JPH0338219A

JPH0338219A - 排ガスからの炭酸ガスの除去、回収方法

Info

Publication number: JPH0338219A
Application number: JP1169960A
Authority: JP
Inventors: Kazushige Kawamura; 和茂川村; Ataru Wakabayashi; 若林　中; Eiji Awai; 英司粟井
Original assignee: Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd; Chiyoda Corp
Current assignee: Chiyoda Corp
Priority date: 1989-07-03
Filing date: 1989-07-03
Publication date: 1991-02-19
Also published as: JPH0521610B2

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）本発明は排ガス中から酸性ガス、特に炭酸ガス（ＣＯｔ
）　、亜硫酸ガス（ＳＯ，）　、を吸収除去し、純度の
高い炭酸ガスとして回収する方法に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕炭酸ガスは、トライアイスの原料等種々な用途を有する
有用な物質であるか、一方においては、近年、地球環境
に！！！要なＪｖｌｌをおよぼす原因物質として大気中
へのその多量な放出か問題とされている。このような状
況下１種々な排ガスに含まれる炭酸ガスを直接大気中に
放出することなしに除去１回収することは環境上及び経
済上、より重要な課題となってきている。

炭酸ガスの除去法としては従来、吸着法、アルカノール
アミン法、熱炭酸カリ法、深冷分離法、膜分離法等が提
案され実施されている。しかしながらこれらの方法は、
建設費、運転費か高くなることに加え、液の分解による
臭気の発生、排水処理設備の必要性、装置の腐蝕、Ｍの
耐久性、副反応による性能の低下等の多くの問題点かあ
る。

また、炭酸ガスの吸収、除去に炭酸ナトリウム（Ｎａ２
ＣＯ３）の水溶液を用いる方法も知られている。しかし
なかこの方法は単に吸収液のアルカリ性を利用して酸性
ガスである炭酸ガスを吸収する方法にすぎない、また吸
収の効率も、ＮａＨＣＯ，の溶解度かＫＨＣＯ３よりも
劣るため、炭酸カリ法よりも劣るとされている。さらに
、この方法においては吸収液の再生効率か低いため建設
費、運転費か細注に比較して高くなる欠点があると言わ
れている。

排ガス、特にボイラー排ガスやキルン排ガス中にはダス
ト、水分が多く含まれ、Ｊｘｍガス濃度か５〜２０％で
ありかつ処理量か多いため建設費、運転費か高く、また
、悪臭等の二次公害の問題もあり、上記従来法の適用は
困難である。

従って１本発明の目的は、上記従来技術の欠点を有さな
い排ガス、特にボイラー排ガス中のｌＪｉ’酸ガスを除
去、回収する方法を提供することである。

さらに１本発明の目的は、排ガス中の有害ガス、特に亜
硫酸ガスを除去し、排ガス中から高効率で高純度の炭酸
ガスを除去、回収する方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段）前記目的を遠戚するための本発明は、排ガスから炭酸ガ
スを除去、回収する方法において、水性吸収液による炭
酸ガスの吸収工程、炭酸ガスを吸収した水性吸収液の少
なくとも一部分を抜き出して加熱し、炭酸ガスを放出さ
せる水性吸収液の再生工程、及び再生された水性吸収液
を冷却し、前記吸収工程に戻す工程を含み、前記水性吸
収液か主として炭酸ナトリウム及び炭酸水素ナトリウム
からなるスラリーを含むことを特徴とする方法、である
。

本発明においては、炭酸ガスの吸収液として炭酸ナトリ
ウム及び炭酸水素ナトリウムから主としてなるスラリー
を含む水性吸収液を用いる。吸収工程ては、炭酸ガスは
、溶解した及び固体の炭酸ナトリウムと反応して炭酸水
素ナトリウムを生成するか、本発明の吸収液においては
、炭酸水素ナトリウムは飽和状態にあるため、炭酸ガス
の反応吸収によって生成した炭酸水素ナトリウムはその
まま固体として析出する。

Ｎａ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋）１２０−＋２ＮａｆｌＣＯ３
ＮａＨＣＯ＝　（液）　−＋ＮａＨＣ（Ｊｒ　（固）↓
したかって、本吸収液には強力なｐＨ緩衝作用かあり、
さらに再生吸収液スラリーが循環により投入されること
から炭酸ガスの反応吸収によるｐＨの低下かほとんど生
しることなく、炭酸ガスの吸収に適した高いｐＨか常に
雑持されることになる（第１図参ｆ！り。

本発明の吸収工程の際及び／又は吸収工程の後において
、酸素を含む酸化性ガスを吸収液スラリーに導入するこ
とによって排ガス中に含まれる亜硫酸ガス（ＳＯ２）を
硫酸塩（ＳＯ４”−）として吸収液スラリー中に固定す
ることができる。

従来技術においては、排ガス中のＣ０２と８０２の除去
は別々に行なわれることが好ましいと考えられる。すな
わち１例えば、ＳＯ３をＣａ系の吸収剤で除去し、Ｃ０
２をアミン系の吸収剤で除去する方法である。このとき
、ＳＯ２除去後のガスにその吸収剤か随伴し、Ｃ０２の
吸収剤中に混入することによる吸収効率の低下等の問題
の発生、あるいはシステムか極めて複雑になるという問
題等が考えられる。

しかし、本発明の方法によれば異質の吸収剤からなる系
を使用する必要かなく、上記問題点を全く生しることな
しに、一連の工程において効率よ〈Ｓ０２及びＣＯ３を
除去することができる、かつ、吸収液に酸素を含む酸化
性ガスを導入することにより再生工程て５２０３２−な
どの副生物の生成を無くすことかできるので、副生物の
特別な系外排出工程か不要になる。

さらに、本発明によるＳＯ□の固定化はＳＯ１除表な目
的とする場合たけてなく　ＳＯｘを排煙脱硫装置で除去
し、その後、ＣＯ３の除去を行う場合にも有効である。

排煙脱硫装置で脱硫されたガス中にも少量のＳＯ□は残
存しているので、これにより得られるＣＯ□カスの純度
の低下や副生物の生成等の問題か発生するので本発明の
酸化性ガスの導入は。

これらに対して効果を発揮することかできる。

また、本発明の方法において、ＳＯ２の除去をＣＯ２の
吸収工程の前の工程において別途行なうこともできる。

このＳ０２の除去工程における吸収液としては上記炭酸
ナトリウム及び炭酸水素ナトリウムのスラリーを含む吸
収液を循環使用することもできるか、この吸収液の固−
液分離後のＰ液を用いることか好ましい、ＳＯ□の吸収
工程において、Ｃ０２の吸収が起こらない条件にするた
めには、吸収液のｐＨはガス中ＣＯ□の平衡分圧の関係
から７．０以下か好ましく、ＳＯ□吸収能力の面から３
以上であることか好ましい。

また、　ＳＯ，の吸収方法は、亜硫酸のｐＨ１衝作用を
利用する方法や吸収同時酸化方式（空気の導入）等にて
行うことかてきる。

このように前段においてＳ０２の吸収を行なう場合、Ｓ
Ｏ□の吸収工程においては、Ｓｏまたけでなく、ＩＩＦ
、　１１α等の有害ガス、ダスト等も除去できるので、
後段のＣＯ□吸収工程に与える悪影響を小さくし、ＣＯ
ｔの吸収効率を高めることができる。従って、この方法
は、多くの夾雑物を含む排ガス、例えば石油１石炭燃焼
ボイラーの排ガス用に適している。

この場合においても吸収液中に酸素を含む酸化性ガスを
導入すれば、ＳＯ８をＳＯ１′−として吸収液中に固定
できる。吸収液中に生成された５０４２−は所望により
環境問題を全く生しることなしに、放流、晶析あるいは
隔膜重席分離等により糸外へ排出することかできる。

炭酸ガスのＮａ、ＧＯ，による反応吸収工程は、Ｎａ、
Ｃ０３＋ＣＯｔ＋Ｈ，０：　Ｎａ１ｌＣ０３の平衡の面
からは低温であることか望ましいが、反応速度及び熱収
支による運転費用の経済性を併せて考慮したとき４０〜
６０℃で行なうことが好ましい。

上記吸収工程において炭酸ガスを吸収した吸収液スラリ
ーの全部又は一部分か吸収液スラリーの炭酸ガス放出の
ため再生工程に移送される。再生工程へ移送される吸収
液スラリーの炭酸水素ナトリウムを含む固形分濃度を加
熱再生を行なう前に適当な装置１例えばサイクロン、シ
ックナー、遠心分離機等を用いて上げておくことか１吸
収液単位量当りのＣＯ３含有酸を上げることになり、従
って加熱再生に必要な熱量を低減することとなるので好
ましい。

本発明において炭酸ガス吸収に用いられる装置は特に制
限的ではなく１通常ガス吸収に用いられる装置を使用す
ることかできるか、スラリー生成を伴うことから、対ス
ラリー性を有する装置１例えば特公昭５５−３７２９５
に開示されているガスバブリング方式を採用するものか
奸ましい。

炭酸ガスを吸収した吸収液スラリーを約１１０〜１３０
°Ｃに加熱することによって加熱再生を行なう、この加
熱再生は再生に通常使用される棚段塔、充項塔等を使用
して行なうことかできるが、スラリーに対応か容易な蒸
発缶を使用することが好ましい。また適宜フラッシュタ
ンクの併用も可能である。

この加熱による温度上昇に伴いＮａＨＣ（１＋の溶解度
か−Ｅ昇し溶液中のＮａ＊ＣＯ，／　Ｎａ１ｌＣＯ，比
か小さくなる。このために、ｐＨは自動的に低下し、Ｃ
０２の放出（吸収液スラリーの再生）に有利な条件か生
じるが１通常、ＣＯ□の放出か進行するとｐＨか次第に
上昇し、徐々にＣＯ３の放出に不利な条件となる。

しかしながら、本方法では、吸収液中にはＣ０２放出に
ともないＮａｔＣＯｔ濃度は飽和状態となり加熱再生に
よって生成した％ａ、ＣＯ，はそのまま固体として析出
する。また、Ｃ０２の放出により減少した溶液中のＮａ
ＨＣＯ３は固体のＮａＨＣＯｓの溶解により補充される
ために、はぼ飽和状態で一定に保持される。このために
、木刀法においては、ＣＯ□の放出によるｐｉの上昇か
ほとんど生しることなく、ＣＯｔの放出に有利な条件が
維持される（第１図参照）。

上記再生工程で再生された吸収液スラリー（主としてＮ
ａ２ＧＯ＋を含む固形物からなる）は冷却されて、吸収
工程へ移送され、循環使用に供される。このとき再生工
程へ移送される低温の吸収液スラリーと吸収工程へ移送
される高温の吸収液スラリーとの間で相互に熱交換を行
なうことか運転費の経済上有利である。

本発明の循環使用される水性吸収液にアルカノールアミ
ン及び／又はその化合物（例えばアルカノールアミンホ
ウ酸カリ）を水性吸収液の前記重量に対して５重量％以
下の量で添加することによりＣＯｌの吸収効率を上げる
ことができる。５重量％より多く添加すると、アルカノ
ールアミンの分解による悪臭の発生や運転費か高くなる
等の問題か生し易くなるので好ましくない。

以下、実施例により本発明をより異体的に説明する。

（実施例１）木１１にＮａ２ＣＯｚ　１８０　ｇとＮａＨＣＯ３３８
０ｇを加えて、主としてＮａＨＣＯ３からなる固形物を
含む吸収液を調整した。この吸収液にＣＯ，１２％を含
有するｇ素ガスを４００旧／時間のｆＩｉ、量で導入し
、バブリング方式の気液接触を行なわせた。

この炭酸ガスを吸収した吸収液の一部分を加熱槽に送り
、１１５〜１３５℃で加熱してＣＯｔを放出させた。放
出したＣ０２ガスは多量の水蒸気を含むため冷却して水
を分離した。

ＣＯｔ放出後の再生スラリー液は冷却後、吸収液に混合
した。

以上の結果、安定した７０％以上のＣＯ□吸収率及び９
５％以上の純度を有するＣＯ２ガスが得られた。また吸
収液のＣＯＤ値は０であった。

従って、特別な排水処理設備は不要であることか確認さ
れた。

また、同一装置において吸収液としてモノエタノールア
ミンの２５％水溶液を用いた場合の約６０％の熱量で吸
収液を再生することができた。

（実施例２）吸収液として、実施例１で用いた吸収液に３＠量％のジ
ェタノールアミンを添加した吸収液を使用した以外は実
施例１と同様にして実験を行なった。

その結果、ＣＯ□の吸収率は約１５％上昇し、８５％か
得られた。また、吸収液の再生に要した熱量は実施例１
の場合とほぼ同等であった。

処理ガス中に臭気は認められなかった。

（実施例３）被処理ガスとしてＣＯ□１２％、９０，２００ｐｐｍを
含有する窒素ガスを用い、さらに加熱槽へ送る前にｍＪ
ガスを、２ＯＮＩ／時間のｆＩｉ量て吸収液に導入した
以外は実施例１と同様にして実験を行なった。

その結果、ＣＯ６の吸収率は７０％以上であり、ＳＯ２
の吸収率は９０％以上であった。得られたＣＯ，ガスの
純度は９５％以上であった。

なお、上記の実施例において酸素ガスを導入しなかった
場合、得られたＣＯ，ガス中にはＳ０２ガスか確認され
、また、冷却器（熱交換器〉より排出するトレン中には
Ｓ〇−−が含まれていた。また、吸収液中にはＣＯＤに
寄与するＳ、０３の生成が認められた。

（実施例４）ＣＯ□の吸収工程の前の工程において、まずＳＯ２の吸
収を行なった。　ＳＯＲの吸収液としては炭酸ガスの吸
収液の固−液分離後のｒ液を用いｐｕａ、ｓにて吸収を
行った。被処理ガスであるＣ０．１２％、ＳＯｘ　２０
０　ｐｐｍを含む窒素ガスを４００　Ｎ＋／時間の流量
で吸収液に導入し、同時に酸素ガスを２ＯＮ＋／時間の
流量で導入した、そして、吸収液の一部を系外へ抜き出
した。

次に、上記工程を通過した被処理ガスを炭酸ガス吸収液
（実施例１と同様に調整した）に導入した。吸収液ｐＨ
は内生された吸収液スラリーと５％ＮａＯＨ水溶液で１
０．５〜１１．０とした。このとき同時にｍ毒ガスを２
ＯＮ＋／時間の流ので導入した。その他の処理は実施例
１と同様な方法で行なった。

得られた結果は、ＣＯ□の吸収率か７０％以−Ｅであり
、ＳＯ□の吸収率か９７％以上であった。

また、得られたＣＯ，ガスの純度は９５％以上であった
。Ｓ０２を吸収し、抜き出した液については、隔膜電解
法によりＮａ０１１か再生されることか確認された。

（発明の効果）本発明によれば、特別な添加物を必要とすることなく、
有害な副反応も起こらない、従って、悪臭、有害物の排
出がなく、特別な排水処理も不要である。

運転コストが安価な、効率の良い炭酸ガスの吸収除去、
回収を行なうことかできる。

多量に排出され、ダスト含有量の多い排ガス、特にボイ
ラー排ガス等の場合においても、１５０°Ｃ以下の条件
において効率よく炭酸ガスを除去、回収することかでき
る。

また、本発明の方法、特に実施例３及び４の方法によれ
ばＣ０２及びＳＯ３を同一のＮａ系吸収液で処理するこ
とが可能となり、簡単なシステムで効率良く運転するこ
とかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法の各工程におけるｐＨの安定性
を概念的に示すグラフである。ｗ４２図は、本発明の方法の全工程の１！要を示す図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】１、排ガスから炭酸ガスを回収、除去する方法において
、水性吸収液による炭酸ガスの吸収工程、炭酸ガスを吸
収した水性吸収液の少なくとも一部分を抜き出して加熱
し、炭酸ガスを放出させる水性吸収液の再生工程、及び
再生された水性吸収液を冷却し、前記吸収工程に戻す工
程を含み、前記水性吸収液が主として炭酸ナトリウム及
び／又は炭酸水素ナトリウムからなるスラリーを含むこ
とを特徴とする方法。２、酸素を含む酸化性ガスを、前記吸収工程において又
は前記吸収工程と再生工程との中間の工程において、前
記水性吸収液に導入することによって排ガス中の亜硫酸
ガスを硫酸塩として固定することを特徴とする請求項１
の方法。３、前記吸収工程の前に、炭酸ナトリウム及び炭酸水素
ナトリウムを含む水溶液を用いるＳＯ＿２の吸収工程を
設けることを特徴とする請求項１の方法。