(57)【要約】【課題】乾式脱硫装置本体の温度上昇を抑えるとともに、乾式脱硫装置本体で発生する熱を有効利用することを課題とする。【解決手段】酸化鉄により硫化水素含有ガスから硫化水素を分離する乾式脱硫装置において、乾式脱硫装置本体２２と、この乾式脱硫装置本体２２内に配置された酸化鉄２３と、乾式脱硫装置本体２２を冷却する水噴射装置３２とを具備することを特徴とする乾式脱硫装置２１。【選択図】      図１
2008221123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱硫材により硫化水素含有ガスから硫化水素を分離する乾式脱硫装置において、乾式脱硫装置本体と、この乾式脱硫装置本体内に配置された脱硫材と、乾式脱硫装置本体を冷却する冷却手段とを具備することを特徴とする乾式脱硫装置。
【請求項２】
前記冷却手段は、乾式脱硫装置本体の外壁面に水を噴霧する機構であることを特徴とする請求項１記載の乾式脱硫装置。
【請求項３】
前記冷却手段は、配管と、乾式脱硫装置本体の上部側に配置されるとともに前記配管に接続され，下部側に冷媒噴出用の穴があけられたリング状のパイプとを備えていることを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載の乾式脱硫装置。
【請求項４】
前記冷却手段は、乾式脱硫装置本体内に配置された，脱硫材に冷媒を流通する機構であることを特徴とする請求項１記載の乾式脱硫装置。
【請求項５】
前記乾式脱硫装置本体の外壁面に少なくとも１つの温度計測手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の乾式脱硫装置。
【請求項６】
前記乾式脱硫装置本体にガス排気管が接続され、このガス排気管に温度計測手段が配置されていることを特徴とする請求項１記載の乾式脱硫装置。
【請求項７】
温度計測手段により計測した温度を指標にして冷却手段を制御し、乾式脱硫装置本体をその許容温度以下に維持することを特徴とする請求項５若しくは請求項６記載の乾式脱硫装置。
【請求項８】
乾式脱硫装置本体の外部に配置された外部機器と、乾式脱硫装置本体内に配置されるとともに乾式脱硫装置本体と外部機器とを接続する，脱硫材に冷媒を流通する配管とを備え、脱硫材の内部で冷媒に移行した熱を、配管を介して外部機器に供給することを特徴とする請求項1記載の乾式脱硫装置。
【請求項９】
乾式脱硫装置本体に硫化水素含有ガスを導入する配管と、この配管に介装された，配管に外気を取り入れるための吸気弁とを備え、吸気弁から空気を取り入れることにより乾式脱硫装置本体内部で発熱反応を起こし、冷媒に移行する熱量を向上させることを特徴とする請求項８記載の乾式脱硫装置。
【請求項１０】
前記乾式脱硫装置本体、外部機器及び配管が複数並列に接続されて配置され、各々の乾式脱硫装置本体に外気を流通させるための排気弁及び吸気弁を備えていることを特徴とする請求項８記載の乾式脱硫装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の乾式脱硫装置を運転する方法において、
１つの乾式脱硫装置本体の脱硫能力が低下した場合に別な乾式脱硫装置本体に硫化水素含有ガスが流通するように切り替えるともに、脱硫能力が低下した乾式脱硫装置本体には外気を取り入れて発熱反応させ、冷媒に移行した熱を別な乾式脱硫装置本体に連結した外部機器に供給することを特徴とする乾式脱硫装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばバイオマスの嫌気性硝化により発生するバイオガスに代表される硫化水素を含むガスから硫化水素を分離する乾式脱硫装置及びこの装置の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、硫化水素含有ガスの脱硫の原理を示す。  
図中の符番１は、供給された有機性廃水２を嫌気性消化処理する廃水処理槽を示す。この廃水処理槽１の上部からはバイオガス３が排出され、側部からは消化液が排出される。前記廃水処理槽１には、配管を介して充填材４が配置された生物脱硫塔５が接続されている。充填材４の内部には微生物が保持されている。生物脱硫塔５の下部側にはバイオガス供給装置6が配置されている。前記配管には空気７が供給され、バイオガス３と空気7がバイオガス供給装置６から噴出される。生物脱硫塔５の上部からは一次脱硫処理ガス８が乾式脱硫装置９側に排出され、底部からは排水１０が排出される。乾式脱硫装置９には、硫化水素含有ガスから硫化水素を分離する充填材１１が配置されている。乾式脱硫装置９の上部からは処理ガスガ排出され、下部からは吸収排液が排出される。
【０００３】
従来、硫化水素含有ガスを大容量の設備を必要とすることなく、低コストで効率的に脱硫し、硫化水素濃度の低い処理ガスを得る方法として、生物脱硫装置の後段に酸化鉄のペレットを用いた乾式脱硫装置を設ける方法が提案されている（特許文献１）。一般的に、生物脱硫装置は、ランニングコストが安く、数百ｐｐｍ程度まで硫化水素濃度を低減可能である。しかし、微生物の維持管理に困難を伴うため、脱硫処理能力の安定性に欠ける。
【０００４】
これに対して、硫化鉄による乾式脱硫装置は酸化鉄のランニングコストがかかる反面、化学反応により硫黄を析出させる方式のため、安定的に数ｐｐｍ程度まで硫化水素濃度を低減できる。従って、前記生物脱硫装置と乾式脱硫装置を組み合わせ、生物脱硫装置で硫化水素の大部分を一次脱硫し残りを乾式脱硫装置で除去することにより、乾式脱硫装置のランニングコストを低減すると共に、安定的に数ｐｐｍ程度まで硫化水素濃度を低減した処理ガスを得ることができる。
【０００５】
しかし、生物脱硫装置では、例えば特許文献２で示すように、高い脱硫性能を維持する目的でバイオガスに空気を注入するため、生物脱硫装置出口ガス中に酸素が残留することが考えられる。また、ガス中の硫化水素濃度の変動や、微生物の維持管理状態の変化によりガス中の酸素濃度が大きく変動することも考えられる。乾式脱硫装置ではＦｅ２Ｏ３等の酸化鉄と硫化水素が、例えば下記（１）式に示される化学反応により脱硫される。  
Ｆｅ２Ｏ３・ａＨ２Ｏ＋３Ｈ２Ｓ→Ｆｅ２Ｓ３＋（ａ＋３）Ｈ２Ｏ    …（１）
しかし、ガス中の酸素が過剰になった場合は、（１）式の硫化鉄が酸化されて硫酸鉄となる発熱反応が起るため、乾式脱硫装置の温度が上昇し機器に損傷をきたすことが想定される。
【特許文献１】特開２００２−７９０５１号公報
【特許文献２】特開２００６−１４３７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、乾式脱硫装置本体の温度上昇を抑えると共に、乾式脱硫装置本体で発生する熱を有効利用し得る乾式脱硫装置及び乾式脱硫装置の運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
(1) 本発明に係る乾式脱硫装置は、脱硫材により硫化水素含有ガスから硫化水素を分離する乾式脱硫装置において、乾式脱硫装置本体と、この乾式脱硫装置本体内に配置された脱硫材と、乾式脱硫装置本体を冷却する冷却手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
(2) 本発明に係る乾式脱硫装置の運転方法は、上記（１）記載の乾式脱硫装置を運転する方法において、１つの乾式脱硫装置本体の脱硫能力が低下した場合に別な乾式脱硫装置本体に硫化水素含有ガスが流通するように切り替えるともに、脱硫能力が低下した乾式脱硫装置本体には外気を取り入れて発熱反応させ、冷媒に移行した熱を別な乾式脱硫装置本体に連結した外部機器に供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、乾式脱硫装置本体を冷却する冷却手段を設けることにより、乾式脱硫装置本体の温度上昇を抑えることができる。また、乾式脱硫装置本体の硫化材に冷媒を流通する機構を設けることにより、運転後に乾式脱硫装置本体で発生する熱を有効に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の乾式脱硫装置について更に詳しく説明する。  
本発明において、前記冷却手段としては、乾式脱硫装置本体の外壁面に水を噴霧する機構である場合が挙げられる。冷却手段の具体的な例としては、例えば、配管と、乾式脱硫装置本体の上部側に配置されるとともに前記配管に接続され，下部側に冷媒噴出用の穴があけられたリング状のパイプとを備えている構成が挙げられる（図２参照）。この場合、パイプにあけられた穴は等間隔で形成されていることが好ましい。これにより、乾式脱硫装置本体の外壁面に水等の冷媒を均一に噴射することができる。
【００１１】
また、冷却手段としては、乾式脱硫装置本体内に配置された，脱硫材に冷媒を流通する機構である場合が挙げられる。こうした機構において、乾式脱硫装置本体の外部に外部機器を設置し、乾式脱硫装置本体内に配置される配管によって乾式脱硫装置本体と外部機器とを接続するように構成すれば、脱硫材の内部で冷媒に移行した熱を、配管を介して外部機器に供給することができる。従って、運転後に熱を有効利用できる。
【００１２】
本発明において、乾式脱硫装置本体の外壁面に少なくとも１つ又は複数の温度計測手段（例えば温度計）を設けることが好ましい。これにより、乾式脱硫装置本体の外壁面の温度を検知できる。また、乾式脱硫装置本体にガス排気管を接続し、このガス排気管に温度計測手段が配置さることが好ましい。このように温度計測手段を配置することにより、
温度計測手段により計測した温度を指標にして冷却手段（例えば水噴霧装置）を制御し、乾式脱硫装置本体をその許容温度以下に維持することができる。
【００１３】
本発明において、乾式脱硫装置本体に硫化水素含有ガスを導入する配管と、この配管に介装された，配管に外気を取り入れるための吸気弁とを備え、吸気弁から空気を取り入れることが好ましい。こうした構成にすることにより、乾式脱硫装置本体内部で発熱反応を起こし、冷媒に移行する熱量を向上させることができる。
【００１４】
本発明において、乾式脱硫装置本体、外部機器及び配管が複数並列に接続するように配置し、各々の乾式脱硫装置本体に外気を流通させるための排気弁及び吸気弁を備えた構成にすることが好ましい。こうした構成において、１つの乾式脱硫装置本体の脱硫能力が低下した場合に別な乾式脱硫装置本体に硫化水素含有ガスが流通するように切り替えるともに、脱硫能力が低下した乾式脱硫装置本体には外気を取り入れて発熱反応させ、冷媒に移行した熱を別な乾式脱硫装置本体に連結した外部機器に供給するように運転することが好ましい。これにより、一方の乾式脱硫装置本体の脱硫能力が低下しても、開閉弁の切り替えにより他方の乾式脱硫装置本体を使用することができ、単独の乾式脱硫装置本体を用いる場合と比べて作業効率を向上できると共に、これまで利用していなかった熱を有効に活用することができる。
【００１５】
次に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態は下記に述べることに限定されない。  
（第１の実施形態）  
図１を参照する。図１は本発明の第１の実施形態に係る乾式脱硫装置の概略図を示す。図中の符番２１は乾式脱硫装置であり、前述した図５の生物脱硫塔の下流側に配置されて使用される。乾式脱硫装置２１は、円筒状の乾式脱硫装置本体２２を備えている。乾式脱硫装置本体２２の内部には、脱硫材としての酸化鉄２３からなる層が配置されている。乾式脱硫装置本体２２の底部側には、生物脱硫塔から硫化水素含有ガスＡを導入するためのガス導入配管２４が接続されている。このガス導入配管２４には、硫化水素含有ガスの温度を測定するための温度計２５が介装されている。前記ガス導入配管２４には、該配管２４内に外気Ｂを取り入れるための吸気弁２６を介装した配管２７が接続されている。
【００１６】
前記酸化鉄２３からなる層には、内部に冷媒２８を導入するための冷媒用配管（冷却手段）２９が乾式脱硫装置本体２２の外部から延出して設けられている。乾式脱硫装置本体２２の上部側には、脱硫後の処理ガスＣを排出するための排出用配管３０が接続されている。この排出用配管３０には、処理ガスの温度を計測するための温度計３１が介装されている。乾式脱硫装置本体２２の上部には、冷却手段としての水噴霧装置３２が設けられている。この水噴霧装置３２により、乾式脱硫装置本体２２の外壁面に水が噴霧される。
【００１７】
第１の実施形態によれば、乾式脱硫装置本体２２の上部に水噴霧装置３２を配置してあるので、乾式脱硫装置本体２２の温度上昇を抑えることができる。また、乾式脱硫装置本体２２内部の酸化鉄２３からなる層に冷媒用配管３０が設けられているので、酸化鉄２３で発生する熱を有効に利用することができる。更に、生物脱硫塔から乾式脱硫装置本体２２内に硫化水素含有ガスを導入するためのガス導入配管２４に、吸気弁２６を介装した配管２７を接続しているので、吸気量を調節することにより乾式脱硫装置本体２２内部で発熱反応を促進することができる。
【００１８】
（第２の実施形態）  
図２を参照する。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る乾式脱硫装置の一構成である乾式脱硫装置本体及び冷却手段を示している。  
乾式脱硫装置本体２２の外壁面には、複数の温度計３３が配置されている。乾式脱硫装置本体２２の近くには、該装置本体２２の外壁面を冷却するための冷却手段としての水噴霧装置３４が配置されている。この水噴霧装置３４は、配管３５と、乾式脱硫装置本体２２の上部側に配置されるとともに前記配管３５に接続されたリング状のパイプ３６と、パイプ３６に水を供給するための水供給機構（図示せず）を備えている。パイプ３６の下部側には冷媒噴出用の穴が複数、等間隔であけられている。
【００１９】
第２の実施形態によれば、水噴霧装置３４を設けることにより、乾式脱硫装置本体２２の温度上昇を抑えることができる。また、乾式脱硫装置本体２２の外壁面に複数の温度計３３を配置することにより、温度計３３により計測した温度を指標にして水噴霧装置３４を制御すれば、乾式脱硫装置本体２２の温度を許容値以下に維持することができる。
【００２０】
（第３の実施形態）  
図３を参照する。但し、図１，２と同部材は同符番を付して説明を省略する。図３は、本発明の第３の実施形態に係る乾式脱硫装置の概略図を示す。図中の符番３７は、乾式脱硫装置本体２２の外部に配置された外部機器を示す。配管２９は、乾式脱硫装置本体２２の酸化鉄２３からなる層内に配置されるとともに、乾式脱硫装置本体２２と外部機器３７とを接続している。この配管２９により、酸化鉄２３からなる層の内部で冷媒に移行した熱が、配管２９を介して外部機器３７に供給される。
【００２１】
第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、水噴霧装置３２の配置により乾式脱硫装置本体２２の温度上昇を抑えることができるともに、配管４１の配置により酸化鉄２３で発生する熱を外部機器３７に有効に利用することができる。更に、ガス導入配管２４に吸気弁２６を介装した配管２７を接続しているので、吸気量を調節することにより乾式脱硫装置本体２２内部で発熱反応を促進し改修熱量を増大することができる。
【００２２】
（第４の実施形態）  
図４を参照する。但し、図１，２，３と同部材は同符番を付して説明を省略する。図４は、本発明の第４の実施形態に係る乾式脱硫装置の概略図を示す。第４の実施形態では、乾式脱硫装置本体２３ａ，２３ｂ、外部機器３７ａ，３７ｂ、及び配管２９ａ，２９ｂが複数並列に接続されて配置され、各々の乾式脱硫装置本体３７ａ，３７ｂに外気を流通させるための排気弁３８ａ，３８ｂ及び吸気弁３９ａ、３９ｂを備えている。並列に配置された乾式脱硫装置本体２３ａ，２３ｂ間の底部側を接続するガス導入管２４には、開閉弁４０ａ，４０ｂが介装されている。乾式脱硫装置本体２３ａ，２３ｂ間の上部側を接続するガス排出用配管には、開閉弁４０ｃ，４０ｄが介装されている。
【００２３】
こうした構成の乾式脱硫装置の運転方法は、次のように行う。即ち、まず、例えば一方の乾式脱硫装置本体（例えば、２２ａ）を使用する場合は、開閉弁４０ａ，４０ｄを閉じ且つ開閉弁４０ｂ，４０ｃを開いた状態で乾式脱硫装置本体２２内で脱硫反応を行う。次に、乾式脱硫装置本体２３ａの脱硫能力が低下した場合には、別な乾式脱硫装置本体２３ｂに硫化水素含有ガスが流通するように開閉弁を切り替える。即ち、開閉弁４０ｂ，４０ｃを閉じ且つ開閉弁４０ａ，４０ｄを開いた状態にする。同時に、脱硫能力が低下した乾式脱硫装置本体２３ａには外気をブロワなどで吸気弁３９ａから強制的に吸気して発熱反応させ、冷媒に移行した熱を乾式脱硫装置本体２３ａに連結した外部機器３７ａに供給する。なお、乾式脱硫装置では、使用後の酸化鉄に空気を供給して発熱させ、その熱を外部機器で再利用する。そして、発熱完了後は廃棄して、新しい酸化鉄を補充する。
【００２４】
第４の実施形態によれば、複数の乾式脱硫装置本体２３ａ，２３ｂ及び外部機器３７ａ，３７ｂ等が並列に配置された構成になっているので、一方の乾式脱硫装置本体の脱硫能力が低下しても、開閉弁の切り替えにより他方の乾式脱硫装置本体を使用することができ、単独の乾式脱硫装置本体の場合と比べて作業効率を向上できると共に、これまで利用していなかった熱を有効に活用することができる。
【００２５】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。更に、温度計の数や乾式脱硫装置の数、その配置、あるいは脱硫材の種類は上記実施形態で述べたものに限らず、適宜選択することができる。更には、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係る乾式脱硫装置の概略図である。
【図２】図２は本発明の第２の実施形態に係る乾式脱硫装置の一構成である冷却手段の概要を示す図である。
【図３】図３は本発明の第３の実施形態に係る乾式脱硫装置の概略図である。
【図４】図４は本発明の第４の実施形態に係る乾式脱硫装置の概略図である。
【図５】図５は硫化水素含有ガスの脱硫の原理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２７】
２１…乾式脱硫装置、２２，２２ａ，２２ｂ…乾式脱硫装置本体、２３…酸化鉄、２４…ガス導入配管、２５，３１，３３…温度計、２６，３９ａ，３９ｂ…吸気弁、２９，２９ａ，２９ｂ…冷媒用配管、３７，３７ａ，３７ｂ…外部機器、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ…開閉弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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