JPH04126512A - 混合ガスの分離回収システム及び運転方法 - Google Patents

混合ガスの分離回収システム及び運転方法

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JPH04126512A
JPH04126512A JP2246997A JP24699790A JPH04126512A JP H04126512 A JPH04126512 A JP H04126512A JP 2246997 A JP2246997 A JP 2246997A JP 24699790 A JP24699790 A JP 24699790A JP H04126512 A JPH04126512 A JP H04126512A
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JP
Japan
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gas
mixed gas
cooled
adsorbed
adsorption
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JP2246997A
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English (en)
Inventor
Ryokichi Yamada
山田 良吉
Hisao Yamashita
寿生 山下
Osamu Kuroda
修 黒田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/08Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は混合成分の分離回収システムに係り、特に、火
力発電ボイラ等からの排ガス中の炭酸ガス(CO2)分
離・回収システム及び運転方法に関する。
〔従来の技術〕
酸性雨、オゾン層破壊、地球温暖化は人類の将来にとっ
て、極めて大きな地球的規模の環境問題であり、その対
策が必要とされている。この中で、地球温暖化はC○2
濃度の上昇が主原因の一つとされている。主に化石燃料
をボイラで燃焼させ、得られた熱エネルギを電気エネル
ギに変換する火力発電所のボイラ排ガスからのCOzの
排出量が多い。この排出COx量は数百KWの電力量を
賄う場合、−時間当り数百トンにも及び、国内の電力需
要量を考えると膨大なCOzが排出されていることにな
る。
この様なことから、近年、火力発電所のボイラ排ガス等
に含まれるC Oxを回収し、有効利用及び貯蔵などの
手段によってCOzの大気中への排出を抑制することが
叫ばれている。特に、CO2の排出抑制技術としてCO
2の分離回収システムが注目されている。
従来、比較的Coxの濃度が低い空気中のCo2分離除
去技術としては深冷分離法の前処理装置として圧力差ス
イング吸着法(特願昭46−49542号。
U S −3967464号、 U S−321095
0号等)が知られている。また、混合ガスからのCOx
の分離除去に関しては圧力差スイング吸着法(特開昭6
4−27614号、特開昭52−59073号、特開平
1−155926号公報)により行うことが知られてい
る。一方、COxの分離回収技術に関しては圧力差スイ
ング吸着法により廃ガスからのCow回収法(吸着(P
 S A)による廃ガスからのCOx回収、化学装置、
8月号、p54〜59 (1989))がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術「吸着(P S A)による廃ガスからの
COz回収」には、高炉熱風炉ガス、石油改質ガス、水
素製造ガス等の比較的COz濃度が20%前後と高い場
合と燃焼排ガス中のCO2濃度が10%前後と比較的希
薄の場合の圧力差スイング吸着(以下PSA法と略す)
によるC 02の分離回収に関して述べられている。こ
の中でも燃焼排ガス中のCO2濃度が希薄な場合には、
製造コスト及びPAS装置が大型化するなどの観点から
COx分離回収を二段方式で行うことが記載されている
。すなわち、COzの分離回収を一段目のPSA装置で
COzを粗濃縮し、二段目のPSA装置で高濃縮して分
離回収する方式である。
また、COxの分離回収に関しては吸着工程を終了した
吸着塔に製品COzガスを供給し、すでに共吸着されN
Z 、Oxなどをパージし吸着工程終了基にCOxを充
満させたのち、吸着したC O2とパージ用COxを真
空ポンプにより回収する方法が記載されている。
この方法で濃度が希薄な燃焼排ガス等のCotの分離回
収では回収率の向上を図るため、PSA装置の二段にす
る必要があり′、PSA装置の大型化、所要消費動力の
増大につながる等の問題が生じる。また、製品Conを
パージし共吸着のN2 。
o2を除去したのち、吸着COZとパージ用COzを真
空ポンプにより回収する際に、COzは高吸着成分であ
り、吸着剤からのConの脱離速度が遅く、かつ、脱離
量が少なくなるため、真空ポンプによる減圧を高真空度
にする必要がある。このため、真空ポンプの動力が大き
くなる問題が生じる。この問題点は、Conの分離回収
コストに大きく影響を及ぼすことになる。
本発明の目的は、上記手段によらず濃度が希薄に燃焼排
ガス等からのCOzを効率よく分離・回収することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、圧力スイング吸着法によっ
て混合ガス中の高吸着ガスのCOzを吸着し残りの低吸
着ガスを精′製する方法において、低吸着精製ガスを冷
却あるいは加熱する手段によって冷却あるいは加熱し加
熱低吸着精製ガスにより吸着COxを吸着剤から脱離し
、この手段によって分離されたC Oxを回収する手段
は前記冷却低吸着精製ガスにより前記加熱低吸着精製ガ
スとCOxを含む混合ガスを冷却しCOzのみを液化し
て回収するようにしたものである。
〔作用〕
混合ガス中のCOzを濃縮する際には精製混合ガス中に
はCOxが存在しない様に吸着工程を実施する。また、
濃縮CO2を吸着剤から肌着する再生工程でCOzを含
まない精製混合ガスで濃縮COzを分離する際には、C
Ozが完全に分離(共吸着の混合ガスが一部含まれる)
するまで精製混合ガスあるいは加熱した精製混合ガスを
供給する。この操作が終了した時点で、吸着工程時の圧
力で貯留した精製混合ガスにより吸着塔を昇圧する。さ
らに、COzを精製混合ガスあるいは加熱精製混合ガス
により分離した後、回収する際には精製混合ガスを冷熱
発生手段により冷却し、冷却精製混合ガスと分離COz
との熱授受を行うことによりCOxを液化回収する。こ
の場合、精製混合ガスは分離COzのみが液化する温度
まで冷却する。
この構成及び操作によれば、再生工程において濃縮CC
)zを真空ポンプ単独減圧手段による吸着剤からの脱離
操作に比べ、Co2を含まない精製混合ガスあるいは加
熱精製混合ガスを供給するため、吸着剤からの脱離促進
が図れ、真空ポンプの動力が低減できる。また、加熱精
製混合ガスをCOzが完全に分離するまで供給するよう
にすれば真空ポンプ減圧操作が不要とすることもできる
さらに、吸着剤の再生度合い及びCO2回収率を向上で
きる。さらには、加圧工程時にはCO2を含まない精製
混合ガスで再生工程後の吸着塔を昇圧することにより吸
着工程時にはCOzの吸着量が増大できるため、吸着塔
のコンパクト化が図れる。また、冷却精製混合ガスによ
り濃縮CO2のみを液化するため、高純度のCOzが効
率よく回収できる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。
先ず本実施例の構成を説明する。水分吸着除去用の二基
の吸着塔IA、IBをもちそれぞれ原料混合ガス供給用
切替え弁11A、IIB、再生工程時の脱着ガス切替え
弁13A、13B、精製混合ガス取り出し用切替え弁1
2A、12B、原料混合ガス圧送用の圧縮機4.吸着剤
再生用の真空ポンプ5.吸着塔IA、IBからの精製混
合ガス中のCO2濃縮用の吸着塔2A、2B、吸着塔2
A、2Bへの精製混合ガス供給用切替え弁21A。
21B、再生工程時の脱着ガス切替え弁23A。
23B、吸着塔2A、2Bからの精製混合ガス取り出し
用切替え弁22A、22B、吸着剤再生用真空ポンプ6
、精製混合ガス貯留タンク8.熱交換器2及び7.冷熱
発生用膨張タービン9、混合ガスタンク10、加熱用熱
交換器50及び6oとから構成され、さらに、吸着塔I
A、IB、2A。
2Bとには精製混合ガス供給用切替え弁15A。
15B、25A、2513がそれぞれ設置されている。
次に、動作を説明する。ここでは、吸着塔IA及び2A
が吸着工程を実施し吸着塔IB、2Bが再生及び加圧工
程を実施している動作状態で、以下を説明する。
原料混合ガス1中の水分は予め、熱交換器2において冷
却・凝縮され、凝縮水3は系外に排出される。この後、
混合ガスは圧縮機4によって圧力Pa=1.6ataま
で昇圧され、切替え弁11Aを介して吸着塔IAに供給
される。ここで、熱交換器2の操作温度における蒸気正
分相当の原料混合ガス1中の残りの水分が吸着除去され
、精製混合ガスは吐出端100Aから切替え弁12Aを
介して吸着塔2Aに供給される。吸着塔2AではC02
が吸着濃縮され、残りの精製混合ガスは吐出端200A
から切替え弁22A及び30aを介してタンク8に貯蔵
される。タンク8に貯留された精製混合ガスの一部は切
替え弁30dを介して膨張タービン9に供給され冷却さ
れる。冷却された精製混合ガスはタンク1oに貯留され
る。
一方、再生工程にある吸着塔IBでは切替え弁12B、
15B、IIB閉、13B開の状態で真空ポンプ5によ
り吸着された水分は減圧・脱着され、吐出端40から系
外に排出される。また、吸着塔2Bでは切替え弁22B
、25B、21B閉。
23B開の状態で吸着された他の混合成分を一部含む濃
縮C○2は真空ポンプ6により減圧・脱着され配管50
を経て熱交換器7に供給される。熱交換器7では、混合
成分を一部含む濃縮CO2は貯留タンク10からの冷却
された精製混合ガスによって冷却され、COzのみが液
化される。液化C○2は弁90を介して配管50を経て
貯蔵される。熱交換器7で液化されたC○2以外の混合
ガス成分は、切替え弁30fを介して膨張タービン9に
より冷却され、タンク9に貯留される。冷却された精製
混合ガスは熱交換器2において、原料混合ガス中の水分
を冷却・凝縮する冷熱源としても使用される。さらに、
再生工程にある吸着塔IB、2Bでは真空ポンプ5及び
6による減圧・脱着操作に加え、次の操作が行われる。
先ず、吸着塔IBでは切換弁12B、11が閉、弁15
B。
13B開の状態でタンク8からのCOzを含まない精製
混合ガスの一部が切替え弁30bを介し配管51を経て
吐出端100Bから供給される。この場合、熱交換器6
0において加熱した精製混合ガスを供給してもよい。供
給された精製混合ガスあるいは加熱精製混合ガスにより
吸着された水分が吸着剤から脱離され、真空ポンプ6に
より系・外に排出される。この操作は排出混合ガス中の
水分露点が一40℃以下になる様に精製混合ガスが順次
供給される。この場合、熱交換器2及び7で水分、CO
xを冷却した後の精製混合ガスを切替え弁30h、30
eを介して吸着塔IBに供給してもよい、吸着塔2Bで
は切替え弁22B、21B閉、25B、23B開の状態
でタンク8からの精製混合ガスが切替え弁30cを介し
て配管52を経て吐出端200Bから供給される。この
場合、熱交換器50で加熱した精製混合ガスを供給する
ことにより吸着剤からのCOzの脱離を速めてもよい。
供給された精製混合ガスあるいは加熱精製混合ガスによ
り吸着された混合ガス成分が一部含む濃縮Coxが吸着
剤から脱離され、真空ポンプ6により熱交換器7に供給
される。吸着塔2Bへの精製混合ガスは真空ポンプ6の
吸引側でCO2濃度が1%以下になる様に、順次、供給
される。
この場合、熱交換器2及び7において水分、CO2を冷
却した後の精製混合ガスを切替え弁30e。
30gを介して配管52を経て吐出端200Bから吸着
塔2Bに供給してもよい。
さらに、吸着塔IB及び2Bが真空ポンプ5及び6、あ
るいは精製混合ガスによって水分、 CO2が吸着剤か
ら前述の条件に脱離れた時点で吸着塔IB及び2Bがタ
ンク8からの精製混合ガスにより昇圧される。この後、
吸着塔IAとIB、2Aと2Bが切替り、吸着塔IA及
び2Aが再生工程を、吸着塔IB及び2Bが吸着工程を
実施し、順次、この操作を繰り返犬す。
COxの回収システム及び運転方法は第2図に示した様
なガスタービン500.燃焼器501゜発電機502.
排熱回収熱交換器503.蒸気タービン5049発電機
506及び熱交換器505等から構成される複合発電プ
ラントからの排ガス1中のCOzの回収に適しているが
、これに限定゛されるものではない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、濃縮COzを真空ポンプ単独減圧手段
により吸着剤から脱離する操作に比べ、COzを含まな
い精製混合ガスにより濃縮COzを脱離するため、吸着
剤からのCOzの脱離促進を速める効果がある。この操
作で、濃縮COz脱離後の精製混合ガス中のCOz濃度
が1%以下になるまで精製混合ガスあるいは加熱精製混
合ガスを供給するため、吸着剤の再生促進が図れ、かつ
、COzの回収率を向上できる効果がある。この操作で
は、真空ポンプを用いずに、精製混合ガスのみで濃縮C
Ozを脱離できるため、所要動力の低減を図れる。また
、精製混合ガスを供給する操作により吸着塔を昇圧する
ため、吸着工程時にはCOxの吸着量を増大することが
でき、装置のコンパクト化が図れる効果がある。さらに
、精製混合ガスをCOzのみが液化する温度まで冷却し
、冷却精製混合ガスにより、一部共吸着している他の混
合ガスを含む脱離ガスからCOxのみを液化回収するた
め、高純度のCOzが効率よく回収できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の系統図、第2図は複合発電
プラントの系統図である。 2.7,50,60・・・熱交換器、4・・・圧縮機、
5゜6・・・真空ポンプ、LA、B、2A、B・・・吸
着塔、第1図 第2図 8F−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、圧力スイング吸着法によつて混合ガス中の高吸着ガ
    スを吸着・分離し低吸着ガスを精製する方法において、 前記低吸着精製ガスを冷却あるいは加熱する手段と冷却
    あるいは加熱低吸着精製ガスにより前記高吸着ガスを除
    去あるいは回収することを特徴とする混合ガスの分離回
    収システム。 2、請求項1において、ガスタービン、蒸気タービン、
    排熱回収熱交換器等からなる複合発電プラントからの排
    ガス中の炭酸ガスの回収を行う排ガス中からの炭酸ガス
    の回収法。3、請求項1において、加熱低吸着精製ガス
    により高吸着ガスを脱着した後、冷却低吸着精製ガスに
    より脱着高吸着ガスを冷却・液化して回収する混合ガス
    の分離回収システム。
JP2246997A 1990-09-19 1990-09-19 混合ガスの分離回収システム及び運転方法 Pending JPH04126512A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7474090B2 (en) * 2004-10-22 2009-01-06 Delphi Technologies, Inc. Position sensor and assembly
JP2019141759A (ja) * 2018-02-16 2019-08-29 大陽日酸株式会社 気体精製装置、気体精製方法、プロペンの製造装置及びプロパンの製造装置
JP2019177315A (ja) * 2018-03-30 2019-10-17 大陽日酸株式会社 気体精製装置及び気体精製方法

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