(57)【要約】      （修正有）【課題】人手による作業を極力なくし、安全で、効率的に、硫化水素吸収塔に充填されている充填材を抜出して、洗浄、回収する方法と、そのための装置の提供。【解決手段】サイクロン式分離装置５を介してバキューム装置６に接続されたダクト４を用いて吸引することにより、硫化水素吸収塔１から充填材２を抜出す抜出し工程と、抜出し工程において抜出された充填材２を、サイクロン式分離装置５を用いて収集する収集工程と、収集工程において収集された充填材２を、洗浄液と混合する混合工程と、混合工程によって混合された充填材２と洗浄液を、充填材洗浄用液体サイクロンに接続されたバキューム装置１４を用いて吸引することにより液体サイクロン式洗浄装置１２に導入して洗浄する洗浄工程と、洗浄工程において洗浄された充填材２を、液体サイクロン式洗浄装置１２から取り出して回収する回収工程を備える充填材２の洗浄回収方法。【選択図】図１
2016023302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫化水素吸収塔に充填されている充填材を抜出して、洗浄、回収する充填材の洗浄回収方法であって、
サイクロン式分離装置を介して第１バキューム装置に接続されたダクトを用いて吸引することにより、硫化水素吸収塔から充填材を抜出す抜出し工程と、
前記抜出し工程において抜出された充填材を、前記サイクロン式分離装置を用いて収集する収集工程と、
前記収集工程において収集された充填材を、洗浄液と混合する混合工程と、
前記混合工程によって混合された充填材と洗浄液を、充填材洗浄用液体サイクロンに接続された第２バキューム装置を用いて吸引することにより前記液体サイクロン式洗浄装置に導入して洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程において洗浄された充填材を、前記液体サイクロン式洗浄装置から取り出して回収する回収工程と、
を少なくとも備えることを特徴とする充填材の洗浄回収方法。
【請求項２】
前記サイクロン式分離装置と液体サイクロン式洗浄装置との間にバッファータンクが設けられており、
前記混合工程が、前記バッファータンクへ充填材と洗浄液を投入することによって行われることを特徴とする、請求項１に記載の充填材の洗浄回収方法。
【請求項３】
前記ダクト、サイクロン式分離装置、および液体サイクロン式洗浄装置の少なくとも一つの内面が、フッ素樹脂によりコーティングされていることを特徴とする、請求項１または２に記載の充填材の洗浄回収方法。
【請求項４】
前記ダクトの少なくとも一部が、フレキシブルダクトであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の充填材の洗浄回収方法。
【請求項５】
硫化水素吸収塔に充填されている充填材を抜出して、洗浄、回収する充填材の洗浄回収装置であって、
硫化水素吸収塔から充填材を抜出すためのダクトと、
前記ダクトに接続され、充填材を収集するためのサイクロン式分離装置と、
前記サイクロン式分離装置に接続された第１バキューム装置と、
前記サイクロン式分離装置で収集された充填材に洗浄液を供給して混合するための混合装置と、
前記混合装置に接続された液体サイクロン式洗浄装置と、
前記液体サイクロン式洗浄装置に接続された第２バキューム装置とを、少なくとも備えることを特徴とする充填材の洗浄回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硫化水素吸収塔に充填されている充填材を抜出して、洗浄、回収する充填材の洗浄回収方法および装置に関し、とりわけ、人手による作業を極力なくし、安全で、効率的に、硫化水素吸収塔に充填されている充填材を抜出して、洗浄、回収することができる充填材の洗浄回収方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鉄などにおいて使用されるコークスは、石炭を乾留することによって製造される。その際に副生するガスはコークス炉ガスと呼ばれ、水素やメタンを主成分とするため燃料としての利用価値が高い。また、有機物を含む産業廃水や下水汚泥を嫌気性微生物消化(発酵）して得られる消化ガスは、メタンを主成分としており、やはり燃料として使用することができる。
【０００３】
しかし、これらのガスには、原料に由来する不純物として硫化水素（H2S）が含まれており、そのまま燃料として用いると設備機器の腐食や大気汚染の原因となる。そこで、燃料として使用する前に、硫化水素を除去（脱硫）する必要がある。
【０００４】
脱硫方法としては、コークス炉ガスなどの被処理ガスを脱硫塔（吸収塔）においてアルカリ性水溶液と接触させ、ガス中に含まれる硫化水素を水溶液に吸収させる湿式脱硫方法が広く利用されている（特許文献１、２）。前記アルカリ性水溶液は吸収液とも呼ばれ、アルカリ源としてアンモニア（NH4OH）、炭酸ナトリウム（Na2CO3）、水酸化ナトリウム（NaOH）などを含有する水溶液が用いられる。
【０００５】
特に、被処理ガスがコークス炉ガスである場合には、コークス炉ガス自体に気体アンモニアが含まれているため、これを水に吸収させて吸収液とするタカハックス法やフマックス法が一般的に採用されている。吸収液がアンモニア水である場合、吸収塔においては、被処理ガス中のH2SがNH4OHと反応し、硫化水素アンモニウム（NH4SH）としてアンモニア水中に吸収される。
【０００６】
実際の硫化水素吸収処理は、吸収塔の下方より被処理ガスを導入するとともに、吸収塔の塔頂部よりスプレーノズルなどを使用して吸収液を噴霧し、両者を接触させて行わせる。そして、脱硫された被処理ガスは吸収塔の塔頂より抜出される。
【０００７】
この際、ポリプロピレン樹脂やポリエチレン樹脂の成形品などである充填材を硫化水素吸収塔の内部に充填しておくことにより、被処理ガスと吸収液の接触効率を高めた、効率的な脱硫が行われている。
【０００８】
しかし、吸収塔を長期間稼働させていると、吸収された硫化水素の一部が吸収塔内で酸化されてスラッジ状の硫黄となり、充填材に付着、堆積する。その結果、吸収塔における圧力損失の増加や、偏流の発生による気液接触効率の低下などの問題が生じる。そのため、定期的に吸収塔内部の充填材を抜出して洗浄、再充填するか、新たな充填材と交換する必要がある。
【０００９】
硫化水素吸収塔から充填材を抜出して回収する方法としては、小型のベルトコンベアを吸収塔内に挿入し、スコップを用いた手掘りにて充填材をコンベアに載せて排出し、シュートを通してフレキシブルコンテナバッグなどの容器に収容する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１３−２３４２２３号公報
【特許文献２】特開２００１−２７１０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上記充填材の抜出し方法には、次のような問題がある。
１）一般的な硫化水素吸収塔には数百立方メートル規模の、大量の充填材が充填されており、これを人力でコンベアへ移すことは極めて重労働であるとともに、吸収塔内には吸収液の成分であるアンモニアなどが残留しており、作業環境としても過酷であるため、作業者への負担が過大である。２）人力による作業であるため非効率的であり、長時間、脱硫装置の運転を停止する必要がある。３）屋外でベルトコンベアなどを使用して行う作業であるため、悪天候時には実施することができない。
【００１２】
また、回収した充填材を再利用する場合には洗浄が行われるが、廃棄して新品と交換するような場合にも、充填材には硫黄などの有害物質が付着しているため、そのままでは産業廃棄物として排出することができず、やはり洗浄を行う必要がある。充填材の洗浄は、充填材をネット状の容器に入れた状態で、水を溜めた槽内に浸漬し、作業者が上下左右に揺動させるというバッチ式で行われている。この洗浄作業も、充填材の回収作業における大きな負担となっていた。
【００１３】
本発明は、上述の問題点に鑑み、人手による作業を極力なくし、安全で、効率的に、硫化水素吸収塔に充填されている充填材を抜出して、洗浄、回収する方法と、そのための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】
【００１４】
すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）硫化水素吸収塔に充填されている充填材を抜出して、洗浄、回収する充填材の洗浄回収方法であって、サイクロン式分離装置を介して第１バキューム装置に接続されたダクトを用いて吸引することにより、硫化水素吸収塔から充填材を抜出す抜出し工程と、前記抜出し工程において抜出された充填材を、前記サイクロン式分離装置を用いて収集する収集工程と、前記収集工程において収集された充填材を、洗浄液と混合する混合工程と、前記混合工程によって混合された充填材と洗浄液を、充填材洗浄用液体サイクロンに接続された第２バキューム装置を用いて吸引することにより前記液体サイクロン式洗浄装置に導入して洗浄する洗浄工程と、前記洗浄工程において洗浄された充填材を、前記液体サイクロン式洗浄装置から取り出して回収する回収工程と、を少なくとも備えることを特徴とする充填材の洗浄回収方法。
【００１５】
（２）前記サイクロン式分離装置と液体サイクロン式洗浄装置との間にバッファータンクが設けられており、前記混合工程が、前記バッファータンクへ充填材と洗浄液を投入することによって行われることを特徴とする、前記（１）に記載の充填材の洗浄回収方法。
【００１６】
（３）前記ダクト、サイクロン式分離装置、および液体サイクロン式洗浄装置の少なくとも一つの内面が、フッ素樹脂によりコーティングされていることを特徴とする、前記（１）または（２）に記載の充填材の洗浄回収方法。
【００１７】
（４）前記ダクトの少なくとも一部が、フレキシブルダクトであることを特徴とする、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の充填材の洗浄回収方法。
【００１８】
（５）硫化水素吸収塔に充填されている充填材を抜出して、洗浄、回収する充填材の洗浄回収装置であって、硫化水素吸収塔から充填材を抜出すためのダクトと、前記ダクトに接続され、充填材を収集するためのサイクロン式分離装置と、前記サイクロン式分離装置に接続された第１バキューム装置と、前記サイクロン式分離装置で収集された充填材に洗浄液を供給して混合するための混合装置と、前記混合装置に接続された液体サイクロン式洗浄装置と、前記液体サイクロン式洗浄装置に接続された第２バキューム装置とを、少なくとも備えることを特徴とする充填材の洗浄回収装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、従来のような人手による作業をほとんど行うことなく、安全で、効率的に、硫化水素吸収塔に充填されている充填材を抜出して、洗浄、回収することができる。また、本発明によれば、短時間で充填材の抜出しを行うことができ、その実施が天候に左右されることもないため、脱硫設備を利用するプラント全体への影響を最低限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】充填材の洗浄回収装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明の充填材の洗浄回収方法の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の充填材の洗浄回収方法を実施するための装置の一例を示した概略図である。図中１は硫化水素吸収塔であり、その内部には、気液接触促進用の充填材２が充填されている。充填材２としては、ポリプロピレンやポリプロピレンなどの樹脂製の不規則充填材を使用することができる。充填材２は、吸収塔内に設置された図示されない複数のサポート上に、それぞれ層を形成するように充填されており、この層は充填層とよばれる。
【００２２】
脱硫処理は、吸収塔１の下方よりコークス炉ガスなどの被処理ガスを導入するとともに、吸収塔の塔頂部よりスプレーノズル（図示されていない）を使用して吸収液を噴霧し、両者を接触させて行われる。吸収塔を用いる湿式脱硫処理には、使用する吸収液に含まれるアルカリ源や触媒の種類が異なる種々の方法があるが、本発明の充填材の洗浄回収方法および装置は、充填材を使用するものであればいずれのものにも適用可能である。
【００２３】
長期にわたって吸収塔を稼働させていると、スラッジ状の硫黄などが充填材に付着、堆積してしまうため、充填材を一旦取り出して洗浄するか、あらたな充填材に交換する必要が生じる。充填材の洗浄や交換を行うタイミングは使用する充填材の種類や被処理ガスの成分、装置の稼働状況などによって異なるが、吸収塔における圧力損失が一定以上となったときに行うことが好ましい。
【００２４】
・  抜出し工程
充填材の洗浄回収を行うに当たっては、まず、吸収塔の内部から充填材を抜出す必要がある。充填材の抜出しは、吸収塔の側面に設けられた開口部３よりダクト４を挿入して行う。ダクト４には、サイクロン式分離装置５を介して第１バキューム装置６が接続されている。
【００２５】
第１バキューム装置６としては、ダクト４を通じて充填材を吸引できる能力を備えるものであれば、バキュームポンプ（真空ポンプ）、バキュームダンパー（バキューム車）など、各種公知のものを使用できるが、必要な吸引力を備え、移動も容易であることなどからバキュームダンパーを用いることが好ましい。
【００２６】
抜出しを行う際には、第１バキューム装置６を運転し、充填塔に挿入したダクト４の先端より充填材を吸引する。このとき、充填塔内の充填材を隅々まで残さず吸引するために、前記ダクト４の少なくとも一部が屈曲可能であることが好ましく、蛇腹ダクトなどのフレキシブルダクトとすることが特に好ましい。また、屈曲可能なダクトを用いることにより、充填材によってダクトが閉塞することを防止できる。
【００２７】
図１に示すように、充填塔内に複数の充填層が設けられている場合には、各充填層に対し、順次、抜出し作業を実施する。充填材の総量が少ない場合には、一度にすべての充填材を抜出し、以後の処理を行うことも可能であるが、一般的な充填塔の容量は、以後の処理に使用される装置の容量よりも大きいため、そのような場合には、抜出しから回収までの一連の処理を複数回に分けて実施する。
【００２８】
・  収集工程
ダクト４を通じて抜出された充填材３は、ダクト４と第１バキューム装置６との間に設けられているサイクロン式分離装置５により収集される。ダクト４から空気とともに吸い込まれた充填材３は、前記サイクロン式分離装置５の内部で、遠心力によって空気から分離され、充填材はサイクロンの下部に収集される一方、空気はサイクロン上部の出口から、第１バキューム装置６へ排気される。
【００２９】
上記サイクロン式分離装置５としては、一般的な気体サイクロンを用いることができる。サイクロン式分離装置５の下部には、収集した充填材を一時的に蓄積するための空間である充填材蓄積部（図示されていない）が設けられていることが好ましい。
【００３０】
上記サイクロン式分離装置５の下部は、バルブ７を備えた配管により、後述する混合工程を実施するための装置と接続されている。上記抜出し工程と収集工程を実施している間は、第１バキューム装置６による減圧状態を維持するために、前記バルブ７を閉じておく必要がある。前記バルブ７をはじめ、本発明で使用されるすべてのバルブの種類は特に限定されないが、一般的なロータリーバルブを使用することができる。
【００３１】
・  混合工程
次に、上記収集工程において収集された充填材２と、洗浄液とを混合する混合工程が実施される。充填材と洗浄液を混合する方法は特に限定されず、次の洗浄工程へ進むまでの任意のタイミングで充填材へ洗浄液を供給することで行うことができる。図１に示した例では、サイクロン式分離装置５の下方に、洗浄液タンク８が接続されたバッファータンク９を設け、前記バッファータンク９内で混合を行っている。
【００３２】
実際に混合工程を行う手順は次の通りである。
まず、収集工程において一定量の充填材が収集された段階で、第１バキューム装置６の運転を停止し、バルブ７を開いて収集された充填材２をバッファータンク９へ移す。洗浄液は、洗浄液タンク８に貯留されており、前記洗浄液タンク８とバッファータンク９との間に設けられたバルブ１０を開くことにより、バッファータンク９へ供給される。充填材と洗浄液のバッファータンク９への供給は、いずれを先に行ってもよく、同時に行ってもよい。また、図１に示すように、バッファータンク９をサイクロン式分離装置５と洗浄液タンク８の両者より下方に設置することにより、バルブを開くだけで、自重を利用して充填材と洗浄液をバッファータンク９へ移動させることができる。
【００３３】
バッファータンク９の下部には、後述する洗浄工程で使用される装置に接続するための配管が設けられている。前記配管にはバルブ１１が設けられており、上記混合工程を実施している間、前記バルブ１１は閉じられている。
【００３４】
・  洗浄液
使用する洗浄液の組成や温度は、特に限定されず、充填材に付着した汚れの種類や充填材への劣化（溶解、腐食など）の影響などに応じて決定すればよい。具体的には、溶媒としての温水に、洗浄剤としてのアニオン性、カチオン性又は両性界面活性剤を添加したものなどが好適に使用できる。洗浄液中に含まれる洗浄剤の濃度は、０．１〜５質量％とすることが好ましい。また、水や有機溶媒単独で用いても構わない。
【００３５】
混合工程において混合される洗浄液と充填材の量のバランスは特に限定されないが、充填材がスラリー状となり、次の洗浄工程で使用される装置にスムーズに移送でき、かつ洗浄が適切に実施できる量とすればよい。
【００３６】
・  洗浄工程
次いで、バルブ１１を開き、スラリー状となった充填材と洗浄液を、バッファータンク９の下方に設けられた配管を通じて液体サイクロン式洗浄装置１２へ移送する。一般的に液体サイクロンは、液体中に含まれる固形分の分離、分級、濃縮などに使用される装置であるが、本発明ではこれを充填材の洗浄と回収に利用する。液体サイクロン式洗浄装置１２へ導入された充填材と洗浄液は、サイクロン内部で生じる渦状の流れにより激しく撹拌され、その結果、短時間で洗浄される。そして、洗浄された充填材は、遠心力の作用により液体サイクロン式洗浄装置１２の下方に蓄積される。
【００３７】
上記液体サイクロン式洗浄装置１２としては、一般的な液体サイクロンを用いることができる。先述のサイクロン式分離装置５と同様に、液体サイクロン式洗浄装置１２についても、その下部に、充填材を一時的に蓄積するための空間である充填材蓄積部（図示されていない）を設けることが好ましい。また、前記液体サイクロン式洗浄装置１２の下部には、バルブ１３が接続されており、液体サイクロン式洗浄装置１２を用いた洗浄処理は前記バルブ１３を閉じた状態で実施される。
【００３８】
本発明では、混合状態にある充填材と洗浄液の液体サイクロン式洗浄装置１２へ移送を、前記液体サイクロン式洗浄装置１２の上部出口に接続された第２バキューム装置１４を用いて行うことが重要である。一般的に、液体サイクロンへの送液は、サイクロンの上流に設置した遠心ポンプなどを使用して行われるが、本発明ではサイクロンの下流に設置したバキューム装置で吸引することによって行う。この方法によれば、充填材がポンプを通過しないため、どのような材質、形状、寸法の充填材であっても確実に移送することができ、また、ポンプのインペラなどにより充填材が破損することもない。
【００３９】
・  回収工程
最後に、上記洗浄工程において洗浄された充填材を液体サイクロン式洗浄装置１２から取り出して回収する。回収は、前記液体サイクロン式洗浄装置１２の下方に、回収容器１５を設置し、第２バキューム装置１４の運転を停止した状態でバルブ１３を開くことによって行う。この際、液体サイクロン式洗浄装置１２からは充填材とともに洗浄液も排出されるため、液体サイクロン式洗浄装置１２と回収容器１５の間に、充填材と洗浄液を分離するための固液分離手段（図示されていない）を設けることが好ましい。前記固液分離手段としては、洗浄液を透過させ、充填材を透過させないメッシュ、グリッド、パンチングプレートなどを用いることが好ましく、それらの形態のシュートを用いることが作業効率の点からより好ましい。
【００４０】
上記回収容器１５としては、充填材を収容できる強度と容量を備えるものであれば種類を問わず使用できる。例えば、フレキシブルコンテナバッグやドラム缶、ダンプカーなどの収集運搬車を回収容器１５として利用することができ、取り扱いの容易さやコストの面から、フレキシブルコンテナバッグを用いることが好ましい。
【００４１】
回収された充填材は、既に洗浄によって有害な硫黄などの付着物が除去されているため、そのまま廃棄物として処分することができ、また、硫化水素吸収塔に充填して再利用することも可能である。
【００４２】
・  使用済み洗浄液の処理
上記洗浄工程においては、液体サイクロン式洗浄装置１２の上部出口より洗浄液が排出される。また、上記回収工程においても、液体サイクロン式洗浄装置１２の下部より洗浄液が排出される。これらの使用済み洗浄液には、充填材から分離された硫黄スラッジなどの汚染物質が含まれているため、廃液処理を行ってから処分する。前記廃液処理には、各種公知の方法が利用できる。最終的に固液分離して得られる個体の硫黄は、処理コストの面から燃焼処分することが好ましい。
【００４３】
・  装置内面のコーティング
本発明においては、前記ダクト４、サイクロン式分離装置５、および液体サイクロン式洗浄装置１２の少なくとも一つの内面が、フッ素樹脂によりコーティングされていることが好ましく、それらすべての内面がフッ素樹脂でコーティングされていることがより好ましい。フッ素樹脂は耐食性、耐薬性に優れていることに加え、非粘着性、低摩擦性であるため、装置内面にフッ素樹脂をコーティングすることにより、充填材や汚れが装置内壁面に固着することや、それによって装置が閉塞することを防止できる。
【００４４】
前記フッ素樹脂としては、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）など、各種公知のものが使用できるが、フッ素樹脂の中で最も臨界表面張力が低く、非粘着性に優れるＦＥＰを用いることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の方法によれば、従来行われていたような人力による充填材の搬出や洗浄を行う必要がないため、安全かつ効率的に硫化水素吸収塔に充填されている充填材を抜出して、洗浄、回収することができる。また、液体サイクロン式洗浄装置を用いて連続的に洗浄を行うことができるため、従来の人手によるバッチ式洗浄に比べ、極めて短時間で処理を終えることができる。本発明の方法および装置は、特に、製鉄所などにおいてコークス炉ガスの脱硫に使用される硫化水素吸収塔の充填材の洗浄、回収に有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１：硫化水素吸収塔
２：充填材
３：開口部
４：ダクト
５：サイクロン式分離装置
６：第１バキューム装置
７：バルブ
８：洗浄液タンク
９：バッファータンク
１０：バルブ
１１：バルブ
１２：液体サイクロン式洗浄装置
１３：バルブ
１４：第２バキューム装置
１５：回収容器
【図１】
2016023302.tif 000003