(57)【要約】      （修正有）【課題】石炭の燃焼排ガスに含まれるイオウ化合物を除去する方法、ならびにイオウ化合物除去方法を含めた石炭燃焼系を作動させる方法を提供する。【解決手段】石炭中の不純物を除去するプロセスから得られる，金属酸化物を含む酸化物組成物６８を用意し、石炭の燃焼排ガス６２と前記酸化物組成物を接触させることによりイオウ化合物を固体沈殿物７２として除去する方法、ならびに石炭中不純物除去プロセスと燃焼排ガス中イオウ化合物除去プロセスとを組み合わせて石炭燃焼系を作動させる方法。【選択図】図２
2011036854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種以上のイオウ化合物を含む流体（６２）を脱硫する方法（６０）であって、
１種以上の不純物を石炭（１２）から除去するプロセス（１０）により生成した１種以上の副生成酸化物（８２）を含む酸化物組成物（６８）を用意し、
酸化物組成物（６８）を流体（６２）と接触させる
ことを含んでなり、酸化物組成物（６８）が１種以上のイオウ化合物と反応して固体の沈殿を形成する方法（６０）。
【請求項２】
酸化物組成物（６８）が金属酸化物水和物を含む、請求項１記載の方法（６０）。
【請求項３】
酸化物組成物（６８）が酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化ナトリウム、酸化アルミニウム、酸化第一鉄、又はこれらの組合せを含む、請求項１記載の方法（６０）。
【請求項４】
流体（６２）が燃焼排ガスからなる、請求項１記載の方法（６０）。
【請求項５】
１種以上のイオウ化合物が無機イオウ化合物を含む、請求項１記載の方法（６０）。
【請求項６】
石炭（１２）から１種以上の不純物を除去するプロセス（１０）が、複数の不純物を有する石炭（１２）を用意し、石炭（１２）を１以上の浸出溶液（１４、２８）と接触させ、ここで１以上の浸出溶液（１４、２８）が１種以上の不純物と反応し、１種以上の不純物を石炭（１２）から除去して、１種以上の副生成酸化物（８２）を生成させることを含む、請求項１記載の方法（６０）。
【請求項７】
石炭燃焼系を作動させる方法であって、
複数の不純物を含む石炭（１２）を用意し、
１種以上の不純物を石炭（１２）から除去して、１種以上の不純物、１種以上の不純物と１種以上の反応物質との反応の生成物、又はこれら両者を含む１種以上の副生成酸化物（４８、５４）を生成させ、
１種以上の副生成酸化物（４８、５４）を石炭（４２）から分離し、
石炭（４２）を燃焼させて、１種以上のイオウ化合物を含む燃焼排ガス（６２）を生成させ、
１種以上の副生成酸化物（４８、５４、８２）を燃焼排ガス（６２）と接触させ、ここで１種以上の副生成酸化物（４８、５４、８２）が１種以上のイオウ化合物と反応して固体の沈殿を形成する
ことを含んでなる方法。
【請求項８】
１種以上の副生成酸化物（４８、５４、８２）が金属酸化物水和物を含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
１種以上の副生成酸化物（４８、５４、８２）が酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化ナトリウム、酸化アルミニウム、酸化第一鉄、又はこれらの組合せを含む、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
石炭燃焼系を作動させる方法であって、
複数の不純物を含む石炭（１２）を用意し、
フッ素化合物を酸と反応させてフッ化水素酸及び副生成酸化物（５４）を生成させ、
フッ化水素酸を石炭（１２）と接触させて１種以上の不純物を石炭から除去し、
フッ化水素酸を石炭（１２）から分離し、
石炭（４２）を燃焼させて１種以上のイオウ化合物を含む燃焼排ガス（６２）を生成させ、
副生成酸化物（５４、８２）を燃焼排ガス（６２）と接触させる
ことを含んでなり、副生成酸化物（５４、８２）が１種以上のイオウ化合物と反応して固体の沈殿を形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にイオウ化合物を含む流体を脱硫する方法に関し、より詳細には石炭から不純物を除去するプロセスの副生成物の酸化物を使用して燃焼排ガスを脱硫する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超精炭を含めて様々な種類の石炭を燃焼させると、燃焼排ガス中に二酸化イオウ（ＳＯ2）及び三酸化イオウ（ＳＯ3）のようなイオウ化合物が生成し得る。ＳＯ2及びＳＯ3のようなイオウ化合物は酸性雨、視界不良、呼吸器問題、植物に対する被害、及び流水汚染を引き起こし得るので、多くの国で、その放出に対して厳格な制限を要求する規制がある。
【０００３】
現行の燃焼排ガス脱硫装置（ＦＧＤ）は湿式スクラバー又は乾式スクラバーである。湿式スクラバーでは、噴霧塔において液体吸着剤を燃焼排ガス中に噴霧する。石灰石又は消石灰を吸着剤として使用する。イオウ酸化物がこの吸着剤と反応して硫酸カルシウム（ＣａＳＯ4）又は亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ3）を形成し、これを酸化させて石膏を形成することができる。その後、この石膏はセメント又は土壌用途に有用な製品として販売することができる。乾式スクラバーでは、アルカリ性（例えば、石灰又はナトリウムを主体とする）試薬のスラリーを塔内に噴霧する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４８０４３９０号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、１種以上のイオウ化合物を含む流体を脱硫する方法を提供する。この方法は、石炭から１種以上の不純物を除去するプロセスに由来する１種以上の副生成酸化物を含む酸化物組成物を用意し、この酸化物組成物を流体と接触させることを含んでいる。酸化物組成物は１種以上のイオウ化合物と反応して固体の沈殿を形成する。
【０００６】
本発明はまた、石炭燃焼系を作動させる方法も提供する。この方法は、複数の不純物を含む石炭を用意し、この石炭から１種以上の不純物を除去して１種以上の副生成酸化物を生成させることを含んでいる。この１種以上の副生成酸化物は、１種以上の不純物、１種以上の不純物と１種以上の反応物質との反応の生成物、又はそれら両者を含んでいる。この方法はさらに、１種以上の副生成酸化物を石炭から分離し、石炭を燃焼させて１種以上のイオウ化合物を含む燃焼排ガスを生成させ、１種以上の副生成酸化物を燃焼排ガスと接触させることを含んでいる。１種以上の副生成酸化物は１種以上のイオウ化合物と反応して固体の沈殿を形成する。
【０００７】
本発明はさらに、石炭燃焼系を作動させる別の方法を提供する。この方法は、複数の不純物を含む石炭を用意し、フッ素化合物を酸と反応させてフッ化水素酸及び副生成物の酸化物を生成させ、このフッ化水素酸を石炭と接触させて１種以上の不純物を石炭から除去し、フッ化水素酸を石炭から分離し、この石炭を燃焼させて、１種以上のイオウ化合物を含む燃焼排ガスを生成させ、副生成酸化物を燃焼排ガスと接触させることを含んでいる。副生成酸化物は燃焼排ガス中の１種以上のイオウ化合物と反応して固体の沈殿を形成する。
【０００８】
本発明の他の局面、特徴、及び利点は以下の詳細な説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の１つの実施形態に従って副生成酸化物を生成させる、石炭から不純物を除去するプロセス１０を図解する。
【図２】図２は、本発明の１つの実施形態に従ってイオウ化合物を含む燃焼排ガスを脱硫する方法６０を図で例示する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
上に要約したように、本発明は、流体を脱硫する方法と、石炭燃焼系を作動させる方法を包含する。ガスタービンシステム（例えば、石炭燃料のガスタービンシステム、微粉炭発電装置、及び統合ガス化複合サイクルシステム）などのような任意の系で、本発明の流体を脱硫する方法及び石炭燃焼系を作動させる方法の実施形態を使用できるものと了解されたい。石炭燃焼系を作動させる実施形態を以下に記載し、図１及び２に図解する。図１は、石炭燃焼系で石炭を燃焼する前に石炭１２から１種以上の不純物を除去するプロセス１０を例示する。
【００１１】
方法１０では先ず、複数の不純物を含む石炭１２を用意する。方法１０の実施形態では、無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、亜炭、又はこれらの組合せの形態の石炭１２を用意し得る。
【００１２】
幾つかの実施形態では、不純物としては、特に限定されないが、アルミニウム、鉄、カリウム、カルシウム、ナトリウム、その他の金属の酸化物、鉱物、無機及び有機のイオウ化合物、アルカリ、灰分、又はこれらの組合せがある。本明細書で使用する場合、「灰分」とは、燃焼前の石炭中の不燃性の成分と、石炭の燃焼の結果生じる不燃性の副生成物との両方、例えばスラグ及びフライアッシュをいう。ある実施形態では、不純物は、石炭１２中に約２〜約５０重量％の量で存在し得る。他の実施形態では、不純物は、石炭１２中に約３〜約８重量％の量で存在し得る。さらに他の実施形態では、不純物は、石炭１２中に約５〜約７重量％の量で存在し得る。
【００１３】
【表１】
2011036854.tif 000003
この方法１０では、石炭１２を第１の反応炉１６で第１の浸出溶液１４と接触させる。１つの実施形態では、第１の浸出溶液１４は第１の反応物質として酸を含み得る。幾つかの実施形態では、第１の浸出溶液１４としては、特に限定されないが、フッ化水素酸溶液、硝酸溶液、塩酸溶液、ケイフッ化水素酸溶液、これらの組合せ、又は酸化物を溶解する他の強酸の溶液を挙げることができる。
【００１４】
１つの実施形態では、第１の浸出溶液１４は１種以上の不純物と反応して１種以上の第１の副生成酸化物を生成する。別の実施形態では、第１の浸出溶液１４は石炭１２と反応して１種以上の不純物を除去し第１の副生成酸化物を生成する。ある実施形態では、第１の浸出溶液１４は不純物と反応して第１の副生成酸化物を生成すると共に不純物を第１の副生成酸化物として石炭１２から除去し得る。
【００１５】
特定の実施形態では、第１の副生成酸化物は金属酸化物からなり得る。例えば、第１の副生成酸化物は、第１の浸出溶液１４により石炭から除去される金属酸化物不純物であり得る。幾つかの実施形態では、第１の副生成酸化物は酸化カリウム、酸化ナトリウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化鉄、又はこれらの組合せからなり得る。他の実施形態では、第１の副生成酸化物はさらに水と反応して水和物（例えば、金属酸化物水和物）を形成し得る。ある実施形態では、第１の副生成酸化物は第１の浸出溶液１４に対して可溶性であり得る。
【００１６】
特定の実施形態では、第１の浸出溶液１４と石炭１２の接触の結果として追加の反応が起こって、第１の浸出溶液に可溶な１種以上の第１の生成物が生成し得る。幾つかの実施形態では、第１の生成物は１種以上のフッ化物、水酸化物、ヒドロキシフッ化物、酸化物、又はこれらの組合せからなる。第１の生成物が１種以上のフッ化物からなる実施形態では、フッ化物はフッ化ケイ素、フッ化アルミニウム、フッ化鉄、フッ化カルシウム、フッ化ナトリウム、又はこれらの組合せであり得る。第１の浸出溶液１４と石炭１２中の追加の反応の例を次式（Ｉ）に示す。
【００１７】
【化１】
2011036854.tif 000004
ある実施形態では、第１の浸出溶液１４は第１の反応物質の濃度が約３〜約１０Ｍの範囲である。他の実施形態では、第１の浸出溶液１４は第１の反応物質の濃度が約３〜約６Ｍの範囲である。さらに他の実施形態では、第１の浸出溶液１４は第１の反応物質の濃度が約４〜約６Ｍの範囲である。
【００１８】
特定の実施形態では、第１の反応炉１６に加えられる第１の浸出溶液１４と石炭１２の重量比は約１０：１〜約１０：５の範囲である。特記しない限り、全ての比は重量対重量比である。他の特定の実施形態では、第１の反応炉１６に加えられる第１の浸出溶液１４と石炭１２の重量比は約１０：２〜約１０：４の範囲である。さらに他の特定の実施形態では、第１の反応炉１６に加えられる第１の浸出溶液１４と石炭１２の重量比は約１０：２．５〜約１０：３．５の範囲である。
【００１９】
ある実施形態では、第１の浸出溶液１４は約３〜約１０Ｍの範囲のフッ化水素酸濃度を有するフッ化水素酸溶液からなる。他の実施形態では、第１の浸出溶液１４は約３〜約６Ｍの範囲のフッ化水素酸濃度を有するフッ化水素酸溶液からなる。さらに他の実施形態では、第１の浸出溶液１４は約４〜約６Ｍの範囲のフッ化水素酸濃度を有するフッ化水素酸溶液からなる。特定の実施形態では、第１の反応炉１６に加えられるフッ化水素酸溶液１４と石炭１２の重量比は約１０：１〜約１０：５の範囲である。他の特定の実施形態では、第１の反応炉１６に加えられるフッ化水素酸溶液１４と石炭１２の重量比は約１０：２〜約１０：４の範囲である。さらに他の特定の実施形態では、第１の反応炉１６に加えられるフッ化水素酸溶液１４と石炭１２の重量比は約１０：２．５〜約１０：３．５の範囲である。
【００２０】
特定の実施形態では、石炭１２は第１の反応炉１６で第１の浸出溶液１４と約１〜約１０時間接触させる。他の特定の実施形態では、石炭１２は第１の反応炉１６で第１の浸出溶液１４と約３〜約５時間接触させる。さらに他の特定の実施形態では、石炭１２は第１の反応炉１６で第１の浸出溶液１４と約４〜約５時間接触させる。
【００２１】
特定の実施形態では、石炭１２は、第１の反応炉１６内において約７０〜約２００°Ｆの範囲の温度で第１の浸出溶液１４と接触させる。他の特定の実施形態では、石炭１２は、第１の反応炉１６において約１１０〜約１７０°Ｆの範囲の温度で第１の浸出溶液１４と接触させる。さらに他の特定の実施形態では、石炭１２は、第１の反応炉１６において約１４０〜約１６０°Ｆの範囲の温度で第１の浸出溶液１４と接触させる。
【００２２】
特定の実施形態では、石炭１２は、第１の反応炉１６において約１４〜約１０００ｐｓｉａの範囲の圧力で第１の浸出溶液１４と接触させる。他の特定の実施形態では、石炭１２は、第１の反応炉１６において約１４〜約４２ｐｓｉａの範囲の圧力で第１の浸出溶液１４と接触させる。さらに他の特定の実施形態では、石炭１２は、第１の反応炉１６において約１４〜約２０ｐｓｉａの範囲の圧力で第１の浸出溶液１４と接触させる。
【００２３】
方法１０はさらに、第１の浸出溶液１４の少なくとも一部分を石炭１２から分離することを含んでいる。第１の浸出溶液１４の少なくとも一部分を石炭１２から分離することにより、第１の浸出溶液に可溶な第１の副生成酸化物の少なくとも一部分及び第１の生成物の少なくとも一部分も石炭から分離される。従って、特定の実施形態では、実質的に全ての第１の副生成酸化物及び実質的に全ての第１の生成物を含む実質的に全ての第１の浸出溶液１４を石炭１２から分離し得る。図１に示した方法１０において、第１の浸出溶液１４、第１の副生成酸化物、第１の生成物、及び石炭１２は第１の反応炉１６からスラリー２０としてドラムフィルター２２に輸送される。ドラムフィルター２２はスラリー２０をろ過し、石炭を湿った石炭２６として、第１のろ液２４としての第１の浸出溶液、第１の副生成酸化物、及び第１の生成物から分離する。
【００２４】
次に、この湿った石炭２６は第２の反応炉３０に供給され、そこで石炭１２は第２の浸出溶液２８と接触する。１つの実施形態では、第２の浸出溶液２８は第２の反応物質として硝酸（塩）を含む硝酸溶液からなり得る。ある実施形態では、第２の浸出溶液２８は、特に限定されないが硝酸、硝酸アルミニウム、硝酸第二鉄、フルオロ硝酸塩、その他の硝酸塩、水酸化物、ヒドロキシルフッ化物、ヒドロキシ硝酸塩、これらのイオン、又はこれらの組合せを始めとする第２の反応物質を含む。
【００２５】
１つの実施形態では、第２の浸出溶液２８は１種以上の不純物と反応して、１種以上の第２の副生成酸化物を生成する。別の実施形態では、第２の浸出溶液２８は湿った石炭２６と反応して、１種以上の不純物を除去し第２の副生成酸化物を生成する。ある実施形態では、第２の浸出溶液２８は、不純物と反応して第２の副生成酸化物を生成すると共に不純物を湿った石炭２６から第２の副生成酸化物として除去することができる。特定の実施形態では、第２の副生成酸化物は、第１の副生成酸化物と同一又は類似の酸化物からなり得る。ある実施形態では、第２の副生成酸化物は第２の浸出溶液２８に可溶性であり得る。
【００２６】
ある実施形態では、第２の浸出溶液２８と湿った石炭２６との接触の結果第２の浸出溶液に可溶な第２の生成物を生成する追加の反応が起こり得る。第２の浸出溶液２８と石炭２６中の不純物との追加の反応の例を次式（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）に示す。
【００２７】
【化２】
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別の例において、フッ化ケイ素は第２の浸出溶液２８と反応して酸化ケイ素の固体の沈殿を形成し得る。もう１つ別の実施形態では、第１の反応炉１４内で形成し、湿った石炭２６中に存在するフッ化カルシウム（ＣａＦ2）の固体の沈殿が第２の浸出溶液２８と反応して可溶性の硝酸塩又はニトロ／ヒドロキシル／フッ化物を形成するとき、第２の反応炉３０内で溶解する。かかる反応の一例を次式（ＩＶ）に示す。
【００２８】
【化３】
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方法１０の幾つかの実施形態では、１種以上の第２の生成物は硝酸イオン、硫酸イオン、鉄イオン、ヒドロキシフッ化物、酸化物、フルオロ硝酸塩、又はこれらの組合せを含む。石炭１２中に存在する固体の硫化鉄（ＦｅＳ2）は第２の反応炉３０で溶解する。
【００２９】
特定の実施形態では、第２の浸出溶液２８は第２の反応物質濃度が約０．１〜約５Ｍの範囲である。他の特定の実施形態では、第２の浸出溶液２８は第２の反応物質濃度が約０．１〜約０．４Ｍの範囲である。さらに他の特定の実施形態では、第２の浸出溶液２８は第２の反応物質濃度が約０．１〜約０．３Ｍの範囲である。
【００３０】
ある実施形態では、第２の反応炉３０に加えられる第２の浸出溶液２８と湿った石炭２６の重量比は約１０：１〜約１０：５の範囲である。他の実施形態では、第２の反応炉３０に加えられる第２の浸出溶液２８と湿った石炭２６の重量比は約１０：２〜約１０：４の範囲である。さらに他の実施形態では、第２の反応炉３０に加えられる第２の浸出溶液２８と湿った石炭２６の重量比は約１０：２．５〜約１０：３．５の範囲である。
【００３１】
特定の実施形態では、第２の浸出溶液２８は硝酸濃度が約０．１〜約５Ｍの範囲の硝酸溶液からなる。他の特定の実施形態では、第２の浸出溶液２８は硝酸濃度が約０．１〜約０．４Ｍの範囲の硝酸溶液からなる。さらに他の特定の実施形態では、第２の浸出溶液２８は硝酸濃度が約０．２〜約０．３Ｍの範囲の硝酸溶液からなる。ある実施形態では、第２の反応炉３０に加えられる硝酸溶液２８と湿った石炭２６の重量比は約１０：１〜約１０：５の範囲である。他の実施形態では、第２の反応炉３０に加えられる硝酸溶液２８と湿った石炭２６の重量比は約１０：２〜約１０：４の範囲である。さらに他の実施形態では、第２の反応炉３０に加えられる硝酸溶液２８と湿った石炭２６の重量比は約１０：２．５〜約１０：３．５の範囲である。
【００３２】
本発明のある実施形態によると、第２の浸出溶液２８は第２の反応炉３０で湿った石炭２６と約２０〜約３０時間接触させる。他の特定の実施形態では、第２の浸出溶液２８は第２の反応炉３０で湿った石炭２６と約２２〜約２６時間接触させる。
【００３３】
特定の実施形態では、第２の浸出溶液２８は第２の反応炉３０において約７０〜約１９０°Ｆの範囲の温度で湿った石炭２６と接触させる。他の特定の実施形態では、第２の浸出溶液２８は第２の反応炉３０において約１５０〜約１９０°Ｆの範囲の温度で湿った石炭２６と接触させる。さらに他の特定の実施形態では、第２の浸出溶液２８は第２の反応炉３０において約１４０〜約１６０°Ｆの範囲の温度で湿った石炭２６と接触させる。
【００３４】
特定の実施形態では、第２の浸出溶液２８は第２の反応炉３０において約１４．４〜約１００ｐｓｉａの範囲の圧力で湿った石炭２６と接触させる。他の特定の実施形態では、第２の浸出溶液２８は第２の反応炉３０において約１４．４〜約４３ｐｓｉａの範囲の圧力で湿った石炭２６と接触させる。さらに他の特定の実施形態では、第２の浸出溶液２８は第２の反応炉３０において約１４．４〜約２８ｐｓｉａの範囲の圧力で湿った石炭２６と接触させる。
【００３５】
方法１０はさらに、第２の浸出溶液２８の少なくとも一部分を石炭から分離することを含んでいる。第２の浸出溶液２８の少なくとも一部分を石炭から分離することにより、第２の浸出溶液に可溶な第２の副生成酸化物の少なくとも一部分及び第２の生成物の少なくとも一部分も石炭から分離される。従って、特定の実施形態では、実質的に全ての第２の副生成酸化物と実質的に全ての第２の生成物を含む実質的に全ての第２の浸出溶液２８を石炭から分離し得る。図１に示した方法１０で、第２の浸出溶液２８、第２の副生成酸化物、第２の生成物、及び石炭は、第２の反応炉３０からスラリー３２としてドラムフィルター３４に輸送される。ドラムフィルター３４はスラリー３２をろ過して、湿った石炭３８を、第２のろ液３６としての第２の浸出溶液、第２の副生成酸化物、及び第２の生成物から分離する。
【００３６】
方法１０はさらに、水洗装置４０において湿った石炭３８を水で洗浄してあらゆる残留する反応物質又は生成物を石炭から除去することを含んでいてもよい。こうして水洗された石炭４２はコンベヤベルト（図示してない）により石炭乾燥機（図示してない）に移すことができ、これはさらに石炭から水を除去するフィルターとして機能する。
【００３７】
水洗された石炭４２の特定の実施形態では灰分が約０．２重量％未満の量で存在し得る。方法１０のある実施形態では、灰分は水洗された石炭４２中に約０．０１〜約０．５重量％の範囲の量で存在する。方法１０の他の実施形態では、灰分は水洗された石炭４２中に約０．０１〜約０．２重量％の範囲の量で存在する。ある実施形態では、水洗された石炭４２は痕跡量のフッ化物、硝酸塩、酸化物、又はこれらの組合せを含み得る。
【００３８】
従って、本発明の方法を使用して超精炭を製造することができる。本明細書で使用する場合、用語「超精炭」とは、低減した灰分含有量（例えば、約０．２％未満）及び／又は実質的に低減したイオウ含有量を有していて、ガスタービンプロセスのようなプロセスに直接供給することができ、例えば改良された熱効率のような利点を提供することができる石炭をいう。
【００３９】
特定の実施形態では、本方法はさらに、第１の反応炉中で第１の浸出溶液を撹拌すること、第２の反応炉中で第２の浸出溶液を撹拌すること、又はその両方を含む。代わりの実施形態では、より多いか又はより少ない浸出溶液を利用してもよい。
【００４０】
代わりの実施形態では（図示してない）、本方法は、１つの反応チャンバー内でバッチ式に実施することができ、そのため、化学物質の移動、並びに複数の反応炉、複数のフィルター、及び搬送設備（例えば、ポンプ及びコンベヤベルト）の使用、従って付随するコスト及び空間要件を避けることができる。加えて、反応炉外部への石炭の暴露が低減し、従って石炭の損失が低減すると共に化学物質の移動に伴う危険が回避される。
【００４１】
第１のろ液２４と第２のろ液３６は追加の装置４４（例えば、フィルター、蒸留塔、など）でさらに加工処理して、第１の浸出溶液１４、第２の浸出溶液２８、又はこれらの前駆物質を回収された反応物質４８（例えば、フッ化水素酸、硝酸、など）として回収する一方で副生成酸化物流４８を残すことができる。
【００４２】
加えて、第１の浸出溶液１４は石炭燃焼系において前駆物質５２から第１の浸出溶液反応炉５０で生成させることができる。この第１の浸出溶液１４の生成によって、１種以上の第３の副生成酸化物５４が生じ得る。例えば、第１の浸出溶液１４は、前駆物質５２のフッ化カルシウムと硫酸から作成されるフッ化水素酸を含み得る。このフッ化水素酸の生成の結果生じる第３の副生成酸化物５４は酸化カルシウムからなり得る。有利なことに、石炭燃焼系におけるフッ化水素酸の生成により、フッ化水素酸の石炭生成系への輸送が回避され、従って付随する安全性上の問題が回避され、また燃焼排ガスのような流体の脱硫に使用することができる第３の副生成酸化物５４が生成する。
【００４３】
図２は、１種以上のイオウ化合物を含む燃焼排ガスを脱硫する方法６０の１つの実施形態を図解する。石炭の燃焼（図示してない）の結果生じた燃焼排ガス６２を熱交換器６４に供給して、燃焼排ガス６２の温度を脱硫に適当な温度に調節する。燃焼排ガス６２の熱の一部が熱交換器６４で除去され得るが、燃焼排ガスの温度が低下すると、燃焼排ガス中の水蒸気が凝縮するため、ダクト、配管、及び燃焼排ガス脱硫ユニット部品を腐食し得る硫酸や亜硫酸が生成し得ることを了解されたい。そこで、当業者には、燃焼排ガス６２中の水蒸気の凝縮を回避又は低減するために適宜熱交換器６４で交換される熱の量をどのように調節したらよいか理解されよう。また、当業者には、燃焼排ガスの温度は、使用する酸化物組成物及び／又は他の吸着剤の種類、使用する酸化物組成物及び／又は他の吸着剤の量、並びにその他様々なプロセスパラメーターに従って調節し得ることも理解されるはずである。
【００４４】
次に、燃焼排ガスは燃焼排ガス脱硫装置（ＦＧＤ）６６に供給され、そこで酸化物組成物６８と接触する。ある実施形態では、ＦＧＤ６６は湿式スクラバー（例えば、噴霧塔）、乾式スクラバー、などからなり得る。ある実施形態では、燃焼排ガスは無機イオウ化合物を含み得る。例えば、燃焼排ガスは二酸化イオウ及び／又は三酸化イオウ（すなわち、燃焼の結果生じるイオウ化合物）を含み得る。
【００４５】
酸化物組成物６８は、石炭から１種以上の不純物を除去する方法１０に由来する上記１種以上の副生成酸化物を含む。酸化物組成物６８は燃焼排ガス中の１種以上のイオウ化合物と反応して固体の沈殿７２を形成する。１つの実施形態では、酸化物組成物６８は酸化カルシウムからなり得る。この酸化カルシウムは、以下の式（ＩＶ）及び（Ｖ）に示すように、燃焼排ガス６２中の二酸化イオウ及び／又は三酸化イオウのようなイオウ化合物と反応して、それぞれ亜硫酸カルシウム及び／又は硫酸カルシウムからなる固体の沈殿７２を形成し得る。
【００４６】
【化４】
2011036854.tif 000007
他の実施形態では、酸化ナトリウム、酸化アルミニウム、及び酸化第一鉄のような他の酸化物が酸化物組成物６８中に存在し得、燃焼排ガス中の１種以上のイオウ化合物と反応して対応する硫酸塩又は亜硫酸塩を生成し得る。
【００４７】
その後、脱硫された燃焼排ガス７０はＦＧＤ６６の頂部から出て行き、固体の沈殿７２はＦＧＤ６６の底部から出て行く。幾つかの実施形態では、イオウ化合物は脱硫された燃焼排ガス７０中に約１０〜約３００ｐｐｍの範囲の量で存在し得る。他の実施形態では、イオウ化合物は脱硫された燃焼排ガス７０中に約１００〜約５００ｐｐｍの範囲の量で存在し得る。さらに他の実施形態では、イオウ化合物は脱硫された燃焼排ガス７０中に約５０〜約８０ｐｐｍの範囲の量で存在し得る。
【００４８】
図２に示されているように、固体の沈殿７２は亜硫酸カルシウム及び硫酸カルシウムを含んでおり、さらに加工処理されて石膏（すなわち、ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）を形成する。特に、固体の沈殿７２は熱交換器７４に送られ、その後ポンプ７６により第３の反応炉８０に輸送される。当業者には了解されるように、固体の沈殿７２の温度は第３の反応炉８０内における所望の反応温度及びその他様々なプロセスパラメーターに応じて調節され得る。また、特定の実施形態では、ＳＯ2又はＳＯ3のような燃焼排ガスと金属酸化物との反応は発熱であり、方法６０であまり高価でない構造材料を使用できるように固体の沈殿７２の温度を低下する必要があり得ることも了解されたい。
【００４９】
また、１種以上の不純物を除去する方法１０に由来する副生成酸化物８２もポンプ８４により第３の反応炉８０に輸送される。ある実施形態では、副生成酸化物８２は第１の副生成酸化物、第２の副生成酸化物、第３の副生成酸化物５４、副生成酸化物流４８、又はこれらの組合せからなり得る。酸化酸７８も第３の反応炉８０に供給される。さらに、水と酸素が、固体の沈殿７２流、酸化酸７８流、及び／又は副生成酸化物８２流の一部として、又は別の流れ（図示してない）として第３の反応炉８０に供給される。こうして、第３の反応炉８０で、以下の式（ＶＩ）、（ＶＩＩ）、及び（ＶＩＩＩ）に示すように、固体の沈殿７２が石膏に変換される。
【００５０】
【化５】
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生じた全てのガス８８が放出され、石膏９２がドラムフィルター９０により残りの水、可溶性副生成酸化物、副生成酸化物水和物（すなわち、酸化物組成物６８）からろ過される。
【００５１】
燃焼排ガスの脱硫に石炭洗浄プロセスからの副生成酸化物を使用することにより、燃焼排ガスからイオウ化合物を除去するための吸着剤として必要とされる石灰石、石灰、及び／又は他のアルカリ材料の量が低減する。従って、開示された方法の実施形態は、浸出溶液を使用して石炭から実質的な部分又は全ての無機イオウ化合物を除去することができ、また燃焼排ガスの脱硫により実質的な部分又は全ての有機イオウ化合物を除去することができる。
【００５２】
以上の説明は本出願の好ましい実施形態のみに関しており、以下の特許請求の範囲に規定される本発明の一般的な思想と範囲及びその均等なものから逸脱することなく当業者が本発明において数多くの変化と修正をなし得ることは明らかであろう。
【符号の説明】
【００５３】
１０  方法
１２  石炭
１４  第１の浸出溶液
１６  第１の反応炉
２０  スラリー
２２  ドラムフィルター
２４  第１のろ液
２６  湿った石炭
２８  第２の浸出溶液
３０  第２の反応物質反応炉
３２  スラリー
３４  ドラムフィルター
３６  第２のろ液
３８  湿った石炭
４０  水洗装置
４２  水洗された石炭
４４  追加の装置
４６  回収された反応物質
４８  副生成酸化物流
５０  第１の浸出溶液反応炉
５２  前駆物質
５４  第３の副生成酸化物
６０  方法
６２  燃焼排ガス
６４  熱交換器
６６  燃焼排ガス脱硫装置
６８  酸化物組成物
７０  脱硫された燃焼排ガス
７２  固体の沈殿
７４  熱交換器
７６  ポンプ
８０  第３の反応炉
８２  副生成酸化物
８４  ポンプ
８８  得られたガス
９０  ドラムフィルター
９２  石膏
【図１】
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【図２】
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