JPH05184867A - 燃焼排ガス中の炭酸ガスの回収方法 - Google Patents

燃焼排ガス中の炭酸ガスの回収方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼排ガス中に含まれるＣＯ2 をアルカノー
ルを用いて回収する方法に関する。 【構成】 アルカノールアミン水溶液を用いて燃焼排ガ
ス中に含まれるＣＯ2 を吸収して回収するＣＯ2 の回収
方法において、ＣＯ2 吸収後の処理排ガスとＣＯ 2 を含
む水とを接触させ、その接触水を系外に排出するように
したＣＯ2 の回収方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃焼排ガス中に含まれる
ＣＯ2 を回収する方法に関する。更に詳しくは、アルカ
ノールアミン水溶液によりＣＯ2 を回収した残りの排ガ
ス中に微量含まれるアンモニアを除去しながらＣＯ2 を
回収する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球の温暖化現象の原因の一つと
して、ＣＯ2 による温室効果が指摘され、地球環境を守
る上で国際的にもその対策が急務となってきた。ＣＯ2
の発生源としては、化石燃料を燃焼させるあらゆる人間
の活動分野に及び、その排出規制が今後一層強化される
傾向にある。これに伴い大量の化石燃料を使用する火力
発電所などの動力発生設備を対象に、ボイラの燃焼排ガ
スをアルカノールアミン水溶液等と接触させ、燃焼排ガ
ス中のＣＯ2 を回収する方法および回収されたＣＯ2 を
大気へ放出することなく貯蔵する方法が精力的に研究さ
れている。
【０００３】図２には、燃焼排ガス中に含まれるＣＯ2
をアルカノールアミン水溶液を用いて吸収し、回収する
プロセスの一例を示した。図２では主要設備のみ示し、
付属設備は省略した。
【０００４】ここで、ＣＯ2 を回収するアルカノールア
ミンとしてはモノエタノールアミン、ジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミ
ン、ジイソプロパノールアミン、ジグリコールアミン等
の水溶液、あるいはこれらの混合水溶液を挙げることが
できるが、通常モノエタノールアミン水溶液が好んで用
いられる。
【０００５】図２において、ボイラ等により発生し、煙
突より排出されるべき燃焼排ガスは通常、温度１００〜
１５０℃であり、ライン５により燃焼排ガス冷却塔１に
導入され、ポンプ１１によりライン１２を循環する冷却
水と接触して冷却される。冷却水は熱交換器１３により
冷却され繰り返し使用される。通常約４０〜８０℃の範
囲に冷却された燃焼排ガスはライン６によりＣＯ2 吸収
塔２に導入される。
【０００６】ＣＯ2 吸収塔２には、ライン９により濃度
２０〜３０重量％のアルカノールアミン、例えばモノエ
タノールアミン水溶液が供給される。モノエタノールア
ミン水溶液は燃焼排ガスと向流接触させられ、塔の下部
からライン７によりＣＯ2 を吸収したモノエタノールア
ミン水溶液としてモノエタノールアミン水溶液再生塔３
に送られる。ＣＯ2 吸収塔２の上部では、ＣＯ2 が吸収
された残りの燃焼排ガス（以下、「処理排ガス」ともい
う。」に同伴してモノエタノールアミンが失われるのを
防ぐため、ポンプ１５、熱交換器１６を備えた処理排ガ
スの水洗、冷却部を設け、さらにライン１９より水を供
給しトレイ１８を設けている。これらにより水洗・冷却
された処理排ガスはライン８により大気へ放出される。
【０００７】モノエタノールアミン水溶液再生塔３では
リボイラ４を通して蒸気による加熱により、モノエタノ
ールアミン水溶液が再生され、ライン９により吸収塔２
へ戻される。ＣＯ2 は水蒸気と共にライン１０により回
収工程へ導かれる。
【０００８】なお、図２に例示した燃焼排ガスの冷却シ
ステムは、主にＬＮＧのように水素を多く含む燃料に用
いられるものであり、燃焼排ガス中に含まれる燃料由来
の水蒸気が冷却されることにより凝縮水となり、ライン
１２を循環する冷却水に蓄積される。従って図示しない
が、燃焼排ガス冷却塔１の下部の水量レベル計等によ
り、常時余剰水としてライン１４から系外に排出され
る。
【０００９】燃焼排ガスの冷却システムとしては、これ
とは別に石炭や重油等の炭素を多く含む燃料を用いるボ
イラに主に適用される加湿冷却による方法がある。これ
には、通常熱交換器１３は設置せず、単に循環する水と
燃焼排ガスとを接触させ、水の蒸発により冷却するもの
であり、循環水は蒸発により徐々に失われるので、外部
から補給することとなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記プロセスにおい
て、ライン８より排出される処理排ガス中には微量では
あるがアンモニアが検出される。処理排ガス中のアンモ
ニアの由来としては、アルカノールアミンの一部がプロ
セス系中で分解するためであると推測される。アンモニ
アが検出される他の原因としては、燃焼排ガス中のＮＯ
ｘを低減する目的で燃料に添加されるアンモニアの残留
が考えられる。いずれにしても、微量とはいえ、アンモ
ニアがそのまま処理排ガスと共に大気へ放出されると、
悪臭として新たな環境問題となりうるので、これを除去
しなければならない。しかし、処理排ガス中に含まれる
アンモニアは微量であり、これをいかに効率よく除去す
るかが課題であった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、図２で例
示する燃焼排ガス中のＣＯ2 をアルカノールアミンを用
いて吸収し、回収するプロセスで発生する上記課題につ
いて鋭意検討した結果、上記プロセス内で生じる微量の
ＣＯ2 を含む水をアンモニアの吸収液として用いること
が有効であることを見いだし、本発明を完成させるに至
った。
【００１２】すなわち、本発明はアルカノールアミン水
溶液を用いて燃焼排ガス中に含まれるＣＯ2 を吸収して
回収するＣＯ2 の回収方法において、ＣＯ2 吸収後の処
理排ガスとＣＯ2 を含む水とを接触させ、その接触水を
系外に排出することを特徴とするＣＯ2 の回収方法であ
る。
【００１３】またこの場合、ＣＯ2 を含む水として燃焼
排ガスの冷却凝縮水または燃焼排ガスと接触させた水を
ＣＯ2 吸収塔の塔頂に供給し、ＣＯ2 吸収後の処理排ガ
スと接触させる態様を好ましいものとするものである。
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１４】
【作用】本発明の方法において採用するプロセスとして
は、図１の如きものが例示できる。図１では主要設備の
み示し、付属設備は省略した。また、図２と同符号の設
備等は同じ設備名であることを指す。
【００１５】本発明のＣＯ2 回収方法においては、ＣＯ
2 吸収後の処理排ガスとＣＯ2 を含む水とを接触させ
る。この場合のＣＯ2 を含む水としては通常ＣＯ2 を２
０ｐｐｍ以上、好ましくは２５ｐｐｍ以上含む水とを接
触させることが好ましい。処理排ガス中のアンモニアと
ＣＯ2 を含む水を接触させることにより次式で示すいず
れかの反応が起こり、アンモニアは炭酸アンモニウム塩
類として水に吸収される。 ＮＨ3 ＋ＣＯ2 ＋Ｈ2 Ｏ → ＮＨ4 ＨＣＯ3 ・・・・・・ 式（１） ２ＮＨ3 ＋ＣＯ2 ＋Ｈ2 Ｏ → （ＮＨ4 ）2 ＣＯ3 ・・・・ 式（２）
【００１６】これらの反応により生じる炭酸アンモニウ
ム塩類は水溶液中では安定であり、これら塩類としてア
ンモニアが処理排ガスから除去されることにより、大気
中へアンモニアの放出は抑制される。
【００１７】処理排ガスとＣＯ2 を含む水、特にＣＯ2
を２０ｐｐｍ以上含む水と接触させることにより、両者
の短時間の接触で処理排ガスからアンモニアを効率よ
く、しかも安定なアンモニウム塩として除去することが
できる。
【００１８】ＣＯ2 を含む水、特に２０ｐｐｍ以上含む
水としては、高温燃焼排ガスを冷却させるために同燃焼
排ガスに接触させた冷却水、具体的にはポンプ１１によ
り循環させられる冷却水であり、特にライン１４により
余剰水として系外に排出される凝縮冷却水の一部または
全部を用いることができる。図１には、ライン１４から
の余剰水の一部をライン１７によりＣＯ2 吸収塔２へ導
入する例を示している。
【００１９】同様に図示しないが、前述の加湿冷却によ
る方法においては、加湿冷却のために循環している水
（燃焼排ガスと接触させた水）の一部を抜き出して用い
ることができる。
【００２０】これらの水にはボイラで用いる燃料の種
類、燃焼排ガスの冷却条件、その冷却水の循環再利用条
件などにより異なるが、上述のように通常２０ｐｐｍの
ＣＯ2 が含まれるので、そのまま本発明の方法に用いる
ことができる。前記諸条件によりＣＯ2 の濃度が低い場
合、例えば２０ｐｐｍ以下である場合は、回収されたＣ
Ｏ2 の一部を用いて、容易にＣＯ2 溶解濃度を増加させ
ることができる。例えばライン１７上に、ライン２１に
より供給されるＣＯ2 との接触装置２２を設け、ライン
２３により吸収塔２に供給される水中のＣＯ2 濃度を好
ましい濃度範囲以上に調節することができる。ＣＯ2 を
殆ど含まない水を用いて、ＣＯ2 を含む水、特に好まし
い濃度のＣＯ2 を含む水を調製する場合にも、ＣＯ2 と
の接触装置２２を用いることができる。
【００２１】ライン２１により供給されるＣＯ2 はＣＯ
2 単独であってもよく、あるいは水蒸気と共に、さらに
は水中に含まれている状態であってもよい。このＣＯ2
としてはモノエタノールアミン水溶液再生塔３により回
収されたＣＯ2 のわずかな一部を使用すれば足りる。
【００２２】ライン２３により単位時間当りＣＯ2 吸収
塔２の塔頂に供給されるＣＯ2 のモル数は、上記式
（１）および（２）の化学量論を考慮し、また塔頂にお
ける接触条件に左右されるアンモニアのアンモニウム塩
への転化率を考慮して決定される。しかしその値は単位
時間当りにライン８より排出されるアンモニアのモル数
以上とすることが好ましい。
【００２３】ライン２３により供給されるＣＯ2 を含む
水は吸収塔２の塔頂において、通常用いられる気液接触
方法（図１の例ではトレイ２４）により処理排ガスと接
触し、その中に含まれるアンモニアを吸収し、ライン２
５によりＣＯ2 の吸収・回収プロセス系外の排水処理設
備等へ導かれる。系外へ排出されることにより、系内に
アンモニウム塩が蓄積されることはなく、蓄積によりア
ンモニウム塩の分解によるアンモニアの再発生が防止さ
れる。以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明
する。
【００２４】
【実施例】
（実施例）図１のプロセスを採用して、天然ガスの燃焼
排ガス中のＣＯ2 の吸収を行った。但し、ライン２１か
らＣＯ2 の供給は行わなかった。ライン１７からＣＯ2
吸収塔２の塔頂にＣＯ2 を含む水を供給しない条件で、
処理排ガスの排出量は５５５Ｎｍ3 ／Ｈｒ、アンモニア
の濃度は３９．３ｐｐｍであった。これはアンモニアの
排出量９．７４×１０-4kgモル／Ｈｒに相当する。
【００２５】次に上記条件でＣＯ2 の吸収を行っている
状態で、燃焼排ガス冷却塔１よりの余剰水（５０℃、大
気圧、ＣＯ2 濃度２８ｐｐｍ）を３０kg／Ｈｒの割合で
ライン１７から供給した。このとき、ライン８から排出
される処理排ガス中のアンモニア濃度は２５ｐｐｍであ
った。
【００２６】（比較例）ＣＯ2 を含まない水を別途ライ
ン１７から供給した他は実施例と同一条件で行ったとこ
ろ、ライン８から排出される処理排ガス中のアンモニア
濃度は３７ｐｐｍとわずかに低下しただけであった。
【００２７】
【発明の効果】以上詳細に述べたごとく、本発明によ
り、アルカノールアミン水溶液により燃焼排ガス中のＣ
Ｏ2 を吸収した残りの排ガス中に微量含まれるアンモニ
アを効率よく、しかも安定なアンモニウム塩として除去
することができることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＣＯ2 回収方法で採用するプロセスの
一実施態様の説明図。
【図２】従来のＣＯ2 回収方法で使用するプロセスの一
実施態様の説明図。
フロントページの続き (72)発明者 堀田 善次 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 小林 賢治 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 吉田 邦彦 兵庫県尼崎市若王寺３丁目11番20号 関西 電力株式会社総合技術研究所内 (72)発明者 下條 繁 兵庫県尼崎市若王寺３丁目11番20号 関西 電力株式会社総合技術研究所内 (72)発明者 唐崎 睦範 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社本社内 (72)発明者 飯島 正樹 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社本社内 (72)発明者 瀬戸 徹 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 光岡 薫明 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アルカノールアミン水溶液を用いて燃焼
    排ガス中に含まれるＣＯ2 を吸収して回収するＣＯ2 の
    回収方法において、ＣＯ2 吸収後の処理排ガスとＣＯ2
    を含む水とを接触させ、その接触水を系外に排出するこ
    とを特徴とするＣＯ2 の回収方法。
  2. 【請求項２】 ＣＯ2 を含む水として燃焼排ガスの冷却
    凝縮水または燃焼排ガスと接触させた水をＣＯ2 吸収塔
    の塔頂に供給し、ＣＯ2 吸収後の処理排ガスと接触させ
    ることを特徴とする請求項１に記載のＣＯ2 の回収方
    法。
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