JP2018153808A - 炭素捕捉 - Google Patents
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Abstract
Description
「アンモニア含有液体」とは、少なくとも1つのアンモニア又はアミン系化合物を含む液体を意味し、アミン系化合物として、以下に限られないが、アンモニウム塩、アンモニウムイオン(NH4 +)、硫酸アンモニウム、亜硫酸アンモニウム及びこれらの組み合わせが挙げられる。液体は水であってもよい。
2.前記1の方法であって、超清浄アンモニア系脱硫後の排煙において、二酸化硫黄濃度は2ppm以下、例えば1ppm以下であり、ダスト濃度は5mg/Nm3以下、例えば2mg/Nm3以下であり、アンモニアスリップは3mg/Nm3以下、例えば1mg/Nm3以下である、方法。
3.前記1の方法であって、二酸化硫黄含有ガスを超清浄アンモニア系脱硫装置に直接導入して二酸化硫黄を除去し、次いで、その後の処理のための炭素捕捉装置に供給する、あるいは前処理後の二酸化硫黄含有ガスを超清浄アンモニア系脱硫装置に導入して二酸化硫黄を除去し、次いで、超清浄アンモニア系脱硫装置により処理された排煙をその後の処理のための炭素捕捉装置に直接供給する、方法。
4.前記3の方法であって、前処理は、ダスト除去、脱窒、脱硫、及び重金属除去の1又は複数を含む、方法。
5.前記1の方法であって、
(A)排煙流を前処理して排煙流中に含まれるダストの一部又は全て、窒素酸化物の一部又は全て、及び/又は重金属の一部又は全てを除去し、排煙流を冷却して、前処理した排煙流を提供する工程;
(B)工程(A)からの前処理した排煙流を超清浄アンモニア系脱硫装置内に供給すること、ここで、排煙流を、亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含み4〜6.4のpHを有する吸収液体で洗浄して、排煙流に含まれるSO2の一部又は全て、及びダストの一部又は全てを除去して、二酸化硫黄濃度が2ppm以下でありダスト濃度が5mg/Nm3以下である処理された排煙流を提供する工程;及び
(C)工程(B)からの処理された排煙流を炭素捕捉装置内に供給して、排煙中に存在する二酸化炭素の一部又は全てを除去する工程
を含む、方法。
6.前記5の方法であって、工程(B)において、吸収、酸化、濃縮及び粒子状物質制御の相乗的制御を実現するために、排煙流を濃縮循環液体、吸収循環液体、及び循環洗浄溶液に連続して接触させ、ここで、吸収循環液体は複数のレベルを有し、その1つ又は複数は亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含み、循環洗浄溶液は複数のレベルを有し、その1つ又は複数は亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含む、方法。
7.前記6の方法であって、1又は複数のレベルの吸収循環液体が、0.3〜3重量%の亜硫酸アンモニウム、及び6〜36重量%の硫酸アンモニウムを含み、5〜6.4のpH値を有し、排煙の流れ方向に沿って、吸収循環液体の個々のレベルの亜硫酸アンモニウム含量が連続して減少する、及び/又は吸収循環液体の個々のレベルのpH値が連続して減少する、方法。
8.前記6の方法であって、1又は複数のレベルの循環洗浄溶液が、0.01〜1重量%の亜硫酸アンモニウム、及び1〜38重量%の硫酸アンモニウムを含み、3〜5.4のpH値を有する、方法。
9.前記1〜8のいずれかの方法であって、超清浄アンモニア系脱硫用装置が、吸収塔、酸化装置、吸収循環装置、及び洗浄循環装置を含み、吸収塔は、底部から頂部に連続して配置された濃縮区画、吸収区画、及び粒子状物質制御区画を含み、濃縮区画、吸収区画、及び粒子状物質制御区画はそれぞれ複数の噴霧層を備え、気体のみを通過させる装置/部品が吸収区画と濃縮区画の間に設けられている、方法。
10.前記9の方法であって、吸収区画が2段で提供され、吸収循環装置が、2段の吸収区画の入口及び出口とそれぞれ接続されて、互いに独立した2段の吸収循環を形成する、第1段吸収循環タンク及び第2段吸収循環タンクである、方法。
11.前記10の方法であって、アンモニア含有吸収剤を、濃縮区画、第1段吸収循環タンク、第2段吸収循環タンク及び酸化装置を含む複数の箇所から添加する、方法。
12.前記9の方法であって、吸収塔の空塔ガス速度は1.5m/秒〜3.5秒/mであり、及び/又は濃縮区画の運転温度は40℃〜75℃であり、及び/又は循環洗浄溶液の温度は30℃〜50℃である、方法。
(A)排煙流を前処理して排煙流中に含まれるダストの一部又は全て、窒素酸化物の一部又は全て、及び/又は重金属の一部又は全てを除去し、排煙流を冷却して、前処理した排煙流を提供すること;
(B)工程Aからの前処理した排煙流を超清浄アンモニア系脱硫装置内に供給すること、ここで、排煙流を、亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含み4〜6.4のpHを有する吸収液体で洗浄して、排煙流に含まれるSO2の一部又は全て、及びダストの一部又は全てを除去して、二酸化硫黄濃度が2ppm以下でありダスト濃度が5mg/Nm3以下である処理された排煙流を提供すること;及び
(C)工程Bからの処理された排煙流を炭素捕捉装置内に供給して、排煙中に存在する二酸化炭素の一部又は全てを除去すること、
の1つ又は複数を含んでもよい。
例1
この例は、排煙処理における超清浄アンモニア系脱硫技術の使用を説明し、生成した処理排煙は炭素捕捉のための炭素捕捉ユニットに直接供給された。
装置中、排煙流は370,000Nm3/hとなるように設計され、SO2濃度は3,200mg/Nm3となるように設計され、合計ダスト濃度は19.8mg/Nm3となるように設計された。
2 酸化装置
3a 排煙
4 濃縮区画
5 吸収区画
6 粒子状物質制御区画
7 吸収循環液体
8 清浄排煙出口
9 排煙入口
10 濃縮噴霧層
11 吸収噴霧層
12 粒子状物質噴霧層a
13 粒子状物質噴霧層b
14 デミスタ
15 循環洗浄溶液
16 第1段吸収循環タンク
17 気液分離器a
18 気液分離器b
19 気液分散促進器
20 炭素捕捉装置
21 アンモニア
22 酸化空気
23 プロセス水
24 硫酸アンモニウム後処理システム
25 第2段吸収循環タンク
26 前処理装置
27 入口CEMS
28 濃縮循環液体
29 洗浄循環タンクA
30 洗浄循環タンクB
Claims (30)
- アンモニア系脱硫用装置であって、
吸収塔;
酸化構成要素;
吸収循環システム;及び
洗浄循環システム
を含み、前記吸収塔は上方向に向かって連続して、
濃縮区画;
吸収区画;及び
粒子状物質制御区画
を含み、前記区画のそれぞれが複数の噴霧層を含み、前記吸収区画と前記濃縮区画の間に配置されたエレメントが気体のみを通過させる、装置。 - 前記吸収区画が、
第1段;及び
第2段
を含み、
前記吸収循環システムが、
前記第1段の入口及び前記第1段の出口と接続され、第1の流体循環を形成する、第1段吸収循環タンク;及び
前記第2段の入口及び前記第2段の出口と接続され、前記第1の流体循環とは独立した第2の流体循環を形成する、第2段吸収循環タンク
を含む、請求項1に記載の装置。 - 前記吸収区画が、
第1段;及び
第2段
を含み、
前記吸収循環システムが、
前記第1段の入口及び前記第1段の出口と接続され、第1の流体循環を形成する、第1段吸収循環タンク;及び
前記第2段の入口及び前記第2段の出口と接続され、第2の流体循環を形成する、第2段吸収循環タンク
を含み、
前記吸収塔の外部に、前記第1の流体循環と前記第2の流体循環の間に流体連通を提供しかつ前記第1の流体循環と前記第2の流体循環の間に物質を取り込まない流体導管は存在しない、請求項1に記載の装置。 - 排煙のアンモニア系脱硫方法であって、
前記排煙を、
吸収塔;
酸化構成要素;
吸収循環システム;及び
洗浄循環システム
を通して流すこと、ここで、前記吸収塔は上方向に向かって連続して、
濃縮区画;
吸収区画;及び
粒子状物質制御区画
を含む、こと、
前記排煙に、前記区画のそれぞれにおいて、複数の噴霧層で、アンモニア含有液体を噴霧すること、及び
気体を前記濃縮区画から前記吸収区画に向かって上方に通過させながら、液体が前記吸収区画から前記濃縮区画に向かって下方に通過することを防止すること
を含む、方法。 - 前記吸収区画が、
第1段;及び
第2段
を含む場合に、
第1段吸収循環タンク及び第2段吸収循環タンクのいずれにおいても、第2の流体循環の吸収循環液体が、第1の流体循環の吸収循環液体と混合しないように、
前記第1段の入口及び前記第1段の出口と接続された前記第1段吸収循環タンクを含む前記第1の流体循環を通して前記吸収循環液体を循環させること;及び
前記第2段の入口及び前記第2段の出口と接続された前記第2段吸収循環タンクを含む前記第2の液体循環を通して前記吸収循環液体を循環させること
をさらに含む、請求項4に記載の方法。 - アンモニア含有吸収剤を、前記濃縮区域の吸収循環液体;前記第1段吸収循環タンクの吸収循環液体;前記第2段吸収循環タンクの吸収循環液体;及び前記酸化構成要素の吸収循環液体のうち1又は複数に添加することをさらに含む、請求項5に記載の方法。
- 前記吸収塔内に前記排煙を1.5m/秒〜3.5m/秒の範囲の空塔ガス速度で流すことをさらに含む、請求項4に記載の方法。
- 前記濃縮区画の温度を40℃〜75℃の範囲に維持することをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 前記粒子状物質制御区画の循環洗浄溶液の温度を30℃〜50℃の範囲に維持することをさらに含む、請求項7又は8のいずれかに記載の方法。
- 前記濃縮区画の温度を40℃〜75℃の範囲に維持することをさらに含む、請求項4に記載の方法。
- 前記粒子状物質制御区画の循環洗浄溶液の温度を30℃〜50℃の範囲に維持することをさらに含む、請求項4又は10のいずれかに記載の方法。
- 排煙からの硫黄及び炭素の排出を制御する方法であって、
前記排煙からの二酸化硫黄をアンモニア含有液体に吸収させること;及び
前記吸収後、前記排煙を炭素捕捉装置に直接供給すること
を含む、方法。 - 前記供給が、前記排煙を前記炭素捕捉装置に通す前に、前記排煙をアルカリ脱硫処理、静電デミスト処理、又は硫酸洗浄処理などの処理を通過させることを含まない、請求項12に記載の方法。
- 前記排煙が、
2ppm以下の二酸化硫黄濃度;
5mg/Nm3以下のダスト濃度;及び
3mg/Nm3以下のアンモニアスリップ
を有する状態で、前記供給が、前記排煙を前記炭素捕捉装置に供給することを含む、請求項12に記載の方法。 - 前記排煙が1mg/Nm3以下のアンモニアスリップを有する、請求項14に記載の方法。
- 前記排煙が2mg/Nm3以下のダスト濃度を有する、請求項14又は15のいずれかに記載の方法。
- 前記排煙が1ppm以下の二酸化硫黄濃度を有する、請求項14、15又は16のいずれか一項に記載の方法。
- 前記吸収において、前記排煙が、前記吸収前に前処理された又は前処理されていない原料である、請求項12に記載の方法。
- 前記吸収の前に、前記排煙を前処理することをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記前処理が、
ダスト、
窒素酸化物、
硫黄酸化物、
重金属、及び
これらの2又はそれより多くの組み合わせ
からなる群の要素の1又は複数を除去することを含む、請求項19に記載の方法。 - 前記吸収の前に、
前記排煙を前処理すること;
前記排煙を冷却すること;及び
前処理した前記排煙をアンモニア系脱硫装置内に向けて、前記吸収を行うこと、ここで、前記排煙が二酸化硫黄濃度及びダスト濃度を有する;
前記脱硫装置内で、前記排煙を、亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含み4〜6.4の範囲のpHを有する吸収液体で洗浄すること;並びに
前記洗浄後、前記供給を行って、二酸化炭素を前記排煙から除去すること
をさらに含み、前記洗浄が、前記二酸化硫黄濃度を2ppm以下に減少させ、前記ダスト濃度を5mg/Nm3以下に減少させる、請求項12に記載の方法。 - 前記前処理が、前記排煙に含まれる、
ダスト、
窒素酸化物、
硫黄酸化物、
重金属、及び
これらの2又はそれより多くの組み合わせ
からなる群の要素の1又は複数を除去することを含む、請求項21に記載の方法。 - 前記吸収が、前記排煙を、
濃縮循環液体、
吸収循環液体、及び
循環洗浄溶液
の順で接触させることを含み、
前記接触が、
前記吸収循環液体を前記装置内で第1の複数のレベルで噴霧すること、及び
前記循環洗浄溶液を前記装置内で第2の複数のレベルで噴霧することを含み、
前記第1の複数のレベルのうち1つのレベルで、前記吸収循環液体が亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含み、
前記第2の複数のレベルのうち1つのレベルで、前記循環洗浄溶液が亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含む、請求項21に記載の方法。 - 前記排煙が上流方向及び下流方向を画定し、
前記第1の複数のレベルのうち前記レベルが上流のレベルであり、
前記第1の複数のレベルのうち前記上流のレベルにおいて、前記吸収循環液体が、
0.3〜3重量%の範囲の亜硫酸アンモニウム、及び
6〜36重量%の範囲の硫酸アンモニウム
を含み、
5〜6.4の範囲のpHを有し、
前記上流のレベルの下流にある、前記第1の複数のレベルの下流のレベルで、前記吸収循環液体の亜硫酸アンモニウム含量が、前記上流のレベルでの亜硫酸アンモニウム含量より小さい、請求項23に記載の方法。 - 第1の複数のレベルで前記吸収循環液体を噴霧することが、上流のレベルと下流のレベルの中間の1より多いレベルで前記吸収循環液体を噴霧することを含み、
前記上流のレベル、前記1より多い中間レベル、及び前記下流のレベルで分注された前記吸収循環液体の亜硫酸アンモニウム含量が、前記下流方向に連続して減少する、請求項23に記載の方法。 - 前記排煙が上流方向及び下流方向を画定し、
前記第1の複数のレベルのうち前記レベルが上流のレベルであり、
前記第1の複数のレベルのうち前記上流のレベルにおいて、前記吸収循環液体が、
0.3〜3重量%の範囲の亜硫酸アンモニウム、及び
6〜36重量%の範囲の硫酸アンモニウム
を含み、
5〜6.4の範囲のpHを有し、
前記上流のレベルの下流にある、前記第1の複数のレベルの下流のレベルで、吸収循環液体のpHが、前記上流のレベルでの吸収循環液体のpHより小さい、請求項23に記載の方法。 - 前記第1の複数のレベルの前記下流のレベルでの前記吸収循環液体の亜硫酸アンモニウム含量が、前記上流のレベルでの亜硫酸アンモニウム含量よりも小さい、請求項26に記載の方法。
- 第1の複数のレベルで前記吸収循環液体を噴霧することが、前記上流のレベルと前記下流のレベルの中間の1より多いレベルで前記吸収循環液体を噴霧することを含み、
前記上流のレベル、前記1より多い中間レベル、及び前記下流のレベルでの吸収循環液体のpHが、前記下流方向に連続して減少する、請求項26に記載の方法。 - 前記上流のレベル、前記1より多い中間レベル、及び前記下流のレベルで分注された前記吸収循環液体の亜硫酸アンモニウム含量が、前記下流方向に連続して減少する、請求項28に記載の方法。
- 前記第2の複数のレベルのうち1つのレベルでの循環洗浄溶液が、
0.01〜1重量%の範囲の亜硫酸アンモニウム、及び
1〜38重量%の範囲の硫酸アンモニウム
を含み、
3〜5.4の範囲のpH
を有する、請求項23に記載の方法。
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