JP2016188161A - 二酸化炭素製造設備及び二酸化炭素製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)硫黄酸化物
硫黄酸化物はアミン溶液の性能を低下させる特性を有する。このため、脱硫装置はCO2化学吸収装置(吸収塔及び再生塔)の上流側に配置すべきである。脱硫装置における処理によって排ガスの硫黄酸化物濃度を5質量ppm以下程度にまで低減することが好ましい。脱硫処理に使用する溶液としてはアルカリ水溶液が挙げられる。
これらの成分は、アミン溶液に特に影響を及ぼさず、また吸収塔内においてアミン溶液と接触してもアミン溶液に吸収されにくい特性を有する。したがって、これらの成分の大部分は吸収塔上部から排出される。ただし、例えばメタンのごく少量はアミン溶液に吸収され又は気泡として混入し、その後、再生塔において気相に移行し、二酸化炭素含有ガスの不純物の一部となる。これらの成分の原料ガス中の量を基準とすると、二酸化炭素含有ガス中のその量は1/50〜1/10000にまで希釈される。したがって、これらの成分については追加の対策を施さなくてもよい。
これらの成分は、アミン溶液に特に影響を及ぼさないものの、吸収塔においてアミン溶液に吸収される特性を有する。アミン溶液に吸収されたこれらの成分は、再生塔において加熱されることによって気化し、二酸化炭素含有ガスの不純物の一部となる。この二酸化炭素含有ガスにおいては、原料ガスと比較すると二酸化炭素の純度が上がることにより全体のガス量が少なくなるため、これらの成分は濃縮される結果となる。濃縮されたガスを吸着処理装置に供給することで、当該装置において効率的な除去処理が可能である。なお、BTXとはベンゼン、トルエン及びキシレンを意味する。
これらの成分は、アミン溶液と接触してもアミン溶液に吸収されにくい特性を有する。したがって、これらの成分の大部分は吸収塔上部から排出される。ただし、例えば酸素のごく少量はアミン溶液に吸収され又は気泡として混入し、その後、再生塔において気相に移行し、二酸化炭素含有ガスの不純物の一部となる。これらの成分の原料ガス中の量を基準とすると、二酸化炭素含有ガス中のその量は1/50〜1/10000にまで希釈される。これらの成分の含有量を更に低減することが必要な場合は、吸着処理装置の上流側に配置した還元処理装置によってNOX及び酸素を除去する。NOX及び酸素の除去には例えば水素と貴金属触媒を用いた還元分解装置などを使用すればよい。除去処理により、二酸化炭素含有ガスに残存するNOX及び酸素の濃度を5質量ppm以下にまで低減してもよい。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1に示す二酸化炭素製造設備20は、脱硫装置1と、吸収塔2と、再生塔3と、触媒塔(還元処理装置)8と、吸着塔(吸着処理装置)9とを備え、これらが上流から下流に向けてこの順序で配置されている。吸収塔2と再生塔3とによってCO2化学吸収装置10が構成されている。以下、各装置について説明する。以下の説明において、流体を移送するための配管を「ライン」と称する。
成分(1)硫黄酸化物
成分(2)一酸化炭素、メタン、炭素数2〜4の炭化水素及び窒素
成分(3)NOX(一酸化窒素及び二酸化窒素)及び酸素
成分(4)硫化水素、芳香族炭化水素(BTX)及び炭素数5以上の炭化水素
次に、上述の二酸化炭素製造設備20によって製品二酸化炭素を製造する方法について説明する。まず、ラインL1を通じて排ガス(原料ガス)を脱硫装置1に供給し、脱硫装置1内において排ガスの脱硫処理を行う(第1工程)。
これらの成分は、アミン溶液と接触してもアミン溶液に吸収されにくい特性を有する。したがって、これらの成分の大部分は吸収塔上部から排出される。ただし、例えば酸素のごく少量はアミン溶液に吸収され又は気泡として混入し、その後、再生塔において気相に移行し、二酸化炭素含有ガスの不純物の一部となる。これらの成分の原料ガス中の量を基準とすると、二酸化炭素含有ガス中のその量は1/50〜1/10000にまで希釈される。これらの成分の含有量を更に低減することが必要な場合は、吸着処理装置の上流側に配置した還元処理装置によってNOX及び酸素を除去する。NOX及び酸素の除去には例えば水素と貴金属触媒を用いた還元分解装置などを使用すればよい。除去処理により、二酸化炭素含有ガスに残存するNOX及び酸素の濃度を5質量ppm以下にまで低減してもよい。
これらの成分は、アミン溶液に特に影響を及ぼさないものの、吸収塔においてアミン溶液に吸収される特性を有する。アミン溶液に吸収されたこれらの成分は、再生塔において加熱されることによって気化し、二酸化炭素含有ガスの不純物の一部となる。この二酸化炭素含有ガスにおいては、原料ガスと比較すると二酸化炭素の純度が上がることにより全体のガス量が少なくなるため、これらの成分は濃縮される結果となる。濃縮されたガスを吸着処理装置に供給することで、当該装置において効率的な除去処理が可能である。なお、BTXとはベンゼン、トルエン及びキシレンを意味する。
Claims (14)
- 二酸化炭素を製造するための原料ガスである排ガスが供給される脱硫装置と、
前記脱硫装置からの排ガスとアミン溶液とが気液接触する吸収塔と、
二酸化炭素を吸収した前記吸収塔からのアミン溶液を加熱処理する再生塔と、
還元触媒が収容されており、前記再生塔からの二酸化炭素含有ガスと前記還元触媒とが接触する還元処理装置と、
活性炭が収容されており、前記還元処理装置からの二酸化炭素含有ガスと活性炭とが接触する吸着処理装置と、
を備える二酸化炭素製造設備。 - 前記原料ガスは硫黄酸化物を含有し、前記脱硫装置内において、前記原料ガスと、アルカリ水溶液とが気液接触する、請求項1に記載の二酸化炭素製造設備。
- 前記原料ガスは、一酸化炭素、メタン、炭素数2〜4の炭化水素及び窒素からなる群から選ばれる一種以上の成分を含有し、当該成分は前記吸収塔から排出される、請求項1又は2に記載の二酸化炭素製造設備。
- 前記原料ガスは、硫化水素、芳香族炭化水素及び炭素数5以上の炭化水素からなる群から選ばれる一種以上の成分を含有し、当該成分は前記吸着処理装置における前記活性炭に吸着される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の二酸化炭素製造設備。
- 前記原料ガスは、NOX及び酸素の少なくとも一方を含有し、前記再生塔からの二酸化炭素含有ガスに残存するNOX及び酸素は前記還元処理装置の前記還元触媒によって除去される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の二酸化炭素製造設備。
- 前記吸収塔において二酸化炭素を吸収したアミン溶液を、一時的に受け入れるとともに滞留させるバッファ部を更に備える、請求項1〜5のいずれか一項に記載の二酸化炭素製造設備。
- 前記吸収塔への前記排ガスの供給を止める遮断装置を前記吸収塔の上流側に備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の二酸化炭素製造設備。
- 二酸化炭素を製造するための原料ガスである排ガスを脱硫処理する第1工程と、
前記第1工程後の排ガスとアミン溶液とを吸収塔において気液接触させる第2工程と、
二酸化炭素を吸収した前記吸収塔からのアミン溶液を再生塔において加熱処理する第3工程と、
前記再生塔からの二酸化炭素含有ガスと還元触媒とを接触させる第4工程と、
前記第4工程後の二酸化炭素含有ガスと活性炭とを接触させる第5工程と、
を備える二酸化炭素製造方法。 - 前記原料ガスは硫黄酸化物を含有し、前記脱硫処理は、前記原料ガスと、アルカリ水溶液とを気液接触させるものであり、前記排ガスの硫黄酸化物濃度を5体積ppm以下にまで低減する、請求項8に記載の二酸化炭素製造方法。
- 前記原料ガスは、一酸化炭素、メタン、炭素数2〜4の炭化水素及び窒素からなる群から選ばれる一種以上の成分を含有し、当該成分を前記吸収塔から排出する、請求項8又は9に記載の二酸化炭素製造方法。
- 前記原料ガスは、硫化水素、芳香族炭化水素及び炭素数5以上の炭化水素からなる群から選ばれる一種以上の成分を含有し、当該成分は前記第5工程における前記活性炭に吸着される、請求項8〜10のいずれか一項に記載の二酸化炭素製造方法。
- 前記第4工程において、前記再生塔からの二酸化炭素含有ガスに残存するNOXを還元することによって二酸化炭素含有ガスに残存するNOX濃度を5体積ppm以下にまで低減する、請求項8〜11のいずれか一項に記載の二酸化炭素製造方法。
- 前記吸収塔において二酸化炭素を吸収したアミン溶液を、バッファ部に導入するとともに前記バッファ部において当該アミン溶液を滞留させる、請求項8〜12のいずれか一項に記載の二酸化炭素製造方法。
- 前記原料ガスの所定成分の濃度が上昇したとき、前記吸収塔へのガスの供給を遮断する工程を更に備える、請求項8〜13のいずれか一項に記載の二酸化炭素製造方法。
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