JP2007253104A - Gaseous carbon dioxide separator and gaseous carbon dioxide separation method - Google Patents

Gaseous carbon dioxide separator and gaseous carbon dioxide separation method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gaseous carbon dioxide separator capable of separating carbon dioxide from off-gases containing hydrogen and the carbon dioxide with high purity. <P>SOLUTION: The gaseous carbon dioxide separator is equipped with a means for bringing a gaseous mixture containing the carbon dioxide etc., into contact with an absorption liquid containing alkanol amine to make the carbon dioxide be absorbed in the absorption liquid, a means of transmitting the absorption liquid absorbing the carbon dioxide through a thin film of a hollow membrane to diffuse the carbon dioxide from the absorption liquid, a means for fractionating the carbon dioxide from the mixture composed of the absorption liquid diffusing the carbon dioxide and a means of bringing the gas failing to be absorbed in the first absorption liquid into contact with the second absorption liquid containing the alkanol amine to make the carbon dioxide be absorbed into the second absorption liquid, and a means for heating the second absorption liquid absorbing the carbon dioxide to diffuse the carbon dioxide from the second absorption liquid. The intra-system pressure from the downstream side of the hollow membrane in the diffusing means to the fractionating means is below the atmospheric pressure. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、二酸化炭素ガス分離装置及び二酸化炭素ガス分離方法に関するものである。   The present invention relates to a carbon dioxide gas separation device and a carbon dioxide gas separation method.

従来、石油精製プラントや石油化学プラント等における水素製造プロセスとして、スチームリフォーミングプロセス、部分酸化プロセス、オートサーマルリフォーマー等が知られている。これらのプロセスでは、通常、二酸化炭素ガスを始めとする酸性ガスが副生される。副生された酸性ガスは化学吸収プロセス、物理吸収プロセス又は直接酸化プロセス等により除去される。これらの酸性ガス除去プロセスによると、除去された二酸化炭素は高純度のものである。高純度の二酸化炭素は様々な化学物質の原料として工業的に有用である。   Conventionally, steam reforming processes, partial oxidation processes, autothermal reformers, and the like are known as hydrogen production processes in oil refining plants and petrochemical plants. In these processes, an acid gas such as carbon dioxide gas is usually produced as a by-product. The by-produced acid gas is removed by a chemical absorption process, a physical absorption process, a direct oxidation process, or the like. According to these acid gas removal processes, the carbon dioxide removed is of high purity. High purity carbon dioxide is industrially useful as a raw material for various chemical substances.

一方、近年では、副生酸性ガスを除去するプロセスとして、PSA(Pressure Swinging Adsorption)プロセスが採用されている(例えば非特許文献1参照)。PSAプロセスは、従来の化学吸収プロセスのようにアルカリ性廃液を排出しないこと、建設コストが比較的安価であること、並びに、石油精製プラントから排出される様々なオフガス中の水素ガスの回収も可能であること等の理由から、その需要が増大傾向にあり、現に水素製造にPSAプロセスを利用した多くのプラントが建設されている。ところが、そのようなPSAプロセスから排出されるオフガスは、二酸化炭素以外に水素を始めとするその他の軽質ガスも多く含んでおり、二酸化炭素の純度は、上述の従来の酸性ガス除去プロセスと比較すると低くなっている。そこで、PSAプロセスからのオフガスを化学物質の原料として用いるために、そのオフガスから二酸化炭素を高純度で分離し、かつ高い収率で回収する手段が要求されている。   On the other hand, in recent years, a PSA (Pressure Swinging Adsorption) process has been adopted as a process for removing by-product acid gas (see, for example, Non-Patent Document 1). The PSA process does not discharge alkaline waste liquid like the conventional chemical absorption process, the construction cost is relatively low, and the recovery of hydrogen gas in various off-gases discharged from oil refinery plants is possible. For some reason, the demand is increasing, and many plants using the PSA process for hydrogen production have been constructed. However, the off-gas discharged from such a PSA process contains a lot of other light gases such as hydrogen in addition to carbon dioxide, and the purity of carbon dioxide is higher than that of the conventional acid gas removal process described above. It is low. Therefore, in order to use the offgas from the PSA process as a raw material for the chemical substance, a means for separating carbon dioxide from the offgas with high purity and recovering it with a high yield is required.

ところで、石油精製プラントや石油化学プラントから排出される一般的なオフガスから二酸化炭素等の酸性ガスを分離する手段として、アルカノールアミンを含有する吸収液を利用した手段が知られている(例えば特許文献1参照)。この手段によると、吸収液に二酸化炭素を高選択的に吸収させた後、加熱により、その吸収液から二酸化炭素を放散させる。
特開平8−10565号公報 (社)石油学会編、「石油精製プロセス」、講談社、1998年5月20日、p324〜326
By the way, as means for separating acidic gas such as carbon dioxide from general off-gas discharged from petroleum refining plants and petrochemical plants, means using an alkanolamine-containing absorbing liquid is known (for example, patent document). 1). According to this means, after carbon dioxide is highly selectively absorbed by the absorbing liquid, the carbon dioxide is diffused from the absorbing liquid by heating.
JP-A-8-10565 (Japan) Petroleum Institute, “Oil Refinery Process”, Kodansha, May 20, 1998, p324-326

水素製造装置にPSAプロセスを応用した場合は、そのオフガスに水素が多く含まれているため、少なくとも水素及び二酸化炭素を含むオフガスから二酸化炭素を十分に高い純度で分離し、しかも高い収率で回収する必要がある。しかしながら、従来技術において、そのようなオフガスに含まれる二酸化炭素を分離する手段について十分に検討されたものはなかった。   When the PSA process is applied to a hydrogen production system, the off gas contains a large amount of hydrogen, so carbon dioxide is separated from the off gas containing at least hydrogen and carbon dioxide with a sufficiently high purity and recovered in a high yield. There is a need to. However, in the prior art, none of the means for separating carbon dioxide contained in such off-gas has been sufficiently studied.

さらに、上記特許文献1に記載されているような分離手段を、PSAプロセスからのオフガス処理に適用して、二酸化炭素を十分に高い純度で分離し、かつ高い収率で回収しようとすると、二酸化炭素を吸収液から放散させるための加熱に極めて高いエネルギーが必要となることが判明した。   Further, when the separation means as described in Patent Document 1 is applied to off-gas treatment from the PSA process to separate carbon dioxide with sufficiently high purity and to recover it with a high yield, a dioxide dioxide is obtained. It has been found that extremely high energy is required for heating to dissipate carbon from the absorbing solution.

そこで、本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、水素及び二酸化炭素を含むオフガスから、二酸化炭素を十分に高い純度で分離でき、かつ十分に高い収率で回収可能であり、それと同時に、二酸化炭素を分離するのに必要なエネルギーを十分に低減できる二酸化炭素ガス分離装置及び二酸化炭素ガス分離方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and can separate carbon dioxide from off-gas containing hydrogen and carbon dioxide with sufficiently high purity and can be recovered with sufficiently high yield. An object of the present invention is to provide a carbon dioxide gas separation device and a carbon dioxide gas separation method capable of sufficiently reducing energy required for separating carbon dioxide.

本発明は、水素及び二酸化炭素を含有する混合ガスから二酸化炭素を分離するための二酸化炭素ガス分離装置であって、アルカノールアミンを含有する第1の吸収液に混合ガスを接触させて、第1の吸収液に二酸化炭素を吸収させる第1吸収手段と、二酸化炭素を吸収した第1の吸収液を中空糸膜の膜壁に透過させて、第1の吸収液から二酸化炭素を放散させる第1放散手段と、二酸化炭素を放散した第1の吸収液及び上記二酸化炭素の混合物から上記二酸化炭素を分別する分別手段と、上述の混合ガスのうち、第1の吸収液に吸収されなかったガスを、アルカノールアミンを含有する第2の吸収液に接触させて、第2の吸収液に二酸化炭素を吸収させる第2吸収手段と、二酸化炭素を吸収した第2の吸収液を加熱して、前記第2の吸収液から二酸化炭素を放散させる第2放散手段とを備え、第1放散手段における中空糸膜の下流側から分別手段までの系内圧力が大気圧未満である二酸化炭素ガス分離装置を提供する。   The present invention is a carbon dioxide gas separation device for separating carbon dioxide from a mixed gas containing hydrogen and carbon dioxide, wherein the mixed gas is brought into contact with a first absorbent containing alkanolamine, and the first A first absorbing means for absorbing carbon dioxide in the first absorbing liquid, and a first absorbing liquid that has absorbed carbon dioxide permeated through the membrane wall of the hollow fiber membrane to dissipate carbon dioxide from the first absorbing liquid. A gas that has not been absorbed by the first absorbing liquid among the above-mentioned mixed gas, and a separating means that separates the carbon dioxide from the mixture of the first absorbing liquid that diffuses carbon dioxide and the carbon dioxide. Contacting the second absorption liquid containing alkanolamine, heating the second absorption liquid that absorbs carbon dioxide in the second absorption liquid, and heating the second absorption liquid that has absorbed carbon dioxide, 2 absorption liquids And a second dissipating means for dissipating carbon dioxide, system pressure from the downstream side of the hollow fiber membranes in the first dissipating means until separation means provides a carbon dioxide gas separation unit is less than atmospheric pressure.

また、本発明は、水素及び二酸化炭素を含有する混合ガスから二酸化炭素を分離するための二酸化炭素ガス分離方法であって、アルカノールアミンを含有する第1の吸収液に混合ガスを接触させて、第1の吸収液に二酸化炭素を吸収させる第1吸収工程と、二酸化炭素を吸収した第1の吸収液を、下流側の系内圧力が大気圧未満に調整されている中空糸膜の膜壁に透過させて、第1の吸収液から二酸化炭素を放散させる第1放散工程と、大気圧未満の圧力下、二酸化炭素を放散した第1の吸収液及び上記二酸化炭素の混合物から上記二酸化炭素を分別する分別工程と、上述の混合ガスのうち、第1の吸収液に吸収されなかったガスを、アルカノールアミンを含有する第2の吸収液に接触させて、第2の吸収液に二酸化炭素を吸収させる第2吸収工程と、二酸化炭素を吸収した第2の吸収液を加熱して、前記第2の吸収液から二酸化炭素を放散させる第2放散工程とを有する二酸化炭素ガス分離方法を提供する。   Further, the present invention is a carbon dioxide gas separation method for separating carbon dioxide from a mixed gas containing hydrogen and carbon dioxide, wherein the mixed gas is brought into contact with the first absorbent containing alkanolamine, The membrane wall of the hollow fiber membrane in which the first absorption step in which carbon dioxide is absorbed by the first absorbent and the first absorbent that has absorbed carbon dioxide are adjusted so that the downstream system pressure is less than atmospheric pressure. And the carbon dioxide from the mixture of the first absorbent and the carbon dioxide that diffused carbon dioxide under a pressure lower than atmospheric pressure. Separation step for fractionation, and of the mixed gas described above, the gas that has not been absorbed by the first absorbent is brought into contact with the second absorbent containing alkanolamine, and carbon dioxide is added to the second absorbent. Second suction to absorb A step, by heating the second absorbent that has absorbed carbon dioxide, to provide a carbon dioxide gas separation process and a second stripping step of dissipating carbon dioxide from the second absorption liquid.

本発明においては、まず、アルカノールアミンを含有する第1の吸収液に、水素及び二酸化炭素を含有する混合ガスを接触させて、その吸収液に二酸化炭素を吸収する。二酸化炭素を吸収した第1の吸収液は、次に中空糸膜の膜壁を透過することによって、二酸化炭素を放散する。第1の吸収液が中空糸膜の膜壁を透過する際、中空糸膜において圧力損失が発生するため、中空糸膜の上流側よりも下流側の方の系内圧力が低くなる。更に、中空糸膜の下流側の系内圧力を大気圧未満に減圧することによって、二酸化炭素を第1の吸収液から十分に放散することができる。続いて、放散された二酸化炭素及び第1の吸収液は、大気圧未満に減圧した系内で気液に分別される。   In the present invention, first, a mixed gas containing hydrogen and carbon dioxide is brought into contact with the first absorbing liquid containing alkanolamine, and carbon dioxide is absorbed into the absorbing liquid. The first absorbent that has absorbed carbon dioxide then permeates the membrane wall of the hollow fiber membrane, thereby releasing carbon dioxide. When the first absorbing liquid permeates the membrane wall of the hollow fiber membrane, pressure loss occurs in the hollow fiber membrane, so that the system pressure on the downstream side is lower than the upstream side of the hollow fiber membrane. Further, by reducing the system pressure downstream of the hollow fiber membrane to less than atmospheric pressure, carbon dioxide can be sufficiently dissipated from the first absorbent. Subsequently, the released carbon dioxide and the first absorption liquid are separated into gas and liquid in a system whose pressure is reduced to less than atmospheric pressure.

上述のような従来の副生酸性ガスの化学吸収プロセスでは、二酸化炭素等の酸性ガスを吸収したアミン系などの吸収液が、リボイラーを備えた再生塔において加熱されることによって、その吸収液から酸性ガスが放散・分別される。この場合、加熱により吸収液が変性・劣化し、酸性ガス吸収能が低下するため、変性・劣化した吸収液を系外に排出すると共に、新たな吸収液を系内に導入する必要がある。また、劣化した吸収液が系内に残存すると、酸性ガスの吸収効率が低下するだけでなく、スラッジの発生など系内の配管機器の腐食要因物質にもなる。したがって、配管機器の腐食を抑制するために配管機器の材質のグレードを上げる必要もある。水素製造装置にPSAプロセスを導入する大きな理由の一つとして、アルカリ性廃液排出の低減が挙げられることから、PSAプロセスのオフガスを直接、従来の化学吸収プロセスで処理することは、PSAプロセスの利点を滅却することに繋がる。また、PSAオフガスを処理する装置は、上述の副生酸性ガスの化学吸収プロセスと比較すると、概して、そのスループット(処理量)が大幅に増加する。そのため、吸収液の系外への排出に伴う環境への影響、新たに導入する吸収液量の増大、配管機器の材質グレードを上げることに伴う設備投資の増大、配管機器が腐食した場合のメンテナンスコストの増大などを考慮すると、従来の化学吸収プロセスをそのままPSAプロセスのオフガス処理装置として適用することは、現実的ではない。   In the conventional chemical absorption process of by-product acidic gas as described above, an amine-based absorption liquid that has absorbed an acidic gas such as carbon dioxide is heated in a regeneration tower equipped with a reboiler, so that the absorption liquid Acid gas is released and separated. In this case, since the absorbing solution is denatured and deteriorated by heating and the acid gas absorption ability is lowered, it is necessary to discharge the denatured and deteriorated absorbing solution out of the system and introduce a new absorbing solution into the system. Further, when the deteriorated absorbing liquid remains in the system, not only the absorption efficiency of the acid gas is lowered, but also a corrosion factor of piping equipment in the system such as generation of sludge. Therefore, in order to suppress corrosion of the piping equipment, it is necessary to improve the grade of the material of the piping equipment. One of the major reasons for introducing the PSA process into the hydrogen production equipment is the reduction of alkaline waste liquid discharge. Therefore, treating the off-gas of the PSA process directly with the conventional chemical absorption process has the advantage of the PSA process. It leads to destruction. In addition, the PSA off-gas processing apparatus generally has a significant increase in throughput (throughput) as compared with the above-mentioned chemical absorption process of by-product acid gas. As a result, the environmental impact associated with the discharge of the absorbent to the outside of the system, the increase in the amount of absorbent to be newly introduced, the increase in capital investment associated with upgrading the material quality of the piping equipment, and maintenance when the piping equipment is corroded In consideration of an increase in cost and the like, it is not practical to apply a conventional chemical absorption process as it is as an off-gas treatment apparatus of a PSA process.

本発明では、二酸化炭素を吸収した第1の吸収液を中空糸膜の膜壁に透過させると共に、中空糸膜の下流側を大気圧未満の圧力に減圧することによって、第1の吸収液からの二酸化炭素の放散処理と、第1の吸収液と二酸化炭素との分別処理とを分離している。これにより、吸収液を加熱しなくても、二酸化炭素を放散・分別することができる。中空糸膜の下流側を大気圧未満の圧力に減圧することによって、吸収液から二酸化炭素を十分に放散できる要因は現在のところ詳細には明らかにされていない。しかしながら、本発明者らは、中空糸膜の微細構造(例えば細孔径)や、大気圧未満への減圧に伴う二酸化炭素と吸収液との間の吸収平衡の変化などに、その要因があると考えている。ただし要因はこれに限定されない。   In the present invention, the first absorbent that has absorbed carbon dioxide is allowed to pass through the membrane wall of the hollow fiber membrane, and the downstream side of the hollow fiber membrane is depressurized to a pressure lower than atmospheric pressure, thereby reducing the first absorbent. The carbon dioxide emission treatment and the first absorption liquid and carbon dioxide fractionation treatment are separated. Thereby, even if it does not heat an absorption liquid, a carbon dioxide can be diffused and fractionated. The factor that can sufficiently dissipate carbon dioxide from the absorbent by reducing the pressure downstream of the hollow fiber membrane to a pressure lower than atmospheric pressure has not been clarified in detail at present. However, the present inventors consider that there are such factors as the fine structure of the hollow fiber membrane (for example, the pore diameter) and the change in the absorption equilibrium between carbon dioxide and the absorbent due to the decompression to less than atmospheric pressure. thinking. However, the factor is not limited to this.

また、混合ガスから第1の吸収液に吸収されなかったガス(以下、「未吸収ガス」という。)中には、まだ二酸化炭素が多少残存している。これは、混合ガスを接触させる第1の吸収液中に、放散されなかった二酸化炭素が残存し、第1の吸収液の二酸化炭素吸収能が、二酸化炭素を含有しない場合と比較して、低下することに起因すると考えられる。この未吸収ガスをそのまま排ガスとして処理すると、二酸化炭素の収率が不十分となる。そこで、未吸収ガスを、アルカノールアミンを含有する第2の吸収液に接触させて、未吸収ガス中に存在していた二酸化炭素を第2の吸収液に吸収させ、更に二酸化炭素を吸収した第2の吸収液から、加熱条件下で二酸化炭素を放散させる。これによって、第1の吸収液が吸収できなかった二酸化炭素を更に回収することができる。その結果、本発明では、混合ガスからの二酸化炭素の収率を十分に高めることが可能となる。   Further, some carbon dioxide still remains in the gas that has not been absorbed by the first absorbent from the mixed gas (hereinafter referred to as “unabsorbed gas”). This is because carbon dioxide that has not been dissipated remains in the first absorption liquid in contact with the mixed gas, and the carbon dioxide absorption capacity of the first absorption liquid is lower than when no carbon dioxide is contained. It is thought to be caused by If this unabsorbed gas is treated as an exhaust gas as it is, the yield of carbon dioxide becomes insufficient. Then, the unabsorbed gas is brought into contact with the second absorbing liquid containing alkanolamine, the carbon dioxide existing in the unabsorbed gas is absorbed into the second absorbing liquid, and the carbon dioxide is further absorbed. Carbon dioxide is diffused from the absorbing solution 2 under heating conditions. Thereby, the carbon dioxide which the 1st absorption liquid could not absorb can be further collected. As a result, in the present invention, the yield of carbon dioxide from the mixed gas can be sufficiently increased.

二酸化炭素を吸収した吸収液からの、上述の中空糸膜を通過させることによる二酸化炭素の放散と、吸収液の加熱による二酸化炭素の放散とを比較すると、概して、吸収液を加熱した方が二酸化炭素をより多く放散し、二酸化炭素を高収率で回収することができる。一方で、エネルギー使用量は、概して、中空糸膜を通過させる方が、吸収液の加熱よりも低減することができる。したがって、混合ガス中の二酸化炭素を多く含まない未吸収ガスの処理に、吸収液を用いた吸収及び加熱による放散を採用することにより、二酸化炭素回収率を維持したまま、エネルギーの使用量は低く抑えることができる。   Comparing the emission of carbon dioxide from the absorption liquid that has absorbed carbon dioxide through the hollow fiber membrane described above with the emission of carbon dioxide due to heating of the absorption liquid, in general, it is more More carbon can be released and carbon dioxide can be recovered in high yield. On the other hand, the amount of energy used can generally be reduced by passing through the hollow fiber membrane than by heating the absorbent. Therefore, the amount of energy used is low while maintaining the carbon dioxide recovery rate by adopting absorption using absorption liquid and dissipation by heating in the treatment of unabsorbed gas that does not contain much carbon dioxide in the mixed gas. Can be suppressed.

また、本発明によると、第1吸収工程で大部分の二酸化炭素を第1の吸収液に吸収し、その第1の吸収液を加熱する必要がないため、吸収液の加熱による変性や劣化が極めて生じ難く、第1の吸収液を系外に排出したり、新たな吸収液を系内に導入したりする必要はほとんどない。さらには、第1の吸収液の劣化が十分に抑制されるので、配管機器の腐食が発生し難くなる。その結果、配管機器の腐食に伴うメンテナンスを行う機会が減少し、しかも配管機器の材質を高級なものにする必要もないため、設備投資が少なくてすむ。したがって、スループットが大きいPSAプロセスにおけるオフガス中の二酸化炭素を分離する用途にも十分適している。   In addition, according to the present invention, most of the carbon dioxide is absorbed in the first absorption liquid in the first absorption step, and it is not necessary to heat the first absorption liquid. It is extremely difficult to occur, and there is almost no need to discharge the first absorbing liquid out of the system or introduce a new absorbing liquid into the system. Furthermore, since deterioration of the first absorbent is sufficiently suppressed, corrosion of the piping equipment is difficult to occur. As a result, the opportunity for maintenance associated with corrosion of the piping equipment is reduced, and it is not necessary to make the material of the piping equipment high-grade, so that the capital investment can be reduced. Therefore, it is well suited for use in separating off carbon dioxide in off-gas in a PSA process having a high throughput.

本発明によれば、水素及び二酸化炭素を含むオフガスから、二酸化炭素を十分に高い純度で分離でき、かつ十分に高い収率で回収可能であり、それと同時に、二酸化炭素を分離するのに必要なエネルギーを十分に低減できる二酸化炭素ガス分離装置及び二酸化炭素ガス分離方法を提供することができる。   According to the present invention, carbon dioxide can be separated from off gas containing hydrogen and carbon dioxide with sufficiently high purity and can be recovered with sufficiently high yield, and at the same time, it is necessary for separating carbon dioxide. A carbon dioxide gas separation device and a carbon dioxide gas separation method capable of sufficiently reducing energy can be provided.

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.

図1は、本発明の好適な実施形態に係る二酸化炭素ガス分離装置を示すフロー図である。本実施形態に係る二酸化炭素ガス分離装置100は、アルカノールアミンを含有する第1の吸収液に、水素及び二酸化炭素を含有する混合ガスを接触させて、その第1の吸収液に二酸化炭素を吸収させる第1吸収手段であるCO吸収塔10と、二酸化炭素を吸収した第1の吸収液を中空糸膜の膜壁に透過させて、第1の吸収液から二酸化炭素を放散させる第1放散手段である膜ユニット20と、放散した二酸化炭素及び第1の吸収液の混合物から二酸化炭素を分別する分別手段である減圧槽30と、混合ガスのうち、第1の吸収液に吸収されなかったガス(以下、「未吸収ガス」という。)を、アルカノールアミンを含有する第2の吸収液に接触させて、その第2の吸収液に二酸化炭素を吸収させる第2吸収手段であるCO吸収塔50と、二酸化炭素を吸収した第2の吸収液を加熱して、第2の吸収液から二酸化炭素を放散させる第2放散手段である放散塔60とを備える。 FIG. 1 is a flowchart showing a carbon dioxide gas separation device according to a preferred embodiment of the present invention. The carbon dioxide gas separation device 100 according to the present embodiment makes a mixed gas containing hydrogen and carbon dioxide contact a first absorbing liquid containing alkanolamine, and absorbs carbon dioxide in the first absorbing liquid. A CO 2 absorption tower 10 which is a first absorption means to be allowed to pass through and a first absorption liquid which absorbs carbon dioxide through the membrane wall of the hollow fiber membrane to dissipate carbon dioxide from the first absorption liquid. Among the mixed gas, the membrane unit 20 which is a means, the decompression tank 30 which is a separation means for separating carbon dioxide from the mixture of the diffused carbon dioxide and the first absorption liquid, and the mixed gas were not absorbed by the first absorption liquid. CO 2 absorption, which is a second absorption means for bringing a gas (hereinafter referred to as “unabsorbed gas”) into contact with a second absorption liquid containing alkanolamine and causing the second absorption liquid to absorb carbon dioxide. Tower 50 Comprises heating the second absorbent that has absorbed carbon dioxide, and a stripping column 60 which is the second dissipating means for dissipating carbon dioxide from the second absorption liquid.

CO吸収塔10は、従来のガス吸収塔と同様の、1又は2以上の棚段12を備える棚段塔であり、その下部側面には、混合ガスの供給ラインL1が接続されている。水素及び二酸化炭素を含有する混合ガスは、その供給ラインL1からCO吸収塔10に供給される。水素及び二酸化炭素を含有する混合ガスには、それらのガス成分以外のガス成分が含まれていてもよい。その混合ガスが水素製造装置のPSAプロセスから排出されるオフガスである場合、二酸化炭素及び水素以外の主なガス成分として、通常メタン及び一酸化炭素が含まれている。 The CO 2 absorption tower 10 is a plate tower including one or two or more plate 12 similar to the conventional gas absorption tower, and a mixed gas supply line L1 is connected to a lower side surface thereof. The mixed gas containing hydrogen and carbon dioxide is supplied to the CO 2 absorption tower 10 from the supply line L1. Gas mixture other than those gas components may be contained in the mixed gas containing hydrogen and carbon dioxide. When the mixed gas is off-gas discharged from the PSA process of the hydrogen production apparatus, methane and carbon monoxide are usually included as main gas components other than carbon dioxide and hydrogen.

CO吸収塔10の上部側面には、後に詳述する減圧槽30の底部から流出した第1の吸収液であるリーン吸収液(以下、「第1リーン吸収液」という。)を供給するためのリーン吸収液供給ラインL10が接続されている。第1リーン吸収液は、モノエタノールアミン(MEA)、ジエタノールアミン(DEA)、ジイソプロパノールアミン(DIPA)及び/又はメチルジエタノールアミン(MDEA)に代表されるアルカノールアミンを含有する吸収液である。この第1リーン吸収液では、アルカノールアミンが水で希釈されている。第1リーン吸収液中のアルカノールアミンの濃度は特に限定されないが、12〜60質量%であると好ましい。アルカノールアミンの濃度が12質量%未満では、吸収液の系内循環量当たりの二酸化炭素吸収量が少なく、大量の循環量を要する傾向にある。アルカノールアミンの濃度が60質量%を超えると、吸収液の粘度が高くなり、後述する中空糸膜を透過する際の流動抵抗が増大する。そのため、中空糸膜の内外での圧力差を大きくするか、あるいは、中空糸膜の膜面積を増やす必要がある。 The upper side surface of the CO 2 absorption tower 10 is supplied with a lean absorbent (hereinafter referred to as “first lean absorbent”) that is a first absorbent that has flowed out from the bottom of the decompression tank 30 described in detail later. The lean absorbent supply line L10 is connected. The first lean absorbent is an absorbent containing an alkanolamine typified by monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), diisopropanolamine (DIPA) and / or methyldiethanolamine (MDEA). In the first lean absorbent, alkanolamine is diluted with water. Although the density | concentration of the alkanolamine in a 1st lean absorption liquid is not specifically limited, It is preferable in it being 12-60 mass%. When the concentration of alkanolamine is less than 12% by mass, the amount of carbon dioxide absorbed per system circulation amount of the absorbing liquid is small, and a large amount of circulation tends to be required. When the concentration of alkanolamine exceeds 60% by mass, the viscosity of the absorbing solution increases, and the flow resistance when penetrating through a hollow fiber membrane described later increases. Therefore, it is necessary to increase the pressure difference between the inside and outside of the hollow fiber membrane or increase the membrane area of the hollow fiber membrane.

なお、本明細書では、理解を容易にするために、必要に応じて、二酸化炭素の含まれていない、あるいは二酸化炭素をほとんど含んでいない吸収液を「リーン吸収液」、二酸化炭素を多量に吸収した吸収液を「リッチ吸収液」と称する。   In this specification, in order to facilitate understanding, if necessary, an absorption liquid that does not contain carbon dioxide or contains almost no carbon dioxide is referred to as a “lean absorption liquid”, and a large amount of carbon dioxide is contained. The absorbed liquid that has been absorbed is referred to as a “rich absorbent liquid”.

CO吸収塔10の下部から供給された混合ガスは、塔内で、上側から落下してくる第1リーン吸収液と接触し、その中の二酸化炭素が選択的に第1リーン吸収液に吸収される。この際、CO吸収塔10は棚段12を備えているため、第1リーン吸収液は混合ガスと効率よく接触でき、混合ガス中の二酸化炭素を十分に捕捉、吸収できる。棚段12の段数は特に限定されず、所望の二酸化炭素の第1リーン吸収液への吸収効率、及び混合ガスのCO吸収塔10への供給量などに基づき適宜決定すればよい。 The mixed gas supplied from the lower part of the CO 2 absorption tower 10 comes into contact with the first lean absorbing liquid falling from the upper side in the tower, and carbon dioxide therein is selectively absorbed by the first lean absorbing liquid. Is done. At this time, since the CO 2 absorption tower 10 includes the shelf 12, the first lean absorbent can efficiently contact the mixed gas, and can sufficiently capture and absorb carbon dioxide in the mixed gas. The number of shelves 12 is not particularly limited, and may be determined as appropriate based on the absorption efficiency of the desired carbon dioxide into the first lean absorbent, the supply amount of the mixed gas to the CO 2 absorber 10, and the like.

混合ガスから第1リーン吸収液に吸収されなかった未吸収ガスは、CO吸収塔10頂部に接続されている塔頂ガスラインL12を経由して、CO吸収塔50に供給される。この未吸収ガス中には混合ガスに含まれていた水素、メタン及び一酸化炭素の大部分、第1リーン吸収液に吸収されなかった少量の二酸化炭素、並びに揮発した少量の水が含まれる。一方、混合ガス中の二酸化炭素を選択的に吸収した第1の吸収液である第1リッチ吸収液は、CO吸収塔10の底部に接続されたリッチ吸収液流出ラインL2から流出する。この第1リッチ吸収液に吸収されたガス成分は、そのほとんどが二酸化炭素であるが、僅かながらにメタン、水素及び一酸化炭素が含まれている場合もある。 The unabsorbed gas that has not been absorbed by the first lean absorbent from the mixed gas is supplied to the CO 2 absorption tower 50 via the tower top gas line L12 connected to the CO 2 absorption tower 10 top. This unabsorbed gas contains most of hydrogen, methane and carbon monoxide contained in the mixed gas, a small amount of carbon dioxide not absorbed by the first lean absorbent, and a small amount of volatilized water. On the other hand, the first rich absorbent that is the first absorbent that has selectively absorbed carbon dioxide in the mixed gas flows out from the rich absorbent outflow line L < b > 2 connected to the bottom of the CO 2 absorber 10. Most of the gas components absorbed in the first rich absorption liquid are carbon dioxide, but there are cases where methane, hydrogen, and carbon monoxide are included slightly.

CO吸収塔10における、第1リーン吸収液の供給量は、回収しようとする二酸化炭素に対するアルカノールアミン供給量の割合(kgmol−アミン/kgmol−CO)で、25〜100kgmol/kgmolであると好ましい。この割合が上記下限値を下回ると、二酸化炭素の回収率が低下する傾向にあり、上記上限値を上回ると、中空糸膜における膜透過液量が多くなり、二酸化炭素を放散するために必要な膜面積が増大する傾向にある。 In the CO 2 absorber 10, the supply amount of the first lean absorbing fluid at the rate of alkanolamine supplied amount to carbon dioxide to be recovered (Kgmol- amine / kgmol-CO 2), When it is 25~100kgmol / kgmol preferable. When this ratio is below the lower limit, the carbon dioxide recovery rate tends to decrease. When the ratio is higher than the upper limit, the amount of membrane permeate in the hollow fiber membrane increases and is necessary for dissipating carbon dioxide. The membrane area tends to increase.

CO吸収塔10の底部温度は25〜35℃であると好ましく、底部圧力は1.8〜10atmであると好ましい。底部温度及び圧力が上記上限値よりも高くなると、二酸化炭素の吸収効率が低下すると共に、水分の蒸発が増大するため不経済となる傾向にある。底部温度及び圧力が上記下限値未満であると、二酸化炭素の吸収効率は向上するものの、後段の二酸化炭素の放散段階における気液平衡の観点、及び液粘度の上昇に伴う膜透過量の低下の観点から好ましくない。底部温度は熱交換器T1により調整され、底部圧力は、混合ガスの供給ラインL1の前段に設置されているガスコンプレッサー(図示せず。)により調整される。 The bottom temperature of the CO 2 absorption tower 10 is preferably 25 to 35 ° C., and the bottom pressure is preferably 1.8 to 10 atm. If the bottom temperature and pressure are higher than the above upper limit values, the carbon dioxide absorption efficiency decreases, and the evaporation of moisture increases, which tends to be uneconomical. When the bottom temperature and pressure are less than the above lower limits, the carbon dioxide absorption efficiency is improved, but the viewpoint of gas-liquid equilibrium in the subsequent stage of carbon dioxide emission and the decrease in membrane permeation due to the increase in liquid viscosity. It is not preferable from the viewpoint. The bottom temperature is adjusted by the heat exchanger T1, and the bottom pressure is adjusted by a gas compressor (not shown) installed in the front stage of the mixed gas supply line L1.

CO吸収塔10から流出した第1リッチ吸収液は、好ましくはCO吸収塔10底部の液面高さに応じて弁開度を制御されるバルブV1を経由して、後に詳述する循環槽40底部から流出する第1リッチ吸収液と合流してラインL3を流通する。次いで、ラインL3から膜ユニット20の底部に接続した膜ユニット供給ラインL4を通過して、膜ユニット20に供給される。 The first rich absorption liquid flowing out from the CO 2 absorption tower 10 is preferably circulated in detail later through a valve V1 whose valve opening is controlled in accordance with the liquid level at the bottom of the CO 2 absorption tower 10. The first rich absorption liquid flowing out from the bottom of the tank 40 joins and flows through the line L3. Next, the membrane L is supplied to the membrane unit 20 through the membrane unit supply line L4 connected to the bottom of the membrane unit 20 from the line L3.

膜ユニット20は、耐圧槽内に1又は2以上の中空糸膜モジュール22を設けてなるものである。中空糸膜モジュール22は、公知の中空糸膜モジュールと同様の態様を有していてもよい。例えば、この中空糸膜モジュール22は、円筒状に束ねられた複数の中空糸膜を、その円筒状の外径よりも僅かに大きな内径を有する両端開口円筒状の耐圧容器内に収容して形成されている。中空糸膜の膜壁の内径側から外径側に確実に第1の吸収液を透過させるために、中空糸膜の束は、その両端における中空糸の内径側以外の部分で閉塞されている。また、この中空糸膜モジュール22は、中空糸膜の軸方向を鉛直方向とほぼ合致させた状態で耐圧槽内に設置されている。中空糸膜モジュール22が複数設置されている場合、それら中空糸膜モジュール22は吸収液の流れに対し並列に接続されていてもよく、直列に接続されていてもよい。中空糸膜モジュール22は、中空糸膜における圧力損失を考慮すると、処理量を増大させる観点から、吸収液の流れに対して並列に設置される方が好ましい。   The membrane unit 20 includes one or two or more hollow fiber membrane modules 22 in a pressure vessel. The hollow fiber membrane module 22 may have the same mode as a known hollow fiber membrane module. For example, the hollow fiber membrane module 22 is formed by accommodating a plurality of hollow fiber membranes bundled in a cylindrical shape in a cylindrical pressure-resistant container having both ends opened and having an inner diameter slightly larger than the cylindrical outer diameter. Has been. In order to allow the first absorbent to permeate reliably from the inner diameter side to the outer diameter side of the membrane wall of the hollow fiber membrane, the bundle of hollow fiber membranes is blocked by portions other than the inner diameter side of the hollow fiber at both ends thereof. . Further, the hollow fiber membrane module 22 is installed in the pressure resistant tank in a state where the axial direction of the hollow fiber membrane is substantially matched with the vertical direction. When a plurality of the hollow fiber membrane modules 22 are installed, the hollow fiber membrane modules 22 may be connected in parallel to the flow of the absorbing liquid, or may be connected in series. In consideration of pressure loss in the hollow fiber membrane, the hollow fiber membrane module 22 is preferably installed in parallel with the flow of the absorbent from the viewpoint of increasing the throughput.

中空糸膜の材質は、プロセス条件における高い耐熱性、耐薬品性などの物理的・化学的特性を備えること、第1の吸収液が膜壁を透過できるように、多孔質又は繊維状であって膜壁に細孔を有すること、並びに、透過した第1の吸収液から二酸化炭素が有効に放散できること、を同時に満足するものであれば特に限定されない。公知の中空糸膜の材質としては、例えば、アルミナ、窒化ケイ素、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン及びポリエチレンが挙げられる。これらのなかでは、第1の吸収液から二酸化炭素がより効率的に放散されることから、アルミナ、ポリエーテルスルホン又はポリエチレンが好ましい。   The material of the hollow fiber membrane must have physical and chemical characteristics such as high heat resistance and chemical resistance under process conditions, and can be porous or fibrous so that the first absorbent can permeate the membrane wall. Thus, there is no particular limitation as long as the film wall has pores and carbon dioxide can be effectively dissipated from the permeated first absorption liquid. Examples of known hollow fiber membrane materials include alumina, silicon nitride, polyethersulfone, polysulfone, and polyethylene. Of these, alumina, polyethersulfone, or polyethylene is preferred because carbon dioxide is more efficiently dissipated from the first absorbent.

中空糸膜の内径は0.5mm〜10mmであると好ましい。内径が上記下限値を下回ると送液の圧力損失が大きくなる傾向にある。また内径が上記上限値を下回ると中空糸膜モジュールの体積が大きくなり過ぎる傾向にある。   The inner diameter of the hollow fiber membrane is preferably 0.5 mm to 10 mm. When the inner diameter falls below the lower limit, the pressure loss of the liquid feeding tends to increase. On the other hand, when the inner diameter is less than the upper limit, the volume of the hollow fiber membrane module tends to be too large.

中空糸膜の膜厚は0.2mm〜2mmであると好ましい。膜厚が上記下限値を下回ると耐圧性に劣る傾向にある。また膜厚が上記上限値を上回ると液透過性に劣る傾向にある。   The film thickness of the hollow fiber membrane is preferably 0.2 mm to 2 mm. When the film thickness is below the lower limit, the pressure resistance tends to be inferior. Moreover, when the film thickness exceeds the above upper limit, the liquid permeability tends to be inferior.

中空糸膜における細孔径は0.01μm〜1μmであると好ましい。細孔径が上記下限値を下回ると液透過性に劣る傾向にある。また細孔径が上記上限値を下回ると液透過量の増大に伴い二酸化炭素の放散量が低下する傾向にある。   The pore diameter in the hollow fiber membrane is preferably 0.01 μm to 1 μm. If the pore diameter is below the lower limit, the liquid permeability tends to be poor. On the other hand, when the pore diameter is less than the above upper limit value, the amount of carbon dioxide diffused tends to decrease as the liquid permeation amount increases.

中空糸膜の長さ、1個の中空糸膜モジュール22における中空糸膜の本数、及び膜ユニット20における中空糸膜モジュール22の個数は、膜ユニット20に供給される第1リッチ吸収液量及びプロセス条件などに基づいて適宜決定すればよい。   The length of the hollow fiber membrane, the number of hollow fiber membranes in one hollow fiber membrane module 22, and the number of hollow fiber membrane modules 22 in the membrane unit 20 are the amount of the first rich absorption liquid supplied to the membrane unit 20 and What is necessary is just to determine suitably based on process conditions.

膜ユニット20にその底部から供給された第1リッチ吸収液は、中空糸膜の下側開口部から、その内径側空間に流入し上方に向かって流動する。中空糸膜の内径側空間を流動する間、第1リッチ吸収液は、徐々に中空糸膜の膜壁の内径側から外径側に透過し、それと同時に二酸化炭素を放散する。第1リッチ吸収液が中空糸膜の膜壁を透過する際には、圧力損失が生じるため、中空糸膜において上流側である内径側空間の方が下流側である外径側空間よりも高い圧力を有している。   The 1st rich absorption liquid supplied to the membrane unit 20 from the bottom part flows into the inner diameter side space from the lower opening part of the hollow fiber membrane, and flows upward. While flowing in the inner diameter side space of the hollow fiber membrane, the first rich absorbent gradually permeates from the inner diameter side to the outer diameter side of the membrane wall of the hollow fiber membrane, and simultaneously dissipates carbon dioxide. When the first rich absorption liquid permeates the membrane wall of the hollow fiber membrane, pressure loss occurs, and therefore the inner diameter side space on the upstream side in the hollow fiber membrane is higher than the outer diameter side space on the downstream side. Has pressure.

中空糸膜の外径側空間は、後述する真空コンプレッサー(図示せず)により大気圧未満の圧力に調整されている。より詳細には、中空糸膜の外径側空間における圧力は、50〜150mmHgであると好ましい。この圧力が50mmHgを下回ると、分離した二酸化炭素に随伴する水の割合が著しく増大し、真空コンプレッサーの建設費及び電力消費が大きくなる傾向にあり、また、全体的に二酸化炭素ガス分離装置100の体積が増えることにより、装置全体の建設コスト及び運転コストが増大し過ぎる傾向にある。この圧力が150mmHgを超えると、膜ユニットにおける第1の吸収液からの二酸化炭素の放散が不十分となるため、吸収液循環量が著しく増大する傾向にある。中空糸膜の内径側空間と外径側空間との間の圧力差は大きい方が好ましいものの、中空糸膜の耐久圧力の限界値にもよる。   The outer diameter side space of the hollow fiber membrane is adjusted to a pressure lower than atmospheric pressure by a vacuum compressor (not shown) described later. More specifically, the pressure in the outer diameter side space of the hollow fiber membrane is preferably 50 to 150 mmHg. When this pressure is less than 50 mmHg, the proportion of water accompanying the separated carbon dioxide increases remarkably, and the construction cost and power consumption of the vacuum compressor tend to increase. As the volume increases, the construction cost and operation cost of the entire apparatus tend to increase too much. When this pressure exceeds 150 mmHg, the carbon dioxide from the first absorbing liquid in the membrane unit is insufficiently dissipated, so that the amount of circulating absorbent liquid tends to increase remarkably. Although it is preferable that the pressure difference between the inner diameter side space and the outer diameter side space of the hollow fiber membrane is larger, it also depends on the limit value of the durable pressure of the hollow fiber membrane.

中空糸膜の膜壁を透過し二酸化炭素を放散した後の第1の吸収液、すなわち再生された第1リーン吸収液と、放散された二酸化炭素との混合物は、中空糸膜の外径側空間を流動する。中空糸膜の外径側空間は減圧槽30の側面下部に接続された混合物ラインL5に通じており、第1リーン吸収液及び二酸化炭素の混合物はその混合物ラインL5を経由して減圧槽30に供給される。また、放散された二酸化炭素の一部及び揮発した水は、中空糸膜の外径側空間から減圧槽30の側面上部に接続されたガスラインL6を経由して、減圧槽30に供給される。これら混合物ラインL5及びガスラインL6は、いずれも大気圧未満の圧力に調整されている。なお、第1の吸収液から一旦放散された二酸化炭素は、大気圧未満の圧力に調整されている系内を流動している間は、第1の吸収液に再吸収され難くなっている。   The first absorbent after passing through the membrane wall of the hollow fiber membrane and releasing carbon dioxide, that is, the mixture of the regenerated first lean absorbent and the diffused carbon dioxide is the outer diameter side of the hollow fiber membrane. Flow through space. The space on the outer diameter side of the hollow fiber membrane leads to a mixture line L5 connected to the lower side of the decompression tank 30, and the mixture of the first lean absorbent and carbon dioxide enters the decompression tank 30 via the mixture line L5. Supplied. Further, part of the diffused carbon dioxide and volatilized water are supplied to the decompression tank 30 via the gas line L6 connected to the upper side surface of the decompression tank 30 from the outer diameter side space of the hollow fiber membrane. . Both the mixture line L5 and the gas line L6 are adjusted to a pressure lower than the atmospheric pressure. The carbon dioxide once released from the first absorbing liquid is difficult to be reabsorbed by the first absorbing liquid while flowing in the system adjusted to a pressure lower than atmospheric pressure.

なお、中空糸膜の内径側空間に流入した第1リッチ吸収液の一部は、中空糸膜の膜壁を透過せずに中空糸膜の上側開口部からオーバーフローし、オーバーフローラインL7を経由して、そのオーバーフローラインL7に接続された循環槽40に供給される。循環槽40に供給された第1リッチ吸収液は、循環槽40の底部に接続している循環ラインL11に設けられた循環ライン底部ポンプP2によって、循環ラインバルブV5を経由して送出され、リッチ吸収液流出ラインL2からの第1リッチ吸収液と合流してラインL3を流通する。   A part of the first rich absorption liquid that has flowed into the inner diameter side space of the hollow fiber membrane overflows from the upper opening of the hollow fiber membrane without passing through the membrane wall of the hollow fiber membrane, and passes through the overflow line L7. And is supplied to the circulation tank 40 connected to the overflow line L7. The first rich absorbent supplied to the circulation tank 40 is sent out via the circulation line valve V5 by the circulation line bottom pump P2 provided in the circulation line L11 connected to the bottom of the circulation tank 40, and rich. The first rich absorption liquid from the absorption liquid outflow line L2 joins and flows through the line L3.

減圧槽30は、公知の気液分離器であってもよい。その側面上部には膜ユニット20に導通しているガスラインL6、側面下部には同じく膜ユニット20に導通している混合物ラインL5がそれぞれ接続されている。また、減圧槽30の頂部にはCO回収ラインL9、底部にはリーン吸収液供給ラインL10がそれぞれ接続されている。CO回収ラインL9の途中には真空コンプレッサーが設けられている。リーン吸収液供給ラインL10には減圧槽30側からCO吸収塔10に向かって、リーン吸収液送出ポンプP1、熱交換器T1及びバルブV3がこの順で設けられている。 The decompression tank 30 may be a known gas-liquid separator. A gas line L6 connected to the membrane unit 20 is connected to the upper part of the side surface, and a mixture line L5 connected to the membrane unit 20 is connected to the lower part of the side surface. A CO 2 recovery line L9 is connected to the top of the decompression tank 30, and a lean absorbent supply line L10 is connected to the bottom. A vacuum compressor is provided in the middle of the CO 2 recovery line L9. The lean absorbent supply line L10 is provided with a lean absorbent feed pump P1, a heat exchanger T1, and a valve V3 in this order from the decompression tank 30 side toward the CO 2 absorption tower 10.

減圧槽30に供給された第1リーン吸収液及び二酸化炭素の混合物は、減圧槽30底部に接続されたリーン吸収液供給ラインL10から第1リーン吸収液が流出し、減圧槽30頂部に接続されたCO回収ラインL9から二酸化炭素が流出することで分別される。減圧槽30底部の第1リーン吸収液は、リーン吸収液送出ポンプP1の作動により、リーン吸収液供給ラインL10に流出する。リーン吸収液送出ポンプP1を経由した第1リーン吸収液は、熱交換器T1を通過して適宜温度調整された後、バルブV3を介して、CO吸収塔10に供給される。なお、熱交換器T1の熱源としては水蒸気又は他のプロセスの加熱流体などが用いられる。 The mixture of the first lean absorbing liquid and the carbon dioxide supplied to the decompression tank 30 flows out from the lean absorbing liquid supply line L10 connected to the bottom of the decompression tank 30 and is connected to the top of the decompression tank 30. The carbon dioxide is separated by flowing out from the CO 2 recovery line L9. The first lean absorbent at the bottom of the decompression tank 30 flows out to the lean absorbent supply line L10 by the operation of the lean absorbent feed pump P1. The first lean absorbing liquid that has passed through the lean absorbing liquid delivery pump P1 passes through the heat exchanger T1, is appropriately temperature-adjusted, and is then supplied to the CO 2 absorption tower 10 via the valve V3. As the heat source of the heat exchanger T1, steam or a heating fluid of another process is used.

第1リーン吸収液中のアルカノールアミンの種類は、水素及び二酸化炭素以外に混合ガスに含まれるガス成分の種類などにより適宜選択すればよい。混合ガスが水素製造装置のPSAプロセスから排出されるオフガスであり、メタン及び一酸化炭素をも含有する場合、CO吸収塔10における二酸化炭素を高選択的に吸収できる観点から、MEA、DEA及び/又はDIPAが好ましく、MEA及び/又はDEAがより好ましい。また、膜ユニット20における二酸化炭素の放散効率の観点から、MEA及び/又はDEAが好ましく、DEAがより好ましい。以上を総合的に考慮すると、第1リーン吸収液中のアルカノールアミンとしては、MEA及び/又はDEAが好ましく、DEAがより好ましい。 What is necessary is just to select suitably the kind of alkanolamine in a 1st lean absorption liquid according to the kind of gas component contained in mixed gas other than hydrogen and a carbon dioxide. A off-gas mixed gas is discharged from the PSA process of the hydrogen production device, if also containing methane and carbon monoxide, from the viewpoint of high selectively absorbing carbon dioxide in the CO 2 absorber 10, MEA, DEA and Preferred is / or DIPA, more preferred is MEA and / or DEA. Further, from the viewpoint of carbon dioxide emission efficiency in the membrane unit 20, MEA and / or DEA are preferable, and DEA is more preferable. Considering the above comprehensively, the alkanolamine in the first lean absorbent is preferably MEA and / or DEA, more preferably DEA.

CO回収ラインL9には、二酸化炭素と共に、水蒸気が少量流出する。流出した水蒸気は凝縮器としての熱交換器(図示せず。)で水に凝縮され、還流ライン(図示せず。)から液体の状態で再び減圧槽30に戻される。また、還流ラインには、CO吸収塔10等から系外に排出された水を補充するために、補給水を供給するライン(図示せず。)が接続されていてもよい。 A small amount of water vapor flows into the CO 2 recovery line L9 together with carbon dioxide. The discharged water vapor is condensed into water by a heat exchanger (not shown) as a condenser, and returned to the decompression tank 30 again in a liquid state from a reflux line (not shown). Further, a line (not shown) for supplying makeup water may be connected to the reflux line in order to supplement the water discharged from the system from the CO 2 absorption tower 10 or the like.

減圧槽30内の圧力は、真空コンプレッサーにより大気圧未満に調整されている。減圧槽30はリボイラーを備えていないため、その圧力は、第1リーン吸収液と二酸化炭素とをより確実に分別する観点、並びに上述の中空糸膜の外径側空間における好適な圧力を確保する観点から、(50−α)mmHg〜(150−α)mmHgであると好ましい。ここで、αは中空糸膜の外径側空間から減圧槽30までの圧力損失(単位:mmHg)を示す。αは装置設計の際に建設費及び運転費のバランスを勘案して設定される。   The pressure in the decompression tank 30 is adjusted to less than atmospheric pressure by a vacuum compressor. Since the decompression tank 30 does not include a reboiler, the pressure secures a suitable pressure in the outer diameter side space of the hollow fiber membrane, as well as the viewpoint of more reliably separating the first lean absorbent and carbon dioxide. From the viewpoint, it is preferably (50−α) mmHg to (150−α) mmHg. Here, α represents a pressure loss (unit: mmHg) from the outer diameter side space of the hollow fiber membrane to the decompression tank 30. α is set in consideration of the balance between construction cost and operation cost when designing the device.

CO吸収塔50は、従来のガス吸収塔と同様の蒸留塔であり、1又は2以上の棚段を備える公知の棚段塔であってもよく、塔内に不規則充填物又は規則充填物等が充填された公知の充填式蒸留塔であってもよい。その下部側面には、未吸収ガスの供給ラインであるCO吸収塔10からの塔頂ガスラインL12が接続されている。未吸収ガスは、その供給ラインL12からCO吸収塔50に供給される。未吸収ガスには、混合ガスに含まれていた水素、メタン及び一酸化炭素の大部分と、第1リーン吸収液に吸収されなかった少量の二酸化炭素、並びに揮発した少量の水が含まれる。 The CO 2 absorption tower 50 is a distillation tower similar to a conventional gas absorption tower, and may be a known plate tower provided with one or two or more stages, and an irregular packing or a regular packing in the tower. It may be a known packed distillation column packed with products and the like. The top side gas line L12 from the CO 2 absorption tower 10 which is a supply line for unabsorbed gas is connected to the lower side surface. Unabsorbed gas is supplied to the CO 2 absorption tower 50 from the supply line L12. The unabsorbed gas includes most of hydrogen, methane, and carbon monoxide contained in the mixed gas, a small amount of carbon dioxide that has not been absorbed by the first lean absorbent, and a small amount of volatilized water.

CO吸収塔50の上部側面には、後に詳述する放散塔60の底部から流出した第2の吸収液であるリーン吸収液(以下、「第2リーン吸収液」という。)を供給するためのリーン吸収液供給ラインL19が接続されている。第2リーン吸収液は、モノエタノールアミン(MEA)、ジエタノールアミン(DEA)、ジイソプロパノールアミン(DIPA)及び/又はメチルジエタノールアミン(MDEA)に代表されるアルカノールアミンを含有する吸収液である。この第2リーン吸収液では、アルカノールアミンが水で希釈されている。第2リーン吸収液中のアルカノールアミンの濃度は特に限定されないが、経済性及び利便性の観点から、アルカノールアミン及び水の総量に対して、25〜100kgmol/kgmolであると好ましい。 The upper side surface of the CO 2 absorption tower 50 is supplied with a lean absorption liquid (hereinafter referred to as “second lean absorption liquid”) that is a second absorption liquid flowing out from the bottom of the stripping tower 60 described in detail later. The lean absorbent supply line L19 is connected. The second lean absorbent is an absorbent containing an alkanolamine typified by monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), diisopropanolamine (DIPA) and / or methyldiethanolamine (MDEA). In the second lean absorbent, alkanolamine is diluted with water. The concentration of the alkanolamine in the second lean absorbent is not particularly limited, but is preferably 25 to 100 kgmol / kgmol with respect to the total amount of alkanolamine and water from the viewpoint of economy and convenience.

CO吸収塔50の底部に供給された未吸収ガスは、塔内で、上側から落下してくる第2リーン吸収液と接触し、その中の二酸化炭素が選択的に第2リーン吸収液に吸収される。この際、CO吸収塔50は棚段及び/又は充填物を備えているため、第2リーン吸収液は未吸収ガスと効率よく接触でき、未吸収ガス中の二酸化炭素を十分に捕捉、吸収できる。 The unabsorbed gas supplied to the bottom of the CO 2 absorption tower 50 comes into contact with the second lean absorbent that falls from the upper side in the tower, and carbon dioxide therein selectively becomes the second lean absorbent. Absorbed. At this time, since the CO 2 absorption tower 50 is provided with a shelf and / or a packing, the second lean absorption liquid can efficiently contact the unabsorbed gas, and sufficiently capture and absorb carbon dioxide in the unabsorbed gas. it can.

未吸収ガスから第2リーン吸収液に吸収されなかったガスは、CO吸収塔50頂部に接続されている塔頂ガスラインL20から排出される。このガス中には未吸収ガスに含まれていた水素、メタン及び一酸化炭素の大部分と、第2リーン吸収液に吸収されなかったごく僅かの二酸化炭素、並びに揮発した少量の水が含まれる。一方、未吸収ガス中の二酸化炭素を選択的に吸収した第2の吸収液である第2リッチ吸収液は、CO吸収塔50の底部に接続されたリッチ吸収液流出ラインL14から流出する。この第2リッチ吸収液に吸収されたガス成分は、そのほとんどが二酸化炭素であるが、僅かながらにメタン、水素及び一酸化炭素が含まれている場合もある。 The gas that has not been absorbed by the second lean absorbent from the unabsorbed gas is discharged from the tower top gas line L20 connected to the top of the CO 2 absorber 50. This gas contains most of the hydrogen, methane and carbon monoxide contained in the unabsorbed gas, very little carbon dioxide not absorbed by the second lean absorbent, and a small amount of volatilized water. . On the other hand, the second rich absorption liquid, which is the second absorption liquid that selectively absorbs carbon dioxide in the unabsorbed gas, flows out from the rich absorption liquid outflow line L14 connected to the bottom of the CO 2 absorption tower 50. Most of the gas components absorbed in the second rich absorption liquid are carbon dioxide, but there are cases where methane, hydrogen, and carbon monoxide are included slightly.

CO吸収塔50における第2リーン吸収液の供給量は、CO吸収塔10における第1リーン吸収液供給量の0.5〜2.5%であると好ましい。この供給量が上記下限値を下回ると、装置の建設費が高くなりすぎる傾向にあり、上記上限値を上回ると、省エネ効果が低減する傾向にある。 The supply amount of the second lean absorption liquid in the CO 2 absorption tower 50 is preferably 0.5 to 2.5% of the supply amount of the first lean absorption liquid in the CO 2 absorption tower 10. If this supply amount is below the lower limit value, the construction cost of the device tends to be too high, and if it exceeds the upper limit value, the energy saving effect tends to be reduced.

CO吸収塔50の底部温度は40〜50℃であると好ましい。またCO吸収塔50はCO吸収塔10と直結しているため、頂部圧力は(1.6−β)atm〜(10−β)atmであると好ましい。なお、βはCO吸収塔10からCO吸収塔50までの圧力損失(単位:atm)を示す。底部温度及び頂部圧力をこれらの数値範囲内に収めることにより、未吸収ガス中の二酸化炭素を更に高選択的に吸収することが可能となる。底部温度は熱交換器T3により調整される。 The bottom temperature of the CO 2 absorption tower 50 is preferably 40 to 50 ° C. Since the CO 2 absorption tower 50 is directly connected to the CO 2 absorption tower 10, the top pressure is preferably (1.6−β) atm to (10−β) atm. Β represents a pressure loss (unit: atm) from the CO 2 absorption tower 10 to the CO 2 absorption tower 50. By keeping the bottom temperature and the top pressure within these numerical ranges, it becomes possible to absorb carbon dioxide in the unabsorbed gas even more selectively. The bottom temperature is adjusted by the heat exchanger T3.

CO吸収塔50から流出した第2リッチ吸収液は、熱交換器T2を経由して、放散塔60に供給される。放散塔60は、従来のいわゆるガス再生塔と同様の蒸留塔であり、1又は2以上の棚段を備える公知の棚段塔であってもよく、塔内に不規則充填物又は規則充填物等が充填された公知の充填式蒸留塔であってもよい。その上部側面には、第2リッチ吸収液の供給ラインであるCO吸収塔50からのリッチ吸収液流出ラインL14が接続されている。第2リッチ吸収液は、その供給ラインL14から放散塔60に供給される。 The second rich absorbing solution flowing out from the CO 2 absorber 50, via a heat exchanger T2, it is supplied to stripping tower 60. The stripping tower 60 is a distillation tower similar to a conventional so-called gas regeneration tower, and may be a well-known plate tower having one or two or more plates, and an irregular packing or a regular packing in the column. It may be a known packed distillation column packed with the like. A rich absorbent outflow line L14 from the CO 2 absorption tower 50, which is a second rich absorbent supply line, is connected to the upper side surface. The second rich absorption liquid is supplied to the diffusion tower 60 from the supply line L14.

放散塔60に供給された第2リッチ吸収液は、塔内で加熱されて二酸化炭素を放散する。第2リッチ吸収液の加熱処理は、放散塔60の底部から、リボイラーとして機能する熱交換器T5に通過させて、リボイラーラインL18により塔内に戻すことで行われる。熱交換器T5は、第2の吸収液を加熱するためのものであり、蒸気又は他のプロセスの加熱流体を熱源とする。熱源の流量や温度、並びに第2の吸収液の熱交換器T5での流通量を調整することにより、放散塔60内の温度が制御される。   The second rich absorbing liquid supplied to the stripping tower 60 is heated in the tower to dissipate carbon dioxide. The heat treatment of the second rich absorbent is performed by passing the heat from the bottom of the stripping tower 60 to the heat exchanger T5 functioning as a reboiler and returning it to the tower through the reboiler line L18. The heat exchanger T5 is for heating the second absorption liquid, and uses steam or another process heating fluid as a heat source. The temperature in the stripping tower 60 is controlled by adjusting the flow rate and temperature of the heat source and the flow rate of the second absorption liquid in the heat exchanger T5.

加熱により第2リッチ吸収液から放散された二酸化炭素、及び水蒸気は、塔頂ラインL15から抜き出される。これらのうち、水蒸気はコンデンサーT4によって水に凝縮し、ラインL17を経由して放散塔60に戻される。コンデンサーT4における冷却方式としては、水冷又は空冷が用いられる。また、二酸化炭素はCO回収ラインL16を通過して回収される。 Carbon dioxide and water vapor released from the second rich absorbent by heating are extracted from the tower top line L15. Among these, the water vapor is condensed into water by the condenser T4 and returned to the stripping tower 60 via the line L17. As a cooling method in the condenser T4, water cooling or air cooling is used. Carbon dioxide is recovered through the CO 2 recovery line L16.

放散塔60では、その塔内の加熱温度を制御することで、第2リッチ吸収液中の二酸化炭素を十分選択的に放散することができる。   In the stripping tower 60, by controlling the heating temperature in the tower, the carbon dioxide in the second rich absorbent can be sufficiently selectively diffused.

放散塔60底部の第2リーン吸収液は、リーン吸収液送出ポンプP3の作動により、リーン吸収液供給ラインL19に流出する。リーン吸収液送出ポンプP3を経由した第2リーン吸収液は、熱交換器T2を通過してある程度冷却され、更に熱交換器T3を通過して温度調整された後、CO吸収塔50に供給される。熱交換器T2では第2リッチ吸収液が第2リーン吸収液に加熱されるため、リボイラーとして機能する熱交換器T5での加熱量を低減することができる。また熱交換器T3における冷媒としては、水又は他のプロセスの冷却流体が用いられる。 The second lean absorbing liquid at the bottom of the stripping tower 60 flows out to the lean absorbing liquid supply line L19 by the operation of the lean absorbing liquid delivery pump P3. The second lean absorbent that has passed through the lean absorbent feed pump P3 passes through the heat exchanger T2, is cooled to some extent, further passes through the heat exchanger T3, is temperature-adjusted, and then is supplied to the CO 2 absorber 50. Is done. In the heat exchanger T2, the second rich absorption liquid is heated to the second lean absorption liquid, so that the heating amount in the heat exchanger T5 that functions as a reboiler can be reduced. As the refrigerant in the heat exchanger T3, water or a cooling fluid of another process is used.

放散塔60の底部温度は101〜105℃であると好ましい。底部温度をこの数値範囲内に収めることにより、熱交換器T5における加熱量を可能な限り低減しつつ、二酸化炭素を十分に放散することができる。   The bottom temperature of the stripping tower 60 is preferably 101 to 105 ° C. By keeping the bottom temperature within this numerical range, it is possible to sufficiently dissipate carbon dioxide while reducing the heating amount in the heat exchanger T5 as much as possible.

次に本発明の好適な実施形態に係る二酸化炭素ガス分離方法について、図1を参照しながら説明する。本実施形態の二酸化炭素ガス分離方法は、CO吸収塔10において、アルカノールアミンを含有する第1リーン吸収液に、水素及び二酸化炭素を含有する混合ガスを接触させて、その第1リーン吸収液に二酸化炭素を吸収させる第1吸収工程と、膜ユニット20において、二酸化炭素を吸収した第1リッチ吸収液を中空糸膜の膜壁に透過させて、その第1リッチ吸収液から二酸化炭素を放散させる第1放散工程と、減圧槽30において、大気圧未満の圧力下、放散した二酸化炭素及び第1リーン吸収液の混合物から二酸化炭素を分別する分別工程と、CO吸収塔50において、未吸収ガスを、アルカノールアミンを含有する第2リーン吸収液に接触させて、第2リーン吸収液に二酸化炭素を吸収させる第2吸収工程と、放散塔60において、二酸化炭素を吸収した第2リッチ吸収液を加熱して、第2リッチ吸収液から二酸化炭素を放散させる第2放散工程とを有する。 Next, a carbon dioxide gas separation method according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The carbon dioxide gas separation method of the present embodiment is such that, in the CO 2 absorption tower 10, a mixed gas containing hydrogen and carbon dioxide is brought into contact with a first lean absorbing liquid containing alkanolamine, and the first lean absorbing liquid. In the first absorption step in which carbon dioxide is absorbed, and in the membrane unit 20, the first rich absorption liquid that has absorbed carbon dioxide is permeated through the membrane wall of the hollow fiber membrane, and the carbon dioxide is diffused from the first rich absorption liquid. In the decompression tank 30, a fractionation step in which carbon dioxide is separated from the mixture of the diffused carbon dioxide and the first lean absorbing liquid in the decompression tank 30, and a non-absorbed state in the CO 2 absorption tower 50. A gas is brought into contact with a second lean absorbing solution containing alkanolamine, and a second absorbing step in which carbon dioxide is absorbed by the second lean absorbing solution; Te, and heating the second rich absorbing liquid having absorbed carbon dioxide, and a second stripping step of dissipating carbon dioxide from the second rich absorbing liquid.

第1吸収工程では、CO吸収塔10の底部に供給された混合ガスを、CO吸収塔10内で上側から落下してくる第1リーン吸収液と接触させて、混合ガス中の二酸化炭素を選択的に吸収液に吸収する。この際、CO吸収塔10は棚段12を備えているため、第1リーン吸収液は混合ガスと効率よく接触でき、混合ガス中の二酸化炭素を十分に捕捉、吸収できる。 In the first absorption step, the mixed gas supplied to the bottom of the CO 2 absorber 10, is contacted with a first lean absorbent solution falling down from the upper side in the CO 2 absorber 10, the carbon dioxide in the mixed gas Is absorbed into the absorbent. At this time, since the CO 2 absorption tower 10 includes the shelf 12, the first lean absorbent can efficiently contact the mixed gas, and can sufficiently capture and absorb carbon dioxide in the mixed gas.

第1リーン吸収液中のアルカノールアミンの濃度は特に限定されないが、12〜60質量%であると好ましい。アルカノールアミンの濃度が12質量%未満では、吸収液の系内循環量当たりの二酸化炭素吸収量が少なく、大量の循環量を要する傾向にある。アルカノールアミンの濃度が60質量%を超えると、吸収液の粘度が高くなり、中空糸膜を透過する際の流動抵抗が増大するため、圧力差が大きくなる傾向にある。この場合、圧力差の増加を抑制するためには、中空糸膜の膜面積を増やす必要がある。   Although the density | concentration of the alkanolamine in a 1st lean absorption liquid is not specifically limited, It is preferable in it being 12-60 mass%. When the concentration of alkanolamine is less than 12% by mass, the amount of carbon dioxide absorbed per system circulation amount of the absorbing liquid is small, and a large amount of circulation tends to be required. When the concentration of alkanolamine exceeds 60% by mass, the viscosity of the absorbing solution increases and the flow resistance when permeating through the hollow fiber membrane increases, so that the pressure difference tends to increase. In this case, in order to suppress an increase in pressure difference, it is necessary to increase the membrane area of the hollow fiber membrane.

第1吸収工程における、第1リーン吸収液の供給量は、回収しようとする二酸化炭素に対するアルカノールアミン供給量の割合(kgmol−アミン/kgmol−CO)で、25〜100kgmol/kgmolであると好ましい。この割合が上記下限値を下回ると、二酸化炭素の回収率が低下する傾向にあり、上記上限値を上回ると、中空糸膜における膜透過液量が多くなり、二酸化炭素を放散するために必要な膜面積が増大する傾向にある。 In the first absorption step, the supply amount of the first lean absorbing fluid at the rate of alkanolamine supplied amount to carbon dioxide to be recovered (Kgmol- amine / kgmol-CO 2), preferably a 25~100kgmol / kgmol . When this ratio is below the lower limit, the carbon dioxide recovery rate tends to decrease. When the ratio is higher than the upper limit, the amount of membrane permeate in the hollow fiber membrane increases and is necessary for dissipating carbon dioxide. The membrane area tends to increase.

第1吸収工程における、CO吸収塔10の底部温度は25〜35℃であると好ましく、底部圧力は1.8〜10atmであると好ましい。底部温度及び圧力が上記上限値よりも高くなると、二酸化炭素の吸収効率が低下すると共に、水分の蒸発が増大するため不経済となる傾向にある。底部温度及び圧力が上記下限値未満であると、二酸化炭素の吸収効率は向上するものの、後段の第1放散工程における気液平衡の観点、及び液粘度の上昇に伴う膜透過量の低下の観点から好ましくない。底部温度は熱交換器T1により調整され、底部圧力は、混合ガスの供給ラインL1の前段に設置されているガスコンプレッサー(図示せず。)により調整される。 In the first absorption step, the bottom temperature of the CO 2 absorption tower 10 is preferably 25 to 35 ° C., and the bottom pressure is preferably 1.8 to 10 atm. If the bottom temperature and pressure are higher than the above upper limit values, the carbon dioxide absorption efficiency decreases, and the evaporation of moisture increases, which tends to be uneconomical. When the bottom temperature and pressure are less than the above lower limits, the carbon dioxide absorption efficiency is improved, but the viewpoint of gas-liquid equilibrium in the first emission process at the latter stage and the viewpoint of the decrease in membrane permeation amount due to the increase in liquid viscosity. Is not preferable. The bottom temperature is adjusted by the heat exchanger T1, and the bottom pressure is adjusted by a gas compressor (not shown) installed in the front stage of the mixed gas supply line L1.

第1放散工程では、まず、第1吸収工程を経て得られた第1リッチ吸収液を、膜ユニット20にその底部から供給し、膜ユニット20が備える中空糸膜の下側開口部から、その内径側空間に流入させ上方に向かって流動させる。第1リッチ吸収液は、中空糸膜の内径側空間を流動する間、徐々に中空糸膜の膜壁の内径側から外径側に透過し、それと同時に二酸化炭素を放散して、第1リーン吸収液となる。第1リッチ吸収液が中空糸膜の膜壁を透過する際には、圧力損失が生じるため、中空糸膜において上流側である内径側空間の方が下流側である外径側空間よりも高い圧力を有している。また、中空糸膜の外径側空間の圧力を、真空コンプレッサーにより大気圧未満の圧力に調整する。   In the first diffusion step, first, the first rich absorption liquid obtained through the first absorption step is supplied to the membrane unit 20 from the bottom, and from the lower opening of the hollow fiber membrane included in the membrane unit 20, It flows into the inner diameter side space and flows upward. The first rich absorbent gradually permeates from the inner diameter side to the outer diameter side of the membrane wall of the hollow fiber membrane while flowing in the inner diameter side space of the hollow fiber membrane, and at the same time dissipates carbon dioxide, It becomes an absorbing solution. When the first rich absorption liquid permeates the membrane wall of the hollow fiber membrane, pressure loss occurs, and therefore the inner diameter side space on the upstream side in the hollow fiber membrane is higher than the outer diameter side space on the downstream side. Has pressure. Further, the pressure in the outer diameter side space of the hollow fiber membrane is adjusted to a pressure lower than atmospheric pressure by a vacuum compressor.

中空糸膜の外径側空間における圧力は、50〜150mmHgであると好ましい。この圧力が50mmHgを下回ると、分離した二酸化炭素に随伴する水の割合が著しく増大し、真空コンプレッサーの建設費及び電力消費が大きくなる傾向にあり、また、全体的に二酸化炭素ガス分離装置100の体積が増えることにより、装置全体の建設コスト及び運転コストが増大し過ぎる傾向にある。この圧力が150mmHgを超えると、膜ユニットにおける第1の吸収液からの二酸化炭素の放散が不十分となるため、吸収液循環量が著しく増大する傾向にある。中空糸膜の内径側空間と外径側空間との間の圧力差は大きい方が好ましいものの、中空糸膜の耐久圧力にもよる。   The pressure in the outer diameter side space of the hollow fiber membrane is preferably 50 to 150 mmHg. When this pressure is less than 50 mmHg, the proportion of water accompanying the separated carbon dioxide increases remarkably, and the construction cost and power consumption of the vacuum compressor tend to increase. As the volume increases, the construction cost and operation cost of the entire apparatus tend to increase too much. When this pressure exceeds 150 mmHg, the carbon dioxide from the first absorbing liquid in the membrane unit is insufficiently dissipated, so that the amount of circulating absorbent liquid tends to increase remarkably. Although it is preferable that the pressure difference between the inner diameter side space and the outer diameter side space of the hollow fiber membrane is larger, it also depends on the durability pressure of the hollow fiber membrane.

分別工程では、第1放散工程を経て得られた第1リーン吸収液と二酸化炭素との混合物を減圧槽30に供給し、減圧槽30の底部に接続されたリーン吸収液供給ラインL10から第1リーン吸収液を流出させると共に、減圧槽30の頂部に接続されたCO回収ラインL9から二酸化炭素を流出させることで、第1リーン吸収液と二酸化炭素とを分別する。分別工程を経て得られた第1リーン吸収液は、上述の第1吸収工程において再度用いられる。 In the separation step, a mixture of the first lean absorbing liquid and carbon dioxide obtained through the first releasing step is supplied to the decompression tank 30, and the first from the lean absorbing liquid supply line L <b> 10 connected to the bottom of the decompression tank 30. together to efflux lean absorption liquid, by flowing out the carbon dioxide from the CO 2 recovery line L9 that is connected to the top of the vacuum vessel 30, fractionating the carbon dioxide first lean absorption liquid. The 1st lean absorption liquid obtained through the classification process is used again in the above-mentioned 1st absorption process.

減圧槽30内の圧力は、真空コンプレッサーにより大気圧未満に調整されている。減圧槽30はリボイラーを備えていないため、その圧力は、第1リーン吸収液と二酸化炭素とをより確実に分別する観点、並びに上述の中空糸膜の外径側空間における好適な圧力を確保する観点から、(50−α)mmHg〜(150−α)mmHgであると好ましい。ここで、αは中空糸膜の外径側空間から減圧槽30までの圧力損失(単位:mmHg)を示す。αは装置設計の際に建設費及び運転費のバランスを勘案して設定される。   The pressure in the decompression tank 30 is adjusted to less than atmospheric pressure by a vacuum compressor. Since the decompression tank 30 does not include a reboiler, the pressure secures a suitable pressure in the outer diameter side space of the hollow fiber membrane, as well as the viewpoint of more reliably separating the first lean absorbent and carbon dioxide. From the viewpoint, it is preferably (50−α) mmHg to (150−α) mmHg. Here, α represents a pressure loss (unit: mmHg) from the outer diameter side space of the hollow fiber membrane to the decompression tank 30. α is set in consideration of the balance between construction cost and operation cost when designing the device.

第2吸収工程では、CO吸収塔50の底部に供給された未吸収ガスを、CO吸収塔50内で上側から落下してくる第2リーン吸収液と接触させて、未吸収ガス中の二酸化炭素を選択的に吸収液に吸収する。 In the second absorption step, the unabsorbed gas supplied to the bottom of the CO 2 absorber 50, is contacted with a second lean absorbent solution falling down from the upper side in the CO 2 absorption tower 50, in the unabsorbed gas Carbon dioxide is selectively absorbed into the absorbent.

第2リーン吸収液中のアルカノールアミンの濃度は特に限定されないが、経済性及び利便性の観点から、アルカノールアミン及び水の総量に対して、25〜100kgmol/kgmolであると好ましい。   The concentration of the alkanolamine in the second lean absorbent is not particularly limited, but is preferably 25 to 100 kgmol / kgmol with respect to the total amount of alkanolamine and water from the viewpoint of economy and convenience.

CO吸収塔50における第2リーン吸収液の供給量は、CO吸収塔10における第1リーン吸収液供給量の0.5〜2.5%であると好ましい。この供給量が上記下限値を下回ると、装置の建設費が高くなりすぎる傾向にあり、上記上限値を上回ると、省エネ効果が低減する傾向にある。 The supply amount of the second lean absorption liquid in the CO 2 absorption tower 50 is preferably 0.5 to 2.5% of the supply amount of the first lean absorption liquid in the CO 2 absorption tower 10. If this supply amount is below the lower limit value, the construction cost of the device tends to be too high, and if it exceeds the upper limit value, the energy saving effect tends to be reduced.

第2吸収工程における、CO吸収塔50の底部温度は40〜50℃であると好ましい。またCO吸収塔50はCO吸収塔10と直結しているため、頂部圧力は(1.6−β)atm〜(10−β)atmであると好ましい。なお、βはCO吸収塔10からCO吸収塔50までの圧力損失(単位:atm)を示す。底部温度及び頂部圧力をこれらの数値範囲内に収めることにより、未吸収ガス中の二酸化炭素を更に高選択的に吸収することが可能となる。底部温度は熱交換器T3により調整される。 In the second absorption step, the bottom temperature of the CO 2 absorption tower 50 is preferably 40 to 50 ° C. Since the CO 2 absorption tower 50 is directly connected to the CO 2 absorption tower 10, the top pressure is preferably (1.6−β) atm to (10−β) atm. Β represents a pressure loss (unit: atm) from the CO 2 absorption tower 10 to the CO 2 absorption tower 50. By keeping the bottom temperature and the top pressure within these numerical ranges, it becomes possible to absorb carbon dioxide in the unabsorbed gas even more selectively. The bottom temperature is adjusted by the heat exchanger T3.

第2吸収工程を経て得られた第2リッチ吸収液は、必要に応じて適宜予熱された後、第2放散工程で、放散塔60に供給され、所定温度に加熱されることにより二酸化炭素を放散する。第2放散工程を経て得られた第2リーン吸収液は、必要に応じて所定温度に冷却された後、上述の第2吸収工程において再度用いられる。   The second rich absorption liquid obtained through the second absorption step is appropriately preheated as necessary, and then supplied to the diffusion tower 60 and heated to a predetermined temperature in the second diffusion step, whereby carbon dioxide is heated. Dissipate. The second lean absorbing liquid obtained through the second diffusion step is cooled to a predetermined temperature as necessary, and then used again in the second absorption step described above.

放散塔60の底部温度は101〜105℃であると好ましい。底部温度をこの数値範囲内に収めることにより、熱交換器T5における加熱量を可能な限り低減しつつ、二酸化炭素を十分に放散することができる。   The bottom temperature of the stripping tower 60 is preferably 101 to 105 ° C. By keeping the bottom temperature within this numerical range, it is possible to sufficiently dissipate carbon dioxide while reducing the heating amount in the heat exchanger T5 as much as possible.

次に、水素製造装置におけるPSAプロセスのオフガスを混合ガスとして用い、アルカノールアミンとしてDEAを用いた場合の、本実施形態における主な物質収支及び各プロセス条件の代表例(設計値)を表1、2に示す。この代表例において、混合ガス(L1)中からの二酸化炭素の回収率は、L9において80.0体積%、L16において19.6体積%となり、両方を合わせると99.6体積%となる。また、未吸収ガス(L12)中からの二酸化炭素の回収率は、L9において98.0体積%となる。   Next, Table 1 shows representative examples (design values) of the main material balance and each process condition in this embodiment when the off-gas of the PSA process in the hydrogen production apparatus is used as a mixed gas and DEA is used as the alkanolamine. It is shown in 2. In this representative example, the recovery rate of carbon dioxide from the mixed gas (L1) is 80.0% by volume at L9, 19.6% by volume at L16, and 99.6% by volume when both are combined. Further, the recovery rate of carbon dioxide from the unabsorbed gas (L12) is 98.0% by volume in L9.

Figure 2007253104
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Figure 2007253104
Figure 2007253104

混合ガス(L1)における二酸化炭素量は3080Nm/hであるのに対して、未吸収ガス(L12)における二酸化炭素量は616Nm/hと、約1/5となっている。第1リッチ吸収液からの二酸化炭素の放散・分別に際しては、系内の流体を加熱する必要がほとんどないことを鑑みると、この代表例では、加熱により吸収液から二酸化炭素を放散させる従来のプロセスに混合ガスを全量供給する場合と比較して、著しくエネルギー使用量を低減できることが推測できる。しかも、上述のとおり、二酸化炭素の回収率は99.6体積%と極めて高くすることができる。 The amount of carbon dioxide in the mixed gas (L1) is 3080 Nm 3 / h, whereas the amount of carbon dioxide in the unabsorbed gas (L12) is 616 Nm 3 / h, which is about 1/5. In view of the fact that there is almost no need to heat the fluid in the system when the carbon dioxide is diffused and separated from the first rich absorbent, in this representative example, the conventional process in which carbon dioxide is diffused from the absorbent by heating. It can be inferred that the amount of energy used can be significantly reduced as compared with the case where the entire amount of the mixed gas is supplied. Moreover, as described above, the carbon dioxide recovery rate can be extremely high at 99.6% by volume.

以上説明した本発明の好適な実施形態によると、CO吸収塔10において二酸化炭素を吸収した第1リッチ吸収液を、膜ユニット20における中空糸膜の膜壁に透過させることにより、まず第1リッチ吸収液から二酸化炭素を放散させる。更に、二酸化炭素を放散した後の第2リーン吸収液と二酸化炭素との混合物を減圧槽30で分別する。そして、中空糸膜の外径側空間から減圧槽30までのプロセス圧力を大気圧未満の圧力に維持することにより、一旦放散された二酸化炭素が第1の吸収液に再吸収されることを十分に防止する。これらにより、第1リッチ吸収液を加熱しなくても、二酸化炭素を十分に放散・分別することができる。中空糸膜の下流側を大気圧未満の圧力に減圧することによって、第1リッチ吸収液から二酸化炭素を十分に放散できる要因は現在のところ詳細には明らかにされていない。しかしながら、本発明者らは、中空糸膜の微細構造(例えば細孔径)や、大気圧未満への減圧に伴う二酸化炭素と第1の吸収液との間の吸収平衡の変化などに、その要因があると考えている。ただし要因はこれに限定されない。 According to the preferred embodiment of the present invention described above, the first rich absorption liquid that has absorbed carbon dioxide in the CO 2 absorption tower 10 is first permeated through the membrane wall of the hollow fiber membrane in the membrane unit 20. Dissipate carbon dioxide from the rich absorbent. Further, the mixture of the second lean absorbent and carbon dioxide after the carbon dioxide is diffused is fractionated in the decompression tank 30. And by maintaining the process pressure from the outer diameter side space of the hollow fiber membrane to the pressure reducing tank 30 at a pressure lower than atmospheric pressure, it is sufficient that the carbon dioxide once released is reabsorbed by the first absorbent. To prevent. Thus, carbon dioxide can be sufficiently diffused and separated without heating the first rich absorbent. The factor that can sufficiently dissipate carbon dioxide from the first rich absorbent by reducing the pressure downstream of the hollow fiber membrane to less than atmospheric pressure has not been clarified in detail at present. However, the present inventors are concerned with the fine structure of the hollow fiber membrane (for example, the pore diameter) and the change in the absorption equilibrium between the carbon dioxide and the first absorbent due to the decompression to less than atmospheric pressure. I believe there is. However, the factor is not limited to this.

また、リボイラーを備える再生塔でリッチ吸収液を加熱することにより、リッチ吸収液からの二酸化炭素の放散及び分別を一度に行っていた従来の酸性ガス吸収プロセスとは異なり、第1リッチ吸収液を加熱する必要がない。更に第1リッチ吸収液を加熱していなくても、第1リーン吸収液中に吸収されている二酸化炭素は少ない。そのため、第1リッチ吸収液の加熱に伴う変性や劣化が極めて生じ難く、変性、劣化した吸収液を系外に排出したり、新たなリーン吸収液を系内に導入したりする必要はほとんどない。また、吸収液の劣化が十分に抑制されることにより、吸収液が流通したり滞留したりする配管機器における材質腐食が発生し難くなる。その結果、配管機器の材質腐食に伴うメンテナンス費用やその頻度を低減できる。また、配管機器の材質として、耐食性の高い高級な材質を選択する必要もないため、設備投資を低く抑えることができる。したがって、本実施形態の二酸化炭素ガス分離装置100は、スループット(処理量)の大きな水素製造装置のPSAプロセスから排出されたオフガスから二酸化炭素を分離する場合に、好適に用いられる。   In addition, unlike the conventional acidic gas absorption process in which carbon dioxide is diffused and separated from the rich absorbent at a time by heating the rich absorbent in a regeneration tower equipped with a reboiler, the first rich absorbent is There is no need to heat. Furthermore, even if the first rich absorbent is not heated, the carbon dioxide absorbed in the first lean absorbent is small. Therefore, the modification and deterioration accompanying heating of the first rich absorption liquid are extremely difficult to occur, and it is almost unnecessary to discharge the modified and deteriorated absorption liquid out of the system or introduce a new lean absorption liquid into the system. . In addition, since the deterioration of the absorbing solution is sufficiently suppressed, material corrosion in the piping equipment in which the absorbing solution circulates or stays is less likely to occur. As a result, maintenance costs and frequency associated with material corrosion of piping equipment can be reduced. Further, it is not necessary to select a high-grade material having high corrosion resistance as the material of the piping equipment, so that the capital investment can be kept low. Therefore, the carbon dioxide gas separation device 100 of the present embodiment is preferably used when carbon dioxide is separated from off-gas discharged from the PSA process of the hydrogen production device having a large throughput (processing amount).

また、CO吸収塔10で第1リーン吸収液に吸収できなかった二酸化炭素を、CO吸収塔50で第2リーン吸収液に吸収し、更に放散塔60で第2リッチ吸収液から放散して回収することにより、二酸化炭素を極めて高い収率で回収することができる。しかも、混合ガス中の大部分の二酸化炭素は、第1の吸収液側で吸収及び放散されて回収される。そのため、従来のオフガス回収プロセスにおいて用いられる吸収液に対して、装置全体におけるオフガス処理量当たりの吸収液の負荷を低減することができる。このことは、吸収液の加熱に伴うエネルギー使用量の低下に繋がると共に、系内の配管機器の材質腐食や吸収液使用量の削減に寄与することを意味する。 Further, the carbon dioxide that could not be absorbed by the first lean absorbent in the CO 2 absorber 10 is absorbed by the second lean absorber in the CO 2 absorber 50 and further dissipated from the second rich absorber in the diffusion tower 60. By collecting the carbon dioxide, it is possible to recover carbon dioxide with a very high yield. In addition, most of the carbon dioxide in the mixed gas is absorbed and released on the first absorbent side and recovered. Therefore, it is possible to reduce the load of the absorbing liquid per off-gas processing amount in the entire apparatus with respect to the absorbing liquid used in the conventional off-gas recovery process. This means that the energy consumption accompanying the heating of the absorption liquid is reduced, and that it contributes to material corrosion of piping equipment in the system and reduction of the absorption liquid usage.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、膜ユニット20におけるリッチ吸収液の流通方式が、中空糸膜の下側開口部からその内径側空間に流入して、上方に向かって流通するアッパーフロー方式であるが、その逆に上部開口部からその内径側空間に流入して、下方に向かって流通するダウンフロー方式であってもよく、アッパーフロー方式とダウンフロー方式とを組み合わせたカウンターフロー方式であってもよい。ただし、ダウンフロー方式及びカウンターフロー方式では、下方に向かって流れる吸収液が、放散された二酸化炭素や揮発分等、ガス成分の流動を妨げる場合があるため、そのような現象の発生し難いアッパーフロー方式が好ましい。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the flow method of the rich absorbent in the membrane unit 20 is an upper flow method that flows into the inner diameter side space from the lower opening of the hollow fiber membrane and flows upward. On the contrary, it may be a downflow system that flows into the inner diameter side space from the upper opening and flows downward, or may be a counterflow system that combines the upper flow system and the downflow system. Good. However, in the downflow method and the counterflow method, the absorption liquid that flows downward may interfere with the flow of gas components such as the diffused carbon dioxide and volatile components, so that the upper where such a phenomenon is unlikely to occur. A flow system is preferred.

また、CO吸収塔10は棚段塔であるが、それに代えて、塔内に不規則充填物又は規則充填物等が充填された公知の充填式蒸留塔を用いてもよい。この充填式蒸留塔は、プロセスの都合上、CO吸収塔内における圧力損失を小さくしたい場合に有用である。ただし、処理量を多くする必要がある場合は、棚段塔が好ましい。 Further, the CO 2 absorption tower 10 is a plate tower, but instead, a known packed distillation tower in which an irregular packing or a regular packing is packed in the tower may be used. This packed distillation column is useful when it is desired to reduce the pressure loss in the CO 2 absorption column for the convenience of the process. However, if it is necessary to increase the processing amount, a plate tower is preferable.

さらには、上述の実施形態では膜ユニット20は単独で備えられているが、それに代えて複数の膜ユニットが備えられてもよい。これにより、中空糸膜モジュールの一部に不具合が生じた場合、その中空糸膜モジュールを設けた膜ユニットに対するリッチ吸収液の供給のみを停止し、その膜ユニットを二酸化炭素ガス分離装置と隔離して修理すると共に、他の膜ユニットにリッチ吸収液を供給することができる。あるいは、二酸化炭素ガス分離装置を通常運転する際に、複数の膜ユニットのうち一部のみにリッチ吸収液を供給し、一定の時間間隔でリッチ吸収液が供給される膜ユニットを切り替える切替方式を採用してもよい。これにより、リッチ吸収液が供給されていない膜ユニットにおける中空糸膜を乾燥することができる。中空糸膜は、乾燥状態からリッチ吸収液が流入し始めた直後における二酸化炭素の放散効率が最も高いため、上述の切替方式を採用することにより、二酸化炭素ガス分離装置全体における二酸化炭素の放散効率を一層高くすることができる。   Furthermore, although the membrane unit 20 is provided independently in the above-described embodiment, a plurality of membrane units may be provided instead. As a result, when a defect occurs in a part of the hollow fiber membrane module, only the supply of the rich absorbent to the membrane unit provided with the hollow fiber membrane module is stopped, and the membrane unit is isolated from the carbon dioxide gas separation device. In addition, the rich absorbent can be supplied to other membrane units. Alternatively, when the carbon dioxide gas separation device is normally operated, a switching method of supplying the rich absorbent to only a part of the plurality of membrane units and switching the membrane unit to which the rich absorbent is supplied at regular time intervals. It may be adopted. Thereby, the hollow fiber membrane in the membrane unit to which the rich absorbent is not supplied can be dried. Since the hollow fiber membrane has the highest carbon dioxide emission efficiency immediately after the rich absorption liquid starts to flow from the dry state, the above-mentioned switching method is adopted, so that the carbon dioxide emission efficiency in the entire carbon dioxide gas separation device is achieved. Can be further increased.

また、上述の二酸化炭素ガス分離装置と同様のガス分離装置を複数、直列に接続し、それぞれのガス分離装置における中空糸膜の材質を適宜選択することにより、あるいは中空糸膜に代えてそれ以外の分離膜(平面膜、スパイラル膜など)を用いることにより、混合ガス中の二酸化炭素以外のガス成分を逐次単離することも可能である。それに加えて又はそれに代えて、吸収液中のアルカノールアミンを適宜選択することにより、あるいはアルカノールアミンに代えてその他のガス成分を吸収可能な有機溶剤を用いることにより、同様に混合ガス中の二酸化炭素以外のガス成分を逐次単離することも可能である。   Also, a plurality of gas separation devices similar to the carbon dioxide gas separation device described above are connected in series, and the material of the hollow fiber membrane in each gas separation device is appropriately selected, or in place of the hollow fiber membrane. It is also possible to sequentially isolate gas components other than carbon dioxide in the mixed gas by using the separation membrane (planar membrane, spiral membrane, etc.). In addition to or in place of this, carbon dioxide in the mixed gas is similarly selected by appropriately selecting an alkanolamine in the absorbing solution, or by using an organic solvent capable of absorbing other gas components instead of alkanolamine. It is also possible to sequentially isolate other gas components.

上述の実施形態では、中空糸膜の外径側空間から減圧槽30に亘る空間は、真空コンプレッサーにより大気圧未満の圧力に調整されているが、真空コンプレッサーに代えて、真空ポンプを用いて大気圧未満の圧力に調整されてもよい。   In the above-described embodiment, the space extending from the outer diameter side space of the hollow fiber membrane to the decompression tank 30 is adjusted to a pressure lower than the atmospheric pressure by a vacuum compressor. The pressure may be adjusted to less than atmospheric pressure.

なお、別の実施形態として、未吸収ガス中の二酸化炭素を放散・回収する手段として、上述の第2吸収手段に代えて、第1吸収手段及び分別手段と同様の手段を用いてもよい。これらの手段を用いても、二酸化炭素の収率を従来よりも十分に高めることができる。   As another embodiment, the same means as the first absorbing means and the separating means may be used instead of the above-mentioned second absorbing means as means for diffusing and collecting carbon dioxide in the unabsorbed gas. Even if these means are used, the yield of carbon dioxide can be sufficiently increased as compared with the prior art.

好適な実施形態に係る二酸化炭素ガス分離装置の概略フロー図である。It is a schematic flowchart of the carbon dioxide gas separation device concerning a suitable embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10、50…CO吸収塔、12…棚段、20…膜ユニット、22…中空糸膜モジュール、30…減圧槽、40…循環槽、60…放散塔、100…二酸化炭素ガス分離装置、L1〜L20…ライン、V1〜V3、V5…バルブ、P1〜P3…ポンプ、T1〜T5…熱交換器。 10, 50 ... CO 2 absorption tower, 12 ... tray, 20 ... membrane unit, 22 ... hollow fiber membrane module, 30 ... vacuum vessel, 40 ... circulation tank, 60 ... stripping column, 100 ... carbon dioxide gas separation unit, L1 -L20 ... line, V1-V3, V5 ... valve, P1-P3 ... pump, T1-T5 ... heat exchanger.

Claims (2)

水素及び二酸化炭素を含有する混合ガスから二酸化炭素を分離するための二酸化炭素ガス分離装置であって、
アルカノールアミンを含有する第1の吸収液に前記混合ガスを接触させて、前記第1の吸収液に二酸化炭素を吸収させる第1吸収手段と、
二酸化炭素を吸収した前記第1の吸収液を中空糸膜の膜壁に透過させて、前記第1の吸収液から二酸化炭素を放散させる第1放散手段と、
二酸化炭素を放散した前記第1の吸収液及び前記二酸化炭素の混合物から前記二酸化炭素を分別する分別手段と、
前記混合ガスのうち、前記第1の吸収液に吸収されなかったガスを、アルカノールアミンを含有する第2の吸収液に接触させて、前記第2の吸収液に二酸化炭素を吸収させる第2吸収手段と、
二酸化炭素を吸収した前記第2の吸収液を加熱して、前記第2の吸収液から二酸化炭素を放散させる第2放散手段と、
を備え、
前記第1放散手段における前記中空糸膜の下流側から前記分別手段までの系内圧力が大気圧未満である二酸化炭素ガス分離装置。
A carbon dioxide gas separation device for separating carbon dioxide from a mixed gas containing hydrogen and carbon dioxide,
First absorbing means for bringing the mixed gas into contact with a first absorbing liquid containing alkanolamine, and absorbing the carbon dioxide in the first absorbing liquid;
First diffusion means for allowing carbon dioxide to be diffused from the first absorbent by allowing the first absorbent to absorb carbon dioxide to pass through the membrane wall of the hollow fiber membrane;
A separation means for separating the carbon dioxide from the mixture of the first absorbing liquid and the carbon dioxide from which carbon dioxide has been released;
The second absorption in which the gas that has not been absorbed by the first absorption liquid in the mixed gas is brought into contact with the second absorption liquid containing alkanolamine, and carbon dioxide is absorbed by the second absorption liquid. Means,
A second diffusion means for heating the second absorption liquid that has absorbed carbon dioxide to diffuse carbon dioxide from the second absorption liquid;
With
A carbon dioxide gas separation apparatus, wherein the system pressure from the downstream side of the hollow fiber membrane to the separation means in the first diffusion means is less than atmospheric pressure.
水素及び二酸化炭素を含有する混合ガスから二酸化炭素を分離するための二酸化炭素ガス分離方法であって、
アルカノールアミンを含有する第1の吸収液に前記混合ガスを接触させて、前記第1の吸収液に二酸化炭素を吸収させる第1吸収工程と、
二酸化炭素を吸収した前記第1の吸収液を、下流側の系内圧力が大気圧未満に調整されている中空糸膜の膜壁に透過させて、前記第1の吸収液から二酸化炭素を放散させる第1放散工程と、
大気圧未満の圧力下、二酸化炭素を放散した前記第1の吸収液及び前記二酸化炭素の混合物から前記二酸化炭素を分別する分別工程と、
前記混合ガスのうち、前記第1の吸収液に吸収されなかったガスを、アルカノールアミンを含有する第2の吸収液に接触させて、前記第2の吸収液に二酸化炭素を吸収させる第2吸収工程と、
二酸化炭素を吸収した前記第2の吸収液を加熱して、前記第2の吸収液から二酸化炭素を放散させる第2放散工程と、
を有する二酸化炭素ガス分離方法。
A carbon dioxide gas separation method for separating carbon dioxide from a mixed gas containing hydrogen and carbon dioxide,
A first absorption step in which the mixed gas is brought into contact with a first absorption liquid containing alkanolamine, and carbon dioxide is absorbed by the first absorption liquid;
The first absorbing liquid that has absorbed carbon dioxide is permeated through the membrane wall of the hollow fiber membrane whose downstream system pressure is adjusted to be lower than atmospheric pressure, and carbon dioxide is diffused from the first absorbing liquid. A first diffusion step to be performed;
A separation step of separating the carbon dioxide from the mixture of the first absorbent and the carbon dioxide that released carbon dioxide under a pressure lower than atmospheric pressure;
The second absorption in which the gas that has not been absorbed by the first absorption liquid in the mixed gas is brought into contact with the second absorption liquid containing alkanolamine, and carbon dioxide is absorbed by the second absorption liquid. Process,
A second emission step of heating the second absorption liquid that has absorbed carbon dioxide to dissipate carbon dioxide from the second absorption liquid;
A carbon dioxide gas separation method comprising:
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