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JP2013136012A - Method and apparatus for separating and recovering co2 from waste gas - Google Patents

Method and apparatus for separating and recovering co2 from waste gas Download PDF

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JP2013136012A JP2011287423A JP2011287423A JP2013136012A JP 2013136012 A JP2013136012 A JP 2013136012A JP 2011287423 A JP2011287423 A JP 2011287423A JP 2011287423 A JP2011287423 A JP 2011287423A JP 2013136012 A JP2013136012 A JP 2013136012A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and apparatus for safely separating and recovering COof high purity from waste gas at a low cost in low energy consumption.SOLUTION: The method for separating and recovering COof high purity from the waste gas includes a first step in which a CO-containing waste gas is brought into contact with MgO to form MgCOto remove COfrom the waste gas; and a second step in which the MgCOformed in the first step is heated and decomposed to be separated into MgO and COto recover them. The MgO recovered in the second step is recycled as MgO used in the first step. The heat formed in the first step may be used as the heat source of the thermal decomposition of the MgCO. The heating of the second step may be performed using the heat of the waste gas.

Description

本発明は、酸化マグネシウム(本明細書では「MgO」と記す)を媒体として廃ガスから二酸化炭素(本明細書では「CO」と記す)を分離回収する方法及び装置に関する発明である。 The present invention relates to a method and apparatus for separating and recovering carbon dioxide (referred to as “CO 2 ” herein) from waste gas using magnesium oxide (referred to as “MgO” herein) as a medium.

COを分離回収する技術としては、従来、ゼオライト等の吸着剤を利用した物理吸着法、COガス透過膜を利用した膜分離法、アミンを用いてCOを吸収させる化学的回収法などがある。 Conventional techniques for separating and recovering CO 2 include a physical adsorption method using an adsorbent such as zeolite, a membrane separation method using a CO 2 gas permeable membrane, and a chemical recovery method in which CO 2 is absorbed using an amine. There is.

しかし、物理吸着法は、COの選択率が低く、また、高温、高湿又は高圧下で廃ガスを処理する必要があり、処理条件の管理が煩雑で、多くのエネルギーを消費するという欠点がある。膜分離法は、COの回収率が低く、膜材料が高価で耐久性に劣るという欠点がある。化学的回収法は、アミンの毒性の問題があり、また、COを吸収した溶液からCOを回収する際に、溶液を加熱する必要があり、温度管理が煩雑で、多くのエネルギーを消費するという欠点がある。 However, the physical adsorption method has a low CO 2 selectivity, and it is necessary to treat waste gas at high temperature, high humidity or high pressure, and management of treatment conditions is complicated and consumes a lot of energy. There is. The membrane separation method has the disadvantages that the CO 2 recovery rate is low, the membrane material is expensive and inferior in durability. Chemical recovery methods, there are toxicity problems amines, also when the recovery of CO 2 from the solution that has absorbed CO 2, it is necessary to heat the solution, a complicated temperature control, consume a lot of energy There is a drawback of doing.

従来、COを含有する廃ガスをMgOと反応させて炭酸マグネシウム(本明細書では「MgCO」と記す)として回収することは提案されているが、COをMgCOとして固定化することを開示するに過ぎず、さらにMgCOからCOを分離回収することについては何ら開示していない(特許文献1参照)。また、廃ガスをMgOからなる脱炭酸剤に接触させて脱炭酸する方法において、脱炭酸剤を常圧700℃の空気と接触させることによりMgOとして再生することが提案されているが、再生時に排出されるCOを回収することについては何ら着目していない(特許文献2参照)。 Conventionally, it has been proposed to react a waste gas containing CO 2 with MgO and recover it as magnesium carbonate (referred to as “MgCO 3 ” in the present specification), but immobilizing CO 2 as MgCO 3 Is not disclosed, and nothing is disclosed about the separation and recovery of CO 2 from MgCO 3 (see Patent Document 1). Further, in the method of decarboxylation by contacting the waste gas with a decarbonation agent composed of MgO, it has been proposed to regenerate the MgO by bringing the decarbonation agent into contact with air at a normal pressure of 700 ° C. No attention is paid to recovering the discharged CO 2 (see Patent Document 2).

特開2009−234829号公報JP 2009-234829 A 特開昭51−4090号公報Japanese Patent Laid-Open No. 51-4090

本発明は、廃ガスから低コストかつ低エネルギー消費にて安全にCOを高純度で分離回収できる方法及び装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method and an apparatus that can safely separate and recover CO 2 with high purity from waste gas at low cost and with low energy consumption.

本発明者等は、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、MgOを媒体として用い、これと廃ガスのCOを反応させてMgCOとして回収した後、さらに、MgCOをMgOとCOに分離回収するとともに、MgOを廃ガスとの上記反応にリサイクル使用することで、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have used MgO as a medium, reacted with waste gas CO 2 and recovered it as MgCO 3 , and then MgCO 3 and MgO 3 are further recovered. The present inventors have found that the above problems can be solved by separating and recovering to CO 2 and recycling MgO for the above reaction with waste gas, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明は、その一局面によれば、廃ガスからCOを分離回収する方法であって、COを含有する廃ガスをMgOと接触させてMgCOを生成させことにより廃ガスからCOを除去する第一の工程と、第一の工程で生成されたMgCOを加熱分解してMgO及びCOのそれぞれに分離して回収する第二の工程とを含み、第二の工程で回収したMgOを第一の工程で用いるMgOとしてリサイクルすることを特徴とする方法を提供する。 That is, according to one aspect of the present invention, there is provided a method for separating and recovering CO 2 from waste gas, wherein the waste gas containing CO 2 is brought into contact with MgO to produce MgCO 3 from the waste gas. Including a first step of removing CO 2 and a second step of thermally decomposing MgCO 3 produced in the first step to separate and recover each of MgO and CO 2. The method is characterized in that the MgO recovered in step (1) is recycled as MgO used in the first step.

また、本発明は、他の局面によれば、廃ガスからCOを分離回収する装置であって、COを含有する廃ガスをMgOと接触させてMgCOを生成させる反応装置(1a)と、生成したMgCOを廃ガスから分離する分離装置(1b)と、分離されたMgCOを加熱分解してMgO及びCOのそれぞれに分離して回収する加熱装置(2)と、回収されたMgOを前記反応装置(1a)に搬送してリサイクルする搬送装置(25)とを少なくとも備えることを特徴とする装置を提供する。 The present invention, according to another aspect, the reaction apparatus an apparatus for separating and recovering CO 2 from the waste gas, the waste gas containing CO 2 into contact with the MgO to produce MgCO 3 (1a) A separator (1b) for separating the produced MgCO 3 from waste gas, a heating device (2) for thermally decomposing the separated MgCO 3 to separate and recover each of MgO and CO 2 , and a recovered And a transport device (25) for transporting and recycling MgO to the reaction device (1a).

本発明によれば、MgOを廃ガスのCOと反応させてMgCOとして回収した後、このMgCOを加熱によりMgOとCOのそれぞれに分離することとしたので、COを高い純度で回収できる。また、回収されたMgOは廃ガスとの反応に再利用できるので、MgOを媒体としたCOの分離回収系を構築することができ、また、MgOとCOとの反応は常温常圧で進行する発熱反応であるため、発生した熱をMgCOの加熱に再利用でき、低コストかつ低エネルギー消費でCOを回収できる。また、MgOは無害なので、本発明によれば、安全性の高いCOの分離回収が行える。 According to the present invention, after recovering as MgCO 3 and the MgO is reacted with CO 2 waste gas, so it was decided to separate each of MgO and CO 2 by heating the MgCO 3, the CO 2 in high purity Can be recovered. Further, since the recovered MgO can be reused for the reaction with the waste gas, it is possible to construct a CO 2 separation and recovery system using MgO as a medium, and the reaction between MgO and CO 2 at normal temperature and normal pressure. Since it is an exothermic reaction that proceeds, the generated heat can be reused for heating MgCO 3 , and CO 2 can be recovered at low cost and with low energy consumption. Further, since MgO is harmless, according to the present invention, CO 2 can be separated and recovered with high safety.

本発明のCO分離回収方法の一例(廃ガス温度500℃以上)を示すフロー図である。An example of a CO 2 separation and recovery method of the present invention (waste gas temperature 500 ° C. or higher) is a flow diagram showing. 本発明のCO分離回収方法の他の例(廃ガス温度300〜350℃)を示すフロー図である。It is a flow diagram illustrating another example of a CO 2 separation and recovery method of the present invention (waste gas temperatures 300 to 350 ° C.). 本発明のCO分離回収方法の更に他の例(廃ガス温度300℃未満)を示すフロー図である。It is a further flow diagram illustrating another example (waste gas temperatures less than 300 ° C.) of the CO 2 separation and recovery method of the present invention. 本発明のCO分離回収装置を示す模式図である。It is a schematic view showing a CO 2 separation and recovery device of the present invention.

本発明の方法では、第一の工程にて、COを含有する廃ガスをMgOと接触させることにより、下記反応式(1)で示される反応を生起させ、COをMgCOとして固定して回収する。その後、第二の工程において、回収されたMgCOは加熱分解され、下記反応式(2)で示されるように、CO及びMgOのそれぞれに分離して回収される。回収されたMgOは、反応式(1)の反応にリサイクルされるので、省資源を達成することができる。また、反応式(1)は発熱反応であるので、この熱を回収して、反応式(2)のMgCOの加熱に利用することができ、省エネルギーを達成することができる。また、廃ガスが高温である場合は、廃ガスの熱を回収して、反応式(2)のMgCOの加熱に利用することができ、この場合も、省エネルギーを達成することができる。 In the method of the present invention, in the first step, the waste gas containing CO 2 is brought into contact with MgO to cause the reaction represented by the following reaction formula (1) to occur, and CO 2 is fixed as MgCO 3. And collect. Thereafter, in the second step, the recovered MgCO 3 is thermally decomposed and separated into CO 2 and MgO and recovered as shown in the following reaction formula (2). The recovered MgO is recycled to the reaction of the reaction formula (1), so that resource saving can be achieved. Further, since the reaction formula (1) is an exothermic reaction, this heat can be recovered and used for heating the MgCO 3 of the reaction formula (2), and energy saving can be achieved. Further, when the waste gas is at a high temperature, the heat of the waste gas can be recovered and used for heating MgCO 3 in the reaction formula (2), and in this case, energy saving can also be achieved.

MgO+CO→MgCO+ΔH 100.6kJ/mol …(1)
MgCO→MgO+CO−ΔH 117.3kJ/mol …(2)
MgO + CO 2 → MgCO 3 + ΔH 100.6 kJ / mol (1)
MgCO 3 → MgO + CO 2 −ΔH 117.3 kJ / mol (2)

本発明の第一の工程において、廃ガスとMgO粒子との接触は、通常、10〜200℃、好ましくは50〜95℃に冷却された廃ガスを公知の固気接触装置を用いてMgOと接触させることにより行うことができる。固気接触装置としては、粉体インジェクタを使用することができ、例えば、MgOの粒子をインジェクタにて散布し、廃ガスと接した上で、廃ガスとMgO粒子との接触を行うことができる。反応式(1)の反応は常温常圧で廃ガスとMgO粒子とを接触させるだけで進行するので、加熱、加湿、加圧等の操作が必要なく、従来のCO分離回収方法よりも簡便に実施でき、省エネルギーも達成できる。反応式(1)で発生した熱は、熱交換器を通じて回収することにより、本発明の第二の工程におけるMgCOの加熱の熱源や、その他の加熱装置の熱源としてリサイクルできる。 In the first step of the present invention, the waste gas and the MgO particles are usually contacted with MgO using a known solid-gas contact device after the waste gas cooled to 10 to 200 ° C., preferably 50 to 95 ° C. is used. This can be done by contacting them. As the solid-gas contact device, a powder injector can be used. For example, MgO particles can be dispersed by the injector and contacted with waste gas, and then contact between the waste gas and MgO particles can be performed. . The reaction of the reaction formula (1) proceeds only by contacting the waste gas and MgO particles at normal temperature and pressure, so there is no need for operations such as heating, humidification, and pressurization, and it is simpler than conventional CO 2 separation and recovery methods. Energy saving. The heat generated in the reaction formula (1) can be recycled through a heat exchanger as a heat source for heating MgCO 3 in the second step of the present invention or as a heat source for other heating devices.

本発明で使用するMgO粒子の粒径は、基本的には0.5mm以下が望ましい。   The particle diameter of the MgO particles used in the present invention is basically desirably 0.5 mm or less.

MgOとしては、下記反応式(3)又は(4)に従い、MgH又はMgを水又は水蒸気と接触させて酸化反応させることにより水素ガスを製造する工程で回収されたMgOを好適に使用することができる。かかる水素ガス製造工程で発生したMgOは一般に高純度であるため、本発明で使用するに好都合である。 As MgO, according to the following reaction formula (3) or (4), MgO recovered in the step of producing hydrogen gas by contacting MgH 2 or Mg with water or water vapor to cause an oxidation reaction is preferably used. Can do. Since MgO generated in such a hydrogen gas production process is generally of high purity, it is convenient for use in the present invention.

MgH+HO→MgO+2H+熱 …(3)
Mg+HO→MgO+H+熱 …(4)
MgH 2 + H 2 O → MgO + 2H 2 + heat (3)
Mg + H 2 O → MgO + H 2 + heat (4)

本発明で使用できる廃ガスは、COを含有している廃ガスであれば特に限定されるものではないが、例えば、火力発電所や製鉄所のボイラーや溶鉱炉から排出されるような、化石燃料等を燃焼させた結果生じる廃ガスを使用できる。MgOはCO以外に硫黄酸化物(SO)を吸着するので、本発明で使用する廃ガスは、予め脱硫されていることが好ましい。また、MgOは窒素酸化物(NO)とは反応しないが、リサイクルされるMgOの純度を保つ観点から、本発明で使用される廃ガスは、予め脱硝されていることが好ましい。 The waste gas that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it is a waste gas containing CO 2. For example, a fossil discharged from a boiler or a blast furnace of a thermal power plant or a steel plant, for example. Waste gas generated as a result of burning fuel or the like can be used. Since MgO adsorbs sulfur oxide (SO x ) in addition to CO 2 , the waste gas used in the present invention is preferably desulfurized in advance. In addition, MgO does not react with nitrogen oxide (NO x ), but from the viewpoint of maintaining the purity of recycled MgO, the waste gas used in the present invention is preferably denitrated in advance.

第一の工程で生成されたMgCOは、公知の固気分離装置を用いて廃ガスから分離して回収することができる。固気分離装置としては、バグフィルタやサイクロンを使用することができる。COが分離された廃ガスは、煙道等を介して大気中に放出することができる。 MgCO 3 produced in the first step can be separated and recovered from waste gas using a known solid-gas separation device. A bag filter or a cyclone can be used as the solid-gas separation device. The waste gas from which CO 2 has been separated can be released into the atmosphere via a flue or the like.

本発明の第二の工程では、第一の工程で生成されたMgCOを加熱分解してMgO及びCOのそれぞれに分離して回収する。MgCOは、通常230℃以上、好ましくは250℃〜300℃に加熱することにより、上記式(2)に従って、固体状のMgOとガス状のCOに分解する。例えば、MgCOは、270℃で80%がMgOに転化し、300℃では90%がMgOに転化する。この加熱分解は、電気炉等の密閉された炉や、スクリューフィーダや流動床を備えた密閉槽にMgCOを導入して、該炉又は槽の内部を上記温度に保持することによって行うことができ、発生したガスを回収することによりCOの回収を行うことができ、MgOは固形分として回収される。加熱の熱源としては、例えば、廃ガスの温度が300℃を超える場合は、この廃ガスから熱交換器を介して回収した熱を用いることができ、廃ガス以外の熱源を使用する必要がなく、省エネルギーを達成することができる。なお、廃ガスの温度が300℃未満の場合は、廃ガス以外の他の熱源(ボイラー等)を用いてMgCOを加熱することが必要である。 In the second step of the present invention, the MgCO 3 produced in the first step is thermally decomposed and separated into MgO and CO 2 for recovery. MgCO 3 is decomposed into solid MgO and gaseous CO 2 according to the above formula (2) by heating at 230 ° C. or higher, preferably 250 ° C. to 300 ° C. For example, 80% of MgCO 3 is converted to MgO at 270 ° C., and 90% is converted to MgO at 300 ° C. This thermal decomposition can be performed by introducing MgCO 3 into a closed furnace such as an electric furnace or a closed tank equipped with a screw feeder or a fluidized bed, and maintaining the inside of the furnace or the tank at the above temperature. can, generated gas can be performed to recover the CO 2 by collecting, MgO is recovered as solids. As a heat source for heating, for example, when the temperature of the waste gas exceeds 300 ° C., the heat recovered from the waste gas through the heat exchanger can be used, and there is no need to use a heat source other than the waste gas. , Energy saving can be achieved. Incidentally, when the temperature of the waste gas is lower than 300 ° C., it is necessary to heat the MgCO 3 using other heat sources other than the waste gas (boiler etc.).

第二の工程において回収されたMgOは、第一の工程で使用するMgOとして再利用することができる。
第二の工程においてガス状で回収されたCOは、例えば、コンデンサなどで冷却し、液化して貯蔵することができ、また、海洋隔離、地中貯留等の他、一酸化炭素に改質してフィッシャー・トロプシュ法による炭化水素合成に使用することができる。
The MgO recovered in the second step can be reused as MgO used in the first step.
The CO 2 recovered in the gaseous state in the second step can be cooled and liquefied with a condenser, for example, and stored, and it is reformed to carbon monoxide in addition to ocean isolation, underground storage, etc. Thus, it can be used for hydrocarbon synthesis by the Fischer-Tropsch process.

図1は、温度500℃以上の廃ガスからCOを分離回収する本発明の実施形態を示すフロー図である。 FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of the present invention for separating and recovering CO 2 from waste gas having a temperature of 500 ° C. or higher.

符号1は、廃ガスをMgOと接触させて上記反応式(1)の反応を行い、粉末状のMgCOと、COが除去された廃ガスとに分離回収するユニットを示す。ユニット1には、煙道Dから約200℃まで自然冷却された廃ガスが導管10aを介してコンデンサ11に導入され、ここで80℃程度まで冷却された後、導管10bを介してユニット1に導入され、そこでMgOと接触させられる。上記反応式(1)の反応は常温常圧で進行するので、廃ガス中のCOはMgOと接触するだけでMgOと反応してMgCOとして固定される。廃ガスのMgOとの接触は、上記固気接触装置を使用することで行うことができる。かくして、ユニット1からは、COが除去された廃ガスが導管12を介して煙道Dに排出され、大気中へのCOの放出を抑制される。廃ガスとMgCOとの分離は、上記固気分離装置を使用することで行うことができる。導管12から排出される廃ガスは、上記反応式(1)の反応が発熱反応であることから、200℃程度に加熱された状態で煙道Dに排出されるが、この廃ガスの熱を熱交換器で回収して、例えば、後記ユニット2における加熱の熱源として再利用してもよい。 Reference numeral 1 denotes a unit that separates and recovers powdered MgCO 3 and waste gas from which CO 2 has been removed by bringing the waste gas into contact with MgO and performing the reaction of the above reaction formula (1). In the unit 1, waste gas naturally cooled to about 200 ° C. from the flue D is introduced into the condenser 11 through the conduit 10a. After cooling to about 80 ° C., the waste gas is supplied to the unit 1 through the conduit 10b. Where it is introduced and brought into contact with MgO. Since the reaction of the above reaction formula (1) proceeds at room temperature and normal pressure, CO 2 in the waste gas reacts with MgO only by contacting with MgO and is fixed as MgCO 3 . Contact of the waste gas with MgO can be performed by using the solid-gas contact device. Thus, the waste gas from which the CO 2 has been removed is discharged from the unit 1 to the flue D via the conduit 12, and the release of CO 2 into the atmosphere is suppressed. Separation of waste gas and MgCO 3 can be performed by using the solid-gas separation device. The waste gas discharged from the conduit 12 is discharged to the flue D while being heated to about 200 ° C. because the reaction of the reaction formula (1) is an exothermic reaction. You may collect | recover with a heat exchanger and may reuse as a heat source of the heating in the postscript unit 2, for example.

符号2は、MgCOを加熱して分解し、固体状のMgOとガス状のCOに分離回収するユニットを示す。ユニット2には、ユニット1で生成したMgCOがスクリューフィーダ等の適当な搬送装置13を用いて導入され、MgCOの分解温度以上、例えば270℃に保持される。この加熱の熱源としては、煙道Dの上流付近の約500℃の高温の廃ガスを導管20a及び20bを介して熱交換器21に通過させることによって回収された熱を使用することができる。すなわち、本発明は、MgCOの分解温度以上(例えば、300℃以上)の廃ガスを対象とする場合は、他の系からの熱源の供給を必要としないクローズドシステムとして実施することができる。ユニット2で生成したガス状のCOは公知の固気分離装置でMgOから分離回収され、導管26を介してコンデンサ22に導入されて冷却された後、CO液化装置23で液化されCO貯槽24で貯蔵される。この貯蔵されたCOは、上記のように海洋隔離、地中貯留、炭化水素合成等に供することができる。MgOはユニット2からスクリューフィーダ等の搬送装置25でユニット1に送られ、再利用される。 Reference numeral 2 indicates a unit for heating and decomposing MgCO 3 to separate and recover it into solid MgO and gaseous CO 2 . In the unit 2, MgCO 3 produced in the unit 1 is introduced using an appropriate conveying device 13 such as a screw feeder, and is maintained at a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of MgCO 3 , for example, 270 ° C. As a heat source for this heating, heat recovered by passing a high-temperature waste gas of about 500 ° C. near the upstream of the flue D through the conduits 20a and 20b to the heat exchanger 21 can be used. That is, the present invention can be implemented as a closed system that does not require supply of a heat source from another system when waste gas having a decomposition temperature of MgCO 3 or higher (for example, 300 ° C. or higher) is targeted. Gaseous CO 2 generated by the unit 2 is separated and recovered from MgO in a known solid-gas separation device, after being cooled are introduced into the capacitor 22 via the conduit 26, it is liquefied in a CO 2 liquefaction unit 23 CO 2 It is stored in the storage tank 24. The stored CO 2 can be used for ocean isolation, underground storage, hydrocarbon synthesis, and the like as described above. MgO is sent from the unit 2 to the unit 1 by a conveying device 25 such as a screw feeder and reused.

図2は、温度300〜350℃の廃ガスからCOを分離回収する本発明の実施形態を示すフロー図である。 FIG. 2 is a flowchart showing an embodiment of the present invention for separating and recovering CO 2 from waste gas at a temperature of 300 to 350 ° C.

図2のフロー図は、ユニット1で生成したMgCOをユニット2に導入する前に予熱するための予備加熱器14を備えている点で、図1のフロー図と異なる。図1に関連して上述したように、上記反応式(1)の反応は発熱反応であり、ユニット1から排出される廃ガスは200℃程度に加熱される。したがって、図2では、ユニット1から排出される廃ガスを導管12aを介して熱交換器15に導いた後、導管12bを介して煙道Dに戻すようにしており、熱交換器15で熱を回収し、予備加熱器14の熱源として使用している。MgCOは搬送装置13aで予備加熱器14に送られ、そこで200℃程度に加熱されてから搬送装置13bでユニット2に送られるので、ユニット2の加熱の負担が軽減され、ユニット2に熱源の供給する廃ガスの温度が300〜350℃程度であっても、図1と同様に、他の系からの熱源の供給を必要としないクローズドシステムを構築することができる。 The flow diagram of FIG. 2 differs from the flow diagram of FIG. 1 in that it includes a preheater 14 for preheating the MgCO 3 produced in the unit 1 before introducing it into the unit 2. As described above with reference to FIG. 1, the reaction of the reaction formula (1) is an exothermic reaction, and the waste gas discharged from the unit 1 is heated to about 200 ° C. Therefore, in FIG. 2, the waste gas discharged from the unit 1 is guided to the heat exchanger 15 via the conduit 12a and then returned to the flue D via the conduit 12b. Is recovered and used as a heat source for the pre-heater 14. MgCO 3 is sent to the pre-heater 14 by the transport device 13a, where it is heated to about 200 ° C. and then sent to the unit 2 by the transport device 13b. Therefore, the heating burden of the unit 2 is reduced, and the unit 2 has a heat source. Even if the temperature of the waste gas to be supplied is about 300 to 350 ° C., a closed system that does not require the supply of a heat source from another system can be constructed as in FIG.

図3は、温度300℃未満の廃ガスからCOを分離回収する本発明の実施形態を示すフロー図である。 FIG. 3 is a flowchart showing an embodiment of the present invention for separating and recovering CO 2 from waste gas having a temperature of less than 300 ° C.

図3のフロー図は、ユニット2における加熱の熱源として、廃ガスの代わりに、ボイラー3の廃ガスを使用し、予備加熱器14の熱源として、ユニット1から排出される廃ガスの代わりに、ボイラー3で加熱された媒体(水、CO等)の熱を利用している点で、図2のフロー図と異なる。すなわち、天然ガス、重油等を燃料として用いたボイラー3の廃ガスが、導管32aを介して熱交換器21に送られ導管32bを介してダクトDに排出されている。そして、熱交換器21で回収された熱を用いて、ユニット2の加熱が行われる。一方、ボイラー3で加熱された媒体は導管31aを介して熱交換器15に送られ、導管31bを介してボイラー3に戻されて循環されている。そして、熱交換器15で回収された熱を用いて、予備加熱器14の加熱が行われる。なお、図3の場合でも、図2と同様に、ユニット1から排出される廃ガスの熱を回収して、ユニット2及び/又は予備加熱器14の熱源として使用できることは言うまでもない。 The flow diagram of FIG. 3 uses the waste gas of the boiler 3 as a heat source for heating in the unit 2 instead of the waste gas, and instead of the waste gas discharged from the unit 1 as the heat source of the preheater 14. It differs from the flow diagram of FIG. 2 in that the heat of the medium (water, CO 2, etc.) heated by the boiler 3 is used. That is, the waste gas of the boiler 3 using natural gas, heavy oil or the like as fuel is sent to the heat exchanger 21 via the conduit 32a and discharged to the duct D via the conduit 32b. Then, the unit 2 is heated using the heat recovered by the heat exchanger 21. On the other hand, the medium heated by the boiler 3 is sent to the heat exchanger 15 through the conduit 31a, and returned to the boiler 3 through the conduit 31b and circulated. Then, the preheater 14 is heated using the heat recovered by the heat exchanger 15. In the case of FIG. 3 as well, it goes without saying that the heat of the waste gas discharged from the unit 1 can be recovered and used as a heat source for the unit 2 and / or the preheater 14 as in FIG.

図4は、本発明のCO分離回収装置の一実施形態を示す模式図である。図4の装置では、脱硫及び脱硝済みの約200℃の廃ガスを、煙道Dから導管10aを介してコンデンサ11に導入して約80℃に冷却した後、導管10bを介してインジェクタ−1aに導入してMgO粉末と混合し、導管1cを介してバグフィルタ1bに導入して固気分離し、MgCO粉末とCOが除去された廃ガスとに分離する。廃ガスはバグフィルタ1b内のフィルタを通過して導管12から煙道Dに排出される。導管12にはブロワーBが設置されているので、ブロワーBを動作させることにより、煙道Dから導管10a、導管10b、導管1c、導管12を経て煙道Dに戻される廃ガスの流れが生起される。バグフィルタ1bで廃ガスから分離回収されたMgCOは、搬送装置であるスクリューフィーダ13a及び13bを介してユニット2に導入される。ユニット2は、外套を備えたスクリューフィーダからなり、図1〜3のフロー図に従い、外套には廃ガスまたはボイラーの燃焼ガスが導入され、スクリューフィーダで搬送中のMgCOを270℃に加熱して粉末状のMgOと気体状のCOに分解する。気体状のCOは、導管26から排出され、図1〜3のフロー図に従い、コンデンサ22及びCO液化装置23により液化されてCO貯槽24に貯蔵される。粉末状のMgOは、スクリューフィーダ25によってインジェクタ1aに導入され、廃ガスのCOの固定のためにリサイクルされる。COの分離回収コストは、従来の技術では5000円/t−CO程度であったが、本発明者の試算によれば、本発明によって同コストを3000円/t−CO程度にまで低減させることができる。 FIG. 4 is a schematic view showing an embodiment of the CO 2 separation and recovery apparatus of the present invention. In the apparatus of FIG. 4, the desulfurized and denitrated waste gas at about 200 ° C. is introduced into the condenser 11 from the flue D through the conduit 10a and cooled to about 80 ° C., and then injected into the injector-1a through the conduit 10b. And mixed with MgO powder, introduced into the bag filter 1b through the conduit 1c, and solid-gas separated, and separated into MgCO 3 powder and waste gas from which CO 2 has been removed. The waste gas passes through the filter in the bag filter 1b and is discharged from the conduit 12 to the flue D. Since the blower B is installed in the conduit 12, operating the blower B causes a flow of waste gas that is returned from the flue D to the flue D via the conduit 10a, the conduit 10b, the conduit 1c, and the conduit 12. Is done. MgCO 3 separated and recovered from the waste gas by the bag filter 1b is introduced into the unit 2 via screw feeders 13a and 13b which are conveying devices. The unit 2 includes a screw feeder provided with a mantle. According to the flow charts of FIGS. 1 to 3, waste gas or boiler combustion gas is introduced into the mantle, and MgCO 3 being conveyed is heated to 270 ° C. by the screw feeder. decomposed into CO 2 powder of MgO and gaseous Te. Gaseous CO 2 is discharged from the conduit 26, liquefied by the condenser 22 and the CO 2 liquefying device 23, and stored in the CO 2 storage tank 24 according to the flowcharts of FIGS. The powdered MgO is introduced into the injector 1a by the screw feeder 25, and is recycled for fixing CO 2 as waste gas. Separation and recovery cost of CO 2, in the prior art was the 5000 yen / t-CO 2 mm, according to the estimates of the present inventors, to about 3000 yen / t-CO 2 the same cost by the present invention Can be reduced.

本発明のCO分離回収方法及び装置は、MgOを媒体としてCOを回収するものであり、各種廃ガスからCOを分離回収するのに使用でき、特に、高温の廃ガスの熱を有効に利用し且つMgOをリサイクル使用しながら、低いエネルギー消費と省資源でCOを安全に回収できる。また、水素化マグネシウムを加水分解して水素ガスを発生させる水素発生装置からMgOが副生するプラントでは、かかる水素発生装置と組み合わせて使用することで、MgOの有効利用を図ることができる。 CO 2 separation and recovery method and apparatus of the present invention is to recover the CO 2 to MgO as a medium, the CO 2 from a variety of waste gas can be used to separate and recover, in particular, enable the heat of the hot waste gases the utilizing and MgO while using recycled, can be safely recovered CO 2 at low energy consumption and resource conservation. In addition, in a plant where MgO is by-produced from a hydrogen generator that hydrolyzes magnesium hydride to generate hydrogen gas, it can be used in combination with such a hydrogen generator to effectively use MgO.

B ブロワー
D 煙道
1 ユニット(反応式(1))
1a インジェクタ
1b バグフィルタ
1c 導管
10a,10b 導管
11 コンデンサ
12,12a,12b 導管
13,13a,13b 導管
14 予備加熱器
15 熱交換器
2 ユニット(反応式(2))
20a,20b 導管
21 熱交換器
22 コンデンサ
23 CO液化装置
24 貯槽
25 搬送装置
26 導管
3 ボイラー
31a,31b 導管
32a,32b 導管
B Blower D Flue 1 unit (Reaction formula (1))
1a Injector 1b Bag filter 1c Conduit 10a, 10b Conduit 11 Capacitor 12, 12a, 12b Conduit 13, 13a, 13b Conduit 14 Preheater 15 Heat exchanger 2 unit (Reaction formula (2))
20a, 20b Conduit 21 Heat exchanger 22 Condenser 23 CO 2 liquefier 24 Storage tank 25 Conveyor 26 Conduit 3 Boilers 31a, 31b Conduit 32a, 32b Conduit

Claims (12)

廃ガスからCOを分離回収する方法であって、COを含有する廃ガスをMgOと接触させてMgCOを生成させことにより廃ガスからCOを除去する第一の工程と、第一の工程で生成されたMgCOを加熱分解してMgO及びCOのそれぞれに分離して回収する第二の工程とを含み、第二の工程で回収したMgOを第一の工程で用いるMgOとしてリサイクルすることを特徴とする方法。 A method for separating and recovering CO 2 from waste gas, the first step of removing CO 2 from the waste gas by contacting the waste gas containing CO 2 with MgO to produce MgCO 3 ; As the MgO used in the first step, the MgO 3 produced in the second step is thermally decomposed to separate and collect each of MgO and CO 2 and recovered in the second step. A method characterized by recycling. 第一の工程で生成した熱を、MgCOの加熱分解の加熱源として使用する、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the heat generated in the first step is used as a heating source for thermal decomposition of MgCO 3 . 廃ガスの熱を用いて第二の工程の加熱を行う、請求項2に記載の方法。 The method of Claim 2 which performs the heating of a 2nd process using the heat | fever of waste gas. 廃ガスは予め脱硫されている、請求項3に記載の方法。 The method according to claim 3, wherein the waste gas is previously desulfurized. 前記第二の工程で回収されたCOは貯槽に搬送される、請求項1〜4の何れか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the CO 2 recovered in the second step is conveyed to a storage tank. 廃ガスからCOを分離回収する装置であって、COを含有する廃ガスをMgOと接触させてMgCOを生成させる反応装置(1a)と、生成したMgCOを廃ガスから分離する分離装置(1b)と、分離されたMgCOを加熱分解してMgO及びCOのそれぞれに分離して回収する加熱装置(2)と、回収されたMgOを前記反応装置(1a)に搬送してリサイクルする搬送装置(25)とを少なくとも備えることを特徴とする装置。 An apparatus for separating and recovering CO 2 from waste gas, wherein the reaction apparatus (1a) generates waste CO 2 containing MgCO 3 by contacting the waste gas containing CO 2 with MgO, and separation for separating the generated MgCO 3 from the waste gas. An apparatus (1b), a heating apparatus (2) for thermally decomposing the separated MgCO 3 to separate and recover each of MgO and CO 2 , and transporting the recovered MgO to the reaction apparatus (1a) A device comprising at least a transporting device (25) for recycling. 前記反応装置(1a)で発生した熱を、MgCOの加熱分解の加熱源として供給する熱交換器(15)を更に備えている、請求項6に記載の装置。 The apparatus according to claim 6, further comprising a heat exchanger (15) for supplying heat generated in the reaction apparatus (1 a) as a heating source for thermal decomposition of MgCO 3 . 廃ガスの熱を、前記加熱装置(2)の加熱源として供給する熱交換器(21)を更に備えている、請求項7に記載の装置。 The device according to claim 7, further comprising a heat exchanger (21) for supplying waste gas heat as a heating source for the heating device (2). 廃ガスは予め脱硫されている、請求項8に記載の装置。 The apparatus according to claim 8, wherein the waste gas is desulfurized beforehand. 前記分離装置(1b)は、バグフィルタである、請求項6に記載の装置。 7. The device according to claim 6, wherein the separating device (1b) is a bag filter. 前記搬送装置(25)は、前記加熱装置(2)と前記反応装置(1a)との間を連結するスクリューフィーダである、請求項10に記載の装置。 The said conveying apparatus (25) is an apparatus of Claim 10 which is a screw feeder which connects between the said heating apparatus (2) and the said reaction apparatus (1a). 前記加熱装置(2)から回収されたCOが搬送される貯槽(24)を更に備えている、請求項6〜11の何れか1項に記載の装置。 The device according to any one of claims 6 to 11, further comprising a storage tank (24) in which CO 2 recovered from the heating device (2) is conveyed.
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