(57)【要約】【課題】大量の硫酸ピッチを実用的に処理し、環境への悪影響を防止する硫酸ピッチ処理装置および焼却処理装置を提供すること。  【解決手段】硫酸ピッチＰを受け入れ、攪拌する硫酸ピッチミキサー３１と、硫酸ピッチミキサーに第１のアルカリ性物質Ｓを添加するアルカリ添加装置２６と、硫酸ピッチミキサー３１を収容し、外気と隔離する覆い２２とを備える硫酸ピッチ処理装置１０。および、硫酸ピッチ処理装置１０と、硫酸ピッチ処理装置で処理された硫酸ピッチＱを７００℃以上１３５０℃以下で焼却する焼却炉６１とを備える焼却処理装置１００。【選択図】  図１
2005315471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸ピッチを受け入れ、攪拌する硫酸ピッチミキサーと；
前記硫酸ピッチミキサーに第１のアルカリ性物質を添加するアルカリ添加装置と；
前記硫酸ピッチミキサーを収容し、外気と隔離する覆いとを備える；
硫酸ピッチ処理装置。
【請求項２】
前記覆いで外気と隔離された空間から空気を吸引する吸引装置と；
前記吸引装置で吸引された空気を、第２のアルカリ性物質と接触させる排ガス洗浄塔とを備える；
請求項１に記載の硫酸ピッチ処理装置。
【請求項３】
前記第２のアルカリ性物質が苛性ソーダを含む；
請求項２に記載の硫酸ピッチ処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の硫酸ピッチ処理装置と；
前記硫酸ピッチ処理装置で処理された硫酸ピッチを７００℃以上１３５０℃以下で焼却する焼却炉とを備える；
焼却処理装置。
【請求項５】
前記焼却炉から排出されるガスを急冷する急冷塔と；
前記急冷塔で急冷されたガスを第３のアルカリ性物質と接触させるスクラバーとを備える；
請求項４に記載の焼却処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硫酸ピッチを処理する硫酸ピッチ処理装置および硫酸ピッチ処理装置で処理された硫酸ピッチを含む焼却物を焼却する焼却処理装置に関する。特に、環境に悪影響を与えない硫酸ピッチ処理装置および焼却処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油製品の精製工程の硫酸処理・硫酸洗浄から排出される硫酸ピッチは、硫酸で石油製品中のイオウ分、アスファルト質、ガム状物質等の不純物を溶解、酸化、重合等させて分離したもので、流動性に乏しい。また硫酸ピッチは、濃硫酸とタール状物（有機物）を含んでいるため、濃硫酸とタール状物の反応によって絶えずＳＯｘ（ＳＯ２およびＳＯ３）を発生しており、亜硫酸臭が強い。また、硫酸は直接燃焼炉に投入すると、１ｋｇあたり７６３ｋｃａｌの熱を吸収して、下式のような熱分解反応を起こすので、燃焼温度の低下およびばい煙発生の原因にもなる。
Ｈ２ＳＯ４  →  Ｈ２Ｏ＋１／２Ｏ２＋ＳＯ２
上式によって発生したＳＯ２により、焼却炉の後工程に設置される排ガス処理装置の負荷が過剰になり、ＳＯ２が大気に放出されるという危険もある。また、硫酸ピッチを戸外に投棄すれば、土壌と反応してガスを発生し、更に、硫酸ピッチの混ざった地盤はいつまでも安定せず、降雨時には酸性廃水を流出して植物に悪影響を与えたり、付近の建物の基礎を腐食させたりする恐れがある。
【０００３】
そこで、硫酸ピッチに中和剤としての消石灰を加え、焼却処分する方法がとられていた。しかし、消石灰を加えて混合する際に亜硫酸ガスが発生し、作業員の健康を損ね、あるいは、環境を害する危険性があった。また、焼却した際にも、亜硫酸ガスが発生していた。そこで、ｐＨ８．５〜ｐＨ９．５のベントナイトを用いて中和剤を製造し、粉末にした硫酸ピッチと加温・攪拌することにより粉末処理することにより、消石灰を用いずにガスの発生を抑えた方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−６０７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の方法は、中和剤の製造、硫酸ピッチの粉末化という前処理が必要であり、大量の硫酸ピッチを処理するには、手間が掛かり、必ずしも実用的ではなかった。また、上記の方法で使用しているベントナイト（主成分は酸化アルミニウム)は硫酸ピッチと反応して硫酸アルミニウムを生成するが、硫酸アルミニウムは焼却炉内で１０００℃程度でほとんどが酸化されて酸化アルミニウムとＳＯｘとになり、後工程での排ガス処理に支障をきたす、という問題があった。そこで、本発明は、大量の硫酸ピッチを実用的に処理し、環境への悪影響を防止する硫酸ピッチの処理装置および焼却処理装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る硫酸ピッチ処理装置は、例えば図１に示すように、硫酸ピッチＰを受け入れ、攪拌する硫酸ピッチミキサー３１と；硫酸ピッチミキサー３１に第１のアルカリ性物質Ｓを添加するアルカリ添加装置２６と；硫酸ピッチミキサー３１を収容し、外気と隔離する覆い２２とを備える。
【０００７】
このように構成すると、硫酸ピッチは第１のアルカリ性物質で中和される。また、硫酸ピッチを第１のアルカリ性物質で中和するときに発生する亜硫酸ガスが、覆いで囲われることにより外部に放出されないので、環境を悪化させずに硫酸ピッチを処理することができる。また、硫酸ピッチに第１のアルカリ性物質を添加して、硫酸ピッチミキサーで攪拌するので、大量の硫酸ピッチを処理するのに適した硫酸ピッチ処理装置となる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明に係る硫酸ピッチ処理装置は、請求項１に記載の硫酸ピッチ処理装置において、図１に示すように、覆い２２で外気と隔離された空間から空気を吸引する吸引装置４０と；吸引装置４０で吸引された空気Ａ１を、第２のアルカリ性物質Ｈと接触させる排ガス洗浄塔４１とを備える。
【０００９】
このように構成すると、覆い２２で外気と隔離された空間が負圧となり、硫酸ピッチを第１のアルカリ性物質で中和するときに発生する亜硫酸ガスが外部に漏れることを防止できる。また、亜硫酸ガスを、第２のアルカリ性物質で中和できるので、亜硫酸ガスを外部に排出することがない硫酸ピッチ処理装置となる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明に係る硫酸ピッチ処理装置は、請求項２に記載の硫酸ピッチ処理装置において、第２のアルカリ性物質が苛性ソーダを含む。
【００１１】
第２のアルカリ性物質が、亜硫酸ガスとの反応性がよい苛性ソーダを含むことにより、排ガス洗浄塔で亜硫酸ガスを確実に処理することができる。また、苛性ソーダを用いることにより、スケーリング（装置への固形物の付着）が少なくなるので、充填塔式の排ガス洗浄塔を採用することが可能となり、排ガス洗浄塔を小型化できる。
【００１２】
前記の目的を達成するために、請求項４に記載の発明に係る焼却処理装置は、例えば図１に示すように、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の硫酸ピッチ処理装置１０と；硫酸ピッチ処理装置１０で処理された硫酸ピッチＱを７００℃以上１３５０℃以下で焼却する焼却炉６１とを備える。
【００１３】
このように構成すると、環境に悪影響を与えることなく中和処理された硫酸ピッチを、７００℃以上１３５０℃以下で焼却することにより、分解して発生する亜硫酸ガスの量を抑制して、焼却処理することができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明に係る焼却処理装置は、請求項４に記載の焼却処理装置において、例えば図１に示すように、焼却炉６１から排出されるガスＧ１を急冷する急冷塔６３と；急冷塔６３で急冷されたガスＧ３を第３のアルカリ性物質Ｍと接触させるスクラバー６４とを備える。
【００１５】
このように構成すると、焼却炉から排出されるガスに含まれる重金属類が急冷されることにより水分に吸収され、更に第３のアルカリ性物質と接触することにより、重金属類が第３のアルカリ性物質と反応したりあるいは第３のアルカリ性物質に付着したりして取り込まれ、ガスから重金属類を除去することができる。すなわち、ガスに含まれる重金属類が除去されることになり、ガスを大気に放出しても環境に悪影響を与えなくなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、覆いの中で硫酸ピッチにアルカリ性物質を添加することにより、硫酸ピッチをアルカリ性物質で中和するときに発生する亜硫酸ガスを大気に放出することなく処理できる、環境に悪影響を与えず、かつ、大量の硫酸ピッチを処理できる硫酸ピッチの処理装置が提供される。また、該処理装置で処理された硫酸ピッチを７００℃以上１３５０℃以下で焼却する焼却炉を備えることにより、環境に悪影響を与えない焼却処理装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一又は相当する装置には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態である硫酸ピッチ処理装置１０を備えた焼却処理装置１００の構成を示すブロック図である。焼却処理装置１００は、硫酸ピッチ処理装置１０と、焼却炉としてのロータリーキルン６１と、二次焼却炉としてのサイクロン６２と、急冷塔６３と、スクラバー６４と、電気集塵器６５と、吸引ファン６６とを備える。硫酸ピッチ処理装置１０は、収容容器１１を反転し硫酸ピッチＰを収容容器１１から取り出す容器反転装置２１と、硫酸ピッチミキサー３１と、硫酸ピッチミキサー３１に第１のアルカリ性物質Ｓを添加するアルカリ添加装置２６と、硫酸ピッチミキサー３１に粘度調整剤Ｒを供給する粘度調整剤供給装置２７と、容器反転装置２１と硫酸ピッチミキサー３１とを覆う覆いであるミキサーカバー２２と、吸引装置としての排気ファン４０と、排ガス洗浄塔４１と、循環ポンプ４６とを備える。
【００１９】
容器反転装置２１は、収容容器１１に収容された硫酸ピッチＰを硫酸ピッチミキサー３１に投入するための装置である。硫酸ピッチＰは、一般的に、ドラム缶１１に詰められているので、以降の説明ではドラム缶１１に詰められているものとして説明するが、ドラム缶１１以外の容器であってもよい。容器反転装置２１は、上蓋を外したドラム缶１１をつかむハンドル（不図示）を有し、ハンドルは、ドラム缶１１を掴んで、上方に持ち上げ、硫酸ピッチミキサー３１上で、ドラム缶１１の上下を逆に反転するように動作する。この動作はアーム機構を用いて、油圧によりあるいはサーボモータにより行われ、各動作は、制御装置（不図示）により制御される。
【００２０】
硫酸ピッチミキサー３１は、硫酸ピッチＰを攪拌する装置である。上面が開放された円筒形の容器３７の中心に軸カバー３４が備えられ、軸カバー３４内を回転軸（不図示）が鉛直方向に貫通している。回転軸は、その下端が駆動機としてのモータ３５に接続し、上端はアーム３３と固着する。アーム３３は、ほぼ水平に容器３７の周縁近くまで延びたビームであり、回転軸を中心に対称な形状をしている。アーム３３は、１本のビームで構成されてもよいが、好ましくは、直交する２本のビームで構成され、ビームの本数は３本以上であってもよく、また、ビームの長さはそれぞれ異なっていてもよい。アーム３３の先端（すなわちビームの端部）には、その下方にブレード３２が固着される。ブレード３２は、硫酸ピッチＰを攪拌するときに、硫酸ピッチを直接かき混ぜる部分である。ブレード３２は、容器３７の底部および内周縁あるいは軸カバー３４の近傍に位置することが好ましい。更に好ましくは、総てのブレード３２により、容器３７内の硫酸ピッチＰに澱みがないように、容器３７内の断面総てが覆われることである。容器３７の底面の一部に、蓋付きの貫通穴が形成されており、硫酸ピッチの排出口３６となっている。また、容器３７にはヒータ（不図示）と温度検出器（不図示）が設置され、ヒータと温度検出器とは、制御装置（不図示）に接続され、温度検出器で検出された温度に基づき、ヒータでの加温を調節する構成となっており、容器３７内の硫酸ピッチＰを適切な温度にまで加温することができる。なお、硫酸ピッチＰは、後述する第１のアルカリ性物質との反応によって発熱し、第１のアルカリ性物質の添加速度によっても、温度調節がなされる。
【００２１】
硫酸ピッチの排出口３６には、処理済の硫酸ピッチＱを収容する処理済硫酸ピッチコンテナ５０が接続され、処理済の硫酸ピッチＱを硫酸ピッチミキサー３１から直接収容する。処理済硫酸ピッチコンテナ５０は、処理済の硫酸ピッチＱを収容する蓋付きの容器である。
【００２２】
硫酸ピッチミキサー３１には、第１のアルカリ性物質としての消石灰スラリーＳを添加するアルカリ添加装置２６と、攪拌される硫酸ピッチＰの粘度と流動性を調整するための粘度調整剤としての川砂Ｒを供給する粘度調整剤供給装置２７とが隣接して設置されている。
【００２３】
ミキサーカバー２２が、容器反転装置２１と硫酸ピッチミキサー３１とを覆い、外気と遮断する。ミキサーカバー２２は、例えば気密性のビニールを骨組みで支えて形成してもよく、あるいは、気密な建屋を建設してもよい。      
【００２４】
配管あるいはダクト７１が、ミキサーカバー２２から排気ファン４０に接続される。排気ファン４０は、ミキサーカバー２２側を吸引側とし、吐出側は、排ガス洗浄塔４１に接続する。排気ファン４０は、ミキサーカバー２２内の空気Ａ１から吸引・処理する空気Ａ２を吸引し、排ガス洗浄塔４１に送り込む。排気ファン４０は、軸流送風機であっても、遠心送風機であっても、レシプロ送風機であっても、他のタイプの送風機であってもよい。
【００２５】
排ガス洗浄塔４１は、排気ファン４０から送り込まれた空気Ａ２を、第２のアルカリ性物質としての苛性ソーダ水溶液Ｈで洗浄する装置である。第２のアルカリ性物質は、苛性ソーダ水溶液でなくてもよく、一般的に苛性ソーダ、苛性カリ、消石灰、水酸化マグネシウム、などから選ばれるが、これだけには限られない。排ガス洗浄塔で処理されたガスは大気に放出されるので、亜硫酸ガスなどの有害物質は排ガス洗浄塔で確実に処理しておく必要がある。その意味で、第２のアルカリ性物質は、亜硫酸ガスとの反応性が最もよい苛性ソーダが好ましい。また、アルカリ物質として苛性ソーダを使うことにより、他のアルカリ物質を使う場合に比べて、スケーリング（装置への固形物の付着）が少なく充填塔式の洗浄塔を採用できるので、洗浄塔を小型化できる利点もある。排ガス洗浄塔４１は、円筒形の上に上部が細くなった略円錐形が載った形状をし、円錐形の頂部に苛性ソーダ水溶液Ｈで洗浄された空気Ａ３を大気開放するためのノズルが形成される。円錐円筒形の胴部に空気Ａ２を導入するためのノズル（不図示）が形成され、該ノズルより低い位置に、苛性ソーダ水溶液Ｈを貯留する液溜め４５が形成される。該ノズルより高い位置に、空気Ａ２と液体の苛性ソーダ水溶液Ｈとの接触を促進するための充填材４３が設置される。充填材４３には、市販の充填物、あるいは繊維集合体、粒状物集合体、焼結体のようにたくさんの空隙を有する物を用いるのが好適である。充填材４３は、排ガス洗浄塔４１の円筒形の内断面にわたって隙間なく広がっていることが、苛性ソーダ水溶液Ｈと接触することなく通過する空気Ａ２を減少させるのに好ましく、また、厚さも厚いほうが、より広い接触面積を得られるので好ましい。充填材４３の上方に、苛性ソーダ水溶液Ｈを散布する散布ノズル４２が設置される。散布ノズル４２は、下方あるいは斜め下方を向けて小穴が多数形成された細管を排ガス洗浄塔４１内断面にめぐらすことにより構成され、苛性ソーダ水溶液Ｈを多くの細かな滴あるいは流れとして排ガス洗浄塔４１内の広い範囲に、すなわち充填材４３の全面に、散布する。散布ノズル４２の上方には、更に、デミスタ４４が設けられる。
【００２６】
排ガス洗浄塔４１の底部から、液溜め４５に貯留される苛性ソーダ水溶液Ｈを吸引するための配管７２が備えられ、循環ポンプ４６に接続される。循環ポンプ４６の吐出側は、配管７３を介して散布ノズル４２に接続され、苛性ソーダ水溶液Ｈが液溜め４５から循環ポンプ４６、散布ノズル４２、充填材４３、液溜め４５と循環する循環流路を構成する。循環ポンプ４６から散布ノズル４２に至る配管７３には、分岐管７４が配設され、使用済みの苛性ソーダ水溶液Ｈを排出するためのライン７５が接続されている。
【００２７】
排ガス洗浄塔４１の頂部の空気Ａ３を大気開放するためのノズルには、空気Ａ３中に残存するＳＯ２の濃度を測定するためのＳＯ２モニター４７が設置される。ＳＯ２モニター４７の検出値は、制御装置（不図示）へ送られ、制御装置にて、苛性ソーダ水溶液Ｈによる空気Ａ２の洗浄が所定のとおりに行われているかを判断し、所定のＳＯ２濃度を超えた場合には、循環ポンプ４６によりあるいは循環流路に配設された流量調節弁（不図示）を作動し、苛性ソーダ水溶液Ｈの循環量を増やしたり、排気ファン４０から送り込まれる空気Ａ２の量を減らすなどして、空気Ａ３のＳＯ２濃度を所定の値以下とできるようにすることが好ましい。
【００２８】
処理済硫酸ピッチコンテナ５０は、フォークリフト５１などにより、硫酸ピッチ処理装置１０から離れた場所にある、ロータリーキルン６１の位置に搬送される。処理済硫酸ピッチコンテナ５０を介さずに、処理済の硫酸ピッチＱを配管などにより直接ロータリーキルン６１に搬送する構成としてもよい。
【００２９】
ロータリーキルン６１は、軸周りに回転する、円筒形の容器であって、硫酸ピッチＱは、ロータリーキルン６１内で回転によりかき混ぜられながら、徐々に軸方向に上流側から下流側に移動しつつ燃焼する。ロータリーキルン６１には、不図示の高温ガス装置から、高温に加熱された高温ガスが供給され、硫酸ピッチQが燃焼される。硫酸ピッチＱは、燃焼により、燃焼灰としての処理灰Ｘ１と燃焼ガスＧ１とに分離される。ロータリーキルン６１は、不図示の温度検知器を備えており、容器の温度が検知される。検知された温度は、不図示の制御装置に伝達され、モニターされる。ロータリーキルン６１には、不図示の補助燃焼装置が備えられており、燃焼温度が低下した場合には、補助燃焼装置により加熱されあるいは供給される高温ガスの量を増量し若しくは温度を高める構成となっている。ロータリキルン６１には、処理灰Ｘ１を排出する排出口（不図示）と燃焼ガスＧ１を排出するノズル（不図示）が形成されている。燃焼ガスＧ１を排出するノズルは、配管７６を介してサイクロン６２に接続される。
【００３０】
サイクロン６２は、燃焼ガスＧ１の燃焼温度を維持しつつ、旋回させることにより有害物質を完全燃焼させ、かつ、燃焼ガスＧ１中の固形物を分離する装置で、円筒形の下に、下がすぼまった円錐形を重ね合わせた形状をした容器である。円筒形の上部側面において、円の接線方向を向いた入口ノズル（不図示）が形成される。また、円筒形の上面の中央にガス出口ノズル（不図示）が、円錐形の頂部にあたる、容器の底部に固形物出口ノズル（不図示）が形成される。ガス出口ノズルは、配管７７を介して急冷塔６３に接続される。
【００３１】
急冷塔６３は、サイクロン６２で固形物が分離されたガスＧ２を急冷する装置で、円筒形の容器である。急冷塔６３の上面には、サイクロン６２からのガスＧ２を導入するノズルと、冷却水Ｃを導入するノズル（不図示）とが設けられる。冷却水Ｃを導入するノズルを備えずに、サイクロン６２から急冷塔６３に至るガスＧ２用の配管７７に冷却水Ｃを導入し、ガスＧ２と冷却水Ｃとが混合して、ガスＧ２を導入するノズルから導かれる構成としてもよい。ガスＧ２と冷却水Ｃとは、混合されたガスＧ３として下部に設けられた排出ノズル（不図示）から排出される。排出ノズルは、配管７８を介してスクラバー６４に接続される。
【００３２】
スクラバー６４は、急冷塔６４で急冷されたガスＧ３を中和洗浄する装置で、排ガス洗浄塔４１と類似の構成を有する容器である。すなわち、円筒形の下部にガスＧ３を導入するためのノズル（不図示）が形成され、該ノズルより高い位置に、ガスＧ３と第３のアルカリ性物質としての水酸化マグネシウムスラリーＭとの接触を促進するための多孔板（不図示）が設置され、その上方に、水酸化マグネシウムスラリーＭを散布する散布ノズル（不図示）が設置される。散布ノズルの上方には、更に、デミスタ（不図示）が設けられ、スクラバー６４の上端に水酸化マグネシウムスラリーＭと接触したガスＧ４の排出ノズル（不図示）が形成される。排出ノズルは、配管７９を介して、電気集塵器６５に接続される。なお、スクラバー６４では、ガスＧ３と接触した水酸化マグネシウムスラリーは、ガスＧ３中の水分を取り込み、その濃度が低下しているので、循環させずに、スクラバー６４の底部に設けられたノズル（不図示）より排出され、後段の処理に送る構成とするのが一般的である。
【００３３】
電気集塵器６５は、導入するガスＧ４の流れの上流側に塵埃を帯電するイオン化部（不図示）を、その下流側に帯電された塵埃を吸着捕集する集塵部（不図示）を有する。イオン化部は、針状のあるいは線状の電極間に高電圧を印加し、コロナ放電させることにより、電極間を流れる空気および塵埃を帯電させる。ガスＧ４中に残存する微細な固形物（燃焼灰など）は、イオン化部でプラス（＋）に帯電され、プラス（＋）に帯電された固形物は、集塵部に配設されたマイナス（−）極に吸着される。マイナス（−）極に吸着された固形物は、定期的に取り除かれる。このように、電気集塵器では、微細な固形物をクーロン力により吸着するので、高い捕集率で捕集することが可能であり、更に、捕集するためのフィルタを通らないので、圧力損失を小さくすることができる。なお、電気集塵器の代りにバグフィルタを用いてもよい。バグフィルタを用いることにより、構造が簡単になり故障の恐れが少なくなると共に、電力が不要となる。
【００３４】
吸引ファン６６が、電気集塵器６５の下流に設置され、配管８０で接続される。吸引ファン６５は、軸流タイプでも、遠心タイプでも、レシプロタイプでも、いかなるタイプであってもよい。吸引ファン６６により吸引されることにより、ロータリーキルン６１の燃焼ガスＧ１は、サイクロン６２、急冷塔６３、スクラバー６４および電気集塵器６５を通って吸引される。吸引ファンから吐出されるガスＧ５は、排ガスＧ６として配管８０を通り煙突（不図示）から大気に排気される。
【００３５】
続いて、焼却処理装置１００の作用について説明する。先ずは硫酸ピッチ処理装置１０について説明する。硫酸ピッチPはドラム缶１１に収容されて、焼却処理装置１００の容器反転装置２１に搬送される。所定量の硫酸ピッチPに相当する数量のドラム缶１１が容器反転装置２１のドラム缶置き場に置かれた後、ドラム缶１１の上蓋が開けられる。上蓋を開けることにより、ドラム缶１１より亜硫酸ガス（ＳＯ２）が気化する。ここで、所定量とは、硫酸ピッチミキサー３１で一度に攪拌できる硫酸ピッチPの量あるいはそれ以外の運転要求から定まる量のことである。例えば、硫酸ピッチミキサー３１が容積２．３ｍ３を有しているとき、硫酸ピッチＰの所定量を１ｍ３とする。
【００３６】
容器反転装置２１のハンドルが硫酸ピッチPを収容するドラム缶１１を１つ掴み、持ち上げ、硫酸ピッチミキサー３１上に移し、そこで、反転させて上下反対とする。上蓋の外されたドラム缶１１が反転されることにより、内容物の硫酸ピッチPがドラム缶１１から出され、硫酸ピッチミキサー３１の容器３７内に落下する。容器反転装置２１は、硫酸ピッチPが出されたドラム缶１１を、元のドラム缶置き場に戻す。容器反転装置２１は、ドラム缶置き場に置かれた総てのドラム缶１１について、上記のように、内容物である硫酸ピッチPを容器３７内に移す。
【００３７】
所定量の硫酸ピッチPが移され、あるいは、移され始めたならば、硫酸ピッチミキサー３１のモータ３５を起動し、回転軸（不図示）、アーム３３を介してブレード３２を回転して、硫酸ピッチPの攪拌を始める。攪拌し始めると、アルカリ添加装置２６から、所定量の消石灰スラリーＳを添加する。ここで、所定量とは、硫酸ピッチミキサー３１中の硫酸ピッチＰを好ましいｐＨにするための（好ましい酸性濃度に下げるための）消石灰スラリーの量のことである。ｐＨは６以上１０以下に調整すればよいが、好ましくは６．３以上、より好ましくは６．７以上とし、また、好ましくは９．５以下、より好ましくは９．０以下とする。例えば、硫酸ピッチＰが２８９ｋｇ（硫酸量１９９ｋｇ）であるとき、消石灰を１５９ｋｇ（消石灰スラリーとして７６２ｋｇ）添加する。あるいは、硫酸ピッチＰと消石灰スラリーＳとは、ブレード３２により攪拌・混合される。硫酸ピッチＰと消石灰スラリーＳとが混合されると、硫酸ピッチＰ中の硫酸（Ｈ２ＳＯ４）成分は、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２・２Ｈ２Ｏ）と反応して中和し、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）あるいは石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）と水とになる。なお、以降の説明では硫酸カルシウムというときは石膏を含むものとする。ただし、反応の過程において、一部の硫酸成分が、亜硫酸ガスとして気化する。硫酸ピッチミキサー３１はミキサーカバー２２の閉じた空間内にあるので、気化した亜硫酸ガスはミキサーカバー２２内に滞留する。なお、中和のために添加するのは、消石灰スラリーＳでなく、他のアルカリ性物質であってもよい。ただし、安価で入手容易な消石灰スラリーＳを用いることにより、実用的に硫酸ピッチＰの処理を行うことができる。
【００３８】
なお、硫酸ピッチＰは、油成分が固化しているので、硫酸ピッチミキサー３１において攪拌されにくい。そこで、粘度調整剤供給装置２７から、所定量の川砂Ｒを容器３７内に供給する。川砂Ｒが供給され、一緒に攪拌されることにより、硫酸ピッチＰは細かく砕かれ、全体として流動性が増すと共に、粘度が調整され、効率的に攪拌されるようになる。ここで、所定量とは、硫酸ピッチＰを細かく砕くのに充分な量であって、かつ、不要に多くはない量をいう。例えば、２８９ｋｇの硫酸ピッチおよび７６２ｋｇの消石灰スラリーに対して、３８８ｋｇの川砂（含水率８．２％）である。なお、粘度調整剤供給装置２７から供給される粘度調整剤は、川砂Ｒでなく、海砂でも、その他の小さな固い粒状物であればよい。ただし、川砂Ｒとすることで、処理した硫酸ピッチＱに塩分が含まれず、例えば耐酸性のステンレス鋼などを後段の装置に用いた場合に、粒界腐食などを引き起こす原因となることがなくなる。
【００３９】
更に、硫酸ピッチミキサー３１の容器３７内の、消石灰スラリーＳおよび川砂Ｒと混合される硫酸ピッチＰは、消石灰スラリーＳとの反応熱により加温される。あるいは、ヒータ（不図示）により加温されている。加温されることにより、硫酸ピッチＰ内の油成分が軟化し、攪拌・混合され易くなる。温度の調整は、硫酸ピッチＰへの消石灰スラリーＳの添加速度で主に調整され、補助的にヒータで調整される。加温する温度は、水分が沸騰しない１００℃より低くし、好ましくは９８℃以下とする。加温温度を、１００℃より低くするので、突沸により硫酸ピッチＰが周囲に飛散することを防げる。更に、９８℃以下となるように消石灰スラリーＳの添加速度を調整すると、その添加速度においては一般的に、亜硫酸ガスを始めとするＳＯｘ成分を含む溶存ガスの気化量が適当量に抑制される。
【００４０】
硫酸ピッチＰから気化した亜硫酸ガスを含む、ミキサーカバー２２内の空気Ａ１は、排気ファン４０により吸引され、亜硫酸ガスを含有する空気Ａ２として排ガス洗浄塔４１へ送られる。また、排気ファン４０により吸引されることにより、ミキサーカバー２２内は負圧となるので、ミキサーカバー２２内の空気Ａ１が外部に漏出することが防止される。
【００４１】
排ガス洗浄塔４１のノズル（不図示）から導入された空気Ａ２は、排ガス洗浄塔４１内を下方から上方に向かって流れる。一方、排ガス洗浄塔４１内では、液溜め４５に貯留された苛性ソーダ水溶液Ｈを循環ポンプ４６で循環している。上方に設置された散布ノズル４２から苛性ソーダ水溶液Ｈが充填材４３上に散布される。空気Ａ２は充填材４３を上方へ向かって通り抜ける際に、苛性ソーダ水溶液Ｈと接触し、空気Ａ２に含有される亜硫酸ガスあるいはその他の溶存ガスは、苛性ソーダ水溶液Ｈにより中和洗浄される。例えば、硫酸ピッチ２８９ｋｇ（硫酸量１９９ｋｇ）に消石灰スラリー７６２ｋｇ（消石灰量１５９ｋｇ）を加えると、８．８ｋｇの亜硫酸ガスが空気Ａ２中に放出され、６．５％苛性ソーダ水溶液４７５０ｋｇが排ガス洗浄塔４１で用いられる。中和洗浄された空気Ａ３は、更に上方へ流れ、デミスタ４４で随伴する苛性ソーダ水溶液Ｈを取り除かれた後、排ガス洗浄塔４１の頂部のノズルから、大気へ排気される。一方、充填材４３にて空気Ａ２を中和洗浄した苛性ソーダ水溶液Ｈは、下方に落下し、排ガス洗浄塔４１下部の液溜り４５に貯留される。貯留された苛性ソーダ水溶液Ｈは、循環ポンプ４６により再び、散布ノズル４２から充填材４３へ散布される。なお、所定量の硫酸ピッチＰの処理が終わった後の苛性ソーダ水溶液Ｈは、大量の亜硫酸ガスと反応して亜硫酸ソーダとなっており、循環ポンプ４６から散布ノズルに至る配管７３に配設された分岐管７４で分岐された配管路７５へ送られ、硫酸ピッチ処理装置１０から排出された後に、焼却処分される。
【００４２】
なお、排ガス洗浄塔４１の頂部のノズルから、大気へ排気される空気Ａ３の亜硫酸ガス濃度をＳＯ２モニター４７で検出する。ＳＯ２モニター４７で検出した亜硫酸ガス濃度が所定の濃度以下であれば、そのまま作業を続け、規定の濃度より高ければ、循環ポンプ４６あるいは循環流路に配設された流量調節弁（不図示）により苛性ソーダ水溶液Ｈの循環量を増やしたり、排気ファン４０により空気Ａ２の流量を減らしたり、硫酸ピッチミキサー３１の容器３７の温度を下げたり、あるいは、消石灰スラリーＳの添加を一時中断したりすることにより、排気される空気Ａ３中の亜硫酸ガス濃度を下げる。このように、排気される空気Ａ３中の亜硫酸ガス濃度をモニターし、コントロールすることにより、大気に排気される空気Ａ３は常に環境からの要求を満たした空気Ａ３となり、環境に悪影響を与えない硫酸ピッチ処理装置１０あるいは焼却処理装置１００となる。
【００４３】
上記の説明では、排ガス洗浄塔４１において苛性ソーダ水溶液Ｈを用いて、亜硫酸ガスを含有する空気Ａ２を中和洗浄した。苛性ソーダ水溶液Ｈを用いることにより、亜硫酸ガスは、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）となり安定化し、その後に焼却されても分解することなく、無害となる。また、苛性ソーダ水溶液の強いアルカリ性のために、少量の苛性ソーダ水溶液で空気Ａ２を中和洗浄することができ、排ガス洗浄塔４１および循環ポンプ４６を始めとする循環流路を小型化することができる。更に、苛性ソーダ水溶液Ｈの強いアルカリ性のために、硫酸ピッチＰに消石灰スラリーＳを添加したときに発生する大量の亜硫酸ガスを含む、すなわち亜硫酸ガス濃度の高い空気Ａ２を中和洗浄することができる。
【００４４】
上記の説明では、硫酸ピッチミキサー３１に所定量の硫酸ピッチＰを供給し、処理する、いわゆるバッチ運転をするものとして説明したが、硫酸ピッチ処理装置１０は、連続運転としてもよい。即ち、硫酸ピッチミキサー３１に定量的にあるいは間歇的に硫酸ピッチＰを供給し、処理済の硫酸ピッチＱは処理済硫酸ピッチコンテナ５０に定量的にあるいは間歇的に排出される。１つの処理済硫酸ピッチコンテナ５０が満杯になったときには、つづけて次の処理済硫酸ピッチコンテナ５０が硫酸ピッチミキサー３１に接続される。また、排ガス洗浄塔４１で亜硫酸ガスを含有する空気Ａ２を中和洗浄した苛性ソーダ水溶液Ｈの一部が廃棄、すなわち焼却処分されると共に、廃棄された容量の新しい苛性ソーダ水溶液Ｈが追加される。
【００４５】
次に、処理済の硫酸ピッチＱを焼却するロータリーキルン６１および燃焼ガスＧ１を処理するサイクロン６２、急冷塔６３、スクラバー６４、電気集塵器６５、吸引ファン６６の作用について説明する。処理済の硫酸ピッチＱは、処理済硫酸ピッチコンテナ５０に収容され、フォークリフト５１などにより、ロータリーキルン６１に搬送され、ロータリーキルン６１内に投入される。ロータリーキルン６１には、硫酸ピッチＱのほかに、汚泥、産業廃棄物など他の廃棄物Ｗも一緒に投入される。このように、硫酸ピッチＱと他の廃棄物Ｗとがロータリーキルン６１で混焼される。硫酸ピッチＱは、もともと硫酸と油成分との混合物である硫酸ピッチＰを、消石灰スラリーＳにより硫酸成分を硫酸カルシウムに処理したものである。そこで、悪臭を発生するタール状有機物成分を減ずるために燃焼させる。これらの硫酸ピッチＱと他の廃棄物Ｗとは、例えば、内径４ｍ、長さ１３ｍのロータリーキルンで、１日当たり２００トン燃焼される。
【００４６】
処理済硫酸ピッチQと他の廃棄物Ｗは、ロータリーキルン６１内で、７００℃以上１３５０℃以下の温度で燃焼される。塩素化合物などの存在下であっても８００℃以上で燃焼する場合はダイオキシン類の発生が抑制される。塩素化合物などの存在下でない場合は、７００〜８００℃でもダイオキシンを発生させずに燃焼できる。ダイオキシン類を発生させないためには燃焼温度は高い方がよい。８５０℃以上でダイオキシン類は確実に抑制される。従って燃焼温度の下限は７００℃、好ましくは８００℃、より好ましくは８５０℃とする。一方、燃焼温度が高いほど硫酸カルシウムは分解してＳＯｘ発生量が増加する。後述する硫酸カルシウムの分解率の上限である、３５％を越える燃焼炉内での滞留時間は、１３５０℃では約３分、１３００℃では約８分、１２５０℃では２５分以上である。すなわち、１３５０℃を越えると、極短時間で硫酸カルシウムの分解率が３５％を上回る。よって、燃焼温度の上限は１３５０℃以下とするのがよく、好ましくは１３００℃以下、より好ましくは１２５０℃以下とする。
【００４７】
ここで、図２に、硫酸カルシウムの温度を変化させたときの、時間と分解率の関係のグラフを示す。図２でも明らかなように、硫酸カルシウムの温度を１２５０℃、１３００℃、１３５０℃と上昇させると、同じ時間でも、分解率が顕著に上昇する。
【００４８】
そこで、図３に、温度に対してプロットした反応速度乗数Kのグラフを示す。反応速度乗数Kは、各温度の硫酸カルシウムの時間（％）と分解率（分）の関係を一次近似し、その傾きとして求めた。図３でも明らかなように、１２５０℃までは、硫酸カルシウムは分解しないが、１２５０℃を超えると急激に分解が進む。
【００４９】
また、図４にロータリーキルン６１内の温度分布を示す。ロータリーキルンの内面は耐火材で断熱し、その内径が４m、長さが１３ｍのものを用いた。１０５０℃のガスを供給して、ロータリーキルン６１内の各位置での耐火材表面温度の測定し、その結果を示す。図４でも明らかなように、ロータリーキルン６１内の中央部付近で温度は高く、両端で温度が下がる。これまでの他の実測や経験から、ロータリーキルン６１内の硫酸ピッチQなどの燃焼物の温度は、耐火材表面温度より１００〜１５０℃程度高いことが知られている。すると、硫酸ピッチQが１２５０℃を超えているものと想定される範囲は、耐火材表面温度が１１００℃を超えている範囲となる。その範囲を図４に破線で囲んで示す。ロータリーキルン６１での硫酸ピッチＰおよび他の廃棄物Ｗの滞留時間を１１０分とすると、移動速度は約０．１２ｍ／分となり、図４の破線で囲んだ範囲を通過するのに、おおよそ２５分掛かることになる。この１２５０℃で２５分燃焼する状態により、分解する硫酸ピッチを図２より求めると、約２２％となる。
【００５０】
硫酸ピッチＱの分解率は、３５％以下とする。これ以上分解されると、硫酸ピッチの分解により発生するＳＯｘの処理負担が増えるからである。硫酸ピッチの分解率を下げることにより、ＳＯｘの処理負担が軽減されるので、好ましくは分解率を３０％以下とし、更に好ましくは２５％以下とする。硫酸ピッチＱの分解率は、ロータリーキルン６１内での燃焼温度と滞留時間により制御されるので、分解率を抑えるには、温度を下げるか、滞留時間を短く、特に１２５０℃以上となる時間を短くする。
【００５１】
図１に戻って、焼却処理装置１００の作用の説明を続ける。ロータリーキルン６１で燃焼した残渣である燃焼灰Ｘ１は、ロータリーキルン６１の下流側端部より排出される。燃焼灰Ｘ１に含有される硫酸カルシウムは、セメント製造の原料などに用いられてもよいし、あるいは、他の燃焼灰と共に、埋め立て用土として用いられる。例えば、硫酸ピッチ２８９ｋｇに消石灰スラリー７６２ｋｇ、川砂３８８ｋｇを添加して生成した生成物１３６２ｋｇを焼却することにより、硫酸カルシウム２０７ｋｇ、酸化カルシウム２８ｋｇ、川砂３５６ｋｇの燃焼灰Ｘ１が排出される。なお、途中でガスを発生するので、生成物の重量は、硫酸ピッチ、消石灰スラリーおよび川砂の重量とは一致しない。ロータリーキルン６１では、硫酸ピッチＱが分解して発生したガスを含む燃焼ガスＧ１が発生する。燃焼ガスＧ１には、硫酸ピッチＱの油成分の燃焼により発生したガス、他の廃棄物Ｗの燃焼により発生したガスも含まれる。
【００５２】
燃焼ガスＧ１は、吸引ファン６５により吸引されることにより、サイクロン６２へ導かれる。吸引された燃焼ガスＧ１はサイクロン６２内を旋回する。サイクロン６２内で旋回する間に、固形物中の可燃成分および燃焼ガス中の可燃成分は、いわゆる二次燃焼し、このように可燃成分が二次燃焼することにより、硫酸ピッチＱおよび他の廃棄物Ｗは完全燃焼する。また、燃焼ガスＧ１がサイクロン６２内を旋回することにより、燃焼ガスＧ１に随伴する固形物は、サイクロン下部に落下し、分離される。サイクロン下部に落下した固形物は、燃焼灰Ｘ２としてサイクロン底部より排出され、燃焼灰Ｘ１と一緒にされる。固形物が分離された燃焼ガスＧ２は、サイクロン６２上面の中央に形成されたガス出口ノズル（不図示）より配管７７を経て急冷塔６３に導かれる。例えば、ロータリーキルン６１で最高温度１２５０℃で燃焼された場合、ロータリーキルン６１の出口では、１０００℃から１１００℃であり、サイクロン６２の出口では９００℃程度となる。
【００５３】
高温の燃焼ガスＧ２は、急冷塔６３で、冷却水Ｃにより冷却される。冷却水Ｃは、常温の水でよい。あるいは加温された水であってもよい。高温の燃焼ガスＧ２には、燃焼により発生した重金属類の蒸気が含まれている。この重金属類は、急冷塔６３で水により急冷されることにより水分中に含まれることになる。燃焼ガスＧ２は、急冷塔６３で８０℃以下のガスＧ３に冷却される。
【００５４】
急冷塔６３で急冷されたガスＧ３は、スクラバー６４に導かれ、スクラバー６４の下部より上部に上昇する。上昇するガスＧ３と対向して、上部から水酸化マグネシウムスラリーＭが散布される。水酸化マグネシウムスラリーＭは、多孔板（不図示）中に広がり、水酸化マグネシウムスラリーＭが広がった多孔板中をガスＧ３が通り抜けることにより、ガスＧ３と水酸化マグネシウムスラリーＭとが接触し、ガス中の亜硫酸ガスを始めとするＳＯｘは中和され、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）となり、ガスＧ３から分離される。
【００５５】
スクラバー６４で散布する第３のアルカリ性物質は、一般的に水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、苛性ソーダ、苛性カリ、から選ばれる１種以上であればよいが、またこれだけに限定されるものではない。状況に応じて適宜選択すればよい。水酸化マグネシウムを水に懸濁させて用いる場合は、酸性成分と反応して補足するだけでなく、懸濁している水酸化マグネシウムの微粒子によって重金属類が吸着される効果がある。消石灰を水に懸濁させて用いる場合は、前記水酸化マグネシウムと同様の効果はあるが、洗浄塔内に石膏が付着し易い。また苛性ソーダや苛性カリの場合は他のアルカリよりも高価である。
【００５６】
スクラバー６４で重金属類が分離され、また、亜硫酸ガスなどのＳＯｘ成分が分離されたＧ４は、電気集塵器６５で随伴される固形成分が取り除かれる。電気集塵器６５で固形成分が取り除かれたガスＧ６は、排気ガスとして煙突から大気に放出される。
【００５７】
以上説明したように、本発明に係る硫酸ピッチ処理装置を用いることにより、硫酸ピッチは、大気に亜硫酸ガスなどの有害物質を排出することなく実用的に処理される。また、本発明に係る焼却処理装置を用いることにより、硫酸ピッチを処理した後に、大気に亜硫酸ガスなどの有害物質を排出することなく実用的に焼却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施の形態である硫酸ピッチ処理装置を備える焼却処理装置を説明するブロック図である。
【図２】時間と温度毎の硫酸カルシウムの分解率との関係を表すグラフである。
【図３】温度と硫酸カルシウムの分解反応速度定数との関係を表すグラフである。
【図４】ロータリーキルン内の位置と耐火材表面温度との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
１０            硫酸ピッチ処理装置
１１            ドラム缶（硫酸ピッチ収容容器）
２１            容器反転装置
２２            ミキサーカバー
２６            アルカリ添加装置
２７            粘度調整剤供給装置
３１            硫酸ピッチミキサー
３２            ブレード
３３            アーム
３４            軸カバー
３５            モータ
３６            排出口
３７            容器
４０            排気ファン（吸引装置）
４１            排ガス洗浄塔
４２            散布ノズル
４３            充填材
４４            デミスタ
４６            循環ポンプ
４７            ＳＯ２モニター
５０            処理済硫酸ピッチコンテナ
５１            フォークリフト
６１            ロータリーキルン（焼却炉）
６２            サイクロン
６３            急冷塔
６４            スクラバー
６５            電気集塵器
６６            吸引ファン
７１〜７３      配管
７４            分岐管
７５〜８０      配管
１００        焼却処理装置
Ａ１〜Ａ３      空気
Ｃ            冷却水
Ｇ１〜Ｇ６      ガス（燃焼ガス、排気ガス）
Ｈ            苛性ソーダ水溶液（第２のアルカリ性物質）
Ｍ            水酸化マグネシウムスラリー（第３のアルカリ性物質）
Ｐ            硫酸ピッチ
Ｑ            処理された硫酸ピッチ
Ｓ            消石灰スラリー（第１のアルカリ性物質）
Ｗ            他の廃棄物
Ｘ１、Ｘ２      処理灰
【図１】
2005315471.tif 000003
【図２】
2005315471.tif 000004
【図３】
2005315471.tif 000005
【図４】
2005315471.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月13日(2005.6.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
そこで、図３に、温度に対してプロットした反応速度乗数Kのグラフを示す。反応速度乗数Kは、各温度の硫酸カルシウムの時間（分）と分解率（％）の関係を一次近似し、その傾きとして求めた。図３でも明らかなように、１２５０℃までは、硫酸カルシウムは分解しないが、１２５０℃を超えると急激に分解が進む。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
燃焼ガスＧ１は、吸引ファン６６により吸引されることにより、サイクロン６２へ導かれる。吸引された燃焼ガスＧ１はサイクロン６２内を旋回する。サイクロン６２内で旋回する間に、固形物中の可燃成分および燃焼ガス中の可燃成分は、いわゆる二次燃焼し、このように可燃成分が二次燃焼することにより、硫酸ピッチＱおよび他の廃棄物Ｗは完全燃焼する。また、燃焼ガスＧ１がサイクロン６２内を旋回することにより、燃焼ガスＧ１に随伴する固形物は、サイクロン下部に落下し、分離される。サイクロン下部に落下した固形物は、燃焼灰Ｘ２としてサイクロン底部より排出され、燃焼灰Ｘ１と一緒にされる。固形物が分離された燃焼ガスＧ２は、サイクロン６２上面の中央に形成されたガス出口ノズル（不図示）より配管７７を経て急冷塔６３に導かれる。例えば、ロータリーキルン６１で最高温度１２５０℃で燃焼された場合、ロータリーキルン６１の出口では、１０００℃から１１００℃であり、サイクロン６２の出口では９００℃程度となる。