KR102302849B1 - 암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법 - Google Patents

암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

아황산암모늄을 포함하는 흡수 순환 액체로 연도 가스의 이산화황을 제거함으로써, 암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제거하기 위한, 암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어하기 위한 장치 및 방법. 효율적인 탈황 및 분진 제거는 단계적인 용액 조성 제어 및 반응 조건 제어에 의해 달성될 수 있다. 동시에, 흡수 동안 암모니아 누출 및 에어로졸 생성이 제어될 수 있다. 연도 가스는 예비적으로 온도를 낮추고 정화할 수 있으며, 흡수 순환 액체 및 미세 입자 세정 순환 액체와 순차적으로 접촉할 수 있다. 용액 조성들 및 반응 온도들의 수준들이 제어될 수 있다.

Description

암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법{METHOD FOR CONTROLLING AEROSOL PRODUCTION DURING ABSORPTION IN AMMONIA DESULFURIZATION}
본 개시는 환경 기술 분야에 관한 것으로, 특히 암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 출원은 35 U.S.C. 119에 따라, 2017년 9월 7일자로 출원된, 중국 특허 출원 제201710800599.0호의 우선권을 주장하고, 본원에서 그 전체가 참조로서 포함된다.
세계의 여러 나라들은 이산화황(sulfur dioxide)을 상이한 정도로 방출한다(discharge). 중국의 이산화황 방출은 환경과 사회에 커다란 영향을 미치고 있으며, 중국의 이산화황 방출은 2014년에는 1974만 톤이고, 2015년에는 1859.1만 톤으로 세계 1등이며, 중국 사람들의 건강과 중국의 생태 환경 및 막대한 경제적 손실을 초래한다.
현재, 습식 탈황 공정(wet desulfurization process)이 탈황을 위한 총 설치 용량의 약 85 %를 차지하는, 비교적 성숙한 탈황 기술이 수 백 가지가 있다. 통상적인 습식 연도 가스 탈황 기술(wet flue gas desulfurization technology)들은 석회석-석고, 이중 알칼리들, 탄산나트륨, 암모니아, 산화 마그네슘 방법 등이다. 암모니아 탈황은 흡착제로 암모니아를 이용한 습식 탈황 방법이고, 이 방법은 SO₂를 이용한 황산암모늄 비료를 생산할 수 있으며, 저에너지 소비, 고 부가가치 및 자원 재활용을 통한 일종의 녹색 연도 가스 처리 방식이다. 화학 공업 분야에서는 생성 과정에서 많은 양의 암모니아 폐수가 발생하기 때문에, 화학 산업의 보일러 배기 가스를 위해 암모니아 탈황을 사용하는 것은 독특한 장점들이 있다.
암모니아 탈황 공정은 주로 다음의 3가지 과정인, 흡수(absorption), 산화(oxidation) 및 농축(concentration, 결정화(crystallization))를 포함한다:
아황산암모늄으로 이산화황을 흡수하여, 아황산암모늄(ammonium sulfite) 및 아황산수소암모늄(ammonium bisulfite)의 혼합 용액을 얻고, 여기에 암모니아를 가하여 아황산암모늄을 얻는다:
(NH4)2SO3+H2O+SO2=2NH4HSO3
(NH4)XH(2-x)SO3+(2-x)NH3=(NH4)2SO3
황산암모늄을 산화시키기 위해 산화 공기를 상기 용액에 공급하여, 황산암모늄을 얻는다:
(NH4)2SO3+1/2O2=(NH4)2SO4
황산암모늄 용액을 농축, 결정화, 고체-액체 분리 및 건조시켜, 최종 생성물인 황산암모늄을 얻는다.
세 가지 절차들, 즉 흡수, 산화 및 농축은 간단해 보인다. 사실 그들은 서로에게 영향을 준다. 통상적으로, 흡수 효율을 보장하기 위해, 아황산암모늄 및 프리 암모니아 함량(free ammonia contents)이 높은 수준으로 유지되고, 황산암모늄 함량은 흡수에 도움이 되도록, 흡수 액체에서 낮은 수준으로 유지되었으나, 산화 및 농축에 도움이 되지는 않으며, 흡수 액체의 pH는 약 7로 유지되었으며, 흡수 동안 심각한 암모니아 누출 및 에어로졸들을 유도한다.
통상적으로, 흡수 효율을 보장하기 위해, 흡수 온도는 공정수(process water)로 냉각하고, 재가열기를 설정하고, 묽은 황산암모늄 용액으로 온도를 낮춤으로써, 40℃ 이하로 제어되고, 다른 방법들은 흡수에 도움이 되지만, 산화 및 농축에 도움이 되지 않는다. 저온에서, 고농축에서 아황산암모늄은 황산암모늄으로 완전히 직접적으로 신속하게 산화될 수 없고, 더 낮은 농도에서 아황산암모늄은 산화, 증발 및 농축 공정들을 통해 생성물을 얻을 수 있고, 장치의 많은 양의 증발, 많은 에너지 소비, 긴 유동 공정, 많은 장비, 많은 공간, 높은 작동 비용 및 낮은 경제성을 갖는다. 또한, 보일러 연도 가스의 수분 함량은 일반적으로 7% 이상으로 유지된다. 유황 회수 배기 가스, 소각 연도 가스 및 다른 산업 배기 가스의 수분 함량은 25% 이상이다. 따라서, 흡수 온도를 40℃ 이상으로 낮춤으로써, 의도적으로 흡수 효율을 추구한다면 에너지 소비가 높을 뿐만 아니라, 연도 가스 내의 수분도 응축된다. 응축수는 과량이며, 데미스터를 헹구고(rinse) 타워 벽을 헹구는데 도움이 되지 않으며, 폐수의 형태로 배출되어야 한다.
황산 배기 가스의 건조 방법은, 수분 함량이 적고 이산화황의 농도가 낮으므로, 30℃-50℃에서 흡수 온도가 제어될 수 있다.
연도 가스를 위한 암모니아 탈황 공정들은 다음과 같은 기술적인 문제들을 수반한다:
1. 암모니아 누출 및 에어로졸들
석회석을 원료로 하는 석회석-석고 방법과는 달리, 암모니아는 휘발하기 쉽고, 프리 암모니아가 흡수 액체에 존재하면, 암모니아, SO2 및 SO3가 가스 상태로 동시에 존재한다. 따라서, 아황산암모늄 및 황산암모늄 미스트가 용이하게 형성되고, 연도 가스 내의 포화수증기가 미스트를 핵으로 하여 응축되어, 밀도가 높은 백색 미스트가 형성되고, 한편으로는 암모니아 손실을 야기하고, 다른 한편으로는 2차 오염(secondary pollution)이 발생한다. 지금까지 암모니아 탈황은 효과적으로 일반화되지 못했는데, 그 주된 이유는, 이전의 노력들은 흡수 동안 생성된 에어로졸들을 포획하는 방법에만 초점을 맞췄고, 흡수 동안 에어로졸 생성을 억제하거나 감소시키지 않으며, 대규모 시스템 투자, 높은 작동 비용 및 불안정한 작동을 초래한다.
2. 아황산암모늄의 산화
아황산암모늄의 산화는 다른 아황산염(sulfite)들과는 상이하고, 특정 농도에서 NH4+는 산화 공정에 댐핑 효과를 갖는다. 문헌(예를 들어, Zhou, J.,W. Li, 및 W. Xiao, 농축된 아황산암모늄의 이종 산화 동역학(Kinetics Of Heterogeneous Oxidation Of Concentrated Ammonium Sulfite), Chemical Engineering Science, 55권, 23호, 2000년 12월, 페이지 5637-5641, Pergamon Press, Oxford, England, 2000, 전체가 본원에 참조로서 포함됨)이 이러한 고유 특성을 나타내고, 즉 NH4+는 수용액들에서 O2의 용해를 상당히 차단한다. 염 농도가 0.5mol/L (약 5%(wt)) 미만인 경우, 아황산암모늄의 산화율은 농도의 증가에 따라 증가하고; 이 한계를 초과하면 산화율은 농도의 증가에 따라 감소한다. 또한, 전체 암모늄 염 농도가 3-4 mol/L이고, 아황산암모늄의 농도가 0.15 mol/L 미만인 경우, 용액의 산화 반응은 0차 신속 반응(0th-order rapid reaction)이고, 즉, 산화율은 아황산암모늄 함량과 무관하다.
아황산암모늄의 산화 반응은, 실제로 흡수 동안에도 발생하지만, 연도 가스의 낮은 O2함량, 저온 및 느린 반응 속도로 인해, 산화율은 일반적으로 연속 사이클링 조건들에서 40%-70%이다. 그러나, 사후-공정 요건을 충족하기 위해 95% 이상의 산화율을 추가로 개선하는 것이 필요하며, 산화 탱크/산화 섹션/제트 산화제가 과량의 가압된 산화 공기의 상태에서 아황산암모늄을 완전히 산화시키는데 사용되어 왔고, 일부 제조사들은 흡수 액체에 촉매를 첨가하여 산화를 촉진시키지만, 이는 제품의 품질에 영향을 미친다.
3. 암모니아를 동반한 배기 가스의 회수
다른 알칼리성 물질들과 달리, 암모니아는 쉽게 휘발된다. 기존의 역류 접촉 타입 흡수 타워들에서, 스프레이 타워들, 포장된 타워들 또는 플레이트 타워들은, 탈황 효율과 최종 배기 지수를 보정하기 위해, 용액의 pH값이 가장 높고, 가스 상태의 SO2 농도는 가장 낮고, 가스 상태의 암모니아 농도는 흡수 존의 상부에서 접촉 포인트에서 가장 높을 것이다. 이는 탈황 타워에서 배기되는(exhaust) 암모니아의 양이 많다는 것을 의미한다. 이것은 암모니아의 낭비 및 손실을 야기할 뿐만 아니라, 새로운 오염을 유발한다.
에어로졸들 및 암모니아 누출 문제들에 관해서는, 널리 알려진 연구 기관들 및 엔지니어링 회사들은, 습식 전기, 멀티-스테이지 물 세정, 멀티-스테이지 데미스트 또는 이들의 조합을 제안해왔다; 그러나, 이러한 방법들은 에어로졸들을 생성하는 소스(source)가 아니라 흡수 동안 암모니아 누출에 대한 문제를 다루고, 흡수 동안 암모니아 누출 및 생성된 에어로졸들을 제거하는 것에만 집중하여, 타워들의 섹션 수를 점점 더 많이 만들고, 시스템을 더 복잡하게 만들고, 이는 효과가 낮을 뿐만 아니라, 투자 및 작동 비용들이 실질적으로 증가한다.
암모니아 탈황 장치의 흡수, 산화 및 농축은 서로 상호 작용하고, 용액의 높은 pH값 및 높은 아황산암모늄 함량을 필요로 하고, 산화에는 비교적 낮은 총 암모늄 염 농도 및 낮은 암모늄 염 함량이 필요하고, 농축은 높은 황산암모늄 함량을 필요로 한다. 암모니아 누출 및 에어로졸들의 제어는, 낮은 pH값 및 프리 암모니아를 함유하지 않는 용액을 필요로 한다.
상이한 공정들에 대한 용액 조성들이 상이하므로, 흡수, 산화 및 농축의 시너지 제어를 달성하고, 배출(emission) 요구들을 충족시키며, 투자를 줄이고, 기술적 공정을 단순화하고, 작동 곤란을 감소시키지 위해서는, 에어로졸 생산을 제어하기 위한 보다 합리적인 기술들이 고도로 요구된다.
출원번호 CN02136906.2의 발명에 관한 중국 특허는 연도 가스의 SO2의 제거 및 회수를 위한 방법 및 장치를 개시하고 있으며, 아황산암모늄의 농도가 0.1%-5%(wt), 예를 들어, 0.5% 내지 2.0%로 조절되어 산화 조건을 좋게 하고, 에너지 소비 및 산화 투자를 감소시키며, 높은 탈황 효율을 보장한다. 황에 대한 흡수 액체 중의 암모니아의 비는, 1.3-1.8(몰비)이고, 액체에 대한 흡수 가스의 비는 2000-5000(체적비)이다. 고온 연도 가스 열은, 황산암모늄 용액을 농축시키는데 사용되고, 고온 연도 가스 온도는 50℃-55℃로 낮아지고, 황산암모늄의 농도는 40%-50%(wt)까지 증가될 수 있고, 이는 황산암모늄 결정기(crystallizer)로 보내지고, 상업적 황산암모늄 비료로 가공될 것이다. 산화 섹션은 길이 방향 파티션(partition)이 설치되어 있으므로, 산화되지 않은 아황산암모늄 용액 및 산화된 황산암모늄 용액은 가능한한 분리되고, 역-혼합(back-mixing)의 발생을 방지한다. 이러한 방법에서, 1) 흡수 액체의 농도가 낮고, 이 방법은 낮은 황-함유 연도 가스에만 적합하다; 2) 이 방법은 흡수 동안 암모니아 누출 및 에어로졸 생성에 대한 제어에 관심이 없다; 3) 결정기가 건조 공기 체적 및 분진 함량에 의해 영향을 받고, 결정기가 작고 안정적이지 않다.
출원번호 CN201301634675.7의 발명에 관한 중국 특허는 탈황 시스템 및 탈황 및 탈질소 방법을 개시하고, 흡수 섹션은, 아래에서 위로 순차적으로 배열되는, 1단 순환 액체 스프레이 레이어(I, one-level circulation liquid spraying layer), 1단 순환 액체 스프레이 레이어(II), 필터 흡수 레이어 및 1단 순환 액체 스프레이 레이어(III)를 포함하고, 1단 순환 액체 스프레이 레이어(I)는 SO2를 효율적으로 흡수하기 위한 고정된 암모니아 흡수 레이어이고, 상기 고정된 암모니아 흡수 레이어는 별도의 암모니아 흡수 순환 시스템이고, 1단 순환 액체 스프레이 레이어(II) 및 필터 흡수 레이어는 암모니아 누출을 방지하고, SO2를 흡수하기 위해 사용되고, 1단 순환 액체 스프레이 레이어(III)는 암모니아 누출을 방지하기 위해 사용된다. 그러나, 용액 조성들은 명시되지 않았고, 암모니아 누출 및 에어로졸들을 제어하는 효과는 암모니아를 레이어들로 첨가함으로써 제한된다.
출원번호 CN201510009642.2의 발명에 관한 중국 특허는 초 저배기를 달성하기 위해 초음파들로 통합 탈황 및 분진 제거를 달성하는 방법을 개시하고, 온도 감소 및 탈황 처리된 연도 가스는, 흡수 액체 방울 세정 시스템(absorption liquid droplet washing system)을 제공함으로써 완전히 세정되고, 연도 가스 내의 흡수 액체의 방울이 포획 및 제거되고, 이어 데미스트(demist)되고; 데미스트 이후에, 연도 가스는 흡수 액체의 방울에 의해 세정되고, 이어 데미스트되고; 상기 예비 정화된 연도 가스는 응집(agglutination) 및/또는 응고(coagulation)되고, 미세 입자들의 미세 크기는 커지고, 확대된 미세 입자들은 응집 및/또는 레이어 데미스트에 의해 제거되고; 멀티-스테이지 물 세정 및 멀티-스테이지 데미스트의 사용은, 총 분진이 대규모의 투자 및 높은 작동 비용으로 처리되도록 보장하고, 암모니아 누출 및 에어로졸 생성을 메커니즘 측면에서 제어할 수 없다.
출원번호 CN 201510680578.0의 발명에 관한 중국 특허는 세정 흡수 타워(1) 및 산화 순환 탱크(9)를 포함하는 암모니아 이중 순환 탈황, 탈질소 및 분진 제거 시스템을 개시하고, 세정 흡수 타워(1)는, 효율적인 물 미스트 제거 섹션(2), 향상된 암모니아 미스트 제거 섹션(3), 흡수 액체 데미스트 섹션(4), 제 2 흡수 섹션(5), 제 1 흡수 섹션(6) 및 세정 및 하강 온도(7)를 순차적으로 하여 구성되고, 연도 가스가 제 1 흡수 섹션(6)에 진입하면, SO2는 흡수 액체로서 1.1 내지 1.15kg/L의 밀도 및 6.5-7의 pH값을 갖는 질산암모늄 함유 황산암모늄 용액을 사용하여 주로 제거되고; 제 2 흡수 섹션(5)에 연도 가스가 진입하면, 1.05kg/L 및 5.5-6의 pH값을 갖는 질산암모늄 함유 황산암모늄 용액을 사용하여 2차적으로 SO2가 제거된다. 기술적인 공정은 흡수 동안 과량의 암모니아와, 중요한 에어로졸 및 암모니아 누출과, 물 세정 및 데미스트에 의해 어렵게 보장되는 최종 배기 타겟들로 인해 복잡하다.
출원번호 CN 201610390173.8의 발명에 관한 중국 특허는 초 저배기를 달성하기 위한 6개의 구배 정화 섹션들을 갖는 단일 타워를 갖는 일체형 탈황 및 분진 제거 장치를 개시하고, 이는 산화 섹션, 농축 섹션, 흡수 섹션, 정화 물 세정 섹션, 데미스트 섹션, 파티션 및 습식 전기 섹션을 구비하고; 데미스트 연도 가스에 의해 운반되는 작은 방울들은 습식 전기 섹션의 정적 흡수 작용을 통해 추가로 제거되고, 연도 가스의 작업 조건들이 변할 때, 연도 가스의 배출 기준이 충족되도록 보장하고, 이 섹션은 이 장치의 보험 수단으로 사용된다. 이 공정은, 막대한 투자를 요구하고, 높은 작동 비용을 가지며, 암모니아 누출 및 에어로졸 배기들을 제어하는 비효율적인 전기적 방법이다.
출원번호 CN 201610177178.2의 발명에 관한 중국 특허는, 초 저배기를 달성하기 위한 탈황 및 분진 제거 공정을 결합한 것으로, 그 장치는 탈황 타워(1)를 포함하고; 연도 가스 입구(2) 및 연도 가스 출구(9)는 탈황 타워(1) 상에 제공되고; 세정 및 온도 하강 섹션(3), 제 1 흡수 섹션(4), 제 2 흡수 섹션(5), 제 1 데미스트 섹션(6), 제 2 데미스트 섹션(7) 및 제 3 데미스트 섹션(8)은, 연도 가스 입구(2) 및 연도 가스 출구(9) 사이의 연도 가스의 유동 방향으로 직렬로 배열되고; 120℃-180℃의 연료 석탄의 SO2를 포함하는 연도 가스는 탈질소 및 분진 제거를 받고, 연도 가스 입구(2)로부터 세정 및 온도 하강 섹션(3)으로 진입하고, 1200-1250 g/L의 밀도 및 3-5의 pH값을 갖는 황산암모늄 용액으로 스프레이함으로써, 연도 가스의 온도를 45℃-60℃로 낮추고; 연도 가스는 제 1 흡수 섹션(4)으로 유동하고, 1100-1250 g/L의 밀도와 5.5-6.5의 pH값을 갖는 흡수 액체로 스프레이되고; 연도 가스가 제 2 흡수 섹션(5)에 진입할 때, 5.0-5.8의 pH값 및 1030-1100 g/L의 밀도를 갖는 흡수 액체로 스프레이되고, 연도 가스는 제 1 데미스트 섹션(6), 제 2 데미스트 섹션(7) 및 제 3 데미스트 섹션(8)으로 순차적으로 진입하여, 연도 가스 출구(9)로부터 방출된다. 고온 연도 가스는 흡수 액체의 밀도, pH값 등을 제어함으로써 구배 용리(gradient elution)되고, 고유한 데미스터를 사용하여 미스트 방울을 제거하여, 연도 가스 중의 황, 연기 분진 등을 효과적으로 제거하여 초 저배기를 달성할 수 있다. 그러나, 이러한 공정은 용액 조성들 및 흡수 온도들을 규정하지 않고, 여전히 소스로부터의 암모니아 누출 및 에어로졸 생성을 제어할 수 없다.
출원번호 CN 201611014433.8의 발명에 관한 중국 특허는, 암모니아 탈황에서의 에어로졸 생성을 감소시키는 방법을 개시하고 있는데, 그 구체적인 단계들은 다음과 같다: 1) 암모니아 흡수 타워 내로 암모니아수를 구동하고, 연도 가스 중 대부분의 SO2를 탈황시키기 위해, 스프레이 세정을 위한 제 1 흡수 및 순환 펌프를 개시하는 단계; 2) 스프레이 세정을 위해 암모니아 흡수 타워 내로 암모니아수를 공급하는 단계, 스프레이 액체는 연도 가스 내의 오염 물질을 제거하기 위해 SO2 연도 가스와 추가로 반응함; 3) 2차 흡수된 연도 가스를 물 세정 및 스프레이 장치를 통과시켜, 연도 가스에 혼입된 에어로졸들과 같은 불순물들을 세정하는 단계; 및 4) 세정 및 스프레이 동안, 연도 가스에 혼입된 액체 폼들 및 잔류 에어로졸들과 같은 불순물에 대해 물 세정을 받은 연도 가스를 최종적으로 정화하고, 정화된 배기 가스를 표준 수준까지 방출하는 단계. 단계 1에서, 흡수 용액의 pH값은 5.5-6.5로 엄격하게 제어되고, 밀도는 1.15-1.25 g/ml로 제어된다. 단계 2에서, 흡수 용액의 pH값은 5.0-6.0로 엄격하게 제어되고, 밀도는 1.0-1.20 g/ml로 제어된다. 이 공정은 용액 조성들 및 흡수 온도들을 규정하지는 않지만, 여전히 소스로부터의 암모니아 누출 및 에어로졸 생산을 완전하게 제어할 수 없다. 또한, 간단한 물 세정과 데미스트를 거친 연도 가스는 중국의 초 저배기 요건 또는 높은 요건들을 충족시키지 못하거나 쉽게 충족시킬 수 없다.
출원번호 CN201611207184.4의 발명에 관한 중국 특허는 암모니아 탈황 공정에서 물을 절약하고, 에어로졸 현상을 제어하는 방법을 개시하고 있으며, 보일러 연도 가스가 탈황 타워에 진입하고, 탈황 타워에 진입한 SO2 함유 연도 가스가 5%-35% 농도의 황산암모늄/아황산암모늄 용액으로 스프레이되고, 필러 레이어를 통과한 후, 필러 레이어 상의 냉각수와 접촉한 후, 물 세정 및 스프레이 레이어에 접촉하고, 필러 레이어의 바닥의 냉각수가 물 세정 액체 누적 팬에 떨어지고, 냉각수 타워로 역류한 후, 물 세정 탱크에 진입하고, 재활용을 위해 수세식 물 주입 펌프를 통해 물 세정 및 스프레이 레이어로 보내지고; 시스템은 단순한 유동 공정, 양호한 냉각 효과 및 낮은 운전 비용과 같은 이점을 가지고, 스프레이 냉각수는 보일러 연도 가스 내의 (NH4)2SO4 입자들, SO2 및 NH3와 같은 물질들을 흡수하고, 보일러 연도 가스내의 포화 수증기는, (NH4)2SO4 입자들을 코어들로 사용하여 응축되어, 보일러 연도 가스 내의 (NH4)2SO4 입자가 포획되도록 방울을 형성하고, 에어로졸 생성을 억제하고, 암모니아 탈황 공정에서 배출되는 보일러 연도 가스의 입자 농도를 30 mg/m3 미만으로 만든다. 이 공정은 용액 조성들, pH값 및 흡수 온도들을 명시하지 않고, 여전히 소스로부터 암모니아 누출 및 에어로졸 생산을 완전히 제어할 수 없고, 저온 세정의 에너지 소비가 높고, 정화된 연도 가스의 입자 농도가 30 mg/m3 미만이므로, 최신 배기 요건을 충족시킬 수 없다.
출원번호 CN 201310340885.5의 발명에 관한 중국 특허는 암모니아 탈황시의 에어로졸 배기 제어 방법 및 그 전용 흡수 타워를 개시하고 있으며, 분무된 물을 스프레이하고, 온도를 낮추고, 100℃ 내지 120℃로 냉각시킨 연도 가스는, 탈황 흡수 타워의 탈황 존 내로 유동되고, 하부에서 상부로의 탈황 존 내의 연도 가스는, 연도 가스의 SO2를 흡수하도록, 상부로부터 하부로 배출되는 탈황 액체 역류와 접촉하게 되고, 탈황 존 내에 필러들 또는 체판들이 제공되고; 탈황된 연도 가스는 필러 세정 존으로 진입하고, 세정수는 주입되어 암모니아 탈황에서 생성된 거친 입자의 에어로졸들을 제거하고; 탈황 및 거친 입자 에어로졸 제거 처리된 연도 가스는 수증기 상전이 존으로 진입하고, 수증기 상전이 존의 중간에 증기를 주입하여, 수증기 상전이에 필요한 과포화 수증기 환경을 확립하여, 제거되지 않은 미립자 에어로졸 미립자들이 응축되어, 성장하고, 수증기 상전이 존의 연도 가스 출구에서 와이어 매쉬 데미스터에 의해 제거되고; 정화된 연도 가스는 탈황 흡수 타워의 상부에서 연도 가스 출구로부터 굴뚝을 통해 배출된다. 연도 가스의 표면 가스 속도는 2.0-3.0 m/s이고, 작동 액체와 공기의 비는 2 내지 8 L/Nm3이고; 탈황 액체의 pH값은 5.2-6.0이고, 온도는 45℃-55℃이고; 탈황 액체의 탈황제는 황산암모늄 또는 아황산암모늄을 과포화 상태로 10% wt의 농도로 함유하고, 필러 세정 존에서 세정수 스프레이 액체-가스 비는 0.6-3.0 L/Nm3이고, 필러 레이어를 통해 세정된 후의 연도 가스의 온도는 50℃-55℃로 감소되고, 일 실시 예에서, 흡수 타워 출구에서, PM10 의 최소 질량 농도는 45mg/m3이고, 최소 SO2 농도는 135 mg/Nm3이다. 이 공정은 여전히 소스로부터 에어로졸 생산 및 암모이나 누출을 완전하게 제어할 수 없고, 또한 정화된 연도 가스 내의 입자들 및 SO2는 최신 배기 요건을 충족시킬 수 없고, 가스 상전이의 에너지 소비가 높다.
출원번호 CN 201610966033.0의 발명에 대한 중국 특허는, 암모니아 탈황에서 에어로졸을 제거하는 장치 및 방법을 개시하고 있고, 이 장치는 탈황 타워(1)를 포함하고, 탈황 타워(1)의 내부에는 흡수 반응 존(2), 산화 물-세정 존(3) 및 물 세정 및 정화 존(4)이 순차적으로 하부로부터 상부로 제공된다. 산화 물-세정 존(3) 내에 산화 물-세정 및 스프레이 레이어(22)가 제공되고, 산화 물-세정 순환 액체에 용해된 황산암모늄의 농도는 3% 이하로 제어되고; 물 세정 및 정화의 온도는 50℃ 이하이고; 강한 산화제는 과산화수소(hydrogen peroxide) 또는 치아염소산염(hypochlorite)이다. 이 공정은 용액 조성들, pH값들 및 흡수 온도들을 명시하지 않고, 여전히 소스로부터 에어로졸 생성 및 암모니아 누출을 완전하게 제어할 수 없으며, 또한 산화 물-세정에 대한 투자가 많고, 작동 비용이 높으며, 안전 위험이 있다.
"암모니아 누출(ammonia escape)"은 암모니아 또는 가스 유동의 배기로 누출되는 하나 이상의 암모니아/아민 함유 종들을 의미한다. 상기 종들은, 가스 유동에 첨가된 암모니아/아민 함유 종들 또는 암모니아로부터 유도된다.
"분진(dust)"은 취급, 처리 또는 접촉 시 가스 유동을 따라 떠다니기에 충분한 미립자 물질(particulate material)을 의미한다. 여기에는 고체 에어로졸-4-입자들 및 액체 에어로졸 입자들, 매연, 숯, 비-연소 석탄, 미세 무기질들, 모래, 자갈, 소금들 및 이들의 조합을 비롯한 에어로졸들이 포함되나 이에 제한되지 않는다.
"배기(exhaust)"는 산업적 또는 화학적 공정을 빠져나가는 가스의 유동을 의미한다. 여기에는 연도 가스, 테일 가스, 오븐들과 노들과 보일러들 및/또는 발전기들로부터 배기 가스들이 포함되나 이에 제한되지 않는다. 그것은 공기 및 인화성 물질의 연소로부터 유도된 연소 생성물들, 입자상 물질, 그을음, 일산화탄소, 질소산화물 및 황산화물과 같은 오염 물질, 물 및 질소를 포함하는 화학 처리들로부터의 잔류 물질을 포함할 수 있다. 하나의 공정의 가스상 투입(input)일 수 있다.
"산화율(oxidation rate)"는 물질의 확인된 보다 산화된 화학 종으로 전환된 주어진 물질의 몰 퍼센트로 계산된 몰분율을 의미한다. 예를 들어, 암모니아 함유 종들 및 황산화물들을 함유하는 혼합물에서, 혼합물의 X mol%가 황산암모늄이고, Y mol%가 아황산암모늄이고, Z mol%가 황산암모늄보다 큰 산화 포텐셜을 갖는 일부 다른 암모니아, 황 및/또는 산소 함유 종들일 경우, 황산암모늄은 확인된 가장 산화된 종들이므로, 혼합물의 산화율은 X mol%가 될 것이다.
"암모니아 회수율(recovery rate of ammonia)"는 후속적으로 포획되고 공정으로부터 추출되는 가스 클리닝 공정에 첨가되는 암모니아의 분율 또는 백분율을 의미한다.
"스프레이 커버리지(spray coverage)"는 노즐 또는 노즐들의 어레이로부터의 스프레이 발산이다. 발산이 클수록 스프레이 커버리지가 커진다.
상기 정의 또는 본원의 다른 곳에서 기술된 설명들이 일반적으로 사용되거나, 사전에 기술되거나, 본원에 참조로 포함된 출처에 (명시적으로 또는 암시적으로) 기재된 의미와 일치하지 않는 경우, 특히, 출원 및 청구범위는, 사전 정의 또는 참조로 포함된 출처의 정의에 따르는 것이 아니라, 본 출원의 정의 또는 설명에 따라 해석되는 것으로 이해된다. 청구범위가 사전에 의해 해석되는 경우에만, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th Edition, 2005, (John Wiley & Sons, Inc.)에 정의되어 있는 정의를 따른다.
본원에 개시된 모든 범위 및 파라미터는 그 안에 포함되는 임의의 및 모든 부분 범위 및 종점 사이의 모든 수를 포함하는 것으로 이해된다. 예를 들어, "1에서 10"으로 명시된 범위는 최소값 1과 최대 값 10 사이의 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 간주된다. 즉 최소값이 1 이상(예: 1-6.1)으로 시작하고 최대 값이 10 이하(예: 2.3-9.4, 3-8, 4-7)로 끝나는 모든 하위 범위, 마지막으로 각 숫자 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 및 10을 포함한다. 본원에서 모든 백분율들, 비들 및 비율들은 달리 명시되지 않는 한 중량 기준이다. 달리 명시되지 않는 한, 용어 "분자량(molecular weight)"은 중량 평균 분자량(mw)을 의미한다.
암모니아 탈황에서 에어로졸 생성을 제어하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 장치는 가스 정화 및 제거 시스템을 포함할 수 있고, 방법은 가스 정화 및 제거 시스템을 포함할 수 있다. 가스 정화 및 제거 시스템은 연도 가스에 암모늄 염 구배(ammonium salt gradient)를 적용할 수 있다. 장치 및 방법들은 산화 시스템을 포함할 수 있다. 장치 및 방법들은 보조 시스템을 포함할 수 있다.
산화 시스템은, 산화 용기를 포함하고, 산화 용기는, 투입된 암모늄 용액의 산화를 강제(force)하여, 암모늄 용액의 상이한 산화 정도들의 복수 개의 산출물(output)들을 생산한다. 산화 용기는 가스 정화 및 제거 시스템에 산출물들을 제공하여 구배를 정의할 수 있다.
보조 시스템은 황산암모늄 사후-공정 시스템(ammonium sulfate post-processing system)을 포함할 수 있다. 보조 시스템은 암모니아 공급 시스템(ammonia supply system)을 포함할 수 있다. 보조 시스템은 공정수 시스템(process water system)을 포함할 수 있다.
장치는 타워를 포함할 수 있다. 타워는 가스 정화 및 제거 시스템을 수용할 수 있다. 타워는 사전-세정 존(pre-washing zone)을 포함할 수 있다. 타워는 흡수 존(absorption zone)을 포함할 수 있다. 타워는 미세 입자 제어 존(fine particle control zone)을 포함할 수 있다.
장치는 흡수 존 및 사전-세정 존 사이에 배치된 컴포넌트를 포함할 수 있다. 컴포넌트는 가스만을 통과시킬 수 있다. 장치는 복수 개의 스프레이 레이어(spraying layer)들을 포함할 수 있다. 사전-세정 존은 복수 개의 스프레이 레이어들 중 하나의 스프레이 레이어를 포함할 수 있다. 흡수 존은 복수 개의 스프레이 레이어들 중 하나의 스프레이 레이어를 포함할 수 있다. 미세 입자 제어 존은 복수 개의 스프레이 레이어들 중 하나의 스프레이 레이어를 포함할 수 있다. 타워는 스프레이 레이어들에 대한 용액 조성(solution composition)들의 분할 제어(divisional control)를 제공할 수 있다. 분할 제어는 상이한 스프레이 레이어들에 상이한 조성들을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 상이한 조성들은 구배를 선택 또는 조정하기 위해 선택되거나 조정될 수 있다.
산화 시스템은 스프레이 레이어들을 포함할 수 있다. 산화 시스템은 (a) 스프레이 레이어들 중 상이한 스프레이 레이어들에 스프레이된 액체와, (b) 스프레이 레이어들 중 상이한 스프레이 레이어들의 연도 가스 사이의 상호 작용을 제어하고, 구배를 정의하기 위해, 암모늄 용액의 상이한 산화 정도들의 복수 개의 산출물들을 생산할 수 있다.
산화 시스템은 구배를 제어하기 위해, 사전-세정 존, 흡수 존, 미세 입자 제어 존 중 하나 이상의 작동 온도를 제어할 수 있다.
산화 시스템은 강제 산화 용기(forced oxidation vessel)를 포함하지 않는 산화 시스템일 수 있다.
산화 시스템은 사전-세정 액체를 흡수 존으로 보낼(route) 수 있다.
각각의 존은 단일 스프레이 레이어를 포함할 수 있다. 각각의 존은 복수 개의 스프레이 레이어들을 포함할 수 있다.
장치는, 흡수 존 및 미세 입자 제어 존 사이에 배치된 컴포넌트를 포함할 수 있다. 컴포넌트는 가스만을 통과시킬 수 있다.
장치는 흡수 존 내에 배치된 컴포넌트를 포함할 수 있다. 컴포넌트는 가스만을 통과시킬 수 있다.
장치는 미세 입자 제어 존 내에 배치된 컴포넌트를 포함할 수 있다. 컴포넌트는 가스만을 통과시킬 수 있다.
장치는 복수 개의 데미스트 레이어들을 포함할 수 있다. 복수 개의 데미스트 레이어들은 미세 입자 제어 존에 배치될 수 있다. 복수 개의 데미스터 레이어들 중 하나의 데미스터 레이어는, 사전-세정 존 및 흡수 존의 각각의 스프레이 레이어에 배치될 수 있다.
복수 개의 데미스터 레이어들 중 하나의 데미스터 레이어는, 배플(baffle)을 포함할 수 있다.
복수 개의 데미스터 레이어들 중 하나의 데미스터 레이어는, 리지(ridge)를 포함할 수 있다.
복수 개의 데미스터 레이어들 중 하나의 데미스터 레이어는, 필러(filler)를 포함할 수 있다.
복수 개의 데미스터 레이어들 중 하나의 데미스터 레이어는, 와이어 매쉬(wire mesh)을 포함할 수 있다.
복수 개의 데미스터 레이어들 중 하나의 데미스터 레이어는, 배플, 리지, 필러 및 와이어 매쉬 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있다.
흡수 존의 각각의 스프레이 레이어는, 0.2 L/Nm3 이상의 액체 대 가스 비를 가질 수 있다. 흡수 존의 각각의 스프레이 레이어는 110% 이상인 스프레이 커버리지를 가질 수 있다.
미세 입자 제어 존의 각각의 스프레이 레이어는, 0.1 L/Nm3 이상의 액체 대 가스 비를 가질 수 있다. 흡수 존의 각각의 스프레이 레이어는 105% 이상인 스프레이 커버리지를 가질 수 있다.
흡수 존의 각각의 스프레이 레이어는, 0.2 L/Nm3 이상의 액체 대 가스 비와, 110% 이상인 스프레이 커버리지를 가질 수 있고; 미세 입자 제어 존의 각각의 스프레이 레이어는, 0.1 L/Nm3 이상의 액체 대 가스 비와, 105% 이상인 스프레이 커버리지를 가질 수 있다.
산화 시스템은 복수 개의 섹션들을 포함할 수 있다. 각각의 섹션은 상이한 조성의 암모늄 염에 대응할 수 있다. 산화 시스템은 미세 입자 세정 순화 액체 및 흡수 순환 액체에 복수 개의 조성들의 조성을 제공하여, 암모늄 염 구배를 형성할 수 있다.
섹션은 산화 시스템의 레이어에 의해 정의될 수 있다.
섹션은 산화 시스템의 컴포넌트에 의해 정의될 수 있다.
섹션은 산화 시스템에서 상이한 포지션을 차지할 수 있다.
산화 시스템은, 가스-액체 분산 인핸서(gas-liquid dispersion enhancer)들의 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 그 이상의 레이어들을 포함할 수 있다.
산화 시스템은 액체 스테이지를 포함할 수 있다. 액체 스테이지는 3m 보다 큰 높이를 가질 수 있다. 산화 시스템은 20% 이상의 과량 산화 공기를 제공할 수 있다.
타워는, 사전-세정 존에서 순환 세정 액체를 사용하여 연도 가스를 냉각 및 세정하고, 동시에 순환 세정 액체의 농도를 증가시킬 수 있다. 타워는, 흡수 존을 통해 상기 연도 가스를 통과시키고, 흡수 존에서 연도 가스는 흡수 순환 액체에 의해 세정 및 탈황될 수 있다. 타워는, 미세 입자 제어 존을 통해 연도 가스를 통과시키고, 미세 입자 제어 존에서 미세 입자들은 미세 입자 순환 세정 액체에 의해 제거될 수 있다. 타워는, 연도 가스를 방출(discharge)할 수 있다. 타워는, 미세 입자 순환 세정 액체로부터 사전-세정 존의 순환 세정 액체를 보충(replenish)할 수 있다. 타워는, 타워 벽 상에 파울링(fouling)을 헹굴 수 있다. 타워는, 흡수 순환 액체를 보충할 수 있다. 타워는, 산화 시스템에서 흡수 순환 액체를 산화시킬 수 있다. 타워는, 산화 시스템의 상이한 섹션들로부터 상이한 존들로의 분배를 위해 상이한 구성들을 갖는 순환 액체들을 끌어들일(draw) 수 있다.
미세 입자 순환 세정 액체는, 순환 세정 액체 보충 유체(circulation washing liquid replenishment fluid)들의 대부분을 구성할 수 있다.
타워는 미세 입자 순환 세정 액체를 스프레이함으로써 파울링을 헹굴 수 있다. 파울링은 물리적인 파울링일 수 있다. 파울링은 타워 내부에 있을 수 있다. 파울링은 타워 내부 구조들 상에 있을 수 있다.
타워는 공정수를 스프레이함으로써 파울링을 헹굴 수 있다.
타워는 미세 입자 제어 존으로부터 액체로 흡수 순환 액체를 보충할 수 있다.
타워는 흡수 순환 액체를 공정수로 보충할 수 있다. 타워는 미세 입자 제어 존으로부터 공정수를 보충할 수 있다.
타워는 1-5m/s 범위의 표면 연도 가스 속도(superficial flue gas velocity)를 제공할 수 있다.
타워는 40℃ 내지 80℃의 온도를 사전-세정 존에 제공할 수 있다.
타워는 30,000 mg/Nm³만큼 높은 SO₂ 농도를 갖는 연도 가스를 수용할 수 있다.
타워는, 2011년, 화력 발전소 대기 오염 물질 배출 기준(Emission Standard Of Air Pollutants For Thermal Power Plants), 중화 인민 공화국 환경부, GB13223-2011의 모든 배기 요구들에 부합하는 정화된 연도 가스를 배출할 수 있다. GB13223-2011는 그 전체가 본원에 참조로 포함된다. 예를 들어, GB13223-2011는 중국의 핵심 분야에서, 석탄 연소 보일러의 분진, 이산화황 및 질소산화물 배기들이 각각 20, 50 및 100 mg/Nm3(6% 산소 함량, 건조 기준) 이하여야 함을 요구한다. 그리고, 환경 및 개발, 제164호(2015년 12월 11일 발간된 석탄 화력 발전소의 초 저 배기 및 에너지 보존을 위한 작업 계획의 완전 시행, 중화 인민 공화국 환경부, 개발 및 개혁 위원회, 본원에서 그 전체가 참조로 인용됨)에 따르면, 중국에서 2020년까지, 석탄 화력 발전소들은 초 저 배기들을 달성해야 한다(즉, 6% 산소 함량, 분진, 이산화황, 질소산화물 배기 농도는 10, 35, 50 mg/m3이하여야 함). 또한, 가스 유동으로부터 SO2/NO/NO2를 제거하는 방법을 포함하는 PCT/US2002/039095에 개시된 암모니아계 탈황 및 정전기-제거(ammonia-based desulfurization and electrostatic-demisting)에 비해:
A. 일부 또는 전부의 가스 흐름을 NO2로 산화 시킨다; 그 다음,
B. 암모니아가 포함된 세정 액체로 가스 유동의 일부 또는 모든 SO2, NO 및 NO2를 씻어내고, pH는 6 내지 8이고,
C. 세정 단계에서 생성된 암모니아 에어로졸의 일부 또는 전부를 제거하기 위해 에어로졸 제거 장치를 사용하고;
D. 세정 액체로부터 황산암모늄을 비료로 제거하고,
타워의 건설 비용(cost of construction)은 10-20% 적고; 작동 비용(operation cost)은 5-10% 적고; 성능 가격 비율(performance-price ratio)은 15-30% 적다.
타워는 200 mg/Nm³ 이하의 SO₂농도를 갖는 연도 가스를 방출할 수 있다. 타워는 100 mg/Nm³ 이하의 SO₂농도를 갖는 연도 가스를 방출할 수 있다. 타워는 35 mg/Nm³ 이하의 SO₂농도를 갖는 연도 가스를 방출할 수 있다. 타워는 5 mg/Nm³ 이하의 SO₂농도를 갖는 연도 가스를 방출할 수 있다.
타워는, 20 mg/Nm³ 이하의 에어로졸들을 포함하는 총 분진 농도를 갖는 연도 가스를 방출할 수 있다. 타워는, 10 mg/Nm³ 이하의 에어로졸들을 포함하는 총 분진 농도를 갖는 연도 가스를 방출할 수 있다. 타워는, 5 mg/Nm³ 이하의 에어로졸들을 포함하는 총 분진 농도를 갖는 연도 가스를 방출할 수 있다. 타워는, 2 mg/Nm³ 이하의 에어로졸들을 포함하는 총 분진 농도를 갖는 연도 가스를 방출할 수 있다.
타워는, 5 mg/Nm³ 이하의 암모니아 농도를 갖는 연도 가스를 방출할 수 있다. 타워는, 2 mg/Nm³ 이하의 암모니아 농도를 갖는 연도 가스를 방출할 수 있다.
타워는, 1 mg/Nm³ 이하의 암모니아 농도를 갖는 연도 가스를 방출할 수 있다.
타워는, 0.5 mg/Nm³ 이하의 암모니아 농도를 갖는 연도 가스를 방출할 수 있다.
장치는 건조 장치를 포함할 수 있다. 건조 장치는 흡수 액체를 수용할 수 있다. 건조 장치는 순환 액체로부터 이온을 포함하는 고체 생성물을 생성할 수 있다. 이온은 클로라이드(chloride)를 포함할 수 있다. 이온은 플루오라이드(fluoride)을 포함할 수 있다.
건조 장치는, 순환 액체 클로라이드 이온 농도를 50,000 mg/L 미만으로 감소시킬 수 있다. 건조 장치는, 순환 액체 플루오라이드 이온 농도를 20,000 mg/L 미만으로 감소시킬 수 있다. 건조 장치는, 순환 액체 플루오라이드 이온 농도를 300-3000 mg/L 미만으로 감소시킬 수 있다. 건조 장치는, 순환 액체 클로라이드 이온 농도를 10,000-31,000 mg/L 미만으로 감소시킬 수 있다.
타워는, 1.5-199 대 1 범위인 황산암모늄 대 아황산암모늄의 질량 분율 비(mass fraction ratio of ammonium sulfate to ammonium sulfite)를 갖는 흡수 순환 액체를 흡수 존의 스프레이 레이어에 스프레이할 수 있다.
타워는, 3-1999 대 1 범위인 황산암모늄 대 아황산암모늄의 질량 분율 비(mass fraction ratio of ammonium sulfate to ammonium sulfite)를 갖는 미세 입자 순환 세정 액체를 미세 입자 흡수 존의 스프레이 레이어에 스프레이할 수 있다.
방법들은, 암모늄 염 구배(ammonium salt gradient)를 연도 가스에 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은, 반응 조건 구배(reaction condition gradient)를 연도 가스에 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
암모늄 염 구배를 적용하는 단계는, 제 1 스테이지에 제 1 암모늄 염 농도를 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 암모늄 염 구배를 적용하는 단계는, 제 2 스테이지에 제 2 암모늄 염 농도를 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 스테이지는, 제 2 스테이지로부터, 상기 연도 가스에 대해 상류(upstream)일 수 있다.
염은, 아황산암모늄(ammonium sulfite)을 포함할 수 있다. 염은, 중아황산암모늄(ammonium bisulfite)을 포함할 수 있다. 염은, 황산암모늄(ammonium sulfate)을 포함할 수 있다.
제 1농도는 제 2 농도보다 클 수 있다.
제 1 스테이지에 제 1 암모늄 염 농도를 적용하는 단계는, 이산화황 흡수 공정(sulfur dioxide absorption process)에서, 연도 가스 상에 흡수 순환 액체(absorption circulation liquid)를 스프레이하는 단계를 포함할 수 있다.
제 2 스테이지에 제 2 암모늄 염 농도를 적용하는 단계는, 이산화황 흡수 공정에서, 연도 가스 상에 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함할 수 있다.
제 1 스테이지에 제 1 암모늄 염 농도를 적용하는 단계는, 미세 입자 세정 공정(fine particle washing process)에서, 연도 가스 상에 미세 입자 세정 순환 액체(fine particle washing circulation liquid)를 스프레이하는 단계를 포함할 수 있다.
제 2 스테이지에 제 2 암모늄 염 농도를 적용하는 단계는, 미세 입자 세정 공정에서, 연도 가스 상에 미세 입자 세정 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함할 수 있다.
반응 조건 구배(reaction condition gradient)를 적용하는 단계는, 제 1 스테이지에 제 1 온도를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 반응 조건 구배를 적용하는 단계는, 제 2 스테이지에 제 2 온도를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
제 1 온도는 제 2 온도보다 클 수 있다.
제 1 스테이지에 제 1 온도를 제공하는 단계는, 이산화황 흡수 공정에서 제 1 온도를 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 제 2 스테이지에 제 2 온도를 제공하는 단계는, 미세 입자 세정 공정에 제 2 온도를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
반응 조건 구배를 적용하는 단계는, 제 1 스테이지에 제 1 pH를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 반응 조건 구배를 적용하는 단계는, 제 2 스테이지에 제 2 pH를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 스테이지는 제 2 스테이지로부터 연도 가스에 대해 상류일 수 있다.
제 1 pH는 제 2 pH보다 높을 수 있다.
제 1 스테이지에 제 1 pH를 제공하는 단계는, 이산화황 흡수 공정에서, 연도 가스 상에 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함할 수 있다.
제 2 스테이지에 제 2 pH를 제공하는 단계는, 이산화황 흡수 공정에서, 연도 가스 상에 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함할 수 있다.
제 1 스테이지에 제 1 pH를 제공하는 단계는, 미세 입자 세정 공정에서, 연도 가스 상에 미세 입자 세정 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함할 수 있다.
제 2 스테이지에 제 2 pH를 제공하는 단계는, 미세 입자 세정 공정에서, 연도 가스 상에 미세 입자 세정 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함할 수 있다.
방법은, 연도 가스를 냉각 및 정화하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은, 냉각 및 정화하는 단계 이후에, 이산화황을 흡수하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은, 흡수하는 단계 이후에, 미세 입자 세정 순환 액체로 연도 가스를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 암모늄 염 구배를 적용하는 단계는, 냉각 및 정화하는 단계 이후에 수행될 수 있다. 흡수하는 단계 및 제거하는 단계는 모두, 아황산암모늄을 스프레이하는 단계를 포함할 수 있다. 흡수하는 단계 및 제거하는 단계는 모두, 황산암모늄을 스프레이하는 단계를 포함할 수 있다.
흡수하는 단계는, 연도 가스 상에 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함할 수 있다. 미세 입자 세정 순환 액체의 pH는, 흡수 순환 액체의 pH보다 낮을 수 있다. 미세 입자 세정 순환 액체는, 흡수 순환 액체의 아황산암모늄 농도보다 낮은 아황산암모늄 농도를 가질 수 있다.
반응 조건은 온도 구배일 수 있다. 온도 구배는 흡수 온도 및 세정 온도에 의해 정의될 수 있다. 반응 조건 구배를 적용하는 단계는, 흡수 온도 및 세정 온도를 제어하여 에너지 소비를 줄이는 단계를 포함할 수 있다. 반응 조건 구배를 적용하는 단계는, 에너지 효율을 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 반응 조건 구배를 적용하는 단계는, 암모니아 누출의 제한을 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 반응 조건 구배를 적용하는 단계는, 에어로졸 누출의 제한을 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
흡수 온도는 30℃ 내지 70℃일 수 있다.
흡수 온도는 35℃ 내지 60℃일 수 있다.
흡수 온도는 45℃ 내지 55℃일 수 있다.
세정 온도는 28℃ 내지 68℃일 수 있다.
세정 온도는 30℃ 내지 55℃일 수 있다.
세정 온도는 40℃ 내지 50℃일 수 있다.
흡수 단계는, 흡수 순환 액체를 하부 스테이지에 스프레이하는 단계를 포함할 수 있다. 흡수 단계는, 상부 스테이지에 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함할 수 있고, 상부 스테이지는 하부 스테이지로부터 연도 가스에 대해 하류이다. 하부 및 상부 스테이지들 중 하나 또는 모두에서 흡수 순환 액체는, 0.15%-4.95% 아황산암모늄을 포함할 수 있다. 하부 및 상부 스테이지들 중 하나 또는 모두에서 흡수 순환 액체는, 5%-38% 황산암모늄을 포함할 수 있다. 하부 및 상부 스테이지들 중 하나 또는 모두에서 흡수 순환 액체는, 4-6.6 범위의 pH값을 가질 수 있다. 상부 스테이지 흡수 순환 액체의 아황산암모늄 농도는, 흡수 순환 액체의 하부 스테이지의 아황산암모늄 농도보다 낮을 수 있다.
상부 스테이지 흡수 순환 액체의 pH는, 흡수 순환 액체의 하부 스테이지의 pH보다 낮을 수 있다.
흡수 단계는, 흡수 순환 액체를 하부 스테이지에 스프레이하는 단계를 포함할 수 있다. 흡수 단계는, 상부 스테이지에 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함할 수 있고, 상부 스테이지는 하부 스테이지로부터 연도 가스에 대해 하류이다. 하부 및 상부 스테이지들 중 하나 또는 모두에서 흡수 순환 액체는, 0.15%-4.95% 아황산암모늄을 포함할 수 있다. 하부 및 상부 스테이지들 중 하나 또는 모두에서 흡수 순환 액체는, 5%-38% 황산암모늄을 포함할 수 있다. 하부 및 상부 스테이지들 중 하나 또는 모두에서 흡수 순환 액체는, 4-6.6 범위의 pH값을 가질 수 있다. 상부 스테이지 흡수 순환 액체의 pH는, 흡수 순환 액체의 하부 스테이지의 pH보다 낮을 수 있다.
흡수하는 단계는, 단일 스테이지에 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함할 수 있다.
흡수하는 단계는, 오직 2개의 스테이지들에 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함할 수 있다.
제거하는 단계에서, 미세 입자 세정 순환 액체는, 0.003%-1% 아황산암모늄을 포함할 수 있다. 제거하는 단계에서, 미세 입자 세정 순환 액체는, 0.3%-38% 황산암모늄을 포함할 수 있다. 제거하는 단계에서, 미세 입자 세정 순환 액체는, 3-5.4 범위의 pH값을 가질 수 있다.
제거하는 단계는, 2개의 스테이지들에 미세 입자 세정 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함할 수 있다. 스테이지들 중 하나의 스테이지에서, 미세 입자 세정 순환 액체는, 0.1%-1% 아황산암모늄을 포함할 수 있다. 스테이지들 중 하나의 스테이지에서, 미세 입자 세정 순환 액체는, 5%-38% 황산암모늄을 포함할 수 있다.
상기 장치 및 방법은 소스에서 에어로졸 생성 및 암모니아 누출을 제어하고, 연도 가스의 이산화황을 아황산암모늄을 함유하는 흡수 액체로 제거하고, 암모니아를 흡수 순환 액체에 첨가함으로써 아황산암모늄으로 변환시킴으로써 암모니아 탈황이 행해진다. 또한, 단계적 용액 조성 제어(staged solution composition control) 및 반응 조건 제어를 사용함으로써, 흡수, 산화 및 농축의 시너지 제어(synergistic control)가 달성될 수 있다. 이는 기술적 공정을 단순화시키고, 투자를 줄이며, 본 개시의 기술을 형성할 수 있다.
이하의 것과 같은 발명의 예시적인 원리는 단독으로 또는 조합하여, 또는 본원에 개시된 다른 원리들과 조합하여 사용될 수 있다:
1. 가스 정화 공정은 흡수 순환(absorption circulation) 및 미세 입자 세정 순환(fine particle washing circulation)을 포함할 수 있고, 가스 정화동안 순환 액체는 흡수 순환 액체 및 미세 입자 세정 순환 액체를 포함할 수 있다. 흡수 순환 액체는 주로 탈황을 위해 사용될 수 있고, 탈황 동안 에어로졸 생성을 제어할 수 있다. 미세 입자 세정 순환 액체는 미세 입자 제어가 수행되는 동안 탈황 효율을 더 보조할 수 있다.
2. 반응 조건들은 제어될 수 있고, 흡수 순환 액체의 pH값은 6.6 이하로 낮출 수 있고, 흡수 온도는 30℃-70℃로 제어될 수 있어서, 흡수 동안 에어로졸들 및 암모니아 누출은 감소하고, 흡수 존에서 데미스트 이후에 출구에서의 총 분진(total dust)이 100 mg/Nm3 이하이다. 이는 에너지 소비를 줄이고, 폐수 방출을 줄이거나 피할 수 있으며, 장치의 장기간 안정적인 작동을 제공할 수 있다.
3. 흡수 순환 액체의 아황산암모늄 함량이 조절될 수 있다. 이는 흡수 동안 에어로졸 생성을 조절하고, 산화에 유리한 조건을 만들고, 산화와 관련된 에너지 소비 및 비용을 줄일 수 있다.
4. 연도 가스 열은(flue gas heat)은 황산암모늄 용액의 농축에 사용될 수 있다. 흡수 순환 액체의 황산암모늄 함량은 일반적으로 5%이상, 예를 들어, 15% 내지 35%이상으로 증가될 수 있다. 이는 집중 공정(concentration process)을 돕는 동안, 흡수 효율을 유지하고 에어로졸 생산을 제어할 수 있다. SO2농도가 10,000 mg/Nm3을 초과하는 원료 연도 가스만을 수용하는 공정은, 포화에 의한 결정화를 필요로 한다. 보다 높은 SO2 농도를 갖는 연도 가스의 경우, 용액의 일부는 처리를 위해 증발 결정화 장치로 보내 지므로, 황산암모늄 사후-공정 시스템(ammonium sulfate post-processing system)에서 투자 및 에너지 소비를 줄일 수 있다.
5. 상이한 레이어들, 상이한 장치들 또는 둘 모두를 포함할 수 있는 산화 시스템은, 원하는 용액 조성 제어에 따라 구현될 수 있다. 미세 입자 순환 액체 및 흡수 순환 액체는 산화 시스템의 산화 용기로부터 각각 상이한 레이어에 대응하는 상이한 포지션들 또는 상이한 장치에서 취해질 수 있다.
흡수 동안 에어로졸 생성의 제어는 개시된 공정들을 보조할 수 있다. 제어 수단은 용액 조성의 정밀한 분할 제어를 포함할 수 있다. 흡수 순환 액체는 하나의 스테이지 또는 복수의 스테이지들로 제공될 수 있다. 하나 이상의 스테이지들은 아황산암모늄 및 황산암모늄을 포함할 수 있고, 미세 입자 세정 순환 액체는 하나 이상의 스테이지들로 제공될 수 있다. 하나 이상의 스테이지들은 아황산암모늄 및 황산암모늄을 포함할 수 있다. 미세 입자 세정 순환 액체는 흡수 순환 액체의 pH값 보다 낮은 pH값과, 흡수 순환 액체의 아황산암모늄 함량보다 적은 아황산암모늄 함량을 가질 수 있다. 흡수 온도는 흡수 효율을 보장하고 암모니아 누출 및 에어로졸들을 제어하면서 에너지 소비를 감소시키기 위해 적절한 범위 내에서 제어될 수 있고, 흡수 존에서 데미스트된 후 출구에서 총 분진은 100 mg/Nm3 이하일 수 있다.
분할 용액 조성은, 산화 용기를 통한 강제 산화 및/또는 자연 산화 및/또는 사전-세정 액체를 흡수 존으로 진입시키는 것 및/또는 작동 온도를 제어를 통해, 제어될 수 있다.
흡수 온도는 공정수 냉각 및 냉풍과의 혼합과 같은 통상적인 수단을 통해 감소될 수 있고, 열풍과의 혼합과 같은 통상적인 수단을 통해 증가될 수 있다.
암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어하는 방법은, 아황산암모늄을 함유하는 흡수 순환 액체로 연도 가스의 이산화황을 제거하는 단계를 포함하여, 암모니아 탈황시 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어할 수 있다.
에어로졸은, 고온 연도 가스의 순환 흡수 액체 방울들을 증발시킴으로써 촉발된(precipitate) 고체 결정(solid crystal grain)들과, 순환 흡수 액체의 암모니아 수의 휘발(volatilization)로부터 누출된 NH3와 연도 가스의 SO2를 반응시켜 형성된 고체 입자들, 주로 (NH4)2SO3, NH4HSO3, NH4HSO4, and (NH4)2SO4로 구성되는 고체 입자들을 포함할 수 있다.
에어로졸은 출구에서 총 분진 함량과 특정 관계를 가지며, 에어로졸 함량이 높을수록 출구에서 총 분진 함량은 더 높다. 에어로졸들을 제어할 수 없거나, 제어할 수 없는 장치는 예를 들어, GB13223-2011와 같이 매우 낮은 배출 요건들을 충족시키지 못할 수 있으며, 정화된 연도 가스는 대기로 배출될 때, "백색 용(white dragon)"을 형성할 수 있다. 이는 수 킬로미터 또는 수십 킬로미터까지 연장되어 심각한 헤이즈 오염(haze pollution)을 일으킬 수 있다.
효율적인 탈황 및 분진 제거는 단계적 용액 조성 제어 및 반응 조건 제어에 의해 달성될 수 있고, 동시에 암모니아 누출 및 에어로졸 생산이 제어될 수 있다.
단계적 용액 조성 제어는, 아황산암모늄, 아황산수소암모늄, 황산암모늄 또는 이들의 조합의 농도 구배 제어(concentration gradient control)를 포함할 수 있다.
예비 온도 하강 및 정화된 연도 가스는, 흡수 순환 액체 및 미세 입자 세정 순환 액체와 순차적으로 접촉할 수 있고, 흡수, 산화 및 농축의 시너지 제어를 달성한다. 흡수 순환 액체는 필요에 따라 하나의 스테이지 또는 복수의 스테이지들이 제공될 수 있고, 하나 이상의 스테이지는 아황산암모늄 및 황산암모늄을 포함할 수 있다. 미세 입자 세정 순환 액체는 하나의 스테이지 또는 복수의 스테이지들이 제공될 수 있다. 하나 이상의 스테이지는 아황산암모늄 및 황산암모늄을 포함할 수 있다.
미세 입자 세정 순환 액체는, 흡수 순환 액체의 pH값보다 낮은 pH값을 가질 수 있고, 흡수 순환 액체의 아황산암몬뮤 함유량보다 적은 아황산암모늄 함유량을 가질 수 있다.
흡수 온도 및 세정 온도는 흡수 효율을 유지하면서 동시에 암모니아 누출 및 에어로졸들을 제어하면서, 에너지 소비를 줄이기 위해 적절한 범위 내에서 제어될 수 있다.
흡수 순환 액체는 임의의 적절한 수, 예를 들어 1-2개 또는 1개의 스테이지들을 포함할 수 있다. 복수의 스테이지들을 선택할 때, 흡수 순환 액체의 조성의 하나 이상의 스테이지는, 0.15%-4.95%의 아황산암모늄 및 5%-38%의 황산암모늄을 포함할 수 있고, pH값은 4-6.6일 수 있고, 흡수 순환 액체의 상부 스테이지의 아황산암모늄 함량은 흡수 순환 액체의 하부 스테이지의 아황산암모늄 함량보다 낮을 수 있다. 흡수 순환 액체의 상부 스테이지의 pH값은, 흡수 순환 액체의 하부 스테이지의 pH값보다 낮을 수 있다.
미세 입자 세정 액체는 임의의 적절한 수, 예를 들어 2개의 스테이지들을 포함할 수 있다. 스테이지들 중 하나는, 황산암모늄이 고농도로 함유된 순환 액체일 수 있고, 여기서 아황산암모늄은 0.1%-1%이고, 황산암모늄은 5%-38%일 수 있고; 다른 스테이지는 아황산암모늄 함량이 0.1% 이하인 묽은 용액(dilute solution)일 수 있다. 묽은 용액의 스테이지가 포함될 수 있다. 공정수의 스테이지가 포함될 수 있다.
흡수 온도는 임의의 적합한 온도, 예를 들어, 30℃ 내지 70℃, 35℃ 내지 60℃ 또는 45℃ 내지 55℃일 수 있다.
세정 온도는 임의의 적합한 온도, 예를 들어, 28℃ 내지 68℃, 30℃ 내지 55℃ 또는 40℃ 내지 50℃일 수 있다.
보조 시스템은 황산암모늄 사후-공정 시스템, 암모니아 공급 시스템 및 공정수 시스템을 포함할 수 있다.
상기 장치 및 방법은 분할 제어를 사용할 수 있고, 사전-세정 존, 흡수 존 및 미세 입자 제어 존을 포함할 수 있고, 사전-세정 존, 흡수 존 및 미세 입자 제어 존 각각에는, 하나 이상의 스프레이 레이어(spraying layer)들, 액체 수용부(liquid receiver), 가스 캡(gas cap)을 갖는 파티션, 가스 분배 플레이트(gas distribution plate) 및 액체 수용 팬(liquid receiving pan)과 같은 가스-액체 분리기(as-liquid separator)이 제공되고, 가스-액체 분리기는 가스가 통과할 수 있도록 하고, 흡수 존 및 사전-세정 존 사이에서 액체가 측부 또는 하부로부터 취해지게(take) 한다.
가스만을 통과시키고, 액체가 측부 또는 하부로부터 취해지게 하는 가스-액체 분리기는, 흡수 존 및 미세 입자 제어 존 사이, 흡수 존 내, 그리고 미세 입자 제어 존 내에서 다음과 같이 제공될 수 있다:
원래의 연도 가스(original flue gas)의 가스 유동이 800,000 Nm3/h 이상일 때, 가스만을 통과시키고, 액체가 측부 또는 하부로부터 취해지게 하는 가스-액체 분리기는, 흡수 존 내에 제공되고, 미세 입자 제어 존 내에 제공되고;
원래의 연도 가스의 SO2가 6,000 mg/Nm3 이상일 때, 가스만을 통과시키고, 액체가 측부 또는 하부로부터 취해지게 하는 가스-액체 분리기는, 흡수 존 내에 제공되고;
원래의 연도 가스의 총 분진이 100mg/Nm3 이상일 때, 가스만을 통과시키고, 액체가 측부 또는 하부로부터 취해지게 하는 가스-액체 분리기는, 미세 입자 제어 존 내에 제공된다.
미세 입자 제어 존에는 하나 이상의 데미스터 레이어들이 제공될 수 있고, 사전-세정 존 및 흡수 존의 각각의 레이어에는 하나 이상의 데미스터 레이어들이 제공될 수 있다. 데미스터들은 배플들, 리지들, 필러들 및 와이어 매쉬 형태들 또는 이들의 조합 형태들을 사용할 수 있다.
흡수 존의 각각의 레이어의 스프레이 커버리지 및 액체 대 가스 비는 제어될 수 있어서, 이산화황, 입자들 및 프리 암모니아는 거의 완전히 흡수된다. 특히, 예를 들어, 액체 대 가스 비는 0.2 L/Nm3 이상일 수 있고, 스프레이 커버리지는 흡수 존의 각각의 레이어에서 110% 이상일 수 있고; 미세 입자 제어 존의 각각의 레이어에서 액체 대 가스 비는 0.1 L/Nm3 이상이고, 스프레이 커버리지는 105% 이상일 수 있다.
산화 시스템은 용액 조성 제어의 요건들에 따라 레이어들 또는 장치로 구현될 수 있다. 미세 입자 세정 순환 액체 및 흡수 순환 액체는 상이한 포지션들 또는 상이한 장치들에서 산화 시스템의 산화 용기로부터 취해질 수 있다.
일부 실시 예들에서, 고농도의 황산암모늄 및 아황산암모늄에서 흡수 순환 액체 및 미세 입자 세정 순환 액체는, 상이한 포지션들에서 산화 시스템의 산화 용기로부터 취해질 수 있다. 흡수 순환 액체는 1-3수준(level)들을 포함할 수 있다. 고농도의 황산암모늄 및 아황산암모늄에서 미세 입자 세정 순환 액체는 1-2 스테이지들일 수 있다. 저농도에서 미세 입자 세정 순환 액체는, 미세 입자 세정 순환 탱크로부터 별개로 순환할 수 있고, 1-3 레벨들로 제공될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 흡수 순환 액체는 흡수 순환 탱크로부터 취해질 수 있고, 1-4 수준들을 포함할 수 있다. 고농도의 황산암모늄 및 아황산암모늄에서 미세 입자 세정 순환 액체는, 산화 시스템의 산화 용기로부터 취해질 수 있고, 1-2 스테이지들일 수 있다. 저농도에서 미세 입자 세정 순환 액체는, 미세 입자 세정 순환 탱크로부터 별개로 순환할 수 있다. 예를 들어, 입구 연도 가스의 이산화황의 농도가 2,000 mg/Nm3(건조 기준, 6% O2) 보다 낮은 경우, 별개의 순환이 생략될 수 있고, 청정 가스(clean gas)의 이산화황 배기 농도는 100 mg/Nm3 보다 높고, 미세 입자 세정 순환 액체는 1-3 수준들로 스프레이될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 공정수는 미세 입자 세정 순환 액체의 마지막(가장 하류)의 수준으로 사용될 수 있다.
가스-액체 분산 인핸서(gas-liquid dispersion enhancer)가 산화 시스템의 산화 용기 내에 제공될 수 있다. 가스-액체 분산 인핸서는 하나 이상의 구조 필러들, 랜덤 필러들, 다공 플레이트(perforated plate)들, 가스 캡들, 에어레이션 헤드(aeration head)들 및 이들의 임의의 조합들을 사용할 수 있다.
산화 용기는 3m 보다 크고 20% 이상의 과량 산화 공기보다 높은 액체 수준을 가질 수 있다.
상기 방법들은 다음의 예시적인 공정을 포함할 수 있다:
순환 세정 액체가 농축되는 동안, 연도 가스는 사전-세정 존으로부터 진입하고, 사전-세정 존의 순환 세정 액체에 의해 세정되고 냉각되고, 연도 가스는, 연도 가스가 흡수 순환 액체에 의해 탈황되고 세정되는 흡수 존을 통과하고, 연도 가스는, 미세 입자들이 미세 입자 순환 세정 액체에 의해 제거되는 미세 입자 제어 존을 통과하고, 연도 가스는 방출되고;
사전-세정 존의 순환 세정 액체는 주로 미세 입자 순환 세정 액체에 의해 보충되고, 미세 입자 순환 세정 액체 및/또는 공정수는 타워 벽 상에 파울링을 헹구는데 사용되고, 미세 입자 순환 세정 액체 및/또는 공정수에 의해 흡수 순환 액체가 보충되고;
흡수 순환 액체는 산화 시스템에서 산화되고, 상이한 조성들을 갖는 용액들은 산화 시스템의 산화 용기로부터 순환을 위해 각각 다른 포지션들 또는 다른 장치들에서 끌어들여진다(draw).
미세 입자 제어 존 및 미세 입자 세정 순환 탱크 중 어느 하나 또는 모두로부터 공정수는 보충되고, 공정수는 물을 헹굼으로써 보충될 수 있다.
용액 조성은, 산화 용기를 통해 강제 산화 및/또는 자연 산화 및/또는 흡수 존으로 사전-세정 액체를 진입시키는 것 및/또는 작동 온도의 제어에 의해 제어될 수 있다. 정상적인 환경들에서, 연도 가스의 온도는 110℃-180℃이고, 연도 가스의 산소 함량은 3%-7%이고, 물 함량은 7-10%이고, 이 때, 용액 조성을 원하는 범위로 제어하기 위해 순환 액체의 일부의 강제 산화를 제어할 필요가 있다. 그러나, 연도 가스의 온도가 200℃ 이상이거나 연도 가스의 산소 함량이 8% 이상인 경우, 연도 가스에 의한 흡수 순환 액체의 자연 산화는 요건들을 만족시킬 수 있으며, 이 때, 순환 및 흡수 동안 강제 산화를 조절할 필요는 없다.
흡수 타워의 가스 속도가 빠르면, 액체의 혼입(entrainment)이 심각하거나, 하나의 존에서 다른 존으로의 트레이들의 밀봉이 불량할 경우, 사전-세정 순환 액체 및 흡수 순환 액체가 서로 유동하여, 이상적인 용액 조성이 얻어질 수 있다.
실시 예들은 단계적인 용액 조성 제어 및 반응 조건 제어를 포함할 수 있어서, 효율적인 탈황 및 분진 제거를 달성하고, 동시에 효율적인 탈황을 달성할 수 있고, 흡수 동안 에어로졸 생성 및 암모니아 누출이 제어될 수 있다. 탈황 재료는 아황산암모늄을 포함할 수 있다. 흡수 순환 액체는 약 산성 황산암모늄 혼합 용액일 수 있고, 미세 입자 세정 순환 액체는 보다 저농도들의 보다 산성인 황산암모늄-아황산암모늄 혼합 용액일 수 있다. 이것은 흡수, 산화 및 농축의 시너지 제어를 달성하는 것을 도울 수 있다.
또한, 황산암모늄을 포함하는 흡수 순환 액체로 연도 가스의 이산화황을 제거하고, SO2를 흡수한 후의 흡수 순환 액체에 암모니아를 첨가하여, 아황산암모늄으로 전환시킨 후, 암모니아 탈황을 행할 수 있다.
흡수 타워는, 다음 단계들 중 하나 이상에서 연도 가스 파라미터들에 기초하여 포지셔닝된 다양한 존들 및 연도 가스 입구를 구비할 수 있다: 입구, 사전 세정 제어 후(그러한 단계가 있는 경우), 흡수 후, 미세 입자 제어 후, 방출 후. 포지셔닝은 또한 예비 세정 제어 존의 존재 여부, 존들의 스프레이 레이어들의 수, 산화 시스템에서 흡수 액체 산화의 정도 및 사후-공정의 농축 정도에 달려있다. 연도 가스 입구 포지션은 타워 높이의 10%-40%일 수 있고, 사전-세정 존의 높이는 타워 높이의 10%-40%일 수 있고, 흡수 존의 높이는 타워 높이의 10%-35%일 수 있고, 미세 입자 제어 존의 높이는 타워 높이의 15%-70%일 수 있다.
흡수 타워의 직경과 산화 용기의 직경의 비는 0.5-3이고, 산화 용기의 높이는 흡수 타워의 직경의 0.3-6배일 수 있다.
흡수 타워의 표면 가스 속도는 1m/s-5m/s일 수 있다. 사전-세정 존의 작동 온도는 40℃-80℃일 수 있다.
흡수 온도는 연도 가스 파라미터들에 따라 제어될 수 있고, 보일러 연도 가스의 경우 일반적으로 40℃-60℃로 제어된다. 유황 회수 배기 가스(sulfur recovery exhaust gas) 및 소각 연도 가스(incineration flue gas)의 경우, 일반적으로 50℃-70℃으로 제어된다. 환산 배기 가스에 대한 건조 방법의 경우, 일반적으로 30℃-45℃이로 제어된다.
시스템이 원래의 연도 가스의 SO2의 농도가 30,000 mg/Nm3 보다 크지 않은 조건 하에 있는 경우, 정화된 연도 가스는 전 세계적으로 가장 엄격한 배출 표준 요건들을 충족시킬 수 있으며, 이 장치는 특정 프로젝트 요건들에 따라 조정 및 설계되어, 투자 및 운영 비용을 줄이고, 성능-가격 비를 향상시킬 수 있다.
정화된 연도 가스는 200 mg/Nm3 이하, 예를 들어, 100 mg/Nm3 이하, 또는 35 mg/Nm3 이하, 또는 5 mg/Nm3 이하의 SO2를 가질 수 있다.
정화된 연도 가스는 20 mg/Nm3 이하, 예를 들어, 10 mg/Nm3 이하, 또는 5 mg/Nm3 이하, 또는 2 mg/Nm3 이하의 총 분진을 가질 수 있다.
정화된 연도 가스는 5 mg/Nm3 이하, 예를 들어, 2 mg/Nm3 이하, 또는 1 mg/Nm3 이하, 또는 0.5 mg/Nm3 이하의 암모니아 누출을 가질 수 있다.
배출 지수 요건들이 낮으면, 흡수 순환 및 미세 입자 세정 순환의 수준들 및/또는 스프레이 레이어 수 및/또는 순환 수를 감소시킴으로써, 및/또는 흡수 액체의 아황산암모늄 함량 및 pH값들을 증가시킴으로써, 투자 및 작동 비용들을 감소시킬 수 있다.
배출 지수 요건들이 엄격할 경우, 흡수 순환 및 미세 입자 세정 순환의 수준들 및/또는 스프레이 레이어 수 및/또는 순환 수를 증가시킴으로써, 및/또는 흡수 액체의 아황산암모늄 함량 및 pH값들을 정확하게 제어함으로써, 적정 배출량이 달성될 수 있거나, 후속 작업 절차들의 생산 요건들이 충족될 수 있다.
흡수 순환 액체의 하나 이상의 스테이지들에서, 황산암모늄 대 아황산암모늄의 질량 분율 비(mass fraction ratio of ammonium sulfate to ammonium sulfite)는 1.5-199 : 1, 예를 들어 9-99 : 1일 수 있다.
미세 입자 순환 세정 액체의 하나 이상의 스테이지들에서, 황산암모늄 대 아황산암모늄의 질량 분율 비는 3-1999 : 1, 예를 들어 9-999 : 1일 수 있다.
순환 용액의 클로라이드 이온 및 플루오라이드 이온과 같은 유해 이온을 제어할 필요가 있는 경우, 미세 입자 순환 세정 액체의 일부를 황산암모늄으로 직접 준비할 수 있다. 순환 용액의 클로라이드 이온의 함량은 50,000 mg/L미만, 예를 들어, 10,000-31,000 mg/L일 수 있고, 플루오라이드 이온의 농도는 20,000 mg/L미만, 예를 들어, 300-3,000 mg/L일 수 있다.
선택된 예시적인 실시 예들:
1. 암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어하는 방법으로서, 암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어하기 위해, 아황산암모늄을 함유하는 흡수 순환 액체로 연도 가스의 이산화황을 제거하는 방법.
2. 실시 예 1의 방법에 있어서, 효과적인 탈황 및 분진 제거가 단계적 용액 조성 및 반응 조건 제어에 의해 달성되고, 동시에 효율적인 탈황 및 분진 제거, 암모니아 누출 및 에어로졸 생산이 제어되는 방법.
3. 실시 예 2의 방법에 있어서, 단계적 용액 조성 제어는, 아황산암모늄, 중아황산암모늄, 황산암모늄 또는 이들의 조합의 농도 구배 제어를 포함하는 방법.
4. 실시 예 2의 방법에 있어서, 예비적으로 온도를 낮추고 정화한 연도 가스를 흡수 순환 액체 및 미세 입자 세정 순환 액체에 순차적으로 접촉시켜, 흡수, 산화 및 농축의 시너지 제어를 달성하고, 필요에 따라 흡수 순환 액체에는 하나의 스테이지 또는 복수의 스테이지들이 제공되고, 하나 이상의 스테이지는 아황산암모늄 및 황산암모늄을 함유하고, 필요에 따라 미세 입자 세정 순환 액체에는 하나의 스테이지 또는 복수의 스테이지들이 제공되고, 하나 이상의 스테이지는 아황산암모늄 및 황산암모늄을 함유하는 방법.
5. 실시 예 4의 방법에 있어서, 미세 입자 세정 순환 액체는 흡수 순환 액체의 pH값보다 낮은 pH값과, 흡수 순환 액체의 아황산암모늄 함량보다 작은 아황산암몬뮤 함량을 갖는 방법.
6. 실시 예 2의 방법에 있어서, 흡수 온도 및 세정 온도를 적절한 범위로 제어하여, 흡수 효율을 보장하고, 암모니아 누출 및 에어로졸을 제어하면서, 에너지 소비를 줄이는 방법.
7. 실시 예 4의 방법에 있어서, 흡수 순환 액체에 대해 복수의 수준들이 선택되는 경우, 조성의 하나 이상의 1 스테이지(one or more 1 stage)는, 4-6.6의 pH 값을 갖는, 0.15%-4.95%의 아황산암모늄 및 5%-38%의 황산암모늄을 포함하고, 흡수 순환 액체의 상부 수준의 아황산암모늄 함량은, 흡수 순환 액체의 하부 수준의 아황산암모늄 함량보다 작고, 및/또는 흡수 순환 액체의 상부 수준의 pH값은 흡수 순환 액체의 하부 수준의 pH값보다 낮은 방법.
8. 실시 예 4에 있어서, 흡수 순환 액체는 1개 내지 2개 스테이지들, 예를 들어 1개의 스테이지로 구성된 방법.
9. 실시 예 4에 있어서, 미세 입자 세정 순환 액체의 조성의 하나 이상의 스테이지는, 0.003%-1%의 아황산암모늄 및 0.3%-38%의 황산암모늄을 포함하고, pH값은 3-5.4인 방법.
10. 실시 예 9에 있어서, 미세 입자 세정 순환 액체는 1개의 스테이지들로 구성되고, 스테이지들 중 하나는 고농도의 황산암모늄을 함유하고, 아황산암모늄은 0.1%-1%이고, 황산암모늄은 5%-38%인 방법.
11. 실시 예 6에 있어서, 흡수 온도는 30℃ 내지 70℃, 또는 35℃ 내지 60℃, 또는 45℃ 내지 55℃인 방법.
12. 실시 예 6에 있어서, 세정 온도는 28℃ 내지 68℃, 또는 30℃ 내지 55℃, 또는 40℃ 내지 50℃인 방법.
13. 실시 예 1 내지 12 중 어느 하나의 방법을 수행하기 위한 암모니아 탈황에서 에어로졸 생성을 제어하기 위한 장치로서, 장치는 가스 정화 및 제거 시스템, 산화 시스템 및 보조 시스템을 포함하는 장치.
14. 실시 예 13에 있어서, 보조 시스템은, 황산암모늄 사후-공정 시스템, 암모니아 공급 시스템 및 공정수 시스템을 포함하는 장치.
15. 실시 예 13에 있어서, 가스 정화 및 제거 시스템은 분할 제어를 이용하고, 세정 존, 흡수 존 및 미세 입자 제어 존을 포함하고, 사전-세정 존, 상기 흡수 존 및 상기 미세 입자 제어 존 각각에는 하나 이상의 스프레이 레이어들과, 흡수 존 및 사전-세정 존 사이에 배치되고 가스만을 통과시키는 장치/컴포넌트가 제공되는 장치.
16. 실시 예 15에 있어서, 필요에 따라 흡수 존 및 미세 입자 제어 존 사이에 가스만을 통과시키는 장치/컴포넌트가 제공되는 장치.
17. 실시 예 15에 있어서, 필요에 따라 흡수 존 내에 가스만을 통과시키는 장치/컴포넌트가 제공되는 장치.
18. 실시 예 15에 있어서, 필요에 따라 미세 입자 제어 존 내에 가스만을 통과시키는 장치/컴포넌트가 제공되는 장치.
19. 실시 예 15에 있어서, 미세 입자 제어 존은 하나 이상의 데미스터 레이어들이 제공되고, 사전-세정 존 및 흡수 존에는 필요에 따라 하나 이상의 데미스터 레이어들이 제공되고; 데미스터들은 배플들, 리지들, 필러들 및 와이어 매쉬 형상들 또는 이들의 조합 형상들을 사용하는 장치.
20. 실시 예 15에 있어서, 흡수 존에서 레이어당 액체-가스 비(liquid-to-gas ratio)가 0.2 L/Nm3 이상이고, 스프레이 커버리지가 110%이상이고; 미세 입자 제어 존에서 레이어당 액체-가스 비가 0.1 L/Nm3 이상이고, 스프레이 커버리지가 105%이상인 장치.
21. 실시 예 13에 있어서, 산화 시스템은 용액 조성 제어의 요건들에 따라 레이어들 또는 장치로 배열되고, 미세 입자 세정 순환 액체 및 흡수 순환 액체는, 상이한 포지션들 또는 상이한 장치에서 산화 시스템의 산화 용기로부터 취해지는 장치.
22. 실시 예 21에 있어서, 1개 내지 5개의 가스-액체 분산 인핸서들이 산화 시스템의 산화 용기 내에 제공되는 장치.
23. 실시 예 22에 있어서, 가스-액체 분산 인핸서는, 구조화된 필러들, 랜덤 필러들, 다공 플레이트들, 가스 캡들 및 에어레이션 헤드들, 또는 이들의 임의의 조합을 사용할 수 있는 장치.
24. 실시 예 21에 있어서, 산화 시스템의 산화 용기는 3m 보다 크고, 20% 초과 산화 공기 이상인 액체 레벨을 갖는 장치.
25. 실시 예 13 내지 24 중 어느 하나의 실시 예에 있어서, 연도 가스는 사전-세정 존으로부터 진입하고, 순환 세정 액체가 농축되는 동안, 사전-세정 존의 순환 세정 액체에 의해 냉각 및 세정되고, 연도 가스는 흡수 존을 통과하고, 연도 가스는 흡수 순환 액체에 의해 탈황되고 세정되고, 연도 가스는 미세 입자 제어 존을 통과하고, 미세 입자들은 미세 입자 순환 세정 액체에 의해 각각 제거되고, 방출되고; 사전-세정 존의 순환 세정 액체는 주로 미세 입자 순환 세정 액체로부터 보충되고, 미세 입자 순환 세정 액체 및/또는 공정수를 사용하여 타워 벽 상의 파울링을 헹구고, 미세 입자 제어 존 및/또는 공정수의 순환 세정 액체에 의해 흡수 순환 액체가 보충되고; 흡수 순환 액체는 산화 시스템에서 산화되고, 상이한 조성들을 갖는 용액들이 상이한 포지션들 또는 상이한 장치에서 각각 순환을 위해, 산화 시스템의 산화 용기로부터 끌어들여지는 장치.
26. 실시 예 25에 있어서, 공정수는 미세 입자 제어 존으로부터 보충되는 장치.
27. 실시 예 25에 있어서, 예비적 온도 하강 및 정화의 용액은 온도를 낮추고, 순환 세정 액체의 분진을 제거하는 장치.
28. 실시 예 15에 있어서, 연도 가스 입구 포지션은, 타워 높이의 10%-40%이고, 예비-세정 존의 높이는 타워 높이의 10%-40%이고, 흡수 존의 높이는 타워 높이의 10%-35%이고, 미세 입자 제어 존의 높이는 타워 높이의 15%-70%인 장치.
29. 실시 예 21에 있어서, 산화 용기에 대한 흡수 타워의 직경의 비(ratio of the diameter of the absorption tower to the diameter of the oxidation vessel)가 0.5-3이고, 산화 용기의 높이는 흡수 타워의 직경의 0.3-6배인 장치.
30. 실시 예 25에 있어서, 흡수 타워의 표면 가스 속도는 1 m/s-5 m/s이고, 및/또는 사전-세정 존의 작동 온도는 40℃ to 80℃인 장치.
31. 실시 예 25에 있어서, 원래의 연도 가스의 농도는 30,000 mg/Nm3 이하인 장치.
32. 실시 예 31에 있어서, 정화된 연도 가스는 전 세계적으로 가장 엄격한 배출 표준 요건들 또는 공정 요건들을 충족시킬 수 있고, 이 장치는 특정 프로젝트 요건들에 따라 조정 및 설계되어, 투자 및 운영 비용을 줄이고, 성능-가격 비를 향상시킬 수 있는 장치.
33. 실시 예 31에 있어서, 정화된 연도 가스는 200 mg/Nm3 이하, 예를 들어, 100 mg/Nm3 이하, 또는 35 mg/Nm3 이하, 또는 5 mg/Nm3 이하의 SO2를 갖는 장치.
34. 실시 예 32에 있어서, 정화된 연도 가스는 20 mg/Nm3 이하, 예를 들어, 10 mg/Nm3 이하, 또는 5 mg/Nm3 이하, 또는 2 mg/Nm3 이하의 (에어로졸들을 함유하는) 총 분진을 갖는 장치.
35. 실시 예 32에 있어서, 정화된 연도 가스는 5 mg/Nm3 이하, 예를 들어, 2 mg/Nm3 이하, 또는 1 mg/Nm3 이하, 또는 0.5 mg/Nm3 이하의 암모니아 누출을 갖는 장치.
36. 실시 예 25에 있어서, 순환 용액의 클로라이드 및 플루오라이드 이온들과 같은 유해한 이온들을 제어할 필요가 있는 경우, 흡수 액체의 일부는 건조 장치를 사용하여 직접적으로 고체 생성물로 만들어지는 장치.
37. 실시 예 36에 있어서, 순환 용액의 클로라이드 이온의 함유량이 50,000 mg/L 미만, 예를 들어, 10,000-31,000 mg/L이고, 플루오라이드 이온 농도는 20,000 mg/L 미만, 예를 들어, 300-3,000 mg/L인 장치.
38. 실시 예 21에 있어서, 용액 조성은 산화 용기를 통한 강제 산화 및/또는 자연 산화 및/또는 흡수 존 내로 사전-세정 액체를 진입시키는 것 및/또는 작동 온도를 제어하는 것에 의해 제어되는 장치.
39. 실시 예 25에 있어서, 흡수 순환 액체의 하나 이상의 스테이지에서 황산암모늄 대 아황산암모늄의 질량 분율 비가 1.5-199 : 1인 장치.
40. 실시 예 20에 있어서, 미세 입자 순환 세정 액체의 하나 이상의 스테이지에서 황산암모늄 대 아황산암모늄의 질량 분율 비가 3-1999 : 1인 장치.
본 발명의 목적들 및 장점들을 첨부된 도면과 관련하여 다음의 상세한 설명을 고려할 때 명백하고, 동일한 도면 부호는 전체에 걸쳐 동일한 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 원리들에 따른 장치 및 방법들의 개략도이다.
도 2는 실시 예 1의 개략도이다.
도 3은 실시 예 2의 개략도이다.
여기에 기술된 장치 및 방법은 예시적인 것이다. 본 발명에 따른 장치 및 방법은 본 명세서의 일부를 형성하는 도면들과 관련하여 설명될 것이다. 도면들은 본 발명의 원리에 따른 장치 및 방법 단계의 예시적인 특징을 나타낸다. 다른 실시 예들이 이용될 수 있고, 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 구조적, 기능적 및 절차적 변형이 이루어질 수 있다.
방법들의 단계들은 본 명세서에 도시된 및/또는 설명된 순서 이외의 순서로 수행될 수 있다. 실시 예들은 예시적인 방법들과 관련하여 도시되거나 설명된 단계들을 생략할 수 있다. 실시 예들은 예시적인 방법들과 관련하여 도시되거나 기술되지 않은 단계들을 포함할 수 있다. 예시적인 방법 단계들이 결합될 수 있다. 예를 들어, 하나의 예시적인 방법은 또 다른 예시적인 방법과 관련하여 도시된 단계들을 포함할 수 있다.
일부 장치는 예시적인 장치와 관련하여 도시된 및/또는 설명된 특징을 생략할 수 있다. 실시 예들은 예시적인 방법들과 관련하여 도시되거나 기술되지 않은 특징들을 포함할 수 있다. 예시적인 장치의 특징들이 결합될 수 있다. 예를 들어, 하나의 예시적인 실시 예는 다른 예시적인 실시 예와 관련하여 도시된 특징들을 포함할 수 있다.
본 발명의 장치 및 방법은 예시적인 장치의 실시 예 및 특징과 관련하여 설명될 것이다. 장치는 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어하는 방법은, 암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어하기 위해, 아황산암모늄을 함유하는 흡수 순환 액체로 연도 가스의 이산화황을 제거한다.
효율적인 탈황 민 분진 제거가 단계적 용액 조성 제어 및 반응 조건 제어에 의해 달성될 수 있으며, 동시에 암모니아 누출 및 에어로졸 생산이 제어된다.
단계적 용액 조성 제어는 아황산암모늄, 아황산수소암모늄, 황산암모늄 또는 이들의 조합의 농도 구배 제어를 포함할 수 있다.
연도 가스는 사전-세정 존으로부터 진입할 수 있고, 연도 가스는 사전-세정 존을 예비적으로 온도를 낮추고 정화시키고, 흡수 순환 액체(7)와 미세 입자 세정 순환 액체(15)를 순차적으로 접촉시켜, 흡수, 산화 및 농축의 시너지 제어를 달성할 수 있다. 흡수 순환 액체는 pH값이 6.1이고 흡수 온도가 50℃이고, 1% 아황산암모늄 및 22% 황산암모늄을 포함한다. 미세 입자 세정 순환 액체는 3개의 수준들로 제공될 수 있고, 하부 수준(lower level)은 pH값이 4.5이고, 세정 온도가 49.3°°이고, 0.17% 아황산암모늄 및 22% 황산암모늄을 포함하는 고-농도 아황산암모늄-황산암모늄 혼합 용액이고, 제 2 수준(second level)은 pH값이 4.3이고, 세정 온도가 48°°이고, 0.01% 아황산암모늄 및 1.5% 황산암모늄을 포함하는 묽은 아황산암모늄-황산암모늄 혼합 용액이고, 제 3 수준(third level)은 공정수이다.
장치는 암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어할 수 있다. 장치는 가스 정화 및 제거 시스템, 산화 시스템 및 보조 시스템을 포함할 수 있다. 보조 시스템은 황산암모늄 사후-공정 시스템, 암모니아 공급 시스템 및 공정수 시스템을 포함할 수 있다.
가스 정화 및 제거 시스템은, 흡수 타워(1), 미세 입자 세정 순환 탱크(3), 사전-세정 순환 펌프 및 미세 입자 세정 순환 펌프를 포함할 수 있다. 흡수 타워(1)는 분할 제어를 사용할 수 있고, 사전-세정 존(4), 흡수 존(5) 및 미세 입자 제어 존(6)으로 나눠질 수 있고, 사전-세정 존(4), 흡수 존(5) 및 미세 입자 제어 존(6)에는 각각 3개, 3개, 5개의 스프레이 레이어들이 제공될 수 있고, 가스만을 통과시키고, 액체가 측부 또는 하부로부터 안내되게(conduct) 하는 가스-액체 분리기(17)는, 흡수 존(5) 및 사전-세정 존(4) 사이에 제공될 수 있다. 미세 입자 제어 존은 3개의 스프레이 레이어들로 나뉠 수 있고, 가스만을 통과시키고, 액체가 측부 또는 하부로부터 안내되게 하는 가스-액체 분리기 b(18)는, 제 2 스프레이 레이어 및 제 3 스프레이 레이어 사이에 제공될 수 있다. 레이어들(1-2)의 미세 입자 세정 순환 액체(15)는 흡수 순환 액체(7)와 혼합된 후, 산화 용기 내로 유동할 수 있다.
미세 입자 제어 존에는 7개의 데미스터 레이어들이 제공되고, 3개의 레이어들은 가스-액체 분리기 b 아래에 있고, 1개의 배플 레이어 및 2개의 리지 레이어들을 포함하고, 4개의 레이어들은 정화된 연도 가스 출구(8) 아래에 있고, 1개의 배플 레이어 및 2개의 리지 레이어들 및 1개의 와이어 매쉬 레이어를 포함한다.
흡수 존의 각각의 레이어에서, 액체-가스 비는 1.5 L/Nm3일 수 있고, 스프레이 커버리지는 300%일 수 있다. 미세 입자 제어 존의 다양한 레이어들에서, 액체-가스 비는, 각각 0.15 L/Nm3, 1.1 L/Nm3, 1.3 L/Nm3, 0.15 L/Nm3 및 1.5 L/Nm3일 수 있고, 스프레이 커버리지는 각각 105%, 250%, 280%, 105% 및 300%일 수 있다.
산화 시스템은 산화 용기(2)를 포함할 수 있고, 산화 장치(2)는 용액 조성 제어의 요건들에 따라 레이어들로 배열될 수 있다. 미세 입자 세정 순환 액체(15) 및 흡수 순환 액체(7)는 다른 포지션들에서 산화 용기로부터 취해질 수 있다. 가스-액체 분산 인핸서들의 5개의 레이어들은 산화 용기 내에 제공될 수 있다. 기체-액체 분산 강화제는 다공 플레이트를 사용한다.
산화 용기는 8m의 액체 수준 및 200% 과량 산화 공기를 가질 수 있다.
상기 장치 및 방법은 다음의 예시적인 프로세스를 포함할 수 있다:
연도 가스는 사전-세정 존(4)으로부터 진입하고, 순환 세정 액체가 농축되는 동안, 사전-세정 존(4)에서 순환 세정 액체에 의해 세정 및 냉각되고, 연도 가스는 흡수 존(5)을 통과하고, 연도 가스는 흡수 순환 액체(7)에 의해 탈황 및 세정되고, 미세 입자 제어 존(6)을 통과하고, 미세 입자들은 미세 입자 순환 세정 액체(15)에 의해 각각 제거되고, 배출되고;
사전-세정 존(4)의 순환 세정 액체는 주로 미세 입자 순환 세정 액체(15)에 의해 보충되고, 미세 입자 순환 세정 액체(15) 및/또는 공정수(23)는 타워 벽 상에 파울링을 헹구는데 사용되고, 미세 입자 순환 세정 액체(15) 및/또는 공정수(23)에 의해 흡수 순환 액체가 보충되고;
흡수 순환 액체(7)는 산화 용기(2)에서 산화되고, 상이한 조성들을 갖는 용액들은 산화 용기(2)로부터 순환을 위해 각각 다른 포지션들에서 끌어들여진다.
또한, 연도 가스의 이산화황은, 아황산암모늄을 함유하는 흡수 순환 액체로 제거될 수 있고, 암모니아는 암모니아 탈황을 위한 흡수 순환 액체에 첨가된 후, 아황산암모늄으로 전환될 수 있고, 암모니아는 황산암모늄 생성물의 프리 산 지시제(free acid indicator)들이 GB535를 만족하는 것을 보장하기 위해 필요에 따라 사전-세정 존에 첨가될 수 있다.
미세 입자 제어 존(6) 및 미세 입자 세정 순환 탱크(3)로부터 공정수(23)를 보충할 수 있다. 연도 가스 입구 포지션은 흡수 타워(1)의 타워 높이의 12%일 수 있다. 사전-세정 존(4)의 높이는 타워 높이의 20%일 수 있다. 흡수 존(5)의 높이는 타워 높이의 15%일 수 있다. 미세 입자 제어 존(6)의 높이는 타워 높이의 65%일 수 있다.
산화 용기(2)에 대한 흡수 타워(1)의 직경 비는 1.5일 수 있고, 산화 용기(2)의 높이는 흡수 타워(1)의 직경의 1.4배일 수 있다.
흡수 타워(1)의 표면 가스 속도는 2.75 m/s일 수 있고; 사전-세정 존(4)의 작동 온도는 55℃일 수 있다.
연도 가스 유동은 186,000 Nm3/h일 수 있고, SO2의 농도는 3000 mg/Nm3일 수 있고, 총 분진 농도는 19.6 mg/Nm3일 수 있고, 정화된 연도 가스의 SO2는 79.4 mg/Nm3일 수 있고, (에어로졸을 포함한) 총 분진은 6.5 mg/Nm3이고, 암모니아 누출은 1.8 mg/Nm3일 수 있다.
용액 조성은 주로 산화 용기(2)에서의 강제 산화 및 작동 온도의 제어를 통해 제어될 수 있다.
흡수 순환 액체(7)의 황산암모늄 대 아황산암모늄의 질량 분율 비는 22 : 1일 수 있다.
초미세 입자 순환 세정 액체(15)의 황산암모늄 대 아황산암모늄의 질량 분율 비는 129.4 : 1일 수 있다.
실시 예들
다음의 실시 예들은 설명의 목적으로 제시되는 것이고, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 본 발명의 원리의 적용은 실시 예에서 설명된 조건에 제한되지 않으며, 이 원리는 본원에 기술된 실시 예에 대한 다양한 변화 및 수정을 포함하며, 그러한 변화 및 수정도 본 발명의 사상 및 범위에 속한다.
실시 예 1
1. 암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법
암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어하기 위해, 연도 가스의 이산화황은 아황산암모늄을 함유하는 흡수 순환 액체로 제거된다.
효율적인 탈황 및 분진 제거는 단계적 용액 조성 제어 및 반응 조건 제어에 의해 달성되었고, 동시에 암모니아 누출 및 에어러졸 생성이 제어된다.
단계적인 용액 조성 제어는, 아황산암모늄, 아황산수소암모늄, 황산암모늄의 농도 구배 제어 중 하나 이상을 포함한다.
연도 가스는 흡수 타워의 사전-세정 존으로부터 진입하고, 사전-세정 존에서 예비적으로 온도 하강 및 정화된 연도 가스는, 흡수, 산화 및 농축의 시너지 제어를 달성하기 위해, 흡수 순환 액체(7) 및 미세 입자 세정 순환 액체(15)에 순차적으로 접촉한다. 또한, 흡수 순환 액체는 2개의 수준들로 세공되고, 이들은 상이한 포지션들에서 산화 용기로부터 취해지고, 별개의 펌프들을 사용하여 전달된다. 흡수 순환 액체의 제 1 수준은, 6.3의 pH값과, 51℃의 흡수 온도를 갖고, 1.5%의 아황산암모늄 및 24%의 황산암모늄을 포함하고, 흡수 순환 액체의 제 2 수준은, 5.5의 pH값과, 50.8℃의 흡수 온도를 갖고, 0.9%의 아황산암모늄 및 24%의 황산암모늄을 포함한다.
미세 입자 세정 순환 액체는 3개의 수준들로 제공되고, 미세 입자 세정 순환 액체의 제 1 수준은, 4.5의 pH값과, 50.5℃의 세정 온도를 갖고, 0.15%의 아황산암모늄 및 24%의 황산암모늄을 포함하는 고-농도 황산암모늄-아황산암모늄 혼합 용액이고, 미세 입자 세정 순환 액체의 제 2 수준은, 4.2의 pH값과, 49.8℃의 세정 온도를 갖고, 0.02%의 아황산암모늄 및 2%의 황산암모늄을 포함하는 묽은 황산암모늄-아황산암모늄 혼합 용액이고, 제 3 수준은 공정수이다.
2. 암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어하기 위한 장치
장치는 주로 가스 정화 및 제거 시스템, 산화 시스템 및 보조 시스템을 포함한다. 보조 시스템은 황산암모늄 사후-공정 시스템, 암모니아 공급 시스템 및 공정수 시스템을 포함한다.
기체 정화 및 제거 시스템은, 흡수 타워(1), 미세 입자 세정 순환 탱크(3), 사전-세정 순환 펌프 및 미세 입자 세정 순환 펌프를 포함한다. 흡수 타워(1)는 분할 제어를 사용하고, 주로, 사전-세정 존(4), 흡수 존(5) 및 미세 입자 제어 존(6)으로 나눠지고, 사전-세정 존(4), 흡수 존(5) 및 미세 입자 제어 존(6)에는 각각 3개, 3개 및 4개의 스프레이 레이어들과, 가스만을 통과시키고 흡수 존(5) 및 사전-세정 존(4) 사이에 제공되는 가스-액체 분리기 a(17)가 제공된다. 가스만을 통과시키는 가스-액체 분리기(17)는 또한 흡수 존(5) 및 미세 입자 제어 존(6) 사이에 제공된다. 미세 입자 제어 존(6)은 3개의 스프레이 레이어들로 나뉠 수 있고, 가스만을 통과시키는 가스-액체 분리기 b(18)는 제 1 스프레이 레이어 및 제 2 스프레이 레이어 사이에 제공된다. 스프레이 액체의 제 1 레이어 및 흡수 순환 액체는, 각각 산화 용기로 진입한다.
미세 입자 제어 존에는 5개의 데미스터 레이어들이 제공되고, 2개의 레이어들은 가스-액체 분리기 b 아래에 있고, 1개의 배플 레이어 및 1개의 리지 레이어를 포함하고, 3개 레이어들은 정화된 연도 가스 출구(8) 아래에 있고, 1개의 리지 레이어 및 2개의 와이어 매쉬 레이어들을 포함한다.
흡수 존에는 2개의 배플 데미스터들의 2개의 레이어들이 제공된다.
흡수 존의 각각의 레이어에서, 액체-가스 비는 1.6 L/Nm3이고, 스프레이 커버리지는 320%이다. 미세 입자 제어 존의 다양한 레이어들에서, 액체-가스 비들은 각각, 0.2 L/Nm3, 1.2 L/Nm3, 1.3 L/Nm3 및 1.6 L/Nm3이고, 스프레이 커버리지들은 각각, 110%, 260%, 290% 및 320%이다.
산화 시스템은 산화 용기(2)를 포함하고, 여기서 산화 장치(2)는 용액 조성 제어의 요건들에 따라 레이어들로 배열된다. 미세 입자 세정 순환 액체(15) 및 흡수 순환 액체(7)는 다른 포지션들에서 산화 용기(2)로부터 취해진다. 가스-액체 분산 인핸서들의 5개의 레이어들은 산화 용기 내에 제공된다. 가스-액체 분산 인핸서들은 다공 플레이트 및 에어레이션 헤드를 사용한다.
산화 용기는 9.3m의 액체 수준 및 250% 과량 산화 공기를 갖는다.
3. 암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생산을 제어하기 위한 방법의 파라미터들 및 공정들
장치 및 방법들은 다음의 예시적인 공정을 포함할 수 있다.
연도 가스는 사전-세정 존(4)으로부터 진입하고, 순환 세정 액체가 농축되는 동안, 사전-세정 존(4)의 순환 세정 액체에 의해 냉각 및 세정되고, 연도 가스는 흡수 존(5)을 통과하고, 연도 가스는 흡수 순환 액체(7)에 의해 세정 및 탈황되고, 미세 입자 제어 존(6)을 통과하고, 미세 입자들은 미세 입자 순환 세정 액체(15)에 의해 제거되고, 방출된다.
사전-세정 존(4)의 순환 세정 액체는 주로 미세 입자 순환 액체(15)로부터 보충된다. 미세 입자 순환 세정 액체(15) 및/또는 공정수(23)를 사용하여 타워 벽들 등에 파울링을 헹구고, 흡수 순환 액체는 미세 입자 순환 세정 액체(15) 및/또는 공정수(23)에 의해 보충된다.
흡수 순환 액체(7)는 산화 용기(2)에서 산화되고, 상이한 조성들을 갖는 용액들은 산화 용기(2)로부터 흡수 존(5) 및 미세 입자 제어 존(6)의 각각 다른 포지션들에서 순환을 위해 끌어들여진다.
공정수(23)는 미세 입자 제어 존(6) 및 미세 입자 세정 순환 탱크(3)로부터 보충된다.
미세 입자 세정 순환 액체(15)의 제 2 수준(묽은 황산암모늄-아황산암모늄 혼합 용액)은, 파이프라인(pipeline)을 통해, 미세 입자 세정 순환 액체의 제 1 수준(고-농도 황산암모늄-아황산암모늄 혼합 용액)과 혼합되고, 흡수 타워(1)의 미세 입자 제어 존(6)의 스프레이 레이어에 스프레이된다.
흡수제(absorbent)는 사전-세정 존(4) 및 산화 용기(2) 내로 보충되는 20% 암모니아다. 아황산암모늄을 함유하는 흡수 순환 액체로 연도 가스의 이산화황이 제거된다. 암모니아는 암모니아 탈황을 위해 산화 용기에 첨가된 후 아황산암모늄으로 변환되고(convert), 동시에 프리 산 지시제들이 GB535를 만족하는 것을 보장하기 위해 필요에 따라 사전-세정 존에 첨가될 수 있다.
산화 용기(2)에 산화 공기가 첨가되고, 산화 용기(2)로부터의 출구 가스는, 흡수 액체의 자연 산화를 위해 흡수 타워(1)의 흡수 존(4)에 도입된다.
연도 가스 입구 포지션은 흡수 타워(1)의 타워 높이의 11%이고, 사전-세정 존(4)의 높이는 타워 높이의 21%이고, 흡수 존(5)의 높이는 타워 높이의 20%이고, 미세 입자 제어 존(6)의 높이는 타워 높이의 59%이다.
산화 용기(2)에 대한 흡수 타워(1)의 직경 비는, 1.1이고, 산호 용기(2)의 높이는 흡수 타워(1)의 직경의 1.2배이다.
흡수 타워(1)의 표면 가스 속도는 2.68m/s이고; 사전-세정 존(4)의 작동 온도는 56℃이다.
연도 가스 유동은 510,000 Nm3/h, SO2 농도는 5,000 mg/Nm3, 총 분진 농도는 25 mg/Nm3 이하로 설계되었다.
시험 동안, 정화된 연도 가스의 SO2는 21 mg/Nm3이고, (에어로졸을 포함한) 총 분진은 1.3 mg/Nm3이고, 암모니아 누출은 0.8 mg/Nm3이었다.
상이한 존들에서 용액 조성들은 주로 산화 용기(2)에서 강제 산화, 흡수 존(4)에서의 자연 산화, 작동 온도 및 다른 수단들을 통해 제어된다.
표 1: 장치 디자인 파라미터들
번호 공정 지시제 단위 수치
1 연도 가스 유동 Nm3/h 510,000
2 연도 가스 입구 온도 ℃ 140-160
3 연도 가스의 SO2 농도 mg/Nm3 5,000
4 연도 가스 입구의 분진 농도 mg/Nm3 ≤ 25
5 출구 연도 가스 SO2 농도 mg/Nm3 ≤ 35
6 출구 연도 가스의 분진 농도 mg/Nm3 ≤ 5
7 출구 연도 가스의 암모니아 누출 농도 mg/Nm3 ≤ 1
8 암모니아 회수율 % ≥ 99.3
4. 구현 효과
상이한 작업 조건들의 연도 가스를 실시 예 1의 장치 및 방법을 사용하여 암모니아 탈황 및 분진 제거를 실시하였다. 표 2는 시험 방법들 및 시험 도구들을 나타낸다. 표 3은 작동 파라미터들 및 시험 결과들을 나타낸다.
표 2: 각각의 지시제의 시험 방법들 및 주요 장비(instrument)들의 목록
번호 모니터링 품목 분석 방법의 표준 명칭 및 번호 장비의 타입 및 이름 장비 번호

1		 분진 및 연기 고정된 소스의 배기 가스로부터 가스 오염물질들의 샘플링 방법들 및 입자들의 결정
GB/T16157-1996		 Laoying 3012H 타입 분진 및 연기 샘플러
전기 저울들
BS224S, AB204-S		 8042448, 08244496
18360886, 1119051201

2		 SO2 고정된 소스의 배기 가스로부터 이산화황 측정고정-전위 전기분해 방법
HJ/T 57-2000		 Testo 350
연도 가스 분석기		 10#, 1#

3		 NOX 고정 소스의 배기 가스로부터 질소산화물 측정고정-전위 전기분해 방법
HJ/T 693-2014		 Testo 350
연도 가스 분석기		 10#, 1#

4		 암모니아 주변 공기 및 배기 가스-암모니아의 측정
네슬러의 시약 분광 광도법
HJ 533-2009		 Laoying 3072H 타입
722 분광 광도계		 02085809, 2c5BP363

5		 연도 가스의 산소 함유량 전기 화학 방법-고정 소스들로부터 방출되는 플러스 가스의 연속 배기 모니터링 시스템을 위한 사양 및 시험 절차(부록 B)
(HJ/T 76-2007)		 Testo 350
연도 가스 분석기		 10#, 1#

6		 연도 가스 온도 백금 저항 방법-고정 소스의 배기 가스로부터 가스 오염물질들의 샘플링 방법들 및 입자들의 측정
(GB/T 16157-1996)		 TES-1310 /

7		 연도 가스 습도 고정 소스들로부터 방출되는 플러스 가스의 연속 배기 모니터링 시스템을 위한 사양 및 시험 절차(부록 B)(HJ/T 76-2007) Laoying 3012H 타입 분진 및 연기 샘플러 8042448,
08244496

8		 황산암모늄 황산암모늄(GB 535-1995) 분석 저울, pH 미터 및 기타 기존 실험실 장비들
표 3: 장치 작동 파라미터들 및 테스트 결과들
Figure 112018045422189-pat00001
실시 예 2
1. 암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법
암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어하기 위해, 연도 가스의 이산화황은 아황산암모늄을 함유하는 흡수 순환 액체로 제거된다.
효율적인 탈황 및 분진 제거는 단계적 용액 조성 제어 및 반응 조건 제어에 의해 달성되었고, 동시에 암모니아 누출 및 에어러졸 생성이 제어된다.
단계적인 용액 조성 제어는, 아황산암모늄, 아황산수소암모늄, 황산암모늄의 농도 구배 제어 중 하나 이상을 포함한다.
연도 가스는 사전-세정 존으로부터 진입한다. 사전-세정 존에서 예비적으로 온도 하강 및 정화된 연도 가스는, 흡수 순환 액체(7) 및 미세 입자 세정 순환 액체(15)를 순차적으로 접촉하여, 흡수, 산화 및 농축의 시너지 제어를 달성한다. 흡수 순환 액체에는 2개의 수준들이 제공되고, 이들은 상이한 포지션들에서 흡수 순환 탱크(16)로부터 취해지고, 각각의 펌프들을 사용하여 전달된다. 흡수 순환 액체의 제 1 수준은, 6.4의 pH값과 49℃의 흡수 온도를 갖고, 2% 아황산암모늄 및 27% 황산암모늄을 포함하고, 흡수 순환 액체의 제 2 수준은, 5.7의 pH값과 48.7℃의 흡수 온도를 갖고, 1.1% 아황산암모늄 및 27.9% 황산암모늄을 포함한다. 미세 입자 세정 순환 액체에는 4개의 수준들이 제공되고, 미세 입자 세정 순환 액체의 제 1 수준은, 4.9의 pH값과 48.5℃의 흡수 온도를 갖고, 0.2% 아황산암모늄 및 28.8% 황산암모늄을 포함하고, 제 2 수준은, 4.3의 pH값과 48.2℃의 흡수 온도를 갖고, 0.03% 아황산암모늄 및 3.7% 황산암모늄을 포함하고, 제 3 수준은, 4.25의 pH값과 48.1℃의 흡수 온도를 갖고, 0.005% 아황산암모늄 및 0.5% 황산암모늄을 포함하고, 제 4 수준은, 공정수이다.
2. 암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생성을 제어하기 위한 장치
장치는 주로 가스 정화 및 제거 시스템, 산화 시스템 및 보조 시스템을 포함한다. 보조 시스템은 황산암모늄 사후-공정 시스템, 암모니아 공급 시스템 및 공정수 시스템을 포함한다.
가스 정화 및 제거 시스템은, 흡수 타워(1), 흡수 순환 탱크(16), 미세 입자 세정 순환 탱크 a(3), 미세 입자 세정 순환 탱크 b(3), 사전-세정 순환 펌프, 흡수 순환 펌프 및 미세 입자 세정 순환 펌프 등을 포함한다. 흡수 타워(1)는 분할 제어를 사용하였고, 주로 서전-세정 존(4), 흡수 존(5) 및 미세 입자 제어 존(6)으로 나뉘고, 사전-세정 존(4), 흡수 존(5) 및 미세 입자 제어 존(6)에는 각각 3개, 4개 및 5개의 스프레이 레이어들과, 가스만을 통과시키고 흡수 존(5) 및 사전-세정 존(4) 사이에 제공되는 가스-액체 분리기 a(17)가 제공된다. 또한, 가스만을 통과시키는 가스-액체 분리기 a(17)가 흡수 존(5) 및 미세 입자 제어 존(6) 사이에 제공된다. 가스만을 통과시키는 가스-액체 분리기 b(18)는 흡수 존(5) 내의 제 1 흡수부(2개의 스프레이 레이어) 및 제 2 흡수부(2개의 스프레이 레이어) 사이에 제공되고, 미세 입자 제어 존(6)의 제 1 스프레이 레이어 및 제 2 스프레이 레이어 사이에 제공되고, 미세 입자 제어 존의 제 3 스프레이 레이어 및 제 4 스프레이 레이어 사이에 제공된다. 흡수 순환 액체(7)는 흡수 순환 탱크로 진입한다. 미세 순환 세정 액체(15)의 제 1 레이어는 산화 용기(2)에 진입한다. 미세 입자 순환 세정 액체(15)의 제 2 레이어 및 제 3 레이어는 미세 입자 세정 순환 탱크 a(3)에 진입한다. 미세 입자 순환 세정 액체(15)의 제 4 레이어 및 제 5 레이어는 미세 입자 세정 순환 탱크 b(3)에 진입한다.
미세 입자 제어 존에는 7개의 데미스트 레이어들이 제공되고, 2개의 레이어들은 가스-액체 분리기 b(18)의 아래에 있고, 제 1 스프레이 레이어 및 제 2 스프레이 레이어 사이에 있고, 2개의 리지 레이어들을 포함하고, 2개의 레이어들은 가스-액체 분리기 b(18)의 아래에 있고, 제 3 스프레이 레이어 및 제 4 스프레이 레이어 사이에 있고, 1개의 리지 레이어 및 1개의 와이어 매쉬 레이어를 포함하고, 3개의 레이어들은 정화된 연도 가스 출구(8) 아래에 있고, 1개의 리지 레이어 및 2개의 와이어 매쉬 레이어들을 포함한다.
흡수 존에는 배플 데미스터들의 1개의 레이어와 리지 데미스터들의 1개의 레이어가 제공된다.
흡수 존의 각각의 레이어에서, 액체-가스 비는 2.1 L/Nm3
이고, 스프레이 커버리지는 400%이다. 미세 입자 제어 존에서, 위에서 아래로, 액체-가스 비는 각각 0.16 L/Nm3, 2.1 L/Nm3, 1.4 L/Nm3, 1.4 L/Nm3 및 2.1 L/Nm3이고, 스프레이 커버리지들은 각각 110%, 400%, 300%, 300% 및 400%이다.
흡수 순환 탱크(16)는 용액 조성 제어의 요건들에 따라 레이어들로 설정된다. 흡수 순환 액체(7)의 제 1 수준 및 흡수 순환 액체(7)의 제 2 수준은, 상이한 포지션들에서 흡수 순환 탱크(2)로부터 취해진다. 구조화된 필러들인 액체-기체 분산 인핸서들의 2개의 레이어들이 흡수 순환 탱크(16)에 제공된다.
산화 시스템은 산화 용기(2)를 포함한다. 가스-기체 분산 인핸서들의 5개의 레이어들이 산화 용기에 제공된다. 기체-액체 분산 인핸서는 다공 플레이트 및 에어레이션 헤드를 사용한다.
산화 용기(2)의 액체 수준은 10m이다.
흡수 순환 탱크(16) 및 산화 용기(2)에 첨가된 산화 공기는 350%를 초과한다.
황산암모늄 사후-공정 시스템에는 미세 입자 순환 세정 액체의 일부를 황산암모늄으로 직접적으로 변환시키는 건조 타워가 제공되어, 다양한 순환 용액들의 클로라이드 이온 및 플루오라이드 이온의 함유량이 제어될 수 있다.
3. 암모니아 탈황에서 흡수 동안 에어로졸 생산을 제어하기 위한 방법의 공정들 및 파라미터들
상기 방법 또는 장치의 구체적인 공정들은 다음과 같다:
연도 가스는 사전-세정 존(4)으로부터 진입하고, 순환 세정 액체가 농축되는 동안, 사전-세정 존(4)에서 순환 세정 액에 의해 냉각 및 세정되고, 연도 가스는 흡수 존(5)을 통과하고, 연도 가스는 흡수 순환 액체(7)에 의해 세정 및 탈황되고, 미세 입자 제어 존(6)을 통과하고, 연도 입자들은 흡수 세정 액체(15)에 의해 각각 제거되고, 방출된다.
사전-세정 존(4) 내의 순환 세정 액체는 주로 미세 입자 세정 액체(15)로부터 보충되고, 미세 입자 순환 세정 액체(15) 및/또는 공정수(23)는 타워 벽 상의 파울링을 헹구는데 사용되고, 흡수 순환 액체는 미세 입자 순환 세정 액체(15) 및/또는 공정수(23)에 의해 보충된다.
흡수 순환 탱크(16)에서 흡수 순환 액체(7)는 산화되고, 상이한 조성들을 갖는 용액들이 제 1 흡수부 및 제 2 흡수부에서 각각 상이한 포지션들에서 흡수 순환 탱크(16)로부터 취해진다.
미세 입자 제어 존(6) 및 미세 입자 세정 순환 탱크(3)로부터 공정수(23)는 보충된다.
미세 입자 세정 순환 액체(15)의 제 2 수준 및 제 3 수준(묽은 황산암모늄-아황산암모늄 혼합 용액)은 산화 용기(2)에 보충된다.
미세 입자 세정 순환 액체(15)의 제 4 수준은 미세 입자 세정 순환 액체(3)에 보충된다.
미세 입자 세정 순환 액체(15)의 제 1 수준은 흡수 순환 탱크(16)에 보충된다.
흡수제는 액체 암모니아이고, 주로 흡수 순환 탱크(16)로 보충된다. 연도 가스의 이산화황은 아황산암모늄을 함유하는 흡수 순환 액체로 제거되고, 암모니아는 암모니아 탈황을 위한 흡수 순환 탱크(16)에 첨가된 뒤 아황산암모늄으로 전환된다.
황산암모늄의 프리 산 지시제가 GB535 요건들을 충족시키도록 pH값을 조정하기 위한 암모니아가 사전-세정 존(4)에 첨가된다. pH값을 조절하기 위해 암모니아가 산화 용기(2)에 첨가된다.
산화 용기(2) 및 흡수 산화 탱크(16)에 산화 공기가 첨가되고, 산화 용기(2) 및 흡수 산화 탱크(16)로부터 출구 가스들은 흡수 액체의 자연 산화를 위해 흡수 타워(1)의 흡수 존(4)으로 도입된다.
연도 가스 입구 포지션은 흡수 타워(1)의 타워 높이의 7%이고, 사전-세정 존의 높이는 타워 높이의 17%이고, 흡수 존(5)의 높이는 타워 높이의 25%이고, 미세 입자 제어 존(6)의 높이는 타워 높이의 58%이다.
산화 용기(2)에 대한 흡수 타워(1)의 직경 비는 0.85이고, 산화 용기(2)의 높이는 흡수 타워(1)의 직경의 1.25배이다.
흡수 타워(1)의 표면 가스 속도는 2.64 m/s이고, 사전-세정 존(4)의 작동 온도는 51℃이다.
연도 가스 유동은 350,000 Nm3/h으로 설계되고, SO2 농도는 15,000 mg/Nm3으로 설계되고, 염화 수소 함량은 100 mg/Nm3으로 설계되고, 총 분진 농도는 30 mg/Nm3 이하로 설계된다.
연도 가스는 높은 함량의 이산화황을 갖는다. 수분 밸런스에 의한 계산 및 분석 후, 고-농도 미세 입자 순환 세정 액체의 10%-20%가 별도의 처리를 위해 증발 결정화 시스템에 공급될 필요가 있고, 고-농도 미세 입자 순환 세정 액체의 나머지는 흡수 타워의 사전-세정 존에서 농축 및 결정화되었다. 타워가 연도 가스 염화수소 함량이 100 mg/Nm3이하가 되도록 설계되었다는 점을 고려하면, (증발 결정화 시스템 대신에) 건조 장치가 선택되고, 고-농도 미세 입자 순환 세정 액체의 10%-20%를 전고 장치에서 직접적으로 건조시켜, 클로라이드 이온 농도를 10,000-30,000 mg/L로 제어하고, 플루오라이드 이온 농도를 500-2,800 mg/L으로 제어한다.
시험 동안, 정화된 연도 가스의 SO2 농도는 3.4 mg/Nm3이고, (에어로졸을 포함한) 총 분진은 0.9 mg/Nm3이고, 암모니아 누출은 0.25 mg/Nm3이다.
상이한 존들에서 용액 조성들은 주로 산화 용기(2)에서 강제 산화, 흡수 순환 탱크(16)에서 강제 산화, 흡수 존(4)에서 자연 산화, 작동 온도 제어 및 다른 수단을 통해 제어된다.
표 4: 장치 디자인 파라미터들
번호 공정 지시제 단위 수치
1 연도 가스 유동 Nm3/h 350000
2 연도 가스 입구 온도 ℃ 130-142
3 연도 가스의 SO2 농도 mg/Nm3 15000
4 연도 가스 입구의 분진 농도 mg/Nm3 ≤ 30
5 출구 연도 가스 SO2 농도 mg/Nm3 ≤ 5
6 출구 연도 가스의 분진 농도 mg/Nm3 ≤ 2
7 출구 연도 가스의 암모니아 누출 농도 mg/Nm3 ≤ 0.5
8 암모니아 회수율 % ≥ 99
4. 구현 효과
상이한 작업 조건들의 연도 가스를 실시 예 2의 장치 및 방법을 사용하여 암모니아 탈황 및 분진 제거를 실시하였다. 표 25 시험 방법들 및 시험 도구들을 나타낸다. 표 6은 작동 파라미터들 및 시험 결과들을 나타낸다.
표 5: 각각의 지시제의 시험 방법들 및 주요 장비들의 목록
번호 모니터링 품목 분석 방법의 표준 명칭 및 번호 장비의 타입 및 이름 장비 번호

1		 분진 및 연기 고정된 소스의 배기 가스로부터 가스 오염물질들의 샘플링 방법들 및 입자들의 결정
GB/T16157-1996		 Laoying 3012H 타입 분진 및 연기 샘플러
전기 저울들
BS224S, AB204-S		 8042448, 08244496
18360886, 1119051201

2		 SO2 고정된 소스의 배기 가스로부터 이산화황 측정고정-전위 전기분해 방법
HJ/T 57-2000		 Testo 350
연도 가스 분석기		 10#, 1#

3		 NOX 고정 소스의 배기 가스로부터 질소산화물 측정고정-전위 전기분해 방법
HJ/T 693-2014		 Testo 350
연도 가스 분석기		 10#, 1#

4		 암모니아 주변 공기 및 배기 가스-암모니아의 측정
네슬러의 시약 분광 광도법
HJ 533-2009		 Laoying 3072H 타입
722 분광 광도계		 02085809, 2c5BP363

5		 연도 가스의 산소 함유량 전기 화학 방법-고정 소스들로부터 방출되는 플러스 가스의 연속 배기 모니터링 시스템을 위한 사양 및 시험 절차(부록 B)
(HJ/T 76-2007)		 Testo 350
연도 가스 분석기		 10#, 1#

6		 연도 가스 온도 백금 저항 방법-고정 소스의 배기 가스로부터 가스 오염물질들의 샘플링 방법들 및 입자들의 측정
(GB/T 16157-1996)		 TES-1310 /

7		 연도 가스 습도 고정 소스들로부터 방출되는 플러스 가스의 연속 배기 모니터링 시스템을 위한 사양 및 시험 절차(부록 B)(HJ/T 76-2007) Laoying 3012H 타입 분진 및 연기 샘플러 8042448,
08244496

8		 황산암모늄 황산암모늄(GB 535-1995) 분석 저울, pH 미터 및 기타 기존 실험실 장비들
표 6: 장치 작동 파라미터들 및 테스트 결과들
Figure 112018045422189-pat00002
따라서, 연도 가스로부터 이산화황을 흡수하는 동안 에어로졸 생성을 제어하기 위한 장치 및 방법들이 제공될 수 있다. 당업자라면 본 발명이 설명된 실시 예 이외의 것에 의해 실시 될 수 있음을 이해할 것이며, 실시 예는 제한이 아닌 설명을 목적으로 제시된다. 본 발명은 다음의 청구 범위에 의해서만 제한된다.
1 흡수 타워
2 산화 용기
3 미세 입자 세정 순환 탱크
4 사전-세정 존
5 흡수 존
6 미세 입자 제어 존
7 흡수 순환 액체
8 정화된 연도 가스 출구
9 연도 가스 입구
10 사전-세정 스프레이 레이어
11 흡수 스프레이 레이어
12 미세 입자 스프레이 레이어 a
13 미세 입자 스프레이 레이어 b
14 데미스터
15 미세 입자 순환 세정 액체
16 흡수 순환 탱크
17 가스-액체 분리기 a
18 가스-액체 분리기 b
19 가스-액체 분산 인핸서
21 암모니아
22 산화 공기
23 공정수
24 황산암모늄 사후-공정 시스템

Claims (53)

  1. 연도 가스로부터 이산화황의 흡수 동안, 에어로졸 생성을 제어하기 위한 방법으로서, 상기 방법은
    암모늄 염 구배를 연도 가스에 적용하는 단계;
    반응 조건 구배를 상기 연도 가스에 적용하는 단계;
    상기 연도 가스를 냉각 및 정화하는 단계;
    상기 냉각 및 정화하는 단계 이후에, 이산화황을 흡수하는 단계; 및
    상기 흡수하는 단계 이후에, 미세 입자 세정 순환 액체로 상기 연도 가스를 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 암모늄 염 구배를 적용하는 단계는, 상기 냉각 및 정화하는 단계 이후에 수행되고,
    상기 흡수하는 단계 및 제거하는 단계는 모두, 아황산암모늄을 스프레이하는 단계; 및 황산암모늄을 스프레이하는 단계;를 포함하고,
    상기 제거하는 단계에서, 상기 미세 입자 세정 순환 액체는, 0.003%-1% 아황산암모늄; 및 0.3%-38% 황산암모늄;을 포함하는 것인, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 암모늄 염 구배를 적용하는 단계는,
    제 1 스테이지에서 제 1 암모늄 염 농도를 적용하는 단계; 및
    제 2 스테이지에서 제 2 암모늄 염 농도를 적용하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 제 1 스테이지는, 상기 제 2 스테이지로부터, 상기 연도 가스에 대해 상류인 것인, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 염은, 아황산암모늄, 중아황산암모늄 또는 황산암모늄을 포함하는 것인, 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 암모늄 염 농도는 상기 제 2 암모늄 염 농도보다 높은 것인, 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 스테이지에서 제 1 암모늄 염 농도를 적용하는 단계는, 이산화황 흡수 공정에서, 상기 연도 가스 상에 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함하거나;
    상기 제 2 스테이지에서 제 2 암모늄 염 농도를 적용하는 단계는, 이산화황 흡수 공정에서, 상기 연도 가스 상에 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함하거나;
    상기 제 1 스테이지에서 제 1 암모늄 염 농도를 적용하는 단계는, 미세 입자 세정 공정에서, 상기 연도 가스 상에 미세 입자 세정 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함하거나;
    상기 제 2 스테이지에서 제 2 암모늄 염 농도를 적용하는 단계는, 상기 미세 입자 세정 공정에서, 상기 연도 가스 상에 미세 입자 세정 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함하고, 이때 상기 미세 입자 세정 공정은 상기 이산화황 흡수 공정 이후인 것인, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응 조건 구배를 적용하는 단계는,
    제 1 스테이지에서 제 1 온도를 제공하는 단계; 및
    제 2 스테이지에서 제 2 온도를 제공하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 제 1 스테이지는, 상기 제 2 스테이지로부터, 상기 연도 가스에 대해 상류인 것인, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 온도는 상기 제 2 온도보다 높은 것인, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 스테이지에서 제 1 온도를 제공하는 단계는, 이산화황 흡수 공정에 제 1 온도를 설정하는 단계를 포함하거나;
    상기 제 2 스테이지에서 제 2 온도를 제공하는 단계는, 미세 입자 세정 공정에 제 2 온도를 설정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응 조건 구배를 적용하는 단계는,
    제 1 스테이지에서 제 1 pH를 제공하는 단계; 및
    제 2 스테이지에서 제 2 pH를 제공하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 제 1 스테이지는, 상기 제 2 스테이지로부터, 상기 연도 가스에 대해 상류인 것인, 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 pH는 상기 제 2 pH보다 높은 것인, 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 스테이지에서 제 1 pH를 제공하는 단계는, 이산화황 흡수 공정에서, 상기 연도 가스 상에 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함하거나;
    상기 제 1 스테이지에서 제 1 pH를 제공하는 단계는, 미세 입자 세정 공정에서, 상기 연도 가스 상에 미세 입자 세정 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함하고, 이때 상기 미세 입자 세정 공정은 상기 이산화황 흡수 공정 이후인 것인, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 스테이지에서 제 2 pH를 제공하는 단계는, 상기 이산화황 흡수 공정에서, 상기 연도 가스 상에 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함하거나;
    상기 제 2 스테이지에서 제 2 pH를 제공하는 단계는, 상기 미세 입자 세정 공정에서, 상기 연도 가스 상에 미세 입자 세정 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡수하는 단계는, 상기 연도 가스 상에 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함하고,
    상기 미세 입자 세정 순환 액체는,
    상기 흡수 순환 액체의 pH보다 낮은 pH; 및
    상기 흡수 순환 액체의 아황산암모늄 농도보다 낮은 아황산암모늄 농도;
    를 갖는 것인, 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응 조건은, 흡수 존 (5) 내의 흡수 온도 및 미세 입자 제어 존 (6) 내의 세정 온도에 의해 정의되는 온도 구배이고,
    상기 반응 조건 구배를 적용하는 단계는,
    상기 흡수 온도 및 상기 세정 온도를 제어하여 에너지 소비를 줄이는 단계;
    에너지 효율을 유지하는 단계;
    암모니아 누출의 제한을 유지하는 단계; 및
    에어로졸 누출의 제한을 유지하는 단계;
    를 포함하는 것인, 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 흡수 온도는 30℃ 내지 70℃인 것인, 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 세정 온도는 28℃ 내지 68℃인 것인, 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡수하는 단계는,
    하부 스테이지에서 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계; 및
    상부 스테이지에서 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계 -상기 상부 스테이지는, 상기 하부 스테이지로부터, 상기 연도 가스에 대해 하류임-;
    를 포함하고,
    상기 하부 및 상부 스테이지들 중 하나 또는 모두에서 상기 흡수 순환 액체는, 0.15%-4.95% 아황산암모늄; 및 5%-38% 황산암모늄;을 포함하고, 4-6.6 범위의 pH값을 갖고,
    상기 흡수 순환 액체의 상부 스테이지의 아황산암모늄 농도는, 상기 흡수 순환 액체의 하부 스테이지의 아황산암모늄 농도보다 낮은 것인, 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 흡수 순환 액체의 상부 스테이지의 pH는, 상기 흡수 순환 액체의 하부 스테이지의 pH보다 낮은 것인, 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡수하는 단계는,
    하부 스테이지에서 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계; 및
    상부 스테이지에서 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계 -상기 상부 스테이지는, 상기 하부 스테이지로부터, 상기 연도 가스에 대해 하류임-;
    를 포함하고,
    상기 하부 및 상부 스테이지들 중 하나 또는 모두에서 상기 흡수 순환 액체는, 0.15%-4.95% 아황산암모늄; 및 5%-38% 황산암모늄;을 포함하고, 4-6.6 범위의 pH값을 갖고,
    상기 흡수 순환 액체의 상부 스테이지의 pH는, 상기 흡수 순환 액체의 하부 스테이지의 pH보다 낮은 것인, 방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡수하는 단계는, 단일 스테이지에서 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함하거나;
    상기 흡수하는 단계는, 오직 2개의 스테이지들에서 흡수 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 제거하는 단계에서, 상기 미세 입자 세정 순환 액체는, 3-5.4 범위의 pH값을 갖는 것인, 방법.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 제거하는 단계는, 2개의 스테이지들에서 미세 입자 세정 순환 액체를 스프레이하는 단계를 포함하고,
    상기 스테이지들 중 하나의 스테이지에서, 상기 미세 입자 세정 순환 액체는, 0.1%-1% 아황산암모늄; 및 5%-38% 황산암모늄을 포함하는 것인, 방법.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 암모니아 탈황에서 에어로졸 생성을 제어하기 위한 장치에서 수행되는 것이고,
    상기 암모니아 탈황에서 에어로졸 생성을 제어하기 위한 장치는
    연도 가스에 암모늄 염 구배를 적용하도록 구성된 가스 정화 및 제거 시스템;
    산화 시스템; 및
    보조 시스템을 포함하는 것인, 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 산화 시스템은, 산화 용기를 포함하고,
    상기 산화 용기는, 투입된 암모늄 용액의 산화를 강제하여, 상이한 산화 정도들을 갖는 복수 개의 암모늄 용액의 산출물들을 생산하도록 구성되고,
    상기 산화 용기는, 상기 구배를 정의하기 위해, 상기 산출물들을 상기 가스 정화 및 제거 시스템에 제공하도록 구성되거나;

    상기 보조 시스템은,
    황산암모늄 사후-공정 시스템;
    암모니아 공급 시스템; 및
    공정수 시스템;
    을 포함하는 것인, 방법.
  25. 제 23 항에 있어서, 상기 장치는,
    상기 가스 정화 및 제거 시스템을 수용하고, 사전-세정 존, 흡수 존 및 미세 입자 제어 존을 포함하는 타워;
    상기 흡수 존 및 상기 사전-세정 존 사이에 배치되고, 가스만을 통과시키는 컴포넌트; 및
    복수 개의 스프레이 레이어들 -상기 사전-세정 존, 상기 흡수 존 및 상기 미세 입자 제어 존 각각은 상기 복수 개의 스프레이 레이어들 중 하나의 스프레이 레이어를 포함함-;
    을 더 포함하고,
    상기 타워는 상기 스프레이 레이어들에 용액 조성들의 분할 제어를 제공하도록 구성된는 것인, 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 산화 시스템은, 상기 스프레이 레이어들을 포함하고,
    상기 산화 시스템은, 상기 스프레이 레이어들 중 상이한 스프레이 레이어들에서 스프레이된 액체와, 상기 스프레이 레이어들 중 상기 상이한 스프레이 레이어들에서의 상기 연도 가스 사이의 상호 작용을 제어하고, 상기 구배를 정의하기 위해, 상이한 산화 정도들을 갖는 복수 개의 암모늄 용액의 산출물들을 생산하도록 구성되거나;
    상기 산화 시스템은, 상기 구배를 제어하기 위해, 상기 사전-세정 존의 작동 온도를 제어하도록 구성되거나;
    상기 산화 시스템은, 상기 구배를 제어하기 위해, 상기 흡수 존의 작동 온도를 제어하도록 구성되거나;
    상기 산화 시스템은, 상기 구배를 제어하기 위해, 상기 미세 입자 제어 존의 작동 온도를 제어하도록 구성되거나;
    상기 산화 시스템은, 상기 구배를 제어하기 위해, 상기 사전-세정 존의 작동 온도를 제어하고, 상기 미세 입자 존의 작동 온도를 제어하도록 구성되거나;
    상기 산화 시스템은, 강제 산화 용기를 포함하지 않거나;
    상기 산화 시스템은, 사전 세정 액체를 상기 흡수 존으로 보내도록 구성되는 것인, 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    각각의 존은, 단일 스프레이 레이어를 포함하거나;
    상기 존들 중 하나의 존은 복수 개의 스프레이 레이어들을 포함하거나;
    상기 장치는, 상기 흡수 존 및 상기 미세 입자 제어 존 사이에 배치되고, 가스만을 통과시키는 컴포넌트를 더 포함하거나;
    상기 장치는, 상기 흡수 존 내에 배치되고, 가스만을 통과시키는 컴포넌트를 더 포함하거나;
    상기 장치는, 상기 미세 입자 제어 존 내에 배치되고, 가스만을 통과시키는 컴포넌트를 더 포함하는 것인, 방법.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 장치는 복수 개의 데미스터 레이어들을 더 포함하고,
    상기 복수 개의 데미스터 레이어들 중 하나의 데미스터 레이어는, 상기 미세 입자 제어 존에 배치되고,
    상기 복수 개의 데미스터 레이어들 중 하나의 데미스터 레이어는, 상기 사전-세정 존 및 상기 흡수 존의 각각의 스프레이 레이어에 배치되는 것인, 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 복수 개의 데미스터 레이어들 중 하나의 데미스터 레이어는, 배플을 포함하거나;
    상기 복수 개의 데미스터 레이어들 중 하나의 데미스터는 리지를 포함하거나;
    상기 복수 개의 데미스터 레이어들 중 하나의 데미스터는 필터를 포함하거나;
    상기 복수 개의 데미스터 레이어들 중 하나의 데미스터는 와이어 매쉬를 포함하는 것인, 방법.
  30. 제 23 항에 있어서,
    상기 산화 시스템은, 각각의 섹션이 상이한 조성의 암모늄 용액에 대응하는 복수 개의 섹션들을 포함하는 것인, 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    각각의 섹션은, 상기 산화 시스템의 레이어에 의해 정의되거나;
    각각의 섹션은, 상기 산화 시스템의 컴포넌트에 의해 정의되거나;
    각각의 섹션은, 상기 산화 시스템의 상이한 포지션을 차지하거나;
    상기 산화 시스템은, 가스-액체 분산 인핸서들의 1-5개의 레이어들을 포함하는 것인, 방법.
  32. 제 25 항에 있어서,
    상기 타워는, 상기 사전-세정 존에서 순환 세정 액체를 사용하여 상기 연도 가스를 냉각 및 세정하고, 동시에 상기 순환 세정 액체의 농도를 증가시키도록 구성되고;
    상기 타워는, 상기 흡수 존을 통해 상기 연도 가스를 통과시키고, 이때 상기 흡수 존에서 상기 연도 가스는 흡수 순환 액체에 의해 세정 및 탈황되도록 구성되고;
    상기 타워는, 상기 미세 입자 제어 존을 통해 상기 연도 가스를 통과시키고, 이때 상기 미세 입자 제어 존에서 미세 입자들은 미세 입자 순환 세정 액체에 의해 제거되도록 구성되고;
    상기 타워는, 상기 연도 가스를 방출하도록 구성되고;
    상기 타워는, 상기 미세 입자 순환 세정 액체로부터 상기 사전-세정 존의 상기 순환 세정 액체를 보충하도록 구성되고;
    상기 타워는, 타워 벽 상에 파울링을 헹구도록 구성되고;
    상기 타워는, 상기 흡수 순환 액체를 보충하도록 구성되고;
    상기 타워는, 상기 산화 시스템에서 상기 흡수 순환 액체를 산화시키도록 구성되고;
    상기 타워는, 산화 시스템의 상이한 섹션들로부터 상기 상이한 존들로의 분배를 위해 상이한 구성들을 갖는 순환 액체들을 끌어들이도록 구성되는 것인, 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 타워는 미세 입자 순환 세정 액체를 스프레이함으로써 파울링을 헹구도록 구성되거나;
    상기 타워는, 공정수를 스프레이함으로써 파울링을 헹구도록 구성되거나;
    상기 흡수 순환 액체는 미세 입자 제어 존으로부터 액체에 의해 보충되거나;
    상기 흡수 순환 액체는 공정수에 의해 보충되거나;
    상기 공정수는 상기 미세 입자 제어 존으로부터 액체로부터 보충되는 것인, 방법.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 타워는 1-5m/s의 범위의 표면 연도 가스 속도(superficial flue gas velocity)를 제공하도록 구성되는 것인, 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 타워는, 40℃ 내지 80℃의 온도를 상기 사전-세정 존에 제공하도록 구성되거나;
    상기 타워는 30,000 mg/Nm³만큼 높은 SO₂ 농도를 갖는 연도 가스를 수용하도록 구성되는 것인, 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 타워로부터 방출되는 연도 가스는, 200 mg/Nm³ 이하의 SO₂농도를 갖는 것인, 방법.
  37. 제 35 항에 있어서,
    상기 타워로부터 방출되는 상기 연도 가스는, 20 mg/Nm³ 이하의 에어로졸들을 포함하는 총 분진 농도를 갖는 것인, 방법.
  38. 제 35 항에 있어서,
    상기 타워로부터 방출되는 상기 연도 가스는, 5 mg/Nm³ 이하의 암모니아 농도를 갖는 것인, 방법.
  39. 제 32 항에 있어서,
    상기 장치는 건조 장치를 더 포함하고,
    상기 건조 장치는, 흡수 액체를 수용하도록 구성되고;
    상기 건조 장치는, 순환 액체로부터 이온을 포함하는 고체 생성물을 생성하도록 구성되는 것인, 방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 이온은 클로라이드 또는 플루오라이드인 것인, 방법.
  41. 제 39 항에 있어서,
    상기 건조 장치는, 상기 순환 액체의 클로라이드 이온 농도를 50,000 mg/L 미만으로 감소시키도록 구성되고;
    상기 건조 장치는, 상기 순환 액체의 플루오라이드 이온 농도를 20,000 mg/L 미만으로 감소시키도록 구성되는 것인, 방법.
  42. 제 39 항에 있어서,
    상기 건조 장치는, 상기 순환 액체의 클로라이드 이온 농도를 50,000 mg/L 미만으로 감소시키도록 구성되고;
    상기 건조 장치는, 상기 순환 액체의 플루오라이드 이온 농도를 300-3000 mg/L 으로 감소시키도록 구성되는 것인, 방법.
  43. 제 39 항에 있어서,
    상기 건조 장치는, 상기 순환 액체의 클로라이드 이온 농도를 10,000-31,000 mg/L 으로 감소시키도록 구성되고;
    상기 건조 장치는, 상기 순환 액체의 플루오라이드 이온 농도를 20,000 mg/L 미만으로 감소시키도록 구성되는 것인, 방법.
  44. 제 39 항에 있어서,
    상기 건조 장치는, 상기 순환 액체의 클로라이드 이온 농도를 10,000-31,000 mg/L으로 감소시키도록 구성되고;
    상기 건조 장치는, 상기 순환 액체의 플루오라이드 이온 농도를 300-3000 mg/L 으로 감소시키도록 구성되는 것인, 방법.
  45. 제 32 항에 있어서,
    상기 타워는, 1.5-199 대 1 범위인 황산암모늄 대 아황산암모늄의 질량 분율 비를 갖는 흡수 순환 액체를 상기 흡수 존의 스프레이 레이어에 스프레이하도록 구성되는 것인, 방법.
  46. 제 32 항에 있어서,
    상기 타워는, 3-1999 대 1 범위인 황산암모늄 대 아황산암모늄의 질량 분율 비를 갖는 미세 입자 순환 세정 액체를 상기 미세 입자 제어 존의 스프레이 레이어에 스프레이하도록 구성되는 것인, 방법.
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