(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末状のアルカリ金属の炭酸塩及び炭酸水素塩から選ばれる少なくとも一種（第１の粉末）と、粉末状の水酸化カルシウム（第２の粉末）を主たる成分として含有する酸性ガス吸収剤であって、
第１の粉末は、目開きが４５μｍの網ふるいを全て通過する粒度であり、第２の粉末は、第１の粉末よりも高い流動性を有し、比表面積が２５ｍ２／ｇ以上であることを特徴とする酸性ガス吸収剤。
【請求項２】
第１の粉末が、粉末状の炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム及び炭酸カリウムから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１に記載の酸性ガス吸収剤。
【請求項３】
アルカリ金属の炭酸塩及び炭酸水素塩から選ばれる少なくとも一種に対して等モル以上の水酸化カルシウムを含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の酸性ガス吸収剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴミ焼却炉などで発生する排ガスに含まれる酸性ガスを乾式で吸収する粉末状の酸性ガス吸収剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の酸性ガス吸収剤として、粉末状のアルカリ金属の炭酸塩又は炭酸水素塩からなるものが従来知られている。例えば、特表平７−５０４８８０号公報には、ゴミ焼却炉の排ガスに粉末状の炭酸水素ナトリウムを接触させて、排ガス中に含まれる塩化水素を炭酸水素ナトリウムに吸収させる方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、粉末状のアルカリ金属の炭酸塩又は炭酸水素塩からなる酸性ガス吸収剤は、粒度が小さいほど高い酸性ガス吸収能を発揮することが知られている。しかしながら、粒度を小さくすると酸性ガス吸収能が向上する反面、流動性が低下するという問題がある。例えば、粉末状の炭酸水素ナトリウムからなる酸性ガス吸収剤の場合、粒度が２０μｍ以下になると流動性が著しく低下して、固結の発生や供給性能の低下が起こることが知られている（第１１回廃棄物学会研究発表会講演論文集、Ｐ６３９（２０００））。
【０００４】
本発明は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、良好な酸性ガス吸収能を維持しつつ流動性を改善することができる酸性ガス吸収剤を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、粉末状のアルカリ金属の炭酸塩及び炭酸水素塩から選ばれる少なくとも一種（第１の粉末）と、粉末状の水酸化カルシウム（第２の粉末）を主たる成分として含有する酸性ガス吸収剤であって、第１の粉末は、目開きが４５μｍの網ふるいを全て通過する粒度であり、第２の粉末は、第１の粉末よりも高い流動性を有し、比表面積が２５ｍ２／ｇ以上であることを要旨とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の酸性ガス吸収剤において、第１の粉末が、粉末状の炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム及び炭酸カリウムから選ばれる少なくとも一種であることを要旨とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の酸性ガス吸収剤において、アルカリ金属の炭酸塩及び炭酸水素塩から選ばれる少なくとも一種に対して等モル以上の水酸化カルシウムを含有することを要旨とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態について説明する。
本実施形態の酸性ガス吸収剤は、後述する第１の粉末と第２の粉末の混合物である。
【０００９】
まず、第１の粉末は、粉末状のアルカリ金属の炭酸塩及び炭酸水素塩から選ばれる少なくとも一種である。その中でも、粉末状の炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム及び炭酸カリウムから選ばれる少なくとも一種が好ましい。
【００１０】
この第１の粉末の粒度は４５μｍ全通、すなわち目開きが４５μｍの網ふるいを全て通過することが好ましい。
一方の第２の粉末は、粉末状の水酸化カルシウムである。
【００１１】
第２の粉末の比表面積は２５ｍ2／ｇ以上が好ましい。
以上説明した第１の粉末と第２の粉末を混合して調製される酸性ガス吸収剤は、アルカリ金属の炭酸塩及び炭酸水素塩から選ばれる少なくとも一種に対して等モル以上の水酸化カルシウムを含有することが好ましい。すなわち、アルカリ金属の炭酸塩及び炭酸水素塩から選ばれる少なくとも一種に対して等モル以上の水酸化カルシウムを酸性ガス吸収剤が含有するように第１の粉末と第２の粉末を混合することが好ましい。
【００１２】
本実施形態の酸性ガス吸収剤は、例えばゴミ焼却炉などで発生する排ガスに含まれる酸性ガスの除去に用いられる。排ガスを酸性ガス吸収剤に接触させると、排ガス中に含まれる塩化水素ガスや亜硫酸ガスなどの酸性ガスが酸性ガス吸収剤に吸収され、その結果、排ガスから酸性ガスが除去される。
【００１３】
ただし、本実施形態の酸性ガス吸収剤の用途は、ゴミ焼却炉の排ガスからの酸性ガスの除去に限定されるものでなく、酸性ガスを含むゴミ焼却炉の排ガス以外のガスから酸性ガスを除去する用途に用いてももちろんよい。
【００１４】
本実施形態によって得られる効果について、以下に記載する。
・  第１の粉末と第２の粉末を混合して調製される本実施形態の酸性ガス吸収剤は、第１の粉末よりも高い流動性を有している。すなわち、第２の粉末を加えることによって、第１の粉末、言い換えればアルカリ金属の炭酸塩又は炭酸水素塩からなる従来の酸性ガス吸収剤の流動性を改善することができる。しかも、第２の粉末も酸性ガス吸収能を有しているので、第２の粉末を加えることによっても酸性ガス吸収剤の酸性ガス吸収能が大きく損なわれるおそれがなく、酸性ガス吸収剤は良好な酸性ガス吸収能を維持することができる。
【００１５】
本実施形態の酸性ガス吸収剤が第１の粉末よりも高い流動性を有するのは、粉体の流動性低下の一因となる空気中に含まれる水分が、比表面積の大きな第２の粉末（水酸化カルシウム）によって吸収されるためと推測される。
【００１６】
・  アルカリ金属の炭酸塩及び炭酸水素塩から選ばれる少なくとも一種に対して等モル以上の水酸化カルシウムを酸性ガス吸収剤が含有するように第１の粉末と第２の粉末を混合した場合には、酸性ガス吸収剤の流動性を大きく向上させることができる。
【００１７】
・  第１の粉末が、粉末状の炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム及び炭酸カリウムから選ばれる少なくとも一種である場合には、その入手が容易であることから、酸性ガス吸収剤の低コスト化を図ることができる。
【００１８】
・  第１の粉末の粒度が４５μｍ全通である場合には、第１の粉末が特に高い酸性ガス吸収能を発揮することから、酸性ガス吸収剤の酸性ガス吸収能を向上させることができる。
【００１９】
・  第２の粉末の比表面積が２５ｍ2／ｇ以上である場合には、酸性ガス吸収剤の流動性をさらに改善することができる。これは第２の粉末が空気中の水分を特に多く吸収するためと推測される。
【００２０】
なお、前記実施形態を次のように変更して構成することもできる。
・  酸性ガス吸収能及び流動性を大きく損なわない範囲でアルカリ金属の炭酸塩及び炭酸水素塩並びに水酸化カルシウム以外の成分を含む構成としてもよい。
【００２１】
【実施例】
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
＜参考例１＞
特号消石灰（粒度：１５０μｍ通過９８％、比表面積：１５ｍ２／ｇ；上田石灰製造株式会社製）と、粉末状の炭酸水素ナトリウム（粒度：４５μｍ全通）を、水酸化カルシウム：炭酸水素ナトリウム＝５：２（モル比）となるように混合して酸性ガス吸収剤を調製した。なお、粒度が１５０μｍ通過９８％とは、目開きが１５０μｍの網ふるいを通過する粒子の含有率が９８重量％であることをいう。
【００２２】
＜参考例２＞
特号消石灰（粒度：１５０μｍ通過９８％、比表面積：１５ｍ２／ｇ；上田石灰製造株式会社製）と、粉末状の炭酸水素ナトリウム（粒度：４５μｍ全通）を、水酸化カルシウム：炭酸水素ナトリウム＝５：１（モル比）となるように混合して酸性ガス吸収剤を調製した。
【００２３】
＜参考例３＞
特号消石灰（粒度：１５０μｍ通過９８％、比表面積：１５ｍ２／ｇ；上田石灰製造株式会社製）と、粉末状の炭酸水素ナトリウム（粒度：４５μｍ全通）を、水酸化カルシウム：炭酸水素ナトリウム＝１：２（モル比）となるように混合して酸性ガス吸収剤を調製した。
【００２４】
＜実施例４＞
高反応消石灰（粒度：１５０μｍ全通、比表面積：４０ｍ2／ｇ；上田石灰製造株式会社製）と、粉末状の炭酸水素ナトリウム（粒度：４５μｍ全通）を、水酸化カルシウム：炭酸水素ナトリウム＝１：１（モル比）となるように混合して酸性ガス吸収剤を調製した。
【００２５】
＜実施例５＞
石炭灰が１０重量％配合された石炭灰含有高反応消石灰（粒度：１５０μｍ全通、比表面積：４０ｍ2／ｇ；上田石灰製造株式会社製）と、粉末状の炭酸水素ナトリウム（粒度：４５μｍ全通）を、水酸化カルシウム：炭酸水素ナトリウム＝３：２（モル比）となるように混合して酸性ガス吸収剤を調製した。
【００２６】
＜比較例１＞
特号消石灰（粒度：１５０μｍ通過９８％、比表面積：１５ｍ2／ｇ；上田石灰製造株式会社製）を酸性ガス吸収剤とした。
【００２７】
＜比較例２＞
高反応消石灰（粒度：１５０μｍ全通、比表面積：４０ｍ2／ｇ；上田石灰製造株式会社製）を酸性ガス吸収剤とした。
【００２８】
＜比較例３＞
石炭灰が１０重量％配合された石炭灰含有高反応消石灰（粒度：１５０μｍ全通、比表面積：４０ｍ2／ｇ；上田石灰製造株式会社製）を酸性ガス吸収剤とした。
【００２９】
＜比較例４＞
粉末状の炭酸水素ナトリウム（粒度：４５μｍ全通）を酸性ガス吸収剤とした。
【００３０】
参考例１〜３、実施例４，５及び比較例１〜４の各例の酸性ガス吸収剤について、以下のようにして流動性試験及び固結試験を行なうとともに、酸性ガス吸収率を測定した。その結果を下記表１に示す。
【００３１】
＜流動性試験＞
各例の酸性ガス吸収剤について、Ｃａｒｒの流動性指数をパウダーテスター（ＰＴ−Ｅ型；ホソカワミクロン株式会社製）を用いて測定した。
【００３２】
なお、Ｃａｒｒの流動性指数は、圧縮度、安息角、スパチュラ角及び凝集度の四種の物性値をそれぞれ２５点満点で指数化し、それらを合計することによって求められる。表１には、Ｃａｒｒの流動性指数とともに、圧縮度、安息角、スパチュラ角及び凝集度の各物性値も併せて示す。
【００３３】
＜固結試験＞
各例の酸性ガス吸収剤を、２５℃、相対湿度７０％の条件下に放置し、固結状況を目視にて観察した。１日放置したところで固結が認められたものを×、２日間放置したところで固結が認められたものを△、７日間経過しても固結が認められなかったのものを○と評価した。
【００３４】
＜酸性ガス吸収率の測定＞
各例の酸性ガス吸収剤０．５グラムに、その酸性ガス吸収剤に含まれる炭酸水素ナトリウム及び水酸化カルシウムと等当量の１％塩化水素ガス（流量：１００ｍｌ／分）及び０．１％亜硫酸ガス（流量：２００ｍｌ／分）の混合ガスを通気して１８０℃の温度下で接触させた。このとき、下記式に基づいて酸性ガス吸収率を求めた。
酸性ガス吸収率〔％〕＝（導入した酸性ガスの量〔モル〕−回収された酸性ガスの量〔モル〕）÷導入した酸性ガスの量〔モル〕×１００
なお、式中の“導入した酸性ガスの量”は、酸性ガス吸収剤に通気して接触させた塩化水素ガス及び亜硫酸ガスの量である。また、“回収された酸性ガスの量”は、酸性ガス吸収剤に接触させた後のガスを回収して、そこに含まれる塩化水素ガス及び亜硫酸ガスの量をイオンクロマトグラフィーにより測定した値である。
【００３５】
【表１】
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炭酸水素ナトリウムに水酸化カルシウムが混合された参考例１〜３、実施例４，５の酸性ガス吸収剤はいずれも、炭酸水素ナトリウムのみからなる比較例４の酸性ガス吸収剤よりも高い流動性指数を示した。このことから、水酸化カルシウムを加えることによって酸性ガス吸収剤の流動性が改善されることが確認された。
【００３６】
また、その中でも特号消石灰を混合した場合（参考例１〜３）よりも高反応消石灰を混合した場合（実施例４，５）の方が高い流動性指数を示すことから、特号消石灰よりも高反応消石灰の方が流動性改善効果が高いことがわかった。
【００３７】
さらには、炭酸水素ナトリウムに対して等モル以上の水酸化カルシウムを含有する場合（参考例１，２、実施例４，５）は、流動性改善効果が特に高いことがわかった。例えば、炭酸水素ナトリウムに特号消石灰が混合された参考例１の酸性ガス吸収剤は、炭酸水素ナトリウムのみからなる比較例４の酸性ガス吸収剤よりも高い流動性指数を示すことはもちろん、特号消石灰のみからなる比較例１の酸性ガス吸収剤よりも高い流動性指数を示す。これと同様のことが参考例２、実施例４，５についてもいえることから、炭酸水素ナトリウムに対して等モル以上の水酸化カルシウムを含有させることで、相加効果以上の高い流動性改善効果が奏されることがわかった。
【００３８】
一方、酸性ガス吸収率については、参考例１〜３、実施例４，５の酸性ガス吸収剤で９２．０〜９２．８％であり、比較例１〜４の酸性ガス吸収剤と比べても遜色のない高い値を示すことが確認された。
【００３９】
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
【００４１】
・  第２の粉末は、比表面積が４０ｍ２／ｇの粉末状の高反応消石灰であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の酸性ガス吸収剤。このように構成すれば、酸性ガス吸収剤の流動性をさらに改善することができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、良好な酸性ガス吸収能を向上させつつ流動性をさらに改善することができる。
【００４３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、低コスト化を図ることができる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加え、流動性をさらに向上させることができる。