KR20090021246A

KR20090021246A - 가스의 정제를 위한 방법 및 설치

Info

Publication number: KR20090021246A
Application number: KR1020080077393A
Authority: KR
Inventors: 마이클 가이피; 크리스티안 벅바커; 마르셀 후버; 크리스티안 로찌쯔; 마쿠스 클레인하플
Original assignee: 코프 클라르슐람페어베르퉁스-게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2007-08-25
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2009-03-02
Also published as: JP2009052045A; NZ570097A; ZA200806412B; RU2008134579A; CA2638883C; AU2008207372B2; RU2485996C2; AU2008207372A1; CA2638883A1; MX2008010880A; US20090081094A1; CN101385938B; EP2030671A1; CN101385938A; BRPI0803056A2

Abstract

본 발명은 하수 슬러지의 가스화로부터, 특정 합성 가스에서 가스의 정제를 위한 설치 및 방법에 관련이 있다. 본 발명은 2개의 가스 세척기들(52, 54)에서 가스로부터 연속적으로 황화 수소 및 암모니아를 세척하는 단계를 제안한다.

Description

가스의 정제를 위한 방법 및 설치 {Method and installation for the purification of gas}

본 발명은 청구항 1 및 8의 전문들을 특징으로 가스의 정제를 위한 방법 및 설치에 관련이 있다. 가스들, 예를 들면, 가스 혼합물이 또한 정제될 수 있다. 본 발명은 특히 하수(sewage) 슬러지 또는 다른 생물학 물질 또는 재생 가능한 원료의 열 또는 생물학 공정을 통해, 예를 들어 가스화(gasification), 열분해(pyrolysis) 또는 발효(fermentation)를 통해 획득되는 생물 가스(biogas) 또는 소위 말하는 합성 가스의 정제를 위한 방법 및 설치에 관련이 있다. 가스는 가연성이고 열 이용을 위해 제공될 수 있다. 가스는 예를 들어, 동력 발생을 위한 가스 엔진을 작동하기 위해 사용될 수 있거나 또는 가열의 목적으로 연소될 수 있다. 정제된 가스의 열 이용은, 이와 같이, 예를 들어, 열 및/또는 동력 발생을 위한 가스의 이용은 예를 들어 하수 슬러지, 다른 생물학 물질 또는 가스를 얻기 위한 재생 가능한 원료와 같은 출발 물질의 열 이용과 구별되어야만 한다.

하수 슬러지의 가스화는 공지되어 있다. 특허 출원서 EP 1 112 970 A1는 하수 슬러지의 가스화를 위한 설치 및 방법을 공지한다. 하수 슬러지는 가스화 장치에 놓이고, 거기에서 공기 또는 산소의 부족 하에서 가열에 의해 열적으로 분해된다. 동력 및/또는 열 발생을 위해 사용될 수 있는, 가연성 가스 또는 가스 혼합물, 합성 가스가 형성된다.

하수 슬러지는 바람직하게 가스화 전에 건조되는데, 여기서 수분은 가스화되는 하수 슬러지에 여전히 함유될 수 있다. 하수 슬러지는 바람직하게, 단어의 적절한 의미에서 슬러지로서가 아닌, 예를 들어 입자상으로서, 고체 상태에서 가스화에 제공된다. 그럼에도 불구하고, 가스화되는 물질은 본 발명의 설명에서 하수 슬러지로서 인용될 것이다.

가스화를 통해 획득된 합성 가스는 그 중에서도, 타르, 암모니아 및 황화 수소를 포함한다. 공지된 방법에 따라 그리고 공지된 설치에서, 타르의 합성 가스를 정제하기 위해, 합성 가스는 타르가 응축하는 온도에서 냉각된다. 합성 가스는 추후에 가스화되는 하수 슬러지를 통해 운반되는데, 이러한 슬러지는 여과기(filter) 역할을 하고 타르의 합성 가스를 정제한다. 가스화된 하수 슬러지와 함께 합성 가스에서 여과된 타르는 가스화 장치로 공급되고 거기서 가스화된다. 가스화 장치에서, 타르는 연소 되어서 하수 슬러지의 열 분해를 위해 열을 공급하고 및/또는 타르는 또한 가연성 가스, 즉 합성 가스로 분해된다.

타르가 합성 가스에서 여과된 후, 암모니아 및 황화 수소는 유해 물질로서 남는다. 합성 가스의 열 이용에서, 암모니아 및 황화 수소는 질소 및 황산화물을 형성하도록 반응할 것이며, 질소 및 황 산화물은, 폐기 가스(waste gas)에서 공기 오염물(pollutant)과 같이, 가장 유익한 경우에는 바람직하지 않을 것이고, 임의의 경우에는 방출 법칙과 관련하여 의심스럽고, 가장 유익하지 않은 경우에는 용인할 수 없다. 게다가, 이산화황은 상당한 부식 문제를 야기하여 가스 엔진 또는 가스 터빈에서 합성 가스의 열 이용은 사실상 불가능하다.

따라서, 본 발명은 암모니아 및/또는 황화 수소의 합성 가스를 정제하는 문제를 다룬다.

이러한 문제는 청구항 1 또는 8의 특징들을 통해 본 발명에 의해서 해결된다. 본 발명에 따라, 암모니아 및/또는 황화 수소는 가스 또는 가스 혼합물, 특히 합성 가스 또는 생물 가스로부터 유도되는 물을 사용하는, 이하 세척기로서 인용되는, 가스 세척기(gas scrubber)에서 세척된다. 가스를 세척하기 위한 물은 정제되는 가스로부터 직접적으로 또는 간접적으로 응축을 통해 획득된다. 가스 세척기에서, 가스는 암모니아 및/또는 황화 수소를 용해하는, 물과 접촉하고, 그에 의해 가스로부터 암모니아 및/또는 황화 수소를 제거하는데, 이것이 세척(scrubbing)이라고 인용된다. 가스는 그 후에 열 이용을 위해 제공될 수 있다. 가스 세척기에 있는 물은 또한 세척수(scrub water)라고 인용된다. 물은 액체 또는 기체일 수 있으며, 기체는 물 중탕(water bath)을 통해 운반될 수 있고, 물은 공기에서 또는 또 다른 가스에서 방울 또는 액적(droplet)으로 분산될 수 있거나 증기 형태로 용해되거나 가스 상태이다.

본 발명은 바람직하게 암모니아 및 황화 수소를 세척하기 위해 하나의 또는 다수의 개별적 가스 세척기를 제공한다. 가스가 암모니아 및 황화 수소를 연속적으로 정제하는 그러한 방식으로 가스는 그 후에 세척기들을 통해 흐른다. 정제의 순서는 또한 바뀔 수 있다. 본 발명은 또한, 암모니아 및 황화 수소에 대한 개별적 가스 세척기에 관하여는, 황화 수소에 대한 가스 세척기에서, 암모니아는 또한 가스에서 또는 반대로 세척되는 것을 포함한다.

본 발명은 특히 하수 슬러지의 가스화를 통해 획득되는 가스, 예를 들어, 합성 가스는 암모니아 및 황화 수소의 유해 물질을, 아마도 또한 가스의 세척 동안 세척수에 의해 제거되는 다른 유해 물질을 정제하는 이점을 갖는다. 본 발명은 가스의 열 이용 동안 환경에 대한 위험을 상당히 감소시킨다. 본 발명은 또한 열 이용을 위한 하류 부문의 기계에서, 예를 들어 가스 엔진 또는 가스 터빈에서 부식의 문제를 감소시키거나 또는 막는다. 본 발명의 추가적인 이점은 구현 가능성(embodiment capability)인데, 여기서 사실상 가스의 정제를 위한 모든 작업 물질은 순환하여 운반될 수 있고 적어도 어느 정도까지는 가스의 처리 동안 축적되고 외부로 공급될 필요가 없다.

바람직한 실시예에서, 본 발명은 세척기에 앞서는 응축기(condenser)를 포함하고, 여기서 황화 수소가 세척된다. 가스는 응축기를 통과하여 흐르고, 가스에 용해된 물이 응축하는 지점에서 냉각된다. 가스에 함유된 타르를 응축하기 위한 응축기 전에, 가스가 물의 분사에 의해 냉각되는 경우 및/또는 여과하기 위해 가스화되는 하수 슬러지를 통해 가스가 운반되는 경우, 임의의 경우의 가스는 높은 수분 함유량을 가지며, 그로부터 가스/합성 가스는 수분을 제거하고 공정 중에 하수 슬러지를 건조한다. 가스 중의 암모니아는 물에서 결합되거나 부분적으로 결합되고, 가스 중에서 응축된 물은 예를 들어 12 내지 13의 높은 pH 값을 가지고, 따라서 알칼리성 또는 염기성 작용을 한다. 가스로부터 응축을 통해 획득된 물은 가스 세척기에 세척수로서 공급되는데, 여기서 황화 수소는 가스에서 세척된다. 황화 수소를 위한 가스 세척기에 있는 가스가 여전히 암모니아를 함유한다면, 암모니아는 부분적으로 세척수에 용해될 수 있는, 즉, 부분적으로 가스에서 세척될 수 있는 것으로 간주 될 수 있다. 그에 의해 황화 수소를 세척하기 위한 가스 세척기에 있는 세척수의 pH 값은 더욱 증가한다. 세척수에 있는 암모니아의 용액은 그의 pH 값에 달려있다. 세척수의 높은 pH 값으로 인해, 황화 수소는 양호한 물 용해도를 가지며, 황화 수소로부터 가스의 정제 작용은 양호하다.

가스에서 황화 수소를 세척하기 위한 가스 세척기의 세척수는 바람직하게 순환하여(재순환됨) 운반된다. 가스가 예를 들어, 가스화되는 하수 슬러지를 통해 여과하기 위해 운반되는 경우에, 물을 제거하기 때문에, 추가된 물은 연속적으로 세척수를 얻기 위해 응축되어야 하는 가스에 도달한다. 그러한 이유로, 보통 세척수를 공급할 필요는 없다. 그러나, 초과 세척수는 초과흐름(overflow)을 통하여 방출되어야만 한다. 초과 세척수는 물 처리장(water treatment plant)의 도입흐름(inflow)에 공급될 수 있고, 도입흐름의 하수 슬러지는 가스를 획득하기 위해 가스화된다. 물 처리장으로 흘러서 처리되는 물은 통상적으로 낮은 pH 값을 갖기 때문에, 가스 세척기로부터 초과 세척수의 높은 pH 값은 위험하지 않고, 그와는 반대로 바람직하다. 게다가, 세척수에 함유된 암모니아는 생물학적 작용을 통해 제거된다.

가스로부터 세척된 황화수소를 세척수로부터 제거하기 위해, 본 발명의 하나의 실시예는 침전제(precipitating agent)를 사용하여 세척수로부터 황화 수소를 침전하는 것을 제공한다. 침전제는 황화 수소와 화학적으로 반응한다; 침전제는 황화 수소와 결합하고 침전물은 가스 세척기의 바닥(base)에 가라앉는다. 침전물은 때때로 또는 연속적으로 배출되거나 또는 다른 방법으로 제거된다. 세척수로부터 가스 세척기의 바깥에 황화 수소를 침전시키고 제거하는 것을 또한 생각할 수 있다. 적절한 침전제는 2가 및 3가 철염, 예를 들면, 염화 및 황산 철(II) 및 철(III)이고, 본 발명은 이러한 침전제들 중 어느 것에도 제한되지 않는다. 침전제 자체는 본 발명에 따라 합성 가스의 정제를 위해, 외부로부터 공급되어야 하고 다시 제거되어야 하는 단일 물질이다.

가스로부터 암모니아를 세척하기 위해, 바람직하게는 7의 또는 더 낮은 pH 값을 갖는 물, 예를 들어 중성의 또는 산성 작용을 갖는 물이 세척수로서 사용된다. 특정한 품질 판별기준이 없는 일반적인 산업용수/수돗물이 가스로부터 암모니아를 세척하기 위한 세척수로서 사용될 수 있다. 암모니아를 세척하기 위한 세척수는 바람직하게는 순환하여 움직인다(재순환됨). 초과 세척수는 회수된다; 세척수는 예를 들어, 가스로부터 암모니아를 세척하기 위한 가스 세척기로부터 초과흐름을 통해 흐른다. 적어도 세척수가 7 이상의 상당히 높은 pH 값을 갖지 않으면, 암모니아는 명백히 수용성이다. 그러므로, 암모니아 가스의 정제 작용은 양호하다. 황화 수소를 세척하기 위해 가스 세척기로부터의 세척수와 같이, 가스 중에서 암모니아를 세척하기 위해 가스 세척기로부터의 초과 세척수는 물 처리장의 도입흐름으로 공급될 수 있다.

대체로, 가스의 정제 순서(sequence)는 중요하지 않다. 암모니아는 먼저 세척될 수 있고 그 후에 황화 수소가 세척될 수 있다. 바람직하게는, 높은 pH 값으로 인해, 가스로부터 응축을 통해 획득되는 물은 황화 수소를 세척하기 위해 사용된다. 황화 수소 및 그 후 (잔류의) 암모니아는 바람직하게는 가스에서 세척된다. 이유는 응축 후 가스에 여전히 함유된 암모니아의 일부가 황화 수소를 세척하기 위한 가스 세척기에서 세척수에 용해되기 때문인데, 즉, 세척수의 pH 값이 너무 높지 않으면 동시에 세척되기 때문이다. 세척된 암모니아를 갖는 가스 중에서 황화 수소를 세척하기 위해 가스 세척기에서 동시에 세척된 암모니아는 세척수의 pH 값을 증가시키기고, 그에 의해 황화 수소에 대한 정제 및 세척 작용이 증가 된다. 세척수의 순환(재순환)을 통해, pH 값은 더욱 증가하고 황화 수소의 세척 동안 정제 작용을 증진시킨다. 황화 수소의 세척 후 가스에 여전히 남아있는 암모니아는 잇따른 가스 세척기에서 세척되는데, 세척기의 세척수는 7의 또는 더 낮은 pH 값을 갖는다.

가스가 바람직하게는 세척수를 얻기 위한 응축기에 및 암모니아와 황화 수소로부터의 정제를 위한 가스 세척기(들)에 공급되기 전에 가스는 타르를 정제한다. 이러한 목적으로, 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 가스 응축물 및 물에 포함된 타르가 가스에서 용해되고 용해된 채로 남아있는 온도에서, 가스는 냉각된다. 가스의 정제를 위해, 가스는 가스화되는 하수 슬러지를 통해 운반되는데, 이러한 슬러지는 여과기의 역할을 하고 가스 중에서 타르를 여과한다. 타르의 가스를 정제하는 것에 의해, 잇따른 설치 부분들, 즉 응축기 및 가스 세척기(들)은 타르와 함께 적재되지 않고 오염되지 않는다.

본 발명은 하수 슬러지의 가스화를 통해 획득되는 합성 가스의 정제를 위한 것으로 간주된다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 또한 예를 들어 다른 생물자원(biomass)과 같은, 하수 슬러지 외에 다른 기화 가능한 물질의 가스화를 통해 획득되는 가연성(combustible) 가스/합성 가스의 정제에 대해 적절하다. 가스화에 의해 획득되는 가스들 외에 다른, 가스들은 또한 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 설치를 사용하여, 암모니아 및/또는 황화 수소를 정제할 수 있다. 예를 들어, 가스는 열분해 또는 발효를 통해 예를 들어 상기 가스화와 같은, 열 또는 생물학적 공정을 통해 획득될 수 있다.

다음에서, 본 발명은 도면에 도시된 실시예와 관련하여 더욱 자세하게 설명될 것이다. 특히, 본 발명에 관련하여, 하수 슬러지의 가스화 및 그에 의해 획득된 가연성 합성 가스의 정제는 예로서 선택된다. 그러나, 본 발명은 이러한 적용에 제한되지 않고 오히려, 특히 열 또는 생물학적 공정을 통해 획득되는 다른 가스들의 정제에 또한 적절하다. 2개의 도면들은 다음을 도시하는 본 발명에 따른 설치의 설치 도면을 나타낸다.

도 1. 타르 재순환을 갖는 가스 발생 부분

도 2. 본 발명에 따른 합성 가스의 정제에 대한 설치 부분.

도면들은 간략하게 한 개략도로서 이해된다.

도 1에 도시되고 본 발명에 따른 설치(10)는 하수 슬러지로부터 가연성 가스를 얻는데 알맞다. 가스화를 통하여 획득되는 가연성 가스는 다음에서 합성 가스로서 인용된다. 가스화되는 하수 슬러지는 하수 슬러지 수신 사일로(12)에서 건조 하수 슬러지 입자로서 축적된다. 하수 슬러지 수신 사일로(12)로부터 하수 슬러지 입자는 나사 공급기(screw feeder, 14)를 사용하여 하수 슬러지 탱크(16)에 공급된다. 또 다른 나사 공급기(18)는 하수 슬러지 탱크(16)로부터 하수 슬러지 입자가 가스화되는 가스화 장치(20)로 하수 슬러지 입자를 수송한다. 가스화는 예를 들어 목재 가스화로부터 자체 공지된 방법으로 일어난다. 가스화 장치(20)는 하수 슬러지 입자가 그의 하부 영역으로 공급되는, 이른바 유동층 가스화 장치로서 구조화된다. 가스화를 위해 필요한 공기는 블로어(22)에 의해 공급되는데, 블로어는 공기를 아래쪽으로부터 가스화 장치(20)로 불어넣고 그에 의해 유동층을 발생시킨다. 하수 슬러지 입자는 연료 부족 하에서 가연성 가스 및 가스 혼합물, 합성 가스로 열적으로 분해된다.

하수 슬러지 입자의 열적 비분해성 성분(재, 회분)은 가스화 장치(20)에서 벗어나고 나사 공급기(24)에 의해 회분 용기(ash bin, 26) 내로 수송된다.

가연성 합성 가스는 가스화 장치(20)의 상부에서 흘러나오고, 처음에 사이클론 분리기(cyclone separator, 28)에 공급되는데, 여기에서 분진 입자(dust particle)는 제거된다. 제거된 분진 입자는 또한 회분 용기(26) 내로 운반된다. 열분해를 통해 획득되는 합성 가스는 사이클론 분리기(28)로부터 냉각기[열회수기(recuperator)](30)로 운반되고, 여기서 합성 가스는 예를 들어 770℃의 온도로 냉각된다. 가스화 장치(20)의 출구에서, 가스는 예를 들어, 대략 1100℃의 온도를 갖는다. 열회수기(30)에서 가연성 가스의 냉각은 공기, 특히 블로어(22)에 의해 끌어 당겨지고 하수 슬러지 입자의 열 분해를 위해 가스화 장치(20)로 공급되는 공기를 사용하여 수행된다. 이러한 방법으로, 가스화 장치(20)에 공급되는 공기는 열회수기(30)에서 예비가열된다. 3방향의(three-ways) 잠금 벨브(32)를 사용하여, 블로어(22)에 의해 끌어당겨진 공기는 선택적으로 가스화 장치(20)에 도달하기 전에 열회수기(30)를 통과하여 먼저 운반될 수 있거나 또는 공기는 블로어(22)에 의해 가스화 장치(20)로 직접 공급될 수 있다. 3방향 잠금 벨브(32)를 사용하여 블로어(22)에 의해 끌어 당겨진 공기의 일부를 열회수기(30)로 공급하고 끌어 당겨진 공기의 남아있는 부분을 가스화 장치(20)로 직접 공급하는 것이 또한 가능하다. 따라서 열회수기(30)를 통해 가스화 장치로 공급되는 공기 대 가스화 장치(20)로 직접 공급되는 공기의 비율이 조절될 수 있고 이러한 방법으로 또한 열회수기(30)의 냉각 능력 및 이와 함께 열회수기(30)의 출구에서, 가스화 장치(20)에서 획득되는, 합성 가스의 출구 온도가 조절될 수 있다.

열회수기(30)에 이어, 열분해를 통해 획득되는 합성 가스는 하수 슬러지 탱크(16)에 공급된다. 하수 슬러지 탱크(16)는 묘사되고 기술한 실시예에서, 관 모양으로 형성되고 똑바로 서있는, 가스 냉각기(34)를 포함한다. 가스 냉각기(34)가 하수 슬러지 탱크(16)에 포함된 하수 슬러지 입자 내에 담가 져서 결과적으로 냉각기의 상부 영역에서 가스 냉각기(34)에 공급된 합성 가스는 반드시 하수 슬러지 탱크(16)로부터 가스 출구(36)에서 나가기 전에 하수 슬러지 입자를 관통해야 한다.

합성 가스를 냉각하기 위해, 물은 하나 또는 다수의 물 노즐(38)을 통해 가스 냉각기(34)로 분사된다. 물은 바람직하게는 탈염 된다(demineralized). 분사된 물은 합성 가스를 냉각시키고 합성 가스에 용해된다. 충분한 양의 물은 합성 가스가 하수 슬러지 탱크(16)로부터 가스 출구(36)에서 예를 들어, 120℃의 온도를 갖도록 가스 냉각기(34) 내로 분사되어, 결과적으로 물은 합성 가스에 용해된 채로 남아있다. 가스 냉각기(34)에서 합성 가스의 냉각을 통하여, 획득된 합성 가스에 포함된 타르(tar)는 응축하고 하수 슬러지 탱크(16)에 포함된 하수 슬러지 입자로 여과되고, 이러한 입자를 통해 합성 가스가 운반된다. 하수 슬러지 탱크(16)는 따라서 여과기를 형성하고 하수 슬러지는 여과 매체(filter medium)를 입자로 만들며, 이와 함께 열 분해를 통해 획득된 합성 가스에 포함된 타르는 합성 가스 밖으로 여과된다.

하수 슬러지 입자와 함께, 여과되어 나온 타르는 가스화 장치(20)에 제공된다. 가스화 장치(20)에서 타르는 연소 되고 그에 의해 가스화 장치(20)의 효율을 증가시키며 및/또는 타르는 가연성 합성 가스로 열적으로 분해되고 하수 슬러지 입자의 열분해를 통해 획득된 가연성 가스와 함께 가스화 장치(20)를 떠난다. 하수 슬러지로부터 획득된 합성 가스를 위한 본 발명에 따른 설치(10)는 그러므로 타르 재순환을 갖는다. 하수 슬러지의 열분해로 축적한 타르는 분리되고 및 제거될 필요가 없으며, 처리될 필요가 없고 게다가, 타르는 합성 가스를 적재하지 않는 이점이 있다.

합성 가스의 정제를 위해, 본 발명에 따른 설치(10)는 도 2에 도시된 물 순환식(40)을 갖는다. 가스 냉각기(34) 내로 분사된 물은 합성 가스에 용해되고, 물이 하수 슬러지 탱크(16)에 포함된 하수 슬러지 입자를 통해 운반된 후에, 가스 출구(36)에서, 합성 가스에 용해되는, 하수 슬러지 탱크(16)를 떠난다. 기재된 바와 같이, 하수 슬러지 탱크(16)로부터 가스 출구(36)에서의 합성 가스는, 가스 냉각기(34) 내로 분사된 물이 용해된 채 남아 있는 온도와 같은, 예를 들어 120℃의 온도를 갖는다. 하수 슬러지 탱크(16)에 포함된 하수 슬러지 입자를 통과하여 합성 가스의 운반 동안, 합성 가스는 추가로 하수 슬러지 입자의 수분의 형태로 포함된 물을 제거한다. 침투 동안 열분해를 통해 획득된 합성 가스는 하수 슬러지 탱크(16)에 포함된 하수 슬러지 입자를 건조한다.

하수 슬러지 탱크(16)을 떠난 후에, 합성 가스는 여과기(42)를 통과하고 그 후 응축기(44)를 통과하고 및 합성 가스가 정제되는 2개의 세척기들(52, 54)을 통과하여 운반된다. 제 2 세척기(54) 후에, 합성 가스는 사용(46에서)을 위해 제공된다. 합성 가스는 예를 들어 (도시되지 않은) 가스 엔진에 동력 발생을 위해 또는 (도시되지 않은) 가스 버너에 열 발생을 위해 공급될 수 있다.

응축기(44)에서의 냉각은 블로어(48)에 의해 응축기(44)로 공급되는 공기로 수행된다. 합성 가스에 용해된 물은 응축기(44)에서 응축하고 오일 분리기(50)로 운반된다. 응축기(44)는 합성 가스에 용해된 물을 분리하고 따라서 물분리기(44)를 형성한다.

합성 가스에서 분리된 물은 오일 분리기(50)로부터 2개의 세척기들 중 제 1(52)로 공급된다. 제 1 세척기는 바닥(base) 또는 집수통(sump)에 모은다. 펌프(56)는 바닥 위쪽에서 세척기(52)의 상부로 물을 수송하는데, 여기서 물은 하나 또는 그 이상의 노즐(58)들을 통해 세척기(52) 안으로 분사된다. 세척기(52)의 상부와 바닥 사이에 접촉 통로 위에서, 물은 바닥 영역에서 세척기(52)에 들어가는 응축기(44)로부터의 합성 가스와 접촉하고, 분사된 물에 반대 방향의 접촉 통로를 통과하여 아래로부터 위쪽을 향해 흐르고, 상부에서 세척기(52)를 떠난다.

응축기(44)에서 응축되고 합성 가스에서 분리되는 물은 전통적으로 암모니아를 포함하고 전통적으로 높은 pH 값을 가져서 알칼리성 또는 염기성 작용(action)을 갖는다. 높은 pH 값으로 인해, 세척기(52)의 물은 합성 가스로부터 황화 수소를 용해하고 황화 수소는 합성 가스에서 세척되거나 합성 가스는 황화 수소를 정제한다. 또한 세척수로서 인용되는, 세척기(52) 내로 분사되는 물의 pH 값이 너무 높지 않으면, 합성 가스로부터의 암모니아는 또한 물에 용해되고 물의 pH 값을 증가시켜서 결과적으로 제 1 세척기(52)에 있는 물은 예를 들어 12 내지 13의 pH 값을 갖는다. 제 1 세척기(52)에 있는 세척수의 높은 pH 값으로 인하여, 황화 수소는 쉽사리 녹고 세척기(52)는 양호한 정제 작용을 갖는다.

세척기(52)의 바닥에서, 황화 수소는 또한 세척수로서 인용되는, 물에 침전된다. 침전제는 사일로(60)에 저장되고 그로부터 침전제는 필요할 때 세척기(52)의 바닥으로 공급된다. 침전제로서, 예를 들어, 2가 및 3가 철의 염, 예를 들어 염화 철(II)(FeCl₂), 황산철(II)(FeSO₄), 염화철(III)(FeCl₃) 또는 염화 황산철(III)(FeClSO₄)이 사용될 수 있다. 침전제는 합성 가스의 발명에 따라 정제에 대외적으로 공급되어야 하는 단일 이물질 자체이고 재순환되지 않는다. 침전제는 때때로 또는 연속적으로 세척기(52)의 바닥에서 빼내지고 제거된다.

제 1 세척기(52)의 상부로부터, 합성 가스는 제 2 세척기(54)의 바닥에서 제 2 세척기로 공급된다. 합성 가스는 다시 바닥에서 세척기(54)의 상부로, 따라서 아래에서 위쪽을 향해 접촉 경로를 통과하여 흐르고, 상부에서 세척기(54)를 떠난다. 제 2 세척기(54)에서, 물, 예를 들어 산업 용수는 라인(line, 62)을 통해 세척기의 바닥으로 공급된다. 여기서 다시 세척수로서 인용되는, 제 2 세척기(54)에 있는 물은 7의 또는 더 낮은 pH 값을 갖는데, 즉, 중성 또는 산성 작용을 갖는다. 펌프(64)는 물을 제 2 세척기(54)의 바닥에서 세척기의 상부로 운반하는데, 여기서 물은 하나 또는 몇몇의 노즐(66)들을 통해 분사된다. 7의 또는 더 낮은 pH 값으로 인해, 제 2 세척기(54)에 있는 물은, 암모니아가 제 1 세척기(52)에서 용해되지 않고 세척되지 않는 한, 합성 가스로부터 암모니아를 용해한다. 제 1 세척기(52) 후 합성 가스에 여전히 포함되어 있고 제 2 세척기(54)로 공급된 암모니아는 또한 잔류 암모니아로서 인용될 수 있다. 기재된 바와 같이, 암모니아는 제 2 세척기(54)에 합성 가스에서 세척되는데, 즉, 합성 가스는 암모니아를 정제한다. 정제된 합성 가스는 상부에서 제 2 세척기(54)를 떠나고 사용(46에서)을 위해 제공된다.

양쪽의 세척기들(52, 54)의 세척수는 기술된 바와 같이 순환하여(재순환되어) 운반되고, 세척수는 세척기들(52, 54)의 바닥의 외부에 펌프(56, 64)에 의해 끌어당겨지고, 세척기들(52, 54) 내에 노즐들(58, 66)에 의해 상부로 다시 분사되는데, 여기에서, 세척수는 다시 아래쪽으로 접촉 경로를 통해 세척기들(52, 54)의 바닥으로 흐른다. 재순환을 통해, 제 1 세척기(52)에 있는 세척수는 추가로 암모니아를 용해하고 이에 의해 pH 값을 증가시키며, 이에 의해 황화 수소에 대한 정제 작용이 증가한다.

가스 냉각기(34)에서, 노즐(38)을 통해 분사된 물은, 기술된 바와 같이, 합성 가스에 용해되는데, 합성 가스는 하수 슬러지 입자의 가스화를 통해 가스화 장치(20)에서 획득되었다. 하수 슬러지 탱크(16)로부터, 용해된 물과 함께 합성 가스는 응축기(44)로 운반되는데, 여기서 용해된 물은 응축하고 분리된다. 응축기(44)로부터, 기술된 바와 같이, 합성 가스는 제 1 세척기(52)로 흐르고 분리된 물은, 먼저, 합성 가스로부터 개별적으로, 오일 분리기(50)에 도달하고, 그로부터 제 1 세척기(52)의 바닥에 닿는다.

초과 물은 세척기들(52, 54)의 바닥에서 초과흐름들(72, 74)을 통해 흘러나간다. 초과 물은 물 처리장의 도입흐름으로 공급될 수 있는데, 예를 들어, 본 발명에 따른 설치를 사용하는 물 처리장의 하수 슬러지는 가스화되고 합성 가스는 정제된다. 물에 용해된 암모니아는 물 처리장에서 생물학적으로 감성 된다. 물 처리장으로 흘러 처리되는 물이 전통적으로 7 이하의 낮은 pH 값을 갖기 때문에, 물의 7 이상의 높은 pH 값은 세척기들(52, 54)의 초과흐름들(72, 74)에 해를 끼치지 않는다.

게다가, 물의 양은 또한 적다.

타르의 정제를 위한 합성 가스는 하수 슬러지 입자를 통해 하수 슬러지 탱크(16)에서 운반되고 거기서 물을 제거하기 때문에, 물은 결국 세척기들(52, 54)의 초과흐름들(72, 74)을 통해 떠나는, 물 순환식(40)에 있는 물에 공급된다. 물 순환식(40)에서 물의 부족이 있다면, 물은 제 2 세척기(54)의 바닥에 이르는 라인(62)을 통해 다시 채워질 수 있다.

Claims

가스로부터 직접적으로 또는 간접적으로 획득되는 응축물(condensate)을 사용하여 암모니아 및/또는 황화 수소가 세척되는 것을 특징으로 하는 가스의 정제를 위한 방법.
제 1항에 있어서, 황화 수소는 응축을 통해 습한 가스(moist gas)로부터 획득되는 응축된 물로 세척되고, 및 예를 들어, 가스에서 생기는, 암모니아와 같은 알칼리성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스의 정제를 위한 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 가스는 생물질(biosubstance)의 열 공정을 통해 획득되는 합성 가스인 것을 특징으로 하는 가스의 정제를 위한 방법.
제 1항 내지 제 3항 중 한 항에 있어서, 황화 수소가 합성 가스에서 세척된 후에, 황화 수소는 침전제를 사용하여 세척수로부터 침전되는 것을 특징으로 하는 가스의 정제를 위한 방법.
제 1항 내지 제 4항 중 한 항에 있어서, 암모니아가 황화 수소 후에 합성 가스에서 세척되는 것을 특징으로 하는 가스의 정제를 위한 방법.
전술한 청구항 중 한 항에 있어서, 세척수는 순환하여 운반되는 것을 특징으로 하는 가스의 정제를 위한 방법.
전술한 청구항 중 한 항에 있어서, 합성 가스는 물로 냉각되고 및/또는 암모니아 및/또는 황화 수소가 합성 가스에서 세척되기 전에 합성 가스는 하수 슬러지를 통해 정제(purification)를 위하여 운반되는 것을 특징으로 하는 가스의 정제를 위한 방법.
가스의 정제를 위한 설치에 있어서, 설치(10)는 가스 세척기(52, 54)를 포함하고, 여기서 암모니아 및/또는 황화 수소가 물을 사용하여 가스에서 세척되는 것을 특징으로 하는 가스의 정제를 위한 설치.
제 8항에 있어서, 설치(10)는 황화 수소를 세척하기 위한 가스 세척기(52) 및 합성 가스 중에서 암모니아를 세척하기 위한 가스 세척기(54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스의 정제를 위한 설치.
제 8항 또는 제 9항에 있어서, 설치(10)는 가스 세척기(52, 54)보다 우선하는 응축기(44)를 포함하고, 여기서 합성 가스가 가스 세척기(52, 54)를 통해 운반되기 전에 건조되고 및 합성 가스 중에서 황화 수소를 세척하기 위해, 응축기(44)로부터 응축된 물은 가스 세척기(52)로 제공되는 것을 특징으로 하는 가스의 정제를 위한 설치.
제 8항 내지 제 10항 중 한 항에 있어서, 설치(10)는 합성 가스를 획득하기 위한 가스화 장치(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스의 정제를 위한 설치.
제 8항 내지 제 11항 중 한 항에 있어서, 설치(10)는 가스 세척기(52, 54)보다 우선하는 가스 냉각기(34)를 포함하고 여기서 암모니아 및/또는 황화 수소가 가스 세척기(52, 54)에서 세척되기 전에 냉각하기 위한 물이 합성 가스에 공급되는 것을 특징으로 하는 가스의 정제를 위한 설치.
제 8항 내지 제 12항 중 한 항에 있어서, 설치(10)는 가스 세척기(52, 54)보다 우선하는 하수 슬러지 탱크(16)를 포함하고 이를 통해 합성 가스가 암모니아 및/또는 황화 수소를 세척하기 위한 가스 세척기(52, 54)에 공급되기 전에 운반되고, 및 하수 슬러지 탱크(16)는 합성 가스가 하수 슬러지 탱크(16)를 통해 흐를 때, 하수 슬러지 탱크(16)에 위치한 하수 슬러지를 통해 합성 가스를 운반하는 가스 도관(gas conduit)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스의 정제를 위한 설치.