JP2006224041A - 塩化水素の除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 大気に放出するガス、その他種々のガス中から塩化水素を除去しなければならない場合は多い。従来から塩化水素除去は、アルカリ溶液に吸収させる方法、吸着剤に吸着させる方法等が知られている。しかし、アルカリ溶液に吸収させる方法では、どうしても装置が大掛かりになり高価なものとなる。また、吸着方式では、塩化水素だけ選択的に吸着することが難しい。よって、最近では消石灰や生石灰の粉末に吸収させる方法も実施されている。しかし、これも粉末であり、それが舞い上がり被処理ガスに同伴される。
【解決手段】 生石灰、消石灰又はその混合物を主成分とする石灰材であって、それを多孔質で、そのサイズが１ｍｍ以上に成形した塩化水素吸収材ペレットを除去容器内に充填し、その除去容器に塩化水素含有気体を通過させ、塩化水素を反応吸収させるもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は、塩化水素の除去方法に関するものである。

最近、プラスチック等の有機物の処理が大きな社会問題となっている。これはプラスチックがそのままでは分解しないため、埋め立てでは解決しないこと、またその埋め立て場所もなくなりつつあるということが大きな原因である。

このようなプラスチック等の処理は、従来から焼却法であった。焼却は炉内で高温で燃焼させ、二酸化炭素、水、その他の酸化物にすることである。

しかしながら、燃焼方法では完全燃焼しない限り有毒ガスが発生する危険性がある。よって、どうしても高温で燃料を使用して燃焼させることとなる。よって、不要な燃料も焼却しているため、周囲環境を加熱し、二酸化炭素を不必要に発生していることとなる。
更に、ダイオキシンの発生を完全に押さえることも難しい。

また、プラスチックを酸化チタン等を用いて比較的低温で酸化分解させる方法もある。これは、プラスチック砕片を加熱した酸化チタン粉粒体と混合するものであり、低温で簡単にプラスチックが分解できる優れた方法である。
特開２００２−３６３３３７

しかしながら、この方法においてもポリ塩化ビニル等の塩素を含むプラスチックの場合、塩化水素が発生する。これをそのまま大気放出できないため、何らなの除去装置が必要である。例えば、アルカリ溶液に吸収させる方法、吸着剤に吸着させる方法等がある。

しかし、アルカリ溶液に吸収させる方法では、どうしても装置が大掛かりになり高価なものとなる。また、その制御も大変である。アルカリ溶液がすべて完全に中和されるならばよいが、そのようなことは効率的にも不可能であるため、使用した後の溶液の処理も大変である。

また、吸着方式では、塩化水素だけ選択的に吸着することが難しい。よって、非常に多量の活性炭やシリカゲル等が必要となる。これも非現実的である。

よって、最近では消石灰や生石灰の粉末に吸収させる方法も実施されている。しかし、これも粉末であり、それが舞い上がり被処理ガスに同伴される。よって、処理装置の出側にフィルターが必要となる。そして、このフィルターがすぐに目詰まりするのである。

そこで、このような塩化水素含有気体から塩化水素を除去するためのもので、非常に使いやすく、簡単、安価で効率のよい塩化水素の除去方法を提供する。

以上のような現状に鑑み、本発明者は鋭意研究の結果本発明塩化水素の除去方法を完成したものであり、その特徴とするところは、生石灰、消石灰又はその混合物を主成分とする石灰材であって、それを多孔質で、サイズが１ｍｍ以上に成形した塩化水素吸収材ペレットを除去容器内に充填し、その除去容器に塩化水素含有気体を通過させ、塩化水素を反応吸収させる点にある。

生石灰は酸化カルシウムであり、消石灰は水酸化カルシウムである。これらはどちらも塩素と次のように反応し無害の塩化カルシウムとなる。
ＣａＯ＋２ＨＣｌ→ＣａＣｌ₂＋Ｈ₂Ｏ
Ｃａ（ＯＨ）₂＋２ＨＣｌ→ＣａＣｌ₂＋２Ｈ₂Ｏ
この反応自体は、従来の消石灰や生石灰等の粉体と同じである。

本発明でいう石灰材は、生石灰でも、消石灰でも、その混合物でもいい。
この石灰材を多孔質のペレット状にし、１ｍｍ以上の大きさにしたものを用いるのが新しいのである。この成形方法は自由であるが、水で練って乾燥させるだけでもよく、焼成してもよい。例えば、石灰材の粉末を水と混合し、成形できる硬さにし、押出機から押出し、それをカットしてペレット状にする等である。

焼成する場合には、このようなペレットを高温（６００℃以上）で焼くだけでよい。焼成すると、消石灰はその一部又は全部が生石灰になる。
このような水で練って成形して焼成する方法では、完全に焼成しない限り、生石灰と消石灰との混合物になるのが普通である。この比率は、焼成温度と焼成時間によって自由に制御できる。消防法危険物等の兼ね合いから、生石灰を８０重量％以下にするほうがよい。

ペレットの形状は自由である。球状、円盤状、円柱状その他どのような形状でもよい。サイズは、１ｍｍ以上である。これ以下になると、粉体に近くなり、同伴の問題やフィルターの問題が生じる。大きいものは原則として使用できるが、大きくなればなるほど効率は悪くなる。現実的には、２０ｍｍ以下が好適である。発明者の実験では、２〜８ｍｍ程度が最もよかった。

また、この吸収材ペレットの原料としては、生石灰又は消石灰であるが、その他の酸化物やその他のものが含まれていてもよい。酸化マグネシウム、酸化カリウム、酸化ナトリウム等である。焼成時に燃焼して飛散するものは問題はない。また、燃焼しない酸化物等も効率が少し落ちるだけで問題はない。

本発明方法は、上記の吸収材ペレットを有効に使用する方法である。
塩化水素含有気体は、どのようなものでもよく、焼却炉の排ガスやその他の排ガス更には種々の処理ガスでもよい。勿論、廃ガスではなく製品ガスであってもよい。

除去容器とは、単なる充填槽であり、どのようなものでもよい。充填は単に充填しても、段状に分けても、フィルター等内に充填してそれを容器に入れてもよい。容器には入口と出口があればよい。

反応した後のペレットは交換しなければならないが、これも連続的、定期的、その他一旦気体を止めて交換する方法等自由である。

気体の処理を止めずに交換する方法として、該吸収材ペレットを、該除去容器内において、連続的又は定期的に下方から落下させると共に、上方から新しいものを追加する方法がある。
これは、除去容器の下方から連続的又は定期的に吸収材ペレットを落下させる。これは、所定の時間塩化水素と接触すれば、塩化カルシウムになるということから、その落下速度を決めればよい。勿論、完全に反応したものだけを落下させるということは不可能であるため、どうしても多いめ、早いめに落下させるようになる。よって、落下させたものの中には生石灰や消石灰が含まれることになるがそれは適切に処理すればよい。また、ほとんどが塩化カルシウムになっているか消石灰なら、そのまま地中に埋めても問題はない。

連続的とは、常にわずかづつ落下させる方法であり、定期的とは間欠的に落下させる方法である。定期的に下方のダンパーを少し開放して落下させる方法が簡単である。下方の落下物の収納容器も含めて全体を密閉して、塩化水素ガスが漏れないようにしてもよい。

また、上方からの追加は、上部のホッパーからこれも連続的又は定期的に除去容器中に落下させてもよい。これも前記同様、ホッパーもふくめて全体を密閉してもよい。

このように除去容器内に吸収材ペレットが充填されており、その中をガスが通過し、塩化水素が反応除去されその残余の気体が除去容器から排出される。この時、石灰が１ｍｍ以上のペレットであるため、気体と同伴されることはほとんどなく、フィルター（なくてもよいが）の目詰まりの心配はほとんどない。

また、吸収材ペレットは、気体の入口付近と、出口付近では、塩化水素との接触量が異なるため、反応して交換しなければならない量も異なる。また、気体の出口付近では、最終的に十分塩素を除去しなければならないため、効率が悪くなってもできるだけペレットを交換し、完全に（ほぼ完全に）塩化水素を除去するようにするほうがよい。
よって、本発明の他の態様として、除去容器内を２つの部分に分け、上流側の容器内の吸収材ペレットの落下速度と、下流側の吸収材ペレットの落下速度に差を持たせたものがある。

この方法は、除去容器内を２つの部分に分けている。これは、メッシュや金網等で仕切ってもよいが、そのような仕切りはなくてもよい。
要するに、下方からの落下を２つの口から行ない、その２つの口の開放程度を変えるのである。例えば、気体の入口側（上流側）は、ゆっくりと落下させ、逆に出口側は速く落下させるようにするのである。
吸収ペレットが除去容器に連続的或いは間欠的に添加導入され、酸性ガスを吸収して排出される過程において、ガスが吸収材ペレットと並行して流れる方式のほかに、逆方向に（向流）流す方式を採用してもよい。酸性の廃ガスが最初に接触する吸収材ペレットは、排出直前の十分に酸性ガスを吸収反応したものであるが、ガスは次々とまだ反応していない石灰分の含有率の高いペレットに接触し、最後には容器に導入されたばかりの吸収材ペレットに接触した後排出されることになる。排出ペレット中の石灰がすべて酸と反応し終わり、排出ガスは許容限界以内まで酸含有量が低下していればよい。

また、塩化水素含有気体として、プラスチックを酸化チタンによる酸化分解した排ガス（空気も含む）でもよい。これは、従来の高温燃焼方式ではなく、酸化チタンの酸化触媒としての効果を生かして低温（２００〜４００℃程度）で酸化分解するものである。
特に、酸化チタンを光で活性化するものではなく、加熱によって活性化するものもある。

このようなプラスチックの分解ガスは、プラスチックに塩素原子が含まれている場合には、塩化水素が含まれることとなる。これは有害物質であり、一定濃度以上のものは、そのまま大気に放出することはできない。そこで、塩化水素除去装置によって処理しなければならない。この時の塩化水素除去方法として、本発明を用いるのである。

本発明塩化水素の除去方法には、次のような大きな利点がある。
（１） 塩化水素の除去が非常に簡単にできる。
（２） アルカリ溶液による吸収法と比較して、装置が簡単で、制御が容易である。更に、後処理も容易である。
（３） 石灰粉末を用いる方法と比較して、粉末の処理が不要で操作が簡単である。
（４） プラスチックの分解排ガスに適用すると、塩素を含むポリ塩化ビニル等の処理も簡単に行なえるようになる。

以下好適な実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。

図１は、本発明の塩化水素の除去方法の１例を示す装置の断面図である。
除去容器１は縦長の容器であり、下方に弁２が設けられている。上部にホッパー３が設けられ、最上部は開閉自在の蓋４である。内部には、吸収材ペレット５が充填されている。この例では、蓋４と弁２は、定期的に開放され、上方からは新しいペレットが導入され、下方からは反応したペレットが排出され、廃棄容器６に落下する。
塩化水素含有気体は、入口７から入り、出口８から排出される。容器内で塩素とカルシウムが反応して塩素が吸収除去される。

図２は、除去容器の他の例である。除去容器１は、内部の金網仕切９で２つに分割されている。上部にホッパー３と開閉自在の蓋４が設けられている。下方は、２つに分かれ別々のバルブ１０、１１（単なる開閉具でよい）から廃棄容器６に落下する。この時上流バルブ１０、下流バルブ１１は定期的に開放される。

この状態で左側から処理すべき気体が入り、塩化水素を除去されて右側から排出される。すべて密閉されているため、塩化水素含有気体が外に漏れることはない。

ここで上流バルブ１０、下流バルブ１１は、１時間に１回、０．５秒間等のように定期的に開放される。この例では、上流バルブ１０は１時間に１回、下流バルブ１１は、１時間に３回である。
また、蓋４は、３時間に１回上方から吸収材ペレット５を受け入れる。

図３は、プラスチックの分解装置に本発明を応用したものである。
プラスチック分解反応器１２からの排ガスを除去容器１に導入し、そこで塩化水素を除去された気体は、酸化触媒層１３に導入される。ここで、一酸化炭素や炭化水素、その他まだ酸化する余地のある物質がここで酸化される。
更に、その後にサイクロン１４があり、そこで粉末等が除去される。この時には、まだ２００〜５５０℃程度の温度を持ってサイクロンに入るため、その熱量を無駄にしないため、サイクロン内に水のコイルを設けて温水を製造してもよい。

図４は、除去容器１の他の例を示す。この例では容器は横長であり、内部にスクリューコンベア１５が設けられている。これが回転して、内部に充填されたペレット５を処理ガス入口側へ（図では右から左へ）移送する。処理ガスは、入口７から入り、スクリューコンベアの間を、即ち、ペレットの間を通過して、出口８から排出される。ペレット５は、弁２から落下する。この方法では、ペレットの連続的落下が簡単にできる。

本発明の塩化水素の除去方法を示す装置の１例の断面図である。 本発明の塩化水素の除去方法を示す装置の他の例の断面図である。 本発明方法を応用した装置の１例を示す概略断面図である。 本発明の塩化水素の除去方法を示す装置の他の例の断面図である。

符号の説明

１ 除去容器
２ 弁
３ ホッパー
４ 蓋
５ 吸収材ペレット
６ 廃棄容器
７ 入口
８ 出口
９ 金網
１０ 上流バルブ
１１ 下流バルブ
１２ プラスチック分解反応器
１３ 酸化触媒層
１４ サイクロン
１５ スクリューコンベア

Claims (6)

1. 生石灰、消石灰又はその混合物を主成分とする石灰材であって、それを多孔質で、そのサイズが１ｍｍ以上に成形した塩化水素吸収材ペレットを除去容器内に充填し、その除去容器に塩化水素含有気体を通過させ、塩化水素を反応吸収させることを特徴とする塩化水素の除去方法。
2. 該石灰材は、焼成して成形するものである請求項１記載の塩化水素の除去方法。
3. 該吸収材ペレットは、該除去容器内において、連続的又は定期的に下方から落下させると共に、上方から新しいものを追加するものである請求項１又は２記載の塩化水素の除去方法。
4. 該除去容器内を２つの部分に分け、上流側の容器内の吸収材ペレットの落下速度と、下流側の吸収材ペレットの落下速度に差を持たせたものである請求項１〜３記載の塩化水素の除去方法。
5. 該除去容器内に設けられた移動装置によって該吸収材ペレットを連続的又は間欠的移動させ、連続的又は間欠的に除去容器から落下させるものである請求項１〜３記載の塩化水素の除去方法。
6. 該塩化水素含有気体が、プラスチックを酸化チタンの触媒作用により分解することによって発生する気体である請求項１〜５記載の塩化水素の除去方法。
   

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