JP2627144B2 - 排ガス中の炭酸ガス分離方法及び炭酸ガスの系統処理装置 - Google Patents
排ガス中の炭酸ガス分離方法及び炭酸ガスの系統処理装置Info
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Description
ガスを分離回収する方法及び装置に係り、特に、液化天
然ガス(以下、LNGという。)を燃料とする発電設備
から排出される燃焼排ガス中の炭酸ガスを、系内で燃焼
器導入前のLNG冷熱を利用して固化・分離し、循環回
収(系内利用)又は液化回収(系外)する排ガス中の炭
酸ガス分離方法及び炭酸ガスの系統処理装置に関する。
ては、化学吸収法、物理吸着法、膜分離法等が研究・提
案されてきたが、いずれも多大なエネルギー消費を必要
とするものであった。
効果による大気温度の上昇との関係が問題視されてお
り、火力発電所からの燃焼排ガスが発生源のひとつとし
て指摘されている。
スを濃縮し、ガス状、液状又は固体状(ドライアイス
化)で分離・回収することが検討されているが、現状で
は殆ど処理されずに大気放出されている。
水道水又は工業用水等を冷却水として室温程度まで冷却
した後に、吸着材による吸着分離、冷凍機による冷却分
離、加圧分離等により除湿している。
建設が推進されており、LNGは一般に-150〜-165℃の
低温で輸送され発電所に受入れられる。ここでは、この
LNGをガス燃料として使用する際に、必要な気化熱を
大気又は海水から得て、常温付近まで昇温している。し
たがって、LNGの保有する冷熱が環境に放出され、液
化エネルギーの損失となっている。
利用して冷却循環ガス(循環再使用される低温ガス)と
燃焼排ガスを混合槽(ドライアイスクリスタライザ)に
導き、燃焼排ガス中の炭酸ガスを冷却固化して分離する
「炭酸ガスの回収方法及びその装置」(直接冷却方式)
を提案している。(特開平4−77308号) ここでは、混合槽で燃焼排ガスと低温ガス(LNG冷熱
と熱交換された低温の再循環渇きガス)を直接接触(混
合)することによりドライアイスを生成するものであ
る。
法については以下に示すような問題点がある。 (1)LNGの気化熱が海水等との間で熱交換されて大
気放出されているので熱エネルギーを無駄にしている。
/2は海洋等に吸収され、残りは大気中に残存するの
で、近年の燃焼排ガス量の増加は、自然界の吸収(浄
化)能力を超えてきており、対策を講じないかぎり先の
環境問題が好転するる見込みはない。
する方法として膜分離法があるが、発電所等の大容量の
ガス処理に対しては設備規模の拡大、コスト等の難点が
多い。
場合においても、エネルギ収支の面では大幅な改善の余
地が残されていた。
(者)の立場からLNGを燃料とするコンバインドサイ
クル発電(LNG焚高効率ガスタービン複合発電)を採
用している発電所で従来未利用であった冷熱エネルギー
を分離エネルギーに用い、炭酸ガスをドライアイスとし
て分離回収するシステムを研究してきた。そして、先の
クリスタライザ方式(直接冷却方式)を経て、今回、サ
ブリメータ方式によるプロセスフローをライン構成した
系統処理装置とともに、エネルギー的に有利な炭酸ガス
分離方法を開発するに到った。
のであって、上記課題を解消し、LNGの燃焼排ガス中
の炭酸ガスをLNG冷熱を利用して固化・分離し、循環
回収(系内利用)又は液化回収(系外)する排ガス中の
炭酸ガス分離方法及び炭酸ガスの系統処理装置を提供す
ることを目的とするものである。
に本発明は、LNGを燃料とする燃焼器からの排ガスを
系統処理装置に導き、除湿後の排ガスを冷却用媒体と非
接触に熱交換しかつ循環再使用する炭酸ガス分離方法で
あって、排ガスを除湿後予冷却し、燃焼器導入前のLN
G冷熱と間で間接熱交換するとともに炭酸ガス成分を冷
却固化し、固化した炭酸ガスを含む排ガスを固気二相に
分離し、炭酸ガス成分を回収することを特徴とするもの
である。
アイス)の一部を予冷却のための伝熱媒体として系内で
循環回収するとともに、残部を液化し系外に回収する場
合がある。
炭酸ガス成分のみを固化・分離し回収するための系統処
理装置であって、排ガスの除湿手段と、除湿後の排ガス
の予冷却手段と、これにつづく炭酸ガスの冷却固化手段
と、固気分離手段と、液化手段とを系統連絡して処理系
を構成し、系内に燃焼器導入前のLNG冷熱による間接
熱交換処理機構を具備したものである。
スクリスタライザーと固液分離器であり、予冷却手段が
ドライアイス気化サブリメータであり、冷却固化手段が
LNG冷熱を冷却媒体とするドライアイスサブリメータ
であり、固気分離手段がサイクロンであり、液化手段が
固化した炭酸ガスの液化装置である。なお、除湿手段
は、除湿用冷媒回路を含む部分処理系と考えてよい。
交換処理により固化してドライアイスとなる。
760mmHg ) で固化してドライアイスとなるが、排ガス中
には窒素、酸素、水分等炭酸ガス以外のガス成分が含ま
れているので炭酸ガスの分圧が低く、-78.5 ℃以下に冷
却しないと排ガス中の炭酸ガスは固化しない。
℃の低温状態にあり、これを気化するときに発生する潜
熱を有効利用(LNG冷熱利用)することにより、炭酸
ガスが固化又は液化する温度以下に冷却されるものであ
る。
混合する場合には、LNGのガス組成が変化して低発熱
量ガスになるため、排ガスの冷却は、LNGと排ガスを
熱交換器を介して間接熱交換処理されるものである。
も液化する。例えば、圧力を40kg/cm2にすると約 -55〜
10℃の範囲で液体となる。そこで本発明に関し、固化し
た炭酸ガス(ドライアイス)は、液化装置に導入して液
化し、系外に回収されるものである。
説明する。図1に本発明方法及び装置を説明するフロー
シートを示す。
アイス除湿装置、7がポンプ、9がアイスクリスタライ
ザー、12が固液分離器、16がドライアイス気化サブリメ
ータ、20がドライアイスサブリメータ、23がサイクロ
ン、28が液化装置、32が煙突及びXが炭酸ガスの系統処
理装置である。なお、図中では各ラインにも符号を付し
ているが符号の説明は省略した。
(2)を経て熱交換器(3)で約5℃まで冷却された
後、ライン(4)を経てアイス除湿装置(5)に導かれ
る。
過冷却された冷却媒体としての氷が入っている。前記ラ
イン(4)から導入された排ガスは、氷に接触して-40
℃程度の露点まで冷却される。冷却されて凝縮した水分
は、循環水供給ライン(6)に排出され、ポンプ(7)
で加圧された後、大半はライン(8)を経て循環水とし
てアイスクリスタライザー(9)に導かれる。凝縮水
(以下、循環水という。)の一部は、ライン(10)から
系外に排出される。
た循環水は、約-140℃の低温ガスにより冷却されて氷
(アイス)となる。氷と凝固しなかった水の混合スラリ
ーは、ライン(11)から固液分離器(12)に導かれ、水
はライン(14)を経て循環水供給ライン(6)に接続さ
れる。
は、ライン(15)を経てドライアイス気化サブリメータ
(16)に導かれ、ライン(17)から供給される約-140℃
の低温ドライアイスと直接接触し、約-100℃に冷却され
る。
酸ガスとなり、ライン(15)からの排ガスと混合されて
ライン(19)を経てドライアイスサブリメータ(20)に
導かれる。残留固体(ドライアイス)は、排ガス中から
分離され、ライン(18)に排出される。
-150〜-160℃のLNGが流通している伝熱管(21)があ
り、ライン(19)から導入された排ガスはこの伝熱管
(21)を介してLNG冷熱と間接熱交換されて、約-140
℃に冷却され、排ガス中の炭酸ガスは固化してドライア
イスとなる。
イン(22)に排出され、サイクロン(23)でドライアイ
スと排ガスに分離される。排ガスはライン(24)を経て
前記アイスクリスタライザー(9)に導かれ、ライン
(8)から供給される循環水を冷却した後、ライン(2
5)に排出され、さらに熱交換器(3)を経て煙突(3
2)から大気放出される。なお、大気放出は、系内での
排ガスの蓄積を緩和するために一部を系外に逃すもので
あり、すでに炭酸ガス濃度は極度に低い。
スは、ライン(26)に排出され、一部はライン(17)を
経てドライアイス気化サブリメータ(16)に導かれ冷却
媒体( ドライアイス) として循環使用され、一部はライ
ン(27)を経て炭酸ガス液化装置(28)で液化され、ラ
イン(29)から回収される。
ン(30)を経て熱交換器(3)で昇温された後、ライン
(31)を経て燃焼器(1)に燃料供給される。
施例の模擬試験成績を以下に示す。
除湿をおこなった後、炭酸ガスをドライアイスとして固
化・分離し回収した。
均粒径:150[μm] 排ガス中の炭酸ガス固化率:95wt%
り、これによればLNG冷熱を用いて排ガス中から炭酸
ガスのみを高効率で分離・回収することができ、しかも
炭酸ガスの大気放出を防止することができる。
として燃焼器導入前のLNG冷熱エネルギーを有効利用
することにより熱収支が向上するので、省エネルギー対
策としても産業上極めて高い価値を有する。
ーシートである。
Claims (4)
- 【請求項1】 液化天然ガスを燃料とする燃焼器からの
排ガスを系統処理装置に導き、冷却用媒体を介して排ガ
ス組成中の炭酸ガス成分のみを固化・分離し回収する処
理方法において、除湿後の排ガスを冷却用媒体と非接触
に熱交換しかつ循環再使用する炭酸ガス分離方法であっ
て、排ガスを除湿後予冷却し、燃焼器導入前の液化天然
ガス冷熱との間で間接熱交換するとともに炭酸ガス成分
を冷却固化し、固化した炭酸ガスを含む排ガスを固気二
相に分離し、炭酸ガス成分を回収することを特徴とする
排ガス中の炭酸ガス分離方法。 - 【請求項2】 上記固化・分離した炭酸ガス(ドライア
イス)の一部を予冷却のための伝熱媒体として系内に循
環回収するとともに、残部を液化し系外に回収すること
を特徴とする請求項1記載の排ガス中の炭酸ガス分離方
法。 - 【請求項3】 液化天然ガスを燃焼させた排ガス組成中
の炭酸ガス成分のみを固化・分離し回収するための系統
処理装置であって、排ガスの除湿手段と、除湿後の排ガ
スの予冷却手段と、これにつづく炭酸ガスの冷却固化手
段と、固気分離手段と、液化手段とを系統連絡して処理
系を構成し、系内に燃焼器導入前の液化天然ガス冷熱に
よる間接熱交換処理機構を具備したことを特徴とする炭
酸ガスの系統処理装置。 - 【請求項4】 除湿手段がアイス除湿装置とアイスクリ
スタライザーと固液分離器であり、予冷却手段がドライ
アイス気化サブリメータであり、冷却固化手段が液化天
然ガス冷熱を冷却媒体とするドライアイスサブリメータ
であり、固気分離手段がサイクロンであり、液化手段が
固化した炭酸ガスの液化装置である請求項5記載の炭酸
ガスの系統処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6168966A JP2627144B2 (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 排ガス中の炭酸ガス分離方法及び炭酸ガスの系統処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP6168966A JP2627144B2 (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 排ガス中の炭酸ガス分離方法及び炭酸ガスの系統処理装置 |
Publications (2)
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JPH0812314A JPH0812314A (ja) | 1996-01-16 |
JP2627144B2 true JP2627144B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=15877878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP6168966A Expired - Lifetime JP2627144B2 (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 排ガス中の炭酸ガス分離方法及び炭酸ガスの系統処理装置 |
Country Status (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20190058986A (ko) * | 2017-11-22 | 2019-05-30 | 두산중공업 주식회사 | 액화 천연 가스의 냉열을 이용한 이산화탄소 포집 장치 |
US11071938B2 (en) | 2017-11-22 | 2021-07-27 | Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. | Carbon dioxide capturing apparatus using cold heat of liquefied natural gas and power generation system using same |
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KR100913186B1 (ko) * | 2007-12-27 | 2009-08-20 | 주식회사 애니텍 | 천연가스차량에서 배출되는 이산화탄소제거장치,이산화탄소회수장치와 이산화탄소제거 및 회수장치 |
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CN103821592A (zh) * | 2014-03-23 | 2014-05-28 | 辽宁石油化工大学 | 一种lng汽车冷能回收梯级利用的方法与装置 |
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1994
- 1994-06-27 JP JP6168966A patent/JP2627144B2/ja not_active Expired - Lifetime
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KR101997355B1 (ko) * | 2017-11-22 | 2019-07-05 | 두산중공업 주식회사 | 액화 천연 가스의 냉열을 이용한 이산화탄소 포집 장치 |
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