(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化カルシウムを消化して調製したＢＥＴ比表面積が少なくとも３５ｍ2／ｇ以上の水酸化カルシウムを、振動ミル又はボールミル処理して粉砕と圧密造粒を同時に行わせて得られる、ＢＥＴ比表面積４５ｍ2／ｇ以上、ゆるみ見掛密度０．４ｇ／ｃｍ3以上、及び固め見掛密度０．７ｇ／ｃｍ3以上の水酸化カルシウムを有効成分とすることを特徴とする酸性ガス処理剤。
【請求項２】
請求項１記載の酸性ガス処理剤に、酸性成分含有廃ガスを１７５〜１８５℃において接触させ、廃ガス中の酸性成分を除去することを特徴とする廃ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定の方法で得られる、ＢＥＴ比表面積が大きく、かつ見掛密度が大きい水酸化カルシウムを有効成分とする酸性ガス処理剤及びそれを用いる廃ガス処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ焼却炉、火力発電所その他のボイラー等から生じる廃ガスは、一般に硫黄酸化物、塩化水素等の酸性ガス成分を多量に含有するため、通常はこれを廃ガス煙道中において塩基性アルカリ土類金属化合物粉体と接触させて硫酸塩や塩化物の粉体とし、これをバグフィルタ（ｂａｇ  ｆｉｌｔｅｒ）や電気集塵器で分離した後にガス分を大気中に放出している。
【０００３】
ところで、一般的に廃ガス中に含まれる酸性ガス成分と水酸化カルシウムとの反応性は水酸化カルシウム粒子の表面積と相関があり、水酸化カルシウム粒子の表面積にほぼ比例して酸性ガス成分との反応性が定まるとされているが、酸性ガス処理剤として例えば市販工業用消石灰を用いた場合、この粒子のＢＥＴ比表面積は５〜２０ｍ2／ｇと小さいので、水酸化カルシウムと廃ガス中の酸性ガス成分との反応が粒子の表面でしか起こらず、酸性ガス処理剤の大部分は未反応のままダストとして排出されてしまうため、モル比で酸性ガス成分の２〜３倍量の酸性ガス処理剤を投入する必要があった。また、粉体の流動性が良好でないために、貯蔵タンク内でブリッジングを生じたり、貯蔵タンクと煙道の噴射口との間の輸送管中で閉塞を起こしやすいという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するために、水酸化カルシウム粒子の表面積を大きくする方法が知られているが（例えば特公平６−８１９４号公報）、得られた水酸化カルシウム製品は工業用消石灰に比べ、表面積は増大するものの、見掛密度はゆるみ見掛密度で０．２〜０．３ｇ／ｃｍ3、固め見掛密度で０．４ｇ／ｃｍ3前後と、それぞれ工業用消石灰の約０．４ｇ／ｃｍ3、約０．７ｇ／ｃｍ3より小さくなるため、重量の割には広大な貯蔵スペースを要するし、また製品使用時に貯蔵タンク出口から製品を排出するのが困難になるなど、作業性に難があった。
また、製品を陸上輸送する際にトラックやエアースライド車などの輸送用車両で輸送しているが、見掛密度が小さいため、輸送用車両に所定重量まで積載することができず、輸送コストが増大するという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、酸性ガス処理剤における従来の問題点を解決し、酸性ガスとの反応性が向上し、廃ガス中の酸性ガス成分を効率よく除去でき、使用量の減少、貯蔵タンクからの排出時のトラブルの減少、貯蔵スペースの縮小及び輸送コストの低減を可能にし、流動性が改良されて、配管詰まりや排出不良などのトラブルが減少し、作業性が向上した水酸化カルシウムを有効成分とする酸性ガス処理剤を提供することを目的としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、水酸化カルシウムを有効成分とする酸性ガス処理剤に関し、鋭意研究を重ねた結果、特定の方法で得られる所定値以上の高比表面積を有するとともに、所定値以上の大きい見掛密度を有する水酸化カルシウムを用いることにより、従来の水酸化カルシウムを有効成分とする酸性ガス処理剤がもつ欠点を克服することができ、酸性ガスとの反応性が向上し、廃ガス中の酸性ガス成分を効率よく除去できる酸性ガス処理剤が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、酸化カルシウムを消化して調製したＢＥＴ比表面積が少なくとも３５ｍ2／ｇ以上の水酸化カルシウムを、振動ミル又はボールミル処理して粉砕と圧密造粒を同時に行わせて得られる、ＢＥＴ比表面積１４．８ｍ2／ｇ以上、ゆるみ見掛密度０．４ｇ／ｃｍ3以上、及び固め見掛密度０．７ｇ／ｃｍ3以上の水酸化カルシウムを有効成分とすることを特徴とする酸性ガス処理剤を提供するものである。
本発明処理剤の有効成分として用いられる水酸化カルシウムは、酸化カルシウムを消化してＢＥＴ比表面積が少なくとも３５ｍ2／ｇ以上の水酸化カルシウムを調製し、次いでこれを振動ミル又はボールミルにより粉砕と圧密造粒の処理を同時に施すことによって製造されるものであることが必要である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明処理剤で用いられる水酸化カルシウムはＢＥＴ比表面積及び見掛密度が共に大きい点で従来の水酸化カルシウムとは異なり、ＢＥＴ比表面積が大きいことで、反応性が向上するので、このような水酸化カルシウム粉体を使用することで、より高効率の反応が期待でき、廃ガス処理に用いて酸性ガス成分を効率よく除去するなど酸性ガスとの反応性を向上させ、また反応性の向上により使用量も減少させることが可能になる。
また、見掛密度が大きいので、貯蔵スペースを縮小したり、輸送コストを低減したりすることができる。
また、流動性も改良され、それにより配管詰まりや排出不良などのトラブルを減少させるなど、作業性を向上させることが可能になる。
【０００９】
本発明処理剤として用いる水酸化カルシウムを製造するには、先ず酸化カルシウムを消化して所定比表面積の水酸化カルシウムを調製する。この調製方法については特に制限はないが、好ましくは消化反応の際に水酸化カルシウム粒子の表面積を大きくする方法（例えば、特公平６−８１９４号公報）が挙げられ、中でもアルコールなどの消化反応を遅延させる有機溶媒の存在下に消化する方法が有利である。
酸化カルシウムは特に制限されず、石灰石を仮焼したものが一般的であるが、好ましくは乾式粉砕されたもの、例えばケージミル、バイブロミル、ボールミルなどで粉砕されたものが用いられる。
【００１０】
次いで、このようにして調製された水酸化カルシウムに、粉砕と圧密造粒を同時に行い得る能力をもつ振動ミル処理を施す。
このようにして、水酸化カルシウムはＢＥＴ比表面積４５ｍ2／ｇ以上、ゆるみ見掛密度０．４ｇ／ｃｍ3以上、固め見掛密度０．７ｇ／ｃｍ3以上になるように調製される。
ここで、ゆるみ見掛密度とは疎充填時の見掛密度を意味し、また固め見掛密度とは密充填時の見掛密度を意味する。
このような見掛密度は、原料粉体の種類、入手経路や調製手段、使用目的などにより様々に調整される。
水酸化カルシウムの各見掛密度が上記各下限値よりも小さいと、積載重量も少なくなってしまうため輸送コストが増大し、また貯蔵スペースも大きくなる。
また、水酸化カルシウムのＢＥＴ比表面積が４５ｍ2／ｇ未満では水酸化カルシウムの反応性向上効果が十分には得られない。
【００１１】
【００１２】
このような方法によって見掛密度及びＢＥＴ比表面積が大きくなるのは、見掛密度の小さい水酸化カルシウムの比較的大きな一次粒子が一度粉砕され、その後の粉砕工程中で圧密造粒作用が誘発され、該作用により一度粉砕されて生じた細かい水酸化カルシウム粒子が二次凝集を生じることで粒子が肥大化し、このような作用が繰り返されることで平均粒径が大きくなることと、このような肥大化がいったんは粉砕された上記粒子の増大した表面積を減少させないような点接着でもたらされるからであると推測される。
【００１３】
ところで、粉体の流動性の指標となる粉体物性については、例えば安息角や圧縮度などが知られているが、中でも圧縮度は粉体の流動性との関係が深いとされ、以下の式で表わされる。
Ｃ＝（Ｐ−Ａ）×１００／Ｐ
（式中のＣ、Ｐ及びＡはそれぞれ圧縮度、固め見掛密度及びゆるみ見掛密度を示す）
圧縮度が小さいほど、その粉体の流動性は良好であるとされている。
この流動性について、本発明処理剤で有効成分として用いる水酸化カルシウムを従来のそれと比べると、前者の方が良好である。この理由については必ずしも明確ではないが、粉体の流動性との関係が深い圧縮度に注目した場合、本発明処理剤で用いる水酸化カルシウムの方が従来のそれより小さくなっていることも一因であると推測される。
【００１４】
本発明の酸性ガス処理剤は、ごみ焼却炉、火力発電所その他のボイラー等の廃ガス中の酸性ガスを除去するために用いられる。
【００１５】
【実施例】
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
なお、水酸化カルシウム粉体の物性は以下のようにして求めた。
（１）平均粒径：堀場製作所製の粒度分布計（ＬＡ−９２０、乾式ユニット）を用い５０％累積粒子径として求めた。
（２）見掛密度：ホソカワミクロン社製のパウダーテスタ（ＰＴ−Ｎ型）を用いて測定した。
（３）圧縮度：ホソカワミクロン社製のパウダーテスタ（ＰＴ−Ｎ型）を用いて測定した。
（４）ＢＥＴ比表面積：島津製作所製Ｆｌｏｗ  Ｓｏｒｂ  ＩＩ  ２３００を用いて測定した。
【００１６】
まず、比較のために比較例を示す。
比較例１
ＢＥＴ比表面積１４．８ｍ2／ｇ、ゆるみ見掛密度０．４１ｇ／ｃｍ3、固め見掛密度０．７７ｇ／ｃｍ3、圧縮度４６．８％、平均粒径７．３μｍのＪＩＳ特号消石灰を酸性ガス処理剤として用い、処理能力１２０ｔ／日のごみ焼却炉の稼働時の廃ガス処理を行った。廃ガス処理塔の廃ガス煙道入口における廃ガス中の酸性成分濃度はＨＣｌが５８０ｐｐｍ、ＳＯ2が４０ｐｐｍであり、ＨＣｌとＳＯ2の入口合計量に対して酸性ガス処理剤を消石灰の量が約４当量となるような割合で噴射した。塔出口における酸性成分濃度はＨＣｌが２９ｐｐｍ、ＳＯ2が１３ｐｐｍであり、除去率はＨＣｌが９５％、ＳＯ2が６８％であった。この際の飛灰の集塵はバグフィルターで良好に行われ、また、廃ガス温度は１７５〜１８５℃であった。また、配管中における目詰まりが一時間平均で２回発生した。
【００１７】
比較例２
ＢＥＴ比表面積４３．７ｍ2／ｇ、ゆるみ見掛密度０．２５ｇ／ｃｍ3、固め見掛密度０．４６ｇ／ｃｍ3、圧縮度４５．７％、平均粒径２．８μｍの高比表面積水酸化カルシウムを酸性ガス処理剤として用い、処理能力１２０ｔ／日のごみ焼却炉の稼働時の廃ガス処理を行った。廃ガス処理塔の廃ガス煙道入口における廃ガス中の酸性成分濃度はＨＣｌが５８０ｐｐｍ、ＳＯ2が４０ｐｐｍであり、ＨＣｌとＳＯ2の入口合計量に対して酸性ガス処理剤を消石灰の量が約２当量となるような割合で噴射した。塔出口における酸性成分濃度はＨＣｌが２３ｐｐｍ、ＳＯ2が１２ｐｐｍであり、除去率はＨＣｌが９６％、ＳＯ2が７０％であった。この際の飛灰の集塵はバグフィルターで良好に行われ、また、廃ガス温度は１７５〜１８５℃であった。
また、配管中の目詰まりはなかったが、貯蔵タンク内の酸性ガス処理剤の排出が困難になるトラブルが発生した。
【００１８】
実施例１
ロータリーキルン炉で焼成され、バイブロミルで乾式粉砕された酸化カルシウム１００重量部に対して、６０重量％のエタノール水溶液９２重量部を消化液として加え、消化機中で１５分間混合後、１００℃で３０分間混合した後、熟成機に供給するとともに、熟成機内が１１０℃になるようにジャケットに加熱蒸気を導通して加熱し、熟成しながら、水及びエタノールを気化させ、さらに連続式振動ミル〔容器容積２００００ｃｍ3、媒体（ＳＵＪ−２、φ１２ｍｍ、充填率８０％）〕により加振力約７Ｇで処理し、水酸化カルシウムを得た。得られた水酸化カルシウムの粉体物性を測定したところ、ＢＥＴ比表面積４９．２ｍ2／ｇ、ゆるみ見掛密度０．５０ｇ／ｃｍ3、固め見掛密度０．７４ｇ／ｃｍ3、圧縮度３２．２％、平均粒径８．５μｍであった。
この粉体を酸性ガス処理剤として用い、処理能力１２０ｔ／日のごみ焼却炉の稼働時の廃ガス処理を行った。廃ガス処理塔の廃ガス煙道入口における廃ガス中の酸性成分濃度はＨＣｌが６４０ｐｐｍ、ＳＯ2が４５ｐｐｍであり、ＨＣｌとＳＯ2の入口合計量に対して酸性ガス処理剤を消石灰の量が約２当量となるような割合で噴射した。塔出口における酸性成分濃度はＨＣｌが１０ｐｐｍ、ＳＯ2が８ｐｐｍであり、除去率はＨＣｌが９８％、ＳＯ2が８２％であった。この際の飛灰の集塵はバグフィルターで良好に行われ、また、廃ガス温度は１７５〜１８５℃であった。
また、配管中の目詰まりはなく、貯蔵タンク内の酸性ガス処理剤の排出性は良好であった。
【００１９】
実施例２
ＢＥＴ比表面積４２．８ｍ2／ｇ、ゆるみ見掛密度０．２３ｇ／ｃｍ3、固め見掛密度０．４６ｇ／ｃｍ3、圧縮度４９．０％、平均粒径３．４μｍである市販の高比表面積水酸化カルシウムを、連続式振動ミル〔容器容積２００００ｃｍ3、媒体（ＳＵＪ−２、φ１２ｍｍ、充填率８０％）〕により加振力約７Ｇで処理した。得られた水酸化カルシウムの粉体物性を測定したところ、ＢＥＴ比表面積５０．５ｍ2／ｇ、ゆるみ見掛密度０．５８ｇ／ｃｍ3、固め見掛密度０．８７ｇ／ｃｍ3、圧縮度３３．５％、平均粒径７．１μｍであった。
この粉体を酸性ガス処理剤として用い、処理能力１２０ｔ／日のごみ焼却炉の稼働時の廃ガス処理を行った。廃ガス処理塔の廃ガス煙道入口における廃ガス中の酸性成分濃度はＨＣｌが５７０ｐｐｍ、ＳＯ2が３７ｐｐｍであり、ＨＣｌとＳＯ2の入口合計量に対して酸性ガス処理剤を消石灰の量が約２当量となるような割合で噴射した。塔出口における酸性成分濃度はＨＣｌが８ｐｐｍ、ＳＯ2が６ｐｐｍであり、除去率はＨＣｌが９９％、ＳＯ2が８４％であった。この際の飛灰の集塵はバグフィルターで良好に行われ、また、廃ガス温度は１７５〜１８５℃であった。
また、配管中の目詰まりはなく、貯蔵タンク内の酸性ガス処理剤の排出性は良好であった。
【００２０】
実施例３
ＢＥＴ比表面積４８．９ｍ2／ｇ、ゆるみ見掛密度０．２５ｇ／ｃｍ3、固め見掛密度０．４６ｇ／ｃｍ3、圧縮度４５．７％、平均粒径２．９μｍである市販の高比表面積水酸化カルシウムを、連続式振動ミル[容器容積１０００００ｃｍ3、媒体（ＳＵＪ−２、φ１２ｍｍ、充填率８０％）〕により加振力約７Ｇで処理した。得られた水酸化カルシウムの粉体物性を測定したところ、ＢＥＴ比表面積５６．７ｍ2／ｇ、ゆるみ見掛密度０．５８ｇ／ｃｍ3、固め見掛密度０．８６ｇ／ｃｍ3、圧縮度３２．６％、平均粒径８．６μｍであった。
この粉体を酸性ガス処理剤として用い、処理能力１２０ｔ／日のごみ焼却炉の稼働時の廃ガス処理を行った。廃ガス処理塔の廃ガス煙道入口における廃ガス中の酸性成分濃度はＨＣｌが６５０ｐｐｍ、ＳＯ2が３９ｐｐｍであり、ＨＣｌとＳＯ2の入口合計量に対して酸性ガス処理剤を消石灰の量が約１．８当量となるような割合で噴射した。塔出口における酸性成分濃度はＨＣｌが２０ｐｐｍ、ＳＯ2が９ｐｐｍであり、除去率はＨＣｌが９７％、ＳＯ2が７７％であった。この際の飛灰の集塵はバグフィルターで良好に行われ、また、廃ガス温度は１７５〜１８５℃であった。
また、配管中の目詰まりはなく、貯蔵タンク内の酸性ガス処理剤の排出性は良好であった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の酸性ガス処理剤で有効成分として用いる水酸化カルシウムは、ＢＥＴ比表面積が増大し、かつ見掛密度が大きい点で従来の水酸化カルシウムと異なり、酸性ガスとの反応性が向上し、廃ガス中の酸性ガス成分を効率よく除去でき、使用量の減少、貯蔵タンクからの排出時のトラブルの減少、貯蔵スペースの縮小及び輸送コストの低減を可能にし、流動性が改良されて、配管詰まりや排出不良などのトラブルが減少し、作業性が向上するなど種々の利点を有する。
また、本発明の酸性ガス処理剤は、ごみ焼却廃ガスなどの廃ガスから効率よく酸性ガス成分を除去でき、反応性の向上により使用量を減少させることができ、飛灰の減容化に貢献しうるという利点を有する。