JP2010540243A5

JP2010540243A5 -

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Publication number: JP2010540243A5
Application number: JP2010528281A
Authority: JP
Filing date: 2008-08-12
Publication date: 2013-10-24
Anticipated expiration: 2028-08-12

Description

第２の膨張段階で除去されたスクラビング溶液を、７０℃より低い温度まで冷却し、第３の膨張段階で常圧まで膨張し、まだ存在している残渣量の可溶性ＣＯ_２を分離し、この部分ストリームを、常温まで、完全精製スクラビング溶液として冷却する（プロセス工程ｃ））。

まだ存在している残渣量の可溶性ＣＯ_２および硫黄化合物を、第２の膨張段階で除去する。（温度と圧力）を得られるこの条件下で、スクラビング溶液から漏れたＣＯ_２を、第３の膨張段階で再溶解する。すると、最大純度で、スクラビング溶液が得られる。スクラビング溶液を、常温まで冷却した後、スクラビング回路に戻すと、ＣＯ_２および硫黄化合物を、バイオガスから除去することができる。提案された方法によって、異なる物質が含まれた汚染スクラビング溶液を、比較的低圧および低温で再生することが可能となる。複数のレベルの圧力および温度制御膨張が計画されるからである。さらに、スクラビング溶液中の水の量が保持される。蒸気により除去されたある割合の蒸発水を、凝縮後、精製スクラビング溶液に戻すことができるからである。

汚染スクラビング溶液の複数の段階膨張によって、ＣＯ_２、Ｈ_２ＳおよびＣＯＳ（有機硫黄化合物）のより選択的な除去を行うことが可能となる。個々のフラッシュ膨張中に、異なる圧力および温度条件に起因する、他の物質と共にスクラビング溶液から漏れた水の量を大幅に減じることができる。水の蒸発熱は、ガスから除去すべき成分より５倍大きいため、必須の再生に必要なエネルギーの量をかなり減じることができる。プロセス工程ａ）およびｂ）に従って、膨張段階において蒸気として除去された二酸化炭素、水および硫黄化合物で構成されたガス混合物は、汚染スクラビング溶液を加熱するための熱媒体として用いられ、プロセスにおいて、常温まで冷却される。第２の膨張段階で得られた精製スクラビング溶液は、汚染スクラビング溶液を加熱するための熱媒体として用いられる。

エネルギーに関して特に有利かつ熱水も提供する方法が提供される。凝縮水は、分離器において常温まで冷却されたガス混合物（蒸気）から除去される。ドーズ量のこの水を、必要なアミン含量を維持するために、完全精製スクラビング溶液と混合する。

膨張装置の上部に、蒸気を除去するためにラインが配置されており、このラインは、凝縮水を除去するために、第２の分離器に接続されている。少なくとも１つの熱交換器が、蒸気を冷却するために、このラインに組み込まれている。第２の分離器は、第１の分離器に、ドーズ量の凝縮水を運ぶためのラインを介して接続されている。

アミン濃度４０％、温度３８℃、８５ｇＣＯ_２／ｌおよび６ｇＨ_２Ｓ／ｌのローディング量により得られた汚染スクラビング溶液（約９ｍ^３／ｈ）を、ライン１を介して流し、循環ポンプＰ１を介して、連続して接続されたＷ１、Ｗ２およびＷ３の３つの熱交換器へと流し、前述の熱交換器において約６５℃、次に、約１２５℃まで加熱し、圧力７．５バールまで圧縮する。熱された汚染スクラビング溶液を、次に、第１のフラッシュ膨張装置Ｆ１（第１の膨張段階）に入れ、そこで圧力約４．５バールまで膨張させる。スクラビング溶液中の約６０％の化学結合不純物（二酸化炭素および硫黄化合物）は、膨張プロセス中に、４００秒未満の後反応時間内および約１２５℃の反応温度で放出され、フラッシュ膨張装置Ｆ１の上部で、蒸気として、ライン６を介して除去される。こうした条件下で、スクラビング溶液中の化学結合したＣＯ_２の割合は、８５ｇ／ｌから４０ｇ／ｌへ、硫黄化合物は６ｇ／ｌから４ｇ／ｌへ減少する。部分的に浄化されたスクラビング溶液を、この時点で、熱交換器Ｗ４へ、ポンプＰ２により、ライン２を介して供給し、熱媒体として熱油により温度約１４０℃まで加熱し、圧力６．５バールまで圧縮し、第２のフラッシュ膨張装置Ｆ２（第２の膨張段階）に流し、そこで圧力約５．５バールまで膨張させる。フラッシュ膨張中、化学結合したＣＯ_２の割合は、４０ｇ／ｌから２２ｇ／ｌへ、硫黄化合物は４ｇ／ｌから２．５ｇ／ｌへ減少する。分離した不純物は、フラッシュ膨張装置Ｆ２の上部で、蒸気として、ライン６を介して除去された後、５．５から４．５バールへさらに圧力を減じる。これによって、蒸気中の水分含量が大幅に減少し、スクラビング溶液を精製するのに必要な全体のエネルギーが減少する。プラントの下部で、精製されたスクラビング溶液は、ライン３を介して除去され、２つの部分ストリームへとさらに分かれる。分岐ライン３ｂは、ループラインとして構成されていて、フラッシュ膨張装置Ｆ２へ戻される。ポンプＰ３と熱交換器Ｗ７は、この循環ライン３ｂに組み込まれていて、この熱交換器は、熱媒体として熱油により加熱される。従って、スクラビング溶液の部分ストリーム（１８ｍ^３／ｈ）は、ライン３ｂを介して連続的にポンピングされ、循環する。循環するスクラビング溶液の温度は、介在する熱交換器Ｗ７により、約１４５℃で一定に維持される。こうした条件下で、スクラビング溶液中の化学結合したＣＯ_２の割合は、２２ｇ／ｌから８ｇ／ｌへ、硫黄化合物は２．５ｇ／ｌから０．９ｇ／ｌへ減少する。従って、生成されたスクラビング溶液には、二酸化炭素を除去するのに７７ｇ／ｌおよび硫黄化合物を除去するのに５．１ｇ／ｌのローディング能力がある。必要であれば、追加のフラッシュ膨張段階（図示せず）を下流に取り付けると、スクラビング溶液のローディング能力を若干増大することができる。

回路から除去された部分ストリームと、ライン１を介して供給された汚染スクラビング溶液の量の比は、０．２〜５である。部分ストリームライン３ａを介して、約１４５℃の温度で除去されたある量のスクラビング溶液（９ｍ^３／ｈ）は、熱交換器Ｗ２を流れて、同時に、汚染スクラビング溶液を加熱する熱媒体として用いられ、約６８℃まで冷やされる。スクラビング溶液は、下流熱交換器Ｗ５において、冷却水により、さらに冷やされ（２２℃まで）、圧力の制御されたやり方で、分離器Ａ１に運ばれる。この分離器において、４．５バールから常圧まで、さらに減圧がなされる。これによって、まだ化学的に結合していたＣＯ_２の分解がなされ、最大可能な純度のスクラビング溶液が得られる。分離器Ａ１の上部で流れ出たガス混合物（ＣＯ_２と硫黄化合物）は、ライン９を介して除去される。

二酸化炭素、水および硫黄化合物で構成され、フラッシュ膨張装置Ｆ１およびＦ２の上部で、蒸気として、ライン６を介して除去されたガス混合物を、熱交換器Ｗ１へ運び、汚染スクラビング溶液を加熱するための熱媒体として用い、プロセスにおいて、温度約６０℃まで冷やす。ガス混合物を、下流熱交換器Ｗ６において、冷却水により平常温度（約２５℃）まで冷やし、分離器Ａ２へ流す。ライン７を介して、分離器Ａ１へ運ばれたドーズ量の凝縮水は、この分離器に付着して、分離器において完全精製スクラビング溶液と混ざる。二酸化炭素と硫黄化合物で構成されたガスストリームは、ライン８を介して除去される。分離器Ａ２の運転圧力は、フラッシュ膨張装置Ｆ１内の圧力（約４．５バール）にほぼ一致している。

Claims

ガス精製中に得られ、ＣＯ_２と硫黄化合物が化学的に結合したアミン含有スクラビング溶液を再生する方法であって、汚染スクラビング溶液が、数段階で、毎回、高温まで加熱され、不純物が、プロセスにおいて、前記スクラビング溶液から除去され、精製スクラビング溶液が、廃熱回収により冷却される方法において、
ａ）前記汚染スクラビング溶液を、少なくとも１１０℃の温度まで加熱し、少なくとも４バールの圧力まで圧縮した後、第１の膨張段階において膨張させ、ＣＯ_２および硫黄化合物の大部分が、前記スクラビング溶液からガスストリームとして除去され、
ｂ）除去された前記スクラビング溶液を、少なくとも１３０℃の温度まで加熱し、少なくとも４バールの圧力まで圧縮した後、前記第１の膨張段階の膨張圧力よりも少なくとも０．５バール高い圧力まで、第２の膨張段階において膨張させ、まだ存在しているＣＯ_２および硫黄化合物の大部分が、前記スクラビング溶液からガスストリームとして除去され、
ｃ）前記第２の膨張段階において除去された前記スクラビング溶液を、低い７０℃の温度まで冷却し、第３の膨張段階において標準圧力まで膨張させ、まだ存在している残渣量の可溶性ＣＯ_２を除去し、この部分ストリームを、標準温度まで、完全精製スクラビング溶液として冷却し、
ｄ）前記第１の膨張段階および／または第２の膨張段階後に除去された前記スクラビング溶液を、２つの部分ストリームへさらに分け、回路中の一方の部分ストリームを、各膨張段階に戻し、その温度および圧力を、関連した膨張段階の状態まで調整し、まだ存在している残渣量の硫黄化合物を、膨張中にこの部分ストリームから除去し、他方の部分ストリームを、プロセス工程ｂ）またはｃ）のいずれかに従ってさらに処理する
ことを特徴とする方法。
前記プロセス工程ａ）およびｂ）に従って、前記膨張段階において蒸気として除去された二酸化炭素、水および硫黄化合物で構成されたガス混合物を、前記汚染スクラビング溶液を加熱するための熱媒体として用い、標準温度まで冷却することを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項１または２に記載の方法を実施するためのシステムであって、前記スクラビング溶液を運ぶための循環ライン（１、２、３、３ａ、４）を計画し、第１のポンプ（Ｐ１）、少なくとも１つの熱交換器（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）、連続して接続された少なくとも２つの膨張装置（Ｆ１、Ｆ２）および第１の分離器（Ａ１）が、前記循環ラインへ、フローの方向へ組み込まれていて、第２のポンプ（Ｐ２）および下流熱交換器（Ｗ４）が、両膨張装置（Ｆ１、Ｆ２）間に配置されていて、ループライン（３ｂ）が、前記膨張装置（Ｆ２）の少なくとも１つの下流の前記循環ライン（３）に組み込まれ、部分量の精製スクラビング溶液を前記回路から除去するために、前記膨張装置（Ｆ２）に接続されていて、第３のポンプ（Ｐ３）および熱交換器（Ｗ７）が、前記ループライン（３ａ）に組み込まれていることを特徴とするシステム。
前記蒸気を除去するためのライン（６）が、前記膨張装置（Ｆ１、Ｆ２）のヘッドに配置されていて、前記ラインが、前記凝縮水を除去するための第２の分離器（Ａ２）に接続されていて、前記蒸気を冷却するための少なくとも１つの熱交換器（Ｗ１、Ｗ６）が、このラインに組み込まれ、前記第２の分離器が、前記第１の分離器（Ａ１）に、凝縮水を運ぶためのライン（７）を介して接続されていることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
前記汚染スクラビング溶液を、必要な運転温度まで徐々に加熱するために連続して接続された３つの熱交換器（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）が、前記第１の膨張装置（Ｆ１）の上流に配置されていて、前記第１の熱交換器（Ｗ１）は、前記蒸気を運ぶライン（６）に組み込まれ、前記第２の熱交換器（Ｗ２）は、前記精製熱スクラビング溶液を運ぶライン（３ａ）に組み込まれ、前記第３の熱交換器（Ｗ３）は、外部熱媒体により加熱可能、かつ間欠的にオンオフすることができることを特徴とする請求項３または４に記載のシステム。