CN112473322A - 二氧化碳回收系统及其运转方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供可使二氧化碳的回收量稳定化的二氧化碳回收系统及其运转方法。根据一个实施方式，二氧化碳回收系统具备：吸收部，其使含有二氧化碳的处理对象气体与吸收液接触，并将吸收了所述二氧化碳的所述吸收液排出；和再生部，其从由所述吸收部排出的所述吸收液中解吸所述二氧化碳，并将解吸了所述二氧化碳的所述吸收液和含有从所述吸收液解吸的所述二氧化碳的再生部排出气体排出。所述系统进一步具备：流量计，其测量所述再生部排出气体的流量；液位计，其测量所述吸收液的液位；和控制部，其基于通过所述流量计测量的所述再生部排出气体的流量，控制供给到所述再生部的热量，基于通过所述液位计测量的所述吸收液的液位，控制所述二氧化碳回收系统中的所述吸收液的保有量。

Description

二氧化碳回收系统及其运转方法
技术领域
本发明的实施方式涉及二氧化碳回收系统(carbon dioxide capture system)及其运转方法。
背景技术
近年来，作为对地球温暖化问题的有效的对策，着眼于二氧化碳回收储存(CCS：Carbon Dioxide Capture and Storage)技术。例如，在研究通过吸收液来回收从火力发电站、炼铁厂、垃圾焚烧厂、制造设备等排气排出设备产生的工艺废气(process exhaustgas)(处理对象气体)中的二氧化碳的二氧化碳回收系统(carbon dioxide capturesystem)。
另外，还在研究对通过二氧化碳回收系统回收的二氧化碳进行利用的技术。在利用二氧化碳时，需要根据利用对象的工艺时常持续地供给固定量的二氧化碳。但是，因工艺废气中的二氧化碳浓度的变动、系统上的变动、吸收液的劣化导致的效率下降等多种变动因素，难以继续稳定地持续供给固定量的二氧化碳成为问题。
作为这样的系统，有日本的公开专利公报、日本特开2018-1086号公报(以下称为专利文献1)。
发明内容
发明要解决的问题
因此，本发明的实施方式的课题是，提供可使二氧化碳的回收量稳定化的二氧化碳回收系统及其运转方法。
用于解决课题的手段
根据一个实施方式，二氧化碳回收系统具备：吸收部，其使含有二氧化碳的处理对象气体与吸收液接触，并将吸收了所述二氧化碳的所述吸收液和含有除去了所述二氧化碳的所述处理对象气体的吸收部排出气体排出；和再生部，其从由所述吸收部排出的所述吸收液中解吸所述二氧化碳，并将解吸了所述二氧化碳的所述吸收液和含有从所述吸收液解吸的所述二氧化碳的再生部排出气体排出。所述系统进一步具备：流量计，其测量所述再生部排出气体的流量；液位计，其测量所述吸收液的液位；和控制部，其基于通过所述流量计测量的所述再生部排出气体的流量，控制供给到所述再生部的热量，基于通过所述液位计测量的所述吸收液的液位，控制所述二氧化碳回收系统中的所述吸收液的保有量。
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实施方式的二氧化碳回收系统的工作的图。
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是用于说明第2实施方式的二氧化碳回收系统的工作的图。
图5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6是用于说明第3实施方式的二氧化碳回收系统的工作的图。
图7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8是用于说明第4实施方式的二氧化碳回收系统的工作的图。
图9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10是用于说明第5实施方式的二氧化碳回收系统的工作的图。
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10中，对于相同的构成标记相同的符号，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。
本实施方式的二氧化碳回收系统如图1所示的那样，具备工艺废气管路1、吸收部2、富液泵(rich solutionpump)3、再生热交换器4、再生部5、重沸器(reboiler)6、蒸气流量调节阀7、贫液泵(lean solutionpump)8、贫液冷却器9、气体冷却器11、气液分离器12、冷凝水泵13、三通阀(three-way valve)14、流量计15、液位计16、控制部17。
工艺废气管路1是将燃烧废气等工艺废气供给到吸收部2内的流路。从废气排出设备排出的工艺废气经由工艺废气管路1被导入给吸收部2。废气排出设备例如是火力发电站等发电站、炼铁厂及清洁工厂等工厂、垃圾焚烧厂及制造设备等的燃烧设备。工艺废气是通过二氧化碳回收系统处理的处理对象气体的例子。
吸收部2例如为由逆流型气液接触装置构成的吸收塔，具备填充层2a和储液部2b。吸收部2在填充层2a的下方具备用于导入工艺废气的气体导入口，在填充层2a的上方具备用于导入吸收液(absorbing solution)(贫液：lean solution)的吸收液导入口。储液部2b设在吸收部2的底部，位于填充层2a的下方。从吸收液导入口导入的吸收液朝填充层2a落下，从气体导入口导入的工艺废气朝填充层2a上升。
吸收部2使工艺废气和吸收液在填充层2a内气液接触，使工艺废气中的二氧化碳(carbon dioxide)吸收在吸收液中。其结果是，吸收了二氧化碳的吸收液(富液)从填充层2a落下，储存在储液部2b中。该富液从设在吸收部2的底部上的吸收液排出口被排放到外部。另一方面，含有除去了二氧化碳的工艺废气的吸收部排出气体从填充层2a上升，从吸收部2的顶部排出(释放)到外部。
再者，吸收部2具备1个填充层2a，但也可以代之具备多个填充层2a，也可以具备1个以上的其它反应部(例如托盘：tray)。此外，本实施方式的二氧化碳回收系统也可以具备对吸收部排出气体进行清洗的清洗部及对吸收部排出气体进行冷却的冷却部等。
吸收液的例子为含有1种以上的胺(amine)的胺系水溶液(amine aquoussolution)。胺的例子为单乙醇胺(monoethanol amine)或二乙醇胺(diethanol amine)。吸收液也可以含有其它胺，另外也可以含有根据目的的添加剂等。
从吸收部2的吸收液排出口排出的吸收液(富液)通过富液泵3经由再生热交换器4被移送至再生部5。此时，从吸收部2朝向再生部5的吸收液通过再生热交换器4中的热交换被加热。
再生部5例如是由逆流型气液接触装置构成的再生塔，具备填充层5a和储液部5b。再生部5在填充层5a的上方具备用于导入从吸收部2排出的吸收液(富液)的吸收液导入口。储液部5b设在再生部5的底部，位于填充层5a的下方。
再生部5通过对从吸收液导入口导入的吸收液进行加热，从吸收液使大部分的二氧化碳和蒸气一起解吸，从吸收液中分离二氧化碳。具体地讲，再生部5具备重沸器(reboiler)6，将从吸收液导入口导入的吸收液的一部分供给到重沸器6。重沸器6再经由蒸气流量调节阀7供给高温蒸气。重沸器6通过高温蒸气和吸收液的热交换对吸收液进行加热，从吸收液使二氧化碳及蒸气解吸。然后，再生部5通过重沸器6中产生的二氧化碳及蒸气在填充层5a内对从吸收液导入口导入的吸收液进行加热。由此，从吸收液使大部分的二氧化碳和蒸气一起解吸。通过了填充层5a的吸收液落下到储液部5b中。
其结果是，解吸了二氧化碳的吸收液(贫液)储存在储液部5b中，从设在再生部5的底部的吸收液排出口排出至外部。另一方面，含有被解吸的二氧化碳和蒸气的再生部排出气体从设在再生部5的顶部的气体排出口被排出至外部。
从再生部5的吸收液排出口排出的吸收液(贫液)通过贫液泵，经由再生热交换器4和贫液冷却器9返回至吸收部2。此时，从再生部5朝向吸收部2的吸收液通过再生热交换器4中的热交换和贫液冷却器9中的冷却被调整至规定的温度。再生热交换器4在从吸收部2朝向再生部5的吸收液与从再生部5朝向吸收部2的吸收液之间进行热交换。
此外，从再生部5的气体排出口排出的再生部排出气体通过气体冷却器11及气液分离器12被冷却。由此，再生部排出气体中的蒸气冷凝，使残留在再生部排出气体中的二氧化碳与冷凝水分离。为了使图1的二氧化碳回收系统中的吸收液的保有量保持固定，而使冷凝水通过冷凝水泵13经由三通阀14返回至再生部5。在想使图1的二氧化碳回收系统中的吸收液的保有量下降时，三通阀14可不使冷凝水返回至再生部而排出至外部，将冷凝水废弃。
另一方面，在与冷凝水分离的再生部排出气体(即二氧化碳)流通的配管中，设有流量计15。流量计15对在该配管中流动的二氧化碳的流量进行测量，将流量的测量值输出给控制部17。控制部17可基于该测量值，算出二氧化碳系统中的二氧化碳的回收量。此外，控制部17还能基于在工艺废气管路1中流动的工艺废气中的二氧化碳浓度、从吸收部2排出的吸收部排出气体中的二氧化碳浓度、和这些气体的流量，算出二氧化碳系统中的二氧化碳的回收量。从气液分离器12排出的二氧化碳在根据目的经由压缩及脱湿处理等后处理工序后，可供给二氧化碳的利用对象。
再者，再生部5具备1个填充层5a，但也可以代之具备多个填充层5a，也可以具备1个以上的其它反应部(例如托盘：tray)。此外，再生部5也可以替代作为具备填充层5a和储液部5b的再生塔构成，而作为在罐内对吸收液进行加热使二氧化碳和蒸气一起解吸的闪蒸槽(flash drum)(闪蒸罐：flash tank))构成。在此种情况下，再生部5作为对吸收液进行加热的加热部，例如也可以具备电加热器(heater)。此外，本实施方式的二氧化碳回收系统也可以具备对再生部排出气体进行清洗的清洗部及对从再生部排出气体得到的二氧化碳进行压缩的压缩设备等。
吸收部2的储液部2b中设有液位计(level meter)(液面计：level indicator orinstrument))16。液位计16对储存在储液部2b内的吸收液的液位(液面)进行测量，将液位的测量值输出至控制部17。在本实施方式中，二氧化碳回收系统中的吸收液的保有量越增加，储存在吸收部2的储液部2b内的吸收液的量及储存在再生部5的储液部5b内的吸收液的量就越增加。因此，吸收部2的储液部2b内的吸收液的液位及再生部5的储液部5b内的吸收液的液位可用于评价二氧化碳回收系统的吸收液的保有量。因而，本实施方式的控制部17可基于从液位计16输出的测量值，算出二氧化碳系统的吸收液的保有量。
再者，液位计16也可以设在再生部5的储液部5b中。在此种情况下，液位计16对储存在再生部5的储液部5b内的吸收液的液位进行测量，并把该液位的测量值输出至控制部17。此外，液位计16也可以设在吸收部2与再生部5之间的吸收液罐中。这样的吸收液罐的例子是为了在再生热交换器4与贫液冷却器9之间缓冲液位变动而设的吸收液缓冲罐(未图示)。在此种情况下，液位计16对储存在吸收液缓冲罐内的吸收液的液位进行测量，并把该液位的测量值输出至控制部17。在这些情况下，控制部17也能基于从液位计16输出的测量值，算出二氧化碳系统的吸收液的保有量。
控制部17对二氧化碳回收系统的种种工作进行控制。控制部17的例子为处理器(processor)、电路、计算机(computer)等。控制部17例如对富液泵3、贫液泵8及冷凝水泵13的旋转数(rotation number)、及贫液冷却器9及气体冷却器11的冷却工作、及重沸器6的加热工作、蒸气流量调节阀7及三通阀14的开关等进行控制。控制部17另外还进行这些控制所需要的演算及这样的演算所需要的测量值的获取。
本实施方式的控制部17基于通过流量计15测量的再生部排出气体的流量，对供给到再生部5的热量进行控制。本实施方式的控制部17还基于通过液位计16测量的吸收液的液位，对二氧化碳回收系统中的吸收液的保有量进行控制。以下，对这些控制的详细情况进行说明。
图2是用于说明第1实施方式的二氧化碳回收系统的工作的图。图2示出根据第1实施方式的控制部17的控制流程(control flow)。第1实施方式的二氧化碳回收系统沿着图2所示的控制流程进行控制，以使二氧化碳的回收量固定。
控制部17首先从流量计15接收由再生部5排出的二氧化碳气体(再生部排出气体)的流量的测量值，判断该测量值是否在规定的范围内(步骤S1)。这里，将规定范围的下限值设定为L，将规定范围的上限值设定为H。控制部17判断测量值是否大于L小于H。
在二氧化碳气体的流量脱离该范围时，可调整再生部5的加热源即重沸器6的蒸气流量。所谓该蒸气流量，是从蒸气流量调节阀7供给到重沸器6的高温蒸气的流量。
控制部17在检测出二氧化碳气体的流量为H以上时(步骤S2：step)，使重沸器6的蒸气流量的设定值(SV值：set value)从现在的设定值只降低X1(步骤S3)。其结果是，蒸气流量调节阀7的开度减小，从蒸气流量调节阀7供给到重沸器6的高温蒸气的流量降低，每单位时间供给到再生部5的热量减少。如果高温蒸气的流量降低，则再生部5的温度下降，来自再生部5的二氧化碳的释放量减少。其结果是，来自再生部5的二氧化碳气体的流量降低，该流量从上述的L变化为H的范围内的值。再者，步骤S2的条件也可以替代设定为“H以上”而设定为“大于H”。此外，X1的值可以是固定值也可以是可变值。
这里，在通过步骤S3使蒸气流量的设定值变更后，到再次进行步骤S1的判断为止，设有规定的保持时间(步骤S4)。这样的设定是因为在工艺条件(process condition)变化后，到产生成为其结果的二氧化碳气体的流量的变化为止，需要经过一定程度的时间。作为保持时间所需的时间依赖于工艺处理量等，每个二氧化碳回收系统有所不同，因此在本实施方式中作为保持时间可设定任意的时间。
再者，步骤S4的保持时间将在后述的第2到第5实施方式中出现，但每个实施方式也可以设定为不同的值。此外，步骤S4作为再次进行步骤S1的触发(triger)而采用保持时间，但也可以采用其它的触发。例如，步骤S4基于任何的测量值及从该测量值算出的平均值(average value)、中值、标准偏差等，判断步骤S3后的工艺(process)是否稳定(stable)，也可以以该判断结果作为触发再次进行步骤S1。此外，步骤S4接续步骤S3、S7、S9、S10而进行，但步骤S4的保持时间在每个步骤S3、S7、S9、S10中也可以设定为不同的值。
另一方面，控制部17在检测出二氧化碳气体的流量为L以下时(步骤S5)，在步骤S6中判定为“是”的条件下，使重沸器6的蒸气流量的设定值(SV值)从现在的设定值只增加X2(步骤S7)。其结果是，蒸气流量调节阀7的开度增加，从蒸气流量调节阀7供给到重沸器6的高温蒸气的流量增加，每单位时间供给到再生部5的热量增加。如果高温蒸气的流量增加，则来自再生部5的二氧化碳的释放量增加。其结果是，来自再生部5的二氧化碳气体的流量增加，该流量从上述的L变化为H的范围内的值。再者，步骤S5的条件也可以替代设定为“L以下”而设定为“小于L”。此外，X2的值可以是固定值也可以是可变值。
这里，在通过步骤S7使蒸气流量的设定值变更后，到再次进行步骤S1的判断为止，设有规定的保持时间(步骤S4)。该步骤S4的详细情况如上所述。
再者，在步骤S7中，因向重沸器6供给高温蒸气的蒸气供给源的能力及二氧化碳回收系统的设计上限的问题，而不希望使供给到重沸器6的蒸气流量无尽头地增加。因此，在步骤S6中，判断重沸器6的蒸气流量是否小于上限值HF。在蒸气流量小于上限值HF时，转移到步骤S7，在蒸气流量为上限值HF以上时，转移到步骤S8。再者，步骤S6的条件也可以替代设定为“小于HF”而设定为“HF以下”。
如以上那样，根据步骤S1～S7，可对不能使来自再生部5的二氧化碳气体的流量维持在规定范围内这样的短期的、突发的工艺变动进行抑制，可稳定地维持来自再生部5的二氧化碳的流量。
另一方面，在本实施方式的吸收液中，存在胺等吸收液成分伴随吸收部排出气体及再生部排出气体而解吸、消失、吸收液成分因氧劣化及加热劣化等而变性为不能有选择性地回收二氧化碳的化学成分的问题。在此种情况下，因吸收液的吸收性能下降，而使二氧化碳回收系统中的二氧化碳的回收效率降低。因而，在本实施方式中，通过步骤S8～S10对这样的长期的、持续的工艺变动进行处置，以谋求维持从再生部5排出的二氧化碳气体的流量。
如上所述，控制部17在检测出从再生部5排出的二氧化碳气体的流量为L以下时(步骤S5)，判断重沸器6的蒸气流量是否小于上限值HF(步骤S6)。然后，控制部17在判断重沸器6的蒸气流量为上限值HF以上时，从液位计16接收储存在吸收部2的储液部2b内的吸收液的液位(以下称为“吸收部2的液位”)的测量值，判断该测量值是否高于下限值P(步骤S8)。
控制部17在检测出吸收部2的液位不脱离下限值P、即高于下限值P时(步骤S8)，使吸收部2的液位的设定值(SV值)从现在的设定值只降低X3(步骤S9)。其结果是，通过以吸收部2的液位下降的方式使二氧化碳回收系统工作，而使吸收部2的液位下降，液位计16的测量值也降低。这里，在通过步骤S9变更了吸收部2的液位的设定值后，到再次进行步骤S1的判断为止，设有规定的保持时间(步骤S4)。该步骤S4的详细情况如上所述。再者，步骤S8的条件也可以替代设定为“大于P”，而设定为“P以上”。此外，X3的值可以是固定值也可以是可变值。
在本实施方式中，再生部5的储液部5b内的吸收液的液位(level of liquid)(以下称为“再生部5的液位”)通过控制二氧化碳回收系统内的富液流量或贫液流量而保持固定。另一方面，为了缓冲工艺变动，而能够使本实施方式的吸收部2的液位变动。但是，为了维持二氧化碳回收系统全体中的吸收液的保有量，本实施方式的吸收部2的液位通过以达到某设定范围内的液位的方式将吸收部排出气体及再生部排出气体的冷凝水废弃至系统外，或从系统外导入纯水来维持。例如，从气液分离器12排出的冷凝水可经由三通阀(three-wayvalve)14废弃至系统外。
因此，如果吸收部2的液位的设定值降低，则因吸收部2的液位下降而使二氧化碳回收系统内保有的吸收液的保有量降低。作为使吸收部2的液位下降的方法的例子，是使通过对再生部排出气体进行冷却而产生的冷凝水不返回再生部5而废弃的方法、使通过对吸收部排出气体进行体冷却而产生的冷凝水不返回吸收部2而废弃的方法、使通过对在工艺废气管路1中流动的工艺废气进行冷却而产生的冷凝水不导入吸收部2而废弃的方法等。控制部17在吸收部2的液位的设定值降低时，通过用上述中的任一种方法将冷凝水废弃，可使吸收部2的液位下降。在本实施方式中，用哪样的方法都可以控制吸收部2的液位。
在本实施方式中，如果通过步骤S9二氧化碳回收系统的吸收液的保有量降低，则因从二氧化碳回收系统内的保有吸收液实质上只废弃水分，而使保有吸收液中的水分的浓度降低，保有吸收液中的吸收液成分的浓度增加。其结果是，吸收液中的有效的吸收液成分的浓度恢复。在二氧化碳回收系统中，吸收液成分的浓度和回收效率具有比例关系，如果吸收液成分的浓度与最佳浓度不同则回收效率下降。因此，通过使吸收液成分的浓度接近最佳浓度，可使二氧化碳回收系统中的二氧化碳的回收效率再次恢复至所希望的效率。
再者，从液位的控制性及保护泵的观点出发，并不希望通过步骤S9始终降低吸收部2的液位。为不使吸收部2的液位过于降低而设定步骤S8的下限值P。因而，控制部17在吸收部2的液位脱离下限值P、即检测出为下限值P以下时(步骤S10)，不进行步骤S9的处理。这里，在步骤S10的判断结束后，到再次进行步骤S1的判断为止，设有规定的保持时间(步骤S4)。该步骤S4的详细情况如上所述。再者，步骤S10的条件也可以替代设定为“P以下”而设定为“小于P”。
本实施方式的控制部17在步骤S10中判定为“是”时，也可以催促二氧化碳回收系统的使用者进行吸收液的全交换、吸收液的部分交换、吸收液成分向吸收液中的添加等。例如，控制部17也可以将催促吸收液的全交换的信息(message)发送至计算机。这样的信息也可以在步骤S10中判定“是”之前，例如在吸收部2的液位和下限值P的差低于阈值时发送。此外，本实施方式的控制部17在步骤S10中判定为“是”时，也可以替代返回步骤S4，而停止二氧化碳回收系统的运转。
此外，在本实施方式中，通过测量吸收部2的液位，并使吸收部2的液位下降，而使吸收液的保有量减少，但通过测量吸收部2以外的地方的液位，并使吸收部2以外的地方的液位下降，也可以使吸收液的保有量减少。这样的地方的例子为再生部5及上述的吸收液缓冲罐(tank)。另外，通过测量及降低吸收部2的液位和再生部5的液位双方，也可以使吸收液的保有量减少。
此外，步骤S3也可以用减小供给到重沸器6的高温蒸气的流量以外的方法，来使供给到再生部5的热量减小。例如，通过使供给到重沸器6的高温蒸气的温度降低，也可以使供给到再生部5的热量减小。此外，在再生部5作为加热部具备电加热器时，通过降低电加热器的功率及缩短电加热器(electric heater)的运转时间，也可以使供给到再生部5的热量减小。
同样，步骤S7也可以用增加供给到重沸器6的高温蒸气的流量以外的方法，来使供给到再生部5的热量增加。例如，通过使供给到重沸器6的高温蒸气的温度上升，也可以使供给到再生部5的热量增加。此外，在再生部5作为加热部具备电加热器时，通过增加电加热器的功率及延长电加热器的运转时间，也可以使供给到再生部5的热量增加。
如以上那样，本实施方式的控制部17基于通过流量计15测量的再生部排出气体的流量，对供给到再生部5的热量进行控制。本实施方式的控制部17还基于通过液位计16测量的吸收液的液位，对二氧化碳回收系统中的吸收液的保有量进行控制。因而，通过控制热量能够抑制二氧化碳气体量的短期的变动，通过控制吸收液保有量能够抑制二氧化碳回收系统的长期的性能下降。所以，根据本实施方式，可使二氧化碳回收系统的二氧化碳的回收量稳定化。
(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在图1所示的构成要素之外还具备温度计18。温度计18设在再生部5中，测量再生部5的温度，并将其测量值输出至控制部17。本实施方式的温度计18设在再生部5的储液部5b中，测量储液部5b内的吸收液的温度。
图4是用于说明第2实施方式的二氧化碳回收系统的工作的图。图4示出根据第2实施方式的控制部17的控制流程。图4中，将步骤S3、S6、S7分别置换为步骤S3’、S6’、S7’。
控制部17首先从流量计15接收由再生部5排出的二氧化碳气体(再生部排出气体)的流量的测量值，判断该测量值是否在规定的范围内(步骤S1)。这里，将规定范围的下限值设定为L，将规定范围的上限值设定为H。控制部17判断测量值是否大于L小于H。
在二氧化碳气体的流量脱离该范围时，可调整再生部5的温度，具体地讲可调整储液部5b内的吸收液的温度。再生部5的温度可通过控制再生部5的加热源来调整，例如，可通过控制重沸器6的蒸气流量及蒸气温度来调整。所谓该蒸气流量，如上所述，为从蒸气流量调节阀7供给到重沸器6的高温蒸气的流量。此外，所谓该蒸气温度，为从蒸气流量调节阀7供给到重沸器6的高温蒸气的温度。再者，在再生部5的加热源为电加热器时，再生部5的温度可通过控制电加热器的功率及运转时间来进行调整。
控制部17在检测出二氧化碳气体的流量为H以上时(步骤S2)，使再生部5的温度的设定值(SV值)从现在的设定值只降低Y1(步骤S3’)。其结果是，以使再生部5的温度降低的方式使蒸气流量调节阀7的开度减小，使从蒸气流量调节阀7供给到重沸器6的高温蒸气的流量降低，使每单位时间供给到再生部5的热量减少。如果高温蒸气的流量降低，则再生部5的温度下降，温度计17的测量值也降低，来自再生部5的二氧化碳的释放量减少。其结果是，来自再生部5的二氧化碳气体的流量降低，该流量从上述的L变化为H的范围内的值。再者，Y1的值可以是固定值也可以是可变值。
另一方面，控制部17在检测出二氧化碳气体的流量为L以下时(步骤S5)，在步骤S6’中判定为“是”的条件下，使再生部5的温度的设定值(SV值)从现在的设定值只增加Y2(步骤S7’)。其结果是，以使再生部5的温度上升的方式使蒸气流量调节阀7的开度增加，使从蒸气流量调节阀7供给到重沸器6的高温蒸气的流量增加，使每单位时间供给到再生部5的热量增加。如果高温蒸气的流量增加，则再生部5的温度上升，温度计17的测量值也上升，来自再生部5的二氧化碳的释放量增加。其结果是，来自再生部5的二氧化碳气体的流量增加，该流量从上述的L变化为H的范围内的值。再者，Y2的值可以是固定值也可以是可变值。
控制部17从温度计18接收再生部5的温度的测量值，以再生部5的温度的测量值接近再生部5的温度的设定值的方式控制蒸气流量调节阀7的开度(即重沸器6的蒸气流量)。因此，如果在步骤S3’及步骤S7’中再生部5的温度的设定值变化，则蒸气流量调节阀7的开度变化，再生部5的温度的测量值也变化。再者，在步骤S3’及步骤S7’中，也可以替代使重沸器6的蒸气流量变化，而使重沸器6的蒸气温度变化，也可以使电加热器的功率及运转时间变化。此外，在步骤S3’及步骤S7’中，也可以使这些物理量中的两个以上变化。
如上所述，在步骤S7中，因向重沸器6供给高温蒸气的蒸气供给源的能力及二氧化碳回收系统的设计上限的问题，而不希望使供给到重沸器6的蒸气流量无尽头地增加。即，不希望使再生部5的温度无尽头地上升。因此，在步骤S6’中，可判断再生部5的温度的设定值是否小于上限值HT。在再生部5的温度的设定值低于上限值HT时，转移到步骤S7’，在再生部5的温度的设定值为上限值HT以上时，转移到步骤S8。再者，步骤S6’的条件也可以替代设定为“低于HT”而设定为“HT以下”。此外，在步骤S6’中，也可以判断再生部5的温度的测量值是否小于上限值HT。
再者，在本实施方式中，将再生部5的温度作为储液部5b内的吸收液的温度，但也可以作为其它的温度。例如，也可以将再生部5的温度设定为再生部5内的填充层5a与储液部5b之间的空间的温度或再生部5的吸收液排出口附近的贫液的温度。
如上所述，根据本实施方式，通过控制再生部5的温度，能够抑制二氧化碳气体量的短期的变动，通过控制吸收液保有量，能够抑制二氧化碳回收系统的长期的性能下降。由此，能使二氧化碳回收系统的二氧化碳的回收量稳定化。
(第3实施方式)
图5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的二氧化碳回收系统在图1所示的构成要素之外，还具备流量计21和流量调节阀22。流量计21对在吸收部2与再生部5之间流动的吸收液的流量进行测量，并将其测量值输出至控制部17。流量调节阀22设在吸收部2与再生部5之间的流路中，用于调节在该流路中流动的吸收液的流量。
本实施方式的流量计21设在从贫液冷却器9朝向吸收部2的流路中，对在该流路中流动的贫液的流量进行测量。此外，本实施方式的流量调节阀22从贫液冷却器9经由流量计21设在朝向吸收部2的流路中，用于调节在该流路中流动的贫液的流量。
图6是用于说明第3实施方式的二氧化碳回收系统的工作的图。图6示出第3实施方式的控制部17的控制流程。图6的控制流程在图2所示的步骤之外，还在步骤S6与步骤S8之间具备步骤S11、S12。
如上所述，根据步骤S1～S7，可对不能将来自再生部5的二氧化碳气体的流量维持在规定范围内那样的短期的、突发的工艺变动进行抑制，可稳定地维持来自再生部5的二氧化碳的流量。
另一方面，在本实施方式的吸收液中，存在胺等吸收液成分伴随吸收部排出气体及再生部排出气体而解吸、消失、吸收液成分因氧劣化及加热劣化等而变性为不能有选择性地回收二氧化碳的化学成分的问题。在此种情况下，因吸收液的吸收性能下降，而使二氧化碳回收系统中的二氧化碳的回收效率降低。因而，在本实施方式中，通过步骤S8～S12对这样的长期的、持续的工艺变动进行处置，以谋求维持从再生部5排出的二氧化碳气体的流量。
控制部17在检测出从再生部5排出的二氧化碳气体的流量为L以下时(步骤S5)，判断重沸器6的蒸气流量是否小于上限值HF(步骤S6)。然后，控制部17在判断重沸器6的蒸气流量为上限值HF以上时，从流量计21接收在吸收部2与再生部5之间流动的吸收液的流量的测量值，判断该测量值是否小于上限值HA(步骤S11)。
控制部17在检测出吸收液的流量没有脱离上限值HA、即小于上限值HA时(步骤S11)，使吸收液的流量的设定值(SV值)从现在的设定值只增加X4(步骤S12)。其结果是，按照吸收液的流量增加的方式控制部17增大流量调节阀22的开度，从而使在吸收部2与再生部5之间流动的吸收液的流量增加。这里，在通过步骤S12变更了吸收液的流量的设定值后，到再次进行步骤S1的判断为止，设有规定的保持时间(步骤S4)。该步骤S4的详细情况如上所述。再者，步骤S11的条件也可以替代设定为“小于HA”，而设定为“HA以下”。此外，X4的值可以是固定值也可以是可变值。
如此，本实施方式的控制部17在二氧化碳气体的流量虽小，但重沸器6的蒸气流量大时(步骤S5、S6)，可使在吸收部2与再生部5之间流动的吸收液的流量(以下称为“吸收液的循环流量”)增加(步骤S12)。如果吸收液的循环流量增加，则在吸收部2中能够与工艺废气中的二氧化碳反应的吸收液的量增加，所以能够使可回收的二氧化碳的量增加。而且，如果吸收液的循环流量增加，则供给到再生部5的吸收液的流量增加，可再生的二氧化碳的量增加，所以能够使因吸收液的劣化等而下降的二氧化碳回收量恢复。
再者，从配管的输送能力及泵(pump)的保护(protection)观点出发，不希望始终通过步骤S12使吸收液的循环流量增加。为了不使吸收液的循环流量过于增加，而设定步骤S11的上限值HA。因而，控制部17在检测出吸收液的循环流量脱离上限值HA、即为上限值HA以上时(步骤S11)，通过转移到步骤S8来调整吸收部2的液位。
如以上那样，本实施方式的控制部17通过使吸收液的循环流量增加的第1处理和使吸收部2的液位下降的第2处理，能够使二氧化碳回收量恢复。由此，能够抑制二氧化碳回收系统的长期的性能下降。
再者，本实施方式的步骤S3、S6、S7与第2实施方式同样，也可以置换为步骤S3’、S6’、S7’。这在后述的第4实施方式及第5实施方式中也同样。
(第4实施方式)
图7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7的二氧化碳回收系统在图1所示的构成要素之外，还具备流量计23和流量调节阀24。流量计23对导入吸收部2之前的工艺废气的流量进行测量，并将其测量值输出至控制部17。本实施方式的流量计23设在工艺废气管路(process exhaust gas line)1中，对在工艺废气管路1中流动的工艺废气的流量进行测量。此外，流量调节阀24设在工艺废气管路1中，用于调节在工艺废气管路1中流动的工艺废气的流量。
图8是用于说明第4实施方式的二氧化碳回收系统的工作的图。图8示出根据第4实施方式的控制部17的控制流程。图8的控制流程除图2所示的步骤之外，还在步骤S6与步骤S8之间具备步骤S13、S14。
如上所述，根据步骤S1～S7，可对不能将来自再生部5的二氧化碳气体的流量维持在规定范围内那样的短期的、突发的工艺变动进行抑制，可稳定地维持来自再生部5的二氧化碳的流量。
另一方面，在本实施方式的吸收液中，存在胺(amine)等吸收液成分伴随吸收部排出气体及再生部排出气体而解吸、消失、吸收液成分因氧劣化及加热劣化等而变性为不能有选择性地回收二氧化碳的化学成分的问题。在此种情况下，因吸收液的吸收性能下降，而使二氧化碳回收系统中的二氧化碳的回收效率降低。因而，在本实施方式中，通过步骤S8～S10、S13、S14对这样的长期的、持续的工艺变动进行处置，以谋求维持从再生部5排出的二氧化碳气体的流量。
控制部17在检测出从再生部5排出的二氧化碳气体的流量为L以下时(步骤S5)，判断重沸器6的蒸气流量是否小于上限值HF(步骤S6)。然后，控制部17在判断重沸器6的蒸气流量为上限值HF以上时，从流量计23接收在工艺废气管路1中流动的工艺废气的流量的测量值，判断该测量值是否小于上限值HG(步骤S13)。
控制部17在检测出工艺废气的流量没有脱离上限值HG、即小于上限值HG时(步骤S13)，使工艺废气的流量的设定值(SV值)从现在的设定值只增加X5(步骤S14)。其结果是，控制部17按照工艺废气的流量增加的方式增大流量调节阀24的开度，从而可使在工艺废气管路1中流动的工艺废气的流量增加。这里，在通过步骤S14变更了工艺废气的流量的设定值后，到再次进行步骤S1的判断为止，设有规定的保持时间(步骤S4)。该步骤S4的详细情况如上所述。再者，步骤S13的条件也可以替代设定为“小于HG”，而设定为“HG以下”。此外，X5的值可以是固定值也可以是可变值。
这样，本实施方式的控制部17在二氧化碳气体的流量虽小，但重沸器6的蒸气流量大时(步骤S5、S6)，可使在工艺废气管路1中流动的工艺废气的流量增加(步骤S13)。如果工艺废气的流量增加，则在吸收部2中能够与吸收液反应的二氧化碳的量增加，所以能够使可回收的二氧化碳的量增加。另外，如果工艺废气的流量增加，则供给到再生部5的吸收液中的二氧化碳的量增加，可再生的二氧化碳的量增加，所以能够使因吸收液的劣化等而降低的二氧化碳回收量恢复。
再者，从配管的输送能力及鼓风机(blower)的保护的观点出发，并不希望始终通过步骤S14使工艺废气的流量增加。为了不使工艺废气的流量过于增加，而设定步骤S13的上限值HG。因而，控制部17在检测出工艺废气的流量脱离上限值HG、即为上限值HG以上时(步骤S13)，通过转移到步骤S8来调整吸收部2的液位。
如以上那样，本实施方式的控制部17通过使工艺废气的流量增加的第1处理和使吸收部2的液位下降的第2处理，能够恢复二氧化碳回收量。由此，能够抑制二氧化碳回收系统的长期的性能下降。
(第5实施方式)
图9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9的二氧化碳回收系统在图1所示的构成要素之外，还具备与第3实施方式同样的流量计21及流量调节阀22和与第4实施方式同样的流量计23及流量调节阀24。
图10是用于说明第5实施方式的二氧化碳回收系统的工作的图。图10示出根据第5实施方式的控制部17的控制流程。图10的控制流程在图2所示的步骤之外，还在步骤S6与步骤S8之间具备步骤S15、S16。步骤S15是组合步骤S11、S13那样的步骤，步骤S16是组合步骤S11、S13那样的步骤。
控制部17在检测出从再生部5排出的二氧化碳气体的流量为L以下时(步骤S5)，判断重沸器6的蒸气流量是否小于上限值HF(步骤S6)。然后，控制部17在判断重沸器6的蒸气流量为上限值HF以上时，从流量计21接收在吸收部2与再生部5之间流动的吸收液的流量的测量值，判断该测量值是否小于上限值HA(步骤S15)。此外，控制部17从流量计23接收在工艺废气管路1中流动的工艺废气的流量的测量值，判断该测量值是否小于上限值HG(步骤S15)。
控制部17在检测出吸收液的流量小于上限值HA，且工艺废气的流量小于上限值HG时(步骤S15)，使吸收液的流量的设定值(SV值)从现在的设定值只增加X4，且使工艺废气的流量的设定值(SV值)从现在的设定值只增加X5(步骤S16)。其结果是，控制部17通过增大流量调节阀22和流量调节阀24的开度，而使吸收液和工艺废气的流量增加。这里，在通过步骤S16使吸收液的流量的设定值变更后，到再次进行步骤S1的判断为止，设有规定的保持时间(步骤S4)。该步骤S4的详细情况如上所述。
再者，从配管的输送能力及泵(pump)或鼓风机(blower)的保护的观点出发，并不希望始终通过步骤S16使吸收液及工艺废气的流量增加。为了不使吸收液及工艺废气的流量过于增加，而设定步骤S15的上限值HA、HG。因而，控制部17在检测出吸收液的流量为上限值HA以上及/或工艺废气的流量为上限值HG以上时(步骤S15)，通过转移到步骤S8来调整吸收部2的液位。
如以上那样，本实施方式的控制部17通过使吸收液及工艺废气的流量增加的第1处理和使吸收部2的液位下降的第2处理，能够恢复二氧化碳回收量。由此，能够抑制二氧化碳回收系统的长期的性能下降。
再者，本实施方式的控制部17也可以相互关联地对吸收液的流量和工艺废气的流量进行控制。例如，为了使工艺废气的流量(G)和吸收液的流量(L)的质量流量比即L/G值为恒定，也可以对吸收液的流量和工艺废气的流量进行控制。此外，也可以将X4和X5的比设定为恒定。
以上，对几个实施方式进行了说明，但这些实施方式仅是作为例子而提示出的，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可通过其它多种形态来实施。此外，对于本说明书中说明的系统及方法的形态，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。其意图是使所附的权利要求书及与其均等的范围包含发明的范围、主旨中所包括的这些形态和变形例。
符号说明
1：工艺废气管路、2：吸收部、2a：填充层、2b：储液部、3：富液泵、4：再生热交换器、5：再生部、5a：填充层、5b：储液部、6：重沸器、7：蒸气流量调节阀、8：贫液泵、9：贫液冷却器、11：气体冷却器、12：气液分离器、13：冷凝水泵、14：三通阀、15：流量计、16：液位计、17：控制部、18：温度计、21：流量计、22：流量调节阀、23：流量计、24：流量调节阀。

Claims (12)

1.一种二氧化碳回收系统，其具备：
吸收部，其使含有二氧化碳的处理对象气体与吸收液接触，并将吸收了所述二氧化碳的所述吸收液和含有除去了所述二氧化碳的所述处理对象气体的吸收部排出气体排出，和
再生部，其从由所述吸收部排出的所述吸收液中解吸所述二氧化碳，并将解吸了所述二氧化碳的所述吸收液和含有从所述吸收液解吸的所述二氧化碳的再生部排出气体排出；
且进一步具备：
流量计，其测量所述再生部排出气体的流量，
液位计，其测量所述吸收液的液位，和
控制部，其基于通过所述流量计测量的所述再生部排出气体的流量，控制供给到所述再生部的热量，基于通过所述液位计测量的所述吸收液的液位，控制所述二氧化碳回收系统中的所述吸收液的保有量。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳回收系统，其中，
在通过所述流量计测量的所述再生部排出气体的流量脱离上限值或下限值时，所述控制部使供给到所述再生部的热量变化。
3.根据权利要求1或2所述的二氧化碳回收系统，其中，
在供给到所述再生部的热量脱离上限值，且通过所述液位计测量的所述吸收液的液位不脱离下限值时，所述控制部使所述二氧化碳回收系统中的所述吸收液的保有量降低。
4.根据权利要求1或2所述的二氧化碳回收系统，其中，
所述控制部通过对供给到设在所述再生部中的重沸器的蒸气的流量及温度中的至少任一方进行调整，控制供给到所述再生部的热量。
5.根据权利要求1或2所述的二氧化碳回收系统，其中，
所述控制部通过对设在所述再生部中的加热部的输出功率及运转时间中的至少任一方进行调整，控制供给到所述再生部的热量。
6.根据权利要求1或2所述的二氧化碳回收系统，其中，
所述控制部通过将对从所述吸收部排出的所述吸收部排出气体进行冷却而产生的冷凝水、对从所述再生部排出的所述再生部排出气体进行冷却而产生的冷凝水、和对导入所述吸收部前的所述处理对象气体进行冷却而产生的冷凝水中的至少任一方除去，来使所述二氧化碳回收系统中的所述吸收液的保有量降低。
7.根据权利要求1或2所述的二氧化碳回收系统，
其进一步具备测量所述再生部的温度的温度计；
所述控制部基于通过所述温度计测量的所述再生塔的温度，控制供给到所述再生部的热量。
8.根据权利要求1或2所述的二氧化碳回收系统，
其进一步具备测量在所述吸收部和所述再生部之间流动的所述吸收液的流量的吸收液流量计；
所述控制部基于供给到所述再生部的热量和通过所述吸收液流量计测量的所述吸收液的流量，控制在所述吸收部和所述再生部之间流动的所述吸收液的流量。
9.根据权利要求8所述的二氧化碳回收系统，其中，
在供给到所述再生部的热量脱离上限值，且通过所述吸收液流量计测量的所述吸收液的流量不脱离上限值时，所述控制部使在所述吸收部和所述再生部之间流动的所述吸收液的流量增加。
10.根据权利要求1或2所述的二氧化碳回收系统，
其进一步具备对导入所述吸收部前的所述处理对象气体的流量进行测量的气体流量计；
所述控制部基于供给到所述再生部的热量和通过所述气体流量计测量的所述处理对象气体的流量，控制导入所述吸收部前的所述处理对象气体的流量。
11.根据权利要求10所述的二氧化碳回收系统，其中，
在供给到所述再生部的热量脱离上限值，且通过所述气体流量计测量的所述处理对象气体的流量不脱离上限值时，所述控制部使导入所述吸收部前的所述处理对象气体的流量增加。
12.一种二氧化碳回收系统的运转方法，所述二氧化碳回收系统具备：
吸收部，其使含有二氧化碳的处理对象气体与吸收液接触，并将吸收了所述二氧化碳的所述吸收液和含有除去了所述二氧化碳的所述处理对象气体的吸收部排出气体排出，和
再生部，其从由所述吸收部排出的所述吸收液中解吸所述二氧化碳，并将解吸了所述二氧化碳的所述吸收液和含有从所述吸收液解吸的所述二氧化碳的再生部排出气体排出；
所述二氧化碳回收系统的运转方法包含下述步骤：
通过流量计测量所述再生部排出气体的流量，
通过液位计测量所述吸收液的液位，和
基于通过所述流量计测量的所述再生部排出气体的流量，控制供给到所述再生部的热量，基于通过所述液位计测量的所述吸收液的液位，控制所述二氧化碳回收系统中的所述吸收液的保有量。
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