JPS62501754A - 高温ガスから有害物質を除去するための浄化方法 - 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】 高温ガスから有害物質を除去するための浄化装置および方法 この発明は、高温ガスを冷却し、所定の温度で酸の分＃凝縮をおこない、凝縮液 を除去し、また更に冷却後に凝縮液と共に重金属を除去するような、高温ガスか ら有害物質を除去するための方法に関する。更にこの発明はこの方法を実施する ための浄化装置に関する。

この発明は特に煙道ガスの浄化に関わるものである。有害物質で汚れ大気中に放 出されるガスは著しい環境汚染をもたらし、著しい害を引き起こすことが知られ ている。有害物質は特に水滴と一緒になって再び地上に達し大地を汚染するので 、地上で成長する植物が害され又は破壊される。この現象は「酸性雨」として知 られている。

酸性雨に対しては特に排ガスの硫黄含有量に責任がある。それ故に排ガスを脱硫 することが知られており、とりわけ大型燃焼設備に対してはそのことが規定され ている。このためにガスは洗浄され、それにより硫酸は著しく希釈される。この 希釈された硫酸は著しく腐食性が強く、従ってその取り扱いに著しい困難を伴う 。

しかし近ごろ煙道ガスの脱硫は不十分であることも認識されるに至った。酸性雨 の害毒作用の主な部分は、硫黄含有量ではなくて重金属の含有量に帰すべきであ る。

ＫＯＳ法の名称のもとに、煙道ガスから二酸化硫黄ばかりでなく重金属をも除去 できる方法が知られている。このために煙道ガスは冷却され、その結果６０℃を 超える温度で硫酸が除去される。更に冷却した後に重金属を含む凝縮液が除去さ れる。ガスの洗浄が完了した後にガスは大気中に放出される。

従って煙道ガスから有害物質を除去するために。

ＫＯ５法は煙道ガスの中に含まれる水分のａ縮を利用する。硫酸となって凝縮す るのを容易にするために、硫酸の分離の前に煙道ガスに過酸化水素（Ｈ２，０２ ，）の形態の酸化剤が供給される。これによりＳＯ２，から５０３への酸化が支 援される。

ＫＯ３法は、煙道ガスの冷却により熱回収を行うことができるという長所を示す 、更に凝縮の際に生じた硫酸も経済的に使用可能である。

従ってこの発明はこの公知の方法の改良に関する。

従ってこの発明は、浄化が高温ガスの組成と状態とに無関係に高い効率でおこな われるように、高温ガスの有害物質の前記の浄化方法を構成ことを課題としてい る。

この課題は、この発明に基づき、高温ガスの湿度を浄化装置への流入の際に成る 定められた値にＷ節し。

種々の温度５の制御された段階的な冷却をおこない、これらの冷却の際にそれぞ れ凝縮液の分離をおこない、各分離をガス成分により凝縮液とともに生成したそ れぞれの酸の露点のすぐ下でおこなわうことにより解決される。

この発明は、浄化方法が機能するためには煙道ガスの中に比較的正確に定められ た水分量が存在することが重要である、という知見に基づいている。この水分量 が存在しないと浄化装置の効率が著しく低下する。

１１０℃を超える温度で浄化装置の中に導かれた煙道の含水量が最善であるとい うことが判明している。この含水量では酸の生成のための十分な凝縮液量が生じ 、他方では酸を過剰の水で薄め過ぎることはない。

高温ガスの含水量の２ｇ１ｍにより、当該酸のそれぞれの露点のすぐ下の種々の 温度への非常に正確な段階的な冷却がおこなわれることにより、多くの酸を純粋 の形で分離することが可能である。

煙道ガスの中に硝酸塩や環化物も含まれているときには、硫酸ばかりでなく硝醜 や塩醸をも非常に濃縮した形態で分離することが可能である。

含水量の正確な制御により、煙道ガスの効果的に分留された浄化を行うことがで きる。

明らかなように、凝縮液の分離のためにどの温度に冷却するかは、高温ガスの組 成に関係する。

煙道ガスが大気への出口の前で５℃未満に冷却され、その際発生した凝縮液を除 去する場合には、冷却されたガスが大気中に流入する際に水滴の生成を防ぐ特別 の手段を省略でき乞、そのときガスは明らかに周囲大気の含水量以下の含水量を 有するので、ガスによる水滴の生成は完全に防止できる。

例えば煙道ガスのような硫黄を含有するガスでは。

硫酸の分離のために酸化剤をガスに供給し、分離を約９０℃で行うのが有利であ る。

排ガス中の遊＃酸素の含有量が低すぎるときには、酸化剤を豊富に添加しても、 脱硫率が成る限界を超えることができないことが判明している。従ってこの発明 に基づく方法の有利な実施態様においては、排ガス中の＊ａ耐酸素含有量が浄化 装置の入口で少なくとも５容積％に調節される。９０％を超える分離率のために は遊離酸素の含有量は７．５容積％を超えるべきであり、９５％の分離率のため には１２容積％を超えるべきである。

排ガス中の遊ｆｌｌｉ酸素の含有量を７Ａ箇することにより、酸化剤の添加は著 しく低減できる。なぜならば排ガスの中において十分な湿気の存在するときの多 くの効果に基づいて、ａにＨｚｓｏ＋がエアロゾルの形態で生成しているからで ある。このことは浄化装置への流入の際に、ガス状のＳ０２．の主な部分がエア ロゾルの形のＨ２，Ｓｏ牛に既に移行していることを意味する。しかも空気中の 酸素の含有率が十分なときには、酸化剤の添加を完全に省略することさえでき、 その際ＳＯλの９０％を超える分離率が達成される。いかなる場合にも酸化剤の 添加は非常に節約しておこなわれ、しかも常に０．５未満の排ガスの硫黄含有率 に対する化学量論的割合でもっておこなわれる。しかも多くの場合に′Ｍ遊離酸 素含有率が十分に高く調節されているときには、はぼ１００％の分＃率を得るた めに。

０．１ないし０．２の化学量論的割合による添加で十分である。

浄化すべきガスがニトレート化合物を含むときは、ｅ縮された硝酸の分離は約６ ０℃で行うべきである。

塩素化合物が存在するときには、濃縮された塩酸の分離は約４５℃で行うのが有 利である。

この発明に基づく方法では、更に別の凝縮液の分離が約３０℃でおこなわれると きに、重金属が高いパーセンテージでガスから除去できる。

更にこの発明は、浄化装置が高温ガスの含水量のための計測調節段階と、定めら れた温度への厳密な冷却のための第１の熱交換器と、別の複数の熱交換器と、こ れら熱交換器に後置接続された凝縮液分離器とを有するときに、この発明に基づ く方法の実施のための浄化装置により解決される。

次に図面に示した一実施例によりこの発明の詳細な説明しよう。

第１図はこの発明に基づく煙道ガス浄化のための経過図を示す０通常のように硫 黄酸化物、窒素酸化物。

塩素化合物、重金属及び貴金属を含む煙道ガスは、ｎ１化装置への流入の際に１ １０℃を超える温度を有する。水又は新鮮な空気の添加により、高温ガスが１０ ０ｇ／ｍ３の含水量を有し、排ガスの中の遊＃酸素の割合が少なくとも５容積％ であることが保証される。そしてガスは熱交換器ｌを通り抜け、この交換器はガ スを約９０℃に冷却する。熱交換器１の後には分離器２が接続され、この分離器 の中には例えば木に溶かした過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）のような酸化剤が導入され る。煙道ガスの中にまだ含まれている二酸化硫黄は、酸化剤により酸化されて三 耐化硫員ｃｓｏ３）になる。

硫酸（Ｈ２，Ｓ　０４　）　、硫酸は腐食性が僅かにすぎない濃縮された形で抜 き出され、別の用途に供給できる０分離器２の出口ではガスは約８０℃の温度を 有する。別に熱交換器３の中でガスは約６０℃に冷却されて別の分離器４に供給 され、この分離器の中でニトレート化合物が凝縮水と共に硝＠（ＨＮＯ３）を生 成する。硝酸は同様にｅ縮された形で生じて抜き出される。この段階の出口で約 ５８℃の温ガスは、別の熱交換器５の中で約４８℃に冷却されて分離器６に供給 され、この分離器の中で′Ｃ縮された塩酸が生じる。熱交換器７の中で更に冷却 された後に、重金属が凝縮水と共に分離器８の中で約３０℃で析出する。

煙道ガスは今や実ｒａ　Ｊ：完全に浄化されている。酸化剤の添加と分離器２の 中での分離とによる硫黄酸化物の除去に関係して、二酸化硫黄の残留成分がなお ガスの中に含まれている可能性がある。この残留成分は、約３０℃への冷却がお こなわれた後に、従来の方法に基づきガスから取り除くことができる。

しかしながらこの方法の有利な実施態様で計画されているように、好ましくは冷 却媒体を送り込まれる別の熱交換器段階９の中でガスをほぼ氷点（＋２℃）に冷 却し、８後の分離器１０の中で凝縮液を抜き出せば、一般に十分である。その際 ガスは実際上完全に乾煙されている。ガスは今や場合によっては送風機１１を介 して大気中に放出でき、その際ガスは５℃未満の温度を有する。

乾燥されたガスは排出箇所の周囲で水滴を生成しない、なぜならば周囲温度の湿 度は確実にそれより高いからである。従ってガス流出箇所のすぐ周囲には大きい 負担をもたらさないので、成る残留有害物質濃度でもがまんすることができる。

なぜならば残留有害物質は狭い空間範囲に沈降しないからである。

明らかなように、ａ黄を含まないガスの取り扱いの際に第ｌの冷却段階を省略し 、硝酸の分離のために直ちにガスを６０℃に冷却することが可能である０種々の ガス出口温度の際に所望の定められた温ｉを設定できるように、少なくとも第１ の熱交換器が調節可能であることだけがｔｌＦである。熱交換ｍｌないし３の調 節は、制御弁が温度計ｉｌｌ要業を介して制御され、熱交ｍａｌないし３の中を 流れる冷却水の量が調節される°　ことによりおこなわれる、更に別の有害物質 が存在するときに、他の酸を得るために１分離を全く別の温度このｉａ＃Ｊに基 づく方法により非常に純粋な酸を得ることが可能である。なぜならば煙道ガスの 湿度の調節の結果、！２縮液は非常に正確に分留できるからであ・　る、従って 得られた硫酸は硝酸により汚染されず、また得られた硝酸は塩酸により汚染され ない。

冷却循環により自動的に温水が得られ、その熱は種々の目的のために利用できる ので、自動的な熱回収がおこなわれる。従って図示の方法は非常に経済的である と証明できる。

１２０ｇ／ｍ３　を超える又は８５ｇ／ｍ’　未満の含水量の際には、脱硫率は ８５％未満に低下することが判明している。

第２図は、第１の熱交換器１の前で排ガスに遊離醸素を含む新鮮な空気と水とを 供給する配管の配置を示す、新鮮な空気のための供給配管１２は排ガス管路１４ の狭あい部１３の箇所に設けられている。狭あい部は一種のベンチュリ管を形成 し、このベンチュリ管の中で排ガスは圧縮される。添加配管１２を介してこの箇 所に新鮮な空気を添加することにより、管路の狭あい部！３の後に設けられた拡 大部が起こさせる排ガスの膨張に基づき、新鮮な空気と排ガスとの良好な混合が もたらされる。排ガスの含水量を所望の値にｒａｍするために、狭あい部の領域 に水のための供給配管１５を備えることもできる。

第２図における。排ガス管路１４の接続フランジ１６についての平面図は、供給 配管１２と１５が排ガス管路１４の周囲にわたって一様に分散されて排ガス管路 の中に開口していることを示し、このことは供給された新鮮な空気又は供給され た水の一様な混合に同時に貢献する。

Ｆ秒・２・ 国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　’ｒ：（Ｅ　ＩＮＴＥ＆’ＪＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣ４ （ＲＥＰＯＲＴ　ＯＮ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．高温ガスを冷却し、或る定められた温度で酸の分離凝縮をおこない、凝縮塩 液を除去し、また更に冷却の後に凝縮液と共に重金属を除去する高温ガスの有害 物買除去のための方法であって、高温ガスの湿度を浄化装置への流入の際に所定 の値に調節し、種々の温度への制御された段階的な冷却をおこない、これらの冷 却の際にそれぞれ凝縮液の分離をおこない、排ガス成分により凝縮液とともに生 成したそれぞれの酸の露点のすぐ下で、それぞれの分離をおこなうことを特徴と する高温ガスから有害物質を除去するための方法。
2. ２．煙道ガスを大気中への出口の前で５℃未満に冷却することを特徴とする請求 の範囲第１項記載の方法。
3. ３．排ガスに対する遊離酸素の含有率が、１００℃ないし１５０℃の排ガス温度 において、少なくとも５容積％に調節されることを特徴とする請求の範囲第１項 又は第２項記載の方法。
4. ４．酸素の供給を排ガス流の圧縮の後におこない、酸素の供給の後に排ガス流を 再び膨張させることを特徴とする請求の範囲第３項記載の方法。
5. ５．硫酸の分離のために酸化剤をガスに供給し、分離を約９０℃でおこなうこと を特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記載の方法。
6. ６．酸化剤の供給を、煙道ガスの硫黄含有量に関して０．５未満の化学量論的割 合が生じるような配置でおこなうことを特徴とする請求の範囲第５項記載の方法 。
7. ７．濃縮された硝酸の分離を約６０℃でおこなうことを特徴とする請求の範囲第 １項ないし第６項のいずれか１項に記載の方法。
8. ８．濃縮された塩酸の分離を約４５℃でおこなうことを特徴とする請求の範囲第 １項ないし第７項のいずれか１項に記載の方法。
9. ９．凝縮液の新たな分離を約３０℃でおこなうことを特徴とする請求の範囲第１ 項ないし第８項のいずれか１項に記載の方法。
10. １０．凝縮液の最後の分離を氷点付近でおこなうことを特徴とする請求の範囲第 １項ないし第９項のいずれか１項に記載の方法。
11. １１．請求の範囲第１項ないし第１０項記載の方法を実施するための、有害物質 で汚染された高温ガスのための浄化装置であって、高温ガスの湿度の計測調節段 階と、定められた温度に厳密に冷却するための第１の熱交換器（１）と、別の複 数の熱交換器（３，５，７，９）と、これらの熱交換器（１，３，５，７，９） に後置接続された凝縮液分離器（２，４，６，８，１０）とによって特徴付けら れた浄化装置。
12. １２．第１の熱交換器（１）と従属する分離器（２）との間に配置された酸化剤 のための添加配管によって特徴付けられた請求の範囲第１１項記載の浄化装置。
13. １３．第１の熱交換器（１）の前にガスのための添加配管（１２）が配置されて いることを特徴とする請求の範囲第１１項又は第１２項記載の浄化装置。
14. １４．添加配管が高温ガスのための管路（１４）の狭あい部（１３）でこの管路 の中に開口し、添加配管（１２）の下流でこの管路（１４）が再び拡大すること を特徴とする請求の範囲第１３項記載の浄化装置。