被分离气体的分离装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。一种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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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NOx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(X)2水化而从上述气体分离(X)2的水合物分离法而言，在仅利用水就能进行(X)2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(X)2进行分离，通过气体膨胀机等动力回收装置，对将该分离的(X)2水合物再气化为(X)2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2007/0M8527号说明书
技术实现思路
专利技术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。本专利技术的目的在于，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(X)2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。用于解决问题的方法为了实现上述目的，本专利技术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°C。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°C 约 15°C。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。本专利技术的第二方式的被分离气体的分离装置，其特征在于，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；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；和气体扩散部，接收所述气体水合物分解部中由所述再气化得到的水并使溶解于该水中的所述一种气体扩散，所述被分离气体的分离装置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经过所述气体扩散部的水而成的循环水注入所述气体水合物生成部中。所述气体水合物分解部中对气体水合物进行再气化得到的水中溶解有从所述被分离气体分离的气体。通常，压力越高、或者温度越低，气体在水中的溶解度越大。特别的， 将二氧化碳与被分离气体中包含的其他气体成分(例如氢气、氮气等)相比较可知，二氧化碳在水中的溶解度非常高，由于该气体在水中的溶解，导致气体的分离效率变差。在此，如果将所述气体水合物分解部中的水合物的分解条件设为高温，则所述气体在水中的溶解会变少，但是，在使该被设为高温的水返回气体水合物生成部的情况下，用于冷却该水(循环水)的能量消耗会增大。另一方面，如果使所述气体水合物分解部中的水合物的分解在较低的压力下进行，则所述气体在水中的溶解会变少，但是，在将气体水合物从所述脱水部输送到气体水合物分解部时，需要将该气体水合物分解部内设为气体水合物不分解的压力(高压)，因此用于将该气体水合物分解部4再升压所需的能量消耗增大。本方式中，以如下方式构成将气体扩散部和气体水合物分解部分开设置，将所述气体水合物分解部中由所述再气化得到的水输送到气体扩散部，将使该气体扩散部中由所述再气化得到的水中含有的气体(从被分离气体分离的气体)扩散后的水、和从所述气体水合物浆中除去的水合并，作为循环水注入所述气体水合物生成部。根据本方式，通过将气体水合物分解部和气体扩散部分开设置，无需过多降低气体水合物分解部的压力，通过较高地设定温度作为气体水合物的分解条件，能够进行该气体水合物的分解。例如，在对二氧化碳进行水化的情况下，可以将气体水合物生成部及脱水部设定为6 9MPa、2 4°C，可以将气体水合物分解部设定为约4MPa、约10°C。S卩，通过减小水合物生成部或脱水部与气体水合物分解部的压力条件和温度条件的差别，能够进行气体水合物的分解。然后，将分解气体水合物而得到的水输送到气体扩散部，该气体扩散部中，使溶解于所述水中的气体扩散时，通过较低地设定气体扩散部的压力，能够在较低地抑制该气体扩散部的温度的同时进行气体从所述水中的扩散。例如，可以将对所述二氧化碳进行水化时的气体扩散部的压力及温度设定为0. 2 0. 5MPa、10°C左右。较低地设定所述气体扩散部内的压力时，从气体水合物分解部向气体扩散部转移水时，该气体水合物分解部内的压力会降低，但是，仅对气体水合物分解部进行仅补充由该水的转移引起的压力降低的升压即可。因此，与所述的通过降低气体水合物分解部压力来减少气体在由气体水合物的分解而得到的水中的溶解的情况相比，更能够抑制气体水合物分解部的再升压所需要的能量消耗。经过所述气体扩散部的水和所述脱水部中从所述气体水合物浆中除去的水合并， 作为循环水注入所述气体水合物生成部。所述气体扩散部由于和气体水合物分解部分开设置，因此能够通过降低压力进行气体的扩散，因此，为了使气体扩散不需要使水升温。因此， 能够抑制用于冷却作为循环水而返回气体水合物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫川满，松尾和芳，樱井聪一郎，酒井正和，木户口晃，
申请(专利权)人：三井造船株式会社，
类型：发明
国别省市：