JP4146757B2 - Apparatus and method for measuring adsorption rate of carbonaceous adsorbent and adsorption processing apparatus - Google Patents

Apparatus and method for measuring adsorption rate of carbonaceous adsorbent and adsorption processing apparatus Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾式脱硫装置等の排ガス処理装置において用いられる炭素質吸着剤の所定物質の吸着特性を表す吸着速度を測定する装置、方法とこれを用いた吸着処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
排ガス中の硫黄酸化物(SOx)等を除去する処理装置として排ガスを活性炭等の炭素質吸着剤と接触させて処理する乾式脱硫装置が知られている。この種の乾式脱硫装置においては、例えば、活性炭を容器内を流動させて排ガスと接触させ、SOxを吸着した活性炭を不活性ガス中で加熱することにより、吸着したSOxを脱離させて活性炭を再生し、再使用する方法が採られている。
【0003】
再生は、活性炭のSOx付着量がある量で飽和して、所定量以上のSOxを付着できないために不可欠ではあるが、飽和まで余裕がある状態で再生を行って再生の頻度を多くすると、活性炭の破過を招きやすい。一方で、飽和量に近い状態の活性炭は、SOxの吸着量が少なく、効率が劣化してしまう。これを防ぐためには、活性炭等の炭素質吸着剤の吸着性能を把握してこれに合わせて排ガス量や炭素質吸着剤の移送速度等を調整することが好ましい。
【0004】
そこで、既知の吸着速度式を用いて吸着性能を推定する方法や、予め使用する炭素質吸着剤の吸着特性を測定し、吸着特性を表す吸着速度式を求めておいて、これを基にして制御を行う手法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−214211号公報(段落0026〜0039、図2〜図5)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、炭素質吸着剤の再生、再使用を繰り返した場合、サイクルによって吸着特性が次第に変化する。このため、予め求めておいた吸着速度式とはずれが生じ、推定した吸着特性にもずれが生じてしまう。
【0007】
そこで本発明は、このような使用サイクルによる炭素質吸着剤の吸着特性の変化に合わせて吸着速度を推定しうる炭素質吸着剤の吸着速度測定装置、方法およびこれを用いた吸着装置を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る炭素質吸着剤の吸着速度測定装置は、排ガス中の所定物質を炭素質吸着剤に吸着させて処理する吸着処理装置において該炭素質吸着剤の吸着速度を測定する装置であって、吸着処理装置の所定の位置から所定量の炭素質吸着剤をサンプルとして抜き取るサンプリング装置と、サンプルに所定物質の濃度が既知のガスを通過させ、通過後の排ガス中の所定物質の濃度変化を測定する通ガス試験装置と、通ガス試験装置から得られるデータを基にして吸着速度式を算出あるいは予め設定された吸着速度式を補正する制御演算部と、を備えていることを特徴とする。
【0009】
また、本発明に係る吸着処理装置は、炭素質吸着剤を吸着処理装置から脱離再生装置を介して循環させる循環経路内の所定量の炭素質吸着剤をサンプルとして抜き取るサンプリング装置と、サンプルに所定物質の濃度が既知のガスを所定の流量で通過させ、通過後の排ガス中の所定物質の濃度の時間変化を測定する通ガス試験装置と、通ガス試験装置から得られるデータを基にして吸着速度式を算出あるいは予め設定された吸着速度式を補正する制御演算部と、を備えていることを特徴とする。
【0010】
さらに、本発明に係る炭素質吸着剤の吸着速度測定方法は、吸着処理装置の所定の位置から所定量の炭素質吸着剤をサンプルとして抜き取るサンプリング工程と、サンプルに所定物質の濃度が既知のガスを通過させ、通過後の排ガス中の所定物質の濃度変化を測定する通ガス試験工程と、通ガス試験装置から得られるデータを基にして吸着速度式を算出あるいは予め設定された吸着速度式を補正する制御演算工程と、を備えていることを特徴とする。
【0011】
本発明によれば、使用中の排ガス処理装置(吸着装置)からサンプリングした炭素質吸着剤を用いて通ガス試験を行い、試験結果を基にして新たに吸着速度式を算出するか、予め設定された吸着速度式の補正を行うので、使用している炭素質吸着剤の吸着特性をより正確に模擬することが可能となる。
【0012】
サンプルを複数用い、所定物質の濃度あるいは流量を異ならせて通ガス試験装置による測定を並列的に行うことが好ましい。このようにすると、吸着速度式の算出、あるいは補正精度を向上させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【0014】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。図1に本発明に係る吸着速度測定装置を制御用の測定装置の一つとして採用した排ガス処理装置の全体構成図を示す。この排ガス処理装置は、主として排ガス中に含まれるSOxを除去する乾式脱硫装置である。
【0015】
排ガス処理装置は、炭素質吸着剤として活性炭が充填され、通過させる排ガス中の汚染物質(主としてSOx)を吸着して除去する直交流移動層式の吸着処理装置1と、SOx吸着後の活性炭を加熱して吸着したSOx等を脱離させ、活性炭の再生を行う脱離再生装置2を備えている。そして、吸着処理装置1と脱離再生装置2とは、ラインL11で接続され、このラインL11上には、吸着処理装置1からの活性炭の取出流量を測定する活性炭流量計11と、その流量を調整する流量調整弁12とが配置されている。
【0016】
脱離再生装置2の活性炭出口には、ラインL12を介して活性炭から粉化した活性炭を篩い分けする分離器3が接続されている。分離器3は、ラインL13、L14を介して吸着装置1に接続され、吸着装置1→脱離再生装置2→分離器3→吸着装置1という活性炭の循環経路を構成する。分離器3には、分離した粉化活性炭等を排出するラインL15が接続されている。また、ラインL13とラインL14の間には、循環中の活性炭を所定量抜き取ってサンプルとして取り出し、所定の通ガス試験後に循環経路に戻すサンプリング装置4が配置されている。このサンプリング装置4と通ガス試験を行い、吸着速度を算出する本発明に係る吸着速度測定装置5とは循環路であるラインL16により接続されている。
【0017】
吸着処理装置1に排ガスを供給するラインL1上には、排ガスのSOx濃度を測定するSOx濃度計13と、排ガス流量を測定するガス流量計14とが配置されている。ラインL1からはSOx濃度計13、ガス流量計14の上流側で、吸着速度測定装置5へと排ガスを供給するラインL3が分岐され、吸着速度測定装置5からの返送ガスラインL4が接続されている。そして、活性炭流量計11、SOx濃度計13、ガス流量計14と吸着速度測定装置5の出力信号は流量調整弁12の開度を制御する活性炭流量制御装置6に送られる。
【0018】
図2は、本発明に係る吸着速度測定装置5の概略構成図である。この吸着速度測定装置は、制御演算部51と1つあるいは複数の通ガス試験装置50(501〜50n)から構成されている。
【0019】
通ガス試験装置50は、試料セル510内の活性炭に試料ガスを通気することで活性炭の吸着特性を調べる装置である。この試料セル510にはサンプリング装置4によりサンプリングされた活性炭が気密状態で収容されている。試料セル510は恒温槽54内に保持されるが、この恒温槽54は、図2に示されるように全通ガス試験装置で共通のものとしても、各通ガス試験装置50ごとに設けてもいずれでもよい。
【0020】
試料セル510には、ラインL3に接続された試料ガス供給ラインL50と、ラインL4に接続される試料ガス排出ラインL51が接続されている。そして、ラインL50には、空気ボンベ52から延びる送気ラインL52と、SO2ボンベ53から延びるSO2ラインL53がそれぞれ流量調整弁520、530を介して接続されており、その下流には、流量調整弁540、ガス流量計550、SOx濃度計560が配置されている。一方、ラインL51には、SOx濃度計570が配置されている。そして、ガス流量計550の出力信号は、流量調整弁540の開度を制御する流量制御装置501に入力されており、SOx濃度計560の出力信号は、流量調整弁520、530の開度を制御するSOx濃度制御装置502に接続されている。そして、SOx濃度計570の出力信号は、流量制御装置501、SOx濃度制御装置502を制御し、吸着速度を算出する制御演算部51へと入力される。
【0021】
図1の排ガス処理装置は、以下のように動作する。ラインL1からSOxを含む排ガスが吸着処理装置1へと導入される。吸着処理装置1内に充填されている活性炭は、活性炭流量制御装置6が流量調整弁12を制御することで所定量ずつ下部から引き抜かれ、分離器3からほぼ同量が戻されることで鉛直下方へ流動して移動層を形成している。この返送路(L13、L14)の途中に設けられたサンプリング装置4は所定の間隔で、所定量の活性炭をサンプリングして吸着速度測定装置5の通ガス試験装置50に送る。そして、通ガス試験装置50から返送されてきた活性炭をラインL14へと戻す役割も有する。排ガスは、この移動層の流動方向と直交する方向に導入され、活性炭と接触することで、排ガス中のSOxは活性炭に吸着されて除去される。こうして清浄化された排ガスはラインL2により装置から排出される。
【0022】
SOxを吸着した活性炭はラインL11により脱離再生装置2へ送られ、不活性ガス中で加熱されることにより吸着したSOxを脱離することで再生される。こうして再生された活性炭はラインL12を介して分離器3へと送られ、粉化した活性炭が分離された後、ラインL13、L14を介して吸着処理装置1へと戻される。粉化した活性炭に相当する量の新規活性炭を途中の経路L11〜L14のいずれかで追加することが好ましい。
【0023】
一方、サンプリング装置4で引き抜かれた活性炭は通ガス試験装置50の試料セル510に導入され、恒温槽54内で所定の温度に保持される。この試料セル510には、所定の流量、SOx濃度のガスがラインL50を介して導入されており、ガス中のSOxは、試料セル510内の活性炭に吸着される。そして、試料セル510を通過したガスのSOx濃度をSOx濃度計570を用いて測定することで、所定の流量、SOx濃度のガスに対する活性炭の吸着量の時間変化を測定し、その吸着速度特性曲線f(t)を得る。
【0024】
本実施形態では、ラインL3から導入した排ガスに、空気ボンベ52からL52を介して空気と、SOxボンベ53からL53を介してSOxガスを混合し、SOx濃度制御装置502が流量制御弁520、530を制御してその混合比を調整することで、SOx濃度を所定の値に調整している。また、流量調整弁540を流量制御装置501により制御することでガス流量を所定の値に調整している。もちろん、排ガスを用いることなく、SOxボンベ、空気ボンベからそれぞれ導いたSOxガスと空気を混合することで所定のSOx濃度、流量のガスを試料セルに供給してもよい。
【0025】
制御演算部51は、複数の吸着速度特性曲線f(t)からフィッティングによって吸着速度vを、ガス濃度d、現在の吸着量qを変数とする関数として表した吸着速度式v(d,q)を求める。通ガス試験装置50が1つの場合には、ガス濃度を異ならせて順次、測定を行う必要があるが、通ガス試験装置50を複数有する場合には、同一時期にサンプリングした活性炭を用いてガス濃度や流量の異なる条件下で並列的に吸着速度特性曲線を求めることができるので、より好ましい。こうして求めた吸着速度式v(d,q)は活性炭流量制御装置6に送られる。また、吸着速度式v(d,q)をフィッティングによって新たに求めるのではなく、予め設定された吸着速度式v(d,q)を順次補正していってもよい。
【0026】
この排ガス処理装置においては、活性炭流量制御装置6が流量調整弁12を介して吸着処理装置1からの活性炭取出量を調整することで、脱硫率および目標排出濃度を確保しつつ、活性炭の吸着処理装置1内での滞留時間を長くすることで活性炭の長寿命化を図っている。以下、その制御方法を説明する。
【0027】
図3は、制御に用いる吸着処理装置1のシミュレーションモデルを示しており、図4は制御のフローチャートである。以下の制御はタイムステップごとに行われる。
【0028】
本制御では、吸着処理装置1内の活性炭へのSOx吸着量分布を求めてこれを制御に利用している。この吸着量分布を求める際に、図3に示される吸着装置1のモデルを用いる。このモデルは、吸着装置1内の移動層を活性炭の流動方向にL個に分割し、これと直交する排ガスの流動方向にM個に分割して計L×M個のセルに分割している。そして、それぞれの流動方向最上流のセルをセル(1,1)、最下流のセルをセル(L,M)とする。そして、セル(j,k)(1≦j≦L,1≦k≦M)の現在のSOx吸着量をq[j,k]で表すこととする。
【0029】
まず、図4に示されるように、ステップS1においては、ガス流量計14から送られてきた排ガス流量F、SOx濃度計13から送られてきた排ガス入口SOx濃度S_in、活性炭流量計11から送られてきた活性炭の取出し量Qのそれぞれを読み込む。そして、ステップS2では、前回の(一つ前のタイムステップにおける)SOx吸着量分布q(q[1,1]〜q[L,M]からなる配列を表す。)をこれらの値に基づいて更新する。この更新を吸着速度測定装置5で求めたSOx吸着速度式v(d,q)を用いて行うことにより、使用サイクルによる活性炭の吸着特性の変化に合わせて吸着速度式v(d,q)が更新されているので、実際の活性炭の吸着特性をより精度良く模擬することができる。
【0030】
続いて、ステップS3では、プラントの運転計画から将来の所定の時刻までの計画排ガス流量F#、排ガス中の予定SOx濃度S_in#を読み込む。これらのF#、S_in#は、n個の配列からなる。そして、吸着装置1の容量をV、最大活性炭流量をQmaxとすると、F#[i]、S_in#[i]はそれぞれiV/nQ後のタイムステップにおける計画排ガス流量と排ガス中の予定SOx濃度を表す。ステップS4では、各タイムステップにおける排出ガス中のSOx濃度の目標値S_out*を設定する。
【0031】
ステップS5では目標活性炭流量Q_svを演算する。ここでは、将来の脱硫状態のシミュレーション計算、つまり、現在吸着装置1内に存在する活性炭がほぼ置き換わるまでの間の活性炭吸着量分布の時間変化を推定し、出口SOx濃度がほぼ飽和する活性炭の滞留時間をできるだけ長くとれる条件下で、かつ、出口SOx濃度が目標を達成でき活性炭流量Q_svを演算する。そして、ステップS6では、流量調整弁14を制御して、活性炭流量がこうして設定したQ_svになるよう流量の調整を行う。
【0032】
以上の説明では、SOx処理を例に説明してきたが、他の吸着により処理される有害物質に対しても適用できる。また、吸着装置内に充填する物質としては活性炭に限るものではなく、石炭などを酸化処理、熱処理あるいは水蒸気などで賦活して得られる活性炭、活性コークス、活性チャーや、これらにバナジウム、鉄、マンガンなどの金属化合物を坦持させたものも使用可能である。また、本発明の吸着速度測定装置は上記の制御に限らず、吸着速度を利用する各種の制御に適用することが可能である。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、実際に使用されている活性炭をサンプリングしてその吸着速度特性を通ガス試験装置により測定し、それを基にして吸着速度を使用サイクルによる吸着特性の変化に合わせて更新することができるので、吸着処理装置内の吸着速度分布等をより正確に模擬することができ、精度のよい制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る吸着速度測定装置を測定系に用いた乾式脱硫装置の概略構成図である。
【図2】本発明に係る吸着速度測定装置の本体部分の概略構成図である。
【図3】図1の乾式脱硫装置における吸着分布のシミュレーションモデルを示す図である。
【図4】図1の装置の制御フローを表すフローチャートである。
【符号の説明】
1…吸着処理装置、2…脱離再生装置、3…分離器、4…サンプリング装置、5…吸着速度測定装置、6…活性炭流量制御装置、11、14、550…流量計、12、520、530、540…流量調整弁、13、560、570…SOx濃度計、50…通ガス試験装置、51…制御演算部、52…空気ボンベ、53…SOxボンベ、54…恒温槽、501…流量制御装置、502…SOx濃度制御装置、510…試料セル。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and method for measuring an adsorption rate representing the adsorption characteristics of a predetermined substance of a carbonaceous adsorbent used in an exhaust gas treatment apparatus such as a dry desulfurization apparatus, and an adsorption treatment apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
As a treatment device for removing sulfur oxides (SOx) and the like in exhaust gas, a dry desulfurization device that treats exhaust gas by bringing it into contact with a carbonaceous adsorbent such as activated carbon is known. In this type of dry desulfurization apparatus, for example, activated carbon is allowed to flow in a container and brought into contact with exhaust gas, and the activated carbon that has adsorbed SOx is heated in an inert gas, so that the adsorbed SOx is desorbed and activated carbon is removed. The method of reproducing and reusing is adopted.
[0003]
Regeneration is indispensable because the amount of SOx adhering to the activated carbon saturates at a certain amount and it is impossible to adhere more than a predetermined amount of SOx. It is easy to invite breakthrough. On the other hand, the activated carbon in a state close to the saturation amount has a small amount of SOx adsorbed and the efficiency deteriorates. In order to prevent this, it is preferable to grasp the adsorption performance of a carbonaceous adsorbent such as activated carbon and adjust the amount of exhaust gas, the transfer rate of the carbonaceous adsorbent and the like accordingly.
[0004]
Therefore, a method for estimating the adsorption performance using a known adsorption rate equation or the adsorption property of a carbonaceous adsorbent to be used in advance is obtained, and an adsorption rate equation representing the adsorption property is obtained. A method of performing control is known (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 200221411 A (paragraphs 0026 to 0039, FIGS. 2 to 5)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when regeneration and reuse of the carbonaceous adsorbent are repeated, the adsorption characteristics gradually change depending on the cycle. For this reason, a deviation from the previously determined adsorption rate equation occurs, and a deviation also occurs in the estimated adsorption characteristic.
[0007]
Therefore, the present invention provides a carbonaceous adsorbent adsorption rate measuring apparatus and method capable of estimating the adsorption rate in accordance with the change in adsorption characteristics of the carbonaceous adsorbent due to such a use cycle, and an adsorber using the same. This is the issue.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, an adsorption rate measuring apparatus for a carbonaceous adsorbent according to the present invention is an adsorption processing apparatus for adsorbing a predetermined substance in exhaust gas to a carbonaceous adsorbent for processing. A sampling device for extracting a predetermined amount of carbonaceous adsorbent as a sample from a predetermined position of the adsorption processing device, and passing a gas having a predetermined concentration of the predetermined substance through the sample, and in the exhaust gas after passing A gas flow test device for measuring a concentration change of a predetermined substance, and a control calculation unit for calculating an adsorption rate formula based on data obtained from the gas flow test device or correcting a preset adsorption rate formula It is characterized by.
[0009]
Further, the adsorption processing apparatus according to the present invention includes a sampling apparatus for extracting a predetermined amount of carbonaceous adsorbent as a sample in a circulation path for circulating the carbonaceous adsorbent from the adsorption processing apparatus via the desorption / regeneration apparatus, and a sample. Based on data obtained from a gas flow test device that passes a gas with a predetermined concentration of a predetermined material at a predetermined flow rate and measures the change over time of the concentration of the predetermined material in the exhaust gas after passing through the gas flow test device And a control calculation unit that calculates an adsorption rate equation or corrects a preset adsorption rate equation .
[0010]
Furthermore, the method for measuring the adsorption rate of a carbonaceous adsorbent according to the present invention comprises a sampling step of extracting a predetermined amount of carbonaceous adsorbent as a sample from a predetermined position of an adsorption processing apparatus, and a gas having a known concentration of a predetermined substance in the sample. A gas passing test step of measuring the concentration change of a predetermined substance in the exhaust gas after passing through, and calculating an adsorption rate equation based on data obtained from the gas passing test device or a preset adsorption rate equation And a control calculation step for correction.
[0011]
According to the present invention, a gas passing test is performed using a carbonaceous adsorbent sampled from an exhaust gas treatment device (adsorption device) in use, and a new adsorption rate equation is calculated based on the test result or preset. Since the adsorption rate equation is corrected, it is possible to more accurately simulate the adsorption characteristics of the carbonaceous adsorbent used.
[0012]
It is preferable to use a plurality of samples and perform the measurement by the gas flow test apparatus in parallel by changing the concentration or flow rate of the predetermined substance. In this way, the calculation of the adsorption rate equation or the correction accuracy can be improved.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the drawings as much as possible, and duplicate descriptions are omitted.
[0014]
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an overall configuration diagram of an exhaust gas treatment apparatus that employs an adsorption rate measurement apparatus according to the present invention as one of control measurement apparatuses. This exhaust gas treatment device is a dry desulfurization device that mainly removes SOx contained in exhaust gas.
[0015]
The exhaust gas treatment device is filled with activated carbon as a carbonaceous adsorbent, and adsorbs and removes the contaminants (mainly SOx) in the exhaust gas to be passed through, and the cross-flow moving bed type adsorption treatment device 1 and the activated carbon after SOx adsorption. A desorption / regeneration device 2 is provided that desorbs SOx and the like adsorbed by heating to regenerate activated carbon. The adsorption treatment device 1 and the desorption / regeneration device 2 are connected by a line L11, and on this line L11, an activated carbon flow meter 11 for measuring the flow rate of activated carbon from the adsorption treatment device 1 and the flow rate thereof. A flow rate adjusting valve 12 to be adjusted is arranged.
[0016]
A separator 3 for sieving the activated carbon powdered from the activated carbon is connected to the activated carbon outlet of the desorption / regeneration apparatus 2 via a line L12. The separator 3 is connected to the adsorption device 1 via lines L13 and L14, and constitutes an activated carbon circulation path of adsorption device 1 → desorption regeneration device 2 → separator 3 → adsorption device 1. The separator 3 is connected to a line L15 for discharging the separated powdered activated carbon and the like. In addition, a sampling device 4 is arranged between the line L13 and the line L14 to extract a predetermined amount of circulating activated carbon, extract it as a sample, and return it to the circulation path after a predetermined gas flow test. The sampling device 4 is connected to an adsorption rate measuring device 5 according to the present invention which performs a gas passage test and calculates an adsorption rate by a line L16 which is a circulation path.
[0017]
An SOx concentration meter 13 for measuring the SOx concentration of the exhaust gas and a gas flow meter 14 for measuring the exhaust gas flow rate are arranged on the line L1 for supplying the exhaust gas to the adsorption processing apparatus 1. A line L3 for supplying exhaust gas to the adsorption rate measuring device 5 is branched from the line L1 upstream of the SOx concentration meter 13 and the gas flow meter 14, and a return gas line L4 from the adsorption rate measuring device 5 is connected. Yes. Then, the output signals of the activated carbon flow meter 11, the SOx concentration meter 13, the gas flow meter 14 and the adsorption rate measuring device 5 are sent to the activated carbon flow control device 6 that controls the opening degree of the flow rate adjusting valve 12.
[0018]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the adsorption rate measuring device 5 according to the present invention. This adsorption rate measuring device is composed of a control calculation unit 51 and one or a plurality of gas flow test devices 50 (50 1 to 50 n ).
[0019]
The gas flow test device 50 is a device that examines the adsorption characteristics of activated carbon by ventilating the sample gas through the activated carbon in the sample cell 510. The sample cell 510 contains activated carbon sampled by the sampling device 4 in an airtight state. Although the sample cell 510 is held in the thermostatic chamber 54, the thermostatic chamber 54 may be common to all the gas flow test devices as shown in FIG. 2 or may be provided for each gas flow test device 50. Either is acceptable.
[0020]
A sample gas supply line L50 connected to the line L3 and a sample gas discharge line L51 connected to the line L4 are connected to the sample cell 510. An air supply line L52 extending from the air cylinder 52 and an SO 2 line L53 extending from the SO 2 cylinder 53 are connected to the line L50 via flow rate adjusting valves 520 and 530, respectively. A regulating valve 540, a gas flow meter 550, and a SOx concentration meter 560 are disposed. On the other hand, a SOx densitometer 570 is arranged in the line L51. The output signal of the gas flow meter 550 is input to the flow rate control device 501 that controls the opening degree of the flow rate adjustment valve 540, and the output signal of the SOx concentration meter 560 indicates the opening degree of the flow rate adjustment valves 520 and 530. It is connected to the SOx concentration control device 502 to be controlled. The output signal of the SOx concentration meter 570 is input to the control calculation unit 51 that controls the flow rate control device 501 and the SOx concentration control device 502 and calculates the adsorption rate.
[0021]
The exhaust gas treatment apparatus of FIG. 1 operates as follows. Exhaust gas containing SOx is introduced into the adsorption treatment apparatus 1 from the line L1. The activated carbon filled in the adsorption processing device 1 is pulled out from the lower portion by a predetermined amount by the activated carbon flow rate control device 6 controlling the flow rate adjusting valve 12, and almost the same amount is returned from the separator 3 vertically downward. To form a moving bed. The sampling device 4 provided in the middle of the return path (L13, L14) samples a predetermined amount of activated carbon at a predetermined interval and sends it to the gas passing test device 50 of the adsorption rate measuring device 5. And it also has a role which returns the activated carbon returned from the gas flow test apparatus 50 to the line L14. The exhaust gas is introduced in a direction perpendicular to the flow direction of the moving bed and comes into contact with the activated carbon, so that SOx in the exhaust gas is adsorbed and removed by the activated carbon. The exhaust gas thus purified is discharged from the apparatus through a line L2.
[0022]
The activated carbon that has adsorbed SOx is sent to the desorption / regeneration device 2 through line L11, and is regenerated by desorbing the adsorbed SOx by being heated in an inert gas. The activated carbon thus regenerated is sent to the separator 3 via the line L12, and after the powdered activated carbon is separated, it is returned to the adsorption processing apparatus 1 via the lines L13 and L14. It is preferable to add an amount of new activated carbon corresponding to the powdered activated carbon in any of the paths L11 to L14.
[0023]
On the other hand, the activated carbon extracted by the sampling device 4 is introduced into the sample cell 510 of the gas flow test device 50 and is kept at a predetermined temperature in the thermostatic chamber 54. A gas having a predetermined flow rate and SOx concentration is introduced into the sample cell 510 via a line L50, and the SOx in the gas is adsorbed by the activated carbon in the sample cell 510. Then, by measuring the SOx concentration of the gas that has passed through the sample cell 510 using the SOx concentration meter 570, the time change of the adsorption amount of the activated carbon with respect to the gas having a predetermined flow rate and SOx concentration is measured, and the adsorption rate characteristic curve Get f (t).
[0024]
In the present embodiment, the exhaust gas introduced from the line L3 is mixed with air via the air cylinders 52 to L52 and SOx gas via the SOx cylinders 53 to L53, and the SOx concentration control device 502 controls the flow control valves 520 and 530. Is controlled to adjust the mixing ratio, thereby adjusting the SOx concentration to a predetermined value. Further, the gas flow rate is adjusted to a predetermined value by controlling the flow rate adjustment valve 540 by the flow rate control device 501. Of course, a gas having a predetermined SOx concentration and flow rate may be supplied to the sample cell by mixing the SOx gas and air introduced from the SOx cylinder and air cylinder without using exhaust gas.
[0025]
The control calculation unit 51 uses an adsorption rate equation v (d, q) representing the adsorption rate v as a function with the gas concentration d and the current adsorption amount q as variables by fitting from a plurality of adsorption rate characteristic curves f (t). Ask for. When there is one gas flow test device 50, it is necessary to perform measurement sequentially with different gas concentrations. However, when there are a plurality of gas flow test devices 50, the gas is measured using activated carbon sampled at the same time. Since adsorption rate characteristic curves can be obtained in parallel under different conditions of concentration and flow rate, it is more preferable. The adsorption rate equation v (d, q) thus determined is sent to the activated carbon flow rate control device 6. Further, instead of newly obtaining the adsorption rate equation v (d, q) by fitting, a preset adsorption rate equation v (d, q) may be corrected sequentially.
[0026]
In this exhaust gas treatment device, the activated carbon flow rate control device 6 adjusts the amount of activated carbon extracted from the adsorption treatment device 1 via the flow rate adjustment valve 12, thereby ensuring the desulfurization rate and the target exhaust concentration, and the adsorption treatment of activated carbon. The life of the activated carbon is extended by increasing the residence time in the apparatus 1. Hereinafter, the control method will be described.
[0027]
FIG. 3 shows a simulation model of the adsorption processing apparatus 1 used for control, and FIG. 4 is a flowchart of the control. The following control is performed for each time step.
[0028]
In this control, the SOx adsorption amount distribution on the activated carbon in the adsorption processing apparatus 1 is obtained and used for the control. When obtaining this adsorption amount distribution, the model of the adsorption device 1 shown in FIG. 3 is used. In this model, the moving bed in the adsorption device 1 is divided into L pieces in the flow direction of the activated carbon, and divided into M pieces in the flow direction of the exhaust gas orthogonal to this, and divided into a total of L × M cells. . Then, the most upstream cell in each flow direction is defined as cell (1, 1), and the most downstream cell is defined as cell (L, M). The current SOx adsorption amount of the cell (j, k) (1 ≦ j ≦ L, 1 ≦ k ≦ M) is represented by q [j, k].
[0029]
First, as shown in FIG. 4, in step S <b> 1, the exhaust gas flow rate F sent from the gas flow meter 14, the exhaust gas inlet SOx concentration S_in sent from the SOx concentration meter 13, and the activated carbon flow meter 11 sent. Load each of the activated carbon removal amounts Q. In step S2, the previous SOx adsorption amount distribution q (representing an array consisting of q [1,1] to q [L, M]) (in the previous time step) is based on these values. Update. By performing this update using the SOx adsorption rate equation v (d, q) obtained by the adsorption rate measuring device 5, the adsorption rate equation v (d, q) can be adjusted according to the change in the adsorption characteristics of the activated carbon by the use cycle. Since it has been updated, it is possible to more accurately simulate the adsorption characteristics of actual activated carbon.
[0030]
Subsequently, in step S3, the planned exhaust gas flow rate F # from the plant operation plan to a predetermined time in the future and the planned SOx concentration S_in # in the exhaust gas are read. These F # and S_in # are composed of n arrays. If the capacity of the adsorption device 1 is V and the maximum activated carbon flow rate is Qmax, F # [i] and S_in # [i] are the planned exhaust gas flow rate and the planned SOx concentration in the exhaust gas at the time step after iV / nQ, respectively. To express. In step S4, a target value S_out * of the SOx concentration in the exhaust gas at each time step is set.
[0031]
In step S5, the target activated carbon flow rate Q_sv is calculated. Here, the simulation calculation of the future desulfurization state, that is, the time change of the activated carbon adsorption amount distribution until the activated carbon present in the adsorption apparatus 1 is almost replaced, and the residence of activated carbon at which the outlet SOx concentration is almost saturated. The activated carbon flow rate Q_sv is calculated under conditions where the time can be taken as long as possible and the outlet SOx concentration can achieve the target. In step S6, the flow rate adjustment valve 14 is controlled to adjust the flow rate so that the activated carbon flow rate becomes Q_sv set in this way.
[0032]
In the above description, the SOx treatment has been described as an example, but the present invention can also be applied to other harmful substances treated by adsorption. The substance to be filled in the adsorption device is not limited to activated carbon, and activated carbon, activated coke, activated char obtained by oxidizing coal, etc. with heat treatment, heat treatment or steam, etc., and vanadium, iron, manganese Those carrying a metal compound such as can also be used. Further, the adsorption rate measuring device of the present invention is not limited to the above control, and can be applied to various types of control using the adsorption rate.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the activated carbon actually used is sampled and its adsorption rate characteristic is measured by the gas test device, and the adsorption rate is changed by the use cycle based on the measurement. Therefore, it is possible to more accurately simulate the adsorption speed distribution and the like in the adsorption processing apparatus, and to perform highly accurate control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a dry desulfurization apparatus using an adsorption rate measuring apparatus according to the present invention in a measurement system.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a main body portion of the adsorption rate measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a view showing a simulation model of an adsorption distribution in the dry desulfurization apparatus of FIG. 1;
4 is a flowchart showing a control flow of the apparatus of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Adsorption processing apparatus, 2 ... Desorption reproduction | regeneration apparatus, 3 ... Separator, 4 ... Sampling apparatus, 5 ... Adsorption rate measuring apparatus, 6 ... Activated carbon flow control apparatus, 11, 14, 550 ... Flowmeter, 12, 520, 530, 540 ... Flow rate adjusting valve, 13, 560, 570 ... SOx concentration meter, 50 ... Gas communication test device, 51 ... Control calculation unit, 52 ... Air cylinder, 53 ... SOx cylinder, 54 ... Constant temperature bath, 501 ... Flow control Apparatus 502 ... SOx concentration control apparatus 510 ... Sample cell.

Claims (4)

排ガス中の所定物質を炭素質吸着剤に吸着させて処理する吸着処理装置において該炭素質吸着剤の吸着速度を測定する装置であって、
前記吸着処理装置の所定の位置から所定量の炭素質吸着剤をサンプルとして抜き取るサンプリング装置と、
前記サンプルに前記所定物質の濃度が既知のガスを通過させ、通過後の排ガス中の前記所定物質の濃度変化を測定する通ガス試験装置と、
前記通ガス試験装置から得られるデータを基にして吸着速度式を算出あるいは予め設定された吸着速度式を補正する制御演算部と、
を備えていることを特徴とする炭素質吸着剤の吸着速度測定装置。
An apparatus for measuring the adsorption rate of the carbonaceous adsorbent in an adsorption treatment apparatus for adsorbing and processing a predetermined substance in exhaust gas to the carbonaceous adsorbent,
A sampling device for extracting a predetermined amount of carbonaceous adsorbent as a sample from a predetermined position of the adsorption processing device;
A gas flow test device for allowing a gas having a known concentration of the predetermined substance to pass through the sample and measuring a change in the concentration of the predetermined substance in the exhaust gas after the passage;
A control calculation unit that calculates an adsorption rate equation based on data obtained from the gas flow test device or corrects a preset adsorption rate equation ;
An apparatus for measuring an adsorption rate of a carbonaceous adsorbent, comprising:
前記サンプルを複数用いて前記通ガス試験装置による測定を並列的に行うことを特徴とする請求項1記載の炭素質吸着剤の吸着速度測定装置。  2. The carbonaceous adsorbent adsorption rate measuring apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the samples are used to perform measurement by the gas flow test apparatus in parallel. 排ガス中の所定物質を炭素質吸着剤に吸着させて処理する吸着処理装置であって、
炭素質吸着剤を吸着処理装置から脱離再生装置を介して循環させる循環経路内の所定量の炭素質吸着剤をサンプルとして抜き取るサンプリング装置と、
前記サンプルに前記所定物質の濃度が既知のガスを所定の流量で通過させ、通過後の排ガス中の前記所定物質の濃度の時間変化を測定する通ガス試験装置と、
前記通ガス試験装置から得られるデータを基にして吸着速度式を算出あるいは予め設定された吸着速度式を補正する制御演算部と、
を備えていることを特徴とする吸着処理装置。
An adsorption treatment apparatus for treating a predetermined substance in exhaust gas by adsorbing to a carbonaceous adsorbent,
A sampling device for extracting a predetermined amount of the carbonaceous adsorbent as a sample in a circulation path for circulating the carbonaceous adsorbent from the adsorption processing device via the desorption / regeneration device ;
A gas passing test device for allowing a gas having a predetermined concentration of the predetermined substance to pass through the sample at a predetermined flow rate, and measuring a time change of the concentration of the predetermined substance in the exhaust gas after passing;
A control calculation unit that calculates an adsorption rate formula based on data obtained from the gas flow test device or corrects a preset adsorption rate formula ;
An adsorption processing apparatus comprising:
排ガス中の所定物質を炭素質吸着剤に吸着させて処理する排ガス処理において該炭素質吸着剤の吸着速度を測定する方法であって、
前記吸着処理装置の所定の位置から所定量の炭素質吸着剤をサンプルとして抜き取るサンプリング工程と、
前記サンプルに前記所定物質の濃度が既知のガスを通過させ、通過後の排ガス中の前記所定物質の濃度変化を測定する通ガス試験工程と、
前記通ガス試験装置から得られるデータを基にして吸着速度式を算出あるいは予め設定された吸着速度式を補正する制御演算工程と、
を備えていることを特徴とする炭素質吸着剤の吸着速度測定方法。
A method for measuring the adsorption rate of the carbonaceous adsorbent in exhaust gas treatment in which a predetermined substance in the exhaust gas is adsorbed on the carbonaceous adsorbent for treatment,
A sampling step of extracting a predetermined amount of carbonaceous adsorbent as a sample from a predetermined position of the adsorption processing device;
A gas passing test step of allowing a gas having a known concentration of the predetermined substance to pass through the sample and measuring a change in the concentration of the predetermined substance in the exhaust gas after passing;
A control calculation step of calculating an adsorption rate equation based on data obtained from the gas flow test device or correcting a preset adsorption rate equation ;
A method for measuring the adsorption rate of a carbonaceous adsorbent, comprising:
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