CN107551762A - 二氧化碳回收系统及废气处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可降低排放到大气中的胺化合物的排放量的二氧化碳回收系统及废气处理方法。一个实施方式的二氧化碳回收系统具备吸收塔，所述吸收塔具有使含有二氧化碳的燃烧废气与含有胺化合物的吸收液接触的第1接触部，在所述第1接触部使所述燃烧废气中的至少一部分所述二氧化碳被所述吸收液吸收，然后将所述燃烧废气排出。另外，所述系统具备清洗装置，所述清洗装置具有使从所述吸收塔的所述第1接触部排出的所述燃烧废气与清洗液接触的第2接触部，以分别向所述第2接触部的上游侧供给所述燃烧废气和所述清洗液的方式构成。
Description
本申请基于2016年6月30日提出的在先的日本专利申请第2016-130780号的优先权的利益并主张其优先权，在此通过引用而包含其全部内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及二氧化碳回收系统及废气处理方法。
背景技术
在火力发电站等中，一直在研究通过使燃烧废气与胺系吸收液接触，从燃烧废气中分离及回收二氧化碳，将该回收的二氧化碳不排放到大气中而储存起来的方法。
具体地讲，已知有具备：使含在燃烧废气中的二氧化碳被吸收液吸收，然后将吸收了二氧化碳的吸收液(富液)排出的吸收塔；和对从吸收塔排出的富液进行加热，从富液排出二氧化碳气体，同时使吸收液再生的再生塔的二氧化碳回收系统。再生塔上连接有再沸器，用于向再生塔供给热源。将由再生塔再生的吸收液(贫液)供给吸收塔，使吸收液在该系统内循环。
发明内容
发明要解决的问题
可是，在这样的以往的二氧化碳回收系统中，在从吸收塔排出燃烧废气时，存在吸收液中的胺化合物(含有氨基的化合物)与燃烧废气一同向大气中飞散的问题。一般来讲，来自火力发电站等的燃烧废气的排放量比较大，因此二氧化碳回收系统要处理的燃烧废气的量及伴随燃烧废气而排出的胺化合物的排放量增大，从吸收塔排出的燃烧废气中的胺化合物的浓度提高。
因此，本发明涉及的各实施方式的课题是提供能降低排放到大气中的胺化合物的排放量的二氧化碳回收系统及废气处理方法。
用于解决课题的手段
一个实施方式的二氧化碳回收系统具备吸收塔，所述吸收塔具有使含有二氧化碳的燃烧废气和含有胺化合物的吸收液接触的第1接触部，在所述第1接触部中使所述燃烧废气中的至少一部分所述二氧化碳被所述吸收液吸收，然后将所述燃烧废气排出。另外，所述系统具备清洗装置，所述清洗装置具有使从所述吸收塔的所述第1接触部排出的所述燃烧废气与清洗液接触的第2接触部，以分别向所述第2接触部的上游侧供给所述燃烧废气和所述清洗液的方式构成。
此外，另一实施方式的废气处理方法具备燃烧废气排出步骤和燃烧废气清洗步骤。所述燃烧废气排出步骤是通过使含有二氧化碳的燃烧废气与含有胺化合物的吸收液接触，所述燃烧废气中的至少一部分所述二氧化碳被所述吸收液吸收，然后将所述燃烧废气排出的步骤。所述燃烧废气清洗步骤是通过使所述燃烧废气排出步骤中排出的所述燃烧废气和清洗液向大致相同的方向并流并使其接触而对所述燃烧废气进行清洗的步骤。
发明效果
根据本发明涉及的各实施方式，可提供能降低排放到大气中的胺化合物的排放量的二氧化碳回收系统及废气处理方法。
附图说明
图1是表示第1实施方式的二氧化碳回收系统的构成的示意图。
图2是用于说明第1实施方式的清洗装置的优点的示意图。
图3是表示第2实施方式的二氧化碳回收系统的构成的示意图。
图4是表示第3实施方式的二氧化碳回收系统的构成的示意图。
图5是表示第4实施方式的二氧化碳回收系统的构成的示意图。
图6是表示第4实施方式的变形例的二氧化碳回收系统的构成的示意图。
图7是表示第5实施方式的二氧化碳回收系统的构成的示意图。
图8是表示第6实施方式的二氧化碳回收系统的构成的示意图。
图9是表示第7实施方式的二氧化碳回收系统的构成的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在图1～图9中，对于相同或类似的构成标注相同的符号，并将重复的说明省略。
(第1实施方式)
图1是表示第1实施方式的二氧化碳回收系统的构成的示意图。
图1的二氧化碳回收系统具备吸收塔11、吸收液泵12、热交换器13、再生塔14、再沸器15、吸收液冷却器16、混合气体冷却器17、气液分离器18、冷凝水流路19、冷凝水泵20、清洗装置21、清洗液流路22、清洗液泵23、清洗液冷却器24和控制装置25。
吸收塔11具备气液接触部11a、分散器11b、储液部11c和除雾器11d。气液接触部11a为第1接触部的例子。
再生塔14具备下部气液接触部14a、下部分散器14b、储液部14c、下部除雾器14d、上部气液接触部14e、上部分散器14f和上部除雾器14g。
清洗装置21具备气液接触部21a、分散器21b、储液部21c和除雾器21d。气液接触部21a为第2接触部的例子。
吸收塔11在气液接触部11a的下方具有含有二氧化碳的燃烧废气1的导入口，在气液接触部11a的上方具有含有胺化合物的吸收液2的导入口。吸收塔11通过在气液接触部11a内使燃烧废气1与吸收液2接触，从而使燃烧废气1中的二氧化碳被吸收液2吸收。具体地讲，从分散器11b分散落下的吸收液2通过与在气液接触部11a内上升的燃烧废气1接触，从而使二氧化碳被吸收液2吸收。
将吸收了二氧化碳的吸收液2储存在储液部11c中，从吸收塔11的底部作为富液2a排出。另一方面，将除去了二氧化碳的燃烧废气1流入除雾器11d中。除雾器11d是为了捕获伴随燃烧废气1的胺化合物的雾沫而设的。将通过了除雾器11d的燃烧废气1从吸收塔11的顶部作为除去CO2后的废气3排出。
将从吸收塔11排出的吸收液2(富液2a)通过吸收液泵12经由热交换器13进行输送，导入到再生塔14内。
再生塔14在下部气液接触部14a的上方具有吸收液2的导入口。导入到再生塔14中的吸收液2从下部分散器14b朝下部气液接触部14a分散落下，在下部气液接触部14a内排出二氧化碳。将通过了下部气液接触部14a的吸收液14储存在储液部14c中，从再生塔14的底部作为贫液2b排出。
将从再生塔14排出的吸收液2的一部分供给再沸器15。再沸器15通过对吸收液2进行加热，从而从吸收液2中排出二氧化碳和蒸汽。将这些气体再次供给再生塔14。而且，从下部分散器14b分散落下的吸收液2通过这些气体的热在下部气液接触部14a内被加热，从而如上所述地从吸收液2中排出二氧化碳。
从吸收液2排出的二氧化碳和蒸汽流入到下部除雾器14d中。下部除雾器14d是为了捕获伴随这些气体的胺化合物的雾沫而设的。将通过了下部除雾器14d的这些气体通过上部气液接触部14e、上部分散器14f及上部除雾器14g后，从再生塔14的顶部作为混合气体4排出。上部除雾器14g的作用与下部除雾器14d相同。
将从再生塔14排出的吸收液2(贫液2b)经由热交换器13和吸收液冷却器16被输送并导入到吸收塔11内。此时，热交换器13通过富液2a与贫液2b之间的热交换对富液2a进行加热，对贫液2b进行冷却。贫液2b进一步被吸收液冷却器16冷却。
另一方面，从再生塔14排出的混合气体4流入到混合气体冷却器17中。混合气体冷却器17对混合气体4进行冷却，使混合气体4中的蒸汽返回到水。然后，气液分离器18分离二氧化碳气体和水，将分离的二氧化碳气体(回收CO2的气体5)排放到外部。另一方面，将分离的水(冷凝水6)通过冷凝水泵19经由冷凝水流路20返回到再生塔14。冷凝水6从上部分散器14f朝上部气液接触部14e分散落下，被用于在上部气液接触部14e内对来自下部气液接触部14a的气体进行清洗。
此外，从吸收塔11排出的除去CO2后的废气3(以下简称为“废气3”)流入清洗装置21中。清洗装置21在气液接触部21a的上游侧(上方)分别具有废气3的导入口和清洗液7的导入口。清洗液7的例子为水(例如纯水)。
清洗装置21通过使废气3与清洗液7在气液接触部21a内接触而通过清洗液7对废气3进行清洗。具体地讲，从分散器21b分散落下的清洗液7通过与在气液接触部21a内下降的废气3接触，从而通过清洗液7对废气3进行清洗。这样，清洗装置21使气体3和清洗液7通过从气液接触部21a的上部朝下部的并流而接触。也就是说，尤其在清洗装置21的气液接触部21a内，作为整体，废气3及清洗液7以其移动方向大致相同的方式流动，这样一来，废气3及清洗液7一边并流一边接触。
将通过了气液接触部21a的清洗液7储存在储液部21c中，从清洗装置21的底部向清洗液流路22排出。该清洗液7通过清洗液泵23进行输送，通过清洗液冷却器24进行冷却，从清洗液7的导入口再次导入到清洗装置21内。
另一方面，通过了气液接触部21a的废气3流入设在清洗装置21的底部附近的除雾器21d中。除雾器21d是用于捕获伴随废气3的胺化合物的雾沫的除雾器，设在气液接触部21a的下游侧。将通过了除雾器21d的废气3作为清洗后的废气8排放到外部。
本实施方式的除雾器21d优选设置在从上方看时不与气液接触部21a重叠的位置。也就是说，除雾器21d优选设置在向水平面的投影位置不与气液接触部21a的向水平面的投影位置重叠的位置上。通过如此设置除雾器21d，则从气液接触部21a落下的清洗液7不会直接撞到除雾器21d。
再者，除雾器21d也可以构成清洗装置21的一部分，也可以与清洗装置21分离。在后者的情况下，除雾器21d例如如图1所示的那样，可设置在为了排出清洗后废气8而从清洗装置21本体突出的管座中，或设置在与清洗装置21本体连接且输送清洗后废气8的管路等中。
控制装置25对二氧化碳回收系统的各项动作进行控制。控制装置25的例子为信息处理机或计算机。控制装置25例如对吸收液泵12、冷凝水泵20、清洗液泵23的转速、及吸收液冷却器16、清洗液冷却器24的冷却动作、及再沸器15的加热动作等进行控制。
作为吸收液2所含有的胺化合物的例子，可列举出以下例子。例如，可列举出单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等“含有醇性羟基的1级胺类”、二乙醇胺、2-甲基氨基乙醇等“含有醇性羟基的2级胺类”、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺等“含有醇性羟基的3级胺类”。另外，还可列举出乙撑二胺、三乙撑二胺、二乙撑三胺等“聚亚乙基多胺类”、哌嗪类、哌啶类、吡咯烷类等“环状胺类”、苯二甲基二胺等“多胺类”、甲基氨基羧酸等“氨基酸类”。另外，还可列举出含有这些胺化合物中的至少任一种的混合物。
此外，作为吸收液2的例子，可列举含有10～70重量％这样的胺化合物的水溶液。此外，吸收液2也可以含有二氧化碳吸收促进剂、或防腐剂、或其它介质(例如甲醇、聚乙二醇、环丁砜等)。
(1)吸收塔11的气液接触部11a
在吸收塔11中，燃烧废气1在气液接触部11a内上升，吸收液2在气液接触部11a内下降。这样，吸收塔11中，使燃烧废气1和吸收液2通过气液接触部11a内的逆流而接触。
由于燃烧废气1从气液接触部11a的下部向上部上升，因此在气液接触部11a的上部，燃烧废气1中的CO2浓度低。因而，在上部，优选使燃烧废气1与CO2吸收力大(驱动力大)的吸收液2接触。也就是说，在上部，优选通过CO2浓度低的吸收液2从燃烧废气1中除去CO2。
另一方面，在气液接触部11a的下部，燃烧废气1中的CO2浓度高。因而，在下部，即使通过CO2吸收力小(驱动力小)的吸收液2也能充分吸收CO2。也就是说，在下部，即使是CO2浓度高的吸收液2，也能从燃烧废气1中充分除去CO2。
因而，吸收塔11通过使燃烧废气1和吸收液2逆流而接触是合理的。理由是因为在气液接触部11a的上部，吸收液2中的CO2浓度低，在气液接触部11a的下部，吸收液2中的CO2浓度高。也就是说，上部的吸收液2对CO2的吸收力大，下部的吸收液2对CO2的吸收力小。
(2)清洗装置21的气液接触部21a
图2是用于说明第1实施方式的清洗装置21的优点的示意图。
图2(a)示出第1实施方式的比较例的清洗装置21。图2(b)示出该清洗装置21内的气液接触部21a的上表面S附近的形态。该清洗装置21与图1的清洗装置21不同，使除去CO2后的废气3与清洗液7通过逆流而接触(图2(a))。
伴随废气3的胺化合物大致分为蒸汽状的胺和雾沫状的胺。通过验证的结果判明，在使废气3和清洗液7通过逆流而接触的情况下，在气液接触部21a的上表面S附近容易发生胺化合物的雾沫M(图2(b))。因此，在该比较例中，难以将废气3中的胺化合物减低到极低浓度。
图2(c)与图1同样，示出第1实施方式的清洗装置21。图2(d)示出该清洗装置21内的气液接触部21a的上表面S附近的形态。该清洗装置21使除去CO2后的废气3和清洗液7通过并流而接触(图2(c))。
从验证的结果可以想到，通过使废气3和清洗液7利用并流而接触，可抑制雾沫M的发生(图2(d))。此外，确认在清洗装置21中，由于废气3中的胺浓度低，清洗装置21的上部和下部之间的清洗液7中的胺浓度的差异小，因而在清洗装置21内，清洗液7的气体清洗力(驱动力)没有大的变化。因而，得知根据本实施方式，可抑制雾沫M的发生，同时通过清洗液7有效地清洗废气3。
再者，为了将清洗液7中的胺浓度维持在低于管理值，希望根据需要向清洗装置21补充新的清洗液7。在此种情况下，优选从清洗装置21中排出与清洗液7的补充量大致同量的清洗液7。
此外，本实施方式的清洗装置21在废气3的出口附近具备除雾器21d。由此，可进一步降低与废气3一同排出的胺化合物。本实施方式的除雾器21d以不被直接浇上从气液接触部21a落下的清洗液7的方式设置于在上下方向与气液接触部21a不重叠的位置上。
如上所述，本实施方式中，将从吸收塔11排出的、伴随胺化合物的废气3导入清洗装置21中。而且，本实施方式的清洗装置21通过使废气3和清洗液7利用从气液接触部21a的上部朝下部的并流而接触，由此来利用清洗液7清洗废气3。因而，根据本实施方式，通过一边抑制胺化合物的雾沫的发生、一边利用清洗液7对废气3进行有效的清洗，由此可降低排放到大气中的胺化合物的排放量。
(第2实施方式)
图3是表示第2实施方式的二氧化碳回收系统的构成的示意图。
图3的二氧化碳回收系统中，除了图1的构成要素以外，还具备预清洗装置31、预清洗液流路32、预清洗液泵33和预清洗液冷却器34。此外，预清洗装置31具备气液接触部31a、分散器31b、储液部31c和除雾器31d。
预清洗装置31在吸收塔11内设在除雾器11d的上方，通过了除雾器11d的燃烧废气1流入预清洗装置31中。预清洗装置31在气液接触部31a的下方具有燃烧废气1的导入口，在气液接触部31a的上方具有预清洗液9的导入口。预清洗液9的例子为水(例如纯水)。
预清洗装置31通过使燃烧废气1和预清洗液9在气液接触部31a内接触，从而利用预清洗液9对燃烧废气1进行清洗(预清洗)。具体地讲，从分散器31b分散落下的预清洗液9通过与在气液接触部31a内上升的燃烧废气1接触，从而利用预清洗液9对燃烧废气1进行清洗。这样，预清洗装置31使燃烧废气1和预清洗液9通过气液接触部31a内的逆流而接触。
将通过了气液接触部31a的预清洗液9储存在储液部31c中，从储液部31c向预清洗液流路32排出。该预清洗液9通过预清洗液泵33进行输送，通过预清洗液冷却器34进行冷却，从预清洗液9的导入口再次导入到预清洗装置31内。
另一方面，通过了气液接触部31a的燃烧废气1流入除雾器31d中。除雾器31d是为了捕获伴随燃烧废气1的胺化合物的雾沫而设的。将通过了除雾器31d的燃烧废气1从吸收塔11的顶部作为除去CO2后的废气3排出，流入清洗装置21中。
如上所述，本实施方式的燃烧废气1在从吸收塔11排放到清洗装置21中之前，通过预清洗装置31进行预清洗。由此，在导入给清洗装置21之前可在某种程度上除去伴随燃烧废气1的胺化合物，可抑制清洗装置21内的清洗液7的胺浓度的增加速度。
预清洗装置31内的预清洗液9的胺浓度比较高。因而，通过将预清洗液9返回到例如贫液2b中，也可以对预清洗液9中的胺化合物进行再利用。预清洗液9也可以从预清洗装置31直接返回到贫液2b中，也可以从预清洗装置31经由预处理部返回到贫液2b中。在预处理部，进行用于提高预清洗液9中的胺浓度的处理。
再者，预清洗装置31也可以设在吸收塔11内，也可以设在吸收塔11外。本实施方式的预清洗装置31，由于通过逆流使燃烧废气1和预清洗液9接触，因而适合设置在吸收塔11内。另一方面，在第3实施方式中对设在吸收塔11外的预清洗装置31的例子进行说明。
(第3实施方式)
图4是表示第3实施方式的二氧化碳回收系统的构成的示意图。
图4的二氧化碳回收系统中，除了图1的构成要素以外，还具备预清洗装置41、预清洗液流路42、预清洗液泵43和预清洗液冷却器44。此外，预清洗装置41具备气液接触部41a、分散器41b、储液部41c和除雾器41d。
从吸收塔11排出的除去CO2后的废气3流入预清洗装置41中。预清洗装置41在气液接触部41a的侧方具有废气3的导入口，在气液接触部41a的上方具有预清洗液9的导入口。预清洗液9的例子为水(例如纯水)。
预清洗装置41通过使废气3和预清洗液9在气液接触部41a内接触而通过预清洗液9对废气3进行清洗(预清洗)。具体地讲，从分散器41b分散落下的预清洗液9通过与在气液接触部41a内向水平方向移动的废气3接触，从而通过预清洗液9对废气3进行清洗。这样，预清洗装置41使废气3和预清洗液9通过气液接触部41a内的错流而接触。
将通过了气液接触部41a的预清洗液9储存在储液部41c中，从储液部41c向预清洗液流路42排出。该预清洗液9通过预清洗液泵43进行输送，通过预清洗液冷却器44进行冷却，从预清洗液9的导入口再次导入到预清洗装置41内。
另一方面，通过了气液接触部41a的燃烧废气3流入除雾器41d中。除雾器41d是为了捕获伴随废气3的胺化合物的雾沫而设的。通过了除雾器41d的废气3从预清洗装置41作为预清洗后的废气10排出，流入清洗装置21中。
如上所述，本实施方式的除去CO2后的废气3在从吸收塔11排放到清洗装置21中之前，通过预清洗装置41进行预清洗。由此，在导入给清洗装置21之前可在某种程度上除去伴随燃烧废气3的胺化合物，可抑制清洗装置21内的清洗液7的胺浓度的增加速度。
再者，预清洗装置41与清洗装置21同样，由于采用与逆流不同的接触方式，因此能够抑制胺化合物的雾沫的发生，同时对废气3进行有效的清洗。因而，预清洗装置41也可以取代配置在清洗装置21的前段而配置在清洗装置21的后段。在此种情况下，也可以将清洗装置21和预清洗装置41分别称为“预清洗装置”和“清洗装置”，也可以称为“清洗装置”和“后清洗装置”。
(第4实施方式)
图5是表示第4实施方式的二氧化碳回收系统的构成的示意图。
图5的二氧化碳回收系统中，除了图3的构成要素以外，还具备包括第1管路部51a及第2管路部51b的废气管路51。
废气管路51是从吸收塔11向清洗装置21输送除去CO2后的废气3的管路。第1管路部51a具有第1管径作为管路51的直径(内径)。第2管路部51b具有比第1管径小的第2管径作为管路51的直径(内径)。也就是说，将第2管路部51b设定成比第1管路部51a细。
本实施方式中，因第2管路部51b比第1管路部51a细，因此在废气3从第1管路部51a流入第2管路部51b时，废气3的流速提高。如果废气3的流速加快，则作用于伴随废气3的胺化合物的雾沫的惯性力增大。因此，雾沫不能追随废气3的流动，雾沫变得容易被气液接触部21a及除雾器21d捕获。
在气液接触部21a采用逆流接触的情况下，如果废气3的流速加快，则有在气液接触部21a的上表面发生的雾沫增加(参照图2(b))、或发生清洗液7逆流的溢流等顾虑。可是，由于本实施方式的气液接触部21a采用并流接触，因此能够抑制这些问题，同时能够提高废气3的流速。再者，为了使废气3的流速充分稳定，第2管路部51b的长度L优选设定在第2管径的5倍以上。
图6是表示第4实施方式的变形例的二氧化碳回收系统的构成的示意图。
一般来讲，将吸收塔11的高度设定成高40～50m。因而，如果废气管路51向吸收塔11的上方延伸，则二氧化碳回收系统整体的高度进一步提高。因此，废气管路51优选尽量不包含向吸收塔11的上方延伸的部分。
因而，图6的废气管路51较多地包含向水平方向延伸的部分(图5的废气管路51也同样)。其结果是，第2管路部51b在大多情况下，如图6所示的那样包含废气管路51的弯曲部分。
再者，本实施方式中，也可以取代在废气管路51中设置第1管路部51a及第2管路部51b而在废气管路51中设置阀门。在此种情况下，通过调节阀门的开度，可提高废气的流量。
(第5实施方式)
图7是表示第5实施方式的二氧化碳回收系统的构成的示意图。
图7示出清洗装置21内的构成气液接触部21a的多个填充物P1、预清洗装置31内的构成气液接触部31a的多个填充物P2。本实施方式中，将各填充物P1的尺寸设定成小于各填充物P2的尺寸。其结果是，清洗装置21内的填充物P1的每单位体积的表面积大于预清洗装置31内的填充物P2的每单位体积的表面积。
因而，清洗装置21内的每单位体积的废气3与清洗液7的接触面积大于预清洗装置31内的每单位体积的废气1与预清洗液9的接触面积。其结果是，清洗装置21内的胺的清洗效率高于预清洗装置31内的胺的清洗效率。
这里，在气液接触部21a采用逆流接触的情况下，如果填充物P1的每单位体积的表面积大，则容易发生清洗液7的溢流。因此，在此种情况下，不优选增大填充物P1的每单位体积的表面积。
可是，由于本实施方式的气液接触部21a采用并流接触，所以清洗液7发生溢流的可能性小。因而，根据本实施方式，能够抑制清洗液7的溢流，同时能够增加填充物P1的每单位体积的表面积。由此，可进一步降低胺化合物向大气中的排放量。
清洗装置21内的气液接触部21a及预清洗装置31内的气液接触部31a也可以由多个塔板构成。在此种情况下，优选清洗装置21内的塔板的每1层的高度小于预清洗装置31内的塔板的每1层的高度。由此，与预清洗装置31内的胺的清洗效率相比，可提高清洗装置21内的胺的清洗效率。
再者，本实施方式的清洗装置21及预清洗装置31的构成也适用于第2、第3、第4、第6及第7实施方式(但是，在第3实施方式中，将预清洗装置31置换成预清洗装置41)。
(第6实施方式)
图8是表示第6实施方式的二氧化碳回收系统的构成的示意图。
图8的二氧化碳回收系统中，除了图3的构成要素以外，还具备废气用计测器61、废气用调节部62、清洗液用计测器63、清洗液用调节部64、预清洗液用计测器65和预清洗液用调节部66。
废气用计测器61是为了计测从吸收塔11流向清洗装置21的废气3的物理量而设的。废气用调节部62是为了调节从吸收塔11流向清洗装置21的废气3的物理量而设的。这样的物理量的例子为废气3的流量等。
清洗液用计测器63是为了计测沿清洗液流路22流动的清洗液7的物理量而设的。清洗液用调节部64是为了调节沿清洗液流路22流动的清洗液7的物理量而设的。这样的物理量的例子为清洗液7的流量、温度、pH等。
预清洗液用计测器65是为了计测沿预清洗液流路32流动的预清洗液9的物理量而设的。预清洗液用调节部66是为了调节沿预清洗液流路32流动的预清洗液9的物理量而设的。这样的物理量的例子为预清洗液9的流量、温度、pH等。
控制装置25可基于由废气用计测器61、清洗液用计测器63、预清洗液用计测器65计测得到的物理量对废气用调节部62、清洗液用调节部64、预清洗液用调节部66及其它装置进行控制。由此，控制装置25能够控制废气3、清洗液7、预清洗液9的物理量。以下，对这样的控制的具体例子进行说明。
(1)第1具体例
本具体例的清洗液用计测器63和预清洗液用计测器65分别计测清洗液7和预清洗液9的流量。而且，控制装置25对清洗液泵23和预清洗液泵33的转速进行控制，以使得清洗液7的流量(第1流量)大于预清洗液9的流量(第2流量)。
如上所述，由于本实施方式的清洗装置21的气液接触部21a采用并流接触，所以清洗液7发生溢流的可能性小。因而，可增大在清洗装置21内循环的清洗液7的流量，提高清洗装置21的清洗效率。由此，清洗装置21的每单位截面积的清洗液7的流量增大，所以清洗液7捕获废气3中的蒸汽及雾沫的作用增大。
此外，从实验结果判明，如果将向预清洗装置31的气液接触部31a滴下的预清洗液9的流量设定为润湿气液接触部31a表面的程度的极少量，则从预清洗装置31排出的废气3中的雾沫减少。认为其理由是因为可抑制气液接触部31a的上表面的雾沫发生，同时可在气液接触部31a内高效率地捕获流入气液接触部31a中的燃烧废气1中的雾沫。
这里，对本具体例的L/G比进行说明。L/G比是将预清洗液9的质量流量除以废气3的质量流量所得的值，可通过用预清洗液用计测器65和废气用计测器61计测质量流量来算出。本具体例的控制装置25优选将L/G比控制在1以下，更详细地，优选控制在0.5以下。这样的L/G比的例子为0.01～0.1。由此，如上述实验那样，可降低从预清洗装置31排出的废气3中的雾沫。
(2)第2具体例
本具体例的清洗液用计测器63和预清洗液用计测器65分别计测清洗液7和预清洗液9的温度。而且，控制装置25控制清洗液冷却器24和预清洗液冷却器34的冷却动作，以使得清洗液7的温度(第1温度)低于预清洗液9的温度(第2温度)。
作为降低清洗液7的温度的优点，认为例如有两个优点。第1个优点是，因清洗液7中的胺的蒸汽压变低，而使清洗液7对废气3中的蒸汽胺的捕获力提高。第2个优点是，清洗液7对废气3中的雾沫胺的捕获力提高。
流入清洗装置21中的废气3中的小粒径雾沫有容易从气液接触部21a或除雾器21d中漏掉、该雾沫中的胺被排放到大气中的顾虑。可是，如果小粒径雾沫被冷的清洗液7冷却，则雾沫以小粒径雾沫为核而较大地生长。如果雾沫较大地生长，则雾沫容易被气液接触部21a或除雾器21d捕获。因而，根据本实施方式，通过降低清洗液7的温度，可降低排放到大气中的胺量。
(3)第3具体例
本具体例的清洗液用计测器63是计测清洗液7的pH的pH计测器。而且，控制装置25对清洗液用调节部64的动作进行控制，使清洗液7的pH达到规定值。具体地讲，控制装置25以使清洗液7的pH在8以下(更优选为7以下)的方式从清洗液用调节部64向清洗液7中添加酸。由此，能够提高清洗液7的气体清洗力。酸的例子为硫酸、硝酸、磷酸、醋酸、硼酸等。本具体例的清洗液用调节部64为pH调节部的例子。
本实施方式的二氧化碳回收系统中，也可以在吸收塔11的后段以串联的方式设置多个清洗装置21。在此种情况下，流入较后段的清洗装置21的废气3中的胺浓度低于流入较前段的清洗装置21的废气3中的胺浓度。因此，后段的清洗装置21与前段的清洗装置21相比，清洗效率变低。例如，最终段的清洗装置21的清洗效率一般来讲最低。因而，优选通过在后段的清洗装置21的清洗液7中添加酸来提高后段的清洗装置21的清洗效率。例如，优选在最终段的清洗装置21的清洗液7中添加酸。
这里，在清洗装置21内的气液接触部21a采用逆流接触的情况下，与胺同样，有酸作为雾沫向大气中排放的顾虑。可是，由于本实施方式的清洗装置21内的气液接触部21a采用并流接触，所以酸作为雾沫向大气中排放的可能性低。因而，根据本实施方式，能够通过酸来增加清洗液7的胺清洗力，而且可抑制向大气中排放酸。
本具体例的清洗液7的pH的初期值为2～5左右。如果以开始使用后不补充酸的方式继续使用该清洗液7，则清洗液7的pH因胺化合物的影响可增加至10～11左右。在此种情况下，清洗液7的气体清洗力变得非常低。可是，根据本具体例，通过将清洗液7的pH调节至8以下(更优选为7以下)，可抑制清洗液7的气体清洗力的下降。
再者，关于清洗液用计测器63，也可以取代用于计测清洗液7的pH的pH计测器而置换成计测可算出或评价清洗液7的pH的物理量的计测器。这样的计测器的例子有超声波计测器、红外吸光计测器、密度计测器等。在此种情况下，控制装置25也可以将计测的物理量换算成pH，基于该pH来控制清洗液用调节部64，也可以基于其它物理量来控制清洗液用调节部64。
此外，控制装置25也可以按与第1～第3具体例不同的方法来控制清洗液7及预清洗液9的流量、温度、pH。例如，控制装置25中，也可以取代清洗液泵23和预清洗液泵33而通过控制清洗液用调节部64和预清洗液用调节部66来控制清洗液7和预清洗液9的流量。同样，控制装置25中，也可以取代清洗液冷却器24和预清洗液冷却器34而通过控制清洗液用调节部64和预清洗液用调节部66来控制清洗液7及预清洗液9的温度。
(第7实施方式)
图9是表示第7实施方式的二氧化碳回收系统的构成的示意图。
图9的二氧化碳回收系统中，除了图8的构成要素以外，还具备清洗液再利用流路71和清洗液再利用阀门72。
清洗液再利用流路71连接清洗装置21的储液部21c和预清洗装置31的储液部31c。清洗液再利用阀门72设在清洗液再利用流路71中。清洗液再利用流路71能够将清洗装置21中使用的清洗液7供给预清洗装置31，作为预清洗液9使用(再利用)。如果打开清洗液再利用阀门72，则储液部21c内的清洗液7的至少一部分经由清洗液再利用流路71而导入到储液部31c。清洗液再利用阀门72的开关例如由控制装置25进行控制。
在清洗装置21内进行循环的清洗液7由于吸收并蓄积胺化合物，所以其胺浓度随时间而增加。如果清洗液7中的胺浓度增大，则清洗液7的清洗效果下降。因此，可考虑在二氧化碳回收系统运转后，向清洗装置21中补充一定量的新清洗液7，且从清洗装置21中抽出与补充量同量的清洗液7，由此将清洗液7中的胺浓度控制在大致恒定。
这里，在清洗装置21内循环的清洗液7中的胺浓度一般来讲低于在预清洗装置31内循环的预清洗液9中的胺浓度。因此，从清洗装置21抽出的清洗液7可作为预清洗装置31用的预清洗液9使用。因而，本实施方式的二氧化碳回收系统中，通过清洗液再利用流路71将从清洗装置21抽出的清洗液7导入给预清洗装置31。由此，可有效地利用抽出的清洗液7。
此外，预清洗装置31内的预清洗液9的胺浓度比较高。因此，通过将预清洗液9返回到例如贫液2b中，也可以对预清洗液9中的胺化合物进行再利用。在此种情况下，预清洗液9可以从预清洗装置31直接返回到贫液2b，也可以从预清洗装置31经由预处理部返回到贫液2b中。在预处理部中，进行用于提高预清洗液9中的胺浓度的处理。再者，在将预清洗液9返回到贫液2b中时，二氧化碳回收系统也可以具备从预清洗装置31的储液部31c向贫液2b的流路输送预清洗液9的再利用流路、和设在该再利用流路中的再利用阀门。
以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而示出的，其意图并非限定发明的范围。本说明书中说明的新颖的系统及方法能够以其它各种方式实施。此外，对于本说明书中说明的系统及方法的实施方式，在不脱离发明的主旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和其变形例包含于发明的范围、主旨中，同时包含于附加的权利要求的范围和与其均等的范围内。
符号说明
1：燃烧废气，2：吸收液，2a：富液，2b：贫液，3：除去CO2后的废气，4：混合气体，5：回收CO2气体，6：冷凝水，7：清洗液，8：清洗后的废气，9：预清洗液，10：预清洗后的废气，11：吸收塔，11a：气液接触部，11b：分散器，11c：储液部，11d：除雾器，12：吸收液泵，13：热交换器，14：再生塔，14a：下部气液接触部，14b：下部分散器，14c：储液部，14d：下部除雾器，14e：上部气液接触部，14f：上部分散器，14g：上部除雾器，15：再沸器，16：吸收液冷却器，17：混合气体冷却器，18：气液分离器，19：冷凝水流路，20：冷凝水泵，21：清洗装置，21a：气液接触部，21b：分散器，21c：储液部，21d：除雾器，22：清洗液流路，23：清洗液泵，24：清洗液冷却器，25：控制装置，31：预清洗装置，31a：气液接触部，31b：分散器，31c：储液部，31d：除雾器，32：预清洗液流路，33：预清洗液泵，34：预清洗液冷却器，41：预清洗装置，41a：气液接触部，41b：分散器，41c：储液部，41d：除雾器，42：预清洗液流路，43：预清洗液泵，44：预清洗液冷却器，51：废气管路，51a：第1管路部，51b：第2管路部，61：废气用计测器，62：废气用调节部，63：清洗液用计测器，64：清洗液用调节部，65：预清洗液用计测器，66：预清洗液用调节部，71：清洗液再利用流路，72：清洗液再利用阀门。
Claims (7)
1.一种二氧化碳回收系统，其具备：
吸收塔，其具有使含有二氧化碳的燃烧废气与含有胺化合物的吸收液接触的第1接触部，在所述第1接触部中使所述燃烧废气中的至少一部分所述二氧化碳被所述吸收液吸收，然后将所述燃烧废气排出；
清洗装置，其具有使从所述吸收塔的所述第1接触部排出的所述燃烧废气与清洗液接触的第2接触部，以分别向所述第2接触部的上游侧供给所述燃烧废气和所述清洗液的方式构成。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳回收系统，其中，在所述第2接触部的下游侧进一步具备除雾器。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳回收系统，其中，所述除雾器被设在向水平面的投影位置与所述第2接触部的向水平面的投影位置不重叠的位置上。
4.根据权利要求1～3中任1项所述的二氧化碳回收系统，其中，进一步具备：
pH调节部，其对所述清洗装置中使用的所述清洗液的pH进行调节；
控制装置，其通过控制所述pH调节部而将所述pH控制为规定值。
5.根据权利要求1～3中任1项所述的二氧化碳回收系统，其中，从所述吸收塔向所述清洗装置输送所述燃烧废气的管路包括：具有第1管径的第1管路部；和设在所述第1管路部的下游侧、且具有小于所述第1管径的第2管径的第2管路部。
6.根据权利要求5所述的二氧化碳回收系统，其中，所述第2管路部包含所述管路的弯曲部分。
7.一种废气处理方法，其具备下述步骤：
通过使含有二氧化碳的燃烧废气与含有胺化合物的吸收液接触，所述燃烧废气中的至少一部分所述二氧化碳被所述吸收液吸收，然后将所述燃烧废气排出；
通过使排出的所述燃烧废气与清洗液向大致相同的方向并流并接触，对所述燃烧废气进行清洗。
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