(57)【要約】【課題】アンモニアストリッパーにおける熱源の消費量を低減できる余剰安水の処理方法、硫酸アンモニウムの製造方法及び製造設備を提案する。【解決手段】コークス炉ガスの精製時に発生する余剰安水Ａを蒸留し、発生したアンモニア水蒸気Ｖを凝縮した後、生成された凝縮水Ｗに硫酸Ｓを加えて硫安母液Ｌを生成し、該硫安母液Ｌに含まれる硫酸アンモニウムを結晶化させて回収することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉ガスの精製時に発生する余剰安水を蒸留し、発生したアンモニア水蒸気を凝縮した後、生成された凝縮水に硫酸を加えて硫安母液を生成し、該硫安母液に含まれる硫酸アンモニウムを結晶化させて回収することを特徴とする余剰安水の処理方法。
【請求項２】
コークス炉ガスの精製時に発生する余剰安水を蒸留し、発生したアンモニア水蒸気を凝縮した後、生成された凝縮水に硫酸を加えて硫安母液を生成し、該硫安母液に含まれる硫酸アンモニウムを結晶化させて回収することを特徴とする硫酸アンモニウムの製造方法。
【請求項３】
コークス炉ガスの精製時に発生する余剰安水を蒸留するアンモニアストリッパーと、
該アンモニアストリッパーにおいて発生したアンモニア水蒸気を凝縮するコンデンサーと、
該コンデンサーにおいて生成された凝縮水に硫酸を加えて硫安母液を生成し、該硫安母液に含まれる硫酸アンモニウムを結晶化させて回収する結晶硫安生成装置と、
を備えることを特徴とする硫酸アンモニウムの製造設備。
【請求項４】
前記結晶硫安生成装置は、前記凝縮水を貯蔵する安水貯槽と、前記凝縮水に硫酸を添加して生成された硫安母液を循環させる硫安母液循環槽と、前記硫安母液を加熱する熱交換器と、加熱された硫安母液を蒸発させる蒸発槽と、前記硫安母液に含まれる硫酸アンモニウムを結晶化させて析出させる硫安晶析槽とを有する、請求項３に記載の硫酸アンモニウムの製造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、余剰安水の処理方法、硫酸アンモニウムの製造方法及び製造設備に関し、特に、アンモニアストリッパーにおける熱源の消費量を低減できる余剰安水の処理方法、硫酸アンモニウムの製造方法及び製造設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コークス炉の炭化室に石炭を挿入して乾留する際に発生するガス（以下、「Ｃガス」と称する）は、水素やメタン、一酸化炭素等の燃料成分を多く含み、２００００ｋＪ／ｍ3を超える高い熱量を有しているため、回収して高炉や、コークス炉、加熱炉、ボイラー用の燃料ガスとして再利用されている。
【０００３】
その際、コークス炉から排出された状態のＣガスにはタール分や水分、アンモニアや硫化水素、シアン等の様々な物質が混入しており、燃料として使用するためには、これらの燃焼を阻害する物質や有害物質を除去する必要がある。そのため、これらの燃焼阻害物質及び有害物質を除去する精製を経て燃料ガスとするのが通例である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上述のようにＣガスを精製するに当たり、コークス炉において発生した当初のＣガスは１０００℃程度と非常に高温かつ体積が大きいため、そのまま精製することは困難である。そこで、発生当初のＣガスはまず、温度を低下させるためにＣガス精製設備の冷却工程へと送られる。
【０００５】
図１は、Ｃガスの冷却工程のフロー図を示している。Ｃガスの冷却は、例えば以下のように行われる。まず、コークス炉１から排出された状態のＣガス２を循環安水３によって直接冷却し、８０℃程度まで温度を低下させる。ここで大量のタール分および水分４が発生するが、これらはタールデカンタ５と呼ばれる槽に一旦回収される。回収されたタール分および水分４は、タールデカンタ５にて比重分離され、タールおよびタール滓からなる沈殿分と安水からなる上澄み液に分離される。分離された沈殿分および上澄み液のうち、沈殿分は製品タンク（図示せず）へ送られる一方、上澄み液はＣガスを冷却するための循環安水３として使用される。
【０００６】
次いで、直接冷却後のＣガス６は、プライマリークーラー７と呼ばれるＣガス冷却塔に送られて３５℃程度まで冷却された後、精製用のＣガス８としてプライマリークーラー７から排出される。排出された精製用のＣガス８は、燃料ガスとして不要な固形油分、窒素化合物、硫黄化合物を除去する精製工程へと送られる。また、プライマリークーラー７の冷却部において発生したタール分Ｔもタールデカンタ５に回収される。
【０００７】
さて、上述のように、タールデカンタ５で比重分離された上澄み液の多くはＣガスを冷却する循環安水３として使用されるが、一部は余剰安水としてアンモニア除去工程に供されてアンモニアが除去され、続いて活性汚泥などの水処理設備に送られて適切な処理が施された後に放流される。図２は、余剰安水の処理フローを示している。余剰安水の処理の具体的な流れは、例えば以下の通りである。
【０００８】
まず、余剰安水Ａをアンモニアストリッパー９の上部からアンモニアストリッパー９内に供給する。これと同時に、アンモニアストリッパー９の下部から熱源としての蒸気を供給し、アンモニアストリッパー９内に導入された余剰安水Ａを加熱して蒸留する。これにより、余剰安水Ａに含まれるアンモニアが気化する。気化したアンモニアは水分を含んでおり、アンモニア水蒸気Ｖとしてアンモニアストリッパー９の頂部から排気される。
【０００９】
一方、アンモニアストリッパー９内の下部に滞留する、アンモニア濃度が低下した低濃度安水Ｙは、アンモニアストリッパー９の底部から排出され、熱交換器１１によって加熱され、余剰安水Ａを加熱するための蒸気としてアンモニアストリッパー９内に導入されるが、一部は廃安水Ｚとして水処理設備（図示せず）に送られ、適切な処理が施された後に放流される。
【００１０】
次に、アンモニアストリッパー９の頂部から排気されたアンモニア水蒸気Ｖをコンデンサー１０に導入して凝縮する。その結果、濃度が高められたアンモニアガスＧおよび凝縮水Ｗが生成される。ここで生成されたアンモニアガスＧは、ガス精製設備（図示せず）に送られ、硫安や液体アンモニア等の副産物として回収される。一方、生成された凝縮水Ｗは、図１に示したタールデカンタ５に戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−８１４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述のように、コンデンサー１０において発生した凝縮水Ｗはタールデカンタ５に戻され、比重分離されて循環安水３として利用されるが、最終的には余剰安水Ａとして再度アンモニアストリッパー９に導入されて蒸留されることになる。従って、余剰安水Ａの蒸留に要する熱源を余分に消費することになる。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、アンモニアストリッパーにおける熱源の消費量を低減できる余剰安水の処理方法、硫酸アンモニウムの製造方法及び製造設備に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
発明者らは、上記課題を解決する方途について鋭意検討した。アンモニア蒸気Ｗを凝縮させた際に生成される凝縮水Ｗにはアンモニアが含まれている。そのため、凝縮水Ｗをそのまま水処理設備に送って放流することができず、従来は凝縮水ＷをＣガスの冷却設備にあるタールデカンタ５に戻していた。その結果、アンモニアストリッパー９において再度蒸留されることになり、アンモニアストリッパー９熱源を余計に消費していたのである。
【００１５】
発明者らは、アンモニアストリッパー９における熱源を余分に消費することなく、凝縮水Ｗに含まれるアンモニアを適切に除去する方途について鋭意検討した結果、凝縮水ＷをＣガスの冷却工程に戻さず、コンデンサー１０により生成された凝縮水Ｗに硫酸を加えて硫安母液を生成し、該硫安母液に含まれる硫酸アンモニウムを結晶化させて回収することが極めて有効であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１６】
すなわち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）コークス炉ガスの精製時に発生する余剰安水を蒸留し、発生したアンモニア水蒸気を凝縮した後、生成された凝縮水に硫酸を加えて硫安母液を生成し、該硫安母液に含まれる硫酸アンモニウムを結晶化させて回収することを特徴とする余剰安水の処理方法。
【００１７】
（２）コークス炉ガスの精製時に発生する余剰安水を蒸留し、発生したアンモニア水蒸気を凝縮した後、生成された凝縮水に硫酸を加えて硫安母液を生成し、該硫安母液に含まれる硫酸アンモニウムを結晶化させて回収することを特徴とする硫酸アンモニウムの製造方法。
【００１８】
（３）コークス炉ガスの精製時に発生する余剰安水を蒸留するアンモニアストリッパーと、該アンモニアストリッパーにおいて発生したアンモニア水蒸気を凝縮するコンデンサーと、該コンデンサーにおいて生成された凝縮水に硫酸を加えて硫安母液を生成し、該硫安母液に含まれる硫酸アンモニウムを結晶化させて回収する結晶硫安生成装置とを備えることを特徴とする硫酸アンモニウムの製造設備。
【００１９】
（４）前記結晶硫安生成装置は、前記凝縮水を貯蔵する安水貯槽と、前記凝縮水に硫酸を添加して生成された硫安母液を循環させる硫安母液循環槽と、前記硫安母液を加熱する熱交換器と、加熱された硫安母液を蒸発させる蒸発槽と、前記硫安母液に含まれる硫酸アンモニウムを結晶化させて析出させる硫安晶析槽とを有する、前記（３）に記載の硫酸アンモニウムの製造設備。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、アンモニアストリッパーから排出されたアンモニア水蒸気を濃縮した際に発生する凝縮水をＣガスの冷却工程に戻さず、凝縮水に硫酸を添加して凝縮水に含まれるアンモニアを回収するように構成したため、アンモニアストリッパーにおける熱源の消費量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】Ｃガスの精製フローにおける冷却工程を説明する図である。
【図２】従来の余剰安水の処理方法のフローを示す図である。
【図３】本発明による余剰安水の処理方法のフローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（余剰安水の処理方法）
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本発明による余剰安水の処理方法は、コークス炉ガスの精製時に発生する余剰安水を蒸留し、発生したアンモニア水蒸気を凝縮する。ここで、生成された凝縮水に硫酸を加えて硫安母液を生成し、該硫安母液に含まれる硫酸アンモニウムを結晶化させて回収するようにした。図３は、本発明による余剰安水の処理方法のフローを示している。なお、図２に示された構成と同一の構成には同一の符号が付されている。以下、本発明による余剰安水の処理方法の各工程について説明する。
【００２３】
まず、Ｃガスの精製時に発生する余剰安水Ａを、アンモニアストリッパー９の上部からアンモニアストリッパー９内に導入する。そして、アンモニアストリッパー９の下部から、熱源としての高温の水蒸気をアンモニアストリッパー９内へ供給する。アンモニアストリッパー９は、導入された余剰安水Ａを加熱して蒸留し、余剰安水Ａに含まれるアンモニアを気化させることにより、余剰安水Ａからアンモニアを除去する。
【００２４】
アンモニアストリッパー９は、例えばその内部に複数のトレイを交互に配設した構造を有しており、アンモニアストリッパー９内に導入された余剰安水Ａは、トレイに沿って、順次、下方へ流下する。この時、余剰安水Ａは、アンモニアストリッパー９の下部から供給された水蒸気によって加熱され、余剰安水Ａに含まれるアンモニアが気化する。気化したアンモニアは、アンモニア水蒸気Ｖとしてアンモニアストリッパー９の頂部から排気される。
【００２５】
一方、アンモニアの気化によってアンモニアの濃度が低下した低濃度安水Ｙは、アンモニアストリッパー９の底部から排水され、その多くは熱交換器１１により加熱されて、蒸気として再度アンモニアストリッパー９の下部からアンモニアストリッパー９内に導入されるが、一部の安水は、廃安水Ｚとして活性汚泥設備等の水処理設備（図示せず）に送られ、適切な処理が施された後に放流される。
【００２６】
次に、アンモニアストリッパー９の頂部から排出されたアンモニア水蒸気Ｖをコンデンサー１０に導入し、アンモニア水蒸気Ｖに含まれる水分を凝縮させる。これにより、濃度が高められたアンモニアガスＧおよび凝縮水Ｗが得られる。これらの内、アンモニアガスＧは、従来技術と同様、ガス精製設備（図示せず）に送られて、硫安や液体アンモニア等の副産物として回収される。
【００２７】
これに対して、コンデンサー１０において発生した凝縮水Ｗについては、従来のようにＣガスの冷却設備におけるタールデカンタ５に戻すことなく、凝縮水Ｗに含まれるアンモニアを除去する。これにより、アンモニアストリッパー９において熱源として使用される蒸気等の使用量を低減できるのである。以下、凝縮水Ｗに含まれるアンモニアの除去方法について説明する。
【００２８】
まず、凝縮水Ｗを安水貯槽１２に供給して貯蔵し、凝縮水Ｗに硫酸Ｓを加えて硫安母液Ｌを生成する。ここで、硫酸Ｓは、凝縮水Ｗに含まれるアンモニアの量を考慮し、凝縮水Ｗに含まれるアンモニアを硫安として回収できるよう、適切な濃度のものを必要な量だけ添加する。
【００２９】
生成された硫安母液Ｌは、硫安母液循環槽１３に供給し、循環させて保存する。この硫安母液循環槽１３の硫安母液Ｌを硫安晶析槽１４に導入し、一部の硫安母液Ｌを熱交換器１５により加熱して蒸発槽１６に供給し、硫安母液Ｌを蒸発させて濃縮する。
【００３０】
濃縮した硫安母液Ｌを硫安晶析槽１４に戻し、硫安母液Ｌを硫安晶積層１４と蒸発槽１５との間を循環させることにより硫安を結晶化させて析出させる。析出した結晶硫安Ｃを含むスラリーを硫安析出槽１４の下部から排出し、硫安乾燥設備（図示せず）に搬送して、遠心分離器および乾燥機等を用いて乾燥させることにより、乾燥した結晶硫安Ｃを回収することができる。
【００３１】
こうして、アンモニアストリッパーから排出されたアンモニア水蒸気を濃縮した際に発生する凝縮水をＣガスの冷却工程に戻さず、凝縮水に硫酸を添加して凝縮水に含まれるアンモニアを回収するように構成したため、アンモニアストリッパーにおける熱源の消費量を低減することができる。
【００３２】
（硫酸アンモニウムの製造方法）
本発明による硫酸アンモニウムの製造方法は、上述の余剰安水の処理方法によって硫酸アンモニウムを製造するものであり、すなわち、Ｃガスの精製時に発生する余剰安水Ａを蒸留し、発生したアンモニア水蒸気Ｖを凝縮した後、生成された凝縮水Ｗに硫酸を加えて硫安母液Ｌを生成し、該硫安母液Ｌに含まれる硫酸アンモニウムを結晶化させて回収する。これにより、アンモニアストリッパー９における熱源の消費量を低減して余剰安水Ａから結晶硫安Ｃを製造することができる。
【００３３】
（硫酸アンモニウムの製造設備）
本発明による硫酸アンモニウムの製造設備は、Ｃガスの精製時に発生する余剰安水Ａを蒸留するアンモニアストリッパー９と、該アンモニアストリッパー９において発生したアンモニア水蒸気Ｖを凝縮するコンデンサー１０と、該コンデンサー１０において生成された凝縮水Ｗに硫酸Ｓを加えて硫安母液Ｌを生成し、該硫安母液Ｌに含まれる硫酸アンモニウムを結晶化させる結晶硫安生成装置とを備える。
【００３４】
結晶硫安生成装置は、凝縮水Ｗを貯蔵する安水貯槽１２と、凝縮水Ｗに硫酸Ｓを添加して生成された硫安母液Ｌを循環させる硫安母液循環槽１３と、硫安母液Ｌを加熱する熱交換器１５と、加熱された硫安母液Ｌを蒸発させる蒸発槽１６と、硫安母液Ｌに含まれる硫酸アンモニウムを結晶化させて析出させる硫安晶析槽１４とを有する、このような製造設備により、アンモニアストリッパー９における熱源の消費量を低減して余剰安水Ａから結晶硫安Ｃを製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば、アンモニアストリッパーから排出されたアンモニア水蒸気を濃縮した際に発生する凝縮水をＣガスの冷却工程に戻さず、凝縮水に硫酸を添加して凝縮水に含まれるアンモニアを回収するように構成したため、アンモニアストリッパーにおける熱源の消費量を低減することができるため、製鉄業において有用である。
【符号の説明】
【００３６】
１  コークス炉
２  コークス炉ガス
３  循環安水
４  コールタールおよび凝縮水
５  タールデカンタ
６  直接冷却後のＣガス
７  プライマリークーラー
８  精製用のＣガス
９  アンモニアストリッパー
１０  コンデンサー
１１，１５  熱交換器
１２  安水貯槽
１３  硫安母液循環槽
１４  硫安晶析槽
１６  蒸発槽
Ａ  余剰安水
Ｃ  結晶硫安
Ｇ  アンモニアガス
Ｔ  タール分
Ｗ  凝縮水
Ｙ  低濃度安水
Ｚ  廃安水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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