JPH0757304B2 - アンモニア処理法及び装置 - Google Patents

アンモニア処理法及び装置

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JPH0757304B2
JPH0757304B2 JP61505517A JP50551786A JPH0757304B2 JP H0757304 B2 JPH0757304 B2 JP H0757304B2 JP 61505517 A JP61505517 A JP 61505517A JP 50551786 A JP50551786 A JP 50551786A JP H0757304 B2 JPH0757304 B2 JP H0757304B2
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scrubber
liquid
gas
conduit
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ジヤン‐ルノー ブルジユロール
ミシエル コムベ
ジヨセフ パガネシ
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Reeru Rikuitsudo SA Puuru Rechuudo E Rekusupurowatashion De Purosede Jioruju Kuroodo
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Reeru Rikuitsudo SA Puuru Rechuudo E Rekusupurowatashion De Purosede Jioruju Kuroodo
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/08Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
    • C10K1/10Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
    • C10K1/12Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids alkaline-reacting including the revival of the used wash liquors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスをアンモニアで処理する技術に関する。本
発明は、特に、約8ないし20%のCO2を含む燃焼煤煙あ
るいは20ないし50%のCO2を含むセメント工場煤煙又は
石灰炉煤煙のような、比較的CO2の少ない煤煙からのCO2
の回収に関する。
本発明は、高温で入手し得るガスの他の種類の処理にも
適用し得、例えば、酸性ガスの浄化、特に、不純物が大
気に排出され、あるいはPSA(圧力揺動吸着[Pressure
Swing Adsorption])で引き続いて処理される前に、SO
x,NOx又はHClを含む煤煙の浄化にも適用し得る。
工業諸国において、CO2の生産は、CO2が豊富で(97%)
かつ極めて少量の不純物を含んでいる産業又は自然源か
らほとんど発展し、従って比較的安価なCO2が得られ
た。
前述した他の応用分野のような、CO2回収のこの分野
で、アンモニアはその特性と適度なコストにより興味の
ある吸着剤であるが、これは設備からのガスの除去に関
して困難な問題を呈する。事実、除去されたガスは、比
較的大量のアンモニアを含み、またこれは経済性及び環
境汚染の回避の理由で回収されねばならない。
本発明の目的は、特に経済的な方式でこの問題点を解決
するための方法と装置を提供することである。それゆえ
本発明は、本質的に水を含んでいる液体でスクラッバ処
理することによりガス状流出物からアンモニアを排除す
ること、処理すべきガスに向流方式でスクラッバ液を蒸
溜することによりスクラッバ液を再生すること、次いで
再生されたスクラッバ液を再生すべきスクラッバ液と熱
交換することにより、再生されたスクラッバ液の少なく
とも大部分を再循環することよりなることを特徴とする
高圧で入手し得るガスのアンモニア処理法を提供するも
のである。
こうして、これはエネルギによりそれ自体処理すべきガ
スであり、これはスクラッバ水の再生を達成し、また同
時にガスを冷却しかつそれ自体のアンモニアによる処理
を容易にすることより成る。
もしアンモニアによる処理が、CO2の吸着の場合のよう
に、少なくとも1つの動力学的に遅い反応を呈するなら
ば、本発明の第1実施例に従って、前記蒸溜部の下流
で、処理すべきガスは、アンモニア溶液が供給される吸
着装置内を循環させられ、次いでアンモニアは、前記ス
クラッバ処理によってこの装置のガス流出物から除去さ
れる。
この場合、吸着装置を離れる液体流出物は、圧力の降下
によって脱着されるのが都合良い。
他方、もし酸性煤煙の浄化の場合のように、問題の反応
が十分に速ければ、本発明の他の実施例に従って、前記
蒸溜部の下流で、ガスは前記スクラッバ処理を直接受
け、従って、前記アンモニアによる処理はスクラッバ液
の前記再生によって構成される。この煤煙は必要なら
ば、脱炭酸のような少なくとも1つの動力学的に遅い反
応を呈する処理を受けても良い。
本発明は前述した方法を実施するための装置も提供する
ものである。本発明の装置は、底部にアンモニア処理装
置のガス状流出物が供給され、また頂部に本質的に水か
ら成る液体が供給されるスクラッバ塔と、頂部が第1の
導管を介してスクラッバ塔の底部に連結され、また底部
に処理すべきガスが供給される蒸溜装置と、前記第1の
導管と熱交換関係にあり、かつ蒸溜装置をスクラッバ塔
の頂部に連結する再循環導管とを備える。
本発明を実施する2つの方法が添付図面を参照して以下
詳細に説明される。
第1図は、本発明によるCO2回収装置を図式的に示す。
第2図は、本発明による煤煙浄化装置の図式図である。
第1図に示す装置は基本的に、吸着塔1、真空下で作動
する脱着装置2、及びスクラッバユニット3を備える。
図において、細い線は液体の流れを示し、また太い線は
ガスの流れを示す。
吸着塔1には、その底部に、ブロワまたはファン6が設
けられる導管5を通して供給源4から来る煤煙が供給さ
れる。この煤煙は吸着塔1内を、ほぼ周囲温度(例え
ば、10〜30℃のオーダー)で、またおよそ大気圧で、CO
2を吸着するアンモニア溶液に関して向流状態で上昇す
る。
アンモニア溶液は、流れ調整弁9が設けられる導管8を
介して、塔1の頂部に配置される分配装置7に供給され
る。真空下で作動している脱着すなわち再生装置2は、
主として2つの膨脹容器10,11を備える。第1の容器10
は、膨脹弁13が設けられる導管12を介して塔1の底部に
連結される。この容器の頂部から生産導管14が導かれ、
この導管には真空ポンプ15が設けられ、またその下流に
相分離器16が設けられる。容器10の底部は、膨脹弁18が
設けられる導管17を介して容器11に連結され、また容器
11の頂部は真空ポンプ20が設けられる導管19を介して容
器10に連結される。
その結果、容器10内には例えば200mmHgの絶対圧力の第
1のレベルの降下が維持され、この圧力はほぼ大気圧で
分離器16にガスを分配するポンプ15の入口圧力を構成
し、また容器11内には例えば100mmHgの絶対圧力の一層
低い第2のレベルの降下が維持され、ポンプ20はこの圧
力でガスを引きかつこれを200mmHgで分配する。
再循環ポンプ21は、導管22を介して容器11の底部に連結
される入口オリフィス、及び導管8に連結される分配オ
リフィスを備える。弁24を備える回収分岐導管23は導管
22に連結され、また補充のアンモニア溶液を所定の容量
供給するための装置25は導管8に連結される。
スクラッバユニット3は塔1の頂部でつくりだされるガ
ス状の流出物用の排出導管27内に挿入されるスクラッバ
塔26、及び処理すべき煤煙を供給する導管5内に挿入さ
れるスクラッバ水を再生するための塔28を備える。
塔26の底部は導管29を介して塔28の頂部に連結され、ま
た塔28の底部は、導管31を介して再循環ポンプ30の入口
に連結され、このポンプの出口は導管32を介して塔26の
頂部に連結されている。導管29と32は、熱交換器33によ
り熱交換関係に置かれ、また導管32には、その下流側
で、水または空気を使用している補助の冷却器34が設け
られる。弁36が設けられる回収分岐導管35は導管31に連
結され、また補充の水供給導管37は導管32に連結され
る。
前述の装置は次のように作動する。
CO2の豊富なアンモニア溶液は、塔1を通過した後、導
管12を介してこの塔の底部から引き出され、弁13内で膨
脹されて容器10に入る。この膨脹はフラッシュを発生
し、また残りの液は、第2の膨脹を受けながら、またそ
れ故、弁18内で新たなフラッシュを発生して、導管17を
介して容器11に入る。
容器11内に残っている液は、ポンプ21によって導管22と
8を介して塔1に再循環される。容器11内で再生される
フラッシュガスは、ポンプ20によりパイプ19を介して容
器10に戻され、そこで容器内の水とアンモニアの一部が
凝縮される。残りのガスと容器10内で発生されるフラッ
シュガスは、ポンプ15により導管14を介して共に排出さ
れ、このポンプにより作り出される圧縮は、水とアンモ
ニアが分離器16内で液体の形に分離するのを可能にし、
またこれが装置の製品の構成している99%以上のCO2
含んでいるガスであり、このガスは引き続く処理のため
通常の要領で分離器を離れる。ポンプ20の圧縮熱は、脱
着を改善するため容器10内で回収され、また容器10はポ
ンプ用の冷却器として作用することが認められよう。更
に、一連の付加の投資コストを犠牲にして、逆の手順に
更に手掛かりをつけるので、フラッシュの数が多ければ
多いほど、再圧縮に必要とされるエネルギの量は小さく
なることは理解されよう。
導管22を通して流れている少量の液体は、不純物が初期
の煤煙内に存在するとき、SOX,NOXを不純物によるアン
モニアの反応生成物の溶液の濃縮を回避するように、必
要ならば導管23を介して除去し得る。
煤煙は塔1内で脱炭酸した後、溶液上のアンモニアの部
分的な圧力により、例えば0.5ないし3%のアンモニア
を含む。それ故、この流出物は浄化されねばならず、ま
たこのため、塔1の頂部からのガス状流出物は導管27を
通してスクラッバ塔26に送られ、ここで実質的に全ての
アンモニアは、塔1に供給されるアンモニア溶液の流れ
の5ないし10%のオーダーに似通った流れで、導管32を
通って塔の頂部に供給される水によって吸着される。
それ故、塔26を離れ、かつ27Aで大気に排出される脱炭
酸されたガスは、アンモニア含有量として許容し得る基
準に適合する。アンモニアで僅かに飽和されたスクラッ
バ水は、導管29を介して塔26を離れ、また交換器33で加
熱された後、塔28を通して下方に移動し、ここでスクラ
ッバ水は導管5内をまた内腔28内を上方に流れる煤煙に
よって確保される加熱による蒸溜によって再生され、こ
の煤煙は初めに高温であり、通常は150℃以上である。
従って塔28は、塔1内の吸着を促進する供給源4の煤煙
を冷却すること、および装置のガス状流出物のスクラッ
バ水を再生することの両方に役立ち、スクラッバ水の再
生は、水によって吸着されるアンモニアを回収し、また
同時に環境の汚染を防止する。
塔28の底部に受け入れられる再生された水は、ポンプ30
によって導管31と32を介して再循環され、交換器33内で
予冷され、また交換器34内で周囲温度の付近に冷却され
る。少量の水の流れは、必要ならば導管35を介して再度
排除し得、SOX,NOX不純物の濃縮を回避して、付加の水
は導管37を介して供給される。
数値的な例として、25%のCO2,7%の水、4%の酸素及
び64%の不活性物質を含む180℃の煤煙で開始し、また
リッター当り4モルのアンモニアの溶液が供給される3
つの理論的なレベルを有している塔1を使用して、50%
ないし90%のオーダーのCO2の抽出収量が得られ、消費
された特定のエネルギーは、全て電気的な形(ブロワ
6、循環ポンプ21と30、真空ポンプ15と20)であり、同
一の供給源からのCO2を回収する従来の方法よりも一層
低いものである。スクラッバ水の流れは、アンモニア溶
液の流れの5ないし10%のオーダーである。これに関し
て、アンモニア溶液の流れに関して、(それ故処理すべ
きガスの流れに関して)必要とされる少ない流れのスク
ラッバ水はいくつかの観点から都合が良い。すなわち、
一方でポンプ30は小さな動力のものであり、また他方で
煤煙により与えられる熱はスクラッバ水を有効に再生す
るのに十分であり、また従って、導管27を介して大気に
極めて少量のアンモニアの排出を得るのに十分であるこ
とに注目されたい。
さらに、煤煙がSOX,NOX不純物を含む頻繁な場合、これ
らの不純物はアンモニアと反応し、また23と36で都合良
く副産物を生産するということも注目し得る。事実、SO
X,NOXによる反応は、肥料として用いられる副産物を構
成する。
第1図に示すように、本発明に幾つかの変形をなし得
る。
浄化部23は、ポンプ21の高圧側である23Aで導管8に連
結し得る。
同様に、浄化部35は、塔28内の35Aに、またはポンプ30
の下流側の35Bに連結し得る。
必要ならば、生産されるCO2中の残りのアンモニアは、
塔1からのガス状流出物中のアンモニアと同様にして除
去し得、CO2の液化のための引き続く圧縮に基づき、不
溶性の炭酸塩の形成を回避する。このため、第1図に一
点鎖線で示すように、製品導管14は第2のスクラッバ塔
26Aの底部と連通するようになされ、この塔はその頂部
に、熱交換器34の下流側の導管32に連結される導管32A
を介して供給される。浄化したCO2は、導管14Aを介して
塔26Aの頂部を離れ、またこの塔の底部の液体は、導管2
9Aを介して熱交換器33の上流側の導管29に戻る。
アンモニア溶液の付加の供給は、SOX,NOXのような酸性
不純物が塔1に入らないことを確実にするように、38で
導管29に導入し得る。
第2図は、アンモニアのみによる処理が、運動力学的に
速い反応を含む場合に対応している同様な装置の線図を
示す。この処理は塔28内で生じ、これはそれ故、脱着装
置2Aに対応する。このため、導管5は塔28の頂部を塔26
の底部に直接連結し、またそれ故、アンモニアによる処
理のガス状流出物を移送する導管27に対応する。
さらに、付加のアンモニア溶液は、38で熱交換器33の下
流側の導管29に供給されて、塔28における処理を制御す
る。このため、一定の付加の水の流れとして、導管29中
を流れる水内のアンモニア含量の分析器によって調整さ
れるアンモニアの流れが加えられる。図示された実施例
において、塔28の上部に35Aで回収が生じる。
第2図に示す装置は次のように作動する。
供給源4から高温でやってくる処理すべき煤煙は、ファ
ン6によって僅かに圧縮され、また導管5を介して蒸溜
塔28の底部に送られる。煤煙は熱により再生し、これは
スクラッバ塔から導かれる導管29を介して塔28の頂部に
供給されるアンモニアで飽和した水を含む。再生した溶
液は導管31を介して塔28の底部を離れ、かつポンプ30に
よって導管32および熱交換器33と34を介して塔26に再循
環される。塔28を支配している温度は、周囲温度よりも
僅かに高く、例えば、30ないし50℃のオーダーである。
さて、煤煙の不純物(SOXとNOX)は、塔28の上方部中で
希釈されるアンモニア溶液と反応する。液体流の一部分
は、煤煙の吸着された不純物を除去するよう導管35,35A
または35Bを介して塔28から引き出される。
SOXとNOXが浄化されるが、アンモニア蒸気で飽和される
煤煙は塔28を離れ、また塔26の底部に供給される。この
煤煙は、0.5ないし3%のアンモニアを含み、これはほ
とんど純粋な水によって形成される冷たい再生される溶
液によって塔26内で吸着され、純粋な水はこの塔の頂部
に供給され、かつ周囲温度(例えば10ないし40℃)の付
近の温度で向流方式で煤煙と接触される。
アンモニアで浄化した煤煙は、大気中に排出するかまた
は次の処理のため導管27Aを介して塔26の頂部を離れ
る。この煤煙は、例えば煤煙中のSOX、NOX及びNH3の存
在が性能を大巾に低減するP.S.A.システムによって引き
続いて脱炭酸される。
アンモニアで飽和されたスクラッバ溶液は、導管29を介
して塔26を離れ、熱交換器33内で加熱された後、塔28の
頂部に供給され、この塔を通してスクラッバ溶液は処理
すべき煤煙に関して向流で下方に進行する。
数値的な例としして、150ppm(容積)のSOXと1500ppm
(容積)のNOXを含有する25%のCO2、7%の水、4%の
酸素及び64%の不活性物質により構成される180℃の煤
煙から開始し、また蒸溜塔28内でリッター当り0.2ない
し0.5モルのアンモニア溶液により、第2図に示す装置
によるガスの処理後、100ppm以下のNH3と10ppm以下のSO
XとNOXを含有する煤煙が得られた。
本発明は、ガス状混合物が大気圧付近の圧力でも高い圧
力でもいずれにせよ、高温で入手し得る種々のガス状混
合物のアンモニアによる処理に適用し得る。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C01B 31/20 B B01D 53/34 ZAB (72)発明者 パガネシ ジヨセフ アメリカ合衆国 イリノイ 60521 バー リツジ トムリン ドライブ 1432

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高圧で入手し得るガスのアンモニア処理法
    において、本質的に水を含んでいる液体でスクラッバ処
    理することによりアンモニア処理後のガス状流出物から
    アンモニアを排除すること、アンモニアで処理すべきガ
    スに対して向流方式でそのスクラッバ処理液を蒸留する
    ことによりスクラッバ処理液を再生すること、次いで再
    生されたスクラッバ処理液を再生すべきスクラッバ処理
    液と熱交換することにより再生されたスクラッバ処理液
    の少なくとも大部分をスクラッバ処理用の液体として再
    循環することより成ることを特徴とするガスのアンモニ
    ア処理法。
  2. 【請求項2】蒸留装置(28)の中間区域(35A)から液
    体を回収することより成ることを特徴とする請求の範囲
    第1項に記載の方法
  3. 【請求項3】前記スクラッバ処理液に付加のアンモニア
    溶液(38)を加えることにより、前記再生すべきスクラ
    ッバ処理液のアンモニア含量を調整することにより成る
    ことを特徴とする請求の範囲第1項または第2項に記載
    の方法。
  4. 【請求項4】アンモニア溶液が供給される吸着装置
    (1)内で処理すべきガスを前記蒸留装置(28)の下流
    側に通すこと、次いで前記スクラッバ処理によって前記
    吸着装置からのガス状流出物からアンモニアを排除する
    ことより成ることを特徴とする請求の範囲第1項ないし
    第3項の任意の1項に記載の方法。
  5. 【請求項5】圧力降下によって吸着装置(1)を離れる
    液体流出物を脱着することにより成ることを特徴とする
    請求の範囲第4項に記載の方法。
  6. 【請求項6】圧力降下が少なくとも2つの引き続く段
    (10,11)を備え、各段より出てくる噴出ガスが望まし
    くは前の段に戻されることを特徴とする請求の範囲第5
    項に記載の方法。
  7. 【請求項7】少なくとも脱着された液体の大部分を吸着
    装置(1)に再循環することにより成ることを特徴とす
    る請求の範囲第4項ないし第6項の任意の1項に記載の
    方法。
  8. 【請求項8】吸着装置(1)から出てくる液体流出物を
    脱着した後、スクラッバ塔(26A)を使用することによ
    り脱着したガスからアンモニアを除去することにより成
    ることを特徴とする請求の範囲第4項ないし第7項の任
    意の1項に記載の方法。
  9. 【請求項9】前記アンモニア処理がスクラッバ処理液の
    前記再生によって構成されるように、前記蒸留の下流部
    でガスに直接前記スクラッバ処理を受けさせることによ
    り成ることを特徴とする請求の範囲第1項ないし第3項
    の任意の1項に記載の方法。
  10. 【請求項10】高温で入手し得るガスのアンモニア処理
    装置において、底部にアンモニア処理装置(1)からの
    ガス状流出物が供給され、また頂部に本質的に水から成
    る液体が供給されるスクラッバ塔(26)と、頂部が第1
    の導管(29)を介して前記スクラッバ塔(26)の底部に
    連結され、また底部にアンモニアで処理すべきガスが供
    給される蒸留装置(28)と、前記第1の導管(29)と熱
    交換関係にあり、かつ前記蒸留装置(28)を前記スクラ
    ッバ塔(26)の頂部に連結する再循環導管(32)とを備
    えることを特徴とするアンモニア処理装置。
  11. 【請求項11】再循環導管(32)を通して移送される液
    体の補助の冷却を達成するための手段(34)を備えるこ
    とを特徴とする請求の範囲第10項に記載の装置。
  12. 【請求項12】アンモニア処理装置が前記蒸留装置(2
    8)とは別個で、かつその頂部からガスが供給される吸
    着装置(1)であることを特徴とする請求の範囲第10項
    または第11項に記載の装置。
  13. 【請求項13】真空下で作動し、かつ膨張弁(13)を介
    して吸着装置(1)の液体出口に連結される入口と、真
    空ポンプ(15)の入口に連結される出口を含んでいる脱
    着容器(10)を備えることを特徴とする請求の範囲第11
    項に記載の装置。
  14. 【請求項14】高真空下で作動し、かつ脱着容器(10)
    の液体出口に連結される入口と、真空ポンプ(20)を介
    して前記脱着容器(10)に連結される出口とを含んでい
    る少なくとも1つの第2の脱着容器(11)を備えること
    を特徴とする請求の範囲第13項に記載の装置。
  15. 【請求項15】第2の脱着容器(11)の液体出口が再循
    環ポンプ(21)の設けられる導管(22,8)を介して吸着
    装置(1)に連結されることを特徴とする請求の範囲第
    13項または第14項に記載の装置。
  16. 【請求項16】脱着ガスを発生する脱着装置(2)、及
    び底部に前記脱着ガスが供給され、本質的に水で構成さ
    れる液でスクラッビングされる第2のスクラッバ塔(26
    A)を備えることを特徴とする請求の範囲第12項ないし
    第15項の任意の1項に記載の装置。
  17. 【請求項17】前記アンモニア処理装置が前記蒸留装置
    (28)を備えることを特徴とする請求の範囲第10項また
    は第11項に記載の装置。
JP61505517A 1985-10-25 1986-10-16 アンモニア処理法及び装置 Expired - Lifetime JPH0757304B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

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FR85/15864 1985-10-25
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