JP2013139013A

JP2013139013A - Ｃｏ２化学吸収システム

Info

Publication number: JP2013139013A
Application number: JP2012000960A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Hokari; 信幸穂刈; Hisayuki Orita; 久幸折田; Masaaki Mukaide; 正明向出; Jun Shimamura; 潤島村; Koichi Yokoyama; 公一横山; Noriko Yoshida; 紀子吉田
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2032-01-06
Also published as: DE102012224455A1; US8920548B2; US20130177481A1; CA2800191A1; CA2800191C; JP5901296B2

Abstract

【課題】外部から再生塔に投入する再生エネルギーを低減すると共に、排ガスのガス冷却の冷却排熱を低減してＣＯ_２化学吸収システムのエネルギー効率を向上させる。
【解決手段】吸収液にＣＯ_２を吸収させる吸収塔と、ＣＯ_２を吸収した吸収液を加熱しＣＯ_２を放出させる再生塔を備え、再生塔で吸収液から放出されたガスを再生塔から外部に排出するガス排出系統と、ガス排出系統の下流側に設置されたガス圧縮機と、ガス圧縮機の下流に設置され圧縮されたガスと再生塔へ送るリッチ液を熱交換する熱交換器と、熱交換器の下流に設置されガスと凝縮水を分離する気液分離器と、気液分離器から再生塔へ凝縮水を送る凝縮水供給系統と、気液分離器から高濃度のＣＯ_２を含むガスを排出する別のガス排出系統と、この別のガス排出系統で気液分離器の下流に設置された高濃度のＣＯ_２を含むガスを加圧する圧縮機を備えた構成のＣＯ_２化学吸収システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼排ガスからＣＯ_２を回収するＣＯ_２化学吸収システムに関し、特にシステムのエネルギーロスを低減するＣＯ_２化学吸収システムに関する。

地球温暖化の原因となる二酸化炭素（ＣＯ_２）の排出を低減するため、化石燃料を燃焼するプラントの排ガスからＣＯ_２を除去する技術の開発が進められている。そのような技術の一つとして、アルカリ性吸収液によりガス中のＣＯ_２を回収する化学吸収システムがある。

ＣＯ_２化学吸収システムの基本システムは、例えば、特開２０１０−２２９８６号公報（特許文献１）に示されている。ＣＯ_２を含む排ガスは吸収塔に送られ、吸収塔内で吸収液と接触することにより、排ガス中のＣＯ_２が吸収液に吸収される。

ＣＯ_２を吸収した吸収液（リッチ液）は再生塔に送られ、再生塔でＣＯ_２を放出して再生された吸収液（リーン液）を吸収塔に送って、再度、ＣＯ_２の吸収に用いられる。再生塔で放出されたＣＯ_２は圧縮され、地下貯留設備などへ送られる。

吸収液を再生するＣＯ_２放出反応は吸熱反応であるため、再生塔に送られるリッチ液、および再生塔内は、１００〜１２０℃に加熱する必要がある。

リッチ液は、再生塔から送られるリーン液によって熱交換器を通して加熱される。また再生塔内部は、再生塔に付設したリボイラで加熱用蒸気により吸収液を加熱し、発生した蒸気を再生塔内に供給して加熱している。

ところで、吸収液の再生に必要なエネルギー（再生エネルギー）を低減することが、ＣＯ_２化学吸収システム実用化の課題の一つである。再生エネルギーを低減すれば、燃焼プラントから取り出すエネルギーをより多く有効に活用できる。

そのための方法として、ＷＯ２００９／０９１４３７公報（特許文献２）に示された蒸気再圧縮（ＶａｐｏｒＲｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ、以下ＶＲと略す）法や、多段効用法の適用が示されている。また、特開２００８−６２１６５号公報（特許文献３）には、再生塔から排出されるＣＯ_２を圧縮機で圧縮した際に発生する熱によりリーン液を加熱する方法が記載されている。

特開２０１０−２２９８６号公報ＷＯ２００９／０９１４３７公報特開２００８−６２１６５号公報

再生エネルギーの低減を含めて、ＣＯ_２化学吸収システムのエネルギー効率を向上させるためには、投入するエネルギーの低減と廃熱の低減、再利用が必要となるが、前記した各引用文献に記載されたＣＯ_２化学吸収システムでは、エネルギーの低減と廃熱の低減、再利用を実現する具体的な技術については何等提示されていなかった。

本発明の目的は、外部から再生塔に投入する再生エネルギーを低減すると共に、排ガスのガス冷却の冷却排熱を低減してＣＯ_２化学吸収システムのエネルギー効率を向上させたＣＯ_２化学吸収システムを提供することにある。

本発明のＣＯ_２化学吸収システムは、燃焼排ガスに含まれるＣＯ_２を吸収液によりガス中から除去するＣＯ_２化学吸収システムであって、吸収液にＣＯ_２を吸収させる吸収塔、ＣＯ_２を吸収した吸収液であるリッチ液を加熱しＣＯ_２を放出させリーン液とする再生塔、吸収塔からリッチ液を再生塔へ送るリッチ液供給系統、再生塔から吸収塔へリーン液を送るリーン液供給系統、前記各供給系統のリッチ液とリーン液を熱交換する熱交換器、再生塔からの吸収液を加熱するリボイラを備えるＣＯ_２化学吸収システムにおいて、再生塔で吸収液から放出されたガスを該再生塔から外部に排出するガス排出系統と、前記ガス排出系統の下流側に設置されたガス圧縮機と、該ガス圧縮機の下流に設置され圧縮されたガスと再生塔へ送るリッチ液を熱交換する熱交換器と、該熱交換器の下流に設置されガスと凝縮水を分離する気液分離器と、該気液分離器から再生塔へ凝縮水を送る凝縮水供給系統と、該気液分離器から高濃度のＣＯ_２を含むガスを排出する別のガス排出系統と、この別のガス排出系統で該気液分離器の下流に設置された高濃度のＣＯ_２を含むガスを加圧する圧縮機を備えたことを特徴とする。

また本発明のＣＯ_２化学吸収システムは、燃焼排ガスに含まれるＣＯ_２を吸収液によりガス中から除去するＣＯ_２化学吸収システムであって、吸収液にＣＯ_２を吸収させる吸収塔、ＣＯ_２を吸収した吸収液であるリッチ液を加熱しＣＯ_２を放出させリーン液とする再生塔、吸収塔からリッチ液を再生塔へ送るリッチ液供給系統、再生塔から吸収塔へリーン液を送るリーン液供給系統、前記各供給系統のリッチ液とリーン液を熱交換する熱交換器、再生塔からの吸収液を加熱するリボイラを備えるＣＯ_２化学吸収システムにおいて、再生塔で吸収液から放出されたガスを該再生塔から外部に排出するガス排出系統と、前記ガス排出系統の下流側に設置されたガス圧縮機と、該ガス圧縮機の下流に設置され圧縮されたガスと再生塔へ送るリッチ液を熱交換する熱交換器と、該熱交換器の下流に設置されガスと凝縮水を分離する気液分離器と、該気液分離器から再生塔へ凝縮水を送る凝縮水供給系統と、該気液分離器から高濃度のＣＯ_２を含むガスを排出する別のガス排出系統と、この別のガス排出系統で該気液分離器の下流に設置された高濃度のＣＯ_２を含むガスを加圧する圧縮機を備え、前記再生塔、あるいはリボイラから排出されるリーン液を蒸発させる減圧蒸発器と、前記減圧蒸発器から発生した蒸気を加圧する圧縮機と、この圧縮機で加圧された蒸気を再生塔へ送る蒸気系統から構成される蒸気再圧縮系統を備えたことを特徴とする。

また本発明のＣＯ_２化学吸収システムは、燃焼排ガスに含まれるＣＯ_２を吸収液によりガス中から除去するＣＯ_２化学吸収システムであって、吸収液にＣＯ_２を吸収させる吸収塔、ＣＯ_２を吸収した吸収液であるリッチ液を加熱しＣＯ_２を放出させリーン液とする再生塔、吸収塔からリッチ液を再生塔へ送るリッチ液供給系統、再生塔から吸収塔へリーン液を送るリーン液供給系統、前記各供給系統のリッチ液とリーン液を熱交換する熱交換器、再生塔からの吸収液を加熱するリボイラを備えるＣＯ_２化学吸収システムにおいて、再生塔で吸収液から放出されたガスを該再生塔から外部に排出するガス排出系統と、前記ガス排出系統の下流側に設置されたガス圧縮機と、該ガス圧縮機の下流に設置され圧縮されたガスと再生塔へ送るリッチ液を熱交換する熱交換器と、該熱交換器の下流に設置されガスと凝縮水を分離する気液分離器と、該気液分離器から再生塔へ凝縮水を送る凝縮水供給系統と、該気液分離器から高濃度のＣＯ_２を含むガスを排出する別のガス排出系統と、この別のガス排出系統で該気液分離器の下流に設置された高濃度のＣＯ_２を含むガスを加圧する圧縮機を備え、再生塔からリボイラへ吸収液を送る吸収液供給系統と、該吸収液供給系統に設置された減圧弁と、再生塔より内部圧力が低圧となるリボイラと、前記リボイラで発生した蒸気を加圧する圧縮機と、前記リボイラから排出されたリーン液を吸収塔へ送るポンプ及びリーン液供給系統を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、外部から再生塔に投入する再生エネルギーを低減すると共に、排ガスのガス冷却の冷却排熱を低減してＣＯ_２化学吸収システムのエネルギー効率を向上させたＣＯ_２化学吸収システムが実現できる。

本発明の第１実施例であるＣＯ_２化学吸収システムの概略を示す構成図。本発明の第２実施例であるＣＯ_２化学吸収システムの概略を示す構成図。本発明の実施例であるＣＯ_２化学吸収システムにおける再生エネルギーおよび排熱削減効果を示す特性図。本発明の第３実施例であるＣＯ_２化学吸収システムの概略を示す構成図。本発明の第４実施例であるＣＯ_２化学吸収システムの概略を示す構成図。

次に本発明のＣＯ_２化学吸収システムの実施例について図面を用いて説明する。

本発明のＣＯ_２化学吸収システムの第１実施例について図１を用いて説明する。図１に示した本実施例のＣＯ_２化学吸収システムでは、ＣＯ_２化学吸収システムの再生塔の出口ガスの熱を、再生塔の入口リッチ液に回収、再利用する場合の例を説明する。

図１に示した本発明の第１実施例のＣＯ_２化学吸収システムでは、再生塔及びその周辺装置の系統構成を示している。

本実施例のＣＯ_２化学吸収システムは、排ガスに含まれたＣＯ_２を吸収液に吸収させて除去する吸収塔１と、ＣＯ_２を吸収した吸収液からＣＯ_２を分離して吸収液を再生する再生塔２を備え、前記吸収液はこれらの吸収塔１と再生塔２との間を循環するように構成されている。

本実施例のＣＯ_２化学吸収システムを詳細に説明すると、ＣＯ_２を含む排ガス３は吸収塔１に供給され、この吸収塔１内でＣＯ_２を含む排ガス３を吸収液と対向接触させ、排ガス３に含まれたＣＯ_２を吸収液に吸収させている。

そして吸収塔１内で吸収液に吸収させてＣＯ_２を除去した排ガス３は、この吸収塔１からＣＯ_２を除去されたガス４として系外に廃棄される。前記吸収塔１は、吸収液のＣＯ_２吸収に適した４０〜５０℃に保持されている。

吸収塔１内で排ガス３に含まれたＣＯ_２を吸収した吸着液であるリッチ液５は、吸収塔１から再生塔２に供給され、この再生塔２内でリッチ液５に含まれたＣＯ_２を放出させることによって前記吸着液をリーン液として再生させる。前記再生塔２はＣＯ_２放出に適した１００〜１２０℃に保持されている。また、再生塔２は高温度による吸収液の蒸散を抑制するため、０．１５〜０．２ＭＰａに加圧されている。

再生塔２内の吸着液を加熱するため、再生塔２にはリボイラ７が付設されており、リボイラ７に供給する再生蒸気９によって前記再生塔２からリボイラ７に供給した吸収液８を加熱され、発生した加熱蒸気１０と加熱したリーン液１１が前記リボイラ７から再生塔２の底部に戻される。

ここで、リーン液１１は、加熱蒸気発生のための飽和温度であるため、再生塔温度より１０〜１５℃高い温度となっている。リーン液６は再生塔２からリーン液供給系統４６を通じて吸収塔１に送られ、このリーン液供給系統４６の経路途中に設置された液熱交換器１２でリッチ液供給系統４５を流下するリッチ液５と熱交換して、リッチ液５を１００〜１２０℃に昇温する。

前記液熱交換器１２の出口のリッチ液５は未だ５０〜６０℃の液温を持つ。そこで、リッチ液５はリッチ液供給系統４５の経路途中に設置された液冷却器１３によって、ＣＯ_２吸収に適した４０〜５０℃に冷却される。

一方、再生塔２の頂部から取り出されたＣＯ_２と蒸気からなる排出ガス１４は、ガス排出系統４８によって再生塔２から取り出されるが、前記ガス排出系統４８の経路の途中に設置された熱交換器３０によって熱交換して冷却され、この熱交換器３０の下流側に設置された気液分離器３１によって前記排出ガス１４は該排出ガス１４に含まれたＣＯ_２リッチガス１８と凝縮水１７とに分離される。

前記気液分離器３１によって分離されたＣＯ_２リッチガス１８は、前記気液分離器３１のガス排出系統５１に設置された圧縮機１９、２１によって圧縮される。

また前記気液分離器３１によって分離された凝縮水１７は凝縮水供給系統４９を通じて再生塔２に還元される。

このガス排出系統５１は、水の蒸発により吸収液濃度が高くなることを抑止し、また圧縮機１９を通るガス量を削減して、動力を低減する働きを持つ。

本実施例のＣＯ_２化学吸収システムでは、再生塔２の塔頂部からガス排出系統４８を通じて排出されたＣＯ_２と水蒸気を含む排出ガス１４を、このガス排出系統４８に設置した圧縮機２８により加圧、加熱する。

この圧縮機２８で加圧、加熱された加圧ガス２９は、前記ガス排出系統４８に設置した熱交換器３０を介して吸収塔１からリッチ液供給系統４５を通じて供給されたリッチ液５を加熱する。

そして前記熱交換器３０での熱交換によって熱を奪われた排出ガス１４中では、水蒸気が凝縮し水となる。この水は、熱交換器３０の下流側となる前記ガス排出系統４８に設けられた気液分離器３１で、凝縮水１７とＣＯ_２リッチガス１８とに分離される。

前記気液分離器３１で分離された凝縮水１７は、凝縮水供給系統４９に設けられた減圧、流量調整のための調節弁３２を介して、該凝縮水供給系統４９を通じて再生塔２へ回収される。

この気液分離器３１による蒸気凝縮、凝縮水回収により、ガスが減容され、凝縮水１７が再生塔２で再利用可能となる。気液分離器３１で分離されたＣＯ_２リッチガス１８は、前記気液分離器３１の外部に配設された別のガス排出系統５１に設置された圧縮機１９で更に圧縮され、圧縮機１９によって圧縮された圧縮ＣＯ_２ガス２２は、前記ガス排出系統５１を通じて輸送、あるいは貯留設備（図示せず）に送られる。

この排出ガスを処理するガス排出系統では、吸収塔１からリッチ液供給系統４５を通じて再生塔２に供給されるリッチ液５を、設定された温度に加熱するに必要な加圧ガス２９の温度となるように、ガス排出系統４８に設置する圧縮機２８の出口圧力を決定して設計することができる。

また、熱交換器３０に供給されるリッチ液５の温度、あるいは加圧ガス２９の温度を設定値とするよう、圧縮機２８を制御する方法も取りうる。

気液分離機３１で回収し再生塔２へ還元する水量を増加するために，熱交換器３０の出口ガスをさらに冷却する冷却器を熱交換器３０の下流に設置する方法も取り得る。

気液分離器３１から分離した凝縮水１７を再生塔２へ送る凝縮水供給系統４９では、流量を調節するために調節弁３２に替えてポンプを設置する方法も取りうる。

気液分離器３１から外部に排出されたＣＯ_２リッチガス１８を圧縮するために前記ガス排出系統５１に設置された圧縮機１９は、圧縮機上流の圧力と、圧縮機出口の圧力により設計される。圧縮機１９の上流圧力は、前記気液分離器３１の上流側に配設されたガス排出系統４８に設置した圧縮機２８の出口圧力により決定されるため、加圧ガス２９の圧力値により、圧縮機１９の動力を制御する方法も取りうる。

上記した本実施例から理解できるように、本実施例によれば、外部から再生塔に投入する再生エネルギーを低減すると共に、排ガスのガス冷却の冷却排熱を低減してＣＯ_２化学吸収システムのエネルギー効率を向上させたＣＯ_２化学吸収システムが実現できる。

次に本発明の第２実施例のＣＯ_２化学吸収システムについて図２を用いて説明する。

図２に示した本実施例のＣＯ_２化学吸収システムは、図１に示した本発明の第１実施例のＣＯ_２化学吸収システムと基本的な構成は共通しているので、両者に共通した構成の説明は省略し、相違する部分のみ以下に説明する。

図２に示した本実施例のＣＯ_２化学吸収システムでは、実施例１に示した本願発明のＣＯ_２化学吸収システムの例とＶＲ法を併用した構成のＣＯ_２化学吸収システムの系統の例を示している。

図２に示した本実施例のＣＯ_２化学吸収システムにおいて、吸収塔１で排ガス中のＣＯ_２を吸収したリッチ液５は、リッチ液供給系統４５の経路途中に設置された液熱交換器１２によって、再生塔２からリーン液供給系統４６を通じて供給されるリーン液６によって加熱され、前記液熱交換器１２の下流側に位置するリッチ液供給系統４５を通じて再生塔２に送られる。

前記再生塔２でリッチ液５からＣＯ_２を放出させるガス排出系統４８、再生塔２を加熱するためのリボイラ７周辺の吸収液供給系統４８等は、図１に示した第１実施例のＣＯ_２化学吸収システムと同様である。

本実施例のＣＯ_２化学吸収システムにおいては、ＶＲ法を適用するため、リーン液供給系統４６の途中に減圧蒸発器２４を設置し、この減圧蒸発器２４で発生した蒸気２５を蒸気再圧縮系統５３に設置した圧縮機２６で圧縮、加熱し、再生塔加熱用の蒸気２７として投入している。

本実施例のＣＯ_２化学吸収システムでは、熱交換器出口のリッチ液５の温度が、再生塔２の内部温度より低くとも、リッチ液供給系統４５に設置した熱交換器３０において加圧ガス２９によりさらに加熱することで、必要温度まで昇温できる。

そのため、リーン液６の温度を低くすることができ、これにより減圧蒸発器２４の圧力も下げることができる。例えば、減圧蒸発器２４の圧力を１気圧まで低下できれば、発生する蒸気２５の量を最大とすることができる。

この減圧蒸発器２４で発生する発生蒸気２５を蒸気再圧縮系統５３に設置した圧縮機２６により加圧、加熱して再生塔２に投入すれば、ＶＲ法により可能な最大の加熱量が得られることになる。したがって、リボイラ７で加熱に用いる再生蒸気９の量を最も低減できる。

同時に、液熱交換器１２のリーン液系統出口の温度が下がるため、リーン液供給系統４６に設置した液冷却器１３での廃熱量が少なくすることができる。

図３に、本実施例ＣＯ_２化学吸収システムの発明による再生エネルギーの低減、および冷却廃熱の低減効果を示した。図３には、従来技術である比較例のＣＯ_２化学吸収システムを基本系統として示し、ＶＲ法は蒸気再圧縮の（ＶＲ）として示し、本実施例ＣＯ_２化学吸収システムの実施例を、蒸気再圧縮の（ＶＲ）＋本発明として示した。

比較例の基本系統のシステムの入出は、図３の左側に示したように、再生エネルギー、すなわちリボイラでの投入エネルギーを１００％とした場合、液冷却器で約２０％、ガス冷却器で約２０％の熱が、廃熱となっている。

再生エネルギー低減のため、ＶＲ法を適用したシステムの例では、基本系統では再生塔から液熱交換器に送られていたリーン液系統の途中に、ＶＲ法では減圧蒸発器が設置される。ここで、リーン液を減圧してフラッシュ蒸発を起こし、発生した蒸気を圧縮機で圧縮、加熱し、再生塔加熱用の蒸気として投入する。このシステムにおける入出熱は、図３の真ん中に蒸気再圧縮の（ＶＲ）として示した。

ＶＲ法は、リーン液の保有熱を蒸気に変換するシステムなので、液冷却器廃熱が約５％に減少し、この熱を蒸気として再生塔に加熱用として戻すため、リボイラでの再生エネルギーは約１５％削減できる。

しかし、液熱交換器でリーン液によるリッチ液の加熱を実現するためには、熱交換器出口のリッチ液温度１００〜１２０℃よりも、リーン液入口温度が高い必要があり、液冷却器廃熱低減に制限がある。また、減圧蒸発器の圧力を下げると温度が低下することから、減圧蒸発器から液熱交換器に送られるリーン液温度が、リッチ液と熱交換可能な温度を下回らぬよう圧力が規制される。

そのため、最も蒸気発生量を多くできる常圧まで減圧蒸発器の圧力を下げることができず、再生エネルギー低減にも制限がある。さらに、ガス冷却器廃熱は基本系統と変わらないという点で、合計約２５％の廃熱が残っている点が課題となる。

特に、再生塔から排出されるＣＯ_２と蒸気を含むガスは、温度が再生塔内部と同じであるため、熱交換により再生塔加熱に使用することができない点が、ガス冷却器廃熱を低減できない課題の原因となっている。

これに対して、本実施例ＣＯ_２化学吸収システムの発明においては、図３の右側に、蒸気再圧縮の（ＶＲ）＋本発明として示したように、ＶＲ法と併用することにより、本実施例のＣＯ_２化学吸収システムの発明は、外部から再生塔に投入する再生エネルギーの量を、比較例の基本系統に比べて２５％低減、ＶＲ法に比べて１０％低減できることを表している。

本実施例によれば、外部から再生塔に投入する再生エネルギーを低減すると共に、液冷却及びガス冷却の冷却排熱を低減してＣＯ_２化学吸収システムのエネルギー効率を向上させたＣＯ_２化学吸収システムが実現できる。

次に本発明の第３実施例のＣＯ_２化学吸収システムについて図４を用いて説明する。

図４に示した本実施例のＣＯ_２化学吸収システムは、図１に示した本発明の第１実施例のＣＯ_２化学吸収システムと基本的な構成は共通しているので、両者に共通した構成の説明は省略し、相違する部分のみ以下に説明する。

図４に示した本実施例のＣＯ_２化学吸収システムでは、実施例１に示した本願発明の例とリボイラの減圧運転法を併用した、ＣＯ_２化学吸収システムの系統の例を示している。

図４に示した本実施例のＣＯ_２化学吸収システムでは、リボイラ７を再生塔圧力０．１５〜０．２ＭＰａよりも減圧して運転する。再生塔２においてＣＯ_２を放出したリーン液８を、再生塔２から吸収液供給系統５４に設置した減圧弁３３を介してリボイラ７に送り、前記リボイラ７に供給された低圧の再生蒸気９によって加熱する。

前記リボイラ７では低圧で蒸気を発生するため、同熱量で該リボイラ７から発生する発生蒸気３４の量は増大する。

前記リボイラ７で発生した蒸気３４はリボイラ７から再生塔２に蒸気を供給する蒸気供給系統５５に設置した圧縮機３５により加圧、加熱されて再生塔２に投入される。

前記リボイラ７で蒸気を発生したあとのリーン液６は、リーン液供給系統４６に設置されたポンプ３７により、このリーン液供給系統４６に設置された液熱交換器１２を介して吸収塔１へ送られる。

本実施例のリボイラ減圧運転法は、図２に示した第２実施例２のＣＯ_２化学吸収システムにおけるリボイラとＶＲ法の系統の働きを、リボイラ７で同時に行う形式といえる。

したがって、再生エネルギーの低減と、冷却廃熱の低減について、図２に示した第２実施例２のＣＯ_２化学吸収システムの方法と同じ効果が得られる。加えて本実施例では、リボイラ７の内部温度を低くすることが可能となる。

これは、低圧化により水の飽和温度が下がることによる。リボイラ７の加熱源である再生蒸気９の温度条件が同一なら、リボイラ７の内部との温度差が大きくなり、熱伝達に有利となる。

したがって、本実施例ではリボイラ７内の再生蒸気管の伝熱面積を小さくすることができ、リボイラ７の小型化、製作費用の低減を図ることが可能となる。

次に本発明の第４実施例のＣＯ_２化学吸収システムについて図５を用いて説明する。

図５に示した本実施例のＣＯ_２化学吸収システムは、図１に示した本発明の第１実施例のＣＯ_２化学吸収システムと基本的な構成は共通しているので、両者に共通した構成の説明は省略し、相違する部分のみ以下に説明する。

図５に示した本実施例のＣＯ_２化学吸収システムでは、ＣＯ_２化学吸収システムの制御方法の例を示している。

本実施例のＣＯ_２化学吸収システムにおける装置および系統の配置は、実施例１のＣＯ_２化学吸収システムのそれらと同じ構成である。ここで、気液分離器３１の圧力は、圧縮機２８出口の圧力とほぼ同等であり、再生塔２内部よりも高い。したがって、気液分離器内３１内の凝縮水は、圧力差によって再生塔２へ流入するが、凝縮水が全て流出した場合、気液分離器３１内の高圧のガスと再生塔２の間にガス経路が開き、ＣＯ_２リッチのガス１８が再生塔２へ流入してしまう。

これを防止するため、本実施例では気液分離器３１内の凝縮水の液位を計測する液位計３７と、液位計の計測値信号から流量調節弁３２の弁開度を決定し操作量とする制御装置３８を設けている。

前記制御装置３８による制御によって、気液分離器３１内に常に凝縮水が一定液位で貯留され、気液分離器３１内のガスと再生塔２内のガスを封止することができる。

前記制御装置３８においては、液位計３７で計測した凝縮水の液位値により流量調節弁３２の弁開度を決める関数を用いて制御してもよく、また、液位計測値が設定液位を超えれば弁を開、下回れば弁を閉とする回路を用いて制御してもよい。あるいは、液位計測値が液位高設定値を超えれば弁を開、液位低設定値を下回れば弁を閉とするヒステリシス制御を適用することも可能である。

本発明は、ＣＯ_２化学吸収システムに適用可能である。

１：吸収塔、２：再生塔、３：排ガス、４：ＣＯ_２を除去されたガス、５：リッチ液、６：リーン液、７：リボイラ、８：リーン液、９：再生蒸気、１０：蒸気、１１：リーン液、１２：液熱交換器、１３：液冷却器、１４：再生塔排出ガス、１５：ガス冷却器、１６：気液分離器、１７：凝縮水、１８：ＣＯ_２リッチガス、１９：圧縮機、２０：冷却器、２１：圧縮機、２２：圧縮ＣＯ_２ガス、２３：リーン液、２４：減圧蒸発器、２５：減圧蒸発蒸気、２６：圧縮機、２７：ＶＲ蒸気、２８：圧縮機、２９：加圧ガス、３０：熱交換器、３１：気液分離器、３２：減圧、流量調節弁、３３：減圧弁、３４：蒸気、３５：蒸気圧縮機、３６：加熱蒸気、３７：液位計、３８：制御装置、３９：流量調節弁、
４５：リッチ液供給系統、４６：リーン液供給系統、４７：ポンプ、４８：ガス排出系統、４９：凝縮水供給系統、５１：ガス排出系統、５３：蒸気再圧縮系統、５４：吸収液供給系統、５５：蒸気供給系統。

Claims

燃焼排ガスに含まれるＣＯ_２を吸収液によりガス中から除去するＣＯ_２化学吸収システムであって、吸収液にＣＯ_２を吸収させる吸収塔、ＣＯ_２を吸収した吸収液であるリッチ液を加熱しＣＯ_２を放出させリーン液とする再生塔、吸収塔からリッチ液を再生塔へ送るリッチ液供給系統、再生塔から吸収塔へリーン液を送るリーン液供給系統、前記各供給系統のリッチ液とリーン液を熱交換する熱交換器、再生塔からの吸収液を加熱するリボイラを備えるＣＯ_２化学吸収システムにおいて、
再生塔で吸収液から放出されたガスを該再生塔から外部に排出するガス排出系統と、前記ガス排出系統の下流側に設置されたガス圧縮機と、該ガス圧縮機の下流に設置され圧縮されたガスと再生塔へ送るリッチ液を熱交換する熱交換器と、該熱交換器の下流に設置されガスと凝縮水を分離する気液分離器と、該気液分離器から再生塔へ凝縮水を送る凝縮水供給系統と、該気液分離器から高濃度のＣＯ_２を含むガスを排出する別のガス排出系統と、この別のガス排出系統で該気液分離器の下流に設置された高濃度のＣＯ_２を含むガスを加圧する圧縮機を備えたことを特徴とするＣＯ_２化学吸収システム。
燃焼排ガスに含まれるＣＯ_２を吸収液によりガス中から除去するＣＯ_２化学吸収システムであって、吸収液にＣＯ_２を吸収させる吸収塔、ＣＯ_２を吸収した吸収液であるリッチ液を加熱しＣＯ_２を放出させリーン液とする再生塔、吸収塔からリッチ液を再生塔へ送るリッチ液供給系統、再生塔から吸収塔へリーン液を送るリーン液供給系統、前記各供給系統のリッチ液とリーン液を熱交換する熱交換器、再生塔からの吸収液を加熱するリボイラを備えるＣＯ_２化学吸収システムにおいて、
再生塔で吸収液から放出されたガスを該再生塔から外部に排出するガス排出系統と、前記ガス排出系統の下流側に設置されたガス圧縮機と、該ガス圧縮機の下流に設置され圧縮されたガスと再生塔へ送るリッチ液を熱交換する熱交換器と、該熱交換器の下流に設置されガスと凝縮水を分離する気液分離器と、該気液分離器から再生塔へ凝縮水を送る凝縮水供給系統と、該気液分離器から高濃度のＣＯ_２を含むガスを排出する別のガス排出系統と、この別のガス排出系統で該気液分離器の下流に設置された高濃度のＣＯ_２を含むガスを加圧する圧縮機を備え、
前記再生塔、あるいはリボイラから排出されるリーン液を蒸発させる減圧蒸発器と、前記減圧蒸発器から発生した蒸気を加圧する圧縮機と、この圧縮機で加圧された蒸気を再生塔へ送る蒸気系統から構成される蒸気再圧縮系統を備えたことを特徴とするＣＯ_２化学吸収システム。
燃焼排ガスに含まれるＣＯ_２を吸収液によりガス中から除去するＣＯ_２化学吸収システムであって、吸収液にＣＯ_２を吸収させる吸収塔、ＣＯ_２を吸収した吸収液であるリッチ液を加熱しＣＯ_２を放出させリーン液とする再生塔、吸収塔からリッチ液を再生塔へ送るリッチ液供給系統、再生塔から吸収塔へリーン液を送るリーン液供給系統、前記各供給系統のリッチ液とリーン液を熱交換する熱交換器、再生塔からの吸収液を加熱するリボイラを備えるＣＯ_２化学吸収システムにおいて、
再生塔で吸収液から放出されたガスを該再生塔から外部に排出するガス排出系統と、前記ガス排出系統の下流側に設置されたガス圧縮機と、該ガス圧縮機の下流に設置され圧縮されたガスと再生塔へ送るリッチ液を熱交換する熱交換器と、該熱交換器の下流に設置されガスと凝縮水を分離する気液分離器と、該気液分離器から再生塔へ凝縮水を送る凝縮水供給系統と、該気液分離器から高濃度のＣＯ_２を含むガスを排出する別のガス排出系統と、この別のガス排出系統で該気液分離器の下流に設置された高濃度のＣＯ_２を含むガスを加圧する圧縮機を備え、
再生塔からリボイラへ吸収液を送る吸収液供給系統と、該吸収液供給系統に設置された減圧弁と、再生塔より内部圧力が低圧となるリボイラと、前記リボイラで発生した蒸気を加圧する圧縮機と、前記リボイラから排出されたリーン液を吸収塔へ送るポンプ及びリーン液供給系統を備えたことを特徴とするＣＯ_２化学吸収システム。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＣＯ_２化学吸収システムにおいて、
前記再生塔から外部にガスを排出するガス排出系統であって、ガス圧縮機で圧縮されたガスと再生塔へ送るリッチ液を熱交換する前記熱交換器の下流に設置され、このガスと該ガスに含まれた凝縮水を分離する気液分離器と、前記気液分離器から再生塔へ該気液分離器で分離した凝縮水を送る凝縮水供給系統と、前記凝縮水系統に備えられた調節弁と、
前記気液分離器で分離した高濃度のＣＯ_２を含むガスを該気液分離器から排出する別のガス排出系統を備え、前記気液分離器の凝縮水の液位を計測する液位計と、前記液位計により計測された該気液分離器の凝縮水の液位に基づいて凝縮水系統に備えられた前記弁の開閉を操作する制御装置を備えたことを特徴とするＣＯ_２化学吸収システム。