JP2013208532A

JP2013208532A - 二酸化炭素化学吸収システム

Info

Publication number: JP2013208532A
Application number: JP2012079851A
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: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-10

Abstract

【課題】蒸気再圧縮（VR）法を適用した二酸化炭素化学吸収システムにおいて、構成要素である減圧蒸発器及び圧縮部を安定的に運転する。
【解決手段】蒸気再圧縮部に、再生塔底部配管１９を介して再生塔２から抜き出したリーン液を減圧蒸発させる減圧蒸発器２０と、減圧蒸発器２０で発生した蒸気を加圧する圧縮部２２と、圧縮部２２で加圧された蒸気を再生塔２に投入する再圧縮蒸気配管（VR蒸気配管２３）とを設けた二酸化炭素化学吸収システムにおいて、再生塔２から減圧蒸発器２０にリーン液を輸送する蒸発用リーン液配管２６には、流量調節弁ＣＶ１を設け、減圧蒸発器２０には、その内部の圧力を測定する圧力計Ｐ１を設け、圧力計Ｐ１の計測値が一定になるように流量調節弁ＣＶ１の開度又は圧縮部２２の入力を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼排ガスからCO₂を回収する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技術に関する。

地球温暖化の原因となる二酸化炭素（CO₂）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CO₂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CO₂を回収する化学吸収システムがある。

CO₂化学吸収システムの基本システムは、例えば、特許文献１に示されているように、以下のとおりである。

CO₂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、CO₂が吸収液に吸収される。CO₂を吸収した吸収液（リッチ液）は、再生塔に送られ、CO₂を放出して再生される。この再生された吸収液（リーン液）は、再度、CO₂吸収に用いられる。放出されたCO₂は、圧縮され、地下貯留設備などへ送られる。吸収液再生のCO₂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の内部は、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機を通して加熱される。また、再生塔の内部は、リボイラにおいて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の内部に供給して加熱される。

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、CO₂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、特許文献２には、蒸気再圧縮法の適用が示されている。

また、特許文献３には、気化弁、気化器、圧縮器等を設けた経路を有するアミン再生部を備えたCO₂捕獲設備が開示されている。

国際公開第２００９／０９１４３７号特表２００９−５１９８２８号公報特表２０１０−５３８８２１号公報

特許文献１〜３のいずれにおいても、蒸気再圧縮法を適用する場合の必須の構成である減圧蒸発器（気化器）の圧力を制御する技術は記載されていない。

本発明の目的は、蒸気再圧縮法を適用した二酸化炭素化学吸収システムにおいて、構成要素である減圧蒸発器及び圧縮部を安定的に運転することにある。

本発明は、蒸気再圧縮部に、再生塔底部配管を介して再生塔から抜き出したリーン液を減圧蒸発させる減圧蒸発器と、減圧蒸発器で発生した蒸気を加圧する圧縮部と、圧縮部で加圧された蒸気を再生塔に投入する再圧縮蒸気配管とを設けた二酸化炭素化学吸収システムにおいて、再生塔から減圧蒸発器にリーン液を輸送する蒸発用リーン液配管には、流量調節弁を設け、減圧蒸発器には、その内部の圧力を測定する圧力計を設け、圧力計の計測値が一定になるように流量調節弁の開度又は圧縮部の入力を制御する。

本発明によれば、減圧蒸発器内部の圧力が一定になるように制御することができ、特に、起動の際の圧力変動を緩和することができる。

実施例１のCO₂化学吸収システムを示す構成図である。実施例２のCO₂化学吸収システムを示す構成図である。実施例３のCO₂化学吸収システムを示す構成図である。従来技術の例である蒸気再圧縮法（VR）を用いたCO₂化学吸収システムを示す構成図である。

本発明は、蒸気再圧縮法を適用した二酸化炭素化学吸収システム（CO₂化学吸収システム）において、流入する液流量制御弁の操作、又は、圧縮部の入力操作により減圧蒸発器の圧力を制御する。

まず、従来技術の問題点を検討する。

図４は、蒸気再圧縮（Vapor Recompression、以下、「VR」と略称する。）法を適用したCO₂化学吸収システムの基本系統の一例を示したものである。

CO₂化学吸収システムは、吸収塔１、再生塔２、リボイラ７、液熱交換器１２、液冷却器１３、ガス冷却器１５、気液分離器１６、減圧蒸発器２０、圧縮部２２（圧縮機又はブロア）等で構成されている。

CO₂を含む排ガスは、排ガス導入配管３から吸収塔１内に導入され、吸収液と対向接触し、CO₂を除去された処理済ガス４として廃棄される。吸収塔１は、吸収液のCO₂吸収に適した40〜50℃に保持される。CO₂を吸収したリッチ液は、リッチ液輸送配管５を介して再生塔２に導入され、再生される。再生塔２は、CO₂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。

リッチ液を再生して得られたリーン液は、リーン液輸送配管６を介して吸収塔１に還流される。再生塔排出ガスは、排出ガス配管１４を介してガス冷却器１５に輸送され、冷却され、気液分離器１６にて凝縮液１７とCO₂リッチガス１８とに分離され、CO₂リッチガス１８のみがCO₂処理施設に輸送される。凝縮液１７は、再生塔２に還流する。

再生塔２を加熱するため、再生塔２のリーン液は、リボイラ入口配管８を介してリボイラ７に導入され、再生蒸気配管９から導入される再生蒸気によって加熱される。リボイラ７で発生した加熱蒸気は蒸気出口配管１０から、リボイラ７のリーン液はリーン液戻り配管１１からそれぞれ、再生塔２の底部に戻される。ここで、リーン液戻り配管１１のリーン液は、加熱蒸気を発生する飽和温度であるため、再生塔２の温度より10〜15℃高い温度となっている。

なお、液熱交換器１２においては、リッチ液輸送配管５のリッチ液とリーン液輸送配管６のリーン液との熱交換を行う。この際、リッチ液は加熱され、リーン液は冷却される。すなわち、リボイラ７にて投入された熱をリッチ液によって回収する。一方、リーン液は、液冷却器１３にて更に冷却され、吸収塔１に投入される。

再生塔２の底部の再生塔底部配管１９から抜き出されたリーン液は、減圧蒸発器２０及び圧縮部２２を備えたVR部（蒸気再圧縮部）に送られる。減圧蒸発器２０には、減圧蒸気配管２１及びリーン液輸送配管６が接続されている。そして、減圧蒸気配管２１は、圧縮部２２に接続されている。言い換えると、減圧蒸発器２０の内部は、圧縮部２２の吸い込みにより減圧されるようになっている。

再生塔底部配管１９のリーン液は、減圧蒸発器２０内で減圧され、フラッシュ蒸発を起こす。発生した減圧蒸気は、減圧蒸気配管２１を介して圧縮部２２送られ、圧縮され、温度が上昇する。この蒸気は、VR蒸気であり、再生塔２を加熱するためにVR蒸気配管２３（再圧縮蒸気配管）を介して再生塔２に投入される。VR蒸気は、再生塔底部配管１９から抜き出されたリーン液が保有する熱を蒸気として取り出し、圧縮部２２の動力分の熱を加えたものであり、再生塔２の加熱に再利用することにより、再生蒸気配管９から導入される再生蒸気の量を削減できる。

VRは、従来、蒸発器、蒸留塔などの分野で、加熱源のエネルギー削減に用いられてきた。これらの分野では、生成物あるいは副産物の蒸気を圧縮機で加圧し、加熱源蒸気とする。

これに対し、CO₂化学吸収システムにVRを適用する場合、生成物としての蒸気がないため、減圧蒸発により蒸気を発生させるための減圧蒸発器２０の設置が必要となる。減圧蒸発器２０における蒸気発生量は、再生塔底部配管１９から抜き出されたリーン液の温度及び流量並びに減圧蒸発器２０の圧力により決定される。減圧蒸発器２０の圧力は、圧縮部２２の入力、すなわち減圧蒸気を吸引する力により変化する。したがって、圧縮機のみで構成される他分野技術のVRとは異なり、CO₂化学吸収システムにおいては減圧蒸発器２０と圧縮部２２とを協調させる制御が必要となる。この制御がない場合、減圧蒸発器２０の圧力及びVR蒸気配管２３におけるVR蒸気の流量が変動し、安定した運転ができないという問題が生じる。

上記の問題を解決するため、本発明においては、（１）「再生塔から減圧蒸発器にリーン液を輸送する配管に流量調節弁を備え、減圧蒸発器に減圧蒸発器内の圧力を測定する圧力計を備え、該圧力計の計測値が設定された圧力値と等しくなるように該流量調節弁の開度を制御すること」、あるいは、（２）「減圧蒸発器から再生塔にVR蒸気を輸送する配管に圧縮部を備え、減圧蒸発器に減圧蒸発器内の圧力を測定する圧力計を備え、該圧力計の計測値が設定された圧力値と等しくなるように該圧縮部の入力を制御すること」を特徴とする。

本発明は、上記の手段により、以下の効果を得ることができる。

上記（１）においては、減圧蒸発器の内部圧力を一定に保つために、減圧蒸発器に送るリーン液の流量を操作する。リーン液の送液量が増加すれば、減圧蒸発による蒸気発生量が増加し、減圧蒸発器内部の圧力が上昇する。圧力が過大になった場合は、減圧蒸発器に設置した圧力計により設定値を超えていることを検知し、リーン液の送液量を減少する。これにより、減圧蒸発による蒸気発生量を減少させ、減圧蒸発器内部の圧力を低下させる。この制御により、減圧蒸発器内部の圧力を一定に保つことができる。

上記（２）においては、減圧蒸発器の内部圧力を一定に保つために圧縮部の入力を操作する。圧縮部が減圧蒸発器から蒸気を吸引し、減圧蒸発器の内部の圧力を低下させる。減圧蒸発器の内部の圧力が過小になった場合、減圧蒸発器に設置した圧力計により設定値を下回っていることを検知し、圧縮部の入力を低下させ、蒸気の吸引量を減少させることにより、減圧蒸発器の内部の圧力を上昇させる。この制御により、減圧蒸発器内部の圧力を一定に保つことができる。

いずれの方法の場合も、定常運転では、減圧蒸発器の圧力を一定とし、蒸発する蒸気量を一定とし、VR部を安定した運転に制御することが可能となる。

以下、実施例について図面を用いて説明する。

図１は、実施例の再生塔及びVR部の構成並びに計測及び制御の信号を示したものである。

本図において、計測部は、Ｆ１〜Ｆ５が流量計、Ｔ１〜Ｔ３が温度計、Ｐ１〜Ｐ２が圧力計、Ｌｖが液位計を含む。また、波線矢印は制御指令（制御信号）を示す。波線矢印の元はその制御に用いる計測値を得るための計測部を示し、波線矢印の先は制御のために調整する操作部を示している。制御に際しては、当該計測値を１つの制御部に集めて操作値を算出してもよいし、それぞれの計測部又は操作部において個別に操作値を算出してもよい。

なお、本図においても、図４と同様に、再生塔２には、CO₂を吸収したリッチ液がリッチ液輸送配管２９を介して導入され、再生される。再生塔２は、CO₂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。

リッチ液を再生して得られたリーン液は、リーン液輸送配管６を介して吸収塔１に還流される。再生塔排出ガスは、排出ガス配管１４を介してガス冷却器１５に輸送され、冷却され、気液分離器３１にて凝縮液１７とCO₂リッチガス１８とに分離され、CO₂リッチガス１８のみがCO₂処理施設に輸送される。凝縮液１７は、再生塔２に還流する。本図においては、気液分離器３１の下方にバルブ３２を設けてあり、凝縮液１７の還流量を調節することができるようになっている。

つぎに、実際の動作について説明する。

再生塔２には、リッチ液輸送配管２９からCO₂を吸収したリッチ液が投入される。このリッチ液は、CO₂を放出し、CO₂濃度の低いリーン液となって再生塔底部配管１９から抜き出される。CO₂放出反応を進めるため、再生塔２内は100〜120℃に加熱され、0.15〜0.2MPaに加圧されている点は、従来技術と同様である。

再生塔２内の温度を保つため、CO₂を放出したリーン液は、リボイラ入口配管８からリボイラ７に送られ、再生蒸気配管９から導入される再生蒸気によって加熱される。加熱されたリーン液から発生した蒸気は、蒸気出口配管１０を介して再生塔２に投入され、再生塔２の内部を加熱する。リボイラ７から排出された戻り液は、リーン液戻り配管１１から再生塔２の底部に戻され、再生塔底部配管１９からリーン液として抜き出される。

以上の構成は、従来技術と同様である。

本実施例において、再生塔底部配管１９は、蒸発用リーン液配管２６とバイパス配管２７とに分かれる。蒸発用リーン液配管２６の下流には、減圧蒸発器２０が設置してある。減圧蒸発器２０の上部には、減圧蒸気を送る減圧蒸気配管２１が接続してあり、その下流には圧縮部２２が設置してある。減圧蒸発器２０の内部は、圧縮部２２の吸引によって再生塔２よりも減圧され、減圧蒸発器２０の内部に貯留されているリーン液から蒸気が発生する。圧縮部２２は、減圧蒸気配管２１から送られる減圧蒸気を加圧し、同時に温度を上昇させる。加圧されたVR蒸気は、VR蒸気配管２３を介して再生塔２に投入され、加熱源となる。

また、VR蒸気の一部は、リサイクル蒸気配管２８を介してリサイクル蒸気として減圧蒸気配管２１に戻される。減圧蒸気２１は、飽和蒸気であるため、わずかな減温、加圧で容易に凝縮する。リサイクル蒸気によって蒸気の温度を飽和温度よりも上昇させることにより、圧縮部２２内部での凝縮を防止することができる。

減圧蒸発器２０の下部には、滞留しているリーン液を抜き出す戻り配管１０１が接続され、この戻り配管１０１には液を送るポンプPmp2が設置されている。戻り配管１０１は、バイパス配管２７に接続してある。すなわち、戻り配管１０１とバイパス配管２７とは合流部を有し、合流部よりも下流側の配管は、リーン液輸送配管６となっている。減圧蒸発器２０の高さ等、高低関係によっては、液の頭圧のみで送液可能であり、この場合にはポンプPmp2の代わりに弁（液流量調節弁）を用いてもよい。ポンプPmp2により減圧蒸発器２０から抜き出されたリーン液は、バイパス配管２７のリーン液と合流する。リーン液輸送配管６には、ポンプPmp1（リーン液輸送ポンプ）が設置してあり、合流後のリーン液は、リーン液輸送配管６を介して吸収塔に送液される。

上記の構成のVR部を制御するため、配管等には、以下の計測部と操作部とが設置してある。

計測部である液の流量計としては、蒸発用リーン液配管２６のリーン液流量を計測する流量計Ｆ１（第一の流量計）、バイパス配管２７のリーン液流量を計測する流量計Ｆ２（第二の流量計）、及び戻り配管１０１のリーン液とバイパス配管２７のリーン液とが合流した後のリーン液流量を計測する流量計Ｆ３（第三の流量計）が設置してある。減圧蒸発器２０には、内部圧力を計測するための圧力計Ｐ１、及び減圧蒸発器２０の内部の蒸気温度を計測する温度計Ｔ１（第一の温度計）が設置してある。

また、減圧蒸発器２０には、その内部の液面の高さを計測する液位計Ｌｖが設置してある。圧縮部２２の入口部には、蒸気の温度を計測する温度計Ｔ２（第二の温度計）、圧縮部２２の出口部には、VR蒸気の温度を計測する温度計Ｔ３（第三の温度計）が設置してある。VR蒸気配管２３には、VR蒸気の流量を計測する流量計Ｆ４（第四の流量計）及びVR蒸気の圧力を計測する圧力計Ｐ２（配管圧力計）が設置してある。

操作部としては、蒸発用リーン液配管２６における流量を調整する流量調節弁ＣＶ１、バイパス配管２７における流量を調整する流量調節弁ＣＶ２（バイパス流量調節弁）、VR蒸気配管２３における流量を操作する流量調節弁ＣＶ３（再圧縮蒸気流量調節弁）、及びリサイクル蒸気配管２８における流量を調整する流量調節弁ＣＶ４（リサイクル蒸気流量調節弁）が設置してある。

上記の計測部及び操作部を用いて、以下の方法によりVR部を制御する。

まず、減圧蒸発器２０の圧力計Ｐ１の計測値に基づき、流量調節弁ＣＶ１を操作して減圧蒸発器２０に流入するリーン液流量を制御する。流量調節弁ＣＶ１の開度が大きくなると、減圧蒸発器２０に流入するリーン液流量が増加し、蒸気発生量も増加する。蒸気発生量の増加により減圧蒸発器２０内部の圧力が増加し、圧力計Ｐ１の計測値が計画された設定値を超えたときは、流量調節弁ＣＶ１の開度を小さくする。これにより、リーン液の流入量が減少し、蒸気発生量も減少するため、圧力が低下する。圧力計Ｐ１の計測値が計画された設定値を下回ったときは、流量調節弁ＣＶ１の開度を再び大きくし、蒸気発生量を増加させる。このように圧力計Ｐ１の計測値により流量調節弁ＣＶ１の開度を調整すれば、減圧蒸発器２０の内部圧力を一定に制御することができ、定常運転を実現できる。

減圧蒸発器２０の内部の液面高さは、液位計Ｌｖにより計測され、これが設定値を超えた場合はポンプPmp2を起動し、あるいは入力を増加し、減圧蒸発器２０のリーン液の抜き出し液位を下げる。液位計Ｌｖの計測値が設定値を下回った場合は、ポンプPmp2を停止し、あるいは入力を減少し、液の抜き出しを抑制して液位を上げる。すなわち、液位計Ｌｖの計測値に基づいてポンプPmp2の入力又は液流量調節弁の開度を調整（制御）する。

このように、液位計Ｌｖの計測値によりポンプPmp2の液抜き出し量を調整すれば、減圧蒸発器２０内部の空間面積を一定に保ち、圧力の安定に効果がある。

バイパス配管２７の液流量を調整する流量調節弁ＣＶ２は、以下のように操作する。

吸収塔へ送るリーン液の流量は、流量計Ｆ３で計測されているが、この流量は吸収塔でCO₂を吸収するために必要な流量として設定される。これを設定流量とする。流量計Ｆ３の計測値が設定流量となるようにポンプPmp1は制御されるようになっている。

一方、蒸発用リーン液配管２６の流量は、流量計Ｆ１で計測されているが、この流量は流量調節弁ＣＶ１の開度により決まる。流量調節弁ＣＶ１開度は、圧力計Ｐ１の計測値で決定されている。そこで、バイパス配管２７の液流量は、流量計Ｆ３の計測値から流量計Ｆ１の計測値を減じた値となるように制御回路２４（制御部）で設定し、この設定値と流量計Ｆ２の計測値が等しくなるように流量調節弁ＣＶ２の開度を調整する。このようにバイパス配管２７の流量を制御すれば、流量計Ｆ１及びＦ３で計測される流量に差が生じる非定常運転の際、特に起動及び停止の際に減圧蒸発器２０に流入する液流量の過不足を調整できる。

圧縮部２２の出口圧力は、圧力計Ｐ２（配管圧力計）で計測し、計画された設定値と圧力計Ｐ２の計測値が等しくなるように、流量調節弁ＣＶ３の開度を調節することによりVR蒸気流量を調整する。これにより、圧縮部２２の出口圧力を一定に保ち、圧縮部２２の入口及び出口における蒸気の圧力比も一定とし、圧縮部２２の運転を安定させることができる。

リサイクル蒸気配管２８の流量を調整する流量調節弁ＣＶ４は、圧縮部２２の入口蒸気温度を制御する。温度計Ｔ２で計測された温度が計画された設定値と等しくなるように流量調節弁ＣＶ４の開度を操作し、リサイクル蒸気の量を調整する。入口蒸気温度を計測する温度計Ｔ２の設定値は、圧縮部２２内で蒸気が凝縮しないように、すなわち最高圧力での飽和温度を超えるエンタルピーを持つように、予め計算により決定することもできる。あるいは、減圧蒸気２１の温度計Ｔ１の計測値に加温を想定した温度の増分を加えて設定値とする方法も取りうる。あるいは、温度計Ｔ１及びＴ３の計測値から、加温に必要なリサイクル蒸気流量を決定し、流量調節弁ＣＶ４を流量計Ｆ１〜Ｆ５の計測値に基づいて操作する方法も取りうる。

本実施例の構成および制御方法によれば、VR部の運転を安定させる効果が得られる。

本実施例は、実施例１の構成にリボイラを加熱するための再生蒸気の量を制御する構成を加えた例を示したものである。

図２は、実施例の再生塔及びVR部の構成並びに計測及び制御の信号を示したものである。

再生塔２からリーン液を抜き出す再生塔底部配管１９、VR蒸気配管２３等の構成及びVR部の制御方法は、実施例１と同様である。

本実施例においては、リボイラ７の加熱源である再生蒸気配管９から導入される再生蒸気の流量を制御する。

本図において、VR蒸気の温度を計測する温度計Ｔ３、VR蒸気の流量を計測する流量計Ｆ４及びVR蒸気の圧力を計測する圧力計Ｐ２の計測値の信号は、制御回路２５（制御部）に送られる。制御回路２５は、VR蒸気の温度、流量及び圧力より、VR蒸気が再生塔２へ供給する入熱量を計算する。VR蒸気の入熱量より、リボイラ７における入熱の必要量、すなわち再生蒸気の必要量を計算する。この再生蒸気の必要量（計算値）を設定値とし、実際の再生蒸気の流量をこの設定値に調整するように流量調節弁ＣＶ５（再生蒸気流量調節弁）の開度を操作する。

本実施例の制御方法をとれば、再生塔２に対する入熱量を一定に保ち、CO₂の放出による吸収液再生の性能を安定させることが可能となる。

本実施例においては、配管の構成、計測部及び操作部の配置は、実施例１と同様である。また、減圧蒸発器２０の圧力（Ｐ１計測値）および流入液量（Ｆ１計測値）を制御する方法以外は、実施例１と同様の制御方法である。

本実施例において実施例１と異なる点は、図３に示すように、減圧蒸発器２０内部の圧力の制御については圧力計Ｐ１の計測値に基づいて圧縮部２２の入力を調整する点、及び、蒸発用リーン液配管２６の流量の制御については流量計Ｆ１の計測値に基づいて流量調節弁ＣＶ１の開度を操作して調整する点である。

圧力計Ｐ１の計測値が、計画された設定値を超えた場合は、圧縮部２２の入力を大きくし、減圧蒸発器２０からの蒸気吸引量を増加して、減圧蒸発器２０内部の圧力を減少させる。圧力計Ｐ１の計測値が、計画された設定値を下回った場合は、圧縮部２２の入力を小さくし、減圧蒸発器２０からの蒸気吸引量を減少して、減圧蒸発器２０内部の圧力を増加させる。この制御方法により、減圧蒸発器２０の内部圧力を一定に保つことができる。

一方、流量計Ｆ１の計測値が、計画された設定値と等しくなるように流量調節弁ＣＶ１の開度を調整する。

本実施例においても、実施例２に示す再生蒸気の流量の制御方法を適用することはもちろん可能であり、有効である。

本実施例の制御方法は、実施例１と比べて、流量計Ｆ１における流量及び流量計Ｆ２における流量が計画に基づいて制御できるため、送液の安定性の面で有利である。ただし、減圧蒸発器２０の容積が大きく、圧縮部２２の吸引による圧力制御に遅れがある場合には、実施例１の方法に比べ応答性が悪くなる。実施例１と実施例２とは、装置の規模及び各機器の操作性によって適する方法を選択すればよい。

１：吸収塔、２：再生塔、３：排ガス導入配管、４：処理済ガス、５、２９：リッチ液輸送配管、６：リーン液輸送配管、７：リボイラ、８：リボイラ入口配管、９：再生蒸気配管、１０：蒸気出口配管、１１：リーン液戻り配管、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、３１：気液分離器、１７：凝縮液、１８：CO₂リッチガス、１９：再生塔底部配管、２０：減圧蒸発器、２１：減圧蒸気配管、２２：圧縮部、２３：VR蒸気配管、２４：制御回路、２５：制御回路、２６：蒸発用リーン液配管、２７：バイパス配管、２８：リサイクル蒸気配管、３２：バルブ、１０１：戻り配管。

Claims

吸収液に二酸化炭素を吸収させる吸収塔と、二酸化炭素を吸収した吸収液であるリッチ液を加熱し二酸化炭素を放出させリーン液とする再生塔と、前記吸収塔から前記リッチ液を前記再生塔へ送るリッチ液輸送配管と、前記再生塔から前記吸収塔へ前記リーン液を送るリーン液輸送配管と、再生蒸気配管を有し該再生蒸気配管で導入される再生蒸気を用いて前記再生塔から抜き出した前記リーン液を加熱するリボイラと、蒸気再圧縮部と、制御部とを備え、前記蒸気再圧縮部には、再生塔底部配管を介して前記再生塔から抜き出した前記リーン液を減圧蒸発させる減圧蒸発器と、該減圧蒸発器で発生した蒸気を加圧する圧縮部と、該圧縮部で加圧された前記蒸気を前記再生塔に投入する再圧縮蒸気配管とを設けた二酸化炭素化学吸収システムであって、前記再生塔から前記減圧蒸発器に前記リーン液を輸送する蒸発用リーン液配管には、流量調節弁を設け、前記減圧蒸発器には、その内部の圧力を測定する圧力計を設け、前記制御部は、前記圧力計の計測値が一定になるように前記流量調節弁の開度又は前記圧縮部の入力を制御することを特徴とする二酸化炭素化学吸収システム。
前記再生塔底部配管は、前記減圧蒸発器に接続した蒸発用リーン液配管と、前記リーン液輸送配管に接続したバイパス配管とに分岐した構成を有し、前記減圧蒸発器には液位計を設け、前記減圧蒸発器と前記バイパス配管との間には前記減圧蒸発器から前記リーン液を抜き出す戻り配管を設け、該戻り配管にはポンプ又は液流量調節弁を設け、前記制御部は、前記液位計の計測値に基づいて前記ポンプの入力又は前記液流量調節弁の開度を制御することを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素化学吸収システム。
前記再生塔底部配管は、前記減圧蒸発器に接続した蒸発用リーン液配管と、前記リーン液輸送配管に接続したバイパス配管とに分岐した構成を有し、前記減圧蒸発器と前記バイパス配管との間には前記減圧蒸発器から前記リーン液を抜き出す戻り配管を設け、該戻り配管と前記バイパス配管との合流部より下流側の配管である前記リーン液輸送配管にはリーン液輸送ポンプを設け、前記蒸発用リーン液配管には第一の流量計を設け、前記バイパス配管には第二の流量計とバイパス流量調節弁とを設け、前記リーン液輸送配管には第三の流量計を設け、前記制御部は、前記第三の流量計の計測値が一定になるように前記リーン液輸送ポンプの入力を制御し、又は、前記第三の流量計の計測値から前記第一の流量計の計測値を減じた値と、前記第二の流量計の計測値とが等しくなるように前記バイパス流量調節弁を制御することを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素化学吸収システム。
前記再圧縮蒸気配管は、分岐部を有し、該分岐部と前記圧縮部の上流側の減圧蒸気配管との間にはリサイクル蒸気配管を設け、前記減圧蒸発器には、その内部の蒸気温度を計測する第一の温度計と、前記圧縮部の入口部の蒸気温度を計測する第二の温度計とを設け、前記リサイクル蒸気配管にはリサイクル蒸気流量調節弁を設け、前記制御部は、前記第二の温度計で計測値、又は、前記第一の温度計及び前記第二の温度計の計測値の差が一定になるように、前記リサイクル蒸気流量調節弁の開度を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の二酸化炭素化学吸収システム。
前記再圧縮蒸気配管には前記蒸気の圧力を計測する配管圧力計を設け、該配管圧力計の下流側には再圧縮蒸気流量調節弁を設け、前記制御部は、前記配管圧力計の計測値が一定になるように前記再圧縮蒸気流量調節弁を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の二酸化炭素化学吸収システム。
前記再圧縮蒸気配管には、前記蒸気の圧力を計測する配管圧力計と、前記蒸気の温度を計測する第三の温度計と、前記蒸気の流量を計測する第四の流量計とを設け、前記再生蒸気配管には再生蒸気流量調節弁を設け、前記制御部は、該配管圧力計、該第三の温度計及び該第四の流量計の計測値に基づいて前記再生蒸気流量調節弁の開度を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の二酸化炭素化学吸収システム。