KR820002132B1 - 연도가스의 탈황방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연도가스의 탈황방법

제1도는 본 발명의 일구체예의 개략도.

제2도는 본 발명의 또 다른 구체예의 개략도.

제3도는 공업적 규모로 본 공정을 수행하기에 특히 적당한 분무건조기의 부분 단면도.

제4도는 제3도에서 Ⅳ-Ⅳ로 표시한 부분의 단면도.

본 발명은 황함유 연료의 연소에 의해 배출되는 연도가스를 탈황하는 개선된 방법에 관한 것이다. 즉, 수산화 칼슘함유 수성 현탁액을 뜨거운 연도가스 스트림(stream)에 분무하여 그로인해 SO₂의 상당한 량이 흡수되는 동시에 분무된 현탁액은 건조되어 분말을 형성하며, 또는 생성된 분말은 수산화 칼슘 함유 현탁액으로 일부 재순환시키는 것이다.

위에서 지적한 방식의 공정은 당해 분야에 공지된 것으로, 용해성이 있는 강염기 용액 또는 수산화 칼슘 현탁액의 분무에 의한 분무건조 방법에서 이산화황 함유 연도가스가 건조용 가스로 사용되어 생성된 건조 분말에 산화물인 이산화황 및 황산이 아황산염이나 황산염으로서 고정되는 공정을 말한다.

그러한 방법은 예를들어 미국 명세서 제3,932,587호에 기재되어 있다. 이 명세서에 의하면 염기성액은 최하 40%(중량)의 알칼리 금속의 탄산염이나 탄산수소염, 바람직하게는 탄산 나트륨 또는 탄산수소 나트륨를 함유하고 있는 수용액 또는 현탁액이다. 염기성액체의 분무된 각 알맹이들이 이산화황과 반응할 수 있는 시간은 매우 짧으므로 염기성 액체는 용해성이 강하고 반응성이 큰 염기성 물질 예를들어 수산화 나트륨 또는 앞에 언급한 탄산 나트륨등을 함유해야 함이 필요한 것으로 지금까지는 고려되어 왔다.

(염기성 액체로서 수산화 칼슘의 현탁액의 사용이 제안된 적도 있다) 이산화황과 분무 입자 사이의 어떤 종류의 반응은 후자가 건조되어 사실상 무수 분말로 된 후에도 일어날 수 있다. 그러나 흡수반응의 훨씬 지배적인 부분은 액상이 여전히 분무입자로 있을 동안 일어난다.

이러한 방식의 공지 방법에서 고려대상인 수용성 물질 예컨대, 탄산나트륨은 많은 지역에서 매우 비싸고 생성된 아황산 및 황산 함유분말은 판매시장이 제한되어 있기 때문에 위의 용해성 물질을 사용할때는 주로 재생 단계를 관련하여 고려하게 된다. 즉 분무흡수-건조 공정에서 얻어진 아황산염 및 황산염 함유분말을 탄산염 및 수산화물로 재생시키는 것이다. 생성된 아황산염 함유 물질을 폐기하는 데는 문제가 야기될 수 있다. 즉, 그것의 높은 용해성에 의해 폐기물이 지하수나 하천을 오염시킬 위험이 있다. 그러므로 흡수제인 알칼리 금속의 수산화물 또는 탄산염의 사용과 관련하여 재생은 더욱 필요한 것이다.

그러나 앞의 미국 명세서에 묘사된 재생공정은 대규모 공장 및 복잡한 조작이 요구되어 그것의 공업적인 응용은 제한을 받아 왔다.

그러므로 본 명세서 서두에 언급한 방식의 공정을 제공하는 것이 바람직하다. 즉, 이 방법에서는 Ca(OH)₂와 같은 염기성 물질을 사용하며, 가격이 저렴하고 쉽게 구입할 수 있어 아황산염 및 황산염 함유생성물을 재생할 필요가 없으며 또한 흡수제가 효율적으로 이용되고 취급 및 폐기가 용이한 분말로 형성된다.

연도가스의 탈황에는 여러가지 방법이 알러져 있다. 즉 연도가스를 세척탑에서 수성염기액으로 세척하는 방법등이다.

이 방식의 공정에 의하면, 염기성 액체가 건조되어 분말을 이루는 것이 아니라 아황산염 및 황산함유액체로서 반응대역을 떠난뒤, 가능하면 재순환시키거나 재생시킨다. 이러한 방식으로 공정은 덴마크명세서 제123,337호, 스웨덴 특허 출원 제371,368호, 미국 명세서 제3,533,748호 및 DE-OS 제2,304,496호, 2,419,579 및 2,559,488호 등에 발표되어 있다.

흡수제로서 수산화칼슘 현탁액을 사용하는 체코 명세서 제96,138호의 제안에도 불구하고 흡수제의 SO₂흡수 및 분무건조가 동시에 일어나는 공정에는 수산화 칼슘이 적당치 않다는 앞서 말한 선입견이 지배적이었다. 앞서 말한 명세서에서는, 생성된 분말을 부분적으로 재순환 시킴에 의해 분무된 Ca(OH)₂의 현탁액으로의 Ca(OH)₂의 전환을 개선하도록 제안하였다.

그러나 이 공정은 어떤 실재적인 적용방법을 찾지 못하였다. 아마 재순환 시켰음에도 불구하고 Ca(OH)₂가 매우 많이 허비되었기 때문일 것이다.

위의 체코 명세서에 발표된 방법에서는 연도가스에 함유된 비산재를 수산화 칼슘 분무 현탁액에 가스를 접촉시키기 전에 먼저 수집한다. 처리가 끝난뒤에 얻어질 연도가스의 온도와 습도는 명시되어 있지 않다.

본 명세서의 서두에 기술된 것과 같은 방법을 수행하는 것이 가능함이 이제 발견되었다. 즉, 실질적으로 적은 수산화칼슘을 사용하면서 충분한 흡수를 달성하는 반면, 재순환되는 물질의 양은 공업적인 규모로 그 공정을 수행할 때 허용가능한 낮은 수준으로 유지시키는 앞에 인용된 체코 명세서에서 다루어지는 방식의 공정을 말한다.

이것은 본 발명에 따른 다음과 같은 방법에 의해 달성된다. 즉, 연도가스내의 비산재를 흡수와 분무건조공정후에 연도가스로 부터 단지 분리시킨뒤 건조공정으로 부터 생성된 분말의 일부와 함께 수산화 칼슘함유 현탁액을 제조하는 단계에 부분적으로 재순환시키는 것과, 수산화 칼슘 함유 현탁액의 양과 그의 건조물의 함량사이의 비율을 조정하고 또 연도가스의 온도와 습도 사이의 비율을 처리후의 연도가스온도로서 위의 가스의(물에 대한) 단열 포화온도보다 8-40。C 높은 온도를 얻도록 조정하는 것을 특징으로 하는 공정이다.

본 발명에 따른 공정에 의해 특히 효율적으로 SO₂를 제거할 수 있는 이유는 위의 체코 명세서에 의한 방법과는 달리, 흡수능력의 활용(DE-OS 제2,638,581호 등에 공지)을 비산재 총량에 대해 달성한다는 사실만으로는 설명이 가능하지 않다. 비산재를 흡수 및 분무 건조 공정 후에 분리시킨 뒤 수산화 칼슘 함유현탁액의 제조를 위해 부분적으로 재순환시키는 사실은 흡수공정의 효율화에 중요한 잇점이 있다. 흡수와 분무건조 공정에서 제조된 분말과 함께 비산재를 수산화칼슘 현탁액의 제조로 재순환 시킬때 비산재는 수산화칼슘 입자에 대한 현탁효과를 갖는데 이는 수산화칼슘의 엉김은 실재적으로 피해야 할 사항임을 뜻하는 것으로, 비산재를 재순환 시키지 않은채 수산화칼슘을 희석시켜서 분무를 가능하게 하기 위한 충분히 낮은 점성을 얻었다면 그러한 엉김은 중요한 것이 된다. 이렇게 재순환된 비산재의 입자는 수산화칼슘 입자를 더욱 고르게 분포되도록 하며 현탁액의 분무에 의해 형성된 작은 방울들로 보다 큰 표면을 갖도록하는 효과가 있다.

이러한 보다 큰 표면은 이산화황과 보다 완전하게 반응하도록 한다·

비산재입자는 흡수 및 분무건조 공정에 의해 제조된 입자들처럼 분무건조될 수산화 칼슘 함유 현탁액내에 실재 손상되지 않은채 남아 있게 된다. 그리고 분무건조할때 이러한 두 가지 입자모두는 작은 방울들안에서 핵을 이루고 새로 첨가된 수산화 칼슘의 상당히 더 작은 입자들은 이 핵위에 존재하게 된다. 이 새로 첨가된 작은 입자들은 예를들어 조그만 수산화칼슘 입자들로 이루어진 한 입자의 가운데에 위치한 경우에 비해서 위와 같은 위치에서는 이산화 황과 반응할 때 보다 더 좋은 조건에 있다.

재순환된 분말은 따라서 새로 첨가된 작은 수산화칼슘 입자에 대한 담체로 작용하여 흡수를 강화하며 이러한 목적으로 비산재 입자들은 특히 효율적이다. 왜냐하면 적어도 석탄연료 보일러에 의한 경우 그것이 흡수와 분무건조 공정에 의해 형성된 입자들보다 상당히 더 작은 크기를 갖기 때문인데, 이렇게 작은 크기는 입자가 앞서의 담체 기능을 수행하는데 적당한 것으로 입증되었다.

비교적 적은 량의 수산화칼슘을 사용하면서 충분한 흡수를 달성할 수 있는 결정적인 주요점은 처리후의 연도가스온도가 처리된 가스의 포화온도보다 높게 되도록 하는 조건으로 건조공정을 조작하는 것이다. 이러한 조건을 완수하면 이 범위 밖에서 수행할 때 보다 실재적으로 더 나은 흡수가 성취됨을 발견하였다. 처리후의 가스온도가 포화온도보다 40℃ 더 높게 되도록 조건을 맞출 경우 생성된 분말을 상대적으로 높은 미반응 수산화칼슘 함량을 가질 것이다. 그 이유는 아마 이러한 조건에서의 건조는 너무 빨리 진행되어 이산화 황과의 실질적인 반응을 하기 위한 충분한 습도를 입자가 갖고 있는 기간이 너무 짧기 때문일것이다.

위의 온도범위보다 낮은 온도를 사용하면 역시 좋지 않은 결과가 얻어진다. 이것은 이렇게 하므로 비교적 많은 량의 탄산칼슘이 생성되는 사실에 기인하는데, 탄산칼슘은 수산화 칼슘보다 이산화 황에 대한 어느정도 낮은 반응성을 갖는다.

본 발명에서처럼 부분적 재순환을 시키는 공정에는 이러한 탄산염의 제조가 물론 특별히 역행하는 점이다. 탄산염의 생성 때문에 저온한계가 존재하는 것은 매우 놀랍고 그것을 예측하기는 힘든 일이다.

미반응 수산화칼슘을 함유하는 입자를 재순환 시킨다고 할지라도 SO₂흡수 공정동안 최적 반응조건에 의해 조작하는 것은 실질적인 중요성을 가짐이 관찰되는데 그렇게 하지 않을 경우 장치 및 작동에 드는 비용이 인상될 것이기 때문이다.

본 발명에 따른 공정의 바림직한 구체예는, 건조 및 흡수공정후에 연도가스로부터 제거되는 비산재 및 분말의 혼합물을 수산화칼슘 함유 현탁액의 제조에 사용하기 위해 물에 현탁시킨뒤 CaO를 비화(沸化; slake)시켜 제조한 수산화칼슘을 수성 Ca(OH)₂페이스트(paste)로 만든것에 접촉시키는 것을 특징으로 한다. 위의 구체예는 흡수 및 분무 공정에서 형성된 비산재 및 입자들로 구성된 건조한 재순환 분말을 위의 수산화칼슘 구성물의 미리 희석한 현탁액과 혼합할 때 얻어지는 잇점과 비교되는 여러가지 잇점을 제공한다.

위의 바람직한 공정에 의해 비산재의 염기성을 더 잘 활용할 수 있는데 그 이유는 수산화칼슘 현탁액보다는 물로써 더 추출이 잘되기 때문이며, 또하나 새로이 공급된 수산화 칼슘을 더 유용하게 쓸 수 있는데 그 이유는 비산재를 포함하는 재순환된 입자들을 수산화칼슘 현탁액과 접촉되기 전에 물로 확실하게 포화시킴에 의해 아황산 흡수효과의 최적위치라고 할 수 없는 입자들의 내부로 침투하는 수산화칼슘의 량을 극히 소량으로 하는 것이 가능하기 때문이다.

대조적으로 분무된 작은 방울을 건조시키는 동안 수산화칼슘 입자들은 그것들이 이산화 황과의 높은 반응확률을 갖는 재순환된 입자의 표면에 정착하게 된다.

이 구체예에 의해 또한 생석회를 비화시킴에 의해 형성된 수산화칼슘의 수성 페이스트를 묽히는 것을 피하는 것이 좋은데 그 이유는 그렇게 묽히므로하여 비화로 인해 형성된 수산화칼슘의 미세입자의 엉김이 일어날 수 있다. 이와는 달리 위의 수산화칼슘 페이스트가 재순환된 입자들의 현탁액과 혼합될 때,(이 현탁액은 비화된 석회 페이스트와 총고체 함량은 같으나 실질적인 점성은 더 낮게 함유한다). 그러한 엉김은 피해지고 동시에 수산화칼슘 페이스트의 점성을 실질적으로 감소시킬 수 있어 그 결과 펌프할 수 있으며 분무하기에 적당하게 된다. 수산화칼슘 입자의 이러한 엉김은 입자의 표면적을 작게 하고 그로인해SO₂흡수에 대한 반응조건을 손상시킬 수 있기 때문에 물론 바람직하지 못한 것이다·

이러한 구체예에서 새로 구성한 수산화칼슘 페이스트를 재순환된 현탁액이 분무되기 직전에 만 그 현탁액에 가하는 것이 바람직한데 결정 성장 및 침전으로 인한 문제들은 피하도록 한다.

만족할만한 결과를 다음과 같이하여 또한 얻을 수 있는데 즉, 재순환된 입자들을 물에 미리 현탁시키지않고 수성Ca(OH)₂페이스트에 가하는데 그것은 이 Ca(OH)₂페이스트의 희석후 또는 희석과 동시에 수행한다. 이렇게 하므로 바로전의 단락에서 언급된 잇점들의 실질적인 부분이 달성되는데 즉 재순환된 비산재입자들은 입자를 재순환 시키기전에 형성되었던 수산화칼슘 덩어리에 재분산시키는 작용을 하기 때문이다.

비산재는 이와 같은 입자크기를 가지므로 그 결과 재순환된 물질안에서의 이 입자들은 위의 현탁액의 점성을 허용할 수 없는 정도로 까지 상승시킴이 없이 분무 현탁액내에 높은 고체함량을 획득하는데 크게 기여한다. 이러한 높은 고체 함량은 다음과 같은 사실을 포함하는데 즉, 물의 증발이 적당히 낮은 수준으로 유지되는 동안 SO₂의 흡수는 높은 비율로 달성되어짐을 말한다·

이것은 연도가스의 냉각 및 수분함량이 덜 대규모일 것이라는 것을 의미하는데 이러한 사실은 그 자체로도 잇점이 있으며 더욱이 처리된 연도가스의 포화온도와 관련하여 처리된 연도가스의 요구되는 온도를 만족시키는 것이 훨씬 더 쉬워진다.

관련된 공지 방법들과 비교한 본 방법의 이미 언급된 잇점들에 덧붙혀 특허 이미 언급한 체코 특허에서 발표된 공정에 비교하여 볼 때 본 발명에 따른 공정의 특별한 잇점은 흡수 및 분무 건조단계에 앞서 비산재를 제거하기 위한 소정의 장치를 쓸 필요가 없도록 한 것이다.

또 다른 구체예는 본 발명에 따라 다음을 특징으로 하는 것이다. 즉, 수산화 칼슘 현탁액의 조성 및 양을 고정하여 단위시간당 분무건조기내로 도입하는 수산화칼슘 및 이산화황 사이의 몰비가 0.3-2.0가 되고 이산화황 흡수율은 80-98%가 되도록 하는 것이다. 그러한 조건하에서 조작할 때 이산화황의 만족스러운 제거를 달성할 수 있고, 동시에 분무된 흡수재의 양이 경제적인 허용치내에 유지된다.

더 바람직한 구체예는 본 발명에 따른 것으로 다음을 특징으로 하는 것이다. 즉, 수산화 칼슘 함유 액체에 수산화칼슘의 물에 대한 용해성을 증가시키기 위한 보조제, 바람직하게는 수산화나트륨을 첨가시키는 것이다.

그렇게 하므로 이산화황 흡수의 실질적인 개선이 달성됨을 발견하였다. 생성된 분말을 재순환시키지 않은 시험에서 분무된 액체의 약 0.5%에 해당되는 양으로 수산화나트륨을 가했을때 6.7%의 이산화황 흡수-증가가 달성되었다·염기성 액체에 수산화나트륨의 최적량을 제공하기 위해 특별히 무게를 정확히 측정할 필요는 없다. 왜냐하면 재순환된 물질의 현탁액 형성에 필요한 물에 수산화나트륨의 적당한 량을 함유시키기 때문이다.

바람직한 구체예(편의상 도면상의 부호를 본 명세서 내에서는 괄호로 묶었음)

도면에서 (1)은 현탁액 탱크로서 그곳으로는 불을 공급하며 아래에 묘사된 흡수 및 분무 건조 공정에 의해 형성된 입자들과 비산재로 구성된 입자들을 재순환시키는데, 그것들은 각각 도관(2)와 (3)으로 표시되어 있다. 탱크(1)에서 형성된 현탁액은 도관(4)를 통해 혼합 탱크(5)로 공급된다.

비화조(沸化槽; slaker)(6)으로는 생석회를 송수관(7)을 통해 공급하고 도관(8)을 통해 물을 공급한다. 비화조(6)으로부터 나오는 Ca(OH)₂현탁액을 도관(9)를 통해 혼합탱크(5)로 공급한다. 이 탱크로 공급된 두 개의 현탁액 사이의 비율은 연도가스의 이산화황 함량에 따라 각 경우에서 조정한다. 일례로 사용되는 연료의 황함량 및 가스의 온도에 따라 조정한다.

현탁액 탱크(1)로 도관(3)을 통해 공급된 재순환되는 분말의 양은 넓은 한계내에서 변화시킬 수 있는데 문제의 분무건조에 의해 제조된 비산재를 포함한 분말상 물질의 10 내지 90% 바람직하게는 30 내지 70%그리고 전형적인 경우로는 약 50%로 한다.

비화조(6)에서 일어나는 비화(slaking)는 수산화칼슘이 비화작용에 의해 페이스트내에 분산된 매우 미세한 입자 형태를 갖도록 한다. 이 페이스트가 혼합탱크(5)에서 현탁액 탱크(1)로 부터 나오는 현탁액과 혼합될 때 미세한 수산화칼슘 입자들의 실제적인 엉김이 일어나지 않는데 이는 수산화칼슘 페이스트를 물로 희석했다면 처음부터 명백한 것처럼 여겨질 것이다. 새로이 제조된 수산화칼슘 페이스트가 혼합되는 현탁액내에 많은 양의 입자 특히 비산재의 존재는 뛰어난 안정한 효과를 가지고 있어 미세한 수산화칼슘 입자가 현탁상태로 남아 있도록 함을 발견하였다. 이러한 효과를 최대로 이용하기 위해, 수산화칼슘 구성물을 첨가한 후 현탁액이 30-35%(중량)의 총고체 함량 갖도록 흡수 및 분무건조공정에 의해 형성된 분말과 비산재의 혼합물의 충분한 량을 재순환시키는 것은 본 발명에 의하여 유익한 것으로 입증되었다.

혼합탱크(5)로 부터 Ca(OH)₂현탁액 및 재순환되는 물질의 현탁액의 혼합물을 도관(10)을 통해 즉시 분무하는 장소인 분무건조장치(11)로 공급하는데 가능한 영국특허 제1,276,000호에 기술된 마모방지형 회전분무기 휠(rotary atomizer wheeI)(11)을 써서 하는것이 바람직하다.

정제하려고하는 뜨거운 이산화황 함유 연도가스를 송수관(13)을 통해 공급하는데 그곳을 통해(제1도에서 나타낸 구체예) 가스의 총량이 분무건조기내의 상부공기 분사기(roof air disperser)(l4)로 공급된다.

탱크(1)에 공급한 물의 양, 그곳으로 재순환된 분말의 양 및 (4)와 (9)를 통한 공급물들과 분무기 휠에 공급된 현탁액의 양사이의 비율등을 연도가스의 양과 그의 이산화 황 함량 그리고 이 가스의 온도를 고려하여 고정하므로해서 공급된 수산화칼슘(현탁액내의 재순환된 물질속에 함유된 양도포함)과 단위시간당 이산화황 사이의 몰비가 0.3 내지 2.5가 되도톡 하며 또한 건조 후의 연도가스가 앞에 언급한 요구사항에 일치하는 온도 및 수분함량을 갖도록 한다. 즉, 포화온도보다 8 내지 40℃ 높은 온도를 말한다. 이러한 계산은 이 분야에 익숙한 사람에게는 평범한 일이다.

분무건조기내에서 이산화황 함유 가스는 공기 분사기(14)로 부터 그 장치의 낮은 쪽을 향해 흐른다. 그리고 분무기 휠(l2)로부터 분사된 수산화칼슘 함유 현탁액의 작은 방울들과 밀접히 접촉하게 된다. 연도가스의 온도는 분무건조기의 도입관에서 전형적으르 120-190℃ 바람직하게는 140-160℃ 정도이고, SO₂가 액체 방울에 의해 흡수되고 그곳에 용해 및 현탁된 수산화칼슘과 반응할 동안 작은 액체방울에 함유된 물의 강한 증발 현상이 일어날 것이다. 도관(3)을 동해 재순환되는 비산재 또는 분무건조에 의해 형성된 입자들이 하나 또는 그 이상의 입자를 함유하는 작은 액체 방울들은 건조 공정 동안 이렇게 재순환된 하나 또는 그 이상의 입자들로 이루어진 핵을 갖게 되는데 그의 표면위에는 새로 공급된 수산화 칼슘의 작은 입자들이 자리잡게 되며 이 작은 입자들은 이 위치에서 연도가스의 이산화황과 반응할 특히 좋은 조건을 갖게 된다.

분무된 작은 방울들의 건조 및 화학반응으로 인해 아황산칼슘 및 나아가서 황산칼슘과 탄산칼슘을 함유하는 분말이 생성되는데 그 나머지부분은 주로 미반응 수산화칼슘 및 비산재이다.

이 분말의 일부를 도관(15)을 거쳐 분무건조기의 바닥을 통해 그만함량의 비산재와 함께 제거하며 반면 나머지부분은 이산화황을 제거한 연도가스와 함께 송수관(16)을 통해 분무건조기를 떠난다. 이 송수관에는 정제한 가스의 온도를 상승시킬 목적으로 정제가스와 혼합시킬 정제하지 않은 뜨거운 연도가스 공급용의 또 하나의 송수관(도시되어 있지 않음)을 연결시키는 것이 바람직하다.

이 송수관(16)은 채집 여과기(bag filter unit)(17)에 이르는데 여기서 섞여 있던 입자들을 제거해낸다. 이 걸러진 입자들은 도관(18)을 통해 제거한다.

공업적인 대규모설비에는 이러한 채집 여과기(17)을 쓰는 대신에 정전형 침전기(electrostaic precipitator)또는 그외의 가스스트림으로부더 집진하는 장치를 사용하는 것도 고려되고 있다.

장치(17)로부터 정제된 가스는 파이프(l9)를 통해 이곳에서 가스의 온도는 가스를 대기속으로 분산시키고 굴뚝의 근접부분에서의 응축을 피하기에 충분한 온도가 된다.

흡수 및 분무건조 공정에 의해 형성된 입자들 외에 연도가스중의 필수적인 부분인 비산재 함유량을 갖고 있는 분말은 도관(15)와 (18)을 통해 제거되어 도관(21)에 이르는데 그곳으로부터(3)을 거쳐 일부는 재순환되며 일부는 도관(22)를 통해 제거된다.

본 발명에 따른 공정의 수정된 구체예를 예시해 주는 제2도에서 설비의 각 부분은 제1도에서 상응하는부분과 같은 번호가 주어져 있다. 또한 이 구체예에서 비화조(6)으로는 송수관(7)을 통해 생석회가 공급되며 도관(8)을 통해 불이 공급한다. 과잉의 물로써 비화(slaked)된 석회를 혼합탱크(5)로 도관(9)를 통해서 공급한다. 혼합 탱크(5)에서는 불과의 희석이 일어나며(도면에 표시된 바와같이) 재순환된 분말을 도관(3)을 통해 가한다. 이렇게 제조된 현탁액은 도관(10)을 통해 분무건조 장치(11)로 공급되는데 공정의 나머지 부분은 제1도에 관련하여 설명한 대로 수행한다.

공업적인 대규모설비에서는 제1도 및 제2도에 도시된 분무건조기 대신에 제3도에 도시된 방식의 분무건조기를 사용하는 것이 적당할 것이다. 이 장치에서 이산화황의 함량을 감소시키려는 연도가스를 조정하기 쉽게 2개의 스트림으로 분할하여 하나는 상부 공기 분사기(30)으로 공급하여 이곳을 통해 건조실(3l)에 매달려 있는 회전 분무기 휠(32) 위에 분사되도록 하고 또 다른 스트림은 송수관(34)을 통해 건조실(31)이 중앙부에 이르러 분무기 휠의 아래에 분사되도록 한다. 이 구체예에서 나중 스트림의 분사는 분사기(35)를 써서 하는데 이것은 선풍기를 이용해서 공기스트림을 회전상승운동시키게 된다. 상부공기 분사기(30)로 보내진 스트림과 (35)를 거쳐 분사된 스트림 사이의 비율을 적당히 조절하므로 분무된 액체 방울과 정제될 가스 사이의 최대접촉을 달성할 수 있다.

이러한 사실은 본 공정에서 기체와 액체 사이의 비율이 재래의 분무건조공정에서 보다 휠씬 더 크기 때문에 문제의 본 공정에는 특히 중요한 사항이다.

더우기 제3도에 나타낸 분무건조설비는 발전소의 연도가스 처리시처럼 연도가스의 유출속도가 상당히 변화하기 쉬울때 조차 분무건조공정의 효율적인 조작을 가능하게 할 수 있도록 한다. 이 설비가 가진 이러한 유연성은, 주로 상부분사기(30)을 통해 도입되는 가스와 분사기(35)를 통해 도입되는 가스 사이의 비율을 조정할 수 있다는 사실에 기인한다.

정제된 가스와 함께 섞여있는 입자들은 송수관(36)을 통해 분무건조실(31)을 떠나고, 분무건조에 의해 형성된 분말의 일부와 비산재의 일부는 (36)에 있는 배출관을 통해 분무건조실의 바닥에서 제거한다.

제3도와 4도의 설명에 있어 송수관(34)와 (36)의 비스듬한 부분위의 망(screen)(38) 및 (39)를 통해 공급을 하여 이 송수관속으로 분말이 가라앉는 것을 방지하도록 하는것이 주목되어져야 한다.

본 발명은 다음의 실시예에 의해 더욱 자세히 설명한다.

[실시예 1]

제1도에 개략한 대로 설계한 소형시험설비를 사용하였다. 송수관(l3)을 통해 공급되는 연소가스 스트림은 15,800kg/시간에 달하며 1500p.p.m(부피기준)의 이산화황 함량과 약 5g/m³의 비산재 황 함량을 갖고있다. 비화된 석회를 비화조(6)으로 부터 혼합탱크(5)로 약 70kg Ca(OH)₂/시간의 양을 공급한다.

탱크(1)은 4%의 수산화칼슘 함량에 재순환된 분말을 시간당 210kg으로 공급받는데 이 탱크로부터 나오는 수성 현탁액을 혼합탱크(5)로 공급한다.

분무건조기(11)은 다음의 크기를 갖는다. 직경 3.3m 원통부분의 높이는 2.2m 원뿔의 각 60。

(13)을 통해 공급된 연도가스의 온도는 156。C이며 분무건조기를 떠날 때 온도는 76。C였다. 이것은 가스의 포화 온도보다 23。C 높은 것으로 계산될 수 있다.

도관(3)을 통해 재순환된 분말은 이미 언급한 대로 4%(중랑)의 미반응 수산화칼슘을 가지고 있는데 그러므로해서 분무건조기에 공급된 수산화칼슘의 총량과 공급된 이산화황의 양 사이의 비율은 몰기준으로, 1.4 였다.

이러한 조건에서 연도가스내의 이산화 황의 84% 흡수를 달성하였다.

[비교 실시예 1]

공정은 실시예 1과 같으며 단 시간당 분무기 휠에 공급된 수산화칼슘의 총량은 실시예 1에서와 같아서 결과적으로 이 비교실시예에서도 수산화칼슘과 이산화 황 사이의 비율이 몰기준으로 1.4가 되도록 혼합탱크에 새로이 공급되는 수산화칼슘의 양을 증가시키는 반면 도관(3)을 통해 재순환을 시키지 않는다. 이경우 이산화황 흡수는 불과 67%였다. 따라서 비산재 및 흡수와 분무건조공정으로 나오는 입자들을 함유하는 분말을 재순환시키면 앞서 기술한 담체효과 및 비산재의 활용으로 인해 흡수공정내의 수산화칼슘 총량은 동일하더라도 훨씬 더 우수한 이산화황 흡수를 달성할 수 있다.

앞서의 실시예 및 비교 실시예에서 보고된 실험들의 재생 확률은 매우 높아서 흡수재물질에 비산재 및 분무건조된 입자들의 재순환된 입자들을 포함시키므로 해서 획득된 흡수율 상승은 상당하다.

[비교 실시예 2]

공정은 실시예 1에서와 같으며 단, 송수관(13)을 통해 유도되는 연도가스의 온도는 180。C였으며 그로인해 유출가스의 온도는 포화온도보다 48。C 높게 되었다. 이 경우 이산화황 흡수는 불과 70%였다.

[비교 실시예 3]

공정은 실시예 1에서와 같으며 단, 비산재는 연도가스가 송수관(13)으로부터 분무건조기에 이르기전에 연도가스로부터 제거시킨다. 이 경우 (15)와 (18)을 통해 제거된 분말은 미미한 양의 비산재를 함유하였으며 수산화칼슘의 양은 7%(중량)이었다. 탱크(l)로 재순환된 분말의 양은 따라서 재순화된 수산화칼슘의 총량이 실시예 1에서와 같게 되도록 그에 상응하여 감소시켰다. 이 경우 이산화황 흡수율 76%였으며 따라서 비산재가 흡수공정 동안 존재하고 재순환에 참여하는 실시예 1에서 달성된 흡수율보다 상당히 작은양이다.

[실시예 2]

공정은 실시예 1에서와 같고 단, 이때 연도가스의 양은 21,700kg/시간이었고 이산화황 함량은 1330ppm(부피)이었다.

비화된 석회의 현탁액은 시간당 112kg Ca(OH)₂의 양으로 공급하였다. 분말의 재순환된 량은 160kg/시간이었고 이 분말은 약 9%의 수산화칼슘을 함유하였다. 도관(22)를 통해 9%의 수산화칼슘을 함유한 252kg의 시간당 분말량을 제거한다.

분무건조실에 들어갈 때의 연도가스의 온도는 146。C였고 분무건조기를 나갈때는 76℃였는 이것은 포화온도보다 약 21。C 높은 것이다.

수산화칼슘과 SO₂사이의 몰비는 이 경우 1.8이었고 이산화황 흡수율 91%로 얻어졌다.

[실시예 3]

공정을 실시예 1과 같게 하고 단 이 경우 비산재 함유 연도가스의 양이 20,800kg/시간이였으며 이 산화황의 함량은 1320ppm이었다. 수산화 칼슘 현탁액의 양은 125kg Ca(OH)₂/시간에 해당된다.

259kg/시간의 분말량을 3을 통해서 재순환시켰으며 Ca(OH)₂의 함량은 10%(무게)였다.

도관(22)를 동해 265kg/시간의 분말량이 위에서 말한 양의 수산화 칼슘을 가진채 제거된다.

분무건조기로 들어가는 연도가스의 온도는 154。C였고 유출가스의 온도는 77℃였다. 이것은 그것의 포화온도보다 24℃ 높은 것이다.

수산화 칼슘과 이산화황 사이의 비율은 이 경우 2.5였고 이산화 황의 흡수율은 96%였다.

[비교 실시예 4]

공정을 실시예 3에서 같게하고 단 실시예 3에서는 (3)을 통해 분말을 재순환시킴에 의해 공급되는 수산화칼슘의 양을 같은 양의 새로운 수산화 칼슘으로 대치시켰다.

[실시예 4]

실시예 1에 묘사된 형태의 소형실험 설비를 사용한다. 연도가스의 양은 이 경우 20,800kg/시간이며 548ppm의 이산화황 함량을 갖는다. 연도가스는 4.5g/m³의 비산재를 가지며 이 재(灰)의 염기도는 0.89밀리당량/g이었다.

건조기로 들어갈 때의 연도가스의 온도는 138。C였고 나갈 때는 73。C였다.

51.9%(중량)의 총고체 함량을 가진 현탁액을 분무건조기에 공급한다. 새로 첨가된 석회의 농도는 4.1였으며 반면 나머지 부분의 고체 재순환 비산재를 함유한 분말로 이루어졌다.

총 93.8%에 이르는 이산화 황이 제거되었다. 화학양론적 비는 0.76으로 계산된다.

비산재의 알칼리성이 본 발명에 따른 공정에 의해 활용됨이 이 실시예에서 드러난다. 즉, 0.32밀리당량/g의 비산재 알칼리성이 활용되는 것으로 계산된다.

[실시예 5]

실시예 1에서의 소형설비를 아래 조건으로 사용한다.

분무된 현탁액중의 건조물질 농도는 47.5%였다. 이 현탁액내에 새로 첨가된 석회의 양은 0.9% 였다.

이산화황 제거는 97.8%였으며 화학양론적 비는 0.39로 계산된다.

이 경우 0.43밀리당량/g의 비산재 알칼리성이 활용되는 것으로 계산된다.

Claims (1)

1. 수산화 칼슘 수성 현탁액을 뜨거운 연도가스 스트림(stream)내에 분무하여 그로인해 생성된 현탁액 물방울이 건조되어 분말을 형성하는 동안 이산화황의 일부가 흡수되며, 생성된 이 분말을 수산화 칼슘-함유 현탁액 제조를 위해 부분적으로 재순환시키는 연도가스의 탈황 공정에서, 단지 분말의 형성 및 흡수공정후에 만 형성된 분말과 함께 연도가스로부터 비산재를 제거하여, 수산화 칼슘-함유 현탁액이 제조되는 단계로 비산재를 위의 분말과 함께 부분적으로 재순환시키며, 수산화칼슘 함유 현탁액의 양과 그것의 총고체 함량 사이의 비율 그리고 처리후의 연도가스 온도가 이 가스의 포화온도보다 8-40。C 높게 되도록 연도가스의 온도 및 수분 함량을 조절하는 것으로 구성된 황함류 연료의 연소로 인해 배출되는 연도가스를 탈황하는 방법.

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