(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼排ガスであるプロセスガスからガス成分を回収する回収プラントであって、
プロセスガスからガス成分を吸収する、リーン溶剤およびセミリーン溶剤を用いることにより、リッチ溶剤、セミリッチ溶剤、およびリーンプロセスガスを生成する吸収器を具備し、リーン溶剤およびセミリーン溶剤が同一の再生器によって生成され、
再生器が吸収器に結合され、再生器が、リッチ溶剤の少なくとも一部を受け、リッチ溶剤からガス成分を抽出し、それによってリーン溶剤およびセミリーン溶剤を再生し、
吸収器は、圧力が２０ｐｓｉａ（１３８ｋＰａ（絶対圧力））未満で二酸化炭素含有量が５モル％よりも高い燃焼排ガスを供給する燃焼排ガス源に結合されており、
回収プラントが、さらに、
吸収器に結合され、セミリッチ溶剤の少なくとも一部をセミリーン溶剤の少なくとも一部と組み合わせて混合溶剤を形成する溶剤流量制御要素と、
吸収器に結合され、混合溶剤を冷却する冷却器と、
冷却された混合溶剤を吸収器内に供給する連結要素とを具備する回収プラント。
【請求項２】
燃焼排ガス源が燃焼タービンである請求項１に記載の回収プラント。
【請求項３】
燃焼排ガス源が、プロセスガスを２ｐｓｉｇ（１３．８ｋＰａ（ゲージ圧力））の圧力で吸収器に供給するものである、請求項１に記載の回収プラント。
【請求項４】
ガス成分が二酸化炭素である、請求項１に記載の回収プラント。
【請求項５】
溶剤が、化学溶剤を含む請求項１に記載の回収プラント。
【請求項６】
化学溶剤が、有機アミンを含む請求項５に記載の回収プラント。
【請求項７】
化学溶剤が、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジグリコールアミン、およびメチルジエタノールアミンからなる群から選択される請求項５に記載の回収プラント。
【請求項８】
化学溶剤が、モノエタノールアミンである請求項５に記載の回収プラント。
【請求項９】
再生器が、吸収器により生成されたリッチ溶剤の実質的に全てを処理する請求項１に記載の回収プラント。
【請求項１０】
燃焼排ガスであるプロセスガスからガス成分を除去する方法であって、
リーン溶剤の流れとセミリーン溶剤の流れを供給するステップと、
吸収器において、プロセスガスを、少なくとも一部が再生器により生成されたリーン溶剤の流れと少なくとも一部が再生器により生成されたセミリーン溶剤の流れとに接触させて、セミリッチ溶剤の流れとリッチ溶剤の流れを生成するステップとを含み、吸収器が、圧力が２０ｐｓｉａ（１３８ｋＰａ（絶対圧力））未満で二酸化炭素含有量が５モル％よりも高い燃焼排ガスを燃焼排ガス源から受け取って、この燃焼排ガスの圧力で動作し、方法が、さらに、
セミリッチ溶剤の流れの少なくとも一部とセミリーン溶剤の流れの少なくとも一部とを組み合わせて、混合溶剤の流れを形成するステップと、
混合溶剤の流れを冷却し、冷却された混合溶剤の流れを吸収器に導入して、ガス成分を吸収するステップとを含む方法。
【請求項１１】
燃焼排ガスを２ｐｓｉｇ（１３．８ｋＰａ（ゲージ圧力））の圧力で吸収器に供給するステップを更に備えている、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ガス成分が、二酸化炭素である請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
プロセスガス中の二酸化炭素の濃度が、１０モル％未満である請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
プロセスガス中の二酸化炭素の濃度が、２０モル％未満である請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
リーン溶剤が、モノエタノールアミンを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
プロセスガス中の二酸化炭素の濃度が、１０モル％よりも高いものである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
冷却が、混合溶剤の温度を５０℃を超える温度だけ下げる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
冷却が、混合溶剤の温度を１０℃を超える温度だけ下げる、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本願は、米国仮出願第６０／１０９，６１３号の利益を享受し、その内容全体は参照により本願明細書に引用されたものとする。
【０００２】
（技術分野）
本発明の分野は、プロセスガスからガス成分を除去する分野である。
【０００３】
（背景技術）
プロセスガスの流れからガス成分を除去するために、広範囲の蒸留、吸着および吸収プロセスを含むさまざまな方法が当業者に公知であり、比較的一般的な１つのプロセスに、再生器・吸収器システムがある。
【０００４】
一般的な再生器・吸収器システムでは、吸収器にガスが導入されると、ガスがリーン溶剤と接触しカラムの下方に進む。ガス成分は、リーン溶剤により少なくとも部分的に吸収され、精製済のプロセスガスは吸収器を出て、さらに処理されるか、または放出される。ガス成分を含むリーン溶剤（すなわち、リッチ溶剤）は、クロス熱交換器を通って流れることにより、温度が上昇する。その後、加熱されたリッチ溶剤は、再生器において低圧でストリッピングされる。ストリッピングされた溶剤（すなわち、リーン溶剤）は、クロス熱交換器を介して送り返されてリーン溶剤の温度を下げた後に、吸収器へと戻るループを完了させる。再生器・吸収器システムのプロセスにより、通常、比較的安価にプロセスガスからガス化合物を除去する動作を継続して行うことができる。しかしながら、ガス成分除去の効率は、必ずしも常に許容範囲内のものではなく、特にガス成分が二酸化炭素である場合、標準的な再生器・吸収器システムでは厳しい排出基準に達し得ない場合が多い。低効率に関する問題を解消するために、再生器の温度または圧力を上昇させることがある。しかしながら、腐食や溶剤の劣化により、一般に、このプロセスへの最適度が制限される。
【０００５】
スプリットループ吸収サイクルを備える改良された再生器・吸収器システムが、Ｓｈｏｅｌｄの米国特許第１，９７１，７９８号に示されており、このシステムでは、溶剤のバルクが再生器カラムの中間段階から除去され、吸収器の中間段階へとリサイクルされる。このような装置では、わずかな部分の溶剤しか最も低い濃度にストリッピングされず、吸収器のボトムトレイでストリッピング用の高い蒸気対液体比が達成される結果、低い出口濃度でのエネルギー使用が多少低くなる。しかしながら、主に、スプリットループ内を循環するときに溶剤の組成が変動するため、ストリッピングの際の熱力学的な非効率により、エネルギー使用の減少は比較的低い。
【０００６】
スプリットループプロセスに関する問題の少なくともいくつかを回避するために、これまでさまざまな改良がなされてきた。例えば、スプリットループプロセスへの１つの改良は、溶剤の濃度をより正確に制御することである。溶剤濃度をより正確に制御するには、一般に２つの変更が必要である。第１の変更は、セミリーン溶剤から水を蒸発させて、リーン溶剤の濃度にセミリーン溶剤の流れの濃度を調節するために、主再生器に設置される中間リボイラを備えることである。第２の変更は、主再生器からの凝縮物を再生するための副再生器を備えることである。主再生器からの凝縮物は、部分的なストリッピングを受ける主再生器の最上部分に送られた後、副再生器において非常に低い溶解ガスの濃度にさらにストリッピングされて、主再生器のボトムリボイラに戻される。
【０００７】
全溶剤の比較的わずかな部分（通常〜２０％）しか超低濃度にストリッピングされないため、このプロセスでは比較可能な低エネルギー使用で比較的低い出口濃度を達成できる。さらに、改良されたスプリットループプロセスにおいて溶剤としてメチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）が用いられる場合、液体循環は約２０％低減されることがある。しかしながら、エネルギー使用と低い溶剤循環を改良する変更では、一般に、主再生器の構造、さらには副再生器の設置を実質的に変更する必要があり、これらの両方を変更することで、相当なコストがかかり、既存の吸収器・再生器システムの長期的なダウンタイムが生じることがある。
【０００８】
スプリットループプロセスへの別の改良が、ＳｈｅｔｈｎａおよびＴｏｗｌｅｒ（「アルカノールアミン吸収を用いた超低濃度へのガススイートニング（Ｇａｓ  Ｓｗｅｅｔｅｎｉｎｇ  ｔｏ  Ｕｌｔｒａ−ｌｏｗ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ  ｕｓｉｎｇ  Ａｌｋａｎｏｌａｍｉｎｅｓ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）」，Ｐａｐｅｒ  ４６ｆ，ＡｌＣｈＥ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｍｅｅｔｉｎｇ，Ｎｅｗ  Ｏｒｌｅａｎｓ  １９９６）により記載されており、この論文では、２つの再生器カラムが利用されている。主再生器がセミリーン溶剤を生成し、副再生器がウルトラリーン溶剤を生成する。吸収器を出る精製済のプロセスガスのわずかな部分が、低圧力レベルまで膨張されることにより、冷却された精製済プロセスガスを生成する。副再生器を出る加熱されたウルトラリーン溶剤の流れは、冷却された精製済プロセスガスにより冷却されることにより、加熱された精製済プロセスガスを生成し、このガスは引き続き副再生器に供給される。その後、リサイクルされたガスは、副再生器から回収され、吸収器の供給ガスの流れに再導入される。
【０００９】
副再生器で再蒸発された溶剤の代わりに代用の蒸気を使用すると、副再生器で溶剤蒸気の分圧が低下し、主再生器カラムよりも低温で副再生器を動作することが可能となる利点が得られる。副再生器を低い温度で動作させると、通常、溶剤の腐食が低下するため、従来のステンレス鋼の代わりに炭素鋼などのより安価な材料を使用できる。さらに、例えば、固形吸収剤の床にあるリサイクルガスからＨ２Ｓおよび／またはＣＯＳを除去するために、蒸気代用を用いたスプリットループプロセスを固定床不可逆吸収技術と組み合わせてよく、これにより吸収器の床寿命を比較的長くすることができる。しかしながら、蒸気代用を用いたスプリットループプロセスでは、少なくとも２つの再生器カラムを使用する必要があり、この特定のプロセスの必要性を満たすために、既存の吸収器の最上段階のリトレイがさらに必要となることがある。さらに、リサイクルガスと副再生器カラムを使用するために、既存の吸収器・再生器の組み合わせの装備の改良は、比較的費用がかかり、多くの時間を必要とする。
【００１０】
吸収器・再生器プロセスの一般的なレイアウトへのさまざまな改良が当業者に公知なものとなっているが、それらのすべてまたはほとんどすべてには、１つまたはそれ以上の欠点がある。したがって、プロセスガスからガス成分を除去するための改良された方法および装置の提供が必要とされる。
【００１１】
（発明の開示）
本発明は、プロセスガスからガス成分を吸収するリーン溶剤とセミリーン溶剤を用いる吸収器を備えることにより、リッチ溶剤、セミリッチ溶剤、およびリーンプロセスガスを生成させる、プロセスガスからガス成分を回収する回収プラントに関する。吸収器には再生器が結合され、再生器は、リッチ溶剤からガス成分を抽出することにより、リーン溶剤とセミリーン溶剤を再生する。吸収器には溶剤流量制御要素が結合され、セミリッチ溶剤の少なくとも一部をセミリーン溶剤の少なくとも一部と組み合わせて、混合溶剤を形成する。吸収器に混合溶剤を冷却する冷却器が結合され、冷却された混合溶剤は、連結要素を介して吸収器内に引き続き供給される。
【００１２】
本発明の１つの態様において、プロセスガスは、吸収器に供給されるときに圧力が２０ｐｓｉａ（１３８ｋＰａ（絶対圧力））よりも低い燃焼タービンからの燃焼排ガスであり、ガス成分は二酸化炭素である。二酸化炭素の濃度は、２モル％より高いものが好ましく、５モル％より高いものがさらに好ましく、１０モル％よりも高いものが最も好ましい。
【００１３】
本発明の別の態様において、溶剤は、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジグリコールアミン、およびメチルジエタノールアミンからなる群から選択されることが好ましい化学溶剤からなる。また、適切な溶剤が凹形の平衡曲線のものであることが好ましい。
【００１４】
本発明のさらなる態様において、プロセスガスからガス成分を除去する方法が、リーン溶剤の流れとセミリーン溶剤の流れが供給される第１のステップを有する。第２のステップでは、プロセスガスは、吸収器においてリーン溶剤とセミリーン溶剤の流れと接触して、セミリッチ溶剤の流れとリッチ溶剤の流れを生成させる。さらなるステップでは、セミリッチ溶剤の少なくとも一部とセミリーン溶剤の少なくとも一部が組み合わされて、混合溶剤の流れを形成する。さらなるステップでは、混合溶剤の流れは冷却され、冷却された混合溶剤の流れは、吸収器内に導入されて、ガス成分を吸収する。
【００１５】
本発明のさまざまな目的、特徴、態様および利点は、同様の番号で同様の構成部品を表した添付の図面とともに、本発明の好適な実施形態の以下の詳細な記載からさらに明らかになるであろう。
【００１６】
（実施形態の詳細な説明）
本願明細書で使用される場合、「吸収器」という用語は、ガス化合物からなる混合物から著しい量の少なくとも１つのガス化合物が除去され、動作中、その化合物に対して実質的に選択性のある溶剤を含む装置をさす。「実質的に選択性のある」という用語は、溶剤が、ガス化合物からなる混合物中に存在する他の化合物よりも著しく高い程度（すなわち、＞２０％）までその化合物を吸収することを意味する。吸収器を出る吸収されたガス化合物の濃度が最も高い化合物をもつ溶剤を「リッチ溶剤」と呼ぶのに対して、再生器を出る吸収されたガス化合物の濃度が最も低い化合物をもつ溶剤を「リーン溶剤」と呼ぶ。「セミリーン溶剤」という用語は、リーン溶剤よりも吸収されたガス化合物の濃度が高い再生器を出る溶剤をさす。リッチ溶剤よりも吸収された化合物の濃度が低い吸収器を出る溶剤を「セミリッチ溶剤」と呼ぶ。
【００１７】
さらに、本願明細書で使用される場合、「再生器」という用語は、吸収されたガス化合物が、約１１０℃〜約１３０℃の高温下でリッチ溶剤から少なくとも部分的に除去される装置をさす。
【００１８】
図１において、回収プラント１００が、吸収器１１０および再生器１２０を備える。ガス成分を含むプロセスガスの流れ１６０が吸収器に入り、リッチ溶剤の流れ１１７がリッチ溶剤ポンプ１１１を介して吸収器を出る。リッチ溶剤の流れは、クロス熱交換器１３０で加熱され、再生器１２０に入る。ガス成分は二酸化炭素であり、２つの異なる場所でリッチ溶剤から除去されることにより、リーン溶剤の流れ１２６よりも高い位置でセミリーン溶剤の流れ１２７が生成される。リーン溶剤の流れ１２６の一部が、リーン溶剤ポンプ１２１を介してボトムリボイラ１２２に再方向付けされ、再生器１２０に再度入る。ガス化合物は、ガス化合物の流れ１５０で再生器を出て、持ち越された溶剤は、凝縮器１２３および凝縮器ポンプ１２５を介してガス化合物の流れから回収されリサイクルされる。リーン溶剤の流れとセミリーン溶剤の流れはともに、クロス熱交換器１３０において冷却され、リーン溶剤の流れ１２６は、さらなる冷却器１１４を介してさらに冷却された後、吸収器１１０に入る。セミリーン溶剤の流れ１２７は、溶剤流量制限要素１７０において、吸収器１１０からセミリッチ溶剤の流れのポンプ１１３を介して送られたセミリッチ溶剤の流れ１１８と混合される。混合された溶剤の流れ１７１が、冷却器１１２を介してさらに冷却され、冷却された混合溶剤の流れ１７２が、連結要素１７３を介してリーン溶剤の流れよりも低い位置で吸収器に入る。リーンプロセスガスの流れ１４０が、凝縮器１１６を介して吸収器１１０を出て、凝縮器ポンプ１１５が凝縮液体を吸収器に戻す。
【００１９】
好適な実施形態において、二酸化炭素除去プラント１００における吸収器１１０は、１時間あたり約３千万標準立方フィート（８５万立方メートル（標準状態））を処理するように構成された直径が約２０ｆｔ（６．１ｍ）で高さが約７０ｆｔ（２１ｍ）であるランダムな充填床吸収器である。再生器１２０は、二酸化炭素の流れ１５０を精製する直径が約１０ｆｔ（３．０５ｍ）で高さが約５０ｆｔ（１５．２ｍ）の標準再生器である。プロセスガス１６０は、吸収器内への供給時に圧力が約２ｐｓｉｇ（１３．８ｋＰａ（ゲージ圧力））で含有量が約１３モル％の二酸化炭素を含む燃焼タービンからの燃焼排ガスであり、リーンプロセスガス１４０の二酸化炭素含有量は、約３モル％である。すべての溶剤の流れにある溶剤は、ガス成分の二酸化炭素を吸収するモノエタノールアミンである。リーン溶剤の流れ１２６の二酸化炭素負荷は、０．２５未満であるのに対して、セミリーン溶剤の流れ１２７における二酸化炭素負荷は、およそ０．４である。リッチ溶剤の流れ１１７の二酸化炭素負荷は、約０．５であり、セミリッチ溶剤の流れ１１８の二酸化炭素負荷は、０．３より大きいものである。リッチ溶剤の流れ１１７は、標準的なクロス熱交換器１３０で加熱された後、再生器に入り、リーン溶剤の流れとセミリーン溶剤の流れはともに、クロス熱交換器で冷却される。溶剤流量制御要素１７０は、２つの入口ポートと１つの出口ポートを備えた静止型混合器であり、出口ポートを介して混合された溶剤の流れ１７１が溶剤流量制御要素を出る。冷却器１１２および１１４は、冷却剤として水を用いる標準的な副冷却器か、または空冷器である。冷却された混合溶剤の流れ１７２は、混合溶剤の流れ１７１よりも約２０℃低く、ライン１７３を介して吸収器に供給される。蒸気作動式リボイラ１２２は、リーン溶剤の流れ１２１の一部を再加熱した後、リーン溶剤の流れを再生器内に再循環させる。ポンプ１１１、１１３、１１５、１２１および１２５と、凝縮器１１６および１２３と、すべてのラインは、工業ガス処理用プラントにおいて標準的な要素であり、当業者に公知のものである。
【００２０】
本発明の代替的な態様において、吸収器は、１時間あたり約３千万標準立方フィート（８５万立方メートル（標準状態））を処理するように構成された直径が約２０ｆｔ（６．１ｍ）で高さが約７０ｆｔ（２１ｍ）であるランダムな充填床吸収器に限定される必要はなく、さまざまな代替的な種類、大きさおよび容量をもつものであってよい。例えば、低コストの材料が望ましい場合、考えられる吸収器は、構造化された充填床吸収器を含むものであってよく、また、未精製のプロセスガスまたは比較的多量の不純物を含むガスを含む応用では、トレイ形の吸収器が採用されてよい。同様に、比較的大量のプロセスガスが精製される場合、同じかまたは異なる容量をもつ複数の吸収器が利用されてよい。考えられるプロセスガスの容量は、１時間あたり１〜５０ＭＭＳＣＦ／ｈｒ（２．８３〜１４２×１０４ｍ３／時間（標準状態））の流量を含むが、５０〜１００ＭＭＳＣＦ／ｈｒ（１４２〜２８３×１０４ｍ３／時間（標準状態））のより大きな流量も考えられる。少量のプロセスガスが精製される場合、０．１〜５０ＭＭＳＣＦ／ｈｒ（０．２８３〜１４２×１０４ｍ３／時間（標準状態））以下の流量が考えられる。その結果、適切な吸収器の大きさは、直径が１〜３０ｆｔ（０．３〜９．１ｍ）のものであってよく、高さは５０〜１００ｆｔ（１５〜３０．５ｍ）のものであってよい。
【００２１】
プロセスガス１６０に関して、約１３モル％の二酸化炭素含有量をもつ燃焼タービンからの燃焼排ガス以外のさまざまなガスも適切であるとされる。例えば、燃料源や燃焼プロセスに依存して、二酸化炭素の含有量は、３モル％未満と２０モル％を超える量の間を変動することがある。したがって、二酸化炭素含有量は、２モル％よりも多く、５モル％よりも多く、１０モル％よりも多いものであってよい。さらに、天然ガス、さまざまな精製ガス、または水蒸気改質ガスを含む燃焼タービンからの燃焼排ガス以外のガスも考慮され、それらはすべて予備処理を施した場合とそうでない場合のものであってよい。これに関して、考えられる予備処理は、分留、濾過、スクラビングおよび他のガスとの化合または希釈を含むものであってよい。さらに、プロセスガスの圧力は、吸収器への供給時、２ｐｓｉｇ（１３．８ｋＰａ（ゲージ圧力））に限定される必要はなく、より高い圧力を示すものであってよいとされる。考えられる高い圧力は、約２０ｐｓｉａ（１３８ｋＰａ（絶対圧力））未満、５０ｐｓｉａ（３４５ｋＰａ（絶対圧力））未満、１５０ｐｓｉａ（１０３４ｋＰａ（絶対圧力））未満、および３００ｐｓｉａ（２０６９ｋＰａ（絶対圧力））未満の圧力を含む。
【００２２】
また、すべての溶剤の流れにある溶剤は、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）に限定される必要はなく、物理溶剤、化学溶剤、およびその適度な組み合わせを含むさまざまな代替的な溶剤からなるものであってよい。例えば、物理溶剤は、Ｓｅｌｅｘｏｌおよびメタノールを含むのに対して、化学溶剤は、有機アミンおよび混合アミンを含む。特に考えられる化学溶剤は、ＭＥＡ、ジエタノールアミン、ジグリコールアミン、およびメチルジエタノールアミンである。考えられる溶剤と組み合わせた助溶剤も適当であることがさらに考えられる。さらに、考えられる溶剤は、抗酸化剤、腐食防止剤、および消泡剤を含む添加剤をさらに含むものであってよい。さまざまな溶剤の二酸化炭素負荷に関して、プロセスガスの二酸化炭素含有量に主に依存して、二酸化炭素負荷がさまざまな溶剤で変化するものであってよいことを理解されたい。したがって、リーン溶剤の流れ、セミリーン溶剤の流れ、セミリッチ溶剤の流れ、およびリッチ溶剤の流れに与えられたデータは、制限を加えることを目的としたものではない。
【００２３】
さらに、プロセスガスの特性および溶剤の物理化学特性に依存して、ガス化合物の流れ１５０は、二酸化炭素に限定されるものではなく、硫化水素、窒素、酸素、水素、ヘリウムなどを含むものであってよい。
【００２４】
本発明のさらなる代替的な態様において、再生器は、直径が約１０ｆｔ（３．０５ｍ）であり、高さが約５０ｆｔ（１５．２ｍ）である標準的な再生器以外のさまざまな再生器を含むものであってよい。例えば、比較的少量のプロセスガスが精製される場合、小型の再生器で十分な場合があるのに対して、比較的大量のプロセスガスが精製される場合、単一の大型の再生器または複数の再生器が考えられる。一般に、適切な再生器が十分な量のリーンおよびセミリーン溶剤の流れを再生し、ガス化合物を遊離させるものであるかぎり、再生器の大きさや数は限定されるものではない。同様に、リボイラ１２２は、蒸気作動式リボイラに限定されるものではなく、油熱式、炎熱式、または電熱式リボイラを含む代替的なリボイラであってもよい。
【００２５】
リッチ溶剤の流れ１１７の加熱と、リーン溶剤の流れ１２６とセミリーン溶剤の流れ１２７の冷却に関して、クロス熱交換器以外のさまざまな装置も適当であると考えられる。例えば、リッチ溶剤の流れ１１７は、蒸気リボイラからの残留熱か、または高温流体、高温ガスおよび電気を含む熱交換器以外の熱源からの残留熱を利用して加熱されてよい。特に、加熱されたリッチ溶剤の流れは、単一の溶剤の流れにおいて再生器の最上部に供給されることが考えられるが、代替的な配置も考えられる。適切な配置は、再生器の側面の１つまたはそれ以上の場所で加熱されたリッチ溶剤を供給する構成を含む。
【００２６】
同様に、リーン溶剤の流れ１２６とセミリーン溶剤の流れ１２７の冷却は、水、空気、または冷媒を冷却剤として採用する単一または２つの独立した冷却装置を用いて実行されてよい。冷却装置は、エネルギー的に結合されるか、またはガス精製プロセスから独立したものであってよい。冷却器１１２および１１４は、吸収器に結合された副冷却器であることが好ましいが、２つの溶剤の流れに対して２つの独立した経路をもつ複数の副冷却器または単一の副冷却器を含むさまざまな代替的な配置も考えられる。一般に、冷却された混合溶剤の流れが混合溶剤の流れよりも低温であり、さらに冷却されたリーン溶剤の流れがリーン溶剤の流れよりも低温であるかぎり、大きさ、冷却剤の特性、および冷却能力は限定されるものではない。考えられる冷却器は、好ましくは１０℃を超える温度、より好ましくは２５℃を超える温度、最も好ましくは５０℃を超える温度だけ、リーン溶剤の流れと混合溶剤の流れの温度を下げるものである。さらに、連結要素１７３は、ラインに限定される必要はなく、連結要素が吸収器に冷却された混合溶媒を供給するかぎり、さまざまな大きさ、形状、または形態のものであってよい。例えば、考えられる連結要素は、単純な開口、弾力性のあるものかまたは弾力性のない単一または複数のパイプまたはライン、またはフランジや他の取付手段を含む。
【００２７】
本発明のさらなる代替的な態様において、セミリッチ溶剤の流れは、二酸化炭素負荷が０．３を超える単一のセミリッチ溶剤の流れに限定される必要はなく、セミリッチ溶剤の流れの少なくとも一部がセミリーン溶剤の流れの少なくとも一部と混合されるかぎり、二酸化炭素負荷が同一または異なる複数のセミリッチ溶剤の流れを含むものであってよい。例えば、適切なセミリッチ溶剤の流れは、吸収器の最上部からの垂直方向の距離が同じものであってもよく、そうでなくてもよい異なる位置で吸収器から引き出されてよい。
【００２８】
溶剤流量制御要素１７０に関して、セミリーン溶剤の流れの少なくとも一部が、セミリッチ溶剤の流れの少なくとも一部と混合されるかぎり、２つの入口ポートと１つの出口ポートを備える静止型混合器以外のさまざまな代替的な装置も適当であると考えられる。例えば、特に、冷却器１１２の部分が２つの溶剤の流れを混合するように作用する場合、１つまたはそれ以上の単純なＴ状またはＹ状のパイプコネクタで十分な場合がある。２つの溶剤の流れの混合物の比を制御することが望ましい場合、流量制御弁を含むさらなる要素が考えられる。特に、セミリーン溶剤の流れがセミリッチ溶剤の流れと混合されて混合溶剤の流れを形成し、吸収器に入る前に混合溶剤の流れが冷却される配置により、燃焼排ガスから二酸化炭素を除去するのに必要な熱エネルギーが低減されることを理解されたい。このデザインのさらなる利点は、溶剤能力の増大、および溶剤循環率の低減を含む。
【００２９】
図２において、流れ図２００にプロセスガスからガス成分を除去する方法が示されており、第１のステップ２１０において、リーン溶剤の流れとセミリーン溶剤の流れが供給される。第２のステップ２２０において、プロセスガスは、吸収器において、リーン溶剤の流れとセミリーン溶剤の流れとに接触して、セミリッチ溶剤の流れとリッチ溶剤の流れを生成し、次のステップ２３０では、セミリッチ溶剤の流れの少なくとも一部とセミリーン溶剤の流れの少なくとも一部が組み合わされて、混合溶剤の流れを形成する。さらなるステップ２４０において、混合溶剤の流れは冷却され、冷却された混合溶剤の流れは、吸収器内に導入されてガス成分を吸収する。
【００３０】
好適な実施形態において、リーン溶剤の流れとセミリーン溶剤の流れはともに、溶剤としてＭＥＡを含み、両方とも再生器により生成される。プロセスガスは、吸収器に供給されるときに２０ｐｓｉａ（１３８ｋＰａ（絶対圧力））未満の圧力をもつ燃焼タービンからの低圧燃焼排ガスであり、燃焼排ガスのガス成分は、一般的に２０モル％未満、より一般的に１０モル％未満の濃度の二酸化炭素である。低圧燃焼排ガス（すなわち、吸収器に供給されるときの圧力が１００ｐｓｉａ未満（６９０ｋＰａ（絶対圧力）））は、吸収器において、二酸化炭素負荷が約０．２の向流のリーン溶剤の流れと、二酸化炭素負荷が０．４のセミリーン溶剤の流れとに接触して、二酸化炭素負荷が０．３より大きいセミリッチ溶剤の流れと二酸化炭素が約０．５のリッチ溶剤の流れを生成させる。引き続き、セミリッチ溶剤の流れとセミリーン溶剤の流れは、静止型混合器において組み合わされ、混合溶剤の流れを形成する。次に、混合溶剤の流れは、副冷却器により冷却されて、冷却された混合溶剤の流れを形成した後、冷却された混合溶剤の流れは吸収器に供給される。
【００３１】
図２の好適な方法と図１の好適な構成部品との間で同一の構成部品に関しては、前述したものと同じ考えが適用される。
【００３２】
このように、プロセスガスからガス成分を除去するための改良された方法および装置の特定の実施形態および応用に関して開示した。しかしながら、本発明の概念から逸脱することなく前述したもの以外にも多数のさらなる修正形態が可能であることは当業者に明らかであろう。したがって、本発明は、添付の請求項の趣旨に関する以外は限定されるものではない。さらに、本願明細書および請求項の両方を解釈するさいに、すべての用語は、文脈と一環した最も広範囲な可能な方法で解釈されるべきものである。特に、「具備する」、「含む」という表現は、要素、構成部品、またはステップを包括的にさすものと解釈されるべきものであり、参照した要素、構成部品、またはステップが、本願で参照していない他の要素、構成部品、またはステップとともに存在し、利用され、または組み合わされてよいことを意味する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による改良されたＣＯ２除去プラントの略図である。
【図２】  本発明による燃焼排ガスからＣＯ２を除去するための改良されたプロセスの流れ図である。
【図１】
0004566405.tif 000002
【図２】
0004566405.tif 000003