硫黄回収設備
【課題】 硫黄含有ガスから硫黄を高い効率で回収することができ、全体の構成機器が少なく設備コストが低く、トラブルや必要なメンテナンスが少なく、高い稼働率で安定して作動できる硫黄回収設備を提供する。
【解決手段】 高濃度のＳＯ2ガスを含む高ＳＯ2ガスを還元し、クラウス反応をさせて硫黄ガスを含む硫黄含有ガスを生成し、この硫黄含有ガスから固体硫黄を回収する硫黄回収設備であって、冷却水噴霧装置１３を備え硫黄含有ガスを硫黄の融点以下まで冷却する硫黄固化装置１２と、固化した固体硫黄を分離・回収する固体硫黄分離装置１４（例えばバグフィルタ等集塵器）とを備える。
【解決手段】 高濃度のＳＯ2ガスを含む高ＳＯ2ガスを還元し、クラウス反応をさせて硫黄ガスを含む硫黄含有ガスを生成し、この硫黄含有ガスから固体硫黄を回収する硫黄回収設備であって、冷却水噴霧装置１３を備え硫黄含有ガスを硫黄の融点以下まで冷却する硫黄固化装置１２と、固化した固体硫黄を分離・回収する固体硫黄分離装置１４（例えばバグフィルタ等集塵器）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高ＳＯ2ガスから硫黄を回収する硫黄回収設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】石炭、石油を原料とする発電設備やガス化設備では、高濃度（例えば４〜２０％）のＳＯ2ガスを含む排ガスが発生する。そのため、かかる排ガス（以下、高ＳＯ2ガスと略称する）を処理するために、図２に例示する硫黄回収設備が従来から用いられている。
【０００３】この硫黄回収設備は、ＳＯ2還元器１、クラウス反応器２、硫黄洗浄器３、硫黄コンデンサ４、ミスト除去器５、硫黄タンク６等からなる。ＳＯ2還元器１は、８００〜９００℃の高温において高ＳＯ2ガスを石炭と反応させて全量をＨ2Ｓに変換する。この反応は、反応式（１）で示される。
ＳＯ2＋１．５Ｃ＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2Ｓ＋１．５ＣＯ2．．．（１）
【０００４】クラウス反応器２は２００〜２５０℃の温度において触媒（例えばＴｉＯ2）を用いてＨ2ＳとＳＯ2を反応させ硫黄ガスＳを生成する。この反応は、反応式（２）で示される。
２Ｈ2Ｓ＋ＳＯ2→３Ｓ＋２Ｈ2Ｏ．．．（２）
【０００５】硫黄洗浄器３、硫黄コンデンサ４、ミスト除去器５及び硫黄タンク６は、ガス状の硫黄を液体状態で回収する硫黄凝縮装置であり、硫黄洗浄器３において不純物（塩素、アンモニア等）を硫黄の液滴と直接接触させて除去し、硫黄コンデンサ４で硫黄ガスを硫黄の固化温度（約１１９℃）よりわずかに高い温度（例えば約１３０℃）まで冷却して硫黄ガスを凝縮させて液として硫黄タンク６に回収し、更にガスに同伴されるヒューム状の硫黄（液）をミスト除去器（エリミネータ）で回収するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した液体状態の硫黄を回収する硫黄凝縮装置では、硫黄コンデンサ及びミスト除去器による硫黄ガスの回収効率が低い問題点があった。すなわち、硫黄コンデンサ４による冷却速度が早すぎると硫黄のフォグ（霧状のミストを含む）が生成され、この捕集が難しく回収率が大幅に低下する。また、硫黄の固化温度（約１１９℃）以下まで冷却すると、固形分が大量に発生し、ミスト除去器の詰まりを引き起こす。そのため、硫黄コンデンサは、例えば高さが１０ｍ以上の細い冷却管を多数内蔵する大型の熱交換器となり、装置が非常に大型であり、製造コストが高いばかりでなく、硫黄含有ガスの温度制御が複雑となる問題点があった。
【０００７】また図２に示した単段の設備では回収率が低いため、図３に例示するように、実際の設備では硫黄洗浄器３、硫黄コンデンサ４、及びミスト除去器５からなるシステムを２段（又は３段以上）にする必要がある。更にその場合に、クラウス反応器２や熱交換器を複数設置する必要もあり、全体の構成機器が多く、設備コストが高く、かつトラブルや故障が発生しやすい問題点があった。また、ミスト除去器が粘性の高い液体硫黄によって詰まりやすいため、そのメンテナンスに時間と労力を要し、稼働率が低下する問題点があった。
【０００８】本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、硫黄含有ガスから硫黄を高い効率で回収することができ、全体の構成機器が少なく設備コストが低く、トラブルや必要なメンテナンスが少なく、高い稼働率で安定して作動できる硫黄回収設備を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、高濃度のＳＯ2ガスを含む高ＳＯ2ガスを還元し、クラウス反応をさせて硫黄ガスを含む硫黄含有ガスを生成し、この硫黄含有ガスから固体硫黄を回収する硫黄回収設備であって、硫黄含有ガスを硫黄の融点以下まで冷却する硫黄固化装置（１２）と、固化した固体硫黄を分離・回収する固体硫黄分離装置（１４）と、を備えたことを特徴とする硫黄回収設備が提供される。
【００１０】本発明の好ましい実施形態によれば、前記硫黄固化装置（１２）は、冷却水噴霧装置（１３）を備え、冷却水を硫黄含有ガス中に直接噴霧して硫黄含有ガスを１１９℃以下に冷却するようになっており、前記固体硫黄分離装置（１４）は、フィルタ（１５）を備え、これにより固体硫黄を分離・回収するようになっている。
【００１１】上記本発明の構成によれば、硫黄固化装置（１２）により、クラウス反応器から排出された蒸気状（気体）の硫黄含有ガス中に、調湿用の冷却水を注入・噴霧し、このガスを１１９℃（硫黄の融点）以下に冷却して硫黄蒸気を固体硫黄とし、次いで固体硫黄分離装置（１４）（例えばバグフィルタ等集塵器）でこの固体硫黄を分離・回収することができる。
【００１２】従って、硫黄固化装置（１２）により冷却水を硫黄含有ガス中に直接噴霧することにより、大型の硫黄コンデンサを用いることなく小型かつシンプルな設備で、確実に硫黄含有ガスを冷却して固体硫黄にすることができる。また、単にガス温度を急冷すればよいため、複雑な温度制御が不要となる。更に、１１９℃以下まで冷却することにより硫黄のフォグの発生を抑えられるので、バグフィルタ等の集塵器により固形分（固体硫黄）を高い回収率で回収できる。また、このバグフィルタ等の集塵器は、従来から発電設備で多用されており、トラブルや必要なメンテナンスが少なく、高い稼働率で安定して作動できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明による硫黄回収設備の全体構成図である。この図に示すように、本発明の硫黄回収設備１０は、図２に示した従来の硫黄回収設備と同様に、ＳＯ2還元器１及びクラウス反応器２を備え、ＳＯ2還元器１において、高濃度のＳＯ2ガスを含むガス（高ＳＯ2ガス）を石炭と反応させて全量をＨ2Ｓに変換し、次いで、クラウス反応器２において触媒を用いてＨ2ＳとＳＯ2を反応させ硫黄ガスＳを生成するようになっている。
【００１４】本発明の硫黄回収設備１０は、更に、硫黄固化装置１２と固体硫黄分離装置１４を備える。
【００１５】硫黄固化装置１２は、冷却水噴霧装置１３を備え、冷却水を調湿水として硫黄含有ガス中に直接噴霧して硫黄含有ガスを１１９℃以下に冷却するようになっている。調湿水の流量は、硫黄含有ガスを１１９℃以下に冷却できる限りで少量に調節し、水分が全量気化して水蒸気となるように設定するのがよい。この構成により、硫黄含有ガスを硫黄の融点以下まで冷却して全量を固体硫黄にすると共に、水分を全量ガス化して、固体硫黄分離装置１４における固体硫黄の回収効率を高めることができる。
【００１６】固体硫黄分離装置１４は、例えばバグフィルタ等の集塵器であり、フィルタ１５を備え、これにより固体硫黄を分離・回収するようになっている。なお、硫黄固化装置１２と固体硫黄分離装置１４で回収した固体硫黄は、固体硫黄タンク１６に回収し、硫酸、肥料の原料、パルプ工場における蒸解液、その他に再利用される。
【００１７】上記したように、本発明の硫黄回収設備は、硫黄を従来のように液体状態で回収するのではなく、固体状態で回収する点で大きく相違する。すなわち、本発明の構成によれば、硫黄固化装置１２により、クラウス反応器から排出された蒸気状（気体）の硫黄含有ガス中に、調湿用の冷却水を注入・噴霧し、このガスを１１９℃（硫黄の融点）以下に冷却して硫黄蒸気を固体硫黄とし、次いで固体硫黄分離装置（１４）（例えばバグフィルタ等集塵器）でこの固体硫黄を分離・回収することができる。
【００１８】従って、硫黄固化装置１２により冷却水を硫黄含有ガス中に直接噴霧することにより、大型の硫黄コンデンサを用いることなく小型かつシンプルな設備で、確実に硫黄含有ガスを冷却して固体硫黄にすることができる。また、単にガス温度を急冷すればよいため、複雑な温度制御が不要となる。更に、１１９℃以下まで冷却することにより硫黄のフォグの発生を抑えられるので、バグフィルタ等の集塵器により固形分（固体硫黄）を高い回収率で回収できる。また、このバグフィルタ等の集塵器は、従来から発電設備で多用されており、トラブルや必要なメンテナンスが少なく、高い稼働率で安定して作動できる。
【００１９】なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２０】
【発明の効果】上述したように、本発明の硫黄回収設備は、硫黄含有ガスから硫黄を高い効率で回収することができ、全体の構成機器が少なく設備コストが低く、トラブルや必要なメンテナンスが少なく、高い稼働率で安定して作動できる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による硫黄回収設備の全体構成図である。
【図２】従来の硫黄回収設備の全体構成図である。
【図３】図２の硫黄回収設備の硫黄凝縮装置の具体例である。
【符号の説明】
１ ＳＯ2還元器
２ クラウス反応器
３ 硫黄洗浄器
４ コンデンサ
５ ミスト除去器
６ 硫黄タンク
１０ 硫黄回収設備
１２ 硫黄固化装置
１３ 冷却水噴霧装置
１４ 固体硫黄分離装置
１５ フィルター（バグフィルター）
１６ 固体硫黄タンク
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高ＳＯ2ガスから硫黄を回収する硫黄回収設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】石炭、石油を原料とする発電設備やガス化設備では、高濃度（例えば４〜２０％）のＳＯ2ガスを含む排ガスが発生する。そのため、かかる排ガス（以下、高ＳＯ2ガスと略称する）を処理するために、図２に例示する硫黄回収設備が従来から用いられている。
【０００３】この硫黄回収設備は、ＳＯ2還元器１、クラウス反応器２、硫黄洗浄器３、硫黄コンデンサ４、ミスト除去器５、硫黄タンク６等からなる。ＳＯ2還元器１は、８００〜９００℃の高温において高ＳＯ2ガスを石炭と反応させて全量をＨ2Ｓに変換する。この反応は、反応式（１）で示される。
ＳＯ2＋１．５Ｃ＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2Ｓ＋１．５ＣＯ2．．．（１）
【０００４】クラウス反応器２は２００〜２５０℃の温度において触媒（例えばＴｉＯ2）を用いてＨ2ＳとＳＯ2を反応させ硫黄ガスＳを生成する。この反応は、反応式（２）で示される。
２Ｈ2Ｓ＋ＳＯ2→３Ｓ＋２Ｈ2Ｏ．．．（２）
【０００５】硫黄洗浄器３、硫黄コンデンサ４、ミスト除去器５及び硫黄タンク６は、ガス状の硫黄を液体状態で回収する硫黄凝縮装置であり、硫黄洗浄器３において不純物（塩素、アンモニア等）を硫黄の液滴と直接接触させて除去し、硫黄コンデンサ４で硫黄ガスを硫黄の固化温度（約１１９℃）よりわずかに高い温度（例えば約１３０℃）まで冷却して硫黄ガスを凝縮させて液として硫黄タンク６に回収し、更にガスに同伴されるヒューム状の硫黄（液）をミスト除去器（エリミネータ）で回収するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した液体状態の硫黄を回収する硫黄凝縮装置では、硫黄コンデンサ及びミスト除去器による硫黄ガスの回収効率が低い問題点があった。すなわち、硫黄コンデンサ４による冷却速度が早すぎると硫黄のフォグ（霧状のミストを含む）が生成され、この捕集が難しく回収率が大幅に低下する。また、硫黄の固化温度（約１１９℃）以下まで冷却すると、固形分が大量に発生し、ミスト除去器の詰まりを引き起こす。そのため、硫黄コンデンサは、例えば高さが１０ｍ以上の細い冷却管を多数内蔵する大型の熱交換器となり、装置が非常に大型であり、製造コストが高いばかりでなく、硫黄含有ガスの温度制御が複雑となる問題点があった。
【０００７】また図２に示した単段の設備では回収率が低いため、図３に例示するように、実際の設備では硫黄洗浄器３、硫黄コンデンサ４、及びミスト除去器５からなるシステムを２段（又は３段以上）にする必要がある。更にその場合に、クラウス反応器２や熱交換器を複数設置する必要もあり、全体の構成機器が多く、設備コストが高く、かつトラブルや故障が発生しやすい問題点があった。また、ミスト除去器が粘性の高い液体硫黄によって詰まりやすいため、そのメンテナンスに時間と労力を要し、稼働率が低下する問題点があった。
【０００８】本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、硫黄含有ガスから硫黄を高い効率で回収することができ、全体の構成機器が少なく設備コストが低く、トラブルや必要なメンテナンスが少なく、高い稼働率で安定して作動できる硫黄回収設備を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、高濃度のＳＯ2ガスを含む高ＳＯ2ガスを還元し、クラウス反応をさせて硫黄ガスを含む硫黄含有ガスを生成し、この硫黄含有ガスから固体硫黄を回収する硫黄回収設備であって、硫黄含有ガスを硫黄の融点以下まで冷却する硫黄固化装置（１２）と、固化した固体硫黄を分離・回収する固体硫黄分離装置（１４）と、を備えたことを特徴とする硫黄回収設備が提供される。
【００１０】本発明の好ましい実施形態によれば、前記硫黄固化装置（１２）は、冷却水噴霧装置（１３）を備え、冷却水を硫黄含有ガス中に直接噴霧して硫黄含有ガスを１１９℃以下に冷却するようになっており、前記固体硫黄分離装置（１４）は、フィルタ（１５）を備え、これにより固体硫黄を分離・回収するようになっている。
【００１１】上記本発明の構成によれば、硫黄固化装置（１２）により、クラウス反応器から排出された蒸気状（気体）の硫黄含有ガス中に、調湿用の冷却水を注入・噴霧し、このガスを１１９℃（硫黄の融点）以下に冷却して硫黄蒸気を固体硫黄とし、次いで固体硫黄分離装置（１４）（例えばバグフィルタ等集塵器）でこの固体硫黄を分離・回収することができる。
【００１２】従って、硫黄固化装置（１２）により冷却水を硫黄含有ガス中に直接噴霧することにより、大型の硫黄コンデンサを用いることなく小型かつシンプルな設備で、確実に硫黄含有ガスを冷却して固体硫黄にすることができる。また、単にガス温度を急冷すればよいため、複雑な温度制御が不要となる。更に、１１９℃以下まで冷却することにより硫黄のフォグの発生を抑えられるので、バグフィルタ等の集塵器により固形分（固体硫黄）を高い回収率で回収できる。また、このバグフィルタ等の集塵器は、従来から発電設備で多用されており、トラブルや必要なメンテナンスが少なく、高い稼働率で安定して作動できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明による硫黄回収設備の全体構成図である。この図に示すように、本発明の硫黄回収設備１０は、図２に示した従来の硫黄回収設備と同様に、ＳＯ2還元器１及びクラウス反応器２を備え、ＳＯ2還元器１において、高濃度のＳＯ2ガスを含むガス（高ＳＯ2ガス）を石炭と反応させて全量をＨ2Ｓに変換し、次いで、クラウス反応器２において触媒を用いてＨ2ＳとＳＯ2を反応させ硫黄ガスＳを生成するようになっている。
【００１４】本発明の硫黄回収設備１０は、更に、硫黄固化装置１２と固体硫黄分離装置１４を備える。
【００１５】硫黄固化装置１２は、冷却水噴霧装置１３を備え、冷却水を調湿水として硫黄含有ガス中に直接噴霧して硫黄含有ガスを１１９℃以下に冷却するようになっている。調湿水の流量は、硫黄含有ガスを１１９℃以下に冷却できる限りで少量に調節し、水分が全量気化して水蒸気となるように設定するのがよい。この構成により、硫黄含有ガスを硫黄の融点以下まで冷却して全量を固体硫黄にすると共に、水分を全量ガス化して、固体硫黄分離装置１４における固体硫黄の回収効率を高めることができる。
【００１６】固体硫黄分離装置１４は、例えばバグフィルタ等の集塵器であり、フィルタ１５を備え、これにより固体硫黄を分離・回収するようになっている。なお、硫黄固化装置１２と固体硫黄分離装置１４で回収した固体硫黄は、固体硫黄タンク１６に回収し、硫酸、肥料の原料、パルプ工場における蒸解液、その他に再利用される。
【００１７】上記したように、本発明の硫黄回収設備は、硫黄を従来のように液体状態で回収するのではなく、固体状態で回収する点で大きく相違する。すなわち、本発明の構成によれば、硫黄固化装置１２により、クラウス反応器から排出された蒸気状（気体）の硫黄含有ガス中に、調湿用の冷却水を注入・噴霧し、このガスを１１９℃（硫黄の融点）以下に冷却して硫黄蒸気を固体硫黄とし、次いで固体硫黄分離装置（１４）（例えばバグフィルタ等集塵器）でこの固体硫黄を分離・回収することができる。
【００１８】従って、硫黄固化装置１２により冷却水を硫黄含有ガス中に直接噴霧することにより、大型の硫黄コンデンサを用いることなく小型かつシンプルな設備で、確実に硫黄含有ガスを冷却して固体硫黄にすることができる。また、単にガス温度を急冷すればよいため、複雑な温度制御が不要となる。更に、１１９℃以下まで冷却することにより硫黄のフォグの発生を抑えられるので、バグフィルタ等の集塵器により固形分（固体硫黄）を高い回収率で回収できる。また、このバグフィルタ等の集塵器は、従来から発電設備で多用されており、トラブルや必要なメンテナンスが少なく、高い稼働率で安定して作動できる。
【００１９】なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２０】
【発明の効果】上述したように、本発明の硫黄回収設備は、硫黄含有ガスから硫黄を高い効率で回収することができ、全体の構成機器が少なく設備コストが低く、トラブルや必要なメンテナンスが少なく、高い稼働率で安定して作動できる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による硫黄回収設備の全体構成図である。
【図２】従来の硫黄回収設備の全体構成図である。
【図３】図２の硫黄回収設備の硫黄凝縮装置の具体例である。
【符号の説明】
１ ＳＯ2還元器
２ クラウス反応器
３ 硫黄洗浄器
４ コンデンサ
５ ミスト除去器
６ 硫黄タンク
１０ 硫黄回収設備
１２ 硫黄固化装置
１３ 冷却水噴霧装置
１４ 固体硫黄分離装置
１５ フィルター（バグフィルター）
１６ 固体硫黄タンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】 高濃度のＳＯ2ガスを含む高ＳＯ2ガスを還元し、クラウス反応をさせて硫黄ガスを含む硫黄含有ガスを生成し、この硫黄含有ガスから固体硫黄を回収する硫黄回収設備であって、硫黄含有ガスを硫黄の融点以下まで冷却する硫黄固化装置（１２）と、固化した固体硫黄を分離・回収する固体硫黄分離装置（１４）と、を備えたことを特徴とする硫黄回収設備。
【請求項２】 前記硫黄固化装置（１２）は、冷却水噴霧装置（１３）を備え、冷却水を硫黄含有ガス中に直接噴霧して硫黄含有ガスを１１９℃以下に冷却するようになっており、前記固体硫黄分離装置（１４）は、フィルタ（１５）を備え、これにより固体硫黄を分離・回収するようになっている、ことを特徴とする請求項１に記載の硫黄回収設備。
【請求項１】 高濃度のＳＯ2ガスを含む高ＳＯ2ガスを還元し、クラウス反応をさせて硫黄ガスを含む硫黄含有ガスを生成し、この硫黄含有ガスから固体硫黄を回収する硫黄回収設備であって、硫黄含有ガスを硫黄の融点以下まで冷却する硫黄固化装置（１２）と、固化した固体硫黄を分離・回収する固体硫黄分離装置（１４）と、を備えたことを特徴とする硫黄回収設備。
【請求項２】 前記硫黄固化装置（１２）は、冷却水噴霧装置（１３）を備え、冷却水を硫黄含有ガス中に直接噴霧して硫黄含有ガスを１１９℃以下に冷却するようになっており、前記固体硫黄分離装置（１４）は、フィルタ（１５）を備え、これにより固体硫黄を分離・回収するようになっている、ことを特徴とする請求項１に記載の硫黄回収設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００１−１２２６０２（Ｐ２００１−１２２６０２Ａ）
【公開日】平成１３年５月８日（２００１．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−３０１７３１
【出願日】平成１１年１０月２２日（１９９９．１０．２２）
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
【公開日】平成１３年５月８日（２００１．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年１０月２２日（１９９９．１０．２２）
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
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