JP3442907B2 - Apparatus and method for oxidizing CaS-containing limestone - Google Patents
Apparatus and method for oxidizing CaS-containing limestoneInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はCaSを含有する石
灰石を高温で酸化し、CaSからCaSO4 を製造する
ための装置および方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus and method for oxidizing CaS-containing limestone at high temperature to produce CaSO 4 from CaS.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の技術を図7を用いて説明する。図
7において、1はCaS酸化装置を構成する反応器で、
内部に分散板9が設けられている。ノズル2が反応器1
の外部から分散板9を貫通し、反応器1内と連通してい
る。反応器1内の底部の分散板9上には流動層1Aが形
成されている。チャーとCaSを含む石灰石粒子100
がノズル2より流動層1Aへ供給される。2. Description of the Related Art A conventional technique will be described with reference to FIG. In FIG. 7, 1 is a reactor that constitutes the CaS oxidation device,
A dispersion plate 9 is provided inside. Nozzle 2 is reactor 1
It penetrates the dispersion plate 9 from outside and communicates with the inside of the reactor 1. A fluidized bed 1A is formed on the bottom dispersion plate 9 in the reactor 1. Limestone particles containing char and CaS 100
Is supplied from the nozzle 2 to the fluidized bed 1A.
【0003】酸素と水蒸気と窒素の混合ガス101がノ
ズル3より風箱1D内に供給される。混合ガス101は
分散板9を介して流動層1Aへ供給され流動層1A内の
粒子100を激しく混合する。流動層1Aを出る燃焼ガ
ス103の酸素濃度は3〜4%以上に設定する。酸素濃
度は3〜4%以上に設定しないと、ガス中のSO2 濃度
を100ppm 以下とすることは難しい。A mixed gas 101 of oxygen, water vapor and nitrogen is supplied from the nozzle 3 into the wind box 1D. The mixed gas 101 is supplied to the fluidized bed 1A via the dispersion plate 9 and vigorously mixes the particles 100 in the fluidized bed 1A. The oxygen concentration of the combustion gas 103 exiting the fluidized bed 1A is set to 3 to 4% or more. Unless the oxygen concentration is set to 3 to 4% or more, it is difficult to set the SO 2 concentration in the gas to 100 ppm or less.
【0004】流動層1A内では、CaSとガス中の酸素
の間に(1)CaS+3/2O2 →CaO+SO2 ,
(2)CaS+2O2 →CaSO4 ,(3)CaO+S
O2 +1/2O2 →CaSO4 の反応が生起する。In the fluidized bed 1A, (1) CaS + 3 / 2O 2 → CaO + SO 2 , between CaS and oxygen in the gas,
(2) CaS + 2O 2 → CaSO 4 , (3) CaO + S
A reaction of O 2 + 1 / 2O 2 → CaSO 4 occurs.
【0005】反応(1)で発生したSO2 は流動層1A
内でCaOと出会うことにより反応(3)でCaSO4
として固定される。流動層1A内では全体としてCaS
からCaSO4 へ転換する割合が大きく、CaOの割合
が小さくなり、また粒子の内部にはCaSが存在する。SO 2 generated in the reaction (1) is the fluidized bed 1A.
By reacting with CaO in the reaction (3) CaSO 4
Fixed as. CaS as a whole in the fluidized bed 1A
The ratio of conversion from CaSO 4 to CaSO 4 is large, the ratio of CaO is small, and CaS exists inside the particles.
【0006】流動層1A内には熱交換器6が設置されて
おり、流動層1A内の粒子の熱を回収し、内部を流れる
熱媒流体107を加温する。反応器1を出た燃焼ガス1
08はサイクロン7に入り、脱塵された燃焼ガス109
と回収された粒子110cとなる。回収された粒子11
0cは、粒子分配器8で分配され、系外に抜き出される
粒子111cと、流動層1Aへ戻される微小粒子112
cとなる。微小粒子112cはノズル5を介して、流動
層1Aへ供給する。A heat exchanger 6 is installed in the fluidized bed 1A to recover the heat of the particles in the fluidized bed 1A and heat the heat transfer medium fluid 107 flowing inside. Combustion gas 1 leaving reactor 1
08 enters cyclone 7 and is dedusted combustion gas 109
And it becomes the collected particles 110c. Recovered particles 11
0c is a particle 111c that is distributed by the particle distributor 8 and is extracted to the outside of the system, and fine particles 112 that are returned to the fluidized bed 1A.
c. The fine particles 112c are supplied to the fluidized bed 1A via the nozzle 5.
【0007】チャーに含まれる灰分の中で、流動層内で
粉化が起こらずに特に大きなままで流動層1A内に存在
していてガス103に随伴されないような粗大粒子は、
分散板9に付設されたノズル4を介して系外へ抜き出
す。Among the ash contained in the char, coarse particles which are not particularly pulverized in the fluidized bed and remain in the fluidized bed 1A and are not accompanied by the gas 103 are
It is taken out of the system through the nozzle 4 attached to the dispersion plate 9.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】従来の装置では系外へ
抜き出される粒子111cにCaOあるいはCaSO4
へ転換されなかったCaSが高濃度に含まれていた。粒
子111cに高濃度に含まれているCaSはゆっくりと
分解してH2 Sを発生し、環境に対して悪影響を与える
という欠点があった。In the conventional apparatus, CaO or CaSO 4 is contained in the particles 111c extracted from the system.
A high concentration of CaS that was not converted to was contained. CaS contained in the particles 111c at a high concentration has a drawback that it slowly decomposes to generate H 2 S, which adversely affects the environment.
【0009】本発明は、石灰石中に含まれているCaS
を高効率でCaSO4 へ酸化させることのできる酸化装
置と、その酸化装置によるCaS酸化方法を提供するこ
とを課題としている。The present invention relates to CaS contained in limestone.
It is an object of the present invention to provide an oxidizer capable of highly efficiently oxidizing carbon dioxide to CaSO 4 , and a CaS oxidation method using the oxidizer.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するため、反応器内の底部に配設され、その上部に形成
される流動層に酸素を含むガスを供給するガス分散板
と、同ガス分散板上部に形成される流動層内へCaSを
含有する石灰石を供給するノズルと、前記ガス分散板の
上方に配設された上部分散板と、同上部分散板の上部に
酸素を含むガスを供給するノズルと、前記上部分散板の
上方に配設された熱交換器とからなる、CaSを含んだ
石灰石のCaS酸化装置を提供する。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is arranged at the bottom of the reactor and formed at the top thereof.
A gas dispersion plate for supplying a gas containing oxygen to the fluidized bed, a nozzle for supplying limestone containing CaS into the fluidized bed formed on the gas dispersion plate, and a nozzle disposed above the gas dispersion plate. On the upper dispersion plate and the upper dispersion plate
Provided is a CaS-oxidizing device for limestone containing CaS, which comprises a nozzle for supplying a gas containing oxygen and a heat exchanger arranged above the upper dispersion plate.
【0011】本発明のこのCaS酸化装置によってCa
Sを酸化するには、その反応器内の温度を870〜10
50℃に設定するとともに、上部分散板上部に酸素を含
んだガスを供給し、前記ガス分散板上部に形成された流
動層から上部分散板の上へ出るガス中の酸素分圧を0.
03ata 〔ata =atm absolute (絶対圧力)〕より小
さくするとともに、同ガスと前記酸素を含んだガスとの
混合後の前記上部分散板上部におけるガス中の酸素分圧
を0.05ata より大きくなるように制御するのが好ま
しい。With this CaS oxidation device of the present invention, Ca
In order to oxidize S, the temperature in the reactor is 870-10.
The temperature was set to 50 ° C., a gas containing oxygen was supplied to the upper part of the upper dispersion plate, and the oxygen partial pressure in the gas discharged from the fluidized bed formed on the upper part of the gas dispersion plate to the upper part of the upper dispersion plate was set to 0.
03ata [ata = atm absolute (absolute pressure)] and make the oxygen partial pressure in the gas in the upper part of the upper dispersion plate after mixing the same gas and the gas containing oxygen larger than 0.05ata. It is preferable to control it.
【0012】この場合、上部分散板と熱交換器は反応器
内の流動層内又はその流動層の上方に位置するように流
動層を形成させる。In this case, the upper dispersion plate and the heat exchanger form the fluidized bed so as to be located in the fluidized bed in the reactor or above the fluidized bed.
【0013】CaSからCaSO4 を形成する上では、
図3に示すA点のようにSO2 濃度が高く、かつ酸素濃
度が高い領域で反応を進めると、CaSからCaSO4
が形成し易い。しかしA点のような条件でCaSの酸化
を行わせると図4に示すように、CaSからCaSO4
へすばやく転換するが、粒子の外表面だけにCaSO 4
が形成する。CaS to CaSOFourIn forming
SO as shown by point A in FIG.2High concentration and oxygen concentration
When the reaction proceeds in a high frequency range, CaS to CaSOFour
Is easy to form. However, under the conditions like point A, CaS oxidation
As shown in FIG. 4, when CaS is performed, CaS to CaSOFour
Quickly converts to CaSO, but only on the outer surface of the particles CaSO Four
Form.
【0014】CaSの体積よりもCaSO4 の体積が大
きいので、外表面に形成したCaSO4 が図4の(b)
に示すように酸素の拡散を妨げるために粒子内部は酸化
されずCaSのままで止まってしまう。したがって、流
動層内をA点のような条件に設定すると、CaSが粒子
内部に残りやすくなる。Since the volume of CaSO 4 is larger than the volume of CaS, the CaSO 4 formed on the outer surface is (b) in FIG.
As shown in (3), the inside of the particles is not oxidized to stop diffusion of oxygen and remains as CaS. Therefore, when the inside of the fluidized bed is set to a condition such as point A, CaS tends to remain inside the particles.
【0015】流動層内の条件をB点のように、酸素濃度
が低く、かつ、SO2 濃度が低い還元雰囲気とするとC
aOが形成し易くなる。流動層全体を還元雰囲気とする
とCaSが安定するので、流動層の一部が還元雰囲気、
流動層の一部が酸化雰囲気となるような条件に設定す
る。同温度の下では酸化雰囲気でのCaSからCaOが
形成する速度のほうがCaOからCaSを形成する速度
よりも速いので流動層全体はCaOが増大する条件とな
る。If the condition in the fluidized bed is a reducing atmosphere with a low oxygen concentration and a low SO 2 concentration, such as point B, C
aO is easily formed. CaS is stabilized when the entire fluidized bed is made into a reducing atmosphere, so that a part of the fluidized bed is in a reducing atmosphere,
The conditions are set so that a part of the fluidized bed becomes an oxidizing atmosphere. Under the same temperature, the rate of formation of CaO from CaS in an oxidizing atmosphere is faster than the rate of formation of CaS from CaO, so that the entire fluidized bed is under the condition of increasing CaO.
【0016】流動層の燃焼ガスの酸素分圧を小さくし、
温度を870〜1050℃に設定することにより、流動
層の下部付近では、酸素濃度が非常に小さいB点のよう
なゾーンが生じ、流動層の上部では酸素濃度が増大して
A点のような条件が生じる。By reducing the oxygen partial pressure of the combustion gas in the fluidized bed,
By setting the temperature to 870 to 1050 ° C., a zone such as point B where the oxygen concentration is very small is generated near the lower part of the fluidized bed, and the oxygen concentration is increased at the upper part of the fluidized bed such as point A. A condition arises.
【0017】したがって、B点ではCaSからCaOが
生成し、A点ではCaOからCaSO4 が生じることに
なる。これによって図5の(c)に示すように粒子内部
まで酸素が拡散し、CaSを完全にCaOあるいはCa
SO4 へ転換することができる。更に、上部分散板から
酸素を含んだガスを供給し、それよりも上部で更に酸素
分圧を大きくすることによりCaOをCaSO4 へ転換
させることができる。Therefore, at the point B, CaO is produced from CaS, and at the point A, CaSO 4 is produced from CaO. As a result, oxygen diffuses into the particles as shown in FIG.
Can be converted to SO 4 . Further, by supplying a gas containing oxygen from the upper dispersion plate and further increasing the oxygen partial pressure above it, CaO can be converted to CaSO 4 .
【0018】また、酸素分圧が高いゾーンで外表面をC
aSO4 が覆ってしまっても、この粒子が流動層の底部
の酸素分圧の低いゾーンにいくと、CaSO4 がCaO
あるいはCaSへ転換するために、再び酸素が粒子内部
まで拡散していくことが可能になる。Further, the outer surface is covered with C in a zone where the oxygen partial pressure is high.
Even if the aSO 4 is covered, if these particles go to the zone where the oxygen partial pressure is low at the bottom of the fluidized bed, CaSO 4 will become CaO 4.
Alternatively, oxygen can be diffused into the inside of the particles again in order to convert to CaS.
【0019】同温度の下では酸化雰囲気でのCaSから
CaOが形成する速度のほうがCaOからCaSを形成
する速度よりも速いので、この粒子の内部はCaSより
もCaOの割合が増大する。以上のように、流動層内に
酸素分圧の異なるゾーンを作ることにより、CaSをC
aOを経由させてCaSO4 へ転換することが可能とな
る。At the same temperature, the rate of formation of CaO from CaS in an oxidizing atmosphere is faster than the rate of formation of CaS from CaO, so that the content of CaO in the inside of these particles is higher than that of CaS. As described above, by creating zones with different oxygen partial pressures in the fluidized bed, CaS
It becomes possible to convert into CaSO 4 via aO.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下本発明による装置の実施の形
態及び本発明による酸化方法の実施の形態を図面に基づ
いて具体的に説明する。なお、以下の実施の形態におい
て、図7に示した従来の装置と同じ構成の部分には説明
を簡単にするため同じ符号を付してある。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of an apparatus according to the present invention and embodiments of an oxidation method according to the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. In the following embodiments, the same components as those of the conventional device shown in FIG. 7 are designated by the same reference numerals for simplification of description.
【0021】(実施の第1形態)まず、図1に示した実
施の第1形態の装置に基づいて説明する。図1に示す装
置において、ノズル2は分散板9を貫通し、反応器1内
と連通している。反応器1内の底部の分散板9上には流
動層1Aが形成されている。チャーとCaSを含む石灰
石粒子100はノズル2より流動層1Aへ供給される。
酸素と水蒸気と窒素の混合ガス101がノズル3より風
箱1D内に供給される。混合ガス101は分散板9を介
して流動層1Aへ供給され流動層1A内の粒子100を
激しく混合する。流動層1Aを出る燃焼ガス103の酸
素分圧が0.03ata以下になるように設定する。(First Embodiment) First, an explanation will be given based on the apparatus of the first embodiment shown in FIG. In the apparatus shown in FIG. 1, the nozzle 2 penetrates the dispersion plate 9 and communicates with the inside of the reactor 1. A fluidized bed 1A is formed on the bottom dispersion plate 9 in the reactor 1. Limestone particles 100 containing char and CaS are supplied from the nozzle 2 to the fluidized bed 1A.
A mixed gas 101 of oxygen, water vapor, and nitrogen is supplied from the nozzle 3 into the wind box 1D. The mixed gas 101 is supplied to the fluidized bed 1A via the dispersion plate 9 and vigorously mixes the particles 100 in the fluidized bed 1A. The oxygen partial pressure of the combustion gas 103 exiting the fluidized bed 1A is set to be 0.03ata or less.
【0022】流動層1A内では、CaSとガス中の酸素
の間に、(1)CaS+3/2O2→CaO+SO2 ,
(2)CaS+2O2 →CaSO4 の反応が生起する。
流動層1A内では酸素濃度が低いために、反応(2)よ
りも反応(1)が生じやすい。In the fluidized bed 1A, between CaS and oxygen in the gas, (1) CaS + 3 / 2O 2 → CaO + SO 2 ,
(2) The reaction of CaS + 2O 2 → CaSO 4 occurs.
Since the oxygen concentration is low in the fluidized bed 1A, the reaction (1) is more likely to occur than the reaction (2).
【0023】また、局所的に酸素分圧が高い部分では、
反応(1)で生成したCaOはSO 2 と出合うと、
(3)CaO+SO2 +1/2O2 →CaSO4 の反応
によりCaSO4 が生成する。Further, in a portion where the oxygen partial pressure is locally high,
CaO generated in reaction (1) is SO 2When you meet
(3) CaO + SO2+ 1 / 2O2→ CaSOFourReaction of
By CaSOFourIs generated.
【0024】また、流動層1A内は酸素濃度が低いため
に流動層1Aの一部は還元雰囲気となり、H2 あるいは
COが発生している部分がある。そこでは更に、(4)
CaSO4 +4H2 →CaO+H2 S+3H2 O,
(5)CaSO4 +4CO→CaO+COS+3CO2
の反応が生起する。Further, since the oxygen concentration in the fluidized bed 1A is low, a part of the fluidized bed 1A becomes a reducing atmosphere, and there is a portion where H 2 or CO is generated. Further there (4)
CaSO 4 + 4H 2 → CaO + H 2 S + 3H 2 O,
(5) CaSO 4 + 4CO → CaO + COS + 3CO 2
The reaction of occurs.
【0025】流動層1A内では全体としてCaSからC
aOへ転換する割合が大きく、CaSO4 の割合が小さ
くなる。流動層1Aの上部は上部分散板11により区切
られている。上部分散板11の構造を図2に示してい
る。酸素を含んだガス104はノズル11cを介して導
入され、上部分散板11に設置された多数の小孔11b
から酸素と水蒸気と窒素の混合ガス105として噴出さ
れる。In the fluidized bed 1A, CaS to C as a whole
The rate of conversion to aO is high, and the rate of CaSO 4 is low. The upper part of the fluidized bed 1A is partitioned by the upper dispersion plate 11. The structure of the upper dispersion plate 11 is shown in FIG. Gas 104 containing oxygen is electrically via the nozzle 11c
A large number of small holes 11b that are inserted and installed in the upper dispersion plate 11
Is ejected as a mixed gas 105 of oxygen, water vapor, and nitrogen.
【0026】燃焼ガス103が上昇してきて上部分散板
11を貫通して明けられた孔11aを通過して上部分散
板11上に形成された流動層1Fに流入し、上部分散板
11の小孔11bから吹き出す酸素を含んだガス105
と混合して燃焼ガス106となる。燃焼ガス106の酸
素ガス分圧は0.05ata 以上に設定する。The combustion gas 103 rises and passes through the hole 11a formed through the upper dispersion plate 11 and flows into the fluidized bed 1F formed on the upper dispersion plate 11, and the small holes of the upper dispersion plate 11 are generated. Gas 105 containing oxygen blown out from 11b
To form combustion gas 106. The oxygen gas partial pressure of the combustion gas 106 is set to 0.05 ata or higher.
【0027】流動層1Fを出た燃焼ガス106は粒子選
別空間1B内を上昇していく。粒子選別空間1Bにおい
て、燃焼ガス106に随伴している粗大粒子は、重力に
より次第に上向きの速度が低下しゼロとなり、落下が始
まる。このようにして粗大粒子はガスから分離され、再
び流動層1Aへ戻される。The combustion gas 106 exiting the fluidized bed 1F rises in the particle selection space 1B. In the particle selection space 1B, the coarse particles that accompany the combustion gas 106 gradually decrease in velocity to zero due to gravity, and start falling. In this way, the coarse particles are separated from the gas and returned to the fluidized bed 1A again.
【0028】流動層1Fにおいて流動層1Aで発生した
SO2 の内で、流動層1AでCaOと反応しなかったS
O2 が反応式(3)のように石灰石のCaOと反応し
て、ガス中のSO2 濃度が低下する。流動層1F内には
熱交換器6が設置されており、ガス106と流動層1F
の粒子の熱を回収し、熱交換器6内の熱媒流体107を
加温する。流動層1Fにはオーバーフロー管10が設置
され、流動層1F内の粗大粒子113が系外へ抜き出さ
れる。Of the SO 2 generated in the fluidized bed 1A in the fluidized bed 1F, S which did not react with CaO in the fluidized bed 1A.
O 2 reacts with CaO of limestone as in the reaction formula (3), and the SO 2 concentration in the gas decreases. The heat exchanger 6 is installed in the fluidized bed 1F, and the gas 106 and the fluidized bed 1F are
The heat of the particles is recovered and the heat medium fluid 107 in the heat exchanger 6 is heated. The overflow pipe 10 is installed in the fluidized bed 1F, and the coarse particles 113 in the fluidized bed 1F are extracted to the outside of the system.
【0029】上部分散板の貫通孔11aの開口率を調整
することにより、流動層1Aから流動層1Fへの粒子流
入量を調整することができる。オーバーフロー管10よ
り抜き出された粗大粒子113中にCaSが含まれる場
合は、貫通孔11aの開口率を小さくすることにより、
粗大粒子113中のCaS含有率を低減させることがで
きる。By adjusting the aperture ratio of the through holes 11a of the upper dispersion plate, the amount of particles flowing into the fluidized bed 1F from the fluidized bed 1A can be adjusted. When CaS is contained in the coarse particles 113 extracted from the overflow pipe 10, by reducing the aperture ratio of the through holes 11a,
The CaS content in the coarse particles 113 can be reduced.
【0030】反応器1をでた燃焼ガス108はサイクロ
ン7に入り、脱塵された燃焼ガス109と回収された微
小粒子110となる。回収された微小粒子110は、粒
子分配器8で分配され、系外に抜き出される微小粒子1
11と、流動層1Aへ戻される微小粒子112となる。
微小粒子112はノズル5を介して流動層1Aへ供給す
る。微小粒子112の流動層1A内の滞留時間は非常に
短く、流動層1A内をガスに随伴されて循環する粒子と
なる。The combustion gas 108 leaving the reactor 1 enters the cyclone 7 and becomes the combustion gas 109 dedusted and the fine particles 110 recovered. The collected fine particles 110 are distributed by the particle distributor 8 and extracted to the outside of the system.
11 and fine particles 112 returned to the fluidized bed 1A.
The fine particles 112 are supplied to the fluidized bed 1A via the nozzle 5. The residence time of the fine particles 112 in the fluidized bed 1A is very short, and they become particles that circulate in the fluidized bed 1A accompanied by gas.
【0031】流動層1A内をガスに随伴されて循環する
粒子量は、粒子分配器8から系外へ抜き出す微小粒子1
11を増減させることで調整可能である。流動層1F内
でSO2 の脱硫反応を十分に進めさせるのに必要な石灰
石粒子濃度となるような量を確保することを目的とし
て、流動層1A内をガスに随伴されて循環する粒子量を
調整する。The amount of particles circulated in the fluidized bed 1A accompanied by the gas is such that the fine particles 1 extracted from the particle distributor 8 to the outside of the system.
It can be adjusted by increasing or decreasing 11. The amount of particles circulated along with the gas in the fluidized bed 1A is controlled in order to secure an amount such that the limestone particle concentration is sufficient to sufficiently advance the SO 2 desulfurization reaction in the fluidized bed 1F. adjust.
【0032】チャーに含まれる灰分の中で、流動層内で
粉化が起こらずに特に大きなままで流動層1A内に存在
している、ガス103に随伴されないような粗大粒子1
02は、分散板9に付設されたノズル4を介して系外へ
抜き出す。Among the ash contained in the char, coarse particles 1 which are not entrained by the gas 103 and which remain in the fluidized bed 1A without being pulverized in the fluidized bed and remain particularly large.
02 is taken out of the system through the nozzle 4 attached to the dispersion plate 9.
【0033】(実施の第2形態)次に、図6に示した実
施の第2形態の装置に基づいて説明する。図6の装置に
おいて、ノズル2は分散板9を貫通し、反応器1内と連
通している。反応器1内の底部の分散板9上には流動層
1Aが形成されている。チャーとCaSを含む石灰石粒
子100はノズル2より流動層1Aへ供給される。(Second Embodiment) Next, an explanation will be given based on the apparatus of the second embodiment shown in FIG. In the apparatus of FIG. 6, the nozzle 2 penetrates the dispersion plate 9 and communicates with the inside of the reactor 1. A fluidized bed 1A is formed on the bottom dispersion plate 9 in the reactor 1. Limestone particles 100 containing char and CaS are supplied from the nozzle 2 to the fluidized bed 1A.
【0034】酸素と水蒸気と窒素の混合ガス101がノ
ズル3より風箱1D内に供給される。混合ガス101は
分散板9を介して流動層1Aへ供給され、流動層1A内
の粒子100を激しく混合する。流動層1Aを出る燃焼
ガス103の酸素分圧は0.03ata 以下になるように
設定する。A mixed gas 101 of oxygen, water vapor and nitrogen is supplied from the nozzle 3 into the air box 1D. The mixed gas 101 is supplied to the fluidized bed 1A via the dispersion plate 9 and vigorously mixes the particles 100 in the fluidized bed 1A. The oxygen partial pressure of the combustion gas 103 exiting the fluidized bed 1A is set to 0.03ata or less.
【0035】流動層1A内では、CaSとガス中の酸素
の間に、(1)CaS+3/2O2→CaO+SO2 ,
(2)CaS+2O2 →CaSO4 の反応が生起する。
流動層1A内は酸素濃度が低いために、反応(2)より
も反応(1)が生じやすい。In the fluidized bed 1A, (1) CaS + 3 / 2O 2 → CaO + SO 2 , between CaS and oxygen in the gas,
(2) The reaction of CaS + 2O 2 → CaSO 4 occurs.
Since the oxygen concentration in the fluidized bed 1A is low, the reaction (1) is more likely to occur than the reaction (2).
【0036】また、酸素濃度が低いために流動層1Aの
一部は還元雰囲気となり、H2 あるいはCOが発生して
いる部分がある。そこでは更に、(4)CaSO4 +4
H2→CaO+H2 S+3H2 O,(5)CaSO4 +
4CO→CaO+COS+3CO2 の反応が生起する。
流動層1A内では全体としてCaSからCaOへ転換す
る割合が大きく、CaSO4 の割合が小さくなる。Further, since the oxygen concentration is low, a part of the fluidized bed 1A becomes a reducing atmosphere, and there is a part where H 2 or CO is generated. There, further, (4) CaSO 4 +4
H 2 → CaO + H 2 S + 3H 2 O, (5) CaSO 4 +
A reaction of 4CO → CaO + COS + 3CO 2 occurs.
In the fluidized bed 1A, the ratio of conversion from CaS to CaO is large and the ratio of CaSO 4 is small as a whole.
【0037】反応器1の上部のフリーボード部は、上部
分散板11により、上部分散板11の下部の空間である
粒子選別空間1Bと上部分散板11の上部の空間である
脱硫空間1Cに分割されている。粒子選別空間1Bに関
しては、流動層1Aの断面積よりも流動層1Aの上部の
空間の断面積が大きくなるように、上方になるにしたが
って拡大している。The upper freeboard section of the reactor 1 is divided by the upper dispersion plate 11 into a particle selection space 1B which is a space below the upper dispersion plate 11 and a desulfurization space 1C which is a space above the upper dispersion plate 11. Has been done. Regarding the particle sorting space 1B, it is enlarged as it goes upward so that the cross-sectional area of the space above the fluidized bed 1A is larger than the cross-sectional area of the fluidized bed 1A.
【0038】この面積の拡大に関しては、流動層1Aの
ガス流速を0.7〜1.2m/s にして運用すれば、上部
分散板11の直下でのガス流速が0.2〜0.4m/s へ
低下するような面積となるようにする。また、流動層1
Aの上面から上部分散板11までの距離を3m以上とす
る。Regarding the expansion of the area, if the gas flow velocity of the fluidized bed 1A is set to 0.7 to 1.2 m / s, the gas flow velocity immediately below the upper dispersion plate 11 is 0.2 to 0.4 m. The area should be reduced to / s. Also, fluidized bed 1
The distance from the upper surface of A to the upper dispersion plate 11 is 3 m or more.
【0039】流動層1Aを出た燃焼ガス103は粒子選
別空間1B内を上昇していく。粒子選別空間1Bにおい
て、燃焼ガス103に随伴している粗大粒子は、重力に
より次第に上向きの速度が低下しゼロとなり、落下が始
まる。このようにして粗大粒子はガスから分離され、再
び流動層1Aへ戻される。The combustion gas 103 exiting the fluidized bed 1A rises in the particle selection space 1B. In the particle selection space 1B, the coarse particles that accompany the combustion gas 103 gradually decrease in speed due to gravity and become zero, and then start falling. In this way, the coarse particles are separated from the gas and returned to the fluidized bed 1A again.
【0040】粒子選別空間1Bを通過した燃焼ガス10
3は上部分散板11の貫通孔11aを通過し、脱硫空間
1Cへ流れ込む。酸素と窒素の混合ガス104がノズル
11cを介して、上部分散板11に導入され上部分散板
11に設置された多数の小孔11bから脱硫空間1Cへ
噴出される酸素と水蒸気と窒素の混合ガス105とな
る。Combustion gas 10 that has passed through the particle selection space 1B
3 passes through the through hole 11a of the upper dispersion plate 11 and flows into the desulfurization space 1C. A mixed gas of oxygen, water vapor, and nitrogen, which is a mixed gas 104 of oxygen and nitrogen introduced into the upper dispersion plate 11 through the nozzle 11c and ejected from the small holes 11b installed in the upper dispersion plate 11 to the desulfurization space 1C. It becomes 105.
【0041】脱硫空間1Cのガス106中の酸素分圧は
0.05ata 以上に増大する。また、上部分散板11が
存在するためにガス中の粒子濃度が増大する。流動層1
Aからガスに随伴されてきた微小な石灰石粒子とガス中
のSO2 が反応式(3)CaS+SO2 +1/2O2 →
CaSO4 のように反応して、ガス中のSO2 濃度が低
下する。The oxygen partial pressure in the gas 106 in the desulfurization space 1C increases to 0.05 ata or more. In addition, the presence of the upper dispersion plate 11 increases the particle concentration in the gas. Fluidized bed 1
SO 2 reaction formula of fine limestone particles and gas has been entrained in the gas from the A (3) CaS + SO 2 + 1 / 2O 2 →
By reacting like CaSO 4 , the SO 2 concentration in the gas decreases.
【0042】脱硫空間1C内には熱交換器6が設置され
ており、ガス106とガス106に随伴されてきた粒子
の熱を回収し、内部を流れる熱媒流体107を加温す
る。脱硫空間1Cを出た燃焼ガス108はサイクロン7
に入り、脱塵された燃焼ガス109と回収された微小粒
子110となる。回収された微小粒子110は、粒子分
配器8で分配され、系外に抜き出される微小粒子111
と、流動層1Aへ戻される微小粒子112となる。A heat exchanger 6 is installed in the desulfurization space 1C, recovers the heat of the gas 106 and the particles accompanying the gas 106, and heats the heat medium fluid 107 flowing inside. Combustion gas 108 exiting desulfurization space 1C is cyclone 7
Then, it becomes the combustion gas 109 that has been dedusted and the fine particles 110 that have been recovered. The collected fine particles 110 are distributed by the particle distributor 8 and extracted to the outside of the system.
Then, the fine particles 112 are returned to the fluidized bed 1A.
【0043】微小粒子112はノズル5を介して流動層
1Aへ供給する。微小粒子112の流動層1A内の滞留
時間は非常に短く、流動層1A内をガスに随伴されて循
環する粒子となる。流動層1A内をガスに随伴されて循
環する粒子量は、粒子分配器8から系外へ抜き出す微小
粒子111を増減させることで調整可能である。脱硫空
間1C内でSO2 の脱硫反応を十分に進めさせるのに必
要な石灰石粒子濃度となるような量を確保することを目
的として、流動層1A内をガスに随伴されて循環する粒
子量を調整する。The fine particles 112 are supplied to the fluidized bed 1A through the nozzle 5. The residence time of the fine particles 112 in the fluidized bed 1A is very short, and they become particles that circulate in the fluidized bed 1A accompanied by gas. The amount of particles circulated in the fluidized bed 1A accompanied by gas can be adjusted by increasing or decreasing the fine particles 111 extracted from the particle distributor 8 to the outside of the system. The amount of particles circulated along with the gas in the fluidized bed 1A is adjusted so as to secure an amount such that the limestone particle concentration is sufficient to sufficiently advance the desulfurization reaction of SO 2 in the desulfurization space 1C. adjust.
【0044】チャーに含まれる灰分の中で、流動層内で
粉化が起こらず特に大きなままで流動層1A内に存在し
ている、ガス103に随伴されないような粗大粒子は、
分散板9に付設されたノズル4を介して系外へ抜き出
す。Among the ash contained in the char, coarse particles which are not pulverized in the fluidized bed and are present in the fluidized bed 1A in a particularly large size and which are not accompanied by the gas 103 are:
It is taken out of the system through the nozzle 4 attached to the dispersion plate 9.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
底部に配設され、その上部に形成される流動層に酸素を
含むガスを供給するガス分散板と、同ガス分散板上部に
形成される流動層内へCaSを含有する石灰石を供給す
るノズルと、前記ガス分散板の上方に配設された上部分
散板と、同上部分散板の上部に酸素を含むガスを供給す
るノズルと、前記上部分散板の上方に配設された熱交換
器とからなる反応器を用い、その反応器内の温度を87
0〜1050℃に設定するとともに、前記上部分散板上
部に酸素を含んだガスを供給し、前記ガス分散板上部に
形成された流動層から前記上部分散板の上へ出るガス中
の酸素分圧を0.03ata より小さくするとともに、同
ガスと前記酸素を含んだガスとの混合後の前記上部分散
板上部におけるガス中の酸素分圧を0.05ata より大
きくなるように運転することにより、石灰石中のCaS
を高い効率でCaSO4 へ酸化させることができる。As described above, according to the present invention,
Oxygen is placed in the fluidized bed formed at the bottom and above it.
The gas dispersion plate that supplies the gas containing the gas and the upper part of the gas dispersion plate
A nozzle for supplying limestone containing CaS into a fluidized bed formed, an upper dispersion plate arranged above the gas dispersion plate, and a gas containing oxygen are supplied to the upper part of the upper dispersion plate.
A nozzle and a heat exchanger arranged above the upper dispersion plate are used, and the temperature in the reactor is set to 87
It is set to 0 to 1050 ° C., a gas containing oxygen is supplied to the upper part of the upper dispersion plate, and the partial pressure of oxygen in the gas discharged from the fluidized bed formed on the upper part of the gas dispersion plate to the upper part of the upper dispersion plate. Of less than 0.03ata, and the upper dispersion after mixing the same gas with the gas containing oxygen.
By operating so that the oxygen partial pressure in the gas in the upper part of the plate becomes greater than 0.05ata, CaS in limestone is
Can be oxidized to CaSO 4 with high efficiency.
【図1】本発明の実施の第1形態に係るCaS酸化装置
の構成を示す縦断面図。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a CaS oxidation device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1に示した装置における上部分散板の構成を
示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing a configuration of an upper dispersion plate in the apparatus shown in FIG.
【図3】本発明におけるCaS酸化条件を説明するため
の熱力学的相平衡図。FIG. 3 is a thermodynamic phase equilibrium diagram for explaining CaS oxidation conditions in the present invention.
【図4】本発明におけるCaS酸化反応プロセスを説明
するための説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a CaS oxidation reaction process in the present invention.
【図5】本発明におけるCaS酸化反応プロセスを説明
するための説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a CaS oxidation reaction process in the present invention.
【図6】本発明の実施の第2形態に係るCaS酸化装置
の構成を示す縦断面図。FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a CaS oxidation device according to a second embodiment of the present invention.
【図7】従来のCaS酸化装置の構成を示す縦断面図。FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a conventional CaS oxidation device.
1 反応器
1A 流動層
1B 粒子選別空間
1C 脱硫空間
1D 風箱
1F 流動層
2 ノズル
3 ノズル
4 ノズル
5 ノズル
6 熱交換器
7 サイクロン
8 粒子分配器
9 分散板
10 オーバーフロー管
11 上部分散板
11a 貫通孔
11b 小孔
11c ノズル
100 チャーとCaSを含む石灰
石粒子
101 酸素と水蒸気と窒素の混合
ガス
102 粗大粒子
103 燃焼ガス
104 酸素と窒素の混合ガス
105 酸素と水蒸気と窒素の混合
ガス
106 燃焼ガス
107 熱媒流体
108 燃焼ガス
109 燃焼ガス
110,111,112 微小粒子
113 粗大粒子1 Reactor 1A Fluidized Bed 1B Particle Sorting Space 1C Desulfurization Space 1D Air Box 1F Fluidized Bed 2 Nozzle 3 Nozzle 4 Nozzle 5 Nozzle 6 Heat Exchanger 7 Cyclone 8 Particle Distributor 9 Dispersion Plate 10 Overflow Pipe 11 Upper Dispersion Plate 11a Through Hole 11b Small hole 11c Nozzle 100 Char and limestone particles containing CaS 101 Mixed gas of oxygen, steam and nitrogen 102 Coarse particles 103 Combustion gas 104 Mixed gas of oxygen and nitrogen 105 Mixed gas of oxygen, steam and nitrogen 106 Combustion gas 107 Heat medium Fluid 108 Combustion gas 109 Combustion gas 110, 111, 112 Fine particles 113 Coarse particles
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠田 克彦 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三菱重工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−160323(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01F 11/46 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsuhiko Shinoda 2-5-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (56) References JP-A-56-160323 (JP, A) (58) Survey Areas (Int.Cl. 7 , DB name) C01F 11/46
Claims (4)
形成される流動層に酸素を含むガスを供給するガス分散
板と、同ガス分散板上部に形成される流動層内へCaS
を含有する石灰石を供給するノズルと、前記ガス分散板
の上方に配設された上部分散板と、同上部分散板の上部
に酸素を含むガスを供給するノズルと、前記上部分散板
の上方に配設された熱交換器とからなるCaSを含んだ
石灰石のCaS酸化装置。1. A disposed on the bottom of the reactor, on top
A gas dispersion plate that supplies a gas containing oxygen to the fluidized bed that is formed, and CaS into the fluidized bed that is formed above the gas dispersion plate.
A nozzle for supplying limestone containing, an upper dispersion plate arranged above the gas dispersion plate, and an upper part of the upper dispersion plate
A CaS oxidizing device for limestone containing CaS, which comprises a nozzle for supplying a gas containing oxygen to the above and a heat exchanger arranged above the upper dispersion plate.
Sを酸化するにあたり、前記反応器内の温度を870〜
1050℃に設定するとともに、前記上部分散板上部に
酸素を含んだガスを供給し、前記ガス分散板上部に形成
された流動層から前記上部分散板の上へ出るガス中の酸
素分圧を0.03ata より小さくするとともに、同ガス
と前記酸素を含んだガスとの混合後の前記上部分散板上
部におけるガス中の酸素分圧を0.05ata より大きく
することを特徴とするCaSを含んだ石灰石のCaS酸
化方法。2. Using the oxidizing device according to claim 1, Ca
When oxidizing S, the temperature in the reactor is set to 870 to 870.
The temperature is set to 1050 ° C., a gas containing oxygen is supplied to the upper part of the upper dispersion plate, and the oxygen partial pressure in the gas discharged from the fluidized bed formed on the upper part of the gas dispersion plate to the upper part of the upper dispersion plate is 0. On the upper dispersion plate after mixing the same gas with the gas containing oxygen,
A method for oxidizing CaS-containing limestone, characterized in that the oxygen partial pressure in the gas in the gas section is made larger than 0.05ata.
流動層内に介在するように前記流動層を形成することを
特徴とする請求項2に記載のCaSを含んだ石灰石のC
aS酸化方法。3. The C of limestone containing CaS according to claim 2, wherein the fluidized bed is formed such that the upper dispersion plate and the heat exchanger are interposed in the fluidized bed.
aS oxidation method.
流動層の上方に位置するように前記流動層を形成するこ
とを特徴とする請求項2に記載のCaSを含んだ石灰石
のCaS酸化方法。4. The CaS oxidation of limestone containing CaS according to claim 2, wherein the fluidized bed is formed so that the upper dispersion plate and the heat exchanger are located above the fluidized bed. Method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17606095A JP3442907B2 (en) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | Apparatus and method for oxidizing CaS-containing limestone |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP17606095A JP3442907B2 (en) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | Apparatus and method for oxidizing CaS-containing limestone |
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|---|---|
| JPH0925121A JPH0925121A (en) | 1997-01-28 |
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| JP3643680B2 (en) | 1997-08-29 | 2005-04-27 | 三菱重工業株式会社 | Calcium sulfide oxidation apparatus and operation method thereof |
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