JP5020369B2

JP5020369B2 - 酸性ミストの除去処理方法、及びその除去処理装置

Info

Publication number: JP5020369B2
Application number: JP2010239585A
Authority: JP
Inventors: 弘己浜野和
Original assignee: 株式会社島工業
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2030-10-26
Also published as: JP2012091098A

Description

本願発明は、発煙硫酸等のガス中に存在する硫酸、塩酸、硝酸、等の酸性ミストの除去処理方法、及びその除去処理装置に関する。

霧状になった硫酸、塩酸、硝酸、等を含む水滴などの微粒子が大気中に浮遊した状態の酸性ミスト、特に硫酸ミストを含む発煙硫酸等のガスは、大気中に大量にかつ継続的に放出されると酸性雨となって地表に降り注ぎ、広範な自然環境の破壊に繋がることは既によく知られている現象である。

また、局所的な硫酸ミストの放出であっても、近隣の設備や装置に腐食や化学変化による機器への障害や製品の品質低下を招くおそれがあり、その高精度の除去が要請されている。

かかる硫酸ミストは、種々の化学的処理行程、例えば、湿潤ガスを濃硫酸で乾燥する処理過程や、または排煙脱硫設備における排煙中のＳＯ_３が水と凝縮して発生するなど、化学プロセス内でも何らかの理由で発生する場合がある。

一般に、硫酸ミスト等の酸性ミストの除去処理（いわゆるＳＯｘ除去法）としては、アルカリや水を吸収液としたスクラバーによる洗浄方式がよく知られている。この方式は、発煙硫酸等の被処理ガスを送気して充満させた処理槽内への所謂シャワーリングによって酸性ミストを除去する方法であった。

また、他の除去処理方法や装置も多数開示されている。例えば、特許文献１には、グラスウール等のフィルター層を通して硫酸ミストを除去する方法が開示されている。特許文献２には、形成した超微細ミストのブラウン運動を利用して酸物のケミカル物質を除去する方法及び装置が開示されている。特許文献３には、特定多孔質材料から成る散気部材をもって、洗浄塔を複数段の洗浄槽に分割すると共に、各段において吸収溶液中に硫酸ミストを含むガスをバブリングさせることにより、硫酸ミストを除去する方法及び装置が開示されている。

特開平６−１７１９０７号公報（第２―３頁）特開２０００―４２３３８号公報（第３―４頁、第１図）特開２００２―１３６８２５号公報（第３―４頁、第１図）

しかしながら、スクラバーによる洗浄方式では、ＳＯ_２は９０％以上において除去可能であるが、ＳＯ_３は５０％程度しか除去されない問題があった。特許文献１に示すグラスウール等のフィルター層を使用する方法では、ミスト捕集量に限界があり、１μｍ以下の微粒子を含む酸性ミストを対象とした場合、１〜２ｐｐｍ程度のミストが除去されずに通過してしまう問題があった。

また、特許文献２に示す除去方法では、超微細ミスト生成手段、すなわち、水滴を減圧膨張により超微細ミストに分裂させる衝立板が必須構成となり、この超微細ミスト生成手段が高価であることに加え、この構成を付加することによる装置の大型化とが相俟って装置全体の製造コストが高価となる問題があった。

特許文献３の除去方法においても、バブリングさせるための散気部材を有する洗浄槽を複数段（実質的に３段）に渡って連結した洗浄塔を必須構成とするために装置が大型化し、特許文献２と場合と同様に装置全体としての製造コストが高価となる問題があった。

そこで、本願発明は上記問題点に着目し、簡易、簡略な構成でありながら、発煙硫酸等のガスの酸性ミストを高効率で除去可能な除去処理方法、及びその除去処理装置を提供する。

本願発明の酸性ミストの除去処理方法（以下、「本処理方法」と略称する）は、上記課題を解決するため、以下の構成を採用している。

すなわち、気密に構成した内部空間を、不織布から成る透水性のフィルター層を水平横断面上に配置して上下に分割した気密性の区画域を構成すると共に、該上位区画域の気圧を下位区画域の気圧より小さく設定した後、前記下位区画域内に発煙硫酸等の酸性ミストを含む被処理ガス（以下、「ガス」と略称する。）を送気すると共に、下位区画域において酸性ミストが溶存し得る溶液（以下、「溶液」と略称する）を前記フィルター層へ向けて下方から噴射させ、該噴射によって前記フィルター層を通過した溶液で該フィルター層を底面とする上位区画域内に所定深さの液相を形成させて液相内に多数の気泡をさせることにより、噴射、フィルター層、及び液相、を介して酸性ミストを捕集したことを特徴としている。

本処理方法では、上位区画域の気圧を下位区画域の気圧より小さく設定しているため、下位区画域から上位区画域へと空気の流れができる。このため、下位区画域に送気、導入されたガスは、噴射された溶液と混合しつつフィルター層を通過すると共に、溶液はフィルター層の上面側に留まり液相を形成することとなる。

また、ガスを上位区画域内の液相内を通過させ、液相内に多数の気泡を発生させたことを特徴としている。これは、上位区画域と下位区画域の気圧差、及び噴射する溶液量を調整して所定以上の深さの液相を形成することを特徴としている。その深さは下位区画域に導入するガスの送気量、又は上位区画域の内圧を低くすることにより調整している。これにより液相内に多数の気泡を発生させる所謂バブリングを活発化させて、酸性ミストを溶液中により効果的に溶存させて捕集している。

次に、上記した本処理方法を用いた酸性ミストの除去処理装置（以下、「本処理装置」と略称する。）は、以下の構成を採用している。

すなわち、気密に構成した内部空間の水平横断面上に不織布から成る透水性のフィルター層を配置して上下の区画域に分割すると共に、該分割により形成した上位区画域の気圧を下位区画域の気圧より小さく設定して成る処理槽と、該処理槽の下位区画域に連通して酸性ミストを含む被処理ガスを導入するための導入口と、前記上位区画域の底面を構成するように水平に配設した前記フィルター層へ向けて下方から酸性ミストが溶存し得る溶液を噴射させる噴射手段と、前記上位区画域の下部側に配設して上記フィルター層を浸透して貯留した上記溶液を流出させるための排水口と、前記上位区画域の上部側の空間域と連通させた負圧手段と、から成ること特徴としている。

また、処理槽の上位区画域には連通させた負圧手段の他に処理槽の下位区画域には加圧手段を接続したことを特徴としている。具体的には、上記排気口に負圧手段、例えば、バキューム手段を接続して上位区画域を負圧にしたり、又は下位区画域に加圧手段、例えば、送気手段を接続して下位区画域を加圧しても良い。この結果、上位区画域の気圧を下位区画域の気圧より小さくなるように構成している。

不織布から成るフィルター層は、四弗化エチレン素材の繊維から成る不織布とすることを好適例としている。この不織布は耐酸性、耐熱性に優れており、シート状に絡み合わせた際の繊維の網目が極小であると共に、透水性を有するものである。

また、本処理装置は上位区画域のフィルター層の上方に貯留して液相を成す溶液を回収し、回収した溶液を噴射手段に供給する循環機構を構築したことを特徴としている。この循環機構により、溶液の再利用が可能となる。なお、循環する溶液中の酸性ミスト濃度が所定値を超えた場合には、溶液全体を廃棄して交換する。
［作用］

本処理方法及び本処理装置は、上記構成によって酸性ミストを以下のように捕集している。
まず、下位区画域において、噴射する溶液と酸性ミストを含むガスが混合して噴霧状の混合気を形成する結果、酸性ミストを溶液に溶存させて捕集している。

次に、混合気がフィルター層を通過する際に、噴射する溶液に溶損し得なかった酸性ミストをフィルター層の繊維によって捕集している。フィルター層は混合気により全体が湿潤しているため、酸性ミストの捕集効率が向上している。

フィルター層を透水した溶液はフィルター層の上面に液相を形成する。そして、この液相中をフィルター層でも捕集されずに通過した酸性ミストを含むガスが気泡となって通過するため、所謂バブリング作用が発生し、酸性ミストを液相内に溶存させて捕集している。

さらに、液相を通過し終えた気泡は液相界面で破裂して飛沫が拡散するため、この飛沫により上記の捕集工程で残留して上位区画域に浮遊する酸性ミストを捕集している。

本処理方法及び本処理装置は、上記構成によって酸性ミスト、特に硫酸ミストを高精度に捕集し、発煙硫酸等のガス中の硫酸ミストを高効率に除去処理（硫酸ミストの濃度が０．１ｐｐｍ以下になるように除去。）することができる。

また、本処理装置は、気密構成の処理槽をフィルター層で上下の区画域に分割すると共に、下位区画域に導入したガス及び溶液の混合気を上位区画域へフィルター層を通過させつつ移動する気圧差を設けた簡易、簡略な構成である。この簡易、簡略な構成によって本処理方法の実施を実現しているため、装置全体を小型化でき、ひいては製造コストを抑制することができる。

さらに、本処理装置は上位区画域で液相をなす溶液を回収すると共に、再度噴射手段に供給する循環機構を構築しているため、保守や管理コストも抑制することができる。

本処理装置の実施形態例を示す概略説明図である。本処理方法における酸性ミストの捕集工程を示す説明図である。

以下、本処理方法及び本処理装置についての最良の実施形態例を添付図面に基づいて詳細に説明する。また、除去処理対象とする酸性ミストは、発煙硫酸に含まれる硫酸ミストとして説明する。

まず、本処理装置について説明する。図１に示す符号１は本処理装置である。本処理装置１は、主に、処理槽２と、処理槽２の内部を上位区画域２１と下位区画域２２と上下に２分割するフィルター層３と、処理槽２の上位区画域２１に連結して処理槽内を吸引して気圧を下げるバキューム手段４と、処理槽２の下位区画域２２に配設され、フィルター層３に向かって硫酸ミストが溶存し得る溶液を噴射するスプレーヘッド７１と、下位区画域２２に発煙硫酸である被処理ガスｇ（以下、「ガス」と称する。）を導入する導入口６１と、から構成している。

まず、処理槽２は、強化繊維プラスチック（ＦＲＰ）や塩化ビニル（ＰＶ）等の樹脂材から気密性をもって所定容積の内部空間を有するように形成した矩形箱状体であって、下部には後述する循環タンク９を配設した構成である。

処理槽２には、その内部空間を上位区画域２１と下位区画域２２と上下２層に２分割するシート状のフィルター層３を水平横断面上に配設している。フィルター層３は耐酸性及び耐熱性に優れると共に透水性を有する不織布であり、０．５〜１．０μｍの硫酸ミストが捕集可能な繊維の網目を有するものが好適である。本実施形態例では、四弗化エチレン素材の繊維から形成した不織布、（株）フジコー社製の商品名「フジロン７０００」を採用している。

処理槽２の下位区画域２２には、上記フィルター層３の下面に向かって硫酸ミストを溶存し得る溶液、具体的には水又アルカリ水等の洗浄水ｗ（以下、単に「洗浄水」と称する。）を噴射する複数のスプレーヘッド７１と、各スプレーヘッド７１に洗浄水ｗを供給するスプレー管７を配設している。スプレー管７は、処理槽２を下部から支持する循環タンク９と連通している。循環タンク９は所定量の洗浄水ｗを貯留すると共に、ポンプ７２により洗浄水ｗをスプレー管７に供給している。

また、処理槽２の下位区画域２２には導入管６を接続している。導入管６は外部のガスｇの発生源と接続し、下位区画域２２に導入口６１を介してガスｇを送気する。

処理槽２の上位区画域２１の上面側には排気口５１を形成している。この排気口５１は排気管５と接続している。排気管５の途中経路には処理槽内部の空気を吸引するバキューム手段４を配設している。このバキューム手段４が稼働すると、処理槽内の空気又はガスを吸引して処理槽外部に排気すると共に、槽内の気圧を外気に比べて低下させ、さらにはフィルター層３で区切られた上位区画域２１の気圧を下位区画域２２の気圧よりも小さくしている。バキューム手段４としては通常の真空ポンプを採用しているため、その詳細な説明を省略する。

また、処理槽２の上位区画域２１であってフィルター層３の近傍には、排水口８１を開口すると共にドレン管８を接続している。このドレン管８は処理槽２の下部に配設した循環タンク９と連通している。
［実施形態例の作用］

次に、本処理方法を、本処理装置１の実施形態例の作用に基づいて、以下に説明する。
まず、バキューム手段４を稼働させて処理槽内を吸引する。この吸引により処理槽内の気圧を低下させると共に、処理槽内では上下区画域２１、２２において２．０〜３．０ｋＰａの気圧差を生じさせる。

次に、処理槽２の下位区画域２２に導入口６１からガスｇを導入する。このガスｇの導入と同時にスプレー管７に洗浄水ｗを供給し、スプレーヘッド７１から上位区画域の水平底面を構成するフィルター層３に向かって下方から洗浄水ｗを噴射させる。

この噴射に伴って下位区画域２２に導入されたガスｇは、上位区画域２１と下位区画域２２の気圧差によってスプレーヘッド７１から噴射された洗浄水ｗと混ざり合って噴霧状の混合気を形成しつつ上昇する。この混合気の形成により、ガスｇの硫酸ミストが洗浄水ｗに溶存する結果、硫酸ミストを捕集する。

また、混合気は上位区画域２１と下位区画域２２との気圧差により常に上昇し、フィルター層３の下面に接触する共にその内部を通過する。このフィルター層３の通過の際にその繊維が硫酸ミストを捕集する。フィルター層３は、混合気の接触により全体が湿潤しているため、硫酸ミストの捕集効率が向上している。

フィルター層３を通過した混合気の洗浄水ｗの成分は、気圧差により落下せずに上位区画域の水平底面を構成するフィルター層３の上面側に貯留して、所定深さの液相ｒを形成する。その一方で、混合気のガスｇの成分はこの液相ｒの内部を多量の気泡ｂとなって通過する。この気泡ｂの液相ｒの通過時、所謂バブリング作用によって、混合気形成時の洗浄水ｗへの溶存及びフィルター繊維によっても捕集されなかった硫酸ミストを液相ｒに溶存させて捕集する。

なお、上位区画域２１は排水口８１を介してドレン管８と連通しているため、過剰となった液相ｒの洗浄水ｗをバルブ（図示省略）の開閉調整により循環タンク９に排水する。循環タンク９に排水された洗浄水ｗは、再度スプレー管７に供給されるため、洗浄水ｗの循環機構を構築している。

液相ｒを通過し終えた気泡ｂは液相界面で激しく破裂して飛沫を発生させる。この飛沫が、上位区画域２１の上方に拡散して、液相ｒを通過したガスｇに残留した硫酸ミストを捕集する。

本処理装置１は、上述した本処理方法を実施することにより、複数段階の硫酸ミストの捕集工程を構成している。この工程をまとめると、図２に示すように、処理槽２に導入したガスｇに対して混合気形成時における洗浄水ｗへの溶存による捕集、湿潤したフィルター層３の通過時におけるフィルター繊維による捕集、液相内の気泡通過時における液相ｒへの溶存、所謂バブリングによる捕集、気泡破裂による飛沫拡散による捕集、の４段階において硫酸ミストの捕集を実施している。

これらの捕集工程により、ガス中の硫酸ミストを極めて効率的に除去処理（排気後の硫酸ミスト濃度が検出限界値である０．１ｐｐｍ以下となる。）することが可能となる。

最後に、硫酸ミストが高精度に捕集されてクリーンとなったガスｇが、排気口５１及びバキューム手段４を介して処理槽２の外部に排気されることとなる。

なお、フィルター層３は硫酸ミストの捕集状況によって適宜に交換することが好適であり、洗浄水ｗに関しても酸性ミストの濃度が所定濃度を超えた段階で適宜に入れ替えることが好適である。
［他の実施形態の可能性］

本実施形態例のフィルター層３には、透水性を有する四弗化エチレン素材の繊維から成る不織布を採用している。しかし、耐酸性に優れる共に０．５〜１．０μｍ程度の硫酸ミストの捕集性能があれば、他の素材繊維から成る不織布やフィルターを採用しても良い。

また、本実施形態例では、本処理方法及び本処理装置１の除去処理対象を発煙硫酸に含まれる硫酸ミストとしている。しかし、本処理方法及び本処理装置１は、他の強酸物質、例えば、塩酸、硝酸、又は弱酸物質、例えば、酢酸、硫化水素、等の酸性ミストを含むガスの除去処理にも現状態様でそのまま適用することも可能である。

１本処理装置
２処理槽
２１上位区画域
２２下位区画域
３フィルター層
４バキューム手段
５排気管
５１排気口
６導入管
６１導入口
７スプレー管
７１スプレーヘッド
７２ポンプ
８ドレン管
８１排水口
９循環タンク
ｇガス
ｗ洗浄水
ｒ液相
ｂ気泡

Claims

気密に構成した内部空間を、不織布から成る透水性のフィルター層を水平横断面上に配置して上下に分割した気密性の区画域を構成すると共に、該上位区画域の気圧を下位区画域の気圧より小さく設定した後、
前記下位区画域内に酸性ミストを含む被処理ガスを送気すると共に、該酸性ミストが溶存し得る溶液を前記フィルター層へ向けて下方から噴射させ、
該噴射によって前記フィルター層を通過した溶液で該フィルター層を底面とする上位区画域内に所定深さの液相を形成させて液相内に多数の気泡をさせることにより、噴射、フィルター層、及び液相、を介して酸性ミストを捕集したことを特徴とする酸性ミストの除去処理方法。
請求項１記載の酸性ミストの除去処理方法において、さらに前記液相の界面で気泡が破裂して発生した飛沫の拡散によって、上位区画域の液相面上の空間に浮遊する酸性ミストを捕集したことを特徴とする酸性ミストの除去処理方法。
気密に構成した内部空間の水平横断面上に不織布から成る透水性のフィルター層を配置して上下の区画域に分割すると共に、該分割により形成した上位区画域の気圧を下位区画域の気圧より小さく設定して成る処理槽と、
該処理槽の下位区画域に連通して酸性ミストを含む被処理ガスを導入するための導入口と、
前記上位区画域の底面を構成するように水平に配設した前記フィルター層へ向けて下方から酸性ミストが溶存し得る溶液を噴射させる噴射手段と、
前記上位区画域の下部側に配設して上記フィルター層を浸透して貯留した上記溶液を流出させるための排水口と、
前記上位区画域の上部側の空間域と連通させた負圧手段と、
から成ること特徴とする酸性ミストの除去処理装置。
処理槽の下位区画域には加圧手段を接続したことを特徴とする請求項３記載の酸性ミストの除去処理装置。
前記上位区画域に貯留した溶液を回収して、前記噴射手段に供給することを特徴とする請求項３、又は４記載の酸性ミストの除去処理装置。