JP2002516169A - 煙道ガスを処理する方法 - Google Patents
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
- C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
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Abstract
(57)【要約】
非常に簡単かつ実行可能な様式でアンモニアを燃焼煙道ガス流に注入することによる燃焼煙道ガスのコンディショニング法において、圧力下で加熱することによって溶解尿素を加水分解して、アンモニア及び二酸化炭素を生成し、加水分解生成物を熱い水蒸気によって加水分解溶液からストリップし、煙道ガス流に注入すると共に、加水分解溶液からの水を、プラントへ供給される新たな尿素を溶解させるために再使用することを特徴とする。
Description
【０００１】 本発明は、煙道ガスを処理する方法、特に、アンモニアの添加によって該煙道
ガスを浄化する（コンディショニング）方法に係る。さらに詳しくは、本発明は
、アンモニア（該アンモニアは尿素の加水分解に由来する）の添加による煙道ガ
スの処理法に係る。
ガスを浄化する（コンディショニング）方法に係る。さらに詳しくは、本発明は
、アンモニア（該アンモニアは尿素の加水分解に由来する）の添加による煙道ガ
スの処理法に係る。
【０００２】 例えば、燃焼の過程で生成された窒素酸化物を除去するために煙道ガスにアン
モニアを添加することはよく知られている。酸素の存在化におけるアンモニアと
窒素酸化物との反応の結果、下記の反応式に従って窒素及び水の生成が生じる。 ２ＮＨ3＋ＮＯ＋Ｏ2 → ３Ｈ2Ｏ＋Ｎ2
モニアを添加することはよく知られている。酸素の存在化におけるアンモニアと
窒素酸化物との反応の結果、下記の反応式に従って窒素及び水の生成が生じる。 ２ＮＨ3＋ＮＯ＋Ｏ2 → ３Ｈ2Ｏ＋Ｎ2
【０００３】 アンモニアガスは、アンモニア濃度がおよそ３０重量％であるアンモニア水溶
液に含有されたアンモニアのストリッピングにより得られた蒸気によって、処理
される煙道ガス流に注入される。アンモニア水溶液は、製造プラントからユーザ
ーのプラントに輸送、貯蔵され、所望のアンモニアを得るためにストリッピング
プラントに送られなければならず、ついで、アンモニア含有残留水は廃棄前に中
和されなければならない。
液に含有されたアンモニアのストリッピングにより得られた蒸気によって、処理
される煙道ガス流に注入される。アンモニア水溶液は、製造プラントからユーザ
ーのプラントに輸送、貯蔵され、所望のアンモニアを得るためにストリッピング
プラントに送られなければならず、ついで、アンモニア含有残留水は廃棄前に中
和されなければならない。
【０００４】 アンモニア溶液は、現在、有毒物質として分類されている。その結果、アンモ
ニアの高い揮発性及び汚染レベルのため、その取り扱いは特殊な規則に従わなけ
ればならない。
ニアの高い揮発性及び汚染レベルのため、その取り扱いは特殊な規則に従わなけ
ればならない。
【０００５】 上記問題を回避するためには、反応条件下においてアンモニアを生成する無毒
性の、無害な化合物の使用が提案されている。この目的のため、望ましくない副
生物を生成することなくアンモニアを生成するために尿素が使用されている。煙
道ガスのコンディショニング剤としての尿素の使用は、高度に有毒性の物質の取
り扱い及び貯蔵に関連する問題を解消するが、固体尿素の微粒子を得るため及び
煙道ガスに均一に注入するためには実質的な問題が存在する。
性の、無害な化合物の使用が提案されている。この目的のため、望ましくない副
生物を生成することなくアンモニアを生成するために尿素が使用されている。煙
道ガスのコンディショニング剤としての尿素の使用は、高度に有毒性の物質の取
り扱い及び貯蔵に関連する問題を解消するが、固体尿素の微粒子を得るため及び
煙道ガスに均一に注入するためには実質的な問題が存在する。
【０００６】 Von Harpeの米国特許第520,688号には、アンモニア源として、固体尿素の代わ
りに、尿素の加水分解に由来する生成物を使用することも提案されている。この
ような加水分解生成物は尿素溶液を加熱することによって得られる。加水分解生
成物全体、すなわち、炭酸アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム、炭酸水素
アンモニウム及びアンモニアがＮＯxの還元に使用される。しかしながら、濃縮
尿素溶液の簡単な加熱では満足な量の加水分解生成物を得ることはできない。前
記特許は、塩基性又は酸性環境の使用又は触媒の添加を開示している。しかしな
がら、触媒又は酸性又は塩基性生成物の使用は、加水分解域及びＮＯx還元域の
両方における該物質の存在のため、いくつかの問題を呈する。
りに、尿素の加水分解に由来する生成物を使用することも提案されている。この
ような加水分解生成物は尿素溶液を加熱することによって得られる。加水分解生
成物全体、すなわち、炭酸アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム、炭酸水素
アンモニウム及びアンモニアがＮＯxの還元に使用される。しかしながら、濃縮
尿素溶液の簡単な加熱では満足な量の加水分解生成物を得ることはできない。前
記特許は、塩基性又は酸性環境の使用又は触媒の添加を開示している。しかしな
がら、触媒又は酸性又は塩基性生成物の使用は、加水分解域及びＮＯx還元域の
両方における該物質の存在のため、いくつかの問題を呈する。
【０００７】 米国特許第4,168,299号によれば、尿素加水分解生成物の除去は、加圧したＣ
Ｏ2を希釈尿素溶液に吸着させ、ついで吸着ＣＯ2をストリッピングすることによ
って達成される。この方法は、希釈尿素溶液及び加圧ＣＯ2源を使用する。
Ｏ2を希釈尿素溶液に吸着させ、ついで吸着ＣＯ2をストリッピングすることによ
って達成される。この方法は、希釈尿素溶液及び加圧ＣＯ2源を使用する。
【０００８】 本発明の１つの目的は、非常に簡単かつ実行可能な様式で、アンモニアを前記
煙道ガスに注入する煙道ガスのコンディショニング法（危険な物質の取り扱い及
び貯蔵に関連する問題を回避できる）を提供することにある。
煙道ガスに注入する煙道ガスのコンディショニング法（危険な物質の取り扱い及
び貯蔵に関連する問題を回避できる）を提供することにある。
【０００９】 本発明の更なる目的は、ガス状アンモニアのその場での製法（特別な安全規則
に規制されることなく、従来の方法において要求されるような多量のアンモニア
溶液及び有毒、有害な物質を保存、輸送、及び貯蔵する必要なく、さらに廃棄ア
ンモニア及びアンモニア前駆体溶液を何ら処理する必要なく、アンモニアを使用
できる）を提供することにある。
に規制されることなく、従来の方法において要求されるような多量のアンモニア
溶液及び有毒、有害な物質を保存、輸送、及び貯蔵する必要なく、さらに廃棄ア
ンモニア及びアンモニア前駆体溶液を何ら処理する必要なく、アンモニアを使用
できる）を提供することにある。
【００１０】 本発明のこれらの及び他の目的は、尿素を水に溶解させて濃縮尿素溶液を生成
し、該濃縮尿素溶液を加圧下で加熱することによって溶解尿素を加水分解して、
アンモニア及び二酸化炭素の加水分解生成物を生成する煙道ガスのコンディショ
ニング法によって達成される。前記加水分解生成物を、熱い水蒸気を使用して溶
液からストリップし、煙道ガス流に注入し、一方、ストリッピング域からの加水
分解溶液（なおいくらかの尿素を含有する）を、新たな水に加えて、プラントに
供給される新たな尿素を溶解させるために再使用する。
し、該濃縮尿素溶液を加圧下で加熱することによって溶解尿素を加水分解して、
アンモニア及び二酸化炭素の加水分解生成物を生成する煙道ガスのコンディショ
ニング法によって達成される。前記加水分解生成物を、熱い水蒸気を使用して溶
液からストリップし、煙道ガス流に注入し、一方、ストリッピング域からの加水
分解溶液（なおいくらかの尿素を含有する）を、新たな水に加えて、プラントに
供給される新たな尿素を溶解させるために再使用する。
【００１１】 加水分解される尿素溶液は約１０−７０重量％の範囲の尿素を含有する。尿素
の加水分解は、好ましくは、約100−233℃の範囲の温度、及び約０.１×１０3KP
a−３.０×１０3KPaの範囲の圧力で行われる。ガス状加水分解生成物のストリッ
ピングの後であっても、加水分解溶液はなお未加水分解尿素約１−５重量％を含
有する。
の加水分解は、好ましくは、約100−233℃の範囲の温度、及び約０.１×１０3KP
a−３.０×１０3KPaの範囲の圧力で行われる。ガス状加水分解生成物のストリッ
ピングの後であっても、加水分解溶液はなお未加水分解尿素約１−５重量％を含
有する。
【００１２】 本発明のこれらの又は他の目的及び特徴は、図面と共に、以下の詳細な説明か
らさらに良好に理解されるであろう。
らさらに良好に理解されるであろう。
【００１３】 次に、図１及び下記の実験例を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。図
面及び実施例は本発明をより良好に説明するために示したものであり、その精神
を限定するものではない。
面及び実施例は本発明をより良好に説明するために示したものであり、その精神
を限定するものではない。
【００１４】 図１に示したように、プリル又は結晶状の固体尿素を、少なくとも１日の連続
加水分解操作に充分な能力を有するホッパー１に導入する。ロールタイプのフィ
ーダー３を介して溶解装置４に導入して、ここで、溶解装置４に同様に導入され
るプラントバッテリーリミットからの水凝縮物及び／又は排出凝縮物リサイクル
を使用して濃度約４０％の尿素溶液を生成する。撹拌機５の作用によって尿素の
溶解操作を容易にする。必要であれば、ホッパーの入口にスライド弁２を設置で
きる。
加水分解操作に充分な能力を有するホッパー１に導入する。ロールタイプのフィ
ーダー３を介して溶解装置４に導入して、ここで、溶解装置４に同様に導入され
るプラントバッテリーリミットからの水凝縮物及び／又は排出凝縮物リサイクル
を使用して濃度約４０％の尿素溶液を生成する。撹拌機５の作用によって尿素の
溶解操作を容易にする。必要であれば、ホッパーの入口にスライド弁２を設置で
きる。
【００１５】 このようにして得られた尿素／水溶液をポンプ６によって加水分解装置の操作
圧力まで圧縮し、プレヒーター７によって加水分解温度に予熱する。
圧力まで圧縮し、プレヒーター７によって加水分解温度に予熱する。
【００１６】 本発明の１具体例によれば、加水分解装置の操作条件は下記のとおりである。 圧力 １.９×１０3KPa 温度 195℃ 滞留時間 ４０分
【００１７】 これらの条件下では、原料中の尿素濃度約３０−４０重量％は、加水分解溶液
中では約１−５重量％に減少する。加水分解工程の間に発生したアンモニアを、
バッテリーリミットから来て、加水分解装置８の底に注入される一定量の水蒸気
によって、水溶液からストリップする。水飽和アンモニア及び二酸化炭素からな
る加水分解生成物をライン１０を通って反応区域に運ぶ。水は弁１１を介して膨
張され、大気圧で作動するセパレーター９に送られ、ついで、溶解装置４に再循
環される。主にアンモニア及び水の膨張に由来する蒸気を、環境汚染を回避する
ため、ライン１２を介して加水分解蒸気に添加する。セパレーター９からの水を
ライン１３を介して約100℃の温度で溶解装置４に再循環し、これによって、尿
素に溶液の熱を供給した後、約４０℃の温度で溶液が得られる。
中では約１−５重量％に減少する。加水分解工程の間に発生したアンモニアを、
バッテリーリミットから来て、加水分解装置８の底に注入される一定量の水蒸気
によって、水溶液からストリップする。水飽和アンモニア及び二酸化炭素からな
る加水分解生成物をライン１０を通って反応区域に運ぶ。水は弁１１を介して膨
張され、大気圧で作動するセパレーター９に送られ、ついで、溶解装置４に再循
環される。主にアンモニア及び水の膨張に由来する蒸気を、環境汚染を回避する
ため、ライン１２を介して加水分解蒸気に添加する。セパレーター９からの水を
ライン１３を介して約100℃の温度で溶解装置４に再循環し、これによって、尿
素に溶液の熱を供給した後、約４０℃の温度で溶液が得られる。
【００１８】
本発明の方法が良好に理解されるように、以下に、アンモニア容量100Kg/hに
基づき実施例を示す。
基づき実施例を示す。
【００１９】 プラントに供給した尿素の量は177Kg/hであり、プラントバッテリーリミット
からの凝縮物の量は８７Kg/hである。水のリサイクル量は、溶液中の残留尿素約
４.５Kg/hを含めて150Kg/hである。溶解装置４からの溶液は温度約４０℃及び尿
素濃度約４４重量％であり、ポンプ６に送って圧力を約１.６×１０3KPaに上げ
、プレヒーター７を介して温度約195℃に上げる。溶液を加水分解装置８に送り
、下記の特性を有する加水分解生成物が生成する。 温度 195℃ 圧力 １.５×１０3KPa 組成 ＮＨ3 100Kg/h 24.12重量％ ＣＯ2 129Kg/h 31.24重量％ Ｈ2Ｏ 185Kg/h 44.64重量％ 合計 414Kg/h 100.00重量％
からの凝縮物の量は８７Kg/hである。水のリサイクル量は、溶液中の残留尿素約
４.５Kg/hを含めて150Kg/hである。溶解装置４からの溶液は温度約４０℃及び尿
素濃度約４４重量％であり、ポンプ６に送って圧力を約１.６×１０3KPaに上げ
、プレヒーター７を介して温度約195℃に上げる。溶液を加水分解装置８に送り
、下記の特性を有する加水分解生成物が生成する。 温度 195℃ 圧力 １.５×１０3KPa 組成 ＮＨ3 100Kg/h 24.12重量％ ＣＯ2 129Kg/h 31.24重量％ Ｈ2Ｏ 185Kg/h 44.64重量％ 合計 414Kg/h 100.00重量％
【００２０】 一定の加水分解温度を維持し、反応生成物をストリップするために求められる
加水分解装置８への直接水蒸気流は約155Kg/hである。
加水分解装置８への直接水蒸気流は約155Kg/hである。
【００２１】 本発明の方法の結果として、特に厳格な規制を受けず、従って、特に取り扱い
に関する格別の注意を必要としない尿素用、最もよく使用されている窒素肥料用
の貯蔵設備のみを要求する。本発明の他の重要な利点は、プラント操作が安全で
あること、操作する者による危険な物質の貯蔵が存在しないこと、汚染物質が存
在しないこと、及び従来技術によるアンモニア溶液の使用と比べて設備コストが
低いことである。
に関する格別の注意を必要としない尿素用、最もよく使用されている窒素肥料用
の貯蔵設備のみを要求する。本発明の他の重要な利点は、プラント操作が安全で
あること、操作する者による危険な物質の貯蔵が存在しないこと、汚染物質が存
在しないこと、及び従来技術によるアンモニア溶液の使用と比べて設備コストが
低いことである。
【図１】 本発明の１具体例による方法の概略ダイアグラムを示す図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年５月２４日（２０００．５．２４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ (71)出願人 ＶＩＡ ＡＬＧＡＲＤＩ， ２， Ｉ− 20148 ＭＩＬＡＮＯ， ＩＴＡＬＹ
Claims (8)
- 【請求項１】 アンモニアを燃焼煙道ガス流に注入する燃焼煙道ガスのコンディショニング法
において、尿素を水に溶解させて、溶解尿素溶液を生成し；前記溶解尿素溶液を
加熱、加圧して、加熱、加圧した溶解尿素溶液を生成し；加熱、加圧した前記溶
解尿素溶液中の溶解尿素を加水分解して、アンモニア及び二酸化炭素からなる加
水分解溶液を生成し；前記加水分解溶液を水蒸気と接触させることによって該加
水分解溶液からアンモニア及び二酸化炭素をストリップして、ストリッピング済
み加水分解溶液を残し；前記アンモニア及び二酸化炭素を前記燃焼煙道ガス流に
注入し；及び前記ストリッピング済み加水分解溶液を尿素の溶解のために再循環
することによって改良したことを特徴とする、燃焼煙道ガスのコンディショニン
グ法。 - 【請求項２】 前記溶解尿素溶液が約１０−約７０重量％の範囲の尿素を含有するものである
、請求項１記載の燃焼煙道ガスのコンディショニング法。 - 【請求項３】 前記溶解尿素を約100−約233℃の範囲の温度で加水分解する、請求項１記載の
燃焼煙道ガスのコンディショニング法。 - 【請求項４】 前記溶解尿素を約０.１×１０3−約３.０×１０3KPaの範囲の圧力で加水分解
する、請求項１記載の燃焼煙道ガスのコンディショニング法。 - 【請求項５】 前記ストリッピング済み加水分解溶液を膨張させて、加水分解蒸気を生成し、
該蒸気をアンモニア及び二酸化炭素と合わせ、前記燃焼煙道ガス流に注入する、
請求項１記載の燃焼煙道ガスのコンディショニング法。 - 【請求項６】 前記溶解尿素を約100−約233℃の範囲の温度で加水分解する、請求項２記載の
燃焼煙道ガスのコンディショニング法。 - 【請求項７】 前記溶解尿素を約０.１×１０3−約１.０×１０3KPaの範囲の圧力で加水分解
する、請求項６記載の燃焼煙道ガスのコンディショニング法。 - 【請求項８】 前記ストリッピング済み加水分解溶液を膨張させて、加水分解蒸気を生成し、
該蒸気をアンモニア及び二酸化炭素と合わせ、前記燃焼煙道ガス流に注入する、
請求項７記載の燃焼煙道ガスのコンディショニング法。
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