JP4231735B2 - Method and apparatus for separating and recovering carbon dioxide - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二酸化炭素(以下、単にCOとも略記する。)を分離回収し固定化する方法および装置に関するものである。詳しくは、化学吸収法を用いてCOを分離回収する際、C(発生)源から供給されるCO含有ガスからCOの吸収を終えた吸収媒体をまとめて1箇所で再生して設備効率を高めたり、CO(発生)源と異なる場所にある低品位排熱を利用することを可能とするCO 分離回収し固定化する方法および装置に関するものである。更には大規模CO発生源を持つ製鉄所において、排熱として熱回収にしても回収利用の難しいとされる低品位(低温)の排熱を利用した、副生ガス(未燃ガス)、その燃焼排ガスまたはその改質プロセスガス等のCO含有ガスからC 分離回収し固定化する方法および装置に関するものである。以下、かかる吸収媒体につき、化学吸収液、二酸化炭素吸収媒体、吸収液とも称する。
【0002】
【従来の技術】
地球温暖化問題に対して、製造段階や利用段階における省エネルギーの推進、太陽光、風力、バイオマス等新エネルギーの活用、天然ガス等低環境負荷燃料への転換を中心として強力に推進されている。
【0003】
一方、発生してしまった地球温暖化ガス(二酸化炭素)を分離回収して隔離、固定化しようとする研究も鋭意推進されている。例えば、火力発電所の燃焼廃ガスから、化学吸収法を用いて二酸化炭素を分離回収する方法が提案されており(例えば、非特許文献1参照)、これによれば、条件にもよるが二酸化炭素の分離回収率90%が達成できるとしている。
【0004】
【非特許文献1】
清原正高、「発電用ボイラー排ガスからのCO回収試験」、エネルギー・資源、エネルギー・資源学会、1993年、第14巻、第1号、p.91−97
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした火力発電所の燃焼排ガス(発電用ボイラー排ガス)から化学吸収法で二酸化炭素を分離回収する場合、火力発電所の燃焼排ガス中に含まれている二酸化炭素濃度が数〜十数体積%と低く、化学吸収法に用いる設備が大規模なものとなっていた。また、化学吸収法で二酸化炭素を分離回収する際、熱エネルギーがランニングコストの支配要因となっている。しかしながら、発電という単一プロセスの為に最適化された火力発電所では、化学吸収法に活用できるような排熱はなく、新たに熱エネルギー発生設備を設けるか、もしくは発電用に用いている蒸気を活用することで発電効率を下げる方法を取らざるを得なかった。
【0006】
その一方で、分離回収された二酸化炭素を地中や海洋中に隔離する場合、経済上のメリットはなく(単純なコスト増)、化学原料などへ有効活用しようとしても、国内マーケットは小さくかつ需要を概ね満たしており、経済面での牽引力が働かないといった構造上の問題がある。
【0007】
そこで、本発明の目的は、大規模二酸化炭素発生源の1つである製鉄所から排出される二酸化炭素を、火力発電所と比較して小規模な設備で効率的かつ安価に分離回収し固定化する技術を提供するものである。
【0008】
また、本発明の他の目的は、異なる場所にある二酸化炭素発生源と化学吸収液再生熱源を組み合わせることによって、効率的かつ安価に二酸化炭素発生源から二酸化炭素を分離回収し固定化する技術を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、上記目的を達成すべく、大規模二酸化炭素発生源から排出される二酸化炭素を分離回収し固定化する技術につき、鋭意検討した結果、大規模二酸化炭素発生源である製鉄所で発生する高炉ガス等の副生ガス(未燃ガス)は、化石燃料を空気燃焼した燃焼排ガスと異なり、二酸化炭素の比率(濃度)が二十数%〜三十数%と高い。そのため、化学吸収を用いて二酸化炭素を分離回収し固定化する場合、火力発電所と比較して同量の二酸化炭素を分離回収するための設備を格段に小型化することができることを知得した。また、製鉄所は、高炉、転炉、焼結、コークス炉、加熱炉、鋳造、圧延など数多くのプロセスから成り立ってきており、既に省エネルギーの為の様々な改善が進んでおり、製鉄プロセスには活用の余地がない低品位熱エネルギーしか残されていないと考えられていたが、これを運転コストの支配的要因になっている化学吸収液の加熱に利用すると化学吸収法のランニングコストを大幅に低減できることも知得した。更に、上記副生ガスは、製鉄プロセスの中で燃料ガスとして使用されているが、その途中で二酸化炭素を抽出することで、当ガスのエネルギー密度を上げ、後段のプロセスの熱効率を改善することができることも知得した。更にまた転炉ガス等の副生ガスを製鉄所内で燃焼利用した後の燃焼排ガスでは、三十数%に及ぶ高い比率でCOが含まれており、二酸化炭素を分離回収するための設備を更に小型化することができることをも知得した。これらの知見に基づき、本発明を完成するに至ったものである。
【0010】
さらに、本発明者らが化学吸収法による二酸化炭素分離回収コストを分析してみると、最も大きなコスト要因となっているのは化学吸収液の再生熱源であり、この効率化が二酸化炭素を効率的かつ安価に分離回収するという目的を達成するにあたって有効であるとの結論に至った。
【0011】
すなわち、本発明は、下記(1)〜(4)に記載の二酸化炭素を分離回収し固定化する方法および装置により達成できる。
【0012】
(1) 二酸化炭素を分離回収する装置と、二酸化炭素を固定化する装置とを有する、高炉ガスから二酸化炭素を分離回収し固定化する装置であって、
二酸化炭素を分離回収する装置は、
高炉から製鉄プラントの次工程に高炉ガスを輸送するための高炉ガス本管から供給される高炉ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収するための二酸化炭素吸収設備と、
二酸化炭素を吸収した化学吸収液から化学吸収液再生用の熱源を利用して二酸化炭素を分離し化学吸収液を再生するための化学吸収液再生設備と
二酸化炭素吸収設備から化学吸収液再生設備二酸化炭素を吸収した化学吸収液の輸送のための送り出し配管と、
化学吸収液再生設備から二酸化炭素吸収設備再生した化学吸収液の輸送のための戻り配管とを有し、
二酸化炭素を固定化する装置は、
前記した二酸化炭素を分離回収する装置回収した二酸化炭素を地中もしくは海中に固定化するための設備を有し、
化学吸収液再生用の熱源として、製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱を利用し、
炉ガス本管から二酸化炭素吸収設備に高炉ガスを供給するための配管の長さXと、化学吸収液の送り出し配管の長さYと戻り配管の長さZと、化学吸収液再生用の熱源から化学吸収液再生設備に熱を供給するための配管の長さWとが、X<Y、X<Z、W<Y、かつW<Zの関係式を満足することを特徴とする二酸化炭素を分離回収し固定化する装置。
【0013】
(2) 二酸化炭素を分離回収する装置と、二酸化炭素を固定化する装置とを有する、高炉ガスから二酸化炭素を分離回収し固定化する装置であって、
二酸化炭素を分離回収する装置は、
高炉から製鉄プラントの次工程に高炉ガスを輸送するための高炉ガス本管から供給される高炉ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収するための二酸化炭素吸収設備と、
二酸化炭素を吸収した化学吸収液から化学吸収液再生用の熱源を利用して二酸化炭素を分離し化学吸収液を再生するための化学吸収液再生設備と、
二酸化炭素吸収設備から化学吸収液再生設備へ二酸化炭素を吸収した化学吸収液の輸送のための送り出し配管と、
化学吸収液再生設備から二酸化炭素吸収設備へ再生した化学吸収液の輸送のための戻り配管とを有し、
二酸化炭素を固定化する装置は、
前記した二酸化炭素を分離回収する装置で回収した二酸化炭素を地中もしくは海中に固定化するための設備を有し、
化学吸収液再生用の熱源として、製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱を利用し、
炉ガス本管から二酸化炭素吸収設備に高炉ガスを供給するための配管の長さXと、化学吸収液の送り出し配管の長さYと戻り配管の長さZと、化学吸収液再生用の熱源から化学吸収液再生設備に熱を供給するための配管の長さWとが、2X<(Y+Z)の関係式または(X+W)<(Y+Z)の関係式のうち少なくとも一方の関係式を満足することを特徴とする二酸化炭素を分離回収し固定化する装置。
【0014】
(3) 高炉から製鉄プラントの次工程に高炉ガスを輸送するための高炉ガス本管に近接した二酸化炭素吸収設備にて当該高炉ガス本管から供給される高炉ガスから、化学吸収液を用いて二酸化炭素を吸収後、
化学吸収液再生用の熱源を利用して該化学吸収液を加熱し、化学吸収液再生用の熱源に近接した化学吸収液再生設備にて二酸化炭素を分離回収し、
回収した二酸化炭素を固定化する設備により地中もしくは海中に固定化することを特徴とする、二酸化炭素発生源の高炉ガスから二酸化炭素を分離回収し固定化する方法であって、
前記化学吸収液再生用の熱源として、製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱を利用し、
炉ガス本管から二酸化炭素吸収設備に高炉ガスを供給するための配管の長さXと、二酸化炭素吸収設備から化学吸収液再生設備へ二酸化炭素を吸収した化学吸収液の輸送のための送り出し配管の長さYと、化学吸収液再生設備から二酸化炭素吸収設備へ再生した化学吸収液の輸送のための戻り配管の長さZと、化学吸収液再生用の熱源から化学吸収液再生設備に熱を供給するための配管の長さWとが、X<Y、X<Z、W<Y、かつW<Zの関係式を満足することを特徴とする二酸化炭素を分離回収し固定化する方法。
【0015】
(4) 高炉から製鉄プラントの次工程に高炉ガスを輸送するための高炉ガス本管に近接した二酸化炭素吸収設備にて当該高炉ガス本管から供給される高炉ガスから、化学吸収液を用いて二酸化炭素を吸収後、
化学吸収液再生用の熱源を利用して該化学吸収液を加熱し、化学吸収液再生用の熱源に近接した化学吸収液再生設備にて二酸化炭素を分離回収し、
回収した二酸化炭素を固定化する設備により地中もしくは海中に固定化することを特徴とする、二酸化炭素発生源の高炉ガスから二酸化炭素を分離回収し固定化する方法であって、
前記化学吸収液再生用の熱源として、製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱を利用し、
炉ガス本管から二酸化炭素吸収設備に高炉ガスを供給するための配管の長さXと、二酸化炭素吸収設備から化学吸収液再生設備へ二酸化炭素を吸収した化学吸収液の輸送のための送り出し配管の長さYと、化学吸収液再生設備から二酸化炭素吸収設備へ再生した化学吸収液の輸送のための戻り配管の長さZと、化学吸収液再生用の熱源から化学吸収液再生設備に熱を供給するための配管の長さWとが、2X<(Y+Z)の関係式または(X+W)<(Y+Z)の関係式のうち少なくとも一方の関係式を満足することを特徴とする二酸化炭素を分離回収し固定化する方法。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明につき、具体的な実施例を挙げて各要件ごと説明するが、本発明がこれらに制限されるべきものでないことは言うまでもない。
【0017】
本発明は二酸化炭素を分離回収する装置と、二酸化炭素を固定化する装置とを有する、高炉ガスから二酸化炭素を分離回収し固定化する装置であって、
二酸化炭素を分離回収する装置は、
高炉から製鉄プラントの次工程に高炉ガスを輸送するための高炉ガス本管から供給される高炉ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収するための二酸化炭素吸収設備と、
二酸化炭素を吸収した化学吸収液から化学吸収液再生用の熱源を利用して二酸化炭素を分離し化学吸収液を再生するための化学吸収液再生設備と、
二酸化炭素吸収設備から化学吸収液再生設備へ二酸化炭素を吸収した化学吸収液の輸送のための送り出し配管と、
化学吸収液再生設備から二酸化炭素吸収設備へ再生した化学吸収液の輸送のための戻り配管とを有し、
二酸化炭素を固定化する装置は、
前記した二酸化炭素を分離回収する装置で回収した二酸化炭素を地中もしくは海中に固定化するための設備を有し、
化学吸収液再生用の熱源として、製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱を利用し、
高炉ガス本管から二酸化炭素吸収設備に高炉ガスを供給するための配管の長さXと、化学吸収液の送り出し配管の長さYと戻り配管の長さZと、化学吸収液再生用の熱源から化学吸収液再生設備に熱を供給するための配管の長さWとが、X<Y、X<Z、W<Y、かつW<Zの関係式を満足することを特徴とするものである。
【0018】
また、本発明は、高炉から製鉄プラントの次工程に高炉ガスを輸送するための高炉ガス本管に近接した二酸化炭素吸収設備にて当該高炉ガス本管から供給される高炉ガスから、化学吸収液を用いて二酸化炭素を吸収後、
化学吸収液再生用の熱源を利用して該化学吸収液を加熱し、化学吸収液再生用の熱源に近接した化学吸収液再生設備にて二酸化炭素を分離回収し、
回収した二酸化炭素を固定化する設備により地中もしくは海中に固定化することを特徴とする、二酸化炭素発生源の高炉ガスから二酸化炭素を分離回収し固定化する方法であって、
前記化学吸収液再生用の熱源として、製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱を利用し、
高炉ガス本管から二酸化炭素吸収設備に高炉ガスを供給するための配管の長さXと、二酸化炭素吸収設備から化学吸収液再生設備へ二酸化炭素を吸収した化学吸収液の輸送のための送り出し配管の長さYと、化学吸収液再生設備から二酸化炭素吸収設備へ再生した化学吸収液の輸送のための戻り配管の長さZと、化学吸収液再生用の熱源から化学吸収液再生設備に熱を供給するための配管の長さWとが、X<Y、X<Z、W<Y、かつW<Zの関係式を満足することを特徴とするものである。
【0019】
(本発明二酸化炭素を分離回収する装置及び方法が適用可能なプラント)
発明二酸化炭素を分離回収する装置及び方法(以下、本発明の分離回収装置及び方法ともいう)が適用可能なプラントとしては、高炉ガスが発生し、かつ500℃以下の低品位排熱が供給可能な製鉄所であれば、特に制限されるべきものではない。
【0020】
(原料ガス)
また、本発明の分離回収装置及び方法に用いられる原料ガスとしては、製鉄所で発生する副生ガス(未燃ガス)の高炉ガスを用いるものであればよく、上記製鉄所の構成によっても異なるが高炉一貫製鉄所を例に取れば、高炉ガス(BFG)のほかにも、コークス炉ガス(COG)、転炉ガス(LDG)が挙げられるほか、COGやLDG等の副生ガスを水素製造目的で改質する過程(プロセス)の中で産生されるガス(プロセスガス)も含まれるものとする。これらの副生ガスは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合したミックス状態で用いてもよい。また、本発明の分離回収装置及び方法では、上記副生ガスの燃焼排ガスを原料ガスとして二酸化炭素の分離回収に供してもよい。これら原料ガス(製鉄所で発生する副生ガスないしその燃焼排ガス)は、高品位の排熱として利用可能な場合には、その利用後のものを使用する。化学吸収法による二酸化炭素吸収時の温度条件が常温付近でよいためである。これらの原料ガスは、それぞれ1種単独で二酸化炭素の分離回収に供してもよいし、2種以上を混合して二酸化炭素の分離回収に供してもよい。2種以上の混合形態には、副生ガス同士の混合形態、副生ガスの燃焼排ガス同士の混合形態のほか、副生ガスの燃焼排ガスと副生ガスとの混合形態も含まれるものとする。
【0021】
これら原料ガスのうちBFGは、二酸化炭素比率が二十数%と高く、その他に燃料成分である水素が数%、一酸化炭素が二十数%含まれている。次に、COGは、燃料ガスとして適した水素とメタンを豊富に含んでおり、燃焼後の排ガス(燃焼排ガスともいう)における二酸化炭素濃度は二十数%になる。一方、LDGは、十数%の二酸化炭素と共に七十%前後の一酸化炭素を含んでおり、燃焼後の排ガス(燃焼排ガス)の二酸化炭素濃度は三十数%と非常に高いものとなっている。したがって、原料ガスとしては、火力発電所の二酸化炭素よりも二酸化炭素比率が高い、BFGを用いるものである。BFGのほかにも、BFGの燃焼排ガス、COGの燃焼排ガス、LDGの燃焼排ガス、およびこれらのガスと他のガスとの混合ガスを用いるのがよい。更に後述するようなCOGやLDGを改質して水素製造を行う過程で産生されるガスも好適に用いることができる。具体的には、これら製鉄所から発生する原料ガス中の二酸化炭素比率(濃度)は、15体積%以上、好ましくは18体積%以上、より好ましくは20体積%以上、更に好ましくは22体積%以上、特に好ましくは25体積%以上である。これらの二酸化炭素比率が高いガスから化学吸収法等の手段で二酸化炭素を分離回収する場合、火力発電所の二酸化炭素低濃度燃焼排ガス(天然ガス火力発電所で約8%、石炭火力発電所で約12%)を原料ガスとして使用する場合に比べ、設備の規模を大幅に小さくすることが可能なためである(例えば、石炭火力発電所の二酸化炭素低濃度燃焼排ガスに対して、製鉄所のBFGを原料ガスに使用した場合、二酸化炭素を分離回収する化学吸収法の設備費にして3割程度削減可能である。)。
【0022】
(二酸化炭素の分離回収プロセス)
発明の分離回収装置及び方法では、原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するものである。これは、地球温暖化対策として大規模二酸化炭素排出源である製鉄所から二酸化炭素を分離回収する場合、100万t/年といった大規模な設備能力が必要となってくる。その場合現在最も開発、普及が進んでいる二酸化炭素の分離回収方法が化学吸収法であることによる。以下、図面を用いて、化学吸収法のプロセス原理を示す。図1は、二酸化炭素を含む原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスの原理図である。
【0023】
図1に示すように、化学吸収法は、アミン類などの化学吸収液を用い、二酸化炭素吸収設備である吸収塔1と呼ばれる反応塔で二酸化炭素を含む原料ガス3と二酸化炭素吸収媒体である化学吸収液5を50℃前後で接触させ、化学吸収液に二酸化炭素を吸収させた後、当液を化学吸収液再生設備である再生塔7に送り出し配管6を通じて送り、120℃前後に化学吸収液再生用の熱源である加熱媒体9を用いて加熱し、再生塔7にて化学吸収液から二酸化炭素を分離回収し、再生された化学吸収液は戻り配管8を通じて吸収塔1に戻すことで、化学吸収液は吸収塔1と再生塔7の間を循環して循環利用する方法である。
【0024】
上記化学吸収液には、アミン類などを含有する水溶液を用いることができるなど、従来公知のものを適宜利用することができるものであり、特に制限されるべきものではない。
【0025】
発明の分離回収装置及び方法では、上記再生塔での加熱に要する熱エネルギーが、本法の運転コストの支配的要因になっている。そこで、本発明の分離回収装置及び方法では、化学吸収液再生用の熱源として、製鉄所で発生する500℃以下、好ましくは400℃以下の低品位排熱を利用するものである。すなわち、本発明の分離回収装置及び方法では、製鉄プロセスには利用が困難な低品位の熱エネルギー(該低品位の熱エネルギーの中では、できるだけ高温のものを利用するのが望ましい。)を利用することで、火力発電所のように熱エネルギー発生設備を設けて加熱蒸気(加熱媒体9)を発生させたり、発電用に用いている蒸気を利用しなくてもよい。そのため、化学吸収法による二酸化炭素分離回収コストを大幅に低減できる。また、前述したように原料ガスの二酸化炭素濃度が高いため、設備がコンパクトにできるばかりでなく、設備に必要なユーティリティ(電力や用水)の使用量も削減できるため、運転コストを更に低減することができる。
【0026】
ここで、二酸化炭素を分離させるプロセスに利用する製鉄所で発生する低品位排熱を500℃以下としたのは、500℃を超える排熱は、現在の製鉄所では高品位排熱として使用されており、これを用いる場合には、火力発電所での発電用の蒸気を利用(転用)するのと同様の生産効率の低下をもたらすか、転用分を補うための新たな熱エネルギー発生設備を設ける必要があり、安価に二酸化炭素を分離回収する目的を達成するのが困難となる。ただし、本発明は、製鉄プロセス側に影響しない程度に僅かに500℃を超える高品位排熱や燃料の燃焼熱を併用して利用する場合も含む。すなわち、本発明の分離回収方法では、二酸化炭素を分離させるプロセスに、製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱のみしか利用し得ないと狭く解釈されるべきではなく、本発明の目的の範囲を逸脱しない範囲においては、500℃を超える高品位排熱や燃料の燃焼熱の利用もあり得るものである。
【0027】
製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱としては、例えば、焼結成品クーラーからの排熱(約350℃)、焼結主排気ガス(約280℃)、熱風炉排ガス(約230℃)、焼結主排気ガス(約180℃)、高炉スラグの水砕に用いた排水(約90℃)といった製鉄プロセスには利用が困難な低品位の熱エネルギーを挙げることができるが、これらに制限されるべきものではない。すなわち、現在の製鉄所(製鉄プラント)では、副生ガスのCOGやLDGから水素リッチガスに水蒸気改質するための酸素燃焼併用の水蒸気改質装置などを用いて高純度の水素を回収すると同時に水素回収後の排ガスを製鉄プラント内の転炉等に利用するなど、より高度化・複雑化してきている。したがって、製鉄所(製鉄プラントないしプロセス)に組み込まれた設備を介して発生する低品位排熱に関しても本発明の分離回収方法の低品位排熱に含まれるものである。好ましくは、焼結成品クーラーからの排熱温度以下の低品位排熱を利用するのが望ましい。該焼結成品クーラーからの排熱(約350℃)温度を超えるものは、製鉄所の構成にもよるが、現在のエネルギー回収技術が非常に進んだ製鉄プラントでは、既に高品位熱源として有効利用されているためである。なお、具体的な温度(数値)を規定しなかったのは、焼結成品クーラーでの設定条件や、焼結成品クーラーからの排熱を化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するプロセス(ないし設備)まで運ぶ距離や外気温等の変化により、該化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するプロセスで利用に供される際の温度も若干の変動があるためである。より好ましくは、再生塔での化学吸収液の加熱温度(120℃前後)よりもなるべく高い温度の排熱を利用して蒸気加熱するのが望ましい。これは、化学吸収液と排熱の温度差が大きい程、熱交換に必要な設備を小さくすることが可能であり、しいてはCOの分離回収コストを低減できるからである。
【0028】
また、こうした低品位排熱を「利用する」とは、再生塔の加熱に使用する加熱媒体(熱エネルギー)として当該低品位排熱を直接利用する場合のほか、加熱媒体(例えば、蒸気など)を所定の温度に加熱保持するのに当該低品位排熱を利用する場合も含むものである。装置構成が簡便でかつ熱損失が少ない点では前者が望ましく、再生塔の化学吸収液を一定温度に保持する制御のし易さの点では後者が望ましいといえる。また、加熱媒体に低品位排熱を通じる場合には、当該低品位排熱(排水や排ガス)中に含まれる腐食成分や不純物により配管内の腐食や不純物堆積による熱伝達率の低下がないように、これらを除去しておくのが望ましい。
【0029】
また、本発明の分離回収装置及び方法では、上記低品位の排熱(熱エネルギー)を(単一排熱として)単独で利用してもよいし、2種以上の低品位排熱を併用して利用してもよい。併用する実施態様としては、加熱媒体を所定温度まで加熱する際に、2種以上の低品位排熱を温度の低いものからブーストアップしていってもよい。この際、最後に熱エネルギーが足りなければ、燃料を用いて燃焼してもよい。すなわち、本発明の分離回収方装置及び方法では、必ずしも低品位排熱のみを化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するプロセスに利用する場合に制限されるものではなく、製鉄プラント内で自家消費される以外に、都市ガス用等として販売されている燃料ガスの一部を補助燃料として利用することも可能である。こうした本発明の分離回収方装置及び方法の実施形態を図面を用いて簡単に説明する。なお、以下に示す図2〜4では、図1、更には図2〜3と同じ装置等に関しては、同じ符号を付した。
【0030】
先ず、図2は、前記化学吸収液の再生に必要な熱の全部(または一部)、製鉄所で発生する低品位排熱を利用した、製鉄所で発生する原料ガス(図2では副生ガスの例を示す)から化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスを模式的に表した図面である。
【0031】
先ず、図2に示す実施形態では、アミン類などの化学吸収液5を用い、吸収塔1で二酸化炭素を含む原料ガスの副生ガス3と化学吸収液5を常温付近(例えば、50℃前後)で接触させ、化学吸収液に二酸化炭素を吸収させた後、当液を再生塔7に送り、所定の再生温度(例えば、120℃前後)に加熱媒体9を用いて加熱する際に、該化学吸収液の再生に必要な熱の全部に、製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱(例えば、焼結成品クーラーからの排熱など)を利用して、化学吸収液から二酸化炭素11を分離回収する例を示すものである。なお、上記低品位排熱は、上述したように加熱蒸気などの加熱媒体9を加熱するのに利用してもよいし、直接加熱媒体9として利用してもよく、その利用形態に関しては特に制限されるべきものではない。
【0032】
なお、吸収塔1で化学吸収液5に二酸化炭素を吸収させた後の、二酸化炭素分離後の副生ガス13は、副生ガス配管15に戻され、後段の製鉄プロセスに燃料ガスなどとして利用される。また、再生塔7で加熱され二酸化炭素が抽出された化学吸収液は、再生された化学吸収液(再生吸収液5’として吸収塔1に戻される。
【0033】
また、本実施形態では、化学吸収液の再生に必要な熱の全部に、製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱を利用してまかなう例を示したが、化学吸収液の再生に必要な熱の一部に500℃以下の低品位排熱を利用する例については、後述する図4で説明する。
【0034】
次に、図3に示す実施形態では、アミン類などの化学吸収液5を用い、吸収塔1で二酸化炭素を含む原料ガスの副生ガス3と化学吸収液5を常温付近(例えば、50℃前後)で接触させ、化学吸収液に二酸化炭素を吸収させた後、当液を再生塔7に送り、所定の再生温度(例えば、120℃前後)に加熱媒体9を用いて加熱する際に、化学吸収液の特性に応じて、化学吸収液の再生のために製鉄所で発生する適当な500℃以下の低品位排熱を多段階に、図3では、3段階として温度の低い排熱からブーストアップしていくものであり、最も温度の低い低品位な排熱(例えば、高炉スラグの水砕に用いた排水(約90℃)等)、次に温度の低い低品位な排熱(例えば、焼結主排気ガス(約280℃)等)、最も温度の高い低品位な排熱(例えば、焼結成品クーラーからの排熱(約350℃)等)を利用して、化学吸収液から二酸化炭素11を分離回収する例を示すものである。なお、上記3種類の低品位排熱は、上述したように加熱蒸気などの加熱媒体9を加熱するのに、順次利用してもよいし、直接加熱媒体9として順次利用してもよく、その利用形態に関しては特に制限されるべきものではない。
【0035】
なお、吸収塔1で化学吸収液5に二酸化炭素を吸収させた後の、二酸化炭素分離後の副生ガス13は、副生ガス配管15に戻され、後段の製鉄プロセスに燃料ガスなどとして利用される。また、再生塔7で加熱され二酸化炭素が抽出された化学吸収液は、再生吸収液5’として吸収塔1に戻される。
【0036】
本実施形態で、「化学吸収液の特性に応じて」としたのは、使用する化学吸収液の特性により、化学吸収液の再生に必要な熱量等が大きく異なる、使用温度範囲が制約される化学吸収液もあるため、排熱を組み合わせる際に、この点を十分に考慮する必要があるためである。なお、この点は、他の実施形態でも同様に考慮するのが望ましい。
【0037】
更に図4は、化学吸収液の再生のために、製鉄所で発生する排熱を利用すると共に、工
場用蒸気を活用して、製鉄所で発生する原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回
収するためのプロセスを模式的に表した図面である。
【0038】
更に図4に示す実施形態では、アミン類などの化学吸収液5を用い、吸収塔1で二酸化炭素を含む原料ガスの副生ガス3と化学吸収液5を常温付近(例えば、50℃前後)で接触させ、化学吸収液に二酸化炭素を吸収させた後、当液を再生塔7に送り、所定の再生温度(例えば、120℃前後)に加熱媒体9を用いて加熱する際に、化学吸収液の再生のために、極力、製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱(例えば、焼結成品クーラーからの排熱など)を利用すると共に、不足分に工場用蒸気等を使用して化学吸収液から二酸化炭素11を分離回収する例を示すものである。本実施形態では、極力製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱を利用することで、工場用蒸気の必要量の低減を図ることができるものである。なお、図4では、便宜的に、製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱に焼結成品クーラーからの排熱などを1段階で用いる例を示したが、図3に示すように多段階に利用してもよいことは言うまでもない。なお、上記低品位排熱は、上述したように加熱蒸気などの加熱媒体9を加熱するのに利用してもよいし、直接加熱媒体9として利用してもよく、その利用形態に関しては特に制限されるべきものではない。また、工場用蒸気等は、直接加熱蒸気(加熱媒体9)として利用してもよいし、加熱媒体9を加熱するのに利用してもよい。
【0039】
なお、吸収塔1で化学吸収液5に二酸化炭素を吸収させた後の、二酸化炭素分離後の副生ガス13は、副生ガス配管15に戻され、後段の製鉄プロセスに燃料ガスなどとして利用される。また、再生塔7で加熱され二酸化炭素が抽出された化学吸収液は、再生吸収液5’として吸収塔1に戻される。
【0040】
また、本実施態様で、「極力」としたのは、上記図3に示されるように、利用可能な製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱を全て利用した上で尚且つ、化学吸収液の再生に必要な熱量が一部不足する場合も生じ得るためである。そうした場合に工場用蒸気を用いるとしたのは、製鉄所内で現に多く利用されている工場用蒸気の使用(転用)が最も簡便且つ安価に入手可能なためである。ただし、本発明では、かかる工場用蒸気以外の他の排熱等の熱源利用を排除するものではなく、他の排熱等も本発明の目的を損なわない範囲であれば十分に使用することができる。
【0041】
また、本発明では、化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するプロセスに、製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱を利用するものであればよく、上述してきた再生塔での加熱に要する熱エネルギーに利用するものだけに何ら制限されるべきものではない。すなわち、運転コストの支配的要因になっている再生塔での加熱に要する熱エネルギーに利用するのが望ましいが、現在最も開発、普及が進んでいる二酸化炭素の分離回収方法である化学吸収法においては、図1に示すようなプロセス原理(装置構成)に制約されるものではない。そのため再生塔での加熱に要する熱エネルギーほどではないが、実際に使用するプロセスでは、他にも熱交換や加熱を要する場合もあり、こうした部分に製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱を利用してもよいといえる。
【0042】
なお、本実施形態の分離回収装置及び方法で適用し得る、化学吸収法を用いた二酸化炭素の分離回収プロセスとしては、上述した「製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱を利用する」との要件、及び「高炉ガス本管から二酸化炭素吸収設備に高炉ガスを供給するための配管の長さXと、二酸化炭素吸収設備から化学吸収液再生設備へ二酸化炭素を吸収した化学吸収液の輸送のための送り出し配管の長さYと、化学吸収液再生設備から二酸化炭素吸収設備へ再生した化学吸収液の輸送のための戻り配管の長さZと、化学吸収液再 生用の熱源から化学吸収液再生設備に熱を供給するための配管の長さWとが、X<Y、X<Z、W<Y、かつW<Zの関係式を満足する」との要件を満足するものであれば、特に制限されるべきものではない。したがって、他の要件である、二酸化炭素を含む原料ガス(製鉄所で発生する副生ガスやその燃焼排ガス)から化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに用いられる化学吸収液の種類や濃度や液量、該プロセスの装置構成、該プロセスでの温度や圧力等の条件や各種制御方法など、化学吸収法を用いた二酸化炭素の分離回収技術は既に公知であり、また数多くの改良がなされているものであり、こうした改良技術も含めて本実施形態の分離回収方法で適用し得ることはいうまでもないが、これらの技術は多くの公知文献や特許公報に掲載されているため、ここでの詳細な説明は省略する。
【0043】
(二酸化炭素抽出後の副生ガスの利用方法)
前述の製鉄所副生ガスは、熱量に違いがあるものの、既に何れも燃料として所内で熱利用されている。この中でBFGから先ず二酸化炭素を抽出しプロセスガスとして再利用する場合、1)ガスタービンの燃料、2)高炉への再注入、3)半還元鋼製造プロセスへの活用といった利用方法がある。
【0044】
上記1)の利用方法では、BFGの熱量が750→1000kcal/Nmと上がり、軽油等の補助燃料を加える必要がなくなる。また、上記2)の利用方法では、高炉に再度注入することで、二酸化炭素がなくなった分、化学的に平衡に達する鉄の還元反応に寄与することができ、還元剤であるコークスの使用量を低減することもできる。また上記3)の利用方法では、従来、天然ガスや石炭を用いて高炉の前段で鉄鉱石の予備還元を行っているプロセスに、当還元性ガスを用いることで、天然ガスや石炭の使用量を削減することができる。このように、二酸化炭素を抽出しプロセスガスとして再利用する場合には、現在の所内での熱利用に比して有用な作用効果を発現し得るものである。これらの作用効果は、従来の化石燃料を空気燃焼した燃焼排ガスから二酸化炭素を抽出し大気放散されていた排ガスでは得られない有用な利用が可能である点で優れている。
【0045】
また、COGやLDGを改質し水素製造を行う場合、その途中で不要となる二酸化炭素を抽出すると、水素製造コストを低減することが可能となる。なお、COGやLDGを燃料として所内で熱利用する場合には、上記BFGから二酸化炭素を抽出しプロセスガスとして再利用する場合と同様の作用効果が得られる。
【0046】
(分離回収した二酸化炭素の使用方法;固定化する方法及び装置
分離回収した二酸化炭素は、大量固定化を目的として帯水層や枯渇天然ガス田といった地中もしくは海中へ貯留することが地球環境産業技術研究機構を中心として検討されている。この他に海外を中心としてEOR(石油強制回収法)やECBM(石炭埋蔵メタンガスの強制回収法)への利用も進み始めている。また、水溶性天然ガス田でも天然ガスの強制回収用として二酸化炭素を注入、固定化することも可能である。
【0047】
このうち、大量固定化を目的として帯水層や枯渇天然ガス田といった地中もしくは海中へ貯留するような場合には、当該二酸化炭素は無価値であり、回収コストはでき得る限り安価である方が望ましい。この点において、従来の電力発電所の燃焼排ガスから分離回収した二酸化炭素よりも安価に二酸化炭素を分離回収できる。
【0048】
一方で、一製鉄所当り1万t/年程度の量ではあるが、製鉄所の転炉で底吹き羽口用として二酸化炭素が使用されており、現在市場から購入しているものを、分離回収した二酸化炭素を所内循環利用することで、二酸化炭素の排出量を削減することができる。
【0049】
本発明は、二酸化炭素源から二酸化炭素分離回収し固定化する方法および装置に関するものである。
【0050】
このうち、二酸化炭素分離回収し固定化する装置は、二酸化炭素を分離回収する装置と、二酸化炭素を固定化する装置とを有する、高炉ガスから二酸化炭素を分離回収し固定化する装置であって、
二酸化炭素を分離回収する装置は、
高炉から製鉄プラントの次工程に高炉ガスを輸送するための高炉ガス本管から供給される高炉ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収するための二酸化炭素吸収設備と、
二酸化炭素を吸収した化学吸収液から化学吸収液再生用の熱源を利用して二酸化炭素を分離し化学吸収液を再生するための化学吸収液再生設備と、
二酸化炭素吸収設備から化学吸収液再生設備へ二酸化炭素を吸収した化学吸収液の輸送のための送り出し配管と
化学吸収液再生設備から二酸化炭素吸収設備へ再生した化学吸収液の輸送のための戻り配管とを有し、
二酸化炭素を固定化する装置は、
前記した二酸化炭素を分離回収する装置で回収した二酸化炭素を地中もしくは海中に固定化するための設備を有し、
化学吸収液再生用の熱源として、製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱を利用し、
高炉ガス本管から二酸化炭素吸収設備に高炉ガスを供給するための配管の長さXと、化学吸収液の送り出し配管の長さYと戻り配管の長さZと、化学吸収液再生用の熱源から化学吸収液再生設備に熱を供給するための配管の長さWとが、X<Y、X<Z、W<Y、かつW<Zの関係式を満足することを特徴とするものである。
【0051】
また、二酸化炭素分離回収し固定化する方法は、高炉から製鉄プラントの次工程に高炉ガスを輸送するための高炉ガス本管に近接した二酸化炭素吸収設備にて当該高炉ガス本管から供給される高炉ガスから、化学吸収液を用いて二酸化炭素を吸収後、
化学吸収液再生用の熱源を利用して該化学吸収液を加熱し、化学吸収液再生用の熱源に近接した化学吸収液再生設備にて二酸化炭素を分離回収し、
回収した二酸化炭素を固定化する設備により地中もしくは海中に固定化することを特徴とする、二酸化炭素発生源の高炉ガスから二酸化炭素を分離回収し固定化する方法であって、
前記化学吸収液再生用の熱源として、製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱を利用し、
高炉ガス本管から二酸化炭素吸収設備に高炉ガスを供給するための配管の長さXと、二酸化炭素吸収設備から化学吸収液再生設備へ二酸化炭素を吸収した化学吸収液の輸送のための送り出し配管の長さYと、化学吸収液再生設備から二酸化炭素吸収設備へ再生した化学吸収液の輸送のための戻り配管の長さZと、化学吸収液再生用の熱源から化学吸収液再生設備に熱を供給するための配管の長さWとが、X<Y、X<Z、W<Y、かつW<Zの関係式を満足することを特徴とするものである。
【0052】
これら分離回収方法及び装置では、異なる場所にある二酸化炭素発生源と化学吸収液再生用の熱源を組み合わせることによって、効率的かつ安価に二酸化炭素を分離回収することができるものである。例えば、製鉄所内の高炉から製鉄プラントの次工程に高炉ガスを輸送するための高炉ガス本管、更には製鉄所に隣接する火力発電所(二酸化炭素発生源)と製鉄所内の500℃以下の低品位の排熱源(化学吸収液再生用の熱源)とを組み合わせることにより従来より安価に二酸化炭素の分離を可能とすることができる。本発明では、先に説明した化学吸収法を用いることができる。他の熱を必要とする二酸化炭素の分離回収方法を用いてもよいが、好ましくは化学吸収法であることから、以下では、かかる化学吸収法を中心に説明する。
【0053】
以下、図面を用いて、本発明を詳しく説明するが、これらに制限されるものではない。図5〜9は、異なる場所にある二酸化炭素発生源と化学吸収液再生用の熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置(プロセス)図である。なお、これらの図面においては、同様の装置等の構成要件に関しては、同様の符号を付しており、図6以降では、重複を避けるためその説明を省略している場合もある。
【0054】
図5に示すように、本実施形態のCO発生源からCOを分離回収する装置50は、CO発生源53から配管を通じて供給されるCO含有ガスから化学吸収液57によりCOを吸収するためのCO吸収設備55と、COを吸収した化学吸収液57から化学吸収液再生用の熱源63を利用してCOを分離し化学吸収液を再生するための化学吸収液再生設備61と、COの輸送媒体としてCO吸収設備55及び化学吸収液再生設備61との間を循環する化学吸収液57と、化学吸収液57の輸送のための送り出し配管59と戻り配管65とを具備して構成されており、前記CO吸収設備55が、CO発生源53に近接して設置されており、前記化学吸収液再生設備61が、CO発生源53と異なる場所に設置されている。
【0055】
したがって、上記装置50を用いた、本実施形態のCO発生源からCOを分離回収する方法は、CO発生源53に近接したCO吸収設備55にて当該CO発生源53から供給されるCO含有ガスから、COの輸送媒体としてCO吸収設備55と化学吸収液再生設備61との間を循環する化学吸収液57を用いてCOを吸収後、化学吸収液57の輸送のための送り出し配管59にて化学吸収液再生設備61に送出し、化学吸収液再生用の熱源63を利用して該化学吸収液57を加熱しCO発生源53とは異なる場所の化学吸収液再生設備61にてCOを分離させ化学吸収液57の輸送のための戻り配管65にてCO吸収設備55に戻すことで循環させるものである。
【0056】
(本発明の分離回収方法が適用可能なプラント)
発明の分離回収方法及び装置を適用することのできるプラントとしては、大規模CO発生源である高炉から製鉄プラントの次工程に高炉ガスを輸送するための高炉ガス本管を持つ製鉄所であればよいが、このほかにも、火力発電所、セメント製造所などが挙げられるが、これらに制限されるべきものではない。本発明では、先に説明した製鉄所以外の大規模CO発生源を持つプラントにも適用し得るものである。例えば、異なる場所にある二酸化炭素発生源(例えば、火力発電所)化学吸収液再生用の熱源(火力発電所に隣接する他のプラントで発生する排熱)を組み合わせることによって効率的かつ安価に提供し得るものである。
【0057】
(二酸化炭素発生源)
発明でいう二酸化炭素発生源としては、先に説明したと同様に、上記製鉄プラント内で二酸化炭素を発生する設備および該設備から次工程に二酸化炭素含有ガスを輸送する配管などがこれに該当する。また、次工程に輸送することなく排出する場合には、該排出設備(煙突など)も二酸化炭素発生源に含まれるものとする。上記二酸化炭素を発生する設備としては、例えば、高炉一貫製鉄所を例に取れば、高炉のほかに、コークス炉、転炉などが該当し、セメント製造所では、例えば、セメントキルンなどが該当するが、これらに何ら制限されるべきものではない。また、配管としては、例えば、高炉一貫製鉄所を例に取れば、高炉ガス(BFG)配管のほかに、コークス炉ガス(COG)配管、転炉ガス(LDG)配管などが該当するが、これらに何ら制限されるべきものではない。
【0058】
(二酸化炭素含有ガス(原料ガス))
また、本発明でいう二酸化炭素含有ガスとしては、二酸化炭素発生源で発生する二酸化炭素含有ガスである高炉ガスを用いてなるものであればよく、例えば、上記製鉄所の場合、その構成によっても異なるが高炉一貫製鉄所を例に取れば、高炉ガス(BFG)のほかにも、コークス炉ガス(COG)、転炉ガス(LDG)などの副生ガス(未燃ガス)が挙げられるほか、COGやLDG等の上記副生ガスを水素製造目的で改質する過程(プロセス)の中で産生されるガス(プロセスガス)も含まれるものとする。また、本発明では、上記副生ガスの燃焼排ガスを二酸化炭素含有ガス(原料ガス)としてもよい。また、セメント製造所では、例えば、サスペンションプレヒーター出口ガス、電気集塵器出口ガスなどが該当し、火力発電所では燃焼排ガスなどが該当するが、これらに何ら制限されるべきものではない。
【0059】
これら原料ガス(二酸化炭素発生源で発生する副生ガスや燃焼排ガス)は、高品位の排熱として利用可能な場合には、その利用後のものを使用するのが望ましい。二酸化炭素吸収時の温度条件が常温付近でよいためである。これらの原料ガスは、それぞれ1種単独で二酸化炭素の分離回収に供してもよいし、2種以上を混合してもよい。2種以上の混合形態には、副生ガス同士の混合形態、副生ガスの燃焼排ガス同士の混合形態のほか、副生ガスの燃焼排ガスと副生ガスとの混合形態も含まれるものとする。すなわち、本発明では、複数の二酸化炭素発生源に近接して複数の二酸化炭素吸収設備を設け、複数の原料ガスを取り扱うことができる。
【0060】
これら原料ガスのうち、BFG、COG、LDGのCO濃度等に関しては、先に説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。また、セメント製造所で発生するサスペンションプレヒーター出口ガスのCO濃度は、約14体積%であり、電気集塵器出口ガスのCO濃度は約9体積%である。更に火力発電所で発生する燃焼排ガスのCO濃度は、数〜十数体積%である。本発明では、これらのいずれの原料ガスに対しても好適に利用することができる。原料ガスとしては、二酸化炭素濃度の高い原料ガスが望ましく、BFGを用いるものである。BFGのほかにも、BFGの燃焼排ガス、COGの燃焼排ガス、LDGの燃焼排ガス、およびこれらのガスと他のガスとの混合ガスを用いるのがよいといえる。更にCOGやLDGを改質して水素製造を行う過程で産生されるガスも好適に用いることができる。これらの二酸化炭素濃度の高い原料ガスから化学吸収法等の手段で二酸化炭素を分離回収する場合には、先に説明したと同様の作用効果が得られるためである。
【0061】
上記化学吸収液は、先に説明した化学吸収液と同様のものを用いることができるものであり、特に制限されるべきものではない。
【0062】
また、二酸化炭素を吸収するための二酸化炭素吸収設備としては、先に説明した吸収塔と同様のものを用いることができるものであるが、これらに特に制限されるべきものではい。
【0063】
また、二酸化炭素を吸収した化学吸収液から化学吸収液再生用の熱源を利用して二酸化炭素を分離し化学吸収液を再生するための化学吸収液再生設備としては、先に説明した再生塔と同様のものを用いることができるものであるが、これらに特に制限されるべきものではない。
【0064】
更に、送り出し配管及び戻り配管は、二酸化炭素吸収設備と化学吸収液再生設備との間を循環する化学吸収液の輸送のために、両者間に設置されているものである。詳しくは、二酸化炭素吸収設備から化学吸収液再生設備へ二酸化炭素を吸収した化学吸収液の輸送のための送り出し配管と、化学吸収液再生設備から二酸化炭素吸収設備へ再生した化学吸収液の輸送のための戻り配管とが設置されている。
【0065】
更に、化学吸収液再生用の熱源としては、プロセス排熱を用いるのが望ましい。具体的には、製鉄プロセスで発生する排熱やセメント製造プロセスで発生する排熱であり、500℃以下、好ましくは400℃以下の低品位排熱であるがこれらに制限されるべきものではない。このうち製鉄プロセスで発生する排熱に関しては、先に説明したと同様であるので、ここでの説明は省略する。またセメント製造プロセスで発生する排熱としては、例えば、サスペンションプレヒーターの排ガス(約380℃)、クリンカクーラー排ガス(約350℃)、電気集塵器出口排ガス(約200℃)が挙げられるが、これらに制限されるべきものではない。また、本発明化学吸収液再生用の熱源として燃料の燃焼熱を一部に利用する場合にも本発明の技術範囲に含まれるものとする。
【0066】
よって、化学吸収液再生用の熱源としては、製鉄プロセスでは、例えば、焼結成品クーラー、熱風炉、高炉水砕スラグ冷却装置、焼結炉などが挙げられ(後述する具体例1〜5参照のこと)、セメント製造プロセスでは、サスペンションプレヒーター、クリンカクーラー、電気集塵器などが挙げられるが、これらに何ら制限されるべきものではない。
【0067】
すなわち、本発明では、図6に示すように、前記化学吸収液再生用の熱源(の一部または全部)として、プロセス排熱63aを用いるのが望ましい。これは、先に説明したように製鉄所やセメント製造所で利用が困難な低品位の熱エネルギー(該低品位の熱エネルギーの中では、できるだけ高温のものを利用するのが望ましい。)を利用することで、二酸化炭素の分離回収コストを大幅に低減できるためである。また、化学吸収液再生用の熱源として500℃以下の低品位排熱が望ましいとしたのは、先に説明したのと同様の理由による。
【0068】
また、本発明では、化学吸収媒体再生用の熱源として、一つの熱源を単独で利用してもよいし、2種以上の熱源を併用して利用してもよい。併用する実施態様としては、加熱媒体を所定温度まで加熱する際に、例えば、2種以上の排熱を温度の低いものからブーストアップしていってもよい。この際、最後に熱エネルギーが足りなければ、燃料を用いて燃焼してもよい。すなわち、本発明では、必ずしもプロセス排熱のみを化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するプロセスに利用する場合に制限されるものではなく、例えば、製鉄プラント内で自家消費される以外に、都市ガス用等として販売されている燃料ガスの一部を補助燃料として利用することなども可能である。こうした例は、の図2〜4で説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。
【0069】
次に、本発明では、前記二酸化炭素吸収設備が、前記二酸化炭素発生源に近接して設置されており、前記化学吸収液再生設備が、前記二酸化炭素発生源と異なる場所に設置されてなることを特徴とするものである。本発明では、二酸化炭素吸収媒体として化学吸収液を用いるため、配管距離が長くなっても該化学吸収液を送る動力は、原料ガス(気体)に比べて圧倒的に少なくてよい。一方、二酸化炭素発生源と二酸化炭素吸収設備とを近接することなく異なる場所に設けた場合(離した場合)には、原料ガスをCO吸収設備に供給するための原料ガス供給配管距離が長くなり、該輸送媒体であるガスを送る動力は液体に比べて圧倒的に大きくなる。また、化学吸収液再生設備の設置場所が、二酸化炭素発生源と異なる場所とは、具体的には、化学吸収液再生用の熱源の近傍であることが望ましい。これは化学吸収液再生用の熱源から化学吸収液再生設備に熱媒(プロセス廃ガスや燃焼ガスなど)を配管を通じて引き回す配管距離が長くなることで、熱媒輸送中に温度が低下し熱効率が低下するのを防止するためである。
【0070】
すなわち、異なる場所にある二酸化炭素発生源と化学吸収液再生用の熱源を組み合わせる際に、二酸化炭素発生源に二酸化炭素吸収設備を近接することで、化学吸収液に比して大きな輸送動力を要する原料ガスの配管を引き回す距離を短くし、化学吸収液を異なる場所の二酸化炭素吸収設備と化学吸収液再生設備との間で引き回す方が効率的かつ安価に二酸化炭素を分離回収することができる。また、異なる場所にある化学吸収液再生用の熱源に化学吸収液再生設備を近接する方が、二酸化炭素発生源に化学吸収液再生設備を近接し、異なる場所にある化学吸収液再生用の熱源から熱媒を輸送するよりも、化学吸収液再生用熱源の熱媒を配管を通じて引き回す距離が大幅に短くできる。そのため、熱源の温度が下がるのを抑制することができ、効率的かつ安価に二酸化炭素を分離回収することができる。
【0071】
具体的には、前記二酸化炭素発生源と二酸化炭素吸収設備との距離Aおよび化学吸収液再生設備と化学吸収液再生用の熱源との距離Bと、二酸化炭素吸収設備と化学吸収液再生設備との距離Cとが、A<CかつB<Cの関係式を満足することが望ましい(例えば、図10〜14参照のこと)。ここで、二酸化炭素吸収設備と化学吸収液再生設備とが1対1の関係にある場合には、上記の通りであるが、1対多、多対1、多対多の場合には、個々の二酸化炭素吸収設備と化学吸収液再生設備との間で、上記関係を全て満足するのが望ましい。また、化学吸収液再生用の熱源として、異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階に設けているような場合には、化学吸収液再生設備と温度レベルの最も高い熱源との距離をBとする(例えば、図12、14参照のこと)。
【0072】
より具体的には、前記二酸化炭素発生源の高炉ガス本管から二酸化炭素吸収設備に二酸化炭素含有ガスの高炉ガスを供給するための配管の長さ(以下、配管距離と記す)Xと、前記化学吸収液の送り出し配管距離Yと戻り配管距離Zとが、X<Y、X<Z、W<Y、かつW<Zの関係式を満足することがより望ましい。さらに、上記配管距離X、Y、Z及びWが、2X<(Y+Z)の関係式を満足することが望ましく、更には化学吸収液再生用の熱源から化学吸収液再生設備熱(例えば、プロセス排ガスや燃料の燃焼排ガス)を供給するための配管距離Wとすると、(X+W)<(Y+Z)の関係式を満足することがより望ましい。これらの場合にも、化学吸収液再生用の熱源として、異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階に設けているような場合には、化学吸収液再生設備と温度レベルの最も高い熱源との間の配管距離をWとする(例えば、図12、14参照のこと)。
【0073】
また、本発明では、1つまたは複数の二酸化炭素吸収設備と、1つまたは複数の化学吸収液再生設備とを具備してもよい。例えば、二酸化炭素発生源が複数ある場合、これらに近接してそれぞれ二酸化炭素吸収設備を設置してもよい。同様に、化学吸収液再生用の熱源として利用可能なプロセス排熱が複数箇所に分かれてあるような場合には、これらに近接してそれぞれ化学吸収液再生設備を設置してもよい。すなわち、二酸化炭素吸収設備と化学吸収液再生設備とは、1対1、多対1、1対多、多対多の関係のいずれもとり得るが、化学吸収液再生設備については、化学吸収液再生用の熱源の熱量に併せて集約するのが設備費やランニングコストの点で望ましい。
【0074】
例えば、多対1の例として図7に示すように、2つの二酸化炭素発生源53a、53bの夫々に近接して2つの二酸化炭素吸収設備55a、55bが設けられており、それぞれの独立して送り出し配管59aと戻り配管65a、並びに送り出し配管59bと戻り配管65bとが、これとは異なる場所、具体的には化学吸収液再生用の熱源63に近接して設置された1つの化学吸収液再生設備63との間に設けられている。図7では、送り出し配管と戻り配管が2系統独立して形成した例を示しているが、2系統の配管を途中で1系統に統合して1つの化学吸収液再生設備63に化学吸収液57を輸送し、2つの二酸化炭素吸収設備55a、55bに戻す際に再び2系統に分配するようにしてもよいことは言うまでもない。
【0075】
また、二酸化炭素吸収設備と化学吸収液再生設備のいずれかが複数設けられている場合、例えば、多対多の例として図8に示すように、3つの二酸化炭素発生源53a〜53cの夫々に近接して二酸化炭素吸収設備55a〜55cが、これとは異なる場所、具体的には化学吸収液再生用の熱源63a、63bの夫々に近接して化学吸収液再生設備61a、61bが設置されている。この場合の両者間に設置される送り出し配管及び戻り配管としては、3つの二酸化炭素吸収設備55a〜55c側に連結された3つの送り出し配管59a〜59c同士及び戻り配管65a〜65c同士を途中で統合させ、再分配することで、2つの送り出し配管59d〜59e及び戻り配管65d〜65eとして各化学吸収媒体再生設備61a〜61bに連結するようにしてもよい。
【0076】
こうした場合、3つの二酸化炭素吸収設備に要求されるCO吸収能力、例えば、各二酸化炭素吸収設備で取り扱う原料ガス量や該ガス中のCO濃度がそれぞれ異なる場合には、対応する化学吸収液量を供給することができるように送り出し配管59a〜59c及び戻り配管65a〜65cの配管径(面積)や輸送ポンプなどの輸送能力を調整すればよい。具体的には、各二酸化炭素吸収設備55a:55b:55cの二酸化炭素吸収量が5:3:2となる場合には、例えば、送り出し配管59a:59b:59c(戻り配管65a:65b:65c)の配管面積ないし輸送能力も5:3:2となるようにすればよい。同様に、2つの化学吸収液再生設備での再生能力、例えば、各化学吸収液再生設備で利用される化学吸収液再生用の熱源等が異なる場合には、対応する化学吸収液量を供給することができるように配管径(面積)や輸送能力を調整すればよい。具体的には、各化学吸収液再生設備61a:61に供給される化学吸収液再生用の熱源量が6:4となる場合には、例えば、送り出し配管59d:59e(戻り配管65d:65e)の配管面積ないし輸送能力も6:4となるようにすればよい。
【0077】
また、本実施例では、化学吸収液再生用の熱源(の一部または全部)として、異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階に設けてもよい。これは先に説明したのと同様である(図3参照のこと。)。本発明において化学吸収液再生用の熱源を利用して化学吸収液を加熱する箇所は、直接化学吸収液再生設備内の化学吸収液に制限されるものではなく、送り出し配管および化学吸収液再生設備に異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階に設けることで、化学吸収液を加熱し得るように設置してもよい。この際には、図9に示すように、温度の低いプロセス排熱からブーストアップしていくことが望ましい。言い換えれば、これらの化学吸収液再生用の熱源として利用可能な熱源が複数箇所に点在する場合には、図9に示すように、送り出し配管をこれら熱源の近傍を通るように引き回して、化学吸収液再生用熱源として利用すればよい。この際に、温度の低いプロセス排熱からブーストアップしていけばよく、温度の低い熱源であるプロセス排熱63a(熱源温度T)からより高い温度の熱源であるプロセス排熱63b(熱源温度T)の順にその近傍を送り配管が通過するように配置する。さらに、最も温度の高い熱源であるプロセス排熱63c(熱源温度T)の近傍に化学吸収液再生設備61を設置する。ここで、T<T<Tである。これにより、送り配管59内を化学吸収液が通過する過程で該化学吸収液が徐々に高温に予熱されて化学吸収液再生設備61に送られ、ここで再生に必要な熱量が与えられて二酸化炭素の分離がなされる。なお、送り配管内を通過する化学吸収液は、通常液体であるが、上記のように送り配管を熱源を利用して加熱する場合には、一部気化したり、該化学吸収液から二酸化炭素ガスが分離した気体を含む状態で輸送され得る場合もあるが、輸送動力の低減の観点からは、送り配管の加熱に用いる熱源としては、化学吸収液が気化したり二酸化炭素が分離しない程度の温度を持つものが望ましい。言い換えれば、化学吸収液としては、気体単独よりも密度の高いものが望ましく、特に液体である。輸送動力に重大な影響を与えない範囲内であれば、液体の一部に固体や気体をガスを有するものであってもよい。
【0078】
た、本発明において、戻り配管に冷熱源を利用して戻り配管内の化学吸収液を冷却してもよい。すなわち、戻り配管内の化学吸収液は、二酸化炭素吸収設備に戻されるまでに、より低温に冷やされているのが二酸化炭素の吸収効率がよいため望ましい。そこで、通常は、の図1〜4に示すように、送り出し配管内の化学吸収液との間で熱交換を行って冷却されているが、さらに、製鉄所等の大規模プラントでは、冷熱源が豊富に使用されているケースもあり、一部を利用可能な場合もあるためである。ただし、本発明では、二酸化炭素吸収設備と化学吸収液再生設備との距離が異なる場所(離れた場所)にあるため、自然放冷により外気温付近まで冷まされている。したがって、夏季など、外気温が高い場合に、上記冷熱源を利用するのが特に有効といる。
【0079】
以上が本発明の説明であるが、以下に具体例を図面を用いて簡単に説明するが、本発明がこれらに何ら制限されるべきものでないことは言うまでもない。図10〜13は、異なる場所にある二酸化炭素発生源と化学吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための具体例を模式的に表した装置(プロセス)図である。なお、これらの図面においては、同様の装置等の構成要件に関しては、同様の符号を付しており、図11以降では、重複を避けるためその説明を省略している場合もある。
【0080】
(具体例1)
図10に示すCO 分離回収する装置(以下、CO 分離回収装置ともいう)100は、
CO発生源であるBFG本管93から配管94を通じて供給されるCO含有ガスであるBFG(CO濃度20〜25体積%)から化学吸収液97によりCOを吸収するためのCO吸収設備(単に吸収塔ともいう)95と、
COを吸収した化学吸収液97から化学吸収液再生用の熱源である焼結クーラー排熱(250〜350℃)を利用してCOを分離し化学吸収液97を再生するための化学吸収液再生設備(再生塔)101と、
COの輸送媒体として吸収塔95及び再生塔101間を循環する化学吸収液97と、
化学吸収液97の輸送のための送り出し配管99と戻り配管105とを具備して構成されており、
前記吸収塔95がBFG本管93に近接して設置されており、前記再生塔101がBFG本管93と異なる場所、詳しくは化学吸収液再生用の熱源である焼結クーラー103aに近接して設置されている。
【0081】
したがって、上記装置100を用いたCO分離回収方法は、BFG本管93に近接した吸収塔95にてBFG本管93から供給されるBFGから、COの輸送媒体として吸収塔95と再生塔101との間を循環する化学吸収液97を用いてCOを吸収後、
化学吸収液97の輸送のための送り出し配管99にて再生塔101に送出し、焼結クーラー排熱を利用して該化学吸収液97を加熱しBFG本管93とは異なる場所の再生塔101にてCOを分離させ化学吸収液97の輸送のための戻り配管105にて吸収塔95に戻して循環利用される。
【0082】
ここで、BFG本管93から吸収塔95にBFGを供給するための配管94の距離X=BFG本管93と吸収塔95との距離Aであり、焼結クーラー103aから再生塔101まで焼結クーラー排熱を供給するための配管96の距離W=焼結クーラー103aと吸収塔95との距離Bであり、送り出し配管99の距離Y=戻り配管105の距離Z=吸収塔95と再生塔101との距離Cとなっており、これらの関係は、A<CかつB<Cの関係式を満足し、またX<Y、X<Z、W<Y、かつW<Zの関係式を満足しており、更に2X<(Y+Z)、(X+W)<(Y+Z)の関係式を満足するように構成されている。
【0083】
なお、高炉で発生したBFGはBFG本管を通じて製鉄所内の自家発電所や隣接する火力発電所に燃料ガスとして供給されるものであり、ここでは、BFG本管にバルブを設け、BFGの一部または全部をCO分離回収装置100を通じて二酸化炭素の除去し燃焼効率の高い燃料として自家発電所や火力発電所に供給することができる点で有利である(この点は先に説明したと同様の効果が得られる)。
【0084】
(具体例2)
図11に示すCO分離回収装置110は、化学吸収液再生用の熱源として熱風炉排ガス(150〜300℃)(の一部または全部)を利用するものであり、再生塔101が化学吸収液再生用の熱源である熱風炉103bに近接して設置されている点を除いて、図10に示すCO分離回収装置100と同様の構成である。
【0085】
したがって、上記装置110を用いたCO分離回収方法では、熱風炉排ガスを利用して化学吸収液97を加熱する点を除いて、図10に示すCO分離回収装置100を用いたCO分離回収方法と同様である。
【0086】
ここで、配管94の距離X=BFG本管93と吸収塔95との距離Aであり、熱風炉103bから再生塔101まで熱風炉排ガスを供給するための配管96の距離W=熱風炉103bと吸収塔95との距離Bであり、送り出し配管99の距離Y=戻り配管105の距離Z=吸収塔95と再生塔101との距離Cとなっており、これらの関係は、A<CかつB<Cの関係式を満足し、またX<Y、X<Z、W<Y、かつW<Zの関係式を満足しており、更に2X<(Y+Z)、(X+W)<(Y+Z)の関係式を満足するように構成されている。
【0087】
(具体例3)
図12に示すCO分離回収装置120は、化学吸収液再生用の熱源の一部または全部として、異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階(2段階)に設けている例であり、化学吸収液再生用の熱源のうち温度レベルの高い熱源として熱風炉排ガス(150〜300℃)(の一部または全部)を、また温度レベルの低い熱源として高炉水砕スラグ排水(60〜90℃)を利用し、再生塔101が化学吸収液再生用の熱源である熱風炉103bに近接して設置されており、送り出し配管99が高炉水砕スラグ冷却装置103cに近接する位置を通るように配置されている点を除いて、図10に示すCO分離回収装置100と同様の構成である。
【0088】
したがって、上記装置120を用いたCO分離回収方法では、まず、高炉水砕スラグ排水を利用して送り出し配管99内の化学吸収液97を加熱(予熱)した後、熱風炉排ガスを利用して化学吸収液97を加熱する点を除いて、図10に示すCO分離回収装置100を用いたCO分離回収方法と同様である。
【0089】
ここで、配管94の距離X=BFG本管93と吸収塔95との距離Aであり、熱風炉103bから再生塔101まで熱風炉排ガスを供給するための配管96の距離W=熱風炉103bと吸収塔95との距離Bであり、送り出し配管99の距離Y=戻り配管105の距離Z=吸収塔95と再生塔101との距離Cとなっており、これらの関係は、A<CかつB<Cの関係式を満足し、またX<Y、X<Z、W<Y、かつW<Zの関係式を満足しており、更に2X<(Y+Z)、(X+W)<(Y+Z)の関係式を満足するように構成されている。
【0090】
(具体例4)
図13に示すCO分離回収装置130は、CO発生源である製鉄所内の自家発電所(共同火力発電所)93aから配管94aを通じてCO含有ガスである燃焼排ガス(CO濃度8〜20体積%)が吸収塔95に供給される構成である点を除いて、図10に示すCO分離回収装置100と同様の構成である。
【0091】
したがって、上記装置130を用いたCO分離回収方法では、製鉄所内の自家発電所93aに近接した吸収塔95にて、該自家発電所93aから供給される燃焼排ガスから化学吸収液97を用いてCOを吸収する点を除いて、図10に示すCO分離回収装置100を用いたCO分離回収方法と同様である。
【0092】
ここで、配管94aの距離X=自家発電所93aと吸収塔95との距離Aであり、焼結クーラー103aから再生塔101まで焼結クーラー排熱を供給するための配管96の距離W=焼結クーラー103aと吸収塔95との距離Bであり、送り出し配管99の距離Y=戻り配管105の距離Z=吸収塔95と再生塔101との距離Cとなっており、これらの関係は、A<CかつB<Cの関係式を満足し、またX<Y、X<Z、W<Y、かつW<Zの関係式を満足しており、更に2X<(Y+Z)、(X+W)<(Y+Z)の関係式を満足するように構成されている。
【0093】
なお、製鉄所内の自家発電所では、BFGまたは先の図10〜12のCO分離回収装置を用いて二酸化炭素が除去されたBFGと、重油を燃料として、火力発電を行うことができる。上記燃焼排ガスのCO濃度8〜20体積%は、通常のBFGと重油を用いたときの例である。
【0094】
(具体例5)
図14に示すCO分離回収装置140は、CO発生源である(製鉄所に隣接する)火力発電所93bから配管94bを通じてCO含有ガスである燃焼排ガス(CO濃度8〜15体積%)が吸収塔95に供給される構成であり、
さらに化学吸収液再生用の熱源として、異なる温度レベルの製鉄所のプロセス排熱を多段階(3段階)に設けている例であり、化学吸収液再生用の熱源のうち温度レベルの最も高い熱源として焼結クーラー排熱(250〜350℃)を、次に温度レベルの高い熱源として熱風炉排ガス(150〜300℃)(の一部または全部)を、また温度レベルのより低い熱源として高炉水砕スラグ冷却水(60〜90℃)を利用し、再生塔101が火力発電所93bと異なる場所、詳しくは化学吸収液再生用の熱源である焼結クーラー103aに近接して設置されており、送り出し配管99が高炉水砕スラグ冷却装置103cおよび熱風炉103bに近接する位置を通るように配置されている点を除いて、図10に示すCO分離回収装置100と同様の構成である。
【0095】
したがって、上記装置140を用いたCO分離回収方法では、製鉄所に隣接する火力発電所93bに近接した吸収塔95にて、該火力発電所93bから供給される燃焼排ガスから化学吸収液97を用いてCOを吸収し、さらに温度の低いプロセス排熱からブーストアップして利用すべく、高炉水砕スラグ排水、続いて熱風炉排ガスを利用して送り出し配管99内の化学吸収液97を加熱(予熱)した後、焼結クーラー排熱を利用して化学吸収液97を加熱する点を除いて、図10に示すCO分離回収装置100を用いたCO分離回収方法と同様である。
【0096】
ここで、配管94bの距離X=火力発電所93bと吸収塔95との距離Aであり、焼結クーラー103aから再生塔101まで焼結クーラー排熱を供給するための配管96の距離W=焼結クーラー103aと吸収塔95との距離Bであり、送り出し配管99の距離Y=戻り配管105の距離Z=吸収塔95と再生塔101との距離Cとなっており、これらの関係は、A<CかつB<Cの関係式を満足し、またX<Y、X<Z、W<Y、かつW<Zの関係式を満足しており、更に2X<(Y+Z)、(X+W)<(Y+Z)の関係式を満足するように構成されている。
【0097】
なお、本発明で適用し得る、化学吸収法を用いた二酸化炭素分離回収するプロセス(装置及び方法)としては、上述した「二酸化炭素吸収設備が、二酸化炭素発生源に近接して設置されており、前記化学吸収液再生設備が、二酸化炭素発生源と異なる場所に設置されてなる」との要件を満足するものであれば、特に制限されるべきものではない。したがって、他の要件である、二酸化炭素を含む原料ガス(製鉄所で発生する副生ガスやその燃焼排ガス)から化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに用いられる化学吸収液の種類や濃度や液量、該プロセスの装置構成、該プロセスでの温度や圧力等の条件や各種制御方法など、化学吸収法を用いた二酸化炭素の分離回収技術は既に公知であり、また数多くの改良がなされているものであり、こうした改良技術も含めて本発明の分離回収プロセスで適用し得ることはいうまでもないが、これらの技術は多くの公知文献や特許公報に掲載されているため、ここでの詳細な説明は省略する。
【0098】
(二酸化炭素抽出後の副生ガスの利用方法)
これに関しては、先に説明したと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【0099】
(二酸化炭素抽出後の原料ガスの利用方法)
主に、製鉄所以外のセメント製造所や火力発電所では、二酸化炭素抽出後の原料ガスとしては、製鉄所での副生ガスと同様に利用できるものに関しては、同じように利用すればよいし、利用することができなければ、利用することなく排気することになる(図13、14参照のこと)。
【0100】
(分離回収した二酸化炭素の使用方法;固定化する方法及び装置
これに関しては、前記した二酸化炭素を分離回収する装置で回収した二酸化炭素を地中もしくは海中に固定化するための設備を有してなるものであればよく、先に説明したと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【0101】
【発明の効果】
本発明により、次の効果が得られる。
【0102】
1)火力発電所の燃焼排ガスに比して二酸化炭素比率が高い製鉄所の副生ガス(未燃ガス)から二酸化炭素を化学吸収法で分離回収することにより、分離回収設備をコンパクトにできる。使用する原料ガスにもよるが、例えば、石炭火力発電所の二酸化炭素低濃度燃焼排ガスに対して、製鉄所のBFGを原料ガスに使用した場合、設備費で3割以上削減可能である。
【0103】
2)製鉄所にある0〜500℃、好ましくは350℃以下の低品位エネルギーを利用することにより、化学吸収法による二酸化炭素分離回収のランニングコストを低減することができる。具体的には、化学吸収法に用いる再生塔での化学吸収液の加熱に要する熱エネルギーが、本法の運転コストの支配的要因(5〜8割程度)になっており、これに製鉄所内の低品位排熱を利用できるため、全ランニングコストを大幅に低減できる。
【0104】
3)上記副生ガスやその燃焼排ガスから二酸化炭素を分離回収することにより、後段で副生ガスを燃料として使用する際の熱効率を改善できる。使用する原料ガスにもよるが、例えば、製鉄所のBFGを原料ガスに使用した場合、2〜3割程度改善できる。
【0105】
4)更に上記副生ガス(未燃ガス)を燃料ガスとして使用した後の燃焼排ガスに関しては、二酸化炭素比率が更に高いため、二酸化炭素の分離回収設備をより一層小型化でき、製鉄所からの二酸化炭素の排出削減量(分離回収量)を高めることができる。
【0106】
また、本発明では、上記1)〜4)の効果を一度に享受し得るため、極めて安価に二酸化炭素を分離回収できるため、コスト競争の厳しい製鉄プラントにおいても産業上利用可能となり得る有効かつ有用な技術である。更に回収した二酸化炭素を製鉄所内、例えば、高炉のトップガスリサイクルに還元ガスとして利用することも可能である。そのため還元剤を減らすことができ、さらに高炉でのコークス使用量及びCO発生量も減らすことができるなど、製鉄所でのトータルコストの上昇を格段に抑える(場合によっては、コストを削減する)ことができる。また、回収した二酸化炭素が有価値製品化できる技術も上述したように数多く提案されており(本発明者らが新たに見出した技術を含む)、こうした技術との組み合わせにより、製品コストの上昇を抑え(二酸化炭素の商品価値によっては、トータルコストの削減も可能である)、尚且つ地球温暖化防止に有効に寄与できる極めて有用な技術を提供できるものである。
【0107】
本発明により、異なる場所にある二酸化炭素発生源と化学吸収液再生用の熱源を組み合わせることによって、効率的かつ安価に二酸化炭素発生源から二酸化炭素を分離回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 二酸化炭素を含む原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスの原理図である。
【図2】 前記化学吸収液の再生に必要な熱量の全量を、製鉄所で発生する排熱を利用して、製鉄所で発生する原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスを模式的に表した図面である。
【図3】 化学吸収液の特性に応じて、化学吸収液の再生のために製鉄所で発生する適当な排熱を多段階に活用して、製鉄所で発生する原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスを模式的に表した図面である。
【図4】 化学吸収液の再生のために、製鉄所で発生する排熱を利用すると共に、工場用蒸気を利用して、製鉄所で発生する原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスを模式的に表した図面である。
【図5】 本発明の代表的な装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と化学吸収液再生用の熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置(プロセス)図である。
【図6】 本発明の他の代表的な装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と化学吸収液再生用の熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置(プロセス)図である。
【図7】 本発明の更に他の代表的な装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と化学吸収液再生用の熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置(プロセス)図である。
【図8】 本発明の更にまた他の代表的な装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と化学吸収液再生用の熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置(プロセス)図である。
【図9】 本発明の別の代表的な装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と化学吸収液再生用の熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置(プロセス)図である。
【図10】 本発明の具体例1に用いた装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と化学吸収液再生用の熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置(プロセス)図である。
【図11】 本発明の具体例2に用いた装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と化学吸収液再生用の熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置(プロセス)図である。
【図12】 本発明の具体例3に用いた装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と化学吸収液再生用の熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置(プロセス)図である。
【図13】 本発明の具体例4に用いた装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と化学吸収液再生用の熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置(プロセス)図である。
【図14】 本発明の具体例5に用いた装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と化学吸収液再生用の熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置(プロセス)図である。
【符号の説明】
1…吸収塔、 3…原料ガス(副生ガス)、
5…化学吸収液、 5’…再生吸収液、
6…送り出し配管、 7…再生塔、
8…戻り配管、 9…加熱媒体、
10…熱交換器、 11…分離回収された二酸化炭素、
13…二酸化炭素分離後の副生ガス、 15…副生ガス配管、
50、60、70、80、90、100、110、120、130、140…CO分離回収装置、
53、53a、53b、53c…CO発生源、
55、55a、55b、55c…CO吸収設備、
57、57a、57b、57c、57d、57e…化学吸収液
59、59a、59b、59c、59d、59e…送り出し配管、
61、61a、61b…化学吸収液再生設備、
63…化学吸収液再生用の熱源、 63a、63b…プロセス排熱、
65、65a、65b、65c、65d、65e…戻り配管、
93…BFG本管、 93a…自家発電所(共同火力発電所)、
93b…火力発電所、 94、94a、94b…配管、
95…CO吸収設備(吸収塔)、 97…化学吸収液
99…送り出し配管、 101…化学吸収液再生設備(再生塔)、
103a…焼結クーラー、 103b…熱風炉、
103c…高炉水砕スラグ冷却装置、 105…戻り配管。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  In the present invention, carbon dioxide (hereinafter simply referred to as CO2Also abbreviated. ) Separated and recoveredFixedMethod and apparatus. For details, use chemical absorption and CO2When separating and collecting, CO2CO supplied from (generation) source2CO from contained gas2Absorbing medium that has absorbed water can be recycled in one place to improve equipment efficiency,2In a different location than the (source)Low gradeCO that makes it possible to use waste heat2 TheSeparation and recoveryAnd immobilizeIt relates to a method and a device. Furthermore, large-scale CO2At steelworks that have a source, low-grade (low-temperature) waste heat, which is considered difficult to recover even if heat is recovered as waste heat, is used.UseCO, such as by-product gas (unburned gas), its combustion exhaust gas or its reforming process gas2Contains gasEt CO2 TheSeparation and recoveryAnd immobilizeMethodAnd equipmentIt is about. Hereinafter, such an absorption medium is also referred to as a chemical absorption liquid, a carbon dioxide absorption medium, or an absorption liquid.
[0002]
[Prior art]
  In response to the global warming issue, it has been strongly promoted mainly by promoting energy conservation at the manufacturing and utilization stages, utilizing new energy such as solar, wind and biomass, and switching to low environmental impact fuels such as natural gas.
[0003]
  On the other hand, research to separate, recover, sequester and fix the global warming gas (carbon dioxide) that has been generated has also been promoted. For example, a method for separating and recovering carbon dioxide from combustion waste gas of a thermal power plant using a chemical absorption method has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1). It is said that a carbon separation and recovery rate of 90% can be achieved.
[0004]
[Non-Patent Document 1]
    Masataka Kiyohara, “CO from boiler exhaust gas for power generation2"Recovery test", Energy and Resources, Japan Society of Energy and Resources, 1993, Vol. 14, No. 1, p. 91-97
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
  However, when carbon dioxide is separated and recovered by the chemical absorption method from the combustion exhaust gas of such a thermal power plant (boiler exhaust gas for power generation), the concentration of carbon dioxide contained in the combustion exhaust gas of the thermal power plant is several to tens of vol%. The equipment used for the chemical absorption method was large. In addition, when carbon dioxide is separated and recovered by the chemical absorption method, thermal energy is a dominant factor in running cost. However, in a thermal power plant optimized for a single process of power generation, there is no waste heat that can be used for the chemical absorption method, and a new thermal energy generation facility or steam used for power generation is used. I had to take a method to reduce the power generation efficiency by using the.
[0006]
  On the other hand, there is no economic advantage (separate cost increase) when sequestering the separated and recovered carbon dioxide in the ground or in the ocean, and the domestic market is small and demanded even if it is used effectively for chemical raw materials. There is a structural problem that the economic traction does not work.
[0007]
  Therefore, an object of the present invention is to separate and collect carbon dioxide discharged from an ironworks, which is one of large-scale carbon dioxide generation sources, efficiently and inexpensively with a small-scale facility compared to a thermal power plant.FixedThe technology to do is provided.
[0008]
  Another object of the present invention is to generate carbon dioxide sources at different locations.ChemistryBy combining an absorption liquid regeneration heat source, carbon dioxide is separated and recovered from the carbon dioxide source efficiently and inexpensively.FixedThe technology to do is provided.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  Therefore, the present inventors have separated and recovered carbon dioxide discharged from a large-scale carbon dioxide generation source in order to achieve the above object.FixedAs a result of diligent research on the technology to produce, by-product gas (unburned gas) such as blast furnace gas generated at steelworks, which is a large-scale carbon dioxide generation source, The ratio (concentration) is as high as 20% to 30%. Therefore, chemical absorptionLawSeparation and recovery of carbon dioxide usingFixedIn this case, it was found that the equipment for separating and recovering the same amount of carbon dioxide can be remarkably reduced in size compared with a thermal power plant. In addition, the steelworks are made up of numerous processes such as blast furnaces, converters, sintering, coke ovens, heating furnaces, castings and rolling, and various improvements have already been made to save energy. It was thought that only low-grade thermal energy that could not be utilized was left, but this was useful for heating chemical absorption liquids, which is a dominant factor in operating costs.UseIt was also found that the running cost of the chemical absorption method can be greatly reduced. Furthermore, the above-mentioned by-product gas is used as a fuel gas in the iron making process. By extracting carbon dioxide in the middle of the process, the energy density of the gas is increased and the thermal efficiency of the subsequent process is improved. I also learned that I can. In addition, in the combustion exhaust gas after combusting and using by-product gas such as converter gas in the steelworks, CO is at a high ratio of over 30%.2It has also been found that the facility for separating and recovering carbon dioxide can be further reduced in size. Based on these findings, the present invention has been completed.
[0010]
  Furthermore, the present inventors have developed a carbon dioxide by chemical absorption method.ofWhen analyzing the separation and recovery costs, the biggest cost factor isChemical absorption liquidIt has been concluded that this efficiency is effective in achieving the purpose of separating and recovering carbon dioxide efficiently and inexpensively.
[0011]
  That is, the present invention can be achieved by the method and apparatus for separating and recovering and fixing carbon dioxide described in the following (1) to (4).
[0012]
  (1) An apparatus that separates and recovers carbon dioxide from blast furnace gas and has an apparatus for separating and recovering carbon dioxide and an apparatus for fixing carbon dioxide,
  The device that separates and recovers carbon dioxide
    For transporting blast furnace gas from the blast furnace to the next process of the steel plantBlast furnace gasMainCarbon dioxide absorption equipment for absorbing carbon dioxide from the blast furnace gas supplied from
    A chemical absorption liquid regeneration facility for separating carbon dioxide from a chemical absorption liquid that has absorbed carbon dioxide using a heat source for chemical absorption liquid regeneration and regenerating the chemical absorption liquid;,
    Carbon dioxide absorption equipment to chemical absorption liquid regeneration equipmentWhatA delivery pipe for transporting the chemical absorbent that has absorbed carbon dioxide;
    Chemical absorption liquid regeneration equipment to carbon dioxide absorption equipmentWhatA return pipe for transporting the regenerated chemical absorbent,
  The device that immobilizes carbon dioxide
    Apparatus for separating and recovering carbon dioxide as described abovesoIt has equipment to fix the collected carbon dioxide in the ground or the sea,
  As a heat source for chemical absorption liquid regeneration, low-grade exhaust heat of 500 ° C or less generated at steelworks is used.
HighFurnace gasFrom the mainCarbon dioxide absorption equipmentThe length X of the pipe for supplying the blast furnace gas to the pipe, the length Y of the feed pipe for the chemical absorption liquid, and the length Z of the return pipe,Heat source for chemical absorption liquid regenerationAnd the length W of the pipe for supplying heat to the chemical absorbent regenerating facility from X <Y, X <Z, W <Y, and W <ZSatisfies the relational expressionDoAn apparatus for separating and recovering and immobilizing carbon dioxide.
[0013]
  (2)An apparatus for separating and recovering carbon dioxide from blast furnace gas, having an apparatus for separating and recovering carbon dioxide and an apparatus for fixing carbon dioxide,
The device that separates and recovers carbon dioxide
A carbon dioxide absorption facility for absorbing carbon dioxide from the blast furnace gas supplied from the blast furnace gas main for transporting the blast furnace gas from the blast furnace to the next process of the steel plant, with a chemical absorption liquid;
A chemical absorption liquid regeneration facility for separating carbon dioxide from the chemical absorption liquid that has absorbed carbon dioxide using a heat source for chemical absorption liquid regeneration and regenerating the chemical absorption liquid;
A delivery pipe for transporting the chemical absorption liquid that has absorbed carbon dioxide from the carbon dioxide absorption equipment to the chemical absorption liquid regeneration equipment;
A return pipe for transporting the chemical absorbent regenerated from the chemical absorbent regenerator to the carbon dioxide absorber,
The device that immobilizes carbon dioxide
It has equipment for fixing the carbon dioxide recovered by the device for separating and recovering carbon dioxide described above to the ground or the sea,
As a heat source for chemical absorption liquid regeneration, low-grade exhaust heat of 500 ° C or less generated at steelworks is used.
HighFurnace gasMainFor supplying blast furnace gas from CO2 to carbon dioxide absorption equipmentLength ofX and feed pipe for chemical absorption liquidLength ofY and return pipingLength ofZ and piping for supplying heat to the chemical absorption liquid regeneration facility from the heat source for chemical absorption liquid regenerationLength ofW satisfies at least one of a relational expression of 2X <(Y + Z) or a relational expression of (X + W) <(Y + Z).RujiEquipment for separating and recovering and fixing carbon oxides.
[0014]
  (3)For transporting blast furnace gas from the blast furnace to the next process of the steel plantBlast furnace gasMainAt a carbon dioxide absorption facility close toThe heightFurnace gasMainAfter absorbing carbon dioxide from the blast furnace gas supplied from
  Heating the chemical absorption liquid using a heat source for chemical absorption liquid regeneration, separating and recovering carbon dioxide in a chemical absorption liquid regeneration facility adjacent to the heat source for chemical absorption liquid regeneration,
  The recovered carbon dioxideImmobilizeA method for separating and recovering carbon dioxide from blast furnace gas as a carbon dioxide generation source, characterized by being fixed in the ground or in the sea by equipment,
  As a heat source for regenerating the chemical absorbent, low-grade exhaust heat of 500 ° C. or less generated at a steel mill is used,
HighFurnace gasFrom the mainCarbon dioxide absorption equipmentThe length X of the pipe for supplying blast furnace gas to the pipe, the length Y of the delivery pipe for transporting the chemical absorption liquid that absorbed carbon dioxide from the carbon dioxide absorption equipment to the chemical absorption liquid regeneration equipment, and the chemical absorption liquid A return pipe length Z for transporting the regenerated chemical absorbent from the regenerator to the carbon dioxide absorber;Heat source for chemical absorption liquid regenerationAnd the length W of the pipe for supplying heat to the chemical absorbent regenerating facility from X <Y, X <Z, W <Y, and W <ZSatisfies relational expressionDoA method for separating and recovering and immobilizing carbon dioxide characterized by the above.
[0015]
  (4)Carbon dioxide is absorbed from the blast furnace gas supplied from the blast furnace gas main in the carbon dioxide absorption facility adjacent to the blast furnace gas main for transporting the blast furnace gas from the blast furnace to the next process of the steel plant. After absorption
Heating the chemical absorption liquid using a heat source for chemical absorption liquid regeneration, separating and recovering carbon dioxide in a chemical absorption liquid regeneration facility adjacent to the heat source for chemical absorption liquid regeneration,
A method for separating and recovering carbon dioxide from a blast furnace gas of a carbon dioxide generation source, which is characterized in that it is fixed in the ground or in the sea by a facility for fixing the recovered carbon dioxide,
As a heat source for regenerating the chemical absorbent, low-grade exhaust heat of 500 ° C. or less generated at a steel mill is used,
HighFurnace gasMainFor supplying blast furnace gas from CO2 to carbon dioxide absorption equipmentLength ofX andCarbon dioxide was absorbed from the carbon dioxide absorption facility to the chemical absorption liquid regeneration facilityChemical absorption liquidFor transportDelivery pipingLength ofY andFor transport of regenerated chemical absorption liquid from chemical absorption liquid regeneration equipment to carbon dioxide absorption equipmentReturn pipingLength ofZ and piping for supplying heat to the chemical absorption liquid regeneration facility from the heat source for chemical absorption liquid regenerationLength ofW satisfies at least one of the relational expression of 2X <(Y + Z) or the relational expression of (X + W) <(Y + Z)DoIt is characterized byRujiA method of separating and recovering and fixing carbon oxides.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, the present invention will be described in detail.ExamplesEach requirement will be explained in detail.In additionIt goes without saying that it should not be restricted.
[0017]
  Main departureTomorrow,An apparatus for separating and recovering carbon dioxide from blast furnace gas, having an apparatus for separating and recovering carbon dioxide and an apparatus for fixing carbon dioxide,
The device that separates and recovers carbon dioxide
A carbon dioxide absorption facility for absorbing carbon dioxide from the blast furnace gas supplied from the blast furnace gas main for transporting the blast furnace gas from the blast furnace to the next process of the steel plant, with a chemical absorption liquid;
A chemical absorption liquid regeneration facility for separating carbon dioxide from the chemical absorption liquid that has absorbed carbon dioxide using a heat source for chemical absorption liquid regeneration and regenerating the chemical absorption liquid;
A delivery pipe for transporting the chemical absorption liquid that has absorbed carbon dioxide from the carbon dioxide absorption equipment to the chemical absorption liquid regeneration equipment;
A return pipe for transporting the chemical absorbent regenerated from the chemical absorbent regenerator to the carbon dioxide absorber,
The device that immobilizes carbon dioxide
It has equipment for fixing the carbon dioxide recovered by the device for separating and recovering carbon dioxide described above to the ground or the sea,
As a heat source for chemical absorption liquid regeneration,Utilizing low-grade exhaust heat of 500 ° C or less generated at steelworksAnd
The length X of the pipe for supplying blast furnace gas from the blast furnace gas main to the carbon dioxide absorption facility, the length Y of the feed pipe for the chemical absorption liquid, the length Z of the return pipe, and a heat source for regenerating the chemical absorption liquid Satisfies the relational expressions X <Y, X <Z, W <Y, and W <Z with the length W of the pipe for supplying heat to the chemical absorption liquid regeneration facility fromIt is characterized by doing.
[0018]
The present invention also provides a chemical absorption liquid from a blast furnace gas supplied from the blast furnace gas main in a carbon dioxide absorption facility adjacent to the blast furnace gas main for transporting the blast furnace gas from the blast furnace to the next process of the steel plant. After absorbing carbon dioxide using
Heating the chemical absorption liquid using a heat source for chemical absorption liquid regeneration, separating and recovering carbon dioxide in a chemical absorption liquid regeneration facility adjacent to the heat source for chemical absorption liquid regeneration,
A method for separating and recovering carbon dioxide from a blast furnace gas of a carbon dioxide generation source, which is characterized in that it is fixed in the ground or in the sea by a facility for fixing the recovered carbon dioxide,
As a heat source for regenerating the chemical absorbent, low-grade exhaust heat of 500 ° C. or less generated at a steel mill is used,
The length X of the pipe for supplying blast furnace gas from the blast furnace gas main to the carbon dioxide absorption facility, and the delivery pipe for transporting the chemical absorbent that absorbed carbon dioxide from the carbon dioxide absorption facility to the chemical absorbent regeneration facility Length Y, length Z of the return pipe for transporting the chemical absorbent regenerated from the chemical absorbent regeneration facility to the carbon dioxide absorber, and heat from the heat source for chemical absorbent regeneration to the chemical absorbent regeneration facility The length W of the pipe for supplying the gas satisfies the relational expressions X <Y, X <Z, W <Y, and W <Z.
[0019]
  (BookinventionofCarbon dioxideSeparation and recoveryEquipment to do andPlant to which the method can be applied)
  BookinventionofCarbon dioxideSeparation and recoveryEquipment to do andMethod (hereinafter, bookinventionSeparation and recoveryEquipment andAs a plant to which the method can be applied,FurnaceIt is not particularly limited as long as it is a steel mill that can generate low-grade exhaust heat of 500 ° C. or less.
[0020]
  (Raw material gas)
  Also bookinventionSeparation and recoveryEquipment andBy-product gas (unburned gas) generated at steelworks as raw material gas used in the methodUsing blast furnace gasAs long as the blast furnace integrated steel works are taken as an example, the blast furnace gas (BFG)Besides, Coke oven gas (COG), converter gas (LDG), COG, LDG, etc.Vice ofGas (process gas) produced during the process of reforming raw gas for the purpose of hydrogen production (process) is also included. These by-product gases may be used alone or in a mixed state in which two or more kinds are mixed. Also bookinventionSeparation and recoveryEquipment andIn the method, the combustion exhaust gas of the byproduct gas may be used as a raw material gas for carbon dioxide separation and recovery. When these raw material gases (by-product gas generated at the steelworks or combustion exhaust gas thereof) can be used as high-quality exhaust heat, those after use are used. This is because the temperature condition at the time of carbon dioxide absorption by the chemical absorption method may be around room temperature. Each of these source gases may be used alone for carbon dioxide separation and recovery, or two or more may be mixed and used for carbon dioxide separation and recovery. The mixed form of two or more kinds includes a mixed form of by-product gases, a mixed form of by-product gas combustion exhaust gas, and a mixed form of by-product gas combustion exhaust gas and by-product gas. .
[0021]
  Among these source gases, BFG has a high carbon dioxide ratio of 20 to 20%. In addition, hydrogen as a fuel component contains several percent and carbon monoxide contains 20 to 20%. Next, COG contains abundant hydrogen and methane suitable as fuel gas, and the concentration of carbon dioxide in the exhaust gas after combustion (also referred to as combustion exhaust gas) is more than 20%. On the other hand, LDG contains about 70% of carbon monoxide together with tens of percent of carbon dioxide, and the concentration of carbon dioxide in the exhaust gas after combustion (combustion exhaust gas) is as high as 30%. Yes. Therefore, as the source gasThe, BFG has a higher carbon dioxide ratio than carbon dioxide in thermal power plantsIs used. Besides BFGBFG combustion exhaust gas, COG combustion exhaust gas, LDG combustion exhaust gas, and a mixed gas of these gases and other gases may be used. Further, a gas produced in the process of reforming COG and LDG, which will be described later, and producing hydrogen can also be suitably used. Specifically, the carbon dioxide ratio (concentration) in the raw material gas generated from these steelworks is 15% by volume or more, preferably 18% by volume or more, more preferably 20% by volume or more, and further preferably 22% by volume or more. Especially preferably, it is 25 volume% or more. When carbon dioxide is separated and recovered from these gases with high carbon dioxide ratio by means such as chemical absorption, low-concentration combustion exhaust gas from thermal power plants (about 8% at natural gas thermal power plants, at coal-fired power plants) This is because the scale of the facility can be significantly reduced compared with the case of using about 12% as a raw material gas (for example, compared with the low-concentration combustion exhaust gas of a coal-fired power plant, When BFG is used as a raw material gas, it can be reduced by about 30% as the equipment cost of the chemical absorption method for separating and recovering carbon dioxide.)
[0022]
  (CO2 separation and recovery process)
  BookinventionSeparation and recoveryEquipment andIn the method, carbon dioxide is separated and recovered from a raw material gas by a chemical absorption method. This requires a large-scale facility capacity of 1 million tons / year when carbon dioxide is separated and recovered from a steelworks that is a large-scale carbon dioxide emission source as a measure against global warming. In this case, the most widely developed and widely used method for separating and recovering carbon dioxide is the chemical absorption method. Hereinafter, the process principle of the chemical absorption method will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a principle diagram of a process for separating and recovering carbon dioxide from a source gas containing carbon dioxide by a chemical absorption method.
[0023]
  As shown in FIG. 1, the chemical absorption method is a raw material gas 3 containing carbon dioxide and a carbon dioxide absorption medium in a reaction tower called an absorption tower 1 which is a carbon dioxide absorption facility using a chemical absorbent such as amines. The chemical absorption liquid 5 is brought into contact at around 50 ° C. and carbon dioxide is absorbed by the chemical absorption liquid.ChemistryIt is sent through a delivery pipe 6 to a regeneration tower 7 which is an absorption liquid regeneration facility, and reaches around 120 ° CChemistryHeating is performed using a heating medium 9 that is a heat source for absorbing liquid regeneration, carbon dioxide is separated and recovered from the chemical absorbing liquid in the regeneration tower 7, and the regenerated chemical absorbing liquid is returned to the absorbing tower 1 through the return pipe 8. Thus, the chemical absorption liquid is circulated between the absorption tower 1 and the regeneration tower 7 and recycled.
[0024]
  As the chemical absorption liquid, conventionally known ones can be used as appropriate, for example, an aqueous solution containing amines can be used, and there is no particular limitation.
[0025]
  BookinventionSeparation and recoveryEquipment andIn the method, the thermal energy required for heating in the regeneration tower is a dominant factor in the operating cost of the present method. So bookinventionSeparation and recoveryEquipment andIn the wayChemistryAs a heat source for absorbing liquid regeneration, low-grade exhaust heat of 500 ° C. or less, preferably 400 ° C. or less generated at steelworks is used.UseIs. Ie bookinventionSeparation and recoveryEquipment andThe method uses low-grade heat energy that is difficult to use in the steelmaking process (of the low-grade heat energy, the highest possible one is used).UseIs desirable. )UseThus, it is not necessary to provide a thermal energy generation facility as in a thermal power plant to generate heating steam (heating medium 9) or to use steam used for power generation. Therefore, the carbon dioxide separation and recovery cost by the chemical absorption method can be greatly reduced. In addition, since the carbon dioxide concentration of the raw material gas is high as described above, not only the equipment can be made compact, but also the usage amount of utilities (electric power and water) necessary for the equipment can be reduced, thereby further reducing the operating cost. Can do.
[0026]
  Here, it is useful for the process of separating carbon dioxide.UseThe low-grade exhaust heat generated at the steelworks is set to 500 ° C or less. Exhaust heat exceeding 500 ° C is used as high-quality exhaust heat at the current steelworks. It is necessary to install a new thermal energy generation facility to reduce the production efficiency similar to using (converting) the steam for power generation at the power plant, or to separate the carbon dioxide at low cost. It becomes difficult to achieve the purpose of collection. However,The present inventionCombined with high-grade exhaust heat that slightly exceeds 500 ° C and fuel combustion heat to the extent that it does not affect the steelmaking process sideUseIfIncluding. Ie bookinventionIn this separation and recovery method, only the low-grade exhaust heat of 500 ° C. or less generated at the steelworks is used for the process of separating carbon dioxide.UseIt should not be construed narrowly unless it is obtained, and within a range not departing from the object of the present invention, high-grade exhaust heat exceeding 500 ° C. and use of combustion heat of fuel may be possible.
[0027]
  Examples of low-grade exhaust heat of 500 ° C. or less generated at steelworks include exhaust heat from a sintered product cooler (about 350 ° C.), sintered main exhaust gas (about 280 ° C.), and hot stove exhaust gas (about 230 ° C.). ), The main exhaust gas (about 180 ° C), and the wastewater used for granulating blast furnace slag (about 90 ° C). It should not be restricted. In other words, at present steelworks (steel production plants), high-purity hydrogen is recovered at the same time by using a steam reformer combined with oxygen combustion for steam reforming from COG or LDG as a by-product gas to hydrogen-rich gas. The exhaust gas after recovery is being used for converters in steel plants, and so on, making it more sophisticated and complex. Therefore, this is also true for low-grade exhaust heat generated through equipment installed in steelworks (steelworks or processes).inventionThis is included in the low-grade exhaust heat of the separation and recovery method. Preferably, low-grade exhaust heat below the exhaust heat temperature from the sintered product cooler is used.UseIs desirable. Excess heat from the sintered product cooler (approx. 350 ° C) depends on the structure of the steel plant, but is already effectively used as a high-quality heat source in steel plants where the current energy recovery technology has advanced greatly. It is because it has been. The specific temperature (numerical value) was not specified because of the process of separating and recovering carbon dioxide by the chemical absorption method using the set conditions in the sintered product cooler and the exhaust heat from the sintered product cooler. The process of separating and recovering carbon dioxide by the chemical absorption method according to changes in the distance to the equipment) and the outside temperature.To useThis is because the temperature at the time of serving also varies slightly. More preferably, exhaust heat at a temperature as high as possible is higher than the heating temperature of the chemical absorption liquid in the regeneration tower (around 120 ° C.).UseIt is desirable to heat with steam. This is because the larger the temperature difference between the chemical absorption liquid and the exhaust heat, the smaller the equipment required for heat exchange can be achieved.2This is because the cost of separating and recovering can be reduced.
[0028]
  Such low-grade exhaust heat isUse"What isThe low-grade exhaust heat is directly used as a heating medium (heat energy) used to heat the regeneration tower.Other than whenThe low-grade exhaust heat is used to heat and hold a heating medium (for example, steam) at a predetermined temperature.This includes cases where it is used.. The former is desirable in terms of simple apparatus configuration and low heat loss, and the latter is desirable in terms of ease of control of maintaining the chemical absorption liquid in the regeneration tower at a constant temperature. In addition, when low-grade exhaust heat is passed through the heating medium, the heat transfer coefficient does not decrease due to corrosion in the pipe or accumulation of impurities due to corrosive components and impurities contained in the low-grade exhaust heat (drainage and exhaust gas). It is desirable to remove them.
[0029]
  Also bookinventionSeparation and recoveryEquipment andIn this method, the low-grade exhaust heat (thermal energy) is used alone (as a single exhaust heat).UseOr two or more low-grade exhaust heatUseMay be. As an embodiment to be used in combination, when the heating medium is heated to a predetermined temperature, two or more kinds of low-grade exhaust heat may be boosted up from a low temperature. At this time, if there is insufficient heat energy at the end, the fuel may be used for combustion. Ie bookinventionHow to separate and collectEquipment andIn this method, only low-grade exhaust heat is used for the process of separating and recovering carbon dioxide by chemical absorption.UseIn addition to being self-consumed in the steel plant, it is also possible to use part of the fuel gas sold for city gas etc. as auxiliary fuel. This wayOf the separation and recovery method and method of the present inventionEmbodiments will be briefly described with reference to the drawings. 2 to 4 shown below, the same reference numerals are assigned to the same devices and the like as those in FIG. 1 and FIGS.
[0030]
  First of all, FIG. 2 is necessary for the regeneration of the chemical absorbent.Full of heat(Or part)InOccurs in steelworksLow gradeIt is drawing which represented typically the process for isolate | separating and collect | recovering a carbon dioxide by the chemical absorption method from the raw material gas (FIG. 2 shows the example of by-product gas) which utilizes exhaust heat.
[0031]
  First, in the embodiment shown in FIG. 2, the chemical absorption liquid 5 such as amines is used, and the by-product gas 3 of the raw material gas containing carbon dioxide and the chemical absorption liquid 5 are made near normal temperature (for example, around 50 ° C.) in the absorption tower 1. ), Carbon dioxide is absorbed into the chemical absorption liquid, and then the liquid is sent to the regeneration tower 7 and heated to a predetermined regeneration temperature (for example, around 120 ° C.) using the heating medium 9. Necessary for regeneration of chemical absorption liquidAll of the heat, Low-grade exhaust heat of 500 ° C or less (for example, exhaust heat from a sintered product cooler) generated at steelworksUseIn this example, carbon dioxide 11 is separated and recovered from the chemical absorption liquid. The low-grade exhaust heat is used to heat the heating medium 9 such as heating steam as described above.UseIt may be used directly as the heating medium 9,FormThere is no particular limitation on the state.
[0032]
  The by-product gas 13 after carbon dioxide separation after the absorption column 1 has absorbed the carbon dioxide in the chemical absorption liquid 5 is returned to the by-product gas pipe 15,SteelUsed as fuel gas in the process. Further, the chemical absorption liquid heated in the regeneration tower 7 and extracted with carbon dioxide isRegenerated chemical absorbent (Regenerative absorbent)5 'is returned to the absorption tower 1.
[0033]
  Moreover, in this embodiment, it is necessary for the regeneration of the chemical absorbent.All of the heatThe low-grade exhaust heat of 500 ° C or less generated at steelworksUseAn example is shown, but it is necessary to regenerate the chemical absorbent.FeverpartLow-grade exhaust heat of 500 ℃ or lessAn example of use will be described with reference to FIG.
[0034]
  Next, in the embodiment shown in FIG. 3, the chemical absorption liquid 5 such as amines is used, and the by-product gas 3 of the raw material gas containing carbon dioxide and the chemical absorption liquid 5 are made near the normal temperature (for example, 50 ° C.). Before and after absorbing carbon dioxide in the chemical absorption liquid, the liquid is sent to the regeneration tower 7 and heated to a predetermined regeneration temperature (for example, around 120 ° C.) using the heating medium 9. Depending on the characteristics of the chemical absorption liquid, appropriate low-grade exhaust heat of 500 ° C. or less generated at the ironworks for the regeneration of the chemical absorption liquid is divided into multiple stages. In FIG. Boosting up, low-quality exhaust heat at the lowest temperature (for example, wastewater used for granulating blast furnace slag (about 90 ° C)), then low-quality exhaust heat at the lowest temperature (for example, Sintering main exhaust gas (about 280 ℃) etc., the highest temperature and low quality exhaust heat (for example, , Interest waste heat from the sintered product cooler (about 350 ℃), etc.)UseIn this example, carbon dioxide 11 is separated and recovered from the chemical absorption liquid. Note that the above three types of low-grade exhaust heat are sequentially used to heat the heating medium 9 such as heating steam as described above.UseIt may be used directly as the heating medium 9 in order.FormThere is no particular limitation on the state.
[0035]
  The by-product gas 13 after carbon dioxide separation after the absorption column 1 has absorbed the carbon dioxide in the chemical absorption liquid 5 is returned to the by-product gas pipe 15,SteelUsed as fuel gas in the process. Further, the chemical absorption liquid heated in the regeneration tower 7 and extracted with carbon dioxide is returned to the absorption tower 1 as the regeneration absorption liquid 5 '.
[0036]
  In the present embodiment, “according to the characteristics of the chemical absorbent” means that the amount of heat necessary for regeneration of the chemical absorbent is greatly different depending on the characteristics of the chemical absorbent used, and the operating temperature range is restricted. This is because there is a chemical absorption liquid, and this point needs to be fully considered when combining exhaust heat. In addition, it is desirable to consider this point similarly in other embodiments.
[0037]
  Furthermore, Fig. 4 shows the exhaust heat generated at the steelworks for the regeneration of the chemical absorbent.UseAnd work
Using the steam for the plant, carbon dioxide is separated from the raw material gas generated at the steelworks by the chemical absorption method.
It is drawing which represented typically the process for collecting.
[0038]
  Further, in the embodiment shown in FIG. 4, the chemical absorption liquid 5 such as amines is used, and the by-product gas 3 of the raw material gas containing carbon dioxide and the chemical absorption liquid 5 are made near normal temperature (for example, around 50 ° C.) in the absorption tower 1. After the carbon dioxide is absorbed in the chemical absorption liquid, the liquid is sent to the regeneration tower 7 and is heated to a predetermined regeneration temperature (for example, around 120 ° C.) using the heating medium 9 for chemical absorption. In order to regenerate the liquid, use low-grade exhaust heat of 500 ° C or less (for example, exhaust heat from a sintered product cooler) generated at steelworks as much as possible.UseIn addition, an example of separating and recovering the carbon dioxide 11 from the chemical absorption liquid using a factory steam or the like for the shortage is shown. In this embodiment, low-grade exhaust heat of 500 ° C. or less generated at steelworks as much as possibleUseBy doing so, it is possible to reduce the required amount of factory steam. For convenience, FIG. 4 shows an example in which exhaust heat from a sintered product cooler or the like is used in one stage for low-grade exhaust heat of 500 ° C. or less generated at a steel mill, but as shown in FIG. Useful for multiple stagesUseNeedless to say. The low-grade exhaust heat is used to heat the heating medium 9 such as heating steam as described above.UseIt may be used directly as the heating medium 9,FormThere is no particular limitation on the state. Also, factory steam, etc. can be directly heated steam (heating medium 9)UseOr to heat the heating medium 9UseMay be.
[0039]
  The by-product gas 13 after carbon dioxide separation after the absorption column 1 has absorbed the carbon dioxide in the chemical absorption liquid 5 is returned to the by-product gas pipe 15,SteelUsed as fuel gas in the process. Further, the chemical absorption liquid heated in the regeneration tower 7 and extracted with carbon dioxide is returned to the absorption tower 1 as the regeneration absorption liquid 5 '.
[0040]
  Also, in this embodiment, “as much as possible” is used as shown in FIG.AvailableThis is because there may be a case where the amount of heat necessary for the regeneration of the chemical absorption liquid is insufficient in addition to using all of the low-grade exhaust heat of 500 ° C. or less generated at a competent steelworks. The reason why factory steam is used in such a case is that the use (diversion) of factory steam, which is currently widely used in steelworks, is most convenient and inexpensive. However, the present invention does not exclude the use of heat sources other than such factory steam, such as exhaust heat, and other exhaust heat, etc. can be used as long as it does not impair the purpose of the present invention. it can.
[0041]
  Further, in the present invention, low-grade exhaust heat of 500 ° C. or less generated at steelworks is used for the process of separating and recovering carbon dioxide by the chemical absorption method.UseAny thermal energy required for heating in the regeneration tower described above.UseYou should not be limited to what you do. In other words, the heat energy required for heating in the regeneration tower, which is the dominant factor in operating costs,UseHowever, the chemical absorption method, which is the most widely developed and popularized carbon dioxide separation and recovery method, is not limited to the process principle (apparatus configuration) as shown in FIG. Therefore, it is not as much as the heat energy required for heating in the regeneration tower, but in the process actually used, heat exchange and heating may be required. FeverUseIt can be said.
[0042]
  In addition, the separation and collection of this embodimentEquipment andAs a process for separating and recovering carbon dioxide using a chemical absorption method, which can be applied by the above method, the above-mentioned “low-grade exhaust heat of 500 ° C. or less generated at steelworks is used.UseRequirements, And "For the transport of chemical absorption liquid that absorbed carbon dioxide from the carbon dioxide absorption equipment to the chemical absorption liquid regeneration equipment, the length X of the pipe for supplying blast furnace gas from the blast furnace gas main to the carbon dioxide absorption equipment The length Y of the feed pipe, the length Z of the return pipe for transporting the chemical absorbent regenerated from the chemical absorbent regeneration facility to the carbon dioxide absorber, and the chemical absorbent re- The length W of the pipe for supplying heat from the raw heat source to the chemical absorption liquid regeneration facility satisfies the relational expressions X <Y, X <Z, W <Y, and W <Z. " RequirementAs long as the above is satisfied, there is no particular limitation. Therefore, after absorbing carbon dioxide with the chemical absorption liquid from the raw material gas containing carbon dioxide (by-product gas generated at steelworks and its combustion exhaust gas), which is another requirement, the chemical absorption liquid is heated to separate the carbon dioxide. Carbon dioxide separation and recovery technology using chemical absorption methods, such as the type, concentration and volume of chemical absorption liquid used in the process, apparatus configuration of the process, conditions such as temperature and pressure in the process, various control methods, etc. It has already been known and many improvements have been made, and it goes without saying that these improved techniques can be applied to the separation and recovery method of the present embodiment. And detailed descriptions are omitted here.
[0043]
  (How to use by-product gas after carbon dioxide extraction)
  Although the above-mentioned steelworks by-product gas has a difference in calorific value, all of them have already been used as heat as fuel. Among these, when carbon dioxide is first extracted from BFG and reused as a process gas, there are utilization methods such as 1) fuel for a gas turbine, 2) reinjection into a blast furnace, and 3) utilization in a semi-reduced steel manufacturing process.
[0044]
  In the usage method of 1) above, the amount of heat of BFG is 750 → 1000 kcal / Nm.3It is no longer necessary to add auxiliary fuel such as light oil. Further, in the utilization method of 2) above, by re-injecting into the blast furnace, it can contribute to the reduction reaction of iron that reaches chemical equilibrium by the amount of carbon dioxide, and the amount of coke that is a reducing agent is used. Can also be reduced. In addition, in the above method 3), the amount of natural gas or coal used can be reduced by using this reducing gas in a process in which natural gas or coal is used for the preliminary reduction of iron ore before the blast furnace. Can be reduced. As described above, when carbon dioxide is extracted and reused as a process gas, it is possible to express useful effects as compared with the current use of heat. These functions and effects are excellent in that they can be used in a useful manner that cannot be obtained from exhaust gas that has been extracted from the combustion exhaust gas obtained by air combustion of conventional fossil fuels and that has been diffused into the atmosphere.
[0045]
  In addition, when hydrogen production is performed by reforming COG or LDG, it is possible to reduce hydrogen production costs by extracting unnecessary carbon dioxide during the production. In the case where COG or LDG is used as heat in the site, the same effects as in the case where carbon dioxide is extracted from the BFG and reused as process gas can be obtained.
[0046]
  (How to use separated and recovered carbon dioxide; Method and apparatus for immobilization)
  The separated and recovered carbon dioxide has been studied mainly by the Global Environmental Industrial Technology Research Organization to store it in the ground or underwater such as aquifers and depleted natural gas fields for the purpose of mass immobilization. In addition to this, use in EOR (Forced Oil Recovery Method) and ECBM (Forced Recovery Method of Coal-Embedded Methane Gas) is beginning to progress mainly overseas. It is also possible to inject and immobilize carbon dioxide for forced recovery of natural gas even in water-soluble natural gas fields.
[0047]
  Among these, when storing in the ground or the sea such as aquifers and depleted natural gas fields for the purpose of mass fixation, the carbon dioxide is worthless and the recovery cost is as low as possible. Is desirable. In this respect, carbon dioxide can be separated and recovered at a lower cost than carbon dioxide separated and recovered from the combustion exhaust gas of a conventional power plant.
[0048]
  On the other hand, although the amount is about 10,000 t / year per steelworks, carbon dioxide is used for bottom blowing tuyeres at steelworks converters, and what is currently purchased from the market is separated. Carbon dioxide emissions can be reduced by using the collected carbon dioxide within the station.
[0049]
  Main departureTomorrowCarbon dioxide from a carbon dioxide sourceTheSeparation and recoveryAnd immobilizeIt relates to a method and a device.
[0050]
  Of these, carbon dioxideTheSeparation and recoveryAnd immobilizeThe deviceBlast furnace gas having a device for separating and recovering carbon dioxide and a device for fixing carbon dioxideSeparation and recovery of carbon dioxide fromFixedA device that performs
  The device that separates and recovers carbon dioxide
    Blast furnace supplied from the blast furnace gas main for transporting blast furnace gas from the blast furnace to the next process of the steel plantFrom gasWith chemical absorbentCarbon dioxide absorption equipment for absorbing carbon dioxide,
    Absorbed carbon dioxideChemical absorption liquidFromChemical absorption liquidUse a heat source for regeneration to separate carbon dioxideChemical absorption liquidFor playingChemical absorption liquidRegeneration equipment,
    Chemical absorption liquid that absorbed carbon dioxide from carbon dioxide absorption equipment to chemical absorption liquid regeneration equipmentWith delivery piping for transportation,
    For transport of regenerated chemical absorption liquid from chemical absorption liquid regeneration equipment to carbon dioxide absorption equipmentWith return pipingHave
  The device that immobilizes carbon dioxide
    It has equipment for fixing the carbon dioxide recovered by the device for separating and recovering carbon dioxide described above to the ground or the sea,
  As a heat source for chemical absorption liquid regeneration, low-grade exhaust heat of 500 ° C or less generated at steelworks is used.
  The length X of the pipe for supplying blast furnace gas from the blast furnace gas main to the carbon dioxide absorption facility, the length Y of the feed pipe for the chemical absorption liquid, the length Z of the return pipe, and a heat source for regenerating the chemical absorption liquid And the length W of the pipe for supplying heat to the chemical absorption liquid regeneration equipment satisfy the relational expressions X <Y, X <Z, W <Y, and W <Z.It is characterized by this.
[0051]
  Carbon dioxideTheSeparation and recoveryAnd immobilizeThe method isBlast furnace gas main for transporting blast furnace gas from the blast furnace to the next process of the steel plantThe carbon dioxide absorption facility close toBlast furnace gas mainSupplied fromBlast furnaceFrom gas, Chemical absorption liquidAfter absorbing carbon dioxide using
  Chemical absorption liquidUtilizing a heat source for regenerationChemical absorption liquidHeatedChemical absorption liquid in the vicinity of heat source for chemical absorption liquid regenerationSeparation of carbon dioxide at the regeneration facilityRecovered,
A method for separating and recovering carbon dioxide from a blast furnace gas of a carbon dioxide generation source, which is characterized in that it is fixed in the ground or in the sea by a facility for fixing the recovered carbon dioxide,
As a heat source for regenerating the chemical absorbent, low-grade exhaust heat of 500 ° C. or less generated at a steel mill is used,
The length X of the pipe for supplying blast furnace gas from the blast furnace gas main to the carbon dioxide absorption facility, and the delivery pipe for transporting the chemical absorbent that absorbed carbon dioxide from the carbon dioxide absorption facility to the chemical absorbent regeneration facility Length Y, length Z of the return pipe for transporting the chemical absorbent regenerated from the chemical absorbent regeneration facility to the carbon dioxide absorber, and heat from the heat source for chemical absorbent regeneration to the chemical absorbent regeneration facility The length W of the pipe for supplying the gas satisfies the relational expressions X <Y, X <Z, W <Y, and W <Z.It is characterized by this.
[0052]
  theseofIn the separation and recovery method and apparatus, the source of carbon dioxide at different locationsChemistryAbsorption liquid regenerationForBy combining heat sources, carbon dioxide can be separated and recovered efficiently and inexpensively. For example,To the blast furnace gas main for transporting blast furnace gas from the blast furnace in the steel plant to the next process of the steel plant, and further to the steel plantAdjacent thermal power plants (carbon dioxide sources) and steelworksLow grade below 500 ℃Waste heat source (ChemistryAbsorption liquid regenerationForIn combination with a heat source, it is possible to separate carbon dioxide at a lower cost than before.The present inventionThenExplained earlierChemical absorption method can be used. otherAlthough a method for separating and recovering carbon dioxide that requires heat may be used, since it is preferably a chemical absorption method, the chemical absorption method will be mainly described below.
[0053]
  Hereafter, this drawing is used with reference to the drawings.inventionHowever, the present invention is not limited to these. Figures 5-9 show carbon dioxide generation sources at different locations.ChemistryAbsorption liquid regenerationForIt is an apparatus (process) figure for separating and recovering carbon dioxide by combining heat sources. In these drawings, the same reference numerals are given to the constituent elements of the same devices and the like, and the description thereof may be omitted in FIG.
[0054]
  As shown in FIG. 5, the CO of this embodiment2CO from the source2The apparatus 50 for separating and recovering CO2CO supplied from the source 53 through piping2From contained gasChemical absorption liquid57 to CO2To absorb CO2Absorption equipment 55 and CO2AbsorbedChemical absorption liquidFrom 57Chemical absorption liquidCO using the heat source 63 for regeneration2IsolateChemical absorption liquidFor playingChemical absorption liquidRegeneration equipment 61 and CO2CO as a transport medium2It circulates between the absorption equipment 55 and the chemical absorption liquid regeneration equipment 61.Chemical absorption liquid57,Chemical absorption liquid57, a delivery pipe 59 for transportation and a return pipe 65 are provided.2Absorption equipment 55 is CO2Installed close to the source 53, andChemical absorption liquidRegeneration equipment 61 is CO2It is installed at a location different from the generation source 53.
[0055]
  Therefore, the CO of this embodiment using the apparatus 50 is used.2CO from the source2The method of separating and recovering CO2Generation source53CO close to2The CO in the absorption equipment 552CO supplied from the source 532From the contained gas, CO2CO as a transport medium2With absorption equipment 55ChemistryCirculates between absorption liquid regeneration equipment 61Chemical absorption liquid57 using CO2After absorbingChemical absorption liquidAt delivery pipe 59 for transportation of 57ChemistrySent to the absorbent regeneration facility 61,ChemistryThe heat source 63 for absorbing liquid regeneration is used toChemical absorption liquidHeat 57 and CO2Generation source53Different placeChemistryCO is absorbed in the absorbent regeneration facility 612To separateChemical absorption liquidCO in return pipe 65 for transportation of 572It is made to circulate by returning to the absorption equipment 55.
[0056]
  (BookinventionPlants that can be separated and recovered)
  BookinventionAs a plant to which the separation and recovery method and apparatus can be applied, large-scale CO2Generation sourceBlast furnace gas main for transporting blast furnace gas from the blast furnace to the next process of the steel plantSteelworks withOther than that,, Thermal power plant, cement plant, etc., but should not be limited to these. BookinventionThenFirstLarge-scale CO other than the explained steelworks2It can also be applied to a plant having a source. For example, carbon dioxide sources at different locations (eg, thermal powerPlace)WhenChemistryAbsorption liquid regenerationForIt can be provided efficiently and inexpensively by combining heat sources (exhaust heat generated at other plants adjacent to the thermal power plant).
[0057]
  (Carbon dioxide source)
  BookinventionAs a carbon dioxide generation source inFirstAs explained above,SteelThis includes equipment that generates carbon dioxide in the plant and piping that transports carbon dioxide-containing gas from the equipment to the next process. Moreover, when discharging | emitting without transporting to the next process, this discharge equipment (a chimney etc.) shall also be contained in a carbon dioxide generation source. As an example of equipment for generating carbon dioxide, for example, an integrated blast furnace steel works,In addition to theCoke ovens, converters, and the like are applicable, and cement factories include, for example, cement kilns, but are not limited thereto. In addition, for example, blast furnace gas (BFG) piping, for example, blast furnace integrated steel worksIn addition to theCoke oven gas (COG) piping, converter gas (LDG) piping, and the like are applicable, but should not be limited to these.
[0058]
  (Carbon dioxide-containing gas (raw gas))
  Also bookinventionThe carbon dioxide-containing gas mentioned in is a carbon dioxide-containing gas generated from a carbon dioxide source.Made of blast furnace gasFor example, in the case of the above-mentioned steelworks, depending on the configuration, if an example of an integrated blast furnace steelworks is taken as an example, blast furnace gas (BFG)BesidesIn addition to by-product gas (unburned gas) such as coke oven gas (COG) and converter gas (LDG), the above-mentioned by-product gas such as COG and LDG is reformed for the purpose of hydrogen production (process) Gas produced in the process (process gas) is also included. Also bookinventionThen, it is good also considering the combustion exhaust gas of the said byproduct gas as a carbon dioxide containing gas (raw material gas). Further, for example, a suspension preheater outlet gas and an electric dust collector outlet gas are applicable at a cement manufacturing plant, and a combustion exhaust gas is applicable at a thermal power plant. However, the present invention should not be limited to these.
[0059]
  When these raw material gases (by-product gas or combustion exhaust gas generated from a carbon dioxide generation source) can be used as high-quality exhaust heat, it is desirable to use those after use. This is because the temperature condition at the time of carbon dioxide absorption may be around room temperature. Each of these source gases may be used alone for carbon dioxide separation and recovery, or two or more of them may be mixed. The mixed form of two or more kinds includes a mixed form of by-product gases, a mixed form of by-product gas combustion exhaust gas, and a mixed form of by-product gas combustion exhaust gas and by-product gas. . Ie bookinventionThen, a plurality of carbon dioxide absorption facilities can be provided close to a plurality of carbon dioxide generation sources, and a plurality of source gases can be handled.
[0060]
  Of these source gases, BFG, COG, LDG CO2Concentration etc.FirstSince it is as explained, explanation here is omitted. In addition, CO of suspension pre-heater outlet gas generated at the cement factory2The concentration is about 14% by volume, and the CO gas in the electric dust collector outlet gas.2The concentration is about 9% by volume. Furthermore, the CO of combustion exhaust gas generated at thermal power plants2The concentration is from several to a dozen volume%. BookinventionThen, it can utilize suitably also with respect to any of these source gases. As source gasTheA source gas with a high carbon dioxide concentration is desirable, and BFGIs used. Besides BFGIt can be said that BFG combustion exhaust gas, COG combustion exhaust gas, LDG combustion exhaust gas, and a mixed gas of these gases and other gases may be used. FurtherTo CA gas produced in the process of reforming OG and LDG to produce hydrogen can also be used suitably. When carbon dioxide is separated and recovered from these high-carbon dioxide source gases by means such as chemical absorption,FirstThis is because the same effect as described above can be obtained.
[0061]
  the aboveChemical absorption liquidIsFirstThe same chemical absorbing solution as described can be used, and is not particularly limited.
[0062]
  In addition, as a carbon dioxide absorption facility for absorbing carbon dioxide,FirstAlthough the thing similar to the absorption tower demonstrated can be used, it should not be restrict | limited in particular to these.
[0063]
  Also absorbed carbon dioxideChemical absorption liquidFromChemical absorption liquidUse a heat source for regeneration to separate carbon dioxideChemical absorption liquidFor playingChemical absorption liquidAs regeneration facilities,FirstAlthough the thing similar to the demonstrated regeneration tower | column can be used, it should not be restrict | limited in particular to these.
[0064]
  Furthermore, the delivery pipe and the return pipe are connected with carbon dioxide absorption equipment.Chemical absorption liquidCirculates between recycling facilitiesChemical absorption liquidIt is installed between the two for transportation.In detail, the delivery pipe for transporting the chemical absorption liquid that absorbed carbon dioxide from the carbon dioxide absorption facility to the chemical absorption liquid regeneration facility, and the transportation of the chemical absorption liquid regenerated from the chemical absorption liquid regeneration facility to the carbon dioxide absorption facility. A return pipe is installed.
[0065]
  Furthermore,Chemical absorption liquidIt is desirable to use process exhaust heat as a heat source for regeneration. Specifically, waste heat generated in the steelmaking process and waste heat generated in the cement manufacturing process.500 ° C or lessGoodIt is preferably a low-grade exhaust heat of 400 ° C. or lower, but should not be limited to these. Of these, regarding the waste heat generated in the steelmaking process,FirstSince it is the same as that described, description thereof is omitted here. Examples of exhaust heat generated in the cement manufacturing process include exhaust gas from a suspension preheater (about 380 ° C.), clinker cooler exhaust gas (about 350 ° C.), and exhaust gas from an electric dust collector (about 200 ° C.). It should not be limited to these. Also bookinventionsoIs,Chemical absorption liquidAs a heat source for regenerationBurningPart of the heat of combustionUseIn this case, it is included in the technical scope of the present invention.
[0066]
  Therefore,Chemical absorption liquidExamples of the heat source for regeneration include a sintered product cooler, a hot stove, a blast furnace granulated slag cooling device, a sintering furnace, and the like in the iron making process (see specific examples 1 to 5 described later), and cement production. Processes include suspension preheaters, clinker coolers, electrostatic precipitators, etc., but should not be limited to these.
[0067]
  Ie bookinventionThen, as shown in FIG.ChemistryIt is desirable to use the process waste heat 63a as a heat source (part or all) for regenerating the absorbent. this is,FirstAs explained, low-grade thermal energy that is difficult to use in steelworks and cement plants (of these low-grade thermal energy, use as high a temperature as possible)UseIs desirable. )UseThis is because the carbon dioxide separation and recovery costs can be greatly reduced. Also,ChemistryThe reason why low-grade exhaust heat of 500 ° C. or lower is desirable as a heat source for absorbing liquid regeneration is thatFirstFor the same reason as explained.
[0068]
  Also bookinventionThenChemistryAs a heat source for absorbing medium regeneration, one heat source is used alone.UseOr you can use two or more heat sources togetherUseMay be. As an embodiment to be used in combination, when heating the heating medium to a predetermined temperature, for example, two or more types of exhaust heat may be boosted up from a low temperature. At this time, if there is insufficient thermal energy at the end, the fuel may be used for combustion. Ie bookinventionTherefore, it is not always useful for the process of separating and recovering carbon dioxide by chemical absorption method using only the waste heat of the processUseFor example, in addition to being self-consumed in an iron manufacturing plant, it is possible to use part of the fuel gas sold for city gas as auxiliary fuel. Examples of these areAhead2-4, the description thereof is omitted here.
[0069]
  Then bookinventionThen, the carbon dioxide absorption facility is installed close to the carbon dioxide generation source,Chemical absorption liquidThe regeneration facility is installed at a location different from the carbon dioxide generation source. In the present invention,carbon dioxideSince a chemical absorption liquid is used as an absorption medium, even if the piping distance becomes long, theChemical absorption liquidThe motive power for transmitting the gas may be overwhelmingly less than that of the source gas (gas). On the other hand, when the carbon dioxide generation source and the carbon dioxide absorption facility are provided in different locations without being close to each other (when separated), the source gas is changed to CO.2The distance of the source gas supply piping for supplying to the absorption facility becomes long, and the power for sending the gas as the transport medium is overwhelmingly larger than that of the liquid. Also,Chemical absorption liquidSpecifically, the location where the regenerative equipment is installed is different from the carbon dioxide source.Chemical absorption liquidIt is desirable to be in the vicinity of a heat source for regeneration. this isChemical absorption liquidFrom heat source for regenerationChemical absorption liquidThis is to prevent the temperature from being lowered and the thermal efficiency from being lowered during the transportation of the heat medium by increasing the piping distance for routing the heat medium (process waste gas, combustion gas, etc.) to the regeneration facility through the pipe.
[0070]
  That is, carbon dioxide sources in different locationsChemical absorption liquidRegenerationForWhen combining heat sources, by bringing the carbon dioxide absorption equipment close to the carbon dioxide generation source,Chemical absorption liquidCompared to the material gas piping that requires a large transport powerChemical absorption liquidA different place of carbon dioxide absorption equipment andChemical absorption liquidIt is possible to separate and recover carbon dioxide more efficiently and cheaply when routed between the regenerating facilities. Also in different placesChemical absorption liquidRegenerationForHeat sourceChemical absorption liquidProximity to regeneration facilities is a source of carbon dioxideChemical absorption liquidProximity to regeneration facilities and in different locationsChemical absorption liquidRather than transporting a heat medium from a heat source for regenerationChemical absorption liquidFor playbackofThe distance that the heat medium of the heat source is routed through the pipe can be greatly shortened. Therefore, it is possible to suppress the temperature of the heat source from decreasing, and carbon dioxide can be separated and recovered efficiently and inexpensively.
[0071]
  Specifically, a distance A between the carbon dioxide generation source and the carbon dioxide absorption facility andChemical absorption liquidRegeneration equipment andChemical absorption liquidThe distance B to the heat source for regeneration, and the carbon dioxide absorption facilityChemical absorption liquidIt is desirable that the distance C to the regeneration facility satisfies the relational expression of A <C and B <C (see, for example, FIGS. 10 to 14). Where carbon dioxide absorption equipment andChemical absorption liquidWhen there is a one-to-one relationship with the regeneration facility, it is as described above. However, in the case of one-to-many, many-to-one, and many-to-many,Chemical absorption liquidIt is desirable to satisfy all of the above relationships with the regeneration facility. Also,Chemical absorption liquidAs a heat source for regeneration, if you have multiple stages of process exhaust heat at different temperature levels,Chemical absorption liquidLet B be the distance between the regeneration facility and the heat source with the highest temperature level (see, for example, FIGS. 12 and 14).
[0072]
  More specifically, the carbon dioxide generation sourceBlast furnace gas mainCarbon dioxide-containing gas from carbon dioxide absorption equipmentBlast furnace gasFor supplyingThe length of the pipe (hereinafter referred to asPiping distance)X and saidChemical absorption liquidThe feed pipe distance Y and the return pipe distance Z ofIt is more desirable to satisfy the relational expressions of X <Y, X <Z, W <Y, and W <Z. Furthermore, the piping distances X, Y, Z and W areIt is desirable to satisfy the relational expression 2X <(Y + Z), andChemical absorption liquidFrom heat source for regenerationChemical absorption liquidRegeneration equipmentInAssuming that the piping distance W for supplying heat (for example, process exhaust gas or fuel combustion exhaust gas), it is more desirable to satisfy the relational expression (X + W) <(Y + Z). ThisTheyIn the case ofChemical absorption liquidAs a heat source for regeneration, if you have multiple stages of process exhaust heat at different temperature levels,Chemical absorption liquidThe piping distance between the regeneration facility and the heat source with the highest temperature level is W (for example, see FIGS. 12 and 14).
[0073]
  Also bookinventionThen, one or more carbon dioxide absorption facilities and one or moreChemistryAn absorption liquid regeneration facility may be provided. For example, when there are a plurality of carbon dioxide generation sources, a carbon dioxide absorption facility may be installed in the vicinity thereof. Similarly,Chemical absorption liquidIf the process waste heat that can be used as a heat source for regeneration is divided into multiple places,Chemical absorption liquidRegeneration equipment may be installed. That is, with carbon dioxide absorption equipmentChemistryAbsorption liquid regeneration equipment can take any one-to-one, many-to-one, one-to-many, many-to-many relationship,ChemistryFor absorption liquid regeneration equipment,Chemical absorption liquidIt is desirable in terms of facility costs and running costs that the heat sources of the heat source for regeneration be consolidated.
[0074]
  For example, as shown in FIG. 7 as a many-to-one example, two carbon dioxide absorption facilities 55a and 55b are provided in close proximity to the two carbon dioxide generation sources 53a and 53b, respectively. The delivery pipe 59a and the return pipe 65a, and the delivery pipe 59b and the return pipe 65b are different places, specifically,Chemical absorption liquidRegenerationForOne installed near the heat source 63ChemistryIt is provided between the absorbent regenerator 63. Although FIG. 7 shows an example in which the feed pipe and the return pipe are formed independently, two pipes are integrated into one system on the way andChemistryAbsorbing liquid regeneration facility 63Chemical absorption liquidNeedless to say, when transporting 57 and returning it to the two carbon dioxide absorption facilities 55a and 55b, the two systems may be distributed again.
[0075]
  Also, with carbon dioxide absorption equipmentChemistryWhen any one of the absorbing liquid regeneration facilities is provided, for example, as shown in FIG. 8 as a many-to-many example, the carbon dioxide absorbing facility 55a is close to each of the three carbon dioxide generation sources 53a to 53c. ~ 55c is different from this, specificallyChemical absorption liquidRegenerationForIn proximity to each of the heat sources 63a, 63bChemical absorption liquidRegeneration facilities 61a and 61b are installed. In this case, as the feed pipe and return pipe installed between the three, the three feed pipes 59a to 59c and the return pipes 65a to 65c connected to the three carbon dioxide absorption facilities 55a to 55c are integrated on the way. And redistributing each of the two delivery pipes 59d to 59e and return pipes 65d to 65e.ChemistryYou may make it connect with the absorption medium reproduction | regeneration equipment 61a-61b.
[0076]
  In such a case, the CO required for three carbon dioxide absorption facilities2Absorption capacity, for example, the amount of raw material gas handled by each carbon dioxide absorption facility and CO in the gas2If the concentrations are different, the correspondingChemical absorption liquidIt is only necessary to adjust the pipe diameters (areas) of the feed pipes 59a to 59c and the return pipes 65a to 65c and the transport capacity such as a transport pump so that the amount can be supplied. Specifically, when the carbon dioxide absorption amount of each carbon dioxide absorption facility 55a: 55b: 55c is 5: 3: 2, for example, delivery pipes 59a: 59b: 59c (return pipes 65a: 65b: 65c) The piping area or the transport capacity of the pipe may be 5: 3: 2. Similarly, twoChemical absorption liquidRegeneration capacity at the regeneration facility, for example, eachChemical absorption liquidUsed in recycling facilitiesChemical absorption liquidIf the heat source for regeneration is different, take actionChemical absorption liquidThe pipe diameter (area) and the transportation capacity may be adjusted so that the amount can be supplied. Specifically, eachChemical absorption liquidRegeneration equipment 61a: supplied to 61Chemical absorption liquidWhen the amount of heat source for regeneration is 6: 4, for example, the piping area or the transport capacity of the delivery pipe 59d: 59e (return pipe 65d: 65e) may be 6: 4.
[0077]
  In this embodiment,ChemistryAs a heat source (part or all) for regeneration of the absorbing liquid, process exhaust heat at different temperature levels may be provided in multiple stages. this isFirstThis is the same as described (see FIG. 3).In the present inventionLeaveIs,ChemistryUtilizing heat source for absorbing liquid regenerationChemical absorption liquidWhere to heat is directlyChemical absorption liquidIn the regeneration facilityChemical absorption liquidIs not limited toChemical absorption liquidBy providing multiple stages of process exhaust heat at different temperature levels in the regeneration facility,Chemical absorption liquidYou may install so that can be heated. At this time, as shown in FIG. 9, it is desirable to boost up from low-temperature process exhaust heat. In other words, theseChemical absorption liquidWhen the heat sources that can be used as a heat source for regeneration are scattered in a plurality of locations, as shown in FIG.Chemical absorption liquidFor playbackofWhat is necessary is just to utilize as a heat source. At this time, it is only necessary to boost up the process exhaust heat at a low temperature, and the process exhaust heat 63a (heat source temperature T1) Process heat exhaust 63b (heat source temperature T) which is a higher temperature heat source2) In order of the feed pipes in the vicinity. Furthermore, the process exhaust heat 63c (heat source temperature T) which is the highest temperature heat source.3In the vicinity ofChemical absorption liquidA regeneration facility 61 is installed. Where T1<T2<T3It is. As a result, inside the feed pipe 59ChemistryIn the process of absorption liquid passing throughChemical absorption liquidIs gradually preheated to high temperatureChemical absorption liquidIt is sent to the regeneration facility 61 where the amount of heat necessary for regeneration is given and carbon dioxide is separated. It passes through the feed pipeChemical absorption liquidIs usually liquid, but when the feed pipe is heated using a heat source as described above, it is partially vaporized,Chemical absorption liquidIn some cases, carbon dioxide gas may be transported in a state containing a separated gas, but from the viewpoint of reducing transport power, as a heat source used for heating the feed pipe,Chemical absorption liquidIt is desirable to have a temperature that does not vaporize or separate carbon dioxide. In other words,Chemical absorption liquidAs such, a material having a higher density than that of a gas alone is desirable, and particularly a liquid. As long as it does not have a significant influence on the transportation power, a solid or gas may be included as part of the liquid.
[0078]
  MaIn the present inventionLeaveIsUse a cold heat source for the return pipe.Chemical absorption liquidMay be cooled. That is, in the return pipeChemical absorption liquidIs preferably cooled to a lower temperature before being returned to the carbon dioxide absorption facility because of its high carbon dioxide absorption efficiency. So usually,Ahead1-4, as shown inChemical absorption liquidThis is because it is cooled by exchanging heat with other large-scale plants, such as steelworks, because there are cases where cold heat sources are used abundantly and some of them can be used. is there. However, in the present invention, carbon dioxide absorption equipment andChemical absorption liquidSince it is in a place (a distant place) with a different distance from the regeneration facility, it is cooled to near the outside temperature by natural cooling. Therefore, it is particularly effective to use the cold heat source when the outside air temperature is high, such as in summer.
[0079]
  This is the bookinventionAlthough specific examples will be briefly described below with reference to the drawings, it goes without saying that the present invention should not be limited to these. Figures 10-13 show carbon dioxide sources at different locationsChemistryIt is an apparatus (process) figure which represented typically the specific example for isolate | separating and collect | recovering carbon dioxide by combining an absorption liquid reproduction | regeneration heat source. In these drawings, the same reference numerals are given to the constituent elements of the same devices and the like, and the description thereof may be omitted in FIG. 11 and subsequent figures in order to avoid duplication.
[0080]
  (Specific example 1)
  CO shown in FIG.2 TheSeparation and recoveryDoapparatus(CO 2 Also called separation and recovery device)100 is
  CO2CO supplied from the BFG main pipe 93 which is a generation source through the pipe 942BFG (CO2From 20-25% by volume)Chemical absorption liquid97 for CO2To absorb CO2An absorption facility (also simply referred to as an absorption tower) 95;
  CO2AbsorbedChemical absorption liquidFrom 97Chemical absorption liquidSinter cooler as a heat source for regenerationofCO using exhaust heat (250-350 ° C)2IsolateChemical absorption liquidFor playing 97Chemical absorption liquidRegeneration facility (regeneration tower) 101;
  CO2Circulates between the absorption tower 95 and the regeneration tower 101 as a transport mediumChemical absorption liquid97,
  Chemical absorption liquid97 is provided with a delivery pipe 99 and a return pipe 105 for transportation.
  The absorption tower 95 is installed close to the BFG main 93, and the regeneration tower 101 is different from the BFG main 93.Chemical absorption liquidIt is installed in the vicinity of the sintering cooler 103a which is a heat source for regeneration.
[0081]
  Therefore, CO using the apparatus 1002The separation and recovery method is performed by using BFG supplied from the BFG main pipe 93 in the absorption tower 95 adjacent to the BFG main pipe 93, CO 22Circulates between the absorption tower 95 and the regeneration tower 101 as a transport mediumChemical absorption liquid97 using CO2After absorbing
  Chemical absorption liquid97 is sent to the regeneration tower 101 by a delivery pipe 99 for transportation, and the exhaust heat of the sintered cooler is used toChemical absorption liquid97 is heated and CO is regenerated in the regeneration tower 101 at a location different from the BFG main pipe 93.2To separateChemical absorption liquidA return pipe 105 for transporting 97 is returned to the absorption tower 95 and recycled.
[0082]
  Here, the distance X of the pipe 94 for supplying BFG from the BFG main pipe 93 to the absorption tower 95 is the distance A between the BFG main pipe 93 and the absorption tower 95, and the sintering from the sintering cooler 103a to the regeneration tower 101 is performed. The distance W of the pipe 96 for supplying the cooler exhaust heat = the distance B between the sintering cooler 103a and the absorption tower 95, the distance Y of the delivery pipe 99 = the distance Z of the return pipe 105 = the absorption tower 95 and the regeneration tower 101. The distance C is, A <C and B <C are satisfied, X <Y, X <Z, W <Y and W <Z are satisfied, and2X <(Y + Z), (X + W) <(Y + Z)The relation ofIt is configured to satisfy.
[0083]
  The BFG generated in the blast furnace is supplied as fuel gas to the private power plant in the steelworks and the adjacent thermal power plant through the BFG main. Here, a valve is provided on the BFG main and a part of the BFG Or all CO2This is advantageous in that carbon dioxide can be removed through the separation and recovery device 100 and supplied to a private power plant or thermal power plant as a fuel with high combustion efficiency (this pointFirstThe same effect as described).
[0084]
  (Specific example 2)
  CO shown in FIG.2The separation and recovery device 110Chemical absorption liquidHot stove as a heat source for regenerationofExhaust gas (150 to 300 ° C.) (part or all) is used.Chemical absorption liquidThe CO shown in FIG. 10 except that it is installed in the vicinity of the hot stove 103b which is a heat source for regeneration.2The configuration is the same as that of the separation and recovery device 100.
[0085]
  Therefore, CO using the apparatus 110 is2The separation and recovery method uses hot stove exhaust gas.Chemical absorption liquidExcept for heating 97, the CO shown in FIG.2CO using separation and recovery device 1002This is the same as the separation and recovery method.
[0086]
  Here, the distance X of the pipe 94 is a distance A between the BFG main pipe 93 and the absorption tower 95, and the distance W of the pipe 96 for supplying the hot stove exhaust gas from the hot stove 103b to the regeneration tower 101 is as follows: The distance B to the absorption tower 95, the distance Y of the delivery pipe 99 = the distance Z of the return pipe 105 = the distance C between the absorption tower 95 and the regeneration tower 101, and these relationships are, A <C and B <C are satisfied, X <Y, X <Z, W <Y and W <Z are satisfied, and2X <(Y + Z), (X + W) <(Y + Z)The relation ofIt is configured to satisfy.
[0087]
  (Specific example 3)
  CO shown in FIG.2Separation and recovery device 120ChemistryIt is an example in which process exhaust heat at different temperature levels is provided in multiple stages (two stages) as part or all of the heat source for absorbing liquid regeneration,Chemical absorption liquidA hot stove as a heat source with a high temperature level among heat sources for regenerationofFlue gas (150-300 ° C) (part or all) and granulated blast furnace slag as a heat source with a low temperature levelofUsing drainage (60-90 ° C), the regeneration tower 101Chemical absorption liquid10 except that it is installed in the vicinity of the hot stove 103b as a heat source for regeneration, and the delivery pipe 99 is arranged so as to pass through a position in the vicinity of the blast furnace granulated slag cooling device 103c. CO2The configuration is the same as that of the separation and recovery device 100.
[0088]
  Therefore, CO using the above device 1202In the separation and recovery method, first, the blast furnace granulated slag drainage is used to supply the feed pipe 99.Chemical absorption liquidAfter heating (preheating) 97, using hot stove exhaust gasChemical absorption liquidExcept for heating 97, the CO shown in FIG.2CO using separation and recovery device 1002This is the same as the separation and recovery method.
[0089]
  Here, the distance X of the pipe 94 is a distance A between the BFG main pipe 93 and the absorption tower 95, and the distance W of the pipe 96 for supplying the hot stove exhaust gas from the hot stove 103b to the regeneration tower 101 is as follows: The distance B to the absorption tower 95, the distance Y of the delivery pipe 99 = the distance Z of the return pipe 105 = the distance C between the absorption tower 95 and the regeneration tower 101, and these relationships are, A <C and B <C are satisfied, X <Y, X <Z, W <Y and W <Z are satisfied, and2X <(Y + Z), (X + W) <(Y + Z)The relation ofIt is configured to satisfy.
[0090]
  (Specific example 4)
  CO shown in FIG.2The separation and recovery device 130 is a CO2CO through a pipe 94a from a private power plant (joint thermal power plant) 93a in the steelworks that is the source2Combustion exhaust gas (CO210 except that the concentration is 8 to 20% by volume) supplied to the absorption tower 95.2The configuration is the same as that of the separation and recovery device 100.
[0091]
  Therefore, CO using the apparatus 130 is2In the separation and recovery method, an absorption tower 95 adjacent to the private power plant 93a in the steel works is used to remove the combustion exhaust gas supplied from the private power plant 93a.Chemical absorption liquid97 using CO210 except that it absorbs CO.2CO using separation and recovery device 1002This is the same as the separation and recovery method.
[0092]
  Here, the distance X of the pipe 94a is the distance A between the private power plant 93a and the absorption tower 95, and the distance W of the pipe 96 for supplying the exhaust heat of the sintering cooler from the sintering cooler 103a to the regeneration tower 101 The distance B between the cooling cooler 103a and the absorption tower 95, the distance Y of the delivery pipe 99 = the distance Z of the return pipe 105 = the distance C between the absorption tower 95 and the regeneration tower 101, and these relationships are, A <C and B <C are satisfied, X <Y, X <Z, W <Y and W <Z are satisfied, and2X <(Y + Z), (X + W) <(Y + Z)The relation ofIt is configured to satisfy.
[0093]
  In addition, in the private power plant in the steelworks, BFG or the CO shown in FIGS.2Thermal power generation can be performed using BFG from which carbon dioxide has been removed using a separation and recovery device and heavy oil as fuel. CO of the above combustion exhaust gas2The concentration of 8 to 20% by volume is an example when normal BFG and heavy oil are used.
[0094]
  (Specific example 5)
  CO shown in FIG.2The separation / recovery device 140 is made of CO.2CO from the thermal power plant 93b (adjacent to the steel plant), which is the source, through the pipe 94b2Combustion exhaust gas (CO2Concentration 8-15 vol%) is supplied to the absorption tower 95,
  furtherChemistryIt is an example in which the process waste heat of steelworks of different temperature levels is provided in multiple stages (three stages) as a heat source for absorbing liquid regeneration,Chemical absorption liquidSinter cooler exhaust heat (250-350 ° C.) as the heat source with the highest temperature level among the heat sources for regeneration, and hot-blast furnace exhaust gas (150-300 ° C.) (part or all) as the heat source with the next highest temperature level And blast furnace granulated slag cooling water (60 to 90 ° C.) as a heat source having a lower temperature level, where the regeneration tower 101 is different from the thermal power plant 93b.Chemical absorption liquidExcept that it is installed in the vicinity of the sintering cooler 103a which is a heat source for regeneration, and the delivery pipe 99 is arranged so as to pass through a position in the vicinity of the blast furnace granulated slag cooling device 103c and the hot air furnace 103b. , CO shown in FIG.2The configuration is the same as that of the separation and recovery device 100.
[0095]
  Therefore, CO using the device 140 is2In the separation and recovery method, the combustion exhaust gas supplied from the thermal power plant 93b is absorbed by an absorption tower 95 adjacent to the thermal power plant 93b adjacent to the steel plant.Chemical absorption liquid97 using CO2In order to absorb and absorb the heat from the low-temperature process exhaust heat, the blast furnace granulated slag drainage and then the hot-blast furnace exhaust gas are used in the delivery pipe 99.Chemical absorption liquidAfter heating (preheating) 97, use the exhaust heat from the sintering coolerChemical absorption liquidExcept for heating 97, the CO shown in FIG.2CO using separation and recovery device 1002This is the same as the separation and recovery method.
[0096]
  Here, the distance X of the pipe 94b = the distance A between the thermal power plant 93b and the absorption tower 95, and the distance W of the pipe 96 for supplying the exhaust heat of the sintering cooler from the sintering cooler 103a to the regeneration tower 101 = burning. The distance B between the cooling cooler 103a and the absorption tower 95, the distance Y of the delivery pipe 99 = the distance Z of the return pipe 105 = the distance C between the absorption tower 95 and the regeneration tower 101, and these relationships are, A <C and B <C are satisfied, X <Y, X <Z, W <Y and W <Z are satisfied, and2X <(Y + Z), (X + W) <(Y + Z)The relation ofIt is configured to satisfy.
[0097]
  BookinventionCarbon dioxide using chemical absorption, applicable inTheSeparation and recoveryDoAs the process (apparatus and method), the above-mentioned “carbon dioxide absorption facility is installed in the vicinity of the carbon dioxide generation source,Chemical absorption liquidThere is no particular limitation as long as it satisfies the requirement that the regeneration facility is installed at a location different from the carbon dioxide generation source. Therefore, after absorbing carbon dioxide with the chemical absorption liquid from the raw material gas containing carbon dioxide (by-product gas generated at steelworks and its combustion exhaust gas), which is another requirement, the chemical absorption liquid is heated to separate the carbon dioxide. Carbon dioxide separation and recovery technology using chemical absorption methods, such as the type, concentration and volume of chemical absorption liquid used in the process, apparatus configuration of the process, conditions such as temperature and pressure in the process, various control methods, etc. It is already known and many improvements have been made.inventionNeedless to say, these techniques can be applied to the separation and recovery process described above, but since these techniques are published in many known documents and patent publications, a detailed description thereof is omitted here.
[0098]
  (How to use by-product gas after carbon dioxide extraction)
  In this regard,FirstSince it is the same as that described, description thereof is omitted here.
[0099]
  (Utilization of raw material gas after carbon dioxide extraction)
  Mainly at cement plants and thermal power plants other than steelworks, the raw material gas after carbon dioxide extraction can be used in the same way as for the by-product gas at steelworks. If it cannot be used, it will be exhausted without being used (see FIGS. 13 and 14).
[0100]
    (How to use separated and recovered carbon dioxide; Method and apparatus for immobilization)
  In this regard,What is necessary is just to have equipment for fixing the carbon dioxide recovered by the above-described apparatus for separating and recovering carbon dioxide in the ground or in the sea.Since it is the same as that described, description thereof is omitted here.
[0101]
【The invention's effect】
  According to the present invention, the following effects can be obtained.
[0102]
  1) Separation and recovery equipment can be made compact by separating and recovering carbon dioxide from the by-product gas (unburned gas) of a steel mill, which has a higher carbon dioxide ratio than the combustion exhaust gas of a thermal power plant. Although it depends on the raw material gas used, for example, when BFG of an ironworks is used as raw material gas for a low concentration carbon dioxide combustion exhaust gas of a coal-fired power plant, the equipment cost can be reduced by 30% or more.
[0103]
  2) Use low-grade energy at 0 to 500 ° C, preferably 350 ° C or less, in steelworks.UseAs a result, the running cost of carbon dioxide separation and recovery by the chemical absorption method can be reduced. Specifically, the thermal energy required for heating the chemical absorption liquid in the regeneration tower used in the chemical absorption method is a dominant factor (about 50 to 80%) of the operating cost of this method, Low-grade exhaust heatForTherefore, the total running cost can be greatly reduced.
[0104]
  3) By separating and recovering carbon dioxide from the by-product gas and its combustion exhaust gas, it is possible to improve the thermal efficiency when using the by-product gas as fuel in the subsequent stage. Although it depends on the raw material gas used, for example, when BFG of an ironworks is used as the raw material gas, it can be improved by about 20-30%.
[0105]
  4) Further, with respect to the combustion exhaust gas after using the by-product gas (unburned gas) as a fuel gas, the carbon dioxide ratio is higher, so the carbon dioxide separation and recovery equipment can be further miniaturized. The amount of carbon dioxide emission reduction (separation recovery amount) can be increased.
[0106]
  Further, in the present invention, since the effects 1) to 4) can be enjoyed at a time, carbon dioxide can be separated and recovered at a very low cost. Therefore, the present invention can be used industrially even in an iron manufacturing plant with severe cost competition. Technology. Further, the recovered carbon dioxide can be used as a reducing gas in the steelworks, for example, in top gas recycling of a blast furnace. Therefore, the reducing agent can be reduced, and the amount of coke used in the blast furnace and CO2The increase in total cost at the steelworks can be remarkably suppressed (in some cases, the cost can be reduced). In addition, as described above, a number of technologies capable of converting the collected carbon dioxide into valuable products have been proposed (including technologies newly found by the present inventors), and in combination with these technologies, the product cost can be increased. It is possible to provide a very useful technology that can be suppressed (the total cost can be reduced depending on the commercial value of carbon dioxide) and can contribute effectively to the prevention of global warming.
[0107]
  In accordance with the present invention, carbon dioxide sources at different locationsChemistryAbsorption liquid regenerationForBy combining the heat sources, carbon dioxide can be separated and recovered from the carbon dioxide generation source efficiently and inexpensively.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a principle diagram of a process for separating and recovering carbon dioxide from a source gas containing carbon dioxide by a chemical absorption method.
[FIG. 2] In order to separate and recover carbon dioxide from the raw material gas generated at the steelworks by the chemical absorption method using the exhaust heat generated at the steelworks using the total amount of heat necessary for the regeneration of the chemical absorbent. It is drawing which represented this process typically.
[Figure 3] Depending on the characteristics of the chemical absorbent, appropriate exhaust heat generated at the steelworks for the regeneration of the chemical absorbent can be used in multiple stages to convert the raw material gas generated at the steelworks to the chemical absorption method. 2 is a diagram schematically showing a process for separating and recovering carbon dioxide.
[Fig. 4] Exhaust heat generated at steelworks for regeneration of chemical absorption liquidUseAnd steam for the factoryUseFIG. 2 is a diagram schematically showing a process for separating and recovering carbon dioxide from a raw material gas generated at an ironworks by a chemical absorption method.
FIG. 5 shows the present invention.Cost ofIt is a drawing schematically showing a typical device, and carbon dioxide generation sources at different locations.ChemistryAbsorption liquid regenerationForIt is an apparatus (process) figure for separating and recovering carbon dioxide by combining heat sources.
FIG. 6OtherIs a diagram schematically showing a typical apparatus of carbon dioxide generation sources at different locations.ChemistryAbsorption liquid regenerationForIt is an apparatus (process) figure for separating and recovering carbon dioxide by combining heat sources.
FIG. 7MoreIs a diagram schematically showing another representative apparatus, and carbon dioxide generation sources in different locations.ChemistryAbsorption liquid regenerationForIt is an apparatus (process) figure for separating and recovering carbon dioxide by combining heat sources.
FIG. 8MoreFIG. 5 is a diagram schematically showing another typical apparatus, and carbon dioxide generation sources in different locations.ChemistryAbsorption liquid regenerationForIt is an apparatus (process) figure for separating and recovering carbon dioxide by combining heat sources.
FIG. 9AnotherIs a diagram schematically showing a typical apparatus of carbon dioxide generation sources at different locations.ChemistryAbsorption liquid regenerationForIt is an apparatus (process) figure for separating and recovering carbon dioxide by combining heat sources.
FIG. 10 shows the present invention.IngredientsIt is drawing which represented the apparatus used for the example 1 typically, Comprising: The carbon dioxide generation source in a different placeChemistryAbsorption liquid regenerationForIt is an apparatus (process) figure for separating and recovering carbon dioxide by combining heat sources.
FIG. 11 shows the present invention.IngredientsIt is drawing which represented the apparatus used for the example 2 typically, Comprising: The carbon dioxide generation source in a different placeChemistryAbsorption liquid regenerationForIt is an apparatus (process) figure for separating and recovering carbon dioxide by combining heat sources.
FIG. 12 shows the present invention.IngredientsIt is drawing which represented the apparatus used for the example 3 typically, Comprising: The carbon dioxide generation source in a different place andChemistryAbsorption liquid regenerationForIt is an apparatus (process) figure for separating and recovering carbon dioxide by combining heat sources.
FIG. 13 shows the present invention.IngredientsIt is drawing which represented the apparatus used for the example 4 typically, Comprising: The carbon dioxide generation source in a different place andChemistryAbsorption liquid regenerationForIt is an apparatus (process) figure for separating and recovering carbon dioxide by combining heat sources.
FIG. 14 shows the present invention.IngredientsIt is drawing which represented the apparatus used for the example 5 typically, Comprising: The carbon dioxide generation source in a different placeChemistryAbsorption liquid regenerationForIt is an apparatus (process) figure for separating and recovering carbon dioxide by combining heat sources.
[Explanation of symbols]
  1 ... absorption tower, 3 ... raw material gas (by-product gas),
  5 ... Chemical absorption solution, 5 '... Regeneration absorption solution,
  6 ... Delivery piping, 7 ... Regeneration tower,
  8 ... return piping, 9 ... heating medium,
  10 ... heat exchanger, 11 ... carbon dioxide separated and recovered,
  13 ... By-product gas after carbon dioxide separation, 15 ... By-product gas piping,
  50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140 ... CO2Separation and recovery equipment,
  53, 53a, 53b, 53c ... CO2Generation source,
  55, 55a, 55b, 55c ... CO2Absorption equipment,
  57, 57a, 57b, 57c, 57d, 57e ...Chemical absorption liquid,
  59, 59a, 59b, 59c, 59d, 59e ... delivery piping,
  61, 61a, 61b ...Chemical absorption liquidRegeneration equipment,
  63 ...Chemical absorption liquidHeat source for regeneration, 63a, 63b ... process exhaust heat,
  65, 65a, 65b, 65c, 65d, 65e ... return piping,
  93 ... BFG main, 93a ... Private power plant (joint thermal power plant),
  93b ... thermal power plant, 94, 94a, 94b ... piping,
  95 ... CO2Absorption equipment (absorption tower), 97…Chemical absorption liquid,
  99 ... Delivery piping, 101 ...Chemical absorption liquidRegeneration equipment (regeneration tower),
  103a ... sintering cooler, 103b ... hot stove,
  103c ... Blast furnace granulated slag cooling device, 105 ... Return pipe.

Claims (4)

二酸化炭素を分離回収する装置と、二酸化炭素を固定化する装置とを有する、高炉ガスから二酸化炭素を分離回収し固定化する装置であって、
二酸化炭素を分離回収する装置は、
高炉から製鉄プラントの次工程に高炉ガスを輸送するための高炉ガス本管から供給される高炉ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収するための二酸化炭素吸収設備と、
二酸化炭素を吸収した化学吸収液から化学吸収液再生用の熱源を利用して二酸化炭素を分離し化学吸収液を再生するための化学吸収液再生設備と
二酸化炭素吸収設備から化学吸収液再生設備二酸化炭素を吸収した化学吸収液の輸送のための送り出し配管と、
化学吸収液再生設備から二酸化炭素吸収設備再生した化学吸収液の輸送のための戻り配管とを有し、
二酸化炭素を固定化する装置は、
前記した二酸化炭素を分離回収する装置回収した二酸化炭素を地中もしくは海中に固定化するための設備を有し、
化学吸収液再生用の熱源として、製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱を利用し、
炉ガス本管から二酸化炭素吸収設備に高炉ガスを供給するための配管の長さXと、化学吸収液の送り出し配管の長さYと戻り配管の長さZと、化学吸収液再生用の熱源から化学吸収液再生設備に熱を供給するための配管の長さWとが、X<Y、X<Z、W<Y、かつW<Zの関係式を満足することを特徴とする二酸化炭素を分離回収し固定化する装置。
An apparatus for separating and recovering carbon dioxide from blast furnace gas, having an apparatus for separating and recovering carbon dioxide and an apparatus for fixing carbon dioxide,
The device that separates and recovers carbon dioxide
A carbon dioxide absorption facility for absorbing carbon dioxide from the blast furnace gas supplied from the blast furnace gas main for transporting the blast furnace gas from the blast furnace to the next process of the steel plant, with a chemical absorption liquid;
A chemical absorption liquid regeneration facility for separating carbon dioxide from a chemical absorption liquid that has absorbed carbon dioxide using a heat source for chemical absorption liquid regeneration and regenerating the chemical absorption liquid ;
And delivery pipes for the transport of chemical absorbent that has absorbed carbon dioxide to chemical absorption solution regeneration facilities from carbon dioxide absorption equipment,
And a return pipe for the transport of chemical absorbent that has regenerated to carbon dioxide absorption equipment from chemical absorption liquid regeneration equipment,
The device that immobilizes carbon dioxide
Include provisions for immobilizing carbon dioxide recovered by the apparatus for separating and recovering the carbon dioxide in the ground or the sea,
As a heat source for chemical absorption liquid regeneration, low-grade exhaust heat of 500 ° C or less generated at steelworks is used.
Blast furnace and the length X of the pipe for supplying the blast furnace gas to the carbon dioxide absorption equipment from mains gas, the feed pipes of a chemical absorption liquid return pipe length Y and length Z, chemical absorption liquid for reproduction dioxide and length W of the pipe for supplying heat to the chemical absorbing liquid regeneration equipment from heat source, to X <Y, X <Z, W <Y and W <satisfies the Z relationship, A device that separates and recovers and immobilizes carbon.
二酸化炭素を分離回収する装置と、二酸化炭素を固定化する装置とを有する、高炉ガスから二酸化炭素を分離回収し固定化する装置であって、
二酸化炭素を分離回収する装置は、
高炉から製鉄プラントの次工程に高炉ガスを輸送するための高炉ガス本管から供給される高炉ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収するための二酸化炭素吸収設備と、
二酸化炭素を吸収した化学吸収液から化学吸収液再生用の熱源を利用して二酸化炭素を分離し化学吸収液を再生するための化学吸収液再生設備と、
二酸化炭素吸収設備から化学吸収液再生設備へ二酸化炭素を吸収した化学吸収液の輸送のための送り出し配管と、
化学吸収液再生設備から二酸化炭素吸収設備へ再生した化学吸収液の輸送のための戻り配管とを有し、
二酸化炭素を固定化する装置は、
前記した二酸化炭素を分離回収する装置で回収した二酸化炭素を地中もしくは海中に固定化するための設備を有し、
化学吸収液再生用の熱源として、製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱を利用し、
炉ガス本管から二酸化炭素吸収設備に高炉ガスを供給するための配管の長さXと、化学吸収液の送り出し配管の長さYと戻り配管の長さZと、化学吸収液再生用の熱源から化学吸収液再生設備に熱を供給するための配管の長さWとが、2X<(Y+Z)の関係式または(X+W)<(Y+Z)の関係式のうち少なくとも一方の関係式を満足することを特徴とする二酸化炭素を分離回収し固定化する装置。
An apparatus for separating and recovering carbon dioxide from blast furnace gas, having an apparatus for separating and recovering carbon dioxide and an apparatus for fixing carbon dioxide,
The device that separates and recovers carbon dioxide
A carbon dioxide absorption facility for absorbing carbon dioxide from the blast furnace gas supplied from the blast furnace gas main for transporting the blast furnace gas from the blast furnace to the next process of the steel plant, with a chemical absorption liquid;
A chemical absorption liquid regeneration facility for separating carbon dioxide from the chemical absorption liquid that has absorbed carbon dioxide using a heat source for chemical absorption liquid regeneration and regenerating the chemical absorption liquid;
A delivery pipe for transporting the chemical absorption liquid that has absorbed carbon dioxide from the carbon dioxide absorption equipment to the chemical absorption liquid regeneration equipment;
A return pipe for transporting the chemical absorbent regenerated from the chemical absorbent regenerator to the carbon dioxide absorber,
The device that immobilizes carbon dioxide
It has equipment for fixing the carbon dioxide recovered by the device for separating and recovering carbon dioxide described above to the ground or the sea,
As a heat source for chemical absorption liquid regeneration, low-grade exhaust heat of 500 ° C or less generated at steelworks is used.
Blast furnace and the length X of the pipe for supplying the blast furnace gas to the carbon dioxide absorption equipment from mains gas, the feed pipes of a chemical absorption liquid return pipe length Y and length Z, chemical absorption liquid for reproduction The length W of the pipe for supplying heat from the heat source to the chemical absorption liquid regeneration facility satisfies at least one of the relational expression 2X <(Y + Z) or the relational expression (X + W) <(Y + Z). apparatus for separating and recovering immobilized carbon dioxide you characterized by.
高炉から製鉄プラントの次工程に高炉ガスを輸送するための高炉ガス本管に近接した二酸化炭素吸収設備にて当該高炉ガス本管から供給される高炉ガスから、化学吸収液を用いて二酸化炭素を吸収後、
化学吸収液再生用の熱源を利用して該化学吸収液を加熱し、化学吸収液再生用の熱源に近接した化学吸収液再生設備にて二酸化炭素を分離回収し、
回収した二酸化炭素を固定化する設備により地中もしくは海中に固定化することを特徴とする、二酸化炭素発生源の高炉ガスから二酸化炭素を分離回収し固定化する方法であって、
前記化学吸収液再生用の熱源として、製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱を利用し、
炉ガス本管から二酸化炭素吸収設備に高炉ガスを供給するための配管の長さXと、二酸化炭素吸収設備から化学吸収液再生設備へ二酸化炭素を吸収した化学吸収液の輸送のための送り出し配管の長さYと、化学吸収液再生設備から二酸化炭素吸収設備へ再生した化学吸収液の輸送のための戻り配管の長さZと、化学吸収液再生用の熱源から化学吸収液再生設備に熱を供給するための配管の長さWとが、X<Y、X<Z、W<Y、かつW<Zの関係式を満足することを特徴とする二酸化炭素を分離回収し固定化する方法。
Blast furnace gas supplied from this high-furnace gas main pipe at close proximity to the carbon dioxide absorption equipment blast furnace gas main pipe for transporting the next step into the blast furnace gas in a steel plant blast furnace, using a chemical absorbent solution dioxide After absorbing carbon
Heating the chemical absorption liquid using a heat source for chemical absorption liquid regeneration, separating and recovering carbon dioxide in a chemical absorption liquid regeneration facility adjacent to the heat source for chemical absorption liquid regeneration,
A method for separating and recovering carbon dioxide from a blast furnace gas of a carbon dioxide generation source, which is characterized in that it is fixed in the ground or in the sea by a facility for fixing the recovered carbon dioxide,
As a heat source for regenerating the chemical absorbent, low-grade exhaust heat of 500 ° C. or less generated at a steel mill is used,
I feed for blast furnace and the length X of the pipe for supplying the blast furnace gas to the carbon dioxide absorption equipment from mains gas, transported from the carbon dioxide absorption equipment chemical absorption liquid chemical absorbent that has absorbed carbon dioxide to the reproduction equipment The length Y of the pipe, the length Z of the return pipe for transporting the chemical absorption liquid regenerated from the chemical absorption liquid regeneration equipment to the carbon dioxide absorption equipment, and the heat source for chemical absorption liquid regeneration to the chemical absorption liquid regeneration equipment a length W of a pipe for supplying heat to X <Y, X <Z, W <Y and W <carbon dioxide separated and recovered immobilized, characterized by satisfying the relationship of Z, Method.
高炉から製鉄プラントの次工程に高炉ガスを輸送するための高炉ガス本管に近接した二酸化炭素吸収設備にて当該高炉ガス本管から供給される高炉ガスから、化学吸収液を用いて二酸化炭素を吸収後、
化学吸収液再生用の熱源を利用して該化学吸収液を加熱し、化学吸収液再生用の熱源に近接した化学吸収液再生設備にて二酸化炭素を分離回収し、
回収した二酸化炭素を固定化する設備により地中もしくは海中に固定化することを特徴とする、二酸化炭素発生源の高炉ガスから二酸化炭素を分離回収し固定化する方法であって、
前記化学吸収液再生用の熱源として、製鉄所で発生する500℃以下の低品位排熱を利用し、
炉ガス本管から二酸化炭素吸収設備に高炉ガスを供給するための配管の長さXと、二酸化炭素吸収設備から化学吸収液再生設備へ二酸化炭素を吸収した化学吸収液の輸送のための送り出し配管の長さYと、化学吸収液再生設備から二酸化炭素吸収設備へ再生した化学吸収液の輸送のための戻り配管の長さZと、化学吸収液再生用の熱源から化学吸収液再生設備に熱を供給するための配管の長さWとが、2X<(Y+Z)の関係式または(X+W)<(Y+Z)の関係式のうち少なくとも一方の関係式を満足することを特徴とする二酸化炭素を分離回収し固定化する方法。
Carbon dioxide is absorbed from the blast furnace gas supplied from the blast furnace gas main in the carbon dioxide absorption facility adjacent to the blast furnace gas main for transporting the blast furnace gas from the blast furnace to the next process of the steel plant. After absorption
Heating the chemical absorption liquid using a heat source for chemical absorption liquid regeneration, separating and recovering carbon dioxide in a chemical absorption liquid regeneration facility adjacent to the heat source for chemical absorption liquid regeneration,
A method for separating and recovering carbon dioxide from a blast furnace gas of a carbon dioxide generation source, which is characterized in that it is fixed in the ground or in the sea by a facility for fixing the recovered carbon dioxide,
As a heat source for regenerating the chemical absorbent, low-grade exhaust heat of 500 ° C. or less generated at a steel mill is used,
Feed for blast furnace and the length X of the pipe for supplying the blast furnace gas to the carbon dioxide absorption equipment from mains gas, transported from the carbon dioxide absorption equipment chemical absorption liquid chemical absorbent that has absorbed carbon dioxide to the reproduction equipment The length Y of the pipe , the length Z of the return pipe for transporting the chemical absorption liquid regenerated from the chemical absorption liquid regeneration equipment to the carbon dioxide absorption equipment, and the heat source for chemical absorption liquid regeneration to the chemical absorption liquid regeneration equipment a length W of a pipe for supplying the heat, you and satisfies the 2X <(Y + Z) relationship or (X + W) <(Y + Z) at least one relationship of the relationship type secondary A method of separating and recovering and fixing carbon oxides.
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