專利名稱：含CO₂及H₂S氣體的回收系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從利用氣化爐將例如煤或生物質(zhì)等進(jìn)行氣化而得到的氣化氣中含有的CO2和H2S中高效地回收H2S的含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
作為除去利用氣化爐對(duì)煤或生物質(zhì)等進(jìn)行氣化的氣化氣中含有的CO2和H2S等酸性氣體的技術(shù)，到目前為止，提出了化學(xué)吸收法(例如，胺吸收液(利用例如(N-甲基二乙醇胺:MDEA等吸收液))和物理吸收法(例如，利用使用聚乙二醇二甲醚的Selexol吸收液)。但是，為IGCC(煤氣化聯(lián)合發(fā)電)技術(shù)這種系統(tǒng)的情況下，有如下的要求。I)在發(fā)電系統(tǒng)中，為了使大氣污染物質(zhì)即SOx的排出低于限定值，需要除去作為SOx產(chǎn)生源的h2s。另一方面，為了具有使發(fā)電效率上升的效果，因此期望不極力回收co2。2)回收的含H2S氣體(廢氣)流量較少、H2S濃度較高對(duì)于從回收氣體制造化學(xué)產(chǎn)品的情況和處理H2S的情況有利，期望可以有選擇地回收H2S。3)在IGCC中組合了 CO變換和CCS ( 二氧化碳回收、儲(chǔ)存)的系統(tǒng)中，需要將利用CO2回收過程回收的CO2中的H2S濃度抑制在規(guī)定值(例如10 20ppm)左右。4)為了提高發(fā)電效率，蒸氣等熱能的使用量越少越好。即，從熱能方面考慮，要求從含CO2和H2S氣體中有效且有選擇地分離H2S。

因此，到目前為止已提出了通過放壓容器(再生塔上段)將溶解成分部分放散后的吸收液的一部分從吸收塔的最上部的下方供給的節(jié)能工藝(專利文獻(xiàn)I)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-120013號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題但是，就專利文獻(xiàn)I的技術(shù)而言，適用于從不含H2S的氣體回收CO2的情況是有效的，但是，在適用于從含CO2和H2S氣體中選擇回收H2S時(shí)，吸收塔的下方的吸收液中的H2S濃度變高，因此H2S吸收速度大幅下降，因此，存在H2S除去率、H2S選擇性下降，為了得到期望的除去率反向?qū)е聼崮茉龃蟮膯栴}。因此，在化學(xué)吸收工藝中，迫切希望出現(xiàn)下述方法:除了能夠從含COjPH2S氣體中吸收CO2以外，從熱能方面考慮，有效且還能夠有選擇地分離H2S。本發(fā)明鑒于上述問題，其目的在于提供一種含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)及方法，其能有效地回收利用氣化爐對(duì)例如煤或生物質(zhì)等進(jìn)行氣化而得到的氣化氣中含有的h2s。解決問題的方法用于解決上述問題的本發(fā)明的第一發(fā)明為含0)2及仏5氣體的回收系統(tǒng)，所述回收系統(tǒng)具備:以含CO2及H2S氣體作為導(dǎo)入氣體，使該導(dǎo)入氣體和吸收CO2及H2S的吸收液接觸從所述導(dǎo)入氣體吸收CO2及H2S的吸收塔；從吸收塔的塔底部抽出吸收了 CO2及H2S的吸收液，經(jīng)由第一供給線自塔頂部導(dǎo)入，利用再沸器的熱使CO2及H2S放出而對(duì)吸收液進(jìn)行再生的吸收液再生塔；使再生后的再生吸收液返回至吸收塔的第二供給線；從吸收塔的塔中段附近抽出吸收了 C02&H2S的一部分的吸收液，將抽出的吸收液導(dǎo)入至再生塔的塔中段附近的第三供給線。第二發(fā)明的含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)，在第一發(fā)明的回收系統(tǒng)中具備:安裝在第一供給線和第二供給線的交叉部，使從吸收塔的塔底部抽出的吸收了 CO2及H2S的吸收液和再生吸收液進(jìn)行換熱的第一換熱器；安裝在第三供給線和第二供給線的交叉部，使從吸收塔的塔中段附近抽出的吸收了 C02&H2S的吸收液和再生吸收液進(jìn)行換熱的第二換熱器，其中，從換熱后的再生塔的塔中段附近導(dǎo)入的吸收了 CO2及H2S的吸收液的溫度，和從換熱后的再生塔的塔頂部導(dǎo)入的吸收了 CO2及H2S的吸收液的溫度相同或在從換熱后的再生塔的塔頂部導(dǎo)入的吸收了 CO2及H2S的吸收液的溫度以上。第三發(fā)明為含CO2及H2S氣體的回收方法，其使用了從含CO2及H2S的導(dǎo)入氣體回收CO2及H2S的吸收塔和再生塔，其中，從所述從導(dǎo)入氣體吸收CO2及H2S的吸收塔的塔中段附近抽出吸收液的一部分，減少流下至吸收塔的下方的吸收液的流量，將從塔底部抽出的吸收液從再生塔的塔頂部附近導(dǎo)入，并且將從吸收塔的塔中段附近抽出的吸收液導(dǎo)入至再生塔的塔中段附近來進(jìn)行再生。 第四發(fā)明為含CO2及H2S氣體的回收方法，在第三發(fā)明的回收方法中，其中，從吸收塔塔底部及塔中段附近抽出的吸收了 CO2及H2S的吸收液和通過再生塔再生后的再生吸收液分別進(jìn)行換熱，換熱后的從再生塔的塔中段附近導(dǎo)入的吸收了 CO2及H2S的吸收液，和換熱后的從再生塔的塔頂部導(dǎo)入的吸收了 CO2及H2S的吸收液的溫度相同或者在換熱后的從再生塔的塔頂部導(dǎo)入的吸收了 CO2及H2S的吸收液的溫度以上。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，通過第三供給線從吸收塔的塔中段附近抽出吸收液的一部分，減少流下至吸收塔的下方的吸收液的流量，可降低CO2的吸收量而且?guī)缀醪粫?huì)降低H2S的吸收量，從而實(shí)現(xiàn)H2S的選擇分離性的提高，并且實(shí)現(xiàn)再生塔中的再沸器熱量的減少。


圖1-1:圖1-1為實(shí)施例1的含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)的概略圖。圖1-2:圖1-2為實(shí)施例1的含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)的追加了溫度、壓力條件的一個(gè)例子的概略圖。圖2-1:圖2-1為對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的基本工藝的回收系統(tǒng)和實(shí)施例的回收系統(tǒng)中的蒸餾焓進(jìn)行比較的圖；圖2-2:圖2-2為表示再生塔的理論塔板數(shù)的示意圖；圖3:圖3為實(shí)施例2的含CO2的H2S的回收系統(tǒng)的概略圖；圖4:圖4為實(shí)施例3的含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)的概略圖。符號(hào)說明10A、10BU0C含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)
11導(dǎo)入氣體12吸收液12A 富液12B 貧液12C半富液12D半貧液13吸收塔14吸收液再生塔(再生塔)15再沸器16第一換熱器17第二換熱器
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明詳細(xì)地進(jìn)行說明。需要說明的是，本發(fā)明并不受該實(shí)施例限定。另外，下述實(shí)施例中的構(gòu)成要素包括本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易地設(shè)想的要素或者實(shí)質(zhì)上相同的要素。實(shí)施例1參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)進(jìn)行說明。圖1-1為實(shí)施例I的含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)的概略圖。如圖1-1所示，本實(shí)施例的含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)IOA具備:以從例如對(duì)煤或生物質(zhì)等進(jìn)行氣化的氣化爐等得到的含CO2及H2S的氣化氣作為導(dǎo)入氣體11，使該導(dǎo)入氣體11和吸收CO2及H2S的吸收液12接觸而從上述導(dǎo)入氣體11吸收CO2及H2S的吸收塔13 ;從吸收塔13的塔底部13c抽出吸收了 CO2及H2S的吸收液(富液)12A，并且經(jīng)由第一供給線L1從塔頂部14a導(dǎo)入，利用再沸器15的熱使CO2及H2S放出而對(duì)吸收液12進(jìn)行再生的吸收液再生塔(下面稱作“再生塔”)14 ;使再生后的吸收液(貧液)12B從再生塔14的塔底部14c抽出，返回至吸收塔13的塔頂部13a的第二供給線L2 ;從吸收塔13的塔中段13b附近抽出吸收了 CO2及H2S的一部分的吸收液(半富液)12C，將抽出的半富液12C導(dǎo)入至再生塔14的塔中段14b附近的第三供給線L3 ;安裝在第一供給線L1和第二供給線L2的交叉部，使富液12A和貧液12B進(jìn)行換熱的第一換熱器16 ;安裝在第三供給線L3和第二供給線L2的交叉部，使半富液12C和貧液12B進(jìn)行換熱的第二換熱器17。在該系統(tǒng)中，利用上述再生塔14除去CO2及H2S，再生后的吸收液(貧液)12B作為吸收液12被再利用。在使用了該含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)IOA的精制方法中，在對(duì)煤或生物質(zhì)等進(jìn)行氣化的氣化爐中得到的氣化氣被送至氣體冷卻裝置(未圖示)，在此通過冷卻水冷卻，作為導(dǎo)入氣體11導(dǎo)入至吸收塔13。吸收塔13在塔內(nèi)部設(shè)有填充部13A、13B,在通過上述填充部13A、13B時(shí)，提高導(dǎo)入氣體11和吸收液12的相對(duì)接觸效率。需要說明的是，也可以設(shè)置多個(gè)填充部，除填充法以夕卜，也可例如通過噴霧法、液柱法、塔板法等使導(dǎo)入氣體11和吸收液12方向相對(duì)地接觸。在上述吸收塔13中，導(dǎo)入氣體11和例如胺系的吸收液12進(jìn)行對(duì)流接觸，廢氣11中的CO2及H2S通過化學(xué)反應(yīng)被吸收液12吸收，除去了 CO2及H2S后的凈化氣體21被排放至系統(tǒng)外。吸收了 CO2及H2S的吸收液也被稱作“富液” 12A。該富液12A經(jīng)由富液泵(未圖示)，在第一換熱器16中，通過與利用吸收液再生塔14再生的吸收液(貧液)12B的換熱而被加熱，然后，供給至吸收液再生塔14。所述經(jīng)過了換熱的富液12A從具有填充部14A、14B的吸收液再生塔14的塔頂部14a附近導(dǎo)入至塔內(nèi)，在塔內(nèi)流下時(shí)，在來自再沸器15的水蒸氣22的作用下產(chǎn)生吸熱反應(yīng)，放出大部分的CO2及H2S,進(jìn)行再生。在吸收液再生塔14內(nèi)放出了一部分或者大部分的CO2及H2S的吸收液被稱作“半貧液”。該半貧液在到達(dá)吸收液再生塔14下部時(shí)，成為除去幾乎全部的CO2及H2S的吸收液。通過該除去幾乎所有CO2及H2S而再生的吸收液被稱作“貧液”12B。該貧液12B利用再沸器15通過飽和水蒸氣23而間接地被過加熱，產(chǎn)生水蒸氣22。另外，從吸收液再生塔14的塔頂部14a導(dǎo)出在塔內(nèi)伴隨從富液12A及半貧液放出的水蒸氣的CO2及H2S氣體25，并通過電容器26冷凝水蒸氣，由分離鼓27分離水28，將CO2及H2S氣體29排放至系統(tǒng)外被回收。由分離鼓27分離的水28被供給至吸收液再生塔14的上部。經(jīng)再生的吸收液(貧液)12B利用第二換熱器17和半富液12C進(jìn)行換熱而被冷卻，然后利用第一換熱器16和富液12A進(jìn)行換熱而被冷卻，接著利用貧溶劑泵(未圖示)升壓，進(jìn)而利用貧溶劑冷卻器30冷卻后，再次供給至吸收塔13，作為吸收液12被再利用。另外，換熱后的從再生塔14的塔中段14b附近導(dǎo)入的吸收了 CO2及H2S的吸收液(半富液)12C的溫度，和利用第二換熱器17換熱后的從再生塔14的塔頂部14a導(dǎo)入的吸收了 CO2及H2S的吸收液(富液)12A的溫度相同或在利用第二換熱器17換熱后的從再生塔14的塔頂部14a導(dǎo)入的吸收了 CO2及H2S的吸收液(富液)12A的溫度以上。這是由于塔中段14b部分因來自再沸器15的上述水蒸氣22的熱，其溫度比再生塔14的塔頂部14a的溫度更高，所以，對(duì)于在此處導(dǎo)入的半富液12C而言，為了不產(chǎn)生其熱損失，需要將溫度設(shè)定為與塔頂部14a側(cè)相比為相同以上。在本實(shí)施例中，使得從比吸收塔13的最上段更靠下方側(cè)的塔中段13b附近，通過第三供給線L3將吸收液的一部分抽出。需要說明的是，就抽出量而言，測定導(dǎo)入的導(dǎo)入氣體的溫度、壓力、流量、CO2濃度、H2S濃度，綜合地判斷這些條件而決定最優(yōu)的抽出位置和抽出量。被抽出的半富液12C利用第二換熱器17，通過和從再生塔14的塔底部14c排出的高溫的貧液12B的換熱而被加熱，并供給至再生塔14的塔中段14b附近，更優(yōu)選比塔中段14b更靠下方側(cè)。但是，導(dǎo)入氣體11中的H2S和CO2在吸收塔13內(nèi)和H2S及CO2 —起被吸收液12吸收。如本發(fā)明所述，使從吸收塔13的塔中段13b附近通過第三供給線Ldf吸收液12的一部分抽出，減少流下至吸收塔13的下方的吸收液的流量，從而，H2S在氣體側(cè)的物質(zhì)移動(dòng)占主導(dǎo)地位,而CO2在液體側(cè)的物質(zhì)移動(dòng)占主導(dǎo)地位，因此，CO2的吸收速度進(jìn)一步降低。因此，CO2吸收量下降即吸收液中的CO2濃度下降的部分，H2S的吸收量增加。即使考慮吸收液的流量的下降引起的H2S吸收量的下降，H2S吸收量也幾乎不下降。
因此，可以實(shí)現(xiàn)H2S的選擇性的提高。從再生塔14的塔頂部14a導(dǎo)入CO2及H2S濃度高的富液12A，將與富液12A相比較，CO2及H2S濃度相對(duì)低的半富液12C加溫至和富液12A相同或其以上的溫度，之后供應(yīng)至再生塔14的塔中段14b附近或比其更下方側(cè)，從而，可以減少再沸器15的熱量，因此，可以減少再沸器15的蒸氣消耗量。圖1-2為實(shí)施例1的含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)的追加了溫度、壓力條件的一個(gè)例子的概略圖。如圖1-2所示，導(dǎo)入氣體11被導(dǎo)入至吸收塔13。以與導(dǎo)入氣體11對(duì)向的方式將吸收液12(貧液12B)導(dǎo)入至塔內(nèi)，吸收CO2及H2S。由于該吸收為放熱反應(yīng)，因此從吸收塔13的塔中段13b附近抽出的半富液12C為49°C。另一方面，從塔底部13c抽出的富液12A為44°C。該富液12A和半富液12C在第一及第二換熱器16、17中，分別和高溫(122°C )的貧液12B進(jìn)行換熱，富液12A變?yōu)?7°C，從再生塔14的塔頂部14a導(dǎo)入。另外，半富液12C變?yōu)?04°C，從再生塔14的塔中段14b附近導(dǎo)入。因此，減少了再生塔14中的再沸器熱量。圖2-1對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的基本工藝的回收系統(tǒng)和實(shí)施例的回收系統(tǒng)中的蒸餾焓進(jìn)行比較。圖2-2為表示再生塔的理論塔板數(shù)的示意圖。在此，所謂現(xiàn)有技術(shù)，是從吸收塔13的塔底部抽出所有吸收液，從再生塔14的塔頂部14a導(dǎo)入全部量而進(jìn)行再生的方法。如圖2-1所示，和現(xiàn)有技術(shù)的情況相比，在實(shí)施例的回收系統(tǒng)中，再生塔上段的蒸餾焓即需要的熱能大幅下降，與此相對(duì)，在再生塔下段，蒸餾焓的增加比較小，結(jié)果確認(rèn)，實(shí)現(xiàn)了再沸器15及電容器26的必要熱量減少。需要說明的是，通過降低CO2回收量而減少吸收熱，也有助于必要熱量的減少。這樣，根據(jù)本發(fā)明，可以減少再沸器熱量，能夠減少系統(tǒng)整體的熱能。實(shí)施例2對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)，參照附圖進(jìn)行說明。圖3為實(shí)施例2的含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)的概略圖。需要說明的是，對(duì)于和圖1所示的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同的符號(hào)并省略其說明。如圖3所示，本實(shí)施例的含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)10B，在實(shí)施例1的含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)IOA中，設(shè)有抽出線L4，該抽出線L4從再生塔14的塔中段14b附近抽出將一部分CO2及H2S放出而再生的吸收液(半貧液)12D的全部量。然后，使該抽出線L4在安裝在第三供給線L3上的第二換熱器17的前段側(cè)合流，使抽出的半貧液12D在此和半富液12C混合，然后利用第二換熱器17進(jìn)行換熱，之后導(dǎo)入至再生塔14的下段的填充部14B側(cè)。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，減少了再沸器15的熱能。表I是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)I (從底部抽出全部量的吸收液，全部量從再生塔的塔頂部導(dǎo)入的回收系統(tǒng))、現(xiàn)有技術(shù)2 (具備放射塔的系統(tǒng)專利文獻(xiàn)I)、實(shí)施例1的回收系統(tǒng)、實(shí)施例2的回收系統(tǒng)中的各自的再生塔的再沸器熱量和CO2回收量、H2S回收量、H2S選擇比(H2S回收量/CO2回收量)的比較。
需要說明的是，設(shè)現(xiàn)有技術(shù)為100，分別比較其相對(duì)比。表I
權(quán)利要求
1.一種含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)具備: 以含CO2及H2S氣體作為導(dǎo)入氣體，使該導(dǎo)入氣體和吸收CO2及H2S的吸收液接觸從所述導(dǎo)入氣體吸收CO2及H2S的吸收塔； 從吸收塔的塔底部抽出吸收了 CO2及H2S的吸收液，經(jīng)由第一供給線通過塔頂部導(dǎo)入，利用再沸器的熱使CO2及H2S放出而對(duì)吸收液進(jìn)行再生的吸收液再生塔； 使再生后的再生吸收液返回至吸收塔的第二供給線；以及 從吸收塔的塔中段附近抽出吸收了 C02&H2S的一部分的吸收液，將抽出的吸收液導(dǎo)入至再生塔的塔中段附近的第三供給線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具備: 安裝在第一供給線和第二供給線的交叉部，使從吸收塔的塔底部抽出的吸收了 CO2及H2S的吸收液和再生吸收液進(jìn)行換熱的第一換熱器； 安裝在第三供給線和第二供給線的交叉部，使從吸收塔的塔中段附近抽出的吸收了CO2及H2S的吸收液和再生吸收液進(jìn)行換熱的第二換熱器，其中， 換熱后的從再生塔的塔中段附近導(dǎo)入的吸收了 CO2及H2S的吸收液的溫度，和換熱后的從再生塔的塔頂部導(dǎo)入的吸收了 CO2及H2S的吸收液的溫度相同或在換熱后的從再生塔的塔頂部導(dǎo)入的吸收了 CO2及H2S的吸收液的溫度以上。
3.—種含CO2及H2S氣體的回收方法，其使用了從含CO2及H2S的導(dǎo)入氣體回收CO2及H2S的吸收塔和再生塔，其中， 從所述從導(dǎo)入氣體吸收0) 2及仏5的吸收塔的塔中段附近抽出吸收液的一部分，減少流下至吸收塔的下方的吸收液的流量， 將從塔底部抽出的吸收液從再生塔的塔頂部附近導(dǎo)入，并且將從吸收塔的塔中段附近抽出的吸收液導(dǎo)入至再生塔的塔中段附近來進(jìn)行再生。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含CO2及H2S氣體的回收方法，其中， 從吸收塔的塔底部及塔中段附近抽出的吸收了 CO2及H2S的吸收液和通過再生塔再生后的再生吸收液分別進(jìn)行換熱， 換熱后的從再生塔的塔中段附近導(dǎo)入的吸收了 0)2及仏5的吸收液，和換熱后的從再生塔的塔頂部導(dǎo)入的吸收了 CO2及H2S的吸收液的溫度相同或在換熱后的從再生塔的塔頂部導(dǎo)入的吸收了 CO2及H2S的吸收液的溫度以上。
全文摘要
一種含CO2及H2S氣體的回收系統(tǒng)，其具備以含有例如將煤等氣化后的CO2及H2S的氣化氣體作為導(dǎo)入氣體(11)，使該導(dǎo)入氣體(11)和吸收CO2及H2S的吸收液(12)接觸從導(dǎo)入氣體(11)吸收CO2及H2S的吸收塔(13)；從吸收塔(13)的塔底部(13c)抽出吸收了CO2及H2S的吸收液(12A)，并且從塔頂部(14a)導(dǎo)入，使CO2及H2S放出并對(duì)吸收液(12)進(jìn)行再生的吸收液再生塔(14)；使再生了的吸收液(12B)從再生塔(14)返回至吸收塔(13)第二供給線(L2)；從吸收塔(13)的塔中段(13b)附近抽出吸收了CO2及H2S的一部分的吸收液(半富液)(12C)，將該半富液(12C)導(dǎo)入至再生塔(14)的塔中段(14b)附近的第三供給線(L3)。
文檔編號(hào)B01D53/77GK103189124SQ20118005245
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者堀添浩司, 立花晉也, 村上盛紀(jì), 湯島昌記, 石田一男 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社