JP3305001B2 - 燃焼排ガス中の二酸化炭素と硫黄酸化物を除去する方法 - Google Patents
燃焼排ガス中の二酸化炭素と硫黄酸化物を除去する方法Info
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- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
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- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E20/32—Direct CO2 mitigation
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃焼排ガス中に含まれる
ＳＯｘ（硫黄酸化物）とＣＯ2 （二酸化炭素）を除去す
る方法に関する。さらに詳しくは燃焼排ガスよりエネル
ギ効率よくＳＯｘを除去すると共に、アルカノールアミ
ンのロスを極力抑えながらＣＯ2 を回収し、最終処理ガ
ス中のＳＯｘ濃度を１ｐｐｍ以下の高脱硫水準とするＣ
Ｏ2 とＳＯｘを除去する方法に関する。
ＳＯｘ（硫黄酸化物）とＣＯ2 （二酸化炭素）を除去す
る方法に関する。さらに詳しくは燃焼排ガスよりエネル
ギ効率よくＳＯｘを除去すると共に、アルカノールアミ
ンのロスを極力抑えながらＣＯ2 を回収し、最終処理ガ
ス中のＳＯｘ濃度を１ｐｐｍ以下の高脱硫水準とするＣ
Ｏ2 とＳＯｘを除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球の温暖化現象の原因の一つと
して、ＣＯ2 による温室効果が指摘され、地球環境を守
る上で国際的にもその対策が急務となってきた。ＣＯ2
の発生源としては化石燃料を燃焼させるあらゆる人間の
活動分野に及び、その排出抑制が今後一層重要となって
くる。これに伴い大量の化石燃料を使用する火力発電所
などの動力発生設備を対象に、ボイラの燃焼排ガスをア
ルカノールアミン水溶液等と接触させて燃焼排ガス中の
ＣＯ2 を回収する方法および回収されたＣＯ2 を大気へ
放出することなく貯蔵する方法が精力的に研究されてい
る。
して、ＣＯ2 による温室効果が指摘され、地球環境を守
る上で国際的にもその対策が急務となってきた。ＣＯ2
の発生源としては化石燃料を燃焼させるあらゆる人間の
活動分野に及び、その排出抑制が今後一層重要となって
くる。これに伴い大量の化石燃料を使用する火力発電所
などの動力発生設備を対象に、ボイラの燃焼排ガスをア
ルカノールアミン水溶液等と接触させて燃焼排ガス中の
ＣＯ2 を回収する方法および回収されたＣＯ2 を大気へ
放出することなく貯蔵する方法が精力的に研究されてい
る。
【０００３】また、化石燃料はその種類により程度の差
はあるものの、燃焼によりＳＯｘやＮＯｘ（窒素酸化
物）などの汚染物質を発生させ、これらは大気汚染や酸
性雨の原因とされ、その排出基準が強化される傾向にあ
る。特に大量に化石燃料を消費する大都市やその周辺に
おいては、火力発電所、工場、自動車等からのＳＯｘや
ＮＯｘの排出を総量で規制しようとする傾向にある。従
って、火力発電所を例にとるならば、既存の設備からの
排出規制の強化はもちろん、今後新設される設備におい
てはこれらの汚染物質の排出を極力抑えるか、あるいは
ほとんど排出しない程度の対策が講じたものでなけれ
ば、総量規制のため建設できないという事態になりつつ
ある。
はあるものの、燃焼によりＳＯｘやＮＯｘ（窒素酸化
物）などの汚染物質を発生させ、これらは大気汚染や酸
性雨の原因とされ、その排出基準が強化される傾向にあ
る。特に大量に化石燃料を消費する大都市やその周辺に
おいては、火力発電所、工場、自動車等からのＳＯｘや
ＮＯｘの排出を総量で規制しようとする傾向にある。従
って、火力発電所を例にとるならば、既存の設備からの
排出規制の強化はもちろん、今後新設される設備におい
てはこれらの汚染物質の排出を極力抑えるか、あるいは
ほとんど排出しない程度の対策が講じたものでなけれ
ば、総量規制のため建設できないという事態になりつつ
ある。
【０００４】排煙脱硫法に関しては、従来より各種の乾
式法や湿式法が提案されているが、石灰石（炭酸カルシ
ウム）粉末の水スラリにＳＯｘを吸収させ、石こうにし
て回収するいわゆる湿式石灰−石こう法が代表的なもの
である。しかし、従来の湿式の石灰−石こう法により処
理された燃焼排ガスは、副生石こうに要求される純度や
吸収剤原料の石灰石（炭酸カルシウム）の経済的な使用
量及び排煙脱硫装置のエネルギ及びコスト面からの経済
性に制約されて、脱硫ガスのＳＯｘ濃度が数十ｐｐｍに
なる程度までにしか脱硫していないのが実状である。
式法や湿式法が提案されているが、石灰石（炭酸カルシ
ウム）粉末の水スラリにＳＯｘを吸収させ、石こうにし
て回収するいわゆる湿式石灰−石こう法が代表的なもの
である。しかし、従来の湿式の石灰−石こう法により処
理された燃焼排ガスは、副生石こうに要求される純度や
吸収剤原料の石灰石（炭酸カルシウム）の経済的な使用
量及び排煙脱硫装置のエネルギ及びコスト面からの経済
性に制約されて、脱硫ガスのＳＯｘ濃度が数十ｐｐｍに
なる程度までにしか脱硫していないのが実状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】燃焼排ガスからＣＯ2
を除去すると共にＳＯｘなども極力除去するためには、
これらの既存の除去工程を組み合わせることが考えられ
る。しかし、前記のような脱硫レベルの処理ガスを後工
程の脱ＣＯ2 装置にて処理すると、脱ＣＯ2 と共に残存
するＳＯｘもアルカノールアミンと反応（モノアミンで
は前者１モルに対し、後者が２モル結合する）し、脱Ｓ
Ｏｘも達成されるものの、アルカノールアミンとＳＯｘ
の反応によって生成される生成物はアルカノールアミン
の再生工程によっても通常の条件下では再生が困難な安
定塩であり、脱ＣＯ2 工程の系内に徐々に蓄積されるの
で、最終的には排出工程により系外に排出され高価なア
ルカノールアミンのロスにつながる。例えば、５０ｐｐ
ｍのＳＯｘを含む燃焼排ガス１０万ｍ3 Ｎ／ｈの割合で
処理すると、アルカノールアミンとしてモノエタノール
アミン（ＭＥＡ）を使用する場合、約２７０ｋｇ／ｈも
の高価なＭＥＡがロスとなる。
を除去すると共にＳＯｘなども極力除去するためには、
これらの既存の除去工程を組み合わせることが考えられ
る。しかし、前記のような脱硫レベルの処理ガスを後工
程の脱ＣＯ2 装置にて処理すると、脱ＣＯ2 と共に残存
するＳＯｘもアルカノールアミンと反応（モノアミンで
は前者１モルに対し、後者が２モル結合する）し、脱Ｓ
Ｏｘも達成されるものの、アルカノールアミンとＳＯｘ
の反応によって生成される生成物はアルカノールアミン
の再生工程によっても通常の条件下では再生が困難な安
定塩であり、脱ＣＯ2 工程の系内に徐々に蓄積されるの
で、最終的には排出工程により系外に排出され高価なア
ルカノールアミンのロスにつながる。例えば、５０ｐｐ
ｍのＳＯｘを含む燃焼排ガス１０万ｍ3 Ｎ／ｈの割合で
処理すると、アルカノールアミンとしてモノエタノール
アミン（ＭＥＡ）を使用する場合、約２７０ｋｇ／ｈも
の高価なＭＥＡがロスとなる。
【０００６】ところで脱硫に関し、本出願人は先に平成
３年１月２２日付特許出願（特願平３−２０３０４）で
「高性能排煙脱硫方法」を提案した。この方法によれ
ば、燃焼排ガス中のＳＯｘを１０ｐｐｍ以下、特に条件
によっては１ｐｐｍ以下にも脱硫することができ、しか
も副生する石こうも極めて純度の高いものである。
３年１月２２日付特許出願（特願平３−２０３０４）で
「高性能排煙脱硫方法」を提案した。この方法によれ
ば、燃焼排ガス中のＳＯｘを１０ｐｐｍ以下、特に条件
によっては１ｐｐｍ以下にも脱硫することができ、しか
も副生する石こうも極めて純度の高いものである。
【０００７】従って、この方法をそのまま前記した従来
の脱硫法に代えて採用し、高度に脱硫された処理ガスを
脱ＣＯ2 装置にて処理すれば、アルカノールアミンのロ
スは減少し、しかも脱ＣＯ2 処理ガス中のＳＯｘもほぼ
完全に除去することが可能である。しかし、前記のよう
な高性能排煙脱硫方法においても、処理ガス中のＳＯｘ
濃度を低く抑えるほど、それに要する動力（電力等のエ
ネルギ）の消費が大きくなるという傾向にある。
の脱硫法に代えて採用し、高度に脱硫された処理ガスを
脱ＣＯ2 装置にて処理すれば、アルカノールアミンのロ
スは減少し、しかも脱ＣＯ2 処理ガス中のＳＯｘもほぼ
完全に除去することが可能である。しかし、前記のよう
な高性能排煙脱硫方法においても、処理ガス中のＳＯｘ
濃度を低く抑えるほど、それに要する動力（電力等のエ
ネルギ）の消費が大きくなるという傾向にある。
【０００８】従って、ＣＯ2 と共にＳＯｘをほぼ完全に
除去する燃焼排ガスの処理に関し、脱硫工程における消
費エネルギを抑え、かつ高価なアルカノールアミンのロ
スも抑えた方法が望まれている。
除去する燃焼排ガスの処理に関し、脱硫工程における消
費エネルギを抑え、かつ高価なアルカノールアミンのロ
スも抑えた方法が望まれている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題に
鑑み、燃焼排ガス中のＳＯｘとＣＯ2 を共に除去する方
法について鋭意検討した結果、燃焼排ガスを高性能脱硫
工程で特定のＳＯｘ濃度まで脱硫したのち、脱ＣＯ2 工
程で脱ＣＯ2 処理を行うことが特に有効であるとの知見
を得て、本発明を完成させることができた。
鑑み、燃焼排ガス中のＳＯｘとＣＯ2 を共に除去する方
法について鋭意検討した結果、燃焼排ガスを高性能脱硫
工程で特定のＳＯｘ濃度まで脱硫したのち、脱ＣＯ2 工
程で脱ＣＯ2 処理を行うことが特に有効であるとの知見
を得て、本発明を完成させることができた。
【００１０】すなわち、本発明はＳＯｘを含む燃焼排ガ
スを高性能脱硫工程により脱硫処理ガス中のＳＯｘ濃度
が５〜１０ｐｐｍの範囲内になるように脱硫処理したの
ち、該脱硫処理ガスを脱ＣＯ2 工程によりアルカノール
アミン水溶液と接触させてＣＯ2 を除去すると共に、脱
ＣＯ2 処理ガス中のＳＯｘの濃度が１ｐｐｍ以下となる
ようにＳＯｘをも除去することを特徴とする燃焼排ガス
中のＣＯ2 とＳＯｘを除去する方法である。
スを高性能脱硫工程により脱硫処理ガス中のＳＯｘ濃度
が５〜１０ｐｐｍの範囲内になるように脱硫処理したの
ち、該脱硫処理ガスを脱ＣＯ2 工程によりアルカノール
アミン水溶液と接触させてＣＯ2 を除去すると共に、脱
ＣＯ2 処理ガス中のＳＯｘの濃度が１ｐｐｍ以下となる
ようにＳＯｘをも除去することを特徴とする燃焼排ガス
中のＣＯ2 とＳＯｘを除去する方法である。
【００１１】本発明の方法における前記高性能脱硫工程
としては、第１吸収塔と第２吸収塔とからなり、第１吸
収塔で燃焼排ガスと１％以下の炭酸カルシウムを含む石
こうスラリとを接触させ、その後第２吸収塔で１％以上
の炭酸カルシウムを含む石こうスラリと接触させる湿式
石灰−石こう法排煙脱硫工程が採用される。
としては、第１吸収塔と第２吸収塔とからなり、第１吸
収塔で燃焼排ガスと１％以下の炭酸カルシウムを含む石
こうスラリとを接触させ、その後第２吸収塔で１％以上
の炭酸カルシウムを含む石こうスラリと接触させる湿式
石灰−石こう法排煙脱硫工程が採用される。
【００１２】
【作用】本発明の方法が適用される燃焼排ガスの処理工
程の一例を図１に示す。図１において、Ａは石炭、ナフ
サ、重油などを燃料とするボイラであり、Ｂは脱硫工程
であり、触媒の存在下でアンモニアを注入して窒素酸化
物（ＮＯｘ）を還元し、窒素と水に分解するものが例示
される。Ｃは電気集塵機等の集塵工程、Ｄは高性能脱硫
工程、Ｅは脱ＣＯ2 工程、Ｆは煙突である。
程の一例を図１に示す。図１において、Ａは石炭、ナフ
サ、重油などを燃料とするボイラであり、Ｂは脱硫工程
であり、触媒の存在下でアンモニアを注入して窒素酸化
物（ＮＯｘ）を還元し、窒素と水に分解するものが例示
される。Ｃは電気集塵機等の集塵工程、Ｄは高性能脱硫
工程、Ｅは脱ＣＯ2 工程、Ｆは煙突である。
【００１３】本発明に採用される高性能脱硫工程は、前
記本出願人の提案にかかる「高性能排煙脱硫方法」（特
願平３−２０３０４号）に相当するものである。これを
図２に示す。
記本出願人の提案にかかる「高性能排煙脱硫方法」（特
願平３−２０３０４号）に相当するものである。これを
図２に示す。
【００１４】図２において、燃焼排ガス２００は第１吸
収塔２０１に導かれ、ポンプＰ1 、第１循環ライン２０
５を介して第１ノズル２０３より噴霧される第１液溜２
０９の吸収剤であるスラリＳ1 （１％以下の炭酸カルシ
ウムを含む石こうスラリ）と接触（例えば並流接触）さ
せられ、必要に応じて設けられた第１充填層２０７を通
過し、この間にスラリＳ1 中の炭酸カルシウムによって
脱硫されつつスラリＳ 1 と共に下降し、スラリＳ1 は第
１液溜２０９に貯留され、脱硫された排ガスは例えば第
１液溜２０９と第２液溜２１０を分割する分割板２１４
の上部空間を通って第２吸収塔２０２の方へ通過してい
く。
収塔２０１に導かれ、ポンプＰ1 、第１循環ライン２０
５を介して第１ノズル２０３より噴霧される第１液溜２
０９の吸収剤であるスラリＳ1 （１％以下の炭酸カルシ
ウムを含む石こうスラリ）と接触（例えば並流接触）さ
せられ、必要に応じて設けられた第１充填層２０７を通
過し、この間にスラリＳ1 中の炭酸カルシウムによって
脱硫されつつスラリＳ 1 と共に下降し、スラリＳ1 は第
１液溜２０９に貯留され、脱硫された排ガスは例えば第
１液溜２０９と第２液溜２１０を分割する分割板２１４
の上部空間を通って第２吸収塔２０２の方へ通過してい
く。
【００１５】この第１吸収塔２０１において、例えば約
１，０００ｐｐｍのＳＯｘを含む燃焼排ガス２００中の
ＳＯｘはスラリＳ1 中の炭酸カルシウムによって吸収除
去され、ＳＯｘ濃度が数十ｐｐｍ程度まで脱硫される。
この際、スラリＳ1 中の炭酸カルシウムは１％以下であ
るのでＳＯｘの吸収後、第１循環ライン２０５に設けら
れた図示省略のスラリ抜き出しライン中の石こうの純度
は高いものとなる。その一方、スラリＳ1 中の炭酸カル
シウムはＳＯｘを十分に吸収除去するに足る量が不足す
るので、例えば第１液溜２０９中のスラリＳ1 のｐＨを
ｐＨ計で測定しながら、後述のようにスラリＳ1 のｐＨ
を調節することが必要である。
１，０００ｐｐｍのＳＯｘを含む燃焼排ガス２００中の
ＳＯｘはスラリＳ1 中の炭酸カルシウムによって吸収除
去され、ＳＯｘ濃度が数十ｐｐｍ程度まで脱硫される。
この際、スラリＳ1 中の炭酸カルシウムは１％以下であ
るのでＳＯｘの吸収後、第１循環ライン２０５に設けら
れた図示省略のスラリ抜き出しライン中の石こうの純度
は高いものとなる。その一方、スラリＳ1 中の炭酸カル
シウムはＳＯｘを十分に吸収除去するに足る量が不足す
るので、例えば第１液溜２０９中のスラリＳ1 のｐＨを
ｐＨ計で測定しながら、後述のようにスラリＳ1 のｐＨ
を調節することが必要である。
【００１６】第２吸収塔２０２に送られた脱硫排ガスは
第２吸収塔２０２内で、ポンプＰ2、第２循環ライン２
０６を介して第２ノズル２０４より噴霧される第２液溜
２１０の吸収剤であるスラリＳ2 （１％以上の炭酸カル
シウムを含むスラリ）と接触（例えば向流接触）させら
れ、必要に応じて設けられた第２充填層２０８を通過
し、この間にスラリＳ2 中の炭酸カルシウムによってさ
らに脱硫され、第１吸収塔２０１でＳＯｘ濃度数十ｐｐ
ｍ程度まで脱硫された排ガスはＳＯｘ濃度１０ｐｐｍ以
下となり、最終的に脱硫排ガス２５０となって第２吸収
塔２０２外に排出される。この第２吸収塔は能力的には
処理ガス中のＳＯｘ濃度を１ｐｐｍまでも脱硫すること
も可能なものである。
第２吸収塔２０２内で、ポンプＰ2、第２循環ライン２
０６を介して第２ノズル２０４より噴霧される第２液溜
２１０の吸収剤であるスラリＳ2 （１％以上の炭酸カル
シウムを含むスラリ）と接触（例えば向流接触）させら
れ、必要に応じて設けられた第２充填層２０８を通過
し、この間にスラリＳ2 中の炭酸カルシウムによってさ
らに脱硫され、第１吸収塔２０１でＳＯｘ濃度数十ｐｐ
ｍ程度まで脱硫された排ガスはＳＯｘ濃度１０ｐｐｍ以
下となり、最終的に脱硫排ガス２５０となって第２吸収
塔２０２外に排出される。この第２吸収塔は能力的には
処理ガス中のＳＯｘ濃度を１ｐｐｍまでも脱硫すること
も可能なものである。
【００１７】第２吸収塔２０２を循環する吸収剤である
スラリＳ2 は、吸収するＳＯｘの絶対量は少ないので、
第２液溜２１０のスラリＳ2 中の炭酸カルシウム濃度の
減少は小さいが、次第に炭酸カルシウムの濃度は減少す
るので、第２液溜２１０にその減少に見合う炭酸カルシ
ウムを補給する。従って第２液溜２１０のスラリＳ2の
炭酸カルシウムの濃度は常に第１液溜２０９のスラリＳ
1 のそれより大であるので、該スラリＳ2 を、例えば移
送ライン２１１、コントロールバルブ２１２により第１
液溜２０９のスラリＳ1 のｐＨ上昇用に使用し、第１吸
収塔２０１のスラリＳ1 の脱硫能力を維持するようにす
る。
スラリＳ2 は、吸収するＳＯｘの絶対量は少ないので、
第２液溜２１０のスラリＳ2 中の炭酸カルシウム濃度の
減少は小さいが、次第に炭酸カルシウムの濃度は減少す
るので、第２液溜２１０にその減少に見合う炭酸カルシ
ウムを補給する。従って第２液溜２１０のスラリＳ2の
炭酸カルシウムの濃度は常に第１液溜２０９のスラリＳ
1 のそれより大であるので、該スラリＳ2 を、例えば移
送ライン２１１、コントロールバルブ２１２により第１
液溜２０９のスラリＳ1 のｐＨ上昇用に使用し、第１吸
収塔２０１のスラリＳ1 の脱硫能力を維持するようにす
る。
【００１８】なお、第１吸収塔２０１と第２吸収塔２０
２の排ガスの通路（図２の分割板２１４の上部空間）に
はデミスタ２１３を設けて排ガスに帯同する飛散ミスト
が第１吸収塔２０１より第２吸収塔２０２に流入するの
を防ぐようにすることが好ましい。
２の排ガスの通路（図２の分割板２１４の上部空間）に
はデミスタ２１３を設けて排ガスに帯同する飛散ミスト
が第１吸収塔２０１より第２吸収塔２０２に流入するの
を防ぐようにすることが好ましい。
【００１９】図２の高性能脱硫装置において、第１吸収
塔２０１で１％以下の炭酸カルシウムを含む石こうスラ
リで燃焼排ガスと接触させるのは、副生する石こうの純
度を高めるためである。スラリ中の炭酸カルシウム濃度
と副生石こうの純度との関係を示すと、前者が１．４
％、１．０％、０．６％、０．２１％であるときに、後
者はそれぞれ９３％、９５％、９７％、９９％となる。
一般に石こう純度９５％以上のものを得ることが好まし
いので、上記より第１吸収塔のスラリ中の炭酸カルシウ
ム濃度を１％以下とする。
塔２０１で１％以下の炭酸カルシウムを含む石こうスラ
リで燃焼排ガスと接触させるのは、副生する石こうの純
度を高めるためである。スラリ中の炭酸カルシウム濃度
と副生石こうの純度との関係を示すと、前者が１．４
％、１．０％、０．６％、０．２１％であるときに、後
者はそれぞれ９３％、９５％、９７％、９９％となる。
一般に石こう純度９５％以上のものを得ることが好まし
いので、上記より第１吸収塔のスラリ中の炭酸カルシウ
ム濃度を１％以下とする。
【００２０】第２吸収塔２０２では、その液溜のスラリ
Ｓ2 から副生石こうを採取するものではなく、排出され
る脱硫排ガス２５０のＳＯｘ濃度を可能な限り低減する
ために、吸収剤となる炭酸カルシウム濃度は高い方が望
ましいので、第２吸収塔２０２のスラリ中の炭酸カルシ
ウム濃度は１％以上とする。
Ｓ2 から副生石こうを採取するものではなく、排出され
る脱硫排ガス２５０のＳＯｘ濃度を可能な限り低減する
ために、吸収剤となる炭酸カルシウム濃度は高い方が望
ましいので、第２吸収塔２０２のスラリ中の炭酸カルシ
ウム濃度は１％以上とする。
【００２１】本発明で使用することが好ましい脱硫装置
は前記の通りであるが、この場合において脱硫レベルを
上げるほど、スラリの循環量を増す必要があり、ポンプ
等の稼働に必要な動力が増し、結果的に脱硫装置に必要
な消費電力は上昇する。
は前記の通りであるが、この場合において脱硫レベルを
上げるほど、スラリの循環量を増す必要があり、ポンプ
等の稼働に必要な動力が増し、結果的に脱硫装置に必要
な消費電力は上昇する。
【００２２】一方、脱硫レベルを下げると、後述のよう
に脱硫工程で残存するＳＯｘが脱ＣＯ2 工程においてア
ルカノールアミンと反応し、アルカノールアミンのロス
が多くなり好ましくない。従って本発明においては、脱
硫工程における脱硫レベルとして処理ガス中のＳＯｘ濃
度を５〜１０ｐｐｍの範囲に設定することが重要であ
る。
に脱硫工程で残存するＳＯｘが脱ＣＯ2 工程においてア
ルカノールアミンと反応し、アルカノールアミンのロス
が多くなり好ましくない。従って本発明においては、脱
硫工程における脱硫レベルとして処理ガス中のＳＯｘ濃
度を５〜１０ｐｐｍの範囲に設定することが重要であ
る。
【００２３】本発明においては、燃焼排ガスを高性能脱
硫工程により脱硫処理した後、脱ＣＯ2 工程によりアル
カノールアミン水溶液と接触させてＣＯ2 を除去するこ
とにより、脱ＣＯ2 処理ガス中のＳＯｘを濃度１ｐｐｍ
以下に抑えることができる。
硫工程により脱硫処理した後、脱ＣＯ2 工程によりアル
カノールアミン水溶液と接触させてＣＯ2 を除去するこ
とにより、脱ＣＯ2 処理ガス中のＳＯｘを濃度１ｐｐｍ
以下に抑えることができる。
【００２４】ここで、ＣＯ2 を吸収するアルカノールア
ミン水溶液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
ン等の水溶液、あるいはこれらの混合水溶液を挙げるこ
とができるが、通常モノエタノールアミン（ＭＥＡ）水
溶液が好んで用いられる。
ミン水溶液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
ン等の水溶液、あるいはこれらの混合水溶液を挙げるこ
とができるが、通常モノエタノールアミン（ＭＥＡ）水
溶液が好んで用いられる。
【００２５】燃焼排ガス中に含まれるＣＯ2 をアルカノ
ールアミン水溶液、特にはＭＥＡ水溶液を用いて除去す
るプロセスは特に限定されないが、その一例について図
３によって説明する。図３では主要設備のみ示し、付属
設備は省略した。
ールアミン水溶液、特にはＭＥＡ水溶液を用いて除去す
るプロセスは特に限定されないが、その一例について図
３によって説明する。図３では主要設備のみ示し、付属
設備は省略した。
【００２６】図３において、３０１は脱ＣＯ2 塔、３０
２は下部充填部、３０３は上部充填部またはトレイ、３
０４は脱ＣＯ2 塔燃焼排ガス供給口、３０５は脱ＣＯ2
燃焼排ガス排出口、３０６はＭＥＡ水溶液供給口、３０
７は第１ノズル、３０８は第２ノズル、３０９は必要に
応じて設けられる燃焼排ガス冷却器、３１０はノズル、
３１１は充填部、３１２は加湿冷却水循環ポンプ、３１
３は補給水供給ライン、３１４はＣＯ2 吸収ＭＥＡ水溶
液排出ポンプ、３１５は熱交換器、３１６はＭＥＡ水溶
液再生塔（以下、「再生塔」と略称）、３１７は第１ノ
ズル、３１８は下部充填部、３１９は再生加熱器（リボ
イラ）、３２０は上部充填部、３２１は還流水ポンプ、
３２２はＣＯ2 分離器、３２３は回収ＣＯ2 排出ライ
ン、３２４は再生塔還流冷却器、３２５は第２ノズル、
３２６は再生塔還流水供給ライン、３２７は必要に応じ
て設けられる冷却器、３２８は燃焼排ガス供給ブロアで
ある。
２は下部充填部、３０３は上部充填部またはトレイ、３
０４は脱ＣＯ2 塔燃焼排ガス供給口、３０５は脱ＣＯ2
燃焼排ガス排出口、３０６はＭＥＡ水溶液供給口、３０
７は第１ノズル、３０８は第２ノズル、３０９は必要に
応じて設けられる燃焼排ガス冷却器、３１０はノズル、
３１１は充填部、３１２は加湿冷却水循環ポンプ、３１
３は補給水供給ライン、３１４はＣＯ2 吸収ＭＥＡ水溶
液排出ポンプ、３１５は熱交換器、３１６はＭＥＡ水溶
液再生塔（以下、「再生塔」と略称）、３１７は第１ノ
ズル、３１８は下部充填部、３１９は再生加熱器（リボ
イラ）、３２０は上部充填部、３２１は還流水ポンプ、
３２２はＣＯ2 分離器、３２３は回収ＣＯ2 排出ライ
ン、３２４は再生塔還流冷却器、３２５は第２ノズル、
３２６は再生塔還流水供給ライン、３２７は必要に応じ
て設けられる冷却器、３２８は燃焼排ガス供給ブロアで
ある。
【００２７】図３において、脱硫工程を経た燃焼排ガス
は燃焼排ガス供給ブロア３２８により燃焼排ガス冷却器
３０９に押込められ、ノズル３１０からの加湿冷却水と
充填部３１１で接触して加湿冷却され、脱ＣＯ2 塔燃焼
排ガス供給口３０４を通って脱ＣＯ2 塔３０１へ導かれ
る。燃焼排ガスと接触した加湿冷却水は燃焼排ガス冷却
器３０９の下部に溜り、ポンプ３１２によりノズル３１
０へ循環使用される。加湿冷却水は燃焼排ガスを加湿冷
却させることにより徐々に失われるので、補給水供給ラ
イン３１３により補充される。
は燃焼排ガス供給ブロア３２８により燃焼排ガス冷却器
３０９に押込められ、ノズル３１０からの加湿冷却水と
充填部３１１で接触して加湿冷却され、脱ＣＯ2 塔燃焼
排ガス供給口３０４を通って脱ＣＯ2 塔３０１へ導かれ
る。燃焼排ガスと接触した加湿冷却水は燃焼排ガス冷却
器３０９の下部に溜り、ポンプ３１２によりノズル３１
０へ循環使用される。加湿冷却水は燃焼排ガスを加湿冷
却させることにより徐々に失われるので、補給水供給ラ
イン３１３により補充される。
【００２８】脱ＣＯ2 塔３０１に押し込められた燃焼排
ガスは第１ノズル３０７から供給される一定濃度のＭＥ
Ａ水溶液と下部充填部３０２で向流接触させられ、燃焼
排ガス中のＣＯ2 はＭＥＡ水溶液により吸収除去され、
脱ＣＯ2 燃焼排ガスは上部充填部３０３へと向う。脱Ｃ
Ｏ2 塔３０１に供給されるＭＥＡ水溶液はＣＯ2 を吸収
し、その吸収による反応熱のため、ＭＥＡ水溶液供給口
３０６における温度よりも高温となり、ＣＯ2 吸収ＭＥ
Ａ水溶液排出ポンプ３１４により熱交換器３１５に送ら
れ、加熱され、再生塔３１６へ導かれる。再生されたＭ
ＥＡ水溶液の温度調節は熱交換器３１５あるいは必要に
応じて熱交換器３１５とＭＥＡ水溶液供給口３０６の間
に設けられる冷却器３２７により行うことができる。
ガスは第１ノズル３０７から供給される一定濃度のＭＥ
Ａ水溶液と下部充填部３０２で向流接触させられ、燃焼
排ガス中のＣＯ2 はＭＥＡ水溶液により吸収除去され、
脱ＣＯ2 燃焼排ガスは上部充填部３０３へと向う。脱Ｃ
Ｏ2 塔３０１に供給されるＭＥＡ水溶液はＣＯ2 を吸収
し、その吸収による反応熱のため、ＭＥＡ水溶液供給口
３０６における温度よりも高温となり、ＣＯ2 吸収ＭＥ
Ａ水溶液排出ポンプ３１４により熱交換器３１５に送ら
れ、加熱され、再生塔３１６へ導かれる。再生されたＭ
ＥＡ水溶液の温度調節は熱交換器３１５あるいは必要に
応じて熱交換器３１５とＭＥＡ水溶液供給口３０６の間
に設けられる冷却器３２７により行うことができる。
【００２９】再生塔３１６では、再生加熱器（リボイ
ラ）３１９による加熱でＭＥＡ水溶液が再生され、熱交
換器３１５により冷却され脱ＣＯ2 塔３０１へ戻され
る。再生塔３１６の上部において、ＭＥＡ水溶液から分
離されたＣＯ2 は第２ノズル３２５より供給される還流
水と接触し、再生塔還流冷却器３２４により冷却され、
ＣＯ2 分離器３２２にてＣＯ2 に同伴した水蒸気が凝縮
した還流水と分離され、回収ＣＯ2 排出ライン３２３よ
りＣＯ2 回収工程へ導かれる。還流水の一部は還流水ポ
ンプ３２１で再生塔３１６へ還流され、他の一部は再生
塔還流水供給ライン３２６を経て脱ＣＯ2 塔３０１の上
部の第２ノズル３０８と供給される。
ラ）３１９による加熱でＭＥＡ水溶液が再生され、熱交
換器３１５により冷却され脱ＣＯ2 塔３０１へ戻され
る。再生塔３１６の上部において、ＭＥＡ水溶液から分
離されたＣＯ2 は第２ノズル３２５より供給される還流
水と接触し、再生塔還流冷却器３２４により冷却され、
ＣＯ2 分離器３２２にてＣＯ2 に同伴した水蒸気が凝縮
した還流水と分離され、回収ＣＯ2 排出ライン３２３よ
りＣＯ2 回収工程へ導かれる。還流水の一部は還流水ポ
ンプ３２１で再生塔３１６へ還流され、他の一部は再生
塔還流水供給ライン３２６を経て脱ＣＯ2 塔３０１の上
部の第２ノズル３０８と供給される。
【００３０】本発明においては、図１のＤおよび図２に
例示した高性能脱硫工程により処理された燃焼排ガスは
ＳＯｘを５〜１０ｐｐｍ含むものであるが、更に前記脱
ＣＯ 2 工程で処理されることにより、脱ＣＯ2 と共に、
残存するＳＯｘも同時に、しかもほぼ完全に除去され
る。これは、前記のように脱ＣＯ2 工程で使用されるＭ
ＥＡ等のアルカノールアミンと残存ＳＯｘが反応するた
めであり、この反応によって再生塔３１６において通常
ＭＥＡが再生され得ない程度安定な塩が生じる。従っ
て、安定塩は徐々に脱ＣＯ2 工程系内に蓄積されるの
で、たとえば定期的に図３に記載省略の蓄積熱安定塩除
去装置（リクレーマ）を稼働させ、例えば再生塔３１６
の塔底液を処理する。塔底液はリクレーマにおいて、リ
ボイラ３１９による加熱温度（通常１２０℃前後）より
も高い温度（例えば１３５℃前後）で加熱されるので、
リクレーマよりＭＥＡや水分は脱ＣＯ2 工程に戻される
が、安定塩はスラッジとなってリクレーマに濃縮され、
最終的には系外に除去される。
例示した高性能脱硫工程により処理された燃焼排ガスは
ＳＯｘを５〜１０ｐｐｍ含むものであるが、更に前記脱
ＣＯ 2 工程で処理されることにより、脱ＣＯ2 と共に、
残存するＳＯｘも同時に、しかもほぼ完全に除去され
る。これは、前記のように脱ＣＯ2 工程で使用されるＭ
ＥＡ等のアルカノールアミンと残存ＳＯｘが反応するた
めであり、この反応によって再生塔３１６において通常
ＭＥＡが再生され得ない程度安定な塩が生じる。従っ
て、安定塩は徐々に脱ＣＯ2 工程系内に蓄積されるの
で、たとえば定期的に図３に記載省略の蓄積熱安定塩除
去装置（リクレーマ）を稼働させ、例えば再生塔３１６
の塔底液を処理する。塔底液はリクレーマにおいて、リ
ボイラ３１９による加熱温度（通常１２０℃前後）より
も高い温度（例えば１３５℃前後）で加熱されるので、
リクレーマよりＭＥＡや水分は脱ＣＯ2 工程に戻される
が、安定塩はスラッジとなってリクレーマに濃縮され、
最終的には系外に除去される。
【００３１】このように、安定塩となったアルカノール
アミン分は回収されないので、脱ＣＯ2 工程においては
そのロス分を補給しなければならない。このような理由
から、脱ＣＯ2 工程にて処理される燃焼排ガス中のＳＯ
ｘ濃度はできるだけ小さく抑えることが好ましい。その
ため、前述のように脱ＣＯ2 工程の前に設けられる脱硫
工程で脱硫レベルを上げることは消費電力の増大につな
がる。
アミン分は回収されないので、脱ＣＯ2 工程においては
そのロス分を補給しなければならない。このような理由
から、脱ＣＯ2 工程にて処理される燃焼排ガス中のＳＯ
ｘ濃度はできるだけ小さく抑えることが好ましい。その
ため、前述のように脱ＣＯ2 工程の前に設けられる脱硫
工程で脱硫レベルを上げることは消費電力の増大につな
がる。
【００３２】そこで、脱硫工程による処理ガス中のＳＯ
ｘ濃度を１０〜５ｐｐｍの範囲内に設定することによ
り、脱硫工程における消費電力の上昇を避けると共に、
脱ＣＯ 2 工程におけるアルカノールアミンのロスも最小
限に抑え、しかも脱ＣＯ2 工程を経た処理ガス中のＳＯ
ｘは１ｐｐｍ以下、すなわちほぼ完全に除去することが
可能である。
ｘ濃度を１０〜５ｐｐｍの範囲内に設定することによ
り、脱硫工程における消費電力の上昇を避けると共に、
脱ＣＯ 2 工程におけるアルカノールアミンのロスも最小
限に抑え、しかも脱ＣＯ2 工程を経た処理ガス中のＳＯ
ｘは１ｐｐｍ以下、すなわちほぼ完全に除去することが
可能である。
【００３３】なお、燃焼排ガス中のＮＯｘは図１の脱硝
工程Ｂで除去されるが、通常完全には除去されない。残
存するＮＯｘのうち、ＮＯ2 については前記脱ＣＯ2 工
程である程度除去されるので、本発明により、排出され
る処理ガス中のＮＯｘの低減にも役立つことになる。
工程Ｂで除去されるが、通常完全には除去されない。残
存するＮＯｘのうち、ＮＯ2 については前記脱ＣＯ2 工
程である程度除去されるので、本発明により、排出され
る処理ガス中のＮＯｘの低減にも役立つことになる。
【００３４】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。
る。
【００３５】（実施例Ａ）図２の脱硫装置を用い、下記
の処理条件でＳＯ2 濃度１，０００ｐｐｍの燃焼排ガス
を処理した。その際の燃焼排ガス１，０００，０００Ｎ
ｍ3 ／ｈ当たりの所要動力（電力）と処理ガス中のＳＯ
2 濃度は表１の通りであった。
の処理条件でＳＯ2 濃度１，０００ｐｐｍの燃焼排ガス
を処理した。その際の燃焼排ガス１，０００，０００Ｎ
ｍ3 ／ｈ当たりの所要動力（電力）と処理ガス中のＳＯ
2 濃度は表１の通りであった。
【００３６】（１）処理条件 Ｌ／Ｇ（Ｌ：スラリ液量、Ｇ：排ガス量）：２５．６ 第１吸収塔の高さ：１９ｍ 第２吸収塔の高さ：１７ｍ 第１吸収塔のスラリ固形成分中の炭酸カルシウムの割
合：１．０重量％以下 第２吸収塔のスラリ固形成分中の炭酸カルシウムの割
合：１．０重量％以上 第１吸収塔における脱硫率：９８％ 第２吸収塔における脱硫率：９５％ 処理燃焼排ガス量：１，０００，０００Ｎｍ3 ／ｈ 処理燃焼排ガス温度：５０℃ スラリ温度：５０℃
合：１．０重量％以下 第２吸収塔のスラリ固形成分中の炭酸カルシウムの割
合：１．０重量％以上 第１吸収塔における脱硫率：９８％ 第２吸収塔における脱硫率：９５％ 処理燃焼排ガス量：１，０００，０００Ｎｍ3 ／ｈ 処理燃焼排ガス温度：５０℃ スラリ温度：５０℃
【００３７】（２）処理結果
【表１】
【００３８】（実施例Ｂ）図３の小型モデル実験装置と
して濡れ壁型吸収装置を用い、ＣＯ2 、酸素（Ｏ 2 ）、
ＳＯ2 、ＮＯ2 の濃度を調製したガスとＭＥＡ水溶液の
接触吸収実験を行った。各試験に共通の実験条件は以下
の通りである。なお、供給ガス中のＣＯ2とＯ2 濃度は
平均的なボイラ燃焼排ガス濃度に設定した。
して濡れ壁型吸収装置を用い、ＣＯ2 、酸素（Ｏ 2 ）、
ＳＯ2 、ＮＯ2 の濃度を調製したガスとＭＥＡ水溶液の
接触吸収実験を行った。各試験に共通の実験条件は以下
の通りである。なお、供給ガス中のＣＯ2とＯ2 濃度は
平均的なボイラ燃焼排ガス濃度に設定した。
【００３９】（１）共通条件 ＣＯ2 吸収塔方式：濡れ壁吸収塔 同高さ：７５００ｍｍ 供給ガス（Ｇ）中のＣＯ2 濃度：９ｖｏｌ％ 供給ガス中のＯ2 濃度：９ｖｏｌ％ 供給ガス温度：６０℃ 供給ガス流量：２．０ｍ3 Ｎ／ｈ・ｄｒｙ ＭＥＡ水溶液（Ｌ）のＭＥＡ濃度：３０重量％ ＭＥＡ水溶液流量：４．０リットル／ｈ ＭＥＡ水溶液温度：６０℃ Ｌ／Ｇ比：２．０リットル／ｍ3 Ｎ ガス空塔速度：３．１ｍＮ／ｓ
【００４０】（２）実験結果
【表２】
【００４１】ＣＯ2 の吸収率はいずれも９５％であっ
た。上記表２から分かるように、ＳＯ 2 はＭＥＡ水溶液
に吸収されて、いずれも検出限界以下、すなわち１ｐｐ
ｍ以下に抑えることができた。また、ＮＯ2 はいずれも
ほぼ２０％の吸収率であった。また、ＣＯ2 の吸収率は
上記の通り、ＳＯ2 やＮＯ2 の濃度に影響されないこと
も分かった。
た。上記表２から分かるように、ＳＯ 2 はＭＥＡ水溶液
に吸収されて、いずれも検出限界以下、すなわち１ｐｐ
ｍ以下に抑えることができた。また、ＮＯ2 はいずれも
ほぼ２０％の吸収率であった。また、ＣＯ2 の吸収率は
上記の通り、ＳＯ2 やＮＯ2 の濃度に影響されないこと
も分かった。
【００４２】
【発明の効果】以上詳細に述べたごとく、本発明の方法
により、燃焼排ガスを高性能脱硫工程でＳＯｘ濃度５〜
１０ｐｐｍまで脱硫したのち、脱ＣＯ2 工程で脱ＣＯ2
処理を行うことにより、処理ガス中のＳＯｘをほぼ完全
に除くことができた。その際、脱硫工程で消費される動
力および脱ＣＯ2 工程で失われるアルカノールアミンを
極力に抑えることができることとなった。
により、燃焼排ガスを高性能脱硫工程でＳＯｘ濃度５〜
１０ｐｐｍまで脱硫したのち、脱ＣＯ2 工程で脱ＣＯ2
処理を行うことにより、処理ガス中のＳＯｘをほぼ完全
に除くことができた。その際、脱硫工程で消費される動
力および脱ＣＯ2 工程で失われるアルカノールアミンを
極力に抑えることができることとなった。
【図１】本発明で採用する工程の説明図
【図２】本発明で採用する高性能脱硫工程の一態様の説
明図
明図
【図３】本発明で採用する脱ＣＯ2 工程の一態様の説明
図
図
フロントページの続き (72)発明者 堀田 善次 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 小林 賢治 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 吉田 邦彦 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 下條 繁 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 北村 耕一 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 川崎 雅己 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 瀬戸 徹 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22 号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 光岡 薫明 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22 号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 本田 充康 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22 号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 飯島 正樹 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三菱重工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−293017（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−231（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−243520（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/50,53/62,53/77 F23J 15/00
Claims (1)
- 【請求項１】 ＳＯｘを含む燃焼排ガスを第１吸収塔と
第２吸収塔とからなり、第１吸収塔で燃焼排ガスと１％
以下の炭酸カルシウムを含む石こうスラリとを接触さ
せ、その後第２吸収塔で１％以上の炭酸カルシウムを含
む石こうスラリと接触させる湿式石灰−石こう法排煙脱
硫工程により脱硫処理ガス中のＳＯｘ濃度が５〜１０ｐ
ｐｍの範囲内になるように脱硫処理したのち、該脱硫処
理ガスを脱ＣＯ2 工程によりアルカノールアミン水溶液
と接触させてＣＯ2 を除去すると共に、脱ＣＯ2 処理ガ
ス中のＳＯｘの濃度が１ｐｐｍ以下となるようにＳＯｘ
をも除去することを特徴とする燃焼排ガス中のＣＯ2 と
ＳＯｘを除去する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04524492A JP3305001B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 燃焼排ガス中の二酸化炭素と硫黄酸化物を除去する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04524492A JP3305001B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 燃焼排ガス中の二酸化炭素と硫黄酸化物を除去する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05245338A JPH05245338A (ja) | 1993-09-24 |
| JP3305001B2 true JP3305001B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=12713849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04524492A Expired - Lifetime JP3305001B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 燃焼排ガス中の二酸化炭素と硫黄酸化物を除去する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3305001B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07246313A (ja) * | 1994-03-09 | 1995-09-26 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 燃焼排ガス中の二酸化炭素と硫黄酸化物を除去する方法 |
| JP3349346B2 (ja) * | 1996-05-28 | 2002-11-25 | 三菱重工業株式会社 | 脱硫脱炭酸プロセス |
| JP5070100B2 (ja) * | 2008-03-25 | 2012-11-07 | 千代田化工建設株式会社 | 脱硫脱炭装置 |
| JP2012240034A (ja) * | 2011-05-24 | 2012-12-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 仕上げ排煙脱硫装置を供えた排煙脱硫設備及びこれを用いた排ガス処理システム |
| JP2013128899A (ja) * | 2011-12-22 | 2013-07-04 | Babcock Hitachi Kk | Ｃｏ２回収装置の制御方法 |
| JP6057545B2 (ja) | 2012-05-25 | 2017-01-11 | 三菱重工業株式会社 | 排ガス処理装置 |
-
1992
- 1992-03-03 JP JP04524492A patent/JP3305001B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05245338A (ja) | 1993-09-24 |
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| Date | Code | Title | Description |
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