラーを対象とした場合、ボ
イラーで燃焼する石炭量は、3.78ton/hとな
る。ボイラーの燃焼排ガス中のSO2濃度を
1000ppmとして脱硫率を95%とすると、吸着器
−脱着塔間の半成コークス循環量は約1.0ton/h
となる。プラント定常時は半成コークス循環量の
約10%の半成コークスが劣化摩耗するので、新し
い半成コークスの補充が必要となる。賦活炉の所
要熱量から賦活炉で半成コークスの部分酸化量を
考慮すれば、乾留炉への供給する石炭量は約
0.89ton/hの石炭を乾留すれば0.49ton/hの半
成コークスを製造することになる。
上記実施例ではボイラー燃焼排ガスを直接、賦
活炉に導入し、賦活炉の所要熱量を半成コークス
の部分酸化によつて補充したが、賦活炉の熱源と
して、別途設けた二次燃焼器により別途燃料を燃
焼して得た燃焼熱を用いることが可能である。
この二次燃焼器を採用した実施例を第5図に示
す。本実施例では二次燃焼器110を設けて、一
部燃料を管路21から二次燃焼器110に送り、
燃焼排ガスの組成を調整し、二次燃焼器110の
出口ガスを管路29を介して賦活炉103に導入
している。二次燃焼器110には、管路23から
ボイラー燃焼排ガスが、管路21から燃料が、管
路28からスチームあるいは空気が供給される。
本実施例によれば、前記実施例で達成する効果
に加えて(1)高熱量の賦活ガスが提供できる、(2)賦
活炉に供給する賦活用ガスの組成が安定し、よつ
て半成コークスを性状の安定した賦活生成物とし
て得ることが可能となる、という効果がある。
本発明によれば、乾式脱硫プロセスの吸着塔で
使用する吸着活性な半成コークスを製造する方法
として、賦活炉にボイラの燃焼排ガスを用い、賦
活炉の高温排ガスを乾留炉の熱源とするようにし
たものであるから、燃焼排ガス中のスチーム源と
乾留炉の加熱源の用役費が節約できるという効果
がある。特にボイラーの燃料に石炭を使用した場
合には、本プロセス内で発生する劣化消耗した微
分炭を同一燃焼器(ボイラー)で処理することが
可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は石炭焚きボイラーの燃焼排ガスを半成
コークスによつて乾式脱硫する従来の工程図、第
2図並びに第5図は本発明の実施例を採用して、
石炭焚きボイラーの燃焼排ガスを半成コークスに
よつて乾式脱硫する工程図、第3図は熱重量変化
測定装置で測定した半成コークス収率と乾留温度
との関係図、第4図は熱重量変化測定装置で測定
した半成コークスの亜硫酸ガス吸着による重量増
加率と賦活ガス中の水分濃度との関係図である。 1,2,3,4,5,14,15,16,1
8,22,23,28,29,30……管路、1
00……ボイラー、101……吸着塔、102…
…乾留炉、103……賦活炉、110……二次燃
焼器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 石炭を乾留して半成コークスを得る乾留工程
    と、前記半成コークスを賦活して脱硫用半成コー
    クスを得る賦活工程と、イオウ含有物質を燃焼さ
    せる燃焼工程と、該燃焼工程で発生する燃焼排ガ
    スを前記脱硫用半成コークスにより脱硫する脱硫
    工程と、同じく前記燃焼工程で発生する燃焼排ガ
    スを前記賦活工程に賦活源として供給する賦活用
    ガス供給工程と、前記賦活工程で発生する賦活排
    ガスを前記乾留工程に加熱源として供給する乾留
    用ガス供給工程とを含むことを特徴とする脱硫用
    半成コークスの製造方法。 2 特許請求の範囲第1項において、前記賦活用
    ガス供給工程が次の各工程から成ることを特徴と
    する脱硫用半成コークスの製造方法。 (イ) 前記燃焼工程で発生する燃焼排ガスを燃料、
    空気、水蒸気と共に再度燃焼する再燃焼工程。 (ロ) 該第二次燃焼工程で発生する前記再燃焼排ガ
    スを前記賦活工程に賦活源として供給する高度
    賦活用ガス供給工程。
JP9720579A 1979-08-01 1979-08-01 Preparation of semicoke for desulfurization Granted JPS5624025A (en)

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