JP2012192403A - Co2回収装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】排出されたCO2とO2とを含有する排ガス12を冷却水13によって冷却する排ガス冷却装置14と、冷却されたCO2を含有する排ガス12とCO2を吸収するCO2吸収液15とを接触させて排ガス12からCO2を除去するCO2回収部16Aを有するCO2吸収塔16と、CO2を吸収したCO2吸収液17からCO2を放出させてCO2吸収液を再生する吸収液再生塔18とを有すると共に、CO2吸収塔16内の水洗部16Bで凝縮された循環洗浄水19の一部の洗浄水19aを抜き出す洗浄水抜き出しライン51と、抜き出しライン51に介装され、ボイラ排ガス煙道11a内に設けられた第1の熱交換器52と、第1の熱交換器52で熱交換された過熱された洗浄水19bを吸収液再生塔18の底部に導入する過熱洗浄液供給ライン53とを有する。
【選択図】図1
Description
図1は、実施例1に係るCO2回収装置の構成を示す概略図である。図1に示すように、実施例1に係るCO2回収装置10Aは、ボイラやガスタービン等の産業燃焼設備11から排出されたCO2とO2とを含有する排ガス12を冷却水13によって冷却する排ガス冷却装置14と、冷却されたCO2を含有する排ガス12とCO2を吸収するCO2吸収液(以下、「吸収液」ともいう。)15とを接触させて排ガス12からCO2を除去するCO2回収部16Aを有するCO2吸収塔16と、CO2を吸収したCO2吸収液(以下、「リッチ溶液」ともいう。)17からCO2を放出させてCO2吸収液を再生する吸収液再生塔18とを有する。そして、このCO2回収装置10Aでは、再生塔18でCO2を除去した再生CO2吸収液(以下、「リーン溶液」ともいう。)15はCO2吸収塔16でCO2吸収液として再利用する。
CO2回収部16AでCO2が除去された後のCO2除去排ガスは、CO2吸収塔16内の水洗部16Bでノズルから供給されるCO2吸収液を含む循環洗浄水19と気液接触して、CO2除去排ガスに同伴するCO2吸収液15が回収され、その後CO2が除去された排ガス21は系外に放出される。
また、CO2を吸収したCO2吸収液17であるリッチ溶液は、リッチ溶液ポンプ22により昇圧され、リッチ・リーン溶液熱交換器23において、再生塔18で再生されたCO2吸収液15であるリーン溶液により加熱され、再生塔18に供給される。
CO2同伴ガスから分離ドラム28にて分離・還流された還流水29は還流水循環ポンプ33にて再生塔18の上部と循環洗浄水19側に各々供給される。
再生されたCO2吸収液(リーン溶液)15は、リッチ・リーン溶液熱交換器23にて、リッチ溶液17により冷却され、つづいてリーン溶液ポンプ30にて昇圧され、さらにリーン溶液クーラ31にて冷却された後、CO2吸収塔16内に供給される。
なお、過熱洗浄液供給ライン53には、温度計54及び脱圧弁55が介装されており、排ガス12と熱交換され過熱された洗浄水(過熱蒸気)19bの熱交換の程度の調整をしている。
さらに、洗浄水19は中に含まれる吸収液の濃度が低いので、排ガス12との熱交換による熱劣化量が小さいものとなる。
すなわち、外部より過熱蒸気を供給する場合には、水バランスが崩れ、余剰の水を系外に排出する必要があるからである。
図2は、実施例2に係るCO2回収装置の構成を示す概略図である。図2に示すように、実施例2に係るCO2回収装置10Bは、実施例1に係るCO2回収装置10Aにおいて、さらに過熱された洗浄水19bの供給先を変更できるようにしている。
そこで、第1の熱交換器52での熱交換温度が低い場合には、吸収液再生塔18の中段部分(第1段部18aと第2段部18bとの間)又は上段部分に過熱された洗浄水19bを供給するようにしている。
例えば温度計54での計測の結果、例えば120℃以上の過熱された洗浄水である場合には、吸収液再生塔18の底部に導入し、例えば100〜120℃の蒸気である場合には、吸収液再生塔18の中間部に導入し、例えば100℃未満である場合には、吸収液再生塔18の上部に導入するようにしている。
図3は、実施例3に係るCO2回収装置の構成を示す概略図である。ここで、図3は、図1の部分全体システムの吸収塔及び再生塔の要部部分としているが、その他の構成は実施例1と同様である。
図3に示すように、実施例3に係るCO2回収装置10Cは、実施例1に係るCO2回収装置10Aにおいて、吸収液再生塔18の内部を、第1段部18a、第2段部18b及び第3段部18cと3分割している。
そして、各々から抜き出したセミリーン溶液15aは、それぞれスチーム凝縮水32の余熱による第1スチーム凝縮水熱交換器61a及び第2スチーム凝縮水熱交換器61bで熱交換させると共に、その一部はそれぞれリーン溶液15の熱による第1リーン溶液熱交換器62a及び第2リーン溶液熱交換器62bで熱交換させている。
図4は、実施例4に係るCO2回収装置の構成を示す概略図である。
図4に示すように、実施例4に係るCO2回収装置10Dは、実施例1に係るCO2回収装置10Aにおいて、還流水29の一部29aを煙道11a内の熱交換部52において、熱交換して、過熱された還流水29bとしている。そして、この過熱された還流水29bを吸収液再生塔18の底部に供給している。
還流水29も洗浄水と同様に温度が低いので、熱回収量が多く、再生塔への熱回収量の最大化を図ることができる。また、還流水29中に含まれる吸収液の濃度も極めて低いので、排ガス12との熱交換による熱劣化量が小さいものとなる。
図5は、実施例5に係るCO2回収装置の構成を示す概略図である。
図5に示すように、実施例5に係るCO2回収装置10Eは、実施例1に係るCO2回収装置10Aにおいて、洗浄水19の一部をCO2圧縮ラインのCO2圧縮器71の後流側に設けられた第2の熱交換器58によりCO2圧縮ガス72と熱回収している。
試験例1のCO2回収装置としては、実施例1のCO2回収装置10Aであり、熱媒体として水を用いて、排ガス(200℃)12から熱回収を行った。
熱回収後の過熱された洗浄水19bを吸収液再生塔18の底部に導入した場合のCO2回収熱原単位について検討を行った。熱回収後の媒体状態は、圧縮水(180℃、10kg/cm2G)である。
図6に示すように、比較例のCO2回収装置100は、図3に示す実施例3のCO2回収装置10Cから、第1の熱交換器52及び過熱洗浄液供給ライン53を除いたものであり、この従来の装置を基準とした。
また、試験例2では、洗浄部16Bの洗浄水19から循環水量を除いた全量の1/2を第1の熱交換器52に供給して熱回収した。
さらに、試験例3では、図4に示すCO2回収装置10Dであり、還流水29を熱交換器52で熱回収したものである。
その結果を表1に示す。
これに対し、試験例1の場合には、再生過熱器熱量が11.41MMkcal/hであり、CO2回収熱原単位は548kcal/kg-CO2であった。比較例を100とした場合、熱原単位の減少は12.2%と従来の省エネルギープロセスのシステムよりもさらに水蒸気の供給量の低減を図ることができた。
11 産業燃焼設備
12 排ガス
14 排ガス冷却装置
15 CO2吸収液(リーン溶液)
16 CO2吸収塔
17 CO2を吸収したCO2吸収液(リッチ溶液)
18 吸収液再生塔
19 洗浄水
19a 一部の洗浄水
19b 過熱された洗浄水
52 第1の熱交換器
58 第2の熱交換器
Claims (5)
- CO2を含有するガスとCO2吸収液とを接触させてCO2を除去するCO2吸収塔と、CO2を吸収したリッチ溶液を再生過熱器により再生する吸収液再生塔と、吸収液再生塔でCO2を除去したリーン溶液をCO2吸収液としてCO2吸収塔で再利用するCO2回収装置であって、
CO2吸収塔のガス流れ後流側に設置される洗浄部の洗浄水の一部、又は吸収液再生塔から排出されるCO2同伴ガスから還流される還流水を抜き出して熱交換する熱交換部と、
前記熱交換部で熱交換され、過熱された洗浄液を吸収液再生塔の底部に導入する過熱洗浄液供給ラインとを具備してなることを特徴とするCO2回収装置。 - 請求項1において、
前記熱交換部がボイラ排ガス煙道に設けられた第1の熱交換器、又はCO2圧縮ラインのCO2圧縮器の後流側に設けられた第2の熱交換器のいずれか一方又は両方であることを特徴とするCO2回収装置。 - 請求項1又は2において、
前記吸収液再生塔が少なくとも二分割してなり、
分割した吸収液再生塔の上段側からCO2を一部除去したセミリーン溶液を抜き出し、吸収液再生塔の下段側に供給するセミリーン溶液抜き出しラインと、
セミリーン溶液抜き出しラインに介装され、再生過熱器からのスチーム凝縮水の余熱によりセミリーン溶液を加熱するスチーム凝縮水熱交換器とを具備してなることを特徴とするCO2回収装置。 - 請求項3において、
前記セミリーン溶液抜き出しラインに、吸収液再生塔からのリーン溶液の熱によりセミリーン溶液を加熱するリーン溶液熱交換器を介装してなることを特徴とするCO2回収装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一つにおいて、
前記CO2吸収塔からリッチ溶液を再生過熱器に供給するリッチ溶液供給ラインと、吸収液再生塔からリーン溶液をCO2吸収塔へ供給するリーン溶液供給ラインとの交差部に、
リーン溶液の余熱でリッチ溶液を加熱するリッチ・リーン溶液熱交換器を介装してなることを特徴とするCO2回収装置。
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