KR101876654B1

KR101876654B1 - 황 산화물을 포함하는 가스의 탈황 방법 및 탈황 장치

Info

Publication number: KR101876654B1
Application number: KR1020167011393A
Authority: KR
Inventors: 히로카즈 야스다; 노보루 다케이; 나오부미 구로사키
Original assignee: 치요다가코겐세츠가부시키가이샤
Priority date: 2013-10-03
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2018-07-09
Also published as: TWI500445B; JP6262978B2; JP2015071141A; US10099177B2; US20160236142A1; WO2015049827A1; CA2926056A1; MY176561A; KR20160067209A; CA2926056C; TW201517975A

Abstract

간소한 구성을 갖고, 배수 처리 수단에의 부하를 억제하고 또한 부생성물을 고회수율 및 고순도로 회수할 수 있는 황 산화물을 포함하는 가스의 탈황 방법을 제공한다. 황 산화물을 포함하는 제1 가스에 가습액을 접촉시켜 제2 가스를 얻는 가습액 접촉 공정과, 상기 제2 가스로부터 가습액의 적어도 일부를 분리하여 제3 가스를 얻는 가습액 분리 공정과, 상기 제3 가스에 알칼리제 함유액 및 산소를 접촉시켜 상기 제3 가스로부터 상기 황 산화물을 제거하는 황 산화물 제거 공정과, 상기 제3 가스 및 산소와 접촉시킨 상기 알칼리제 함유액을 순환시켜, 상기 가습액 접촉 공정에서 상기 제1 가스에 접촉시키는 가습액으로서 사용하는 순환 공정과, 상기 가습액 분리 공정에서 상기 제2 가스로부터 분리된 가습액의 적어도 일부를 취득하는 가습액 취득 공정과, 상기 가습액 취득 공정에서 취득된 가습액으로부터 가스를 제거하는 가스 제거 공정과, 상기 가스 제거 공정에서 가스가 제거된 가습액으로부터, 황 산화물과 알칼리제 함유액과 산소의 반응에 의해 발생하는 부생성물을 회수하는 부생성물 회수 공정을 갖고, 상기 부생성물 회수 공정은 상기 가습액 취득 공정의 하류측에서만 행한다.

Description

황 산화물을 포함하는 가스의 탈황 방법 및 탈황 장치 {DESULFURIZATION METHOD AND DESULFURIZATION DEVICE FOR GAS CONTAINING SULFUR OXIDES}

본 발명은 황 산화물을 포함하는 가스의 탈황 방법 및 탈황 장치에 관한 것이다.

석탄 연소로나 석탄 화력 발전소에서 배출되는 연소 배기 가스에는 황 산화물(SOx)이 포함되어 있고, 황 산화물(SOx)을 처리하기 위해 탈황 장치가 설치된다. 탈황 장치에 있어서 황 산화물을 포함하는 가스로부터 황 산화물을 제거하는 방법으로서, 황 산화물을 포함하는 가스를 흡수액 중의 알칼리제 및 산소와 반응시키는 방법이 있다. 이와 같은 황 산화물을 제거하는 방법에 있어서 발생하는 배수에는 질소 화합물이나, COD(Chemical Oxygen Demand) 성분이 포함되므로, 이들을 제거하기 위해 배수 처리가 행해지지만, 배수 처리를 행하는 배수 처리 장치의 성능 저하가 문제가 되고 있었다.

이 문제를 해결하는 기술로서, 특허문헌 1에는 「배기 가스 중의 황 산화물을 제거하기 위해, 그을음 혼합형 습식 배연 탈황 장치를 사용하고, 배기 가스 중에 제1 알칼리제 함유액을 분무하여 기액 접촉시키는 제1차 기액 접촉과, 계속해서 제1차 기액 접촉을 거친 배기 가스와 흡수제를 포함하는 제2 알칼리제 함유액을 기액 접촉시키고 황 산화물의 산화용 산소 함유 가스의 존재 하에서 주로 배기 가스 중의 황 산화물을 제거하는 제2차 기액 접촉을 서로 근접시킨 영역에서 일련적으로 실시하는 습식 배연 탈황 방법에 있어서, 제2차 기액 접촉에 의해 생성한 고형물을 포함하는 슬러리를 발출(extracting)하고, 적어도 그 일부를 제1 알칼리제 함유액으로서 사용하고, 제1차 기액 접촉을 거친 배기 가스로부터 제1 알칼리제 함유액을 침강 분리에 의해 자연스럽게 분리한 후, 발출하고, 발출한 제1 알칼리제 함유액을 그을음 혼합형 습식 배연 탈황 장치에 후속하는 배수 처리 장치에 송액하는 습식 배연 탈황 방법」이 개시되어 있다. 특허문헌 1의 방법에 의하면, 배수 중의 과산화물 등의 산화성 물질의 농도를 저감할 수 있으므로, 배수 처리 장치의 성능 저하를 억제할 수 있다.

일본 특허 공개 평8-299754호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 방법 및 장치는 황 산화물을 산소 및 알칼리제 함유액과 반응시키는 황 산화물 제거 반응 시에 발생하는 석고 등의 부생성물을, 복수의 경로에 있어서 제거하는 등의 복잡한 방법 및 장치이고, 보다 간소한 방법 및 장치가 요망된다. 또한, 이 부생성물은 별도 사용할 수 있는 것이므로, 부생성물을 고회수율 및 고순도로 회수하는 것도 요망되고 있다.

또한, 가스 중에 포함되는 황 산화물의 제거 성능을 향상시키기 위해서는, 황 산화물 제거 반응에 있어서 산화 반응을 촉진하는 것이나, pH를 상승시키는 것을 생각할 수 있지만, 산화 반응을 촉진하거나 pH를 상승시키면, 배수 처리 장치의 성능이 저하된다는 문제나, 부생성물 중의 알칼리성 물질 농도의 증가에 의해 부생성물의 순도가 저하된다는 문제가 특히 현저해진다.

이들의 과제를 감안하여, 본 발명은 간소한 구성을 갖고, 배수 처리 수단에의 부하를 억제하고 또한 부생성물을 고회수율 및 고순도로 회수할 수 있는 황 산화물을 포함하는 가스의 탈황 방법 및 탈황 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명자들은 예의 연구한 결과, 피처리 가스인 황 산화물을 포함하는 가스 및 산소에 접촉시킨 알칼리제 함유액을 순환시켜, 피처리 가스를 산소 및 알칼리제 함유액과 반응시키는 전단에서 피처리 가스에 접촉시키는 가습액으로서 사용하고, 이 가습액에 접촉시킨 피처리 가스로부터 가습액을 분리하고, 분리한 가습액을 발출하고, 펌프 동작 등을 저해하는 가스를 제거하고, 이 분리 후에 발출한 가습액에 대해서만, 황 산화물과 산소와 알칼리제 함유액의 반응의 부생성물의 회수 조작을 행하는 구성으로 함으로써, 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 발견하고, 또한 본 발명을 완성시켰다.

이러한 본 발명의 황 산화물을 포함하는 가스의 탈황 방법은 황 산화물을 포함하는 제1 가스에 가습액을 접촉시켜 제2 가스를 얻는 가습액 접촉 공정과, 상기 제2 가스로부터 가습액의 적어도 일부를 분리하여 제3 가스를 얻는 가습액 분리 공정과, 상기 제3 가스에 알칼리제 함유액 및 산소를 접촉시켜 상기 제3 가스로부터 상기 황 산화물을 제거하는 황 산화물 제거 공정과, 상기 제3 가스 및 산소와 접촉시킨 상기 알칼리제 함유액을 순환시켜, 상기 가습액 접촉 공정에서 상기 제1 가스에 접촉시키는 가습액으로서 사용하는 순환 공정과, 상기 가습액 분리 공정에서 상기 제2 가스로부터 분리된 가습액의 적어도 일부를 취득하는 가습액 취득 공정과, 상기 가습액 취득 공정에서 취득된 가습액으로부터 가스를 제거하는 가스 제거 공정과, 상기 가스 제거 공정에서 가스가 제거된 가습액으로부터, 황 산화물과 알칼리제 함유액과 산소와 반응에 의해 발생하는 부생성물을 회수하는 부생성물 회수 공정을 갖고, 상기 부생성물 회수 공정은 상기 가습액 취득 공정의 하류측에서만 행하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 가습액 취득 공정에서는 가습액에 산소를 첨가함으로써, 해당 산소와, 가습액이 함유하는 황 산화물과, 알칼리제 함유액을 반응시켜 부생성물을 발생시킴과 함께 가습액이 함유하는 황 산화물을 저감하도록 할 수도 있다.

황 산화물이 SO₂를 포함하고, 상기 알칼리제가 탄산칼슘이고, 상기 부생성물이 석고일 수도 있다.

본 발명의 황 산화물을 포함하는 가스의 탈황 장치는 반응조와, 피처리 가스인 황 산화물을 포함하는 제1 가스를 반응조에 도입하는 가스 도입 수단과, 상기 제1 가스에 가습액을 접촉시키는 가습액 접촉 수단과, 상기 제1 가스에 가습액을 접촉시켜 얻어진 제2 가스로부터 가습액의 적어도 일부를 분리하는 가습액 분리 수단과, 상기 제2 가스로부터 가습액의 적어도 일부를 분리하여 얻어진 제3 가스에 알칼리제 함유액 및 산소를 접촉시켜 제3 가스로부터 상기 황 산화물을 제거하는 황 산화물 제거 수단과, 상기 황 산화물 제거 수단에 의해 상기 황 산화물이 제거된 상기 제3 가스를 상기 반응조로부터 배출하는 가스 배출 수단과, 상기 황 산화물 제거 수단에 의해 제3 가스 및 산소와 접촉시킨 알칼리제 함유액을 순환시켜 상기 가습액 접촉 수단에 의해 상기 제1 가스에 접촉시키는 가습액으로서 사용하는 순환 수단과, 상기 가습액 분리 수단으로 분리된 가습액의 적어도 일부를 취득하는 가습액 취득 수단과, 상기 가습액 취득 수단으로 취득된 가습액으로부터 가스를 제거하는 가스 제거 수단과, 상기 가스 제거 수단으로 제거된 가습액으로부터 황 산화물과 알칼리제 함유액과 산소의 반응에 의해 발생하는 부생성물을 회수하는 부생성물 회수 수단을 갖고, 상기 부생성물 회수 수단을, 상기 가습액 취득 수단의 하류측에만 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 가습액 분리 수단은 상기 제2 가스로부터 분리된 가습액을 가습액 취득 수단으로 보내는 액체 하강관을 갖고, 상기 가습액 취득 수단은 상기 액체 하강관의 출구측의 단부를 둘러싸는 포트를 가질 수 있다.

상기 가습액 취득 수단은 상기 포트 내에 산소를 공급하는 산소 공급 수단을 가질 수 있다.

상기 포트는 내부에 가습액을 연직 방향으로 비스듬히 하강시키는 경사판을 갖고, 상기 가습액 취득 수단이 상기 경사판의 연직 방향 중앙부에서 가습액을 취득하는 배관을 가질 수 있다.

본 발명의 탈황 장치는 피처리 가스가 도입되는 피처리 가스 도입구에 연통하는 가습액 접촉실과, 피처리 가스가 배출되는 피처리 가스 배출구 및 상기 가습액 접촉실에 연통함과 함께 상기 가습액 접촉실의 하측에 설치되어 알칼리제 함유액이 하부에 수용되는 알칼리제 함유액실을 갖는 반응조와, 피처리 가스에 가습액을 분무하는 가습액 공급관과, 상기 알칼리제 함유액실에 수용된 알칼리제 함유액 중에 산소를 공급하는 제1 산소 공급관과, 상기 알칼리제 함유액실에 수용된 알칼리제 함유액을 발출하여 상기 가습액 공급관에 공급하는 순환 수단과, 상기 가습액 접촉실의 저면으로부터 하방으로 연장되어 상기 알칼리제 함유액실에 수용된 알칼리제 함유액의 액면보다도 하방까지 도달하도록 설치되고, 가습액이 분무된 피처리 가스로부터 자연스럽게 분리된 가습액이 하강하기 위한 액체 하강관과, 상기 가습액 접촉실의 저면으로부터 하방으로 연장되어 상기 알칼리제 함유액실에 수용된 알칼리제 함유액의 액면보다도 하방까지 도달하도록 설치되고, 가습액이 분무된 피처리 가스로부터 가습액이 자연스럽게 분리된 피처리 가스가 하강하여 상기 알칼리제 함유액실에 수용된 알칼리제 함유액 중에 분산하기 위한 기체 하강관과, 상기 액체 하강관의 하단부를 측방으로부터 둘러싸는 측벽을 갖는 포트와, 상기 포트 내에 산소를 공급하는 제2 산소 공급관과, 상기 포트 내로부터 가습액을 인발하는 배관과, 상기 포트 내로부터 가습액을 인발하는 배관에 설치된 에어 세퍼레이터와, 상기 에어 세퍼레이터의 하류측에 설치된 고액 분리 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 탈황 장치는 상면에 설치된 피처리 가스 도입구로부터 피처리 가스가 도입되어 측벽에 설치된 피처리 가스 배출구로부터 피처리 가스가 배출됨과 함께 알칼리제 함유액이 하부에 수용되는 반응조와, 상기 반응조의 상부에 설치되어 피처리 가스에 가습액을 분무하는 가습액 공급관과, 상기 반응조에 수용된 알칼리제 함유액 중에 산소를 공급하는 제1 산소 공급관과, 상기 반응조에 수용된 알칼리제 함유액을 발출하여 상기 가습액 공급관에 공급하는 순환 수단과, 상기 반응조 내의 상기 가습액 공급관의 하측에 설치되고, 도넛형이고 중앙부를 향해 아래로 경사진 경사판, 해당 경사판의 내경보다도 큰 외경을 갖고 도넛형이고 중앙부를 향해 아래로 경사진 깔때기형 집액기 및 상기 깔때기형 집액기의 중앙부의 구멍에 접속됨과 함께 상기 반응조에 수용된 알칼리제 함유액의 액면보다도 하방까지 도달하도록 설치되고, 가습액이 분무된 피처리 가스로부터 자연스럽게 분리된 가습액이 하강하기 위한 액체 하강관을 갖는 분리판과, 상기 액체 하강관의 하단부를 측방으로부터 둘러싸는 측벽을 갖는 포트와, 상기 포트 내에 산소를 공급하는 제2 산소 공급관과, 상기 포트 내로부터 가습액을 인발하는 배관과, 상기 포트 내로부터 가습액을 인발하는 배관에 설치된 에어 세퍼레이터와, 상기 에어 세퍼레이터의 하류측에 설치된 고액 분리 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 특정한 분리 공정, 순환 공정, 발출 공정 및 가스 제거 공정 등을 행함으로써, 황 산화물을 포함하는 가스의 탈황에 있어서, 황 산화물과 산소와 알칼리제 함유액의 반응의 부생성물의 회수를 행하는 경로가 1개뿐인 간소한 구성으로, 배수 처리 수단에의 부하의 억제와 부생성물의 고회수율화 및 고순도화를 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 황 산화물을 포함하는 가스의 탈황 방법을 적용할 수 있는 제트 버블링식의 탈황 장치의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 2a는 도 1의 주요부 확대도이고, 상면도이다.
도 2b는 도 1의 주요부 확대도이고, 측면도이다.
도 3은 본 발명의 황 산화물을 포함하는 가스의 탈황 방법을 적용할 수 있는 제트 버블링식의 탈황 장치의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 황 산화물을 포함하는 가스의 탈황 방법을 적용할 수 있는 제트 버블링식의 탈황 장치의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 5는 포트의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 황 산화물을 포함하는 가스의 탈황 방법을 적용할 수 있는 스프레이식의 탈황 장치의 예를 나타내는 모식도이다.
도 7은 비교예 1에서 사용한 제트 버블링식의 탈황 장치의 일례를 나타내는 모식도이다.

(실시 형태 1)

본 발명의 황 산화물을 포함하는 가스의 탈황 방법을 적용할 수 있는 탈황 장치를, 도 1을 사용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 황 산화물을 포함하는 가스의 탈황 방법을 적용할 수 있는 제트 버블링식의 탈황 장치의 일례를 나타내는 모식도이다. 제트 버블링식이란, 반응조의 하부에 황 산화물을 제거하기 위한 알칼리제 함유액을 수용하고, 이 알칼리제 함유액 중에 피처리 가스 및 산소를 도입하고 피처리 가스와 알칼리제 함유액을 기액 접촉시켜 제트 버블링층을 형성하면서 반응시키는 방식이다.

또한, 본 발명에 있어서, 황 산화물(SOx)로서는, 예를 들어 아황산 가스, 또는 아황산 가스가 물에 용해된 것 등의 각종 형태의 이산화유황 등을 들 수 있다. 그리고, 황 산화물을 포함하는 가스로서는, 석탄 연소로나 석탄 화력 발전소에서 배출되는 연소 배기 가스 등을 들 수 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 제트 버블링식의 탈황 장치(10)는 원통 형상의 제트 버블링식의 반응조(11)와, 반응조(11)의 측벽 중앙부 부근에 형성되어 반응조(11)에 피처리 가스(제1 가스)를 도입하는 피처리 가스 도입구(12)와, 반응조(11)의 측벽 상부에 형성되어 반응조(11)에서 탈황 처리된 피처리 가스를 반응조(11)로부터 배출하는 피처리 가스 배출구(13)를 갖는다. 피처리 가스 도입구(12)가 청구항의 「가스 도입 수단」에 상당하고, 피처리 가스 배출구(13)가 「가스 배출 수단」에 상당한다.

반응조(11)는 내부에, 연직 방향 중앙부에 피처리 가스 도입구(12)와 연통하는 가습액 접촉실(14)을 갖고, 가습액 접촉실(14)의 하측에 가습액 접촉실(14)과 연통하여 하부에 알칼리제 함유액(15)이 수용되는 알칼리제 함유액실(16)을 갖고, 가습액 접촉실(14)의 상측에 알칼리제 함유액실(16) 및 피처리 가스 배출구(13)와 연통하는 피처리 가스 배출실(17)을 갖는다. 이 가습액 접촉실(14)과 알칼리제 함유액실(16)은 반응조(11)를 횡단하는 제1 격벽(18)으로 구획되고, 가습액 접촉실(14)과 피처리 가스 배출실(17)은 반응조(11)를 횡단하는 제2 격벽(19)으로 구획되어 있다.

그리고, 가습액 접촉실(14)과 알칼리제 함유액실(16)은 제1 격벽(18)으로부터 하방으로 연장되어 알칼리제 함유액(15)의 액면(21)보다도 하방까지 도달하도록 설치된 복수의 기체 하강관(22), 제1 격벽(18)으로부터 알칼리제 함유액(15)의 액면(21)보다도 하방이며 기체 하강관(22)의 하단부보다도 하방에 도달하도록 설치된 복수의 제1 액체 하강관(23) 및 제2 액체 하강관(24)에 의해 연통되어 있다. 기체 하강관(22), 제1 액체 하강관(23) 및 제2 액체 하강관(24)의 각각의 하단부의 액면(21)으로부터의 거리는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 기체 하강관(22)의 하단부의 액면(21)으로부터의 거리는 0.1 내지 0.7m, 제1 액체 하강관(23)이나 제2 액체 하강관(24)의 하단부의 액면(21)으로부터의 거리는 0.4 내지 1.0m이다. 또한, 각 하강관의 길이도 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 기체 하강관(22)의 길이는 2.5 내지 3.5m, 제1 액체 하강관(23)이나 제2 액체 하강관(24)의 길이는 2.8 내지 3.8m이다.

복수의 기체 하강관(22), 제1 액체 하강관(23), 제2 액체 하강관(24)은 제1 격벽(18)에 있어서 상단부가 대략 균일해지도록 배치되어 있다. 기체 하강관(22)의 하측에는 기체 하강관(22)으로부터 분출되는 피처리 가스(제3 가스)가 알칼리제 함유액(15) 중에 분산되도록, 복수의 작은 개구가 형성되어 있다. 또한, 복수의 제1 액체 하강관(23)은 도 2a, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 피처리 가스 도입구(12)와 가습액 접촉실(14)의 접합부 근방의 제1 격벽(18)에, 제1 격벽(18)의 테두리를 따라 등간격으로 복수 형성되어 있다. 도 2는 도 1의 주요부 확대도이고, 도 2a는 제1 격벽(18)의 상면도, 도 2b는 측면도이다. 또한, 제2 액체 하강관(24)에 대해서는 기재를 생략한다. 기체 하강관(22), 제1 액체 하강관(23), 제2 액체 하강관(24)의 형상이나 크기에 특별히 한정은 없지만, 기체 하강관(22), 제1 액체 하강관(23), 제2 액체 하강관(24)이 각각 원통 형상인 경우, 예를 들어 기체 하강관(22)의 직경은 0.1 내지 0.2m, 제1 액체 하강관(23)의 직경은 0.5 내지 0.7m, 제2 액체 하강관(24)의 직경은 0.5 내지 0.7m이다.

가습액의 제1 액체 하강관(23)에의 유입을 촉진하고 기체 하강관(22)에의 유입을 억제하기 위해, 제1 격벽(18)의 제1 액체 하강관(23)의 배면에, 액체의 흐름을 막는 위어판(weir plate)을 설치할 수도 있다. 위어판에 대해, 도 2a, 도 2b를 사용하여 더 설명한다. 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 제1 격벽(18)에 개구를 갖는 복수의 제1 액체 하강관(23)의 피처리 가스의 흐름에서 볼 때 배면측에는, 액체의 흐름을 막는 위어판(51)이 설치되어 있다. 그리고, 위어판(51)은 가습액이 제1 액체 하강관(23)으로 유입되기 쉽게 하기 위해, 평면에서 본 양단부에 피처리 가스 도입구(12)측으로 구부러진 구부러짐부(51a)를 갖고, 또한 상부가 피처리 가스 도입구(12)측으로 약 45도로 기울어져 있는 경사부(51b)를 갖는다.

제1 가스가 가습액에 접촉하여 제2 가스가 발생하지만, 이 제2 가스로부터 분리된 가습액이 제1 액체 하강관(23)에 유입되고, 제2 가스로부터 가습액이 분리된 제3 가스가 기체 하강관(22)에 유입된다. 가습액이란, 황 산화물을 포함하는 가스인 피처리 가스(제1 가스)를 가습하고, 건조에 의한 스케일(피처리 가스의 함유 성분의 농축 등에 의해 장치 내나 배관 내에 발생하는 석출물)의 발생을 억제할 수 있는 액체이다.

가습액 접촉실(14), 제1 격벽(18), 기체 하강관(22), 및, 제1 액체 하강관(23)으로, 자연 침강 분리에 의해 피처리 가스(제2 가스)로부터 가습액을 분리하는 가습액 분리 수단을 구성한다.

알칼리제 함유액실(16) 내의 액면 위의 공간인 공간부(26)는 가습액 접촉실(14)의 수평 방향 중앙부를 관통하는 연통관(25)에 의해 피처리 가스 배출실(17)과 연통되어 있다.

도 1에 있어서는, 기체 하강관(22), 제1 액체 하강관(23), 제2 액체 하강관(24)이나, 연통관(25)을 각각 복수 설치한 것을 나타냈지만, 하나뿐이어도 된다. 제2 액체 하강관(24)은 없어도 된다. 공간부(26)에 연통되도록 피처리 가스 배출구(13)를 형성하고, 공간부(26)가 피처리 가스 배출실(17)을 겸하도록 하여 피처리 가스 배출실(17)이나 연통관(25)을 생략할 수도 있다.

알칼리제 함유액실(16)에는 알칼리제 함유액(15)을 교반하는 교반기(27)가 설치되어 있다.

피처리 가스 도입구(12)에는 배관(31)을 경유하여 가습액이 되는 공업용 배수를 피처리 가스에 분무하는 공업용수 공급관(32)이 설치되어 있다. 배관(31) 및 공업용수 공급관(32)은 설치하지 않아도 된다.

또한, 반응조(11)의 알칼리제 함유액실(16)의 측면 하부에는 배관(33)을 경유하여 알칼리제 함유액(15)을 발출하는 펌프(34)가 설치되어 있다. 그리고, 피처리 가스 도입구(12)에는 펌프(34)의 출구측에 접속된 배관(35)을 경유하여, 발출한 알칼리제 함유액(15)을 피처리 가스(제1 가스)에 공급하는 제1 가습액 공급관(36)이 설치되어 있다. 또한, 가습액 접촉실(14)에는 펌프(34)의 출구측에 접속된 배관(35)을 경유하여, 발출한 알칼리제 함유액(15)을 가습액으로서 피처리 가스(제1 가스)에 공급하는 제2 가습액 공급관(37)이 설치되어 있다. 제1 가습액 공급관(36) 및 제2 가습액 공급관(37)은 어느 한쪽뿐이어도 된다. 이 제1 가습액 공급관(36) 및 제2 가습액 공급관(37) 중 적어도 한쪽 및 필요에 따라 설치하는 공업용수 공급관(32)으로 가습액 접촉 수단을 구성한다. 또한, 배관(33), 펌프(34), 배관(35), 제1 가습액 공급관(36), 제2 가습액 공급관(37)으로 순환 수단을 구성한다.

또한, 반응조(11)의 알칼리제 함유액실(16)의 저부 근방에는 기체 하강관(22)으로부터 알칼리제 함유액실(16)에 공급된 피처리 가스(제3 가스)에 접촉하도록, 도시하지 않은 산소 공급원으로부터 산소를 공급하는 산소 공급관(38)이 설치되어 있다. 산소 공급관(38)은 산소를 포함하는 기체를 공급할 수 있으면 되고, 예를 들어 공기를 공급할 수도 있다. 알칼리제 함유액(15)이 수용된 알칼리제 함유액실(16), 기체 하강관(22) 및 산소 공급관(38)으로 황 산화물 제거 수단을 구성한다.

제1 액체 하강관(23) 내의 하단부 근방이며 알칼리제 함유액(15)의 액면(21)보다도 하측에는 제1 액체 하강관(23)을 하강한 가습액을 발출하기 위해, 펌프(41)에 접속된 배관(42)이 배치되어 있다. 복수의 제1 액체 하강관(23)은 하단부 근방에서 도시하지 않은 수평 방향의 연결관으로 연결되고, 이 연결관에 배관(42)의 일단부가 삽입되고, 펌프(41)를 동작함으로써, 제1 액체 하강관(23)을 하강한 가습액을 발출할 수 있는 구조로 되어 있다. 이 제1 액체 하강관(23), 펌프(41) 및 배관(42)으로 가습액 취득 수단을 구성한다.

그리고, 제1 액체 하강관(23)을 하강한 가습액을 발출하는 배관(42)의 도중에는, 발출된 가습액 중의 공기 등의 가스를 제거하는 에어 세퍼레이터(61)가, 반응조(11) 밖에 설치되어 있다. 이 에어 세퍼레이터(61)가 가스 제거 수단이다. 가스 제거 수단은 에어 세퍼레이터(61)로 한정되지 않고, 발출된 가습액 중의 공기 등의 가스를 제거할 수 있는 수단이면 된다.

펌프(41)의 후단에는 펌프(41)의 출구측에 접속된 배관(43)을 경유한 가습액을 고액 분리하고, 황 산화물과 산소와 알칼리제 함유액의 반응의 부생성물을 회수하는 고액 분리 수단(44)이 설치되어 있다. 고액 분리 수단(44)이 부생성물 회수 수단이다.

고액 분리 수단(44)의 후단에는 고액 분리 수단(44)에 접속된 배관(45)을 경유하여, 고액 분리 수단(44)으로 분리된 액체로부터 질소 화합물이나 COD 등을 제거하는 배수 처리 장치가 접속되어 있다. 또한, 배관(45)으로부터 분지된 배관(47)은 반응조(11)의 알칼리제 함유액실(16)에 접속되어 있다. 배관(47)에는 고액 분리된 액체를 다시 알칼리제 함유액으로서 이용 가능하게 하기 위해 석회석 등의 알칼리제를 도입하는 알칼리제 도입 수단(48)이 도중에 설치되어 있다.

이와 같이, 본 발명에 있어서는, 상세하게는 후술하지만, 석고 등의 황 산화물과 산소와 알칼리제 함유액의 반응의 부생성물을 회수하는 공정을 제1 액체 하강관(23)으로부터 취출한 가습액에 대해서만 행하는, 즉 부생성물의 회수를 행하는 경로가 1개뿐이므로, 간소한 구성의 장치가 된다. 그리고, 에어 세퍼레이터(61)를 설치하고 있으므로, 부생성물의 회수를 행하는 경로가 1개뿐임에도, 부생성물을 고회수율로 회수할 수 있다. 또한, 이 간소한 구성의 장치는 알칼리제 함유액을 순환시켜 알칼리제 함유액을 황 산화물을 포함하는 제1 가스에 접촉시키는 구성이므로, 배수 중에 포함되는 산화성 물질(과산화물)량을 저감하고, 배수 처리 장치에의 부하를 억제할 수 있다. 또한, 제1 액체 하강관(23) 내의 가습액은 황 산화물을 포함하는 가스에 접촉한 후이기 때문에 pH가 낮고 알칼리제가 용해되기 쉬우므로, 알칼리제의 혼입이 억제된 순도가 높은 부생성물을 얻을 수 있다.

이와 같은 탈황 장치(10)를 사용한 본 발명의 황 산화물을 포함하는 가스의 탈황 방법에 대해, 설명한다. 먼저, 피처리 가스인 황 화합물을 포함하는 제1 가스를 피처리 가스 도입구(12)로부터 반응조(11)로 도입한다. 피처리 가스 도입구(12)로부터 도입된 제1 가스는 공업용수 공급관(32)에 의해 분무된 공업용수 및 제1 가습액 공급관(36)에 의해 분무된 알칼리제 함유액에 순서대로 접촉하고, 그 후, 제2 가습액 공급관(37)으로부터 분무된 알칼리제 함유액에 접촉한다(가습액 접촉 공정). 실시 형태 1에 있어서는, 공업용수 및 알칼리제 함유액이 가습액이다. 공업용수 및 알칼리제 함유액에 제1 가스가 접촉하면, 제1 가스가 가습되어 장치 내의 건조에 의한 스케일의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 제1 가습액 공급관(36), 제2 가습액 공급관(37)이나 공업용수 공급관(32)에 의한 알칼리제 함유액이나 공업용수의 분무에 의해, 제1 가스의 냉각이나 제진도 행할 수 있다. 제1 가스의 제진을 행하면, 후단의 가습액 분리 공정에서 가습액을 분리할 때에 제2 가스로부터 티끌 등의 미분말도 제거된다. 따라서, 티끌 등의 미분말에 의한 제3 가스와 산소와 알칼리제의 반응의 저해를 방지할 수 있어, 효율적으로 반응시킬 수 있다. 그리고, 제1 가스 중에 포함되는 SO₂ 등의 황 산화물의 일부도 가습액에 흡수된다. 이와 같이 가습액에 기액 접촉한 제1 가스, 즉 제1 가스와 가습액의 혼합물이 제2 가스이다.

그리고, 이 제2 가스에 포함되는 SO₂ 등의 황 산화물을 흡수한 가습액은 자연스럽게 가습액 접촉실(14)의 저면, 즉 제1 격벽(18)으로 낙하하고, SO₂ 등의 황 산화물을 흡수한 가습액인 액체와, 제3 가스로 분리한다(가습액 분리 공정). 낙하한 가습액의 대부분은, 상류측인 피처리 가스 도입구(12) 근방에 설치된 제1 액체 하강관(23)에 유입된다. 또한, 제3 가스는 피처리 가스 도입구(12)로부터 제1 액체 하강관(23)보다도 먼 위치(하류측)에 설치된 기체 하강관(22)에 유입된다. 또한, 제2 가습액 공급관(37)의 피처리 가스 도입구(12)측으로부터 먼 영역에 설치된 부분으로부터 분무된 가습액은 제2 액체 하강관(24)을 하강하고, 알칼리제 함유액실(16)로 수용된다.

기체 하강관(22)에 유입된 제3 가스는 알칼리제 함유액실(16)에 도달하여 알칼리제 함유액실(16)에 수용된 알칼리제 함유액(15)의 액면(21) 아래의 기체 하강관(22)의 하단부로부터 분출하여 분산하고, 알칼리제 함유액과 기액 접촉하면서 버블링하면서 상승한다. 그리고, 제3 가스와 알칼리제 함유액을 포함하는 액 연속상의 기액 접촉층인 제트 버블링층(프로스층)(28)이, 알칼리제 함유액의 액면(21) 위에 형성된다. 알칼리제 함유액(15)에는 산소 공급관(38)으로부터 공급된 산소가 혼합되어 있으므로, 이 제트 버블링층(28)에서는 제3 가스가 함유하는 황 산화물과 산소 및 알칼리제가 반응한다(황 산화물 제거 공정). 이에 의해, 제3 가스로부터 SO₂ 등의 황 산화물이 제거된다.

알칼리제 함유액이 함유하는 알칼리제란, 산을 중화하는 중화제이고, 예를 들어 탄산칼슘, 수산화나트륨 등을 들 수 있다. 또한, 알칼리제 함유액의 용매로서는, 물을 들 수 있다.

여기서, 황 산화물과 산소와 알칼리제의 반응에 있어서는, 건조함으로써 스케일이 발생하는 경우가 있지만, 본 발명에 있어서는, 이 황 산화물과 산소와 알칼리의 반응의 전단에서, 가습액 접촉 공정에 있어서 피처리 가스인 제1 가스를 가습액에 접촉시키는 공정을 가지므로, 스케일의 발생이 억제된다.

황 산화물 제거 공정에서 발생시키는 황 산화물 제거 반응에서는, 제3 가스에 포함되는 SO₂ 등의 황 산화물이 알칼리제 및 산소와 반응하여, 부생성물인 석고 등의 고형물이 발생하고, 제3 가스로부터 황 산화물이 제거된다. 예를 들어, 황 산화물이 SO₂를 포함하고, 알칼리제로서 석회석(CaCO₃)을 사용한 경우는, 하기 (1)식의 반응이 일어나, 부생성물인 석고(CaSO₄ㆍ2H₂O)가 발생하고, 제3 가스로부터 분리할 수 있다.

이 황 산화물 제거 반응에 의해 황 산화물이 제거된 제3 가스는 알칼리제 함유액실(16)의 상부의 공간부(26), 연통관(25) 및 피처리 가스 배출실(17)을 경유하여, 피처리 가스 배출구(13)로부터 배출된다.

한편, 발생한 부생성물을 고농도로 함유하는 알칼리제 함유액(15)은 알칼리제 함유액실(16)의 하부로부터, 펌프(34)에 의해 배관(33)을 경유하여 인발된다. 인발된 알칼리제 함유액은 배관(35)을 경유하여, 제1 가습액 공급관(36) 및 제2 가습액 공급관(37)으로부터 제1 가스에 분무된다(순환 공정). 즉, 순환 공정을 거친 알칼리제 함유액은 제1 가스의 가습액이 된다. 제1 가스는 순환 공정을 거친 가습액으로서의 알칼리제 함유액과 접촉하면, 제1 가스가 가습되어 제2 가스가 된다(가습액 접촉 공정). 또한, 제1 가스 중의 SO₂ 등의 황 산화물의 일부가 이 순환 공정을 거친 알칼리제 함유액에 흡수된다.

순환 공정을 거쳐, 제2 가스에 포함되는 SO₂ 등의 황 산화물을 흡수한 가습액으로서의 알칼리제 함유액이, 자연스럽게 가습액 접촉실(14)의 저면, 즉 제1 격벽(18)으로 낙하하고, SO₂ 등의 황 산화물을 흡수한 가습액으로서의 알칼리제 함유액과, 제3 가스로 분리한다(가습액 분리 공정). 낙하한 가습액으로서의 알칼리제 함유액의 대부분은 제1 액체 하강관(23)에 유입되고, 제3 가스는 기체 하강관(22)에 유입된다. 기체 하강관(22)에 유입된 제3 가스는 알칼리제 함유액(15) 및 산소에 접촉하여, 다시 황 산화물 제거 반응이 발생한다.

한편, 제1 액체 하강관(23)에 유입된 가습액으로서의 알칼리제 함유액은 펌프(41)에 접속된 배관(42)으로부터 적어도 일부가 발출된다(가습액 취득 공정).

여기서, 제1 액체 하강관(23)에 유입된 가습액으로서의 알칼리제 함유액은 알칼리제 함유액실(16)에 수용된 알칼리제 함유액에 유래하므로, 알칼리제 및 황 산화물 제거 반응의 부생성물을 포함한다.

또한, 알칼리제 함유액실(16)에서 발생하는 황 산화물 제거 반응에 있어서, 산화 반응이 지나치게 진행되면 산화성 물질인 S₂O₈ ² ^- 등의 과산화물이 발생하므로, 순환하여 제1 액체 하강관(23)에 유입된 알칼리제 함유액은 산화성 물질을 포함한다. 산화성 물질은 후단의 배수 처리 장치의 열화로 연결된다. 예를 들어, 배수 처리용의 흡착제나 이온 교환제로서 사용되는 수지의 열화나, 배수 처리에 사용하는 미생물의 성장 저해 등을 초래한다.

그러나, 본 실시 형태에 있어서는, 이 제1 액체 하강관(23)에 유입된 알칼리제 함유액은 가습액 접촉 공정에서 제1 가스에 접촉한 후에 산소에 접촉하고 있지 않고, 가습액 접촉 공정에서 포함한 제1 가스에 포함되는 SO₂ 등의 황 산화물을, 반응시키지 않고 SO₂ 등의 황 산화물의 상태를 유지한 채 포함한다.

따라서, 본 발명에 있어서는, SO₂ 등의 황 산화물이 환원제가 되어 산화성 물질을 환원하는 반응, 예를 들어 하기 (2)식의 반응이 발생하므로, 산화성 물질에 의한 배수 처리 장치의 열화를 억제할 수 있다.

가습액 취득 공정에서 발출된 가습액으로서의 알칼리제 함유액은 배관(42)의 도중에 설치된 에어 세퍼레이터(61)에 의해, 공기 등의 가스가 제거된다(가스 제거 공정). 물론, 가습액 중의 공기 등의 가스의 전량을 완전히 제거해 버리지 않아도 되고, 가습액 중에 포함되는 가스의 양을 감소시키면 된다. 에어 세퍼레이터(61)에 의해 가스가 제거되어 펌프(41)를 경유한 가습액은 고액 분리 수단(44)에 의해, 황 산화물과 산소와 알칼리제 함유액의 반응인 황 산화물 제거 반응의 부생성물이 회수된다(부생성물 회수 공정). 제1 액체 하강관(23) 내의 가습액은 황 산화물을 포함하는 제1 가스에 접촉한 후이기 때문에 pH가 낮고 탄산칼슘 등의 알칼리제가 용해되기 쉬우므로, 황 산화물 제거 반응에서 발생한 부생성물에의 잔존 알칼리제의 혼입이 억제되어, 순도가 높은 부생성물을 포함한다. 이와 같이 순도가 높은 부생성물을 포함하는 가습액을 고액 분리하기 때문에, 고액 분리 수단(44)으로 회수되는 석고 등의 부생성물은 순도가 높은 것이다.

가습액 취득 수단의 하류측에서 고액 분리 수단(44)의 상류측에, SO₂ 등의 황 산화물의 잔존량을 측정하는 황 산화물량 측정 수단을 설치하고, 측정된 황 산화물량에 따라, 반응조(11)에 있어서의 황 산화물 제거 반응의 반응 조건을 피드백 제어하도록 할 수도 있다. 피드백 제어는 자동에 의한 것이거나, 수동에 의한 것일 수도 있다.

고액 분리 수단(44)으로 분리된 액체는 배수 처리 장치에 보내져, 질소 화합물이나 COD 등을 제거하는 배수 처리가 이루어진다(배수 처리 공정). 상술한 바와 같이, 이 배수 처리되는 배수는 산화성 물질이 제거되어 있으므로, 배수 처리 장치의 열화가 억제된다.

또한, 고액 분리 수단(44)으로 얻어진 액체의 일부는 배관(45)으로부터 분지된 배관(47)을 경유하여, 배관(47)의 도중에 설치된 알칼리제 도입 수단(48)에 의해 석회석 등의 알칼리제가 도입되고, 반응조(11)의 알칼리제 함유액실(16)에 보내져, 다시 황 산화물 제거 반응의 알칼리제 함유액으로서 이용된다.

본 발명에 있어서는, 석고 등의 황 산화물과 산소와 알칼리제 함유액의 반응인 황 산화물 제거 반응의 부생성물을 회수하는 공정은 황 산화물 제거 반응 직후의 알칼리제 함유액에 대해서는 행하지 않는다. 환언하면, 본 발명에 있어서는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 알칼리제 함유액실(16)로부터 알칼리제 함유액(15)을 발출하고, 발출한 알칼리제 함유액(15)으로부터 고액 분리 수단(144)에 의해 부생성물의 회수하는 것은 하지 않는다. 즉, 피처리 가스를 알칼리제 함유액실(16)에서 황 산화물 제거 반응시킨 후에는 순환 공정, 가습액 접촉 공정, 가습액 분리 공정, 가습액 취득 공정 및 가스 제거 공정을 거친 것에 대해서만 부생성물을 회수하는 공정을 행한다. 따라서, 부생성물의 회수를 행하는 경로가, 알칼리제 함유액실(16)에서 피처리 가스를 황 산화물 제거 반응시킨 후에, 순환 공정, 가습액 접촉 공정, 가습액 분리 공정, 가습액 취득 공정, 가스 제거 공정 및 부생성물 회수 공정을 순서대로 거친다는 1종류뿐이므로, 간소한 구성이다. 또한, 부생성물의 회수를 행하는 경로는 1종류이면 되고, 「알칼리제 함유액실(16)에서 피처리 가스를 황 산화물 제거 반응시킨 후, 순환 공정, 가습액 접촉 공정, 가습액 분리 공정 및 가습액 취득 공정을 순서대로 거친 것」으로부터 가스를 제거한 후에 부생성물을 회수하는 경로는 복수 있어도 된다. 구체적으로는, 예를 들어 제1 액체 하강관(23)으로부터 발출되는 가습액을 2계열 이상으로 하고, 각각 가스 제거 공정 및 부생성물 회수 공정을 거치도록 할 수도 있다.

여기서, 제1 액체 하강관(23)에는 가습액과 함께 제2 가스가 유입되므로, 펌프(41)에 의해 제1 액체 하강관(23)으로부터 배관(42)을 거쳐서 발출된 가습액에는 가스가 포함되어 있다. 이로 인해, 가령 에어 세퍼레이터(61)가 설치되어 있지 않은 경우, 가습액 중의 가스에 의해 펌프(41)의 운전이 방해될 우려가 있고, 펌프(41)에 의해 가습액을 고액 분리 수단(44)에 효율적으로 보낼 수 없어, 고액 분리 수단(44)에 의한 가습액으로부터의 부생성물의 회수율이 낮아진다. 많은 부생성물을 회수하기 위해서는, 알칼리제 함유액실(16)로부터 알칼리제 함유액(15)을 발출하고, 발출된 알칼리제 함유액(15)으로부터 추가의 고액 분리 수단(144)(도 7)에 의해 부생성물을 회수할 필요가 있다.

이에 비해, 본 발명에 따르면, 제1 액체 하강관(23)으로부터 배관(42)을 거쳐서 발출된 가습액이 에어 세퍼레이터(61)를 거쳐서 펌프(41)에 흐르기 때문에, 가습액이 펌프(41)에 도달하기 전에 에어 세퍼레이터(61)에 의해 가습액으로부터 가스를 제거할 수 있다. 이로 인해, 가습액 중의 가스에 의해 펌프(41)의 운전이 방해되는 경우는 없고, 펌프(41)에 의해 가습액을 고액 분리 수단(44)에 효율적으로 보낼 수 있어, 고액 분리 수단(44)에 의한 가습액으로부터의 부생성물의 회수율을 높일 수 있다. 따라서, 본 발명에 있어서는, 알칼리제 함유액실(16)로부터 발출된 알칼리제 함유액(15)으로부터 부생성물을 회수할 필요는 없고, 알칼리제 함유액(15)으로부터 부생성물을 회수하는 추가의 고액 분리 수단(144)을 필요로 하지 않아, 탈황 장치를 간소화할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 배수 처리 장치에의 부하를 억제하고 또한 부생성물의 순도 및 회수율을 높은 것으로 할 수 있고, 또한 석고 등의 황 산화물 제거 반응의 부생성물을 회수하는 경로가 1종류뿐이고 간소한 구성이다.

도 1은 냉각을 동시에 행할 수 있는, 소위 그을음식의 탈황 장치이지만, 본 발명의 탈황 장치는 그을음식으로 한정되지 않고, 냉각을 별도의 탑에서 행하는 것도 좋다.

또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 반응조(11)의 알칼리제 함유액실(16) 저부 근방으로부터 배관(80)을 경유하여 펌프(81)에 의해 알칼리제 함유액을 발출하고, 펌프(81)의 출구측에 접속한 배관(82)을 배관(47)에 접속하도록 할 수도 있다. 이에 의해, 알칼리제 함유액의 성상을 상세하게 조정할 수 있다.

(실시 형태 2)

도 4는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 제트 버블링식의 탈황 장치를 나타내는 모식도이다. 또한, 실시 형태 1과 동일한 부재에는 동일한 부호를 부여하여, 중복되는 설명은 생략하고 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 탈황 장치(70)는 실시 형태 1의 탈황 장치(60)에 있어서, 제1 액체 하강관(23)의 하단부에 포트(71)를 설치한 탈황 장치이다.

상세하게 설명하면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 탈황 장치(70)는 제1 액체 하강관(23)의 하단부를 둘러싸고, 반밀폐의 포트(71)가 설치되어 있다. 포트(71)는 그 상단부가, 알칼리제 함유액실(16)의 액면(21)보다도 하측이고 기체 하강관(22)의 가스 출구 높이 근방이 되고, 또한 그 하단부가, 제1 액체 하강관(23)보다도 하측이 되도록 설치되어 있다. 포트(71)의 상단부는 액면(21)보다도 하측이거나, 상측일 수도 있다. 포트(71)의 상면은, 예를 들어 액면(21)보다도 0.1 내지 0.7m 정도 하측이고, 포트(71)의 하단부는, 예를 들어 액면(21)으로부터 2.0 내지 2.5m 정도 하측이다.

포트(71)에 대해, 포트(71)의 개략 구성을 나타내는 단면도인 도 5를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 포트(71)는 원통 형상이고, 측벽(72)과, 중앙부에 구멍을 갖고 도넛형으로 측벽(72)의 하단부로부터 중앙부를 향해 아래로 경사진 저판(73)을 갖고, 산소 공급관(38)으로부터 반응조(11) 내에 공급되는 산소가 포트(71) 내에 들어가지 않도록 구성되어 있다. 예를 들어, 포트(71)로부터 가습액으로서의 알칼리제 함유액을 배출하는 배출구(도시 없음)를 측벽(72)의 하부와 후술하는 경사판(76)의 접속부에 형성하는 등 하여, 산소 공급관(38)으로부터 반응조(11) 내에 공급되는 산소의 포트 내에의 유입을 방지할 수 있으면, 저판(73)은 설치하지 않아도 된다. 또한, 포트(71)는 상부가 개방되어 있다. 포트(71)의 크기 및 형상은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 원통 형상이면, 직경 1.7 내지 2.3m, 측벽(72)의 높이는 1.7 내지 2.3m 정도이다.

그리고, 포트(71)는 제1 액체 하강관(23)의 하단부와, 포트(71) 내에 산소를 공급하기 위한 제2 산소 공급관(산소 공급 수단)(74)의 하단부와, 제3 가스 등의 황 산화물을 포함하는 가스를 공급하는 스파저(sparger) 파이프(75)의 하단부의 둘레를 둘러싸도록 설치되어 있다. 즉, 포트(71) 내에는 제1 액체 하강관(23), 제2 산소 공급관(74) 및 스파저 파이프(75)의 각각의 하단부가 삽입되어 있다. 스파저 파이프(75)로부터 공급하는 기체로서는, 예를 들어 제3 가스를 사용할 수 있다. 스파저 파이프(75)로부터 황 산화물을 포함하는 가스를 공급함으로써, 산화성 물질을 환원하는 환원제로서의 황 산화물의 농도를 상승시켜 (2)식의 반응을 조정할 수 있음과 함께, 포트(71) 내의 가습액으로서의 알칼리제 함유액 및 산소를 교반할 수도 있고, 또한 포트(71) 내에서 발생하는 (1)식의 반응을 조정할 수도 있다. 또한, 스파저 파이프(75)는 설치하지 않아도 된다.

또한, 포트(71) 내에는 포트(71)를 구획하고, 제1 액체 하강관(23)으로부터 포트(71) 내에 유입된 가습액의 흐름을 규정하는 연직 방향 약 45도로 기울어진 경사판(76)이 설치되어 있다. 경사판(76)의 연직 방향 중앙부에는 경사판(76)을 흐르는 가습액을 수평 방향으로 인발하기 위해, 펌프(41)로 이어지는 배관(77)이 접속되어 있다.

배관(77)의 타단부는 가습액 중의 공기 등의 가스를 제거하는 에어 세퍼레이터(61)에 접속되고, 에어 세퍼레이터(61)는 배관(42)을 경유하여 펌프(41)에 접속되어 있다.

실시 형태 2에 있어서는, 제1 액체 하강관(23), 펌프(41), 배관(42)에 더하여, 포트(71), 제2 산소 공급관(74), 스파저 파이프(75), 배관(77)으로 가습액 취득 수단을 구성한다.

이와 같은 탈황 장치(70)를 사용하여 황 산화물을 포함하는 가스의 탈황을 행하는 방법에 대해 설명한다. 실시 형태 2에 있어서는, 가습액 취득 공정 이외의 공정에 대해서는, 실시 형태 1과 마찬가지이므로, 가습액 접촉 공정, 가습액 분리 공정, 황 산화물 제거 공정, 순환 공정, 가스 제거 공정, 부생성물 회수 공정, 배수 처리 공정 등에 대해서는, 설명을 생략한다.

실시 형태 2에 있어서는, 제1 액체 하강관(23)에 유입된 가습액으로서의 알칼리제 함유액은 포트(71) 내에서 제2 산소 공급관(74)으로부터 공급되는 산소와 접촉한다.

여기서, 제1 액체 하강관(23)에 유입된 알칼리제 함유액은, 상술한 바와 같이, SO₂ 등의 황 산화물과 산화성 물질이, 예를 들어 상기 (2)식과 같이 반응하고 있으므로, 산화성 물질은 거의 존재하지 않고, 또한 SO₂ 등의 황 산화물도 다소 저감되어 있다. 그러나, SO₂ 등의 황 산화물이 상당량 잔존하고 있는 경우도 있다. 또한, 제1 액체 하강관(23)에 유입된 알칼리제 함유액은 알칼리제 함유액실(16)에 수용된 알칼리제 함유액에 유래하므로, 알칼리제나, 황 산화물 제거 반응의 부생성물을 포함한다.

따라서, 실시 형태 2에서는 포트(71) 내에 있어서도, 제2 산소 공급관(74)에 의해 새롭게 공급된 산소와, 알칼리제 함유액에 잔존하고 있는 SO₂ 등의 황 산화물과, 알칼리제 함유액이 함유하는 알칼리제가 반응하여, 예를 들어 상기 (1)식의 반응이 일어난다. 따라서, 포트(71)로부터 발출되는 가습액은 SO₂ 등의 황 산화물 및 산화성 물질 모두 현저히 저감된 것이 된다.

더욱 상세하게 설명하면, 실시 형태 2에 있어서는, 먼저 제1 액체 하강관(23)이나 포트(71) 내에서 실시 형태 1과 마찬가지로 상기 (2)식 등의 산화성 물질과 황 산화물의 반응이 발생하므로, SO₂ 등의 황 산화물을 저감하고, 산화성 물질을 거의 없앨 수 있다. 그 후, 포트(71) 내에 제2 산소 공급관(74)에 의해 산소가 도입됨으로써, 상기 (1)식 등의 황 산화물과 알칼리제 및 산소의 반응이 발생하므로, SO₂ 등의 황 산화물을 더욱 저감할 수 있음과 함께, 석고 등의 부생성물의 순도를 올릴 수 있다.

제2 산소 공급관(74)에 의해 도입되는 산소의 양이나, 스파저 파이프(75)로부터 공급되는 황 산화물을 포함하는 가스의 양을 조정함으로써, 포트(71) 내에서 발생하는 상기 (1)식이나 (2)식의 반응을 조정할 수 있다. 물론, 상황에 따라, 어느 하나 또는 양쪽의 양을 0으로 할 수도 있다.

제1 액체 하강관(23)이나 포트(71) 내에서 상기 (2)식 등의 산화성 물질과 황 산화물의 반응 및 계속해서 (1)식 등의 황 산화물과 알칼리제와 산소의 반응이 발생한 가습액은 경사판(76)을 흘러, 경사판(76)의 도중에 설치된 배관(77)으로부터 펌프(41)에 의해 발취된다. 여기서, 이 가습액은 (1)식 등의 황 산화물과 알칼리제와 산소의 반응의 부생성물을 회수하는 경로가 1종류뿐이고, 또한 포트(71) 내에서도 (1)식 등의 황 산화물과 알칼리제와 산소의 반응을 발생시키고 있으므로, 대량의 부생성물을 포함하는 슬러리상이고 양 자체도 많다. 따라서, 경사판(76)을 설치함으로써 가습액의 분리를 억제하면서 인발하는 것이 바람직하다. 슬러리(가습액)가 경사판(76) 위에서 흐르도록 함으로써, 슬러리 중의 부생성물의 침전을 방지하고, 부생성물을 분리시키지 않고 슬러리를 인발할 수 있다.

배관(77)으로부터 발취된 가습액은 실시 형태 1과 마찬가지로 에어 세퍼레이터(61)로 가습액 중의 공기 등의 가스가 제거되고, 배관(42)을 경유하여 펌프(41)에 보내진다.

도 4 및 도 5의 탈황 장치는 포트(71), 제2 산소 공급관(74), 스파저 파이프(75) 모두를 실시 형태 1의 탈황 장치에 추가한 구성이지만, 어느 하나만을 실시 형태 1의 탈황 장치에 추가한 구성으로 할 수도 있다.

(실시 형태 3)

도 6은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 스프레이식의 탈황 장치를 나타내는 모식도이다. 또한, 실시 형태 1과 중복되는 설명은 생략하고 있다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 스프레이식의 탈황 장치(100)는 원통 형상의 스프레이식의 반응조(101)와, 반응조(101)의 천장판 중앙부 부근에 설치되어 반응조(101)에 피처리 가스(제1 가스)를 도입하는 피처리 가스 도입구(102)와, 반응조(101)의 측벽 하부에 형성되어 반응조(101)에서 탈황 처리된 피처리 가스를 반응조(101)로부터 배출하는 피처리 가스 배출구(103)를 갖는다. 피처리 가스 도입구(102)가 청구항의 「가스 도입 수단」에 상당하고, 피처리 가스 배출구(103)가 「가스 배출 수단」에 상당한다.

반응조(101) 내부에는 캐스케이드형의 분리판(104)이 설치되어 있다. 분리판(104)은 도넛형이고 중앙부를 향해 아래로 경사진 경사판(105)과, 경사판(105)의 내경보다도 큰 외경을 갖고 도넛형이고 중앙부를 향해 아래로 경사진 깔때기형 집액기(106)와, 깔때기형 집액기(106)의 중앙부의 구멍에 접속된 액체 하강관(107)을 갖는다. 액체 하강관(107)의 하단부는 반응조(101)의 하부에 수용되는 알칼리제 함유액(108)의 액면(109)보다도 하방까지 도달하도록 설치되어 있다. 도 6에 있어서는, 분리판(104)을 1개만 설치한 것을 나타냈지만, 복수 설치할 수도 있다. 경사판(105), 깔때기형 집액기(106) 및 액체 하강관(107)을 포함하는 분리판(104)으로 가습액 분리 수단을 구성한다.

반응조(101) 내 상부에는 배관(111)을 경유하여 가습액이 되는 공업용 배수를 피처리 가스에 분무하는 공업용수 공급관(112)이 설치되어 있다. 배관(111) 및 공업용수 공급관(112)은 설치하지 않을 수도 있다.

또한, 반응조(101)의 측면 하부에는 배관(113)을 경유하여 알칼리제 함유액(108)을 발출하는 펌프(114)가 설치되어 있다. 그리고, 반응조(101) 내의 공업용수 공급관(112)의 하방이며, 분리판(104)의 상방에는 펌프(114)의 출구측에 접속된 배관(115)을 경유하여, 발출한 알칼리제 함유액(108)을 피처리 가스(제1 가스)에 공급하는 가습액 공급관(116)이 설치되어 있다. 공업용수 공급관(112), 가습액 공급관(116)의 수는 특별히 한정되지 않는다. 이 가습액 공급관(116) 및 필요에 따라 설치하는 공업용수 공급관(112)으로 가습액 접촉 수단을 구성한다. 또한, 배관(113), 펌프(114) 및 배관(115), 가습액 공급관(116)으로 순환 수단을 구성한다.

또한, 반응조(101) 내의 깔때기형 집액기(106)의 하방이며 알칼리제 함유액(108)의 액면(109)의 상방에는 펌프(114)의 출구측에 접속된 배관(115)을 경유하여, 발출한 알칼리제 함유액(108)을 피처리 가스(제3 가스)에 공급하는 알칼리제 함유액 공급관(117)이 3개 설치되어 있다. 도 6에 있어서는, 3개의 알칼리제 함유액 공급관(117)을 설치하였지만, 알칼리제 함유액 공급관(117)의 수는 특별히 한정되지 않는다.

반응조(101)의 저부 근방에는 알칼리제 함유액 공급관(117)으로부터 공급된 알칼리제 함유액에 접촉한 피처리 가스(제3 가스)에 접촉하도록, 도시하지 않은 산소 공급원으로부터 산소를 공급하는 산소 공급관(118)이 설치되어 있다. 산소 공급관(118)은 산소를 포함하는 기체를 공급할 수 있으면 되고, 예를 들어 공기를 공급할 수도 있다. 알칼리제 함유액(108)이 수용된 반응조(101), 알칼리제 함유액 공급관(117) 및 산소 공급관(118)으로 황 산화물 제거 수단을 구성한다.

액체 하강관(107)의 하단부 근방이며 알칼리제 함유액(108)의 액면(109)보다도 하측에는, 액체 하강관(107)을 하강한 가습액을 발출하기 위해, 펌프(119)에 접속된 배관(120)이 배치되어 있다. 이 액체 하강관(107), 펌프(119) 및 배관(120)으로 가습액 취득 수단을 구성한다.

그리고, 액체 하강관(107)을 하강한 가습액을 발출하는 배관(120)의 도중에는 가습액 중의 공기 등의 가스를 제거하는 에어 세퍼레이터(61)가, 반응조(101) 밖에 설치되어 있다.

펌프(119)의 후단에는 펌프(119)의 출구측에 접속된 배관(121)을 경유한 가습액을 고액 분리하고, 황 산화물과 산소와 알칼리제 함유액의 반응의 부생성물을 제거하는 고액 분리 수단(122)이 설치되어 있다. 고액 분리 수단(122)이 부생성물 회수 수단이다.

고액 분리 수단(122)의 후단에는 고액 분리 수단(122)에 접속된 배관(123)을 경유하고, 고액 분리 수단(122)으로 분리된 액체로부터 질소 화합물이나 COD를 제거하는 배수 처리 장치가 접속되어 있다. 또한, 배관(123)으로부터 분지된 배관(124)은 반응조(101)에 접속되어 있다. 배관(124)에는 고액 분리된 액체를 다시 알칼리제 함유액으로서 이용 가능하게 하기 위해 석회석 등의 알칼리제를 도입하는 알칼리제 도입 수단(125)이 도중에 설치되어 있다.

이와 같이, 본 발명에 있어서는, 석고 등의 황 산화물과 산소와 알칼리제 함유액의 반응의 부생성물을 회수하는 공정을 액체 하강관(107)으로부터 취출한 가습액에 대해서만 행하는, 즉 부생성물의 회수를 행하는 경로가 1개뿐이므로, 간소한 구성의 장치가 된다. 그리고, 에어 세퍼레이터(61)를 설치하고 있으므로, 부생성물의 회수를 행하는 경로가 1개뿐임에도, 부생성물을 고회수율로 회수할 수 있다. 또한, 이 간소한 구성의 장치는 알칼리제 함유액을 순환시켜 알칼리제 함유액을 황 산화물을 포함하는 제1 가스에 접촉시키는 구성이므로, 배수 중에 포함되는 산화성 물질(과산화물)량을 저감하고, 배수 처리 장치에의 부하를 억제할 수 있다. 또한, 액체 하강관(107) 내의 가습액은 황 산화물을 포함하는 가스에 접촉한 후이기 때문에 pH가 낮고 알칼리제가 용해되기 쉬우므로, 알칼리제의 혼입이 억제된 순도가 높은 부생성물을 얻을 수 있다.

이와 같은 탈황 장치(100)를 사용한 본 발명의 황 산화물을 포함하는 가스의 탈황 방법에 대해 설명한다. 먼저, 피처리 가스인 황 화합물을 포함하는 제1 가스를 피처리 가스 도입구(102)로부터 반응조(101)로 도입한다. 피처리 가스 도입구(102)로부터 도입된 제1 가스는 반응조(101) 상부에 설치된 공업용수 공급관(112)에 의해 분무된 공업용수 및 가습액 공급관(116)에 의해 분무된 알칼리제 함유액에 순서대로 접촉한다(가습액 접촉 공정). 공업용수 및 알칼리제 함유액이 가습액이다. 공업용수 및 알칼리제 함유액에 제1 가스가 접촉하면, 제1 가스가 가습되어 장치 내의 건조에 의한 스케일의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 가습액 공급관(116)이나 공업용수 공급관(112)에 의한 알칼리제 함유액이나 공업용수의 분무에 의해, 제1 가스의 냉각이나 제진도 행할 수 있다. 제1 가스의 제진을 행하면, 후단의 가습액 분리 공정에서 가습액을 분리할 때에 제2 가스로부터 티끌 등의 미분말도 제거된다. 따라서, 티끌 등의 미분말에 의한 제3 가스와 산소와 알칼리제의 반응의 저해를 방지할 수 있고, 효율적으로 반응시킬 수 있다. 그리고, 제1 가스 중에 포함되는 SO₂ 등의 황 산화물의 일부도 가습액에 흡수된다. 이와 같이 가습액에 기액 접촉한 제1 가스, 즉 제1 가스와 가습액의 혼합물이 제2 가스이다.

그리고, 이 제2 가스가 경사판(105)이나 깔때기형 집액기(106)와 충돌하여, 제2 가스에 포함되는 SO₂ 등의 황 산화물을 흡수한 가습액은, 자연스럽게 경사판(105)이나 깔때기형 집액기(106)에 전해져 그 중심부로 흐르고, SO₂ 등의 황 산화물을 흡수한 가습액인 액체와, 제3 가스로 분리한다(가습액 분리 공정). 낙하한 가습액은 액체 하강관(107)에 유입된다. 또한, 제3 가스는 깔때기형 집액기(106)의 외측으로부터 반응조(101) 벽면측을 통해 반응조(101)를 하강한다.

반응조(101)를 하강한 제3 가스는 깔때기형 집액기(106)의 하방이며 액체 하강관(107)의 외측에 설치된 알칼리제 함유액 공급관(117)으로부터 분무되는 알칼리제 함유액과 접촉하고 알칼리제 함유액은 반응조(101) 하부에 고인 산소 공급관(118)으로부터 공급된 산소와 접촉한다. 이렇게 하여, 제3 가스가 함유하는 황 산화물과 산소 및 알칼리제가 반응한다(황 산화물 제거 공정). 이에 의해, 제3 가스로부터 SO₂ 등의 황 산화물이 제거된다.

제3 가스에 포함되는 SO₂ 등의 황 산화물이 산소 및 알칼리제와 반응하면, 상술한 실시 형태 1과 마찬가지로, 부생성물인 석고 등의 고형물이 발생하고, 제3 가스로부터 황 산화물이 제거된다. 이 황 산화물 제거 반응에 의해 황 산화물이 제거된 제3 가스는 피처리 가스 배출구(103)로부터 배출된다.

한편, 발생한 부생성물을 고농도로 함유하는 알칼리제 함유액은 반응조(101)의 하부로부터, 펌프(114)에 의해 배관(113)을 경유하여 인발된다. 인발된 알칼리제 함유액은 배관(115)을 경유하여 가습액 공급관(116)으로부터 반응조(101) 상부에 있어서 분무된다(순환 공정). 즉, 순환 공정을 거친 알칼리제 함유액은 제1 가스의 가습액이 된다. 제1 가스가 순환 공정을 거친 가습액으로서의 알칼리제 함유액과 접촉하면, 제1 가스가 가습되어 제2 가스가 된다(가습액 접촉 공정). 또한, 제1 가스 중의 SO₂ 등의 황 산화물의 일부가 이 순환 공정을 거친 알칼리제 함유액에 흡수된다.

순환 공정을 거쳐, 제2 가스에 포함되는 SO₂ 등의 황 산화물을 흡수한 가습액으로서의 알칼리제 함유액이, 경사판(105)이나 깔때기형 집액기(106)와 충돌하고, 제2 가스에 포함되는 SO₂ 등의 황 산화물을 흡수한 가습액은 자연스럽게 깔때기형 집액기(106)에 전해져 그 중심부로 흐르고, SO₂ 등의 황 산화물을 흡수한 가습액인 액체와, 제3 가스로 분리된다(가습액 분리 공정). 낙하한 가습액은 액체 하강관(107)에 유입된다. 또한, 제3 가스는 깔때기형 집액기(106)의 외측으로부터 반응조(101)의 벽면측을 통해 반응조(101)를 하강한다.

깔때기형 집액기(106)의 외측으로부터 반응조(101) 벽면측을 통해 반응조(101)를 하강한 제3 가스는 배관(115)을 경유하여 알칼리제 함유액 공급관(117)으로부터 분무된 알칼리제 함유액과 접촉하고, 제3 가스와 접촉한 알칼리제 함유액은 반응조(101) 하부에 고이고, 산소 공급관(118)으로부터 공급된 산소에 접촉한다. 이와 같이 하여, 다시 황 산화물 제거 반응이 발생한다.

한편, 액체 하강관(107)에 유입된 가습액은 펌프(119)에 접속된 배관(120)으로부터 적어도 일부가 발출된다(가습액 취득 공정).

여기서, 액체 하강관(107)에 유입된 가습액으로서의 알칼리제 함유액은 반응조(101)에 수용된 알칼리제 함유액에 유래하므로, 알칼리제 및 황 산화물 제거 반응의 부생성물을 포함한다. 또한, 반응조(101) 내에 수용된 알칼리제 함유액(108) 내에서 발생하는 황 산화물 제거 반응에 있어서, 산화 반응이 지나치게 진행되어 산화성 물질인 S₂O₈ ² ^- 등의 과산화물이 발생하므로, 액체 하강관(107)에 유입된 알칼리제 함유액은 산화성 물질을 포함한다. 산화성 물질은 후단의 배수 처리 장치의 열화로 연결된다.

그러나, 본 실시 형태에 있어서는, 이 액체 하강관(107)에 유입된 알칼리제 함유액은 가습액 접촉 공정에서 제1 가스에 접촉한 후에 산소에 접촉하고 있지 않고, 가습액 접촉 공정에서 포함한 제1 가스에 포함되는 SO₂ 등의 황 산화물을, 반응시키지 않고 SO₂ 등의 황 산화물의 상태를 유지한 채 포함한다.

따라서, 본 실시 형태에 있어서도, SO₂ 등의 황 산화물이 환원제가 되어 산화성 물질을 환원하는 반응, 예를 들어 상기 (2)식의 반응이 발생하므로, 산화성 물질에 의한 배수 처리 장치의 열화를 억제할 수 있다.

가습액 취득 공정에서 발출된 가습액으로서의 알칼리제 함유액은 배관(120)의 도중에 설치된 에어 세퍼레이터(61)에 의해, 공기 등의 가스가 제거된다(가스 제거 공정). 에어 세퍼레이터(61)에 의해 가스가 제거되고 펌프(119)를 경유한 가습액은 배관(121)을 경유하고, 고액 분리 수단(122)에 의해 석고 등의 황 산화물 제거 반응의 부생성물이 제거된다(부생성물 회수 공정). 액체 하강관(107) 내의 가습액은 황 산화물을 포함하는 제1 가스에 접촉한 직후이기 때문에 pH가 낮고 알칼리제가 용해되기 쉬우므로, 황 산화물 제거 반응에서 발생한 부생성물에의 알칼리제의 혼입이 억제되어, 순도가 높은 부생성물을 포함한다. 이와 같이 순도가 높은 부생성물을 포함하는 가습액을 고액 분리하기 때문에, 고액 분리 수단(122)으로 회수되는 석고 등의 부생성물은 순도가 높은 것이다. 또한, 에어 세퍼레이터(61)를 설치하고 있으므로, 부생성물의 회수를 행하는 경로가 1개뿐임에도, 부생성물을 고회수율로 회수할 수 있다.

고액 분리 수단(122)으로 분리된 액체는 배수 처리 장치에 보내져, 질소 화합물이나 COD 등을 제거하는 배수 처리가 이루어진다(배수 처리 공정). 상술한 바와 같이, 이 배수 처리되는 배수는 산화성 물질이 제거되어 있으므로, 배수 처리 장치의 열화가 억제된다.

또한, 고액 분리 수단으로 얻어진 액체의 일부는 배관(123)으로부터 분지된 배관(124)을 경유하여, 배관(124)의 도중에 설치된 알칼리제 도입 수단(125)에 의해 석회석 등의 알칼리제가 도입되고, 반응조(101)에 보내져, 다시 황 산화물 제거 반응의 알칼리제 함유액으로서 이용된다.

스프레이식의 탈황 장치(100)에 있어서도, 액체 하강관(107)의 하단부를 둘러싸도록 실시 형태 2과 동일한 포트(71)를 설치할 수도 있다. 또한, 실시 형태 2와 마찬가지로, 액체 하강관(107) 하단부를 둘러싸는 포트(71) 내에 제2 산소 공급관(74), 스파저 파이프(75) 등을 설치하고, 가습액을 회수하는 단계에 있어서도 상기 (1)식 등의 반응이 발생하도록 할 수도 있다. 즉, 액체 하강관(107)이나 포트(71) 내에서 실시 형태 1과 마찬가지로 상기 (2)식 등의 산화성 물질과 황 산화물의 반응을 발생시킴으로써 SO₂ 등의 황 산화물을 저감하고, 산화성 물질을 거의 없애고, 그 후, 포트(71) 내에 산소를 도입함으로써, 상기 (1)식의 반응을 발생시키고, SO₂ 등의 황 산화물을 더욱 저감함과 함께, 순도가 높은 석고 등의 부생성물이 얻어지도록 할 수도 있다.

도 6은 냉각을 동시에 행하는 1탑으로 구성되는, 소위 그을음식의 탈황 장치이지만, 그을음식으로 한정되지 않고, 냉각을 별도 탑에서 행하는 것도 좋다.

실시예

이하에, 본 발명의 가일층의 이해를 위해 실시예를 사용하여 설명하지만, 실시예는 전혀 본 발명을 한정하는 것이 아니다.

<실시예 1>

도 1에 나타내는 탈황 장치(10)를 사용하여 탈황 조작을 행하였다. 구체적으로는, 도 1에 나타내는 탈황 장치(10)에서, 아황산(SO₂) 농도가 약 350ppm-dry인 석탄 연소 배기 가스를, 알칼리제로서 석회석을 사용하여, 알칼리제 함유액실(16) 내의 알칼리제 함유액(15)의 pH를 4.50으로 조정하고, 에어 세퍼레이터(61)로 가스를 제거하면서 탈황 처리하였다.

<실시예 2>

도 1에 나타내는 탈황 장치를 사용하는 대신, 도 1에 나타내는 탈황 장치에 포트(71), 제2 산소 공급관(74), 스파저 파이프(75), 배관(77)을 추가한 도 4에 나타내는 탈황 장치(70)를 사용한 것 이외는, 실시예 1과 동일한 조작을 행하였다.

<비교예 1>

도 1에 나타내는 탈황 장치를 사용하는 대신, 에어 세퍼레이터(61)를 갖지 않고, 반응조(11) 저부로부터도 알칼리제 함유액을 발출하여 부생성물을 고액 분리 수단(144)으로 고액 분리하는 도 7에 나타내는 탈황 장치(200)를 사용한 것 이외는, 실시예 1과 동일한 조작을 행하였다.

실시예 1 내지 2 및 비교예 1에 있어서 고액 분리 수단으로 얻어진 고형물 중에 포함되는 탄산칼슘(CaCO₃) 및 석고(CaSO₄ㆍ2H₂O)의 각 비율(순도)을 JIS R9101:1995법을 사용하여 구하였다. 또한, 비교예 1에 있어서는, 탄산칼슘이나 석고의 순도는 반응조(11) 저부로부터 발출한 알칼리제 함유액을 처리한 고액 분리 수단(144)으로 얻은 고형물에 대해 구하였다. 또한, 비교예 1에 있어서는, 고액 분리 수단(44)으로 얻어진 고형물의 양은 고액 분리 수단(144)으로 얻어진 고형물보다도 매우 적었다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 탄산칼슘이나 석고는 통상 어느 정도의 수분을 포함하고 있으므로, 표 1에 나타낸 각 순도는 분모(고형물량)로부터 수분을 제산한 상태에서 계산한 것이다(표 1에 있어서, 「wt%-dry」라고 표기함).

또한, 실시예 2에 있어서, 알칼리제 함유액실(16) 내의 알칼리제 함유액 및 배관(45)으로부터 배수 처리 장치에 보내진 배수에 각각 포함되는 산화성 물질의 농도를 JIS K0102:2010법으로 측정하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 2에서는, 비교예 1에 비해, 알칼리제(CaCO₃)의 함유 비율이 낮고, 석고(CaSO₄ㆍ2H₂O)의 순도가 높았다. 특히, 실시예 2에 있어서는, 포트를 설치하여 산소 공급량을 조정함으로써, 실시예 1에 비해, (1)식의 반응을 더욱 진행시켜 석고의 순도를 향상시킬 수 있었다. 또한, 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 배수의 산화성 물질 농도가 매우 저감되어 있는 것을 알 수 있다.

본 출원은 2013년 10월 3일에 출원된 일본 특허 출원 제2013-208192로부터의 우선권을 주장하는 것이고, 그 내용을 인용하여 본 출원의 일부로 하는 것이다.

10, 60, 70, 100 : 탈황 장치
11, 101 : 반응조
12, 102 : 피처리 가스 도입구
13, 103 : 피처리 가스 배출구
14 : 가습액 접촉실
15 : 알칼리제 함유액
16 : 알칼리제 함유액실
17 : 피처리 가스 배출실
18 : 제1 격벽
19 : 제2 격벽
21, 109 : 액면
22 : 기체 하강관
23 : 제1 액체 하강관
24 : 제2 액체 하강관
25 : 연통관
26 : 공간부
27 : 교반기
28 : 제트 버블링층
31, 33, 35, 42, 43, 45, 47, 77, 80, 82, 111, 113, 115, 102, 121, 123, 124 : 배관
32 : 공업용수 공급관
34, 41, 81, 109, 114, 119 : 펌프
36 : 제1 가습액 공급관
37 : 제2 가습액 공급관
38 : 산소 공급관
44, 122, 144 : 고액 분리 수단
48, 125 : 알칼리제 도입 수단
51 : 위어판
51a : 구부러짐부
51b : 경사부
61 : 에어 세퍼레이터
71 : 포트
72 : 측벽
73 : 저판
74 : 제2 산소 공급관
75 : 스파저 파이프
76 : 경사판
104 : 분리판
105 : 경사판
106 : 깔때기형 집액기
107 : 액체 하강관
108 : 알칼리제 함유액
112 : 공업용수 공급관
116 : 가습액 공급관
117 : 알칼리제 함유액 공급관
118 : 산소 공급관

Claims

황 산화물을 포함하는 제1 가스에 가습액을 접촉시켜 제2 가스를 얻는 가습액 접촉 공정과,
상기 제2 가스로부터 가습액의 적어도 일부를 분리하여 제3 가스를 얻는 가습액 분리 공정과,
상기 제3 가스에 알칼리제 함유액 및 산소를 접촉시켜 상기 제3 가스로부터 부생성물을 발생시키는 것에 의해 상기 황 산화물을 제거하는 황 산화물 제거 공정과,
상기 부생성물을 포함하는 상기 알칼리제 함유액을 순환시켜, 상기 가습액 접촉 공정에서 상기 제1 가스에 접촉시키는 가습액으로서 사용하는 순환 공정과,
상기 가습액 분리 공정에서 상기 제2 가스로부터 분리된 상기 가습액의 적어도 일부를, 상기 산소를 함유하는 상기 알칼리제 함유액과 분리하여 취득하는 가습액 취득 공정과,
상기 가습액 취득 공정에서 취득된 가습액으로부터 가스를 제거하는 가스 제거 공정과,
상기 가스 제거 공정에서 가스가 제거된 가습액으로부터, 상기 부생성물을 회수하는 부생성물 회수 공정을 갖고,
상기 부생성물 회수 공정은 상기 가습액 취득 공정의 하류측에서만 행하는 것을 특징으로 하는 황 산화물을 포함하는 가스의 탈황 방법.
제1항에 있어서, 상기 가습액 취득 공정에서는, 가습액에 산소를 첨가함으로써, 해당 산소와, 가습액이 함유하는 황 산화물과, 알칼리제 함유액을 반응시켜 부생성물을 발생시킴과 함께 가습액이 함유하는 황 산화물을 저감하는 것을 특징으로 하는 황 산화물을 포함하는 탈황 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 황 산화물이 SO₂를 포함하고, 상기 알칼리제가 탄산칼슘이고, 상기 부생성물이 석고인 것을 특징으로 하는 황 산화물을 포함하는 가스의 탈황 방법.
반응조와,
피처리 가스인 황 산화물을 포함하는 제1 가스를 상기 반응조에 도입하는 가스 도입 수단과,
상기 제1 가스에 가습액을 접촉시키는 가습액 접촉 수단과,
상기 제1 가스에 가습액을 접촉시켜 얻어진 제2 가스로부터 가습액의 적어도 일부를 분리하는 가습액 분리 수단과,
상기 제2 가스로부터 가습액의 적어도 일부를 분리하여 얻어진 제3 가스에 알칼리제 함유액 및 산소를 접촉시켜 상기 제3 가스로부터 부생성물을 발생시키는 것에 의해 상기 황 산화물을 제거하는 황 산화물 제거 수단과,
상기 황 산화물 제거 수단에 의해 상기 황 산화물이 제거된 상기 제3 가스를 상기 반응조로부터 배출하는 가스 배출 수단과,
상기 부생성물을 포함하는 알칼리제 함유액을 순환시켜 상기 가습액 접촉 수단에 의해 상기 제1 가스에 접촉시키는 가습액으로서 사용하는 순환 수단과,
상기 가습액 분리 수단으로 분리된 상기 가습액의 적어도 일부를, 상기 산소를 함유하는 상기 알칼리제 함유액과 분리하여 취득하는 가습액 취득 수단과,
상기 가습액 취득 수단으로 취득된 가습액으로부터 가스를 제거하는 가스 제거 수단과,
상기 가스 제거 수단으로 가스가 제거된 가습액으로부터 상기 부생성물을 회수하는 부생성물 회수 수단을 갖고,
상기 부생성물 회수 수단을, 상기 가습액 취득 수단의 하류측에만 갖는 것을 특징으로 하는 탈황 장치.
제4항에 있어서, 상기 가습액 분리 수단은 상기 제2 가스로부터 분리된 가습액을 가습액 취득 수단으로 보내는 액체 하강관을 갖고, 상기 가습액 취득 수단은 상기 액체 하강관의 출구측의 단을 둘러싸는 포트를 갖는 것을 특징으로 하는 탈황 장치.
제5항에 있어서, 상기 가습액 취득 수단은 상기 포트 내에 산소를 공급하는 산소 공급 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 탈황 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 포트는 내부에 가습액을 연직 방향으로 비스듬히 하강시키는 경사판을 갖고, 상기 가습액 취득 수단이 상기 경사판의 연직 방향 중앙부에서 가습액을 취득하는 배관을 갖는 것을 특징으로 하는 탈황 장치.
피처리 가스가 도입되는 피처리 가스 도입구에 연통하는 가습액 접촉실과, 피처리 가스가 배출되는 피처리 가스 배출구 및 상기 가습액 접촉실에 연통함과 함께 상기 가습액 접촉실의 하측에 설치되어 알칼리제 함유액이 하부에 수용되는 알칼리제 함유액실을 갖는 반응조와,
피처리 가스에 가습액을 분무하는 가습액 공급관과,
상기 알칼리제 함유액실에 수용된 알칼리제 함유액 중에 산소를 공급하는 제1 산소 공급관과,
상기 알칼리제 함유액실에 수용된 알칼리제 함유액을 발출하여 상기 가습액 공급관에 공급하는 순환 수단과,
상기 가습액 접촉실의 저면으로부터 하방으로 연장되어 상기 알칼리제 함유액실에 수용된 알칼리제 함유액의 액면보다도 하방까지 도달하도록 설치되고, 가습액이 분무된 피처리 가스로부터 자연스럽게 분리된 가습액이 하강하기 위한 액체 하강관과,
상기 가습액 접촉실의 저면으로부터 하방으로 연장되어 상기 알칼리제 함유액실에 수용된 알칼리제 함유액의 액면보다도 하방까지 도달하도록 설치되고, 가습액이 분무된 피처리 가스로부터 가습액이 자연스럽게 분리된 피처리 가스가 하강하여 상기 알칼리제 함유액실에 수용된 알칼리제 함유액 중에 분산하기 위한 기체 하강관과,
상기 액체 하강관의 하단부를 측방으로부터 둘러싸는 측벽을 갖는 포트와,
상기 포트 내에 산소를 공급하는 제2 산소 공급관과,
상기 포트 내로부터 가습액을 인발하는 배관과,
상기 포트 내로부터 가습액을 인발하는 배관에 설치된 에어 세퍼레이터와,
상기 에어 세퍼레이터의 하류측에 설치된 고액 분리 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 탈황 장치.
상면에 설치된 피처리 가스 도입구로부터 피처리 가스가 도입되고 측벽에 설치된 피처리 가스 배출구로부터 피처리 가스가 배출됨과 함께 알칼리제 함유액이 하부에 수용되는 반응조와,
상기 반응조의 상부에 설치되어 피처리 가스에 가습액을 분무하는 가습액 공급관과,
상기 반응조에 수용된 알칼리제 함유액 중에 산소를 공급하는 제1 산소 공급관과,
상기 반응조에 수용된 알칼리제 함유액을 발출하여 상기 가습액 공급관에 공급하는 순환 수단과,
상기 반응조 내의 상기 가습액 공급관의 하측에 설치되고, 도넛형이고 중앙부를 향해 아래로 경사진 경사판, 해당 경사판의 내경보다도 큰 외경을 갖고 도넛형이고 중앙부를 향해 아래로 경사진 깔때기형 집액기 및 상기 깔때기형 집액기의 중앙부의 구멍에 접속됨과 함께 상기 반응조에 수용된 알칼리제 함유액의 액면보다도 하방까지 도달하도록 설치되고, 가습액이 분무된 피처리 가스로부터 자연스럽게 분리된 가습액이 하강하기 위한 액체 하강관을 갖는 분리판과,
상기 액체 하강관의 하단부를 측방으로부터 둘러싸는 측벽을 갖는 포트와,
상기 포트 내에 산소를 공급하는 제2 산소 공급관과,
상기 포트 내로부터 가습액을 인발하는 배관과,
상기 포트 내로부터 가습액을 인발하는 배관에 설치된 에어 세퍼레이터와,
상기 에어 세퍼레이터의 하류측에 설치된 고액 분리 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 탈황 장치.