JP2647582B2 - 炭酸ガスとイナートガスを製造しながら発電する方法 - Google Patents
炭酸ガスとイナートガスを製造しながら発電する方法Info
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- JP2647582B2 JP2647582B2 JP3273873A JP27387391A JP2647582B2 JP 2647582 B2 JP2647582 B2 JP 2647582B2 JP 3273873 A JP3273873 A JP 3273873A JP 27387391 A JP27387391 A JP 27387391A JP 2647582 B2 JP2647582 B2 JP 2647582B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
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- Treating Waste Gases (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はイナートガス（化学工場
の設備のパージ等に使用される窒素ガス）およびＣＯ2
（二酸化炭素）を製造しながら同時に発電を行なう方法
に関する。さらに詳しくは、イナートガス発生用ボイラ
を用いて、イナートガスおよびＣＯ2 を製造しながら効
率よく発電する方法、すなわち一種のコジェネレーショ
ンシステムに関する。
の設備のパージ等に使用される窒素ガス）およびＣＯ2
（二酸化炭素）を製造しながら同時に発電を行なう方法
に関する。さらに詳しくは、イナートガス発生用ボイラ
を用いて、イナートガスおよびＣＯ2 を製造しながら効
率よく発電する方法、すなわち一種のコジェネレーショ
ンシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、慢性的な電力不足の解消や環境保
護の観点からビルや工場、病院等の独自の発電設備とし
て、電力と熱を同時に供給でき、しかもエネルギ効率の
よいコジェネレーション（熱電供給）システムが注目さ
れている。
護の観点からビルや工場、病院等の独自の発電設備とし
て、電力と熱を同時に供給でき、しかもエネルギ効率の
よいコジェネレーション（熱電供給）システムが注目さ
れている。
【０００３】同様に、灯油等を燃料としたボイラ燃焼排
ガスからＣＯ2 をＣＯ2 吸収液により吸収して回収する
ＣＯ2 製造設備と、ボイラから発生するスチームによる
発電設備とを組み合わせた一種のコジェネレーションシ
ステムが知られている。
ガスからＣＯ2 をＣＯ2 吸収液により吸収して回収する
ＣＯ2 製造設備と、ボイラから発生するスチームによる
発電設備とを組み合わせた一種のコジェネレーションシ
ステムが知られている。
【０００４】ところで、イナートガスとは一般に化学工
場などにおいては設備内のパージ等に使用される不活性
ガスを指す。イナートガスの製造には特殊なバーナを用
いて燃焼に必要な空気を減らし、燃焼排ガス中に含まれ
る酸素含有量を少なくできるイナートガス発生装置が知
られている。この場合において、イナートガスとしては
イナートガス発生装置から直接得られる窒素ガスとＣＯ
2 の混合ガスを指す場合もあるが、ＣＯ2 が金属製設備
に対し腐食性を有するため、混合ガスからＣＯ 2 を除去
した窒素ガスを指す場合が多い。本発明におけるイナー
トガスも後者を指すものである。
場などにおいては設備内のパージ等に使用される不活性
ガスを指す。イナートガスの製造には特殊なバーナを用
いて燃焼に必要な空気を減らし、燃焼排ガス中に含まれ
る酸素含有量を少なくできるイナートガス発生装置が知
られている。この場合において、イナートガスとしては
イナートガス発生装置から直接得られる窒素ガスとＣＯ
2 の混合ガスを指す場合もあるが、ＣＯ2 が金属製設備
に対し腐食性を有するため、混合ガスからＣＯ 2 を除去
した窒素ガスを指す場合が多い。本発明におけるイナー
トガスも後者を指すものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、イナー
トガスを製造する技術や、コジェネレーションの考え方
により発電しながらＣＯ2 を製造するシステムは知られ
ているが、これまでにイナートガスとＣＯ2 を製造しな
がら、同時に発電も行なえるコジェネレーションシステ
ムは知られていなかった。
トガスを製造する技術や、コジェネレーションの考え方
により発電しながらＣＯ2 を製造するシステムは知られ
ているが、これまでにイナートガスとＣＯ2 を製造しな
がら、同時に発電も行なえるコジェネレーションシステ
ムは知られていなかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らはＣＯ2 およ
びイナートガスを同時に製造するシステムを検討した結
果、コジェネレーションの考え方に基づき、イナートガ
ス発生用バーナを用いたボイラを使い、これにＣＯ2 の
製造設備と発電設備を効率よく組み合わせることによ
り、ＣＯ2 とイナートガスを製造しながら発電を行なう
一種のコジェネレーションシステムに到達し本発明を完
成した。
びイナートガスを同時に製造するシステムを検討した結
果、コジェネレーションの考え方に基づき、イナートガ
ス発生用バーナを用いたボイラを使い、これにＣＯ2 の
製造設備と発電設備を効率よく組み合わせることによ
り、ＣＯ2 とイナートガスを製造しながら発電を行なう
一種のコジェネレーションシステムに到達し本発明を完
成した。
【０００７】すなわち、燃焼排ガス中の酸素濃度が０．
１％以下となるような、灯油又は天然ガスを燃料とする
イナートガス発生用ボイラを使用し、イナートガス発生
用ボイラのスチームを熱源及び動力源として、同ボイラ
から発生する燃焼排ガス中のＣＯ 2 をＣＯ 2 吸収液によ
りＣＯ 2 の吸収率が９９％以上となるように吸収し、吸
収した残りのガスから水分を除去してＮ 2 を抜出し、Ｃ
Ｏ 2 を吸収した吸収液からＣＯ 2 を回収して液化ＣＯ 2
として回収すると共に、前記イナートガス発生ボイラの
スチームを動力源としてスチームタービンにより発電す
ることを特徴とする窒素およびＣＯ2 を製造しながら発
電するコジェネレーション方法に関する。以下、本発明
を詳細に説明する。
１％以下となるような、灯油又は天然ガスを燃料とする
イナートガス発生用ボイラを使用し、イナートガス発生
用ボイラのスチームを熱源及び動力源として、同ボイラ
から発生する燃焼排ガス中のＣＯ 2 をＣＯ 2 吸収液によ
りＣＯ 2 の吸収率が９９％以上となるように吸収し、吸
収した残りのガスから水分を除去してＮ 2 を抜出し、Ｃ
Ｏ 2 を吸収した吸収液からＣＯ 2 を回収して液化ＣＯ 2
として回収すると共に、前記イナートガス発生ボイラの
スチームを動力源としてスチームタービンにより発電す
ることを特徴とする窒素およびＣＯ2 を製造しながら発
電するコジェネレーション方法に関する。以下、本発明
を詳細に説明する。
【０００８】
【作用】図１は本発明で使用する設備の関連を示したプ
ロセスの一例である。図では主要設備のみ示し、細かい
設備や付属設備は省略している。
ロセスの一例である。図では主要設備のみ示し、細かい
設備や付属設備は省略している。
【０００９】図１において、ラインａより天然ガスや灯
油等の燃料がイナートガス発生用ボイラ１へ供給され
る。イナートガス発生用ボイラ１は特殊なバーナを用い
たボイラであり、燃料に対し使用する空気量を押え、燃
焼排ガス中の酸素含有量を低レベルに抑えることができ
るもので、既に公知のものである。これを用いることに
より燃焼排ガス中の酸素含有量は燃料の種類にもよるが
灯油を燃焼させたときの一例を示すと、０．１％（体積
基準、以下同じ）と低く抑えられ、残りの成分はＣＯ2
が１２％、水蒸気が１５％、窒素が７２．９％である。
油等の燃料がイナートガス発生用ボイラ１へ供給され
る。イナートガス発生用ボイラ１は特殊なバーナを用い
たボイラであり、燃料に対し使用する空気量を押え、燃
焼排ガス中の酸素含有量を低レベルに抑えることができ
るもので、既に公知のものである。これを用いることに
より燃焼排ガス中の酸素含有量は燃料の種類にもよるが
灯油を燃焼させたときの一例を示すと、０．１％（体積
基準、以下同じ）と低く抑えられ、残りの成分はＣＯ2
が１２％、水蒸気が１５％、窒素が７２．９％である。
【００１０】同ボイラ１から発生する燃焼排ガスはライ
ンｂによりＣＯ2 回収設備２に導かれる。同じく同ボイ
ラ１から発生するスチームはラインｅによりスチームタ
ービン５に導かれる。
ンｂによりＣＯ2 回収設備２に導かれる。同じく同ボイ
ラ１から発生するスチームはラインｅによりスチームタ
ービン５に導かれる。
【００１１】ＣＯ2 回収設備２においては、ＣＯ2 吸収
液を用いて燃焼排ガス中のＣＯ2 が吸収され、回収され
てラインｆにより残ガスとしてイナート原料ガスが得ら
れる。上記例においてはＣＯ2 回収設備２により燃焼排
ガス中のＣＯ2 は９９％吸収される結果、ラインｆのイ
ナート原料ガス組成は、酸素：０．１１％、ＣＯ2 ：
０．１４％、水蒸気：１５％および窒素：８４．７５％
となる。このイナート原料ガスを図示しない冷却装置に
より冷却することにより、水蒸気成分が除去され不純物
として酸素：０．１３％、ＣＯ2 ：０．１７％を含む窒
素９９．７％の高純度イナートガスが得られる。回収さ
れたＣＯ2 はＣＯ2 回収設備２内のＣＯ2 吸収液再生塔
のオーバーヘッドコンデンサ（図示省略）を経て、ライ
ンｃによりＣＯ2 液化設備３に導かれ、液化されてライ
ンｄを経て液化ＣＯ2 タンク４に貯蔵される。
液を用いて燃焼排ガス中のＣＯ2 が吸収され、回収され
てラインｆにより残ガスとしてイナート原料ガスが得ら
れる。上記例においてはＣＯ2 回収設備２により燃焼排
ガス中のＣＯ2 は９９％吸収される結果、ラインｆのイ
ナート原料ガス組成は、酸素：０．１１％、ＣＯ2 ：
０．１４％、水蒸気：１５％および窒素：８４．７５％
となる。このイナート原料ガスを図示しない冷却装置に
より冷却することにより、水蒸気成分が除去され不純物
として酸素：０．１３％、ＣＯ2 ：０．１７％を含む窒
素９９．７％の高純度イナートガスが得られる。回収さ
れたＣＯ2 はＣＯ2 回収設備２内のＣＯ2 吸収液再生塔
のオーバーヘッドコンデンサ（図示省略）を経て、ライ
ンｃによりＣＯ2 液化設備３に導かれ、液化されてライ
ンｄを経て液化ＣＯ2 タンク４に貯蔵される。
【００１２】ＣＯ2 回収設備２は通常、高温燃焼排ガス
の冷却装置、ＣＯ2 吸収液によるＣＯ2 吸収塔およびＣ
Ｏ2 吸収液の再生塔等から構成される。ＣＯ2 吸収液と
してはアルカノールアミン水溶液が用いられる。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
ミン等あるいはこれらの混合物を挙げることができる
が、中でもモノエタノールアミンが好んで用いられる。
の冷却装置、ＣＯ2 吸収液によるＣＯ2 吸収塔およびＣ
Ｏ2 吸収液の再生塔等から構成される。ＣＯ2 吸収液と
してはアルカノールアミン水溶液が用いられる。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
ミン等あるいはこれらの混合物を挙げることができる
が、中でもモノエタノールアミンが好んで用いられる。
【００１３】本発明においては、イナートガス発生用ボ
イラから得られるスチームを、同ボイラから発生する燃
焼排ガス中のＣＯ2 をＣＯ2 吸収液により吸収、回収し
て液化する際に必要とする熱源および動力源として用い
ることができる有利性をもっている。これは、ＣＯ2 回
収設備２においては次のように実現される。すなわち、
ＣＯ2 吸収液の再生は再生塔の下部に設置されるリボイ
ラ（図示省略）の熱により行なわれる。図１の例では、
該リボイラに供給されるスチームとしてはスチームター
ビン５からラインｇにより抽気されたものが使用され
る。リボイラから排出される凝縮水はラインｈによりイ
ナートガス発生用ボイラ１に還流される。
イラから得られるスチームを、同ボイラから発生する燃
焼排ガス中のＣＯ2 をＣＯ2 吸収液により吸収、回収し
て液化する際に必要とする熱源および動力源として用い
ることができる有利性をもっている。これは、ＣＯ2 回
収設備２においては次のように実現される。すなわち、
ＣＯ2 吸収液の再生は再生塔の下部に設置されるリボイ
ラ（図示省略）の熱により行なわれる。図１の例では、
該リボイラに供給されるスチームとしてはスチームター
ビン５からラインｇにより抽気されたものが使用され
る。リボイラから排出される凝縮水はラインｈによりイ
ナートガス発生用ボイラ１に還流される。
【００１４】またＣＯ2 液化設備３においては、気体Ｃ
Ｏ2 をコンプレッサにより圧縮し、冷却して液化する。
本発明で使用するプロセスではモータ駆動によるＣＯ2
コンプレッサおよび冷凍コンプレッサを用いることが好
ましいが、イナートガス発生用ボイラ１により発生する
スチームを動力源とするタービンによりコンプレッサを
駆動してもよい。またその場合はタービンを駆動させた
後の凝縮水はイナートガス発生用ボイラ１に還流され
る。
Ｏ2 をコンプレッサにより圧縮し、冷却して液化する。
本発明で使用するプロセスではモータ駆動によるＣＯ2
コンプレッサおよび冷凍コンプレッサを用いることが好
ましいが、イナートガス発生用ボイラ１により発生する
スチームを動力源とするタービンによりコンプレッサを
駆動してもよい。またその場合はタービンを駆動させた
後の凝縮水はイナートガス発生用ボイラ１に還流され
る。
【００１５】イナートガス発生用ボイラ１で発生するス
チームは上記のようにＣＯ2 回収設備の熱源（場合によ
ってはＣＯ2 液化設備３の動力源）として用いられる
が、本発明においては、残りはスチームタービン５の駆
動に用いられ、発電機６により発電されることとなる。
スチームタービン５を駆動したスチームはラインｊによ
り復水器７に導かれ、冷却されてＣＯ2 回収設備２の廃
熱により加熱された後（図示省略）ラインｋによりイナ
ートガス発生用ボイラ１に還流される。
チームは上記のようにＣＯ2 回収設備の熱源（場合によ
ってはＣＯ2 液化設備３の動力源）として用いられる
が、本発明においては、残りはスチームタービン５の駆
動に用いられ、発電機６により発電されることとなる。
スチームタービン５を駆動したスチームはラインｊによ
り復水器７に導かれ、冷却されてＣＯ2 回収設備２の廃
熱により加熱された後（図示省略）ラインｋによりイナ
ートガス発生用ボイラ１に還流される。
【００１６】なお、ＣＯ2 回収設備２に設けられるＣＯ
2 吸収液再生塔のリボイラの熱源としては、低圧スチー
ムでよいので、ＣＯ2液化設備にスチームタービンを設
置する場合は、その排出スチーム又は同タービンから抽
気したスチームを用いても構わない。
2 吸収液再生塔のリボイラの熱源としては、低圧スチー
ムでよいので、ＣＯ2液化設備にスチームタービンを設
置する場合は、その排出スチーム又は同タービンから抽
気したスチームを用いても構わない。
【００１７】
【実施例】以下、図１のプロセスを用いた場合の主なエ
ネルギーおよび製造ガス等のバランス例について説明す
る。
ネルギーおよび製造ガス等のバランス例について説明す
る。
【００１８】（１）イナートガス発生用ボイラ１ 燃料（灯油）の供給量：１５２０ｋｇ／Ｈ 燃焼排ガス温度：１５０℃ スチーム発生量：２０Ｔ／Ｈ スチームの圧力：２６ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ 燃焼排ガスの発生量：１８．０Ｔ／Ｈ 燃焼排ガスの組成：酸素 ０．１％、ＣＯ2 １２％、
水蒸気 １５％、窒素 ７２．９％
水蒸気 １５％、窒素 ７２．９％
【００１９】（２）ＣＯ2 回収設備２ ＣＯ2 吸収時の燃焼排ガスの冷却温度：６０℃ ＣＯ2 回収時のリボイラの温度：１２０℃ ＣＯ2 回収設備２の使用スチーム量：８．３Ｔ／Ｈ（発
電タービンより３ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ蒸気を抽気） ＣＯ2 回収設備２の使用電力（ポンプ、ブロアー等）：
１５０ＫＷ ＣＯ2 回収設備のＣＯ2 回収率：９９％ ＣＯ2 の製造量：４７９６ｋｇ／Ｈ イナートガス製造量：１１，７８０ｋｇ／Ｈ イナートガス中の不純物：酸素 ０．１３％、ＣＯ2
０．１７％
電タービンより３ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ蒸気を抽気） ＣＯ2 回収設備２の使用電力（ポンプ、ブロアー等）：
１５０ＫＷ ＣＯ2 回収設備のＣＯ2 回収率：９９％ ＣＯ2 の製造量：４７９６ｋｇ／Ｈ イナートガス製造量：１１，７８０ｋｇ／Ｈ イナートガス中の不純物：酸素 ０．１３％、ＣＯ2
０．１７％
【００２０】（３）スチームタービン５・発電機６ 使用スチーム量：２０Ｔ／Ｈ 発電量：２８００ＫＷ
【００２１】（４）ＣＯ2 液化設備３ 使用電力：７５０ＫＷ
【００２２】（５）その他使用電力（ボイラ、ポンプ
等）：１００ＫＷ このため１８００ＫＷの電力が本装置から発生する。
等）：１００ＫＷ このため１８００ＫＷの電力が本装置から発生する。
【００２３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、燃焼排ガス中の酸素濃度が０．１％以下となるよ
うな、灯油又は天然ガスを燃料とするイナートガス発生
用ボイラを用い、これにＣＯ2 の製造設備と発電設備を
効率よく組み合わせることにより、ＣＯ2 と窒素を製造
しながら発電を行なう方法、すなわち一種のコジェネレ
ーションシステムを提供することができた。
れば、燃焼排ガス中の酸素濃度が０．１％以下となるよ
うな、灯油又は天然ガスを燃料とするイナートガス発生
用ボイラを用い、これにＣＯ2 の製造設備と発電設備を
効率よく組み合わせることにより、ＣＯ2 と窒素を製造
しながら発電を行なう方法、すなわち一種のコジェネレ
ーションシステムを提供することができた。
【図１】図１は本発明で使用する設備の関連を示したプ
ロセスの一例である。
ロセスの一例である。
Claims (1)
- 【請求項１】 燃焼排ガス中の酸素濃度が０．１％以下
となるような、灯油又は天然ガスを燃料とするイナート
ガス発生用ボイラを使用し、イナートガス発生用ボイラ
のスチームを熱源及び動力源として、同ボイラから発生
する燃焼排ガス中のＣＯ 2 をＣＯ 2 吸収液によりＣＯ 2
の吸収率が９９％以上となるように吸収し、吸収した残
りのガスから水分を除去してＮ 2 を抜出し、ＣＯ 2 を吸
収した吸収液からＣＯ 2 を回収して液化ＣＯ 2 として回
収すると共に、前記イナートガス発生ボイラのスチーム
を動力源としてスチームタービンにより発電することを
特徴とする窒素およびＣＯ2 を製造しながら発電する方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3273873A JP2647582B2 (ja) | 1991-10-22 | 1991-10-22 | 炭酸ガスとイナートガスを製造しながら発電する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3273873A JP2647582B2 (ja) | 1991-10-22 | 1991-10-22 | 炭酸ガスとイナートガスを製造しながら発電する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05113105A JPH05113105A (ja) | 1993-05-07 |
| JP2647582B2 true JP2647582B2 (ja) | 1997-08-27 |
Family
ID=17533758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3273873A Expired - Lifetime JP2647582B2 (ja) | 1991-10-22 | 1991-10-22 | 炭酸ガスとイナートガスを製造しながら発電する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2647582B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU5109998A (en) * | 1996-12-04 | 1998-06-29 | Austrian Energy & Environment Sgp/Waagner-Biro Gmbh | Method for generating energy by means of internal combustion engines and waste heat boilers located downstream |
| KR101298543B1 (ko) * | 2006-09-15 | 2013-08-22 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 연소 배기가스 처리장치 및 방법 |
| CN102597430A (zh) * | 2009-11-02 | 2012-07-18 | 西门子公司 | 具有二氧化碳分离器的燃烧矿物燃料的电厂设备和燃烧矿物燃料电厂设备的运行方法 |
| EP2333256B1 (en) * | 2009-12-08 | 2013-10-16 | Alstom Technology Ltd | Power plant with CO2 capture and method to operate such power plant |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63173792A (ja) * | 1987-01-14 | 1988-07-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | イナ−トガス装置 |
| JPH053216Y2 (ja) * | 1987-02-02 | 1993-01-26 | ||
| JPH0779950B2 (ja) * | 1989-12-25 | 1995-08-30 | 三菱重工業株式会社 | 燃焼排ガス中のｃｏ▲下２▼の除去方法 |
-
1991
- 1991-10-22 JP JP3273873A patent/JP2647582B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05113105A (ja) | 1993-05-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19960227 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970401 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090509 Year of fee payment: 12 |
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