JP2010201422A - 最適化された水洗セクションを用いた、吸収溶液を使用するガス脱酸方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本方法は、吸収溶液を用いた、ゾーンＢ１における吸収段階、およびカラムＧにおける吸収溶液再生段階を実施することによって、ガス１、例えば燃焼排ガスまたは天然ガス中に含まれるＣＯ₂およびＨ₂Ｓなどの酸性化合物の捕獲を提供する。
【解決手段】本発明によれば、酸性化合物が除去されたガス３２が、所定の温度を有する液体水の流れ１７と接触することによって、洗浄セクションＢ３において洗浄および冷却され、その結果、温度が処理される前記ガス２の温度より低い、洗浄されたガス１８を得、再生して得られた、酸性化合物に富むガス状流出物２２中に含まれる、ある量の水がプロセスから排出される。
【選択図】図１

Description

発明の分野
本発明は、ガスの脱酸（ｄｅａｃｉｄｉｚｉｎｇ）、例えば、燃焼排ガス（ｆｕｍｅｓ）脱炭酸または天然ガス脱酸の分野に関する。

発明の背景
地球温暖化現象を制限するために、二酸化炭素は、燃焼排ガスから抜き取られることによって、地下貯蔵所に隔離される。天然ガスの場合、ガスの発熱量を改善し、場合により、輸送のための天然ガスの液化を可能にするために、また毒性の理由で、二酸化炭素および硫化水素の含量が低減される。

ガスからＣＯ₂およびＨ₂Ｓを除去するために、アミン水溶液を使用する吸収法が一般に使用される。ガスは、吸収溶液（ａｂｓｏｒｂｅｎｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）と接触することによって浄化され（ｐｕｒｉｆｉｅｄ）、次いで吸収溶液は、熱によって再生される。

文献ＥＰ−５０２，５９６は、燃焼排ガス脱炭酸方法を提供し、この方法では、浄化されたガスは水で洗浄されることによって、ガスに同伴された（ｅｎｔｒａｉｎｅｄ）、吸収溶液からの反応性化合物が除去される。

ＥＰ−５０２，５９６号公報

本発明は、処理されたガスに同伴される反応性化合物の量を低減するために、低温の洗浄水を使用して、流入するガスの温度以下の温度に、処理されたガスを冷却することによって、水洗プロセスを改良することを目的とする。

発明の概要
本発明は、処理すべきガス中に含まれるＣＯ₂およびＨ₂Ｓを含む酸性化合物の捕獲方法であって、以下の段階：
ａ）処理すべきガスを、水溶液中に反応性化合物を含む吸収溶液と接触させて、酸性化合物が除去された（ｄｅｐｌｅｔｅｄ）ガスと、酸性化合物が富化された吸収溶液とを得る段階と、
ｂ）再生カラム（ａ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｌｕｍｎ）中で、前記酸性化合物が富化された吸収溶液の少なくとも一部を再生して、再生された吸収溶液と、酸性化合物に富むガス状流出物（ｇａｓｅｏｕｓ ｅｆｆｌｕｅｎｔ）とを得、この再生された吸収溶液は、吸収溶液として段階ａ）に再循環される（ｒｅｃｙｃｌｅｄ）段階と、
ｃ）段階ａ）で得られた酸性化合物が除去されたガスを、所定温度を有する液体水の流れと接触させることによって洗浄セクションにおいて洗浄および冷却して、温度が前記処理すべきガスの温度未満である洗浄されたガスを得る段階と、
ｄ）前記酸性化合物に富むガス状流出物に含まれるある量の水を、プロセスから排出する段階と
が実施される方法に関する。

本発明によれば、段階ｃ）において、液体水の流れを所定温度に冷却して、前記処理すべきガスの温度より１℃〜２０℃低い温度の洗浄されたガスを得ることができる。

酸性化合物に富むガス状流出物は、液体凝縮物および酸性化合物が富化されたガスを得るために、冷却によって部分的に凝縮させることができ、凝縮物の少なくとも第１の部分は、再生カラムに送り込むことができる。

前記量の水の少なくとも一部は、前記液体凝縮物の第２の部分で構成する（ｍａｋｅ ｕｐ）ことができる。

前記量の水の少なくとも一部は、前記酸性化合物が富化されたガス中の蒸気の形態で排出することができる。例えば、液体凝縮物および圧縮される気相を生成するために、酸性化合物が富化されたガスを、冷却によって部分的に凝縮することができる。

洗浄セクションの底部において得られる水の一部を冷却および再循環して、段階ｃ）で使用される、前記液体水の流れの少なくとも一部を構成することが可能である。

洗浄セクションの底部において得られる水の別の一部は、以下の操作：
− 水のこの一部を、段階ｂ）で得られた再生された吸収溶液と混合すること、
− 水のこの一部を、再生カラム中に送り込むこと、
− 水のこの一部を、段階ａ）で得られた酸性化合物が富化された吸収溶液と混合すること
のうちの少なくとも１つを実施することによって再循環することができる。

前記凝縮物の第３の部分を抜き出すことができ、段階ｃ）において、段階ａ）で得られた酸性化合物が除去されたガスを、液体水の流れ、およびさらに、前記抜き出された凝縮物の第３の部分と接触させることができる。

洗浄セクションは、第１および第２の接触ゾーンを含むことができ、段階ｃ）において、段階ａ）で得られた酸性化合物が除去されたガスを、洗浄セクションの底部において得られる水の一部と、第１の接触ゾーンにおいて接触させて、予洗された（ｐｒｅｗａｓｈｅｄ）ガスを得ることができ、次いで前記予洗されたガスを、前記抜き出された凝縮物の第３の部分と、第２の接触ゾーンにおいて接触させることができる。

段階ｃ）で得られた洗浄されたガスは、機械的な（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）気体／液体分離手段を通して流通する（ｃｉｒｃｕｌａｔｅ）ことができる。

アミン水溶液は、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジイソプロピルアミン、ジグリコールアミン、ピペラジン、ヒドロキシエチルピペラジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサン−１，６−ジアミン、スルホラン、ポリエチレングリコール、ピロリドン、Ｎ−ホルミルモルホリン、アセチルモルホリン、炭酸プロピレンからなるリストから選択される、１０質量％と８０質量％の間の反応性化合物を含むことができる。

処理すべきガスは、燃焼排ガス、天然ガス、クラウス法テールガス（Ｃｌａｕｓ ｔａｉｌ ｇａｓ）、合成ガス、石炭、木材、重質原油（ｈｅａｖｙ ｃｒｕｄｅ）または天然ガス燃焼複合プラントで使用される変換ガス（ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｇａｓ）、バイオマス発酵から生じるガス、セメントプラントまたは製鉄所プラントからの流出物からなるリストから選択することができる。

本発明による方法により、水洗セクションの運転を最適化する一方で、浄化ガス（ｐｕｒｉｆｉｅｄ ｇａｓ）の水洗に必要なエネルギー消費量を制限し、プロセスの水バランスの平衡状態を保証することが可能になる。

処理されたガス中の反応性化合物の蒸気圧は、温度とともに減少する。したがって、水洗によってガスを冷却することで、処理されたガス中の反応性化合物の濃度を低減することによって、熱力学的平衡をシフトすることが可能になる。

さらに、ガスを低温に冷却することにより、より大量の水を凝縮させることが可能になる。洗浄水中の反応性化合物の濃度が減少し、それにより、処理されたガスによって同伴される反応性化合物を捕獲する洗浄水の能力が増大する。

図面の簡単な説明
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して、以下の説明を読めば明らかとなるであろう。

本発明による方法を図式的に示す。 本発明による方法の改良を図式的に示す。 本発明による方法の改良を図式的に示す。

詳細な説明
図１に関連して、処理すべきガスは、１バール（絶対圧）と１５０バール（絶対圧）の間（０．１〜１５ＭＰａ（絶対圧））の範囲とすることができる圧力、および１０℃と７０℃の間の範囲とすることができる温度で、ライン１を通って流れ込む。

前記ガスは、燃焼排ガス、天然ガスまたはクラウス法テールガスとすることができる。ガスは、合成ガス、石炭、木材、重質原油または天然ガス燃焼複合プラントで使用される変換ガス、バイオマス発酵から生じるガス、セメントプラントまたは製鉄所プラントからの流出物とすることもできる。

前記ガスは、ＣＯ₂またはＨ₂Ｓなどの酸性化合物を、０．１体積％と３０体積％の間で含む。燃焼排ガスの場合では、ＳＯｘおよびＮＯｘ型化合物の割合は、前記化合物のそれぞれの１つについて、体積で２００ｍｇ／Ｎｍ³の程度の値に到達し得る。

ライン１を通って流れ込むガスは、装置Ａによって圧縮することができる。例えば、燃焼排ガスの場合では、装置Ａは、１００〜２５０ｍｂａｒ（１０〜２５ｋＰａ）の程度の圧力増加を提供するブロアーまたはコンプレッサーである。

前記ガスは、気体／液体接触エレメント（ｇａｓ／ｌｉｑｕｉｄ ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）、例えば、トレイ、ランダム充填体（ｐａｃｋｉｎｇ）または積層（ｓｔａｃｋｅｄ）充填体を備えた吸収セクションＢ１にライン２を通して送り込まれる。セクションＢ１では、ガスは、ライン１２を通って流れ込む吸収溶液と接触する。ガスは液体溶液と対向して（ｃｏｕｎｔｅｒｃｕｒｒｅｎｔ ｔｏ）流通する。吸収溶液は、酸性化合物、特にガス中に含まれるＣＯ₂およびＨ₂Ｓを捕獲する。酸性化合物を含んだ（ｌａｄｅｎ ｗｉｔｈ ａｃｉｄ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）吸収溶液は、セクションＢ１の底部のライン３を通して排出される。酸性化合物が除去されたガスの流れは、セクションＢ１の頂部で得られ、この流れは、矢印３２で表されている。

吸収溶液の組成は、酸性化合物を吸収するその能力のために選択される。一般に、１０質量％と８０質量％の間、好ましくは２０質量％と６０質量％の間の反応性化合物を含む水溶液を使用することが可能である。

反応性化合物は、ＭＥＡ（モノエタノールアミン）、ＤＥＡ（ジエタノールアミン）、ＭＤＥＡ（ジメチルエタノールアミン）、ＤＩＰＡ（ジイソプロピルアミン）、ＤＧＡ（ジグリコールアミン）、ジアミン、ピペラジン、ヒドロキシエチルピペラジン、ＴＭＨＤＡ（Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサン−１，６−ジアミン）の中から選択することができる。

反応性化合物は、物理的性質の溶媒（ｓｏｌｖｅｎｔｓ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｎａｔｕｒｅ）、例えば、メタノール、スルホラン、エーテル化することができるポリエチレングリコール、ピロリドンまたは例えば、Ｎ−メチルピロリドンなどの誘導体、Ｎ−ホルミルモルホリン、アセチルモルホリン、炭酸プロピレンの中から選択することもできる。

加えて、水溶液は、反応性化合物の劣化現象を制限する酸化防止添加剤を含むことができる。例えば、ジチオホスフェートファミリーまたは少なくとも１つのチオール官能基を有する分子のファミリーの酸化防止剤、特に、チアジアゾールの誘導体、またはチオエーテルもしくはジチオエーテルを使用することができる。

セクションＢ１の底部で排出された吸収溶液は、ポンピングされ（ｐｕｍｐｅｄ）、熱交換器Ｆ中で加熱され、次いで再生カラムＧ中に送り込まれる。すべての吸収溶液は一般に、再生カラムに送られる。

あるいは、セクションＢ１の底部で得られた吸収溶液は、分割して２つの画分（ｆｒａｃｔｉｏｎｓ）にすることができる。次いで、１つの画分だけが再生カラムＧに送られる。例えば、酸性化合物を含んだ吸収溶液は、分離して酸性化合物に富む画分および酸性化合物に乏しい画分にすることができる。酸性化合物に富む画分はカラムＧに送られ、酸性化合物に乏しい画分は再循環され、吸収セクションの頂部に送られる。この実施形態は、文献ＦＲ−２，８７７，８５８に詳細に記載されている。

再生カラムＧは、気体／液体接触内部構造物（ｇａｓ／ｌｉｑｕｉｄ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｎａｌｓ）、例えば、トレイ、ランダムまたは積層充填体を備えている。カラムＧの底部は、再生に必要な熱を供給するリボイラＪを備えている。カラムＧでは、酸性化合物がガス状形態で放出され、ライン２２を通してＧの頂部で排出される。

再生された、すなわち酸性化合物が除去された吸収溶液は、ライン６を通してカラムＧの底部において排出され、ポンプＫでポンピングされ、ライン９を通して交換器Ｆに送り込まれ、冷却される。冷却された吸収溶液は、ライン１０を通して排出され、フィルターＨに送り込まれることによって固体化合物および粒子が除去される。Ｈから排出された吸収溶液は、熱交換器Ｉで冷却され、ライン１２を通してセクションＢ１に送り込まれる。

ライン２２を通してＧの頂部で排出されたガス状の流れは、交換器Ｎ内での冷却によって部分的に液化され、分離器（ｓｅｐａｒａｔｏｒ）Ｏに送り込まれる。凝縮物（ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅｓ）は、カラムＧの頂部のライン２３およびポンプＭを通して、還流として全部または部分的に再循環される。残りの凝縮物は、流れ３３によってプロセスから排出される。

この方法が排ガスの脱炭酸に適用されるとき、ＣＯ₂に富むガスがカラムＧの頂部で得られる。ライン２４を通してドラムＯの頂部で排出されたガスは、地下貯蔵所に注入するために、液化される。一連の圧縮および冷却段階を経ることによって、装置ＰおよびＱ内でガスを圧縮および脱水することができ、その結果、非常に高純度、例えば、９９体積％を超えるＣＯ₂の、約１１０バール（１１ＭＰａ）の液体ＣＯ₂の流れを得ることができる。

Ｇの底部で得られた、再生された吸収溶液の一部は、ライン８を通して、一般にリクレーマ（ｒｅｃｌａｉｍｅｒ）と呼ばれる気化装置Ｌに送り込むことができる。装置Ｌにおいて、吸収溶液は、気化するまで加熱される。ライン７を通してＬから排出される蒸気は、カラムＧに送り込まれる。反応性化合物の劣化によって形成される塩は、Ｌの底部において液体溶液中で固体状態としてとどまり、これらはライン３１を通して周期的に抜き取られ、排出される。ライン８のレベルで、水および場合により強塩基、例えば、水酸化ナトリウム溶液を添加することによって、塩、酸を中和し、気化温度を調節する（ｒｅｇｕｌａｔｅ）ことが可能である。

浄化ガス３２は、ある量の反応性化合物を運ぶ。実際、ゾーンＢ１の頂部で、高い反応性化合物濃度、例えば、ＭＥＡの場合３０質量％を有する液体の吸収溶液は、高速で流通するガスに対向して流れる。この接触により、ガスによる高い量の反応性化合物の同伴（ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ）がもたらされる。２つの原理が、ガスによる反応性化合物同伴の現象を支配している。一方では、反応性化合物の一部は、反応性化合物の蒸気圧の結果として浄化ガス中に蒸気形態で同伴される。他方では、反応性化合物の損失は、ガス中に液体飛沫が機械的に同伴されることによるものである。これらの２つの現象が、洗浄セクションＢ３にガスによって同伴される反応性生成物の量を決定する。

本発明によれば、反応性化合物の大きすぎる放出および損失を回避するために、特定の洗浄セクションが使用される：ガスは、水洗に付されることによって、浄化ガス中に存在する反応性化合物分子が回収される。ガス３２は、洗浄セクションＢ３に送り込まれ、ライン１７を通って流れ込む水と対向して接触する。セクションＢ３は、気体／液体接触エレメント、例えば、トレイ、ランダム充填体または積層充填体を含む。反応性化合物の痕跡のなくなった浄化ガスは、ライン１８を通してＢ３から排出される。反応性化合物を含んだ水は、洗浄セクションＢ３の底部において収集される。

Ｂ３の底部において回収された洗浄水の一部は、ライン１３を通して抜き出され、ポンプＣによってポンピングされ、熱交換器Ｄによって冷却され、ライン１７を通してセクションＢ３に送り込まれる。交換器Ｄにおいて、洗浄水は、ライン１６を通って流れ込みライン１４を通して排出される冷媒によって冷却される。

場合により、新鮮な水を、ライン１５を通して供給することができる。前記水は、ループ内を循環する洗浄水と混合され、次いでこの水は、ライン１７を通して洗浄セクションＢ３に送り込まれる。

本発明は、洗浄セクションＢ３に流入および流出するガス状の流れの温度の特定の管理とともに、洗浄を実施することを目的とする。本発明によれば、洗浄水は、直接的な熱交換による冷却手段として使用される。洗浄水は、Ｂ３を流通するガスを通して冷却のための冷媒として作用する。本発明によれば、ライン１８を通ってこのセクションを出る処理されたガスの温度が、ライン２を通って流れ込む未処理ガスの温度より、厳密に低い温度であるように、例えば１℃低いように、洗浄水の温度が交換器Ｄによって制御される。例えば、１８中で流通するガスの温度は、ライン２中で流通するガスの温度より、１℃〜２０℃低く、好ましくは２℃〜１０℃低い。ライン１８を通して排出されるガスの温度を下げることにより、熱力学的平衡をシフトすることによって、ガス１８中に含まれる反応性化合物の量を低減することが可能になる。さらに、Ｂ３中で流通するガスの冷却により、ガス３２中に含まれる水の一部が凝縮する。この量の凝縮した水により、洗浄水中の反応性化合物の濃度を減少させ、したがって、洗浄水の反応性化合物の吸収能力を改善することが可能になる。

本発明による方法を運転するために、交換器Ｄによって提供される冷却は、ガス１８およびガス２の温度に応じて調節することができる。流れ２および１８の温度はそれぞれ、検出器Ｃ１およびＣ２によって測定される。Ｃ１およびＣ２によって測定される温度に応じて、Ｄに供給する冷媒流量を制御するバルブＶ１を、ライン１３および１７を通して再循環される洗浄水の温度、したがって、洗浄水によって冷却されるガス１８の温度を調節するように、制御することができる。

Ｂ３におけるガスの冷却によって生じる洗浄水の量の増加は、本発明によれば、例えば流れ３３および／または２４による、吸収溶液再生のレベルで、プロセスにおいて水を抜き取ることによって補償される。本発明によれば、流れ２と流れ１８の間の温度差の結果として凝縮される水の量に少なくとも等しいある量の水が排出される。この量の水は、ドラムＯにおいて回収された凝縮物を、ライン３３を通して抜き出すことによって、液体の形態で排出することができる。この量の水は、ライン２４を通してドラムＯの頂部で排出されるガスとともに、蒸気の形態で排出することもできる。プロセスから排出される、この量の水は、ライン３３を通して部分的に、およびライン２４を通して排出されるガス中に部分的に抜き出すこともできる。吸収セクションＢ１と再生カラムＧの間の閉じたループ内で循環する吸収溶液の含水量の増加は、このように回避される。

図１に示すように、吸収セクションＢ１および洗浄セクションＢ３は、同じカラム（ｃｏｌｕｍｎ）Ｂ内に配することができる。この場合、セクションＢ１からセクションＢ３へのガスの通過を可能にする液密トレイ（ｌｉｑｕｉｄ−ｔｉｇｈｔ ｔｒａｙ）Ｂ２を使用することができる。あるいは、吸収セクションＢ１は、第１のカラムにおいて稼動させることができ、洗浄セクションＢ３は、第１のカラムと異なる第２のカラムにおいて稼動させることができる。第１のカラムの頂部は、浄化ガスを第１のカラムから第２のカラムに移すために、第２のカラムの底部に接続されたラインを備える。

装置Ｂの直径を最小限にするために、非常に高いガス速度（ｇａｓ ｒａｔｅｓ）を使用することができるが、これは、１７を通してＢ３に送り込まれる液体と、１８を通してＢ３から排出されるガスとの間の良好な分離にとって好都合ではない。本発明によれば、ライン１８を通して排出される流れにおける液体の損失を制限するために、気体／液体を機械的に分離するために意図された手段Ｂ４を、セクションＢ１の頂部に配することができる。例えば、手段Ｂ４は、乾燥トレイ（ｄｒｙ ｔｒａｙ）または液体が供給されない充填体ハイト（ｐａｃｋｉｎｇ ｈｅｉｇｈｔ）、または液滴エリミネーターパッド（ｄｒｏｐ ｅｌｉｍｉｎａｔｏｒ ｐａｄ）の形態とすることができる。

水の第１の部分は、ライン１３、ポンプＣを通してＢ３の底部において回収され、この水は、ライン１７を通してセクションＢ３の頂部に再循環される。ライン１７を通してＢ３に送り込まれる総洗浄水流量は、洗浄セクションＢ３において良好な流体力学的接触を得、ガス中に含まれる十分な割合の反応性化合物を捕獲するように決定され、その結果、ライン１８を通して排出されるガス中の反応性化合物の排出量に関する基準が満たされる。

全体的なループに対する吸収溶液中の含水量のバランスは負である：水の損失が存在する。吸収セクションＢ１では、アミンによる酸性化合物の吸収の発熱反応のために、ガスが温かくなる。Ｂ３を出るガス１８は、ライン２通してＢ１に送り込まれるガスよりも温かい。したがってガス１８は、Ｂ１の入口におけるよりも多くの水を含み、これは水の損失を生じさせる。加えて、ライン２４を通して排出される、酸性化合物に富む流れも水を含む。

本発明によれば、一方では水の損失を補償し、他方では水洗によって浄化ガスから抜き取られた反応性化合物を回収および再使用するために、Ｂ３の底部で得られた水の第２の部分を、ライン１９を通して抜き取って、これをプロセス中に再循環することが可能である。より正確には、本発明は、ゾーンＢ３の底部においてライン１９を通して抜き出される液体が、Ｂ１の頂部に運ばれる反応性化合物、および水の損失を補償するのに必要とされる量の水を含むように、ライン１９を通してのパージ速度（ｐｕｒｇｅ ｒａｔｅ）をバルブＶによって制御することを目的とする。ライン１９を通す再循環により、本方法を実施するのに必要とされる補給（ｍａｋｅｕｐ）反応性化合物の量を制限することが可能になる。さらに、再循環ライン１９を通して反応性化合物を排出することは、洗浄セクションＢ３における反応性化合物の濃度を低減し、したがって、非常に低い反応性化合物含量を有するガス１８を得ることを目的とする。例えば、燃焼排ガスの脱炭酸の場合では、再循環の目的は、大気に排出される処理された排ガス１８中に含まれる揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の最大許容可能量に対する基準を満たすことである。

図１に関連して、ライン１９を通して抜き出される水は、プロセスにおける様々な場所で流通する吸収溶液と混合することができる。

水は、ライン２０を通してライン１０に送り込まれることによって、Ｇの底部において得られる再生された吸収溶液と混合することができる。水は、交換器Ｆを通過した後の冷却された、再生された吸収溶液と混合されることが好ましい。

水は、ライン２９を通してライン４に送り込まれることによって、Ｂ１の底部で酸性化合物を含んだ吸収溶液と混合することができる。水は、熱交換器Ｆから上流の、酸性化合物を含んだ吸収溶液と混合されることが好ましい。

ライン１９を通して抜き出された水は、ライン３０を通して再生カラムＧに送り込むこともできる。

図１に関連して記載されたライン１９を通る水の再循環は、洗浄セクションＢ３に同伴されるアミンの量を制限するのに不十分である場合がある。この場合、図２および３に関連して記載される解決策の少なくとも１つを、本発明によって実施することができる。図２は、改良を伴った図１の方法を図式的に示し、図３は、図１に関連して記載されたカラムＢの頂部を図式的に示す。図１の参照番号と同一の図２および３の参照番号は、同じ要素を示す。

第１の解決策は、洗浄セクションＢ３に向かって吸収セクションＢ１内を流通するガス中の液体飛沫の機械的な同伴を減少させることにある。図２に関連して、気体／液体の機械的分離手段Ｂ５は、セクションＢ１の頂部に配される。例えば、Ｂ５は、乾燥トレイ、または液体を供給されない充填体ハイト、または液滴エリミネーターパッドとすることができる。分離手段Ｂ５は、セクションＢ１からセクションＢ３への飛沫による反応性化合物の同伴を制限することによって、洗浄ループ内の反応性化合物の量、およびしたがって浄化ガス１８によって同伴される反応性化合物の量を制限することを可能にする。セクションＢ３の頂部での機械的な同伴による反応性化合物の損失は、大気圧での排ガスの場合における反応性化合物の損失の約５０％であると推定することができる。吸収セクションＢ１の頂部に分離手段Ｂ５を配することにより、洗浄セクションＢ３および流れ１９における反応性化合物の濃度、およびしたがって流れ１８における機械的な同伴による反応性化合物の損失を２分の１に減少させることが可能になる。分離手段Ｂ５の実装は、セクションＢ１およびＢ３を通って流れるガスの圧力低下のわずかな増大を誘発し得るが、これはなお許容される（一般に１５％未満の増大）。この圧力低下の増大は、処理すべきガスの装置Ａによる圧力の増加によって補償され得る。

第２の解決策は、熱交換器Ｎによる再生カラムの頂部での中程度の冷却を実施することにある。交換器Ｎ２によって代表される第２の凝縮段階が実施される。冷却されたガスは、流れ３４を通してドラムＲに送られ、凝縮物は、流れ３５を通してプロセスから排出され、一方、酸性ガスはライン４０を通して圧縮段階に送られる。ライン３３および３５を通してこのように排出された水は、プロセスの水バランスを保証しながら、ライン１８を通して吸収セクションを出る浄化ガスのより著しい冷却を可能にする。

第３の解決策は、ライン１９を通してのパージ速度を増加させることにある。図２に関連して、追加の量の水を、洗浄セクションＢ３の頂部にライン５０を通して送り込むことによって、セクションＢ３、およびライン１９を通して排出される液体における反応性化合物の濃度を低減することができる。ライン５０を通してＢ３に送り込まれる水は、再生カラムＧの頂部から来る水の流れに由来することができる：ライン５０は、ドラムＯの底部でライン２３を通して排出される凝縮物の一部を、それがセクションＢ３に送り込まれる前に、抜き出す。ライン１９を通るパージ速度を２倍にさせる液体の流れが、ライン５０を通して導入される場合、洗浄セクションＢ３および流れ１９における反応性化合物の濃度、およびしたがって流れ１８における機械的な同伴による反応性化合物の損失は、２分の１に減少させることができる。この解決策は、燃焼排ガスの脱炭酸の場合において特によく適している。実際に、ドラムＯの底部において得られる水はＣＯ₂を含んでいるが、この水をセクションＢ３に送り込むことは不利ではなく、これは、１％の程度のＣＯ₂濃度は、ライン１８を通してＢ３から排出されるガス中で許容することができるためである。

第４の解決策は、２つの段階を伴った洗浄セクションを使用することにある。図３は、図２のカラムＢの頂部を示し、ここでセクションＢ３は、２つの段階のＢ３１およびＢ３２を備えたセクションによって置き換えられている。それぞれの段階Ｂ３１およびＢ３２には、気体／液体接触エレメント、例えば、トレイ、ランダム充填体または積層充填体が装着されている。ガス中に含まれる液体飛沫の機械的な分離のために意図された手段Ｂ６が、段階Ｂ３１とＢ３２の間に配されている。例えば、Ｂ６は、乾燥トレイ、または液体を供給されない充填体ハイト、または液滴エリミネーターパッドとすることができる。吸収セクションＢ１からのガス３２は、分離手段Ｂ５を通って流れた後、段階Ｂ３１、次いで段階Ｂ３２を通って流れる。第２の段階Ｂ３２の頂部で、ライン１５および５０を通して洗浄セクションに送り込まれる水は、段階Ｂ３２、次いで段階Ｂ３１においてガスに対向して流れる。洗浄セクションの底部、すなわち、段階Ｂ３１の底部において収集された水は、ライン１３を通して抜き出され、交換器Ｄによって冷却され、分離手段Ｂ６の下のセクションＢ３１の頂部に送り込まれる。交換器Ｄでは、水は、ライン１６を通って流れ込む冷媒との間接的な熱交換によって冷却され、これはライン１４を通して排出される。第１の段階Ｂ３１は、第２の段階Ｂ３２の流量と比べて、相対的に高い洗浄水の流量で大まかな洗浄を実施する。次いで、仕上げの段階Ｂ３２は、ライン１８を通してＢ３２から排出されるガス中の反応性化合物の含量に関して、高度な仕様を提供する。水の流れは反応性化合物をほとんどまったく含まずにＢ３２に送り込まれ、機械的な同伴による反応性化合物の損失は、実質的にゼロである。段階Ｂ３２の実装には、比較的低い液体流量と処理すべきガスの比較的高い流量の間の良好な接触を可能にする特定の充填体が要求される。例えば、織布型の充填体を使用することが可能である。この型の充填体は、１ｍ³／ｍ²．ｈ未満の液体噴霧速度（ｌｉｑｕｉｄ ｓｐｒａｙ ｒａｔｅｓ）に到達することを可能とする。

モノエタノールアミン（ＭＥＡ）水溶液による燃焼排ガスの脱炭酸の場合における、図１に図式的に示した方法の運転を、以下の数値的な例によって説明する。

例１、例２はそれぞれ、図１に関連して記載したプロセスにおいて流通する様々な流れの組成を、それぞれ表１、表２に示すように与える。

例１および２において、ライン１を通って流れる、処理すべき排ガスは同一であり、その結果、２つの方法を比較することができる。

値は、Ａｓｐｅｎ数値シミュレーションツールを使用して、本方法をシミュレーションすることによって得た。これらは、プロセスの安定な作動状態に対応する。

例１
例１は、従来技術によって実施される図１の方法に対応し、すなわち、ライン１８を通して排出されるガスの温度は、ライン２を通って流れ込むガスの温度より高い。この場合、水はライン３３を通してまったく抜き出されない。

表１において認めることができるように、流れ１８におけるＭＥＡ含量は、２．２×１０^-4ｋｍｏｌ／ｈであり、これは、処理されたガス中の３．１４ｍｇ／Ｎｍ³のＭＥＡに相当する。考慮された冷却は４５℃であり、すなわち、入口のガス（４０℃）より５℃高く、プロセスの水バランスを制御するために、ライン３３を通した抜き出しはまったく実施されない。この運転方法は、ライン１５を通した補給水の供給を必要とする。

例２
この方法は本発明によって実施され、すなわち、ライン１８を通して排出される処理された排ガスは、ライン２を通って流れ込むガスよりも低い温度である。さらに、水が、ライン３３を通して抜き出される。

処理されたガスの冷却を使用した、図１に関連して記載された方法の運転に関して、表２において認めることができるように、流れ１８におけるＭＥＡ含量は１．３×１０^-4ｋｍｏｌ／ｈであり、これは、処理されたガス中の１．９ｍｇ／Ｎｍ³のＭＥＡに相当する。考慮された冷却は３８℃であり、すなわち、入口のガス（４０℃）より２℃低い。プロセスの水バランスを満たすために、水は、ライン３３を通して抜き出される（２．６３ｋｍｏｌ／ｈ）。

この２つの例の比較は、本発明の有意性を示す。清浄にされたガスを冷却することにより、清浄にされたガス中のＭＥＡの排出を４０％低減することが可能になった。

２ 処理すべきガス
３ 酸性化合物が富化された吸収溶液
９ 再生された吸収溶液
１２ 反応性化合物を含む吸収溶液
１３ 洗浄セクションの底部で得られる水の第１の部分
１７ 所定温度を有する液体水の流れ
１８ 洗浄されたガス
１９ 洗浄セクションの底部で得られる水の第２の部分
２２ 酸性化合物に富むガス状流出物
２３ 液体凝縮物の第１の部分
２４ 酸性化合物が富化されたガス
３２ 酸性化合物が除去されたガス
３３ 液体凝縮物の第２の部分
３５ 液体凝縮物
４０ 気相
５０ 液体凝縮物の第３の部分
Ａ 圧縮装置
Ｂ カラム
Ｂ１ 吸収セクション
Ｂ２ 液密トレイ
Ｂ３ 洗浄セクション
Ｂ４ 機械的気液分離手段
Ｂ５ 機械的気液分離手段
Ｂ６ ガス中に含まれる液体飛沫の機械的な分離手段
Ｂ３１ 第１の接触ゾーン
Ｂ３２ 第２の接触ゾーン
Ｃ ポンプ
Ｃ１ 温度検出器
Ｃ２ 温度検出器
Ｄ 熱交換器
Ｆ 熱交換器
Ｇ 再生カラム
Ｈ フィルター
Ｉ 熱交換器
Ｊ リボイラ
Ｋ ポンプ
Ｌ 気化装置
Ｍ ポンプ
Ｎ 熱交換器
Ｎ２ 交換器
Ｏ 分離器、ドラム
Ｐ 圧縮装置
Ｑ 脱水装置
Ｒ ドラム
Ｖ バルブ

Claims (13)

1. 処理すべきガス（２）中に含まれる、ＣＯ₂およびＨ₂Ｓを含む化合物のうちの少なくとも１つを含む酸性化合物の捕獲方法であって、以下の段階：
   ａ）酸性化合物が除去されたガス（３２）と、酸性化合物が富化された吸収溶液（３）とを得るために、処理すべきガス（２）を、水溶液中に反応性化合物を含む吸収溶液（１２）と接触させる段階と、
   ｂ）再生された吸収溶液（９）と、酸性化合物に富むガス状流出物（２２）とを得るために、再生カラム（Ｇ）中で前記酸性化合物が富化された吸収溶液（３）の少なくとも一部を再生し、前記再生された吸収溶液は、吸収溶液として段階ａ）に再循環される段階と、
   ｃ）前記処理すべきガス（２）の温度より低い温度の、洗浄されたガス（１８）を得るために、段階ａ）で得られた、前記酸性化合物が除去されたガスを、所定温度を有する液体水の流れ（１７）と接触させることによって、洗浄セクション（Ｂ３）において洗浄および冷却する段階と、
   ｄ）前記酸性化合物に富むガス状流出物（２２）に含まれる、ある量の水を該方法から排出する段階と
   が実施される方法。
2. 前記処理すべきガス（２）の温度より１℃〜２０℃低い温度の洗浄されたガス（１８）を得るために、段階ｃ）において、液体水の流れ（１７）を所定温度に冷却する、請求項１に記載の方法。
3. 液体凝縮物と、酸性化合物が富化されたガス（２４）とを得るために、前記酸性化合物に富むガス状流出物（２２）を、冷却によって部分的に凝縮し、凝縮物の少なくとも第１の部分（２３）を再生カラム（Ｇ）に送り込む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記量の水の少なくとも一部が、前記液体凝縮物の第２の部分（３３）からなる、請求項３に記載の方法。
5. 前記量の水の少なくとも一部が、前記酸性化合物が富化されたガス（２４）中の蒸気の形態で排出される、請求項３または４に記載の方法。
6. 液体凝縮物（３５）と、圧縮される気相（４０）とを生成するために、前記酸性化合物が富化されたガス（２４）を、冷却によって部分的に凝縮する、請求項５に記載の方法。
7. 段階ｃ）で使用される、前記液体水の流れの少なくとも一部を構成するために、洗浄セクションの底部において得られる水の一部（１３）を冷却および再循環する、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 洗浄セクションの底部において得られる水の第２の部分（１９）が、以下の操作
   − 前記水の第２の部分を、段階ｂ）で得られた再生された吸収溶液と混合すること、
   − 前記水の第２の部分を、再生カラムに送り込むこと、
   − 前記水の第２の部分を、段階ａ）で得られた酸性化合物が富化された吸収溶液と混合すること
   のうちの少なくとも１つを実施することによって再循環される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 凝縮物の第３の部分（５０）が抜き出され、段階ｃ）において、段階ａ）で得られた前記酸性化合物が除去されたガスが、液体水の流れ（１７）、およびさらに、前記抜き出された凝縮物の第３の部分（５０）と接触する、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記洗浄セクションが、第１（Ｂ３１）および第２（Ｂ３２）の接触ゾーンを含み、
    段階ｃ）において、予洗されたガスを得るために、段階ａ）で得られた前記酸性化合物が除去されたガスを、前記洗浄セクションの底部において得られる水の一部と、前記第１の接触ゾーンにおいて接触させ、次いで前記予洗されたガスを、前記第２の接触ゾーンにおいて、前記抜き出された凝縮物の第３の部分と接触させる、請求項９に記載の方法。
11. 段階ｃ）で得られた前記洗浄されたガスを、気体／液体の機械的な分離手段（Ｂ４）を通して流通させる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記吸収溶液が、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジイソプロピルアミン、ジグリコールアミン、ピペラジン、ヒドロキシエチルピペラジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサン−１，６−ジアミン、スルホラン、ポリエチレングリコール、ピロリドン、Ｎ−ホルミルモルホリン、アセチルモルホリン、炭酸プロピレンからなる群のアミンから選択される、１０質量％と８０質量％の間の反応性化合物を含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記処理すべきガスが、燃焼排ガス、天然ガス、クラウス法テールガス、合成ガス、石炭、木材、重質原油もしくは天然ガス燃焼複合プラントで使用される変換ガス、バイオマス発酵から生じるガス、セメントプラントもしくは製鉄所プラントからの流出物からなる群から選択される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。

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