(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素から、カーボンブラックを製造することを含む、カーボンブラックプロセス由来の排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、粒子状物質を低減する、以下を含む方法であって、この方法は、
排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を燃焼させ、粒子状物質を含む燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を生成すること；
粒子状物質の少なくとも一部を触媒酸化させ、酸化触媒を含むガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）を使用して、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、粒子状物質の少なくとも一部を除去する、
を含む、方法。
【請求項２】
燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）が、静電集塵機を通過しない、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を燃焼する前に、粒子状物質の少なくとも一部を除去するために、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）が濾過される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）が、炭化水素の熱分解または炭化水素の不完全燃焼から生成される、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
炭化水素が、
石炭ガス化から重質留出油（ｈｅａｖｙ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ  ｏｉｌ）、
重質残油（ｈｅａｖｙ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｏｉｌ）、
真空蒸留油（ｖａｃｕｕｍ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ  ｏｉｌ）、
重質真空油（ｈｅａｖｙ  ｖａｃｕｕｍ  ｏｉｌ）、
流動接触分解留出油（ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ  ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｃｒａｃｋｅｒ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ  ｏｉｌ）、
流動接触分解残油（ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ  ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｃｒａｃｋｅｒ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｏｉｌ）、
石炭ガス化からの蒸留油（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ  ｏｉｌ  ｆｒｏｍ  ｃｏａｌ  ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、
石炭ガス化からの残油（ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｏｉｌ  ｆｒｏｍ  ｃｏａｌ  ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、
石炭ガス化からのタール油（ｔａｒ  ｏｉｌ  ｆｒｏｍ  ｃｏａｌ  ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、
石炭蒸留からの留出油（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ  ｏｉｌ  ｆｒｏｍ  ｃｏａｌ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）、
石炭蒸留からの残留油（ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｏｉｌ  ｆｒｏｍ  ｃｏａｌ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）、
石炭蒸留からのタール油（ｔａｒ  ｏｉｌ  ｆｒｏｍ  ｃｏａｌ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）、
スチームクラッキングからの留出油（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ  ｏｉｌ  ｆｒｏｍ  ｓｔｅａｍ  ｃｒａｃｋｉｎｇ）、
スチームクラッキングからの残留油（ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｏｉｌ  ｆｒｏｍ  ｓｔｅａｍ  ｃｒａｃｋｉｎｇ）、
スチームクラッキングからのタール油（ｔａｒ  ｏｉｌ  ｆｒｏｍ  ｓｔｅａｍ  ｃｒａｃｋｉｎｇ）、
ポリマー反応蒸留プロセスからの留出油（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ  ｏｉｌ  ｆｒｏｍ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）、
ポリマー反応蒸留プロセスからの残留油（ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｏｉｌ  ｆｒｏｍ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）、
ポリマー反応蒸留プロセスからタール油（ｔａｒ  ｏｉｌ  ｆｒｏｍ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）、
生物学的供給源から留出油（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ  ｏｉｌ  ｆｒｏｍ  ａ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｓｏｕｒｃｅ）、
生物学的供給源からの燃料油（ｆｕｅｌ  ｏｉｌ  ｆｒｏｍ  ａ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｓｏｕｒｃｅ）、
生物学的供給源からの残留油（ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｏｉｌ  ｆｒｏｍ  ａ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｓｏｕｒｃｅ）、
再生可能エネルギー源からの留出油（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ  ｏｉｌ  ｆｒｏｍ  ａ  ｒｅｎｅｗａｂｌｅ  ｓｏｕｒｃｅ）、
再生可能エネルギー源からの燃料油（ｆｕｅｌ  ｏｉｌ  ｆｒｏｍ  ａ  ｒｅｎｅｗａｂｌｅ  ｓｏｕｒｃｅ）、
再生可能エネルギー源からの残留油（ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｏｉｌ  ｆｒｏｍ  ａ  ｒｅｎｅｗａｂｌｅ  ｓｏｕｒｃｅ）、または
これらの組み合わせを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
さらにカーボンブラックの回収を含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
カーボンブラックの回収が、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）からカーボンブラックを分離するための濾過を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）が、粒子状物質の１乃至５，０００ミリグラム／Ｎｍ３を含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）が、粒子状物質の３０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満を含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）が、粒子状物質の１乃至５，０００ミリグラム／Ｎｍ３を含む、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
粒子状物質の少なくとも一部が、酸化触媒で酸化される、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
酸化触媒が、ＷＳＡ触媒である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
粒子状物質を、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）を通過させることによって、粒子状物質の少なくとも一部が、酸化される、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）が、酸化触媒を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
酸化触媒が、バナジウム、コバルト、モリブデン、マンガン、ナトリウム、カリウム、セシウム、白金、パラジウム、鉄、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
酸化触媒が、熱的に安定な基板上に支持されている、請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
熱的に安定な基板が、アルミナ、シリカ、クロミア、ジルコニア、タングステン、珪藻土、コージェライト、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）の前に、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中に存在する粒子状物質の総質量に基づいて、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）が、粒子状物質の９０重量％またはそれ以上を酸化する、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも粒子状物質の一部を、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から除去した後、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）が、３０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満の粒子状物質を含む、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）が、５０乃至６，０００ｐｐｍｖの二酸化硫黄を含む、請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
燃焼ガスを加熱することなく、湿式硫酸プロセスにおいて、硫黄酸化物を除去することを、さらに含む、請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
静電集塵機を用いて、同等の粒子状物質の低減が達成される方法と比較して、増大した熱効率で、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、硫黄酸化物が除去される、請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）が、１０乃至５０重量％の水、１０ミリグラム／Ｎｍ３未満の粒子状物質、および５０ｐｐｍｖ乃至１０重量％の二酸化硫黄を含む、請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
以下を含む、カーボンブラックプロセスモジュール（ｃａｒｂｏｎ  ｂｌａｃｋ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｍｏｄｕｌｅ）から、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中の粒子状物質を低減するためのシステムであって、
・還元排ガスを受け取り、そして、還元排ガスを燃焼して、粒子状物質を含む燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を生成するように構成された燃焼装置；および、
・燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を受け取り、そして、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から粒子状物質の少なくとも一部を、触媒酸化するように構成された、粒子状物質除去装置；
を含む、システム。
【請求項２５】
システムが、静電集塵機を含まない、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
粒子状物質除去装置が、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）を含む、請求項２４または２５に記載のシステム。
【請求項２７】
ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）が、酸化触媒を含む、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
酸化触媒が、ＷＳＡ触媒である、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
酸化触媒が、バナジウム、コバルト、モリブデン、マンガン、ナトリウム、カリウム、セシウム、白金、パラジウム、鉄、またはそれらの組み合わせを含む、請求項２７または２８に記載のシステム。
【請求項３０】
酸化触媒が、熱的に安定な基板上に支持されている、請求項２７乃至２９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３１】
熱的に安定な基板が、アルミナ、シリカ、クロミア、ジルコニア、タングステン、珪藻土、コージェライト、またはそれらの組み合わせを含む、請求項３０のシステム。
【請求項３２】
ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）の前に、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中に存在する粒子状物質の総質量に基づいて、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）が、粒子状物質の９０重量％またはそれ以上を除去する、請求項２６乃至３１のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の背景］
多くの金属精錬および化学プラントから排出される廃ガス（ｗａｓｔｅ  ｇａｓ）中、および、化石燃料の燃焼によって発電する発電所からの煙道ガス（ｆｌｕｅ  ｇａｓ）（たとえば、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ））中には、硫黄酸化物（たとえば、ＳＯ２）が存在する。
【０００２】
硫黄酸化物の大気中への排出に起因する大気汚染の制御は、ますます緊急になった。
排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、硫黄酸化物の除去のための追加的なインセンティブは、さもなければ、大気中への排出によって失われる硫黄の価値（ｓｕｌｆｕｒ  ｖａｌｕｅ）の回収である。
しかしながら、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）が含有する硫黄の量に対して、これらの排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は大量であるので、これらのガスから硫黄化合物の除去または回収することを高価にする。
また、硫黄元素および硫酸などの回収可能な硫黄から、最終的に得られる可能性のある副生成物は、基本的原材料として、実質的に無制限の市場を有するが、比較的低い値段で販売されている。
したがって、効率的かつ低コストの除去および回収プロセスが必要とされている。
【０００３】
米国およびどこの地域でも、カーボンブラックの製造に伴う、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、硫黄酸化物の量を制限するための立法努力が増している。
【０００４】
カーボンブラック（アセチレンブラック（ａｃｅｔｙｌｅｎｅ  ｂｌａｃｋ）、チャンネルブラック（ｃｈａｎｎｅｌ  ｂｌａｃｋ）、ファーネスブラック（ｆｕｒｎａｃｅ  ｂｌａｃｋ）、ランプブラック（ｌａｍｐ  ｂｌａｃｋ）、ガスブラック（ｇａｓ  ｂｌａｃｋ）、およびサーマルブラック（ｔｈｅｒｍａｌ  ｂｌａｃｋ）としても知られている）は、表面積／体積比が高い準結晶性炭素の一形態である。
カーボンブラックは、年間のトン数に基づいて、世界各地で製造される上位５０の工業用化学製品に含まれている。
２０１４年には、カーボンブラックの総生産量は、約１６，１４４，０００トン（メートル法）であった。
カーボンブラックの最も一般的な用途は、顔料（たとえば、プラスチック、塗料および、インクの）ならびにタイヤおよび他のゴム製品の補強用充填剤としてである。
【０００５】
カーボンブラックは、大きな炉内で、炭化水素（たとえば、芳香族炭化水素油、鉱物油、植物油、天然ガス、アセチレンなど）を、酸素で燃焼させることによって製造することができる。
炭化水素および空気の量を変化させることによって、炉の内部温度を変更することができ、製造されるカーボンブラックの粒子サイズおよび粒子結合の操作が可能になる。
たとえば、カーボンブラックの製造プロセスは、バーナーまたは燃焼チャンバーと、それに続く反応器を有する、炉反応器を採用することができる、カーボンブラックプロセスモジュール内で行うことができる。
【０００６】
炭化水素ガスまたは液体流（たとえば、天然ガス、液体炭化水素など）のような、燃焼ガス供給流を、空気または酸素などの酸化剤供給ガス流とともに、バーナー部分で燃焼させて、高温燃焼ガスを製造し、その後、炉の反応器部分に送ることができる。
炉の反応器部分では、炭化水素原料を高温の燃焼ガスに曝すことができる。
原料の一部は燃焼させることができ、残りは分解してカーボンブラック、水素および他の気体生成物を生成することができる。
【０００７】
次いで、反応生成物をクエンチすることができ、そして、得られたカーボンブラックおよび還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）混合物を、バッグコレクター（ｂａｇ  ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）または他のフィルターシステムに送ることができ、そこで、カーボンブラック含有物を、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）（また、テールガス（ｔａｉｌ  ｇａｓ）ともいう）から分離することができる。
回収されたカーボンブラックは、たとえば、粉砕および湿式造粒などによって、市販可能な製品に仕上げることができる。
次いで、乾燥したペレットは、乾燥機からバルク貯蔵庫または他の処理に送られることができる。
【０００８】
カーボンブラックプロセスモジュールにおいて生成された排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、適用可能な空気品質管理または要件の対象とすることもできる。
直接の換気以外に、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）の放出は、フレア（ｆｌａｒｅｓ）を使用して排出されてきた。
【０００９】
還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、可燃性ガス成分を含むことができ、これは、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を、エネルギー生産、熱回収、または焼却（ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ）（たとえば、さらなる燃焼）のために、バーナーまたはボイラーに送ることができることを意味する。
【００１０】
カーボンブラックの分離後および任意の後処理の前の、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）の組成は、製造されるカーボンブラックのグレードおよび他のプロセスパラメーターに応じて変化し得る。
カーボンブラック製造に由来する還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、下記の１またはそれ以上の組合せを含むことができる：
粒子状物質、
炭素酸化物（ＣＯおよびＣＯ２）、
硫黄化合物、
窒素化合物、
多環式有機物、
微量元素、および
他の成分。
なお、これらのいくつかは、米国環境保護庁によって、有害大気汚染物質（ＨＡＰ）として分類されている。したがって、環境規制は、カーボンブラック施設（ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ）から排出されるＳＯ２および他の成分の量の削減を必要とする。
今日まで、それらの排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を処理する、主要なカーボンブラック施設は、ＳＯ２のレベルを低下させるために、気体洗浄装置（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）を使用する。
【００１１】
気体洗浄装置（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）は、一般に，乾式気体洗浄装置（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）または湿式気体洗浄装置（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）に分類することができる。
ＳＯ２を含む多くのガスは、吸収材を含む乾燥気体洗浄装置（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）を使用して、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から除去することができる。
排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、除去すべき成分の化学的性質に適合した、１つまたは複数の吸収材で充填されたカートリッジを通過させることができる。
成分（たとえば、ＳＯ２）は、固体吸着剤との化学反応、または、その表面への吸着、次いで吸着された成分の酸化のいずれかによって、除去することができる。
【００１２】
一般に、固体と気体との間の反応は比較的遅く、そして、固体の利用可能な表面積によって制限される、非効率な反応速度論を有する。
また、得られた生成物のあるものは、出発材料の再生（吸収材料は、その表面が飽和した後には、交換しなければならないことを意味する）または、任意の除去された硫黄値の回収に容易に役立たない。
【００１３】
湿式気体洗浄装置（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）は、標的化合物または粒子状物質を、気体洗浄溶液と接触させることによって作用する。
使用される気体洗浄溶液は、標的成分の特性に依存し、そして、たとえば、水（たとえば、粒子状物質の場合）または特定の化合物を特異的に標的とする試薬の溶液を含むことができる。
【００１４】
湿式気体洗浄装置（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）では、たとえば、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）流を気体洗浄溶液を用いて吹き付け、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）流を、気体洗浄溶液のプールを通過させ、またはある他の接触方法によって、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）流を、気体洗浄溶液と接触させるために導入することができる。
標的成分の除去効率は、湿式気体洗浄装置（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）内の滞留時間を長くすることによって、または気体洗浄（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）溶液の表面積を増加させることによって（たとえば、スプレーノズル、充填塔（ｐａｃｋｅｄ  ｔｏｗｅｒ）またはアスピレーターの使用によって）改善することができる。
湿式気体洗浄装置（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）の多様性（ｖｅｒｓａｔｉｌｉｔｙ）は、気体洗浄溶液と排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）流との良好な接触を提供するように設計することができる、多数の構成でそれらを構築することを可能にする。
得られた気体洗浄溶液（たとえば、その中に捕捉された標的成分を含む）は、通常、任意の最終的な排出または再使用の前に処理される必要がある。
【００１５】
湿式吸収プロセス（たとえば、湿式気体洗浄）は、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）が実質的に冷却され、そして、水で飽和するという共通の欠点を有する。
この排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）の冷却は、大気への排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）の分散のための追加的な所要電力（ｐｏｗｅｒ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ）のために、プロセスの全体的な効率を低下させる可能性がある。
さらに、周辺環境における汚染物質を含む蒸発水の、付随する凝縮および析出、ならびにプラントの煙突（ｐｌａｎｔ  ｓｔａｃｋ）から放出する際の煙柱（ｐｌｕｍｅｓ）の一般的な形成は、重大な問題を引き起こす可能性がある。
【００１６】
また、ＳＯ２除去の場合には、水溶液からの、溶解した吸収剤および硫黄価値の経済的かつ効率的な回収を試みる場合に、困難が生じる可能性がある。
さらに、不十分に維持された気体洗浄装置（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）（たとえば、十分に洗浄されていない気体洗浄装置）は、病原細菌を拡散する可能性を有する。
たとえば、ノルウェーのレジオネラ（Ｌｅｇｉｏｎｎａｉｒｅｓ）病が２００５年に発生し、１０人の死者と５０人以上の感染症を引き起こした原因は、感染した少数の気体洗浄装置（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）に遡った。
【００１７】
湿式硫酸（ＷＳＡ）システムのような気体洗浄のための代替方法は、硫黄濃度および粒子状物質に対する操作の感度のために、工業および製造システムではあまり広く実施されていないが、通常、鉱業および発電所の操作において、統合されて（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ）見いだされる。
【００１８】
ＷＳＡシステムは、通常、操作上および経済上の理由から、カーボンブラックプロセスで従来から見られるものよりも一桁以上大きい硫黄酸化物の濃度で作動する。
さらに、硫黄酸化物の硫酸への変換のために、ＷＳＡシステムで使用される触媒は、燃焼された排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）流中の粒子状物質による、化学的被毒作用、機械的阻害、および熱分解による失活に対して極めて敏感である。
【００１９】
したがって、実際の設置とは独立して、すべてのＷＳＡシステムは、粒子状物質を除去するために、静電集塵装置（ＥＳＰ）と一体化する。
ＥＳＰを使用すると、微粒子除去のためのガス流の冷却とそれに続く触媒による変換のためのガス流の加熱により、システムの熱力学的効率の著しい低下を齎す。
さらに、ＥＳＰの運用コスト（電力、圧力低下、流量）は、コスト制限がかかる可能性がある。
【００２０】
湿式気体洗浄装置（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）および従来のＷＳＡシステムは、カーボンブラック製造プロセス由来の排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、ＳＯ２を除去するためには、推奨されない。
これは、カーボンブラックプロセス由来の排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）が、低いレベルの硫黄と、粒子状物質および水分の高いレベルを有するためである。
このように、既存の解決策の前述の欠点の少なくともいくつかを克服または緩和する、カーボンブラック製造中に生成された排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を気体洗浄するための経済的かつ商業的に実行可能な方法およびシステムが望まれている。
本明細書で論じる方法およびシステムは、これらおよび他のニーズに対処する。
【００２１】
概要
【００２２】
本明細書に具現化されそして、広く開示されているように、開示されている方法及びシステムの目的に従えば、開示される主題は、プロセス排ガス、特にカーボンブラック製造プロセスから生じる排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、粒子状物質を低減するための方法およびシステムに関する。
開示される主題は、さらに、ＷＳＡプロセスを使用して処理されるべきカーボンブラックのプロセス排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中の粒子状物質を低減するための方法およびシステムに関する。
【００２３】
いくつかの実施例では、開示された方法は、カーボンブラックプロセスにおいて、炭化水素からカーボンブラックを製造することを含むことができる。
いくつかの実施例では、カーボンブラックの製造は、炭化水素の不完全燃焼を含むことができる。
いくつかの実施例では、カーボンブラックの製造は炭化水素の熱分解を含むことができる。
したがって、炭化水素の熱分解または炭化水素の不完全燃焼によっても、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）もまた、製造することができる。
カーボンブラックプロセスで得られた排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、たとえば、燃焼により酸化され得る、１つまたはそれ以上の成分を含み得、そして、従って本明細書では、還元排ガス「ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ」とも呼ばれる。
【００２４】
適切な炭化水素の例としては、
重質蒸留油（ｈｅａｖｙ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ  ｏｉｌ）；
重残留油（ｈｅａｖｙ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｏｉｌ）；
真空蒸留油（ｖａｃｕｕｍ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ  ｏｉｌ）；
重真空油（ｈｅａｖｙ  ｖａｃｕｕｍ  ｏｉｌ）；
流動接触分解装置蒸留油（ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ  ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｃｒａｃｋｅｒ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ  ｏｉｌ）；
流動接触分解装置の残留油（ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ  ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｃｒａｃｋｅｒ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｏｉｌ）；
石炭ガス化または蒸留からの蒸留油、残留油またはタール油（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ，  ｒｅｓｉｄｕａｌ，  ｏｒ  ｔａｒ  ｏｉｌｓ  ｆｒｏｍ  ｃｏａｌ  ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｒ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）；
スチームクラッキングまたはポリマー反応蒸留プロセスからの蒸留油、残留油またはタール油（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ，  ｒｅｓｉｄｕａｌ，  ｏｒ  ｔａｒ  ｏｉｌｓ  ｆｒｏｍ  ｓｔｅａｍ  ｃｒａｃｋｉｎｇ  ｏｒ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）；
他の硫黄含有、濃縮性炭化水素ガスまたは残留重油（ｏｔｈｅｒ  ｓｕｌｆｕｒ−ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ，  ｃｏｎｄｅｎｓａｂｌｅ，  ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  ｇａｓｅｓ  ｏｒ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｈｅａｖｙ  ｏｉｌ）；
生物学的または再生可能な供給源からの蒸留物、燃料、または残留油（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ，  ｆｕｅｌ，  ｏｒ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｏｉｌｓ  ｆｒｏｍ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｏｒ  ｒｅｎｅｗａｂｌｅ  ｓｏｕｒｃｅｓ）；
芳香族炭化水素油（ａｒｏｍａｔｉｃ  ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  ｏｉｌ）、鉱油（ｍｉｎｅｒａｌ  ｏｉｌ）、
植物油（ｖｅｇｅｔａｂｌｅ  ｏｉｌ）、
天然ガス、
アセチレン、または
それらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。
【００２５】
いくつかの実施例では、開示された方法は、カーボンブラックを回収することをさらに含むことができる。カーボンブラックの回収は、たとえば、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）からカーボンブラックを分離するための濾過を含み得る。
【００２６】
いくつかの実施例では、カーボンブラックプロセス由来の還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、粒子状物質、硫黄酸化物の前駆体、窒素酸化物の前駆体、またはそれらの組み合わせを含むことができる。
還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、たとえば、１〜５，０００ミリグラム／Ｎｍ３の粒子状物質を含むことができる。
【００２７】
本明細書で使用される、単位「ミリグラム／Ｎｍ3」は、他に示さない場合に、標準（通常の「Ｎ」）の条件（１０１．３２５ｋＰａで、２５℃）下での立方メートルにおける、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）の単位体積当たりの粒子状物質の質量（ミリグラム）を示す。
【００２８】
本発明による方法は、いくつかの実施例では、カーボンブラックプロセス由来の還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、粒子状物質の少なくとも一部を除去することをさらに含むことができる。
【００２９】
本開示によれば、カーボンブラックプロセス由来の排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から，粒子状物質を低減することは、特に、
排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を燃焼し、それにより、粒子状物質を含む燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を製造すること；
粒子状物質の少なくとも一部を触媒により酸化し、それによって、酸化触媒を含むガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）を使用して、燃焼させた排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、粒子状物質の少なくとも一部を除去すること、
を含むことができる。
【００３０】
したがって、いくつかの実施例では、開示された方法は、カーボンブラックプロセス由来の還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を利用することができる。開示された方法では、カーボンブラックプロセス（モジュール）由来の還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、次いで、燃焼させられ、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を生成することができる。
燃焼された排ガス（ｃｏｎｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、粒子状物質、および、所望により、硫黄酸化物、窒素酸化物、またはそれらの組み合わせのような他の物質を含むことができる。
いくつかの実施例では、燃焼させた排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、１〜５，０００ミリグラム／Ｎｍ３の粒子状物質を含むことができる。
【００３１】
いくつかの実施例では、開示された方法は、酸化触媒を使用して、燃焼させた排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、粒子状物質の少なくとも一部を除去することを含むことができる。触媒酸化は、十分な量の過剰酸素の存在下で行われる。
酸化触媒は、ＷＳＡ反応器に接続された別個の容器または、ＷＳＡ反応器の一部または段階（ｓｔａｇｅ）であり得る、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）中に存在し得る。
酸化触媒は、ＷＳＡプロセスで典型的に使用されるような触媒であってもよい。
【００３２】
適切な酸化触媒の例には、バナジウム、コバルト、モリブデン、マンガン、ナトリウム、カリウム、セシウム、白金、パラジウム、鉄、またはそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）は、いくつかの実施例では、酸化触媒を担持することができる熱的に安定な基板をさらに含むことができる。
好適な熱安定性の基板の例には、アルミナ、シリカ、クロミア、ジルコニア、タングステン、珪藻土、コージェライト（ｃｏｒｄｉｅｒｉｔｅ）、またはそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施例では、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）は、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）前の燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中に存在する、粒子状物質の総質量に基づいて、９０重量％またはそれ以上の粒子状物質を、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から除去することができる。
【００３３】
いくつかの実施例では、粒子状物質の少なくとも一部が、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から除去された後、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、３０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満の粒子状物質を含むことができる。
粒子状物質のこのような比較的低い濃度のために、粒子状物質の少なくとも一部が除去された燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、ＷＳＡプロセスにおいて、効果的に処理することができる。
【００３４】
カーボンブラックプロセスモジュールの排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、粒子状物質を低減するためのシステムもまた、本明細書に開示されている。
開示されたシステムは、所望により、カーボンブラックプロセスモジュールを含むことができる。
いくつかの実施例では、開示されたシステムは、カーボンブラックプロセスモジュールから、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を受け取り、そして、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を燃焼させて、粒子状物質を含む燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を生成するように構成された燃焼装置を含むことができる。
【００３５】
既に上述したように、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、粒子状物質に加えて、たとえば、硫黄酸化物、窒素酸化物、またはそれらの組み合わせをさらに含むことができる。
【００３６】
いくつかの実施例では、開示されたシステムは、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を受け取り、そして、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から粒子状物質の少なくとも一部を触媒酸化によって除去するように構成された、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）のような、粒子状物質除去装置をさらに備えることができる。
【００３７】
開示されたシステムはまた、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）が、それを通って、カーボンブラックプロセスモジュールから燃焼装置に、そして、燃焼装置から粒子状物質除去装置（たとえば、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ））に送られる導管を備えることができる。
【００３８】
さらなる利点は、以下の説明の一部に記載されるか、または以下に記載される態様の実施によって学習され得る。
以下に説明する利点は、添付の特許請求の範囲に特に指摘された要素および組み合わせによって実現され、そして、達成されるであろう。
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明の両者とも、例示的で説明的なものに過ぎず、限定的ではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成し、以下に記載されるいくつかの態様を示す。
【図１】図１は、標準的な湿式硫酸（ＷＳＡ）ＳＮＯＸプロセスの概略図を示す。静電集塵装置（ＥＳＰ）が示されている。
【図２】図２は、本明細書で説明する例示的なシステムの概略ブロック図を示す。
【図３】図３は、本明細書で説明される別の例示的なシステムの概略ブロック図を示す。
【図４】図４は、ＷＳＡ設備を実施する場合の、カーボンブラックプロセスにおける効率改善を示すグラフである。
【００４０】
発明の詳細な説明
本明細書に記載の方法およびシステムは、開示された主題の特定の態様の以下の詳細な説明、およびそこに含まれる実施例および図面を参照することによって、より容易に理解され得る。
【００４１】
本発明の方法およびシステムが開示および説明される前に、以下に記載される態様は特定の方法または特定のシステムに限定されず、したがって、当然ながら変更され得ることが理解されるべきである。
本明細書で使用される用語は、特定の態様を説明する目的だけのためであり、そして、限定することを意図するものではないことも理解されたい。
【００４２】
また、本明細書を通して、様々な刊行物が引用されている。これらの刊行物の開示は、全体として、開示された事項が関係する技術水準を、より完全に説明するために、参照により本明細書に組み込まれる。
そこで開示された参考文献もまた、その参照が依拠されている文章で論じられている、それらに含まれる材料についても、本明細書中に個別にかつ具体的に参照により組み込まれる。
【００４３】
定義
本明細書および添付の特許請求の範囲において、以下の意味を有すると定義される、いくつかの用語が参照される。
【００４４】
本明細書の説明および特許請求の範囲を通して、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」などのこの単語の他の形態は、包含することを意味するが、これに限定するものではなく、たとえば、他の添加物、成分、整数、またはステップを排除することを意図するものではない。
【００４５】
明細書および添付の特許請求の範囲に使用されているように、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈上、他を明確に指示しない限り、複数の対象を含む。
したがって、たとえば、「ａ」「組成物」の参照は、２つまたはそれ以上のそのような組成物の混合物を含み、「ｔｈｅ」「化合物」の参照は、２つまたはそれ以上のそのような化合物の混合物を含み、「ａｎ」「試薬」の参照は、２つまたはそれ以上のそのような試薬の混合物等が含まれる。
【００４６】
「ｐｐｍｖ」として提供される全ての値は、水を含まず、および無酸素（０体積％のＨ２ＯおよびＯ２）の、０℃での対照条件に対して算出した、百万分の一のオーダーでの体積分率として定義される。
【００４７】
本明細書で使用される、「カーボンブラックプロセス」は、カーボンブラック（ＣＢ）の製造のための任意のプロセスを意味する。
【００４８】
本明細書で使用される、「ＷＳＡ」または「湿式硫酸（ｗｅｔ  ｓｕｌｆｕｒｉｃ  ａｃｉｄ）」プロセスは、湿式ガス流から、ＳＯ２が、触媒的に、ＳＯ３に変換され、そして、そのＳＯ３が、次のステップで除去される、任意のプロセスを意味する。
この除去は、必ずしも必要ではないが、好ましくは、濃縮温度まで低下させることによって、硫酸として、行われる。
【００４９】
本明細書で使用される、「ＷＳＡ触媒」は、ＷＳＡプロセスで使用するのに適した任意の触媒である。
これらの触媒は、通常、多孔性の熱的に安定な担体材料上のバナジウムベースの触媒であるが、必ずしもそうである必要はない。
さらなる成分を添加することにより、活性成分の融解温度を低下させることができ、すなわち、作動温度を低下させることができる。
たとえば、ＷＳＡ触媒は、ナトリウム、カリウムおよびセシウムのような、１つまたは複数の任意の金属と酸化バナジウムであり得る。
【００５０】
「ＰＭ」または「粒子状物質」とは、その性質または起源とは独立して、乾燥ベースの、選別方法（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）ＥＮ１３２８４（「固定発生源排出：ダストの流量範囲質量濃度の測定」）（“Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ：  Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｆｌｏｗ  Ｒａｎｇｅ  Ｍａｓｓ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｄｕｓｔ”）で使用される、濾過温度またはそれ以上で濃縮する任意の物質を意味する。
【００５１】
「炭素質粒子状物質」とは、主に、たとえば、粒子状物質の総質量を基準にして、少なくとも９０重量％、または少なくとも９２重量％、または少なくとも９４重量％、または少なくとも９６重量％、または少なくとも９８重量％の炭素のような、炭素を含有する粒子状物質を意味する。
粒子状物質の炭素含有量は、燃焼元素分析などの当該技術分野で公知の方法によって測定することができる。
【００５２】
「スパイキング（ｓｐｉｋｉｎｇ）」とは、プロセス条件をシミュレートするために、供給ガス成分の人工的な増加を意味する。
スパイキングは、添加される成分とプロセスガスの適切な混合に焦点を当て、そして、システムに追加の成分（不純物）の添加を避けるべきである。
【００５３】
本明細書で使用される、「還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）」は、たとえば燃焼によって、酸化され得る排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を指す。
ここで、その例が添付の実施例および図面に示される、開示された材料、化合物、組成
物、物品および方法の具体的な態様に、詳細に言及する。
【００５４】
方法
【００５５】
カーボンブラックプロセス
本明細書では、カーボンブラックプロセス由来の排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）の粒子状物質の含有量を低減する方法が開示される。
本明細書に開示された方法は、たとえば、カーボンブラックプロセスにおける、炭化水素由来の、カーボンブラックおよび還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を生成することを含むことができる。
カーボンブラックおよび還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、当技術分野で公知の任意の方法によって製造することができる。
カーボンブラックプロセスは、たとえば、カーボンブラックプロセスモジュール内で行うことができる。
カーボンブラックは、たとえば、制御された条件下での、不完全燃焼または気体または液体の炭化水素の熱分解によって製造することができる。
【００５６】
カーボンブラックの製造のための不完全燃焼法は、たとえば、油炉法（ｏｉｌ  ｆｕｒｎａｃｅ  ｍｅｔｈｏｄｓ）、ランプブラック法（ｌａｍｐｂｌａｃｋ  ｍｅｔｈｏｄｓ）、チャネル法（ｃｈａｎｎｅｌ  ｍｅｔｈｏｄｓ）、およびガス炉法（ｇａｓ  ｆｕｒｎａｃｅ  ｍｅｔｈｏｄｓ）を含む。
熱分解法としては、たとえば、アセチレン分解法および天然ガス熱分解法が挙げられる。反応温度および／または時間は、異なる粒径および構造を有するカーボンブラックを製造するために、調整することができる。これらの調節はまた、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）の組成に影響を及ぼし得る。
【００５７】
いくつかの実施例では、カーボンブラックの製造は、炭化水素の不完全燃焼を含むことができる。
いくつかの実施例では、カーボンブラックの製造は炭化水素の熱分解を含むことができる。
適切な炭化水素の例としては、
重質蒸留油（ｈｅａｖｙ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ  ｏｉｌ）；
重残留油（ｈｅａｖｙ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｏｉｌ）；
真空蒸留油（ｖａｃｕｕｍ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ  ｏｉｌ）；
重真空油（ｈｅａｖｙ  ｖａｃｕｕｍ  ｏｉｌ）；
流動接触分解装置蒸留油（ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ  ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｃｒａｃｋｅｒ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ  ｏｉｌ）；
流動接触分解装置の残留油（ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ  ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｃｒａｃｋｅｒ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｏｉｌ）；
石炭ガス化または蒸留からの蒸留油、残留油またはタール油（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ，  ｒｅｓｉｄｕａｌ，  ｏｒ  ｔａｒ  ｏｉｌｓ  ｆｒｏｍ  ｃｏａｌ  ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｒ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）；
スチームクラッキングまたはポリマー反応蒸留プロセスからの蒸留油、残留油またはタール油（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ，  ｒｅｓｉｄｕａｌ，  ｏｒ  ｔａｒ  ｏｉｌｓ  ｆｒｏｍ  ｓｔｅａｍ  ｃｒａｃｋｉｎｇ  ｏｒ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）；
他の硫黄含有、濃縮性炭化水素ガスまたは残留重油（ｏｔｈｅｒ  ｓｕｌｆｕｒ−ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ，  ｃｏｎｄｅｎｓａｂｌｅ，  ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  ｇａｓｅｓ  ｏｒ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｈｅａｖｙ  ｏｉｌ）；
生物学的または再生可能な供給源からの蒸留物、燃料、または残留油（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ，  ｆｕｅｌ，  ｏｒ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｏｉｌｓ  ｆｒｏｍ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｏｒ  ｒｅｎｅｗａｂｌｅ  ｓｏｕｒｃｅｓ）；または
それらの組み合わせ、を含むが、これらに限定されない。
いくつかの実施例では、開示された方法は、カーボンブラックを回収することをさらに含むことができる。
カーボンブラックは、当該技術分野で公知の任意の方法によって回収することができる。
いくつかの実施例では、カーボンブラックを回収することは、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）からカーボンブラックを分離するために濾過することを含むことができる。
適切なフィルターの例は、たとえば、バッグフィルター（ｂａｇ  ｆｉｌｔｅｒｓ）およびセラミックフィルターを含むことができる。
本発明によれば、カーボンブラックの回収は、特に、以下に述べるように、（分離された）排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）のさらなる処理の前に行うことができる。
【００５８】
還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）
【００５９】
カーボンブラックプロセス由来の還元排ガスは、一般に粒子状物質を含む。還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中にさらに含まれていてもよい、さらなる成分としては、それらに限定されず、たとえば、水、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、アンモニアおよび／またはシアン化水素のような窒素酸化物の前駆体、硫化カルボニル、二硫化炭素および／または硫化水素のような硫黄酸化物の前駆体、二酸化硫黄、三酸化硫黄、一酸化窒素、二酸化窒素またはそれらの組み合わせを含む。
【００６０】
したがって、カーボンブラックプロセスから放出される有害大気汚染物質（ＨＡＰ）（たとえば、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中の）は、たとえば、還元硫黄化合物を含むことができる。
米国環境保護庁によると、カーボンブラックプロセスから放出される４つの主要なＨＡＰｓ；二硫化炭素、硫化カルボニル、硫化水素、およびシアン化水素がある。
本明細書で使用される場合、カーボンブラックプロセスの排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）と呼ぶことができ、そして、他の物質の中でも、粒子状物質および硫黄酸化物の前駆体（たとえば、二硫化炭素、硫化カルボニル、および硫化水素）を含むことができる。
【００６１】
いくつかの実施例では、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、１ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上の粒子状物質（たとえば、２ミリグラム／Ｎｍ３以上；３ミリグラム／Ｎｍ３以上；４ミリグラム／Ｎｍ３以上；５ミリグラム／Ｎｍ３以上、１０ミリグラム／Ｎｍ３以上、２０ミリグラム／Ｎｍ３以上、３０ミリグラム／Ｎｍ３以上、４０ミリグラム／Ｎｍ３以上、５０ミリグラム／Ｎｍ３以上、１００ミリグラム／Ｎｍ３以上、１５０ミリグラム／Ｎｍ３以上、２００ミリグラム／Ｎｍ３以上、２５０ミリグラム／Ｎｍ３以上、３００ミリグラム／Ｎｍ３以上、３５０ミリグラム／Ｎｍ３以上、４００ミリグラム／Ｎｍ３以上、４５０ミリグラム／Ｎｍ３以上、５００ミリグラム／Ｎｍ３以上、６００ミリグラム／Ｎｍ３以上、７００ミリグラム／Ｎｍ３以上、８００ミリグラム／Ｎｍ３以上、９００ミリグラム／Ｎｍ３以上、１，０００ミリグラム／Ｎｍ３以上；１５００ミリグラム／Ｎｍ３以上、２，０００ミリグラム／Ｎｍ３以上、２，５００ミリグラム／Ｎｍ３以上、３，０００ミリグラム／Ｎｍ３以上、３，５００ミリグラム／Ｎｍ３以上、４，０００ミリグラム／Ｎｍ３以上、または４，５００ミリグラム／Ｎｍ３以上）を含むことができる。
【００６２】
還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、いくつかの実施例では、５，０００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満の粒子状物質（たとえば、４，５００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；４，０００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；３，５００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；３，０００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；２，５００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；２，０００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；１，５００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；１，０００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；９００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；８００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、７００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、６００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、５００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、４５０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、４００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、３５０ミリグラム／Ｎｍ３または３００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；２５０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；２００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；１５０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；１００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；５０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；４０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、３０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、２０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、１０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、５ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、４ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、３ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；２ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；または１ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満）を含むことができる。還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中の粒子状物質の量は、上記の最小値のいずれかから上記の最大値のいずれかまでの範囲であり得る。
【００６３】
たとえば、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、粒子状物質の１〜５，０００ミリグラム／Ｎｍ３（たとえば、１ミリグラム／Ｎｍ３〜２，５００ミリグラム／Ｎｍ３、２，５００ミリグラム／Ｎｍ３〜５，０００ミリグラム／Ｎｍ３、１ミリグラム／Ｎｍ３〜１，０００ミリグラム／Ｎｍ３、１，０００ミリグラム／Ｎｍ３〜２，０００ミリグラム／Ｎｍ３、２，０００ミリグラム／Ｎｍ３〜３，０００ミリグラム／Ｎｍ３、３，０００ミリグラム／Ｎｍ３〜４，０００ミリグラム／Ｎｍ３、４，０００ミリグラム／Ｎｍ３〜５，０００ミリグラム／Ｎｍ３、または１００ミリグラム／Ｎｍ３〜４，０００ミリグラム／Ｎｍ３）を含むことができる。
【００６４】
全体で使用されているように、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中の粒子状物質の量は、欧州方法ＥＮ１３２８４（「固定発生源排出：ダストの流量範囲質量濃度の測定」）（“Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ：  Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｆｌｏｗ  Ｒａｎｇｅ  Ｍａｓｓ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｄｕｓｔ”）を使用して、乾燥ベースで測定することができる。
【００６５】
粒子状物質について、本明細書に記載されている値は、特に、炭素質粒子状物質であり得、記載された値が炭素質粒子状物質にも同様に適用できることを理解されたい。
開示された方法は、場合によっては、燃焼前に、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、粒子状物質の少なくとも一部を除去することを含むことができる。粒子状物質の少なくとも一部は、たとえば、機械的濾過または当該分野で公知の他の方法によって、還元排気ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から除去することができる。
【００６６】
燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）
【００６７】
開示された方法では、カーボンブラックプロセス由来の還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を燃焼させて、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を生成することができる。
この燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、他の物質の中でも、粒子状物質、二酸化硫黄、および水を含むことができる。
還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を燃焼させると、たとえば、硫黄酸化物の前駆体を硫黄酸化物に転化させることができる。
言い換えれば、いくつかの実施例では、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、粒子状物質、硫黄酸化物、水、またはそれらの組み合わせを含むことができる。
【００６８】
いくつかの実施例では、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、１ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上の粒子状物質（たとえば、２ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上；３ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上；４ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上；５ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、１０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、２０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、３０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、４０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、５０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、１００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、１５０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、２００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、２５０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、３００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、３５０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、４００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、４５０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、５００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、６００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、７００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、８００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、９００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、１，０００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上；１，５００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、２，０００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、２，５００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、３，０００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、３，５００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、４，０００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、または４，５００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上）を含むことができる。
【００６９】
燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、いくつかの実施例では、５，０００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満の粒子状物質（たとえば、４，５００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；４，０００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；３，５００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；３，０００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；２，５００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；２，０００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；１，５００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；１，０００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；９００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；８００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、７００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、６００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、５００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、４５０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、４００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、３５０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、３００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；２５０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；２００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；１５０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；１００ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；５０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；４０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、３０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、２０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、１０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、５ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、４ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、３ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；２ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満；または１ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満）を含むことができる。
燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中の粒子状物質の量は、上記の最小値のいずれかから上記の最大値のいずれかまでの範囲であり得る。
【００７０】
たとえば、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、粒子状物質の１〜５，０００ミリグラム／Ｎｍ３（たとえば、１ミリグラム／Ｎｍ３〜２，５００ミリグラム／Ｎｍ３、２，５００ミリグラム／Ｎｍ３〜５，０００ミリグラム／Ｎｍ３、１ミリグラム／Ｎｍ３〜１，０００ミリグラム／Ｎｍ３、１，０００ミリグラム／Ｎｍ３〜２，０００ミリグラム／Ｎｍ３、２，０００ミリグラム／Ｎｍ３〜３，０００ミリグラム／Ｎｍ３、３，０００ミリグラム／Ｎｍ３〜４，０００ミリグラム／Ｎｍ３、４，０００ミリグラム／Ｎｍ３〜５，０００ミリグラム／Ｎｍ３、または１００ミリグラム／Ｎｍ３〜４，０００ミリグラム／Ｎｍ３）を含むことができる。
全体で使用されているように、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中の粒子状物質の量は、選別方法（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）ＥＮ１３２８４（「固定発生源排出：ダストの流量範囲質量濃度の測定」）（“Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ：  Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｆｌｏｗ  Ｒａｎｇｅ  Ｍａｓｓ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｄｕｓｔ”）を使用して、乾燥ベースで測定することができる。
【００７１】
いくつかの実施例では、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、二酸化硫黄を含むことができる。
燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、たとえば、５０ｐｐｍｖまたはそれ以上の二酸化硫黄（たとえば、５０ｐｐｍｖまたはそれ以上、１００ｐｐｍｖまたはそれ以上、１５０ｐｐｍｖまたはそれ以上、２００ｐｐｍｖまたはそれ以上、２５０ｐｐｍｖまたはそれ以上、３００ｐｐｍｖまたはそれ以上、３５０ｐｐｍｖまたはそれ以上、４００ｐｐｍｖまたはそれ以上、４５０ｐｐｍｖまたはそれ以上、５００ｐｐｍｖまたはそれ以上、６００ｐｐｍｖまたはそれ以上、７００ｐｐｍｖまたはそれ以上、８００ｐｐｍｖまたはそれ以上、９００ｐｐｍｖまたはそれ以上、１，０００ｐｐｍｖまたはそれ以上、１，５００ｐｐｍｖまたはそれ以上、２，０００ｐｐｍｖまたはそれ以上、２，５００ｐｐｍｖまたはそれ以上、３，０００ｐｐｍｖまたはそれ以上、３，５００ｐｐｍｖまたはそれ以上、４，０００ｐｐｍｖまたはそれ以上、４，５００ｐｐｍｖまたはそれ以上、５，０００ｐｐｍｖまたはそれ以上、または５，５００ｐｐｍｖまたはそれ以上）を含むことができる。
【００７２】
いくつかの実施例では、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、６，０００ｐｐｍｖまたはそれ未満の二酸化硫黄（たとえば、５，５００ｐｐｍｖまたはそれ未満、５，０００ｐｐｍｖまたはそれ未満、４，５００ｐｐｍｖまたはそれ未満、４，０００ｐｐｍｖまたはそれ未満、３，５００ｐｐｍｖまたはそれ未満、３，０００ｐｐｍｖまたはそれ未満、２，５００ｐｐｍｖまたはそれ未満、２，０００ｐｐｍｖまたはそれ未満、１，５００ｐｐｍｖまたはそれ未満、１，０００ｐｐｍｖまたはそれ未満、９００ｐｐｍｖまたはそれ未満、８００ｐｐｍｖまたはそれ未満、７００ｐｐｍｖまたはそれ未満、６００ｐｐｍｖまたはそれ未満、５００ｐｐｍｖまたはそれ未満、４５０ｐｐｍｖまたはそれ未満、４００ｐｐｍｖまたはそれ未満、３５０ｐｐｍｖまたはそれ未満、３００ｐｐｍｖまたはそれ未満、２５０ｐｐｍｖまたはそれ未満、２００ｐｐｍｖまたはそれ未満、１５０ｐｐｍｖまたはそれ未満、または１００ｐｐｍｖまたはそれ未満）を含むことができる。
【００７３】
燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中の二酸化硫黄の量は、上記の最小値のいずれかから，上記最大値のいずれかまでの任意の範囲であることができる。
たとえば、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、５０ｐｐｍｖ〜６，０００ｐｐｍｖの二酸化硫黄（たとえば、５０〜４，０００ｐｐｍｖ；３，０００ｐｐｍｖ〜６，０００ｐｐｍｖ；５０ｐｐｍｖ〜１，０００ｐｐｍｖ；１，０００ｐｐｍｖ〜３，０００ｐｐｍｖ；１００ｐｐｍｖ〜３，０００ｐｐｍｖ；３，０００ｐｐｍｖ〜４，０００ｐｐｍｖ；２００ｐｐｍｖ〜２，０００ｐｐｍｖ；５，０００ｐｐｍｖ〜６，０００ｐｐｍｖ；または５００ｐｐｍｖ〜５，５００ｐｐｍｖ）を含むことができる
【００７４】
いくつかの実施例では、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中の二酸化硫黄の量は、５０ｐｐｍｖ〜１０重量％を含むことができる。
たとえば、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、５０ｐｐｍｖ〜１，０００ｐｐｍｖ、５００ｐｐｍｖ〜２，０００ｐｐｍｖ、１重量％〜１０重量％、２重量％〜６重量％、３重量％〜４重量％、または５重量％〜１０重量％のＳＯ２を含むことができる。
【００７５】
全体を通して使用されるように、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中の成分の濃度（ｐｐｍｖ）は、０％のＯ２で乾燥ベースで与えられる。
【００７６】
いくつかの実施例では、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中の水の量は、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）の総質量に基づいて、１０重量％〜５０重量％で含むことができる。
たとえば、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中の水の量は、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）の総質量に基づいて、１０重量％〜２５重量％、２５重量％〜５０重量％、２０重量％〜４０重量％、または３０重量％〜５０重量％の水であってもよい。
【００７７】
酸化触媒
いくつかの実施例において、開示された方法は、酸化触媒を用いて、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、粒子状物質の少なくとも一部を除去することを、さらに含むことができる。
触媒酸化は、少なくとも一部の炭素質粒子状物質を、ガス状の物質に変換を引き起こすことができ、それによって、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中の粒子状物質の量を減少させることができる。
酸化触媒は、ＷＳＡプロセスにおいて、典型的に、使用されるものなどであってもよい。
開示された方法およびシステムにおいて、酸化触媒の存在する場所は、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）、と呼ばれるものの中に見出すことができ、それは、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中における、特に、炭素質粒子状物質のような、粒子状物質の量を減少させるのに使用される酸化触媒を含有する、開示されたシステムの任意の容器または一部である。
【００７８】
ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）は、接続されているけれども、ＷＳＡ反応器またはＷＳＡ反応器自体の最初の部分または段階（ｓｔａｇｅ）とは別個の容器とすることができる。
開示された方法において、たとえば、炭素質粒子状物質のような粒子状物質は、粒子状物質を、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）（または、ガードベッド中に含まれるか、または、異なる方法で提供されてもよい、酸化触媒）を通過させ、そして、粒子状物質の少なくとも一部を酸化させ、ガス状生成物にすることによって、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から除去することができる。
【００７９】
また、開示された方法およびシステムでは、ＷＳＡプロセスによる排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）の処理のために必要とされる、粒子状物質の十分に低いレベルに到達するために、静電集塵機（ＥＳＰ）を使用する必要はない。
したがって、静電集塵機（ＥＳＰ）は、原則として、本発明の方法の任意の段階で、粒子状物質を除去するために使用されない。
【００８０】
従来のＷＳＡシステムは、触媒失活を防止するために、ＥＳＰを必要とするので、これは予想外で、かつ良好な結果である。
ＷＳＡシステムが使用されてきた他の製造プロセスのように、カーボンブラックプロセスは、炭素質粒子状物質の高いレベルを有する排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を生成し、そして、当業者は、そのような物質は、ＷＳＡプロセスの下流で使用される酸化触媒と干渉しないように、ＥＳＰを用いて除去する必要があり、そうでなければ、ＳＯ２の変換プロセスに影響することを、通常、予期する。
【００８１】
しかし、予想外に、カーボンブラックプロセスで製造される粒子状物質のかなりの割合が、炭素質粒子状物質であるため、たとえば、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）に含まれる酸化触媒は、カーボンブラックプロセスと組み合わせて、一部、使用することができる。
ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）を使用することによって、ＥＳＰを除外することは、顕著な熱力学的効率の節約を提供する。
たとえば、ＥＳＰの動作温度に到達するための過剰な冷却、そして、硫黄酸化物の触媒変換温度に到達するための再加熱を除去することによって、少なくとも４８％の熱効率の改善をすることができ、そして、ガス流の加熱および冷却のための方法及びシステムに応じて、大幅に大きくなる可能性がある。
【００８２】
熱効率の改善は、実質的に、同等の粒子状物質の低減が、静電集塵機を用いて達成される、方法との比較に基づくことができる。
したがって、開示されている方法は、粒子状物質の少なくとも一部が、ＷＳＡプロセスにおける触媒酸化により除去される、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）の処理を、さらに含むことができる。
ＥＳＰを必要としない、開示された方法によれば、硫黄酸化物は、燃焼されたガスを加熱することなく、湿式硫酸プロセスにおいて除去することができる。
したがって、実質的に同等の粒子状物質の低減が、静電集塵機を用いて達成される方法と比較して、増大した熱効率で、硫黄酸化物を、燃焼されたガスから除去することができる。
【００８３】
ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）は、酸化触媒、および所望により、機械的濾過材、不活性フィルター、またはそれらの組み合わせを含むことができる。
酸化触媒として、プロセス条件に耐える基板上の、任意の貴金属酸化触媒および他の酸化触媒と同様に、任意のＷＳＡ触媒を使用することができる。
適当な酸化触媒の例としては、バナジウム、コバルト、モリブデン、マンガン、ナトリウム、カリウム、セシウム、白金、パラジウム、鉄、またはそれらの組み合わせを含み、これらに限定されない。
【００８４】
ＷＳＡプロセスで使用されるこれらの触媒は、よく知られており、そして、市販されている。
ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）は、いくつかの実施例では、酸化触媒を、その上に担持することができる、熱的に安定な基板を更に含むことができる。
好適な熱的に安定な基板の例としては、これらに限定されないが、アルミナ、シリカ、クロミア、ジルコニア、タングステン、珪藻土、コージェライト、またはそれらの組み合わせを含む。
【００８５】
具体例として、好適な酸化触媒は、活性成分として、バナジウム塩を有する珪藻土担体を含むことができる（酸化触媒のそれらの教示について、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、ＷＯ２０１１１２８８３０およびＷＯ２０１３１８２５０２を参照。）。
他の適当な触媒は、活性中心として、Ｒｈ（ＷＯ２００７０３５９４９を参照）、ケイ酸キャリア（ＥＰ０１２９９０３を参照）、ウォッシュコートを有するセラミックフォーム（ｃｅｒａｍｉｃ  ｆｏａｍｓ  ｗｉｔｈ  ａ  ｗａｓｈｃｏａｔ）（ＷＯ２００６０１８０５９を参照）、ランタニド系触媒を（ＥＰ０９４７２３４を参照）を使用する。
酸化触媒はまた、触媒活性フィルター（ＷＯ２０１６０３７９８１、ＷＯ２０１６０２９９２６）を含む。
【００８６】
様々なタイプの不活性フィルターを、酸化触媒と組み合わせて使用することができる（不活性なフィルターの例としては、ＥＰ０３６９３３０、ＷＯ２００８１４２３５３、およびＥＰ２７４９５９１２に開示され、不活性フィルターのそれらの教示について、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。）。
【００８７】
それによって、燃焼させたガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｇａｓ）から、粒子状物質の少なくとも一部を除去するために、少なくとも粒子状物質の一部を触媒的に酸化する工程は、少なくとも一部の粒子状物質が酸化されるような、触媒が活性である任意の温度、通常、（周囲条件に対して）高い温度を必要とする、で行うことができる。
【００８８】
そのような（上昇した）温度は、使用される触媒に応じて左右される。
いくつかの実施例では、上昇された温度は、２００℃またはそれ以上（たとえば、２２０℃またはそれ以上、２４０℃またはそれ以上、２６０℃またはそれ以上、２８０℃またはそれ以上、３００℃またはそれ以上、３２０℃またはそれ以上、３４０℃またはそれ以上、３６０℃またはそれ以上、３８０℃またはそれ以上、４００℃またはそれ以上、４２０℃またはそれ以上、４４０℃またはそれ以上、４６０℃またはそれ以上、４８０℃またはそれ以上、５００℃またはそれ以上、５２０℃またはそれ以上、５４０℃またはそれ以上、５６０℃またはそれ以上、または５８０℃またはそれ以上）であることができる。
【００８９】
いくつかの実施例では、上昇した温度は、６００℃またはそれ未満（たとえば、５８０℃またはそれ未満、５６０℃またはそれ未満、５４０℃またはそれ未満、５２０℃またはそれ未満、５００℃またはそれ未満、４８０℃またはそれ未満、４６０℃またはそれ未満、４４０℃またはそれ未満、４２０℃またはそれ未満、４００℃または未満、３８０℃または未満、３６０℃または未満、３４０℃または未満、３２０℃またはそれ未満、３００℃またはそれ未満、２８０℃またはそれ未満、２６０℃またはそれ未満、２４０℃またはそれ未満、または２２０℃またはそれ未満）であることができる。
【００９０】
上昇した温度は、上述した最小値のいずれかから、上述した最大値のいずれかまでの任意の範囲とすることができる。
たとえば、上昇した温度は、２００℃〜６００℃の範囲とすることができる（たとえば、２００℃〜４００℃、４００℃〜６００℃、２００℃〜２８０℃、２８０℃〜３６０℃、３６０℃〜４４０℃、４４０℃〜５２０℃、５２０℃〜６００℃、３６０℃〜６００℃、４００℃〜５５０℃、または４１０℃〜４５０℃）。
【００９１】
したがって、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）での反応は、酸化触媒が活性である温度範囲で行うことができる。
バナジウムベースのＷＳＡの触媒について、この下限は、３００℃と低くできる、発火温度によって与えられる。
工業用ＷＳＡ触媒は、時折、より低いまたはより高いが、典型的には、４００〜６００℃で行われる。
いくつかの実施例では、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）での反応は、４００、４５０、５００、５５０、または６００℃であり、記載された値のいずれかが、範囲の上端点または下端点を形成することができる。
【００９２】
ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）での反応は、酸素の存在下で行うことができる。
酸素量は、ＰＭに比べて過剰にすることができる。
酸素の供給源は、当業者に知られており、そして、空気、Ｏ２、水、およびその他を含む。
【００９３】
いくつかの実施例では、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）は、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）の前に、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中に存在する粒子状物質の総質量に基づいて、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、９０重量％またはそれ以上の粒子状物質を除去することができる（たとえば、９０．５重量％またはそれ以上、９１重量％またはそれ以上、９１．５重量％またはそれ以上、９２重量％またはそれ以上、９２．５重量％またはそれ以上、９３重量％またはそれ以上、９３．５重量％またはそれ以上、９４重量％またはそれ以上、９４．５重量％またはそれ以上、９５重量％またはそれ以上、９５．５重量またはそれ以上、９６重量％またはそれ以上、９６．５重量％またはそれ以上、９７重量％またはそれ以上、９７．５重量％またはそれ以上、９８重量％またはそれ以上、９８．５重量％またはそれ以上、９９重量％またはそれ以上、または９９．５重量％以上）。
【００９４】
いくつかの実施例では、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）は、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）の前に、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中に存在する粒子状物質の総質量に基づいて、１００重量％またはそれ未満の粒子状物質を除去することができる（たとえば、９９．５重量％またはそれ未満、９９重量％またはそれ未満、９８．５重量％またはそれ未満、９８重量％またはそれ未満、９７．５重量％またはそれ未満、９７重量％またはそれ未満、９６．５重量％またはそれ未満、９６重量％またはそれ未満、９５．５重量％またはそれ未満、９５重量％またはそれ未満、９４．５重量％またはそれ未満、９４重量％またはそれ未満、９３．５重量％またはそれ未満、９３重量％またはそれ未満、９２．５重量％またはそれ未満、９２重量％またはそれ未満、９１．５重量％またはそれ未満、９１重量％またはそれ未満、または９０．５重量％またはそれ未満）。
【００９５】
ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）によって除去される粒子状物質の量は、上記最小値のいずれかから、上述した最大値のいずれかまでの任意の範囲とすることができる。
たとえば、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）は、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）の前に、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中に存在する粒子状物質の総質量に基づいて、９０重量％〜１００重量％の粒子状物質を除去することができる（たとえば、９０重量％〜９５重量％、９５重量％〜１００重量％、９０重量％〜９２重量％、９２重量％〜９４重量％、９４重量％〜９６重量％、９６重量％〜９８重量％、９８重量％〜１００重量％、９９重量％〜１００重量％、または９３重量％〜９７重量％）。
【００９６】
いくつかの実施例では、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）は、実質的に、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、粒子状物質の全てを除去することができる。たとえば、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）の前に燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中に存在する粒子状物質の総質量に基いて、９９重量％またはそれ以上（たとえば、９９．１重量％またはそれ以上、９９．２重量％またはそれ以上、９９．３重量％またはそれ以上、９９．４質量％またはそれ以上、９９．５質量％またはそれ以上、９９．６重量％またはそれ以上、９９．７重量％またはそれ以上、９９．８重量％またはそれ以上、または９９．９重量％またはそれ以上）。
【００９７】
いくつかの実施例では、少なくとも粒子状物質の一部が、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から除去された後、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、３０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満の粒子状物質を含むことができる（たとえば、２８ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、２６ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、２４ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、２２ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、２０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、１８ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、１６ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、１４ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、１２ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、１０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、９ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、８ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、７ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、６ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、５ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、４ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、３ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、２ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満、または１ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ未満）。
【００９８】
いくつかの実施例では、少なくとも粒子状物質の一部が、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から除去された後、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上の粒子状物質を含むことができる（たとえば、０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上より大きい、または、１ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、２ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、３ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、４ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、５ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、６ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、７ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、８ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、９ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、１０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、１２ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、１４ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、１６ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、１８ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、２０ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、２２ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、２４ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、２６ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上、または２８ミリグラム／Ｎｍ３またはそれ以上）。
【００９９】
粒子状物質の少なくとも一部が、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から除去された後、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中に残存する粒子状物質の量は、上記最小値のいずれかから、上述した最大値のいずれかの任意の範囲とすることができる。
たとえば、粒子状物質の少なくとも一部が、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から除去された後、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、０ミリグラム／Ｎｍ３〜３０ミリグラム／Ｎｍ３の粒子状物質を含むことができる（たとえば、０ミリグラム／Ｎｍ３〜１４ミリグラム／Ｎｍ３、１４ミリグラム／Ｎｍ３〜３０ミリグラム／Ｎｍ３、０ミリグラム／Ｎｍ３〜６ミリグラム／Ｎｍ３、６ミリグラム／Ｎｍ３〜１２ミリグラム／Ｎｍ３、１２ミリグラム／Ｎｍ３〜１８ミリグラム／Ｎｍ３、１８ミリグラム／Ｎｍ３〜２４ミリグラム／Ｎｍ３、２４ミリグラム／Ｎｍ３〜３０ミリグラム／Ｎｍ３、または２ミリグラム／Ｎｍ３〜２８ミリグラム／Ｎｍ３）。
【０１００】
全体で使用されているように、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中の粒子状物質の量は、選別方法（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）ＥＮ１３２８４（「固定発生源排出：ダストの流量範囲質量濃度の測定」）（“Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ：  Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｆｌｏｗ  Ｒａｎｇｅ  Ｍａｓｓ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｄｕｓｔ”）を使用して、乾燥ベースで測定することができる。
【０１０１】
システム
また、本明細書に開示されているのは、本明細書に開示されている方法が実施可能なシステムである。
たとえば、また、本明細書に開示されているのは、カーボンブラックプロセスモジュール由来の排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）からの粒子状物質の量を低減するためのシステムである。
たとえば、開示されるシステムは、カーボンブラックプロセスモジュール由来の燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、粒子状物質の少なくとも一部を除去することができる。
【０１０２】
湿式硫酸プロセス（ＷＳＡ）を含む、排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）処理は、ＮＯｘおよびＳＯｘの除去（ＳＮＯｘの除去とも呼ばれる）のために、当該技術分野において記載されている。
硫黄酸化物（ＳＯｘ）は、たとえば、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を燃焼させることによって、燃焼された煙道ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｆｌｕｅ  ｇａｓ）から得ることができる。
ＳＯＸの除去は、煙道ガス中の過剰な酸素と湿気を利用した、酸化触媒によって、ＳＯ２を、次いで濃縮される、ガス状硫酸を形成するＳＯ３に変換することによって達成することができる。
ＷＳＡプロセス（または、ＳＮＯｘプロセス）の一般的な概略は、図１に示されている。
【０１０３】
それは、吸収剤または使用済の吸収剤の後の処分を必要としないため、そのようなＷＳＡプロセスは、カーボンブラックの製造に使用する特定の利点を有し、それは、代わりに、販売可能な副生成物（たとえば、硫酸）を生成する。
しかし、静電集塵機を含む機器の資本コストの高さが、このＷＳＡプロセスと技術の採用を妨げてきた。
【０１０４】
開示された方法およびシステムによれば、効果的なＰＭ制御は、静電集塵機を必要とせずに達成することができる。
本明細書に開示された方法で使用するための例示的なＷＳＡシステムは、図２および３に示されている。
これらのシステムでは、ＰＭの除去の、すべてではないが、いくつか、および、ＰＭ除去の動作に関連する熱効率の悪さは、大幅に低減または除外することができる。
【０１０５】
図２および３を参照すると、いくつかの実施例において、システム１００は、カーボンブラックおよび還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を生成するように構成された、カーボンブラックプロセスモジュール１０２を含むことができる。
カーボンブラックプロセスモジュール１０２は、当技術分野で公知のカーボンブラックを製造するための任意の手段を含むことができる。
いくつかの実施例では、システム１００はさらに、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｅｄｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）からカーボンブラックを分離するためのフィルターを含むことができる。
いくつかの実施例では、還元排ガスは、他の物質のうち、粒子状物質および硫黄酸化物の前駆体を含むことができる。
図３に示すように、いくつかの実施例では、システム１００は、さらに、フィルター１０６のような、従来の粒子状物質除去装置を含むことができ、それは、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を受け取り、そして、還元排ガスから、粒子状物質の少なくとも一部を除去するように構成される。
図２に示すように、フィルター１０６はまた、システム１００から省略することができる。
いくつかの実施例では、カーボンブラックプロセスモジュール１０２は、さらに、たとえば、乾燥機、ペレタイザー（ｐｅｌｌｅｔｉｚｅｒ）、または完成したカーボンブラック生成物を製造し、および、回収するための任意の他の公知の構成要素を含むことができる。
【０１０６】
いくつかの例示的なシステムでは、システム１００は、さらに、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を受け取り、そして、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を生成するために還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を燃焼するように構成された、燃焼装置１１０を含むことができる。
燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、他の物質の中で、二酸化硫黄および粒子状物質を含むことができる。
いくつかの実施例では、システム１００は、さらに、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を、カーボンブラックプロセスモジュール１０２から、燃焼装置１１０に導くための手段を含むことができる。
たとえば、システム１００は、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を、カーボンブラックプロセスモジュール１０２から、フィルター１０６に導くように構成された導管１０４、および濾過された、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を、フィルター１０６から、燃焼装置１１０に導くように構成された導管１０８を含むことができる。
フィルター１０６を使用しない場合、代替的に、導管１０４は、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を、カーボンブラックプロセスモジュール１０２から、燃焼装置１１０に導くであろう。
【０１０７】
燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）は、粒子状物質および硫黄酸化物を含むことができる。
いくつかの実施例では、システム１００はさらに、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を受け取り、そして、触媒酸化によって、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から粒子状物質の少なくとも一部を除去するように、構成された、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）１１８のような粒子状物質除去装置を備えることができる。
システムは、たとえば、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）１１８に含まれるか、または、または別の方法で提供される、酸化触媒を含むことができる。
酸化触媒は、必要に応じて、熱的に安定な基板上に支持されることができる。
本発明に係るシステムに使用することができる、酸化触媒および熱安定性の基板の適切な代表的例は、本発明による方法の関連で上述されている。
いくつかの実施例では、システム１００は、さらに、燃焼された排気ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を、燃焼装置１１０から、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  bed）１１８に導くための手段を含むことができる。
たとえば、システム１００は、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を、燃焼装置１１０からファン１１４に導くように構成された、導管１１２を含むことができ、それは、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を、導管１１６を介して、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）１１８に導くように構成することができる。
【０１０８】
いくつかの実施例では、システム１００は、さらに、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から二酸化窒素の少なくとも一部を除去するために、二酸化窒素還元プロセスエレメント（ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ｄｉｏｘｉｄｅ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｅｌｅｍｅｎｔ）１２６を含むことができる。
【０１０９】
いくつかの実施例では、システム１００は、さらに、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）１１８から、二酸化窒素還元プロセスエレメント（ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ｄｉｏｘｉｄｅ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｅｌｅｍｅｎｔ）１２６に導くための手段を含むことができる。
たとえば、システムはさらに、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）１１８から、熱交換器１２２へ導くように構成された導管１２０、および、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を、熱交換器１２２から、二酸化窒素還元プロセスエレメント１２６へ導くように構成された導管１２４を含むことができる。
【０１１０】
いくつかの実施例では、システム１００は、さらに、
燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を受け取り；
燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中の二酸化硫黄の少なくとも一部を、三酸化硫黄リッチな排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を生成するために三酸化硫黄へ酸化し；
それにより、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から二酸化硫黄の少なくとも一部を除去する；
ように構成された反応器１３０を含むことができる。
反応器１３０は、たとえば、高温で、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中の二酸化硫黄の少なくとも一部を、酸素で酸化するように構成された触媒を含むことができる。
いくつかの実施例では、システム１００は、さらに、反応器１３０に、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を導くための手段を含むことができる。
たとえば、システムはさらに、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を、二酸化窒素還元プロセスエレメント１２６から反応器１３０に導くための導管１２８を含むことができる。
【０１１１】
いくつかの実施例では、反応器１３０は、さらに、硫酸リッチな排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を生成するために、三酸化硫黄リッチな排ガス（ｓｕｌｆｕｒｉｃ  ａｃｉｄ−ｒｉｃｈ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を水と反応させるように構成することができる。
いくつかの実施例では、システム１００は、さらに、硫酸リッチな排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を受け取り、そして、精製された排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）と濃縮された硫酸を生成するために、硫酸リッチな排気ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、硫酸を濃縮するように構成された、濃縮器１３６を含むことができる。
【０１１２】
いくつかの実施例では、システム１００は、さらに、濃縮器１３６に、硫酸リッチな排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を導くための手段を含むことができる。
たとえば、システム１００は、硫酸リッチな排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を、反応器１３０から熱交換器１２２へ導くように構成された導管１３２、および、硫酸リッチな排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を熱交換器１２２から濃縮器１３６へ導くように構成された導管１３４を含むことができる。
【０１１３】
濃縮器は、たとえば、それによって硫酸を濃縮する、濃縮温度に、硫酸リッチな排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）の温度を低下させるように構成することができる。
いくつかの実施例では、濃縮器１３６は、冷たい空気および／または水を受け、硫酸リッチな排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）の温度を下げ、そして高温の空気および／または蒸気を出力（または生成）するように構成することができる。
【０１１４】
たとえば、システム１００は、空気圧縮機１４８に冷たい空気を導くように構成された導管１４６、および、空気圧縮機１４８から濃縮器１３６へ冷たい空気を導くように構成された導管１５０を含むことができる。
いくつかの実施例では、カーボンブラックプロセスモジュール１０２および／または燃焼装置１１０は、濃縮器１３６から高温の空気を受け取るように構成することができる。
いくつかの実施例では、システム１００は、さらに、濃縮器１３６から、カーボンブラックプロセスモジュール１０２および／または燃焼装置１１０に、熱い空気を導く手段を含むことができる。
たとえば、システム１００は、熱い空気を、濃縮器１３６から、カーボンブラックプロセスモジュール１０２に導くように構成された導管１５２および／または濃縮器１３６から、燃焼装置１１０に、熱い空気を導くように構成された導管１５４を含むことができる。
いくつかの実施例では、システム１００は、さらに、濃縮器１３６から、精製された排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を導くような手段を含むことができる。
たとえば、システム１００は、さらに、濃縮器１３６から、精製された排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）を導くように構成された導管１３８を含むことができる。
いくつかの実施例では、システム１００は、さらに濃縮硫酸を回収するための手段を備えることができる。
たとえば、システム１００は、さらに、濃縮器から濃縮硫酸を受け取るするように構成された、硫酸生成物冷却器（たとえば、熱交換器）１４２を含むことができる。
いくつかの実施例では、システム１００は、さらに、濃縮硫酸を、濃縮器１３６から、硫酸生成物冷却器１４２に導くための手段を備えることができる。
【０１１５】
たとえば、システムはさらに、濃縮硫酸を、濃縮器１３６から、硫酸生成物冷却器（たとえば、熱交換器）１４２に導くように構成された、導管１４０を含むことができる。
いくつかの実施例では、硫酸生成物冷却器１４２は、たとえば、導管１５６から、冷水を受け取り、そして、熱水（たとえば、導管１５８によって）および冷却硫酸（たとえば、導管１４４によって）をアウトプットするように構成することができる。
いくつかの実施例では、カーボンブラックプロセスモジュール１０２は、硫酸生成物冷却器１４２から、熱水を受け入れるように構成することができる。
たとえば、システム１００はさらに、熱水を、硫酸生成物冷却器１４２から、カーボンブラックプロセスモジュール１０２に導くように構成された、導管１５８を含むことができる。
【０１１６】
いくつかの実施例では、ＰＭ（粒子状物質）制御は、このように、燃焼後、ＳＯ２の変換触媒前に、触媒ガードベッドシステムを含むことによって達成することができる。
たとえば、熱的に安定な基板（Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｗ等）上に支持された、酸化触媒層（バナジウム、コバルト、モリブデン、マンガン、カリウム、セシウム、白金、パラジウム、鉄、等）を有するガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）は、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）中の炭素質ＰＭ（粒子状物質）を含む、ＰＭ（粒子状物質）の大部分を酸化するために使用することができる。
ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）は、所望により、機械的濾過材料および／または内部充填剤（ｉｎｔｅｒ  ｆｉｌｌｅｒ）を含んでいてもよい。
必要に応じて、還元排ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）（たとえば、還元煙道ガス（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｆｌｕｅ  ｇａｓ））の燃焼前に、ＰＭ（粒子状物質）除去のための従来の手段（機械的濾過、静電濾過、等）を、追加で設置する（ｆｏｒｅｓｅｅ）ことができる。
【０１１７】
本発明に係るシステムおよび方法のいくつかの利点は：
少量から無追加の水が必要とされる；
少量から無排水が生成される；
エネルギー回収の可能性は、他のいくつかの気体洗浄操作（ｓｃｒｕｂｂｉｎｇ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ）よりも高い；および
モジュラーシステム（ｍｏｄｕｌａｒ  ｓｙｓｔｅｍ）（たとえば、ＷＳＡ反応器および濃縮機器）の利点が保持される、ことである。
本明細書で説明されるシステムおよび方法は、従来のＷＳＡプロセスに付随する、少なくとも一部の資本および運転コストの障壁を回避することができる。
【０１１８】
さらに、本明細書で説明されるシステムおよび方法は、たとえば、酸化反応器生成物熱交換器（ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｒｅａｃｔｏｒ  ｐｒｏｄｕｃｔ  ｈｅａｔ  ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）を置き換えるために、ボイラー節炭器（ｂｏｉｌｅｒ  ｅｃｏｎｏｍｉｚｅｒ）を移動させることによって、および／または、硫酸濃縮器からの熱風を統合するか、または、カーボンブラックプロセスに、直接統合させることによって、統合されたエネルギー回収の機会を持つことができる。
【０１１９】
本明細書で論じるシステムの経済的利点は、処理される排ガス（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）流のサイズおよび硫黄含有量によって、ある程度、決定することができる。
技術の応用は、従来の気体洗浄システム以上の、操業コスト（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｃｏｓｔ）の優位性を齎す可能性がある。
ここで想定される資本コストの削減に伴い、効果的なＳＯＸの除去システムの資本コストは、従来の気体洗浄装置（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）のシステムよりも低い可能性がある。
本明細書で説明される方法およびシステムは、現在、カーボンブラック産業で使用されている他の気体洗浄技術に比べて、経済的により有利であり得る。
【０１２０】
以下の実施例は、本明細書で説明されるシステムおよび方法の特定のある態様を、さらに説明することを意図しており、そして、特許請求の範囲を限定する意図はない。
【０１２１】
実施例
以下の実施例は、開示された主題に斯かる方法および結果を説明するために以下に記載されている。
【０１２２】
これらの実施例は、本明細書に開示された主題のすべての態様を包含することを意図するものではなく、むしろ、代表的な方法および結果を説明することを意図する。
これらの実施例は、当業者に明らかである、本発明の等価物および変形を排除することを意図するものではない。
数字（たとえば、量、温度など）に関して、正確さを確保するために、努力がはらわれた。しかし、いくらかの誤謬および偏差が考慮されるべきである。
【０１２３】
特に断らない限り、部は重量部であり、温度は℃単位であるか、または周囲温度であり、そして、圧力は大気圧または大気圧付近である。
たとえば、成分濃度、温度、圧力および他の反応範囲のような反応条件と、記載されたプロセスから得られる純度および収率を最適化するために使用することができる条件との、多くの変形および組み合わせがある。
【０１２４】
実験の設定：
触媒
【０１２５】
３社のグローバルサプライヤーから得た、合計４つの異なるデイジー型（ｄａｉｓｙ  ｓｈａｐｅｄ）触媒を評価した。各触媒の詳細（平均値）は、表１にまとめられている。
【０１２６】
0006419388.tif 000002
【０１２７】
スプリットストリームユニット（Ｓｐｌｉｔ  Ｓｔｒｅａｍ  Ｕｎｉｔ）
【０１２８】
すべての実験は、中心のサンプルガン（ｃｅｎｔｅｒｅｄ  ｓａｍｐｌｅ  ｇｕｎ）によって、工業用カーボンブラックプラントの選択的（窒素酸化物）触媒還元（Ｓ（Ｎ）ＣＲ）の出口に接続されたスリップストリームユニット（ｓｌｉｐ  ｓｔｒｅａｍ  ｕｎｉｔ）で実施された。
Ｓ（Ｎ）ＣＲの上流で、ガスは、ボイラーで燃焼され、そして、その下流で、排気塔（ｓｔａｃｋ）に送られる。
排気塔（ｓｔａｃｋ）に送られた、燃焼されたガス流の典型的な組成は、
３５〜４５体積％のＨ２Ｏ、
０．５〜３体積％のＯ２、
≦１００ｐｐｍｖのＮＯＸ、
５０〜４００ｐｐｍｖのＳＯ２、
＜１５体積％のＣＯ２および
≦１０ミリグラム／Ｎｍ3のＰＭ（粒子状物質）であった。
【０１２９】
スリップストリーム試験（ｓｌｉｐ  ｓｔｒｅａｍ  ｔｅｓｔｉｎｇ）用の取出しガス流（ｅｘｔｒａｃｔｅｄ  ｇａｓ  ｆｌｏｗ）は、質量流量計（２０〜６０Ｎｍ3／時間、ガードベッドおよび反応器内部で、０．５９〜１．７８メートル／秒のガス速度をもたらす）によって制御され、そして、Ｓ（Ｎ）ＣＲと独立して、温度（３５０〜６００℃）を調整するために、電気加熱システムを通って供給された。
【０１３０】
次のステップにおいて、ＰＭおよび／またはＳＯ２および／または空気（Ｏ２含有）をスパイク（ｓｐｉｋｅ）するオプションを実行した（ｉｎｓｔａｌｌｅｄ）。
ＳＯ２のスパイキング（ｓｐｉｋｉｎｇ）は、Ｎ２中の５０％のＳＯ２のガスボンベ、および、固定流速で制御された質量流量（ｍａｓｓ  ｆｌｏｗ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｆｉｘｅｄ  ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ）によって行われた。
【０１３１】
したがって、一定量のＳＯ２をスパイク（ｓｐｉｋｅ）することができ、そして、典型的な変動（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓ）（５０〜４００ｐｐｍｖ）は、補償されていない（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ）。
ＰＭは、典型的には、５００ｍＬ／時間で添加され、および１Ｎｍ3／時間の空気の霧化空気流によって、霧状分散液としてスパイク（ｓｐｉｋｅ）された。
また、種々のカーボンブラック（ＣＢ）は、約０．５ミリグラムを２〜６０秒毎に添加し、および、投与総量を制御した、半連続的投与を使用して、固体として添加された。
【０１３２】
数メートルの配管（ｐｉｐｉｎｇ）の後、スパイキング（ｓｐｉｋｉｎｇ）後にガスが十分に混合されていることを確認して、ガスは入口濃度用のＳＯ２プローブを備えたトップダウンの反応器に供給された。
最初のセグメント（ｄｉ＝１０９．１、ｈ＝３００ミリメートル）は、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）であり、ＳＯ２の測定のために、サンプルプローブ（ｓａｍｐｌｅ  ｐｒｏｂｅ）が接続する。
反応器は、三つのセグメント（各々、ｄｉ＝１０９．１、ｈ＝４５０ミリメートル）を有し、使用された触媒の長さのプロファイル（ｌｅｎｇｔｈ  ｐｒｏｆｉｌｅ）の正確な測定を可能にする。
第３のＳＯ２プローブは、反応器の出口に設置された。
ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）および反応器を、加熱損失を防止しながら、反応温度まで電気的に加熱した。
たとえば、ユニット（ｕｎｉｔ）の触媒充填されたセクションのような、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）および反応器にわたる差圧と同様に、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）および各反応器セグメントを横切って（ａｃｒｏｓｓ）での差圧が測定された。
ガスは、濃縮器を介して、その後、サイドチャネルブロワー（ｓｉｄｅ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｂｌｏｗｅｒ）に、そして、最終的に排気塔（ｓｔａｃｋ）に、供給された。
【０１３３】
キネティック試験
キネティック試験は、ＳＯ２と空気を混合し（両方とも、質量流量計によって制御された）、ガスミキサーを通して混合物を供給し、加熱ホース内で予熱し、そして、分割された管状炉（ｓｐｌｉｔ  ｔｕｂｅ  ｆｕｒｎａｃｅ）内に取り付けられた金属反応器に供給することにより行った。
ＳＯ２は、反応器の出口で、ならびに入口で測定した。
様々な異なる触媒をテストするにあたり、反応器を、触媒の同量で充填し、そして、不活性の砂を、壁流の影響を最小化するために使用される。
【０１３４】
典型的な操作条件は以下の通りであった。
入口流入空気    ２．５ＮＬ／分
入口流入    窒素０．０７５ＮＬ／分中、２体積％のＳＯ２
加熱ホースの温度    ４５０℃
分割された管状炉（ｓｐｌｉｔ  ｔｕｂｅ  ｆｕｒｎａｃｅ）の温度    ５００℃
触媒質量    ２２．５グラム
反応器管内径    ２０ミリメートル
【０１３５】
試験は、輸送制限なしに行われ、そして、チャネリング流（ｃｈａｎｎｅｌｉｎｇ  ｆｌｏｗ）は、不活性充填材料によって阻止されたことが、確認された。
すべての実験は、平衡に達するまで行われた。
また、新鮮な触媒Ｉを用いて、通常の対照測定が行われ、試験の安定性を検証した。
【０１３６】
実施例１
最初の実施例は、ＰＭが、静電集塵（ＥＳＰ）を使用して、燃焼された排ガス（ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ）から、除去された後に、通常達成される、＜１ミリグラム／Ｎｍ3よりも複数倍高いＰＭで実行しているときに、蓄積圧力または触媒の被毒があるか否かを評価した。
【０１３７】
最初の試験（１−Ａ）は、触媒ＩＶを用いて、そして、販売されているＷＳＡプラントにおけるより、反応器内部のガス速度が、約３倍高い、６０Ｎｍ3／時間の流量で行われ、そしてそのために、意図的に、ＰＭの可能な負の効果を強調した。
【０１３８】
動作条件：
ＳＯ２  ２２５ｐｐｍｖの平均値を有する、５０〜５００ｐｐｍｖ
Ｈ２Ｏ＞３０体積％
Ｏ２  一般的に約１．２体積％
ＰＭ  ＜０．１ｇＰＭ／ｋｇ触媒  時間
反応器温度（気相）   ４２０℃
【０１３９】
これは、操作の２８日後であってさえも、ガードベッドの差圧（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）（４．５ミリバール）も、また反応器にわたる差圧（１２ミリバール）も増加しなかったことが判明した。
ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）の縦を横切って（ａｃｒｏｓｓ）、および反応器を横切って（ａｃｒｏｓｓ）、いくつかのサンプルについての、その後のキネティック試験は、新鮮なサンプルと、有意な差を示さなかった。
実施例は、蓄積圧力（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｂｕｉｌｄ  ｕｐ）が見られなかったので、カーボンブラック（ＣＢ）ベースのＰＭは、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）中の触媒によって酸化されることを示す。
さらに、実施例は、この燃焼は、触媒に熱的な影響を与えず、また、（キネティック試験によって示されるように）、供給油に由来する重金属に起因する、触媒の被毒もないことを示す。
供給油中の重金属のために予期できなかったが、ガードベッドの触媒は、予期せぬことに、被毒されなかった。
【０１４０】
２番目の試験（Ｉ−Ｂ）を、触媒Ｉを使用し、そして、４２日実行した以外、繰返した。
プロセスパラメーターは以下の通りであった。
ＳＯ２  ２１５ｐｐｍｖの平均値を有する、５０〜５００ｐｐｍｖ
Ｈ２Ｏ＞  ３５体積％
Ｏ２  一般的に約２．５体積％
ＰＭ  ＜０．１ｇＰＭ／ｋｇ触媒時間
反応器温度（気相）   ３９５℃
【０１４１】
もう一度、差圧（ガードベッド２ミリバール、反応器１２．５ミリバール）の増加も、またガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）および反応器の縦を横切って（ａｃｒｏｓｓ）、様々な箇所での活性の損失も、観察されなかった。
【０１４２】
実施例２
これらの実施例は、ＳＯ２の変換における、ＳＯ２レベルの影響を示す。
【０１４３】
同等の処理条件で、しかし、表２のように、ＳＯ２のレベルを変える、ＳＯ２変換（３０Ｎｍ3／時間の流量、Ｈ２Ｏ＞＞３０体積％、Ｏ２＞＞１体積％、１０リットルの触媒、Ｔ反応＝３９５℃、ＰＭ負荷＜０．１５gPM/kg触媒時間）。
【０１４４】
0006419388.tif 000003
【０１４５】
これらの測定は、一般的なＷＳＡ触媒は、また、ＣＢプラントの典型的なプロセス条件でも活性であることを確認する。
【０１４６】
酸素含有量が十分に高く、そして、ＳＯ２レベルは、典型的なＷＳＡレベルを超えない限り、触媒は、少なくとも、低レベルのＳＯ２においてと同様の活性であろうから、より高いＳＯ２での負荷の試験（一桁のパーセンテージの範囲）は、行われなかった。
実験はまた、非常に低いＳＯ２レベルで、触媒の選択が、有意に、変換に影響を与えることができることを示す。
実施例１および２は、静電集塵機を用いた、ＷＳＡプロセスと比べて、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）を使用した変換には、（有意な）差がないことを実証する。
【０１４７】
実施例３
ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）は、ＰＭの高レベルによる被毒から、従来のＷＳＡプロセスを保護することができることが示され、本プロセスの堅牢性が実証された。
ガードベッド／触媒システムの最大の脅威は、ボイラー操作またはフィルター破損（ｂｒｅａｃｈ）のいずれかによる、ＰＭ負荷の増大である。
これらの故障モード操作をシミュレートするために、追加のＣＢが、システムにスパイクされ、数時間、５００ミリグラム／Ｎｍ3まで、ＰＭを増加した。
わずか数分続かせる故障モード操作で、この試験は、このシステムの堅牢性を実証することを目的として、意図的に、ＰＭの負荷を強調した。
【０１４８】
試験３−Ａは、触媒Ｉを用いて、７００〜１１００ｐｐｍｖの間で変化する、ＳＯ２流入、および３０Ｎｍ3／時間で一定に保ったガス流量を用いて、行われた。
各ステップは、少なくとも３時間適用され、そして、試験の間、合計２７８グラムのＣＢが添加された（表３）。
【０１４９】
0006419388.tif 000004
【０１５０】
ＰＭのレベルの増加に伴い、差圧がわずかに増加したが、追加する新しいＰＭと酸化する堆積したＰＭの間に、継続的な投与平衡（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  ｄｏｓｉｎｇ  ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ）が確立された。
データは、デルタ圧力は、数分の投与後に、各ＰＭレベルについて、少し上昇するが、このレベルでスパイクする残りの時間、このレベルに留まることを示す。
これは、一定レベルのＰＭを追加し、そして投与を停止することを繰り返すことによって検証された。
差圧は、初期値（ＰＭのスパイキングがない）とスパイキングの間のわずかに高い値との間、変化していたことが示される。
【０１５１】
ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）は触媒的に活性であり（反応器内におけるのと同じ触媒材料）、そして、ＰＭの酸化は、ＳＯ２の酸化と競合する、という事実に基づき、ＰＭ負荷を増加するのに伴って、変換において有意でない減少の可能性が高い。
他方、酸素レベルは、実験ではかなり低かった。
工業的適用において、酸素レベルは、熱風を添加することにより、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）の後で制御され、反応器内の変換は制限されないことを検証する。
【０１５２】
実験３−Ｂは、
おおよそ１１００ｐｐｍｖから変化するＳＯ２の流入、
２０Ｎｍ3／時間の一定の全ガス流量、
Ｏ２≧１．５体積％、
Ｈ２Ｏ≧４０体積％、および
約５時間持続する各投与ステップで、触媒ＩＩを使用した。
変換において、潜在的変化を強調するために、合計で、より少ない量の触媒が、反応器に充填されたことに留意されたい。
添加した総ＣＢ量は１３０グラムであった（表４）。
【０１５３】
0006419388.tif 000005
【０１５４】
触媒Ｉと比較して、（Ｃｓで増進された）高活性触媒ＩＩの利点は、ＣＢに対する酸化効率に関して、明らかである。
現実的ではない、高いＰＭ負荷（ｌｏａｄ）においてさえも、ガードベッドは、差圧の有意な増加なしに、ＰＭを酸化することができる。
試験３−Ａおよび３−Ｂからの触媒とガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）サンプルのキネティック試験は、同じ種類の新鮮な対照触媒に対して有意差を示さなかった。
【０１５５】
実施例４
ＰＭを低下させる、様々なガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）の能力は、異なる材料を用いて試験された。機械的金属フィルターは、効率の点で最も弱い。材料選択のほかに、メッシュサイズの選択が複雑になることがある。通常の操作においてさえ、大きすぎると、フィルターは効果的ではなく、低すぎると、数分でフィルターはブロックする。
デルタ圧力を上昇せず、かなり長時間、動作させることができる吸着材料は、オプションである。
【０１５６】
それらは、ブロッキングの可能性が高い、機能不全のシナリオにはほとんど適さない。
モノリス（ｍｏｎｏｌｉｔｈ）のチャネルがミリメートル範囲であったとしても、貴金属ベースの、触媒活性のある、モノリティック（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）フィルターは、ブロックしなかった。
炭素質材料は、貴金属によって効果的に焼失し、ガス流（＞４００℃）の十分に高い温度が好まれる。
種々の市販のデイジー形のＷＳＡの触媒は、効率の大幅な有意差を伴い、ＰＭの負荷（ｌｏａｄ）を大幅に軽減した。
ＰＭの測定は、ＥＮ１３２８４に準拠して行われた。
効果のデータは、表５に示される。
【０１５７】
0006419388.tif 000006
【０１５８】
すべてのテストは、増加されたＰＭ負荷（０．７９ｇＰＭ／ｋｇ触媒時間）で行われ、そして、効果は、ＰＭスパイキングの３６〜４５時間後に試験された。
したがって、試験は、意図的に、それらをオーバーロードすることによって、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）の効果を、有意に過小評価している。
これは、ガードベッド（ｇｕａｒｄ  ｂｅｄ）もまた、非標準的な条件で作動することを保証する。
実施例３−Ｂに既に見られるように、もう一度、触媒ＩＩの優れたＰＭ酸化効果が、実証されている。
【０１５９】
実施例５
本明細書に開示されるように、カーボンブラック設備の中に、ＷＳＡプラントを含めることは、前の実施例で実証したように、グローバルに、締め付けられている放出制限に対処するだけでなく、全体的な設備効率の増加の大きな利点（すなわち、ＭＷｈ／ｔｏｎカーボン  ブラックの比率）も提供する。この効率の改善は、図４に示されている。
【０１６０】
熱電併給しないカーボンブラック設備は、プラント全体の効率は５０％に達しない。
しかしながら、開示された方法およびシステムを含む設備は、全体的な効率が、＞８５％に達することができる。
基本の事例のプラント効率のためのすべてのデータは、ＥＵ  ＢＲＥＦ文書（欧州委員会、統合汚染の防止および制御、大量の無機化学−固体およびその他（ＬＶＩＣ−Ｓ）と命名された、ＢＡＴ（最高の入手可能な技術）参考資料（ＢＲＥＦ）、産業界が、理事会指令９６／６１／ＥＣ（ＩＰＰＣ指令）の第１６条（２）下で行った、２００７年８月の、情報交換を反映している。そして、カーボンブラックプロセス技術、設備およびデバイスについてのその教示について、本明細書に引用して組み込まれる））の第４章に基づく。
【０１６１】
また、ＮＯＸとＳＯｘの除去に伴い、煙道ガスは、さらにストレートフォワードで、およびコストの効率のよい煙道ガスの濃縮を可能にする、非常に少ない量の汚染物質を含むことが期待される。
これは、さらに、ＰＭおよびＳＯＸの排出量を、さらにより低下さえするような、増大する利益に結び付くであろう。
ＰＭは、実質的に、煙道ガスから除去することができ、より高い硫黄分の供給原料（ｆｅｅｄｓｔｏｃｋｓ）の使用、そして、それによる、競争力（今後数年間にわたって、価格が急激に増加すると予想される、より低い硫黄分の供給原料（ｆｅｅｄｓｔｏｃｋｓ））を維持する可能性を許容することができる。
更なる利点は、水の消費量を削減することができることである。水の消費量は、環境規制の観点からだけでなく、コストの観点からも、他の喫緊の課題（ｐｒｅｓｓｉｎｇ  ｉｓｓｕｅ）である。
清浄な濃縮物を与える、煙道ガス濃縮ユニットを有する可能性は、プロセス水として使用するための水のリサイクルを可能にすることができる。
またさらに、煙道ガスの濃縮ユニットは、実質的に、住宅または商業的用途への熱出力を増加させることができる。
【０１６２】
自明であり、そして、本発明に固有である他の利点は、当業者には明らかであろう。特定の特徴およびサブコンビネーションは有用であり、そして、他の特徴およびサブコンビネーションを参照することなく、採用され得ることが理解される。これは、特許請求の範囲によって企図され、そして、特許請求の範囲内である。
多くの可能な実施形態は、その範囲から逸脱することなく、本発明から成り立っているので、本明細書に記載されまたは添付図面に示されている全ての事項は、例示として理解すべきであり、そして、限定的な意味ではないと解釈されるべきである。
【０１６３】
添付の特許請求の範囲の方法およびシステムは、本明細書に記載の特定の方法およびシステムによって範囲が限定されるものではなく、特許請求の範囲の少数の側面の例示として意図され、そして、機能的に等価である任意の方法およびシステムは、特許請求の範囲の範囲内に入ることが意図されている。
本明細書に図示および記載されたものに加えて、本方法およびシステムの様々な改変は、添付の特許請求の範囲の範囲内に入ることが意図されている。さらに、本明細書に開示されている、特定の代表的な方法ステップ／システム手段のみが、具体的に説明されているが、方法ステップ／システム手段の他の組み合わせもまた、具体的に列挙されていない場合であっても、添付の特許請求の範囲の範囲に含まれることが意図される。
したがって、工程、要素、成分、または構成要素の組み合わせが明示的に本明細書で言及されていてもよいが、工程、要素、成分、および構成要素の他の組み合わせは、明示的に述べられていない場合でさえも、包含される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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