(57)【要約】  本発明に係るガスの処理方法は、処理ガスとアンモニアガスとが混合された混合ガスを二酸化炭素捕集器に供給して、前記混合ガスを冷却させて二酸化炭素の捕集された炭酸アンモニウム塩を生成することにより、前記処理ガスから前記二酸化炭素を分離する過程と、前記二酸化炭素が分離されて前記二酸化炭素捕集器から排出された処理ガスから硫化水素を捕集して、前記硫化水素とアンモニアを分離し、硫化水素ナトリウムを生成する過程と、を含む。したがって、本発明の実施形態に係るガスの処理装置は、硫化水素の捕集前に二酸化炭素を選択的に捕集することにより、硫化水素の捕集率を向上させることができ、これにより、生産される硫化水素ナトリウムの品質を向上させることができる。
2020503166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ガスとアンモニアガスとが混合された混合ガスを二酸化炭素捕集器に供給して、前記混合ガスを冷却させて二酸化炭素の捕集された炭酸アンモニウム塩を生成することにより、前記処理ガスから前記二酸化炭素を分離する過程と、
前記二酸化炭素が分離されて前記二酸化炭素捕集器から排出された処理ガスから硫化水素を捕集して、前記硫化水素とアンモニアを分離し、硫化水素ナトリウムを生成する過程と、
を含むガスの処理方法。
【請求項２】
前記二酸化炭素捕集器において前記炭酸アンモニウム塩を溶融させる過程と、
溶融された前記炭酸アンモニウムを塩分解器に供給して、溶融された前記炭酸アンモニウム塩を加熱してガス状態に分解する過程と、
前記塩分解器から与えられたガス中のアンモニアと洗浄水とを反応させて、前記洗浄水にアンモニアを吸収させることにより、前記二酸化炭素とアンモニアを分離する過程と、
を含む請求項１に記載のガスの処理方法。
【請求項３】
前記硫化水素を捕集する過程の前に、前記二酸化炭素が分離されて前記二酸化炭素捕集器から排出された処理ガスからシアン化水素を捕集して、前記シアン化水素を分離する過程を含む請求項２に記載のガスの処理方法。
【請求項４】
前記二酸化炭素と分離されたアンモニアを、前記処理ガスと混合するアンモニアガスとして再使用する請求項２に記載のガスの処理方法。
【請求項５】
前記混合ガスを冷却させるに当たって、前記混合ガスを６０℃以下の温度に間接冷却させる請求項１に記載のガスの処理方法。
【請求項６】
前記炭酸アンモニウムを加熱して溶融させるに当たって、前記二酸化炭素捕集器を加熱し、且つ、水分を投入する請求項２に記載のガスの処理方法。
【請求項７】
前記塩分解器において前記炭酸アンモニウム塩を加熱してガス状態に分解する過程において、スチーム（ｓｔｅａｍ）を用いた熱交換方法を利用する請求項２に記載のガスの処理方法。
【請求項８】
前記二酸化炭素捕集器は複数配備され、前記複数の二酸化炭素捕集器において、前記炭酸アンモニウムの生成過程、生成された前記炭酸アンモニウムの溶融過程が互い違いに交互に行われる請求項２乃至請求項７のいずれか一項に記載のガスの処理方法。
【請求項９】
前記複数の二酸化炭素捕集器に前記混合ガスを交互に供給して、前記複数の二酸化炭素捕集器を介して連続して前記混合ガスを処理する請求項８に記載のガスの処理方法。
【請求項１０】
前記複数の二酸化炭素捕集器のそれぞれにおいては、
前記二酸化炭素捕集器を冷却させて、前記炭酸アンモニウムの生成のための塩生成準備過程と、
冷却された前記二酸化炭素捕集器に前記混合ガスを供給して冷却させることにより、前記炭酸アンモニウム塩を生成する塩生成過程と、
前記炭酸アンモニウム塩生成過程において副生された凝縮水と、前記二酸化炭素の分離された処理ガスとを前記二酸化炭素捕集器の外部に排出する凝縮水及び処理ガス排出過程と、
前記二酸化炭素捕集器内の炭酸アンモニウムを加熱して溶融させる塩溶融過程と、
溶融された前記炭酸アンモニウムを前記塩分解器に排出する塩排出過程と、
を含む工程が順次に行われ、
前記複数の二酸化炭素捕集器のうちの少なくとも一つにおいては、他の二酸化炭素捕集器と同じ時点で、塩生成過程、凝縮水及び処理ガス排出過程、塩溶融過程、塩排出過程、塩生成準備過程のうちのいずれか他の過程が行われる請求項９に記載のガスの処理方法。
【請求項１１】
前記複数の二酸化炭素捕集器は、それぞれ異なる過程を行う請求項１０に記載のガスの処理方法。
【請求項１２】
前記複数の二酸化炭素捕集器のうちの少なくとも一つは、他の複数の二酸化炭素捕集器とは異なる過程を行い、前記他の複数の二酸化炭素捕集器は、同じ過程を行う請求項１０に記載のガスの処理方法。
【請求項１３】
処理ガスとアンモニアガスとが混合された混合ガスを冷却させて、前記処理ガス中の二酸化炭素を捕集して炭酸アンモニウム塩を生成することにより、前記処理ガスから前記二酸化炭素を分離する二酸化炭素捕集器と、
前記二酸化炭素が分離されて前記二酸化炭素捕集器から排出された処理ガスから硫化水素を捕集して硫化水素ナトリウムを生成する硫化水素捕集器と、
を備えるガスの処理装置。
【請求項１４】
前記二酸化炭素捕集器は、生成された前記炭酸アンモニウム塩を溶融させる請求項１３に記載のガスの処理装置。
【請求項１５】
前記二酸化炭素捕集器から溶融された炭酸アンモニウムを与えられて、前記炭酸アンモニウム塩を加熱してガス状態に分解する塩分解器と、
前記塩分解器において生成されたガスと洗浄水とを反応させて、前記洗浄水にアンモニアを吸収させることにより、二酸化炭素とアンモニアを分離するアンモニア洗浄塔と、
を備える請求項１４に記載のガスの処理装置。
【請求項１６】
前記二酸化炭素の分離された処理ガスが前記硫化水素捕集器に送られる前に、前記二酸化炭素の分離された処理ガスからシアン化水素を分離するシアン化水素捕集器を備える請求項１３に記載のガスの処理装置。
【請求項１７】
前記二酸化炭素捕集器が複数配備され、
前記複数の二酸化炭素捕集器のそれぞれにおいて複数の過程が行われ、
ある一つの二酸化炭素捕集器において前記複数の過程のうちのいずれか一つの過程が行われる間に、他の一つの二酸化炭素捕集器において前記複数の過程のうちのいずれか他の一つの過程が行われる請求項１５または請求項１６に記載のガスの処理装置。
【請求項１８】
前記複数の二酸化炭素捕集器は、前記炭酸アンモニウムの生成過程、生成された前記炭酸アンモニウムの溶融過程が互い違いに交互に行われるように運用される請求項１７に記載のガスの処理装置。
【請求項１９】
前記複数の二酸化炭素捕集器においては、同じ時点で、塩生成過程、凝縮水及び処理ガス排出過程、塩溶融過程、塩排出過程、塩生成準備過程のうちのそれぞれ異なる過程が行われる請求項１８に記載のガスの処理装置。
【請求項２０】
前記塩分解器は、前記複数の二酸化炭素捕集器から溶融された炭酸アンモニウム塩を交互に与えられてガス化させる請求項１８に記載のガスの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスの処理方法及びガスの処理装置に係り、さらに詳しくは、連続して処理ガスを精製することができ、精製過程において生産される硫化水素ナトリウムの生産量を増やすことのできるガスの処理方法及びガスの処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、コークスオーブンにおいて石炭を乾留してコークスを生産する場合、コークスオーブンガス（Ｃｏｋｅ  Ｏｖｅｎ  Ｇａｓ；ＣＯＧ）には各種の成分が含有されているが、中でも、二酸化炭素、硫化水素、アンモニア、シアン化水素などの酸性ガスは、ガス配管を腐食させたり、閉塞を引き起こしたりする原因となる。なお、コークスオーブンガスが燃料として用いられる場合、公害を引き起こすため、酸性ガスを一定の濃度以下に低めて使用することになる。
【０００３】
特に、硫化水素は、硫酸物による大気汚染及び悪臭誘発が激しい物質であって、硫化水素捕集塔にアンモニアを供給して、アンモニアに硫化水素を吸収させることにより、酸性ガスのうち硫化水素を分離し、取り除いている。
【０００４】
ところが、酸性ガスに含まれている二酸化炭素は、硫化水素捕集塔において硫化水素の捕集を阻害する原因となる。すなわち、硫化水素がアンモニアに吸収されるとき、二酸化炭素もまた一緒に吸収され、その結果、硫化水素の捕集率が下がってしまう。
【０００５】
この理由から、二酸化炭素の分離が先行されなければならず、二酸化炭素回収・有効利用・貯留（ＣＣＵＳ：Ｃａｒｂｏｎ  Ｃａｐｔｕｒｅ，  Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄ  ｓｔｏｒａｇｅ）の開発技術を通じて、各工程別の特性に合う技術への取り組みを盛んに行っているが、微量の硫化水素が含まれている条件下では、二酸化炭素が取り除き易いものの、高濃度の硫化水素が含まれている場合、二酸化炭素が取り除き難いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国公開特許公報第２００５−００２９９２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、途切れることなく連続して処理ガスを精製することのできるガスの処理方法及びガスの処理装置を提供する。
【０００８】
本発明は、処理ガスの精製処理中に生成される硫化水素ナトリウムの生産量を増やすことのできるガスの処理方法及びガスの処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るガスの処理方法は、処理ガスとアンモニアガスとが混合された混合ガスを二酸化炭素捕集器に供給して、前記混合ガスを冷却させて前記二酸化炭素の捕集された炭酸アンモニウム塩を生成することにより、前記処理ガスから前記二酸化炭素を分離する過程と、前記二酸化炭素が分離されて前記二酸化炭素捕集器から排出された処理ガスから硫化水素を捕集して、前記硫化水素とアンモニアを分離し、硫化水素ナトリウムを生成する過程と、を含む。
【００１０】
また、前記ガスの処理方法は、前記二酸化炭素捕集器において前記炭酸アンモニウム塩を溶融させる過程と、溶融された前記炭酸アンモニウムを塩分解器に供給して、溶融された前記炭酸アンモニウム塩を加熱してガス状態に分解する過程と、前記塩分解器から与えられたガス中のアンモニアと洗浄水とを反応させて、前記洗浄水にアンモニアを吸収させることにより、前記二酸化炭素とアンモニアを分離する過程と、を含む。
【００１１】
さらに、前記ガスの処理方法は、前記硫化水素を捕集する過程の前に、前記二酸化炭素が分離されて前記二酸化炭素捕集器から排出された処理ガスからシアン化水素を捕集して、前記シアン化水素を分離する過程を含む。
【００１２】
さらにまた、前記ガスの処理方法において、前記二酸化炭素と分離されたアンモニアを、前記処理ガスと混合するアンモニアガスとして再使用する。
【００１３】
さらにまた、前記混合ガスを冷却させるに当たって、前記混合ガスを６０℃以下の温度に間接冷却させる。
【００１４】
さらにまた、前記炭酸アンモニウムを加熱して溶融させるに当たって、前記二酸化炭素捕集器を加熱し、且つ、水分を投入する。
【００１５】
さらにまた、前記塩分解器において前記炭酸アンモニウム塩を加熱してガス状態に分解する過程において、スチーム（ｓｔｅａｍ）を用いた熱交換方法を利用する。
【００１６】
さらにまた、前記二酸化炭素捕集器は複数配備され、前記複数の二酸化炭素捕集器において、前記炭酸アンモニウムの生成過程、生成された前記炭酸アンモニウムの溶融過程が互い違いに交互に行われる。
【００１７】
さらにまた、前記複数の二酸化炭素捕集器に前記混合ガスを交互に供給して、前記複数の二酸化炭素捕集器を介して連続して前記混合ガスを処理する。
【００１８】
さらにまた、前記複数の二酸化炭素捕集器のそれぞれにおいては、前記二酸化炭素捕集器を冷却させて、前記炭酸アンモニウムの生成のための塩生成準備過程と、冷却された前記二酸化炭素捕集器に前記混合ガスを供給して冷却させることにより、前記炭酸アンモニウム塩を生成する塩生成過程と、前記炭酸アンモニウム塩過程において過程において副生された凝縮水と、前記二酸化炭素の分離された処理ガスとを前記二酸化炭素捕集器の外部に排出する凝縮水及び処理ガス排出過程と、前記二酸化炭素捕集器内の炭酸アンモニウムを加熱して溶融させる塩溶融過程と、溶融された前記炭酸アンモニウムを前記塩分解器に排出する塩排出過程と、を含む工程が順次に行われ、前記複数の二酸化炭素捕集器のうちの少なくとも一つにおいては、他の二酸化炭素捕集器と同じ時点で、塩生成過程、凝縮水及び処理ガス排出過程、塩溶融過程、塩排出過程、塩生成準備過程のうちのいずれか他の過程が行われる。
【００１９】
さらにまた、前記複数の二酸化炭素捕集器は、それぞれ異なる過程を行う。
【００２０】
これらに加えて、前記複数の二酸化炭素捕集器のうちの少なくとも一つは、他の複数の二酸化炭素捕集器とは異なる過程を行い、前記他の複数の二酸化炭素捕集器は、同じ過程を行う。
【００２１】
また、本発明の実施例に係るガスの処理装置は、処理ガスとアンモニアガスとが混合された混合ガスを冷却させて、前記処理ガス中の二酸化炭素を捕集して炭酸アンモニウム塩を生成することにより、前記処理ガスから前記二酸化炭素を分離する二酸化炭素捕集器と、前記二酸化炭素が分離されて前記二酸化炭素捕集器から排出された処理ガスから硫化水素を捕集して硫化水素ナトリウムを生成する硫化水素捕集器と、を備える。
【００２２】
さらに、前記二酸化炭素捕集器は、生成された前記炭酸アンモニウム塩を溶融させる。
【００２３】
さらにまた、前記ガスの処理装置は、前記二酸化炭素捕集器から溶融された炭酸アンモニウムを与えられて、前記炭酸アンモニウム塩を加熱してガス状態に分解する塩分解器と、前記塩分解器において生成されたガスと洗浄水とを反応させて、前記洗浄水にアンモニアを吸収させることにより、二酸化炭素とアンモニアを分離するアンモニア洗浄塔と、を備える。
【００２４】
さらにまた、前記ガスの処理装置は、前記二酸化炭素の分離された処理ガスが前記硫化水素捕集器に送られる前に、前記二酸化炭素の分離された処理ガスからシアン化水素を分離するシアン化水素捕集器を備える。
【００２５】
さらにまた、前記二酸化炭素捕集器が複数配備され、前記複数の二酸化炭素捕集器のそれぞれにおいて複数の過程が行われ、ある一つの二酸化炭素捕集器において前記複数の過程のうちのいずれか一つの過程が行われる間に、他の一つの二酸化炭素捕集器において前記複数の過程のうちのいずれか他の一つの過程が行われる。
【００２６】
さらにまた、前記複数の二酸化炭素捕集器は、前記炭酸アンモニウムの生成過程、生成された前記炭酸アンモニウムの溶融過程が互い違いに交互に行われるように運用される。
【００２７】
さらにまた、前記複数の二酸化炭素捕集器においては、同じ時点で、塩生成過程、凝縮水及び処理ガス排出過程、塩溶融過程、塩排出過程、塩生成準備過程のうちのそれぞれ異なる過程が行われる。
【００２８】
これらに加えて、前記塩分解器は、前記複数の二酸化炭素捕集器から溶融された炭酸アンモニウム塩を交互に与えられてガス化させる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の実施形態に係るガスの処理装置は、硫化水素の捕集前に二酸化炭素を選択的に捕集することにより、硫化水素の捕集率を向上させることができ、これにより、生産される硫化水素ナトリウムの品質を向上させることができる。
【００３０】
そして、本発明の実施形態に係るガスの処理装置によれば、複数の二酸化炭素捕集器を備え、複数の二酸化炭素捕集器を動作させるに当たって、炭酸アンモニウムの生成過程、生成された前記炭酸アンモニウムの溶融過程が互い違いに交互に行われるようにする。このため、処理ガスを二酸化炭素捕集器に供給して、二酸化炭素を捕集する工程が途切れることなく連続して行われ得る。したがって、多量の処理ガスを短い時間内に精製処理することができ、硫化水素ナトリウムの生産量を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例に係るガスの処理装置を概念的に示すブロック図。
【図２】複数の二酸化炭素捕集器の動作を例示する図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態をより詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。図中、同じ符号は、同じ構成要素を指し示す。
【００３３】
本発明は、二酸化炭素、硫化水素、アンモニアなどの酸性ガスが含有されているガス（処理対象物）から大気汚染及び悪臭を生じさせる硫化水素を分離または除去して精製するガスの処理装置及びガスの処理方法に関する。より具体的には、二酸化炭素、硫化水素、アンモニアを含む酸性の処理ガスから硫化水素を分離するに当たって、硫化水素の分離率または除去率を高め、このときに副生される産物である硫化水素ナトリウムの品質及び生産率を向上させるガスの処理装置及びガスの処理方法に関する。
【００３４】
ここで、二酸化炭素、硫化水素、アンモニアなどの酸性ガスが含有されている処理ガスは、コークスオーブンにおいて石炭を乾留してコークスを製造する過程中に生じるコークスオーブンガスであってもよく、あるいは、脱硫工程において生じた排ガスであってもよい。
【００３５】
以下、図１及び図２に基づいて、本発明の実施例に係るガスの処理装置について説明する。以下では、本発明の実施例に係るガスの処理装置により処理または精製しようとするガスを「処理ガス」と称する。なお、処理ガスは、少なくとも二酸化炭素、硫化水素、アンモニアなどが含まれている酸性ガスである。
【００３６】
図１は、本発明の実施例に係るガスの処理装置を概念的に示すブロック図である。図２は、複数の二酸化炭素捕集器の動作を例示する図である。
【００３７】
本発明の実施例に係る処理ガス装置は、その動作により硫化水素ナトリウムを生産するため、硫化水素ナトリウム製造装置とも呼ばれる。
【００３８】
図１を参照すると、本発明の実施例に係るガスの処理装置は、精製の対象物である処理ガスと、アンモニアガス（ＮＨ３  ｇａｓ）、スチーム（ｓｔｅａｍ）を混合するガス混合器１００と、処理ガス、アンモニアガス及びスチームが混合された混合ガスを冷却させて、二酸化炭素を分離し、二酸化炭素の分離を行う二酸化炭素捕集器２００と、二酸化炭素捕集器２００において二酸化炭素の除去された処理ガスから硫化水素を捕集して、硫化水素ナトリウムを生成する硫化水素捕集器３２０と、を備える。
【００３９】
また、本発明の実施例に係るガスの処理装置は、二酸化炭素捕集器２００から二酸化炭素の捕集された塩を受け取ってガス（ｇａｓ）化させることにより、前記塩を分解する塩分解器４１０と、前記塩分解器４１０から受け取ったガス状態の生成物からアンモニアを吸収させて、二酸化炭素とアンモニアを分離するアンモニア洗浄塔４２０と、アンモニア洗浄塔４２０の生成物であるアンモニア水を捕集するアンモニア捕集器５００と、を備える。なお、前記ガスの処理装置は、硫化水素の除去された処理ガスからアンモニアを捕集するアンモニア捕集器を備えていてもよい。
【００４０】
そして、前記ガスの処理装置は、二酸化炭素捕集器２００において二酸化炭素の除去された処理ガスを硫化水素捕集器３２０に送る前に、前記二酸化炭素の除去された処理ガスからシアン化水素を分離し、これを硫化水素捕集器３２０に送るシアン化水素捕集器３１０を備えていてもよい。
【００４１】
ガス混合器１００においては、酸性ガスである処理ガスと、アンモニアガスとを混合するが、このとき、処理ガスとアンモニアガスとの有効な反応のために、高温のスチーム（ｓｔｅａｍ）をさらに混合する。いうまでもなく、処理ガスが自体的に水分を含有しているならば、スチームをさらに混合する必要はない。そして、アンモニアガスは、処理ガス中の硫化水素の除去前に先に除去しようとする二酸化炭素の量によるが、除去しようとする二酸化炭素とアンモニアガスとのモル比が１：２（二酸化炭素：アンモニア＝１：２）以上になるように混合する。
【００４２】
二酸化炭素捕集器２００においては、処理ガスとアンモニアガスとが混合された混合ガスを冷却させて、混合ガス中の二酸化炭素とアンモニアとの反応を誘導して炭酸アンモニウム塩を生成することにより、二酸化炭素の含まれている塩（炭酸アンモニウム塩）と、その他の物質である硫化水素、アンモニア、シアン化水素などを含む処理ガスとに分離する。すなわち、処理ガスから硫化水素、アンモニア、シアン化水素は最大限に捕集することなく、二酸化炭素のみを選択的に捕集して分離する。
【００４３】
このように、二酸化炭素捕集器２００において混合ガスを冷却させるに当たって、実施例においては、二酸化炭素捕集器２００を６０℃以下、より好ましくは、５０℃以下になるように処理する。これは、６０℃以下の温度において二酸化炭素とアンモニアとの反応が行われて、炭酸アンモニウム塩が生成されるためである。そして、二酸化炭素捕集器２００が過冷却される場合、狙いの成分である二酸化炭素以外の他のガス（硫化ガスまたはアンモニアガス）が一緒に凝縮されて一緒に分離、除去される虞があるためである。
【００４４】
また、実施例においては、二酸化炭素捕集器２００を６０℃以下に冷却させるに当たって、冷却水を用いた間接冷却方式を用いて、二酸化炭素捕集器２００の温度を６０℃に調節する。
【００４５】
上述したように、本発明の実施例においては、二酸化炭素捕集器２００の内部に供給された処理ガスである混合ガスを直接冷却ではなく、間接的な方法で冷却させる。これは、二酸化炭素捕集器２００の内部に冷却水を供給して混合ガスと冷却水とを直接的に接触させて冷却させる場合、二酸化炭素以外の他のガス（硫化ガスまたはアンモニアガス）の溶解により、二酸化炭素が塩に凝縮される効率または二酸化炭素が塩に分離される効率が低下し、副生される生成溶液の処理工程が伴われるため、間接冷却方式の方が効率的である。
【００４６】
二酸化炭素捕集器２００において炭酸アンモニウム塩が生成されれば、炭酸アンモニウム塩を除く処理ガス（硫化水素、アンモニア、シアン化水素を含有する）は、後続する処理設備、すなわち、シアン化水素捕集器３１０または硫化水素捕集器３２０に移動する。
【００４７】
さらに、二酸化炭素捕集器２００においては、移動せずにその内部に残留している炭酸アンモニウム塩を溶解または溶融させる。炭酸アンモニウム塩は、水分または熱により容易に溶解されて分解されるという特性がある。このため、実施例においては、水分及び熱を両方とも含むスチーム（ｓｔｅａｍ）を用いて炭酸アンモニウム塩を溶解させて、スラリー化させる。
【００４８】
塩分解器４１０は、二酸化炭素捕集器２００の生成物であるスラリー状態の炭酸アンモニウム塩を加熱してガス化させることにより分解する。すなわち、塩分解器４１０においては、炭酸アンモニウム塩を加熱して気体相への分解を行う。実施例に係る塩分解器は、９０℃以上のスチーム（ｓｔｅａｍ）と炭酸アンモニウムとの間の熱交換作用を用いてスラリー状態の炭酸アンモニウムを気体化またはガス化させることにより分解する。このとき、塩分解器４１０における生成物であるガスには、二酸化炭素と、二酸化炭素捕集器２００の外部に移動せずに（抜け出ずに）炭酸アンモニウムに残留していたアンモニアガスが一部含まれていてもよい。このため、塩分解器４１０における加熱により、炭酸アンモニウム塩が二酸化炭素ガス、アンモニア及び水分に分解される。
【００４９】
アンモニア洗浄塔４２０は、塩分解器４１０から受け取った二酸化炭素及びアンモニアガスのうち、前記アンモニアを別途に供給された洗浄水に吸収させて、二酸化炭素とアンモニアを分離する。アンモニアが洗浄水に吸収されれば、前記洗浄水はアンモニア水になり、このように、アンモニアと分離された二酸化炭素は、アンモニア洗浄塔４２０の上側を通って外部に排出される。
【００５０】
実施例に係るアンモニア洗浄塔４２０においては、洗浄水として水を用いるが、これに限定されず、ガスに接触されて、前記ガスに含有されているアンモニアを吸収及び除去し易い他の溶液が含まれている洗浄水を用いてもよい。
【００５１】
アンモニア捕集器５００においては、アンモニア水に熱を加えて洗浄水とアンモニアガスに分離し、アンモニア捕集器５００において生成されたアンモニアガスは回収されてガス混合器に供給されて、処理ガスと混合されるガスとして再使用する。
【００５２】
このように、炭酸アンモニウムから二酸化炭素、アンモニアを分離する間に、炭酸アンモニウム塩を除く処理ガス（硫化水素、アンモニア、シアン化水素を含有する）は、後続する処理設備、すなわち、シアン化水素捕集器３１０または硫化水素捕集器３２０に移動する。
【００５３】
シアン化水素捕集器３１０においては、二酸化炭素捕集器から受け取った処理ガスからシアン化水素を捕集するが、シアン化水素捕集器３１０に硫黄（Ｓ）を投入して、前記シアン化水素と硫黄（Ｓ）との反応によりチオシアン酸アンモニウム塩（ＮＨ４ＳＣＮ）となる。すなわち、シアン化水素が固体状態のチオシアン酸アンモニウム塩（ＮＨ４ＳＣＮ）として捕集され、これにより、未反応の硫化水素とシアン化水素が分離される。
【００５４】
シアン化水素の捕集されているチオシアン酸アンモニウム塩（ＮＨ４ＳＣＮ）は、シアン化水素捕集器３１０に固定または残留され、硫化水素とアンモニアは、後続工程のために硫化水素捕集器３２０に移動する。
【００５５】
一方、処理ガス中に、シアン化水素が、生産物である硫化水素ナトリウムの品質に影響を及ぼさないほど微量で含有されている場合、シアン化水素の捕集ステップは省略可能である。
【００５６】
硫化水素捕集器３２０においては、硫化水素を硫化水素ナトリウム化させて、硫化水素とアンモニアを分離し、この過程において、硫化水素ナトリウムが生産される。このために、硫化水素捕集器３２０に水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液を投入して、硫化水素と水酸化ナトリウムとの反応を用いて、硫化水素ナトリウム水溶液を製造することにより、アンモニアと硫化水素を分離する。すなわち、硫化水素捕集器３２０に移動した処理ガス中の硫化水素は投入された水酸化ナトリウムと反応して硫化水素ナトリウムとなり、アンモニアは水酸化ナトリウムとの反応性がないためアンモニア状態に保たれ、このため、硫化水素とアンモニアが分離される。なお、硫化水素ナトリウムは、硫化水素捕集器３２０から排出され、アンモニアガスは、硫化水素捕集器３２０から排出されてガス混合器に再供給されるか、あるいは、アンモニア捕集器に移動して捕集された後、アンモニア洗浄塔４２０に供給されてアンモニア水に転換可能である。アンモニア水は、濃度及び品質に応じて適正な個所に活用し、別途の精製作業を経てアンモニア水として販売することも可能である。
【００５７】
硫化水素捕集器３２０において硫化水素の捕集過程において生産された硫化水素ナトリウムは、種々の産業工程に使用可能であるが、例えば、廃水中の重金属を除去する水処理剤として用いるか、あるいは、めっき工程に用いる。なお、硫化水素捕集器３２０において生成された硫化水素ナトリウム水溶液の濃度は、処理ガスに含まれている硫化水素の量と、投入される水酸化ナトリウムの量と、により異なる。このため、硫化水素ナトリウムの活用用途に応じてその濃度を調節することが好ましい。
【００５８】
本発明に係るガスの処理装置は、複数の二酸化炭素捕集器２００ａ、２００ｂ、２００ｃを備えていてもよい。また、それぞれの二酸化炭素捕集器２００ａ、２００ｂ、２００ｃにおいては、上述したように、処理ガスを冷却させて二酸化炭素の捕集された炭酸アンモニウム塩を製造する工程と、炭酸アンモニウム塩を溶融させる工程との２種類の工程がこの順に行われる。すなわち、ある一つの二酸化炭素捕集器においては、混合ガスを冷却させて炭酸アンモニウム塩を生産するステップ、冷却ステップにおいて生成された凝縮水と二酸化炭素と分離された硫化水とアンモニアを含む処理ガスを排出する排出ステップ、炭酸アンモニウム塩を溶融させるステップ、溶融された炭酸アンモニウム塩を排出するステップがこの順に行われる。さらに、実施例においては、二酸化炭素捕集器に混合ガスを投入する前に、二酸化炭素捕集器を予め塩が生成され易い温度に冷却させるが、これを塩生成準備ステップと称する。なお、炭酸アンモニウムを生産するステップは、塩生成準備ステップにおいて予め冷却された二酸化炭素捕集器に混合ガスを投入することにより行われ、これを塩生成ステップと称する。すなわち、ある一つの二酸化炭素捕集器における工程処理ステップを再びまとめると、二酸化炭素捕集器においては、「塩生成ステップ−凝縮水及び処理ガス排出ステップ−炭酸アンモニウム塩溶融ステップ−炭酸アンモニウム塩排出ステップ−塩生成準備ステップ」がこの順に行われ、このサイクルが複数回繰り返し行われる。
【００５９】
このとき、複数の二酸化炭素捕集器２００ａ、２００ｂ、２００ｃを運用するに当たって、複数の二酸化炭素捕集器２００ａ、２００ｂ、２００ｃのそれぞれにおいて異なるステップが行われるようにして、各ステップが複数の二酸化炭素捕集器２００ａ、２００ｂ、２００ｃにおいて交互に行われるようにする。別の言い方をすれば、処理ガスを精製する過程中に、同じ時点で、複数の二酸化炭素捕集器２００ａ、２００ｂ、２００ｃがそれぞれ異なるステップの工程を行うようにすることで、複数の二酸化炭素捕集器２００ａ、２００ｂ、２００ｃにおいて、大きくは、塩生成ステップと塩溶解ステップとが交互に互い違いに行われるようにする。
【００６０】
例えば、複数の二酸化炭素捕集器２００ａ、２００ｂ、２００ｃにおいて塩生成ステップ及び塩溶解ステップが交互に行われるようにする。換言すれば、ある一つの二酸化炭素捕集器において炭酸アンモニウム塩を生成しているとき（塩生成ステップ）に、他の二酸化炭素捕集器においては、塩生成ステップではなく、他のステップ、例えば、炭酸アンモニウム塩を溶解させるステップ（塩溶解ステップ）が行われるようにする。
【００６１】
別の言い方をすれば、複数の二酸化炭素捕集器２００ａ、２００ｂ、２００ｃのいずれか一つにおいて、二酸化炭素の除去された処理ガスを後続ステップに送り、炭酸アンモニウム塩を溶融させるステップにおいて、他の二酸化炭素捕集器の内部に処理すべき混合ガスを流れ込ませて冷却させることにより、炭酸アンモニウム塩が生成されるようにする。すなわち、いずれか一つの二酸化炭素捕集器において生成された炭酸アンモニウム塩を溶融させる間に、他の二酸化炭素捕集器においては、炭酸アンモニウムを生成する。このために、ガス混合器１００において混合された混合ガスは、複数の二酸化炭素捕集器２００ａ、２００ｂ、２００ｃに交互にまたは順次に混合ガスを供給して処理する。すなわち、処理ガスの混合された混合ガスが連続して複数の二酸化炭素捕集器２００ａ、２００ｂ、２００ｃに順次にまたは交互に供給されるので、処理ガスの精製処理工程が連続して行われ得る。このため、処理ガスの精製量及び硫化水素ナトリウムの生産量が向上するという効果がある。
【００６２】
以下、図１及び図２に基づいて、本発明の実施例に係る複数の二酸化炭素捕集器の動作について具体例を挙げてさらに詳しく説明する。このとき、３つの二酸化炭素捕集器を備える場合を例にとって説明する。なお、説明のしやすさのために、処理ガスを精製処理する工程時間区間を時間の経過順にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの時点に分ける。
【００６３】
例えば、Ａ時点において、第１の二酸化炭素捕集器２００ａにおいては、予め冷却（塩生成準備）された捕集器に処理ガスとアンモニアガスが混合された混合ガスを投入して炭酸アンモニウム塩を生成する塩生成ステップを行っており、Ａ時点において、第２の二酸化炭素捕集器２００ｂにおいては、Ａ以前の時点において生成された炭酸アンモニウム塩を溶融させるステップを行っており、Ａ時点において、第３の二酸化炭素捕集器２００ｃにおいては、Ａ時点前に溶融された炭酸アンモニウム塩を排出するステップを行っている。
【００６４】
また、Ｂ時点において、第１の二酸化炭素捕集器２００ａにおいては、Ａ時点において炭酸アンモニウム塩の生成中に副生された凝縮水と二酸化炭素が分離されたガス、すなわち、硫化水素とアンモニアガスが含まれている処理ガスを第１の二酸化炭素捕集器２００ａの外部に排出する。そして、同じ時点であるＢ時点において、第２の二酸化炭素捕集器２００ｂにおいては、Ａ時点において溶融された炭酸アンモニウム塩を排出して塩分解器４１０に移動させ、Ｂ時点において、第３の二酸化炭素捕集器２００ｃは、処理ガスを含む混合ガスを投入して炭酸アンモニウム塩を生成する。
【００６５】
また、より具体的なことについては後述しないが、Ｃ時点及びＤ時点のそれぞれにおいて、第１乃至第３の二酸化炭素捕集器２００ａ、２００ｂ、２００ｃにおいては、それぞれ異なるステップが行われる。
【００６６】
このとき、複数の二酸化炭素捕集器２００ａ、２００ｂ、２００ｃの運転周期は、処理ガス内に含まれている酸性ガスの濃度、炭酸アンモニウムの生成、溶融及び分解時間を考慮して決定される。そして、複数の二酸化炭素捕集器２００ａ、２００ｂ、２００ｃにおいて 炭酸アンモニウムの生成及び溶融が交互に行われるように有機的に運転できるようにする。
【００６７】
以上、複数の二酸化炭素捕集器においてそれぞれ異なるステップが行われることを説明したが、複数の二酸化炭素捕集器のうちの少なくとも一つにおいては、他の複数の二酸化炭素捕集器とは異なるステップの工程が行われてもよい。すなわち、複数の捕集器のうちの一部の複数の二酸化炭素捕集器は、同じステップの工程を行うようにしてもよい。例えば、３つ以上の二酸化炭素捕集器が設けられる場合、少なくとも一つの二酸化炭素捕集器は、他の２つ以上の二酸化炭素捕集器とは異なる工程を行い、前記他の２つの二酸化炭素捕集器は、同じ工程を行うようにしてもよい。
【００６８】
以下、表１から表３を参照して、本発明の実施例及び比較例に係るガスの処理装置を用いた処理ガスの精製に際しての二酸化炭素の除去率、排ガス中の硫化水素の濃度及び硫化水素の除去率について説明する。
【００６９】
このとき、実験のために、第１及び第２の実施例と、第１乃至第３の比較例においては、いずれも二酸化炭素が５０ｗｔ％含有されている処理ガスを被処理物として用いた。
【００７０】
表１は、本発明の第１の実施例及び第１の比較例に係る方法で処理ガスを精製した結果を示すものである。第１の実施例の欄には、二酸化炭素捕集器内に供給された処理ガスを含む混合ガスを２７℃の冷却水を用いて冷却させて二酸化炭素を捕集した後、硫化水素を捕集した結果を示す。なお、第１の比較例の欄には、チラー（ｃｈｉｌｌｅｒ）を用いて１６℃の温度に冷却させた窒素ガスを用いて間接冷却させて二酸化炭素を捕集した後、硫化水素を捕集した結果を示す。
【００７１】
【表１】
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【００７２】
表１から明らかなように、第１の実施例と第１の比較例は、二酸化炭素の捕集率がそれぞれ９８％と略同じである。しかしながら、二酸化炭素捕集器から二酸化炭素と分離されて排出される排ガス中の硫化水素の濃度は、第１の実施例が７９％であり、第１の比較例が２３％であって、第１の実施例の方が高い。ここで、二酸化炭素捕集器から排出された排ガスは、硫化水素捕集器に送られて硫化水素が捕集されることにより硫化水素ナトリウムを生産するので、二酸化炭素捕集器における排ガス中の硫化水素の濃度が高くなるにつれて、硫化水素ナトリウムの生産量が増えるという効果がある。したがって、表１の実験結果から、冷却水を用いた間接冷却の場合、チラーを用いる場合に比べて、工程経済性を確保することができるということが判る。
【００７３】
【表２】
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【００７４】
表２は、第２の比較例及び第３の比較例のそれぞれは、冷却方式を問わずに、第１及び第２の二酸化炭素捕集器を直列に連結して、第１の二酸化炭素捕集器において１次的に二酸化炭素が捕集された処理ガス（すなわち、１次的に二酸化炭素が分離された処理ガス）を第２の二酸化炭素捕集器において２次の二酸化炭素捕集を行うときの排ガス中の硫化水素の濃度を示す実験結果を示すものである。ここで、第２の比較例は、１次及び２次の二酸化炭素の捕集時の冷却温度が両方とも２７℃である場合であり、第３の比較例は、１次の二酸化炭素の捕集時の冷却温度は２７℃であり、２次の二酸化炭素の捕集時の冷却温度は１６℃である場合である。
【００７５】
表１における第１の実施例と、表２における第２及び第３の比較例と、を比較すれば、二酸化炭素の捕集を１回行った第１の実施例と、二酸化炭素を連続して２回行った第２及び第３の比較例の二酸化炭素の除去率が略同じであり、第２及び第３の比較例の場合、第１の実施例に比べて、排ガス中の硫化水素の濃度が格段に低いということが認められる。このことから、本発明の実施例に係る二酸化炭素捕集器を用いて二酸化炭素捕集を１回行うことの二酸化炭素の捕集率が、連続して複数回行うことと略同じまたは同じである（捕集効果が略同じまたは同じである）ということが判り、さらに、排ガス中の硫化水素の濃度の側面からみても、硫化水素の捕集を１回行った方がさらに有効であるということが認められる。
【００７６】
表３は、本発明の実施例に係る二酸化炭素捕集器を２つ設けて、処理ガスを６時間かけて連続処理して硫化水素ナトリウムを生産した実験結果を示すものである。
【００７７】
【表３】
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【００７８】
表３に示す条件下で二酸化炭素及び硫化水素を捕集することにより、二酸化炭素が５０ｗｔ％以上含まれている処理ガスを本発明に係るガスの処理装置を用いて６時間以上精製処理することができ、硫化水素ナトリウムを連続して生産することができるということが認められる。
【００７９】
このように、本発明の実施形態に係るガスの処理装置は、硫化水素の捕集前に二酸化炭素を選択的に捕集することにより、硫化水素の捕集率を向上させることができ、これにより、生産される硫化水素ナトリウムの品質を向上させることができる。なお、複数の二酸化炭素捕集器２００を備え、複数の二酸化炭素捕集器２００ａ、２００ｂ、２００ｃを動作させるに当たって、炭酸アンモニウムの生成過程、生成された前記炭酸アンモニウムの溶融過程が互い違いに交互に行われるようにする。このため、処理ガスを二酸化炭素捕集器２００に供給して、二酸化炭素を捕集する工程が途切れることなく連続して行われ得る。したがって、多量の処理ガスを短い時間内に精製処理することができ、硫化水素ナトリウムの生産量を増やすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の実施形態に係るガスの処理方法及びガスの処理装置によれば、硫化水素の捕集前に二酸化炭素を選択的に捕集することにより、硫化水素の捕集率を向上させることができ、これにより、生産される硫化水素ナトリウムの品質を向上させることができる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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