JPH0520128B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 浄化装置への流入の際に、高温排ガスの含水
量を調節し、種々の温度への制御された段階的な
冷却を行い、これらの冷却の際に、排ガス成分に
より凝縮液と共に生成したそれぞれの酸の露点の
すぐ下で、それぞれの凝縮液の分離を行い、更に
冷却の後、重金属を凝縮液と共に除去する、高温
ガスから有害物質を除去するための方法であつ
て、浄化装置への流入前に、100〜150℃の排ガス
温度において、排ガス中の遊離酸素の含有率を、
少なくとも５容積％に調節し、硫酸の分離の前
に、浄化装置中の酸化剤を、排ガスの硫黄含有量
に関して０ないし0.5未満の化学量論的割合に調
節することを特徴とする方法。

２ 排ガス流を圧縮した後に、酸素の添加を行う
こと、及び酸素を導入した後に、排ガス流を再び
膨脹させることを特徴とする請求の範囲第１項記
載の方法。

３ 硫酸の分離が約90℃で行われることを特徴と
する請求の範囲第１項または第２項記載の方法。

４ 濃縮された硝酸の分離が約60℃で行われるこ
とを特徴とする請求の範囲第１項ないし第３項の
いずれか１項記載の方法。

５ 濃縮された塩酸の分離が約45℃で行われるこ
とを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項の
いずれか１項記載の方法。

６ 更に別の凝縮液の分離が約30℃で行われるこ
とを特徴とする請求の範囲第１項ないし第５項い
ずれか１項記載の方法。

７ 排ガスが、大気中への出口の前で５℃未満に
冷却されることを特徴とする請求の範囲第１項な
いし第６項いずれか１項記載の方法。

８ 凝縮液の最後の分離が、氷点付近で行われる
ことを特徴とする請求の範囲第１項ないし第７項
いずれか１項記載の方法。

９ 高温ガスが、110℃を越える温度で浄化装置
に流入することを特徴とする請求の範囲第１項な
いし第８項いずれか１項記載の方法。

１０ 高温ガスを、浄化装置の流入させる際に、
85〜120g／m³の水分含有量に調節することを特
徴とする請求の範囲第１項ないし第９項いずれか
１項記載の方法。

明細書 この発明は、高温ガスを冷却し、所定の温度で
酸の分離凝縮をおこない、凝縮液を除去し、また
更に冷却後に凝縮液と共に重金属を除去するよう
な、高温ガスから有害物質を除去するための方法
に関する。更にこの発明はこの方法を実施するた
めの浄化装置に関する。

この発明は特に煙道ガスの浄化に関わるもので
ある。有害物質で汚れ大気中に放出されるガスは
著しい環境汚染をもたらし、著しい害を引き起こ
すことが知られている。有害物質は特に水滴と一
緒になつて再び地上に達し大地を汚染するので、
地上で成長する植物が害され又は破壊される。こ
の現象は「酸性雨」として知られている。

酸性雨に対しては特に排ガスの硫黄含有量に責
任がある。それ故に排ガスを脱硫することが知ら
れており、とりわけ大型燃焼設備に対してはその
ことが規定されている。このためにガスは洗浄さ
れ、それにより硫酸は著しく希釈される。この希
釈された硫酸は著しく腐食性が強く、従つてその
取り扱いに著しい困難を伴う。

しかし近ごろ煙道ガスの脱硫は不十分であるこ
とも認識されるに至つた。酸性雨の害毒作用の主
な部分は、硫黄含有量ではなくて重金属の含有量
に帰すべきである。

KOS法の名称のもとに、煙道ガスから二酸化
硫黄ばかりでなく重金属をも除去できる方法が知
られている。このために煙道ガスは冷却され、そ
の結果60℃を超える温度で硫酸が除去される。更
に冷却した後に重金属を含む凝縮液が除去され
る。ガスの洗浄が完了した後にガスは大気中に放
出される。

従つて煙道ガスから有害物質を除去するため
に、KOS法は煙道ガスの中に含まれる水分の凝
縮を利用する。硫酸となつて凝縮するのを容易に
するために、硫酸の分離の前に煙道ガスに過酸化
水素（H₂O₂）の形態の酸化剤が供給される。こ
れによりSO₂からSO₃への酸化が支援される。

KOS法は、煙道ガスの冷却により熱回収を行
うことができるという長所を示す。更に凝縮の際
に生じた硫酸も経済的に使用可能である。

従つてこの発明はこの公知の方法の改良に関す
る。

従つてこの発明は、浄化が高温ガスの組成と状
態とに無関係に高い効率でおこなわれるように、
高温ガスの有害物質の前記の浄化方法を構成する
ことを課題としている。

この課題は、この発明に基づき、高温ガスの湿
度を浄化装置への流入の際に或る定められた値に
調節し、種々の温度への制御された段階的な冷却
をおこない、これらの冷却の際にそれぞれ凝縮液
の分離をおこない、各分離をガス成分により凝縮
液とともに生成したそれぞれの酸の露点のすぐ下
でおこなわうことにより解決される。

この発明は、浄化方法が機能するためには煙道
ガスの中に比較的正確に定められた水分量が存在
することが重要である、という知見に基づいてい
る。この水分量が存在しないと浄化装置の効率が
著しく低下する。110℃を超える温度で浄化装置
の中に導かれた煙道ガスの浄化のためには、
100g／m³⁺²⁰ _-15ｇ／m³の含水量が最善であるという
ことが判明している。この含水量では酸の生成の
ための十分な凝縮液量が生じ、他方では酸を過剰
の水で薄め過ぎることはない。高温ガスの含水量
の調節により、当該酸のそれぞれの露点のすぐ下
の種々の温度への非常に正確な段階的な冷却がお
こなわれることにより、多くの酸を純粋の形で分
離することが可能である。

煙道ガスの中に硝酸塩や塩化物も含まれている
ときには、硫酸ばかりでなく硝酸や塩酸をも非常
に濃縮した形態で分離することが可能である。

含水量の正確な制御により、煙道ガスの効果的
に分留された浄化を行うことができる。

明らかなように、凝縮液の分離のためにどの温
度に冷却するかは、高温ガスの組成に関係する。

煙道ガスが大気への出口の前で５℃未満に冷却
され、その際発生した凝縮液を除去する場合に
は、冷却されたガスが大気中に流入する際に水滴
の生成を防ぐ特別の手段を省略できる。そのとき
ガスは明らかに周囲大気の含水量以下の含水量を
有するので、ガスによる水滴の生成は完全に防止
できる。

例えば煙道ガスのような硫黄を含有するガスで
は、硫酸の分離のために酸化剤をガスに供給し、
分離を約90℃で行うのが有利である。

排ガス中の遊離酸素の含有量が低すぎるときに
は、酸化剤を豊富に添加しても、脱硫率が或る限
界を超えることができないことが判明している。
従つてこの発明に基づく方法の有利な実施態様に
おいては、排ガス中の遊離酸素の含有量が浄化装
置の入口で少なくとも５容積％に調節される。95
％を超える分離率のためには遊離酸素の含有量は
7.5容積％を超えるべきであり、90％の分離率の
ためには12容積％を超えるべきである。

排ガス中の遊離酸素の含有量を調節することに
より、酸化剤の添加は著しく低減できる。なぜな
らば排ガスの中において十分な湿気の存在すると
きの多くの効果に基づいて、既にH₂SO₄がエア
ロゾルの形態で生成しているからである。このこ
とは浄化装置への流入の際に、ガス状のSO₂の主
な部分がエアロゾルの形のH₂SO₄に既に移行し
ていることを意味する。しかも空気中の酸素の含
有率が十分なときには、酸化剤の添加を完全に省
略することさえでき、その際SO₂の90％を超える
分離率が達成される。いかなる場合にも酸化剤の
添加は非常に節約しておこなわれ、しかも常に
0.5未満の排ガスの硫黄含有率に対する化学量論
的割合でもつておこなわれる。しかも多くの場合
に遊離酸素の含有率が十分に高く調節されている
ときには、ほぼ100％の分離率を得るために、0.1
ないし0.2の化学量論的割合による添加で十分で
ある。

浄化すべきガスがニトレート化合物を含むとき
は、濃縮された硝酸の分離は約60℃で行うべきで
ある。

塩素化合物が存在するときには、濃縮された塩
酸の分離は約45℃で行うのが有利である。

この発明に基づく方法では、更に別の凝縮液の
分離が約30℃でおこなわれるときに、重金属が高
いパーセンテージでガスから除去できる。

更にこの発明は、浄化装置が高温ガスの含水量
のための計測調節段階と、定められた温度への厳
密な冷却のための第１の熱交換器と、別の複数の
熱交換器と、これら熱交換器に後置接続された凝
縮液分離器とを有するときに、この発明に基づく
方法の実施のための浄化装置により解決される。

次に図面に示した一実施例によりこの発明を詳
細に説明しよう。

第１図はこの発明に基づく煙道ガス浄化のため
の経過図を示す。通常のような硫黄酸化物、窒素
酸化物、塩素化合物、重金属及び貴金属を含む煙
道ガスは、浄化装置への流入の際に110℃を超え
る温度を有する。水又は新鮮な空気の添加によ
り、高温ガスが100g／m³の含水量を有し、排ガ
スの中の遊離酸素の割合が少なくとも５容積％で
あることが保証される。そしてガスは熱交換器１
を通り抜け、この交換器はガスを約90℃に冷却す
る。熱交換器１の後には分離器２が接続され、こ
の分離器の中には例えば水に溶かした過酸化水素
（H₂O₂）のような酸化剤が導入される。煙道ガス
の中にまだ含まれている二酸化硫黄は、酸化剤に
より酸化されて三酸化硫黄（SO₃）になる。

硫酸（H₂SO₄）。硫酸は腐食性が僅かにすぎな
い濃縮された形で抜き出され、別の用途に供給で
きる。分離器２の出口ではガスは約80℃の温度を
有する。別に熱交換器３の中でガスは約60℃に冷
却されて別の分離器４に供給され、この分離器の
中でニトレート化合物が凝縮水と共に硝酸
（HNO₃）を生成する。硝酸は同様に濃縮された
形で生じて抜き出される。この段階の出口で約58
℃の温ガスは、別の熱交換器５の中で約48℃に冷
却されて分離器６に供給され、この分離器の中で
濃縮された塩酸が生じる。熱交換器７の中で更に
冷却された後に、重金属が凝縮水と共に分離器８
の中で約30℃で析出する。

煙道ガスは今や実際上完全に浄化されている。
酸化剤の添加と分離器２の中での分離とによる硫
黄酸化物の除去に関係して、二酸化硫黄の残留成
分がなおガスの中に含まれている可能性がある。
この残留成分は、約30℃への冷却がおこなわれた
後に、従来の方法に基づきガスから取り除くこと
ができる。

しかしながらこの方法の有利な実施態様で計画
されているように、好ましくは冷却媒体を送り込
まれる別の熱交換器段階９の中でガスをほぼ氷点
（＋２℃）に冷却し、最後の分離器１０の中で凝
縮液を抜き出せば、一般に十分である。その際ガ
スは実際上完全に乾燥されている。ガスは今や場
合によつては送風機１１を介して大気中に放出で
き、その際ガスは５℃未満の温度を有する。

乾燥されたガスは排出箇所の周囲で水滴を生成
しない。なぜならば周囲温度の湿度は確実にそれ
より高いからである。従つてガス流出箇所のすぐ
周囲には大きい負担をもたらさないので、或る残
留有害物質濃度でもがまんすることができる。な
ぜならば残留有害物質は狭い空間範囲に沈降しな
いからである。

明らかなように、硫黄を含まないガスの取り扱
いの際に第１の冷却段階を省略し、硝酸の分離の
ために直ちにガスを60℃に冷却することが可能で
ある。種々のガス出口温度の際に所望の定められ
た温度を設定できるように、少なくとも第１の熱
交換器が調節可能であることだけが重要である。
熱交換器１ないし３の調節は、制御弁が温度計測
要素を介して制御され、熱交換器１ないし３の中
を流れる冷却水の量が調節されることによりおこ
なわれる。更に別の有害物質が存在するときに、
他の酸を得るために、分離を全く別の温度で行う
ことが可能である。

この発明に基づく方法により非常に純粋な酸を
得ることが可能である。なぜならば煙道ガスの湿
度の調節の結果、凝縮液は非常に正確に分留でき
るからである。従つて得られた硫酸は硝酸により
汚染されず、また得られた硝酸は塩酸により汚染
されない。

冷却循環により自動的に温水が得られ、その熱
は種々の目的のために利用できるので、自動的な
熱回収がおこなわれる。従つて図示の方法は非常
に経済的であると証明できる。

120g／m³を超える又は85g／m³未満の含水量の
際には、脱硫率は85％未満に低下することが判明
している。

第２図は、第１の熱交換器１の前で排ガスに遊
離酸素を含む新鮮な空気と水とを供給する配管の
配置を示す。新鮮な空気のための供給配管１２は
排ガス管路１４の狭あい部１３の箇所に設けられ
ている。狭あい部は一種のベンチユリ管を形成
し、このベンチユリ管の中で排ガスは圧縮され
る。添加配管１２を介してこの箇所に新鮮な空気
を添加することにより、管路の狭あい部１３の後
に設けられた拡大部が起こさせる排ガスの膨張に
基づき、新鮮な空気と排ガスとの良好な混合がも
たらされる。排ガスの含水量を所望の値に調節す
るために、狭あい部の領域に水のための供給配管
１５を備えることもできる。

第２図における、排ガス管路１４の接続フラン
ジ１６についての平面図は、供給配管１２と１５
が排ガス管路１４の周囲にわたつて一様に分散さ
れて排ガス管路の中に開口していることを示し、
このことは供給された新鮮な空気又は供給された
水の一様な混合に同時に貢献する。