JPH0691128A - 連続ガス分離回収装置 - Google Patents

連続ガス分離回収装置

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JPH0691128A
JPH0691128A JP4244857A JP24485792A JPH0691128A JP H0691128 A JPH0691128 A JP H0691128A JP 4244857 A JP4244857 A JP 4244857A JP 24485792 A JP24485792 A JP 24485792A JP H0691128 A JPH0691128 A JP H0691128A
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JP
Japan
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gas
central axis
regeneration
chambers
fed
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JP4244857A
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English (en)
Inventor
Kiichiro Ogawa
紀一郎 小川
Kunio Sagi
邦夫 佐木
Sadamu Takahashi
定 高橋
Junsuke Miyake
淳介 三宅
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals

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  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸着剤のガス吸着能力を最大限に活用し、装
置の小型化と連続稼働の省エネルギー型の高効率の連続
ガス分離回収装置を提供しようとするものである。 【構成】 円筒状容器の中心軸から放射状に区画した複
数の区画室に、特定ガスを吸着する吸着剤を収納し、低
温高圧原料ガスの供給管と処理ガス排出管、並びに、高
温低圧再生ガス供給管とガス回収管を該区画室の両端に
摺接するように配置し、該区画室を中心軸で回転するこ
とにより、区画室を低温高圧原料ガスを供給する吸着工
程から高温低圧再生ガスを供給する再生工程に連続的に
移動可能としたことを特徴とする連続ガス分離回収装置
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ボイラ、ガスタービ
ン、ディーゼル発電プラント等の火力発電プラント、そ
の複合プラント、及び、蒸気発生ボイラ、加熱炉、焼却
炉等の諸設備などからの排ガスから二酸化炭素ガス等を
連続的に分離回収するのに適したガス分離回収装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】地球温暖化に関する温室効果ガスである
二酸化炭素ガスの大気放出を抑制する一つの方法とし
て、排ガスから二酸化炭素を物理的に吸着分離する方法
が採用されている。この吸着法には、ガス圧力による吸
着剤の吸着能力の差を利用するPSA法と、温度による
吸着能力の差を利用したTSA法がある。図6は、従来
のPSA法の作動図であり、図中、白抜きの弁は開放さ
れており、黒抜きの弁は閉鎖されている。(a)吸着工
程では、吸着剤を収容した吸着容器23に加圧原料ガス
が供給され、二酸化炭素ガスが選択的に吸着され、二酸
化炭素ガスが分離された処理ガスが排出される。(b)
再生工程では、吸着工程を終了した吸着容器23には、
再生ガスが導入され、反対側から減圧して二酸化炭素ガ
スを回収する。このガス分離回収方法は、ガスの供給・
排出を弁の操作で行うもので、間欠的に各工程を切り換
えるものである。
【0003】この方式では、火力発電プラントなどの大
容量ガス源に対しては吸着剤を収容する容器の大型化に
伴い、超大口径の弁類を必要とし、その製造、機能上の
制約から、多重化で対応する以外に方法がなく、弁操
作、制御の複雑化等、設備及び運用・維持管理面から経
済的に優れた方法であるとは言い難い。また、TSA法
においても、吸着工程と再生工程の繰り返し操作をベー
スとしており、大容量化においてはPSA法と同様の問
題がある。
【0004】そこで、本発明者等は、大容量ガス源であ
る火力発電プラントに組み込み可能な連続ガス分離回収
装置を提案した(特開平4─83509号公報)。しか
しながら、この装置は主としてガス温度の変化による吸
着剤の吸着能力の差を利用するTSA法を前提としてお
り、吸着剤を収容する容器の大型化を避けることができ
なかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点を
解消し、吸着剤のガス吸着能力を最大限に活用し、装置
の小型化と連続稼働の省エネルギー型高効率連続ガス分
離回収装置を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、円筒状容器の
中心軸から放射状に区画した複数の区画室に、特定ガス
を吸着する吸着剤を収納し、低温高圧原料ガスの供給管
と処理ガス排出管、並びに、高温低圧再生ガス供給管と
ガス回収管を該区画室の両端に摺接するように配置し、
該区画室を中心軸で回転することにより、区画室を低温
高圧原料ガスを供給する吸着工程から高温低圧再生ガス
を供給する再生工程に連続的に移動可能としたことを特
徴とする連続ガス分離回収装置である。なお、上記の連
続ガス分離回収装置では、原料ガスを冷却するための熱
交換器を設け、該熱交換器に再生ガスを導入して加熱し
た後、再生工程に供給することが好ましい。
【0007】
【作用】本発明の特徴を図5により説明する。図5は、
吸着剤の単位重量当たりのガス吸着量(重量)と、ガス
圧力及びガス温度の関係を示したものである。PSA法
は、温度T1 においてはA−Bの線上を圧力P1 からP
3 に変化させることであり、ガス吸着量は(A’−
B’)となる。TSA法は、圧力P1 において、ガス温
度をT1 からT3 に変化させることであり、ガス吸着量
は(A’−C’)となる。本発明は、ガス温度、圧力を
1 ,P1 からT3 ,P3 にA−Dの線に沿って変化さ
せることにより、ガス吸着量を(A’−D’)と大幅に
増大させ、吸着効率の向上を計るものである。因みに、
PSA法と同等の吸着量を得るためには、A(T1 ,P
1 )からE(T2 ,P2 )まで変化させればよい。この
ときの所要動力はPSA法に比較して約70%に低減さ
せることができる。このように、本発明では、吸着剤の
温度、圧力に関する特性を最大限に活用することによ
り、高効率で経済性に優れたガス分離回収方式を確率す
ることができ、大容量ガス源に適した連続ガス分離回収
装置の提供を可能にした。
【0008】
【実施例】図1は、本発明の連続ガス分離回収装置を火
力発電プラントに適用したシステムブロック図である。
ボイラ1から排出される排ガスは、通常、ばいじん、硫
黄酸化物(SOx )及び窒素酸化物(NOx )を含有す
るので、大気汚染公害防止のために脱硝装置2、除塵装
置4及び脱硫装置6を備えている。その後段に、本発明
に係る連続ガス分離回収装置9を配置して、地球温暖化
防止のために二酸化炭素ガス(CO2 )を分離回収す
る。二酸化炭素吸着剤は、一般にばいじん、硫黄酸化物
(SOx )及び窒素酸化物(NOx )により,吸着性能
及び寿命に影響するため、上記のようにそれらの除去装
置の後段に本発明に係る連続ガス分離回収装置9を配置
することが好ましい。また、排ガスが水分を含有する
と、吸着剤が水分を選択的に吸着して、二酸化炭素の吸
着量が低下するので、除湿装置7を前段に設けることが
望ましい。
【0009】連続ガス分離回収装置9の具体的構成例を
図3,4に示す。図3は正面図であり、図4は図3のA
−A断面図である。円筒状容器16の中心軸18から放
射状に区画した複数の区画室17には、二酸化炭素吸着
剤が収納され、低温高圧原料ガスの供給管19と処理ガ
ス排出管20、並びに、高温低圧再生ガス供給管21と
ガス回収管22を該区画室17の両端を摺接するように
配置し、該区画室17を中心軸18で回転することによ
り、区画室17を低温高圧原料ガスを供給する吸着工程
から高温低圧再生ガスを供給する再生工程に連続的に移
動可能としたものである。吸着剤を収納する円筒状容器
は、容器内の吸着剤の移動や偏りによるガス吹き抜けを
防止するために、図に示すように縦軸を中心とする回転
方式が好ましい。
【0010】次に、図1の火力発電プラントの排ガス処
理手順を説明する。ボイラ1には、燃料と空気予熱器3
で予熱された空気が供給され、燃焼排ガスは、まず、脱
硝装置3で窒素酸化物を除去した後、上記の空気予熱器
3で降温し、次いで除塵装置4でダストを除去し、ガス
−ガス熱交換器5で連続ガス分離回収装置9からの処理
ガスと熱交換して冷却し、脱硫装置6で硫黄酸化物を除
去し、除湿装置7で湿分を除いてからブロワ8で加圧さ
れ、連続ガス分離回収装置9の吸着工程にある区画室に
導入される。このときの排ガスは、二酸化炭素濃度が約
13〜16体積%であり、圧力P1 は1.1ata、温
度T1 は40〜50℃である。区画室内に収納された吸
着剤は上記の温度圧力に見合う二酸化炭素を吸着し、処
理ガスは上記のガス−ガス熱交換器5で110〜130
℃に再加熱されて煙突15から大気に放出される。二酸
化炭素を吸着した吸着剤は再生工程に移行され、温度T
3約90〜110℃、圧力P3 0.1〜0.5ataの
条件で吸着剤から二酸化炭素を脱離し、濃度85体積%
以上の高濃度二酸化炭素ガスを真空ブロワ10で吸引回
収し、脱湿装置12で除湿した後二酸化炭素液化装置1
3で二酸化炭素を液化し、タンク14に貯蔵される。そ
して、真空ブロワ10出口で回収された二酸化炭素ガス
の一部は加熱器11で100〜120℃に加熱され、上
記の再生ガスとして循環される。
【0011】図2は、本発明の連続ガス分離回収装置を
火力発電プラントに適用したもう1つのシステムブロッ
ク図である。この装置、図1の装置で、真空ブロワ10
出口で回収された再生ガス用の二酸化炭素ガスを、ガス
−ガス熱交換器5で予熱した後に、加熱器11で加熱す
るもので、加熱器11で消費する蒸気量を低減する省エ
ネルギーシステムである。このように、プラント構成機
器及び装置を巧みに配置し、吸着剤の温度圧力に対する
特性と噛み合わせることにより、大容量ガス源に対して
連続的にガス分離回収を行うシステムを構築することが
可能になった。
【0012】
【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、吸着剤の特性を十分に引き出すことができ、分離
・回収効率が向上し、設備装置の簡略化と運用・維持管
理面を含めて省力化され、実用的で経済的に優れた連続
ガス分離回収システムを提供することが可能となった。
また、火力発電プラント等の大容量ガス源の排ガスから
二酸化炭素ガス等を連続的に分離回収することが容易に
なった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の連続ガス分離回収装置を火力発電プラ
ントに適用したシステムブロック図である。
【図2】本発明の連続ガス分離回収装置を火力発電プラ
ントに適用したもう1つのシステムブロック図である。
【図3】本発明の連続ガス分離回収装置正面図である。
【図4】図3のA−A断面図である。
【図5】吸着剤単位重量当たりのガス吸着量(重量)
と、ガス圧力(対数表示)及びガス温度の関係を示した
グラフである。
【図6】従来のPSA法の作動を説明するための概念図
である。
【符号の説明】
1 ボイラ、 2 脱硝装置、 3 空気予熱器、 4
除塵装置、 5 ガス・ガス熱交換器、 6 脱硫装
置、 7 除湿装置、 8 ブロワ、 9 連続ガス分
離回収装置、 10 真空ブロワ、 11 加熱器、
12 脱湿装置、 13 液化装置、 14 タンク、
15 煙突、 16 円筒状容器、17 区画室、
18 中心軸、 19 原料ガス供給管、 20 処理
ガス排出管、 21 再生ガス供給管、 22 ガス回
収管、 23 吸着室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三宅 淳介 長崎県長崎市飽の浦町5番3号西日本菱重 興産ビル4階長菱設計株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒状容器の中心軸から放射状に区画し
    た複数の区画室に、特定ガスを吸着する吸着剤を収納
    し、低温高圧原料ガスの供給管と処理ガス排出管、並び
    に、高温低圧再生ガス供給管とガス回収管を該区画室の
    両端に摺接するように配置し、該区画室を中心軸で回転
    することにより、区画室を低温高圧原料ガスを供給する
    吸着工程から高温低圧再生ガスを供給する再生工程に連
    続的に移動可能としたことを特徴とする連続ガス分離回
    収装置。
  2. 【請求項2】 原料ガスを冷却するための熱交換器を設
    け、該熱交換器に再生ガスを導入して加熱した後、再生
    工程に供給することを特徴とする請求項1記載の連続ガ
    ス分離回収装置。
JP4244857A 1992-09-14 1992-09-14 連続ガス分離回収装置 Withdrawn JPH0691128A (ja)

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