JP2023530366A - 炭素排出量低減による生石灰製造工程及びシステム - Google Patents
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Abstract
【要約】【課題】本発明は、化工分野に属し、炭素排出量低減による生石灰製造工程及びシステムを提供する。【解決手段】工業石炭ガス又は天然ガスなどを利用して焼成に必要なエネルギーを提供し、循環煙道ガス量を調整することにより反応性雰囲気の性質を調整する。石膏は、乾燥予熱されてから、水素含有還元ガスによって還元され焼成された後、その分解率が１００％に近く達し、焼成産物については、そのＣａＯ含有量比率に応じてＣａＯアップグレードを行うか否かを決め、アップグレードされたＣａＯの収率が同様に１００％に近い。還元ガスにおける水素原子の含有量は、工程過程中のＣＯ２排出削減量を決める。この工程は、現在処理しにくい工業用石膏に全新で持続可能な無汚染の処理方式を提供するだけではなく、同時に中国の硫黄資源不足の現状を軽減し、硫黄資源の外部依存性を低減させることができ、焼成品である生石灰は、天然の石灰岩の代わりに、脱硫脱硝剤とすることができる。なお、生石灰の製造工程におけるＣＯ２排出量が大幅に低減され、工業過程中の炭素排出量の低減及びカーボンニュートラルに対して大きな意味を持つ。【選択図】図１
Description
本発明は、化工分野に属し、特に、炭素排出量低減による生石灰製造工程及びシステムに関する。
当該背景技術部分を開示する情報は、本発明の全体的な背景に対する理解を増加させるに過ぎないが、当該情報構成が当業者に周知されている従来技術となっていることを、承認するか、又はいかなる形式で暗示すると必然的に認められない。
中国の石膏資源の埋蔵量は豊富であり、埋蔵量が約５７０億トンである。石膏も化学肥料業界及び様々な汚染物質制御システムの副製品である。リン石膏は、リン肥料及びリン酸を製造する時に排出された固体廃棄物であり、中国のリン石膏は、年間排出量が約５５００万トンであり、総合利用率が１０００万トン程度に過ぎず、積算堆積量が約３億トンである。脱硫石膏は工業煙道ガス脱硫システムで生成された固体廃棄物であり、中国の脱硫石膏の年間生産量は約１億トンである。
現在、全世界の工業副生石膏は総量が少なく、かつ９０％が低いレベル、低い付加価値のレベルで使用されている。欧米でのリン石膏の利用率は一般的に１０％以下であり、ほとんどが貯蔵されている。現在、世界でリン石膏の堆積量は約６０億トンで、且つ年間平均増加量が１．５億トンである。脱硫石膏の利用率は、リン石膏よりも大幅に大きく、欧州や中国で基本的に５０％程度に維持しており、ほとんどが石膏ボードなどの基礎建材に使用されている。日本でリン石膏と脱硫石膏との利用率はいずれも９０％以上に達する（日本国内では天然石膏源が深刻に乏しい）が、量が相対的に少なく、かつ建材等の低いレベルの科学技術の低い含有量の分野にある。
現在、煙道ガス中の汚染物質SO2に対して、資源化利用して硫酸、硫黄及び液体SO2を製造することができる。しかし、煙道ガス中のSO2が回収される前提は、煙道ガス中のSO2が所定の濃度に達する必要があり、且つ濃度が高いほど、回収しやすく、回収コストが低い。
生石灰は、冶金、環境保護、ファインケミカル、食品などの産業で広く使用されており、中国の石灰の年間需要量は約２．５億トンであり、そのうち高品質、高活性の高カルシウム石灰の需要量は約１億トンである。工業用生石灰の主な来源は焼成石灰岩である。中国では、石灰岩埋蔵量が豊富であるが、過度の開発により、表面植生と生態環境に深刻な破壊が生じている。なお、石灰石を焼成して生石灰を製造する工程においては、大量のＣＯ２が生じ、１トンの生石灰を製造するには約１．７９トンの石灰石が必要あり、約０．７９トンのＣＯ２が生じる。このような大量のＣＯ２排出量は、炭素排出量の低減及びカーボンニュートラルの進展を大きく阻害するので、ＣＯ２排出量が少ないかゼロである生石灰製造工程を求める急務となる。
上記問題を解決するために、本発明は、石膏還元分解工程、ＣａＳによるＣａＯ製造技術、高濃度ＳＯ２と還元ガスとのカップリングによる硫黄製造技術を合わせて、炭素排出量低減による生石灰製造工程を提出する。工業石炭ガス又は天然ガスなどを利用して焼成に必要なエネルギーを提供し、循環煙道ガス量を調整することにより反応性雰囲気の性質を調整する。石膏（天然石膏または工業副生石膏）としては、主要成分がＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏであり、乾燥予熱された後、ＣａＳＯ４またはＣａＳＯ４・０．５Ｈ２Ｏが得られ、水素含有還元ガスによって還元され焼成された後、その分解率が１００％に近く達し、焼成産物については、そのＣａＯ含有量比率に応じてＣａＯアップグレードを行うか否かを決め、アップグレードされたＣａＯの収率が同様に１００％に近い。還元ガスにおける水素原子の含有量は、工程過程中のＣＯ２排出低減量を決める。工程過程において生じた高濃度ＳＯ２は、触媒の作用で還元ガスと続けて反応して硫黄を製造し、ガス還元剤によりＳＯ２を還元して得られた硫黄は、純度がより高く、品質がより高い。
上記技術目的を達成するために、本発明は以下の技術的解決手段を採用する。
本発明の第一形態では、炭素排出量低減による生石灰製造工程が提供され、
予熱した石膏を７００～１２００℃で水素含有還元ガスに接触させ、ＣａＯ、ＣａＳ及びＳＯ２煙道ガスを生成してから、ＳＯ２煙道ガスを気固分離し、固体材料及びＳＯ２煙道ガスIを収集し、焼成した固体材料におけるＣａＯ％＜９５％であれば、固体材料におけるＣａＯ％≧９５％となるように、固体材料に対してＣａＯアップグレードを行ってから、気固分離し、固体ＣａＯを収集し、冷却した後、保管しＳＯ２煙道ガスIIを収集するステップと、
或いは、予熱した石膏を７００～１２００℃で水素含有還元ガスに接触させ、還元剤Ｍの濃度を１０％以下に制御するとともに、ＣＯ２濃度を還元剤Ｍ濃度の８倍以上に制御するようにし、ＣａＳＯ４をＣａＯに完全に分解し、冷却した後に保管するステップと、
ＳＯ２煙道ガスIをまず石膏の予熱に用いてから、ＳＯ２煙道ガスIIと混合させ、触媒存在条件で、元素硫黄蒸気に還元し、回収して硫黄を取得し保管するステップと、を含み、
硫黄が回収完了された煙道ガスは三部分に分けられ、一部分が還元カルシナーに戻り反応性雰囲気を調整し、他の一部分がアップグレード機に入り、ＣａＯアップグレードに用いられ、最後の一部分がシステムボイラーに入って燃焼し浄化した後に排除される。
予熱した石膏を７００～１２００℃で水素含有還元ガスに接触させ、ＣａＯ、ＣａＳ及びＳＯ２煙道ガスを生成してから、ＳＯ２煙道ガスを気固分離し、固体材料及びＳＯ２煙道ガスIを収集し、焼成した固体材料におけるＣａＯ％＜９５％であれば、固体材料におけるＣａＯ％≧９５％となるように、固体材料に対してＣａＯアップグレードを行ってから、気固分離し、固体ＣａＯを収集し、冷却した後、保管しＳＯ２煙道ガスIIを収集するステップと、
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ＳＯ２煙道ガスIをまず石膏の予熱に用いてから、ＳＯ２煙道ガスIIと混合させ、触媒存在条件で、元素硫黄蒸気に還元し、回収して硫黄を取得し保管するステップと、を含み、
硫黄が回収完了された煙道ガスは三部分に分けられ、一部分が還元カルシナーに戻り反応性雰囲気を調整し、他の一部分がアップグレード機に入り、ＣａＯアップグレードに用いられ、最後の一部分がシステムボイラーに入って燃焼し浄化した後に排除される。
本発明は、水素含有還元ガスを用いて石膏（天然石膏または工業副生石膏）を還元し分解し、中国工業石膏（主に硫酸カルシウム二水塩）が処理し難い問題を軽減するだけではなく、同時にそれを資源化的に利用し、硫黄資源及び生石灰を回収し、中国硫黄資源不足の現状を軽減し、硫黄資源の外部依存性を低減させることができる炭素排出量低減による生石灰製造工程を提供する。生石灰は、天然石灰岩の代わりに、湿式脱硫用脱硫剤、及び高炉製鉄焼結材料の添加剤とすることができ、天然石灰岩資源に対する採掘を低減させる。なお、生石灰の製造工程におけるＣＯ２排出量を大幅に低減させることができ、工業過程中の炭素排出量の低減及びカーボンニュートラルに対して大きな意味を持つ。
研究した結果、石膏の主要成分は硫酸カルシウム二水塩であり、硫酸カルシウムと水素、メタン、石炭ガス等の水素含有還元ガスとが接触した後、硫酸カルシウムの分解ルートが変わったことが表される。石膏は、７００℃～１２００℃の温度区間において、同時に２つの反応が発生し、まず、
多くの場合には、２種類の反応が同時に存在し且つ競争関係を有し、還元電位によって、生産物の分布が異なり、ＣａＳは、５００～１２００℃でＣＯ２と反応してＣａＯ、高濃度ＳＯ２及び高濃度ＣＯが生成され（ＣａＳ＋３ＣＯ２→ＣａＯ＋ＳＯ２＋３ＣＯ）、ＣａＳは、５００～１２００℃で水蒸気と反応してＣａＯ、高濃度ＳＯ２及び高濃度Ｈ２が生成され（ＣａＳ＋３Ｈ２Ｏ→ＣａＯ＋ＳＯ２＋３Ｈ２）
反応温度が７００～１２００℃の区間において、反応性雰囲気がＣＯ、Ｈ２、ＣＨ４、天然ガスや石炭ガスなどに関わらず、還元剤Ｍの濃度を１０％以下に制御すると同時に、８倍以上のＣＯ２を添加すれば、ＣａＳＯ４が完全に分解され且つＣａＯに分解されることができ、ＣａＯの収率が９９．５％以上超であり、焼成煙道ガスにおけるＳＯ２とＣＯ／Ｈ２は触媒の作用で、４００～１０００℃の温度範囲において酸化還元反応が発生して元素硫黄蒸気が生成され、元素硫黄蒸気は、除塵・冷却により硫黄が回収され得られる。
反応温度が７００～１２００℃の区間において、反応性雰囲気がＣＯ、Ｈ２、ＣＨ４、天然ガスや石炭ガスなどに関わらず、還元剤Ｍの濃度を１０％以下に制御すると同時に、８倍以上のＣＯ２を添加すれば、ＣａＳＯ４が完全に分解され且つＣａＯに分解されることができ、ＣａＯの収率が９９．５％以上超であり、焼成煙道ガスにおけるＳＯ２とＣＯ／Ｈ２は触媒の作用で、４００～１０００℃の温度範囲において酸化還元反応が発生して元素硫黄蒸気が生成され、元素硫黄蒸気は、除塵・冷却により硫黄が回収され得られる。
本発明の第二形態は、還元カルシナー、ＣａＯアップグレード機、生石灰保管サイロ、ＳＯ２還元塔、硫黄回収装置、硫黄貯蔵タンク、ボイラー、煙道ガス浄化システムを備える炭素排出量低減による生石灰製造システムにおいて、前記還元カルシナーには、石膏入口及び水素含有還元ガス入口が設けられ、前記還元カルシナーの材料出口は、ＣａＯアップグレード機、生石灰保管サイロのそれぞれに接続され、前記還元カルシナーのガス出口はＳＯ２還元塔に接続され、前記ＳＯ２還元塔の材料出口は、硫黄回収装置、硫黄貯蔵タンクに順に接続され、前記ＳＯ２還元塔はさらにボイラー、煙道ガス浄化システムに順に接続される炭素排出量低減による生石灰製造システムを提供する。
本発明の第三形態は、炭素排出量低減及びカーボンニュートラルにおける上記した生石灰製造システムの適用を提供する。
本発明の有益効果としては、
本発明で提出される炭素排出量低減による生石灰製造工程である。石膏が高温で水素含有還元ガスと反応してＣａＯ及びＣａＳの２種類物質を同時に生成することに対応し、ＣＯ２濃度を還元剤Ｍ濃度の８倍以上に制御し、直接的に石膏を生石灰に分解することがある。ＣａＳは高温でＣＯ２または水蒸気と反応してＣａＯが生成され、カルシナー、ＣａＯアップグレード機、高温分離機、ＳＯ２气相還元技術、硫黄回収装置及び各種類の熱交換器等により、各反応条件を精確的に制御することによって、処理し難い固形廃工業石膏を用いて生石灰を製造すると同時に硫黄を副生成し、生石灰は天然石灰岩の代わりに脱硫脱硝剤とすることができ、硫黄は重要な工業原料として、非常に高い市場価値を有する。なお、本発明は、水素含有還元ガスにより石膏を還元し分解して生石灰を製造し、生石灰生産工程におけるＣＯ２排出量を低減させることができ、且つＣＯ２排出低減量は還元ガスにおける水素原子の含有量に関わる。純粋Ｈ２を用いて石膏を還元し焼成して生石灰を製造すると、生石灰製造工程のＣＯ２ゼロ排出を実現することができる。本発明は、化学工業の炭素排出量低減及びカーボンニュートラルに対して重大な意味を持つ。
本発明で提出される炭素排出量低減による生石灰製造工程である。石膏が高温で水素含有還元ガスと反応してＣａＯ及びＣａＳの２種類物質を同時に生成することに対応し、ＣＯ２濃度を還元剤Ｍ濃度の８倍以上に制御し、直接的に石膏を生石灰に分解することがある。ＣａＳは高温でＣＯ２または水蒸気と反応してＣａＯが生成され、カルシナー、ＣａＯアップグレード機、高温分離機、ＳＯ２气相還元技術、硫黄回収装置及び各種類の熱交換器等により、各反応条件を精確的に制御することによって、処理し難い固形廃工業石膏を用いて生石灰を製造すると同時に硫黄を副生成し、生石灰は天然石灰岩の代わりに脱硫脱硝剤とすることができ、硫黄は重要な工業原料として、非常に高い市場価値を有する。なお、本発明は、水素含有還元ガスにより石膏を還元し分解して生石灰を製造し、生石灰生産工程におけるＣＯ２排出量を低減させることができ、且つＣＯ２排出低減量は還元ガスにおける水素原子の含有量に関わる。純粋Ｈ２を用いて石膏を還元し焼成して生石灰を製造すると、生石灰製造工程のＣＯ２ゼロ排出を実現することができる。本発明は、化学工業の炭素排出量低減及びカーボンニュートラルに対して重大な意味を持つ。
この工程の有益効果としては、
１、水素含有還元ガスにより石膏を還元し分解して生石灰及び硫黄製品を製造し、全新な生石灰製造工程を提供し、生石灰製造中のＣＯ２排出量を低減させることができ、炭素排出量低減及びカーボンニュートラルに対して重大な意味を持つこと、
２、工業副生石膏により生石灰及び硫黄製品を製造するのは、工業副生石膏が処理し難い問題を解決するだけではなく、産業固形廃棄物の高価値利用を実現し、この工程の付加値をより高くし、経済性がよりよくなること、
３、含水素還元剤により石膏を還元し分解するのは、石膏の分解温度を大幅に低減するだけではなく、反応時間を大幅に短縮させ、工程のエネルギー消費を大幅に低下させること、であり、
４、この工程は、従来の石膏焼成中に少量のＣａＳ生成が回避されない現状を解決し、ＣａＳの存在は、石膏が焼成されて生石灰が製造された製品にとって不利な要素である。生石灰の使用中に、ＣａＳが存在すると、生石灰の活性及び品質に大きな影響をもたらすとともに、Ｈ２Ｓ等の硫黄汚染物質が生じる可能性があり、この工程により焼成された生石灰製品は、その有効な成分（ＣａＯ）の含有量がより高く、純度がより高く、活性がより高く、対応する利用価値がより高く、使用の用途がより広く、
５、還元剤Ｍの濃度を１０％以下に制御するとともに、ＣＯ２濃度を還元剤Ｍの濃度の８倍以上に制御すると、ＣａＳＯ４は完全に分解され且つＣａＯに分解されることができ、ＣａＯの収率が９９．５％以上超である。この発見によれば、還元ガスの種類範囲は、広くなり、ＣＯを還元剤とすることに限定されず、石膏を生石灰（ＣａＯ％≧９５％）に直接的に還元して分解することができ、他の還元剤、例えばＨ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、Ｈ２Ｓ、天然ガス、石炭ガス等の含水素還元剤を利用しても、いずれも石膏を生石灰（ＣａＯ％≧９５％）に還元して分解することができる。この発見は、低ＣＯ２排出またはゼロＣＯ２排出の生石灰製造工程に対して理論的根拠を提供する。
１、水素含有還元ガスにより石膏を還元し分解して生石灰及び硫黄製品を製造し、全新な生石灰製造工程を提供し、生石灰製造中のＣＯ２排出量を低減させることができ、炭素排出量低減及びカーボンニュートラルに対して重大な意味を持つこと、
２、工業副生石膏により生石灰及び硫黄製品を製造するのは、工業副生石膏が処理し難い問題を解決するだけではなく、産業固形廃棄物の高価値利用を実現し、この工程の付加値をより高くし、経済性がよりよくなること、
３、含水素還元剤により石膏を還元し分解するのは、石膏の分解温度を大幅に低減するだけではなく、反応時間を大幅に短縮させ、工程のエネルギー消費を大幅に低下させること、であり、
４、この工程は、従来の石膏焼成中に少量のＣａＳ生成が回避されない現状を解決し、ＣａＳの存在は、石膏が焼成されて生石灰が製造された製品にとって不利な要素である。生石灰の使用中に、ＣａＳが存在すると、生石灰の活性及び品質に大きな影響をもたらすとともに、Ｈ２Ｓ等の硫黄汚染物質が生じる可能性があり、この工程により焼成された生石灰製品は、その有効な成分（ＣａＯ）の含有量がより高く、純度がより高く、活性がより高く、対応する利用価値がより高く、使用の用途がより広く、
５、還元剤Ｍの濃度を１０％以下に制御するとともに、ＣＯ２濃度を還元剤Ｍの濃度の８倍以上に制御すると、ＣａＳＯ４は完全に分解され且つＣａＯに分解されることができ、ＣａＯの収率が９９．５％以上超である。この発見によれば、還元ガスの種類範囲は、広くなり、ＣＯを還元剤とすることに限定されず、石膏を生石灰（ＣａＯ％≧９５％）に直接的に還元して分解することができ、他の還元剤、例えばＨ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、Ｈ２Ｓ、天然ガス、石炭ガス等の含水素還元剤を利用しても、いずれも石膏を生石灰（ＣａＯ％≧９５％）に還元して分解することができる。この発見は、低ＣＯ２排出またはゼロＣＯ２排出の生石灰製造工程に対して理論的根拠を提供する。
この工程は、現在処理しにくい工業用石膏に全新で持続可能な無汚染の処理方式を提供し、石膏の資源化利用を実現するだけではなく、同時に中国の硫黄資源不足の現状を軽減し、硫黄資源の外部依存性を低減させることができ、焼成品である生石灰は、天然の石灰岩の代わりに、脱硫脱硝剤とすることができ、石灰岩に対する採掘を低減させ、生態環境を保護する。なお、生石灰の製造工程におけるＣＯ２排出量を大幅に低減させることができ、工業過程中の炭素排出量の低減及びカーボンニュートラルに対して大きな意味を持つ。したがって、この工程には広い市場の見通しがある。
本発明の一部を構成する明細書図面は、本発明に対するならなる理解を提供するためのものであり、本発明の例示的な実施例及びその説明は、本発明を解釈するためのものであり、本発明を不当に限定するものではない。
指摘すべきこととして、以下の詳細な説明は例示的なものであり、本発明にさらなる説明を提供することを目的とする。特に明示しない限り、本発明で使用される全ての技術及び科学的用語は本発明の属する技術分野の当業者によって一般的に理解される意味と同じものを有する。
注意すべきこととして、ここで使用される用語は具体的な実施形態を説明するためのものに過ぎず、本発明による例示的な実施形態を限定する意図ではない。ここで使用されるように、文脈が明示されない限り、単数形式も複数形式を含むことを意図し、また、理解すべきこととしては、本明細書において用語「含む」及び／又は「備える」を使用する場合、それは特徴、ステップ、操作、デバイス、コンポーネント及び／又はそれらの組み合わせが存在することを示す。
説明を容易にするために、本発明において「上」、「下」、「左」、「右」文字が記載すれば、図面自体の上、下、左、右の方向と一致することのみを示し、構造を限定するものではなく、単に本発明の説明を簡単にし、説明を簡略化するためのものに過ぎず、指摘された装置又は素子が特定の方位を有し、特定の方位で構造及び操作を行う必要があることを指示するか又は暗示するものではないので、本発明を限定するものと理解すべきではない。
用語解釈部分については、本発明における用語「取り付け」、「繋がる」、「接続」、「固定」等の用語について、広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続であってもよく、取り外し可能に接続されてもよく、又は一体であってもよく、機械的接続であってもよく、電気的に接続されてもよく、直接的に接続されてもよく、中間媒体を介して間接的に接続されてもよく、２つの素子の内部接続、又は２つの素子の相互作用関係であってもよく、当業者にとって、具体的な状況に応じて上記用語の本発明における具体的な意味を理解することができる。
以下、具体的な実施例を合わせて、本発明を更に詳細に説明し、指摘されることとして、前記具体的な実施例は、本発明に対して限定するものではなく、解釈するものである。
実施例１：
実施例１：
炭素排出量低減による生石灰製造工程であって、主に、
石膏は石膏保管サイロ内に保管され、供料機によって供料量が精確に制御されて石膏予熱乾燥機に送られ、予熱、乾燥が行われ、高温熱源は、焼成部から排出された高温煙道ガスの由来であり、予熱乾燥後の石膏は温度が６００～１０００℃であり、まずカルシナーに入り、還元カルシナーで反応温度７００～１２００℃、水素含有還元ガス及び循環煙道ガス量が制御されて、相対的な高温、
が発生してＣａＳが生成されるようにする。或いは、還元剤Ｍの濃度を１０％以下に制御するとともに、ＣＯ２濃度を還元剤Ｍの濃度の８倍以上に制御すると、ＣａＳＯ４は完全に分解され且つＣａＯに分解されることができ、ＣａＯの収率が９９．５％以上超である。還元カルシナーで発生した高濃度ＳＯ２煙道ガスは、焼成材料を持ち高温分離機１に入り、分離された固体材料については、そのＣａＯ含有量比率に応じてＣａＯアップグレードを行うか否かを決める。焼成した固体材料におけるＣａＯ％≧９５％であれば、直接的に冷却した後、生石灰保管サイロに保管することができ、焼成した固体材料におけるＣａＯ％＜９５％であれば、ＣａＯアップグレード機に入ってアップグレードを行う必要があり、アップグレード機で、焼成した固体材料におけるＣａＳは、５００.～１２００℃で循環煙道ガスにおける水蒸気と反応してＣａＯ、高濃度ＳＯ２及び高濃度Ｈ２が生成され（ＣａＳ＋３Ｈ２Ｏ→ＣａＯ＋ＳＯ２＋３Ｈ２）、或いは、循環煙道ガスにおけるＣＯ２と反応してＣａＯ、高濃度ＳＯ２及び高濃度ＣＯが生成され（ＣａＳ＋３ＣＯ２→ＣａＯ＋ＳＯ２＋３ＣＯ）、アップグレードした固体材料におけるＣａＯ％≧９５％となり、高温分離機２によって気固分離し、冷却してから生石灰保管サイロに送られ、高温分離機１によって分離された高濃度ＳＯ２煙道ガスは、還元雰囲気であり、まず、石膏予熱乾燥システムに入り、煙道ガスの余熱により、石膏を予熱し乾燥させ、余熱利用後の煙道ガスがＳＯ２還元塔に入る。高温分離機２によって分離された高濃度ＳＯ２ガスも還元雰囲気であり、高温分離機１によって分離された煙道ガスと混合されてからＳＯ２還元塔に送られ、ＳＯ２還元塔で、４００～１０００℃の温度範囲において、触媒の作用で、煙道ガスにおけるＳＯ２は、還元ガスによって元素硫黄蒸気に還元されることがあり、元素硫黄蒸気は、硫黄回収装置で回収されて硫黄が得られ硫黄貯蔵タンクに保管され、硫黄が回収完了された排ガスは三部分に分けられ、一部分が還元カルシナーに戻り反応性雰囲気を調整調整し、他の一部分が ＣａＯ アップグレード機に入り反応に参与し、最後の一部分がボイラーに入って、完全に反応していない、及び反応中に生成されたＣＯまたは水素を燃やし、その後、ボイラーの煙道ガスとともに、煙道ガス浄化システムに入って浄化されてから排出される。
石膏は石膏保管サイロ内に保管され、供料機によって供料量が精確に制御されて石膏予熱乾燥機に送られ、予熱、乾燥が行われ、高温熱源は、焼成部から排出された高温煙道ガスの由来であり、予熱乾燥後の石膏は温度が６００～１０００℃であり、まずカルシナーに入り、還元カルシナーで反応温度７００～１２００℃、水素含有還元ガス及び循環煙道ガス量が制御されて、相対的な高温、
前記石膏について、粒径が６０μｍ～３ｍｍ、水分含有量が５～２０％であり、湿法脱硫石膏、半乾式脱硫灰、リン石膏、天然石膏等の硫酸カルシウム製品であってもよく、
前記カルシナーによる高濃度ＳＯ２煙道ガスについて、ＳＯ２％が２～１０％、ＣＯ％が４～２０％、温度が７００～１２００℃、主要成分がＳＯ２、ＣＯ、Ｎ２、ＣＯ２等であり、
前記ＣａＯアップグレード機による高濃度ＳＯ２ガスについて、ＳＯ２％が２～１０％、Ｏ２％が４～１０％、温度が５００℃～１２００℃、主要成分がＳＯ２、ＣＯ、Ｎ２、ＣＯ２等であり、
前記水素含有還元ガスについて、主要成分がＨ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、Ｈ２Ｓ、天然ガス、石炭ガス等であり、含有量が還元ガスの由来によって、上記いくつかの種類または全部の成分の組み合わせに分かれることができ、
前記排ガスについて、主要成分がＮ２、ＣＯ、ＣＯ２等、ＣＯ２％が１０～８０％、Ｈ２Ｏ％が１０～８０％であり、
前記石膏予熱器は、多段サイクロン、シェルアンドチューブ熱交換器、プレートアンドシェル熱交換器、プレート熱交換器等の多種類形式の気固熱交換器であってもよく、
前記供料機は、スクリューフィーダー、エアロックフィーダー等の多種類の形式であってもよく、
前記外部熱源は、その燃料が石炭、天然ガス、ディーゼル、石炭ガス等の多種類形式であるバーナーであってもよいし、マイクロ波反応器または電気加熱反応器であってもよく、
前記高温分離機は、高温サイクロン分離機、高温軸流分離機等の多種類形式の分離機であってもよく、
前記カルシナー及びＣａＯアップグレード機は、移動床、ロータリーキルン、固定床、乱流床、バブリング床、マイクロ流動床、噴流床等の多種類形式であってもよく、
前記還元カルシナー及びＣａＯアップグレード機は、独立した２つの反応器であってもよいし、異なる反応性雰囲気を区分すれば、同一の反応器の異なる位置であってもよく、
上記ガス輸送過程は、誘導ファンまたは送風機によって輸送電力が提供され、
還元カルシナーから排出された還元性高濃度ＳＯ２煙道ガスは、高温分離機によって分離され、高温フィルターによって二次除塵された後、硫黄凝縮器によって凝縮されて硫黄が回収される。回収された硫黄は純度が９９．７％以上に達し、工業用硫黄の第一級規格に準拠する。
前記カルシナーによる高濃度ＳＯ２煙道ガスについて、ＳＯ２％が２～１０％、ＣＯ％が４～２０％、温度が７００～１２００℃、主要成分がＳＯ２、ＣＯ、Ｎ２、ＣＯ２等であり、
前記ＣａＯアップグレード機による高濃度ＳＯ２ガスについて、ＳＯ２％が２～１０％、Ｏ２％が４～１０％、温度が５００℃～１２００℃、主要成分がＳＯ２、ＣＯ、Ｎ２、ＣＯ２等であり、
前記水素含有還元ガスについて、主要成分がＨ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、Ｈ２Ｓ、天然ガス、石炭ガス等であり、含有量が還元ガスの由来によって、上記いくつかの種類または全部の成分の組み合わせに分かれることができ、
前記排ガスについて、主要成分がＮ２、ＣＯ、ＣＯ２等、ＣＯ２％が１０～８０％、Ｈ２Ｏ％が１０～８０％であり、
前記石膏予熱器は、多段サイクロン、シェルアンドチューブ熱交換器、プレートアンドシェル熱交換器、プレート熱交換器等の多種類形式の気固熱交換器であってもよく、
前記供料機は、スクリューフィーダー、エアロックフィーダー等の多種類の形式であってもよく、
前記外部熱源は、その燃料が石炭、天然ガス、ディーゼル、石炭ガス等の多種類形式であるバーナーであってもよいし、マイクロ波反応器または電気加熱反応器であってもよく、
前記高温分離機は、高温サイクロン分離機、高温軸流分離機等の多種類形式の分離機であってもよく、
前記カルシナー及びＣａＯアップグレード機は、移動床、ロータリーキルン、固定床、乱流床、バブリング床、マイクロ流動床、噴流床等の多種類形式であってもよく、
前記還元カルシナー及びＣａＯアップグレード機は、独立した２つの反応器であってもよいし、異なる反応性雰囲気を区分すれば、同一の反応器の異なる位置であってもよく、
上記ガス輸送過程は、誘導ファンまたは送風機によって輸送電力が提供され、
還元カルシナーから排出された還元性高濃度ＳＯ２煙道ガスは、高温分離機によって分離され、高温フィルターによって二次除塵された後、硫黄凝縮器によって凝縮されて硫黄が回収される。回収された硫黄は純度が９９．７％以上に達し、工業用硫黄の第一級規格に準拠する。
最後に説明すべきこととして、上記は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を限定するためのものではなく、前述した実施例を参照しながら本発明を詳細に説明したが、当業者にとって、依然として前述した実施例に記載の技術的解決手段を修正することができ、或いはそのうちの一部を同等置換することができる。本発明の思想と原則で行われたいかなる修正、同等置換、改善などは、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるべきである。上記は、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明の保護範囲を限定するものではなく、当業者は、本発明の技術的解決策の上で、当業者が創造的な作業の必要がなくて行える様々な修正又は変形が、依然として本発明の保護範囲内にあると理解すべきである。
Claims (6)
- 炭素排出量低減による生石灰製造工程であって、
予熱した石膏を７００～１２００℃で水素含有還元ガスに接触させ、ＣａＯ、ＣａＳ及びＳＯ２煙道ガスを生成してから、ＳＯ２煙道ガスを気固分離し、固体材料及びＳＯ２煙道ガスIを収集し、焼成した固体材料におけるＣａＯ％＜９５％であれば、固体材料におけるＣａＯ％≧９５％となるように、固体材料に対してＣａＯアップグレードを行ってから、気固分離し、固体ＣａＯを収集し、冷却した後、保管しＳＯ２煙道ガスIIを収集するステップであって、ＣａＯアップグレードの具体的な方式として、ＣａＳは、５００～１２００℃で煙道ガスにおける水蒸気と反応してＣａＯ、ＳＯ２及びＨ２が生成され、或いは煙道ガスにおけるＣＯ２と反応してＣａＯ、ＳＯ２及びＣＯが生成されるステップと、
ＳＯ２煙道ガスIをまず石膏の予熱に用いてから、ＳＯ２煙道ガスIIと混合させ、触媒存在条件で、元素硫黄蒸気に還元し、回収して硫黄を取得し保管するステップと、を含み、
硫黄が回収完了された排ガスは三部分に分けられ、一部分が還元カルシナーに戻り反応性雰囲気を調整調整し、他の一部分がアップグレード機に入り、ＣａＯアップグレードに用いられ、最後の一部分がシステムボイラーに入って燃焼し浄化した後に排除され、前記煙道ガスとしては、主要成分がＮ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏであり、ＣＯ２％が１０～８０％、Ｈ２Ｏ％が１０～８０％である、炭素排出量低減による生石灰製造工程。 - 前記石膏について、粒径が６０μｍ～３ｍｍ、水分含有量が５～２０％であり、好ましくは、前記石膏は、湿法脱硫石膏、半乾式脱硫灰、リン石膏や天然石膏のうちの少なくとも１種類であることを特徴とする請求項１に記載の炭素排出量低減による生石灰製造工程。
- 前記ＳＯ２煙道ガスにおいて、ＳＯ２％が２～１０％、ＣＯ％が４～２０％、温度が７００～１２００℃であり、主要成分として、ＳＯ２、ＣＯ、Ｎ２、ＣＯ２を含むことを特徴とする請求項１に記載の炭素排出量低減による生石灰製造工程。
- ＳＯ２煙道ガスIIにおいて、ＳＯ２％が２～１０％、Ｏ２％が４～１０％、温度が５００～１２００℃であり、主要成分として、ＳＯ２、ＣＯ、Ｎ２、ＣＯ２を含むことを特徴とする請求項１に記載の炭素排出量低減による生石灰製造工程。
- 水素含有還元ガスは、主要成分がＨ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、Ｈ２Ｓ、天然ガス、石炭ガスのうちのいくつかの種類または或全部の成分の組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の炭素排出量低減による生石灰製造工程。
- 前記製造工程で、石膏予熱器、供料機、外部熱源、高温分離機、カルシナー、ＣａＯアップグレード機、還元カルシナーが使用され、
前記石膏予熱器は、多段サイクロン、シェルアンドチューブ熱交換器、プレートアンドシェル熱交換器、プレート熱交換器のうちの１種類であり、
前記供料機は、スクリューフィーダーまたはエアロックフィーダーであり、
前記外部熱源は、燃料が石炭、天然ガス、ディーゼル、石炭ガスであるバーナー、マイクロ波反応器または電気加熱反応器であり、
前記高温分離機は、高温サイクロン分離機または高温軸流分離機であり、
前記カルシナー及びＣａＯアップグレード機は、移動床、ロータリーキルン、固定床、乱流床、バブリング床、マイクロ流動床、噴流床のうちの１種類であり、
前記還元カルシナー及びＣａＯアップグレード機は、独立した２つの反応器であり、或いは、同一の反応器の異なる位置であり、前記異なる位置で反応性雰囲気が異なり、
ガス輸送過程は、誘導ファンまたは送風機によって輸送電力が提供され、前記還元カルシナーから排出された還元性高濃度ＳＯ２煙道ガスは、高温分離機によって分離され、高温フィルターによって二次除塵された後、硫黄凝縮器によって凝縮されて硫黄が回収されること、を特徴とする請求項１に記載の炭素排出量低減による生石灰製造工程。
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