(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給ガスから二酸化炭素を除去する方法であって、
ａ．供給ガスと、二酸化炭素を含む循環される吸収剤とを、ストリッパーカラムに供給する工程、
ｂ．前記二酸化炭素を含む循環される吸収剤を前記供給ガスでストリッピングし、それによって、前記供給ガスよりも二酸化炭素濃度が高いガスと、少量の二酸化炭素を含む吸収剤の液体とを得る工程、
ｃ．工程ｂで得られた前記ガスを冷却する工程、
ｄ．工程ｃで得られた前記冷却されたガスを、二酸化炭素に富んだ液体と、二酸化炭素含有ガスとに分離する工程、
ｅ．工程ｂで得られた前記吸収剤の液体を冷却する工程、
ｆ．工程ｄで得られた前記ガスから二酸化炭素を、工程ｅで得られた前記吸収剤を使用して吸収し、それによって、前記ガスを、廃棄できるガスと、二酸化炭素を含む吸収剤の液体とに分離する工程、および
ｇ．工程ｆで得られた前記液体の温度を増加および／または圧力を低下させてから、前記液体を前記ストリッパーカラムに循環させる工程
を含んでなる、方法。
【請求項２】
前記ガスを前記ストリッパーカラムに供給する前に、前記供給ガスの前記圧力が、３ｂａｒを超える圧力に調節される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記供給ガスが、水素プラントの圧力スイング吸着装置から発生する上流または下流のプロセスガスであるか、あるいは発電所から発生する燃焼排ガスである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
工程ｄで得られた前記液体がさらに精製される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
工程ｄで得られた前記液体が、精製の前にガスに変換される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
工程ｄで得られた前記液体が、膨脹または再蒸発により前記方法のための冷却剤として用いられる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
工程ｅにおける冷却の前に、工程ｂで得られた前記吸収剤の液体から水が除去される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記供給ガスを前記ストリッパーカラムに供給する前に、前記供給ガスから水が除去される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記吸収剤が、物理的な吸収剤である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記物理的な吸収剤が、メタノール、ポリエチレングリコールのジメチルエーテルの混合物、または炭酸塩の水溶液である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
工程ｂとｃとの間に中間冷却／分離工程が組み込まれ、その際、工程ｂで得られた前記ガスが先ず冷却され、それによって、前記ガスの一部が凝縮され、次いで二酸化炭素に富んだガスと、吸収剤および二酸化炭素を含む液体とに分離され、前記ガスが続いて工程ｃで冷却され、前記液体が、温度を増加および／または圧力を低下された後、前記ストリッパーカラムに循環される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記中間冷却／分離工程で得られた吸収剤および二酸化炭素を含む前記液体が、工程ｆで得られた前記液体と混合された後、工程ｇで温度を増加および／または圧力を低下される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記方法が一定圧力で行われる、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
工程ｂとｃとの間に中間ストリッピング工程が組み込まれ、その際、工程ｂで得られた前記ガスが加圧されてから、工程ｆで得られた前記吸収剤の液体をストリッピングするために用いられ、その後、前記ストリッピングされた吸収剤の液体が前記ストリッパーカラムに循環される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
１、２、３、４、５、または６個の連続的に接続されたストリッパーカラムを備えてなるストリッパー装置中で、工程ｆで得られた前記吸収剤の液体を、工程ｂで得られた前記ガスと向流で接触させることにより、前記中間ストリッピング工程が１、２、３、４、５、または６回行われる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
工程ｄで得られた二酸化炭素が、石油増進回収法または金属イオン封鎖のために使用される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
供給ガスから二酸化炭素を除去するためのプラントであって、前記プラントが、前記供給ガスを供給するためのストリッパーカラムガス入口と、二酸化炭素が充填された液体吸収剤を供給するためのストリッパーカラム液体入口とを備えるストリッパーカラム（Ａ）を備えてなり、前記供給ガスが、前記二酸化炭素が充填された吸収剤から二酸化炭素をストリッピングし、前記ストリッパーカラム（Ａ）が、供給ガスと前記液体からストリッピングされた二酸化炭素とを含むガスのためのストリッパーカラムガス出口と、ストリッピングされた液体吸収剤のためのストリッパーカラム液体出口とを備え、前記ストリッパーカラム液体出口が冷却装置（Ｎ）に接続され、前記ストリッパーカラムガス出口が冷却装置（Ｄ）に接続され、前記冷却装置（Ｄ）が、液体ＣＯ２／ガス分離装置ガス出口と、液体ＣＯ２／ガス分離装置液体出口とを備える液体ＣＯ２／ガス分離装置（Ｅ）に接続され、前記液体ＣＯ２／ガス分離装置液体出口を通して、回収された液体二酸化炭素がプラントから取り出され、前記液体ＣＯ２／ガス分離装置（Ｅ）ガス出口が吸収カラム（Ｇ）に接続され、前記液体ＣＯ２／ガス分離装置（Ｅ）から出たガス中の二酸化炭素が前記吸収剤に吸収され、前記吸収カラム（Ｇ）が、処理された供給ガスが前記プラントから取り出されるのに通る吸収カラムガス出口と、冷却装置（Ｎ）から液体吸収剤を回収するための吸収カラム液体入口と、吸収カラム液体出口を備え、前記吸収カラム液体出口が前記ストリッパーカラム（Ａ）に接続され、前記ストリッパーカラム（Ａ）液体出口が、前記液体吸収剤を加熱および／または減圧するための手段を通して、前記吸収カラム（Ｇ）に接続されてなる、プラント。
【請求項１８】
水除去装置（Ｍ）が、前記ストリッパーカラム（Ａ）液体出口と前記吸収カラム（Ｇ）との間に配置されてなる、請求項１７に記載のプラント。
【請求項１９】
前記液体ＣＯ２／ガス分離装置（Ｅ）液体出口が、バルブに接続されてなる、請求項１７または１８に記載のプラント。
【請求項２０】
前記ストリッパーカラム（Ａ）ガス出口が冷却装置（Ｂ）に接続され、前記冷却装置（Ｂ）が、溶剤／ガス分離装置ガス出口と、溶剤／ガス分離装置液体出口とを備える溶剤／ガス分離装置（Ｃ）に接続され、前記ガス出口が前記冷却装置（Ｄ）に接続され、前記溶剤／ガス分離装置（Ｃ）液体出口が前記ストリッパーカラム（Ａ）に接続されてなる、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載のプラント。
【請求項２１】
前記ストリッパーカラム（Ａ）ガス出口と前記冷却装置（Ｄ）との間に、ならびに前記吸収カラム（Ｇ）液体出口と前記ストリッパーカラム（Ａ）との間に、追加のストリッパー装置（Ａ’）が配置されてなる、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載のプラント。
【請求項２２】
前記追加のストリッパー装置（Ａ’）が、連続的に接続された、１、２、３、４、５、または６個のストリッパーカラムを備えてなり、前記ストリッパーカラムを通して、前記吸収カラム（Ｇ）から発生した前記液体と、前記ストリッパーカラム（Ａ）から発生した前記ガスとが向流で流れる、請求項２１に記載のプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給ガスからの二酸化炭素を除去するための新規な方法および該除去を行うためのプラントに関する。本発明は、本方法により回収された二酸化炭素の様々な使用にも関する。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素は、大気中に存在する良く知られたガスである。二酸化炭素は、発酵過程、石灰か焼、ならびにあらゆる形態の炭素および炭素化合物の燃焼過程により、大気中に大量に放出される。この数十年で、温室効果により引き起こされる将来の気候変化に起因する環境問題のために、二酸化炭素の放出に関する関心が高まっている。従って、燃焼ガスから二酸化炭素を除去する方法を開発するために、広範囲な研究が長年にわたって行われてきた。もし可能なら、それに続く二酸化炭素の回収により、これらの方法が経済的に実現可能となるであろう。
【０００３】
ガス源から二酸化炭素を回収するための従来方法の一種は、二酸化炭素を吸収剤に吸収させる吸収方法である。従来のプラントでは、二酸化炭素を先ず吸収剤中に吸収させることにより、供給ガスの残りの部分から二酸化炭素を分離する。その後、二酸化炭素を吸収剤から分離する。物理的な吸収剤を使用する場合、該分離は、典型的にはフラッシュまたはストリッピングカラム中で圧力を低下させることにより、行われる。次いで、必要であれば、使用済み吸収剤を再生してから圧力を増加し、吸収カラムに循環させる。吸収カラムから出る、処理した供給ガスは、大気中に廃棄される。しかし、周期的な圧力上昇および圧力低下は、製造コストを増加し、圧力増加用の装置にかかる設備投資支出は大きな問題である。
【発明の概要】
【０００４】
非常に驚くべきことに、本発明者らは、吸収カラムの代わりにストリッパーカラムに供給ガスを供給しても、供給ガスから二酸化炭素を除去できることを知見した。これは、ストリッパーカラム中の供給ガスが、二酸化炭素が中に吸収されている吸収剤をストリッピングする時に、ストリッパーカラムを出るガス中の二酸化炭素濃度が増加するという事実によるものである。この濃度が増加する結果、続いてガス状二酸化炭素を凝縮させることが可能である。
【０００５】
本発明のもう一つの大きな利点は、プラントを一定圧力で操作できることである。この操作様式により、圧力増加装置のための設備投資支出が不要になり、プラント中の圧力を変化させるための製造コストが無くなる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】ＣＯ２回収用のフローダイアグラムを模式的に示す図である。
【図２】ＣＯ２回収用のフローダイアグラムを模式的に示す図である。
【発明の実施するための形態】
【０００７】
本発明は、ある態様において、供給ガスから二酸化炭素を除去する方法に関する。本発明の方法は、
ａ．供給ガスと、二酸化炭素を含む循環される吸収剤とを、ストリッパーカラムに供給する工程、
ｂ．該二酸化炭素を含む循環される吸収剤を該供給ガスでストリッピングし、それによって、該供給ガスよりも二酸化炭素濃度が高いガス、および少量の二酸化炭素を含む吸収剤の液体を得る工程、
ｃ．工程ｂで得られた該ガスを冷却する工程、
ｄ．工程ｃで得られた該冷却されたガスを、二酸化炭素に富んだ液体と、二酸化炭素含有ガスとに分離する工程、
ｅ．工程ｂで得られた該吸収剤の液体を冷却する工程、
ｆ．工程ｄで得られた該ガスから二酸化炭素を、工程ｅで得られた該吸収剤を使用して吸収し、それによって、該ガスを、廃棄できるガスと、二酸化炭素を含む吸収剤の液体とに分離する工程、および
g.工程ｆで得られた該液体の温度を増加および／または圧力を低下させてから、該液体を該ストリッパーカラムに循環させる工程
を含んでなる。
【０００８】
供給ガスの性質に応じて、本方法の工程ａでストリッパーカラムにガスを供給する前に、供給ガスの圧力を調節するのが有利である場合がある。当業者は、化学組成に応じて最も有利な操作圧力、供給ガスの温度、および吸収剤の選択を決定することができる。しかし、供給ガスの圧力は３ｂａｒを超えているのが好ましく、より好ましくは６〜１６０ｂａｒであり、さらに好ましくは１０〜４０ｂａｒである。
【０００９】
供給ガスは、二酸化炭素を含むどのようなガス流でもよい。しかし、水素プラント上流または下流の圧力スイング吸着（ＰＳＡ）装置から発生するガスおよび発電所から発生するガスが、本方法における供給ガスとして好ましい。
【００１０】
ストリッパーカラムでは、本方法の後の段階に位置する吸収カラムから循環される循環液体吸収剤が、供給ガスによりストリッピングされ（工程ｂ）、二酸化炭素を液体吸収剤から気相に送る。従って、ストリッパーカラムから出るガス中の二酸化炭素濃度は、供給ガス中の濃度より高い。しかし、吸収剤もある程度気相に送られることは避けられない。
【００１１】
次いで、ストリッパーカラムから出るガスは、工程ｃで、少量の吸収剤および二酸化炭素が凝縮され、さらに精製する必要があるか、またはない廃棄流として、または製品流として、プラントから除去される温度に冷却される。あるいは、凝縮した液体は、膨脹および再蒸発により、処理用の冷却剤として使用することができる。そのような場合、二酸化炭素に富んだ流れは廃棄物または製品と考えられるガスとして排出され、この流れはさらに精製することができる。
【００１２】
次いで、残りの、凝縮していない気相は、吸収カラム中に導かれ、そこで二酸化炭素が吸収剤により吸収される（工程ｆ）。吸収工程で用いられる吸収剤は、ストリッパーカラムから循環され、吸収過程が起こるのに適切な温度に冷却される。必要であれば、冷却前に水を吸収剤から除去する。
【００１３】
次いで、吸収カラムから出る液体吸収剤の温度を増加、および／または該液体の圧力を低下させたあと、該液体は、ストリッパーカラムに循環され、そこで供給ガスによりストリッピングされる（工程ｂで）。
【００１４】
本方法で使用される吸収剤は、物理的な吸収剤である。好ましくは、吸収剤は、メタノール、ＳＥＬＥＸＯＬ、および炭酸塩の水溶液、例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、および炭酸プロピレン等の水溶液、の中から選択する。ＳＥＬＥＸＯＬは、酸性ガス除去溶剤、すなわちポリエチレングリコールのジメチルエーテルの混合物、として一般的に良く知られた商品名である。好ましい実施態様では、物理的吸収剤はメタノールである。
【００１５】
供給ガス中に水が存在する場合、および吸収剤がメタノールである場合、該水の全てが、本方法の工程ｂの際にストリッパーカラム中の液体吸収剤に送られる。このことは、従来方法と比較して、本方法のもう一つの大きな利点である。該水は、この分野で公知の従来の処理手順、例えば蒸留、吸収、乾燥剤の添加等、を使用することにより、吸収剤から除去することができる。特定の状況で最も好適な処理手順を選択することは、当業者には標準的な手順である。例えば、低沸点を有する吸収剤（例えばメタノール）を選択する場合、ストリッパーカラムから出る液体吸収剤を蒸留することにより、存在するあらゆる水を除去するのが好ましい。別の好ましい実施態様では、供給ガスをストリッパーカラムに供給する前に、供給ガスから水を除去する。
【００１６】
本方法の工程ｄで得られる液体は、製品流でよい。従って、本発明の好ましい実施態様では、本方法は、二酸化炭素を製品として製造する方法である。
【００１７】
本発明の方法の一実施態様では、工程ｂとｃとの間に中間の冷却／分離工程が組み込まれる。この中間工程では、工程ｂで得られたガスを、先ず、吸収剤の大部分と二酸化炭素の一部とが凝縮する温度に冷却し、該凝縮した液相を残りの気相から分離し、ストリッパーに循環させる。しかし、循環させる前に、該液体の温度を増加および／または該液体の圧力を低下させる。好ましくは、凝縮した液相を工程ｆで得られた液体と混合してから、温度を増加および／または圧力を低下させる。続いて、凝縮していない気相を、本方法の工程ｃでさらに冷却する。この中間の冷却/分離工程は、１、２、３、４、５、または６回繰り返すことができる。
【００１８】
好ましい実施態様では、本発明の方法を一定圧力で行う。本明細書では、用語「一定圧力」は、本方法の何処で測定した圧力も、実質的に一定であることを意味する。もちろん、プラント中で常に起こるあらゆる圧力損失を補償することは必要であり、用語「一定圧力」は、僅かな、不可避な変動を含むものとして理解しなければならない。しかし、一定圧力が好ましいと記載されていても、吸収カラムにおける圧力がストリッパーカラムにおける圧力より高いという「ストリッパーおよび吸収剤の原則」の適用を排除していると解釈すべきではない。
【００１９】
本発明の方法の別の実施態様では、工程ｂとｃとの間に中間ストリッピング工程が組み込まれ、そこでは、工程ｂでストリッパーカラムから出るガスを、加圧してから、工程ｆにおける吸収カラムから出る吸収剤の液体をストリッピングするためのストリッピング剤として用いる。その後、吸収剤の該ストリッピングされた液体を、ストリッパーカラムに循環させる。
【００２０】
所望により、上記の中間ストリッピング工程は、連続的に接続された幾つかのストリッパーカラムを備えてなる追加のストリッピング装置の中で数回行うことができる。この追加のストリッピング装置で、この工程は、工程ｆで得られた吸収剤の液体を、工程ｂで得られたガスと、向流様式で接触させてから、該ガスを工程ｃで冷却し、該液体をストリッパーカラムに循環する。従って、中間ストリッピング工程をただ１回行う場合、追加のストリッピング装置はただ１個のストリッパーカラムを備えてなる。中間ストリッピング工程を２回行う場合、追加のストリッピング装置は２個のストリッパーカラムを備えてなり、以下同様である。好ましくは、中間ストリッピング工程は、１、２、３、４、５、または６回行う、つまりストリッピング装置は、１、２、３、４、５、または６個のストリッパーカラムをそれぞれ備えてなる必要がある。しかし、幾つかの特別な場合には、１０回までの中間ストリッピング工程が組み込まれるのも有益である。
【００２１】
ここで使用される用語「向流」は、ストリッパーカラムから出るガスが、吸収カラムから出る液体と反対の方向に流れることを意味する。すなわち、ストリッパーカラムから出るガスは、吸収カラムから出る液体が、追加のストリッピング装置の中で行われる処理に付された後に追加のストリッピング装置を出る地点で、追加のストリッピング装置に入る。あるいは、言い換えれば、例えば追加のストリッピング装置が３個のストリッパーカラムを備える場合、工程ｂで得られたガスは先ずカラム１を、次いでカラム２を、最後にカラム３を通過するのに対し、液体吸収剤は、先ずカラム３を、次いでカラム２を、最後にカラム１を通過する。
【００２２】
この中間ストリッピング工程を行うために、ガスならびに液体流の温度および圧力を、該流れがストリッピング装置に入る前に、調節することが必要である。さらに、ストリッピング装置中で幾つかのストリッパーカラム間を流れる流れの温度および圧力を調節することも必要である。当業者は、追加のストリッピング処理を適切な条件で行うために、圧力および温度のそのような十分な調節を決定することができる。
【００２３】
本発明の別の態様は、工程ｄで製造された液体二酸化炭素を様々な目的に用いることである。操作条件および供給ガスの化学組成に応じて、製品は、食品用品質を有することができるか、または製品流をさらに精製して、食品用製品を得ることができる。しかし、好ましい実施態様では、工程ｄで製造された液体二酸化炭素は、石油増進回収法（enhanced Oil Recovery process）または金属イオン封鎖（sequestration）に用いられる。
【００２４】
さらに別の実施態様では、本発明は、供給ガスから二酸化炭素を除去するためのプラントに関する。図１に示される該プラントは、供給ガスを供給するためのガス入口と、液体吸収剤を供給するための液体入口とを備えるストリッパーカラム（Ａ）を備えてなり、該ストリッパーカラム（Ａ）は、ガス出口と液体出口とを備えてなる。ガス出口は冷却装置（Ｄ）に接続され、その冷却装置は液体ＣＯ２／ガス分離装置（Ｅ）に接続され、分離装置（Ｅ）はガス出口と液体出口とを備え、その液体出口を通して、回収された二酸化炭素がプラントから取り出される。液体ＣＯ２／ガス分離装置（Ｅ）のガス出口は、吸収カラム（Ｇ）に接続される。吸収カラム（Ｇ）は、ガス出口と液体出口とを備え、そのガス出口を通して、処理された供給ガスがプラントから取り出され、液体出口はストリッパーカラム（Ａ）に接続される。さらに、ストリッパーカラム（Ａ）の液体出口は、吸収カラム（Ｇ）に接続される。
【００２５】
好ましい実施態様では、水除去装置（Ｍ）がストリッパーカラム（Ａ）の液体出口と吸収カラム（Ｇ）との間に配置される。しかし、該水除去装置（Ｍ）は、供給ガス中に水が存在する場合にのみ、不可欠である。
【００２６】
別の好ましい実施態様では、液体ＣＯ２/ガス分離装置（Ｅ）の液体出口は、中で液体二酸化炭素を冷却目的に膨脹させることができるバルブに接続される。
【００２７】
本発明のプラントの一実施態様では、ストリッパーカラム（Ａ）のガス出口が冷却装置（Ｂ）に接続され、その冷却装置（Ｂ）が溶剤／ガス分離装置（Ｃ）に接続されてなる。溶剤/ガス分離装置（Ｃ）は、冷却装置（Ｄ）に接続されたガス出口と、ストリッパーカラム（Ａ）に接続された液体出口とを備えてなる。
【００２８】
本発明のプラントの別の実施態様では、ストリッパーカラム（Ａ）のガス出口と冷却装置（Ｄ）との間に、ならびに吸収カラム（Ｇ）の液体出口とストリッパーカラム（Ａ）との間に、追加のストリッパー装置（Ａ’）が配置されてなる。この構造により、ストリッパーカラムから出るガスと、吸収カラムから出る液体とを、この追加のストリッパー装置（Ａ’）を通して流すことができる。これらの２つの流れが、装置の中で、向流様式で互いに接触するのが好ましい。
【００２９】
追加のストリッパー装置（Ａ’）は、一個以上のストリッパーカラムを備えてなることができる。好ましくは、この装置は、１、２、３、４、５、または６個のカラムを備えてなる。２個以上のカラムが存在する場合、それらのカラムは連続的に接続される。
【００３０】
このプラントで使用されるストリッパーカラム（Ａ）は、この分野で公知のどのようなカラムでもよい。好適なストリッパーカラムの例は、装填物（internals）または物質移動要素、例えばトレーまたは不規則もしくは構造化された充填物、を含むカラムである。
【００３１】
使用される吸収カラム（Ｇ）は、ガス状二酸化炭素を吸収剤の中に吸収させるのに好適な、この分野で公知のどのようなカラムでもよい。使用される好適な吸収カラムの例は、装填物または物質移動要素、例えばトレーまたは不規則もしくは構造化された充填物、を含むカラムである。
【００３２】
冷却装置（ＢおよびＤ）は、加圧されたガスおよび液体を冷却することができるどのような種類の冷凍機でもよい。当業者は、必要な到達すべき温度ならびに処理すべきガスおよび液体の化学組成に応じて、好適な冷却装置を容易に選択することができる。必要な冷却条件、および同時に、回収エネルギーを与えるのに、膨張装置（expander trains）を使用することができる。好ましい実施態様では、該冷却装置は熱交換装置である。
【００３３】
バルブは、液体およびガス状二酸化炭素を膨脹させるのに好適な、この分野で公知の、どのようなバルブでもよい。
【００３４】
プラントを操作するのに最も有用な様式を得るために、各流れの、物質移動、化学組成、温度、および圧力が既知である場合、プラントに含まれる上記装置のそれぞれの数およびサイズを計算することは、当業者の標準的な手順の内にある。
【００３５】
該装置のそれぞれに好適な材料を選択する場合、処理すべきガスおよび液体の、温度、圧力、ならびに化学的および物理的特性を特に考慮する必要がある。当業者は、そのような事項を考慮することができる。
【００３６】
さらに、当業者によれば、製法パラメータの選択および調整は、プラントに入るガスの化学組成、ならびに製法のそれぞれの工程におけるガスおよび液体の化学組成および物理的状態によって異なることを容易に認識することができる。加熱および冷却のためのエネルギー消費を最小に抑えるために、熱交換機の数およびサイズを決定するための計算は、当業者の標準的な手順である。
【００３７】
以下に、図２および現在最も好ましい実施態様に関連して、本発明をより詳細に説明する。該図は、ＣＯ２回収用のフローダイアグラムを模式的に示す。
【実施例】
【００３８】
現在最も好ましい実施態様に関して、重要なガスおよび液体流の、温度および化学組成に関するデータを下記の表に示す。百分率は全てモル比率に基づく。
【００３９】
【表１】
0005606914.tif 000002
【００４０】
プラントに供給されるガス（Ｇ１）は、伝統的な水素製造装置におけるＣＯ２シフト転化装置下流のプロセスガスである。このガスは、プラントに温度約３５℃、圧力約３０ｂａｒで入る。この圧力は、プラント全体を通して、実質的に一定に維持される。供給ガスは、１７モル％の二酸化炭素および０．２モル％の水を含む。ガスの残りの部分の主要部分は、水素であるが、少量の、メタン、一酸化炭素、および窒素も存在する。やはりストリッパーカラム（Ａ）に供給される、二酸化炭素を含む循環される吸収剤（Ｌ１）は、カラムに温度５２℃で入り、該液体中の二酸化炭素含有量は１４％になるのに対し、メタノール（吸収剤）の含有量は８５モル％になる。
【００４１】
ストリッパーカラム（Ａ）から出るガス（Ｇ２）は、二酸化炭素３３モル％およびメタノール２モル％を含み、該ガスの温度は４９℃である。次いで、該ガスは、−２８℃（Ｇ３）に冷却され、次いでガスと、液体二酸化炭素（２４モル％）およびメタノール（７５モル％）を含む、凝縮した液体（Ｌ２）とに分離される。その後、二酸化炭素３３モル％を尚含む、凝縮していないガスは、さらに−５３℃に冷却され、次いで、二酸化炭素９８モル％ならびに非常に少量の、水素、メタン、および一酸化炭素を含む、凝縮した液相（Ｌ３）に分離される。二酸化炭素２４モル％を含む、凝縮していない気相（Ｇ５）は、吸収カラム（Ｇ）に温度−５３℃で入る。
【００４２】
液体（Ｌ４）は、ストリッパーカラム（Ａ）から温度４２℃で出る。該液体は、二酸化炭素３モル％、メタノール９７モル％、ならびに痕跡量の、水素、メタン、および水（０．１モル％）を含む。図に示される特別な実施態様では、該痕跡量の水が水除去装置（Ｍ）中で除去され、次いで、実質的に無水の液体（Ｌ）が、温度−５０℃に冷却されてから、吸収カラム（Ｇ）に入る。
【００４３】
吸収カラム（Ｇ）では、ガス流Ｇ５中の二酸化炭素の大部分が液体吸収剤（Ｌ５）中に吸収され、それによって、処理された供給ガス（Ｇ６）が製造され、このガスは、二酸化炭素を２モル％しか含まず、プラントを温度−５０℃で出る。この吸収カラムから出る液体は、二酸化炭素１４モル％、メタノール８５モル％、ならびに少量の、水素、メタン、および一酸化炭素を含み、温度−２９℃でカラムから出る。
【００４４】
この特別な実施態様では、次いで、液体を凝縮した液体（Ｌ２）と混合する。次いで、この、二酸化炭素１４モル％およびメタノール８５モル％を含む混合物は、５２℃に加熱されてから、ストリッパーカラム（Ａ）に供給される。
【００４５】
本発明によるプラントの有利な操作様式を、伝統的なプラントと比較して、例示するために、下記の計算を示す。この計算は、本発明の範囲を制限するものではない。
【００４６】
上記の製法を実行しているプラントでは、水素回収が典型的には約８５％である。従って、吸収された、二酸化炭素、一酸化炭素、メタン、および水を除去するためにＰＳＡをフラッシングすることにより、約１５％の水素が失われる。二酸化炭素５１トンを除去する場合（上記の例における場合のように）、既存プラントのＰＳＡが遙かに高い容量を有するようになり、従って、再生時間が短縮できるので、ＰＳＡの容量は９．８％増加する。
【００４７】
水素製造プロセス用にメタンガスの水蒸気改質を使用する場合、（化学量論的反応化学により）メタン１ｋｍｏｌあたり水素４ｋｍｏｌの収率が得られる。この例では、水素製造が、水素５８８ｋｍｏｌ／ｈｒに相当する９．８％増加するか、または反応物としてのメタン５８８／５４＝１４７ｋｍｏｌ／ｈｒが節約される。メタン１ｋｍｏｌは、約７５ｋｗｈの電気的効果を与えることが分かっており、従って、メタン１４７ｋｍｏｌは１１０２５ｋｗｈを与え、これを、損益無しになるまでのプラント稼働に使用できる。従って、上記の例では、二酸化炭素５１トンを除去するのに１１０２５ｋｗｈを使用することに等しいメタンが節約され、これは２１６ｋｗｈ／トン二酸化炭素に等しい。
【００４８】
本発明の製法は、冷却回路を低い凝縮温度で操作するのに非常に適している。二酸化炭素を圧力１６０ｂａｒで液体（Ｌ３）として出荷し、凝縮温度が約４５℃である場合、電力消費は２１９ｋｗｈ／トン二酸化炭素になる。他方、凝縮温度が５℃である場合、電力消費は１３２ｋｗｈ／トン二酸化炭素だけで済む。しかし、液体二酸化炭素（Ｌ３）が膨脹し、７ｂａｒにおけるガスとして出荷する場合には、凝縮温度を４５℃に設定すると、電力消費は１５１ｋｗｈ／トン二酸化炭素になり、凝縮温度を５℃に設定すると、電力消費は８７ｋｗｈ／トン二酸化炭素になる。
【００４９】
このように、本発明により、特に低温地域で、または海水で調節する冷却水が存在する場合には、水素プラントの稼働に大きな節約が得られることは明らかである。
【図１】
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【図２】
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