JP2018161650A - アンモニア脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アンモニア脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御する。【解決手段】亜硫酸アンモニウムを含有する吸収循環液を用いて、排煙中の二酸化硫黄を除去することにより、アンモニア脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御するための装置及び方法。効率的な脱硫及びダスト除去は、段状の溶液組成制御及び反応条件制御により達成され得る。同時に、吸収時のアンモニア逃散及びエアロゾル生成を制御することができる。排煙は、予備的な温度低下及び精製を受けてもよく、吸収循環液と微粒子洗浄循環液とに順に接触してもよい。溶液組成及び反応温度のレベルを制御することができる。【選択図】図１

Description

本出願は、２０１７年９月７日に出願された中国特許出願第２０１７１０８００５９９．０号及び２０１８年３月１６日に出願された米国特許出願第１５／９２３，０３１号の利益を主張し、これらの内容の全体は本明細書に組み込まれる。

本開示は、環境技術の分野に関し、詳しくはアンモニア脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御する方法に関する。

世界各国は、様々な程度に二酸化硫黄を排出している。中国の二酸化硫黄の排出量は膨大であり、環境や社会に大きな影響を与えており、２０１４年の二酸化硫黄の総排出量は１９７４万トンであり、また２０１５年には１８５９．１万トンで世界第１位であり、これは大きな経済的損失をもたらし、中国の生態学的環境や国民の健康に深刻な影響を与えている。

現在、多数の比較的成熟した脱硫技術が存在し、その中で湿式脱硫プロセスが最も広く利用されており、世界の脱硫用の総設備容量の約８５％を占めている。一般的な湿式排煙（flue gas）脱硫技術は、石灰石−石膏法、二重アルカリ法、炭酸ナトリウム法、アンモニア法、酸化マグネシウム法などである。アンモニア脱硫はアンモニアを吸収剤として用いる湿式脱硫プロセスであり、この方法は、ＳＯ_２を用いて硫酸アンモニウム肥料を製造することができ、低エネルギー消費、高付加価値、及び資源再生の実現を有する、一種の環境保護的排煙処理方式である。化学工業では生産時に多量のアンモニア排水が発生するため、化学工業におけるボイラ排ガスにアンモニア脱硫を利用することには優れた利点がある。

アンモニア脱硫プロセスは、主として吸収、酸化、及び濃縮（結晶化）の３つの操作を含み、これらは以下の工程により行われる：

二酸化硫黄を亜硫酸アンモニウムで吸収して、亜硫酸アンモニウムと亜硫酸水素アンモニウムの混合溶液を得て、ここにアンモニアを加えて亜硫酸アンモニウムを得る工程：
（ＮＨ_４）_２ＳＯ_３＋Ｈ_２Ｏ＋ＳＯ_２＝２ＮＨ_４ＨＳＯ_３
（ＮＨ_４）_ｘＨ_{（２−ｘ）}ＳＯ_３＋（２−ｘ）ＮＨ_３＝（ＮＨ_４）_２ＳＯ_３

溶液に酸化空気を供給して亜硫酸アンモニウムを酸化して、硫酸アンモニウムを得る工程：
（ＮＨ_４）_２ＳＯ_３＋１／２Ｏ_２＝（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４；及び

硫酸アンモニウム溶液に濃縮、結晶化、固液−分離、及び乾燥を行うことにより、最終生成物である硫酸アンモニウムを得る工程。

吸収、酸化、及び濃縮の３つの操作は一見簡単である。実際には、これらは互いに影響しあう。従来は、吸収効率を確保するために、亜硫酸アンモニウム及び遊離アンモニア含有量を高レベルに維持し、吸収に寄与するが酸化及び濃縮には寄与しない吸収液中の硫酸アンモニウム含有量を低レベルに維持し、吸収液のｐＨを約７に維持しており、それにより吸収時に深刻なアンモニア逃散及びエアロゾルがもたらされた。

従来は、吸収効率を確保するために、吸収温度は、プロセス水で冷却することにより、再加熱器を設置することにより、希硫酸アンモニウム溶液で温度を下げることにより、並びに吸収に寄与するが酸化及び濃縮には寄与しない他の手段を用いて、４０℃以下に調節されていた。低温では、高濃度の亜硫酸アンモニウムは、完全に直接硫酸アンモニウムに迅速に酸化することはできないが、より低濃度の同じものは、酸化、蒸発、及び濃縮プロセスに供することにより生成物を得ることができ、これは、大量の蒸発、大量のエネルギー消費、長い流動プロセス、多くの設備、大きな設置面積、高い運転コスト、及び機器の低い経済効率を伴う。さらには、一般にボイラ排煙の含水量が７％以上に維持される。硫黄回収排ガス、焼却排煙、及び他の産業排ガスの含水量は２５％をはるかに超える。したがって、吸収温度を４０℃以上に低下させることにより吸収効率を慎重に追求すると、エネルギー消費量が高いだけでなく、排煙中の水分も凝縮する。凝縮水は過剰であり、デミスタ（demister）の洗浄、塔壁のすすぎに寄与せず、従って廃水の形で排出する必要がある。

硫酸排ガスのための乾式法では、含水量が低く、二酸化硫黄の濃度が低いため、吸収温度を３０℃〜５０℃に調節することができる。

排煙のアンモニア脱硫プロセスは、以下の技術的課題を含み得る。

１．アンモニア逃散及びエアロゾル
石灰石を原料とする石灰石−石膏法とは異なり、アンモニアは揮発しやすく、遊離アンモニアが吸収液中に存在すると、アンモニア、ＳＯ_２、及びＳＯ_３が同時に気相中に存在する。このため、亜硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムのミストが形成され易く、排煙中の飽和水蒸気がミストを核としてミスト上に凝縮し、こうして濃く白いミストを形成し、これが一方ではアンモニアの損失を引き起こし、他方では２次汚染を引き起こす。

これまでアンモニアの脱硫は有効に普及することはなかったが、その主な理由は、これまでの取り組みが、吸収中に生成されるエアロゾルを捕捉する方法に注目しており、吸収時のエアロゾル生成を抑制又は低下させることには注目しておらず、結果として大規模なシステム投資、高い運転コスト、及び不安定な運転を招いたためである。

２．亜硫酸アンモニウムの酸化
亜硫酸アンモニウムの酸化は他の亜硫酸塩とは異なり、ある濃度のＮＨ_４ ^＋が酸化プロセスに対して制動効果を有する。文献（例えば、Zhou, J., W. Li, and W. Xiao, Kinetics Of Heterogeneous Oxidation Of Concentrated Ammonium Sulfite, Chemical Engineering Science, Volume 55, Issue 23, December 2000, Pages 5637-5641, Pergamon Press, Oxford, England, 2000、その全体は参照により本明細書に組み込まれる）は、この独特の性質を例示している、すなわち、ＮＨ_４ ^＋は水溶液中のＯ_２の溶解を著しく妨げる。塩濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌ（約５％（重量））未満であると、亜硫酸アンモニウムの酸化速度はその濃度の上昇とともに上昇する。この限界を超えると、濃度の上昇とともに酸化速度は低下する。さらに、全アンモニウム塩濃度が３〜４ｍｏｌ／Ｌであり、亜硫酸アンモニウム濃度が０．１５ｍｏｌ／Ｌ未満である場合、溶液の酸化反応は０次高速反応であり、すなわち酸化速度は亜硫酸アンモニウム含有量とは無関係である。

亜硫酸アンモニウムの酸化反応は実際には吸収中にも起きるが、排煙中のＯ_２含有量が低いこと、温度が低いこと、及び反応速度が遅いことのために、酸化速度は一般に連続循環条件では４０％〜７０％である。しかし、後処理プロセス要件を満たすために、酸化速度を９５％以上にさらに向上させることが依然として求められている。したがって、過剰の加圧された酸化空気という条件下で亜硫酸アンモニウムを完全に酸化するために、酸化槽／酸化区画／ジェット酸化装置が使用されており、一部の製造業者は、吸収液に触媒を添加して酸化を促進することを選択している。しかし、これは生成物の品質に影響を与える。

３．アンモニアを含む排煙の回収
他のアルカリ性物質とは異なり、アンモニアは易揮発性である。噴霧塔、充填塔、又はプレート塔のいずれかの従来の向流接触式吸収塔では、脱硫効率及び最終排出指数を確保するために、溶液のｐＨ値は最も高く、ガス相中のＳＯ_２濃度は最も低く、気相中のアンモニアの濃度は、吸収ゾーンの頂部の接触点で最も高くなる。これは、脱硫塔から出る排ガスとともに溢れるアンモニアの量が多いことを意味する。これは、アンモニアの廃棄と損失を引き起こすだけでなく、新しい汚染を引き起こす。

エアロゾル及びアンモニアの逃散問題に関しては、有名な研究機関及びエンジニアリング会社が、湿潤電気、多段階水洗、多段階ミスト除去、又はこれらの組み合わせなどの、上記を制御又は排除するための様々な方式を提案している。しかし、これらの方法は、吸収時のエアロゾル生成及びアンモニア逃散の源からではなく、吸収時のアンモニア逃散及び生成されるエアロゾルをなくす方法のみに注目して問題を処理しようとしており、そのため塔の区画の数がますます多くなり、システムがより複雑になり、これは処理効果が小さいだけでなく、投資額と運転コストを大幅に上昇させる。

アンモニア脱硫装置の吸収、酸化、及び濃縮は互いに作用し、吸収は溶液の高ｐＨ値及び高含有量の亜硫酸アンモニウムを必要とし、酸化は比較的低い総アンモニウム塩濃度及び低亜硫酸アンモニウム含有量を必要とし、濃縮は高い硫酸アンモニウム含有量を必要とする。アンモニア逃散とエアロゾルの制御には、低いｐＨ値及び遊離アンモニアを含まない溶液が必要である。

異なるプロセスのために溶液組成の要件が異なるため、吸収、酸化、及び濃縮の相乗的制御を達成するために、そして投資を削減し、技術プロセスを単純化し、運転の難易度を低減しながら、排出要件を満たすために、エアロゾル生成を制御するためのより合理的な技術が強く求められている。

出願番号ＣＮ０２１３６９０６．２の中国特許は、排煙中のＳＯ_２の除去及び回収のための方法及び装置を開示しており、そこでは、亜硫酸アンモニウムの濃度を０．１％〜５％（ｗｔ）、例えば０．５％〜２．０％に制御して、酸化のための好ましい条件を作り出し、エネルギー消費と酸化の投資を減らし、高い脱硫効率を確保している。吸収液中のアンモニアと硫黄との比は１．３〜１．８（モル比）であり、吸収ガスと液体の比は２０００〜５０００（体積比）である。高温の排煙熱が硫酸アンモニウム溶液を濃縮するために使用され、高温の排煙温度を５０℃〜５５℃に低下させると、硫酸アンモニウムの濃度を４０％〜５０％（ｗｔ）に上昇させることができ、これが硫酸アンモニウム結晶化装置に送られ、処理されて市販の硫酸アンモニウム肥料となる。酸化区画には長手方向の仕切りが設けられており、酸化されていない亜硫酸アンモニウム溶液と酸化された硫酸アンモニウム溶液が可能なかぎり分離され、その結果、逆混合の発生が防止される。この方法では、１）吸収液の濃度が低く、この方法は低硫黄含有排煙にのみ適している、２）この方法は、吸収時のアンモニア逃散及びエアロゾル生成の制御を考慮していないため、再加熱器を設けて白煙を除去する必要がある、３）結晶化は乾燥空気の容量及びダスト含量の影響を受け、結晶化量が少なく安定ではない。

出願番号ＣＮ２０１３１０６３４６７５．７の中国特許は、脱硫脱窒システム、及びそれを用いた脱硫脱窒方法を開示しており、ここで、吸収区画には、１レベルの循環液噴霧層Ｉ、１レベルの循環液噴霧層ＩＩ、充填材吸収層、及び１レベルの循環液噴霧層ＩＩＩが下から上に順に配置されており、ここで、１レベルの循環液噴霧層Ｉは、ＳＯ_２を効率的に吸収する固定アンモニア吸収層であり、前記固定アンモニア吸収層は別のアンモニア吸収循環システムであり、１レベルの循環液噴霧層ＩＩと充填材吸収層はアンモニア逃散の防止及びＳＯ_２の吸収に用いられ、１レベルの循環液噴霧層ＩＩＩはアンモニア逃散の防止に使用される。しかし、その溶液組成は特定されておらず、アンモニアを層状に加えることにより、アンモニア逃散及びエアロゾルを制御する効果は制限される。

出願番号ＣＮ２０１５１０００９６４２．２の中国特許は、超低排出を達成するための超音波による脱硫とダスト除去を統合的に達成する方法を開示し、ここで、温度低下と脱硫に付された排煙は、吸収液滴洗浄システムを提供することにより完全に洗浄され、排煙中の吸収液中の液滴は捕捉、除去され、次にミスト除去される。ミスト除去後、排煙は吸収液の液滴により洗浄され、次にミスト除去される。上記の予備精製された排煙は凝集及び／又は凝固されて、微粒子の粒径が拡大し、拡大した微粒子は凝集及び／又は層デミスタ（layer demister）により除去される。多段階水洗と多段階ミスト除去の使用は、大きな投資と高い運転コストを用いて総ダストを確実に処理することができるが、これは、メカニズムの点から、アンモニア逃散及びエアロゾル生成を制御することはできない。

出願番号ＣＮ２０１５１０６８０５７８．０の中国特許は、アンモニア２重循環脱硫、脱窒、及びダスト除去システムを開示しており、これは、洗浄吸収塔（１）及び酸化循環槽（９）を含み、洗浄吸収塔（１）は、効率的な水ミスト除去区画（２）、増強アンモニアミスト除去区画（３）、吸収液ミスト除去区画（４）、２次吸収区画（５）、１次吸収区画（６）、及び洗浄・降温区画（７）から順になり、排煙が１次吸収区画（６）に入ると、吸収液として密度１．１〜１．１５ｋｇ／ＬでｐＨ値６．５〜７の硝酸アンモニウム含有硫酸アンモニウム溶液を用いて、ＳＯ_２が主に除去され、排煙が２次吸収区画（５）に入ると、吸収液として密度１．０５〜１．１ｋｇ／ＬでｐＨ値５．５〜６の硝酸アンモニウム含有硫酸アンモニウム溶液を用いて、ＳＯ_２が２次的に除去される。この技術的プロセスは複雑であり、吸収中に過剰のアンモニアが使用され、多量のエアロゾル及びアンモニア逃散を伴い、水洗及びミスト除去処理による最終的な排出目標が保証されない。

出願番号ＣＮ２０１６１０３９０１７３．８の中国特許は、超低排出を達成するための６つの勾配精製区画を有する単一の塔を備えた一体化された脱硫及びダスト除去装置を開示しており、これは、酸化区画、濃縮区画、吸収区画、純水洗浄区画、ミスト除去区画、仕切り、及び湿潤電気区画を含む。ここで、ミスト除去された排煙により運ばれる小さな液滴は、湿潤電気区画内の静電吸着作用によりさらに除去され、こうして、排煙の作業条件が変化したときに排煙の排出基準が満たされ、この区画が装置の保証手段として使用される。このプロセスは、大きな投資を必要とし、運転コストが高く、アンモニア逃散及びエアロゾル放出を制御するには有効でない電気的方法である。

出願番号ＣＮ２０１６１０１７７１７８．２の中国特許は、超低排出を達成するための脱硫及びダスト除去プロセスの組み合わせを開示しており、その装置では、脱硫塔（１）；脱硫塔（１）に設けられた排煙入口（２）と排煙出口（９）；洗浄・降温区画（３）、１次吸収区画（４）、２次吸収区画（５）、１次ミスト除去区画（６）、２次ミスト除去区画（７）、及び３次ミスト除去区画（８）が、排煙入口（２）と排煙出口（９）との間の排煙の流れ方向に直列に配置されている。１２０℃〜１８０℃の燃料石炭のＳＯ_２を含む排煙は脱窒・ダスト除去された後、排煙入口（２）から洗浄・降温区画（３）に入り、１２００〜１２５０ｇ／Ｌの密度及び３〜５のｐＨ値を有する硫酸アンモニウム溶液を噴霧され、こうして排煙の温度が４５℃〜６０℃に低下する。排煙が１次吸収区画（４）に流入し、密度が１１００〜１２５０ｇ／ＬでｐＨ値が５．５〜６．５の吸収液を噴霧される。排煙が２次吸収区画（５）に入ると、ｐＨ５．０〜５．８で密度１０３０〜１１００ｇ／Ｌの吸収液を噴霧され、次に排煙は、１次ミスト除去区画（６）、２次ミスト除去区画（７）、３次ミスト除去区画（８）の順に入り、排煙出口（９）から排出される。高温の排煙は、吸収液の密度、ｐＨ値等を制御することにより勾配溶出された後、特有のデミスタ又は他の装置を用いてミスト滴が除去され、排煙中の硫黄、煤塵等が効果的に除去され、こうして超低排出を達成することができる。しかし、このプロセスは溶液組成及び吸収温度を特定しておらず、依然として源からのアンモニア逃散及びエアロゾル生成を制御することができない。

出願番号ＣＮ２０１６１１０１４４３３．８の中国特許は、アンモニア脱硫におけるエアロゾル生成を低下させる方法を開示しており、その具体的な工程は、１）アンモニア水をアンモニア吸収塔に導入し、噴霧洗浄のための１次吸収循環ポンプを始動して、排煙中の大部分のＳＯ_２を脱硫する工程；２）噴霧洗浄のためにアンモニア水をアンモニア吸収塔に導入する工程であり、噴霧液はＳＯ_２排煙とさらに反応して、排煙中の汚染物質が除去される工程；３）２次吸収された排煙を水洗・噴霧装置に通して、排煙中に含まれるエアロゾルなどの不純物を洗浄する工程；４）最後に、水洗された排煙を、洗浄及び噴霧中に排煙中に取り込まれた液体フォームなどの不純物及び残留エアロゾルに対して精製し、清浄排ガスを基準に達するまで排出する工程、である。工程１では、吸収溶液のｐＨ値は厳密に５．５〜６．５に制御され、密度は１．１５〜１．２５ｇ／ｍＬに制御される。工程２では、吸収溶液のｐＨ値は厳密に５．０〜６．０に制御され、密度は１．０〜１．２０ｇ／ｍＬに制御される。この方法は、溶液組成及び吸収温度を特定せず、依然として源からのアンモニア逃散及びエアロゾル生成を完全に制御することができない。また、簡単な水洗処理及びミスト除去処理を受けた排煙は、中国の超低排出標準規格又はそれ以上の要求を満たすことができないか、容易に満たすことができない。

出願番号ＣＮ２０１６１１２０７１８４．４の中国特許は、アンモニア脱硫プロセスにおいて水を節約しエアロゾル現象を制御する方法を開示しており、ここで、ボイラ排煙は脱硫塔に入り、脱硫塔に入ったＳＯ_２含有排煙は、５％〜３５％濃度の硫酸アンモニウム／亜硫酸アンモニウム溶液の噴霧液を噴霧され、次に充填材層を通過し、充填材層上の冷却水と接触し、次に水洗・噴霧層と接触し、この間、充填層の底部の冷却水は水洗液集積皿に落下して冷却水塔に逆流した後、水洗槽に入り、再利用のために水洗水注入ポンプを用いて水洗・噴霧層に導入される。このシステムは、単純な流れプロセス、良好な冷却効果、及び低い運転コストなどの利点を有し、噴霧冷却水は、ボイラ排煙中の（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４粒子、ＳＯ_２、ＮＨ_３等の物質を吸収し、ボイラ排煙中の飽和水蒸気は（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４粒子をコアとして用いて凝縮して水滴を形成し、こうしてボイラ排煙中の（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４粒子が捕捉され、それによりエアロゾル生成が抑制され、アンモニア脱硫プロセスで排出されるボイラ排煙中の粒子濃度が３０ｍｇ／ｍ^３未満となる。このプロセスは、溶液組成、ｐＨ値、及び吸収温度を特定しておらず、依然として源からのアンモニア逃散及びエアロゾル生成を完全に制御することができず、さらに低温洗浄のエネルギー消費が大きく、精製排煙中の粒子濃度は３０ｍｇ／ｍ^３未満であり、これは最新の排出基準を満たすことができない。

出願番号ＣＮ２０１３１０３４０８８５．５の中国特許は、アンモニア脱硫におけるエアロゾル放出を制御する方法とそのための専用の吸収塔を開示しており、ここで、霧状化水の噴霧と降温処理を受け、１００〜１２０℃に冷却された排煙が、脱硫吸収塔の脱硫ゾーンに流入した後、底から上までの脱硫ゾーン中の排煙は、上から下に排出される脱硫液向流と接触して、排煙中のＳＯ_２は吸収され、充填材又はふるいプレートが脱硫ゾーン内に設けられ、脱硫後の排煙は充填材洗浄ゾーンに入り、そこに洗浄水が注入されて、アンモニア脱硫で生成した粗粒のエアロゾルが除去される。脱硫処理と粗粒化エアロゾル除去後の排煙は水蒸気相転移ゾーンに入り、水蒸気相転移ゾーンの中央部に水蒸気が注入されて、水蒸気相転移に必要な過飽和水蒸気環境が確立され、その結果、除去されなかった細かいエアロゾル粒子が凝縮して成長し、水蒸気相転移ゾーンの排煙出口でワイヤメッシュデミスタにより除去される。精製された排煙は、脱硫吸収塔の上部の排煙出口から煙突を介して排出される。排煙の空塔ガス速度は２．０〜３．０ｍ／秒であり、作動液体対空気比は２〜８Ｌ／Ｎｍ^３であり、脱硫液のｐＨは５．２〜６．０で温度は４５℃〜５５℃である。脱硫液中の脱硫剤は過飽和に対して１０重量％の硫酸アンモニウム又は亜硫酸アンモニウムであり、充填材洗浄ゾーンにおける洗浄水噴霧液体−気体比は０．６〜３．０Ｌ／Ｎｍ^３であり、充填材層を通して洗浄された排煙温度は５０℃〜５５℃に低下され、一実施態様において、吸収塔出口で、ＰＭ_１０の最小質量濃度は４５ｍｇ／ｍ^３であり、最小ＳＯ_２濃度は１３５ｍｇ／Ｎｍ^３である。この方法は、依然として源からのアンモニア逃散及びエアロゾル生成を完全に制御することができず、さらに、精製排煙中の粒子及びＳＯ_２は最新の排出基準を満たすことができず、気相転移のエネルギー消費が高い。

出願番号ＣＮ２０１６１０９６６０３３．０の中国特許は、アンモニア脱硫におけるエアロゾルを除去するための装置及び方法を開示しており、この装置は、脱硫塔（１）を備え、ここで、脱硫塔（１）の内部は、吸収反応ゾーン（２）、酸化水洗ゾーン（３）、及び水洗・精製ゾーン（４）を下から上に順に備え；酸化水洗ゾーン（３）内に酸化水洗噴霧層（２２）が設けられ、酸化水洗循環液に溶解した硫酸アンモニウム濃度は３％以下に制御され；水洗及び精製の温度は５０℃以下であり；強酸化剤には過酸化水素又は次亜塩素酸塩が含まれる。この方法は、溶液組成、ｐＨ値、及び吸収温度を特定しておらず、依然として源からのアンモニア逃散及びエアロゾル生成を完全に制御することができず、さらに酸化・水洗への投資が大きく、運転コストが高く、特定の安全リスクがある。

本発明の目的及び利点は、以下の詳細な説明を添付の図面と併せて検討することにより明らかになるであろう。図面中、同様の参照符号は全体を通じて同様の部分を示す。

図１は本発明の原理に従う装置及び方法の概略図である。

図２は例１の概略図である。

図３は例２の概略図である。

定義
「アンモニア逃散」とは、気体流の排気とともに逃散するアンモニア又は１若しくは複数のアンモニア／アミン含有種を意味する。種は、気体流に添加されたアンモニア又はアンモニア／アミン含有種に由来する。

「ダスト」とは、取り扱い時、処理時、又は接触時に、気体流に沿って漂うのに十分微細な粒子状物質を意味し、特に限定されるものではないが、固体エアロゾル粒子及び液体エアロゾル粒子を含むエアロゾル、すす、炭、不燃焼石炭、微細鉱物、砂、砂利、塩、及びこれらの組み合わせが挙げられる。

「排気」とは、工業プロセス又は化学プロセスを出る気体の流れを意味し、特に限定されるものではないが、オーブン、炉、ボイラ、及び／又は発電機からの排煙、テールガス、排ガスが挙げられる。排気は、空気と可燃性材料の燃焼から生じた燃焼生成物、化学プロセスからの残留物質を含んでもよく、これらとして水、窒素、及び汚染物質例えば粒子状物質、すす、一酸化炭素、窒素酸化物、及び硫黄酸化物などを挙げることができる。１つのプロセスの排気は、別のプロセスへの気体の投入であってもよい。

「酸化速度」とは、同定されたより酸化された種に変換された所定の材料の百分率（モルパーセントで計算される）を意味する。例えば、アンモニア含有種と硫黄酸化物とを含む混合物において、混合物のＸモル％が硫酸アンモニウムであり、Ｙモル％が亜硫酸アンモニウムであり、Ｚモル％が、硫酸アンモニウムより大きい酸化電位を有する他のアンモニア、硫黄、及び／又は酸素含有種である場合、硫酸アンモニウムは同定された最も酸化された種であるため、混合物の酸化速度はＸモル％となる。

「アンモニアの回収率」とは、気体洗浄プロセスに添加されたアンモニアが、次にプロセスから捕捉及び抽出される画分又は百分率を意味する。

「噴霧被覆率」はノズル又はノズル配列からの噴霧の発散である。発散が大きいほど噴霧被覆率は大きくなる。

本願の他の箇所の上記定義又は記載が、一般に使用されるか、辞書に記載されているか、又は参照により本願に組み込まれた情報に記載されている意味（明示的又は黙示的）と整合しない場合、本願及び特許請求の範囲の用語は特に、一般的な定義、辞書の定義、又は参照により本願に組み込まれたものの定義に従うのではなく、本願の定義又は記載に従う解釈によると理解される。特許請求の範囲の用語が辞書に従い解釈されると理解される場合のみ、Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th Edition, 2005, (John Wiley & Sons, Inc.)に定義が提供されていればその定義が支配する。

本願に開示された全ての範囲及びパラメータは、そこに包含されるあらゆる全ての部分的な範囲、及び端点間の全ての数字を包含すると理解される。例えば、記載された範囲が「１〜１０」であるときは、最小値１と最大値１０の間（両端も含む）のあらゆる全ての部分的範囲、すなわち、１又はそれより大きい最小値（例えば１〜６．１）から始まり、１０又はそれより小さい最大値（例えば２．３〜９．４、３〜８、４〜７）で終わる全ての部分的範囲、そして範囲内に含まれる各数字１、２、３、４、５、６、７、８、９及び１０を含むものと理解しなければならない。本願中の全ての百分率、比、及び割合は他に特定されていない限り重量による。他に明示的に記載されていない限り、用語「分子量」とは重量平均分子量（Ｍｗ）を意味する。

アンモニア脱硫におけるエアロゾル生成を制御するための装置及び方法が提供される。装置及び方法は、ガス精製除去システムを含むことができる。ガス精製除去システムは、排煙にアンモニウム塩勾配を適用するように構成することができる。装置及び方法は、酸化システムを含むことができる。装置及び方法は、補助システムを含むことができる。

酸化システムは、投入アンモニウム溶液の酸化を強制して、異なる酸化度のアンモニウム溶液の複数の産出物（output）が生じるように構成された酸化容器を含むことができる。酸化容器は、勾配を規定するためにガス精製除去システムに産出物を提供することができる。

補助システムは、硫酸アンモニウム後処理システムを含むことができる。補助システムは、アンモニア供給システムを含むことができる。補助システムは、プロセス水システムを含むことができる。

装置は、塔を含むことができる。塔は、ガス精製除去システムを収容することができる。塔は、予備洗浄ゾーンを含むことができる。塔は、吸収ゾーンを含むことができる。塔は、微粒子制御ゾーンを含むことができる。

装置は、吸収ゾーンと予備洗浄ゾーンとの間に配置された構成要素を含むことができる。構成要素は、気体のみを通過させることができてもよい。装置は、複数の噴霧層を含むことができる。予備洗浄ゾーンは、前記複数の噴霧層の噴霧層を含むことができる。吸収ゾーンは、前記複数の噴霧層の噴霧層を含むことができる。微粒子制御ゾーンは、前記複数の噴霧層の噴霧層を含むことができる。塔は、噴霧層への溶液組成物の分割制御を提供するように構成することができる。分割制御は、異なる組成を異なる噴霧層に提供することを含んでもよい。異なる組成は、勾配を選択又は調整するように選択又は調整されてもよい。

酸化システムは、噴霧層を含むことができる。酸化システムは、（ａ）異なる噴霧層で噴霧された液体と、（ｂ）その個々の異なる噴霧層における排煙と、の間の相互作用を制御して、液体を自然酸化させ、アンモニウム溶液の酸化度の異なる複数の産出物を与えて勾配を規定するように構成することができる。

酸化システムは、勾配を制御するために、予備洗浄ゾーン、吸収ゾーン、及び微粒子制御ゾーンのうちの１又は複数の、運転温度を制御するように構成することができる。

酸化システムは、強制酸化容器を含まない酸化システムであってもよい。

酸化システムは、予備洗浄液を吸収ゾーンに送るように構成することができる。

各ゾーンは、単一の噴霧層を含むことができる。各ゾーンは、複数の噴霧層を含むことができる。

装置は、吸収ゾーンと微粒子制御ゾーンとの間に配置された構成要素を含むことができる。構成要素は、気体のみを通過させることができる。

装置は、吸収ゾーン内に配置された構成要素を含むことができる。構成要素は、気体のみを通過させることができる。

装置は、微粒子制御ゾーン内に配置された構成要素を含むことができる。構成要素は、気体のみを通過させることができる。

装置は、複数のデミスタ層を含むことができる。前記複数のデミスタ層のあるデミスタ層を、微粒子制御ゾーン内に配置することができる。前記複数のデミスタ層のあるデミスタ層は、予備洗浄ゾーンと吸収ゾーンの各噴霧層に配置することができる。

複数のデミスタ層のうちのあるデミスタは、バッフルを含むことができる。

複数のデミスタ層のうちのあるデミスタは、リッジを含むことができる。

複数のデミスタ層のうちのあるデミスタは、充填材を含むことができる。

複数のデミスタ層のうちのあるデミスタは、ワイヤメッシュを含むことができる。

複数のデミスタ層のうちのあるデミスタは、１又は複数のバッフル、リッジ、充填材、及びワイヤメッシュの組合せを含むことができる。

吸収ゾーンの各噴霧層は、０．２Ｌ／Ｎｍ^３以上の液体−気体比を有することができる。吸収ゾーンの各噴霧層は、１１０％以上の噴霧被覆率を有することができる。

微粒子制御ゾーンの各噴霧層は、０．１Ｌ／Ｎｍ^３以上の液体−気体比を有することができる。微粒子制御ゾーンの各噴霧層は、１０５％以上の噴霧被覆率を有することができる。

吸収ゾーンの各噴霧層は、０．２Ｌ／Ｎｍ^３以上の液体−気体比、及び１１０％以上の噴霧被覆率を有することができ、微粒子制御ゾーンの各噴霧層は、０．１Ｌ／Ｎｍ^３以上の液体−気体比、及び１０５％以上の噴霧被覆率を有することができる。

酸化システムは、複数の区画を含むことができる。各区画は、異なる組成のアンモニウム塩に対応することができる。酸化システムは、アンモニウム塩勾配を形成するために、複数の組成のうちのある組成を微粒子洗浄循環液及び吸収循環液に提供するように構成することができる。

区画は、酸化システムの層により画定されてもよい。

区画は、酸化システムの構成要素により画定されてもよい。

区画は、酸化システム中の異なる位置を占めることができる。

酸化システムは、気−液分散促進器の０、１、２、３、４、５、又はそれ以上の層を含むことができる。

酸化システムは、液体段を含むことができる。液体段は、３ｍを超える高さを有することができる。酸化システムは、２０％以上の過剰な酸化空気を提供するように構成することができる。

塔は、予備洗浄ゾーン内で循環洗浄液を用いて排煙を冷却して洗浄し、同時に循環洗浄液の濃度を上昇させるように構成することができる。塔は、排煙を吸収ゾーンを通過させるように構成することができ、ここで、排煙は吸収循環液により洗浄され脱硫される。塔は、排煙を微粒子制御ゾーンを通過させるように構成することができ、ここで、微粒子は微粒子循環洗浄液により除去される。塔は、排煙を排出するように構成することができる。塔は、微粒子循環洗浄液から予備洗浄ゾーン内の循環洗浄液を補充するように構成することができる。塔は、塔壁面上の汚れをすすぐように構成することができる。塔は、吸収循環液を補充するように構成することができる。塔は、酸化システム内の吸収循環液を酸化するように構成することができる。塔は、異なるゾーンに分配するために、酸化システムから異なる区画で、異なる組成の循環液を引き出すように構成することができる。

微粒子循環洗浄液は、循環洗浄液補充流体の主要成分でもよい。

塔は、微粒子循環洗浄液を噴霧することにより、汚れをすすぐように構成することができる。汚れは化学的汚れであってもよい。汚れは物理的汚れであってもよい。汚れは塔の内部上にあってもよい。汚れは、塔内部の構造物上にあってもよい。

塔は、プロセス水を噴霧することにより、汚れをすすぐように構成することができる。

塔は、微粒子制御ゾーンからの液体を用いて、吸収循環液を補充するように構成することができる。

塔は、プロセス水を用いて吸収循環液を補充するように構成することができる。塔は、微粒子制御ゾーンからの液体を用いてプロセス水を補充するように構成することができる。

塔は、１〜５ｍ／秒の範囲の空塔排煙速度を提供するように構成することができる。

塔は、予備洗浄ゾーンに４０℃〜８０℃の範囲の温度を提供するように構成することができる。

塔は、３０，０００ｍｇ／Ｎｍ^３という高いＳＯ_２濃度を有する排煙を受け取るように構成することができる。

塔は、ＧＢ１３２２３−２０１１、「火力発電所の大気汚染物質排出基準、中華人民共和国環境保護省２０１１年」（Emission Standard Of Air Pollutants For Thermal Power Plants, Ministry of Environmental Protection of The People’s Republic of China, 2011）（その全体が参照により本明細書に組み込まれる）の全ての排出基準に適合する精製された排煙を排出するように構成することができる。例えばＧＢ１３２２３−２０１１は、中国の主要な地域では、石炭焚きボイラからのダスト、二酸化硫黄、窒素酸化物の排出量がそれぞれ２０、５０、１００ｍｇ／Ｎｍ^３以下（６％の酸素含有量、乾燥基準）であることを要求している。また、「環境と開発第１６４号」（Environment and Development No. 164）（「石炭火力発電所の超低排出・省エネルギー作業計画の全面実施」（Full Implementation Of The Work Plan For Ultra-Low Emission And Energy Conservation Of Coal-Fired Power Plants）、環境保護省、開発、改革委員会、中華人民共和国エネルギー局、２０１５年１２月１１日公表、その全体は参照により本明細書に組み込まれる）に従って、中国では２０２０年までに、石炭火力発電所は超低排出を達成しなければならない（すなわち、酸素含有量が６％のもとで、ダスト、二酸化硫黄、窒素酸化物排出濃度は、１０、３５、５０ｍｇ／ｍ^３以下でなければならない）。また、ＰＣＴ／ＵＳ２００２／０３９０９５（これは、以下のように気体流からＳＯ_２／ＮＯ／ＮＯ_２を除去する方法を含む：
Ａ．気体流の一部又は全てを酸化してＮＯ_２にし、次に、
Ｂ．気体流中のＳＯ_２、ＮＯ、及びＮＯ_２の一部又は全てを、アンモニアを含有しｐＨ６〜８である洗浄液で洗浄し、
Ｃ．エアロゾル除去装置を使用して、洗浄工程で発生したアンモニアエアロゾルの一部又は全てを除去し、
Ｄ．洗浄液から硫酸アンモニウムを肥料として取り出す）に記載されたアンモニア系脱硫及び静電ミスト除去と比較して、この塔は、建設費が１０〜２０％少なく、運転コストが５〜１０％少なく、性能一価格比が１５〜３０％少なくなり得る。

塔は、２００ｍｇ／Ｎｍ^３以下のＳＯ_２濃度を有する排煙を排出するように構成することができる。塔は、１００ｍｇ／Ｎｍ^３以下のＳＯ_２濃度を有する排煙を排出するように構成することができる。塔は、３５ｍｇ／Ｎｍ^３以下のＳＯ_２濃度を有する排煙を排出するように構成することができる。塔は、５ｍｇ／Ｎｍ^３以下のＳＯ_２濃度を有する排煙を排出するように構成することができる。

塔は、エアロゾルを含む２０ｍｇ／Ｎｍ^３以下の総ダスト濃度を有する排煙を排出するように構成することができる。塔は、エアロゾルを含む１０ｍｇ／Ｎｍ^３以下の総ダスト濃度を有する排煙を排出するように構成することができる。塔は、エアロゾルを含む５ｍｇ／Ｎｍ^３以下の総ダスト濃度を有する排煙を排出するように構成することができる。塔は、エアロゾルを含む２ｍｇ／Ｎｍ^３以下の総ダスト濃度を有する排煙を排出するように構成することができる。

塔は、５ｍｇ／Ｎｍ^３以下のアンモニア濃度を有する排煙を排出するように構成することができる。塔は、２ｍｇ／Ｎｍ^３以下のアンモニア濃度を有する排煙を排出するように構成することができる。

塔は、１ｍｇ／Ｎｍ^３以下のアンモニア濃度を有する排煙を排出するように構成することができる。

塔は、０．５ｍｇ／Ｎｍ^３以下のアンモニア濃度を有する排煙を排出するように構成することができる。

装置は乾燥装置を含むことができる。乾燥装置は、吸収液を受けるように構成することができる。乾燥装置は、循環液からのイオンを含む固体生成物を生成するように構成することができる。イオンは塩化物イオンを含んでよい。イオンはフッ化物イオンを含んでよい。

乾燥装置は、循環液塩化物イオン濃度を５０，０００ｍｇ／Ｌ未満に低下させるように構成することができる。乾燥装置は、循環液フッ化物イオン濃度を２０，０００ｍｇ／Ｌ未満に低下させるように構成することができる。乾燥装置は、循環液フッ化物イオン濃度を３００〜３０００ｍｇ／Ｌに低下させるように構成することができる。乾燥装置は、循環液塩化物イオン濃度を１０，０００〜３１，０００ｍｇ／Ｌに低下させるように構成することができる。

塔は、吸収ゾーンの噴霧層に、硫酸アンモニウムと亜硫酸アンモニウムの質量分率比が１．５〜１９９：１の範囲である吸収循環液を噴霧するように構成することができる。

塔は、微粒子吸収ゾーンの噴霧層に、硫酸アンモニウムと亜硫酸アンモニウムの質量分率比が３〜１，９９９：１の範囲である微粒子循環洗浄液を噴霧するように構成することができる。

この方法は、アンモニウム塩勾配を排煙に適用することを含むことができる。この方法は、反応条件勾配を排煙に適用することを含むことができる。

アンモニウム塩勾配を適用することは、第１段で第１のアンモニウム塩濃度を適用することを含むことができる。アンモニウム塩勾配を適用することは、第２段で第２のアンモニウム塩濃度を適用することを含むことができる。排煙に関して、第１段は第２段より上流であってもよい。

塩は亜硫酸アンモニウムを含むことができる。塩は亜硫酸水素アンモニウムを含むことができる。塩は硫酸アンモニウムを含むことができる。

第１の濃度は、第２の濃度よりも高くてもよい。

第１段で第１のアンモニウム塩濃度を適用することは、二酸化硫黄吸収プロセスで排煙吸収循環液に噴霧することを含むことができる。

第２段で第２のアンモニウム塩濃度を適用することは、二酸化硫黄吸収プロセスで排煙吸収循環液に噴霧することを含むことができる。

第１段で第１のアンモニウム塩濃度を適用することは、微粒子洗浄プロセスで排煙微粒子洗浄循環液に噴霧することを含むことができる。

第２段で第２のアンモニウム塩濃度を適用することは、微粒子洗浄プロセスで排煙微粒子洗浄循環液に噴霧することを含むことができる。

反応条件勾配を適用することは、第１段で第１の温度を提供することを含むことができる。反応条件勾配を適用することは、第２段で第２の温度を提供することを含むことができる。排煙に関して第１段は第２段より上流であってもよい。

第１の温度は、第２の温度よりも高くてもよい。

第１段で第１の温度の提供することは、二酸化硫黄吸収プロセスにおいて第１の温度を設定することを含むことができる。第２段で第２の温度を提供することは、微粒子洗浄プロセスにおいて第２の温度を設定することを含むことができる。

反応条件勾配を提供することは、第１段で第１のｐＨを提供することを含むことができる。反応条件勾配を適用することは、第２段で第２のｐＨを提供することを含むことができる。排煙に関して第１段は第２段より上流であってもよい。

第１のｐＨは、第２のｐＨよりも高くてもよい。

第１段で第１のｐＨを提供することは、二酸化硫黄吸収プロセスにおいて排煙吸収循環液に噴霧することを含むことができる。

第２段で第２のｐＨを提供することは、二酸化硫黄吸収プロセスにおいて排煙吸収循環液に噴霧することを含むことができる。

第１段で第１のｐＨを提供することは、微粒子洗浄プロセスにおいて排煙微粒子洗浄循環液に噴霧することを含むことができる。

第２段で第２のｐＨを提供することは、微粒子洗浄プロセスにおいて排煙微粒子洗浄循環液に噴霧することを含むことができる。

この方法は、排煙を冷却及び精製することを含むことができる。この方法は、冷却及び精製の後に、二酸化硫黄を吸収することを含むことができる。この方法は、吸収後、微粒子洗浄循環液で排煙を除去することを含むことができる。アンモニウム塩勾配を適用することは、精製及び冷却の後に行うことができる。吸収及び除去の両方は、亜硫酸アンモニウムの噴霧を含むことができる。吸収及び除去の両方は、硫酸アンモニウムの噴霧を含むことができる。

吸収は、排煙吸収循環液に噴霧することを含むことができる。微粒子洗浄循環液は、排煙吸収循環液のｐＨよりも低いｐＨを有してもよい。微粒子洗浄循環液は、吸収循環液の亜硫酸アンモニウム濃度より低い亜硫酸アンモニウム濃度を有することができる。

反応条件は、温度勾配であってもよい。温度勾配は、吸収温度及び洗浄温度により規定することができる。反応条件勾配を適用することは、エネルギー消費を低減するために吸収温度及び洗浄温度を制御することを含むことができる。反応条件勾配を適用することは、吸収効率を維持することを含むことができる。反応条件勾配を適用することは、アンモニア逃散の限界を維持することを含むことができる。反応条件勾配を適用することは、エアロゾル逃散の限界を維持することを含むことができる。

吸収温度は、３０℃〜７０℃の範囲であってもよい。

吸収温度は、３５℃〜６０℃の範囲であってもよい。

吸収温度は、４５℃〜５５℃の範囲であってもよい。

洗浄温度は、２８℃〜６８℃の範囲であってもよい。

洗浄温度は、３０℃〜５５℃の範囲であってもよい。

洗浄温度は、４０℃〜５０℃の範囲であってもよい。

吸収は、下側の段に吸収循環液を噴霧することを含むことができる。吸収は、排煙に関して下側の段より下流である上側の段で吸収循環液を噴霧することを含むことができる。下側の段及び上側の段の一方又は両方の吸収循環液は、０．１５％〜４．９５％の亜硫酸アンモニウムを含むことができる。下側の段及び上側の段の一方又は両方の吸収循環液は、５％〜３８％の硫酸アンモニウムを含むことができる。下側の段及び上側の段の一方又は両方の吸収循環液は、４〜６．６の範囲のｐＨ値を有することができる。上側の段の吸収循環液の亜硫酸アンモニウム濃度は、下側の段の吸収循環液の亜硫酸アンモニウム濃度よりも低くてもよい。

上側の段の吸収循環液のｐＨは、下側の段の吸収循環液のｐＨよりも低くてもよい。

吸収は、下側の段で吸収循環液を噴霧することを含むことができる。吸収は、排煙に関して下側の段より下流である上側の段で吸収循環液を噴霧することを含むことができる。下側の段及び上側の段の一方又は両方の吸収循環液は、０．１５％〜４．９５％の亜硫酸アンモニウムを含むことができる。下側の段及び上側の段の一方又は両方の吸収循環液は、５％〜３８％の硫酸アンモニウムを含むことができる。下側の段及び上側の段の一方又は両方の吸収循環液は、４〜６．６の範囲のｐＨ値を有することができる。上側の段の吸収循環液のｐＨは、下側の段の吸収循環液のｐＨよりも低くてもよい。

吸収は、１つの段で吸収循環液を噴霧することを含むことができる。

吸収は、２つの段のみで吸収循環液を噴霧することを含むことができる。

除去の段で、微粒子洗浄循環液は、０．００３％〜１％の亜硫酸アンモニウムを含むことができる。除去の段で、微粒子洗浄循環液は、０．３％〜３８％の硫酸アンモニウムを含むことができる。除去の段で、微粒子洗浄循環液は、３〜５．４の範囲のｐＨを有することができる。

除去は、２つの段で微粒子洗浄循環液を噴霧することを含むことができる。複数の段のうちのある段で、微粒子洗浄循環液は０．１％〜１％の亜硫酸アンモニウムを含むことができる。複数の段のうちのある段で、微粒子洗浄循環液は５％〜３８％の硫酸アンモニウムを含むことができる。

前記装置及び方法は、源でアンモニア逃散とエアロゾル生成を制御することを提供し、ここで、排煙中の二酸化硫黄は、亜硫酸アンモニウム含有吸収液を用いて除去され、アンモニア脱硫は、吸収循環液にアンモニアを添加して、アンモニアを亜硫酸アンモニウムに変換することにより行われる。さらに、段状の溶液組成の制御と反応条件制御を使用して、吸収、酸化、及び濃縮の相乗的制御を達成することができる。これは、本開示の技術的プロセス、投資の低減、及び技術の形成を単純化することができる。

以下のような本発明の例示的な原理は、単独で又は組み合わせて、又は本明細書に例示された他の原理と組み合わせて使用することができる。
１．ガス精製プロセスは、吸収循環及び微粒子洗浄循環を含んでもよく、ガス精製中の循環液は、吸収循環液及び微粒子洗浄循環液を含んでもよい。吸収循環液は、主として脱硫と、脱硫時のエアロゾル生成の制御に使用することができる。微粒子洗浄循環液は、微粒子制御を行っている間に、脱硫効率をさらに上げることができる。
２．吸収時のアンモニア逃散及びエアロゾルを減少し、吸収ゾーンのミスト除去後の出口における総ダストが１００ｍｇ／Ｎｍ^３以下となるように、反応条件を制御してもよく、吸収循環液のｐＨ値を６．６以下に下げてもよく、吸収温度を３０℃〜７０℃に制御してもよい。これは、エネルギー消費を低減し、排水の放出を低減又は回避し、装置の長期間の安定した運転を提供することができる。
３．吸収循環液の亜硫酸アンモニウム含有量を制御することができる。これは、吸収時のエアロゾル生成を制御し、酸化に対する好適な条件を作り出し、エネルギー消費を低減し酸化に関連するコストを低減することができる。
４．排煙の熱を硫酸アンモニウム溶液の濃縮に使用することができる。吸収循環液の硫酸アンモニウム含有量は、一般に５％以上、例えば１５％〜３５％以上に増加させることができる。これは、濃縮プロセスを助けながら、吸収効率を維持し、エアロゾル生成の制御を維持することができる。１０，０００ｍｇ／Ｎｍ^３を超えるＳＯ_２濃度を有する未処理排煙のみを受け入れるように構成されたプロセスは、飽和による結晶化を必要とする。より高いＳＯ_２濃度を有する排煙については、溶液の一部を処理のために蒸発結晶化装置に送ることにより、硫酸アンモニウム後処理システムにおける投資及びエネルギー消費を低減することができる。
５．様々な層、様々な装置、又はその両方を含んでもよい酸化システムは、所望の溶液組成制御に従って実施することができる。微粒子洗浄循環液及び吸収循環液は、酸化システムの酸化容器から、それぞれ様々な層又は様々な装置に対応して、様々な位置で取り出すことができる。

吸収時のエアロゾル生成の制御は、開示されたプロセスを補助することができる。制御手段は、溶液組成の正確な分割制御を含むことができる。吸収循環液は、１つの段又は複数の段を備えることができる。１又は複数の段は、亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含むことができ、微粒子洗浄循環液は１又は複数の段を備えることができる。１又は複数の段は、亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含むことができる。微粒子洗浄循環液は、吸収循環液のｐＨ値よりも低いｐＨ値を有することができ、吸収循環液中の亜硫酸アンモニウム含有量よりも少ない亜硫酸アンモニウム含有量を有することができる。吸収温度を適切な範囲に制御して、吸収効率を確保しつつアンモニア逃散及びエアロゾルを制御しながら、エネルギー消費を低減することができ、吸収ゾーンのミスト除去後の出口の総ダストを１００ｍｇ／Ｎｍ^３以下とすることができる。

分割溶液組成は、酸化容器を介した強制酸化及び／又は自然酸化及び／又は予備洗浄液を吸収ゾーンに入れること、及び／又は運転温度を制御することにより制御することができる。

吸収温度は、プロセス水冷却や冷風との混合などの従来の手段により低下させることができ、熱風と混合するなどの従来の手段により増加させることができる。

アンモニア脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御する方法は、亜硫酸アンモニウムを含む吸収循環液で排煙中の二酸化硫黄を除去することにより、アンモニア脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御する方法を含むことができる。

エアロゾルは、高温の排煙中の循環吸収液滴を蒸発させて析出した固体結晶粒と、循環吸収液中のアンモニア水の揮発から逃散した気体ＮＨ_３と排煙中のＳＯ_２とを反応させて生成した固体粒子状物質を含んでもよく、これらは、主に（ＮＨ_４）_２ＳＯ_３、ＮＨ_４ＨＳＯ_３、ＮＨ_４ＨＳＯ_４、及び（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４から構成される。循環吸収液のｐＨ値が高いほど、及び／又は運転温度が高いほど、エアロゾルがより深刻になる。

エアロゾルは、出口での総ダスト含有量と特定の関係を有し、エアロゾル含有量が高いほど、出口での総ダスト含有量が高い。エアロゾルを制御できないか制御しない装置は、例えば、ＧＢ１３２２３−２０１１などの超低排出要件を満たすことができず、大気中に放出されたときに精製排煙が「白い龍」を形成する可能性がある。これは、数キロメートル又は数十キロメートルにも及ぶことがあり、深刻な煙霧汚染を引き起こす。

効率的な脱硫及びダスト除去は、段状の溶液組成の制御及び反応条件の制御により達成することができ、同時にアンモニア逃散とエアロゾル生成を制御することができる。

段状の溶液組成制御は、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウム、又はこれらの組み合わせの濃度勾配制御を含み得る。

予備的な温度低下及び精製を受けた排煙は、吸収循環液及び微粒子洗浄循環液と順に接触させることにより、吸収、酸化、及び濃縮の相乗的な制御を達成することができる。吸収循環液は、必要に応じて１つの段又は複数の段を備えることができ、１又は複数の段は、亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含むことができる。微粒子洗浄循環液は、１つの段又は複数の段を備えることができる。１又は複数の段は、亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含む。

微粒子洗浄循環液は、吸収循環液のｐＨ値よりも低いｐＨ値を有してもよく、吸収循環液中の亜硫酸アンモニウム含有量よりも少ない亜硫酸アンモニウム含有量を有していてもよい。

吸収温度と洗浄温度を適切な範囲に制御して、同時に吸収効率を維持し、アンモニア逃散とエアロゾルを制御しながら、エネルギー消費を低減させることができる。

吸収循環液は、任意の適切な数の段、例えば、１〜２段又は１段を有することができる。複数の段を選択する場合、１又は複数の段の吸収循環液の組成は、ｐＨ値４〜６．６で０．１５％〜４．９５％の亜硫酸アンモニウム及び５％〜３８％の硫酸アンモニウムを含んでもよく、上側の段の吸収循環液の亜硫酸アンモニウム含有量は、下側の段の吸収循環液の亜硫酸アンモニウム含有量よりも少なくてもよい。上側の段の吸収循環液のｐＨ値は、下側の段の吸収循環液のｐＨ値よりも低くてもよい。

１又は複数の段の微粒子洗浄循環液の組成は、ｐＨ値３〜５．４で０．００３％〜１％の亜硫酸アンモニウム及び０．３％〜３８％の硫酸アンモニウムを含んでもよい。

微粒子洗浄循環液は、任意の適切な数の段、例えば２つの段を有していてもよい。１つの段は、亜硫酸アンモニウムが０．１％〜１％であり硫酸アンモニウムが５％〜３８％である高濃度硫酸アンモニウム含有量を有する循環液であってもよく、他の段は、亜硫酸アンモニウム含有量が０．１％以下である希薄溶液であってもよい。希薄溶液の１つの段が含まれてもよい。プロセス水の１つの段が含まれていてもよい。

吸収温度は、例えば３０℃〜７０℃、３５℃〜６０℃、又は４５℃〜５５℃などの任意の適切な温度でよい。

洗浄温度は、例えば２８℃〜６８℃、３０℃〜５５℃、又は４０℃〜５０℃などの、任意の適切な温度でよい。

補助システムは、硫酸アンモニウム後処理システム、アンモニア供給システム、及びプロセス水システムを含むことができる。

本装置及び方法は、分割制御を使用することができ、予備洗浄ゾーン、吸収ゾーン、及び微粒子制御ゾーンを含むことができ、ここで予備洗浄ゾーン、吸収ゾーン、及び微粒子制御ゾーンの各々には、１又は複数の噴霧層が設けられ、液体レシーバ、ガスキャップ付き仕切り、ガス分配プレート、及び液体受容パンなどの気−液分離器（これは、気体のみを通過させ、液体をその側面又は下部から取り出すことを可能にする）が、吸収ゾーンと予備洗浄ゾーンとの間に設けられる。

気体のみを通過させ液体をその側面又は下部から取り出すことを可能にする気−液分離器を、吸収ゾーンと微粒子制御ゾーンとの間の間、吸収ゾーン内、及び微粒子制御ゾーン内に、以下のように設けてもよい：
元の排煙の気体流量が８００，０００Ｎｍ^３／ｈを超える場合には、気体のみを通過させ液体をその側面又は下部から取り出すことを可能にする気−液分離器を、吸収ゾーン内及び微粒子制御ゾーン内に設けることができる；
元の排煙のＳＯ_２の濃度が６０００ｍｇ／Ｎｍ^３を超える場合には、気体のみを通過させ液体をその側面又は下部から取り出すことを可能にする気−液分離器を、吸収ゾーン内に設けることができる；
元の排煙の総ダストが１００ｍｇ／Ｎｍ^３を超える場合には、気体のみを通過させ液体をその側面又は下部から取り出すことを可能にする気−液分離器を、微粒子制御ゾーン内に設けることができる。

微粒子制御ゾーンには１又は複数のデミスタ層が設けることができ、予備洗浄ゾーン及び吸収ゾーンの各層には、１つ又は複数のデミスタ層を設けることができる。デミスタは、バッフル、リッジ、充填材、及びワイヤメッシュの形態、又はこれらの組み合わせ形態を使用することができる。

吸収ゾーンの各層における液体−気体比及び噴霧被覆率は、二酸化硫黄、粒子、及び遊離アンモニアが完全に又はほぼ完全に吸収されるように、制御することができる。特に例えば、吸収ゾーンの各層で、液体−気体比が０．２Ｌ／Ｎｍ^３以上であってもよく、噴霧被覆率が１１０％以上であってもよく、微粒子制御領域の各層で、液体−気体比率が０．１Ｌ／Ｎｍ^３以上であってもよく、噴霧被覆率が１０５％以上であってもよい。

酸化システムは、溶液組成制御の要件に従って層又は装置を用いて確立することができる。微粒子洗浄循環液及び吸収循環液は、酸化システムの酸化容器から、異なる位置又は異なる装置で取り出すことができる。

いくつかの実施態様において、硫酸アンモニウム及び亜硫酸アンモニウムが高濃度の吸収循環液及び微粒子洗浄循環液は、酸化システムの酸化容器から、異なる位置で取り出すことができる。吸収循環液は１〜３のレベルを含むことができる。硫酸アンモニウム及び亜硫酸アンモニウムが高濃度の微粒子洗浄循環液は、１〜２の段を含むことができる。低濃度の微粒子洗浄循環液は、微粒子洗浄循環槽とは別に循環してもよく、１〜３のレベルを備えてもよい。

いくつかの実施態様において、吸収循環液は吸収循環槽から取り出されてもよく、１〜４のレベルを含んでもよい。硫酸アンモニウム及び亜硫酸アンモニウムが高濃度の微粒子洗浄循環液は、酸化システムの酸化容器から取り出されてもよく、１〜２の段であってもよい。硫酸アンモニウムが低濃度の微粒子洗浄循環液は、微粒子洗浄循環槽とは別に循環させてもよい。例えば、入口排煙の二酸化硫黄濃度が２，０００ｍｇ／Ｎｍ^３（乾燥基準、６％Ｏ_２）未満であり、清浄気体の二酸化硫黄の排出濃度が１００ｍｇ／Ｎｍ^３（乾燥基準、６％Ｏ_２）より高い場合には、分離循環は省略することができ、微粒子洗浄循環液は１〜３のレベルで噴霧することができる。

いくつかの実施態様において、プロセス水を微粒子洗浄循環液の最後（最下流）のレベルとして使用することができる。

酸化システムの酸化容器内に１〜５層の気−液分散促進器を設けることができる。気−液分散促進器は、１又は複数の構造化充填材、ランダム充填材、多孔プレート、ガスキャップ、通気ヘッドなど、又はこれらの任意の組み合わせを使用することができる。

酸化容器は、３ｍより高い液体レベルと２０％以上の過剰酸化空気を有することができる。

方法は、以下の例示的なプロセスを含み得る：
循環洗浄液が濃縮されている間に、排煙が予備洗浄ゾーンから入り、予備洗浄ゾーン内で循環洗浄液により冷却及び洗浄され、次に排煙が吸収ゾーンを通過し、そこで排煙は吸収循環液で洗浄及び脱硫され、微粒子制御ゾーンを通過し、そこで微粒子は微粒子循環洗浄液により除去されて、次に排出される。
予備洗浄ゾーン内の循環洗浄液は主に微粒子循環洗浄液により補充され、微粒子循環洗浄液及び／又はプロセス水を用いて塔壁の汚れをすすぎ、吸収循環液は微粒子制御ゾーン内の循環洗浄液及び／又はプロセス水により補充され、
吸収循環液は酸化システムで酸化され、組成が異なる溶液は、酸化システムの酸化容器からそれぞれ異なる位置又は異なる装置で取り出されて循環される。

プロセス水は、微粒子制御ゾーン及び微粒子洗浄循環槽の一方又は両方から補充されてもよいし、すすぎ水により補充されてもよい。

溶液組成は、酸化容器による強制酸化により、及び／又は自然酸化により、及び／又は予備洗浄液を吸収ゾーンに入れることにより、及び／又は運転温度を制御することにより、制御することができる。通常の状況下では、排煙の温度は１１０℃〜１８０℃であり、排煙中の酸素含有量は３〜７％であり、水分含有量は７〜１０％であり、この時点で、循環液の一部の強制酸化を制御して溶液組成を所望の範囲内に制御することが必要である。しかし排煙の温度が２００℃超であり、及び／又は排煙中の酸素含有量が８％超である場合、排煙による吸収循環液の自然酸化は要件を満たすことができ、この時点で、循環及び吸収時の強制酸化を制御する必要はない。

吸収塔の気体速度が速いと、気体による液体の取り込みが顕著であるか、あるゾーンから別のゾーンへのトレーのシーリングが悪いため、予備洗浄循環液と吸収循環液は相互に流入し、理想的な溶液組成を得ることも可能である。

効率的な脱硫及びダスト除去を達成するために、段状の溶液組成制御及び反応条件制御を行うことができ、効率的な脱硫と同時に、吸収時のアンモニア逃散及びエアロゾル生成が制御される。脱硫材料は、亜硫酸アンモニウムを含むことができる。吸収循環液は、弱酸性の硫酸アンモニウム−亜硫酸アンモニウム混合溶液であってもよく、微粒子洗浄循環液は、より低濃度のより酸性の硫酸アンモニウム−亜硫酸アンモニウム混合溶液であってもよい。これは、吸収、酸化、及び濃縮の相乗的制御の達成を補助することができる。

排煙中の二酸化硫黄は、亜硫酸アンモニウムを含む吸収循環液により除去することができ、ＳＯ_２を吸収した後の吸収循環液は、アンモニアを添加することにより亜硫酸アンモニウムに変換し、次いでアンモニア脱硫に供することができる。

吸収塔は、排煙入口、及び以下の段の１又は複数で排煙パラメータに基づいて配置された種々のゾーンを有することができる：入口、予備洗浄制御後（そのような段が存在する場合）、吸収後、微粒子制御後、排出後。配置はまた、予備洗浄制御ゾーンの有無、ゾーン内の噴霧層の数、酸化システム内の吸収液体の酸化度、及び後処理への濃縮の程度にも依存する場合がある。排煙入口位置は、塔高さの１０％〜４０％でもよく、予備洗浄ゾーンの高さは塔高さの１０％〜４０％でもよく、吸収ゾーンの高さは塔高さの１０％〜３５％でもよく、微粒子制御ゾーンの高さは塔高さの１５％〜７０％であってもよい。

吸収塔の直径と酸化容器の直径との比は０．５〜３でもよく、酸化容器の高さは吸収塔の直径の０．３〜６倍であってもよい。

吸収塔の空塔ガス速度は、１ｍ／秒〜５ｍ／秒であってもよい。予備洗浄ゾーンの運転温度は、４０℃〜８０℃であってもよい。

吸収温度は、排煙パラメータに従って制御することができ、ボイラ排煙については、一般に４０℃〜６０℃に制御される。硫黄回収排ガス及び焼却排煙については、一般に５０℃〜７０℃に制御される。硫酸排ガスの乾式法では一般に３０〜４５℃に制御される。

システムは、元の排煙中のＳＯ_２濃度が３０，０００ｍｇ／Ｎｍ^３以下であるという条件の下では、精製された排煙は世界中で最も厳しい排出基準要件又はプロセス要件を満たすことができ、装置は具体的なプロジェクト要件に従って調整及び設計されて、投資及び運転コストを低減し、性能−価格比を改善することができる。

精製された排煙は、２００ｍｇ／Ｎｍ^３以下、例えば１００ｍｇ／Ｎｍ^３以下、又は３５ｍｇ／Ｎｍ^３以下、又は５ｍｇ／Ｎｍ^３以下のＳＯ_２を有することができる。

精製された排煙は、２０ｍｇ／Ｎｍ^３以下、例えば１０ｍｇ／Ｎｍ^３以下、又は５ｍｇ／Ｎｍ^３以下、又は２ｍｇ／Ｎｍ^３以下の総ダスト（エアロゾルを含む）を有することができる。

精製された排煙は、５ｍｇ／Ｎｍ^３以下、例えば２ｍｇ／Ｎｍ^３以下、又は１ｍｇ／Ｎｍ^３以下、又は０．５ｍｇ／Ｎｍ^３以下のアンモニア逃散を有することができる。

排出指数の要件が低い場合、吸収循環及び微粒子洗浄循環のレベル及び／又は噴霧層数及び／又は循環数を低下させること、及び／又は亜硫酸アンモニウム含有量及び吸収液のｐＨ値を上昇させることにより、投資及び運転コストを低くすることができる。

排出指数の要件が厳しい場合、吸収循環及び微粒子洗浄循環のレベル及び／又は噴霧層数及び／又は循環数を上昇させることにより、及び／又は亜硫酸アンモニウム含有量及び吸収液のｐＨ値を正確に制御することにより、適格な排出物を達成することができるか、又は次の作業手順の生産要件を満たすことができる。

吸収循環液の１又は複数の段における硫酸アンモニウム対亜硫酸アンモニウムの質量分率比は、１．５〜１９９：１、例えば９〜９９：１であってもよい。

微粒子循環洗浄液の１又は複数の段における硫酸アンモニウム対亜硫酸アンモニウムの質量分率比は、３〜１９９９：１、例えば９〜９９９：１であってもよい。

循環溶液中の塩化物イオンやフッ化物イオン等の有害なイオンを制御する必要がある場合、微粒子洗浄循環液の一部を硫酸アンモニウムとして直接調製してもよい。循環溶液中の塩化物イオンの含有量は、５０，０００ｍｇ／Ｌ未満、例えば１０，０００〜３１，０００ｍｇ／Ｌであってよく、フッ化物イオン濃度は２０，０００ｍｇ／Ｌ未満、例えば３００〜３，０００ｍｇ／Ｌであってよい。
選択された例示的な実施態様：
１．アンモニア脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御する方法であって、排煙中の二酸化硫黄を亜硫酸アンモニウムを含む吸収循環液を用いて除去することにより、アンモニア脱硫における吸収時のエアロゾル生成を抑制する方法。
２．段状の溶液組成制御及び反応条件制御により、効率的な脱硫及びダスト除去が達成され、効率的な脱硫及びダスト除去と同時に、アンモニア逃散及びエアロゾル生成が制御される、実施態様１に記載の方法。
３．前記段状の溶液組成制御が、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウム、又はこれらの組み合わせの濃度勾配制御を含む、実施態様２に記載の方法。
４．予備的な温度低下及び精製を受けた排煙を吸収循環液及び微粒子洗浄循環液に順に接触させることにより、吸収、酸化、及び濃縮の相乗的な制御を達成する実施態様２に記載の方法であって、吸収循環液は必要に応じて１段又は多段を備え、ここで、１又は複数の段は亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含有し、微粒子洗浄循環液は必要に応じて１段又は多段を備え、ここで、１又は複数の段は亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含有する、上記方法。
５．前記微粒子洗浄循環液が、前記吸収循環液のｐＨ値よりも低いｐＨ値を有し、吸収循環液中の亜硫酸アンモニウム含有量よりも少ない亜硫酸アンモニウム含有量を有する、実施態様４に記載の方法。
６．吸収温度及び洗浄温度が、吸収効率を確保しアンモニア逃散及びエアロゾルを制御しながらエネルギー消費を低減するのに適切な範囲内に制御される、実施態様２に記載の方法。
７．吸収循環液用に複数のレベルが選択される場合、１又は複数の段の組成は、ｐＨ値４〜６．６で０．１５％〜４．９５％の亜硫酸アンモニウム及び５％〜３８％の硫酸アンモニウムを含み、上側のレベルの吸収循環液の亜硫酸アンモニウム含有量は、下側のレベルの吸収循環液の亜硫酸アンモニウム含有量よりも低く、及び／又は上側のレベルの吸収循環液のｐＨ値が、下側のレベルの吸収循環液のｐＨ値より低い、実施態様４に記載の方法。
８．吸収循環液が１〜２段、例えば１段である、実施態様４に記載の方法。
９．１又は複数の段の微粒子洗浄循環液の組成が、ｐＨ値３〜５．４で０．００３％〜１％の亜硫酸アンモニウム及び０．３％〜３８％の硫酸アンモニウムを含む、実施態様４に記載の方法。
１０．微粒子洗浄循環液が２段であり、段の１つが高濃度の硫酸アンモニウムを含み、亜硫酸アンモニウムが０．１％〜１％であり、硫酸アンモニウムが５％〜３８％である、実施態様９に記載の方法。
１１．吸収温度が３０℃〜７０℃、例えば３５℃〜６０℃、又は４５℃〜５５℃である、実施態様６に記載の方法。
１２．洗浄温度が２８℃〜６８℃、例えば３０℃〜５５℃、又は４０℃〜５０℃である、実施態様６に記載の方法。
１３．実施態様１〜１２のいずれか１つの方法を実施するための、アンモニア脱硫におけるエアロゾル生成を制御するための装置であって、ガス精製除去システム、酸化システム、及び補助システムを含む上記装置。
１４．補助システムが、硫酸アンモニウム後処理システム、アンモニア供給システム、及びプロセス水システムを含む、実施態様１３に記載の装置。
１５．ガス精製除去システムの吸収塔が分割制御を使用し、予備洗浄ゾーン、吸収ゾーン、及び微粒子制御ゾーンを含み、ここで前記予備洗浄ゾーン、吸収ゾーン、及び微粒子制御ゾーンの各々に、噴霧層の１又は複数の層が設けられ、気体のみを通過させる装置／構成要素が吸収ゾーンと予備洗浄ゾーンとの間に設けられている、実施態様１３に記載の装置。
１６．気体のみを通過させる装置／構成要素が、必要に応じて吸収ゾーンと微粒子制御ゾーンとの間に設けられている、実施態様１５に記載の装置。
１７．気体のみを通過させる装置／構成要素が、必要に応じて吸収ゾーン内に設けられている、実施態様１５に記載の装置。
１８．気体のみを通過させる装置／構成要素が、必要に応じて微粒子制御ゾーン内に設けられている、実施態様１５に記載の装置。
１９．微粒子制御ゾーンに１又は複数のデミスタ層が設けられ、予備洗浄ゾーン及び吸収ゾーンの各層に、必要に応じて１又は複数のデミスタ層が設けられ、デミスタは、バッフル、リッジ、充填材、及びワイヤメッシュの形態、又はこれらの組み合わせ形態を使用する、実施態様１５に記載の装置。
２０．吸収ゾーンにおいて、層当たりの液体−気体比が０．２Ｌ／Ｎｍ^３以上で噴霧被覆率が１１０％以上であり、微粒子制御ゾーンの各層において、液体−気体比が０．１Ｌ／Ｎｍ^３以上で噴霧被覆率が１０５％以上である、実施態様１５に記載の装置。
２１．溶液組成制御の要件に従って、酸化システムに層又は装置が配置され、微粒子洗浄循環液及び吸収循環液が酸化システムの酸化容器から、異なる位置又は異なる装置で取り出される、実施態様１３に記載の装置。
２２．１〜５層の気−液分散促進器が酸化システムの酸化容器内に設けられている、実施態様２１に記載の装置。
２３．気−液分散促進器が、構造化充填材、ランダム充填材、多孔プレート、ガスキャップ、及び通気ヘッドの１つ、又はこれらの任意の組み合わせを使用することができる、実施態様２２に記載の装置。
２４．酸化システムの酸化容器が、３ｍより高い液体レベルと２０％以上の過剰酸化空気を有する、実施態様２１に記載の装置。
２５．実施態様１３〜２４のいずれか１つの装置であって、
循環洗浄液が濃縮されている間に、排煙が予備洗浄ゾーンから入り、予備洗浄ゾーンで循環洗浄液により冷却及び洗浄され、次に排煙は吸収ゾーンを通過し、ここで排煙は吸収循環液により洗浄及び脱硫され、微粒子制御ゾーンを通過し、ここで微粒子は微粒子循環洗浄液により除去され、次に排出される；
予備洗浄ゾーンの循環洗浄液は主に微粒子循環洗浄液から補充され、微粒子循環洗浄液及び／又はプロセス水は塔壁の汚れをすすぐために使用され、吸収循環液は微粒子制御ゾーンの循環洗浄液及び／又はプロセス水により補充される；及び
吸収循環液は酸化システムで酸化され、組成が異なる溶液は酸化システムの酸化容器から、循環のためにそれぞれ異なる位置又は異なる装置で取り出される、上記装置。
２６．プロセス水が微粒子制御ゾーンから補充される、実施態様２５に記載の装置。
２７．予備温度低下及び精製の溶液が温度を低下させ、循環洗浄液を用いてダストを除去する、実施態様２５に記載の装置。
２８．排煙入口位置が塔高さの１０％〜４０％にあり、予備洗浄ゾーンの高さが塔高さの１０％〜４０％にあり、吸収ゾーンの高さが塔高さの１０％〜３５％であり、微粒子制御ゾーンの高さが塔高さの１５％〜７０％である、実施態様１５に記載の装置。
２９．吸収塔の直径と酸化容器の直径との比が０．５〜３であり、酸化容器の高さが吸収塔の直径の０．３〜６倍である、実施態様２１に記載の装置。
３０．吸収塔の空塔ガス速度が１ｍ／秒〜５ｍ／秒であり、及び／又は予備洗浄ゾーンの運転温度が４０℃〜８０℃である、実施態様２５に記載の装置。
３１．元の排煙中のＳＯ_２濃度が３０，０００ｍｇ／Ｎｍ^３以下である、実施態様２５に記載の装置。
３２．精製された排煙が、世界中で最も厳しい排出基準要件又はプロセス要件を満たすことができ、装置は具体的なプロジェクト要件に従って最適化及び設計されて、投資及び運転コストを低減し、性能−価格比を改善する、実施態様３１に記載の装置。
３３．精製された排煙が、２００ｍｇ／Ｎｍ^３以下、例えば１００ｍｇ／Ｎｍ^３以下、３５ｍｇ／Ｎｍ^３以下、又は５ｍｇ／Ｎｍ^３以下のＳＯ_２を有する、実施態様３１に記載の装置。
３４．精製された排煙が、２０ｍｇ／Ｎｍ^３以下、例えば１０ｍｇ／Ｎｍ^３以下、又は５ｍｇ／Ｎｍ^３以下、又は２ｍｇ／Ｎｍ^３以下の総ダスト（エアロゾルを含む）を有する、実施態様３２に記載の装置。
３５．精製された排煙中へのアンモニア逃散が、５ｍｇ／Ｎｍ^３以下、例えば２ｍｇ／Ｎｍ^３以下、又は１ｍｇ／Ｎｍ^３以下、又は０．５ｍｇ／Ｎｍ^３以下である、実施態様３２に記載の装置。
３６．循環溶液中の塩化物イオン及びフッ化物イオンなどの有害なイオンを制御する必要がある場合、吸収液の一部が乾燥装置を用いて直接固体生成物にされる、実施態様２５に記載の装置。
３７．循環溶液中の塩化物イオンの含有量が５０，０００ｍｇ／Ｌ未満、例えば１０，０００〜３１，０００ｍｇ／Ｌであり、フッ化物イオンの濃度が２０，０００ｍｇ／Ｌ未満、例えば３００〜３，０００ｍｇ／Ｌである、実施態様３６に記載の装置。
３８．溶液組成が、酸化容器による強制酸化、及び／又は自然酸化、及び／又は予備洗浄液を前記吸収ゾーンに入れること、及び／又は運転温度を制御することにより、制御される、実施態様２１に記載の装置。
３９．吸収循環液の１又は複数の段における硫酸アンモニウムと亜硫酸アンモニウムの質量分率比が１．５〜１９９：１である、実施態様２５に記載の装置。
４０．微粒子循環洗浄液の１又は複数の段における硫酸アンモニウムと亜硫酸アンモニウムの質量分率比が３〜１９９９：１である、実施態様２０に記載の装置。

本明細書に記載した装置及び方法は例示的である。本発明による装置及び方法を、本開示の一部を構成する図面と関連させてこれから記載する。図面は、本発明の原理に従う装置及び方法の工程の例示的な特徴を示す。他の実施形態も利用することができ、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく構造的、機能的、及び手順的な変更を行うことができると理解すべきである。

方法の工程は、本明細書に示された及び／又は記載された順番以外の順番で行ってもよい。実施形態は、例示的な方法に関連して示された及び／又は記載された工程を省略してもよい。実施形態は、例示的な方法に関連して示されていない又は記載されていない工程を含んでもよい。例示的な方法の工程を組み合わせてもよい。例えば、１つの例示的な方法は、他の例示的な方法に関連して示された工程を含んでもよい。

いくつかの装置は、例示的な装置に関連して示された及び／又は記載された特徴を省略してもよい。実施形態は、例示的な方法に関連して示されていない又は記載されていない特徴を含んでもよい。例示的な装置の特徴を組み合わせてもよい。例えば、１つの例示的な実施形態は、他の例示的な実施形態に関連して示された特徴を含んでもよい。

本発明の装置及び方法は、例示的な装置の実施態様及び特徴に関連して説明される。これらの装置は、本明細書の一部を形成する図中の添付の図面を参照して説明される。

図１に示すように、アンモニア脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御する方法は、排煙中の二酸化硫黄を、亜硫酸アンモニウムを含む吸収循環液を用いて除去して、アンモニア脱硫における吸収時のエアロゾル生成を抑制することにより行われる。

効率的な脱硫及びダスト除去は、段状の溶液組成制御及び反応条件制御により達成することができ、同時に、アンモニア逃散及びエアロゾル生成が制御される。

段状の溶液組成制御は、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウム、又はこれらの組み合わせの濃度勾配制御を含み得る。

排煙は、予備洗浄ゾーンから入れることができ、予備洗浄ゾーンで予備的温度低下と精製を受けた排煙を、吸収循環液７及び微粒子洗浄循環液１５に順に接触させて、吸収、酸化、及び濃縮の相乗的制御を達成することができる。吸収循環液は、ｐＨ値６．１及び吸収温度５０℃で、１％の亜硫酸アンモニウム及び２２％の硫酸アンモニウムを含む単一段で提供されてもよい。微粒子洗浄循環液は３つのレベルを備えてもよく、ここで、下側のレベルは、０．１７％亜硫酸アンモニウム及び２２％硫酸アンモニウムを含み、ｐＨ値４．５、洗浄温度４９．３℃の高濃度硫酸アンモニウム−亜硫酸アンモニウム混合溶液であり、第２レベルは、０．０１％亜硫酸アンモニウム及び１．５％硫酸アンモニウムを含み、ｐＨ値４．３、洗浄温度４８℃の希硫酸アンモニウム−亜硫酸アンモニウム混合溶液であり、第３レベルはプロセス水である。

装置は、アンモニア脱硫における吸収時にエアロゾル生成を制御するように構成することができる。この装置は、ガス精製除去システム、酸化システム、及び補助システムを含むことができる。補助システムは、硫酸アンモニウム後処理システム、アンモニア供給システム、及びプロセス水システムを含むことができる。

ガス精製除去システムは、吸収塔１、微粒子洗浄循環槽３、予備洗浄循環ポンプ、及び微粒子洗浄循環ポンプを含むことができる。吸収塔１は分割制御を用いることができ、予備洗浄ゾーン４、吸収ゾーン５、及び微粒子制御ゾーン６に分けることができ、ここで予備洗浄ゾーン４、吸収ゾーン５、及び微粒子制御ゾーン６には、それぞれ３層、３層、及び５層の噴霧層を設けることができ、気−液分離器ａ１７（これは、気体のみを通過させ、側面又は下部から液体を取り出すことができる）を、吸収ゾーン５と予備洗浄ゾーン４との間に設けることができる。微粒子制御ゾーンは、３つの噴霧層に分割することができ、ここで、気−液分離器ｂ１８（これは、気体のみを通過させ、側面又は下部から液体を取り出すことができる）を、第２の噴霧層と第３の噴霧層との間に設けることができる。層１〜２中の微粒子洗浄循環液１５は、吸収循環液７と混合した後、酸化容器に流すことができる。

微粒子制御ゾーンには、７つのデミスタ層を設けることができ、ここで、３つの層は、１つのバッフル層と２つのリッジ層とを含み、気−液分離器ｂの下にあり、４つの層は、１つのバッフル層と、２つのリッジ層と、１つのワイヤメッシュ層とを含み、精製排煙出口８の下にある。

吸収ゾーンの各層において、液体−気体比は１．５Ｌ／Ｎｍ^３であってよく、噴霧被覆率は３００％であってもよい。微粒子制御ゾーンの様々な層において、液体−気体比は、それぞれ０．１５Ｌ／Ｎｍ^３、１．１Ｌ／Ｎｍ^３、１．３Ｌ／Ｎｍ^３、０．１５Ｌ／Ｎｍ^３、及び１．５Ｌ／Ｎｍ^３でもよく、噴霧被覆率は、それぞれ１０５％、２５０％、２８０％、１０５％、及び３００％であってもよい。

酸化システムは酸化容器２を含むことができ、ここで、酸化装置２は、溶液組成制御の要件に従って層で配置することができる。微粒子洗浄循環液１５と吸収循環液７は、酸化容器から異なる位置で取り出すことができる。５層の気−液分散促進器を酸化容器内に設けてもよい。気−液分散促進器は多孔プレートを使用する。

酸化容器は、８ｍの液体レベル、及び２００％の過剰酸化空気を有することができる。

本装置及び方法は、以下の例示的プロセスを含み得る：
循環洗浄液が濃縮されている間に、排煙は予備洗浄ゾーン４から入り、予備洗浄ゾーン４で循環洗浄液により冷却及び洗浄された後、排煙は吸収ゾーン５を通過し、ここで、排煙は吸収循環液７により洗浄及び脱硫され、微粒子制御ゾーン６を通過し、ここで、微粒子は微粒子循環洗浄液１５により除去されて、次に排出される；
予備洗浄ゾーン４の循環洗浄液は主に微粒子循環洗浄液１５により補充され、微粒子循環洗浄液１５及び／又はプロセス水２３は塔壁等の汚れをすすぐために用いられ、吸収循環液は微粒子循環洗浄液１５及び／又はプロセス水２３により補充され、
吸収循環液７は酸化容器２内で酸化され、異なる組成の溶液が酸化容器２からそれぞれ異なる位置で循環用に取り出される。

排煙中の二酸化硫黄は、亜硫酸アンモニウムを含む吸収循環液を用いて除去することができ、アンモニアはアンモニア脱硫のために吸収循環液に添加された後に、亜硫酸アンモニウムに変換することができ、同時に、硫酸アンモニウム製品中の遊離酸指数がＧＢ５３５要件を満たすことを確実にするために、アンモニアを必要に応じて予備洗浄ゾーンに添加することができる。

プロセス水２３は、微粒子制御ゾーン６及び微粒子洗浄循環槽３から補充することができる。排煙入口位置は、吸収塔１の塔高さの１２％であってもよい。予備洗浄ゾーン４の高さは塔高さの２０％であってもよい。吸収ゾーン５の高さは、塔高さの１５％であってもよい。微粒子制御ゾーン６の高さは、塔高さの６５％であってもよい。

吸収塔１と酸化容器２の直径比は１．５であってもよく、酸化容器２の高さは吸収塔１の直径の１．４倍でもよい。

吸収塔１の空塔ガス速度は２．７５ｍ／秒であってもよく、予備洗浄ゾーン４の運転温度は５５℃であってもよい。

排煙流量は１８６，０００Ｎｍ^３／ｈであってもよく、ＳＯ_２濃度は３０００ｍｇ／Ｎｍ^３であってもよく、総ダスト濃度は１９．６ｍｇ／Ｎｍ^３であってもよく、精製排煙中のＳＯ_２は７９．４ｍｇ／Ｎｍ^３であってもよく、総ダスト（エアロゾルを含む）は６．５ｍｇ／Ｎｍ^３であってもよく、アンモニア逃散は１．８ｍｇ／Ｎｍ^３であってもよい。

溶液組成は、主に酸化容器２内の強制酸化と運転温度の制御により制御することができる。

吸収循環液７中の硫酸アンモニウムと亜硫酸アンモニウムとの質量分率比は、２２：１であってもよい。

最も下の微粒子循環洗浄液１５中の硫酸アンモニウムと亜硫酸アンモニウムとの質量分率比は、１２９．４：１であってもよい。

以下の実施例は、例示のために提示されており、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の原理の適用は、実施例に記載された条件に限定されるものではなく、その原理は、本明細書に記載された実施例に対する様々な変更及び修正を包含し、そのような変更及び修正は、本発明の精神及び範囲を限定するものではないことを理解されたい。

例１
１．アンモニア脱硫における吸収時のエアロゾル生成の制御方法
排煙中の二酸化硫黄を、亜硫酸アンモニウムを含む吸収循環液を用いて除去することにより、アンモニア脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御した。

効率的な脱硫及びダスト除去は、段状の溶液組成制御及び反応条件制御により達成され、同時にアンモニア逃散及びエアロゾル生成が制御された。

段状の溶液組成制御は、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウムの濃度勾配制御の１又は複数を含んだ。

排煙は吸収塔の予備洗浄ゾーンから入り、予備洗浄ゾーンで予備的温度低下と精製を受けた排煙は、吸収循環液７と微粒子洗浄循環液１５に順に接触して、吸収、酸化、濃縮の相乗制御が行われた。吸収循環液は２つのレベルを備え、これらは、酸化容器から異なる位置で取り出され、別々のポンプを用いて送られた。第１レベルの吸収循環液は、１．５％亜硫酸アンモニウム及び２４％硫酸アンモニウムを含み、ｐＨ値６．３及び吸収温度５１℃を有し、第２レベルの吸収循環液は、０．９％亜硫酸アンモニウム及び２４％硫酸アンモニウムを含み、ｐＨ値５．５及び吸収温度５０．８℃を有した。微粒子洗浄循環液は３つのレベルを備え、ここで、第１レベルは、０．１５％亜硫酸アンモニウム及び２４％硫酸アンモニウムを含み、ｐＨ値４．５、及び洗浄温度５０．５℃の高濃度硫酸アンモニウム−亜硫酸アンモニウム混合溶液であり、第２レベルは、０．０２％亜硫酸アンモニウム及び２％硫酸アンモニウムを含み、ｐＨ値４．２、及び洗浄温度４９．８℃の希硫酸アンモニウム−亜硫酸アンモニウム混合溶液であり、第３レベルはプロセス水であった。

２．アンモニア脱硫において吸収時のエアロゾル生成を制御するための装置
装置は、主にガス精製除去システム、酸化システム、及び補助システムを含んでいた。補助システムは、硫酸アンモニウム後処理システム、アンモニア供給システム、及びプロセス水システムを含んでいた。

ガス精製除去システムは、吸収塔１、微粒子洗浄循環槽３、予備洗浄循環ポンプ、及び微粒子洗浄循環ポンプを備えていた。吸収塔１は分割制御を用い、主に予備洗浄ゾーン４、吸収ゾーン５、及び微粒子制御ゾーン６に分けられ、ここで予備洗浄ゾーン４、吸収ゾーン５、及び微粒子制御ゾーン６には、それぞれ３つ、３つ、及び４つの噴霧層が設けられ、気体のみを通過させる気−液分離器１７が吸収ゾーン５と予備洗浄ゾーン４との間に設けられた。気体のみを通過させる気−液分離器１７は吸収ゾーン５と微粒子制御ゾーン６との間にも設けられた。微粒子制御ゾーン６を３つの噴霧層に分割し、ここで気体のみを通過させる気−液分離器ｂ１８が第１噴霧層と第２噴霧層との間に設けられた。第１層の噴霧液及び吸収循環液をそれぞれ酸化容器に入れた。

微粒子制御ゾーンには、５層のデミスタが設けられ、ここで２つの層は気−液分離器ｂの下にあり、１つのバッフル層と１つのリッジ層とを含み、３つの層は精製排煙出口８の下にあり、１つのリッジ層と２つのワイヤメッシュ層を含んでいた。

吸収ゾーンに２つの層のバッフルデミスタが設けられた。

吸収ゾーンの各層において、液体−気体比は１．６Ｌ／Ｎｍ^３であり、噴霧被覆率は３２０％であった。微粒子制御ゾーンの上から下への様々な層において、液体−気体比はそれぞれ０．２Ｌ／Ｎｍ^３、１．２Ｌ／Ｎｍ^３、１．３Ｌ／Ｎｍ^３、１．６Ｌ／Ｎｍ^３であり、噴霧被覆率はそれぞれ１１０％、２６０％、２９０％、及び３２０％であった。

酸化システムは酸化容器２を含み、ここで酸化装置２は溶液組成制御の要件に従って層で配置された。微粒子洗浄循環液１５及び吸収循環液７は、酸化容器２から異なる位置で取り出された。５層の気−液分散促進器が酸化容器内に設けられた。気−液分散促進器は、多孔プレートと通気ヘッドを使用した。

酸化容器は、９．３ｍの液体レベル、及び２５０％の過剰酸化空気を有した。

３．アンモニア脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御する方法のプロセスとパラメータ
本装置及び方法は、以下の例示的なプロセスを含み得る：

循環洗浄液が濃縮されている間に、排煙が予備洗浄ゾーン４から入り、予備洗浄ゾーン４で循環洗浄液により冷却及び洗浄された後、排煙が吸収ゾーン５を通過し、ここで、排煙は吸収循環液７により洗浄及び脱硫され、微粒子制御ゾーン６を通過し、ここで、微粒子は微粒子循環洗浄液１５により除去されて、次に排出された。

予備洗浄ゾーン４の循環洗浄液は主に微粒子循環洗浄液１５により補充された。微粒子循環洗浄液１５及び／又はプロセス水２３は塔壁等の汚れをすすぐために用いられ、吸収循環液は微粒子循環洗浄液１５及び／又はプロセス水２３により補充された。

吸収循環液７は酸化容器２内で酸化され、異なる組成の溶液が酸化容器２からそれぞれ異なる位置で吸収ゾーン５と微粒子制御ゾーン６に循環用に引き出された。

プロセス水２３は、微粒子制御ゾーン６及び微粒子洗浄循環槽３から補充された。

第２レベルの微粒子洗浄循環液１５（希硫酸アンモニウム−亜硫酸アンモニウム混合溶液）を、第１レベルの微粒子洗浄循環液１５（高濃度硫酸アンモニウム−亜硫酸アンモニウム混合溶液）と配管を介して混合し、次に吸収塔１の微粒子制御ゾーン６の噴霧層に噴霧した。

吸収剤は２０％アンモニアであり、これは予備洗浄ゾーン４及び酸化容器２に補充された。排煙中の二酸化硫黄は、亜硫酸アンモニウムを含む吸収循環液を用いて除去された。アンモニアをアンモニア脱硫のために酸化容器に添加した後、アンモニアを亜硫酸アンモニウムに変換し、同時に、硫酸アンモニウム製品中の遊離酸指数がＧＢ５３５要件を満たすことを確実にするために、アンモニアを予備洗浄ゾーンに加えた。

酸化空気を酸化容器２に添加し、酸化容器２からの出口ガスを吸収液の自然酸化のために吸収塔１の吸収ゾーン４に導入した。

排煙入口位置は、吸収塔１の塔高さの１１％であり、予備洗浄ゾーン４の高さは塔高さの２１％であり、吸収ゾーン５の高さは塔高さの２０％であり、微粒子制御ゾーン６の高さは塔高さの５９％であった。

吸収塔１と酸化容器２の直径比は１．１であり、酸化容器２の高さは吸収塔１の直径の１．２倍であった。

吸収塔１の空塔ガス速度は２．６８ｍ／秒であり、予備洗浄ゾーン４の運転温度は５６℃であった。

排煙流量は５１０，０００Ｎｍ^３／ｈとなるように設計され、ＳＯ_２濃度は５，０００ｍｇ／Ｎｍ^３となるように設計され、総ダスト濃度は２５ｍｇ／Ｎｍ^３以下となるように設計された。

試験中、精製排煙中のＳＯ_２は２１ｍｇ／Ｎｍ^３であり、総ダスト（エアロゾルを含む）は１．３ｍｇ／Ｎｍ^３であり、アンモニア逃散は０．８ｍｇ／Ｎｍ^３であった。

異なるゾーンの溶液組成は、主に酸化容器２内の強制酸化、吸収ゾーン４内の自然酸化、運転温度の制御、及び他の手段により制御された。

４．実施効果
例１の装置及び方法を用いて、異なる作業条件の排煙にアンモニア脱硫及びダスト除去を行った。表２は試験方法及び試験装置を示す。表３は運転パラメータ及び試験結果を示す。

例２
１．アンモニア脱硫における吸収時のエアロゾル生成の制御方法
排煙中の二酸化硫黄を、亜硫酸アンモニウムを含む吸収循環液を用いて除去することにより、アンモニア脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御した。

効率的な脱硫及びダスト除去は、段状の溶液組成制御及び反応条件制御により達成され、同時にアンモニア逃散及びエアロゾル生成が制御された。

段状の溶液組成制御は、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウムの１又は複数の濃度勾配制御を含んだ。

排煙は、予備洗浄ゾーンから入る。予備洗浄ゾーンで予備的温度低下と精製を受けた排煙は、吸収循環液７と微粒子洗浄循環液１５に順に接触して、吸収、酸化、濃縮の相乗制御が達成された。吸収循環液は２つのレベルを備え、これらは、吸収循環槽１６から異なる位置で取り出され、別々のポンプを用いて送られた。第１レベルの吸収循環液は、２％亜硫酸アンモニウム及び２７％硫酸アンモニウムを含み、ｐＨ値６．４及び吸収温度４９℃を有し、第２レベルの吸収循環液は、１．１％亜硫酸アンモニウム及び２７．９％硫酸アンモニウムを含み、ｐＨ値５．７及び吸収温度４８．７℃を有した。微粒子洗浄循環液は４つのレベルを備え、ここで、第１レベルは、０．２％亜硫酸アンモニウム及び２８．８％硫酸アンモニウムを含み、ｐＨ値４．９、及び洗浄温度４８．５℃の高濃度硫酸アンモニウム−亜硫酸アンモニウム混合溶液であり、第２レベルは、０．０３％亜硫酸アンモニウム及び３．７％硫酸アンモニウムを含み、ｐＨ値４．３、及び洗浄温度４８．２℃の希硫酸アンモニウム−亜硫酸アンモニウム混合溶液であり、第３レベルは、０．００５％亜硫酸アンモニウム及び０．５％硫酸アンモニウムを含み、ｐＨ値４．２５、洗浄温度４８．１℃の低濃度希硫酸アンモニウム−亜硫酸アンモニウム混合溶液であり、第４レベルはプロセス水であった。

２．アンモニア脱硫において吸収時のエアロゾル生成を制御するための装置
装置は、主にガス精製除去システム、酸化システム、及び補助システムを含んでいた。補助システムは、硫酸アンモニウム後処理システム、アンモニア供給システム、及びプロセス水システムを含んでいた。

ガス精製除去システムは、吸収塔１、吸収循環槽１６、微粒子洗浄循環槽ａ３、微粒子洗浄循環槽ｂ３、予備洗浄循環ポンプ、吸収循環ポンプ、及び微粒子洗浄循環ポンプを含んでいた。吸収塔１は分割制御を用い、主に予備洗浄ゾーン４、吸収ゾーン５、微粒子制御ゾーン６に分けられ、ここで予備洗浄ゾーン４、吸収ゾーン５、微粒子制御ゾーン６には、それぞれ３つ、４つ、及び５つの噴霧層が設けられ、気体のみを通過させる気−液分離器ａ１７が吸収ゾーン５と予備洗浄ゾーン４との間に設けられた。気体のみを通過させる気−液分離器ａ１７はまた、吸収ゾーン５と微粒子制御ゾーン６との間にも設けられた。気体のみを通過させる気−液分離器ｂ１８は、吸収ゾーン５内の第１吸収（２つの噴霧層）と第２吸収（２つの噴霧層）との間に、微粒子制御ゾーン６内の第１噴霧層と第２噴霧層との間に、微粒子制御ゾーン内の第３噴霧層と第４噴霧層との間に設けられた。吸収循環液７を吸収循環槽に入れた。微粒子循環洗浄液１５の第１層を酸化容器２に入れた。微粒子循環洗浄液１５の第２層及び第３層を微粒子洗浄循環槽ａ３に入れた。微粒子循環洗浄液１５の第４層及び第５層を微粒子洗浄循環槽ｂ３に入れた。

微粒子制御ゾーンには、７層のデミスタが設けられ、ここで２つの層は気−液分離器ｂ１８の下で第１噴霧層と第２噴霧層との間にあり、２つのリッジ層を含み、２つの層は気−液分離器ｂ１８の下で第３噴霧層と第４噴霧層との間にあり、１つのリッジ層と１つのワイヤメッシュ層を含み、３つの層は精製排煙出口８の下にあり、１つのリッジ層と２つのワイヤメッシュ層を含んだ。

吸収ゾーンには、１つの層のバッフルデミスタと１つの層のリッジデミスタが設けられた。

吸収ゾーンの各層において、液体−気体比は２．１Ｌ／Ｎｍ^３であり、噴霧被覆率は４００％であった。微粒子制御ゾーンの上から下への様々な層において、液体−気体比はそれぞれ０．１６Ｌ／Ｎｍ^３、２．１Ｌ／Ｎｍ^３、１．４Ｌ／Ｎｍ^３、１．４Ｌ／Ｎｍ^３、及び２．１Ｌ／Ｎｍ^３であり、噴霧被覆率はそれぞれ１１０％、４００％、３００％、３００％、及び４００％であった。

吸収循環槽１６には、溶液組成制御の要件に応じて層が設けられた。吸収循環液７の第１レベルと吸収循環液７の第２レベルを、吸収循環槽２から異なる位置で取り出した。構造化された充填材である２層の気−液分散促進器が、吸収循環槽１６内に設けられた。

酸化システムは、酸化容器２を含んでいた。５層の気−液分散促進器が酸化容器内に設けられた。気−液分散促進器は、多孔プレートと通気ヘッドを使用した。

酸化容器２内の液レベルは１０ｍであった。

吸収循環槽１６及び酸化容器２に添加された酸化空気は３５０％過剰であった。

硫酸アンモニウム後処理システムには、微粒子循環洗浄液の一部を硫酸アンモニウムに直接変換する乾燥塔を設けることにより、種々の循環溶液中の塩化物イオン及びフッ化物イオンの含有量を制御した。

３．アンモニア脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御する方法の工程とパラメータ
上記の方法又は装置の具体的なプロセスは以下のとおりであった：

循環洗浄液が濃縮されている間に、排煙が予備洗浄ゾーン４から入り、予備洗浄ゾーン４で循環洗浄液により冷却及び洗浄された後、排煙が吸収ゾーン５を通過し、ここで、排煙は吸収循環液７により洗浄及び脱硫され、微粒子制御ゾーン６を通過し、ここで、微粒子は微粒子循環洗浄液１５により除去されて、次に排出された。

予備洗浄ゾーン４の循環洗浄液は主に微粒子循環洗浄液１５により補充され、微粒子循環洗浄液１５及び／又はプロセス水２３は塔壁の汚れをすすぐために用いられ、吸収循環液は微粒子循環洗浄液１５及び／又はプロセス水２３により補充された。

吸収循環液７は吸収循環槽１６内で酸化され、異なる組成の溶液が吸収循環槽１６からそれぞれ異なる位置で第１吸収と第２吸収に引き出された。

プロセス水２３は、微粒子制御ゾーン６及び微粒子洗浄循環槽３から補充された。

微粒子洗浄循環液１５（希硫酸アンモニウム−亜硫酸アンモニウム混合液）の第２レベル及び第３レベルを酸化容器２内に補充した。

微粒子洗浄循環液１５の第４レベルを微粒子洗浄循環槽３に補充した。

微粒子洗浄循環液１５の第１レベルを吸収循環槽１６に補充した。

吸収剤は液体アンモニアであり、主に吸収循環槽１６に補充された。排煙中の二酸化硫黄は、亜硫酸アンモニウムを含む吸収循環液を用いて除去され、アンモニアをアンモニア脱硫のために吸収循環槽１６に添加した後、アンモニアを亜硫酸アンモニウムに変換した。

ｐＨ値を調整するためにアンモニアを予備洗浄ゾーン４に加えて、硫酸アンモニウム製品中の遊離酸指数がＧＢ５３５要件を満たすことを確実にした。アンモニアを酸化容器２に添加してｐＨ値を調整した。

酸化空気を酸化容器２と吸収循環槽１６に添加し、酸化容器２と吸収循環槽１６からの出口ガスを吸収液の自然酸化のために吸収塔１の吸収ゾーン４に導入した。

排煙入口位置は、吸収塔１の塔高さの７％であり、予備洗浄ゾーン４の高さは塔高さの１７％であり、吸収ゾーン５の高さは塔高さの２５％であり、微粒子制御ゾーン６の高さは塔高さの５８％であった。

吸収塔１と酸化容器２の直径比は０．８５であり、酸化容器２の高さは吸収塔１の直径の１．２５倍であった。

吸収塔１の空塔ガス速度は２．６４ｍ／秒であり、予備洗浄ゾーン４の運転温度は５１℃であった。

排煙流量は３５０，０００Ｎｍ^３／ｈとなるように設計され、ＳＯ_２濃度は１５，０００ｍｇ／Ｎｍ^３となるように設計され、塩化水素含有量は１００ｍｇ／Ｎｍ^３となるように設計され、総ダスト濃度は３０ｍｇ／Ｎｍ^３以下となるように設計された。

排煙は、高い含有量の二酸化硫黄を有していた。計算及び水バランスによる分析の後、高濃度微粒子循環洗浄液の１０％〜２０％を別途処理用の蒸発結晶化システムに供給する必要があり、残りの高濃度微粒子循環洗浄液を吸収塔の予備洗浄ゾーンで濃縮して結晶化させた。排煙の塩化水素含有量が最大１００ｍｇ／Ｎｍ^３になるように塔を設計したことを考慮して、乾燥装置（蒸発結晶化システムの代わりに）を選択し、高濃度微粒子循環洗浄液の１０％〜２０％を直接乾燥装置内で乾燥させて、循環液中の塩化物イオン濃度を１０，０００〜３０，０００ｍｇ／Ｌ、フッ化物イオン濃度を５００〜２，８００ｍｇ／Ｌに制御した。

試験中、精製排煙中のＳＯ_２は３．４ｍｇ／Ｎｍ^３であり、総ダスト（エアロゾルを含む）は０．９ｍｇ／Ｎｍ^３であり、アンモニア逃散は０．２５ｍｇ／Ｎｍ^３であった。

異なるゾーンの溶液組成は、主に酸化容器２内の強制酸化、吸収循環槽１６内の強制酸化、吸収ゾーン４内の自然酸化、運転温度の制御、及び他の手段により制御された。

４．実施効果
例２の装置及び方法を用いて、異なる作業条件の排煙にアンモニア脱硫及びダスト除去を行った。表５は試験方法及び試験装置を示す。表６は運転パラメータ及び試験結果を示す。

このように、排煙からの二酸化硫黄の吸収時にエアロゾル生成を制御するための装置及び方法が提供された。当業者であれば、限定目的ではなく例示目的で提示された記載の例以外によっても本発明を実施することが可能であることを理解する。本発明は以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。

１ 吸収塔
２ 酸化容器
３ 微粒子洗浄循環槽
４ 予備洗浄ゾーン
５ 吸収ゾーン
６ 微粒子制御ゾーン
７ 吸収循環液
８ 精製排煙出口
９ 排煙入口
１０ 予備洗浄噴霧層
１１ 吸収噴霧層
１２ 微粒子噴霧層ａ
１３ 微粒子噴霧層ｂ
１４ デミスタ
１５ 微粒子循環洗浄液
１６ 吸収循環槽
１７ 気−液分離器ａ
１８ 気−液分離器ｂ
１９ 気−液分散促進器
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

Claims (53)

1. 排煙にアンモニウム塩勾配を適用することを含む、排煙からの二酸化硫黄の吸収時にエアロゾル生成を制御する方法。
2. 前記排煙に反応条件勾配を適用することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. アンモニウム塩勾配を適用することが、
   第１段において第１のアンモニウム塩濃度を、
   第２段において第２のアンモニウム塩濃度を、適用することを含み、
   前記第１段は前記排煙に関して前記第２段より上流である、請求項１に記載の方法。
4. 前記塩が、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸水素アンモニウム、又は硫酸アンモニウムを含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記第１の濃度が前記第２の濃度よりも高い、請求項３に記載の方法。
6. 第１段で第１のアンモニウム塩濃度を適用することが、二酸化硫黄吸収プロセスにおいて吸収循環液を前記排煙に噴霧することを含み、及び／又は
   第２段で第２のアンモニウム塩濃度を適用することが、二酸化硫黄吸収プロセスにおいて吸収循環液を前記排煙に噴霧することを含み、及び／又は
   第１段で第１のアンモニウム塩濃度を適用することが、微粒子洗浄プロセスにおいて微粒子洗浄循環液を前記排煙に噴霧することを含み、及び／又は
   第２段で第２のアンモニウム塩濃度を適用することが、微粒子洗浄プロセスにおいて微粒子洗浄循環液を前記排煙に噴霧することを含む、請求項５に記載の方法。
7. 反応条件勾配を適用することが、
   第１段で第１の温度を、
   第２段で第２の温度を、提供することを含み、
   前記第１段は排煙に関して前記第２段より上流である、請求項２に記載の方法。
8. 前記第１の温度が前記第２の温度よりも高い、請求項７に記載の方法。
9. 第１段で第１の温度を提供することが、二酸化硫黄吸収プロセスにおいて第１の温度を設定することを含み、及び／又は
   第２段で第２の温度を提供することが、微粒子洗浄プロセスにおいて第２の温度を設定することを含む、請求項８に記載の方法。
10. 反応条件勾配を適用することが、
    第１段で第１のｐＨを、
    第２段で第２のｐＨを、提供することを含み、
    前記第１段は排煙に関して前記第２段より上流である、請求項２に記載の方法。
11. 前記第１のｐＨが前記第２のｐＨよりも大きい、請求項１０に記載の方法。
12. 第１段で第１のｐＨを提供することが、二酸化硫黄吸収プロセスにおいて吸収循環液を前記排煙に噴霧することを含み、及び／又は
    第１段で第１のｐＨを提供することが、微粒子洗浄プロセスにおいて微粒子洗浄循環液を前記排煙に噴霧することを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 第２段で第２のｐＨを提供することが、二酸化硫黄吸収プロセスにおいて吸収循環液を前記排煙に噴霧することを含み、及び／又は
    第２段で第２のｐＨを提供することが、微粒子洗浄プロセスにおいて微粒子洗浄循環液を前記排煙に噴霧することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記排煙を冷却及び精製すること、
    冷却及び精製した後、二酸化硫黄を吸収すること、及び
    吸収後、微粒子洗浄循環液を用いて前記排煙を除去すること、をさらに含み、
    アンモニウム塩勾配を適用することが前記精製及び冷却後に行われ、
    前記吸収及び前記除去の両方が、
    亜硫酸アンモニウムを噴霧すること、及び
    硫酸アンモニウムを噴霧することを含む、請求項２に記載の方法。
15. 吸収することが、吸収循環液を前記排煙に噴霧することを含み、
    前記微粒子洗浄循環液が、
    前記吸収循環液のｐＨより低いｐＨと、
    前記吸収循環液の亜硫酸アンモニウム濃度よりも低い亜硫酸アンモニウム濃度とを有する、請求項１４に記載の方法。
16. 前記反応条件が、吸収温度及び洗浄温度により規定される温度勾配であり、
    反応条件勾配を適用することが、
    前記吸収温度及び前記洗浄温度を制御してエネルギー消費を低減すること、
    吸収効率を維持すること、
    アンモニア逃散の限界を維持すること、及び
    エアロゾル逃散の限界を維持することを含む、請求項２に記載の方法。
17. 前記吸収温度が、３０℃〜７０℃、又は３５℃〜６０℃、又は４５℃〜５５℃の範囲である、請求項１６に記載の方法。
18. 前記洗浄温度が、２８℃〜６８℃、又は３０℃〜５５℃、又は４０℃〜５０℃の範囲である、請求項１６に記載の方法。
19. 吸収することが、
    下側の段で吸収循環液を噴霧すること、
    前記排煙に関して前記下側の段より下流である上側の段で、吸収循環液を噴霧することを含み、
    前記吸収循環液が、前記下側の段と前記上側の段の一方又は両方で
    ０．１５％〜４．９５％の亜硫酸アンモニウムと
    ５％〜３８％硫酸アンモニウムとを含み、
    ４〜６．６の範囲のｐＨ値を有し、
    前記上側の段の吸収循環液の亜硫酸アンモニウム濃度は、前記下側の段の吸収循環液の亜硫酸アンモニウム濃度よりも低い、請求項１４に記載の方法。
20. 前記上側の段の吸収循環液のｐＨが前記下側の段の吸収循環液のｐＨよりも低い、請求項１９に記載の方法。
21. 吸収することが、
    下側の段で吸収循環液を噴霧すること、
    前記排煙に関して前記下側の段より下流である上側の段で、吸収循環液を噴霧することを含み、
    前記吸収循環液が、前記下側の段と前記上側の段の一方又は両方で
    ０．１５％〜４．９５％の亜硫酸アンモニウムと
    ５％〜３８％硫酸アンモニウムとを含み、
    ４〜６．６の範囲のｐＨ値を有し、
    前記上側の段の吸収循環液のｐＨが前記下側の段の吸収循環液のｐＨよりも低い、請求項１４に記載の方法。
22. 吸収することが、単一段で吸収循環液を噴霧することを含み、及び／又は
    吸収することが、２つの段のみで吸収循環液を噴霧することを含む、請求項１４に記載の方法。
23. 前記除去の段において、前記微粒子洗浄循環液が、
    ０．００３％〜１％の亜硫酸アンモニウムと
    ０．３％〜３８％の硫酸アンモニウムとを含み、
    ３〜５．４の範囲のｐＨを有する、請求項１４に記載の方法。
24. 除去することが、微粒子洗浄循環液を２つの段で噴霧することを含み、
    前記複数の段のうちの１つの段で、前記微粒子洗浄循環液が、
    ０．１％〜１％の亜硫酸アンモニウムと、
    ５％〜３８％の硫酸アンモニウムとを含む、請求項２３に記載の方法。
25. アンモニア脱硫におけるエアロゾル生成を制御するための装置であって、
    アンモニウム塩勾配を排煙に適用するように構成されたガス精製除去システムと、
    酸化システムと、
    補助システムとを含む、装置。
26. 前記酸化システムが酸化容器を含み、前記酸化容器が、
    投入アンモニウム溶液を強制酸化して、異なる酸化度のアンモニウム溶液の複数の産出物を与えるように、及び
    前記勾配を規定するために前記産出物を前記ガス精製除去システムに提供するように、構成されており、及び／又は
    前記補助システムが、
    硫酸アンモニウム後処理システムと
    アンモニア供給システムと、
    プロセス水システムとを含む、請求項２５に記載の装置。
27. 前記ガス精製除去システムを収容し、予備洗浄ゾーンと、吸収ゾーンと、微粒子制御ゾーンとを含む塔と、
    前記吸収ゾーンと前記予備洗浄ゾーンとの間に配置された、気体のみを通過させる構成要素と、
    複数の噴霧層であって、前記予備洗浄ゾーン、前記吸収ゾーン、及び前記微粒子制御ゾーンのそれぞれが該複数の噴霧層のうちの１つの噴霧層を含む、複数の噴霧層と、をさらに含み、
    前記塔は、前記噴霧層に対して溶液組成を分割制御するように構成されている、請求項２５に記載の装置。
28. 前記酸化システムが、前記噴霧層を含み、
    前記酸化システムが、前記噴霧層の異なる噴霧層で噴霧された液体と、前記噴霧層の該異なる噴霧層の前記排煙との間の相互作用を制御して、前記液体を自然酸化させて、異なる酸化度のアンモニウム溶液の複数の産出物を生成して、前記勾配を規定するように構成されており、及び／又は
    前記酸化システムが、前記予備洗浄ゾーンの運転温度を制御して、前記勾配を制御するように構成されており、及び／又は
    前記酸化システムが、前記吸収ゾーンの運転温度を制御して、前記勾配を制御するように構成されており、及び／又は
    前記酸化システムが、前記微粒子制御ゾーンの運転温度を制御して、前記勾配を制御するように構成されており、及び／又は
    前記酸化システムが、前記予備洗浄ゾーンの運転温度を制御し、かつ前記微粒子ゾーンの運転温度を制御して、前記勾配を制御するように構成されており、及び／又は
    前記酸化システムが、前記吸収ゾーンの運転温度を制御して、前記勾配を制御するように構成されており、及び／又は
    前記酸化システムが、前記微粒子ゾーンの運転温度を制御して、前記勾配を制御するように構成されており、及び／又は
    前記酸化システムが、前記微粒子ゾーンの運転温度を制御して、前記勾配を制御するように構成されており、及び／又は
    前記酸化システムが、強制酸化容器を含まず、及び／又は
    前記酸化システムが、予備洗浄液を前記吸収ゾーンに送るように構成されている、請求項２７に記載の装置。
29. 各ゾーンが単一の噴霧層を含み、及び／又は
    前記ゾーンのあるゾーンが複数の噴霧層を含み、及び／又は
    前記吸収ゾーンと前記微粒子制御ゾーンとの間に配置された、気体のみを通過させる構成要素をさらに備え、及び／又は
    前記吸収ゾーン内に配置された、気体のみを通過させる構成要素をさらに備え、及び／又は
    前記微粒子制御ゾーン内に配置された、気体のみを通過させる構成要素をさらに備える、請求項２７に記載の装置。
30. 複数のデミスタ層をさらに備え、
    前記複数のデミスタ層のある層が前記微粒子制御ゾーン内に配置され、
    前記複数のデミスタ層のある層が前記予備洗浄ゾーン及び前記吸収ゾーンの各噴霧層に配置されている、請求項２７に記載の装置。
31. 前記複数のデミスタ層のあるデミスタがバッフルを含み、及び／又は
    前記複数のデミスタ層のあるデミスタがリッジを含み、及び／又は
    前記複数のデミスタ層のあるデミスタが充填材を含み、及び／又は
    前記複数のデミスタ層のあるデミスタがワイヤメッシュを含み、及び／又は
    前記複数のデミスタ層のあるデミスタが、
    バッフル、
    リッジ、
    充填材、
    ワイヤメッシュ、及び
    バッフル、リッジ、充填材、ワイヤメッシュの１又は複数の組合せ、からなる群から選択される構造を含む、請求項３０に記載の装置。
32. 前記吸収ゾーンの各噴霧層において、
    液体−気体比は０．２Ｌ／Ｎｍ^３以上であり、
    噴霧被覆率は１１０％以上であり、
    前記微粒子制御ゾーンの各噴霧層において、
    液体−気体比が０．１Ｌ／Ｎｍ^３以上であり、
    噴霧被覆率が１０５％以上である、請求項２７に記載の装置。
33. 前記酸化システムが、
    各区画が異なる組成のアンモニウム溶液に対応する複数の区画を含み、
    前記酸化システムが、アンモニウム塩勾配を形成して、
    微粒子洗浄循環液に、前記異なる組成のうちのある組成を提供するように、及び
    アンモニウム塩勾配を形成するために、吸収循環液に、前記異なる組成のうちのある組成を提供するように、構成されている、請求項２５に記載の装置。
34. 各区画が、前記酸化システムの層により画定され、及び／又は
    各区画が、前記酸化システムの構成要素により画定され、及び／又は
    各区画が、前記酸化システムにおいて異なる位置を占め、及び／又は
    前記酸化システムが１〜５層の気−液分散促進器を含み、及び／又は
    前記酸化システムが、
    ３ｍよりも高い高さを有する液体段を含み、かつ
    ２０％以上の過剰酸化空気を供給するように構成されている、請求項３３に記載の装置。
35. 前記塔が、
    前記予備洗浄ゾーン内で循環洗浄液を使用して前記排煙を冷却及び洗浄し、同時に前記循環洗浄液の濃度を上昇させるように、
    前記排煙を前記吸収ゾーン中を通過させて、吸収循環液により前記排煙が洗浄及び脱硫されるように、
    前記排煙を前記微粒子制御ゾーン中を通過させて、微粒子循環洗浄液により微粒子が除去されるように、
    前記排煙を排出するように、
    前記微粒子循環洗浄液から前記予備洗浄ゾーンに前記循環洗浄液を補充するように、
    塔壁の汚れをすすぐように、
    前記吸収循環液を補充するように、
    前記酸化システム内で前記吸収循環液を酸化するように、及び
    異なるゾーンに分配するために、酸化システムの異なる区画から、異なる組成の循環液を引き出すように、構成されている、請求項２７に記載の装置。
36. 前記微粒子循環洗浄液が、循環洗浄液補充流体の主要成分であり、及び／又は
    前記塔が、微粒子循環洗浄液を噴霧することにより汚れをすすぐように構成されており、及び／又は
    前記塔が、プロセス水を噴霧することにより汚れをすすぐように構成されており、及び／又は
    前記吸収循環液が、微粒子制御ゾーンからの液体により補充され、及び／又は
    前記吸収循環液が、プロセス水により補充され、及び／又は
    前記プロセス水が、前記微粒子制御ゾーンからの液体により補充される、請求項３５に記載の装置。
37. 前記塔が、１〜５ｍ／秒の範囲の空塔排煙速度を提供するように構成されている、請求項３５に記載の装置。
38. 前記塔が、前記予備洗浄ゾーンにおいて４０℃〜８０℃の範囲の温度を提供するように構成されており、及び／又は
    前記塔が、３０，０００ｍｇ／Ｎｍ^３の高濃度のＳＯ_２濃度を有する排煙を受け取るように構成されている、請求項３７に記載の装置。
39. 前記塔が、
    ＧＢ１３２２３−２０１１のすべての排出要件と、
    「環境と開発、２０１５年、１６４号、中国」と、に適合する精製排煙を排出し、
    ＰＣＴ／ＵＳ２００２／０３９０９５に記載されているアンモニア系脱硫及び静電的ミスト除去に関して、
    １０〜２０％少ない建設コストと、
    ５〜１０％少ない運転コストと、
    １５〜３０％少ない性能−価格比とを有するように、構成されている、請求項３８に記載の装置。
40. 前記塔から排出される排煙が、２００ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、又は１００ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、又は３５ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、又は５ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、ＳＯ_２濃度を有する、請求項３９に記載の装置。
41. 前記塔から排出される排煙が、２０ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、又は１０ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、又は５ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、又は２ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、エアロゾルを含む総ダスト濃度を有する、請求項３９に記載の装置。
42. 前記塔から排出される排煙が、５ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、又は２ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、又は１ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、又は０．５ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、アンモニア濃度を有する、請求項３９に記載の装置。
43. 前記塔から排出される排煙が、２００ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、又は１００ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、又は３５ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、又は５ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、ＳＯ_２濃度を有する、請求項３８に記載の装置。
44. 前記塔から排出される排煙が、２０ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、又は１０ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、又は５ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、又は２ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、エアロゾルを含む総ダスト濃度を有する、請求項３８に記載の装置。
45. 前記塔から排出される排煙が、５ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、又は２ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、又は１ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、又は０．５ｍｇ／Ｎｍ^３以下の、アンモニア濃度を有する、請求項３８に記載の装置。
46. 乾燥装置をさらに備え、前記乾燥装置が、
    吸収液を受け取るように、及び
    循環液からイオンを含む固体生成物を生成するように、構成されている、請求項３５に記載の装置。
47. 前記イオンが塩化物イオン又はフッ化物イオンである、請求項４６に記載の装置。
48. 前記乾燥装置が、
    循環液塩化物イオン濃度を５０，０００ｍｇ／Ｌ未満に、及び
    循環液フッ化物イオン濃度を２０，０００ｍｇ／Ｌ未満に、低減するように構成されている、請求項４６に記載の装置。
49. 前記乾燥装置が、
    循環液塩化物イオン濃度を５０，０００ｍｇ／Ｌ未満に、及び
    循環液フッ化物イオン濃度を３００〜３０００ｍｇ／Ｌに、低減するように構成されている、請求項４６に記載の装置。
50. 前記乾燥装置が、
    循環液塩化物イオン濃度を１０，０００〜３１，０００ｍｇ／Ｌに、及び
    循環液フッ化物イオン濃度を２０，０００ｍｇ／Ｌ未満に、低減するように構成されている、請求項４６に記載の装置。
51. 前記乾燥装置が、
    循環液塩化物イオン濃度を１０，０００〜３１，０００ｍｇ／Ｌに、及び
    循環液フッ化物イオン濃度を３００〜３，０００ｍｇ／Ｌに、低減するように構成されている、請求項４６に記載の装置。
52. 前記塔が、前記吸収ゾーンの噴霧層において、硫酸アンモニウム対亜硫酸アンモニウムの質量分率比が１．５〜１９９：１である吸収循環液を噴霧するように構成されている、請求項３５に記載の装置。
53. 前記塔が、前記微粒子吸収ゾーンの噴霧層において、硫酸アンモニウム対亜硫酸アンモニウムの質量分率比が３〜１９９９：１である微粒子循環洗浄液を噴霧するように構成されている、請求項３５に記載の装置。

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