JP5501730B2 - アンモニア回収装置及び回収方法 - Google Patents
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Description
アンモニアストリッパー301は、圧力計303による計測圧が常圧(大気圧)、温度計304による計測温度が90°C程度の状態に維持される。ここでは、アンモニア含有排水からNH3、並びにCO2、H2S及び水(H2O)を放散させて、塔頂部305からNH3、H2S、CO2ガスを排出する。この、NH3、H2S、CO2ガスは燃焼に供される。また、アンモニアストリッパー301の塔底部306からの排水は工業用水に使用される。
なお、NH3、H2Sガスは次のように、変化する。
NH3→N2+H2O
H2S→SO2+H2O
図4において、アンモニアストリッパー401は、通常常圧(大気圧)で運転され、排水供給管402からアンモニア含有排水(CO2、H2Sも含有する)が導入される。この際、排水供給管402にはNaOH供給管407よりNaOHが供給され、このNaOHがアンモニア含有排水に投入される。
NaOHが供給されることにより、以下の反応が起こる。
NaOH+H2S→NaSH+H2O
2NaOH+CO2→Na2CO3+H2O
この結果、塔底部406からは、NaOH、Na2CO3、NaSH、水(H2O)が排出され、排水処理に移行される。
図3に示される排水からのアンモニア回収装置においては、以下のとおりである。
(1)アンモニアストリッパー301の塔頂部305から排出されるNH3、並びにCO2、H2S及び水(H2O)等は、焼却炉で焼却した後に、排煙脱硫を行うため、アンモニア(NH3)を回収できない。
(2)また、アンモニアの放散を効果的に行う目的と、炭酸アンモニウムの析出防止のために、アンモニアストリッパー301の出口温度(温度計304)を90°C程度に保つ必要がある。このため、ガス中の水分量が多くなり、これにより排煙脱硫によって硫黄を石膏として回収できるものの、高濃度の硫酸(98wt%)用の原料ガスとしては、水の分離が不可欠のため(コスト高となったり)、薄い硫酸しか回収できない、という不具合があった。
(1)アンモニアを回収すべく、NaOH供給管407よりNaOHを供給し、アンモニア含有排水に混入し、NaOHによりCO2、H2Sを固定化して、塔頂部405からこのNH3リッチのガスを回収することは可能ではある。しかし、かかる場合にはNaOHの使用量(例えば表1のラボベースを1000倍とした商業規模では日量35トン程度)が膨大になる。
(2)また、NaOHを加えなければ、工業用水程度の品質を持つ水が、アンモニアストリッパー401の塔底部406から得られる。しかし、これにNaOHを添加すると、このような工業用水程度の品質を維持できないため、得られた水を排水処理設備に送って処理し、工業用水程度の品質を回復する必要があった。
さらにここで、上記NaOH洗浄塔の塔底部からのNa化合物を含む排水を、中和用としてガス化炉後流のスクラバーの排水路に合流することもできる。
図1に、本発明に係るアンモニア回収装置の一実施の形態を示す。
また、アンモニアストリッパー20は、内部圧力をCO2・H2Sストリッパー10よりも低圧に維持している。すなわち、アンモニアストリッパー20は、内部圧力をCO2・H2Sストリッパー10よりも低圧かつ0.5〜2kg/cm2Gの範囲に維持している。
さらに、洗浄塔30は、内部圧力をアンモニアストリッパー20よりも低圧に保持している。すなわち、洗浄塔30は、内部圧力をアンモニアストリッパー20よりも低圧かつ0〜1.5kg/cm2Gの範囲に維持している。
CO2・H2Sストリッパー10の上部には、CO2・H2Sストリッパー10の内部圧力を計測する圧力計13及び内部温度を計測する温度計14が設置されている。
また、CO2・H2Sストリッパー10は、内部の液体の循環用のポンプ16を備える。CO2・H2Sストリッパー10内の液体は、該ポンプ16によりCO2・H2Sストリッパー10内を上部側及び下部側に循環する。
さらに、CO2・H2Sストリッパー10は、CO2・H2Sストリッパー1の塔底部17の液体を加熱するためのスチーム加熱器18を備える。該スチーム加熱器18で加熱された液体は、加熱の後、CO2・H2Sストリッパー10に戻される。
なお、CO2・H2Sストリッパー10の中段には、液貯め用の堰19が設けられている。
また、アンモニアストリッパー20には、内部の液体を循環するためのポンプ23が設置されている。アンモニアストリッパー20内の流体は、該ポンプ23によりアンモニアストリッパー20内を上部側及び下部側に循環する。
さらに、アンモニアストリッパー20は、CO2・H2Sストリッパー10の塔底部24の液体を加熱するためのスチーム加熱器25を備える。該スチーム加熱器25で加熱された液体は、加熱の後、アンモニアストリッパー20に戻される。
なお、アンモニアストリッパー20の中段には、液貯め用の堰27が設けられている。
そして、アンモニアストリッパー20の塔底部24からの水St・5は、スチーム加熱器28及びポンプ29を介して工業用水として外部に排出される。
洗浄塔30のNaOH洗浄塔31の下部には、アンモニアストリッパー20の塔頂部26からのCO2とH2Sを若干含む、アンモニアリッチのガスSt・4が導入される。
また、NaOH洗浄塔31の塔底部34は、ポンプ35を介して、排水St・7を排水処理設備にも排出している。
洗浄塔30の塔頂部41からの、製品であるH2Sフリーのアンモニア蒸気St・6は、所要の使用先に供給される。
ここで、図1に係る実施の形態を実施した際の、St・1〜St・9で示した各流体についての組成の例を表1に示す。なお、St・1のように指称した各流体は、表1では、Stream No.1のように表記されている。
CO2・H2Sストリッパー10は、圧力計13による内部圧力が、例えば3kg/cm2G程度の、大気圧よりも高圧に維持され、温度計14で計測される内部温度が、例えば55°C程度と低い状態で運転される。
したがって、アンモニアストリッパー20の塔頂部26から排出される塔頂ガスSt・4は、若干のCO2とH2Sを含むアンモニアリッチガス(表1、NH3・H2O・ H2Sガス)となって、洗浄塔30のNaOH洗浄塔31に送り込まれる。
また、アンモニアストリッパー20の塔底部24からは、清浄な工業用水として再利用可能な水St・5(表1)が得られる。
NaOH洗浄塔31では、このアンモニアリッチガス中にNaOHを、すなわち循環路31中にNaOHを含む循環水St・8(表1)投入する。投入する循環水St・8の温度及び圧力は、30℃で0.6kg/cm2G程度である。
この結果、循環水中のNaOHでCO2及びH2Sの残量を吸収することとなり、NaOHの使用量を大幅に減少できる。例えば、図4の従来装置で日糧35トンであったものを、本発明では日糧5トンに減少することができる。
また、洗浄塔30の塔底部34は、ポンプ35を介して排水処理設備に連結されている。排水St・7(表1)は、Na2CO3、NaSH等のナトリウム化合物を含む水である。
図2に示すように、石炭のガス化装置57で生成されたガス化ガスは、熱回収装置58、59で熱回収される。これらの間には、スクラバー55が介在する。熱回収されたガス(CO2、CO 、H2、N2、NH3、H2S等から成る)は、ガス冷却塔51に導入される。
ガス冷却塔51で冷却処理されたガスはガス洗浄塔52に導入されて洗浄処理され、H2S吸収塔60を通って、ガスタービンに導入される。
一方、上記ガス冷却塔51及びガス洗浄ガス洗浄塔52塔の塔底部からの排水は、ポンプ53、54によって循環される。そして、一定量がアンモニア含有排水として、図1について説明したCO2・H2Sストリッパー10に送り込まれる。
11 アンモニア含有排水管
12、18、25 スチーム加熱器
13、21 圧力計
14、22 温度計
15 塔頂部
16、23、29、35、38 ポンプ
17 塔底部
20 アンモニアストリッパー
26 塔頂部
24 塔底部
30 洗浄塔
31 NaOH洗浄塔
32 水洗塔
34 塔底部
36、39 循環管
37 NaOH(水酸化ナトリウム)投入管
40 補給水管
41 塔頂部
45 空気冷却式クーラー
Claims (2)
- ガス化炉のアンモニア含有排水からアンモニアを回収する、アンモニア回収方法であって、大気圧よりも高圧に維持されたCO2・H2Sストリッパーにより、アンモニア含有排水から、CO2、H2Sを水分濃度の低いガスとして塔頂部から排出するとともに塔底部からアンモニアを含む溶液を排出する第1の工程と、上記第1の工程を経た上記アンモニアを含む溶液を上記CO2・H2Sストリッパーよりも低圧に維持されたアンモニアストリッパーに導入し、微量のH2SやCO2を含むアンモニアリッチのガスを塔頂部から排出するとともに工業用水として利用可能な水を塔底部から排出する第2の工程と、上記第2の工程を経た上記アンモニアリッチのガスを、上記アンモニアストリッパーよりも低圧に保持された洗浄塔に導入し、塔底部からNa化合物を含む排水を排出すると共に、塔頂部からH2Sフリーのアンモニアリッチのガスを排出する第3の工程とを備え、
上記洗浄塔を、上部の水洗塔と下部のNaOH洗浄塔とを連設した洗浄塔として構成し、上記第2の工程を経た上記アンモニアリッチのガスを、上記NaOH洗浄塔に導入し、該NaOH洗浄塔でNaOHを含む循環水中のNaOHでH 2 SとCO 2 を吸収して上記水洗塔に送り出すとともに、上記NaOH洗浄塔の塔底部からNa化合物を含む排水を排出するNaOH洗浄工程と、上記アンモニアストリッパーよりも低圧に保持された上記水洗塔において上記NaOH洗浄工程で洗浄を施されたH 2 Sフリーのアンモニアリッチのガスに補給水を供給して該補給水で飛沫攪拌してくるNaOHを洗浄する水洗洗浄工程とを、上記第3の工程で行うようにしたことを特徴とするアンモニア回収方法。 - ガス化炉のアンモニア含有排水からアンモニアを回収する、アンモニア回収装置であって、内部圧力を大気圧よりも高圧に維持されたCO2・H2Sストリッパーと、内部圧力を上記CO2・H2Sストリッパーよりも低圧に維持されたアンモニアストリッパーと、内部圧力を上記アンモニアストリッパーよりも低圧に保持された洗浄塔とを備え、上記CO2・H2Sストリッパーは、アンモニア含有排水から、CO2、H2Sを水分濃度の低いガスとして排出する塔頂部とアンモニアを含む溶液を排出する塔底部とを有し、上記アンモニアストリッパーは、上記CO2・H2Sストリッパーからの上記アンモニアを含む溶液から、アンモニアリッチのガスを排出する塔頂部と工業用水として利用可能な水を排出する塔底部とを有し、上記洗浄塔は、Na化合物を含む排水を排出する塔底部と、H2Sフリーのアンモニアリッチのガスを排出する塔頂部を有し、
上記洗浄塔は、上部の水洗塔と下部のNaOH洗浄塔とを連設した洗浄塔として構成され、上記NaOH洗浄塔は、上記アンモニアストリッパーからの上記アンモニアリッチのガスを、NaOHを含む循環水中のNaOHでH 2 SとCO 2 を吸収して該NaOH洗浄塔の上部に位置する水洗塔に送り出す連結部とNa化合物を含む排水を排出する塔底部とを有し、上記水洗塔は、上記NaOH洗浄塔の連結部からのアンモニアリッチのガスに補給水を供給して該補給水で飛沫攪拌してくるNaOHを洗浄し、その後、アンモニアリッチのガスを排出する塔頂部を有するものとして構成したことを特徴とするアンモニア回収装置。
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