トルコの石炭火力発電所における硫黄排出の価値化に関するスクリーニングレベルの概念的・化学量論的・シナリオ評価

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a stoichiometric framework and scenario analysis for sulfur valorization, useful for further techno-economic and LCA studies.

🏢実務担当者:Offers a preliminary assessment of a potential circular-economy pathway for coal plants, but with caution on economic viability.

🏛政策担当者:Illustrates the complexity of circular-economy claims and the need for rigorous validation before policy support.

本研究は、石炭火力フラueガスからの二酸化硫黄（SO2）回収を硫酸製造と、硫酸と前処理済みスクラップアルミニウムとの下流反応に結び付ける経路について、スクリーニングレベルの概念的、化学量論的、およびシナリオ評価を提示する。再生可能な亜硫酸ナトリウム（Wellman–Lord）回収経路に続く、ガス研磨と乾燥、触媒的SO2酸化、制御されたSO3吸収、酸調整、およびAl–H2SO4反応器を、参照構成として使用する。硫黄収支は、石炭中の硫黄、灰分保持、ガス状SOx、SO3/酸ミスト、吸収塔入口とスタックスリップ、回収硫黄、再生硫黄、および硫酸塩パージを区別する。中心的な仮定の下で、石炭中の硫黄1トンは、回収硫黄換算0.849トン、H2SO4 2.599トン、アルミニウム供給0.477トン、無水換算Al2(SO4)3 2.419トン、17 wt% Al2O3基準の市販硫酸アルミニウム4.240トン、およびアルミニウム転換率80%でH2 42.4 kgを生み出す。上流の基本エネルギー評価は、石炭中の硫黄1トン当たり3.3～7.2 GJthおよび0.18～0.45 MWheである。選択された0.5～1.0 Mのアルミニウム反応窓に酸を希釈し、その後17 wt% Al2O3製品を製造することにより、最小水分除去負荷21.6～47.6トンと、約49～108 GJth/t Sの潜熱下限が生じる。小売価格は2024年の通関単価に置き換えられ、内部酸製造および硫酸機会費用の境界は別々に評価される。中心的な機会費用ケースでは、H2価値は、CAPEX、OPEX、エネルギー、精製、輸送、および環境コンプライアンス費用の前に材料価値を均衡させるだけで、約6.9 USD/kgに達する必要がある。Afşin–Elbistan Aケースは、歴史的な年間1800万トンの石炭要件に基づくフル設計スループットの例示として扱われ、測定された現在の運転平均値ではない。石炭硫黄は1.0～2.5 wt%で試験される。アルミニウム工程は、40～60 °Cで冷却・希釈された0.5～1.0 M H2SO4に限定され、96～98 wt%酸からの直接H2生成は想定されない。プラント固有の設備利用率、時間整合された石炭分析、フラueガス流量、酸素補正スタックデータ、反応速度論、ガス純度、および製品品質は、依然として検証が必要である。統合された持続可能性スクリーニングは、実証された持続可能性の優位性ではなく、条件付きの循環経済の可能性を示す。硫黄回収は、エネルギーと水の需要、硫酸塩パージと廃水、リサイクル可能なアルミニウムの再溶解からの転用、水素精製、および市場規模の製品オフテイクと比較衡量されなければならない。したがって、この経路は、実験的検証、プロセスシミュレーション、技術経済評価、比較ライフサイクル評価、安全性分析、および市場検証を必要とする研究仮説のままである。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

This study presents a screening-level conceptual, stoichiometric, and scenario assessment of a pathway linking sulfur dioxide (SO2) capture from coal-fired flue gas to sulfuric acid production and the downstream reaction of sulfuric acid with pretreated scrap aluminum. A regenerable sodium sulfite (Wellman–Lord) capture route, followed by gas polishing and drying, catalytic SO2 oxidation, controlled SO3 absorption, acid conditioning, and an Al–H2SO4 reactor, is used as the reference configuration. The sulfur balance distinguishes sulfur in coal, ash retention, gaseous SOx, SO3/acid mist, absorber inlet and stack slip, captured sulfur, regenerated sulfur, and sulfate purge. Under the central assumptions, 1 t of sulfur in coal yields 0.849 t of recovered sulfur equivalent, 2.599 t of H2SO4, 0.477 t of aluminum feed, 2.419 t of anhydrous-equivalent Al2(SO4)3, 4.240 t of commercial aluminum sulfate on a 17 wt% Al2O3 basis, and 42.4 kg of H2 at 80% aluminum conversion. The upstream base-energy screen is 3.3–7.2 GJth and 0.18–0.45 MWhe per tonne of sulfur in coal. Diluting the acid to the selected 0.5–1.0 M aluminum-reaction window and subsequently producing a 17 wt% Al2O3 product creates a minimum water-removal load of 21.6–47.6 t and a latent-heat floor of approximately 49–108 GJth/t S. Retail prices are replaced by 2024 customs unit values, and internal-acid-production and sulfuric-acid-opportunity-cost boundaries are evaluated separately. In the central opportunity-cost case, the H2 value must reach approximately 6.9 USD/kg merely to balance material values before CAPEX, OPEX, energy, purification, transport, and environmental-compliance costs. The Afşin–Elbistan A case is treated as a full-design-throughput illustration based on an historical 18 Mt/y coal requirement, not as a measured current operating average; coal sulfur is tested over 1.0–2.5 wt%. The aluminum step is restricted to cooled and diluted 0.5–1.0 M H2SO4 at 40–60 °C, and direct H2 production from 96 to 98 wt% acid is not assumed. Plant-specific capacity factor, time-matched coal assays, flue-gas flow, oxygen-corrected stack data, reaction kinetics, gas purity, and product quality remain to be verified. The integrated sustainability screening indicates conditional circular-economy potential rather than a demonstrated sustainability advantage: sulfur recovery must be weighed against energy and water demand, sulfate purge and wastewater, diversion of recyclable aluminum from remelting, hydrogen purification, and market-scale product offtake. The pathway therefore remains a research hypothesis requiring experimental validation, process simulation, techno-economic assessment, comparative life-cycle assessment, safety analysis, and market verification.

• semanticscholar https://www.mdpi.com/2071-1050/18/15/7896/pdf?version=1785830833first seen 2026-08-09 05:56:28 · last seen 2026-09-29 05:38:36