(57)【要約】【課題】再生塔の加熱部や冷却部にある伝熱管の腐食劣化を効果的に防ぐのに有効な排ガス処理用吸着材の再生方法。【解決手段】吸着塔から排出される前記吸着材を、多管式熱交換器構造からなる再生塔に搬送して加熱することにより該大気汚染防止法などの法令で規制される物質を分解除去すると同時に冷却して再生させ、その後、再生後の該吸着材を、前記吸着塔に環流させて再び使用に供するという吸着材の再生方法において、前記再生塔での吸着材の加熱再生後の冷却に当たり、冷却風量を調整することによって該再生塔冷却部の出口部における前記再生吸着材の温度を硫酸露点腐食領域を回避できる温度範囲に調整すること。【選択図】図１
2020025934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気汚染防止法などの法令で規制される物質を含む製鉄所排ガスを、
まず、内部に大気汚染防止法などの法令で規制される物質除去用吸着材が充填されている吸着塔内に導入して、該排ガス中の大気汚染防止法などの法令で規制される物質を吸着させ、
次いで、該吸着塔から排出される前記吸着材を、多管式熱交換器構造からなる再生塔に搬送して加熱することにより該大気汚染防止法などの法令で規制される物質を分解除去すると同時に冷却して再生させ、
その後、再生後の該吸着材を、前記吸着塔に環流させて再び使用に供するという吸着材の再生方法において、
前記再生塔での吸着材の加熱再生後の冷却に当たり、冷却風量を調整することによって該再生塔冷却部の出口部における前記再生吸着材の温度を硫酸露点腐食領域を回避できる温度範囲に調整することを特徴とする排ガス処理用吸着材の再生方法。
【請求項２】
前記再生吸着材の温度が、硫酸露点腐食領域を回避できる温度範囲である、８４℃以上１２０℃以下の温度であることを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理用吸着材の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の大気汚染防止法などの法令で規制される物質を吸着した吸着材を加熱再生させて再使用するのに有効な再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、焼結鉱の製造（焼成）過程で発生する焼結排ガス中には、硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の大気汚染防止法などの法令で規制される多くの物質が含まれていることが知られている。このような排ガスの処理方法として、従来、粒状の吸着材を充填してなる吸着塔内に排ガスを導入し、その排ガスと吸着材とを接触させることにより大気汚染防止法などの法令で規制される物質を吸着除去する一方、使用に供したその吸着材を再生塔に導き加熱して再生させ、次いで再生させた冷却後の吸着材を再び吸着塔に循環させて再び使用するという、排ガスの処理技術が知られている。（特許文献１参照）
【０００３】
前述の大気汚染防止法などの法令で規制される物質吸着除去の技術は、移動層式反応器等に充填された活性炭や活性コークス等の吸着材が、反応器（吸着塔）内で充填層を形成しつつ上方から下方へ移動する間に、これと向流で流れる排ガスが吸着材の充填層と接触する際に、その吸着材に大気汚染防止法などの法令で規制される物質を吸着させて除去する方法である。
【０００４】
この技術では、吸着材には排ガスとの接触によって硫酸等が次第に蓄積され、やがて吸着材としての除去（脱硫）能力が時間と共に低下するため、その吸着材を再生させる必要がある。即ち、脱硫能力が一時的に低下した吸着材は、例えば多管式熱交換器構造を有する主に加熱部と冷却部とからなる再生塔に搬送し、上方から下方（加熱部から冷却部）に移動する過程で加熱再生され冷却されて吸着塔に戻される。
【０００５】
このような再生のための加熱処理を経た吸着材（活性コークス）は、一般にはその後５０℃程度の温度にまで冷却されてから、再生塔の底部（冷却部下端）より排出され、再び前記移動層式反応器等からなる吸着塔の頂部へ戻され、循環再利用に供される。なお、前述したように、排ガス処理用吸着材の循環再利用を行う際、吸着材の一部は再生処理を行うときに粉化するものがあるが、これらは充填層での再利用が困難となるため、篩い分け等の処理によってダストとともに分離除去される。
【０００６】
前述した従来技術は、吸着塔での大気汚染防止法などの法令で規制される物質の吸着除去のための排ガス処理において、かかる大気汚染防止法などの法令で規制される物質除去後の吸着材を再生塔にて再生して循環再利用するので、排ガス処理を効率的に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−８３２２２号公報（第２−７項、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の従来技術において、吸着材に吸着されていた硫酸等の大気汚染防止法などの法令で規制される物質は、再生塔に導入されると加熱部において分解除去される。その一方で、吸着材は、加熱によって再生された後、冷却部において冷却されて前記吸着塔に気送される際に、循環再利用のために５０℃程度の温度になるように管理されている。しかしながら、このような温度管理は、例えばＳＯｘガスが早期に硫酸に変わって、とくに冷却部や加熱部にある多管式熱交換器の伝熱管自体の腐食劣化を招きやすく、やがては破穴し、ひいては吸着材の化学的消耗による吸着能力の低下を招くという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、従来技術が抱えている上述した課題を解決することのできる大気汚染防止法などの法令で規制される物質除去用吸着材の再生方法の新しい技術を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に関連する前記従来技術（文献１）が抱えている前記課題を解決し、前記目的の実現に向けた研究の中で、発明者は下記要旨構成に係る本発明に想到した。即ち、本発明は、大気汚染防止法などの法令で規制される物質を含む製鉄所排ガスを、まず、内部に大気汚染防止法などの法令で規制される物質除去用吸着材が充填されている吸着塔内に導入して、該排ガス中の大気汚染防止法などの法令で規制される物質を吸着させ、次いで、該吸着塔から排出される前記吸着材を、多管式熱交換器構造からなる再生塔に搬送して加熱することにより該大気汚染防止法などの法令で規制される物質を分解除去すると同時に冷却して再生させ、その後、再生後の該吸着材を、前記吸着塔に環流させて再び使用に供するという吸着材の再生方法において、前記再生塔での吸着材の加熱再生後の冷却に当たり、冷却風量を調整することによって該再生塔冷却部の出口部における前記再生吸着材の温度を硫酸露点腐食領域を回避できる温度範囲に調整することを特徴とする排ガス処理用吸着材の再生方法である。
【００１１】
なお、発明者の研究においては、前記再生吸着材の温度を硫酸露点腐食領域を回避できる温度範囲は、８４℃以上１２０℃以下の温度であることが望ましいことが明らかになっている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、吸着材が充填されている吸着塔内に排ガスを通過させることによって、排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の大気汚染防止法などの法令で規制される物質を吸着除去した吸着材を加熱および冷却して再生させる際に、多管式熱交換器構造を有する再生塔の冷却部における吸着材の温度を冷却風量の調整によって硫酸露点腐食領域を回避できる温度、例えば８４℃≦再生器出口の吸着材温度≦１２０℃の温度範囲に調整するようにしたので、少なくとも再生塔の多管式熱交換器を構成している伝熱管の長寿命化を達成することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】排ガス処理設備の一例を示す略線図である。
【図２】再生塔冷却部出・入口での吸着材および冷却空気の温度から推定した、一般的な再生塔冷却部内の温度推移を示す図である。
【図３】再生塔冷却部における温度実測位置を示す略線図である。
【図４】硫酸露点腐食領域を発生する時の再生塔冷却部内の温度推移解析図である。
【図５】冷却風量を２５％減少させた時の再生塔冷却部内の温度推移解析図である。
【図６】冷却風量を５０％減少させた時の再生塔冷却部内の温度推移解析図である。
【図７】冷却空気風量と再生塔出口での吸着材温度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、循環させて繰返し使用する活性コークス（以下、「ＡＣ」とも略記する）のような吸着材に、製鉄所排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の大気汚染防止法などの法令（環境法）で規制の対象となっている各種の物質を吸着させ、これを多管式熱交換器構造からなる再生塔に搬送して加熱することにより硫黄酸化物由来の硫酸等を分解しガス化除去した後、その吸着材を冷却して再生させる際に、再生塔内冷却部に供給する冷却風量を制御することにより、冷却する吸着材の温度管理を適正に行うこと、即ち、該再生塔出側における再生後吸着材の温度を、硫酸露点腐食領域を回避できる温度範囲に維持する方法である。その硫酸露点腐食領域である温度の範囲として、本発明では、上限値（１２０℃）の他、下限値（８４℃）を設定して管理するようにしたので、冷却部における伝熱配管の硫酸露点腐食による損傷を回避することができ、該冷却部配管（伝熱管）の長寿命化を実現することができるようになる。
【００１５】
図１は、吸着材として活性コークスを用いる焼結排ガス処理設備の要部を示す略線図である。図示の１は、複数基を並列して利用する活性コークス（ＡＣ）のような吸着材を充填してなる吸着塔１（上部１ａ、下部１ｂ）であり、２は、該吸着材を加熱して吸着材に付着した硫黄酸化物等の大気汚染防止法などの法令で規制される物質をガス化して分解除去するための加熱部２ａと、再利用するための吸着材の冷却部２ｂとからなる再生塔である。
【００１６】
また、図示の３は、前記吸着材を前記吸着塔１から再生塔２へ気送する搬送管路で、４は加熱−冷却によって再生された吸着材を再生塔２から吸着塔１へ循環させて再び使用に供するようにするための環流管路である。
【００１７】
そして、図示の５は、吸着材ホッパ、６は該吸着材の貯蔵ビン、７はブースタ、８は煙突、９は振動篩、１０は粉化吸着材用ホッパであり、Ａは排ガスである。
【００１８】
ここで、再生塔２の加熱部２ａおよび冷却部２ｂを構成している多管式熱交換器構造の伝熱管の劣化は、加熱部２ａの場合、主として鋭敏化による粒界割れに起因する管内面の劣化であり、一方、冷却部の場合は温度が低いため鋭敏化はないが硫酸露点腐食による損傷（破穴）である。
【００１９】
前記再生塔２における加熱再生時に３４０℃程度以上の温度に加熱された吸着材は、冷却部２ｂの伝熱管中を降下する際に冷風に接して次第に冷却され、最終的には該冷却部２ｂの伝熱管下端の出口では一般的には５０℃程度になると考えられる。
【００２０】
なお、この冷却部２ｂにおいて、吸着材（ＡＣ）は、上から１．１〜１．４ｍの時点で２３０℃程度に冷却されるまで、該吸着材（ＡＣ）からはＳＯ２ガスを発生しており凝結するようなことはない。しかし、その温度が１４５℃の酸露点温度（硫酸露点腐食が始まる温度）にまで冷却される間は、前記伝熱管の表面に硫酸が結露して硫酸露点腐食が進行する。
【００２１】
そこで、本発明では、冷却部２ｂ伝熱管に供給する冷却空気の風量を調整することで、該伝熱管の温度を１４５℃の酸露点温度を下らないようにして、吸着材が硫酸露点腐食領域に達しないように管理することにした。このような管理を行うことによって、吸着材の該冷却部２ｂ出口（排出時）での温度は再生循環に適した１２０℃以下にできる。このように、吸着材の該冷却部２ｂ出口（排出時）での温度が高くなるほど、吸着塔１の入り口での温度が高くなり吸着塔での吸着能率が低下することと、循環のための還流経路４を構成する部材の材質の耐熱性能への要求が高まることから、吸着材の該冷却部２ｂ出口（排出時）での温度は１２０℃以下であることが望ましい。
【００２２】
発明者の知見によると、前記吸着材の該冷却部２ｂ出口での温度を全く調整することなく所期した定格風量をそのまま流して冷却すると、硫酸露点腐食領域を確実に回避することができなくなることがわかった。その理由は、定格風量での冷却空気の供給は、前記吸着材の冷却部２ｂ出口での吸着材の温度が、前記硫酸露点腐食領域を十分に回避できる温度域に収まらないからである。そこで、本発明では、最終的にはその温度を従来の一般的な温度（５０℃程度）よりも高い温度（発明者らの知見では８４℃程度）となるように調整することで、前記伝熱管の温度が下がりすぎるようなことがなくなり、ひいては前記硫酸露点腐食領域を回避することができるようになる。以下、さらに詳しく説明する。
【００２３】
図２は、多管式熱交換器構造を有する再生塔２の冷却部２ｂ上端（入口）での吸着材（ＡＣ）の実温度１１、および冷却空気の実温度１２に関する入口側から出口側に向う吸着材の温度推移１３と熱交換器の伝熱管の温度推移１４を推定したグラフである。なお、この図において、再生塔２内の環境から、吸着材から硫黄酸化物（ＳＯｘ）等が揮散する温度１５と硫酸露点温度１６を算出して表示した。この図に示すように、吸着材から硫黄酸化物等が揮散する範囲１７かつ硫酸露点範囲１８とからなる領域を硫酸露点腐食領域１９として定義するとき、発明者らの研究によると、冷却部２ｂ上端（入口）からの距離と実機の腐食損傷部分とが一致することがわかった。
【００２４】
そこで、発明者らは、上述した硫酸露点腐食領域１９を回避する冷却方法について検討した。この検討において、実機との整合性を図るために、図３に示す熱交換器の伝熱管温度、冷却空気温度を実測して解析値と一致するように物性値を決定した。この図３において、図示の符号２０は整流板、２１は冷却空気の流れであり、２２は冷却空気温度の実測個所、そして２３は吸着材温度の実測個所である。
【００２５】
そして、図４は、再生塔２の冷却部２ｂ出・入口での吸着材の実温度、冷却空気の実温度、および定格時の冷却空気風量から算出した該再生塔２内における吸着材の温度推移１３、伝熱管の温度推移１４を示した図である。この場合においてもやはり、前述した硫酸露点腐食領域１９が発生することが確認できた。
【００２６】
そこで、本発明法に従う冷却風量の制御により、再生塔２内の冷却部２ｂでのそれぞれの温度推移１３、１４を図５に示すように制御した。即ち、冷却風量を定格の風量から２５％減少させると、前記伝熱管の温度推移１４は前述した硫酸露点腐食領域１９（上端からの距離にして１．２ｍ〜１．７ｍ付近）を回避した温度降下を示すという良好な結果が得られた。一方、その冷却風量を図６に示すように、定格から５０％減少させると、再生塔冷却部２ｂの出口における該吸着材の温度は、前記の１．２ｍ〜１．７ｍ付近でも吸着材から硫黄酸化物が揮散する温度（２３０℃）も超えて硫酸露点温度以上になることがわかった。
【００２７】
図７は、上記解析結果に基づき、冷却空気の風量（インプット）と再生塔冷却部２ｂの出口での吸着材温度（アウトプット）との望ましい関係をまとめたものである。即ち、この図は、再生塔冷却部２ｂ出口での吸着材の温度上限値（１２０℃）を２４とし、硫酸露点腐食領域を回避できる冷却風量の上限値を２５とするときの、本発明に従う解析により算出した吸着材の冷却部２ｂ出口での温度と冷却風量の関係を示したものであり、２７は再生塔冷却部２ｂ出口部での吸着材の好ましい温度であり、２８は上記の関係を維持するための好ましい冷却風量の範囲を示したものである。
【００２８】
本発明は正に、この図７に示すような関係において、冷却風量を制御し、冷却部２ｂ出口での冷却再生した吸着材の温度を管理すること、特に上限のみならず下限の温度をも管理することが有効であることがわかる。即ち、硫酸露点腐食領域の管理上限温度：１２０℃以下の他に、その下限の温度（８４℃）についても管理するようにしたことで、図４に示す硫酸露点腐食領域１９を回避した加熱再生−冷却を行なうことができ、その結果、熱交換器の腐食劣化を防ぐことができ、伝熱管の長寿命化を実現することができるようになる。
【００２９】
なお、前述した説明では冷却後の吸着材温度の管理値を上限値：１２０℃、下限値：８４℃に設定したが、吸着材２の冷却部２ｂ出口での温度管理値は、吸着材から硫黄酸化物が揮散する範囲１７かつ硫酸露点腐食領域の範囲１８から定義した硫酸露点腐食領域１９により異なるので、あくまでも再生吸着材の温度が硫酸露点腐食領域を回避する範囲内の温度となるようにすることが必要である。
【実施例】
【００３０】
（比較例１）
従来の技術では、再生塔冷却部２ｂ出口での吸着材の温度が５０℃程度としていた。再生塔冷却部内での伝熱管と吸着剤の温度推移は図４に示される。前記温度推移からは図４の１９で示される位置で揮散した硫酸が伝熱管表面で結露し腐蝕が発生することが予測され、伝熱管を部分的に採取し断面を調査したところ、吸着剤と接する伝熱管内面が全面的に腐蝕して減肉しており、耐用年数は１０年未満と見積もられた。
【００３１】
（実施例１）
本発明に適合する実施例として、まず再生塔冷却部（２ｂ）に供給する冷却空気の風量を、定格風量での運転となる比較例１から２５％減少させることによって、吸着材の出口部での温度を８４℃に上昇させた。なお、再生塔冷却部内での伝熱管と吸着剤の温度推移は図５に示すとおりである。この場合において、硫酸の揮散は図５の温度推移の線１７で示す範囲で発生するが、その範囲での伝熱管の温度は露点よりも高いために結露による腐食が抑止されることが予測された。そこで、伝熱管を部分的に採取し断面を調査したところ、比較例１で観察された伝熱管内面の腐蝕は全く観察されず、耐用年数は２０年以上となることがわかった。
【００３２】
（実施例２）
本発明に適合する他の実施例として、再生塔冷却部（２ｂ）に供給する冷却空気の風量を、定格風量での運転となる比較例１から５０％減少させることによって、吸着材の出口部での温度を１１５℃に上昇させた。なお、再生塔冷却部内での伝熱管と吸着剤の温度推移は図６に示すとおりである。この場合において、硫酸の揮散は、図６の温度推移の線１７で示す範囲で発生するが、その範囲での伝熱管の温度は露点よりも高いために結露による腐食が抑止されることが予測された。そこで、伝熱管を部分的に採取し断面を調査したところ、比較例１で観察された伝熱管内面の腐蝕は全く観察されず、耐用年数は２０年以上となることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、前述した例示では焼結機発生排ガスからの大気汚染防止法などの法令で規制される物質除去の例で説明したが、他の製鉄所内発生排ガスの他、硫黄酸化物等を含む他の同様の排ガスの処理に対しても有効である。
【符号の説明】
【００３４】
１  吸着塔
１ａ  吸着塔上部
１ｂ  吸着塔下部
２  再生塔
３  吸着塔から再生塔への搬送管路
４  再生塔から吸着塔への環流管路
５  吸着材ホッパ
６  吸着材の貯蔵ビン
７  ブースタ
８  煙突
９  振動篩
１０  粉化吸着材用ホッパ
１１  吸着材の実温度
１２  冷却空気の実温度
１３  吸着材の温度推移
１４  伝熱管の温度推移
１５  吸着材から硫黄酸化物が揮散する温度
１６  硫酸露点温度
１７  吸着材から硫黄酸化物が揮散する範囲
１８  伝熱管の硫酸露点範囲
１９  硫酸露点腐食領域
２０  整流板
２１  冷却空気流れ
２２  冷却空気温度実測箇所
２３  吸着材温度実測箇所
２４  再生器出口吸着材の温度上限値
２５  硫酸露点腐食領域を回避できる風量の上限値
２６  解析により算出した関係
２７  再生塔冷却部出口での吸着材温度範囲
２８  吸着材温度範囲を守るための冷却風量範囲
Ａ  排ガス
【図１】
2020025934.tif 000003
【図２】
2020025934.tif 000004
【図３】
2020025934.tif 000005
【図４】
2020025934.tif 000006
【図５】
2020025934.tif 000007
【図６】
2020025934.tif 000008
【図７】
2020025934.tif 000009