JP2003146638A - 硫酸プラント炉からの二酸化炭素の回収を増大させる方法 - Google Patents
硫酸プラント炉からの二酸化炭素の回収を増大させる方法Info
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- JP2003146638A JP2003146638A JP2002280413A JP2002280413A JP2003146638A JP 2003146638 A JP2003146638 A JP 2003146638A JP 2002280413 A JP2002280413 A JP 2002280413A JP 2002280413 A JP2002280413 A JP 2002280413A JP 2003146638 A JP2003146638 A JP 2003146638A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 硫酸製造プラントからの副生物である二酸化
炭素の回収量を増大させる方法を提供する。 【解決手段】 硫酸製造装置から得られるパージガス中
の二酸化炭素の収量はこの硫酸プラントに富化された酸
素を添加することにより増大する。この酸素量の増大に
より前記プラントから出る煙道ガス中の二酸化炭素濃度
が増大するばかりでなく、触媒が二酸化硫黄を三酸化硫
黄に変換する最高温度の増大が抑制される。次いで、パ
ージガスから回収されたＣＯ2は精製され、そして良好
な品質の二酸化炭素を生成できる二酸化炭素液化プラン
トに通される。
炭素の回収量を増大させる方法を提供する。 【解決手段】 硫酸製造装置から得られるパージガス中
の二酸化炭素の収量はこの硫酸プラントに富化された酸
素を添加することにより増大する。この酸素量の増大に
より前記プラントから出る煙道ガス中の二酸化炭素濃度
が増大するばかりでなく、触媒が二酸化硫黄を三酸化硫
黄に変換する最高温度の増大が抑制される。次いで、パ
ージガスから回収されたＣＯ2は精製され、そして良好
な品質の二酸化炭素を生成できる二酸化炭素液化プラン
トに通される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は硫酸製造プラントの
炉の酸素量を高める方法を提供する。特に、本発明は硫
酸プラントからの二酸化炭素の回収の増大を提供する。
炉の酸素量を高める方法を提供する。特に、本発明は硫
酸プラントからの二酸化炭素の回収の増大を提供する。
【０００２】
【従来の技術】硫酸は一般に２つの主要な方法である、
鉛室法と接触法により製造される。鉛室法は、肥料を造
るために使用される酸の製造に主に使用されるが、６２
〜７８％の比較的薄い硫酸を製造する。接触法は純度及
び濃縮度が高い酸を製造するが、純度が高い原料と触媒
の使用が必要である。鉛法、即ち鉛室法は前記２つの方
法の内で古い方法であって今では多くは使用されていな
い。接触法において、精製された二酸化硫黄と空気は混
合され、約４５０℃に加熱されて、触媒上に通される。
二酸化硫黄は触媒により酸化されて、三酸化硫黄にな
る。触媒は一般にシリカ上の白金、できるならば、シリ
カキャリヤー上の白金、又はシリカキャリヤー上の五酸
化バナジウムである。三酸化硫黄は冷却され、そして二
つの塔を通過する。最初の塔において、三酸化硫黄は発
煙硫酸で洗浄され、そして第二の塔で９７％硫酸で洗浄
される。通常、９８％硫酸がこの塔で生じる。所望の濃
度の酸がこの方法で生成した硫酸を混合又は希釈するこ
とにより製造可能である。
鉛室法と接触法により製造される。鉛室法は、肥料を造
るために使用される酸の製造に主に使用されるが、６２
〜７８％の比較的薄い硫酸を製造する。接触法は純度及
び濃縮度が高い酸を製造するが、純度が高い原料と触媒
の使用が必要である。鉛法、即ち鉛室法は前記２つの方
法の内で古い方法であって今では多くは使用されていな
い。接触法において、精製された二酸化硫黄と空気は混
合され、約４５０℃に加熱されて、触媒上に通される。
二酸化硫黄は触媒により酸化されて、三酸化硫黄にな
る。触媒は一般にシリカ上の白金、できるならば、シリ
カキャリヤー上の白金、又はシリカキャリヤー上の五酸
化バナジウムである。三酸化硫黄は冷却され、そして二
つの塔を通過する。最初の塔において、三酸化硫黄は発
煙硫酸で洗浄され、そして第二の塔で９７％硫酸で洗浄
される。通常、９８％硫酸がこの塔で生じる。所望の濃
度の酸がこの方法で生成した硫酸を混合又は希釈するこ
とにより製造可能である。
【０００３】接触酸化段階において、プロセスガス流中
の二酸化硫黄と酸素は不均一反応により三酸化硫黄に転
換する。これは触媒駆動反応であって、この触媒は典型
的に珪藻土支持体上に支持された硫酸バナジウム又はカ
リウム触媒である。しかしながら、バナジウム型触媒の
ようなその他の触媒もこのプロセスにおいて知られてい
る。二酸化硫黄が三酸化硫黄に変換した後に、この三酸
化硫黄は吸着媒体が強硫酸溶液であるＳＯ3吸着帯中で
水と反応して硫酸を生成する。濃硫酸の水部分とＳＯ3
との反応が急速であり、そしてほとんど完了する間に、
ＳＯ2がガス相から少し除去されて、濃硫酸媒体中で亜
硫酸を生成する。
の二酸化硫黄と酸素は不均一反応により三酸化硫黄に転
換する。これは触媒駆動反応であって、この触媒は典型
的に珪藻土支持体上に支持された硫酸バナジウム又はカ
リウム触媒である。しかしながら、バナジウム型触媒の
ようなその他の触媒もこのプロセスにおいて知られてい
る。二酸化硫黄が三酸化硫黄に変換した後に、この三酸
化硫黄は吸着媒体が強硫酸溶液であるＳＯ3吸着帯中で
水と反応して硫酸を生成する。濃硫酸の水部分とＳＯ3
との反応が急速であり、そしてほとんど完了する間に、
ＳＯ2がガス相から少し除去されて、濃硫酸媒体中で亜
硫酸を生成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】硫酸プラントからのそ
の他の副生物は二酸化炭素である。一般に、この二酸化
炭素はその濃度がパージガス中において低いため、パー
ジガスから回収されない。硫酸プラントで二酸化硫黄を
三酸化硫黄に転換する触媒が最高温度を超えない間に、
高濃度の酸素を硫酸プラントに加えると、パージガス中
に高濃度の二酸化炭素が生成することを本発明者等は発
見した。
の他の副生物は二酸化炭素である。一般に、この二酸化
炭素はその濃度がパージガス中において低いため、パー
ジガスから回収されない。硫酸プラントで二酸化硫黄を
三酸化硫黄に転換する触媒が最高温度を超えない間に、
高濃度の酸素を硫酸プラントに加えると、パージガス中
に高濃度の二酸化炭素が生成することを本発明者等は発
見した。
【０００５】
【課題を解決するための手段】硫酸製造装置から得られ
るパージガス中の二酸化炭素の収量はこの硫酸プラント
に富化された酸素を添加することにより増大する。この
酸素量の増大により前記プラントから出る煙道ガス中の
二酸化炭素濃度が増大するばかりでなく、触媒が二酸化
硫黄を三酸化硫黄に変換する最高温度の増大が抑制され
る。次いで、パージガスから回収されたＣＯ2は精製さ
れ、そして良好な品質の二酸化炭素を生成できる二酸化
炭素液化プラントに通される。
るパージガス中の二酸化炭素の収量はこの硫酸プラント
に富化された酸素を添加することにより増大する。この
酸素量の増大により前記プラントから出る煙道ガス中の
二酸化炭素濃度が増大するばかりでなく、触媒が二酸化
硫黄を三酸化硫黄に変換する最高温度の増大が抑制され
る。次いで、パージガスから回収されたＣＯ2は精製さ
れ、そして良好な品質の二酸化炭素を生成できる二酸化
炭素液化プラントに通される。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明は硫酸プラント炉からの二
酸化炭素の回収を増大させる方法に関し、この方法は前
記炉の中に酸素を噴射することを含む。一般的に空気が
硫酸プラント炉に導入される場合の空気中の酸素量以上
に酸素量を増大させることによって、供給原料中の窒素
量が減少し、そして煙道ガス中の二酸化炭素濃度が高く
なることが発見された。またこの方法は、触媒が損なわ
れ、そして二酸化硫黄が三酸化硫黄に転換することを損
なう温度以上に触媒温度が上昇しないように運転され
る。典型的には、この温度は２１００°Ｆより低いが、
しかし改質装置の耐火物が高温度に耐えるように修正さ
れる場合には、この温度より高くてもよい。硫酸プラン
ト炉中に噴射される富化酸素流は約少なくとも６０容量
％の酸素を含有できる。この酸素流は圧力スイング吸
着、温度スイング吸着、真空スイング吸着又は真空圧力
スイング吸着から得られる酸素のような標準源から得ら
れる。
酸化炭素の回収を増大させる方法に関し、この方法は前
記炉の中に酸素を噴射することを含む。一般的に空気が
硫酸プラント炉に導入される場合の空気中の酸素量以上
に酸素量を増大させることによって、供給原料中の窒素
量が減少し、そして煙道ガス中の二酸化炭素濃度が高く
なることが発見された。またこの方法は、触媒が損なわ
れ、そして二酸化硫黄が三酸化硫黄に転換することを損
なう温度以上に触媒温度が上昇しないように運転され
る。典型的には、この温度は２１００°Ｆより低いが、
しかし改質装置の耐火物が高温度に耐えるように修正さ
れる場合には、この温度より高くてもよい。硫酸プラン
ト炉中に噴射される富化酸素流は約少なくとも６０容量
％の酸素を含有できる。この酸素流は圧力スイング吸
着、温度スイング吸着、真空スイング吸着又は真空圧力
スイング吸着から得られる酸素のような標準源から得ら
れる。
【０００７】これらのプロセスは好ましくは循環吸着プ
ロセスである。また、本発明に使用される吸着剤の再生
は前記プロセスの吸着工程に関連する再生工程を通じて
圧力及び／又は温度の変化を生じるか又は生じないで前
記床をパージすることにより実施できる。吸着工程が実
施される温度は、例えば、約−５０℃の最低温度から約
２００℃の最高温度まで、広範囲に変化してもよい。し
かしながら、この吸着温度は、一般に約０〜８０℃の範
囲が好ましく、そして約５〜約４０℃の範囲が最も好ま
しい。
ロセスである。また、本発明に使用される吸着剤の再生
は前記プロセスの吸着工程に関連する再生工程を通じて
圧力及び／又は温度の変化を生じるか又は生じないで前
記床をパージすることにより実施できる。吸着工程が実
施される温度は、例えば、約−５０℃の最低温度から約
２００℃の最高温度まで、広範囲に変化してもよい。し
かしながら、この吸着温度は、一般に約０〜８０℃の範
囲が好ましく、そして約５〜約４０℃の範囲が最も好ま
しい。
【０００８】吸着工程を実施できる圧力は広範囲に変化
する。圧力スイング吸着に関しては、吸着工程は一般に
約０．８〜約５０バラ（バール絶対）の範囲の圧力で実
施され、そして好ましくは約１〜約２０バラの範囲の圧
力で実施され、また温度スイング吸着に関しては、吸着
工程は通常は大気圧又はそれ以上で実施される。吸着プ
ロセスがＰＳＡである場合、再生工程は一般に吸着工程
が実施される温度の近傍の温度及び吸着圧力の絶対圧よ
りも低い絶対圧で実施される。ＰＳＡサイクルの再生工
程の間の圧力は一般に約０．１〜５バラを越える範囲で
あり、そして好ましくは再生を通じて約０．２〜約２バ
ラの範囲である。この再生段階はマルチステップの方法
であってもよく、この方法は吸着剤含有容器が所望の低
圧になるまでガス抜きされる減圧工程と、容器の圧力が
真空ポンプのような真空誘導装置を用いて大気中より低
い圧力まで減少する排気工程を含む。
する。圧力スイング吸着に関しては、吸着工程は一般に
約０．８〜約５０バラ（バール絶対）の範囲の圧力で実
施され、そして好ましくは約１〜約２０バラの範囲の圧
力で実施され、また温度スイング吸着に関しては、吸着
工程は通常は大気圧又はそれ以上で実施される。吸着プ
ロセスがＰＳＡである場合、再生工程は一般に吸着工程
が実施される温度の近傍の温度及び吸着圧力の絶対圧よ
りも低い絶対圧で実施される。ＰＳＡサイクルの再生工
程の間の圧力は一般に約０．１〜５バラを越える範囲で
あり、そして好ましくは再生を通じて約０．２〜約２バ
ラの範囲である。この再生段階はマルチステップの方法
であってもよく、この方法は吸着剤含有容器が所望の低
圧になるまでガス抜きされる減圧工程と、容器の圧力が
真空ポンプのような真空誘導装置を用いて大気中より低
い圧力まで減少する排気工程を含む。
【０００９】吸着プロセスがＴＳＡである場合、床の再
生は絶対温度よりも高い温度で実施され、そして通常は
約５０〜約３００℃の範囲の温度で実施され、そして好
ましくは約１００〜約２５０℃の範囲の温度で実施され
る。ＰＳＡとＴＳＡの組合せが使用される場合、床再生
工程における温度と圧力は、それぞれこれらが吸着工程
の間にある場合よりも高くそして低い。本発明の方法で
採用される吸着剤は典型的にゼオライト、中間細孔構造
物質、炭素モレキュラーシーブ、及び金属酸化物及びそ
の混合物のような他の無機多孔性物質を含む。
生は絶対温度よりも高い温度で実施され、そして通常は
約５０〜約３００℃の範囲の温度で実施され、そして好
ましくは約１００〜約２５０℃の範囲の温度で実施され
る。ＰＳＡとＴＳＡの組合せが使用される場合、床再生
工程における温度と圧力は、それぞれこれらが吸着工程
の間にある場合よりも高くそして低い。本発明の方法で
採用される吸着剤は典型的にゼオライト、中間細孔構造
物質、炭素モレキュラーシーブ、及び金属酸化物及びそ
の混合物のような他の無機多孔性物質を含む。
【００１０】本発明の方法は硫酸を直接製造する施設ば
かりでなく、Ｈ2Ｓ及びＳＯ2のような硫黄成分が放出物
から除去されて硫酸製品に転換されるような施設にも適
用できる。これらの施設の典型例は発電所及び石炭を燃
焼させる他の施設である。
かりでなく、Ｈ2Ｓ及びＳＯ2のような硫黄成分が放出物
から除去されて硫酸製品に転換されるような施設にも適
用できる。これらの施設の典型例は発電所及び石炭を燃
焼させる他の施設である。
【００１１】本発明を限定しないで例示するものと解釈
されるべきである図面（図１）に基づいて本発明を以下
に説明する。水素と二酸化炭素を含む合成ガスがライン
１を通って図示しないガス化装置から酸ガス系４に導か
れる。この合成ガスはＭＤＥＡを含有する酸ガス系と反
応し、そしてライン５及びライン６を通って硫酸プラン
ト１２まで移行する。その間、清浄な合成ガスは前記酸
ガス系からライン３を経由して、例えば、発電装置２に
移行する。この酸ガスは、主にＨ2Ｓと二酸化炭素を約
８５モル％の濃度で含有するものであって、燃焼のため
に前記硫酸プラントに送られる。Ｈ2ＳはＳＯ2に変換さ
れ、ここで空気が酸素源として導入される。このＳＯ2
は前記硫酸プラント内の図示しない後の反応器中で更に
反応してＳＯ3を生成し、そして不活性成分、特に窒素
と未反応の二酸化炭素を残す。
されるべきである図面（図１）に基づいて本発明を以下
に説明する。水素と二酸化炭素を含む合成ガスがライン
１を通って図示しないガス化装置から酸ガス系４に導か
れる。この合成ガスはＭＤＥＡを含有する酸ガス系と反
応し、そしてライン５及びライン６を通って硫酸プラン
ト１２まで移行する。その間、清浄な合成ガスは前記酸
ガス系からライン３を経由して、例えば、発電装置２に
移行する。この酸ガスは、主にＨ2Ｓと二酸化炭素を約
８５モル％の濃度で含有するものであって、燃焼のため
に前記硫酸プラントに送られる。Ｈ2ＳはＳＯ2に変換さ
れ、ここで空気が酸素源として導入される。このＳＯ2
は前記硫酸プラント内の図示しない後の反応器中で更に
反応してＳＯ3を生成し、そして不活性成分、特に窒素
と未反応の二酸化炭素を残す。
【００１２】ライン１０は酸素富化ガスを供給し、これ
は図示しない任意の酸素源から誘導できる。ライン１３
は富化された硫酸を前記硫酸プラントから導出し、次い
でこの硫酸を更に処理する前に硫酸用の保持タンク又は
他の容器１４に送る。前記硫酸プラントから出るライン
１５は主に未精製の二酸化炭素を含み、これは約８０容
量％である。この未精製の二酸化炭素はＣＯ2浄化装置
１６に入る。このＣＯ2浄化装置は一般に煙道ガス流中
に存在する二酸化硫黄を除去するソーダガス洗浄機であ
る。残留するＣＯ2は標準のスクリュー圧縮機を用いて
圧縮され、そしてライン１９を通って液体二酸化炭素プ
ラント１７に案内される。この液体ＣＯ2はこの液体Ｃ
Ｏ2プラント内で更に浄化され、そして最後にライン２
０を通って１８まで達する。酸素富化流中の酸素の濃度
は大気中に典型的に見られる酸素濃度を越えることがで
きる。しかしながら好ましくは、酸素量は５０容量％を
越え、そして最も好ましくは６５容量％を越える。この
ような酸素富化ガスの量によって、煙道ガス中に８０容
量％を越える二酸化炭素が得られ、これにより連続した
二酸化炭素の極低温浄化が可能になる。
は図示しない任意の酸素源から誘導できる。ライン１３
は富化された硫酸を前記硫酸プラントから導出し、次い
でこの硫酸を更に処理する前に硫酸用の保持タンク又は
他の容器１４に送る。前記硫酸プラントから出るライン
１５は主に未精製の二酸化炭素を含み、これは約８０容
量％である。この未精製の二酸化炭素はＣＯ2浄化装置
１６に入る。このＣＯ2浄化装置は一般に煙道ガス流中
に存在する二酸化硫黄を除去するソーダガス洗浄機であ
る。残留するＣＯ2は標準のスクリュー圧縮機を用いて
圧縮され、そしてライン１９を通って液体二酸化炭素プ
ラント１７に案内される。この液体ＣＯ2はこの液体Ｃ
Ｏ2プラント内で更に浄化され、そして最後にライン２
０を通って１８まで達する。酸素富化流中の酸素の濃度
は大気中に典型的に見られる酸素濃度を越えることがで
きる。しかしながら好ましくは、酸素量は５０容量％を
越え、そして最も好ましくは６５容量％を越える。この
ような酸素富化ガスの量によって、煙道ガス中に８０容
量％を越える二酸化炭素が得られ、これにより連続した
二酸化炭素の極低温浄化が可能になる。
【００１３】本発明はその特定の実施態様について説明
されたが、本発明の数多くの他の形態と変更は当業者に
とって明らかであろう。本発明の添付の特許請求の範囲
は本発明の真実の精神と範囲内にある全ての明白な形態
と変更を包含するものと解釈されるべきである。
されたが、本発明の数多くの他の形態と変更は当業者に
とって明らかであろう。本発明の添付の特許請求の範囲
は本発明の真実の精神と範囲内にある全ての明白な形態
と変更を包含するものと解釈されるべきである。
【図１】本発明の方法を詳述する硫酸プラントの概略図
である。
である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 チェタン・シャー
アメリカ合衆国ニュージャージー州08807,
ブリッジウォーター，バートラン・ドライ
ブ ９
Ｆターム(参考） 4G146 JA02 JB04 JD05
Claims (10)
- 【請求項１】 硫酸プラント炉からの二酸化炭素の回収
を増大させる方法であって、酸素が富化されたガスを前
記炉中に噴射することを含む、前記方法。 - 【請求項２】 前記炉に供給される原料は硫化水素と二
酸化炭素を含む、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記二酸化炭素は前記原料中に８５モル
％存在する、請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記炉の温度は２１００°Ｆより低い、
請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 前記酸素富化ガス流の酸素量は大気の酸
素量よりも大きい、請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 前記酸素富化ガス流の酸素量は５０容量
％よりも大きい、請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 前記回収された二酸化炭素は食品用二酸
化炭素である、請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 前記炉は発電装置又は石炭燃焼装置内に
存在する、請求項１記載の方法。 - 【請求項９】 酸化硫黄を更に高位の酸化硫黄に変換す
る触媒が前記炉中に存在する、請求項１記載の方法。 - 【請求項１０】 前記触媒が失活する温度は過度に高く
はない、請求項９記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US32503301P | 2001-09-26 | 2001-09-26 | |
| US60/325033 | 2001-09-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003146638A true JP2003146638A (ja) | 2003-05-21 |
Family
ID=23266142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002280413A Pending JP2003146638A (ja) | 2001-09-26 | 2002-09-26 | 硫酸プラント炉からの二酸化炭素の回収を増大させる方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030059363A1 (ja) |
| EP (1) | EP1298090A3 (ja) |
| JP (1) | JP2003146638A (ja) |
| CN (1) | CN1297472C (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014512264A (ja) * | 2011-04-06 | 2014-05-22 | ハルドール・トプサー・アクチエゼルスカベット | 硫酸の製造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080216478A1 (en) * | 2007-03-06 | 2008-09-11 | Battelle Energy Alliance, Llc | Integration of a water-splitting process with production of fertilizer precursors |
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Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2002
- 2002-09-23 US US10/252,588 patent/US20030059363A1/en not_active Abandoned
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