KR20240007930A - 수소 및 암모니아 제조 시스템 - Google Patents

수소 및 암모니아 제조 시스템 Download PDF

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히로시 미즈타니
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미츠비시 쥬코 칸쿄 카가쿠 엔지니어링 가부시키가이샤
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Abstract

수소 및 암모니아 제조 시스템(1)은 보일러 분출수(F3)를 배출하는 보일러(16)와, 배기가스 처리 배수(F1)를 배출하는 배기가스 처리 장치(14)를 구비하는 플랜트(10)에 있어서, 배기가스 처리 배수(F1)를 스트리핑 처리하여 제1 암모니아 농축액(F4)을 제조하는 제1 암모니아 회수 장치(21)와, 보일러 분출수(F3) 및 제1 암모니아 농축액(F4)을 스트리핑 처리하여 제2 암모니아 농축액(F8)을 제조하는 제2 암모니아 회수 장치(22)와, 제2 암모니아 회수 장치(22)로부터 배출된 배수(F9)를 플랜트(10)의 배수 처리에서의 알칼리원으로 되는 이온 농축액(F10)과 투과수(F11)로 분리하는 이온 제거 장치(27)와, 투과수(F11)를 전해하여 수소(F12)를 제조하는 수전해 장치(28)를 구비한다.

Description

수소 및 암모니아 제조 시스템
본 발명은 연소실 및 보일러를 구비한 연소 플랜트의 배수를 이용하여 수소 및 암모니아를 제조하는 시스템에 관한 것이다.
종래, 연소 플랜트의 배수에 포함되는 암모니아를 제거하기 위해, 이온 교환에 의한 수법이나 스트리핑에 의한 수법이 알려져 있다.
특허문헌 1에는, 보일러 블로우 배수를 양이온 교환체에 통액하여 암모니아를 양이온 교환체에 포착시켜, 양이온 교환체에 대해 재생 처리를 행함으로써 암모니아 농축 배수를 취득하는 수법이 기재되어 있다. 양이온 교환체의 재생 처리에 있어서는, 염산, 황산, 수산화나트륨 등의 약품이 첨가된다. 또한, 암모니아 농축 배수를 암모니아 회수 장치로 도입하고, 스트리핑에 의해 암모니아를 기상으로 이행시켜서 암모니아 가스로서 회수하는 것도 기재되어 있다.
특허문헌 2에는, 경도 성분을 포함하는 암모니아 함유 배수(배연 탈황 장치의 배수)의 스트리핑에 있어서, 암모니아 함유 배수를 스트리핑 장치(암모니아 방산 탑)로 도입하기 전에 경도 성분을 제거하는 수법이 기재되어 있다. 먼저, 암모니아 함유 배수에 알칼리가 첨가되어, pH(수소 이온 지수)가 8∼14로 조정된다. 이어서, 응집조제가 첨가되고, 침전물로서 석출된 경도 성분이 제거된다. 침전물을 포함하지 않는 상등 배수는, 산의 첨가에 의해 pH가 조정되어 스트리핑 장치로 공급되고, 스트리핑에 의해 암모니아 가스가 회수된다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2019-098206호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2007-175673호
특허문헌 1의 기술에서는, 양이온 교환체의 재생 처리, 즉 양이온 교환체에 포착된 암모니아를 취출하기 위한 약품이 대량으로 필요하게 되어, 암모니아 농축 배수를 얻기 위한 비용이 높다. 특허문헌 2의 기술에 있어서도, pH를 조정하기 위한 약품이 대량으로 필요하게 되어, 약품 비용의 문제를 해결할 수 없다.
또한 양자를 혼합하고 나서 처리하려고 하면 배기가스 처리수의 스케일 성분이 증가하여 보일러 분출수(boiler blow water)의 암모니아 농도가 묽게 되기 때문에, 전처리에 관한 약제를 다량으로 첨가할 필요가 생긴다. 따라서 기존의 기술에서는, 플랜트의 배수에 포함되는 유가물을 효율적으로 회수할 수 없었다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 감안하여 안출된 것이며, 플랜트의 배수로부터 유가물을 효율 좋고 저렴하게 생성할 수 있도록 한 수소 및 암모니아 제조 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 수소 및 암모니아 제조 시스템은,
연소로 또는 연소실의 열로 증기를 생성하여, 보일러 분출수를 배출하는 보일러와,
상기 연소로 또는 상기 연소실로부터 발생하는 배기가스를 처리하여, 배기가스 처리 배수를 배출하는 배기가스 처리 장치를 구비한 플랜트에 있어서,
상기 배기가스 처리 배수를 스트리핑 처리하여 암모니아를 회수하여 제1 암모니아 농축액을 제조하는 제1 암모니아 회수 장치와,
상기 제1 암모니아 농축액을 상기 보일러 분출수와 함께 스트리핑 처리하여 암모니아를 회수하여 제2 암모니아 농축액을 제조하는 제2 암모니아 회수 장치와,
상기 제2 암모니아 회수 장치로부터 배출된 상기 보일러 분출수를 통액시켜서, 투과수를 얻는 동시에, 잔존 알칼리 성분을 포함하는 이온 농축액으로 분리하는 이온 제거 장치와,
상기 투과수를 전해하여 수소를 제조하는 수전해 장치와,
상기 이온 농축액을 알칼리원으로서 투입하는 상기 플랜트의 유기 또는 무기 배수 처리 장치를 구비한다.
본 발명의 수소 및 암모니아 제조 시스템에 의하면, 암모니아 함유 배수인 배기가스 처리 배수를 스트리핑 처리하여 제1 암모니아 농축액을 회수하고, 당해 제1 암모니아 농축액을 암모니아 함유 배수인 보일러 분출수와 함께 스트리핑 처리함으로써, 보일러 분출수로부터 제2 암모니아 농축액을 회수할 수 있다. 이들 배수를 개별적으로 처리하여 암모니아를 회수하거나 이들 배수를 혼합하여 처리하거나 하는 것보다도, 필요한 약품량을 저감시켜서 비용을 삭감할 수 있다. 또한 제2 암모니아 농축액이 회수된 나머지 보일러 분출수로부터 이온 제거 장치를 이용하여 얻어진 투과수는, 수전해하여 수소를 제조할 수 있다. 따라서 본 발명의 수소 및 암모니아 제조 시스템은, 플랜트의 암모니아 함유 배수로부터 유가물을 효율 좋고 저렴하게 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 관한 제1 변형예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 관한 제2 변형예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명에 관한 제2 변형예를 나타내는 블록도이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 수소 및 암모니아 제조 시스템에 대하여 설명한다. 본 발명에 있어서 이온형인지 분자형인지를 구별할 필요가 없는 경우에는, 「암모니아」라는 표기는 암모니아 분자와 암모늄 이온의 양쪽을 포함한다. 따라서 「암모니아 함유 배수」에는 암모늄 이온의 형태로 암모니아를 포함하는 배수도 포함된다.
도면 중에서, 숫자만의 부호는 본 발명의 실시예 및 변형예에 있어서 본 시스템에 관계되는 장치, 부품, 부위 등의 물리적인 요소를 나타낸다. 또한, 알파벳의 F와 숫자를 조합한 부호는, 본 시스템으로 발생하는 액체나 기체 등의 유체(Fluid)를 나타내고, 알파벳의 P와 숫자를 조합한 부호는 위치(Position)를 나타낸다. 또한, 이하에 나타내는 실시예 및 변형예는 어디까지나 예시에 불과하며, 명시하지 않는 여러 변형이나 기술의 적용을 배제할 의도는 없다. 이하의 각 구성은 그들의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다. 또한, 이하의 각 구성은 본 발명에 필수적인 구성을 제외하고 필요에 따라 취사선택할 수 있거나, 또는 공지의 구성과 조합 가능하다.
[1. 실시예]
[A.구성]
도 1은 실시예에 관한 수소 및 암모니아 제조 시스템(1)을 나타내는 블록도이다. 수소 및 암모니아 제조 시스템(1)은 연소실(또는 연소로)(11)의 열로 증기를 생성하는 보일러(16)와, 연소실(11)의 배기가스를 처리하여, 배기가스 처리 배수(F1)를 배출하는 배기가스 처리 장치(19)를 적어도 구비하는 플랜트(10)와, 플랜트(10)의 배기가스 처리 배수(F1)를 방산 처리하여 함유되는 암모니아를 회수하고, 제1 암모니아 농축수(F4)를 제조하는 제1 암모니아 회수 장치(21)와, 플랜트(10)의 보일러 분출수(F3)를 제1 암모니아 농축액(21)과 함께 방산 처리하여 제2 암모니아 농축수(F8)를 제조하는 제2 암모니아 회수 장치(24)와, 제2 암모니아 회수 장치(24)의 배수(F9)로부터 잔존하는 알칼리 성분을 제거하는 이온 제거 장치(27)와, 알칼리 성분이 제거된 투과수(F11)를 수전해하여 수소(F12)를 제조하는 수전해 장치(28)를 적어도 구비한 유가물 생성 시설(20)과, 이온 제거 장치(27)로 제거된 알칼리 성분인 이온 농축액(F10)을 알칼리원으로서 사용하고, 플랜트(10)로부터 배출되는 플랜트 배수(F16)를 방류 가능해질 때까지 처리하는 유기 및 무기 배수 처리 장치를 구비한 종합 배수 처리 장치(40)를 구비한다.
플랜트(10)로서는 연소실과 연소실의 열로 증기를 생성하는 보일러를 구비한 플랜트, 즉 연소 플랜트이면 적용 가능하며, 예를 들어 폐기물 소각 플랜트, 화력 발전 플랜트, 화학 플랜트 등의 다양한 플랜트에 적용할 수 있다. 다만, 수소 및 암모니아 제조 시스템(1)이 적용되는 플랜트는 도 1의 모든 구성이 동일한 부지에 배치될 필요는 없고, 도 1의 복수의 구성이 서로 별개의 부지에 배치되어 있어도 된다. 이 경우, 적절히 파이프라인이나 자동차 등의 운송 경로를 계속하여, 수소 및 암모니아 제조 시스템(1)을 구성하면 된다. 유가물 생성 시설(20) 및 종합 배수 처리 장치(40)는 플랜트(10)의 부대설비로서 플랜트(10)와 동일한 부지 내에 배치하여 구성되어 있어도 되고, 또한 서로 별개의 부지에 배치되며, 적절히 파이프라인이나 자동차 등의 운송 경로를 계속하여, 수소 및 암모니아 제조 시스템(1)을 구성해도 된다.
그러면 도 1의 각 구성 및 효과에 대해 설명한다.
플랜트(10)에 대하여, 연소실(11)(또는 연소로)은 연료를 연소시키는 설비이다. 플랜트(10)가 예를 들어 폐기물 소각 플랜트인 경우, 일반적으로 연료는 폐기물(도시 쓰레기나 산업 폐기물)이며, 또한 화력 발전 플랜트나 화학 플랜트인 경우, 일반적으로 연료는 석탄, 석유, 천연가스, 목질계 바이오매스, 발효 등으로 생성한 바이오가스 등의 그린 연료(green fuel) 등이다. 또한, 연소실(11)의 연료로서는 암모니아나 수소, 예를 들어 암모니아 제조 시스템(1)으로 제조한 암모니아나 수소를 사용해도 된다. 또한, 연소실(11)은 후술하는 보일러(16)에 부수된 설비로서 설치되는(예를 들어, 보일러(16)에 내장되는) 경우도 있다.
연소실(11)에서 발생하는 배기가스는 연도(煙道)를 통해 다음과 같이 순차로 흘러서, 굴뚝(15)으로부터 대기 중으로 배출된다. 즉, 배기가스는 배기가스를 제진하는 집진 장치(13) 및 집진 장치(13)로 제진된 배기가스로부터 석회 석고법 등의 수법을 이용하여 유황 산화물(SOx) 등의 유해 성분을 제거하는 습식 처리 장치(14)를 적어도 구비한 배기가스 처리 장치(18)와, 유해 성분이 제거된 배기가스를 대기 방출하는 굴뚝(15)의 순서로 흐른다. 여기서, 연소실(11)로부터 습식 처리 장치(14)까지의 사이에는, 질소 산화물(NOx)을 저감하기 위해, 암모니아 공급 장치(12)로부터 질소 산화물의 환원제로서 암모니아 또는 암모니아태 질소를 함유한 약품(탈초제)이 공급된다. 습식 처리 장치(14)로부터 암모니아 함유 배수인 배기가스 처리 배수(F1)가 배출된다. 또한, 배기가스 처리 배수(F1)는 Ca2+ 나 Mg2+ 의 스케일 성분을 함유한다. 배기가스 처리수(F1)의 암모니아 농도로서는 50∼50,000 mg/L, 바람직하게는 1,000∼20,000 mg/L, 더 바람직하게는 2,000∼10,000 mg/L 정도이다. 배출된 배기가스 처리 배수(F1)는 후술하는 유가물 생성 시설(20)의 제1 암모니아 회수 장치(21)에 도입된다. 배기가스 처리 배수(F1)는 도시하지 않은 배수 저류조에 저류되고 나서 제1 암모니아 회수 장치(21)에 도입되어도 된다.
보일러(16)는 연소실(11)의 열을 회수하여 증기(F2)를 생성하는 장치이다.
보일러(16)는 수도물이나 공업용수 등으로부터 순수(pure water)를 제조하는 순수 제조 장치(50), 제조된 순수에 pH조정제 등의 첨가제를 첨가하는 첨가제 공급 장치(51), 당해 약품이 첨가된 순수(보일러수)를 저류하는 증기 드럼(52), 증기 드럼(52)에 저류된 보일러수를 배기가스의 열로 증기(F2)로 하는 전열관이나 과열관 등의 열회수기(53), 열회수기(53)로 생성되고 그리고 증기 드럼(52)에 저류된 증기로 임펠러(impeller)를 회전하는 증기 터빈(54), 증기 터빈(54)의 임펠러의 회전력으로 발전하는 발전기(55), 증기 터빈(54)의 임펠러를 회전시킨 후의 증기(폐증기)를 물로 되돌리는 복수기(56), 복수기(56)로 생성된 복수로부터 용존 가스를 제거하여 증기 드럼(52)으로 공급하는 탈기기(57)를 구비한다.
여기서 첨가되는 약품의 종류로서는, 예를 들어 보일러 청정제, 방식제(탈산소제), 스케일 방지제 등을 들 수 있고, 적어도 부식 방지를 위한 암모니아를 포함한다.
보일러(16)는 보일러수에 포함되는 각종 성분의 농축을 방지하기 위해, 분출 배관을 통하여 보일러수의 일부를 외부로 배출(blow)하는 기구를 갖는다. 보일러(16)의 외부로 배출되는 보일러수를, 보일러 분출수(F3)라고 부른다. 보일러 분출수(F3)는 첨가제로 공급된 암모니아를 포함하는 배수(암모니아 함유 배수)이며, 후술하는 유가물 생성 시설(20)의 제2 암모니아 회수 장치(22)에 도입된다. 내식성(corrosion resistance)을 고려하여, 증기 드럼(21)에 저류되는 물의 pH값을 약 9∼10정도(예를 들어, pH값 10.3 정도)로 하기 때문에, 보일러 분출수(F3)는 pH값이 약 9∼10 정도이다. 보일러 분출수(F3)는 도시하지 않은 배수 저류조에 저류되고 나서 제2 암모니아 회수 장치(22)에 도입되어도 된다.
발전기(55)로 발전된 전력은 수소 및 암모니아 제조 시스템(1) 내의 전력으로서 이용되고, 남은 전력은 전력 회사에 판매할 수 있다. 증기(F2)는 또한 수소 및 암모니아 제조 시스템(1) 내외의 열 이용 설비에 이용할 수 있다.
유가물 생성 시설(20)은 플랜트(10)로부터 배출되는 배수(암모니아 함유 배수)를 사용하여 유가물을 제조한다. 유가물 생성 시설(20)로 제조되는 유가물의 구체예로서는, 예를 들어 수소나 암모니아를 들 수 있고, 요소나 메탄도 제조된다.
도 1에 나타내는 유가물 생성 시설(20)에 대하여, 제1 암모니아 회수 장치(21)는 스트리핑 처리에 의해, 배기가스 처리 배수(F1)에 포함되는 암모니아를 회수하여 제1 암모니아 농축액(F4)을 제조하는 장치이다. 또한, 제1 pH조정제 공급 장치(23)는, 제1 암모니아 회수 장치(21)의 내부에서의 pH를 조정하기 위한 알칼리 약제(예를 들어, 수산화나트륨 등)를 공급하는 장치이다. 제1 암모니아 회수 장치(21)에는, 예를 들어 충진재나 트레이나 분리 통으로 다단으로 구획된 방산 탑(스트리핑 탑)이 연직방향으로 긴 하나의 방산 탑으로서, 또는 연속적으로 직렬로 접속한 복수의 방산 탑으로서 설치된다. 도 1의 제1 암모니아 회수 장치(21)에서는, 일례로서 하나의 방산 탑을 사용하고, 또한, 당해 방산 탑은 일례로서 2개의 트레이로 연직방향으로 3단으로 구획된다.
하나의 방산 탑을 3개 이상의 트레이 등으로 4단 이상으로 구획해도 된다.
제1 암모니아 회수 장치(21)에서는, 고온(약 70℃∼약 90℃)의 배기가스 처리 배수(F1)가 방산 탑의 상부로부터 분사된다. 배기가스 처리 배수(F1)는 안개상으로 확산하면서 방산 탑의 내부를 서서히 하방으로 하강한다. 한편, 하강하는 배기가스 처리 배수(F1)에 대향하도록, 방산 탑의 하부로부터는 고온의 증기가 공급된다. 이 증기는 방산 탑의 내부에서 안개상으로 확산하면서 상방으로 이동한다. 이와 같은 배기가스 처리 배수(F1)와 증기와의 기액 접촉에 의해, 배기가스 처리 배수(F1) 중의 암모니아가 기상으로 이행되어 회수된다.
여기서, 제1 암모니아 회수 장치에 있어서의 배기가스 처리 배수의 pH는 8보다 크고 9.5 미만으로 하는 것이 바람직하다. pH 8 미만에서는, 암모니아의 방산이 곤란하다.
또한, 배기가스 처리 배수(F1) 중의 스케일 성분인 Ca2+ 나 Mg2+ 의 용존량은 pH에 의존하고, pH 9.5를 넘으면 스케일 성분이 석출되기 쉬워진다. 배기가스 처리 배수(F1)에는 스케일 성분이 많이 포함되기 때문에, 제1 암모니아 회수 장치(21)에서는 굳이 pH를 올리지 않고, 스케일을 석출하기 어려운 pH 범위로 스트리핑을 실시한다.
즉, 배기가스 처리 배수(F1)는 암모니아 농도가 비교적 크고, 후술하는 바와 같이 보일러 분출수(F3)에 혼합하는 암모니아원으로서 필요한 양의 암모니아를 회수하기 위한 스트리핑에 있어서는, 과잉으로 pH를 상승시킬 필요가 없다. 이와 함께, 배기가스 처리 배수(F1)는 고온(약 70℃∼약 90℃)로 암모니아가 유리되기 쉽기 때문에, 스케일이 생성되기 쉬운 영역까지 pH를 상승시킬 필요가 없다. 따라서 제1 pH조정제 공급 장치(23)로부터 공급되는 알칼리 약제량을 줄일 수 있어, 약품 비용을 삭감할 수 있다.
기상으로 이행한 암모니아 및 수증기는, 방산 탑의 상부로부터 배출되어 제1 암모니아 농축액(F4)으로서 회수된 후, 보일러 분출수(F3)와 함께 제2 암모니아 회수 장치(22)로 투입된다. 제1 암모니아 농축액(F4)의 암모니아 농도는, 예를 들어 수 % 내지10% 정도이다. 또한, 방산 탑의 하부로부터 공급되는 증기에는, 보일러(16)로 생성된 증기(F2)를 이용해도 좋고, 다른 증기를 사용해도 된다. 또한, 증기(F2) 중에서도, 증기 터빈(54)에 공급된 후의 폐증기를 재이용하면, 증기 이용의 비용 삭감을 도모할 수 있다.
제2 암모니아 회수 장치(22)는, 스트리핑 처리에 의해, 보일러 분출수(F3)에 포함되는 암모니아를 회수하여 제2 암모니아 농축액(F8)을 제조하는 장치이다. 또한, 제2 pH조정제 공급 장치(24)는, 제2 암모니아 회수 장치(22)의 내부에서의 pH를 조정하기 위한 알칼리 약제(예를 들어, 수산화나트륨 등)를 공급하는 장치이다. 제2 암모니아 회수 장치(22)에도, 제1 암모니아 회수 장치(21)와 마찬가지로 방산 탑(스트리핑 탑)이 설치된다.
제2 암모니아 회수 장치(22)에서는, 고온(약 70℃∼약 90℃)의 보일러 분출수(F3)와 함께 제1 암모니아 농축액(F4)이 방산 탑의 상부로부터 분사된다.
본 실시예에서는, 제1 암모니아 농축액(F4)과 보일러 분출수(F3)를 미리 혼합한 혼합액을 분사한다. 보일러 분출수(F3) 및 제1 암모니아 농축액(F4)의 혼합액은, 안개상으로 확산하면서 방산 탑의 내부를 서서히 하방으로 하강한다. 한편, 하강하는 혼합액에 대향하도록, 방산 탑의 하부로부터는 고온의 증기가 공급된다.
이 증기는 방산 탑의 내부에서 안개상으로 확산하면서 상방으로 이동한다. 이와 같은 혼합액과 증기와의 기액 접촉에 의해, 혼합액 중의 암모니아가 기상으로 이행되어서 회수된다. 고농도의 암모니아를 함유하는 제1 암모니아 농축액(F4)을, 비교적 저농도의 암모니아를 함유하는 보일러 분출수(F3)와 함께 제2 암모니아 회수 장치(22)에 투입함으로써, 보일러 분출수(F3)에서의 암모니아 농도를 상승시킬 수 있다.
또한, 보일러 분출수(F3) 및 제1 암모니아 농축액(F4)은 함유하는 스케일 성분이 적기 때문에, 스케일의 석출을 걱정하지 않고 pH를 올릴 수 있다. 여기서 혼합액의 pH는 제2 pH조정제 공급 장치(24)로부터 알칼리제를 공급하여, 예를 들어 10∼12가 되도록 조정할 수 있다. 이 때, 보일러 분출수(F3) 및 제1 암모니아 농축액은 모두 pH값이 높고, 제2 pH조정제 공급 장치(24)로부터 공급하는 알칼리제의 양은 적게 든다.
또한, 보일러 분출수(F3)는 고온(약 70℃ 내지 약 90℃)이고, 제1 암모니아 농축액(F4)도 고온이기 때문에, 각 액을 가온하는 비용도 적게 끝난다.
이와 같이 제2 암모니아 회수 장치(22)에서는 스트리핑에 의해 암모니아를 회수하는 효율을 올릴 수 있다.
또한, 제1 암모니아 농축액(F4)과 보일러 분출수(F3)를 미리 혼합하지 않고 제2 암모니아 회수 장치(22) 내에 개별로 분사하여 제2 암모니아 회수 장치(22)의 내부에서 혼합시키도록 하여도 된다.
기상으로 이행한 암모니아 및 수증기는 방산 탑의 상부로부터 배출되어, 제2 암모니아 농축액(F8)으로서 회수된다. 제2 암모니아 농축액(F8)의 암모니아 농도는 제1 암모니아 농축액(F4)보다도 고농도로 되며, 예를 들어 약 25% 내지 약 50%로 된다. 제2 암모니아 농축액(F8)은, 예를 들어 화학 플랜트나 암모니아 가스 터빈 등의 암모니아 이용 설비(41)에 연료 또는 원료로서 공급할 수 있다.
또는, 제2 암모니아 농축액(F8)을 암모니아 공급 장치(12)로부터 배기가스 중에 공급하고, 탈초제(NOx를 질소로 환원하는 환원제)로서 활용해도 되고, 화학제품의 제조에 이용해도 된다. 또한, 방산 탑의 하부로부터 공급되는 증기에는, 보일러(16)로 생성된 증기(F2)를 이용해도 되고, 다른 증기를 사용해도 된다. 또 증기(F2) 중에서도, 증기 터빈(54)에 공급된 후의 폐증기를 재이용하면, 증기 이용의 비용 삭감을 도모할 수 있다.
제1 암모니아 회수 장치(21)의 방산 탑의 하부에는, 암모니아가 제거된 배수(F5)가 체류한다. 이 배수(F5)는 응집 처리조(26)에 도입된다.
응집 처리조(26)는 배수(F5)에 포함되는 스케일 성분(F7)(예를 들어, Ca2+, Mg2+ 등)을 제거하기 위한 조이다. 응집 처리조(26)에는, 배수(F5) 중의 스케일 성분(F7)을 응집시키기 위한 응집제를 공급하는 응집제 공급 장치(25)가 부설된다. 응집제 공급 장치(25)로 공급되는 응집제에는, 무기 응집제(예를 들어, 염화 제2 철액 등)를 사용해도 되고 유기 응집제(예를 들어, 고분자 응집제 등)를 사용해도 된다. 배수(F5) 중의 스케일 성분(F7)은 응집 처리조(26)의 내부에 고형물로서 석출되기 때문에, 용이하게 제거할 수 있다. 또한, 배수(F5)로부터 스케일 성분(F7)이 제거된 응집 배수(F6)(상등)는, 종합 배수 처리 장치(40)에 공급된다. 또한 배수(F5)는 응집 처리조(26)를 설치하지 않고 직접 종합 배수 처리 설비(40)에 공급해도 된다.
제2 암모니아 회수 장치(22)의 방산 탑의 하부에는, 암모니아가 대강 제거된 배수(F9)가 체류한다. 이 배수(F9)는 이온 제거 장치(27)에 도입된다.
이온 제거 장치(27)는, 스트리핑 처리 후에 잔존하는 배수(F9) 중의 암모니아나 수산화나트륨 등의 알칼리 성분(불필요 이온)을 제거하는 장치이다. 이온 제거 장치(27)에는, 예를 들어 RO막(역침투막)이나 이온교환 수지(예를 들어, 고온 이온교환 수지)가 충전된 이온 교환 탑이 설치된다. RO막은 수중의 수소 이온(H+)이나 수산화물 이온(OH-)을 통과시키고, 기타의 이온(예를 들어, Ca2+, Mg2+, NH4+ 등)의 통과를 저지하는 막이다. 또한, 이온교환 수지는 수중의 불필요 이온을 수소 이온이나 수산화물 이온으로 치환하는 겔상의 합성수지 비드이며, 예를 들어 내열성의 양이온 교환 수지가 사용된다. 이들 작용에 의해, 불필요 이온이 제거된 투과수(F11)와 불필요 이온을 함유하는 이온 농축액(F10)으로 배수(F9)가 분리된다. 여기서 생성된 투과수(F11)는 수전해 장치(28)에 공급된다. 또한, 암모니아 성분이나 다른 잔존 알칼리 성분을 포함하는 이온 농축액(F10)은 종합 배수 처리 장치(40)에 공급되어, 유기 또는 무기 배수 처리에 있어서의 알칼리원(암모니아원)으로서 재이용된다.
이에 따라, 이온 농축액(F10)에 포함되는 잔존 알칼리 성분을 배수 처리용의 암모니아원으로서 이용할 수 있다. 다시 말하면, 제2 암모니아 회수 장치(22)의 배수(F9)를 자원으로서 유효하게 재이용할 수 있다. 또한 배수(F9)는 제2 암모니아 회수 장치로 암모니아를 회수된 후의 배수이며, 암모니아를 회수하기 위한 약품량이 적게 끝난다.
수전해 장치(28)는 이온 제거 장치(27)로 생성된 투과수(F11)를 전기분해하여, 수소(F12)를 제조하는 장치이다. 일반적으로, 수전해 장치에는, 불순물이 없는, 또는 불순물이 극히 적은 물, 순수 또는 실질적으로 순수에 상당하는 물이 공급되어서 전기분해가 이루어진다. 따라서 투과수(F11)는 순수 실질적으로 순수에 상당하는 물이다. 여기서 생성된 수소(F12)는, 예를 들어 화학 플랜트나 연료전지나 수소 가스 터빈 등의 수소 이용 설비(42)에 연료 또는 원료로서 공급된다. 투과수(F11)의 전해 시에 발생할 수 있는 산소는 대기 방출해도 되고, 연소 촉진제로서 연소실(11)의 내부에 공급해도 되고, 도시하지 않은 산소 저류 탱크에 보존해도 된다.
또한, 일반적으로, 수전해 장치는 효율 좋게 전기분해를 행하기 위해, 상온의 순수 등을 가온하는 가온 장치를 구비하고 있지만, 상온의 순수를 가온하기 위한 에너지는 대단히 커진다. 그러나 실시예에 관한 수전해 장치(28)는 당해 가온 장치에 필요한 에너지를 적게 할 수 있다. 왜냐하면 수전해 장치(28)의 원료인 보일러 분출수(F3)는 고온이고, 이온 제거 장치(27)로 분리되는 투과수(F9)의 수온도 높기 때문에, 상온보다도 고온으로 조정하기 쉽기 때문이다.
종합 배수 처리 장치(40)는 플랜트로부터 배출되는 여러 가지 배수를 포함하는 플랜트 배수(F16)가 처리되는 여러 가지 장치, 예를 들어 유기계 처리 장치와 무기계 처리 장치를 갖는 배수 처리용 시설이다. 유기계 처리 장치는 소화조, 탈질소조, 폭기조 등이 설치된 생물 처리(미생물의 작용에 의한 배수 처리)가 실시되는 배수 처리 장치이다. 무기계 처리 장치는 무기계의 수처리가 실시되는 배수 처리 장치이다. 유기계 처리 장치에는, 예를 들어 소화조, 탈질소조, 폭기조 등이 설치되어, 소화균(세균)이나 탈질소균 등의 활동에 의해 배수 중의 암모니아가 질소로 되어 제거된다. 무기계 처리 장치에는, 예를 들어 약품반응조, 침전조, 여과조 등이 설치되어, 배수 중의 불순물이나 금속 등이 화학적으로 제거된다. 종합 배수 처리 장치(40)로 처리 후의 배수는 플랜트(10), 유가물 생성 시설(20) 및 종합 배수 처리 장치(40) 내에서 재이용해도 되고, 또한 외부에 방류해도 된다.
[B.작용, 효과]
일반적으로, 스트리핑 처리에 적절한 암모니아 농도는 약 2000 mg/L 정도가 된다. 그러나 보일러 분출수(F3)의 암모니아 농도는 비교적 낮아, 스트리핑 처리에는 부적절한 경우가 많다. 예를 들어, 보일러 분출수(F3)의 수온이 약 80℃, 배출량이 약 150 m3/일, 암모니아 농도가 약 600 mg/L이며, 배기가스 처리 배수(F1)의 수온이 약 80℃, 배출량이 약 80 m3/일, 암모니아 농도가 3000 mg/L 라고 가정한다. 이 경우, 보일러 분출수(F3)는 배출량이 많고， 포함되는 암모니아의 농도가 낮기 때문에, 보일러 분출수(F3)만을 이용하여 스트리핑 처리를 하는 것으로는, 효율적으로 암모니아를 회수하는 것이 어렵다.
이에 대해, 상기의 수소 및 암모니아 제조 시스템(1)에서는, 먼저 배기가스 처리 배수(F1)가 제1 암모니아 회수 장치(21)로 스트리핑 처리되어서 암모니아가 회수된다. 이때, 배기가스 처리 배수(F1)의 pH가 약 9 정도이더라도, 약 80℃의 고온이면 유리 암모니아는 약 90%로 되고, 모든 유리 암모니아를 회수하면, 암모니아 농도가 약 54000 mg/L의 제1 암모니아 농축액(F4)을 약 4 m3 회수할 수 있다. 회수된 제1 암모니아 농축액(F4)은 보일러 분출수(F3)와 함께 제2 암모니아 회수 장치(22)로 투입되어, 다시 스트리핑 처리된다.
여기서, 보일러 분출수(F3)와 제1 암모니아 농축액(F4)과의 혼합액의 암모니아 농도는 약 2000 mg/L로 되어, 스트리핑 처리에 적절한 암모니아 농도가 얻어진다. 따라서 제2 암모니아 회수 장치(22)에서의 암모니아의 스트리핑 효율이 향상된다. 또한, 혼합액의 pH를 조정하여 제2 암모니아 회수 장치(22)로 스트리핑 처리하면, 제2 암모니아 농축액(F8)으로서, 예를 들어 시중에 유통되는 25% 농도의 암모니아 용액이 용이하게 얻어진다.
이 때, 제2 암모니아 회수 장치(22)로부터 배출되는 배수(F9)에 잔존하는 암모니아의 농도는 약 200 mg/L으로 된다. 이 배수(F9)를 이온 제거 장치(27)에 공급하고, 고온 이온교환 수지를 사용하여 농축하면, 잔존 알칼리 성분이 농축된 이온 농축액(F10)과 투과수(F11)가 얻어진다. 여기서 얻어지는 이온 농축액(F10)의 부피는 약 6 m3으로 되고, 잔존 알칼리 성분의 농도는 약 5000 mg/L으로 된다. 잔존 알칼리 성분의 농도를 암모니아태 질소로 환산하면, 1일당 약 200 m3까지의 유기 배수 처리에 있어서의 알칼리원(암모니아원)으로서 이용할 수 있어서, 유기계의 생물 처리에 있어서의 균체의 보유에 바람직하다.
상기 수소 및 암모니아 제조 시스템(1)에서는, 배기가스 처리 배수(F1)로부터 제1 암모니아 농축액(F4)을 제1 암모니아 회수 장치(21)로 제조하고, 이 제1 암모니아 농축액(F4)을 보일러 분출수(F3)와 함께 제2 암모니아 회수 장치(22)에 투입하여 제2 암모니아 농축액(F8)을 제조함으로써, 배기가스 처리 배수(F1)와 보일러 분출수(F3)를 개별적으로, 또는 배기가스 처리 배수(F1)와 보일러 분출수(F3)를 혼합하여 스트리핑 처리하는 것보다도, 효율 좋게 암모니아를 회수할 수 있다. 또한, 특허문헌 1이나 특허문헌 2의 기술처럼, 약품을 다량으로 사용하여 보일러 분출수(F3)에 함유되는 암모니아를 일부러 전처리로 포착하거나, 약품을 다량으로 사용하여 배기가스 처리 배수(F1)의 pH를 조정하여 스케일 성분을 제거하여 다시 pH를 조정하거나 할 필요가 없이, 용이하게 암모니아를 회수할 수 있다. 따라서 상기 수소 및 암모니아 제조 시스템(1)에 의하면, 플랜트(10)의 배수를 유가물(예를 들어 수소, 암모니아)이나 화학제품의 제조에 재이용 할 수 있고, 플랜트(10)의 배수로부터 유가물을 효율적으로 저렴하게 생성할 수 있다.
[2. 제1 변형예]
도 2는 제1 변형예에 관한 수소 및 암모니아 제조 시스템(1')의 구성을 나타내는 블록도이다. 실시예에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙여서 구성 및 효과의 설명을 적절히 생략한다. 수소 및 암모니아 제조 시스템(1')은 제1 암모니아 농축액(F4)의 일부를 보일러 분출수(F3)와 다른 위치에서 제1 암모니아 회수 장치(22)에 공급하는 제2 유로를 구비하고, 보일러 분출수(F3)와 제1 유로의 제1 암모니아 농축액(F4)의 암모니아 량의 비가 일정 값 이상일 때 제1 암모니아 농축액(F4)을 제2 유로에 흐르게 하는 유가물 생성 시설(20')을 갖는다.
유가물 생성 시설(20')에 있어서, 제1 암모니아 농축액(F4)을 보일러 분출수(F3)와 혼합하는 제1 유로(60)와, 제1 유로(60)로부터 분기되어 제1 암모니아 농축액(F4)을 제1 암모니아 회수 장치(22)에 공급하는 제2 유로(61)와, 제2 유로(61)에 흐르게 하는 제1 암모니아 농축액(F4)의 유량을 조정하는 제어 밸브(62)와, 제어 밸브(62)를 제어하는 제어 장치(63)와, 보일러 분출수(F3)의 암모니아 농도를 계측하는 암모니아 농도계(64)와, 보일러 분출수(F3)의 유량을 계측하는 유량계(65)와, 제1 유로(60)에서의 제1 암모니아 농축액(F4)의 암모니아 농도를 계측하는 암모니아 농도계(66)와, 제1 유로(60)에서의 제1 암모니아 농축액(F4)의 유량을 계측하는 유량계(67)를 구비한다.
제어 장치(63)는 각 액의 암모니아 농도계와 유량계로 계측되는 암모니아 농도와 유량의 값으로부터 보일러 분출수(F3)에 대한 제1 암모니아 농축액(F4)의 암모니아 량의 비를 계산하고, 암모니아 량의 비가 소정의 값, 예를 들어 2이상이 되는 경우에, 보일러 분출수(F3)에는 충분한 암모니아 량이 공급된다고 간주하여, 조정 밸브(62)를 개방하여, 제2 유로(61)에, 암모니아 량의 비가 소정의 값을 하회하지 않을 정도의 소정량, 예를 들어 제1 유로의 1/10 정도의 제1 암모니아 농축액(F4)을 공급한다. 암모니아 농도계 대신에, 예를 들어 pH계를 설치하여, 계측된 pH값으로부터 암모니아 농도를 구해도 된다.
또한, 제2 암모니아 회수 장치(22)의 연직방향에 있어서 제1 암모니아 농축액(F4)과 혼합한 보일러 분출수(F3)의 혼합액이 공급되는 위치를 제3 위치(P3)로 하고, 제2 유로(61)를 흐르는 제1 암모니아 농축액(F4)이 제2 암모니아 회수 장치(22)에 공급되는 연직방향의 위치를 제4 위치(P4)로 하면, 제4 위치(P4)는 제3 위치(P3)와 다른 위치로 설정하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 제4 위치(P4)가 제3 위치(P3)보다도 상방에 설정된다.
도 2에 있어서는, 내부가 3개로 구획된 제2 암모니아 회수 장치(22)에 있어서, 제4 위치(P4)가 제3 위치(P3)보다도 위의 구획에 배치된다. 또한, 제1 유로의 제1 암모니아 농축액(F4)은 미리 보일러 분출수(F3)와 혼합시키지 않고, 제2 암모니아 회수 장치(22) 내에서 보일러 분출수(F3)와 혼합하는 위치에 공급되어도 되고, 예를 들어 제3 위치(P3)의 근방으로부터 제1 암모니아 농축액을 공급하여 보일러 분출수(F3)와 혼합해도 된다.
제3 위치(P3)와 제4 위치(P4)를 서로 다르게 함으로써, 각각의 장소로부터 공급되는 안개상의 피처리액이 방산 탑의 내부에 균일하게 확산되기 쉬워져, 암모니아의 기화 효율을 개선할 수 있다. 또한, 제4 위치(P4)를 제3 위치(P3)보다도 상방에 설정함으로써, 제2 암모니아 회수 장치(22)에 공급된 제1 암모니아 농축액(F4)으로부터 암모니아가 기화하는 데 요하는 시간이나 거리가 확보되기 쉬워져, 암모니아의 기화 효율을 더욱 개선할 수 있다. 따라서 제2 암모니아 회수 장치(22)에서의 암모니아의 농축을 촉진할 수 있다.
[3. 제2 변형예]
도 3은 제2 변형예에 관한 수소 및 암모니아 제조 시스템(1")의 구성을 나타내는 블록도이다. 실시예에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙여서 구성 및 효과의 설명을 적절히 생략한다. 수소 및 암모니아 제조 시스템(1")은 제1 암모니아 농축액(F4)의 일부 및 제2 암모니아 농축액(F8)의 일부를, 제1 암모니아 회수 장치(21) 및 제2 암모니아 회수 장치(22)의 각각에 순환시키는 유가물 생성 시설(20")을 갖는다.
유가물 생성 시설(20")에 있어서, 제1 암모니아 농축액(F4)의 일부는 제1 순환로(31)를 통하여 제1 암모니아 회수 장치(21)에 재투입된다. 마찬가지로, 제2 암모니아 농축액(F8)의 일부는 제2 순환로(32)를 통하여 제2 암모니아 회수 장치(22)에 재투입된다. 이와 같이, 제1 암모니아 농축액(F4) 및 제2 암모니아 농축액(F8)의 일부를 순환시킴으로써, 이 농축액 중에 포함되는 암모니아 농도를 더욱 상승시킬 수 있다. 또한, 보일러 분출수(F3)의 유량 변화에 맞춰, 보다 농축된 제2 암모니아 농축액(F8)을 얻을 수 있다.
여기서, 배기가스 처리 배수(F1)가 제1 암모니아 회수 장치(21)에 공급되는 연직방향의 위치를 제1 위치(P1)로 하고, 제1 순환로(31)로부터 제1 암모니아 농축액(F4)이 재투입되는 연직방향의 위치를 제2 위치(P2)로 한다. 제2 위치(P2)는 제1 위치(P1)와 동일 위치에 설정해도 되지만, 바람직하게는 제1 위치(P1)와는 다른 위치에 설정된다. 또한, 보다 바람직하게는, 제2 위치(P2)가 제1 위치(P1)보다도 상방에 설정된다. 도 2에 있어서는, 내부가 3개로 구획된 암모니아 회수 장치(21)에 있어서 제2 위치(P2)는 가장 위의 구획에 배치되고, 제1 위치(P1)는 제2 위치(P2)보다도 아래의 구획에 배치된다.
또한, 서로 연직방향으로 다른 위치라면 동일 위치의 단에 설치해도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
제1 위치(P1) 및 제2 위치(P2)를 서로 다르게 함으로써, 각각의 장소로부터 공급되는 안개상의 피처리액이 방산 탑의 내부에 빈틈없이 확산하기 쉬워져, 암모니아의 기화 효율을 개선할 수 있다. 또한, 배기가스 처리 배수(F1)와 제1 암모니아 농축액(F4)과의 혼합에 의한 배기가스 처리 배수(F1)의 pH 상승을 억제할 수 있고, 스케일 성분의 석출을 억제할 수 있다. 또한, 제1 위치(P1)보다도 상방에 제2 위치(P2)를 설정함으로써, 제1 암모니아 회수 장치(21)에 재투입된 제1 암모니아 농축액(F4)으로부터 암모니아가 기화하는 데 요하는 시간이나 거리가 확보되기 쉬워져, 암모니아의 기화 효율을 더욱 개선할 수 있다. 따라서 제1 암모니아 회수 장치(21)에서의 암모니아의 농축을 촉진할 수 있다.
마찬가지로, 제2 순환로(32)로부터 제2 암모니아 농축액(F8)이 재투입되는 연직방향의 위치를 제5 위치(P5)로 한다. 제5 위치(P5)는 제3 위치(P3)나 제4 위치(P4)와 동일 위치에 설정해도 되지만, 바람직하게는 제3 위치(P3)나 제4 위치(P4)와는 다른 위치에 설정된다. 또한, 보다 바람직하게는, 제5 위치(P5)는 제3 위치(P3)나 제4 위치(P4)보다도 상방에 설정된다.
제3 위치(P3)와 제4 위치(P4)와 제5 위치(P5)를 서로 다르게 함으로써, 각각의 장소로부터 공급되는 안개상의 피처리액이 방산 탑의 내부에 빈틈없이 확산하기 쉬워져, 암모니아의 기화 효율을 개선할 수 있다. 또한, 제5 위치(P5)를 제3 위치(P3)나 제4 위치(P4)보다도 상방에 설정함으로써, 제2 암모니아 회수 장치(22)에 재투입된 제2 암모니아 농축액(F8)으로부터 암모니아가 기화하는데 요하는 시간이나 거리가 확보되기 쉬워져, 암모니아의 기화 효율을 더욱 개선할 수 있다. 따라서 제2 암모니아 회수 장치(22)에서의 암모니아의 농축을 촉진할 수 있다.
따라서 이 수소 및 암모니아 제조 시스템(1")에 의하면, 플랜트(10)의 배수를 유가물(예를 들어 수소, 암모니아)이나 화학제품의 제조에 재이용할 수 있고, 플랜트(10)의 배수로부터 유가물을 효율적으로 저렴하게 생성할 수 있다.
[4. 제3 변형예]
도 4는 제3 변형예에 관한 수소 및 암모니아 제조 시스템(1"')의 구성을 나타내는 블록도이다. 실시예 및 제1 변형예에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙여서 구성 및 효과의 설명을 적절히 생략한다. 제2 변형예에 관한 수소 및 암모니아 제조 시스템(1"')은, 이산화탄소 분리 장치(18)를 갖는 플랜트(10"')에 적용되는 동시에, 요소 제조 장치(33) 및 메탄화 장치(34)를 구비한 유가물 생성 시설(20"')을 갖는다.
이산화탄소 분리 장치(18)는 배기가스에 포함되는 이산화탄소(F13)를 회수하기 위한 장치이다. 이산화탄소(F13)의 회수 수법으로서는 공지의 각종 수법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 고분자 분리막(이산화탄소 분리막)을 이용하여, 이산화탄소(F13)를 배기가스 중으로부터 회수해도 된다. 또는, 이산화탄소(F13)에 대한 흡수 성능이나 흡착 성능이 높은 매체를 배기가스에 접촉시켜서 회수해도 된다. 고체의 매체를 이용하는 경우, 활성탄이나 제올라이트에 배기가스 중의 이산화탄소(F13)를 흡착시켜, 가열이나 제압에 의해 그 이산화탄소(F13)를 회수하면 된다. 또한, 액체의 매체를 이용하는 경우, 아민 용액이나 탄산 칼륨 수용액이나 암모니아 용액 등에 이산화탄소(F13)를 흡수시켜서 회수해도 된다.
회수된 이산화탄소(F13)와, 상기 수소 및 암모니아 제조 시스템(1)으로 제조된 수소(F12) 및 암모니아 농축액(F8)을 이용함으로써, 다양한 용도로 이용 가능하다.
도 3에 있어서는, 회수된 이산화탄소(F13)와 암모니아 농축액(F8)을 요소 제조 장치(33)에, 회수된 이산화탄소(F13)와 수소(F12)를 메탄화 장치(34)에 공급할 수 있다.
요소 제조 장치(33)는 이산화탄소(F13) 및 제2 암모니아 농축액(F8)을 합성하여 요소(F14)(CH4N2O)를 생성하는 장치이다. 요소 제조 장치(33)에는, 고온고압 상태를 유지하기 위한 반응기(무촉매 용기)가 설치되어, 그 내부에서 요소(F14)가 생성된다. 여기서 생성된 요소(F14)는 요소 이용 설비(43)에 공급된다. 요소 이용 설비(43)에는, 예를 들어 화학 플랜트나 요소(F14)를 비료로서 사용하는 식물 공장 등이 포함된다.
메탄화 장치(34)는 이산화탄소(F13) 및 수소(F12)를 합성하여 메탄(F15)(CH4)을 생성하는 장치이다. 여기서는, 예를 들어 공전해 반응을 통한 메탄화 반응이나 사바티에 반응(Sabatier reaction)에 의해 메탄(F15)이 합성된다. 메탄화 장치(34)에는, 메탄 합성에 관한 촉매가 내장된 반응기(촉매용기)가 설치되어, 그의 내부에서 메탄(F15)이 생성된다. 여기서 생성된 메탄(F15)은 메탄가스 이용 설비(44)에 공급된다. 메탄가스 이용 설비(44)에는, 예를 들어 메탄(F15)을 연료(도시가스)로서 사용하는 건물 및 설비(가스관)나, 메탄(F15)을 연소시켜서 발전하는 가스 엔진 등이 포함된다.
상기한 바와 같이, 플랜트(10"')에 이산화탄소 분리 장치(18)를 설치함으로써, 배기가스 중의 이산화탄소(F13)를 제거할 수 있고, 굴뚝(15)으로부터 방출되는 이산화탄소(F13)의 배출량을 대폭으로 삭감할 수 있다. 또한, 유가물 생성 시설(20"')에 요소 제조 장치(33)를 설치함으로써, 상기 이산화탄소(F13)와 유가물 생성 시설(20"')로 제조된 제2 암모니아 농축액(F8)을 이용하여 용이하게 요소(F14)를 생성할 수 있다. 또한, 유가물 생성 시설(20")에 메탄화 장치(34)를 설치함으로써, 상기 이산화탄소(F13)와 유가물 생성 시설에서 제조된 수소(F12)를 이용하여 용이하게 메탄(F15)을 생성할 수 있다. 따라서 이 수소 및 암모니아 제조 시스템(1"')에 의하면, 플랜트(10"')의 배수를 유가물(예를 들어 수소, 암모니아, 요소, 메탄)이나 화학제품의 제조에 재이용할 수 있고, 플랜트(10"')의 배수로부터 유가물을 효율적으로 저렴하게 생성할 수 있다.
1, 1', 1": 수소 및 암모니아 제조 시스템
10, 10", 10"': 플랜트
11: 연소실(연소로)
12: 암모니아 공급 장치
13: 집진 장치
14: 습식 처리 장치
15: 굴뚝
16: 보일러
18: 이산화탄소 분리 장치
19: 배기가스 처리 장치
20, 20', 20", 20"': 유가물 생성 시설
21: 제1 암모니아 회수 장치
22: 제2 암모니아 회수 장치
23: 제1 pH조정제 공급 장치
24: 제2 pH조정제 공급 장치
25: 응집제 공급 장치
26: 응집 처리조
27: 이온 제거 장치
28: 수전해 장치
31: 제1 순환로(순환로)
32: 제2 순환로
33: 요소 제조 장치
34: 메탄화 장치
40: 종합 배수 처리 장치
41: 암모니아 이용 설비
42: 수소 이용 설비
43: 요소 이용 설비
44: 메탄가스 이용 설비
50: 증기 터빈
51: 복수기
52: 탈기기
53: 발전기
54: 순수 제조 장치
60: 제1 유로
61: 제2 유로
62: 제어 밸브
63: 제어 장치
64: 암모니아 농도계
65: 유량계
66: 암모니아 농도계
67: 유량계
F1: 배기가스 처리 배수
F2: 증기
F3: 보일러 분출수
F4: 제1 암모니아 농축액
F5: 배수
F6: 응집 배수
F7: 스케일 성분
F8: 제2 암모니아 농축액
F9: 배수
F10: 이온 농축액
F11: 투과수
F12: 수소
F13: 이산화탄소
F14: 요소
F15: 메탄
F16: 플랜트 배수
P1: 제1 위치
P2: 제2 위치
P3: 제3 위치
P4: 제4 위치
P5: 제5 위치

Claims (5)

  1. 연소로 또는 연소실의 열로 증기를 생성하여, 보일러 분출수를 배출하는 보일러와,
    상기 연소로 또는 상기 연소실로부터 발생하는 배기가스를 처리하여, 배기가스 처리 배수를 배출하는 배기가스 처리 장치를 구비하는 플랜트에 있어서,
    상기 배기가스 처리 배수를 스트리핑 처리하고 암모니아를 회수하여 제1 암모니아 농축액을 제조하는 제1 암모니아 회수 장치와,
    상기 제1 암모니아 농축액을 상기 보일러 분출수와 함께 스트리핑 처리하고 암모니아를 회수하여 제2 암모니아 농축액을 제조하는 제2 암모니아 회수 장치와,
    상기 제2 암모니아 회수 장치로부터 배출된 상기 보일러 분출수를 통액 시켜서, 투과수를 얻는 동시에 잔존 알칼리 성분을 포함하는 이온 농축액으로 분리하는 이온 제거 장치와,
    상기 투과수를 전해하여 수소를 제조하는 수전해 장치와,
    상기 이온 농축액을 알칼리원으로서 투입하는 상기 플랜트의 유기 또는 무기 배수 처리 설비를 구비하는 수소 및 암모니아 제조 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 암모니아 농축액이 흐르는 제1 유로와, 상기 제1 유로에서의 암모니아 농축액의 암모니아 량과, 상기 보일러 분출수의 암모니아 량의 비가 소정의 값 이상인 경우에, 상기 제1 유로로부터 상기 소정의 값을 하회하지 않을 정도의 제1 암모니아 농축액을 유통시키는 제2 유로를 구비하고,
    상기 보일러 분출수는 상기 제2 암모니아 회수 장치의 제3 위치에 공급되고,
    상기 제2 유로의 상기 제1 암모니아 농축액은, 상기 제2 암모니아 회수 장치의 연직방향에 있어서 상기 제3 위치와는 다른 제4 위치에 공급되는 수소 및 암모니아 제조 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 암모니아 농축액의 일부가 상기 제1 암모니아 회수 장치에 순환하는 제1 순환로를 구비하고, 상기 배기가스 처리 배수는 상기 제1 암모니아 회수 장치의 제1 위치에 공급되고,
    상기 제1 순환로를 통하는 제1 암모니아 농축액은, 상기 제1 암모니아 회수 장치의 상기 제1 위치와는 다른 제2 위치에 공급되는 수소 및 암모니아 제조 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 암모니아 농축액의 일부가 상기 제2 암모니아 회수 장치에 순환하는 제2 순환로를 구비하고, 상기 제2 순환로를 통하는 제2 암모니아 농축액은 상기 제2 암모니아 회수 장치의 연직방향에 있어서 상기 제3 위치와 다른 제5 위치에 공급되는 수소 및 암모니아 제조 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기가스 처리 장치로부터 배출된 배기가스로부터 이산화탄소를 분리하는 이산화탄소 분리 장치와,
    상기 이산화탄소 분리 장치에 의해 분리된 상기 이산화탄소와 상기 수소로부터 메탄가스를 제조하는 메탄화 장치 및/또는,
    상기 이산화탄소 분리 장치에 의해 분리된 상기 이산화탄소와 상기 제2 암모니아 농축액으로부터 요소를 제조하는 요소 제조 장치를 구비하는 수소 및 암모니아 제조 시스템.
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