(57)【要約】【課題】ガス浄化処理における物質中の二塩基酸の濃度を測定する方法が提供される。【解決手段】この方法は、複数の電圧パルスによって生成された電流応答を受信することによって物質と接触している第１の電極（２１）および第２の電極（３０）を通じて複数の電圧パルスを送信するステップと、物質中の二塩基酸の濃度を計算するために多変数データ解析を用いて電流応答を解析するステップとを含む。そのような方法を実行するために二塩基酸センサ（１０、２０２）、制御ユニット（５０、２０２ａ）、および解析ユニット（６０、２０２ｂ）も提供される。【選択図】図１
2017003584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス浄化処理における物質中の二塩基酸の濃度を測定する方法（９０）であって、
前記物質と接触している第１の電極（２１）および第２の電極（３０）によって前記物質を通じて複数の電圧パルスを送信するステップ（９２）と、
前記複数の電圧パルスによって生成される電流応答を受信するステップ（９４）と、
前記物質中の二塩基酸の前記濃度を計算するために多変数データ解析を用いて前記電流応答を解析するステップ（９６）と
を含む方法（９０）。
【請求項２】
前記物質中に存在する少なくとも１つの成分の濃度を測定するステップであって、
前記物質と接触している第１の電極（２１）および第２の電極（３０）によって前記物質を通じて複数の電圧パルスを送信するステップ（９２）と、
前記複数の電圧パルスによって生成される電流応答を受信するステップ（９４）と、
前記物質中に存在する前記少なくとも１つの成分の前記濃度を計算するために多変数データ解析を用いて前記電流応答を解析するステップ（９６）と
による測定するステップをさらに含む、請求項１記載の方法（９０）。
【請求項３】
複数の電圧パルスを送信する前記ステップ（９２）は、
前記複数の電圧パルスを連続して送信し、電圧レベルを段階的に増加させるおよび／または減少させる、請求項１記載の方法（９０）。
【請求項４】
前記電流応答を解析するステップ（９６）は、多変数データ解析を用いて前記電流応答のピークを解析するステップを含む、請求項１記載の方法（９０）。
【請求項５】
前記物質を通じて送信される各電圧パルスの量は、直接先行する電圧パルスよりも０．０２〜１．０Ｖ高いまたは低い、請求項１記載の方法（９０）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの成分は、硫化物、亜硫酸塩、塩化物、臭化物、マグネシウム、ナトリウム、硝酸塩、および亜硝酸塩からなる群から選択される、請求項２記載の方法（９０）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの成分は、亜硫酸塩および塩化物である、請求項２記載の方法（９０）。
【請求項８】
ガス洗浄装置（１１１）における物質中の二塩基酸の濃度を測定する二塩基酸センサ（１０、２０２）であって、
前記物質に接触して配置されている第１の電極（２１）および第２の電極（３０）と、
前記第１の電極（２１）および前記第２の電極（３０）によって前記物質を通じて電圧パルスを送信するように動作する制御ユニット（５０、２０２ａ）と、
前記電圧パルスによって生成された電流応答を受信し解析するように動作する解析ユニット６０、２０２ｂ）であって、
前記物質中の二塩基酸の前記濃度を計算するように多変数データ解析を実行するように動作する解析ユニット６０、２０２ｂ）と、
を備える、二塩基酸センサ（１０、２０２）。
【請求項９】
前記第１の電極（２１）および前記第２の電極（３０）によって前記物質を通じて電圧パルスを送信するように動作する前記制御ユニット（５０、２０２ａ）とともに、前記電圧パルスによって生成された電流応答を受信し解析するように動作する前記解析ユニット（６０、２０２ｂ）をさらに備えており、前記解析ユニット（６０、２０２ｂ）は、前記物質中の少なくとも１つの成分の前記濃度を計算するように多変数データ解析を実行するように動作する、請求項８記載の二塩基酸センサ（１０、２０２）。
【請求項１０】
前記制御ユニット（５０、２０２ａ）は、連続して前記電圧パルスを送信するように動作し、送信された電圧レベルは、各電圧パルスで段階的に増加するおよび／または減少するようになっている、請求項８記載の二塩基酸センサ（１０、２０２）。
【請求項１１】
前記解析ユニット（６０、２０２ｂ）は、前記電流応答のピークに基づいて多変数データ解析を実行するように動作する、請求項８記載の二塩基酸センサ（１０、２０２）。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの成分は、硫化物、亜硫酸塩、塩化物、臭化物、マグネシウム、ナトリウム、硝酸塩、および亜硝酸塩からなる群から選択される、請求項９記載の二塩基酸センサ（１０、２０２）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの成分は、亜硫酸塩および塩化物である、請求項９記載の二塩基酸センサ（１０、２０２）。
【請求項１４】
二酸化硫黄を含有するプロセスガスを浄化する湿式スクラバ（１１１）であって前記プロセスガスからの二酸化硫黄に接触し吸収するように二塩基酸の濃度を含む吸収液を備えた湿式スクラバ（１１１）において、
前記吸収液中の二塩基酸の前記濃度を測定する二塩基酸センサ（１０、２０２）と、
前記二塩基酸センサ（１０、２０２）から測定信号受信し、二塩基酸の前記測定濃度に基づいて、前記吸収液中の二塩基酸の前記濃度に影響を及ぼす少なくとも１つの湿式スクラバ（１１１）の動作パラメータを制御する制御ユニット（５０、２０２ａ）と、
をさらに備えることを特徴とする湿式スクラバ（１１１）。
【請求項１５】
前記吸収液中に存在する２つ以上の成分の前記濃度を測定するマルチコンポーネントセンサ（１０、２０２）である前記二塩基酸センサと、前記マルチコンポーネントセンサ（１０、２０２）から測定信号を受信し、二塩基酸および少なくとも１つの成分の前記測定濃度に基づいて、前記吸収液中の二塩基酸および／または前記少なくとも１つの成分の前記濃度に影響を及ぼす少なくとも１つの湿式スクラバ（１１１）の動作パラメータを制御する制御ユニット（５０、２０２ａ）とをさらに備える、請求項１４記載の湿式スクラバ（１１１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガス洗浄装置に使用される物質中の二塩基酸の濃度を連続測定するように動作する二塩基酸センサに関する。
【０００２】
本開示は、ガス洗浄装置に使用される物質中の二塩基酸の濃度を連続測定する方法にさらに関する。
【背景技術】
【０００３】
酸性ガスを含有するプロセスガスは、多くの工業プロセスの中で生産される。そのような工業プロセスは、発電所などの燃焼プラントにおける石炭、石油、ピート、廃棄物、または同様の可燃物などの燃料の燃焼であり得、それによって酸性ガスを含む汚染物質を含有する高温プロセスガスまたは「煙道ガス」が発生する。発生したプロセスガスは、大気中にプロセスガスを放出する前に、プロセスガスに存在する酸性ガスを少なくとも一部除去するために処理を必要とする。そのようなプロセスガス処理は、ＥＰ０１６２５３６に開示したもののような湿式スクラバに用意され得る。本開示の湿式スクラバは吸収液を含み、この吸収液はプロセスガスからの酸性ガスの少なくとも一部を吸収するためにプロセスガスと接触させられる。プロセスガスと接触させられる吸収液は、プロセスガスと反応するようにノズルを通じて霧化することができる。
【０００４】
二塩基酸（ＤＢＡ）は、ＩＮＶＩＳＴＡ（Ｋｏｃｈ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．の完全所有の子会社）、Ｗｉｃｈｉｔａ、Ｋａｎｓａｓ、米国、およびＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、Ｍｉｓｓｏｕｒｉ、米国などの企業から市販されている主にグルタル酸、コハク酸、およびジピン酸を含む脂肪族二塩基酸生成物である。ＤＢＡは、二酸化硫黄除去効率を改善するために湿式煙道ガス脱硫（ＷＦＧＤ）システム内で使用される物質である。ＤＢＡは、吸収液の有効性を高めるためにＷＦＧＤシステムにおける緩衝剤として働き、二酸化硫黄を吸収しそれによってプロセスガスから二酸化硫黄を除去するようになっており、吸収液のｐＨレベルの低下を減少させる。したがって、ＤＢＡは、吸収液のｐＨを変更することなく吸収液のアルカリ性を増加させる。
【０００５】
ＤＢＡ使用はプロセスガスから二酸化硫黄を除去する効率を増大させるので、ＤＢＡ使用は大変望ましい。残念なことに、ＷＦＧＤシステムにおけるＤＢＡ使用は比較的高価である。さらに、吸収液中のＤＢＡの過多量または過剰摂取は、排水処理の困難性、およびそれに関連した追加の高い費用をもたらし得る。したがって、ＷＦＧＤシステムの運転費用を最小にし、排水処理の困難性およびそれに関連した高い費用を避けるために、それを過剰摂取することなく所望のＷＦＧＤシステム効率を実現するのに十分なレベルへのＤＢＡ濃度の維持が望ましい。
【０００６】
したがって、プロセスガス浄化処理プロセス制御のためのガス洗浄装置中の物質中のＤＢＡ濃度を連続測定する必要がある。
【０００７】
本開示の目的は、ガス洗浄装置に使用される物質中に存在するＤＢＡの濃度を連続測定するように動作する二塩基酸（ＤＢＡ）センサ、およびガス洗浄装置に使用される物質中に存在するＤＢＡの濃度を連続測定する方法を提供することである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、ガス浄化処理に使用される物質中に存在するＤＢＡの濃度を連続測定する方法であって、物質と接触している第１の電極および第２の電極によって物質を通じて複数の電圧パルスを送信するステップと、複数の電圧パルスによって生成される電流応答を受信するステップと、計算されたＤＢＡ濃度を得るために物質中に存在するＤＢＡの濃度を計算するために多変数データ解析を用いて生成された電流応答を解析するステップとを含む方法によって実現される。
【０００９】
この方法の利点は、物質内のＤＢＡ濃度を連続して「測定する」ことができるということである。さらに、本方法によって、ＤＢＡの比較的低い濃度さえも比較的高い精度で連続測定することができる。また、物質内に存在するＤＢＡ濃度を連続測定することは、比較的高い精度でＤＢＡ濃度を制御することを可能にする。例えば、物質が吸収性液体として石灰石を使用する湿式煙道ガス脱硫（ＷＦＧＤ）システムの湿式スクラバ内に収容された吸収液である場合、本主題の方法は、吸収液中に存在するＤＢＡ濃度の連続測定を可能にし、それによってＤＢＡを過剰摂取することなく湿式スクラバのＳＯ2除去効率の増加のために吸収性液体内に存在するＤＢＡの濃度を制御する。このために、本主題の方法は、吸収液中に存在するＤＢＡ濃度を測定するボルタメトリの方法を使用する。このボルタメトリの方法は、吸収液中に配置されたＤＢＡセンサの第１および第２の電極で送信された電圧パルスを使用する。第２の電極は、大きい金属部品とすることができる。第２の電極は、第１の電極の面積よりも少なくとも２０倍大きい面積を有することができる。次いで、電圧パルスによって生成された電流応答は、多変数データ解析を用いて解析され、知られた二塩基酸濃度を有するサンプルからの数学モデルによってその制御のために吸収液中に存在する二塩基酸濃度を決定するのに役立つ予測モデルを作り出す。本開示は、物質中に存在するＤＢＡ濃度を連続測定することに焦点を合わせる。しかしながら、ＷＦＧＤシステムの湿式スクラバ内に含まれる石灰石吸収液などにおける物質中に存在する他の成分は、連続測定され、ＤＢＡについて本明細書中に記載されたように制御され得る。例えば、ＤＢＡについて本明細書に開示されているように、水銀制御のために使用されるＳ2-などの硫化物は、吸収液中に存在する硫化物濃度を測定する硫化物センサを用いて連続測定することができ、それによって吸収液内に存在する硫化物の濃度を制御して、所望の水銀除去効率を実現する。吸収液内に存在する硫化物の濃度に応じて、吸収液に付加される硫化物の投与速度は、所望の硫化物濃度、したがって水銀除去効率を実現するように制御されている。別の例として、ＤＢＡについて本明細書に開示されているように、ＳＯ32-などの亜硫酸塩は、吸収液中に存在する亜硫酸塩濃度を測定する亜硫酸塩センサを用いて連続測定することができ、それによって吸収液内に存在する亜硫酸塩の濃度を制御する。吸収液内に存在する亜硫酸塩の濃度に応じて、吸収液の酸化は、増加させられ、維持され、または減少させられる。さらに、ＷＦＧＤシステムの湿式スクラバ内に含まれる石灰石吸収液などの物質中に存在する他の成分は、ＤＢＡについて本明細書中に記載されたように連続測定され制御され得る。例えば、ＤＢＡについて本明細書に開示されているように、塩化物Ｃｌ-、臭化物Ｂｒ-、マグネシウムＭｇ2+、ナトリウムＮａ+、硝酸塩ＮＯ32-、および亜硝酸塩ＮＯ22-は、吸収液中に存在する塩化物、臭化物、マグネシウム、ナトリウム、硝酸塩、および亜硝酸塩の濃度をそれぞれ測定する塩化物センサ、臭化物センサ、マグネシウムセンサ、ナトリウムセンサ、硝酸塩センサ、および亜硝酸センサをそれぞれ用いて連続測定するこ���ができ、それによって吸収液内に存在するその濃度を制御してその制御を可能にする。したがって、吸収液内に存在する塩化物、臭化物、マグネシウム、ナトリウム、硝酸塩、および／または亜硝酸塩の濃度に応じて、湿式スクラバから解放されまたは抜き取られた吸収液は、プロセス効率を制御するためにその所望の濃度を実現するように増加させられ、維持され、または減少させられ得る。またさらに、ＷＦＧＤシステムの湿式スクラバ内に含まれる石灰石吸収液などのＤＢＡおよび物質中に存在する他の成分は、単一のセンサを用いてＤＢＡについて本明細書中に記載されたように連続測定され制御され得る。したがって、単一のセンサは、吸収液中に存在する第１の成分の濃度を連続測定するように上述したようにプログラムされているとともに、その制御のために吸収液中に存在する１種または複数種の追加の成分の濃度を連続測定するように上述したようにもプログラムされている。例えば、ＤＢＡの濃度を連続測定するために上述したように、ボルタメトリの方法を用いた単一のセンサは、物質中に存在する第１の成分の濃度を測定するために、物質中に配置されたマルチコンポーネントセンサの第１および第２の電極でパルスを送信する。第２の電極は、大きい金属部品とすることができる。第２の電極は、第１の電極の面積よりも少なくとも２０倍大きい面積を有することができる。次いで、電圧パルスによって生成された電流応答は、多変数データ解析を用いて解析され、知られた第１の成分濃度を有するサンプルからの数学モデルによってその制御のために物質中に存在する第１の成分濃度を決定するのに役立つ予測モデルを作り出す。次いで、ボルタメトリの方法を用いる同じマルチコンポーネントセンサは、物質中に存在する第２の成分の濃度を測定するために、物質中に配置された第１および第２の電極でパルスを送信する。次いで、電圧パルスによって生成された電流応答は、多変数データ解析を用いて解析され、知られた第２の成分濃度を有するサンプルからの数学モデルによってその制御のために物質中に存在する第２の成分濃度を決定するのに役立つ予測モデルを作り出す。マルチコンポーネントセンサがそのようにプログラムされると、単一のマルチコンポーネントセンサを使用して、物質中に存在するＤＢＡ、硫化物、亜硫酸塩、塩化物、臭化物、マグネシウム、ナトリウム、硝酸塩、および亜硝酸塩からなる群から選択される２つ以上の成分の濃度を連続して測定し、それによってその制御を可能にすることができる。単一のセンサが、本明細書に開示されているように、物質中に存在する１つまたは複数の成分の濃度を連続して測定するようにプログラムされ使用され得るが、明確化および簡潔化のために、その制御のために物質中に存在するＤＢＡの濃度を連続して測定するように使用されるＤＢＡセンサだけが、本明細書中に詳細に論じられているが、本開示は、ちょうど説明されるようにこれらのさらなる実施形態に等しく適用可能である。
【００１０】
本開示の一実施形態によれば、複数の電圧パルスを送信するステップは、複数の電圧パルスを連続して送信し、電圧レベルを段階的に増加させるおよび／または減少させることを含むことができる。
【００１１】
電圧レベルを段階的に増加させるおよび／または減少させることによって、第１の電極を通じて送信される一連の電圧は、階段状のデータ生成になり得る。代替として、成分に応じて、電圧を交流にすることによって、第１の電極を通じて送信される一連の電圧は、データ生成になり得る。別の代替として、成分に応じて、平均定電圧を使用することによって、第１の電極を通じて送信される一連の電圧は、データ生成になり得る。電圧レベルを段階的に増加させるおよび／または減少させる場合、電流応答を生成する電圧パルスは、電圧レベルが新しいレベルへ増加するまたは減少するときに生じ得る。ＤＢＡ濃度測定中、電圧レベルは、第１の電圧レベルから最終的な電圧レベルまでステップでスイープすることができる。第１の電圧レベルは負の電圧とすることができ、最終的な電圧レベルは正の電圧とすることができ、アノードスイープになる。代替として、第１の電圧レベルは正の電圧とすることができ、最終的な電圧レベルは負の電圧とすることができ、カソードスイープになる。
【００１２】
一実施形態によれば、生成された電流応答を解析するステップは、多変数データ解析を用いて電流応答のピークを解析することを含む。
【００１３】
本実施形態の利点は、多変数データ解析が生成された電流応答を用いて連続したＤＢＡ濃度測定を効率的に行うことである。
【００１４】
一実施形態によれば、電流応答を解析するステップは、多変数データ解析を用いて生成した電流応答ごとにピーク値および少なくとも１つのより大きい値を解析することを含む。
【００１５】
一実施形態によれば、物質中に存在するＤＢＡ濃度を連続測定するとき、一連の電圧は第１の電極を通じて送信され、結果として一連の電流応答を生成する。生成された各電流応答のピーク形状は、物質中に存在するＤＢＡ濃度に関する情報のフィードバックを行うことができる。生成された電流応答は、ピークレベル、および電流の減衰を含むことができうる。各生成された電流応答は、いくつかの値を与えるいくつかのサンプルにサンプリングすることができる。生成された各電流応答のピーク値および少なくとも１つのより大きい値を解析することは、物質中に存在するＤＢＡ濃度を推定するために多変数データ解析を用いるのに十分なフィードバック情報を与えることができる。それによって、解析に使用されるデータ量は、完全なピークまたは多数のデータ値、例えばすべてのサンプル値を解析するのと比較して減少させられる。たった２つの値を用いることは、物質中に存在するＤＢＡ濃度の信頼できる連続測定をさらに行うことであり得る。ＤＢＡは、電流応答が他の電位に比較して増加し得る酸化還元電位を有することができる。一連の電圧パルスがＤＢＡの酸化還元電位に対応する電圧レベルに近づくとき、電流応答は、ピーク形状の増加した電流レベルを与えることができる。そのような増加した電流レベルは、各生成された電流応答のピーク値を解析するとき特定することができ得る。一実施形態では、ピーク値に加えて少なくとも１つの値は、４つの値とすることができる。そのような値は、物質中に存在するＤＢＡ濃度に関するさらなる情報を与えるために、電流応答の減衰で得ることができる。一例として、各電流応答は、５０個のサンプルにサンプリングすることができる。多変数データ解析を用いて解析することができるピーク値を含む５つの値の場合、ピーク値を含む値のうち３つが、サンプルの第１の３分の１から得ることができる。さらに、１つの値は、サンプルの次の３分１から得ることができ、１つの値は、サンプルの最後の３分の１から得ることができる。一実施形態では、ピーク値は、各電流応答の最初のまたは次のサンプルからであり得る。
【００１６】
一実施形態によれば、本方法は、第１の電極と物質の間の接触によって引き起こされるコーティングから第１の電極の表面を洗浄することをさらに含むことができる。
【００１７】
第１の電極は、白金、金、イリジウム、銀、または同様の金属材料で作製することができるが、好ましくは白金で作製される。硫黄化合物などの化合物を含有する物質で測定するとき、第１の電極は、電極の白金表面上に結び付くので、むしろ早く使用不可能になり得る。これは、電極表面上にコーティングを形成し、測定結果に負の影響を及ぼし得る。電極の表面を洗浄することによって、コーティングは、測定の信頼性を確かなものするために除去することができる。電極の洗浄は、連続してまたは半連続して行うことができる。洗浄は、ブラシ、グラインダ、スクレーパ等などの洗浄ユニットによって行うことができる。
【００１８】
一実施形態によれば、物質を通じて送信される各電圧パルスの量は、直接先行する電圧パルスよりも約１．０Ｖまで高くまたは低くまで約０．０２であり得る。
【００１９】
各電圧パルスは、電圧レベルの増加または減少であり得る。電圧レベルは、電圧パルスごとに約１．０Ｖまで約０．０２の量で増加または減少することができる。好ましくは、電圧レベルは、約０．５Ｖの量で増加または減少することができる。物質中に存在するＤＢＡ濃度の完全な測定値は、例えば、−０．９Ｖの電圧で開始することができ、これは段階的なやり方で０．８Ｖまで増加する。電流応答は、電圧パルスまたはステップごとに受信することができる。電圧をスイープした後、生成された複数の電流応答が受信される。各電流応答はピーク形状であり、したがって最初および最後の電流値は、多変数データ解析を用いて解析することができる。段階的な電圧のスイープを行うことによって、生成された複数の電流応答は、物質中に存在するＤＢＡの濃度に関する信頼できる情報を与えることはできる。
【００２０】
一実施形態によれば、第１の電極の表面を洗浄するステップは、第１の電極と接触して洗浄ユニットを回転させることを含むことができる。
【００２１】
洗浄ユニットは、第１の電極と接触して回転させられ、電極の連続洗浄を行うことができる。それによって、電極の表面に形成されたコーティングは、連続して除去することができる。電極の洗浄は、電極をブラシングする、研磨する、こするなどによるものであり得る。第１の電極は、物質との接触の拡大を行うためにリング状とすることができる。リング状の第１の電極は回転式洗浄ユニットとの連続した接触をさらに行うことができる。
【００２２】
一実施形態によれば、洗浄ユニットは、約２から約４０ｒｐｍの速度で第１の電極の表面と接触して回転させることができる。
【００２３】
約２から約４０ｒｐｍの速度で第１の電極の表面に接触して洗浄ユニットを回転させることによって、第１の電極の表面上のいかなるコーティングも連続して除去され、連続測定は信頼できるやり方で行うことができる。洗浄ユニットは、電圧パルスの送信と干渉しないことが可能である。好ましくは、洗浄ユニットは、約１５ｒｐｍの速度で回転させられてもよい。洗浄ユニットの回転速度は、経時的に変動し得る。洗浄ユニットに速度間隔を与えることができる。
【００２４】
一実施形態によれば、物質は、プロセスガスについての湿式スクラバ浄化処理に利用される吸収液である得る。
【００２５】
プロセスガスを浄化するように動作できるＷＦＧＤシステムの湿式スクラバなどのガス浄化処理では、吸収液、例えば、石灰石ベースの吸収液は、プロセスガス中の酸性ガスと反応するように用意することができる。そのような酸性ガスは、二酸化硫黄を含むことができる。好ましくは、吸収液は、二塩基酸の濃度も含む。二塩基酸（ＤＢＡ）は、ＩＮＶＩＳＴＡ（Ｋｏｃｈ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，  Ｉｎｃ．の完全所有の子会社）、Ｗｉｃｈｉｔａ、Ｋａｎｓａｓ、米国、およびＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、Ｍｉｓｓｏｕｒｉ、米国などの企業から市販されている主にグルタル酸、コハク酸、およびジピン酸を含む脂肪族二塩基酸生成物である。ＤＢＡは、二酸化硫黄の除去効率を改善するためにＷＦＧＤシステム内に使用された物質である。ＤＢＡ使用は、プロセスガスから二酸化硫黄を除去する効率を増加させるので、ＤＢＡ使用は、大変望ましい。残念なことに、ＷＦＧＤシステムにおけるＤＢＡ使用は、比較的高価でもある。さらに、吸収液中のＤＢＡの過多量または過剰摂取は、排水処理の困難性およびそれに関連した高い費用となり得る。したがって、ＷＦＧＤシステムの運転費用を最小にし、排水処理の困難性およびそれに関連した高い費用を避けるために、それを過剰摂取することなく所望のＷＦＧＤシステム効率を実現するのにちょうど十分なレベルへ維持されるＤＢＡ濃度が望ましい。
【００２６】
さらなる態様によれば、ガス洗浄装置における物質中に存在するＤＢＡの濃度を測定するＤＢＡセンサが提供され、ここでＤＢＡセンサは、物質と接触している第１の電極および第２の電極と、第１の電極および第２の電極によって物質を通じて電圧パルスを送信するようになされた制御ユニットと、電圧パルスによって生成された電流応答を受信し解析するように動作できる解析ユニットとを備え、解析ユニットは、多変数データ解析を行うように動作できる。
【００２７】
このＤＢＡセンサを有する利点は、物質中に存在するＤＢＡ濃度の連続測定を行って測定情報を得ることができるということである。次いで、測定情報は、ガス浄化処理へのＤＢＡの供給を制御するために使用することができる。ＤＢＡ濃度が比較的とても低いときでも、物質中に存在するＤＢＡ濃度は、連続測定することができる。電圧パルスは、制御ユニットによって第１の電極を介して物質の中に送信することができる。電圧パルスによって生成された電流応答は、第２の電極を介して受信することができる。第２の電極は、金属部品であり得る。関連した解析ユニットにおいて多変数データ解析を使用することによって、知られたＤＢＡ濃度を有するサンプルからの数学モデルは、物質中に存在するＤＢＡ濃度を決定するために使用される予測モデルを生成するために使用することができる。
【００２８】
一実施形態によれば、制御ユニットは、連続して電圧パルスを送信するように動作でき、電圧レベルは、各電圧パルスで段階的に増加および／または減少することができるようになっている。代替として、制御ユニットは、結果をもたらすように交流電圧パルスを送信するように動作できる。別の代替として、制御ユニットは、結果をもたらすように平均定電圧パルスを送信するように動作できる。
【００２９】
電圧レベルを段階的に増加させるおよび／または減少させることによって第１の電極を通じて送信される一連の電圧パルスは、階段形状を有する結果をもたらす。電流応答を発生させる電圧パルスは、制御ユニットが電圧レベルを新しいレベルに増加させるまたは減少させるときに生じる。ＤＢＡセンサは、ＤＢＡ濃度を測定するために、第１の電圧レベルから最終的な電圧レベルまでステップで電圧レベルをスイープするように動作することもできる。第１の電圧レベルは負の電圧とすることができ、最終的な電圧レベルは正の電圧とすることができ、アノードスイープになる。代替として、第１の電圧レベルは正とすることができ、最終的な電圧レベルは負とすることができ、カソードスイープになる。
【００３０】
一実施形態によれば、解析ユニットは、発生した電流応答のピークに基づいて多変数データ解析を実行するように動作することができる。
【００３１】
電流応答のピークは、物質中に存在するＤＢＡ濃度に関する情報を示すことができる。電流応答は、ピークレベル、およびゼロに向かう電流の減衰を含み得る。解析ユニットが電流応答のピークを解析する場合、ＤＢＡ濃度の測定値が得られる。ＤＢＡは、電流応答が他の電位に比較して増加し得る酸化還元電位を有することができる。制御ユニットによって送信された電圧パルスがＤＢＡの酸化還元電位に対応する場合、電流応答ピークは、増加した電流レベルを示すことができる。ガス浄化処理からの液体などの粗雑で複雑な媒体中で測定するとき、しかしながら、酸化還元電位におけるピークが明確でない電流レベルを得ることができる。これは、干渉により、程度の差はあるが測定媒体中の酸化還元活性物質は、とても複雑な電流応答になる。これは、測定値による電流応答を大変に解釈困難にさせている。したがって、電流スペクトルからデータを解釈するために、多変数データ解析が使用される。次いで、知られたＤＢＡ濃度を有する電流スペクトルのトレインニングセットが使用されて、未知のＤＢＡ濃度を有するサンプルについての数学的予測関数を作成する。電流スペクトルの一例は、図４ｃに示されている。
【００３２】
一実施形態によれば、二酸化硫黄を含有するプロセスガスを浄化するＷＦＧＤシステムの湿式スクラバを制御する方法が提供される。ＷＦＧＤシステムの湿式スクラバを制御するこの方法は、プロセスガスから二酸化硫黄を吸収するように吸収容器内の内部の二塩基酸の濃度を含む吸収液にプロセスガスを接触させるステップと、吸収液中の二塩基酸の濃度を測定するステップと、二塩基酸の測定濃度に基づいて、吸収液中の二塩基酸の濃度に影響を及ぼす少なくとも１つの湿式スクラバ動作パラメータを制御するステップとを含む。さらに、本方法によれば、二塩基酸の測定濃度は、そこで、設定点と比較される。吸収液中に存在するＤＢＡの測定濃度が設定点を超える場合、二塩基酸の吸収を強化する添加物の吸収液への供給が減少する。吸収液中に存在するＤＢＡの測定濃度が設定点であるまたは設定点の近くであるとき、二塩基酸の吸収を強化する添加物の吸収液への供給は維持される。吸収液中に存在するＤＢＡの測定濃度が設定点よりも低いとき、二塩基酸の吸収を強化する添加物の吸収液への供給は増加する。吸収液中のＤＢＡの濃度は、約１００から約５００ｐｍｍの範囲である。吸収液中に存在するＤＢＡ濃度の連続測定は、ＤＢＡが熱、細菌、酸化用空気、同様の状況により吸収体液体に劣化され得るときに望ましい。本方法は、二酸化硫黄を含有するプロセスガスを浄化するのに用いられるＷＦＧＤシステムの湿式スクラバに役立つ。したがって、湿式スクラバは、プロセスガスから二酸化硫黄を吸収するように二塩基酸の濃度を含む吸収液にプロセスガスを接触させる吸収容器と、吸収液中の二塩基酸の濃度を連続測定する二塩基酸センサと、二塩基酸センサから測定信号を受信し、二塩基酸の測定濃度に基づいて、二塩基酸の吸収液への供給のように、吸収液中の二塩基酸の濃度に影響を及ぼす少なくとも１つの湿式スクラバ動作パラメータを制御する制御ユニットとを備える。
【００３３】
一実施形態によれば、ＤＢＡセンサは、第１の電極を洗浄するように動作する洗浄ユニットをさらに備えることができる。第１の電極は、白金で作製することができる。連続測定のためにＤＢＡセンサを使用するとき、第１の電極は、電極の白金表面へ結び付くのでむしろ早く使用不可能になり得る。これは、第１の電極表面上にコーティングを形成し、測定結果に負の影響を及ぼし得る。ＤＢＡセンサに洗浄ユニットを備えることによって、電極の表面上の任意のコーティングを除去することができ、センサの信頼性を確かなものとする。洗浄ユニットは、物質中に存在するＤＢＡ濃度の連続測定中に、連続または半連続のやり方で第１の電極を洗浄するように動作することができる。洗浄ユニットは、ブラシ、グラインダ、スクレーパなどとすすることができる。
【００３４】
本開示は、以下の図面を参照してより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】一実施形態による二塩基酸センサの斜視図である。
【図２】二塩基酸センサの概略側断面図である。
【図３】物質中の二塩基酸を測定する方法の流れ図である。
【図４ａ】一実施形態による方法の経時的な電圧レベルのグラフである。
【図４ｂ】一実施形態による方法の電圧レベルパルスのシミュレーションのグラフである。
【図４ｃ】図４ｂ中の電圧パルスによって発生する電流応答に対応した電圧のシミュレーションのグラフである。
【図５】二塩基酸センサを備えた湿式スクラバの概略側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本開示は、本開示の好ましい実施形態が示されている添付図面を参照して、以下より十分に説明される。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具体化することができ、本明細書中に記載する各実施形態に限定されると解釈されるべきでなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的で完全なものであるように与えられ、本開示の範囲を当業者に十分伝えるものとなる。図面において、同様の番号は、同様の要素を指している。
【００３７】
本発明による二塩基酸（ＤＢＡ）センサ１０は、図１の斜視図および図２の概略側断面図に示されている。ＤＢＡセンサ１０は、ベースセクション１４と、ＤＢＡ検出のための開放空間１３の側面を形成するカバー１２とを備える。センサヘッド２０は、空間１３内に位置する。センサヘッド２０は、空間１３の中に延びるチューブとして形成される。センサヘッド２０の軸方向端部２３において、白金環の形態の第１の電極２１が設けられる。第１の電極２１の表面２２は、センサヘッド２０の軸方向端部２３と同じ高さである。白金環が第１の電極２１のために与えられるが、金、イリジウム、銀、および同様の金属などの他の材料が使用されてもよいが、好ましくは白金である。
【００３８】
シャフト４１は、管状センサヘッド２０の内側２０ａを通じて延びる。シャフト４１は、電気モータ（図示せず）によって回転させられる。シャフト４１は、グラインドユニット４０に結合されている。グラインドユニット４０は、表面４２を有し（これは図２に最もよく示されている）、第１の電極２１の表面２２に当接する。シャフト４１は、グラインドユニット４０の表面４２が第１の電極２１の表面２２をグラインド／洗浄するようにグラインドユニット４０を回転させる。グラインドユニット４０は、約２から約４０ｒｐｍの速度で、好ましくは約１５ｒｐｍの速度で第１の電極２１の表面２２と接触して回転する。好ましくは、グラインドユニット４０は、例えば、炭化ケイ素または窒化ケイ素に基づいてセラミック材料製である。
【００３９】
ＤＢＡセンサ１０は、第２の電極３０をさらに備える。好ましくは、第２の電極３０は、鉄鋼等などの金属で構築されている。第２の電極３０は、第１の電極２１からある距離に配置されている。図示の本実施形態では、第２の電極３０は、金属カバー１２によって構成されている。
【００４０】
制御ユニット５０は、ＤＢＡセンサ１０内に配置され、またはＤＢＡセンサ１０に接続され、第１の電極２１と第２の電極３０の間の空間を占める物質を通じて電圧パルスを送信するように動作する。ＤＢＡセンサ１０が物質の中に沈められたとき、電圧パルスは、第１の電極２１を介して物質に入る。第２の電極３０は、前記電圧パルスによって生成された電流応答を受信し、電流応答を制御ユニット５０に戻すようになされている。制御ユニット５０は、解析ユニット６０を用いて、生成された電流応答を受信および解析し、多変数データ解析を用いて物質中に存在するＤＢＡの濃度を計算する。解析ユニット６０における多変数データ解析を用いることによって、知られたＤＢＡ濃度を有するサンプルからの数学モデルを使用して物質中に存在するＤＢＡ濃度を決定するための予測モデルを作り出す。
【００４１】
ボルタメトリの測定値のデータは、しばしば解釈が困難である。各測定値は、いくつかの変数からなる。主成分分析（ＰＣＡ：Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ａｎａｌｙｓｉｓ）、および潜在的構造投影法（ＰＬＳ：ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｔｏ  ｌａｔｅｎｔ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）などの多変数データ解析法は、例えば、Ｗｏｌｄ，Ｓ．，Ｅｓｂｅｎｓｅｎ，Ｋ．およびＧｅｌａｄｉ，Ｐ．「Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ａｎａｌｙｓｉｓ：Ａ  ｔｕｔｏｒｉａｌ」．Ｃｈｅｍｏｍｅｔｒｉｃｓ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ２，３７〜５２，１９８７；  ならびにＳ．Ｗｏｌｄ，Ｍ．ＳｊｏｓｔｒｏｍおよびＬ．Ｅｒｉｋｓｓｏｎ「ＰＬＳ−ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ：ａ  ｂａｓｉｃ  ｔｏｏｌ  ｏｆ  ｃｈｅｍｏｍｅｔｒｉｃｓ」  Ｃｈｅｍｏｍｅｔｒｉｃｓ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，５８（２００１）１０９−１３０から知られているように、そのような場合に役立つことが示されている。ＰＣＡは、実験デ−タの分散を記述する数学的ツールである。ＰＣＡ数学的ツールを用いて、実験デ−タの最大の分散の方向、すなわち観測間の最大差を説明する方向を記述するベクトルが計算される。この計算されたベクトルは、第１の主成分と呼ばれる。第２の主成分は、第１の主成分と直交しており、したがって第１の主成分から独立している。さらなる主成分は、観測の大半を説明するまで同様にやり方で計算することができる。次いで、主成分によって定められるような新しいマトリックスが形成され、データセットは様々な主成分の重要性に応じてかなり減少させられるが、多くの場合には、わずか２次元となる。ローディングベクトルは元の変数に関連して主成分の方向を説明し、スコアベクトルは観測に関連して主成分の方向を説明する。したがって、スコアのプロットを行うことができ、元のサンプル間の関係、およびどのくらいサンプルがシステムに影響を及ぼしているのかを示す。したがって、スコアのプロットは、実験の間の関係を示し、実験のグループ分けを使用して分類をすることができる。
【００４２】
ＰＬＳは、較正データセットからモデルを作製するために使用される。それは線形法であり、ＰＣＡはＸデータ（ボルタンモグラム）とＹデータ（濃度）の両方に基づいて行われる。そして、線形回帰が、データセットとＹデータの間で各主成分について行われ、回帰モデルを与える。この回帰モデルは、ボルタンモグラムから値を予測するために使用することができる。
【００４３】
多変数データ解析に関するさらなる情報は、Ｉ．Ｔ．Ｊｏｌｌｉｆｆｅ  「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ａｎａｌｙｓｉｓ」  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  Ｉｎｃ．（１９８６）  ＩＳＢＮ  ０−３８７−９６２６９−７、またはＫ．Ｒ．Ｂｅｅｂｅ，Ｒ．Ｊ．ＰｅｌｌおよびＭ．Ｂ．Ｓｅａｓｈｏｌｔｚ  「Ｃｈｅｍｏｍｅｔｒｉｃｓ−Ａ  ｐｒａｃｔｉｃａｌ  ｇｕｉｄｅ」  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ  Ｉｎｃ．（１９９８）  ＩＳＢＮ  ０−４７１−１２４５１−６に見つけることができる。
【００４４】
一実施形態では、ＤＢＡセンサ１０は、物質中に存在する少なくとも１つの他の成分の濃度を測定するセンサ７０をさらに備える。
【００４５】
図３は、物質中に存在するＤＢＡの濃度を測定する方法９０の流れ図である。物質は、ガス浄化処理時に用意することができる。ステップ９２では、複数の電圧パルスは、第１の電極２１を通じて送信される。第１の電極２１は物質と接触している。電圧パルスは、図４ｂに示されるように電圧レベルを段階的に増加または減少させるときに、制御ユニット５０から第１の電極２１および第２の電極３０によって物質を通じて送信される。第１の電極２１を通じて送信される電圧レベルの階段パターンが形成される。各ステップは、好ましくは約０．０５Ｖだけ電圧レベルを増加または減少させることを伴う。本主題の方法の一例では、電圧パルスとして物質を通じて送信される電圧レベルは、段階的なやり方で、約−１．０Ｖの電圧レベルから約１．０Ｖの電圧レベルまで約０．０５Ｖのステップで増加させられる。図４ａに示されるさらなる例では、電圧レベルは、まず約０．８Ｖから約−０．１Ｖまで約０．０５Ｖのステップで減少させられ、次いで約−０．１Ｖから約０．８Ｖまで約０．０５Ｖのステップで増加させられる。
【００４６】
ステップ９４では、第１の電極２１によって第２の電極３０まで送信された電圧パルスにより生成された電流応答を受信する。電流応答は、第２の電極３０によって受信される。第２の電極３０は、物質と接触もしている。電圧レベルの増減の各ステップにより第２の電極３０において新しい電流応答を発生させる。
【００４７】
最後のステップ９６では、電流応答は、多変数データ解析を用いて解析される。それによって、物質中に存在するＤＢＡの濃度は、電流応答に基づいて測定することができる。一実施形態によれば、複数の電流応答の全ては、物質中のＤＢＡ濃度を測定するために使用される。一実施形態では、電流応答は、電圧パルスがそれぞれ送信された後に解析される。代替として、多変数データ解析が一連の電流応答に基づいて行われる前に、一連の電圧パルスが送信され、一連の電流応答を生成する。
【００４８】
図４ｂは、階段パターンの電圧パルスのシミュレーションの一例をさらに示す。電圧レベルは、約−０．７５Ｖから約０．８Ｖまで経時的に変動する。ｘ軸の値は、電圧パルスの個数を表す。図４ｃは、電子回路から出て行く電圧にしたがって対応する電流応答を示す。電流応答からの情報は、多変数データ解析を用いて物質中に存在するＤＢＡ濃度を推定するために使用される。図４ｂに示された各電圧パルスは、図４ｃ中の５つの測定した電圧値に対応する。したがって、図４ｂおよび図４ｃに示された例では、各電圧パルスの応答は、各電圧パルス中に５回測定される。図４ｃのｘ軸上の値は、測定値の個数を表す。
【００４９】
本開示によるＤＢＡセンサ１０の適用例の一例として、図５は、湿式スクラバ１１１を示す。湿式スクラバ１１１は、石炭、石油、ピート、天然ガス、または廃棄材などの燃料を燃焼するように動作するボイラ（図示せず）で発生した煙道ガスＦＧの形態において、プロセスガスの二酸化硫黄内容物の少なくとも一部を除去するように動作する。
【００５０】
湿式スクラバ１１１は、垂直開放タワー１１２の形態の吸収容器と、浄化されるプロセスガスまたは煙道ガスＦＧのための入口１１４と、二酸化硫黄内容物の少なくとも一部が除去されている浄化された煙道ガスＦＣのための出口１１６とを備える。
【００５１】
吸収液タンク１１８の形態の吸収液酸化容器は、垂直開放タワー１１２の底部１１９に配置されている。吸収液タンク１１８は、ＤＢＡの濃度を含む吸収液のための再循環タンクであることと、酸化が起こり得る容器であることとの二重の目的を果たす。後者の理由については、吸収液タンク１１８は、酸化装置１２０を備える。酸化装置１２０は、送風機１２２ａの形態の酸素ガス供給装置１２２と、分配パイプ１２８に配置されたいくつかのノズル１２６を有する酸素ディストリビュータ１２４と、送風機１２２に流体接続されているとともに空気などの圧縮された酸素含有ガスを分配パイプ１２８へおよびさらにノズル１２６へ供給する分配パイプ１２８に流体接続されている供給パイプ１３０とを備える。ノズル１２６は、以下より詳細に説明されるように、吸収液タンク１２８に収容されたＤＢＡの濃度を含む石灰石吸収液に空気を分配し、それによって石灰石吸収液中に含有されている亜硫酸塩の酸化を引き起こすように配置されている。送風機１２２ａの代替として、酸素供給装置１２２は、酸素含有ガスを吸収液タンク１１８中の吸収液の中に押し込むのに適した圧縮機またある種の他の装置であってもよいことが理解されよう。さらに、送風機１２２ａによって吹かれる酸素含有ガスは、例えば、空気、またはむしろ酸素体積の９０〜９９％を含むガス、または酸素ガスと空気の混合気などの純酸素ガスであってよい。
【００５２】
例えば、フレッシュな石灰石ＣａＣＯ3の形態の吸収材料は、吸収材供給システム１３２から吸収液タンク１１８へ供給される。吸収材供給システム１３２は、石灰岩サイロ１３４と、給水パイプ１３６と、撹拌器１４０を備えた混合タンク１３８とを備える。混合タンク１３８において、流体接続された供給パイプ１３６を介して水が供給され、それによって石灰岩サイロ１３４から供給された石灰石粉末と混合して石灰石スラリを形成する。石灰石スラリは、ＤＢＡ源１３４ａから供給パイプ１３４ｂを介してＤＢＡを供給される。石灰石スラリおよびＤＢＡは、流体接続された石灰石供給パイプ１４２を介して混合タンク１３８から吸収液タンク１１８へ供給される。代替として、吸収液タンク１１８はタワー１１２の外側に位置決めされてもよく、代替として、石灰石の供給およびＤＢＡの供給は、乾燥粉末、スラリ、または両方として他の位置でシステムにそれぞれ入ってもよいことが理解されよう。石灰石ＣａＣＯ3は、以下のように水の中で少なくとも一部溶解することができる。
【００５３】
ＣａＣＯ3（ｓ）＋Ｈ2Ｏ＜＝＞Ｃａ2+（ａｑ）＋ＣＯ32-（ａｑ）      ［式１］
湿式スクラバ１１１は、スクラバ循環ポンプ１４４をさらに備え、スクラバ循環ポンプ１４４は、吸収液循環パイプ１４６中で、石灰石吸収液を、吸収液タンク１１８から開放タワー１１２内に位置決めされた２つのスプレーレベルシステム１４８、１５０へ循環させる。
【００５４】
各スプレーレベルシステム１４８、１５０は、配管系１５２と、ポンプ１４４によって循環されているＤＢＡを含む石灰石吸収液を細かく分配するいくつかの流体接続された霧化ノズル１５４とを備え、湿式スクラバ１１１を通過し開放タワー１１２内部でほぼ垂直上向きに流れる石灰石吸収液と煙道ガスＦＧの間の有効な接触を実現する。例えば、霧化ノズル１５４の全部または一部は、Ｓｐｒａｙｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏ，Ｗｈｅａｔｏｎ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ，米国から市販のタイプ４ＣＦ−３０３１２０であり得る。湿式スクラバ１１１の開放タワー１１２において、以下の反応は、ノズル１５４によって細かく分配された石灰石吸収液で煙道ガスＦＧに含まれた二酸化硫黄ＳＯ2を吸収すると行われることになる。
【００５５】
ＳＯ2（ｇ）＋ＣＯ32-（ａｑ）＋Ｃａ2+（ａｑ）＜＝＞ＣａＳＯ3（ａｑ）＋ＣＯ2（ｇ）      ［式２］
ミストエリミネーション１５６は、スプレーレベルシステム１４８、１５０の下流に設置されている。ミストエリミネータ１５６は、浄化された煙道ガスＦＣによって一緒に運ばれた吸収液の液滴の少なくとも一部を除去する。
【００５６】
湿式スクラバ１１１において、煙道ガスＦＧ中の二酸化硫黄ＳＯ2は、石灰石ＣａＣＯ3と反応して亜硫酸カルシウムＣａＳＯ3を形成し、亜硫酸カルシウムＣａＳＯ3は、続いて酸化されて石膏ＣａＳＯ4を形成する。亜硫酸カルシウムの酸化は、酸化装置１２０を用いて、ＤＢＡの濃度を含む石灰石吸収液を介して、空気などの酸素含有ガスを泡立たせることによって行われる。以下の反応は、吸収液タンク１１８内で行われ得る。
【００５７】
ＣａＳＯ3（ａｑ）＋１／２  Ｏ2（ｇ）＜＝＞ＣａＳＯ4（ｓ）＋２Ｈ2Ｏ      ［式３］
したがって、石膏ＣａＳＯ4は、時々、２つの水分子を含むとして説明される。すなわちＣａＳＯ4×２Ｈ2Ｏは、最終生成物として形成される。以上、ＳＯ2の吸収により亜硫酸カルシウムＣａＳＯ3を発生させることを説明してきた。状況に応じて、吸収されたＳＯ2の少なくとも一部は、重亜硫酸カルシウムＣａ（ＨＳＯ3）2（ａｑ）を発生させ、これは上記［式３］の原理と同じ原理にしたがって酸化されることを理解されよう。
【００５８】
したがって、石灰石吸収液は、石灰石およびＤＢＡに加えて、少量の亜硫酸カルシウムと、主要な成分として石膏も含む。この処理を通じて形成された石膏は、廃棄処理パイプ１５８を介して湿式スクラバ１１１から除去され、ベルトフィルタ１６０として概略的に示された石膏脱水ユニットへ送られる。脱水された石膏は、例えば、化粧ボード製品に商業的に使用することができる。
【００５９】
二酸化硫黄ＳＯ2に加えて、湿式スクラバ１１１は、煙道ガスから他の汚染物質も少なくとも一部除去する。そのような他の／汚染物質の例は、三酸化硫黄ＳＯ3、塩酸ＨＣｌ、フッ化水素酸ＨＦ、他の酸化汚染物質を含む。またさらに、湿式スクラバ１１１は、例えば、ちり粒子および水銀などの煙道ガスからの他のタイプの汚染物質も少なくとも一部除去することができる。
【００６０】
制御ユニット１６２は、湿式スクラバ１１１の動作パラメータを制御する。湿式スクラバ１１１は、吸収液サンプリングシステム１６４を備え、サンプリングシステム１６４は、測定データを制御ユニット１６２に供給する。サンプリングシステム１６４は、吸収液タンクサンプリングトレイン１６８を備える。
【００６１】
吸収液タンクサンプリングトレイン１６８は、吸収液タンク１１８に流体接続されたパイプ１８０を備える。パイプ１８０によってタンク１１８から回収された吸収液は、パイプ１８０を介してｐＨ解析器１８２および亜硫酸塩解析器１８４へ送られる。酸化装置１２０は、タンク１１８に収容された吸収液の撹拌を引き起こし、したがってタンク１１８は、酸化反応が生じる連続して撹拌されたタンク反応器とみなされ得る。任意選択で、さらなる撹拌器がタンク１１８内に配置され得る。
【００６２】
パイプ１８０は、循環パイプ１８６に流体接続されている。循環ポンプ１８８は、吸収液タンクサンプリングトレイン１６８を通過して吸収液タンク１１８へ戻った吸収液をポンプで送るために循環パイプ１８６内に配置されている。パイプ１８０および１８６内にそれぞれ配置された遮断弁１９２、１９４は、吸収液タンクサンプリングトレイン１６８を介して収集された吸収液の亜硫酸塩濃度および／またはｐＨの手動解析のために、サンプリングパイプ１９６および関連した遮断弁１９８を介して吸収液サンプルを収集することを可能にする。
【００６３】
制御ユニット１６２は、分析器１８２および１８４から測定信号を受信し、石灰岩サイロ１３４内に配置され混合タンク１３８に供給された石灰石の量を制御する制御弁２００ａと、供給パイプ１３４ｂ内に配置されＤＢＡ源１３４ａから混合タンク１３８へ供給されるＤＢＡの量を制御する制御弁２００ｂと、石灰石供給パイプ１４２内に配置され混合タンク１３８から吸収液タンク１１８、スクラバ循環ポンプ１４４、および酸化装置１２０の送風機１２２へ供給される石灰石スラリの量を制御する制御弁２００とからなる少なくとも１つをそのような測定信号に基づいて制御する。さらに、制御ユニット１６２も、ＤＢＡセンサ２０２湿式スクラバ１１１の吸収液中に存在するＤＢＡの濃度ＷＰ測定する制御ユニット２０２ａおよび解析ユニット２０２ｂを含むＤＢＡセンサ２０２から測定信号を受信する。
【００６４】
一実施形態によれば、二酸化硫黄を含有するプロセスガスを洗浄する湿式スクラバ１１１を制御する方法が提供される。湿式スクラバ１１１を制御するこの方法は、プロセスガスから二酸化硫黄を吸収するように開放タワー１１２内の内部のＤＢＡの濃度を含む吸収液にプロセスガスを接触させるステップと、吸収液中のＤＢＡの濃度を測定するステップと、混合タンク１３８へのＤＢＡの供給のようなＤＢＡの測定濃度に基づいて吸収液中のＤＢＡの濃度に影響を及ぼす少なくとも１つの湿式スクラバ１１１の動作パラメータを制御するステップとを含む。さらに、本方法によれば、ＤＢＡの測定濃度は、そのために、設定点に比較される。吸収液中に存在するＤＢＡの測定濃度が設定点を超える場合、ＤＢＡの吸収を強化する添加物の吸収液への供給が減少する。吸収液中に存在するＤＢＡの測定濃度が設定点であるまたは設定点の近くであるとき、ＤＢＡの吸収を強化する添加物の吸収液への供給は維持される。吸収液中に存在するＤＢＡの測定濃度が設定点よりも低いとき、ＤＢＡの吸収を強化する添加物の吸収液への供給は増加する。吸収液中のＤＢＡの濃度は、約１００から約５００ｐｍｍの範囲である。吸収液中に存在するＤＢＡ濃度の連続測定は、ＤＢＡが熱、細菌、酸化用空気、同様の状況により吸収体液体内で劣化し得るときに望ましい。この方法は、二酸化硫黄を含有するプロセスガスを浄化するのに用いられる湿式スクラバ１１に役立つ。したがって、湿式スクラバ１１１は、プロセスガスから二酸化硫黄を吸収するようにＤＢＡの濃度を含む吸収液にプロセスガスを接触させる開放タワー１１２と、吸収液中のＤＢＡの濃度を連続測定するＤＢＡセンサ２０２と、ＤＢＡセンサ２０２から測定信号を受信し、ＤＢＡの測定濃度に基づいて、ＤＢＡの吸収液への供給のように、吸収液中のＤＢＡの濃度に影響を及ぼす少なくとも１つの湿式スクラバ１１１の動作パラメータを制御する制御ユニット１６２とを備える。
【００６５】
この方法の利点は、吸収液内のＤＢＡ濃度が連続して「測定する」ことができることである。さらに、本方法によってＤＢＡの比較的低い濃度も、比較的高い精度で連続測定することができる。また、吸収液内に存在するＤＢＡ濃度の連続測定は、比較的高い精度でＤＢＡ濃度を制御することを可能にする。例えば、湿式スクラバ１１１内に収容される吸収液が石灰石吸収液である場合、本主題の方法は、吸収液中に存在するＤＢＡ濃度の連続測定を可能にし、それによって湿式スクラバ効率と最小ＤＢＡ使用とのバランスをとるように吸収性液体内に存在するＤＢＡの濃度を制御する。このために、本主題の方法は、吸収液中に存在するＤＢＡ濃度を測定するボルタメトリの方法を使用する。このボルタメトリの方法は、吸収液中に配置されたＤＢＡセンサ１０、２０２の第１の電極２１および第２の電極３０で送信される電圧パルスを使用する。第２の電極３０は大きい金属部品とすることができる。第２の電極３０は第１の電極２１の面積よりも少なくとも２０倍大きい面積を有することができる。次いで、電圧パルスによって生成された電流応答は、多変数データ解析を用いて解析され、知られたＤＢＡ濃度を有するサンプルからの数学モデルによってその制御のために物質中に存在するＤＢＡ濃度を決定するのに役立つ予測モデルを作り出す。本開示は、吸収液中に存在するＤＢＡ濃度を連続測定することに焦点を合わせる。しかしながら、湿式スクラバ１１１内に含まれる石灰石吸収液中に存在する他の成分は、連続測定され、ＤＢＡについて本明細書中に記載されたように連続測定され制御され得る。例えば、ＤＢＡについて本明細書に開示されているように、水銀制御のために使用されるＳ2-などの硫化物は、ＤＢＡセンサ１０のもののように吸収液中に存在する硫化物濃度を測定する硫化物センサを用いて連続測定することができ、それによって吸収液内に存在する硫化物の濃度を制御して、所望の水銀除去効率を実現する。吸収液内に存在する硫化物の濃度に応じて、吸収液に付加される硫化物の投与速度は、所望の硫化物濃度、したがって水銀除去効率を実現するように制御されている。別の例として、ＤＢＡについて本明細書に開示されているように、ＳＯ32-などの亜硫酸塩は、吸収液中に存在する亜硫酸塩濃度を測定する亜硫酸塩センサを用いて連続測定することができ、それによって吸収液内に存在する亜硫酸塩の濃度を制御する。吸収液内に存在する亜硫酸塩の濃度に応じて、吸収液の酸化は、増加させられ、維持され、または減少させられる。さらに、湿式スクラバ１１１内に含まれる石灰石吸収液中に存在する他の成分は、ＤＢＡについて本明細書中に記載されたように連続測定され制御され得る。例えば、ＤＢＡについて本明細書に開示されているように、塩化物Ｃｌ-、臭化物Ｂｒ-、マグネシウムＭｇ2+、ナトリウムＮａ+、硝酸塩ＮＯ32-、および亜硝酸塩ＮＯ22-は、ＤＢＡセンサ１０のものようにそのようなセンサごとに、吸収液中に存在する塩化物、臭化物、マグネシウム、ナトリウム、硝酸塩、および亜硝酸塩の濃度を測定する塩化物センサ、臭化物センサ、マグネシウムセンサ、ナトリウムセンサ、硝酸塩センサ、および亜硝酸センサをそれぞれ用いて連続測定することができ、それに��って吸収液内に存在するその濃度を制御してそれによってその制御を可能にする。したがって、吸収液内に存在する塩化物、臭化物、マグネシウム、ナトリウム、硝酸塩、および／または亜硝酸塩の濃度に応じて、廃棄処理パイプ１５８を介して湿式スクラバ１１１から解放されまたは抜き取られた吸収液は、プロセス効率を制御するためにその所望の濃度を実現するように増加させられ、維持され、または減少させられ得る。またさらに、湿式スクラバ１１１内に含まれる石灰石吸収液中に存在するＤＢＡおよび他の成分は、単一のセンサ１０、２０２を用いてＤＢＡについて本明細書中に記載されたように連続測定され制御され得る。したがって、単一のセンサ１０、２０２は、吸収液中に存在する第１の成分の濃度を連続測定するように上述したようにプログラムされているとともに、その制御のために吸収液中に存在する１種または複数種の追加の成分の濃度を連続測定するように上述したようにもプログラムされている。例えば、ＤＢＡの濃度を連続測定するために上述したように、ボルタメトリの方法を用いた単一のセンサ１０、２０２は、吸収液中の第１の成分の濃度を測定するために、吸収液中に配置されたマルチコンポーネントセンサ１０、２０２の第１の電極２１および第２の電極３０でパルスを送信する。第２の電極３０は、大きい金属部品とすることができる。第２の電極３０は、第１の電極２１の面積よりも少なくとも２０倍大きい面積を有することができる。次いで、電圧パルスによって生成された電流応答は、多変数データ解析を用いて解析され、知られた第１の成分濃度を有するサンプルからの数学モデルによってその制御のために吸収液中に存在する第１の成分濃度を決定するのに役立つ予測モデルを作り出す。次いで、ボルタメトリの方法を用いる同じマルチコンポーネントセンサ１０、２０２は、吸収液中の第２の成分の濃度を測定するために、吸収液中に配置された第１の電極２１および第２の電極３０でパルスを送信する。次いで、電圧パルスによって生成された電流応答は、多変数データ解析を用いて解析され、知られた第２の成分濃度を有するサンプルからの数学モデルによってその制御のために吸収液中に存在する第２の成分濃度を決定するのに役立つ予測モデルを作り出す。マルチコンポーネントセンサ１０、２０２がそのようにプログラムされると、単一のマルチコンポーネントセンサ１０、２０２を使用して、吸収液中に存在するＤＢＡ、亜硫酸塩、硫化物、塩化物、臭化物、マグネシウム、ナトリウム、硝酸塩、および亜硝酸塩からなる群から選択される２つ以上の成分の濃度を連続して測定し、それによってその制御を可能にすることができる。
【００６６】
本開示は、いくつかの好ましい実施形態を参照して説明してきたが、その範囲から逸脱することなく、様々な変更がなされてもよいし、それらの要素に代えて均等物に置き換えられてもよいことを当業者は理解されよう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、多くの修正がある特定の状況または材料を本開示の教示に適合するようになされてもよい。したがって、本開示は、本開示を実行するために考えられた最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されないが、本開示は添付の特許請求の範囲に含まれるすべての実施形態を含むことが意図されている。また、第１、第２などの用語の使用は、何らかの順序、または重要性を示さないが、むしろ第１の、第２など用語は、ある要素を別のものと区別するために使用される。
【符号の説明】
【００６７】
１０  二塩基酸（ＤＢＡ）センサ
１２  カバー
１３  開放空間、空間
１４  ベースセクション
２０  センサヘッド
２０ａ  内側
２１  第１の電極
２２  表面
２３  軸方向端部
３０  第２の電極
４０  グラインドユニット
４１  シャフト
４２  表面
５０  制御ユニット
６０  解析ユニット
１１１  湿式スクラバ
１１２  垂直開放タワー
１１４  入口
１１６  出口
１１８  吸収液タンク
１１９  底部
１２０  酸化装置
１２２  酸素ガス供給装置
１２２ａ  送風機
１２４  酸素ディストリビュータ
１２６  ノズル
１２８  分配パイプ
１３０  供給パイプ
１３２  吸収材供給システム
１３４  石灰岩サイロ
１３４ａ  ＤＢＡ源
１３４ｂ  供給パイプ
１３６  給水パイプ
１３８  混合タンク
１４０  撹拌器
１４２  石灰石供給パイプ
１４４  スクラバ循環ポンプ、ポンプ
１４６  吸収液循環パイプ
１４８  スプレーレベルシステム
１５０  スプレーレベルシステム
１５２  配管系
１５４  霧化ノズル、ノズル
１５６  ミストエリミネーション
１５８  廃棄処理パイプ
１６０  ベルトフィルタ
１６２  制御ユニット
１６４  吸収液サンプリングシステム、サンプリングシステム
１６８  吸収液タンクサンプリングトレイン
１８０  パイプ
１８２  ｐＨ解析器、分析器
１８４  亜硫酸塩解析器、分析器
１８６  循環パイプ
１８８  循環ポンプ
１９２  遮断弁
２００ａ  制御弁
２００ｂ  制御弁
２０２  ＤＢＡセンサ
２０２ａ  制御ユニット
２０２ｂ  解析ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
2017003584.tif 000008
【図５】
2017003584.tif 000009
【外国語明細書】
2017003584000001.pdf