JP5945333B2 - 発電所排煙の二酸化炭素回収方法および装置 - Google Patents
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Description
2・・・噴霧層
3・・・充填剤層
4・・・空気圧式気泡層
5・・・篩板
6・・・排煙入口
7・・・傾斜板を備えた沈降プール
8・・・リッチ溶液ポンプ
9・・・循環ポンプ
10・・・循環吸収液貯留タンク
11・・・溶液ポンプ
12・・・溶液貯留タンク
13・・・リーン溶液ポンプ
14・・・リボイラ
15・・・液体二酸化炭素貯留タンク
16・・・凝縮機
17・・・圧縮機
18・・・乾燥機
19・・・気液分離装置
20・・・冷却器
21・・・第1熱交換器
22・・・再生塔
23・・・第2熱交換器
24・・・フィルタ
25・・・ノズル
26・・・霜取り装置
27・・・排煙出口
Claims (6)
- 発電所の排煙から二酸化炭素を回収する方法であって、
1)有機アミンおよびイオン液体を(1-1.1):1のモル比で提供し、有機アミン、イオン液体、及び水を混合して濃度が20〜40重量%の複合吸収剤水溶液を得て、
前記有機アミンとイオン液体を含む複合吸収剤水溶液をCO2吸収剤として用いて、除塵および脱硫後の発電所ボイラ後部からの排煙に複合吸収剤水溶液を均一に噴霧し、上方へ流れる排煙を下方に噴霧される複合吸収剤水溶液と十分に接触させて、排煙中のCO2を複合吸収剤と反応させることにより、CO2を吸収し、
液ガス比を5〜25L/m3に、反応温度を40〜55℃に、反応圧力を0.01〜10atmに制御して、A・CO2とB・CO2のリッチ溶液を生成する工程と、ここでAは有機アミンを表し、Bはイオン液体を表しており、
2)A・CO2とB・CO2のリッチ溶液を自己凝集作用下で静止させ澄ませて、A・CO2とB・CO2のリッチ混合溶液である下層と、複合吸収剤水溶液である上層を含む異なる液層を形成し、下層を分離してA・CO2とB・CO2のリッチ溶液を得て、
分離されたA・CO2とB・CO2のリッチ混合溶液に熱交換を行い、複合吸収剤水溶液により溶解または吸収されたCO2ガスを気化させることにより、熱交換後のA・CO2とB・CO2のリッチ混合溶液を生成する工程と、
3)熱交換後のA・CO2とB・CO2のリッチ混合溶液に熱分解を行い、化学的に吸収されたCO2を放出することにより、高濃度CO2ガスおよび複合吸収剤水溶液を得る工程と、
4)工程3)で得られた複合吸収剤水溶液をCO2吸収剤として工程1に戻して再利用する工程と、
5)工程3)から分離された高濃度CO2ガスを冷却してその中の水蒸気を凝縮させる工程と、
6)工程5)の冷却処理後の高濃度CO2ガスに気液分離を行い、その中の凝縮水を除去することにより、純度が99%以上のCO2ガスを生成する工程と、
7) 工程6で得られた純度が99%以上のCO2ガスを乾燥させ、圧縮および凝縮して、CO2ガスを液体状態に転換することにより、工業用高濃度液体CO2を得る工程と、
を含み、
工程1のイオン液体は、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルフォニル)イミド、1-ヘキシル-3-メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、1-(1-アミノプロピル)-3-メチルイミダゾリウムブロミド、1-(3-プロピルアミノ)-3-ブチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート、ポリ-1-(4-スチリル)-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート、ポリ-1-(4-スチリル)-3-メチルイミダゾリウムヘクサフルオロホスフェート、ポリ-1-(4-スチリル)-3-メチルイミダゾール-o-フェニルメチルスルフォニルイミド、ポリ-1-(4-スチリル)-3-メチルイミダゾリウムトリフルオロメチルスルフォニルイミド、およびそれらの混合物からなる群から選択される、方法。 - 工程1の有機アミンは、エタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、およびそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 工程3の熱分解は、温度が80〜110℃、圧力が0.01〜10atm、時間1〜5分で行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 工程5の冷却処理は、分離された高濃度CO2ガスを20〜35℃に冷却し、冷却時間を1〜5分に制御することを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 1)有機アミンおよびイオン液体を(1-1.1):1のモル比で提供し、有機アミン、イオン液体、及び水を混合して濃度が20〜40重量%の複合吸収剤水溶液を得て、
前記有機アミンとイオン液体を含む複合吸収剤水溶液をCO 2 吸収剤として用いて、除塵および脱硫後の発電所ボイラ後部からの排煙に複合吸収剤水溶液を均一に噴霧し、上方へ流れる排煙を下方に噴霧される複合吸収剤水溶液と十分に接触させて、排煙中のCO 2 を複合吸収剤と反応させることにより、CO 2 を吸収し、
液ガス比を5〜25L/m 3 に、反応温度を40〜55℃に、反応圧力を0.01〜10atmに制御して、A・CO 2 とB・CO 2 のリッチ溶液を生成する工程と、ここでAは有機アミンを表し、Bはイオン液体を表しており、
2)A・CO 2 とB・CO 2 のリッチ溶液を自己凝集作用下で静止させ澄ませて、A・CO 2 とB・CO 2 のリッチ混合溶液である下層と、複合吸収剤水溶液である上層を含む異なる液層を形成し、下層を分離してA・CO 2 とB・CO 2 のリッチ溶液を得て、
分離されたA・CO 2 とB・CO 2 のリッチ混合溶液に熱交換を行い、複合吸収剤水溶液により溶解または吸収されたCO 2 ガスを気化させることにより、熱交換後のA・CO 2 とB・CO 2 のリッチ混合溶液を生成する工程と、
3)熱交換後のA・CO 2 とB・CO 2 のリッチ混合溶液に熱分解を行い、化学的に吸収されたCO 2 を放出することにより、高濃度CO 2 ガスおよび複合吸収剤水溶液を得る工程と、
4)工程3)で得られた複合吸収剤水溶液をCO 2 吸収剤として工程1に戻して再利用する工程と、
5)工程3)から分離された高濃度CO 2 ガスを冷却してその中の水蒸気を凝縮させる工程と、
6)工程5)の冷却処理後の高濃度CO 2 ガスに気液分離を行い、その中の凝縮水を除去することにより、純度が99%以上のCO 2 ガスを生成する工程と、
7) 工程6で得られた純度が99%以上のCO 2 ガスを乾燥させ、圧縮および凝縮して、CO 2 ガスを液体状態に転換することにより、工業用高濃度液体CO 2 を得る工程と、
を含む方法に使用する、発電所の排煙から二酸化炭素を回収する装置であって、前記装置は吸収塔(1)と、傾斜板を備えた沈降プール(7)と、再生塔(22)と、気液分離装置(19)と、乾燥機(18)と、圧縮機(17)と、凝縮器(16)を含み、リッチ溶液は前記吸収塔(1)の底部から前記傾斜板を備えた沈降プール(7)に流入して成層化を行い、前記気液分離装置(19)のガス出口は前記乾燥機(18)、圧縮機(17)、凝縮器(16)、および液体二酸化炭素貯留タンク(15)それぞれと直列連結されており、
前記吸収塔 (1)は空気圧式気泡層(4)を含む空気圧式気泡塔であり、
前記傾斜板を備えた沈降プール(7)の底流出口は、リッチ溶液ポンプ(8)が配置されている配管を介して第2熱交換器(23)の第1媒体入口に連結され、傾斜板を備えた沈降プール(7)の上澄排出管は配管を介して循環吸収液貯留タンク(10)の入口に連結され、循環吸収液貯留タンク(10)の出口は、吸収液循環ポンプ(9)が配置された配管を介して、吸収塔(1)内にある噴霧層(2)の噴霧管に連結されており、
第2熱交換器(23)の第1媒体出口は、配管を介して第1熱交換器(21)の第1媒体入口に連結され、第1熱交換器(21)の第1媒体出口は、配管を介して再生塔(22)の上部に配置された入口に連結され、第2熱交換器(23)の上部に配置されたガス出口は、第1熱交換器(21)と冷却器(20)をつなぐ配管に連結され、再生塔(22)の上部に配置されたガス出口は、配管を介して第1熱交換器(21)の第2媒体入口に連結され、第1熱交換器(21)の第2媒体出口は、配管を介して冷却器(20)の入口に連結され、冷却器の出口(20)は配管を介して気液分離装置(19)の入口に連結されており、
再生塔(22)の下部に配置された液体出口はリーン溶液ポンプ(13)が配置されている配管を介して第2熱交換器(23)の第2媒体入口に連結され、第2熱交換器(23)の第2媒体出口はフィルタ(24)が配置されている配管を介して、循環吸収液貯留タンク(10)の入口に連結され、気液分離装置(19)の凝縮液排出管は配管を介して循環吸収液貯留タンク(10)の入口に連結され、複合吸収剤水溶液を貯留する溶液貯留タンク(12)は、溶液ポンプ(11)が配置されている配管を介して循環吸収液貯留タンク(10)の入口に連結される装置。 - 前記吸収塔(1)内において、篩板(5)と、前記空気圧式気泡層(4)と、充填剤層(3)と、霜取り装置(26)がそれぞれ、前記吸収塔(1)下部に配置された排煙入口(6)と吸収塔 (1)上部に配置された排煙出口(27)の間に下から上に配置され、
前記吸収塔(1)にはさらに噴霧層(2)が設けられており、前記噴霧層(2)には2〜4個の噴霧管が設けられ、複数のノズル(25)が各噴霧管上に配置され、
前記篩板(5)は円形の貫通穴を含み、円形貫通穴と篩板(5)の面積率は30〜40%であり、
前記霜取り装置(26)は上部フィルタスクリーン、下部フィルタスクリーン、およびそれらの間に配置される噴霧ユニットを含む請求項5に記載の装置。
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