[发明专利]被分离气体的分离装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及对燃烧废气及生产气体等被分离气体中含有的某种气体进行分离的分离装置及方法。

背景技术

作为对燃煤火力发电及整体煤气化联合循环发电(IGCC)等发电系统、钢铁厂、水泥厂等的燃烧废气及生产气体中包含的某种气体、例如二氧化碳(CO₂)进行分离的技术，实行化学吸收法、PSA法(物理吸附法)、膜分离法、物理吸收法、氧气燃烧法等。

化学吸收法及物理吸收法使用的试剂昂贵，而且，上述药剂的毒性高，该药剂的泄漏会带来环境污染的问题。PSA法(物理吸附法)及膜分离法中需要昂贵的吸附剂(沸石等)、分离膜(沸石膜、有机膜)，此外，上述吸附剂及分离膜需要定期更换，因此，也要耗费维护成本。另外，氧气燃烧法需要设置燃烧空气的氧气分离设备而耗费成本，而且存在因高浓度氧气燃烧导致的热NO_x增加等问题。

在此，就通过将燃烧废气及生产气体等气体中的CO₂水化而从上述气体分离CO₂的水合物分离法而言，在仅利用水就能进行CO₂的分离的方面来看是最清洁的方法，因而受到关注。

但是，在生成CO₂水合物等气体水合物的情况下，需要加压、冷却等工序，而且，在为了利用分离后的气体而对气体水合物进行分解(再气化)的情况下，由于在比较低的温度下进行升温等需要能量，因此运转成本有变得比较高的倾向。

专利文献1中，通过水化对燃烧废气中的CO₂进行分离，通过气体膨胀机等动力回收装置，对将该分离的CO₂水合物再气化为CO₂时产生的能量进行回收，实现了工序整体的压缩动力的降低。

专利文献1：美国公开专利第2007/0248527号说明书

发明内容

发明所要解决的问题

鉴于能源问题及由该能源问题导致的环境问题，更加追求节能化。本发明的目的在于，提供能够降低从燃烧废气及生产气体等被分离气体中分离CO₂等某一种气体时需要的能量消耗、并且能够降低装置的运转成本的被分离气体的分离装置及方法。

用于解决问题的方法

为了实现上述目的，本发明的第一方式的被分离气体的分离装置，具备：气体水合物生成部，对混合有多种气体成分的被分离气体中含有的一种气体进行水化，形成气体水合物浆；脱水部，对所述气体水合物浆进行脱水；和气体水合物分解部，对脱水得到的气体水合物进行分解并进行再气化，所述被分离气体的分离装置的特征在于，其以如下方式构成：将合并所述脱水部中从所述气体水合物浆中除去的水和所述气体水合物分解部中对所述气体水合物进行分解时产生的水而成的循环水注入所述气体水合物生成部中。

气体水合物的生成条件根据被气体水化的气体种类而不同，但通常为高压、低温的条件。例如，在废气中的二氧化碳(CO₂)的情况下，根据该CO₂浓度而不同，为5～20MPa、0～4℃。

所述气体水合物生成部中从被分离气体中分离出的一种气体能够通过再气化加以利用。其再气化时，使由气体水合物的分解产生的水返回所述气体水合物生成部而被再利用。在此，气体水合物分解时需要比较低温的分解热，由该分解产生的水为约10℃～约15℃。因此，在使由该分解产生的水返回气体水合物生成部的情况下，需要冷却至所述气体水合物的生成条件的低温。

另一方面，将气体水合物生成部中生成的气体水合物浆在所述脱水部中脱水，从所述气体水合物浆中除去的水为与气体水合物生成部大致相同程度的低温。

根据本方式，在气体水合物生成部和气体水合物分解部之间设置脱水部，由于将所述脱水部中从所述气体水合物浆中除去的水(与水合物生成部同程度的低温)和所述气体水合物分解部中对所述气体水合物进行分解后产生的水(温度稍高)合并，因此，合并后的水的温度变得比分解所述气体水合物时产生的水的温度更低，与仅使分解气体水合物时产生的水返回气体水合物生成部的情况相比，能够降低用于冷却该水(循环水)的能量。另外，由于脱水后的高浓度的水合物浆被再气化，因此，也能够降低再气化所需的分解热能。