JPS6255890B2

JPS6255890B2 -

Info

Publication number: JPS6255890B2
Application number: JP57121387A
Authority: JP
Inventors: Sariimu Abudasu; Esu Aiyaa Benkatoramani
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1982-07-14
Filing date: 1982-07-14
Publication date: 1987-11-21
Also published as: JPS5913624A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は排煙脱硫に於ける石膏の副生方法に係
わり、特にスラリー循環タンクの上に二酸化硫黄
吸収塔が配置された１基の二酸化硫黄吸収装置内
で、循環タンク内の撹拌を実質的に抑制してスラ
リー中にPHの勾配を形成し、これによるPHの選択
的利用によつて二酸化硫黄の吸収と亜酸カルシウ
ムの硫酸カルシウムへの酸化とを効率的に行つ
て、排煙脱硫と同時に石膏を副生する方法に係わ
る。現在、大気汚洗を防止するために、排煙の脱硫
が多くの国で義務づけられている。大気中に硫黄
酸化物を放出する大気汚染の主要源はなんといつ
ても化石燃料を燃焼する火力発電所である。硫黄
酸化物は、主に二酸化硫黄の形態をしており、そ
の発生源は、燃料中に含まれる硫黄化合物であ
る。排煙の脱硫には多くの方法が行われている
が、最も広く実施されている方法は石灰又は石灰
石を使つて硫黄酸化物と反応させ排煙中よりこれ
を除去する方法である。石灰又は石灰石を使つた排煙脱硫法（FGD法
と略される）の概略が第１図に示されている。第
１図は石灰又は石灰石を使つた排煙脱硫系統の代
表的な流れ図であり、図中１は石炭、２はボイ
ラ、３は空気予熱器、４は集塵装置、５は、灰取
扱装置、６は熱風フアン、７はバイパスダクト、
８は噴霧式吸収塔、９は煙突、１０は石灰又は石
灰石、１１は水、１２は消化・粉砕装置、１３は
スラリータンク、１４は溢流タンク、１５はスラ
リー、１６は返送循環液、１７はシツクナ、１８
は瀘過・遠心分離装置そして１９は石膏ケーキで
ある。石灰石は湿式ミルにかけられて微細なスラ
リー懸濁液とされてからSO₂吸収剤として硫黄酸
化物吸収装置の基部に装入され、スラリーはタン
ク貯槽として働くこの基部よりポンプで循環され
て脱硫に付される排煙と緊密に接触される。この
際、硫黄酸化物の所要量を除去する為に、硫黄酸
化物との反応に必要とされる石灰石吸収剤を効率
的に使用するようスラリーの循環速度が調節され
る。反応生成物を含んだ循環スラリーの抽出流が
取り出され、脱水にかけられる。カルシウムを基質をする試薬によつて二酸化硫
黄が固定される機構は次の化学反応によつて説明
されよう。 SO₂＋H₂O→H₂SO₃ 吸収 (1) CaCO₃＋H₂SO₃→CaSO₃＋CO₂＋H₂O 中和 (2) Ca（OH）₂＋H₂SO₃→CaSO₃＋2H₂O 中和 (3) CaSO₃＋１／２O₂→CaSO₄ 酸化 (4) CaSO₃＋１／２H₂O→CaSO₃・１／２H₂O 結晶化 (5) CaSO₄＋2H₂O→CaSO₄・2H₂O 結晶化 (6) CaSO₃＋H₂SO₃→Ca（HSO₃）₂ 重亜硫酸塩生成
(7) 反応(1)はすべての湿式洗浄法に共通の反応であ
つて亜硫酸の形成を示すものであり、形成された
亜硫酸はSO₂の吸収を高めるために急速に中和さ
れる必要がある。反応２及び３は石灰石又は石灰
による亜硫酸の中和を示している。中和による一
次生成物は亜硫酸カルシウムである。排煙中には
酸素が存在しているため、反応(4)で示されるよう
に二次反応として酸化が起り、亜硫酸カルシウム
の一部が硫酸塩に変換される。亜硫酸カルシウム
及び硫酸カルシウムは共に水への溶解度が小さ
く、反応(5)及び(6)に示される如く固体として析出
する。反応(7)は重亜硫酸塩の生成を示しており、
この反応はPHの減小によつて有利に進行する。上記反応はイオン反応の性質を有するものであ
るから、試薬は水に溶解される必要がある。脱硫による一次反応生成物は亜硫酸カルシウム
半水和物である。この亜硫酸カルシウムの酸化に
よつて得られる二次生成物が硫酸カルシウム二水
和物である。殆んどの場合、亜硫酸塩の硫酸塩へ
の酸化は単に部分的に起るのみであり、従つて、
脱硫による最終生成物は一般に亜硫酸カルシウム
と硫酸カルシウムの混合物となる。又、この亜硫
酸カルシウムと硫酸カルシウムの混合物は、脱水
及び取扱いが困難で、その為、商業的には価値が
ない。これに対し、硫酸カルシウムはいわゆる石
膏であるからして、セメント及び壁ボードの如き
工業製品に対する重要な原材料として商業的に価
値がある。又、脱硫から得られる硫酸カルシウム
に富んだスラリーは高度に脱水が可能であつて取
り扱い易い材料を与えることも知られている。硫酸カルシウムの製造は亜硫酸カルシウムの酸
化を促進することによつて増大しうる。これには
一般に亜硫酸カルシウムスラリーのPHを下げると
同時に空気を吹き込んで亜硫酸カルシウムを酸化
する必要がある。このように亜硫酸カルシウムを酸化して硫酸カ
ルシウムを得るには空気の導入と共にPHを下げる
ことが必要だが、従来このPHの調節には硫酸を加
えるかあるいは排煙自体に含まれる二酸化硫黄を
利用することが知られている。又、従来、このPH
調整および空気吹込の為に、別個の専用容器を使
用することが教示されている。亜硫酸カルシウムを強制酸化するには硫酸添加
方式の酸化装置を外部に別個に設けるのが、最も
普通に行われている方法である。この方法による
系統図を第２図に略示する。図中、２１は煙道ガ
ス、２２は石灰石スラリー、２３は二酸化硫黄吸
収装置、２４は煙突、２５は酸化装置、２６は脱
水装置、２７は空気、２８は空気圧縮機、そして
２９は硫酸貯蔵タンクである。この方法では、酸
化装置に硫酸を添加して亜硫酸カルシウムスラリ
ーのPHを５より低くし、同時に空気を噴射して吹
き込み強制酸化を行うことにより、硫酸カルシウ
ムスラリーを得、次いで、これを脱水に付してい
る。排煙中の二酸化硫黄を利用する方式の酸化装置
を外部に別個に設ける方法は然程実施されてはい
ないが、排煙中に比較的高い濃度で二酸化硫黄が
存在する場合により適している。この方法では、
強制酸化用に設けられた容器内で排煙の一部ある
いは全部と接触させることによつて、亜硫酸カル
シウムスラリーのPHが低下される。これには次の
２つの態様が可能である。第１の態様による方法は、酸化装置内で煙道ガ
スの一部と接触させる方法で、この方法によれ
ば、二酸化硫黄に富む煙道ガスの一部が二酸化硫
黄吸収装置からバイパスされて、酸化容器内へPH
調整の目的で供給される。亜硫酸カルシウムスラ
リーが噴射装置に循環され、バイパスされたガス
中より二酸化硫黄を吸収し、これによつて、スラ
リーのPHが５より低くされる。同時に、空気が吹
き込まれ、その結果、亜硫酸カルシウムが酸化さ
れて硫酸カルシウムとなる。この代表的な方法を
第３図に略示する。図中、３１は煙道ガス、３２
は石灰石スラリー、３３は二酸化硫黄吸収装置、
３４は煙突、３５は空気、３６は空気圧縮機、３
７は酸化装置、そして３８は脱水装置である。第２の態様による方法は、酸化装置内で排煙の
全てを接触される方法で、この方法では、排煙は
最初先ず亜硫酸カルシウムスラリーと接触されて
酸化の際のPH調整に利用され、次いで第２段階と
して新しいカルシウム試薬に富んだスラリーと接
触されて二酸化硫黄の吸収工程に通される。この
最初の接触工程に於いては亜硫酸カルシウムスラ
リーのPHは５より低く維持され、同時に空気が吹
き込まれる結果、石膏が生成される。この方法は
又、複式循環法とも呼ばれ、第４図に略図される
如き系統を取る。図中、４１は煙道ガス、４２は
空気、４３は空気吹込機、４４は煙突、４５は二
酸化硫黄吸収装置、４６は酸化装置、４７はスラ
リー妨害方向転換ボール、４８は脱水装置、そし
て４９は吸収循環タンクである上述した亜硫酸カルシウムの硫酸カルシウムへ
の酸化に現在実施されている方法は資本投資並び
に操業費の面で高い支出を伴なういくつかの欠点
がある。硫酸を使用することはPH調整にとつて費
用のかかる工程であることは明らかである。又、
PH調整に排煙を利用することも、工程に大いに複
雑化するだけでなく、更に特別なダクト工事やフ
アン据付けに余計な費用を要する。酸化用に専用
の容器を別個に備え付けることも追加の資本投資
を要しよう。排煙を酸化容器に通す為、その誘導
に余分なエネルギーを必要とすることも操業費の
増加につながる。本発明の目的は、排煙脱硫に際する悪硫酸カル
シウムの硫酸カルシウムへの酸化に伴つて惹起さ
れる上述した現状の技術的諸問題を解決すること
である。更に、本発明の目的は、亜硫酸カルシウムの酸
化工程を大いに簡略化し、これによつて投資資本
並びに操業費の節約の面で実質的な利益をもたら
すことである。更に、又、本発明の目的は、従来技術に於いて
慣用され必要とされている別個の酸化装置を要す
ることなく、二酸化硫黄の吸収と亜硫酸カルシウ
ムの硫酸カルシウムへの酸化を１基の二酸化硫黄
吸収装置内にて同時に行うことを可能にすること
である。本発明の別の目的は、別個の装置を要すること
なく１基の二酸化硫黄吸収装置内にて、二酸化硫
黄の吸収と亜硫酸カルシウムの硫酸カルシウムへ
の酸化を同時に行う為に、二酸化硫黄吸収塔へス
ラリーを循環する循環タンク内でスラリー中にPH
勾配を形成し、これによりPHを選択的に利用して
二酸化硫黄の吸収と亜硫酸カルシウムに酸化を効
率的に実施することである。本発明の更に別の目的は、循環タンク内でスラ
リー中にPH勾配を形成する手段を提供することで
ある。本発明の上記目的は、二酸化硫黄吸収塔からス
ラリー循環タンクへ循環スラリーが自由に落下す
るよう前記循環タンクの上に前記吸収塔が配置さ
れた１基の二酸化硫黄吸収装置内で、前記スラリ
ー中の二酸化硫黄吸収剤として石灰又は石灰石を
使用し、排煙脱硫と同時に石膏を副生する方法に
して、前記循環タンク内での撹拌をタンク底部へ
の固体の沈降を防止するに留め実質的に撹拌を抑
制することによつてスラリーの上方への逆流を制
動しながら前記スラリーをタンク頂部よりタンク
底部に漸次移動させ、これによつてスラリーがタ
ンク頂部からタンク底部へ下降するにつれて前記
吸収塔で排煙中より吸収された二酸化硫黄の中和
とこれに伴なうPHの上昇を段階的に進行せしめ、
前記循環タンク内の中間部の相対的にPHの低いス
ラリー帯域に二酸化硫黄の中和により生成した亜
硫酸カルシウムを硫酸カルシウムに酸化するに充
分な量の空気を導入すると共に、前記循環タンク
の底部付近より相対的にPHの高いスラリーを取り
出して二酸化硫黄吸収液として前記吸収塔へ循環
し、空気酸化により副生した石膏を回収するため
に前記循環タンクの底部付近より取り出された前
記スラリーの一部を抽出する方法によつて達成さ
れる。以下、本発明方法について詳述する。本発明に従つて排煙脱硫と同時に石膏を副生す
る方法に使用される二酸化硫黄吸収装置が第５
ａ、第５ｂ及び第６図に示されている。二酸化硫
黄吸収装置１００は二酸化硫黄吸収塔１１０およ
びスラリー循環タンク１２０からなる。吸収塔１
１０は、例えば、立て形向流式噴霧式で、煙道ガ
ス入口１１２および出口１１１を有する。吸収塔
１１０の煙道ガス出口１１１より下方にはミス
ト・エリミネータ１１３が備え付けられ二酸化硫
黄を吸収された後の煙道ガスに同伴されたミスト
が分離される。吸収塔１１０には更に、噴霧装置
１１４が取り付けられ循環タンク１２０から循環
されるスラリーを下方に向け噴射して煙道ガス中
の二酸化硫黄を吸収する。噴霧装置１１４には任
意の噴霧機構が使用でき、例えば、多管噴霧ノズ
ル機構が使用できる。循環タンク１２０は第５ａおよび第５ｂ図に示
される如く吸収塔１１０と連続をなし、これと一
体となつて吸収装置１００を構成しても、あるい
は第６図に示される如く吸収塔１１０は不連続
で、吸収塔１１０の胴体の下部を循環タンク１２
０内のスラリー液面１３６下に浸漬してガス漏れ
を封じた構成の、いずれの形式でもよい。又、循
環タンク１２０の形状はフレア型（例えば、第５
ａ図）あるいは垂直型（例えば、第５ｂ図）のい
ずれでもよい。但し、いずれの場合にあつても、
循環スラリーが吸収塔１１０から循環タンク１２
０へ実質的に何等の障害なく自由に落下するよ
う、吸収塔１１０は循環タンク１２０のすぐ上に
置かれる。循環タンク１２０には新しい石灰スラ
リー１３３の補給装置が設けられている。この循
環タンク１２０には攪拌機１２２が取りつけてあ
るが、攪拌機１２２は単に固体のタンク底部への
沈降を防止するだけで、それ以上の働きはない。
即ち、攪拌機１２２は単に実質的な固体の沈降か
らタンク底部を保護するだけで、タンク内のスラ
リーを均質化するようなスラリーの逆流混合現象
を実質的に回避するよう設計されなければならな
い。この攪拌機１２２の作用効果については後に
詳述する。なお、攪拌機１２２は循環タンク１２
０の底部付近に、タンクの円周に沿つてタンク側
部に、通常複数機、例えば、４機据え付けられ
る。循環タンク１２０内には、空気吹込装置１２
３を設けることが必要である。空気吹込装置１２
３は二酸化硫黄の吸収で生じた亜硫酸カルシウム
を循環タンク１２０内でその形成と同時にその場
で強制的に酸化するため空気を循環タンク内に供
給する。空気吹込装置１２３は多管ノズル式のエ
アスパージヤでよく、送風機１２１から酸化用の
空気を受容する。後に詳述される如く、循環タン
ク１２０内での攪拌が実質的に制御されることに
よつて、循環タンク１２０内のスラリー１３５中
にPH勾配が形成され、空気吹込装置１２３は亜硫
酸カルシウムの酸化に適当なPH域に位置付けられ
ることになる。循環タンク１２０内で空気酸化を
受けた後のPHの上昇したスラリーは、後に詳述さ
れる如く、タンク底部付近から循環ポンプ１２４
によつて吸収塔１１０へ循環され排煙中の二酸化
硫黄の吸収に供される。酸化処理の十分進行した
段階で、副生した石膏を回収するため、循環ポン
プ１２４によつて吸収塔１１０へ循環されるスラ
リーから一部１３７を抽出するため、石膏分離装
置が設置される。第８図に示されるとおり、例え
ば抽出されたスラリーは、ハイドロクロン１２５
で分級され、比較的大きな石膏の結晶が、更にフ
イルタ１２６で脱水される一方、ハイドロクロン
を溢流した液は残存する粒子を更に処理するため
循環タンク１２０へ循環するかあるいは廃棄処分
のためポンド１２７へ送られる。本発明方法を実施するにあたつては、排煙１３
１は入口１１２より送入され、吸収塔１１０を上
昇し、噴霧装置１１４から噴霧され吸収塔１１０
内を下降する石灰スラリー噴霧と向流的に接触さ
れる。この向流接触によつて含有二酸化硫黄を吸
収された排煙はミストエリミネータ１１３を通過
し、出口１１１より煙突、更に大気中へと排出さ
れる。向流接触によつて排煙中より二酸化硫黄を
吸収したスラリーは吸収塔１１０から循環タンク
１２０内のスラリー表面１３６上に落下する。ス
ラリーは循環ポンプ１２４によつて循環タンク１
２０から吸収塔１１０へ送られるが、この向流接
触によつて排煙中より二酸化硫黄が吸収される為
に、スラリーが吸収塔１１０を去つて循環タンク
１２０内のスラリー表面１３６上に落下するとき
には、かなりPHが低下している。本発明方法にあつては、循環タンク１２０内で
スラリーの上方への逆流を起すような実質的な混
合を回避する。従つて、循環タンク１２０内では
スラリーは、逆流による混合を制止され、タンク
頂部よりタンク底部に向かつて逆流を制動しなが
ら漸次下方に移動する。即ち、循環タンク内での
攪拌機を実質的に抑制した結果、吸収塔１１０よ
り循環タンク１２０内のスラリー表面上へ落下し
たスラリーは、循環タンク１２０内を頂部から底
部へ向つて下降するのみで、上昇移動の強制は実
質的に受けない。この為、循環タンク１２０内の
スラリー表面上に落下したスラリーは漸次タンク
底部に向つて下降し、この下降移動と共に漸次ス
ラリー中の二酸化硫黄が中和されていく。従つ
て、スラリーが循環タンク１２０内を下降するに
つれ、二酸化硫黄の中和と石灰又は石灰石の溶解
が漸次進行し、これにより、循環タンク１２０内
にあつては頂部から底部に下降するにつれPHは漸
次上昇することとなる。このように、本発明の方
法によれば、循環タンク１２０内のスラリーのPH
がタンクの高さの関係となり、PHはタンク頂部で
最も低く、タンク底部で最も高くなる。循環タンク内での下降につれてスラリーのPHが
漸次上昇するこの現象は、スラリーの下降に伴な
う経時変化によつて、二酸化硫黄の中和と石灰又
は石灰石の溶解が漸次進行することによるもので
あるが、このスラリーのPHの経時変化を調べる為
に行つた実験室試験の結果を第７図のグラフに示
す。この実験は、SO₂濃度約1000ppmの排煙を石
灰石固形分含有量15重量％のスラリーを使用して
脱硫中の二酸化硫黄吸収装置の循環タンクのスラ
リー液面から定常状態に到達したスラリーを取り
出し実験室ビーカーに移した後のPHの経時変化を
観察したものである。この定常状態に達したスラ
リーの固形分濃度は12重量％、固形分組成は
CaSO₄30％、CaSO₃66％、CaCO₃2％および不純
物２％であつた。試験は２回行われ、グラフ中で
はそれぞれ〇印および□印で示されている。この
グラフから理解されるように、最初の１分間は二
酸化硫黄の吸収により亜硫酸が形成される為にPH
は低下を続ける。しかし、１分経過後は、亜硫酸
の石灰石による中和が始まり、この時点からPHは
次第に上昇し続ける。この実験結果から、循環タ
ンク内の現象が察知される。即ち、吸収塔から循
環タンク内のスラリー液面上に落下したスラリー
は下降を続け、その最初の１分間の下降の間は、
二酸化硫黄の吸収によつて亜硫酸が形成される為
に、PHは低下を続ける。しかるに、この最初の１
分の経過後は、その下降に伴う時間の経過と共に
亜硫酸は次第に中和され、石灰石の溶解も進ん
で、PHは次第に上昇し続けることになる。本発明の方法に於いては、こうして循環タンク
１２０内のスラリーの攪拌を実質的に抑制するこ
とによつて循環タンク内のスラリー中にタンク液
高さの関数としてPH勾配が形成される訳である
が、このPH勾配の選択的利用によつて排煙脱硫と
石膏の副生を１基の二酸化硫黄吸収装置１００で
同時に実施しうるという本発明の利益がもたらさ
れる。上述のとおり、循環タンク１２０内のスラリー
中に形成されるPH勾配によれば、PHはタンク頂部
に近い程低く、タンク底部へ行くに従つて高くな
り、タンク底部で最高となる。従つて、循環タン
ク１２０内で二酸化硫黄の中和により生成した亜
硫酸カルシウムを酸化するには、循環タンク１２
０内のスラリー中で二酸化硫黄の中和が完結した
タンク中間部に空気を吹き込む必要がある。この
亜硫酸カルシウムから硫酸カルシウムへの空気酸
化に適当なPHは一般に5.5以下である。これに対し、吸収塔１１０へ循環されるスラリ
ーは二酸化硫黄の吸収に適当なPHの高いタンク底
部帯域から取り出される必要がある。二酸化硫黄
の吸収には一般に低くとも5.7のPHが必要であ
り、二酸化硫黄の吸収をより効率的に行うには
6.0以上のPHが好ましい。こうして、循環タンク内にあつて、亜硫酸カル
シウムの酸化に好適な相対的にPHの低いタンク中
間部のスラリーに空気が導入される一方、二酸化
硫黄の吸収に好適な相対的にPHの高いタンク底部
帯域のスラリーが吸収塔へ循環されることにな
る。タンク底部帯域に於いては、二酸化硫黄はす
でに中和によつて完全に消尽されており、この帯
域内のスラリー中には中和および酸化によつて生
成された亜硫酸カルシウムおよび硫酸カルシウ
ム、並びに未反応の石灰又は石灰石が含まれてお
り、従つて、タンク底部帯域のPHはタンク内で最
高値にある。副生される石膏は通常要求されている石膏純度
を満足するためには、セメント原料としては90
％、石膏ボード原料としては少なくとも94％の酸
化率が要求される。90％以上の酸化率を得るに
は、亜硫酸カルシウムの酸化に対し、化学量論的
に吸収二酸化硫黄の少なくとも２倍量の空気が必
要である。これに対し、94％以上、若しくはほぼ
100％の酸化率を得るには、４倍量程度の空気で
充分である。酸化効率の為には、更に空気量を増
加させうるが、設備費および操業費等の経済性の
観点を含めて考察すれば、空気量はほぼ10倍量程
度が上限で、これ以上増加することによつて特別
の利益は認められない。なお、酸化帯域に導入さ
れた過剰量の空気はスラリー中を上昇し下降する
ことはないから、吸収塔１１０へ循環されるタン
ク底部のスラリー中には実質的に空気は含まれて
いない。ついでながら、循環タンク１２０に補給される
新しい石灰スラリーも、吸収塔１１０への循環に
適した、空気吹込み箇所より下方のタンク底部付
近に供給されるべきである。このようにして、本発明方法によれば、吸収塔
１１０ではPHの高い石灰スラリーによつて二酸化
硫黄が吸収される一方、循環タンク１２０ではPH
の低いスラリー帯域で亜硫酸カルシウムが酸化さ
れ、これら両反応機構が１基の吸収装置１００内
で有効に行われることから、排煙脱硫と石膏の副
生が同時に為されることになる。酸化反応の進行状況に応じて、循環タンク１２
０から吸収塔１１０へ循環されるスラリーの一部
を抽出し、これから副生した石膏が回収される。
石膏の脱水は、例えば、真空遠心濾過機による。
この際、石膏を水で逆洗すれば可溶性の塩を除去
できる。石膏の純度を高める為には、抽出したス
ラリーを硫酸で処理して残存する亜硫酸カルシウ
ムおよび炭酸カルシウム又は水酸化カルシウムを
硫酸カルシウムに変換すればよい。又、抽出スラ
リー中に懸濁された粒子をハイドロクロンで分級
し、比較的大きな石膏結晶を更に脱水工程へ送る
一方、残りの粒子を循環タンク１２０へ戻しても
よい。二酸化硫黄の吸収効率を高めるために、ギ酸、
酢酸、プロピオン酸等の有機酸の添加が推奨され
る。有機酸は炭酸カルシウムや水酸化カルシウム
の可溶化を助け、二酸化硫黄の吸収を高める。例
えば、酢酸を炭酸カルシウムスラリーに加えれ
ば、酢酸カルシウムとして溶解し、二酸化硫黄の
吸収で生じた亜硫酸と容易に反応して、亜硫酸カ
ルシウムを析出し、同時に酢酸を再生する。酢酸
は順次同様に反応に参加し、二酸化硫黄の吸収効
率の増大に寄与する。以下、本発明の実施を容易にする為、実施例を
示すが、実施例は全べて例示の為であつて、本発
明を限定するものではない。実施例には、第８図に示したタイプの吸収装置
を使用した。この試験に使用した吸収装置の構造
は次のとおりである。噴霧塔：高さ73フイート５ 1/2インチ（22.4ｍ）内径44フイート（13.4ｍ）材質：普通鋼（フレークガラスライリング）製噴霧ノズル：４バンクノズル数65／バンク材質：炭化珪素循環タンク：高さ29フイート３インチ（8.9ｍ）内径55フイート（16.76ｍ）材質：普通鋼（フレークガラスライリング）製攪拌機：型式：タービン型（３枚羽根、羽根径34イン
チ、60Hp）基数：４基材質：ゴムライニング位置：タンク底部より３フイート（0.9ｍ）上
方の側壁エアスパージヤ：型式：多孔管寸法：６インチヘツダ（10フイート間隔に４ブ
ランチ）および８インチヘツダ（10フイート
間隔に５ブチンチ）孔数：（６インチヘツダ：計204、８インチヘ
ツダ：計394）孔径：1/4インチ孔の向き：下向き材質：炭素鋼（エポキシ被覆）製位置：タンク底部から11フイート３インチ
（3.4ｍ）上方。循環ポンプ：基数：４機吸収ノズル位置：タンク底部より４フイート４
インチ（1.3ｍ）上方。試験条件は次の通りである。煙道ガス：流量：1100000ACFM（1868900m³／時）温度（入口／出口）：348〓／141〓（176℃／
61℃）入口組成：SO₂800〜1400ppm O₂4〜5vol.％流速：約50fps（15ｍ／秒）（入口速度）約10fps（3.0ｍ／秒）（塔内速度）石灰石スラリー：石灰石純度：85〜95％固形分：15重量％補給量：219GPM（827／分）循環スラリー：循環量：63490GPM（240m³／分）抽出量：639GPM（2.4m³／分）液面高さ位置：タンク底部より29フイート３イ
ンチ（8.9ｍ）タンク内降下速度：1.8〜3.6f／分（0.55〜1.10
ｍ／分）空気：吸込量：4500SCFM（7233Nm³／時）（煙道ガス中のSO₂濃度1200ppm、SO₂吸収
率90％として、吸収SO₂の化学量論量に約
2.5倍量に相当）吹込箇所：スラリー表面より18フイート（5.5
ｍ）下方攪拌機速度：280rpm 上記試験装置、試験条件にて、1980年６月25日
から1980年８月15日まで延べ52日間試験操業を続
行した。この試験結果を表１に示す。表１は石膏
回収のため抽出したスラリー中より試料を抜取り
採取し、この試験を化学分析した結果を示すもの
である。

【表】

【表】表１よりわかるとおり、亜硫酸カルシウムの硫
酸カルシウムへの転化率は極めて高く、定常状態
での酸化率は100％に近い。酸化が完全でないの
は始動時の如き非定常状態下のみである。この連
続操業日数に於ける石膏の生産量は約10000トン
であつた。又、この試験に於けるSO₂吸収率即ち除去率は
95％強であつた。循環タンク内のスラリーのPH
は、温度61℃で、スラリー表面付近では約５と推
定され、スラリー底部付近で最高約6.5であつ
た。これは、循環タンク内のスラリー中に、頂部
から底部に向けて除々に上昇するPH約５から約
6.5までの勾配が形成されていることを意味す
る。又、吸収塔へ循環されるスラリー中に残存し
た空気量は吹込量の1.0％未満と推定された。仮
に、スラリー降下速度を3.6f／分（0.01ｍ／分）
とした場合、スラリー液面から18フイート下方の
空気吹き込み帯域のPHは第７図のグラフから推定
すれば、約5.5となる。この試験結果から、循環タンク内の攪拌を実質
的に抑制することによつて、タンク頂部からタン
ク底部にかけてPH約５から約6.5までの勾配がタ
ンクスラリー中に形成されたことが判る。そし
て、PH約5.5のスラリー帯域への空気吹込によつ
て亜硫酸カルシウムは100％近い完全な酸化を受
けている。一方、吸収塔へ循環されるスラリーの
PHは6.0付近であり、吸収塔では排煙中の二酸化
硫黄の95％以上が吸収されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の典型的な排煙脱硫系統図、第２
図は硫酸添加型酸化装置を使用した従来の排煙脱
硫系統図、第３図は煙道ガスの一部で酸化工程の
PHを調整する従来の排煙脱硫系統図、第４図は煙
道ガス全部を酸化工程へ導く従来の複式循環式排
煙脱硫系統図、第５ａ図は本発明方法に使われ
る、フレア型一体構造の二酸化硫黄吸収装置の立
面図、第５ｂ図は本発明方法に使われる垂直型一
体構造の二酸化硫黄吸収装置の立面図、第６図は
本発明方法に使われるスラリー浸漬型の二酸化硫
黄吸収装置の立面図、第７図はスラリーのPH回復
勾配を示すグラフ、そして第８図は本発明の実施
例に使用したフレア型の二酸化硫黄吸収装置の立
面図である。１００……二酸化硫黄吸収装置、１１０……二
酸化硫黄吸収塔、１２０……スラリー循環タン
ク、１１４……噴霧装置、１２２……攪拌機、１
２３……空気吹込装置、１２５……循環ポンプ、
１２６……抽出装置。

Claims

【特許請求の範囲】１二酸化硫黄吸収塔からスラリー循環タンクへ
循環スラリーが自由に落下するよう前記循環タン
クの上に前記吸収塔が配置された１基の二酸化硫
黄吸収装置内で、前記スラリー中の二酸化硫黄吸
収剤として石灰又は石灰石を使用し、排煙脱硫と
同時に石膏を副生する方法にして、前記循環タン
ク内での撹拌をタンク底部への固体の沈降を防止
するにとどめ実質的に撹拌を制御することによつ
てスラリーの上方への逆流を制動しながら前記ス
ラリーをタンク頂部よりタンク底部に向けて漸次
移動させ、これによつてスラリーがタンク頂部か
らタンク底部へ下降するにつれて前記吸収塔で排
煙中より吸収された二酸化硫黄の中和とこれに伴
なうPHの上昇を段階的に進行せしめ、前記循環タ
ンク内の中間部の相対的にPHの低いスラリー帯域
に二酸化硫黄の中和により生成した亜硫酸カルシ
ウムを硫酸カルシウムに酸化するに充分な量の空
気を導入すると共に、前記循環タンクの底部付近
より相対的にPHの高いスラリーを取り出して二酸
化硫黄吸収液として前記吸収塔へ循環し、空気酸
化により副生した石膏を回収するために前記循環
タンクの底部付近より取り出された前記スラリー
の一部を抽出することからなる上記方法。２二酸化硫黄吸収塔が立て形向流式噴霧塔であ
る特許請求の範囲第１項記載の方法。３新しく補給される石灰スラリーが循環タンク
内の空気導入箇所より下方で導入される特許請求
の範囲第１項又は第２項のいずれか１項に記載の
方法。４１つ又はそれ以上のハイドロクロンを使用し
て石膏回収のために抽出したスラリー中の懸濁粒
子を分級し、比較的大きな純粋な石膏の結晶を更
に脱水する一方、残りの粒子は循環タンクに戻す
特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に
記載の方法。５石膏回収のため抽出したスラリーを硫酸で処
理し、スラリー中に残存する亜硫酸カルシウムお
よび炭酸カルシウム又は水酸化カルシウムを硫酸
カルシウムに変換して生成される石膏の純度を高
める特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１
項に記載の方法。６脱水の際に、石膏を水で逆洗して可溶性の塩
を除去する特許請求の範囲第１項〜第５項のいず
れか１項に記載の方法。