JP2001252524A - 脱炭酸設備の吸収液の制御方法及び装置 - Google Patents
脱炭酸設備の吸収液の制御方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水バランスを自動的にコントロールし、アミ
ン濃度を自動的に適正に保つようにした脱炭酸設備の吸
収液の制御方法及び装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 塔底液面調節手段５１により、水洗部循
環水戻り温度調節手段５２又は冷却塔循環水戻り温度調
節手段６１を制御し、水洗部循環水戻り温度を調節する
ことによって上記吸収液中のアミン濃度を調整するよう
にした。
ン濃度を自動的に適正に保つようにした脱炭酸設備の吸
収液の制御方法及び装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 塔底液面調節手段５１により、水洗部循
環水戻り温度調節手段５２又は冷却塔循環水戻り温度調
節手段６１を制御し、水洗部循環水戻り温度を調節する
ことによって上記吸収液中のアミン濃度を調整するよう
にした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、脱炭酸設備の吸収
液の制御方法及び装置に関する。
液の制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、火力発電設備やボイラー設備で
は、多量の石炭、重油あるいは超重質油を燃料に用いて
おり、大気汚染防止及び地球環境の清浄化の見地から、
二酸化硫黄を主とする硫黄酸化物、窒素酸化物、二酸化
炭素等の放出に関する量的、濃度的抑制が問題になって
いる。また、二酸化炭素については、フロンガスやメタ
ンガスと共に地球の温暖化の見地から、排出の抑制が検
討されている。そのため、例えば、ＰＳＡ（圧力スィン
グ）法、膜分離濃縮法及び塩基性化合物による反応吸収
等の方法が検討されている。米国特許５，３１８，７５
８号には、アミン化合物（以下、アミンと略称）を吸収
液として脱炭酸を行う方法が提案されている。この方法
では、燃焼排ガス中の水分が脱炭酸設備に流入する量
と、吸収液中の水分がガスと共に脱炭酸設備から流出す
る量とのバランスが崩れたり、吸収液中のアミンが脱炭
酸設備から流出したりすると、吸収液中のアミン濃度が
変動し易い。アミン濃度が変動すると、二酸化炭素の吸
収率や再生塔における蒸気消費量の変動を引き起こすと
いう問題を生じる。
は、多量の石炭、重油あるいは超重質油を燃料に用いて
おり、大気汚染防止及び地球環境の清浄化の見地から、
二酸化硫黄を主とする硫黄酸化物、窒素酸化物、二酸化
炭素等の放出に関する量的、濃度的抑制が問題になって
いる。また、二酸化炭素については、フロンガスやメタ
ンガスと共に地球の温暖化の見地から、排出の抑制が検
討されている。そのため、例えば、ＰＳＡ（圧力スィン
グ）法、膜分離濃縮法及び塩基性化合物による反応吸収
等の方法が検討されている。米国特許５，３１８，７５
８号には、アミン化合物（以下、アミンと略称）を吸収
液として脱炭酸を行う方法が提案されている。この方法
では、燃焼排ガス中の水分が脱炭酸設備に流入する量
と、吸収液中の水分がガスと共に脱炭酸設備から流出す
る量とのバランスが崩れたり、吸収液中のアミンが脱炭
酸設備から流出したりすると、吸収液中のアミン濃度が
変動し易い。アミン濃度が変動すると、二酸化炭素の吸
収率や再生塔における蒸気消費量の変動を引き起こすと
いう問題を生じる。
【０００３】従来、アミン濃度を一定にするために、再
生塔の塔頂ドラムよりアミンを含んだ水を抜き出した
り、運転員が吸収塔入口又は出口ガス温度を手作業で調
整し、水バランスをコントロールしていた。したがっ
て、運転員の負荷が大きく、排水処理設備に対するコス
ト負担も過大なものとなっていた。
生塔の塔頂ドラムよりアミンを含んだ水を抜き出した
り、運転員が吸収塔入口又は出口ガス温度を手作業で調
整し、水バランスをコントロールしていた。したがっ
て、運転員の負荷が大きく、排水処理設備に対するコス
ト負担も過大なものとなっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
対して、水バランスを自動的にコントロールし、アミン
濃度を自動的に適正に保つようにした脱炭酸設備の吸収
液の制御方法及び装置を提供することを目的とする。
対して、水バランスを自動的にコントロールし、アミン
濃度を自動的に適正に保つようにした脱炭酸設備の吸収
液の制御方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、アミン回収部を有する吸収塔と再生塔を
有する脱炭酸設備の吸収液の制御方法において、塔底液
面調節手段により、水洗部循環水戻り温度調節手段を制
御し、水洗部循環水戻り温度を調節することによって上
記吸収液中のアミン濃度を調整するようにしたことを特
徴とする。本発明において、塔底液面調節手段は、一般
的には、塔底液面調節計であり、液面検出器からの液面
情報を受け、上記温度調節手段に制御信号を送るための
ものである。上記水洗部循環水戻り温度調節手段は、一
般的には、水洗部循環水戻り温度調節計であり、塔底液
面調節手段からの制御信号を受け、温度セット値を変化
させ、温度検出器からの温度情報を検知しながら制御弁
を制御して流量を調節するためのものである。
に、本発明は、アミン回収部を有する吸収塔と再生塔を
有する脱炭酸設備の吸収液の制御方法において、塔底液
面調節手段により、水洗部循環水戻り温度調節手段を制
御し、水洗部循環水戻り温度を調節することによって上
記吸収液中のアミン濃度を調整するようにしたことを特
徴とする。本発明において、塔底液面調節手段は、一般
的には、塔底液面調節計であり、液面検出器からの液面
情報を受け、上記温度調節手段に制御信号を送るための
ものである。上記水洗部循環水戻り温度調節手段は、一
般的には、水洗部循環水戻り温度調節計であり、塔底液
面調節手段からの制御信号を受け、温度セット値を変化
させ、温度検出器からの温度情報を検知しながら制御弁
を制御して流量を調節するためのものである。
【０００６】また、本発明は、別の形態で、アミン回収
部を有する吸収塔と再生塔を有する脱炭酸設備の吸収液
の制御方法において、塔底液面調節手段により、冷却塔
循環水戻り温度調節手段を制御し、冷却塔循環水戻り温
度を調節することによって上記吸収液中のアミン濃度を
調整するようにしたことを特徴とする。上記冷却塔循環
水戻り温度調節手段は、一般的には、冷却塔循環水戻り
温度調節計であり、塔底液面調節手段からの制御信号を
受け、温度セット値を変化させ、温度検出器からの温度
情報を検知しながら制御弁を制御して流量を調節するた
めのものである。本発明では、上記塔底液面調節手段に
よる制御方法を、サンプルＰＩ制御とすることが好適で
ある。この場合、操作した結果に遅れがあっても適切に
制御することができる。
部を有する吸収塔と再生塔を有する脱炭酸設備の吸収液
の制御方法において、塔底液面調節手段により、冷却塔
循環水戻り温度調節手段を制御し、冷却塔循環水戻り温
度を調節することによって上記吸収液中のアミン濃度を
調整するようにしたことを特徴とする。上記冷却塔循環
水戻り温度調節手段は、一般的には、冷却塔循環水戻り
温度調節計であり、塔底液面調節手段からの制御信号を
受け、温度セット値を変化させ、温度検出器からの温度
情報を検知しながら制御弁を制御して流量を調節するた
めのものである。本発明では、上記塔底液面調節手段に
よる制御方法を、サンプルＰＩ制御とすることが好適で
ある。この場合、操作した結果に遅れがあっても適切に
制御することができる。
【０００７】さらに、本発明は、別の側面として、アミ
ン回収部を有する吸収塔と再生塔を有する脱炭酸設備の
吸収液の制御装置であり、該制御装置は、塔底液面調節
手段と、該塔底液面調節手段によって制御される水洗部
循環水戻り温度調節手段とを含む。かかる制御装置は、
別の形態において、塔底液面調節手段と、該塔底液面調
節手段によって制御される冷却塔循環水戻り温度調節手
段とを含む。かかる制御装置は、さらに別の形態におい
て、塔底液面調節手段と、該塔底液面調節手段によって
制御される水洗部循環水戻り温度調節手段と、該塔底液
面調節手段によって制御される冷却塔循環水戻り温度調
節手段とを含み、水洗部循環水戻り温度調節系と冷却塔
循環水戻り温度調節系とを交互に切り換えて作動させる
ことができる。
ン回収部を有する吸収塔と再生塔を有する脱炭酸設備の
吸収液の制御装置であり、該制御装置は、塔底液面調節
手段と、該塔底液面調節手段によって制御される水洗部
循環水戻り温度調節手段とを含む。かかる制御装置は、
別の形態において、塔底液面調節手段と、該塔底液面調
節手段によって制御される冷却塔循環水戻り温度調節手
段とを含む。かかる制御装置は、さらに別の形態におい
て、塔底液面調節手段と、該塔底液面調節手段によって
制御される水洗部循環水戻り温度調節手段と、該塔底液
面調節手段によって制御される冷却塔循環水戻り温度調
節手段とを含み、水洗部循環水戻り温度調節系と冷却塔
循環水戻り温度調節系とを交互に切り換えて作動させる
ことができる。
【０００８】本発明では、水バランスを自動的にコント
ロールし、アミン濃度を自動的に適正に保つようにして
いる。水洗部循環水戻り温度を制御する形態では、循環
アミン溶液中の水分量のうち出口ガスに同伴して失われ
る水分量を操作することによりアミン濃度を制御すると
いった特徴がある。また、冷却塔循環水戻り温度を制御
する形態では、循環アミン溶液中の水分量を決める要因
の一つである入口ガスに同伴して加わる水分量を操作す
ることによりアミン濃度を制御するといった特徴があ
る。
ロールし、アミン濃度を自動的に適正に保つようにして
いる。水洗部循環水戻り温度を制御する形態では、循環
アミン溶液中の水分量のうち出口ガスに同伴して失われ
る水分量を操作することによりアミン濃度を制御すると
いった特徴がある。また、冷却塔循環水戻り温度を制御
する形態では、循環アミン溶液中の水分量を決める要因
の一つである入口ガスに同伴して加わる水分量を操作す
ることによりアミン濃度を制御するといった特徴があ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる脱炭酸設
備の吸収液の制御方法及び装置の実施の形態についてさ
らに詳細に説明する。本発明で脱炭酸処理する二酸化炭
素含有ガス（処理ガスという）としては、燃料用のガ
ス、燃焼排ガス等が挙げられる。処理ガスは水分や酸
素、ＳＯx、ＮＯx、ＣＯＳあるいはその他の酸性ガスを
含んでいても良い。ガスの圧力は加圧、常圧、減圧のい
ずれであってもよく、温度は低温であっても、高温であ
ってもよく、特に制限はない。好ましくは、常圧の燃焼
排ガスである。処理ガス中の二酸化炭素濃度は１〜７５
容量％であり、好ましくは５〜２０容量％である。
備の吸収液の制御方法及び装置の実施の形態についてさ
らに詳細に説明する。本発明で脱炭酸処理する二酸化炭
素含有ガス（処理ガスという）としては、燃料用のガ
ス、燃焼排ガス等が挙げられる。処理ガスは水分や酸
素、ＳＯx、ＮＯx、ＣＯＳあるいはその他の酸性ガスを
含んでいても良い。ガスの圧力は加圧、常圧、減圧のい
ずれであってもよく、温度は低温であっても、高温であ
ってもよく、特に制限はない。好ましくは、常圧の燃焼
排ガスである。処理ガス中の二酸化炭素濃度は１〜７５
容量％であり、好ましくは５〜２０容量％である。
【００１０】本発明において使用するアミン化合物（ア
ミンと略称する）は、モノエタノールアミン、２−アミ
ノ−２−メチル−１−プロパノールのようなアルコール
性水酸基含有１級アミン類、ジエタノールアミン、２−
メチルアミノエタノールのようなアルコール性水酸基含
有２級アミン類、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジ
エタノールアミンのようなアルコール性水酸基含有３級
アミン類、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、
ジエチレントリアミンのようなポリエチレンポリアミン
類、ピペラジン類、ピペリジン類、ピロリジン類のよう
な環状アミン類、キシリレンジアミンのようなポリアミ
ン類、メチルアミノカルボン酸のようなアミノ酸類等及
びこれらの混合物が挙げられる。これらのアミン類は通
常１０〜７０重量％の水溶液として、吸収時は０〜１０
０℃で、再生時は５０〜１５０℃で使用される。また吸
収液には、二酸化炭素吸収促進剤、あるいは塩基性炭酸
銅のような腐食防止剤を、さらには、その他の媒体とし
てメタノール、ポリエチレングリコール、スルフォラン
等を加えることができる。
ミンと略称する）は、モノエタノールアミン、２−アミ
ノ−２−メチル−１−プロパノールのようなアルコール
性水酸基含有１級アミン類、ジエタノールアミン、２−
メチルアミノエタノールのようなアルコール性水酸基含
有２級アミン類、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジ
エタノールアミンのようなアルコール性水酸基含有３級
アミン類、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、
ジエチレントリアミンのようなポリエチレンポリアミン
類、ピペラジン類、ピペリジン類、ピロリジン類のよう
な環状アミン類、キシリレンジアミンのようなポリアミ
ン類、メチルアミノカルボン酸のようなアミノ酸類等及
びこれらの混合物が挙げられる。これらのアミン類は通
常１０〜７０重量％の水溶液として、吸収時は０〜１０
０℃で、再生時は５０〜１５０℃で使用される。また吸
収液には、二酸化炭素吸収促進剤、あるいは塩基性炭酸
銅のような腐食防止剤を、さらには、その他の媒体とし
てメタノール、ポリエチレングリコール、スルフォラン
等を加えることができる。
【００１１】次に、図１は、脱炭酸設備の吸収液の制御
方法及び該方法を実施するための装置について、具体的
な一実施の形態を示す。まず、図１に示すように、処理
ガス１は、必要により冷却塔内２での水との気液接触に
より所定の温度まで冷却される。熱交換器１４は、熱交
換水によって冷却水を冷却するためのものである。所定
の温度に冷却された処理ガス１は、二酸化炭素吸収塔
（吸収塔と略す）３の底部に供給されて、二酸化炭素吸
収部４とアミン回収部５を持つ塔内を上昇し、熱交換器
１６を経た吸収液３１と気液接触されて二酸化炭素を吸
収され、アミン回収部５で排ガスに同伴するアミンが水
洗により回収された後、処理後排ガス３３が塔頂より排
出される。二酸化炭素吸収塔３における気液接触比（Ｌ
／Ｇ；単位リットル／Ｎ−ｍ3）は０．５〜２０であ
り、二酸化炭素の吸収率は５０〜１００％である。二酸
化炭素吸収塔３の二酸化炭素吸収部４とアミン回収部５
は、充填塔であっても、棚段塔であっても良い。また、
二酸化炭素吸収部とアミン回収部には、適当な位置に液
の分散板を設けることができる。
方法及び該方法を実施するための装置について、具体的
な一実施の形態を示す。まず、図１に示すように、処理
ガス１は、必要により冷却塔内２での水との気液接触に
より所定の温度まで冷却される。熱交換器１４は、熱交
換水によって冷却水を冷却するためのものである。所定
の温度に冷却された処理ガス１は、二酸化炭素吸収塔
（吸収塔と略す）３の底部に供給されて、二酸化炭素吸
収部４とアミン回収部５を持つ塔内を上昇し、熱交換器
１６を経た吸収液３１と気液接触されて二酸化炭素を吸
収され、アミン回収部５で排ガスに同伴するアミンが水
洗により回収された後、処理後排ガス３３が塔頂より排
出される。二酸化炭素吸収塔３における気液接触比（Ｌ
／Ｇ；単位リットル／Ｎ−ｍ3）は０．５〜２０であ
り、二酸化炭素の吸収率は５０〜１００％である。二酸
化炭素吸収塔３の二酸化炭素吸収部４とアミン回収部５
は、充填塔であっても、棚段塔であっても良い。また、
二酸化炭素吸収部とアミン回収部には、適当な位置に液
の分散板を設けることができる。
【００１２】アミン回収部５は、二酸化炭素吸収塔３か
ら処理後排ガス３３に同伴するアミンの量を少なくする
ために、再生塔塔頂凝縮水３７の一部であるアミン回収
用水３２が供給される。また、その下部からは回収され
たアミン含有水３９が熱交換器１５によって熱交換され
た後アミン回収部５の上部へ循環される。
ら処理後排ガス３３に同伴するアミンの量を少なくする
ために、再生塔塔頂凝縮水３７の一部であるアミン回収
用水３２が供給される。また、その下部からは回収され
たアミン含有水３９が熱交換器１５によって熱交換され
た後アミン回収部５の上部へ循環される。
【００１３】二酸化炭素を吸収した吸収液（負荷吸収液
という）３４は、吸収塔３の底部から排出されて再生塔
９に供給され、再生されて再生吸収液３５となる。吸収
塔３と再生塔９の間には熱交換器８を設けて、高温の再
生吸収液３５により低温の負荷吸収液３４が加熱されて
熱の有効利用が行われるようにすることができる。負荷
吸収液３４は、再生塔９の中間部に供給されて二酸化炭
素３６が水蒸気と共に塔頂から留出される。再生塔９の
中間部より上には、アミンの同伴を抑制するための回収
段が設けられる。再生は常圧でも、加圧でも減圧でも行
うことができる。必要により、再生塔９には再生吸収液
を加熱循環させるための加熱装置、又はリボイラー１７
が設けられる。リボイラー１７は蒸気により加熱され
る。再生塔９の上部から留出した二酸化炭素３６と水蒸
気は、コンデンサ１０において水が凝縮され、分離器１
１において水が分離されて高純度二酸化炭素３８が系外
に排出される。凝縮、分離された水（凝縮水３７）は、
再生塔９の回収段に供給され、残りはアミン回収用水３
２としてアミン回収部５に戻される。そして、前記した
ように凝縮水３７の一部がアミン回収用水３２として使
用される。
という）３４は、吸収塔３の底部から排出されて再生塔
９に供給され、再生されて再生吸収液３５となる。吸収
塔３と再生塔９の間には熱交換器８を設けて、高温の再
生吸収液３５により低温の負荷吸収液３４が加熱されて
熱の有効利用が行われるようにすることができる。負荷
吸収液３４は、再生塔９の中間部に供給されて二酸化炭
素３６が水蒸気と共に塔頂から留出される。再生塔９の
中間部より上には、アミンの同伴を抑制するための回収
段が設けられる。再生は常圧でも、加圧でも減圧でも行
うことができる。必要により、再生塔９には再生吸収液
を加熱循環させるための加熱装置、又はリボイラー１７
が設けられる。リボイラー１７は蒸気により加熱され
る。再生塔９の上部から留出した二酸化炭素３６と水蒸
気は、コンデンサ１０において水が凝縮され、分離器１
１において水が分離されて高純度二酸化炭素３８が系外
に排出される。凝縮、分離された水（凝縮水３７）は、
再生塔９の回収段に供給され、残りはアミン回収用水３
２としてアミン回収部５に戻される。そして、前記した
ように凝縮水３７の一部がアミン回収用水３２として使
用される。
【００１４】なお、流量調節計５６は、再生塔液面を所
定値に保つように液面調節計６０からの訂正信号（流量
設定信号）を負荷吸収液流量が等しくなるように制御弁
５７を制御し吸収液流量を操作する働きを行う。また、
流量調節計５８は、制御弁５９を制御して吸収液の流量
を所定値にする働きを行う。
定値に保つように液面調節計６０からの訂正信号（流量
設定信号）を負荷吸収液流量が等しくなるように制御弁
５７を制御し吸収液流量を操作する働きを行う。また、
流量調節計５８は、制御弁５９を制御して吸収液の流量
を所定値にする働きを行う。
【００１５】ついで、図１の実施の形態で、アミン溶液
の濃度を一定に保つための制御方法について説明する。
この実施の形態では、塔底液面調節計５１で水洗部循環
水戻り温度調節計５２をサンプルＰＩ制御し、アミン濃
度を一定に保つこととしている。その流れを図１に加
え、図２、図３を参照しながら説明する。まず、吸収塔
３の塔底液面が上昇する場合を想定すると、この場合に
はアミン溶液の濃度が低下している。この原因として
は、吸収塔３の入口ガス中の水分量の増加、吸収塔３の
出口ガス中の水分量低下、外部からのアミン溶液系への
水の注入といった原因がある（図２）。
の濃度を一定に保つための制御方法について説明する。
この実施の形態では、塔底液面調節計５１で水洗部循環
水戻り温度調節計５２をサンプルＰＩ制御し、アミン濃
度を一定に保つこととしている。その流れを図１に加
え、図２、図３を参照しながら説明する。まず、吸収塔
３の塔底液面が上昇する場合を想定すると、この場合に
はアミン溶液の濃度が低下している。この原因として
は、吸収塔３の入口ガス中の水分量の増加、吸収塔３の
出口ガス中の水分量低下、外部からのアミン溶液系への
水の注入といった原因がある（図２）。
【００１６】ここで、図２に示すように、液面検出器５
３からの液面情報を受けている塔底液面調節計５１がこ
の状態を関知すると、塔底液面調節計５１は、水洗部循
環水戻り温度調節計５２に対し、制御信号を送り、その
温度セット値をある操作温度量上昇させる。ここで、温
度検出器５４からの温度情報を検知しながら制御弁５５
を制御して温度を上昇させる。これによって、水洗部循
環水戻り温度が上昇し、吸収塔３の出口ガス３３の温度
が上昇し、出口ガスに同伴する水分量が増加する。そし
て、循環アミン溶液中の水分量が低下し、吸収塔３の塔
底液面が低下し、アミン濃度が上昇する。
３からの液面情報を受けている塔底液面調節計５１がこ
の状態を関知すると、塔底液面調節計５１は、水洗部循
環水戻り温度調節計５２に対し、制御信号を送り、その
温度セット値をある操作温度量上昇させる。ここで、温
度検出器５４からの温度情報を検知しながら制御弁５５
を制御して温度を上昇させる。これによって、水洗部循
環水戻り温度が上昇し、吸収塔３の出口ガス３３の温度
が上昇し、出口ガスに同伴する水分量が増加する。そし
て、循環アミン溶液中の水分量が低下し、吸収塔３の塔
底液面が低下し、アミン濃度が上昇する。
【００１７】そして、図２のフローの最後の部分でこの
状態を判断し、未だに液面が高ければ、さらに温度セッ
ト値をある操作温度量上昇させる。正常であれば、その
状態を維持する。このようにして、正常な稼動状態が維
持される。
状態を判断し、未だに液面が高ければ、さらに温度セッ
ト値をある操作温度量上昇させる。正常であれば、その
状態を維持する。このようにして、正常な稼動状態が維
持される。
【００１８】ここで、上記のように、本実施の形態で
は、温度セット値をある操作温度量上昇させて行う制御
を前記したようにサンプルＰＩ制御で行っている。図４
の動作図を参照して、その手法を示す。サンプル周期
（ＳＴ）の始めの制御時間（ＳＷ）だけＰＩ制御を行
い、制御時間を過ぎると操作量（温度セット値の上昇さ
せた分の温度、すなわち上記した操作温度量）を保持
（出力ホールド）する。すなわち、サンプル周期ごとの
短い時間だけ制御動作を行うこととしている。ここでＰ
とは、比例動作であり、Ｉとは 積分動作で
あり、これらによって比例＋積分動作（ＰＩ動作）が規
定される。
は、温度セット値をある操作温度量上昇させて行う制御
を前記したようにサンプルＰＩ制御で行っている。図４
の動作図を参照して、その手法を示す。サンプル周期
（ＳＴ）の始めの制御時間（ＳＷ）だけＰＩ制御を行
い、制御時間を過ぎると操作量（温度セット値の上昇さ
せた分の温度、すなわち上記した操作温度量）を保持
（出力ホールド）する。すなわち、サンプル周期ごとの
短い時間だけ制御動作を行うこととしている。ここでＰ
とは、比例動作であり、Ｉとは 積分動作で
あり、これらによって比例＋積分動作（ＰＩ動作）が規
定される。
【００１９】サンプル周期、制御時間は、装置の試験運
転等によって適宜設定する。目安としては、以下の通り
である。 ＳＴ＝（Ｌ＋Ｔ0）×（２〜３） ＳＷ＝ＳＴ／１０ Ｌ：むだ時間 Ｔ0：遅れ時定数 なお、オーバーシュートを少なくする立ち上がり特性の
観点からはサンプル周期（ＳＴ）が長い方が良い。しか
し、プロセスに加えられる主要外乱の最短周期ＴNがＳ
Ｔより小さい場合には、この外乱を制御できなくなる。
そこで、ＳＴ≦ＴN／５が好適な設定である。
転等によって適宜設定する。目安としては、以下の通り
である。 ＳＴ＝（Ｌ＋Ｔ0）×（２〜３） ＳＷ＝ＳＴ／１０ Ｌ：むだ時間 Ｔ0：遅れ時定数 なお、オーバーシュートを少なくする立ち上がり特性の
観点からはサンプル周期（ＳＴ）が長い方が良い。しか
し、プロセスに加えられる主要外乱の最短周期ＴNがＳ
Ｔより小さい場合には、この外乱を制御できなくなる。
そこで、ＳＴ≦ＴN／５が好適な設定である。
【００２０】本発明にかかる脱炭酸設備の吸収液の制御
方法では、操作結果（温度設定の変更）がすぐ測定値に
現れないむだ時間の長いプロセスである。これについ
て、最適な手法を獲得すべく、本発明者らは、鋭意検討
を重ねた。その結果、このようなサンプルＰＩ制御を実
施して初めて、塔底液面調節計５１で水洗部循環水戻り
温度調節計５２を自動制御できることを見出した。
方法では、操作結果（温度設定の変更）がすぐ測定値に
現れないむだ時間の長いプロセスである。これについ
て、最適な手法を獲得すべく、本発明者らは、鋭意検討
を重ねた。その結果、このようなサンプルＰＩ制御を実
施して初めて、塔底液面調節計５１で水洗部循環水戻り
温度調節計５２を自動制御できることを見出した。
【００２１】次に、吸収塔３の塔底液面が下降する場合
を想定すると、この場合にはアミン溶液の濃度が上昇し
ている。この原因としては、吸収塔３の入口ガス中の水
分量の低下、吸収塔３の出口ガス中の水分量の増加、と
いった原因がある（図３）。ここで、図３に示すよう
に、液面検出器５３からの液面情報を受けている塔底液
面調節計５１がこの状態を関知すると、塔底液面調節計
５１は、水洗部循環水戻り温度調節計５２に対し、制御
信号を送り、その温度セット値をある操作温度量下降さ
せる。ここで、温度検出器５４からの温度情報を検知し
ながら制御弁５５を制御して温度を下降させる。これに
よって、水洗部循環水戻り温度が下降し、吸収塔３の出
口ガス温度が下降し、出口ガスに同伴する水分量が減少
する。そして、循環アミン溶液中の水分量が増加し、吸
収塔３の塔底液面が上昇し、アミン濃度が低下する。そ
して、図３のフローの最後の部分でこの状態を判断し、
未だに液面が低ければ、さらに温度セット値をある操作
温度量下降させる。正常であれば、その状態を維持す
る。このようにして、正常な稼動状態が維持される。
を想定すると、この場合にはアミン溶液の濃度が上昇し
ている。この原因としては、吸収塔３の入口ガス中の水
分量の低下、吸収塔３の出口ガス中の水分量の増加、と
いった原因がある（図３）。ここで、図３に示すよう
に、液面検出器５３からの液面情報を受けている塔底液
面調節計５１がこの状態を関知すると、塔底液面調節計
５１は、水洗部循環水戻り温度調節計５２に対し、制御
信号を送り、その温度セット値をある操作温度量下降さ
せる。ここで、温度検出器５４からの温度情報を検知し
ながら制御弁５５を制御して温度を下降させる。これに
よって、水洗部循環水戻り温度が下降し、吸収塔３の出
口ガス温度が下降し、出口ガスに同伴する水分量が減少
する。そして、循環アミン溶液中の水分量が増加し、吸
収塔３の塔底液面が上昇し、アミン濃度が低下する。そ
して、図３のフローの最後の部分でこの状態を判断し、
未だに液面が低ければ、さらに温度セット値をある操作
温度量下降させる。正常であれば、その状態を維持す
る。このようにして、正常な稼動状態が維持される。
【００２２】ここでも、上記のように、本実施の形態で
は、温度セット値をある操作温度量下降させて行う制御
を前記したようにサンプルＰＩ制御で行っている。この
原理は、図４について既に説明した内容と同様である。
は、温度セット値をある操作温度量下降させて行う制御
を前記したようにサンプルＰＩ制御で行っている。この
原理は、図４について既に説明した内容と同様である。
【００２３】図５に、脱炭酸設備の吸収液の制御方法及
び該方法を実施するための装置について、具体的な他の
実施の形態を示す。この実施の形態において、図１と同
一の参照番号を付した構成要素は、図１と同様の構成で
あり、かつ同様の機能を備える。そこで、各々について
説明を省略し、図２の実施の形態で、アミン溶液の濃度
を一定に保つための制御方法について説明する。この実
施の形態では、塔底液面調節計５１で冷却塔循環水戻り
温度調節計６１をサンプルＰＩ制御し、アミン濃度を一
定に保つこととしている。その流れを図５に加え、図
６、図７を参照しながら説明する。
び該方法を実施するための装置について、具体的な他の
実施の形態を示す。この実施の形態において、図１と同
一の参照番号を付した構成要素は、図１と同様の構成で
あり、かつ同様の機能を備える。そこで、各々について
説明を省略し、図２の実施の形態で、アミン溶液の濃度
を一定に保つための制御方法について説明する。この実
施の形態では、塔底液面調節計５１で冷却塔循環水戻り
温度調節計６１をサンプルＰＩ制御し、アミン濃度を一
定に保つこととしている。その流れを図５に加え、図
６、図７を参照しながら説明する。
【００２４】まず、吸収塔３の塔底液面が上昇する場合
を想定すると、この場合にはアミン溶液の濃度が低下し
ている。この原因としては、吸収塔３の入口ガス中の水
分量の増加、吸収塔３の出口ガス中の水分量低下、外部
からのアミン溶液系への水の注入といった原因がある
（図６）。
を想定すると、この場合にはアミン溶液の濃度が低下し
ている。この原因としては、吸収塔３の入口ガス中の水
分量の増加、吸収塔３の出口ガス中の水分量低下、外部
からのアミン溶液系への水の注入といった原因がある
（図６）。
【００２５】ここで、図６に示すように、液面検出器５
３からの液面情報を受けている塔底液面調節計５１がこ
の状態を関知すると、塔底液面調節計５１は、冷却塔循
環水戻り温度調節計６１に対し、制御信号を送り、その
温度セット値をある操作温度量下降させる。ここで、温
度検出器６２からの温度情報を検知しながら制御弁６３
を制御して温度を下降させる。これによって、冷却塔循
環水戻り温度が下降し、吸収塔３の入口ガス温度が下降
し、入口ガスに同伴する水分量が減少する。そして、循
環アミン溶液中の水分量が低下し、吸収塔３の塔底液面
が低下し、アミン濃度が上昇する。
３からの液面情報を受けている塔底液面調節計５１がこ
の状態を関知すると、塔底液面調節計５１は、冷却塔循
環水戻り温度調節計６１に対し、制御信号を送り、その
温度セット値をある操作温度量下降させる。ここで、温
度検出器６２からの温度情報を検知しながら制御弁６３
を制御して温度を下降させる。これによって、冷却塔循
環水戻り温度が下降し、吸収塔３の入口ガス温度が下降
し、入口ガスに同伴する水分量が減少する。そして、循
環アミン溶液中の水分量が低下し、吸収塔３の塔底液面
が低下し、アミン濃度が上昇する。
【００２６】そして、図６のフローの最後の部分でこの
状態を判断し、未だに液面が高ければ、さらに温度セッ
ト値をある操作温度量下降させる。正常であれば、その
状態を維持する。このようにして、正常な稼動状態が維
持される。
状態を判断し、未だに液面が高ければ、さらに温度セッ
ト値をある操作温度量下降させる。正常であれば、その
状態を維持する。このようにして、正常な稼動状態が維
持される。
【００２７】ここで、上記のように、本実施の形態で
は、温度セット値をある操作温度量下降させて行う制御
を前記したようにサンプルＰＩ制御で行っている。この
手法は、図４について説明した、図１の実施の形態と全
く同様である。
は、温度セット値をある操作温度量下降させて行う制御
を前記したようにサンプルＰＩ制御で行っている。この
手法は、図４について説明した、図１の実施の形態と全
く同様である。
【００２８】図５の実施の形態にかかる方法も、操作結
果（温度設定の変更）がすぐ測定値に現れないむだ時間
の長いプロセスである。これについて、最適な手法を獲
得すべく、本発明者らは、鋭意検討を重ねた。その結
果、このようなサンプルＰＩ制御を実施して初めて、塔
底液面調節計５１で吸収塔循環水戻り温度調節計６１を
自動制御できることを見出した。
果（温度設定の変更）がすぐ測定値に現れないむだ時間
の長いプロセスである。これについて、最適な手法を獲
得すべく、本発明者らは、鋭意検討を重ねた。その結
果、このようなサンプルＰＩ制御を実施して初めて、塔
底液面調節計５１で吸収塔循環水戻り温度調節計６１を
自動制御できることを見出した。
【００２９】次に、吸収塔３の塔底液面が下降する場合
を想定すると、この場合にはアミン溶液の濃度が上昇し
ている。この原因としては、吸収塔３の入口ガス中の水
分量の低下、吸収塔３の出口ガス中の水分量の増加、と
いった原因がある（図７）。ここで、図７に示すよう
に、液面検出器５３からの液面情報を受けている塔底液
面調節計５１がこの状態を関知すると、塔底液面調節計
５１は、冷却塔循環水戻り温度調節計６１に対し、制御
信号を送り、その温度セット値をある操作温度量上昇さ
せる。ここで、温度検出器６２からの温度情報を検知し
ながら制御弁６３を制御して温度を上昇させる。これに
よって、吸収塔循環水戻り温度が上昇し、吸収塔３の入
口ガス温度が上昇し、入口ガスに同伴する水分量が増加
する。そして、循環アミン溶液中の水分量が増加し、吸
収塔３の塔底液面が上昇し、アミン濃度が低下する。
を想定すると、この場合にはアミン溶液の濃度が上昇し
ている。この原因としては、吸収塔３の入口ガス中の水
分量の低下、吸収塔３の出口ガス中の水分量の増加、と
いった原因がある（図７）。ここで、図７に示すよう
に、液面検出器５３からの液面情報を受けている塔底液
面調節計５１がこの状態を関知すると、塔底液面調節計
５１は、冷却塔循環水戻り温度調節計６１に対し、制御
信号を送り、その温度セット値をある操作温度量上昇さ
せる。ここで、温度検出器６２からの温度情報を検知し
ながら制御弁６３を制御して温度を上昇させる。これに
よって、吸収塔循環水戻り温度が上昇し、吸収塔３の入
口ガス温度が上昇し、入口ガスに同伴する水分量が増加
する。そして、循環アミン溶液中の水分量が増加し、吸
収塔３の塔底液面が上昇し、アミン濃度が低下する。
【００３０】そして、図７のフローの最後の部分でこの
状態を判断し、未だに液面が低ければ、さらに温度セッ
ト値をある操作温度量上昇させる。正常であれば、その
状態を維持する。このようにして、正常な稼動状態が維
持される。ここでも、上記のように、本実施の形態で
は、温度セット値をある操作温度量上昇させて行う制御
を前記したようにサンプルＰＩ制御で行っている。この
原理は、図４について既に説明した内容と同様である。
状態を判断し、未だに液面が低ければ、さらに温度セッ
ト値をある操作温度量上昇させる。正常であれば、その
状態を維持する。このようにして、正常な稼動状態が維
持される。ここでも、上記のように、本実施の形態で
は、温度セット値をある操作温度量上昇させて行う制御
を前記したようにサンプルＰＩ制御で行っている。この
原理は、図４について既に説明した内容と同様である。
【００３１】他の実施の形態等 本発明にかかる脱炭酸設備の吸収液の制御方法及び該方
法を実施するための装置は、前記した実施の形態に制限
されることなく、当業者にとって自明な範囲での修飾・
変更・付加は、全て本発明の技術的範囲に含まれる。図
１について説明した実施の形態では、塔底液面調節計５
１で水洗部循環水戻り温度調節計をサンプルＰＩ制御
し、アミン濃度を一定に保つこととしている。また、図
５について説明した実施の形態では、塔底液面調節計５
１で冷却塔循環水戻り温度調節計をサンプルＰＩ制御
し、アミン濃度を一定に保つこととしている。これらの
実施の形態で用いているサンプルＰＩ制御のシステム
は、両方を兼備することも可能である。この場合、装置
の稼動目的に応じて、いずれか一方を切り換えて作動さ
せることができるという利点を備える。さらに、これら
の図１、図５のような単独制御方式に加えて、片方の制
御に制限がかかった際、自動的に他方の制御方式に切り
替わる等のようにした両方式を組み合わせた吸収塔制御
も本発明の範囲に含まれる。
法を実施するための装置は、前記した実施の形態に制限
されることなく、当業者にとって自明な範囲での修飾・
変更・付加は、全て本発明の技術的範囲に含まれる。図
１について説明した実施の形態では、塔底液面調節計５
１で水洗部循環水戻り温度調節計をサンプルＰＩ制御
し、アミン濃度を一定に保つこととしている。また、図
５について説明した実施の形態では、塔底液面調節計５
１で冷却塔循環水戻り温度調節計をサンプルＰＩ制御
し、アミン濃度を一定に保つこととしている。これらの
実施の形態で用いているサンプルＰＩ制御のシステム
は、両方を兼備することも可能である。この場合、装置
の稼動目的に応じて、いずれか一方を切り換えて作動さ
せることができるという利点を備える。さらに、これら
の図１、図５のような単独制御方式に加えて、片方の制
御に制限がかかった際、自動的に他方の制御方式に切り
替わる等のようにした両方式を組み合わせた吸収塔制御
も本発明の範囲に含まれる。
【００３２】上記実施の形態で用いた液面検出器５３等
の液面を検出する手段の方式は、差圧式、浮力式、静電
容量式、超音波式等の当業者にとって公知のものを採用
することができる。また、制御信号に応じて流量を調節
する制御弁５５等の調節弁としては、ボール弁、玉型
弁、ベンチュリー弁、複座弁等の当業者にとって公知の
ものを採用することができる。さらに、流量調節計５６
等の流量調節手段のために流量を検出する手段として
は、オリフィス、抵抗体式、流体振動式、浮き子式、翼
車式、電磁式、超音波式等の当業者にとって公知のもの
を採用することができる。
の液面を検出する手段の方式は、差圧式、浮力式、静電
容量式、超音波式等の当業者にとって公知のものを採用
することができる。また、制御信号に応じて流量を調節
する制御弁５５等の調節弁としては、ボール弁、玉型
弁、ベンチュリー弁、複座弁等の当業者にとって公知の
ものを採用することができる。さらに、流量調節計５６
等の流量調節手段のために流量を検出する手段として
は、オリフィス、抵抗体式、流体振動式、浮き子式、翼
車式、電磁式、超音波式等の当業者にとって公知のもの
を採用することができる。
【００３３】
【実施例】実施例１ 図１の実施の形態にかかる装置を使用して、以下の条件
のもとで、サンプルＰＩ制御により脱炭酸設備の吸収液
の制御試験を行った。 条件： 処理ガス量：４６，０００Ｎｍ3／Ｈ ＣＯ2回収量：１６０Ｔｏｎ／日 吸収液：ＫＳ−１溶液（アミン系溶液） 結果：図８に示されるように安定した吸収塔液面の自動
制御運転が行われた。
のもとで、サンプルＰＩ制御により脱炭酸設備の吸収液
の制御試験を行った。 条件： 処理ガス量：４６，０００Ｎｍ3／Ｈ ＣＯ2回収量：１６０Ｔｏｎ／日 吸収液：ＫＳ−１溶液（アミン系溶液） 結果：図８に示されるように安定した吸収塔液面の自動
制御運転が行われた。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明によれば、水バランスを自動的にコントロー
ルし、アミン濃度を自動的に適正に保つようにした脱炭
酸設備の吸収液の制御方法及び装置が提供される。
に、本発明によれば、水バランスを自動的にコントロー
ルし、アミン濃度を自動的に適正に保つようにした脱炭
酸設備の吸収液の制御方法及び装置が提供される。
【図１】本発明にかかる脱炭酸設備の吸収液の制御方法
及び装置の一実施の形態を説明する概念図である。
及び装置の一実施の形態を説明する概念図である。
【図２】図１の実施の形態において、アミン濃度を調節
するフローを説明する流れ図である。
するフローを説明する流れ図である。
【図３】図１の実施の形態において、アミン濃度を調節
するフローを説明する別の流れ図である。
するフローを説明する別の流れ図である。
【図４】サンプルＰＩ制御のしくみを説明する動作図で
ある。
ある。
【図５】本発明にかかる脱炭酸設備の吸収液の制御方法
及び装置の他の実施の形態を説明する概念図である。
及び装置の他の実施の形態を説明する概念図である。
【図６】図５の実施の形態において、アミン濃度を調節
するフローを説明する流れ図である。
するフローを説明する流れ図である。
【図７】図５の実施の形態において、アミン濃度を調節
するフローを説明する別の流れ図である。
するフローを説明する別の流れ図である。
【図８】実施例１の本発明にかかる脱炭酸設備の稼動結
果を示すグラフである。
果を示すグラフである。
１ 処理ガス ２ 冷却塔 ３ 二酸化炭素吸収塔 ４ 二酸化炭素吸収部 ５ アミン回収部 ８ 熱交換器 １５、１６ 熱交換器 ３１ 吸収液 ３２ アミン回収用水 ３３ 処理後排ガス ３４ 吸収液 ３５ 再生吸収液 ３６ 二酸化炭素 ３７ 再生塔塔頂凝縮水 ３８ 高純度二酸化炭素 ３９ アミン含有水 ５１ 塔底液面調節計 ５２ 水洗部循環水戻り温度調節計 ５３ 液面調節器 ５４ 温度検出器 ５５ 制御弁 ５６、５８ 流量調節計 ５７、５９ 制御弁 ６０ 液面調節計 ６１ 冷却塔循環水戻り温度調節計 ６２ 温度検出器 ６３ 制御弁
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D002 AA02 AA09 AA12 BA02 BA13 CA01 CA02 CA07 DA32 EA08 EA13 EA14 FA01 GA02 GA03 GB06 GB08 GB11 GB20 4D020 AA03 BA16 BB03 BC01 CB08 CB18 DA01 DA02 DB01 DB02 DB05 DB06 DB15
Claims (6)
- 【請求項１】 アミン回収部を有する吸収塔と再生塔を
有する脱炭酸設備の吸収液の制御方法において、塔底液
面調節手段により、水洗部循環水戻り温度調節手段を制
御し、水洗部循環水戻り温度を調節することによって上
記吸収液中のアミン濃度を調整するようにしたことを特
徴とする脱炭酸設備の吸収液の制御方法。 - 【請求項２】 アミン回収部を有する吸収塔と再生塔を
有する脱炭酸設備の吸収液の制御方法において、塔底液
面調節手段により、冷却塔循環水戻り温度調節手段を制
御し、冷却塔循環水戻り温度を調節することによって上
記吸収液中のアミン濃度を調整するようにしたことを特
徴とする脱炭酸設備の吸収液の制御方法。 - 【請求項３】 上記した塔底液面調節手段による制御方
法が、サンプルＰＩ制御であることを特徴とする請求項
１又は２の脱炭酸設備の吸収液の制御方法。 - 【請求項４】 アミン回収部を有する吸収塔と再生塔を
有する脱炭酸設備の吸収液の制御装置において、塔底液
面調節手段と、該塔底液面調節手段によって制御される
水洗部循環水戻り温度調節手段とを含む脱炭酸設備の吸
収液の制御装置。 - 【請求項５】 アミン回収部を有する吸収塔と再生塔を
有する脱炭酸設備の吸収液の制御装置において、塔底液
面調節手段と、該塔底液面調節手段によって制御される
冷却塔循環水戻り温度調節手段とを含む脱炭酸設備の吸
収液の制御装置。 - 【請求項６】 アミン回収部を有する吸収塔と再生塔を
有する脱炭酸設備の吸収液の制御装置において、塔底液
面調節手段と、該塔底液面調節手段によって制御される
水洗部循環水戻り温度調節手段と、該塔底液面調節手段
によって制御される冷却塔循環水戻り温度調節手段とを
含む脱炭酸設備の吸収液の制御装置。
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