JPH02187153A - Co↓2吸着用アミン系イオン交換樹脂の再生方法 - Google Patents

Co↓2吸着用アミン系イオン交換樹脂の再生方法

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JPH02187153A
JPH02187153A JP1005470A JP547089A JPH02187153A JP H02187153 A JPH02187153 A JP H02187153A JP 1005470 A JP1005470 A JP 1005470A JP 547089 A JP547089 A JP 547089A JP H02187153 A JPH02187153 A JP H02187153A
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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CO2を吸着したアミン系イオン交換樹脂の再
生方法に関する。
[技術的背景] 密閉空間に蓄積されたCO2と除去する場合には、一般
にアミン系イオン交換樹脂(以下これを固体アミンと略
称する)を充填した吸着塔にCO□含有空気を供給し、
空気中のCO2を固体アミンに選択的に吸着させて除去
する方法がが採用されている。そして、CO□を吸着し
て疲弊した固体アミンは、吸着塔に充填したまま、これ
に100〜120℃の飽和水蒸気を接触させる直接加熱
方式よって再生し、再生終了後の吸着塔には再びCO2
含有空気を吸着塔に供給される。
つまり、固体アミンを充填した塔では吸着工程と再生工
程とが繰り返されるが、吸着工程と再生工程とでは、ガ
スの流れを逆向きにするのが通例であって、例えば、第
1図に示す如く、吸着工程でCO3含有空気を吸着塔の
上部から供給し、CO2が除去された空気を吸着塔下部
から取り出した場合には、再生工程では再生用水蒸気を
吸着塔下部から供給し、固体アミンから解離したCO2
は吸着塔上部から取り出される。
ところで、第1図に示すように、吸着塔の下部から飽和
水蒸気を供給して内部に充填されている固体アミンを再
生する場合、固体アミンの再生は次のように進行する。
■吸着工程が終了した直後の吸着塔内部には、固体アミ
ンの充填層の上部空間及び下部空間と、充填層の空隙部
分に空気が残留している(以下これを残留空気と言う)
■再生用水蒸気が吸着塔の下部から供給されると、充填
層の温度は下部から徐々に上昇してくるが、水蒸気が凝
縮するため充填層上部への熱伝達は固体アミン粒子間の
伝導のみで非常に遅い。
■Co2の固体アミンからの解離は、再生可能な温度に
達した充填層下部から起り、解離したCO2は上方に押
し出されるが、充填層上部は上記した理由によりまだ再
生可能な温度に到達していないため、再吸着が起り、す
ぐには系外に排出されない。
■水蒸気は凝縮、蒸発を繰返しながら充填層上部へ移動
して固体アミンを再生する。系内の残留空気はこの水蒸
気の移動により徐々に系外に排出される。
■こうして固体アミンの再生が進行し、解離したCO2
は再吸着ゾーンが消失した時点から急激に系外に排出さ
れる始める。
■再生が終了に近づくと、再生にエネルギを要しなくな
るため、供給エネルギ〉再生エネルギとなって、水蒸気
が凝縮しなくなり、充填層上部表面温度が急激に上昇し
、再生がほぼ終了する。
吸着塔内で固体アミンを再生した場合には、上記したよ
うに、解離したCO2が吸着と脱着(解離)を繰返しな
がら、充填層上部に移動するが、この現象がクロマトグ
ラフに似ていることから、クロマト分離的再生と呼ばれ
る。
第2図は、第1図に示すような吸着塔の下部から水蒸気
を供給し、塔内の固体アミンを再生する場合に於いて、
第1図にa、b、c、d、θで示す固体アミン充填層部
位の温度変化と、固体アミンからのCO2発生速度変化
を再生時間との関係で示す模式図である。第2図におい
て、曲線a、b、c、d、eが各部位の温度が上昇せず
に安定している時間帯は、各曲線に対応する充填層の部
位に存在する固体アミンが再生状態にあることを意味し
、供給エネルギと再生エネルギがバランスしていること
を示している。また、第2図において、符号のない曲線
はC02発生速度の変化を示す曲線である。
[従来の技術とその課題] CO2を吸着して疲弊した固体アミンは、上に述べた通
り、飽和水蒸気を使用して再生することができ、従来も
この方法が採用されているが、従来法では次のいずれか
を目安にして再生処理を終了させている。その一つは、
充填層上部表面の温度が100°Cに達したことを検知
し、その時点で再生工程を終了させるものであり、他の
一つは、再生時間を固定し、これに見合った速度で水蒸
気を供給するものである。
しかしながら、第2図からも頷ける通り、充填層上部表
面の温度が100℃に到達しても、その時点ではCO2
発生速度がゼロになっていないので、再生は完了してい
ない。従って、前者の方法で再生工程を終了させて吸着
工程に切り換えた場合には、吸着塔内に充満している高
濃度C02が処理ガス中に混入してしまう不都合がある
ばかりでなく、固体アミンの再生も不十分であるので、
その吸着性能も低下する。一方、後者の方法は吸着時間
も固定できるので、制御が簡単であり、系全体が安定し
ている場合には有効な方法であると言える。しかし、外
気温の変動、固体アミンの保有水分量の変動等に起因し
て、再生所要時間も変動するため、こうした変動が起っ
た場合には、水蒸気を過剰供給してしまう事態や、所定
時間内に再生を完了できない事態が生ずる心配がある。
また、再生工程で得られる高濃度CO0を回収する手段
について言えば、従来法では次のような手段が採用され
ている。その一つは、隔膜C02i111度計を再生ガ
スラインに挿入し、再生ガス中のCO2濃度を検知して
ラインをCO3回収側に切り換えるものであるが、CO
3濃度計の応答が遅い、再生ガス中の水分の隔膜への結
露により誤差が大きい等の問題がある。他の一つは、タ
イマーによってラインをCO2回収側に切り換えるもの
で、系全体が安定していれば、CO2が発生し始める時
間もほぼ同じなので、タイマーによる切り換えで高濃度
CO2の回収は可能である。しかし、不安定な系では安
定した濃度でCOlを回収することができない。
[al、lを解決するための手段] 本発明の再生方法は、CO□を吸着して疲弊した固体ア
ミンが充填された吸着塔に、一定圧力の水蒸気を供給し
ながら、この吸着塔から排出されるガス流の圧力変動を
モニターし、その圧力が最初に急上昇する時点T1から
次に急上昇する時点T、までの期間に、前記吸着塔から
排出されるガス流を高濃度C02ガスとして回収し、2
度目の圧力急上昇が感知された時点′r2で、前記吸着
塔への水蒸気の供給を停止することを特徴とする。
[作   用] 吸着塔に一定圧力の水蒸気を供給し、吸着塔内に充填さ
れている疲弊固体アミンを再生する場合、固体アミンか
ら解離したCO8の発生速度パターンと、吸着塔から排
出されるガス流の圧力変化パターンとは、再生終了時を
除外すると、殆ど一致する。第3図(a)及び第3図(
b)はそれぞれCO2の発生速度パターンと、吸着塔か
ら排出されるガス流の圧力変化パターンを示す模式図で
あるが、図示の通り、両パターンは再生終了時を除いて
よく一致している。
再生工程を水蒸気の供給開始からco、が発生し始める
までの前期と、CO□が発生し始めてから再生終了まで
の後期に区分して、第3図(b)に示す圧力変化を詳述
すると、前期では供給された水蒸気が吸着塔の充填層内
部で凝縮する。また、解離したCO2も再吸着されるた
め、吸着塔から排出されるガス流の圧力変動(上昇)は
、塔内残留空気の流れに起因するもののみで、微々たる
ものに過ぎない(T0参照)。
再生後期では、固体アミン充填層の再吸着ゾーンがなく
なることによって、急激にCO2が発生し始める関係で
、排出ガス流の圧力も急激に上昇し始める( T 1参
照)、その後もCO2発生速度に応じた圧力変動を示し
、再生が終了に近づくと、圧力も低下してくる。
ここまではCO2による圧力変化であるが、再生が終了
すると、再生エネルギを必要としなくなるので、供給さ
れた水蒸気は凝縮せずにそのまま吸着塔を通過する。こ
のために、−旦降下した吸着塔排出ガス流の圧力は、第
3図(b)に示す通り、再び急上昇する(T2参照)。
つまり、再生工程にある吸着塔から排出されるガス流の
圧力は、水蒸気供給開始直後に於いて塔内の残留空気が
押し出されることによって僅かに上昇するが、CO□が
発生するまでは殆ど圧力上昇がない、しかし、CO2が
発生し始めるとこの圧力は急激に上昇する。そして、再
生が終了した時点では、−旦降下した圧力が再び急上昇
する。
従って、疲弊した固体アミンが充填された吸着塔に水蒸
気を供給しながら、吸着塔から排出されるガス流の圧力
を監視し、 ■CO2の発生が開始したことに対応して最初に圧力が
急上昇する時点T1及び ■再生が完了したことに対応して2度目に圧力が急上昇
する時点T。
を検知することにより、再生工程から高濃度CO2を回
収する時機並びに水蒸気の供給と停止して吸着塔を再生
工程から吸着工程に切り換える時機を的確に知ることが
できる。
[実 施 例コ 本発明の方法を採用したCO□除去装置の一例を示す。
本例は2塔式のCO2除去装置で一方の塔が吸着工程に
あるとき、他方の塔は再生工程にあり、これを順次切り
換えて運転することにより、CO2を連続的に除去する
ものである。
今、吸着塔Aが吸着工程にあり、吸着塔Bが再生工程に
ある場合について説明すると、吸着塔A及びBがそれぞ
れ吸着工程及び再生工程に切り換わった直後の答弁の状
態は、 v  、v  、v  、v、   ・・・・・・・・
・開IA  2A  3A  5 v  、v  、v  、v、   ・・・・・・・・
・閉1B   28  3B   6 である。従って、供給ガスラインから吸引ファン1によ
って、吸着塔Aに供給されたCO2含有空気は、CO2
が除去された処理ガスとして環境中に戻される。水蒸気
発生装置2からの水蒸気は、吸着塔Bの下部から導入さ
れ、固体アミンを再生するが、再生工程前期に排出され
る残留空気は、再生ガスバイパス弁V、を通って供給ガ
スラインに戻される。
CO2が発生し始め、圧力が上昇したことを圧力センサ
ー7で検知し、制御装置8からの信号でv5を閉、■、
を開としてCo2の回収を開始する。C02はリザーバ
タンク3、圧縮機4を経て貯蔵タンク5に送られる。再
生が終了に近づくと圧力が徐々に低下し、さらにCO,
lが殆ど発生しなくなった直後、前述したように水蒸気
による圧力上昇が現われるので、これを圧力センサー7
で検知し、制御装置8からの信号で吸着塔A、Bを切り
換える。尚、符号6は背圧調整弁を示す。
[発明の効果コ 吸着塔内の固体アミンを水蒸気で再生する場合、再生に
よって生ずるCO2の発生速度と、吸着塔から排出され
るガス流の圧力変化は、互いに相関関係にあるので、こ
の圧力変化に着目して行う本発明の再生方法によれば、
CO2を高濃度で、しかも安定した残塵で回収すること
ができる。これに加えて、本発明の方法では再生終了時
点を的確に把握できるので、再生不良や水蒸気の過剰供
給を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は吸着塔略図、第2図は吸着塔内の固体アミン充
填層を再生する場合に於ける充填層温度の変化とCO2
発生速度の変化を示す模式図、第3図(a)及び(b)
は吸着塔内の固体アミン充填層を再生する場合に於ける
CO2発生速度の変化と、吸着塔排出ガス流の圧力変化
を示す模式図、第4図は2塔式C02除去装置のフロー
説明図である。 A、B:吸着塔、l:供給ガス吸引ファン、2:水蒸気
発生装置、3:CO,IJザーバタンク、4:CO2圧
縮機、5:CO,貯蔵タンク、6:背圧yA整弁、7:
圧力センサー、8:制御装置、 特許出願人   住友重機械工業株式会社第3図 (C1) (b)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、CO_2を吸着したアミン系イオン交換樹脂を水蒸
    気と接触させて再生する方法に於いて、アミン系イオン
    交換樹脂が充填された塔に一定圧力の水蒸気を供給しな
    がら、塔から排出されるガス流の圧力が最初に急上昇す
    る時点T_1から2度目に急上昇する時点T_2までの
    期間に排出される前記ガス流を高濃度CO_2ガスとし
    て回収し、2度目の圧力急上昇が感知されて時点T_2
    で水蒸気の供給を停止することを特徴とするCO_2を
    吸着したアミン系イオン交換樹脂の再生方法。
JP1005470A 1989-01-12 1989-01-12 Co▲下2▼吸着用アミン系イオン交換樹脂の再生方法 Expired - Lifetime JP2653370B2 (ja)

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