JPS598318B2 - 湿式ガススクラツビング法 - Google Patents

湿式ガススクラツビング法

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JPS598318B2
JPS598318B2 JP51004179A JP417976A JPS598318B2 JP S598318 B2 JPS598318 B2 JP S598318B2 JP 51004179 A JP51004179 A JP 51004179A JP 417976 A JP417976 A JP 417976A JP S598318 B2 JPS598318 B2 JP S598318B2
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effluent
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガス状混合物から固体粒状物及び酸性ガスを
除去する方法に関する。
特に、本発明は、炭化水素の接触分解に用いた触媒を再
生するプロセスにおいて生成するガス混合物から固体粒
状物及び酸性ガスを除去する方法に関する。
流動接触分解プロセス系の再生器で生じるガス状混合物
は、触媒微粉を含めた固体粒状物及び硫黄酸化物の如き
酸性ガスを含有する。
か\るガスは、生態学に対するこれらの汚染物質の有害
な影響を最少限にするために大気に放出する前にそこか
ら固体粒状物及び酸性ガスのレベルを下げるのが望まし
い。
固体粒子は、スクラッピング液が圧力下に噴霧ノズルを
経てベンチュリに入るところのジェットエゼクター型ベ
ンチュリスクラッパーでガスをスクラツビングすること
を包含する湿式スクラツビング法によってガスから除去
できることが知られている。
液体噴霧の速度によって、ベンチュリスクラツバーの室
に通風(ドラフト)が起され、そしてガス又は蒸気はス
クラッパ一本体ニ且つスクラツバーの狭窄通路を経て導
かれ、そこでスクラツビング液とガスとの緊密な混合が
起る。
一般的に言って、スクラツバー(これは、連続又は平行
した1つ以上のベンチュリ構造であってよい)の流出物
は分離器に送られ、そこで汚染液体が浄化ガスから分離
される。
また、湿式スクラツビング処理を受けるガス中に存在す
る可能性のある塩基性又は酸性汚染物を中和又は吸収す
るためにスクラツビング液に酸性又は塩基性物質を加え
ることができることも知られている。
ガス状混合物からそれらを大気に放出する前に粒状物及
び酸性ガスのレベルを下げるために多《の種類のベンチ
ュリ型湿式ガススクラッピング系が提案されたけれども
、ガス状混合物からの固体粒状物及び他の汚染物質の有
効な除去に対する特定の湿式スクラツビング系の適合性
を予言することはできないことが分った。
更に、あるガス組成物で得られたデータは他のガス組成
物に必ずしも適用することができないことも分った。
かくして、・キャリアガスの性質、固体粒状汚染物質の
性質及び寸法並びに汚染ガスの性質は、公知のベンチュ
リ湿式ガススクラツビング法のどれかによる汚染物質の
除去の効率及び操作性に影響を及ぼす因子である。
こ〜に本発明に従えば、流動接触分解系の再生器で生成
したガス状混合物においてサブミクロン寸法の粒子から
なる分解触媒を含めた固体粒子物、凝縮可能な汚染物及
び硫黄酸化物の如き酸性ガスは、ジェットエゼクター型
ベンチュリスクラッパーを用いて特定の条件下に実施さ
れる湿式ガススクラツビング法によって適当なレベルに
減少させ得ることが分った。
本発明に従えば、二酸化硫黄及び分解触媒微粉を含有し
該触媒微粉が寸法1ミクロンより下の粒子を約40重量
%まで含むところのガス状流出物から該二酸化硫黄及び
分解触媒微粉を除去するに当り、(am記ガス状流出物
をベンチュリ構造体に導入しそしてそれを、アルカリ金
属水酸化物、水酸化アンモニウム及びアンモニアよりな
る群から選定される塩基性物質を含有し且つ約6〜約7
の範囲内のpHに維持した水性スクラツビング混合物の
比較的冷たい高速度流れと接触させる工程、(b)前記
ベンチュリ構造体の狭窄通路を経て前記ガスとスクラツ
ビング混合物との混合物を通してその速度を増大させる
工程、(C)工程(b)からの混合物をベンチュリ構造
体から回収する工程、及び(d)前記の回収した混合物
を触媒微粉及び硫黄酸化物の含量が減少したガス部分及
び液体部分に分離する工程からなるガス状混合物からの
二酸化硫黄及び分解触媒微粉の除去法が提供される。
所望ならば、このガス部分は、それを大気に放出する前
にその露点よりも上に再加熱することができる。
本発明の1つの具体例では、分離工程から生じる液体の
一部分は、スクラツビング混合物としてベンチュリ構造
体に再循環される。
本発明の好ましい具体例は、添附図面を参照しながら以
下で説明することにする。
本発明の方法は、精油所プロセスのガス状流出物特に低
圧ガス状流出物から固体粒状物及び酸性ガスを除去する
のに好適である。
本発明の方法は、接触分解プロセスの再生器で生じるガ
ス状混合物から固体粒状物及び酸性ガスを除去するのに
特に好適である。
かNるガス状混合物中の固形物は、サブミクロン寸法の
粒子を40重量%まで通常約1〜約40重量%含む可能
性がある。
これは、流動接触分解プロセス装置の再生器で生じるガ
ス状混合物の処理に特に適合する。
流動接触分解法は周知である(例えば、Hydroca
rbon Pro一cessing, 1 9 7 2
年9月、第131〜138頁参照)。
分解反応の間、炭素質物質が触媒粒子上に付着し、これ
によってそれらの触媒活性を下げる。
それ故に、接触反応帯域からの一部分失活した触媒粒子
の流れを再生帯域に循環させてそこで空気の如き酸素含
有ガスの存在下での燃焼によって触媒粒子から炭素質付
着物を燃焼させることが通常の操作である。
再生は、800〜1500下の範囲内の温度で行なうこ
とができる。
再生を低い温度範囲即ち約800〜1300°Fで行な
うときには、再生器ガス流出物は約8〜14モル%の一
酸化炭素(乾燥基準で)を含有する。
このガスのCO含量を下げることを望むときには、ガス
をCOボイラー又は炉の如き燃焼帯域に送りそれによっ
てCOの少なくとも一部分をC02に転化させることが
従来の方法である。
再生法を高い温度範囲即ち約1300〜1500°Fの
範囲内で実施したときには、再生器ガス流出物は、最初
に形成したCOが高温再生でCO2に転化されるのでほ
yゼロから12モル%のCOを含有する。
後者の場合では、再生器ガスは、COボイラー又は炉に
通常通されない。
多くの公知法では、接触再生は、低圧で例えば約30p
sig より下で行われる。
それ故に、か〜る低圧再生器のガス状流出物の出口圧も
亦低い。
更に、再生器ガスをCOボイラー又は炉の如き燃焼容器
で燃焼させると、燃焼容器から出るガスは、典型的には
約−0.1〜1.0psigの範囲内の低い圧力を有す
る。
本発明のガス浄化法は低温又は高温再生法で得られた流
動接触分解再生器ガスに適用することができるが、この
ガスは、随意として、湿式スクラツビング処理を施す前
に後で燃焼帯域において燃焼させてもよい。
再生器流出ガス及びCOボイラーにおいて後で燃焼され
た再生器流出ガスの代表的な組成は次の如《である。
COボイラーから出る再生器ガス 成分 量 窒 素 65〜75モル% 酸 素 1〜 5モル% 二酸化炭素 10〜15モル% 水蒸気 10〜25モル% 成分 量 硫黄酸化物 2 0 〜8 0 0 vppm
窒素酸化物 50〜200vppm固体粒状物
0.02〜1.0グレン/SCF再生器流出物 成分 量 窒.素 60〜70モル% 酸素 <0.5モル% 二酸化炭素 6〜10モル% 一酸化炭素 6〜10モル% 水蒸気 10〜30モル% 硫黄酸化物 20〜800vppm窒素酸化物
0〜20 vppm固体粒状物 0.
04〜1.2グレン/SCFこ〜で添附図面を説明する
と、ガス状流出物は、流動接触分解再生器1から管路1
1を経て取出され、そしてCOボイラー2に導入されて
そこで燃焼される。
COボイラーから出る燃焼した再生器ガスは、約−0.
0φpsigの圧力(この圧力は、広範囲には約−0.
1〜1.0psigの範囲内であってよい)及び約60
0’Fの温度(この温度は約200〜1000’Fの範
囲内であってよい)である。
COボイラーのガス状流出物は二酸化炭素、酸素、二酸
化硫黄、三酸化硫黄、窒素、凝縮性物質及び固体粒状物
(これは、主として、流動接触分解プロセス間に用いら
れる分解触媒微粉である)を含む。
分解に用いられる通常の触媒は、シリカ、無定形若しく
は結晶質(ゼオライト)シリカーアルミナ、シリカージ
ルコニア、シリカーマグネシア等の如きけい質物質を含
む。
ガス状流出物中の触媒粒子の約1〜40重量%は寸法が
1ミクロンより下である。
凝縮性物質は、温度及び圧力の標準条件下に固体として
又は液体としてガス状流出物から凝縮するガス状流出物
(水蒸気を除いて)中の成分、例えば硫酸塩及びH2S
O4の如き無機物質並びに炭化水素特性を持つ有機物質
のどれかである。
ガス状のCOボイラー流出物は、管路13を経て取出さ
れ、そして冷却のために管路27を経て導入される水を
吹付けられる。
水処理したガス(こ〜で、約1 5 5’Fの温度にあ
る)は管路15を経てベンチュリスクラッパ−3に導入
され、そこでそれは管路23で導かれてベンチュリスク
ラッパ−3に噴入されろ水性スクラツビング混合物の流
れと接触する。
この場合に、COボイラーとベンチュリスクラツバーと
の間では中間的な圧縮は行われない。
水処理したガスは、約20〜80ft/秒好まし《は約
40〜50ft/秒の速度でベンチュリスクラツバーに
導入される。
スクラツピング混合物は、スクラツビング混合物20〜
120ガロン対ガス1 0 0 0 ft”の比率好ま
しくはスクラツビング混合物40〜80ガロン対ガス1
000ft3の比率でベンチュリスクラツバーに導入さ
れる。
また、スクラツビング混合物は、水中への固体粒子の所
望の閉じ込めを補助するために流入する水処理済みのガ
スの温度よりも冷たい温度でベンチュリスクラツバーに
導入される。
望まし《は、ベンチュリスクラツバーに注入されるスク
ラツビング混合物は、流入する水処理済みガスよりも約
5〜50’F好ましくは約10°F冷たい。
スクラツビング混合物は、6〜7好ましくは約6.5〜
7以下の範囲内のpHに維持されることが必須である。
pHの正確な制御は、ガスから除去される硫黄酸化物の
程度を決定し、そして特に工業的装置の連続操作として
実施するときの系の操作性に影響を及ぼす。
pHは、望まれないC02吸収を最少限にするために7
よりも高くないように維持されなければならない。
pHを制御するために、水性スクラツビング混合物に塩
基性物質が添加される。
塩基性物質は、例えば、アルカリ金属水酸化物、アンモ
ニア又は水酸化アンモニウムであってよい。
本発明の好ましい具体例では、スクラツビング混合物の
pH制御のための塩基性物質として水酸化ナトリウムが
用いられる。
スクラツビング混合物と流入するガス状混合物との接触
は、塩基性物質との反応によってガスから硫黄酸化物を
除去する。
スクラツビングされたガス及びスクラツビング混合物は
ベンチュリスクラツバー・の狭窄流路を流れ、これによ
ってガスとスクラツビング混合物との混合物の速度が増
大され、しかして普通の態様で固体粒子上で水が冷却さ
れて凝縮する。
ベンチュリスクラツバーの全流出物即ちガスと液体との
混合物の少なくとも一部分は、ベンチュリスクラツバー
から管路17を経て取出され、そして分離器ドラム4の
底部に存.在する可能性のある液体のVベル(添附図面
ではLで示される)よりも上で分離器ドラム4に導入さ
れる。
COボイラーからの流出圧と分離容器からの流出圧との
間でのガスの圧力降下は、水柱約1ft以下好ましくは
水柱約2in以下に保たれなければならない。
何故ならば、ベンチュリスクラツバーに入るガスは低圧
ガスであるからである。
本発明の方法は、スクラツバーから分離容器を経て煙突
までガスを移動させるために系でガス圧縮器を用いる必
要性を排除する。
分離器ドラムでは、ベンチュリスクラツバー流出物の非
凝縮性ガス部分は、上方に流れ、そして煙突19を経て
それを大気に排出する前にその露点よりも上に予熱され
る。
望ましくは、予熱は、ガス部分の温度を約5〜75′F
程上昇させそして好ましくはその温度を約30°F程上
昇させるような態様で実施され、そして管路35を経て
熱ガスを浄化ガスの上流流れに注入することによって達
成することができる。
熱ガスはガス加熱器5の流出物であってよいが、このガ
ス加熱器には管路31を経て燃料ガス及び管路33を経
て空気が導入される。
汚染された液体スクラツビング混合物は、分離器ドラム
4の底部(液体ホールドアップ帯域)に液相な形成する
これは、懸濁固形物(触媒)及び溶存固形物例えば硫酸
ナ} IJウム、亜硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム
並びにH2SO4の如き凝縮性液体汚染物を含有する。
分離器ドラムの液体ホールドアップ帯域に管路25を経
て補給水を導入することができる。
また、分離器ドラムの液体ホールドアップ帯域には、ス
クラツビング混合物のpHを所望レベルに維持するため
に管路29を経て塩基性物質(好ましい具体例では約3
0°Be’の水酸化ナトリウムである)を導入すること
もできる。
分離器ドラム内に存在する液体部分の少なくとも一部分
は管路21を経て引出される。
所望ならば、熱交換器(図示せず)の如き慣用手段によ
って所望温度に冷却された前記液体流出物の少なくとも
一部分は、スクラツビング混合物として管路23を経て
ベンチュリスクラッパ−3に再循環される。
別法として、分離器ドラムに導入する代わりに又は分離
器ドラムに導入する他に、再循環管に補給水酸化ナトリ
ウムを加えることができよう。
分離器ドラムの液体流出物の他の部分はプロセスから取
出され、そして所望ならば、それを投棄処分に対して好
適にするために濃縮、固形分の除去及び廃水の処理の如
き更にの処理を施すことができる。
次の実施例は、本発明の方法を例示するために提供され
る。
実施例 1 接触分解触媒再生器のガス状流出物から接触分解触媒微
粉並びにH2SO4及び(NH4)zs04の如き凝縮
性物質を除去するための本発明の方法の効率を例示する
ために、流動接触分解プロセス装置の再生器で生成した
ガスをジェットエゼクター型ベンチュリスクラッパーで
スクラッピングした。
試験で用いた特定のベンチュリスクラツバーは、1 2
in Koertrol Corporation製
モデル7010ジェットエゼクター型スクラツバーであ
った。
この種のスクラツバーは、ガス流れをスクラツビングし
圧縮するのに大量の高圧(40〜120psig)水流
れを必要とする。
水性スクラツビング混合物のpHを制御するのに水酸化
ナトリウムを用いた。
1000〜3000実ft3/分(ACFM)の再生器
ガス状流出物を処理する操作条件及び結果を第1表に要
約する。
第1表に要約した一連の実験では、水による予備処理な
しにガスをジェットエゼクター型ベンチュリに導入した
第 1 表 実 験 ABCDEFG流入ガス速度
、ACFM 1830 1480 141
0 1040 2050 2230 2720
流入温度、’F 750 7
35 700 620 765 NA
NA流出温度、’F 110
110 109 105 119
110 117三角ヘッド、水柱in
1.7 1.3 2.8 N
A NA NA 2−0スクラ″7グ混
合物速度’ 56 55 53
53 52 58 58gp
m スクラ″″グ混合物圧’ 56 56
52 52 50 90
90psig スクラ7/< −”%の7クラ″″″ NA
92 98 94 104
80 80ング混合物、下 スクラ″ゝ一力゛ら′)″″クラ″:/ 112
106 110 106 123
NA NAビング混合物、T スクラツビング混合物 pH 5.6
5.0 6.2 7.5 6.0
8.1 8.1触媒の量、グレン/SCF 入口 0.264 0
.264 0.279 0.279 0.6
07 NA O.246出口
0.005 0.011 0.004
0.006 0.005 0.005 0.0
26効率 98.2 95
.8 98.3 97.8 99.2
− − 89.3凝縮物の量、グレン/SCF 入口 0.202 0.
202 0.124 0.124 0.352
0.269 0.056出口
0.018 0.025 0.013 0
.010 0.007 0.004 0.003
効率 91.2 87.8
89.6 92.3 98.0 9
8.5 94.9NA一人手せず ACFM一実際のft ”/分 SCF一標準ft3 GPM−ガロン/分 これらの実験では、S02除去効率を測定する試みを行
わなかった。
実験C及びEでは、pHは本発明のpH範囲内に維持さ
れた。
例2 他の組の実験では、流動接触分解プロセス装置の再生容
器で生じたガスをCOボイラーで燃焼させた。
その後に、このCOボイラーから出るガスの流れをジェ
ットエゼクター型ベンチュリスクラツバーでスクラツビ
ングした。
これらの実験で用いた特定のベンチュリスクラツバーは
、ioinKoertrol Corporatio
n製モデ# 7 010ジェットエゼクター型スクラツ
バーであった。
水性スクラツビング混合物のpHを制御するのに水酸化
ナトリウムを用いた。
COボイラーは背圧の制限を受けて作動するので、低圧
ガスを圧縮するスクラツバーの能力は系における送風機
又はファンの必要性を排除する。
操作条件及び結果を第2表に要約する。
この組の実験では、ガスは、それをジェットエゼクター
型ヘンチュリに導入する前に,水と接触して冷却された
第 2 表 実験 HIJKLMNOP Q ガス速度、 767 810 880
890 897 855 750 753
700 635ACFM,スク ラッパ一人口 (10“゜) 急冷帯域の流入 154 175 177 1
73 188 171 180 139 1
40 137温度、下 急冷水速度、 4.0 4.0 18.0
7.0 7.0 7.0 7.0
7.0 7.0 7.OGPM スクラツバーの 130 137 120 1
25 130 130 130.5 118
116 108流入温度、下 流入圧、H20 −1.8 −1.4 −1.9
−2.0 −2.0 −2.0 −1.6
−1.5 −1.5 −1.4スクラツビング
53 52 72 75 76
75 36 36 34 32混
合物速度、 GPM スクラツビング 69 64 82
84 85 88 48 48
48 50混合物速度、 GPM/1 o o o ACF 分離器流出ガス 127 127 104 1
06 129 128 130.5 119
118 111温度、下 スクラツバーへ 127 126 100
105 129 128 130.5 129
106 106のスクラツビン グ混合物の温度、 下 分離器ドラムへ − 107 111
130.5 130 130.5 119
118 109のスクラツビン グ混合物の温度、 下 スクラツバーへ 5.5 5.7 6.0
6.8 6.7 6.7 6.5
6.9 7.4 8.0のスクラツビン グ混合物のpH スクラッパーノ 0.59 0.59 0.8
0.8 0.8 0.8 0.49
0.49 0.49 0.49ズルオリフイス 寸法、in ノズル圧、 110 110 100
100 100 100 125
125 100 100psig 実験 HI JKLMNOPQ 流入試料: 触媒の量、グ.0448 .0693 .0674 .
0597 .0624 .0427 .0379 .0
512.0422 .0377レン/SCF 無機凝縮性物、.0196 .0135 .0156
.0173 .0181 .0133 .0094 .
0151 .Q136 .0156グレy/S C F 有機凝縮性物、.0189 .0054 .0053
.0074 .0063 .0059 .0119 .
0085 .0051 .0038グレン:/SCF 全粒状物、グ.0833 .0882 .0383 .
0844 .0368 .0619 .0592 .0
748 .0609 .0571レン/SCF so2含量、 465 630 588 −
554 560 607 540 360
341wppm 流出試料: 触媒の量、グ.0039 .0035 .0018 .
0024 .0044 .0028 .0021 .0
037 .0020 .0043レン/SCF 無機凝縮性戦.0080 .0054 .0034 .
0024 .0059 .0035 .0041 .0
040 .0032 .0028グレン内CF 有機凝縮性物,.0060 .0022 .0029
.0020 .0023 .0035 .0070 .
0055 .0015 .0035グレ7/S CF 全粒状物、グ.0179 .0111 .0081 .
0063 .0126 .0093 .0132 .0
132 .0067 .0106レン/SCF SO2含量、 なし 4.4 2.2 なし
なし 4.3 4.3 なし なし なし
wppm 第2表のデータから分るように、実験H及び■は本発明
のpH範囲内よりも低いpHで、そして実験P及びQは
高いpHで行われた。
これらの短期間実験のデータは本法を広範囲のpH値に
わたって実施することができることを示すようであるけ
れども、工業規模プロセスの如き連続操作の操作性につ
いてはpHを6〜7に維持するのが必要であることが分
った。
それよりも高いpH値では、水性スクラツビング混合物
でのC02吸収は、苛性消費の増加並びに望ましくない
炭酸塩の形成なもたらす。
低いpH操作は、装置の腐食速度の増大をもたらすので
望まれない。
【図面の簡単な説明】
添附図面は本発明の1つの具体例の概略流れ図であって
、主要部は次の参照数字によって示される。 1:触媒再生器、2:COボイラー、3:ベンチュリス
クラツバー、4:分離器ドラム、5:ガス加熱器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 二酸化硫黄及び分解触媒微粉を含有し且つ該触媒微
    粉が寸法1ミクロンよりも下の粒子を約40重量%まで
    含むところのガス状流出物から二酸化硫黄及び分解触媒
    微粉を除去するに当り、(a) 前記ガス状流出物を
    ベンチュリ構造体に導入しそしてそれを、アルカリ金属
    水酸化物、水酸化アンモニウム及びアンモニアよりなる
    群から選定される塩基性物質を含有ししかも約6〜約7
    の範囲内のpHに維持された水性スクラッピング混合物
    の比較的冷たい高速度流れと接触させる工程、 (b) 前記のガスとスクラツバー混合物との混合物
    を前記ペンチュリ構造体の狭窄通路を通してその速度を
    高める工程、 (C) 工程(b)からの混合物をベンチュリ構造体
    から回収する工程、及び (d) 前記の回収した混合物を触媒微粉及び二酸化
    硫黄含量が減少されたガス部分及び液体部分に分離する
    工程、 からなるガス状流出物からの二酸化硫黄及び分解触媒微
    粉除去法。 2 触媒微粉の1〜40重量%が寸法1ミクロンより下
    であることからなる特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 塩基性物質が水酸化ナトリウムであることからなる
    特許請求の範囲第1項記載の方法。 4 分離した液体部分の一部分をガスースクラツビング
    混合物接触工程(a)に再循環させることからなる特許
    請求の範囲第1項記載の方法。 5 ガス状流出物を工程(a)のベンチュリ構造体の導
    入前に水と接触させることからなる特許請求の範囲第1
    項記載の方法。 6 ガス状流出物を水予備処理工程なしに工ia)のベ
    ンチュリ構造体に導入することからなる特許請求の範囲
    第1項記載の方法。 7 工程(d)で得たガス状部分をその露点よりも上に
    予熱することからなる特許請求の範囲第1項記載の方法
    。 8 ガス状流出物が接触分解プロセスの再生帯域で生成
    したガス状混合物であることからなる特許請求の範囲第
    1項記載の方法。 9 ガス状流出物が接触分解プロセスの再生帯域の流出
    物を燃焼帯域で燃焼させることによって生成したガス状
    混合物であることからなる特許請求の範囲第1項記載の
    方法。 10 水性スクラツビング混合物の高速度流れがベン
    チュリ構造体へのガス状流出物の導入温度よりも約5〜
    約50°F冷たいことからなる特許請求の範囲第1項記
    載の方法。 11 触媒微粉がげい質物質を含むことからなる特許
    請求の範囲第1項記載の方法。 12 触媒微粉が無定性又は結晶質シリカーアルミナ
    或いはそれらの混合物を含むことからなる特許請求の範
    囲第1項記載の方法。
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