(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に吸収液が収容されこの吸収液に硫酸ミストを含むガスをバブリングさせるための散気部材を設けた複数の洗浄槽からなり、硫酸ミストを含むガスがこれらの洗浄槽を順次通過するように各洗浄槽が連結されている装置であって、平均孔径５００μｍ以下で気孔率３０％以上の多孔質材料である散気部材を少なくとも一部に含むトレイによって塔内が複数段に分割された洗浄塔からなり、各段ごとに吸収液をトレイ上に注入して洗浄槽が形成されると共に、塔の下部には硫酸ミストを含むガスの供給口が設けられ、塔の上部にガス排出口が設けられている、ことを特徴とする硫酸ミスト除去装置。
【請求項２】
前記硫酸ミストを含むガスは散気部材１ｍ2あたり１００〜５０００ｍ3／時間の流量で洗浄槽を通過する請求項１記載の硫酸ミスト除去装置。
【請求項３】
前記吸収液の液深は０．１〜２ｍである請求項１記載の硫酸ミスト除去装置。
【請求項４】
最上段の散気部材の上方に吸収液供給口が設けられ、この吸収液供給口から吸収液が最上段の散気部材上に供給されると共に、オーバーフロー手段にてオーバーフローした吸収液が下段へと順次送られる請求項１記載の硫酸ミスト除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス中に存在する硫酸ミストの除去方法とこれに使用する硫酸ミスト除去装置に関する。
【従来の技術】
【０００２】
硫酸ミストは、一般に、湿潤ガスを濃硫酸で乾燥するプロセスにおいて発生したり、排煙脱硫設備において排煙中のＳＯ3が水と凝縮して発生するほか、種々の化学プロセス内でも何らかの理由で発生する場合がある。
【０００３】
いわゆるＳＯx除去法としては、アルカリや水を吸収液としたスクラバーによる洗浄方式がよく知られている。この方式によると、ＳＯ2は９０％以上が除去可能であるが、ＳＯ3は５０％程度しか除去されない。これは、ＳＯ3が吸収液等の水分と結合して微細な硫酸ミストを形成することにより、吸収液との物質移動速度が低下することに起因している。
【０００４】
硫酸ミストは、これが不純物として製品に混入すると製品品質の低下を招き、化学プロセス内で使用するガスに混入すると反応阻害を起こす他、装置腐食の原因ともなる。また、硫酸ミストを含むガスを排出すると環境汚染の原因ともなるため、極力除去することが望まれる。
【０００５】
硫酸ミストの除去方法としては、グラスウール等のフィルターに通す方法（特開平６―１７１９０７号公報等）、ミストと親和性のよいチタニア等の吸着材を使用する方法（特開平５―２００２８３号公報等）、電気集塵機を用いる方法等が知られている。
【０００６】
しかしながら、グラスウール等のフィルターを使用する方法では、ミスト捕集量に限界があり、１μｍ以下の微粒子を含む硫酸ミストを対象とした場合、高性能のミスト除去フィルターを用いても、１〜２体積ｐｐｍ程度のミストが除去されずに通過してしまう。
前記吸着材を使用する方法では、吸着材の再生／再充填が必要になり、工程管理が煩雑になる。また、電気集塵機を用いる方法では、多大のコストがかかるという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、硫酸ミストを低コストで簡単にかつ高効率で除去することができる硫酸ミストの除去方法と硫酸ミスト除去装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明にかかる硫酸ミストの除去方法は、硫酸ミストを含むガスを、平均孔径５００μｍ以下で気孔率３０％以上の多孔質材料である散気部材にて吸収液中にバブリングさせることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、本発明は、平均孔径５００μｍ以下で気孔率３０％以上の多孔質材料である散気部材により、硫酸ミストを含むガスを微細気泡にして吸収液に通すことにより、気液接触を高め、硫酸ミストを効率よく洗浄・除去するものである。
前記硫酸ミストを含むガスの流量は散気部材１ｍ2あたり１００〜５０００ｍ3／時間であるのが好ましく、前記吸収液の液深は０．１〜２ｍであるのが好ましい。
【００１０】
本発明の硫酸ミスト除去装置は、内部に吸収液が収容されこの吸収液に硫酸ミストを含むガスをバブリングさせるための散気部材を設けた複数の洗浄槽からなり、硫酸ミストを含むガスがこれらの洗浄槽を順次通過するように各洗浄槽が連結されている装置であって、平均孔径５００μｍ以下で気孔率３０％以上の多孔質材料である散気部材を少なくとも一部に含むトレイによって塔内が複数段に分割された洗浄塔からなり、各段ごとに吸収液をトレイ上に注入して洗浄槽が形成されると共に、塔の下部には硫酸ミストを含むガスの供給口が設けられ、塔の上部にガス排出口が設けられている、ことを特徴とする。
【００１１】
本発明の硫酸ミスト除去装置は、上述のように、前記散気部材を少なくとも一部に含むトレイによって塔内が複数段に分割された洗浄塔からなり、各段ごとに吸収液をトレイ上に注入して洗浄槽が形成されると共に、塔の下部には硫酸ミストを含むガスの供給口が設けられ、塔の上部にガス排出口が設けられている。
これによって、塔の下部から塔内に導入された硫酸ミスト含有ガスは、各段ごとに微細気泡となって洗浄されながら、塔内を上昇するので、硫酸ミストを高効率で除去することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を説明する。この実施形態で使用される散気部材としては、例えば、気体が通過する連通孔を有する多孔質材料が挙げられる。このような多孔質材料は、例えばポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂燒結体、酸化アルミニウム等を主成分とする燒結体(セラミックス)等が挙げられる。
【００１３】
多孔質材料は平均孔径５００μｍ以下で気孔率３０％以上である。平均孔径が５００μｍを超える場合は、生成される気泡が大きくなり、気液接触が充分行われなくなるので、吸収による硫酸ミスト除去率が低下するおそれがある。また、気孔率が３０％未満であると、単位面積あたりで生成される気泡数が少ないために、除去効率が低下するおそれがある。
本発明における多孔質材料には、前記したもの以外に、気体が通過する平均孔径５００μｍ以下で気孔率３０％以上の微細孔を有する膜材やフィルター材等も使用可能である。
【００１４】
本発明において、硫酸ミストを含むガスは散気部材を通じて吸収液の中にバブリングされる。
【００１５】
硫酸ミストを含むガスの流量は、散気部材１ｍ2あたり１００〜５０００ｍ3／時間であるのがよく、好ましくは５００〜２０００ｍ3／時間程度、さらに好ましくは１０００〜１５００ｍ3／時間程度であるのがよい。散気部材１ｍ2あたりのガス流量が５０００ｍ3／時間を超えると、気液接触率は良好になるが、散気部材をガスが通過するときの圧力損失が大きくなるので好ましくない。
【００１６】
吸収液の液深は０．１〜２ｍであるのがよく、好ましくは０．１〜１ｍ程度、さらに好ましくは０．２〜０．５ｍ程度であるのがよい。液深が２ｍを超えると、ミスト捕集効率は上昇するが、吸収液を収容する装置（例えば前記した洗浄槽や洗浄塔）の高さが高くなりすぎるため好ましくない。なお、例えば前記洗浄塔が複数段に分割されているような場合、各段の液深が上記範囲にあればよい。
【００１７】
図１はこの実施形態にかかる硫酸ミスト除去装置の概要を示している。図１に示すように、この装置は、３段の円筒管からなる洗浄塔４を備える。各段の下部トレイは多孔質材料からなる散気板５、６、７によって構成されており、硫酸ミスト含有ガスの洗浄槽１，２，３をそれぞれ形成する。上から１段目および２段目の散気板７、６には、オーバーフロー管８、９が貫通している。また、最下段の散気板５の下部には硫酸ミスト含有ガスの供給口１０が設けられ、塔の上部にガス排出口１１が設けられている。なお、各洗浄槽１，２，３を仕切るトレイは一部が散気板５、６、７によって構成されたものであってもよい。
【００１８】
各洗浄槽１，２，３は、それらの対向するフランジ部同士を散気板５、６、７の保持板を介して一体に固定される。
最上段の洗浄槽１の上方には吸収液供給ノズル１２が設けられる。ノズル１２から最上段の洗浄槽３に供給された吸収液（例えば水、アルカリ液等）は、一定液量になるとオーバーフロー管８からオーバーフローして下段の洗浄槽２に供給され、さらにオーバーフロー管９を経て最下段の洗浄槽１に供給される。洗浄槽１内の吸収液は一定液量を維持するようにポンプ１３にて適宜抜き出される。
【００１９】
硫酸ミストを除去するには、所定の圧力で硫酸ミスト含有ガスを供給口１０から最下段の散気板５を経て最下段の洗浄槽１に供給する。このとき、ガスは散気板５によって微細気泡となって洗浄槽１の吸収液中に送られる。気液接触しながら洗浄槽１の吸収液中を上昇したガスは、洗浄槽１の上部空間から次の散気板６を経て再び微細気泡となって洗浄槽２に供給され、同様にして気液接触がなされる。これを繰り返して、ガスは最上段の洗浄槽３を通過してガス排出口１１より排出される。１つの散気板当たりのガス圧力は液ヘッド分を除いた圧損で約０から２００ｍｍＡｑ．である。
【００２０】
このようにして洗浄されたガスは、硫酸ミストの約９９％を超える量が除去されており、硫酸ミストの濃度を約０．０１容量ｐｐｍ以下に低減することができる。
【００２３】
上記の実施形態では３段の洗浄槽１、２、３を設けたが、目的とする硫酸ミストの除去率や濃度に応じて段数は適宜決定することができる。また、洗浄塔に代えて、各洗浄槽をガスパイプで連結し、ガスが各洗浄槽を順次通過するようにしてもよい。各洗浄槽の圧力損失や通気量は適宜決定することができ、特に限定されるものではない。
【００２４】
本発明の硫酸ミスト除去方法および除去装置の具体的な用途としては、(i)排煙中に含まれる硫酸ミストの除去、(ii)化学プロセス中で発生した硫酸ミストの除去、(iii)湿潤ガスを濃硫酸で乾燥する工程で発生した硫酸ミストの除去等が挙げられる。
【００２５】
湿潤ガスを濃硫酸で乾燥する工程は、例えば塩化水素の酸化反応による塩素の製造等でも用いられる。当該方法は、塩化水素と含酸素ガスとを原料に用いて、触媒の存在下で塩化水素の酸化反応を行い、生成ガスを硫酸で洗浄脱水し、生成ガス中の塩素を圧縮冷却して分離回収することによって行われる。
【００２６】
塩素分離後の酸素を主成分とする塩素回収残ガスは原料の一部として再利用される。このとき、塩素回収残ガスに硫酸ミストが多量に含まれていると、触媒の表面に触媒毒となる硫黄分が堆積し、触媒活性が低下し、長期間にわたり反応を安定に行わせることができなくなる。従って、このような塩素の製造工程に本発明の硫酸ミスト除去方法および除去装置を適用すると、塩素回収残ガスから硫酸ミストを０．０１容量ｐｐｍ以下にまで除去できるので、触媒活性が低下するのが防止され、長期間にわたり反応を安定化させることができる。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００２８】
実施例１
図１に示す装置を用いて硫酸ミストの除去を行った。洗浄塔４を形成する３段の洗浄槽１、２、３はそれぞれ内径１００ｍｍ、長さ（Ｌ）０．５ｍの円筒管で構成した。各段の下部にはポリ塩化ビニル製の多孔質体（平均孔径１００μｍ、気孔率３５％）からなる散気板５、６、７を取り付けた。各段の散気板の面積はそれぞれ７．５×１０-3ｍ2とした。塔頂から吸収液として水を１０ｋｇ/時間の流量で供給した。この水は各段に取り付けたオーバ−フロー管８、９を通って下段に流れ落ち、最終的に系外に排出される。オーバ−フロー管８、９の散気板からの突出長さ、すなわち液深（ｔ）は０．３ｍとした。
この洗浄塔４の最下部にＳＯ42-換算濃度で４容量ｐｐｍの硫酸ミストを含むガスを導入した。このガスは、１０ｍ3／時間の空気を約１５Ｌの９８％硫酸中にバブリングさせて硫酸ミストを発生させ、ついで充填材（ラシヒリング）を充填したミスト分離器に導入して調製した。ガス流量は散気板１ｍ2あたり約１３００ｍ3／時間とした。
この硫酸ミストを含むガスを洗浄塔４に導入して処理した結果、塔頂でのミスト濃度は０．００５容量ｐｐｍであり、除去率は９９．９％であった。なお、散気板使用時の圧損は４５０ｍｍＡｑ．程度であり、液ヘッド分を除くと１５０ｍｍＡｑ．であった。
【００２９】
比較例１
泡鐘塔を用いて硫酸ミストの除去操作を行った。すなわち、図２に示すように、各段に径が１ｍｍの孔を１６０個設けた多孔部を有するキャップ２８、２９、３０をそれぞれ設けた３段の洗浄槽２５、２６、２７からなる泡鐘塔（洗浄塔）を用いた。この場合、各段の多孔部の面積は３．７×１０-3ｍ2とした。オーバ−フロー管３１、３２により各段における液深(t)は３００ｍｍとした。段間隔（Ｌ）は５００ｍｍ、塔頂からの水の供給量は１０ｋｇ/時間とした。各段の多孔部１ｍ2あたりのガス流量は約２６００ｍ3／時間とした。
実施例１と同様にして調製した硫酸ミストを含むガスを塔の底部から１０ｍ3／時間で導入したところ、塔頂での硫酸ミスト濃度は０．０４容量ｐｐｍであり、除去率は９９％であった。なお、各段での圧損は４５０ｍｍＡｑ．であった。
【００３０】
比較例２
充填塔を用いて硫酸ミストの除去操作を行った。すなわち、図３に示すように、ラシヒリング（寸法：１／２インチ）を長さ１．５ｍ、内径１００ｍｍの充填塔に充填し、実施例１と同様にして調製した硫酸ミストを含むガスを塔の底部から１０ｍ3／時間で導入した。また、塔頂には、水の分散性を高めるためにスプレーノズル２１を設置し、このスプレーノズル２１から水を塔内にスプレーし、底部から排出した。水の供給量は１０〜２００ｋｇ/時間の範囲で変化させた。その結果、塔頂での硫酸ミスト濃度は１．２〜２．０容量ｐｐｍであり、除去率は５０〜７０％であった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の硫酸ミストの除去方法と硫酸ミスト除去装置によれば、硫酸ミストを低コストで簡単にかつ高効率で除去することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態にかかる硫酸ミスト除去装置を示す概略説明図である。
【図２】  比較例１で用いた泡鐘塔を示す概略説明図である。
【図３】  比較例２で用いた充填塔を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１    洗浄槽
２    洗浄槽
３    洗浄槽
４    洗浄塔
５    散気板
６    散気板
７    散気板
８    オーバーフロー管（オーバーフロー手段）
９    オーバーフロー管（オーバーフロー手段）
１０    硫酸ミストを含むガスの供給口
１１    ガス排出口
１２    液供給ノズル
【図１】
0004002080.tif 000002
【図２】
0004002080.tif 000003
【図３】
0004002080.tif 000004