JPS6057364B2 - ガス流から亜硫酸ガスを洗浄する方法 - Google Patents

ガス流から亜硫酸ガスを洗浄する方法

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JPS6057364B2
JPS6057364B2 JP55039606A JP3960680A JPS6057364B2 JP S6057364 B2 JPS6057364 B2 JP S6057364B2 JP 55039606 A JP55039606 A JP 55039606A JP 3960680 A JP3960680 A JP 3960680A JP S6057364 B2 JPS6057364 B2 JP S6057364B2
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マ−ク・リツチマン
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/48Sulfur compounds
    • B01D53/50Sulfur oxides
    • B01D53/501Sulfur oxides by treating the gases with a solution or a suspension of an alkali or earth-alkali or ammonium compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/48Sulfur dioxide; Sulfurous acid
    • C01B17/50Preparation of sulfur dioxide
    • C01B17/60Isolation of sulfur dioxide from gases

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は50、洗浄効率及び冷却に対してスラリー濃度
を制御しながら補充水の使用を最適にする煙道ガス脱硫
用の一つは第一循環系(冷却剤循環 ″・系)であり、
他は第二循環系(吸収剤循環系)である独特の二重循環
式βO2洗浄方法によるガス流冷却器−吸収器の操作方
法に係わるものである。
石灰石(CaCO、)又は■焼石灰石製品、石灰及び水
和石灰などのアルカリ固体を含有するスラリ゜一により
ボイラー煙道ガスを洗浄する方法はこれらの燃焼ガスか
らの亜硫酸ガス(SO2)の除去では周知の方法である
。然しながら標準の洗浄方法では操作に要する補充水が
著しい量となり、そのために装置全体における水の要求
量が増加している。装置には適当な品質の水が限られた
量でのみ用い得られることが多いので、洗浄方法は高品
質の補充又は再使用水を最少量で使うことが必要である
。亜硫酸ガスの洗浄方法では主として2つの方面で失わ
れる水の代わりをさせるために補充水が必要である。
即ち田洗浄器を通過する煙道ガスの冷却及び温度低下に
よる蒸発によつて失われる水;及び(2)系統から排出
される未反応の薬剤、亜硫酸カルシウム水和物及び硫酸
カルシウム水和物のスラリーから成る固体排棄物の排出
と共に失われる水である。従つて、これらの水損失を減
少させることによつて系統への全補充水の要求を最小に
することができる。本発明者等は脱水系からの循環水を
制御し、第二循環系(吸収剤循環系)からの高及び低固
体含有のスラリー流を選択的に用いることにより、第1
水性スラリー(冷却剤スラリー)濃度を制御することが
でき、かつ新しい補充水の要求を減少させることができ
ることを見出した。
二重循環大工〔d−4〕において処分される固体は主と
して硫酸カルシウムである特許請求の範囲第1項記載の
方法。7前記工程〔d〕からの低固体含有流は主として
水と炭酸カルシウムである特許請求の範囲第1項記載の
方法。
8高固体含有底流は主として水、亜硫酸カルシウム及び
硫酸カルシウムである特許請求の範囲第5項記載の方法
。9 (a)第一循環系(冷却剤循環系)において、ガ
ス流をアルカリ固体を含有する第1水性スラリーで冷却
し;(b)第二循環系(吸収剤循環系)において、冷却
せるガス流を第1水性スラリーとは別のアルカリ固体を
含有する第2水性スラリーで洗浄し;(c)第2水性ス
ラリーにおけるアルカリ固体含有量をガス流における亜
硫酸ガス含有量により6〜14%のレベルに、必要に応
じアルカリ固体及び水の一方又は両方を添加することに
よつて保持し;(d)第1水性スラリーにおけるアルカ
リ固体含有量を、ガス流における亜硫酸ガス含有量によ
り3%以上のレベルに、前記レベルより高いか又は低い
アルカリ固体含有量を有する第2水性スラリー部分より
アルカリ固体及び水の一方又は両方を取り出すことによ
つて保持する工程より成るガス流から亜硫酸ガスを洗浄
するための特許請求の範囲第1項記載の2つの循環系よ
り成るガス流冷却器一吸収器の操作方法。
10アルカリ固体はCacO3より成り、又新し.い水
とアルカリ固体との濃縮スラリーが第2水性スラリーに
導入され、かつ循環スラリーは第2水性スラリーにおけ
る溶解硫酸カルシウム化合物の形成を避けかつ実質的に
開放第二循環系を形成するために第2水性スラリーより
取り出され第1水!性スラリーに導入される特許請求の
範囲第9項記載の方法。
11スラリーは冷却工程において失われるスラリーに対
し部分的に代用するために第2水性スラリーから第1水
性スラリーに連続的に供給される−特許請求の範囲第1
0項記載の方法。
12第1水性スラリーと第2水性スラリーは別々の冷却
循環系及び洗浄循環系において循環される特許請求の範
囲第11項記載の方法。
13ガス流の洗浄はガスが底部より入り、上部から出て
行く密閉容器において行なわれ、第1水性スラリーは容
器の底部付近でガス流に噴霧されまた第2水性スラリー
は容器の上部付近でガス流に噴霧され、而も各噴霧スラ
リーは別々に集められる特許請求の範囲第9項記載の方
法。
14水は容器において第2水性スラリースプレー上でガ
ス流に噴霧され、噴霧水は第2水性スラリーと共に集め
られる特許請求の範囲第13項記ノ載の方法。
発明の詳細な説明 本発明はSO,洗浄効率及び冷却に対してスラリー濃度
を制御しながら補充水の使用を最適にする煙道ガス脱硫
用の一つは第一循環系(冷却剤循環系)であり、他は第
二循環系(吸収剤循環系)である独特の二重循環式迫,
洗浄方法によるガス流冷却器一吸収器の操作方法に係わ
るものである。
石灰石(CaCOJ)又は■焼石灰石製品、石灰及び水
和石灰などのアルカリ固体を含有するスラリーによリボ
イラー煙道ガスを洗浄する方法はこれらの燃焼ガスから
の亜硫酸ガス(SO2)の除去では周知の方法である。
然しながら標準の洗浄方法では操作に要する補充水が著
しい量となり、そのために装置全体における水の要求量
が増加している。装置には適当な品質の水が限られた量
でのみ用い得られることが多いので、洗浄方法は高品質
の補充又は再使用水を最少量で使うことが必要である。
亜硫酸ガスの洗浄方法では主として2つの方面で失われ
る水の代わりをさせるために補充水が必要である。
即ち(1)洗浄器を通過する煙道ガスの冷却及び温度低
下による蒸発によつて失われる水;及び(2)系統から
排出される未反応の薬剤、亜硫酸カルシウム水和物及び
硫酸カルシウム水和物のスラリーから成る固体排棄物の
排出と共に失われる水である。従つて、これらの水損失
を減少させることによつて系統への全補充水の要求を最
小にすることができる。本発明者等は脱水系からの循環
水を制御し、第二循環系(吸収剤循環系)からの高及び
低固体含有のスラリー流を選択的に用いることにより、
第1水性スラリー(冷却剤スラリー)濃度を制御するこ
とができ、かつ新しい補充水の要求を減少させることが
できることを見出した。
二重循環式工程では、スケール形成および腐蝕しがちな
水滴捕集器(Demister)を含む主吸収器系が本
工程の蒸発冷却器の部分から隔離され、すべての循環水
は蒸発冷却器循環系に戻されるが、水滴捕集器及び主吸
収器部を含む循環系には戻されない。然しながらSO,
の供給速度が変わる場合には、冷却剤循環系への循環水
は冷却剤循環系の蒸発物質の均衡に対して過剰であるか
又は不足することがある。どちらの不均衡も補償するに
は、吸収剤循環系を適当な操作均衡に維持しながら2つ
の循環系の間に分離器及び流量制御装置を用いて冷却剤
循環系への水の均衡流量を増減することが必要である。
通常スラリーの組成は冷却剤循環系においては亜硫酸カ
ルシウムと硫酸カルシウムの反応生成物を3%より多く
なる様に制御すべきである。さらに亜硫酸ガスの有効な
吸収を行なうには、カルシウム基剤を最低水準より上に
維持しなければならない。典型的には吸収器は6%〜1
4%の固体含量で操作される。二重循環式工程はそれか
ら水滴捕集器および主吸収器部分の操作を完全な開放循
環系(0pen100p)にし、その結果汚染された循
環水は避けられ、追加の水滴捕集器洗滌水の使用を最大
にする。
これらの部分において循環水を用いないことはSO2除
去系の連続操作をさまたげるところの殼の形成、スケー
ルの形成及び制御されない結晶化を減少する。これは又
塩化物の様な溶解している化学薬品による腐蝕を防止す
るのに必要な高価な物質の使用を少なくさせる。第一循
環系即ち冷却剤循環系における脱水系からの循環水を使
用することは全系の操作を閉鎖循環系(ClOsedl
OOp)にし、その結実用いられる水の総ては排棄する
というよりはむしろ操作に使用される。
図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
図面の第1図において、10は本発明の系統を一般的に
示し、該系統は多段冷却器一吸収器塔12を含み該塔1
2は第2図にさらに詳細に記載され、冷却器14と吸収
器16を含む。
矢印18a,b及びcは供給源110より夫々冷却器1
4へのガス流、冷却器14から吸収器16へのガス流及
び吸収器16からのSO2洗浄済の煙道ガスを表わす。
この系統の他の主要な構成要素には吸収剤タンク20、
冷却剤タンク22、脱水系24、吸収剤分離器26、ポ
ンプ28,30及び32を含み、ポンプの夫々にはポン
プ32,30及び28に対して夫々34a,b及びcで
表わされたポンプ密封水流入口を有する。系統への主要
な液体/スラリー管路は次の通りである:吸収剤タンク
20からポンプ28への管路36;ポンプ28から吸収
器16への第1吸収剤供給管路より成る管路38;吸収
剤タンク20からポンプ30への第2吸収剤供給管路4
0;ポンプ30から吸収器16への第2吸収剤供給管路
42;第2吸収剤供給管路42から吸収剤分離器26へ
の管路42の分岐から成る管路44;吸収器16から吸
収剤タンク20への管路46:多段冷却器一吸収器塔1
2への水滴捕集器洗浄水管路48:吸収剤タンク20へ
の薬剤供給管路50;吸収剤分離器26から吸収剤タン
ク20への出口管路52;吸収剤分離器26からの出口
管路54:冷却剤タンク22への吸収剤タンク20の溢
流管路56;冷却剤タンク22からポンプ32への管路
58;ポンプ32から冷却器14への冷却剤供給管路よ
り成る管路60:冷却器14から冷却剤タンク22への
冷却剤戻り管路62;冷却剤タンク22から弁10Cを
経由する脱水系24への排出管より成る管路64;脱水
系24から冷却剤タンク22への管路66;及び脱水系
24から弁106″を経由する脱水系排出管路より成る
管路68。
Bさて第2図において、多段冷却器一吸収器塔12はそ
の底部近くに煙道ガス入口72及び上端にSO2洗浄済
煙道ガス出口73を有する垂直に伸びた外殼70を有す
る。
煙道ガス入口72の下には水溜め74、即ち一般的に7
6で示した水溜め攪・拌機構を設けた冷却剤タンクが設
けられている。第2図において、冷却器部分は一般的に
14で又吸収器部分は一般的に16で示されている。冷
却器部分には多数のヘッダー80を含み、ヘッダーはポ
ンプ32から管路60に接続しており、各フヘツダーに
は多数のスプレー出口ノズル82が設けられている。好
ましい具体例では、冷却器部分14は入口72から入る
煙道ガスを接線方向に上に流すように竜巻き型である。
第1図に示されている戻り管路62はヘッダー80から
冷却剤タンク22への処理流体の重力による戻りである
。冷却器部分14と吸収器部分16の間には一般的に8
4で示される気一液鉢形分離器(Gas/11quid
b0w1separat0r)がある。この分離器84
は水滴捕集器からの水と吸収器からのスラリー流体を集
め、集めた流体は管路46を通つて分離器84から吸収
剤タンクに戻る様にしてある。鉢形分離器84の上には
86と86aで示される多数のヘッダーがありその各々
は第1及び第2吸収剤供給管路より成る管路38と42
に接続している。ヘッダー86と86aの各々には多数
のスプレー型出口ノズル88が設けられており、ヘッダ
ー86と86aの間には通常の充填塔装置(COnve
ntiOnalpackedtOwerarrange
ment)90がある。
ヘッダー86aの上には下部水滴捕集器92と上部水滴
捕集器94が配置せられている。下部水滴捕集器用の洗
滌水はスプレー型出口98を有するヘッダー96を経て
供給される。上部水滴捕集器にも又スプレー型出口10
2を備えたヘッダー100を含む洗滌水手段が設けられ
ている。第1図に示される吸収剤分離器26と脱水系2
4はハイドロクロン(HydrOclOrles)、濃
縮器、遠心分離器又は真空瀘過器の形を取り得る。
再び本発明の図面において、二重式循環系には殆どすべ
ての蒸発水損失が生じる第一循環系(冷却剤循環系)A
と水滴捕集器92〜94を包含する第二循環系(吸収剤
循環系)Bを含み、この場合ガスは先ず冷却剤循環系を
通過してから、つい.で吸収剤循環系を通過する。
薬剤流はガス流に対して対向流をなし、先す吸収剤循環
系を通過する。固体は系統から次の様にして除去される
;即ちカルシウム基剤とした薬剤と亜硫酸ガスとの間の
固体反応生成物及び末反応薬剤の1部は吸収剤ζ循環系
Bの吸収剤タンク20から管路56を通つて一部の水と
一緒にむしろ一定濃度で冷却剤循環系Aに供給される。
スラリーは又管路44、吸収剤分離器26及び管路54
によつて冷却剤循環系Aに送られる。ついで固体は冷却
剤循環系Aを循t環し、こ)で未反応薬剤の濃度が減少
するにつれてより多くの反応生成物が形成される。つい
で固体は冷却器から脱水系24へ最終排棄物として排出
される。補充水は吸収剤循環系に(1)50で薬剤と共
に入る水;(2)34c<5bでの夫々スラリーポンプ
のバッキング押え(PackingglarKl)用の
小量の水;及び(3)48での水滴捕集器洗滌水として
入る。
又補充水は冷却剤循環系に(1)34a及び34dで夫
々スラリーポンプ及び攪拌機のバッキング押え用の少量
の新鮮な補充水;(2)蒸発損失の大部分に置き代わる
66での冷却剤補充水(循環水);及び(3)56″で
の吸収剤循環系排出固体に随拌する1水として入つてく
る。冷却剤補充水への工程上の要求がスラッジ脱水系、
及び吸収剤循環系排出物から生じる循環水によつて満た
されるならば最適の水利用が達成される。
生成する循環水が冷却剤補充水の要求を超える場合には
、吸収剤循環系排出スラリーにおける固体の濃度を増加
しなければならない。
このことは吸収剤分離器26での標準制御によつて行わ
れる。即ち3%〜10%の範囲の固体含量を有する低・
固体流を吸収剤タンク20に戻しながら、10%〜50
%の範囲の固体含量を有する高固体流を管路54に流し
管路56を流れるスラリーと混合させる。次いで高固体
含量スラリーを冷却剤循環系に排出して吸収剤循環系を
開放系として操作する。勿論、両循環系を一緒に考えれ
ば閉鎖循環系を構成する。生成する循環水が冷却剤補充
水の要求より少ない時のこれらの操作条件としては、水
の含有量を増加するか又は分離器26から排出する低固
体流を管路5『において吸収剤タンク放出スラリーと混
合させるように導くことによつて吸収器排液における固
体含量を減少するのが望ましい。
同時に、全体の新鮮な補充水の要求に比例して吸収剤循
環系へ水滴捕集器洗滌水として水を加えることがある。
上記の如く、吸収剤循環系の固体及び薬剤均衡に影響を
与えることなく吸収剤循環系排出固体と一緒に排出する
水の量即ち排出スラリー濃度を変えることが必要である
このことは固一液分離器26の使用及び商業的に入手出
来る制御装置によつて行われる。この装置は吸収剤循環
系スラリーの一部を処理して2つの流れ、即ち高固体流
と低固体流を発生させる。これらの流れの何れか一方又
は両方は冷却剤タンク22に流入するスラリーにおいて
所望濃度を含有する流れ5『を作るために1又はそれ以
上の管路54を通して適当量の未処理吸収剤循環系スラ
リー56と結合される。この方法により、広い範囲の固
体含量を吸収器放出流から得ることができる。装置の操
作条件即ち装入物因子及びSO2ガス含量は絶えず変化
しているのであるから吸収器回路での固体発生割合及び
冷却器回路に入れる必要のある水の量も又変化している
吸収器系をスラリー中の水対固体に対しての操作上の要
求に対応させるには操作信号が用いられる。この信号は
吸収器塔へのSO2流入、吸収器のスラリー密度、又は
変化する吸収器塔へのSO2流と共に吸収剤循環系から
冷却剤タンクへのスラリー排出物の所望濃度に変化する
他の操作上の変数に関係する。この信号は制御器(図示
せず)に供給され冷却器タンクへの固体排出物の濃度を
所望水準に維持する。
【図面の簡単な説明】
第1図は簡略化した本発明の系の系統図である。 第2図は本発明の系を実施するに有用な多段冷却器一吸
収器塔の1部切断略式図である。12・・・・・多段冷
却器一吸収器塔、14・・・・・・冷却器、16・・・
・・・吸収器、20・・・・・・吸収剤タンク、22・
・・・・・冷却剤タンク、24・・・・・・脱水系、2
6・・吸収剤分離器、28,30,32・・・・・・ポ
ンプ、50・・・・・・吸収剤タンク20への薬剤供給
管、70・・・・・外壁、72・・・・・・煙道ガス入
口、80・・・・・・ヘッダー、84・・・・・・鉢形
分離器、86,86a・・・・・・ヘッダー、90・・
・・・・充填塔装置、92,94・・・・・・水滴捕集
器、96,100・・・・・・ヘッダー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1(a)ガス流を第一循環系(冷却剤循環系)において
    、アルカリを含有する第1水性スラリーで冷却し;(b
    )冷却器よりの排液を冷却剤タンクに送り;(c)冷却
    せるガス流を亜硫酸ガス吸収器において、前記第1水性
    スラリーとは別のアルカリを含有する第2水性スラリー
    で洗浄し;(d)(1)亜硫酸ガス吸収器より排出され
    る水性スラリーを液体固体分離器において低固体含量量
    の溢出流と高固体含有流の底流とに分け;(2)第2水
    性スラリーの高固体含有量の底流を冷却剤タンクに送り
    ;(3)冷却剤タンクにおける水性スラリーの一部を連
    続的に脱水し;(4)水を冷却剤タンクに戻しながら脱
    水工程からの固体を処分し;(5)低固体含有流の溢出
    流は再使用のために吸収剤タンクに送り、必要に応じて
    それに水及びアルカリを添加することにより再循環水及
    び分離器よりの高固体含有量及び低固体含有量の流れの
    選択的利用を調節する工程より成るガス流より亜硫酸ガ
    スを洗浄する2つの循環系より成るガス流冷却器−吸収
    器の操作方法。 2 洗浄せるガス流は水滴捕集器を通過し、水滴捕集器
    は水で洗滌され、水滴捕集器からの洗滌水は第二循環系
    における吸収器からの排出液に添加される特許請求の範
    囲第1項記載の方法。 3 アルカリ試薬は石灰又は石灰石である特許請求の範
    囲第1項記載の方法。 4 亜硫酸ガス吸収器における水性スラリーの固体含有
    量は6〜14%固体含有量に保たれる特許請求の範囲第
    1項記載の方法。 5 分離工程よりの高固体含有流は10〜50%の範囲
    の固体含有量を有し、又低固体含有流は3〜10%の範
    囲の固体含有量を有する特許請求の範囲第1項記載の方
    法。 6 アルカリ固体はCaCO_3より成り、前記工程〔
    d−(4)〕において処分される固体は主として硫酸カ
    ルシウムである特許請求の範囲第1項記載の方法。 7 前記工程〔d〕からの低固体含有流は主として水と
    炭酸カルシウムである特許請求の範囲第1項記載の方法
    。 8 高固体含有底流は主として水、亜硫酸カルシウム及
    び硫酸カルシウムである特許請求の範囲第5項記載の方
    法。 9(a)第一循環系(冷却剤循環系)において、ガス流
    をアルカリ固体を含有する第1水性スラリーで冷却し;
    (b)第二循環系(吸収剤循環系)において、冷却せる
    ガス流を第1水性スラリーとは別のアルカリ固体を含有
    する第2水性スラリーで洗浄し;(c)第2水性スラリ
    ーにおけるアルカリ固体含有量をガス流における亜硫酸
    ガス含有量により6〜14%のレベルに、必要に応じア
    ルカリ固体及び水の一方又は両方を添加することによつ
    て保持し;(d)第1水性スラリーにおけるアルカリ固
    体含有量を、ガス流における亜硫酸ガス含有量により3
    %以上のレベルに、前記レベルより高いか又は低いアル
    カリ固体含有量を有する第2水性スラリー部分よりアル
    カリ固体及び水の一方又は両方を取り出すことによつて
    保持する工程より成るガス流から亜硫酸ガスを洗浄する
    ための特許請求の範囲第1項記載の2つの循環系より成
    るガス流冷却器−吸収器の操作方法。 10 アルカリ固体はCaCO_3より成り、又新しい
    水とアルカリ固体との濃縮スラリーが第2水性スラリー
    に導入され、かつ循環スラリーは第2水性スラリーにお
    ける溶解硫酸カルシウム化合物の形成を避けかつ実質的
    に開放第二循環系を形成するために第2水性スラリーよ
    り取り出され第1水性スラリーに導入される特許請求の
    範囲第9項記載の方法。 11 スラリーは冷却工程において失われるスラリーに
    対し部分的に代用するために第2水性スラリーから第1
    水性スラリーに連続的に供給される特許請求の範囲第1
    0項記載の方法。 12 第1水性スラリーと第2水性スラリーは別々の冷
    却循環系及び洗浄循環系において循環される特許請求の
    範囲第11項記載の方法。 13 ガス流の洗浄はガスが底部より入り、上部から出
    て行く密閉容器において行なわれ、第1水性スラリーは
    容器の底部付近でガス流に噴霧されまた第2水性スラリ
    ーは容器の上部付近でガス流に噴霧され、而も各噴霧ス
    ラリーは別々に集められる特許請求の範囲第9項記載の
    方法。 14 水は容器において第2水性スラリースプレー上で
    ガス流に噴霧され、噴霧水は第2水性スラリーと共に集
    められる特許請求の範囲第13項記載の方法。
JP55039606A 1979-03-30 1980-03-27 ガス流から亜硫酸ガスを洗浄する方法 Expired JPS6057364B2 (ja)

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US25577 1998-02-18

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