JP4338928B2 - Gas purification method, gas purification system and power generation system - Google Patents

Gas purification method, gas purification system and power generation system Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス精製方法、ガス精製システム及び発電システムに関し、特に吸収装置と再生装置を使用し、塩基性の処理液を循環使用して消化ガス等の被処理ガスに含まれる炭酸ガス等の酸性ガスを除去するガス精製方法、ガス精製システム及び発電システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、炭酸ガス等の酸性ガスを含むガスを精製する方法や装置としては、吸収塔と再生塔を使用し、塩基性吸収液を循環使用して酸性ガスを吸収させるガス精製システムがあった。そのようなシステムでは、精製されたガス中の酸性ガスの吸収量（濃度）を調整する必要がある。
【０００３】
また消化ガス等のガスを精製して燃料ガスを得る燃料電池システムでは、酸性ガスを含んだ原料ガスを用いなければならず、酸性ガスの処理に手間がかかっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来のシステムによれば、酸性ガス濃度の調整のためには、吸収液温度や再生液温度等の変量のうち何を調節すれば、設定濃度に対して応答性ならびに安定性が最も良好か明確でなかった。
【０００５】
そこで本発明は、酸性ガス濃度制御の応答性並びに安定性に優れた、ガス精製方法、ガス精製システム及び発電システムを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明によるガス精製方法は、例えば図１に示されるガス精製システムを用いて実施されるものであり、被処理ガスｃ中の酸性ガスを除去して被処理ガスｃを精製するガス精製方法において；前記酸性ガスを吸収する塩基性の処理液に前記酸性ガスを吸収させる吸収装置１１と、前記酸性ガスを吸収した前記処理液を再生する再生装置２１との間で、処理液を循環する循環工程と；被処理ガスｃを吸収装置１１に供給して、処理液に前記酸性ガスを吸収させる吸収工程と；吸収装置１１を流れる処理液温度を検出する第１の温度検出工程と；再生装置２１を流れる処理液温度を検出する第２の温度検出工程と；前記酸性ガスを吸収された被処理ガス中の酸性ガスの濃度Ｃ１を検出する濃度検出工程と；前記第１の温度検出工程で検出された第１の温度Ｔ１と前記第２の温度検出工程で検出された第２の温度Ｔ２とに基いて、前記酸性ガスの濃度と前記処理液の循環量Ｑとの関係を予め求められた関係の中から選択する選択工程と；前記選択工程で選択された関係と、検出された濃度Ｃ１と、前記酸性ガス濃度の所望の設定値Ｃ０とに基いて、処理液循環量を調節する循環量調節工程とを備え；処理液の循環量Ｑを調節することにより前記酸性ガス濃度を設定値Ｃ０に制御する。
【０００７】
このように構成すると、第１の温度と第２の温度とに基いて、酸性ガスの濃度と処理液の循環量との関係を予め求められた関係の中から選択する選択工程と、選択工程で選択された関係と検出された濃度と酸性ガス濃度の所望の設定値とに基いて、処理液循環量を調節する循環量調節工程とを備え、処理液の循環量を調節することにより酸性ガス濃度を設定値に制御する工程を備えるので、吸収工程を経たガス中の酸性ガス濃度制御の応答性並びに安定性に優れたガス精製方法を提供することができる。
【０００８】
また前記発明に係るガス精製方法では、前記予め求められた関係は、前記酸性ガス濃度の偏差ΔＣと前記処理液循環量の偏差ΔＱとの関係を第１の温度Ｔ１をパラメータとして求められた関係、及び前記酸性ガス濃度の偏差ΔＣと前記処理液の循環量の偏差ΔＱとの関係を第２の温度Ｔ２をパラメータとして求められた関係であるように構成してもよい。
【０００９】
また前記発明に係るガス精製方法では、前記予め求められた関係は、前記酸性ガス濃度の偏差ΔＣと前記処理液循環量の偏差ΔＱとの関係を第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２との差ΔＴをパラメータとして求められた関係であるように構成してもよい。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項２に係る発明によるガス精製方法は、例えば図１に示されるガス精製システムを用いて実施されるものであり、被処理ガスｃ中の酸性ガスを除去して被処理ガスｃを精製するガス精製方法において；前記酸性ガスを吸収する塩基性の処理液に前記酸性ガスを吸収させる吸収装置１１と、前記酸性ガスを吸収した処理液を再生する再生装置２１との間で、処理液を循環する循環工程と；被処理ガスｃを吸収装置１１に供給して、処理液に前記酸性ガスを吸収させる吸収工程と；吸収装置１１を流れる処理液温度を検出する第１の温度検出工程と；再生装置２１を流れる処理液温度を検出する第２の温度検出工程と；前記第１の温度検出工程で検出された第１の温度Ｔ１と前記第２の温度検出工程で検出された第２の温度Ｔ２と、前記酸性ガス濃度の所望の設定値Ｃ０とに基いて、処理液循環量Ｑを設定する設定工程と；前記処理液の循環量を前記設定工程で設定された量に制御する制御工程とを備え；前記処理液の循環量Ｑを制御することにより前記酸性ガス濃度Ｃ１を前記設定値に制御する。
【００１１】
さらに、前記吸収工程を経たガス中の前記酸性ガスの濃度を検出する濃度検出工程を備え、前記酸性ガス濃度の前記設定値を、前記設定値と前記濃度検出工程で検出した実測値との偏差（前記所望の設定値と実測値とを比較する工程）により修正し、前記酸性ガス濃度の前記修正した設定値に基づいて前記設定工程で設定した処理液循環量を修正する修正工程をさらに備え、前記制御工程は前記処理液の循環量を前記修正工程で修正された量に制御する。
【００１２】
このように構成すると、処理液循環量Ｑを設定する設定工程と、前記酸性ガス濃度の前記設定値を、前記設定値と前記濃度検出工程で検出した実測値との偏差により修正し、前記酸性ガス濃度の前記修正した設定値に基づいて前記設定工程で設定した処理液循環量を修正する修正工程と、前記処理液の循環量を前記修正工程で修正された量に制御する制御工程とを備え、前記処理液の循環量を制御することにより前記酸性ガス濃度を前記設定値に制御するので、吸収工程を経たガス中の酸性ガス濃度制御の応答性並びに安定性に優れたガス精製方法を提供することができる。
【００１３】
また請求項２に記載のガス精製方法では、前記設定工程は、酸性ガス濃度Ｃ１と処理液循環量Ｑとの関係を第１の温度Ｔ１をパラメータとして予め求められた関係、及び酸性ガス濃度Ｃ１と処理液循環量Ｑとの関係を第２の温度Ｔ２をパラメータとして予め求められた関係とに基いて、処理液循環量Ｑを設定するようにしてもよい。
【００１４】
また請求項２に記載のガス精製方法では、前記設定工程は、酸性ガス濃度Ｃ１と処理液循環量Ｑとの関係を第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２との差ΔＴをパラメータとして予め求められた関係に基いて、処理液循環量Ｑを設定するようにしてもよい。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項３に係る発明によるガス精製システムは、例えば図１に示されるように、酸性ガスを含む被処理ガスｃ中の酸性ガスを除去して被処理ガスを精製するガス精製システムにおいて；塩基性の処理液に前記酸性ガスを吸収させる吸収装置１１と；前記酸性ガスを吸収した前記処理液を再生する再生装置２１と；吸収装置１１と再生装置２１との間で前記処理液を循環する循環経路４１、４２と；吸収装置１１を流れる処理液温度Ｔ１を検出する第１の温度検出器３４と；再生装置２１を流れる処理液温度Ｔ２を検出する第２の温度検出器３５と；吸収装置１１で酸性ガスを吸収された後の被処理ガス中の酸性ガスの濃度を検出する濃度検出器３２と；第１の温度検出器３４で検出された第１の温度Ｔ１と第２の温度検出器３５で検出された第２の温度Ｔ２とに基いて、前記酸性ガスの濃度と前記処理液の循環量との関係を予め求められた関係の中から選択し、前記選択された関係と前記検出された濃度Ｃ１と前記酸性ガス濃度の所望の設定値Ｃ０とに基いて、処理液循環量Ｑを調節する調節器３０とを備える。処理液に酸性ガスを吸収させるには、典型的には、該処理液に被処理ガスｃを接触させる。特に向流接触させるとよい。
【００１６】
このように構成すると、第１の温度と第２の温度とに基いて、前記酸性ガスの濃度と前記処理液の循環量との関係を予め求められた関係の中から選択し、前記選択された関係と前記検出された濃度と前記酸性ガス濃度の所望の設定値とに基いて、処理液循環量を調節する調節器を備えるので、吸収装置を経たガス中の酸性ガス濃度制御の応答性並びに安定性に優れたガス精製システムを提供することができる。
【００１７】
また請求項３に記載のガス精製システムでは、前記前記予め求められた関係は、前記酸性ガス濃度の偏差ΔＣと前記処理液の循環量の偏差ΔＱとの関係を第１の温度Ｔ１をパラメータとして求められた関係、及び前記酸性ガス濃度の偏差ΔＣと前記処理液の循環量の偏差ΔＱとの関係を第２の温度Ｔ２をパラメータとして求められた関係であるように構成してもよい。
【００１８】
また請求項３に記載のガス精製システムでは、前記予め求められた関係は、前記酸性ガス濃度の偏差ΔＣと前記処理液の循環量の偏差ΔＱとの関係を第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２との差ΔＴをパラメータとして求められた関係であるように構成してもよい。
【００１９】
上記目的を達成するために、請求項４に係る発明によるガス精製システムは、例えば図１に示されるように、酸性ガスを含む被処理ガスｃ中の酸性ガスを除去して被処理ガスｃを精製するガス精製システムにおいて；塩基性の処理液に前記酸性ガスを吸収させる吸収装置１１と；前記酸性ガスを吸収した処理液を再生する再生装置２１と；吸収装置１１と再生装置２１との間で処理液ａ、ｂを循環する循環経路４１、４２と；吸収装置１１を流れる処理液温度Ｔ１を検出する第１の温度検出器３４と；再生装置２１を流れる処理液温度Ｔ２を検出する第２の温度検出器３５と；第１の温度検出器３４で検出された第１の温度Ｔ１と第２の温度検出器３５で検出された第２の温度Ｔ２と前記酸性ガスの濃度Ｃ１の所望の設定値Ｃ０とに基いて設定された処理液循環量Ｑに、前記処理液の循環量を制御する調節器３０とを備える。処理液に酸性ガスを吸収させるには、典型的には、該処理液に被処理ガスｃを接触させる。特に向流接触させるとよい。
【００２０】
さらに、吸収装置１１で酸性ガスを吸収された被処理ガスｄ中の前記酸性ガスの濃度を検出する濃度検出器３２を備え、第１の温度と第２の温度と前記酸性ガスの濃度の所望の設定値とに基いて設定された処理液循環量を、前記酸性ガス濃度の前記所望の設定値と前記濃度検出器で検出された値との偏差（所望の設定値Ｃ０と実測値Ｃ１とを比較）により修正した前記酸性ガス濃度の値に基づいて修正し、前記修正された処理液循環量に前記処理液の循環量を制御する。
【００２１】
このように構成すると、第１の温度検出器で検出された第１の温度と第２の温度検出器で検出された第２の温度と前記酸性ガスの濃度の所望の設定値とに基いて設定された処理液循環量を、前記酸性ガス濃度の前記所望の設定値と前記濃度検出器で検出された値との偏差により修正した前記酸性ガス濃度の値に基づいて修正し、前記修正された処理液循環量に前記処理液の循環量を制御する調節器とを備えるので、吸収装置を経たガス中の酸性ガス濃度制御の応答性並びに安定性に優れたガス精製システムを提供することができる。
【００２２】
また請求項４に記載のガス精製システムでは、調節器３０は、酸性ガス濃度Ｃ１と処理液循環量Ｑとの関係を第１の温度Ｔ１をパラメータとして予め求められた関係、及び酸性ガス濃度Ｃ１と処理液循環量Ｑとの関係を第２の温度Ｔ２をパラメータとして予め求められた関係とに基いて、処理液循環量Ｑを設定するように構成してもよい。
【００２３】
また請求項４に記載のガス精製システムでは、調節器３０は、酸性ガス濃度Ｃ１と処理液循環量Ｑとの関係を第１の温度Ｔ１と第２の温度Ｔ２との差ΔＴをパラメータとして予め求められた関係に基いて、処理液循環量Ｑを設定するように構成してもよい。
【００２４】
本発明によるガス精製方法は、例えば図１に示されるようなガス精製システムを用いて実施されるものであり、被処理ガスｃ中の酸性ガスを除去して被処理ガスｃを精製するガス精製方法において；前記酸性ガスを吸収する塩基性の処理液に前記酸性ガスを吸収させる吸収装置１１と、前記酸性ガスを吸収した処理液を再生する再生装置２１との間で、前記処理液を循環する循環工程と；被処理ガスｃを吸収装置１１に供給して、前記処理液に前記酸性ガスを吸収させる吸収工程と；前記吸収工程を経たガスｄ中の前記酸性ガスの濃度Ｃ１を検出する濃度検出工程と；前記濃度検出工程で検出された濃度Ｃ１に基いて、処理液循環量Ｑを調節することにより濃度Ｃ１を所望の値Ｃ０に制御する制御工程とを備えるようにしてもよい。
【００２５】
このように構成すると、濃度検出工程で検出された濃度Ｃ１に基いて、処理液循環量を調節することにより濃度を所望の値に制御する制御工程とを備えるので、応答性のよい安定した制御が可能となる。
【００２６】
また例えば図１に示される燃料電池発電システムを用いて実施される発電方法としてもよい。即ち、そのような発電方法は、水素分を含む被処理ガスｃを請求項１又は請求項２に記載のガス精製方法で精製するガス精製工程と；前記ガス精製工程で精製されたガスｄを燃料電池システム５２に供給するガス供給工程と；前記供給されたガスｄを燃料とし、該燃料ｄと酸化剤との電気化学的反応により発電する発電工程と；前記発電工程で発生した排熱で前記処理液を加熱する加熱工程とを備える。
【００２７】
ここで水素分を含むとは、炭化水素のように原子や分子として含んでいる場合であってもよい。また精製工程で精製されたガスを、燃料電池システム中の燃料電池で利用する前に（特に該ガスが水素ガスを主成分とするガスではなく、炭化水素のような形で水素を含む場合は）、該ガスを水素を主成分とする燃料ガスに改質する改質装置を備えるのが好ましい。
【００２８】
このように構成すると、水素分を含む被処理ガスｃを請求項１又は請求項２に記載のガス精製方法で精製するガス精製工程を備えるので、酸性ガスの処理に手間がかからず、ガス供給を効率的に行うことができ、発電システム全体として高効率の発電をすることが可能となる。
【００２９】
また、ガス精製システムは、例えば図１に示すように、酸性ガスを含む被処理ガスｃ中の酸性ガスを除去して被処理ガスｃを精製するガス精製システム１０において；塩基性の処理液に前記酸性ガスを吸収させる吸収装置１１と；前記酸性ガスを吸収した処理液を再生する再生装置２１と；吸収装置１１と再生装置２１との間で処理液ａ、ｂを循環する循環経路４１、４２と；吸収装置１１で酸性ガスを吸収された被処理ガスｄ中の前記酸性ガスの濃度を検出する濃度検出器３２と；濃度検出器３２で検出された濃度Ｃ１に基いて、処理液循環量Ｑを調節することにより濃度Ｃ１を所望の値Ｃ０に制御する調節器３０とを備えることとしてもよい。処理液に酸性ガスを吸収させるには、典型的には、該処理液に被処理ガスｃを接触させる。特に向流接触させるとよい。
【００３０】
また請求項５に記載の発電システムは、請求項３又は請求項４に記載のガス精製システム１０と；ガス精製システム１０で精製されたガスｄを燃料とし、該燃料ｄと酸化剤との電気化学的反応により発電する燃料電池システム５２と；燃料電池システム５２で発生した排熱で処理液を加熱する熱交換器５７とを備える。
【００３１】
このように構成すると請求項３又は請求項４に記載のガス精製システムを備えるので、酸性ガスを除去されたガスを燃料電池システムに供給することができ、ガス精製システムで精製されたガスを燃料とし、燃料と酸化剤との電気化学的反応により発電する燃料電池システムを備えるので、ガスを利用した発電が可能となり、燃料電池システムで発生した排熱で処理液を加熱する熱交換器を備えるので、排熱を回収し有効利用することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符号を付し、重複した説明は省略する。
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）のフローチャートを参照して、本発明による実施の形態であるガス精製システムとしての消化ガス精製システム及び該精製システムと燃料電池システムを備える発電システムを説明する。（ｂ）及び（ｃ）は（ａ）の場合の変形例を示す部分フローチャートである。
【００３３】
消化ガス精製システム１０は、消化ガス発生装置５１から酸性ガスとしての炭酸ガス等を含む消化ガスｃの供給を受ける。消化ガスとは、バイオマスや有機性廃棄物等の発酵によって得られるメタンガス等を主成分とするガスである。バイオマスとは、藻類、稲がら、砂糖きび粕、アルコール発酵粕等であり、有機性廃棄物とは、食品製造廃液、畜産排水や下水処理等で発生する余剰汚泥等である。
【００３４】
有機物のメタン発酵によって得られる消化ガスは、有機物の種類やメタン発酵条件によって異なるが、一般に主成分としてメタンが６０〜７０％、二酸化炭素が３０〜４０％、水素が０〜２％、窒素が０〜２％含まれ、また、微量成分として硫化水素及び塩化水素が数十〜数百ｐｐｍの範囲において含まれている。一方、例えば水素製造工程に供給する精製ガスとしては、硫化水素や炭酸ガス等の酸性ガスの濃度を低くすることが要求される。または、特に炭酸ガスは所定の濃度とすることが要求される。
【００３５】
消化ガス精製システム１０は、消化ガス発生装置５１と原料ガス配管４５で接続された吸収装置としての吸収塔１１を備える。吸収塔１１は円筒状の容器として構成された塔であり、地上に円筒の中心軸を鉛直方向にして設置されている。円筒状の容器の上下方向中央部には充填層１２が設けられ、その上方の空間には、処理液としての吸収液を充填層１２の上部に散布するスプレーノズル１４が設置されている。
【００３６】
なお吸収装置は、図示のようなスプレーノズルと充填層を備える吸収塔に限らず、塩基性処理液を溜めるタンクと、該タンク内の底部に設けられた不図示のガス吹き込みノズルを備えるものであってもよい。この場合は、ノズルからガスを液に吹き込むことにより、ガスが液内を泡状に上昇する間に、酸性ガスが液に吸収される。
【００３７】
また吸収塔１１の円筒状容器の底部は、液溜１３となっている。吸収塔１１の外部には、液溜１３の液面を検出する液面検出器１７ａ、検出された液面に基いて液面を所定の液面設定値に制御する液面調節器１７、液面調節器１７からの制御信号を受信して、後述のポンプ１５の回転速度を調節するインバータ１６が設置されている。
【００３８】
消化ガス精製システム１０は、吸収塔１１に隣接して設置された再生塔２１をを備える。再生塔２１は、吸収塔１１と同様な構造を有している。即ち、再生塔２１は円筒状の容器として構成された塔であり、地上に円筒の中心軸を鉛直方向にして設置されており、円筒状の容器の上下方向中央部には充填層２２が設けられ、その上方の空間には、処理液としての再生液を充填層２２の上部に散布するスプレーノズル２４が設置されている。また再生塔１１の円筒状容器の底部は、液溜２３となっている。
【００３９】
なお再生装置は、図示のような円筒状の容器と充填層を備える再生塔に限らず、塩基性処理液を溜めるタンクと、該タンク内に配設された不図示の熱交換チューブを備えるものであってもよい。熱交換チューブには温水や水蒸気を供給する。熱交換チューブによりタンク内に溜められた再生液は加熱されガスを放出する。
【００４０】
ここで処理液は吸収塔１１内を流れる液（底部１３に溜まった液）を便宜上吸収液ａと呼び、再生塔２１内を流れる液（底部２３に溜まった液）を再生液ｂと呼ぶ。これらを区別する必要のないときは、総称して処理液と呼ぶ。図中では、吸収液ａとは、液溜１３に溜まった液を示している。充填層１２上部の、未だ酸性ガスを吸収する前の吸収液は、液溜１３内の吸収液よりも酸性ガスの濃度が高い（再生塔２１の液溜２３に溜まっている液と同濃度で温度は低い）。したがって、吸収塔１１内を流れる液であっても、区別する必要があるときは、酸性ガスを吸収する前の液を吸収前処理液、吸収した後の液を吸収後処理液とよぶ。この呼び方によれば、スプレーノズル１４で散布される液は吸収前処理液であり、液溜１３中の液は吸収後処理液ということになる。再生液についても、図中では、再生液ｂとは、液溜２３に溜まった液を示しているが、同様である。即ち、スプレーノズル２４で散布される液は吸収後処理液（又は再生前処理液）であり、液溜２３中の液は吸収前処理液（又は再生後処理液）ということになる。
【００４１】
吸収塔１１の液溜１３と再生塔２１のスプレーノズル２４とは、液配管４１で接続されている。液配管４１には、ポンプ１５が挿入配置されている。ポンプ１５は不図示の電動機で駆動される。該電動機は前述のインバータ１６から供給される周波数の調節された電源により駆動される。液溜１３の液面が低くなると液面調節器１７はインバータ１６の周波数を低くしてポンプの回転速度を落とし、また液面が高くなると逆にポンプの回転速度を上げる。このようにして、液溜１３の液面を設定値に制御する。
【００４２】
液配管４１のポンプ１５の吐出側には、第１の温度検出器としての吸収液温度検出器３４が設置されている。吸収液温度検出器３４は、この位置に限らず、液溜１３又は充填層１２に設けてもよい。要は、吸収液の酸性ガス吸収能力を最も反映する温度を検出するようにすればよい。
【００４３】
またポンプ１５とスプレーノズル２４との間の液配管４１には、熱交換器５７が挿入配置されている。熱交換器５７は、望ましくは温度検出器３４とノズル２４との間に配置する。熱交換器５７は、後述の燃料電池システム５２の排熱と処理液との熱交換を行うものであり、温水配管４７で燃料電池システム５２と接続されている。
【００４４】
再生塔２１の液溜２３と吸収塔１１のスプレーノズル１４とは、液配管４２で接続されている。液配管４２には、ポンプ２５が挿入配置されている。ポンプ２５は不図示の電動機で駆動される。該電動機はインバータ２６から供給される周波数の調節された電源により駆動される。インバータ２６は、後述の制御装置３０からの信号に基いて周波数を調節する。周波数の調節により、ポンプ２５の回転速度を調節し、液配管４２を流れる処理液の流量（循環量）を調節する。
【００４５】
液配管４２のポンプ２５の吐出側には、第２の温度検出器としての再生液温度検出器３５が設置されている。再生液温度検出器３５は、この位置に限らず、液溜２３又は充填層２２に設けてもよい。要は、再生液ｂの酸性ガス吸収能力を最も反映する温度を検出するようにすればよい。
【００４６】
またポンプ２５とスプレーノズル１４との間の液配管４２には、熱交換器５６が挿入配置されている。熱交換器５６は、望ましくは温度検出器３５とノズル１４との間に配置する。熱交換器５６は、冷却水により処理液の温度を下げるためのものである。
【００４７】
液配管４２の、ポンプ２５と熱交換器５６との間には、液流量検出器３３が挿入配置されている。但し、液流量検出器３３の位置は、ここに限らず、吸収塔１１と再生塔２１との間の処理液循環量を検出できる位置ならどこでもよい。しかしながら、吸収塔１１の液面制御により流量を調節されている配管の流量であってはならない。即ち、本実施の形態では、配管４１の流量ではなく、配管４２の流量を検出するような位置に配置する。要は、流量調節をしている部分の配管に設置する。
【００４８】
また、吸収塔１１の充填層１２上方の部分には、精製ガス配管４６が接続されており、充填層１２上方の空間から精製ガスを抜き出すように構成されている。ガス配管４６には、ガスブロワ３１が挿入配置されている。なお、図１（ｃ）に示すように、ガスブロワ３１はガス配管４６ではなく消化ガス発生装置５１と吸収塔１１との間のガス配管４５に設けてもよい。また吸収塔１１とガスブロワ３１との間のガス配管４６には、酸性ガス濃度検出器３２が設置されている。但し、酸性ガス濃度検出器３２の設置位置は、ここに限らず濃度検出に適した位置であれば、ガス配管４６のいずれの位置でもよい。また吸収塔１１の充填層１２上方の空間であってもよい。但し、配管に設ければ、滞留部分と違って均一化された濃度を検出できる利点がある。
【００４９】
吸収塔１１と再生塔２１の充填層の材料の種類としては、十分な耐食性及び耐熱性、そして高い接触効率を有するものであれば何でもよい。構造としては、液を流下させながら、上昇するガスと向流接触させやすい構造であればよく、例えば充填材充填構造とする。
【００５０】
消化ガス精製システム１０は、さらに再生塔２１から吸収塔１１に供給する液の流量を制御する制御装置３０を備える。制御装置３０は、以下説明するように、処理液の循環流量を制御することにより結局酸性ガスの濃度を所望の値にすることを目的とする制御装置である。
【００５１】
制御装置３０には、酸性ガス濃度検出器３２からの濃度信号、液流量検出器からの流量信号、液温度検出器３４からの温度信号、液温度検出器３５からの温度信号を受信して、制御信号をインバータ２６に送信する。
【００５２】
ガスブロワ３１で昇圧された精製ガスは、消化ガス精製システム１０を出て、燃料電池システム５２に送られる。燃料電池システム５２は、例えば固体高分子型である。固体高分子型燃料電池は、複数の固体高分子膜とその一方の面側に設けられた燃料極（アノード）と他方の面側に設けられた酸化剤極（カソード）とを有する複数の膜電極接合体が備えられている。
【００５３】
供給された精製ガスは、前記燃料極に送られる前に、不図示の改質装置（改質器、ＣＯ変成器、選択酸化装置等を含む）を経由して、水素を主成分とする燃料ガスに改質される。該燃料ガスが燃料極に送られる。一方酸化剤極には酸化剤としての例えば空気が供給され、燃料ガスと空気中の酸素とが電気化学的反応をして、電気を発生する。水素と酸素の電気化学的反応は発熱反応であるので、冷却する必要がある。また前記改質装置は、熱を発生する。このような熱を取り込んだ温水が、温水配管４７を通して、燃料電池システム５２と熱交換器５７との間を循環する。この間に、熱交換器５７で処理液を加熱する。
【００５４】
なお図１（ｂ）に示すように、液配管４１と４２を流れる液同士の間で熱交換する熱交換器５８を設けてもよい。この場合、ポンプ１５と２５のそれぞれ吐出側に設けるのがよい。この熱交換器５８は、吸収塔１１から再生塔２１に向かう液を加熱し（ガスを放出するためには加熱が必要）、再生塔２１から吸収塔１１に向かう液を冷却する（ガスを吸収するためには冷却が必要）ので、システムの熱効率が向上する。
【００５５】
燃料電池システム５２は、固体高分子型に限らず、例えば燐酸塩型であってもよい。
【００５６】
さらに図１を参照して、本実施の形態のガス生成システムの作用を説明する。消化ガス発生装置５１から供給される消化ガスは、まず吸収塔１１で処理液としての塩基性の液と接触することにより酸性ガスが吸収される。この工程は、接触工程あるいはアルカリ吸収工程と呼ぶ。吸収塔１１で使用される塩基性液は、熱炭酸カリウム吸収液又はアルカノールアミン吸収液が好適であるが、本発明では吸収能力が大きく、しかも燃料電池発電工程Ｄで生じる低位排熱及び／又は水素製造工程で排出される燃焼排ガスの排熱を利用して昇温できる８０℃までの温度範囲において吸収と再生が可能なアルカノールアミン吸収液がより好適であり、具体的な吸収剤としてモノエタノールアミン（ＭＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）などが挙げられる。
【００５７】
本実施の形態では、消化ガスは充填層１２の下方の空間に供給される。このガスは吸収塔１１内で塩基性の吸収液と向流接触させられる。前述の接触工程であり吸収工程である。向流接触は、まず充填層１２で、また充填層１２の上方の空間で、スプレーノズル１４により散布される液との間でなされる。この接触工程で、消化ガス中に含まれる酸性ガスである二酸化炭素又は二酸化炭素及び硫化水素（二酸化炭素等）が吸収液により吸収分離される。
【００５８】
酸性ガスが除去された精製ガスとなったガスは、精製ガス配管４６を通って、ガスブロワにより昇圧され、燃料電池システム５２に供給される。この間に、精製ガスの濃度が濃度検出器３２により検出され、濃度信号は制御装置３０に送信される。
【００５９】
吸収塔１１内で酸性ガスを吸収した吸収液ａは、配管４１を通ってポンプ１５により再生塔２１に送られる。循環工程である。特にスプレーノズル２４に送られる。この間に熱交換器５７により、燃料電池システムからの温水により加熱される。即ち、前記吸収後の塩基性処理液と燃料電池発電工程で発生する温水とが熱交換し、吸収後塩基性吸収液が、燃料電池システムからの温水の温度より１０℃以内低い温度、好ましくは２℃程度低い温度まで加熱される。
【００６０】
処理液はスプレーノズル２４により、充填層２２上方の空間内に散布される。散布された再生液は、充填層２２上方の空間を下降する間に、また充填層２２を流下する間に、再生塔２１内のガスと向流接触して酸性ガスを放散して吸収能力を取り戻す。すなわち接触工程であり再生工程である。再生用のガスは例えば空気を用いる。
【００６１】
吸収反応の例として、アルカノールアミン吸収液による二酸化炭素の吸収反応を下記に記す。
Ｒ−ＮＨ２＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２→Ｒ−ＮＨ３ＨＣＯ３
なお、再生反応は上記反応の逆反応となる。処理液の温度が相対的に低ければ吸収反応が起こり、高ければ再生反応が起こる。
【００６２】
再生塔２１内で酸性ガスを放出して再生された再生後処理液ｂは、配管４２を通ってポンプ２５により吸収塔１１に送られる。循環工程である。特にスプレーノズル１４に送られる。この間に熱交換器５６で、冷却水により冷却される。
【００６３】
前述のように、処理液はスプレーノズル１４により、充填層２２上方の空間内に散布され酸性ガスを吸収する。
【００６４】
以上の実施の形態の変形例として、吸収液ａは吸収塔１１内で不図示の循環ポンプを有する循環ラインを通して液溜１３と充填層１２との間で循環して繰り返し吸収を行うようにしてもよい。再生液ｂも同様に再生塔２１内で循環使用するように構成してもよい。
このときは、吸収塔１１から再生塔２１への吸収後処理液ａは、ノズル２４に戻さず、例えば液溜２３に戻してもよい。同様に、再生塔２１から吸収塔１１への再生後処理液ｂは、ノズル１４に戻さず、例えば液溜１３に戻してもよい。
【００６５】
なお本実施の形態では、吸収塔１１と再生塔２１との間の処理液の循環流量は、制御装置３０からの信号により、インバータ２６により制御される。すなわち再生塔２１から吸収塔１１への配管４２内の流量を制御する。そして、液溜１３と液溜２３との液量のバランスが崩れないように、液溜１３の液面高さを液面調節器１７で制御する。
但しこれに限らず、吸収塔１１から再生塔２１への配管４１内の処理液流量を制御して、液溜２３の液面高さを液面調節器１７と同様な不図示の液面調節器で制御するようにしてもよい。
また、処理液循環量は、インバータに限らずポンプ吐出側に設けられた不図示の流量調節弁の開閉や、ポンプの吐出側から液溜への不図示のバイパス配管と該配管に設置された流量調節弁の開閉により調節するように構成してもよい。
【００６６】
図２のブロック線図を参照して、制御装置３０の構成と作用を説明する。図１で説明したようなガス精製システムでは、消化ガスに含まれる炭酸ガス等の酸性ガスの吸収量（濃度）を変化させる主なパラメータとしては、処理液（吸収液、再生液）循環量、吸収液温度および再生液温度がある。
【００６７】
処理液循環量を増加すると酸性ガスの吸収は促進され、低下すると吸収は進まない。また、吸収液温度については、温度が低いと吸収は促進され、逆に温度が高いと吸収能力は低減する。再生液温度については、温度が高いと再生が促進され吸収能力の高い液が得られるが、温度が低いと再生が十分行なわれず、吸収能力の高い液を得ることはできない。すなわち、再生液温度によっても吸収性能は変わるため、吸収液循環量、吸収液温度、および再生液温度のパラメータにより酸性ガスの濃度は変化するということができる。
【００６８】
そこで図２に示すように、本実施の形態では、前もって酸性ガス濃度の偏差ΔＣと処理液循環量の偏差ΔＱとの関係を、再生液温度と吸収液温度とをパラメータとして求めておく。図中、線図の形で示してあるが、関数の形で与えてもよいし、表の形であってもよい。線図や表の場合は、中間値は補完法で求めるようにすればよい。上記関係は、実際のガス精製システムを運転して、パラメータと処理液循環量を変えながら酸性ガス濃度を実測して求めるのが好ましいが、理論的に求めてもよい。
【００６９】
図２に示すように、酸性ガス濃度の偏差ΔＣと処理液循環量の偏差ΔＱとの関係を再生液温度Ｔ２をパラメータとして与える線図が、吸収液温度Ｔ１毎に制御装置３０に保存されている。本実施の形態では、また一般的に、酸性ガス濃度の偏差ΔＣと処理液循環量の偏差ΔＱとの関係は、原点Ｏを通る右上がりの曲線（直線を含む概念）となる。
【００７０】
制御装置３０は第１の温度としての吸収液温度Ｔ１を受信して、Ｔ１に対応する線図を選択する。次に、選択された線図中で、受信した第２の温度としての再生液温度Ｔ２に対応する曲線を選択する。
【００７１】
また制御装置３０は、濃度検出器３２からの濃度Ｃ１の実測値を濃度信号として受信する。一方、酸性ガス濃度の所望の濃度が設定値Ｃ０として、制御装置３０には与えられており、制御装置３０は濃度の偏差ΔＣ＝Ｃ１−Ｃ０を演算する。前記のように選ばれた線図上で、濃度の偏差ΔＣに対応する処理液循環量の偏差ΔＱを読取る。制御装置はこの偏差ΔＱだけ処理液循環量Ｑを増減する。処理液循環量Ｑを増減するには、インバータ２６の周波数を調節する（伝達関数ブロック１０１）。
【００７２】
そのように循環量Ｑが制御されると、酸性ガス濃度Ｃ１が得られる（伝達関数ブロック１０２）。濃度検出器３２で検出された酸性ガス濃度Ｃ１はフィードバックされ、設定値Ｃ０と実測値Ｃ１との偏差を得る。このようにして、酸性ガスの濃度は所望の設定値に制御される。
【００７３】
図３のブロック線図を参照して、第２の実施の形態を説明する。本実施の形態では、酸性ガス濃度の偏差ΔＣと処理液循環量の偏差ΔＱとの関係を再生液温度Ｔ２と吸収液温度Ｔ１との差ΔＴをパラメータとして与える線図が、制御装置３０に保存されている。制御装置３０は吸収液温度Ｔ１と再生液温度Ｔ２とを受信して、ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１を算出し、ΔＴに対応する曲線を選ぶ。第１の実施の形態と同様に、選ばれた曲線上で、実測濃度と設定濃度との差ΔＣに対応する処理液循環量の偏差ΔＱを読取る。以下第１の実施の形態と同様に、処理液循環量Ｑを調節することにより、酸性ガス濃度を制御する。
【００７４】
図４のブロック線図を参照して、第３の実施の形態で使用する制御装置３０（第１、第２の実施の形態と内容は多少異なるが便宜状符号で呼ぶ）の構成と作用を説明する。
【００７５】
図４に示すように、本実施の形態では、前もって酸性ガス濃度Ｃと処理液循環量Ｑとの関係を、再生液温度Ｔ２と吸収液温度Ｔ１とをパラメータとして求めておく。図中、線図の形で示してあるが、関数の形で与えてもよいし、表の形であってもよいのは、第１、第２の実施の形態と同様である。中間値は補完法で求めるようにすればよい点も同様である。上記関係は、実測して求めてもよいし、理論的に求めてもよい。
【００７６】
図４（ａ）に示すように、酸性ガス濃度と処理液循環量との関係を再生液温度をパラメータとして与える線図が、吸収液温度毎に制御装置３０に保存されている。制御装置３０は第１の温度としての吸収液温度Ｔ１を受信して、Ｔ１に対応する線図を選択する。次に、選択された線図中で、受信した第２の温度としての再生液温度Ｔ２に対応する曲線を選択する。一方、酸性ガス濃度の所望の濃度が設定値Ｃ０として、制御装置３０には与えられており、前記のように選ばれた線図上で、設定値Ｃ０に対応する処理液循環量Ｑを読取る。処理液循環量が値Ｑになるように、インバータ２６の周波数を調節する（伝達関数ブロック１０１）。循環量Ｑに制御するためには、流量検出器３３からの流量検出値をフィードバックして、例えば公知のＰ制御（比例制御）やＰＩ制御（比例積分制御）をすればよい。
【００７７】
前記吸収液温度Ｔ１、再生液温度Ｔ２の下で、そのような循環量Ｑに制御されると、前もって求められた関係により、所望の酸性ガス濃度Ｃ１が得られる（伝達関数ブロック１０２）。
【００７８】
図４（ｂ）のブロック線図に示すように、本実施の形態の変形例として、さらに濃度検出器３２で検出された酸性ガス濃度Ｃ１をフィードバックして、設定値Ｃ０と実測値Ｃ１との偏差により設定値Ｃ０’を修正して（伝達関数ブロック１０３）流量設定値Ｑを得ることにより、さらに酸性ガス濃度を正確に制御することもできる。
【００７９】
図５のブロック線図を参照して、第４の実施の形態を説明する。本実施の形態では、酸性ガス濃度と処理液循環量との関係を再生液温度Ｔ２と吸収液温度Ｔ１との差ΔＴをパラメータとして与える線図が、制御装置３０に保存されている。制御装置３０は吸収液温度Ｔ１と再生液温度Ｔ２とを受信して、ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１を算出し、ΔＴに対応する曲線を選ぶ。第３の実施の形態と同様に、選ばれた曲線上で、設定値Ｃ０に対応する処理液循環量Ｑを読取る。処理液循環量が値Ｑになるように、インバータ２６の周波数を調節する。不図示であるが、この場合も、図４（ｂ）と同様に、濃度検出器３２で検出された酸性ガス濃度Ｃ１をフィードバックして、さらに酸性ガス濃度を正確に制御するようにしてもよい。
【００８０】
図１と図６を参照して、第５の実施の形態を説明する。この実施の形態では、図１において、制御装置３０は、濃度検出器３２からの濃度信号と液流量検出器３３からの流量信号とを受信する。吸収液温度と再生液温度は検出する必要がない。そして制御装置３０は、インバータ２６を介してポンプ２５の回転速度を調節して、ひいては液の循環量を調節して、その結果として酸性ガスの濃度を制御する。
【００８１】
このとき図６に示すように、制御装置３０は、まず平均的な吸収液温度と再生液温度の場合の酸性ガス温度と液循環量との関係から流量設定値を求め、その流量値になるようにポンプ２５の回転速度を調節し（伝達関数ブロック１０１’）、その結果として得られる酸性ガス濃度Ｃ１をフィードバックして、Ｃ１とＣ０の偏差により濃度設定値を修正してＣ０’とし、液循環量Ｑを調節するようにする。
【００８２】
ここで、循環流量設定値を介さずに、単に濃度検出器３２の検出値に基いて液循環流量を調節して結果として酸性ガス濃度を制御するようにすることもできる。このようにすると、濃度を制御するのに、液循環量を変量としてこれを調節して行なうので、安定した制御が可能となる。
【００８３】
以上の実施の形態では、吸収塔１１と再生塔２１を使用するものとしたが、これに限らず吸収および再生を目的としたそれに類する他の機器であってもよい。即ち前述のように、タンクに吸収液を溜めて底部に設置されたノズルから該液中に被処理ガスを吹き込む構成の吸収装置であってもよいし、タンクに再生液を溜めて熱交換器で該液を加熱する構成の再生装置であってもよい。
【００８４】
精製されたガスは、精製ガス配管４６を通して燃料電池システム５２に供給され、改質装置で、改質、変成、選択酸化されて燃料ガスとなって、発電に使われる。改質装置に供給されるガスは吸収塔１１において二酸化炭素等の酸性ガスが吸収除去されている。二酸化炭素以外に例えば硫化水素のような硫化物も除去される。吸収塔１１の下流には、さらに不図示のリンス塔で洗浄液と向流接触させて、吸収塔１１からキヤリーオーバーされた吸収液滴が洗浄除去されるようにしてもよい。
【００８５】
前記のように精製ガスは燃料電池用改質装置に送られるが、本発明の実施の形態によれば、吸収塔１１で消化ガスｃ中の二酸化炭素が例えば７０〜８０％程度又はそれ以上分離除去されるので、吸収工程がない場合に比べて、ブロワー３１の送風及び昇圧動力を４０％近く削減できる。
【００８６】
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、吸収塔１１と再生塔２１を使用し、ジエタノールアミン等の塩基性吸収液を循環使用して、消化ガスに含まれるＣＯ２などの酸性ガスを吸収させるガス精製システムにおいて、酸性ガスの吸収量（濃度）を変化させる主なパラメータとして、吸収液循環量、吸収液温度および再生液温度を用いる。
【００８７】
ガス精製装置１０で精製したガスｄを燃料電池システム等の燃料として使用する場合には、何らかの外乱によって精製ガスｄの成分濃度が変動した場合でも、目標濃度に迅速に追従しかつ安定な濃度制御を行なう必要がある。前記の３つのパラメータにはそれぞれ特性があり、特性に応じたロジックを組まないと系の安定性はかえって悪くなる。しかしながら、本実施の形態では、吸収液循環量、吸収液温度、再生液温度のパラメータをその特性に応じて有効に使用したカスケード制御を行なうことにより酸性ガスの吸収量(濃度)を目標値へ迅速に追従かつ安定保持させることができる。
【００８８】
以上説明したような実施の形態によれば、最終的には精製ガス中の酸性ガス濃度の制御は吸収液循環量で制御することとしているが、その間に再生液温度および吸収液温度を吸収液循環量を決める上の条件として取り込んだカスケード制御を行うので、制御の安定性を著しく向上することができる。したがって、何らかの外乱によってガス成分濃度が変動した場合でも、目標濃度に迅速に追従し、安定な濃度制御を行なうことができる。このようにして、燃料電池システム等の燃料として使用するのに適した精製ガスを得ることが出来る。
【００８９】
ここで、３つのパラメータにつきさらに説明する。これらパラメータは下記に示すように酸性ガス濃度に対する特性がそれぞれ異なる。本実施の形態では、それぞれの特性に応じた使い分けをして制御ロジックに取り込まれている。
（１）酸性ガス濃度に対して最も応答性の良い要素は吸収液の循環量である。したがって最終的には、ガス濃度の変化はこの吸収液循環量を制御することにより追従させるのが良い。しかし、吸収液循環量の設定値はガス濃度から直接得られないため、事前にガス濃度と吸収液循環量の関係を把握し、吸収液循環量に対してカスケード制御をかける必要がある。この方法は再生液温度または吸収液温度がほぼ一定の時はよいが、どちらかが大きく変化した時はガス濃度を一定に制御しにくいという問題がある。
【００９０】
（２）実際のガス精製システムの運転では再生液温度も変動する場合がある。特に燃料電池システムの排熱を再生に利用する場合には燃料電池システムの運転状況によって排熱温度が変化するため、再生温度もその影響を受け変化する場合がある。したがって、再生温度も加味したガス濃度と吸収液循環量の関係を事前に把握し、各再生温度に応じた処理液循環量の設定値を求め、カスケード制御を行なう必要がある。
【００９１】
（３）吸収液温度については、吸収性能に対する応答性が非常に緩慢であること、また、過度に低温とすることは冷却水に熱を放出し熱利用上好ましくないこと、過度に高温とすると吸収塔内で（またはそれに類する機器内で）フラッディングを発生するおそれもあることから、温度制御幅はあまり大きく取らない方が良い。また、精度の高い制御を行なっても応答性が悪くあまり効果的ではないことから、基準温度±５℃（例えばジエタノールアミンについては２５℃、３０℃および３５℃）の段階制御が望ましい。
【００９２】
（４）吸収液に対して再生液の温度が非常に高い場合には、吸収性能に対し再生性能が大きいため、酸性ガス例えばＣＯ２の吸収能力が高くなる。一方、吸収液に対して再生液の温度がそれ程高くない場合は、吸収性能に対し再生性能が良くないためＣＯ２の吸収性能も低い。この様に、吸収液温度および再生液温度それぞれを吸収液循環量を決める要素とするだけでなく、両者の温度差を吸収液循環量を決める要素とすることも可能である。
【００９３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、第１の温度と第２の温度とに基いて、酸性ガスの濃度と処理液の循環量との関係を予め求められた関係の中から選択する選択工程と、選択工程で選択された関係と検出された濃度と酸性ガス濃度の所望の設定値とに基いて、処理液循環量を調節する循環量調節工程とを備え、処理液の循環量を調節することにより酸性ガス濃度を設定値に制御する工程を備えるので、吸収工程を経たガス中の酸性ガス濃度制御の応答性並びに安定性に優れたガス精製方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である消化ガスを精製するガス精製システム、精製ガスを用いる発電システムを示すフローチャートである。
【図２】本発明の第１の実施の形態であるガス精製方法の制御を説明するブロック線図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態であるガス精製方法の制御を説明するブロック線図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態であるガス精製方法の制御を説明するブロック線図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態であるガス精製方法の制御を説明するブロック線図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態であるガス精製方法の制御を説明するブロック線図である。
【符号の説明】
１０ 消化ガス精製システム
１１ 吸収塔
１２ 充填層
１３ 液溜
１４ スプレーノズル
１５ ポンプ
１６ インバータ
１７ 液面調節器
２１ 再生塔
２２ 充填層
２３ 液溜
２４ スプレーノズル
２５ ポンプ
２６ インバータ
３０ 制御装置
３１ ガスブロワ
３２ 酸性ガス濃度検出器
３３ 流量検出器
３４、３５ 液温度検出器
４１、４２ 液配管
４５ 原料ガス配管
４６ 精製ガス配管
４７ 温水配管
５１ 消化ガス発生装置
５２ 燃料電池システム
５６、５７ 熱交換器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas purification method, a gas purification system, and a power generation system, and in particular, using an absorption device and a regenerator, such as carbon dioxide gas contained in a gas to be treated such as digestion gas using a basic treatment liquid in circulation. The present invention relates to a gas purification method, a gas purification system, and a power generation system that remove acid gas.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method and apparatus for purifying a gas containing an acid gas such as carbon dioxide gas, there has been a gas purification system that uses an absorption tower and a regeneration tower and circulates a basic absorption liquid to absorb the acid gas. . In such a system, it is necessary to adjust the absorption amount (concentration) of the acidic gas in the purified gas.
[0003]
Further, in a fuel cell system that obtains a fuel gas by purifying a gas such as digestion gas, a raw material gas containing an acid gas has to be used, and it takes time to process the acid gas.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
According to the conventional system as described above, in order to adjust the acid gas concentration, the responsiveness and stability with respect to the set concentration can be adjusted by adjusting any of the variables such as the absorption liquid temperature and the regeneration liquid temperature. It was not clear whether it was the best.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a gas purification method, a gas purification system, and a power generation system that are excellent in the responsiveness and stability of acid gas concentration control.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the gas purification method according to the first aspect of the present invention is carried out using, for example, the gas purification system shown in FIG. 1, and removes the acidic gas in the gas c to be treated. In the gas purification method for purifying the gas to be treated c; an absorption device 11 for absorbing the acidic gas in the basic processing liquid that absorbs the acidic gas; and a regeneration device for regenerating the processing liquid that has absorbed the acidic gas. A circulation step for circulating the treatment liquid between the absorption gas and the absorption gas for supplying the treatment gas c to the absorption device 11 and absorbing the acidic gas in the treatment liquid; and a treatment liquid temperature flowing through the absorption device 11. A first temperature detecting step for detecting; a second temperature detecting step for detecting the temperature of the processing liquid flowing through the regenerator 21; and a concentration for detecting the concentration C1 of the acidic gas in the gas to be treated in which the acidic gas has been absorbed. Detection process and Based on the first temperature T1 detected in the first temperature detection step and the second temperature T2 detected in the second temperature detection step, the concentration of the acidic gas and the circulation amount of the treatment liquid A selection step of selecting a relationship with Q from relationships determined in advance; based on the relationship selected in the selection step, the detected concentration C1, and the desired set value C0 of the acid gas concentration And a circulation amount adjusting step for adjusting the treatment liquid circulation amount; the acid gas concentration is controlled to the set value C0 by adjusting the circulation amount Q of the treatment liquid.
[0007]
If comprised in this way, based on 1st temperature and 2nd temperature, the selection process which selects the relationship between the density | concentration of acidic gas and the circulation amount of a process liquid from the relationship calculated | required previously, and a selection process A circulation amount adjusting step for adjusting the treatment liquid circulation rate based on the relationship selected in step (b), the detected concentration and the desired set value of the acid gas concentration, and adjusting the circulation amount of the treatment liquid Since the step of controlling the gas concentration to the set value is provided, it is possible to provide a gas purification method excellent in the responsiveness and stability of the acid gas concentration control in the gas that has undergone the absorption step.
[0008]
In the gas purification method according to the present invention, the relationship obtained in advance is a relationship obtained by using the first temperature T1 as a parameter for the relationship between the acid gas concentration deviation ΔC and the treatment liquid circulation amount deviation ΔQ. Further, the relationship between the deviation ΔC of the acidic gas concentration and the deviation ΔQ of the circulation amount of the treatment liquid may be configured to be a relationship obtained using the second temperature T2 as a parameter.
[0009]
In the gas purification method according to the invention, the previously obtained relationship is the relationship between the deviation ΔC of the acidic gas concentration and the deviation ΔQ of the treatment liquid circulation amount between the first temperature T1 and the second temperature T2. The difference ΔT may be configured as a parameter.
[0010]
In order to achieve the above object, the gas purification method according to the second aspect of the present invention is carried out using, for example, the gas purification system shown in FIG. 1, and removes the acidic gas in the gas c to be treated. In the gas purification method for purifying the gas to be treated c; an absorption device 11 for absorbing the acidic gas in the basic processing liquid that absorbs the acidic gas; and a regeneration device 21 for regenerating the processing liquid that has absorbed the acidic gas. A circulation step of circulating the treatment liquid; an absorption step of supplying the gas c to be absorbed to the absorption device 11 and causing the treatment liquid to absorb the acidic gas; and detecting a temperature of the treatment liquid flowing through the absorption device 11 A first temperature detecting step, a second temperature detecting step for detecting the temperature of the processing liquid flowing through the regenerator 21, and a first temperature T1 and the second temperature detected in the first temperature detecting step. Detected in the detection process A setting step for setting the treatment liquid circulation amount Q based on the temperature T2 of 2 and the desired set value C0 of the acid gas concentration; and controlling the circulation amount of the treatment liquid to the amount set in the setting step A control step of controlling the acid gas concentration C1 to the set value by controlling a circulation amount Q of the treatment liquid.
[0011]
  further,A concentration detection step of detecting the concentration of the acidic gas in the gas that has undergone the absorption step;The set value of the acid gas concentration is a deviation between the set value and the actual value detected in the concentration detection step (A step of comparing the desired set value with an actual measurement valueAnd a correction step of correcting the treatment liquid circulation amount set in the setting step based on the corrected set value of the acid gas concentrationFurther equippedThe control step controls the circulation amount of the processing liquid to the amount corrected in the correction step.
[0012]
  If comprised in this way, the setting process which sets the process liquid circulation amount Q,A process in which the set value of the acid gas concentration is corrected by a deviation between the set value and the actually measured value detected in the concentration detection step, and set in the setting step based on the corrected set value of the acid gas concentration A correction process for correcting the amount of liquid circulation;The circulating amount of the treatment liquid isCorrectionIn the processCorrectionA control step for controlling the amount of the treated liquid, and the acid gas concentration is controlled to the set value by controlling the circulation amount of the processing liquid, so that the responsiveness of the acid gas concentration control in the gas after the absorption step is controlled. In addition, a gas purification method having excellent stability can be provided.
[0013]
In the gas purification method according to claim 2, in the setting step, the relationship between the acid gas concentration C1 and the treatment liquid circulation rate Q is determined in advance using the first temperature T1 as a parameter, and the acid gas concentration C1. The processing liquid circulation amount Q may be set based on the relationship between the processing temperature circulation amount Q and the relationship obtained in advance using the second temperature T2 as a parameter.
[0014]
Further, in the gas purification method according to claim 2, in the setting step, the relationship between the acidic gas concentration C1 and the processing liquid circulation rate Q is preliminarily determined using the difference ΔT between the first temperature T1 and the second temperature T2 as a parameter. The processing liquid circulation rate Q may be set based on the obtained relationship.
[0015]
In order to achieve the above object, a gas purification system according to a third aspect of the present invention purifies a gas to be treated by removing the acid gas in the gas c to be treated containing acid gas, for example, as shown in FIG. An absorption device 11 that absorbs the acidic gas in a basic processing liquid; a regenerator 21 that regenerates the processing liquid that has absorbed the acidic gas; and between the absorption device 11 and the regenerating device 21. Circulation paths 41 and 42 for circulating the treatment liquid; a first temperature detector 34 for detecting the treatment liquid temperature T1 flowing in the absorption device 11; and a second temperature for detecting the treatment liquid temperature T2 flowing in the regeneration device 21. A temperature detector 35; a concentration detector 32 that detects the concentration of the acid gas in the gas to be treated after the acid gas is absorbed by the absorber 11, and a first temperature detected by the first temperature detector 34. Temperature T1 and second Based on the second temperature T2 detected by the degree detector 35, the relationship between the concentration of the acid gas and the circulation amount of the treatment liquid is selected from the relationships obtained in advance, and the selected relationship And a controller 30 for adjusting the processing liquid circulation rate Q based on the detected concentration C1 and the desired set value C0 of the acid gas concentration. In order to make the treatment liquid absorb the acidic gas, typically, the treatment gas c is brought into contact with the treatment liquid. It is particularly good to make a countercurrent contact.
[0016]
According to this configuration, the relationship between the concentration of the acidic gas and the circulation amount of the treatment liquid is selected from the relationship obtained in advance based on the first temperature and the second temperature, and the selected Responsiveness of acid gas concentration control in the gas that has passed through the absorption device is provided with a regulator that adjusts the circulating amount of the processing liquid based on the relationship and the detected concentration and the desired set value of the acid gas concentration. In addition, a gas purification system having excellent stability can be provided.
[0017]
Further, in the gas purification system according to claim 3, the relationship obtained in advance is the relationship between the deviation ΔC of the acidic gas concentration and the deviation ΔQ of the circulation amount of the treatment liquid, using the first temperature T1 as a parameter. The obtained relationship and the relationship between the deviation ΔC of the acidic gas concentration and the deviation ΔQ of the circulation amount of the treatment liquid may be configured to be a relationship obtained using the second temperature T2 as a parameter.
[0018]
In the gas purification system according to claim 3, the relationship obtained in advance is the relationship between the deviation ΔC of the acid gas concentration and the deviation ΔQ of the circulation amount of the processing liquid, and the first temperature T1 and the second temperature. You may comprise so that it may be the relationship calculated | required by making difference (DELTA) T with temperature T2 into a parameter.
[0019]
In order to achieve the above object, a gas purification system according to a fourth aspect of the present invention, for example, as shown in FIG. In a gas purification system to be purified; an absorption device 11 that absorbs the acidic gas in a basic treatment liquid; a regeneration device 21 that regenerates the treatment liquid that has absorbed the acidic gas; and between the absorption device 11 and the regeneration device 21 Circulation paths 41 and 42 for circulating the processing liquids a and b; a first temperature detector 34 for detecting the processing liquid temperature T1 flowing through the absorption device 11; and a first temperature detector 34 for detecting the processing liquid temperature T2 flowing through the regenerating apparatus 21. The first temperature T1 detected by the first temperature detector 34, the second temperature T2 detected by the second temperature detector 35, and the desired concentration C1 of the acidic gas. Based on the set value C0 of To have been treated liquid circulation amount Q, and a controller 30 for controlling the circulating amount of the processing solution. In order to make the treatment liquid absorb the acidic gas, typically, the treatment gas c is brought into contact with the treatment liquid. It is particularly good to make a countercurrent contact.
[0020]
  further,A concentration detector 32 for detecting the concentration of the acid gas in the gas d to be treated in which the acid gas is absorbed by the absorption device 11;The treatment liquid circulation amount set based on the first temperature, the second temperature, and the desired set value of the concentration of the acidic gas is detected by the desired set value of the acidic gas concentration and the concentration detector. Deviation from the measured value (Comparing desired set value C0 and measured value C1) Is corrected based on the value of the acid gas concentration corrected by (1), and the circulation amount of the treatment liquid is controlled to the corrected treatment liquid circulation amount..
[0021]
  If comprised in this way, based on 1st temperature detected by the 1st temperature detector, 2nd temperature detected by the 2nd temperature detector, and the desired setting value of the density | concentration of the said acidic gas Set processing fluid circulation rateIs corrected based on the value of the acid gas concentration corrected by the deviation between the desired set value of the acid gas concentration and the value detected by the concentration detector, and the corrected processing liquid circulation amount is obtained.And a regulator for controlling the circulation amount of the treatment liquid, it is possible to provide a gas purification system having excellent responsiveness and stability of acid gas concentration control in the gas that has passed through the absorber.
[0022]
In the gas purification system according to claim 4, the regulator 30 determines the relationship between the acidic gas concentration C1 and the processing liquid circulation rate Q, the relationship obtained in advance using the first temperature T1 as a parameter, and the acidic gas concentration C1. The processing liquid circulation rate Q may be set based on a relationship obtained in advance using the second temperature T2 as a parameter.
[0023]
In the gas purification system according to claim 4, the regulator 30 preliminarily determines the relationship between the acid gas concentration C1 and the processing liquid circulation amount Q by using the difference ΔT between the first temperature T1 and the second temperature T2 as a parameter. The processing liquid circulation rate Q may be set based on the obtained relationship.
[0024]
  BookThe gas purification method according to the invention is carried out using, for example, a gas purification system as shown in FIG. 1, and a gas purification method for purifying the gas to be processed c by removing the acidic gas from the gas to be processed c. The treatment liquid is circulated between an absorption device 11 that absorbs the acidic gas in the basic treatment liquid that absorbs the acidic gas, and a regeneration device 21 that regenerates the treatment liquid that has absorbed the acidic gas. A circulation step; an absorption step in which the gas to be treated c is supplied to the absorber 11 and the treatment liquid absorbs the acid gas; and a concentration for detecting the concentration C1 of the acid gas in the gas d that has passed through the absorption step. A detection step; and a control step of controlling the concentration C1 to a desired value C0 by adjusting the treatment liquid circulation amount Q based on the concentration C1 detected in the concentration detection step.You may do.
[0025]
If comprised in this way, based on the density | concentration C1 detected at the density | concentration detection process, the control process which controls a density | concentration to a desired value by adjusting the amount of process liquid circulation is provided, Therefore Stable control with good responsiveness Is possible.
[0026]
  Further, for example, a power generation method implemented using the fuel cell power generation system shown in FIG. That is, in such a power generation method, the gas c to be processed containing hydrogen content is claimed in claim 1.OrClaim2A gas purification step for purification by the gas purification method described above; a gas supply step for supplying the gas d purified in the gas purification step to the fuel cell system 52; and using the supplied gas d as a fuel, A power generation step of generating power by an electrochemical reaction with an oxidant; and a heating step of heating the treatment liquid with exhaust heat generated in the power generation step.
[0027]
The term “containing a hydrogen content” as used herein may refer to a case where the hydrogen content is included as an atom or molecule like a hydrocarbon. Before using the gas purified in the purification process in the fuel cell in the fuel cell system (especially when the gas contains hydrogen in the form of hydrocarbons, not hydrogen gas as the main component) It is preferable to provide a reformer for reforming the gas into a fuel gas containing hydrogen as a main component.
[0028]
  If comprised in this way, the to-be-processed gas c containing a hydrogen content will be claimed.OrClaim2Since it has a gas purification process that purifies using the gas purification method described, it does not take time to process the acidic gas, gas can be supplied efficiently, and high-efficiency power generation is possible for the entire power generation system. It becomes.
[0029]
  Also,For example, as shown in FIG. 1, the gas purification system is a gas purification system 10 that purifies the gas to be treated c by removing the acid gas in the gas to be treated c containing the acid gas; An absorption device 11 for absorbing gas; a regeneration device 21 for regenerating the treatment liquid that has absorbed the acidic gas; and circulation paths 41 and 42 for circulating the treatment liquids a and b between the absorption device 11 and the regeneration device 21; A concentration detector 32 for detecting the concentration of the acidic gas in the gas d to be treated in which the acidic gas has been absorbed by the absorption device 11; and a processing liquid circulation rate Q based on the concentration C1 detected by the concentration detector 32; And an adjuster 30 for controlling the concentration C1 to a desired value C0 by adjustingMay be. In order to make the treatment liquid absorb the acidic gas, typically, the treatment gas c is brought into contact with the treatment liquid. It is particularly good to make a countercurrent contact.
[0030]
  And claims5The power generation system according to claim 3, whereinOrClaim4The gas purification system 10 described above; a fuel cell system 52 that uses the gas d purified by the gas purification system 10 as a fuel, and generates electric power by an electrochemical reaction between the fuel d and an oxidant; generated in the fuel cell system 52 And a heat exchanger 57 that heats the treatment liquid with exhaust heat.
[0031]
  If constituted in this way, claim 3OrClaim4Since the gas purification system described above is provided, the gas from which the acid gas has been removed can be supplied to the fuel cell system, and the gas purified by the gas purification system is used as the fuel, and by an electrochemical reaction between the fuel and the oxidant. Since it is equipped with a fuel cell system that generates electricity, it is possible to generate electricity using gas, and since it has a heat exchanger that heats the processing liquid with exhaust heat generated in the fuel cell system, it is possible to recover and effectively use the exhaust heat. .
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol or a similar code | symbol is attached | subjected to the mutually same or equivalent member, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
With reference to the flowcharts of FIGS. 1 (a), (b) and (c), a digestion gas purification system as a gas purification system which is an embodiment according to the present invention, and a power generation system including the purification system and a fuel cell system will be described. . (B) And (c) is a partial flowchart which shows the modification in the case of (a).
[0033]
The digestion gas purification system 10 is supplied with a digestion gas c containing carbon dioxide gas or the like as an acid gas from the digestion gas generator 51. Digestion gas is a gas mainly composed of methane gas or the like obtained by fermentation of biomass, organic waste or the like. Biomass is algae, rice paddy, sugar cane lees, alcohol fermented lees, etc., and organic waste is surplus sludge, etc. generated in food manufacturing wastewater, livestock wastewater, sewage treatment, and the like.
[0034]
Digestion gas obtained by methane fermentation of organic matter varies depending on the kind of organic matter and methane fermentation conditions, but in general, methane is 60 to 70%, carbon dioxide is 30 to 40%, hydrogen is 0 to 2%, and nitrogen is the main component. 0 to 2% is contained, and hydrogen sulfide and hydrogen chloride are contained in the range of several tens to several hundred ppm as trace components. On the other hand, for example, the purified gas supplied to the hydrogen production process is required to reduce the concentration of acidic gases such as hydrogen sulfide and carbon dioxide. In particular, carbon dioxide gas is required to have a predetermined concentration.
[0035]
The digestion gas purification system 10 includes an absorption tower 11 as an absorption device connected to the digestion gas generation device 51 and a raw material gas pipe 45. The absorption tower 11 is a tower configured as a cylindrical container, and is installed on the ground with the central axis of the cylinder in the vertical direction. A filling layer 12 is provided at the center in the vertical direction of the cylindrical container, and a spray nozzle 14 is provided in a space above the filling container 12 for spraying an absorbing solution as a processing solution on the top of the filling layer 12.
[0036]
The absorption device is not limited to an absorption tower including a spray nozzle and a packed bed as shown, but includes a tank for storing a basic treatment liquid and a gas blowing nozzle (not shown) provided at the bottom of the tank. There may be. In this case, by blowing the gas from the nozzle into the liquid, the acid gas is absorbed by the liquid while the gas rises in a bubble shape in the liquid.
[0037]
The bottom of the cylindrical container of the absorption tower 11 is a liquid reservoir 13. Outside the absorption tower 11, a liquid level detector 17a for detecting the liquid level of the liquid reservoir 13, a liquid level controller 17 for controlling the liquid level to a predetermined liquid level set value based on the detected liquid level, An inverter 16 that receives a control signal from the surface adjuster 17 and adjusts the rotational speed of the pump 15 to be described later is installed.
[0038]
The digestion gas purification system 10 includes a regeneration tower 21 installed adjacent to the absorption tower 11. The regeneration tower 21 has the same structure as the absorption tower 11. That is, the regeneration tower 21 is a tower configured as a cylindrical container, and is installed on the ground with the central axis of the cylinder in the vertical direction, and a packed bed 22 is provided at the center in the vertical direction of the cylindrical container. A spray nozzle 24 for spraying a regenerating liquid as a processing liquid on the upper part of the packed bed 22 is installed in the space above it. The bottom of the cylindrical container of the regeneration tower 11 is a liquid reservoir 23.
[0039]
Note that the regenerator is not limited to a regenerator having a cylindrical container and a packed bed as shown in the figure, but includes a tank for storing a basic treatment liquid and a heat exchange tube (not shown) disposed in the tank. It may be. Warm water or steam is supplied to the heat exchange tube. The regenerated liquid stored in the tank by the heat exchange tube is heated to release gas.
[0040]
Here, for the treatment liquid, the liquid flowing in the absorption tower 11 (liquid accumulated in the bottom portion 13) is called an absorbing liquid a for convenience, and the liquid flowing in the regeneration tower 21 (liquid collected in the bottom 23) is called a regenerated liquid b. When it is not necessary to distinguish between them, they are collectively referred to as a processing solution. In the figure, the absorbing liquid a indicates the liquid accumulated in the liquid reservoir 13. The absorption liquid in the upper part of the packed bed 12 before absorbing the acid gas has a higher concentration of acid gas than the absorption liquid in the liquid reservoir 13 (with the same concentration as the liquid accumulated in the liquid reservoir 23 of the regeneration tower 21). The temperature is low). Therefore, even when the liquid flows in the absorption tower 11, when it is necessary to distinguish, the liquid before absorbing the acid gas is referred to as the pre-absorption treatment liquid, and the liquid after absorption is referred to as the post-absorption treatment liquid. According to this designation, the liquid sprayed by the spray nozzle 14 is the pre-absorption treatment liquid, and the liquid in the liquid reservoir 13 is the post-absorption treatment liquid. Regarding the regenerating liquid, the regenerating liquid b in the figure indicates the liquid accumulated in the liquid reservoir 23, but it is the same. That is, the liquid sprayed by the spray nozzle 24 is the post-absorption treatment liquid (or pre-regeneration treatment liquid), and the liquid in the liquid reservoir 23 is the pre-absorption treatment liquid (or post-regeneration treatment liquid).
[0041]
The liquid reservoir 13 of the absorption tower 11 and the spray nozzle 24 of the regeneration tower 21 are connected by a liquid pipe 41. A pump 15 is inserted into the liquid pipe 41. The pump 15 is driven by an electric motor (not shown). The electric motor is driven by a frequency-adjusted power source supplied from the inverter 16 described above. When the liquid level in the liquid reservoir 13 is lowered, the liquid level controller 17 lowers the frequency of the inverter 16 to lower the rotational speed of the pump, and conversely increases the rotational speed of the pump when the liquid level is increased. In this way, the liquid level of the liquid reservoir 13 is controlled to the set value.
[0042]
On the discharge side of the pump 15 of the liquid pipe 41, an absorption liquid temperature detector 34 as a first temperature detector is installed. The absorption liquid temperature detector 34 is not limited to this position, and may be provided in the liquid reservoir 13 or the packed bed 12. In short, it is only necessary to detect the temperature that most reflects the acid gas absorption capacity of the absorbent.
[0043]
A heat exchanger 57 is inserted and disposed in the liquid pipe 41 between the pump 15 and the spray nozzle 24. The heat exchanger 57 is desirably disposed between the temperature detector 34 and the nozzle 24. The heat exchanger 57 performs heat exchange between exhaust heat of the fuel cell system 52 described later and the processing liquid, and is connected to the fuel cell system 52 through a hot water pipe 47.
[0044]
The liquid reservoir 23 of the regeneration tower 21 and the spray nozzle 14 of the absorption tower 11 are connected by a liquid pipe 42. The pump 25 is inserted into the liquid pipe 42. The pump 25 is driven by an electric motor (not shown). The electric motor is driven by a frequency-adjusted power source supplied from the inverter 26. The inverter 26 adjusts the frequency based on a signal from the control device 30 described later. By adjusting the frequency, the rotational speed of the pump 25 is adjusted, and the flow rate (circulation amount) of the processing liquid flowing through the liquid pipe 42 is adjusted.
[0045]
A regeneration liquid temperature detector 35 as a second temperature detector is installed on the discharge side of the pump 25 in the liquid pipe 42. The regenerated liquid temperature detector 35 is not limited to this position, and may be provided in the liquid reservoir 23 or the packed bed 22. In short, the temperature that most reflects the acid gas absorption capacity of the regenerating liquid b may be detected.
[0046]
A heat exchanger 56 is inserted into the liquid pipe 42 between the pump 25 and the spray nozzle 14. The heat exchanger 56 is desirably disposed between the temperature detector 35 and the nozzle 14. The heat exchanger 56 is for lowering the temperature of the treatment liquid with cooling water.
[0047]
A liquid flow rate detector 33 is inserted between the pump 25 and the heat exchanger 56 in the liquid pipe 42. However, the position of the liquid flow rate detector 33 is not limited to this, and may be any position as long as the processing liquid circulation amount between the absorption tower 11 and the regeneration tower 21 can be detected. However, it should not be the flow rate of the pipe whose flow rate is adjusted by the liquid level control of the absorption tower 11. In other words, in the present embodiment, the flow rate of the pipe 42 is not the flow rate of the pipe 41, but the flow rate of the pipe 42 is detected. In short, it should be installed in the pipe where the flow rate is adjusted.
[0048]
Further, a purified gas pipe 46 is connected to a portion of the absorption tower 11 above the packed bed 12, and the purified gas is extracted from the space above the packed bed 12. A gas blower 31 is inserted into the gas pipe 46. In addition, as shown in FIG.1 (c), you may provide the gas blower 31 not in the gas piping 46 but in the gas piping 45 between the digestion gas generator 51 and the absorption tower 11. As shown in FIG. An acid gas concentration detector 32 is installed in the gas pipe 46 between the absorption tower 11 and the gas blower 31. However, the installation position of the acid gas concentration detector 32 is not limited to this, and may be any position on the gas pipe 46 as long as the position is suitable for concentration detection. Moreover, the space above the packed bed 12 of the absorption tower 11 may be sufficient. However, if it is provided in the pipe, there is an advantage that a uniform concentration can be detected unlike the staying portion.
[0049]
The material of the packed bed of the absorption tower 11 and the regeneration tower 21 may be anything as long as it has sufficient corrosion resistance and heat resistance and high contact efficiency. The structure may be any structure as long as it is easy to make countercurrent contact with the rising gas while allowing the liquid to flow down.
[0050]
The digestion gas purification system 10 further includes a control device 30 that controls the flow rate of the liquid supplied from the regeneration tower 21 to the absorption tower 11. As will be described below, the control device 30 is a control device for the purpose of eventually setting the concentration of the acid gas to a desired value by controlling the circulation flow rate of the treatment liquid.
[0051]
The control device 30 receives a concentration signal from the acid gas concentration detector 32, a flow signal from the liquid flow detector, a temperature signal from the liquid temperature detector 34, and a temperature signal from the liquid temperature detector 35, A control signal is transmitted to the inverter 26.
[0052]
The refined gas boosted by the gas blower 31 exits the digestion gas purification system 10 and is sent to the fuel cell system 52. The fuel cell system 52 is, for example, a solid polymer type. A polymer electrolyte fuel cell includes a plurality of membranes having a plurality of solid polymer membranes, a fuel electrode (anode) provided on one side of the membrane, and an oxidant electrode (cathode) provided on the other side. An electrode assembly is provided.
[0053]
The supplied purified gas passes through reformers (not shown) (including reformers, CO converters, selective oxidizers, etc.) before being sent to the fuel electrode. It is reformed to gas. The fuel gas is sent to the fuel electrode. On the other hand, for example, air as an oxidant is supplied to the oxidant electrode, and fuel gas and oxygen in the air undergo an electrochemical reaction to generate electricity. Since the electrochemical reaction between hydrogen and oxygen is an exothermic reaction, it must be cooled. The reformer generates heat. The hot water that has taken in such heat circulates between the fuel cell system 52 and the heat exchanger 57 through the hot water pipe 47. During this time, the treatment liquid is heated by the heat exchanger 57.
[0054]
In addition, as shown in FIG.1 (b), you may provide the heat exchanger 58 which heat-exchanges between the liquids which flow through the liquid piping 41 and 42. FIG. In this case, it is preferable to provide the pumps 15 and 25 on the discharge side. The heat exchanger 58 heats the liquid from the absorption tower 11 toward the regeneration tower 21 (heating is necessary to release the gas), and cools the liquid from the regeneration tower 21 toward the absorption tower 11 (absorbs the gas). Cooling is necessary to improve the thermal efficiency of the system.
[0055]
The fuel cell system 52 is not limited to a solid polymer type, and may be a phosphate type, for example.
[0056]
Furthermore, with reference to FIG. 1, the effect | action of the gas generation system of this Embodiment is demonstrated. The digestion gas supplied from the digestion gas generator 51 is first contacted with the basic liquid as the treatment liquid in the absorption tower 11 to absorb the acidic gas. This process is called a contact process or an alkali absorption process. The basic liquid used in the absorption tower 11 is preferably a hot potassium carbonate absorption liquid or an alkanolamine absorption liquid. However, in the present invention, the absorption capacity is large, and low exhaust heat generated in the fuel cell power generation step D and / or An alkanolamine absorption liquid that can be absorbed and regenerated in a temperature range up to 80 ° C. where the temperature can be raised using exhaust heat of combustion exhaust gas discharged in the hydrogen production process is more preferable, and monoethanol as a specific absorbent Examples include amine (MEA), diethanolamine (DEA), and methyldiethanolamine (MDEA).
[0057]
In the present embodiment, the digestion gas is supplied to the space below the packed bed 12. This gas is brought into countercurrent contact with the basic absorption liquid in the absorption tower 11. This is the aforementioned contact process and absorption process. The countercurrent contact is first made between the liquid sprayed by the spray nozzle 14 in the packed bed 12 and in the space above the packed bed 12. In this contact step, carbon dioxide or carbon dioxide and hydrogen sulfide (such as carbon dioxide), which are acidic gases contained in the digestion gas, are absorbed and separated by the absorption liquid.
[0058]
The gas that has become the purified gas from which the acid gas has been removed passes through the purified gas pipe 46, is pressurized by the gas blower, and is supplied to the fuel cell system 52. During this time, the concentration of the purified gas is detected by the concentration detector 32, and the concentration signal is transmitted to the control device 30.
[0059]
The absorption liquid a that has absorbed the acid gas in the absorption tower 11 is sent to the regeneration tower 21 by the pump 15 through the pipe 41. It is a circulation process. In particular, it is sent to the spray nozzle 24. During this time, the heat exchanger 57 heats the hot water from the fuel cell system. That is, the basic treatment liquid after absorption exchanges heat with the hot water generated in the fuel cell power generation process, and the basic absorption liquid after absorption is lower than the temperature of the hot water from the fuel cell system by 10 ° C., preferably Heated to a temperature as low as 2 ° C.
[0060]
The treatment liquid is sprayed into the space above the packed bed 22 by the spray nozzle 24. The sprayed regenerated liquid is in a countercurrent contact with the gas in the regenerator 21 while descending the space above the packed bed 22 and flowing down the packed bed 22 to dissipate the acid gas and thereby absorb the absorption capacity. regain. That is, it is a contact process and a regeneration process. For example, air is used as the regeneration gas.
[0061]
As an example of the absorption reaction, an absorption reaction of carbon dioxide by an alkanolamine absorbing solution is described below.
R-NH2+ H2O + CO2→ R-NH3HCO3
The regeneration reaction is the reverse reaction of the above reaction. If the temperature of the treatment liquid is relatively low, an absorption reaction occurs, and if it is high, a regeneration reaction occurs.
[0062]
The post-regeneration treatment liquid b regenerated by releasing the acidic gas in the regeneration tower 21 is sent to the absorption tower 11 by the pump 25 through the pipe 42. It is a circulation process. In particular, it is sent to the spray nozzle 14. During this time, the heat exchanger 56 cools the cooling water.
[0063]
As described above, the treatment liquid is sprayed into the space above the packed bed 22 by the spray nozzle 14 and absorbs the acid gas.
[0064]
As a modification of the above embodiment, the absorption liquid a is repeatedly absorbed in the absorption tower 11 by circulating between the liquid reservoir 13 and the packed bed 12 through a circulation line having a circulation pump (not shown). Also good. Similarly, the regeneration liquid b may be configured to be circulated in the regeneration tower 21.
At this time, the post-absorption treatment liquid a from the absorption tower 11 to the regeneration tower 21 may be returned to, for example, the liquid reservoir 23 without returning to the nozzle 24. Similarly, the post-regeneration treatment liquid b from the regeneration tower 21 to the absorption tower 11 may be returned to, for example, the liquid reservoir 13 without returning to the nozzle 14.
[0065]
In the present embodiment, the circulating flow rate of the processing liquid between the absorption tower 11 and the regeneration tower 21 is controlled by the inverter 26 by a signal from the control device 30. That is, the flow rate in the pipe 42 from the regeneration tower 21 to the absorption tower 11 is controlled. Then, the liquid level of the liquid reservoir 13 is controlled by the liquid level adjuster 17 so that the balance between the liquid amounts of the liquid reservoir 13 and the liquid reservoir 23 is not lost.
However, the present invention is not limited to this, the flow rate of the processing liquid in the pipe 41 from the absorption tower 11 to the regeneration tower 21 is controlled, and the liquid level of the liquid reservoir 23 is adjusted to the same level as that of the liquid level controller 17. You may make it control with a container.
In addition, the processing liquid circulation amount is not limited to the inverter, and is installed in a bypass pipe (not shown) from the pump discharge side to the liquid reservoir and in the pipe (not shown) provided on the pump discharge side (not shown) and on the pump discharge side. You may comprise so that it may adjust by opening and closing of a flow regulating valve.
[0066]
With reference to the block diagram of FIG. 2, the configuration and operation of the control device 30 will be described. In the gas purification system as described in FIG. 1, the main parameters for changing the absorption amount (concentration) of acidic gas such as carbon dioxide contained in digestion gas are the circulation amount of the treatment liquid (absorption liquid, regeneration liquid), There is an absorption liquid temperature and a regeneration liquid temperature.
[0067]
Increasing the treatment liquid circulation rate promotes the absorption of acid gas, and if it decreases, the absorption does not proceed. Moreover, about absorption liquid temperature, when temperature is low, absorption will be accelerated | stimulated, and when temperature is high conversely, absorption capacity will reduce. With respect to the regeneration liquid temperature, regeneration is accelerated and a liquid having a high absorption capacity is obtained when the temperature is high, but if the temperature is low, regeneration is not sufficiently performed and a liquid having a high absorption capacity cannot be obtained. That is, since the absorption performance varies depending on the regeneration liquid temperature, it can be said that the concentration of the acidic gas varies depending on parameters of the circulation volume of the absorption liquid, the absorption liquid temperature, and the regeneration liquid temperature.
[0068]
Therefore, as shown in FIG. 2, in the present embodiment, the relationship between the deviation ΔC of the acidic gas concentration and the deviation ΔQ of the treatment liquid circulation amount is obtained in advance using the regeneration liquid temperature and the absorption liquid temperature as parameters. In the figure, it is shown in the form of a diagram, but it may be given in the form of a function or in the form of a table. In the case of a diagram or table, the intermediate value may be obtained by a complement method. The above relationship is preferably obtained by operating an actual gas purification system and actually measuring the acid gas concentration while changing the parameters and the circulating amount of the processing liquid, but may be obtained theoretically.
[0069]
As shown in FIG. 2, a diagram that gives the relationship between the deviation ΔC of the acid gas concentration and the deviation ΔQ of the treatment liquid circulation amount as a parameter for the regeneration liquid temperature T2 is stored in the controller 30 for each absorption liquid temperature T1. Yes. In the present embodiment, generally, the relationship between the deviation ΔC of the acid gas concentration and the deviation ΔQ of the treatment liquid circulation amount is an upward curve (concept including a straight line) passing through the origin O.
[0070]
The control device 30 receives the absorption liquid temperature T1 as the first temperature, and selects a diagram corresponding to T1. Next, in the selected diagram, a curve corresponding to the regenerated liquid temperature T2 as the received second temperature is selected.
[0071]
Further, the control device 30 receives an actual measurement value of the density C1 from the density detector 32 as a density signal. On the other hand, a desired concentration of the acid gas concentration is given to the control device 30 as the set value C0, and the control device 30 calculates a concentration deviation ΔC = C1-C0. On the diagram selected as described above, the treatment liquid circulation amount deviation ΔQ corresponding to the concentration deviation ΔC is read. The control device increases or decreases the processing liquid circulation amount Q by this deviation ΔQ. In order to increase or decrease the processing liquid circulation amount Q, the frequency of the inverter 26 is adjusted (transfer function block 101).
[0072]
When the circulation amount Q is controlled in this way, the acid gas concentration C1 is obtained (transfer function block 102). The acidic gas concentration C1 detected by the concentration detector 32 is fed back to obtain a deviation between the set value C0 and the actually measured value C1. In this way, the concentration of the acid gas is controlled to a desired set value.
[0073]
The second embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG. In the present embodiment, a diagram in which the relationship between the acid gas concentration deviation ΔC and the treatment liquid circulation amount deviation ΔQ is given as a parameter with the difference ΔT between the regeneration liquid temperature T2 and the absorption liquid temperature T1 is stored in the control device 30. Has been. The control device 30 receives the absorption liquid temperature T1 and the regeneration liquid temperature T2, calculates ΔT = T2−T1, and selects a curve corresponding to ΔT. Similar to the first embodiment, the deviation ΔQ of the processing liquid circulation amount corresponding to the difference ΔC between the actually measured concentration and the set concentration is read on the selected curve. Hereinafter, similarly to the first embodiment, the acid gas concentration is controlled by adjusting the treatment liquid circulation amount Q.
[0074]
Referring to the block diagram of FIG. 4, the configuration and operation of the control device 30 (which is slightly different from the first and second embodiments but referred to by a convenience code) used in the third embodiment. explain.
[0075]
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the relationship between the acid gas concentration C and the processing liquid circulation rate Q is obtained in advance using the regeneration liquid temperature T2 and the absorption liquid temperature T1 as parameters. In the figure, it is shown in the form of a diagram, but it may be given in the form of a function or in the form of a table, as in the first and second embodiments. The same is true in that the intermediate value may be obtained by a complement method. The above relationship may be obtained by actual measurement or theoretically.
[0076]
As shown in FIG. 4A, a diagram that gives the relationship between the acid gas concentration and the circulating amount of the processing liquid as a parameter of the regenerating liquid temperature is stored in the control device 30 for each absorbing liquid temperature. The control device 30 receives the absorption liquid temperature T1 as the first temperature, and selects a diagram corresponding to T1. Next, in the selected diagram, a curve corresponding to the regenerated liquid temperature T2 as the received second temperature is selected. On the other hand, the desired concentration of the acidic gas concentration is given to the control device 30 as the set value C0, and the processing liquid circulation amount Q corresponding to the set value C0 is read on the diagram selected as described above. . The frequency of the inverter 26 is adjusted so that the processing liquid circulation amount becomes the value Q (transfer function block 101). In order to control the circulation amount Q, the flow rate detection value from the flow rate detector 33 is fed back to perform, for example, known P control (proportional control) or PI control (proportional integral control).
[0077]
When the circulation amount Q is controlled under the absorption liquid temperature T1 and the regeneration liquid temperature T2, a desired acid gas concentration C1 is obtained according to the relationship obtained in advance (transfer function block 102).
[0078]
As shown in the block diagram of FIG. 4 (b), as a modification of the present embodiment, the acidic gas concentration C1 detected by the concentration detector 32 is further fed back, and the set value C0 and the measured value C1 are By correcting the set value C0 ′ by the deviation (transfer function block 103) to obtain the flow rate set value Q, the acid gas concentration can be further accurately controlled.
[0079]
The fourth embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG. In the present embodiment, the control device 30 stores a diagram that gives the relationship between the acid gas concentration and the treatment liquid circulation amount as a parameter with the difference ΔT between the regeneration liquid temperature T2 and the absorption liquid temperature T1. The control device 30 receives the absorption liquid temperature T1 and the regeneration liquid temperature T2, calculates ΔT = T2−T1, and selects a curve corresponding to ΔT. Similarly to the third embodiment, the processing liquid circulation amount Q corresponding to the set value C0 is read on the selected curve. The frequency of the inverter 26 is adjusted so that the treatment liquid circulation amount becomes the value Q. Although not shown, in this case as well, as in FIG. 4B, the acidic gas concentration C1 detected by the concentration detector 32 may be fed back to further accurately control the acidic gas concentration. .
[0080]
A fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 6. In this embodiment, in FIG. 1, the control device 30 receives the concentration signal from the concentration detector 32 and the flow rate signal from the liquid flow rate detector 33. The absorption liquid temperature and the regeneration liquid temperature need not be detected. And the control apparatus 30 adjusts the rotational speed of the pump 25 via the inverter 26, and also adjusts the circulation amount of a liquid, and controls the density | concentration of acidic gas as a result.
[0081]
At this time, as shown in FIG. 6, the control device 30 first obtains the flow rate set value from the relationship between the acid gas temperature and the liquid circulation amount in the case of the average absorption liquid temperature and the regeneration liquid temperature, and becomes the flow rate value. In this way, the rotational speed of the pump 25 is adjusted (transfer function block 101 ′), the resulting acidic gas concentration C1 is fed back, the concentration set value is corrected by the deviation between C1 and C0, and C0 ′ is obtained. The circulation amount Q is adjusted.
[0082]
Here, it is also possible to adjust the liquid circulation flow rate based on the detection value of the concentration detector 32 without using the circulation flow rate setting value, and control the acid gas concentration as a result. In this case, since the concentration is controlled by adjusting the amount of circulating liquid as a variable, stable control becomes possible.
[0083]
In the above embodiment, the absorption tower 11 and the regeneration tower 21 are used. However, the present invention is not limited to this, and other equipment similar to that for the purpose of absorption and regeneration may be used. That is, as described above, the absorber may be configured to store the absorbing liquid in the tank and blow the gas to be processed into the liquid from the nozzle installed at the bottom. Alternatively, the heat exchanger may store the regenerating liquid in the tank. It may be a regenerator configured to heat the liquid.
[0084]
The refined gas is supplied to the fuel cell system 52 through the refined gas pipe 46, and is reformed, transformed, and selectively oxidized by the reformer to be used as fuel gas for power generation. In the gas supplied to the reformer, an acid gas such as carbon dioxide is absorbed and removed in the absorption tower 11. In addition to carbon dioxide, sulfides such as hydrogen sulfide are also removed. In the downstream of the absorption tower 11, it may be counterflow contacted with the cleaning liquid in a rinsing tower (not shown) so that the absorbed droplets that have been carried over from the absorption tower 11 may be cleaned and removed.
[0085]
As described above, the purified gas is sent to the reformer for the fuel cell. According to the embodiment of the present invention, the carbon dioxide in the digestion gas c is separated by, for example, about 70 to 80% or more in the absorption tower 11. Since it is removed, the blowing and boosting power of the blower 31 can be reduced by nearly 40% compared to the case where there is no absorption process.
[0086]
As described above, according to the embodiment of the present invention, the absorption tower 11 and the regeneration tower 21 are used, and the basic absorption liquid such as diethanolamine is circulated and used, so that the CO contained in the digestion gas is used.2In the gas purification system that absorbs acidic gas such as the above, the absorption liquid circulation amount, the absorption liquid temperature, and the regeneration liquid temperature are used as main parameters for changing the absorption amount (concentration) of the acidic gas.
[0087]
When the gas d purified by the gas purifier 10 is used as a fuel for a fuel cell system or the like, even if the component concentration of the purified gas d fluctuates due to some disturbance, it quickly follows the target concentration and is stable in concentration control. It is necessary to do. Each of the three parameters has a characteristic, and the stability of the system is worsened unless a logic corresponding to the characteristic is assembled. However, in this embodiment, the absorption amount (concentration) of the acidic gas is set to the target value by performing cascade control that effectively uses the parameters of the absorption liquid circulation amount, the absorption liquid temperature, and the regeneration liquid temperature according to the characteristics. It can be quickly followed and stably held.
[0088]
According to the embodiment as described above, the acid gas concentration in the purified gas is finally controlled by the amount of circulating absorbent liquid. During this period, the regeneration liquid temperature and the absorbent liquid temperature are set to the absorbent liquid. Since the cascade control taken in as a condition for determining the circulation amount is performed, the stability of the control can be remarkably improved. Therefore, even when the gas component concentration fluctuates due to some disturbance, it is possible to quickly follow the target concentration and perform stable concentration control. In this way, a purified gas suitable for use as a fuel for a fuel cell system or the like can be obtained.
[0089]
Here, the three parameters will be further described. As shown below, these parameters have different characteristics with respect to the acid gas concentration. In the present embodiment, it is incorporated into the control logic after being properly used according to each characteristic.
(1) The most responsive element with respect to the acid gas concentration is the amount of circulating absorbent. Therefore, finally, the change in the gas concentration is preferably followed by controlling the circulating amount of the absorbing liquid. However, since the set value of the absorption liquid circulation amount cannot be obtained directly from the gas concentration, it is necessary to grasp the relationship between the gas concentration and the absorption liquid circulation amount in advance and to apply cascade control to the absorption liquid circulation amount. This method is good when the regeneration solution temperature or the absorption solution temperature is substantially constant, but there is a problem that it is difficult to control the gas concentration to be constant when either of them greatly changes.
[0090]
(2) In the operation of an actual gas purification system, the regeneration solution temperature may also vary. In particular, when the exhaust heat of the fuel cell system is used for regeneration, the exhaust heat temperature changes depending on the operating state of the fuel cell system, and thus the regeneration temperature may be influenced and changed. Therefore, it is necessary to grasp in advance the relationship between the gas concentration including the regeneration temperature and the absorption liquid circulation amount, to obtain the set value of the treatment liquid circulation amount corresponding to each regeneration temperature, and to perform cascade control.
[0091]
(3) Regarding the absorption liquid temperature, the responsiveness to the absorption performance is very slow, and excessively low temperature is not preferable in terms of heat utilization by releasing heat to the cooling water, and excessively high temperature. Since flooding may occur in the absorption tower (or in a similar device), it is better not to take a large temperature control range. Moreover, even if highly accurate control is performed, the response is poor and not very effective. Therefore, step control at a reference temperature ± 5 ° C. (for example, 25 ° C., 30 ° C. and 35 ° C. for diethanolamine) is desirable.
[0092]
(4) When the temperature of the regenerating solution is very high with respect to the absorbing solution, the regenerating performance is large with respect to the absorbing performance.2The absorption capacity of becomes higher. On the other hand, when the temperature of the regenerated liquid is not so high with respect to the absorbing liquid, the regenerating performance is not good with respect to the absorbing performance.2The absorption performance is low. In this manner, the absorption liquid temperature and the regeneration liquid temperature can be used not only as factors for determining the absorption liquid circulation amount, but also the temperature difference between them as an element for determining the absorption liquid circulation amount.
[0093]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the selection step of selecting the relationship between the concentration of the acid gas and the circulation amount of the treatment liquid from the previously determined relationship based on the first temperature and the second temperature. And a circulation amount adjustment step for adjusting the amount of treatment solution circulation based on the relationship selected in the selection step and the desired set value of the detected concentration and acid gas concentration, and the amount of treatment solution circulation is adjusted. Thus, since the step of controlling the acid gas concentration to the set value is provided, it is possible to provide a gas purification method excellent in the responsiveness and stability of the acid gas concentration control in the gas that has undergone the absorption step.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a gas purification system for purifying digestion gas and a power generation system using the purified gas according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the control of the gas purification method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating control of a gas purification method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating control of a gas purification method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram illustrating control of a gas purification method according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram illustrating control of a gas purification method according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Digestion gas purification system
11 Absorption tower
12 packed bed
13 Liquid reservoir
14 Spray nozzle
15 Pump
16 Inverter
17 Liquid level regulator
21 Regeneration tower
22 packed bed
23 Liquid reservoir
24 spray nozzle
25 pump
26 Inverter
30 Control device
31 Gas blower
32 Acid gas concentration detector
33 Flow rate detector
34, 35 Liquid temperature detector
41, 42 Liquid piping
45 Raw material gas piping
46 Purified gas piping
47 Hot water piping
51 Digestion gas generator
52 Fuel Cell System
56, 57 heat exchanger

Claims (5)

被処理ガス中の酸性ガスを除去して前記被処理ガスを精製するガス精製方法において；
前記酸性ガスを吸収する塩基性の処理液に前記酸性ガスを吸収させる吸収装置と、前記酸性ガスを吸収した前記処理液を再生する再生装置との間で、前記処理液を循環する循環工程と；
前記被処理ガスを前記吸収装置に供給して、前記処理液に前記酸性ガスを吸収させる吸収工程と；
前記吸収装置を流れる処理液温度を検出する第１の温度検出工程と；
前記再生装置を流れる処理液温度を検出する第２の温度検出工程と；
前記酸性ガスを吸収された被処理ガス中の酸性ガスの濃度を検出する濃度検出工程と；
前記第１の温度検出工程で検出された第１の温度と前記第２の温度検出工程で検出された第２の温度とに基いて、前記酸性ガスの濃度と前記処理液の循環量との関係を予め求められた関係の中から選択する選択工程と；
前記選択工程で選択された関係と、前記検出された濃度と、前記酸性ガス濃度の所望の設定値とに基いて、処理液循環量を調節する循環量調節工程とを備え；
前記処理液の循環量を調節することにより前記酸性ガス濃度を前記設定値に制御する；
ガス精製方法。In a gas purification method for purifying the gas to be treated by removing acidic gas from the gas to be treated;
A circulation step of circulating the treatment liquid between an absorption device that absorbs the acidic gas in a basic treatment liquid that absorbs the acidic gas, and a regeneration device that regenerates the treatment liquid that has absorbed the acidic gas; ;
An absorption step of supplying the gas to be treated to the absorption device and causing the treatment liquid to absorb the acidic gas;
A first temperature detection step of detecting the temperature of the processing liquid flowing through the absorption device;
A second temperature detection step of detecting the temperature of the processing liquid flowing through the regeneration device;
A concentration detection step of detecting the concentration of the acid gas in the gas to be treated in which the acid gas is absorbed;
Based on the first temperature detected in the first temperature detection step and the second temperature detected in the second temperature detection step, the concentration of the acidic gas and the circulation amount of the treatment liquid A selection step of selecting a relationship from previously determined relationships;
A circulation amount adjusting step of adjusting a treatment solution circulation amount based on the relationship selected in the selection step, the detected concentration, and a desired set value of the acid gas concentration;
Controlling the acid gas concentration to the set value by adjusting the circulation amount of the treatment liquid;
Gas purification method. 被処理ガス中の酸性ガスを除去して前記被処理ガスを精製するガス精製方法において；
前記酸性ガスを吸収する塩基性の処理液に前記酸性ガスを吸収させる吸収装置と、前記酸性ガスを吸収した前記処理液を再生する再生装置との間で、前記処理液を循環する循環工程と；
前記被処理ガスを前記吸収装置に供給して、前記処理液に前記酸性ガスを吸収させる吸収工程と；
前記吸収装置を流れる処理液温度を検出する第１の温度検出工程と；
前記再生装置を流れる処理液温度を検出する第２の温度検出工程と；
前記吸収工程を経た被処理ガス中の酸性ガスの濃度を検出する濃度検出工程と；
前記第１の温度検出工程で検出された第１の温度と前記第２の温度検出工程で検出された第２の温度と、前記酸性ガス濃度の所望の設定値とに基いて、処理液循環量を設定する設定工程と；
前記酸性ガス濃度の前記設定値を、前記設定値と前記濃度検出工程で検出した実測値との偏差により修正し、前記酸性ガス濃度の前記修正した設定値に基づいて前記設定工程で設定した処理液循環量を修正する修正工程と；
前記処理液の循環量を前記修正工程で修正された量に制御する制御工程とを備え；
前記処理液の循環量を制御することにより前記酸性ガス濃度を前記設定値に制御する；
ガス精製方法。In a gas purification method for purifying the gas to be treated by removing acidic gas from the gas to be treated;
A circulation step of circulating the treatment liquid between an absorption device that absorbs the acidic gas in a basic treatment liquid that absorbs the acidic gas, and a regeneration device that regenerates the treatment liquid that has absorbed the acidic gas; ;
An absorption step of supplying the gas to be treated to the absorption device and causing the treatment liquid to absorb the acidic gas;
A first temperature detection step of detecting the temperature of the processing liquid flowing through the absorption device;
A second temperature detection step of detecting the temperature of the processing liquid flowing through the regeneration device;
A concentration detection step for detecting the concentration of the acidic gas in the gas to be treated after the absorption step;
Based on the first temperature detected in the first temperature detection step, the second temperature detected in the second temperature detection step, and a desired set value of the acid gas concentration, the processing liquid circulation A setting process for setting the quantity;
A process in which the set value of the acid gas concentration is corrected by a deviation between the set value and an actual value detected in the concentration detection step, and set in the setting step based on the corrected set value of the acid gas concentration A correction process for correcting the liquid circulation rate;
A control step of controlling the circulation amount of the treatment liquid to the amount corrected in the correction step;
Controlling the acid gas concentration to the set value by controlling the circulation amount of the treatment liquid;
Gas purification method. 酸性ガスを含む被処理ガス中の酸性ガスを除去して被処理ガスを精製するガス精製システムにおいて；
塩基性の処理液に前記酸性ガスを吸収させる吸収装置と；
前記酸性ガスを吸収した前記処理液を再生する再生装置と；
前記吸収装置と前記再生装置との間で前記処理液を循環する循環経路と；
前記吸収装置を流れる処理液温度を検出する第１の温度検出器と；
前記再生装置を流れる処理液温度を検出する第２の温度検出器と；
前記吸収装置で酸性ガスを吸収された後の被処理ガス中の酸性ガスの濃度を検出する濃度検出器と；
前記第１の温度検出器で検出された第１の温度と前記第２の温度検出器で検出された第２の温度とに基いて、前記酸性ガスの濃度と前記処理液の循環量との関係を予め求められた関係の中から選択し、前記選択された関係と前記検出された濃度と前記酸性ガス濃度の所望の設定値とに基いて、処理液循環量を調節する調節器とを備える；
ガス精製システム。In a gas purification system that purifies the gas to be treated by removing the acid gas in the gas to be treated containing the acid gas;
An absorption device for absorbing the acidic gas in a basic treatment liquid;
A regenerator for regenerating the treatment liquid that has absorbed the acid gas;
A circulation path for circulating the treatment liquid between the absorption device and the regeneration device;
A first temperature detector for detecting the temperature of the processing liquid flowing through the absorption device;
A second temperature detector for detecting the temperature of the processing liquid flowing through the regenerator;
A concentration detector for detecting the concentration of the acid gas in the gas to be treated after the acid gas is absorbed by the absorption device;
Based on the first temperature detected by the first temperature detector and the second temperature detected by the second temperature detector, the concentration of the acidic gas and the circulation amount of the treatment liquid are A controller that selects a relationship from relationships determined in advance, and adjusts the circulation amount of the processing liquid based on the selected relationship, the detected concentration, and a desired set value of the acid gas concentration; Prepare;
Gas purification system. 酸性ガスを含む被処理ガス中の酸性ガスを除去して被処理ガスを精製するガス精製システムにおいて；
塩基性の処理液に前記酸性ガスを吸収させる吸収装置と；
前記酸性ガスを吸収した前記処理液を再生する再生装置と；
前記吸収装置と前記再生装置との間で前記処理液を循環する循環経路と；
前記吸収装置を流れる処理液温度を検出する第１の温度検出器と；
前記再生装置を流れる処理液温度を検出する第２の温度検出器と；
前記吸収装置で酸性ガスを吸収された後の被処理ガス中の酸性ガスの濃度を検出する濃度検出器と；
前記第１の温度検出器で検出された第１の温度と前記第２の温度検出器で検出された第２の温度と前記酸性ガス濃度の所望の設定値とに基いて設定された処理液循環量を、前記酸性ガス濃度の前記所望の設定値と前記濃度検出器で検出された値との偏差により修正した前記酸性ガス濃度の値に基づいて修正し、前記修正された処理液循環量に前記処理液循環量を制御する調節器とを備える；
ガス精製システム。In a gas purification system that purifies the gas to be treated by removing the acid gas in the gas to be treated containing the acid gas;
An absorption device for absorbing the acidic gas in a basic treatment liquid;
A regenerator for regenerating the treatment liquid that has absorbed the acid gas;
A circulation path for circulating the treatment liquid between the absorption device and the regeneration device;
A first temperature detector for detecting the temperature of the processing liquid flowing through the absorption device;
A second temperature detector for detecting the temperature of the processing liquid flowing through the regenerator;
A concentration detector for detecting the concentration of the acid gas in the gas to be treated after the acid gas is absorbed by the absorption device;
A treatment liquid set based on a first temperature detected by the first temperature detector, a second temperature detected by the second temperature detector, and a desired set value of the acidic gas concentration A circulation amount is corrected based on the value of the acid gas concentration corrected by a deviation between the desired set value of the acid gas concentration and a value detected by the concentration detector, and the corrected processing liquid circulation amount is corrected. And a controller for controlling the amount of treatment liquid circulating;
Gas purification system. 請求項３又は請求項４に記載のガス精製システムと；
前記ガス精製システムで精製されたガスを燃料とし、該燃料と酸化剤との電気化学的反応により発電する燃料電池システムと；
前記燃料電池システムで発生した排熱で前記処理液を加熱する熱交換器とを備える；
発電システム。A gas purification system according to claim 3 or claim 4 ;
A fuel cell system that uses the gas purified by the gas purification system as a fuel and generates electric power by an electrochemical reaction between the fuel and an oxidant;
A heat exchanger for heating the treatment liquid with exhaust heat generated in the fuel cell system;
Power generation system.
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