JP2647582B2 - How to generate electricity while producing carbon dioxide and inert gas - Google Patents
How to generate electricity while producing carbon dioxide and inert gasInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はイナートガス（化学工場
の設備のパージ等に使用される窒素ガス）およびＣＯ2
（二酸化炭素）を製造しながら同時に発電を行なう方法
に関する。さらに詳しくは、イナートガス発生用ボイラ
を用いて、イナートガスおよびＣＯ2 を製造しながら効
率よく発電する方法、すなわち一種のコジェネレーショ
ンシステムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to inert gas (nitrogen gas used for purging equipment of a chemical plant, etc.) and CO 2
The present invention relates to a method for simultaneously generating power while producing (carbon dioxide). More specifically, the present invention relates to a method of efficiently generating power while producing inert gas and CO 2 using an inert gas generating boiler, that is, a kind of cogeneration system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、慢性的な電力不足の解消や環境保
護の観点からビルや工場、病院等の独自の発電設備とし
て、電力と熱を同時に供給でき、しかもエネルギ効率の
よいコジェネレーション（熱電供給）システムが注目さ
れている。2. Description of the Related Art In recent years, as a unique power generation facility for buildings, factories, hospitals, and the like, power and heat can be supplied simultaneously, and energy efficient cogeneration (thermoelectric power generation) can be provided from the viewpoint of eliminating chronic power shortages and environmental protection. Supply) system is drawing attention.
【０００３】同様に、灯油等を燃料としたボイラ燃焼排
ガスからＣＯ2 をＣＯ2 吸収液により吸収して回収する
ＣＯ2 製造設備と、ボイラから発生するスチームによる
発電設備とを組み合わせた一種のコジェネレーションシ
ステムが知られている。[0003] Similarly, one co in combination with CO 2 production facility for recovering CO 2 of kerosene from the boiler combustion exhaust gas as fuel is absorbed by the CO 2 absorbing solution, and a power generating facility by the steam generated from the boiler Generation systems are known.
【０００４】ところで、イナートガスとは一般に化学工
場などにおいては設備内のパージ等に使用される不活性
ガスを指す。イナートガスの製造には特殊なバーナを用
いて燃焼に必要な空気を減らし、燃焼排ガス中に含まれ
る酸素含有量を少なくできるイナートガス発生装置が知
られている。この場合において、イナートガスとしては
イナートガス発生装置から直接得られる窒素ガスとＣＯ
2 の混合ガスを指す場合もあるが、ＣＯ2 が金属製設備
に対し腐食性を有するため、混合ガスからＣＯ 2 を除去
した窒素ガスを指す場合が多い。本発明におけるイナー
トガスも後者を指すものである。[0004] By the way, inert gas is generally used for chemical engineering.
Inerts used for purging inside facilities in places such as
Refers to gas. Special burner used for inert gas production
Reduces the air required for combustion and is contained in the flue gas.
Inert gas generator that can reduce oxygen content
Have been. In this case, the inert gas
Nitrogen gas and CO obtained directly from inert gas generator
TwoMay also refer to a mixed gas ofTwoIs metal equipment
Because of its corrosiveness to CO TwoRemove
Often refers to nitrogen gas. Inner in the present invention
Togas also refers to the latter.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、イナー
トガスを製造する技術や、コジェネレーションの考え方
により発電しながらＣＯ2 を製造するシステムは知られ
ているが、これまでにイナートガスとＣＯ2 を製造しな
がら、同時に発電も行なえるコジェネレーションシステ
ムは知られていなかった。As described above, the technology for producing inert gas and the system for producing CO 2 while generating electricity based on the concept of cogeneration are known, but the inert gas and CO 2 have been produced so far. There was no known cogeneration system that can simultaneously generate power while manufacturing.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者らはＣＯ2 およ
びイナートガスを同時に製造するシステムを検討した結
果、コジェネレーションの考え方に基づき、イナートガ
ス発生用バーナを用いたボイラを使い、これにＣＯ2 の
製造設備と発電設備を効率よく組み合わせることによ
り、ＣＯ2 とイナートガスを製造しながら発電を行なう
一種のコジェネレーションシステムに到達し本発明を完
成した。The present inventors have SUMMARY OF THE INVENTION As a result of considering the system for producing the CO 2 and inert gas simultaneously, based on the cogeneration concept, using boilers with inert gas generator burner, to which CO 2 By efficiently combining the production equipment with the power generation equipment, a type of cogeneration system that generates electric power while producing CO 2 and inert gas has been reached, and the present invention has been completed.
【０００７】すなわち、燃焼排ガス中の酸素濃度が０．
１％以下となるような、灯油又は天然ガスを燃料とする
イナートガス発生用ボイラを使用し、イナートガス発生
用ボイラのスチームを熱源及び動力源として、同ボイラ
から発生する燃焼排ガス中のＣＯ 2 をＣＯ 2 吸収液によ
りＣＯ 2 の吸収率が９９％以上となるように吸収し、吸
収した残りのガスから水分を除去してＮ 2 を抜出し、Ｃ
Ｏ 2 を吸収した吸収液からＣＯ 2 を回収して液化ＣＯ 2
として回収すると共に、前記イナートガス発生ボイラの
スチームを動力源としてスチームタービンにより発電す
ることを特徴とする窒素およびＣＯ2 を製造しながら発
電するコジェネレーション方法に関する。以下、本発明
を詳細に説明する。That is, when the oxygen concentration in the combustion exhaust gas is 0.
Fueled with kerosene or natural gas that is less than 1%
Inert gas generation using an inert gas generation boiler
Boiler steam as heat and power source
The CO 2 in the combustion exhaust gas generated in the CO 2 absorbing solution from
Ri absorption rate of CO 2 is absorbed such that 99% or more, absorption
Moisture is removed from the remaining gas, N 2 is extracted, and C
CO 2 is recovered from the absorbing solution that has absorbed O 2 to liquefy CO 2
As well as the inert gas generating boiler
The present invention relates to a cogeneration method for generating power while producing nitrogen and CO 2 , wherein power is generated by a steam turbine using steam as a power source. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
【０００８】[0008]
【作用】図１は本発明で使用する設備の関連を示したプ
ロセスの一例である。図では主要設備のみ示し、細かい
設備や付属設備は省略している。FIG. 1 is an example of a process showing the relation of the equipment used in the present invention. In the figure, only the main equipment is shown, and detailed equipment and auxiliary equipment are omitted.
【０００９】図１において、ラインａより天然ガスや灯
油等の燃料がイナートガス発生用ボイラ１へ供給され
る。イナートガス発生用ボイラ１は特殊なバーナを用い
たボイラであり、燃料に対し使用する空気量を押え、燃
焼排ガス中の酸素含有量を低レベルに抑えることができ
るもので、既に公知のものである。これを用いることに
より燃焼排ガス中の酸素含有量は燃料の種類にもよるが
灯油を燃焼させたときの一例を示すと、０．１％（体積
基準、以下同じ）と低く抑えられ、残りの成分はＣＯ2
が１２％、水蒸気が１５％、窒素が７２．９％である。In FIG. 1, fuel such as natural gas or kerosene is supplied to an inert gas generating boiler 1 from a line a. The boiler 1 for generating inert gas is a boiler using a special burner, which can suppress the amount of air used for fuel and can suppress the oxygen content in the combustion exhaust gas to a low level, and is already known. . By using this, the oxygen content in the combustion exhaust gas can be suppressed to 0.1% (volume basis, the same applies hereinafter) as low as 0.1% when kerosene is burned, depending on the type of fuel. The component is CO 2
Is 12%, water vapor is 15% and nitrogen is 72.9%.
【００１０】同ボイラ１から発生する燃焼排ガスはライ
ンｂによりＣＯ2 回収設備２に導かれる。同じく同ボイ
ラ１から発生するスチームはラインｅによりスチームタ
ービン５に導かれる。[0010] The combustion exhaust gas generated from the boiler 1 is led to a CO 2 recovery facility 2 through a line b. Similarly, steam generated from the boiler 1 is guided to a steam turbine 5 by a line e.
【００１１】ＣＯ2 回収設備２においては、ＣＯ2 吸収
液を用いて燃焼排ガス中のＣＯ2 が吸収され、回収され
てラインｆにより残ガスとしてイナート原料ガスが得ら
れる。上記例においてはＣＯ2 回収設備２により燃焼排
ガス中のＣＯ2 は９９％吸収される結果、ラインｆのイ
ナート原料ガス組成は、酸素：０．１１％、ＣＯ2 ：
０．１４％、水蒸気：１５％および窒素：８４．７５％
となる。このイナート原料ガスを図示しない冷却装置に
より冷却することにより、水蒸気成分が除去され不純物
として酸素：０．１３％、ＣＯ2 ：０．１７％を含む窒
素９９．７％の高純度イナートガスが得られる。回収さ
れたＣＯ2 はＣＯ2 回収設備２内のＣＯ2 吸収液再生塔
のオーバーヘッドコンデンサ（図示省略）を経て、ライ
ンｃによりＣＯ2 液化設備３に導かれ、液化されてライ
ンｄを経て液化ＣＯ2 タンク４に貯蔵される。[0011] In the CO 2 recovery facility 2 is CO 2 absorption in the combustion exhaust gas using the CO 2 absorbing solution, inert material gas is obtained as a residual gas with recovered by line f. Results In the above example CO 2 in the combustion exhaust gas by the CO 2 recovery facility 2 is absorbed 99%, the inert feed gas composition of the line f, oxygen: 0.11% CO 2:
0.14%, steam: 15% and nitrogen: 84.75%
Becomes By cooling the inert raw material gas by a cooling device (not shown), a water vapor component is removed, and a high purity inert gas of 99.7% of nitrogen containing 0.13% of oxygen and 0.17% of CO 2 as impurities is obtained. . The recovered CO 2 passes through an overhead condenser (not shown) of a CO 2 absorbing liquid regenerating tower in the CO 2 recovery facility 2, is led to a CO 2 liquefaction facility 3 by a line c, is liquefied, and is liquefied through a line d. 2 Stored in tank 4.
【００１２】ＣＯ2 回収設備２は通常、高温燃焼排ガス
の冷却装置、ＣＯ2 吸収液によるＣＯ2 吸収塔およびＣ
Ｏ2 吸収液の再生塔等から構成される。ＣＯ2 吸収液と
してはアルカノールアミン水溶液が用いられる。アルカ
ノールアミンとしてはモノエタノールアミン、ジエタノ
ールアミン、トリエタノールアミン、メチルジエタノー
ルアミン、ジイソプロパノールアミン、ジグリコールア
ミン等あるいはこれらの混合物を挙げることができる
が、中でもモノエタノールアミンが好んで用いられる。The CO 2 recovery equipment 2 usually includes a cooling device for high-temperature flue gas, a CO 2 absorption tower using a CO 2 absorbing solution, and a C 2
It is composed of a regeneration tower for the O 2 absorption liquid. An alkanolamine aqueous solution is used as the CO 2 absorption liquid. Examples of the alkanolamine include monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, methyldiethanolamine, diisopropanolamine, diglycolamine, and the like, and a mixture thereof. Among them, monoethanolamine is preferably used.
【００１３】本発明においては、イナートガス発生用ボ
イラから得られるスチームを、同ボイラから発生する燃
焼排ガス中のＣＯ2 をＣＯ2 吸収液により吸収、回収し
て液化する際に必要とする熱源および動力源として用い
ることができる有利性をもっている。これは、ＣＯ2 回
収設備２においては次のように実現される。すなわち、
ＣＯ2 吸収液の再生は再生塔の下部に設置されるリボイ
ラ（図示省略）の熱により行なわれる。図１の例では、
該リボイラに供給されるスチームとしてはスチームター
ビン５からラインｇにより抽気されたものが使用され
る。リボイラから排出される凝縮水はラインｈによりイ
ナートガス発生用ボイラ１に還流される。In the present invention, the steam obtained from the boiler for generating an inert gas is used as a heat source and a power source required for liquefying by absorbing and recovering CO 2 in the combustion exhaust gas generated from the boiler with a CO 2 absorbent. It has the advantage that it can be used as a source. This is realized in the CO 2 recovery facility 2 as follows. That is,
The regeneration of the CO 2 absorbing solution is performed by the heat of a reboiler (not shown) installed at the lower part of the regeneration tower. In the example of FIG.
As the steam supplied to the reboiler, the one extracted from the steam turbine 5 by the line g is used. The condensed water discharged from the reboiler is returned to the inert gas generating boiler 1 through a line h.
【００１４】またＣＯ2 液化設備３においては、気体Ｃ
Ｏ2 をコンプレッサにより圧縮し、冷却して液化する。
本発明で使用するプロセスではモータ駆動によるＣＯ2
コンプレッサおよび冷凍コンプレッサを用いることが好
ましいが、イナートガス発生用ボイラ１により発生する
スチームを動力源とするタービンによりコンプレッサを
駆動してもよい。またその場合はタービンを駆動させた
後の凝縮水はイナートガス発生用ボイラ１に還流され
る。In the CO 2 liquefaction facility 3, the gas C
O 2 is compressed by a compressor, cooled and liquefied.
In the process used in the present invention, CO 2 driven by a motor is used.
Although it is preferable to use a compressor and a refrigeration compressor, the compressor may be driven by a turbine using steam generated by the boiler 1 for generating inert gas as a power source. In that case, the condensed water after driving the turbine is returned to the inert gas generating boiler 1.
【００１５】イナートガス発生用ボイラ１で発生するス
チームは上記のようにＣＯ2 回収設備の熱源（場合によ
ってはＣＯ2 液化設備３の動力源）として用いられる
が、本発明においては、残りはスチームタービン５の駆
動に用いられ、発電機６により発電されることとなる。
スチームタービン５を駆動したスチームはラインｊによ
り復水器７に導かれ、冷却されてＣＯ2 回収設備２の廃
熱により加熱された後（図示省略）ラインｋによりイナ
ートガス発生用ボイラ１に還流される。The steam generated by the inert gas generating boiler 1 is used as a heat source of the CO 2 recovery facility (in some cases, a power source of the CO 2 liquefaction facility 3) as described above, but in the present invention, the remainder is a steam turbine. 5 and is generated by the generator 6.
The steam that has driven the steam turbine 5 is guided to the condenser 7 by a line j, cooled and heated by the waste heat of the CO 2 recovery equipment 2, and then returned to the inert gas generating boiler 1 by a line k (not shown). You.
【００１６】なお、ＣＯ2 回収設備２に設けられるＣＯ
2 吸収液再生塔のリボイラの熱源としては、低圧スチー
ムでよいので、ＣＯ2液化設備にスチームタービンを設
置する場合は、その排出スチーム又は同タービンから抽
気したスチームを用いても構わない。The CO 2 installed in the CO 2 recovery facility 2
Since the low-pressure steam may be used as the heat source of the reboiler of the two- absorbent-liquid regeneration tower, when a steam turbine is installed in the CO 2 liquefaction facility, the exhaust steam thereof or the steam extracted from the turbine may be used.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、図１のプロセスを用いた場合の主なエ
ネルギーおよび製造ガス等のバランス例について説明す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A description will now be given of an example of a balance between main energy and production gas when the process of FIG. 1 is used.
【００１８】（１）イナートガス発生用ボイラ１ 燃料（灯油）の供給量：１５２０ｋｇ／Ｈ 燃焼排ガス温度：１５０℃ スチーム発生量：２０Ｔ／Ｈ スチームの圧力：２６ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ 燃焼排ガスの発生量：１８．０Ｔ／Ｈ 燃焼排ガスの組成：酸素 ０．１％、ＣＯ2 １２％、
水蒸気 １５％、窒素 ７２．９％(1) Inert gas generating boiler 1 Supply amount of fuel (kerosene): 1520 kg / H Combustion exhaust gas temperature: 150 ° C. Steam generation amount: 20 T / H Steam pressure: 26 kg / cm 2 G Generation amount of combustion exhaust gas: 18.0 T / H Composition of flue gas: oxygen 0.1%, CO 2 12%,
15% steam, 72.9% nitrogen
【００１９】（２）ＣＯ2 回収設備２ ＣＯ2 吸収時の燃焼排ガスの冷却温度：６０℃ ＣＯ2 回収時のリボイラの温度：１２０℃ ＣＯ2 回収設備２の使用スチーム量：８．３Ｔ／Ｈ（発
電タービンより３ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ蒸気を抽気） ＣＯ2 回収設備２の使用電力（ポンプ、ブロアー等）：
１５０ＫＷ ＣＯ2 回収設備のＣＯ2 回収率：９９％ ＣＯ2 の製造量：４７９６ｋｇ／Ｈ イナートガス製造量：１１，７８０ｋｇ／Ｈ イナートガス中の不純物：酸素 ０．１３％、ＣＯ2
０．１７％(2) CO 2 recovery equipment 2 Cooling temperature of flue gas when CO 2 is absorbed: 60 ° C. Reboiler temperature when CO 2 is recovered: 120 ° C. Steam used in CO 2 recovery equipment 2: 8.3 T / H (Extract 3 kg / cm 2 G steam from the power generation turbine) Power consumption of the CO 2 recovery equipment 2 (pump, blower, etc.):
CO 2 recovery rate of 150 kW CO 2 recovery equipment: 99% CO 2 production amount: 4796 kg / H Inert gas production amount: 11,780 kg / H Impurity in inert gas: oxygen 0.13%, CO 2
0.17%
【００２０】（３）スチームタービン５・発電機６ 使用スチーム量：２０Ｔ／Ｈ 発電量：２８００ＫＷ(3) Steam turbine 5 / generator 6 Steam usage: 20 T / H Power generation: 2800 KW
【００２１】（４）ＣＯ2 液化設備３ 使用電力：７５０ＫＷ(4) CO 2 liquefaction facility 3 Power consumption: 750 KW
【００２２】（５）その他使用電力（ボイラ、ポンプ
等）：１００ＫＷ このため１８００ＫＷの電力が本装置から発生する。(5) Other power consumption (boiler, pump, etc.): 100 kW For this reason, 1800 kW of power is generated from this apparatus.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、燃焼排ガス中の酸素濃度が０．１％以下となるよ
うな、灯油又は天然ガスを燃料とするイナートガス発生
用ボイラを用い、これにＣＯ2 の製造設備と発電設備を
効率よく組み合わせることにより、ＣＯ2 と窒素を製造
しながら発電を行なう方法、すなわち一種のコジェネレ
ーションシステムを提供することができた。As described above in detail, according to the present invention, the oxygen concentration in the combustion exhaust gas is reduced to 0.1% or less.
Utilizing a boiler for generating inert gas using kerosene or natural gas as a fuel, and efficiently combining CO 2 production equipment and power generation equipment with this, a method of generating electricity while producing CO 2 and nitrogen, A cogeneration system could be provided.
【図１】図１は本発明で使用する設備の関連を示したプ
ロセスの一例である。FIG. 1 is an example of a process illustrating the relationship of the equipment used in the present invention.
Claims (1)
となるような、灯油又は天然ガスを燃料とするイナート
ガス発生用ボイラを使用し、イナートガス発生用ボイラ
のスチームを熱源及び動力源として、同ボイラから発生
する燃焼排ガス中のＣＯ 2 をＣＯ 2 吸収液によりＣＯ 2
の吸収率が９９％以上となるように吸収し、吸収した残
りのガスから水分を除去してＮ 2 を抜出し、ＣＯ 2 を吸
収した吸収液からＣＯ 2 を回収して液化ＣＯ 2 として回
収すると共に、前記イナートガス発生ボイラのスチーム
を動力源としてスチームタービンにより発電することを
特徴とする窒素およびＣＯ2 を製造しながら発電する方
法。 An oxygen concentration in a combustion exhaust gas is 0.1% or less.
Inerts using kerosene or natural gas as fuel
Inert gas generation boiler using gas generation boiler
Generated from the boiler using the steam as heat and power source
CO 2 The CO 2 in the combustion exhaust gas by the CO 2 absorbing solution
Is absorbed so that the absorption rate becomes 99% or more.
Withdrawn N 2 to remove moisture from Rinogasu, intake of CO 2
Times as liquefied CO 2 from the ground beetles was absorbing liquid by recovering CO 2
While yield, a method for power generation while producing nitrogen and CO 2, characterized in that the power generation by the steam turbine steam <br/> of the inert gas generator boiler as a power source.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05113105A JPH05113105A (en) | 1993-05-07 |
| JP2647582B2 true JP2647582B2 (en) | 1997-08-27 |
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Family Applications (1)
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| JP3273873A Expired - Lifetime JP2647582B2 (en) | 1991-10-22 | 1991-10-22 | How to generate electricity while producing carbon dioxide and inert gas |
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1991
- 1991-10-22 JP JP3273873A patent/JP2647582B2/en not_active Expired - Lifetime
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