JPH03143527A - 排ガスの脱硫方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、重油、石炭などの燃焼排ガスの如き硫黄酸
化物を含む排ガスの脱硫方法、とくに脱硫剤として軽焼
酸化マグネシウムを利用した脱硫方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、排ガス脱硫は、整形の脱硫塔内において、上部
より脱硫剤の水溶液ないし水スラリーからなる処理液を
シャワー状に流下させ、この処理液と下方より導入され
る排ガスとを連続的に接触させることにより、排ガス中
の硫黄酸化物を硫酸塩や亜硫酸塩として固定するもので
あり、通常では流下後の処理液（以下、脱硫液という〉
を連続供給される新たな処理液とともにポンプアップし
て循環させ、上記供給による増量分を排出するようにな
されている。

上記脱硫剤としては、従来より、水酸化ナトリウム、水
酸化アンモニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシ
ウムの如き水酸化物、酸化カルシウムの如き塩基酸化物
などが知られるが、これらの中でも水酸化マグネシウム
が近年において多用されている。これは、水酸化マグネ
シウムが比較的安価である上に、脱硫生成物が水に易溶
性でカルシウム系脱硫剤のようなスケーリングの問題を
生じず、また処理液のｐＨを６程度に調整することによ
って水酸化マグネシウムが溶解した水溶液形態で使用で
きることなどによる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような排ガス脱硫では言うまでもな
く処理コストをできるだけ低減することが望まれ、この
ために上記の水酸化マグネシウムよりもさらに安価な脱
硫剤が求められているが、現状では有用なものは見い出
されていない。たとえば、マグネサイトなどの炭酸マグ
ネシウム（Ｍｇｃｏ：＋）鉱石を比較的低温（８００〜
１．０００℃程度）でか焼して得られる軽焼酸化マグネ
シウム（ＭｇＯ）の粉砕品は、水酸化マグネシウムに比
較して安価に人手でき、またクリンカーを生じにくい低
温か焼にて柔らかで塩基性酸化物としての活性が大きい
（水和されて水酸化物となりやすい）ものとされている
にもかかわらず、脱硫剤としてはほとんど利用されてい
ない。

これにはつぎのような理由が考えられる。その第１は、
酸化マグネシウムでは脱硫の前段として水酸化物を生成
する水和反応を経由する上、この水和反応が同様の塩基
性酸化物である酸化カルシウム（ＣａＯ）に比較して相
当に遅いために脱硫効率に劣ることである。また第２に
は、上記の軽焼酸化マグネシウムは、粗砕した大小様々
な鉱石塊をそのままか焼したのちに粉砕したものである
から、か焼時に軽焼と言えども高温ガスと接触する鉱石
塊の表面部では焼成過度による硬いタリンカー状で反応
性の低い部分が生じる一方、大きな鉱石塊の中心部では
未焼成の炭酸マグネシウムが残り、また鉱石中にはＳ　
ｉ　Ｏ２やＡｌ２Ｏ，などの不純物が存在し、その結果
として反応性に大きなばらつきがある酸化マグネシウム
とそれ以外の成分が混在した不均一な粉末になることで
ある。

したがって、この軽焼酸化マグネシウム粉末の水スラリ
ーを処理液として用いた場合、脱硫効率が低い上、酸化
マグネシウム本来の反応速度が遅いことに加えて反応性
の高い成分から優先的に消費され、循環系内に反応性の
低い酸化マグネシウム成分を主とする未反応物および他
の成分が残渣として沈積することから、この沈積量の増
加によって循環用のポンプや配管のスケール付着や閉塞
を生じやすく、脱硫装置の円滑な運転を継続できなくな
るという問題があった。

この発明は、上述の事情に鑑み、脱硫剤原料として軽焼
酸化マグネシウム粉末を用いるとともにその利用率を高
め、かつ上記の脱硫塔の循環系内における残渣の沈積を
防止し、もって低い処理コストで安定した効率のよい排
ガス脱硫を行える方法を提供することを目的としている
。

ＣＨＨを解決するための手段〕 この発明者は、上記目的を達成するために検討を重ねる
過程で、まず脱硫剤として汎用されている通常の水酸化
マグネシウムと軽焼酸化マグネシウムについて脱硫液中
での硫黄酸化物に対する反応性を調べた結果、不均一で
全体として反応性に劣る軽焼酸化マグネシウムであって
も多量に用いれば、それだけ反応性のよい酸化マグネシ
ウム成分が多くなるため、水酸化マグネシウムに匹敵す
る反応効率が得られることが判った。しかるに、このよ
うな多量の使用では当然ながら前記の残渣の問題がより
深刻になる。

そこで、この発明者は、脱硫塔外に特定の工程からなる
外部処理系を設け、この外部処理系において多量の軽焼
酸化マグネシウム粉末を水和し、その中の反応性のよい
酸化マグネシウム成分より生じた水酸化マグネシウムの
水溶液を脱硫塔へ処理液として供給する一方、余剰の反
応性の悪い酸化マグネシウム成分を炭酸マグネシウムお
よび不純物とともに外部処理系中でスラリー形態で循環
させるとともに、この循環系に脱硫塔内の脱硫液の一部
を導いて上記余剰の酸化マグネシウム成分と反応させる
ことにより、脱硫塔の循環系内では残渣を生じることな
く効率のよい脱硫反応を行うとともに、外部処理系にお
いて軽焼酸化マグネシウム粉末中の反応性の悪い成分を
も脱硫反応に寄与させて該粉末の脱硫剤としての利用率
を高め、もって低コストで安定した効率のよい排ガス脱
硫が可能となることを見い出し、この発明をなすに至っ
た。

すなわち、この発明は、硫黄酸化物を含む排ガスと脱硫
剤を含む処理液とを連続的に気液接触させて上記硫黄酸
化物を処理液中に吸収させる脱硫塔の外部に、第１およ
び第２の反応工程と固液分離工程とからなる外部処理系
を設け、 ａ）第１反応工程において、上記脱硫塔より供給される
硫黄成分を吸収した脱硫液と固液分離工程より供給され
るスラリーとを混合して反応させ、ｂ）第２反応工程に
おいて、第１反応工程より製出する反応物と軽焼酸化マ
グネシウム粒子とを混合して反応させ、 Ｃ）固液分離工程において、第２反応工程より製出する
反応物を固形分を含まない液と第１反応工程へ送るスラ
リーとに分別し、 ｄ〉この分別された固形分を含まない液を上記処理液と
して脱硫塔内へ供給することを特徴とする排ガスの脱硫
方法に係るものである。

また、この発明では、上記脱硫方法において、固液分離
工程から第１反応工程へ送るスラリーの少なくとも一部
を粉砕手段によって微粉スラリーとする構成を好適態様
としている。

〔発明の構成・作用〕

以下に、この発明の排ガスの脱硫方法を図面に基づいて
説明する。

図において、Ａは脱硫塔であり、その外部に設けられた
外部処理系Ｂより供給される水酸化マグネシウム水溶液
からなる処理液を上方からシャワー状に流下させ、この
処理液と下方より導入される硫黄酸化物を含有する排ガ
スＧ１とを気液接触させることにより、脱硫反応によっ
て硫黄酸化物が亜硫酸マグネシウムとして処理液中に吸
収・固定されるとともに、硫黄酸化物が除去された排ガ
スＧ２が上方より塔外へ排出される。

脱硫塔Ａの下部槽ａに流下した処理液、つまり硫黄酸化
物を吸収した脱硫液は、通常Ｍｇ５Ｏ，、ＭｇＳＯ３、
Ｍｇ　（Ｈ３Ｏゴ）２などが混在した組成となっており
、新たに供給される処理液とともにポンプＰ１と配管Ｌ
１を介して上部へ送られ、この繰り返しによって脱硫塔
Ａ内を連続的に循環する。

外部処理系Ｂは、第１反応工程をなす第１反応槽１、第
２反応工程をなす第２反応槽２、固液分離工程をなす沈
降槽３、軽焼酸化マグネシウム粉末の水スラリーを収容
した原料槽４、および湿式粉砕機５より構成され、両反
応１１．２には撹拌機６が付設されている。

第１反応槽１では、脱硫塔ＡよりポンプＰ２および配管
Ｌ２を介して供給される脱硫液と、沈降槽３よりポンプ
Ｐ３を介して供給されるスラリーとが混合されて反応し
、この反応物（スラリー）は第２反応槽２へ送られる。

第２反応槽２では、原料槽４より軽焼酸化マグネシウム
粉末の水スラリーが大過剰に供給され、このスラリーと
上記第１反応槽１からの反応物とが混合されて反応し、
この反応物は沈降槽３へ送られて沈降分離により上澄液
と沈降スラリーとに分別される。ここで分別された上澄
液は処理液として脱硫塔Ａへ送られる一方、沈降スラリ
ーは第１反応槽１へ送られる。

両反応槽１．２における反応は、いうまでもなく固形の
酸化マグネシウムより水和反応を経て生成した水酸化マ
グネシウムと脱硫液中の硫黄酸化物との反応、つまり脱
硫塔Ａ内とほぼ同様の反応であって、この反応に消費さ
れなかった余剰の水酸化マグネシウムと反応生成物の亜
硫酸マグネシウムなどが沈降槽３の上澄み液中に溶存し
ている。

また沈降スラリーの固形分は、それまでの過程で水和さ
れなかった未反応の酸化マグネシウム成分つまり反応性
の低い成分と、軽焼酸化マグネシウムの原料粉末に付随
する炭酸マグネシウムおよびＡｊ！ｇ　０３　、Ｓ　ｉ
ｏ、などの不純物とから構成される装 第１反応槽による第１反応工程においては、沈降槽３か
らのスラリーが上述のように反応性の低いものではある
が、脱硫塔Ａからの脱硫液がＭｇ（Ｈ８Ｏｓ”）ｚを多
く含む、つまり反応性の高いものであるため、前者の反
応性の悪さが後者の反応性の良さによって補われて脱硫
反応がかなり進行することになる。また、沈降槽３から
第１反応槽１へ至るスラリー移送路に図示の如く湿式粉
砕機５を介在させ、移送スラリー移送路または全部を湿
式粉砕して細粒スラリーとすれば、固形粒子の表面積つ
まり反応面積の増大によって上記反応が促進することに
なる。

なお、反応性の著しく低い酸化マグネシウム成分は第１
．２反応槽１．２と沈降槽３を経る循環を繰り返すこと
になるが、この繰り返しに伴って徐々に反応に消費され
て減少する。

第２反応槽２においては、被処理液は第１反応工程での
反応を経ているためにＭｇ　（Ｈ３Ｏ＊）ｚの含有量が
少ないが、反応性のよい酸化マグネシウム成分が新たに
かつ大過剰に供給されるため、残存していたＭ　ｇ　（
ＨＳ　Ｏ＊）ｚはほとんどＭｇＳＯ３に転化される。こ
のように効率良く中和された液のｐＨはほぼ９程度とな
るが、これをｐＨ検知器（ＰＨＣ）７ａにて検知して、
この検知信号に基づく供給パルプ■１の開閉制御によっ
て原料槽４からのスラリー供給量を自動的に調整する。

ここで、反応槽を単槽とした場合には、原料槽４より新
たに供給される酸化マグネシウム中の反応性の高い成分
が優先的に反応することから、沈降槽３から戻されてく
る反応性の低い成分は反応に寄与できず、上記の新たな
酸化マグネシウム中の反応性の低い成分が未反応物とし
て沈降槽３中に急速に加算蓄積されることになるので、
好ましくない。

なお、両反応槽１．２と沈降槽３を経る循環を繰り返し
ても反応しない極端に反応性の悪い酸化マグネシウム成
分と炭酸マグネシウムおよび他の不純物は、循環系内に
徐々に蓄積されてい（が、これによる固形分の増加速度
は小さいため、定期的に沈降槽３の排出管８から増加し
た固形分量に見合うスラリーを排出すればよい。

一方、脱硫塔Ａにおいては、沈降槽３からの上澄み液が
処理液として供給されるが、この処理液中には固形分が
全く含まれないことから、循環系はポンプＰ１や配管Ｌ
Ｌの残渣によるスケーリングや閉塞を生じることなく安
定した運転状態を維持できる。また、スケーリングの防
止のためには下部槽ａの脱硫液のｐＨを６程度とするこ
とが望ましいことから、このｐＨをｐＨ検知器（ＰＨＣ
）７ｂにて検知し、この検知信号による自動制御バルブ
Ｖ２の絞り制御により、第１反応槽１への脱硫液導出量
を自動的に調整する。沈降槽３から供給される処理液量
は、第１反応槽１へ導出される脱硫液量に対して原料槽
４からの供給スラリー分だけ増加することになるが、こ
の増加分は排出管９より糸外へ排出される。

なお、上述の例では第１および第２の反応工程としてそ
れぞれ１つの反応槽を用いているが、両工程の一方また
は両方を相互に直列または並列に流路接続した複数の反
応槽にて構成しても差し支えない。また固液分離工程に
は、例示した沈降槽３に限らず、液体サイクロンその他
の固液分離装置を採用できる。

この発明で使用する軽焼酸化マグネシウムとしては、前
記の炭酸マグネシウム鉱石の低温か焼によって得られる
ものが好ましく用いられるが、他の原料より得られるも
の、たとえば酸化マグネシウムクリンカー製造時のロー
タリーキルンより発生するダストを回収したものなども
使用可能である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の排ガスの脱硫方法によれば、
脱硫剤原料として安価な軽焼酸化マグネシウム粉末を使
用できるとともに、その利用率を大きく高め得るため、
処理コストを従来汎用の水酸化マグネシウムによる脱硫
方法よりも大幅に低減可能であり、しかも脱硫塔におい
ては循環系のスケール付着や閉鎖の要因となる残渣の沈
積を完全に防止でき、もって低コストで安定した効率の
よい排ガス脱硫を行える。

また、この発明の脱硫方法において、外部処理系の固液
分離工程より第１反応工程へ送るスラリーの少なくとも
一部を粉砕手段によって微粉スラリーとする構成を採用
すれば、粒子の反応面積増大により該スラリーの反応性
が高くなり、もって軽焼酸化マグネシウムの利用率がよ
り向上して処理コストを一層低減できるという利点があ
る。

〔実施例〕

以下に、図面で示す装置構成によるこの発明方法の実施
例を具体的に説明する。

Ｃ重油ボイラーから排出される亜硫酸ガス（Ｓ０２）含
有量１，２００ｐｐｍの排ガスＧ、を脱硫塔Ａ内へ１０
’　Ｎｒｈ／時の割合で導入し、この排ガスと塔内上方
よりシャワー状に流下する処理液とを連続的に気液接触
させて脱硫を行うとともに、下部槽ａに溜まる脱硫液を
ｐ　Ｈ５，９〜６．０、液温５５℃に調整し、この脱硫
液を４．５００ｋｇ／時の割合でポンプＰ１を介して抜
き出して容１１ｒｒｒの第１反応槽ｌへ送り、また同脱
硫液を排出管９より１，４００に＋ｒ／時の割合で系外
へ排出した。

一方、第１反応槽１では、この脱硫液と沈降槽３から１
２０ｋｇ／時の割合で供給されるスラリーとを混合して
滞溜時間約１０分として反応させ、スラリー状の反応物
を連続的に容量１ｄの第２反応槽２へ送った。第２反応
槽２では、第１反応槽１からの反応物と原料槽４から連
続供給される固形分濃度３０重量％の軽焼酸化マグネシ
ウム粉末（平均粒子径２０μｍ）スラリーとを混合して
滞溜時間約１０分として反応させ、スラリー状の反応物
を連続的に沈降槽３へ送った。

なお、原料槽４から第２反応槽２へのスラリ供給量は定
常稼動下で第２反応槽２内のｐＨが９゜０となるように
調整した。沈降槽３では、沈降スラリーをポンプＰ３に
より湿式粉砕機５を経て既述割合で第１反応槽ｌへ送る
とともに、上澄み液のオーバーフロー分の全量を脱硫塔
Ａへ連続供給した。

かくして連続的に排ガス脱硫を行ったが、これによって
脱硫塔Ａより排出される処理後の排ガスＧ２の亜硫酸ガ
ス濃度は１０ｐｐｍであった。また脱硫塔Ａの下部槽ａ
に溜まる脱硫液の平均組成は、Ｍ　ｇ　Ｓ　Ｏａ　１．
２重量％、ＭｇＳＯ３１，３２重量％、Ｍ　ｇ　（ＨＳ
　０ｓ）ｚ　１．４８重量％を含む水溶液であって、固
形分をほとんど含んでいなかった。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の排ガスの脱硫方法に用いる装置の構成
例を示す模式図である。 Ａ・・・脱硫塔、Ｂ・・・外部処理系、Ｇ、、Ｇ、・・
・排ガス、１・・・第１反応槽（第１反応工程）、２・
・・第２反応槽（第２反応工程）、３・・・沈降槽（固
液分離工程）、４・・・原料槽（軽焼酸化マグネシウム
）、５・・・湿式粉砕機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）硫黄酸化物を含む排ガスと脱硫剤を含む処理液と
   を連続的に気液接触させて上記硫黄酸化物を処理液中に
   吸収させる脱硫塔の外部に、第１および第２の反応工程
   と固液分離工程とからなる外部処理系を設け、 ａ）第１反応工程において、上記脱硫塔より供給される
   硫黄成分を吸収した脱硫液と固液分離工程より供給され
   るスラリーとを混合して反応させ、ｂ）第２反応工程に
   おいて、第１反応工程より製出する反応物と軽焼酸化マ
   グネシウム粒子とを混合して反応させ、 ｃ）固液分離工程において、第２反応工程より製出する
   反応物を固形分を含まない液と第１反応工程へ送るスラ
   リーとに分別し、 ｄ）この分別された固形分を含まない液を上記処理液と
   して脱硫塔内へ供給することを特徴とする排ガスの脱硫
   方法。
2. （２）固液分離工程から第１反応工程へ送るスラリーの
   少なくとも一部を粉砕手段によつて微粉スラリーとする
   請求項（１）に記載の排ガスの脱硫方法。