JP3084248B2 - 燃焼排ガスから二酸化炭素を回収するための２段式吸着分離設備および２段式二酸化炭素吸着分離方法 - Google Patents
燃焼排ガスから二酸化炭素を回収するための２段式吸着分離設備および２段式二酸化炭素吸着分離方法Info
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- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は化石燃料の燃焼時に
排出される燃焼排ガスから二酸化炭素を高純度に分離回
収するために、洗浄ガスと再生ガス加熱用熱交換器、撒
水除塵塔、活性アルミナで充填された２塔式除湿装置、
合成ゼオライトで充填された３塔式１段吸着分離装置、
合成ゼオライトで充填された２塔式または３塔式２段吸
着分離装置、そして送風機と真空ポンプとで作られた二
酸化炭素吸着分離設備とその設備を用いた２段式二酸化
炭素吸着分離方法に関するものである。
排出される燃焼排ガスから二酸化炭素を高純度に分離回
収するために、洗浄ガスと再生ガス加熱用熱交換器、撒
水除塵塔、活性アルミナで充填された２塔式除湿装置、
合成ゼオライトで充填された３塔式１段吸着分離装置、
合成ゼオライトで充填された２塔式または３塔式２段吸
着分離装置、そして送風機と真空ポンプとで作られた二
酸化炭素吸着分離設備とその設備を用いた２段式二酸化
炭素吸着分離方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】大気に放出されている燃焼排ガス中に含
有された二酸化炭素は地球温暖化を起すのに最も大きく
寄与する成分として知られており、国際的に二酸化炭素
を低減させるための努力と規制が作られている。従っ
て、二酸化炭素を回収するために他の化学物質に転換す
るか、固定化するために燃焼排ガスから二酸化炭素を分
離濃縮する必要がある。一方、高純度二酸化炭素は溶接
ガスや各種化学物質の原料、ドライアイス、炭酸飲料用
等に活用することもできる。
有された二酸化炭素は地球温暖化を起すのに最も大きく
寄与する成分として知られており、国際的に二酸化炭素
を低減させるための努力と規制が作られている。従っ
て、二酸化炭素を回収するために他の化学物質に転換す
るか、固定化するために燃焼排ガスから二酸化炭素を分
離濃縮する必要がある。一方、高純度二酸化炭素は溶接
ガスや各種化学物質の原料、ドライアイス、炭酸飲料用
等に活用することもできる。
【０００３】今まで混合ガスから二酸化炭素の分離濃縮
には吸収工程技術が多く使用されている。然し、燃焼排
ガスのように酸化物や多種の不純物を含有している排ガ
スから二酸化炭素を回収するためには吸収液の劣化、腐
蝕等の難点があったので別に使用されないし分離費用も
大きいと知られている。
には吸収工程技術が多く使用されている。然し、燃焼排
ガスのように酸化物や多種の不純物を含有している排ガ
スから二酸化炭素を回収するためには吸収液の劣化、腐
蝕等の難点があったので別に使用されないし分離費用も
大きいと知られている。
【０００４】吸着工程で二酸化炭素を分離する工程は一
般的に２−４個の吸着塔で構成された１段式吸着分離装
置（日本国特開平３−２２６９１１号公報参照）、６−
８個の吸着塔で構成された２段式分離装置（日本国特開
平５−２２８３２６号公報参照）がある。吸着剤として
は活性炭または合成ゼオライト等が使用される。合成ゼ
オライトが充填された吸着式分離装置に水分が約５−１
２vol.％程度含有された燃焼排ガスを供給する場合に
は、事前に水分が充分に除去された乾燥排ガスを供給す
ることで主吸着分離装置に充填された合成ゼオライトの
吸着性能の減少を防止できる。
般的に２−４個の吸着塔で構成された１段式吸着分離装
置（日本国特開平３−２２６９１１号公報参照）、６−
８個の吸着塔で構成された２段式分離装置（日本国特開
平５−２２８３２６号公報参照）がある。吸着剤として
は活性炭または合成ゼオライト等が使用される。合成ゼ
オライトが充填された吸着式分離装置に水分が約５−１
２vol.％程度含有された燃焼排ガスを供給する場合に
は、事前に水分が充分に除去された乾燥排ガスを供給す
ることで主吸着分離装置に充填された合成ゼオライトの
吸着性能の減少を防止できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】原料排ガス中に二酸化
炭素の濃度が８−１２vol.％程度含有された燃焼排ガス
から２−４個の吸着塔で構成された１段式吸着分離装置
で二酸化炭素を高純度に回収すると、回収率が低いし相
対的に多大の動力が消費される。このような場合に、２
段式吸着分離工程を使用して二酸化炭素を回収すると回
収率も８０％以上に高く維持できるし、純度９９vol.％
以上の二酸化炭素の回収が可能であるが、吸着塔数が６
−８個に多くなり、装置投資費と吸着剤維持費が高くつ
く。このような点を改善するために、吸着塔数が可及的
に少なく使用され工程効率の高い２段式吸着分離装置工
程で解決しようとする。
炭素の濃度が８−１２vol.％程度含有された燃焼排ガス
から２−４個の吸着塔で構成された１段式吸着分離装置
で二酸化炭素を高純度に回収すると、回収率が低いし相
対的に多大の動力が消費される。このような場合に、２
段式吸着分離工程を使用して二酸化炭素を回収すると回
収率も８０％以上に高く維持できるし、純度９９vol.％
以上の二酸化炭素の回収が可能であるが、吸着塔数が６
−８個に多くなり、装置投資費と吸着剤維持費が高くつ
く。このような点を改善するために、吸着塔数が可及的
に少なく使用され工程効率の高い２段式吸着分離装置工
程で解決しようとする。
【０００６】合成ゼオライトを吸着剤として使用して水
分が多量に含有された原料排ガスから高純度二酸化炭素
を製造する場合には、前処理除湿装置を二酸化炭素の吸
着分離装置と連繋させて前処理除湿塔の除湿効率を高め
ることによって水分汚染による主吸着分離装置の生産性
の減少を防止できる。即ち、燃焼排ガスの廃熱と吸着工
程から排出されるガスを熱交換させて前処理除湿塔の再
生に使用することによって除湿塔の効率的な再生を計る
ことができる。
分が多量に含有された原料排ガスから高純度二酸化炭素
を製造する場合には、前処理除湿装置を二酸化炭素の吸
着分離装置と連繋させて前処理除湿塔の除湿効率を高め
ることによって水分汚染による主吸着分離装置の生産性
の減少を防止できる。即ち、燃焼排ガスの廃熱と吸着工
程から排出されるガスを熱交換させて前処理除湿塔の再
生に使用することによって除湿塔の効率的な再生を計る
ことができる。
【０００７】２段吸着分装置で洗浄ガスを高温の原料排
ガスと熱交換させて洗浄工程が進行される吸着塔に供給
することによって、２段吸着塔の再生を効率的にする
し、原料排ガスの冷却をする二重効果を得て全体的な工
程効率を向上することができる。
ガスと熱交換させて洗浄工程が進行される吸着塔に供給
することによって、２段吸着塔の再生を効率的にする
し、原料排ガスの冷却をする二重効果を得て全体的な工
程効率を向上することができる。
【０００８】一方、２段式吸着装置の吸着工程及び洗浄
工程が進行される吸着塔の排ガスは多量の二酸化炭素が
含有されている。これを大気に廃棄する代りに前処理除
湿塔に供給される多量の水分を含有した燃焼排ガスと混
合して再び除湿塔に供給する場合には、除湿塔で二酸化
炭素の損失が発生され分離工程の効率が低下する。この
ような損質を減少するために２段式吸着装置の吸着工程
と洗浄工程から排出される排ガス全量を１段吸着塔に供
給して二酸化炭素を回収することによって分離装置の全
体的な効率向上を計ることができる。
工程が進行される吸着塔の排ガスは多量の二酸化炭素が
含有されている。これを大気に廃棄する代りに前処理除
湿塔に供給される多量の水分を含有した燃焼排ガスと混
合して再び除湿塔に供給する場合には、除湿塔で二酸化
炭素の損失が発生され分離工程の効率が低下する。この
ような損質を減少するために２段式吸着装置の吸着工程
と洗浄工程から排出される排ガス全量を１段吸着塔に供
給して二酸化炭素を回収することによって分離装置の全
体的な効率向上を計ることができる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は合成ゼオ
ライトを吸着剤として使用して水分が多量に含有された
燃焼排ガスから高純度の二酸化炭素を製造する場合に、
前処理除湿装置を二酸化炭素の吸着分離装置と連繋させ
て前処理除湿塔の除湿効果を高めることによって水分汚
染による吸着分離装置の生産性の減少を防止することで
ある。
ライトを吸着剤として使用して水分が多量に含有された
燃焼排ガスから高純度の二酸化炭素を製造する場合に、
前処理除湿装置を二酸化炭素の吸着分離装置と連繋させ
て前処理除湿塔の除湿効果を高めることによって水分汚
染による吸着分離装置の生産性の減少を防止することで
ある。
【００１０】本発明のまた他の目的は、２段吸着分離装
置で洗浄ガスを高温の原料排ガスと熱交換させて洗浄工
程が進行される吸着塔に供給することによって、２段吸
着塔の再生を効率的にし原料排ガスの冷却をする二重効
果を得て全体的な工程効率を向上させることである。
置で洗浄ガスを高温の原料排ガスと熱交換させて洗浄工
程が進行される吸着塔に供給することによって、２段吸
着塔の再生を効率的にし原料排ガスの冷却をする二重効
果を得て全体的な工程効率を向上させることである。
【００１１】本発明のまた他の目的は、２段式吸着分装
置の吸着工程と洗浄工程から排出される排ガス全量を１
段吸着塔に供給して二酸化炭素を回収することによって
分離装置の全体的な効率を向上させることである。
置の吸着工程と洗浄工程から排出される排ガス全量を１
段吸着塔に供給して二酸化炭素を回収することによって
分離装置の全体的な効率を向上させることである。
【００１２】本発明は、二酸化炭素の組成が８−１５vo
l.％である熱併合発電所または火力発電所の燃焼排ガス
から純度９５vol.％以上の二酸化炭素を回収するため
に、洗浄ガスと再生ガス加熱用熱交換器、撒水除塵塔、
２段式除湿装置、３段式１段吸着分離装置、２塔式２段
吸着分離装置とで構成されたことを特徴とする。
l.％である熱併合発電所または火力発電所の燃焼排ガス
から純度９５vol.％以上の二酸化炭素を回収するため
に、洗浄ガスと再生ガス加熱用熱交換器、撒水除塵塔、
２段式除湿装置、３段式１段吸着分離装置、２塔式２段
吸着分離装置とで構成されたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１及び図２に明示された熱併合
発電所または火力発電所でバンカーＣ油または COM（石
炭オイル混合物）を燃焼した時に排出される燃焼排ガス
から高純度の二酸化炭素を回収するための２段式吸着分
離工程（Ｉ）の詳細な特徴と運転方法は下記のようであ
る。
発電所または火力発電所でバンカーＣ油または COM（石
炭オイル混合物）を燃焼した時に排出される燃焼排ガス
から高純度の二酸化炭素を回収するための２段式吸着分
離工程（Ｉ）の詳細な特徴と運転方法は下記のようであ
る。
【００１４】前処理工程の運転方法 燃焼排ガスは一般的に脱気、脱窒、前記集塵装置EPを経
由した後大気に放出されるが、このような燃焼排ガスの
組成は二酸化炭素８−１５vol.％、水分５−12vol.％、
酸素３−８vol.％、SOx とNOX が各々２０−３０ppm 、
粉塵約125/M3であり残りは窒素である。温度 55 −300
℃の燃焼排ガス４１を送風機３０で交換器２０に供給し
て２段式吸着分離装置の洗浄ガス５４を工程運転条件に
従って適合な温度まで加熱した後、洗浄工程が進行され
る吸着塔にバルブ１３ａ−ｃを通して供給する。
由した後大気に放出されるが、このような燃焼排ガスの
組成は二酸化炭素８−１５vol.％、水分５−12vol.％、
酸素３−８vol.％、SOx とNOX が各々２０−３０ppm 、
粉塵約125/M3であり残りは窒素である。温度 55 −300
℃の燃焼排ガス４１を送風機３０で交換器２０に供給し
て２段式吸着分離装置の洗浄ガス５４を工程運転条件に
従って適合な温度まで加熱した後、洗浄工程が進行され
る吸着塔にバルブ１３ａ−ｃを通して供給する。
【００１５】熱交換器２０を経由した燃焼排ガス４２は
熱交換器２１で前処理除湿塔の再生ガス６１を加熱した
後、粉塵除去及び冷却のために撒水除塵塔２９の下端に
流入される。
熱交換器２１で前処理除湿塔の再生ガス６１を加熱した
後、粉塵除去及び冷却のために撒水除塵塔２９の下端に
流入される。
【００１６】撒水除塵塔２９では水ポンプ３３で塔上端
に冷却水６５を供給して燃焼排ガスを常温近くまで冷却
し、塔下端では除塵及び昇温された廃水を排出する。
に冷却水６５を供給して燃焼排ガスを常温近くまで冷却
し、塔下端では除塵及び昇温された廃水を排出する。
【００１７】撒水除塵塔上端の水分で飽和された湿排ガ
ス４４はフィルター２２を通過させて微塵を除去し自動
バルブ１ａ，１ｂを経由して活性アルミナで充填された
除湿塔２３ａ，２３ｂに供給され除湿塔上端の自動バル
ブ３ａ，３ｂを経由させて乾燥排ガス４６を得る。
ス４４はフィルター２２を通過させて微塵を除去し自動
バルブ１ａ，１ｂを経由して活性アルミナで充填された
除湿塔２３ａ，２３ｂに供給され除湿塔上端の自動バル
ブ３ａ，３ｂを経由させて乾燥排ガス４６を得る。
【００１８】乾燥排ガスは１段吸着分離装置の原料排ガ
ス貯蔵槽２６を経由した１段吸着分離装置に供給され
る。
ス貯蔵槽２６を経由した１段吸着分離装置に供給され
る。
【００１９】１段吸着分離装置の運転方法 合成ゼオライトで充填された３塔式１段吸着分離装置は
逆蓄圧工程、蓄圧工程、吸着工程、回収工程、脱着工程
及び低圧洗浄脱着工程で構成される一周期運転を踏査す
る。
逆蓄圧工程、蓄圧工程、吸着工程、回収工程、脱着工程
及び低圧洗浄脱着工程で構成される一周期運転を踏査す
る。
【００２０】逆蓄圧工程は１段吸着分離装置の回収工程
が進行される吸着塔２４ｃの出口から排出されるガスを
一周期工程中で最低圧力 100−250 mmHgに置かれた吸着
塔２４ａの後尾に供給して二酸化炭素の濃度前線（abso
rbion front)を原料ガスが供給される方向に押し出す。
逆蓄圧で使用されたガスの組成は二酸化炭素が約0.5vo
l.％であり、残りは窒素と酸素が主成分である。
が進行される吸着塔２４ｃの出口から排出されるガスを
一周期工程中で最低圧力 100−250 mmHgに置かれた吸着
塔２４ａの後尾に供給して二酸化炭素の濃度前線（abso
rbion front)を原料ガスが供給される方向に押し出す。
逆蓄圧で使用されたガスの組成は二酸化炭素が約0.5vo
l.％であり、残りは窒素と酸素が主成分である。
【００２１】逆蓄圧が完了された時点で吸着塔の圧力は
約 500 mmHg であるから、吸着工程の運転圧力まで吸着
塔を昇圧させるために貯蔵槽２６にある乾燥排ガスを吸
着塔２４ａに自動バルブ５ａを通して供給する際、自動
バルブ１６は閉ざし手動バルブ１６ａを調節して蓄圧工
程の間に吸着塔に流入されるガス流速を均一に調節しな
がら吸着塔を約800 −900 mmHgまで昇圧する。
約 500 mmHg であるから、吸着工程の運転圧力まで吸着
塔を昇圧させるために貯蔵槽２６にある乾燥排ガスを吸
着塔２４ａに自動バルブ５ａを通して供給する際、自動
バルブ１６は閉ざし手動バルブ１６ａを調節して蓄圧工
程の間に吸着塔に流入されるガス流速を均一に調節しな
がら吸着塔を約800 −900 mmHgまで昇圧する。
【００２２】昇圧が完了された吸着塔２４ａには圧力 8
00−900 mmHg近くで貯蔵槽２６にある乾燥排ガスが自動
バルブ１６，５ａを経由して供給され、この際、二酸化
炭素と窒素、酸素が分離される。強吸着性である二酸化
炭素は合成ゼオライトに吸着され弱吸着性分である酸素
と窒素は微量の二酸化炭素（約0.5 −２vol.％）と共に
自動バルブ８ａを経由して排出される。
00−900 mmHg近くで貯蔵槽２６にある乾燥排ガスが自動
バルブ１６，５ａを経由して供給され、この際、二酸化
炭素と窒素、酸素が分離される。強吸着性である二酸化
炭素は合成ゼオライトに吸着され弱吸着性分である酸素
と窒素は微量の二酸化炭素（約0.5 −２vol.％）と共に
自動バルブ８ａを経由して排出される。
【００２３】吸着塔２４ａが逆蓄圧工程、原料蓄圧工
程、吸着工程を経過する間に吸着塔２４ｂでは回収工程
が進行される。
程、吸着工程を経過する間に吸着塔２４ｂでは回収工程
が進行される。
【００２４】回収工程は２段式吸着分離装置の吸着工程
と洗浄工程が進行される吸着塔出口から排出されるガス
４８を吸着工程の終った吸着塔２４ｃに供給して二酸化
炭素の吸着量を増加させる。
と洗浄工程が進行される吸着塔出口から排出されるガス
４８を吸着工程の終った吸着塔２４ｃに供給して二酸化
炭素の吸着量を増加させる。
【００２５】自動バルブ９ｃを経由する回収工程の排ガ
ス５２は吸着工程の排ガス５１と混合され６１、これは
熱交換器２１を経由しながら加熱された後、除湿塔の再
生ガス６２に使用される。
ス５２は吸着工程の排ガス５１と混合され６１、これは
熱交換器２１を経由しながら加熱された後、除湿塔の再
生ガス６２に使用される。
【００２６】回収工程の終った吸着塔２４ｂは脱着工程
を経過する。１段吸着分離装置の脱着用真空ポンプ３１
を稼動して塔圧力を約 100−250 mmHgまで落として吸着
塔を脱着し、この際得られた脱着ガスは自動バルブ７ｂ
を経由して貯蔵槽２７に送られ２段吸着分離装置の原料
ガスとして使用される。
を経過する。１段吸着分離装置の脱着用真空ポンプ３１
を稼動して塔圧力を約 100−250 mmHgまで落として吸着
塔を脱着し、この際得られた脱着ガスは自動バルブ７ｂ
を経由して貯蔵槽２７に送られ２段吸着分離装置の原料
ガスとして使用される。
【００２７】脱着工程の次には低圧洗浄脱着が行われる
が、吸着工程が進行される吸着塔２４ａの出口から排出
される排ガスの一部を手動バルブ１８と自動バルブ１０
ｂを経由して供給される。これによって塔後尾に吸着さ
れた二酸化炭素の脱着を増加させ、脱着されたガスは自
動バルブ７ｂを経由して貯蔵槽２７に送られて２段吸着
分装置の原料ガスとして供給される。
が、吸着工程が進行される吸着塔２４ａの出口から排出
される排ガスの一部を手動バルブ１８と自動バルブ１０
ｂを経由して供給される。これによって塔後尾に吸着さ
れた二酸化炭素の脱着を増加させ、脱着されたガスは自
動バルブ７ｂを経由して貯蔵槽２７に送られて２段吸着
分装置の原料ガスとして供給される。
【００２８】２段吸着分離装置の運転方法 ２段吸着分離装置の一周期運転は原料ガス蓄圧工程、吸
着工程、洗浄工程及び脱着工程で構成される。
着工程、洗浄工程及び脱着工程で構成される。
【００２９】２段吸着分離装置の連続運転を通して得ら
れた約３０−５０vol.％の二酸化炭素を含有した原料ガ
スは貯蔵タンク２７に貯蔵されるが、蓄圧工程の間には
手動バルブ１７ａ、自動バルブ１１ａを経由した原料ガ
ス５３を吸着塔２５ａに供給する。蓄圧工程の初期圧力
は約５０mmHgであり最終圧力は 800−880 mmHgである。
蓄圧工程の間にガス供給流速を均一に調整するために手
動バルブ１７ａを適切に調節する。
れた約３０−５０vol.％の二酸化炭素を含有した原料ガ
スは貯蔵タンク２７に貯蔵されるが、蓄圧工程の間には
手動バルブ１７ａ、自動バルブ１１ａを経由した原料ガ
ス５３を吸着塔２５ａに供給する。蓄圧工程の初期圧力
は約５０mmHgであり最終圧力は 800−880 mmHgである。
蓄圧工程の間にガス供給流速を均一に調整するために手
動バルブ１７ａを適切に調節する。
【００３０】蓄圧工程の次には原料ガス５３を自動バル
ブ１７，１１ａを経由して 800−880 mmHg近くの一定圧
力で吸着塔２５ａに供給して二酸化炭素と酸素／窒素を
選択分離する。吸着工程が進行される間、吸着塔出口か
ら放出される排ガスは自動バルブ１４ａを経由させて１
段吸着分離工程の回収工程が進行される吸着塔に供給し
て二酸化炭素を回収する。
ブ１７，１１ａを経由して 800−880 mmHg近くの一定圧
力で吸着塔２５ａに供給して二酸化炭素と酸素／窒素を
選択分離する。吸着工程が進行される間、吸着塔出口か
ら放出される排ガスは自動バルブ１４ａを経由させて１
段吸着分離工程の回収工程が進行される吸着塔に供給し
て二酸化炭素を回収する。
【００３１】吸着工程が完了された後に吸着剤間の滞空
容積とゼオライトには平衡量だけの窒素と酸素が吸着さ
れている。高純度二酸化炭素生産と残余窒素と酸素を置
換して得られるが、これは製品二酸化炭素の一部５４を
自動バルブ１２ｃを経由して吸着工程が完了された吸着
塔２５ｃに供給することによって作られる。
容積とゼオライトには平衡量だけの窒素と酸素が吸着さ
れている。高純度二酸化炭素生産と残余窒素と酸素を置
換して得られるが、これは製品二酸化炭素の一部５４を
自動バルブ１２ｃを経由して吸着工程が完了された吸着
塔２５ｃに供給することによって作られる。
【００３２】洗浄工程の排ガス中の二酸化炭素の組成は
運転条件に従って約２５vol.％から９９vol.％まで変化
するが、これを回収するために吸着工程排ガス５６と混
合して１段吸着分離装置の回収工程が進行される吸着塔
に供給する。
運転条件に従って約２５vol.％から９９vol.％まで変化
するが、これを回収するために吸着工程排ガス５６と混
合して１段吸着分離装置の回収工程が進行される吸着塔
に供給する。
【００３３】脱着工程は真空ポンプ３２で吸着塔を約５
０−７０mmHgまで減圧して自動バルブ１２ｂを通して高
純度二酸化炭素を製品ガス貯蔵槽２８に貯蔵する。脱着
ガスの一部は洗浄工程が進行される吸着塔に供給される
が、手動バルブ１９ａで洗浄ガス量を調節し、残りは製
品二酸化炭素６０に生産する。
０−７０mmHgまで減圧して自動バルブ１２ｂを通して高
純度二酸化炭素を製品ガス貯蔵槽２８に貯蔵する。脱着
ガスの一部は洗浄工程が進行される吸着塔に供給される
が、手動バルブ１９ａで洗浄ガス量を調節し、残りは製
品二酸化炭素６０に生産する。
【００３４】２段式吸着式分離工程 (II) の説明 図３及び図４は熱併合または火力発電所のバンカ−Ｃ油
またはCOM の燃焼時に排出される燃焼排ガスから高純度
二酸化炭素回収用吸着式分離装置 (II) の工程流れ図と
連続運転図を図示した。
またはCOM の燃焼時に排出される燃焼排ガスから高純度
二酸化炭素回収用吸着式分離装置 (II) の工程流れ図と
連続運転図を図示した。
【００３５】前処理工程運転方法と１段吸着分離装置の
運転方法は前記２段式吸着式分離工程 (I)で叙述された
ものと同一である。２段式吸着式分離工程 (II) で２段
吸着分離装置の運転方法の差異点は下記のようである。
運転方法は前記２段式吸着式分離工程 (I)で叙述された
ものと同一である。２段式吸着式分離工程 (II) で２段
吸着分離装置の運転方法の差異点は下記のようである。
【００３６】２段吸着分離装置の運転方法 ２段吸着分離装置の一周期運転は原料ガス蓄圧工程、吸
着工程、洗浄工程及び脱着工程で構成されるが、２個の
吸着塔２５ａ，２５ｂ中で吸着塔２５ａが原料蓄圧、吸
着工程、洗浄工程を経過する間に吸着塔２５ｂでは脱着
工程が進行される。
着工程、洗浄工程及び脱着工程で構成されるが、２個の
吸着塔２５ａ，２５ｂ中で吸着塔２５ａが原料蓄圧、吸
着工程、洗浄工程を経過する間に吸着塔２５ｂでは脱着
工程が進行される。
【００３７】１段吸着分離装置の連続運転を通して得ら
れる約３０−５０vol.％の二酸化炭素を含有したガスは
貯蔵タンク２７に貯蔵される。蓄圧工程の間には手動バ
ルブ１７ａ、自動バルブ１１ａを経由した原料ガス５３
を吸着塔２５ａに供給する。
れる約３０−５０vol.％の二酸化炭素を含有したガスは
貯蔵タンク２７に貯蔵される。蓄圧工程の間には手動バ
ルブ１７ａ、自動バルブ１１ａを経由した原料ガス５３
を吸着塔２５ａに供給する。
【００３８】蓄圧工程の初期圧力は約５０−７０mmHgで
あり最終圧力は 800−880 mmHgである。蓄圧ガス流速を
殆んど一定に維持させるために手動バルブ１７ａを適切
に調節する。
あり最終圧力は 800−880 mmHgである。蓄圧ガス流速を
殆んど一定に維持させるために手動バルブ１７ａを適切
に調節する。
【００３９】吸着工程では原料ガス５３を自動バルブ１
７，１１ａを経由して 800−880 mmHg近くの一定な圧力
で吸着塔２５ａに供給して二酸化炭素と酸素／窒素を選
択分離する。吸着工程の排ガスは自動バルブ１４ａを経
由して１段吸着分離工程の回収工程が進行される吸着塔
に供給して排ガスが含有された二酸化炭素を回収する。
７，１１ａを経由して 800−880 mmHg近くの一定な圧力
で吸着塔２５ａに供給して二酸化炭素と酸素／窒素を選
択分離する。吸着工程の排ガスは自動バルブ１４ａを経
由して１段吸着分離工程の回収工程が進行される吸着塔
に供給して排ガスが含有された二酸化炭素を回収する。
【００４０】吸着工程が完了された後に吸着剤間の滞空
容積と合成ゼオライトには平衡量だけの窒素と酸素が吸
着されている。２段式吸着式分離工程 (I)の運転時より
吸着ガスの供給流速を高めて供給し、与えられた運転時
間に同一量の吸着ガスを処理する。
容積と合成ゼオライトには平衡量だけの窒素と酸素が吸
着されている。２段式吸着式分離工程 (I)の運転時より
吸着ガスの供給流速を高めて供給し、与えられた運転時
間に同一量の吸着ガスを処理する。
【００４１】吸着工程が完了された吸着塔２５ａは洗浄
工程を経過する。貯蔵槽２８にある高純度の二酸化炭素
を手動バルブ１９ａを調節して吸着塔２５ａに供給す
る。吸着塔２５ａが原料蓄圧、吸着工程、洗浄を経過す
る間に吸着塔２５ａの約５０−７０mmHgまで減圧して得
られる高純度二酸化炭素は自動バルブ１３ｂを経由して
貯蔵槽２８に送られる。
工程を経過する。貯蔵槽２８にある高純度の二酸化炭素
を手動バルブ１９ａを調節して吸着塔２５ａに供給す
る。吸着塔２５ａが原料蓄圧、吸着工程、洗浄を経過す
る間に吸着塔２５ａの約５０−７０mmHgまで減圧して得
られる高純度二酸化炭素は自動バルブ１３ｂを経由して
貯蔵槽２８に送られる。
【００４２】脱着ガスの一部は洗浄工程が進行される吸
着塔に供給されるが手動バルブ１９ａで洗浄ガス量を調
節し、残りは製品二酸化炭素６０として生産される。
着塔に供給されるが手動バルブ１９ａで洗浄ガス量を調
節し、残りは製品二酸化炭素６０として生産される。
【００４３】以下、本発明の実施例によって詳細に説明
すると次のようである。
すると次のようである。
【００４４】
実施例１ 図１の段吸着式分離装置 (Ｉ) を図２の一周期連続運転
図に従ってボイラーから排出される燃焼排ガスに適用し
た時、図５は吸着塔の圧力変化を、図６は１段吸着分離
装置の吸着塔２４ａの中心部の時間に従う温度変化を、
図７は２段吸着分離装置の吸着塔２５ａの中心部の時間
に従う温度変化を、図８は連続運転結果を表わした。
図に従ってボイラーから排出される燃焼排ガスに適用し
た時、図５は吸着塔の圧力変化を、図６は１段吸着分離
装置の吸着塔２４ａの中心部の時間に従う温度変化を、
図７は２段吸着分離装置の吸着塔２５ａの中心部の時間
に従う温度変化を、図８は連続運転結果を表わした。
【００４５】連続運転時、１段吸着塔で吸着工程、回収
工程の間、吸着塔の圧力は 820-830mmHg、低圧洗浄脱着
工程の最終圧力は１１０mmHgであった。
工程の間、吸着塔の圧力は 820-830mmHg、低圧洗浄脱着
工程の最終圧力は１１０mmHgであった。
【００４６】２段吸着分離装置では、吸着工程は８００
mmHg、洗浄工程は７９０mmHgの圧力で運転されたし、脱
着工程の最終圧力は６５mmHgであった。
mmHg、洗浄工程は７９０mmHgの圧力で運転されたし、脱
着工程の最終圧力は６５mmHgであった。
【００４７】図６では１段吸着分離装置の回収工程の間
に吸着塔の約８５％が二酸化炭素の吸着に因る温度上昇
があったことを見ることができる。
に吸着塔の約８５％が二酸化炭素の吸着に因る温度上昇
があったことを見ることができる。
【００４８】２段吸着分離装置の吸着工程と洗浄工程塔
の出口から排出される二酸化炭素を多量含有した排ガス
を回収するための回収工程の効果が高いことを見ること
ができる。
の出口から排出される二酸化炭素を多量含有した排ガス
を回収するための回収工程の効果が高いことを見ること
ができる。
【００４９】除湿塔を通過した乾燥排ガス中二酸化炭素
の組成が平均9.29vol.％である時、本開発工程の連続運
転を通して得られた結果を見ると、純度99.70 、99.42
、99.22 、98.79 vol.％である製品二酸化炭素を生産
するが、回収率は各々80.29 、89.21 、88.76 、92.4％
であり、合成ゼオライト充填重量当り製品ガス生産流速
は各々0.457 、0.481 、0.485 、０.482 N1 ／kg／分で
あり、２段吸着分離装置の洗浄工程に供給された洗浄ガ
ス流速は各々0.318 、0.278 、0.277 N1／kg／分であっ
た。
の組成が平均9.29vol.％である時、本開発工程の連続運
転を通して得られた結果を見ると、純度99.70 、99.42
、99.22 、98.79 vol.％である製品二酸化炭素を生産
するが、回収率は各々80.29 、89.21 、88.76 、92.4％
であり、合成ゼオライト充填重量当り製品ガス生産流速
は各々0.457 、0.481 、0.485 、０.482 N1 ／kg／分で
あり、２段吸着分離装置の洗浄工程に供給された洗浄ガ
ス流速は各々0.318 、0.278 、0.277 N1／kg／分であっ
た。
【００５０】実施例２ 図３の２段式吸着式分離工程装置 (II) を図４の一周期
連続運転図に従ってボイラーから排出される燃焼排ガス
に適用した時、図９は吸着塔の圧力変化を、図１０は１
段吸着分離装置の吸着塔２４ａの中心部の時間に従う温
度変化を、図１１は２段吸着分離装置の吸着塔２５ａの
中心部の時間に従う温度変化を、図１２は連続運転結果
を表わした。
連続運転図に従ってボイラーから排出される燃焼排ガス
に適用した時、図９は吸着塔の圧力変化を、図１０は１
段吸着分離装置の吸着塔２４ａの中心部の時間に従う温
度変化を、図１１は２段吸着分離装置の吸着塔２５ａの
中心部の時間に従う温度変化を、図１２は連続運転結果
を表わした。
【００５１】連続運転時、１段吸着塔で吸着工程、回収
工程の間、吸着塔の圧力は 790−810 mmHg、低圧洗浄脱
着工程の最終圧力は１５０mmHg、脱着工程の最終圧力は
30mmHgであった。２段吸着分離装置では、吸着工程は 7
90−800 mmHg、洗浄工程は７８０mmHgの圧力で運転され
たし、脱着工程の最終圧力は５５mmHgで運転された。
工程の間、吸着塔の圧力は 790−810 mmHg、低圧洗浄脱
着工程の最終圧力は１５０mmHg、脱着工程の最終圧力は
30mmHgであった。２段吸着分離装置では、吸着工程は 7
90−800 mmHg、洗浄工程は７８０mmHgの圧力で運転され
たし、脱着工程の最終圧力は５５mmHgで運転された。
【００５２】２段吸着分離装置の吸着塔数が２個である
時、工程の効率は殆んど同一の効果を得ることができ
る。
時、工程の効率は殆んど同一の効果を得ることができ
る。
【００５３】図１２で製品二酸化炭素の純度が99.2、 9
8.45、 96.57、 95.56 vol. ％である時、回収率は各々
70.0、76.42 、75.46 、76.8％であり、合成ゼオライト
充填重量当り製品ガス生産流速は各々0.506 、0.540 、
0.511 、0.517 N1/kg/分であり、２段吸着分離装置の洗
浄工程に供給された洗浄ガス流速は各々0.279 、0.223
、0.148 、0.119 N1/kg/分であった。
8.45、 96.57、 95.56 vol. ％である時、回収率は各々
70.0、76.42 、75.46 、76.8％であり、合成ゼオライト
充填重量当り製品ガス生産流速は各々0.506 、0.540 、
0.511 、0.517 N1/kg/分であり、２段吸着分離装置の洗
浄工程に供給された洗浄ガス流速は各々0.279 、0.223
、0.148 、0.119 N1/kg/分であった。
【００５４】
【発明の効果】本発明の実施例１と実施例２において、
２段吸着工程から排出された排ガス全量を１段吸着塔の
回収工程が進行される塔に供給する吸着式分離装置を構
成して運転をした時、純度が98.79 vol.％である製品二
酸化炭素を生産するが、回収率は92.4％である。
２段吸着工程から排出された排ガス全量を１段吸着塔の
回収工程が進行される塔に供給する吸着式分離装置を構
成して運転をした時、純度が98.79 vol.％である製品二
酸化炭素を生産するが、回収率は92.4％である。
【００５５】２段吸着分離装置（実施例２）をボイラー
から排出される燃焼排ガスに適用して純度95.56 −99.2
2 vol.％である製品二酸化炭素を得ることができる、単
位吸着剤重量当り生産性が 0.506−0.517 N1/kg/分に増
加された。３塔式２段吸着分離装置より簡単な工程で燃
焼排ガスから高純度二酸化炭素を生産することができ
た。
から排出される燃焼排ガスに適用して純度95.56 −99.2
2 vol.％である製品二酸化炭素を得ることができる、単
位吸着剤重量当り生産性が 0.506−0.517 N1/kg/分に増
加された。３塔式２段吸着分離装置より簡単な工程で燃
焼排ガスから高純度二酸化炭素を生産することができ
た。
【００５６】本発明を活用して回収された高純度二酸化
炭素は微量含有された不純物( SOX，NOX 水分等）を除
去した後、ドライアイス及び液体炭酸等食品用、溶接
用、尿素肥料製造等工業用原料として使用できる。
炭素は微量含有された不純物( SOX，NOX 水分等）を除
去した後、ドライアイス及び液体炭酸等食品用、溶接
用、尿素肥料製造等工業用原料として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃焼排ガスから二酸化炭素回収用の１段３塔、
２段３塔に構成された２段式吸着分離工程図 (I)であ
る。
２段３塔に構成された２段式吸着分離工程図 (I)であ
る。
【図２】燃焼排ガスから二酸化炭素回収用の１段３塔、
２段３塔に構成された２段式吸着分離工程図 (I)の一周
期運転図である。
２段３塔に構成された２段式吸着分離工程図 (I)の一周
期運転図である。
【図３】燃焼排ガスから二酸化炭素回収用の１段３塔、
２段３塔に構成された２段式吸着分離工程図 (II) であ
る。
２段３塔に構成された２段式吸着分離工程図 (II) であ
る。
【図４】燃焼排ガスから二酸化炭素回収用の１段３塔、
２段２塔に構成された２段式吸着分離工程図 (II) の一
周期運転図である。
２段２塔に構成された２段式吸着分離工程図 (II) の一
周期運転図である。
【図５】２段式吸着分離工程 (I)の一周期運転の間の吸
着塔の圧力変化のグラフである。
着塔の圧力変化のグラフである。
【図６】２段式吸着分離工程 (I)の一周期運転の間の１
段吸着分離工程の吸着塔中心部の温度変化のグラフであ
る。
段吸着分離工程の吸着塔中心部の温度変化のグラフであ
る。
【図７】２段式吸着分離工程 (I)の一周期運転の間の２
段吸着分離工程の吸着塔中心部の温度変化のグラフであ
る。
段吸着分離工程の吸着塔中心部の温度変化のグラフであ
る。
【図８】２段式吸着分離工程(I) の一周期運転結果のグ
ラフである。
ラフである。
【図９】２段式吸着分離工程 (II) の一周期運転の間の
吸着塔の圧力変化のグラフである。
吸着塔の圧力変化のグラフである。
【図１０】２段式吸着分離工程 (II) の一周期運転の間
の１段吸着分離工程の吸着塔中心部の温度変化のグラフ
である。
の１段吸着分離工程の吸着塔中心部の温度変化のグラフ
である。
【図１１】２段式吸着分離工程 (II) の一周期運転の間
の２段吸着分離工程の吸着塔中心部の温度変化のグラフ
である。
の２段吸着分離工程の吸着塔中心部の温度変化のグラフ
である。
【図１２】２段式吸着分離工程図 (II) の一周期運転結
果のグラフである。
果のグラフである。
１ａ，１ｂ，３ａ，３ｂ，５ａ，８ａ，９ｃ，１０ｂ，
１１，１２ｂ，１２ｃ，１３ｂ，１４ａ，１６，１７…
自動バルブ、１３ｃ…バルブ、１１ａ，１６ａ，１７
ａ，１８，１９ａ…手動バルブ、２１…熱交換器、２３
ａ，２３ｂ…除湿塔、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２５
ａ，２５ｃ…吸着塔、２６，２７，２８…貯蔵槽、３０
…送風機、３１，３２…真空ポンプ、３３…水ポンプ、
４１，４２…燃焼排ガス、４６…乾燥排ガス、４８…ガ
ス、５１，５２…排ガス，５３…原料ガス、５４…製品
二酸化炭素の一部、５６…吸着工程排ガス、６０…製品
二酸化炭素、６２…再生ガス
１１，１２ｂ，１２ｃ，１３ｂ，１４ａ，１６，１７…
自動バルブ、１３ｃ…バルブ、１１ａ，１６ａ，１７
ａ，１８，１９ａ…手動バルブ、２１…熱交換器、２３
ａ，２３ｂ…除湿塔、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２５
ａ，２５ｃ…吸着塔、２６，２７，２８…貯蔵槽、３０
…送風機、３１，３２…真空ポンプ、３３…水ポンプ、
４１，４２…燃焼排ガス、４６…乾燥排ガス、４８…ガ
ス、５１，５２…排ガス，５３…原料ガス、５４…製品
二酸化炭素の一部、５６…吸着工程排ガス、６０…製品
二酸化炭素、６２…再生ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チョン スンチョル 大韓民国慶尚南道蔚山市東區西部洞100 −４明徳館４−428 (56)参考文献 特開 昭62−227419（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−80246（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−46911（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−176416（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/62 B01D 53/04 B01D 53/34
Claims (5)
- 【請求項１】 二酸化炭素の組成が８−１５vol.％であ
る熱併合発電所または火力発電所の燃焼排ガスから純度
９５vol.％以上の二酸化炭素を回収するために、洗浄ガ
スと再生ガス加熱用熱交換器、撒水除塵塔、２塔式除湿
装置、３塔式１段吸着分離装置、２塔式２段吸着分離装
置及び送風機と真空ポンプで構成されたことを特徴とす
る燃焼排ガスから二酸化炭素を回収するための２段吸着
分離設備。 - 【請求項２】 二酸化炭素の組成が８−１５vol.％であ
る熱併合発電所または火力発電所の燃焼排ガスから純度
９５vol.％以上の二酸化炭素を回収するために、洗浄ガ
スと再生ガス加熱用熱交換器、撒水除塵塔、２塔式除湿
装置、３塔式１段吸着分離装置、３塔式２段吸着分離装
置で構成される２段式吸着分離工程の２段吸着分離装置
の吸着工程と、洗浄工程排ガスを１段吸着分離装置の吸
着工程が完了された吸着塔に供給して二酸化炭素の回収
率と生産性を改善し、温度55−300 ℃の燃焼排ガスを撒
水除塵塔に供給する前に、２段吸着分離工程の吸着排ガ
スと洗浄排ガス全量を高温燃焼排ガスと熱交換させて加
熱された再生ガスを前処理除湿塔に供給し、燃焼排ガス
を撒水除塵塔に供給する前に、２段吸着分離装置の洗浄
ガスと熱交換し洗浄ガスを加熱することを特徴とする２
段式二酸化炭素吸着分離方法。 - 【請求項３】 請求項２において、前記２段吸着分離装
置の吸着工程と洗浄工程から排出される排ガス全量を１
段吸着分離装置の吸着工程が完了された吸着塔に供給し
て二酸化炭素の回収率と生産性を改善することを特徴と
する２段式二酸化炭素吸着分離方法。 - 【請求項４】 請求項２において、前記撒水除塵塔に温
度 55 −300 ℃の燃焼排ガスを供給する前に、２段吸着
分離工程の吸着排ガスと洗浄排ガス全量を高温燃焼排ガ
スと熱交換させて加熱された再生ガスを前処理除湿塔に
供給する２段式二酸化炭素吸着分離方法。 - 【請求項５】 請求項２において、前記撒水除塵塔に温
度 55 −300 ℃の燃焼排ガスを供給する前に、２段吸着
分離装置の洗浄ガスと熱交換させて洗浄ガスを加熱する
２段式二酸化炭素吸着分離方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960047869A KR0185288B1 (ko) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | 연소배가스로부터 이산화탄소 회수용 2단식 흡착분리공정과 그 운전방법 |
| KR96-47869 | 1996-10-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10128059A JPH10128059A (ja) | 1998-05-19 |
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Family
ID=19478648
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09037616A Expired - Lifetime JP3084248B2 (ja) | 1996-10-24 | 1997-02-21 | 燃焼排ガスから二酸化炭素を回収するための２段式吸着分離設備および２段式二酸化炭素吸着分離方法 |
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| Country | Link |
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| KR (1) | KR0185288B1 (ja) |
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| KR100535153B1 (ko) * | 2000-06-19 | 2005-12-07 | 현대중공업 주식회사 | 가열세정을 이용한 강흡착 성분 흡착분리방법 |
| JP4542315B2 (ja) * | 2003-03-05 | 2010-09-15 | 株式会社堀場製作所 | ガス測定用フィルタ及びその製造方法 |
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| KR100811664B1 (ko) * | 2007-12-27 | 2008-03-11 | 문창열 | 열기관의 이산화탄소 배출 저감 시스템 |
| JP2009262086A (ja) * | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Hitachi Ltd | 石炭ボイラ排ガスの二酸化炭素回収方法及び石炭ボイラ排ガスの二酸化炭素回収システム |
| KR101146710B1 (ko) * | 2009-06-16 | 2012-05-17 | 한국에너지기술연구원 | 연소배가스에서 온도변동 흡착공정을 이용한 이산화탄소를 회수 장치 및 그 운전방법 |
| KR101134520B1 (ko) * | 2010-02-08 | 2012-04-13 | 주식회사 애니텍 | 소각시설에서 배출되는 이산화탄소 회수 및 저장 장치 |
| JP6179915B2 (ja) * | 2011-09-13 | 2017-08-16 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 燃焼排ガス中の二酸化炭素を利用した園芸用施設への二酸化炭素供給装置 |
| WO2014065477A1 (ko) * | 2012-10-26 | 2014-05-01 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 이산화탄소 포집 공정에 있어서 흡수제의 휘발이 억제된 이산화탄소 포집장치 |
| CN103301710A (zh) * | 2013-04-24 | 2013-09-18 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种有机废气吸附的二氧化碳脱附工艺 |
| CN103933935B (zh) * | 2014-04-03 | 2015-11-11 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种改善活性炭二氧化碳吸附性能的方法 |
| JP6834515B2 (ja) * | 2017-01-20 | 2021-02-24 | 株式会社Ihi | 二酸化炭素の回収方法及び回収装置 |
| KR102467329B1 (ko) * | 2020-12-15 | 2022-11-16 | 주식회사 콘웰 | 판형 열교환기를 이용한 건식 이산화탄소 포집장치 및 이를 이용한 건식 이산화탄소 포집공정 |
| WO2024224763A1 (ja) * | 2023-04-27 | 2024-10-31 | 日本特殊陶業株式会社 | 二酸化炭素の回収装置 |
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- 1996-10-24 KR KR1019960047869A patent/KR0185288B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-02-21 JP JP09037616A patent/JP3084248B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19980028707A (ko) | 1998-07-15 |
| JPH10128059A (ja) | 1998-05-19 |
| KR0185288B1 (ko) | 1999-04-15 |
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