TW201231148A - Method and device for reducing nitrosamines formed in removing CO2 from flue gases using an aqueous amine solution - Google Patents

Description

201231148 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於降低藉由使用胺水溶液自煙道氣去除c〇2 時所形成之亞硝胺的方法。 【先前技術】 自文獻已知，在使用礦物燃料燃燒之發電廠中，在自煙 道氣去除C〇2時會形成亞硝胺。該等亞硝胺源自煙道氣中 存在之NOx氣體組份與用於c〇2洗滌之溶劑中存在之胺的 反應。根據迄今可用之資訊，該等反應優先與工業合成胺 中始終存在之二級胺發生。此外，一級胺與煙道氣中存在 之氧組合形成亦包含二級胺之分解產物。由此可認為某些 該等亞硝胺形成於胺水溶液中且亦在此聚集，不論在c〇2 洗滌中使用一級、二級抑或三級胺。 亞硝胺被視為致癌性物質。由此需要確保將胺溶液之亞 肖胺3量限制於亞硝胺化合物不與來自c〇2洗滌之煙道氣 起排出的程度。只要胺溶液中之亞硝胺濃度較低，則使 用（：〇2吸收管柱中所安裝之二級洗蘇級來確保亞琐胺始終 得以回洗並保留於溶液中。然而，若亞石肖胺濃度繼續增 力則存在亞頌胺可進入發電廠之廢氣中之風險。 已头亞肖胺在大氣中發生分解，此會降低環境威脅，但 問題在於亞仙是否在大氣中足夠迅速地發生分解。與基 本上由氮組成之廢氣相比，亞硝胺具有顯著較高之分子量 因此具有較间沸點’且由此往往會沉降至地面，此乃因 其匕工氣重。出於健康及安全原因以及環境保護原因，由 160543.doc 201231148 此需要確保沒有亞硝胺自溶劑環流進入環境中。如上所 述，若溶劑環流中亞硝胺之濃度受限且防止其在胺溶液中 不受阻礙地增加，則可達成此要求。 【發明内容】 根據此背景’本發明目標係提供降低亞硝胺（其係在藉 由使用胺水溶液自煙道氣去除c〇2時形成）濃度之技術上簡 單且可靠之方法’且係關於防止該等亞硝胺聚集在洗膝流 體中。 【實施方式】 本發明之標的物及此問題之解決方案係由如技術方案i 之方法組成。根據本發明，將載有亞硝胺之胺水溶液之子 流自洗《體環流分支且藉由蒸發水及低沸點組份進行濃 縮。然後將濃縮之胺溶液在沸點下保留於設備中，其甲液 相與氣相接觸且在該等相之間建立蒸氣液體平衡。使用 UV光在設備内部輻照氣相，由此將進人氣相之亞硝胺分 解。處理後’使基本不含亞硝胺之濃縮之胺溶液返回洗務 本發明方法利用藉由uv光作用來分解亞硝胺之發現。 然而，必須考慮如下拿眘. 駐留時間及處理=7亞㈣ 溶劑之沸點奸 且所得亞確胺之彿點遠高於 洗僅低漠度之亞硝胺以蒸氣形式存在於胺 洗滌器内部。根據本發明，U 敗 環流分支且藉ώ/ΤΤΛ ά 軲射由此限於自洗滌流體 大大濃處理前蒸發水及㈣點組份而 大大農縮之流體的量。因在㈣㈣m I60543.doc 201231148 故難揮發性亞仙以極高漢度存在於氣相中，㈣將該等 難揮發性亞石肖胺暴露於UV||照並分解。在氣相輕照 期間，液相及氣相處於蒸氣_液體平衡。難揮發性亞硝胺 因實際上蒸發之亞硝胺分子由uV光分解而自氣相消失， 從而新亞硝胺分子經由重新確定蒸氣_液體平衡自液相進 入氣相中。可以此方式在足夠長之保持時Μ分解濃縮之 胺溶液中存在的大部分亞硝胺分子。 本發明方法可以如下方式來實施：經由以至少對應於因 煙道氣之氣體洗滌重新形成之量的量對設備内之氣相實施 UV輻照來分解亞硝胺。 將在濃縮載有亞硝胺之胺溶液時生成之蒸氣再循環至洗 滌液體環流中。藉由降低蒸氣之壓力，可將其引入再生管 柱之貯槽中。亦可將蒸氣濃縮並作為濃縮物返回液體環流 中。可在超壓下或另一選擇為亦在小於1巴之壓力下實施 蒸發及隨後之UV輻照。 技術方案5闡述本發明方法之較佳實施例。在第一操作 階段期間，將載有亞硝胺之胺水溶液之子流自洗滌流體環 流分支並輸送至具有容器（用以接收流體）、蒸氣空間及蒸 發器的設備中。自容器中之胺溶液蒸發水及低沸點組份， 且將蒸氣再循環至洗滌流體環流中。達到預定胺濃度後， 切斷通向設備之流體流或至少節流至接近零之限值。同 時’蒸發器之加熱性能降低至如下程度：操作壓力保持恆 定且自蒸發器去除之蒸汽量亦降低至接近零限值之流速。 在使用UV光輻照蒸氣空間期間，保持此操作狀態。保持 160543.doc 201231148 時間可為100小時或更長，相认 彳一約10小時至20小時之保持時 間通常足矣。舉例而言，在 在10小時至20小時之足夠長之保 持時間下，可分解濃縮之 ’、 白〈胺岭液中所含有之大部分亞硝胺 分子。 第-操作階段主要用於蒸發胺溶液中存在之水。第一操 作階段依次闡述非穩態蒸發過程及半連續操作，其中蒸發 與供應至設備之量完全相同量之溶液。在液相中收集難揮 發性化合物。在半連續狀態中，氣相中胺之重量量(以wt% 量度）與自絲流體環流分支之液體流供應至設備之胺流 速相同。此使得設備溶液中之胺濃度增加。由於實際上胺 之沸點（如亞㈣之沸點）遠高於水的沸點，故在半連續狀 態中溶液之沸點變得較高且胺濃度較高。較佳地維持用於 濃縮胺溶液之第-操作階段，直至使用蒸氣去除之胺流量 大致對應於自洗料體環流分支之流體流供應至設備的胺 流量為止 '錢，在氣相中建立最高亞硝胺濃度。 使用本發明方法，可以簡單且可靠之方式將在胺溶液中 形成之亞硝胺保持於低濃度值。藉由射來分解亞硝 胺之本發明方法亦可在提供用於去除高沸點分解產物的設 備中實施。舉例而言，端視設計，半連續地操作該等設備 單元（亦稱為回收單元）並持續1〇〇小時至2〇〇小時之時間。 除用於去除亞硝胺之設備外，其可配備有用於υν輻射之 單元。在本文所述設備之半連續操作中，舉例而言，用於 分解亞硝胺之20小時之額外保持時間並無影響，且對於設 備之尺寸亦並無任何尤其重大之影響。本發明方法構成廉 160543.doc 201231148 價地配備回收單元 能性，該專回收單元係根據蔘發器 原理進打操作且鳋邙斗m 哪.於货器 又计用於純化胺溶液以去除高 (額外功能）。 方陈间那點組份 、本發明之標的物亦係技術方案8中用於實施本文所述方 法之又施根據本發明，此設施包括用於藉助胺水溶液自 煙道氣去除C〇2之氣體洗務器、提供用於氣體洗務器之洗 滌流體環流及用於去除在煙道氣之胺洗滌時所形成之亞硝 胺的a又備單元》此設備具有密閉容器（具有液體空間）、蒸 氣空間及蒸發器且與洗滌流體環流相連。根據本發明，蒸 氣空間配備有用於使用UV光輻照氣相之裝置。 160543.doc

Claims (1)

1. 201231148 七、申請專利範圍： 1 · 一種降低亞硝胺之方法，該等亞硝胺係在藉助胺水溶液 自煙道氣去除C〇2時形成， 其中將部分量之該載有亞硝胺之胺水溶液自洗滌流體 環流分支且藉由蒸發水及低沸點組份進行濃縮， 其中將該濃縮之胺溶液在沸點下保留於設備中，其中 、液相與氣相接觸且其中在該等相之間建立蒸氣/液體平 衡， 其中使用UV光輻照該設備内之該氣相，此使得進入該 氣相中之該等亞硝胺發生分解，且 其中在該設備中經處理後，將該濃縮之胺溶液再循環 回該洗滌流體環流中。 2. 如叫求項1之方法，其中藉由對該設備内之該氣相實施 uv輕照’亞硝胺以至少對應於在該煙道氣之氣體洗務中 重新形成之量的量進行分解。 3. =請求項！或2之方法，其中將在濃縮該載有亞硝胺之胺 心液時出現之該等蒸氣再循環回該洗滌流體環流中。 4. 如請求項1或2之方法，其中 - 在第一操作階段期間，將該載有亞硝胺之胺水溶液之 ‘子a自m流體環流分支並輸送至具有用以接收該流 體之谷器、蒸氣空間及蒸發器的設備中， 自該容器中之該胺溶液蒸發水及低沸點組份，以便將 該等蒸氣再循環回該洗滌流體環流中， 達到預定胺濃度後，將通向該設備之流體流切斷或節 160543.doc 201231148 流至接近零之限值且將該蒸發器之加熱性能降低 =至=力保持恆定且將自該蒸發器去除之蒸汽量 降低至接近零限值之流速，且 5. 在使用UV光輻照該蒸氣空間期間，保持此操作狀態。 如請求項4之方法， 其中 維持該第一操作階段，直至使用該蒸氣去除之胺流速 大致對應於自該洗務流體環流分支之流體流供應至該設 備的胺流速為止。 6. 如請求項4之方法， 其中 在至多1 00小時、較佳3 0分鐘至3 〇小時之期間内維持 該操作狀態以對該氣相實施UV輻照。 7. 如請求項4之方法，其中 該設備另外用於自該胺溶液分離高沸點雜質。 8. 一種用於實施如請求項1至7中任一項之方法之系統，其 包括 氣體洗滌器，其用於藉助胺水溶液自煙道氣去除 C02， 洗滌流體環流，其分配至該氣體洗滌器，及 用於去除在該煙道氣之胺洗滌時所形成之亞硝胺的設 備， 其中該設備具有擁有流體空間之密閉容器、蒸氣空間 及蒸發器且與該洗滌流體環流相連，且該蒸氣空間配備 有用於使用UV光輻照該氣相之裝置。 160543.doc a 201231148 四、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：（無） (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無） 160543.doc