JPS62279830A - 排煙脱硫方法 - 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】 ［発明の分野］ 本発明は、湿式吸収法に基づく排煙脱硫方法に関する。

［発明の背景］ 火力発電所ボイラー、あるいは化学工場、金属精練工場
などの各種燃料炉から排出される排煙ガスは、通常、二
酸化イオウ（：５Ｏ２）および三酸化イ才つ（ＳＯｓ）
などのイオウ酸化物が含まれているため、公害防止の見
地から、これらの排煙ガス中のイオウ酸化物を除去する
排煙脱硫方法について種々の提案などがなされており、
既に実用に供されているものも数多くある。

排煙脱硫方法としては上記のように各種の方法が知られ
ているが、その代表的なもののひとつとして、排煙ガス
をアンモニア水溶液などのアルカリ性水溶液（吸収液）
と接触させてイオウ酸化物を吸収除去する湿式法が知ら
れている。この湿式法において吸収液としてアンモニア
水溶液を用いた場合には、最終製品あるいは他の工業薬
品の原料として有用な硫酸アンモニウム、亜硫酸アンモ
ニウム等の塩が生成するため、このような見地からの研
究も各積行なわれている。イ才つ酸化物を吸収液に効率
良く吸収させるために、また最終的に回収されるイオウ
酸化物吸収液中の塩濃度を高めるためにも、排煙ガスを
回収前の塩含有吸収液と予め接触させて排煙ガスを冷却
したのち、吸収塔に導入して吸収液と向流接触させる方
法が利用されている。またこの方法では、吸収塔内で生
成する塩含有吸収液の塩濃度を高め、かつ吸収効率を高
めるために吸収液を循環させながら排煙ガスとの自流接
触を行なっている。

一方、湿式の排煙脱硫方法を利用した脱硫装置から排出
される処理済ガスに水蒸気が随伴することが問題とされ
ている。この水蒸気は白煙の状態で排出されてスタック
レインとなる外、水蒸気が排煙ガス中の煤塵を含んだ状
態にて排出されるとの問題がある。従って、これらの酸
性水蒸気に起因する酸性雨の発生が助長されることにな
る。

従来から、スタックレインの防止あるいは排煙ガスを煙
突から排出する際に発生する白煙を防止する方法として
以下に記載する方式の処理方法が利用されている。

（イ）アフターバーニング方式 これは、排煙脱硫処理された排煙ガスをアフターバーナ
ーを用いて１１０℃程度に加熱して大気中に放出する方
法である。

ただし、この方法による処理においては、燃料コストが
上昇し、その上昇は主燃料の３％にも達するとの問題が
ある。さらに、排出される排煙ガスは透明化するが、こ
のアフターバーニングにより発生する物質がさらに追加
排出されるとの問題がある。

（ロ）旋回流方式およびエリミネータ一方式これは、排
気用の煙突内部に偏流板などの装置を設けて、排出され
る排煙ガスに旋回流を与え遠心力で排煙ガスから水滴な
どを分離回収する方法である。

ただし、この方法は、設備費が高価になり、さらに排煙
ガス中に含まれる微粒子状物質は捕集できない。また、
水滴の分離ス七力は排出されるガス量によって変化する
ので、一定の分離能力が保証されない。さらに、煙突内
改造工事には長期間を要すると共に、メンテナンスには
装置を停止することが必要となるなどの問題がある。

（ハ）ミストコ、トレル方式 これは、電気集塵機を用いて水蒸気、煤塵、微粒子状物
質などを除去する方法であり、除去効率および除去能力
共に優れているが、設備が非常に高価であり、またラン
ニングコストおよびメンテナンス費用も高価になる。さ
らに、装置が大型であるので、広い敷地が必要となると
の問題がある。

このように脱硫処理された排煙ガスに含まれる水蒸気を
除去して、スタックレインの発生および煙突からの白煙
の発生を防止するため従来の方法は、効率あるいはコス
トなどの面で不充分であったということができる。

［発明の目的］ 本発明は、湿式吸収法に基づく排煙脱硫方法において、
比較的簡単な装置を利用して脱硫処理ガスに随伴して排
出されやすい水蒸気や微粒子状物質を有効に捕集するこ
とのできる方法を提供することを主な目的とする。

本発明は特に、イオウ酸化物を含有する排煙ガスを冷却
塔にて、後記吸収塔より供給されるイオウ酸化物吸収液
と接触させることにより冷却したのち、これを吸収塔に
導入して、該吸収塔に循環下に導入されるイオウ酸化物
吸収液と向流接触させることにより、イオウ酸化物を該
吸収液に吸収させることからなる排煙ガスの脱硫方法の
改良方法を提供することを目的とする。

［発明の要旨１ 本発明は、イオウ酸化物を含有する排煙ガスを冷却塔に
て、後記吸収塔より供給されるイオウ酸化物吸収液と接
触させることにより冷却したのち、これを吸収塔に導入
して、該吸収塔に循環下に導入されるイオウ酸化物吸収
液と向Ｉｉ接触させることにより、イオウ酸化物を該吸
収液に吸収させることからなる排煙ガスの脱硫方法であ
って、上記吸収塔に循環下に導入されるイオウ酸化物吸
収液を循環過程において強制冷却する工程が含まれるこ
とを特徴とする排煙脱硫方法にある。

［発明の詳細な記述］ 本発明の排煙脱硫方法の処理対象となる排煙ガスは、火
力発電所ボイラー、あるいは化学工場。

金属精練工場などの各種燃料炉などから排出されるイオ
ウ酸化物を含む高温の排煙ガスである。

通常、このような排煙ガス中にはイオウ酸化物（ＳＯｘ
）５度が５００〜５０００ｐｐｍｃ７）ｉ回内で含まれ
ている。さらにこのような排煙ガスは通常水蒸気を３〜
２０重量％の範囲内で含んでおり、さらに、煤塵あるい
はヒユーム（微粒子状物質）などを含んでいる。

以下、本発明を、添付した図面に沿ってさらに詳しく説
明する。

第１図は、本発明の方法を実施するのに好適な、冷却塔
と吸収塔の配置の例を示すフローシートである。

第１図において、Ａは冷却塔、Ｂは第一吸収塔、Ｃは第
二吸収塔である０通常、第一吸収塔Ｂおよび第二吸収塔
Ｃにはそれぞれラシヒリングあるいはボールリングなど
の充填材が充填されている。

冷却塔Ａの下部には処理対象の排煙ガスを導入する導管
１が備えられている。冷却塔Ａの頂部付近には冷却塔Ａ
から導出される排煙ガスを第一吸収塔Ｂに導入する導管
２が備えられている。導管２は、冷却塔Ａと第一吸収塔
Ｂとを直列に接続するように第一吸収塔Ｂの下部に接続
している。第一吸収塔Ｂの頂部付近にはこの吸収塔から
導出される排煙ガスを第二吸収塔Ｃに導入する導管３が
備えられている。導管３は第一吸収塔Ｂと第二吸収塔Ｃ
とが直列に接続するように第二吸収塔Ｃの下部に接続し
ている。第二吸収塔Ｃの頂部付近には第二吸収塔Ｃから
排出される排煙ガスを煙突などへ導く導管４が備えられ
ている。

一方、上記の排煙ガスの導管とは別に、吸収液（アンモ
ニア水溶液）を第二吸収塔Ｃ，第−吸収塔Ｂおよび冷却
塔に導入する導管が配置されている。すなわち、導管１
１から伸びた導管１２が第二吸収塔Ｃの上部に、また、
導管１１から伸びた導管１３が第一吸収塔Ｂの上部にそ
れぞれ接続している。第二吸収塔Ｃの下部から出た導管
１４は第一吸収塔Ｂの上部に接続し、第一吸収塔Ｂの下
部から出た導管１５は冷却塔Ａの上部に接続している。

そして、冷却塔Ａには、吸収液を排出する導管１６が備
えられている。

さらに第二吸収塔Ｃでは、その下部から出た導管１７に
水冷装置などの強制冷却手段Ｄ２が付設され、そして強
制冷却手段Ｄ２から出た導管１８が第二吸収塔Ｃの上部
に接続され、第二吸収塔Ｃの内部の吸収液を冷却しなが
ら循環させることができるように配管がなされている。

また、第一吸収塔Ｂにも第二吸収塔と同様に、その下部
から出た導管１９に強制冷却手段り、が付設され、さら
に冷却手段Ｄ２から出た導管２０が第一吸収塔Ｂの上部
に接続され、第一吸収塔Ｂの内部の吸収液を冷却しなが
ら循環させることができるように配管がなされている。

通常冷却塔Ａの下部からは、導管２１が出ており、その
先端は冷却塔Ａの上部に接続して、冷却塔の内部の冷却
液を循環することができるようにされている。

なお、強制冷却手段Ｄ１には冷却用液体を供給・排出す
る導管３１が、また強制冷却手段Ｄ２には同様の導管３
ｚがそれぞれ配置されている。

このように配置された冷却塔、第一吸収塔および第二吸
収塔を用いて、本発明の排煙脱硫方法は１次のように実
施される。

冷却塔Ａにおいて、導管１を通して導入した処理対象の
排煙ガスと、導管１５を通して第一吸収塔から導入され
た吸収液とを接触させて、冷却塔を出る際の排煙ガスの
温度が通常８０℃以下（好ましくは、５０〜６０℃）の
温度になるように、排煙ガスを冷却する。

通常、冷却塔Ａの内部にある吸収液を導管２１を通して
循環させながら、繰り返し排煙ガスと接触させる。接触
は、通常向流にて行なわれる。

このようにして冷却塔で排煙ガスを冷却する際には吸収
液中に含有される水が相当量蒸発する。

冷却された排煙ガスは、この冷却塔で蒸発して発生した
水蒸気と共に冷却塔Ａから導管２により第一吸収塔Ｂに
送られる。

一方、冷却塔で排煙ガスを冷却した吸収液は。

イオウ酸化物のアンモニウム塩（例、酸性並硫安［Ｎ　
Ｈａ　ＨＳ　Ｏｘ　］　、硫安［（ＮＨａ）２３０４］
および亜硫安［（ＮＨａ）２ＳＯ３］）を高濃度で含有
しており、通常、導管１６から排出され、精製工程など
に送られる。この冷却液に含有される塩は、たとえばヒ
ドロキシルアミンジスルホン酸アンモニウムの合成等に
利用される。

次に、第一吸収塔Ｂにおいて、導管２を通って導入され
た排煙ガス（冷却塔において蒸発した水蒸気を含む）と
吸収液とを向流接触させる。吸収液は第一吸収塔Ｂの下
部から抜出され、吸収塔の上部に循環導入されている０
本発明においては。

このように循環する吸収液を冷却用液体を用いて循環過
程において強制冷却する。そして、このように冷却した
吸収液を繰り返し排煙ガスと接触させる。

吸収液の冷却は、冷却用液体を用いる種々の方法を利用
して行なうことができるが、循環する吸収液を循環ライ
ンに付設された強制冷却手段Ｄ１を利用して行なうこと
が有利である。すなわち、第一吸収塔Ｂの下部から導管
１９で抜出された吸収液を強制冷却手段Ｄ１に導入し、
ここで冷却用液体を用いて、好ましくは液温か６０℃以
下、さらに好ましくは５５〜２５℃の範囲内となるよう
に冷却する。冷却された吸収液は導管２０により吸収塔
Ｂめ上部に導入され、排煙ガスと向流接触する。冷却用
液体としては通常、水、海水などを用いる。

このように排煙ガスと冷却された吸収液とが向流接触す
ることにより、排煙ガス中に含まれる水蒸気、すなわち
、冷却塔Ａに導入された排煙ガスが含有していた水分お
よび冷却塔Ａにおける冷却の際に蒸発して排煙ガスに含
有されることとなった水蒸気の少なくとも一部が、たと
えば排煙ガス中に含有される煤塵などを核として凝集す
る・そして、強制冷却手段り、に導入する冷却用液体の
量を７Ａ整することにより、吸収液の液温を調整できる
ため、この方法を利用して凝集する水の量を調整するこ
とかで−きる。

排煙ガス中に含有されるイオウ酸化物は従来の湿式の排
煙脱硫方法による場合と同様に吸収液中にアンモニウム
塩を形成して吸収される。

吸収液の一部は導管１５を通って冷却塔Ａに送られて、
排煙ガスの冷却用に利用される。

第一吸収塔Ｂで用いられる吸収液は、導管１３から供給
される。さらに、第二吸収塔が配置されている場合には
、導管１４を通って第二吸収塔Ｃからも供給される。

本発明の脱硫排煙方法においては、上記の第一吸収塔で
処理された排煙ガスをそのまま排出することもできるが
、さらに第１図に示されているように、第二吸収塔Ｃに
導入して処理することが好ましい。

この例では、第一吸収塔Ｂで処理された排煙ガスは導管
３を通って第二吸収塔Ｃに導入される。

第二吸収塔Ｃに導入された排煙ガスは、吸収液と向ｆｉ
ｔ接触する。この吸収液は、第二吸収塔の下部から抜出
され、吸収塔の上部に導入される。本発明においては、
この第二吸収塔においても、このように循環する吸収液
を冷却用液体を用いて強制冷却することが好ましい。そ
して、冷却された吸収液は排煙ガスと繰り返し向流接触
する。

吸収液の冷却は、第一吸収塔における冷却と同様に循環
する吸収液を循環ラインに付設された強制冷却手段Ｄ２
を利用して行なうことが有利である。すなわち、第二吸
収塔Ｃの下部から導管１７で抜出された吸収液を強制冷
却手段Ｄ２に導入し、ここで冷却用液体を用いて冷却す
る。冷却された吸収液は導管１８により吸収塔Ｃの上部
に導入される。冷却用液体としては、前記の場合と同様
に、水、海水などを用いる。

この向流接触により、排煙ガス中に残存する水蒸気の少
なくとも一部が例えば煤塵などを核として更に凝集する
。従って、第一・吸収塔における場合と同様に強制冷却
手段Ｄ２に導入される冷却用液体の量を調整することに
より吸収液の温度を調整し、東果する水の量を調整する
ことができる。

またこの工程でも、排煙ガス中に残存するイオウ酸化物
が吸収液にアンモニウム塩として吸収される。

第二吸収塔Ｃで吸収液と向流接触して後、排煙ガスは、
導管４を介して煙突（図示なし）から排出される。上記
のような本発明の方法を利用して脱硫処理されて排出さ
れる排煙ガス中の水蒸気の含有量は著しく低減され、か
つ排煙ガスの温度が低くなるので、特に白煙防止処理な
どを施す必要はない。ただし、所望により公知の白煙防
止処理を併用することもできる。

第二吸収塔における吸収液は、通常導管１４を通って第
一吸収塔Ｂに導入される。また、そのまま直接、冷却塔
Ａに導入することもできる。

本発明において、第−及び第二吸収塔を配置した場合に
は、前述のように両者の吸収液を冷却することもできる
し、また、いずれか一方の吸収液を冷却することもでき
る。さらに、三基以上の吸収塔を配置した場合には、そ
の中の少なくとも一基の吸収塔の吸収液を冷却すればよ
い。

［発明の効果］ 本発明の排煙脱硫方法によれば、吸収塔において排煙ガ
スと強制冷却した吸収液とを向流接触することにより排
煙ガス中の水蒸気を高い効率で凝集させることができる
。

上記のようにして生成した水は、吸収液に導入されるた
め、吸収液中に生成するイオウ酸化物のアンモニウム塩
の濃度を調整するための水として利用することができる
。従って、冷却塔から回収される塩含有吸収液の濃度を
後の処理工程の要請に従って、自由に調節できるとの利
点もある。すなわち、吸収液の冷却温度を調整すること
により任意の量の水分を吸収塔で凝集回収できるので、
特に系外からの塩濃度を調整するための水の投入を必要
としない。

本発明の排煙脱硫方法は、吸収塔において排煙ガスを冷
却して排煙中の水蒸気を凝集回収することにより排煙ガ
ス中の水蒸気の含有量を調整することができる。従って
、スタックレインの発生を有効に防止できるばかりでな
く、白煙防止処理をすることなく排煙ガスを放出したと
しても白煙の発生を有効に防止することができる。

さらに、上述のように水蒸気が吸収塔内で凝集する際に
煤塵が核となって捕集されるので、排煙ガス中の煤塵の
含有量を著しく低下させることができる。従って、特に
煤塵除去処理を行なうことなく、゛排煙ガスを放出する
ことができる。

このような効果があるにも拘らず、イオウ酸化物の除去
効率は低下することがなく、むしろ、吸収塔内での吸収
液温度が低いのでアンモニアおよびＳ０２が吸収液に吸
収されて生成した塩の平衡蒸気圧が低くなるため、より
吸収が促進されるので、除去効率が向上する傾向がある
。

次に本発明の実施例および比較例を示す。

［実施例１］ 第１図に示すように配置して、排煙ガスの脱硫を行なっ
た。

冷却塔Ａに下記組成ａの排煙ガス（１６０℃）を１４８
０００ｋｇ／時間の速度で導入し、第一吸収塔Ｂから導
き出された下記組成Ａの吸収液を８０００ｋｇ／時間の
速度で冷却塔Ａに導入し。

排煙ガスと吸収液とを向ｍ接触させて排煙ガスの冷却を
行なった。冷却塔Ａから５６℃に冷却された下記組成り
の排煙ガスを１５４０００ｋｇ／時間の速度で導き出し
、冷却塔Ａから１８００ｋｇ／時間の速度で下記組成り
の吸収液を回収した。

なお、冷却塔Ａにおいて、１６０’Ｏの排煙ガスを５６
℃に冷却するために、一時間あたり吸収液中の水６２０
０ｋｇが窯発した。

排煙ガス組成ａ ｃｏ２　　　　　　　　　　１６．０重量％Ｈ２０６，
７重量％ ０２　　　　　　　　　　　　　５．４重量％Ｎ２　　
　　　　　　　　　　７１．６重量％Ｓ　Ｏ、）　　　
　　　　　　　　　　　９Ｃ；　ｎ　／′１−−−排煙
ガス組成り ＣＯ□　　　　　　　　　　　　　１５．５重量％Ｈ２
０１０，５重量％ Ｑ２　　　　　　　　　　　　５．２重量％Ｎ２　　　
　　　　　　　　６９．１重量％Ｓ　Ｏ２２５００ｐｐ
ｍ 吸収液組成Ａ ＮＨ，Ｈ５Ｏコ　　　　　　　　　　　　　　　　　４
　　、　４ｆｆｉ　量％（ＮＨａ）２ＳＯ３１，４重量
％ （ＮＨａ）２５０４　　　　　　２．４重量％Ｈ，０９
１，８ｉ量％ 吸収液組ｒ＆Ｂ ＮＨ４Ｈ３０，１９，４重量％ （ＮＨａ）２ＳＯ３６，３重量％ （ＮＨａ）２５０４　　　　　１０．４重量％Ｈ２０６
３，９重量％ 次に、冷却塔Ａから抜き出した排煙ガスを第一吸収塔Ｂ
に導入した。第一吸収塔Ｂに、頂部から２５重量％のア
ンモニア水溶液を５００ｋｇ／時間の速度で投入し、さ
らに第二吸収塔Ｃの底部から導出された吸収液を３１０
０ｋｇ／時間の速度で導入した。

第一吸収塔Ｂの底部からは吸収液を循環液として４０９
０００ｋｇ／時間の速度で抜き出し、冷却用液体として
海水が２５０トン／時間の速度で導入されている強制冷
却装置り、（スパイラルクーラー、冷却能力３．ＯＸ　
１０　ＧＫｃａｌ／時間）を利用して５１℃に冷却した
。この冷却された吸収液と上記のアンモニア水溶液およ
び第二吸収塔からの吸収液とを併せて上記の排煙ガスと
向流接触させた。

第一吸収塔Ｂから導出された排煙ガスの温度は、５１℃
であり、この第一吸収塔Ｂで冷却塔Ａから導入された排
煙ガス中に含まれる水蒸気の２４．７重量％を凝集させ
ることができた（第一吸収塔から導出された排煙ガス中
の水分含有量８．１重量％）。

次に、第一吸収塔Ｂの頂部から導き出された排煙ガスを
第二吸収塔Ｃに導入した。一方、第二吸収塔Ｃの頂部か
ら２５重量％のアンモニア水溶液を７０ｋｇ／時間の速
度で投入した。

さらに、第二吸収塔Ｃの底部から吸収液を循環液として
３９４０００ｋｇ／時間の速度で抜き出し、冷却用液体
として海水が１５０トン／時間の速度で導入されている
強制冷却装置Ｄ２（機種および冷却走力は前記と同様）
により、抜出した吸収液を４６℃に冷却した。

この冷却された吸収液と上記のアンモニア水溶液とを併
せて、上記の排煙ガスと向流接触させた。

第二吸収塔Ｃから排出された排煙ガスの温度は４６℃で
あり、この段階で第一吸収塔Ｂを経て第二吸収塔Ｃに導
入された水蒸気の２４．７重量％を凝集させることがで
きた（第一吸収塔および第二吸収塔の合計の水蒸気凝集
率は、４３．３重量％）、第二吸収塔Ｃからの排煙ガス
の排出量は１４７トン／時間である。

排出された排煙ガスの組成を以下に示す（排煙ガス組成
Ｃ）。

抜ｍｙ、ｔｍ＊旦 ｃｏ　　２　　　　　　　　　　　　　　　　１６．２
重量％Ｈ２０６，２重量％ ０□　　　　　　　　　　　　　　　　　　５．５重量
％Ｎ２　　　　　　　　　　　７２．２重量％Ｓ　０２
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１　０　ｐｐ
ｍなお、この実施例においては、イオウ酸化物のアンモ
ニウム塩の析出は見られず、従って塩の濃度調整用の水
を系外から投入することを要しなかった。

また、脱硫率は９９重量％以上であり、肉限で観察した
ところ、煙突から白煙はほとんど発生していなかった。

なお、煤塵減少率（Ｊ　Ｉ　５−Ｚ−８８０８により測
定）は３０％であった。

［比較例１］ 実施例１において、第一吸収塔Ｂおよび第二吸収塔Ｃの
強制冷却装りを稼働させることなく排煙脱硫処理を行な
った。

この排煙脱塩処理おいては、冷却塔Ａにおいて２５００
ｋｇ／時間、第二吸収塔Ｃにおいて４３５０ｋｇ／時間
の速度で塩濃度調整用の水を系外から投入することが必
要であった。

第二吸収塔Ｃから排出された排煙ガス中のＨ２０ｅ度は
ｌ　Ｏ、５ｆｆｘ量％であり、煙突から白煙の発生が見
られた。また、脱硫率は９５重量％であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施するのに好適な、冷却塔
および吸収塔の配置の例を示すフローシートである。 Ａ：冷却塔、Ｂ：第一吸収塔、Ｃ：第二吸収塔、Ｄ　、
　、　ｎ　２　：強制冷Ｘｌ［（水冷袋ａり１〜４：排
煙ガス用導管、１１〜１６：吸収液用導管、１７〜２１
：吸収Ｗ＆循環用導管、３１゜３２：冷却用液体用導管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、イオウ酸化物を含有する排煙ガスを冷却塔にて、後
   記吸収塔より供給されるイオウ酸化物吸収液と接触させ
   ることにより冷却したのち、これを吸収塔に導入して、
   該吸収塔に循環下に導入されるイオウ酸化物吸収液と向
   流接触させることにより、イオウ酸化物を該吸収液に吸
   収させることからなる排煙ガスの脱硫方法であって、上
   記吸収塔に循環下に導入されるイオウ酸化物吸収液を循
   環過程において強制冷却する工程が含まれることを特徴
   とする排煙脱硫方法。 ２、循環下に強制冷却により冷却された吸収液の温度が
   ６０℃以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の排煙脱硫方法。 ３、循環下に強制冷却により冷却された吸収液の温度が
   ５５〜２５℃の範囲にあることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の排煙脱硫方法。