機会 NOx

天然ガス処理において、坑口ガスは通常、炭化水素の凝縮物と水を除去するためにフィールドセパレーターユニットに通されます。硫化水素が存在する場合、ガスが利用される前にアミン溶液に吸収されるスイートニングプロセスを使用して除去されることがよくあります。アミン再生器からのオーバーヘッドは、熱酸化器（しばしば焼却炉と呼ばれる）に送られ、H2Sと他の可燃物が酸化されて二酸化硫黄、二酸化炭素、水蒸気になり、高架煙突から大気中に放出されることがよくあります。グリコール脱水機、硫黄回収装置、およびその他の工程では、許容できないレベルのH2SとCO、および緩和を必要とするVOCを含むテールガスまたはベントガスが発生することがあります。タンクの排気は、ガスを大気中に放出する前に処理する必要がある場合がある。熱酸化装置は、これらのガス中のH2Sと他の可燃物を効果的に破壊するための最も単純で最もコスト効 率の良い方法であることが多い。
廃ガスストリーム

熱酸化装置の役割は、排ガスの燃焼反応を持続させ、完了させることができる環境を提供することである。燃焼室温度は、燃焼反応を確実に完了させるのに十分な温度でありながら、燃焼室の耐火物ライニングに損傷を与えない温度に維持するために、バーナーの燃焼速度を調節することによって制御される。適切に設計された熱酸化器は、燃焼室内での滞留時間が廃ガス注入点から燃焼室の端まで通常1秒を超えるようなサイズに設定されています。これにより、処理された排ガスが大気中に放出される前に、熱酸化炉がすべての排ガスを焼却することができる。

導入実績

超低NOxバーナーの成功例の1つは、カナダの製油所で稼働している硫黄回収装置（SRU）テールガス熱酸化器に設置されたものです。テールガスには平均400ppmvを超えるアンモニア(NH3)が含まれています。高温・高酸素環境で燃焼させた場合、結合した窒素は30%以上の割合でNOxに変換される可能性があります。しかし、超低NOxバーナー設計と過剰な空気量を制御した特殊な廃ガス噴射方法を用いることで、表1の試験結果では、熱NOxと燃料バウンドNOxの合計が、酸素3％で18.5 ppmvとなりました。

課題

図1に示すような超低NOxバーナーは、プロセスヒータに初めて実装され、10年以上にわたってヒータ用途で成功裏に使用されてきました。しかし、超低NOxバーナー設計を熱酸化装置に適用する場合、いくつかの要因を考慮する必要がある。

一部の排ガスには、化学的に結合した窒素を含むアンモニアやアミンなどの成分が含まれることがあります。結合した窒素が空気過剰の環境で燃焼されると、窒素のかなりの部分が複雑な連鎖反応によってNOxに変換される。この反応は熱的NOx反応のような高い活性化エネルギーを持たないため、より低い温度で発生することが可能である。このような状況では、超低NOxバーナーは、結合した窒素のNOxへの転換を緩和する解決策としては、それほど効果的ではありません。代替案として、結合窒素が大きい廃棄物または燃料は、通常、最初のサブイキ燃焼ゾーンに続いて酸化ゾーンがある多段式プロセスを用いて焼却される。