WO2014199797A1 - 不純物除去システム - Google Patents

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Definitions

  • the present invention supplies water from the outside when supplying an alkaline aqueous solution to the exhaust gas inlet side of a cooler provided downstream of a compressor for compressing exhaust gas from an oxyfuel combustion apparatus to remove impurities in the exhaust gas together with drainage.
  • the present invention relates to an impurity removal system that can produce and supply an alkaline aqueous solution without any problem.
  • Patent Document 1 when coal is oxygen-burned by a coal fired boiler, in addition to carbon dioxide (CO 2 ) as a main component in the exhaust gas, nitrogen oxides derived from coal raw materials (NO x ), Impurities such as sulfur oxide (SO x ), hydrogen chloride (HCl), mercury (Hg), and dust are included.
  • NO x coal raw materials
  • Impurities such as sulfur oxide (SO x ), hydrogen chloride (HCl), mercury (Hg), and dust are included.
  • Patent Document 1 in order to remove sulfur (S) derived from coal raw materials mixed in exhaust gas from a coal fired boiler or the like that performs oxyfuel combustion, a spray tower method or packing used in a conventional air fired boiler or the like is used. It has been carried out to remove sulfur oxides (SO x ) by providing a desulfurization apparatus called a wet type composed of a tower system or the like.
  • SO x sulfur oxides
  • N nitrogen oxides
  • sulfur oxide (SO x ) dissolves in water by contacting with water to become sulfuric acid
  • hydrogen chloride (HCl) dissolves in water to become hydrochloric acid. Sulfur oxide and hydrogen chloride can be removed by contact with water.
  • nitrogen oxides (NO x ) that are the impurities
  • nitrogen dioxide (NO 2 ) is dissolved in water and removed as nitric acid by contacting with water.
  • oxygen (O 2 ) is reduced in the exhaust gas from the coal fired boiler, most of the nitrogen (N) exists in the form of nitric oxide (NO). NO) is insoluble in water and cannot be removed by contact with water.
  • the sulfuric acid, hydrochloric acid and nitric acid have a problem of corroding the equipment of the exhaust gas treatment apparatus, and the trace metal, mercury, damages the low-temperature aluminum member of the heat exchanger. Therefore, it is preferable to remove these impurities at an early stage. Further, when the impurities are mixed in the exhaust gas, the purity of carbon dioxide is lowered, so that it is difficult to liquefy carbon dioxide by compression / cooling, and there is a problem that the apparatus is enlarged. Furthermore, if carbon dioxide is liquefied and stored in the ground, if sulfur oxides are mixed in, the sulfur oxides may react with the calcium in the ground and cause problems in storage sealing. There are concerns. Accordingly, it is very important to remove impurities in the exhaust gas in a system that generates exhaust gas mainly composed of carbon dioxide and disposes of the carbon dioxide, such as a coal fired boiler that performs oxyfuel combustion.
  • Patent Document 1 since both the wet desulfurization apparatus comprising a spray tower system or a packed tower system and the denitration apparatus using a catalyst system are removed in the circulation line, impurities in the exhaust gas are removed.
  • the desulfurization apparatus and denitration apparatus for removing impurities are very large, and a complicated configuration is required, resulting in an increase in equipment cost.
  • Patent Document 2 describes a method for purifying a gas containing CO 2 using an adsorption purification unit.
  • (B) and a step (c) of recovering the purified CO 2 enriched gas in a liquid, gas or supercritical state, water is at least partially in the presence of at least one of NO x and SO x.
  • An adsorbent bed (adsorption purification unit) having an adsorption characteristic that can be removed is provided between the steps (a) and (b) or downstream of the step (b).
  • a compressor that compresses the exhaust gas composed of carbon dioxide from the oxycombustor to a target pressure is disposed, and the exhaust gas compressed by the compressor is cooled by a cooler.
  • Impurity removal system that improves impurities removal effect by removing impurities in exhaust gas by generated drain and supplying alkaline aqueous solution to exhaust gas inlet side of cooler provided downstream of compressor Has been proposed. According to this impurity removal system, since impurities can be removed using a compressor and a cooler provided for liquefying or compressing and conveying carbon dioxide, the apparatus can be greatly simplified.
  • the impurity removal system when the exhaust gas is compressed by the compressor, the impurities in the exhaust gas are promoted to oxidize. Therefore, the oxidized impurities are easily dissolved in the drain generated by the cooling by the downstream cooler. Is removed. At this time, when the alkaline aqueous solution is sprayed on the exhaust gas inlet side of the cooler, the oxidized impurities in the exhaust gas are easily absorbed by the alkaline aqueous solution having a high pH value, so that the effect of removing impurities is enhanced. Examples of the general technical level related to the impurity removal system include Patent Documents 3, 4, 5, and 6.
  • Patent Document 3 discloses a compressor that compresses exhaust gas from an oxygen combustion device and makes impurities in the exhaust gas water-soluble, and drains in which impurities are dissolved by cooling the exhaust gas compressed by the compressor and condensing moisture.
  • a front impurity removing device comprising a cooler to be taken out, a rear compressor for compressing exhaust gas at a pressure higher than that of the compressor, and a rear impurity remover having at least one stage having a rear cooler and taking out the drain.
  • An exhaust gas treatment system for an oxyfuel combustion apparatus is disclosed.
  • Patent Document 4 discloses a quenching / reaction part that cools while exhausting an exhaust gas introduced from a waste treatment facility using an aqueous solution containing an alkali, and the neutralization process is performed in the quenching / reaction part.
  • An exhaust gas cleaning treatment system is disclosed in which a dehumidification unit for further cooling the exhaust gas is provided, and the quenching / reaction unit is provided with a cooling gas introduction device for cooling the exhaust gas.
  • Patent Document 5 the treated water and the exhaust gas are brought into gas-liquid contact at the first stage of the tower body to remove harmful components in the exhaust gas, and the exhaust gas is cooled and washed at the second stage to clean the upper part of the tower body.
  • An exhaust gas treatment tower for exhausting treated exhaust gas from an exhaust gas outlet is disclosed.
  • a part of the exhaust gas treated water in the second stage is led to the drain tank and the remaining part is led to the circulation tank, and the treated water stored in the circulation tank is passed through the treated water circulation pipe to the first stage.
  • the alkaline liquid is introduced into the circulation tank to adjust the pH of the treated water in the circulation tank.
  • Patent Document 6 discloses that CO 2 in exhaust gas is brought into contact with an amine absorbing liquid in an absorption tower, and the absorbing liquid that has absorbed the CO 2 is heated in a regeneration tower to release CO 2 , thereby removing CO 2.
  • a CO 2 chemical absorption system has an absorbent regenerator for supplying vapor of the generated amine absorbent to the regeneration tower after removal by distillation.
  • the CO 2 chemical absorption system in order to remove the heat-stable salt accumulated in the amine absorbing solution by a distillation method, a part of the condensed water obtained by cooling the exhaust gas after the CO 2 separation in the regeneration tower.
  • the solvent of the inorganic alkaline solution added to the absorbent regenerator.
  • JP 2010-172878 A Special table 2010-533063 gazette International Publication No. 2012/107953 JP 2005-319358 A JP 2007-260560 A Special table 2012-166139 gazette
  • alkaline aqueous solution is purchased in the state of an alkaline aqueous solution or is manufactured by dissolving a solid alkaline agent in water.
  • an alkaline aqueous solution is purchased, there is a problem that costs increase.
  • it is necessary to supply water continuously when manufacturing alkaline aqueous solution locally a lot of water for manufacturing alkaline aqueous solution is needed.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and relates to an impurity removal system in which an alkaline aqueous solution can be produced and supplied to an exhaust gas inlet side of a cooler without supplying water from the outside.
  • the present invention includes a multi-stage compressor that compresses exhaust gas mainly composed of carbon dioxide from an oxyfuel combustion apparatus to a target pressure for liquefying conveyance or compression conveyance, and cooling the exhaust gas compressed by each compressor.
  • a cooler adapted to take out the moisture condensed by the drain as drain, and by removing the impurities in the exhaust gas together with the drain by supplying an alkaline aqueous solution to the exhaust gas inlet side of the cooler
  • An impurity removal system A drain tank for receiving a drain from the cooler and storing a predetermined amount of drain;
  • An aqueous solution adjusting tank that takes in and stores part of the drain of the drain tank, a solid alkaline agent feeder for supplying an alkaline aqueous solution by supplying a solid alkaline agent to the drain of the aqueous solution adjusting tank, and the solid alkaline agent
  • An alkaline aqueous solution supply device comprising: an alkaline concentration controller that controls an alkaline concentration detection value of an
  • An impurity detector provided on the downstream side of the cooler of the rear-stage impurity separation device, a drain pH detector for obtaining a pH detection value of the drain of the drain tank, an impurity detection value from the impurity detector, and the drain pH detection
  • the pH detection value from the vessel is input, and based on the impurity detection value of the impurity detector, the alkaline aqueous solution supply device is adjusted so that the pH detection value of the drain pH detector is maintained at a set value.
  • a supply controller that controls the amount of alkali supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler; Is provided.
  • the alkaline aqueous solution supply device supplies a solid alkaline agent to the aqueous solution adjustment tank by an aqueous solution adjustment tank that takes in a part of the drain of the drain tank by an intake valve and stores the drain tank.
  • a solid alkaline agent feeder for producing an alkaline aqueous solution, a level meter for measuring the level of the alkaline aqueous solution in the aqueous solution adjustment tank, and an alkali concentration detector for obtaining an alkali concentration detection value of the alkaline aqueous solution in the aqueous solution adjustment tank Input the detection level by the level meter and the alkali concentration detection value of the alkali concentration detector, and control the intake valve so that the level of the aqueous alkali solution in the aqueous solution adjustment tank is kept constant; and The alkali concentration detection value of the alkaline aqueous solution in the aqueous solution adjustment tank is held at an arbitrary value
  • alkali concentration controller for controlling the urchin said solid alkali agent feeder, and said pump for supplying an alkaline aqueous solution of the aqueous solution adjusted tank to the exhaust gas inlet side of the cooler, may have.
  • the alkali supply controller controls the alkali concentration controller to control the alkali concentration controller so that an alkaline aqueous solution having a constant alkali concentration detection value is produced in the aqueous solution adjustment tank.
  • the pump can be adjusted so that the supply amount of the alkaline aqueous solution corresponds to the impurity detection value of the impurity detector.
  • the alkali supply control device adjusts the pump so as to keep the supply amount of the alkaline aqueous solution constant, and an aqueous solution adjustment tank corresponding to the impurity detection value of the impurity detector.
  • the solid alkali agent feeder can be adjusted by controlling the alkali concentration controller such that the alkali concentration detection value of the aqueous alkali solution is obtained.
  • the drain of the cooler in at least the frontmost impurity separation device is led to the drain tank.
  • the alkaline aqueous solution in the aqueous solution adjustment tank can be supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler in the preceding impurity separation device via the pump.
  • the alkaline aqueous solution in the aqueous solution adjustment tank can be supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler in the subsequent impurity separation device via another pump.
  • the alkali supply controller controls the alkali concentration controller to control the alkali concentration controller so that an alkaline aqueous solution having a constant alkali concentration detection value is produced in the aqueous solution adjustment tank.
  • the alkali supply amount can be controlled by adjusting the pump so that the supply amount of the alkaline aqueous solution corresponds to the impurity detection value of the impurity detector.
  • the alkali supply control device adjusts the pump so as to keep the supply amount of the alkaline aqueous solution constant, and also adjusts the alkali of the aqueous solution adjustment tank corresponding to the impurity detection value of the impurity detector.
  • the amount of alkali supply can be controlled by controlling the alkali concentration controller and adjusting the solid alkali agent feeder so that the alkali concentration detection value of the aqueous solution is obtained.
  • the impurity removal system of the present invention it is possible to produce and supply an alkaline aqueous solution without supplying water from the outside by producing an alkaline aqueous solution using drain taken from a cooler downstream of the compressor. Therefore, even in an area where water is expensive or where it is difficult to obtain water, it is possible to achieve an excellent effect that impurities contained in the exhaust gas from the oxygen combustion apparatus can be effectively removed using an alkaline aqueous solution.
  • FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of the impurity removal system of the present invention provided in an oxyfuel combustion apparatus.
  • reference numeral 1 denotes an oxyfuel combustion apparatus such as a coal fired boiler 1 a for oxygen-burning pulverized coal.
  • exhaust gas 2 mainly composed of carbon dioxide (CO 2 ) is discharged.
  • CO 2 carbon dioxide
  • a compression device 4 that compresses the exhaust gas 2 to a predetermined target pressure is provided downstream of the oxyfuel combustion device 1.
  • an impurity removal system for removing impurities in the exhaust gas 2.
  • the compression device 4 in FIG. 1 is compressed by a plurality of compressors 4 a, 4 b, 4 c that compress the exhaust gas 2 stepwise to the target pressure downstream of the oxycombustion device 1, and the compressors 4 a, 4 b, 4 c.
  • a cooler provided in a multistage compressor is referred to as an intercooler.
  • the coolers 5a, 5b, and 5c will be described in order to simplify the description.
  • the target pressure 2.5 MPaG is set as a guide. It is a thing. Further, here, when it is necessary to cool to ⁇ 40 ° C. or lower, a general alternative chlorofluorocarbon refrigerant cannot be used, and an ammonia refrigerator needs to be used. Therefore, the cooling temperature by the coolers 5a, 5b, 5c is preferably about ⁇ 30 ° C.
  • Impurity separation devices 6a, 6b and 6c are configured to be compressed in three stages, such as 5 MPaG and 2.5 MPaG.
  • the number of compressors 4a, 4b, 4c installed may be four or more, and an arbitrary number may be installed.
  • drain D1 In the first stage impurity separation device 6a set to the above pressure, most of the water in the exhaust gas 2 is taken out as drain D1, and in the middle stage impurity separation device 6b, a small amount of drain D2 is taken out, and the last stage. In the impurity separation device 6c, a smaller amount of drain D3 is taken out.
  • a mercury removal tower 7 is installed downstream of the compression device 4 so that mercury is removed by an adsorbent or the like. (The mercury removal tower 7 is indicated by a broken line in the drawing).
  • the mercury removal tower 7 is provided with a bypass duct 38 and switching valves 39 and 40, and the switching valves 39 and 40 are switched by a command from a supply controller 29 described later, whereby the mercury removal tower 7 has an exhaust gas. You may make it switch automatically between the case where it guides and the case where it does not guide. Further, a dryer 8 for removing moisture contained in the carbon dioxide supplied to the carbon dioxide liquefying device 3 is provided in the preceding stage of the carbon dioxide liquefying device 3.
  • reference numeral 10 denotes a drain tank that receives the drain D1 from the cooler 5a in the impurity separation device 6a at the front stage and stores the drain D1.
  • the drain tank 10 includes a discharge valve 11 provided in an outlet pipe, and a liquid level of the drain D1 of the drain tank 10 and the discharge valve so that the detected liquid level is always maintained at a predetermined amount.
  • 11 is provided with a level controller 12 for controlling the opening degree.
  • reference numeral 9 denotes an alkaline aqueous solution supply device.
  • the alkaline aqueous solution supply device 9 adjusts an aqueous solution that takes in and stores a part of the drain D ⁇ b> 1 of the drain tank 10 through an intake pipe 13 ′ having an intake valve 13.
  • a tank 15 is provided.
  • the aqueous solution adjustment tank 15 is provided with a solid alkali agent supplier 18 that supplies the solid alkali agent 17 in the storage tank 16 after being adjusted by a regulator 16a.
  • the storage tank 16 preferably has an airtight structure and a hygroscopic agent so that the solid alkali agent 17 does not absorb the moisture.
  • the aqueous solution adjusting tank 15 is provided with a stirrer 20 for stirring the drain D1 and the solid alkali agent 17 to produce an alkaline aqueous solution 19.
  • caustic soda NaOH
  • magnesium hydroxide or the like that has good dispersibility and does not cause sticking or the like can be used, but when the dispersibility is maintained and problems such as sticking can be solved.
  • Limestone (CaCO 3 ), quick lime (CaO), slaked lime (Ca (OH) 2 ), and the like can be used.
  • a flow meter 14 is provided in the intake pipe 13 ′ for taking the drain D 1 of the drain tank 10 into the aqueous solution adjustment tank 15, and the liquid level of the alkaline aqueous solution 19 is measured in the aqueous solution adjustment tank 15.
  • a level meter 21 and an alkali concentration detector 22 for obtaining an alkali concentration detection value of the alkali aqueous solution 19 in the aqueous solution adjusting tank 15 are provided.
  • the flow rate detection value 14 a by the flow meter 14, the detection level 21 a by the level meter 21, and the alkali concentration detection value 22 a of the alkali concentration detector 22 are input to the alkali concentration controller 23.
  • the alkali concentration controller 23 controls the intake valve 13 so that the detection level 21a of the alkaline aqueous solution 19 in the aqueous solution adjusting tank 15 is kept constant, and detects the flow rate detected by the flow meter 14.
  • the controller 16a of the aqueous alkaline solution supply device 9 is adjusted according to the value 14a so that the alkaline concentration of the aqueous alkaline solution 19 in the aqueous solution adjusting tank 15 is maintained at a constant value, or the alkaline concentration is maintained at an arbitrary value. To be controlled.
  • a supply pipe 25 provided with a pump 24 for taking out the aqueous alkaline solution 19 from the aqueous solution adjusting tank 15 and supplying it to the exhaust gas inlet side of the cooler 5a in the front-stage impurity separation device 6a is provided.
  • the alkaline aqueous solution 19 supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler 5a is preferably sprayed with the alkaline aqueous solution 19 into the exhaust gas 2 by providing a nozzle, for example.
  • the position where the aqueous alkaline solution 19 is supplied to the exhaust gas 2 by the supply pipe 25 can be on the exhaust gas inlet side close to the cooler 5a, but the cooler 5a and the compressor 4a on the upstream side of the cooler 5a Can be any position between.
  • reference numeral 26 denotes an alkali supply control device for performing control to supply the alkaline aqueous solution 19 produced by the alkaline aqueous solution supply device 9 to the exhaust gas inlet side of the cooler 5a.
  • the alkali supply control device 26 is provided on the downstream side of the cooler 5c of the impurity separation device 6c at the last stage, and detects an impurity (for example, sulfur oxide, hydrogen chloride, nitrogen oxide) in the exhaust gas 2.
  • a drain pH detector 28 for obtaining a pH detection value of the drain D1 of the drain tank 10, an impurity detection value 27a detected by the impurity detector 27, and a pH detection value detected by the drain pH detector 28.
  • a supply controller 29 for inputting 28a is provided.
  • the impurity detector 27 includes at least a sensor for detecting sulfur oxide, a sensor for detecting hydrogen chloride, and a sensor for detecting nitrogen oxide, and further for detecting mercury. A sensor may be provided.
  • the place where the impurity detector 27 is installed is preferably the outlet of the cooler 5c at the last stage in order to confirm the effect of removing impurities according to the present invention, but from the cooler 5c downstream of the cooler 5c.
  • Arbitrary installation up to the dryer 8 (or the mercury removal tower 7) can be adopted.
  • the supply controller 29 adjusts the alkaline aqueous solution supply device 9 based on the impurity detection value 27a by the impurity detector 27 so that the pH detection value 28a by the drain pH detector 28 is maintained at a set value. By doing so, the alkali supply amount (supply amount as an alkali agent) supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler 5a is controlled. Further, the supply controller 29 switches the switching valve 39 so as to pass the exhaust gas 2 through the mercury removal tower 7 of FIG. 1 when the amount of mercury detected by the impurity detector 27 becomes larger than a set value. , 40 are switched.
  • the alkali supply control device 26 is selected from the following two methods so that the alkali supply amount (a supply amount as a substantial alkali agent) can be controlled.
  • the alkali supply controller 26 first controls the alkali concentration controller 23 with a signal 26a so that an aqueous alkali solution 19 having a constant alkali concentration detection value 22a is produced in the aqueous solution adjustment tank 15.
  • the solid alkaline agent supply unit 18 is adjusted in this state, and in this state, the alkaline aqueous solution 19 corresponding to the impurity detection value 27a of the impurity detector 27 is supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler 5a.
  • 24 is adjusted by a signal 26b to control the supply amount of the alkaline aqueous solution 19.
  • the alkali supply controller 26 first adjusts the pump 24 by a signal 26c so that the supply amount of the alkaline aqueous solution 19 supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler 5a is kept constant.
  • the alkali concentration controller 23 is controlled by a signal 26d so that the alkali concentration detection value 22a of the alkaline aqueous solution 19 in the aqueous solution adjustment tank 15 corresponding to the impurity detection value 27a of the impurity detector 27 is obtained.
  • the concentration of the alkaline aqueous solution 19 is controlled by adjusting the supply of the solid alkaline agent 17 by the solid alkaline agent supplier 18.
  • the pH detection value 28a of the drain pH detector 28 of the drain tank 10 is held at a predetermined set value.
  • the amount of alkali supply necessary for this can be supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler 5a.
  • the drain D1 other than that taken into the aqueous solution adjusting tank 15 from the drain tank 10 is discharged as a surplus by the discharge valve 11, and from this surplus drain D1 and the impurity separation devices 6b and 6c provided downstream.
  • the drains D2 and D3 are adjusted to a pH of 6 to 8 using an alkali agent so as not to affect the environment, and then returned naturally.
  • the drain D1 of the cooler 5a in the impurity separation device 6a in the foremost stage is stored in the drain tank 10 and a part of the drain D1 is supplied to the aqueous solution adjustment tank 15. Since some drainage D2 and D3 is taken out from the former stage cooler 5b or the latter stage cooler 5b, the drains D2 and D3 may be supplied to the drain tank 10 as shown by broken lines in the figure. .
  • the alkaline aqueous solution 19 in the aqueous solution adjustment tank 15 is supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler 5a in the front-stage impurity separation device 6a.
  • the alkaline aqueous solution 19 can be supplied also to the exhaust gas inlet side of the cooler 5b of the second stage impurity separation apparatus 6b which is the preceding stage impurity separation apparatus.
  • the exhaust gas 2 mainly composed of carbon dioxide that has been subjected to oxygen combustion in the oxyfuel combustion apparatus 1 has a pressure of about 0.1 MPaG (1 atm), for example, and is led to the compressor 4a of the impurity separation apparatus 6a in the foremost stage, and the compressor 4a Is compressed to 0.7 MPaG.
  • the exhaust gas 2 compressed by the compressor 4a is mixed with an alkaline aqueous solution 19 from the alkaline aqueous solution supply device 9 by spraying, and the mixed fluid of the exhaust gas 2 and the alkaline aqueous solution 19 is supplied to the cooler 5a downstream of the compressor 4a. After being cooled, a large amount of drain D1 is taken out from the cooler 5a at the front stage and supplied to the drain tank 10.
  • the oxidized impurities in the exhaust gas 2 compressed by the compressor 4a are oxidized, the oxidized impurities are easily dissolved in the drain D1 generated by the cooling by the downstream cooler 5a. Further, by supplying the alkaline aqueous solution 19 to the exhaust gas inlet side of the cooler 5a, the pH of the water in the supply part is increased, so in particular, sulfur oxides and hydrogen chloride, which are water-soluble impurities in the exhaust gas 2 are It is absorbed in the aqueous solution 19 and effectively removed together with the drain 1D.
  • the pH of the moisture in the exhaust gas 2 becomes a low value such as pH 2 or less.
  • the pH detection value 28 a of the drain D 1 of the drain tank 10 is 4 to 6
  • the supply of the alkaline aqueous solution 19 (alkali supply amount) is controlled so as to be maintained at a set value in the range of.
  • the alkali supply amount is controlled by the alkali supply control device 26.
  • the alkali supply controller 26 first controls the alkali concentration controller 23 with a signal 26a so that the aqueous solution adjustment tank 15 produces the alkaline aqueous solution 19 having a constant alkali concentration detection value 22a.
  • the solid alkaline agent supplier 18 is adjusted, and in this state, a signal is sent so that the alkaline aqueous solution 19 corresponding to the impurity detection value 27a of the impurity detector 27 is supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler 5a.
  • the pump 24 is adjusted by 26b. That is, when the amount of sulfur oxide or hydrogen chloride impurities by the impurity detection value 27a increases, the supply amount of the alkaline aqueous solution 19 is increased.
  • the alkali supply control device 26 first adjusts the pump 24 by a signal 26c so that the supply amount of the alkaline aqueous solution 19 supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler 5a is kept constant.
  • the alkali concentration controller 23 is controlled by the signal 26d so that the alkali concentration detection value 22a of the alkaline aqueous solution 19 in the aqueous solution adjustment tank 15 corresponding to the impurity detection value 27a of the impurity detector 27 is obtained.
  • the supply of the solid alkaline agent 17 by the solid alkaline agent supplier 18 is adjusted.
  • the supply amount of the solid alkali agent by the solid alkali agent supply unit 18 is increased so that the alkali concentration detection value 22a of the alkaline aqueous solution 19 increases. Control to increase the alkali concentration detection value 22a of the alkaline aqueous solution 19 is performed.
  • the pH detection value 28a of the drain D1 in the drain tank 10 is held at the set value according to the sulfur oxide and hydrogen chloride impurity detection values 27a detected by the impurity detector 27.
  • the amount of alkali supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler 5a the removal of impurities mainly composed of sulfur oxides and hydrogen chloride is stable and highly efficient in the front-stage impurity separation device 6a. To be done.
  • the alkaline aqueous solution 19 is produced using the drain D1 taken out from the cooler 5a downstream of the compressor 4a, thereby producing the alkaline aqueous solution 19 without supplying any water from the outside. Can be supplied.
  • the inventor conducted a test comparing the effect of removing impurities between an alkaline aqueous solution produced using drain and an alkaline aqueous solution produced using water.
  • FIG. 2 (a) shows a case where an alkaline aqueous solution using water (without using drain) is supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler 5a at the front stage, and an alkaline aqueous solution using drain is supplied to the cooler 5a at the front stage. Simulate the relationship between the amount of alkali supplied and the pH of the drained drain when II is supplied to the exhaust gas inlet side and III when alkaline aqueous solution using drain is supplied to the exhaust gas inlet side of the last stage cooler 5c It is a diagram of the result. Moreover, FIG.2 (b) is a diagram of the result of having simulated the relationship between the alkali supply amount and the desulfurization rate in each case of Fig.2 (a).
  • FIG. 2 (a) in the case of water I, water is originally neutral (around pH 7), so the pH by supplying the aqueous alkaline solution shows a large value, and the alkaline aqueous solution using drain is the first stage.
  • II is supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler 5a, since the amount of the drain D1 is large, the pH due to the supply of the alkaline aqueous solution shows a small value.
  • the alkaline aqueous solution using drain is used as the last stage cooler 5c.
  • III was supplied to the exhaust gas inlet side, since the amount of drain D3 was small, the pH value due to the supply of the alkaline aqueous solution was between I and II.
  • the aqueous solution adjustment tank 15 uses a large amount of the solid alkaline agent 17 to produce a large amount of the alkaline aqueous solution 19, but the drains D1, D2, D3 are finally drained, In addition, when draining, it is necessary to adjust the pH to 6 to 8 using an alkaline agent so as not to affect the environment. The amount used is the same.
  • the corrosion of the materials of the compressors 4b and 4c of the second and third impurity separation devices 6b and 6c, in which oxidation is promoted, can be reduced.
  • the carbon dioxide from which the impurities in the exhaust gas 2 have been removed by the impurity removal system is removed by the mercury removal tower 7 as necessary, and sent to the dryer 8 to remove the moisture, and then the carbon dioxide. It is supplied to the carbon liquefaction device 3 and liquefied by cooling.
  • the produced liquefied carbon dioxide is liquefied and conveyed to a disposal site by a transportation means such as a ship and disposed.
  • the compression device 4 compresses the target pressure suitable for liquefying carbon dioxide by the carbon dioxide liquefying device 3 has been described.
  • the present invention compresses the target pressure to the target pressure.
  • the carbon dioxide thus obtained can be applied to a case where the carbon dioxide is further compressed to a critical pressure by a high-pressure compression facility, and is compressed and conveyed to a disposal site by a pipeline or the like.
  • the alkaline aqueous solution 19 when there is a sufficient amount of the alkaline aqueous solution 19 in the aqueous solution adjusting tank 15 supplied to the front-stage impurity separation device 6a, the alkaline aqueous solution 19 is supplied to the front-stage impurity separation device 6a.
  • a part of the alkaline aqueous solution 19 in the aqueous solution adjustment tank 15 may be supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler 5c of the last-stage impurity separation device 6c.
  • FIG. 3 is a system diagram showing another embodiment of the impurity removal system according to the present invention.
  • the alkaline aqueous solution 19 in the aqueous solution adjustment tank 15 in the alkaline aqueous solution supply device 9 is pressurized by another pump 30.
  • the gas is supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler 5c in the impurity separation device 6c at the last stage through the supply pipe 31.
  • the last-stage impurity separation device 6c since the exhaust gas 2 is pressurized to 2.5 MPaG by the last-stage compressor 4c, it is pressurized and supplied by another pump 30 so as to overcome this pressure.
  • the last-stage impurity separation device 6c removes nitrogen oxides oxidized by the compression together with the drain D3. be able to.
  • FIG. 3 also shows a case where a wet desulfurization / denitration device is provided at the outlet of the final-stage impurity separation device 6c. That is, a desulfurization / denitration device 32 is disposed at the outlet of the impurity separation device 6c, and includes a switching duct 33, 34, 35, a supply duct 36 for supplying the exhaust gas 2 to the desulfurization / denitration device 32, and a desulfurization / denitration device. A bypass duct 37 for bypassing 32 and flowing the exhaust gas 2 is provided.
  • the supply controller 29 in FIG. The switching valves 33, 34, and 35 are switched so as to guide the exhaust gas 2 to. Further, the supply controller 29 sets the switching valves 39 and 40 so as to guide the exhaust gas 2 to the mercury removal tower 7 when the amount of mercury detected by the impurity detector 27 becomes larger than a set value. Switch.
  • the impurity removal system of the present invention since the alkaline aqueous solution 19 is produced using the drain D1 taken out from the cooler 5a downstream of the compressor 4a, water is completely supplied from the outside.
  • the alkaline aqueous solution 19 can be manufactured and supplied without doing so. Therefore, since the impurities contained in the exhaust gas 2 from the oxygen combustion apparatus 1 can be removed using the alkaline aqueous solution 19 even in an area where the water is expensive or difficult to obtain, the area where the oxygen combustion apparatus 1 is implemented. The range can be expanded.
  • the alkaline aqueous solution supply device 9 takes in a part of the drain of the drain tank 10 and stores a certain amount in the aqueous solution adjustment tank 15, and controls the solid alkaline agent supplier 18 by the alkali concentration controller 23 to control the solid alkaline agent.
  • the alkali concentration detection value 22 a of the aqueous alkaline solution 19 is adjusted to an arbitrary value, and the alkaline aqueous solution 19 of the aqueous solution adjustment tank 15 is supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler 5 a by the pump 24.
  • the alkaline aqueous solution 19 having a detected alkali concentration of 22a can be supplied.
  • the alkali supply control device 26 controls the alkali concentration controller 23 to adjust the solid alkali agent supply unit 18 so that an alkaline aqueous solution 19 having a constant alkali concentration detection value 22a is produced in the aqueous solution adjustment tank 15, and By adjusting the pump 24 so that the supply amount of the alkaline aqueous solution 19 corresponds to the impurity detection value 27a of the impurity detector 27, the required supply amount of alkali can be supplied accurately.
  • the alkali supply control device 26 adjusts the pump 24 so as to keep the supply amount of the alkaline aqueous solution 19 constant, and the alkaline aqueous solution 19 in the aqueous solution adjustment tank 15 corresponding to the impurity detection value 27 a of the impurity detector 27.
  • the alkali concentration controller 23 and adjusting the solid alkali agent supplier 18 so as to obtain the alkali concentration detection value 22a the necessary alkali supply amount can be supplied accurately.
  • the alkali supply controller 26 controls the alkali concentration controller 23 so that the alkaline aqueous solution 19 having a certain alkali concentration detection value 22a is produced in the aqueous solution adjustment tank 15 to control the solid alkali agent supply device 18.
  • the pump 24 is adjusted so that the alkaline aqueous solution 19 corresponding to the impurity detection value 27a of the impurity detector 27 is supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler 5a
  • the alkaline aqueous solution 19 can be controlled by the supply amount.
  • the alkali supply controller 26 first adjusts the pump 24 so that the supply amount of the alkaline aqueous solution 19 supplied to the exhaust gas inlet side of the cooler 5a is kept constant.
  • the alkali concentration controller 23 is controlled so that the alkali concentration detection value 22a of the alkali aqueous solution 19 of the aqueous solution adjustment tank 15 corresponding to the impurity detection value 27a of the impurity detector 27 is controlled, and the solid alkali agent supplied by the solid alkali agent supplier 18 is used.
  • the amount of alkali supply can be controlled by changing the alkali concentration detection value 22a of the aqueous alkali solution 19.
  • impurity removal system of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

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Abstract

　冷却器５ａからのドレンＤ１を所定量貯留するドレンタンク１０と、　ドレンタンク１０のドレンの一部を取り込んで所定量貯留する水溶液調整タンク１５と、固形アルカリ剤１７を供給してアルカリ水溶液１９を製造する固形アルカリ剤供給機１８と、固形アルカリ剤供給機１８を制御してアルカリ水溶液のアルカリ濃度を調節するアルカリ濃度制御器２３と、アルカリ水溶液を冷却器５ａの排ガス入口側に供給するポンプ２４とを有するアルカリ水溶液供給装置９と、　後段の冷却器５ｃ下流側に備えた不純物検出器２７と、ドレンタンク１０のドレンのｐＨ検出値を得るドレンｐＨ検出器２８と、不純物検出値２７ａに基づいて、ｐＨ検出値２８ａが設定値になるように、冷却器５ａの排ガス入口側に供給するアルカリ供給量を制御する供給制御器２９を有するアルカリ供給制御装置２６とを備える。

Description

不純物除去システム
　本発明は、酸素燃焼装置からの排ガスを圧縮する圧縮機下流に備えられる冷却器の排ガス入口側にアルカリ水溶液を供給して排ガス中の不純物をドレンと共に除去する際に、外部から水を供給することなしにアルカリ水溶液を製造して供給できるようにした不純物除去システムに関するものである。
　近年、地球温暖化の原因の一つと言われている二酸化炭素（ＣＯ2）の排出量を低減する技術の一つとして、酸素燃焼装置が検討されており、例えば微粉炭を酸素燃焼する石炭焚ボイラが注目されている。この石炭焚ボイラでは、酸化剤として空気の代わりに酸素を使用することで、二酸化炭素を主体とする燃焼排ガスを発生させ、この二酸化炭素主体の排ガスを圧縮・冷却することで液化二酸化炭素又は圧縮二酸化炭素として目的地に運搬して処分することが考えられている。処分の一例としては液化二酸化炭素を地中に貯蔵することが考えられている。このような酸素燃焼用石炭焚ボイラの排ガス処理装置としては特許文献１がある。
　上記特許文献１に示すように、石炭焚ボイラによって石炭を酸素燃焼した場合には、排ガス中に、主体となる二酸化炭素（ＣＯ2）以外に、石炭原料由来の窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、塩化水素（ＨＣｌ）、水銀（Ｈｇ）、煤塵等の不純物が含まれる。
　特許文献１では、酸素燃焼を行う石炭焚ボイラ等からの排ガス中に混入する石炭原料由来の硫黄（Ｓ）を除去するために、従来の空気焚ボイラ等で用いられているスプレー塔方式或いは充填塔方式等からなる湿式と言われる脱硫装置を備えて、硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去することが行われている。又、酸素燃焼を行う石炭焚ボイラ等からの排ガス中に混入する石炭原料由来の窒素（Ｎ）を除去するために、触媒方式等による脱硝装置を備えて、窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去しており、このようにして不純物が除去された二酸化炭素は圧縮機に導いて圧縮している。
　前記不純物のうち、硫黄酸化物（ＳＯｘ）は水と接触することにより水に溶解して硫酸となり、塩化水素（ＨＣｌ）は水に溶解して塩酸となるため、このように水溶性を示す硫黄酸化物及び塩化水素については水と接触させることによって除去できる。
　又、前記不純物である窒素酸化物（ＮＯｘ）のうち、二酸化窒素（ＮＯ2）は水と接触することにより水に溶解し硝酸となって除去される。しかし、石炭焚ボイラからの排ガス中には酸素（Ｏ2）が少なくなっているために、窒素（Ｎ）は殆どが一酸化窒素（ＮＯ）の形で存在しており、この一酸化窒素（ＮＯ）は水に不溶であるために水と接触させても除去することはできない。
　一方、前記硫酸、塩酸及び硝酸は排ガス処理装置の機器を腐食させる問題を有しており、又、前記微量金属である水銀は熱交換器の低温のアルミニウム部材を損傷させることが分かっている。従って、これらの不純物は早い段階において除去することが好ましい。又、前記不純物が排ガス中に混入していると、二酸化炭素の純度が低下するために、圧縮・冷却により二酸化炭素を液化することが大変となり装置機器が大型化するという問題がある。更に、二酸化炭素を液化して地中に所蔵する際に硫黄酸化物が混入していると、硫黄酸化物が地中のカルシウムと反応して貯蔵の密閉性に問題を生じる可能性があることが懸念されている。従って、酸素燃焼を行う石炭焚ボイラ等のように、二酸化炭素主体の排ガスを生じさせてその二酸化炭素を処分するシステムにおいては、排ガス中の不純物を除去することが非常に重要となる。
　尚、前記湿式の脱硫装置においては、水溶性の硫黄酸化物及び塩化水素が除去されると共に、煤塵が除去され、更に、窒素酸化物も一部が除去されると共に、元々含有量が少ない水銀も僅かに除去されることが知られている。又、上記排ガス処理を行っても排ガス中の水銀の濃度が高い場合には、水銀除去塔を設置して水銀を吸着剤等により除去することが考えられている。
　しかし、特許文献１では、循環ライン中にスプレー塔方式或いは充填塔方式等からなる湿式の脱硫装置と、触媒方式等による脱硝装置の両方を備えて排ガス中の不純物を除去しているために、不純物除去のための脱硫装置及び脱硝装置が非常に大型となり、しかも複雑な構成が必要となって設備コストが増加する。
　一方、特許文献２には、吸着精製ユニットを用いるＣＯ2を含むガスの精製方法が記載されている。特許文献２では、酸素燃焼装置からのガスに含まれる不純物を除去するために予備処理する工程（ａ）と、該工程（ａ）からのガスを１０と５０バールの間の圧力に圧縮する工程（ｂ）と、精製ＣＯ2富化ガスを液体、ガスまたは超臨界の状態で回収する工程（ｃ）とを含む構成において、水を少なくともＮＯｘ、ＳＯｘの一方の存在で最小でも部分的に除去することができる吸着特性を有する吸着材の床（吸着精製ユニット）を、前記工程（ａ）と工程（ｂ）の間、又は工程（ｂ）の下流に備えている。
　しかし、上記特許文献２においても、吸着精製ユニットを備えて酸素燃焼排ガスに含まれる不純物を除去しているために、構造も複雑となって設備コストが増加する。更に、吸着精製ユニットはメンテナンスが大変になる。
　上記のような問題に対処するため、酸素燃焼装置からの二酸化炭素からなる排ガスを処分するために目的圧力まで圧縮する圧縮機を備え、該圧縮機で圧縮した排ガスを冷却器で冷却することにより生じるドレンによって排ガス中の不純物を除去するようにし、更に、前記圧縮機の下流に備えられる冷却器の排ガス入口側にアルカリ水溶液を供給することにより、不純物の除去効果を高めるようにした不純物除去システムが提案されている。この不純物除去システムによれば、二酸化炭素を液化搬送又は圧縮搬送するために備えられる圧縮機及び冷却器を利用して不純物を除去できるため、装置の大幅な簡略化を図ることができる。
　前記不純物除去システムでは、排ガスを圧縮機によって圧縮すると、排ガス中の不純物は酸化が促進されるため、この酸化した不純物は下流の冷却器による冷却によって生じるドレンに溶け込み易くなり、これにより不純物はドレンと共に除去される。このとき、前記冷却器の排ガス入口側にアルカリ水溶液を噴霧すると、排ガス中の酸化した不純物はｐＨ値が高いアルカリ水溶液に吸収され易くなるため、不純物の除去効果が高められる。
　尚、前記不純物除去システムと関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献３、４、５、６がある。
　特許文献３には、酸素燃焼装置からの排ガスを圧縮し該排ガス中の不純物を水溶性にする圧縮機と、該圧縮機で圧縮した排ガスを冷却し水分を凝縮させて不純物が溶解したドレンを取り出す冷却器とからなる前部不純物除去装置と、前記圧縮機より高い圧力で排ガスを圧縮する後部圧縮機と後部冷却器を有してドレンを取り出す少なくとも１段の後部不純物除去装置とを備えた酸素燃焼装置の排ガス処理システムが開示されている。
　又、特許文献４には、廃棄物処理設備から導入された排ガスにアルカリ分を含む水溶液を用いて中和処理しつつ冷却する急冷・反応部と、該急冷・反応部で中和処理された排ガスを更に冷却する減湿部とを備え、前記急冷・反応部には、排ガスを冷却する冷却ガス導入装置が設けられている排ガス洗浄処理システムが開示されている。
　更に又、特許文献５には、塔本体の１段目で処理水と排ガスを気液接触させて排ガス中の有害成分を除去し、２段目で排ガスを冷却洗浄して塔本体の上部の排ガス出口から処理済み排ガスを排気する排ガス処理塔が開示されている。該排ガス処理塔においては、２段目における排ガス処理水の一部を排水タンクに、残りの一部を循環タンクにそれぞれ導き、循環タンクに貯留された処理水を処理水循環配管を介して１段目に導いて排ガス処理に利用すると共に、循環タンクにアルカリ液を投入して循環タンク内の処理水のｐＨを調整するようになっている。
　又、特許文献６には、排ガス中のＣＯ２を吸収塔内でアミン吸収液と接触させ、該ＣＯ２を吸収した吸収液を再生塔内で加熱してＣＯ２を離脱させ、ＣＯ２離脱後の排ガスを冷却して凝縮水を分離し、該凝縮水を再生塔に循環させるＣＯ２化学吸収設備と、再生塔からアミン吸収液を抜き出し、該吸収液中に蓄積した熱安定性塩を蒸留法によって除去後、発生したアミン吸収液の蒸気を前記再生塔に供給する吸収液再生装置とを有するＣＯ２化学吸収システムが開示されている。該ＣＯ２化学吸収システムにおいては、再生塔でＣＯ２離脱後の排ガスを冷却して得られた凝縮水の一部を、蒸留法によってアミン吸収液中に蓄積した熱安定性塩を除去するための前記吸収液再生装置に添加する無機アルカリ溶液の溶剤とするようになっている。
特開２０１０－１７２８７８号公報 特表２０１０－５３３０６３号公報 国際公開第２０１２／１０７９５３号公報 特開２００５－３１９３５８号公報 特開２００７－２６０５６０号公報 特表２０１２－１６６１３９号公報
　前記したように、冷却器の排ガス入口側にアルカリ水溶液を噴霧して不純物の除去効果を高める方法を実施する際には、大量のアルカリ水溶液が必要となる。前記アルカリ水溶液は、アルカリ水溶液の状態で購入するか、又は、固形アルカリ剤を水に溶解して製造しているが、アルカリ水溶液を購入する場合にはコストが増加する問題がある。又、現地でアルカリ水溶液を製造する場合は連続的に水を供給する必要があることから、アルカリ水溶液を製造するための大量の水が必要となる。
　しかし、酸素燃焼装置を設置する場所によっては、水が高価であることから運転コストが大幅に増加するという問題がある。又、水の入手が困難な地域では、アルカリ水溶液を用いて排ガス中の不純物除去の効果を高めることができないという問題がある。
　本発明は、上記課題に鑑みてなしたもので、外部から水を供給することなく、アルカリ水溶液を製造して冷却器の排ガス入口側に供給できるようにした不純物除去システムに関するものである。
　本発明は、酸素燃焼装置からの二酸化炭素主体の排ガスを液化搬送又は圧縮搬送のための目的圧力まで段階的に圧縮する複数段の圧縮機と、各圧縮機で圧縮した排ガスを冷却し、冷却によって凝縮した水分をドレンとして取り出すようにした冷却器とを有する複数段の不純物分離装置を備え、前記冷却器の排ガス入口側にアルカリ水溶液を供給することにより排ガス中の不純物を前記ドレンと共に除去するようにした不純物除去システムであって、
  前記冷却器からのドレンを受けて所定量のドレンを貯留するドレンタンクと、
  該ドレンタンクのドレンの一部を取り込んで貯留する水溶液調整タンクと、該水溶液調整タンクのドレンに固形アルカリ剤を供給してアルカリ水溶液を製造するための固形アルカリ剤供給機と、該固形アルカリ剤供給機を制御してアルカリ水溶液のアルカリ濃度検出値を調節するアルカリ濃度制御器と、前記水溶液調整タンクのアルカリ水溶液を前記冷却器の排ガス入口側に供給するポンプと、を有するアルカリ水溶液供給装置と、
  後段の不純物分離装置の冷却器の下流側に備えた不純物検出器と、前記ドレンタンクのドレンのｐＨ検出値を得るドレンｐＨ検出器と、前記不純物検出器からの不純物検出値と前記ドレンｐＨ検出器からのｐＨ検出値を入力し、不純物検出器の不純物検出値に基づいて、前記ドレンｐＨ検出器のｐＨ検出値が設定値に保持されるように、前記アルカリ水溶液供給装置を調節して前記冷却器の排ガス入口側に供給するアルカリ供給量を制御する供給制御器と、を有するアルカリ供給制御装置と、
  を備える。
　前記不純物除去システムにおいて、前記アルカリ水溶液供給装置は、前記ドレンタンクのドレンの一部を取入弁により取り込んで貯留する水溶液調整タンクと、調節器により前記水溶液調整タンクに固形アルカリ剤を供給してアルカリ水溶液を製造するための固形アルカリ剤供給機と、前記水溶液調整タンクのアルカリ水溶液の液面レベルを計測するレベル計と、前記水溶液調整タンクのアルカリ水溶液のアルカリ濃度検出値を得るアルカリ濃度検出器と、前記レベル計による検出レベルと前記アルカリ濃度検出器のアルカリ濃度検出値を入力して、前記水溶液調整タンクのアルカリ水溶液のレベルが一定に保持されるように前記取入弁を制御し、且つ、前記水溶液調整タンクのアルカリ水溶液のアルカリ濃度検出値を任意の値に保持するように前記固形アルカリ剤供給機を制御するアルカリ濃度制御器と、前記水溶液調整タンクのアルカリ水溶液を前記冷却器の排ガス入口側に供給する前記ポンプと、を有することができる。
　又、前記不純物除去システムにおいて、前記アルカリ供給制御装置は、前記水溶液調整タンクで一定のアルカリ濃度検出値のアルカリ水溶液が製造されるように前記アルカリ濃度制御器を制御して固形アルカリ剤供給機を調節し、且つ、前記不純物検出器の不純物検出値に対応したアルカリ水溶液の供給量になるように前記ポンプを調節することができる。
　又、前記不純物除去システムにおいて、前記アルカリ供給制御装置は、アルカリ水溶液の供給量を一定に保持するように前記ポンプを調節し、且つ、前記不純物検出器の不純物検出値に対応した水溶液調整タンクのアルカリ水溶液のアルカリ濃度検出値となるように、前記アルカリ濃度制御器を制御して前記固形アルカリ剤供給機を調節することができる。
　又、前記不純物除去システムにおいて、少なくとも最前段の不純物分離装置における冷却器のドレンを前記ドレンタンクに導くことが好ましい。
　又、前記不純物除去システムにおいて、前記水溶液調整タンクのアルカリ水溶液を、前記ポンプを介して前段の不純物分離装置における冷却器の排ガス入口側に供給することができる。
　又、前記不純物除去システムにおいて、前記水溶液調整タンクのアルカリ水溶液を、別のポンプを介して後段の不純物分離装置における冷却器の排ガス入口側に供給することができる。
　又、前記不純物除去システムにおいて、前記アルカリ供給制御装置は、前記水溶液調整タンクに一定のアルカリ濃度検出値のアルカリ水溶液が製造されるように前記アルカリ濃度制御器を制御して固形アルカリ剤供給機を調節すると共に、前記不純物検出器の不純物検出値に対応したアルカリ水溶液の供給量となるように前記ポンプを調節することでアルカリ供給量を制御することができる。
　又、前記不純物除去システムにおいて、前記アルカリ供給制御装置は、アルカリ水溶液の供給量を一定に保持するように前記ポンプを調節すると共に、前記不純物検出器の不純物検出値に対応した水溶液調整タンクのアルカリ水溶液のアルカリ濃度検出値となるように、前記アルカリ濃度制御器を制御して固形アルカリ剤供給機を調節することでアルカリ供給量を制御することができる。
　本発明の不純物除去システムによれば、圧縮機下流の冷却器から取り出されるドレンを用いてアルカリ水溶液を製造することにより、外部から水を供給することなしにアルカリ水溶液を製造して供給することができ、よって、水が高価、或いは水の入手が困難な地域においても、アルカリ水溶液を用いて酸素燃焼装置からの排ガスに含まれる不純物を効果的に除去できるという優れた効果を奏し得る。
酸素燃焼装置に備えた本発明の不純物除去システムの一実施例を示す系統図である。 （ａ）は水を利用したアルカリ水溶液（ドレン利用なし）を最前段の冷却器の排ガス入口側に供給した場合Ｉと、ドレンを利用したアルカリ水溶液を最前段の冷却器の排ガス入口側に供給した場合ＩＩと、ドレンを利用したアルカリ水溶液を最後段の冷却器の排ガス入口側に供給した場合ＩＩＩとにおける、アルカリ供給量と取り出されるドレンのｐＨとの関係をシミュレーションした結果の線図、（ｂ）は（ａ）の夫々の場合におけるアルカリ供給量と脱硫率との関係をシミュレーションした線図である。 本発明における不純物除去システムの他の実施例を示す系統図である。
　以下、本発明の実施例を、添付図面を参照して説明する。
　図１は酸素燃焼装置に備えた本発明の不純物除去システムの一実施例を示す系統図であり、図１中、１は微粉炭を酸素燃焼する石炭焚ボイラ１ａ等の酸素燃焼装置であり、該酸素燃焼装置１からは二酸化炭素（ＣＯ２）を主体とする排ガス２が排出される。前記酸素燃焼装置１からの二酸化炭素主体の排ガス２を二酸化炭素液化装置３に供給して液化するために、酸素燃焼装置１の下流には、所定の目的圧力まで排ガス２を圧縮する圧縮装置４を有して排ガス２中の不純物を除去する不純物除去システムを構成している。
　図１の圧縮装置４は、前記酸素燃焼装置１の下流に、排ガス２を段階的に目的圧力まで圧縮する複数段の圧縮機４ａ，４ｂ，４ｃと、各圧縮機４ａ，４ｂ，４ｃで圧縮した排ガス２を冷却することによって凝縮した水分をドレンＤ１，Ｄ２，Ｄ３として取り出すようにした冷却器５ａ，５ｂ，５ｃとを有する複数段（図示例では３段）の不純物分離装置６ａ，６ｂ，６ｃを備えている。一般に、多段の圧縮機に備えられるクーラはインタークーラと称されるが、本発明では説明を簡略化するために冷却器５ａ，５ｂ，５ｃとして説明する。
　二酸化炭素を液化するために前記不純物分離装置６ａ，６ｂ，６ｃを色々な温度・圧力条件で運転した場合について検討した結果、二酸化炭素液化装置３に供給する前に、二酸化炭素を２．５ＭＰａＧまで昇圧し、－３０℃まで温度を下げた場合に圧縮機４ａ，４ｂ，４ｃと二酸化炭素液化装置３の合計の作動エネルギーが最も小さくなるという知見を得た。このため、２．５ＭＰａＧを目的圧力とした。ここで、不純物分離装置６ａ，６ｂ，６ｃに設定する温度・圧力は、排ガス２の組成、水分量、運搬手段（運搬船等）の条件によって変化するため、前記目的圧力２．５ＭＰａＧは目安として設定したものである。又、ここで、－４０℃以下に冷却する必要がある場合には、一般的な代替フロン冷媒が使えなくなり、アンモニア冷凍機を用いる必要があるため、設備が高価になる問題がある。従って、冷却器５ａ，５ｂ，５ｃによる冷却温度は－３０℃程度とすることが好ましい。
　一台の圧縮機では排ガス２を目的圧力である２．５ＭＰａＧまで一気に昇圧することはできないため、本実施例では、三台の圧縮機４ａ，４ｂ，４ｃを設置して０．７５ＭＰａＧ、１．５ＭＰａＧ、２．５ＭＰａＧのように三段階に圧縮するようにした不純物分離装置６ａ，６ｂ，６ｃを構成している。尚、前記圧縮機４ａ，４ｂ，４ｃの設置台数（不純物分離装置６ａ，６ｂ，６ｃの設置数）は四台以上としてもよく、任意の台数を設置することができる。
　上記圧力に設定した最前段の不純物分離装置６ａにおいては、排ガス２中の殆どの水分がドレンＤ１として取り出されるようになり、中段の不純物分離装置６ｂにおいては少量のドレンＤ２が取り出され、最後段の不純物分離装置６ｃでは更に少量のドレンＤ３が取り出される。
　前記排ガス２中の不純物の一部は、前記不純物分離装置６ａ，６ｂ，６ｃによって冷却される間にドレンＤ１，Ｄ２，Ｄ３と共に除去されるようになるが、前記不純物分離装置６ａ，６ｂ，６ｃを経た二酸化炭素中における水銀（Ｈｇ）の濃度が、設定した目標値よりも高い場合には、圧縮装置４の下流に水銀除去塔７を設置して吸着剤等により水銀を除去するようにしている（図面では水銀除去塔７を破線で示している）。ここで、水銀除去塔７にはバイパスダクト３８と切替弁３９，４０を設けておき、後述する供給制御器２９からの指令によって切替弁３９，４０を切り替えることで、前記水銀除去塔７に排ガスを導く場合と導かない場合とに自動で切り替えるようにしてもよい。又、前記二酸化炭素液化装置３の前段には、二酸化炭素液化装置３に供給する二酸化炭素に含まれる水分を除去するための乾燥機８を設けている。
　図１中、１０は、最前段の不純物分離装置６ａにおける冷却器５ａからのドレンＤ１を受けてドレンＤ１を貯留するドレンタンクである。該ドレンタンク１０には、出口管に備えた排出弁１１と、前記ドレンタンク１０のドレンＤ１の液面レベルを検出し、検出した液面レベルが常に所定量に保持されるように前記排出弁１１の開度を制御するレベル制御器１２を備えている。
　図１中、９はアルカリ水溶液供給装置であり、該アルカリ水溶液供給装置９は、前記ドレンタンク１０のドレンＤ１の一部を、取入弁１３を有する取入管１３'により取り込んで貯留する水溶液調整タンク１５を有している。該水溶液調整タンク１５には、貯留タンク１６の固形アルカリ剤１７を調節器１６ａにより調節して供給するようにした固形アルカリ剤供給機１８が備えられている。貯留タンク１６は、固形アルカリ剤１７が吸湿しないように気密の構造や吸湿剤を有することが好ましい。更に、前記水溶液調整タンク１５には、前記ドレンＤ１と固形アルカリ剤１７を撹拌してアルカリ水溶液１９を製造する攪拌機２０を備えている。
　前記固形アルカリ剤１７としては、分散性がよく且つ固着等が生じない苛性ソーダ（ＮａＯＨ）、水酸化マグネシウム等を用いることができるが、分散性が維持され且つ固着等の問題を解消できる場合には、石灰石（ＣａＣＯ３）、生石灰（ＣａＯ）、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）等を用いることができる。
　一方、前記ドレンタンク１０のドレンＤ１を水溶液調整タンク１５に取り入れる取入管１３'には流量計１４が設けてあり、又、前記水溶液調整タンク１５には、アルカリ水溶液１９の液面レベルを計測するレベル計２１と、前記水溶液調整タンク１５のアルカリ水溶液１９のアルカリ濃度検出値を得るアルカリ濃度検出器２２を備えている。そして、前記流量計１４による流量検出値１４ａと、レベル計２１による検出レベル２１ａと、前記アルカリ濃度検出器２２のアルカリ濃度検出値２２ａはアルカリ濃度制御器２３に入力されている。このアルカリ濃度制御器２３は、前記水溶液調整タンク１５のアルカリ水溶液１９の検出レベル２１ａが一定に保持されるように前記取入弁１３を制御し、且つ、前記流量計１４により検出される流量検出値１４ａに応じてアルカリ水溶液供給装置９の調節器１６ａを調節し、水溶液調整タンク１５のアルカリ水溶液１９のアルカリ濃度が一定の値に保持されるように、又は、アルカリ濃度が任意の値に保持されるように制御するようになっている。
　更に、前記水溶液調整タンク１５のアルカリ水溶液１９を取り出して、最前段の不純物分離装置６ａにおける冷却器５ａの排ガス入口側に供給するポンプ２４を設けた供給管２５を備えている。冷却器５ａの排ガス入口側に供給されるアルカリ水溶液１９は、例えばノズルを備えることにより排ガス２中にアルカリ水溶液１９を噴霧することが好ましい。
　ここで、供給管２５によってアルカリ水溶液１９を排ガス２に供給する位置は、冷却器５ａに近い排ガス入口側とすることができるが、冷却器５ａと該冷却器５ａの上流側における圧縮機４ａとの間の任意の位置とすることができる。
　図１中、２６は、前記アルカリ水溶液供給装置９により製造したアルカリ水溶液１９を冷却器５ａの排ガス入口側に供給する制御を行うためのアルカリ供給制御装置である。このアルカリ供給制御装置２６は、最後段の不純物分離装置６ｃの冷却器５ｃの下流側に備えて排ガス２中の不純物（例えば、硫黄酸化物、塩化水素、窒素酸化物）を検出する不純物検出器２７と、前記ドレンタンク１０のドレンＤ１のｐＨ検出値を得るドレンｐＨ検出器２８と、前記不純物検出器２７により検出される不純物検出値２７ａ及び前記ドレンｐＨ検出器２８により検出されるｐＨ検出値２８ａを入力する供給制御器２９を備えている。不純物検出器２７は、少なくとも硫黄酸化物を検出するためのセンサと、塩化水素を検出するためのセンサと、窒素酸化物を検出するためのセンサを備えており、更に、水銀を検出するためのセンサを備えていてもよい。
　ここで、前記不純物検出器２７を設置する場所は、本発明による不純物の除去効果を確認する上で、最後段の冷却器５ｃの出口が好ましいが、冷却器５ｃの下流側で冷却器５ｃから乾燥機８（または水銀除去塔７）までの任意の設置とすることができる。
　前記供給制御器２９は、前記不純物検出器２７による不純物検出値２７ａに基づいて、前記ドレンｐＨ検出器２８によるｐＨ検出値２８ａが設定値に保持されるように、前記アルカリ水溶液供給装置９を調節することにより、冷却器５ａの排ガス入口側に供給するアルカリ供給量（アルカリ剤としての供給量）を制御するようにしている。又、前記供給制御器２９は、前記不純物検出器２７により検出される水銀の量が設定値よりも大きくなった場合には、図１の水銀除去塔７に排ガス２を通すように切替弁３９，４０を切り替える。
　前記アルカリ供給制御装置２６は、次の２つの方法から選択してアルカリ供給量（実質的なアルカリ剤としての供給量）を制御できるようにしている。
　第一の方法は、前記アルカリ供給制御装置２６により、先ず、水溶液調整タンク１５に一定のアルカリ濃度検出値２２ａのアルカリ水溶液１９が製造されるように前記アルカリ濃度制御器２３を信号２６ａにより制御して前記固形アルカリ剤供給機１８を調節しておき、この状態で、前記不純物検出器２７の不純物検出値２７ａに対応したアルカリ水溶液１９が冷却器５ａの排ガス入口側に供給されるように前記ポンプ２４を信号２６ｂにより調節してアルカリ水溶液１９の供給量を制御する。
　第二の方法は、前記アルカリ供給制御装置２６により、先ず、冷却器５ａの排ガス入口側に供給するアルカリ水溶液１９の供給量が一定に保持されるように前記ポンプ２４を信号２６ｃにより調節しておき、この状態で、前記不純物検出器２７の不純物検出値２７ａに対応した水溶液調整タンク１５のアルカリ水溶液１９のアルカリ濃度検出値２２ａとなるように、前記アルカリ濃度制御器２３を信号２６ｄにより制御して固形アルカリ剤供給機１８による固形アルカリ剤１７の供給を調節してアルカリ水溶液１９の濃度を制御する。
　上記第一、第二の方法によれば、前記不純物検出器２７の不純物検出値２７ａが変化した際に、ドレンタンク１０のドレンｐＨ検出器２８のｐＨ検出値２８ａを所定の設定値に保持するのに必要なアルカリ供給量を冷却器５ａの排ガス入口側に供給することができる。
　尚、前記ドレンタンク１０から水溶液調整タンク１５に取り入れられる以外のドレンＤ１は、排出弁１１により余剰分として排出されるが、この余剰のドレンＤ１と、下流に備えられる不純物分離装置６ｂ，６ｃからのドレンＤ２，Ｄ３は、環境に対する影響が生じないようにアルカリ剤を用いてｐＨ６～８に調整した後に、自然に戻すようにしている。
　図１の実施例では、最前段の不純物分離装置６ａにおける冷却器５ａのドレンＤ１を前記ドレンタンク１０に貯留して、そのドレンＤ１の一部を水溶液調整タンク１５に供給する場合について説明したが、前段の冷却器５ｂ或いは後段の冷却器５ｂからもある程度のドレンＤ２，Ｄ３が取り出されるので、このドレンＤ２，Ｄ３を図中、破線で示すように、前記ドレンタンク１０に供給してもよい。
　又、図１の実施例では、水溶液調整タンク１５のアルカリ水溶液１９を、最前段の不純物分離装置６ａにおける冷却器５ａの排ガス入口側に供給した場合について説明したが、水溶液調整タンク１５のアルカリ水溶液１９の量に余裕がある場合には、前段の不純物分離装置である第二段の不純物分離装置６ｂの冷却器５ｂの排ガス入口側にもアルカリ水溶液１９を供給することができる。
　次に上記実施例の作動を説明する。
　酸素燃焼装置１で酸素燃焼した二酸化炭素主体の排ガス２は、例えば０．１ＭＰａＧ（１気圧）程度の圧力を有して最前段の不純物分離装置６ａの圧縮機４ａに導かれ、該圧縮機４ａによって０．７ＭＰａＧに圧縮される。圧縮機４ａで圧縮された排ガス２には、アルカリ水溶液供給装置９からのアルカリ水溶液１９が噴霧により混合され、排ガス２とアルカリ水溶液１９の混合流体は圧縮機４ａ下流の冷却器５ａに供給されて冷却され、最前段の冷却器５ａからは多量のドレンＤ１が取り出されてドレンタンク１０に供給される。
　前記したように、圧縮機４ａによって圧縮された排ガス２中の不純物は酸化が促進されるため、この酸化した不純物は下流の冷却器５ａによる冷却によって生じるドレンＤ１に溶け込み易くなる。更に、冷却器５ａの排ガス入口側にアルカリ水溶液１９を供給することにより該供給部中の水分のｐＨが高まるので、特に排ガス２中の水溶性の不純物である硫黄酸化物及び塩化水素は、アルカリ水溶液１９に吸収されて、ドレン１Ｄと共に効果的に除去される。ここで、前記圧縮機４ａの圧縮により酸化が促進されるために、排ガス２中の水分のｐＨは、例えばｐＨ２以下のような低い値となる。従って、アルカリ水溶液１９を噴霧することにより、前記排ガス２とアルカリ水溶液１９の混合雰囲気中の水分のｐＨを高く保持し、これによって、ドレンタンク１０のドレンＤ１のｐＨ検出値２８ａが例えば４～６の範囲の設定値に保持されるようにアルカリ水溶液１９の供給（アルカリ供給量）を制御する。
　アルカリ供給量の制御は、前記アルカリ供給制御装置２６によって行われる。その第一の方法は、前記アルカリ供給制御装置２６が、先ず、水溶液調整タンク１５に一定のアルカリ濃度検出値２２ａのアルカリ水溶液１９が製造されるように前記アルカリ濃度制御器２３を信号２６ａにより制御して前記固形アルカリ剤供給機１８を調節しておき、この状態で、前記不純物検出器２７の不純物検出値２７ａに対応したアルカリ水溶液１９が冷却器５ａの排ガス入口側に供給されるように信号２６ｂにより前記ポンプ２４を調節する。即ち、不純物検出値２７ａによる硫黄酸化物或いは塩化水素の不純物が多くなると、アルカリ水溶液１９の供給量を増加する制御を行う。
　その第二の方法は、前記アルカリ供給制御装置２６が、先ず、冷却器５ａの排ガス入口側に供給するアルカリ水溶液１９の供給量が一定に保持されるように前記ポンプ２４を信号２６ｃにより調節しておき、この状態で、前記不純物検出器２７の不純物検出値２７ａに対応した水溶液調整タンク１５のアルカリ水溶液１９のアルカリ濃度検出値２２ａとなるように、前記アルカリ濃度制御器２３を信号２６ｄにより制御して固形アルカリ剤供給機１８による固形アルカリ剤１７の供給を調節する。即ち、不純物検出値２７ａによる硫黄酸化物或いは塩化水素の不純物が多くなると、アルカリ水溶液１９のアルカリ濃度検出値２２ａが高くなるように固形アルカリ剤供給機１８による固形アルカリ剤の供給量を増加してアルカリ水溶液１９のアルカリ濃度検出値２２ａを高くする制御を行う。
　上記したように、不純物検出器２７によって検出される硫黄酸化物、塩化水素の不純物検出値２７ａに応じて、前記ドレンタンク１０内のドレンＤ１のｐＨ検出値２８ａが設定値に保持されるように、冷却器５ａの排ガス入口側に供給されるアルカリ供給量を制御することにより、最前段の不純物分離装置６ａにおいて、主に硫黄酸化物、塩化水素からなる不純物の除去が安定して高効率に行われるようになる。
　上記実施例によれば、圧縮機４ａ下流の冷却器５ａから取り出されるドレンＤ１を用いてアルカリ水溶液１９を製造するようにしたことにより、外部から水を全く供給することなしにアルカリ水溶液１９を製造して供給することができる。
　発明者は、ドレンを用いて製造したアルカリ水溶液と、水を用いて製造したアルカリ水溶液との不純物除去の効果を比較する試験を実施した。
　図２（ａ）は、水を利用したアルカリ水溶液（ドレン利用なし）を最前段の冷却器５ａの排ガス入口側に供給した場合Ｉと、ドレンを利用したアルカリ水溶液を最前段の冷却器５ａの排ガス入口側に供給した場合ＩＩと、ドレンを利用したアルカリ水溶液を最後段の冷却器５ｃの排ガス入口側に供給した場合ＩＩＩとにおける、アルカリ供給量と、取り出されるドレンのｐＨとの関係をシミュレーションした結果の線図である。又、図２（ｂ）は図２（ａ）の夫々の場合におけるアルカリ供給量と脱硫率との関係をシミュレーションした結果の線図である。
　図２（ａ）では、水の場合Ｉは水が元々中性（ｐＨ７前後）であることから、アルカリ水溶液の供給によるｐＨは大きい値を示し、又、ドレンを利用したアルカリ水溶液を最前段の冷却器５ａの排ガス入口側に供給した場合ＩＩは、ドレンＤ１の量が大きいことから、アルカリ水溶液の供給によるｐＨは小さい値を示し、一方、ドレンを利用したアルカリ水溶液を最後段の冷却器５ｃの排ガス入口側に供給した場合ＩＩＩは、ドレンＤ３の量が少ないことから、アルカリ水溶液の供給によるｐＨの値はＩとＩＩの間を示した。
　図２（ｂ）では、水の場合ＩはｐＨが高く保持されることから高い脱硫率が得られ、又、ドレンを利用したアルカリ水溶液を最前段の冷却器５ａの排ガス入口側に供給した場合ＩＩは、ドレンＤ１のｐＨが低いことから脱硫率は低く、一方、ドレンを利用したアルカリ水溶液を最後段の冷却器５ｃの排ガス入口側に供給した場合ＩＩＩは、ｐＨが前記ＩとＩＩの間を示したことから、脱硫率も前記ＩとＩＩの間を示した。
　図２（ｂ）から明らかなように、ドレンを用いたアルカリ水溶液でも、又、水を用いたアルカリ水溶液でも、ドレンＤ１のｐＨが高く保持されるようにアルカリ水溶液を供給すると、ｐＨの上昇に伴って不純物除去効果が高まる同様の作用が確認された。従って、ドレンを用いたアルカリ水溶液は有効に利用できることが判明した。
　尚、前記水溶液調整タンク１５では多量のアルカリ水溶液１９を製造するために多量の固形アルカリ剤１７を使用することになるが、前記ドレンＤ１，Ｄ２，Ｄ３は最終的に排水されるものであり、且つ、排水する際には環境に対する影響が生じないようにアルカリ剤を用いてｐＨ６～８に調整する必要があるので、アルカリ剤をどの段階で使用するかの違いであって、アルカリ剤のトータルでの使用量は同一となる。
　又、最前段の不純物分離装置６ａにおける冷却器５ａの排ガス入口側にアルカリ水溶液１９を供給することにより、排ガス２の腐食成分が除去され、更に、ｐＨが高められるので、特に圧縮圧力が高いことによって酸化が促進される第二段、第三段の不純物分離装置６ｂ，６ｃの圧縮機４ｂ，４ｃの材料の腐食を低減することができる。
　前記したように不純物除去システムによって排ガス２中の不純物が除去された二酸化炭素は、必要に応じて水銀除去塔７により水銀を除去し、乾燥機８に送られて水分が除去された後、二酸化炭素液化装置３に供給され、冷却により液化される。生成した液化二酸化炭素は、船等の搬送手段により処分地まで液化搬送されて処分される。尚、上記実施例では、二酸化炭素液化装置３により二酸化炭素を液化するのに適した目的圧力まで圧縮装置４によって圧縮する場合について説明したが、本発明は、前記圧縮装置４によって目的圧力まで圧縮した二酸化炭素を、更に高圧の圧縮設備によって臨界圧まで圧縮してパイプライン等により処分地まで圧縮搬送して処分する場合にも適用することができる。
　尚、図１の実施例において、最前段の不純物分離装置６ａに供給する水溶液調整タンク１５のアルカリ水溶液１９の量に余裕がある場合には、最前段の不純物分離装置６ａにアルカリ水溶液１９を供給すると共に、水溶液調整タンク１５のアルカリ水溶液１９の一部を、前記最後段の不純物分離装置６ｃの冷却器５ｃの排ガス入口側に供給するようにしてもよい。
　図３は本発明における不純物除去システムの他の実施例を示す系統図であり、この実施例では、前記アルカリ水溶液供給装置９における水溶液調整タンク１５のアルカリ水溶液１９を、加圧する別のポンプ３０により供給管３１を介して最後段の不純物分離装置６ｃにおける冷却器５ｃの排ガス入口側に供給している。最後段の不純物分離装置６ｃでは、最後段の圧縮機４ｃによって排ガス２が２．５ＭＰａＧに加圧されているので、この圧力に打ち勝つように別のポンプ３０により加圧して供給する。
　図３のように、最後段の不純物分離装置６ｃにおける冷却器５ｃの排ガス入口側にアルカリ水溶液１９を供給すると、最後段の不純物分離装置６ｃでは圧縮によって酸化した窒素酸化物をドレンＤ３と共に除去することができる。
　又、図３では、最後段の不純物分離装置６ｃの出口に湿式の脱硫・脱硝装置を設けた場合を同時に示している。即ち、不純物分離装置６ｃの出口に脱硫・脱硝装置３２を配置し、切替弁３３，３４，３５を備えて、前記脱硫・脱硝装置３２に排ガス２を供給する供給ダクト３６と、脱硫・脱硝装置３２をバイパスして排ガス２を流すバイパスダクト３７を備えている。
　図３のように、最後段の不純物分離装置６ｃの出口に湿式の脱硫・脱硝装置３２を備えた構成では、排ガス２を必要に応じて脱硫・脱硝装置３２に導くことにより、排ガス中の不純物を更に低減することができる。このとき、最後段の不純物分離装置６ｃの圧縮機４ｃから導出される排ガス２の容量（流量）は著しく小さくなっているため、前記脱硫・脱硝装置３２は著しく小型（従来の数十分の１）のものを用いて不純物を除去することができる。又、図３に示した脱硫・脱硝装置３２の構成は、図１に示す実施例に対しても適用することができる。
　図３の供給制御器２９は、前記不純物検出器２７により検出される硫黄酸化物の量と窒素酸化物の量の少なくとも一方が設定値よりも大きくなった場合には、前記脱硫・脱硝装置３２に排ガス２を導くように切替弁３３，３４，３５を切り替える。又、前記供給制御器２９は、前記不純物検出器２７により検出される水銀の量が設定値よりも大きくなった場合には、水銀除去塔７に排ガス２を導くように切替弁３９，４０を切り替える。
　図１、図３に示すように、本発明の不純物除去システムによれば、圧縮機４ａ下流の冷却器５ａから取り出されるドレンＤ１を用いてアルカリ水溶液１９を製造するので、外部から水を全く供給することなしにアルカリ水溶液１９を製造して供給することができる。従って、水が高価、或いは水の入手が困難な地域においても、アルカリ水溶液１９を用いて酸素燃焼装置１からの排ガス２中に含まれる不純物を除去できるため、酸素燃焼装置１を実施する地域の範囲を拡大することができる。
　前記アルカリ水溶液供給装置９は、前記ドレンタンク１０のドレンの一部を取り入れて一定量を水溶液調整タンク１５に貯留し、アルカリ濃度制御器２３により固形アルカリ剤供給機１８を制御して固形アルカリ剤１７の供給を調節することによりアルカリ水溶液１９のアルカリ濃度検出値２２ａを任意の値に調節し、水溶液調整タンク１５のアルカリ水溶液１９をポンプ２４により冷却器５ａの排ガス入口側に供給するので、任意のアルカリ濃度検出値２２ａのアルカリ水溶液１９を供給できる利点がある。
　前記アルカリ供給制御装置２６は、水溶液調整タンク１５に一定のアルカリ濃度検出値２２ａのアルカリ水溶液１９が製造されるようにアルカリ濃度制御器２３を制御して固形アルカリ剤供給機１８を調節し、且つ、不純物検出器２７の不純物検出値２７ａに対応したアルカリ水溶液１９の供給量になるようにポンプ２４を調節することにより、必要なアルカリ供給量を正確に供給することができる。
　前記アルカリ供給制御装置２６は、アルカリ水溶液１９の供給量を一定に保持するようにポンプ２４を調節し、且つ、不純物検出器２７の不純物検出値２７ａに対応した水溶液調整タンク１５のアルカリ水溶液１９のアルカリ濃度検出値２２ａとなるように、アルカリ濃度制御器２３を制御して固形アルカリ剤供給機１８を調節することにより、必要なアルカリ供給量を正確に供給することができる。
　前段である少なくとも最前段の不純物分離装置６ａにおける冷却器５ａのドレンＤ１を前記ドレンタンク１０に導くようにすると、前段の不純物分離装置６ａにおける冷却器５ａのドレン量は多いため、アルカリ水溶液１９を製造するための十分なドレンＤ１を確保することができる。
　図１に示すように、前記水溶液調整タンク１５のアルカリ水溶液１９を、ポンプ２４を介して前段である例えば最前段の不純物分離装置６ａにおける冷却器５ａの排ガス入口側に供給すると、排ガス中の特に硫黄酸化物及び塩化水素を効果的に除去できる。
　図３に示すように、前記水溶液調整タンク１５のアルカリ水溶液１９を、別のポンプ３０を介して後段である例えば最後段の不純物分離装置６ｃにおける冷却器５ｃの排ガス入口側に供給すると、排ガス中の特に窒素酸化物を効果的に除去できる。
　前記アルカリ供給制御装置２６によって、先ず、水溶液調整タンク１５に一定のアルカリ濃度検出値２２ａのアルカリ水溶液１９が製造されるように前記アルカリ濃度制御器２３を制御して前記固形アルカリ剤供給機１８を調節しておき、この状態で、前記不純物検出器２７の不純物検出値２７ａに対応したアルカリ水溶液１９が冷却器５ａの排ガス入口側に供給されるように前記ポンプ２４を調節すると、アルカリ水溶液１９の供給量によってアルカリ供給量を制御することができる。
　又、前記アルカリ供給制御装置２６によって、先ず、冷却器５ａの排ガス入口側に供給するアルカリ水溶液１９の供給量が一定に保持されるように前記ポンプ２４を調節しておき、この状態で、前記不純物検出器２７の不純物検出値２７ａに対応した水溶液調整タンク１５のアルカリ水溶液１９のアルカリ濃度検出値２２ａとなるように、前記アルカリ濃度制御器２３を制御して固形アルカリ剤供給機１８による固形アルカリ剤１７の供給を調節すると、アルカリ水溶液１９のアルカリ濃度検出値２２ａを変えることによってアルカリ供給量を制御することができる。
　尚、本発明の不純物除去システムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
　　１  酸素燃焼装置
　　２  排ガス
　　３  二酸化炭素液化装置
　　４  圧縮装置
　　４ａ，４ｂ，４ｃ  圧縮機
　　５ａ，５ｂ，５ｃ  冷却器
　　６ａ，６ｂ，６ｃ  不純物分離装置
　　７  水銀除去塔
　　８  乾燥機
　　９  アルカリ水溶液供給装置
　１０  ドレンタンク
　１３  取入弁
　１５  水溶液調整タンク
　１６ａ  調節器
　１７  固形アルカリ剤
　１８  固形アルカリ剤供給機
　１９  アルカリ水溶液
　２１  レベル計
　２１ａ  検出レベル
　２２  アルカリ濃度検出器
　２２ａ　アルカリ濃度検出値
　２３  アルカリ濃度制御器
　２４  ポンプ
　２６  アルカリ供給制御装置
　２７  不純物検出器
　２７ａ  不純物検出値
　２８  ドレンｐＨ検出器
　２８ａ　ｐＨ検出値
　２９  供給制御器
　３０  別のポンプ
　Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３  ドレン

Claims (9)

  1. 　酸素燃焼装置からの二酸化炭素主体の排ガスを液化搬送又は圧縮搬送のための目的圧力まで段階的に圧縮する複数段の圧縮機と、各圧縮機で圧縮した排ガスを冷却し、冷却によって凝縮した水分をドレンとして取り出すようにした冷却器とを有する複数段の不純物分離装置を備え、前記冷却器の排ガス入口側にアルカリ水溶液を供給することにより排ガス中の不純物を前記ドレンと共に除去するようにした不純物除去システムであって、
      前記冷却器からのドレンを受けて所定量のドレンを貯留するドレンタンクと、
      該ドレンタンクのドレンの一部を取り込んで貯留する水溶液調整タンクと、該水溶液調整タンクのドレンに固形アルカリ剤を供給してアルカリ水溶液を製造するための固形アルカリ剤供給機と、該固形アルカリ剤供給機を制御してアルカリ水溶液のアルカリ濃度検出値を調節するアルカリ濃度制御器と、前記水溶液調整タンクのアルカリ水溶液を前記冷却器の排ガス入口側に供給するポンプと、を有するアルカリ水溶液供給装置と、
      後段の不純物分離装置の冷却器の下流側に備えた不純物検出器と、前記ドレンタンクのドレンのｐＨ検出値を得るドレンｐＨ検出器と、前記不純物検出器からの不純物検出値と前記ドレンｐＨ検出器からのｐＨ検出値を入力し、不純物検出器の不純物検出値に基づいて、前記ドレンｐＨ検出器のｐＨ検出値が設定値に保持されるように、前記アルカリ水溶液供給装置を調節して前記冷却器の排ガス入口側に供給するアルカリ供給量を制御する供給制御器と、を有するアルカリ供給制御装置と、
      を備えた不純物除去システム。
  2. 　前記不純物除去システムにおいて、前記アルカリ水溶液供給装置は、前記ドレンタンクのドレンの一部を取入弁により取り込んで貯留する水溶液調整タンクと、調節器により前記水溶液調整タンクに固形アルカリ剤を供給してアルカリ水溶液を製造するための固形アルカリ剤供給機と、前記水溶液調整タンクのアルカリ水溶液の液面レベルを計測するレベル計と、前記水溶液調整タンクのアルカリ水溶液のアルカリ濃度検出値を得るアルカリ濃度検出器と、前記レベル計による検出レベルと前記アルカリ濃度検出器のアルカリ濃度検出値を入力して、前記水溶液調整タンクのアルカリ水溶液のレベルが一定に保持されるように前記取入弁を制御し、且つ、前記水溶液調整タンクのアルカリ水溶液のアルカリ濃度検出値を任意の値に保持するように前記固形アルカリ剤供給機を制御するアルカリ濃度制御器と、前記水溶液調整タンクのアルカリ水溶液を前記冷却器の排ガス入口側に供給する前記ポンプと、を有する請求項１に記載の不純物除去システム。
  3. 　前記アルカリ供給制御装置は、水溶液調整タンクに一定のアルカリ濃度検出値のアルカリ水溶液が製造されるように前記アルカリ濃度制御器を制御して固形アルカリ剤供給機を調節し、且つ、前記不純物検出器の不純物検出値に対応したアルカリ水溶液の供給量になるように前記ポンプを調節する請求項１又は２に記載の不純物除去システム。
  4. 　前記アルカリ供給制御装置は、アルカリ水溶液の供給量を一定に保持するように前記ポンプを調節し、且つ、前記不純物検出器の不純物検出値に対応した水溶液調整タンクのアルカリ水溶液のアルカリ濃度検出値となるように、前記アルカリ濃度制御器を制御して前記固形アルカリ剤供給機を調節する請求項１又は２に記載の不純物除去システム。
  5. 　少なくとも最前段の不純物分離装置における冷却器のドレンを前記ドレンタンクに導くようにした請求項１～４のいずれか１つに記載の不純物除去システム。
  6. 　前記水溶液調整タンクのアルカリ水溶液を、前記ポンプを介して前段の不純物分離装置における冷却器の排ガス入口側に供給するようにした請求項１～５のいずれか１つに記載の不純物除去システム。
  7. 　前記水溶液調整タンクのアルカリ水溶液を、別のポンプを介して後段の不純物分離装置における冷却器の排ガス入口側に供給するようにした請求項１～５のいずれか１つに記載の不純物除去システム。
  8. 　前記アルカリ供給制御装置は、前記水溶液調整タンクで一定のアルカリ濃度検出値のアルカリ水溶液が製造されるように前記アルカリ濃度制御器を制御して固形アルカリ剤供給機を調節すると共に、前記不純物検出器の不純物検出値に対応したアルカリ水溶液の供給量となるように前記ポンプを調節することでアルカリ供給量を制御する請求項１～７のいずれか１つに記載の不純物除去システム。
  9. 　前記アルカリ供給制御装置は、アルカリ水溶液の供給量を一定に保持するように前記ポンプを調節すると共に、前記不純物検出器の不純物検出値に対応した水溶液調整タンクのアルカリ水溶液のアルカリ濃度検出値となるように、前記アルカリ濃度制御器を制御して固形アルカリ剤供給機を調節することでアルカリ供給量を制御する請求項１～７のいずれか１つに記載の不純物除去システム。
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