JP7441123B2 - 酸性ガスの除去装置および酸性ガスの除去方法 - Google Patents
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Description
酸性ガスを含有する被処理ガスとアミンを含有してなる酸性ガス吸収液とを接触させて前記被処理ガス中の酸性ガスを前記酸性ガス吸収液に吸収させる吸収部を有する吸収器と、
酸性ガス吸収後の酸性ガス吸収液から酸性ガスを除去して、前記酸性ガス吸収液を再生する再生部を有する再生器と、
前記吸収器または前記再生器から導出された酸成分を含む酸性ガス吸収液を、電気透析によって、前記酸成分の量が低減した精製液とするとともに、前記酸成分を含む酸性ガス吸収液から酸成分を回収して酸成分濃度が高い濃縮液とする、酸成分除去器と、
前記濃縮液から酸性ガスを分離する気液分離器と、
を具備すること、を特徴とするものである。
下記の工程(イ)~工程(ニ)を具備してなること、を特徴とするものである。
工程(イ):酸性ガスを含有する被処理ガスとアミンを含有してなる酸性ガス吸収液とを接触させて前記被処理ガス中の酸性ガスを前記酸性ガス吸収液に吸収させる工程、
工程(ロ):酸性ガス吸収後の酸性ガス吸収液から酸性ガスを除去して、前記酸性ガス吸収液を再生する工程、
工程(ハ):前記工程(イ)または工程(ロ)で酸成分が蓄積した酸性ガス吸収液を、電気透析によって、前記酸成分の量が低減した精製液とするとともに、前記酸成分を含む酸性ガス吸収液から酸成分を回収して酸成分濃度が高い濃縮液とする、酸成分除去工程、
工程(ニ):前記濃縮液から酸性ガスを分離する気液分離工程。
図1は、本発明の好ましい実施形態による酸性ガスの除去装置の基本構成を示す概略図である。
図1に示される酸性ガスの除去装置は、
酸性ガスを含有する被処理ガス101とアミンを含有してなる酸性ガス吸収液110dとを接触させて前記被処理ガス101中の酸性ガスを前記酸性ガス吸収液110dに吸収させる吸収部1aを有する吸収器1と、
酸性ガス吸収後の酸性ガス吸収液111から酸性ガスを除去して、前記酸性ガス吸収液を再生する再生部を有する再生器2と、
前記再生器2から導出された酸成分を含む酸性ガス吸収液104を、電気透析によって、前記酸成分の量が低減した精製液105とするとともに、前記酸成分を含む酸性ガス吸収液104から酸成分を回収して酸成分濃度が高い濃縮液107とする、酸成分除去器4と、
前記濃縮液107から酸性ガスを分離する気液分離器18と、
を具備する、酸性ガスの除去装置である。
R3N+CO2+H2O → R3NH2CO3 ・・・(1)
R3N+HX → R3NHX ・・・(2)
ガス洗浄部3では、CO2除去排ガスを洗浄液121aで洗浄してCO2除去排ガスに同伴するアミンを回収している。本実施形態では、ガス洗浄部3でCO2除去排ガスは洗浄液洗浄液121aで洗浄される。ガス洗浄部3は、吸収器1の内部に設けられ、CO2吸収部1aよりもCO2除去排ガスのガス流れ方向の下流側である、CO2吸収部1aの上部に設けられている。ガス洗浄部3の上方には液分散器が設けられ、吸収器1に供給される洗浄液121aは液分散器によりガス洗浄部3に向けて分散落下させる。ガス洗浄部3では、CO2除去排ガスが洗浄液121aで洗浄されて、CO2除去排ガスに同伴するアミンがCO2除去排ガスから除去される。なお、ガス洗浄部3は吸収器1内に収容されているが、吸収器1の外部に設け、吸収器1と独立したガス洗浄器としてもよい。
洗浄液121aは、酸性側であるほど洗浄効率が高く、例えば、純水や硫酸水などが用いられる。
CO2除去排ガスは、ガス洗浄部3で浄化された後、処理後燃焼排ガス102として、吸収器1の上部から外部に排出される。
リーン吸収液104から熱安定性アミン塩の酸成分は除去され濃縮液106に移動するが、一方でリーン吸収液104中の炭酸水素イオンまたは炭酸イオンも濃縮液106に移動し、濃縮液107に炭酸水素イオンまたは炭酸イオンが蓄積する。濃縮液107は酸成分除去器4に濃縮液106として循環供給されるが、濃縮液は酸性であるほど、炭酸水素イオンまたは炭酸イオンは濃縮液中にイオンとして溶解される量が少なく、濃縮液107中にCO2ガスとして存在することになる。
気液分離器18で分離された濃縮液106は、再び酸成分除去器4へ供給され、一方、気液分離器18で分離されたCO2ガス112は、合流部13で、再生器2から導出されたCO2ガス103と合流する。
本発明の実施形態による酸性ガスの除去装置における酸成分除去器4の詳細について、図1~図5を参照してさらに説明する。
図2に示される好ましい酸成分除去器4は、
陽極13と、陰極14と、
これらの陽極13と陰極14との間に、陽極13側から陰極14側に向けて、第一の陰イオン交換膜15A-1、バイポーラ膜17BPおよび第二の陰イオン交換膜15A-2が、この順番で、それぞれ離間して配置されることによって形成された四室からなる電気透析構造を具備してなり、
前記第一の陰イオン交換膜15A-1の陽極13側に配置された第一の室が、前記酸成分を含む酸性ガス吸収液104から除去された酸成分X-を回収する酸回収室11aであり、
前記第一の陰イオン交換膜15A-1と前記バイポーラ膜17BPとの間に配置された第二の室が、前記酸成分を含む酸性ガス吸収液104から酸成分X-を除去する吸収液精製室10aであり、
前記バイポーラ膜17BPと前記第二の陰イオン交換膜15A-2との間に配置された第三の室が、前記酸成分を含む酸性ガス吸収液104から除去された酸成分X-を回収する酸回収室11bであり、
前記第二の陰イオン交換膜15A-2の陰極14側に配置された第四の室が、前記酸成分を含む酸性ガス吸収液から酸成分X-を除去する吸収液精製室10bである、酸性ガス除去器である。
酸回収室11bは、バイポーラ膜17BPと陰イオン交換膜15A-2との間の領域であり、酸回収室11bの陽極側にバイポーラ膜17BPが配置され、陰極側に陰イオン交換膜15A-2が配置されている。
吸収液精製室10aおよび10bには、被処理リーン吸収液104が供給される。また、酸回収室11aおよび11bには、濃縮液106が供給される。
酸回収室11aおよび11bから排出された濃縮液107は、酸回収室11aおよび11bに再び循環供給される。別途設置する濃縮液タンクを介して循環運転しても構わない。
また、CO2ガス112は、図示しないCO2貯留設備あるいはCO2利用設備に直接供給されてもよい。
したがって、本実施形態によれば、除去されたCO2も酸性ガスの除去装置の回収CO2として活用し、酸性ガスの回収効率を向上させることができる。
本発明の実施形態による酸性ガスの除去方法は、下記の工程(イ)~工程(ニ)を具備してなること、を特徴とするものである。
工程(イ):酸性ガスを含有する被処理ガスとアミンを含有してなる酸性ガス吸収液とを接触させて前記被処理ガス中の酸性ガスを前記酸性ガス吸収液に吸収させる工程、
工程(ロ):酸性ガス吸収後の酸性ガス吸収液から酸性ガスを除去して、前記酸性ガス吸収液を再生する工程、
工程(ハ):前記工程(イ)または工程(ロ)で酸成分が蓄積した酸性ガス吸収液を、電気透析によって、前記酸成分の量が低減した精製液とするとともに、前記酸成分を含む酸性ガス吸収液から酸成分を回収して酸成分濃度が高い濃縮液とする、酸成分除去工程、
工程(ニ):前記濃縮液から酸性ガスを分離する気液分離工程。
なお、本発明の酸性ガスの除去方法は、図1~図5に示された各種の装置等において実現される各種の操作ないし工程が実施される酸性ガスの除去方法も、実施形態として包含する。
Claims (10)
- 酸性ガスを含有する被処理ガスとアミンを含有してなる酸性ガス吸収液とを接触させて前記被処理ガス中の酸性ガスを前記酸性ガス吸収液に吸収させる吸収部を有する吸収器と、
酸性ガス吸収後の酸性ガス吸収液から酸性ガスを除去して、前記酸性ガス吸収液を再生する再生部を有する再生器と、
前記吸収器または前記再生器から導出された酸成分を含む酸性ガス吸収液を、電気透析によって、前記酸成分の量が低減した精製液とするとともに、前記酸成分を含む酸性ガス吸収液から酸成分を回収して酸成分濃度が高い濃縮液とする、酸成分除去器と、
前記濃縮液から酸性ガスを分離する気液分離器と、
を具備し、
前記気液分離器から導出された酸性ガスと、前記再生器から導出された酸性ガスとの合流部をさらに具備することを特徴とする、酸性ガスの除去装置。 - 前記酸成分除去器は、
陽極と、陰極と、
これらの陽極と陰極との間に、陽極側から陰極側に向けて、少なくとも1枚の陰イオン交換膜およびバイポーラ膜が、この順番で、それぞれ離間して配置されることによって形成された三室からなる電気透析構造を具備してなり、
前記陰イオン交換膜の陽極側に配置された第一の室が、前記酸成分を含む酸性ガス吸収液から除去された酸成分を回収する酸回収室であり、
前記陰イオン交換膜と前記バイポーラ膜との間に配置された第二の室が、前記酸成分を含む酸性ガス吸収液から酸成分を除去する吸収液精製室であり、
前記バイポーラ膜の陰極側に配置された第三の室が、前記酸成分を含む酸性ガス吸収液から除去された酸成分を回収する酸回収室である、請求項1に記載の酸性ガスの除去装置。 - 前記気液分離器の酸性ガスの導出口と前記合流部との間に、酸性ガス貯留タンクおよび酸性ガス流量調整バルブを具備する、請求項1または2に記載の酸性ガス除去装置。
- 前記気液分離器は、その内部の圧力が大気圧以上のものである、請求項1~3のいずれか1項に記載の酸性ガスの除去装置。
- 前記吸収部から排出されるガスを洗浄液で洗浄するガス洗浄部と、
このガス洗浄部から取得された洗浄液の少なくとも一部を、前記酸成分除去器に供給する流路をさらに具備する、請求項1~4のいずれか1項に記載の酸性ガスの除去装置。 - 前記再生部から排出されるガスを洗浄液で洗浄するガス洗浄部または前記再生器から排出されるガスを冷却して凝縮液を得る凝縮部の少なくとも一つと、
前記ガス洗浄部から取得された洗浄液の少なくとも一部、または前記凝縮部から取得された凝縮液の少なくとも一部を、前記酸成分除去器に供給する流路とをさらに具備する、請求項1~5のいずれか1項に記載の酸性ガスの除去装置。 - 前記洗浄液は、水または酸性水である、請求項5または6に記載の酸性ガスの除去装置。
- 前記濃縮液は、pHが8以下である、請求項1~7に記載の酸性ガスの除去装置。
- 下記の工程(イ)~工程(ニ):
工程(イ):酸性ガスを含有する被処理ガスとアミンを含有してなる酸性ガス吸収液とを接触させて前記被処理ガス中の酸性ガスを前記酸性ガス吸収液に吸収させる工程、
工程(ロ):酸性ガス吸収後の酸性ガス吸収液から酸性ガスを除去して、前記酸性ガス吸収液を再生する工程、
工程(ハ):前記工程(イ)または工程(ロ)で酸成分が蓄積した酸性ガス吸収液を、電気透析によって、前記酸成分の量が低減した精製液とするとともに、前記酸成分を含む酸性ガス吸収液から酸成分を回収して酸成分濃度が高い濃縮液とする、酸成分除去工程、
工程(ニ):前記濃縮液から酸性ガスを分離する気液分離工程、
を具備してなり、
工程(ロ)において除去された酸性ガスと、工程(ニ)において分離された酸性ガスとを合流させる工程をさらに具備することを特徴とする、酸性ガスの除去方法。 - 前記濃縮液の少なくとも一部を前記酸性ガス吸収液に供給し、前記濃縮液中のアミンを前記酸性ガス吸収液に戻す、請求項9に記載の酸性ガスの除去方法。
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