JP3406333B2 - 脱硫脱硝用炭素材の再生賦活方法 - Google Patents
脱硫脱硝用炭素材の再生賦活方法Info
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、脱硫脱硝用炭素材の再
生賦活方法、さらに詳しくはダストの含有量に比較して
ＳＯｘの含有量が少ない排ガスの脱硫脱硝処理に使用す
る炭素材の再生賦活方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】ＳＯｘ及びＮＯｘを含有する排ガスをＮ
Ｈ3 の存在下に、炭素材と接触させて脱硫脱硝を行う方
法においては、脱硫脱硝塔内で硫酸、硫酸アンモニウム
塩類等のＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物やダストを吸着して活
性の低下した炭素材は、脱硫脱硝塔から抜き出し、吸着
物質の加熱分解等の処理により再生され、ダストを除去
されたのち、再度脱硫脱硝塔に供給して循環使用され
る。脱硫脱硝用に使用される炭素材は、一般にその脱硫
能力に比較して脱硝能力が低く、特に未使用の新しい炭
素材ではその傾向が強い。ところが、この炭素材は脱硫
脱硝装置内で繰り返し使用され、排ガス中のＳＯｘを硫
酸あるいは硫酸アンモニウム塩類等のＳＯｘ−ＮＨ3 系
化合物として吸着し、再生塔内でこれらの被吸着物質が
熱分解される過程を繰り返す間に徐々に脱硝性能が向上
していくことが知られている。 【０００３】循環使用される炭素材の脱硝性能向上の速
度は、炭素材のＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物吸着担持量、す
なわち処理する排ガス中のＳＯｘ濃度に依存する。通常
の石炭焚きボイラー排ガスでは、その中に含まれるＳＯ
ｘ及びＮＯｘの量はそれぞれ約５００〜１０００ｐｐｍ
及び約２００〜３００ｐｐｍ程度である。このようにＳ
Ｏｘ濃度の高い排ガスを処理する場合には、再生処理す
る炭素材のＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物吸着担持量が多いの
で脱硝性能の向上効果は比較的大きく、脱硫脱硝装置の
安定した運転が可能である。 【０００４】なお本発明の方法とは目的が異なるが、近
似した装置を使用する吸着材の再生方法として、特公平
４−３３４９２号公報の方法がある。この方法は、ＳＯ
ｘ、ＮＯｘ及びハロゲン化水素を含有する排ガスにＮＨ
3 を注入混合して炭素質吸着材と接触させる乾式排煙処
理方法における不活化吸着材の再生法に関するものであ
って、ハロゲン化アンモニウムの生成による障害を抑制
することを目的としている。すなわち、ハロゲン化水素
を含有する燃焼排ガスの処理に使用して不活化した吸着
材の再生法においては、不活化吸着材からの脱離物を含
有する不活性ガスを、比較的高温側で吸着材から分離し
た場合には、ハロゲン化アンモニウムの生成に原因する
再生装置の閉塞や腐食を心配する必要がないものの、数
千〜数万ｐｐｍの多量のＮＨ3 が前記の不活性ガスに同
伴されてしまう欠点があり、比較的低温側で吸着材から
分離した場合には、このガスに伴われるＮＨ3 量を低下
させることができるが、再生装置の閉塞ないしは腐食を
引き起こすハロゲン化アンモニウムの生成を十分抑制す
ることができない。この方法では、このような問題点を
解決する方法として、不活化吸着材の脱離物を含有する
不活性ガスを、１５０〜２２０℃、好ましくは１７０〜
１９０℃の温度領域で吸着材から分離するようにしたこ
とを特徴とする不活化吸着材の再生方法である。 【０００５】しかしながら、この方法においては、ＮＨ
3 の吸着温度とハロゲン化アンモニウムの生成温度との
観点から再生塔の最適操作条件を求めたものであり、し
かも供給される不活性化した炭素材には過剰のＳＯｘを
含むＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物が吸着されているので、Ｎ
Ｈ3 の吸着は速やかで、脱離物を含有する不活性ガスと
吸着材とを１５０〜２２０℃、好ましくは１７０〜１９
０℃の温度領域で接触させる接触時間を配慮する必要は
ない。さらに、不活化した炭素材に吸着されたＳＯｘの
量と、再生処理による脱硝性能の向上効果については全
く考慮されておらず、本発明の方法とは目的が異なるも
のである。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところが、ボイラー内
で脱硫が行われる流動床ボイラー排ガスのようなＳＯｘ
濃度が５０ｐｐｍ以下といった低濃度の排ガスを処理す
る場合には、排ガス中に含まれるダストの影響が大き
く、炭素材がＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物の吸着によって完
全に不活性化する前に炭素材移動層の圧損が大きくな
り、炭素材は、ＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物の吸着量が少な
い状態で脱硫脱硝塔から排出されるので、再生による脱
硝性能の向上効果が不十分となり、さらにＳＯｘに比較
してＮＨ3 の吸着量が多いのでＮＨ3 の分解効率が悪く
なってしまう。 【０００７】そのため、炭素材再生装置から排出される
高濃度のＳＯ2 を含む脱着ガスの一部あるいは全部を脱
硫脱硝装置へ再循環して脱硫脱硝装置入口排ガス中のＳ
Ｏｘ濃度を高める等の操作が必要となる。しかしなが
ら、このような操作は、少量の濃厚な脱着ガスを、大容
量の排ガス中へ均一に分散させるための配管系及び制御
系を必要とする。また、ボイラー排ガスの脱硝に必要な
量のＮＨ3 に加えて、再循環されたＳＯｘに対して１．
５〜２倍モルのＮＨ3 を追加注入する必要があり、再生
装置から排出される脱着ガス中の未分解ＮＨ3 濃度、さ
らには脱着ガス洗浄排水中のＮＨ3 濃度を高める結果に
なるなどの問題を有している。 【０００８】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決し、ＳＯｘ濃度の低い排ガスの脱硫脱硝を行い不活
性化した炭素材を、効率よく再生賦活する方法を提供す
ることにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は、５０ｐｐｍ以
下のＳＯｘ、ＳＯｘ含有量ｎｐｐｍに対し（４×ｎ）ｍ
ｇ／Ｎｍ3 以上のダスト及びＮＯｘを含む排ガスにＮＨ
3 を添加し脱硫脱硝塔内で炭素材と接触させて脱硫脱硝
を行い、脱硫脱硝塔から抜き出した炭素材を再生賦活す
る方法において、ダスト及び炭素材１ｋｇ当たりＳＯ2
に換算して２０ｇ未満のＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物を吸着
した炭素材を脱硫脱硝塔から抜き出し、主要部が上方か
ら順に予熱部、再吸着部、加熱再生部及び冷却部で構成
される再生塔に供給し、先ず予熱部において１５０〜２
００℃に加熱し、１５０〜２００℃に保持された再吸着
部を経て加熱再生部に移送し、最高温度が３８０〜５５
０℃となるように加熱して再生したのち、冷却部を経て
再生塔外へ抜き出し、脱硫脱硝塔へ供給して循環使用す
るようにし、一方前記加熱再生部で発生したＳＯ2及び
ＮＨ3 を含有する脱着ガスは、加熱再生部内を上昇さ
せ、再吸着部において炭素材へのＳＯｘ−ＮＨ3 系化合
物の吸着量が炭素材１ｋｇ当たりＳＯ2 に換算して２０
ｇ以上となるようにし、残部のＳＯ2 を含む脱着ガスを
再吸着部の上部から塔外に排出するようにしたことを特
徴とする脱硫脱硝用炭素材の再生賦活方法である。 【００１０】通常、ＳＯｘ及びＮＯｘを含有する排ガス
にＮＨ3 を添加し、炭素材と接触させる脱硫脱硝方法に
おいては、炭素材に硫酸あるいは硫酸アンモニウム塩類
等のＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物が吸着、蓄積して活性が低
下する。他の吸着物質が少ない条件下では、これらのＳ
Ｏｘ−ＮＨ3 系化合物の吸着量は、炭素材１ｋｇ当たり
ＳＯ2 に換算して４０〜８０ｇ程度にもなり、これを再
生塔内において加熱再生することにより、脱硝性能の向
上効果が認められる。 【００１１】ところが、本発明のようにダストの含有量
に比較してＳＯｘの含有量の少ないガスを処理する場合
には、ＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物が十分吸着する前にダス
ト等の炭素材表面への吸着、炭素材粒子間への蓄積によ
り圧損が増大し、炭素材の排出が必要になる。この場
合、脱硫脱硝塔から排出される炭素材にに吸着されてい
るＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物の量は、炭素材１ｋｇ当たり
ＳＯ2 に換算して２０ｇ未満、通常は５〜１０ｇ程度に
過ぎず、これを再生塔内で加熱再生しても脱硝能力の向
上効果はほとんど認められない。さらに、ＳＯｘに比較
してＮＨ3 の吸着量が多いのでＮＨ3 の分解効率が悪く
なるという問題もある。 【００１２】そのため、本発明の方法においては、再生
塔内に脱離ガス中のＳＯ2 を炭素材に再吸着させる再吸
着部を設け、炭素材に吸着されたＳＯｘ−ＮＨ3 系化合
物の量を、炭素材１ｋｇ当たりＳＯ2 に換算して２０ｇ
以上に増加させた状態で加熱再生するようにし、それに
よって脱硝性能の向上効果を発揮させるとともに、ＮＨ
3 を効率よく分解できるようにしている。 【００１３】以下、本発明の方法について図面に従って
詳細に説明する。図１は本発明の方法で使用する再生塔
実験装置の１態様を示す縦断面図である。脱硫脱硝塔か
ら排出された炭素材１ｋｇ当たりＳＯ2 に換算して２０
ｇ未満のＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物を吸着した炭素材１
は、再生塔２の上部から再生塔内に供給され、予熱部３
において１５０〜２００℃に予熱され再吸着部４に入
る。再吸着部に入った炭素材は、再吸着部内を滞留時間
２０〜８０分又は空間速度（ＳＶ）が１２０〜３０ｈｒ
-1となるような条件で通過し、この間に下方の加熱再生
部から上昇してくるＳＯ2 を高濃度で含む脱着ガスと接
触し炭素材１ｋｇ当たりＳＯ2 に換算して２０〜３０ｇ
程度のＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物を吸着した状態で加熱再
生部内を流下する。 【００１４】加熱再生部は炭素材を１５０〜５５０℃に
加熱昇温する加熱部５と３８０〜５５０℃に保持して賦
活再生する再生部６から構成されており、炭素材がＳＯ
2 やＮＨ3 の吸着、脱着を繰り返しながら加熱部内を流
下する間にＮＨ3 の分解及び賦活が進行する。 【００１５】加熱部を通過した炭素材は、再生部におい
て３８０〜５５０℃に加熱され、ほぼ完全に再生され、
冷却部７で冷却されたのち、排出部８、排出装置９を経
て再生塔下部から排出され、必要量の新しい炭素材を補
充したのち脱硫脱硝塔に送られ循環使用される。通常補
充される炭素材の量は全循環量の０．５〜１．５％程度
であるが、この新しい炭素材は脱硝能力が若干不足する
ため、再生塔における脱硝性能の向上が必要となるので
ある。なお、炭素材に吸着したダストは、必要により炭
素材循環経路の適当な箇所にふるい分け装置等の分離手
段を設け、分離するようにすることができる。 【００１６】一方、加熱再生の間に発生する脱着ガスは
再生塔下部から供給されるＮ2 とともに再生部、加熱
部、再吸着部を通り再吸着部の上部に設けられた脱着ガ
ス出口１０から高濃度ＳＯ2 含有ガス１１として排出さ
れる。脱着ガス中のＳＯ2 濃度は、加熱再生部の上部で
最大となっており、再吸着部においてこのガスと炭素材
とを十分に接触させることにより、加熱再生部へ入る前
の炭素材に吸着されたＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物の量を炭
素材１ｋｇ当たりＳＯ 2 に換算して２０〜３０ｇ程度に
まで高めることができるのである。また、脱着ガス中の
ＮＨ3 濃度は加熱部の下部付近で最大となっているが、
加熱再生部内を上昇し、より低温の炭素材と接触してＳ
Ｏ2 やＮＨ3 の吸着、脱着を繰り返す間にその大部分が
分解される。 【００１７】なお、脱着ガスの冷却部への漏れ込みを防
止するため、Ｎ2 等の不活性ガス１２を冷却部の下部か
ら注入し、冷却部内の炭素材の流下速度より早い速度で
冷却部内を上昇させるようにする。また、必要により予
熱部からも、少量のＮ2 等の不活性ガス１３を注入する
ようにしてもよい。 【００１８】本発明の再生賦活方法によれば、再生塔へ
連続的に移動してくる炭素材が、再生塔内の再吸着部を
通過し、そこでＳＯ2 吸着量を高めたのち加熱再生され
ることになるので、炭素材細孔内表面の酸素基生成速度
が速められ、炭素材の脱硝活性が向上する。そのため、
ダスト量に比較してＳＯｘ含有量の少ない排ガスを処理
する脱硫脱硝塔から供給される、吸着されているＳＯｘ
−ＮＨ3 系化合物の量が、炭素材１ｋｇ当たりＳＯ2 に
換算して２０ｇ未満、通常は５〜１０ｇ程度と少ない炭
素材についても、炭素材の再生と同時に効率よく脱硝性
能を向上させることができる。 【００１９】また、このような炭素材に吸着されている
ＮＨ3 の量はＳＯｘの量に比較して１．２〜２．０モル
比程度と多くなっている。再生塔内でのＮＨ3 の分解
は、主として３ＳＯ3 ＋２ＮＨ3 →３ＳＯ2 ＋Ｎ2 ＋３
Ｈ2 Ｏの反応に従って進行するので、ＮＨ3 を完全に分
解するためには、ＮＨ3 ／ＳＯ2 の値を理論値の０．６
７以下にすることが必要である。本発明では、前記のよ
うに再吸着部を設けて炭素材に吸着されるＳＯ2 の量を
増加させるようにしているのでＮＨ3 の分解が促進さ
れ、ＮＨ3 の分解率が向上するとともに炭素材細孔内表
面の窒素基生成速度が速められ、炭素材の脱硝活性の向
上が促進される効果もある。 【００２０】 【実施例】以下実施例により本発明の方法をさらに具体
的に説明する。 （実施例１）２０ｐｐｍのＳＯ2 、２００ｍｇ／Ｎｍ3
のダスト及び２５０ｐｐｍのＮＯｘを含む排ガスにＮＨ
3 を２３０ｐｐｍ添加して炭素材の移動層に供給して脱
硫脱硝を行う脱硫脱硝装置から抜き出した炭素材（炭素
材１ｋｇ当たりＳＯ2 を５．４ｇ、ＮＨ3 を２．０ｇ吸
着したもの、ＮＨ3 ／ＳＯ2 モル比＝１．４）を図１の
構造の再生塔試験装置に供給し、１１ｋｇ／ｈｒの速度
で連続して移動させながら賦活再生処理を行った。再生
処理の間、図１の試験装置の最下部から０．０６Ｎｍ3
／ｈｒの窒素ガスを供給した。予熱部、再吸着部、加熱
再生部及び冷却部の温度はそれぞれ常温〜１８０℃、１
７０〜１９０℃、１８０〜４００℃及び４００〜１００
℃とし、各部での炭素材の滞留時間はそれぞれ２５分、
２０分、１０５分及び５０分とした。 【００２１】図１のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥ点での温度と
ガス組成を表１に示す。表１から、再生塔の加熱再生部
の上部にＳＯ2 の濃縮帯が形成され、再吸着部での炭素
材への再吸着によりＳＯ2 濃度は減少していることが分
かる。また、再吸着部でサンプリングした炭素材に吸着
されているＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物の量は、炭素材１ｋ
ｇ当たりＳＯ2 に換算して２１．８ｇであった。なお、
炭素材中に吸着されているＳＯｘの形態をイオンクロマ
トグラフィーにより調べたところ、ＳＯ4 2- イオンのみ
が検出され、脱着ガス中のＳＯ2 は炭素材細孔内表面の
酸素基により酸化吸着されていることが分かった。賦活
再生された炭素材中のＳＯ2 及びＮＨ3 は、炭素材１ｋ
ｇ当たりそれぞれ０．５ｇ及び０．１ｇであり、再生塔
内におけるＳＯ2 除去率は９１％、ＮＨ3の分解率は９
９．５％であった。 【００２２】 【表１】 【００２３】このようにして賦活再生された炭素材につ
いて、脱硝性能を調べた。試験は、炭素材３００ｍｌを
充填し、１４０℃に保持したカラムに、ＳＶ＝４００ｈ
ｒ-1の接触条件で、２００ｐｐｍのＮＯ、２００ｐｐｍ
のＮＨ3 、５％のＯ2 、７％のＨ2 Ｏを含有し、残りが
Ｎ2 の試験ガスを通し、５０時間経過時の脱硝率を測定
する方法により実施した。その結果この賦活再生された
炭素材を用いた脱硝試験の脱硝率は５６％であり、新し
い炭素材を用いた場合の５０％に比較して６％向上して
いた。 【００２４】（実施例２）図１の再生塔試験装置を使用
し、ＳＯ2 の吸着量を変化させた脱硫脱硝用炭素材を供
給し、実施例１と同じ操作条件で賦活再生処理を行なっ
た。得られた再生炭素材を用いて脱硝試験を行ない、脱
硝率の向上傾向を調べたところ、図２のグラフのように
なり、図１の再吸着部における炭素材に吸着されたＳＯ
2 の量にほぼ比例して、脱硝性能が向上していることが
わかった。 【００２５】（比較例１）図１の再生塔試験装置におい
て、脱着ガス出口１０を閉鎖し、図のＦの位置に仮の脱
着ガス出口を設け、そこから脱着ガスを抜くようにした
他は実施例１と同様にして賦活再生を行った。得られた
再生炭素材中のＳＯ2 及びＮＨ3 は、炭素材１ｋｇ当た
りそれぞれ０．５ｇ及び０．１ｇであり、実施例１で得
られたものと大差はなかったが、これを用いて脱硝試験
を行った結果は、脱硝率５１％であり、脱硝性能の向上
はほとんど認められなかった。また、ＮＨ3 の分解率は
約８０％と実施例に比べ極めて低い値であった。 【００２６】（比較例２）図１の装置において、再吸着
部の容積を小さくし、再吸着部での炭素材の滞留時間を
５分とした他は実施例１と同一の条件で賦活再生処理を
行った。この場合、再吸着部でサンプリングした炭素材
に吸着されているＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物の量は、炭素
材１ｋｇ当たりＳＯ2 に換算して６．４ｇであり、吸着
量が少なかった。得られた再生炭素材中のＳＯ2 及びＮ
Ｈ3 は、炭素材１ｋｇ当たりそれぞれ０．５ｇ及び０．
１ｇであり、実施例１で得られたものと大差はなかった
が、これを用いて脱硝試験を行った結果は、脱硝率５１
％であり、脱硝性能の向上はほとんど認められなかっ
た。また、ＮＨ3 の分解率は約９０％であった。 【００２７】 【発明の効果】本発明の方法によれば、吸着されている
ＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物の量が、炭素材１ｋｇ当たりＳ
Ｏ2 に換算して２０ｇ未満と少なく、従来の再生方法で
はＮＨ 3 の分解率を上げ、かつ炭素材の脱硝性能を向上
させることができなかった炭素材の再生処理に当たり、
効率よくＮＨ3 を分解することができ、しかも炭素材の
脱硝性能を大幅に向上させることができる。したがっ
て、この再生賦活方法は、ダストの含有量に比較してＳ
Ｏｘ含有量の少ない排ガスを処理する脱硫脱硝塔で使用
する炭素材の再生賦活方法として極めて有用な方法であ
る。
生賦活方法、さらに詳しくはダストの含有量に比較して
ＳＯｘの含有量が少ない排ガスの脱硫脱硝処理に使用す
る炭素材の再生賦活方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】ＳＯｘ及びＮＯｘを含有する排ガスをＮ
Ｈ3 の存在下に、炭素材と接触させて脱硫脱硝を行う方
法においては、脱硫脱硝塔内で硫酸、硫酸アンモニウム
塩類等のＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物やダストを吸着して活
性の低下した炭素材は、脱硫脱硝塔から抜き出し、吸着
物質の加熱分解等の処理により再生され、ダストを除去
されたのち、再度脱硫脱硝塔に供給して循環使用され
る。脱硫脱硝用に使用される炭素材は、一般にその脱硫
能力に比較して脱硝能力が低く、特に未使用の新しい炭
素材ではその傾向が強い。ところが、この炭素材は脱硫
脱硝装置内で繰り返し使用され、排ガス中のＳＯｘを硫
酸あるいは硫酸アンモニウム塩類等のＳＯｘ−ＮＨ3 系
化合物として吸着し、再生塔内でこれらの被吸着物質が
熱分解される過程を繰り返す間に徐々に脱硝性能が向上
していくことが知られている。 【０００３】循環使用される炭素材の脱硝性能向上の速
度は、炭素材のＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物吸着担持量、す
なわち処理する排ガス中のＳＯｘ濃度に依存する。通常
の石炭焚きボイラー排ガスでは、その中に含まれるＳＯ
ｘ及びＮＯｘの量はそれぞれ約５００〜１０００ｐｐｍ
及び約２００〜３００ｐｐｍ程度である。このようにＳ
Ｏｘ濃度の高い排ガスを処理する場合には、再生処理す
る炭素材のＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物吸着担持量が多いの
で脱硝性能の向上効果は比較的大きく、脱硫脱硝装置の
安定した運転が可能である。 【０００４】なお本発明の方法とは目的が異なるが、近
似した装置を使用する吸着材の再生方法として、特公平
４−３３４９２号公報の方法がある。この方法は、ＳＯ
ｘ、ＮＯｘ及びハロゲン化水素を含有する排ガスにＮＨ
3 を注入混合して炭素質吸着材と接触させる乾式排煙処
理方法における不活化吸着材の再生法に関するものであ
って、ハロゲン化アンモニウムの生成による障害を抑制
することを目的としている。すなわち、ハロゲン化水素
を含有する燃焼排ガスの処理に使用して不活化した吸着
材の再生法においては、不活化吸着材からの脱離物を含
有する不活性ガスを、比較的高温側で吸着材から分離し
た場合には、ハロゲン化アンモニウムの生成に原因する
再生装置の閉塞や腐食を心配する必要がないものの、数
千〜数万ｐｐｍの多量のＮＨ3 が前記の不活性ガスに同
伴されてしまう欠点があり、比較的低温側で吸着材から
分離した場合には、このガスに伴われるＮＨ3 量を低下
させることができるが、再生装置の閉塞ないしは腐食を
引き起こすハロゲン化アンモニウムの生成を十分抑制す
ることができない。この方法では、このような問題点を
解決する方法として、不活化吸着材の脱離物を含有する
不活性ガスを、１５０〜２２０℃、好ましくは１７０〜
１９０℃の温度領域で吸着材から分離するようにしたこ
とを特徴とする不活化吸着材の再生方法である。 【０００５】しかしながら、この方法においては、ＮＨ
3 の吸着温度とハロゲン化アンモニウムの生成温度との
観点から再生塔の最適操作条件を求めたものであり、し
かも供給される不活性化した炭素材には過剰のＳＯｘを
含むＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物が吸着されているので、Ｎ
Ｈ3 の吸着は速やかで、脱離物を含有する不活性ガスと
吸着材とを１５０〜２２０℃、好ましくは１７０〜１９
０℃の温度領域で接触させる接触時間を配慮する必要は
ない。さらに、不活化した炭素材に吸着されたＳＯｘの
量と、再生処理による脱硝性能の向上効果については全
く考慮されておらず、本発明の方法とは目的が異なるも
のである。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところが、ボイラー内
で脱硫が行われる流動床ボイラー排ガスのようなＳＯｘ
濃度が５０ｐｐｍ以下といった低濃度の排ガスを処理す
る場合には、排ガス中に含まれるダストの影響が大き
く、炭素材がＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物の吸着によって完
全に不活性化する前に炭素材移動層の圧損が大きくな
り、炭素材は、ＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物の吸着量が少な
い状態で脱硫脱硝塔から排出されるので、再生による脱
硝性能の向上効果が不十分となり、さらにＳＯｘに比較
してＮＨ3 の吸着量が多いのでＮＨ3 の分解効率が悪く
なってしまう。 【０００７】そのため、炭素材再生装置から排出される
高濃度のＳＯ2 を含む脱着ガスの一部あるいは全部を脱
硫脱硝装置へ再循環して脱硫脱硝装置入口排ガス中のＳ
Ｏｘ濃度を高める等の操作が必要となる。しかしなが
ら、このような操作は、少量の濃厚な脱着ガスを、大容
量の排ガス中へ均一に分散させるための配管系及び制御
系を必要とする。また、ボイラー排ガスの脱硝に必要な
量のＮＨ3 に加えて、再循環されたＳＯｘに対して１．
５〜２倍モルのＮＨ3 を追加注入する必要があり、再生
装置から排出される脱着ガス中の未分解ＮＨ3 濃度、さ
らには脱着ガス洗浄排水中のＮＨ3 濃度を高める結果に
なるなどの問題を有している。 【０００８】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決し、ＳＯｘ濃度の低い排ガスの脱硫脱硝を行い不活
性化した炭素材を、効率よく再生賦活する方法を提供す
ることにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は、５０ｐｐｍ以
下のＳＯｘ、ＳＯｘ含有量ｎｐｐｍに対し（４×ｎ）ｍ
ｇ／Ｎｍ3 以上のダスト及びＮＯｘを含む排ガスにＮＨ
3 を添加し脱硫脱硝塔内で炭素材と接触させて脱硫脱硝
を行い、脱硫脱硝塔から抜き出した炭素材を再生賦活す
る方法において、ダスト及び炭素材１ｋｇ当たりＳＯ2
に換算して２０ｇ未満のＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物を吸着
した炭素材を脱硫脱硝塔から抜き出し、主要部が上方か
ら順に予熱部、再吸着部、加熱再生部及び冷却部で構成
される再生塔に供給し、先ず予熱部において１５０〜２
００℃に加熱し、１５０〜２００℃に保持された再吸着
部を経て加熱再生部に移送し、最高温度が３８０〜５５
０℃となるように加熱して再生したのち、冷却部を経て
再生塔外へ抜き出し、脱硫脱硝塔へ供給して循環使用す
るようにし、一方前記加熱再生部で発生したＳＯ2及び
ＮＨ3 を含有する脱着ガスは、加熱再生部内を上昇さ
せ、再吸着部において炭素材へのＳＯｘ−ＮＨ3 系化合
物の吸着量が炭素材１ｋｇ当たりＳＯ2 に換算して２０
ｇ以上となるようにし、残部のＳＯ2 を含む脱着ガスを
再吸着部の上部から塔外に排出するようにしたことを特
徴とする脱硫脱硝用炭素材の再生賦活方法である。 【００１０】通常、ＳＯｘ及びＮＯｘを含有する排ガス
にＮＨ3 を添加し、炭素材と接触させる脱硫脱硝方法に
おいては、炭素材に硫酸あるいは硫酸アンモニウム塩類
等のＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物が吸着、蓄積して活性が低
下する。他の吸着物質が少ない条件下では、これらのＳ
Ｏｘ−ＮＨ3 系化合物の吸着量は、炭素材１ｋｇ当たり
ＳＯ2 に換算して４０〜８０ｇ程度にもなり、これを再
生塔内において加熱再生することにより、脱硝性能の向
上効果が認められる。 【００１１】ところが、本発明のようにダストの含有量
に比較してＳＯｘの含有量の少ないガスを処理する場合
には、ＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物が十分吸着する前にダス
ト等の炭素材表面への吸着、炭素材粒子間への蓄積によ
り圧損が増大し、炭素材の排出が必要になる。この場
合、脱硫脱硝塔から排出される炭素材にに吸着されてい
るＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物の量は、炭素材１ｋｇ当たり
ＳＯ2 に換算して２０ｇ未満、通常は５〜１０ｇ程度に
過ぎず、これを再生塔内で加熱再生しても脱硝能力の向
上効果はほとんど認められない。さらに、ＳＯｘに比較
してＮＨ3 の吸着量が多いのでＮＨ3 の分解効率が悪く
なるという問題もある。 【００１２】そのため、本発明の方法においては、再生
塔内に脱離ガス中のＳＯ2 を炭素材に再吸着させる再吸
着部を設け、炭素材に吸着されたＳＯｘ−ＮＨ3 系化合
物の量を、炭素材１ｋｇ当たりＳＯ2 に換算して２０ｇ
以上に増加させた状態で加熱再生するようにし、それに
よって脱硝性能の向上効果を発揮させるとともに、ＮＨ
3 を効率よく分解できるようにしている。 【００１３】以下、本発明の方法について図面に従って
詳細に説明する。図１は本発明の方法で使用する再生塔
実験装置の１態様を示す縦断面図である。脱硫脱硝塔か
ら排出された炭素材１ｋｇ当たりＳＯ2 に換算して２０
ｇ未満のＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物を吸着した炭素材１
は、再生塔２の上部から再生塔内に供給され、予熱部３
において１５０〜２００℃に予熱され再吸着部４に入
る。再吸着部に入った炭素材は、再吸着部内を滞留時間
２０〜８０分又は空間速度（ＳＶ）が１２０〜３０ｈｒ
-1となるような条件で通過し、この間に下方の加熱再生
部から上昇してくるＳＯ2 を高濃度で含む脱着ガスと接
触し炭素材１ｋｇ当たりＳＯ2 に換算して２０〜３０ｇ
程度のＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物を吸着した状態で加熱再
生部内を流下する。 【００１４】加熱再生部は炭素材を１５０〜５５０℃に
加熱昇温する加熱部５と３８０〜５５０℃に保持して賦
活再生する再生部６から構成されており、炭素材がＳＯ
2 やＮＨ3 の吸着、脱着を繰り返しながら加熱部内を流
下する間にＮＨ3 の分解及び賦活が進行する。 【００１５】加熱部を通過した炭素材は、再生部におい
て３８０〜５５０℃に加熱され、ほぼ完全に再生され、
冷却部７で冷却されたのち、排出部８、排出装置９を経
て再生塔下部から排出され、必要量の新しい炭素材を補
充したのち脱硫脱硝塔に送られ循環使用される。通常補
充される炭素材の量は全循環量の０．５〜１．５％程度
であるが、この新しい炭素材は脱硝能力が若干不足する
ため、再生塔における脱硝性能の向上が必要となるので
ある。なお、炭素材に吸着したダストは、必要により炭
素材循環経路の適当な箇所にふるい分け装置等の分離手
段を設け、分離するようにすることができる。 【００１６】一方、加熱再生の間に発生する脱着ガスは
再生塔下部から供給されるＮ2 とともに再生部、加熱
部、再吸着部を通り再吸着部の上部に設けられた脱着ガ
ス出口１０から高濃度ＳＯ2 含有ガス１１として排出さ
れる。脱着ガス中のＳＯ2 濃度は、加熱再生部の上部で
最大となっており、再吸着部においてこのガスと炭素材
とを十分に接触させることにより、加熱再生部へ入る前
の炭素材に吸着されたＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物の量を炭
素材１ｋｇ当たりＳＯ 2 に換算して２０〜３０ｇ程度に
まで高めることができるのである。また、脱着ガス中の
ＮＨ3 濃度は加熱部の下部付近で最大となっているが、
加熱再生部内を上昇し、より低温の炭素材と接触してＳ
Ｏ2 やＮＨ3 の吸着、脱着を繰り返す間にその大部分が
分解される。 【００１７】なお、脱着ガスの冷却部への漏れ込みを防
止するため、Ｎ2 等の不活性ガス１２を冷却部の下部か
ら注入し、冷却部内の炭素材の流下速度より早い速度で
冷却部内を上昇させるようにする。また、必要により予
熱部からも、少量のＮ2 等の不活性ガス１３を注入する
ようにしてもよい。 【００１８】本発明の再生賦活方法によれば、再生塔へ
連続的に移動してくる炭素材が、再生塔内の再吸着部を
通過し、そこでＳＯ2 吸着量を高めたのち加熱再生され
ることになるので、炭素材細孔内表面の酸素基生成速度
が速められ、炭素材の脱硝活性が向上する。そのため、
ダスト量に比較してＳＯｘ含有量の少ない排ガスを処理
する脱硫脱硝塔から供給される、吸着されているＳＯｘ
−ＮＨ3 系化合物の量が、炭素材１ｋｇ当たりＳＯ2 に
換算して２０ｇ未満、通常は５〜１０ｇ程度と少ない炭
素材についても、炭素材の再生と同時に効率よく脱硝性
能を向上させることができる。 【００１９】また、このような炭素材に吸着されている
ＮＨ3 の量はＳＯｘの量に比較して１．２〜２．０モル
比程度と多くなっている。再生塔内でのＮＨ3 の分解
は、主として３ＳＯ3 ＋２ＮＨ3 →３ＳＯ2 ＋Ｎ2 ＋３
Ｈ2 Ｏの反応に従って進行するので、ＮＨ3 を完全に分
解するためには、ＮＨ3 ／ＳＯ2 の値を理論値の０．６
７以下にすることが必要である。本発明では、前記のよ
うに再吸着部を設けて炭素材に吸着されるＳＯ2 の量を
増加させるようにしているのでＮＨ3 の分解が促進さ
れ、ＮＨ3 の分解率が向上するとともに炭素材細孔内表
面の窒素基生成速度が速められ、炭素材の脱硝活性の向
上が促進される効果もある。 【００２０】 【実施例】以下実施例により本発明の方法をさらに具体
的に説明する。 （実施例１）２０ｐｐｍのＳＯ2 、２００ｍｇ／Ｎｍ3
のダスト及び２５０ｐｐｍのＮＯｘを含む排ガスにＮＨ
3 を２３０ｐｐｍ添加して炭素材の移動層に供給して脱
硫脱硝を行う脱硫脱硝装置から抜き出した炭素材（炭素
材１ｋｇ当たりＳＯ2 を５．４ｇ、ＮＨ3 を２．０ｇ吸
着したもの、ＮＨ3 ／ＳＯ2 モル比＝１．４）を図１の
構造の再生塔試験装置に供給し、１１ｋｇ／ｈｒの速度
で連続して移動させながら賦活再生処理を行った。再生
処理の間、図１の試験装置の最下部から０．０６Ｎｍ3
／ｈｒの窒素ガスを供給した。予熱部、再吸着部、加熱
再生部及び冷却部の温度はそれぞれ常温〜１８０℃、１
７０〜１９０℃、１８０〜４００℃及び４００〜１００
℃とし、各部での炭素材の滞留時間はそれぞれ２５分、
２０分、１０５分及び５０分とした。 【００２１】図１のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥ点での温度と
ガス組成を表１に示す。表１から、再生塔の加熱再生部
の上部にＳＯ2 の濃縮帯が形成され、再吸着部での炭素
材への再吸着によりＳＯ2 濃度は減少していることが分
かる。また、再吸着部でサンプリングした炭素材に吸着
されているＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物の量は、炭素材１ｋ
ｇ当たりＳＯ2 に換算して２１．８ｇであった。なお、
炭素材中に吸着されているＳＯｘの形態をイオンクロマ
トグラフィーにより調べたところ、ＳＯ4 2- イオンのみ
が検出され、脱着ガス中のＳＯ2 は炭素材細孔内表面の
酸素基により酸化吸着されていることが分かった。賦活
再生された炭素材中のＳＯ2 及びＮＨ3 は、炭素材１ｋ
ｇ当たりそれぞれ０．５ｇ及び０．１ｇであり、再生塔
内におけるＳＯ2 除去率は９１％、ＮＨ3の分解率は９
９．５％であった。 【００２２】 【表１】 【００２３】このようにして賦活再生された炭素材につ
いて、脱硝性能を調べた。試験は、炭素材３００ｍｌを
充填し、１４０℃に保持したカラムに、ＳＶ＝４００ｈ
ｒ-1の接触条件で、２００ｐｐｍのＮＯ、２００ｐｐｍ
のＮＨ3 、５％のＯ2 、７％のＨ2 Ｏを含有し、残りが
Ｎ2 の試験ガスを通し、５０時間経過時の脱硝率を測定
する方法により実施した。その結果この賦活再生された
炭素材を用いた脱硝試験の脱硝率は５６％であり、新し
い炭素材を用いた場合の５０％に比較して６％向上して
いた。 【００２４】（実施例２）図１の再生塔試験装置を使用
し、ＳＯ2 の吸着量を変化させた脱硫脱硝用炭素材を供
給し、実施例１と同じ操作条件で賦活再生処理を行なっ
た。得られた再生炭素材を用いて脱硝試験を行ない、脱
硝率の向上傾向を調べたところ、図２のグラフのように
なり、図１の再吸着部における炭素材に吸着されたＳＯ
2 の量にほぼ比例して、脱硝性能が向上していることが
わかった。 【００２５】（比較例１）図１の再生塔試験装置におい
て、脱着ガス出口１０を閉鎖し、図のＦの位置に仮の脱
着ガス出口を設け、そこから脱着ガスを抜くようにした
他は実施例１と同様にして賦活再生を行った。得られた
再生炭素材中のＳＯ2 及びＮＨ3 は、炭素材１ｋｇ当た
りそれぞれ０．５ｇ及び０．１ｇであり、実施例１で得
られたものと大差はなかったが、これを用いて脱硝試験
を行った結果は、脱硝率５１％であり、脱硝性能の向上
はほとんど認められなかった。また、ＮＨ3 の分解率は
約８０％と実施例に比べ極めて低い値であった。 【００２６】（比較例２）図１の装置において、再吸着
部の容積を小さくし、再吸着部での炭素材の滞留時間を
５分とした他は実施例１と同一の条件で賦活再生処理を
行った。この場合、再吸着部でサンプリングした炭素材
に吸着されているＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物の量は、炭素
材１ｋｇ当たりＳＯ2 に換算して６．４ｇであり、吸着
量が少なかった。得られた再生炭素材中のＳＯ2 及びＮ
Ｈ3 は、炭素材１ｋｇ当たりそれぞれ０．５ｇ及び０．
１ｇであり、実施例１で得られたものと大差はなかった
が、これを用いて脱硝試験を行った結果は、脱硝率５１
％であり、脱硝性能の向上はほとんど認められなかっ
た。また、ＮＨ3 の分解率は約９０％であった。 【００２７】 【発明の効果】本発明の方法によれば、吸着されている
ＳＯｘ−ＮＨ3 系化合物の量が、炭素材１ｋｇ当たりＳ
Ｏ2 に換算して２０ｇ未満と少なく、従来の再生方法で
はＮＨ 3 の分解率を上げ、かつ炭素材の脱硝性能を向上
させることができなかった炭素材の再生処理に当たり、
効率よくＮＨ3 を分解することができ、しかも炭素材の
脱硝性能を大幅に向上させることができる。したがっ
て、この再生賦活方法は、ダストの含有量に比較してＳ
Ｏｘ含有量の少ない排ガスを処理する脱硫脱硝塔で使用
する炭素材の再生賦活方法として極めて有用な方法であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法で使用する再生塔試験装置の１態
様を示す縦断面図である。 【図２】実施例２の再吸着部における炭素材のＳＯ2 吸
着量と再生後の炭素材の脱硝率の向上幅との関係を示す
グラフである。 【符号の説明】 １．炭素材 ２．再生塔 ３．予熱部 ４．再吸着部 ５．加熱部 ６．再生部 ７．冷却部 ８．排出部 ９．排出装置 １０．脱着ガス出口 １１．高濃度ＳＯ2 含有ガス １２．不活性ガス １３．不活性ガス Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ． 実施例１におけるガスサン
プリング位置
様を示す縦断面図である。 【図２】実施例２の再吸着部における炭素材のＳＯ2 吸
着量と再生後の炭素材の脱硝率の向上幅との関係を示す
グラフである。 【符号の説明】 １．炭素材 ２．再生塔 ３．予熱部 ４．再吸着部 ５．加熱部 ６．再生部 ７．冷却部 ８．排出部 ９．排出装置 １０．脱着ガス出口 １１．高濃度ＳＯ2 含有ガス １２．不活性ガス １３．不活性ガス Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ． 実施例１におけるガスサン
プリング位置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 杉山 壽彦
東京都中央区日本橋室町二丁目１番１号
三井鉱山株式会社内
(56)参考文献 特開 平４−277005（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−23440（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−28642（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B01D 53/86
B01D 53/60
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ５０ｐｐｍ以下のＳＯｘ、ＳＯｘ含有
量ｎｐｐｍに対し（４×ｎ）ｍｇ／Ｎｍ3以上のダスト
及びＮＯｘを含む排ガスにＮＨ3を添加し脱硫脱硝塔内
で炭素材と接触させて脱硫脱硝を行い、脱硫脱硝塔から
抜き出した炭素材を再生賦活する方法において、ダスト
及び炭素材１ｋｇ当たりＳＯ2に換算して２０ｇ未満の
ＳＯｘ−ＮＨ3系化合物を吸着した炭素材を脱硫脱硝塔
から抜き出し、主要部が上方から順に予熱部、再吸着
部、加熱再生部及び冷却部で構成される再生塔に、抜出
した炭素材を再吸着部における滞留時間が２０〜８０分
になるように供給し、先ず予熱部において１５０〜２０
０℃に加熱し、１５０〜２００℃に保持された再吸着部
を経て加熱再生部に移送し、最高温度が３８０〜５５０
℃となるように加熱して再生したのち、冷却部を経て再
生塔外へ抜き出し、脱硫脱硝塔へ供給して循環使用する
ようにし、一方前記加熱再生部で発生したＳＯ2及びＮ
Ｈ3を含有する脱着ガスは再吸着部における空間速度が
１２０〜３０ｈｒ -1 となるように加熱再生部内を上昇さ
せることにより、再吸着部において炭素材へのＳＯｘ−
ＮＨ3系化合物の吸着量が炭素材１ｋｇ当たりＳＯ2に換
算して２０ｇ以上となるようにし、残部のＳＯ2を含む
脱着ガスを再吸着部の上部から塔外に排出するようにし
たことを特徴とする脱硫脱硝用炭素材の再生賦活方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33287192A JP3406333B2 (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 脱硫脱硝用炭素材の再生賦活方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33287192A JP3406333B2 (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 脱硫脱硝用炭素材の再生賦活方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06178915A JPH06178915A (ja) | 1994-06-28 |
| JP3406333B2 true JP3406333B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=18259739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33287192A Expired - Lifetime JP3406333B2 (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 脱硫脱硝用炭素材の再生賦活方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3406333B2 (ja) |
-
1992
- 1992-12-14 JP JP33287192A patent/JP3406333B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06178915A (ja) | 1994-06-28 |
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