JP7106954B2 - carbon dioxide recovery equipment - Google Patents
carbon dioxide recovery equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP7106954B2 JP7106954B2 JP2018075239A JP2018075239A JP7106954B2 JP 7106954 B2 JP7106954 B2 JP 7106954B2 JP 2018075239 A JP2018075239 A JP 2018075239A JP 2018075239 A JP2018075239 A JP 2018075239A JP 7106954 B2 JP7106954 B2 JP 7106954B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid
- gas
- carbon dioxide
- container
- absorber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 140
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims description 72
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims description 70
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims description 70
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 485
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 105
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 102
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 102
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 51
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 49
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 46
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims description 45
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims description 45
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 45
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 41
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 41
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 24
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 11
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 213
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 52
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 12
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 10
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 8
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 7
- -1 amino compound Chemical class 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229940058020 2-amino-2-methyl-1-propanol Drugs 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- OPKOKAMJFNKNAS-UHFFFAOYSA-N N-methylethanolamine Chemical compound CNCCO OPKOKAMJFNKNAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- CBTVGIZVANVGBH-UHFFFAOYSA-N aminomethyl propanol Chemical compound CC(C)(N)CO CBTVGIZVANVGBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- GIAFURWZWWWBQT-UHFFFAOYSA-N 2-(2-aminoethoxy)ethanol Chemical compound NCCOCCO GIAFURWZWWWBQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MIJDSYMOBYNHOT-UHFFFAOYSA-N 2-(ethylamino)ethanol Chemical compound CCNCCO MIJDSYMOBYNHOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000001973 Ficus microcarpa Species 0.000 description 1
- 229910000792 Monel Inorganic materials 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LVTYICIALWPMFW-UHFFFAOYSA-N diisopropanolamine Chemical compound CC(O)CNCC(C)O LVTYICIALWPMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940043276 diisopropanolamine Drugs 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000002648 laminated material Substances 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- CRVGTESFCCXCTH-UHFFFAOYSA-N methyl diethanolamine Chemical compound OCCN(C)CCO CRVGTESFCCXCTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
本開示は、燃焼ガスなどの排ガスに含まれる二酸化炭素を、吸収液を利用して回収する二酸化炭素の回収装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a carbon dioxide recovery device that recovers carbon dioxide contained in exhaust gas such as combustion gas using an absorbent.
従来、化学プラントや火力発電所等において、様々な種類のガスを含む排ガス等の被処理ガスから、気液接触を利用して特定のガスを分離、除去又は回収するガス分離装置が使用されている。例えば、二酸化炭素の回収装置では、モノエタノールアミン水溶液等の吸収液に二酸化炭素を含むガスを接触させることによって二酸化炭素を吸収分離し、吸収した後の吸収液を加熱しながら気液接触させることによって二酸化炭素を気相に放出させて回収する。 Conventionally, in chemical plants, thermal power plants, etc., gas separation devices have been used to separate, remove, or recover specific gases from gases to be treated, such as exhaust gases containing various types of gases, using gas-liquid contact. there is For example, in a carbon dioxide recovery apparatus, a gas containing carbon dioxide is brought into contact with an absorption liquid such as a monoethanolamine aqueous solution to absorb and separate carbon dioxide, and the absorption liquid after absorption is heated and brought into gas-liquid contact. releases carbon dioxide into the gas phase and recovers it.
一般的に、気液接触を行う装置は、液体とガスとの接触面積を増大させるために充填材を利用し、充填材表面において液体とガスとを気液接触させて、ガス中の特定ガス成分や熱を液体に吸収させる。これに伴い、気液接触面積の増大に有用な形態として、様々な形状の充填材が提案されている。 In general, a device that performs gas-liquid contact uses a packing material to increase the contact area between the liquid and the gas, and the liquid and the gas are brought into contact with each other on the surface of the packing material. Let the liquid absorb the ingredients and heat. Along with this, fillers of various shapes have been proposed as forms useful for increasing the gas-liquid contact area.
形状や構造が複雑な不規則充填物は、加工や装填に手間が掛かり、製造コストや作業上の手間が大幅に増加することから、大容量の処理を行う工業分野においては、簡素な構成の充填材の使用が進められている。例えば、下記の特許文献1には、エキスパンドメタル板を充填材として用いたガス分離装置が記載される。また、下記の特許文献2では、液体が充填材上を濡れ拡がる面積を増加させるように表面形状を工夫した気液接触板を用いた気液接触装置が記載されている。
Irregular packing materials with complex shapes and structures require time and effort to process and load, resulting in significant increases in manufacturing costs and labor. The use of fillers is being promoted. For example,
一方、下記の特許文献3では、気液接触相を多段階に構成した吸収塔及び再生塔を有する二酸化炭素の回収装置を記載し、吸収塔及び再生塔内には、各々、複数の気液接触相が上下方向に配列されている。このような上下方向の多段構造によって、気液間の接触面積が増加し、接触効率が強化される。
On the other hand,
特許文献1,2に記載されるような充填材や気液接触板は、板状で比較的簡素な構造であるので、装置内への装填作業等は比較的容易である。しかし、充填材の製造加工については、手間や費用の問題が残る。また、充填材表面の形状に起因して、ガスを供給した時に流通抵抗による圧力損失が生じるため、操業時の消費エネルギーが問題となる。
Since the filler and the gas-liquid contact plate as described in
この点に関し、平板(薄層材)の使用は、充填材の製造加工コストを削減可能である。この場合、多数の鉛直な平板を並列させて、上から液体を供給すると共に平板間の間隙にガスを供給して、平板上を流下する液体と間隙を通過するガスとを接触させる。このような形態では、ガスの流通抵抗による圧力損失が少なく、操業時の消費エネルギーを低く抑えることが可能である。 In this regard, the use of flat plates (laminate material) can reduce the manufacturing and processing costs of the filler material. In this case, a large number of vertical plates are arranged side by side, liquid is supplied from above, and gas is supplied to the gaps between the plates, so that the liquid flowing down on the plates and the gas passing through the gaps are brought into contact with each other. In such a form, pressure loss due to gas flow resistance is small, and energy consumption during operation can be kept low.
しかし、平板を充填材として使用する場合、液体による充填材の濡れ不足によって気液接触面積の減少を生じ易く、接触効率を高くすることは難しい。このため、従来は、上記特許文献3に記載されるように、気液接触相を上下方向に多段に積層する構成を利用することが一般的である。しかし、このような多段構造は、高さを高くするには限界がある。また、塔内を占める気液接触相の容積率もあまり高く設定することができない。
However, when a flat plate is used as a filler, insufficient wetting of the filler by the liquid tends to cause a decrease in the gas-liquid contact area, making it difficult to increase the contact efficiency. For this reason, conventionally, as described in
本開示は、上述した問題点に鑑みて提案するものであり、圧力損失が小さく、段数を増減する設計変更が容易な気液接触の形態を利用して、ガスに含まれる二酸化炭素を効率的に回収可能な二酸化炭素の回収装置を提供することを課題とする。 The present disclosure is proposed in view of the above-described problems, and utilizes a form of gas-liquid contact that has a small pressure loss and is easy to change the design by increasing or decreasing the number of stages to efficiently remove carbon dioxide contained in the gas. It is an object of the present invention to provide a carbon dioxide recovery device capable of recovering carbon dioxide.
上記課題を解決するために、本発明者等は、気液接触部の構造設計について検討し、重力負荷に対する耐久性の問題を回避しつつ気液接触部を多段階に構成可能な気液接触の形態を利用し、良好な二酸化炭素の回収を実現し得ることを見出した。 In order to solve the above problems, the present inventors have studied the structural design of the gas-liquid contact part, and have found a gas-liquid contact part that can be configured in multiple stages while avoiding the problem of durability against gravity load. It was found that good carbon dioxide recovery can be achieved by using the form of
本開示の一態様によれば、二酸化炭素の回収装置は、ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収装置と、吸収液に含まれる二酸化炭素を放出させて吸収液を再生する再生装置と、前記吸収装置及び前記再生装置の間で吸収液を循環させる循環機構とを有する二酸化炭素の回収装置であって、前記吸収装置及び前記再生装置の少なくとも一方は、横方向に配列される複数の段に区分され、かつ前記複数の段の各々に配設された充填材を有する気液接触部と、吸収液を前記気液接触部に供給して前記複数の段を配列に沿って順次流通させる液体供給機構と、を備え、前記充填材は、前記横方向に垂直かつ水平な幅方向に並列している、前記横方向に延在する複数の鉛直な第1平板を含む第1平板部と、前記横方向に並列している、前記幅方向に延在する複数の鉛直な第2平板を含む第2平板部と、を有し、前記第1平板部と前記第2平板部とは鉛直方向に交互に積層されている、横型多段構造に構成されることを要旨とする。 According to one aspect of the present disclosure, the carbon dioxide recovery device includes an absorption device that causes the absorption liquid to absorb carbon dioxide contained in the gas, and a regeneration device that releases the carbon dioxide contained in the absorption liquid to regenerate the absorption liquid. and a circulation mechanism for circulating the absorbent between the absorber and the regenerator, wherein at least one of the absorber and the regenerator comprises a plurality of laterally arranged and a gas-liquid contact portion having a filler disposed in each of the plurality of stages; a liquid supply mechanism that sequentially circulates through the liquid supply mechanism , wherein the filling material includes a plurality of vertical first flat plates extending in the lateral direction and arranged in parallel in the horizontal width direction perpendicular to the lateral direction; A first flat plate portion and a second flat plate portion including a plurality of vertical second flat plates extending in the width direction parallel to each other in the lateral direction, the first flat plate portion and the second flat plate portion The gist of the present invention is that the sections are arranged in a horizontal multi-stage structure in which they are alternately stacked in the vertical direction .
前記吸収装置は、前記横型多段構造に構成されて、前記充填材を有する前記気液接触部を内部に含む第1容器を備え、前記第1容器は、前記複数の段が配列する前記横方向に延在し、当該第1容器の前記横方向の寸法は、鉛直方向の寸法及び前記幅方向の寸法よりも大きいように構成することができる。前記吸収装置において、前記第1容器は、前記気液接触部にガスを供給するためのガス導入口と、前記気液接触部からガスを排出するためのガス排出口とを有するとよい。前記ガス導入口は、前記第1容器の延在方向における一端に設けられ、前記第1容器のガス排出口は、前記第1容器の延在方向における他端に設けられるとよい。前記吸収装置は、更に、前記ガス導入口と前記気液接触部との間に配置されてガスから硫黄酸化物を除去する脱硫部と、前記気液接触部と前記第1容器のガス排出口との間に配置されてガスを洗浄する洗浄部とを前記第1容器内に有することが可能である。 The absorber comprises a first container configured to have the horizontal multi-stage structure and including the gas-liquid contact portion having the filling material therein , and the first container is arranged in the horizontal direction in which the plurality of stages are arranged. and the lateral dimension of the first container can be configured to be greater than the vertical dimension and the width dimension . In the absorber, the first container preferably has a gas inlet for supplying gas to the gas-liquid contact portion and a gas outlet for discharging gas from the gas-liquid contact portion. The gas inlet may be provided at one end in the extending direction of the first container, and the gas outlet of the first container may be provided at the other end in the extending direction of the first container. The absorption device further includes a desulfurization section disposed between the gas inlet and the gas-liquid contact section to remove sulfur oxides from the gas, and a gas discharge port of the gas-liquid contact section and the first container. and a scrubber for scrubbing the gas within the first vessel.
前記吸収装置において、前記脱硫部及び前記吸収装置の洗浄部は、各々、並列する複数の鉛直な第3平板と、前記複数の鉛直な第3平板に液体を供給する液分配器とを有するとよい。前記脱硫部の液分配器は、前記液体としてアルカリ液を供給し、前記吸収装置の洗浄部の液分配器は、前記液体として水を供給するように構成することができる。 In the absorber, each of the desulfurization section and the washing section of the absorber has a plurality of parallel vertical third plates and a liquid distributor that supplies liquid to the plurality of vertical third plates. good. The liquid distributor of the desulfurization section may be configured to supply alkaline liquid as the liquid, and the liquid distributor of the washing section of the absorber may be configured to supply water as the liquid.
前記吸収装置は、更に、ガスが前記気液接触部を流通する間に各段毎に上方又は下方に流通するように、ガスを誘導する誘導壁を有するように構成することができる。 The absorber may further comprise guide walls for guiding the gas such that it flows upward or downward step by step while the gas flows through the gas-liquid contacting portion.
或いは、前記再生装置は、前記横型多段構造に構成されて、前記充填材を有する前記気液接触部を内部に含む第2容器を備えるとよい。前記第2容器は、前記複数の段が配列される前記横方向に延在し、当該第2容器の前記横方向の寸法は、鉛直方向の寸法及び前記幅方向の寸法よりも大きいように構成できる。前記再生装置において、前記第2容器は、吸収液から放出される二酸化炭素を排出するためのガス排出口を有するとよい。前記再生装置は、更に、吸収液に再生熱を供給する加熱源と、放出される二酸化炭素を洗浄する洗浄部とを有するとよい。前記加熱源は、前記第2容器の延在方向における一端に配置され、前記第2容器のガス排出口は、前記第2容器の延在方向における他端に設けられ、前記再生装置の洗浄部は、前記気液接触部と前記第2容器のガス排出口との間に配置されるように構成することができる。 Alternatively, the regeneration device preferably includes a second container configured in the horizontal multistage structure and including the gas-liquid contact portion having the filler therein . The second container extends in the lateral direction in which the plurality of stages are arranged , and the lateral dimension of the second container is configured to be greater than the vertical dimension and the width dimension. can. In the regeneration device, the second container preferably has a gas outlet for discharging carbon dioxide released from the absorbent. The regeneration device may further include a heating source that supplies regeneration heat to the absorbing liquid, and a cleaning section that cleans released carbon dioxide. The heating source is arranged at one end in the extending direction of the second container, the gas discharge port of the second container is provided at the other end in the extending direction of the second container, and the cleaning of the regeneration device is performed. The portion can be arranged between the gas-liquid contact portion and the gas outlet of the second container .
前記再生装置の洗浄部は、並列する複数の鉛直な第4平板と、前記複数の鉛直な第4平板に水を供給する液分配器とを有し、前記再生装置の洗浄部の液分配器から供給される水によって、二酸化炭素に同伴される吸収液の成分を除去するように構成してよい。 The cleaning unit of the regeneration device has a plurality of parallel vertical fourth plates and a liquid distributor for supplying water to the plurality of vertical fourth plates, and the liquid distributor of the cleaning unit of the regeneration device It may be configured to remove components of the absorption liquid that are entrained in the carbon dioxide by water supplied from the .
更に、前記液体供給機構は、前記複数の段の各々に設けられ、上方から前記充填材の各々に吸収液を供給する複数の液分配器と、前記複数の段の各々に設けられ、底部に流下する吸収液を回収する複数の液回収口とを有するとよい。前記液体供給機構は、前記複数の段における1つの段の液回収口と、前記複数の液分配器のうち次に吸収液が流通する段の液分配器とが接続するように、前記複数の液分配器と前記複数の液回収口とを接続する配管とを有するように構成することができる。前記液体供給機構は、吸収液の温度を調整するために前記配管に設けられる少なくとも1つの熱交換器と、吸収液を供給するための動力源を有するとよい。前記複数の段に順次供給される吸収液の温度を段毎に調整可能な数の熱交換器を前記配管に設けることができる。前記吸収装置及び前記再生装置の両方が、前記横型多段構造に構成されてもよい。前記循環機構は、前記吸収装置の前記液体供給機構から前記再生装置の前記液体供給機構へ吸収液を供給する供給流路と、前記再生装置の前記液体供給機構から前記吸収装置の前記液体供給機構へ吸収液を還流させる還流流路とを有するとよい。前記再生装置における前記液体供給機構の前記配管は、更に、前記循環機構の前記還流流路の吸収液から熱を回収して前記再生装置へ供給するための熱交換器を有するように構成することができる。 Further, the liquid supply mechanism includes a plurality of liquid distributors provided in each of the plurality of stages to supply the absorption liquid to each of the fillers from above, and a plurality of liquid distributors provided in each of the plurality of stages to It is preferable to have a plurality of liquid recovery ports for recovering the flowing absorbent. The liquid supply mechanism is configured such that the liquid recovery port of one of the plurality of stages is connected to the liquid distributor of the stage through which the absorption liquid flows next among the plurality of liquid distributors. It can be configured to have a pipe connecting the liquid distributor and the plurality of liquid recovery ports. The liquid supply mechanism preferably has at least one heat exchanger provided in the pipe for adjusting the temperature of the absorbing liquid, and a power source for supplying the absorbing liquid. The pipes may be provided with a number of heat exchangers capable of adjusting the temperature of the absorbent liquid sequentially supplied to the plurality of stages for each stage. Both the absorber and the regeneration device may be configured in the horizontal multistage structure. The circulation mechanism includes a supply passage for supplying the absorbent from the liquid supply mechanism of the absorber to the liquid supply mechanism of the regenerator, and a liquid supply mechanism of the regenerator from the liquid supply mechanism of the regenerator to the liquid supply mechanism of the absorber. It is preferable to have a reflux channel for refluxing the absorbent to the absorbent. The piping of the liquid supply mechanism in the regenerator further comprises a heat exchanger for recovering heat from the absorbent in the reflux channel of the circulation mechanism and supplying the heat to the regenerator. can be done.
圧力損失が小さく、段数を増減する設計変更が容易な気液接触の形態を有する二酸化炭素の回収装置の提供が可能になり、これを利用して、ガスに含まれる二酸化炭素を効率的に回収することができる。 It is possible to provide a carbon dioxide recovery device with a gas-liquid contact form that has a small pressure loss and is easy to change the design by increasing or decreasing the number of stages. can do.
本開示の実施形態について、単に例示として、添付の図面を参照して以下に説明する。実施形態において示す寸法、材料、その他の具体的な数値等は、開示内容の理解を容易とするための例示にすぎず、本開示を限定するものではない。尚、明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また、本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。 Embodiments of the present disclosure will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the disclosure, and do not limit the present disclosure. In the specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals to omit redundant description, and elements that are not directly related to the present disclosure are omitted from the drawings. do.
気液接触部を形成する充填材として、並列する複数の平板を用いた場合、平板間を流れるガスの流通抵抗は比較的小さいので、ガス供給における圧力損失が少ない。従って、気液接触部を多段に構成しても、気液接触処理における消費エネルギーを低く抑えることが可能である。しかし、従来のように鉛直方向に積層させた縦型多段構造においては、重力負荷の観点から、段数の増加には限界がある。本開示では、気液接触部を、横方向に配列する多段構造に構成する、つまり、横型多段構造に構成することにより、高さの限界に関する問題を解消する。これにより、重力負荷の問題を回避しつつ、圧力損失が小さい気液接触部を多段階に構成することが可能であるので、処理対象のガスの状態に応じた適切な装置構成を設定可能である。また、回収装置の操業におけるエネルギー効率が良好で、好適に二酸化炭素を回収できる。 When a plurality of parallel flat plates are used as the filling material forming the gas-liquid contact portion, the flow resistance of the gas flowing between the flat plates is relatively small, so the pressure loss during gas supply is small. Therefore, even if the gas-liquid contact portion is configured in multiple stages, it is possible to keep the energy consumption in the gas-liquid contact treatment low. However, in the conventional vertical multi-tiered structure in which layers are stacked vertically, there is a limit to the increase in the number of stages from the viewpoint of gravity load. In the present disclosure, the gas-liquid contact portion is configured in a multi-tiered structure arranged in the horizontal direction, that is, configured in a horizontal multi-tiered structure to solve the problem of the height limit. As a result, it is possible to configure the gas-liquid contact part with small pressure loss in multiple stages while avoiding the problem of gravity load, so it is possible to set an appropriate device configuration according to the state of the gas to be processed. be. In addition, the energy efficiency in the operation of the recovery device is good, and carbon dioxide can be preferably recovered.
二酸化炭素の回収装置は、ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収装置と、吸収液に含まれる二酸化炭素を放出させて吸収液を再生する再生装置とを有し、吸収装置及び再生装置の何れも気液接触部を内部に有する。従って、吸収装置及び再生装置の何れを横型多段構造に構成してもよく、少なくとも一方を横型多段構造に構成することができる。つまり、吸収装置及び再生装置の一方を横型多段構造に構成し、他方を従来の縦型多段構造あるいは他の構造に構成して組み合わせることも可能である。以下において、横型多段構造に構成される吸収装置及び再生装置の実施形態を、図面を参照して、具体的に説明する。吸収装置及び再生装置は、吸収液を循環させる循環機構を用いてこれらを接続することによって、二酸化炭素の回収装置が構成され、吸収装置と再生装置の間で吸収液が循環して、二酸化炭素の吸収と吸収液の再生とが交互に繰り返される。尚、図面の理解を容易にするために、液体を供給する配管については、簡略化して実線で示す。 The carbon dioxide recovery device has an absorption device that absorbs carbon dioxide contained in the gas into the absorption liquid, and a regeneration device that releases the carbon dioxide contained in the absorption liquid to regenerate the absorption liquid. Each of the devices has a gas-liquid contact part inside. Therefore, either the absorber or the regenerator may be constructed in a horizontal multi-stage structure, and at least one of them may be constructed in a horizontal multi-stage structure. In other words, it is possible to combine one of the absorber and the regenerator with a horizontal multi-stage structure and the other with a conventional vertical multi-stage structure or another structure. Embodiments of an absorber and a regeneration device configured in a horizontal multi-stage structure will be specifically described below with reference to the drawings. The absorption device and the regeneration device are connected to each other using a circulation mechanism for circulating the absorbent to form a carbon dioxide recovery device. absorption and regeneration of the absorbent are alternately repeated. In order to facilitate understanding of the drawings, piping for supplying liquid is simplified and indicated by solid lines.
図1及び図2は、横型多段構造の吸収装置の一実施形態を示す。図において、吸収装置1は、基本構成として、気液接触部2と、液体供給機構3とを有する。具体的には、吸収装置1は、水平方向に細長く伸長した横長の容器21を有し、容器21内に気液接触部2が構成される。容器21は、長手方向に沿った天板21t、底板21b及び一対の側壁21sと、長手方向両端の端壁部21a,21dとを有する。容器21の形状は、略四角柱状であり、その長手方向に垂直な断面は略長方形である。容器21内の横長な空間に構成される気液接触部2は、容器21の長手方向に沿って横方向に配列するように割り当てられる複数の段2a,2b,2c,2dを有する。複数の段の各々において、充填材22として、間隔を空けて並列する複数の鉛直な平板P1が配設される。平板P1は、長方形の薄板であり、複数の平板P1を並列させることによって、全体として直方体形の気液接触空間が形成される。気液接触部2の各段は、従来構造における気液接触部の一段に相当し、各段において吸収液Lを上方から複数の鉛直な平板P1へ供給して流下させることによって、平板P1上に液膜が形成される。
1 and 2 show an embodiment of a lateral multistage absorber. In the figure, the
尚、この実施形態において、気液接触部2には4つの段が割合てられているが、割り当てられる段の数は、2つ以上の何れの数であってもよい。必要に応じて、横方向に容器を延長して、配列する段数を増加することが可能であり、適切な数の段数に割り当てられる。また、この実施形態の気液接触部2において、段2a,2b,2c,2dは、実質的に均等に割り当てられ、同一寸法の平板P1が充填材22に用いられている。しかし、必要に応じて、気液接触部2における各段の長手方向の長さが異なるように、平板P1の幅(つまり、長手方向の長さ)を変更することも可能である。また、平板P1の厚さを変更して、並列する平板P1の間の空間の数又は幅を調整してもよい。
In this embodiment, four stages are assigned to the gas-
吸収装置1は、更に、吸収液Lを気液接触部2に供給して複数の段2a,2b,2c,2dを配列に沿って順次流通させる液体供給機構3を有する。液体供給機構3は、複数の段2a,2b,2c,2dの各々において上側に設けられる複数の液分配器31と、複数の段の各々において下側に設けられる複数の液回収口32と、複数の液分配器31と複数の液回収口32とを接続する配管33a~33eとを有する。配管33a~33eは、複数の段において1つの段の液回収口32と次に吸収液が供給される隣の段の液分配器31とが連通するように液分配器31と液回収口32とを接続する。容器21の底板21bは、段毎に中央が最も低くなるように傾斜した凹型に形成され、凹型の底部に液回収口32が設けられる。
The
吸収液Lは、配管33aを通じて段2a内の液分配器31に供給されると、液分配器31から平板P1へ供給される。平板P1の上方から平板P1の表面を伝って流下する吸収液Lは、底部に貯留され、液回収口32から配管33bへ排出される。配管33b~33d上には、各々、1つの段の液回収口32と次の段の液分配器31との間にポンプ34が配置され、送液エネルギーを供給する動力源として作用する。ポンプ34の駆動によって、1つの段の液回収口32から次の段の液分配器31へ液体が送られる。従って、段2aの底部の液体は、次の段2bの液分配器31へ供給され、同様にして、後続の段2c,2dへの供給が順次行われる。このようにして、吸収液Lは、複数の段2a,2b,2c,2dを順次流通する。段2dの吸収液は、配管33eに設けられるポンプ34によって、液回収口32から外部に排出される。尚、配管33a~33eを流れる吸収液の流量は、ポンプ34の駆動調整によって調節できるので、各段の底部に貯留される吸収液の量は、ポンプ34の駆動に基づいて調節可能である。しかし、必要に応じて、配管33b~33eに流量調整弁を設置して、これを用いて吸収液の流量を調整してもよく、これにより調整精度が向上する。
When the absorption liquid L is supplied to the
また、吸収液Lの温度を調整するための冷却器35が、配管33b~33d上に各々配置される。冷却器35として、冷媒との間接接触における熱移動を利用する熱交換を好適に利用可能であり、各種熱交換器から適宜選択して利用してよい。二酸化炭素の回収装置においては、概して、水を冷媒とする熱交換器である水冷式冷却器が用いられる。二酸化炭素の吸収は、発熱反応であるが、吸収液が段2aから段2dへ向かって順次流通する間に生じ得る吸収液の温度上昇は、冷却水等の冷媒を冷却器35に供給することによって解消される。冷却器35における冷却度の調整によって、供給する吸収液の温度を、段毎に、二酸化炭素の吸収処理に適した温度に調整することができる。尚、図1の実施形態では、配管33b~33dに設置される冷却器35の数は、段数より1少ない数(段数-1)であり、段毎に吸収液の温度調整が行われる。このように、横型多段構造においては、配管33b~33dを利用した熱交換器の配置によって、各段へ順次供給する吸収液の温度調整が容易に実施できる。縦型多段構造では設計的に難しい5段以上の気液接触部の温度制御も容易である。横型多段構造を利用することによって、例えば5~20段程度のような極めて多段な気液接触部を的確に温度制御可能な吸収装置を提供することができる。吸収装置1に供給する吸収液Lの温度を予め調整するための冷却器を含めれば、最初の段を含む全段において供給する吸収液の温度が調整される。従って、段数と同数の冷却器によって、吸収液の温度を段毎に調整可能である。段毎の温度設定が可能であるので、気液接触部内において温度勾配を設けることも可能である。但し、冷却器35は、冷却の必要度に応じて使用すればよく、少なくとも1つの冷却器を用いて液体の温度調節を行うことができる。つまり、状況に応じて冷却器35を減数又は省略してもよい。
容器21は、気液接触部2にガスを供給するための管状のガス導入口41と、気液接触部2からガスを排出するための管状のガス排出口42とを有する。ガス導入口41は、容器21の一端における端壁部21dの中央に設けられ、ガス排出口42は、容器21の他端における端壁部21a中央に設けられる。ガス導入口41から供給されるガスは、段2dから段2aへ向かって、気液接触部2の段2a~2dを順次流通する。ガス排出口42から排出されるガスGに微小液滴が同伴されて排出されるのを防止するために、デミスタ43がガス排出口42の近くに設置される。デミスタ43としては、金網、多孔板等の網状又は多孔質の部材が使用可能であり、一般的にデミスタとして利用されるものから選択して、通気幅に適した寸法に加工して使用すればよい。
The
気液接触部2の複数の段2a,2b,2c,2dの境界位置において、仕切り壁23,24が、容器21の天板21t及び底板21bから鉛直に立設される。但し、仕切り壁23,24の高さは小さく、段2a,2b,2c,2dの境界面は、各々、ほぼ全面的に開放される。つまり、複数の段2a,2b,2c,2dは、横方向に相互に連通する。図1において、ガスGがガス導入口41から供給されると、ガスGは、容器21の長手方向に沿って気液接触部2を流通し、段2dから段2aに向かって順に通過する。複数の段2a,2b,2c,2dの各々において、鉛直な平板P1は、ガスGが通過する方向に沿うように、容器21の長手方向に平行に配置されるので、供給されるガスGは、平板P1間の空間、及び、平板P1と側壁21sとの間の空間を真っ直ぐに通過する。つまり、ガスGは、複数の段2a,2b,2c,2dを横方向に直線的に貫通することができる。故に、流通抵抗によるガスGの圧力損失は低く抑えられる。
天板21t側の仕切り壁23は、ガスGが平板P1間の空間を回避してその上方を流れるのを防止する役割をする。従って、仕切り壁23の高さは、少なくとも、その下端が平板P1の上端に達するように設定され、平板P1の角に接する位置に設けられる。但し、過度の高さはガスGの流通抵抗を高める。また、底板21b側の仕切り壁24は、ガスGの流れが平板P1の下方に逃れるのを防止する役割をする。平板P1から流下して底部に貯留する液体の液面レベルが平板P1の下端に達して、平板P1の下端が貯留する液体に接触すると、ガスGの流れが平板P1を回避して下方を流れるのを確実に防止することができる。従って、仕切り壁24の高さは、各段に配置された平板P1の下端より高く、且つ、液体の貯留が確実に保持されるように設定するとよい。
The
尚、平板P1間の距離を適正に固定するスペーサーを使用する際に、仕切り壁23,24を利用してスペーサーを設置してもよい。或いは、平板P1の側端を嵌合可能な幅の浅い鉛直方向の溝を仕切り壁23,24の側面に形成すると、平板P1の側端を溝内で保持して位置決めすることが可能であるので、スペーサーとして機能する。
When using a spacer for properly fixing the distance between the flat plates P1, the
図1,2の構成において、液体供給機構3によって吸収液Lを吸収装置1に供給すると共に、ガス導入口41からガスGを供給すると、複数の段2a,2b,2c,2dの各々において、供給される吸収液Lが複数の鉛直な平板P1を流下する。同時に、供給されるガスGが平板P1の間を横方向に流通して交差し、吸収液LとガスGとが接触する。この実施形態では、液体供給機構3によって供給される吸収液Lが、複数の段2a,2b,2c,2dを流通する順序は、ガスGが複数の段2a,2b,2c,2dを流通する順序とは逆である。故に、吸収液L及びガスGの供給によって、気液接触部2全体として向流接触が実施される。
1 and 2, when the absorbent L is supplied to the
尚、図1の実施形態及び後述する実施形態において、ガスGの供給は、外部から供給されるガスGの流圧を利用して行うものとして、ガス供給用の動力源は特に記載されないが、必要に応じて、ポンプやファン等の送気手段を使用することができる。ガスの供給は、従来の縦型多段構造の吸収装置におけるガス流速と同程度で実施することができる。低めのガス流速になるように設定すると、気液接触効率を最適化する上で好適であり、概して、0.5~1m/s程度のガス流速に設定するとよい。 In the embodiment of FIG. 1 and the embodiments described later, gas G is supplied using the flow pressure of gas G supplied from the outside, and the power source for gas supply is not particularly described. Air supply means such as a pump or fan can be used as necessary. The gas can be supplied at the same gas flow rate as in a conventional vertical multi-stage absorber. Setting the gas flow rate to be relatively low is suitable for optimizing the gas-liquid contact efficiency, and in general, the gas flow rate should be set to about 0.5 to 1 m/s.
ガスGと吸収液Lとを接触させる際のガスGの流通抵抗は、操業時の消費エネルギーを左右する。平板P1の厚さ及び間隔によって、充填材22における単位容積当たりの濡れ面積(気液接触面積)、ガス流量及びガスの流通抵抗が変化するので、これらを考慮して、好適な流通空間になるように並列する平板P1の数及び厚さが設定される。平板P1の間隔は、例えば、スペーサーを介在させて固定することができる。ガスG及び吸収液Lの流動を妨げないように、スペーサーの寸法及び設置位置を適宜調整すればよい。複数の平板P1を纏めてユニットとして一体化させるための外枠を用いてもよく、スペーサーを介して並列させた複数の平板P1の上端及び下端を外枠で固定すると、充填材22の装填作業が容易になる。
The flow resistance of the gas G when the gas G and the absorbing liquid L are brought into contact with each other affects the energy consumption during operation. Depending on the thickness and spacing of the flat plates P1, the wetted area (gas-liquid contact area) per unit volume of the
吸収装置1は、更に、ガス導入口41と気液接触部2との間に配置される脱硫部4と、気液接触部2とガス排出口42との間に配置される洗浄部5とを容器21内に有する。脱硫部4及び洗浄部5は、各々、気液接触部2の各段と同様に、並列する複数の鉛直な平板P2又は平板P3を用いて構成される。つまり、これらの長手方向に垂直な断面において、平板P2又は平板P3が、図2と同様の形態に所定間隔で並列する。平板P2,P3の設置については、気液接触部2と同様に、スペーサー、外枠等を利用して固定及び設置するとよい。
The
脱硫部4は、平板P2の上側に設けられる液分配器31D、下側に設けられる液回収口32D、及び、配管33Dを有し、配管33Dは、液分配器31Dと液回収口32Dとを接続する。配管33Dにはポンプ34D及び冷却器35Dが配設され、ポンプ34Dの駆動によって、脱硫液Dが液分配器31Dから平板P2へ供給される。ガスGと接触した脱硫液Dは、液回収口32Dから配管33Dを通じて液分配器31Dへ循環し、その間に冷却器35Dによって適宜冷却される。脱硫液Dとして、硫黄酸化物を吸収可能なアルカリ液が使用され、液分配器31Dから散布される脱硫液Dは、脱硫部4におけるガスGとの接触によって、ガスから硫黄酸化物を除去する。
The
脱硫部4と気液接触部2の段2dの境界位置において、仕切り壁25が、容器21の底板21bから鉛直に立設される。仕切り壁25の高さは、気液接触部の仕切り壁24より高く、脱硫部4の脱硫液Dが気液接触部2の吸収液Lに混入するのを確実に防止可能な高さに設定される。脱硫部4と気液接触部2との境界には、デミスタ44も設置され、脱硫液Dの微小液滴がガスGに同伴されて気液接触部2に移動するのを防止する。デミスタ44としては、金網、多孔板等の網状又は多孔質の部材が使用可能である。デミスタ44の下端が仕切り壁25の側面と接触するように、デミスタ44の下端の高さは、仕切り壁25の頂部の高さと同程度又はそれより下であるように設定され、仕切り壁25より平板P2に近い位置にデミスタ44が設置される。これにより、デミスタ44が捕獲した液滴を確実に脱硫部側に落下させることができ、液滴がガスに同伴するのを確実に防止する上で好適である。
A
洗浄部5は、平板P3の上側に設けられる液分配器31W、下側に設けられる液回収口32W、及び、液分配器31Wと液回収口32Wとを接続する配管33Wを有する。配管33Wにはポンプ34W及び冷却器35Wが配設され、ポンプ34Wの駆動によって、洗浄液Wが液分配器31Wから平板P3へ供給される。液分配器31Wから散布されてガスと接触した洗浄液Wは、液回収口32Wから配管33Wを通じて液分配器31Wへ循環し、その間に冷却器35Wによって適宜冷却される。洗浄液Wとして、吸収液Lの吸収剤成分であるアミノ化合物を取り込み可能な液が使用され、通常、水が使用される。洗浄部5における洗浄液Wとの接触によって、ガスが洗浄され、吸収剤の同伴が防止される。洗浄部5と気液接触部2の段2aの境界位置において、仕切り壁26,27が、容器21の天板21t及び底板21bから鉛直に立設される。天板21t側の仕切り壁26の高さは、その下端が平板P3の上端の高さと同じ又は近接するように設定され、ガスGが平板P3の上方を流れるのを抑制する。仕切り壁27の高さは、気液接触部の仕切り壁24より高く、気液接触部2の吸収液Lが洗浄部5に移行するのを防止する。
The
上記のように、この実施形態は、吸収液の流れとガスの流れが対向する向流の気液接触として構成されている。しかし、上記の吸収装置1は、必要に応じて並流型に構成してもよく、吸収液L及びガスGを同じ順序で複数の段に供給して並流の接触を実施することが可能である。その場合、吸収液Lを段2dから供給して、気液接触を経た吸収液L’を段2aから排出するように、液体供給機構3の配管33a~33eの接続を変更すればよい。
As described above, this embodiment is configured as countercurrent gas-liquid contact in which the absorbent liquid and the gas flow in opposite directions. However, the
充填材22に吸収液Lを供給するための液分配器31としては、一般的に使用されるものから適宜選択して使用することができる。ドリップポイントの密度(面積当たりの液体の供給点数)が100~3000点/m2程度の液分配器を用いて良好な気液接触処理を実施できる。ドリップポイントの密度が500~3000点/m2の液分配器を利用すると好適である。液分配器は、概して、液体を各ドリップポイントへ誘導し分配するための分配管を主体として構成され、分配管の各ドリップポイントに、開口、細管ノズル、誘導爪等のような液体を落下させる手段が設けられる。このような何れのタイプの液分配器も利用可能であり、液分配器に供給される液体は、分配管を通じて各ドリップポイントへ分配され、自由落下して充填材22へ供給される。脱硫液D又は洗浄液Wを供給するための液分配器31D,31Wについても、上記と同様である。
As the
図1,2の実施形態においては、複数の段2a,2b,2c,2dの各々に、個別に、複数の平板P1が配設される。しかし、複数の段2a,2b,2c,2dは、相互に横方向に連通するので、段2a,2b,2c,2dにおいて共通の平板を使用するような変更も可能である。具体的には、気液接触部2の長手方向の長さ、つまり、複数の段2a,2b,2c,2dの長手方向の長さの合計に等しい長さを有する複数の平板を、複数の段2a,2b,2c,2dを貫通するように並列させてもよい。従って、鉛直な平板P1の各々として、複数の段2a,2b,2c,2dを通して一体的に連続する横長な平板を使用できる。この際、必要に応じて、各平板の上端及び下端に、仕切り壁23,24に嵌め込むための切り欠きを形成すると、良好に平板を設置することができる。或いは、仕切り壁23の下端及び仕切り壁24の上端に複数の溝を平行に形成して、平板を溝に嵌め込むようにしてもよい。この場合、溝を有する仕切り壁23,24は、平板の位置決め手段としても作用し得る。
In the embodiment of FIGS. 1 and 2, each of the
図1,2の実施形態における気液接触部2の各段は、一列に並列する複数の平板による一段構造の充填材を用いて構成される。しかし、充填材の強度等の点において許容し得る範囲内で、縦型多段構造の充填材を用いることも可能である。例えば、図3のように、並列する平板Psを積載した複数段(図中では4段)構造の充填材22aを用いることができる。この場合、各段の間に、上段の平板Psを支持するための支持部材が介在する。
Each step of the gas-
図3の例では、複数の細長い平板片Sを支持部材として使用し、平板Psに対して垂直方向に架け渡すように配置して上下の段の間に介在させる。このような平板片Sは、上段の平板Psから流下する液体を、下段の平板Psに対して垂直な方向に再分配する機能を有する。液体の再分配によって、濡れ不良による濡れ面積の減少を好適に防止することができる。但し、平板片Sによって、ガスの流通抵抗が生じるので、ガス流れに垂直な面において平板片Sが占める面積比が20%未満となるように、高さが低い平板片を用いることが好ましい。或いは、このような平板片Sを架け渡す代わりに、薄い多孔板や網板を平板Ps上に載せて用いると、ガスの流通抵抗を小さく抑えつつ支持部材として好適に機能し、平板Psを安定的に積載することができる。 In the example of FIG. 3, a plurality of elongated flat plate pieces S are used as support members, arranged so as to bridge the flat plate Ps in the vertical direction, and interposed between the upper and lower stages. Such flat plate pieces S have the function of redistributing the liquid flowing down from the upper flat plate Ps in the direction perpendicular to the lower flat plate Ps. Redistribution of the liquid can advantageously prevent a decrease in the wetted area due to poor wetting. However, since the flat plate piece S causes gas flow resistance, it is preferable to use a low flat plate piece so that the flat plate piece S occupies less than 20% of the area perpendicular to the gas flow. Alternatively, if a thin perforated plate or mesh plate is placed on the flat plate Ps instead of the flat plate piece S, the gas flow resistance can be kept small and the flat plate Ps can be stabilized. can be loaded effectively.
次に、図1,2に示す気液接触部2と同様の気液接触部を有する横型多段構造の再生装置について説明する。図4は、横型多段構造の再生装置の一実施形態を示し、ガスから二酸化炭素を吸収した吸収液は、例えば、図4のような再生装置1Rによって再生することができる。図4において、再生装置1Rは、気液接触部2Rと、液体供給機構3Rとを有する。具体的には、再生装置1Rは、水平方向に細長く伸長した横長の容器21Rを有し、容器21R内に気液接触部2Rが構成される。容器21Rは、長手方向に沿った天板21u、底板21f及び一対の側壁(図示せず)と、長手方向両端の端壁部21a’,21d’とを有する。容器21Rの形状は、略四角柱状であり、その長手方向に垂直な断面は略長方形である。容器21R内の横長な空間に構成される気液接触部2Rは、吸収装置1と同様に、容器21Rの長手方向に沿って横方向に配列するように割り当てられる複数の段2a,2b,2c,2dを有する。
Next, a horizontal multistage regeneration apparatus having a gas-liquid contact portion similar to the gas-
気液接触部2Rの複数の段の各々において、充填材として、間隔を空けて並列する複数の鉛直な平板P4が配設され、気液接触部2Rの長手方向に垂直な断面は、図1の吸収装置1と同様に、図2のような形態である。平板P4は、長方形の薄板であり、複数の平板P4を並列させることによって、全体として直方体形の気液接触空間が形成される。気液接触部2Rの各段において、吸収液L’を上方から複数の鉛直な平板P4へ供給して流下させることによって、平板P4上に液膜が形成される。尚、この実施形態において、気液接触部2Rには4つの段が割合てられているが、割り当てられる段の数は、2つ以上の何れの数であってもよく、必要に応じて段数を変更することが可能である。また、この実施形態の気液接触部2Rにおいて、段2a,2b,2c,2dは、実質的に均等に割り当てられ、同一寸法の平板P4が充填材に用いられているが、必要に応じて、各段の長手方向の長さが異なるように気液接触部2を変更することも可能である。各段の境界には、吸収装置1と同様に、仕切り壁23,24が設けられ、これらの具体構成は、吸収装置1のものと同様であるので、その説明は割愛する。更に、吸収装置1と同様に、再生装置1Rの充填材を、図3に示す充填材22aに変更してもよい。
In each of the stages of the gas-
再生装置1Rは、更に、吸収液L’を気液接触部2Rに供給して複数の段2a,2b,2c,2dを配列に沿って順次流通させる液体供給機構3Rを有する。液体供給機構3Rは、複数の液分配器31、複数の液回収口32、及び、配管33h~33mを有し、配管33i~33kは、複数の液分配器31と複数の液回収口32とを接続する。複数の液分配器31は、複数の段2a,2b,2c,2dの各々において平板P4の上側に設けられる。複数の液回収口32は、複数の段の各々において下側に設けられる。配管33h~33mは、複数の段において1つの段の液回収口32と次に吸収液が供給される隣の段の液分配器31とが連通するように液分配器31と液回収口32とを接続する。容器21Rの底板21fは、段毎に中央が最も低くなるように傾斜した凹型に形成され、凹型の底部に液回収口32が設けられる。
The
吸収装置から排出される吸収液L’は、配管33hを通じて気液接触部2Rの段2a内の液分配器31に供給されると、液分配器31から平板P4へ供給される。平板P4の上方から平板P4の表面を伝って流下する吸収液L’は、底部に貯留され、液回収口32から配管33iへ排出される。配管33i~33k上には、各々、送液エネルギーを供給する動力源として作用するポンプ34が配置され、ポンプ34の駆動によって、1つの段の液回収口32から次の段の液分配器31へ液体が送られる。従って、段2aの底部の吸収液は、次の段2bの液分配器31へ供給され、同様にして、後続の段2c,2dへの供給が順次行われる。このようにして、吸収液L’は、複数の段2a,2b,2c,2dを順次流通する。配管33h~33mを流れる吸収液の流量は、ポンプ34の駆動調整によって調節できるが、必要に応じて、配管33h~33mに流量調整弁を設置し、これを用いて吸収液の流量を調整してもよい。
When the absorbent L' discharged from the absorber is supplied to the
再生装置1Rは、吸収液に再生熱を外部から供給するスチームヒーター36を有し、スチームヒーター36は、容器21Rの一端側に配置される。更に、配管33mから分岐する配管37が、ポンプ34’及びスチームヒーター36を介して、容器の一端の端壁部21d’に設けられる供給口38に連通するように接続される。従って、気液接触部2Rの段2dに貯留される吸収液は、ポンプ34’の駆動により配管37を通じて循環する間に、スチームヒーター36によって加熱され、概して110~120℃程度の高温の吸収液が、気液接触部2Rの段2dに還流される。この結果、気液接触部2Rの段2dにおいて吸収液の再生が進行し、二酸化炭素が水蒸気と共に放出される。放出される二酸化炭素及び水蒸気によって、気液接触部2Rが加熱され、高温の吸収液は、気液接触部を加熱する加熱源としても機能する。再生装置1Rの容器21Rは、気液接触部2Rから放出される二酸化炭素を排出するための管状のガス排出口42Rを有する。ガス排出口42Rは、容器21Rの他端、つまり、スチームヒーター36と反対側における端壁部21a’の中央に設けられる。
The
加熱された吸収液から放出される二酸化炭素Cは、気液接触部2Rの段2dから段2aへ向かって、段2a~2dを順次流通して、ガス排出口42Rから排出され、適宜回収される。排出される二酸化炭素Cに微小液滴が同伴し排出されるのを防止するために、デミスタ43がガス排出口42Rの近くに設置される。デミスタ43としては、金網、多孔板等の網状又は多孔質の部材が使用可能であり、一般的にデミスタとして利用されるものから選択して、通気幅に適した寸法に加工して使用すればよい。
The carbon dioxide C released from the heated absorbent liquid flows from the
図4の実施形態においては、吸収液の加熱源として、外部のスチームヒーター36を使用し、リボイラとして構成されるが、これに限定されない。例えば、容器21Rの内部にヒーターを設置する、或いは、投げ込みヒーター等のような移動可能な加熱手段を付設して、吸収液を直接加熱してもよい。
In the embodiment of FIG. 4, an
再生装置1Rは、更に、気液接触部2Rとガス排出口42Rとの間に配置される洗浄部5Rを容器21R内に有する。洗浄部5Rは、気液接触部2Rの各段と同様に、並列する複数の鉛直な平板P5を用いて構成される。平板P5の設置については、気液接触部2Rと同様に、スペーサー、外枠等を利用して設置するとよい。
The
洗浄部5Rの構成は、吸収装置1の洗浄部5と実質的に同じである。即ち、平板P5の上側に設けられる液分配器31W、下側に設けられる液回収口32W、及び、液分配器31Wと液回収口32Wとを接続する配管33Wを有する。配管33Wにはポンプ34W及び冷却器35Wが配設され、ポンプ34Wの駆動によって、洗浄液Wが液分配器31Wから平板P5へ供給される。二酸化炭素Cと接触した洗浄液Wは、液回収口32Wから配管33Wを通じて液分配器31Wへ循環し、その間に冷却器35Wによって適宜冷却される。洗浄液Wとして、吸収液Lの吸収剤成分を取り込み可能な液が使用され、通常、水が使用される。洗浄部5Rにおいて、二酸化炭素Cは洗浄され、吸収液の成分である吸収剤の同伴が防止される。更に、洗浄部5Rは、冷却手段としても機能し、洗浄液Wは、二酸化炭素C及び水蒸気を冷却するので、水蒸気は凝縮し、二酸化炭素Cと共にガス排出口42Rから排出される水蒸気は減少する。凝縮水によって洗浄液Wの量は増加し得るので、必要に応じて洗浄液Wを抜き出すとよい。これは、吸収液Lの濃度変動の補整に利用することができる。
The configuration of the
洗浄部5と気液接触部2の段2aの境界位置において、仕切り壁26,27が、容器21Rの天板21u及び底板21fから鉛直に立設される。天板21u側の仕切り壁26の高さは、その下端が平板P5の上端の高さと同じ又は近接するように設定され、二酸化炭素Cが平板P5の上方を流れるのを抑制する。仕切り壁27の高さは、気液接触部の仕切り壁24より高く、気液接触部2Rの吸収液が洗浄部5Rに移行するのを防止する。
また、配管33h~33kに熱交換器39が各々配置され、これらの熱交換器39を流れる吸収液は、配管33mを通じて気液接触部2Rの段2dから排出される吸収液Lとの熱交換によって順次加熱される。つまり、気液接触部2Rに供給される吸収液の温度は、段2aから段2dに向かって高くなり、温度に応じて吸収液の再生が進行して二酸化炭素が放出される。配管33mを流れる吸収液Lの温度は、熱交換を経る毎に低下し、吸収装置から供給される吸収液の温度に近い温度で吸収装置へ還流することができる。
In addition,
尚、図4の実施形態では、配管33h~33mに設置される熱交換器39の数は、気液接触部2Rの段数と同じであり、段毎に液体の温度が上昇する。しかし、熱交換器39の設置数は、必要度に応じて変更してもよく、熱交換器39の配分によって気液接触部2Rの温度分布を調節できる。熱交換器には、スパイラル式、プレート式、二重管式、多重円筒式、多重円管式、渦巻管式、渦巻板式、タンクコイル式、タンクジャケット式等の様々な種類がある。何れのタイプを使用してもよいが、装置の簡素化及び清掃分解の容易さの点ではプレート式が優れている。
In the embodiment of FIG. 4, the number of
図1に示す吸収装置1と、図4に示す再生装置1Rとを組み合わせると、吸収装置及び再生装置の両方が横型多段構造に構成された二酸化炭素の回収装置が得られる。具体的には、供給流路と還流流路とを有する吸収液の循環機構によって吸収装置1と再生装置1Rとが接続されるように構成する。循環機構の供給流路は、吸収装置1の液体供給機構3から再生装置1Rの液体供給機構3Rへ吸収液を供給する流路であり、吸収装置1の配管33eと再生装置1Rの配管33hとを配管で接続することによって構成される。還流流路は、再生装置の液体供給機構から吸収装置の液体供給機構へ吸収液を還流させる流路であり、再生装置1Rの配管33mと吸収装置1の配管33aとを配管で接続することによって構成される。
Combining the
上述のように供給流路及び還流流路を構成することによって、吸収装置1の気液接触部2の段2dから配管33eを通じて排出される吸収液L’は、再生装置1Rの気液接触部2Rの段2aへ配管33hを通じて供給され、再生される。再生装置1Rの気液接触部2Rの段2dから配管33mを通じて排出される吸収液Lは、吸収装置1の気液接触部2の段2aへ配管33aを通じて供給される。つまり、吸収装置1の配管33e、及び、再生装置1Rの配管33hは、供給流路の一部を構成し、再生装置1Rの配管33m、及び、吸収装置1の配管33aは、還流流路の一部を構成する。再生装置1Rの液体供給機構3Rにおいて、配管33h~33kと配管33mとの間で熱交換する熱交換器39は、還流流路の吸収液から熱を回収して再生装置1Rへ供給する役割をする。
By configuring the supply flow path and the reflux flow path as described above, the absorbent L′ discharged from the
図1,2に示す吸収装置1、及び、図4の再生装置1Rにおける気液接触部2,2Rは、平板P1による充填材22,又は、図3の平板Psによる充填材22aを用いて構成することができる。各段におけるガスの流通方向は、横方向(水平方向)で、液体が流下する方向(鉛直方向)と垂直に交差する。充填材22及び充填材22aは、縦方向及び横方向の何れにもガスを流通させることができるので、ガスGが鉛直方向に流通するような形態で使用することも可能である。
The gas-
一方、図5のように、上段側の平板Psと下段側の平板Psとが互いにねじれの位置で垂直になるように平板を積載すると、支持部材を介在させずに多段構造の充填材22bを構成することができる。但し、充填材22bは、水平方向のガス流れについては流通抵抗が大きいので、鉛直方向に並流型又は向流型の気液接触を行うのに適している。充填材22bも、充填材22aと同様に、液体の再分配する機能を有し、鉛直方向のガス流れの流通抵抗は少ないので、有用な部材である。
On the other hand, as shown in FIG. 5, when the flat plates Ps on the upper side and the flat plates Ps on the lower side are stacked so that they are perpendicular to each other at a twisted position, the
そこで、並流型又は向流型の気液接触が可能な横型多段構造を有する吸収装置の実施形態について、図6~10を参照して、以下に説明する。これらの実施形態においては、充填材22,22a,22bの何れを用いても気液接触部2を構成できる。尚、以下の実施形態においては、吸収装置は、図1の吸収装置1と同様に、脱硫部4及び洗浄部5を有し、その構造及び機能は実質的に吸収装置1と同様であるので、それらに関する説明は省略する。また、以下の実施形態における気液接触部の構造は、再生装置においても利用可能である。例えば、図4の再生装置1Rの気液接触部2Rを図7に示す構造の気液接触部に変更して、同様に、並流型又は向流型の気液接触が可能な横型多段構造の再生装置を構成することができる。
Therefore, an embodiment of an absorber having a horizontal multi-stage structure capable of co-current or counter-current gas-liquid contact will be described below with reference to FIGS. In these embodiments, the gas-
図6は、気液接触部の各段において並流型又は向流型の気液接触を行う吸収装置の一実施形態を示す。尚、図6の吸収装置11は、気液接触部2の各段に図1と同様の充填材22を装填する形態で記載される。しかし、前述から理解されるように、図3の充填材22a及び図5の充填材22bの何れか、又は、両方を適宜配分して、吸収装置11の気液接触部2の各段に装填して使用してもよい。
FIG. 6 shows an embodiment of an absorber with cocurrent or countercurrent gas-liquid contact at each stage of the gas-liquid contacting section. The absorbing
図6の吸収装置11は、図1の吸収装置1と同様に、4つの段2a,2b,2c,2dが割り当てられた気液接触部2と、吸収装置1と同様の液体供給機構3を有する。従って、液体供給機構3の配管33a~33eを通じて気液接触部2の段2aから段2dへ向かって吸収液Lが順次供給される。各段において、液分配器31から供給される吸収液Lは、平板P1上を流下して液回収口32から回収され、ポンプ34によって隣の段へ送られる間に、冷却器35によって冷却されて適正な温度に調整される。
Similar to the
一方、ガスGの流通は、段毎に上昇及び下降を交互に繰り返すように構成される。具体的には、図1における仕切り壁24の一部は、図6において、伸長されて誘導壁24gに変更される。仕切り壁24が残される位置と、誘導壁24gに変更される位置は、複数の段の境界において交互に配置される。また、誘導壁24gが設けられる境界においては、図1の仕切り壁23は除去され、仕切り壁24が維持される境界においては、図1の仕切り壁23は、伸長されて誘導壁23gに変更される。従って、誘導壁23g及び誘導壁24gは、気液接触部2の複数の段2a,2b,2c,2dの境界において、交互に配置される。
On the other hand, the flow of the gas G is configured to alternately repeat rising and falling for each stage. Specifically, a portion of the
誘導壁24gは、容器21の底板21bから上方へ向かって鉛直方向に長く延伸し、その高さは、上端と容器21の天板21tとの間に所定の間隔を空けるように設定される。従って、隣接する2つの段の境界の大部分は、誘導壁24gによって遮断され、2つの段は、誘導壁24gの上方の空間によって部分的に連通する。誘導壁23gは、容器21の天板21tから下方へ向かって鉛直方向に長く延伸し、その高さは、下端と仕切り壁24の上端との間に所定の間隔を空けるように設定される。従って、隣接する2つの段の境界の大部分が、誘導壁23gによって遮断され、2つの区間は、誘導壁23gの下方の空間によって部分的に連通する。
The guiding
誘導壁23g及び誘導壁24gは、複数の段2a,2b,2c,2dの境界に交互に設けられるので、隣接する2つの段を相互に連通する空間は、気液接触部2の上側及び下側に交互に形成される。従って、ガス導入口41aから供給されるガスGは、気液接触部2を流れる間に、段毎に上昇と下降とを交互に繰り返して上下に蛇行し、その後、ガス排出口42aから排出される。つまり、気液接触部2全体としての吸収液LとガスGとの気液接触形態は、向流の気液接触であるが、段毎には、向流の気液接触と並流の気液接触が交互に行われる。更に、図6においては、図1の仕切り壁25,27を、鉛直方向に長く伸長する誘導壁25g、27gに変更しており、脱硫部4及び洗浄部5においても、気液接触部2におけるガスGの上下蛇行が連続するように構成している。
Since the guiding
図1の吸収装置1においては、ガスGは横方向に流れるので、ガス導入口41及びガス排出口42は、各々、端壁部21d,21aの中央に設けられて、ガス流れの最上流位置の段2dから最下流位置の段2a迄のガス流れができる限り均等になるように構成される。これに対し、図6の吸収装置11は、ガス流れの最上流位置の脱硫部4においてガスGが上昇する構造であるので、ガスGを下方から脱硫部4へ供給するために、ガス導入口41aは、脱硫部4の端面(容器21の端壁部21d’)の下端に設けられる。また、最下流位置の洗浄部5におけるガスGは下降する構造であるので、ガスGを洗浄部5の下方から排出するために、ガス排出口42aも、洗浄部5の端面(端壁部21a’)の下端に設けられる。
In the
誘導壁23g,24gの配置が逆になるように変更すると、ガスGの上昇/下降は逆転する。このような場合は、ガスGを上方から供給及び排出するために、ガス導入口41a及びガス排出口42aを端壁部21a’,21d’の上端に設けるように変更するとよい。この際、脱硫部4との境界、及び、洗浄部5との境界においても、天板21tから誘導壁を伸長して境界の下側で連通するように変更する。また、気液接触部2の段数を変更すると、ガスGの導入/排出位置の上下が変わる。図6の実施形態における気液接触部2の段数は偶数であるので、ガス導入口41aの配置とガス排出口42aの設置高さは一致する。気液接触部2の段数が奇数であるように変更する場合は、ガス導入口41a及びガス排出口42aの一方を端壁の上端に配置し、他方を下端に配置するように変更される。つまり、誘導壁23g,24gによって誘導されるガスGの流れに応じて、ガス導入口41a及びガス排出口42aの設置高さは適宜変更される。
If the arrangement of the
尚、平板P1の側端を保持可能な鉛直方向の浅い溝を誘導壁23g,24gの側面に設けて平板P1の位置決めを可能にすると、図1の仕切り壁23,24と同様に、スペーサーとしての機能を付与できる。
In addition, if vertical shallow grooves capable of holding the side ends of the flat plate P1 are provided on the side surfaces of the
図7は、気液接触部2の全段において向流の気液接触を行う吸収装置の一実施形態を示す。図7の吸収装置12も、気液接触部2の各段に、図1と同様の充填材22を装填する形態で記載されるが、前述したように、図3及び図5の充填材22a,22bの何れか、又は、両方を適宜配分して、装填して使用することができる。
FIG. 7 shows an embodiment of an absorber in which countercurrent gas-liquid contact is performed in all stages of the gas-
図7の吸収装置12は、図1の吸収装置1と同様に、4つの段2a,2b,2c,2dが割り当てられた気液接触部2と、液体供給機構3を有する。液体供給機構3の配管33b~33dを通じて、気液接触部2の段2aから段2dへ向かって吸収液Lが順次供給される。各段において、液分配器31から供給される吸収液Lは、平板P1上を流下して液回収口32から回収され、ポンプ34によって次の段へ送られる間に、冷却器35によって温度調整される。一方、ガスGの流れは、気液接触部2の全段において上昇し、向流の気液接触を行うように構成される。更に、脱硫部4及び洗浄部5においても、気液接触部2と同様にガスGが上昇するように構成されている。
The
具体的には、図7においては、複数の段2a,2b,2c,2dの境界の各々において、平行な誘導壁28及び誘導壁29が、容器21の長手方向と垂直に設けられ、誘導壁28と誘導壁29との間に一定幅の連通路30が形成される。誘導壁28は、容器21の底板21bから上方へ向かって鉛直方向に長く延伸し、その高さは、上端と容器21の天板21tとの間に所定の間隔を空けるように設定される。誘導壁29は、容器21の天板21tから下方へ向かって鉛直方向に長く延伸し、その高さは、下端と容器21の底板21bとの間に所定の間隔を空けるように設定される。連通路30は、誘導壁28と天板21tとの間の空間、及び、誘導壁29と底板21bとの間の空間において両隣りの段と連通する。従って、ガス導入口41bから供給されて段2dの平板P1の間を上昇するガスGは、誘導壁28の上方から連通路30を通って、次にガスが流通する隣の段2cの下部へ誘導される。
Specifically, in FIG. 7,
同様にして、後続の段の各々において、下方からのガス供給と上方からのガス排出が繰り返され、その間に、各段において平板P1の間を上昇するガスGと流下する吸収液Lとの気液接触が行われる。更に、脱硫部4及び洗浄部5の境界においても、気液接触部2の各段と同様に、誘導壁28,29が底板21b及び天板21tから立設され、ガスGが平板P2又は平板P3の間を上昇して連通路を下降する。つまり、この構造は、6段の気液接触部を形成して、両端の段を脱硫部4及び洗浄部5に割り当てる構造に相当する。但し、気液接触部2と洗浄部5との境界においては、吸収液Lと洗浄液Wとを分離するために、誘導壁29の下方において、底板21bに仕切り壁27が設けられる。
Similarly, in each subsequent stage, gas supply from below and gas discharge from above are repeated. Liquid contact is made. Furthermore, at the boundary between the
また、段2aの液分配器31から散布される吸収液Lがガス排出口42b側に流出した場合に吸収液Lが段2aの底部へ流れるように、段2aのガス排出口42b側に設けられる誘導壁28の根元には、連絡孔45が設けられる。洗浄部5においても、同様に、誘導壁28の根元に連絡孔46が設けられる。
Further, the
図7の実施形態では、連通路30が、ガス流れの上流側の段の上部と下流側の段の下部とを接続するように形成されるので、ガス導入口41bは、脱硫部4の端面(端壁部21d’)の下端部に設けられる。一方、段2aの上部から排出されるガスG’は、洗浄部5を経て、誘導壁28と端壁部21a’との間の空間を下降するので、ガス排出口42bは、端壁部21a’の下端に設けられる。但し、この実施形態は、洗浄部5と端壁部21a’との間の誘導壁28を省略して、端壁部21a’と平板P3の間の連通路を省略してもよい。その場合、ガス排出口42bは、端壁部21a’の上端に設けられ、洗浄部5の上部から排出されるガスG’は容器21の上部から排出される。
In the embodiment of FIG. 7, the communication path 30 is formed to connect the upper portion of the stage on the upstream side of the gas flow and the lower portion of the stage on the downstream side of the gas flow. It is provided at the lower end of (end
また、図7の実施形態において、ガス導入口41b及び脱硫部4と、ガス排出口42b及び洗浄部5の配置を逆に変更すると、ガスGが、気液接触部2の各段において平板P1の間を下降するように流れて、吸収液LとガスGの並流の気液接触が行われる。この場合、ガスGは、段2aから段2dへ向かって流れるので、気液接触部2全体としても、ガスGと吸収液Lとの接触は、並流の気液接触となる。或いは、図7の実施形態において、誘導壁28及び誘導壁29の設置位置を逆にして、ガスGが気液接触部2の各段を下降するように変更することも可能である。この場合も、連通路30は、ガス流れの上流側の段の下部と下流側の段の上部とを接続するので、各段において、下降するガスGと液分配器31から流下する吸収液Lとの並流の気液接触が行なわれる。この変更形態では、ガス導入口41b及びガス排出口42bは、端壁部21d’,21a’の上端部に設ければよい。尚、平板P1の側端を保持可能な鉛直方向の浅い溝を誘導壁28,29の側面に設けて平板P1の位置決めを可能にすると、図1の仕切り壁23,24と同様に、スペーサーとしての機能を付与可能である。
7, if the positions of the
図1の吸収装置1においては、ガスGは横方向に流れるので、充填材の上方に位置する液分配器31は、ガス供給の圧力損失には関与しない。図6,7の吸収装置11,12においては、ガスGの流れは、液分配器31付近で蛇行するので、やはり、ガス供給の圧力損失にはさほど関与しない。従って、気液接触部2が横長に構成された吸収装置では、液分配器31による圧力損失をあまり考慮しなくてもよいという利点がある。
In the
上述の吸収装置1,11,12及び再生装置1Rは、状況に応じて好適な気液接触条件を設定するために、様々な変更を施すことが可能である。以下に、吸収装置における変更例を幾つか挙げて説明する。再生装置においても同様の変更を行うことができる。
The
上述の吸収装置1,11,12においては、装置に供給される吸収液が平板P1を流下する回数は、気液接触部2に割り当てられる段の数に対応する。この点は、例えば、図8に示す吸収装置11’のように変更すると、1つの段の液回収口32から回収される吸収液の一部が、次の段へ供給されずに元の段へ還流する。具体的には、配管33b~33dから各々分岐して元の段の液分配器に接続する分岐管51a~51cを設け、これにより、吸収液の一部は、同一段を繰り返し流れる。従って、吸収液Lが装置内に滞留する時間が長くなり、吸収液LとガスGとの接触時間が延長される。つまり、割り当てる段の数を増加するのと類似の効果が得られる。分岐管51a~51cの各々に流量調整弁52を設けると、元の段へ還流する吸収液の割合の調整が可能になる。還流する吸収液の割合を増加するに従って、吸収液Lが装置内に滞留する時間を長くすることが可能である。尚、図8においては、図6の吸収装置11に分岐管51及び流量調整弁52を設ける変更例を記載するが、勿論、図1の吸収装置1又は図7の吸収装置12において同様の変更を行ってもよい。また、図4の再生装置1Rにおいて上記の変更を行ってもよい。
In the
図8のように吸収液の一部が次の段へ供給されずに元の段へ還流する吸収液の供給は、他の形態によっても可能である。例えば、図9は、図1の実施形態において吸収液の一部の還流を可能にした変更例を示す。図9の吸収装置13においては、図8に示す分岐管は使用せず、段間の境界に設けられる仕切り壁24sの高さの設定によって、底部に貯留する吸収液の液面レベルを所望のレベルに維持可能な構造を利用する。つまり、液面レベルが仕切り壁24sの高さに達すると、吸収液の供給によって貯留する吸収液が溢れて隣の段へ移行する性質を利用して、吸収液を段2aから段2dへ向かって段階的に移行させる。これに伴って、図1の配管33b~33dは、各段において底部に貯留する吸収液がその段の液分配器31に還流する配管に変更される。つまり、気液接触部2の各段、脱硫部4及び洗浄部5における液体の流通形態は、同様であり、液体を循環させて平板上を繰り返し流下させる。
It is also possible to supply the absorbent in which part of the absorbent is returned to the original stage without being supplied to the next stage, as shown in FIG. 8, by other forms. For example, FIG. 9 shows a modification of the embodiment of FIG. 1 that allows partial reflux of the absorption liquid. In the
具体的には、図9の吸収装置13の配管は、導入管33I、還流管33’及び導出管33Eによって構成される。導入管33Iは、最初に吸収液Lが供給される段2aの液分配器31に接続され、液分配器31から平板P1に供給される吸収液は、段2aの底部に流下する。還流管33’は、各段における液回収口32と液分配器31とが連通するように、複数の液分配器31と複数の液回収口32とを各々接続する。従って、還流管33’のポンプ34が駆動すると、液回収口32から回収される吸収液は、液分配器31に還流され、各段の平板P1に繰り返し散布される。導入管33Iからの吸収液Lの供給によって、段2aの底部に貯留する吸収液が増加し、仕切り壁24sの高さに達すると、新たな供給に対応する分量の吸収液が、段2aの底部から隣りの段2bへ溢れ出る。従って、各段に留まる吸収液は所定量に規制され、これを超えた時に超過分の吸収液が、次に吸収液が供給される段の底部に順次供給される。故に、次の段へ供給される吸収液と元の段へ還流する吸収液との割合は、仕切り壁24sの高さによって設定及び変更することができる。
Specifically, the piping of the
吸収装置13は、吸収装置1と同様に、容器21の端壁部21dと段2dとの間に脱硫部4を有し、仕切り壁25によって脱硫部4と気液接触部2とが区画される。仕切り壁25と段2dの平板P1との間にも仕切り壁24sが設けられ、この仕切り壁24sを超えて溢れる吸収液を排出するための液回収口32’が、仕切り壁24sと仕切り壁25との間に設けられる。液回収口32’には、導出管33Eが接続される。従って、段2dにおいて底部に貯留する吸収液は、仕切り壁24sを超えて溢れ出ると、液回収口32’から導出管33Eを通って排出される。尚、図9においては、液回収口32’は、容器21の底部に設けられているが、容器の側壁に設けるように変更してもよい。その場合、液回収口32’を設ける高さによって、段2dの底部に貯留する吸収液の量を設定してもよく、液回収口32’の高さに到達した吸収液が溢れ出る。これにより、仕切り壁24sを省略できるので、仕切り壁25を段2dの平板P1に近づけて、気液接触部2の長手方向の長さを短縮できる。
Similar to the
図10は、図1の実施形態において吸収液の一部の還流を可能にした他の変更例を示す。図10の吸収装置14において、液体供給機構は、図1と同様の複数の液回収口32、及び、配管33a~33eを有し、配管33b~33dは、複数の液分配器と複数の液回収口とを接続する。但し、各段に設けられる液分配器31a~31dについては、図10のように、設置位置が変更される。具体的には、液分配器31b,31c,31dの設置位置は、設置される段とその前の段の2つの段に跨って吸収液を供給可能なように変更している。これに伴い、仕切り壁の設置位置についても、図10の仕切り壁23mのように平板P1上に変更され、仕切り壁23mの高さは、平板P1の上端に当接する高さに設定される。
FIG. 10 shows another modification of the embodiment of FIG. 1 in which partial reflux of the absorption liquid is enabled. In the
図10の形態において、複数の段2a~2dの各々に設けられる複数の液分配器31a~31dのうち、最初に吸収液が供給される段2aに設けられる液分配器31aは、長手方向(段の配列方向)の長さが図1の液分配器31より短い。他方、最後に吸収液が供給される段2dに設けられる液分配器31dは、長手方向の長さが長く、液分配器31aの短縮と液分配器31dの伸長は等しい。吸収液の供給順序が最初と最後の段を除いた段2b、2cの液分配器31b,31cは、図1の液分配器31と同じ長さである。つまり、最初に吸収液が供給される段を除く他の段の各々において、液分配器31b~31dの各々は、設置される段とその前の段の2段に跨って吸収液を供給可能な位置に配置されている。従って、ポンプ34の駆動によって1つの段の液回収口32から配管33b~33dを通じて次の段の液分配器へ吸収液が供給される点は、図1の実施形態と同様である。但し、液分配器へ供給される吸収液は、次の段の平板P1と、元の段の平板P1とに分配して供給される。
In the embodiment of FIG. 10, among the plurality of
液分配器31b~31dは、2つの段に跨って吸収液を供給するので、天板21tに設けられる仕切り壁23mの位置は、段の境界から外れている。仕切り壁23mの役割は、ガスGが平板P1間の空間から逃れて上部を通過するのを防止することであるので、その設置位置は、液分配器の位置変更に伴って、2つの液分配器の間の位置に変更される。
Since the liquid distributors 31b to 31d supply the absorbent across two stages, the
尚、図1、図9及び図10に示す吸収装置及び図4の再生装置の実施形態において、仕切り壁23,23mの設置数を増加すると遮蔽効果が増す。天板21tと液分配器との間を遮断するような形態の仕切り壁も有用である。
1, 9 and 10 and the regeneration device of FIG. 4, the shielding effect is enhanced by increasing the number of the
また、上述の実施形態におけるガスの導入形態は、必要に応じて他の形態への変更が可能である。図1及び図6~10においては、ガス導入口41,41a,41bは、容器の長手方向に沿ってガスを導入するようにガス導入口が端壁部に設けられるが、これに限定されず、例えば、図11に示すように変更してもよい。図11は、図1の吸収装置において、ガス導入口41の代わりに円管状のガス導入管41pを用いて、容器21’の側壁21sから内部へガスを供給するように変更した例を示す。
Also, the mode of gas introduction in the above-described embodiments can be changed to other modes as required. In FIGS. 1 and 6 to 10, the
図11において、ガス導入管41pは、容器21’の側壁21sを垂直に貫通して容器の中心軸に向かって延伸し、その先端が湾曲する。ガス導入管41pの先端部は、容器の中心軸に沿うように端壁部21e側に湾曲し、端壁部21eの中央に向かって開口する。従って、ガス導入管41pを通じて供給されるガスGは、容器21’の長手方向と垂直に容器21’の末端の内部空間に導入され、容器21’の中心軸に沿って端壁部21eの中央に向かって放出される。放出されたガスGは、端壁部21eに衝突した後、壁面に沿って中央から周辺へ拡がりつつ反転し、脱硫部4の平板P2間を長手方向に流通する。このように、ガスが容器21’の中心軸に沿って放出されるように、ガス導入管41pの開口位置及び放出方向を設定することにより、端壁部21eから反転するガスの流れは、比較的均等に拡がる。従って、並列する平板P2の全体にガスを均等に供給することができる。尚、容器の中心軸は、容器の内部空間の中心軸を意味するが、内部構造の複雑さ等を考慮せずに、ガスが流通する合理的な空間として、充填材の充填空間に単純化した中心軸であってもよい。これに基づいて、適宜修正が可能である。
In FIG. 11, the
図11に記載されるガス導入管41pは、容器内部にガスを導入する形態に関して変更することができる。例えば、ガス導入管41pが容器の上方から鉛直方向に天板21tを貫通するように変更してもよい。また、側壁21s又は天板21tに対して傾斜するように貫通してもよい。ガス導入管41pの先端部の位置及び開口方向が図11と同じであれば、ガスの導入形態を変更しても、同様に、ガスを均等に充填材に供給することができる。従って、外部から容器内部へガスを導入する方向は、必要に応じて変更することができ、吸収装置とガスの供給源との位置関係に応じて設計変更すればよい。
The
加圧又は減圧状態での気液接触を行う場合、通常、圧力に対応するために、圧力の作用が分散するように丸い形状の装置に設計される。吸収装置及び再生装置の横長な容器21,21Rは、様々な軸性形状に変更することができる。例えば、上述の吸収装置の実施形態において、圧力への対応を目的として、容器21が円柱形や楕円柱形のような丸い形状であるように変更してもよい。但し、この場合、容器の周状の側壁と平板P1の側端との間に弓形断面の空間が生じるので、ガスGが平板間の空間を回避して両横の空間を流れるのを防止するための遮断壁を、気液接触部の段の境界毎に設けるとよい。
When conducting gas-liquid contact under pressure or pressure, usually, in order to accommodate the pressure, the device is designed with a round shape so that the action of the pressure is distributed. Absorber and regenerator
尚、上述の点に関し、図3及び図5に示すような多段構造の充填材22a,22bにおいては、中段における平板Psの数又は横幅を最上段及び最下段より増加させることで、充填材の各段における横幅をある程度変動させることが可能である。従って、図3及び図5のような多段構造の充填材22a,22bを用いて、容器の側壁と充填材との空間がある程度減少するように変更することが可能である。この場合、多段構造の充填材の中段における平板Psにも吸収液を供給可能なように、液分配器のノズルや誘導爪等の長さ及び形状を改良するとよい。また、この場合も、容器の側壁と平板Psとの間をガスGが流れるのを防止する遮断壁を併用することができる。上述の点は、脱硫部4及び洗浄部5や、再生装置の気液接触部2R及び洗浄部5Rについても同様であり、充填材として使用される平板P2~P5を図3のような形態に変更して対応することができる。
Regarding the above point, in the
上述の実施形態において、吸収装置及び再生装置の容器21,21Rは、水平な横方向に伸長し、気液接触部2の複数の段2a,2b,2c,2dの配列方向は水平である。しかし、気液接触部2の段が配列する方向は、水平方向に限らず、傾斜した横方向であってもよい。具体的には、隣接する段間に段差を設けて階段状に複数の段が配列する構造であってもよい。この場合、吸収液が最上段に位置する段から最下段に位置する段に向かって順次流通するように液体供給機構を構成すると、エネルギー効率がよい。このような傾斜した配置は、傾斜地を利用した装置の設置において利用してもよい。
In the above embodiment, the
また、上述の実施形態における気液接触部の段の配列は直線状であり、容器21,21Rの形状は横方向に直線状に延伸する形状であるが、これに限定されない。例えば、気液接触部の段の配列方向を徐々に変化させて容器の形状を緩やかに湾曲させる、或いは、角度を設けて屈曲させるような形状でもよい。このような変形は、例えば、気液接触部の段間に適宜空間を設け、この空間を利用して各段の配列方向を変化させることによって可能である。このような手法によって、L字状、Z字状等の屈曲形状、U字状、S字状、円又は楕円に沿った湾曲形状、或いは、これらを組み合わせた形状に延伸する吸収装置及び再生装置を構成することができる。また、このような吸収装置及び再生装置を近接して設置すると、吸収液の循環機構としてこれらを接続する配管の短縮が可能である。
In the above-described embodiments, the steps of the gas-liquid contact portion are arranged linearly, and the shape of the
或いは、上述の横型多段構造の吸収装置及び再生装置は、Y字状に分岐した形状に構成することも可能である。例えば、吸収装置においては、供給するガス量に比べて吸収装置から排出されるガス量は少なく、気液接触部の各段における気液接触の比率が、ガスの流れ方向に従って変化する。このため、Y字状に分岐する形状に吸収装置を設計して、2つのガス供給口からガスを供給して、1つのガス排出口から処理後のガスを排出するように構成すると、上記の点を改善することができる。同様に、再生装置においても、再生される吸収液から発生する二酸化炭素の流量は、ガス排出口42Rに向かって増加するので、再生装置をY字状に設計して、2つのガス排出口から二酸化炭素を排出するように構成することができる。
Alternatively, the horizontal multi-stage absorber and regeneration device described above may be configured in a Y-shaped branch. For example, in an absorber, the amount of gas discharged from the absorber is smaller than the amount of gas supplied, and the ratio of gas-liquid contact at each stage of the gas-liquid contact portion changes according to the gas flow direction. For this reason, if the absorber is designed to have a Y-shaped branch shape, the gas is supplied from two gas supply ports, and the gas after treatment is discharged from one gas discharge port, the above-mentioned problem can be solved. Points can be improved. Similarly, in the regenerator, the flow rate of carbon dioxide generated from the absorbent to be regenerated increases toward the
更に、上述の実施形態においては、容器内に脱硫部を有するように吸収装置を構成しているが、脱硫部を吸収装置から除去してもよい。その場合、脱硫部は、別体として他の容器内に設けて吸収装置に接続するとよい。或いは、従来使用されている脱硫塔を利用してもよい。洗浄部についても、別体として他の容器内に設けて、吸収装置又は再生装置に接続することができる。また、処理するガスが高温である場合には、吸収装置のガス導入口と脱硫部の間に、更に、冷却部を設けて、ガスを所望の温度に冷却するように吸収装置を構成してもよい。その場合、冷却部についても、洗浄部と同様に平板を用いて構成して冷却水とガスを気液接触させるとよい。これにより、通常は40~50℃程度で供給されるガスについて、これ以上の温度でも受け入れが可能になる。このように、横型多段構造の吸収装置及び再生装置においては、必要に応じて、気液接触部の段数を容易に増減できるので、他の機能の追加や構造の簡略化を行う上で有利である。 Furthermore, in the above-described embodiments, the absorber is configured to have the desulfurization section within the vessel, but the desulfurization section may be removed from the absorber. In that case, the desulfurization section may be provided separately in another container and connected to the absorber. Alternatively, a conventionally used desulfurization tower may be used. The washing section can also be provided separately in another container and connected to the absorber or the regenerator. In addition, when the gas to be treated is at a high temperature, a cooling section is further provided between the gas inlet of the absorber and the desulfurization section to configure the absorber so as to cool the gas to a desired temperature. good too. In this case, it is preferable that the cooling section is also constructed using a flat plate like the cleaning section so that the cooling water and the gas are brought into vapor-liquid contact. This makes it possible to accept a gas that is normally supplied at a temperature of about 40 to 50° C. even at a temperature higher than this. In this way, in the horizontal multi-stage absorber and regenerator, the number of stages of the gas-liquid contacting section can be easily increased or decreased as required, which is advantageous in adding other functions and simplifying the structure. be.
平板で構成される充填材は、製造加工コストを低く抑えることができる。また、流通抵抗を少なく抑えて操業費用を削減することができる。従って、上述のような吸収装置及び再生装置は、大容量の処理及び高速での処理が求められる二酸化炭素の回収装置として有用である。 A filler composed of a flat plate can keep manufacturing costs low. In addition, it is possible to reduce the flow resistance and reduce the operating cost. Therefore, the absorber and regenerator as described above are useful as a carbon dioxide recovery apparatus that requires large-capacity treatment and high-speed treatment.
上述のような二酸化炭素の回収装置によって処理されるガスGとして、例えば、化学プラントや火力発電所等の設備内で発生した廃ガス(排ガス)や反応ガスが挙げられる。二酸化炭素だけでなく、窒素酸化物、硫黄酸化物等の酸性ガスの処理も可能である。上述の吸収装置においては、脱硫部4が容器内に併設されており、硫黄酸化物がガスから除去される。
Examples of the gas G to be processed by the carbon dioxide recovery apparatus described above include waste gas (exhaust gas) and reaction gas generated in facilities such as chemical plants and thermal power plants. Not only carbon dioxide but also acid gases such as nitrogen oxides and sulfur oxides can be treated. In the absorber described above, a
二酸化炭素の回収又は除去においては、吸収液Lとして、二酸化炭素に親和性を有する化合物を吸収剤として含有する水性液が一般的に用いられる。吸収剤としては、環状アミン化合物やアルカノール系アミン、フェノール系アミン、アルカリ金属塩等のアルカリ剤の水溶液が使用可能であり、アルカノールアミンやアルコール性水酸基を有するヒンダードアミンなどが屡々用いられる。具体的には、アルカノールアミンとして、例えば、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を例示することができる。アルコール性水酸基を有するヒンダードアミンとしては、2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール(AMP)、2-(エチルアミノ)エタノール(EAE)、2-(メチルアミノ)エタノール(MAE)等を例示できる。通常、モノエタノールアミン(MEA)の使用が好まれる。上記のような化合物の複数種を混合して使用してもよい。吸収液の吸収剤濃度は、処理対象とするガスに含まれる二酸化炭素量や処理速度等に応じて適宜設定することができ、吸収液の流動性や消耗損失の抑制などの点を考慮すると、概して、10~50質量%程度の濃度が適用される。 In the recovery or removal of carbon dioxide, an aqueous liquid containing, as an absorbent, a compound having affinity for carbon dioxide is generally used as the absorbent L. As the absorbent, an aqueous solution of an alkaline agent such as a cyclic amine compound, an alkanol amine, a phenol amine, or an alkali metal salt can be used, and an alkanol amine or a hindered amine having an alcoholic hydroxyl group is often used. Specifically, examples of alkanolamine include monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, methyldiethanolamine, diisopropanolamine, and diglycolamine. Examples of hindered amines having an alcoholic hydroxyl group include 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP), 2-(ethylamino)ethanol (EAE), 2-(methylamino)ethanol (MAE) and the like. The use of monoethanolamine (MEA) is usually preferred. You may mix and use multiple types of the above compounds. The absorbent concentration of the absorbent can be appropriately set according to the amount of carbon dioxide contained in the gas to be treated, the treatment speed, etc. Considering the fluidity of the absorbent and the suppression of consumption loss, Generally, concentrations of the order of 10 to 50% by weight are applied.
脱硫部4における硫黄酸化物の除去には、脱硫液Dとしてアルカリ液が使用され、アルカリ剤の水性液が一般的に用いられる。アルカリ剤としては、アルカリ金属及びアルカリ土類金属並びにその化合物がある。例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等などの水酸化物や、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどが挙げられる。
For the removal of sulfur oxides in the
二酸化炭素の回収装置を構成する各部は、上述したようなガスGの成分や、吸収液L、脱硫液Dに含まれる化学薬剤などに対して耐性を有する素材で製造される。そのような素材として、例えば、ステンレス綱、アルミニウム、ニッケル、チタン、炭素鋼、真鍮、銅、モネル、銀、スズ、ニオブ等の金属や、ポリエチレン、ポリプロピレン、PTFE等の樹脂が挙げられる。充填材を構成する平板P1~P5,Psも、少なくとも表面が、上述のような、処理するガスG及び使用する吸収液Lとの反応(腐食)を生じない耐食性の素材で構成される。素材は、やすりがけ、サンドブラスト処理、紫外線オゾン処理、プラズマ処理などの表面加工によって表面に微小な凹凸を形成して表面粗さを付与したものであってもよい。また、コーティング等による表面の改質によって、上述のような使用条件に合うように調製した素材であってもよい。 Each part constituting the carbon dioxide recovery apparatus is made of a material that is resistant to the components of the gas G as described above, the chemical agents contained in the absorption liquid L and the desulfurization liquid D, and the like. Examples of such materials include metals such as stainless steel, aluminum, nickel, titanium, carbon steel, brass, copper, monel, silver, tin, and niobium, and resins such as polyethylene, polypropylene, and PTFE. At least the surfaces of the flat plates P1 to P5 and Ps constituting the filler are also made of a corrosion-resistant material that does not react (corrode) with the gas G to be treated and the absorbent L to be used, as described above. The material may have surface roughness by forming minute irregularities on the surface by surface treatment such as sandblasting, ultraviolet ozone treatment, plasma treatment, or the like. Moreover, it may be a material prepared to meet the above conditions of use by surface modification such as coating.
平板P1~P5,Ps及び平板片Sは、厚さが均一な平板又は薄層材であり、気液接触を行う条件に応じて、好適な強度を保持し得るように素材及び厚さを適宜選択することができる。金属線を用いた金網やパンチングメタル板、エキスパンドメタル板等の網板は、単体で自立可能な程度に強度を保持しつつ重量を減少させることが可能な板材であり、吸収液の濡れ広がりにおいても優れた性質を示す。従って、極めて目が細かい場合には、平板と同様の取り扱いが可能であり、気液接触部の充填材22,22a,22bを構成するために用いてもよい。
The flat plates P1 to P5, Ps and the flat plate piece S are flat plates or thin layer materials having a uniform thickness. can be selected. Wire nets using metal wires, punching metal plates, expanded metal plates, and other mesh plates are plate materials that can reduce weight while maintaining strength to the extent that they can stand on their own. also show excellent properties. Therefore, if the mesh is extremely fine, it can be handled in the same way as a flat plate, and may be used to constitute the
効率的な成分移行を実現でき、操業時におけるエネルギー効率が良好な二酸化炭素の回収装置が提供されるので、経済性の向上に基づく汎用化によって、化学処理や製造加工における燃焼ガス等の排ガスの処理の普及、環境汚染の防止等に貢献可能である。 Since a carbon dioxide recovery device that can realize efficient component transfer and has good energy efficiency during operation is provided, it will be possible to reduce exhaust gas such as combustion gas in chemical treatment and manufacturing processing through generalization based on improved economic efficiency. It can contribute to the spread of treatment and the prevention of environmental pollution.
1,11,11’,12,13,14 吸収装置
1R 再生装置
2 気液接触部
2a,2b,2c,2d 段
3 液体供給機構
4 脱硫部
5,5R 洗浄部
21,21R 容器
22,22a,22b 充填材
23,23m,24,24s,25,26,27 仕切り壁
23g,24g,25g,27g 誘導壁
30 連通路
31,31a,31b,31c,31d 液分配器
32,32’ 液回収口
33a,33b,33c,33d,33e 配管
33h,33i,33j,33k,33m 配管
34,34D,34W ポンプ
35 冷却器
41,41a,41b ガス導入口
42,42a,42b,42R ガス排出口
43,44 デミスタ
45,46 連絡孔
51a,51b,51c 分岐管
52 流量調整弁
P1,P2,P3,P4,P5,Ps 平板
S 平板片
L,L’ 吸収液
G,G’ ガス
D 脱硫液
W 洗浄液
Claims (12)
前記吸収装置及び前記再生装置の少なくとも一方は、横方向に配列される複数の段に区分され、 かつ、
前記 複数の段の各々に配設された充填材を有する気液接触部と、
吸収液を前記気液接触部に供給して前記複数の段を配列に沿って順次流通させる液体供給機構と 、
を備え、
前記充填材は、前記横方向に垂直かつ水平な幅方向に並列している、前記横方向に延在する複数の鉛直な第1平板を含む第1平板部と、前記横方向に並列している、前記幅方向に延在する複数の鉛直な第2平板を含む第2平板部と、を有し、
前記第1平板部と前記第2平板部とは鉛直方向に交互に積層されている、
横型多段構造に構成される二酸化炭素の回収装置。 An absorber that absorbs carbon dioxide contained in the gas into the absorbent, a regeneration device that releases the carbon dioxide contained in the absorbent to regenerate the absorbent, and a circulation of the absorbent between the absorber and the regeneration device. A carbon dioxide recovery device having a circulation mechanism that causes
At least one of the absorber and the regenerator, partitioned into multiple columns arranged horizontally, And,
Said multiple stagesFilling material arranged in each ofhaveRukia liquid contact portion;
a liquid supply mechanism that supplies the absorption liquid to the gas-liquid contact portion and sequentially circulates the plurality of stages along the arrangement; ,
with
The filling material includes a first flat plate portion including a plurality of vertical first flat plates extending in the lateral direction and arranged in parallel in the horizontal width direction perpendicular to the lateral direction, and parallel in the lateral direction. a second flat plate portion including a plurality of vertical second flat plates extending in the width direction,
The first flat plate portion and the second flat plate portion are alternately laminated in the vertical direction,
A carbon dioxide capture device with a horizontal multi-stage structure.
前記第1容器は、前記複数の段が配列する前記横方向に延在し、当該第1容器の前記横方向の寸法は、鉛直方向の寸法及び前記幅方向の寸法よりも大きい、請求項1に記載の二酸化炭素の回収装置。 The absorber comprises a first container configured in the horizontal multistage structure and containing the gas-liquid contact portion having the filler inside,
2. The first container extends in the lateral direction in which the plurality of stages are arranged, and the lateral dimension of the first container is greater than the vertical dimension and the width dimension. The carbon dioxide recovery device according to 1.
前記吸収装置は、更に、
前記ガス導入口と前記気液接触部との間に配置されてガスから硫黄酸化物を除去する脱硫部と、
前記気液接触部と前記第1容器のガス排出口との間に配置されてガスを洗浄する洗浄部と
を前記第1容器内に有する請求項2に記載の二酸化炭素の回収装置。 In the absorber, the first container has a gas inlet for supplying gas to the gas-liquid contact portion and a gas outlet for discharging gas from the gas-liquid contact portion, and the gas is an inlet is provided at one end in the extending direction of the first container, and a gas outlet of the first container is provided at the other end in the extending direction of the first container;
The absorber further comprises:
a desulfurization section disposed between the gas inlet and the gas-liquid contact section for removing sulfur oxides from the gas;
3. The carbon dioxide recovery apparatus according to claim 2, further comprising a cleaning section arranged between the gas-liquid contact section and the gas discharge port of the first vessel to clean the gas in the first vessel.
並列する複数の鉛直な第3平板と、
前記複数の鉛直な第3平板に液体を供給する液分配器と
を有し、前記脱硫部の液分配器は、前記液体としてアルカリ液を供給し、前記吸収装置の洗浄部の液分配器は、前記液体として水を供給する請求項3に記載の二酸化炭素の回収装置。 In the absorber, the desulfurization section and the washing section of the absorber each comprise:
a plurality of parallel vertical third flat plates;
a liquid distributor for supplying a liquid to the plurality of vertical third flat plates, wherein the liquid distributor for the desulfurization section supplies alkaline liquid as the liquid, and the liquid distributor for the cleaning section of the absorber is 4. The apparatus for recovering carbon dioxide according to claim 3, wherein water is supplied as said liquid.
ガスが前記気液接触部を流通する間に各段毎に上方又は下方に流通するように、ガスを誘導する誘導壁
を有する請求項2~4の何れか一項に記載の二酸化炭素の回収装置。 The absorber further comprises:
The recovery of carbon dioxide according to any one of claims 2 to 4, further comprising guide walls for guiding the gas so that the gas flows upward or downward in each stage while the gas flows through the gas-liquid contact portion. Device.
前記第2容器は、前記複数の段が配列される前記横方向に延在し、当該第2容器の前記横方向の寸法は、鉛直方向の寸法及び前記幅方向の寸法よりも大きい、請求項1~5の何れか一項に記載される二酸化炭素の回収装置。 The regeneration device comprises a second container configured in the horizontal multistage structure and containing the gas-liquid contact portion having the filler therein ,
The second container extends in the lateral direction in which the plurality of stages are arranged , and the lateral dimension of the second container is greater than the vertical dimension and the width dimension. 6. The carbon dioxide recovery device according to any one of 1 to 5.
前記再生装置は、更に、
吸収液に再生熱を供給する加熱源と、
放出される二酸化炭素を洗浄する洗浄部と
を有し、前記加熱源は、前記第2容器の延在方向における一端に配置され、前記第2容器のガス排出口は、前記第2容器の延在方向における他端に設けられ、前記再生装置の洗浄部は、前記気液接触部と前記第2容器のガス排出口との間に配置される請求項6に記載の二酸化炭素の回収装置。 In the regeneration device, the second container has a gas outlet for discharging carbon dioxide released from the absorbing liquid,
The playback device further comprises:
a heating source that supplies regeneration heat to the absorbing liquid;
a cleaning unit for cleaning released carbon dioxide, wherein the heating source is arranged at one end in the extending direction of the second container, and the gas outlet of the second container is located at the second container. 7. The carbon dioxide recovery device according to claim 6, which is provided at the other end in the extending direction , and wherein the cleaning section of the regeneration device is arranged between the gas-liquid contact section and the gas outlet of the second container. .
並列する複数の鉛直な第4平板と、
前記複数の鉛直な第4平板に水を供給する液分配器と
を有し、前記再生装置の洗浄部の液分配器から供給される水によって、二酸化炭素に同伴される吸収液の成分を除去する請求項7に記載の二酸化炭素の回収装置。 The cleaning unit of the playback device includes:
a plurality of parallel vertical fourth flat plates;
and a liquid distributor that supplies water to the plurality of vertical fourth flat plates, wherein the water supplied from the liquid distributor of the washing section of the regenerator removes components of the absorption liquid that are accompanied by carbon dioxide. The carbon dioxide recovery device according to claim 7.
前記複数の段の各々に設けられ、上方から前記充填材の各々に吸収液を供給する複数の液分配器と、
前記複数の段の各々に設けられ、底部に流下する吸収液を回収する複数の液回収口と、
前記複数の段における1つの段の液回収口と、前記複数の液分配器のうち次に吸収液が流通する段の液分配器とが接続するように、前記複数の液分配器と前記複数の液回収口とを接続する配管と
を有する請求項1~8の何れか一項に記載の二酸化炭素の回収装置。 The liquid supply mechanism is
a plurality of liquid distributors provided in each of the plurality of stages to supply the absorption liquid to each of the fillers from above;
a plurality of liquid recovery ports provided in each of the plurality of stages for recovering the absorbent flowing down to the bottom;
The plurality of liquid distributors and the plurality of The carbon dioxide recovery device according to any one of claims 1 to 8, further comprising a pipe connecting the liquid recovery port of the
前記循環機構は、前記吸収装置の前記液体供給機構から前記再生装置の前記液体供給機構へ吸収液を供給する供給流路と、前記再生装置の前記液体供給機構から前記吸収装置の前記液体供給機構へ吸収液を還流させる還流流路とを有し、
前記再生装置における前記液体供給機構の前記配管は、更に、前記循環機構の前記還流流路の吸収液から熱を回収して前記再生装置へ供給するための熱交換器を有する請求項9に記載の二酸化炭素の回収装置。 Both the absorption device and the regeneration device are configured in the horizontal multistage structure,
The circulation mechanism includes a supply passage for supplying the absorbent from the liquid supply mechanism of the absorber to the liquid supply mechanism of the regenerator, and a liquid supply mechanism of the regenerator from the liquid supply mechanism of the regenerator to the liquid supply mechanism of the absorber. and a reflux channel for refluxing the absorption liquid to the
10. The regenerator according to claim 9, wherein the pipe of the liquid supply mechanism in the regenerator further comprises a heat exchanger for recovering heat from the absorbing liquid in the reflux passage of the circulation mechanism and supplying the heat to the regenerator. of carbon dioxide recovery equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018075239A JP7106954B2 (en) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | carbon dioxide recovery equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018075239A JP7106954B2 (en) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | carbon dioxide recovery equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019181367A JP2019181367A (en) | 2019-10-24 |
JP7106954B2 true JP7106954B2 (en) | 2022-07-27 |
Family
ID=68338705
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018075239A Active JP7106954B2 (en) | 2018-04-10 | 2018-04-10 | carbon dioxide recovery equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7106954B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112607811B (en) * | 2020-11-25 | 2022-09-20 | 重庆市农业科学院 | Efficient device and method for blowing off carbon dioxide in water |
CN114317041B (en) * | 2021-11-26 | 2023-07-25 | 清华大学 | Desulfurizing tower and desulfurizing method |
JP2024024388A (en) * | 2022-08-09 | 2024-02-22 | 株式会社神戸製鋼所 | Gas treatment apparatus and gas treatment method |
CN115430363B (en) * | 2022-10-12 | 2023-11-24 | 安徽科达洁能股份有限公司 | Carbon dioxide capturing method and carbonator |
JP7448926B1 (en) | 2023-05-31 | 2024-03-13 | 株式会社徳岡テクノ | Carbon dioxide adsorption method, carbon dioxide treatment device, and carbon dioxide adsorption system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008510600A (en) | 2004-08-20 | 2008-04-10 | グローバル リサーチ テクノロジーズ,エルエルシー | Removal of carbon dioxide from the air |
JP2011110528A (en) | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Takeshi Kimura | Carbon dioxide recovery apparatus |
US20150004082A1 (en) | 2013-06-28 | 2015-01-01 | General Electric Company | System and method for treatment of a medium |
JP2016159239A (en) | 2015-03-02 | 2016-09-05 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Recovery device and recovery method of carbon dioxide |
-
2018
- 2018-04-10 JP JP2018075239A patent/JP7106954B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008510600A (en) | 2004-08-20 | 2008-04-10 | グローバル リサーチ テクノロジーズ,エルエルシー | Removal of carbon dioxide from the air |
JP2011110528A (en) | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Takeshi Kimura | Carbon dioxide recovery apparatus |
US20150004082A1 (en) | 2013-06-28 | 2015-01-01 | General Electric Company | System and method for treatment of a medium |
JP2016159239A (en) | 2015-03-02 | 2016-09-05 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Recovery device and recovery method of carbon dioxide |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019181367A (en) | 2019-10-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7106954B2 (en) | carbon dioxide recovery equipment | |
JP6855765B2 (en) | Gas-liquid contact device | |
US11305244B2 (en) | Gas-liquid contact apparatus | |
JP4505041B1 (en) | Carbon dioxide recovery device | |
US9993743B2 (en) | Distributor tray for gas/liquid contact column with secondary distribution system | |
US20160175734A1 (en) | Distributor tray for heat and/or material exchange columncomprising bubbling means | |
JP6460629B2 (en) | Gas-liquid contact device and CO2 recovery device | |
JPWO2018190104A1 (en) | Apparatus and method for recovering carbon dioxide in flue gas | |
JP7243057B2 (en) | Gas-liquid contactor | |
RU2532175C2 (en) | Gas-fluid contact plant and carbon dioxide extraction plant | |
JP7189747B2 (en) | CO2 RECOVERY SYSTEM AND METHOD OF OPERATION THEREOF | |
US20210146273A1 (en) | Distributor tray for a fractionating column, comprising a compartment for distributing gas | |
JP6552203B2 (en) | Distribution tray for gas / liquid exchange column with liquid deflector | |
JP7167513B2 (en) | Gas-liquid contactor | |
JP6862251B2 (en) | How to operate the carbon dioxide capture system and the carbon dioxide capture system | |
JP6990099B2 (en) | Carbon dioxide capture system and its operation method | |
CA3177178A1 (en) | Demister, absorption liquid absorbing tower, and demister production method | |
JP2021178302A (en) | Gas-liquid contact device | |
JP6862745B2 (en) | Gas-liquid contactor | |
KR20120080297A (en) | Absorption chiller and heater with solution plate | |
JP2015097986A (en) | Distillation column, liquid heating method, and carbon dioxide recovery apparatus and carbon dioxide recovery method using the same | |
JP2021090904A (en) | Carbon dioxide recovery system and operation method thereof | |
JPH1061936A (en) | Heat exchanger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210303 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211207 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220111 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220311 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220614 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220627 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7106954 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |