(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ性の吸収液をコークス炉ガスに接触させ、前記コークス炉ガス中の硫化水素を前記吸収液に吸収させて含硫吸収液とする吸収部と、前記含硫吸収液を空気で酸化して、硫黄を生成するとともに前記含硫吸収液を前記吸収液に再生する再生部と、を備え、前記コークス炉ガスから硫化水素を除去するコークス炉ガス脱硫装置において、
前記吸収部の下方に前記再生部が一体的に形成されてなるとともに、前記吸収部と前記再生部との間の通気を遮断する隔壁と、前記吸収部と前記再生部を連通し前記含硫吸収液を前記吸収部から前記再生部へ送る送液路と、前記含硫吸収液の酸化に使用された空気を前記再生部から外部に排出する排気路と、を備え、
前記含硫吸収液の酸化に使用された空気が前記再生部から前記吸収部に混入することを防ぐシールが、前記送液路の再生部側端部に形成されていることを特徴とするコークス炉ガス脱硫装置。
【請求項２】
前記送液路の再生部側端部を、前記再生部内に貯留されている前記含硫吸収液中に配することにより、前記シールが構成されていることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉ガス脱硫装置。
【請求項３】
前記送液路の再生部側端部と前記再生部に貯留されている前記含硫吸収液の液面との間の上下方向の距離が、前記吸収部と前記再生部との間で通気が生じないように設定されていることを特徴とする請求項２に記載のコークス炉ガス脱硫装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉ガス中に含まれる硫化水素を除去するコークス炉ガス脱硫装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所における副生ガスであるコークス炉ガスは、硫化水素（Ｈ2 Ｓ）を含有している。よって、コークス炉ガスを燃料として使用する場合は、腐食成分であり且つ硫黄酸化物（ＳＯX ）の発生源となる硫化水素をコークス炉ガスから除去する必要がある。コークス炉ガスから硫化水素を除去する技術としては、酸性物質である硫化水素をアルカリ性の吸収液に吸収させて除去するタカハックス式やフマックス式が確立されている。
【０００３】
これらの方式の脱硫設備は、通常は、コークス炉ガス中の硫化水素を吸収液に吸収させる吸収塔と、硫化水素を吸収した吸収液を空気で酸化して硫黄を生成するとともに吸収液を再生する再生塔とが並立されてなる二塔型が多い（図２を参照）。しかし、近年においては、設備スペースの縮小と設備費の安価化のため、吸収塔（吸収部）の下方に再生塔（再生部）を一体的に形成した一塔型も採用されている（図３を参照）。
吸収液がアンモニア水である場合の吸収塔（吸収部）における反応を以下に示す。
ＮＨ4 ＯＨ  ＋  Ｈ2 Ｓ  →  ＮＨ4 ＨＳ  ＋  Ｈ2 Ｏ
また、再生塔（再生部）における反応を以下に示す。
２ＮＨ4 ＨＳ  ＋  Ｏ2   →  ２ＮＨ4 ＯＨ  ＋  ２Ｓ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１４２３３号公報
【特許文献２】特開昭６１−２５５９９３号公報
【特許文献３】特開昭６３−８６７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
吸収液の再生には酸素が必要であり、一般的には空気が用いられる。空気に含まれている窒素は、吸収液の再生には寄与しないので、二塔型の脱硫設備においては、排ガスとして再生塔から脱硫設備の外部に排気され、精製コークス炉ガスに混入することはない。しかしながら、一塔型の脱硫設備においては、その構造から、窒素が精製コークス炉ガス中に混入してしまう。その結果、精製コークス炉ガスが窒素で希釈されるため、精製コークス炉ガスを燃焼させた際の発熱量が低下するという問題点を有していた。
【０００６】
例えば、特許文献１には一塔型の脱硫設備が開示されているが、この脱硫設備においては、吸収液の酸化に使用された後の空気（窒素）が再生部から吸収部に送られ、コークス炉ガスと混合されているので、精製コークス炉ガスが窒素で希釈され、精製コークス炉ガスを燃焼させた際の発熱量が低下するおそれがあった。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、精製コークス炉ガス中に窒素が混入することが抑制され、発熱量の高い精製コークス炉ガスを得ることができる一塔型のコークス炉ガス脱硫装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係るコークス炉ガス脱硫装置は、アルカリ性の吸収液をコークス炉ガスに接触させ、前記コークス炉ガス中の硫化水素を前記吸収液に吸収させて含硫吸収液とする吸収部と、前記含硫吸収液を空気で酸化して、硫黄を生成するとともに前記含硫吸収液を前記吸収液に再生する再生部と、を備え、前記コークス炉ガスから硫化水素を除去するコークス炉ガス脱硫装置において、前記吸収部の下方に前記再生部が一体的に形成されてなるとともに、前記吸収部と前記再生部との間の通気を遮断する隔壁と、前記吸収部と前記再生部を連通し前記含硫吸収液を前記吸収部から前記再生部へ送る送液路と、前記含硫吸収液の酸化に使用された空気を前記再生部から外部に排出する排気路と、を備え、前記含硫吸収液の酸化に使用された空気が前記再生部から前記吸収部に混入することを防ぐシールが、前記送液路の再生部側端部に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
このような本発明に係るコークス炉ガス脱硫装置においては、前記送液路の再生部側端部を、前記再生部内に貯留されている前記含硫吸収液中に配することにより、前記シールが構成されていることが好ましい。その場合には、前記送液路の再生部側端部と前記再生部に貯留されている前記含硫吸収液の液面との間の上下方向の距離が、前記吸収部と前記再生部との間で通気が生じないように設定されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るコークス炉ガス脱硫装置によれば、一塔型のコークス炉ガス脱硫装置であるにもかかわらず、精製コークス炉ガス中に窒素が混入することが抑制され、発熱量の高い精製コークス炉ガスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の脱硫設備の構成を説明する図である。
【図２】従来の二塔型の脱硫設備の構成を説明する図である。
【図３】従来の一塔型の脱硫設備の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係るコークス炉ガス脱硫装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係るコークス炉ガス脱硫装置の一実施形態である脱硫設備の構成を説明する図である。
図１の脱硫設備は、アルカリ性の吸収液１を粗コークス炉ガスに接触させ、粗コークス炉ガス中の硫化水素を吸収液１に吸収させて含硫吸収液３とする吸収部１０と、含硫吸収液３を空気で酸化して、硫黄を生成するとともに含硫吸収液３を吸収液１に再生する再生部２０と、を備えており、吸収部１０の下方に再生部２０が一体的に形成されてなる一塔型の脱硫設備である。
【００１２】
粗コークス炉ガスを吸収部１０に導入し、吸収部１０内で吸収液１に向流接触させると、粗コークス炉ガスに含まれる硫化水素が吸収液１に吸収されるので、粗コークス炉ガスから硫化水素が除去される。この際、粗コークス炉ガスに含有されている他の酸性ガス（ＨＣＮ，ＣＯ2 など）も同時に吸収される。その結果、硫化水素をほぼ含有しない精製コークス炉ガスと、硫黄分を含む含硫吸収液３とが得られる。得られた精製コークス炉ガスは、脱硫設備の塔頂部（吸収部１０の上部）から回収される。
吸収部１０の種類は特に限定されるものではないが、塔内に接触材の充填層を形成し、その上部から吸収液を流下させて接触材の表面で粗コークス炉ガスと接触させる充填式の吸収部（図１を参照）、又は、塔頂部から吸収液を散布して粗コークス炉ガスと接触させるスプレー式の吸収部が好ましい。
【００１３】
また、吸収液１の種類は、硫化水素を吸収するアルカリ性溶液であれば特に限定されるものではないが、アンモニア水や炭酸ナトリウム（Ｎａ2 ＣＯ3 ）水溶液が好ましい。アンモニア水と炭酸ナトリウム水溶液の混合物を用いてもよい。吸収液１がアンモニア水である場合は、下記のような反応により硫化水素が吸収液１に吸収され、硫黄分を含む含硫吸収液３が得られる。
ＮＨ4 ＯＨ  ＋  Ｈ2 Ｓ  →  ＮＨ4 ＨＳ  ＋  Ｈ2 Ｏ
【００１４】
なお、吸収液１には、再生部２０における酸化反応の触媒を添加しておくことが好ましい。触媒の種類は、含硫吸収液３の空気酸化反応の触媒として作用するものであれば特に限定されるものではないが、ナフトキノンスルホン酸ソーダ（タカハックス式）やピクリン酸（フマックス式）が好適である。含硫吸収液３の空気酸化反応については、後に詳述する。
【００１５】
吸収部１０と再生部２０は、両部１０，２０の間に設けられた隔壁１１により隔離されており、両部１０，２０間の通気は遮断されている。吸収部１０で生成した含硫吸収液３は下方に流下するが、含硫吸収液３は隔壁１１の上に溜まり、吸収部１０と再生部２０を連通する送液管１３（本発明の構成要件である送液路に相当する）によって順次再生部２０に送液される。
【００１６】
隔壁１１の形状は特に限定されるものではないが、本実施形態の脱硫設備においては、、図１に示すように、下方に頂点を向けたすり鉢状（円錐状）となっており、該頂点部分から下方に送液管１３が伸びている。よって、隔壁１１の上に溜まった含硫吸収液３は、すり鉢状の隔壁１１の内面に沿って下方に流れ、前記頂点部分から送液管１３によって再生部２０に送られるようになっている。
【００１７】
再生部２０に送られた含硫吸収液３は、再生部２０の貯留部２１に貯留される。本実施形態の脱硫設備においては、図１に示すように、貯留部２１は２つの貯槽２１Ａ，２１Ｂで構成されている。すなわち、貯留部２１は、略筒状の内側貯槽２１Ａと、該内側貯槽２１Ａの周囲に同心に配された略筒状の外側貯槽２１Ｂと、からなっている。そして、送液管１３の再生部側端部１３ａが内側貯槽２１Ａ内に配されていて、含硫吸収液３が内側貯槽２１Ａに送液されるようになっている。送液管１３の再生部側端部１３ａが内側貯槽２１Ａ内に配されているので、内側貯槽２１Ａに含硫吸収液３が満たされ、送液管１３の再生部側端部１３ａは含硫吸収液３中に位置することとなる。
【００１８】
このように、吸収部１０と再生部２０が隔壁１１で隔離されて両部１０，２０間の通気は遮断されている上、送液管１３の再生部側端部１３ａが、内側貯槽２１Ａ内に貯留されている含硫吸収液３中に配されているので、吸収部１０内のコークス炉ガスが送液管１３を通って再生部２０に混入することはないし、再生部２０内の気体が送液管１３を通って吸収部１０に混入することもない。すなわち、送液管１３の再生部側端部１３ａが含硫吸収液３中に配されていることにより、水封式のシールが構成されており、吸収部１０と再生部２０との間で通気が生じないようになっている。この点については、後にさらに詳述する。
【００１９】
さらに、内側貯槽２１Ａの高さは外側貯槽２１Ｂの高さよりも高くなっており、また、両貯槽２１Ａ，２１Ｂの上端は開口しているので、内側貯槽２１Ａに送られてきた含硫吸収液３は、内側貯槽２１Ａの上端の開口から溢れ出て、外側貯槽２１Ｂに自然に流入することとなる。そして、外側貯槽２１Ｂには空気吹き出し口２３が設けられていて、ブロワー２５から供給される空気が空気吹き出し口２３から含硫吸収液３内に噴出されるようになっている。送液管１３の再生部側端部１３ａが配されている貯槽（内側貯槽２１Ａ）とは別の貯槽（外側貯槽２１Ｂ）に空気吹き出し口２３が設けられているので、空気吹き出し口２３から噴出した空気が送液管１３内に入ることはない。
【００２０】
外側貯槽２１Ｂ内の含硫吸収液３は、噴出された空気と前記触媒の作用により酸化される。すなわち、下記式のような反応が生じて硫黄及びアンモニアが生成するので、コロイド状の硫黄が得られるとともに、元のアルカリ性の吸収液１が再生される（硫化水素を吸収する以前の状態に再生される）。
２ＮＨ4 ＨＳ  ＋  Ｏ2   →  ２ＮＨ4 ＯＨ  ＋  ２Ｓ
酸化反応終了後の吸収液１はコロイド状の硫黄を含んでいるので、その一部を抜き出して図示しない固液分離装置にポンプ２９で送って、硫黄を含むスラリーと硫黄を含まない吸収液１とに分離し、硫黄を含むスラリーを硫酸製造設備等の硫黄処理設備に送る。他部の吸収液１及び固液分離装置で硫黄と分離された吸収液１は、吸収部１０に送って、粗コークス炉ガス中の硫化水素を吸収する吸収液１として循環使用される。
【００２１】
一方、再生部２０で含硫吸収液３の酸化に使用された後の空気（窒素）、すなわち廃空気は、外側貯槽２１Ｂ内の吸収液１から分離して貯留部２１の上方の空間に至り、排気管２７（本発明の構成要件である排気路に相当する）を通って排ガスとして外部に排出される。前述したように、吸収部１０と再生部２０との間で通気が生じないようになっているので、廃空気は吸収部１０に混入することなく全て脱硫設備外に排出される。なお、廃空気は、そのまま大気放散してもよいが、図示しない廃空気処理設備に送って有機化合物（例えば芳香族炭化水素化合物）やアンモニアを除去した後に大気放散するとよい。
【００２２】
ここで、吸収部１０と再生部２０との間で通気が生じないように、送液管１３の再生部側端部１３ａに形成されているシールについて、詳細に説明する。
前述したように、送液管１３の再生部側端部１３ａが含硫吸収液３中に配されていることにより、水封式のシールが構成されており、吸収部１０と再生部２０との間で通気が生じないようになっている。
【００２３】
このとき、送液管１３の再生部側端部１３ａと内側貯槽２１Ａ内の含硫吸収液３の液面との間の上下方向の距離Ｈ１は、吸収部１０内のコークス炉ガスが送液管１３を通って再生部２０に流入しないような距離に設定されている。すなわち、この水封式のシールの水封ヘッドは、吸収部１０内の圧力Ｐ１よりも十分に大きい値とされている。
さらに、前述の距離Ｈ１は、再生部２０内の廃空気が送液管１３を通って吸収部１０に流入しないような距離に設定されている。すなわち、この水封式のシールの水封ヘッドは、再生部２０内の圧力Ｐ３よりも十分に大きい値とされている。
【００２４】
前述の距離Ｈ１が上記のように設定されているので、吸収部１０と再生部２０との間で通気が生じることがない。なお、空気吹き出し口２３が設けられている外側貯槽２１Ｂの高さＨ２は、空気吹き出し口２３から空気を噴出可能なように設定されている。すなわち、外側貯槽２１Ｂ内の吸収液１の液面ヘッドは、空気吹き出し口２３から噴出される空気の圧力Ｐ２よりも小さい値とされている。
【００２５】
このような本実施形態の脱硫設備は、一塔型の脱硫設備であるため、設備スペースの縮小と設備費の安価化が図れることに加えて、精製コークス炉ガス中に窒素が混入することが抑制され、発熱量の高い精製コークス炉ガスを得ることができる。
例えば、図３のような従来の一塔型の脱硫設備と比べると、精製コークス炉ガス中の窒素濃度を３体積％程度低減することができる。一例をあげると、従来の一塔型の脱硫設備では精製コークス炉ガス中の窒素濃度は７〜１０体積％であるのに対して、本実施形態の脱硫設備では４〜７体積％とすることができる。
【００２６】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、送液管１３の再生部側端部１３ａと空気吹き出し口２３を別の貯槽に配したが、空気吹き出し口２３から噴出した空気が送液管１３内に入らないようになっていれば、送液管１３の再生部側端部１３ａと空気吹き出し口２３を同一の貯槽に配してもよい。
また、本実施形態においては、貯留部２１は２つの貯槽２１Ａ，２１Ｂからなっていたが、３つ以上の貯槽からなっていてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１      吸収液
３      含硫吸収液
１０      吸収部
１１      隔壁
１３      送液管
１３ａ    再生部側端部
２０      再生部
２７      排気管
Ｈ１      送液管の再生部側端部と含硫吸収液の液面との間の上下方向の距離
【図１】
0005515624.tif 000002
【図２】
0005515624.tif 000003
【図３】
0005515624.tif 000004