JP2014185913A - Method for analyzing amount of heat stable salt contained in absorbing solution and method for recovering carbon dioxide from gas to be treated - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボイラなどの燃焼排ガスから二酸化炭素を回収するために使用した吸収液に含まれる熱安定性塩の量を簡便且つ迅速に分析する方法およびボイラなどの燃焼排ガスから二酸化炭素を回収する方法に関する。 The present invention relates to a method for simply and quickly analyzing the amount of heat-stable salt contained in an absorbing solution used for recovering carbon dioxide from combustion exhaust gas such as a boiler, and to recover carbon dioxide from combustion exhaust gas such as a boiler. Regarding the method.
火力発電所等においては化石燃料を燃焼させるので、二酸化炭素(CO2)が大量に発生する。二酸化炭素は、温暖化原因物質の一つとして、その排出量の抑制が各国で進められている。二酸化炭素を回収する方法として、現在、最も実用化に近い方法としてアルカノールアミンなどのアミン類を含む液による吸収方法が知られている(例えば、特許文献1など参照)。 In a thermal power plant or the like, fossil fuel is burned, so a large amount of carbon dioxide (CO 2 ) is generated. Carbon dioxide is one of the causes of global warming, and the suppression of its emission is being promoted in each country. As a method for recovering carbon dioxide, an absorption method using a liquid containing amines such as alkanolamine is known as the most practical method (see, for example, Patent Document 1).
燃焼排ガスは、CO2以外に、HCl(塩化水素)、NOx(窒素酸化物)、SOx等の酸性ガス成分; 酸素、窒素、水蒸気などを含んでいる。この燃焼排ガスをアミン類を含む吸収液に接触させると、CO2の他に酸性ガス成分も吸収液に吸収される。酸性ガス成分がアミン類と結合すると無機酸塩を形成する。例えば、HClは塩酸塩を、NOxは硝酸塩を、SO2は硫酸塩を形成する。また、アミン類の分解によって副生するギ酸、蓚酸、酢酸などの有機酸がアミン類と結合すると有機酸塩を形成する。このような有機酸塩や無機酸塩などは熱的に安定な塩(以後、熱安定性塩(Heat Stable Salt)ということがある。)である。熱安定性塩は、金属を腐食させたり、CO2の吸収能力を低下させたりする。 In addition to CO 2 , the combustion exhaust gas contains acidic gas components such as HCl (hydrogen chloride), NOx (nitrogen oxide), and SOx; oxygen, nitrogen, water vapor, and the like. When this combustion exhaust gas is brought into contact with an absorbing solution containing amines, an acidic gas component in addition to CO 2 is also absorbed by the absorbing solution. An inorganic acid salt is formed when the acid gas component is combined with amines. For example, HCl forms a hydrochloride, NO x forms a nitrate, and SO 2 forms a sulfate. Further, when an organic acid such as formic acid, succinic acid, or acetic acid by-produced by decomposition of amines is combined with amines, an organic acid salt is formed. Such organic acid salt and the like inorganic acid salts thermally stable salt (hereinafter sometimes referred to thermostable salt (H eat S table S alt) .) A. Thermally stable salts corrode metals and reduce the ability to absorb CO 2 .
熱安定性塩の生成によるアルカノールアミン水溶液のCO2吸収能力の低下を補うために、例えば、特許文献1は、アルカノールアミン水溶液中の硫酸イオンと亜硫酸イオンを中和するだけの量のアルカノールアミンを補給しながら行う、二酸化炭素の回収方法を提案している。特許文献2は、熱安定性塩を含有するアルカノールアミン吸収液をリクレーミングして劣化物をスラッジとして効率的に除去してアルカノールアミン吸収液の損失を低減できる方法を開示している。
In order to compensate for the decrease in the CO 2 absorption capacity of an alkanolamine aqueous solution due to the formation of a heat-stable salt, for example,
吸収液に含まれる熱安定性塩の量の測定は、イオンクロマトグラフによって通常行われる。この測定法においてはクロマトカラムへの負荷を低減するために、測定対象の吸収液を希釈する必要がある。また、分析に長い時間を要するので、データのフィードバックに遅れが生じ、熱安定性塩の量を制御するのが難しい。そのために、二酸化炭素の回収効率が低下したり、高価なアルカノールアミンを廃液とともに大量に損失したりすることがある。 Measurement of the amount of the heat-stable salt contained in the absorbing solution is usually performed by ion chromatography. In this measurement method, it is necessary to dilute the absorption liquid to be measured in order to reduce the load on the chromatographic column. In addition, since a long time is required for analysis, data feedback is delayed, and it is difficult to control the amount of the heat-stable salt. For this reason, the recovery efficiency of carbon dioxide may be reduced, and expensive alkanolamines may be lost in large quantities together with the waste liquid.
本発明の目的は、ボイラなどの燃焼排ガスから二酸化炭素を回収するために使用した吸収液に含まれる熱安定性塩の量を簡便且つ迅速に分析する方法およびボイラなどの燃焼排ガスから二酸化炭素を回収する方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method for easily and quickly analyzing the amount of heat-stable salt contained in an absorbing solution used for recovering carbon dioxide from combustion exhaust gas such as a boiler, and carbon dioxide from combustion exhaust gas such as a boiler. It is to provide a way to recover.
本発明者らは上記目的を達成するために検討した結果、以下の形態を包含する本発明を完成するに至った。 As a result of studies to achieve the above object, the present inventors have completed the present invention including the following modes.
〔1〕 二酸化炭素、アルカノールアミンおよび熱安定性塩を含有する吸収液に、吸収液に含まれる二酸化炭素の当量以上の量の鉱酸を添加して二酸化炭素を追い出し、
二酸化炭素が追い出された吸収液をアルカリ水溶液を用いて中和滴定し、
次いで、中和に要したアルカリの当量から、添加した鉱酸の当量を差し引くことを含む、
吸収液に含まれる熱安定性塩の量を分析する方法。
[1] To the absorption liquid containing carbon dioxide, alkanolamine and heat-stable salt, a mineral acid having an amount equal to or greater than the equivalent amount of carbon dioxide contained in the absorption liquid is added to expel carbon dioxide,
Neutralization titration of the absorption liquid from which carbon dioxide has been expelled using an aqueous alkaline solution,
Then, subtracting the equivalent of added mineral acid from the equivalent of alkali required for neutralization,
A method for analyzing the amount of heat-stable salt contained in the absorbing solution.
〔2〕 二酸化炭素を含む被処理ガスとアルカノールアミンを含むCO2リーン吸収液とを接触させて、二酸化炭素をCO2リーン吸収液に吸収させてCO2リッチ吸収液を得る工程(I)、
CO2リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を脱離させてCO2リーン吸収液に再生する工程(II)、
再生されたCO2リーン吸収液を冷却し、次いで二酸化炭素を吸収させる工程(I)に戻す工程(III)、
CO2リッチ吸収液またはCO2リーン吸収液中の熱安定性塩の量を〔1〕に記載の方法で算定する工程(IV)、
再生されたCO2リーン吸収液の一部をリクレーミングして熱安定性塩を除去する工程(V)、および
算定された熱安定性塩の量と所定値とを対比し、その対比結果に基づいて工程(V)の開始および停止を判断する工程(VI)
を有する被処理ガス中の二酸化炭素を回収する方法。
〔3〕 工程(IV)にて用いるCO2リッチ吸収液またはCO2リーン吸収液が、工程(III)にて冷却されたCO2リーン吸収液である〔2〕に記載の被処理ガス中の二酸化炭素を回収する方法。
〔4〕 所定値が全アルカノールアミン量に対して10質量%以下のいずれかの値である〔2〕または〔3〕に記載の被処理ガスから二酸化炭素を回収する方法。
〔5〕 工程(VI)は、算定された熱安定性塩の量が全アルカノールアミン量に対して10質量%を超える場合に工程(V)を開始すると判断し、算定された熱安定性塩の量が全アルカノールアミン量に対して3質量%未満の場合は工程(V)を停止すると判断することを含む、〔2〕または〔3〕に記載の被処理ガス中の二酸化炭素を回収する方法。
[2] A process (I) in which a gas to be treated containing carbon dioxide is brought into contact with a CO 2 lean absorbent containing alkanolamine to absorb carbon dioxide into the CO 2 lean absorbent to obtain a CO 2 rich absorbent.
A step of heating the CO 2 rich absorbent to desorb carbon dioxide and regenerating it into a CO 2 lean absorbent (II),
A step (III) of cooling the regenerated CO 2 lean absorbent and then returning to the step (I) of absorbing carbon dioxide;
A step (IV) of calculating the amount of heat-stable salt in the CO 2 rich absorbent or CO 2 lean absorbent by the method described in [1],
Step (V) for reclaiming part of the regenerated CO 2 lean absorbent to remove heat-stable salt, and comparing the calculated amount of heat-stable salt with a predetermined value, based on the comparison result Step (VI) for determining the start and stop of step (V)
A method for recovering carbon dioxide in a gas to be treated.
[3] CO 2 rich absorbent solution, or CO 2 lean absorbing solution used in step (IV) is, step a CO 2 lean absorbent that has been cooled in (III) (2) of the treated gas according to A method of recovering carbon dioxide.
[4] The method for recovering carbon dioxide from the gas to be treated according to [2] or [3], wherein the predetermined value is any value of 10% by mass or less with respect to the total amount of alkanolamine.
[5] In step (VI), it is judged that step (V) is started when the calculated amount of heat-stable salt exceeds 10% by mass with respect to the total amount of alkanolamine, and the calculated heat-stable salt If the amount of is less than 3% by mass with respect to the total amount of alkanolamine, it is judged that the step (V) is stopped, and carbon dioxide in the gas to be treated according to [2] or [3] is recovered Method.
本発明の方法によれば、吸収液に含有する熱安定性塩の量を迅速且つ容易に分析することができる。本発明の方法を採用することによって、リクレーミング装置の運転を最適に制御することができるので、アルカノールアミンの損失を低く抑え、吸収液の組成比を一定にすることができる。 According to the method of the present invention, the amount of the heat-stable salt contained in the absorption liquid can be analyzed quickly and easily. By adopting the method of the present invention, it is possible to optimally control the operation of the reclaiming device, so that the loss of alkanolamine can be kept low and the composition ratio of the absorbing solution can be made constant.
本発明の一実施形態に係る吸収液に含まれる熱安定性塩の量を分析する方法は、二酸化炭素、アルカノールアミンおよび熱安定性塩を含有する吸収液に、吸収液に含まれる二酸化炭素の当量以上の量の鉱酸を添加して二酸化炭素を追い出し、二酸化炭素が追い出された吸収液をアルカリ水溶液を用いて中和滴定し、次いで、中和に要したアルカリの当量から、添加した鉱酸の当量を差し引くことを含む。 The method for analyzing the amount of the heat-stable salt contained in the absorption liquid according to one embodiment of the present invention includes a method for analyzing the amount of carbon dioxide contained in the absorption liquid in the absorption liquid containing carbon dioxide, alkanolamine and the heat-stable salt. An amount of mineral acid equal to or greater than the equivalent amount is added to expel carbon dioxide, and the absorption liquid from which carbon dioxide has been expelled is subjected to neutralization titration with an aqueous alkali solution, and then the added mineral from the equivalent of alkali required for neutralization. Subtracting the equivalent of acid.
本発明に使用される吸収液は、二酸化炭素を含む被処理ガスから二酸化炭素を回収するために使用したアルカノールアミンを含有する水溶液であることが好ましい。
アルカノールアミンとしては、モノエタノールアミン(以下、MEA、分子量61.08)、2−(メチルアミノ)エタノール(以下、MAE、分子量:75.12)、2−(エチルアミノ)エタノール(以下、EAE、分子量:89.14)、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール(以下、AMP、分子量:89.14)、2−(イソプロピルアミノ)エタノール(以下、IPAE、分子量:103.16)のようなアルコール性水酸基を1つ有するアミン類および/またはこれらの混合物が挙げられる。
熱安定性塩は、アルカノールアミンが、二酸化炭素を含む被処理ガス、例えば、ボイラの燃焼排ガスに含まれるNOx、SOx、塩化水素などと反応することによって生成する塩である。
The absorbing liquid used in the present invention is preferably an aqueous solution containing an alkanolamine used for recovering carbon dioxide from a gas to be treated containing carbon dioxide.
As alkanolamines, monoethanolamine (hereinafter, MEA, molecular weight 61.08), 2- (methylamino) ethanol (hereinafter, MAE, molecular weight: 75.12), 2- (ethylamino) ethanol (hereinafter, EAE, molecular weight: 89.14) , Amines having one alcoholic hydroxyl group such as 2-amino-2-methyl-1-propanol (hereinafter, AMP, molecular weight: 89.14), 2- (isopropylamino) ethanol (hereinafter, IPAE, molecular weight: 103.16) And / or mixtures thereof.
The heat-stable salt is a salt produced by the reaction of alkanolamine with a gas to be treated containing carbon dioxide, for example, NOx, SOx, hydrogen chloride, etc. contained in boiler combustion exhaust gas.
アルカノールアミン水溶液を二酸化炭素回収装置の二酸化炭素吸収液として用いると、アルカノールアミンの一部が燃焼排ガス中の酸成分、例えば、SOxのような無機酸成分と、式(1)〜(5)に示すような反応をして、熱安定性塩を生成する。 When an alkanolamine aqueous solution is used as a carbon dioxide absorption liquid of a carbon dioxide recovery device, a part of the alkanolamine is converted into an acid component in combustion exhaust gas, for example, an inorganic acid component such as SOx, and the formulas (1) to (5) Reaction as shown produces a heat stable salt.
SO2 + H2O = H2SO3 (1)
H2SO3 + 1/2O2 = H2SO4 (2)
H2SO3 + 2RNHCHR'CH2OH = [RNH2CHR'CH2OH]2SO3 (3)
[RNH2CHR'CH2OH]2SO3 + 1/2O2 = [RNH2CHR'CH2OH]2SO4 (4)
H2SO4 + 2RNHCHR'CH2OH = [RNH2CHR'CH2OH]2SO4 (5)
SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 (1)
H 2 SO 3 + 1 / 2O 2 = H 2 SO 4 (2)
H 2 SO 3 + 2RNHCHR'CH 2 OH = [RNH 2 CHR'CH 2 OH] 2 SO 3 (3)
[RNH 2 CHR'CH 2 OH] 2 SO 3 + 1 / 2O 2 = [RNH 2 CHR'CH 2 OH] 2 SO 4 (4)
H 2 SO 4 + 2RNHCHR'CH 2 OH = [RNH 2 CHR'CH 2 OH] 2 SO 4 (5)
一方、吸収液に吸収された二酸化炭素は吸収液中に炭酸イオンの形態で存在する。
本発明の方法においては、先ず、前記吸収液に鉱酸を添加する。鉱酸は、水溶液中にて水素イオンを遊離する無機化合物で二酸化炭素を追い出すことができるものであれば特に限定されない。例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸、フッ化水素酸などが挙げられる。該吸収液に、例えば塩酸を添加すると(6)に示すような反応が起こり、炭酸イオンは二酸化炭素ガスとして放出される。鉱酸は、吸収液に含まれる二酸化炭素の当量以上の量、具体的には、吸収液から二酸化炭素が発泡しなくなるまで、添加する。なお、吸収液中に含まれる二酸化炭素の当量は、アルカリによる滴定で算定してもよいし、ガスクロマトグラフやイオンクロマトグラフによる分析で算定してもよい。なお、当量は、当該物質のモル量と当該物質の価数との積で表わされる量である。例えば、二酸化炭素の当量は、炭酸イオンのモル量に炭酸イオンの価数2を乗じた値である。
CO3 2- + 2HCl = CO2↑ + H2O + 2Cl- (6)
On the other hand, carbon dioxide absorbed in the absorbing solution is present in the absorbing solution in the form of carbonate ions.
In the method of the present invention, first, a mineral acid is added to the absorbing solution. The mineral acid is not particularly limited as long as it is an inorganic compound that liberates hydrogen ions in an aqueous solution and can drive off carbon dioxide. For example, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, boric acid, hydrofluoric acid and the like can be mentioned. For example, when hydrochloric acid is added to the absorbing solution, a reaction shown in (6) occurs, and carbonate ions are released as carbon dioxide gas. The mineral acid is added in an amount equal to or more than the equivalent amount of carbon dioxide contained in the absorbing liquid, specifically, until carbon dioxide does not foam from the absorbing liquid. In addition, the equivalent of carbon dioxide contained in the absorbing solution may be calculated by titration with alkali, or may be calculated by analysis by gas chromatograph or ion chromatograph. The equivalent is an amount represented by the product of the molar amount of the substance and the valence of the substance. For example, the equivalent amount of carbon dioxide is a value obtained by multiplying the molar amount of carbonate ions by the
CO 3 2- + 2HCl = CO 2 ↑ + H 2 O + 2Cl - (6)
さらに、該吸収液中のアルカノールアミン(RNHCHR'CH2OH)は、(6)で生成した塩素イオン(Cl-)または過剰に添加した塩酸に由来する塩素イオンと(7)に示すような反応をする。
Cl- + RNHCHR'CH2OH = [RNH2CHR'CH2OH]Cl (7)
Further, the alkanolamine (RNHCHR'CH 2 OH) in the absorbing solution reacts with the chloride ion (Cl − ) generated in (6) or the chloride ion derived from excessively added hydrochloric acid as shown in (7). do.
Cl - + RNHCHR'CH 2 OH = [
次に、二酸化炭素が追い出された吸収液に、アルカリ水溶液を加える。アルカリ水溶液は酸を中和することができるものであれば、特に限定されない。アルカリ水溶液としてはアルカリ金属水酸化物の水溶液、アルカリ土類金属水酸化物の水溶液などが挙げられる。アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムなどが挙げられる。アルカリ土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウムなどが挙げられる。鉱酸によって二酸化炭素が追い出された吸収液に、例えば、アルカリ水溶液としてNaOH水溶液を加えると、上記の(3)または(5)で生成した熱安定性塩が、(8)または(9)に表わされるような反応をして、アルカノールアミンを生成する。
[RNH2CHR'CH2OH]2SO3 + 2NaOH = 2RNHCHR'CH2OH + Na2SO3 (8)
[RNH2CHR'CH2OH]2SO4 + 2NaOH = 2RNHCHR'CH2OH + Na2SO4 (9)
また、(7)で生成した化合物は(10)に表わされるような反応をして、アルカノールアミンを生成する。
[RNH2CHR'CH2OH]Cl + NaOH = RNHCHR'CH2OH + NaCl (10)
Next, an alkaline aqueous solution is added to the absorbing solution from which carbon dioxide has been expelled. The aqueous alkali solution is not particularly limited as long as it can neutralize the acid. Examples of the alkaline aqueous solution include an aqueous solution of an alkali metal hydroxide and an aqueous solution of an alkaline earth metal hydroxide. Examples of the alkali metal include lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium. Examples of the alkaline earth metal include magnesium, calcium, strontium, barium, and radium. For example, when an aqueous NaOH solution is added as an alkaline aqueous solution to the absorbing solution from which carbon dioxide has been expelled by the mineral acid, the heat-stable salt produced in (3) or (5) above is converted into (8) or (9). React as shown to produce alkanolamine.
[RNH 2 CHR'CH 2 OH] 2 SO 3 + 2NaOH =
[RNH 2 CHR'CH 2 OH] 2 SO 4 + 2NaOH = 2RNHCHR'CH 2 OH + Na 2 SO 4 (9)
The compound produced in (7) reacts as shown in (10) to produce alkanolamine.
[RNH 2 CHR'CH 2 OH] Cl + NaOH = RNHCHR'CH 2 OH + NaCl (10)
(8)〜(10)の反応は中和反応である。中和点の検出は、呈色指示薬を用いて行ってもよいし、pH計を用いて検出してもよい。pHは温度に依存するので、pHの測定は所定の温度にて行うか、またはpHの測定と同時に温度を測定し、測定されたpH値を温度補償することが好ましい。
次に、中和に要したアルカリの当量から、二酸化炭素の追い出しのために添加した鉱酸の当量を差し引く。この差は、熱安定性塩との反応に使用されたアルカリの量に相当するので、これから熱安定性塩の量を算出することができる。
The reactions (8) to (10) are neutralization reactions. The neutralization point may be detected using a color indicator or may be detected using a pH meter. Since pH depends on temperature, it is preferable to measure pH at a predetermined temperature, or to measure temperature simultaneously with the measurement of pH and to compensate the measured pH value.
Next, the equivalent of mineral acid added to drive out carbon dioxide is subtracted from the equivalent of alkali required for neutralization. This difference corresponds to the amount of alkali used in the reaction with the heat-stable salt, so that the amount of heat-stable salt can be calculated from this.
本発明の他の一実施形態に係る被処理ガス中の二酸化炭素を回収する方法は、二酸化炭素を含む被処理ガスとアルカノールアミンを含むCO2リーン吸収液とを接触させて、二酸化炭素をCO2リーン吸収液に吸収させてCO2リッチ吸収液を得る工程(I)、CO2リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を脱離させてCO2リーン吸収液に再生する工程(II)、再生されたCO2リーン吸収液を冷却し、次いで二酸化炭素を吸収させる工程(I)に戻す工程(III)、CO2リッチ吸収液またはCO2リーン吸収液中の熱安定性塩の量を上述の分析方法で算定する工程(IV)、再生されたCO2リーン吸収液の一部をリクレーミングして熱安定性塩を除去する工程(V)、および算定された熱安定性塩の量と所定値とを対比し、その対比結果に基づいて工程(V)の開始および停止を判断する工程(VI)を有する。
A method for recovering carbon dioxide in a gas to be treated according to another embodiment of the present invention comprises contacting a gas to be treated containing carbon dioxide with a CO 2 lean absorbing solution containing alkanolamine, thereby bringing the carbon dioxide into
本発明において、工程(I)〜工程(III)は、通常、連続的に且つ同時に行われる。例えば、図1に示すような装置にて行うことができる。
工程(I):被処理ガス11はブロワ12にて吸収塔1の底部3に供給され、充填層2を上昇し、頂部から処理済みガス4として放出される。被処理ガス11はその圧力が常圧以上になっていてもよいし、常圧であってもよい。被処理ガス11の温度は100℃以下が好ましい。充填層2の上部にアルカノールアミンを含むCO2リーン吸収液がノズル6から降り注がれ、充填層2にて被処理ガスと接触し、被処理ガス中の二酸化炭素を吸収し、吸収塔底部に溜まる。底部に溜まった液は、二酸化炭素を豊富に含み、CO2リッチ吸収液と呼ばれる。
In the present invention, the steps (I) to (III) are usually performed continuously and simultaneously. For example, it can be performed by an apparatus as shown in FIG.
Step (I): The gas 11 to be treated is supplied to the
工程(II):底部からライン10で抜き出されたCO2リッチ吸収液は熱交換器22にて加熱されて再生塔(脱離塔)13の充填層15の上部にノズル14から降り注がれる。注がれた液は充填層15を下降し、脱離塔の底部に溜まる。脱離塔の底部に溜まる液は、二酸化炭素の含有量が少なく、CO2リーン吸収液と呼ばれる。塔底にはリボイラ23が設置されている。リボイラで気化された蒸気が充填層2を上昇し、充填層2を下降するCO2リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を脱離させる。脱離した二酸化炭素は、水洗部26にてミスト除去され、脱離塔の頂部から排出される。さらに分離器17にて水が回収され、二酸化炭素はライン18にて次工程に送られ、回収した水は脱離塔の水洗部26または吸収塔の頂部のノズル9に供給される。
Step (II): The CO 2 rich absorbent extracted from the bottom of the
工程(III):脱離塔の底部に溜まったCO2リーン吸収液は熱交換器22にて冷却されて、吸収塔1に戻される。
Step (III): The CO 2 lean absorbent stored at the bottom of the desorption tower is cooled by the
工程(IV):装置を循環するCO2リッチ吸収液またはCO2リーン吸収液をサンプリングしてそれに含まれる熱安定性塩の量を上述した分析方法で算定する。サンプリングされる吸収液は特に制限されないが、吸収液中のCO2および分解物の含有量が少なく、精度よく分析することができ、且つ高温による分析装置の不具合を避けられるという観点から、熱交換器22にて冷却された後のCO2リーン吸収液が好ましい。図1の装置では、工程(III)にて冷却されたCO2リーン吸収液を少量サンプリングして分析装置に送っている。サンプリング分析は、連続的に行ってもよいし、一定の時間間隔にて行ってもよい。
Step (IV): The CO 2 rich absorbent or CO 2 lean absorbent circulating in the apparatus is sampled, and the amount of the heat stable salt contained therein is calculated by the analysis method described above. The sampled absorption liquid is not particularly limited, but heat exchange is performed from the viewpoint that the content of CO 2 and decomposition products in the absorption liquid is small, the analysis can be performed accurately, and problems with the analyzer due to high temperatures can be avoided. The CO 2 lean absorbent after cooling in the
図1に示す分析装置は脱CO2装置27および中和装置28を備えている。脱CO2装置27ではCO2リーン吸収液に二酸化炭素が発泡放出しなくなるまで鉱酸が添加され、添加された鉱酸の量が計測される。計測された鉱酸の量はデジタル信号またはアナログ信号などに変換して制御装置29に送ることができる。中和装置28では二酸化炭素を放出させたCO2リーン吸収液にアルカリ水溶液を加えて中和する。中和点はpH測定によって検出することができる。pH測定は所定の温度にて行うことが好ましい。そして、該中和に要するアルカリ水溶液の量が計測される。計測されたアルカリ水溶液の量はデジタル信号またはアナログ信号などに変換して制御装置29に送ることができる。
The analyzer shown in FIG. 1 includes a CO 2 removal device 27 and a
工程(V)および(VI):制御装置29にて、送られてきた信号を処理して、中和に要したアルカリの当量から二酸化炭素放出のために添加した鉱酸の当量を差し引き、その差から全アルカノールアミン量に対する熱安定性塩の量を推算する。なお、全アルカノールアミン量とは、二酸化炭素の回収のために使用する吸収液に含まれるアルカノールアミンの総量である。そして、該熱安定性塩の推算量と事前に設定された値(所定値)とを比較する。その比較に基づいてバルブ30の開度を制御する。例えば、ある所定値未満ではバルブ30を閉じ、他のある所定値超過ではバルブ30を開くなどの制御を行う。バルブ30を開くとリクレーミング装置24の伝熱管に水蒸気が送られる。脱離塔13の底部から抜き出されたCO2リーン吸収液がリクレーミング装置24の伝熱管にて加熱される。そして、CO2リーン吸収液に含まれる熱安定性塩がスラッジとして濃縮され、リクレーミング装置24から取り出される。所定値は、全アルカノールアミン量に対して10質量%以下のいずれかの値であることが好ましい。所定値を10質量%を超える値にすると、吸収液の粘度が急激に上昇したり、フラッディング等の装置トラブルが生じやすくなったりする。リクレーミングに消費される水蒸気の量を少なくするために、例えば、熱安定性塩の推算量が10質量%を超える場合にバルブ30を開いてリクレーミングを開始し、熱安定性塩の推算量が3質量%未満の場合にバルブ30を閉じてリクレーミングを停止することが好ましい。
Steps (V) and (VI): The
CO2 12%、O2 7%のほかSO2 500ppmを含有する流速2m3/hの被処理ガス11を塔径50mm充填層2を有する高さ1.4mの吸収塔1の塔底3よりブロワ12を用いて供給した。MEA(分子量61.08g/mol)を30質量%含む水溶液(吸収液)を吸収塔1のノズル6から供給して、液ガス比3.0で充填層2において被処理ガス11と向流接触させて、CO2を吸収する試験を計50時間実施した。
CO 2 12%, O 2 7 % of the blower than the other SO 2 flow rate of 2m 3 / h the
処理済みのガスは、吸収塔上部に設置してある水洗部25で吸収液ミストが補集され、塔頂から系外に排出した。MEA水溶液はCO2を吸収し、その吸収による反応熱のためにノズル6における温度よりも高温となる。吸収塔の底部に溜まった吸収液は抜出ライン10を通って熱交換器22にて加熱されノズル14から再生塔13に供給される。再生塔13では、リボイラ23による加熱で吸収液蒸気が充填層15を上昇し、充填層15を下降する吸収液からCO2を脱離させる。再生塔13の底部から抜き出された吸収液は熱交換器22により冷却されライン5を通ってノズル6から吸収塔1へ戻される。吸収液から脱離されたCO2はノズル20より供給される還流水と充填層26で接触し、次いで冷却器19により冷却されCO2に同伴した水蒸気が凝縮される。分離器17にて凝縮水(還流水)とCO2を分離し、ライン18にてCO2回収工程へ供給する。還流水の一部は還流水ポンプ16で再生塔13へ還流される。この還流水の一部をライン21を通ってノズル9から吸収塔1へ供給する。吸収液ミストを含む処理済みガスとこの還流水とを充填層およびトレイで構成される一段または複数段の水洗部25で向流接触させることにより、処理済みガス中のミストを減少させることができる。水洗部25の下部に溜まった水は、水循環ポンプ7により冷却器8を通った後再びノズル9を通して供給することができる。
The treated gas was collected in the absorption liquid mist in the
吸収塔入口ガス温度は30℃、吸収塔入口液温度は30℃、再生塔入口液温度は100℃、再生塔液温度は最高110℃であった。循環する吸収液量は、MEA2.1kgおよび水4.9kgの計7kgで実験を行った。
模擬排ガスを通気させる前に、吸収塔に供給される吸収液2mlをサンプリング点sから抜出した。これを、三角フラスコに入れ、フラスコごと30℃に調整された湯浴に入れた。撹拌しながら0.5N HCl水溶液(F=1.002)10mlを添加した。泡が消失した後、30℃湯浴中で0.5N KOH(F=0.996)をHCl当量(10.06ml)滴下した。この時のpHを記録し、中和pHとした。
次いで、模擬排ガスを通気し、実験装置が定常状態に達した後、吸収塔に供給される吸収液2mlをサンプリング点sから抜出した。これを、三角フラスコに入れ、フラスコごと30℃に調整された湯浴に入れた。撹拌しながら0.5N HCl水溶液を泡がでなくなるまで添加した。続けて、30℃湯浴中で0.5N KOHを滴下しながらpHを測定した。中和pHに達した点で0.5N KOHの適下を止めた。KOH滴下量から熱安定性塩(HSS)の量(全アルカノールアミン量に対するHSS化したアミン量[wt%])を式(11)および(12)で算出した。
(KOH滴下量[ml] − 10.06[ml])×0.5[mol/L] × F =
HSS化したアミン量[mol] (11)
HSS化したアミン量[mol] × 61.08[g/mol] ÷ 2100[g] × 100 =
全アルカノールアミン量に対するHSS化したアミン量[wt%] (12)
The absorption tower inlet gas temperature was 30 ° C., the absorption tower inlet liquid temperature was 30 ° C., the regeneration tower inlet liquid temperature was 100 ° C., and the regeneration tower liquid temperature was 110 ° C. at maximum. Experiments were conducted with the circulating absorption liquid amount of 7 kg in total, 2.1 kg of MEA and 4.9 kg of water.
Before venting the simulated exhaust gas, 2 ml of the absorbing solution supplied to the absorption tower was extracted from the sampling point s. This was placed in an Erlenmeyer flask and placed in a hot water bath adjusted to 30 ° C. together with the flask. While stirring, 10 ml of 0.5N HCl aqueous solution (F = 1.002) was added. After the foam disappeared, 0.5N KOH (F = 0.996) was added dropwise in an equivalent amount of HCl (10.06 ml) in a 30 ° C. water bath. The pH at this time was recorded and used as the neutralization pH.
Next, simulated exhaust gas was ventilated, and after the experimental apparatus reached a steady state, 2 ml of the absorbing liquid supplied to the absorption tower was extracted from the sampling point s. This was placed in an Erlenmeyer flask and placed in a hot water bath adjusted to 30 ° C. together with the flask. While stirring, 0.5N HCl aqueous solution was added until no bubbles were generated. Subsequently, the pH was measured while adding 0.5 N KOH dropwise in a 30 ° C. hot water bath. The point of reaching 0.5N KOH was stopped when the neutralization pH was reached. The amount of heat-stable salt (HSS) (amount of amine converted to HSS [wt%] with respect to the total amount of alkanolamine) was calculated from equations (11) and (12) from the KOH dropwise addition amount.
(KOH drop amount [ml]-10.06 [ml]) x 0.5 [mol / L] x F =
Amount of amine converted to HSS [mol] (11)
Amount of amine converted to HSS [mol] × 61.08 [g / mol] ÷ 2100 [g] × 100 =
HSS-modified amine content [wt%] with respect to total alkanolamine content (12)
1時間ごとにサンプリングを行って熱安定性塩(HSS)の量を算出した。HSSの量が全アルカノールアミン量に対して10質量%を超えたときに、バルブ30を開いてリクレーミング装置24の運転を開始させた。HSSの量が全アルカノールアミン量に対して3質量%を下回ったときに、バルブ30を閉じてリクレーミング装置24の運転を停止させた。
Sampling was performed every hour to calculate the amount of heat stable salt (HSS). When the amount of HSS exceeded 10% by mass with respect to the total amount of alkanolamine, the
以上の操作を実施した結果、HSSの量が10質量%を常に下回り、CO2吸収性能を維持でき、安定に運転できた。イオンクロマトグラフを利用してHSSの量を分析した場合と比較して、廃液が1/5程度と大幅に少なく、希釈などの操作も不必要であるため分析時間も約半分となった。この結果から、本発明に係る分析方法を用いて、二酸化炭素の回収を行うと、吸収液組成を簡便に一定に制御できることが実証された。 As a result of the above operation, the amount of HSS was always below 10% by mass, CO 2 absorption performance was maintained, and stable operation was possible. Compared to the case where the amount of HSS was analyzed using an ion chromatograph, the amount of waste liquid was significantly reduced to about 1/5 and the operation time such as dilution was unnecessary, so the analysis time was reduced to about half. From this result, it was demonstrated that the absorption liquid composition can be easily and uniformly controlled by collecting carbon dioxide using the analysis method according to the present invention.
1…吸収塔、2…充填層、6…ノズル、7…水循環ポンプ、8…冷却器、9…ノズル、
10…抜出ライン、11…被処理ガス、12…ブロワ、13…再生塔、14…ノズル、
15…下部充填層、16…ポンプ、17…CO2分離器、18…CO2排出ライン、19…冷却器、
20…ノズル、21…還流水供給ライン、22…熱交換器、23…リボイラ、
24…リクレーミング装置、25…水洗部、26…上部充填層、27…脱CO2装置、
28…分析装置、29…制御装置、30…バルブ
1 ... absorption tower, 2 ... packed bed, 6 ... nozzle, 7 ... water circulation pump, 8 ... cooler, 9 ... nozzle,
10 ... Extraction line, 11 ... Gas to be treated, 12 ... Blower, 13 ... Regeneration tower, 14 ... Nozzle,
15 ... bottom packed bed, 16 ... pump, 17 ... CO 2 separator, 18 ... CO 2 discharge line, 19 ... cooler,
20 ... Nozzle, 21 ... Reflux water supply line, 22 ... Heat exchanger, 23 ... Reboiler,
24 ... reclaiming apparatus, 25 ... water washing section, 26 ... upper packed
28 ... analyzer, 29 ... control device, 30 ... valve
Claims (5)
二酸化炭素が追い出された吸収液をアルカリ水溶液を用いて中和滴定し、
次いで、中和に要したアルカリの当量から、添加した鉱酸の当量を差し引くことを含む、
吸収液に含まれる熱安定性塩の量を分析する方法。 To the absorption liquid containing carbon dioxide, alkanolamine and heat-stable salt, a mineral acid having an amount equal to or greater than the equivalent amount of carbon dioxide contained in the absorption liquid is added to expel carbon dioxide,
Neutralization titration of the absorption liquid from which carbon dioxide has been expelled using an aqueous alkaline solution,
Then, subtracting the equivalent of added mineral acid from the equivalent of alkali required for neutralization,
A method for analyzing the amount of heat-stable salt contained in the absorbing solution.
CO2リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を脱離させてCO2リーン吸収液に再生する工程(II)、
再生されたCO2リーン吸収液を冷却し、次いで二酸化炭素を吸収させる工程(I)に戻す工程(III)、
CO2リッチ吸収液またはCO2リーン吸収液中の熱安定性塩の量を〔1〕に記載の方法で算定する工程(IV)、
再生されたCO2リーン吸収液の一部をリクレーミングして熱安定性塩を除去する工程(V)、および
算定された熱安定性塩の量と所定値とを対比し、その対比結果に基づいて工程(V)の開始および停止を判断する工程(VI)
を有する被処理ガス中の二酸化炭素を回収する方法。 A step (I) of obtaining a CO 2 rich absorbent by contacting a gas to be treated containing carbon dioxide with a CO 2 lean absorbent containing alkanolamine to absorb carbon dioxide into the CO 2 lean absorbent;
A step of heating the CO 2 rich absorbent to desorb carbon dioxide and regenerating it into a CO 2 lean absorbent (II),
A step (III) of cooling the regenerated CO 2 lean absorbent and then returning to the step (I) of absorbing carbon dioxide;
A step (IV) of calculating the amount of heat-stable salt in the CO 2 rich absorbent or CO 2 lean absorbent by the method described in [1],
Step (V) for reclaiming part of the regenerated CO 2 lean absorbent to remove heat-stable salt, and comparing the calculated amount of heat-stable salt with a predetermined value, based on the comparison result Step (VI) for determining the start and stop of step (V)
A method for recovering carbon dioxide in a gas to be treated.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105353156A (en) * | 2015-12-16 | 2016-02-24 | 济南海能仪器股份有限公司 | Full-automatic analyzer |
WO2017073447A1 (en) * | 2015-10-27 | 2017-05-04 | 三菱重工業株式会社 | Method and system for recovering acidic gas, and method and system for analysis for iron ion |
CN107754568A (en) * | 2017-11-28 | 2018-03-06 | 沈建冲 | A kind of device and gas recovery process of low energy consumption flue gas trapping and recovering carbon dioxide |
CN111214928A (en) * | 2018-11-26 | 2020-06-02 | 中国科学院大连化学物理研究所 | Factory waste gas treatment system containing ammonia gas |
WO2022044487A1 (en) * | 2020-08-31 | 2022-03-03 | 株式会社Ihi | Carbon dioxide recovery system |
US11311833B2 (en) * | 2017-10-31 | 2022-04-26 | Mitsubishi Heavy Industries Engineering, Ltd. | Method and system for recovering acidic gas |
-
2013
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017073447A1 (en) * | 2015-10-27 | 2017-05-04 | 三菱重工業株式会社 | Method and system for recovering acidic gas, and method and system for analysis for iron ion |
JP2017080670A (en) * | 2015-10-27 | 2017-05-18 | 三菱重工業株式会社 | Recovery method and system of acidic gas and analysis method and system of iron ion |
US20180318760A1 (en) * | 2015-10-27 | 2018-11-08 | Mitsubishi Heavy Industries Engineering, Ltd. | Acid gas recovery method and system and iron ion analysis method and system |
US10668427B2 (en) * | 2015-10-27 | 2020-06-02 | Mitsubishi Heavy Industries Engineering, Ltd. | Acid gas recovery method and system and iron ion analysis method and system |
CN105353156A (en) * | 2015-12-16 | 2016-02-24 | 济南海能仪器股份有限公司 | Full-automatic analyzer |
US11311833B2 (en) * | 2017-10-31 | 2022-04-26 | Mitsubishi Heavy Industries Engineering, Ltd. | Method and system for recovering acidic gas |
CN107754568A (en) * | 2017-11-28 | 2018-03-06 | 沈建冲 | A kind of device and gas recovery process of low energy consumption flue gas trapping and recovering carbon dioxide |
CN107754568B (en) * | 2017-11-28 | 2020-08-07 | 沈建冲 | Low-energy-consumption device for capturing and recovering carbon dioxide by flue gas and gas recovery process |
CN111214928A (en) * | 2018-11-26 | 2020-06-02 | 中国科学院大连化学物理研究所 | Factory waste gas treatment system containing ammonia gas |
WO2022044487A1 (en) * | 2020-08-31 | 2022-03-03 | 株式会社Ihi | Carbon dioxide recovery system |
JPWO2022044487A1 (en) * | 2020-08-31 | 2022-03-03 | ||
JP7388567B2 (en) | 2020-08-31 | 2023-11-29 | 株式会社Ihi | carbon dioxide capture system |
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