JP2019000795A - Gas processing apparatus, carbon dioxide recovery apparatus and carbon dioxide recovery method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ガスの処理装置、二酸化炭素の回収設備、及び二酸化炭素の回収方法に関する。 The present disclosure relates to a gas processing apparatus, a carbon dioxide recovery facility, and a carbon dioxide recovery method.
高炉ガス、ボイラ排ガス、天然ガス及び石油分解ガス等、二酸化炭素を含む混合ガスから二酸化炭素を回収する方法として、化学吸収法が知られている。化学吸収法では、吸収塔において吸収液と混合ガスとを接触させて、吸収液中に二酸化炭素を吸収させて回収液を得る。この二酸化炭素を吸収した回収液を再生塔で加熱して二酸化炭素を放出させて、二酸化炭素と吸収液とを分離する。このようにして再生された吸収液は循環使用される。 A chemical absorption method is known as a method for recovering carbon dioxide from a mixed gas containing carbon dioxide such as blast furnace gas, boiler exhaust gas, natural gas, and petroleum cracked gas. In the chemical absorption method, an absorption liquid and a mixed gas are brought into contact with each other in an absorption tower, and carbon dioxide is absorbed into the absorption liquid to obtain a recovered liquid. The recovered liquid that has absorbed the carbon dioxide is heated in a regeneration tower to release the carbon dioxide, thereby separating the carbon dioxide from the absorbing liquid. The absorbent regenerated in this way is recycled.
吸収液としては、MEA、IPAE及びTMDAH等のアミン化合物を用いることが知られている。特許文献1では、吸収塔の水洗部において、吸収液と二酸化炭素が吸収除去された脱炭酸排ガス洗浄水とを気液接触させることによって、脱炭酸排ガスに同伴するアミン化合物を回収する技術が提案されている。また、吸収塔頂部にデミスタを設けて脱炭酸排ガスに同伴する洗浄水ミストを除去することが提案されている。 As the absorbing solution, it is known to use amine compounds such as MEA, IPAE, and TMDAH. In patent document 1, the technique which collect | recovers the amine compound which accompanies decarbonation waste gas by making gas-liquid contact with the decarbonation waste gas washing water from which the absorption liquid and the carbon dioxide were absorbed in the water washing part of an absorption tower is proposed. Has been. It has also been proposed to provide a demister at the top of the absorption tower to remove the washing water mist accompanying the decarbonation exhaust gas.
しかしながら、従来の吸収塔では、ミストの除去が十分ではなく、当該ミストが下流側の装置に影響を及ぼすことが懸念される。そこで、本発明は、一つの側面において、洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することが可能なガスの処理装置、及び、二酸化炭素の回収設備を提供することを目的とする。本発明は、別の側面において、洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することが可能な二酸化炭素の回収方法を提供することを目的とする。 However, in the conventional absorption tower, the mist is not sufficiently removed, and there is a concern that the mist may affect the downstream apparatus. Therefore, an object of the present invention, in one aspect, is to provide a gas processing apparatus and a carbon dioxide recovery facility that can sufficiently reduce mist accompanying the cleaning gas. Another object of the present invention is to provide a carbon dioxide recovery method capable of sufficiently reducing mist accompanying the cleaning gas.
本発明は、一つの側面において、二酸化炭素を吸収する吸収液と二酸化炭素を含む原料ガスとを接触させて、前記原料ガスよりも二酸化炭素が低減された処理ガスを生成する吸収部と、処理ガスが下方から上方に通過する少なくとも一つの充填層を有する洗浄部と、を備えるガスの処理装置であって、上記洗浄部は、充填層よりも上方に、上側から、第1デミスタ層と、第1デミスタ層よりも小さい比表面積を有する第2デミスタ層と、をこの順に備えるガスの処理装置を提供する。 In one aspect, the present invention provides an absorber that generates a processing gas in which carbon dioxide is reduced compared to the raw material gas by contacting an absorbing liquid that absorbs carbon dioxide with a raw material gas containing carbon dioxide, A gas processing apparatus comprising: a cleaning unit having at least one packed layer through which gas passes upward from below, wherein the cleaning unit is above the packed layer and from above, the first demister layer; Provided is a gas processing apparatus comprising a second demister layer having a specific surface area smaller than that of a first demister layer in this order.
処理ガスに同伴されるミストの捕集量を向上するためにはデミスタの比表面積を大きくしてデミスタにおける隙間(空間)を小さくすることが有効であると考えられる。しかしながら、単にデミスタの比表面積を大きくした場合、デミスタの隙間(空間率)が小さくなることによって、ミスト及び異物等が閉塞し易くなることが懸念される。 In order to improve the amount of mist trapped in the process gas, it is considered effective to increase the specific surface area of the demister to reduce the gap (space) in the demister. However, when the specific surface area of the demister is simply increased, there is a concern that the mist, foreign matter, and the like are likely to close due to the gap (space ratio) of the demister being reduced.
そこで、上記ガスの処理装置では、上側から、第1デミスタ層と、第1デミスタ層よりも小さい比表面積を有する第2デミスタ層と、をこの順に備えている。この洗浄部では、充填層よりも上方に第1デミスタ層及び第2デミスタ層が設けられていることから、これらのデミスタ層に到達するミスト及び異物を低減することができる。 Therefore, the gas processing apparatus includes, from above, a first demister layer and a second demister layer having a specific surface area smaller than that of the first demister layer in this order. In this cleaning section, the first demister layer and the second demister layer are provided above the filling layer, so that it is possible to reduce mist and foreign matters that reach these demister layers.
そして、第1デミスタ層よりも下側に設けられている相対的に小さい比表面積(大きい空間率)を有する第2デミスタ層において、大きいミスト及び異物等を捕集することができる。このような第2デミスタ層は、第1デミスタ層よりも空間率が大きいことから、ミスト及び異物による閉塞を抑制することができる。さらに、第2のデミスタ層の上側には相対的に大きい比表面積(小さい空間率)を有する第1デミスタ層が設けられていることから、第2デミスタ層で捕集できないような小さいミストを第1デミスタ層で捕集することができる。したがって、洗浄部の上部から流出する洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することができる。 And in the 2nd demister layer which has the relatively small specific surface area (large space rate) provided below the 1st demister layer, a big mist, a foreign substance, etc. can be collected. Since such a second demister layer has a larger space ratio than the first demister layer, it is possible to suppress blockage due to mist and foreign matter. Further, since the first demister layer having a relatively large specific surface area (small space ratio) is provided on the upper side of the second demister layer, a small mist that cannot be collected by the second demister layer is provided. It can be collected in one demister layer. Therefore, the mist accompanying the cleaning gas flowing out from the upper part of the cleaning unit can be sufficiently reduced.
幾つかの実施形態においては、洗浄部は、第1デミスタ層と第2デミスタ層との間に、第1デミスタ層で捕集された洗浄液を回収するトレイを備えていてもよい。このようなトレイを備えることによって、第1デミスタ層で捕集された洗浄液の第2デミスタ層への流下量が低減される。これによって、第2デミスタ層がミストで飽和してミストが第2デミスタ層から再飛散することを抑制できる。したがって、捕集効率を一層向上することができる。 In some embodiments, the cleaning unit may include a tray that collects the cleaning liquid collected by the first demister layer between the first demister layer and the second demister layer. By providing such a tray, the amount of the cleaning liquid collected by the first demister layer flowing down to the second demister layer is reduced. Accordingly, it is possible to suppress the second demister layer from being saturated with the mist and the mist from being scattered again from the second demister layer. Therefore, the collection efficiency can be further improved.
上記トレイは、複数の開口と、回収した上記洗浄液の落下を抑制する堰と、を備えていてもよい。これによって、トレイを通過するガス流の偏流を抑制しつつ、第1デミスタ層で捕集された洗浄液の第2デミスタ層への流下量を一層低減することができる。 The tray may include a plurality of openings and a weir that suppresses the fall of the recovered cleaning liquid. Thereby, the flow amount of the cleaning liquid collected by the first demister layer to the second demister layer can be further reduced while suppressing the drift of the gas flow passing through the tray.
別の幾つかの実施形態においては、上記トレイで回収した洗浄液を還流する還流部を備えていてもよい。還流部による還流によって洗浄部の上部から流出する洗浄ガスに含まれる吸収液成分を十分に低減することができる。 In another some embodiment, you may provide the recirculation | reflux part which recirculates the washing | cleaning liquid collect | recovered with the said tray. The absorption liquid component contained in the cleaning gas flowing out from the upper part of the cleaning part can be sufficiently reduced by the refluxing by the reflux part.
本発明は、別の側面において、上述のいずれかのガスの処理装置と、ガスの処理装置の吸収部において吸収液に二酸化炭素を吸収させて得られる回収液から二酸化炭素を分離して、回収液から吸収液を再生する再生装置と、を備える、二酸化炭素の回収設備を提供する。 In another aspect, the present invention provides a gas processing apparatus according to any one of the above-described gas separation and recovery by separating carbon dioxide from a recovery liquid obtained by absorbing carbon dioxide into an absorption liquid in an absorption section of the gas processing apparatus. A carbon dioxide recovery facility comprising: a regenerator that regenerates an absorbing liquid from a liquid.
このような二酸化炭素の回収設備は、上述のガスの処理装置を備えることによって、洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することができる。 Such a carbon dioxide recovery facility can sufficiently reduce the mist accompanying the cleaning gas by including the above-described gas processing apparatus.
本発明は、さらに別の側面において、上述の二酸化炭素の回収設備を用いる二酸化炭素の回収方法であって、二酸化炭素を吸収する吸収液と二酸化炭素を含む原料ガスとを接触させて、原料ガスよりも二酸化炭素が低減された処理ガスを生成する吸収工程と、吸収工程において吸収液に二酸化炭素を吸収させて得られる回収液から二酸化炭素を分離して、回収液から吸収液を再生する再生工程と、処理ガスを洗浄部に導入して、処理ガスを洗浄するとともに処理ガスに含まれるミストを第1デミスタ層及び第2デミスタ層において捕集して洗浄ガスを得る洗浄工程と、を有する、二酸化炭素の回収方法を提供する。 In yet another aspect, the present invention provides a carbon dioxide recovery method using the above-described carbon dioxide recovery facility, wherein an absorption liquid that absorbs carbon dioxide and a raw material gas containing carbon dioxide are brought into contact with each other, and the raw material gas An absorption process that generates a processing gas with reduced carbon dioxide than the above, and a regeneration that separates carbon dioxide from the recovery liquid obtained by absorbing carbon dioxide in the absorption liquid in the absorption process and regenerates the absorption liquid from the recovery liquid And a cleaning step of cleaning the processing gas and collecting mist contained in the processing gas in the first demister layer and the second demister layer to obtain a cleaning gas. A method for recovering carbon dioxide is provided.
上述の二酸化炭素の回収方法では、洗浄工程において、第1デミスタ層及び第2デミスタ層においてミストを捕集することから、洗浄ガスに同伴するミストを十分に低減することができる。 In the carbon dioxide recovery method described above, mist is collected in the first demister layer and the second demister layer in the cleaning step, so that the mist accompanying the cleaning gas can be sufficiently reduced.
本発明は、一つの側面において、洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することが可能なガスの処理装置、及び、二酸化炭素の回収設備を提供することができる。本発明は、別の側面において、洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することが可能な二酸化炭素の回収方法を提供することができる。 In one aspect, the present invention can provide a gas processing apparatus and a carbon dioxide recovery facility capable of sufficiently reducing mist accompanying the cleaning gas. In another aspect, the present invention can provide a carbon dioxide recovery method capable of sufficiently reducing the mist accompanying the cleaning gas.
ガスの処理装置は、幾つかの実施形態において、二酸化炭素を含む原料ガスと吸収液とを接触させて、原料ガスよりも二酸化炭素が低減された処理ガスを生成する吸収部と、処理ガスが下方から上方に通過する少なくとも一つの充填層を有する洗浄部と、を備える。洗浄部は、充填層よりも上方に、上側から、第1デミスタ層と、第1デミスタ層よりも小さい比表面積を有する第2デミスタ層と、をこの順に有する。 In some embodiments, a gas processing apparatus is configured to bring a raw material gas containing carbon dioxide into contact with an absorption liquid to generate a processing gas in which carbon dioxide is reduced compared to the raw material gas, and a processing gas And a cleaning section having at least one packed bed that passes from below to above. The cleaning unit includes, in this order, a first demister layer and a second demister layer having a specific surface area smaller than that of the first demister layer above the filling layer and from above.
洗浄部の下部から導入される処理ガスは、充填層を下方から上方に向かって通過しながら洗浄される。ここで洗浄とは、洗浄部において処理ガスからガス状又はミスト状の吸収液成分を低減することをいい、洗浄は、例えば充填層又はデミスタ層を通過すること、及び、必要に応じて洗浄部に供給される洗浄液と接触することによって行われる。処理ガスを洗浄することによって得られる洗浄ガスは、洗浄部の第1デミスタ層よりも上側から流出する。 The processing gas introduced from the lower part of the cleaning part is cleaned while passing through the packed bed from the bottom to the top. Here, the term “cleaning” refers to reducing the gaseous or mist-like absorption liquid component from the processing gas in the cleaning unit, and the cleaning is, for example, passing through a packed bed or a demister layer and, if necessary, the cleaning unit. By contacting with the cleaning liquid supplied to The cleaning gas obtained by cleaning the processing gas flows out from above the first demister layer of the cleaning unit.
第1デミスタ層及び第2デミスタ層は、結合して一体化されていてもよいし、互いに上下方向に離れて配置されていてもよい。また、洗浄部は、第1デミスタ層及び第2デミスタ層以外のデミスタ層を備えていてもよい。例えば、第1デミスタ層と第2デミスタ層の間に、第1デミスタ層又は第2デミスタ層と同じ比表面積を有する第3デミスタ層を備えていてもよい。第3デミスタ層の比表面積は、第1デミスタ層の比表面積と第2デミスタ層の比表面積の間であってもよい。また、洗浄部は、上部のみ、すなわち充填層よりも上方のみにデミスタ層を有し、装置構成簡素化の観点から、充填層よりも下方にデミスタ層を有しなくてもよい。本開示における比表面積は、単位体積あたりの表面積をいう。 The first demister layer and the second demister layer may be combined and integrated, or may be arranged apart from each other in the vertical direction. The cleaning unit may include a demister layer other than the first demister layer and the second demister layer. For example, a third demister layer having the same specific surface area as the first demister layer or the second demister layer may be provided between the first demister layer and the second demister layer. The specific surface area of the third demister layer may be between the specific surface area of the first demister layer and the specific surface area of the second demister layer. Further, the cleaning unit has the demister layer only at the upper portion, that is, only above the filling layer, and does not have to have the demister layer below the filling layer from the viewpoint of simplifying the apparatus configuration. The specific surface area in the present disclosure refers to the surface area per unit volume.
吸収部で処理される二酸化炭素を含む原料ガスは、二酸化炭素を含むガスであればよい。そのようなガスとしては、高炉ガス、ボイラ排ガス、天然ガス、石油分解ガス、及び各種プラントで発生する排ガスが例示される。吸収液は、二酸化炭素の吸収する液体であればよく、例えばアミノ水溶液が挙げられる。アミノ水溶液としては、例えば、MEA(モノエタノールアミン)、EAE(エチルアミノエタノール)、IPAE(イソプロパアミノエタノール)、及びTMDAH(テトラメチルジアミノヘキサン)等の水溶液が挙げられる。 The raw material gas containing carbon dioxide to be processed in the absorption unit may be a gas containing carbon dioxide. Examples of such gas include blast furnace gas, boiler exhaust gas, natural gas, petroleum cracked gas, and exhaust gas generated in various plants. The absorbing liquid may be any liquid that absorbs carbon dioxide, and examples thereof include an aqueous amino solution. Examples of the aqueous amino solution include aqueous solutions such as MEA (monoethanolamine), EAE (ethylaminoethanol), IPAE (isopropaminoethanol), and TMDAH (tetramethyldiaminohexane).
二酸化炭素の回収設備は、幾つかの実施形態において、上述のガスの処理装置と、吸収部において吸収液に二酸化炭素を吸収させて得られる回収液から二酸化炭素を分離することによって、回収液から吸収液を再生する再生装置と、を備える。二酸化炭素の回収設備は、再生装置の下流側に二酸化炭素の純度を高めるための精製装置を備えていてもよい。これによって、高純度の二酸化炭素を製造することができる。ただし、高純度の二酸化炭素を製造することは必ずしも必須ではなく、原料ガスよりも二酸化炭素の濃度が高いガスを回収できる設備であれば特に限定されない。 In some embodiments, the carbon dioxide recovery facility is configured to separate carbon dioxide from the recovery liquid by separating the carbon dioxide from the gas processing apparatus described above and the recovery liquid obtained by absorbing the carbon dioxide into the absorption liquid in the absorption section. A regenerating apparatus for regenerating the absorbing liquid. The carbon dioxide recovery facility may include a purifier for increasing the purity of carbon dioxide on the downstream side of the regenerator. Thereby, high purity carbon dioxide can be produced. However, it is not always essential to produce high-purity carbon dioxide, and it is not particularly limited as long as it is a facility that can recover a gas having a higher concentration of carbon dioxide than the source gas.
上述のガスの処理装置及び二酸化炭素の回収設備は、洗浄ガスに同伴されるミストを低減することができる。ミストは、水分以外に吸収液成分を含有する場合がある。したがって、ガスの処理装置及び二酸化炭素の回収設備の外部へのミストの流出を低減することによって、環境負荷を低減することができる。 The gas processing apparatus and the carbon dioxide recovery facility described above can reduce mist accompanying the cleaning gas. Mist may contain an absorption liquid component in addition to moisture. Therefore, the environmental load can be reduced by reducing the outflow of mist to the outside of the gas processing apparatus and the carbon dioxide recovery facility.
図面を参照しながら、ガスの処理装置及びこれを備える二酸化炭素の回収設備の一実施形態を説明する。ただし、以下の実施形態は例示であり、吸収装置は以下の内容に限定されるものではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 An embodiment of a gas processing apparatus and carbon dioxide recovery equipment including the same will be described with reference to the drawings. However, the following embodiment is an illustration and an absorber is not limited to the following content. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted in some cases. Further, the positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.
図1は、本実施形態のガスの処理装置90、及び、これを備える二酸化炭素の回収設備100を模式的に示す図である。二酸化炭素の回収設備100は、化学吸収法によって原料ガスから二酸化炭素を回収する装置であり、洗浄部10と吸収部20を有するガスの処理装置90と、再生部30(再生装置)と、精製部40(精製装置)と、を備える。なお、本明細書における流路は、例えば配管で構成されていてもよく、配管に加えて槽及びタンクで構成されていてもよい。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a
二酸化炭素を含有する原料ガスは、吸収塔で構成される吸収部20の下部に導入される。吸収部20の上部には、再生部30で再生される吸収液を吸収部20内に供給するための流路36cが接続されている。吸収部20では、原料ガスと二酸化炭素を吸収する吸収液とが向流接触する。
The raw material gas containing carbon dioxide is introduced into the lower part of the
吸収部20では、原料ガスに含まれる二酸化炭素が吸収液に吸収される。吸収液による二酸化炭素の吸収量は温度に依存する。このため、吸収部20内の温度を調節することによって、吸収液による二酸化炭素の吸収量を調整することができる。吸収部20は、原料ガスと吸収液との接触効率を向上するため充填層を有していてもよい。充填層には、例えば、ラシヒリング等の充填物が充填される。複数の充填層の間には、図示しないトレイが設置されていてもよい。
In the
吸収部20において、吸収液は原料ガスと気液接触しながら降下して、原料ガスに含まれる二酸化炭素を吸収して回収液となる。回収液は、二酸化炭素と吸収液を含んでおり、吸収液よりも高い二酸化炭素濃度を有する。吸収部20内の温度は、例えば吸収液の種類に応じて設定することが可能であり、例えば30〜40℃である。吸収部20内の圧力は例えば0〜1.0MPaである。回収液は、吸収部20の底部に溜められ、当該底部に接続された流路24aによって、吸収部20から流出する。
In the
吸収部20において原料ガスから二酸化炭素の少なくとも一部を除去して得られる処理ガスは、吸収部20の塔頂部に接続された流路22によって、吸収部20から流出する。処理ガスは、流路22を流通して洗浄塔で構成される洗浄部10の下部に導入される。一方、処理ガスを洗浄するための洗浄液(例えば、水)が、流路18を流通して洗浄部10の上部に導入される。洗浄部10に導入された処理ガスは、洗浄部10内を下方から上方に移動しながら、洗浄部10内を下降する洗浄液と接触する。これによって、処理ガスは洗浄され、処理ガスに含まれる吸収液成分が低減される。
The processing gas obtained by removing at least a part of carbon dioxide from the raw material gas in the
洗浄部10は、充填層10a,10bを有する。充填層10a,10bには、例えば、ラシヒリング等の充填物が充填される。洗浄部10は、充填層10a,10bの間にトレイ10cを有する。トレイ10cは、吸収液成分を含有する洗浄液が滞留可能な構造を有する。トレイ17に滞留する洗浄液は、流路、ポンプ及び冷却器で構成される第1還流部71によって還流し、トレイ10cよりも上方において洗浄部10に戻る。
The
洗浄部10に戻った洗浄液は、洗浄部10内を流下して処理ガスに含まれるミスト状又はガス状の吸収液成分を低減する。このように、洗浄部10は、充填層10a,10b、並びに、トレイ10c及び第1還流部71を有することによって、処理ガスと洗浄液との接触効率を向上することができる。トレイ17の構造は特に限定されず、例えばチムニートレイであってもよい。
The cleaning liquid that has returned to the
ミストを含む処理ガスは、洗浄部10内を上昇しながら充填層10b,トレイ10c及び充填層10aの順に通過して、第2デミスタ層12に到達する。このため、第2デミスタ層12に到達する時点での処理ガスにおける吸収液成分の含有量は、洗浄部10に導入される時点での処理ガスの吸収液成分の含有量よりも低くなっている。しかしながら、第2デミスタ層12に到達する時点の処理ガスには、サイズの異なる種々のミストが残存している。これらのミストには吸収液成分が含まれている。
The processing gas containing mist passes through the packed
第2デミスタ層12は、第1デミスタ層11よりも比表面積が小さく空間率が大きいため、大きいサイズを有するミストを捕集しても、容易に閉塞しない。また、原料ガスに含まれる固形物、及び、洗浄部10内で腐食等によって生じた異物を捕捉しても、容易に閉塞しない。このため、第2デミスタ層12を備える洗浄部10は、処理ガスの洗浄を安定的に継続して行うことができる。
Since the
一方、第2デミスタ層12よりも上側に設けられる第1デミスタ層11は、第2デミスタ層12よりも比表面積が大きく空間率が小さいため、第2デミスタ層12では捕集できないような小さいサイズを有するミストを捕集することができる。このため、第1デミスタ層11を通過することによって処理ガスに含まれるミストを十分に低減することができる。
On the other hand, the
ミストが十分に低減された処理ガスは、洗浄部10の頂部に接続される流路13によって洗浄部10から洗浄ガスとして流出する。流出する洗浄ガスは、第1デミスタ層11及び第2デミスタ層12によって、ミストが十分に低減されていることから、流路13を流通した後、大気に放出されてもよい。また、洗浄ガスの成分に応じて、洗浄部10の下流側に設けられる装置に導入されてもよい。
The processing gas in which the mist is sufficiently reduced flows out from the
第1デミスタ層11及び第2デミスタ層12は、通常のメッシュタイプのものを用いることができる。第1デミスタ層11の比表面積は、例えば700〜3000m2/m3であり、好ましくは1000〜2000m2/m3である。第2デミスタ層12の比表面積は、例えば100〜1500m2/m3であり、好ましくは200〜1000m2/m3である。第1デミスタ層11の空間率は、例えば85〜97%であってもよい。第2デミスタ層12の空間率は、例えば97〜99%であってもよい。ここでいう空間率は、各デミスタ層の体積に対する空間の比率である。
As the
図2は、図1の二酸化炭素の回収設備における洗浄部10の上部を模式的に示す断面図である。洗浄部10は、第1デミスタ層11と第2デミスタ層12の間に、洗浄液50を滞留可能に構成されるトレイ17を備える。略円盤状の外形を有するトレイ17は、処理ガス及び洗浄液が流通する開口17aと、開口17aを包囲するように設けられる円筒状の堰17bを有する。第1デミスタ層11で捕集された洗浄液50は、トレイ17に流下し、その少なくとも一部は堰17bによってトレイ17上に滞留する。トレイ17上に滞留する洗浄液50は、第2還流部72を構成する流路19へ流出する。洗浄液50は、例えば、水分及び吸収液を含有する。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an upper portion of the
図1に示されるように、流路19に流出した洗浄液50の少なくとも一部は、流路19、流路14、ポンプ74及び流路16を流通して洗浄部10の中央部(充填層10a,10bの間)に戻る。このように、流路19、流路14、ポンプ74及び流路16によって、第2還流部72が構成される。このようにトレイ17に回収された洗浄液50は、第2還流部72によって洗浄部10に還流される。洗浄部10に戻った洗浄液50は、洗浄部10内を上昇するミスト状又はガス状の吸収液成分と向流接触し、吸収液成分の少なくとも一部を取り込む。したがって、第2還流部72による還流によって、吸収液成分の飛散が抑制され、洗浄部10から流出する洗浄ガスに含まれる吸収液成分を低減することができる。
As shown in FIG. 1, at least a part of the cleaning
図3は、トレイ17の上面図である。トレイ17は、処理ガスの偏流を抑制するとともに、気液接触を良好にする観点から、開口17aを複数有することが好ましい。トレイ17は図3に示すように上面視したときに、トレイ17の全体面積に対する複数の開口17aの合計面積の比率は、40〜80%であることが好ましく、50〜70%であることがより好ましい。このような比率であれば、洗浄液50の回収量を維持しつつ圧力損失を十分に低減することができる。
FIG. 3 is a top view of the
洗浄部10内の温度は、例えば吸収部20内の温度に応じて変わってもよく、例えば20〜40℃である。洗浄部10内の圧力は例えば0〜1.0MPaである。洗浄部10に設けられるトレイの構造は特に限定されず、例えば通常のチムニートレイであってもよく、シーブトレイのように、堰を有しないものであってもよい。
The temperature in the washing | cleaning
図1に戻り、洗浄部10には、第2デミスタ層12のよりも下側において洗浄部10に接続される流路18によって水等の洗浄液が導入される。洗浄液は、洗浄部10内を落下しながらミスト状又はガス状の吸収液成分を取り込む。吸収液成分を取り込んだ洗浄水は、洗浄部10の底部に溜められる。この洗浄水は、洗浄部10の底部に接続された流路14によって洗浄部10から流出し、流路19を流通する洗浄液と合流する。合流した洗浄液の一部は、ポンプ74、流路14及び流路16を流通して、上述のとおり洗浄部10内に戻り、合流した洗浄液の他部は、ポンプ74、流路14及び流路15を流通して、流路24aを流通する回収液に合流する。
Returning to FIG. 1, a cleaning liquid such as water is introduced into the
吸収部20から流路24aに流出する回収液は、流路15を流通する洗浄液と合流した後、熱交換器65に導入される。ここで、再生部30から流路36aによって流出する吸収液(リーン液)と熱交換して例えば80〜90℃に加熱される。熱交換器65で加熱された吸収液は、流路24bを流通して再生塔で構成される再生部30に導入される。流路24bは、再生部30の上部に接続されている。
The recovered liquid flowing out from the
再生部30は、吸収液が吸収部20において二酸化炭素を吸収することによって得られる回収液(リッチ液)から二酸化炭素を分離して、吸収液(リーン液)を再生する。再生部30は、液体と気体との分離を効率よく行うために充填層を備えていてもよい。充填層は、例えば、ラシヒリング等の充填物が充填されている。
The
再生部30に導入された回収液は、再生部30内を流下して、再生部30の底部又は底部付近に設けられたトレイ上に滞留する。再生部30には、再生部30の底部又は底部付近に滞留する回収液(吸収液)を加熱する加熱器31が設けられている。回収液は、流路34aを流通して加熱器31に導入され、熱媒である水蒸気と熱交換して加熱される。吸収液は、加熱器31によって、例えば80〜130℃に加熱される。加熱器31で加熱された回収液は、流路34b又は流路34cを流通して再生部30内に戻る。
The recovered liquid introduced into the
加熱器31は、熱交換器であり、熱媒である水蒸気との熱交換を行うことによって回収液を加熱する。水蒸気は、流路33を流通して加熱器31に供給される。回収液から分離された二酸化炭素を含むガスは、再生部30内を上昇する。当該ガスは、分離ガスとして、再生部30の塔頂に接続された流路32aによって再生部30の外部に流出する。このようにして、原料ガスに含まれていた二酸化炭素が回収液から分離され、吸収液が再生される。流路32aから流出する分離ガス中における二酸化炭素の濃度は、例えば99体積%以上であり、好ましくは99.9体積%以上である。
The
再生部30の底部には、二酸化炭素が低減された吸収液(リーン液)を再生部30から排出する流路36aが接続されている。吸収液は、流路36aを流通して熱交換器65に導入され、吸収部20からの回収液との熱交換によって冷却される。その後、熱交換器65で冷却された吸収液は、図示しない冷却器に導入され、例えば30〜40℃に冷却される。その後、吸収液は、流路36cを流通して、吸収部20の上部に導入される。このように、吸収液(回収液)は、洗浄部10、吸収部20、及び再生部30を循環しながら使用される。
Connected to the bottom of the regenerating
分離ガスは、再生部30の頂部から排出され、流路32aを流通して冷却器35に導入される。冷却器35で冷却水CWとの熱交換によって、処理ガスが冷却される。冷却器35での冷却によって、処理ガスの一部は凝縮してもよい。ここで生じた凝縮液は、ポンプによって流路32bを流通して、再生部30に還流される。
The separation gas is discharged from the top of the
冷却器35で冷却された分離ガスの残部は流路32cを流通して圧縮機60に導入され、0.8〜1MPaに昇圧されるとともに100〜150℃に昇温される。圧縮機60の下流側に設けられた冷却器62では、冷却器62に導入される冷却水CWとの熱交換によって、圧縮機60で昇圧及び昇温した処理ガスが例えば30〜50℃に冷却される。
The remaining portion of the separation gas cooled by the cooler 35 flows through the
冷却器62で冷却された処理ガスは、熱交換器63において、精製部40における不純物除去塔42で得られた二酸化炭素ガスと熱交換して例えば130〜150℃に加熱される。熱交換器63で加熱された分離ガスは、熱交換器64で水蒸気と熱交換して、不純物除去塔42での処理に適した温度(例えば150〜170℃)に加熱される。熱交換器64で用いる熱媒は、水蒸気であってもよいし、熱媒油であってもよい。
The processing gas cooled by the cooler 62 is heated to, for example, 130 to 150 ° C. in the
熱交換器64で加熱された分離ガスは、不純物除去塔42に導入される。不純物除去塔42では、分離ガスに含まれる不純物が除去される。不純物の例としては、NOx等の酸化物及び酸素が挙げられる。不純物除去塔42の例としては、還元触媒が収容された触媒塔、及び、活性炭等の吸着剤が収容された吸着塔等が挙げられる。
The separation gas heated by the
不純物除去塔42が触媒塔の場合、分離ガスが水素雰囲気下で還元触媒と接触することで、分離ガスに含まれる不純物が低減され、二酸化炭素の純度が向上する。触媒塔で用いられる還元触媒としては、公知の脱酸素触媒を使用できる。例えば、担体に貴金属を担持させた触媒が挙げられる。担体の例としては、酸化アルミニウム及び酸化マグネシウムが挙げられる。貴金属の例としては、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム及びこれらの合金が挙げられる。担体及び貴金属は、上述の一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせてもよい。
When the
一方、不純物除去塔42が吸着塔の場合、分離ガスが吸着剤と接触することで、分離ガスに含まれる不純物が低減され、二酸化炭素の純度が向上する。精製部40は、触媒塔及び吸着塔のどちらか一方を備えていてもよいし、両者を組み合わせて備えていてもよい。
On the other hand, when the
不純物除去塔42において、分離ガスから不純物が除去されて、二酸化炭素ガスが得られる。二酸化炭素ガスの純度は、例えば99.9体積%以上である。なお、本開示における「二酸化炭素ガス」は、分離ガスよりも二酸化炭素の純度が高ければよく、不純物を含んでいてもよい。本開示における「体積%」は、標準状態(25℃、1bar)における体積比率である。
In the
不純物除去塔42で得られた二酸化炭素ガスは、流路42aを流通して、150〜170℃の温度で熱交換器63に導入される。二酸化炭素ガスは、熱交換器63で分離ガスと熱交換して例えば130〜150℃に冷却される。熱交換器63で冷却された二酸化炭素ガスは、冷却器45に導入される。二酸化炭素ガスは、冷却器45において冷却水CWと熱交換して例えば20〜40℃に冷却される。
The carbon dioxide gas obtained in the
冷却器45において冷却された二酸化炭素ガスは、脱湿機44に導入される。脱湿機44には、ゼオライト等の吸着剤が収容されている。脱湿機44では、二酸化炭素ガスが吸着剤に接触し、二酸化炭素ガスに含まれる水分等が低減される。脱湿機の温度又は圧力を調節することによって、吸着剤に一旦吸着された水は吸着剤から脱離される。これによって、二酸化炭素ガスに含まれる水を分離することができる。
The carbon dioxide gas cooled in the cooler 45 is introduced into the
脱湿機44で脱湿された二酸化炭素ガスは、脱湿機44において水分等が低減された後、脱臭塔46に導入される。脱臭塔46には、活性炭が収容されている。脱臭塔46では、二酸化炭素ガスが活性炭に接触し、二酸化炭素ガスに含まれる臭気成分が低減される。臭気成分としては、例えば、不純物除去塔42で生じる硫化水素、及び炭化水素等が挙げられる。
The carbon dioxide gas dehumidified by the
脱臭塔46で脱臭された二酸化炭素ガスは、タンク等に移送されて保管される。このようにして得られる二酸化炭素ガス(CO2)は、不純物濃度が十分に低減されており、その純度は、例えば99.95体積%以上である。このような高純度の二酸化炭素ガスは、例えば飲料又は食料の用途にも好適に用いることができる。
The carbon dioxide gas deodorized by the
ガスの処理装置90、及びこれを備える二酸化炭素の回収設備100は、洗浄部10から排出される洗浄ガスに同伴されるミスト、及び洗浄ガスに含まれる吸収剤成分を、十分に低減することができる。したがって、洗浄部10の下流側の装置の負荷及び環境負荷を低減することができる。また、吸収剤の散逸が抑制され、吸収剤を節減することができる。
The
以上、ガスの処理装置90、及び二酸化炭素の回収設備100の一実施形態を説明したが、各装置及び各部の構成は上述の実施形態に限定されない。例えば、必要とする二酸化炭素ガスの純度に応じて、精製部40の構成は適宜変更してもよく、精製部40を備えなくてもよい。また、洗浄部10と吸収部20を、それぞれ独立した塔で構成せずに、一つの塔で構成してもよい。この場合、塔の上側に洗浄部を、下側に吸収部を設ければよい。このように、洗浄部と吸収部の両方を一つの塔に備えるガスの処理装置によっても、塔の上部から流出する洗浄ガスに同伴されるミストを低減することができる。
As mentioned above, although one Embodiment of the
ガスの処理装置90、及び二酸化炭素の回収設備100は、原料ガスの性状に応じて、適宜任意の装置を有していてもよい。例えば、原料ガスが硫黄化合物を含有する場合、吸収部20の上流側に、脱硫部を設けてもよい。脱硫部では、原料ガスとアルカリ水溶液とを気液接触させてアルカリ水溶液に硫黄酸化物等を吸収する。アルカリ水溶液の例としては、炭酸カルシウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化マグネシウム水溶液及びアンモニア水などが挙げられる。
The
図4は、別の実施形態に係るガスの処理装置における洗浄部10Aの上部を示す模式断面図である。洗浄部10Aは、上部に、上側から第1デミスタ層11及び第2デミスタ層12を備える。第1デミスタ層11及び第2デミスタ層は、互いに接するように設けられている。第1デミスタ層11及び第2デミスタ層は一体となっていてもよい。すなわち、一つのデミスタが2層に区画されたものであってもよい。図4のような洗浄部10Aを備えるガスの処理装置であっても、洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することができる。洗浄部10A以外のガスの処理装置及び二酸化炭素の回収設備の構成は、図1に示すガスの処理装置90及び二酸化炭素の回収設備100と同様である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an upper portion of a
次に、二酸化炭素の回収設備を用いる二酸化炭素の回収方法を説明する。この回収方法の幾つかの実施形態は、二酸化炭素の回収設備100を用いて行うことができる。この回収方法は、吸収工程、再生工程及び洗浄工程を有する。これらの各工程は、同時並行で行ってもよい。
Next, a carbon dioxide recovery method using a carbon dioxide recovery facility will be described. Some embodiments of this recovery method can be performed using carbon
吸収工程は、吸収部20において、二酸化炭素を吸収する吸収液と二酸化炭素を含む原料ガスとを接触させて、原料ガスよりも二酸化炭素が低減された処理ガスを生成する。再生工程は、再生部30において、吸収工程で得られる回収液から二酸化炭素を分離して、回収液から吸収液を再生する。洗浄工程では、処理ガスを洗浄部10に導入して、処理ガスを洗浄し、処理ガスに含まれるミストを第1デミスタ層11及び第2デミスタ層12において捕集して洗浄ガスを得る。洗浄工程は、水を含む洗浄液を用いて処理ガスを洗浄してもよい。各工程は、上述の二酸化炭素の回収設備100に関する説明内容を適宜適用して行うことができる。例えば、洗浄工程は、第1還流部71及び第2還流部72による還流を行いながら処理ガスを洗浄してもよい。
In the absorption step, in the
二酸化炭素の回収方法では、洗浄工程において、第1デミスタ層11及び第2デミスタ層12においてミストを捕集することから、洗浄部10から流出する洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することができる。また、洗浄部10の上部から流出する洗浄ガスに含まれる吸収液成分を十分に低減することができる。
In the carbon dioxide recovery method, since mist is collected in the
以上、二酸化炭素の回収方法の一実施形態について説明したが、当該方法はこれに限定されるものではない。例えば、二酸化炭素の回収設備が脱硫部を有する場合は、原料ガスとアルカリ水溶液とを気液接触させてアルカリ水溶液に硫黄酸化物等を吸収させる脱硫工程を有していてもよい。 Although one embodiment of the carbon dioxide recovery method has been described above, the method is not limited to this. For example, when the carbon dioxide recovery facility has a desulfurization section, it may have a desulfurization step in which the raw material gas and the alkaline aqueous solution are brought into gas-liquid contact to absorb sulfur oxides and the like in the alkaline aqueous solution.
本開示によれば、洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することが可能なガスの処理装置設置及び二酸化炭素の回収設備が提供される。また、洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することが可能な二酸化炭素の回収方法が提供される。 According to the present disclosure, a gas processing apparatus installation and a carbon dioxide recovery facility capable of sufficiently reducing mist accompanying the cleaning gas are provided. In addition, a carbon dioxide recovery method capable of sufficiently reducing the mist accompanying the cleaning gas is provided.
10,10A…洗浄部、10a,10b…充填層、11…第1デミスタ層、12…第2デミスタ層、13,14,15,16,18,19,22,24a,24b,32a,32b,32c,33,34a,34b,34c,36a,36c,42a…流路、17…トレイ、17a…開口、17b…堰、20…吸収部、30…再生部(再生装置)、31…加熱器、35…冷却器、40…精製部、42…不純物除去塔、44…脱湿機、45…冷却器、46…脱臭塔、50…洗浄液、60…圧縮機、62…冷却器、63,64,65…熱交換器、71…第1還流部、72…第2還流部、74…ポンプ、90…ガスの処理装置、100…二酸化炭素の回収設備。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記洗浄部は、前記充填層よりも上方に、上側から、第1デミスタ層と、前記第1デミスタ層よりも小さい比表面積を有する第2デミスタ層と、をこの順に有するガスの処理装置。 An absorber that absorbs carbon dioxide and a raw material gas containing carbon dioxide are brought into contact with each other to generate a processing gas in which carbon dioxide is reduced from the raw material gas, and the processing gas passes from below to above. A gas processing apparatus comprising: a cleaning unit having at least one packed bed;
The cleaning unit is a gas processing apparatus having a first demister layer and a second demister layer having a specific surface area smaller than that of the first demister layer in this order above the filling layer and from above.
複数の開口と、回収した前記洗浄液の落下を抑制する堰と、を備える、請求項2に記載のガスの処理装置。 The tray
The gas processing apparatus according to claim 2, comprising a plurality of openings and a weir that suppresses the fall of the recovered cleaning liquid.
前記ガスの処理装置の前記吸収部において前記吸収液に二酸化炭素を吸収させて得られる回収液から二酸化炭素を分離して、前記回収液から前記吸収液を再生する再生装置と、を備える、二酸化炭素の回収設備。 The gas processing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A regenerator that separates carbon dioxide from a recovery liquid obtained by absorbing carbon dioxide in the absorption liquid in the absorption unit of the gas processing apparatus and regenerates the absorption liquid from the recovery liquid, Carbon recovery equipment.
二酸化炭素を吸収する吸収液と二酸化炭素を含む原料ガスとを接触させて、前記原料ガスよりも二酸化炭素が低減された前記処理ガスを生成する吸収工程と、
前記吸収工程において前記吸収液に二酸化炭素を吸収させて得られる回収液から二酸化炭素を分離して、前記回収液から前記吸収液を再生する再生工程と、
前記処理ガスを前記洗浄部に導入して、前記処理ガスを洗浄するとともに前記処理ガスに含まれるミストを前記第1デミスタ層及び前記第2デミスタ層において捕集して洗浄ガスを得る洗浄工程と、を有する、二酸化炭素の回収方法。 A carbon dioxide recovery method using the carbon dioxide recovery facility according to claim 5,
An absorption step of contacting the absorption liquid that absorbs carbon dioxide with a raw material gas containing carbon dioxide to generate the processing gas in which carbon dioxide is reduced from the raw material gas;
A regeneration step of separating carbon dioxide from a recovery liquid obtained by absorbing carbon dioxide in the absorption liquid in the absorption step, and regenerating the absorption liquid from the recovery liquid;
A cleaning step of introducing the processing gas into the cleaning unit, cleaning the processing gas, and collecting mist contained in the processing gas in the first demister layer and the second demister layer to obtain a cleaning gas; A method for recovering carbon dioxide.
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