專利名稱：氣體精制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)利用煤氣化流程等產(chǎn)生氣體的精制方法，詳細(xì)地說(shuō)，是有關(guān)在吸收氣體中的硫化物的同時(shí)，能簡(jiǎn)易地去除含氨的雜質(zhì)，而且，無(wú)需因此而產(chǎn)生的復(fù)雜的排水處理的氣體精制方法。
近年來(lái)，由于石油資源日趨枯竭，價(jià)格上漲，因此所謂燃料多樣化，煤、重油的利用技術(shù)不斷開(kāi)發(fā)，其中之一，將煤或重油氣化，作為發(fā)電燃料或合成原料的技術(shù)十分引人注目。此外，利用氣化燃?xì)膺M(jìn)行發(fā)電，與以往利用煤或石油的火力發(fā)電比較，其效率高、可有效地利用有限資源這一點(diǎn)也令人注目。
但是，在這些氣化的生成氣體中，含有幾百～幾千ppm的硫化物(硫化氫等)，為防止公害及對(duì)流程中的后續(xù)設(shè)備(如燃?xì)廨啓C(jī)等)的腐蝕，需要去除。
作為去除方法，例如有特開(kāi)平7-48584號(hào)公報(bào)所指出那樣，已知有在吸收液中，使氣體與吸收液接觸的濕式氣體精制方法。
然而，在上述以往的氣體精制方法中，卻沒(méi)有特別考慮有關(guān)生成氣體中含有的HCl及NH3等雜質(zhì)，因此需要改善。
即在一般煤氣化流程等中產(chǎn)生的氣體中，由于含有例如100～1500ppm左右的NH3和100ppm左右的HCl，為進(jìn)一步精制，需要加以去除。
此外，其中氯化物HCl是強(qiáng)酸，對(duì)不銹鋼材料有腐蝕性，從保護(hù)設(shè)備材料的觀點(diǎn)出發(fā)，要求盡可能在流程前半部除去。與此同時(shí)，產(chǎn)生的氣體在燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒排出，為了減少向大氣排放的含氯化物量，也要求去除。
再有，氮化物氨一般是在由胺化合物組成的吸收液(堿性)的脫硫塔中氣液處理時(shí)幾乎無(wú)法去除，在燃?xì)廨啓C(jī)等中燃燒成為有害的氮氧化物，故造成了設(shè)置在燃?xì)廨啓C(jī)后部的脫硝裝置負(fù)荷增加的問(wèn)題。
作為去除這些雜質(zhì)的方法，所謂脫硫塔是將別的洗凈塔中的生成氣，在洗凈液中進(jìn)行氣液接觸而洗凈，在洗凈液中使這些有害物質(zhì)溶解，進(jìn)行吸收去除的方法。但是，這時(shí)有防止上述雜質(zhì)積蓄，需排出一部分上述洗凈液，成為后處理的問(wèn)題。
即從上述洗凈塔排出的水，由于含有HCl，NH3等及重金屬，H2S，COS，CN等多種有害物質(zhì)，如過(guò)去采用的一般的排水處理方法，例如圖5所示那樣，工序多，設(shè)備成本高，這一點(diǎn)也希望改善。
此外，在圖5中，脫氨工序是在排水時(shí)加熱，釋出溶解的NH3的工序；F處理工序是通過(guò)沉淀法等去除氟化物的工序；另外，N，H2S，CN處理工序是通過(guò)生化處理，分解N，H2S，CN等，達(dá)到無(wú)害化或處理至限制值以下的量。COD處理則是為了調(diào)整COD在限制值下進(jìn)行的例如物理化學(xué)處理。
本發(fā)明的目的是，在吸收氣體中的硫化物的同時(shí)，能簡(jiǎn)便地去除其它雜質(zhì)，而且提供由此而不需要復(fù)雜的排水處理的精制方法。
此外，目的是提供能實(shí)現(xiàn)將去除后的雜質(zhì)中的氨加以有效利用的精制方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的氣體精制方式，是將通過(guò)煤或石油等氣化所產(chǎn)生的氣體導(dǎo)入脫硫塔，利用與脫硫塔內(nèi)的吸收液進(jìn)行的氣液接觸，吸收除去含在上述生成氣中的硫化物，與此同時(shí)，將吸收了硫化物的吸收液在再生塔中加熱，再生成含有硫化物的再生氣體，再將這再生氣體燃燒，轉(zhuǎn)換成含有亞硫酸氣體的排煙氣，進(jìn)而將這種排煙氣中的亞硫酸氣體通過(guò)濕式石膏法吸收，副產(chǎn)石膏。
本氣體精制方法，其特征是設(shè)有如下工序使上述生成氣與洗滌液氣液接觸，從而吸收除去含在上述氣體中的雜質(zhì)氨的洗凈工序；析取上述一部分洗凈液，將pH值調(diào)整至中性附近的pH調(diào)整工序；將調(diào)整工序后的上述洗凈液的一部分在蒸發(fā)罐內(nèi)蒸發(fā)，使蒸發(fā)罐排出的蒸汽冷凝，將上述生成氣中的氨以氨水形式回收，同時(shí)將上述蒸發(fā)罐中殘留的生成氣中的雜質(zhì)，以固體形式排出的蒸發(fā)工序。
在本發(fā)明的氣體精制方法中，設(shè)有使生成氣與洗凈液氣液接觸，吸收去除生成氣中含氨的雜質(zhì)的洗凈工序和析取部分上述洗凈液，調(diào)整pH值至中性附近的pH調(diào)整工序，以及經(jīng)pH調(diào)整工序后在蒸發(fā)罐內(nèi)使上述洗凈液的一部分蒸發(fā)，再使蒸發(fā)罐排出的蒸汽冷凝，將上述生成氣體中的氨以氨水形式回收，而殘留在蒸發(fā)罐中的生成氣中的雜質(zhì)則以固體形式排出的蒸發(fā)工序。
因而，精制后的生成氣體，吸收除去了含有硫化物及相當(dāng)數(shù)量的氨雜質(zhì)，成為以往所達(dá)不到的清潔氣體，解決了氨等雜質(zhì)造成的上述問(wèn)題。
而且，吸收后的雜質(zhì)，pH值被調(diào)整至中性附近后又被固化，除了回收的氨，由于呈固體形式，故可以廢棄，因此不需要以往那種多工序組成的排水處理，洗凈工序所需的排水處理可以由更簡(jiǎn)單、低成本的設(shè)備組成。
再有，按照本發(fā)明，生成氣體中的氨在上述蒸發(fā)工序中作為氨水回收，因此能有效地利用氨，從而可以降低運(yùn)轉(zhuǎn)成本及通過(guò)氨的利用而提高性能。
此外，本發(fā)明的氣體精制方法中，在上述蒸發(fā)工序中回收的氨中的至少一部分，通過(guò)濕式石膏法，可以供給吸收亞硫酸氣體的吸收液中。
由此，從再生氣體燃燒后的排煙氣中為了吸收其中的亞硫酸氣體的吸收液中，如果供給回收的氨水，則作為組成上述吸收液的液體成分的工業(yè)用水的消耗量可以減少，同時(shí)，因?yàn)榘彪x子的作用，可提高亞硫酸氣體的去除率，從而能實(shí)現(xiàn)吸收亞硫酸氣體設(shè)備的小型化及從這一吸收設(shè)備排出氣體的進(jìn)一步清潔化。
此外，本發(fā)明的精制方法，在上述蒸發(fā)工序中回收的至少一部分氨水可以利用于因上述生成氣體的燃燒而產(chǎn)生的排煙氣及上述再生氣體燃燒產(chǎn)生的排煙氣的脫硝處理。
這樣，因生成氣體的燃燒(例如煤氣化復(fù)合發(fā)電設(shè)備的燃?xì)廨啓C(jī)中的燃燒)所產(chǎn)生的排煙氣及因再生氣體的燃燒(將吸收了硫化物轉(zhuǎn)換成亞硫酸氣體的燃燒)所產(chǎn)生的排煙氣的脫硝處理時(shí)，如能利用回收的氨水，則可以削減這些脫硝處理時(shí)需要購(gòu)入氨的費(fèi)用，因而可以進(jìn)一步減低運(yùn)轉(zhuǎn)成本。
此外，本發(fā)明的氣體精制方法，在前述蒸發(fā)工序中，將回收的至少一部分氨水，可以利用于因再生氣體燃燒所產(chǎn)生的排煙氣中的三氧化硫的中和處理。
這樣，在因再生氣體燃燒所產(chǎn)生的排煙氣的三氧化硫中和處理時(shí)，如能利用回收的氨水，則可降低成本地解決因上述三氧化硫存在所致的腐蝕或鍋垢的產(chǎn)生及進(jìn)而引起的排氣污染問(wèn)題。
此外，本發(fā)明的氣體精制方法，在上述蒸發(fā)工序中產(chǎn)生的尾氣，可以作為上述再生氣體燃燒時(shí)的一部分空氣源供給而處理。
由此，即使上述尾氣中含有有害成分，可在再生氣燃燒工序以后的工序(如濕式石灰石膏法的吸收工序)中處理，而無(wú)需另設(shè)置無(wú)害化處理設(shè)備，這一點(diǎn)也使設(shè)備簡(jiǎn)單且降低成本，此外，本發(fā)明的的氣體精制方法中，上述蒸發(fā)工序中回收的至少一部分氨水可以回送至上述進(jìn)行氣化的氣化爐內(nèi)。
由此，在例如產(chǎn)生沒(méi)有用完有剩余氨水時(shí)，也容易處理。
而且，這樣的氨水回送時(shí)，在氣化爐內(nèi)，為生成氨而消耗的氮?dú)饧把鯕獾牧烤涂上鳒p，所以作為燃料成分的有效含氫成分的浪費(fèi)就可減少，僅這一部分，煤等原料的消費(fèi)量減少，有節(jié)約效果。
圖1表示本發(fā)明一實(shí)施例的精制裝置的主體洗凈部的組成圖；圖2表示同一精制裝置的脫硫以及石膏回收部的組成圖；圖3表示同一精制裝置中洗凈液排水處理部的組成圖；圖4是證實(shí)本發(fā)明作用(亞硫酸氣體去除率提高)的數(shù)據(jù)圖；圖5是說(shuō)明以往使用的復(fù)雜排水處理工序圖。
以下按照


本發(fā)明的實(shí)施情況圖1表示本發(fā)明氣體精制方法的一實(shí)施例裝置中主體洗凈部的組成圖；圖2表示同一裝置中脫硫部及石膏回收部的組成圖；圖3表示同一裝置中洗凈液排水處理部的組成圖。
首先，就氣體洗凈部的組成及作用作一說(shuō)明。如圖1所示那樣，在氣化爐1中，例如煤以空氣作為氣化劑氣化，產(chǎn)生了以一氧化碳及氫為主要成分的生成氣A。象這樣，以煤為原料，空氣為氣化劑而產(chǎn)生的生成氣A，通常含有1000～1500ppm左右的H2S(硫化物)，100ppm左右的COS(硫化物)，還含有1000～1500ppm左右的NH3和100ppm左右的HCl。此外，生成氣A剛出爐口時(shí)通常為1000～2000℃，通過(guò)設(shè)置在爐出口一側(cè)的水蒸汽加熱器(圖中省略)回收熱量，冷卻至例如350℃，其壓力例如為26ata左右。
在這里，生成氣A中含有的氨，是氣化劑或原料中原來(lái)含有的氮和氫，在氣化爐1內(nèi)按下式(1)發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的。本實(shí)施例中，由于將系統(tǒng)內(nèi)回收的后述的氨C6的一部分循環(huán)地回送至氣化爐1，因此與氨一點(diǎn)也不供給氣化爐1內(nèi)時(shí)比較，僅氨C6回送部分抑制了以下式(1)所示的反應(yīng)。
即下述式(1)所示的反應(yīng)是一般如下述式(2)所述那樣能起逆方向反應(yīng)的可逆反應(yīng)(平衡反應(yīng))，根據(jù)勒沙特列平衡移動(dòng)原理，反應(yīng)可以向任意方向進(jìn)行，只要濃度，壓力一定，各分子的摩爾數(shù)及摩爾濃度也維持一定關(guān)系那樣地進(jìn)行，因此，僅僅回送至氣化爐1內(nèi)的氨C6部分抑制了下式(1)所示的反應(yīng)。換言之，只要?dú)饣癄t1內(nèi)的溫度，壓力一定，無(wú)論是否往氣化爐1內(nèi)供給氨，氣化爐1內(nèi)或生成氣A的氨濃度幾乎一定，如本實(shí)施例那樣，在氨C6回送至氣化爐1時(shí)，可以減少生成這部分氨使用的氮(N2)和氫(H2)的消耗量。(1)(2)上述生成氣A，首先依次導(dǎo)入旋風(fēng)分離器2及多孔過(guò)濾器3中，其結(jié)構(gòu)是分別分離去除較大直徑的粉塵和微細(xì)的粉塵。多孔過(guò)濾器3的后面設(shè)有熱交換器4，借助從多孔過(guò)濾器3進(jìn)入的氣體A1的熱量，加熱凈化后的氣體A4，即，氣體A1在這一熱交換器4中，相反地失去了熱量，例如冷卻至230℃左右。
在熱交換器4的后面設(shè)有將COS(硫化羰基)轉(zhuǎn)變成H2S的填充有催化劑的轉(zhuǎn)化器5，生成氣體A1中的COS幾乎在變換器5中轉(zhuǎn)變成H2S。
此外，變換器5的后面設(shè)有熱交換器6，借助從變換器5導(dǎo)出的氣體A2的熱量加熱凈化后的氣體A4。
然后，熱交換器6的后面設(shè)置的是，在導(dǎo)入后述脫硫塔21之前，使氣體A2與洗凈液B氣液接觸的洗凈塔7。
洗凈塔7這時(shí)是所謂填充式氣液接觸塔，在塔底部以貯留的水為主要成分的洗凈液B通過(guò)循環(huán)泵被吸收上升，從塔上部的噴射閥9噴射，與氣體A2不斷地氣液接觸，經(jīng)填充材10下流，再回到塔底部這樣的循環(huán)結(jié)構(gòu)。
此外，洗凈塔7這時(shí)又是所謂向流式設(shè)備，從塔下導(dǎo)入的氣體A2與下流的洗凈液B反向地在塔內(nèi)上升，通過(guò)與洗凈液B的氣液接觸，除去HCl，NH3等不純等物后，從塔頂部作為洗凈后的氣體A3排出。
在這里，洗凈液B的一部分，從循環(huán)泵8的排出一側(cè)的旁路排出，作為排水C排出，此外洗凈液B的循環(huán)路線中應(yīng)有任意位置能適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充供給因排水C或氣體中含有的帶走的補(bǔ)給水D的量。
此外，在洗凈塔7的塔上部，為了分離氣體中的噴霧而設(shè)有噴霧分離器11，以抑制降低流至后續(xù)部分的噴霧量。
然后，生成氣體A按本精制方法凈化后的氣體A4，通過(guò)熱交換器6及熱交換器4加熱后，作為精制氣體A5，例如送至燃?xì)廨啓C(jī)12，這時(shí)作為煤氣化復(fù)合發(fā)電的氣輪機(jī)燃料使用。
此外，在圖1中，符號(hào)13所示的是，為了分解處理在燃?xì)廨啓C(jī)12中上述精制氣體A5燃燒造成的排煙氣中的氮氧化物，根據(jù)需要而設(shè)置的脫硝裝置。符號(hào)14所示的則是，設(shè)置在脫硝裝置13前后，為從排煙氣A6中回收熱量，為復(fù)合發(fā)電而供給蒸汽輪機(jī)(圖中省略)的蒸汽的產(chǎn)生及加熱用的廢熱鍋爐。
在此，脫硝裝置13是使用催化劑，通過(guò)氨接觸還原法，分解氮氧化物的裝置。以往在該脫硝裝置13或其前側(cè)，將與脫硝當(dāng)量適應(yīng)量的氨從系統(tǒng)外供給，注入排煙氣中，而本例如后所述，則由系統(tǒng)內(nèi)回收的氨水C6供給，因而，無(wú)需購(gòu)買(mǎi)為進(jìn)行脫硝處理的氨，從而降低了這部分運(yùn)轉(zhuǎn)成本。
此外，通過(guò)上述洗凈塔7內(nèi)吸收去除，精制氣體A5中幾乎不含氨，因此燃?xì)廨啓C(jī)12中幾乎不存在因燃料中的氨燃燒而產(chǎn)生的氮氧化物(所謂燃料爆震)。排煙氣A6中的氮氧化物幾乎成為供給燃?xì)廨啓C(jī)12的燃燒用空氣中含有的氮?dú)獾难趸a(chǎn)生的氮氧化物(所謂熱量爆震)。
因此，本例中氮氧化物的全部量與過(guò)去相比減少，至少能實(shí)現(xiàn)脫硝裝置13容量的減少。此外，在改善燃?xì)廨啓C(jī)12燃燒狀況，抑制熱量爆震的發(fā)生時(shí)，按照所要求的氮氧化物的排出濃度等，也有可能去掉脫硝裝置13。
此外，其結(jié)構(gòu)之所以將脫硝裝置13置于廢熱鍋爐14中間，是因?yàn)槭姑撓跹b置13中的排煙氣溫度可以設(shè)定在上述脫硝處理所優(yōu)選的溫度范圍內(nèi)。
其次，通過(guò)圖2說(shuō)明脫硫部的組成及作用。脫硫部主要是由脫硫塔29和再生塔22組成。
脫硫塔21與前述的洗凈塔7一樣，是氣液接觸塔。在再生塔22塔底部貯留的硫化氫吸收液F通過(guò)循環(huán)泵23汲取上升，在吸收液熱交換器24中冷卻后，從塔上部的噴射閥25噴射，與氣體A3不斷氣液接觸，再經(jīng)填充材26下流。
此外，與吸收液F氣液接觸，除去了H2S的氣體A4，通過(guò)噴霧分離器27除去噴霧后，從脫硫塔21的塔頂部排出，再經(jīng)上述熱交換器6及熱交換器4加熱成為精制氣體A5，精制氣體的壓力例如為25．5ata，其溫度為300℃左右，而硫的含量(H2S及COS的濃度)在10ppm以下。
另一方面，再生塔22的結(jié)構(gòu)是，貯留在脫硫塔21塔底部的吸收液F通過(guò)循環(huán)泵28的汲取上升，在吸收液熱交換器24中加熱后，從塔上部的噴射閥29噴射，塔內(nèi)上升的吸收液F的蒸汽與吸收成分(尾氣)不斷接觸，再經(jīng)填充材30下流。
這一再生塔22塔底部的吸收液F，在再沸器31中由水蒸汽G加熱，由此，吸收成分H2S在再生塔22氣體側(cè)排放。然后，含有H2S的尾氣H(再生氣體)在噴霧分離器32中除去噴霧后，經(jīng)設(shè)在再生塔22頂部的回流部成為含有更高濃度H2S的尾氣H1(主要成分為CO2)，再送至后述的石膏回收部。
此外，設(shè)置在再生塔22頂部的回流部的作用是，尾氣H是通過(guò)冷卻器33冷卻產(chǎn)生，貯留在貯罐34中的廢氣H的冷凝液I通過(guò)泵35從噴射閥36噴射，這樣，廢氣H中的蒸汽更多地液化，而另一方面，液中的吸收成分H2S更多地排放，例如可以得到含有體積百分比為20％左右的高濃度H2S的廢氣H1。
其次，通過(guò)圖2說(shuō)明石膏回收部的組成及作用。本例的石膏回收部是由燃燒爐41和脫硫裝置組成。燃燒爐41是將尾氣H1與空氣J或后述的廢氣C4，C7反應(yīng)，使含有的H2S燃燒。脫硫裝置是將在燃燒爐41中，廢氣H1燃燒成為的燃燒氣H2，從其中吸收除去SO2(亞硫酸氣)等硫酸化物，成為無(wú)害的排氣H3排放的濕式石膏法的。
在燃燒爐41中，廢氣C4，C7中極少的氨或空氣J中的氮因燃燒而產(chǎn)生氮氧化物，按照要求的氮氧化物的排出濃度，如圖2所示，在燃燒爐41的后部設(shè)置與上述脫硝裝置13一樣的干式脫硝裝置41a，在該裝置中進(jìn)行燃燒氣體H2中的上述氮氧化物的脫硝處理。
此外，在燃燒爐41中，由于H2S燃燒，與SO2比較，僅僅產(chǎn)生量很少的三氧化硫(SO3)，這種三氧化硫如果不處理這樣存在的話，由于與氣體中殘留的少量氨結(jié)合，將成為強(qiáng)腐蝕性的鍋垢性硫酸氫銨(NH4HSO4)，或者按照硫酸的露點(diǎn)特性，在后述熱交換器46等冷卻仍將產(chǎn)生強(qiáng)腐蝕性的鍋垢，成為硫酸霧。此外，這種三氧化硫冷凝成為的硫酸霧，由于通常是亞微米粒子，所以后述的脫硫裝置無(wú)法捕集，只能含在排氣H3中向大氣排放。
本例中，需加入脫硝裝置脫硝處理所必要的量，中和燃燒氣H2的三氧化硫，作為也含有成為無(wú)害、易捕集的硫銨((NH4)2SO4)量的多量的氨，注入燃燒氣H2中，而且這種氨如后所述，如圖2所示，是系統(tǒng)內(nèi)回收的氨水C6，在這種場(chǎng)合下，可供給燃燒爐41的后續(xù)設(shè)備。
此外，上述氨也可作脫硝處理用或中和三氧化硫用，在另外不同位置向氣體中注入也行，這時(shí)作為二氧化硫中和用時(shí)，在脫硝裝置41a的后續(xù)流程中注入氣體也行。上述氨在脫硝裝置41a內(nèi)注入也行。此外，這時(shí)氣體中產(chǎn)生的硫銨是直徑較大的粒子，與其它雜質(zhì)在前述的脫硝裝置中的吸收液K中，幾乎同時(shí)均可捕集，例如含在副產(chǎn)品石膏中被處理。這時(shí)，硫銨量與石膏相比極少，故不會(huì)對(duì)石膏質(zhì)量構(gòu)成問(wèn)題。
其次，脫硫裝置還配備如下裝置，例如H2S燃燒成為含有高濃度SO2的燃燒氣H2與內(nèi)部含有供給的鈣化合物的漿狀吸收液K進(jìn)行氣液接觸，然后排出的反應(yīng)器42，和為了將氧化用空氣L呈多量微小氣泡形式加入反應(yīng)器42內(nèi)的吹入空氣供給手段(圖中省略)，以及將從反應(yīng)器42中析取的漿M(石膏漿)進(jìn)行固液分離的離心機(jī)等固液分離手段44。還有將經(jīng)這一固液分離手段44所得的固體成分M1(二水石膏的石膏塊)加熱至120～150℃左右，成為半水石膏M2的燃燒爐等石膏加熱裝置45。
此外，在圖2中，符號(hào)46所示的是從燃燒氣H2回收熱量的熱交換器，例如通過(guò)回收的熱量，使排放氣H3加熱至所希望的溫度再向大氣排放。另外，固液分離手段44中經(jīng)固液分離而產(chǎn)生的分離水M3，作為反應(yīng)器42內(nèi)組成漿液的水分，這時(shí)可直接回送至反應(yīng)器42內(nèi)。
具體地說(shuō)，反應(yīng)器42是例如在塔底部吹入氧化用空氣L的漿狀物貯罐，在燃燒氣H2流通的塔上部配備有噴射漿液貯罐內(nèi)的漿的填充式、噴霧式或液柱式等氣液接觸部，可由漿液循環(huán)式的所謂吸收塔組成。
或者，這一反應(yīng)器42也可以將氧化用空氣L和燃燒氣H2兩者吹入貯罐的漿中，SO2等吸收和氧化均可在貯罐內(nèi)進(jìn)行的所謂吹泡式也行。
總之，反應(yīng)器42中，例如可以進(jìn)行如以下反應(yīng)式(3)～(5)形式的反應(yīng)，主要是吸收SO2，生成二水石膏。(3)(4)(5)此外，供給反應(yīng)器42的吸收液K，例如石灰石(CaCO3)等鈣化合物，是在圖中省略的漿罐中，和工業(yè)用水或后述的氨水C6攪拌混合而成的，但鈣化合物當(dāng)然可以微小的固體狀態(tài)直接供給反應(yīng)器42。此外去掉石膏加熱裝置45(石膏加熱工序)，固液分離手段44所得的二水石膏的固體成分也可作為副產(chǎn)品利用。
另外，組成反應(yīng)器42內(nèi)漿的水分，由于被燃燒氣H2等帶走，如放置則通常減少，故需補(bǔ)給。為補(bǔ)充這部分水分，例如也可間接地補(bǔ)給上述吸收液K的水分，也可直接供給至反應(yīng)器42。
本例中，這種補(bǔ)給水的一部分或全部也可用后述的氨水C6。圖2中所示的是氨水C6直接供給反應(yīng)器42。此外，從后述資料中可知，象這樣注入氨，脫硫裝置的循環(huán)液(這時(shí)是吸收液K)中的氨離子濃度如果增加，則亞硫酸氣體的去除率將顯著提高。
此外，鈣化合物的供給量基本上是按該吸收的亞硫酸氣體量決定的，但是在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，例如檢測(cè)反應(yīng)器42內(nèi)漿的pH值或未反應(yīng)的石灰石的濃度，應(yīng)使這值保持在最合適吸收反應(yīng)的值，來(lái)微調(diào)整供給量為佳。
另外，氧化用空氣L，例如優(yōu)選控制反應(yīng)器42內(nèi)的漿的氧化還原電位等，僅供給所必需的最小限量。
再有，為了達(dá)到提高副產(chǎn)品石膏純度的目的，在組成反應(yīng)器42的吸收塔等前面，設(shè)置為捕集去除燃燒氣H2中的粉塵的電集塵器或與上述吸收塔不同的另外氣液接觸塔，采取與捕集去除含有上述硫銨和其它雜質(zhì)的粉塵的別的方法也可以。
其次，通過(guò)圖3說(shuō)明洗凈液排水部的組成及作用。
由洗凈塔7排出的上述排水C，首先在pH處理槽51中調(diào)整至中性附近后，作為排水C1通過(guò)泵52導(dǎo)入蒸發(fā)罐53的循環(huán)系統(tǒng)，蒸發(fā)罐53是將排水C1蒸發(fā)處理，將濃縮液C2和含氨的蒸汽C3分離。這時(shí)滯留在底部的濃縮液C2通過(guò)循環(huán)泵54汲取上升，與新導(dǎo)入的排水C1同時(shí)通過(guò)加熱器55加熱后，從上部的噴射閥56噴射，此外加熱器55例如是通過(guò)從發(fā)電系統(tǒng)中的蒸汽循環(huán)的一部分抽氣的高溫高壓蒸汽，將循環(huán)液加熱至氨排放溫度的熱交換器。
然后，從蒸發(fā)罐53循環(huán)系統(tǒng)析取的濃縮液C2導(dǎo)入蒸發(fā)器57，進(jìn)而通過(guò)蒸發(fā)處理，分離尾氣C4和污泥C5。蒸發(fā)器57是通過(guò)圖中省略的電加熱器等加熱方法，加熱滯留在底部、導(dǎo)入的濃縮液C2而進(jìn)行蒸發(fā)處理的設(shè)備。這時(shí)在下部滯留呈浸漬狀態(tài)配置回轉(zhuǎn)筒58，在筒58周?chē)街臏粢褐械墓腆w連續(xù)地送出，作為污泥C5排出。
此外，從蒸發(fā)罐53頂部導(dǎo)出的含氨的蒸汽C3，通過(guò)冷卻器59冷卻至冷凝溫度后，導(dǎo)入冷凝液罐60，含有氨的冷凝水(即氨水C6)和尾氣C7分離，然后，冷凝液罐60底部的滯留氨水C6通過(guò)泵61汲取，作為石膏回收部的漿的液體成分，如前所述送至反應(yīng)器42，與此同時(shí)，如前所述那樣供給脫硝裝置13及41a的前部，可用于上述脫硝處理或三氧化硫的中和處理。此外，氨水C6的剩余一部分，如前所述可回至氣化爐1。
以下在前述那樣組成的精制裝置中，就實(shí)施本發(fā)明的精制方法及其作用效果加以說(shuō)明。
在本例中，本發(fā)明的洗凈工序是通過(guò)前述洗凈塔7實(shí)行的，即在洗凈塔7中，導(dǎo)入脫硫塔21前的生成氣A2與以水為主要成分的洗凈液B氣液接觸，因此氣體A2中含有的高溶解度的NH3，HCl，尤其是即使不調(diào)整pH值，也有相當(dāng)多的被洗凈液B吸收。因此，精制后的生成氣(這時(shí)是氣體A5)吸收去除了H2S及相當(dāng)多的NH3或HCl，這是以往所得不到的清潔氣體。
在本例中，本發(fā)明的pH調(diào)整工序是通過(guò)pH調(diào)整槽51實(shí)行的，即析取了前述洗凈工序中的一部分洗凈液后的排水，首先在pH調(diào)整槽51中根據(jù)需要加入由酸(如硫酸)或堿(如氫氧化鈉)組成的調(diào)整劑P，如將pH調(diào)整至中性或弱堿性，則就可防止后續(xù)工序中設(shè)備的腐蝕，同時(shí)也易于處理后述的污泥C5。
此外，在本例中，本發(fā)明的蒸發(fā)工序是通過(guò)前述蒸發(fā)罐53及蒸發(fā)器57實(shí)行，即pH值調(diào)整后的排水C1，這時(shí)在蒸發(fā)罐53及蒸發(fā)器57中進(jìn)行二段蒸發(fā)處理，除去了氨的溶解成分，作為幾乎呈中性的污泥C5(固形成分)排出。因此，將污泥C6通過(guò)水泥固化等方法進(jìn)行無(wú)害化處理而廢棄。其結(jié)果不需要以往那種多工序的排水C1的排水處理，排水C1的處理格外簡(jiǎn)單，可利用低成本的設(shè)備。
另外，在本例中，上述蒸發(fā)工序中產(chǎn)生的含氨的水蒸汽C3在冷卻器59及冷凝罐60中被冷凝回收，回收的氨水C6可作為前述石膏回收部中吸收亞硫酸氣體的吸收液的成分而供給使用。
即如前所述，例如圖2所示那樣，氨水C6可直接供給反應(yīng)器42，這時(shí)可減少工業(yè)用水的消耗量，同時(shí)可提高亞硫酸氣體的去除率，亞硫酸氣體的吸收設(shè)備(反應(yīng)器)可實(shí)現(xiàn)小型化，并進(jìn)而凈化排氣H3。
之所以這樣說(shuō)，是因?yàn)楦鶕?jù)發(fā)明人的研究，吸收塔循環(huán)液中的銨鹽濃度(銨離子濃度)如果上升，即使其它條件一定，如圖4所示那樣，可以得知吸收塔排煙氣中的亞硫酸氣體的去除率提高。因此，上述回收氨水C6可作為組成吸收亞硫酸氣體的吸收液的液體成分供給。如按本例，吸收塔(這時(shí)是反應(yīng)器42)可小型化，而且排氣H3中殘留的亞硫酸氣體的濃度可進(jìn)一步降低。
在本例中，回收的氨水C6可供給脫硝裝置13及41a的前部，即可用于精制氣體A5燃燒所致的排煙氣(這時(shí)是排煙氣A6)及再生氣燃燒產(chǎn)生的排煙氣(這時(shí)是燃燒氣H2)的脫硝處理。
因此，在脫硝裝置13及41a的脫硝處理時(shí)，可削減所需氨的購(gòu)入費(fèi)用，因而能降低運(yùn)轉(zhuǎn)成本。
而且在本例中，在脫硝裝置41a的前側(cè)流程，注入燃燒氣H2中的氨水C6的量，如前所述，可設(shè)定比脫氮當(dāng)量多，在燃燒氣H2中的三氧化硫中和處理時(shí)也可利用氨水C6。
因此，可解決上述因存在三氧化硫而導(dǎo)致的腐蝕、鍋垢的產(chǎn)生，進(jìn)而產(chǎn)生的排氣H3的污染問(wèn)題，且降低了成本。
此外，在本例中，在上述蒸發(fā)工序中產(chǎn)生的尾氣C4、C7，可作為使前述尾氣H1(再生氣體)燃燒時(shí)的一部分空氣供給處理，即在前述的石膏回收部中的燃燒爐41中，將尾氣H1與空氣J或尾氣C4、C7同時(shí)燃燒。
因此，即使在尾氣C4、C7中含有有害成分時(shí)，可在燃燒爐41以后的工序(例如脫硝裝置41a中的脫硝處理或在反應(yīng)器42中的氣液接觸處理)中去除處理，無(wú)需另外設(shè)置無(wú)害化處理設(shè)備，從這一點(diǎn)也可使設(shè)備簡(jiǎn)單，降低成本。
進(jìn)而在本例中，回收的氨水C6的剩余部分循環(huán)地回送至氣化爐1中，因此，在上述脫硝處理等中未用完的剩余氨水可通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)處理，故剩余部分的氨水也容易處理。
即在相近的其它設(shè)備中，如有利用氨的用途，則可將剩余的氨水供給該設(shè)備，可有效地利用。如果沒(méi)有這方面的用途，當(dāng)不能進(jìn)行出售獲得利益等的處理時(shí)，如果是過(guò)去則進(jìn)行復(fù)雜的排水處理，而且排水等只有廢棄處理，但本例如將剩余氨水回送至氣化爐1，無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的排水處理。
而且，象這樣氨水回送時(shí)，如前所述在氣化爐1內(nèi)，由于生成氨所消費(fèi)的氮及氫的量減少，作為燃料的有效氫無(wú)端消費(fèi)的量可以減少，僅這一部分，煤等原料的消費(fèi)量很少，有節(jié)約效果，即在不回送氨水時(shí)，在氣化爐1內(nèi)產(chǎn)生的全部氨最終排出系統(tǒng)外，作為燃料有效成分氫以氨的形式棄舍浪費(fèi)，如果至少使其一部分回送循環(huán)的話，僅這一部分就可減少棄舍浪費(fèi)。
此外，象這樣將氨水回送至氣化爐1的結(jié)構(gòu)，如前所述，生成氣體A中氨的濃度幾乎不變，因此洗凈塔7的負(fù)荷不會(huì)增加。
另外，本發(fā)明不僅限于上述實(shí)施例，也可有各種實(shí)例。
例如在本發(fā)明中，作為回收氨水的利用方法或處理方法，可供給石灰石膏法脫硫處理的吸收液中，用來(lái)吸收亞硫酸氣體的方法，以及用于系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的排煙氣的脫硝處理方法和用于排煙氣中三氧化硫的中和處理方法，還有回送至氣化爐循環(huán)的方法。但當(dāng)然沒(méi)有必要同時(shí)實(shí)施，可根據(jù)情況實(shí)施任何一種，當(dāng)然也可以任意組合其中方法予以實(shí)施。
此外，洗凈工序中的洗凈液，根據(jù)需要可投放酸等，將其pH調(diào)整至適合吸收NH3或HCl的值。另外，可設(shè)置多個(gè)實(shí)行洗凈工序的洗凈塔，例如第1洗凈塔主要吸收HCl，第2洗凈塔則主要吸收NH3。
再有，可以設(shè)置冷卻洗凈液的冷卻器，使其運(yùn)轉(zhuǎn)溫度利用吸收NH3或HCl。
權(quán)利要求
1．氣體精制方法，是將煤或石油等氣化所得的氣體導(dǎo)入脫硫塔，在脫硫塔內(nèi)通過(guò)和吸收液氣液接觸，吸收去除上述生成氣體中所含有的硫化物，與此同時(shí)，將吸收了硫化物的吸收液在再生塔中加熱，再生含有硫化物的再生氣，使這種再生氣體燃燒，轉(zhuǎn)換成含有亞硫酸氣體的排煙氣，進(jìn)而利用濕式石灰石膏法，吸收排煙氣中的亞硫酸氣體，而產(chǎn)生副產(chǎn)品石膏的；其特征在于，設(shè)有使上述生成氣體在洗凈液中氣液接觸，將上述生成氣體中的含氨雜質(zhì)吸收除去的工序；將上述洗凈液的一部分析取，將pH調(diào)整至中性附近的pH調(diào)整工序；將上述部分經(jīng)pH調(diào)整工序的洗凈液在蒸發(fā)罐中蒸發(fā)，使從蒸發(fā)罐排出的蒸汽冷凝，使上述生成氣體中的氨以氨水形式回收，同時(shí)殘留在蒸發(fā)罐中生成氣體中的雜質(zhì)以固體形式排出的蒸發(fā)工序。
2．根據(jù)權(quán)利要求1記載的氣體精制方法，其特征在于，將上述蒸發(fā)工序中回收的至少一部分氨水，供給于通過(guò)前述石灰石膏法吸收亞硫酸氣體的吸收液中。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2記載的氣體精制方法，其特征在于，上述蒸發(fā)工序中回收的至少一部分氨水，用于上述生成氣的燃燒所產(chǎn)生的排煙氣和／或因上述再生氣體燃燒所產(chǎn)生的排煙氣的脫硝處理。
4．根據(jù)權(quán)利要求1～3中任1項(xiàng)記載的氣體精制方法，其特征在于，在前述蒸發(fā)工序中回收的至少一部分氨水，用于因上述再生氣體燃燒所產(chǎn)生排煙氣中的三氧化硫的中和處理。
5．根據(jù)權(quán)利要求1～4中任1項(xiàng)記載的氣體精制方法，其特征在于，上述蒸發(fā)工序中產(chǎn)生的尾氣，作為上述再生氣體燃燒時(shí)的空氣源的一部分供給而處理。
6．根據(jù)權(quán)利要求1～5中任1項(xiàng)記載的氣體精制方法，其特征在于，在上述蒸發(fā)工序中回收的至少一部分氨水，回送至上述進(jìn)行氣化的氣化爐內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)有將生成氣體A1與洗凈液B氣液接觸,吸收去除生成氣中含氨雜質(zhì)的洗凈工序,和將洗凈液的一部分C析取,調(diào)整pH值至中性附近的pH調(diào)整工序,以及經(jīng)pH調(diào)整工序的一部分洗凈液C1在蒸發(fā)罐53中蒸發(fā),使蒸發(fā)罐53排出的蒸汽氣體C3冷凝,使生成氣體中的氨以氨水C6形式回收,與此同時(shí),殘留在蒸發(fā)罐53中的生成氣體中的雜質(zhì),以固體形式C5排出的蒸發(fā)工序。
文檔編號(hào)C10N40/25GK1206735SQ98109828
公開(kāi)日1999年2月3日 申請(qǐng)日期1998年6月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月11日
發(fā)明者多谷淳, 越智英次, 洲崎誠(chéng), 沖野進(jìn), 本城新太郎 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社