JP6427098B2 - 二酸化炭素分離回収システム及び方法 - Google Patents
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Description
所定の吸着温度の前記吸着材で前記被処理ガス中の二酸化炭素を吸着し、二酸化炭素が除去された前記被処理ガスを排出する吸着塔と、
二酸化炭素を吸着した前記吸着材に脱着用水蒸気を凝縮させることにより前記吸着材から二酸化炭素を脱着させる再生塔と、
乾燥用ガスで二酸化炭素を脱着した前記吸着材に含まれる凝縮水を水蒸気として蒸発させ、含水率が限界含水率又はそれ以上の所定値となり且つ前記吸着温度となった前記吸着材を排出する乾燥塔と、
前記乾燥塔から排出された前記吸着材を前記吸着塔へ移送する移送手段とを備えることを特徴としている。
所定の吸着温度の前記吸着材で前記被処理ガス中の二酸化炭素を吸着し、二酸化炭素が除去された前記被処理ガスを排出する吸着塔と、
前記吸着塔へ前記被処理ガスを供給する被処理ガス供給手段と、
二酸化炭素を吸着した前記吸着材に脱着用水蒸気を凝縮させる再生塔と、
前記再生塔へ前記脱着用水蒸気を供給する水蒸気供給手段と、
前記再生塔で前記吸着材から脱着した二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収手段と、
乾燥用ガスで二酸化炭素を脱着した前記吸着材に含まれる凝縮水を水蒸気として蒸発させ、含水率が限界含水率又はそれ以上の所定値となり且つ前記吸着温度となった前記吸着材を排出する乾燥塔と、
前記乾燥塔へ前記乾燥用ガスを供給する乾燥用ガス供給手段と、
前記乾燥塔から排出された前記吸着材を前記吸着塔へ移送する移送手段とを備えることを特徴としている。
また、本発明の別の一態様に係る二酸化炭素分離回収システムは、二酸化炭素の吸着材を用いて二酸化炭素を含有する被処理ガスから二酸化炭素を分離するとともに、二酸化炭素吸着後の前記吸着材を再生する二酸化炭素分離回収システムであって、
所定の吸着温度の前記吸着材で前記被処理ガス中の二酸化炭素を吸着し、二酸化炭素が除去された前記被処理ガスを排出する吸着塔と、
二酸化炭素を吸着した前記吸着材に脱着用水蒸気を凝縮させることにより前記吸着材から二酸化炭素を脱着させる再生塔と、
二酸化炭素を脱着した前記吸着材を乾燥用ガスと接触させることにより、前記吸着材の温度が低下し、ほぼ一定となったあと、前記吸着材の温度が上昇する前まで、前記吸着材を乾燥させて前記吸着温度となった前記吸着材を排出する乾燥塔と、
前記乾燥塔から排出された前記吸着材を前記吸着塔へ移送する移送手段とを備えるものである。
また、本発明の別の一態様に係る二酸化炭素分離回収システムは、二酸化炭素の吸着材を用いて、二酸化炭素を含有する被処理ガスから二酸化炭素の分離を行うとともに、二酸化炭素吸着後の前記吸着材の再生を行う二酸化炭素分離回収システムであって、
所定の吸着温度の前記吸着材で前記被処理ガス中の二酸化炭素を吸着し、二酸化炭素が除去された前記被処理ガスを排出する吸着塔と、
前記吸着塔へ前記被処理ガスを供給する被処理ガス供給手段と、
二酸化炭素を吸着した前記吸着材に脱着用水蒸気を凝縮させる再生塔と、
前記再生塔へ前記脱着用水蒸気を供給する水蒸気供給手段と、
前記再生塔で前記吸着材から脱着した二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収手段と、
二酸化炭素を脱着した前記吸着材を乾燥用ガスと接触させることにより、前記吸着材の温度が低下し、ほぼ一定となったあと、前記吸着材の温度が上昇する前まで、前記吸着材を乾燥させて前記吸着温度となった前記吸着材を排出する乾燥塔と、
前記乾燥塔へ前記乾燥用ガスを供給する乾燥用ガス供給手段と、
前記乾燥塔から排出された前記吸着材を前記吸着塔へ移送する移送手段とを備えるものである。
吸着容器内で、所定の吸着温度の二酸化炭素の吸着材に、二酸化炭素を含有する被処理ガス中の二酸化炭素を吸着させることと、
前記吸着材を脱着用水蒸気と接触させて前記吸着材に前記脱着用水蒸気を凝縮させることにより、前記吸着材から二酸化炭素を脱着させることと、
乾燥用ガスを乾燥容器内で前記吸着材と接触させて前記吸着材に含まれる凝縮水を水蒸気として蒸発させることにより、前記吸着材の含水率が限界含水率又はそれ以上の所定値となるまで乾燥して前記吸着温度となった前記吸着材を前記乾燥容器から排出して前記吸着容器へ搬送することとを含むものである。
また、本発明の別の一態様に係る二酸化炭素分離回収方法は、
吸着容器内で、所定の吸着温度の二酸化炭素の吸着材に、二酸化炭素を含有する被処理ガス中の二酸化炭素を吸着させることと、
前記吸着材を脱着用水蒸気と接触させて前記吸着材に前記脱着用水蒸気を凝縮させることにより、前記吸着材から二酸化炭素を脱着させることと、
二酸化炭素が脱着した前記吸着材を乾燥容器内で乾燥用ガスと接触させることにより、前記吸着材の温度が低下し、ほぼ一定となったあと、前記吸着材の温度が上昇する前まで乾燥して前記吸着温度となった前記吸着材を前記乾燥容器から排出して前記吸着容器へ搬送することとを含むものである。
次に、図面を参照して本発明の第1実施形態を説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る二酸化炭素分離回収システム100の概略構成を示す図である。図1に示すように、二酸化炭素分離回収システム100には、吸着材を移動層とする移動層式の吸着塔2、再生塔3および乾燥塔4、並びにコンベア5が備えられている。本実施形態に係る二酸化炭素分離回収システム100はセメントプラントに併設されており、セメントプラントのプレヒータボイラから排出される石炭燃焼排ガスを被処理ガスとしている。
w=(W−W0)/W0 ・・・(1)
また、限界含水率wcは、定率乾燥期間IIから減率乾燥期間IIIに移行するときの含水率である。限界含水率wcは、吸着材の特性に加えて、加熱方式などの外的操作条件によっても変化する。なお、上記「限界含水率wc以上の所定の値」とは、図10に示すように、限界含水率wcから当該限界含水率wcに所定の許容値αWを加えた値(wc+αW)までの範囲に含まれる値である。許容値αWは、限界含水率wcに対して安定性や誤差等を見込んで予め定められた値であって、実験的に又は理論的に求められる。
乾燥塔制御装置55は、乾燥塔4の出口近傍の吸着材の温度(又は平均温度)が所定温度、つまり吸着材の限界含水率wcに対応する温度Tc(図10)となるように、乾燥塔4の乾燥条件を調整する。乾燥塔4の出口近傍の吸着材の温度は、温度計51で検出される。限界含水率wcに対応する温度Tcは、乾燥用ガスの湿球温度(吸着温度Ta)である。吸着材の温度に基づいて吸着材の含水率を推定する場合、吸着材の温度が限界含水率wcに対応する温度Tcとなっていても、吸着材の含水率が限界含水率wcまで低下していないことがある。つまり、吸着材の含水率が限界含水率wcよりも高いまま乾燥塔4から排出されることがある。しかし、吸着材は多孔質材料から成り、多孔質材料は定率乾燥期間IIが短い特徴を有することが知られている。よって、吸着材の温度を限界含水率wcに対応する温度Tcまで低下させることで、吸着材は適正な範囲の含水率で乾燥塔4から排出されることとなる。
乾燥塔制御装置55は、含水率計52で計測された吸着材の含水率(又は平均含水率)が限界含水率wc(図10)又はそれ以上の所定の値となると吸着材が乾燥塔4から排出されるように、乾燥塔4の乾燥条件を制御する。ここで、「限界含水率wc以上の所定の値」とは、図10に示すように、限界含水率wcから当該限界含水率wcに所定の許容値αWを加えた値(wc+αW)までの範囲に含まれる値である。
乾燥塔制御装置55は、乾燥塔4からの排出ガスに含まれる水蒸気中の水分量が再生塔3へ脱着用水蒸気として供給される水分量(再生塔3で吸着材に凝縮した水分量)となるように、乾燥塔4の運転を制御する。再生塔3へ脱着用水蒸気として供給される水分量は、水蒸気供給路36に設けた流量計56で検出された脱着用水蒸気の流量と、蒸気発生器9で生成された脱着用水蒸気の水分量とに基づいて求められる。また、乾燥塔4から排出される排気ガス中の水分量は水分量計53で検出される。水分量計53は、温度センサ、流量センサ、および湿度センサを少なくとも備えており、これらのセンサの検出値に基づいて乾燥塔4の高湿度排気ガス出口45から排出される水分量を計測している。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。図5は、第2実施形態に係る二酸化炭素分離回収システム101の概略構成を示す図である。図5に示すように、本実施形態に係る二酸化炭素分離回収システム101の第1実施形態からの相違点は、乾燥用ガス源47が被処理ガス源10である点であり、他は同じ構成である。なお、本実施形態の説明においては、前述の第1実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。
次に、上記第2実施形態の変形例1を説明する。図7は本発明の第2実施形態の変形例1に係る二酸化炭素分離回収システム101Aの概略構成を示す図である。図7に示すように、変形例1に係る二酸化炭素分離回収システム101Aでは、乾燥塔4の高湿度排気ガス出口45と、吸着塔2の被処理ガス供給口24とが、ガス供給路11で接続されている。そして、ガス供給路11には、冷却塔8が設けられている。上記構成により、乾燥塔4から排出された排気ガスが、冷却塔8で所定の温度Tg[℃]まで冷却されてから、吸着塔2へ被処理ガスとして供給される。
次に、本発明の第3実施形態を説明する。図8は本発明の第3実施形態に係る二酸化炭素分離回収システム101Bの概略構成を示す図である。図8に示すように、第3実施形態に係る二酸化炭素分離回収システム101Bでは、前述の第2実施形態に係る二酸化炭素分離回収システムに対し、乾燥塔4の乾燥容器41が拡張されるとともに、吸着塔2が省略されている。この第3実施形態に係る二酸化炭素分離回収システム101Bでは、乾燥塔4が第1実施形態に係る二酸化炭素分離回収システム100の吸着塔2としての機能を併せ備えている。
2 吸着塔
21 吸着容器
22 入口
23 出口
24 被処理ガス供給口
25 オフガス排出口
3 再生塔
31 再生容器
32 入口
33 出口
34 水蒸気供給口
35 二酸化炭素排出口
36 水蒸気供給路
37 二酸化炭素回収路
4 乾燥塔
41 乾燥容器
42 入口
43 出口
44 乾燥用ガス供給口
45 高湿度排気ガス出口
46 乾燥用ガス供給路
47 乾燥用ガス源
48 流量調整器
49 水蒸気排出路
5 コンベア
6 回収ポンプ
7 二酸化炭素ホルダー
8 冷却塔
9 蒸気発生器
10 被処理ガス源
11 被処理ガス供給路
Claims (6)
- 二酸化炭素の吸着材を用いて二酸化炭素を含有する被処理ガスから二酸化炭素を分離するとともに、二酸化炭素吸着後の前記吸着材を再生する二酸化炭素分離回収システムであって、
所定の吸着温度の前記吸着材で前記被処理ガス中の二酸化炭素を吸着し、二酸化炭素が除去された前記被処理ガスを排出する吸着塔と、
二酸化炭素を吸着した前記吸着材に脱着用水蒸気を凝縮させることにより前記吸着材から二酸化炭素を脱着させる再生塔と、
乾燥用ガスで二酸化炭素を脱着した前記吸着材に含まれる凝縮水を水蒸気として蒸発させ、含水率が限界含水率又はそれ以上の所定値となり且つ前記吸着温度となった前記吸着材を排出する乾燥塔と、
前記乾燥塔から排出された前記吸着材を前記吸着塔へ移送する移送手段とを備える、二酸化炭素分離回収システム。 - 二酸化炭素の吸着材を用いて、二酸化炭素を含有する被処理ガスから二酸化炭素の分離を行うとともに、二酸化炭素吸着後の前記吸着材の再生を行う二酸化炭素分離回収システムであって、
所定の吸着温度の前記吸着材で前記被処理ガス中の二酸化炭素を吸着し、二酸化炭素が除去された前記被処理ガスを排出する吸着塔と、
前記吸着塔へ前記被処理ガスを供給する被処理ガス供給手段と、
二酸化炭素を吸着した前記吸着材に脱着用水蒸気を凝縮させる再生塔と、
前記再生塔へ前記脱着用水蒸気を供給する水蒸気供給手段と、
前記再生塔で前記吸着材から脱着した二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収手段と、
乾燥用ガスで二酸化炭素を脱着した前記吸着材に含まれる凝縮水を水蒸気として蒸発させ、含水率が限界含水率又はそれ以上の所定値となり且つ前記吸着温度となった前記吸着材を排出する乾燥塔と、
前記乾燥塔へ前記乾燥用ガスを供給する乾燥用ガス供給手段と、
前記乾燥塔から排出された前記吸着材を前記吸着塔へ移送する移送手段とを備える、二酸化炭素分離回収システム。 - 二酸化炭素の吸着材を用いて二酸化炭素を含有する被処理ガスから二酸化炭素を分離するとともに、二酸化炭素吸着後の前記吸着材を再生する二酸化炭素分離回収システムであって、
所定の吸着温度の前記吸着材で前記被処理ガス中の二酸化炭素を吸着し、二酸化炭素が除去された前記被処理ガスを排出する吸着塔と、
二酸化炭素を吸着した前記吸着材に脱着用水蒸気を凝縮させることにより前記吸着材から二酸化炭素を脱着させる再生塔と、
二酸化炭素を脱着した前記吸着材を乾燥用ガスと接触させることにより、前記吸着材の温度が低下し、ほぼ一定となったあと、前記吸着材の温度が上昇する前まで、前記吸着材を乾燥させて前記吸着温度となった前記吸着材を排出する乾燥塔と、
前記乾燥塔から排出された前記吸着材を前記吸着塔へ移送する移送手段とを備える、
二酸化炭素分離回収システム。 - 二酸化炭素の吸着材を用いて、二酸化炭素を含有する被処理ガスから二酸化炭素の分離を行うとともに、二酸化炭素吸着後の前記吸着材の再生を行う二酸化炭素分離回収システムであって、
所定の吸着温度の前記吸着材で前記被処理ガス中の二酸化炭素を吸着し、二酸化炭素が除去された前記被処理ガスを排出する吸着塔と、
前記吸着塔へ前記被処理ガスを供給する被処理ガス供給手段と、
二酸化炭素を吸着した前記吸着材に脱着用水蒸気を凝縮させる再生塔と、
前記再生塔へ前記脱着用水蒸気を供給する水蒸気供給手段と、
前記再生塔で前記吸着材から脱着した二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収手段と、
二酸化炭素を脱着した前記吸着材を乾燥用ガスと接触させることにより、前記吸着材の温度が低下し、ほぼ一定となったあと、前記吸着材の温度が上昇する前まで、前記吸着材を乾燥させて前記吸着温度となった前記吸着材を排出する乾燥塔と、
前記乾燥塔へ前記乾燥用ガスを供給する乾燥用ガス供給手段と、
前記乾燥塔から排出された前記吸着材を前記吸着塔へ移送する移送手段とを備える、
二酸化炭素分離回収システム。 - 吸着容器内で、所定の吸着温度の二酸化炭素の吸着材に、二酸化炭素を含有する被処理ガス中の二酸化炭素を吸着させることと、
前記吸着材を脱着用水蒸気と接触させて前記吸着材に前記脱着用水蒸気を凝縮させることにより、前記吸着材から二酸化炭素を脱着させることと、
乾燥用ガスを乾燥容器内で前記吸着材と接触させて前記吸着材に含まれる凝縮水を水蒸気として蒸発させて、前記吸着材の含水率が限界含水率又はそれ以上の所定値となるまで乾燥して前記吸着温度となった前記吸着材を前記乾燥容器から排出して前記吸着容器へ搬送することとを含む、
二酸化炭素分離回収方法。 - 吸着容器内で、所定の吸着温度の二酸化炭素の吸着材に、二酸化炭素を含有する被処理ガス中の二酸化炭素を吸着させることと、
前記吸着材を脱着用水蒸気と接触させて前記吸着材に前記脱着用水蒸気を凝縮させることにより、前記吸着材から二酸化炭素を脱着させることと、
二酸化炭素が脱着した前記吸着材を乾燥容器内で乾燥用ガスと接触させることにより、前記吸着材の温度が低下し、ほぼ一定となったあと、前記吸着材の温度が上昇する前まで乾燥して前記吸着温度となった前記吸着材を前記乾燥容器から排出して前記吸着容器へ搬送することとを含む、
二酸化炭素分離回収方法。
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