(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸水溶液からなる吸収液を貯留した貯槽の上部に、アンモニアガスをシールするための棚段式気液接触部からなるシール機構を有するベントスタックを設け、その貯槽の底部にアンモニアを含むガスを吹き込むアンモニアガス吹き込み管を設け、そのアンモニア吹き込み管にアンモニア設備から放出されたアンモニアを流すアンモニア放出ラインを接続し、上記貯槽に補給水ラインを接続し、上記貯槽に吸収液としての硫酸水溶液供給ラインを接続し、上記貯槽の底部に吸収液払出ラインを接続し、上記アンモニア放出ラインに、アンモニア放出ラインが減圧されたときに空気を呼び込むための逆止弁を有する呼び込みラインを接続し、貯槽の上部又はシール機構の下部のベントスタックに、貯槽内上部に空気を呼び込むための逆止弁を有する呼び込みラインを接続し、さらに上記棚段式気液接触部を、バブルキャップが設けられた棚と棚の下部に設けられた液封槽と棚上の液位を保つと共に液をオーバーフローさせて上記液封槽に流すダウンカマーとで形成し、その棚段式気液接触部の液封槽に、補給水を供給すべく上記補給水ラインから分岐してラインを接続したことを特徴とするアンモニア除害装置。
【請求項２】
アンモニア吹き込み管の吹き込み口に対向して超音波振動子が配置される請求項１記載のアンモニア除害装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンモニアプラント或いは貯蔵基地で、放出されるガス中のアンモニア成分を除去して大気放出するためのアンモニア除害装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アンモニアプラント或いは貯蔵基地で、放出されたガスは集められて除害装置に導入され、アンモニア成分が除かれて無害化された後、大気に放出される。
【０００３】
従来のアンモニア除害装置は、図３に示すように、水や硫酸水溶液５１が満たされた貯槽５０の上部に充填塔或いは吸収塔５２を設け、その吸収塔５２の上部に、貯槽５１内の水や硫酸水溶液５１を循環ライン５３を介して供給すると共に適宜ライン５４から補給水或いは硫酸水溶液を供給し、その吸収塔５２の下部からアンモニアガスを含むガスをライン５５から供給し、塔５２内で気液接触させて、アンモニアを液に吸収させて、頂部から排気５６するようにしている。
【０００４】
吸収液に硫酸水溶液を用いた場合には、アンモニアは硫酸と反応して硫安となり、貯槽５０に溜められ、その貯槽５０内の液が適度な吸収能力のある間、循環ライン５３で繰り返し循環されて使用される。
【０００５】
また、他の方法としては、貯槽６０に水又は硫酸水溶液等の吸収液６１を溜めておき、吸収液６１中にアンモニアを含むガスを吹き込みライン６２から吹き込んで吸収させ、アンモニアが除去されたガスをベントノズル６３から大気放出するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの装置は以下の問題点がある。
【０００７】
吸収塔のような充填式では、プラントからの排出アンモニアの多少にかかわらず、最大吸収量に対応した吸収液を流すことが必要となり、流すためのエネルギーが無駄になる。またアンモニアの流量を検知して吸収液の量を必要に応じてそれに対応した流量を流すことが考えられるが、システムが複雑になり、信頼性に欠けると共に装置が高価になる。
【０００８】
この吸収塔方式では、吸収効率をよくするために、一定量以上の吸収液を流すが、アンモニアの排出量は一定でないため、吸収液は飽和しないため、貯槽５０内に溜まった液５１を繰り返し循環使用して、吸収液の有効利用を図るのが一般的であり、このため濃度の比較的高い吸収液が貯槽５０内に常時溜められることとなり、仮に、大量にアンモニアが吸収塔５２に供給された場合、アンモニアを溶解した吸収液は、溶解度が平衡に達した蒸気と接触することになる。
【０００９】
このため、吸収塔５２の頂部からアンモニアが大気に拡散してしまう問題がある。また、吸収液のアンモニア自体の気体拡散、昼夜の温度差による膨張拡散、気圧変化による膨張拡散もあり、貯槽５０に大量に吸収液を循環するのは問題がある。
【００１０】
また、同様に吸収液の貯槽６０（図４）へのアンモニア吹き込み方式では貯槽６０のベントノズル６３から上述したガス拡散が避けられない。
【００１１】
このアンモニア吹き込み方式では、吸収液面と吹き込みライン６２に高低差がないと、ライン６２中のアンモニアが吸収液中に徐々に溶け込み、吹き込みライン６２内が減圧されて貯槽６０内の吸収液６１が吸引されてライン６２を塞ぐおそれがある。ライン６２が塞がると低圧でプラントからアンモニアが排出されているシステムでは、アンモニアが流れないといった不具合が発生する。
【００１２】
さらに、吸収液として、硫酸水溶液を使用する場合には、吸収によって硫安となるため、濃度によっては硫安が析出し、この硫安が吹き込みライン６２の分散孔を塞いでしまう恐れがある。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、除去したアンモニアの拡散がなくまたガスラインが減圧されたときの不具合を解消できるアンモニア除害装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、硫酸水溶液からなる吸収液を貯留した貯槽の上部に、アンモニアガスをシールするための棚段式気液接触部からなるシール機構を有するベントスタックを設け、その貯槽の底部にアンモニアを含むガスを吹き込むアンモニアガス吹き込み管を設け、そのアンモニア吹き込み管にアンモニア設備から放出されたアンモニアを流すアンモニア放出ラインを接続し、上記貯槽に補給水ラインを接続し、上記貯槽に吸収液としての硫酸水溶液供給ラインを接続し、上記貯槽の底部に吸収液払出ラインを接続し、上記アンモニア放出ラインに、アンモニア放出ラインが減圧されたときに空気を呼び込むための逆止弁を有する呼び込みラインを接続し、貯槽の上部又はシール機構の下部のベントスタックに、貯槽内上部に空気を呼び込むための逆止弁を有する呼び込みラインを接続し、さらに上記棚段式気液接触部をバブルキャップが設けられた棚と棚の下部に設けられた液封槽と棚上の液位を保つと共に液をオーバーフローさせて上記液封槽に流すダウンカマーとで形成し、その棚段式気液接触部の液封槽に、補給水を供給すべく上記補給水ラインから分岐してラインを接続したアンモニア除害装置である。
【００１６】
請求項２の発明は、アンモニア吹き込み管の吹き込み口に対向して超音波振動子が配置される請求項１記載のアンモニア除害装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】
図１において、１０は、硫酸水溶液からなる吸収液１１を貯留する貯槽で、その貯槽１０に、吸収液１１の液面より１ｍ以下に配置したアンモニア吹き込み管１２が設けられる。
【００１９】
このアンモニア吹き込み管１２には、アンモニア放出ライン１３が接続される。アンモニア放出ライン１３は、アンモニア設備１４から排出ノズルライン１５や安全弁１６が接続されてアンモニアに集められるようになっている。
【００２０】
アンモニア放出ライン１３には、空気等の置換ガス呼び込みライン１７が接続され、そのライン１７に逆止弁１８が接続される。
【００２１】
貯槽１０上には、シール機構２０を持ったベントスタック２１が設けられる。
【００２２】
このベントスタック２１のシール機構２０は、棚段式の気液接触部を１段にしたもので、一例として、バブルキャップ２２が１個以上設けられた棚２３と、その棚２３の下部に設けられた液封槽２４と、棚２３上の液位を保つと共に液をオーバフローさせて液封槽２４に流すダウンカマー２５とから構成される。
【００２３】
貯槽１０には、補給水ライン２６が接続され、そのライン２６から分岐したライン２７が棚段式のシール機構２０の上部ベントスタック２１に接続される。
【００２４】
また、貯槽１０には、吸収液１１としての硫酸水溶液供給ライン２８が接続され、底部には、吸収液払出ライン２９が接続されると共にそのライン２９に吸収液循環ポンプ３０が接続され、その吐出側のライン２９と硫酸水溶液供給ライン２８とが接続ライン３１にて接続されて、吸収液１１を循環ポンプ３０で貯槽１０内を循環できるようになっている。この循環により貯槽１０の溶液濃度を均一にする。
【００２５】
アンモニア吹き込み管１２は、その吹込口１２ａが例えば下向きにアンモニアを吹き出すように設けられ、その吹込口１２ａに対向し、吹込口１２ａに析出する硫安を間欠的に除去するための超音波振動子３２が設けられる。
【００２６】
なお、３３は、水の充填時に過充填防止用のオーバフロー管、３４は、循環ポンプ３０の吸い込み側の払出ライン２９に接続した開閉弁、３５はその吐出側の払出ライン２９に接続した開閉弁、３６は接続ライン３１に接続した開閉弁、３７は硫酸水溶液供給ライン２８に接続した開閉弁、３８は、ライン２７に接続した開閉弁である。
【００２７】
次に本発明の作用を述べる。
【００２８】
アンモニア設備１４からアンモニアを含むガスが放出され、そのガスがアンモニア放出ライン１３に集められる。この場合にガス圧が１３００ｍｍＡｑ以上程度あれば、アンモニア吹き込み管１２の吹込口１２ａから、動力なしでもそのガス圧で、貯槽１０内の吸収液１１内に吹き込むことができる。吸収液１１中に吹き込まれたアンモニアは、下記の反応にて吸収液に吸収除去される。
【００２９】
ＮＨ3 ＋Ｈ2 Ｏ  →ＮＨ4 ＯＨ
２ＮＨ4 ＯＨ＋Ｈ2 ＳＯ4 →（ＮＨ4 ）ＳＯ4 ＋２Ｈ2 Ｏ
上記の反応は、式では一方向のみ示したが共に可逆反応であり、硫安濃度やアンモニア水濃度が平衡に達するとアンモニアが発生する。
【００３０】
アンモニアが吸収除去されたガスは、ベントスタック２１のシール機構２０であるバブルキャップ２２を通り、その棚２３上の補給水を通って未反応分があればさらに吸収されて大気放出される。
【００３１】
このアンモニア吸収中、循環ポンプ３０は、貯槽１０内の底部の吸収液１１を吸い込んで、ライン３１より硫酸水溶液供給ライン２８から適宜供給される硫酸水溶液と共に吸収液１１の上面に循環することで、吸収液１１内のアンモニア水や硫安の濃度が均一となる。
【００３２】
このようなアンモニア放出ライン１３からアンモニアが放出され、その後、放出が停止されると、吸収液１１の濃度が高くて平衡状態となると、アンモニアが蒸発するが、ベントスタック２１にはシール機構２０が設けられているため、そこで吸収除去され、大気中に拡散することを防止できる。
【００３３】
従って、吸収液１１の濃度が高くても支障がなく、また従来の吸収塔方式のように常時吸収液を循環する必要もないためランニングコストを低減できる。
【００３４】
また、停止中、アンモニア吹き込み管１２内に吸収液１１が入り込み、その吸収液がアンモニア放出ライン１３のアンモニアと接しているためアンモニアが徐々に吸収され、アンモニア放出ライン１３が真空になり、その減圧分だけ、貯槽１０から吸収液１１を吸い上げることになる。この吸い上げた吸収液１１が、安全弁１６内やライン１３のポケット部（図示せず）に溜まり、冬期には凍結し、安全弁１６が機能しなくなり、また低温プラントでは、アンモニアを含むガス自体が低温であるために、流体の低温が伝わっている場所では、凍結しやすくなる。
【００３５】
本発明においては、このアンモニア放出ライン１３に逆止弁１８を介して置換ガス呼び込みライン１７を接続することで、アンモニア放出ライン１３に空気を呼び込み、上記の不具合を解消することが可能となる。
【００３６】
また、この空気呼び込みライン１７は逆止弁１８が接続されるため、アンモニアを含むガスがライン１７から放出されることはない。
【００３７】
また、この呼び込みライン１７は、アンモニア放出ライン１３に接続する他に、貯槽１０の上部やベントスタック２１のシール機構２０の下部に、逆止弁１８ａを有する呼び込みライン１７ａを接続し、払い出しライン２９による吸収液１１の払い出しの際に、貯槽１０内上部に空気を呼び込み、貯槽１０の減圧を防止する。
【００３８】
さらに、アンモニア吹き込み管１２の吹込口１２ａ近傍に、硫安が析出した場合、その吹込口１２ａを閉塞する恐れがあるが、超音波振動子３２により間欠的に超音波振動を与えることで、その吹込口１２ａの閉塞を防止することができる。
【００３９】
図２は、本発明の他の実施の形態を示したものである。
【００４０】
この実施の形態は、図１の貯槽１０とその周りの配管をより具体的に示したもので、基本的には図１の構成と同じであり、構成が同じものは同じ符号を付した。  この貯槽１０は、地表Ｇの下にその大部分が埋め込まれるように設けられ、その貯槽１０の上部に棚段式のシール機構２０を有するベントスタック２１が設けられる。
【００４１】
この貯槽１０の底部には、アンモニア吹き込み管１２がその吹込口１２ａが上向きとなるように設けられ、その吹込口１２ａの上部に超音波振動子３２を配置する。
【００４２】
貯槽１０の上部には、図１で説明した各種ライン２６、２８、２９が接続され、そのライン２６、２８、２９の各先端部２６ａ，２８ａ、２９ａが、吸収液１１に浸るように設けられる。
【００４３】
また、硫酸水溶液供給ライン２８には開閉弁４０が接続され、そのライン２８が循環ポンプ（図示せず）の接続ライン３１と合流され、混合器４１を介して先端部３１ａから硫酸水溶液などの吸収液１１を供給・循環できるようになっている。
【００４４】
アンモニア吹き込み管１２には、ガスライン１３が接続されるが、この放出ライン１３は、複数接続し、そのライン１３のうち吸収液１１の液面に対して低いライン１３ａに、逆止弁１８を備えた呼び込みライン１７を接続する。また、貯槽１０からの液の払い出し時に貯槽１０の減圧を防止するために空気等の呼び込みライン１７ａが設けられている。
【００４５】
なお、４２はマンホールである。
【００４６】
この図２の形態においても、一度に大量のアンモニアを含むガスを吸収除去した後は、貯槽１０内が減圧されて、アンモニア吹き込み管１２から、放出ライン１３、１３ａに吸収液１１が吸引されることとなるが、呼び込みライン１７から空気を貯槽１０内に呼び込むことで、吸収液１１がライン１３ａを上昇して流れ込むことを防止できる。
【００４７】
また、図では、ライン１３側に呼び込みライン１７を接続していない例で示しているが、このライン１３は、図１の排出ノズルライン１５に接続され、常時アンモニアを含むガスが供給される場合であり、安全弁１６側のアンモニア放出ライン１３ａと同様に呼び込みライン１７を接続してもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、アンモニアを含むガス中のアンモニアを除去して大気放出できると共に、そのガスを一度に処理した後にガス停止した場合でもアンモニアが大気放出したり、アンモニア放出ラインに吸収液が浸入するといった不具合を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す概略図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す断面図である。
【図３】従来の吸収塔式の除害装置を示す図である。
【図４】従来のアンモニア吹き込み式の除害装置を示す図である。
【符号の説明】
１０  貯槽
１２  アンモニアガス吹き込み管１２
１３  アンモニア放出ライン
１４  アンモニア設備
１７  呼び込みライン
１８  逆止弁
２０  シール機構
２１  ベントスタック
【図１】
0004574782.tif 000002
【図２】
0004574782.tif 000003
【図３】
0004574782.tif 000004
【図４】
0004574782.tif 000005