(57)【要約】【課題】排ガス中の汚れ物質による汚れ及び腐食を抑制することができる方法及び製剤を提供すること。【解決手段】本発明に係る汚れ及び腐食の抑制方法は、塩素化合物、硫酸化合物、及び硫酸水素化合物からなる群より選ばれる１種以上を含む汚れ物質を含む排ガスに反応体を接触することで、反応体を汚れ物質と反応させ、汚れ物質を液化又は気化させる工程を有する。かかる反応体は、第４級アンモニウム化合物を含むことが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素化合物、硫酸化合物、及び硫酸水素化合物からなる群より選ばれる１種以上を含む汚れ物質を含む排ガスに反応体を接触させることで、前記反応体を前記汚れ物質と反応させ、前記汚れ物質を液化又は気化させる工程を有する汚れ及び腐食の抑制方法。
【請求項２】
前記反応体は、第４級アンモニウム化合物を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
塩素化合物、硫酸化合物、及び硫酸水素化合物からなる群より選ばれる１種以上を含む汚れ物質による汚れ及び腐食の抑制剤であって、
前記汚れ物質と反応して、前記汚れ物質を液化又は気化させる抑制剤。
【請求項４】
第４級アンモニウム化合物を含む請求項３記載の抑制剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスに含まれる汚れ物質による汚れ及び腐食の抑制方法及び抑制剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼設備では、燃料や廃棄物を焼却すると、ＳＯｘ、ＨＣｌ、ＮＨ３等の物質が発生し、これらを含む排ガスが排出される。また、ＮＯｘ処理設備では、排ガスにＮＨ３が注入される場合がある。このような排ガスは、温度が低下していく過程で、排ガス中の汚れ物質（例えば、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム、塩化アンモニウム、ＳＯ３化合物）が煙道内で析出し、これにより煙道の閉塞、腐食、電気集塵機の通電不良等の不具合を生じさせる場合がある。
【０００３】
従来、ＳＯ３化合物の生成を抑制する技術として、排ガスにＭｇ化合物を導入することで、ＳＯ３化合物の生成触媒であるＶ２Ｏ５等の重金属化合物を不活性化させること、Ｆｅ化合物を燃料に含めることで、未燃炭素の燃焼を促進し、排ガスを低酸素状態にすることが提案されている（特許文献１及び２参照）。また、硫酸塩や塩化物塩の生成を抑制する技術として、燃焼室内にＣａ化合物やＭｇ化合物を導入し、排ガスを脱硫、脱塩すること、湿式脱硫塔にＮａ塩を導入し、中和させることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１６７３９１号公報
【特許文献２】特開昭６２−１６７３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前述の方法は、いずれも汚れ物質の生成を予防するものであるが、理論的な観点から、生成を完全に抑制することはできない。
【０００６】
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、排ガス中の汚れ物質による汚れ及び腐食を抑制することができる方法及び製剤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】
本発明者らは、汚れ物質を液化又は気化させることで、汚れを根本的に抑制することを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に、本発明は以下のものを提供する。
【０００８】
（１）  塩素化合物、硫酸化合物、及び硫酸水素化合物からなる群より選ばれる１種以上を含む汚れ物質を含む排ガスに反応体を接触させることで、前記反応体を前記汚れ物質と反応させ、前記汚れ物質を液化又は気化させる工程を有する汚れ及び腐食の抑制方法。
【０００９】
（２）  前記反応体は、第４級アンモニウム化合物を含む（１）記載の方法。
【００１０】
（３）  塩素化合物、硫酸化合物、及び硫酸水素化合物からなる群より選ばれる１種以上を含む汚れ物質による汚れ及び腐食の抑制剤であって、
前記汚れ物質と反応して、前記汚れ物質を液化又は気化させる抑制剤。
【００１１】
（４）  第４級アンモニウム化合物を含む（３）記載の抑制剤。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、汚れ物質を液化又は気化させることで、排ガス流路への固体付着が抑制される。これにより、排ガス中の汚れ物質による汚れ及び腐食を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例に係る方法を行う系の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について説明するが、それらに本発明が限定されるものではない。
【００１５】
本発明の実施形態に係る方法は、汚れ物質を含む排ガスに反応体を接触することで、この反応体を汚れ物質と反応させ、液化又は気化させる工程を有する。具体的には、上記反応により、汚れ物質より低融点もしくは低潮解温度、かつ／又は、低沸点もしくは低昇華温度、低分解温度の別物質へと変化させることが好ましい。汚れ物質は、塩素化合物、硫酸化合物、及び硫酸水素化合物からなる群より選ばれる１種以上を含み、例えば１００〜３５０℃の排ガスの流路に固化して付着しやすい。このような汚れ物質を上記の別物質へと化学的に変化させると、かかる物質は液化、気化又は分解しやすいため、汚れの付着及び腐食を抑制することができる。
【００１６】
塩素化合物としては、塩化水素、塩化アンモニウムが挙げられる。硫酸化合物としては、硫酸、硫酸アンモニウムが挙げられる。硫酸水素化合物としては、硫酸水素アンモニウムが挙げられる。
【００１７】
上記の別物質は、排ガスが流通する系の雰囲気の圧力、温度、組成等に応じ、固化しにくいよう適宜設定されてよい。具体的に、上記の別物質は、排ガスが流通する系の雰囲気の最低温度より低い融点を有する物質を含むことが好ましい。これにより、排ガスが流通する系において、上記の別物質は常に固化しにくい。なお、排ガスが流通する系とは、燃料が燃焼されて排ガスが生成されてから、排ガスが外気へと放出されるまでの流路を指す。最低温度は、系内の複数個所における排ガスの温度のうち最も低い温度を指す。
【００１８】
別の側面で、様々な条件において固化しにくい点で、上記の別物質は、２００℃以下の融点を有する物質を含むことが好ましく、より好ましくは１８０℃以下である。
【００１９】
様々な系において気体でありやすい点で、上記の別物質は、３５０℃以下の沸点を有する又は３５０℃以下で分解する物質を含むことも好ましい。上記温度は、より好ましくは２５０℃以下である。これにより、上記の別物質は、様々な条件において気化又は気体物質へと分解しやすいため、汚れ及び腐食を抑制することができる。
【００２０】
本発明で用いる反応体は、汚れ物質を液化又は気化できる限りにおいて特に限定されない。具体的には、第４級アンモニウム化合物が好ましく、例えば以下の化学式で示される。
【化１】
2013006156.tif 000002
（式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、独立して、ヒドロキシル基を有していてもよい炭素数１以上のアルキル基であり、ｎは１以上の整数である。）
【００２１】
第４級アンモニウム化合物は、特に限定されないが、ヒドロキシメチルトリメチルアンモニウムハイドロオキサイド、ヒドロキシメチルトリエチルアンモニウムハイドロオキサイド、ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムハイドロオキサイド、（２−ヒドロキシエチル）トリエチルアンモニウムハイドロオキサイド、（３−ヒドロキシプロピル）トリメチルアンモニウムハイドロオキサイド等の１種又は２種以上であってよい。中でも、（２−ヒドロキシエチル）トリエチルアンモニウムハイドロオキサイド（以下、コリンハイドロオキサイドともいう）が好ましく、コリンハイドロオキサイド単独で用いても、コリンハイドロオキサイドと他の有機アミン等のアルカリ性物質とを併用してもよい。
【００２２】
反応体は、それ自体で導入されてもよいが、９９％以下（好ましくは５０％以下）の溶液（水又は他の溶媒）の形態で導入されてもよい。いずれの形態においても、反応体の導入量は、汚れ物質の量に基づき調節することが好ましい、具体的に、反応体の導入量は、ＳＯ３、ＨＣｌ及びＮＨ３の最小量に対し、０．１以上（モル比）の量であることが好ましく、合計量の５．０以下（モル比）の量であることが好ましい。反応体の導入量が過小であると、汚れ物質の残存を十分に防止できず、過大であっても、汚れの抑制効果は飽和し、反応体の浪費につながる。
【００２３】
反応体は、排ガスが流通する系において、汚れ及び腐食を抑制すべき箇所又はその上流において導入することが好ましい。汚れ及び腐食を抑制すべき箇所は、特に限定されないが、例えば排ガス温度が３５０℃以下、具体的には１００〜３５０℃の箇所であってよい。
【００２４】
反応体は、溶液をそのまま導入又は高圧（例えば０．１〜５．０ＭＰａ）で噴霧（液滴径が２〜３０００μｍであってよい）してもよく、気化させてキャリアガスとともに導入してもよい。反応体の供給管を系内に配置する場合、その管はステンレス鋼等の腐食されにくい素材で形成してよく、高温の排ガスによる腐食をより抑制する観点で、管を二重管構造にし、管同士の間に冷媒（例えば空気）を通してもよい。
【００２５】
また、反応体の導入量は、一定でも、変動でもよい。燃料の投入量や性状により、汚れ物質の量が変動する場合、反応体の導入量を適正化することがに好ましい。また、導入方法は、連続でも間欠でもよい。反応体の導入を間欠で行う場合、導入時間は数分〜数時間／回、頻度は１回／日以上であってよい。
【００２６】
本発明は、塩素化合物、硫酸化合物、及び硫酸水素化合物からなる群より選ばれる１種以上を含む汚れ物質による汚れ及び腐食の抑制剤も包含する。抑制剤は、汚れ物質と反応して、汚れ物質より低融点もしくは低潮解温度、かつ／又は、低沸点もしくは低昇華温度、低分解温度の別物質へと変化させる化学的構造を有する。具体的には、第４級アンモニウム化合物を含んでよい。他の説明は、方法に関する説明と同様であるため、省略する。
【実施例】
【００２７】
＜実施例１＞
図１に示す装置において、管状の電気炉の内部に、石英ガラス管を設置した。石英ガラス管は、上部に、コルクを挿入する穴と、反応体を導入する穴とを有する。その穴に、空気吸入口、及び試験片を固定する棒を挿通する口を有するコルク部材を挿入した。試験片としては、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍの軟鋼製の板の上に、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム、又は塩化アンモニウム０．３ｇを均一に敷き詰めたものを用いた。
【００２８】
吸引ポンプにより水分圧０．１ａｔｍの空気を石英ガラス管へと通し、電気炉内を表１に示す各温度へと昇温し、温度が安定した後、コリンハイドロオキサイド４８％水溶液（反応体）を気化した状態で、石英ガラス管へと導入した。１８時間経過した後、試験片を取り出し、試験片上の各物質の状態を観察（気体：消失、液体：液だれ、固体：粉末又は加熱前と同じ）した。また、試験片を室温まで冷やした後、試験片上の各物質の０．５％水溶液（０．１ｇ／２０ｍＬ水）を調製し、２５℃でのｐＨを測定した。更に、試験片に脱錆処理を施し、その前後での質量差から腐食速度を求めた。この結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2013006156.tif 000003
【００３０】
表１に示されるように、反応体を添加した実施例では、反応体を添加しなかった比較例に比べ、各温度（特に、１００〜３００℃）において、試験片上の各物質が固化しない物質（コリンハイドロオキサイド塩）へと変化し、また試験片の腐食が抑制されていた。
【００３１】
＜実施例２＞
試験片の上に敷き詰める物質を、硫酸アンモニウムとし、導入する物質を硫酸コリンハイドロオキサイド又は油溶性有機マグネシウム塩へと変更した点を除き、実施例と同様の条件で、加熱を行った。その結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
2013006156.tif 000004
【００３３】
表２に示されるように、コリンハイドロオキサイドを添加した実施例では、添加しない場合に比べて、各温度（特に、１００〜３００℃）において、試験片上の各物質が固化しない物質（コリンハイドロオキサイド塩）へと変化し、また試験片の腐食が抑制されていた。しかし、油溶性有機マグネシウム塩を添加した場合、反応生成物が硫酸マグネシウム（固形物）として試験片に残存した。これは、実際の系において、汚れ成分として系内に汚れが残るということを意味する。また、無処理に比べ、腐食速度は低下するが、コリンハイドロオキサイド程の腐食抑制効果は見られなかった。
【図１】
2013006156.tif 000005