JPS62234526A - 二酸化硫黄を除去する方法及び装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、二酸化硫黄を液体に吸収させる、又は液体
と反応させる気液接触装置及び気液接触法の改良に関す
る。それは特に、亜硫酸塩水溶液により排ガスから、詳
しく述べるならば火力発電所の煙道ガスから、二酸化硫
黄を除去するためのつ１　／ｌ／　マン−Ｏ−ド法（Ｗ
ｅｌ　１ｍａｎ−Ｌｏｒｄ　ｐｒｏｃｅｓａ）の吸収器
に適用されるものであるが、それはまた、溶解炉、硫酸
工場からの排気流、あるいは他のどのような二酸化硫黄
含有ガス流に対しても適用可能である。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

水性液とガスとを接触させる装置を必要とする方法の実
例として、煙突ガスから二酸化硫黄を除去するウェルマ
ン−ロード法は、アルカリの亜硫酸塩の水溶液（通常は
亜硫酸ナトリウム）を使用し、それは吸収塔において亜
硫酸水素ナトリウムを形成することによって二酸化硫黄
と化学的に結合する。この方法には、亜硫酸水素塩をも
との亜硫酸塩に戻し、そして二酸化硫黄ガスを回収する
独立した再生設備が含まれ、回収された二酸化硫黄ガス
は、圧縮してゴンペ詰めされるか、又は硫酸もしくは元
素の硫黄に転化される。石炭だきの工場からの煙道ガス
の場合、フライアッシュ及び塩化物を除去するための独
立した装置が含壕れる。

再生可能なウェルマン−ロード法においては、資本経費
が大きく、吸収器での圧力損失を克服するのに必要とす
るエネルギーが大きいため、再生不可能な煙道ガス脱硫
法が、主としてそのような方法により製造される固形廃
棄物の処理に関する問題があるにもかかわらず、従来は
より一般的に選択されていた。

゛本発明は、吸収装置及びその運転を改善するものであ
る。詳しく述べるならば本発明は、ウェルマン−ロード
法の吸収器であって、それによって、再生可能な処理法
が一層経済的になるように資本経費と所要寄生動力（ｐ
ａｒａｓｉｔｉｃ　ｐｏｗｅｒｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ
ｓ　）とを減少させ、かくして再生不可能な処理法の固
形廃棄物の問題が回避される吸収器に関する。

以下余白 〔問題点を解決するための手段、作用効果、及び実施例
〕 本発明は、きわめて小さな液流量で液を分配すること及
び効率のよいランダムな不規則充填を使用することによ
って、圧力損失の小さい単一の比較的短い充填塔で、再
生前の使用済み吸収剤（ａｂａｏｒｂａｔｅ　）溶液を
再循環させる必要がない吸収工程を達成することができ
る。

第１図に吸収塔１０の概要図を示す。第１図は、液分配
器１１、任意の充填物押え１２、充填物サポート１３、
及び慣用的なガス分配器１４の位置を示している。この
ガス分配器１４は、必要ならば液を集める働きをする。

第１図には、液及びガスの出入口が示されている。

塔の上部に供給される液体の流量は、０．０５〜１．０
ガロン／　ｍｉｎ・ｆｔ２（０，１２〜２．４５ｍ３／
ｈ・ｍ２）　。

あるいけ一層好ましくは０．２〜０．３ガロン／ｍｉｎ
・ｆｔ２（０，４９〜０．７３　ｍ３／ｈ・ｍ２）であ
る。新しい吸収剤溶液のみを、再循環させずに使用する
。このよ充填物の作用が小さま液流量に適合するように
充填物を選択する。一つの適当な型式は、充填物の作用
がその大きな濡れ面積に液体を広げるよりは、むしろ主
として小滴を結合しそして分離する型式である。この泣
式の適当な充填物は、シア（Ｈｓｉａ）に対する米国特
許第４５１１５１９号明細書に示された空間容積の大き
い充填物であり、上記明細書の開示は参照によりここに
組み入れられる。この充填物は多数の滴下点（ｄｒｉｐ
　ｐｏｉｎｔ＋ｓ）を有し、その充填物の表面積は比較
的小さいが、不ぞろいの相互作用端（ｎｏｎ−ａｌｉｇ
ｎｅｄ　Ｉｎｔｅｒａｅｔｌｎｇｅｄｇｅｓ）の全長は
比較的長い。

本発明では液流量が小さく、液の滞留時間が段塔あるい
はトラップトレー付きの複数の充填塔を用いる従来方式
の量分の−から十分の−であるた、め、ウェルマン−ロ
ード法においては、亜硫酸塩が硫酸塩に酸化される問題
が５０％から９０％はどのｔまで減少する。これは、硫
酸塩が液の吸収効率を低下させ、従ってそれを再生処理
工程で除出及び経常支出を増加させるものであるので重
大である。その上、これらの硫酸塩は、環境上安全なや
り方で処理しなければならない固形廃棄物である。

小流量の利点を利用するために充填物上に液体を分配す
るため、１平方フイート（０，０９３ｍ）当り少なくと
も３、好ましくは少なくとも６〜９の、均等に間隔を保
たせた供給点を備えてなる滴下式分配器を使用すること
ができる。本来は無極性液体を予定していたこの目的に
適合することができる一適当な液分配器が、ムーア（Ｍ
ｏｏｒｅ）に対する米国特許第４２６４５３８号明細書
に示されており、この明細書の開示は参照によりここに
組み入れられる。この特許明細書に開示された離式の分
配器は有機液体のために計画されたものではあるが、下
記において後述するように、親水性のコーティングを使
用することによって本発明のために使用するのに適合さ
せることができる。他の型式の液分配器を使用してもよ
い。直径の大きい塔では、小さな液流量について都合よ
く設計されたスプレー式分配器が、費用が一層少なくて
すむので好ましかろう。所要の小さな液流量を配給する
のに適したそのほかのどのような種類の分配器も使用す
ることができよう。分配器の効率が低い場合には、充填
層の長さをふやさなければならない。従って、低効率の
分配方法を使用してもよいが、それにはより高い充填層
につきもののより大きな出費と圧力損失とのために受け
る不利が伴う。

金属（ステンレス鋼）製のトラフ式又は滴下式分配器を
使用する場合、分配器の表面、液体を運ぶ供給トラフの
外側は、液体が重力によりこのような表面上を流れるに
つれてそれらの上に液体の薄膜を形成させる親水性の微
孔質コーティングで被覆すべきである。また、被覆され
た滴下フィンガーは全て伸ばして、充填物（又は、充填
物押えを用いるならば充填物押え）の表面に近接又は接
触させるべきである。間隔は、向流方向に流れるガスに
よって液体が鳳伴されるのを避けるため、供給される液
体小滴の直径よりも実質的に大きくすべきではない。こ
のような配置は効率を最大にし、また、吸収器出口のデ
ミスタ−の必要をなくすことができる。

好ましい液分配器の部分破断分解図を第２図に示す。こ
の液分配器は供給トラフ２０、スペーシング部材２１、
及びフローガイド２２を有し、このフローガイドには、
２４の所で端が充填物（模式的に示されている）に近接
した滴下フィンガーが付属している。滴下フィンｆ−２
３は、棒状でもよい。第２図に示した好ましい液分配器
の部分を組立てた模式組立図を第３図に示す。第４図は
、第２図の配列と同じ配列の分解模式側面図であるが、
スペーサ一部材２１はスペーサー２５と取替えられてい
る。第５図は、スペーシング部材２１の一部の拡大横断
面を示す。

次に述べる実施例においては、米国特許第４５１１５１
９号明細書の第７図〜第１０図に示された、直径３ｙ２
インチ（８９ｍ）及び軸方向高さ１１／４インチ（３２
ｗｍ　）の充填物を使用した。

充填高さは７．５フイー）（２，３ｍ）でありた。米国
特許第３９３７７６９号明細書に記載されたような、１
平方フイー）（０，０９３ｍ２）当り９個の滴下フィン
ガーを有する液分配器を使用した。この分配器の運転に
使用される表面は、ニューシャーシー州ホワイトハウス
のハイドロマーインコーホレイティド（Ｈｙｄｒｏｍｅ
ｒ、Ｉｎｃ−）により市販されている、米国特許第４４
６７０７０号明細書に記載され九樹脂ラテックスの耐ド
ラッグ性の（ｄｒａｇｒｅｓｉｓｔａｎｔ）親水性コー
ティングで被覆した。この分配器には、第２図、第３図
、及び第５図に２１で示したへこみ（ｄｉｍｐｌｅ）付
きの孔あき板も含まれた。へこみは、交互に反対方向に
向いていた。

第５図のへこみ５０は、この場合、液の分配を助けるよ
うに８ｍ１ｌ（０，２＋ｍ）の薄鋼板に３／１６インチ
（４，８ｍ）離して設けた。塔の直径は３０インチ（７
６２■）であった。液組成は、次のとおりであった。

重ｆｉ係 Ｎａ２８０３　　　　　１７．４ Ｎａ２Ｓ２０．５　　　　　　２．９ Ｎａ２８０４６．０ Ｈ２Ｏ７３，７ 試験結果を第１表に示す。

第２表は、各試験についての圧力損失及び計算物質移動
係数を示す。最大の物質移動係数は、その試験でのが入
流量が塔をローディング域で運転しているような流量で
ある試験について得られた。

すなわち、ガス流量は、塔内の液ホールドアツプを増加
させ、その結果圧力損失を増加させ、且つ、液により占
められる空間がふえるため気液接触を増加させるのに十
分大きな流量である。

以１．′、白 単−の充填層を使用することは、ウェルマン−ロード法
の工場のために現在用いられているものと比較して設計
実務上吸収器の資本投資を大幅に低下させる。単一充填
層はまた、主として吸収器を通してガスを供給するのに
必要な送風機の動力の面において運転費を大いに低下さ
せるが、現在必要とされている液再循環ポンプをなくす
ことによっても運転費を低下させる。充填層には、これ
らの省エネルギーを達成するため、好ましくは最小長さ
の充填層でもりて必要な物質移動接触効率を達成するこ
とができ、また充填層の圧力損失が、上記省エネルギー
を可能とするのに十分小さいものになる、効率の高い充
填物を使用する。

この発明の最適な装置はどではない装置を使用すること
によって、一部の資本経費とエネルギーとを節約する利
益を獲得することができる。すなわち、従来の吸収処理
法のポンプアラウンド部の全てを単一充填層に取替るの
ではなく、むしろポンプアラウンド部のいくつかを合同
させて２つ又は３つの部分にすることが可能である。こ
れらの部分は、今までどおり液循環を使用して液流量の
大きい運転を達成するが、それにもかかわらずこれらの
部分の圧力損失をいくらか減少させることができる。省
エネルギーは、ここではトラップトレーのいくつかをな
くすことから得られる。トラップトレーの消失はまた、
かなりの資本経費を節約する。ドラッグトレーは、ステ
ンレス鋼で製作されるため非常に費用がかかる。

もう１つの部分的に簡易化した構成が可能である。この
構成では２つの充填層を使用する。上の充填層はζ過再
生（ｏｎｃｅ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｒｅｇｅｎｅｒａｔｅ
ｄ　）吸収溶液を小さい液流量で使用する充填部である
。

従りて再生溶液中のＳＯ□蒸気圧が低いため、考えられ
るＳＯ２含有量の一番少ない排ガスを生じさせる。下の
充填層では、液をより分布しやすくするため液流量をよ
り大きくするために再循環が行なわれ、またこの下部充
填層≠は、乾いた領域によつて引き起こされる、塩が沈
殿するという潜在的な問題をなくすのに役立つ。

Ｉンプアラウンドがなく、小流量を使用する単一充填層
は、ＳＯ□源よりのガス流から直接ＳＯ２を吸収するの
に使用し、又は最後の工程として、石炭だき発電所にと
って必須のフライアッシュ除去及び塩化物除去を含むど
のような中間の汚染管制装置よりのガス流からでもＳＯ
２を吸収するのに使用することができよう。

標準的な運転においては、亜硫酸塩濃度と液及びガスの
供給量とに基づいて化学量論上典型的には１０〜２０％
過剰の吸収剤の亜硫酸塩溶液を塔に供給する。しかしな
がらいくつかの場合には、ガスからＳＯ□の全てを除去
するよりも、再生を効果的にするために吸収剤液を完全
に反応させることが一層望ましいことかもしれない。そ
のような場合、液の供給は、理論量に基づけば多少不足
しよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法で使用する吸収塔の概要図、第２
図は本発明の好ましい液分配器の部分破断分解図、第３
図は第２図の液分配器の部品を組立てた模式組立図、第
４図は第２図のスペーシング部材をスペーサーと取替え
た液分配器の分解模式側面図、第５図はスペーシング部
材の部分拡大横断面図である。 図中、１０は吸収塔、１１は液分配器、２０は供給トラ
フ、２１はスペーシングｍ材、２２はフローガイド、２
３は滴下フィンｆ−１２５はスペーサー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、充填塔の下部にＳＯ＿２を含有するガス流を通し、
   その塔の上部に亜硫酸塩の水溶液を０．０５〜１．０ガ
   ロン／ｍｉｎ・ｆｔ＾２（０．１２〜２．４５ｍ＾３／
   ｈ・ｍ＾２）の流量で供給して、ＳＯ＿２含有量が減少
   したガスを前記塔の上部から取出し、亜硫酸水素塩溶液
   を前記塔の下部から取出すことを含む、ガス流からＳＯ
   ＿２を除去する方法。 ２、単位時間当りの流入液の亜硫酸塩の全含有量が、少
   なくとも単位時間当りの流入ガスの二酸化硫黄含有量と
   等しい、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、前記亜硫酸塩がアルカリの亜硫酸塩である、特許請
   求の範囲第２項記載の方法。 ４、前記亜硫酸塩の水溶液をスプレー式分配器によって
   分配する、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５、前記亜硫酸塩の水溶液をトラフ式分配器によって分
   配する、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６、前記分配器が、そこから液が充填物へと流れる親水
   性の表面を有する、特許請求の範囲第５項記載の方法。 ７、液の流量が０．２〜０．３ガロン／ｍｉｎ・ｆｔ＾
   ２（０．４９〜０．７３ｍ＾３／ｈ・ｍ＾２）である、
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ８、液体によって表面が全体的に濡らされるような親水
   性表面を有する滴下フィンガーから液体を分配する、充
   填塔の上部に水性液を分配するための液分配器。 ９、前記滴下フィンガーが、有機物の親水性コーティン
   グを有するステンレス鋼で作られている、特許請求の範
   囲第８項記載の液分配器。