(57)【要約】【課題】廃棄物焼却炉や各種生産設備等から排出されるアンモニア含有排ガスから、アンモニアを効率よく、かつ安価に除去することができるアンモニア含有排ガスの処理方法を提供すること。【解決手段】廃棄物焼却炉１から排出された高温排ガスを１００℃以下に加湿冷却する。次いで、アンモニア処理塔４において加熱ＭＡＰスラリーと接触させて排ガス中のアンモニアを除去する。また、各種生産設備１１等から排出された７０℃以下の排ガスを、加熱ＭＡＰ粒子を充填したアンモニア処理塔１４にＳＶ＝１００〜５００／Ｈｒで供給し、排ガス中のアンモニアを除去処理する。なお、加熱ＭＡＰは、ＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニウム６水塩）を８０〜２００℃で８〜２４Ｈｒ熱処理したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物焼却炉から排出されるアンモニアを含有した高温排ガスを加湿冷却して１００℃以下に冷却した後、アンモニア処理塔において加熱ＭＡＰスラリーと接触させて排ガス中のアンモニアを除去することを特徴とするアンモニア含有排ガスの処理方法。
【請求項２】
加熱ＭＡＰスラリーを、循環させつつアンモニア処理塔内で散布することを特徴とする請求項１に記載のアンモニア含有排ガスの処理方法。
【請求項３】
加熱ＭＡＰスラリーのｐＨを８〜１０、温度を５０℃以下に調整することを特徴とする請求項１に記載のアンモニア含有排ガスの処理方法。
【請求項４】
加熱ＭＡＰスラリーの濃度を０．１〜２％、液ガス比を２〜４Ｌ／ｍ３・ｍｉｎとすることを特徴とする請求項１に記載のアンモニア含有排ガスの処理方法。
【請求項５】
各種生産設備等から排出される７０℃以下のアンモニアを含有した排ガスを、加熱ＭＡＰ粒子を充填したアンモニア処理塔にＳＶ＝１００〜５００／Ｈｒで供給して加熱ＭＡＰ粒子と接触させ、排ガス中のアンモニアを除去処理することを特徴とするアンモニア含有排ガスの処理方法。
【請求項６】
加熱ＭＡＰは、ＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニウム６水塩：ＭｇＮＨ４ＰＯ４・６Ｈ２Ｏ）を８０〜２００℃で８〜２４Ｈｒ熱処理したものであることを特徴とする請求項１または５に記載のアンモニア含有排ガスの処理方法。
【請求項７】
アンモニア処理塔における加熱ＭＡＰのアンモニア吸収量が、理論値の６０％以内となるように制御することを特徴とする６に項記載のアンモニア含有排ガスの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物焼却炉等から排出されるアンモニア含有排ガスから、アンモニアを効率よく、かつ安価に除去することができるアンモニア含有排ガスの処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物焼却炉や各種生産設備等から排出される排ガス中には多量のアンモニア（ＮＨ３）が含有されているものがあるが、アンモニアは環境基準項目のひとつであり規制値が設定されているため、アンモニアを基準値以下まで除去処理することが必要となる。
このような排ガス中のアンモニア処理方法として、例えば特許文献１に示されるような水浄法が広く知られている。この方法は、スクラバーにおいて排ガスを水洗浄し、アンモニアを排ガス中に共存する炭酸ガス、亜硫酸ガスと反応させて、（ＮＨ４）２ＣＯ３やＮＨ４ＨＳＯ３等とすることにより、水側へ移行させ除去処理する方法である。
【０００３】
しかしながら、この方法は単にアンモニアを水側へ移行・分離する処理方法であるため、アンモニアの除去率が低いという問題点や、更には、後工程でアンモニアが移行した分離水のアンモニアを処理する必要があるための設備とランニングコストに多大な費用を要するという問題点があった。
【特許文献１】特開２００１−１４５８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記のような問題点を解決して、アンモニア含有排ガスからアンモニアを効率よく除去処理することができ、更には設備およびランニングコストも安価なものとすることができるアンモニア含有排ガスの処理方法を提供することを目的として完成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するためになされた本発明は、廃棄物焼却炉から排出されるアンモニアを含有した高温排ガスを加湿冷却して１００℃以下に冷却した後、アンモニア処理塔において加熱ＭＡＰスラリーと接触させて排ガス中のアンモニアを除去することを特徴とするアンモニア含有排ガスの処理方法を第１の発明とする。
また、各種生産設備等から排出される７０℃以下のアンモニアを含有した排ガスを、加熱ＭＡＰ粒子を充填したアンモニア処理塔にＳＶ＝１００〜５００／Ｈｒで供給して加熱ＭＡＰ粒子と接触させ、排ガス中のアンモニアを除去処理することを特徴とするアンモニア含有排ガスの処理方法を第２の発明とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、アンモニアを含有した排ガスを、加熱ＭＡＰと接触させアンモニアを加熱ＭＡＰに吸収させることで排ガス中からアンモニアを効率よく除去処理することとなり、また、アンモニアを吸収した加熱ＭＡＰは後工程でアンモニアを放出・回収した後、所定の条件下で再生させて再び加熱ＭＡＰとして再利用することができるので、大幅にランニングコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図１は、第１の発明に係る排ガス処理方法の一例を示すフロー図であり、例えば、廃棄物焼却炉等から排出されるアンモニアを含有した高温排ガス中のアンモニアを除去する場合である。図１において、１は焼却炉、２は高温集塵機、３は煙道に設けた加湿冷却機、３ａは水のスプレー、４はアンモニア処理塔、４ａは加熱ＭＡＰスラリーのスプレーである。また、５は加熱ＭＡＰスラリーの循環槽であり、濃縮槽６、水切り装置７、再生炉８が連結され、再生した加熱ＭＡＰが再び循環槽５へ返送されるよう構成されている。
【０００８】
第１のアンモニア含有排ガスの処理方法では、廃棄物焼却炉から排出されるアンモニアを含有した高温排ガスを加湿冷却して１００℃以下に冷却した後、アンモニア処理塔において加熱ＭＡＰスラリーと接触させて排ガス中のアンモニアを除去する点に特徴を有するものである。
ここで、加熱ＭＡＰスラリーとは、ＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニウム６水塩：ＭｇＮＨ４ＰＯ４・６Ｈ２Ｏ）を主体とするリン酸マグネシウム塩を加熱して得られる非晶質のルーズな構造のリン酸マグネシウム化合物（加熱ＭＡＰ）のスラリーを意味し、この加熱ＭＡＰがアンモニアを吸収するとＭＡＰに戻り、これを一定条件下で加熱乾燥するとアンモニアおよび結晶水が放出されて再び非晶質の加熱ＭＡＰとなって、アンモニアの吸収能力が再生される点に着目し本発明に応用したのである。
【０００９】
更に、本発明では前記加熱ＭＡＰスラリーを、循環させつつアンモニア処理塔内で散布することにより、大幅なランニングコストの低減化を図っている。
【００１０】
また本発明者は、加熱ＭＡＰの再利用のためにはアンモニア処理によって得られたＭＡＰを再生するための条件が重要と考え、その条件につき研究した。この結果、次の適正条件を見出した。
【００１１】
（１）加熱ＭＡＰは、ＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニウム６水塩：ＭｇＮＨ４ＰＯ４・６Ｈ２Ｏ）を８０〜２００℃で８〜２４Ｈｒ熱処理したものが好ましい。図３にＭＡＰの加熱温度（℃）および加熱時間（Ｈｒ）と、理論値に対する再生率（％）の関係を示すが、加熱温度が８０℃未満あるいは２００℃より高いと再生率が劣ることが判る。また、熱処理時間が８Ｈｒ未満では再生率に劣り、一方、２４Ｈｒより長くても再生率がそれ以上向上しないことが判る。
【００１２】
（２）スクラバーに循環する加熱ＭＡＰスラリーは、５０℃以下を保つように制御することが好ましい。加熱ＭＡＰは、常温（５０〜７０℃以下）でないとアンモニアを吸収しないからである。また同様に、排ガスを１００℃以下に冷却してからアンモニア処理塔に導入するのが好ましい。
また、アンモニア吸収反応はアルカリ側の反応であるため、炭酸ガス、亜硫酸ガス等の吸収により低下するｐＨを８〜１０の範囲で制御することが好ましい。より好ましくは、ｐＨ９〜９．５の範囲である。
【００１３】
（３）アンモニア処理塔における排ガスと加熱ＭＡＰスラリーの接触条件によりアンモニアの除去性が変化することから、スラリー濃度と液ガス比を適正に保つ必要があり、加熱ＭＡＰスラリーの濃度は０．１〜２％、液ガス比は２〜４Ｌ／ｍ３・ｍｉｎの範囲とすることが好ましい。適正値としては加熱ＭＡＰスラリー濃度が０．１〜２％であり、この範囲を外れるとノズルの目詰まりや、循環槽における沈降などのトラブルが発生しやすくなる。また、液ガス比は２〜４Ｌ／ｍ３．ｍｉｎの範囲が好ましい。２Ｌ／ｍ３．ｍｉｎ未満ではアンモニアの除去性が劣り、４Ｌ／ｍ３．ｍｉｎを越えるとポンプ動力が増加するだけで除去率の向上は見込めないからである。
なお、図４にアンモニアを２１８ｐｐｍ含有した排ガスを処理した場合の液ガス比（Ｌ／ｍ３・ｍｉｎ）および加熱ＭＡＰスラリーの濃度（％）と、アンモニア除去率（％）の関係を示す。
【００１４】
次に、第２の発明について説明する。
図２は、第２の発明に係る排ガス処理方法の一例を示すフロー図で、例えば、コークス炉のガス液貯留タンク等の生産設備等から排出されるアンモニアを含有した低温排ガス中からアンモニアを除去する場合を示す。図２において、１１は排ガスの発生源、１２は低温集塵機、１３は煙道に設けた加湿機、１４はアンモニア処理塔、１４ａは加熱ＭＡＰの充填層、１５加熱ＭＡＰの再生炉である。
【００１５】
第２の発明では、アンモニアを含有した低温排ガスを、加熱ＭＡＰ粒子を充填したアンモニア処理塔にＳＶ＝１００〜５００／Ｈｒで供給して加熱ＭＡＰ粒子と接触させ、排ガス中のアンモニアを除去処理する点に特徴を有する。
ここで低温排ガスとは、７０℃以下の常温に近いガスをいい、高温排ガスであっても７０℃以下に冷却されていれば同様に処理することができる。
また、加熱ＭＡＰ粒子とは、第１の発明と同様、ＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニウム６水塩：ＭｇＮＨ４ＰＯ４・６Ｈ２Ｏ）を主体とするリン酸マグネシウム塩を加熱して得られる非晶質のルーズな構造のリン酸マグネシウム化合物（加熱ＭＡＰ）の粒子を意味する。
【００１６】
なお、図２中の加湿機１３は、加熱ＭＡＰ粒子のアンモニア吸収時に必要な水分を水蒸気噴霧などによって補うものであり、排ガスの相対湿度が飽和状態であれば反応は十分に進行するので、必要に応じて使用すればよい。
【００１７】
この発明では、アンモニア処理塔における排ガスの流量としてＳＶ＝１００〜５００／Ｈｒで供給することが必要である。
図５に、排ガスのアンモニア濃度（％）および排ガスの流量（／Ｈｒ）と、アンモニア除去率（％）の関係を示すが、このグラフから明らかなように、ＳＶが１００〜５００／Ｈｒの条件下でアンモニアが効率よく除去されることが判る。
なお、ＳＶが１００／Ｈｒ未満であってもアンモニアは効率よく処理できるが、設備が大きくなり過ぎるので１００／Ｈｒ以上が好ましい。一方、５００／Ｈｒを越えると、排ガスのアンモニア濃度が高い場合に必要な除去率が得られない場合があるため、ＳＶは５００／Ｈｒ以下が好ましい。
ただし、このＳＶの条件は加熱ＭＡＰの吸収能力は十分あるが、常に吸収能力が十分ある状態にするためには加熱ＭＡＰの補給または入れ替えを行って制御することが望ましい。
【００１８】
即ち、第１の発明および第２の発明において、アンモニア処理塔における加熱ＭＡＰのアンモニア吸収濃度は、理論値の６０％以内となるように制御することが好ましい。
ここで、加熱ＭＡＰの組成をＭｇ・ＰＯ４とすると、理論吸収量は加熱ＭＡＰ１００ｇ当たりアンモニア１４．３ｇとなる。そこで、アンモニア濃度が２００ｐｐｍの排ガスを加熱ＭＡＰにより吸収させた場合のアンモニア既吸収量（対理論値％）とアンモニア除去率（％）の関係を調べた結果は、図６に示すとおりであった。なお、第１の発明では加熱ＭＡＰスラリーの濃度は０．５％、ガス比は３Ｌ／ｍ３・ｍｉｎである。また、第２の発明でＳＶは１００／Ｈｒである。
図６のグラフから明らかなように、第１、第２の発明ともアンモニア吸収量が理論値の６０％以上になるとアンモニア除去率が急激に低下することが判明し、従って、アンモニアの吸収量が理論値の６０％に達したら、第１、第２の発明とも新しい加熱ＭＡＰに交換することが好ましい。ただし、第１の発明については、吸収率が６０％を越えないように、一部の廃ＭＡＰを取り出し、新しい加熱ＭＡＰを補給して連続操作することも可能である。
【００１９】
処理を終えた廃加熱ＭＡＰは系外に引き抜き、第１の発明では濃縮・水切り後、再生装置で加熱温度：８０〜２００℃、加熱時間：８〜２４Ｈｒの条件により加熱ＭＡＰを再生させる。また、第２の発明では廃ＭＡＰが水分を殆んど含んでいないことから、そのまま再生装置に供給することができる。再生された加熱ＭＡＰは再び、アンモニア除去に利用することができ、また、再生の際に発生するアンモニアは水素製造の原料、あるいはアンモニウム塩として肥料に利用できることとなる。
【００２０】
以上の説明からも明らかなように、本発明は従来法では多大の処理コストを要していたスクラバー排水の処理費用を大幅に軽減し、また装置も簡素化してアンモニア除去することができることとなり、またアンモニア吸収を終えた廃ＭＡＰは再生して再利用することができるので薬品費を低く抑えることができることとなった。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の発明を示すフロー図である。
【図２】第２の発明を示すフロー図である。
【図３】ＭＡＰの加熱温度および加熱時間と、理論値に対する再生率の関係を示す関係を示すグラフである。
【図４】液ガス比および加熱ＭＡＰスラリーの濃度と、アンモニア除去率の関係を示すグラフである。
【図５】排ガスのアンモニア濃度および排ガスの流量と、アンモニア除去率の関係を示すグラフである。
【図６】アンモニア既吸収量とアンモニア除去率の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２２】
１  焼却炉
２  高温集塵機
３  加湿冷却機
４  アンモニア処理塔
４ａ  スラリーのスプレー
５  循環槽
６  濃縮槽
７  水切り装置
８  再生炉
１１  排ガスの発生源
１２  低温集塵機
１３  加湿機
１４  アンモニア処理塔
14ａ  加熱ＭＡＰの充填層
１５  再生炉
【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】
2007203265.tif 000007
【図６】
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