JPH08323142A - キャリアガスの注入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 乾式脱硫装置の脱離塔へキャリアガスを脱離
塔の冷却器の下部より注入して、キャリアガス予熱器を
省略できるとともに冷却水量の低減を計ることができる
キャリアガスの注入方法において、脱離塔の冷却器内で
硫酸の発生のための腐食を防止できるキャリアガスの注
入方法を提供する。 【構成】 上から順に予熱器２、加熱器３、冷却器４が
構成要素として配置された脱離塔１中にＳＯ_x が吸着さ
れた活性炭が上から流下している脱離塔１に対し、脱離
塔１の冷却器４下部より、冷却器４内で水が結露しない
程度に乾燥したキャリアガスを注入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、乾式脱硫装置における
脱離塔及び脱離ガス配管の硫酸の発生を防止し、その硫
酸による腐食を防止することができる脱離塔へのキャリ
アガスの注入方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】排ガス中のＳＯ_x 等を吸着処理するため
の装置として、活性炭を使用した乾式脱硫装置は、活性
炭の持つ吸着材としての機能によりＳＯ_x を吸着除去す
るものとして知られている。この乾式脱硫装置は、活性
炭が投入されている脱硫塔においてＳＯ_x の吸着が行わ
れ、次いで、ＳＯ_x 吸着済の活性炭が脱離塔上部へ導入
され、活性炭が脱離塔内の予熱器、加熱器、冷却器を順
次流下し、この加熱器内でＳＯ_x の脱離が行われる。活
性炭が脱離塔内を流下している間に、一方、キャリアガ
スが脱離塔へ導入され、脱離したＳＯ_x を同伴して脱離
塔より排出される。

【０００３】図１は従来の脱離塔へのキャリアガスの注
入方法を示す模式図である。１は活性炭が頂部から底部
へ流下している脱離塔であり、その内部は多管式熱交換
器となっている。この脱離塔１内には、活性炭を予熱す
るための予熱器２、予熱された活性炭をＳＯ_x の脱離に
適した温度に一気に上昇させ、その温度を維持する加熱
器３、ＳＯ_x の脱離が終了した活性炭の温度を低下させ
るための冷却器４が、上から順に配置されている。さら
に、脱離塔１へ導入されるキャリアガスライン５が設け
られ、このキャリアガスライン５において、キャリアガ
スを加熱するためのキャリアガス予熱器６が設けられて
いる。

【０００４】図１の脱離塔１において、活性炭は脱離塔
１の頂部より下方に向かって重力沈降により流下し、予
熱器２、加熱器３、冷却器４の順で通過して行く。この
時の温度分布は予熱器２下部で約１８０℃、加熱器３下
部で約３９０℃、冷却器４下部で約１４０℃の温度にな
っている。従来、キャリアガスをキャリアガス予熱器６
により約３００℃に昇温して、加熱器３と冷却器４の中
間にキャリアガスを注入し、加熱器３内の多数の細管を
流下している活性炭の粒子間を通過させて、加熱器３と
予熱器２の中間より、ＳＯ_x を同伴したキャリアガスを
脱離塔１から排出していた。

【０００５】しかしながら、冷却器４に導入される活性
炭は約３９０℃に達しており、このような高温の活性炭
を冷却器４で冷却するには、大量の冷却エネルギーを必
要としていた。そのために、冷却器４での冷却水量が増
大するという問題があった。また、一方では、加熱器３
内へ導入されるキャリアガスの温度が低いと、加熱器３
内での脱離温度が低下する不都合があるため、キャリア
ガスを予熱せざるを得ず、このための加熱エネルギーも
必要としていた。

【０００６】例えば、加熱器３を通過した活性炭を冷却
するための冷却エネルギーの一例を挙げれば、活性炭を
９．５ton ／hrの移送量で移動させた場合の冷却エネル
ギーは約１，３００，０００kcal／hrにも達していた。
一方、この場合のキャリアガスを３００℃まで昇温する
ための熱エネルギーの一例を挙げれば、キャリアガス量
が１０００Ｎｍ³ ／hrの場合の熱エネルギーは、 1000Nm³/hr×(300℃×0.326kcal/Nm³deg−20℃×0.303k
cal/Nm³deg)＝92,000kcal/hr に達していた。

【０００７】上記したような活性炭を冷却するための冷
却エネルギー及びキャリアガスを加熱するための熱エネ
ルギーを節約するために、本発明者は既に次のようなキ
ャリアガスの注入方法を提案した。図２は、熱エネルギ
ーの節約されたキャリアガスの注入方法に使用される脱
離塔である。図２において、１は脱離塔、２は予熱器、
３は加熱器、４は冷却器、５はキャリアガスラインであ
る。先の図１に示した脱離塔に比べて、図２の改良され
た脱離塔は、キャリアガス予熱器が廃止されている点
と、キャリアガスライン５の導入部が冷却器４より下に
配置されている点に差異がある。

【０００８】この脱離塔１に対し、温度を例えば、２０
℃程度に冷却したキャリアガスを冷却器４の下方より注
入することにより、キャリアガスは活性炭と直接接触し
ながら、脱離塔１１内を上昇して熱交換を行う。即ち、
キャリアガスは冷却器４で活性炭からの熱を回収すると
同時に、キャリアガスは昇温され、冷却器４上部では約
３９０℃に達する。この時の回収熱量を先の例に準じて
計算すれば、 1000Nm³/hr×(390℃×0.330kcal/Nm³deg−20℃×0.303k
cal/Nm³deg)＝123,000 kcal/H となり、キャリアガスを昇温するエネルギーを節約でき
ることに加えて冷却器４で冷却するエネルギーをもある
程度低減できる。従って、この提案されたキャリアガス
の注入方法はキャリアガス予熱器を省略できるとともに
冷却水量の低減を計れ、冷却器４のコンパクト化が計
れ、脱離塔装置全体がコンパクトとなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
脱離等で使用されているキャリアガスには、Ｎ₂ ガス、
Ｏ₂ ガスを除去したボイラの排ガス、ＬＰＧ燃焼不活性
ガス、ＣＯＧ燃焼不活性ガス（コークス炉ガス燃焼不活
性ガス）、軽油燃焼不活性ガス、灯油燃焼不活性ガス等
があったが、これらのキャリアガスには燃料の違いによ
っても異なるが、一般的に水分が約５〜１５％程度含ま
れていた。また、Ｎ₂ ガスを除き、上記の各種キャリア
ガス中には、各種燃料由来のＳＯ_x が含まれており、こ
の一部がＳＯ₃ となっている（例えば、燃料が重油の場
合には、その排ガス中には発生したＳＯ_x の約２％程度
がＳＯ₃ になっている。）。

【００１０】このようなキャリアガスを冷却器内に通す
と、キャリアガスが低温の壁面に接触した場合、キャリ
アガス中のＳＯ₃ と水分が結合して高濃度の硫酸が生成
して、冷却器の上部管板が腐食することがあった。この
ような腐食は、高温高濃度硫酸において激しく、普通鋼
ばかりでなくステンレス鋼も激しく腐食されることがあ
った。

【００１１】そこで本発明は、乾式脱硫装置の脱離塔へ
キャリアガスを脱離塔の冷却器の下部より注入して、キ
ャリアガス予熱器を省略できるとともに冷却水量の低減
を計ることができるキャリアガスの注入方法において、
脱離塔の冷却器内で硫酸の発生のための腐食を防止する
ことができるキャリアガスの注入方法を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記した問題点を解決す
るために、本発明のキャリアガスの注入方法は、排ガス
中のＳＯ_x を活性炭に吸着する脱硫塔と、ＳＯ_x が吸着
された活性炭を再生するための脱離塔を有する乾式脱硫
装置における、前記脱離塔へキャリアガスを注入して活
性炭に吸着されているＳＯ_x を同伴して脱離塔から排出
するキャリアガスの注入方法において、（１）上から順
に予熱器、加熱器、冷却器が構成要素として配置された
脱離塔中に、ＳＯ_x が吸着された活性炭が上から流下し
ている脱離塔に対し、（２）前記脱離塔の冷却器下部よ
り、冷却器内で水が結露しない程度に乾燥したキャリア
ガスを注入することを特徴とする。

【００１３】

【作用】冷却器内部温度は、夏場においては最低温度で
も３２℃であり、冬場においては最低温度でも１０℃で
あるので、水露点を５℃にとれば、その温度までは、冷
却器内では水が結露しないことになる。従って、本発明
においては、キャリアガス中のＨ₂ Ｏを水露点で５℃＝
０．００５４kgH₂O/kg以下に減少させて乾燥したキャリ
アガスを脱離塔へ注入することにより、通常のＯ₂ ガス
を除去したボイラの排ガス、ＬＰＧ燃焼不活性ガス、Ｃ
ＯＧ燃焼不活性ガス（コークス炉ガス燃焼不活性ガ
ス）、軽油燃焼不活性ガス、灯油燃焼不活性ガス等のキ
ャリアガスに含まれるＳＯ₃ 濃度であっても、またＳＯ
₃ を含まないＮ₂ ガスであっても、これらの乾燥された
キャリアガスを使用した場合、Ｈ₂ ＳＯ₄ が結露するこ
とがない。

【００１４】

【実施例】キャリアガスには、Ｎ₂ ガス、Ｏ₂ ガスを除
去したボイラの排ガス、ＬＰＧ燃焼不活性ガス、ＣＯＧ
燃焼不活性ガス、軽油燃焼不活性ガス、灯油燃焼不活性
ガス等を水露点で５℃＝０．００５４kgH₂O/kg Dry Air
以下に乾燥したものが使用される。

【００１５】キャリアガスの乾燥： （１）Ｎ₂ の場合 ＰＳＡ式Ｎ₂ ガス製造方法を例にすれば、図３のＰＳＡ
式Ｎ₂ ガス製造フロー図に示されるように、空気をコン
プレッサ７で圧縮し、次いで除湿機８において水露点で
５℃＝０．００５４kgH₂O/kg Dry Air以下に乾燥し、Ｐ
ＳＡ式吸着塔９を通過させることにより、乾燥されたＮ
₂ ガスを製造することができる。

【００１６】（２）その他のガスの場合 Ｏ₂ ガスを除去したボイラの排ガス、ＬＰＧ燃焼不活性
ガス、ＣＯＧ燃焼不活性ガス、軽油燃焼不活性ガス、灯
油燃焼不活性ガス等の乾燥には、図４の不活性ガス生成
フロー図に示されるように、炉１０で発生されたこれら
の不活性ガスを熱交換器１１で熱交換して温度を約２０
℃程度に冷却し、次いで除湿機８において水露点で５℃
＝０．００５４kgH₂O/kg Dry Air以下に乾燥して、各種
不活性ガスを得る。なお上記熱交換器１１のかわりにス
プレイ塔などを使用することもある。

【００１７】キャリアガスの注入方法：図２は本発明の
脱離塔へのキャリアガスの注入方法に使用される脱離塔
を示す。図２に基づいて本発明のキャリアガスの注入方
法を説明する。１は活性炭が頂部から底部へ流下してい
る脱離塔であり、その内部は多管式熱交換器となってい
る。この脱離塔１は、上から順に予熱器２、加熱器３、
冷却器４が配置されている。

【００１８】水露点で５℃＝０．００５４kgH₂O/kg Dry
Air以下に乾燥され、温度が約２０℃前後に調整された
キャリアガスが、脱離塔１の冷却器４より下方のキャリ
アガスライン５から注入される。キャリアガスは冷却器
４内の多数の細管内を流下している活性炭と接触しなが
ら活性炭とは向流に上昇し、冷却器４内の活性炭を冷却
する。次いで、キャリアガスは、加熱器３の多数の細管
内を流下している活性炭と接触しながら活性炭とは向流
に上昇し、加熱器３内で脱離したＳＯ_x を同伴しながら
加熱器３上端に達し、脱離塔１から排出される。冷却器
４の下方からキャリアガスを注入する方式によれば、冷
却水の使用量が８リットル／ｈｒであるのに対して、こ
の方式を採用しない、図１に示す冷却器４と加熱器３と
の間からキャリアガスを注入する方法では冷却水の使用
量は４００リットル／ｈｒであった。

【００１９】本発明の水露点で５℃＝０．００５４kgH₂
O/kg Dry Air以下に乾燥したキャリアガスを使用したキ
ャリアガスの注入方法を３ヵ月間継続したところ、冷却
器内の腐食の発生が認められず、本発明のキャリアガス
の注入方法はＨ₂ ＳＯ₄ の発生を有効に防止している。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、水露点で５℃＝０．０
０５４kgH₂O/kg Dry Air以下に乾燥したキャリアガスを
使用することにより、冷却器内の腐食を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の脱離塔へのキャリアガス注入方法を示す
模式図である。

【図２】熱エネルギーの節約された、キャリアガスの注
入方法に使用される脱離塔であり、且つ本発明のキャリ
アガスの注入方法に使用される脱離塔を示す。

【図３】ＰＳＡ式Ｎ₂ ガス製造方法による乾燥されたＮ
₂ ガスの製造プロセスを示す。

【図４】Ｏ₂ ガスを除去したボイラの排ガス、ＬＰＧ燃
焼不活性ガス、ＣＯＧ燃焼不活性ガス、軽油燃焼不活性
ガス、灯油燃焼不活性ガス等の乾燥プロセスを示す。

【符号の説明】

１ 脱離塔 ２ 予熱器 ３ 加熱器 ４ 冷却器 ５ キャリアガスライン ６ キャリアガス予熱器 ７ コンプレッサ ８ 除湿器 ９ ＰＳＡ式吸着塔 １０ 炉 １１ 熱交換器

フロントページの続き (72)発明者 村山 均 東京都中央区銀座六丁目15番１号 電源開 発株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排ガス中のＳＯ_x を活性炭に吸着する脱
   硫塔と、ＳＯ_x が吸着された活性炭を再生するための脱
   離塔を有する乾式脱硫装置における、前記脱離塔へキャ
   リアガスを注入して活性炭に吸着されているＳＯ_x を同
   伴して脱離塔から排出するキャリアガスの注入方法にお
   いて、 （１）上から順に予熱器、加熱器、冷却器が構成要素と
   して配置された脱離塔中に、ＳＯ_x が吸着された活性炭
   が上から流下している脱離塔に対し、 （２）前記脱離塔の冷却器下部より、冷却器内で水が結
   露しない程度に乾燥したキャリアガスを注入することを
   特徴とするキャリアガスの注入方法。