JPS63119833A - ガス吸収分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガス吸収分離装置に係り、特に吸収液により原
料ガス内の特定ガスを吸収し、該吸収液から特定ガスを
分離回収するガス吸収分離装置に関する。

〔従来の技術〕

各種プロセスからＨ，Ｓ、ＧＯ，、ＣＯなどを吸収分離
する技術は１種々実施されているが、それらの多くは吸
収塔と脱離塔との間で吸収液を循環するシステムを採用
している。また特定のガスを吸収した吸収液から特定の
ガスを脱離する方法としては、吸収液を加熱して吸収し
たガスを取り出す方法と、減圧して吸収液から吸収した
ガスを取り出す方法が主流を占めている。

上記した装置について、ＣＯ吸収液分離プロセスを例に
説明する。第５図はＣＯ吸収液を用いた吸収塔方式を示
すものである。ｃｏを含む原料ガスとしては製鉄所副生
ガスである高炉ガス、転炉ガス、ＦＣＣの再生塔出口ガ
ス、プロセスガスなどがあり、これらのガス中には２０
％乃至７０％のＣＯが含まれている。そしてこのＣＯガ
スを分離して化学原料、燃料用として使用する。吸収液
としてはＣｕＣＱ−ＭｇＣＱ２／水素、ＣｕＣＱ・ｈ　
ｍ　ｐ　ａ　／　トルエン系〔ここでｈｍｐ　ａはトリ
ス（ジメチルアミノ）ホスフィンオキシト）、ＡｆｌＣ
Ｑ□／トルエン系などが提案されている。

第５図において、ＣＯを含む原料ガスは、原料供給管１
を通って吸収塔２に送られる。吸収塔２は気泡塔などか
ら形成されており、吸収液とｃ。

を含む原料ガスは向流接触するシステムとなっている。

そして吸収液と向流接触することにより原料ガス中のＧ
ｏは吸収液中に吸収され、ＣＯを分離された原料ガスは
排ガスライン３から系外に排出される。吸収塔２は常温
で１乃至５ａｔｍの条件で運転される。ＣＯを吸収した
吸収液は熱交換器４で加熱され、更に加熱器５を通って
８０℃乃至１２０℃程度まで昇温される。この状態で吸
収液は脱離塔６に送られ、ここで吸収液中のＣＯが分離
される９分離されたｃｏは製品ＣＯライン７を経て回収
される。

脱離塔６は充填塔、多孔塔からなっており、ＣＯを分離
した吸収液は熱交換器４を通って冷却された後、クーラ
８を通りさらに３０℃乃至５０℃まで冷却され、再び吸
収塔２に戻される。脱離塔６の塔底部にはスチーム加熱
Ｈｈ９が設けられており、脱離塔６内を高温に維持して
ＣＯの脱離を効率的に行なうようになっている。この脱
離塔６では吸収液からｃｏを脱離する際の吸熱によって
温度が低下する。従ってｃｏを効率的に脱離するために
は、上記のようにリボイラなどのスチーム加熱器９によ
って加熱する必要があった。また吸収塔２においては、
逆に発熱によって温度が上昇する。このため熱交換器な
どを用いることによって吸収塔２の温度を下げ、特定ガ
スの吸収容量の低下を防ぐようにしていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した吸収液を用いるガス吸収分離装置では、加熱脱
離によりＣＯを回収しているため、ＣＯを分離するため
に必要な熱量以外に吸収液自身を加熱するための多量の
スチームを要し、かつ少くとも熱交換器１基、加熱器２
基及びクーラ１基を設置する必要がある。また熱交換器
４では、吸収塔２から出る吸収液の温度が３０℃乃至４
０℃であるのに対し、脱離塔６から出る吸収液の温度は
８０℃乃至１２０℃であって温度差が小さいため。

熱交換の効率を上げるためには広い伝熱面を必要とする
という問題があった。

また吸収塔２ではガスを吸収すると吸収熱により温度が
上昇するため有効吸収容量が減少する。

従って液循環量を増大しなければならず、循環ポンプな
どの動力費が高くなるという問題もあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり。

吸収塔で発生する熱を脱離塔に効率よく伝達することが
でき、かつ気液接触効率を向上させることのできるガス
吸収分離装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、原料ガスと吸収液
との気液接触により原料ガス内の特定ガスを吸収液に吸
収させる吸収塔と、圧力差により前記吸収液から前記特
定ガスを分離する脱離塔とよりなるガス吸収分離装置に
おいて、前記吸収塔及び脱離塔内にそれぞれ外周に突起
部が形成された蒸発器及び凝縮器を設けるとともに、こ
れらの蒸発器及び凝縮器を冷媒循環ラインによって接続
して構成したものである。

〔作用〕

上記の構成によると、吸収塔に内挿された蒸発器は、吸
収塔内において特定ガスが吸収液に吸収されるときに発
生する熱を吸収して、冷媒循環ライン中の冷媒にその熱
を伝えて冷媒を気化する。

この気化された冷媒は脱離塔に内挿されている凝縮機に
より放熱され凝縮された後、再び蒸発器へ送られる。こ
の蒸発器と凝縮器との間の冷媒サイクルによって、吸収
塔で発生する熱を効率よく脱離塔に伝えることができる
。

また蒸発器及び凝縮器の表面には突起部が形成されてい
るので、まず吸収塔においては、吸収液中に吹込まれた
原料ガスの気泡が塔内を上昇していく過程で、蒸発器の
表面に形成された突起部に衝突する。このため前記気泡
は分裂し微小気泡となり気液界面の面稙が増大するので
、気液接触効率が向上する。同時に気泡の衝突及び分裂
によって吸収液が激しく乱されるため、突起部近傍にお
ける伝熱効率が向上し、さらにこの吸収液の撹拌によっ
て吸収液側の物質移動抵抗が減少するため。

ガスの吸収速度が増大する。一方脱離塔においては、塔
頂よりスプレーされた吸収液の液滴が凝縮器の突起部に
衝突する。この衝突によって吸収液が激しく撹拌される
とともに、固体表面との界面を増大させる。特に脱離の
場合、核となる微小気泡が固体表面との界面部分から発
生しやすいため、この界面の増大によって気液接触効率
は大きく向上する。

〔実施例〕

以下、本発明に係るガス吸収分離装置の一実施例を図面
を参照して説明する。

第１図及び第２図に本発明の一実施例を示す。

該図において第５図に示す従来例と同一または同等部分
には同一符号を付して示す、吸収塔２の塔底部には原料
ガス供給管１が設けられており、塔頂部には排ガスライ
ン３が設けられている。一方脱離塔６の塔頂部には減圧
ポンプ１０が配設された製品ｃｏライン７が設けられて
いる。また吸収塔２の塔底部と脱離塔６の塔頂部内に設
けられたスプレーノズル１１とは、液循環ポンプ１２が
配設された液循環ライン１３によって接続されている。

さらに脱離塔６の塔底部と吸収塔２の塔頂部とは、液循
環ポンプ１４が配設された液循環ライン１５によって接
続されている。一方吸収塔２内には蒸発１１１６が、脱
離塔６内には凝縮器１７がそれぞれ装着されており、こ
れらの蒸発器１６と凝縮器１７とは絞り弁１８及び圧縮
機１９が配設された冷媒循環ライン２０によって接続さ
れている。これらの蒸発器１６及び凝縮器１７の外周表
面には、第２図（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ示すように、
板状の突起部２１が千鳥状または格子状に形成されてい
る。

上記のように構成された本実施例の作用を以下に説明す
る。原料ガスは原料ガス供給管１より吸収塔２内に導入
され、吸収塔２内に充填された吸収液中に気泡を形成す
る。この気泡塔内を上昇する適冷で蒸発Ｉａ１６の表面
に形成された突起部２１に衝突するため、気泡が分裂し
て、気液界面が増大するとともに、吸収液の撹拌が促進
され気液の接触が良好な状態でｃｏが効率よく吸収され
る。

Ｇｏを吸収分離された排ガスは排ガスライン３から外部
に排出される。一方ＣＯを吸収した吸収液は、液循環ポ
ンプ１２により液循環ライン１３を経て脱離塔６の塔頂
に設けられたスプレィノズル１１に送られ、減圧ポンプ
１０によって減圧されている脱離塔６内に噴霧される。

この噴霧された吸収液の液滴は、凝縮器１７の表面に形
成された突起部２１に吹き付けられ、液の乱れが激しく
なるとともに気液界面が増大し、ＣＯの脱離が促進され
る。特に脱離に関しては固体表面と吸収液との界面にお
いて脱離の核となる微小気泡が発生しやすいことからも
、界面が増大してｃｏの脱離速度を大きく向上させるこ
とができる。ｃｏが離脱された吸収液は、液循環ポンプ
１４により液循環ライン１５を経て吸収塔２の塔頂部に
戻される。

上述したようなプロセスによりＣＯは吸収分離されるが
、吸収塔２においてＣＯが吸収液に吸収されると発熱す
るため、吸収塔２内の温度は上昇する。第３図に吸収塔
２内の温度とＣＯ吸収容量との関係を示す。図に示すよ
うに吸収液がＣｕＣｎ・ｈｍｐａ／ｈルエン系、Ｃｕ　
ＣＱ　−Ａ　Ｑ　ＣＱ。

／トルエン系、Ｃｕ（、Ｑ−ＭｇＣＱ、１ＨＣＱ系の・
いずれの吸収液においても、温度の上昇に伴なってＣＯ
吸収容量は低下している。また脱離塔６ではＣＯが脱離
すると吸熱により脱離塔６内の温度は低下する。脱離は
吸収の場合とは逆で、脱離速度を向上させるためには温
度は高い方が望ましい、このときの発熱である吸収熱と
吸熱である脱離熱との、それぞれのＣＯ吸収容量に対す
る関係は、第４図に実線及び破線で示すようになる。こ
れらの吸収熱と脱離熱とはほぼ等しいので、吸収塔２で
発生した熱をそのまま脱離塔６へ伝達することができれ
ば、効率よくｃｏを吸収分離することができる。この手
段として本実施例では、蒸発器１６．凝縮塁１７、絞り
弁１８、圧縮器１９からなるヒートポンプを用いて、吸
収塔２で発生した熱を蒸発器１６で吸収し、この熱を冷
媒に伝え、この吸熱した冷媒を圧縮機１９によって加圧
して断熱圧縮によってさらに高温とした後、脱離塔６内
の凝縮器１７に送って放熱し、絞り弁１８を介して再び
膨張させて再び蒸発器１６へ送るようにした、このヒー
トポンプの蒸発器１６と凝縮器１７との間の冷媒サイク
ルによって、吸収塔２で発生する熱を効率よく脱離塔６
に伝えることができる。

本実施例によれば、吸収塔２で発生する熱を効率よく脱
離塔６に伝えることができるので、吸収塔２では温度が
低下してＣＯ吸収容量が増大し。

脱離塔６では温度が上昇するためＣＯ脱離速度が向上す
る。この結果広い伝熱面を必要とする熱交換器やスチー
ム加熱器などの設備が不要となる。

また蒸発器１６及び凝縮器１７の表面に形成された突起
部２１によって気液界面が増大するとともに、液の撹拌
効果が促進され、ガスの吸収及び脱離速度をさらに向上
させることができる。

上述した実施例では蒸発器１６．凝縮器１７などからな
るヒートポンプを用いて熱移動を行なう場合について説
明したが、このヒートポンプの代わりにヒートパイプを
用いてもよい、このヒートパイプは冷媒を毛細現象の原
理によって自然循環させるものであり、熱移動に要する
コストをさらに低減させることができる。また上述した
実施例ではＣＯガスの吸収分離装置について説明したが
、吸収分離する対象のガスはＣＯガスに限定されるもの
でないことは云うまでもない、また蒸発器１６及び凝縮
器１７の表面に形成された突起部２１の形状は板状に限
定されるものではなく１例えば半球状、円柱状、棒状で
あってもよい。

〔発明の効果〕

上述したように本発明によれば、ガス吸収分離装置の吸
収塔及び脱離塔に蒸発器及び凝縮器を設けて冷媒サイク
ルを構成したので、吸収塔で発生する熱を脱離塔に効率
よく伝達することができ、ＣＯの分離及び吸収液の加熱
に必要な熱エネルギーを少なくできる。また蒸発器及び
凝縮器の外周に突起部が形成されているので、気液接触
効率をかよくなり、ガスの吸収脱離速度を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るガス吸収分離装置の一実施例を示
す構成図、第２図は第１図の蒸発器及び凝縮器の外観を
示す正面図、第３図は各種吸収液における温度とＣＯ吸
収容量との関係を示すグラフ、第４図はＣＯ吸収容量に
対する吸収熱と脱離熱との関係を示すグラフ、第５図は
従来のガス吸収分離装置を示す構成図である。 ２・・・吸収塔、　　　　　６・・・脱離塔。 １６・・・蒸発器、　　　　　１７・・・凝縮器、２０
・・・冷媒循環ライン、２１・・・突起部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原料ガスと吸収液との気液接触により原料ガス内の特定
   ガスを吸収液に吸収させる吸収塔と、圧力差により前記
   吸収液から前記特定ガスを分離する脱離塔とよりなるガ
   ス吸収分離装置において、前記吸収塔及び脱離塔内にそ
   れぞれ外周に突起部が形成された蒸発器及び凝縮器を設
   けるとともに、これらの蒸発器及び凝縮器を冷媒循環ラ
   インによって接続したことを特徴とするガス吸収分離装
   置。