CN107789955B - 酸性气体回收装置及酸性气体回收方法 - Google Patents
酸性气体回收装置及酸性气体回收方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明的酸性气体回收装置(10A)具备:使废气(21)作为CO2除去废气(26a)排出的酸性气体吸收部(11a)、再生塔(12)、将CO2除去废气(26a)用水洗液(27)洗涤的气体洗涤部(11b)、将水洗液(27b)的一部分抽出的洗涤液抽出管线(L23)、将被处理贫溶液(23B)抽出的吸收液抽出管线(L21)、以及被供给来自洗涤液抽出管线(L23)的水洗液(27c)及来自吸收液抽出管线(L21)的精制贫溶液(23C)的酸成分除去部(13A)。酸成分除去部(13A)具备阴极(53)、阳极(54)、从被处理贫溶液(23B)除去酸成分的吸收液精制室(57)、以及被供给水洗液(27b)的洗涤液室(58‑1)、(58‑2)。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及酸性气体(gas)回收装置及酸性气体回收方法。
背景技术
在使用大量的化石燃料的火力发电厂或炼铁厂等中,在锅炉(boiler)中使化石燃料燃烧而产生的燃烧废气、使煤气化而成的煤气化气体(气化气)、天然气体等含有例如二氧化碳(CO2)、SOx、NOx、H2S等酸性气体成分。为了抑制这样的燃烧废气等中所含的酸性气体成分释放到大气中,一直在大力研究如下方法:通过使含有酸性气体成分的气体在吸收塔内与含有含氨基化合物(胺系化合物)的吸收液进行气液接触,使酸性气体成分吸收到吸收液中,从处理气体中除去酸性气体成分,回收酸性气体成分。
例如,已知有二氧化碳回收装置,其具备:使废气与含有含氨基化合物的吸收液接触、使废气中的二氧化碳等酸性气体成分吸收到吸收液中的吸收塔,和将吸收了酸性气体成分的吸收液加热、使酸性气体成分从吸收液释放的再生塔,其中,将再生的吸收液再次供给到吸收塔中并再利用,使吸收液在吸收塔和再生塔之间的体系内循环使用。
但是,这样的二氧化碳回收装置中,在吸收塔中使二氧化碳吸收到胺系吸收液中后的CO2除去废气(脱碳酸燃烧废气)从吸收塔释放到大气中时,存在伴随胺的问题。即,由于火力发电厂等释放大量的脱碳酸燃烧废气,因此有可能伴随脱碳酸燃烧废气释放大量的胺。为此,需要有效地降低吸收塔中伴随脱碳酸燃烧废气而释放到大气中的胺。因此,例如,已知有通过使洗涤液与脱碳酸燃烧废气接触来将伴随脱碳酸燃烧废气的胺回收的洗涤装置。
此外,在运转中吸收气体中的二氧化碳时,除了SOx、NOx以外,羰基硫、氰化氢、硫氰酸、硫代硫酸、其它的无机酸等与吸收液中的含氨基化合物反应,生成被称为热稳定性胺盐(Heat Stable Amine Salt:HSAS)的劣化物。此外,在将吸收液加热而再生时,通过热或与气体中的氧反应而使含氨基化合物分解,也会生成热稳定性胺盐。这样的热稳定性胺盐不会因在再生塔中使吸收液再生时的加热而分解,不会从吸收液分离,因而在吸收液中蓄积。这样的热稳定性胺盐(amine salt)蓄积时,不仅吸收液的酸性气体吸收效率降低,还会成为装置腐蚀的原因,因此期望从吸收液除去热稳定性胺盐。
作为将这样的热稳定性胺盐从吸收液除去的方法,例如,已知有如下方法:使用组合了双极膜和多个离子交换膜、在对置的电极间从阴极侧向阳极侧依次由具有胺精制功能的室、具有胺回收功能的室、具有酸回收功能的室的三室结构构成的电渗析装置,通过电渗析,使热稳定性胺盐从吸收液移动到浓缩液中而除去。作为这样的方法有国际公开第2014/077373号(以下称为专利文献1)。
发明内容
发明所要解决的问题
然而,对于伴随脱碳酸燃烧废气释放到大气中的胺对周围环境造成的影响的担忧越来越大,因此,期望进一步降低伴随脱碳酸燃烧废气释放到大气中的胺。虽然可以通过增加在回收胺的洗涤装置中使用的水或化学试剂使用量来降低胺释放量,但另一方面,其成本或使用后的排水的处理设备也会增大。此外,在除去吸收液的热稳定性胺盐的酸成分的情况下,也变得需要水或化学试剂等,因此与回收胺的洗涤装置合用时,会进一步增加水或化学试剂使用量。
本发明是基于这样的情况而完成的,目的在于提供能够有效地抑制胺向外部释放的酸性气体回收装置及酸性气体回收方法。
用于解决问题的手段
实施方式的酸性气体回收装置具备:酸性气体吸收部,其使含有酸性气体的被处理气体中的至少一部分的所述酸性气体吸收到吸收液中,使所述被处理气体作为酸性气体除去气体排出;再生部,其使所述酸性气体从在所述酸性气体吸收部中吸收了所述酸性气体的吸收液中释放;气体洗涤部,其将来自所述酸性气体吸收部的所述酸性气体除去气体用洗涤液洗涤;洗涤液抽出管线(line),其将所述洗涤液的一部分抽出;吸收液抽出管线,其将供给到所述酸性气体吸收部中的吸收液的一部分抽出;以及,酸成分除去部,其被供给来自所述洗涤液抽出管线的所述洗涤液及来自所述吸收液抽出管线的所述吸收液。所述酸成分除去部具备阴极、阳极、从所述吸收液除去酸成分的吸收液精制室、以及被供给所述洗涤液的洗涤液室。
实施方式的酸性气体回收方法包含下述工序:吸收工序,其使含有酸性气体的被处理气体中的至少一部分的所述酸性气体吸收到吸收液中,使所述被处理气体作为酸性气体除去气体排出;气体洗涤工序,其将在所述吸收工序中得到的所述酸性气体除去气体用洗涤液洗涤;以及,酸成分除去工序,其中,酸成分除去部在阳极与阴极之间具备通过至少一张膜划分、能经由所述膜对内部施加电压地配置的吸收液精制室及洗涤液室,所述酸成分除去工序向所述酸成分除去部的所述吸收液精制室供给所述吸收工序中使用的吸收液的一部分,向所述洗涤液室供给所述洗涤液的至少一部分,同时对所述阳极及所述阴极施加所述电压而在所述吸收液精制室中从所述吸收液中除去酸成分。
发明的效果
根据本发明,能够有效地抑制胺向外部释放。
附图说明
图1为表示第1实施方式的酸性气体回收装置的构成的示意图。
图2为表示酸成分除去部的构成的示意图。
图3为表示酸性气体回收装置的其它构成的一例子的示意图。
图4为表示第1实施方式的酸性气体回收装置的其它构成的一例子的示意图。
图5为表示第2实施方式的酸性气体回收装置的酸成分除去部的构成的示意图。
图6为表示第3实施方式的酸性气体回收装置的构成的示意图。
图7为表示第4实施方式的酸性气体回收装置的构成的示意图。
图8为表示酸性气体回收装置的其它构成的一例子的示意图。
图9为表示第5实施方式的酸性气体回收装置的构成的示意图。
图10为表示第6实施方式的酸性气体回收装置的构成的示意图。
图11为表示酸性气体回收装置的其它构成的一例子的示意图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行详细地说明。另外,本实施方式中对酸性气体为二氧化碳(CO2)的情况进行说明。
(第1实施方式)
图1为表示第1实施方式的酸性气体回收装置的构成的示意图。如图1所示,酸性气体回收装置10A具有吸收塔11、再生塔(再生部)12、以及酸成分除去部13A。酸性气体回收装置10A中,吸收含有CO2的废气(被处理气体)21中的CO2的吸收液在吸收塔11和再生塔12之间(以下称为体系内)循环。吸收了废气21中的CO2的吸收液(富溶液(rich solution))22从吸收塔11输送到再生塔12中。在再生塔12中从富溶液22除去一部分或几乎全部的CO2而再生的吸收液(贫溶液(lean solution))23A从再生塔12供给到吸收塔11中。
另外,吸收液为含有胺系化合物(含氨基化合物)和水的胺系水溶液。作为胺系化合物,例如可列举出单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等伯胺类、二乙醇胺、2-甲基氨基乙醇等仲胺类、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺等叔胺类、乙二胺、三亚乙基二胺、二亚乙基三胺等多亚乙基多胺类、哌嗪类、哌啶类、吡咯烷类等环胺类、间苯二甲胺等多胺类、甲基氨基羧酸等氨基酸类等,它们可以单独使用1种,或者使用2种以上。吸收液通常以含有10~70重量%的这些胺系化合物的水溶液的形式使用。此外,吸收液中也可以在不损害吸收液的效果的范围内以任意的比例适当含有反应促进剂、提高CO2等酸性气体的吸收性能的含氮化合物、用于防止工厂(plant)设备腐蚀的防蚀剂、用于防止气泡的消泡剂、用于防止吸收液劣化的抗氧剂、pH调节剂等其它的化合物。
此外,本实施方式中,贫溶液(lean solution)23A如后述那样为在再生塔12中除去一部分或几乎全部的CO2而再生的吸收液,贫溶液23A的一部分在供给到吸收塔11的途中作为被处理贫溶液23B被抽出,从体系内供给到酸成分除去部13A中。在酸成分除去部13A中,被处理贫溶液23B被除去溶液中的热稳定性胺盐的酸成分,成为精制贫溶液23C。该精制贫溶液23C返回到体系内,贫溶液23A与精制贫溶液23C混合,作为混合贫溶液23D被供给到吸收塔11。在本说明书中,吸收液包括这些贫溶液23A、被处理贫溶液23B、精制贫溶液23C、及混合贫溶液23D。
废气21为含有CO2的废气,例如从火力发电厂等的锅炉(boiler)或燃气轮机(gasturbine)等排出的燃烧废气、在炼铁厂产生的工艺废气(process exhaust gas)等。废气21通过送风机等升压,用冷却塔冷却后,经由烟道从吸收塔11的塔底部(下部)的侧壁供给到塔内。
吸收塔11具备CO2吸收部(酸性气体吸收部)11a和气体洗涤部11b,所述CO2吸收部(酸性气体吸收部)11a使废气21中的CO2吸收到混合贫溶液23D中,所述气体洗涤部11b使用水洗液27a作为洗涤液,将在CO2吸收部11a中除去了酸性气体的酸性气体除去气体(CO2除去废气)26用水洗液27a洗涤,将伴随于CO2除去废气26a中的胺回收。
CO2吸收部11a由填充材料形成,提高气液接触效率。CO2吸收部11a的上方设置有液体分散器,供给到吸收塔11的混合贫溶液23D通过液体分散器向CO2吸收部11a分散下降。输送到塔内的废气21从塔内的下部向塔顶(上部)侧流动。在CO2吸收部11a中,在塔内上升的废气21与混合贫溶液23D逆流接触,例如吸收液为叔胺的情况下,发生下述式(1)、(2)那样的反应,形成热分解性盐(RNH2CO3)及热稳定性胺盐(RNHX),废气21中的CO2被吸收到混合贫溶液23D中,从废气21中除去。混合贫溶液23D吸收废气21中的CO2,形成富溶液22,储存在下部,富溶液22中含有热分解性盐及热稳定性胺盐。在富溶液22中,通过与废气21中所含的氧的反应生成的有机酸、通过废气21中所含的SOx、NOx、羰基硫、氰化氢、硫氰酸、硫代硫酸、其它的无机酸等的吸收而生成的热稳定性胺盐蓄积。
RN+CO2+H2O→RNH2CO3 (1)
RN+HX→RNHX (2)
从CO2吸收部11a排出的CO2除去废气26a在吸收塔11的内部上升,供给到气体洗涤部11b。
气体洗涤部11b将CO2除去废气26a用水洗液27a洗涤,回收伴随于CO2除去废气26a的胺。本实施方式中,气体洗涤部11b具备水洗部28,在水洗部28中,CO2除去废气26a用水洗液27a洗涤。水洗部28设置于吸收塔11的内部,与CO2吸收部11a相比位于CO2除去废气26a的气体流动方向的下游侧,设置于CO2吸收部11a的上部。在水洗部28的上方设置液体分散器,供给到吸收塔11的水洗液27a通过液体分散器向水洗部28分散下降。在水洗部28中,CO2除去废气26a用水洗液27a洗涤,伴随于CO2除去废气26a的胺从CO2除去废气26a中被除去。另外,水洗部28收纳于吸收塔11内,也可以设置在吸收塔11的外部,形成与吸收塔11独立的气体洗涤塔。
水洗液27a储存于例如设置于水洗部28的下部的水洗液储存部(未图示),在水洗液储存部上连接有水洗液循环管线L11。水洗液循环管线L11上设置有循环泵(circulationpump)31,水洗液27a通过循环泵31加压输送,从水洗部28的上部再次供给到塔内。
水洗液27a的极性越是在酸性侧,水洗液27a的洗涤效率越高,因此在酸性气体回收装置的运转开始时等,水洗液27a优选使用例如纯水或硫酸水等。然而,伴随着酸性气体回收装置的运转,水洗液27a中蓄积作为吸收液的胺系水溶液而有显示碱性(alkaline)的倾向。
水洗液27a中含有CO2除去废气26a中的胺,因而水洗液27a在水洗部28和水洗液循环管线L11中持续循环时,水洗液27a中的胺浓度会持续增加,因此水洗液27a的胺回收性能降低。本实施方式中,水洗液27a的一部分被抽出,在酸成分除去部13A中将水洗液27a中的胺除去。此时,也可以仅以抽出的水洗液27a的量在水洗液循环管线L11中补充新的水洗液27a。此外,也可以使在水洗部28和水洗液循环管线L11之间循环的水洗液27a的一部分排出到外部。
CO2除去废气26a在气体洗涤部11b中被净化后,作为净化气体32从吸收塔11的上部排出到外部。
另一方面,储存于吸收塔11的下部的富溶液22从吸收塔11的下部排出,从富溶液供给管线L12经过,并通过设置于富溶液供给管线L12中的泵(pump)(未图示)升压,在换热器(heat exchanger)33中与在再生塔12中再生的贫溶液23A换热后,被供给到再生塔12。换热器33通过使富溶液22与贫溶液23A换热,贫溶液23A成为热源,富溶液22被加热。相反地,富溶液22成为冷却源,贫溶液23A被冷却。另外,作为换热器33,可以使用板式换热器、壳管式换热器等公知的换热器。
再生塔12使CO2从富溶液22释放,使CO2从富溶液22分离,将富溶液22制成贫溶液23A而再生。富溶液22向再生塔12内供给,被供给到再生塔12内的贫溶液23A和水蒸气(steam)35加热。贫溶液23A和水蒸气35通过使贫溶液23A在再生过热器(再沸器(reboiler))36中与饱和水蒸气(saturated steam)换热而产生。富溶液22通过用水蒸气加热,富溶液22中所含的CO2脱离,形成富溶液22中所含的一部分或几乎全部的CO2被除去的贫溶液23A。
积存在再生塔12内的贫溶液23A其一部分从再生塔12排出,用再沸器37加热后,再次供给到再生塔12内。此时,贫溶液23A在再沸器36中被加热,产生水蒸气的同时,残留的CO2以CO2气体的形式释放。产生的水蒸气及CO2气体返回到再生塔12内,将供给到再生塔12内的富溶液22加热,CO2气体从再生塔12释放。从再生塔12排出的贫溶液23A通过贫溶液用泵(未图示)经由换热器33作为贫溶液23A供给到吸收塔11。
CO2气体与从贫溶液23A同时蒸发的水蒸气一起,从再生塔12的上部排出。含有CO2气体及水蒸气的混合气体41在冷却器42中通过冷却水冷却,水蒸气冷凝变成水。并且,含有该冷凝水和CO2气体的混合流体44供给到气液分离器45中,在气液分离器45中使CO2气体46与水47分离,CO2气体46排出到外部。此外,水47从气液分离器45的下部抽出,供给到再生塔12的上部。
储存于再生塔12的下部的贫溶液23A从再生塔12的下部排出到贫溶液排出管线L13中,在换热器33中与富溶液22换热而冷却。然后,贫溶液23A通过泵(未图示)升压,在冷却器48中通过冷却水冷却后,供给到吸收塔11中。
贫溶液排出管线L13上设置有从贫溶液排出管线L13分支、与酸成分除去部13A连接的吸收液抽出管线L21,向吸收塔11供给的贫溶液23A的一部分作为被处理贫溶液23B供给到酸成分除去部13A。此外,设置有将酸成分除去部13A和贫溶液排出管线L13连接的精制吸收液供给管线L22,从酸成分除去部13A排出的精制贫溶液23C通过精制吸收液供给管线L22供给到贫溶液排出管线L13。另外,吸收液抽出管线L21从贫溶液排出管线L13分支的位置为冷却器48与吸收塔11之间,但也可以与冷却器48相比位于吸收液的流向的上游侧。
水洗液循环管线L11上设置有从水洗液循环管线L11分支、与酸成分除去部13A连接的洗涤液抽出管线L23,向吸收塔11供给的水洗液27a的一部分作为水洗液27b供给到酸成分除去部13A。此外,设置有将酸成分除去部13A的排出侧与水洗液循环管线L11连接的洗涤液排出管线L24,从酸成分除去部13A排出的水洗液27c通过洗涤液排出管线L24供给到水洗液循环管线L11。水洗液27a与水洗液27c混合,作为水洗液27d供给到水洗部28。
酸成分除去部13A上设置有连接酸成分除去部13A和浓缩液罐(condensed liquidtank)51的浓缩液循环管线L25,从浓缩液罐51向酸成分除去部13A供给浓缩液52a,从酸成分除去部13A排出的浓缩液52b供给到浓缩液罐51中。
酸成分除去部13A被供给来自洗涤液抽出管线L23的水洗液27b及来自吸收液抽出管线L21的被处理贫溶液23B,在除去水洗液27b中的胺的同时,除去在被处理贫溶液23B中蓄积的热稳定性胺盐的酸成分。图2表示酸成分除去部13A的构成。如图2所示,酸成分除去部13A具备阴极(negative electrode)53、阳极(positive electrode)54、阳离子(positive ion)交换膜55C-1、55C-2、及阴离子交换膜56A-1、56A-2。该酸成分除去部13A内通过阳离子交换膜55C-1、55C-2、或阴离子交换膜56A-1、56A-2划分成吸收液精制室57、洗涤液室58-1、58-2、及浓缩液室59-1、59-2的3个区域。在酸成分除去部13A内的阴极53与阳极54之间,从阴极53向阳极54,依次配置有阳离子交换膜55C-1、阴离子交换膜56A-1、56A-2、阳离子交换膜55C-2。因此,本实施方式中,在酸成分除去部13A内,通过上述的离子交换膜,从阴极53向阳极54,依次形成有浓缩液室59-1、洗涤液室58-1、吸收液精制室57、浓缩液室59-2、及洗涤液室58-2的5室。即,浓缩液室59-1、洗涤液室58-1、吸收液精制室57、浓缩液室59-2、及洗涤液室58-2的5室在阳极53与阴极54之间,以阳离子交换膜55C-1、55C-2、及阴离子交换膜56A-1、56A-2中的至少1张膜进行划分,配置成能经由阳离子交换膜55C-1、55C-2、及阴离子交换膜56A-1、56A-2而对各个室的内部施加电压。
作为阳离子交换膜55C-1、55C-2,使用能够使阳离子通过而阻断阴离子通过的、具有阳离子交换基的高分子膜。作为阳离子交换膜55C-1、55C-2,例如可使用由具有选自磺酸基、羧酸基、膦酸基、硫酸酯基、磷酸酯基中的1种以上基团的高分子形成的膜。具体地可使用NEOSEPTA CMX、NEOSEPTA CMB(株式会社Astom制,商品名)、SELEMION CMV、SELEMIONCMD、SELEMION CSO、SELEMION CMF(旭硝子公司制,商品名)等公知的阳离子交换膜。
作为阴离子交换膜56A-1、56A-2,使用能够使阴离子通过而阻断阳离子通过的、具有阴离子交换基的高分子膜。作为阴离子交换膜56A-1、56A-2,例如可使用由在季铵基的强碱性基团上具有伯氨基、仲氨基、叔氨基等弱碱性官能团的高分子形成的膜等。具体地可使用NEOSEPTA AMX、NEOSEPTA AHA(株式会社Astom制,商品名);SELEMION AMV、SELEMIONAMT、SELEMION DSV、SELEMION ASV、SELEMION AHO(旭硝子公司制,商品名)等公知的阴离子交换膜。
吸收液精制室57为阴离子交换膜56A-1、56A-2之间的区域,为被供给被处理贫溶液23B的区域,分别经由阴离子交换膜56A-1、56A-2配置在洗涤液室58-1、58-2的阳极54侧及浓缩液室59-1、59-2的阴极53侧。
洗涤液室58-1为阳离子交换膜55C-1和阴离子交换膜56A-1之间的区域,洗涤液室58-2为阳离子交换膜55C-2和阳极54之间的区域,洗涤液室58-1、58-2为水洗液27b作为洗涤液被供给的区域。
浓缩液室59-1与位于阳离子交换膜55C-1和阴极53之间的区域对应,浓缩液室59-2与位于阴离子交换膜56A-2和阳离子交换膜55C-2之间的区域对应,为被供给浓缩液52a的区域。浓缩液室59-1、59-2经由阳离子交换膜55C-1、55C-2配置在洗涤液室58-1、58-2的阴极53侧。此外,阴极53、阳极54也可以浸渍在电极液中。
此外,吸收液抽出管线L21为了将被处理贫溶液23B导入吸收液精制室57中,与吸收液精制室57相连。精制吸收液供给管线L22为了从吸收液精制室57取出被处理贫溶液23B,与吸收液精制室57相连。
洗涤液抽出管线L23与洗涤液室58-1、58-2相连,将水洗液27b供给到洗涤液室58-1、58-2。洗涤液排出管线L24与水洗液循环管线L11连接,将水洗液27c从洗涤液室58-1、58-2供给到水洗液循环管线L11。水洗液27c与水洗液27a混合,形成水洗液27d,供给到气体洗涤部11b。
浓缩液循环管线L25将浓缩液罐51和洗涤液室58-1、58-2连接,在将浓缩液52a供给到浓缩液室59-1、59-2的同时,将浓缩液52b供给到浓缩液罐51。
贫溶液23A的一部分作为被处理贫溶液23B从贫溶液排出管线L13抽出到吸收液抽出管线L21,供给到酸成分除去部13A内的吸收液精制室57。此外,在气体洗涤部11b中循环的水洗液27a的一部分作为水洗液27b,被供给到洗涤液室58-1、58-2。浓缩液罐51内的浓缩液52a供给到浓缩液室59-1、59-2。在被处理贫溶液23B中如上所述蓄积富溶液22中所含的热稳定性胺盐。吸收液中热稳定性胺盐蓄积时,吸收液的pH(氢离子指数)降低。
在阴极53及阳极54上施加电压时,在吸收液精制室57中,如下述式(3)所示,被处理贫溶液23B中的热稳定性胺盐(RNHX)分解成胺的阳离子(RNH+)和酸成分的阴离子(X-)。因此,酸成分的阴离子(X-)被吸引到阳极54侧,通过阴离子交换膜56A-2,从吸收液精制室57移动到浓缩液室59-2。由此,从被处理贫溶液23B中除去热稳定性胺盐的酸成分(X)。此外,胺(RNH)被吸引到阴极53侧,但不能通过阴离子交换膜56A-1,积存在吸收液精制室57中。因此,通过在吸收液精制室57中除去被处理贫溶液23B中的热稳定性胺盐的酸成分(X),能够使精制贫溶液23C恢复。
RNHX→RNH++X- (3)
另一方面,在洗涤液室58-1、58-2中,由于含有从CO2除去废气26a回收的胺的水洗液27a、27b显示碱性,所以存在的氢氧化物离子(OH-)通过阴离子交换膜56A-1、56A-2,从洗涤液室58-1移动到吸收液精制室57,用于补充从吸收液精制室57取出的酸成分的阴离子(X-)的量的阴离子。此外,由于胺变成阳离子(RNH+),所以被吸引到阴极53侧,通过阳离子交换膜55C-1、55C-2,分别从洗涤液室58-1、58-2移动到浓缩液室59-1、59-2中,从水洗液27b中除去胺。浓缩液52a变成胺及酸成分被浓缩的浓缩液52b并排出到浓缩液循环管线L25中。通过在洗涤液室58-1、58-2中除去水洗液27b中的胺,能够使水洗液27b的胺回收性能恢复。
热稳定性胺盐的酸成分被除去后的精制贫溶液23C通过精制吸收液供给管线L22返回到贫溶液23A中。此外,在洗涤液室58-1、58-2中恢复了胺回收性能的水洗液27c从洗涤液排出管线L24排出,浓缩液52b从浓缩液室59-1、59-2通过浓缩液循环管线L25返回到浓缩液罐51。
此外,也可以在吸收液抽出管线L21和吸收液精制室57之间具备储存贫溶液23B的第1储存罐,使储存于所述第1储存罐中的贫溶液23B从所述第1储存罐供给到吸收液精制室57。进一步,也可以设置连接精制吸收液供给管线L22和所述第1储存罐的管线,使精制贫溶液23C再次返回到所述第1储存罐。此外,也可以设置连接所述第1储存罐和贫溶液排出管线L13的管线,将储存在所述第1储存罐中的贫溶液23B的一部分或全部连续地或间歇地从所述第1储存罐供给到贫溶液排出管线L13,与贫溶液23A混合。
此外,也可以在洗涤液抽出管线L23和洗涤液室58-1、58-2之间具备临时储存水洗液27b的第2储存罐,使储存在所述第2储存罐中的水洗液27b从第2储存罐供给到洗涤液室58-1、58-2。进一步,也可以设置连接洗涤液排出管线L24和所述第2储存罐的管线,使从洗涤液室58-1、58-2排出的水洗液27c再次返回到第2储存罐。此外,也可以设置连接所述第2储存罐和水洗液循环管线L11的管线,将储存在所述第2储存罐中的水洗液27b的一部分或全部连续地或间歇地从所述第2储存罐供给到水洗液循环管线L11,与水洗液27a混合。
另外,被处理贫溶液23B及水洗液27b分别被供给到吸收液精制室57及洗涤液室58-1、58-2中,使被处理贫溶液23B及水洗液27b分别通过吸收液精制室57及洗涤液室58-1、58-2的次数可以仅为1次,也可以为多次。
此外,本实施方式中,向洗涤液室58-1、58-2中仅供给作为洗涤液的水洗液27b,但并不限定于此,也可以从外部将纯水或水溶液与水洗液27b一起供给到洗涤液室58-1、58-2中,作为洗涤液使用。水溶液只要是酸或胺可溶解的水溶液即可,为了提高电流效率而需要赋予电导率,因此优选使用溶解了酸、碱、盐等溶解的水溶液。
此外,在酸成分除去部13A中使用的阳离子交换膜55C-1、55C-2、及阴离子交换膜56A-1、56A-2由于在高温下易劣化,因此水洗液27b的温度优选与被处理贫溶液23B相同或比被处理贫溶液23B低,优选为40℃以下。
如图1所示,从酸成分除去部13A排出的精制贫溶液23C被供给到贫溶液排出管线L13,与贫溶液23A混合后,作为混合贫溶液23D供给到吸收塔11。
这样,根据本实施方式,酸成分除去部13A通过在洗涤液室58-1、58-2中除去水洗液27b中所含的胺,能够使水洗液27b中的胺浓度降低。由此,能够使从酸成分除去部13A排出的水洗液27c的pH降低,因此通过使水洗液27c通过洗涤液排出管线L24而供给到水洗液循环管线L11,与水洗液27a混合,能够使由水洗液27a和水洗液27c混合而成的水洗液27d的pH降低,能够使水洗液27a的胺回收性能恢复。由此,能够使气体洗涤部11b的胺洗涤效率提高。
此外,根据本实施方式,酸成分除去部13A能够在吸收液精制室57中除去被处理贫溶液23B中的热稳定性胺盐的酸成分。贫溶液23A由于作为吸收液在体系内循环使用,热稳定性胺盐等会在贫溶液23A中蓄积,但通过在酸成分除去部13A中除去被处理贫溶液23B中的热稳定性胺盐的酸成分后,再次与贫溶液23A混合再利用,能够除去在贫溶液23A中蓄积的热稳定性胺盐的酸成分等。由此,能够使CO2吸收部11a的CO2的吸收性能提高。
进一步,以往,分别需要向气体洗涤部供给的水或化学试剂(例如硫酸等的水溶液)和向酸成分除去部供给的水或化学试剂,所以进一步还需要在气体洗涤部及酸成分除去部中使用的水或化学试剂的排水处理。本实施方式中,通过将在气体洗涤部11b中使用的水洗液27a的一部分供给到酸成分除去部13A中,不需要为了在酸成分除去部13A中除去被处理贫溶液23B中的热稳定性胺盐而使用的水或化学试剂,或者能够降低其使用量。此外,能够抑制水或化学试剂的排水处理设备的增大。
此外,根据本实施方式,在酸成分除去部13A中,无需在被处理贫溶液23B中混合作为化学试剂的氢氧化钠等碱金属的氢氧化物,能够除去在被处理贫溶液23B中蓄积的热稳定性胺盐等。在被处理贫溶液23B中添加碱金属的氢氧化物时,会产生热稳定性胺盐以外的盐等的杂质,使吸收液中盐类增加,有可能产生装置的腐蚀、或杂质的析出等。本实施方式中,由于没必要在被处理贫溶液23B中混合碱金属的氢氧化物,所以无需进行上述那样的杂质的除去作业等。因此,能够更简单地除去贫溶液23A中蓄积的热稳定性胺盐等。
因此,根据酸性气体回收装置10A,通过具备酸成分除去部13A,能够使在气体洗涤部11b中使用的水洗液27a的胺回收性能恢复,维持气体洗涤部11b的胺回收效率,同时能够使吸收塔11中的废气21中的CO2的吸收性能稳定化。此外,通过将在气体洗涤部11b中使用的水洗液27a的一部分在酸成分除去部13A中使用,能够削减水或化学试剂的使用量,同时能够抑制这些排水处理设备的增大,因此能够抑制装置成本的增大。进一步,酸性气体回收装置10A能够使热稳定性胺盐浓度低的混合贫溶液23D在吸收塔11与再生塔12之间的体系内循环,因此能够抑制酸性气体回收装置10A内的腐蚀或损伤,能够稳定地进行运转。因此,根据酸性气体回收装置10A,能够有效地抑制胺向外部释放。
另外,本实施方式中,设置洗涤液排出管线L24,使从酸成分除去部13A排出的水洗液27c在气体洗涤部11b中再利用,但由于水洗液27c中的胺浓度变得比水洗液27b低,因此,例如如图3所示也可以直接排出到外部。
此外,本实施方式中,使水洗液27a在水洗液循环管线L11中循环,水洗液27b的一部分供给到洗涤液抽出管线L23,水洗液27a含有胺。因此,例如,如图4所示,也可以设置连接水洗液循环管线L11和贫溶液排出管线L13的水洗液抽出管线L26,使在水洗液循环管线L11中循环的水洗液27a与混合贫溶液23D混合,使水洗液27a中所含的胺用于废气21中的CO2的吸收。
(第2实施方式)
对第2实施方式的酸性气体回收装置参照附图进行说明。另外,对具有与上述实施方式相同的功能的部件附加相同的符号,并省略详细的说明。此外,本实施方式由于只有第1实施方式的酸性气体回收装置的酸成分除去部的构成不同,因此本实施方式中使用只有酸成分除去部的构成的图进行说明。本实施方式的酸性气体回收装置的酸成分除去部使用双极膜替代阳离子交换膜。
图5为表示酸成分除去部的构成的示意图。如图5所示,酸成分除去部13B具备:阴极53、阳极54、双极膜61BP-1、61BP-2、及阴离子交换膜56A。将该酸成分除去部13B内用阴离子交换膜56A、或双极膜61BP-1、61BP-2划分成吸收液精制室57-1、57-2、及洗涤液室58-1、58-2的2个区域。在阴极53和阳极54之间,从阴极53向阳极54,依次配置有双极膜61BP-1、阴离子交换膜56A、双极膜61BP-2。因此,本实施方式中,在酸成分除去部13B内,通过双极膜61BP-1、61BP-2、及阴离子交换膜56A,从阴极53向阳极54,依次形成有洗涤液室58-1、吸收液精制室57-1、洗涤液室58-2、及吸收液精制室57-2。即,洗涤液室58-1、吸收液精制室57-1、洗涤液室58-2、及吸收液精制室57-2的4室配置成在阳极53和阴极54之间,能相互经由至少1张膜而对各个室的内部施加电压。另外,本实施方式中,上述吸收液精制室及洗涤液室各自形成2个,但吸收液精制室及洗涤液室只要形成1组以上即可,进一步可以形成多组。
双极膜61BP-1、61BP-2为阴离子交换膜和阳离子交换膜层叠而成的复合膜,在水的存在下,以阳极侧为阴离子交换膜,阴极侧为阳离子交换膜的方式配置。作为阴离子交换膜及阳离子交换膜,可以使用上述的第1实施方式中例示的膜。
吸收液精制室57-1、57-2为被供给被处理贫溶液23B的区域。
吸收液精制室57-1为双极膜61BP-1与阴离子交换膜56A之间的区域,经由双极膜61BP-1配置在洗涤液室58-1的阳极54侧。此外,吸收液精制室57-1位于洗涤液室58-1、58-2彼此之间,但在吸收液精制室57-1的阳极54侧配置有阴离子交换膜56A。
吸收液精制室57-2为双极膜61BP-2与内壁之间的区域,经由双极膜61BP-2配置在洗涤液室58-2的阳极54侧。
向吸收液精制室57-1、57-2中供给被处理贫溶液23B,向洗涤液室58-1、58-2中供给水洗液27b。
在两电极上施加电压时,在吸收液精制室57-1、57-2中,由于被处理贫溶液23B中所含的热稳定性胺盐的酸成分(X-)为阴离子,所以被吸引到阳极54侧。由此,吸收液精制室57-1中的热稳定性盐的酸成分(X-)从吸收液精制室57-1通过阴离子交换膜56A移动到洗涤液室58-2,因此从被处理贫溶液23B除去热稳定性胺盐的酸成分(X-)。
此外,在双极膜61BP-1、61BP-2中,在两电极上施加电压时,在双极膜61BP-1、61BP-2的膜内部引起水的电解,氢离子移动到双极膜61BP-1、61BP-2的阳离子交换膜侧(阴极53侧)、氢氧化物离子移动到双极膜61BP-1、61BP-2的阴离子交换膜侧(阳极54侧)。因此,氢氧化物离子从双极膜61BP-1、61BP-2移动到吸收液精制室57-1、57-2,氢离子从双极膜61BP-1、61BP-2移动到洗涤液室58-1、58-2。能够使氢氧化物离子移动到吸收液精制室57-1、57-2。此外,通过使氢离子移动到水洗液27b中,能够使水洗液27b的pH降低。
精制贫溶液23C从酸成分除去部13B排出,通过精制吸收液供给管线L22(参照图1),返回到贫溶液23A(参照图1)中。此外,水洗液27c从酸成分除去部13B排出,通过洗涤液排出管线L24(参照图1),与在水洗液循环管线L11(参照图1)中流通的水洗液27a(参照图1)混合。另外,水洗液27c(参照图1)中,热稳定性胺盐的酸成分以蓄积的状态排出。
根据本实施方式,酸成分除去部13B通过在洗涤液室58-1、58-2中使被处理贫溶液23B中所含的热稳定性胺盐的酸成分(X-)移动到水洗液27b中,能够使水洗液27b的pH降低。通过使水洗液27b经由洗涤液排出管线L24供给到水洗液循环管线L11,与水洗液27a混合,能够使水洗液27c的pH降低,因此能够使水洗液27c的洗涤性能恢复。由此,能够使气体洗涤部11b的胺洗涤效率提高。
此外,根据本实施方式,酸成分除去部13B能够在吸收液精制室57-1、57-2中将热稳定性胺盐的酸成分从被处理贫溶液23B除去。在酸成分除去部13B中,使被处理贫溶液23B的热稳定性胺盐的酸成分浓度降低后,将精制贫溶液23C经由精制吸收液供给管线L22供给到贫溶液排出管线L13,与贫溶液23A混合。通过将精制贫溶液23C再次与贫溶液23A混合再利用,能够使混合贫溶液23D的热稳定性胺盐的酸成分浓度降低,因此能够使混合贫溶液23D的CO2吸收性能恢复。
特别是,本实施方式中,作为向洗涤液室58-1、58-2供给的液体,例如使用纯水时,向洗涤液室58-1、58-2供给的液体的导电性低,在酸成分除去部13B中进行电渗析时的电流效率降低。因此,为了赋予导电性,已知添加酸、碱、盐等。进行电渗析时,由于吸收液精制室57-1、57-2中的被处理贫溶液23B中存在胺、热稳定性胺盐的酸成分、氢氧化物离子,洗涤液室58-1、58-2中的水洗液27b中存在胺、氢氧化物离子,因此可使被处理贫溶液23B及水洗液27b确保导电性。因此,在酸成分除去部13B中将被处理贫溶液23B及水洗液27b进行电渗析处理时,由于不需要向被处理贫溶液23B及水洗液27b中新添加酸、碱、盐等添加剂而向被处理贫溶液23B及水洗液27b赋予导电性,因此可以不使用或削减新的添加剂地从被处理贫溶液23B除去热稳定性胺盐的酸成分。
进一步,本实施方式中,通过将在气体洗涤部11b中使用的水洗液27a的一部分供给到酸成分除去部13B,可以不需要为了在酸成分除去部13B中除去被处理贫溶液23B中的热稳定性胺盐而与水洗液27a混合使用的水或化学试剂、或减少其使用量。此外,能够抑制水或化学试剂的排水处理设备的增大。
此外,根据本实施方式,在酸成分除去部13B中,无需在被处理贫溶液23B中混合作为化学试剂的氢氧化钠等碱金属的氢氧化物,能够除去被处理贫溶液23B中的热稳定性胺盐的酸成分。因此,不会产生在被处理贫溶液23B中添加碱金属的氢氧化物时生成的热稳定性胺盐以外的盐等杂质。因此,本实施方式中,由于无需进行这样的杂质的除去作业等,因此能够更简单地除去贫溶液23A中蓄积的热稳定性胺盐等。
因此,根据本实施方式,酸性气体回收装置通过具备酸成分除去部13B,能够使在气体洗涤部11b中使用的水洗液27a的胺回收性能恢复,维持气体洗涤部11b的胺洗涤效率,同时能够使吸收塔11中的废气21中的CO2的吸收性能稳定化。此外,由于能够确保吸收液精制室57-1、57-2中的被处理贫溶液23B、及洗涤液室58-1、58-2中的水洗液27b的导电性,因此能够在酸成分除去部13B中使被处理贫溶液23B及水洗液27b进行电渗析时无需新添加添加剂地进行电渗析。进一步,通过将在气体洗涤部11b中使用的水洗液27a的一部分在酸成分除去部13B中使用,能够削减水或化学试剂的使用量,同时能够抑制这些排水处理设备的增大,因此能够抑制装置的成本的增大。此外,通过将从酸成分除去部13B排出的水洗液27c再利用,能够减少水洗液27b的废弃,能够抑制水洗液27b中所含的胺向外部泄露。进一步,本实施方式中,由于能够使热稳定性胺盐的浓度低的混合贫溶液23D在吸收塔11和再生塔12之间的体系内循环,因此能够抑制酸性气体回收装置10A内的腐蚀或损伤,能够稳定地进行运转。
(第3实施方式)
对第3实施方式的酸性气体回收装置参考附图进行说明。另外,对具有与上述实施方式相同的功能的部件附加相同的符号,并省略详细的说明。
图6为表示第3实施方式的酸性气体回收装置的构成的示意图。如图6所示,在酸性气体回收装置10B中,气体洗涤部11b除了水洗部28以外进一步具备酸洗部62,洗涤液排出管线L24与将酸洗液63a供给到酸洗部62的酸洗液循环管线L31连接。另外,酸洗液是指pH比在水洗部28中使用的第1洗涤液即水洗液27a低的第2洗涤液,例如可以使用pH为7以下的酸性溶液。作为这样的pH为7以下的酸性溶液,例如有硫酸水溶液、乙酸水溶液、硝酸水溶液等。
此外,本实施方式中,作为酸成分除去部使用酸成分除去部13A。在供给在水洗部28中使用的水洗液27a作为洗涤液的情况下,作为酸成分除去部优选使用如图3所示的酸成分除去部13A,在供给在酸洗部62中使用的酸洗液63a作为洗涤液的情况下,作为酸成分除去部,优选使用如图5所示的酸成分除去部13B。本实施方式中,由于作为洗涤液使用水洗液27a,因此作为酸成分除去部可使用酸成分除去部13A。另外,本实施方式中,作为酸成分除去部并不限于酸成分除去部13A,也可以使用酸成分除去部13B。
酸洗部62使用pH比水洗液27a低的酸洗液63,对通过水洗部28后的CO2除去废气26b进行洗涤。酸洗部62设置于水洗部28的上部,即,与吸收塔11内的水洗部28相比CO2除去废气26b的气体流动方向的下游侧。在酸洗部62的上方设置液体分散器,使供给到吸收塔11的酸洗液63b通过液体分散器向酸洗部62分散下降。在酸洗部62中,CO2除去废气26b用酸洗液63b洗涤,残留在CO2除去废气26b中的胺从CO2除去废气26b中除去。由此,能够提高未能在水洗部28中回收的胺等的回收率。
酸洗液63a储存在例如设置于酸洗部62的下部的水洗液储存部(未图示)中。酸洗液储存部上连接有酸洗液循环管线L31,酸洗液储存部内的酸洗液63a通过设置于酸洗液循环管线L31上的循环泵64加压输送,再次从酸洗部62的上部供给。
另外,酸洗液63a通过从外部添加酸性溶液到酸洗液循环管线L31、或使酸洗液63a的胺浓度比水洗液27a的胺浓度更小,能够将酸洗液63a的pH调节为酸性侧(即,使酸洗液63a的pH变低)。
洗涤液排出管线L24连接于酸洗液循环管线L31,因此从酸成分除去部13A排出的水洗液27c混合到酸洗液63a中。本实施方式中,水洗液27a作为洗涤液使用,从酸成分除去部13A排出的水洗液27c与向酸洗部62供给的酸洗液63a混合,作为酸洗液63b供给到酸洗部62。使作为洗涤液使用的水洗液27c与酸洗液63a一起,形成酸洗液63b,在酸洗部62中,能够回收在CO2除去废气26b中残留的胺。
因此,在酸性气体回收装置10B中,也能够将作为洗涤液使用的水洗液27c与酸洗液63a一起有效地用于在酸洗部62中将在CO2除去废气26b中残留的胺回收。
另外,本实施方式中,水洗部28及酸洗部62收纳于吸收塔11内,但也可以设置在吸收塔11的外部,形成与吸收塔11独立的气体洗涤塔。
(第4实施方式)
对第4实施方式的酸性气体回收装置参照附图进行说明。另外,对具有与上述实施方式相同的功能的部件附加相同的符号,并省略详细的说明。
图7为表示第4实施方式的酸性气体回收装置的构成的示意图。如图7所示,酸性气体回收装置10C将如图6所示的第3实施方式的酸性气体回收装置10B的洗涤液抽出管线L23的连接位置由水洗液循环管线L11变更为酸洗液循环管线L31,将供给到酸成分除去部13A的洗涤液由水洗液27a变更为酸洗液63a。此外,本实施方式中,将在酸洗部62中使用的酸洗液63a作为洗涤液使用,因而作为酸成分除去部使用如图5所示的酸成分除去部13B。
由于洗涤液抽出管线L23连接于酸洗液循环管线L31,因此从酸洗部62排出的酸洗液63a的一部分作为酸洗液63c被抽出到洗涤液抽出管线L23,供给到酸成分除去部13B。从酸成分除去部13B排出的酸洗液63d与被供给到酸洗部62中的酸洗液63a混合,作为酸洗液63d被供给到酸洗部62。能够使作为洗涤液使用的酸洗液63c与酸洗液63a一起在酸洗部62中将在CO2除去废气26b中残留的胺回收。
因此,在酸性气体回收装置10C中,也能够将在酸成分除去部13B中使用的酸洗液63d与酸洗液63a一起有效地用于在酸洗部62中将在CO2除去废气26b中残留的胺回收。
另外,本实施方式中,向洗涤液室58-1、58-2中仅供给酸洗液63c作为洗涤液,但并不限定于此,也可以从外部将酸补充液与酸洗液63c一起供给到洗涤液室58-1、58-2,作为洗涤液使用。酸补充液只要为可溶解酸的水溶液即可,由于为了提高电流效率而需要赋予电导率,因此优选使用溶解了酸、碱、盐等的水溶液。
此外,本实施方式中,将洗涤液排出管线L24连接于酸洗液循环管线L31,使从酸成分除去部13B排出的酸洗液63d在酸洗部62中再利用,但由于酸洗液63d中的胺浓度比酸洗液63c低,因此例如如图8所示也可以直接将酸洗液63d从酸洗液循环管线L31排出到外部。
(第5实施方式)
对第5实施方式的酸性气体回收装置参照附图进行说明。另外,对具有与上述实施方式相同的功能的部件附加相同的符号,并省略详细的说明。
图9为表示第5实施方式的酸性气体回收装置的构成的示意图。如图9所示,酸性气体回收装置10D在如图7所示的第4实施方式的酸性气体回收装置10C上具备:测定在酸洗部62中使用的酸洗液63a的pH的pH测定部65、向酸洗液循环管线L31中新添加酸洗液63e的酸洗液供给部66、控制部67A、及调节阀V11。
pH测定部65设置于酸洗液循环管线L31中,测定在酸洗液循环管线L31内流通的酸洗液63a的pH。作为pH测定部65,可以使用pH计等。
控制部67A与pH测定部65及调节阀V11等构成CO2回收装置10的各部件连接,基于pH测定部65的测定结果,具有调节调节阀V11的开度的功能。控制部67A可以由例如存储控制程序(control program)或各种存储信息的存储手段、基于控制程序进行工作的运算手段等构成。控制部67A将表示酸洗液63a的pH与CO2除去废气26b中的胺的回收率的关系的图表预先存储在存储手段中。
pH测定部65的测定结果从pH测定部65输送到控制部67A时,控制部67A根据在pH测定部65中测定的酸洗液63a的pH值调节调节阀V11的开度,调节从酸洗液供给部66向酸洗液循环管线L31的酸洗液63e的添加量。另外,向酸洗液循环管线L31中新供给酸洗液63e时,优选以新供给的酸洗液63e的量排出在酸洗液循环管线L31中流通的酸洗液63a。
因此,根据本实施方式,通过将从酸成分除去部13A排出的酸洗液63d供给到酸洗液循环管线L31中而在酸洗部62中使用,同时根据酸洗液63a的pH等向酸洗液循环管线L31中新供给酸洗液63e,能够使酸洗液63e的胺回收性能更稳定地恢复,因此能够更稳定地维持或提高酸洗部62的胺回收性能。
另外,本实施方式中,对向酸洗液循环管线L31中新供给酸洗液63e的情况进行了说明,但也可以将pH测定部65设置在酸洗液循环管线L31中,基于在酸洗液循环管线L31内流通的酸洗液63a的pH的测定结果,向水洗液循环管线L11中新供给水洗液。此时,通过将在水洗液循环管线L11中流通的水洗液27a的pH、及在酸洗液循环管线L31中流通的酸洗液63a的pH分别保持恒定,同时维持酸洗液63a的pH比水洗液27a的pH小,由此能够使CO2除去废气26b中的胺的回收性能稳定。
(第6实施方式)
对第6实施方式的酸性气体回收装置参照附图进行说明。另外,对具有与上述实施方式相同的功能的部件附加相同的符号,并省略详细的说明。
图10为表示第6实施方式的酸性气体回收装置的构成的示意图。如图10所示,酸性气体回收装置10E在如图6所示的第3实施方式的酸性气体回收装置10B上具备:测定从酸成分除去部13A排出的洗涤液27c的pH的pH测定部65-1、测定在酸洗部62中使用的酸洗液63a的pH的pH测定部65-2、控制部67B、调节阀V12、V13、及回流管线L32。
pH测定部65-1设置于洗涤液排出管线L24中,测定从酸成分除去部13A排出的洗涤液27c的pH。pH测定部65-2设置于酸洗液循环管线L31中,测定在酸洗液循环管线L31内流通的酸洗液63a的pH。作为pH测定部65-1、65-2可以使用pH计等。
控制部67B与pH测定部65-1、65-2、及调节阀V12、V13等构成CO2回收装置10的各部件连接,基于pH测定部65-1、65-2的测定结果,具有调节调节阀V12的流路的功能。控制部67B与控制部67A同样地,能够由存储手段、运算手段等构成。控制部67B将表示酸洗液63a的pH与CO2除去废气26b中的胺的回收率的关系的图表等预先存储在存储手段中。
调节阀V12设置于洗涤液排出管线L24中,调节阀V13设置于酸洗液循环管线L31中,通过调节调节阀V12、V13的开度,调节从酸成分除去部13A排出的水洗液27c供给到酸洗部62或酸成分除去部13A中的供给量。
回流管线L32使从酸成分除去部13A排出的水洗液27c从洗涤液排出管线L24回流至吸收液抽出管线L21。
pH测定部65-1、65-2的测定结果从pH测定部65-1、65-2输送到控制部67B时,控制部67B根据在pH测定部65-1中测定的水洗液27c的pH值及在pH测定部65-2中测定的酸洗液63a的pH值,控制调节阀V12、V13的开度,调节供给到酸洗部62或酸成分除去部13A中的水洗液27c的供给量。水洗液27c可以仅供给到酸洗部62或酸成分除去部13A中,也可以供给到酸洗部62及酸成分除去部13A的两者。
本实施方式中,具体地,控制部67B在根据pH测定部65-2中的测定结果判断酸洗液63a的pH为规定的值(例如7.0)以下的情况下,判断出回收CO2除去废气26b的胺的性能得以维持或未降低,控制调节阀V12的流路,将水洗液27c供给到回流管线L32。由此,将水洗液27c与水洗液27b混合,回流到酸成分除去部13A中。
另一方面,控制部67B根据pH测定部65-2的测定结果判断酸洗液63a的pH为规定的值(例如7.0)以上的情况下,判断出回收CO2除去废气26b的胺的性能降低,控制调节阀V12、V13,使水洗液27c供给到酸洗液循环管线L31。由于通过使水洗液27c与酸洗液63a混合,能够使酸洗液63b的pH下降,因此能够使回收CO2除去废气26b中的胺的性能恢复。
因此,根据本实施方式,根据在酸洗部62中使用的酸洗液63a的pH等,仅在必要的情况下,将从酸成分除去部13A排出的水洗液27c与酸洗液63a混合,使酸洗液63b的pH下降,从而能够使酸洗液63b的胺回收性能恢复,因此能够更稳定地维持或提高酸洗部62的胺回收性能。
(第7实施方式)
对第7实施方式的酸性气体回收装置参照附图进行说明。另外,对具有与上述实施方式相同的功能的部件附加相同的符号,并省略详细的说明。
图11为表示第7实施方式的酸性气体回收装置的构成的示意图。如图11所示,酸性气体回收装置10F在如图7所示的第4实施方式的酸性气体回收装置10C上具备:测定在酸洗部62中使用的酸洗液63a的pH的pH测定部65、控制部67C、三通阀V21、及回流管线L32。
控制部67C与pH测定部65及三通阀V21等构成CO2回收装置10的各部件连接,具有基于pH测定部65的测定结果调节三通阀V21的流路的功能。控制部67C与控制部67A同样地能够由存储手段、运算手段等构成。控制部67C将表示酸洗液63a的pH与CO2除去废气26b中的胺的回收率的关系的图表(map)等预先存储在存储手段中。
三通阀V21设置于洗涤液排出管线L24中,对将从酸成分除去部13A排出的水洗液27c供给到酸洗部62或酸成分除去部13A中的流路进行控制。
pH测定部65的测定结果从pH测定部65输送到控制部67C时,控制部67C根据在pH测定部65中测定的酸洗液63a的pH值,控制三通阀V21的流路,调节向酸洗部62或酸成分除去部13A供给的水洗液27c的供给量。
本实施方式中,具体地,控制部67C根据pH测定部65的测定结果判断酸洗液63a的pH为规定的值(例如7.0)以下的情况下,判断出回收CO2除去废气26b的胺的性能得以维持或未降低,控制三通阀V21的流路,将水洗液27c供给到回流管线L32。由此,将酸洗液63d与酸洗液63c混合,回流到酸成分除去部13A中。通过使酸洗液63d在酸成分除去部13A和回流管线L32之间循环,能够使酸洗液63d中的pH变低。
另一方面,控制部67C根据pH测定部65的测定结果判断酸洗液63a的pH为规定的值(例如7.0)以上的情况下,判断出回收CO2除去废气26b的胺的性能降低,控制三通阀V21的流路,使酸洗液63d供给到酸洗液循环管线L31中。由于通过使酸洗液63d与酸洗液63a混合,能够使酸洗液63b的pH下降,因此能够使回收CO2除去废气26b中的胺的性能恢复。此外,通过使酸洗液63d在酸成分除去部13A与回流管线L32之间循环,将pH进一步变低的酸洗液63d供给到酸洗部62,从而在为了使酸洗液63a的pH为酸性侧而添加化学试剂时,能够进一步降低其添加量。
因此,本实施方式中,根据在酸洗部62中使用的酸洗液63a的pH等,仅在必要的情况下,通过使从酸成分除去部13A排出的酸洗液63d与酸洗液63a混合,使酸洗液63b的pH降低,由此能够使酸洗液63b的胺回收性能恢复,因此能够更稳定地维持或提高酸洗部62中的胺回收性能。
另外,本实施方式中,对基于在酸洗液循环管线L31内流通的酸洗液63a的pH的测定结果,调节从酸成分除去部13A排出的酸洗液63d的供给流路的情况进行了说明,但也可以还将pH测定部65设置在酸洗液循环管线L31中,也考虑在水洗液循环管线L11内流通的酸洗液63a的pH的测定结果,调节从酸成分除去部13A排出的酸洗液63d的供给流路。除了酸洗液63a的pH以外,还可以考虑在水洗部28中使用的水洗液27a的pH等,将从酸成分除去部13A排出的酸洗液63d供给到酸洗液63a,即使使酸洗液63b的pH下降,在酸洗部62中也能够稳定地维持或提高CO2除去废气26b中的胺的回收性能。
上述各实施方式中,对废气21含有CO2作为被处理气体的情况进行了说明,但本实施方式除了CO2以外,即使还含有SOx、NOx、H2S、COS、CS2、NH3、或HCN等其它的酸性气体成分也能够同样地适用。此外,本实施方式在废气21不含CO2、含有除CO2以外的其它的酸性气体成分的情况下也能够同样地适用。
如上所述,对本发明的多个实施方式进行了说明,但这些实施方式仅是作为例子进行了展示,并不限定发明的范围。这些新的实施方式可以以其它的各种形式进行实施,在不脱离发明的要旨的范围内,可以进行各种组合、省略、替换、变更等。这些实施方式或其变形包含在发明的范围和要旨中,并且包含在权利要求书中所记载的发明及其均等的范围中。
符号的说明
10A~10F…酸性气体回收装置、11…吸收塔(吸收部)、11a…CO2吸收部(酸性气体吸收部)、11b…气体洗涤部、12…再生塔(再生部)酸洗液、13A、13B…酸成分除去部、21…废气(被处理气体)、22…吸收了CO2的吸收液(富溶液)、23A…吸收液(贫溶液)、23B…被处理贫溶液、23C…精制贫溶液、23D…混合贫溶液、24…CO2吸收部、26a、26b…CO2除去废气、27a~27c…水洗液(洗涤液)、28…水洗部、31、64…循环泵、32…净化气体、33…换热器、35…水蒸气(steam)、36…再生过热器(再沸器)、41…混合气体、42、48…冷却器、44…混合流体、45…气液分离器、46…CO2气体、47…水、51…浓缩液罐、52a…浓缩液、53…阴极、54…阳极、55C-1、55C-2…阳离子交换膜、56A、56A-1、56A-2…阴离子交换膜、57、57-1、57-2…吸收液精制室、58-1、58-2…洗涤液室、59-1、59-2…浓缩液室、61BP-1、61BP-2…双极膜、62…酸洗部、63、63a~63e…酸洗液、65、65-1、65-2…pH测定部、66…酸洗液供给部、67A、67B…控制部、L11…水洗液循环管线、L12…富溶液供给管线、L13…贫溶液排出管线、L21…吸收液抽出管线、L22…精制吸收液供给管线、L23…洗涤液抽出管线、L24…洗涤液排出管线、L25…浓缩液循环管线、L26…水洗液抽出管线、L31…酸洗液循环管线、V11~V13…调节阀、V21…三通阀
Claims (10)
1.一种酸性气体回收装置,其特征在于,其具备:
酸性气体吸收部,其使含有酸性气体的被处理气体中的至少一部分的所述酸性气体吸收到包含胺系化合物的吸收液中,使所述被处理气体作为酸性气体除去气体排出;
再生部,其使所述酸性气体从在所述酸性气体吸收部中吸收了所述酸性气体的吸收液中释放;
气体洗涤部,其将来自所述酸性气体吸收部的所述酸性气体除去气体用洗涤液洗涤;
洗涤液抽出管线,其将所述洗涤液的一部分抽出;
吸收液抽出管线,其将供给到所述酸性气体吸收部中的吸收液的一部分抽出;以及
酸成分除去部,其被供给来自所述洗涤液抽出管线的所述洗涤液及来自所述吸收液抽出管线的所述吸收液,
所述酸成分除去部具备从所述吸收液中除去酸成分的吸收液精制室、以及被供给所述洗涤液的洗涤液室,所述吸收液精制室和所述洗涤液室在阴极与阳极之间通过至少1张阴离子交换膜或双极膜进行划分而成,所述酸成分除去部将在所述酸性气体吸收部或所述再生部中在所述吸收液中生成的热稳定性胺盐的酸成分除去。
2.根据权利要求1所述的酸性气体回收装置,其中,所述酸性气体回收装置进一步具备:浓缩液罐,其对吸收热稳定性胺盐的酸成分的浓缩液进行积存;和浓缩液循环管线,
所述酸成分除去部进一步具备第1浓缩液室及第2浓缩液室,所述第1浓缩液室及所述第2浓缩液室按照所述浓缩液从所述浓缩液罐分别向所述第1浓缩液室及所述第2浓缩液室供给、从所述第1浓缩液室及所述第2浓缩液室分别向所述浓缩液罐排出的方式经由所述浓缩液循环管线与所述浓缩液罐连接,
所述吸收液精制室、所述洗涤液室、所述第1浓缩液室及所述第2浓缩液室通过阳离子交换膜、第1阴离子交换膜及第2阴离子交换膜进行划分,
从阳极侧起,按第1浓缩液室、第1阴离子交换膜、吸收液精制室、第2阴离子交换膜、洗涤液室、阳离子交换膜、第2浓缩液室的顺序配置。
3.根据权利要求1所述的酸性气体回收装置,其中,所述酸成分除去部具备第1洗涤液室及第2洗涤液室,所述吸收液精制室、所述第1洗涤液室及所述第2洗涤液室通过双极膜及阴离子交换膜进行划分,
从阳极侧起,按第1洗涤液室、阴离子交换膜、吸收液精制室、双极膜、第2洗涤液室的顺序配置。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的酸性气体回收装置,其中,从所述酸成分除去部排出的洗涤液被混合到向所述酸成分除去部供给的所述洗涤液中。
5.根据权利要求1~3中任意一项所述的酸性气体回收装置,其中,所述洗涤液由水洗液及与所述水洗液相比pH更低的酸洗液构成,
所述气体洗涤部具备通过所述水洗液洗涤所述酸性气体除去气体的水洗部、和通过所述酸洗液洗涤所述酸性气体除去气体的酸洗部。
6.根据权利要求5所述的酸性气体回收装置,其中,所述洗涤液抽出管线以将所述水洗液或所述酸洗液的一部分供给到所述酸成分除去部中的方式构成,
从所述酸成分除去部排出的所述水洗液或所述酸洗液被混合到向所述酸洗部供给的所述酸洗液中。
7.根据权利要求5所述的酸性气体回收装置,其中,进一步具备:
pH测定部,其测定在所述水洗部中使用的所述水洗液及在所述酸洗部中使用的所述酸洗液的至少一者的所述洗涤液的pH;
酸洗液供给部,其将酸洗液新添加到向所述酸洗部供给的所述酸洗液流通的酸洗液循环管线中;以及
控制部,其根据所述洗涤液的pH值调节向所述酸洗液循环管线添加的所述酸洗液的添加量。
8.根据权利要求5所述的酸性气体回收装置,其中,所述气体洗涤部具备所述水洗部及所述酸洗部,
所述酸性气体回收装置进一步具备:
pH测定部,其测定从所述酸成分除去部排出的所述水洗液及在所述酸洗部中使用的所述酸洗液的pH;
调节阀,其调节从所述酸成分除去部排出的所述洗涤液向所述酸洗部或所述酸成分除去部供给的供给量;以及,
控制部,其根据所述pH测定部中测定的所述水洗液及所述酸洗液的pH值来控制所述调节阀。
9.根据权利要求5所述的酸性气体回收装置,其中,其具备:
pH测定部,其测定在所述水洗部中使用的所述水洗液及在所述酸洗部中使用的所述酸洗液的任意一者的所述洗涤液的pH;
三通阀,其将从所述酸成分除去部排出的所述酸洗液供给到所述水洗部及所述酸洗部的任意一者中或所述酸成分除去部中;以及,
控制部,其根据所述pH测定部中测定的所述洗涤液的pH值来控制所述三通阀。
10.一种酸性气体回收方法,其特征在于,其包含以下工序:
吸收工序,其使含有酸性气体的被处理气体中的至少一部分的所述酸性气体吸收到含有胺系化合物的吸收液中,使所述被处理气体作为酸性气体除去气体排出;
再生工序,其使所述酸性气体从在所述吸收工序中吸收了所述酸性气体的吸收液中释放;
气体洗涤工序,其将在所述吸收工序中得到的所述酸性气体除去气体用洗涤液洗涤;以及,
酸成分除去工序,其将在所述吸收工序或所述再生工序中在所述吸收液中生成的热稳定性胺盐的酸成分除去,
在所述酸成分除去工序中,酸成分除去部在阳极与阴极之间具备通过至少一张阴离子交换膜划分、且能经由所述阴离子交换膜对内部施加电压地配置的吸收液精制室及洗涤液室,所述酸成分除去工序向所述酸成分除去部的所述吸收液精制室供给所述吸收工序中使用的吸收液的一部分,向所述洗涤液室供给所述洗涤液的至少一部分,同时对所述阳极及所述阴极施加所述电压而在所述吸收液精制室中从所述吸收液中除去酸成分。
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