JP6872287B2 - アンモニア脱硫用の溶液を酸化する方法及び装置 - Google Patents
アンモニア脱硫用の溶液を酸化する方法及び装置 Download PDFInfo
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Description
(NH4)2SO3+H2O+SO2=2NH4HSO3
(NH4)xH(2−x)SO3+(2−x)NH3=(NH4)2SO3
によって簡潔に表すことができる。
(NH4)2SO3+1/2O2=(NH4)2SO4
吸収溶液をアンモニア脱硫用の吸収塔から酸化塔に送り、酸化させた吸収溶液又は酸化溶液を、酸化塔からアンモニア脱硫用の吸収塔に送ることにより、吸収溶液の多段式循環を実現し、
吸収溶液を強制酸化させ、酸化用空気の多段式循環を実現するために、酸化塔における酸化中、圧縮空気を酸化用空気として使用し、多段式空気分配を使用し、好ましくは、吸収溶液の酸化を完了させる酸化用空気を、アンモニア脱硫用の吸収塔に送って、アンモニア脱硫用の吸収塔内の吸収溶液の二次酸化を行うことを特徴とする、方法を更に提供する。
該装置が、吸収溶液をアンモニア脱硫用の吸収塔から酸化塔に送り、酸化吸収溶液又は酸化溶液を、酸化塔からアンモニア脱硫用の吸収塔に送ることにより、吸収溶液の多段式循環を実現するように構成されており、
酸化用空気システムが、吸収溶液を強制酸化させ、酸化用空気の多段式循環を実現するために、酸化塔における酸化中、圧縮空気を酸化用空気として使用し、多段式空気分配を使用するように構成されており、好ましくは、吸収溶液の酸化を完了させる酸化用空気を、アンモニア脱硫用の吸収塔内の吸収溶液の二次酸化を行うために、アンモニア脱硫用の吸収塔に送ることを特徴とする、装置を更に提示する。
1)アンモニア脱硫用の吸収塔から酸化される吸収溶液を酸化塔内へ送るプロセス工程と、
2)酸化用空気システムによって供給される圧縮した酸化用空気を酸化塔内へ導入し、該酸化用空気を吸収溶液と接触させて、吸収溶液中の亜硫酸アンモニウム及び亜硫酸水素アンモニウムを酸化して、硫酸アンモニウム及び硫酸水素アンモニウムとするプロセス工程と、
3)酸化吸収溶液にアンモニアを添加した後、酸化吸収溶液の一部を、アンモニア脱硫用の吸収塔内の洗浄及び冷却区域に送って噴霧し、洗浄及び冷却区域をすすいで、酸化吸収溶液の残りの分を、アンモニア脱硫用の吸収塔の吸収区域に送るプロセス工程と、
4)反応させた酸化用空気を、アンモニア脱硫用の吸収塔の洗浄及び冷却区域及び/又は吸収区域に送り、アンモニア脱硫用の吸収塔の洗浄及び冷却区域に送る場合、洗浄及び冷却用の溶液を撹拌しながら、洗浄及び冷却用の該溶液の二次酸化を行うプロセス工程と、
を含むことを特徴とする、方法を更に提供する。
酸化用空気システムと、
吸収溶液導入口、
吸収溶液排出口、
酸化用空気導入口、及び
酸化用空気排出口、
を有する酸化槽と、
を備える、アンモニア脱硫用溶液を酸化する装置が提供される。
構造充填物、
ランダム充填物、
開口板、
ガスキャップ、
エアレーションヘッド、及び、
上記特徴の1つ以上の組合せ、
からなる群から選択される特徴を有する。
音波発生装置、
超音波発生装置、
赤外線発生装置、
紫外光発生装置、
電子ビーム発生装置、及び、
上記特徴の1つ以上の組合せ、
からなる群から選択される特徴を有する。
排煙脱硫塔の洗浄及び冷却区域と、
洗浄及び冷却区域に設けられ、主管と、開口部を画定する分岐管とを備える、空気分配器と、
を更に含む。
酸化用空気システムと、
酸化塔体、
吸収溶液の酸化を強制する多段式空気分配をもたらすように構成される、酸化塔体内の酸化室、
アンモニア脱硫用の吸収塔から吸収溶液を受け入れる、塔本体上の導入口、
酸化処理された吸収溶液を、アンモニア脱硫用の吸収塔へ供給する、酸化塔体上の排出口、
酸化塔体上の酸化用空気導入口、及び
酸化塔体上の酸化用空気排出口、
を備える、酸化塔と、
を備え、
酸化用空気システムが、圧縮空気を酸化用空気導入口に給送するように構成され、
酸化用空気排出口が、酸化用空気をアンモニア脱硫用の吸収塔内に給送するように構成される、装置が提供される。
吸収溶液をアンモニア脱硫用の吸収塔から酸化槽へ給送することと、
酸化用空気を酸化用空気システムから酸化槽へ供給することと、
酸化用空気を吸収溶液と接触させて、吸収溶液中の亜硫酸アンモニウム及び重亜硫酸アンモニウムを酸化して、硫酸アンモニウム及び重硫酸アンモニウムとすることと、
吸収溶液の第1の画分を、吸収溶液排出口からアンモニア脱硫用の吸収塔の洗浄及び冷却区域へ送ることと、
洗浄及び冷却区域において、第1の画分を使用して、排煙を洗浄することと、
吸収溶液の第2の画分を、吸収溶液排出口から脱硫用の吸収塔の吸収区域へ送ることと、
空気を酸化用空気排出口から洗浄及び冷却区域へ送って、洗浄及び冷却用の液体の二次酸化を行うことと、
洗浄及び冷却用の液体を撹拌することと、
を含む、方法が提供される。
吸収溶液をアンモニア脱硫用の吸収塔から酸化槽へ給送することと、
酸化用空気を酸化用空気システムから酸化槽へ供給することと、
酸化用空気を吸収溶液と接触させて、吸収溶液中の亜硫酸アンモニウム及び重亜硫酸アンモニウムを酸化して、硫酸アンモニウム及び重硫酸アンモニウムとすることと、
吸収溶液の第1の画分を、吸収溶液排出口からアンモニア脱硫用の吸収塔の洗浄及び冷却区域へ送ることと、
洗浄及び冷却区域において、第1の画分を使用して、排煙を洗浄することと、
吸収溶液の第2の画分を、吸収溶液排出口から脱硫用の吸収塔の吸収区域へ送ることと、
空気を酸化用空気排出口からアンモニア脱硫用の吸収塔の吸収区域へ送って、吸収溶液の二次酸化を行うことと、
を含む、方法が提供される。
吸収溶液をアンモニア脱硫用の吸収塔から酸化槽へ給送することと、
酸化用空気を酸化用空気システムから酸化槽へ供給することと、
酸化用空気を吸収溶液と接触させて、吸収溶液中の亜硫酸アンモニウム及び重亜硫酸アンモニウムを酸化して、硫酸アンモニウム及び重硫酸アンモニウムとすることと、
吸収溶液の第1の画分を、吸収溶液排出口からアンモニア脱硫用の吸収塔の洗浄及び冷却区域へ送ることと、
洗浄及び冷却区域において、第1の画分を使用して、排煙を洗浄することと、
吸収溶液の第2の画分を、吸収溶液排出口から脱硫用の吸収塔の吸収区域へ送ることと、
空気を酸化用空気排出口から洗浄及び冷却区域へ送って、洗浄及び冷却用の液体の二次酸化を行うことと、
洗浄及び冷却用の液体を撹拌することと、
を含む、方法が提供される。
吸収溶液をアンモニア脱硫用の吸収塔から酸化槽へ給送することと、
酸化用空気を酸化用空気システムから酸化槽へ供給することと、
酸化用空気を吸収溶液と接触させて、吸収溶液中の亜硫酸アンモニウム及び重亜硫酸アンモニウムを酸化して、硫酸アンモニウム及び重硫酸アンモニウムとすることと、
吸収溶液の第1の画分を、吸収溶液排出口からアンモニア脱硫用の吸収塔の洗浄及び冷却区域へ送ることと、
洗浄及び冷却区域において、第1の画分を使用して、排煙を洗浄することと、
吸収溶液の第2の画分を、吸収溶液排出口から脱硫用の吸収塔の吸収区域へ送ることと、
空気を酸化用空気排出口からアンモニア脱硫用の吸収塔の吸収区域へ送って、吸収溶液の二次酸化を行うことと、
を含む、方法が提供される。
槽内における空気分配段で空気を溶液に対して発泡させることと、その後、
溶液を排煙脱硫塔の複数の異なる区域へ供給することと、
を含む、方法が提供される。
塔の洗浄及び冷却区域、及び、
塔の吸収区域、
において溶液を噴霧することを含む。
空気分配段が複数の空気分配段に含まれ、
空気分配段が垂直に配置され、
空気分配段の各々が、対応する多孔度を有する篩板を備え、
段の多孔度が下部段から上部段へと増大する。
溶液を塔中に循環させることと、
溶液を塔中に循環させた後、溶液を槽へ給送することと、
給送後、溶液が、
0.1重量%〜8重量%、特に0.2重量%〜5重量%の亜硫酸アンモニウム及び重亜硫酸アンモニウムと、
2重量%〜38重量%の硫酸アンモニウムと、
を有するように、循環を制御することと、
を更に含む。
亜硫酸アンモニウム及び重亜硫酸アンモニウムのみを含む溶液が第1の亜硫酸含有率を有する条件で、溶液を槽に給送することと、
亜硫酸アンモニウム及び重亜硫酸アンモニウムのみを含む溶液が第2の亜硫酸含有率を有する条件で、溶液を槽から吸い出すことと、
を更に含み、
第2の亜硫酸含有率が、第1の亜硫酸含有率の10%以下である。
脱硫用の吸収塔において吸収溶液を排煙と反応させることと、
反応後に、吸収溶液を酸化塔に移動することと、
移動後に、酸化塔において吸収溶液を酸化することと、
酸化後に、吸収溶液を脱硫用の吸収塔に戻すことと、
を含む、方法が提供される。
1)吸収溶液を酸化塔1内へ導入する。
2)酸化用空気システム13によって供給される酸化用空気を酸化塔1内へ導入し、吸収溶液と接触させて、吸収溶液中の亜硫酸(水素)アンモニウムを酸化して、硫酸(水素)アンモニウムとする。
3)酸化吸収溶液(又は酸化溶液)の一部を、アンモニア脱硫用の吸収塔6内の洗浄及び冷却区域11内の洗浄及び噴霧する装置7内へ導入し、対向流で排煙と接触させて、排煙を冷却しながら酸化溶液を濃縮し、洗浄及び冷却区域をすすいで、酸化吸収溶液の残りの分を、アンモニア脱硫用の吸収塔6の吸収区域12内の吸収及び噴霧する装置8内へ導入する。
4)反応させた酸化用空気を、酸化用空気排出口5を介して、アンモニア脱硫用の吸収塔6の洗浄及び冷却区域11に送り、洗浄及び冷却用の溶液を撹拌しながら、洗浄及び冷却用の該溶液の二次酸化を行うことができる。
1)吸収溶液を酸化塔1内へ導入する。
2)酸化用空気システム13によって供給される酸化用空気を酸化塔の酸化用空気導入口9へ導入し、吸収溶液と接触させて、吸収溶液中の亜硫酸(水素)アンモニウムを酸化して、硫酸(水素)アンモニウムとする。
3)酸化吸収溶液(又は酸化溶液)の一部を、アンモニア脱硫用の吸収塔6内の洗浄及び冷却区域11内の洗浄及び噴霧する装置7内へ導入し、対向流で排煙と接触させて、排煙を冷却しながら酸化溶液を濃縮し、塔の壁及び支持梁をすすいで、酸化吸収溶液の残りの分にアンモニアを供給して、アンモニア脱硫用の吸収塔6の吸収区域12内の吸収及び噴霧する装置8内へ導入する。
4)反応させた酸化用空気を、酸化用空気排出口5を介して、アンモニア脱硫用の吸収塔6の吸収区域12に送る。
Claims (24)
- アンモニア脱硫用の吸収溶液を酸化する装置を用いて、アンモニア脱硫用の吸収溶液を酸化する方法であって、
該装置が、酸化用空気システムと酸化塔とを備え、該酸化塔が塔体を備え、該塔体内に前記吸収溶液の酸化を強制する多段式空気分配をもたらすように構成される酸化室が形成され、吸収溶液導入口と、酸化溶液排出口と、酸化用空気導入口と、酸化用空気排出口とが前記塔体に配置されており、前記酸化用空気システムが前記酸化用空気導入口に接続しており、前記酸化用空気排出口がアンモニア脱硫用の吸収塔に接続しており、前記多段式空気分配の段で、下部から上部に向かって次第に開気孔率が増大する篩板を使用し、
前記吸収溶液をアンモニア脱硫用の前記吸収塔から前記吸収溶液導入口を介して前記酸化塔内へ送り、前記酸化用空気システムによって供給される圧縮した酸化用空気を前記酸化用空気導入口を介して前記酸化塔内へ導入し、該酸化用空気により酸化した酸化溶液を前記酸化溶液排出口を介してアンモニア脱硫用の前記吸収塔に送ることにより、前記吸収溶液の多段式循環を行うことを含むことを特徴とする、方法。 - 前記酸化に使用した酸化用空気を前記酸化用空気排出口を介してアンモニア脱硫用の前記吸収塔の洗浄及び冷却区域に送り、洗浄及び冷却用の液体の二次酸化を行うことを更に含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記酸化に使用した酸化用空気を前記酸化用空気排出口を介してアンモニア脱硫用の前記吸収塔の吸収区域に送り、前記吸収溶液の二次酸化を行うことを更に含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- アンモニア脱硫用の前記吸収塔に入れる前に、前記酸化溶液にアンモニアを補充することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記圧縮した酸化用空気の圧力が、0.05MPa−g〜0.3MPa−gであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記多段式空気分配の段数が、2〜6であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記篩板の開気孔率が、下部から上部に向かって次第に増大するように1%〜15%の範囲から選択されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記酸化用空気の添加量が、前記吸収溶液中の亜硫酸アンモニウム及び亜硫酸水素アンモニウムを酸化するのに要する酸化剤の理論量の1.2倍〜20倍となるように、導入される前記酸化用空気を制御することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 酸化に供される前記吸収溶液中、亜硫酸アンモニウム及び亜硫酸水素アンモニウムの含有率が0.1(重量)%〜8(重量)%であり、硫酸アンモニウムの含有率が2(重量)%〜38(重量)%となるように、前記吸収溶液の循環を制御することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記酸化塔内の前記吸収溶液の酸化時間を5分〜90分とする、及び/又は、
前記酸化した酸化溶液中の亜硫酸アンモニウム及び亜硫酸水素アンモニウムの酸化率を90%〜99.9%とすることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。 - 前記酸化塔内の前記吸収溶液の酸化を、音波発生設備、超音波発生設備、赤外線発生設備、紫外光発生設備及び電子ビーム発生設備のいずれか1つ又はそれらの組合せである酸化増強設備によって高めることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- アンモニア脱硫用の吸収溶液を酸化する装置であって、
酸化用空気システムと酸化塔とを備え、該酸化塔が塔体を備え、該塔体内に前記吸収溶液の酸化を強制する多段式空気分配をもたらすように構成される酸化室が形成され、吸収溶液導入口と、酸化溶液排出口と、酸化用空気導入口と、酸化用空気排出口とが前記塔体に配置されており、前記酸化用空気システムが前記酸化用空気導入口に接続しており、前記酸化用空気排出口がアンモニア脱硫用の吸収塔に接続しており、前記多段式空気分配の段で、下部から上部に向かって次第に開気孔率が増大する篩板を使用し、
前記装置が、前記吸収溶液をアンモニア脱硫用の前記吸収塔から前記吸収溶液導入口を介して前記酸化塔に送り、前記酸化用空気システムによって供給される圧縮した酸化用空気により酸化した酸化溶液を前記酸化塔から前記酸化溶液排出口を介してアンモニア脱硫用の前記吸収塔に送ることにより、前記吸収溶液の多段式循環を実現するように構成されていることを特徴とする、装置。 - 前記装置が、前記酸化に使用した酸化用空気を前記酸化用空気排出口を介してアンモニア脱硫用の前記吸収塔の洗浄及び冷却区域並びに/又は吸収区域に送ることにより、前記酸化用空気の多段式循環を実現するように構成されていることを特徴とする、請求項12に記載の装置。
- 前記装置が、音波発生設備、超音波発生設備、赤外線発生設備、紫外光発生設備及び電子ビーム発生設備のいずれか1つ又はそれらの組合せである酸化増強設備を更に備えることを特徴とする、請求項12又は13に記載の装置。
- 前記超音波発生設備の超音波周波数が、50kHz〜100kHzであり、その音の強さが、12W/L〜40W/Lであることを特徴とする、請求項14に記載の装置。
- 空気分配器が、アンモニア脱硫用の前記吸収塔内の洗浄及び冷却区域に配置され、前記空気分配器が主管と分岐管とを備え、該分岐管は、単一の孔面積が25mm2〜625mm2である孔を有することを特徴とする、請求項12〜15のいずれか一項に記載の装置。
- 前記多段式空気分配の段数が、2〜6であることを特徴とする、請求項12〜16のいずれか一項に記載の装置。
- 前記篩板の開気孔率が、下部から上部に向かって次第に増大するように1%〜15%の範囲から選択されることを特徴とする、請求項12〜17のいずれか一項に記載の装置。
- 請求項12〜18のいずれか一項に記載の装置を運転する方法であって、
1)アンモニア脱硫用の前記吸収塔から前記吸収溶液を前記酸化塔内へ送るプロセス工程と、
2)前記酸化用空気システムによって供給される前記圧縮した酸化用空気を前記酸化塔内へ導入し、該酸化用空気を前記吸収溶液と接触させて、前記吸収溶液中の亜硫酸アンモニウム及び亜硫酸水素アンモニウムを酸化して、硫酸アンモニウム及び硫酸水素アンモニウムとするプロセス工程と、
3)前記酸化溶液の一部を、アンモニア脱硫用の前記吸収塔内の洗浄及び冷却区域に送って噴霧し、前記洗浄及び冷却区域をすすいで、前記酸化溶液の残りの分を、アンモニア脱硫用の前記吸収塔の吸収区域に送るプロセス工程と、
4)前記酸化に使用した酸化用空気を、アンモニア脱硫用の前記吸収塔の前記洗浄及び冷却区域及び/又は吸収区域に送り、アンモニア脱硫用の前記吸収塔の前記洗浄及び冷却区域に送る場合、洗浄及び冷却用の溶液を撹拌しながら、洗浄及び冷却用の該溶液の二次酸化を行うプロセス工程と、
を含むことを特徴とする、方法。 - 前記吸収区域に送る前に、プロセス工程3)における前記酸化溶液にアンモニアを補充するプロセス工程を更に含むことを特徴とする、請求項19に記載の方法。
- 前記圧縮した酸化用空気の圧力を、0.05MPa−g〜0.3MPa−gとすることを特徴とする、請求項19又は20に記載の方法。
- 前記酸化用空気の添加量が、前記吸収溶液中の亜硫酸アンモニウム及び亜硫酸水素アンモニウムを酸化するのに要する酸化剤の理論量の1.2倍〜20倍となるように、導入される前記酸化用空気を制御することを特徴とする、請求項19〜21のいずれか一項に記載の方法。
- 酸化に供される前記吸収溶液中、亜硫酸アンモニウム及び亜硫酸水素アンモニウムの含有率が0.1(重量)%〜8(重量)%であり、硫酸アンモニウムの含有率が2(重量)%〜38(重量)%となるように、前記吸収溶液の循環を制御することを特徴とする、請求項19〜22のいずれか一項に記載の方法。
- 前記酸化塔内の前記吸収溶液の酸化時間を5分〜90分とする、及び/又は、
前記酸化した酸化溶液中の亜硫酸アンモニウム及び亜硫酸水素アンモニウムの酸化率を90%〜99.9%とすることを特徴とする、請求項19〜23のいずれか一項に記載の方法。
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