JP2005305419A - Exhaust gas processing system - Google Patents
Exhaust gas processing system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005305419A JP2005305419A JP2005056839A JP2005056839A JP2005305419A JP 2005305419 A JP2005305419 A JP 2005305419A JP 2005056839 A JP2005056839 A JP 2005056839A JP 2005056839 A JP2005056839 A JP 2005056839A JP 2005305419 A JP2005305419 A JP 2005305419A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- carbon dioxide
- treatment system
- gas treatment
- cooling medium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
Abstract
Description
本発明は、排ガスの処理システムに関し、とくに石炭焚きボイラ、製鉄所における高炉、コークス炉、転炉、LNG焚きボイラ等から排出される排ガスに含まれる有害ガス成分を効率よく除去し、かつ、二酸化炭素を効率よく回収するための技術に関する。 The present invention relates to an exhaust gas treatment system, and in particular, efficiently removes harmful gas components contained in exhaust gas discharged from coal-fired boilers, blast furnaces, coke ovens, converters, LNG-fired boilers in steelworks, and the like. The present invention relates to a technique for efficiently recovering carbon.
発電所や化学プラント等における石炭焚きボイラ、製鉄所における高炉、コークス炉、転炉、LNG焚きボイラ等から排出される排ガス中に含まれる硫黄酸化物、窒素酸化物等の有害ガス成分は、例えば、湿式脱硫処理装置や脱硝触媒による脱硝処理装置等を用いて分離・除去されている。また、より効率の高い有害ガス成分の分離・除去方法として、活性炭を用いる、いわゆる物理吸着法が知られている。 Hazardous gas components such as sulfur oxides and nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from coal-fired boilers at power plants and chemical plants, blast furnaces, coke ovens, converters, LNG-fired boilers at steelworks, etc. They are separated and removed by using a wet desulfurization treatment device, a denitration treatment device using a denitration catalyst, or the like. Also, a so-called physical adsorption method using activated carbon is known as a more efficient method for separating and removing harmful gas components.
他方、昨今では大気中の二酸化炭素量が増加し、温室効果と呼ばれている大気温度の上昇との関係が問題となってきている。二酸化炭素発生量の増加の原因は、化石燃料の燃焼により生ずるものが大半である。このため、発電所や化学プラント等においては、環境面から、排ガス中に含まれる二酸化炭素をなるべく大気中に排出させないようにすることが求められている。
このような中で、例えば石炭焚きボイラ、製鉄所における高炉、コークス炉、転炉等から排出される排ガスの処理に関しては、窒素酸化物や硫黄酸化物等の有害ガス成分を効率よく除去するとともに、二酸化炭素については効率よく回収する必要があり、有害ガス成分の除去と二酸化炭素の回収とを一連の処理として効率よく連続的に行うことができる排ガスの処理システムが必要とされている。 In such circumstances, for example, regarding the treatment of exhaust gas discharged from coal-fired boilers, blast furnaces, coke ovens, converters, etc. in steelworks, while removing harmful gas components such as nitrogen oxides and sulfur oxides efficiently Further, it is necessary to efficiently collect carbon dioxide, and there is a need for an exhaust gas treatment system that can efficiently and continuously perform removal of harmful gas components and carbon dioxide recovery as a series of treatments.
また例えばLNG焚きボイラ等から排出される排ガスの処理に関しては、窒素酸化物等の有害ガス成分を効率よく除去するとともに、二酸化炭素についても効率よく回収する必要があり、有害ガス成分の除去と二酸化炭素の回収とを一連の処理として効率よく連続的に行うための仕組みが必要とされている。 For example, regarding the treatment of exhaust gas discharged from an LNG-fired boiler, it is necessary to efficiently remove harmful gas components such as nitrogen oxides and efficiently recover carbon dioxide. A mechanism for efficiently and continuously performing carbon recovery as a series of processes is required.
この発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、排ガスから有害ガス成分を効率よく除去し、かつ、二酸化炭素を効率よく回収することができる排ガスの処理システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and an object thereof is to provide an exhaust gas treatment system that can efficiently remove harmful gas components from exhaust gas and efficiently recover carbon dioxide. .
本発明の請求項1にかかる発明は、排ガスの処理システムであって、排ガスを冷却媒体に流通させ、二酸化炭素を固化させないが窒素酸化物及び硫黄酸化物を液化または固化させる温度に冷却することにより前記排ガスに有害ガス成分として含まれる窒素酸化物及び硫黄酸化物を液化または固化させて前記排ガスから分離する第1の装置と、窒素酸化物及び硫黄酸化物を分離した後の前記排ガスを耐圧容器に流通させて前記二酸化炭素を冷却固化し、前記耐圧容器を密閉し、前記固化した二酸化炭素を昇温させて気化させ、前記二酸化炭素が気化することによる前記耐圧容器内部の圧力上昇により前記二酸化炭素を液化し、液化した前記二酸化炭素を前記耐圧容器の外に排出する第2の装置と、を備えることとする。
The invention according to
このように本発明では第1の装置において有害ガス成分を含んだ排ガスを、二酸化炭素を固化させないが窒素酸化物及び硫黄酸化物を液化または固化させる温度に冷却することにより、排ガスに含まれる窒素酸化物及び硫黄酸化物を液化または固化させて分離するようにしている。このため第1の装置では排ガスに含まれる二酸化炭素については分離されず、排ガス中に二酸化炭素が残留することとなり、第2の装置において確実に二酸化炭素を回収することができる。また第2の装置によれば、二酸化炭素の固化及び液化を同じ耐圧容器内で行うことができる。また本発明の排ガス処理システムによれば単純な装置で排ガスから二酸化炭素を分離することができ、低コストで効率よく確実に排ガスから二酸化炭素を回収する仕組みを実現できる。また特別な液化装置を用いることなく、二酸化炭素を運搬や貯留に便利な液体として排出することができる。従って本発明の排ガス処理システムによれば、窒素酸化物や硫黄酸化物等の有害ガス成分を含んだ排ガスについて、有害ガス成分を除去しつつ二酸化炭素を効率よく確実に回収することができる。 As described above, in the present invention, the nitrogen contained in the exhaust gas is cooled by cooling the exhaust gas containing the harmful gas component in the first apparatus to a temperature at which the carbon dioxide is not solidified but the nitrogen oxides and sulfur oxides are liquefied or solidified. Oxides and sulfur oxides are liquefied or solidified for separation. For this reason, carbon dioxide contained in the exhaust gas is not separated in the first device, and carbon dioxide remains in the exhaust gas, and carbon dioxide can be reliably recovered in the second device. Moreover, according to the 2nd apparatus, solidification and liquefaction of a carbon dioxide can be performed within the same pressure vessel. In addition, according to the exhaust gas treatment system of the present invention, carbon dioxide can be separated from exhaust gas with a simple device, and a mechanism for efficiently and reliably recovering carbon dioxide from exhaust gas at low cost can be realized. Further, carbon dioxide can be discharged as a convenient liquid for transportation and storage without using a special liquefaction device. Therefore, according to the exhaust gas treatment system of the present invention, carbon dioxide can be efficiently and reliably recovered from the exhaust gas containing harmful gas components such as nitrogen oxide and sulfur oxide while removing the harmful gas components.
本発明の請求項2にかかる発明は、請求項1に記載の排ガスの処理システムであって、前記第1の装置により前記排ガスから分離される前記有害ガス成分を、前記有害ガス成分に含まれる前記冷却媒体については気化させるが前記有害ガス成分については気化させない温度に昇温することにより前記有害ガス成分と前記冷却媒体とを分離する装置を含むこととする。
これにより前記有害ガス成分から確実に冷却媒体を回収することが可能となり、これにより冷却媒体を有効に利用することができる。
The invention according to
As a result, the cooling medium can be reliably recovered from the harmful gas component, whereby the cooling medium can be effectively used.
本発明の請求項3にかかる発明は、請求項1または2に記載の排ガスの処理システムであって、前記第1の装置により前記排ガスから分離される前記有害ガス成分を、硫黄酸化物は気化させるが窒素酸化物は気化させない温度に昇温することにより前記有害ガス成分に含まれる硫黄酸化物と窒素酸化物とを分離する装置を含むこととする。
これにより前記有害ガス成分に含まれる窒素酸化物を排ガスから分離することができ、前記有害ガス成分に含まれる硫黄酸化物と窒素酸化物とを分離することができる。
The invention according to
Thereby, the nitrogen oxide contained in the harmful gas component can be separated from the exhaust gas, and the sulfur oxide and nitrogen oxide contained in the harmful gas component can be separated.
本発明の請求項4にかかる発明は、排ガスの処理システムであって、LNG焚きボイラから排出される排ガスを冷却媒体に流通させて、二酸化炭素を固化させないが窒素酸化物を液化または固化させる温度に冷却することにより前記排ガスに有害ガス成分として含まれる窒素酸化物を液化または固化させて前記排ガスから分離するプロセスを行う第1の装置と、窒素酸化物を分離した後の前記排ガスを耐圧容器に流通させて前記二酸化炭素を冷却固化し、前記耐圧容器を密閉し、前記固化した二酸化炭素を昇温させて気化させ、前記二酸化炭素が気化することによる前記耐圧容器内部の圧力上昇により前記二酸化炭素を液化し、液化した前記二酸化炭素を前記耐圧容器の外に排出する第2の装置と、を備えることとする。
The invention according to
このように本発明では第1の装置においてLNG焚きボイラから排出される排ガスを二酸化炭素を固化させないが窒素酸化物を液化または固化させる第1の温度に冷却することにより窒素酸化物を液化または固化させるようにしている。このため、第1の装置では排ガスに含まれる二酸化炭素については分離されず、排ガスに二酸化炭素が残留することとなり、第2の装置において効率よく確実に二酸化炭素を回収することができる。また第2の装置によれば二酸化炭素の固化及び液化を同じ耐圧容器内で行うことができる。また本発明の排ガス処理システムによれば単純な装置で排ガスから二酸化炭素を分離することができ、低コストで効率よく確実に排ガスから二酸化炭素を回収する仕組みを実現することができる。また特別な液化装置を用いることなく、二酸化炭素を運搬や貯留に便利な液体として排出することができる。従って本発明の排ガス処理システムによれば、窒素酸化物等の有害ガス成分を含んだ排ガスについて、有害ガス成分を除去しつつ二酸化炭素を効率よく回収することができる。 As described above, in the present invention, the exhaust gas discharged from the LNG-fired boiler in the first apparatus does not solidify carbon dioxide, but liquefies or solidifies nitrogen oxide by cooling to the first temperature at which nitrogen oxide is liquefied or solidified. I try to let them. For this reason, the carbon dioxide contained in the exhaust gas is not separated in the first apparatus, and carbon dioxide remains in the exhaust gas, so that the carbon dioxide can be efficiently and reliably recovered in the second apparatus. Further, according to the second apparatus, carbon dioxide can be solidified and liquefied in the same pressure vessel. Further, according to the exhaust gas treatment system of the present invention, carbon dioxide can be separated from the exhaust gas with a simple device, and a mechanism for recovering carbon dioxide from the exhaust gas efficiently at low cost can be realized. Further, carbon dioxide can be discharged as a convenient liquid for transportation and storage without using a special liquefaction device. Therefore, according to the exhaust gas treatment system of the present invention, carbon dioxide can be efficiently recovered while removing harmful gas components from exhaust gases containing harmful gas components such as nitrogen oxides.
本発明の請求項5にかかる発明は、請求項4に記載の排ガスの処理システムにおいて、前記第1の装置により固化された前記窒素酸化物を固液分離装置に導くことにより、前記窒素酸化物と前記冷却媒体とを分離する装置を含むこととする。
これにより前記有害ガス成分とこれに混在する前記冷却媒体とを効率よく確実に分離することができる。
The invention according to
Thereby, the harmful gas component and the cooling medium mixed therewith can be efficiently and reliably separated.
本発明の請求項6にかかる発明は、請求項5に記載の排ガスの処理システムにおいて、前記固液分離装置により分離された液体を、前記冷却媒体は気化させるが前記有害ガス成分は気化させない温度に昇温することにより前記冷却媒体を分離する装置を含むこととする。
これにより前記冷却媒体を効率よく回収することが可能となり、冷却媒体が有効に利用されることとなる。
The invention according to
As a result, the cooling medium can be efficiently recovered, and the cooling medium is effectively used.
本発明の請求項7にかかる発明は、請求項1〜6のいずれかに記載の排ガスの処理システムにおいて、前記冷却媒体は、ジメチルエーテル、メタノール、エタノール、トルエン、エチルベンゼンのいずれかを含むこととする。
液化又は固化した有害ガス成分と冷却媒体とを分離するためには、上記冷却媒体として有害ガス成分を液化又は固化させる温度においても冷却媒体自身が固化してしまわない性質であることが要求される。また冷却媒体によって効率よく有害ガス成分を液化または固化させるべく、冷却媒体としては有害ガス成分を吸収しやすい性質であることが求められる。さらに排ガスに含まれる二酸化炭素を効率よく回収するために、上記冷却媒体は二酸化炭素を吸収しにくい性質であることも必要である。ジメチルエーテル、メタノール、エタノール、トルエン、エチルベンゼンは、いずれもこのような条件を満たしている。
The invention according to
In order to separate the liquefied or solidified harmful gas component from the cooling medium, it is required that the cooling medium itself does not solidify even at a temperature at which the toxic gas component is liquefied or solidified as the cooling medium. . Further, in order to efficiently liquefy or solidify the harmful gas component with the cooling medium, the cooling medium is required to have a property of easily absorbing the harmful gas component. Furthermore, in order to efficiently recover carbon dioxide contained in the exhaust gas, the cooling medium needs to have a property of hardly absorbing carbon dioxide. Dimethyl ether, methanol, ethanol, toluene, and ethylbenzene all satisfy these conditions.
本発明の請求項8にかかる発明は、請求項1〜7のいずれかに記載の排ガスの処理システムであって、前記第2の装置による前記二酸化炭素の前記冷却固化は、前記二酸化炭素を含んだガスを、前記耐圧容器内に設けられ内部に冷媒が流通される冷媒流通管の外面に接触させることにより行われることとする。
このようにすることで、ドライアイスは冷媒流通管の外面に析出することとなり、伝熱管の管路が閉塞されることもなく、連続運転や自動運転を容易に実施することができる。
The invention according to
By doing in this way, dry ice will precipitate on the outer surface of a refrigerant | coolant flow pipe, and the continuous operation and automatic operation can be implemented easily, without the pipe line of a heat exchanger tube being obstruct | occluded.
本発明の請求項9にかかる発明は、請求項1〜8のいずれかに記載の二酸化炭素の分離方法であって、前記冷媒流通管は蛇行させて設けられていることとする。
このように冷媒流通管を蛇行させて設けることで、ガスと冷媒流通管の接触面積を十分に確保することができ、二酸化炭素を効率よく固化させることができる。
The invention according to
Thus, by providing the refrigerant flow pipe meandering, a sufficient contact area between the gas and the refrigerant flow pipe can be ensured, and carbon dioxide can be solidified efficiently.
本発明によれば、排ガスから有害ガス成分を効率よく除去し、かつ、二酸化炭素を効率よく回収することができる。 According to the present invention, harmful gas components can be efficiently removed from exhaust gas, and carbon dioxide can be efficiently recovered.
以下、本発明の実施形態につき図面とともに詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<<実施例1>>
図1に本発明の第1実施形態として説明する排ガス処理システムの概略的な構成を示している。この排ガス処理システムによれば、発電所や化学プラント等における、石炭焚きボイラ・重油焚きボイラ、製鉄所における高炉、コークス炉、転炉等の排ガス発生源10から排出される窒素酸化物や硫黄酸化物等の有害ガス成分を含んだ排ガスについて、当該排ガスに含まれる水分や有害ガス成分を効率よく確実に除去するとともに、排ガスに含まれる二酸化炭素(CO2)を効率よく確実に回収することができる。
<< Example 1 >>
FIG. 1 shows a schematic configuration of an exhaust gas treatment system described as a first embodiment of the present invention. According to this exhaust gas treatment system, nitrogen oxides and sulfur oxides emitted from exhaust
本実施形態の排ガス処理システムは、まず前プロセスとして、排ガス発生源10から排出される窒素酸化物や硫黄酸化物等の有害ガス成分を含んだ排ガスを、熱交換器11及び凝縮器(コンデンサ)13に収容される工業用水に導入することにより室温程度に冷却する。次に第1のプロセスとして室温程度に冷却された排ガスを、脱水塔17において二酸化炭素を固化させない第1の温度に冷却することにより、排ガスに含まれる水分、窒素酸化物、及び硫黄酸化物を液化または固化させて、これらを排ガスから分離する。さらに第2のプロセスとして、水分、窒素酸化物、及び硫黄酸化物を分離した前記排ガスを二酸化炭素分離装置30に導入し、ここで排ガス中に含まれている二酸化炭素を冷却固化させて分離するとともに、分離した二酸化炭素を液化して排出する。
In the exhaust gas treatment system of the present embodiment, as a pre-process, exhaust gas containing harmful gas components such as nitrogen oxides and sulfur oxides discharged from the exhaust
上記第1のプロセスにおいて分離される有害ガス成分には、上記冷却媒体が混在しているが、本システムでは、冷却媒体及び有害ガス成分の気化温度差を利用する蒸発法により有害ガス成分と冷却媒体とを分離して回収し、回収した冷却媒体を再び冷却媒体として循環させて用いることで冷却媒体の有効利用を図っている。なお、蒸発法では加熱エネルギーが必要であるが、冷却媒体として沸点の低いものを採用することによって加熱エネルギーを削減することができる。 Although the cooling medium is mixed in the harmful gas component separated in the first process, in this system, the harmful gas component and the cooling gas are cooled by an evaporation method using a vaporization temperature difference between the cooling medium and the harmful gas component. The medium is separated and collected, and the collected cooling medium is circulated again as the cooling medium for effective use of the cooling medium. In addition, although heating energy is required in the evaporation method, heating energy can be reduced by adopting a cooling medium having a low boiling point.
上記第2のプロセスにおいて排ガスに含まれる二酸化炭素を効率よく回収するためには、水分や有害ガス成分を液化もしくは固化させる際に、二酸化炭素が液化又は固化してしまわないようにすることが必要である。ここで火力発電所排ガス中の二酸化炭素は、所定の温度以下でドライアイスとなる。そこで、二酸化炭素を固化させてしまわないようにするために、脱水塔17出口のガス温度は上記所定温度よりも高温とする。 In order to efficiently recover the carbon dioxide contained in the exhaust gas in the second process, it is necessary to prevent the carbon dioxide from liquefying or solidifying when the moisture or harmful gas components are liquefied or solidified. It is. Here, the carbon dioxide in the thermal power plant exhaust gas becomes dry ice at a predetermined temperature or lower. Therefore, in order to prevent the carbon dioxide from solidifying, the gas temperature at the outlet of the dehydration tower 17 is set higher than the predetermined temperature.
上記第1のプロセスにおいて、液化又は固化した有害ガス成分と冷却媒体とを分離するためには、上記冷却媒体は有害ガス成分を液化又は固化させる温度においても固化しない性質であることが必要である。また有害ガス成分を効率よく液化または固化させるべく、上記冷却媒体は有害ガス成分を吸収しやすい性質を有している必要がある。さらに、排ガスに含まれる二酸化炭素を効率よく上記第2のプロセスで回収すべく、上記冷却媒体には二酸化炭素が溶けにくい性質である必要がある。 In the first process, in order to separate the liquefied or solidified harmful gas component from the cooling medium, the cooling medium needs to have a property that does not solidify even at a temperature at which the harmful gas component is liquefied or solidified. . Further, in order to efficiently liquefy or solidify the harmful gas component, the cooling medium needs to have a property of easily absorbing the harmful gas component. Furthermore, in order to efficiently recover carbon dioxide contained in the exhaust gas by the second process, it is necessary that the cooling medium has a property that carbon dioxide is hardly dissolved.
これらの要求を満たす物質としては、例えばジメチルエーテル(以下、DMEと称する)、無機塩類(塩化ナトリウム、塩化カリウム等)、臭素化合物(臭化リチウム、臭化ブロム等)、エーテル類(ジメチルエーテル、メチルエーテル等)、アルコール類(メタノール、エタノール等)、シリコンオイル類、パラフィン系炭化水素(プロパン、正ブタン等)、オレフィン系炭化水素、トルエン、エチルベンゼン、等がある。なお、冷却媒体から液化もしくは固化した有害ガス成分を分離するためには、冷却媒体と有害ガス成分との沸点差が大きい方が有利である。このような観点から、上記冷媒としてはエーテル類、アルコール類が好適である。 Examples of substances that satisfy these requirements include dimethyl ether (hereinafter referred to as DME), inorganic salts (sodium chloride, potassium chloride, etc.), bromine compounds (lithium bromide, bromide bromide, etc.), ethers (dimethyl ether, methyl ether). Etc.), alcohols (methanol, ethanol, etc.), silicon oils, paraffinic hydrocarbons (propane, normal butane, etc.), olefinic hydrocarbons, toluene, ethylbenzene, and the like. In order to separate the liquefied or solidified harmful gas component from the cooling medium, it is advantageous that the difference in boiling point between the cooling medium and the harmful gas component is large. From such a viewpoint, ethers and alcohols are preferable as the refrigerant.
図2は二酸化炭素濃度が10%の模擬ガスをDMEに流通させた場合における、模擬ガス中の二酸化炭素の濃度変化を示している。模擬ガス中の二酸化炭素の濃度は、模擬ガスのDMEへの流通開始時は模擬ガスがDMEに溶け込むために一時的に低下するが、その後は時間とともに次第にDMEに流通させる前の濃度(10%)に近づく。これはDME中の二酸化炭素が飽和状態になるとそれ以上DME中に二酸化炭素が溶けにくくなるからである。なお、DMEが窒素酸化物や硫黄酸化物等の有害ガス成分を吸収しやすいことを確認すべく、本発明者らは有害ガス成分を含んだ模擬ガス(二酸化窒素:60ppm、二酸化硫黄:80ppm、アンモニア:10ppm)をDME中に流通させる試験を行った。その結果、流通開始後、1時間ほどで模擬ガス中の有害ガス成分が全て1ppm以下になることが確認できた。 FIG. 2 shows changes in the concentration of carbon dioxide in the simulated gas when a simulated gas having a carbon dioxide concentration of 10% is circulated through the DME. The concentration of carbon dioxide in the simulated gas temporarily decreases because the simulated gas dissolves in the DME at the start of distribution of the simulated gas to the DME, but after that, the concentration (10%) before gradually flowing into the DME with time. ) This is because when the carbon dioxide in the DME is saturated, the carbon dioxide is more difficult to dissolve in the DME. In addition, in order to confirm that DME easily absorbs harmful gas components such as nitrogen oxide and sulfur oxide, the present inventors have created a simulated gas containing nitrogen gas components (nitrogen dioxide: 60 ppm, sulfur dioxide: 80 ppm, (Ammonia: 10 ppm) was passed through DME. As a result, it was confirmed that all harmful gas components in the simulated gas were 1 ppm or less in about 1 hour after the start of distribution.
次にこの排ガスの処理システムの具体的な処理プロセスについて順に説明する。まず前プロセスにおいて、石炭焚きボイラや重油焚きボイラ、製鉄所における高炉、コークス炉、転炉等の排ガス発生源10から排出される、窒素酸化物や硫黄酸化物等の有害ガス成分を含む排ガスが、熱交換器11に導入される。熱交換器11には海水ポンプ12によって供給される海水(例えば25℃)、及び、冷凍器40から循環供給されるエチレングリコール等の冷媒が導かれている。排ガス発生源10から導かれる排ガス(例えば55℃)は、熱交換器11を通過することにより上記海水及び冷媒によって室温程度に冷却される。
Next, a specific treatment process of the exhaust gas treatment system will be described in order. First, in the previous process, exhaust gas containing harmful gas components such as nitrogen oxides and sulfur oxides discharged from the exhaust
冷却された排ガスは、次に凝縮器(コンデンサ)13に導かれる。凝縮器13において、排ガスは当該凝縮器13に収容されている工業用水に導入される。これにより当該排ガスに含まれている水分、有害ガス成分、煤塵等が除去される。排ガスから除去された水分、有害ガス成分、煤塵等を含んだ液化水は、排水槽14に貯留された後、排水ポンプ15により排水処理装置50に導かれる。そして凝縮器13を通過した排ガスは、排ガスファン16によって脱水塔17へと導かれる。なお、凝縮器13における工業用水との熱交換により排ガスは室温程度から例えば5℃にまで冷却される。
The cooled exhaust gas is then led to a condenser (condenser) 13. In the
脱水塔17では、排ガスについて脱水(除湿)及び有害ガス成分の除去が行われる。なお、排ガス中の水分を脱水することで、後に行われる排ガス中の二酸化炭素の回収プロセスにおいて、二酸化炭素を効率よく回収することができる。 In the dehydration tower 17, the exhaust gas is dehydrated (dehumidified) and harmful gas components are removed. In addition, by dehydrating the moisture in the exhaust gas, carbon dioxide can be efficiently recovered in a subsequent process for recovering carbon dioxide in the exhaust gas.
脱水塔17において、排ガスは脱水塔17の下方側から導入される。脱水塔17に導入された排ガス(例えば5℃)は、脱水塔17内に満たされているDMEにバブリング方式により流通される。そしてDMEと熱交換することにより排ガスは冷却される。このときの冷却温度は、排ガス中の水分や窒素酸化物、硫黄酸化物等の有害ガス成分については液化もしくは固化させるが、二酸化炭素については固化させない温度である。このような温度に排ガスを冷却することで、有害ガス成分については液化または固化されて排ガスから分離されるが、二酸化炭素については気体のまま排ガス中に残留することになる。 In the dehydration tower 17, exhaust gas is introduced from the lower side of the dehydration tower 17. Exhaust gas (for example, 5 ° C.) introduced into the dehydration tower 17 is circulated to the DME filled in the dehydration tower 17 by a bubbling method. The exhaust gas is cooled by exchanging heat with DME. The cooling temperature at this time is a temperature at which toxic gas components such as moisture, nitrogen oxides and sulfur oxides in the exhaust gas are liquefied or solidified but carbon dioxide is not solidified. By cooling the exhaust gas to such a temperature, harmful gas components are liquefied or solidified and separated from the exhaust gas, but carbon dioxide remains in the exhaust gas as a gas.
脱水塔17内のDMEは、DME冷却塔18から循環的に供給される。DME冷却塔18には、冷凍機40で冷却された冷媒(液体窒素)が、循環ポンプ19により循環的に供給される。DME冷却塔18において、DMEは前記冷媒と熱交換することにより冷却される。
The DME in the dehydration tower 17 is circulated from the
脱水塔17において排ガスが流通されたDMEは、DME分離塔20へと導かれる。このDMEは液化または固化した水分及び有害ガス成分を含んでいる。DME分離塔20に導かれたDMEはここで海水と間接的に熱交換されて昇温される(例えば−20℃)。この温度において、水分及び有害ガス成分は液体または固体であり、DMEは気体となる。このため、DMEはDME分離塔20の上方に浮上して他成分と分離される。浮上したDMEは、DME分離塔20の上方から回収され、DME冷却塔18に導かれた後、さらに脱水塔17に導かれる。DMEはこのようにして循環させて再利用され、これにより系全体として冷却媒体が効率よく利用されることになる。
The DME in which the exhaust gas is circulated in the dehydration tower 17 is guided to the
次にDME分離塔20内に残留した水分(液体または固体)及び有害ガス成分は、輸送ポンプ21により成分分離塔22に導かれる。ここで水分及び有害ガス成分は、海水と間接的に熱交換されて昇温される(例えば5℃)。この温度において、水分及び二酸化窒素は液体であり、二酸化硫黄は気体となる。昇温されて気体となった二酸化硫黄は成分分離塔22の上方から排出された後、熱交換器11へと導かれ、排ガス発生源10から導かれる排ガス(例えば55℃)を冷却するための冷媒として利用される。このように二酸化硫黄が冷媒として利用されることで、系全体としてのエネルギー消費量が抑えられることになる。
Next, moisture (liquid or solid) and harmful gas components remaining in the
冷媒として利用された後の排ガスは、熱交換器11で熱交換されて例えば45℃に昇温され、その後は煙突51に導かれて系外に排出される。また成分分離塔22内に残留する二酸化硫黄以外の液化水や二酸化窒素等の有害ガス成分は、排水処理装置50へと導かれる。
The exhaust gas after being used as a refrigerant is heat-exchanged by the
脱水塔17の上方に浮上してくる二酸化炭素を含んだ排ガスは、リバーシブル熱交換器23へと導かれる。脱水塔17からリバーシブル熱交換器23に導かれた排ガスは、ここで冷却された後、二酸化炭素分離装置30に導かれる。二酸化炭素分離装置30は、排ガス中に含まれている二酸化炭素を分離するとともに分離した二酸化炭素を液化して排出する。二酸化炭素分離装置30の詳細な構成及び機能については後述する。
The exhaust gas containing carbon dioxide floating above the dehydration tower 17 is guided to the
液化されて排出された二酸化炭素は液化炭酸貯槽27に送られて貯留される。一方、二酸化炭素分離装置30において二酸化炭素が分離された後の排ガスは、リバーシブル熱交換器23に導入されて冷媒として用いられた後、熱交換器11に導かれる。排ガスは熱交換器11において再び冷媒として利用された後、煙突51から系外に大気放出される。ここでこの大気放出は、系内での排ガスの蓄積を緩和するためにその一部を系外に逃がすものである。従って放出される排ガス中に含まれる二酸化炭素の濃度は非常に低い。
The liquefied and discharged carbon dioxide is sent to the liquefied carbon
ところで、上述した冷凍機40は、冷媒としての窒素ガスを冷却する。冷凍機40は、例えば電気エネルギー等のエネルギーによって繰り返し圧縮・膨張させることにより窒素ガスを冷却する。冷却により製造された液体窒素は、熱交換器11に循環されるエチレングリコールの冷却や、DME冷却塔18、ドライアイスサブリメータ24などに循環される当該液体窒素とは別系統で流通される液体窒素等の冷媒の冷却に用いられる。冷凍機40は、タービン式の圧縮機41(窒素昇圧機)、循環窒素圧縮機42、冷媒を膨張させて低温を得る冷凍装置43、冷媒である液体窒素とエチレングリコールや別系統で流通される液体窒素とを熱交換させる熱交換器44、等を備える。
By the way, the
以上に説明したように、本実施形態の排ガス処理システムにあっては、石炭焚きボイラ、重油焚きボイラ、製鉄所における高炉、コークス炉、転炉等から排出される窒素酸化物や硫黄酸化物等の有害ガス成分を含んだ排ガスについて、当該排ガスに含まれる水分や有害ガス成分を効率よく除去することができる。また、このように水分や有害ガス成分を効率よく除去しつつ、排ガスに含まれる二酸化炭素を効率よく回収することができる。 As described above, in the exhaust gas treatment system of the present embodiment, coal-fired boilers, heavy oil-fired boilers, nitrogen oxides and sulfur oxides discharged from blast furnaces, coke ovens, converters, etc. in steelworks As for the exhaust gas containing noxious gas components, moisture and noxious gas components contained in the exhaust gas can be efficiently removed. Moreover, carbon dioxide contained in the exhaust gas can be efficiently recovered while efficiently removing moisture and harmful gas components.
なお、以上の説明において、排ガスからの除去対象となる有害ガスとしては、例えば、一酸化炭素、一酸化窒素等の他の窒素酸化物(NOX)、一酸化硫黄等の他の硫黄酸化物(SOX)、フッ化水素などのハロゲン化合物等があり、二酸化炭素の固化温度及び有害ガス成分の液化又は固化温度を適切に設定し、上記の冷却媒体として適切なものを選択することにより、これらの有害ガス成分を効率よく除去することができる。 In the above description, examples of harmful gases to be removed from exhaust gas include other nitrogen oxides (NO X ) such as carbon monoxide and nitrogen monoxide, and other sulfur oxides such as sulfur monoxide. (SO x ), halogen compounds such as hydrogen fluoride, etc., by appropriately setting the solidification temperature of carbon dioxide and the liquefaction or solidification temperature of harmful gas components, and selecting an appropriate cooling medium as described above, These harmful gas components can be efficiently removed.
<二酸化炭素分離装置30>
二酸化炭素分離装置30の構成及び機能について詳述する。図3は本発明の一実施形態として説明する二酸化炭素分離装置30の概略的な構成である。本図において、耐圧容器310は縦・横・高さがそれぞれ数m程度の略直方体形状の金属製(例えばステンレス)の容器である。耐圧容器310の上面所定位置には、リバーシブル熱交換器23から導かれた排ガスを流入させるガス流入口321が設けられている。一方、耐圧容器310の下面所定位置には、排ガス中に含まれる二酸化炭素以外の成分を耐圧容器310の外部に排出するガス排出口322が設けられている。さらに耐圧容器310の下面所定位置には、上記ガス排出口322とは別に、耐圧容器310の底に溜まる液化した二酸化炭素を排出するための液体排出口323が設けられている。なお、ガス流入口321から流入した排ガスを耐圧容器310内に所定時間以上滞在させるべく、ガス排出口322はガス流入口321から所定距離だけ離間させた位置に設けられている。
<
The configuration and function of the
ガス流入口321に連結する配管(ガス流入管331)には、排ガスの流入量を調節する制御バルブ341が設けられている。またガス排出口322に連結する配管(ガス排出管332)には、排ガスの流出量を調節する制御バルブ342が設けられている。また液体排出口323に連結する配管(液体排出管333)には、排出させる液体の二酸化炭素の量を調節する制御バルブ343が設けられている。これら制御バルブ341,342,343の全てを閉じることにより耐圧容器310内は完全に密閉された状態となる。
A pipe (gas inflow pipe 331) connected to the
耐圧容器310の内部には、冷媒である液体窒素(LN2)を流通させる金属製(例えば銅もしくはステンレス)の冷媒流通管(冷却器)312が配管されている。なお、上記冷媒となる液体窒素は冷凍機40から供給される。冷媒流通管312の上流には、冷媒の流量を制御する制御バルブ344が設けられている。冷媒流通管312は、耐圧容器310の内部に流通させる排ガスとの間の接触面積を十分に確保すべく、耐圧容器310の内部において2本に分岐させている。冷媒流通管312は耐圧容器1の内部で蛇行させてあり、これによってもガスとの間の接触面積が十分に確保されるようにしている。
Inside the
耐圧容器310の壁面には伝熱管(伝熱器)313が埋設されている。伝熱管313の上流には伝熱管313に流通させる熱媒体の流量を制御する図示しない制御バルブが設けられている。上記熱媒体は例えば乾き空気であり、熱媒体は熱源314から伝熱管313に輸送されてくる。なお、冷凍機40から循環されている冷媒を上記熱媒体として用いることで、系全体としてのエネルギーの有効利用が図られる。また伝熱管313は耐圧容器310の壁面に埋設するのではなく、耐圧容器310の内部に設けるようにしてもよい。また伝熱管313に代えて電熱式のヒータ(例えばシリコンゴムヒータ、フッ素樹脂ヒータ)を用いてもよい。
A heat transfer tube (heat transfer device) 313 is embedded in the wall surface of the
耐圧容器310には、耐圧容器310内のガスの温度を計測するセンサ、冷媒流通管312表面の温度を計測するセンサ等、各種のセンサが設けられている。各センサの出力値は、図示しない計測機器やコンピュータに入力され、オペレータによってモニタされている。また耐圧容器310の所定位置には図示しない小窓が設けられ、ここから耐圧容器310の内部の様子を目視できるようになっている。
The
次に図4に示すプロセスフローとともに、上記二酸化炭素分離装置30を用いて行われる、排ガス中に含まれる二酸化炭素を分離するプロセスについて説明する。なお、初期状態では、制御バルブ341,342,343は全て閉じられているものとする(S401)。
Next, a process for separating carbon dioxide contained in exhaust gas, which is performed using the
まず制御バルブ344を開き、冷媒流通管312への冷媒(液体窒素)の流通を開始する(S402)。ここでは二酸化炭素は固化するが、窒素酸化物等の有害ガス成分については液化しない温度に冷媒流通管312の表面の温度を低下させる。図5は二酸化炭素(二酸化炭素)のT−P(温度−圧力)線図である。同図に示すように、二酸化炭素の昇華点は1atmで−78.5℃である。従って1atmを前提とした場合、冷媒流通管312の表面温度は少なくとも−78.5℃以下とする。
First, the
冷媒流通管312の表面温度が上記温度に達すると、次に制御バルブ341及び制御バルブ342を開いて制御バルブ341から二酸化炭素を分離しようとするガスを流入し、耐圧容器310へのガスの流通を開始する(S403)。ここで耐圧容器310を流通するガスは冷媒流通管312によって冷却され、ガス中に含まれる二酸化炭素が冷媒流通管312の外面にドライアイス350として析出してくる(S404)。一方、耐圧容器310内に流入された排ガスは耐圧容器310内を移動して制御バルブ342から耐圧容器310の外に排出される(S405)。
When the surface temperature of the
冷媒流通管312の表面に析出したドライアイス350の量が所定量に達したところで(S406:YES)、制御バルブ341及び制御バルブ342を閉じて耐圧容器310を密閉する(S407)。また制御バルブ344を閉じて冷媒流通管312の冷媒(液体窒素)の流通を停止する(S408)。なお、ドライアイス350の析出量が所定量に達したかどうかの判断は、例えば小窓から耐圧容器310内を目視したり、所定時間が経過しりしたことをもって行う。
When the amount of dry ice 350 deposited on the surface of the
次に制御バルブ345を開いて伝熱管313に熱媒体を流通させ(S409)、耐圧容器310内の温度を上昇させる。耐圧容器310内の温度上昇に伴い、冷媒流通管312の表面に析出していたドライアイス350が気化(昇華)し始める(S410)。一方、ドライアイス350が気化することによって耐圧容器310内の圧力は上昇する。ここで図9に示すように、二酸化炭素の三重点は、5.11atm/−56.6℃である。このため、ドライアイス350が気化して耐圧容器310内が三重点における温度及び圧力より高い温度及び圧力になると、耐圧容器310内の二酸化炭素の一部が液化し始め、液化により生じた液体の二酸化炭素が耐圧容器310の底に溜まり始める(S411)。
Next, the control valve 345 is opened to allow the heat medium to flow through the heat transfer tube 313 (S409), and the temperature in the
次に冷媒流通管312の表面に析出しているドライアイス350が完全に気化もしくは液化したところで(S411:YES)制御バルブ343を開放する。これにより耐圧容器の底に溜まった二酸化炭素(液体)が耐圧容器310内圧によって液体排出口323から耐圧容器310の外に排出される(S413)。なお、ドライアイス350が完全に気化もしくは液化したかどうかの判断は、例えば小窓からの耐圧容器310内の目視や所定時間が経過したことをもって行う。また液体排出口323に連結する液体排出管33内を二酸化炭素が液体の状態のまま保たれる圧力及び温度としておくことで、二酸化炭素を液体の状態に保ったまま耐圧容器310の外に排出することができる。
Next, when the dry ice 350 deposited on the surface of the
以上に説明したように、本実施形態の二酸化炭素分離装置30によれば、ガス中に含まれる二酸化炭素を効率よく分離することができる。なお、制御バルブ344及び伝熱管313の制御バルブ345を閉じ、再びS401からのプロセスを繰り返すことにより、リバーシブル熱交換器23から次々に導かれてくる排ガスについて連続して二酸化炭素を分離することができる(S414:NO)。
As explained above, according to the
上記二酸化炭素分離装置30によれば、二酸化炭素の固化及び液化を同じ耐圧容器310内で行うことができる。また二酸化炭素分離装置30は、以上に説明したように装置構成が単純であるので、低コストで実施することができる。また上記二酸化炭素分離装置30では、ドライアイス350を伝熱管(冷媒流通管312)の外面に析出させるようにしているため、伝熱管313の管路が閉塞されることもなく、連続運転や自動運転を実施し易い。また特別な液化装置を用いることなく、運搬や貯留に便利な液体の状態で二酸化炭素を排出することができる。
According to the
なお、例えば、制御バルブ341〜345をそれぞれ電磁バルブとするとともに、各電磁バルブを制御するための制御ラインをコンピュータに接続し、コンピュータのハードウエアや当該ハードウエアで動作する制御ソフトウエアにより上記電磁バルブを遠隔制御するようにしてもよい。また、上記各種センサの出力値に基づいて、上述したプロセスの全部又は一部を自動実行させるようにしてもよい。
For example, each of the
<<実施例2>>
図6に本発明の第2実施形態として説明する排ガス処理システムの概略的な構成を示している。この排ガス処理システムによれば、発電所や化学プラント等における、LNG焚きボイラ等の排ガス発生源10から排出される窒素酸化物等の有害ガス成分を含んだ排ガスについて、当該排ガスに含まれる水分や有害ガス成分を効率よく除去するとともに、排ガスに含まれる二酸化炭素(CO2)を効率よく回収することができる。
<< Example 2 >>
FIG. 6 shows a schematic configuration of an exhaust gas treatment system described as a second embodiment of the present invention. According to this exhaust gas treatment system, regarding exhaust gas containing harmful gas components such as nitrogen oxides discharged from the exhaust
排ガス処理システムは、前プロセスとして、排ガス発生源10から排出される、窒素酸化物等の有害ガス成分を含んだ排ガスを、熱交換器11及び凝縮器(コンデンサ)13に収容される工業用水に導入することにより室温程度に冷却する。次に第1のプロセスとして、室温程度に冷却された排ガスを、脱水塔17において二酸化炭素を固化させない第1の温度に冷却することにより、排ガスに含まれる水分、窒素酸化物を液化または固化させて、これらを排ガスから分離する。さらに第2のプロセスとして、水分及び窒素酸化物を分離した前記排ガスを、二酸化炭素分離装置30に導入し、ここで排ガス中に含まれている二酸化炭素を冷却固化させて分離するとともに、分離した二酸化炭素を液化して排出する。
In the exhaust gas treatment system, as a pre-process, the exhaust gas containing harmful gas components such as nitrogen oxides discharged from the exhaust
次にこの排ガスの処理システムの具体的な処理プロセスについて順に説明する。
まず前プロセスにおいて、LNG焚きボイラ等の排ガス発生源10から排出される、窒素酸化物等の有害ガス成分を含んだ排ガスが、熱交換器11に導入される。熱交換器11には、海水ポンプ12によって供給される海水(例えば25℃)、及び、冷凍機40から循環されるエチレングリコール等の冷媒が導かれている。排ガス発生源10から導かれる排ガス(例えば55℃)は、熱交換器11を通過することにより上記海水や冷媒によって室温程度に冷却される。
Next, a specific treatment process of the exhaust gas treatment system will be described in order.
First, in the previous process, exhaust gas containing harmful gas components such as nitrogen oxides discharged from the exhaust
冷却された排ガスは、次に凝縮器(コンデンサ)13に導かれる。凝縮器13において、排ガスは当該凝縮器13に収容されている工業用水に導入される。これにより当該排ガスに含まれている水分、有害ガス成分、煤塵等が除去される。排ガスから除去された水分、有害ガス成分、煤塵等を含んだ液化水は、排水槽14に貯留された後、排水ポンプ15により排水処理装置50に導かれる。そして凝縮器13を通過した排ガスは、排ガスファン16によって脱水塔17へと導かれる。なお、凝縮器13における工業用水との熱交換により排ガスは室温程度から例えば5℃にまで冷却される。
The cooled exhaust gas is then led to a condenser (condenser) 13. In the
脱水塔17では、排ガスについて脱水(除湿)及び有害ガス成分の除去が行われる。なお、排ガス中の水分を脱水することで、後に行われる排ガス中の二酸化炭素の回収プロセスにおいて、二酸化炭素を効率よく回収することができる。 In the dehydration tower 17, the exhaust gas is dehydrated (dehumidified) and harmful gas components are removed. In addition, by dehydrating the moisture in the exhaust gas, carbon dioxide can be efficiently recovered in a subsequent process for recovering carbon dioxide in the exhaust gas.
脱水塔17において、排ガスは脱水塔17の下方側から導入される。脱水塔17に導入された排ガス(例えば5℃)は、脱水塔17内に満たされているDME(例えば、−90℃)に、バブリング方式により流通される。そしてDMEと熱交換することにより排ガスは冷却される。ここでこの温度において、排ガス中の水分や有害ガス成分については液化もしくは固化するが、二酸化炭素は凝固しない。このため、水分、二酸化窒素は液化または固化して排ガスから分離されるが、二酸化炭素は気体のまま排ガス中に残留することになる。なお、脱水塔17の上方に浮上してくる二酸化炭素を含んだ排ガスは、リバーシブル熱交換器23に導かれる。
In the dehydration tower 17, exhaust gas is introduced from the lower side of the dehydration tower 17. The exhaust gas (for example, 5 ° C.) introduced into the dehydration tower 17 is circulated to the DME (for example, −90 ° C.) filled in the dehydration tower 17 by a bubbling method. The exhaust gas is cooled by exchanging heat with DME. Here, at this temperature, moisture and harmful gas components in the exhaust gas are liquefied or solidified, but carbon dioxide is not solidified. For this reason, moisture and nitrogen dioxide are liquefied or solidified and separated from the exhaust gas, but carbon dioxide remains in the exhaust gas as a gas. The exhaust gas containing carbon dioxide floating above the dehydration tower 17 is guided to the
脱水塔17内のDMEは、DME冷却塔18から循環的に供給される。DMEはDME冷却塔18で冷却される。DME冷却塔18には、冷凍/熱交換器44において冷却された冷媒(液体窒素)が循環ポンプ19により循環されており、DMEは、前記冷媒との間の熱交換により冷却される。
The DME in the dehydration tower 17 is circulated from the
脱水塔17において排ガスが流通されたDMEは、固液分離装置28へと導かれる。なお、この段階では、DME及び水分及び有害ガス成分の固化物は、シャーベット状態(スラリー)になっている。固液分離装置28では、DMEと上記固化物とが分離される。固液分離装置28により分離された後のDMEは、これを再利用するために、DME分離塔20に導かれる。なお、DME分離塔20へと導かれるDME中には、水分及び有害ガス成分が幾分残留している。
The DME in which the exhaust gas is circulated in the dehydration tower 17 is guided to the solid-
脱水塔17からDME分離塔20に導かれたDMEは、ここで海水と間接的に熱交換されて昇温される(例えば5℃)。ここでこの温度では、水分及び有害ガス成分については液体または固体であるが、DMEは気体である。このため、DMEは気体となってDME分離塔20の上方に浮上し、これによりDMEは他の成分と分離される。DME分離塔20の上方に浮上してくるDMEは、DME分離塔20の上方から回収されてDME冷却塔18へと導かれた後、再び脱水塔17へと循環的に導かれる。このようにしてDMEは循環的に再利用されることとなる。このように冷却媒体としてのDMEが循環的に再利用されることで、本実施形態の排ガス処理システムは、系全体として冷却媒体が効率よく利用されて運用されることになる。一方、DME分離塔20内に残留した、液体または固体の水分及び有害ガス成分については排水処理装置50に導かれる。
The DME guided from the dehydration tower 17 to the
一方、脱水塔17からリバーシブル熱交換器23に導かれた排ガスは、ここで冷却された後、二酸化炭素分離装置30に導かれる。二酸化炭素分離装置30は、排ガス中に含まれている二酸化炭素を分離するとともに分離した二酸化炭素を液化して排出する。二酸化炭素分離装置30の詳細な構成及び機能については上述したものと同様である。
On the other hand, the exhaust gas led from the dehydration tower 17 to the
液化されて排出された二酸化炭素は、液化炭酸貯槽27に送られて貯留される。一方、二酸化炭素分離装置30において二酸化炭素が分離された後の排ガスは、リバーシブル熱交換器23に導入されて冷媒として用いられた後、熱交換器11に導かれる。排ガスは熱交換器11において再び冷媒として利用された後、煙突51から系外に大気放出される。ここでこの大気放出は、系内での排ガスの蓄積を緩和するためにその一部を系外に逃がすものである。従って放出される排ガス中に含まれる二酸化炭素の濃度は非常に低い。
The liquefied and discharged carbon dioxide is sent to the liquefied carbon
ところで、上述した冷凍/熱交換器44では、LNGの気化熱を利用して、熱交換器11に循環されるエチレングリコールや、DME冷却塔18、ドライアイスサブリメータ24などに循環される液体窒素等の冷媒を冷却している。例えば、LNGをガス燃料として用いている発電所において、LNGは例えば−150℃〜−165℃の液体の状態で輸送されてLNGタンク60等に貯留される。ここでLNGをガス燃料として使用する際には、大気や海水から気化熱を得て昇温させて気化するが、冷凍/熱交換器44は、この際の気化熱を利用してエチレングリコールや液体窒素等の冷媒を冷却している。つまり排ガスもしくは冷却媒体は、LNGをガス燃料として用いた場合に生じる気化熱を利用して冷却されている。なお、LNGの気化熱を利用して排ガスに含まれる二酸化炭素を固化・分離する技術については、例えば、特開平8−12314号公報等に記載されている。
By the way, in the refrigeration /
以上に説明したように、本実施形態の排ガス処理システムにあっては、LNG焚きボイラ等から排出される、窒素酸化物等の有害ガス成分を含んだ排ガスについて、当該排ガスに含まれる水分や有害ガス成分を効率よく除去することができる。また排ガスに含まれる二酸化炭素を効率よく回収することができる。 As described above, in the exhaust gas treatment system of the present embodiment, the exhaust gas containing harmful gas components such as nitrogen oxides discharged from an LNG fired boiler, etc. The gas component can be efficiently removed. In addition, carbon dioxide contained in the exhaust gas can be efficiently recovered.
なお、以上の説明では、排ガスからの除去対象となる有害ガス成分が、二酸化窒素である場合について説明したが、例えば、一酸化炭素、一酸化窒素等の他の窒素酸化物(NOX)、フッ化水素などのハロゲン化合物等、他の有害ガス成分についても、上記の冷却媒体を適切に選択することによって、本実施例と同様の仕組みを適用することができる。 In the above description, the case where the harmful gas component to be removed from the exhaust gas is nitrogen dioxide has been described. For example, other nitrogen oxides (NO X ) such as carbon monoxide and nitrogen monoxide, For other harmful gas components such as halogen compounds such as hydrogen fluoride, the same mechanism as in the present embodiment can be applied by appropriately selecting the above cooling medium.
また例えば、制御バルブ341〜344をそれぞれ電磁バルブとするとともに、各電磁バルブを制御するための制御ラインをコンピュータに接続し、コンピュータのハードウエアや当該ハードウエア上で動作する制御ソフトウエアにより上記電磁バルブを遠隔制御するようにしてもよい。また、上記各種センサの出力値に基づいて、上述したプロセスの全部又は一部を自動実行させるようにしてもよい。
Further, for example, the
以上の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。 The above description is intended to facilitate understanding of the present invention and is not intended to limit the present invention. It goes without saying that the present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.
10 排ガス発生源
11 熱交換器
13 凝縮器(コンデンサ)
14 排水槽
17 脱水塔
18 DME冷却塔
20 DME分離塔
22 成分分離塔
23 リバーシブル熱交換器
27 液化炭酸貯槽
28 固液分離装置
30 二酸化炭素分離装置
40 冷凍機
44 冷凍/熱交換器
50 排水処理装置
51 煙突
10
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Drain tank 17
Claims (9)
窒素酸化物及び硫黄酸化物を分離した後の前記排ガスを耐圧容器に流通させて前記二酸化炭素を冷却固化し、前記耐圧容器を密閉し、前記固化した二酸化炭素を昇温させて気化させ、前記二酸化炭素が気化することによる前記耐圧容器内部の圧力上昇により前記二酸化炭素を液化し、液化した前記二酸化炭素を前記耐圧容器の外に排出する第2の装置と、
を備えることを特徴とする排ガスの処理システム。 The exhaust gas is circulated through the cooling medium, and carbon dioxide is not solidified but cooled to a temperature at which nitrogen oxides and sulfur oxides are liquefied or solidified, thereby liquefying nitrogen oxides and sulfur oxides contained in the exhaust gas as harmful gas components. Or a first device for solidifying and separating from the exhaust gas;
The exhaust gas after separating nitrogen oxides and sulfur oxides is passed through a pressure vessel to cool and solidify the carbon dioxide, the pressure vessel is sealed, the solidified carbon dioxide is heated to vaporize, A second device for liquefying the carbon dioxide by an increase in pressure inside the pressure vessel due to vaporization of carbon dioxide, and discharging the liquefied carbon dioxide outside the pressure vessel;
An exhaust gas treatment system comprising:
前記第1の装置により前記排ガスから分離される前記有害ガス成分を、前記有害ガス成分に含まれる前記冷却媒体については気化させるが前記有害ガス成分については気化させない温度に昇温することにより前記有害ガス成分と前記冷却媒体とを分離する装置を含むこと、
を特徴とする排ガスの処理システム。 The exhaust gas treatment system according to claim 1,
The harmful gas component separated from the exhaust gas by the first device is vaporized with respect to the cooling medium contained in the harmful gas component, but is heated to a temperature at which the harmful gas component is not vaporized. Including a device for separating a gas component and the cooling medium;
An exhaust gas treatment system characterized by
前記第1の装置により前記排ガスから分離される前記有害ガス成分を、硫黄酸化物は気化させるが窒素酸化物は気化させない温度に昇温することにより前記有害ガス成分に含まれる硫黄酸化物と窒素酸化物とを分離する装置を含むこと、
を特徴とする排ガスの処理システム。 An exhaust gas treatment system according to claim 1 or 2,
The sulfur oxide and nitrogen contained in the harmful gas component are heated by raising the temperature of the harmful gas component separated from the exhaust gas by the first apparatus to a temperature at which sulfur oxide is vaporized but nitrogen oxide is not vaporized. Including a device for separating oxides;
An exhaust gas treatment system characterized by
窒素酸化物を分離した後の前記排ガスを耐圧容器に流通させて前記二酸化炭素を冷却固化し、前記耐圧容器を密閉し、前記固化した二酸化炭素を昇温させて気化させ、前記二酸化炭素が気化することによる前記耐圧容器内部の圧力上昇により前記二酸化炭素を液化し、液化した前記二酸化炭素を前記耐圧容器の外に排出する第2の装置と、
を備えることを特徴とする排ガスの処理システム。 The exhaust gas discharged from the LNG-fired boiler is circulated through the cooling medium, and the nitrogen oxide contained in the exhaust gas as a harmful gas component is liquefied by cooling to a temperature that does not solidify carbon dioxide but liquefies or solidifies nitrogen oxide. Or a first device for solidifying and separating from the exhaust gas;
The exhaust gas after separation of nitrogen oxides is circulated through a pressure vessel to cool and solidify the carbon dioxide, the pressure vessel is sealed, the solidified carbon dioxide is heated to vaporize, and the carbon dioxide is vaporized. A second device for liquefying the carbon dioxide by increasing the pressure inside the pressure-resistant container, and discharging the liquefied carbon dioxide outside the pressure-resistant container;
An exhaust gas treatment system comprising:
前記第1の装置により固化された前記窒素酸化物を固液分離装置に導くことにより、前記窒素酸化物と前記冷却媒体とを分離する装置を含むこと、
を特徴とする排ガスの処理システム。 The exhaust gas treatment system according to claim 4,
Including a device for separating the nitrogen oxide and the cooling medium by introducing the nitrogen oxide solidified by the first device to a solid-liquid separation device;
An exhaust gas treatment system characterized by
前記固液分離装置により分離された液体を、前記冷却媒体は気化させるが前記有害ガス成分は気化させない温度に昇温することにより前記冷却媒体を分離する装置を含むこと、
を特徴とする排ガスの処理システム。 The exhaust gas treatment system according to claim 5,
Including a device for separating the cooling medium by raising the temperature of the liquid separated by the solid-liquid separation device to a temperature at which the cooling medium is vaporized but the harmful gas components are not vaporized,
An exhaust gas treatment system characterized by
前記冷却媒体は、ジメチルエーテル、メタノール、エタノール、トルエン、エチルベンゼンのいずれかを含むこと、
を特徴とする排ガスの処理システム。 In the exhaust gas treatment system according to any one of claims 1 to 6,
The cooling medium includes any of dimethyl ether, methanol, ethanol, toluene, and ethylbenzene;
An exhaust gas treatment system characterized by
前記第2の装置による前記二酸化炭素の前記冷却固化は、前記二酸化炭素を含んだガスを、前記耐圧容器内に設けられ内部に冷媒が流通される冷媒流通管の外面に接触させることにより行われること、
を特徴とする排ガスの処理システム。 An exhaust gas treatment system according to any one of claims 1 to 7,
The cooling and solidification of the carbon dioxide by the second device is performed by bringing the gas containing carbon dioxide into contact with the outer surface of a refrigerant circulation pipe that is provided in the pressure-resistant container and in which refrigerant is circulated. about,
An exhaust gas treatment system characterized by
前記冷媒流通管は蛇行させて設けられていること、
を特徴とする排ガスの処理システム。
An exhaust gas treatment system according to any one of claims 1 to 8,
The refrigerant flow pipe is provided meandering;
An exhaust gas treatment system characterized by
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005056839A JP2005305419A (en) | 2004-03-26 | 2005-03-02 | Exhaust gas processing system |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004091853 | 2004-03-26 | ||
JP2005056839A JP2005305419A (en) | 2004-03-26 | 2005-03-02 | Exhaust gas processing system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005305419A true JP2005305419A (en) | 2005-11-04 |
Family
ID=35434787
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005056839A Pending JP2005305419A (en) | 2004-03-26 | 2005-03-02 | Exhaust gas processing system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005305419A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2541399A (en) * | 2015-08-17 | 2017-02-22 | Linde Ag | Electricity generating apparatus |
CN111744222A (en) * | 2020-06-23 | 2020-10-09 | 莫清翔 | Liquid ammonia evaporator for flue gas denitration |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60172334A (en) * | 1984-02-16 | 1985-09-05 | Michizo Yamano | Separation of substance contained in exhaust gas from said gas |
JPH0594237U (en) * | 1993-02-24 | 1993-12-24 | 財団法人電力中央研究所 | Solid carbon dioxide production equipment |
JP2000317302A (en) * | 1999-05-10 | 2000-11-21 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | Method for treating flue gas |
JP2004532170A (en) * | 2001-01-30 | 2004-10-21 | アルミン | Method and system for extracting carbon dioxide for its storage by reverse sublimation |
-
2005
- 2005-03-02 JP JP2005056839A patent/JP2005305419A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60172334A (en) * | 1984-02-16 | 1985-09-05 | Michizo Yamano | Separation of substance contained in exhaust gas from said gas |
JPH0594237U (en) * | 1993-02-24 | 1993-12-24 | 財団法人電力中央研究所 | Solid carbon dioxide production equipment |
JP2000317302A (en) * | 1999-05-10 | 2000-11-21 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | Method for treating flue gas |
JP2004532170A (en) * | 2001-01-30 | 2004-10-21 | アルミン | Method and system for extracting carbon dioxide for its storage by reverse sublimation |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2541399A (en) * | 2015-08-17 | 2017-02-22 | Linde Ag | Electricity generating apparatus |
CN111744222A (en) * | 2020-06-23 | 2020-10-09 | 莫清翔 | Liquid ammonia evaporator for flue gas denitration |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20070277674A1 (en) | Method And System Of Processing Exhaust Gas, And Method And Apparatus Of Separating Carbon Dioxide | |
US8544284B2 (en) | Method and apparatus for waste heat recovery and absorption gases used as working fluid therein | |
JP4971356B2 (en) | Method and system for collecting carbon dioxide from combustion gases | |
CN102639209B (en) | Collecting carbonic anhydride/revived structure and technology | |
JP5039651B2 (en) | Carbon dioxide recovery system in exhaust gas | |
CA2800191C (en) | Co2 capture system by chemical absorption | |
JP5636306B2 (en) | Control method for CO2 chemical absorption system | |
JP5725992B2 (en) | CO2 recovery equipment | |
JP4916138B2 (en) | Power generation system | |
Sutter et al. | A low-energy chilled ammonia process exploiting controlled solid formation for post-combustion CO 2 capture | |
KR101924533B1 (en) | Power generating and desalination composite plant | |
JP5762253B2 (en) | Control method for CO2 chemical absorption system | |
WO2012067101A1 (en) | Method and device for controlling system for chemically absorbing carbon dioxide | |
US10245527B2 (en) | Solid-liquid separation device | |
JP2005279641A (en) | Method and system for removing moisture and harmful gas component from exhaust gas | |
JP2005283094A (en) | Method and system for treating exhaust gas | |
JP2005279640A (en) | Method and system for treating exhaust gas | |
JP2005305419A (en) | Exhaust gas processing system | |
JP2007069059A (en) | Gas treatment method and system and carbon dioxide recovery method and system | |
JP2005306721A (en) | Method and apparatus for separating carbon dioxide | |
JP2007268445A (en) | Treatment method and system for exhaust gas | |
JP2007069057A (en) | Gas treatment method, gas treatment system, carbon dioxide recovery method and carbon dioxide recovery system | |
JP2007069058A (en) | Gas treatment method and system and carbon dioxide recovery method and system | |
JP5897142B2 (en) | Steam supply system and CO2 recovery equipment equipped with the same | |
WO2005082492A1 (en) | Method and system for removing moisture and harmful gas component from exhaust gas |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080229 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100726 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100803 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20101130 |