JPS62193625A - 気液接触方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術的分野］ 本発明は、気相を連続相とする気液接触方法に関するも
のである。さらに詳しくは、本発明は、硫黄酸化物を含
む燃焼排ガスを吸収性液体に接触させることにより硫黄
酸化物の除去を行なう気相を連続相とする湿式脱硫方法
の実施に際して特に有利に利用することのてきる気液接
触方法に関するものである。

［発明の背景］ 反応塔内でガスを移動させなから、スプレー装置から噴
Ｎ（スプレー）される液体にガスを接触させることから
なる気相を連続相とする気液接触方法は、様々な化学反
応およびガス中の特定成分の除去に利用されている。な
かでも、ガス中の特定成分の除去は原料ガスの精製（例
、合成ガスからの００２、Ｈ２Ｓ、有機硫黄化合物等の
除去：天然ガスからのＣＯ２、Ｈ２Ｓ、有機硫黄化合物
等の除去）、排ガス中の有効成分の回収、排ガス中の有
害成分（たとえば、ＳＯ２、Ｎ０２）の除去あるいは回
収などの目的で、気相を連続相とする気液接触方法は一
般的に利用されている。

例えば、石油系燃料や石炭系燃料を用いるボイラーなど
の燃焼装置から発生する燃焼排ガスを例にとると、その
排ガス中にはかなり高濃度の硫黄酸化物（ＳＯＸ＞か存
在するため、その回収あるいは除去のために各種の方法
か提案され、その−・部は既に実際に利用されている。

その代表的な例としては、石灰乳を用いて硫黄酸化物を
石膏として回収する方法、水酸化ナトリウム溶液て硫黄
酸化物を吸収中和して放流する方法などの方法か挙げら
れる。

また、マグネシウム化合物を利用した湿式脱硫方法も検
討され、すてに各種の方法が提案されている。それらの
方法の大部分は、水酸化マグネシウム水溶液に二酸化硫
黄を反応させて得た亜硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ３）
を二酸化硫黄吸収用化合物として利用する方法である。

この二酸化硫黄の吸収操作は、たとえば、気液接触装置
において、二酸化硫黄などの硫黄酸化物を含有する排ガ
スを移動させながら、スプレー装置から噴霧される吸収
液に接触させることにより、吸収液に二酸化硫黄などの
硫黄酸化物を選択的に吸収させて、それらの除去を行な
うことによって実施される。

上記の操作に関与する反応は下記の式により表わすこと
かできる。

ＭｇＳＯ３＋ＳＯ２＋Ｈ２０→ Ｍｇ　（Ｈ３Ｏ３）２　　（Ｉ） Ｍｇ　（Ｈ３Ｏ３）　２　＋Ｍｇ　（０１（）　２　　
→２　Ｍｇ　ｓ　０３　＋　２　Ｈ２０（ｎ　）すなわ
ち、二酸化硫黄を亜硫酸マグネシウムに吸収させてＭｇ
　（ＨＳＯ３）２としたのち、そのＭｇ　（Ｈ３Ｏ３）
２に、新たに供給される水酸化マグネシウムを接触させ
ることにより亜硫酸マグネシウムに戻す循環反応が利用
される。なお、燃焼排ガス中には酸素も含まれているた
め、亜硫酸マグネシウムの一部は、その酸素により酸化
されて硫酸マグネシウムとなり、循環反応液中に共存す
る。

この循環系の途中において亜硫酸マグネシウムおよび硫
酸マグネシウムのそれぞれ一部（新たに供給される水酸
化マグネシウムに対してマグネシウム換算でおよそ同量
）は循環系の外に抜き出され、酸化反応に供される。こ
の酸化反応により亜硫酸マグネシウムは無害な硫酸マグ
ネシウムに変えられて放流される。あるいは、抜き出さ
れた亜硫酸マグネシウムおよび硫酸マグネシウムから石
灰などを利用して硫黄酸化物を石膏として回収する方法
も提案されている。

従来において、上記のような気液接触方法に利用されて
いる気液接触装置は、一つの接触塔内にスプレー装置を
一段もしくは多段に設置した装置であり、このスプレー
装置を利用して気液接触を実現するようにされていた。

［発明の構成］ 本発明は、ガスを移動させながら、スプレー装置から噴
Ｎ（スプレー）される液体にガスを接触させることから
なる気液接触方法の改良方法を提供することを目的とす
る。

本発明は特に、ガス中の特定成分を、吸収液ミストの排
出を防ぎながら、高い効率にて除去することを回部にす
る湿式除去方法に有利に利用てきる気液接触方法を提供
することを目的とする。

また、本発明は特に、硫黄酸化物を含む燃焼排ガスを硫
黄酸化物吸収性の水溶液もしくは水性分散液などの液体
に接触させることにより硫黄酸化物の除去を行なう湿式
脱硫方法の実施に際して、吸収液ミストの排出を防ぎな
がら、硫黄酸化物の除去を高い効率で実施することを可
使にする脱硫方法に適した気液接触方法を提供すること
をも、その目的とする。

本発明は、ガスを移動させながら、スプレー装置から噴
霧される液体にガスを接触させることからなる気液接触
方法において、スプレー装置をガスの移動路に直列に少
なくとも二基設置し、このうちガスに先に接触するスプ
レー装置から噴霧される液体とガスとの気液接触速度（
ガス線速度）を、後のスプレー装置から噴霧される液体
とガスとの気液接触速度（ガス線速度）の二倍以上とす
ることを特徴とする方法からなる。

上記の本発明の気液接触方法は特に、ガスを移動させな
から、スプレー装置から噴霧される液体に気体を接触さ
せることにより、該液体に選択的に吸収もしくは吸着さ
れるガス成分を、該液体に吸収もしくは吸着させること
からなるガス中の特定成分の湿式除去方法において有利
に利用することができる。

また、本発明の気液接触方法は、ガスが、硫黄酸化物を
含む燃焼排ガスであり、スプレー装置から噴霧される液
体か硫黄酸化物吸収性水溶液もしくは水性分散液（たと
えば、亜硫酸マグネシウムを含む水溶液もしくは水性分
散液、あるいはアンモニア水）であり、かつ該液体との
接触により硫黄酸化物か除去されるような脱硫方法に特
に有利に利用することかできる。

次に本発明の気液接触方法を、亜硫酸マグネシウムを含
む水溶液もしくは水性分散液を用いて燃焼排ガスから硫
黄酸化物を除去するような脱硫方法を例にして、鉄材図
面に示した湿式脱硫装置の例を参照しながら、更に詳し
く説明する。

第１図は、本発明のひとつの実施の態様である湿式脱硫
方法の実施に利用することのてきる湿式脱硫装置のシス
テムを示す模式図である。この装置は、予備スプレー装
置を備えた予備脱硫部を設け、予備膜ＷＬ部におけるた
ガス線速度を高くするために、その径を変えた点を除け
ば、硫黄酸化物を含む燃焼排ガスを亜硫酸マグネシウム
を含む水溶液もしくは水性分散液に接触させることによ
り硫黄酸化物の除去を行なう従来の湿式脱硫方法に利用
されている脱硫装置と木質的に異なるところはないので
、本発明の湿式脱硫方法の説明に必要な限りにおいて記
述を行なう。

第１図の湿式脱硫装置は、予備脱硫部１１と脱硫部１２
よりなる。ボイラーなどから送られてきた燃焼排ガスは
、予備脱硫部１１の頂部より導入され、まずそこでスプ
レー装置１６から噴霧される吸収液に接触し、除塵冷却
処理と予備脱硫処理、とが施される。このスプレー装置
１６から噴霧される吸収液に対するガスの接触速度（ガ
ス線速度）は、通常の気液接触系で利用されているガス
線速度である１〜４　ｍ　７秒に比較してはるかに高速
の、たとえば８〜１５　ｍ　／秒程度のガス線速度とな
るように設定される。

上記に予備脱硫処理が施された燃焼排ガスは次いて脱硫
部１２に導入され、そこで更に脱硫処理されて、その頂
部から排出される。

脱硫部１２のに部にはスプレー装置１３か配設されてい
る。このスプレー装置１３からは吸収液（亜硫酸マグネ
シウムを含む水溶液もしくは水性分散液）が噴霧されて
、予備脱硫処理された燃焼排ガスにガス線速度１〜４　
ｍ　／秒程度にて接触する。この接触によって燃焼排ガ
ス中の硫黄酸化物の残部の大部分は該吸収液に吸収され
る。この吸収処理が施された燃焼排ガスは次いで外部に
排出される。

上記の吸収液は脱硫部１２の下部に備えられている液溜
１４に回収され、ここに一時的に貯蔵される。次に液溜
１４の回収液は、循環ポンプ１５により前記スプレー装
ｆｆ１１３．１６に戻されて、硫黄酸化物吸収用として
繰り返し使用される。なお、この循環使用される回収液
には、その循環の途中にてマグネシウムの水酸化物（も
しくは酸化物）か添加され、これにより硫黄酸化物吸収
力の補強か図られる。

また回収液の一部は外部に取り出され、必要な酸化処理
等が施されたのち放流などの手段により排出される。回
収液中のマグネシウム化合物の濃度は循環系に付設され
た濃度検知装置１７にて検知され、必要に応じて、工業
用水は脱硫部１２のスプレー装置１３の上方に設置され
た工業用水補充スプレー１８を介して回収液に補給され
る。

以上記載したように、本発明は、通常の脱硫部１２以外
に、ガス移動路に直列方向に沿った前方の位置（予備脱
硫部１１）にも硫黄酸化物吸収液のスプレー装置１６を
配置し、このスプレー装置１６から噴霧される吸収液と
ガスとの接触速度（ガス線速度）が、後の脱硫部１２の
吸収液スプレー装置１３から噴霧される吸収液とガスと
の接触速度（ガス線速度）の二倍以上、好ましくは四倍
以上とする条件にて脱硫操作を行なうことを特徴とする
。なお、この予備脱硫部における吸収液のスプレー操作
は燃焼排ガスからの予備脱硫とともに、燃焼排ガスの除
塵冷却の機能も果す。

上記においては、燃焼排ガスからの亜硫酸マグネシウム
を含む水溶液もしくは水性分散液を用いた脱硫方法につ
いて説明を行なったが、同様な脱硫は、たとえば、アン
モニア水、水酸化ナトリウム水溶液、石灰乳などを用い
ても可能である。また、吸収もしくは吸着対象の特定成
分は硫黄酸化物に限られるものではなく、たとえば、燃
焼排ガス中のハロゲン化などを吸収もしくは吸着対象の
特定成分とすることかできる。すなわち、ガス中の特定
成分を、該成分を選択的に吸収もしくは吸着させる液体
（水、水溶液、水分散液）との気相における接触を利用
して該液体に吸収もしくは吸着させて除去する方法であ
れば、いずれの方法においても本発明を利用することか
可能である。

また、更に本発明の効果はガスと液体との接触効率に起
因するものであるため、気体中の特定酸分の除去のみて
なく、反応塔内でガスを移動させながら、スプレー装置
から噴霧（スプレー）される液体にガスを接触させるこ
とからなる気相を連続相とする気液接触方法を利用する
様々な化学反応の実施にも本発明は有利に利用てきる。

［発明の効果］ 本発明に従い、気相を連続相とする気液接触方法を実施
するに際して、通常の液体スプレー装置の前位置に別に
スプレー装置を配置して、その前位置におけるガス線速
度を後位置におけるガス線速度の二倍以−Ｉ−となるよ
うな組み合せて気液接触を実施することにより、気液接
触系全体て高い効率の気液接触が実現する。

特に、本発明に従い、ガス中の特定成分を吸収（あるい
は吸着）除去するにあたって、通常の吸収（あるいは吸
着）液スプレー装置の前位置に、吸収（あるいは吸着）
液を噴霧するスプレー装置を配置して、その前位置にお
けるガス線速度を後位置におけるガス線速度の二倍以」
二となるような紹み合せて特定成分を吸収（あるいは吸
着）する方法を利用することによって、吸収（あるいは
吸着）液のミストか処理済ガスに随伴して排出するのを
防止しながら、高い効率にてガス中の特定成分の吸収（
あるいは吸着）除去を行なうことが可能となる。

たとえば、本発明の方法を利用して、ガスに先に接触す
るスプレー装置におけるガス線速度を８〜１５　ｍ　７
秒、後のスプレー装置におけるガス線速度を１〜４　ｍ
　７秒とするような条件にてガス中に特定成分の除去を
行なうと、従来の１〜４　ｍ　／秒程度のガス線速度の
みを利用した場合に比較して吸収性能は約５〜２０倍に
なることが確かめられている。

また、本発明の方法ては、前位置に設置するスプレー装
置の周辺において特に高い効率の気液接触が実現するた
め、腐食性の高いガスの吸収処理を行なう場合（たとえ
ば、ガス中の脱硫操作）において、前位置のスプレー装
置の周辺の反応系についてのみ耐腐食性の高い材料を用
い、後段の通常のスプレー装置については、通常の材料
を利用できるとの利点もあり、実装置の建設において非
常に有利である。

次に本発明の説明のために、排ガスの脱硫処理を例にと
った実施例と比較例を示す。

［実施例１］ 第１図に示したような構成からなる湿式脱硫装置（燃焼
排ガス処理部カニ　１１００ＯＮ’／時）を利用して下
記の脱硫試験を行なった。

燃焼排ガス：ベトロコークスを燃料として用いた炉の排
ガス、温度１８０〜２１０ ℃、二酸化硫黄濃度６５０ｐｐｍ、 酸素含有量１４〜１７体積％。

予備脱硫部吸収液スプレー： 予備脱硫部（管径：　２００ｍｍ）１１にホロコーンタ
イプのスプレーノズル１６を上向きに設置し、吸収液（
循環回収液）をスプレーした。

液／ガス比：　１．０　（Ｊ！／Ｎｍ’）ガス流量：　
１１１０４Ｎ’／時 ガス線速度：　９．８ｍ／秒 脱硫部吸収液スプレー： 脱硫部１２（管径：５００ｍｍ）にホロコーンタイプの
スプレーノズル１３を下向きに設置し、吸収液（循環回
収液）をスプレーした。

液／ガス比：　１．　Ｏ（見／　Ｎ　ｍ　３）ガス流量
＋１１ｌ１０４Ｎ／時 ガス線速度：　１．６ｍ／秒 吸収液（回収液）のＰＨおよび密度の調整：排水量、工
業用水補給量、水酸化マグネシウム供給量等を自動的に
調節することにより調整し、一定に維持した。

吸収液組成：密度１１００ｋｇ／ｍ３ ｐ）（５，７ 本試験に際しては、吸収塔の性億を調べるために、下記
の式に従う容量係数（Ｋ）を算出した。

０ｍ Ｋ　＝　−ｘ　　Ｎ Ｚ　・　π たたし、 ［Ｋ＝容量係数（ｋｇ−ｍｏｌ／ｒｎ’　・ｈｒ−ａｔ
ｅ）Ｚ＝吸収部高さく　ｍ　） Ｇｆｆｌ＝ガスモル流量（ｋｇ−ｍｏｌ／ゴ・ｈｒ）π
＝ガス圧（ａｔｍ） Ｎ＝気相基準総括移動単位数（−）］ この実施例１における予備脱硫部の容量係数（Ｋ）は５
７６　（ｋｇ−ｍｏｌ／ｒｎ’　−ｈｒ　−ａｔｅ）で
あった。

［比較例１］ 予備脱硫部におけるガス線速度が、脱硫部におけるガス
線速度（１，５ｍ／秒）と同一になるような装置を用い
た以外は実施例１と同様にして脱硫試験を行なった。

この比較例１における予備脱硫部の容量係数（Ｋ）は７
７　（ｋｇ−ｍｏｌ／ｒｎ’　・ｈｒ　・ａｔｍ）であ
り、実施例１に比較して約７．５分の１であった。

［実施例２］ 実施例１と同様の脱硫試験を、吸収液としてアンモニア
水（濃度：２５重量％）を用いて行なった。ただし脱硫
処理対象のガスは酸性ガス燃焼炉排ガス（ＳＯ，濃度：
６６９７１ｐｐｍ、ＳＯ３濃度：１３６７ｐｐｍ）に変
え、また入口ガス流量を１８６５ＯＮｍ’／時に変えた
。

この実施例２における予備脱硫部の容量係数（Ｋ）は５
１７　（ｋｇ−ｍｏｌ／ｒｎ’　・ｈｒ　・ａｔｅ）で
あった。

［比較例２］ 予備脱硫部におけるガス線速度が、脱硫部におけるガス
線速度（１，７ｍ／秒）と同一になるような装置を用い
た以外は実施例２と同様にして脱硫試験を行なった。

この比較例２における予備脱硫部の容量係数（Ｋ）は６
３　（ｋｇ−ｍｏｌ／ｍ’　・ｈｒ　・ａｔｅ）であり
、実施例２に比較して約８．２分の１であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のガス中の特定成分の湿式除去方法の
実施に利用することのできる装置の例のシステムを示す
模式図である。 ｌｌ：予備脱硫部 １２：脱硫部 ｌ３ニスプレー装置 １４：液溜 １５：循環ポンプ １６：スプレー装置 １７：ｊｇ度検知装置 １８二工業用水補充スプレー 特許出願人　　宇部興産株式会社 代　理　人　　弁理士　柳川泰男 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガスを移動させながら、スプレー装置から噴霧され
   る液体にガスを接触させることからなる気液接触方法に
   おいて、スプレー装置をガスの移動路に直列に少なくと
   も二基設置し、このうちガスに先に接触するスプレー装
   置から噴霧される液体とガスとの気液接触速度（ガス線
   速度）を、後のスプレー装置から噴霧される液体とガス
   との気液接触速度（ガス線速度）の二倍以上とすること
   を特徴とする方法。 ２、ガスに先に接触するスプレー装置におけるガス線速
   度を、後のスプレー装置におけるガス線速度の四倍以上
   とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の気
   液接触方法。 ３、ガスに先に接触するスプレー装置におけるガス線速
   度を８〜１５ｍ／秒、後のスプレー装置におけるガス線
   速度を１〜４ｍ／秒とすることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項もしくは第２項記載の気液接触方法。 ４、気液接触方法が、ガスを移動させながら、スプレー
   装置から噴霧される液体に接触させることにより、該液
   体に選択的に吸収もしくは吸着されるガス成分を、該液
   体に吸収もしくは吸着させてガス中の特定成分の湿式除
   去を行なうための方法であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の気液接触方法。 ５、ガスが、硫黄酸化物を含む燃焼排ガスであり、スプ
   レー装置から噴霧される液体が硫黄酸化物吸収性水溶液
   もしくは水性分散液であり、かつ該液体との接触により
   硫黄酸化物が除去されることを特徴とする特許請求の範
   囲第４項記載の気液接触方法。 ６、ガスが、硫黄酸化物を含む燃焼排ガスであり、スプ
   レー装置から噴霧される液体が亜硫酸マグネシウムを含
   む水溶液もしくは水性分散液であり、かつ該液体との接
   触により硫黄酸化物か除去されることを特徴とする特許
   請求の範囲第４項記載の気液接触方法。