KR20120109488A - 암모니아 및 ｃｏｓ를 제거함으로써 화학적 생성물로의 전환을 위한 고온 신가스 스트림을 처리하는 방법 - Google Patents

암모니아 및 ｃｏｓ를 제거함으로써 화학적 생성물로의 전환을 위한 고온 신가스 스트림을 처리하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120109488A
KR20120109488A KR1020127013763A KR20127013763A KR20120109488A KR 20120109488 A KR20120109488 A KR 20120109488A KR 1020127013763 A KR1020127013763 A KR 1020127013763A KR 20127013763 A KR20127013763 A KR 20127013763A KR 20120109488 A KR20120109488 A KR 20120109488A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
scrubber
hcn
stream
biological treatment
anaerobic
Prior art date
Application number
KR1020127013763A
Other languages
English (en)
Inventor
로버트 힉키
Original Assignee
코스카타, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코스카타, 인코포레이티드 filed Critical 코스카타, 인코포레이티드
Publication of KR20120109488A publication Critical patent/KR20120109488A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
    • C10K1/10—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
    • C10K1/102—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids containing free acid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/14—Separation 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
    • B01D53/1406—Multiple stage absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/14—Separation 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
    • B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/52—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with liquids; Regeneration of used liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/308—Carbonoxysulfide COS
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/406—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/408—Cyanides, e.g. hydrogen cyanide (HCH)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/80—Water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/048—Composition of the impurity the impurity being an organic compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0485—Composition of the impurity the impurity being a sulfur compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/18—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the purification of gaseous effluents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
    • C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

본 발명에서는 물 기반 스크러빙, HCN 스크러빙 및 생물학적 처리 단계의 조합을 이용함으로써 화학물질의 첨가 없이 또는 거의 없이, 비용 효과적으로 그리고 환경 친화적이며 지속 가능한 방식으로, 신가스로부터 암모니아, COS 및 HCN의 높은 제거(미립자의 일부 폴리싱과 함께)를 위한 방법이 제공된다.

Description

암모니아 및 ＣＯＳ를 제거함으로써 화학적 생성물로의 전환을 위한 고온 신가스 스트림을 처리하는 방법{METHOD OF TREATING A HOT SYNGAS STREAM FOR CONVERSION TO CHEMICAL PRODUCTS BY REMOVING AMMONIA AND COS}
본 발명은 2009년 10월 27일자 출원된 미국 특허출원 제12/606,469호의 우선권 및 그 이익을 주장한다.
본 발명은 물 기반 가스 스크러빙 및 생물학적 처리 단계 및 특정한 경우의 HCN 스크러빙의 조합을 이용하여 환경 친화적이며 지속적인 방식으로 신가스(syngas)로부터 암모니아, COS 및 HCN를 제조하는 방법에 관한 것이다.
액체 모터 연료로서 사용하거나 통상의 가솔린 또는 디젤 모터 연료와 배합하기 위한 바이오연료의 생산은 전세계적으로 증가하고 있다. 그러한 바이오연료는, 예를 들어, 에탄올 및 n-부탄올을 포함한다. 바이오연료에 대한 주된 유도 요인 중 하나는 발효 및 바이오공정 기술에 의한 재생 가능한 자원으로부터의 유도이다. 통상적으로, 바이오연료는 용이하게 발효 가능한 탄수화물, 예컨대, 당 및 전분으로부터 제조된다. 예를 들어, 통상의 바이오에탄올 생산에 사용되는 두 가지의 주요 작물은 사탕수수(브라질 및 그 밖의 열대 국가) 및 곡물(corn) 또는 옥수수(미국 및 그 밖의 온대 국가)이다. 발효가능한 탄수화물을 용이하게 제공하는 농업 공급원료의 이용성은 식품 및 사료 생산, 경지 사용(arable land usage), 물 이용성, 및 그 밖의 인자와의 경쟁 때문에 제한된다. 그 결과, 목질 공급원료, 예컨대, 삼림 잔류물, 조림 나무, 지푸라기, 잔디 및 그 밖의 농업 잔류물이 바이오연료 생산에 실행 가능한 공급원료이다. 그러나, 식물 및 나무의 기계적 지지 구조를 제공할 수 있는 목질 재료의 아주 불균일한 속성이 이들을 바이오전환에 본질적으로 다루기 힘들게 할 수 있다.
목질 바이오매스를 에탄올로 전환시키는 한 가지 이용 가능한 기술은 목질 바이오매스를 가스화기에서 신가스(합성 가스로도 공지됨, 주로 CO, H2 및 CO2와 함께 다른 성분, 예컨대, CH4, N2, NH3, H2S 및 다른 미량 가스의 혼합물)로 전환시키고, 이어서, 이러한 가스를 호기성 미생물로 발효시켜서 바이오연료, 예컨대, 에탄올, n-부탄올, 또는 화학물질, 예컨대, 아세트산 또는 부티르산 등을 생성시키는 것이다. 이러한 기술적 경로는 양호한 효율(예, 75% 초과)로 성분들 모두를 신가스로 전환시킬 수 있고, 호기성 미생물의 일부 균주가 높은(예, 이론치의 90% 초과) 효율로 신가스를 에탄올, n-부탄올 또는 그 밖의 화학물질로 전환시킬 수 있다. 또한, 신가스는 많은 다른 탄화수소성 공급원료, 예컨대, 천연 가스, 개질된 가스, 토탄(peat), 석유 코크스, 고형 폐기물 및 매립지 가스(land fill gas)로부터 제조되어 이를 더욱 광범위한 기술 경로로 가능하게 할 수 있다.
그러나, 바이오매스로부터의 신가스의 생산은 유용한 화학물질로의 화학적 및 생물학적 전환 둘 모두에 비해서 유해한 오염물로서 암모니아, 카르빌 설파이드(COS) 및 시안화수소(HCN)를 생성시킨다. 이들 오염물은 신가스로부터 제거되어야 하고, 이어서, 환경 허용 가능한 방식으로, 일반적으로는 상당한 비용으로 관리 또는 파괴되어야 한다.
사용 전에 신가스로부터 암모니아, COS 및 HCN를 제거하는 통상의 방법은 일반적으로는 수용액에 의해서 스크러빙하여 신가스로부터 이들 화합물을 제거하고 후속하여 스크러빙 용액을 폐수 처리 방법로 배출시키거나 대안적인 처리 방법을 통해서 배출시킴을 포함한다.
암모니아 제거를 위한 현대식 방법은 가스가 암모니아를 용해시키는 물에 의해서 스크러빙되는 물 세척 공정을 포함한다. 생성되는 스크러빙 용액은 스팀이 암모니아를 스트리핑하기 위해서 사용되는 곳의 암모니아 증류기에 펌핑된다. 증류기로부터의 암모니아 증기는 황산암모니아를 형성시키도록 처리되고, 강한 암모니아 용액을 형성하도록 응축되며, 소각되거나, 질소와 수소로 촉매 전환될 수 있고, 이어서, 가스화기 내로 재순환된다.
코크스 오븐 가스로부터 암모니아를 제거하는 또 다른 공정은 US Steel에 의해서 개발된 PHOSAM 공정이다. 이러한 공정은 모노암모늄 포스페이트의 용액을 사용하여 가스 스트림으로부터 암모니아를 흡수한다. 공정은 판매 가능한 무수 암모니아를 생성시키지만, 스트리퍼 컬럼 내의 50℃ 정도의 온도 및 190psig 이하의 압력(약 13 기압의 검압기 압력)에서 작동한다. 신가스의 보다 강하고 비용 효과적인 처리 방법, 특히, 유용한 액체 생성물, 예컨대, 에탄올, 아세트산 또는 부탄올로의 생물한적 변환을 위해서 이용되는 경우에서의 그러한 방법이 요구되고 있다.
물 기반 스크러버와 함께 사용되는 공지 사용의 생물학적 처리 공정이 신가스로부터 암모니아, COS 및 HCN의 높은 제거율의 목적에 부합할 수 있다. 생물학적 처리 공정은 고가의 화학약품의 과도한 비용 없이 대기압 및 저온에서 작동할 수 있으며, 유해 및/또는 독성 폐기물의 생성 없이 작동할 수 있다. 가스 스트림으로부터 물내로 흡수된 암모늄, COS 및 HCN의 생물학적 처리 공정은 앞서 설명되었다. 암모니아는, 일반적으로, 약간 산성 또는 중성인 pH 스크러빙 용액을 사용하여 제거되며, 이러한 소모된 용액은 호기성 폐수 처리 시스템으로 전달되고, 그 곳에서, 암모니아가 니트레이트로 산화되고, 후속하여 니트레이트가, 일반적으로 첨가된 유기 전자 공여체, 예컨대, 메탄올을 사용하는 탈질화를 통해서 질소 가스로 환원된다.
발명의 요약
본 발명에서, 신가스로부터 암모니아, COS 및 HCN의 높은 제거 및 비용 효과적이고 환경 지속 가능한 방식으로 이들의 후속 파괴의 목적들이, 신가스를 에탄올 및/또는 다른 가용성 생성물로 생물학적으로 발효시키는 동안에, 일부의 물이 시스템으로부터 퍼징되어 과도한 세포성 바이오매스의 폐기를 보조할 뿐만 아니라 이차 대사물 및 용존 고형물의 형성을 방지해야 하는 사실의 이점을 취함으로써 달성된다. 신가스를 에탄올로 전환시키는 경우에, 아세트산/아세테이트가 퍼징된 물(purged water)에 존재한다. 아세트산/아세테이트는 암모니아(및 COS)를 포집하기 위해서 사용된 스크러버내의 pH를 조절하고, 아세테이트는 또한 흡수된 암모니아를 N2 가스로 생물학적으로 산화시킴을 통해서 형성된 니트레이트의 전환을 위한 전자 공여체로서 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 다단계 공정으로서, 생물학적 처리 영역이 물 기반 스크러버와 맞추어 사용되고, 신가스로부터 암모니아, COS 및 HCN의 높은 제거 및 비용 효과적이고 환경 지속 가능한 방식으로의 이들의 후속 파괴를 위한 HCN 스크러버를 포함할 수 있는 다단계 공정을 포함한다.
본 발명에서, 분리기 또는 유사한 장치를 통해서 신가스로부터 미립자를 제거하기 위한 예비 단계 후에, 신가스 스트림중의 암모니아 가스 및 COS 및 잔류 미립자가 스크러버에에 포집된다. 이러한 작동은 신가스를 동시에 냉각시키고 신가스로부터 스크러빙 용액 내로 수증기의 상당한 응축을 유발시킨다. 스크러버에 첨가된 스크러빙 용액은 물중의 산, 에탄올 생산의 경우에서의 아세트산의 존재로 인해서 산성인 발효 과정 및/또는 증류기 바닥으로부터의 정화수(purge water)이다. 이는 스크러버내의 pH를 충분히 낮게 유지시키기에 충분하여, 암모니아 제거를 위한 높은 효율이 달성될 수 있게 한다. COS는 물에 아주 용해성이며, 스크러버에서 잘 포집된다.
이어서, 암모니아 풍부 용액은 2 단 혐기성-호기성 생물학적 처리 영역에 보내진다. 생물학적 처리 영역으로부터의 유출물은 신가스로부터 HCN의 98% 정도를 제거하기 위해서 사용되는 HCN 스크러빙 타워에서 작업 유체로서 사용될 수 있다. HCN 스크러버로부터의 유출물은 동일한 혐기성-호기성 처리 영역에서 재순환되거나 처리될 수 있다. 또한, 생물학적 처리 영역으로부터의 유출물은 내부적으로 재순환되고 혐기성-호기성 처리 영역내로 다시 처리될 수 있다.
HCN 스크러버로 유출되는 생물학적 처리 영역으로부터의 적절한 양의 재순환 흐름을 이용함으로써, 높은 HCN 제거 효율이 달성될 수 있으며, 후속 혐기성-호기성 처리 단계들은 암모늄 및 암모늄의 산화로부터 생성된 니트레이트의 높은 제거를 유도할 수 있다(생물학적 공정의 혐기성 단계에서의 환원을 통해서). COS 및 HCN의 제거는 또한 이들 화합물이 질화(생물학적 암모늄 산화)에 대해서 유발시킬 수 있는 억제 또는 독성을 제거하는 혐기성 단계에서 달성된다. 혐기성 생물학적 처리 단계에서 아세테이트/아세트산을 사용하여, N2 가스로의 니트레이트의 환원 동안에 생성된 추가의 알칼리도와 합해진 스크러버 물중의 암모니아의 암모늄으로의 흡수 및 해리를 통해서 생성된 알칼리도는 암모늄 산화 또는 질화 단계 동안에 물을 완충시키기 위한 혐기성 생물학적 처리 단계 후의 충분한 알칼리도를 제공하며, 외부 알칼리 공급원(예컨대, 가성소다(caustic)에 대한 필요가 거의 없거나 없다. 따라서, 공정 장치는 물 기반 스크러버와 맞춰서 사용되는 생물학적 처리 프로세서 및, 요구되는 경우, 신가스로부터의 암모니아, COS 및 HCN의 높은 제거를 위한 HCN 스크러버를 포함한다. 발효 공정으로부터의 퍼지 흐름은 스크러버에 아세트산을 공급한다. 이는 스크러버 물 내에서 적절한 pH 범위를 유지시키는 것을 도우면서 산을 첨가하여 이를 달성하기 위한 필요성을 제거하여, 비용을 절감시킨다.
미립자 제거 후에, 스크러버 폐수 유출물의 적어도 일부가 암모니아로부터 형성된 니트레이트 및 암모니아를 질소 가스로 부분적으로 전환시키기 위해서 및 COS를 주로 CO2 및 H2S로 적어도 부분적으로 전환시키기 위해서 생물학적 처리 영역내의 제 1 단계, 혐기성 생물학적 처리 단계에 보내져서 혐기성 유출 스트림을 생성시킨다.
추가적으로, HCN을 함유하는 스크러버로부터 유출되는 처리된 신가스 스트림의 적어도 일부는 HCN 제거를 위한 HCN 스크러빙 물 스트림과의 접촉을 위해서 HCN 스크러버에 전달될 수 있다. 이러한 경우에, HCN 스크러빙 물 유출물이 HCN 스크러버로부터 배출되고 HCN 스크러빙 물 유출물의 적어도 일부가 혐기성 생물학적 처리 단계에서 스크러버 폐수 유출물과 배합된다.
추가적으로, HCN과 반응하거나 달리 HCN를 격리시켜서 스크러버내에 높은 포집 효율을 가능하게 하는 화학물질을 밴튜리형 스크러버내의 스크러버 물에 첨가하는 것이 가능하다. 이어서, HCN 또는 첨가된 화학물질과 HCN의 반응으로부터 형성된 생성물(들)이 하류 미립자 제거 또는 혐기성-호기성 생물학적 처리 단계에서 제거된다. 예를 들어, 포름알데하이드가 첨가되고, 이는 HCN과 반응하여 혐기성-호기성 생물학적 처리 단계에서 후속적으로 처리될 수 있는 글리콜로니트릴(glycolonitrile)을 형성시킬 것이다.
스크러버 폐수 유출물중의 정화수를 통해서 첨가된 아세테이트/아세트산은 둘 모두가 전자 공여체로서 사용되어 니트레이트를 N2 가스로 환원시키고 미생물의 세포 성장을 위한 탄소원으로서 사용된다. 이러한 사용은 전자 공여체 및 탄소원을 위한 외부 공급원을 첨가하는 필료성 및 비용을 제거한다. COS 및 HCN 둘 모두가 또한 혐기성 생물학적 처리 단계에서 동시에 분해된다. HCN은 생물학적 처리 영역의 제 2 단계, 호기성 생물학적 처리 단계에서 미생물에 유익한 화합물로 전환된다. COS 및 HCN의 분해는 이들 화합물이 존재하는 경우 특정의 농도 수준에서 질화 과정을 억제하는 능력을 지닌다는 점에서 중요하다. 혐기성 유출물 스트림의 적어도 일부는 암모늄을 니트레이트로 질화시키기 위한 호기성 생물학적 처리 단계로 전달된다. 그 후에, 생물학적으로 처리된 폐수 스트림이 호기성 생물학적 처리 단계로부터 배출된다. 생물학적으로 처리된 폐수 스트림의 일부는 혐기성 생물학적 처리 단계내로 내부적으로 다시 재순환되고, HCN 스크러빙이 제공되는 경우에는, 생물학적으로 처리된 폐수 스트림의 또 다른 부분이 HCN 스크러빙 물 스트림과의 접촉을 위해서 HCN 스크러버내로 재순환된다. 생물학적으로 처리된 폐수는, 스트림이 HCN 스크러버를 통해서 그리고 다시 공정중의 혐기성 생물학적 처리 단계내로 재순환됨에 따라서, 스트림으로부터 제거되는 니트레이트를 함유한다. 호기성 생물학적 처리 단계로부터 혐기성 생물학적 처리 단계로 내부적으로 재순환되는 생물학적으로 처리된 폐수의 양은 예정된 유출물 니트레이트 농도를 유지하도록 조절된다.
혐기성 생물학적 처리 단계에서의 N2로의 니트레이트의 환원 반응은 환원된 니트레이트-N의 mg당 약 3.57mg의 알칼리도를 생성시킨다. 이는 암모니아를 암모늄으로서 물내에 흡수 및 용해시킴으로써 생성되는 것과 동일하다(흡수된 NH3-N mg 당 3.57mg의 알칼리도). 혐기성 유출물 스트림이 호기성 생물학적 처리 단계에 전달되는 경우에, 이러한 알칼리도는 암모늄 흡수로부터의 알칼리도와 함께 N03-N로 산화되는 NH4-N의 mg 당 약 7.14 mg 알칼리도를 소모하는 암모늄을 니트레이트로 후속 산화시키기 위해서 요구되는 범위로 pH를 유지시킨다. 혐기성 생물학적 처리 단계로부터의 어떠한 잔류 유기물의 산화가 또한 호기성 생물학적 처리 단계에서 발생한다.
호기성 생물학적 처리 단계로부터 혐기성 생물학적 처리 단계로 내부적으로 재순환되거나 HCN 스크러버를 통해서 통과하는 생물학적으로 처리된 폐수의 흐름을 조절함으로써, 최종 생물학적으로 처리된 폐수 유출물중의 니트레이트의 농도가 조절될 수 있다. 추가로, 생물학적으로 처리된 물 스트림을 직접적으로 혐기성 생물학적 처리 단계로 재순환시키는 내부 재순환 루프는 재순환 비율이 HCN을 스크러빙하기 위해서 요구되는 것으로부터 분리되게 하고, 그에 따라서, 최종 생물학적 처리된 폐수 유출물 품질의 더 양호한 공정 조절이 달성된다. 아주 엄격한 니트레이트 배출 수준이 부합되어야 하는 경우에, 스몰 폴리싱(small polishing) 혐기성 생물학적 처리 단계가 배출 전에 부가될 수 있다.
결과는, 화학물질의 첨가 없이 또는 거의 없이, 비용 효과적으로 그리고 환경 친화적이며 지속 가능한 방식으로, 신가스로부터의 암모니아, COS 및 임의의 HCN의 높은 제거이다.
도 1은 본 발명의 방법에 따라 가동되는 신가스 전환 시스템에 의해서 수행된 본 발명의 방법의 제 1 구체예의 단계들을 나타내는 블록 다이아그램이다.
도 2는 본 발명의 방법에 따라 가동되는 신가스 전환 시스템에 의해서 수행된 본 발명의 방법의 제 2 구체예의 단계들을 나타내는 블록 다이아그램이다.
도 3은 본 발명의 방법에 따라 가동되는 신가스 전환 시스템에 의해서 수행된 본 발명의 방법의 제 3 구체예의 단계들을 나타내는 블록 다이아그램이다.
바람직한 구체예(들)에 대한 설명
아세트산, 에탄올 및 다른 생성물로의 CO 및 H2/CO2의 생물전환은 공지되어 있다. 예를 들어, 그러한 생물전환의 생화학 경로 및 에너지론의 최근의 사전적 설명은 Anaerobic Bacteria, L.G. Ljungdahl eds,. Springer (2003)의 챕터 14 및 챕터 13에 각각 있는 Das, A. and L.G. Ljungdahl, Electron Transport System in Acetogens 및 Drake, H.L. and K. Kusel, Diverse Physiologic Potential of Cetogens에 의해서 요약되어 있다. 신가스 성분, CO, H2, C02을 각각 또는 서로 조합된 상태로 또는 신가스에 전형적으로 존재하는 다른 성분과 함께 전환시키는 능력을 지닌 어떠한 적합한 미생물이 이용될 수 있다. 적합한 미생물 및/또는 성장 조건은 ATCC no. BAA-624의 동정 특성 모두를 지닌 미생물 클로스트리듐 카르복시디보란스(Clostridium Carboxidivorans)의 생물학적으로 순수한 배양을 개시하고 있는 발명의 명칭 "Indirect or Direct Fermentation of Biomass to Fuel Alcohol"의 2006년 5월 25일자 출원된 미국 특허출원 일련번호 제11/441,392호; 및 ATCC no. BAA-622의 동정 특성 모두를 지닌 미생물 클로스트리듐 라그스달레이(Clostridium Ragsdalei)의 생물학적으로 순수한 배양을 개시하고 있는 발명의 명칭 "Isolation and Characterization of Novel Clostridial Species"의 2006년 8월 31일자 출원된 미국 특허출원 일련번호 제11/514,385호에 개시된 것들을 포함할 수 있으며, 이들 출원 둘 모두는 본원에서 그 전체내용이 참고로 포함된다. 클로스트리듐 카르복시디보란스는, 예를 들어, 신가스를 에탄올 및/또는 n-부탄올로 발효시키기 위해서 사용될 수 있다. 클로스트리듐 라그스달레이는, 예를 들어, 신가스를 에탄올로 발효시키기 위해서 사용될 수 있다.
적합한 미생물 및 성장 조건은 CO에 적합화될 수 있고 이를 이용할 수 있는 ATCC 33266의 동정 특성을 지니는 혐기성 박테리아 부티루박테리움 메틸로트르피쿰(Butyrubacterium Methylotrphicum)을 포함하며, 이는 문헌["Evidence for Production of n-Butanol from Carbon Monoxide by Butyribacterium Methylotrophicum," Journal of Fermentation and Bioengineering, vol. 72, 1991, p. 58-60; "Production of butanol and ethanol from synthesis gas via fermentation," FUEL, vol. 70, May 1991, p. 615-619]에 교시된 바와 같이 n-부탄올뿐만 아니라 부티르산을 생성시킬 수 있다. 다른 적합한 미생물은 클로스트리듐 정달리(Clostridium Ljungdahli)를 포함하며, 균주는 ATCC 49587(미국특허 제5,173,429호) 및 ATCC 55988 및 55989(미국특허 제6,136,577호)의 동정 특성을 지니고, 이는 에탄올 뿐만 아니라 아세트산을 생성시킬 수 있다. 이들 참고문헌 모두가 본원에서 그 전체내용을 참고로 포함한다. 바이오매스로부터의 신가스의 생산은 신가스의 유용한 화학물질, 예컨대, 에탄올로 화학적 및 생물학적 전환에 유해한 오염물로서 암모니아, 카본 설파이드(COS) 및 시안화수소(HCN)의 생성을 초래한다. 이들 오염물은 신가스로부터 제거되어야 하고, 이어서, 환경 허용 가능한 방법으로 관리 또는 파괴되어야 한다. 본 발명은 다단계 공정으로서, 생물학적 처리 프로세서가 비용 효과적이고 환경 지속 가능한 방식으로 신가스로부터의 암모니아, COS 및 HCN의 높은 제거 및 이들의 후속 파괴를 위한 물 기반 스크러버 및 임의의 HCN 스크러버와 맞추어 사용되는 다단계 공정을 포함한다.
본 발명은 적합한 농도의 신가스 성분을 함유하는 어떠한 스트림과 함께 사용될 수 있다. 적합한 스트림은 바람직하게는 최소 10 중량%의 CO 및/또는 H2를 함유할 것이다. 시스템은 일반적으로 혐기성 조건하에 작동될 것이다.
물 기반 스크러버와 맞추어져 사용되는 공지 사용되는 생물학적 처리 공정이 신가스로부터 암모니아, COS 및 HCN의 높은 수준의 제거 및 비용 효과적이고 환경 지속 가능한 방식으로 이들의 후속 파괴 또는 보조 사용의 목적들과 부합할 수 있다. 이는 신가스를 에탄올 및 다른 가용성 생성물로 생물학적으로 발효시키는 동안에, 일부의 물이 전환 시스템으로부터 퍼징되어 과도한 세포성 바이오매스의 폐기를 보조할 뿐만 아니라 이차 대사물 및 용존 고형물의 형성을 방지해야 하는 사실의 이점을 취함으로써 달성될 수 있다.
에탄올로의 신가스의 전환의 경우에, 아세트산/아세테이트가 퍼징된 물에 존재한다. 퍼징된 물중의 아세트산/아세테이트의 존재는 두 가지를 제공하는데, 하나는 암모니아(및 COS)를 포집하기 위해서 사용되는 스크러버내의 pH의 조절이고, 다른 하나는 N2 가스로의 흡수된 암모니아의 생물학적 산화를 통해서 형성된 니트레이트의 전환을 위한 전자 공여체로서 사용을 위한 아세테이트이다.
본 발명에서, 도 1에 도시된 바와 같은 한 가지 적합한 시스템(10)에서, 12에서의 사이클론 분리기 또는 유사한 장치를 통한 신가스중의 미립자의 제거를 위한 예비 단계 후에, 고온 신가스(11)의 스트림이 벤튜리형 스크러버(14)에 전달되고, 그 곳에서, 신가스 스트림중의 암모니아 가스 및 COS 및 잔류 미립자가 포집된다. 이러한 작동은 동시에 신가스를 냉각시키고, 신가스로부터 스크러빙 용액내로 수증기의 상당한 응축을 유도한다. 스크러버(14)에 첨가된 스크러빙 용액은 물중의 아세트산의 존재로 인해서 산성인 발효 과정 및/또는 증류기 바닥으로부터의 정화수(13)이다. 이러한 산성은 벤튜리 스크러버(14)내의 pH를 충분히 낮게 유지시켜서, 암모니아 제거를 위한 높은 효율을 달성시킨다. COS는 물에 아주 용해성이며, 여기에 고도로 잘 포집된다. 본 발명은 8.95인 암모니아의 pH 보다 1 이상의 pH 단위 아래, 바람직하게는 암모니아 pH 보다 2 pH 단위 아래에 가깝운 pH로 스크러빙 용액을 유지시킨다. 따라서, 순환 스크러버 물의 바람직한 pH는 8.0 미만, 바람직하게는 7,5 미만으로 유지되어야 한다. 아세트산을 함유하는, 발효 과정 및/또는 증류기 바닥으로부터의 정화수를 스크러버(14)내의 순환 스크러버 물에 첨가하는 것은 요망되는 pH를 제공한다.
스크러버 용액중의 추가의 미립자는 분리기(16)에서 제거되며, 암모니아 풍부 용액은 이어서 라인(17)을 통해서 혐기성 처리 단계(24)와 호기성 처리 단계(26)를 지닌 2 단 혐기성-호기성 생물학적 처리 시스템(18)에 보내진다. 이러한 생물학적 처리 시스템으로부터의 유출물은 이어서 라인(19)을 통해서 스크러빙 타워(20)내의 작업 유체로서 보내져서 신가스로부터 90% 이상, 더욱 바람직하게는 98% 이상의 HCN을 제거한다. HCN 스크러버(22)로부터의 유출물은 라인(21)을 통해서 제거되고 라인(60)을 통해서 재순환되거나 동일한 혐기성-호기성 처리 시스템에서 처리된다.
라인(19)을 통한 HCN 스크러버(22)로 유출되는 생물학적 처리 시스템으로부터의 적절한 양의 재순환 흐름을 사용함으로써, 높은 제거 효율이 달성되고, 후속 혐기성 호기성 처리 단계들이 암모늄 및 암모늄의 산화로부터 생성되는 니트레이트의 높은 제거(생물학적 과정의 혐기성 단계에서의 환원)를 유도하고; COS 및 HCN의 제거는 또한 이들 화합물이 후속 호기성 단계에서의 질화(생물학적 암모늄 산화)에 대해서 유발시킬 수 있는 억제 또는 독성을 제거하는 혐기성 단계에서 달성된다.
알칼리도는 벤튜리형 스크러버(14) 물중에서 암모늄으로의 암모니아의 흡수 및 해리를 통해서 생성되며, 혐기성 처리 단계(18)에서 아세테이트/아세트산을 사용하여, N2 가스로의 니트레이트의 환원 동안에 생성된 추가의 알칼리도는 암모늄 산화 또는 질화 단계 동안의 물을 완충시키기 위한 혐기성 단계 후에 존재하는 충분한 알칼리도가 존재하게 한다. 그 결과, 외부 알칼리 공급원(예컨대, 가성소다(caustic)가 요구되지 않거나 거의 요구되지 않는다.
상기 일반적인 용어로 기재된 이러한 공정에서, 신가스는 라인(11)의 상류에서 전처리되어 사이클론 또는 유사한 장치중의 미립자들의 대부분을 제거한다. 14에서의 벤튜리형 스크러버로의 전처리된 신가스 스트림의 전달에 이어진 16에서의 미립자 스크러빙은 25에서의 처리를 위한 고형물을 제거하면서, 또한 암모니아 및 COS의 흡수를 제공한다. 따라서, 신가스로부터 포집된 미립자는 16에서의 벤튜리(14) 후에 그러나 흐름이 생물학적 처리 단계(18)에 전달되기 전에 물 스트림으로부터 제거된다.
미립자 제거 후에, 전체 액체 흐름이 라인(17)을 통해서 생물학적 처리 시스템(18)의 제 1 단계, 혐기성 반응기(24)에 전달된다. 여기서, 이는 HCN 스크러버(22)로부터의 라인(21)에 의해서 취해진 흐름과 배합된다(스크러버(22)는 스크러버에서 포집된 HCN과 함께 호기성/질화 단계에서 형성된 니트레이트를 함유한다). 정화수를 통해서 첨가된 아세테이트/아세트산은 둘 모두가 전자 공여체로서 사용되어 니트레이트를 N2로 환원시키고 혐기성 단계에서의 세포 성장을 위한 탄소원으로서 사용된다. 이는 이들을 제공하기 위한 외부 공급원을 추가할 필요성 및 그 비용을 없앤다. COS 및 HCN 둘 모두는 동시에 혐기성 단계에서 변환되고/거나 분해된다. 이는 이들 화합물이 존재하는 경우 특정의 농도 수준에서 질화 과정을 억제하는 능력을 지니고 있다는 점에서 중요하다.
질소 가스(N2)로의 니트레이트의 환원 반응은 환원된 니트레이트-N의 mg당 약 3.57mg의 알칼리도를 생성시킨다. 이는 암모니아를 암모늄으로서 물내에 흡수 및 해리시킴으로써 생성되는 것과 동일하다(흡수된 NH3-N mg 당 3.57mg의 알칼리도). 흐름은 이어서 호기성 단계(26)에 전달되고, 여기서, 그러한 알칼리도가 제거된다. 혐기성 단계로부터의 어떠한 잔류 유기물 중의 어떠한 유기물의 산화가 호기성 반응기(26)에서 또한 발생한다. 호기성 반응기(26)로부터의 유출물의 일부는 이것이 HCN 스크러버(22)를 통해서 그리고 41에서 시스템(10)으로부터 제거되는 또 다른 부분과 함께 공정에서 혐기성 단계(24)로 다시 순환됨에 따라서 물로부터 제거되는 니트레이트를 지닌다.
라인(19)을 통해서 HCN 스크러버(22)를 통해 통과시키거나 라인(28)을 통해서 호기성 단계로부터 직접 되돌림으로써 호기성 단계로부터 혐기성 단계로 다시 재순환되는 액체 흐름을 나눔으로써, 최종 유출물중의 니트레이트의 농도가 조절될 수 있다. 이는 재순환 비율이 스크러버(22)에서 HCN을 스크러빙하기 위해서 요구되는 것으로부터 분리되게 하고, 그에 따라서, 최종 유출물 품질의 더 양호한 공정 조절이 달성된다. 아주 엄격한 니트레이트 배출 수준이 부합되어야 하는 경우에, 스몰 폴리싱 혐기성 단계(도시되지 않음)가 배출 전에 부가될 수 있다.
스크러버 유출물의 일부는 별도의 HCN 제거 시스템(30)에 유도될 수 있다. 시스템(30)은 HCN의 제거를 위한 어떠한 시스템을 포함하고, 거기서, HCN이 파괴(생물학적 또는 화학적 수단을 통해서)되거나, 수용액으로부터 제거되거나(GAC에 의한 흡착을 통해서), 용액으로부터 스트리핑되고 다른 곳에서 관리된다(예컨대, 촉매 산화기, 또는 증기 상 GAC 등). HCN은 8.0 또는 그 미만의 pH에서 주로 용해된 가스로서 존재하기 때문에, 스트리핑 및 처리가 아주 효율적이며 비용 효과적일 수 있다. 최종적으로, 이러한 방법에 의해서 처리된 신가스는 라인(40)을 통해서 발효 공정에 보내진다.
도 2는 도 1의 상류와 실질적으로 동일하고 효율적인 것으로 밝혀진 본 발명의 장치를 나타내는 공정 장치(10')로 본 발명의 장치에서의 변화를 도시하고 있으며, 거기에서, 대규모 HCN 스크러빙 및 제거는 요구되지 않으며, 스크러버 섹션(20)이 공정내로 통합되지 않거나, 화학물질이 하류 미립자 제거 도는 혐기성-호기성 생물학적 처리 단계에서 용이하게 제거되는 형태 또는 화합물로 HCN과 반응하거나 그를 격리시키는 스크러버 물에 첨가된다. 도 1에서의 유사한 아이템이 도 2에서 유사하게 번호를 부여하고 있다. 도 2의 배열에서, 냉각된 신가스가 스크러버(14)로부터의 발효에 직접 보내지거나, 필요한 경우, 황화수소 스크러버에 보내진다. 요구되는 경우, 라인(43)이 화학물질을 스크러버(14)에 첨가할 수 있고, 그러한 화학물질은 분리기(16) 또는 혐기성-호기성 생물학적 처리 시스템(18)의 하류에서 HCN 제거를 위해서 HCN과 반응하거나 그를 격리시키는 화학물질이다. 스크러버 용액 중의 추가의 미립자는 분리기(16)에서 제거되고, 암모니아 풍부 용액이 이어서 라인(17)을 통해서 혐기성 처리 단계(24)와 호기성 처리 단계26)을 지니는 2 단 혐기성-호기성 생물학적 처리 시스템(18)에 보내진다. 후속적인 혐기성 호기성 처리 단계들은 암모늄 및 암모늄의 산화로부터 생성된 니트레이트의 높은 제거를 유도하고(생물학적 공정의 혐기성 단계에서의 환원을 통해서); COS 및 HCN의 제거가 또한 혐기성 단계에서 달성되며, 그러한 단계에서, 또한 이들 화합물이 후속 호기성 단계에서의 질화(생물학적 암모늄 산화)에 대해서 유발시킬 수 있는 억제 또는 독성을 제거한다.
상기 기재된 바와 같이, 벤츄리형 스크러버(14) 물에 암모늄으로의 암모니아의 흡수 및 해리를 통해 생성된 알칼리도 및 혐기성 처리 단계(18)에서 아세테이트/아세트산을 사용하여, N2 가스로의 니트레이트의 환원 동안에 생성된 추가의 알칼리도는 암모늄 산화 또는 질화 단계 동안의 물을 완충시키기 위한 혐기성 단계 후에 존재하는 충분한 알칼리도가 존재하게 한다. 그 결과, 외부 알칼리 공급원(예컨대, 가성소다(caustic)가 요구되지 않거나 거의 요구되지 않는다.
도 2의 공정은, 신가스가 라인(11)의 상류에서 전처리되어 14에서의 사이클론 또는 유사한 장치 및 벤튜리형 스크러버에서의 대부분의 미립자를 제거한 후에, 16에서 미립자 스크러빙이 25에서의 처리를 위한 고형물을 제거하면서 또한 암모니아 및 COS의 흡수를 제공하는 곳과 동일한 방법으로 작동한다.
미립자 제거 후에, 전체 액체 흐름은 라인(17)을 통해서 생물학적 처리 시스템(18)의 제 1 단계, 혐기성 반응기(24)에 전달된다. COS 및 HCN 둘 모두는 존재하는 경우 혐기성 단계에서 동시에 변환되고/거나 분해된다.
흐름은 또한 호기성 단계(26)에 전달되고, 여기서, 알칼리도가 제거되고, 혐기성 단계로부터의 어떠한 잔류 유기물 중의 어떠한 유기물의 산화가 또한 발생한다. 호기성 반응기(26)로부터의 유출물의 일부는 이것이 41에서 시스템(10')으로부터 제거되는 또 다른 부분과 함께 공정에서 혐기성 단계(24)로 다시 순환됨에 따라서 물로부터 제거되는 니트레이트를 지닌다.
최종적으로, 본 방법에 의해서 처리된 신가스는 라인(40)을 통해서 발효과정에 보내지고, 도 3의 설명에서 더욱 완전히 기재된다.
도 3에서, 발효의 하류 과정은 공정 배열(10")에서 도 2의 개시내용에 부가되었다. 유사한 아이템은 또한 유사한 번호로 부여되어 있다. 증류 시스템 도는 증류기(50)는 라인(13)을 통해서 정화수를 스크러버(14)에 공급한다. 스크러버(14)로부터 라인(23)에 의해서 취한 세정되고 냉각된 신가스는 그로부터 아세테이트 및 에탄올을 생성시키는 발효기(52)로 공급된다. 영양 공급물 및 공정수는 라인(54)을 통해서 그에 공급된다. 발효기(52)로부터의 발효 유출물은 라인(64)를 통해서 증류 시스템(50)에 공급되고 발효공정으로부터의 배출가스는 라인(56)을 통해서 그로부터 제거된다. 증류 시스템(50)으로부터의 에탄올이 라인(58)을 통해서 최정 처리로부터 제거되면서, 그로부터 바닥(60)이 발효기(52)에 공급된다.
상기 기재된 바와 같이, 본 발명의 방법은 많은 이점을 제공하고 있으며, 이중 일부는 상기 기재되어 있고, 다른 것들은 발명에 내재되어 있다. 또한, 본 원에 기재된 교시내용을 벗어나지 않으면서 변화가 제안될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 단지 첨부된 청구범위로 반드시 제한되는 것은 아니다.

Claims (14)

  1. 고온의 신가스(syngas) 스트림으로부터 미립자, 암모니아 및 COS를 제거함으로써 화학적 생성물로의 전환을 위해 고온의 신가스 스트림를 처리하는 방법으로써,
    고온의 신가스 스트림을 스크러버에 통과시키는 단계;
    산성 용액을 순환 스크러버 물에 첨가하여 순환 스크러버 물의 pH를 8.0 미만, 바람직하게는 7.5 미만으로 유지시키는 단계;
    순환 스크러버 물중의 암모니아, COS 및 미립자를 포집하고, 고온의 신가스 스트림으로부터의 물을 순환 스트러버 물내로 응축시키는 단계;
    스크러버로부터의 흡수된 COS, 암모니아 및 미립자를 포함하는, 스크러버로부터 스크러버 폐수 유출물을 배출시키고, 스크러버 폐수 유출물 스트림의 일부 또는 전부를 COS 및 암모니아 제거를 위한 생물학적 처리 영역에 통과시키는 단계; 및
    스크러버로부터 COS, 암모니아 및 미립자의 감소된 농도를 지니는 처리된 신가스 스트림 유출물을 배출시키는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 고온의 신가스 스트림이 스크러버에 통과되기 전에 대부분의 미립자의 제거를 위한 분리기에 통과되는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 산성 용액이 처리된 고온의 신가스 스트림을 화학적 생성물로 전환시키기 위한 공정으로부터의 정화수(purge water)를 포함하고, 처리된 고온의 신가스 스트림을 화학적 생성물로 전환시키기 위한 공정이 발효 공정이며, 정화수가 아세트산 및 물을 포함하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 산성 용액이 아세트산을 포함하고, 산성 용액이 암모니아 가스를 포집하기에 충분한 양에 의해서 스크러버내의 pH를 감소시킴으로써 스크러버 효율을 증가시키기에 충분한 양으로 순환 스크러버 물에 첨가되는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 스크러버 폐수 유출물 스트림의 일부 또는 전부가 혐기성 생물학적 처리 단계를 진행하여 혐기성 유출물 스트림을 생성시키고; 혐기성 유출물 스트림의 일부 또는 전부가 호기성 생물학적 처리 단계를 진행하고; 생물학적으로 처리된 물 스트림이 호기성 생물학적 처리 단계로부터 회수되며; 생물학적으로 처리된 폐수 스트림의 일부가 다시 혐기성 생물학적 처리 단계로 재순환되는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 호기성 생물학적 처리 단계로부터 혐기성 생물학적 처리 단계로 재순환된 생물학적으로 처리된 폐수의 양이 예정된 유출물 니트레이트 농도를 유지하도록 조절되고, 혐기성 생물학적 처리 단계가 6.0 내지 9.0의 pH 범위, 바람직하게는 6.5 내지 8.5의 pH 범위로 유지되는 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 고온의 신가스 스트림이 HCN을 함유하고, 스크러버로부터 처리된 신가스 스트림 유출물의 일부 또는 전부가 HCN 스크러버에 보내지고, HCN 스크러빙 물의 일부 또는 전부가 HCN의 제거를 위한 혐기성 생물학적 처리 단계에 보내지는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 스크러버로부터 유출되는 처리된 신가스 스트림의 일부 또는 전부가 수성 발효액(aqueous fermentation broth) 중의 혐기성 미생물과의 접촉에 의해서 신가스를 가용성 화학적 생성물, 예컨대, 에탄올로 전환시키기 위한 발효 영역에 유입되고, 산성 용액이 수성 발효액의 일부를 포함하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 폐수 유출물 스트림이 암모늄을 포함하고; 스크러버 폐수 유출물 스트림의 일부 또는 전부가 암모니아로부터 형성된 니트레이트 및 암모늄을 질소 가스로 부분적으로 전환시키고 COS를 주로 CO2와 H2S로 일부 또는 전부 전환시켜서 혐기성 유출물 스트림을 생성시키기 위해서 생물학적 처리 영역 내의 혐기성 생물학적 처리 단계에 통과되며; 혐기성 유출물 스트림의 일부 또는 전부가 암모늄을 니트레이트로 질화시키기 위한 생물학적 처리 영역 내의 호기성 생물학적 처리 단계에 통과되고; 생물학적으로 처리된 폐수 스트림이 호기성 생물학적 처리 단계로부터 회수되며; 생물학적으로 처리된 폐수 스트림의 일부가 다시 혐기성 생물학적 처리 단계로 재순환되는 방법.
  10. 제 5항에 있어서, 고온의 신가스 스트림이 HCN을 포함하고, 처리된 신가스 스트림 유출물의 일부 또는 전부가 HCN 스크러빙 물 스트림과의 접촉을 위해서 HCN 스크러버에 통과되고, HCN 스크러빙 물 유출물의 일부 또는 전부가 HCN을 호기성 생물학적 처리 단계에서 미생물에 유익한 화합물로 전환시키는 생물학적 처리 영역 내의 혐기성 생물학적 처리 단계에 통과되는 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 정화수가 미생물의 세포 성장을 위한 및 혐기성 생물학적 처리 단계에서 니트레이트를 N2로 환원시키기 위한 충분한 탄소를 제공하는 아세트산을 포함하는 방법.
  12. 제 5항에 있어서, 생물학적으로 처리된 폐수 유출물 스트림의 일부 또는 전부가 HCN 스크러빙 물 스트림과의 접촉을 위해서 HCN 스크러버에 통과되는 방법.
  13. 제 12항에 있어서, HCN 스크러빙 물 유출물의 일부 또는 전부가 HCN 제거 시스템에 통과되고, 여기서, HCN의 일부 또는 전부가 제거되어 HCN 제거 시스템 유출물을 생성시키고, HCN 제거 시스템 유출물의 일부 또는 전부가 다시 HCN 스크러버내로 통과되는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, HCN 처리된 신가스 스트림 유출물의 일부 또는 전부가 신가스를 수성 발효액 중의 혐기성 미생물과의 접촉에 의해서 화학적 생성물, 예컨대, 에탄올 및 다른 액체 생성물로 전환시키기 위한 발효 시스템에 통과되고, 산성 스크러빙 용액이 수성 발효액의 일부 또는 전부를 포함하는 방법.
KR1020127013763A 2009-10-27 2010-10-13 암모니아 및 ｃｏｓ를 제거함으로써 화학적 생성물로의 전환을 위한 고온 신가스 스트림을 처리하는 방법 KR20120109488A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/606,469 2009-10-27
US12/606,469 US7927513B1 (en) 2009-10-27 2009-10-27 Method of treating a hot syngas stream for conversion to chemical products by removing ammonia and COS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120109488A true KR20120109488A (ko) 2012-10-08

Family

ID=43858595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127013763A KR20120109488A (ko) 2009-10-27 2010-10-13 암모니아 및 ｃｏｓ를 제거함으로써 화학적 생성물로의 전환을 위한 고온 신가스 스트림을 처리하는 방법

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7927513B1 (ko)
EP (1) EP2477729A4 (ko)
JP (1) JP5666610B2 (ko)
KR (1) KR20120109488A (ko)
CN (2) CN104971604A (ko)
AU (1) AU2010315756B2 (ko)
BR (1) BR112012009830A2 (ko)
CA (1) CA2778932A1 (ko)
WO (1) WO2011056368A2 (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8303849B2 (en) * 2009-10-27 2012-11-06 Coskata, Inc. HCN removal from syngas using chemical and biological treatment
US9663802B2 (en) * 2014-07-09 2017-05-30 Synata Bio, Inc. Processes for removing co-produced oxygenated organics from anaerobic fermentation broths for the bioconversion of syngas to product oxygenated organic compound
US8764883B2 (en) 2011-10-06 2014-07-01 Kellogg Brown & Root Llc Apparatus and methods for saturating and purifying syngas
US8895274B2 (en) * 2011-11-28 2014-11-25 Coskata, Inc. Processes for the conversion of biomass to oxygenated organic compound, apparatus therefor and compositions produced thereby
US9011578B2 (en) * 2012-04-05 2015-04-21 Coskata, Inc. Integrated processes for refining syngas and bioconversion to oxygenated organic compound
CN103007740B (zh) * 2012-12-26 2014-08-27 中国电子工程设计院 废气处理的方法和装置
CN106422672B (zh) * 2016-10-26 2019-05-17 中石化宁波工程有限公司 一种防止低温甲醇洗热再生系统腐蚀的方法
GB2576518B (en) * 2018-08-21 2022-09-21 Process Ltd Systems and methods for removing ammonia from an ammonia-containing liquid
CN111088193B (zh) * 2020-01-10 2022-09-09 南京工业大学 一种提高食甲基丁酸杆菌电转频率的方法
CN112156634B (zh) * 2020-08-17 2022-07-01 周悦先 一种低温热解生活垃圾废气处理方法
CN113413755B (zh) * 2021-07-22 2023-11-17 重庆市机电设计研究院有限公司 通过生物法处理voc的工作系统和工作方法
CN114515499B (zh) * 2022-02-21 2023-04-07 新泰市日进化工科技有限公司 一种淋酸器用的含氨尾气智能回收控制系统及方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4189307A (en) * 1978-06-26 1980-02-19 Texaco Development Corporation Production of clean HCN-free synthesis gas
JPS57209695A (en) * 1981-06-19 1982-12-23 Mitsubishi Electric Corp Apparatus for fermentation of organic waste matter
CN86104274A (zh) * 1985-06-26 1987-05-13 国际壳牌研究公司 除去合成气中的氰化氢、氨和氧硫化碳
US5173429A (en) 1990-11-09 1992-12-22 The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Clostridiumm ljungdahlii, an anaerobic ethanol and acetate producing microorganism
US6136577A (en) 1992-10-30 2000-10-24 Bioengineering Resources, Inc. Biological production of ethanol from waste gases with Clostridium ljungdahlii
NL9500577A (nl) * 1995-03-24 1996-11-01 Pacques Bv Werkwijze voor het reinigen van gassen.
US6107353A (en) * 1995-08-08 2000-08-22 Exxon Research And Engineering Company Cyanide and ammonia removal from synthesis gas
KR100387301B1 (ko) 1996-07-01 2003-06-12 바이오 엔지니어링 리소스 인코포레이티드 폐가스로부터의 생성물의 생물학적 제조방법
US5705072A (en) * 1997-02-03 1998-01-06 Haase; Richard Alan Biotreatment of wastewater from hydrocarbon processing units
JP4227676B2 (ja) * 1997-08-29 2009-02-18 三菱重工業株式会社 ガス精製装置
JPH11349964A (ja) * 1998-06-12 1999-12-21 Hitachi Ltd 硫酸アンモニウム製造型ガス化発電装置
DE60121335T2 (de) 2000-07-25 2007-08-02 Emmaus Foundation, Inc., Fayetteville Verfahren zur steigerung der ethanolproduktion bei der mikrobiellen fermentation
US6998098B2 (en) * 2002-11-11 2006-02-14 Conocophillips Company Removal of gases from a feed
EP1628744B1 (en) * 2003-05-29 2008-07-09 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. A process for the removal of so2, hcn and h2s and optionally cos, cs2 and nh3 from a gas stream
US7258848B1 (en) * 2006-07-31 2007-08-21 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for scrubbing ammonia from acid gases comprising ammonia and hydrogen sulfide
US20080305540A1 (en) 2007-06-08 2008-12-11 Robert Hickey Membrane supported bioreactor for conversion of syngas components to liquid products
US8329456B2 (en) 2008-02-22 2012-12-11 Coskata, Inc. Syngas conversion system using asymmetric membrane and anaerobic microorganism
US8211679B2 (en) 2008-02-25 2012-07-03 Coskata, Inc. Process for producing ethanol
BRPI0909841B1 (pt) * 2008-03-10 2019-02-05 Ineos Bio Sa métodos de sustentação e de prevenção de perda rápida de cultura de microorganismos em reator de fermentação de singás em concentração diminuída ou ausência de vários substratos

Also Published As

Publication number Publication date
US7927513B1 (en) 2011-04-19
JP2013508531A (ja) 2013-03-07
EP2477729A4 (en) 2013-10-16
JP5666610B2 (ja) 2015-02-12
AU2010315756A1 (en) 2012-05-24
US20110095234A1 (en) 2011-04-28
CN102665872B (zh) 2015-06-24
EP2477729A2 (en) 2012-07-25
CA2778932A1 (en) 2011-05-12
AU2010315756B2 (en) 2015-04-30
WO2011056368A3 (en) 2011-08-25
CN102665872A (zh) 2012-09-12
BR112012009830A2 (pt) 2016-11-22
CN104971604A (zh) 2015-10-14
WO2011056368A2 (en) 2011-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120109488A (ko) 암모니아 및 ｃｏｓ를 제거함으로써 화학적 생성물로의 전환을 위한 고온 신가스 스트림을 처리하는 방법
JP7461486B2 (ja) 統合ガス化及びガス発酵システムにおける発酵テールガスの使用
US9926196B2 (en) Processes for the conversion of biomass to oxygenated organic compound, apparatus therefor and compositions produced thereby
US9677092B2 (en) Integrated processes for anaerobic conversion of hydrogen and carbon oxides to alcohol
US20150184093A1 (en) Integrated processes for refining syngas and bioconversion to oxygenated organic compound
KR101440742B1 (ko) 탄화수소 생성물의 제조를 위한 방법 및 시스템
US8354257B2 (en) Integrated process for production of alcohol from syngas and removal of CO2
US8303849B2 (en) HCN removal from syngas using chemical and biological treatment
US20100298450A1 (en) Process for fermentation of syngas from indirect gasification
ES2726611T3 (es) Pirólisis y torrefacción de biomasa
US20080280338A1 (en) Biofuel Processing System
US20130028827A1 (en) Ammonium recovery from waste water using co2 acidified absorption water
US9034617B2 (en) Processes for the anaerobic bioconverison of syngas to oxygenated organic compound with in situ protection from hydrogen cyanide
US20150132810A1 (en) Integrated processes for anaerobically bioconverting hydrogen and carbon oxides to oxygenated organic compounds
US20150225749A1 (en) High moisture, renewable feedstock use in integrated anaerobic treatment and syngas fermentation to alcohols
JP6795707B2 (ja) 有機物質の製造装置