JP2003093835A - ガス吸収液再生方法とガス吸収再生システム - Google Patents
ガス吸収液再生方法とガス吸収再生システムInfo
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Abstract
化炭素を吸収する脱硫液を再生する。 【解決手段】ガス吸収液中の陰イオン濃度からガス吸収
液の劣化状態を判定する。劣化したと判断されたなら
ば、ガス吸収液中の陰イオン濃度を減少させる薬剤を供
給したり、再生塔から吸収塔へ循環するガス吸収液量を
増大したりする。 【効果】簡易かつリアルタイムでガス吸収液の劣化状態
を判定し、ガス吸収液を再生できる。
Description
れるガス状の硫黄化合物又は二酸化炭素を除去するため
に使用されるガス吸収液の再生方法及びガス吸収再生シ
ステムに関する。
を燃料とする燃焼ガスに含まれる硫黄化合物、特に硫化
水素(以下、H2S と省略する)を吸収するガス吸収液
を再生するのに適したガス吸収液再生方法とガス吸収再
生システムに係る。
熱安定性アミン(以下HSASと省略する)の形成要因
となる陰イオンを定量分析し、この濃度がある値に達し
たら陰イオン濃度を減少させる薬剤をガス吸収液へ供給
するか、または陰イオン濃度を減少させる陰イオン除去
装置にガス吸収液を流通させるようにしたガス吸収液再
生方法及びガス吸収液再生システムに関する。
ガス化すると、生成ガス中に硫黄化合物としてH2S が
含まれ、これを低減するためにガス化炉後流に湿式脱硫
装置を設置する。この湿式脱硫装置では吸収塔にて、脱
硫液であるアミン溶液を供給し、式(1)に示すような
反応により、ガス中のH2S を脱硫液中に吸収する。液
中に吸収されたH2SはHS-にイオン化され、アミン液
は陽イオン化される。脱硫液中に他のイオンが存在しな
い時は、湿式脱硫装置の再生塔にて脱硫液を約110℃
に加熱することで、液中に吸収されたH2S は脱離させ
脱硫液を再生する。しかし、例えば式(2)に示すよう
に、一酸化炭素(CO)と水が反応にしてギ酸(HCO
OH)が生成すると、脱硫液中でイオン化してギ酸イオ
ンを生成する。ギ酸イオンは陽イオン化したアミンイオ
ンとイオン結合してHSASを形成する。HSASはイ
オン結合が強いため、脱硫液を加熱しても再生できない
ようになる。アミン溶液が再生されないと新たにガス中
のH2Sを吸収できないようになり、脱硫装置出口のH2
S 濃度は増大し性能が低下する。そこで式(4)に示
すように脱硫液中に強塩基の中和剤を供給して、HSA
S中のプロトンを引き抜きアミン脱硫液を再生する。こ
の時生成する灰分は脱硫液中から取り除く。
硫液の劣化検知方法としては、劣化した脱硫液を脱硫装
置から抜き取り、この脱硫液を数時間、還流した後に、
標準アルカリ溶液により滴定しHSASを定量する方法
であった。吸収液の活性劣化を検出する従来技術の一例
は、特開平11−5017号公報,特開平11−137
956号公報,特開平8−89756号公報及び特開平
6−201589号公報等に見られる。
液が劣化し脱硫装置からのH2S 濃度が増大する前に、
脱硫液の劣化状態をリアルタイムで検知し、脱硫液が劣
化したと判定された場合は、脱硫液を再生する方法、ま
たはこのガス吸収液再生装置を備えたガス吸収再生シス
テムを提供することにある。
化ガスを流通した時、脱硫液中に吸収される陰イオンを
定量分析したところ、ギ酸イオン,チオシアンイオン,
塩素イオン、等が最も多く吸収されることがわかった。
これらのイオンの中で脱硫液中に最も多く吸収され、か
つ測定可能なイオンを一成分だけ選べば、簡易的かつ連
続的に脱硫液中の熱安定性アミン濃度を予測することが
できる。
生システムでは、特に石炭ガス化ガスを脱硫液に通気し
た時に、脱硫液中の濃度が顕著に増大する陰イオンを連
続的に測定することで熱安定性アミン濃度を予測して管
理し、熱安定性アミン濃度が管理値に達したら中和剤を
供給して脱硫液を再生する方法を提供する。陰イオン濃
度の計測に関する具体的な手段としては、既存の塩化物
イオン複合電極により塩素イオンを連続的に測定し、ま
たはフッ化物イオン複合電極によりふっ素イオンを連続
的に測定する等の方法がある。また劣化した脱硫液の再
生方法の具体的な手段としては、水酸化カリウム等の強
いアルカリ性物質を供給してHSASを中和分解する
か、または劣化した脱硫液を電気透析装置へ流通させ
て、劣化脱硫液中の陰イオンを脱硫液から除去する方法
等がある。
法だけではなく、CO2 を吸収する液の劣化状態を検知
する方法にも適用することができる。
発明の実施例を示す。 (ガス吸収液再生装置を備えたガス吸収システムの実施
例1)図1は、本発明によるガス吸収液再生装置を備え
たガス吸収システムの一実施例を示す系統図である。図
1において、ガス化設備8の後流に湿式脱硫装置が設置
してある。湿式脱硫装置は吸収塔9と再生塔10から構
成される。ガス化設備8から生成される粗製ガスは、吸
収塔9の内部に設置された複数の棚段を通過し、脱硫液
と向流接触することで、ガス中のH2Sは脱硫液中に化
学吸収される。H2S が除去された精製ガスは、吸収塔
9の塔頂から排出される。脱硫液3は脱硫液循環ポンプ
7によって吸収塔上部から供給される。脱硫液の液温度
は液液熱交換器18において40℃に冷却される。H2
S を吸収した脱硫液3は吸収塔9の底部から抜き出さ
れ、液液熱交換器18において、40℃から100℃程
度に加熱された後、再生塔10の上部へ供給される。再
生塔10に供給された脱硫液3は、底部からの高温蒸気
と向流接触し、加熱されることで脱硫液3中のH2Sを
脱離する。吸収液に吸収されなかった硫黄は、硫黄回収
装置13により回収される。更に脱硫液3は保温器6に
導かれ、ここでは加熱用蒸気により更に加熱され、脱硫
液3内に残存したH2S を脱離する。保温器6内の脱硫
液3の温度は、加熱用の蒸気量を弁11で制御すること
で、約150℃近辺に制御する。符号15,17は脱硫
液抜き出し弁を示し、符号16は廃脱硫液タンクを示し
ている。
抜き出し、冷却器12により高温の脱硫液3を冷却し、
計測用脱硫液タンク19に捕集する。計測用脱硫液タン
ク19にはイオン複合電極1が設置してあり、脱硫液3
のイオン濃度をモニター2により測定する。このイオン
複合電極では塩素イオン,ギ酸イオン,チオシアンイオ
ンを測定する。イオン複合電極1の使用温度範囲は約5
0℃以下であるので、その温度範囲まで脱硫液を冷却す
る。場合によっては、このイオン複合電極が水素イオン
濃度計、つまりpHメータで代用されることもある。イ
オン複合電極で測定したイオン濃度値が増大して、ある
レベルまで達し、脱硫液が劣化したと判断されたら、中
和剤タンク4の出口弁5を開き、中和剤を吸収塔9内へ
供給する。中和剤タンク4に設置された液面レベル計1
4により中和剤供給量を把握する。
を示す。図には脱硫液中の全HSASの重量割合とこれが液
中の各陰イオンからどのような割合で形成されたかを示
した。この結果は、石炭をガス化したガスを有機物であ
るアミン脱硫液に流通した時の、ガス流通時間と各時間
のアミン脱硫液中の陰イオン濃度の定量分析結果から求
めた。図からわかるようにギ酸イオン,チオシアンイオ
ン,塩素イオンから形成されるHSAS量が時間ととも
に増大することがわかった。特にギ酸イオンにより形成
されるHSAS割合が最も高く、次にチオシアンイオン
によるもの、続いて塩素イオンによるものが多い事が実
験的に証明された。これらの値はガス精製装置を構成す
る各機器の性能が異なれば違うと予想されるが、同じガ
ス精製装置では各イオンから形成されるHSASの割合
は同じになると考えられる。よって、あらかじめガス精
製装置の試運転期間等に、ガス吸収液中の主な陰イオン
濃度とHSAS濃度の相関を評価しておけば、これらの
イオンの中で脱硫液中に最も多く吸収され、かつ測定可
能なイオンを一成分だけ選べば、簡易的かつリアルタイ
ムに脱硫液中のHSAS濃度を予測できることとなる。
HSAS濃度がその管理値に達したら、脱硫液へ中和剤
を供給して、これを式(4)の反応により中和する。 (ガス吸収液再生装置を備えたガス吸収システムの実施
例2)図3は、本発明によるガス吸収再生システムの実
施例2の構成を示す系統図である。ここでは再生塔10
出口のガス中のギ酸濃度を連続分析可能な改良型のガス
用陰イオンモニター20により測定する。ガス用陰イオ
ンモニター20の測定原理は大気圧化学イオン化法と質
量分析法を組み合わせたものである。ガス中のギ酸をコ
ロナ放電を用いた大気圧化学イオン化法により選択的に
イオン化する。次にイオン化されたギ酸を含むガスを質
量分析部へ導き、質量数分離を実施した後、ギ酸イオン
をマススペクトルとして検出する。このマススペクトル
によりギ酸の定量化をする。ギ酸の沸点は約100℃
で、再生塔出口ガス温度は約110℃であるので充分に
気化する。この値が管理値に到達したら脱硫液が劣化し
たと判断し、中和剤タンク4の出口弁5を開き、中和剤
を吸収塔9内へ供給する。 (ガス吸収液再生装置を備えたガス吸収システムの実施
例3)図4は、本発明によるガス吸収再生システムの実
施例3の構成を示す系統図である。ここでは脱硫液中の
陰イオン濃度を測定し、その値が管理値に近づいたら脱
硫液の循環量を増大して脱硫性能を維持する。その間、
中和剤を供給して脱硫液中の陰イオン濃度を低下させ
る。これまでの湿式脱硫装置のプラント試験において、
脱硫液の循環量(L)と吸収塔9に流入するガス量
(G)の比、つまりL/Gが大きくなるにつれて、硫化
水素の吸収率が増大することがわかっている。これは脱
硫液とガスの接触が良くなるためである。そこで脱硫液
3のイオン濃度をイオン複合電極1で測定し、イオン濃
度値から脱硫液が劣化したと判断されたら、制御用パソ
コン21を操作して脱硫液循環ポンプ7の出力を上げ、
脱硫液循環量を増大することで、吸収塔9での硫化水素
吸収率を向上させ、目標値を達成させる。 (ガス吸収液再生装置を備えたガス吸収システムの実施
例4)図5は、本発明によるガス吸収再生システムの実
施例4の構成を示す系統図である。ここでは脱硫液中の
陰イオン濃度を測定し、その値が管理値に近づいたら脱
硫液循環ポンプ23を駆動して脱硫液活性化装置22に
脱硫液を供給し、劣化した脱硫液から陰イオンを除去す
ることで脱硫液を再生し、再生した脱硫液を吸収塔9の
入口に戻す。以上により脱硫装置の性能を維持すること
ができる。
を吸収液中の陰イオン濃度、または水素イオン濃度から
簡易にかつリアルタイムで判定し、再生して、吸収性能
を維持することができる。
系統図である。
化成分の経時変化を示す系統図である。
ムの系統図である。
実施例を示す系統図である。
例を示す系統図である。
中和剤タンク、5…出口弁、6…保温器、7…脱硫液循
環ポンプ、8…ガス化設備、9…吸収塔、10…再生
塔、11…加熱蒸気用弁、12…冷却器、13…硫黄回
収装置、14…液面レベル計、15,17…脱硫液抜き
出し弁、16…廃脱硫液タンク、18…液液熱交換器、
19…計測用脱硫液タンク、20…ガス用陰イオンモニ
ター、21…制御用パソコン、22…脱硫液活性化装
置、23…脱硫液循環ポンプ。
Claims (6)
- 【請求項1】燃焼排ガス中から硫黄化合物、または二酸
化炭素を吸収除去するためのガス吸収液の再生方法であ
って、前記ガス吸収液中に含まれるイオンの濃度を測定
してガス吸収液の劣化状態を検知し、前記ガス吸収液が
劣化されたと判断されたならば前記ガス吸収液中の陰イ
オン濃度を減少させることを特徴とするガス吸収液再生
方法。 - 【請求項2】請求項1において、前記ガス吸収液中の陰
イオン濃度を減少させる方法が、前記ガス吸収液へ薬剤
を供給するか、または前記ガス吸収液を前記陰イオン濃
度を減少させる陰イオン除去装置に流通させるか、また
は前記ガス吸収液へ薬剤を供給したのち前記陰イオン濃
度を減少させる陰イオン除去装置に流通させるか、のい
ずれかであることを特徴とするガス吸収液再生方法。 - 【請求項3】請求項1において、前記ガス吸収液中に含
まれるイオンの酸解離定数が前記硫黄化合物、または二
酸化炭素の酸解離定数よりも小さいことを特徴とするガ
ス吸収液再生方法。 - 【請求項4】請求項1において、前記ガス吸収液中に含
まれるイオンがギ酸イオン,チオシアンイオン,塩素イ
オン,フッ素イオン,酢酸イオン,グリコール酸イオ
ン,シュウ酸イオン,硫酸イオン,水素イオンであるこ
とを特徴とするガス吸収液再生方法。 - 【請求項5】燃焼排ガスをガス吸収液に接触させること
で該ガスに含まれる硫黄化合物または二酸化炭素を吸収
除去するガス吸収装置とガス吸収液の劣化検知装置及び
ガス吸収液再生装置を備えたガス吸収再生システムであ
って、前記ガス吸収装置が燃焼排ガスをガス吸収液に接
触させることで該排ガス中より硫黄化合物または二酸化
炭素を吸収除去する吸収塔と、該吸収塔内の底部に溜ま
ったガス吸収液を導入して高温下で該吸収液中から吸収
したガスを脱離する再生塔と、該吸収塔と該再生塔との
間でガス吸収液を循環させる循環手段とを有し、前記ガ
ス吸収液劣化検知装置が前記再生塔から抜き出された吸
収液に対してイオン濃度を測定するように設置され、該
ガス吸収液劣化検知装置において、前記ガス吸収液が劣
化したと判定されたならば、前記ガス吸収液に薬剤を供
給して前記ガス吸収液中の陰イオン濃度を減少させる
か、または前記ガス吸収液を陰イオン除去装置に流通す
ることで前記陰イオン濃度を減少させるか、または前記
再生塔から前記吸収塔へ循環する吸収液の量を増大する
かのいずれかによりガス吸収液を再生する前記ガス吸収
液再生装置を備えたことを特徴とするガス吸収再生シス
テム。 - 【請求項6】燃焼排ガスをガス吸収液に接触させること
で該ガスに含まれる硫黄化合物または二酸化炭素を吸収
除去するガス吸収装置とガス吸収液劣化検知装置及びガ
ス吸収液再生装置を備えたガス吸収再生システムであっ
て、前記ガス吸収装置が燃焼排ガスをガス吸収液に接触
させることで該排ガス中より硫黄化合物または二酸化炭
素を吸収除去する吸収塔と、該吸収塔内の底部に溜まっ
たガス吸収液を導入して高温下で該吸収液中から吸収し
たガスを脱離する再生塔と、該吸収塔と該再生塔との間
でガス吸収液を循環させる循環手段とを有し、前記ガス
吸収液劣化検知装置が前記再生塔の出口に、該再生塔か
ら排出されるガス中に含まれるイオン濃度を測定するよ
うに設置され、該ガス吸収液劣化検知装置において、前
記ガス吸収液が劣化したと判定されたならば、前記ガス
吸収液に薬剤を供給して前記ガス吸収液中の陰イオン濃
度を減少させるか、または前記ガス吸収液を陰イオン除
去装置に流通することで前記陰イオン濃度を減少させる
か、または前記再生塔から前記吸収塔へ循環する吸収液
の量を増大する前記ガス吸収液再生装置を備えたことを
特徴とするガス吸収再生システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001295351A JP2003093835A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | ガス吸収液再生方法とガス吸収再生システム |
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ID=19116802
Family Applications (1)
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