JP5045226B2 - 酸性成分除去剤およびその製造方法 - Google Patents
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また、排ガス流路2の上流側には、例えば一般廃棄物や産業廃棄物などの図示しない焼却炉が設置されており、塩化水素、窒素酸化物、硫黄酸化物等の酸性成分を含んだ排ガスが排出ガス流路2を流通している。
また、供給管3には、上流側から空気流が流通されており、開口部3aを介して供給された酸性成分除去剤Mを空気流に乗せて下流側に送出できるようになっている。また、供給管3の下流側末端は排ガス流路2内に配置されており、更にこの下流側末端には酸性成分除去剤Mを排ガス中に噴出させる噴出器3bが取り付けられている。
また特許文献3には、炭酸水素ナトリウムに対し、塊状化禁止剤としての炭酸マグネシウムを含むマグネシウム化合物を添加した粉末反応性組成物が開示されている。この組成物は、流れ性を悪化させる原因のひとつである粉体の塊状化に対して抵抗性を持ち、排ガスを処理するのに十分な有効性を示す粉体であることが示されている。
よって本発明は、濾布における圧力損失の上昇を抑制するとともに濾布表面からの濾過層の脱落を防止し、かつサイロなどからの排出トラブルが発生しにくく、取扱い性に優れた酸性成分除去剤およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の酸性成分除去剤は、排ガス中の酸性成分を除去する酸性成分除去剤であって、炭酸水素ナトリウムと、アルカリ土類金属の炭酸塩である炭酸マグネシウムまたは炭酸カルシウムのいずれか一方または両方と、ヒュームドシリカとが含有され、アルカリ土類金属の炭酸塩の含有率が1〜5質量%であり、ヒュームドシリカの含有率が0.5〜2.0質量%であり、かつ平均粒径が3〜20μmの範囲であり、安息角が40〜55°であり、分散度が15〜50であり、噴流性指数が90未満であるとともに、炭酸水素ナトリウムからなる粒子の表面に、ヒュームドシリカが一次粒子の状態で均一に分散されているものである。
また、ヒュームドシリカは、親水性を示すものでも疎水性を示すものでもよい。
本発明の酸性成分除去剤は、炭酸水素ナトリウムと、アルカリ土類金属の炭酸塩と、ヒュームドシリカとが含有されてなり、かつこれら混合物の平均粒径が3〜20μmの範囲のものである。この酸性成分除去剤においては、炭酸水素ナトリウムからなる粒子の表面に、ヒュームドシリカの多くが一次粒子の状態で均一に分散されていることが好ましい。
ヒュームドシリカの多くが一次粒子の状態で分散していることで、ヒュームドシリカが二次粒子の状態で存在する場合に比べて、酸性成分除去剤の流動性を、さらに適度なものとすることができ、凝集による塊状化を防止することができる。また、アルカリ土類金属の炭酸塩を含有することで、酸性成分除去剤を構成する粒子同士の固結を防止することができる。このように本発明の酸性成分除去剤は、適度な流動性と固結防止能を兼ね備えているので、濾布における圧力損失の上昇を抑制するとともに濾布表面からの濾過層の脱落を防止し、かつサイロなどからの排出トラブルを未然に防止することができる。
もちろん親水性、疎水性のヒュームドシリカを混合して用いることで、濾布における圧力損失の上昇の改善とサイロからの良好な排出性とをバランスよく両立させた酸性成分除去剤を得ることもできる。
ヒュームドシリカに対する疎水化度は、ヒュームドシリカの表面に付着しているジメチルシラン等の付着量から測定することができる。ジメチルシラン等の付着量は、例えば、ヒュームドシリカにおける炭素含有率から求めることができる。疎水性ヒュームドシリカの疎水化度は、0%超、好ましくは0.8〜1%程度の範囲になる。また、親水性ヒュームドシリカの疎水化度は、ほぼ0%となる。また、炭素含有率の測定方法は、燃焼式の炭素量測定装置(例えばCNアナライザー(SUMIGRAPH NC−80))により測定できる。
尚、本発明における親水性ヒュームドシリカおよび疎水性ヒュームドシリカはいずれも、上述の条件を満たす市販品を使用することができる。
分散度は、数値が大きいほど粉体の飛散性や噴流性が高くなる。分散度が50以下であると噴流性が適度となり、バグフィルターの圧力損失の増大やバグフィルターの濾布からの粒子の漏れを抑制することができる。
また、噴流性指数は粉体の噴流性を評価する指標であり、この数値が高いほど飛散性や噴流性が高くなる。噴流性指数が90未満であればバグフィルターの圧力損失の増大やバグフィルターの濾布からの粒子の漏れを抑制することができる。
圧縮度は、{(かため比重)−(ゆるみ比重)}/(かため比重)×100で規定される。ここでゆるみ比重は、粉体試料を直径80mm、目開き710μmの篩を振動させながら通過させた後、落下させた粉体を、容積100cm3の容器に摺り切り一杯ためた時の粉体の質量を測定することで規定され、かため比重は、粉体を入れた容器を、180秒間に180回のペースでタッピングさせた時の、100cm3の容積分の質量を測定することで規定される。スパチュラ角は、120mm×22mmの金属製のへらを水平にして、その上に粉体を堆積させた時の側面の傾斜角を測定することで規定される。
均一度は、粒度分布の測定より得られた、累積質量分布(篩)における60%粒径を10%粒径で割った値で規定される。粒度分布は篩分け法、レーザー回折散乱方式など、対象粉体の粒度等に応じて、種々の方法が使用されるが、今回はレーザー回折散乱方式での測定値を採用した。測定には日機装株式会社製「マイクロトラックFRA9220」を使用した。
崩壊角は、安息角を測定する目的で形成させた粉体による円錐体に、測定器に付属するショッカーにて所定の振動を3回与えて崩壊により形成した円錐体の傾斜角度を測定することで規定される。
差角は、安息角から崩壊角の数値を差し引いて得られる数値で規定される。
また、濾布における圧力損失が上記の範囲であれば、処理装置における酸性成分の除去効率が大幅に低下するおそれがない。
更に、粉体の漏れ濃度が上記の範囲であれば、排出されるばいじんの量における生活環境への負荷を低い水準に抑制することができる。
Tester)による計測によって求めることができる。
炭酸水素ナトリウムは、粒径が小さいと粒子同士の付着力が大きくなるので、固結したり、粉体の流動性が悪くなり取扱い性が悪くなる。またヒュームドシリカは凝集性が強く、炭酸水素ナトリウムを3〜20μmに粉砕後にヒュームドシリカを混合させようとすると均一に混合させるには困難が伴うため、粉砕操作の前に混合することが、取扱い性の良好な酸性成分除去剤を得ることができ、好ましい。本発明の酸性成分除去剤には炭酸水素ナトリウムの他に複数の成分を含有させるが、各成分を各々単独で計量し各々を炭酸水素ナトリウムに混合させる手法、計量した各成分同士を混合させたものを計量して炭酸水素ナトリウムに混合させる手法のいずれを採用しても差し障りは無い。
アルカリ土類金属の炭酸塩の原料粉末は、平均粒径が0.1〜30μmの範囲のものを用いることが好ましく、0.01〜20μmの範囲のものを用いることがより好ましい。
また、アルカリ土類金属の炭酸塩として炭酸マグネシウムを用いた場合は、その原料粉末の平均粒径が5〜30μmの範囲のものを用いることが好ましく、5〜20μmの範囲のものを用いることがより好ましい。
また、アルカリ土類金属の炭酸塩として炭酸カルシウムを用いた場合は、その原料粉末の平均粒径が0.1〜20μmの範囲のものを用いることが好ましく、0.1〜10μmの範囲のものを用いることがより好ましい。
更に、ヒュームドシリカの原料粉末は、平均粒径が5〜500nmの範囲のものを用いることが好ましく、5〜100nmの範囲のものが更に好ましく、5〜20nmの範囲のものが特に好ましい。ここでヒュームドシリカの平均粒径は、一次粒子の平均粒径をいう。
上記の範囲の平均粒径を有する各原料粉末の混合物を粉砕することによって、平均粒径が3〜20μmの酸性成分除去剤が得られるので好ましい。
本発明の酸性成分除去剤を用いて気体中の酸性成分を除去する方法としては、酸性成分を含む気体中に本発明の酸性成分除去剤を分散させて反応させた後、バグフィルターなどで捕集する方法が好ましい。気体中への分散にかかる設備としては、例えば、図1に示すような、消石灰などによる排ガス処理設備で通常一般に使用されている方式を使用できる。この方法ではバグフィルターの濾布表面に酸性成分除去剤の濾過層が形成されるので、効率的に酸性成分を除去できる。酸性成分を含む気体の温度は、酸露点より高いことが好ましい。ごみ焼却炉の排ガス処理に使用する場合は、ダイオキシンの生成抑制の観点からは低い温度が好ましく、具体的には100〜200℃が好ましいが、酸性成分除去の観点からは150〜250℃が好ましい。
なお各実施例の原料は、平均粒径95μmの炭酸水素ナトリウム、平均粒子径7μmの炭酸マグネシウム、平均粒子径2μm(1次粒子の平均粒子径0.08μm)の炭酸カルシウムを用いた。更に、親水性ヒュームドシリカは、平均粒径0.02μmのものを用いた。
実施例において使用した親水性ヒュームドシリカの疎水度は0%であった。
流動性に関する物性値(安息角、分散度および噴流性指数)は、ホソカワミクロン株式会社製のパウダーテスタPT−D型を用いて、上述の方法により測定した。
また、粉体層の引っ張り破断力は、前述のごとく二分割セルを使用する吊り下げ式粉体層付着力測定装置(ホソカワミクロン株式会社製のコヒテスタCT−2型)を使用して評価した。すなわち、試料約20(g)を、2つの円筒(内径50(mm)、高さ20(mm))を底面で重ねてなる二分割セルに充填し、予圧密荷重480(Pa)で、温度20(℃)、相対湿度50(%)下の環境で2時間加圧し、粉体層を圧縮した。このセルの片方を1mm/分の速度で円筒の軸に垂直な方向に引張り、円筒の底面部で粉体層にせん断応力を与え、粉体層の破断時の引張り力を測定した。ここで、粉体層破断力(mN/cm2)(引っ張り力を粉体層の断面積で除した結果の値)の基準を100以下とした。
更に、濾布からの漏れ濃度は、テストフィルターの後段に設置したアブソリュートフィルターで捕捉した薬剤量と、通過ガス量とから算出した。濾布において発生する圧力損失の実用上の基準として、500(Pa)以下、漏れ濃度の基準を40(mg/Nm3)以下とした。
Claims (2)
- 排ガス中の酸性成分を除去する酸性成分除去剤であって、炭酸水素ナトリウムと、アルカリ土類金属の炭酸塩である炭酸マグネシウムまたは炭酸カルシウムのいずれか一方または両方と、ヒュームドシリカとが含有され、アルカリ土類金属の炭酸塩の含有率が1〜5質量%であり、ヒュームドシリカの含有率が0.5〜2.0質量%であり、かつ平均粒径が3〜20μmの範囲であり、安息角が40〜55°であり、分散度が15〜50であり、噴流性指数が90未満であるとともに、
炭酸水素ナトリウムからなる粒子の表面に、ヒュームドシリカが一次粒子の状態で均一に分散されている酸性成分除去剤。 - 排ガス中の酸性成分を除去する酸性成分除去剤の製造方法であって、平均粒径が50〜350μmの範囲の炭酸水素ナトリウムの原料粉末と、アルカリ土類金属の炭酸塩である5〜20μmの範囲の炭酸マグネシウムの原料粉末及び0.1〜10μmの範囲の炭酸カルシウムの原料粉末のいずれか一方または両方と、5〜100nmの範囲のヒュームドシリカの原料粉末とを混合し、アルカリ土類金属の炭酸塩の含有率が1〜5質量%であり、ヒュームドシリカの含有率が0.5〜2.0質量%である混合物とし、この混合物を平均粒径が3〜20μmの範囲になるまで粉砕するとともに、
炭酸水素ナトリウムからなる粒子の表面に、ヒュームドシリカを一次粒子の状態で均一に分散させる酸性成分除去剤の製造方法。
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