ＣＯ２及びＨ２Ｓを含むガスの回収システム及び方法
【課題】例えば石炭等をガス化して得られるガス化ガスに含まれるＨ2Ｓを効率よく回収するＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム及び方法を提供する。
【解決手段】ＣＯ2及びＨ2Ｓを含む導入ガス１１中のＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収させる吸収塔１３と、ＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収したリッチ溶液１２ＡからＣＯ２及びＨ2Ｓを放出させて吸収液１２を再生する吸収液再生塔１４と、再生されたリーン溶液１２Ｂを吸収塔１３に戻す第２の供給ラインＬ2と、導入ガス１１のＣＯ2濃度を計測する計測器４１とを具備すると共に、第２の供給ラインＬ2を複数に分岐して供給ラインＬ2-1、Ｌ2-2、Ｌ2-4とすると共に、その分岐先の導入口１３b-１〜１３b-4を吸収塔１３の高さ方向に沿って設けると共に、計測器による導入ガス中のＣＯ2濃度に応じて、再生された吸収液の導入位置又は導入量のいずれか一方又は両方を吸収塔の高さ方向で変更する。
【解決手段】ＣＯ2及びＨ2Ｓを含む導入ガス１１中のＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収させる吸収塔１３と、ＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収したリッチ溶液１２ＡからＣＯ２及びＨ2Ｓを放出させて吸収液１２を再生する吸収液再生塔１４と、再生されたリーン溶液１２Ｂを吸収塔１３に戻す第２の供給ラインＬ2と、導入ガス１１のＣＯ2濃度を計測する計測器４１とを具備すると共に、第２の供給ラインＬ2を複数に分岐して供給ラインＬ2-1、Ｌ2-2、Ｌ2-4とすると共に、その分岐先の導入口１３b-１〜１３b-4を吸収塔１３の高さ方向に沿って設けると共に、計測器による導入ガス中のＣＯ2濃度に応じて、再生された吸収液の導入位置又は導入量のいずれか一方又は両方を吸収塔の高さ方向で変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば石炭やバイオマス等をガス化炉によりガス化して得られるガス化ガスに含まれるＣＯ2とＨ2ＳからＨ2Ｓを効率よく回収するＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭やバイオマス等をガス化炉でガス化したガス化ガス等に含まれるＣＯ2とＨ2Ｓ等の酸性ガスを除去する技術として、従来より、化学吸収法（例えば、アミン吸収液（例えば（Ｎ−メチルジエタノールアミン：ＭＤＥＡ等の吸収液利用））や物理吸収法（例えば、ポリエチレングリコール・ジメチルエーテルを用いるＳｅｌｅｘｏｌ吸収液利用)が提案されている。
【０００３】
ところで、ＩＧＣＣ（石炭ガス化複合発電）技術のようなシステムの場合、以下のような要求がある。
１） 発電システムにおいて、大気汚染物質であるＳＯＸの排出を規制値未満とするために、ＳＯＸの発生源となるＨ2Ｓの除去が必要となる。一方で、発電効率を上昇させる効果があるため、ＣＯ２は極力回収しないことが望ましい。
２） 回収したＨ2Ｓ含有ガス（オフガス）流量が少なく、Ｈ2Ｓ濃度が高い方が、回収ガスから化製品を製造する場合やＨ2Ｓを処理する場合に有利であり、Ｈ2Ｓを選択的に回収できることが望ましい。
３） ＩＧＣＣにＣＯシフトとＣＣＳ(二酸化炭素回収・貯留)とを組み合わせたシステムでは、ＣＯ2回収プロセスで回収したＣＯ2中のＨ2Ｓ濃度を規定値（例えば１０〜２０ｐｐｍ）程度に抑える必要がある。
４） 発電効率を向上させるためには、スチーム等の熱エネルギーの使用量は少ないほど好ましい。
すなわち、ＣＯ2とＨ2Ｓとを含むガスから、Ｈ2Ｓを熱エネルギーの面で効率的、かつ選択的に分離することが求められている。
【０００４】
そこで、従来では、Ｈ2Ｓを選択的に吸収する吸収液の提案がある（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５３−８６６８１号公報
【特許文献２】特表平６−５００２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２の技術では、エネルギー効率が悪い、という問題がある。
【０００７】
よって、化学吸収プロセスにおいて、ＣＯ2とＨ2Ｓとを含むガスから、ＣＯ2の吸収とは別にＨ2Ｓを熱エネルギーの面で効率的、かつ選択的に分離することができる手段の出現が切望されている。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑み、例えば石炭やバイオマス等をガス化炉によりガス化して得られるガス化ガスに含まれるＨ2Ｓを効率よく回収するＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスを導入ガスとし、該導入ガスとＣＯ2及びＨ2Ｓを吸収する吸収液とを接触させて前記導入ガスからＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収させる吸収塔と、ＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収した吸収液を吸収塔の塔底部から抜き出し、第１の供給ラインを介して塔頂部より導入し、リボイラの熱によりＣＯ２及びＨ2Ｓを放出させて吸収液を再生する吸収液再生塔と、再生された再生吸収液を吸収塔側に戻す第２の供給ラインと、前記導入ガスのＣＯ2濃度を計測する計測器とを具備すると共に、前記第２の供給ラインを複数分岐し、その分岐先を吸収塔の高さ方向に沿って設けると共に、前記計測器による導入ガス中のＣＯ2濃度に応じて、再生された吸収液の導入位置又は導入量のいずれか一方又は両方を吸収塔の高さ方向のいずれかに変更する制御を行うことを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムにある。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記計測器による導入ガス中のＣＯ2濃度に応じて、前記吸収塔と前記吸収液再生塔との吸収液の循環量を変化させる制御を行うことを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムにある。
【００１１】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記吸収塔からＣＯ２及びＨ2Ｓを一部吸収した吸収液を外部に抜き出すと共に、導入する抜出・導入ラインと、該抜出・導入ラインに介装され、抜き出した吸収液を冷却する冷却器とを具備することを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムにある。
【００１２】
第４の発明は、ＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスを導入ガスからＣＯ2及びＨ2Ｓを回収する吸収塔と、ＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収した吸収液からＣＯ２及びＨ2Ｓを放出させて吸収液を再生する吸収液再生塔とを用いたＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収方法であって、前記導入ガス中のＣＯ2濃度を計測し、その計測濃度に応じて、再生された吸収液の導入位置又は導入量のいずれか一方又は両方を吸収塔の高さ方向のいずれかに変更することを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収方法にある。
【００１３】
第５の発明は、第４の発明において、計測器による導入ガス中のＣＯ2濃度に応じて、前記吸収塔と前記吸収液再生塔との吸収液の循環量を変化させることを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収方法にある。
【００１４】
第６の発明は、第４又は５の発明において、吸収塔からＣＯ２及びＨ2Ｓを一部吸収した吸収液を外部に抜き出し、抜き出した吸収液を冷却した後、吸収塔に戻すことを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収方法にある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、導入ガス中のＣＯ2濃度に応じて、吸収液流量を変化させることで、Ｈ2Ｓの回収量を満足しつつ、ＣＯ2の回収量を極力低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施例１に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの概略図である。
【図２】図２は、実施例２に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの概略図である。
【図３】図３は、実施例３に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの概略図である。
【図４】図４は、実施例３に係る他のＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの概略図である。
【図５】図５は、実施例３に係る他のＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの概略図である。
【図６】図６は、本試験例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの吸収塔部分の模式図である。
【図７−１】図７−１は、ＣＯ2回収量（左縦軸）／出口ガス中Ｈ2Ｓ濃度（右縦軸）と吸収塔の高さ位置（段数）との関係図である。
【図７−２】図７−２は、ＣＯ2回収量（左縦軸）／出口ガス中Ｈ2Ｓ濃度（右縦軸）と吸収塔の高さ位置（段数）との関係図である。
【図７−３】図７−３は、ＣＯ2回収量（左縦軸）／出口ガス中Ｈ2Ｓ濃度（右縦軸）と吸収塔の高さ位置（段数）との関係図である。
【図８−１】図８−１は、ＣＯ2回収量（左縦軸）／出口ガス中Ｈ2Ｓ濃度（右縦軸）と吸収塔の出口液温度との関係図である。
【図８−２】図８−２は、ＣＯ2回収量（左縦軸）／出口ガス中Ｈ2Ｓ濃度（右縦軸）と吸収塔の出口液温度との関係図である。
【図８−３】図８−３は、ＣＯ2回収量（左縦軸）／出口ガス中Ｈ2Ｓ濃度（右縦軸）と吸収塔の出口液温度との関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００１８】
本発明による実施例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムについて、図面を参照して説明する。図１は、実施例１に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの概略図である。
図１に示すように、本実施例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム１０Ａは、例えば石炭やバイオマス等をガス化するガス化炉等から得られたＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガス化ガスを導入ガス１１とし、該導入ガス１１とＣＯ2及びＨ2Ｓを吸収する吸収液１２とを接触させて前記導入ガス１１からＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収させる吸収塔１３と、ＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収した吸収液（リッチ溶液）１２Ａを吸収塔１３の塔底部１３ｃより抜き出すと共に、第１の供給ラインＬ1を介して塔頂部１４ａより導入し、リボイラ１５の熱によりＣＯ２及びＨ2Ｓを放出させて吸収液１２を再生する吸収液再生塔（以下「再生塔」という）１４と、再生された吸収液（リーン溶液）１２Ｂを再生塔１４の塔底部１４ｃより抜き出し、吸収塔１３側に戻す第２の供給ラインＬ2と、前記導入ガス１１のＣＯ2濃度を計測する計測器４１とを具備すると共に、前記第２の供給ラインＬ2を複数（本実施例では４つ）に分岐して供給ラインＬ2-1、Ｌ2-2、Ｌ2-3、Ｌ2-4とすると共に、その分岐先の導入口１３b-１〜１３b-4を吸収塔１３の高さ方向に沿って設け、前記計測器４１による導入ガス１１中のＣＯ2濃度に応じて、再生された吸収液の導入位置又は導入量のいずれか一方又は両方を吸収塔の鉛直高さ方向のいずれかに変更するものである。
このシステムでは、前記再生塔１４でＣＯ２及びＨ2Ｓを除去し、再生された吸収液（リーン溶液）１２Ｂは吸収液１２として再利用される。
【００１９】
このＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム１０Ａを用いた精製方法では、石炭やバイオマス等をガス化するガス化炉で得られたガス化ガスは、ガス冷却装置（図示せず）に送られ、ここで冷却水により冷却され、導入ガス１１として吸収塔１３に導入される。
吸収塔１３は、塔内部に充填部１３Ａ〜１３Ｄが設けられ、これらの充填部１３Ａ〜１３Ｄを通過する際、導入ガス１１と吸収液１２との対向接触効率を向上させている。なお、充填部は複数設けてもよく、充填法以外に、例えばスプレー法、液柱法、棚段法等により導入ガス１１と吸収液１２とを対向接触させるようにしている。
【００２０】
前記吸収塔１３において、導入ガス１１は例えばアミン系の吸収液１２と対向流接触し、導入ガス１１中のＣＯ２及びＨ2Ｓは、化学反応により吸収液１２に吸収され、ＣＯ２及びＨ2Ｓが除去された浄化ガス２１は塔頂部１３ａより系外に放出される。ＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収した吸収液は「リッチ溶液」１２Ａとも呼称される。このリッチ溶液１２Ａは、リッチ溶液ポンプ３１を介し、熱交換器１６において、再生塔１４で再生された吸収液（リーン溶液）１２Ｂとの熱交換により加熱され、その後、再生塔１４に供給される。
【００２１】
この熱交換されたリッチ溶液１２Ａは、充填部１４Ａ、１４Ｂを有する吸収液再生塔１４の塔頂部１４ａ近傍から塔内に導入され、塔内を流下する際に、リボイラ１５からの水蒸気２２による吸熱反応を生じて、大部分のＣＯ２及びＨ2Ｓを放出し、再生される。吸収液再生塔１４内で一部または大部分のＣＯ２及びＨ2Ｓを放出した吸収液は「セミリーン溶液」と呼称される。このセミリーン溶液は、吸収液再生塔１４下部に至る頃には、ほぼ全てのＣＯ２及びＨ2Ｓが除去された吸収液となる。このほぼ全てのＣＯ２及びＨ2Ｓが除去されることにより再生された吸収液は「リーン溶液」１２Ｂと呼称される。このリーン溶液１２Ｂはリボイラ１５で飽和水蒸気２３により間接的に過熱され水蒸気２２を発生している。
また、吸収液再生塔１４の塔頂部１４ａからは塔内においてリッチ溶液１２Ａ及びセミリーン溶液から放出された水蒸気２２を伴ったＣＯ２及びＨ2Ｓガス２５が導出され、コンデンサ２６により水蒸気２２が凝縮され、分離ドラム２７にて水２８が分離され、ＣＯ２及びＨ2Ｓガス２９が系外に放出されて回収される。分離ドラム２７にて分離された水２８は吸収液再生塔１４の上部に供給される。
再生された吸収液（リーン溶液）１２Ｂは、熱交換器１６にてリッチ溶液１２Ａと熱交換されて冷却され、つづいてリーン溶液ポンプ３２にて昇圧され、さらにリーン溶液クーラ３３にて冷却された後、再び吸収塔１３に供給され、吸収液１２として再利用される。
【００２２】
本実施例では、導入ガス１１のＣＯ2濃度を計測器４１で計測し、その濃度に応じて、吸収塔に導入される再生されたリーン溶液１２Ｂである吸収液１２の導入位置を吸収塔の高さ方向のいずれかに変更する制御を制御手段４２により行うようにしている。
切り替えの際には、制御手段４２より、供給ラインＬ2-1、Ｌ2-2、Ｌ2-4に介装されたバルブＶ1〜Ｖ4の開閉度を調整しつつ行うようにしている。
本実施例では吸収塔１３を複数の充填層１３Ａ〜１３Ｄを用いているので、その充填高さを変更している。なお、吸収塔における導入ガス１１と吸収液１２との接触方法を棚段方式とする場合はトレイ段数の高さを変更するようにすればよい。その他のスプレー塔方式や液柱塔方式とする場合には、吸収塔１３内の供給位置(高さ)を変更するようにすればよい。
【００２３】
［試験例１］
図６は、本試験例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの吸収塔部分の模式図である。
ここで、図６においては、吸収塔１３内の充填層を８段１３Ａ〜１３Ｈとし、計測器４１で計測した結果、ＣＯ2濃度が低い場合(１０ｍｏｌ％−ｄｒｙ以下)、には４段から塔頂部側とするのが好適である。
また、計測器４１で計測した結果、ＣＯ2濃度が高い場合(１０ｍｏｌ％−ｄｒｙを超える)、には４段から下方（底部）側とするのが好適である。
【００２４】
これは、吸収塔１３の高さが低い場合、所定量のＨ2Ｓを回収できない場合があるため、所定量のＨ2Ｓを吸収するだけの高さが最低限必要となるが、吸収塔１３を高くしすぎると、逆にＨ2Ｓの吸収性が低下することとなる。
図７−１〜図７−３に、ＣＯ2回収量（左縦軸）／出口ガス中Ｈ2Ｓ濃度（右縦軸）と吸収塔の高さ位置（段数）との関係を示す。
図７−１は、導入ガス１１中のＣＯ2濃度が６ｍｏｌ％−ｄｒｙの場合では、高さによる出口ガス中のＨ2Ｓ濃度（右縦軸）の変化は少しであった。
ところが、導入ガス１１中のＣＯ2濃度が６ｍｏｌ％−ｄｒｙから８ｍｏｌ％−ｄｒｙ（図７−２）、１０ｍｏｌ％−ｄｒｙ（図７−３）と上昇するにつれて、Ｈ2Ｓの放散量が増大する傾向となることが判明した。
よって、例えば棚段の場合においては、１０ｍｏｌ％−ｄｒｙのＣＯ2濃度が高い場合、８段の棚段を用いた際には、４段程度の高さに位置を変更することが好適であることが判明した。
【００２５】
これは、吸収塔１３において、Ｈ2Ｓの吸収のほかにＣＯ2を吸収する発熱反応に起因することに伴う吸収液１２の温度上昇により、Ｈ2Ｓの飽和吸収量が低下することによるものである。
【００２６】
そこで、本実施例のように、導入ガス１１のＣＯ2濃度を計測する計測器４１を設けると共に、再生吸収液であるリーン溶液１２Ｂを導入する第２の供給ラインＬ2を複数（図１に示す実施例では３つ）分岐して供給ラインＬ2-1、Ｌ2-2、Ｌ2-3とすると共に、その分岐先の導入口１３b-１〜１３b-3を吸収塔１３の高さ方向に沿って設け、高さ方向の各位置に吸収液を状況に応じて供給するようにすることで、Ｈ2Ｓが効率的に除去できるように、吸収液１２（リーン溶液１２Ｂ）の供給位置を適宜変更させるようにしている。
これにより、Ｈ2Ｓの吸収量を所望に維持すると共に、ＣＯ2の回収量を可能な限り低く保つようにすることができる。
また、吸収液１２を供給する位置を一つの位置に固定せず、多段の位置に供給するようにし、それぞれの供給位置における吸収液流量をそれぞれ変化させるようにしてもよい。
【００２７】
本実施例によれば、導入ガス１１のＣＯ2濃度に応じて、吸収塔１３に導入する吸収液１２（リーン溶液１２Ｂ）の供給位置を適宜変更させることで、Ｈ2Ｓの回収量を満足しつつ、ＣＯ2の回収量を極力低くすることができることとなる。
すなわち、導入ガス１１中のＣＯ2濃度に応じて、吸収塔１３に導入する吸収液１２（リーン溶液１２Ｂ）の供給位置を適宜変更させることで、Ｈ2ＳとＣＯ2とのを選択分離性の向上を図ることができる。
【００２８】
なお、本実施例では吸収液の分岐を４本として４箇所の導入する場合や、試験例では吸収液の分岐を５本として５箇所の導入する場合について、説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、吸収塔１３の容積及び高さに応じて適宜変更するようにすればよい。
【実施例２】
【００２９】
本発明による実施例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムについて、図面を参照して説明する。図２は、実施例２に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの概略図である。なお、図１に示す実施例１の構成と同様の構成については同一の符号を付してその説明は省略する。
図２に示すように、本実施例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム１０Ｂは、実施例１に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム１０Ａにおいて、前記計測器４１による導入ガス１１中のＣＯ2濃度に応じて、前記吸収塔１３と前記再生塔１４との吸収液の循環量を変化させる制御を制御手段４２により行い、リーン溶液ポンプ３２の流量を調節する制御を制御手段４２により行い、吸収液１２の循環量を変化させるようにしている。
【００３０】
すなわち、導入ガス１１中のＣＯ2濃度に応じて、吸収塔１３の例えば充填高さ、棚段の場合はトレイ段数等の高さを変更するのに加え、吸収塔１３に導入する吸収液量をさらに変化させるようにしている。
また、吸収塔１３の高さは一定として、吸収液量をさらに変化させるようにしてもよい。
このように、導入ガス１１中のＣＯ2濃度に応じて、吸収液流量を変化させることで、Ｈ2Ｓの回収量を満足しつつ、ＣＯ2の回収量を極力低くすることができることとなる。
【実施例３】
【００３１】
本発明による実施例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムについて、図面を参照して説明する。図３は、実施例３に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの概略図である。図４及び図５は、各々実施例３に係る他のＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの概略図である。なお、図１に示す実施例１の構成と同様の構成については同一の符号を付してその説明は省略する。
図３に示すように、本実施例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム１０Ｃは、実施例１に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム１０Ａにおいて、前記計測器４１による導入ガス１１中のＣＯ2濃度に応じて、前記吸収塔１３と前記再生塔１４との吸収液１２のリーン溶液クーラ３３における冷却量を変化させる制御を制御手段４２により行い、ＣＯ2濃度が高い場合には、吸収液１２の温度を下げるようにしている。
【００３２】
また、図４に示す実施例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム１０Ｄに示すように、吸収塔１３の各位置から吸収液１２を抜き出し、再度導入する抜出・導入ラインＬ11〜Ｌ13を設け、各ラインに冷却器３５−１〜３５−３を介装して、ＣＯ2濃度が高い場合には、吸収液１２の温度を下げるにしてもよい。
【００３３】
［試験例２］
図８−１、図８−３に、ＣＯ2回収量（左縦軸）／出口ガス中Ｈ2Ｓ濃度（右縦軸）と吸収塔の出口液温度との関係を示す。
図８−１は、導入ガス１１中のＣＯ2濃度が６ｍｏｌ％−ｄｒｙの場合では、温度変化があっても高さによる出口ガス中のＨ2Ｓ濃度（右縦軸）の変化は少しであった。
ところが、導入ガス１１中のＣＯ2濃度が６ｍｏｌ％−ｄｒｙから８ｍｏｌ％−ｄｒｙ（図８−２）、１０ｍｏｌ％−ｄｒｙ（図８−３）と上昇するにつれて、出口液温度の温度上昇があると、Ｈ2Ｓの放散量が増大する傾向となることが判明した。
【００３４】
これは、吸収塔１３において、Ｈ2Ｓの吸収のほかにＣＯ2を吸収する発熱反応に起因することに伴う吸収液１２の温度上昇により、Ｈ2Ｓの飽和吸収量が低下することによるものである。
【００３５】
そこで、本実施例のように、導入ガス１１のＣＯ2濃度を計測する計測器４１を設けると共に、再生吸収液であるリーン溶液１２Ｂの導入温度をリーン溶液クーラ３３により冷却させることで、Ｈ2Ｓの吸収量を所望に維持すると共に、ＣＯ2の回収量を可能な限り低く保つようにすることができる。
【００３６】
また、図５に示す実施例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム１０Ｅに示すように、吸収塔１３の各位置から吸収液１２を抜き出し、再度導入する抜出・導入ラインＬ11〜Ｌ13を設け、抜出ライン及び導入ラインを集合させて、冷却器３５を一台としたものである。
【００３７】
このように、導入ガス１１中のＣＯ2濃度に応じて、吸収液１２の温度を変化させることで、Ｈ2Ｓの回収量を満足しつつ、ＣＯ2の回収量を極力低くすることができることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム及び方法によれば、ＣＯ2との吸収とは別にＨ2Ｓを熱エネルギーの面で効率的、かつ選択的に分離することができ、例えば石炭やバイオマス等をガス化炉によりガス化して得られるガス化ガスに含まれるＨ2Ｓを効率よく回収することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０Ａ〜１０Ｅ ＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム
１１ 導入ガス
１２ 吸収液
１２Ａ リッチ溶液
１２Ｂ リーン溶液
１３ 吸収塔
１４ 吸収液再生塔（再生塔）
１５ リボイラ
１６ 熱交換器
４１ 計測器
４２ 制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば石炭やバイオマス等をガス化炉によりガス化して得られるガス化ガスに含まれるＣＯ2とＨ2ＳからＨ2Ｓを効率よく回収するＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭やバイオマス等をガス化炉でガス化したガス化ガス等に含まれるＣＯ2とＨ2Ｓ等の酸性ガスを除去する技術として、従来より、化学吸収法（例えば、アミン吸収液（例えば（Ｎ−メチルジエタノールアミン：ＭＤＥＡ等の吸収液利用））や物理吸収法（例えば、ポリエチレングリコール・ジメチルエーテルを用いるＳｅｌｅｘｏｌ吸収液利用)が提案されている。
【０００３】
ところで、ＩＧＣＣ（石炭ガス化複合発電）技術のようなシステムの場合、以下のような要求がある。
１） 発電システムにおいて、大気汚染物質であるＳＯＸの排出を規制値未満とするために、ＳＯＸの発生源となるＨ2Ｓの除去が必要となる。一方で、発電効率を上昇させる効果があるため、ＣＯ２は極力回収しないことが望ましい。
２） 回収したＨ2Ｓ含有ガス（オフガス）流量が少なく、Ｈ2Ｓ濃度が高い方が、回収ガスから化製品を製造する場合やＨ2Ｓを処理する場合に有利であり、Ｈ2Ｓを選択的に回収できることが望ましい。
３） ＩＧＣＣにＣＯシフトとＣＣＳ(二酸化炭素回収・貯留)とを組み合わせたシステムでは、ＣＯ2回収プロセスで回収したＣＯ2中のＨ2Ｓ濃度を規定値（例えば１０〜２０ｐｐｍ）程度に抑える必要がある。
４） 発電効率を向上させるためには、スチーム等の熱エネルギーの使用量は少ないほど好ましい。
すなわち、ＣＯ2とＨ2Ｓとを含むガスから、Ｈ2Ｓを熱エネルギーの面で効率的、かつ選択的に分離することが求められている。
【０００４】
そこで、従来では、Ｈ2Ｓを選択的に吸収する吸収液の提案がある（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５３−８６６８１号公報
【特許文献２】特表平６−５００２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２の技術では、エネルギー効率が悪い、という問題がある。
【０００７】
よって、化学吸収プロセスにおいて、ＣＯ2とＨ2Ｓとを含むガスから、ＣＯ2の吸収とは別にＨ2Ｓを熱エネルギーの面で効率的、かつ選択的に分離することができる手段の出現が切望されている。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑み、例えば石炭やバイオマス等をガス化炉によりガス化して得られるガス化ガスに含まれるＨ2Ｓを効率よく回収するＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスを導入ガスとし、該導入ガスとＣＯ2及びＨ2Ｓを吸収する吸収液とを接触させて前記導入ガスからＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収させる吸収塔と、ＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収した吸収液を吸収塔の塔底部から抜き出し、第１の供給ラインを介して塔頂部より導入し、リボイラの熱によりＣＯ２及びＨ2Ｓを放出させて吸収液を再生する吸収液再生塔と、再生された再生吸収液を吸収塔側に戻す第２の供給ラインと、前記導入ガスのＣＯ2濃度を計測する計測器とを具備すると共に、前記第２の供給ラインを複数分岐し、その分岐先を吸収塔の高さ方向に沿って設けると共に、前記計測器による導入ガス中のＣＯ2濃度に応じて、再生された吸収液の導入位置又は導入量のいずれか一方又は両方を吸収塔の高さ方向のいずれかに変更する制御を行うことを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムにある。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記計測器による導入ガス中のＣＯ2濃度に応じて、前記吸収塔と前記吸収液再生塔との吸収液の循環量を変化させる制御を行うことを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムにある。
【００１１】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記吸収塔からＣＯ２及びＨ2Ｓを一部吸収した吸収液を外部に抜き出すと共に、導入する抜出・導入ラインと、該抜出・導入ラインに介装され、抜き出した吸収液を冷却する冷却器とを具備することを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムにある。
【００１２】
第４の発明は、ＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスを導入ガスからＣＯ2及びＨ2Ｓを回収する吸収塔と、ＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収した吸収液からＣＯ２及びＨ2Ｓを放出させて吸収液を再生する吸収液再生塔とを用いたＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収方法であって、前記導入ガス中のＣＯ2濃度を計測し、その計測濃度に応じて、再生された吸収液の導入位置又は導入量のいずれか一方又は両方を吸収塔の高さ方向のいずれかに変更することを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収方法にある。
【００１３】
第５の発明は、第４の発明において、計測器による導入ガス中のＣＯ2濃度に応じて、前記吸収塔と前記吸収液再生塔との吸収液の循環量を変化させることを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収方法にある。
【００１４】
第６の発明は、第４又は５の発明において、吸収塔からＣＯ２及びＨ2Ｓを一部吸収した吸収液を外部に抜き出し、抜き出した吸収液を冷却した後、吸収塔に戻すことを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収方法にある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、導入ガス中のＣＯ2濃度に応じて、吸収液流量を変化させることで、Ｈ2Ｓの回収量を満足しつつ、ＣＯ2の回収量を極力低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施例１に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの概略図である。
【図２】図２は、実施例２に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの概略図である。
【図３】図３は、実施例３に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの概略図である。
【図４】図４は、実施例３に係る他のＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの概略図である。
【図５】図５は、実施例３に係る他のＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの概略図である。
【図６】図６は、本試験例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの吸収塔部分の模式図である。
【図７−１】図７−１は、ＣＯ2回収量（左縦軸）／出口ガス中Ｈ2Ｓ濃度（右縦軸）と吸収塔の高さ位置（段数）との関係図である。
【図７−２】図７−２は、ＣＯ2回収量（左縦軸）／出口ガス中Ｈ2Ｓ濃度（右縦軸）と吸収塔の高さ位置（段数）との関係図である。
【図７−３】図７−３は、ＣＯ2回収量（左縦軸）／出口ガス中Ｈ2Ｓ濃度（右縦軸）と吸収塔の高さ位置（段数）との関係図である。
【図８−１】図８−１は、ＣＯ2回収量（左縦軸）／出口ガス中Ｈ2Ｓ濃度（右縦軸）と吸収塔の出口液温度との関係図である。
【図８−２】図８−２は、ＣＯ2回収量（左縦軸）／出口ガス中Ｈ2Ｓ濃度（右縦軸）と吸収塔の出口液温度との関係図である。
【図８−３】図８−３は、ＣＯ2回収量（左縦軸）／出口ガス中Ｈ2Ｓ濃度（右縦軸）と吸収塔の出口液温度との関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００１８】
本発明による実施例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムについて、図面を参照して説明する。図１は、実施例１に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの概略図である。
図１に示すように、本実施例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム１０Ａは、例えば石炭やバイオマス等をガス化するガス化炉等から得られたＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガス化ガスを導入ガス１１とし、該導入ガス１１とＣＯ2及びＨ2Ｓを吸収する吸収液１２とを接触させて前記導入ガス１１からＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収させる吸収塔１３と、ＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収した吸収液（リッチ溶液）１２Ａを吸収塔１３の塔底部１３ｃより抜き出すと共に、第１の供給ラインＬ1を介して塔頂部１４ａより導入し、リボイラ１５の熱によりＣＯ２及びＨ2Ｓを放出させて吸収液１２を再生する吸収液再生塔（以下「再生塔」という）１４と、再生された吸収液（リーン溶液）１２Ｂを再生塔１４の塔底部１４ｃより抜き出し、吸収塔１３側に戻す第２の供給ラインＬ2と、前記導入ガス１１のＣＯ2濃度を計測する計測器４１とを具備すると共に、前記第２の供給ラインＬ2を複数（本実施例では４つ）に分岐して供給ラインＬ2-1、Ｌ2-2、Ｌ2-3、Ｌ2-4とすると共に、その分岐先の導入口１３b-１〜１３b-4を吸収塔１３の高さ方向に沿って設け、前記計測器４１による導入ガス１１中のＣＯ2濃度に応じて、再生された吸収液の導入位置又は導入量のいずれか一方又は両方を吸収塔の鉛直高さ方向のいずれかに変更するものである。
このシステムでは、前記再生塔１４でＣＯ２及びＨ2Ｓを除去し、再生された吸収液（リーン溶液）１２Ｂは吸収液１２として再利用される。
【００１９】
このＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム１０Ａを用いた精製方法では、石炭やバイオマス等をガス化するガス化炉で得られたガス化ガスは、ガス冷却装置（図示せず）に送られ、ここで冷却水により冷却され、導入ガス１１として吸収塔１３に導入される。
吸収塔１３は、塔内部に充填部１３Ａ〜１３Ｄが設けられ、これらの充填部１３Ａ〜１３Ｄを通過する際、導入ガス１１と吸収液１２との対向接触効率を向上させている。なお、充填部は複数設けてもよく、充填法以外に、例えばスプレー法、液柱法、棚段法等により導入ガス１１と吸収液１２とを対向接触させるようにしている。
【００２０】
前記吸収塔１３において、導入ガス１１は例えばアミン系の吸収液１２と対向流接触し、導入ガス１１中のＣＯ２及びＨ2Ｓは、化学反応により吸収液１２に吸収され、ＣＯ２及びＨ2Ｓが除去された浄化ガス２１は塔頂部１３ａより系外に放出される。ＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収した吸収液は「リッチ溶液」１２Ａとも呼称される。このリッチ溶液１２Ａは、リッチ溶液ポンプ３１を介し、熱交換器１６において、再生塔１４で再生された吸収液（リーン溶液）１２Ｂとの熱交換により加熱され、その後、再生塔１４に供給される。
【００２１】
この熱交換されたリッチ溶液１２Ａは、充填部１４Ａ、１４Ｂを有する吸収液再生塔１４の塔頂部１４ａ近傍から塔内に導入され、塔内を流下する際に、リボイラ１５からの水蒸気２２による吸熱反応を生じて、大部分のＣＯ２及びＨ2Ｓを放出し、再生される。吸収液再生塔１４内で一部または大部分のＣＯ２及びＨ2Ｓを放出した吸収液は「セミリーン溶液」と呼称される。このセミリーン溶液は、吸収液再生塔１４下部に至る頃には、ほぼ全てのＣＯ２及びＨ2Ｓが除去された吸収液となる。このほぼ全てのＣＯ２及びＨ2Ｓが除去されることにより再生された吸収液は「リーン溶液」１２Ｂと呼称される。このリーン溶液１２Ｂはリボイラ１５で飽和水蒸気２３により間接的に過熱され水蒸気２２を発生している。
また、吸収液再生塔１４の塔頂部１４ａからは塔内においてリッチ溶液１２Ａ及びセミリーン溶液から放出された水蒸気２２を伴ったＣＯ２及びＨ2Ｓガス２５が導出され、コンデンサ２６により水蒸気２２が凝縮され、分離ドラム２７にて水２８が分離され、ＣＯ２及びＨ2Ｓガス２９が系外に放出されて回収される。分離ドラム２７にて分離された水２８は吸収液再生塔１４の上部に供給される。
再生された吸収液（リーン溶液）１２Ｂは、熱交換器１６にてリッチ溶液１２Ａと熱交換されて冷却され、つづいてリーン溶液ポンプ３２にて昇圧され、さらにリーン溶液クーラ３３にて冷却された後、再び吸収塔１３に供給され、吸収液１２として再利用される。
【００２２】
本実施例では、導入ガス１１のＣＯ2濃度を計測器４１で計測し、その濃度に応じて、吸収塔に導入される再生されたリーン溶液１２Ｂである吸収液１２の導入位置を吸収塔の高さ方向のいずれかに変更する制御を制御手段４２により行うようにしている。
切り替えの際には、制御手段４２より、供給ラインＬ2-1、Ｌ2-2、Ｌ2-4に介装されたバルブＶ1〜Ｖ4の開閉度を調整しつつ行うようにしている。
本実施例では吸収塔１３を複数の充填層１３Ａ〜１３Ｄを用いているので、その充填高さを変更している。なお、吸収塔における導入ガス１１と吸収液１２との接触方法を棚段方式とする場合はトレイ段数の高さを変更するようにすればよい。その他のスプレー塔方式や液柱塔方式とする場合には、吸収塔１３内の供給位置(高さ)を変更するようにすればよい。
【００２３】
［試験例１］
図６は、本試験例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの吸収塔部分の模式図である。
ここで、図６においては、吸収塔１３内の充填層を８段１３Ａ〜１３Ｈとし、計測器４１で計測した結果、ＣＯ2濃度が低い場合(１０ｍｏｌ％−ｄｒｙ以下)、には４段から塔頂部側とするのが好適である。
また、計測器４１で計測した結果、ＣＯ2濃度が高い場合(１０ｍｏｌ％−ｄｒｙを超える)、には４段から下方（底部）側とするのが好適である。
【００２４】
これは、吸収塔１３の高さが低い場合、所定量のＨ2Ｓを回収できない場合があるため、所定量のＨ2Ｓを吸収するだけの高さが最低限必要となるが、吸収塔１３を高くしすぎると、逆にＨ2Ｓの吸収性が低下することとなる。
図７−１〜図７−３に、ＣＯ2回収量（左縦軸）／出口ガス中Ｈ2Ｓ濃度（右縦軸）と吸収塔の高さ位置（段数）との関係を示す。
図７−１は、導入ガス１１中のＣＯ2濃度が６ｍｏｌ％−ｄｒｙの場合では、高さによる出口ガス中のＨ2Ｓ濃度（右縦軸）の変化は少しであった。
ところが、導入ガス１１中のＣＯ2濃度が６ｍｏｌ％−ｄｒｙから８ｍｏｌ％−ｄｒｙ（図７−２）、１０ｍｏｌ％−ｄｒｙ（図７−３）と上昇するにつれて、Ｈ2Ｓの放散量が増大する傾向となることが判明した。
よって、例えば棚段の場合においては、１０ｍｏｌ％−ｄｒｙのＣＯ2濃度が高い場合、８段の棚段を用いた際には、４段程度の高さに位置を変更することが好適であることが判明した。
【００２５】
これは、吸収塔１３において、Ｈ2Ｓの吸収のほかにＣＯ2を吸収する発熱反応に起因することに伴う吸収液１２の温度上昇により、Ｈ2Ｓの飽和吸収量が低下することによるものである。
【００２６】
そこで、本実施例のように、導入ガス１１のＣＯ2濃度を計測する計測器４１を設けると共に、再生吸収液であるリーン溶液１２Ｂを導入する第２の供給ラインＬ2を複数（図１に示す実施例では３つ）分岐して供給ラインＬ2-1、Ｌ2-2、Ｌ2-3とすると共に、その分岐先の導入口１３b-１〜１３b-3を吸収塔１３の高さ方向に沿って設け、高さ方向の各位置に吸収液を状況に応じて供給するようにすることで、Ｈ2Ｓが効率的に除去できるように、吸収液１２（リーン溶液１２Ｂ）の供給位置を適宜変更させるようにしている。
これにより、Ｈ2Ｓの吸収量を所望に維持すると共に、ＣＯ2の回収量を可能な限り低く保つようにすることができる。
また、吸収液１２を供給する位置を一つの位置に固定せず、多段の位置に供給するようにし、それぞれの供給位置における吸収液流量をそれぞれ変化させるようにしてもよい。
【００２７】
本実施例によれば、導入ガス１１のＣＯ2濃度に応じて、吸収塔１３に導入する吸収液１２（リーン溶液１２Ｂ）の供給位置を適宜変更させることで、Ｈ2Ｓの回収量を満足しつつ、ＣＯ2の回収量を極力低くすることができることとなる。
すなわち、導入ガス１１中のＣＯ2濃度に応じて、吸収塔１３に導入する吸収液１２（リーン溶液１２Ｂ）の供給位置を適宜変更させることで、Ｈ2ＳとＣＯ2とのを選択分離性の向上を図ることができる。
【００２８】
なお、本実施例では吸収液の分岐を４本として４箇所の導入する場合や、試験例では吸収液の分岐を５本として５箇所の導入する場合について、説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、吸収塔１３の容積及び高さに応じて適宜変更するようにすればよい。
【実施例２】
【００２９】
本発明による実施例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムについて、図面を参照して説明する。図２は、実施例２に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの概略図である。なお、図１に示す実施例１の構成と同様の構成については同一の符号を付してその説明は省略する。
図２に示すように、本実施例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム１０Ｂは、実施例１に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム１０Ａにおいて、前記計測器４１による導入ガス１１中のＣＯ2濃度に応じて、前記吸収塔１３と前記再生塔１４との吸収液の循環量を変化させる制御を制御手段４２により行い、リーン溶液ポンプ３２の流量を調節する制御を制御手段４２により行い、吸収液１２の循環量を変化させるようにしている。
【００３０】
すなわち、導入ガス１１中のＣＯ2濃度に応じて、吸収塔１３の例えば充填高さ、棚段の場合はトレイ段数等の高さを変更するのに加え、吸収塔１３に導入する吸収液量をさらに変化させるようにしている。
また、吸収塔１３の高さは一定として、吸収液量をさらに変化させるようにしてもよい。
このように、導入ガス１１中のＣＯ2濃度に応じて、吸収液流量を変化させることで、Ｈ2Ｓの回収量を満足しつつ、ＣＯ2の回収量を極力低くすることができることとなる。
【実施例３】
【００３１】
本発明による実施例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムについて、図面を参照して説明する。図３は、実施例３に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの概略図である。図４及び図５は、各々実施例３に係る他のＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システムの概略図である。なお、図１に示す実施例１の構成と同様の構成については同一の符号を付してその説明は省略する。
図３に示すように、本実施例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム１０Ｃは、実施例１に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム１０Ａにおいて、前記計測器４１による導入ガス１１中のＣＯ2濃度に応じて、前記吸収塔１３と前記再生塔１４との吸収液１２のリーン溶液クーラ３３における冷却量を変化させる制御を制御手段４２により行い、ＣＯ2濃度が高い場合には、吸収液１２の温度を下げるようにしている。
【００３２】
また、図４に示す実施例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム１０Ｄに示すように、吸収塔１３の各位置から吸収液１２を抜き出し、再度導入する抜出・導入ラインＬ11〜Ｌ13を設け、各ラインに冷却器３５−１〜３５−３を介装して、ＣＯ2濃度が高い場合には、吸収液１２の温度を下げるにしてもよい。
【００３３】
［試験例２］
図８−１、図８−３に、ＣＯ2回収量（左縦軸）／出口ガス中Ｈ2Ｓ濃度（右縦軸）と吸収塔の出口液温度との関係を示す。
図８−１は、導入ガス１１中のＣＯ2濃度が６ｍｏｌ％−ｄｒｙの場合では、温度変化があっても高さによる出口ガス中のＨ2Ｓ濃度（右縦軸）の変化は少しであった。
ところが、導入ガス１１中のＣＯ2濃度が６ｍｏｌ％−ｄｒｙから８ｍｏｌ％−ｄｒｙ（図８−２）、１０ｍｏｌ％−ｄｒｙ（図８−３）と上昇するにつれて、出口液温度の温度上昇があると、Ｈ2Ｓの放散量が増大する傾向となることが判明した。
【００３４】
これは、吸収塔１３において、Ｈ2Ｓの吸収のほかにＣＯ2を吸収する発熱反応に起因することに伴う吸収液１２の温度上昇により、Ｈ2Ｓの飽和吸収量が低下することによるものである。
【００３５】
そこで、本実施例のように、導入ガス１１のＣＯ2濃度を計測する計測器４１を設けると共に、再生吸収液であるリーン溶液１２Ｂの導入温度をリーン溶液クーラ３３により冷却させることで、Ｈ2Ｓの吸収量を所望に維持すると共に、ＣＯ2の回収量を可能な限り低く保つようにすることができる。
【００３６】
また、図５に示す実施例に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム１０Ｅに示すように、吸収塔１３の各位置から吸収液１２を抜き出し、再度導入する抜出・導入ラインＬ11〜Ｌ13を設け、抜出ライン及び導入ラインを集合させて、冷却器３５を一台としたものである。
【００３７】
このように、導入ガス１１中のＣＯ2濃度に応じて、吸収液１２の温度を変化させることで、Ｈ2Ｓの回収量を満足しつつ、ＣＯ2の回収量を極力低くすることができることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明に係るＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム及び方法によれば、ＣＯ2との吸収とは別にＨ2Ｓを熱エネルギーの面で効率的、かつ選択的に分離することができ、例えば石炭やバイオマス等をガス化炉によりガス化して得られるガス化ガスに含まれるＨ2Ｓを効率よく回収することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０Ａ〜１０Ｅ ＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム
１１ 導入ガス
１２ 吸収液
１２Ａ リッチ溶液
１２Ｂ リーン溶液
１３ 吸収塔
１４ 吸収液再生塔（再生塔）
１５ リボイラ
１６ 熱交換器
４１ 計測器
４２ 制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスを導入ガスとし、該導入ガスとＣＯ2及びＨ2Ｓを吸収する吸収液とを接触させて前記導入ガスからＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収させる吸収塔と、
ＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収した吸収液を吸収塔の塔底部から抜き出し、第１の供給ラインを介して塔頂部より導入し、リボイラの熱によりＣＯ２及びＨ2Ｓを放出させて吸収液を再生する吸収液再生塔と、
再生された再生吸収液を吸収塔側に戻す第２の供給ラインと、
前記導入ガスのＣＯ2濃度を計測する計測器とを具備すると共に、
前記第２の供給ラインを複数分岐し、その分岐先を吸収塔の高さ方向に沿って設けると共に、
前記計測器による導入ガス中のＣＯ2濃度に応じて、再生された吸収液の導入位置又は導入量のいずれか一方又は両方を吸収塔の高さ方向のいずれかに変更する制御を行うことを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記計測器による導入ガス中のＣＯ2濃度に応じて、前記吸収塔と前記吸収液再生塔との吸収液の循環量を変化させる制御を行うことを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記吸収塔からＣＯ２及びＨ2Ｓを一部吸収した吸収液を外部に抜き出すと共に、導入する抜出・導入ラインと、
該抜出・導入ラインに介装され、抜き出した吸収液を冷却する冷却器とを具備することを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム。
【請求項４】
ＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスを導入ガスからＣＯ2及びＨ2Ｓを回収する吸収塔と、ＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収した吸収液からＣＯ２及びＨ2Ｓを放出させて吸収液を再生する吸収液再生塔とを用いたＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収方法であって、
前記導入ガス中のＣＯ2濃度を計測し、その計測濃度に応じて、再生された吸収液の導入位置又は導入量のいずれか一方又は両方を吸収塔の高さ方向のいずれかに変更することを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収方法。
【請求項５】
請求項４において、
計測器による導入ガス中のＣＯ2濃度に応じて、前記吸収塔と前記吸収液再生塔との吸収液の循環量を変化させることを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収方法。
【請求項６】
請求項４又は５において、
吸収塔からＣＯ２及びＨ2Ｓを一部吸収した吸収液を外部に抜き出し、抜き出した吸収液を冷却した後、吸収塔に戻すことを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収方法。
【請求項１】
ＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスを導入ガスとし、該導入ガスとＣＯ2及びＨ2Ｓを吸収する吸収液とを接触させて前記導入ガスからＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収させる吸収塔と、
ＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収した吸収液を吸収塔の塔底部から抜き出し、第１の供給ラインを介して塔頂部より導入し、リボイラの熱によりＣＯ２及びＨ2Ｓを放出させて吸収液を再生する吸収液再生塔と、
再生された再生吸収液を吸収塔側に戻す第２の供給ラインと、
前記導入ガスのＣＯ2濃度を計測する計測器とを具備すると共に、
前記第２の供給ラインを複数分岐し、その分岐先を吸収塔の高さ方向に沿って設けると共に、
前記計測器による導入ガス中のＣＯ2濃度に応じて、再生された吸収液の導入位置又は導入量のいずれか一方又は両方を吸収塔の高さ方向のいずれかに変更する制御を行うことを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記計測器による導入ガス中のＣＯ2濃度に応じて、前記吸収塔と前記吸収液再生塔との吸収液の循環量を変化させる制御を行うことを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記吸収塔からＣＯ２及びＨ2Ｓを一部吸収した吸収液を外部に抜き出すと共に、導入する抜出・導入ラインと、
該抜出・導入ラインに介装され、抜き出した吸収液を冷却する冷却器とを具備することを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収システム。
【請求項４】
ＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスを導入ガスからＣＯ2及びＨ2Ｓを回収する吸収塔と、ＣＯ２及びＨ2Ｓを吸収した吸収液からＣＯ２及びＨ2Ｓを放出させて吸収液を再生する吸収液再生塔とを用いたＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収方法であって、
前記導入ガス中のＣＯ2濃度を計測し、その計測濃度に応じて、再生された吸収液の導入位置又は導入量のいずれか一方又は両方を吸収塔の高さ方向のいずれかに変更することを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収方法。
【請求項５】
請求項４において、
計測器による導入ガス中のＣＯ2濃度に応じて、前記吸収塔と前記吸収液再生塔との吸収液の循環量を変化させることを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収方法。
【請求項６】
請求項４又は５において、
吸収塔からＣＯ２及びＨ2Ｓを一部吸収した吸収液を外部に抜き出し、抜き出した吸収液を冷却した後、吸収塔に戻すことを特徴とするＣＯ2及びＨ2Ｓを含むガスの回収方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図７−３】
【図８−１】
【図８−２】
【図８−３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７−１】
【図７−２】
【図７−３】
【図８−１】
【図８−２】
【図８−３】
【公開番号】特開２０１２−１１０８３６（Ｐ２０１２−１１０８３６Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６１８４１（Ｐ２０１０−２６１８４１）
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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