酸性气体处理剂及酸性气体处理方法

摘要

本发明提供一种使用碳酸氢钠作为酸性气体的中和剂的酸性气体处理剂，其不易固结，且剥离性优异。该酸性气体处理剂含有碳酸氢钠和碳酸氢钠的固结防止剂，该固结防止剂是碳黑和/或疏水性二氧化硅。固结防止剂的含量优选为0.1～2.0质量％。疏水性二氧化硅的平均粒径优选为1～20μm、碳黑的平均粒径优选为0.1～10μm。

说明书

技术领域

本发明涉及对从废弃物处理装置或发电锅炉等排出的燃烧废气中的氯化氢或硫氧化物等酸性气体进行中和处理的酸性气体处理剂及酸性气体处理方法。

背景技术

作为从废弃物处理装置或发电锅炉等排出的燃烧废气中的氯化氢或硫氧化物等酸性气体的处理剂，一直使用的是氢氧化钙等钙类废气处理剂或是碳酸氢钠等钠类废气处理剂。

使用氢氧化钙作为废气处理剂时，需要过剩地使用相当于酸性气体的3～4倍的当量，因此产生的粉尘量多。而对碳酸氢钠而言，虽然其与氢氧化钙相比使用量较少，但是微粒状的碳酸氢钠的粒子彼此间容易凝集而固结。

针对防止此种固结的方法，已提出了以下的方法。

在细粉碳酸氢钠中添加气相二氧化硅(fumed silica，亲水性固结防止剂)微细粒子的方法(专利文献1、2)。

使用湿式二氧化硅(wet silica)作为固结防止剂并以适当的比率添加、混合金属皂作为形成在袋滤器(bag filter)滤布面上的碳酸氢钠的剥离性提升剂的方法(专利文献3)。

专利文献4提出了一种含沸石和碳酸氢钠并进一步掺合了合成二氧化硅的酸性气体处理剂。在专利文献4中也使用亲水性合成二氧化硅作为合成二氧化硅。

专利文献5提出一种使用活性碳作为固结防止剂的废气处理剂。

专利文献1：日本特开2000-218128号公报；

专利文献2：日本特开2001-314757号公报；

专利文献3：日本特开2005-186037号公报；

专利文献4：日本特开2013-193005号公报；

专利文献5：日本特开2004-141718号公报。

如气相二氧化硅那样的平均粒径较小的干式二氧化硅，一般价格昂贵使花费在固结防止剂上的费用变高。湿式二氧化硅或亲水性合成二氧化硅，虽廉价且防固结效果高却因其亲水性导致流动性不好。因此，袋滤器滤布面的剥离性不好，使滤布的通气性下降，并使压力损耗上升。活性碳的掺合比例若不够多就难以获得充分的防固结效果。

使用湿式二氧化硅作为碳酸氢钠的固结防止剂并以适当的比率添加、混合金属皂作为形成在袋滤器滤布面上的碳酸氢钠的剥离性提升剂的方法，花费在固结防止剂和剥离性提升剂这两种药剂上的费用较高。

如以上所述，期望有一种兼具防固结功能和剥离性提升功能的效率良好的药剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用碳酸氢钠作为酸性气体的中和剂的酸性气体处理剂，其是不易固结且剥离性优异的酸性气体处理剂。本发明的另一个目的是提供使用该酸性气体处理剂的酸性气体处理方法。

本发明人发现碳黑及疏水性二氧化硅兼具防固结功能及剥离性提升功能因此能够解决上述问题。

本发明的要点如下。

[1]一种酸性气体处理剂，其含有碳酸氢钠和碳酸氢钠的固结防止剂，其特征是：该固结防止剂是碳黑和/或疏水性二氧化硅。

[2]如[1]所述的酸性气体处理剂，其中，前述固结防止剂的含量是0.1～2.0质量％。

[3]如[1]或[2]所述的酸性气体处理剂，其中，前述疏水性二氧化硅的平均粒径是1～20μm。

[4]如[1]至[3]中任一项所述的酸性气体处理剂，其中，前述碳黑的平均粒径是0.1～10μm。

[5]如[1]至[4]中任一项所述的酸性气体处理剂，其中，前述碳酸氢钠的平均粒径是5～30μm。

[6]一种酸性气体处理方法，其特征是：将[1]至[5]中任一项所述的酸性气体处理剂添加至含有酸性气体的废气中。

[7]一种碳酸氢钠的固结防止剂，其中，其是由碳黑和/或疏水性二氧化硅构成的。

发明效果

根据本发明的酸性气体处理剂，作为固结防止剂所掺合的碳黑和/或疏水性二氧化硅，不仅发挥防止碳酸氢钠固结的功能，还能够在附着于袋滤器滤布面等时发挥提升剥离性的功能。因此，能够实现如下所述的有效且高效的酸性气体处理。

(1)因为不易固结且流动性优异，所以在储存及输送时或酸性气体处理时具有优异的操作性。

(2)因为能防止固结又能够以细粉状态添加于酸性气体，所以与酸性气体的反应性高、处理效率高。

(3)因为不易附着于袋滤器滤布面等且易于剥离，所以能够抑制袋滤器的压力损耗的上升而稳定地持续进行处理。

(4)仅少量掺合碳黑和/或疏水性二氧化硅，便能够获得充分的防固结效果及剥离性提升效果。因此，能够提高用于酸性气体中和的碳酸氢钠在酸性气体处理剂中所占的掺合比，而能够制成具有优异的酸性气体处理效率的酸性气体处理剂。

(5)因为碳黑及疏水性二氧化硅只需少量的添加浓度即可，所以通过掺和碳黑和/或疏水性二氧化硅能够提供廉价的酸性气体处理剂。

附图说明

图1是表示实施例中的荷重试验装置的剖面图。

图2是表示实施例中的袋滤器试验装置的系统图。

具体实施方式

以下详细说明本发明。

在本发明中，药剂的平均粒径是指利用激光折射/散射法(岛津制作所(株)制“SALD-7500nano”)所测定的质量中位径D₅₀。

<碳酸氢钠>

本发明的酸性气体处理剂，使用碳酸氢钠作为酸性气体的中和剂。作为碳酸氢钠，优选使用将粗碳酸氢钠粉碎至平均粒径5～30μm而成的物质。

若碳酸氢钠的平均粒径超过30μm，与废气中的氯化氢或硫氧化物等酸性气体的反应性、去除率会变得极低。所以作为碳酸氢钠，优选使用平均粒径30μm以下的细粉碳酸氢钠。

在有效获得本发明所带来的防固结效果的前提下，碳酸氢钠特别优选为容易固结的平均粒径20μm以下的细粉。

在本发明的酸性气体处理剂中，作为固结防止剂所掺合的碳黑和/或疏水性二氧化硅，通过较少的添加量即可起到较高的防固结、剥离性提升效果。因此，碳黑和/或疏水性二氧化硅的掺合比较低而能够相对地使作为酸性气体处理成分的碳酸氢钠的掺合比较高，能够制成具有优异的酸性气体处理效率的酸性气体处理剂。

本发明的酸性气体处理剂以后述的较佳含量含有固结防止剂，碳酸氢钠的含量优选在95重量％以上，特别优选在98质量％以上。

<固结防止剂>

本发明中，使用碳黑和/或疏水性二氧化硅作为兼具防固结功能和剥离性提升功能的固结防止剂。

作为碳黑，优选使用平均粒径0.1～10μm、特别是0.1～1μm的碳黑。若碳黑的平均粒径过大，防固结效果变低。平均粒径过小的碳黑，在操作性、成本的方面来看并不实用，且剥离性提升效果低，容易引起袋滤器的压力损耗上升。

作为疏水性二氧化硅，能够使用通过硅油或硅氮烷(silazane)化合物等疏水化处理剂对粒子表面进行过表面处理的二氧化硅。疏水性二氧化硅的平均粒径优选为1～20μm、特别是1～5μm。若疏水性二氧化硅的平均粒径过大，则防固结效果变低。若疏水性二氧化硅的平均粒径未达1μm，则无法获得充分的剥离性提升效果，容易引起袋滤器的压力损耗上升。

优选，作为固结防止剂所使用的碳黑或疏水性二氧化硅，在酸性气体处理剂中的含量为0.1～2.0质量％、特别是0.1～1.0质量％。若固结防止剂的含量过少，则无法获得充分的防固结效果。若固结防止剂的含量过多，则无法获得剥离性提升效果，容易引起袋滤器的压力损耗上升。

作为固结防止剂，也可以联用碳黑和疏水性二氧化硅。此种情况下，优选酸性气体处理剂中的碳黑和疏水性二氧化硅的合计含量仍为0.1～2.0质量％、特别是0.1～1.0质量％。特别优选，在碳黑为0.1～1.0质量％、疏水性二氧化硅为0.1～1.0质量％的范围内达到上述合计含量。

<酸性气体处理剂的调制>

例如，本发明的酸性气体处理剂是以预定的比例将粉碎成平均粒径5～30μm的粗碳酸氢钠与碳黑和/或疏水性二氧化硅用带式掺合机(ribbonblender)或诺塔混和机(nauta mixer)等均匀地混合而调制成的。

在调制本发明的酸性气体处理剂的时候，还可以混合碳酸氢钠与碳黑和/或疏水性二氧化硅以外的其他药剂。

虽然本发明的酸性气体处理剂还可以含有除碳酸氢钠与碳黑和/或疏水性二氧化硅以外的药剂，但是其前提是有效获得碳黑和/或疏水性二氧化硅带来的碳酸氢钠的防止固结及剥离性提升的效果，优选本发明的酸性气体处理剂由碳酸氢钠与碳黑和/或疏水性二氧化硅所构成。

<酸性气体处理方法>

本发明的酸性气体处理方法是将本发明的酸性气体处理剂添加至含有酸性气体的废气中而进行废气处理。

作为以本发明的酸性气体处理剂及酸性气体处理方法所处理的废气，例如可举出来自废弃物处理施设、煤炭锅炉、生物质锅炉等发电锅炉的含氯化氢或硫氧化物等酸性气体的排出气体。

对向废气中添加的本发明的酸性气体处理剂的添加量并无特别限制，在废气量为0.1～10g/m³的范围内，视酸性气体浓度等适当确定即可。如前所述，本发明的酸性气体处理剂，因为能够提高酸性气体处理有效成分碳酸氢钠的掺合比，所以能够抑制必要的添加量并进行有效的处理。

含酸性气体的废气在添加了本发明的酸性气体处理剂后，一般通过袋滤器对其进行除尘处理。本发明的酸性气体处理剂，因为借助碳黑和/或疏水性二氧化硅改善了剥离性，所以能够抑制袋滤器的压力损耗上升而持续进行稳定的处理。

实施例

以下列举实施例来更具体地说明本发明。

[药剂]

在以下的实施例、比较例及参考例中，使用以下物质作为处理药剂。

碳酸氢钠：将粗碳酸氢钠粉碎成平均粒径10μm(以下记为“粉碎碳酸氢钠”)。

碳黑：平均粒径0.25μm的碳黑

疏水性二氧化硅：用硅油对粒子表面进行了疏水处理后的平均粒径1.55μm的疏水性二氧化硅

湿式二氧化硅：平均粒径13.85μm的湿式二氧化硅

硬脂酸钙：平均粒径4.22μm的硬脂酸钙

天然沸石：平均粒径8.10μm的天然沸石

[实施例1～5，比较例1、2，参考例1～4]

通过表1所示的药剂掺合调制酸性气体处理剂。针对各酸性气体处理剂，进行以下的荷重试验及袋滤器试验。将结果示于表1。

<荷重试验>

使用图1所示的荷重试验装置，以以下的方法评估固着性。

在100mm×100mm的框状箱1内填充100g的酸性气体处理剂2，并施加3小时的10kg的荷重3。之后，将酸性气体处理剂置于筛孔大小355μm的不锈钢制筛上，使细粉部分掉落，并测量残留于筛上的粗粒的质量，算出相对于供与试验的质量的比例(质量％)。该筛上比例越少，表示越是能够防止固结，且细粉部分掉落越多。

使10g的试料从高度600mm的玻璃圆筒上部掉落并使其朝下部的玻璃表面皿(watch glass)掉落，由此称量残留于玻璃表面皿上的质量M g，以下述式算出分散度(10g的试料中飞散走的质量的比例)。该分散度越大，表示分散性越高，越能防止固结。

分散度(％)＝{(10-M)/10}×100

<袋滤器试验>

使用图2所示的袋滤器试验装置，测量袋滤器入口/出口压力，由此根据酸性气体处理剂导致的袋滤器的压力损耗的上升来评估剥离性。

在图2中，11是加热器。来自加热器11的高温酸性气体经由配管12被送给袋滤器15。从药剂定量供给机13经由配管14将酸性气体处理剂供给至酸性气体配管12。配管12的袋滤器入口部分设置有压力计P1，来测定入口压力。经由袋滤器15进行集尘处理后的气体，经过配管16依次在冷却塔17、中和塔18中接受处理，并通过引风机(induced draft fan)19经由配管20、21被排出。在配管16的袋滤器15出口部设置有压力计P2来测定出口压力。

试验条件如下。

气体风量：0.43m³/min

袋滤器过滤面积：0.43m²

袋滤器过滤速度：1m/min

袋滤器集尘室温度：180℃

药剂添加量：116g/m³

压力设定：0.5kPa

(当袋滤器的压力损耗达到0.5kPa则自动反洗(backwashing))

试验时间：70分钟

试验期间反洗次数越少，表示剥离性越好，越能防止袋滤器的压力损耗上升。

表1

※在酸性气体处理剂中的含量

根据表1可知如下事项。

对于实施例1，虽然在荷重试验中确认了其相比比较例具有更优异的防固结效果，但结果却是袋滤器的压力损耗比比较例更高。

对于实施例2，通过使其固结防止剂的掺合比比实施例1更低，从而取得了与比较例同等的防固结效果、压力损耗。优势在于，与比较例相比固结防止剂掺合比更少，酸性气体处理成分粉碎碳酸氢钠的掺合比得到提升。

对于实施例3及实施例4，在荷重试验中确认了具有比比较例更优异的防固结效果，且袋滤器的压力损耗与比较例等同。优势在于，与比较例相比固结防止剂掺合比更少，酸性气体处理成分粉碎碳酸氢钠的掺合比得到提高。

对于实施例5，其是使用2种固结防止剂的结果，表现出了与比较例同等的防固结效果、压力损耗。优势在于，与比较例相比固结防止剂掺合比更少，酸性气体处理成分粉碎碳酸氢钠的掺合比得到提高。

对于参考例1、3，碳黑或疏水性二氧化硅的掺合量少，防固结效果较差，但压力损耗小。

对于参考例2、4，碳黑或疏水性二氧化硅的掺合量多，防固结效果极高，但压力损耗大。

虽以特定的方案详细说明了本发明，但是本领域技术人员很清楚在不脱离本发明的意图及范围内能够进行种种变更。

本申请基于2015年11日24日所提出的日本发明专利申请2015-228838，并将其全部内容援用于本申请案中。

符号说明

1：箱；

2：酸性气体处理剂；

3：荷重；

11：加热器；

13：药剂定量供给机；

15：袋滤器；

17：冷却塔；

18：中和塔；

19：引风机。