(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石灰および石灰石から選択された吸収剤の水性懸濁液を使用し、ガス、例えば煙道ガス、から二酸化硫黄を除去する装置であって、
ａ）二酸化硫黄含有ガスの入口（１）、および二酸化硫黄が除去されたガスの出口（２）
ｂ）前記入口（１）と前記出口（２）との間に設けられた有孔プレート（３）であって、二酸化硫黄含有ガスを下から通過させることができ、反応装置の壁に密閉され、その上に吸収剤懸濁液が放射状に流れる層を支持する有孔プレート（３）に覆われた室（４）、
ｃ）吸収剤懸濁液用のタンク（５）、
ｄ）少なくとも１個の、前記タンク（５）を前記有孔プレート（３）の上側に接続する入口ダクト（６）、
ｅ）吸収剤懸濁液を、前記タンク（５）から、前記入口ダクト（６）を通し、前記有孔プレート（３）の上側に、および前記プレートに放射状に沿って供給する手段（８、１０、１１、１２）、
ｆ）少なくとも１個の、吸収剤懸濁液を前記タンク（５）に循環させるための、前記有孔プレート（３）の上側を前記タンク（５）に接続する出口ダクト（７）、
ｇ）酸素含有ガスを供給する手段（９、１２）、
ｈ）吸収剤を供給する手段（１３）、
ｉ）水を供給する手段（１４）、および
Ｊ）石膏を取り出す手段（１６）
を含んでなることを特徴とする、ガスから二酸化硫黄を除去する装置。
【請求項２】
手段ｅ）が、各出口ダクト（７）の下側区域に配置されたプロペラポンプ（８）を含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
手段ｅ）およびｇ）が、酸素を供給するための空気注入ノズル（９、１２）を含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
円形の断面を有し、中央に配置された、円形断面を有する入口ダクト（６）、および少なくとも１個の、装置の周辺部に配置された、有孔プレート（３）の上側をタンク（５）に接続する出口ダクト（７）を含んでなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
有孔プレート（３）が、１〜２０％の自由開口面積を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
有孔プレート（３）が、１〜１０％の自由開口面積を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
有孔プレート（３）が、下側の縁部が丸くなった穴（１９）を有し、前記縁部が５〜５０mmの曲率半径を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
石灰および石灰石から選択された吸収剤の水性懸濁液を使用して、ガス、例えば煙道ガス、から二酸化硫黄を除去する方法であって、請求項１に記載の装置を用いたうえ、
二酸化硫黄含有ガスを反応装置の壁に密閉された有孔プレート（３）に覆われた室（４）を通して導き、有孔プレート（３）の上に吸収剤懸濁液の流れる層を設け、
および、吸収剤懸濁液の層が、前記有孔プレート（３）を放射状に沿って流れ、
酸素含有ガスを前記吸収剤懸濁液の中へ少なくとも前記室（４）の下の位置に供給し、そして
タンク（５）中の過剰量の酸素含有ガスを少なくとも１つの通気管（１８）に通過させて、前記二酸化硫黄含有ガス流および前記有孔プレート（３）上を放射状に流れる前記吸収剤懸濁液の上の空間に、前記酸素含有ガスを前記吸収剤懸濁液から前記室（４）を貫通して通過させることを特徴とする、ガスから二酸化硫黄を除去する方法。
【請求項９】
吸収剤懸濁液の層の非膨張高さが２００〜５００mmであることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
吸収剤懸濁液の層が、有孔プレート（３）に放射状に沿って、１０〜５０l/sの流量で流れるものであることを特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
吸収剤懸濁液が５〜２０重量％の石膏結晶を含むことを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
吸収剤懸濁液が１０〜１５重量％の石膏結晶を含むことを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、石灰および石灰石から選択された吸収剤の水性懸濁液を使用し、ガス、例えば煙道ガスから二酸化硫黄を除去するための方法および装置に関する。
発明の背景
気体状の二酸化硫黄は、廃棄物、石炭、石油、天然ガスおよびピートの様な硫黄含有物質の酸化により形成される。本発明は特に、その様な物質の酸化（燃焼）により発生する煙道ガス、例えば石油燃焼発電所から発生する煙道ガス、から二酸化硫黄を除去することに重点を置いているが、決してそこに限定されるものではなく、二酸化硫黄含有ガス全般の浄化に関する。その様な浄化は以前から公知であり、一般的に二酸化硫黄を水性洗浄液に吸収させている。現在、二酸化硫黄含有煙道ガスの浄化には、主として３種類の方式、すなわちカルシウムを基剤とする方式、ナトリウムを基剤とする方式および間接的にカルシウムを基剤とする方式、が採用されている。カルシウムを基剤とする方式ではアルカリとして石灰石（ＣａＣＯ3）および石灰（ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2）を使用するのに対し、ナトリウムを基剤とする方式ではアルカリとして水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）またはソーダ（Ｎａ2ＣＯ3）を使用する。間接的にカルシウムを基剤とする方式では、ガス洗浄装置中で二酸化硫黄を主として吸収させるために易溶性のアルカリ、例えばＮａＯＨを使用する。二酸化硫黄を吸収した後、洗浄液はガス洗浄装置の外で溶解性がより低いアルカリ、例えば石灰を使用して再生される。
本発明は、アルカリとして石灰石または石灰を使用する、カルシウムを基剤とする方式に関する。
先行技術によるこの種のカルシウムを基剤とする方式は、洗浄塔、ほとんどの場合噴霧塔、を含み、その中に煙道ガスを導入し、吸収剤として細かく粉砕した石灰石または石灰の懸濁液を注入して向流処理する。二酸化硫黄は、細かく粉砕された吸収剤の懸濁液と接触して吸収され、酸化の後、吸収剤により石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）を形成する。こうして二酸化硫黄が除去された煙道ガスは噴霧塔を離れる。必要な酸化および石膏形成を行なうために、通常、貯蔵手段として、および吸収剤懸濁液の循環に使用されるタンク中で、酸素を含むガス、例えば空気を吸収剤懸濁液中に注入する。原則的に、大量の懸濁液流が噴霧塔を通して循環され、貯蔵タンクは著しく大量の吸収剤懸濁液を収容する。一例として、発電所の煙道ガス洗浄用設備における懸濁液の量は１０００ｍ3〜６０００ｍ3にもなることがある。酸素の溶解度は、それが注入される深さの増加と共に増加するので、供給された酸素含有ガスを効率的に使用するには、その様な大きな量が必要であると考えられている。さらに、供給された吸収剤が溶解するのに十分な保持時間を有するためには、著しく大量の吸収剤懸濁液が必要であるとみなされている。また、沈殿した石膏結晶が成長し、容易に濾別されるためには、長い保持時間も必要である。循環される懸濁液の保持時間は、典型的には６〜１２分であるのに対し、形成された石膏の保持時間は約２０〜３０時間になることが多い。さらに、上記の型の洗浄塔は大型の構造物であり、吸収剤懸濁液用の貯蔵タンクと噴霧ノズルの高さの差は約２０〜４０ｍであることも重視すべきである。また、噴霧ノズル中の圧力は約１０ｍ水柱に相当する。つまり、吸収剤懸濁液をノズルに引き上げ、循環させ、懸濁液を煙道ガスに対して向流供給するのに著しい量のエネルギーが必要になる。
ガスと吸収剤懸濁液間の向流接触によりプロセスガスから二酸化硫黄を除去する方法に関する背景技術としてＥＰ  ０１６２５３６およびＤＥ  ３４０１１０９各明細書を挙げることができるが、そこではノズルによりガスに対して向流で散布するために吸収剤懸濁液を非常に高い所にポンプ輸送するので、著しいエネルギー消費が必要になる。
上記の型の噴霧塔とは別に、先行技術では、煙道ガスから二酸化硫黄を除去するために充填塔および目皿プレートカラム（sieve-plate columns）の様なプレートを具備した塔を使用する。例えば、米国特許第５，２６３，０２１号および第５，２４６，４７１号各明細書は、目皿板または目皿トレーを備えた塔を記載している。しかし、これらの特許明細書は、煙道ガスに対して向流散布するために液体を非常に高い所にポンプ輸送しなければならず、著しいエネルギー消費を必要とする技術を教示している。吸収剤懸濁液は目皿板の穴を通って流れ、塔の底部に送られる。
先行技術の別の例が英国特許第３５７，５９９号明細書に記載されているが、これは液体をガスで処理する方法および装置に関する。しかし、この特許明細書は、石灰および石灰石から選択された吸収剤の水性懸濁液を使用して煙道ガスの様なガスから二酸化硫黄を除去する方法は記載していない。
先行技術の向流技術は、エネルギー消費が大きいことに加えて、大型の構造物および大量の吸収剤懸濁液が関与する。そこで、二酸化硫黄の吸収程度が高く、吸収剤を効率的に使用し、吸収剤懸濁液中の亜硫酸水素塩イオンおよび亜硫酸塩イオンの濃度が低く（すなわち好ましくない亜硫酸カルシウムが沈殿する危険性が低い）、エネルギー消費が低く、必要な吸収剤懸濁液の量が比較的小さく、比較的小型の設計が可能な方法および装置が望まれている。
発明の説明
本発明は、この目的を、多くの不可欠な手段を組み合わせた、以下により詳細に説明する特殊な装置を使用して実行できる方法により達成する。本発明により、吸収剤懸濁液中で浄化すべきガスは非常に細かく分割され、ガスおよび吸収剤懸濁液は互いにクロスフローの関係で供給される。吸収剤懸濁液は、貯蔵部からガスと接触させる区域までまったく、あるいはほんの僅かしか、持ち上がらないので、懸濁液の供給に必要なエネルギーの量は最少に抑えられる。
本発明の他の特徴は付随する請求項に記載されている。
そこで、本発明は、石灰および石灰石から選択された吸収剤の水性懸濁液を使用し、ガス、例えば煙道ガス、から二酸化硫黄を除去する装置であって、
ａ）二酸化硫黄含有ガスの入口（１）、および二酸化硫黄が除去されたガスの出口（２）
ｂ）前記入口（１）と前記出口（２）との間に設けられた有孔プレート（３）であって、二酸化硫黄含有ガスを下から通過させることができ、反応装置の壁に密閉され、その上に吸収剤懸濁液が放射状に流れる層を支持する有孔プレート（３）に覆われた室（４）、
ｃ）吸収剤懸濁液用のタンク（５）、
ｄ）少なくとも１個の、前記タンク（５）を前記有孔プレート（３）の上側に接続する入口ダクト（６）、
ｅ）吸収剤懸濁液を、前記タンク（５）から、前記入口ダクト（６）を通し、前記有孔プレート（３）の上側に、および前記プレートに放射状に沿って供給する手段（８、１０、１１、１２）、
ｆ）少なくとも１個の、吸収剤懸濁液を前記タンク（５）に循環させるための、前記有孔プレート（３）の上側を前記タンク（５）に接続する出口ダクト（７）、
ｇ）酸素含有ガスを供給する手段（９、１２）、
ｈ）吸収剤を供給する手段（１３）、
ｉ）水を供給する手段（１４）、および
Ｊ）石膏を取り出す手段（１６）
を含んでなることを特徴とするガスから二酸化硫黄を除去する装置を提供する。
本発明の方法では、吸収剤懸濁液の層の静止（非膨脹）高さは約２００〜５００mmが好ましく、吸収剤懸濁液の層が有孔プレートに沿って約１０〜５０リットルl/sの流量で流れるのが好ましい。さらに、吸収剤懸濁液は、約５〜２０重量％、好ましくは１０〜１５重量％、の石膏結晶を含むのが好ましい。
本発明の装置では、手段ｅ）が各出口ダクトの下側区域に配置されたプロペラポンプを含むのが好ましい。さらに、手段ｇ）は、酸素含有ガスを供給するのに適合した、各出口ダクトでプロペラポンプから下流に配置されたノズルを含むのが好ましい。この装置は、実質的に円形の断面を有し、中央に配置された、円形断面の上方入口ダクトを備えているのが特に好ましい。本発明では、出口ダクトは装置の周辺部に配置され、有孔プレートの上側をタンクに接続するのが好ましい。さらに、有孔プレートは、好ましくは約１〜２０％、より好ましくは約１〜１０％、最も好ましくは約３〜５％、の自由開口面積を有する。さらに、有孔プレートは、その穴の縁部が下側で丸くなっており、約５〜５０mmの曲率半径を有するものが好ましい。
本発明のこれらの、および他の明瞭な特徴は、以下の記載からより詳細に明らかになるであろう。
本発明は特に、二酸化硫黄含有ガスが、有孔プレートおよびそのプレートの上に設けた吸収剤懸濁液の層を通して上方に向けて供給され、硫酸塩と反応して石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）を形成するのに十分な量の、本質的に亜硫酸塩を含まない吸収剤懸濁液が連続的に供給されるのが特徴である。吸収剤懸濁液の層は、使用済みの吸収剤懸濁液が除去され、上方に向けて流れる二酸化硫黄含有ガスから二酸化硫黄を吸収するための十分な新しい吸収剤懸濁液が供給される様な流量で、有孔プレートの上を横方向に流れる。
吸収剤懸濁液の亜硫酸塩イオン濃度は、吸収した二酸化硫黄の酸化により低下し、それによって亜硫酸塩の飽和度が低下するので、沈殿析出の危険性が減少する。亜硫酸塩イオン濃度の低下によりもたらされるもう一つの好ましい効果は、懸濁液上の二酸化硫黄に対する平衡蒸気圧が低下し、二酸化硫黄の分離程度が高くなることである。また、亜硫酸塩イオン濃度の低下により、吸収剤（石灰）の溶解が促進される。吸収された二酸化硫黄をすべて酸化するには、酸素対二酸化硫黄のモル比が少なくとも約０．５：１、好ましくは約０．５：１〜約２５：１、になる様な量の酸素を吸収剤懸濁液に供給する。
同様に、吸収剤懸濁液は、吸収剤懸濁液中のすべての硫酸塩が石膏の形態で沈殿し得る様な量のカルシウム系吸収剤（石灰または石灰石）を含むべきである。吸収された二酸化硫黄のすべてを硫酸塩に転化するには、吸収剤懸濁液中のカルシウム系吸収剤の量は少なくとも等モルに、好ましくはそれより僅かに高くすべきである。カルシウム系吸収剤の二酸化硫黄に対するモル比は、約１：１〜約１：１．１０が有利であり、好ましくは約１：１．０５までである。溶解性を促進するには、好ましくはカルシウム系吸収剤を、好ましくは粒子径が約２０〜１００μmで、粒子の少なくとも約９６％が約４４μm未満である、細かく粉砕した粉末の形態で供給する。好ましくは、カルシウム系粉末は、約２０〜３５重量％濃度の水性スラリーの形態で工程に供給する。しかし、粉末を有孔プレートの下に、または床の中に乾燥状態で注入することもできる。
有孔プレートおよび吸収剤懸濁液の層を通して上方に導かれる二酸化硫黄含有ガスの流れは、懸濁液とガスの間に十分な接触がある様にすべきである。このためには、接触時間および接触表面を最大にすべきである。ガスの速度が減少し、懸濁液層の高さが増加するにつれて、接触時間は増加する。ガスの速度は、有孔プレートの開放面積または開口部面積、すなわち開口部の数およびそれらの寸法により影響される。したがって、ガスの速度は開口部の面積が増加するにつれて減少する。本発明により、有孔プレートの自由開口部面積は、好ましくは約１〜２０％、より好ましくは約１〜１０％、最も好ましくは約３〜５％、である。懸濁液とガスとの間の良好な接触を達成するには、さらに、懸濁液層中に乱流が発生する様なガス流にすべきである。
ガス速度が低いことにより懸濁液層とガスとの間の接触時間が増加し、有孔プレート全体の圧損が低下するが、ガスの速度がある一定の水準を下回ると、吸収剤懸濁液が有孔プレートを通して「洩れ」始める、すなわちプレート中の孔を通って下方に流れ始めるので、ガスの速度は低すぎてはならない。本発明により、吸収剤懸濁液の層を通るガス流は、その下限が、有孔プレートの上と層との間に、層の静止（非膨脹）高さよりもやや高い差圧を生じる様にすべきである。本発明は、有孔プレートを通って流れるガスの速度が、一定の洩れが生じる下限において、洩れが止まる速度の約２／３になる様な、一定の僅かな洩れを許容している。ガス流には明確で重要な上限は無いが、ガス流が増加し過ぎると、吸収剤懸濁液がガス流に巻き込まれ、放出ガスと共に放出される。ガス流をこれらの限度内に維持すると、懸濁液とガスとの間に良好な接触を確保しながら、懸濁液層が有孔プレートの上に維持される状態を達成することができる。一般的に、ガス流の速度は、板の開口部を通して流れるガスの速度として測定して、約２０〜６０m/s、好ましくは約３５〜５０m/s、である。
二酸化硫黄含有ガスと吸収剤懸濁液との接触は、吸収剤懸濁液の層の静止（非膨脹）高さによっても影響される。つまり、層が高い程、接触時間が長くなるので、接触は良くなる。本発明により、層の高さの下限は少なくとも約１００mmである。この高さ未満では、層は薄過ぎて、懸濁液とガスを十分に接触させ、それによってＳＯ2を高度に分離させることができない。層の高さには臨界的な上限は無いが、本発明では、高さが約５００mmを超えると、エネルギーコストが高くなるだけで、二酸化硫黄の分離に関して重要な利点は得られないことが分かっている。本発明により、吸収剤懸濁液の層の静止高さは、最適な結果を得るためには、好ましくは少なくとも約２００mmであることも分かっている。したがって、吸収剤懸濁液の層の静止高さは約２００〜５００mmであるのが好ましい。
前に強調した様に、有孔プレート上の、毎秒当り１ｍ3の二酸化硫黄含有ガスが通過する吸収剤懸濁液の静止（非膨脹）体積は、本発明の特徴を表すパラメータである。静止体積は、懸濁液層の静止高さおよび表面により影響される。つまり、体積が小さい程、本方法はより効率的になる。本発明により、静止体積は、上記の様に、約５０〜５００リットル、好ましくは約２００〜３００リットル、である。体積が５０リットル未満では二酸化硫黄の吸収は不十分になるのに対し、体積が約５００リットルを超えても、それ以上の利点は得られない。
さらに、ＳＯ2吸収を損なう様なＳＯ2平衡圧を生じるＨＳＯ3-濃度を低く抑えるためには、気泡床を補給する必要があることが分かった。これは、酸化、すなわちＨＳＯ3-の硫酸塩および水素イオンへの転化が十分に速くないためである。そのため、気泡床に供給し、そこから引き出す必要がある懸濁液の流れは、ガスのＳＯ2濃度、達成される酸化およびＳＯ2に関して目標とする浄化程度により異なる。
したがって、本発明では、有孔プレート上の吸収剤懸濁液の層は、静止している、または固定されているのではなく、有孔プレートの表面上を、上方向に流れる二酸化硫黄含有ガスに対して横方向に流れている。より正確には、本発明の吸収剤懸濁液は、有孔プレートに沿って、毎秒当り１ｍ3の二酸化硫黄含有ガスが通って流れる吸収剤懸濁液の静止体積で計算して約５〜５００l/s、好ましくは約１０〜５０l/s、の流量で流れる。このパラメータは、Ｌ／Ｇ（液体／ガス）と呼ばれる。懸濁液は、新しい吸収剤懸濁液、すなわち二酸化硫黄を吸収できる様に酸素およびカルシウム系吸収剤と共に供給された吸収剤懸濁液、のための入口から、使用済み吸収剤懸濁液、すなわち二酸化硫黄を吸収し、カルシウム系吸収剤を消費し、吸収した二酸化硫黄を石膏に転化した吸収剤懸濁液、のための出口に流れる。この様に、本発明により吸収剤懸濁液が有孔プレートの上を水平方向に流れることにより、二酸化硫黄含有ガスは、ガスに含まれる二酸化硫黄を吸収できる新しい吸収剤懸濁液と常に接触する。無論同時に、ガスが有孔プレートを通って導かれる際の層の乱流運動のために、大量の逆混合（backmixing）がある。逆混合の量は、それぞれの場合における幾何学的構造および選択した流量により異なる。
カルシウム系吸収剤および酸素の懸濁液中への溶解、二酸化硫黄の亜硫酸塩または亜硫酸水素塩としての吸収、亜硫酸塩および亜硫酸水素塩の硫酸塩への酸化、および石膏の形態における硫酸塩の沈殿を含む本発明の方法を最適化するためには、懸濁液のpHは約３．０〜５．５、好ましくは約３．５〜５．０、にすべきである。原則的に、これによって本発明で大きな問題を生じることはない。機能をさらに改良し、ＳＯ2の分離を強化し、好ましくない鉱衣（incrustations）が析出する危険性を抑えるために、緩衝液を使用して適切なpHを安定化させることができる。公知の様々な緩衝剤、例えば有機酸、無機酸、および有機アミンがあるが、これらは専門家が選択することができ、ここで詳しく説明する必要はない。しかし、適当な緩衝剤として、モノカルボン酸、例えばギ酸、酢酸およびプロピオン酸、ポリカルボン酸、例えばコハク酸、アジピン酸、フタル酸、イソフタル酸、およびクエン酸、ヒドロキシ置換された酸、例えばグリコール酸および乳酸、およびスルホカルボン酸、例えばスルホプロピオン酸およびスルホコハク酸を挙げることができる。これらの緩衝剤の中で、アジピン酸、乳酸、スルホプロピオン酸およびスルホコハク酸が特に重要である。本発明では、好ましくはｐＫａが３〜５の有機弱酸、特にアジピン酸を緩衝剤として加えるのが好ましい。緩衝剤は、層の界面ならびに本体における吸収剤懸濁液のpHを約３．０〜５．５に安定化させるのに必要な量で加える。一般的に、加える緩衝剤の量は約１００〜５０００ppm、好ましくは約５００〜２５００ppm、である。
上記の鉱衣生成の危険性は、様々な方法で最少に抑えることができる。亜硫酸カルシウムの析出は、酸性pH領域の選択により効果的に阻止することができる。石膏の析出により引き起こされる鉱衣は、吸収剤懸濁液が、約５〜２０重量％、好ましくは約１０〜１５重量％、最も好ましくは約１２重量％、の石膏結晶を種粒子として含むことにより防止される。これによって、石膏は、装置表面の代わりに、石膏結晶の上に選択的に結晶化する。
【図面の簡単な説明】
ここで、添付の図面を参照しながら、本発明の方法および装置をより詳細に説明する。
図１は、本発明の装置の好ましい実施態様の横断面図である。
図２は、図１の装置の、線II−IIに沿って見た水平断面図である。
図３は、図２の線III−IIIに沿って見た、図１に示す装置の横断面図である。
図４は、図３における区域Ａの部分的な横断面図である。
図１〜３に示す好ましい実施態様は、二酸化硫黄含有ガス、例えば石油燃焼式発電所から出る煙道ガス、の入口１、および二酸化硫黄を浄化したガスの出口２を有する。図２で特に明らかな様に、本装置は円形の水平断面を有し、ガス入口１とガス出口２の間に配置された、有孔プレートまたは目皿プレート３を含んでなり、そこを通して二酸化硫黄含有ガスが下から流れる。前に説明した様に、有孔プレート３は、約１〜２０％、好ましくは約１〜１０％、最も好ましくは約３〜５％、の自由開口区域を有する。有孔プレート３の下には、二酸化硫黄含有ガスを供給するための室４があり、室４の下には、吸収剤懸濁液用のタンク５がある。タンク５の中央には、室４を通って上方向に有孔プレート３まで伸び、タンク５を有孔プレート３の上側に接続している円筒形の入口ダクト６がある。円筒形の入口ダクト６は、吸収剤懸濁液をタンク５から有孔プレート３に導くためにある。図１〜３に示す装置はさらに、吸収剤懸濁液をタンクに循環させるために、有孔プレート３の上側をタンク５に接続する複数の周辺部出口ダクト７を有する。本装置はさらに、吸収剤懸濁液をタンク５から、上方向の入口ダクトを通し、有孔プレート３の上側に供給するための手段を有する。本発明の現在最も好ましい実施態様では、この手段は、特に図１および３に示す様に、各出口ダクトの下側区域に配置されたプロペラポンプ８を含んでなる。さらに、この装置は、酸素含有ガス、例えば空気を供給するための手段を有する。最も好ましい実施態様では、これらの手段は、各出口ダクトでプロペラポンプ８から下流に配置されたノズル９からなる。あるいは、またはプロペラポンプ８および空気ノズル９の補足として、モーター１１を備えたプロペラ１０を円形入口ダクト６の中に配置し、空気注入ノズル１２を入口ダクト６の下側区域配置することができる。空気の注入が十分に強力であれば、プロペラポンプ８を所望により省略することもできる。また、プロペラ１０を所望により省略することもできる。その場合、空気注入ノズルは、酸素含有ガスの供給だけではなく、強力なポンプ作用により吸収剤懸濁液の循環も行なう。これらの空気注入ノズルは、ノズル８および／または１２からなるが、必要であれば、タンク５の底周辺部に配分した追加の空気注入ノズル（図には示していない）を付加することもできる。
この実施態様では、ｅ）項に関して上に記載した吸収剤懸濁液を供給する手段およびｇ）項に関して上に記載した酸素含有ガスを供給する手段が単一の共通手段を形成し、この手段が、酸素含有ガス（空気）を供給するだけではなく、強力なポンプ作用により吸収剤懸濁液も供給する。これは、本発明の装置が小型設計であり、タンク５が有孔プレート３の下に、そのプレートに非常に接近して配置されているので、吸収剤懸濁液をタンクから有孔プレートまで引き上げる高さが最高で約５ｍ、好ましくは最高で約２ｍ、通常は約０．５〜２ｍ、最も好ましくは約０．２〜１ｍ、であるために有効である。吸収剤懸濁液が強力なポンプ作用だけで循環される本発明の装置は設計が簡単であり、吸収剤懸濁液を引き上げ、循環させるのに多くのエネルギーを必要としないことは明らかである。その結果、その様な装置は経済的に有利である。
吸収剤懸濁液を供給し、酸素含有ガスを供給するための手段に加え、図１の矢印で示すように、本装置は吸収剤を供給する手段１３、水を供給する手段１４、および所望によりpH調整剤を供給する手段１５を含んでなる。吸収剤は、約２０〜２５重量％の石灰石粉末の水性スラリーの形態で供給するのが有利である。好ましくは、手段１４により供給される水は、沈殿した石膏の脱水により循環される水である。手段１５により供給されるpH安定剤は、通常は本発明の方法に供給する必要はないが、そのある一定量は緩衝効果を有し、ＳＯ2の分離を強化する。pH安定剤は、例えば手段１５から供給されるアジピン酸の様な酸でよい。
本発明の方法で沈殿する石膏はタンク５の中に蓄積し、閉鎖バルブ１７を備えた排出導管１６を経由して取り出される。
室４の下のタンク５内に空気ギャップが形成されるのを防止するために、酸素含有ガス（空気）を排出するための１本以上の通気管１８が備えられている。
図４は、本発明の有孔プレートの好ましい実施態様の拡大部分横断面、より詳しくは図３における区域Ａの断面である。有孔プレートを図４に示すように設計することにより、さらに有利な効果が得られることが分かった。図４から分かるように、有孔プレート３は、上から効果的に洗浄し易くするための平らで平滑な上側表面２０を有する。さらに、穴１９は、下側開口部２１がゆるやかに丸くなっており、上方向に流れるガスのための入口開口部を形成している。下側開口部２１の縁部は、その曲率半径が約５〜５０mm、好ましくは約５〜２０mm、最も好ましくは約１０mm、になる様に丸くなっている。穴１９の下側開口部２１が丸くなっているために、ガスの進入損失が減少し、有孔プレート３全体にガスが一様に配分される。穴１９の特殊に丸くなった形状に加えて、有孔プレート３は、有孔プレート３上の吸収剤懸濁液の膨脹した層を安定化させ、プレートを通る洩れに対して反作用させるために、一定の最小厚さを有するべきである。有孔プレートは約５〜５０mm、好ましくは約２０〜５０mm、最も好ましくは約２０〜４０mm、例えば約３０mmの厚さを有するべきであることが分かった。
基本的に、有孔プレート３は、吸収剤懸濁液の層を支持するのに十分な寸法安定性、および関与する温度に耐えるのに十分な耐熱性を有するなら、どの様な材料で製造することもできる。有孔プレート３は、加工が容易であり、鉱衣の形成を防止するために表面エネルギーが低いプラスチック材料で製造するのが好ましい。ポリプロピレンが好ましいプラスチック材料である。
有孔プレートは、複合材料、例えばプラスチック材料（例えばポリテトラフルオロエチレン）の表面層で被覆した金属、で製造することもできる。
孔１９は、図２では正方形であるが、適当な形状でよく、例えば丸、正方形または長方形でよい。しかし、孔は丸く、直径が約１０〜１００mm、好ましくは約２０〜５０mm、であるのが好ましい。
ここで注意すべきは、図では水平に配置されているが、有孔プレート３は正確に水平である必要はなく、水平面に対して僅かに、好ましくは３０°まで、傾斜していてもよい。例えば、有孔プレート３は（吸収剤懸濁液の入口から見て）僅かに下方に傾斜していてよい、つまり図１〜４に示す装置で、有孔プレートが入口６から出口ダクト７に向かって下方に傾斜していてよい。その様な傾斜により、吸収剤懸濁液は有孔プレートに沿って循環し易くなる。
ここで本発明を実施例によりさらに説明する。
実施例
この実施例は、図１〜３に関連して上に説明した種類の装置に関する。ポリプロピレン製の有孔プレートは、厚さが約３０mmであり、自由開口面積が約３．６％である。孔は直径が２２mmで、図４に示す型の丸くなった下側縁部を有する。使用した吸収剤は、粒子の約９６％が４４μmのメッシュ幅を通過する様な粒子径を有する石灰石である。吸収剤を２５重量％水性懸濁液の形態でタンクに供給した。タンク中の吸収剤懸濁液は約１３重量％の固体を含み、pHが約４．５であった。
石油燃焼式発電所から出る煙道ガスを浄化したが、供給された煙道ガスは、二酸化硫黄含有量が７３２ppm、温度が１９１℃であった。装置に導入する前に、煙道ガスを水分で飽和させた。
出口ダクトに配置したプロペラポンプにより、吸収剤懸濁液を装置中でタンクから円筒形入口ダクトを通し、有孔プレートの上で放射状に外側に流し、次いで出口ダクトを通してタンクに循環させた。プロペラポンプの後に配置したノズルにより空気を、Ｏ対ＳＯ2のモル比が２５．６：１になり、ＣａＣＯ3対ＳＯ2のモル比が１．０２：１になる様な量で、注入した。吸収剤懸濁液は、有孔プレートの上に供給した時に、静止高さが５１０mmで、非膨脹（静止）体積が約７３０リットルの層を形成した。二酸化硫黄含有ガスを装置に約２．５ｍ3/sの流量で供給し、有孔プレートを通して速度約３８m/sで上方向に導いた。二酸化硫黄含有ガスの通過により、有孔プレート上の吸収剤懸濁液の層は高さ約１１００mmに膨脹した。吸収剤懸濁液を通る煙道ガスの流量は、約２９０l/m3・ｓになった、すなわち毎秒当り１ｍ3の煙道ガスが２９０リットルの吸収剤懸濁液を通過した。さらに、吸収剤懸濁液は、有孔プレートの上を、毎秒当り１ｍ3の二酸化硫黄含有ガスが通過して流れる静止体積で計算して、１２．１l/s（Ｌ／Ｇ）の流量で流れた。吸収剤懸濁液の亜硫酸塩イオン（ＳＯ3-）および亜硫酸水素塩イオン（ＨＳＯ3-）の含有量は、１０ppm未満である、すなわち好ましくない亜硫酸カルシウムが沈殿する危険性は無いことが分かった。排出されるガスの温度は約５５℃であり、その二酸化硫黄含有量は約７ppm、すなわち二酸化硫黄の分離程度は９９．０％であった。
上に説明した、図面に示す本発明の装置は円形の断面を有する。しかし無論、本発明の装置はこのデザインに限定されるものではなく、他の多くのデザインが考えられる。例えば、この装置は四角形の断面を有することができ、その場合、入口ダクト６は細長い長四角形の断面を有し、入口ダクトの長い方の辺が長四角形の有孔プレートに隣接する。吸収剤懸濁液は、入口ダクトから有孔プレートを横切り、有孔プレートの反対側の出口ダクトに流れ、吸収剤懸濁液を入口ダクトに供給するタンクに循環される。長四角形デザインのために、入口ダクトを構成する２個以上のユニット、有孔プレートおよび出口ダクトを接続して単一の小型装置を形成することができる。
本発明の上記の説明およびその好ましい実施態様から分かる様に、本発明は、先行技術に対して多くの優位性を有する。ガス流と吸収剤懸濁液とがクロスフローの関係にあるのが特徴であり、これを本発明の装置のデザインと組み合わせることにより、液体側でのエネルギー消費を、すなわち吸収剤懸濁液を浄化すべきガスとの接触区域に供給するのに消費されるエネルギー、を最少に抑えることができる。上記の本発明の好ましい実施態様では、吸収剤懸濁液側の様々な構成要素（タンク、入口、有孔プレートの上の液体層、および出口）が「連絡容器（communicating vessels）」の様式で連絡している。タンク中に配置されたプロペラにより、または上記の強力な効果により、吸収剤懸濁液は入口ダクト中を上昇し、有孔プレートの上を外方向に流れ、それによって懸濁液の循環を開始し、維持する。入口から、懸濁液は有孔プレートの上を流れ、出口ダクトを経由してタンクに循環される。ガスと吸収剤懸濁液の接触区域の近くに配置された吸収剤懸濁液様の貯蔵タンクを含む小型の設計をクロスフロー関係と組み合わせることにより、本発明は吸収剤懸濁液を循環させるのに、約５ｍ以下、通常は約０．５〜２ｍ、の水柱の引上げ高さに相当するエネルギーしか必要としない。このことを、先行技術では約２０〜４０ｍの水柱が必要であり、これに噴霧ノズルの圧力に必要とされる約１０ｍの水柱に相当するエネルギーが加わることと比較すべきである。このことから、本発明はこの分野で著しい進歩をもたらすことが分かる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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