JP2011050808A - Filler, desulfurizer and system of recovering carbon dioxide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、充填材、脱硫器、及び二酸化炭素回収システムに関するものである。 The present invention relates to a filler, a desulfurizer, and a carbon dioxide recovery system.
火力発電所から放出される排ガスには、二酸化炭素ガスや亜硫酸ガスが含まれる。排ガス中の二酸化炭素を回収する装置として、有機アミン系などのアルカリ性吸収液を用いて排ガス中の二酸化炭素を吸収する吸収塔と、吸収液から二酸化炭素を放出させて吸収液を再生する再生塔とを備えた回収装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。 The exhaust gas emitted from the thermal power plant includes carbon dioxide gas and sulfurous acid gas. As an apparatus for recovering carbon dioxide in exhaust gas, an absorption tower that absorbs carbon dioxide in exhaust gas using an organic amine-based alkaline absorption liquid, and a regeneration tower that regenerates the absorption liquid by releasing carbon dioxide from the absorption liquid Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかし、排ガス中の亜硫酸ガスが、アルカリ性である吸収液と反応し、吸収液の二酸化炭素吸収性能を低下させる問題があった。また、亜硫酸ガスが、回収装置の材質を腐食させるという問題があった。そのため、回収装置の前段または吸収塔の塔底部に、排ガスから亜硫酸ガスを除去する脱硫器が設けられている。 However, there has been a problem that sulfurous acid gas in the exhaust gas reacts with the absorbing solution that is alkaline, thereby reducing the carbon dioxide absorption performance of the absorbing solution. Further, there has been a problem that sulfurous acid gas corrodes the material of the recovery device. Therefore, a desulfurizer for removing sulfurous acid gas from the exhaust gas is provided at the front stage of the recovery device or at the bottom of the absorption tower.
排ガスを消石灰又は苛性ソーダなどのアルカリ溶液でスプレー洗浄する湿式排煙脱硫塔法を用いた脱硫器が知られている。スプレー液に水酸化カルシウムを用いた場合、スプレー液は亜硫酸ガスと反応して硫酸カルシウムとなり、排ガスによる脱硫器からの飛沫同伴によって、硫酸カルシウムが吸収液に移行し得る。吸収液に移行した硫酸カルシウムは、再生塔伝熱面や熱交換器に付着するおそれがある。従って、水酸化カルシウムを用いる湿式排煙脱硫塔法は好ましくない。 A desulfurizer using a wet flue gas desulfurization tower method in which exhaust gas is spray washed with an alkaline solution such as slaked lime or caustic soda is known. When calcium hydroxide is used for the spray liquid, the spray liquid reacts with sulfurous acid gas to become calcium sulfate, and calcium sulfate can be transferred to the absorbing liquid by entrainment of droplets from the desulfurizer by exhaust gas. The calcium sulfate transferred to the absorbing solution may adhere to the regeneration tower heat transfer surface or heat exchanger. Therefore, the wet flue gas desulfurization tower method using calcium hydroxide is not preferable.
亜硫酸ガスは、水溶液において亜硫酸水和物になりやすく、亜硫酸水素イオンに変化し、酸素によって硫酸イオンになる。そのため、水や海水を利用した排ガス洗浄も行われている。 Sulfurous acid gas tends to be sulfite hydrate in an aqueous solution, changes to hydrogen sulfite ions, and becomes sulfate ions by oxygen. Therefore, exhaust gas cleaning using water or seawater is also performed.
このようなガス洗浄では、排ガスを放出する時にガスの圧損が生じやすく、スクラバー水のフラッデングが生じる。フラッデングが生じると、亜硫酸ガスを捕捉した水の飛沫が二酸化炭素回収装置まで移行し、吸収液の劣化を招くという問題があった。 In such gas cleaning, pressure loss of gas tends to occur when exhaust gas is discharged, and scrubber water flooding occurs. When flooding occurs, there is a problem that the water droplets capturing the sulfurous acid gas migrate to the carbon dioxide recovery device and cause deterioration of the absorbing solution.
本発明は、燃焼排ガスから亜硫酸ガスを除去して二酸化炭素回収システム内を循環する吸収液の劣化を防止する脱硫器、前記脱硫器に充填される充填材、及び前記脱硫器を備える二酸化炭素回収システムを提供することを目的とする。 The present invention relates to a desulfurizer that removes sulfurous acid gas from combustion exhaust gas and prevents deterioration of an absorbent circulating in a carbon dioxide recovery system, a filler filled in the desulfurizer, and carbon dioxide recovery provided with the desulfurizer. The purpose is to provide a system.
本発明の一態様による充填材は、脱硫器に充填される充填材であって、円筒部材と、前記円筒部材の外周面上に形成され、水を保持できるフィルム状のゲルと、を備えるものである。 A filler according to an aspect of the present invention is a filler filled in a desulfurizer, and includes a cylindrical member and a film-like gel that is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical member and can retain water. It is.
本発明の一態様による脱硫器は、前記充填材が複数充填され、亜硫酸ガスを含む排ガスが供給される充填槽と、前記充填槽の上部に設けられ、前記充填槽に水又は海水を供給する給水部と、を備えるものである。 A desulfurizer according to one aspect of the present invention is provided with a plurality of the fillers and supplied with an exhaust gas containing sulfurous acid gas, and is provided in an upper portion of the filling tank, and supplies water or seawater to the filling tank. And a water supply unit.
本発明の一態様による二酸化炭素回収システムは、前記脱硫器と、前記充填槽を通過した前記排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含む吸収液を排出する吸収塔と、前記吸収塔から排出された吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去し、当該吸収液を再生して排出する再生塔と、前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される吸収液を熱源として、前記吸収塔から排出されて前記再生塔に供給される吸収液を加熱する再生熱交換器と、を備えるものである。 The carbon dioxide recovery system according to an aspect of the present invention includes the desulfurizer, an absorption tower that absorbs carbon dioxide contained in the exhaust gas that has passed through the filling tank, and discharges the absorbent containing carbon dioxide, The absorption liquid discharged from the absorption tower is supplied, the carbon dioxide gas containing vapor is removed from the absorption liquid, and the absorption liquid is regenerated and discharged, and between the absorption tower and the regeneration tower A regenerative heat exchanger that heats the absorption liquid discharged from the absorption tower and supplied to the regeneration tower, using the absorption liquid discharged from the regeneration tower and supplied to the absorption tower as a heat source. It is to be prepared.
本発明によれば、燃焼排ガスから亜硫酸ガスを除去して二酸化炭素回収システム内を循環する吸収液の劣化を防止できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, deterioration of the absorption liquid which removes sulfurous acid gas from combustion exhaust gas and circulates in the carbon dioxide recovery system can be prevented.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(a)に、本発明の実施形態に係る脱硫器に充填される充填材1の概略構成を示す。充填材1は、円筒部材2、円筒部材2の外周面及び内周面に形成された保水性ゲルフィルム3を備える。円筒部材2は、耐食性及び100℃程度の耐熱性を有する硬質プラスチック又は金属により構成され、例えばラシヒリング形状になっている。
FIG. 1A shows a schematic configuration of the
保水性ゲルフィルム3は、保水性ゲルがフィルム化されたものである。保水性ゲルは例えばポリアクリル酸やポリビニルアルコール等により構成され、官能基としてカルボキシル基又はヒドロキシル基を有する。
The water
図2に示すように、保水性ゲルフィルム3が官能基としてカルボキシル基を有する場合、水と水素結合することで、架橋剤21により架橋されたポリマー分子鎖22間に水分子23が保持される。保水性ゲルフィルム3には、保水性ゲルフィルム3の体積の300倍程度の水が保水される。水に硫酸が混在している場合でも、保水性ゲルフィルム3には、保水性ゲルフィルム3の体積の70倍程度の水が保水される。
As shown in FIG. 2, when the water-
充填材は、図1(b)に示すように、円筒部材2と保水性ゲルフィルム3との間に粉末活性炭が配合されたエポキシ樹脂4をさらに備える構成にしてもよい。粉末活性炭を加えることで、亜硫酸ガス補足性能が向上する。また、エポキシ樹脂4は円筒部材2及び保水性ゲルフィルム3との接着強度が強いため、円筒部材1上に保水性ゲルフィルム3を直接形成するよりも、保水性ゲルフィルム3の剥がれが発生し難くなる。
As shown in FIG. 1B, the filler may be configured to further include an epoxy resin 4 in which powdered activated carbon is blended between the
このような充填材の製造方法について説明する。まず、アクリル酸に重合開始剤として過硫酸ナトリウム(Na2SO3)又は亜硫酸ナトリウム(H2S2O5)を加えて40〜57℃、約3時間の加熱攪拌を行う。その後、乾燥、水洗いを行って、グルタル酸アミド又はEDGE(Ethylene Glycol Diglycidyl ether)を架橋剤として加えて保水性ゲルを作製する。 A method for producing such a filler will be described. First, sodium persulfate (Na 2 SO 3 ) or sodium sulfite (H 2 S 2 O 5 ) is added to acrylic acid as a polymerization initiator, and the mixture is heated and stirred at 40 to 57 ° C. for about 3 hours. Thereafter, drying and washing are performed, and glutaramide or EDGE (Ethylene Glycol Diglycidyl ether) is added as a cross-linking agent to prepare a water-retaining gel.
粉末活性炭を配合したエポキシ樹脂を円筒部材に塗布する。そして、エポキシ樹脂上に保水性ゲルを被覆させ、110〜125℃で乾燥させることで保水性ゲルをフィルム化する。これにより、図1(b)に示すような充填材を製造することができる。充填材の製造開始段階で円筒部材が長い場合は、ラシヒリング形状に切断してからエポキシ樹脂を塗布してもよいし、保水性ゲルのフィルム化後に切断してもよい。 An epoxy resin blended with powdered activated carbon is applied to the cylindrical member. And a water retention gel is coat | covered on an epoxy resin, and a water retention gel is formed into a film by making it dry at 110-125 degreeC. Thereby, a filler as shown in FIG.1 (b) can be manufactured. In the case where the cylindrical member is long at the production start stage of the filler, the epoxy resin may be applied after cutting into a Raschig ring shape, or may be cut after forming the water-retaining gel.
なお、図1(a)に示すような充填材を製造する場合は、エポキシ樹脂の塗布工程を省略すればよい。 In addition, what is necessary is just to skip the application | coating process of an epoxy resin, when manufacturing a filler as shown to Fig.1 (a).
図3に、このような充填材1が充填される脱硫器の構成の一例を示す。図3(a)は外観斜視図であり、図3(b)は断面図である。
In FIG. 3, an example of a structure of the desulfurizer with which such a
脱硫器30は、充填材1が充填される円筒型の充填槽31、充填槽31の外周部に設けられた排ガスドーム32、充填槽31上に設けられた給水ドーム33、及び充填槽31下に設けられた回収ドーム34を備える。
The
給水ドーム33には配管35を介して水(又は海水)が供給される。給水ドーム33内の水は、分散板36を介して充填槽31へ降り注がれる。なお、図1(a)では分散板36の図示を省略している。充填槽31に降り注いだ水は、充填材1の保水性ゲルフィルム3に保持される。
Water (or seawater) is supplied to the
充填槽31の中心部には排ガスを供給する配管37が設けられている。この配管37から供給された排ガスは、複数の充填材1が充填された充填槽31を通過し、排ガスドーム32に達する。排ガスに含まれる亜硫酸ガスは、充填材1の保水性ゲルフィルム3に保持されている水に亜硫酸イオンとして吸収される。従って、排ガスドーム32内の排ガスは、亜硫酸ガスが除去されたものである。排ガスドーム32に集められた排ガスは配管38から送出される。図3における矢印は排ガスの流れを示している。
A
この脱硫器30では、円筒型の充填槽31の中心部から外周部に向かって排ガスが移動する。充填槽31内では外周部へ進む程、排ガスの亜硫酸ガス濃度は低くなるが、排ガスと充填材1との接触面積は大きくなるため、排ガス中の亜硫酸ガスを効率良く捕捉することができる。
In the
過剰な水分や、排ガスから亜硫酸ガスを吸収した保水性ゲルフィルム3の水分(亜硫酸水)は、回収ドーム34に一旦貯留された後、配管39から排出されて回収される。
Excess water and water (sulfite water) of the water-retaining
このような脱硫器30と、一般の水スクラバー方式の脱硫器のガス流量とガス側圧力損失との関係の一例を図4に示す。脱硫器30は、充填材1に保水機能を持たせているため、フラッデングが発生せず、水スクラバー方式の脱硫器より圧力損失が小さい。そのため、水スクラバー方式の脱硫器より処理できる排ガス流量が大きい。また、脱硫器30を小型化することができる。
FIG. 4 shows an example of the relationship between the gas flow rate and the gas-side pressure loss of such a
図5に、このような脱硫器30を備える二酸化炭素回収システムの概略構成を示す。貯水タンク41には水又は海水が貯められており、配管35を介して脱硫器30の充填層31に供給される。供給された水又は海水は、充填材1の保水性ゲルフィルム3に保持される。
FIG. 5 shows a schematic configuration of a carbon dioxide recovery system including such a
脱硫器30には、配管37を介して、火力発電所ボイラーから排ガスが供給される。上述したように、脱硫器30に供給された排ガスは、充填材1により亜硫酸ガスが除去される。脱硫器30内の過剰な水分や、排ガスから亜硫酸ガスを吸収した保水性ゲルフィルム3の水分(亜硫酸水)は、配管39から排出され、回収タンク42に回収される。
Exhaust gas is supplied to the
脱硫器30により亜硫酸ガスが除去された排ガス102aは、配管38を介して吸収塔103の下部に供給される。吸収塔103では、排ガス102a中の二酸化炭素が吸収液に吸収される。吸収塔103の頂部から二酸化炭素が取り除かれた排ガス102bが排出される。二酸化炭素を吸収可能な吸収液には、例えばアミン化合物を水に溶かしたアミン化合物水溶液が使用される。
The
吸収塔103で二酸化炭素を吸収した吸収液(リッチ液)104aは、再生塔105に供給される。再生塔105は、リッチ液104aを加熱し、吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを放出させて、二酸化炭素ガスと蒸気とを含む排出ガス102cを排出し、吸収液を再生する。
The absorption liquid (rich liquid) 104 a that has absorbed carbon dioxide in the
リボイラー106は、再生塔105に貯留されていたリーン液104bの一部を加熱してその温度を上昇させて蒸気を生成し、再生塔105に供給する。なお、リボイラー106においてリーン液104bを加熱する際、リーン液104bから微量の二酸化炭素ガスが放出され、蒸気とともに再生塔105に供給される。そして、この蒸気により、再生塔105においてリッチ液104aが加熱されて二酸化炭素ガスが放出される。
The
吸収塔103と再生塔105との間に、再生塔105から吸収塔103に供給されるリーン液104bを熱源として、吸収塔103から再生塔105に供給されるリッチ液104aを加熱する再生熱交換器107が設けられ、リーン液104bの熱を回収するように構成されている。再生熱交換器107からのリーン液104bは冷却器114により冷却され、吸収塔103の上部に供給される。
Regenerative heat exchange is performed between the
吸収塔103の上部に供給されたリーン液104bは、吸収塔103内において上部から下降する。一方、吸収塔103に供給された燃焼排ガス102aは、吸収塔103内において下部から頂部に向けて上昇する。そのため、二酸化炭素を含む燃焼排ガス102aとリーン液104eが向流接触(直接接触)し、燃焼排ガス102aから二酸化炭素が取り除かれてリーン液104eに吸収され、リッチ液104aが生成される。二酸化炭素が取り除かれた燃焼排ガス102bは、吸収塔103の頂部から排出される。
The
凝縮器117は、再生塔105から排出された二酸化炭素ガスと蒸気とを含む排出ガス102cを凝縮(冷却)して、二酸化炭素ガスと生成された凝縮液とを分離する。凝縮器117から排出された二酸化炭素ガス102dは、貯蔵設備(図示せず)で貯蔵される。
The
ガス冷却器116は、再生塔105から排出された排出ガス102cを、冷却水(冷却媒体)を用いて冷却する。また、凝縮器117からの凝縮液は、再生塔105の上部に供給される。
The
吸収塔103に供給される排ガス102aは、脱硫器30により亜硫酸ガスが除去されている。そのため、二酸化炭素回収システムを循環する吸収液が亜硫酸ガスと反応することを防止し、吸収液の劣化を抑制することができる。
Sulfurous acid gas has been removed from the
このように、保水機能を有する充填材を充填させた脱硫器を設けることで、燃焼排ガスから亜硫酸ガスを除去して二酸化炭素回収システム内を循環する吸収液の劣化を防止できる。
上記実施形態では、図5に示すように、脱硫器30を吸収塔103の前段に設けていたが、図6に示すように、充填材1を含む脱硫器を吸収塔103’内に設ける構成にしてもよい。配管51から水又は海水が供給され、充填材1の保水性ゲルフィルム3に保持される。配管52から供給された排ガスが充填材1を通過することで、排ガス中の亜硫酸ガスが除去される。亜硫酸ガスが除去された排ガスは、吸収塔103’内で吸収液(リーン液)と接触し、二酸化炭素が吸収される。二酸化炭素を吸収した吸収液(リッチ液)は図5の再生塔105へ送られる。排ガスから亜硫酸ガスを吸収した保水性ゲルフィルム3の水分(亜硫酸水)は、配管53から回収される。
Thus, by providing a desulfurizer filled with a filler having a water retention function, it is possible to remove the sulfurous acid gas from the combustion exhaust gas and prevent deterioration of the absorption liquid circulating in the carbon dioxide recovery system.
In the above embodiment, as shown in FIG. 5, the
上記実施形態において、粉末活性炭に水酸化鉄を含ませてもよい。これにより亜硫酸ガスの酸化が促進され、硫酸イオンが充填材に保水された水に吸収される。 In the above embodiment, the powdered activated carbon may contain iron hydroxide. Thereby, the oxidation of sulfurous acid gas is promoted, and sulfate ions are absorbed by the water retained in the filler.
上記実施形態において、充填材1はポールリングに保水性ゲルフィルムを被覆したものでもよい。
In the above embodiment, the
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1 充填材
2 円筒部材
3 保水性ゲルフィルム
4 エポキシ樹脂
DESCRIPTION OF
Claims (5)
円筒部材と、
前記円筒部材の外周面上に形成され、水を保持できるフィルム状のゲルと、
を備える充填材。 A filler filled in the desulfurizer,
A cylindrical member;
A film-like gel that is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical member and can retain water;
A filler comprising:
前記充填槽の上部に設けられ、前記充填槽に水又は海水を供給する給水部と、
を備える脱硫器。 A filling tank filled with a plurality of the fillers according to any one of claims 1 to 3 and supplied with exhaust gas containing sulfurous acid gas;
A water supply unit provided at an upper portion of the filling tank, and supplying water or seawater to the filling tank;
A desulfurizer comprising.
前記充填槽を通過した前記排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含む吸収液を排出する吸収塔と、
前記吸収塔から排出された吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去し、当該吸収液を再生して排出する再生塔と、
前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される吸収液を熱源として、前記吸収塔から排出されて前記再生塔に供給される吸収液を加熱する再生熱交換器と、
を備える二酸化炭素回収システム。 A desulfurizer according to claim 4;
An absorption tower for absorbing carbon dioxide contained in the exhaust gas that has passed through the filling tank into an absorption liquid, and discharging the absorption liquid containing carbon dioxide;
An absorption liquid discharged from the absorption tower is supplied, a carbon dioxide gas containing steam is removed from the absorption liquid, and a regeneration tower that regenerates and discharges the absorption liquid;
Absorbing liquid provided between the absorption tower and the regeneration tower, discharged from the regeneration tower and supplied to the absorption tower as a heat source, and discharged from the absorption tower and supplied to the regeneration tower A regenerative heat exchanger that heats,
A carbon dioxide recovery system.
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---|---|---|---|
JP2009199520A JP2011050808A (en) | 2009-08-31 | 2009-08-31 | Filler, desulfurizer and system of recovering carbon dioxide |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015211959A (en) * | 2014-03-28 | 2015-11-26 | マン ディーゼル アンド ターボ フィリアル エーエフ マン ディーゼル アンド ターボ エスイー ティスクランド | Internal combustion engine, and method for removing sulfur oxides from exhaust gas |
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2009
- 2009-08-31 JP JP2009199520A patent/JP2011050808A/en active Pending
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JP2015211959A (en) * | 2014-03-28 | 2015-11-26 | マン ディーゼル アンド ターボ フィリアル エーエフ マン ディーゼル アンド ターボ エスイー ティスクランド | Internal combustion engine, and method for removing sulfur oxides from exhaust gas |
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