JP2016112516A - 余剰安水の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間にわたって連続的且つ安定的に運転することが可能な余剰安水の処理方法を提供する。【解決手段】コークス炉ガスの精製時に発生する余剰安水の一部を減圧式アンモニアストリッパー１に導入して減圧蒸留し、余剰安水の一部からアンモニアを除去するとともに、減圧式アンモニアストリッパー１から留出するアンモニア含有蒸気を凝縮器１１に導入して冷却し凝縮させる。このとき、凝縮器１１の内面のうちアンモニア含有蒸気が導入される導入口の近傍部分に、余剰安水の他部をスプレーしつつ、アンモニア含有蒸気の凝縮を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、コークス炉ガスの精製時に発生する余剰安水の処理方法に関する。

コークス工場では、コークス炉のドライメーンとタールデカンターの間を循環するアンモニア水でコークス炉ガスを精製しているため、アンモニア等の有害物質を含有する７０〜８０℃のアンモニア水（以下「熱安水」と記すこともある）が発生する。そして、余剰の熱安水（以下「余剰安水」と記すこともある）には、減圧蒸留設備によってアンモニアを除去する処理がなされる。

余剰安水の処理時に、蒸留塔から留出された蒸気を凝縮させる凝縮器が、余剰安水中に含まれる成分によって閉塞し、減圧蒸留設備を長期間にわたって連続的且つ安定的に運転することができないおそれがあるため、凝縮器の閉塞を防ぐ技術が提案されている。例えば特許文献１には、凝縮を上流側と下流側の２段階で行うとともに、下流側の凝縮を、切り換え可能な主凝縮器と予備凝縮器の２つの凝縮器で行う方法が提案されている。しかしながら、特許文献１に開示の方法では、合計３基の凝縮器が必要となるため、減圧蒸留設備の初期コストが大きくなるという問題があった。

特開２００５−２３９９３４号公報

そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、長期間にわたって連続的且つ安定的に運転することが可能な余剰安水の処理方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の一態様に係る余剰安水の処理方法は、コークス炉ガスの精製時に発生する余剰安水の一部を減圧蒸留塔に導入して減圧蒸留し、余剰安水の一部からアンモニアを除去するとともに、減圧蒸留塔から留出するアンモニア含有蒸気を凝縮器に導入して冷却し凝縮させる工程を含み、凝縮器の内面のうちアンモニア含有蒸気が導入される導入口の近傍部分に、余剰安水の他部をスプレーしつつ、アンモニア含有蒸気の凝縮を行うことを要旨とする。

本発明によれば、長期間にわたって連続的且つ安定的に余剰安水を処理することができる。

本発明の余剰安水の処理方法の一実施形態を説明するフロー図である。

本発明の一実施形態について説明する。コークス工場では、コークス炉のドライメーンとタールデカンターの間を循環するアンモニア水でコークス炉ガスを精製しているため、熱安水が発生する。発生した熱安水のうち余剰安水は減圧蒸留設備によって処理され、アンモニアが除去される。

本実施形態の余剰安水の処理方法においては、コークス炉ガスの精製時に発生した余剰安水の一部を減圧蒸留設備の減圧蒸留塔に導入し、減圧蒸留によりアンモニアを除去する。そして、減圧蒸留塔から留出したアンモニア含有蒸気を、減圧蒸留設備の凝縮器に導入して冷却し、凝縮させる。
このとき、アンモニア含有蒸気に含まれているタール油等の成分が、凝縮器の内面のうちアンモニア含有蒸気が導入される導入口の近傍部分に凝固又は析出し、凝縮器が閉塞するおそれがある。

しかしながら、本実施形態の余剰安水の処理方法においては、コークス炉ガスの精製時に発生した余剰安水のうち、減圧蒸留塔に導入しなかった他部を、凝縮器の内面のうちアンモニア含有蒸気が導入される導入口の近傍部分にスプレーしつつ、凝縮器でアンモニア含有蒸気の凝縮を行うので、アンモニア含有蒸気に含まれているタール油等に由来する閉塞原因物質が余剰安水のスプレーにより洗浄される。よって、凝縮器の閉塞を回避しつつ減圧蒸留設備を長期間にわたって連続的且つ安定的に運転し、余剰安水を処理することができる。

このような本実施形態の余剰安水の処理方法によれば、例えば複数の凝縮器を必要とせず、１基の凝縮器で十分であるので、減圧蒸留設備の初期コストが小さい。また、凝縮器の閉塞を回避するために閉塞原因物質の凝固や析出が生じない温度で凝縮器を運転する必要はないので、減圧蒸留設備の真空排気装置（例えば真空ポンプ）の容量（排気量）は低くてもよい。さらに、減圧蒸留により余剰安水を処理するので、減圧蒸留塔内の余剰安水を高温にする必要はなく、低いエネルギーコストで処理することができる。

なお、スプレーする余剰安水の温度を、凝縮器の塔頂部の温度との温度差が１０℃以下となるような温度としてもよい。そうすれば、スプレーされた余剰安水がアンモニアや酸性ガスを吸収しやすいので、減圧蒸留設備の真空排気装置へ導入される気体の量が低減される。よって、減圧蒸留設備の真空排気装置の容量（排気量）を低減することができる。スプレーする余剰安水の温度が高すぎると、スプレーされた余剰安水にアンモニアや酸性ガスが吸収されにくくなる。一方、スプレーする余剰安水の温度が低すぎると、スプレーされた余剰安水中に閉塞原因物質が析出するおそれがある。

次に、本実施形態の余剰安水の処理方法について、さらに具体的な例（図１を参照）を示して説明する。
コークス炉ガスの精製時に発生した余剰安水の一部を、径路２を介して減圧蒸留設備の減圧式アンモニアストリッパー１（本発明の構成要件である「減圧蒸留塔」に相当する）に導入する。減圧式アンモニアストリッパー１の内部は、真空ポンプ１６により減圧されている。

減圧式アンモニアストリッパー１に導入された余剰安水は、ポンプ５により径路６を介して塔底部からリボイラ３に送られ、熱交換により加熱された後に径路６を介して減圧式アンモニアストリッパー１の塔底部に戻される。これにより加熱された余剰安水は減圧下で蒸気となり、アンモニア及び酸性ガスを高濃度で含有するアンモニア含有蒸気が減圧式アンモニアストリッパー１の塔頂部に至る。その結果、余剰安水はストリッピングされ、余剰安水からアンモニア及び酸性ガスが除去される。アンモニア及び酸性ガスが除去された余剰安水は、減圧式アンモニアストリッパー１の塔底部からポンプ８により抜き出され、径路９を介して送液される。

リボイラ３の熱源は特に限定されるものではないが、コークス炉のドライメーンとタールデカンターの間を循環する熱安水を利用してもよい。すなわち、循環する熱安水を径路４を介してリボイラ３に導入することにより、熱源としてもよい。
余剰安水から除去されたアンモニア含有蒸気は、減圧式アンモニアストリッパー１の塔頂部から留出し、径路１０を介して減圧蒸留設備の凝縮器１１に導入される。凝縮器１１内には図示しない多数の管体が鉛直方向に沿って配置されており、これらの管体の内部にアンモニア含有蒸気が導入される。そして、管体の外部を流れる冷却水によって冷却されることにより、アンモニア含有蒸気が凝縮する。

このとき、凝縮器１１の内面のうちアンモニア含有蒸気が導入される導入口の近傍部分１１ａには、コークス炉ガスの精製時に発生した余剰安水の他部がスプレーされるようになっている。そのため、近傍部分１１ａへの余剰安水のスプレーが行われつつアンモニア含有蒸気の凝縮が行われる。余剰安水のスプレーにより、アンモニア含有蒸気に含まれているタール油等に由来する閉塞原因物質が洗浄されるため、凝縮器１１の閉塞が抑制される。スプレー用の余剰安水は、例えば４０℃に冷却されて、凝縮器１１のうち管体よりも上流側部分に連結された径路１２を介して導入される。

アンモニア含有蒸気が凝縮されて得られたアンモニア水は、凝縮器１１の底部からポンプ１８により抜き出され、径路１７を介して送液される。このアンモニア水は、循環する熱安水として利用することができるし、あるいは、蒸留して純度の高いアンモニアを得ることができる。また、凝縮しなかったアンモニア含有蒸気は、凝縮器１１の底部から真空ポンプ１６により径路１５を介して排出され、コークス炉ガス精製設備の脱アンモニア設備に送られて処理される。

〔実施例〕
以下に、実施例及び比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。図１に示す減圧蒸留設備を使用し、上記の実施形態と同様にして余剰安水の処理を行った（実施例）。減圧式アンモニアストリッパー１に導入する余剰安水の量は、１００トン／ｈである。この余剰安水の組成は、アンモニア８０００ｐｐｍ、硫化水素１６００ｐｐｍ、二酸化炭素８０００ｐｐｍ、シアン化水素８００ｐｐｍであり、残部は水である。

リボイラ３には７７℃の熱安水（コークス炉のドライメーンとタールデカンターの間を循環する熱安水）を導入し、これにより余剰安水に１００００Ｍｃａｌ／ｈの熱量を供給した。減圧式アンモニアストリッパー１の運転条件は以下の通りである。
塔底部の圧力：−７０ｋＰａＧ
塔底部の温度：７０℃
塔頂部の圧力：−７１ｋＰａＧ
塔頂部の温度：６７℃
余剰安水のスプレー量：１０Ｎｍ³ ／ｈ
スプレーする余剰安水の温度：６９℃
また、凝縮器１１の運転条件は以下の通りである。
冷却温度：４０℃

このような条件で余剰安水の処理を行った結果、経路９から排出された処理済みの余剰安水のアンモニア濃度は６００ｐｐｍであった。また、１ヶ月間にわたって減圧蒸留設備の連続運転を行った結果、凝縮器１１の伝熱性能の顕著な低下は見られず、減圧蒸留設備を長期間にわたって連続的且つ安定的に運転し余剰安水の処理を行うことができた。この結果から、凝縮器１１の閉塞が起こらなかったことが分かる。

一方、余剰安水のスプレーを実施しない点以外は上記の実施例と全く同様にして余剰安水の処理を行った（比較例）。その結果、約１週間後から徐々に凝縮器１１の伝熱性能の低下が見られ、１ヶ月後には当初の８割程度の量しか余剰安水を処理できなくなった。この結果から、凝縮器１１の閉塞が起こったことが分かる。なお、経路９から排出された処理済みの余剰安水のアンモニア濃度は６００ｐｐｍであった。

１ 減圧式アンモニアストリッパー（減圧蒸留塔）
１１ 凝縮器

Claims (2)

1. コークス炉ガスの精製時に発生する余剰安水の一部を減圧蒸留塔に導入して減圧蒸留し、前記余剰安水の一部からアンモニアを除去するとともに、前記減圧蒸留塔から留出するアンモニア含有蒸気を凝縮器に導入して冷却し凝縮させる工程を含み、
   前記凝縮器の内面のうち前記アンモニア含有蒸気が導入される導入口の近傍部分に、前記余剰安水の他部をスプレーしつつ、前記アンモニア含有蒸気の凝縮を行うことを特徴とする余剰安水の処理方法。
2. 前記余剰安水の他部の温度を、前記凝縮器の塔頂部の温度との温度差が１０℃以下となるような温度とすることを特徴とする請求項１に記載の余剰安水の処理方法。

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