JP5595243B2 - CO2 and H2S containing gas recovery system and method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば石炭やバイオマス等をガス化炉によりガス化して得られるガス化ガスに含まれるCO2とH2SからH2Sを効率よく回収するCO2及びH2Sを含むガスの回収システム及び方法に関する。 The present invention is, for example, coal and biomass such a gas containing CO 2 and H 2 S to efficiently recover H 2 S from CO 2 and H 2 S contained in the gasification gas obtained by gasifying the gasification furnace The present invention relates to a collection system and method.
石炭やバイオマス等をガス化炉でガス化したガス化ガス等に含まれるCO2とH2S等の酸性ガスを除去する技術として、従来より、化学吸収法(例えば、アミン吸収液(例えば(N−メチルジエタノールアミン:MDEA等の吸収液利用))や物理吸収法(例えば、ポリエチレングリコール・ジメチルエーテルを用いるSelexol吸収液利用)が提案されている。 Conventionally, as a technique for removing acid gas such as CO 2 and H 2 S contained in gasification gas obtained by gasifying coal or biomass in a gasification furnace, a chemical absorption method (for example, an amine absorption liquid (for example, ( N-methyldiethanolamine: using an absorbing solution such as MDEA)) and physical absorption methods (for example, using a Selexol absorbing solution using polyethylene glycol dimethyl ether) have been proposed.
ところで、IGCC(石炭ガス化複合発電)技術のようなシステムの場合、以下のような要求がある。
1) 発電システムにおいて、大気汚染物質であるSOXの排出を規制値未満とするために、SOXの発生源となるH2Sの除去が必要となる。一方で、発電効率を上昇させる効果があるため、CO2は極力回収しないことが望ましい。
2) 回収したH2S含有ガス(オフガス)流量が少なく、H2S濃度が高い方が、回収ガスから化成品を製造する場合やH2Sを処理する場合に有利であり、H2Sを選択的に回収できることが望ましい。
3) IGCCにCOシフトとCCS(二酸化炭素回収・貯留)とを組み合わせたシステムでは、CO2回収プロセスで回収したCO2中のH2S濃度を規定値(例えば10〜20ppm)程度に抑える必要がある。
4) 発電効率を向上させるためには、スチーム等の熱エネルギーの使用量は少ないほど好ましい。
すなわち、CO2とH2Sとを含むガスから、H2Sを熱エネルギーの面で効率的、かつ選択的に分離することが求められている。
By the way, in the case of a system such as IGCC (Coal Gasification Combined Cycle) technology, there are the following requirements.
1) In a power generation system, it is necessary to remove H 2 S, which is a source of SO X , in order to make the emission of SO X , which is an air pollutant, less than the regulated value. On the other hand, since it has the effect of increasing the power generation efficiency, it is desirable not to collect CO 2 as much as possible.
2) The recovered H 2 S-containing gas (off-gas) flow is low, H 2 S concentration is higher is the advantage when processing or when H 2 S to produce from collected gasification finished products, H 2 It is desirable that S can be selectively recovered.
3) a system that combines the CO shift and CCS (carbon capture and storage) is the IGCC, the concentration of H 2 S in the CO 2 recovered by the CO 2 recovery process specified value (e.g., 10 to 20 ppm) necessary to suppress the degree There is.
4) In order to improve the power generation efficiency, it is preferable that the amount of heat energy such as steam used is as small as possible.
That is, it is required to efficiently and selectively separate H 2 S from a gas containing CO 2 and H 2 S in terms of thermal energy.
そこで、従来では、H2Sを選択的に吸収する吸収液の提案がある(特許文献1、2)。 Therefore, conventionally, there is a proposal of an absorption liquid that selectively absorbs H 2 S (Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、特許文献1、2の技術では、エネルギー効率が悪い、という問題がある。
However, the techniques of
よって、化学吸収プロセスにおいて、CO2とH2Sとを含むガスから、CO2の吸収とは別にH2Sを熱エネルギーの面で効率的、かつ選択的に分離することができる手段の出現が切望されている。 Therefore, in the chemical absorption process, the emergence of means capable of efficiently and selectively separating H 2 S from the gas containing CO 2 and H 2 S separately from the absorption of CO 2 in terms of thermal energy. Is anxious.
本発明は、前記問題に鑑み、例えば石炭やバイオマス等をガス化炉によりガス化して得られるガス化ガスに含まれるH2Sを効率よく回収するCO2及びH2Sを含むガスの回収システム及び方法を提供することを課題とする。 In view of the above problems, the present invention provides a gas recovery system including CO 2 and H 2 S that efficiently recovers H 2 S contained in a gasification gas obtained by gasifying coal, biomass, or the like with a gasification furnace. And providing a method.
上述した課題を解決するための本発明の第1の発明は、CO2及びH2Sを含むガスを導入ガスとし、該導入ガスとCO2及びH2Sを吸収する吸収液とを接触させて前記導入ガスからCO2及びH2Sを吸収させる吸収塔と、CO2及びH2Sを吸収した吸収液を吸収塔の塔底部から抜き出し、第1の供給ラインを介して塔頂部より導入し、リボイラの熱によりCO2及びH2Sを放出させて吸収液を再生する吸収液再生塔と、再生された再生吸収液を吸収塔側に戻す第2の供給ラインと、前記導入ガスのCO2濃度を計測する計測器とを具備すると共に、前記第2の供給ラインを複数分岐し、その分岐先を吸収塔の高さ方向の中段から塔頂側に沿って設けると共に、前記吸収塔の底部側から前記導入ガスを導入する際、前記計測器による前記導入ガス中のCO2濃度が、10mol%−dryを超える場合には、再生された吸収液の導入位置を吸収塔の高さ方向の中段に変更する制御を行うと共に、前記計測器による導入ガス中のCO 2 濃度が、10mol%−dry以下の場合には、再生された吸収液の導入位置を吸収塔の高さ方向の中段よりも塔頂側に変更する制御を行い、H 2 Sの吸収量を所望に維持すると共に、CO 2 の回収量を低く保つように制御することを特徴とするCO2及びH2Sを含むガスの回収システムにある。
第2の発明は、第1の発明において、前記計測器による導入ガス中のCO 2 濃度が、8mol%−dryよりもさらに低い場合には、再生された吸収液の複数の導入位置をさらに塔頂側へ変更ことを特徴とするCO 2 及びH 2 Sを含むガスの回収システムにある。
The first invention of the present invention for solving the above-described problem is that a gas containing CO 2 and H 2 S is used as an introduction gas, and the introduction gas is brought into contact with an absorption liquid that absorbs CO 2 and H 2 S. An absorption tower that absorbs CO 2 and H 2 S from the introduced gas and an absorption liquid that absorbs CO 2 and H 2 S are withdrawn from the tower bottom of the absorption tower and introduced from the top of the tower through the first supply line. An absorption liquid regeneration tower that regenerates the absorption liquid by releasing CO 2 and H 2 S by the heat of the reboiler, a second supply line that returns the regenerated regeneration absorption liquid to the absorption tower side, and the introduction gas together; and a measuring device for measuring the CO 2 concentration, together with the second supply line to a plurality branches, provided along the branch destination from the middle in the height direction of the absorption tower to tower top side, the absorption tower when the bottom side for introducing the gas introduced, by the measuring instrument CO 2 concentration of the serial introduction gas, together with the case of more than 10 mol% -dry controls to change the introduction position location of the regenerated absorption liquid to the middle in the height direction of the absorption tower, by the measuring instrument CO 2 concentration in the introduced gas is, if: 10 mol% -dry performs control to change the column top side of the middle in the height direction of the absorption column to the position of the introduction of regenerated absorption liquid, H 2 A gas recovery system containing CO 2 and H 2 S is characterized in that the absorption amount of S is maintained as desired and the CO 2 recovery amount is controlled to be low .
According to a second invention, in the first invention, when the CO 2 concentration in the introduced gas by the measuring instrument is lower than 8 mol% -dry, a plurality of introduction positions of the regenerated absorbing liquid are further provided. It is in the recovery system of the gas containing CO 2 and H 2 S, which is characterized by being changed to the top side .
第3の発明は、第1又は2の発明において、前記計測器による導入ガス中のCO2濃度に応じて、前記吸収塔と前記吸収液再生塔との吸収液の循環量をさらに変化させる制御を行うことを特徴とするCO2及びH2Sを含むガスの回収システムにある。 The third invention is the control according to the first or second invention, wherein the circulating amount of the absorption liquid between the absorption tower and the absorption liquid regeneration tower is further changed according to the CO 2 concentration in the introduced gas by the measuring instrument. The gas recovery system includes CO 2 and H 2 S.
第4の発明は、第1乃至3のいずれか一つの発明において、前記吸収塔からCO2及びH2Sを一部吸収した吸収液を外部に抜き出すと共に、導入する抜出・導入ラインと、該抜出・導入ラインに介装され、抜き出した吸収液を冷却する冷却器とを具備することを特徴とするCO2及びH2Sを含むガスの回収システムにある。 According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, an extraction / introduction line for extracting and introducing an absorption liquid partially absorbing CO 2 and H 2 S from the absorption tower to the outside A gas recovery system including CO 2 and H 2 S, which is provided in the extraction / introduction line and includes a cooler for cooling the extracted absorption liquid.
第5の発明は、CO2及びH2Sを含むガスを導入ガスからCO2及びH2Sを回収する吸収塔と、CO2及びH2Sを吸収した吸収液からCO2及びH2Sを放出させて吸収液を再生する吸収液再生塔とを用いたCO2及びH2Sを含むガスの回収方法であって、前記吸収塔の底部側から前記導入ガスを導入する際、前記導入ガス中のCO2濃度を計測し、前記計測による導入ガス中のCO 2 濃度が、10mol%−dryを超える場合には、再生された吸収液の導入位置を吸収塔の高さ方向の中段に変更する制御を行うと共に、前記計測による導入ガス中のCO 2 濃度が、10mol%−dry以下の場合には、再生された吸収液の導入位置を吸収塔の高さ方向の中段よりも塔頂側に変更する制御を行い、H 2 Sの吸収量を所望に維持すると共に、CO 2 の回収量を低く保つように制御することを特徴とするCO2及びH2Sを含むガスの回収方法にある。
第6の発明は、第5の発明において、前記計測器による導入ガス中のCO 2 濃度が、8mol%−dryよりもさらに低い場合には、再生された吸収液の複数の導入位置をさらに塔頂側へ変更ことを特徴とするCO 2 及びH 2 Sを含むガスの回収システムにある。
A fifth invention is, CO 2 and H 2 S gas from the introduction gas containing absorption tower to recover CO 2 and H 2 S, CO 2 and H 2 from the absorbent solution that has absorbed S CO 2 and H 2 S Is a method for recovering a gas containing CO 2 and H 2 S using an absorption liquid regeneration tower that regenerates the absorption liquid and introducing the introduced gas from the bottom side of the absorption tower. measuring the CO 2 concentration in the gas, the CO 2 concentration in the introduced gas by the measurement, if it exceeds 10 mol% -dry is the introduction position of the regenerated absorption liquid in the height direction of the middle of the absorption tower When the CO 2 concentration in the introduced gas by the measurement is 10 mol% -dry or less, the regenerative absorption liquid is introduced at a position higher than the middle stage in the height direction of the absorption tower. performs control to change to the side, to keep the absorption of H 2 S to the desired Both in the method of recovering gas comprising CO 2 and H 2 S, wherein the controller controls so as to keep low recovery of CO 2.
According to a sixth invention, in the fifth invention, when the CO 2 concentration in the introduced gas by the measuring instrument is lower than 8 mol% -dry, a plurality of introduction positions of the regenerated absorbing liquid are further provided. It is in the recovery system of the gas containing CO 2 and H 2 S, which is characterized by being changed to the top side .
第7の発明は、第5又は6の発明において、計測器による導入ガス中のCO2濃度に応じて、前記吸収塔と前記吸収液再生塔との吸収液の循環量をさらに変化させることを特徴とするCO2及びH2Sを含むガスの回収方法にある。 According to a seventh invention, in the fifth or sixth invention, the circulation amount of the absorption liquid between the absorption tower and the absorption liquid regeneration tower is further changed according to the CO 2 concentration in the introduced gas by the measuring instrument. in a method for recovering a gas containing CO 2 and H 2 S, wherein.
第8の発明は、第5乃至7のいずれか一つの発明において、吸収塔からCO2及びH2Sを一部吸収した吸収液を外部に抜き出し、抜き出した吸収液を冷却した後、吸収塔に戻すことを特徴とするCO2及びH2Sを含むガスの回収方法にある。 According to an eighth invention, in any one of the fifth to seventh inventions, the absorption liquid partially absorbing CO 2 and H 2 S is extracted from the absorption tower, and the extracted absorption liquid is cooled and then absorbed. The method is for recovering a gas containing CO 2 and H 2 S, which is returned to the column.
本発明によれば、導入ガス中のCO2濃度に応じて、吸収液流量を変化させることで、H2Sの回収量を満足しつつ、CO2の回収量を極力低くすることができる。 According to the present invention, the amount of CO 2 recovered can be made as low as possible while satisfying the amount of H 2 S recovered by changing the flow rate of the absorbing liquid according to the CO 2 concentration in the introduced gas.
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.
本発明による実施例に係るCO2及びH2Sを含むガスの回収システムについて、図面を参照して説明する。図1は、実施例1に係るCO2及びH2Sを含むガスの回収システムの概略図である。
図1に示すように、本実施例に係るCO2及びH2Sを含むガスの回収システム10Aは、例えば石炭やバイオマス等をガス化するガス化炉等から得られたCO2及びH2Sを含むガス化ガスを導入ガス11とし、該導入ガス11とCO2及びH2Sを吸収する吸収液12とを接触させて前記導入ガス11からCO2及びH2Sを吸収させる吸収塔13と、CO2及びH2Sを吸収した吸収液(リッチ溶液)12Aを吸収塔13の塔底部13cより抜き出すと共に、第1の供給ラインL1を介して塔頂部14aより導入し、リボイラ15の熱によりCO2及びH2Sを放出させて吸収液12を再生する吸収液再生塔(以下「再生塔」という)14と、再生された吸収液(リーン溶液)12Bを再生塔14の塔底部14cより抜き出し、吸収塔13側に戻す第2の供給ラインL2と、前記導入ガス11のCO2濃度を計測する計測器41とを具備すると共に、前記第2の供給ラインL2を複数(本実施例では4つ)に分岐して供給ラインL2-1、L2-2、L2-3、L2-4とすると共に、その分岐先の導入口13b-1〜13b-4を吸収塔13の高さ方向に沿って設け、前記計測器41による導入ガス11中のCO2濃度に応じて、再生された吸収液の導入位置又は導入量のいずれか一方又は両方を吸収塔の鉛直高さ方向のいずれかに変更するものである。
このシステムでは、前記再生塔14でCO2及びH2Sを除去し、再生された吸収液(リーン溶液)12Bは吸収液12として再利用される。
A gas recovery system including CO 2 and H 2 S according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a gas recovery system including CO 2 and H 2 S according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1,
In this system, CO 2 and H 2 S are removed by the
このCO2及びH2Sを含むガスの回収システム10Aを用いた精製方法では、石炭やバイオマス等をガス化するガス化炉で得られたガス化ガスは、ガス冷却装置(図示せず)に送られ、ここで冷却水により冷却され、導入ガス11として吸収塔13に導入される。
吸収塔13は、塔内部に充填部13A〜13Dが設けられ、これらの充填部13A〜13Dを通過する際、導入ガス11と吸収液12との対向接触効率を向上させている。なお、充填部は複数設けてもよく、充填法以外に、例えばスプレー法、液柱法、棚段法等により導入ガス11と吸収液12とを対向接触させるようにしている。
In the refining method using the CO 2 and H 2 S-containing
The
前記吸収塔13において、導入ガス11は例えばアミン系の吸収液12と対向流接触し、導入ガス11中のCO2及びH2Sは、化学反応により吸収液12に吸収され、CO2及びH2Sが除去された浄化ガス21は塔頂部13aより系外に放出される。CO2及びH2Sを吸収した吸収液は「リッチ溶液」12Aとも呼称される。このリッチ溶液12Aは、リッチ溶液ポンプ31を介し、熱交換器16において、再生塔14で再生された吸収液(リーン溶液)12Bとの熱交換により加熱され、その後、再生塔14に供給される。
In the
この熱交換されたリッチ溶液12Aは、充填部14A、14Bを有する吸収液再生塔14の塔頂部14a近傍から塔内に導入され、塔内を流下する際に、リボイラ15からの水蒸気22による吸熱反応を生じて、大部分のCO2及びH2Sを放出し、再生される。吸収液再生塔14内で一部または大部分のCO2及びH2Sを放出した吸収液は「セミリーン溶液」と呼称される。このセミリーン溶液は、吸収液再生塔14下部に至る頃には、ほぼ全てのCO2及びH2Sが除去された吸収液となる。このほぼ全てのCO2及びH2Sが除去されることにより再生された吸収液は「リーン溶液」12Bと呼称される。このリーン溶液12Bはリボイラ15で飽和水蒸気23により間接的に過熱され水蒸気22を発生している。
また、吸収液再生塔14の塔頂部14aからは塔内においてリッチ溶液12A及びセミリーン溶液から放出された水蒸気22を伴ったCO2及びH2Sガス25が導出され、コンデンサ26により水蒸気22が凝縮され、分離ドラム27にて水28が分離され、CO2及びH2Sガス29が系外に放出されて回収される。分離ドラム27にて分離された水28は吸収液再生塔14の上部に供給される。
再生された吸収液(リーン溶液)12Bは、熱交換器16にてリッチ溶液12Aと熱交換されて冷却され、つづいてリーン溶液ポンプ32にて昇圧され、さらにリーン溶液クーラ33にて冷却された後、再び吸収塔13に供給され、吸収液12として再利用される。
The heat-exchanged
Further, CO 2 and H 2 S gas 25 accompanied by
The regenerated absorption liquid (lean solution) 12B is heat-exchanged with the
本実施例では、導入ガス11のCO2濃度を計測器41で計測し、その濃度に応じて、吸収塔に導入される再生されたリーン溶液12Bである吸収液12の導入位置を吸収塔の高さ方向のいずれかに変更する制御を制御手段42により行うようにしている。
切り替えの際には、制御手段42より、供給ラインL2-1、L2-2、L2-4に介装されたバルブV1〜V4の開閉度を調整しつつ行うようにしている。
本実施例では吸収塔13を複数の充填層13A〜13Dを用いているので、その充填高さを変更している。なお、吸収塔における導入ガス11と吸収液12との接触方法を棚段方式とする場合はトレイ段数の高さを変更するようにすればよい。その他のスプレー塔方式や液柱塔方式とする場合には、吸収塔13内の供給位置(高さ)を変更するようにすればよい。
In the present embodiment, the CO 2 concentration of the introduced
When switching, the control means 42 adjusts the opening / closing degrees of the valves V 1 to V 4 interposed in the supply lines L 2-1 , L 2-2 and L 2-4 . .
In this embodiment, since the
[試験例1]
図6は、本試験例に係るCO2及びH2Sを含むガスの回収システムの吸収塔部分の模式図である。
ここで、図6においては、吸収塔13内の充填層を8段13A〜13Hとし、計測器41で計測した結果、CO2濃度が低い場合(10mol%−dry以下)、には4段から塔頂部側とするのが好適である。
また、計測器41で計測した結果、CO2濃度が高い場合(10mol%−dryを超える)、には4段から下方(底部)側とするのが好適である。
[Test Example 1]
FIG. 6 is a schematic view of an absorption tower portion of a gas recovery system containing CO 2 and H 2 S according to this test example.
Here, in FIG. 6, when the packed bed in the
Further, when the CO 2 concentration is high (exceeding 10 mol% -dry) as a result of measurement by the measuring
これは、吸収塔13の高さが低い場合、所定量のH2Sを回収できない場合があるため、所定量のH2Sを吸収するだけの高さが最低限必要となるが、吸収塔13を高くしすぎると、逆にH2Sの吸収性が低下することとなる。
図7−1〜図7−3に、CO2回収量(左縦軸)/出口ガス中H2S濃度(右縦軸)と吸収塔の高さ位置(段数)との関係を示す。
図7−1は、導入ガス11中のCO2濃度が6mol%−dryの場合では、高さによる出口ガス中のH2S濃度(右縦軸)の変化は少しであった。
ところが、導入ガス11中のCO2濃度が6mol%−dryから8mol%−dry(図7−2)、10mol%−dry(図7−3)と上昇するにつれて、H2Sの放散量が増大する傾向となることが判明した。
よって、例えば棚段の場合においては、10mol%−dryのCO2濃度が高い場合、8段の棚段を用いた際には、4段程度の高さに位置を変更することが好適であることが判明した。
This is because when the height of the
FIGS. 7-1 to 7-3 show the relationship between the CO 2 recovery amount (left vertical axis) / H 2 S concentration in the outlet gas (right vertical axis) and the height position (stage number) of the absorption tower.
FIG. 7A shows that when the CO 2 concentration in the introduced
However, as the CO 2 concentration in the introduced
Therefore, for example, in the case of a shelf, when the CO 2 concentration of 10 mol% -dry is high, it is preferable to change the position to a height of about 4 when using an 8 shelf. It has been found.
これは、吸収塔13において、H2Sの吸収のほかにCO2を吸収する発熱反応に起因することに伴う吸収液12の温度上昇により、H2Sの飽和吸収量が低下することによるものである。
This is because, in the
そこで、本実施例のように、導入ガス11のCO2濃度を計測する計測器41を設けると共に、再生吸収液であるリーン溶液12Bを導入する第2の供給ラインL2を複数(図1に示す実施例では3つ)分岐して供給ラインL2-1、L2-2、L2-3とすると共に、その分岐先の導入口13b-1〜13b-3を吸収塔13の高さ方向に沿って設け、高さ方向の各位置に吸収液を状況に応じて供給するようにすることで、H2Sが効率的に除去できるように、吸収液12(リーン溶液12B)の供給位置を適宜変更させるようにしている。
これにより、H2Sの吸収量を所望に維持すると共に、CO2の回収量を可能な限り低く保つようにすることができる。
また、吸収液12を供給する位置を一つの位置に固定せず、多段の位置に供給するようにし、それぞれの供給位置における吸収液流量をそれぞれ変化させるようにしてもよい。
Therefore, as in this embodiment, a measuring
This makes it possible to maintain the H 2 S absorption amount as desired and keep the CO 2 recovery amount as low as possible.
Further, the position at which the absorbent 12 is supplied may not be fixed at one position, but may be supplied to multiple stages, and the absorbent flow rate at each supply position may be changed.
本実施例によれば、導入ガス11のCO2濃度に応じて、吸収塔13に導入する吸収液12(リーン溶液12B)の供給位置を適宜変更させることで、H2Sの回収量を満足しつつ、CO2の回収量を極力低くすることができることとなる。
すなわち、導入ガス11中のCO2濃度に応じて、吸収塔13に導入する吸収液12(リーン溶液12B)の供給位置を適宜変更させることで、H2SとCO2とのを選択分離性の向上を図ることができる。
According to the present embodiment, the amount of H 2 S recovered is satisfied by appropriately changing the supply position of the absorbent 12 (
That is, by selectively changing the supply position of the absorbing liquid 12 (
なお、本実施例では吸収液の分岐を4本として4箇所の導入する場合や、試験例では吸収液の分岐を5本として5箇所の導入する場合について、説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、吸収塔13の容積及び高さに応じて適宜変更するようにすればよい。
In addition, although the case where four branches are introduced in this example with four branches of the absorbing liquid and the case where five branches are introduced in the test example with five branches of the absorbing liquid have been described, the present invention includes these. It is not limited, and may be appropriately changed according to the volume and height of the
本発明による実施例に係るCO2及びH2Sを含むガスの回収システムについて、図面を参照して説明する。図2は、実施例2に係るCO2及びH2Sを含むガスの回収システムの概略図である。なお、図1に示す実施例1の構成と同様の構成については同一の符号を付してその説明は省略する。
図2に示すように、本実施例に係るCO2及びH2Sを含むガスの回収システム10Bは、実施例1に係るCO2及びH2Sを含むガスの回収システム10Aにおいて、前記計測器41による導入ガス11中のCO2濃度に応じて、前記吸収塔13と前記再生塔14との吸収液の循環量を変化させる制御を制御手段42により行い、リーン溶液ポンプ32の流量を調節する制御を制御手段42により行い、吸収液12の循環量を変化させるようにしている。
A gas recovery system including CO 2 and H 2 S according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic diagram of a gas recovery system including CO 2 and H 2 S according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to the structure of Example 1 shown in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 2, the
すなわち、導入ガス11中のCO2濃度に応じて、吸収塔13の例えば充填高さ、棚段の場合はトレイ段数等の高さを変更するのに加え、吸収塔13に導入する吸収液量をさらに変化させるようにしている。
また、吸収塔13の高さは一定として、吸収液量をさらに変化させるようにしてもよい。
このように、導入ガス11中のCO2濃度に応じて、吸収液流量を変化させることで、H2Sの回収量を満足しつつ、CO2の回収量を極力低くすることができることとなる。
That is, in accordance with the CO 2 concentration in the introduced
Further, the height of the
Thus, by changing the absorption liquid flow rate according to the CO 2 concentration in the introduced
本発明による実施例に係るCO2及びH2Sを含むガスの回収システムについて、図面を参照して説明する。図3は、実施例3に係るCO2及びH2Sを含むガスの回収システムの概略図である。図4及び図5は、各々実施例3に係る他のCO2及びH2Sを含むガスの回収システムの概略図である。なお、図1に示す実施例1の構成と同様の構成については同一の符号を付してその説明は省略する。
図3に示すように、本実施例に係るCO2及びH2Sを含むガスの回収システム10Cは、実施例1に係るCO2及びH2Sを含むガスの回収システム10Aにおいて、前記計測器41による導入ガス11中のCO2濃度に応じて、前記吸収塔13と前記再生塔14との吸収液12のリーン溶液クーラ33における冷却量を変化させる制御を制御手段42により行い、CO2濃度が高い場合には、吸収液12の温度を下げるようにしている。
A gas recovery system including CO 2 and H 2 S according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic diagram of a gas recovery system including CO 2 and H 2 S according to the third embodiment. 4 and 5 are schematic views of another gas recovery system including CO 2 and H 2 S according to the third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to the structure of Example 1 shown in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 3, the gas recovery system 10C containing CO 2 and H 2 S according to the present embodiment is the same as the measuring device in the
また、図4に示す実施例に係るCO2及びH2Sを含むガスの回収システム10Dに示すように、吸収塔13の各位置から吸収液12を抜き出し、再度導入する抜出・導入ラインL11〜L13を設け、各ラインに冷却器35−1〜35−3を介装して、CO2濃度が高い場合には、吸収液12の温度を下げるにしてもよい。
Further, as shown in the
[試験例2]
図8−1、図8−3に、CO2回収量(左縦軸)/出口ガス中H2S濃度(右縦軸)と吸収塔の出口液温度との関係を示す。
図8−1は、導入ガス11中のCO2濃度が6mol%−dryの場合では、温度変化があっても高さによる出口ガス中のH2S濃度(右縦軸)の変化は少しであった。
ところが、導入ガス11中のCO2濃度が6mol%−dryから8mol%−dry(図8−2)、10mol%−dry(図8−3)と上昇するにつれて、出口液温度の温度上昇があると、H2Sの放散量が増大する傾向となることが判明した。
[Test Example 2]
FIGS. 8-1 and 8-3 show the relationship between the CO 2 recovery amount (left vertical axis) / the H 2 S concentration in the outlet gas (right vertical axis) and the outlet liquid temperature of the absorption tower.
FIG. 8A shows that when the CO 2 concentration in the introduced
However, as the CO 2 concentration in the introduced
これは、吸収塔13において、H2Sの吸収のほかにCO2を吸収する発熱反応に起因することに伴う吸収液12の温度上昇により、H2Sの飽和吸収量が低下することによるものである。
This is because, in the
そこで、本実施例のように、導入ガス11のCO2濃度を計測する計測器41を設けると共に、再生吸収液であるリーン溶液12Bの導入温度をリーン溶液クーラ33により冷却させることで、H2Sの吸収量を所望に維持すると共に、CO2の回収量を可能な限り低く保つようにすることができる。
Therefore, as in the present embodiment, a measuring
また、図5に示す実施例に係るCO2及びH2Sを含むガスの回収システム10Eに示すように、吸収塔13の各位置から吸収液12を抜き出し、再度導入する抜出・導入ラインL11〜L13を設け、抜出ライン及び導入ラインを集合させて、冷却器35を一台としたものである。
Further, as shown in the
このように、導入ガス11中のCO2濃度に応じて、吸収液12の温度を変化させることで、H2Sの回収量を満足しつつ、CO2の回収量を極力低くすることができることとなる。
In this way, by changing the temperature of the absorbent 12 according to the CO 2 concentration in the introduced
以上のように、本発明に係るCO2及びH2Sを含むガスの回収システム及び方法によれば、CO2との吸収とは別にH2Sを熱エネルギーの面で効率的、かつ選択的に分離することができ、例えば石炭やバイオマス等をガス化炉によりガス化して得られるガス化ガスに含まれるH2Sを効率よく回収することができる。 As described above, according to the gas recovery system and method including CO 2 and H 2 S according to the present invention, H 2 S is efficiently and selectively used in terms of thermal energy separately from the absorption with CO 2. For example, H 2 S contained in a gasification gas obtained by gasifying coal, biomass, or the like with a gasification furnace can be efficiently recovered.
10A〜10E CO2及びH2Sを含むガスの回収システム
11 導入ガス
12 吸収液
12A リッチ溶液
12B リーン溶液
13 吸収塔
14 吸収液再生塔(再生塔)
15 リボイラ
16 熱交換器
41 計測器
42 制御手段
Recovery system for gas containing 10A to 10E CO 2 and H 2 S 11 Introduced
15
Claims (8)
CO2及びH2Sを吸収した吸収液を吸収塔の塔底部から抜き出し、第1の供給ラインを介して塔頂部より導入し、リボイラの熱によりCO2及びH2Sを放出させて吸収液を再生する吸収液再生塔と、
再生された再生吸収液を吸収塔側に戻す第2の供給ラインと、
前記導入ガスのCO2濃度を計測する計測器とを具備すると共に、
前記第2の供給ラインを複数分岐し、その分岐先を吸収塔の高さ方向の中段から塔頂側に沿って設けると共に、
前記吸収塔の底部側から前記導入ガスを導入する際、
前記計測器による前記導入ガス中のCO2濃度が、10mol%−dryを超える場合には、再生された吸収液の導入位置を吸収塔の高さ方向の中段に変更する制御を行うと共に、
前記計測器による導入ガス中のCO 2 濃度が、10mol%−dry以下の場合には、再生された吸収液の導入位置を吸収塔の高さ方向の中段よりも塔頂側に変更する制御を行い、H 2 Sの吸収量を所望に維持すると共に、CO 2 の回収量を低く保つように制御することを特徴とするCO2及びH2Sを含むガスの回収システム。 A gas containing CO 2 and H 2 S and introducing a gas, an absorption tower for absorbing CO 2 and H 2 S from the gas introduced by contacting the absorption liquid to absorb the introduction gas and CO 2 and H 2 S ,
The absorbing liquid that has absorbed CO 2 and H 2 S is extracted from the bottom of the absorption tower, introduced from the top of the tower through the first supply line, and CO 2 and H 2 S are released by the heat of the reboiler to absorb the absorbing liquid. An absorption liquid regeneration tower for regenerating
A second supply line for returning the regenerated absorption liquid to the absorption tower side;
A measuring instrument for measuring the CO 2 concentration of the introduced gas,
A plurality of the second supply lines are branched, and the branch destinations are provided from the middle in the height direction of the absorption tower along the tower top side ,
When introducing the introduction gas from the bottom side of the absorption tower,
The CO 2 concentration of the introduced gas by the instrument, along with if it exceeds 10 mol% -dry controls to change the introduction position location of regenerated absorption liquid in the middle of the height direction absorption tower,
When the CO 2 concentration in the introduced gas by the measuring instrument is 10 mol% -dry or less, the control is performed to change the introduction position of the regenerated absorption liquid to the tower top side from the middle stage in the height direction of the absorption tower. A gas recovery system including CO 2 and H 2 S, wherein the system is controlled to maintain a desired amount of H 2 S absorption and to keep the CO 2 recovery amount low .
前記計測器による導入ガス中のCOCO in the introduced gas by the measuring instrument 22 濃度が、8mol%−dryよりもさらに低い場合には、再生された吸収液の複数の導入位置をさらに塔頂側へ変更することを特徴とするCOWhen the concentration is lower than 8 mol% -dry, a plurality of introduction positions of the regenerated absorbent are further changed to the top of the column. 22 及びHAnd H 22 Sを含むガスの回収システム。A gas recovery system containing S.
前記計測器による導入ガス中のCO2濃度に応じて、前記吸収塔と前記吸収液再生塔との吸収液の循環量をさらに変化させる制御を行うことを特徴とするCO2及びH2Sを含むガスの回収システム。 In claim 1 or 2 ,
CO 2 and H 2 S, characterized in that control is performed to further change the circulation amount of the absorption liquid between the absorption tower and the absorption liquid regeneration tower in accordance with the CO 2 concentration in the introduced gas by the measuring instrument. Including gas recovery system.
前記吸収塔からCO2及びH2Sを一部吸収した吸収液を外部に抜き出すと共に、導入する抜出・導入ラインと、
該抜出・導入ラインに介装され、抜き出した吸収液を冷却する冷却器とを具備することを特徴とするCO2及びH2Sを含むガスの回収システム。 In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
An extraction / introduction line for extracting and introducing an absorption liquid partially absorbing CO 2 and H 2 S from the absorption tower;
A gas recovery system including CO 2 and H 2 S, which is provided in the extraction / introduction line and includes a cooler for cooling the extracted absorption liquid.
前記吸収塔の底部側から前記導入ガスを導入する際、
前記導入ガス中のCO2濃度を計測し、
前記計測による導入ガス中のCO 2 濃度が、10mol%−dryを超える場合には、再生された吸収液の導入位置を吸収塔の高さ方向の中段に変更する制御を行うと共に、
前記計測による導入ガス中のCO 2 濃度が、10mol%−dry以下の場合には、再生された吸収液の導入位置を吸収塔の高さ方向の中段よりも塔頂側に変更する制御を行い、H 2 Sの吸収量を所望に維持すると共に、CO 2 の回収量を低く保つように制御することを特徴とするCO2及びH2Sを含むガスの回収方法。 CO 2 and H and the absorption tower for recovering the CO 2 and H 2 S gas from the introduction gas containing 2 S, absorbing liquid by releasing CO 2 and H 2 S from the absorbent having absorbed CO 2 and H 2 S A method for recovering a gas containing CO 2 and H 2 S using an absorption liquid regeneration tower for regenerating
When introducing the introduction gas from the bottom side of the absorption tower,
Measure the CO 2 concentration in the introduced gas,
When the CO 2 concentration in the introduced gas by the measurement exceeds 10 mol% -dry, control is performed to change the introduction position of the regenerated absorption liquid to the middle stage in the height direction of the absorption tower,
When the CO 2 concentration in the introduced gas by the measurement is 10 mol% -dry or less, control is performed to change the introduction position of the regenerated absorption liquid from the middle in the height direction of the absorption tower to the tower top side. A method for recovering a gas containing CO 2 and H 2 S, characterized in that the amount of H 2 S absorbed is maintained as desired and the amount of CO 2 recovered is controlled to be low .
前記計測器による導入ガス中のCOCO in the introduced gas by the measuring instrument 22 濃度が、8mol%−dryよりもさらに低い場合には、再生された吸収液の複数の導入位置をさらに塔頂側へ変更することを特徴とするCOWhen the concentration is lower than 8 mol% -dry, a plurality of introduction positions of the regenerated absorbent are further changed to the top of the column. 22 及びHAnd H 22 Sを含むガスの回収システム。A gas recovery system containing S.
計測器による導入ガス中のCO2濃度に応じて、前記吸収塔と前記吸収液再生塔との吸収液の循環量をさらに変化させることを特徴とするCO2及びH2Sを含むガスの回収方法。 In claim 5 or 6 ,
Recovery of gas containing CO 2 and H 2 S, wherein the circulating amount of the absorption liquid between the absorption tower and the absorption liquid regeneration tower is further changed according to the CO 2 concentration in the introduced gas by the measuring instrument Method.
吸収塔からCO2及びH2Sを一部吸収した吸収液を外部に抜き出し、抜き出した吸収液を冷却した後、吸収塔に戻すことを特徴とするCO2及びH2Sを含むガスの回収方法。 In any one of Claims 5 thru | or 7 ,
Recovery of gas containing CO 2 and H 2 S, wherein an absorption liquid partially absorbing CO 2 and H 2 S is extracted from the absorption tower, the extracted absorption liquid is cooled, and then returned to the absorption tower Method.
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