(57)【要約】  本発明は、アミン水溶液を用いて排煙からＣＯ２を除去する際に形成されるニトロソアミンの削減方法に関する。本発明により、洗浄液循環系から、ニトロソアミンを含有するアミン水溶液の部分量が分岐され、水および低沸点成分の蒸発により濃縮される。濃縮したアミン溶液は沸騰温度で装置内に滞留し、この装置内では液相と蒸気相が接触しており、これら相の間では気液平衡が生じている。蒸気相は、装置内でＵＶ光を照射され、このＵＶ光が、蒸気相に転移しているニトロソアミンを分解する。濃縮したアミン溶液は、装置内での処理後に洗浄液循環系に戻される。この方法を実施するための設備も本発明の対象である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
アミン水溶液を用いた排煙のＣＯ２除去の際に形成されるニトロソアミンの削減方法であって、
洗浄液循環系から、ニトロソアミンを含有するアミン水溶液の部分量が分岐され、水および低沸点成分の蒸発により濃縮され、
濃縮したアミン溶液が沸騰温度で装置内に滞留し、前記装置内では液相と蒸気相が接触しており、前記両相の間では気液平衡が生じており、
前記蒸気相が、前記装置内でＵＶ光を照射され、前記ＵＶ光が、前記蒸気相に転移しているニトロソアミンを分解し、かつ
前記濃縮したアミン溶液が、前記装置内での処理後に前記洗浄液循環系に戻される方法。
【請求項２】
前記装置内での前記蒸気相へのＵＶ照射により、前記排煙のガス洗浄の際に新たに形成される量に少なくとも相当する量のニトロソアミンが分解されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ニトロソアミンを含有するアミン溶液を濃縮する際に発生する蒸気が、前記洗浄液循環系に戻されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
第１の運転段階中に、前記洗浄液循環系から、前記ニトロソアミンを含有するアミン水溶液の部分流が分岐されて装置に送られ、前記装置が、液体を収容するための容器と、気化空間と、蒸発器とを有していること、
前記容器内にあるアミン溶液から水および低沸点成分が蒸発し、前記蒸気が前記洗浄液循環系に戻されること、
所定のアミン濃度に達すると、前記装置への液体流入が遮断されるかまたは０に近い限界値へと絞られ、かつ運転圧は一定のまま、前記蒸発器から流出する蒸気量が限界値０に近い流量へと減少するように前記蒸発器の熱出力が下げられること、および
このような運転状態が、ＵＶ光の気化空間への照射中ずっと維持されること、
を特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
前記第１の運転段階は、前記蒸気により流出するアミン流量が、おおよそ、前記洗浄液循環系から分岐された液体流により前記装置に送られるアミン流量に相当するまで維持されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記気化空間にＵＶ照射するための前記運転状態が、最高１００時間、好ましくは３０分〜３０時間の期間にわたって維持されることを特徴とする、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記装置が、前記アミン溶液からの高沸点汚染物質の分離に追加して使用されることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
アミン水溶液を用いて排煙からＣＯ２を除去するためのガス洗浄機と、
前記ガス洗浄機に付属する洗浄液循環系と、
前記排煙をアミン洗浄する際に形成されるニトロソアミンを除去するための装置とを有しており、
前記装置が、液体空間、気化空間を有する密閉容器と、蒸発器とを備え、前記洗浄液循環系につながっており、かつ前記気化空間が、ＵＶ光を蒸気相に照射するための機構を装備している、
請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法を実施するための設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アミン水溶液を用いて排煙からＣＯ２を除去する際に形成されるニトロソアミンの削減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料を用いて燃やされる、発電所から出た排煙からＣＯ２を除去する際にニトロソアミンが形成されることが、文献から知られている。ニトロソアミンは、排煙中にあるＮＯｘガス成分と、ＣＯ２洗浄用の溶剤中に含まれるアミンとが反応することから生じる。これまでの知見によれば、この反応は第二級アミンと共に優先的に進行し、第二級アミンは、工業用に製造されたアミンでは常に存在している。さらに第一級アミンは、排煙中にある酸素と共に分解生成物を形成し、この分解生成物にはとりわけ第二級アミンも含まれている。したがってＣＯ２洗浄に第一級アミンが用いられるか、第二級アミンが用いられるか、または第三級アミンが用いられるかに関係なく、アミン水溶液中でニトロソアミンが形成され、さらに蓄積されることは確実と見なすことができる。
【０００３】
ニトロソアミンは発がん性物質と見なされている。したがってＣＯ２洗浄から出る排煙と共にニトロソアミン化合物が放出されない程度に、アミン溶液中に含まれるニトロソアミンの含有率が制限されていることが保証されなければならない。アミン溶液中のニトロソアミン濃度が低いうちは、ＣＯ２吸収塔内に設置された後洗浄段により、ニトロソアミンが洗浄され戻って溶液中に留まることが常に保証されている。しかしながらニトロソアミン濃度がさらに上昇すると、ニトロソアミンが発電所排ガス中に達し得る危険がある。
【０００４】
ニトロソアミンは大気中で分解し、これが環境リスクを低減させることが知られている。ただしニトロソアミンが大気中で十分に速く分解するかどうかは不確実である。実質的に窒素から成る排ガスに比べ、ニトロソアミンは分子量がかなり高く、これに対応して高い沸点を有しており、つまりニトロソアミンは空気より重いので地面に降下する傾向がある。したがって健康保護の理由からも環境保護の理由からも、ニトロソアミンが溶剤循環系から出て周囲に達しないことが保証されるべきである。これは上で説明したように、溶剤循環系におけるニトロソアミンの濃度が制限されており、アミン溶液中での歯止めのない増加が阻止される場合に達成することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この背景に基づき、本発明の課題は、アミン水溶液を用いて排煙からＣＯ２を除去する際に形成されるニトロソアミンの濃度を下げ、洗浄液中にニトロソアミンが蓄積されるのを阻止するための技術的に簡易で信頼できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の対象およびこの課題の解決策は、請求項１に記載の方法である。本発明により、洗浄液循環系から、ニトロソアミンを含有するアミン水溶液の部分量が分岐され、水および低沸点成分の蒸発により濃縮される。濃縮したアミン溶液は引き続き沸騰温度で装置内に滞留し、この装置内では液相と蒸気相が接触しており、これら相の間では気液平衡が生じている。蒸気相は、装置内でＵＶ光を照射され、このＵＶ光が、蒸気相に転移しているニトロソアミンを分解する。この処理により、濃縮されかつニトロソアミンをほぼ取り除かれたアミン溶液を洗浄液循環系に戻すことができる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明による方法は、ニトロソアミンがＵＶ光の作用により分解されるという見知を利用している。ただしこれに関しては、ニトロソアミンの分解に必要な滞留時間またはＵＶ照射の作用時間が長いこと、および形成されるニトロソアミンの沸点が溶剤の沸点より明らかに高く、これによりアミン洗浄機内では低濃度のニトロソアミンしか蒸気の形で存在していないことを考慮しなければならない。したがって本発明に従いＵＶ照射は、洗浄液循環系から分岐され、かつＵＶ照射の前に水および低沸点成分の蒸発により強く濃縮された液体量に限定される。ＵＶ照射に先行するアミン溶液の濃縮により、低揮発性のニトロソアミンが明らかにより高い濃度で蒸気相に達し、その後、蒸気相ではニトロソアミンがＵＶ照射に曝されて分解される。蒸気相へのＵＶ照射中、液相と蒸気相は気液平衡にある。蒸発したニトロソアミン分子がＵＶ光によって分解されることにより、このニトロソアミン分子は蒸気相から消え、これにより、気液平衡が新たに生じることを通して新たなニトロソアミン分子が液相から蒸気相に達する。こうして、維持時間が十分に長ければ、濃縮されたアミン溶液中にあるニトロソアミン分子の大部分を分解することができる。
【０００８】
本発明による方法は、装置内での蒸気相へのＵＶ照射により、排煙のガス洗浄により新たに形成される量に少なくとも相当する量のニトロソアミンが分解されるように操作することができる。
【０００９】
ニトロソアミンを含有するアミン溶液を濃縮する際に発生する蒸気は、洗浄液循環系に戻される。蒸気を放圧することにより、この蒸気を再生塔の塔底に導入することができる。蒸気を凝縮させ、凝縮液として液体循環系に戻すこともできる。蒸発とこれに続くＵＶ照射は正圧で運転することができ、またはその代わりに１ｂａｒ未満の圧力で運転してもよい。
【００１０】
請求項５は、本発明による方法の好ましい一実施形態を記載している。第１の運転段階中に、洗浄液循環系から、ニトロソアミンを含有するアミン水溶液の部分流が分岐されて装置に送られ、この装置は、液体を収容するための容器と、気化空間と、蒸発器とを有している。容器内にあるアミン溶液から水および低沸点成分が蒸発し、この蒸気は洗浄液循環系に戻される。所定のアミン濃度に達すると、装置への液体流入が遮断されるかまたは少なくとも０に近い限界値へと絞られる。同時に、運転圧は一定のまま、蒸発器から流出する蒸気量も限界値０に近い流量へと減少するように蒸発器の熱出力が下げられる。この運転状態が、ＵＶ光の気化空間への照射中ずっと維持される。維持時間は１００時間以上であることができ、一般的には、例えば１０〜２０時間の維持時間で十分である。例えば１０〜２０時間の十分に長い維持時間では、濃縮したアミン溶液中に含まれるニトロソアミン分子の大部分を分解することができる。
【００１１】
第１の運転段階は、実質的には、アミン溶液中にある水を蒸発させるために役立つ。第１の運転段階は非定常的な蒸発プロセスを記述する。これに半連続的な運転が続き、この半連続的な運転では、正確に、装置に送られる量の溶液が蒸発する。低揮発性の化合物は液相に集まる。半連続的な状態では、蒸気相におけるアミンの質量分率（重量％で測定される）と、洗浄液循環系から分岐された液体流により装置に送られるアミン流量とが同じである。これが、装置内にある溶液中のアミン濃度を上昇させている。アミンの沸点がニトロソアミンの沸点と同様に水の沸点より明らかに高いことから、半連続的な状態では、比較的高いアミン濃度により、溶液の比較的高い沸騰温度が生じている。アミン溶液を濃縮させるための第１の運転段階は、蒸気により流出するアミン流量が、おおよそ、洗浄液循環系から分岐された液体流により装置に送られるアミン流量に相当するまで維持されるのが好ましい。このとき蒸気相では非常に高いニトロソアミン濃度が生じている。
【００１２】
本発明に基づく方法により、簡易で信頼できるやり方で、アミン溶液中で形成されているニトロソアミンを低い濃度に保つことができる。ＵＶ照射によりニトロソアミンを分解するための本発明による方法は、高沸点の分解生成物の除去を意図した装置においても実施することができる。再生ユニット（Ｒｅｃｌａｉｍｅｒｕｎｉｔ）とも呼ばれるこの装置は、半連続的に運転され、つまり設計に応じて例えば１００〜２００時間にわたって運転される。この装置に追加的に、ニトロソアミンを分解するためＵＶ照射用の機構を装備することができる。ニトロソアミンを分解するための追加的な、例えば２０時間の維持時間は、上述の装置の半連続的な運転モードでは大した意味をもたず、装置サイズへの影響もさほど大きくない。本発明による方法は、蒸発器の原理に基づいて稼働し、かつ高沸点成分からアミン溶液を浄化するために設計された再生ユニットに追加機能を装備するための安価な可能性を提示する。
【００１３】
上述の方法を実施するための請求項８に記載の設備も本発明の対象である。この設備は本発明に従い、アミン水溶液を用いて排煙からＣＯ２を除去するためのガス洗浄機と、ガス洗浄機に帰属する洗浄液循環系と、排煙をアミン洗浄する際に形成されるニトロソアミンを除去するための装置とを含んでいる。この装置は、液体空間、気化空間を有する密閉容器と、蒸発器とを備え、洗浄液循環系につながっている。本発明に従い気化空間は、ＵＶ光を蒸気相に照射するための機構を装備している。
【国際調査報告】
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