JP2005288313A - System and method for recovering carbon dioxide in exhaust gas - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出される排ガス中に含まれる二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムに係り、特に、アルカリ溶液によって二酸化炭素を回収することができる排ガス中の二酸化炭素の回収システムおよび回収方法に関する。 The present invention relates to a carbon dioxide recovery system that recovers carbon dioxide contained in exhaust gas discharged from a thermal power plant or a municipal waste incineration plant, and more particularly, in an exhaust gas that can recover carbon dioxide with an alkaline solution. The present invention relates to a carbon dioxide recovery system and a recovery method.
近年、化石燃料の燃焼生成物である二酸化炭素の温室効果による地球温暖化の問題が大きくなっている。気候変動に関する国際連合枠組条約の京都議定書において、我が国の温室効果ガス排出削減の達成目標は、1990年の比率マイナス6%を2008〜2012年の間に達成することである。 In recent years, the problem of global warming due to the greenhouse effect of carbon dioxide, which is a combustion product of fossil fuel, has been increasing. In the Kyoto Protocol of the United Nations Framework Convention on Climate Change, Japan's goal to reduce greenhouse gas emissions is to achieve the 1990 ratio of minus 6% between 2008 and 2012.
このような背景の中、火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出される排ガス中に含まれる二酸化炭素の吸収液として、例えば、アルカリ物質である炭酸カリウムの水溶液を用いることにより、二酸化炭素を回収するシステムが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 In such a background, for example, by using an aqueous solution of potassium carbonate, which is an alkaline substance, as an absorbent of carbon dioxide contained in exhaust gas discharged from a thermal power plant or municipal waste incineration plant, carbon dioxide is A recovery system has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
アルカリ溶液として炭酸カリウム水溶液を用い、二酸化炭素を回収する従来の二酸化炭素回収システム200を図2に示す。
A conventional carbon
図2に示された従来の二酸化炭素回収システム200では、化石燃料を燃焼して排出された排ガス201は、ガスブロワ202によって吸収塔203に導かれる。吸収塔203の上部には、アルカリ溶液204が供給され、この供給されたアルカリ溶液204は、導入された排ガス201と接触して、排ガス201中の二酸化炭素を吸収する。
In the conventional carbon
二酸化炭素を吸収したアルカリ溶液204は、吸収塔203の下部から抜出しポンプ205によって熱交換器206を通過して、再生塔207に導かれる。一方、アルカリ溶液204に二酸化炭素を吸収された残りの排ガス201は、吸収塔203の上部から大気へ放出される。
The
再生塔207に導かれたアルカリ溶液204は、加熱器208のスチーム209によって加熱され、吸収した二酸化炭素を放散し、再び二酸化炭素を吸収できるアルカリ溶液204が再生される。再生されたアルカリ溶液204は循環ポンプ210により、熱交換器206およびクーラ211を介して吸収塔203の上部へ戻される。一方、アルカリ溶液204から放散された二酸化炭素は、クーラ212を介して分離器213に導かれ、分離器213よって水分が取り除かれた後に回収される。
The
このように構成された従来の二酸化炭素回収システム200では、再生塔207において発電用ボイラのスチーム209を用いて、アルカリ溶液204を瞬時に120℃程度まで加熱して、二酸化炭素を吸収できるアルカリ溶液204を再生し、この再生したアルカリ溶液204を吸収塔203に戻していた。
上述した従来の二酸化炭素回収システムにおいては、再生塔でアルカリ溶液を瞬時に所定温度まで加熱するために、発電用ボイラのスチームからの熱量を多量に使用するので、システムとしての熱効率の向上が図れないという問題があった。 In the above-described conventional carbon dioxide recovery system, since a large amount of heat is used from the steam of the power generation boiler to instantaneously heat the alkaline solution to a predetermined temperature in the regeneration tower, the thermal efficiency of the system can be improved. There was no problem.
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、排ガス中の二酸化炭素を不溶性化合物として捕集でき、さらに、発電用ボイラのスチームなどを用いずに、この不溶性化合物からアルカリ溶液を再生することができる排ガス中の二酸化炭素の回収システムおよび回収方法を提供すること目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and can capture carbon dioxide in exhaust gas as an insoluble compound. Further, the present invention can provide an alkali solution from the insoluble compound without using steam of a power generation boiler. An object of the present invention is to provide a system and a method for recovering carbon dioxide in exhaust gas that can regenerate a solution.
上記目的を達成するために、本発明の排ガス中二酸化炭素の回収システムは、排ガス導入口、アルカリ溶液導入口、残り排ガス排出口およびアルカリ溶液排出口を備え、排ガス導入口から導入された排ガスとアルカリ溶液とを気液接触させて該アルカリ溶液に該排ガス中の二酸化炭素を吸収させる二酸化炭素吸収塔と、前記二酸化炭素吸収塔のアルカリ溶液排出口から排出されるアルカリ溶液を前記アルカリ溶液導入口に還流させるアルカリ溶液還流ラインと、前記アルカリ溶液還流ライン内に介挿され、または前記アルカリ溶液還流ラインから分岐する配管で接続され、前記アルカリ溶液と二酸化炭素の反応生成物である不溶性化合物を捕集する捕集槽と、前記捕集槽で捕集された不溶性化合物が導入され、該不溶性化合物にアルカリ物質を混合してアルカリ溶液を再生する混合槽とを具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a system for recovering carbon dioxide in exhaust gas of the present invention comprises an exhaust gas inlet, an alkali solution inlet, a remaining exhaust gas outlet and an alkaline solution outlet, and an exhaust gas introduced from the exhaust gas inlet and A carbon dioxide absorption tower that makes the alkali solution gas-liquid contact to absorb carbon dioxide in the exhaust gas; and an alkali solution discharged from the alkali solution outlet of the carbon dioxide absorption tower. The insoluble compound, which is a reaction product of the alkali solution and carbon dioxide, is connected to the alkali solution reflux line that is refluxed to the alkali solution reflux line and connected to a pipe branched from the alkali solution reflux line. A collection tank to be collected and an insoluble compound collected in the collection tank is introduced, and an alkaline substance is added to the insoluble compound. Mixed and characterized by comprising a mixing tank for reproducing an alkaline solution.
この排ガス中の二酸化炭素の回収システムによれば、アルカリ溶液に吸収された二酸化炭素を不溶性化合物として析出させることができ、さらに析出した不溶性化合物を捕集槽で捕集することができる。また、混合槽において、この不溶性化合物とアルカリ物質を混合することによって、発電用ボイラのスチームなどの熱を利用することなく、アルカリ溶液を再生することができるので、システムとしての熱効率を向上させることができる。 According to the system for recovering carbon dioxide in the exhaust gas, carbon dioxide absorbed in the alkaline solution can be precipitated as an insoluble compound, and the precipitated insoluble compound can be collected in a collection tank. In addition, by mixing the insoluble compound and the alkaline substance in the mixing tank, the alkaline solution can be regenerated without using heat such as steam of the power generation boiler, thereby improving the thermal efficiency of the system. Can do.
また、本発明の排ガス中の二酸化炭素の回収システムには、捕集槽で捕集された不溶性化合物の一部が導入され、該不溶性化合物を乾燥する乾燥装置をさらに具備してもよい。 In addition, the system for recovering carbon dioxide in the exhaust gas of the present invention may further include a drying device in which a part of the insoluble compound collected in the collection tank is introduced and the insoluble compound is dried.
本発明の排ガス中二酸化炭素の回収方法は、排ガスとアルカリ溶液と気液接触させて、該アルカリ溶液に該排ガス中の二酸化炭素を吸収させる吸収工程と、前記アルカリ溶液と二酸化炭素の反応生成物である不溶性化合物を捕集する捕集工程と、前記捕集された不溶性化合物にアルカリ物質を混合してアルカリ溶液を再生する再生工程とを具備することを特徴とする。 The method for recovering carbon dioxide in exhaust gas according to the present invention includes an absorption step in which exhaust gas and an alkali solution are brought into gas-liquid contact, and the alkali solution absorbs carbon dioxide in the exhaust gas, and a reaction product of the alkali solution and carbon dioxide. And a regeneration step of regenerating an alkaline solution by mixing an alkali substance with the collected insoluble compound.
この排ガス中の二酸化炭素の回収方法によれば、吸収工程においてアルカリ溶液に吸収された二酸化炭素を不溶性化合物として析出させ、捕集工程において析出した不溶性化合物を捕集することができる。また、再生工程において、この不溶性化合物とアルカリ物質を混合することによって、発電用ボイラのスチームなどの熱を利用することなく、アルカリ溶液を再生することができるので、システムとしての熱効率を向上させることができる。 According to the method for recovering carbon dioxide in the exhaust gas, the carbon dioxide absorbed in the alkaline solution in the absorption step can be precipitated as an insoluble compound, and the insoluble compound precipitated in the collection step can be collected. In addition, by mixing this insoluble compound and an alkaline substance in the regeneration process, the alkaline solution can be regenerated without using heat such as steam of a power generation boiler, thus improving the thermal efficiency of the system. Can do.
また、本発明の排ガス中の二酸化炭素の回収方法において、捕集工程で捕集された不溶性化合物の一部が導入され、該不溶性化合物を乾燥する乾燥工程をさらに具備してもよい。 The method for recovering carbon dioxide in the exhaust gas of the present invention may further include a drying step in which a part of the insoluble compound collected in the collecting step is introduced and the insoluble compound is dried.
本発明の排ガス中の二酸化炭素の回収システムおよび回収方法によれば、排ガス中の二酸化炭素を不溶性化合物として捕集でき、さらに、発電用ボイラのスチームなどを用いずに、この不溶性化合物からアルカリ溶液を再生することができる。 According to the system and method for recovering carbon dioxide in exhaust gas of the present invention, carbon dioxide in exhaust gas can be collected as an insoluble compound, and an alkaline solution can be obtained from the insoluble compound without using steam of a power generation boiler. Can be played.
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態の二酸化炭素回収システム1の概要を示したものである。
本発明の一実施の形態の二酸化炭素回収システム1は、導入された排ガスとアルカリ溶液を気液接触させる吸収塔10と、アルカリ溶液と二酸化炭素との反応生成物である不溶性化合物を捕集する捕集槽11と、この不溶性化合物にアルカリ物質を混合し、アルカリ溶液を再生する混合槽12と、不溶性化合物の一部を乾燥させる乾燥装置13と、ポンプ、バルブ、各機器などを制御する制御部14から主に構成されている。
FIG. 1 shows an outline of a carbon dioxide recovery system 1 according to an embodiment of the present invention.
The carbon dioxide recovery system 1 according to an embodiment of the present invention collects an insoluble compound, which is a reaction product of an alkali solution and carbon dioxide, with an
なお、図1において、制御部14は、後述する各ポンプ、各バルブ、ペーハー計などの測定器、各構成機器と電気的に接続されているが、図の明記のため接続線を省略する。
1, the
吸収塔10の下部には、火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出された二酸化炭素を含む排ガス15を吸収塔10内に導くための排ガス導入口16が設けられ、この排ガス導入口16には、吸収塔10内に排ガス15を送気するためのガスブロワ17が連結されている。また、吸収塔10の上部には、捕集槽11から送液ポンプ18によって供給されるアルカリ溶液19を導入するアルカリ溶液導入口20が設けられ、さらに、このアルカリ溶液導入口20には、アルカリ溶液19を噴出するアルカリ溶液噴出部21が設けられている。また、吸収塔10の内部には、このアルカリ溶液噴出部21から噴出されたアルカリ溶液19と吸収塔10に導入された排ガス15とを主として気液接触させる充填材22が設置されている。さらに、吸収塔10の上端部には、充填材22を通過することで、二酸化炭素が吸収された排ガス15を大気中に排気するための排気口23が設けられている。
At the lower part of the
また、吸収塔10の底部には、二酸化炭素を吸収したアルカリ溶液19を排出するためのアルカリ溶液排出口24が設けられている。このアルカリ溶液排出口24は、導出ポンプ25が備えられたアルカリ溶液還流ラインとして機能する循環用配管26の一端と接続されている。循環用配管26の他端は、分割された各捕集槽11に対応して分岐し、各分岐管にはそれぞれバルブ27が備えられている。なお、導出ポンプ25、バルブ27は、制御部14と電気的に接続され、制御部14からの信号に基づいて作動する。
In addition, an alkaline
ここで、アルカリ溶液噴出部21から噴出されるアルカリ溶液19は、均一に噴出されることが好ましく、例えば、アルカリ溶液噴出部21に、所定の噴霧粒径および噴霧パターンが得られる噴霧ノズルなどを用いてもよい。なお、アルカリ溶液導入口20の構成によって、吸収塔10内にアルカリ溶液19をほぼ均一に分散させることができる場合には、アルカリ溶液噴出部21を設けなくてもよい。
Here, it is preferable that the
また、充填材22は、例えば、多孔構造、ハニカム構造などを有するもので構成され、充填材22を通過するアルカリ溶液19をかく乱する作用を有するものであればよい。また、充填材22において、排ガス15とアルカリ溶液19との気液接触を効率よく行える構造ならば、充填材22を設置することなく構成してもよい。
In addition, the
捕集槽11は、複数に分割された分割槽11a、11bから構成される。各分割槽11a、11bには、上述したように、循環用配管26の他端側の分岐管が各分割槽11a、11bに対応して備えられている。各分岐管に設けられたバルブ27によって、各分割槽11a、11bに対するアルカリ溶液19の供給の切替えを行う。
The
さらに、各分割槽11a、11bには、それぞれにバルブ28を備え、各分割槽11a、11bに対応して一端側が分岐され、アルカリ溶液還流ラインとして機能する循環用配管29が設置されている。この分岐された循環用配管29の一端は、各分割槽11a、11bに貯留されたアルカリ溶液の比較的上部の位置に浸されている。これによって、各分割槽11a、11bからアルカリ溶液19を循環させる場合に、各分割槽11a、11bの底部に沈殿する不溶性化合物を吸い上げることなく、アルカリ溶液19を循環させることができる。また、循環用配管29の他端は、吸収塔10のアルカリ溶液導入口20に接続されている。また、循環用配管29には、送液ポンプ18が備えられ、この送液ポンプ18は、制御部14と電気的に接続され、制御部14からの信号に基づいて、各分割槽11a、11bからアルカリ溶液導入口20に供給するアルカリ溶液19の流量を調整する。
Furthermore, each
また、各分割槽11a、11bには、それぞれの分割槽11a、11bに対応して一端側が分岐され、混合槽12から供給されるアルカリ溶液19を導くための送液ポンプ30を備えた循環用配管31が設置されている。この循環用配管31の他端は、混合槽12の底部に接続されている。また、循環用配管31の分岐された各分岐管には、バルブ32が備えられている。ここで、送液ポンプ30、バルブ32は、制御部14と電気的に接続され、制御部14からの信号に基づいて、各分割槽11a、11bに供給するアルカリ溶液19の流量の調整を行う。
Further, each of the dividing
さらに、各分割槽11a、11bには、アルカリ溶液19の水素イオン指数pHを計測するペーハー計33に、アルカリ溶液19を導くための計測用配管34が設置され、各計測用配管34には、バルブ35が備えられている。このペーハー計33は、制御部14と電気的に接続され、測定結果に基づく信号を制御部14に出力する。
Furthermore, each
また、各分割槽11a、11bの底部には、不溶性化合物を混合槽12および乾燥装置13に導くためのバルブ36を備えた導出配管37が接続されている。また、導出配管37には、スラリーポンプ38が備えられ、このスラリーポンプ38の下流側で、導出配管37は、混合槽12側と乾燥装置13側とに分岐され、それぞれ混合槽12または乾燥装置13に接続している。また、分岐されたスラリーポンプ38の下流側の導出配管37には、バルブ39が設けられ、不溶性化合物を混合槽12または乾燥装置13に導くための流路の切り換えや不溶性化合物の流量の調整を行う。ここで、スラリーポンプ38、バルブ39は、制御部14と電気的に接続され、制御部14からの信号に基づいて、制御されている。
Further, a lead-out
なお、捕集槽11を構成する分割槽の数は限定されるものではないが、少なくとも2つあれば、二酸化炭素を回収するシステムを連続的に作動させることができる回収システムを構成することができる。
In addition, although the number of the division tanks which comprise the
混合槽12は、導入された不溶性化合物(炭酸水素ナトリウム)にアルカリ物質(水酸化ナトリウム)を混合し、アルカリ溶液(炭酸ナトリウム溶液)19を再生するもので、少なくともその内壁面が、例えば、FRP樹脂などの耐アルカリの材料で構成されている。また、混合槽12の上部には、アルカリ物質(水酸化ナトリウム)を供給するアルカリ物質供給口40が設けられ、底部には、上述したように循環用配管31が接続されている。さらに、混合槽12の内部には、不溶性化合物とアルカリ物質とを混合するための、例えば、攪拌機などが備えられている。この混合槽12内で生じる炭酸水素ナトリウムと水酸化ナトリウムとの反応は、発熱反応であるため、混合槽12の内部温度が上昇する。炭酸水素ナトリウムは、温度が75℃より高くなると、二酸化炭素を放出するようになるので、ここでは、混合槽12の内部温度が75℃以上に上昇しないように、例えば、温度調整手段を設けて温度調整を行うことが好ましい。
The mixing
乾燥装置13は、導入された不溶性化合物(炭酸水素ナトリウム)を乾燥させ、乾燥した炭酸水素ナトリウムを得るものであり、真空乾燥方式や遠心脱水方式によって不溶性化合物を乾燥させる。ここで、乾燥後の炭酸水素ナトリウムの純度は、98%程度である。なお、一実施の形態の二酸化炭素回収システム1では、乾燥装置13が備えられた一例を示しているが、乾燥装置13を備えずに二酸化炭素回収システム1を構成することもできる。
The drying
ここで、本発明では、システム稼動後には、混合槽12によりアルカリ溶液が再生されるためアルカリ溶液19を供給する必要はないが、システム稼動初期時には、捕集槽11に予めアルカリ溶液19を供給しておく必要がある。
Here, in the present invention, the
そこで、このシステム稼動初期時に捕集槽11に供給されるアルカリ溶液19には、水100g当たりに10〜28gの炭酸ナトリウムを溶かして、重量濃度を9〜22%に調整されたものが用いられる。その炭酸ナトリウムは、例えば、石炭灰、都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰、バイオマス焼却灰などから採取した不純物入り炭酸ナトリウムでもよい。また、炭酸ナトリウムは、例えば、砂漠などのアルカリ成分を含む土壌から採取した不純物入り炭酸ナトリウムでもよい。さらに、炭酸ナトリウムは、例えば、アルカリ湖の湖水から天日塩田方式で採集した不純物入り炭酸ナトリウムでもよい。ただし、不純物の重量は、炭酸ナトリウムの重量濃度(9〜22%)に加味しない。
Therefore, the
また、捕集槽11および吸収塔10におけるアルカリ溶液19の温度は、40〜75℃に維持されている。ここで、吸収塔10中におけるアルカリ溶液19の温度をこの範囲に設定したのは、40℃未満では、二酸化炭素のアルカリ溶液19への吸収が遅く、75℃を超えるとアルカリ溶液19中の炭酸水素ナトリウムが二酸化炭素を放出し始めるからである。また、捕集槽11中におけるアルカリ溶液19の温度をこの範囲に設定したのは、40℃未満に冷えるとアルカリ溶液19中の炭酸水素ナトリウムが捕集槽11の壁面に貼りつくように析出し、75℃を超えるとアルカリ溶液19中の炭酸水素ナトリウムが二酸化炭素を放出し始めるからである。
Moreover, the temperature of the
なお、アルカリ溶液19の加熱は、例えば、循環用配管26や循環用配管29を発電用ボイラの排ガスの排熱などを利用して加熱することで行うことができる。なお、アルカリ溶液19の加熱方法は、これに限られるものではなく、例えば、捕集槽11中に熱交換器を設け、発電用のボイラの排ガスの排熱などを利用して加熱してもよい。また、加熱源としてシステムの熱効率を考慮すると、発電用のボイラの排ガスの排熱などを利用することが好ましいが、ヒータなどを加熱源として利用してもよい。さらに、温度を最適値に調節するため、捕集槽11中に冷却手段を設けてもよい。
The
次に、二酸化炭素回収システム1の作用について説明する。 Next, the operation of the carbon dioxide recovery system 1 will be described.
火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出された排ガス15は、脱硫処理が施されないまま、ガスブロワ17によって排ガス導入口16から吸収塔10内に供給される。なお、吸収塔10内に供給される排ガス15の温度は、50〜60℃となっている。
The exhaust gas 15 discharged from a thermal power plant or municipal waste incineration plant is supplied into the
吸収塔10内に排ガス15が供給されると、捕集槽11に収容されたアルカリ溶液19が循環用配管29を介してアルカリ溶液導入口20から供給され、アルカリ溶液噴出部21から噴出される。アルカリ溶液噴出部21から噴出されるアルカリ溶液19の流量は、制御部14からの信号に基づいて制御される送液ポンプ18によって調整される。
When the exhaust gas 15 is supplied into the
アルカリ溶液噴出部21から噴出されたアルカリ溶液19は、充填材22を伝わって流れ落ちながら、充填材22中を下方から上方に流れる排ガス15と気液接触し、排ガス15に含まれる二酸化炭素および硫黄酸化物を吸収する。そして、二酸化炭素および硫黄酸化物を吸収したアルカリ溶液19は、吸収塔10の底部に流れ落ち貯留される。一方、一部の二酸化炭素は、吸収されないまま排気口23より大気に放出される。
The
吸収塔10の底部に貯留されたアルカリ溶液19は、導出ポンプ25によって循環用配管26に導かれ、捕集槽11を構成する1つの分割槽11aに供給される。この時には、アルカリ溶液19が供給された分割槽11aに対応するバルブ27以外の分割槽11bに対応するバルブ27は閉じられている。
The
続いて、分割槽11aに設置されている計測用配管34のバルブ35が開き、アルカリ溶液19の一部がペーハー計33に導かれる。ペーハー計33は、導かれたアルカリ溶液19の水素イオン指数pHを検知し、その検知値に対応する信号を制御部14に出力する。
Subsequently, the
制御部14では、ペーハー計33からの信号に基づき、分割槽11a内のアルカリ溶液19のpH値が8〜10の範囲にあるか否かを判定する。なお、排ガス15に含まれる二酸化炭素を吸収することによりアルカリ溶液19は、炭酸水素ナトリウムを含む水溶液となり、pH値が12以上であったものが11程度まで徐々に減少し、さらに9以下まで急激に低下する。
In the
制御部14において、アルカリ溶液19のpH値が8〜10よりも大きいと判定された場合には、分割槽11aに導かれたアルカリ溶液19は、再び、循環用配管29およびアルカリ溶液導入口20を介してアルカリ溶液噴出部21に導かれ、アルカリ溶液噴出部21から噴出され、上記した動作を繰り返す。
When the
一方、制御部14において、アルカリ溶液19のpH値が8〜10の範囲にあると判定された場合には、制御部14は、分割槽11aに対応する循環用配管26に設けられたバルブ27を閉じる制御を行う。pH値が8〜10の範囲にあるアルカリ溶液19では、アルカリ溶液19と二酸化炭素の反応生成物である不溶性化合物の炭酸水素ナトリウムがアルカリ溶液19の中に析出する。この析出した不溶性化合物は、比重がアルカリ溶液よりも大きいため、分割槽11aの底部にスラリー41として捕集される。
On the other hand, when the
続いて、制御部14は、分割槽11aに対応する導出配管37のバルブ36を開く制御を行う。同時に、混合槽12および乾燥装置13のいずれかに導入するため、対応するバルブ39を開く制御を行う。なお、混合槽12および乾燥装置13の双方へ同時にスラリー41を導いてもよい。ここで、分割槽11aの底部に捕集されたスラリー41の混合槽12、乾燥装置13への導出は、例えば、pH値が8〜10に達した後の経過時間に基づいて開始され、例えば、pH値が8〜10に達してから30分以上経過後に開始される。このpH値が8〜10に達した後の経過時間は、pH値が8〜10に達してから30分以上経過後に限られるものではなく、分割槽11aの底部にスラリー41を十分に捕集することができる時間であればよい。
Subsequently, the
スラリー41が混合槽12に導かれる場合には、スラリー41が混合槽12に導入された後、制御部14は、分割槽11aに対応する循環用配管31のバルブ32を開く制御を行う。そして、混合槽12にアルカリ物質(水酸化ナトリウム)が供給され、スラリー41とアルカリ物質が攪拌機によって混合されてアルカリ溶液(炭酸ナトリウム溶液)が再生される。その再生されたアルカリ溶液は、送液ポンプ30によって循環用配管31を介して分割槽11aに供給される。
When the
ここで、分割槽11aから導かれるスラリー41のうち、その半分程度が混合槽12に導入される。また、混合槽12で添加される水酸化ナトリウムの質量は、この導入されたスラリー41に含有される炭酸水素ナトリウムと同モル質量分加えられる。また、再生された炭酸ナトリウム溶液に含有される炭酸ナトリウムの重量濃度は、9〜22%に調整される。ここで、炭酸ナトリウム溶液に含有される炭酸ナトリウムの重量濃度を9〜22%としたのは、炭酸ナトリウムの重量濃度が、9%より小さい場合には、不溶性化合物の炭酸水素ナトリウムが析出し難くなるからであり、22%より大きい場合には、吸収塔10内に設けられた充填材22を閉塞することがあるからである。したがって、炭酸ナトリウム溶液に含有される炭酸ナトリウムの重量濃度の上限値を22%としたことで、炭酸ナトリウムの重量濃度が高濃度(例えば、23%以上)の場合に生じる吸収塔10内に設けられた充填材22の閉塞などの問題を回避することができる。
Here, about half of the
一方、スラリー41が乾燥装置13に導かれる場合には、乾燥装置13に導かれたスラリー41は、乾燥され、乾燥した炭酸水素ナトリウムとなる。ここで、分割槽11aから導かれるスラリー41のうち、その半分程度が乾燥装置13に導入される。
On the other hand, when the
なお、ここでは、混合槽12および乾燥装置13に導入されるそれぞれのスラリー41の流量は、分割槽11aから導かれるスラリー41の流量の半分としているが、この比率は、再生すべきアルカリ溶液19の必要量に応じて適宜に設定することができる。
Here, the flow rate of each of the
また、分割槽11aに還流されるアルカリ溶液19のpH値が8〜10程度まで低下した際には、アルカリ溶液19を還流する分割槽を分割槽11bに切替え、上述した分割槽11aを使用した場合と同様の動作が行われる。
Moreover, when the pH value of the
ここで、アルカリ溶液19は、二酸化炭素を吸収する以外にも、排ガス15に含まれる硫黄酸化物も吸収し、アルカリ溶液19を長期に使用するとアルカリ溶液19中に亜硫酸イオンが蓄積する。この亜硫酸イオンの蓄積は、二酸化炭素の回収率を低下させるという観点から好ましくない。そこで、例えば、分割槽11aのアルカリ溶液19に含まれる亜硫酸イオンの濃度が重量濃度で0.5%に達した場合、分割槽11aに塩化カルシウムを添加して、亜硫酸イオンを亜硫酸カルシウムとして沈殿させ、分割槽11aから取り除く。
Here, in addition to absorbing carbon dioxide, the
なお、塩化カルシウムを添加する際のアルカリ溶液19に含まれる亜硫酸イオンの濃度は、重量濃度で0.5%のときに限られるものではなく、0.01〜1.0%の範囲のときでもよい。ここで、塩化カルシウムを添加する際のアルカリ溶液19に含まれる亜硫酸イオンの濃度の範囲を0.01〜1.0%としたのは、亜硫酸イオンの濃度が重量濃度で0.01%より小さい場合には、硫酸カルシウム(石膏)として回収し難いためであり、1.0%より大きい場合には、二酸化炭素の回収率が低下するためである。なお、塩化カルシウムの添加にり亜硫酸カルシウムだけでなく、炭酸水素カルシウムも沈殿する。
The concentration of sulfite ions contained in the
亜硫酸イオンの濃度は、各分割槽11a、11bに設置されている計測用配管34から分岐された配管を介して接続されたイオンクロマトグラフィ(図示しない)などのイオン濃度測定装置によって測定される。このイオン濃度測定装置は、制御部14と電気的に接続され、亜硫酸イオンの濃度の測定情報は、制御部14に出力される。
The concentration of sulfite ions is measured by an ion concentration measuring device such as ion chromatography (not shown) connected via a pipe branched from the
分割槽11aの底部に沈殿した亜硫酸カルシウムは、上述した分割槽11aの底部に沈殿したスラリー41を乾燥装置13に導く方法と同様の方法で、乾燥装置13に導かれる。また、亜硫酸イオンを亜硫酸カルシウムとして取り除いた分割槽11aには、新たなアルカリ溶液19が供給される。
The calcium sulfite precipitated at the bottom of the
ここで、亜硫酸カルシウムを乾燥させ短時間に硫酸カルシウムとする場合には、空気とともに加熱する必要があり、この場合には、乾燥装置13は、そのような加熱が可能な構成を有する乾燥装置が用いられる。亜硫酸カルシウムを空気とともに乾燥させる際の雰囲気温度は、150〜200℃であることが好ましい。ここで得られた亜硫酸カルシウム(炭酸カルシウムを含有)は、例えば、建材などに利用することができる。
Here, when calcium sulfite is dried to form calcium sulfate in a short time, it is necessary to heat it together with air. In this case, the drying
なお、不溶性化合物(亜硫酸カルシウム)の除去する際、不溶性化合物(炭酸水素ナトリウム)の混入量を少なくするために、塩化カルシウムを添加して不溶性化合物(亜硫酸カルシウム)を沈殿させるのは、分割槽11aに貯留されているアルカリ溶液19のpH値が8〜10に達してから30分以上経過させた後、つまり、分割槽11aに不溶性化合物(炭酸水素ナトリウム)を十分に析出させ、その析出した不溶性化合物(炭酸水素ナトリウム)を分割槽11aから取り除いた後に行うのが好ましい。
In addition, when removing the insoluble compound (calcium sulfite), in order to reduce the amount of the insoluble compound (sodium hydrogen carbonate) mixed, the addition of calcium chloride to precipitate the insoluble compound (calcium sulfite) is performed in the dividing tank 11a. 30 minutes or more after the pH value of the
上記したように、本発明の二酸化炭素回収システム1では、二酸化炭素は不溶性化合物の炭酸水素ナトリウムとして回収することができ、さらに、不溶性化合物の炭酸水素ナトリウムから加熱することなく、アルカリ溶液19を再生することができるので、システムとしての熱効率を向上させることができる。また、この二酸化炭素回収システム1では、大気汚染物質である硫黄酸化物をも回収することができる。
As described above, in the carbon dioxide recovery system 1 of the present invention, carbon dioxide can be recovered as an insoluble compound sodium bicarbonate, and the
さらに、本発明の二酸化炭素回収システム1では、過大なエネルギを使わずに、火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出される大量の二酸化炭素を回収することができるので、地球温暖化防止に寄与することができる。また、二酸化炭素を炭酸水素ナトリウムとして固定することができ、この炭酸水素ナトリウムをpH調整剤などとして利用することができる。 Furthermore, since the carbon dioxide recovery system 1 of the present invention can recover a large amount of carbon dioxide emitted from a thermal power plant or a municipal waste incineration plant without using excessive energy, it can prevent global warming. Can contribute. Further, carbon dioxide can be fixed as sodium hydrogen carbonate, and this sodium hydrogen carbonate can be used as a pH adjuster or the like.
(その他の実施の形態)
図1を参照して、本発明のその他の実施の形態を説明する。
(Other embodiments)
With reference to FIG. 1, another embodiment of the present invention will be described.
本発明の二酸化炭素回収システム1は、吸収塔10と捕集槽11が別々に分かれているが、吸収塔10の下部のアルカリ溶液の貯留部と捕集槽11を一体的に構成してもよい。この場合にも、二酸化炭素回収システム1と同様の作用および効果を得ることができる。
In the carbon dioxide recovery system 1 of the present invention, the
1…二酸化炭素回収システム、10…吸収塔、11…捕集槽、11a,11b…分割槽、12…混合槽、13…乾燥装置、14…制御部、15…排ガス、16…排ガス導入口、17…ガスブロワ、18,30…送液ポンプ、19…アルカリ溶液、20…アルカリ溶液導入口、21…アルカリ溶液噴出部、22…充填材、23…排気口、24…アルカリ溶液排出口、25…導出ポンプ、26,29,31…循環用配管、27,28,32,36,39…バルブ、33…ペーハー計、34…計測用配管、37…導出配管、38…スラリーポンプ、40…アルカリ物質供給口、41…スラリー。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Carbon dioxide recovery system, 10 ... Absorption tower, 11 ... Collection tank, 11a, 11b ... Dividing tank, 12 ... Mixing tank, 13 ... Drying device, 14 ... Control part, 15 ... Exhaust gas, 16 ... Exhaust gas inlet, DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記二酸化炭素吸収塔のアルカリ溶液排出口から排出されるアルカリ溶液を前記アルカリ溶液導入口に還流させるアルカリ溶液還流ラインと、
前記アルカリ溶液還流ライン内に介挿され、または前記アルカリ溶液還流ラインから分岐する配管で接続され、前記アルカリ溶液と二酸化炭素の反応生成物である不溶性化合物を捕集する捕集槽と、
前記捕集槽で捕集された不溶性化合物が導入され、該不溶性化合物にアルカリ物質を混合してアルカリ溶液を再生する混合槽と
を具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素の回収システム。 An exhaust gas inlet, an alkaline solution inlet, a remaining exhaust gas outlet and an alkaline solution outlet are provided. The exhaust gas introduced from the exhaust gas inlet and the alkaline solution are brought into gas-liquid contact, and the carbon dioxide in the exhaust gas is brought into contact with the alkaline solution. A carbon dioxide absorption tower to be absorbed,
An alkaline solution reflux line for refluxing the alkaline solution discharged from the alkaline solution outlet of the carbon dioxide absorption tower to the alkaline solution inlet;
A collection tank which is inserted into the alkali solution reflux line or connected by a pipe branched from the alkali solution reflux line and collects an insoluble compound which is a reaction product of the alkali solution and carbon dioxide;
A system for recovering carbon dioxide in exhaust gas, comprising: a mixing tank in which an insoluble compound collected in the collecting tank is introduced, and an alkali substance is mixed with the insoluble compound to regenerate an alkaline solution.
前記アルカリ溶液と二酸化炭素の反応生成物である不溶性化合物を捕集する捕集工程と、
前記捕集された不溶性化合物にアルカリ物質を混合してアルカリ溶液を再生する再生工程と
を具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素の回収方法。 An absorption step in which the exhaust gas is brought into gas-liquid contact with the alkali solution, and the alkali solution absorbs carbon dioxide in the exhaust gas;
A collecting step of collecting an insoluble compound that is a reaction product of the alkaline solution and carbon dioxide;
And a regeneration step of regenerating an alkali solution by mixing an alkali substance with the collected insoluble compound.
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---|---|---|---|---|
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KR102582085B1 (en) * | 2023-03-14 | 2023-09-22 | 고등기술연구원연구조합 | A gas and liquid reactor adding ceramic materials and a pollutant removal reaction system using the same |
-
2004
- 2004-03-31 JP JP2004106866A patent/JP2005288313A/en active Pending
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