JP2873254B2 - 接触法 - Google Patents
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Description
よび/または臭気発散性(odoriferous)物質を除去す
るための触媒法に関するものである。
するガス流、たとえば空気を大気中へ排出するのは、多
くの場合、環境上の理由で難点がある;その臭気に難点
があるだけでなく、場合によっては臭気発散性物質およ
び/または揮発性有機物質が発癌性および/または毒性
を示す可能性があり、ならびに/あるいは大気中への排
出が他の理由で許容されない場合もある。それらのガス
流の例には、食肉加工、たとえば脂肪採取(fat render
ing);下水処理;鋳造工場;ペンキの吹き付けなどの
操作により生じる排気ガスが含まれる。それらのガス流
中に生じると思われる、難点のある臭気発散性物質の例
には、脂肪族アミンおよびアルデヒド類;イオウ化合
物、たとえば硫化水素、メルカプタン類および有機スル
フィド類;フェノール類、クレゾール類およびキシレノ
ール類が含まれる;一方、揮発性有機物質の例には、広
範な脂肪族および芳香族化合物、たとえば短鎖アルデヒ
ド類、ケトン類、アルコール類、エステル類、およびハ
ロゲン化炭化水素が含まれる。従って、ガス流を処理し
て前記物質を除去すること、および次いでより難点の少
ない物質に変換することが望まれる。酸化は、多くの場
合それらの物質を、より臭気発散性の低い物質および/
またはより揮発性の低い有機物質に、あるいは無機最終
生成物に変換する。
塩イオンを含有する水溶液に対して向流でガス流をスク
ラバー充填物に貫通させることによりガス流を処理し
て、それらの物質を除去すること、およびそれらをより
難点の少ないものにすることができる。オキシダントは
不都合な成分を酸化して、より難点の少ない化合物にす
る。オキシダント次亜塩素酸塩である場合には、適切な
金属塩、たとえばニッケル塩、たとえば硫酸ニッケル
を、またはオキシダントが過酸化水素である場合には鉄
塩を水溶液に添加すると、オキシダントの分解が触媒さ
れ、それがよりいっそう効果的になる。
な提起し、また溶存金属塩を含有する水溶液を下水系ま
たは河川へ排出することは多くの場合環境にとって許容
できないので、排液問題をも提起する。
る。すなわち腐食および排液廃棄の問題が避けられるだ
けでなく、目的とする程度の処理を行うのに必要なオキ
シダントの量を少なくし、かつ酸化の強さを高めること
ができる。
の“過酸化”ニッケル触媒を収容した充填カラムに、カ
ラムを下降する次亜塩素酸ナトリウム溶液に対して向流
で上向きに廃ガスを貫通させることにより、廃ガスを脱
臭することが提唱されている。こうして触媒の存在下で
ガスと次亜塩素酸塩溶液の気/液接触が行われる。カラ
ム底部からの液の一部は、新たな次亜塩素酸塩と共に再
循環される。そのシステムの欠点の1つは、触媒の存在
下で適切な気/液接触を保証するためには、塔を貫流す
るガスに対して著しい抵抗があるためガスの流れを実現
するためにより強力な出力のファンの使用が必要になる
ことである。また時折り起こるのは避けられないであろ
うが、液体の流れが中断した場合、触媒が乾固し、塩が
触媒のポア内で結晶化するであろう。その結果、触媒の
亀裂および最終的には破壊が生じる。また、カラムに供
給された廃ガスに同伴している可能性のある不揮発性、
不溶性の有機化合物が触媒に沈着し、これによりその効
力を低下させる危険性がある。
B号および欧州特許出願公開第211530−A号明細書に、
汚染物質を含有する排液を、酸化剤、たとえば次亜塩素
酸塩を含有する水溶液と混合し、この混合物を特定のニ
ッケル触媒の固定床に導通することにより、排液中の有
機汚染物質を分解することが提唱されている。しかしそ
れらの参考文献中には、排ガスを用いることも、触媒の
使用によって次亜塩素酸塩の必要量を減らしうること
も、示唆されていない。
質および/または臭気発散性物質を含有するガス流の処
理方法であって、該ガス流をスクラビング用充填物に通
し、オキシダントを溶解して含む水性液を充填物に供給
して、前記ガス流と前記水性液とを気液接触で充填物中
を流し、それにより前記物質を前記ガス流から前記水性
液へスクラブし、そしてこの充填物を通過した後に前記
水性液を溜めに集め、前記溜めから前記水性液の一部を
再循環液としてとり出し、前記再循環液を前記オキシダ
ントの新しい水溶液と共に水性液として供給することか
ら成る、前記物質を前記ガス流からオキシダントを溶解
して含む水性液中にスクラブし、ガスからスクラブしし
た物質を含む前記水性液を前記オキシダントの分解用の
金属酸化物触媒の固定床と接触させ、それにより前記オ
キシダントを分解させ、前記物質を揮発性及び/又は悪
臭性がより低い物質に酸化させる、1種又はそれ以上の
揮発性有機物質及び/又は臭気発散性物質を含むガス流
の処理方法において、オキシダントが次亜塩素酸塩イオ
ンであり、触媒床を通る水性液が再循環液の少くとも1
部であり、そして溜めからとり出され再循環液を新しい
オキシダント溶液と混合する前に触媒床を通ったもので
あり、そして前記触媒床は、水性液の流れが中断したと
きですら水性液でみたされているように配置されている
ことを特徴とする処理方法に関するものである。又、本
発明は、1種またはそれ以上の揮発性有機物質及び/又
は臭気発散性物質を含むガス流を処理する装置であっ
て、 a)スクラビング用充填物; b)前記ガス流を前記スクラビング用充填物を通して供
給する手段: c)水性液を前記充填物に供給し、それにより当該水性
液が該ガス流と気/液接触により前記充填物を通って流
れるようにする手段: d)前記充填物から来る前記水性液を集める溜め; e)前記溜めからの水性液の一部に次亜塩素酸塩オキシ
ダント溶液を加える手段; f)オキシダントの分解のための触媒固定床; g)前記溜めからの水性液の一部を前記触媒固定床に通
し、触媒床からの水性液を再循環して前記充填物に供給
するための水性液を形成する手段 を含む装置において、当該触媒床が水性液の流れが中断
された場合ですら触媒床が水性液で満たされているよう
に配置されており、オキシダントの新しい溶液を加える
前記手段が、水性液が触媒床中を通過した後に配置され
ていることを特徴とする装置を提供する。
表面を流れる水性液と接触し、ガス流中の不都合な揮発
性有機物質および/または臭気発散性物質はこの水性液
に溶解する。この液が触媒と接触するとオキシダントの
分解が起こり、不都合な物質は酸化されて、より揮発性
の低い物質および/またはより臭気発散性の低い物質に
なる。
置され、その上部に水性液が供給され、一方では処理す
べきガスがカラム内を上昇し、こうして向流の気/液接
触が行われる。しかし他のスクラバー構造、たとえばガ
スが充填物を横断方向に貫通し、一方では液が充填物内
を重力の作用下に下降し、こうして横断流の気/液接触
が行われる水平スクラバーを採用しうることは自明であ
ろう。
環液として採取され、液を充填物上に分配する手段に供
給される。再循環液を分配装置に供給する前に、再循環
液に新たなオキシダント溶液を添加する。溜めからの液
の一部分は、好ましくは循環方向に新たなオキシダント
溶液を添加する前に、排液流として取り出される。排液
流が溜めからのオーバーフロー流からなることが好都合
である。好ましくは処理済みガスが充填物から出たの
ち、排出される前または必要な後続処理に付する前に同
伴する液の大部分を除去できるようにデミスターを設置
する。
ント濃度が得られるように新たなオキシダント溶液の添
加速度を制御することにより行うことが好ましい。この
制御は適切なセンサーシステムにより自動的に行うこと
ができる;たとえば新たな次亜塩素酸塩オキシダントの
添加速度を制御して、一定のただし制限量内の塩素含量
を排出流中に得るために、レドックスセンサーを用いる
ことができる。
と接触させる;不必要に大量のオキシダントが分解して
大量の新たなオキシダント溶液を添加することが必要に
なるのを避けるために、触媒は溜めを本質的に満たす床
としては配置されないことが好ましい。むしろ触媒は再
循環導管内に、溜め内の再循環される部分の液のみが触
媒と接触するように配置されることが好ましい。溜めは
好ましくは充填物の下方に配置され、触媒床は溜め内
に、液が触媒を貫通する間に起こる反応の結果として発
生するガスが処理を受けているガス流と混合するように
配置されてもよい。触媒床を、溜めからの再循環導管を
規定する適切なバフルにより、溜めの他の部分から分離
することができる。あるいは、ある種のプラントにおい
ては、溜めからの再循環液が供給される再循環ライン内
の別個の容器内に触媒床を設置する方がより好都合であ
り得る。
が、場合によっては再循環液の一部分のみ、好ましくは
大部分を触媒床に貫通させることが望ましいであろう。
その場合、導管、好ましくはそれを通過する流量を制御
するための弁を1または2以上備えたものを、触媒床の
バイパスとして備えていてもよい。
ある寸法のものであることが好ましい。触媒床は、好ま
しくはそれが液で満たされるように、すなわち浸漬され
るように配置される。触媒床には事実上、再循環液が貫
通する触媒を収容した容積が2以上含まれてもよいこと
は自明であろう。それらの触媒の容積は直列または並列
に配置しうる。
−B号明細書の発明に関して説明した、泡の流れが中断
した場合、触媒が乾固し、塩が触媒のポア内で結晶化
し、最終的には触媒が亀裂して破壊するという問題点を
回避することがきる。
レットまたは顆粒の形であってよく、それは好ましくは
銅、鉄、マンガン、クロム、ニッケルおよびコバルトか
ら選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物である。次亜
塩素酸塩オキシダントの場合、触媒は好ましくはニッケ
ルおよび/または銅を含み、所望によりこれと共に鉄、
マンガン、クロム、アルミニウム、および周期表II族の
金属から選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物を含
む。触媒は、好ましくは適切な不活性の、好ましくは多
孔質の担体上における金属酸化物の密な混合物の形であ
る。適切な触媒の例には、前記の欧州特許出願公開第21
1530−A号、欧州特許第276044−B号、または特に米国
特許第5041408号明細書に記載されたものが含まれる。
好ましくは担体はアルミナまたはアルミン酸カルシウム
セメントからなる。
ついては、活性触媒は酸化ニッケル(II)、NiOより高
い原子価状態のニッケル(またはコバルト)酸化物であ
ると考えられる。そのような高度の酸化物は便宜上“過
酸化”ニッケル(またはコバルト)と呼ばれるが、真の
過酸化物結合の存在は疑わしい。“過酸化”ニッケルお
よび/またはコバルトは、好ましくはその場で液中のオ
キシダントにより酸化ニッケルまたはコバルトが酸化さ
れることによって形成される。活性化の前、すなわち
“過酸化物”状態に酸化される前には、触媒は好ましく
は10−70重量%の酸化ニッケルおよび/またはコバルト
を含有し、好ましくは酸化ニッケルが酸化ニッケルおよ
び/またはコバルトの合計重量の少なくとも50重量%を
構成する。触媒は0.2−10重量%の酸化鉄(Fe2O3として
表わされる)を含有することが好ましい。これが活性促
進剤として作用することが見出されたからである。
適切な材料のものであり、充填物を貫流するガスに対し
て低い抵抗において良好な気/液接触をもたらす形状を
もつことが好ましい。それらの充填物は当技術分野で周
知である。従来法と対照的に、充填物はオキシダントを
分解するための触媒を含まないことが好ましい。
mol/lの次亜塩素酸塩オキシダントを含有し、9−14のp
Hをもつ。オキシダント溶液のほか、pHを目的範囲内に
維持するためにアルカリを添加してもよい。溜め内の液
の、または排液流の、または触媒床を貫通したのちの再
循環流のpHおよびオキシダント濃度を監視し、これによ
って新たなオキシダントおよびアルカリ(用いる場合)
の添加速度を制御して、監視されるpHおよびオキシダン
ト濃度を目的範囲内に維持することができる。水性液は
好ましは5−60℃の温度で充填物に供給される。充填物
へのガスの体積流量(volumetric flow rate)は、好ま
しくは水性液の体積流量の100−1500倍である。ガス流
は、好ましくは触媒床からの水性排液が5−60℃の温度
を有する温度で供給される。
は臭気発散性物質の例には、イオウ化合物、たとえば硫
化水素;アミン類;アルデヒド類;ケトン類;芳香族化
合物;有機ハロゲン化合物;ならびに溶剤、たとえばア
ルコール類およびエステル類が含まれる。本方法は、10
0g/m3未満の揮発性有機物質および/または臭気発散性
物質を含有するガスの処理に特に有用である。処理しう
るガス流の例には、下水処理プラント、化学プラント、
食品加工プラント、および動物製品加工プラント、たと
えば脂肪採取プラントおよび皮なめし工場からの廃ガス
であって、それらの廃ガスが大気中へ排出される前のも
のが含まれる。
亜塩素酸塩により処理する従来法においては、クロルア
ミン類の形成を避けるために、ガス流にたとえば酸スク
ラビング段階によるアミン除去工程を付与する必要があ
った。しかし本発明においては、そのようなアミン除去
のための予備スクラビング工程は一般に不必要である。
酸化反応が促進されるので、アミン類は塩素化されるよ
りむしろ酸化される傾向にあることを、本発明者らが見
出したからである。
触媒床への貫通前に、たとえば溜めからのオーバーフロ
ーとして取り出す。多くの場合、排液流中のオキシダン
トの濃度は排出が許容されるのに十分なほど低い水準に
ある。しかし場合により、この排液流を残留オキシダン
トの分解のためにオキシダント分解触媒の他の固定床に
貫通させることが望ましいであろう。
本方法のフローシートを図示したものである。
接触をもたらす充填物3を収容したカラム2の下部にラ
イン1を経て供給される。ガスは充填物3を貫通し、次
いでデミスター4を通って出口ライン5へとカラム2内
を上昇する。カラム2の上部てあってデミスター4の下
方に分配装置6が配置され、これにライン7を経てオキ
シダントを含有する水性液が供給される。従って液は重
力の作用下に分配装置6から充填物3を貫通して流下
し、その際ガスと接触し、ガスから臭気発散性物質また
は揮発性有機物質をスクラビングする。次いでそれらの
物質を負荷された液は、カラム下端の溜め(sump,reser
voir)8内に集められる。溜め内の液面を維持するため
に、排液流9が溜め8からオーバーフローとして取り出
される。溜め8は、溜めの断面積の小割合にのみ広がる
領域10を備えている。領域10内には、酸化ニッケル/セ
メント触媒の顆粒の固定床11が、有孔グリッド(図示さ
れていない)上に担持させた配置される。排出用の再循
環導管12が固定床11の下方から再循環ポンプ13へ伸びて
おり、そこから再循環液がライン7を経て分配装置へ供
給される。あるいは触媒床は、再循環ライン内において
ポンプ13の前または後に配置された別個の容器内に設置
しうる。
よびオキシダント溶液をライン14および15により添加す
る。触媒床を貫通したのち、液のオキシダント濃度およ
びpHを監視するためにセンサー(図示されていない)を
設置し、これらのセンサーに応答する制御手段(図示さ
れていない)を設置して、ライン14および15によるアル
カリおよび新たなオキシダント溶液の供給速度を変動さ
せる。アルカリおよびオキシダント溶液を濃厚溶液とし
て添加し、そして稀釈剤として、かつ排液流9のオーバ
ーフロー速度を制御するために、水を添加する(他のラ
インによる、図示されていない)ことができる。
ント分解槽17に、たとえば重力により排液流9を供給す
ることによって、排液流9中に残留するオキシダントの
濃度を所望によりさらに低下させることができる。槽17
は槽17のほとんど底まで伸びた垂直バフル19を備えてお
り、これにより槽を2つの連続して接続された帯城20、
21に分割する。酸化ニッケル/セメントのオキシダント
分解触媒の固定床22、23が帯城20、21内にこれらの帯城
の液面下に配置され、従って溜め8からの排液は帯域20
内を流下し、そして帯域21内を上昇したのち排出され
る。触媒床11、22および23を貫通する間に、液中のオキ
シダントは分解され、臭気発散性物質または揮発性有機
物質は酸化される。
び直径3.7mのカラムを備えた装置を用いて、脂肪採取プ
ラントからの不快臭のある廃ガスを処理し、た。この実
験においては、排液処理槽17、およびそれに付随する触
媒床22、23を除いた。触媒床11はカラム断面積の約1/3
に相当する断面積を有していた。ガスを周囲温度て8800
0Nm3/時の流量においてカラムに供給した。pH9.8であ
り、かつ約50mg/lの次亜塩素酸ナトリウムを含有する水
性液を分配装置に15−20℃で供給し、充填物に滴下させ
た。この場合、触媒床は溜めの一部を横断して伸びた再
循環導管内に配置され、溜めの他の部分からバフル様式
で分離されていた。液を約90 l/秒の速度で溜めから触
媒床を通してポンプ輸送した。触媒床は、触媒床を貫通
する液の接触時間が約2.2秒となるように配置された、
米国特許第5041408号明細書に記載された種類の酸化ニ
ッケル/セメント触媒の顆粒0.2m3からなっていた。溜
めの容積は約11.3m3であた、従ってその中での液の滞留
時間は約2分であった。水酸化ナトリウム水溶液をライ
ン14により添加してpHを9.8に制御し、かつ次亜塩素酸
ナトリウム含量50ppm(重量)未満のオーバーフロー排
液が生じるように新たな次亜塩素酸ナトリウム溶液(約
140g/lの次亜塩素酸ナトリウムを含有する)および希釈
用水(約1000l/時)の添加速度を制御した。オーバーフ
ロー排液の流量は、希釈用水、ならびに水酸化ナトリウ
ム溶液および新たな次亜塩素酸ナトリウム溶液の添加速
度に対応する。排液にニッケル含量は1ppm(重量)未満
であった。カラムの頂部の出口から本質的に不快臭のな
いガスを得るためには、ライン15による新たな次亜塩素
酸ナトリウム溶液の添加速度は約10 l/時であった。
ニッケル塩溶液を添加した実験を反復した。許容しうる
臭気の排出ガスを得るためには、新たな次亜塩素酸塩溶
液の添加速度は約20 l/時であり、排液は約50ppm(重
量)のニッケル含量を有していた。
わりに、溜めの上方のガス空間内に固定床として配置し
た。従って充填物からの液は溜めに入る前に固定床を貫
通した。この場合、触媒床は塔に供給されたガス流に同
伴する油性の不揮発性成分が沈着した結果として活性を
失った。
Claims (9)
- 【請求項1】1種またはそれ以上の揮発性有機物質及び
/又は臭気発散性物質を含むガス流をスクラビング充填
物に通し、オキシダントを溶解して含む水性液を充填物
に供給して前記ガス流と前記水性液を気液接触で充填物
中を流し、それにより前記物質を前記ガス流から前記水
性液へスクラブし、そしてこの充填物を通過した後に前
記水性液を溜めに集め、前記溜めから前記水性液の一部
を再循環液としてとり出し、前記再循環液を前記オキシ
ダントの新しい水溶液と共に水性液として供給すること
から成る、 前記物質を前記ガス流からオキシダントを溶解して含む
水性液中にスクラブし、ガスからスクラブした物質を含
む前記水性液を前記オキシダントの分解用の金属酸化物
触媒の固定床と接触させ、それにより前記オキシダント
を分解させ、前記物質を揮発性及び/又は悪臭性がより
低い物質に酸化させる、1種又はそれ以上の揮発性有機
物質及び/又は臭気発散性物質を含むガス流の処理方法
において、オキシダントが次亜塩素酸塩イオンであり、
触媒床を通った水性液が再循環液の少くとも1部であ
り、そして溜めからとり出され再循環液を新しいオキシ
ダント溶液と混合する前に触媒床を通ったものであり、
そして前記触媒床は、水性液の流れが中断したときです
ら水性液でみたされているように配置されていることを
特徴とする処理方法。 - 【請求項2】充填物を通る気体と液体の流れが向流また
は横断流である請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】触媒が再循環導管内に配置され、これによ
り再循環液のみが触媒と接触する請求項1または2に記
載の方法。 - 【請求項4】溜めが充填物の下方に配置され、かつ触媒
床が溜め内に配置され、これにより液が触媒を貫通する
間に起こる反応の結果として発生するガスが処理を受け
ているガス流と混合する請求項1〜3のいずれか1項に
記載の方法。 - 【請求項5】触媒床が、液と触媒の接触時間が1〜10秒
間であるような寸法のものである請求項1〜4のいずれ
か1項に記載の方法。 - 【請求項6】触媒が銅、鉄、マンガン、クロム、ニッケ
ルおよびコバルトから選ばれた少なくとも1種の金属の
酸化物を含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の方
法。 - 【請求項7】再循環されない部分の液が排液流として排
出され、かつこの排液流は再循環液が触媒床を貫通する
前に溜めからとり出される請求項1〜6のいずれか1項
に記載の方法。 - 【請求項8】再循環されない部分の液が排液流として排
出され、かつこの排液流が、排出を許容される水準にま
で残留オキシダントを分解するためにオキシダントの分
解触媒の他の固定床に貫通される請求項1〜7のいずれ
か1項に記載の方法。 - 【請求項9】1種またはそれ以上の揮発性有機物質及び
/または臭気発散性物質を含むガス流を処理する装置で
あって、 a)スクラビング用充填物; b)前記ガス流を前記スクラビング用充填物を通して供
給する手段: c)水性液を前記充填物に供給し、それにより当該水性
液が該ガス流と気/液接触により前記充填物を通って流
れるようにする手段: d)前記充填物から来る前記水性液を集める溜め; e)前記溜めから来る水性液の一部に次亜塩素酸塩オキ
シダント溶液を加える手段; f)オキシダントの分解のための触媒固定床; g)前記溜めから来る水性液の一部を前記触媒固定床に
通し、触媒床から来る水性液を再循環して前記充填物に
供給するための水性液を形成する手段 を含む装置において、当該触媒床が水性液の流れが中断
された場合ですら触媒床が水性液で満たされているよう
に配置されており、オキシダントの新しい溶液を加える
前記手段が、水性液が触媒床中を通過した後に配置され
ていることを特徴とする装置。
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