JP2023508656A - アンモニア系脱硫における吸収時のエアロゾル生成の制御 - Google Patents

Abstract

アンモニア系脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御する。アンモニア系脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御するように排煙中の二酸化硫黄を除去するために、吸収反応温度、プロセスガスの酸素含有量及び水分含有量を制御することができ且つ亜硫酸アンモニウムを含有する吸収循環液を使用することができる。

Description

本出願は、２０１９年１２月２６日に出願された中国特許出願第２０１９１１３６１２５１．１号及び２０２０年７月２２日に出願された米国特許出願第１６／９３５，５３６号に基づく優先権を主張し、これらは、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。

本開示は、環境保護の技術分野に関し、特に、アンモニア系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。

世界中の国々が二酸化硫黄を様々な程度で放出している。中国の膨大な二酸化硫黄排出量は、環境及び社会に多大な影響を及ぼしている。二酸化硫黄総排出量は、２０１４年には１９７４００００トン、２０１５年には１８５９１０００トン、２０１６年には１１０２９０００トン、２０１７年には８７５４０００トンであり、これは、中国において莫大な経済的損失をもたらし、生態学的環境及び人々の健康に深刻な影響を及ぼしている。

現在、比較的成熟した脱硫技術が数多く存在するが、その中で、湿式脱硫プロセスが最も広く使用されており、世界の総脱硫設備容量の約８５％を占める。一般的な湿式排煙脱硫技術としては、石灰石－石膏、二重アルカリ、炭酸ナトリウム、アンモニア、マグネシア等に基づく技術が挙げられる。アンモニア系脱硫は、アンモニアを吸収剤として使用する湿式脱硫プロセスである。この方法は、ＳＯ_２を利用し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のリサイクルが可能な、低環境負荷型排煙制御スキームである。しかしながら、化学工業では製造プロセスで大量のアンモニア廃液が発生するため、アンモニア系脱硫は、化学工業及び石油化学工業におけるボイラー排煙及び硫黄回収テールガスに対して独自の利点を有する。

アンモニア系脱硫プロセスは、主に吸収、酸化及び濃縮（結晶化）の３つの手順を含む。まず、二酸化硫黄を吸収するために亜硫酸アンモニウムを使用して、亜硫酸アンモニウムと亜硫酸水素アンモニウムとの混合溶液を得て、アンモニアによる中和後に再度亜硫酸アンモニウムを得る：
（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

酸化空気を溶液中に導入して亜硫酸アンモニウムを酸化することによって、硫酸アンモニウムを得る：
（ＮＨ_４）_２ＳＯ_３＋１／２Ｏ_２＝（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４

硫酸アンモニウム溶液に対し、濃縮、結晶化、固液分離及び乾燥を行って、最終生成物である硫酸アンモニウムを得る。

吸収、酸化及び濃縮の３つの手順は一見簡単そうであるが、実際には互いに影響し合っている。典型的には、吸収効率を確保するために、吸収液は、高含有量の亜硫酸アンモニウム及び遊離アンモニアと、低含有量の硫酸アンモニウムとを含む。これは吸収には有益であるが、酸化及び濃縮には寄与しない。吸収液の関連ｐＨ値は約７であり、これにより、吸収時に深刻なアンモニア漏出及びエアロゾルが発生する。

吸収効率を確保するために、プロセス水による冷却、再加熱器の設置、希硫酸アンモニウム溶液による温度低減及び他の対策によって、吸収温度は典型的には３０℃～４０℃に制御されてきた。これは吸収及びエアロゾルの制御には有益であるが、酸化及び濃縮には寄与せず、通常、亜硫酸（水素）アンモニウムの製造に使用される。低温では、高濃度の亜硫酸アンモニウムを急速に酸化して硫酸アンモニウムを形成することはできず、ごく少量の水しか排煙によって取り去ることができない。硫黄回収テールガス及びボイラー排煙の場合、取り去る水の量は、持ち込まれる量よりも少なく、系の水の不均衡が起こり、適合する蒸発結晶化プロセスが必要となる。吸収液をより低濃度で酸化した後、蒸発結晶化プロセスによって生成物が得られるが、このプロセスは、蒸気消費が大きく、エネルギー消費が大きく、プロセスに時間がかかり、設備要件が大きく且つ占有面積が大きいため、運転コストが高くなり、装置の経済効率が乏しくなる。

水分含有量が２５％超の排煙の場合、プロセス空気、窒素、汚染窒素及び二酸化炭素ガスを配合することによって混合ガスの水分含有量を低減し、吸収温度を下げ、水バランスを確保し、廃水を生成しない。しかしながら、プロセス空気を配合する場合、混合プロセスガスの酸素含有量は１５％を超えることがあり、又は２０％近くになることもある。プロセスガスが吸収循環液と向流接触している場合、プロセスガス中の酸素は、吸収循環液中の亜硫酸アンモニウムを硫酸アンモニウムへと完全に酸化するため、吸収液の脱硫能力が低下する。脱硫効率を確保するために、過剰なアンモニアを添加することによって吸収液のｐＨを上げるが、アンモニア漏出及びエアロゾルを効果的に制御することはできない。そのため、プロセス条件の最適な組合せを検討し、これに基づいて、アンモニア系脱硫装置において吸収、酸化及び濃縮の有機的な組合せを実現するように、アンモニア系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改善することは非常に重要である。

排煙のアンモニア系脱硫プロセスには、次の技術的課題がある。

１．アンモニア漏出及びエアロゾル
原料として石灰石に基づく石灰石－石膏法とは異なり、アンモニアは揮発性であるため、遊離アンモニアが吸収液に存在すると、アンモニア、ＳＯ_２及びＳＯ_３が気相中に同時に存在することになる。そのため、亜硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムとのミストが容易に形成され、このミストをコアとして、排煙中の飽和水蒸気がミストに凝縮し、濃白ミストを形成する。これにより、一方ではアンモニアの損失が起こり、他方では二次汚染が起こる。これは、これまで長い間、アンモニアに基づく方法では十分に解決されていなかった第１の重要な技術的課題でもある。

これまで、研究の要点が様々であることを主な理由として、アンモニア系脱硫装置の製造業者は品質が様々である。吸収時のエアロゾル生成を制御する方法に焦点を当てる製造業者もいるし、吸収時のエアロゾル生成を発生源から抑制又は低減するのではなく、吸収時に生成したエアロゾルを捕捉する方法に焦点を当てる製造業者もいる。その結果、システム投資が増大し、運転コストが高くなり、運転が不安定となる。

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、他の亜硫酸塩の酸化とは異なる。或る濃度では、ＮＨ_４ ^＋は酸化プロセスに減衰効果をもたらし、この独自の特性については、文献（引用することによりその全体が本明細書の一部をなすChemical Engineering Science, 2000）で説明されている。ＮＨ_４ ^＋は、Ｏ_２の水溶液への溶解を大幅に妨げる。塩濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌ（約５％（重量））未満の場合、亜硫酸アンモニウムの酸化率は、その濃度の増加と共に高くなるが、この限界を超えると、酸化率は濃度の増加と共に低下する。しかしながら、全アンモニウム塩濃度が３ｍｏｌ／Ｌ～４ｍｏｌ／Ｌで、亜硫酸アンモニウムの濃度が０．０５ｍｏｌ／Ｌ未満の場合、つまり、溶液の酸化率が９９％超の場合、酸化反応はゼロ次の急速反応、つまり、酸化率は亜硫酸アンモニウムの含有量とは無関係である。この場合、吸収液中の亜硫酸アンモニウムの濃度は非常に低いため、より多くのアンモニアを添加することによってのみ脱硫効率を確保することができ、アンモニア漏出及び出口排煙からの総ダストが要件に合うという保証はない。

亜硫酸アンモニウムの酸化反応は、吸収中にも起こり得る。排煙中のＯ_２含有量が８％未満の場合、反応速度は遅いが、連続循環条件下では、酸化率は４０％～８０％に達し得る。排煙中の酸素含有量が更に１６％を超えると、吸収液中の亜硫酸アンモニウムが酸素によって完全に酸化される場合があり、処理のために後処理システムに直接送られる可能性があるため、アンモニア漏出及びエアロゾルの制御に悪影響を及ぼす。吸収液中の未酸化の亜硫酸アンモニウムを硫酸アンモニウムに酸化するために、典型的には、酸化槽／酸化区画／ジェット酸化装置を使用して、過剰の加圧酸化空気条件下で、亜硫酸アンモニウムを完全に酸化する。酸化を促進するために吸収液に触媒を添加することを選択する製造業者もいるが、これは生成物の品質に影響を及ぼすと考えられる。

これは、カルシウムに基づく方法に比べて、第２の技術的な難しさでもある。

３．テールガス中に含まれるアンモニアの回収
他のアルカリ性物質とは異なり、アンモニアは揮発性である。脱硫効率及び最終排出指数を確保するために、従来の向流接触吸収塔では、噴霧塔、充填塔又は段塔のいずれであっても、吸収ゾーンの最上部の接触点が、溶液において最も高いｐＨ値を有し、気相のＳＯ_２濃度が最も低く、気相のアンモニア濃度が最も高い。これは、テールガスと共に脱硫塔から溢れ出るアンモニアの量が大きくなることを意味する。これにより、アンモニアの廃棄損失と新たな汚染との両方が起こると考えられる。

上述の課題は、アンモニアに基づく方法が長い間十分に発達していない重要な理由である。エアロゾル及びアンモニア漏出の問題に鑑みると、国内外の有名な研究機関及び技術系企業が、それらを制御又は排除する様々な解決策、例えば、湿式電気、多段階水洗、多段階デミスト又はそれらの組合せ等を提案している。しかしながら、これらの方法は、吸収中のエアロゾル及びアンモニア漏出の問題に発生源から対処するものではなく、吸収中に漏出したアンモニアと、生成したエアロゾルとを排除する方法に焦点を当てただけである。これにより、塔区画がより多くなり、システムがより複雑になり、処理効果が望めないばかりか、投資及び運転コストが大幅に増大する。

アンモニア系脱硫装置では、吸収、酸化及び濃縮が互いに影響し合う。吸収は、高ｐＨ溶液及び高含有量の亜硫酸アンモニウムによって支持され、酸化は、比較的低濃度の全アンモニウム塩及び低含有量の亜硫酸アンモニウムによって支持され、濃縮は、高含有量の硫酸アンモニウムによって支持され、アンモニア漏出及びエアロゾルの制御は、低ｐＨ溶液及び遊離アンモニアの不存在によって支持される。溶液組成には様々なプロセスで様々な効果が求められるため、吸収、酸化及び濃縮の協調的な制御を達成するように、そして放出基準を満たし、コストを低減し、プロセスを簡素化し、運転の難易度を低減するように、吸収中のエアロゾル生成をより合理的に制御する技術が強く求められている。

特許文献１には、排煙中のＳＯ_２を除去及び回収する方法及び装置が提案されている。酸化に最も好都合な条件を作り、エネルギー消費及び酸化への投資を低減し、高脱硫効率を確保するために、亜硫酸アンモニウムの濃度は０．１％（重量）～５％（重量）、好ましくは０．５％～２．０％に制御される。吸収液のアンモニア／硫黄比は１．３～１．８（モル比）であり、吸収ガス／液比は２０００～５０００（体積比）である。硫酸アンモニウム溶液は、高温の排煙の熱を使用して濃縮され、これにより、高温の排煙の温度が５０℃～５５℃に低下し、硫酸アンモニウムを４０％（重量）～５０％（重量）に濃縮することができ、これを硫酸アンモニウム結晶化装置に送って、市販の硫酸アンモニウム肥料に加工することができる。酸化区画は、縦方向の仕切板を備えており、未酸化の亜硫酸アンモニウム溶液を、可能な限り逆混合させることなく酸化した硫酸アンモニウム溶液から分離する。この方法は、１）吸収液の濃度が低く、低硫黄含有排煙に対してのみ好適である、２）吸収中のアンモニア漏出及びエアロゾル生成の制御を考慮していないため、白煙を排除するために再加熱器を設ける必要がある、及び３）結晶化は、乾燥空気容量及びダスト含有量の影響を受け、結晶化の量は少なく、不安定である、というような幾つかの特徴を有する。

特許文献２には、洗浄吸収塔１と酸化循環槽９とを備えた、アンモニア系二重サイクル脱硫－脱窒－ダスト除去システムが提案されている。洗浄吸収塔１は、順に、高効率水ミスト除去区画２と、強化されたアンモニアミスト除去区画３と、吸収液デミスト区画４と、第２の吸収区画５と、第１の吸収区画６と、洗浄冷却区画７とからなる。排煙が第１の吸収区画６に入ると、１．１ｋｇ／Ｌ～１．１５ｋｇ／Ｌの密度を有し、６．５～７のｐＨ値を有し、硝酸アンモニウムを含有する硫酸アンモニウム溶液を吸収液として使用して、主にＳＯ_２が除去される。排煙が第２の吸収区画５に入ると、１．０５ｋｇ／Ｌ～１．１ｋｇ／Ｌの密度を有し、５．５～６のｐＨ値を有し、硝酸アンモニウムを含有する硫酸アンモニウム溶液を吸収液として使用して、ＳＯ_２の除去を補助する。このプロセスは複雑で、過剰なアンモニアを含み、吸収中に深刻なエアロゾル及びアンモニア漏出が起こり、水洗及びデミストによって最終排出指数を確保することは困難である。

特許文献３には、アンモニア系脱硫においてエアロゾル生成を低減する方法が提案されている。この方法は、以下の特定の工程：１）アンモニア液をアンモニア吸収塔に導入し、第１の吸収循環ポンプを噴霧洗浄のために作動させ、排煙中の大部分のＳＯ_２を脱硫する工程；２）アンモニア液を、噴霧洗浄のためにアンモニア吸収塔に導入し、その結果、噴霧液を排煙中のＳＯ_２と更に反応させて、ガスから汚染物質を除去する工程；３）第２の吸収後の排煙を、水洗噴霧装置に通過させて、排煙に含まれるエアロゾル及び他の不純物を洗浄する工程；及び４）最後に、排煙を水で洗浄し、脱泡装置（defrother）に通過させて、不純物、例えば、洗浄及び噴霧中に混入する液泡及び残留エアロゾル等を除去する工程を含む。精製したテールガスは、基準を満たしており、放出される。工程１）では、吸収液のｐＨ値は５．５～６．５に厳密に制御され、密度は１．１５ｇ／ｍｌ～１．２５ｇ／ｍｌである。工程２）では、吸収液のｐＨ値は５．０～６．０に厳密に制御され、密度は１．０ｇ／ｍｌ～１．２０ｇ／ｍｌである。このプロセスでは、溶液組成及び吸収温度は規定されておらず、アンモニア漏出及びエアロゾル生成を発生源から適切に制御することは依然としてできない。そして、簡易な水洗及びデミスト後の排煙は、中国の超低放出基準又はそれ以上の要件を満たすことができない。

特許文献４には、アンモニア系脱硫プロセスにおいて水を削減し、エアロゾル現象を制御するプロセスが提案されている。このプロセスでは、ボイラー排煙を脱硫塔に入れ、脱硫塔に入ったＳＯ_２含有排煙を、５％～３５％の濃度を有する硫酸アンモニウム／亜硫酸アンモニウム溶液の噴霧液と共に噴霧し、次いで、フィラー層を通過させて、フィラー層上で冷却水と接触させ、次いで、水洗噴霧層と接触させる。これにより、フィラー層の底部の冷却水が水洗浄液蓄積トレイに落下し、冷却水塔に逆流し、次いで、水洗槽に入り、再利用のために洗浄水供給ポンプによって水洗噴霧層へと誘導される。このシステムは、簡易なシステムフローを有し、良好な冷却、低運転コスト等が可能であり、噴霧冷却水は、ボイラー排煙中の物質、例えば、（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４粒子、ＳＯ_２及びＮＨ_３を吸収し、ボイラー排煙中の飽和水蒸気は、（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４粒子をコアとして（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４粒子と共に凝縮して水滴を形成する。その結果、ボイラー排煙中の（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４粒子が捕捉され、エアロゾルの形成が抑制され、アンモニア系脱硫プロセスにおいて放出されるボイラー排煙中の粒子濃度が３０ｍｇ／Ｎｍ^３未満となる。このプロセスでは、溶液組成、ｐＨ値及び吸収温度は規定されておらず、アンモニア漏出及びエアロゾル生成を発生源から完全に制御することは依然としてできない。そして、低温水洗のエネルギー消費は大きく、精製された排煙中の粒子濃度は３０ｍｇ／Ｎｍ^３未満であるが、これは、最新の放出基準を満たさない。

特許文献５には、アンモニア系脱硫においてエアロゾルの放出を制御する方法及びそのための特別な吸収塔が提案されている。この方法では、排煙を、アトマイズ水の噴霧及び冷却によって、１００℃～１２０℃に冷却し、脱硫吸収塔の脱硫ゾーンへと導入する。このゾーンでは、下からの排煙が、上から噴霧された脱硫液と向流接触し、その結果、排煙中のＳＯ_２が吸収される。脱硫ゾーンにはフィラー又は篩板が配置されており、脱硫された排煙をフィラー洗浄ゾーンに入れ、そこに洗浄水を注入して、アンモニア系脱硫において生成した粗粒エアロゾルを除去する。脱硫及び粗粒エアロゾル除去の後、排煙を水蒸気相転移ゾーンに入れ、蒸気を水蒸気相転移ゾーンの中央から注入して、水蒸気相転移に必要な過飽和水蒸気環境を確立する。その結果、未除去の微粒エアロゾル粒子は、凝縮して成長し、水蒸気相転移ゾーンの排煙出口のスクリーンデミスタによって除去される。精製された排煙は、脱硫吸収塔の最上部の排煙出口から煙突を介して放出される。排煙の空塔ガス流速は２．０ｍ／ｓ～３．０ｍ／ｓであり、操作液ガス比は２Ｌ／Ｎｍ^３～８Ｌ／Ｎｍ^３であり、脱硫液のｐＨ値は５．２～６．０であり、脱硫液の温度は４５℃～５５℃である。脱硫液中の脱硫剤は、過飽和に対して１０重量％の濃度での硫酸アンモニウム又は亜硫酸アンモニウムである。フィラー洗浄ゾーンにおける洗浄水噴霧液ガス比は０．６Ｌ／Ｎｍ^３～３．０Ｌ／Ｎｍ^３であり、フィラー層による洗浄後の排煙の温度は５０℃～５５℃に低下する。或る実施の形態においては、吸収塔出口でのＰＭ_１０の最小質量濃度は４５ｍｇ／Ｎｍ^３であり、最小ＳＯ_２濃度は１３５ｍｇ／Ｎｍ^３である。このプロセスでは、アンモニア漏出及びエアロゾル生成を発生源から適切に制御することは依然としてできず、精製された排煙中の粒子及びＳＯ_２は、最新の放出基準を満たしておらず、蒸気相転移のエネルギー消費が大きい。

特許文献６には、アンモニア系脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御する方法が提案されている。この方法では、アンモニア系脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御するように排煙中の二酸化硫黄を除去するために、亜硫酸アンモニウムを含有する吸収循環液を使用する。段階的な溶液組成制御及び反応条件制御によって、高効率の脱硫及びダスト除去が実現され、この高効率の脱硫を行いながら、吸収中のアンモニア漏出及びエアロゾル生成が制御される。予備冷却及び精製後の排煙は、吸収循環液及び微粒子洗浄循環液と順次接触し、各段階の溶液組成及び反応温度が制御され、その結果、吸収、酸化及び濃縮の協調的な制御が達成される。このプロセスでは、排煙の酸素含有量の制御方法及び吸収温度の制御方法、並びに吸収廃水の処理方法が規定されていない。アンモニア系脱硫における吸収時のエアロゾル生成を発生源から制御するためのサポートを提供するように、プロセス制御指数及び制御方法を規定するために更なる発展が依然として求められている。

典型的なアプローチでは、アンモニア系脱硫の肝要な技術を完全には把握しておらず、エアロゾル生成を発生源から制御しておらず、吸収、酸化及び濃縮の協調的な制御を達成できておらず、アンモニア漏出及びエアロゾルをその発生源から制御するという主要な技術的課題を解決しておらず、吸収中に漏出したアンモニアと、生成したエアロゾルとを排除する方法に注目しているだけであるため、塔区画がより多くなり、システムがより複雑になり、処理効果が望めないばかりか、投資及び運転コストが大幅に増大する。

中国特許出願第０２１３６９０６．２号 中国特許出願第２０１５１０６８０５７８．０号 中国特許出願第２０１６１１０１４４３３．８号 中国特許出願第２０１６１１２０７１８４．４号 中国特許出願第２０１３１０３４０８８５．５号 中国特許出願第２０１７１０８００５９９．０号

したがって、アンモニア漏出及びエアロゾル生成を発生源で制御する装置及び方法を提供することが望まれる。

本発明の原理に従う方法及び装置の概略図である。 例１の概略図である。

定義
「アンモニア含有液」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する。アンモニア又はアミン系化合物としては、アンモニウム塩、アンモニウムイオン（ＮＨ_４ ^＋）、硫酸アンモニウム、亜硫酸アンモニウム及びそれらの任意の組合せが挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記液体は水であってもよい。

「アンモニア漏出」は、排気と共に漏出するアンモニア又は１つ以上のアンモニア／アミン含有種を意味する。

「アンモニア回収率」は、ガス浄化プロセスに添加され、続いてプロセスから捕捉及び抽出されたアンモニアの割合又はパーセンテージを意味する。上記種は、硫黄を吸収するためにガス流に添加される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」は取扱い、処理加工又は接触の際にガス流に沿って浮動するのに十分に細かい粒状物質を意味する。ダストには、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、煤煙、木炭、未燃焼石炭（non-combusted coal）、微粒鉱物、砂、砂利、塩及びそれらの任意の組合せが含まれるが、これらに限定されない。

「排気」は、工業又は化学プロセスを出るガスの流れを意味する。排気としては、排煙、テールガス、オーブン、炉、ボイラー及び／又は発電機からの排気ガスが挙げられるが、これらに限定されるものではない。排気は、空気及び可燃性物質の燃焼に由来する燃焼生成物、化学プロセスからの残留物質を含み得る。これは、水、窒素及び汚染物質、例えば、粒子状物質、煤煙、一酸化炭素、窒素酸化物及び硫黄酸化物等を含み得る。或るプロセスの排気を別のプロセスへガスとして投入してもよい。

「噴霧被覆」は、ノズル又はノズル配列からの噴霧の発散である。発散が大きくなる程、噴霧被覆が大きくなる。

パーセント含有量：本明細書中特段の指示がない限り、体積パーセント（ｖ／ｖ）。

上記の定義又は本願中に別記される説明が、一般に用いられるか、辞書に規定されるか、又は引用することにより本願の一部をなす情報源に提示される意味（明示的又は暗示的な）と矛盾する場合には、特に本願及び特許請求の範囲の用語が一般的な定義、辞書の定義又は引用することにより本明細書の一部をなす定義に従うのではなく、本願中の定義又は説明に従って解釈されることが理解される。特許請求の範囲の用語を辞書によって解釈した場合にのみ理解することができる場合には、引用することによりその全体が本明細書の一部をなすKirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th Edition, 2005, (John Wiley & Sons, Inc.)に記載があれば、その定義が優先されるものとする。

装置及び方法
排煙から二酸化硫黄を吸収する装置及び方法を提供する。

吸収液は亜硫酸アンモニウムを含むことができる。吸収液は、排煙から二酸化硫黄を除去することができる。アンモニア系脱硫は、アンモニアを循環吸収に添加し、亜硫酸アンモニウムに変換した後に行うことができる。プロセスガスの酸素含有量及び水分含有量を制御することができる。吸収温度を制御することができる。段階的な溶液組成制御及び反応条件制御を利用することができる。

本発明の原理に従った上述の技術の協調的な使用を、アンモニア系脱硫における吸収時のエアロゾル生成を阻害するために使用することができる。このような使用により、硫黄を吸収するために排煙に導入したアンモニアを、硫黄を吸収した後に捕捉する必要を回避又は低減することができる。このような使用により、湿式電気、多段階水洗、多段階デミスト等の技術又はそれらの組合せによって、硫黄吸収後のアンモニアを捕捉する必要を回避することができる。このような使用は、吸収、酸化及び濃縮を協調させることができる。これにより、排煙処理プロセスフローを簡素化し、実施コストを低減することができる。

装置は反応器を備え得る。反応器は、排煙を受けるように構成することができる。装置は噴霧層を備え得る。噴霧層は、反応器内に配置することができる。噴霧層は、亜硫酸アンモニウムを含有し、或る温度において排煙から硫黄を吸収するアンモニア含有液に排煙を接触させるように構成することができる。装置は制御装置を備え得る。制御装置は、反応器に入る材料の酸素含有量を１２体積％以下の含有量に制限するように構成することができる。制御装置は、反応器からの廃液における過剰なエアロゾル含有量に対応して温度を下げるように構成することができる。装置は酸化システムを備え得る。酸化システムは、アンモニア含有液を酸化するように構成することができる。装置は補助システムを備え得る。補助システムは、アンモニア含有液から硫酸アンモニウムの固体を得るように構成することができる。

補助システムは硫酸アンモニウム後処理システムを備え得る。

補助システムはアンモニア供給システムを備え得る。

補助システムはプロセス水システムを備え得る。

反応器は、前洗浄ゾーンが画定され得る吸収塔を備え得る。反応器は、吸収ゾーンが画定され得る吸収塔を備え得る。

反応器は、微粒子制御ゾーンが画定され得る吸収塔を備え得る。

それぞれのゾーンが１つ以上の噴霧層を有することができる。

吸収ゾーンと前洗浄ゾーンとの間に気液セパレータを配置することができる。

吸収ゾーンと微粒子制御ゾーンとの間に気液セパレータを配置することができる。

吸収ゾーン内に気液セパレータを配置することができる。

微粒子制御ゾーン内に気液セパレータを配置することができる。

装置は、微粒子制御ゾーン、前洗浄ゾーン及び吸収ゾーンのそれぞれにおいて、デミスタ層を備え得る。

デミスタは、バッフル、リッジ、フィラー及びスクリーンメッシュ、又はそれらの組合せからなる群から選択される構造を含み得る。

吸収ゾーン中の各層において、液ガス比は０．４Ｌ／Ｎｍ^３以上の比とすることができる。

吸収ゾーン中の各層において、平均噴霧被覆率は２００％以上の率とすることができる。

微粒子制御ゾーン中の各層において、液ガス比は０．４２Ｌ／Ｎｍ^３以上の比とすることができる。微粒子制御ゾーン中の各層において、平均噴霧被覆率は１５０％以上の率とすることができる。

吸収ゾーン中の各層において、２００％未満の噴霧被覆率を有する総面積は、吸収塔の断面積の１０％以下の面積とすることができる。

微粒子制御ゾーン中の各層において、２００％未満の噴霧被覆率を有する総面積は、吸収塔の断面積の１０％以下の面積とすることができる。

微粒子制御ゾーン中の各層において、２００％未満の噴霧被覆率を有する総面積は、吸収塔の断面積の５％以下の面積とすることができる。

酸化システムは酸化槽を備え得る。槽は、使用済吸収液を受けるように構成することができる。槽は、使用済吸収液の第１の画分を第１の経路を介して流すように構成することができる。槽は、吸収液の第２の画分を第２の経路を介して流すように構成することができる。槽は、第１の経路から微粒子制御ゾーンへと第１の産出物を供給し且つ第２の経路から吸収ゾーンへと第２の産出物を供給するように構成することができる。

第１の産出物は第２の産出物よりも酸化されていてもよい。

酸化槽は、気液分散促進器配列を備え得る。

酸化槽は第１の産出物口を備え得る。第１の産出物口は、該配列に沿った第１の位置に配置することができる。第１の産出物口は、第１の産出物を供給するように構成することができる。酸化槽は第２の産出物口を備え得る。第２の産出物口は、該配列に沿った第２の位置に配置することができる。第２の産出物口は、第２の産出物を供給するように構成することができる。第２の位置は、第１の位置よりも、使用済吸収液の酸化を引き起こし難い場合がある。

酸化槽は、アンモニアをチャンバーから第１の経路へと通す孔が画定され得るアンモニアチャンバーを備え得る。酸化槽は、使用済吸収液をチャンバーへと通す孔が画定され得るアンモニアチャンバーを備え得る。

酸化槽は、アンモニアをチャンバーから第２の経路へと通す孔が画定され得るアンモニアチャンバーを備え得る。酸化槽は、使用済吸収液をチャンバーへと通す孔が画定され得るアンモニアチャンバーを備え得る。

酸化槽はセパレータを備え得る。酸化槽は、第１の経路において酸化空気源を備え得る。第２の経路はセパレータの外側を通ることができる。

第２の経路は、その経路に沿って酸化空気が供給されない経路とすることができる。

第１の産出物における使用済吸収液は、完全に酸化されていてもよい。

制御装置は、反応器からの廃液における過剰なエアロゾル含有量に対応して第１の産出物における使用済吸収液のｐＨを下げるように構成することができる。

セパレータには孔が画定されていてもよい。孔は、使用済吸収液を第１の経路から第２の経路へと通すように構成することができる。孔は、使用済吸収液を第２の経路から第１の経路へと通すように構成することができる。

塔は、排煙を０．８ｍ／ｓ～４ｍ／ｓの空塔ガス流速で流すように構成することができる。

塔は、最大３００００ｍｇ／Ｎｍ^３のＳＯ_２濃度を有する排煙を受けるように構成することができる。

塔は、４００ｍｇ／Ｎｍ^３以下の含有量であり得るＳＯ_２含有量を有する廃液を排出するように構成することができる。

廃液は、１００ｍｇ／Ｎｍ^３以下のＳＯ_２含有量を有することができる。

廃液は、３５ｍｇ／Ｎｍ^３以下のＳＯ_２含有量を有することができる。

廃液は、１０ｍｇ／Ｎｍ^３以下のＳＯ_２含有量を有することができる。

塔は、エアロゾルを含む総ダスト含有量が５０ｍｇ／Ｎｍ^３以下の廃液を排出するように構成することができる。

総ダスト含有量は、２０ｍｇ／Ｎｍ^３以下の含有量とすることができる。

総ダスト含有量は、５ｍｇ／Ｎｍ^３以下の含有量とすることができる。

総ダスト含有量は、３ｍｇ／Ｎｍ^３以下の含有量とすることができる。

塔は、アンモニア漏出が８ｍｇ／Ｎｍ^３以下の廃液を排出するように構成することができる。

塔は、アンモニア漏出が４ｍｇ／Ｎｍ^３以下の漏出であり得る廃液を排出するように構成することができる。

塔は、アンモニア漏出が２ｍｇ／Ｎｍ^３以下の漏出であり得る廃液を排出するように構成することができる。

塔は、アンモニア漏出が１ｍｇ／Ｎｍ^３以下の漏出であり得る廃液を排出するように構成することができる。

装置は、排煙が塔に入る前に、添加ガスを排煙に流すように構成され得る添加ガス源を備え得る。ここで、添加ガスと排煙との混合物はプロセスガスであり、この混合物は塔の入口において１５％超の水分含有量を有する。装置は、アンモニア含有液へのＳＯ_２の吸収後に、吸収されたＳＯ_２から硫酸アンモニウムを結晶化させるように構成された蒸発結晶化システムを備え得る。

蒸発結晶化システムは、二重効果蒸発結晶化プロセスを行うように構成することができる。装置は、スチームジェットポンプを備えることができ、スチームジェットポンプは二重効果蒸発結晶化プロセスの一部であり得る。蒸発結晶化システムは、単一効果蒸発結晶化プロセスを行うように構成することができる。蒸発結晶化システムは、ＭＶＲ蒸発結晶化プロセスを行うように構成することができる。

装置は、排煙が塔に入る前に、添加ガスを排煙に流すように構成され得る添加ガス源を備え得る。ここで、添加ガスと排煙との混合物はプロセスガスであり、この混合物は塔の入口において１５％超の水分含有量を有する。装置は、前洗浄流体が前洗浄ゾーンにおいて噴霧され得る前に、前洗浄流体と熱交換を行うように構成された熱交換器を備え得る。装置は、アンモニア含有液へのＳＯ_２の吸収後に、吸収されたＳＯ_２から硫酸アンモニウムを結晶化させるように構成された蒸発結晶化システムを備え得る。

４３．更に備える、請求項３に記載の装置：

装置は、排煙が塔に入る前に、添加ガスを排煙に流すように構成され得る添加ガス源を備え得る。ここで、添加ガスと排煙との混合物はプロセスガスであり、この混合物は塔の入口において１５％超の水分含有量を有する。装置は、アンモニア含有液が吸収ゾーンにおいて噴霧され得る前に、アンモニア含有液と熱交換を行うように構成された熱交換器を備え得る。装置は、アンモニア含有液へのＳＯ_２の吸収後に、吸収されたＳＯ_２から硫酸アンモニウムを結晶化させるように構成された蒸発結晶化システムを備え得る。

装置は、排煙が塔に入る前に、添加ガスを排煙に流すように構成され得る添加ガス源を備え得る。ここで、添加ガスと排煙との混合物はプロセスガスであり、この混合物は塔の入口において１５％超の水分含有量を有する。装置は、アンモニア含有液が吸収ゾーンにおいて噴霧され得る前に、アンモニア含有液と熱交換を行うように構成された熱交換器を備え得る。装置は、前洗浄流体が前洗浄ゾーンにおいて噴霧され得る前に、前洗浄流体と熱交換を行うように構成された熱交換器を備え得る。装置は、アンモニア含有液へのＳＯ_２の吸収後に、吸収されたＳＯ_２から硫酸アンモニウムを結晶化させるように構成された蒸発結晶化システムを備え得る。

装置は、蒸気凝縮物処理デバイスを備え得る。凝縮物処理デバイスは、膜分離デバイスを備え得る。凝縮物処理デバイスは、脱気装置を備え得る。凝縮物処理デバイスは、清澄液（clear-liquid）出口を備え得る。凝縮物処理デバイスは、濃縮液出口を備え得る。蒸気凝縮物濃縮デバイスの清澄液出口は、循環水システムと流体連通し得る。

濃縮液出口は、微粒子制御ゾーンと流体連通し得る。

装置は、循環水システムを備え得る。循環水システムは、蒸気凝縮物を蒸発結晶化システムから吸収塔へと移送するように構成することができる。

装置は、空気分配デバイスを備え得る。空気分配デバイスは、排煙が塔に入る前に、排煙に空気を流してプロセスガスを形成するように構成することができる。空気分配デバイスは、空気分配デバイスの下流且つ塔の上流において、プロセスガスの酸素含有量を１２体積％以下に制御するように構成することができる。排煙は、空気との混合前に、１５体積％超の水分含有量を有することができる。

酸素含有量は、１０％以下の酸素含有量とすることができる。酸素含有量は、３％～９％の範囲とすることができる。

装置は、凝縮デバイスを備え得る。凝縮デバイスは、プロセスガスを冷却するように構成することができる。凝縮デバイスは、プロセスガスの湿度を下げるように構成することができる。

装置は、排煙と流体連通した空気分配器を備え得る。装置は、塔に入る前洗浄循環液を冷却するように構成された前洗浄ゾーン熱交換器を備え得る。空気分配器は、排煙が１８体積％超の水分含有量を有し得る場合に、プロセスガスの水分含有量を１０体積％以下に維持するように構成することができる。

装置は、吸収ゾーン熱交換器を備え得る。吸収ゾーン熱交換器は、塔に入る吸収液を冷却するように構成することができる。空気分配器は、排煙が１８体積％超の水分含有量を有する場合に、プロセスガスの水分含有量を１０体積％以下に維持するように構成することができる。

前洗浄ゾーン熱交換デバイス及び／又は吸収ゾーン熱交換デバイスとしては、多管式熱交換器、蒸発冷却器、空気冷却器及びプレート式熱交換器を挙げることができる。プレート式熱交換器は、循環水／一次水が豊富であり得る領域において適切であり得る。空気冷却器は、夏季の平均温度が３０℃以下となり得る領域において適切であり得る。

方法は、排煙から二酸化硫黄を吸収する方法を含み得る。

方法は、排煙を反応器に流すことを含み得る。方法は、反応器において、或る温度で、亜硫酸アンモニウムを含有するアンモニア含有循環液に排煙から硫黄を吸収することを含み得る。方法は、循環液を回収することを含み得る。

方法は、反応器に入る材料の酸素含有量を１２体積％以下であり得る含有量に制限することを含み得る。方法は、反応器からの廃液における過剰なエアロゾル含有量に対応して温度を下げることを含み得る。

方法は、排煙を流す前に、空気を排煙と混合してプロセスガスを形成することを含み得る。

温度を下げることは、空気の温度を下げることを含み得る。

温度を下げることは、循環液の温度を下げることを含み得る。

循環液の温度を下げることは、循環液を循環水冷却器に通すことを含み得る。

方法は、水冷却器に冷却水を供給することを含み得る。方法は、冷却水中の過剰なイオン状態に対応して冷却水の一部をプロセス水と置き換えることを含み得る。

冷却水の一部をプロセス水と置き換えることが、硫酸アンモニウムスラリーから蒸気を得るように構成され得る蒸気凝縮物処理システムからプロセス水を得ることを含み得る。

方法は、排煙から循環液へと熱を伝達することによって、循環液中の硫酸アンモニウムを結晶化させることを含み得る。

循環液の温度を下げることは、空気の流量を上げることを含み得る。循環液の温度を下げることは、空気の湿度を下げることを含み得る。

方法は、循環液の一部を酸化システムに流すことを含み得る。方法は、酸化システムにおいて、循環液中の亜硫酸アンモニウムを酸化することを含み得る。

方法は、循環液を反応器に戻すことを含み得る。

温度を下げることは、温度を３０℃～６０℃の範囲であり得る値に下げることであり得る。

上記範囲は３５℃～５６℃とすることができる。

上記範囲は４０℃～５５℃とすることができる。

上記範囲は４５℃～５３℃とすることができる。

酸素含有量を制限することは、酸素含有量を１０％以下であり得る含有量に下げることであり得る。酸素含有量を制限することは、酸素含有量を３％～９％の範囲の含有量に下げることであり得る。酸素含有量を制限することは、酸素含有量を８％以下であり得る含有量に下げることであり得る。

硫黄を吸収することは、アンモニア含有液を異なる組成を有する段階で提供することを含み得る。硫黄を吸収することは、二酸化硫黄の９０％以上が排煙から除去され得るように制御された吸収温度及び吸収酸素含有量を有し得る。硫黄を吸収することは、反応器からの廃液のダスト含有量が５０ｍｇ／Ｎｍ^３以下となるように制御された吸収温度及び吸収酸素含有量を有し得る。

プロセスガスは、２５％以下であり得る水分含有量を有し得る。

水分含有量は１８％以下であり得る。

水分含有量は、４％～１５％の範囲であり得る。

方法は、段階を使用して、亜硫酸アンモニウムの勾配を制御することを含み得る。方法は、段階を使用して、亜硫酸水素アンモニウムの勾配を制御することを含み得る。方法は、段階を使用して、硫酸アンモニウムの勾配を制御することを含み得る。方法は、該吸収することの前に、空気を排煙と混合してプロセスガスを形成することを含み得る。方法は、該吸収することの前に、プロセスガスを冷却及び精製することを含み得る。方法は、プロセスガスを、段階の１つ以上において、亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含むアンモニア含有液と接触させ、次いで、段階の１つ以上において、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と接触させることを含み得る。段階と、冷却及び精製することと、接触させることとは、二酸化硫黄の９０％以上が吸収されるように共に作用し得る。

方法は、空気に対する排煙の比率を調節して、プロセスガスの酸素含有量を１２％以下の濃度に制御することを含み得る。

方法は、乾燥空気を排煙に添加して、廃液中の水分含有量を下げることを含み得る。

微粒子洗浄循環液は、吸収循環液よりも低いｐＨ値を有し得る。微粒子洗浄循環液は、アンモニア含有液の亜硫酸アンモニウム含有量よりも低い亜硫酸アンモニウム含有量を有し得る。

該提供することは、排煙において測定された二酸化硫黄濃度と、輸出排出指数とに基づいて、適用する段階の数を選択することを含み得る。

その数は２超とすることができる。或る段階の組成は、０．１５％～４．９５％の亜硫酸アンモニウムを含み得る。或る段階の組成は、５％～３８％の硫酸アンモニウムを含み得る。段階は、上部吸収循環液を含み得る。段階は、下部吸収循環液を含み得る。上部吸収循環液は、下部吸収循環液の亜硫酸アンモニウム含有量よりも低い亜硫酸アンモニウム含有量を有し得る。上部吸収循環液は、下部吸収循環液のｐＨ値よりも低いｐＨ値を有し得る。

該提供することは、排煙において測定された二酸化硫黄濃度と、輸出排出指数とに基づいて、適用する段階の数を選択することを含み得る。その数は２超とすることができる。或る段階の組成は、０．１５％～４．９５％の亜硫酸アンモニウムを含み得る。或る段階の組成は、５％～３８％の硫酸アンモニウムを含み得る。

段階は、上部吸収循環液を含み得る。段階は、下部吸収循環液を含み得る。上部吸収循環液は、下部吸収循環液のｐＨ値よりも低いｐＨ値を有し得る。

上部吸収循環液は、下部吸収循環液のｐＨ値よりも低いｐＨ値を有し得る。

段階の数は２以下とすることができる。その数は１以下とすることができる。

段階のうち１つの段階は、０．００３％～１％の亜硫酸アンモニウムを含む組成を有する微粒子洗浄循環液を含み得る。段階のうち１つの段階は、０．３％～３８％の硫酸アンモニウムを含む組成を有する微粒子洗浄循環液を含み得る。段階のうち１つの段階は、１～６の範囲のｐＨ値を有する微粒子洗浄循環液を含み得る。

微粒子洗浄循環液は、２段階を含み得る。段階のうち少なくとも１つは、０．１％～１％の範囲の亜硫酸アンモニウムを含み得る。段階のうち少なくとも１つは、５％～３８％の範囲の硫酸アンモニウムを含み得る。

方法は、排煙が１５％超の水分含有量を有し得る場合に、排煙に水蒸気体積含有量が５％以下の乾燥ガスを添加することによって、水分含有量を８％～１３％の範囲の水分含有量に下げることを含み得る。方法は、排煙が１５％超の水分含有量を有し得る場合に、酸素含有量を１２％以下に制御することを含み得る。

乾燥ガスは、空気を含み得る。乾燥ガスは、窒素を含み得る。乾燥ガスは、汚染窒素を含み得る。乾燥ガスは、二酸化炭素ガスを含み得る。

例示的な実施形態－Ｉ
１．ガス精製プロセスは、吸収サイクルと、微粒子洗浄サイクルとを含み得て、ガス精製プロセスにおける循環液は、吸収循環液と、微粒子洗浄循環液とを含み得る。吸収循環液は、主に脱硫及び脱硫の際のエアロゾル生成の制御のために使用され得る。微粒子洗浄循環液は、脱硫効率に対して更に有利に働きながら、プロセスガス中の微粒子を制御することができ、粒子及び遊離アンモニアの放出が基準を満たすようにすることができる。
２．吸収中のアンモニア漏出及びエアロゾル生成を最小限にし、同時に、エネルギー消費を低減し、廃水放出を回避し、装置の長期的な安定運転を実現するために、反応条件は以下のように制御することができる：吸収循環液のｐＨ値を下げることができ、ｐＨ値を６．６未満に制御することができる；吸収温度を３０℃～６０℃に制御することができ、プロセスガスの酸素含有量を１２％未満に制御することができ、水分含有量を２５％未満に制御することができる。
３．吸収循環液中の亜硫酸（水素）アンモニウムの含有量を制御して、吸収中のエアロゾル生成を制御し、酸化に最も有利な条件を作り、エネルギー消費及び酸化の投資を低減し、吸収中の吸収循環液の酸化を低減することができる。
４．吸収効率に有利に働き、エアロゾル生成を制御しつつ、濃縮に有利な条件を作るために、排煙の熱を合理的に利用して、硫酸アンモニウム溶液を濃縮し、吸収循環液中の硫酸アンモニウムの含有量を、通常は５％超、好ましくは１５％～３５％に高めることができる。１００００ｍｇ／Ｎｍ^３未満のＳＯ_２濃度又は１２％未満の水分含有量を有する排煙は、飽和結晶化すればよく、より高いＳＯ_２濃度を有する排煙の場合には、硫酸アンモニウム後処理システムの投資及びエネルギー消費を低減するために、溶液の一部を処理のために蒸発結晶化デバイスに送ることができる。排煙の水分含有量が１５％超の場合、空気分配システム、前洗浄ゾーン冷却デバイス、吸収ゾーン冷却デバイス、蒸発結晶化システム及び蒸気凝縮物処理システムを含み得る。
５．所望の溶液組成制御に従って、層又はデバイスによって酸化システムを提供することができる。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デバイスの異なる位置又は異なるデバイスから取り出すことができる。

本発明者は、鋭意検討の結果、エアロゾル生成の低減を実現する方法は、吸収中のエアロゾル生成を制御することであることを見出した。制御とは、溶液組成、酸素含有量及び吸収温度をゾーンによって精密に制御することを意味するが、これに限定されるものではない。プロセスガスの酸素含有量は１２％以下とすることができ、吸収温度は３０℃～６０℃とすることができる。吸収循環液は、必要に応じて１つ以上の段階を有する場合があり、ここで、少なくとも１つの段階が亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含有する。微粒子洗浄循環液は、必要に応じて１つ以上の段階を有する場合があり、ここで、少なくとも１つの段階が亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含有する。微粒子洗浄循環液のｐＨ値は、吸収循環液のｐＨ値よりも低くすることができ、亜硫酸アンモニウム含有量は、吸収循環液の亜硫酸アンモニウム含有量よりも低くすることができる。吸収温度を好適な範囲に制御して、吸収効率を確保し、アンモニア漏出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る。

吸収温度は、従来の手段、例えば、プロセス水による冷却及び低温ガスの配合等によって下げることができ、従来の手段、例えば、高温ガスの配合及び加湿等によって上げることができる。

例示的な実施形態－ＩＩ
アンモニア系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おいて、吸収反応温度を３０℃～６０℃に制御することができ、プロセスガスの酸素含有量を１２％以下に制御することができ、排煙中の二酸化硫黄を除去するために亜硫酸アンモニウムを含有する吸収循環液を使用することができる。高効率の脱硫及びダスト除去は、段階的な溶液組成制御及び反応条件制御によって実現することができ、高効率の脱硫及びダスト除去を行いながら、アンモニア漏出及びエアロゾル生成を制御することができる。段階的な溶液組成制御は、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それらの組合せの濃度勾配制御を含み得る。

吸収反応温度は、３５℃～５６℃、好ましくは４０℃～５５℃、最も好ましくは４５℃～５３℃とすることができる。

プロセスガスの酸素含有量は１２％以下、好ましくは１０％以下、より好ましくは３％～９％とすることができる。

プロセスガスの水分含有量は２５％以下、好ましくは１８％以下、より好ましくは４％～１５％とすることができる。

予備冷却及び精製後の排煙を、吸収循環液及び微粒子洗浄循環液と順次接触させて、吸収、酸化及び濃縮の協調的な制御を実現することができる。吸収循環液は、必要に応じて１つ以上の段階を有する場合があり、ここで、少なくとも１つの段階が亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含有する場合がある。微粒子洗浄循環液は、必要に応じて１つ以上の段階を有する場合があり、ここで、少なくとも１つの段階が亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含有する場合がある。微粒子洗浄循環液のｐＨ値は、吸収循環液のｐＨ値よりも低くすることができ、亜硫酸アンモニウム含有量は、吸収循環液の亜硫酸アンモニウム含有量よりも低くすることができる。

多段階吸収循環液を選択する場合は、少なくとも１つの段階の組成は、０．１５％～４．９５％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ことができ、ｐＨ値は４．５～６．５とすることができる。上部吸収循環液の亜硫酸アンモニウム含有量は、下部吸収循環液の亜硫酸アンモニウム含有量よりも低くすることができ、及び／又は上部吸収循環液のｐＨ値は、下部吸収循環液のｐＨ値よりも低くすることができる。吸収循環流体は、１段階～２段階、好ましくは１段階を有し得る。吸収循環液の少なくとも１つの段階における亜硫酸（水素）アンモニウムに対する硫酸アンモニウムの質量分率は、１．５～１９９：１とすることができる。

微粒子洗浄循環液の少なくとも１つの段階における組成は、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むことができ、ｐＨ値は１～６とすることができる。好ましくは、２段階とすることができ、そのうち少なくとも１つが、硫酸アンモニウムを高濃度で含有し得る。ここで、亜硫酸アンモニウムは０．０１％～１％とすることができ、硫酸アンモニウムは５％～３８％とすることができる。洗浄温度は、２８℃～６８℃、好ましくは３０℃～５５℃、より好ましくは４０℃～５０℃とすることができる。微粒子循環洗浄液の少なくとも１つの段階における亜硫酸（水素）アンモニウムに対する硫酸アンモニウムの質量分率は、１．５～９９９：１とすることができる。

排煙の水分含有量が１５％超である場合、水蒸気体積含有量が５％以下のガスを配合することによって、水分含有量を８％～１８％に下げることができ、酸素含有量を１２％以下に制御することができる。水蒸気体積含有量が５％以下のガスは、空気／窒素／汚染窒素／二酸化炭素ガスの少なくとも１つ、好ましくは空気及び汚染窒素を含み得る。

排煙の酸素含有量及び水分含有量が要件を満たす場合、処理を行わずに、排煙を処理のために直接吸収塔に送ることができる。

例示的な実施形態－ＩＩＩ
装置は、ガス精製除去システムと、酸化システムと、補助システムとを備え得る。補助システムは、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備え得る。ガス精製除去システムは、ゾーンによって制御することができ、前洗浄ゾーン、吸収ゾーン及び微粒子制御ゾーンを含み得る吸収塔を備え得る。前洗浄ゾーン、吸収ゾーン及び微粒子制御ゾーンのそれぞれが１つ以上の噴霧層を備え得る。ガスのみを通過させることができるデバイス／要素を、吸収ゾーンと前洗浄ゾーンとの間に配置し得る。

精製した排煙の総ダストが１００ｍｇ／Ｎｍ^３以下である場合、ガスのみを通過させることができるデバイス／要素を、吸収ゾーンと微粒子制御ゾーンとの間に配置し得る。排煙中の二酸化硫黄濃度が１００００ｍｇ／Ｎｍ^３以上である場合、ガスのみを通過させることができるデバイス／要素を、吸収ゾーン内に配置し得る。

排煙中の二酸化硫黄濃度が７０００ｍｇ／Ｎｍ^３以上である場合、ガスのみを通過させることができる２層以上のデバイス／要素を、微粒子制御ゾーン内に配置し得る。微粒子制御ゾーンは、１層以上のデミスタを備え得る。前洗浄ゾーン及び吸収ゾーンにおける層のそれぞれが、１層以上のデミスタを備え得る。デミスタの形態としては、バッフル、リッジ、フィラー及びスクリーンメッシュ、又はそれらの組合せが選択される。

吸収ゾーン中の各層において、液ガス比は０．４Ｌ／Ｎｍ^３以上の比とすることができ、平均噴霧被覆率は２００％以上の率とすることができる。微粒子制御ゾーン中の各層において、液ガス比は０．４２Ｌ／Ｎｍ^３以上の比とすることができ、平均噴霧被覆率は１５０％以上の率とすることができる。吸収ゾーン及び微粒子制御ゾーンの各層における２００％未満の噴霧被覆率を有する領域の総面積は、吸収塔の断面積の１０％以下、好ましくは５％以下の割合とすることができる。

溶液組成制御の必要に応じて、層又はデバイスによって酸化システムを提供することができる。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デバイスの異なる位置又は異なるデバイスから取り出すことができる。酸化システムの酸化デバイスは、３．５ｍ超の液面を有する１層～５層の気液分散促進器を備え得る。溶液組成を、酸化デバイスによる強制酸化及び／又はテールガスの酸素含有量の制御、自然酸化の制御及び／又は吸収温度の制御によって制御することができる。

吸収塔における空塔ガス流速は０．８ｍ／ｓ～４ｍ／ｓとすることができ、及び／又は前洗浄ゾーンの運転温度は３５℃～８０℃とすることができる。

元の排煙中のＳＯ_２濃度は、３００００ｍｇ／Ｎｍ^３以下とすることができる。

精製した排煙中のＳＯ_２は、４００ｍｇ／Ｎｍ^３以下、好ましくは１００ｍｇ／Ｎｍ^３以下、より好ましくは３５ｍｇ／Ｎｍ^３以下、最も好ましくは１０ｍｇ／Ｎｍ^３以下とすることができる。

精製した排煙中の（エアロゾルを含む）総ダストは、５０ｍｇ／Ｎｍ^３以下、好ましくは２０ｍｇ／Ｎｍ^３以下、より好ましくは５ｍｇ／Ｎｍ^３以下、最も好ましくは３ｍｇ／Ｎｍ^３以下とすることができる。

精製した排煙のアンモニア漏出は、８ｍｇ／Ｎｍ^３以下、好ましくは４ｍｇ／Ｎｍ^３以下、より好ましくは２ｍｇ／Ｎｍ^３以下、最も好ましくは１ｍｇ／Ｎｍ^３以下とすることができる。

吸収塔入口におけるプロセスガスの水分含有量が１５％超である場合、蒸発結晶化システムを配置し得る。蒸発結晶化システムとしては、二重効果蒸発結晶化プロセス、単一効果蒸発結晶化プロセス、ＭＶＲ蒸発結晶化プロセス、及びスチームジェットポンプを備えた二重効果蒸発結晶化プロセスを挙げることができるが、ＭＶＲ蒸発結晶化プロセスが好適であり得る。

蒸発結晶化システムを配置する場合、装置は、膜分離デバイス及び脱気装置を備え得る蒸気凝縮物処理デバイスを備え得る。膜分離デバイスを使用する場合、蒸気凝縮物処理デバイスの清澄液出口はプロセス水パイプネットワークに接続することができ、濃縮液出口は吸収塔に接続することができる。

装置は、循環水システムを備え得る。蒸発結晶化システムの蒸気凝縮物は、循環水システムの水補充パイプネットワークに接続することができる。排出された循環水は、吸収塔に接続することができる。

排煙の水分含有量が１３％～１８％であり得る場合、空気分配又は凝縮システムを使用し得る。空気分配後のプロセスガスの酸素含有量は、１２％以下、好ましくは１０％以下、より好ましくは３％～９％とすることができる。

排煙の水分含有量が１８％超である場合、空気分配及び凝縮デバイスを使用し得る。空気分配後のプロセスガスの酸素含有量は、１２％以下、好ましくは１０％以下、より好ましくは８％以下とすることができる。

空気分配デバイスは、ブロワと、空気分配パイプネットワークとを備え得る。前洗浄ゾーン熱交換デバイス及び／又は吸収ゾーン熱交換デバイスとしては、多管式熱交換器、蒸発冷却器、空気冷却器及びプレート式熱交換器を挙げることができる。プレート式熱交換器は、循環水／一次水が豊富であり得る領域において好適であり得る。空気冷却器は、夏季の平均温度が３０℃以下となり得る領域において好適であり得る。

装置及び方法の例示的なプロセスフローは以下を含み得る。

プロセスガスは、排煙を処理することによって得られ得る。プロセスガスを前洗浄ゾーンから入れて、前洗浄ゾーンにおいて循環洗浄液で冷却及び洗浄することができ、同時に、循環洗浄液を濃縮することができる。次いで、排煙を、吸収循環液によって洗浄及び脱硫することができる吸収ゾーン、並びに、微粒子循環洗浄液によって微粒子を除去することができる微粒子制御ゾーンのそれぞれに通過させることができ、次いで、放出することができる。

前洗浄ゾーンにおける循環洗浄液は、主に微粒子循環洗浄液によって補充され得る。微粒子循環洗浄液及び／又はプロセス水は、塔壁等のスケーリングを洗浄するために使用され得る。吸収循環液は、微粒子制御ゾーンにおける循環洗浄液及び／又はプロセス水によって補充され得る。

吸収循環液は、酸化システムにおいて酸化され得る。異なる組成の溶液を、それぞれ循環のために、酸化システムの酸化デバイスの異なる位置又は異なるデバイスから抽出し得る。

プロセス水は、好ましくは、微粒子制御ゾーン及び／又は微粒子洗浄循環槽から補充され得るか、又は洗浄水を用いて補充され得る。

実際の製造は様々な要因に影響される可能性があり、溶液組成は変動する可能性がある。アンモニア系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排煙中の二酸化硫黄を除去するために、亜硫酸アンモニウムを含む吸収循環液を使用することができる。

例示的な手段は、段階的な溶液組成制御及び反応条件制御を含む。ここで、吸収温度及びプロセスガスの酸素含有量を制御して、高効率の脱硫及びダスト除去を実現することができ、この高効率の脱硫を行いながら、吸収中のアンモニア漏出及びエアロゾル生成を制御することができる。効果的な脱硫材料は、亜硫酸アンモニウムとすることができる。吸収循環液は、硫酸アンモニウム－亜硫酸（水素）アンモニウムの弱酸性混合溶液とすることができ、微粒子洗浄循環液は、より低濃度の硫酸アンモニウム－亜硫酸（水素）アンモニウムのより酸性の混合溶液とすることができ、吸収、酸化及び濃縮の協調的な制御を実現することができる。

亜硫酸アンモニウムを含有する吸収循環液を、排煙中の二酸化硫黄を除去するために使用することできる。ＳＯ_２の吸収後、アンモニアを添加することによって、吸収循環液を亜硫酸アンモニウムに変換することができ、次いで、アンモニア系脱硫を行うことができる。

プロセスガスの酸素含有量は、空気分配体積を調節することによって制御することができる。プロセスガスの水分含有量及び吸収温度は、空気分配、又は空気分配及び冷却によって制御することができる。冷却方法としては、空気冷却、水冷却及び製氷機冷却を挙げることができ、冷却デバイスとしては、多管式熱交換器、蒸発冷却器、空気冷却器及びプレート式熱交換器を挙げることができるが、循環水／一次水が豊富であり得る領域においては、プレート式熱交換器が好適であり得る。

低排出指数が必要とされ得る場合、吸収サイクル及び微粒子洗浄サイクルの段階の数及び／又は噴霧層の数及び／又は循環体積を小さくするか、及び／又は吸収液の亜硫酸アンモニウム含有量及びｐＨ値を大きくすることによって、投資及び運転コストを下げることができる。

吸収サイクル及び微粒子洗浄サイクルの段階の数及び／又は噴霧層の数及び／又は循環体積を大きくするか、及び／又吸収液の亜硫酸アンモニウム含有量及びｐＨ値を精密に制御することによって、基準を満たすか又は後続プロセスの製造要件を満たすように放出することができる。

循環溶液中の塩化物イオン、フッ化物イオン及び他の有害なイオンを制御する必要があり得る場合は、微粒子循環洗浄液の一部を直接硫酸アンモニウムにすることができる。処理デバイスは、一体型乾燥機を含み得る。その特定の構造、パラメータ及び接続関係に関しては、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす、「アンモニア系脱硫の循環液においてＣｌ^－含有量及びＦ^－含有量を均衡させる方法及び装置（Method and apparatus for balancing Cl- and F- contents in circulating liquid of ammonia-based desulfurization）」と題した、本発明者らの認可された中国特許第２０１７１０３３６５６１．２号を参照のこと。種々の循環溶液における塩化物イオン含有量は、５００００ｍｇ／Ｌ未満、好ましくは１００００ｍｇ／Ｌ～３１０００ｍｇ／Ｌに制御することができ、フッ化物イオン濃度は、２００００ｍｇ／Ｌ未満、好ましくは３００ｍｇ／Ｌ～３０００ｍｇ／Ｌに制御することができる。

例示的な実施形態－ＩＶ
１．アンモニア系脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御する改善された方法であって、吸収反応温度を３０℃～６０℃に制御し、プロセスガスの酸素含有量を１２％以下に制御し且つアンモニア系脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御するように排煙中の二酸化硫黄を除去するために、亜硫酸アンモニウムを含有する吸収循環液を使用することを特徴とする、方法。
２．段階的な溶液組成制御及び反応条件制御によって高効率の脱硫及びダスト除去を実現し、高効率の脱硫及びダスト除去を行いながら、アンモニア漏出及びエアロゾル生成を制御することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
３．吸収反応温度が３５℃～５６℃、好ましくは４０℃～５５℃、最も好ましくは４５℃～５３℃であることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
４．プロセスガスの酸素含有量が１０％以下、好ましくは３％～９％であることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
５．プロセスガスの水分含有量が２５％以下、好ましくは１８％以下、より好ましくは４％～１５％であることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
６．段階的な溶液組成制御が、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それらの組合せの濃度勾配制御を含み、予備冷却及び精製後のプロセスガスを、吸収循環液及び微粒子洗浄循環液と順次接触させて、吸収、酸化及び濃縮の協調的な制御を実現し、吸収循環液が必要に応じて１つ以上の段階を有しており、ここで、少なくとも１つの段階が亜硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムとを含有し且つ微粒子洗浄循環液が必要に応じて１つ以上の段階を有しており、ここで、少なくとも１つの段階が亜硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムとを含有することを特徴とする、実施形態２に記載の方法。
７．微粒子洗浄循環液のｐＨ値は、吸収循環液のｐＨ値はよりも低く、且つ亜硫酸アンモニウム含有量は、吸収循環液の亜硫酸アンモニウム含有量よりも低いことを特徴とする、実施形態６に記載の方法。
８．多段階吸収循環液を選択する場合、少なくとも１つの段階の組成が、０．１５％～４．９５％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み、且つｐＨ値が４．５～６．５であり、上部吸収循環液の亜硫酸アンモニウム含有量が、下部吸収循環液の亜硫酸アンモニウム含有量よりも低い、及び／又は上部吸収循環液のｐＨ値が、下部吸収循環液のｐＨ値よりも低いことを特徴とする、実施形態６に記載の方法。
９．吸収循環流体が１段階～２段階、好ましくは１段階を有することを特徴とする、実施形態６に記載の方法。
１０．微粒子洗浄循環液の少なくとも１つの段階の組成が、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、且つｐＨ値が１～６である、実施形態６に記載の方法。
１１．微粒子洗浄循環液が、好ましくは２段階を有し且つ少なくとも１つの段階が、硫酸アンモニウムを高濃度で含有し、亜硫酸アンモニウムが０．０１％～１％であり且つ硫酸アンモニウムが５％～３８％である、実施形態１０に記載の方法。
１２．排煙の水分含有量が１５％超である場合、水蒸気体積含有量が５％以下のガスを配合することによって、水分含有量を８％～１３％に下げ且つ酸素含有量を１２％以下に制御し、水蒸気体積含有量が５％以下のガスが、空気／窒素／汚染窒素／二酸化炭素ガスの少なくとも１つを含むことを特徴とする、実施形態６に記載の方法。
１３．アンモニア系脱硫においてエアロゾル生成を制御して、実施形態１～実施形態１２のいずれか１つに記載の方法を実施する装置であって、ガス精製除去システムと、酸化システムと、補助システムとを備えることを特徴とする、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と、アンモニア供給システムと、プロセス水システムとを備えることを特徴とする、実施形態１３に記載の装置。
１５．ガス精製除去システムの吸収塔が、ゾーンによって制御されており、且つ前洗浄ゾーン、吸収ゾーン及び微粒子制御ゾーンを備え、前洗浄ゾーン、吸収ゾーン及び微粒子制御ゾーンのそれぞれが１つ以上の噴霧層を備え、且つ、収ゾーンと前洗浄ゾーンとの間に、ガスのみを通過させることができるデバイス／要素が配置されることを特徴とする、実施形態１３に記載の装置。
１６．必要に応じて、吸収ゾーンと微粒子制御ゾーンとの間に、ガスのみを通過させることができるデバイス／要素が配置されることを特徴とする、実施形態１５に記載の装置。
１７．必要に応じて、吸収ゾーン内に、ガスのみを通過させることができるデバイス／要素が配置されることを特徴とする、実施形態１５に記載の装置。
１８．必要に応じて、微粒子制御ゾーン内に、ガスのみを通過させることができるデバイス／要素が配置されることを特徴とする、実施形態１５に記載の装置。
１９．微粒子制御ゾーンが、１層以上のデミスタを備え、且つ前洗浄ゾーン及び吸収ゾーンにおける層のそれぞれが必要に応じて１層以上のデミスタを備え、デミスタの形態として、バッフル、リッジ、フィラー及びスクリーンメッシュ、又はそれらの組合せを選択することを特徴とする、実施形態１５に記載の装置。
２０．吸収ゾーン中の各層における液ガス比が０．４Ｌ／Ｎｍ^３以上であり、且つ平均噴霧被覆率が２００％以上であり、微粒子制御ゾーン中の各層における液ガス比が０．４２Ｌ／Ｎｍ^３以上であり、且つ平均噴霧被覆率が１５０％以上であることを特徴とする、実施形態１５に記載の装置。
２１．吸収ゾーン及び微粒子制御ゾーンの各層における２００％未満の噴霧被覆率を有する領域の総面積が、吸収塔の断面積の１０％以下、好ましくは５％以下であることを特徴とする、実施形態２０に記載の装置。
２２．酸化システムが、溶液組成制御の要件に従って、層又はデバイスによって提供され、且つ微粒子洗浄循環液及び吸収循環液を、酸化システムの酸化デバイスの異なる位置又は異なるデバイスから取り出すことを特徴とする、実施形態１３に記載の装置。
２３．吸収塔の空塔ガス流速が０．８ｍ／ｓ～４ｍ／ｓであることを特徴とする、実施形態１５に記載の装置。
２４．元の排煙中のＳＯ_２濃度が３００００ｍｇ／Ｎｍ^３以下であることを特徴とする、実施形態２４に記載の装置。
２５．精製した排煙のＳＯ_２が４００ｍｇ／Ｎｍ^３以下、好ましくは１００ｍｇ／Ｎｍ^３以下、より好ましくは３５ｍｇ／Ｎｍ^３以下、最も好ましくは１０ｍｇ／Ｎｍ^３以下であることを特徴とする、実施形態１５に記載の装置。
２６．精製した排煙中の（エアロゾルを含む）総ダストが、５０ｍｇ／Ｎｍ^３以下、好ましくは２０ｍｇ／Ｎｍ^３以下、より好ましくは５ｍｇ／Ｎｍ^３以下、最も好ましくは３ｍｇ／Ｎｍ^３以下であることを特徴とする、実施形態１５に記載の装置。
２７．精製した排煙中のアンモニア漏出が、８ｍｇ／Ｎｍ^３以下、好ましくは４ｍｇ／Ｎｍ^３以下、より好ましくは２ｍｇ／Ｎｍ^３以下、最も好ましくは１ｍｇ／Ｎｍ^３以下であることを特徴とする、実施形態１５に記載の装置。
２８．吸収塔入口におけるプロセスガスの水分含有量が１５％超である場合、蒸発結晶化システム及び／又は前洗浄ゾーン熱交換デバイス及び／又は吸収ゾーン熱交換デバイスが配置されることを特徴とする、実施形態１５に記載の装置。
２９．蒸発結晶化システムとして、二重効果蒸発結晶化プロセス、単一効果蒸発結晶化プロセス、ＭＶＲ蒸発結晶化プロセス及びスチームジェットポンプを備えた二重効果蒸発結晶化プロセスを選択し、ＭＶＲ蒸発結晶化プロセスが好ましいことを特徴とする、実施形態２８に記載の装置。
３０．膜分離デバイスと脱気装置とを備える蒸気凝縮物処理デバイスを更に備え、蒸気凝縮物濃縮デバイスの清澄液出口が、プロセス水パイプネットワークに接続し、且つ濃縮液出口が吸収塔に接続する、実施形態２９に記載の装置。
３１．循環水システムを更に備え、蒸気凝縮物が、循環水デバイスの水補充パイプネットワークに接続し、且つ放出された循環水が吸収塔に接続する、実施形態２９に記載の装置。
３２．元の排煙中の水分含有量が１５％超である場合に、空気分配デバイス又は凝縮デバイスが配置され、且つ空気分配後のプロセスガス中の酸素含有量が、１２％以下、好ましくは１０％以下、より好ましくは３％～９％であることを特徴とする、実施形態１５に記載の装置。
３３．元の排煙中の水分含有量が１８％超である場合に、空気分配デバイス及び／又は前洗浄ゾーン熱交換デバイス及び／又は吸収ゾーン熱交換デバイスが配置され、且つ空気分配後のプロセスガス中の酸素含有量が、１２％以下、好ましくは１０％以下、より好ましくは３％以下～９％であることを特徴とする、実施形態１５に記載の装置。
３４．前洗浄ゾーン熱交換デバイス及び／又は吸収ゾーン熱交換デバイスが、多管式熱交換器、蒸発冷却器、空気冷却器及びプレート式熱交換器を含み、循環水／一次水が豊富な領域においてはプレート式熱交換器が好ましく、夏季の平均温度が３０℃以下である領域においては空気冷却器が好ましいことを特徴とする、実施形態３３に記載の装置。

例示的な実施形態－Ｖ
図１に示すアンモニア系脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御する例示的な方法において、アンモニア系脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御するように排煙中の二酸化硫黄を除去するために、亜硫酸アンモニウムを含有する吸収循環液を使用することができる。

高効率の脱硫及びダスト除去は、段階的な溶液組成制御及び反応条件制御によって実現することができ、高効率の脱硫を行いながら、アンモニア漏出及びエアロゾル生成を制御することができる。

段階的な溶液組成制御は、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それらの組合せの濃度勾配制御を含み得る。

吸収反応温度は、４０℃～５５℃とすることができ、４７℃～５１℃とすることができる。

プロセスガス９の酸素含有量は、１２％以下とすることができ、３％～８．５％とすることができる。

予備冷却及び精製後のプロセスガス９を、吸収循環液７及び微粒子洗浄循環液１５と順次接触させて、吸収、酸化及び濃縮の協調的な制御を実現する。吸収循環液７は、その両方が亜硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムとを含有する２つの段階を有し得る。微粒子洗浄循環液１５は、必要に応じて、３つの段階を有することができ、そのうち２段階が亜硫酸アンモニウムと硫酸アンモニウムとを含有し、１段階をプロセス水とすることができる。微粒子洗浄循環液１５のｐＨ値は、吸収循環液７のｐＨ値よりも低くすることができ、亜硫酸アンモニウム含有量は、吸収循環液７の亜硫酸アンモニウム含有量よりも低くすることができる。

第１の段階及び第２の段階の吸収循環液７は、両方とも、０．３％～３％の亜硫酸アンモニウムと、１２％～２３％の硫酸アンモニウムとを含有することができ、第１の段階及び第２の段階の吸収循環液のｐＨ値は、それぞれ、５．５～６．３及び５～５．９とすることができる。上部吸収循環液７の亜硫酸アンモニウム含有量は、下部吸収循環液７の亜硫酸アンモニウム含有量よりも低くすることができる。第１の段階の吸収循環液７における亜硫酸（水素）アンモニウムに対する硫酸アンモニウムの質量分率は、９～９９：１とすることができる。

第１の段階の微粒子洗浄循環液１５は、０．０２％～０．０５％の亜硫酸（水素）アンモニウムと、１５％～２５％の硫酸アンモニウムとを含むことができ、ｐＨ値は４～４．３とすることができる。第２の段階の微粒子洗浄循環液１５は、０．００４％～０．０１％の亜硫酸（水素）アンモニウムと、０．５％～３．３％の硫酸アンモニウムとを含むことができ、ｐＨ値は３．６～３．９とすることができる。

微粒子洗浄温度は、３８℃～４９．５℃とすることができ、第１の段階の微粒子循環洗浄液１５における亜硫酸（水素）アンモニウムに対する硫酸アンモニウムの質量分率は、９９～１９９：１とすることができる。

排煙の水分含有量は、１０％～１３％とすることができる。空気を配合することによって、水分含有量を８％～１１％に下げることができ、酸素含有量は６％～９％に制御することができる。

装置は、ガス精製除去システムと、酸化システムと、補助システムとを備え得る。補助システムは、硫酸アンモニウム後処理システム２４と、アンモニア供給システムと、プロセス水システムとを備え得る。ガス精製除去システムは、ゾーンによって制御することができ、前洗浄ゾーン４、吸収ゾーン５及び微粒子制御ゾーン６を含み得る吸収塔１を備え得る。前洗浄ゾーン４、吸収ゾーン５及び微粒子制御ゾーン６のそれぞれが１つ、３つ及び３つの噴霧層を備え得る。ガスのみを通過させることができるデバイス／要素１７を、吸収ゾーン５と前洗浄ゾーン４との間に配置し得る。

吸収ゾーン５と微粒子制御ゾーン６との間に、ガスのみを通過させることができるデバイス／要素１８を配置することができる。

微粒子制御ゾーン６内に、ガスのみを通過させることができる１段階のデバイス／要素１８を配置することができる。微粒子制御ゾーン６は、５層のデミスタを備えることができ、そのうち２層が下部に、３層が上部に存在し得る。前洗浄ゾーン４及び吸収ゾーン５はデミスタを備えていなくてもよく、デミスタとしては、バッフルとリッジとの組合せを選択することができる。

吸収ゾーン５中の各層における液ガス比は、１．６Ｌ／Ｎｍ^３とすることができ、且つ平均噴霧被覆率は、３００％以上の率とすることができる。微粒子制御ゾーン６における液ガス比は、それぞれ、１．６Ｌ／Ｎｍ^３／２．２Ｌ／Ｎｍ^３／０．２Ｌ／Ｎｍ^３とすることができ、且つ下部にある２層の平均噴霧被覆率は、３００％以上の率とすることができる。吸収ゾーン５及び微粒子制御ゾーン６の１層及び２層における２００％未満の噴霧被覆率を有する領域の総面積は、吸収塔の断面積の２％～５％を占める。

溶液組成制御の要件に従って、酸化システムを層で提供することができ、微粒子洗浄循環液１５及び吸収循環液７を、酸化システムの酸化デバイス２の異なる位置から取り出すことができる。酸化システムの酸化デバイス２は、８ｍ～９．５ｍの液面を有する２層の気液分散促進器１９を備え得る。溶液組成を、酸化デバイス２による強制酸化及び／又はプロセスガスの酸素含有量の制御、自然酸化の制御及び／又は吸収温度の制御によって制御することができる。

吸収塔１における空塔ガス流速は２．６８ｍ／ｓ～２．７５ｍ／ｓとすることができ、前洗浄ゾーンの運転温度は４９℃～５４℃とすることができる。

入口プロセスガスの水分含有量が１５％超である場合、蒸発結晶化システム２５を配置し得る。蒸発結晶化システムとしては、二重効果蒸発結晶化プロセス、単一効果蒸発結晶化プロセス、ＭＶＲ蒸発結晶化プロセス、及びスチームジェットポンプを備えた二重効果蒸発結晶化プロセスを挙げることができるが、ＭＶＲ蒸発結晶化プロセスが好適であり得る。

蒸発結晶化システム２５を配置する場合、装置は、蒸気凝縮物処理デバイス２７を備え得る。蒸気凝縮物処理デバイス２７は、膜分離デバイスと、脱気装置とを備え得る。膜分離デバイスを使用し得る場合、蒸気凝縮物処理デバイス２７の清澄液出口は、プロセス水パイプネットワークに接続することができ、濃縮液出口は吸収塔１の微粒子制御ゾーン６に接続することができる。

装置は、必要に応じて、循環水システム２８を備え得る。また、蒸発結晶化システム２５の蒸気凝縮物２６は、循環水システム２８の水補充パイプネットワークに接続することができる。排出された循環水は、吸収塔１に接続することができる。

空気分配デバイスは、プロセスブロワ３１と、空気分配パイプネットワークとを備え得る。吸収ゾーン熱交換デバイス３０は、プレート式熱交換器を含み得る。

装置及び方法の例示的なプロセスフローは以下を含み得る。

排煙とプロセス空気とを混合し、得られたプロセスガス９を、吸収塔１の前洗浄ゾーン４から入れ、前洗浄ゾーン４において前洗浄循環液２０によって冷却及び洗浄することができ、同時に、前洗浄循環液２０を濃縮することができる。次いで、プロセスガスを、吸収循環液７によって洗浄及び脱硫することができる吸収ゾーン５、並びに、微粒子循環洗浄液１５によって微粒子を除去することができる微粒子制御ゾーン６のそれぞれに通過させ、次いで、放出することができる。

前洗浄ゾーン４における前洗浄循環液２０は、微粒子循環洗浄液１５によって補充され得る。微粒子循環洗浄液１５及び／又はプロセス水は、塔壁等のスケーリングを洗浄するために使用され得る。吸収循環液７は、微粒子制御ゾーンにおける循環洗浄液１５及び／又はプロセス水２３によって補充され得る。

プロセス水２３は、好ましくは、微粒子制御ゾーン６及び／又は微粒子洗浄循環槽３から補充され得るか、又は洗浄水を用いて補充され得る。

吸収塔１における空塔ガス流速は２．７５ｍ／ｓとすることができ、前洗浄ゾーン４の運転温度は５１℃～５５℃とすることができる。

元の排煙の流量は６０６０００Ｎｍ^３／時間、ＳＯ_２濃度は４５００ｍｇ／Ｎｍ^３、総ダスト濃度は１８．５ｍｇ／Ｎｍ^３、空気分配体積は６２０００Ｎｍ^３／時間、精製した排煙のＳＯ_２は２９．４ｍｇ／Ｎｍ^３、（エアロゾルを含む）総ダストは５．４ｍｇ／Ｎｍ^３、アンモニア漏出は１．６ｍｇ／Ｎｍ^３とすることができる。

吸収循環液７の組成は、酸化デバイス２による強制酸化、並びにプロセスガスの酸素含有量及び運転温度の制御によって確保することができる。

第２の段階の吸収循環液７における亜硫酸アンモニウムに対する硫酸アンモニウムの質量分率は、２４：１とすることができる。

最下層の微粒子循環洗浄液１５における亜硫酸アンモニウムに対する硫酸アンモニウムの質量分率は、１２５：１とすることができる。

０．０２％～０．０５％（質量分率）の微粒子循環洗浄液１５を、直接、硫酸アンモニウムにすることができる。処理デバイスは、一体型乾燥塔３４を含み得る。その特定の構造、パラメータ及び接続関係に関しては、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす、「アンモニア系脱硫の循環液においてＣｌ^－含有量及びＦ^－含有量を均衡させる方法及び装置（Method and apparatus for balancing Cl- and F- contents in circulating liquid of ammonia-based desulfurization）」と題した、本発明者らの認可された中国特許第２０１７１０３３６５６１．２号並びに図２を参照のこと。前洗浄循環液２０における塩化物イオン含有量は１５０００ｍｇ／Ｌ～３２０００ｍｇ／Ｌに、吸収循環液７における塩化物イオンは５０００ｍｇ／Ｌ～１１０００ｍｇ／Ｌに、前洗浄循環液２０におけるフッ化物イオン濃度は１２００ｍｇ／Ｌ～２２００ｍｇ／Ｌに制御することができる。

本明細書において記載する装置及び方法は、例示的なものである。幾つかの実施形態は、例示的な装置に関連して示される及び／又は記載される特徴を除外していてもよい。幾つかの実施形態は、例示的な装置に関連して示されも、記載されもしない特徴を含んでいてもよい。

例示的な方法の工程を本明細書に示される及び／又は記載される順序以外の順序で行うことができる。幾つかの実施形態は、例示的な方法に関連して示される及び／又は記載される工程を除外していてもよい。幾つかの実施形態は、例示的な方法に関連して示されも、記載されもしない工程を含んでいてもよい。

例示的な装置及び方法の特徴を組み合わせることができる。例えば、例示的な一実施形態は、別の例示的な実施形態に関連して示される特徴を含んでいてもよい。実施形態は、例示的な装置の特徴の一部若しくは全て及び／又は例示的な方法の工程の一部若しくは全てを含み得る。

本発明に従う装置及び方法を、ここで本明細書の一部をなす実施例及び図面に関連して説明する。他の実施形態を用いることができ、構造、機能及び手続きの変更を本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく行うことができることを理解されたい。

１．アンモニア系脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御する方法
アンモニア系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排煙中の二酸化硫黄を除去するために、亜硫酸アンモニウムを含有する吸収循環液を使用した。

段階的な溶液組成制御及び反応条件制御によって高効率の脱硫及びダスト除去を実現し、高効率の脱硫を行いながら、アンモニア漏出及びエアロゾル生成を制御した。

段階的な溶液組成制御は、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それらの組合せの濃度勾配制御を含むものであった。

吸収反応温度を４８℃～５２℃、通常、４９．８℃～５０．４℃に制御した。

プロセスブロワ３１による空気分配によって、プロセスガスの酸素含有量を１１％以下、通常、７％～９％に調節し、空気分配体積を２３０００Ｎｍ^３／時間～３００００Ｎｍ^３／時間とした。

硫黄回収テールガスと、プロセスブロワ３１によって供給された空気とを完全に混合した後、得られたプロセスガス９を、吸収塔の前洗浄ゾーンから入れ、前洗浄ゾーンにおける前洗浄循環液２０による予備冷却及び精製後、プロセスガスを吸収循環液７及び微粒子洗浄循環液１５に順次接触させて、吸収、酸化及び濃縮の協調的な制御を実現した。吸収循環液は２段階を有しており、酸化デバイスの異なる位置から取り出して分離ポンプを使用して送達した。第１の段階の吸収循環液は、１％～１．５％の亜硫酸アンモニウム及び１８％～２２％の硫酸アンモニウムであり、ｐＨ値は６～６．３、吸収温度は５０．１℃～５０．４℃であった。第２の段階の吸収循環液は、０．７％～１．１％の亜硫酸アンモニウム及び１９％～２３％の硫酸アンモニウムであり、ｐＨ値は５．２～５．５、吸収温度は４９．８℃～５０．１℃であった。微粒子循環洗浄液は４段階を有しており、そのうち、第１の段階は、高濃度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た。混合溶液中、亜硫酸アンモニウムは０．１５％～０．２５％、硫酸アンモニウムは２０％～２４％であり、ｐＨ値は４．２～４．５、洗浄温度は４９．７℃～５０℃であった。第２の段階及び第３の段階は、硫酸アンモニウム－亜硫酸アンモニウムの希薄混合溶液であった。混合溶液中、亜硫酸アンモニウムは０．００４％～０．０１％、硫酸アンモニウムは１．５％～３％であり、ｐＨ値は３．９～４．２、洗浄温度は４９．５℃～４９．８℃であった。第４の段階はプロセス水であった。

循環水冷却によって、吸収循環液７及び前洗浄循環液２０から熱を除去した。蒸発結晶化後に、前洗浄循環液２０の一部を硫酸アンモニウム後処理システム２４に送り、固液分離、遠心分離、乾燥及び充填によって、硫酸アンモニウム生成物３６を得た。

蒸気凝縮物２６の一部を、蒸気凝縮物処理デバイス２７で処理し、次いで、循環水システム２８用補助水として回収した。

２．アンモニア系脱硫における吸収時のエアロゾル生成を制御する装置
装置は、ガス精製除去システムと、酸化システムと、補助システムとを備えるものであった。補助システムは、硫酸アンモニウム後処理システム２４と、アンモニア供給システムと、蒸発結晶化システム２５と、循環水システム２８と、プロセス水システムと、蒸気凝縮物処理デバイス２７とを備えるものであった。

ガス精製除去システムは、吸収塔１と、プロセスブロワ３１と、微粒子洗浄循環槽３と、前洗浄循環ポンプと、前洗浄冷却デバイス２９と、吸収冷却デバイス３０と、微粒子洗浄循環ポンプとを備えるものであった。吸収塔１は、ゾーンによって制御し、主に、前洗浄ゾーン４、吸収ゾーン５及び微粒子制御ゾーン６に分割した。前洗浄ゾーン４、吸収ゾーン５及び微粒子制御ゾーン６は、それぞれ、３層／４層／４層の噴霧層を備え、吸収ゾーン５と前洗浄ゾーン４との間に、ガスのみを通過させることができる気液セパレータａ１７を配置し、吸収ゾーン５と微粒子制御ゾーン６との間にも、ガスのみを通過させることができる気液セパレータａ１７を配置した。微粒子制御ゾーン６では４段階で噴霧を行った。第１の噴霧層と第２の噴霧層との間に、ガスのみを通過させることができる気液セパレータｂ１８を配置し、第１の層の噴霧液と、吸収循環液とは、別々に酸化デバイスに入れた。

微粒子制御ゾーンは、５つのデミスタ層を備えるものであった。そのうち、２つの層、すなわち、１層のバッフル及び１層のリッジは気液セパレータｂより下に存在し、３つの層、すなわち、２層のリッジ及び１層のスクリーンメッシュは精製排煙出口８より下に存在するものであった。

吸収ゾーン中の各層における液ガス比は１．７５Ｌ／Ｎｍ^３であり、噴霧被覆率は３２０％であった。微粒子制御ゾーン中の各層における液ガス比は、上から下にそれぞれ、０．３Ｌ／Ｎｍ^３、２．２Ｌ／Ｎｍ^３、２．２Ｌ／Ｎｍ^３及び１．７５Ｌ／Ｎｍ^３であり、噴霧被覆率はそれぞれ、１１０％、３３０％、３３０％及び３３０％であった。吸収ゾーン及び微粒子制御ゾーンの１層～３層における２００％未満の噴霧被覆率を有する領域の総面積は、吸収塔の断面積の３％～７％を占めるものであった。

酸化システムは、所望の溶液組成制御に適した層で提供される酸化デバイス２を備えるものであった。微粒子洗浄循環液１５及び吸収循環液７を、酸化デバイス２の異なる位置から取り出した。酸化デバイスは２層の気液分散促進器を備えるものであり、気液分散促進器として多孔板通気ヘッドを選択した。

酸化デバイスの液面は９ｍであり、酸化空気は４２０％過剰であった。

吸収塔の直径は４ｍであり、空塔ガス流速は２．５５ｍ／ｓ～２．７５ｍ／ｓであった。

蒸発結晶化システムでは、蒸気圧縮機と、蒸発分離チャンバーと、蒸発循環ポンプ等とを含むＭＶＲ蒸発結晶化プロセスを採用した。蒸発分離チャンバーにおける蒸気凝縮物の一部をリサイクルのために吸収塔１に戻し、一部を処理のために蒸気凝縮物処理デバイス２７に送った。

プロセスブロワ３１及び空気分配パイプネットワークを配置した。

前洗浄ゾーン熱交換デバイス２９及び吸収ゾーン熱交換デバイス３０として、一体型プレート式熱交換器を採用した。

硫酸アンモニウム後処理システムは、順次接続した固液分離デバイス３２と、遠心分離機３３と、一体型乾燥機３４と、充填機３５とを備えるものであった。蒸発結晶化後の前洗浄循環液の一部を固液分離デバイス３２に入れ、その一部を一体型乾燥機３４に入れて、固液分離、遠心分離、乾燥及び充填によって、硫酸アンモニウム生成物３６を得た。

前洗浄冷却デバイス２９及び吸収冷却デバイス３０を、それぞれ、前洗浄循環液及び吸収循環液の冷却に使用し、冷媒は、循環水システムの循環水とした。

蒸気凝縮物２６の一部を蒸気凝縮物処理デバイス２７によって処理した後、清澄液３７を循環水システム用補助水として使用し、濃縮液３８を微粒子洗浄循環液１５用補助水として使用した。濃縮液３８は、清澄液３７の濃度の１０倍～２００倍の濃度を有し得る。

通常、清澄液の品質は、濃縮物の品質の３倍～１０倍である。例えば、未処理（蒸気凝縮物処理システム２７に入る前）の蒸気凝縮物２６の濃度が０．５ｇ硫酸アンモニウム／Ｌである場合、１０部の未処理の蒸気凝縮物２６から、蒸気凝縮物処理システム２７による処理後に、８部の清澄液３７（０．０５ｇ硫酸アンモニウム／Ｌ）及び２部の濃縮液３８（２．３ｇ硫酸アンモニウム／Ｌ）が生じる。よって、濃縮液３８の濃度は、清澄液３７の濃度の４６倍であると計算される。

全ての蒸気凝縮物２６を、循環水システム用補助水として直接使用することもできる。

蒸発結晶化後、濃縮循環液の９０％～９０％を固液分離デバイス３２に入れ、１０％～２０％を一体型乾燥塔３４に入れた。一体型乾燥塔３４の特定の構造、パラメータ及び接続関係に関しては、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす、「アンモニア系脱硫の循環液においてＣｌ^－含有量及びＦ^－含有量を均衡させる方法及び装置（Method and apparatus for balancing Cl- and F- contents in circulating liquid of ammonia-based desulfurization）」と題した、認可された本発明者らの中国特許第２０１７１０３３６５６１．２号を参照のこと。前洗浄循環液における塩化物イオン含有量は２０００ｍｇ／Ｌ～３２００ｍｇ／Ｌに、吸収循環液における塩化物イオンは５００ｍｇ／Ｌ～９８０ｍｇ／Ｌに、前洗浄循環液におけるフッ化物イオン濃度は１００ｍｇ／Ｌ～２４０ｍｇ／Ｌに制御した。

３．アンモニア系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フロー及びパラメータ
上述の方法又は装置の特定のプロセスフローは以下の通りである。

硫黄回収テールガス及びプロセス空気を混合した後、得られたプロセスガス９を前洗浄ゾーン４から入れ、前洗浄ゾーン４において循環洗浄液によって冷却及び洗浄し、同時に、循環洗浄液を濃縮した。次いで、排煙を、吸収循環液７による洗浄及び脱硫を行う吸収ゾーン５、並びに、微粒子循環洗浄液１５による微粒子の除去を行う微粒子制御ゾーン６のそれぞれに通過させ、次いで、放出した。

前洗浄ゾーン４における循環洗浄液を、主に微粒子循環洗浄液１５によって補充し、微粒子循環洗浄液１５及び／又はプロセス水２３を、塔壁等のスケーリングを洗浄するために使用し、吸収循環液を、微粒子循環洗浄液１５及び／又はプロセス水２３によって補充した。

吸収循環液７を、酸化デバイス２において酸化し、異なる組成の溶液を、吸収ゾーン５及び微粒子制御ゾーン６における循環のために、酸化デバイス２の異なる位置から抽出した。

プロセス水２３を、微粒子制御ゾーン６及び微粒子洗浄循環槽３から補充した。

第２の段階の微粒子洗浄循環液１５（硫酸アンモニウム－亜硫酸アンモニウムの希薄混合溶液）を、パイプラインを介して、第１の段階の微粒子洗浄循環液１５（高濃度の硫酸アンモニウム－亜硫酸アンモニウム混合溶液）と混合し、次いで、吸収塔１における微粒子制御ゾーン６の噴霧層に入れた。

吸収剤は２０％アンモニア液であり、前洗浄ゾーン４及び酸化デバイス２に補充した。排煙中の二酸化硫黄を除去するために、亜硫酸アンモニウムを含有する吸収循環液を使用した。アンモニアを酸化デバイスに添加して、亜硫酸アンモニウムに変換し、次いで、アンモニア系脱硫を行った。同時に、アンモニアを前洗浄ゾーン及び蒸発結晶化システムに添加して、硫酸アンモニウム生成物における遊離酸指数が基準以下となるようにした。基準は、生成物に対して０．２％ｗ／ｗとすることができる。基準は、生成物に対して０．３％ｗ／ｗとすることができる。基準は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなすＧＢ５３５－９５に記載のものとすることができる。基準は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなすＴ／ＣＰＣＩＦ００６－２０１７に記載のものとすることができる。

酸化空気を酸化デバイス２に添加し、酸化デバイス２の出口ガスを、吸収塔１における吸収ゾーン５及び前洗浄ゾーン４に導入して、吸収液を自然酸化した。

吸収塔１における空塔ガス流速は２．５４ｍ／ｓであった。

硫黄回収テールガスの設計流量は７５０００Ｎｍ^３／時間、設計ＳＯ_２濃度は１８０００ｍｇ／Ｎｍ^３、総ダスト濃度は１０ｍｇ／Ｎｍ^３以下であった。

試験の際、精製した排煙のＳＯ_２は４２ｍｇ／Ｎｍ^３、（エアロゾルを含む）総ダストは６．９ｍｇ／Ｎｍ^３、漏出したアンモニアは２．８ｍｇ／Ｎｍ^３であった。

吸収温度は、空気分配、並びに前洗浄循環液２０による冷却及び吸収循環液７による冷却によって、４８℃～５２℃に制御した。

ゾーンごとの溶液組成は、主に、酸化デバイス２による強制酸化、吸収ゾーン４における自然酸化、プロセスガスの酸素含有量、前洗浄温度、吸収温度の制御及び他の手段によって制御した。

４．実施効果
様々な運転条件下で排煙に対してアンモニア系脱硫及びダスト除去を行うために、実施例の装置及び方法を使用した。試験方法及び機器を表２に示し、運転パラメータ及び試験結果を表３に示す。

よって、アンモニア漏出及びエアロゾル生成を発生源で制御する装置及び方法が提供された。限定ではなく例示を目的として提示される記載の例以外の例によって本発明を実施することができることが当業者には理解される。本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。

１ 吸収塔
２ 酸化デバイス
３ 微粒子洗浄循環槽
４ 前洗浄ゾーン
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 プロセスガス
１０ 前洗浄噴霧層
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 微粒子洗浄循環液
１６ 吸収循環槽
１７ 気液セパレータａ
１８ 気液セパレータｂ
１９ 気液分散促進器
２０ 前洗浄循環液
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 蒸発結晶化システム
２６ 蒸気凝縮物
２７ 蒸気凝縮物処理デバイス
２８ 循環水システム
２９ 前洗浄ゾーン熱交換デバイス
３０ 吸収ゾーン熱交換デバイス
３１ プロセスブロワ
３２ 固液分離デバイス
３３ 遠心分離機
３４ 一体型乾燥塔
３５ 充填機
３６ 硫酸アンモニウム完成品
３７ 蒸気凝縮物処理希釈液
３８ 蒸気凝縮物処理濃縮液

Claims (42)

1. 排煙から二酸化硫黄を吸収する装置であって、
   前記排煙を受けるように構成された反応器と、
   前記反応器内に配置された噴霧層であって、亜硫酸アンモニウムを含有し且つ或る温度において前記排煙から硫黄を吸収するアンモニア含有液に、前記排煙を接触させるように構成された噴霧層と、
   前記反応器に入る材料の酸素含有量を１２体積％以下の含有量に制限し且つ前記反応器からの廃液における過剰なエアロゾル含有量に対応して温度を下げるように構成された制御装置と、
   前記アンモニア含有液を酸化するように構成された酸化システムと、
   前記アンモニア含有液から硫酸アンモニウムの固体を得るように構成された補助システムと
   を備える、装置。
2. 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
   を備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記反応器が、
   前洗浄ゾーンと、
   吸収ゾーンと、
   微粒子制御ゾーンと
   が画定された吸収塔を備えており、
   前記ゾーンのそれぞれが１つ以上の噴霧層を有し、
   前記吸収ゾーンと前記前洗浄ゾーンとの間に第１の気液セパレータが配置され、且つ
   前記吸収ゾーンと前記微粒子制御ゾーンとの間に第２の気液セパレータが配置される、請求項１に記載の装置。
4. 前記吸収ゾーン内に第３の気液セパレータが配置され、且つ
   前記微粒子ゾーン内に第４の気液セパレータが配置される、請求項３に記載の装置。
5. 前記吸収ゾーン中の各層において、
   液ガス比が０．４Ｌ／Ｎｍ^３以上であり、且つ
   平均噴霧被覆率が２００％以上であり、
   前記微粒子制御ゾーン中の各層において、
   液ガス比が０．４２Ｌ／Ｎｍ^３以上であり、且つ
   平均噴霧被覆率が１５０％以上である、請求項３に記載の装置。
6. 前記酸化システムが、
   使用済吸収液を受け、
   前記使用済吸収液の第１の画分を第１の経路を介して流し且つ前記吸収液の第２の画分を第２の経路を介して流し、且つ
   前記第１の経路から前記微粒子制御ゾーンへと第１の産出物を供給し且つ前記第２の経路から前記吸収ゾーンへと第２の産出物を供給するように構成された酸化槽を備え、
   前記第１の産出物が、前記第２の産出物よりも酸化されている、請求項３に記載の装置。
7. 前記酸化槽が、
   気液分散促進器配列と、
   前記配列に沿った第１の位置に配置され且つ前記第１の産出物を供給するように構成された第１の産出物口と、
   前記配列に沿った第２の位置に配置され且つ前記第２の産出物を供給するように構成された第２の産出物口と、
   アンモニアをアンモニアチャンバーから前記第１の経路へと通す孔及び使用済吸収液をアンモニアチャンバーへと通す孔が画定されたアンモニアチャンバーと
   を備え、
   前記第２の位置は、前記第１の位置よりも、前記使用済吸収液の酸化を引き起こし難い、請求項６に記載の装置。
8. 前記酸化槽が、
   セパレータと、
   前記第１の経路における酸化空気源と
   を備え、
   前記第２の経路が前記セパレータの外側を通り、
   前記第２の経路に沿って酸化空気が供給されず、且つ
   前記第１の産出物における前記使用済吸収液が完全に酸化されている、請求項６に記載の装置。
9. 前記塔が、
   前記排煙を、０．８ｍ／ｓ～４ｍ／ｓの空塔ガス流速で流し、且つ
   最大３００００ｍｇ／Ｎｍ^３のＳＯ_２濃度を有する排煙を受けるように構成される、請求項３に記載の装置。
10. 前記廃液が、１００ｍｇ／Ｎｍ^３以下のＳＯ_２含有量を有する、請求項３に記載の装置。
11. 前記廃液が、３５ｍｇ／Ｎｍ^３以下のＳＯ_２含有量を有する、請求項１０に記載の装置。
12. 総ダスト含有量が２０ｍｇ／Ｎｍ^３以下である、請求項９に記載の装置。
13. 総ダスト含有量が５ｍｇ／Ｎｍ^３以下である、請求項１２に記載の装置。
14. 前記塔が、アンモニア漏出が８ｍｇ／Ｎｍ^３以下の廃液を排出するように構成される、請求項３に記載の装置。
15. 前記塔が、アンモニア漏出が２ｍｇ／Ｎｍ^３以下の廃液を排出するように構成される、請求項１４に記載の装置。
16. 前記排煙が前記塔に入る前に、添加ガスを前記排煙に流すように構成された添加ガス源であって、前記添加ガスと前記排煙との混合物はプロセスガスであり、該混合物が前記塔の入口において１５％超の水分含有量を有する、添加ガス源と、
    前記アンモニア含有液へのＳＯ_２の吸収後に、吸収されたＳＯ_２から硫酸アンモニウムを結晶化させるように構成された蒸発結晶化システムと
    を更に備える、請求項３に記載の装置。
17. 二重効果蒸発結晶化プロセスの一部であるスチームジェットポンプを更に備える、請求項１６に記載の装置。
18. 前記蒸発結晶化システムが、ＭＶＲ蒸発結晶化プロセスを行うように構成される、請求項１６に記載の装置。
19. 前記排煙が前記塔に入る前に、添加ガスを前記排煙に流すように構成された添加ガス源であって、前記添加ガスと前記排煙との混合物はプロセスガスであり、該混合物が前記塔の入口において１５％超の水分含有量を有する、添加ガス源と、
    前記アンモニア含有液が前記吸収ゾーンにおいて噴霧される前に、前記アンモニア含有液と熱交換を行うように構成された熱交換器と、
    前記アンモニア含有液へのＳＯ_２の吸収後に、吸収されたＳＯ_２から硫酸アンモニウムを結晶化させるように構成された蒸発結晶化システムと
    を更に備える、請求項３に記載の装置。
20. 前記排煙が前記塔に入る前に、添加ガスを前記排煙に流すように構成された添加ガス源であって、前記添加ガスと前記排煙との混合物はプロセスガスであり、該混合物が前記塔の入口において１５％超の水分含有量を有する、添加ガス源と、
    前記アンモニア含有液が前記吸収ゾーンにおいて噴霧される前に、前記アンモニア含有液と熱交換を行うように構成された熱交換器と、
    前洗浄流体が前記前洗浄ゾーンにおいて噴霧される前に、前記前洗浄流体と熱交換を行うように構成された熱交換器と、
    前記アンモニア含有液へのＳＯ_２の吸収後に、吸収されたＳＯ_２から硫酸アンモニウムを結晶化させるように構成された蒸発結晶化システムと
    を更に備える、請求項３に記載の装置。
21. 前記排煙が前記塔に入る前に、前記排煙に空気を流してプロセスガスを形成し、且つ
    空気分配デバイスの下流且つ前記塔の上流において、前記プロセスガスの酸素含有量を１２体積％以下に制御するように構成された空気分配デバイスを更に備え、
    前記排煙が、前記空気との混合前に、１５体積％超の水分含有量を有する、請求項３に記載の装置。
22. 前記酸素含有量が３％～９％の範囲である、請求項２１に記載の装置。
23. 前記プロセスガスを冷却し、且つ
    前記プロセスガスの湿度を下げるように構成された凝縮デバイスを更に備える、請求項２２に記載の装置。
24. 前記排煙と流体連通した空気分配器と、
    前記塔に入る前洗浄循環液を冷却するように構成された前洗浄ゾーン熱交換器と
    を更に備え、
    前記排煙が１８体積％超の水分含有量を有する場合に、前記空気分配器が、プロセスガスの水分含有量を１０体積％以下に維持するように構成される、請求項３に記載の装置。
25. 前記塔に入る吸収液を冷却するように構成された吸収ゾーン熱交換器を更に備え、
    前記排煙が１８体積％超の水分含有量を有する場合に、前記空気分配器が、前記プロセスガスの水分含有量を１０体積％以下に維持するように構成される、請求項２４に記載の装置。
26. 排煙から二酸化硫黄を吸収する方法であって、
    前記排煙を反応器に流すことと、
    前記反応器において、亜硫酸アンモニウムを含有するアンモニア含有循環液に前記排煙から硫黄を或る温度で吸収することと、
    前記循環液を回収することと、
    前記反応器に入る材料の酸素含有量を１２体積％以下の含有量に制限することと、
    前記反応器からの廃液における過剰なエアロゾル含有量に対応して温度を下げることと
    を含む、方法。
27. 前記流すことの前に、空気を前記排煙と混合してプロセスガスを形成することを更に含み、
    前記下げることが、前記空気の温度を下げることを含む、請求項２６に記載の方法。
28. 前記下げることが、前記循環液の温度を下げることを含み、且つ
    前記循環液の温度を下げることが、前記循環液を循環水冷却器に通すことを含む、請求項６０に記載の方法。
29. 水冷却器に冷却水を供給することと、
    前記冷却水中の過剰なイオン状態に対応して前記冷却水の一部をプロセス水と置き換えることと
    を更に含み、
    前記循環液の温度を下げることが、前記循環液を循環水冷却器に通すことを含む、請求項２６に記載の方法。
30. 前記置き換えることが、硫酸アンモニウムスラリーから蒸気を得るように構成された蒸気凝縮物処理システムからプロセス水を得ることを含む、請求項２９に記載の方法。
31. 前記排煙から前記循環液へと熱を伝達することによって、前記循環液中の硫酸アンモニウムを結晶化させることを更に含み、
    前記循環液の温度を下げることが、
    前記空気の流量を上げることと、
    前記空気の湿度を下げることと
    を含む、請求項２６に記載の方法。
32. 前記下げることが、前記温度を４５℃～５３℃の範囲の値に下げることである、請求項２６に記載の方法。
33. 前記制限することが、前記酸素含有量を８％以下の含有量に制限することである、請求項２６に記載の方法。
34. 前記吸収することが、異なる組成を有する段階に前記アンモニア含有液を提供することを含み、且つ
    前記吸収することが、前記二酸化硫黄の９０％以上が前記排煙から除去され且つ前記反応器からの廃液のダスト含有量が５０ｍｇ／Ｎｍ^３以下となるように制御される吸収温度及び吸収酸素含有量を有する、請求項２６に記載の方法。
35. 前記プロセスガスが、４％～１５％の範囲の水分含有量を有する、請求項３４に記載の方法。
36. 前記段階を使用して、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸水素アンモニウム、及び硫酸アンモニウムからなる群から選択される種の勾配を制御することと、
    前記吸収することの前に、
    空気を前記排煙と混合してプロセスガスを形成することと、
    前記プロセスガスを冷却及び精製することと、
    前記プロセスガスを、
    前記段階の１つ以上において、亜硫酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムを含む前記アンモニア含有液と接触させ、
    次いで、前記段階の１つ以上において、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と接触させることと、
    を更に含み、
    前記段階と、
    前記冷却及び精製することと、
    前記接触させることと
    が、前記二酸化硫黄の９０％以上が吸収されるように共に作用する、請求項３４に記載の方法。
37. 空気に対する排煙の比率を調節して、前記プロセスガスの酸素含有量を１２％以下の濃度に制御することを更に含む、請求項３６に記載の方法。
38. 前記提供することが、前記排煙において測定された二酸化硫黄濃度と、輸出排出指数とに基づいて、前記段階の数を選択することを含み、
    前記数が２超であり、
    前記段階の１つの組成が、
    ０．１５％～４．９５％の亜硫酸アンモニウムと、
    ５％～３８％の硫酸アンモニウムと
    を含み、
    前記段階が、
    上部吸収循環液と、
    下部吸収循環液と
    を含み、且つ
    前記上部吸収循環液の亜硫酸アンモニウム含有量が、前記下部吸収循環液の亜硫酸アンモニウム含有量よりも低い、請求項３６に記載の方法。
39. 前記提供することが、前記排煙において測定された二酸化硫黄濃度と、輸出排出指数とに基づいて、前記段階の数を選択することを含み、
    前記数が２超であり、
    前記段階の１つの組成が、
    ０．１５％～４．９５％の亜硫酸アンモニウムと、
    ５％～３８％の硫酸アンモニウムと
    を含み、
    前記段階が、
    上部吸収循環液と、
    下部吸収循環液と
    を含み、且つ
    前記上部吸収循環液のｐＨ値が、前記下部吸収循環液のｐＨ値よりも低い、請求項３６に記載の方法。
40. 前記段階のうち１つの段階が、
    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、
    を含む組成を有し、且つ
    １～６の範囲のｐＨ値を有する微粒子洗浄循環液を含む、請求項３６に記載の方法。
41. 前記排煙が１５％超の水分含有量を有する場合に、
    前記排煙に水蒸気体積含有量が５％以下の乾燥ガスを添加することによって、前記水分含有量を８％～１３％の範囲の水分含有量に下げることと、
    前記酸素含有量を１２％以下に制限することと、
    を更に含む、請求項３１に記載の方法。
42. 前記乾燥ガスが空気を含む、請求項４１に記載の方法。

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