JP2014000500A - 排ガス処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】アミン吸収液の同伴を大幅に抑制することができる排ガス処理システムを提供する。
【解決手段】導入された燃焼排ガス１１とＣＯ₂吸収液であるアミン吸収液とを対向流接触させてＣＯ₂を除去するＣＯ₂吸収塔３２と、ＣＯ₂を吸収したアミン吸収液からＣＯ₂を放出して吸収液を再生する吸収液再生塔３３とからなり、前記吸収液再生塔３３でＣＯ₂が除去されたリーン溶液３１ｂを、ＣＯ₂吸収塔３２側へ供給してアミン吸収液（リーン溶液３１ｂ）として再利用すると共に、ＣＯ₂吸収塔３２は、アミン吸収液（リーン溶液３１ｂ）で燃焼排ガス１１中のＣＯ₂を吸収するＣＯ₂吸収部３４と、前記ＣＯ₂吸収部３４の上部（ガス流れ後流）側に設けられ、ＣＯ₂除去排ガス１２Ａ中に同伴されるミスト状アミン吸収液を捕集する撥水性フィルタ部３６とを具備し、ＣＯ₂除去排ガス１２Ａに同伴するミスト状のアミンを捕集する。
【選択図】図１

Description

本発明は、排ガス中のＣＯ₂をアミン吸収液で吸収除去するに際し、アミン吸収液の系外への排出を大幅に抑制した排ガス処理システムに関する。

近年、地球の温暖化現象の原因の一つとして、ＣＯ₂による温室効果が指摘され、地球環境を守る上で国際的にもその対策が急務となってきた。ＣＯ₂の発生源としては化石燃料を燃焼させるあらゆる人間の活動分野に及び、その排出抑制への要求が一層強まる傾向にある。これに伴い大量の化石燃料を使用する火力発電所などの動力発生設備を対象に、ボイラやガスタービン等、産業設備の燃焼排ガスをアミン系ＣＯ₂吸収液と接触させ、燃焼排ガス中のＣＯ₂を除去・回収する方法および回収されたＣＯ₂を大気へ放出することなく貯蔵する排ガス処理システムが精力的に研究されている。

前記のようなアミン系ＣＯ₂吸収液を用い、燃焼排ガスからＣＯ₂を除去・回収する工程としては、ＣＯ₂吸収塔（以下、単に「吸収塔」ともいう。）において燃焼排ガスとＣＯ₂吸収液とを接触させる工程と、ＣＯ₂を吸収したＣＯ₂吸収液をＣＯ₂吸収液再生塔（以下、単に「再生塔」ともいう。）において加熱し、ＣＯ₂を放散させると共に、ＣＯ₂吸収液を再生して再びＣＯ₂吸収塔に循環して再利用する工程とを有するＣＯ₂回収装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

ＣＯ₂吸収塔では、例えばアルカノールアミン等のアミン系ＣＯ₂吸収液を用いて、向流接触し、排ガス中のＣＯ₂は、化学反応（発熱反応）によりＣＯ₂吸収液に吸収され、ＣＯ₂が除去された排ガスは系外に放出される。ＣＯ₂を吸収したＣＯ₂吸収液はリッチ溶液とも呼称される。このリッチ溶液はポンプにより昇圧され、再生塔でＣＯ₂が放散し再生した高温のＣＯ₂吸収液（リーン溶液）により、熱交換器において加熱され、再生塔に供給される。

このＣＯ₂吸収液を用いたＣＯ₂回収プロセスにおいて、燃焼排ガスからＣＯ₂を取り除いたＣＯ₂除去排ガスを大気に放出するが、その放出ガスに微量のアミン吸収液の極一部が存在するため、その排出量を低減する必要がある。
特に将来的に、ＣＯ₂除去規制が開始されると、ＣＯ₂除去設備自体が大型化される可能性があり、より一層の排出量低減が必要となる。

このアミン吸収液の放出を防止する技術として、例えばＣＯ₂除去装置のＣＯ₂吸収塔のＣＯ₂吸収部の後流側において、水洗部を複数段設けることにより、ＣＯ₂除去排ガスと洗浄水とを気液接触させることにより、ＣＯ₂除去排ガス中に同伴するアミン化合物を回収する方法が提案されている（特許文献２）。

また、他の技術として、ＣＯ₂吸収塔から排出されるＣＯ₂除去排ガスに、硫酸噴霧装置より硫酸を噴霧させ、排出ガス中に同伴するアミン吸収液を塩基性アミン化合物硫酸塩にし、該塩基性アミン化合物硫酸塩を捕集する脱炭酸塔排出ガス中の塩基性アミン化合物の回収方法が提案されている（特許文献３）。

さらに、排ガス処理システムにおいて、ＣＯ₂回収装置のＣＯ₂を吸収するＣＯ₂吸収塔に導入される排ガス中に、ＣＯ₂回収装置の吸収塔内で発生するミストの発生源であるミスト発生物質を除去するミスト発生物質が含まれる場合、ＣＯ₂吸収液がこのミスト発生物質に同伴されるため、系外へ飛散するＣＯ₂吸収液の量が増大する、という問題があるので、その対策が検討されている（特許文献４）。

特開平３−１９３１１６号公報 特開２００２−１２６４３９号公報 特開平１０−３３９３８号公報 国際公開第２０１１／１５２５４７号

しかしながら、前述した提案において、ＣＯ₂吸収塔から放出されるＣＯ₂除去排ガス中には、ガス状のアミン吸収液は低減できるものの、ミスト状のアミン吸収液が排ガスと共に放出するおそれがあるので、これを抑制する必要がある。

この系外へ放出されるミスト状のアミン吸収液は、大気中に放散された後、大気中のＮＯｘ等との反応により、例えばニトロソアミン、ニトラミン、エアロゾル等となることが懸念される。

よって、ＣＯ₂吸収塔からのＣＯ₂除去排ガスに同伴するアミン化合物の放出をより一層抑制できる排ガス処理システムの確立が切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、系外にＣＯ₂を除去した処理排ガスを排出する際に、アミン吸収液の同伴を大幅に抑制することができる排ガス処理システムを提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ボイラからの燃焼排ガス中のＣＯ₂をアミン吸収液により除去するＣＯ₂吸収塔及びアミン吸収液を再生する吸収液再生塔を備えたＣＯ₂回収装置を有する排ガス処理システムであって、前記ＣＯ₂吸収塔が、アミン吸収液で燃焼排ガス中のＣＯ₂を吸収するＣＯ₂吸収部と、前記ＣＯ₂吸収部のガス流れ後流側に設けられ、ＣＯ₂除去排ガス中に同伴されるミスト状アミン吸収液を捕集する撥水性フィルタ部と、を具備することを特徴とする排ガス処理システムにある。

第２の発明は、第１の発明において、前記ＣＯ₂吸収部から上昇するＣＯ₂除去排ガスを導入するガス導入空間を有するフィルタ筒体と、該フィルタ筒体の側面に複数設けられ、導入されたＣＯ₂除去排ガスをガス流れ方向と直交する方向に通過させる撥水性フィルタと、を具備することを特徴とする排ガス処理システムにある。

第３の発明は、第２の発明において、前記撥水性フィルタのガス流入表面を洗浄する洗浄手段を、フィルタ筒体内に有することを特徴とする排ガス処理システムにある。

第４の発明は、第２又は３の発明において、前記撥水性フィルタの下端側にフィルタ表面を落下する落下水を捕集する捕集手段を有することを特徴とする排ガス処理システムにある。

第５の発明は、第１の発明において、前記撥水性フィルタ部が、ＣＯ₂吸収塔内に一体に設けられることを特徴とする排ガス処理システムにある。

第６の発明は、第１の発明において、前記撥水性フィルタ部が、ＣＯ₂吸収塔とは別体に設けられることを特徴とする排ガス処理システムにある。

第７の発明は、第１の発明において、前記撥水性フィルタ部のガス流れ前流側又は後流側のいずれか一方又は両方に、水洗部を有することを特徴とする排ガス処理システムにある。

本発明の排ガス処理システムによれば、撥水性フィルタを用いて、ＣＯ₂除去排ガスに同伴されるミスト状のアミンを捕集することにより、大気へ放散されるアミン濃度をより一層低減することが可能となる。

図１は、実施例１に係るＣＯ₂回収装置を備えた排ガス処理システムの概略図である。 図２は、実施例１に係る撥水性フィルタ部の斜視図である。 図３は、実施例１に係る撥水性フィルタ部の縦断面図である。 図４は、図３のＸ−Ｘ線断面図である。 図５は、実施例１に係る撥水性フィルタの斜視図である。 図６は、実施例１に係る他のフィルタ筒体の断面図である。 図７は、実施例１に係る他のフィルタ筒体の断面図である。 図８は、図４と対応する他の態様の断面図である。 図９は、実施例１に係る他のフィルタ筒体の断面図である。 図１０は、撥水性の有無によるフィルタのガス通過面積の増減を示す概略図である。 図１１は、ＣＯ₂吸収塔の出口ガス中のミスト粒子径の分布の一例を示す図である。 図１２は、撥水性フィルタのガス通過流速と、フィルタ圧損との関係を示す図である。 図１３は、ガス中のＳＯ₃濃度とフィルタ圧損との関係を示す図である。 図１４は、実施例２に係るＣＯ₂回収装置を備えた排ガス処理システムの概略図である。 図１５は、実施例３に係るＣＯ₂回収装置を備えた排ガス処理システムの概略図である。 図１６は、実施例４に係るＣＯ₂回収装置を備えた排ガス処理システムの概略図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、実施例１に係るＣＯ₂回収装置を備えた排ガス処理システムの概略図である。
図１に示すように、本実施例に係るＣＯ₂回収装置を備えた排ガス処理システム１０Ａは、例えば石炭焚ボイラから排出される石炭焚き燃焼排ガス（以下、「燃焼排ガス」という。）１１中に含まれるＣＯ₂を除去するＣＯ₂回収設備であって、燃焼排ガス１１を冷却する冷却塔２０と、ＣＯ₂を除去するＣＯ₂回収装置３０と、ＣＯ₂回収装置３０で回収されたＣＯ₂を圧縮して高純度のＣＯ₂ガスとするＣＯ₂圧縮設備５０とを具備するものである。
本実施例では、ＣＯ₂吸収塔３２内のＣＯ₂吸収部３４と撥水性フィルタ部３６との間に、第１水洗部６２Ａを設けている。
この第１水洗部６２Ａにおいて、塔頂部側から供給される洗浄水６３と気液接触して、ＣＯ₂除去排ガス１２Ａに同伴する液状のアミン吸収液及びガス状のアミン吸収液を撥水性フィルタ部３６に導入する前に、その一部を除去するようにしている。
本実施例では、第１水洗部６２Ａのガス流れ後流側には、ガラス繊維のフィルタであるデミスタ３７を設置している。

冷却塔２０は、冷却塔上方側から冷却水２１を噴射して、下から導入される燃焼排ガス１１と対向流接触させ、ガス温度を所定温度まで冷却する冷却部２０ａを有するものであり、冷却水２１は、循環ラインＬ₁₁と循環ポンプＰ₁₁と冷却器２２とにより、再利用されている。

冷却後の燃焼排ガス１１中のＣＯ₂を除去するＣＯ₂回収装置３０は、塔下端の側面側から導入された燃焼排ガス１１とＣＯ₂吸収液であるアミン吸収液（リーン溶液）とを対向流接触させてＣＯ₂を除去するＣＯ₂吸収塔（以下、「吸収塔」ともいう。）３２と、ＣＯ₂を吸収したアミン吸収液（リッチ溶液３１ａ）からＣＯ₂を放出してアミン吸収液を再生する吸収液再生塔（以下、「再生塔」ともいう。）３３とからなり、前記吸収液再生塔３３でＣＯ₂が除去されたリーン溶液３１ｂを、ＣＯ₂吸収塔３２側へ供給してアミン吸収液（リーン溶液）として再利用している。
図１中、符号Ｌ₁はリッチ溶液供給ライン、Ｌ₂はリーン溶液供給ライン、Ｌ₃はリボイラ循環ライン、Ｌ₄はガス排出ライン、Ｌ₅は凝縮水ライン、Ｌ₆は洗浄液循環ライン、Ｐ₅は循環ポンプ、６４は冷却器、６５はチムニートレイを各々図示する。

ＣＯ₂吸収塔３２は、アミン吸収液（リーン溶液３１ｂ）で燃焼排ガス１１中のＣＯ₂を吸収するＣＯ₂吸収部３４と、前記ＣＯ₂吸収部３４の上部（ガス流れ後流）側に設けられ、ＣＯ₂除去排ガス１２Ａ中に同伴されるミスト状アミン吸収液を捕集する撥水性フィルタ部３６とを具備するものである。

図２は、実施例１に係る撥水性フィルタ部の斜視図であり、図３は、実施例１に係る撥水性フィルタ部の縦断面図であり、図４は、図３のＸ−Ｘ線断面図であり、図５は、実施例１に係る撥水性フィルタの斜視図であり、図６及び７は、実施例１に係る他の撥水性フィルタ部の断面図である。
これらの図面に示すように、撥水性フィルタ部３６は、前記ＣＯ₂吸収部３４から上昇するＣＯ₂除去排ガス１２Ａを導入するガス導入空間Ｓを有するフィルタ筒体４２と、該フィルタ筒体４２の側面４２ａに複数設けられ、導入されたＣＯ₂除去排ガス１２Ａをガス流れ方向と直交する方向に通過させる撥水性フィルタ４３とを具備している。

フィルタ筒体４２は、ＣＯ₂吸収部３４から上昇するＣＯ₂除去排ガス１２Ａのガス流れ方向と直交するフィルタ基部４１に少なくとも１以上設けられる開口部４１ａからＣＯ₂除去排ガス１２Ａが導入される導入空間Ｓを有している。
なお、ガス導入空間Ｓは側面４２ａの天井側に設けた天井面４２ｃにより、上方側が閉塞されている。

また、フィルタ筒体４２の側面４２ａには、導入したＣＯ₂除去排ガス１２Ａをガス上昇方向と直交する方向に通過させる撥水性フィルタ４３が複数設けられている。
なお、撥水性フィルタ４３は、フィルタ筒体４２の側面４２ａに複数設けた開口部４２ｂにケーシング及びガスケットを介して設置されている。

撥水性フィルタ４３は、処理するガス流量により、フィルタ筒体４２の側面４２ａの高さ方向に、多段配置としており、所定の圧力損失の条件のもとで、ＣＯ₂除去排ガス１２Ａ中のアミンミストを除去するようにしている。
なお、図２中の符号Ｗ₁はフィルタ基部４１の幅、Ｌ₁はフィルタ基部４１の長さであり、ＣＯ₂吸収塔３２の内寸と同一である。符号Ｗ₂はフィルタ筒体４２の幅であり、Ｌ₂はフィルタ基部４１の長さである。フィルタ筒体４２の設置する個数は、本発明では限定されるものではなく、処理するガス量と圧力損失等を考慮して、適宜変更される。

図３に示すように、撥水性フィルタ部３６では、ＣＯ₂吸収塔３２の塔内に設置され、ＣＯ₂除去排ガス１２Ａのガス流れを閉塞するフィルタ基部４１が設置されている。このフィルタ基部４１には、複数の細長い矩形状の開口部４１ａが設けられている。そして、この開口部４１ａには、断面矩形状のフィルタ筒体４２が各々設置され、このフィルタ筒体４２の両側面４２ａには、撥水性フィルタ４３を複数設置されている。

この撥水性フィルタ４３は、ガス通過断面がＣＯ₂除去排ガス１２Ａに対して直交するように配置されている。
そして、ＣＯ₂除去排ガス１２Ａが撥水性フィルタ４３を通過する際に、ガス中に同伴するミスト状のアミン吸収液を捕集し、フィルタ通過ガス１２Ｂが大気へ放散される際のアミン濃度をより一層低減するようにしている。

また、図５に示すように、フィルタ枠体４９内に撥水性フィルタ４３が内装されるようにしてもよい。この際、フィルタ枠体４９内に、撥水性フィルタ４３が、交互に折り込まれたプリーツ状に内装されている。プリーツ状として複数回織り込むことにより、ＣＯ₂除去排ガス１２Ａが通過するフィルタ面積を向上させるようにしている。

ここで、ＣＯ₂除去排ガス１２Ａのガス流速（Ｖ₁）は、ＣＯ₂吸収部３４から上昇するガス流速で２．５ｍ／ｓ（好適な範囲２．０〜３．０ｍ／ｓ）程度とし、撥水性フィルタ４３を通過する際の断面基準流速（Ｖ₂）は、０．３〜１．２ｍ／ｓ（好適な範囲０．５〜０．８ｍ／ｓ）程度とするのが好ましい。
また、撥水性フィルタ４３の圧力損失は３０〜１２０ｍｍＨ₂Ｏ（好適な範囲４０〜８０ｍｍＨ₂Ｏ）とするのが好ましい。

このように、本発明では、捕集されたミストの排出を促進する観点から、撥水性フィルタ４３は、ガス通過断面がＣＯ₂除去排ガス１２Ａに対して、直交するように配置（撥水性フィルタ４３自体は縦置き配置）するようにしている。

これは、ガス通過断面がＣＯ₂除去排ガス１２Ａに対して、水平配置（撥水性フィルタ４３自体は横置き）とする場合、捕集されたミストの排出が悪く、圧力損失が増加し、処理ガス量が低下するため好ましくない。
なお、本実施例のように、完全な垂直配置とする以外に、例えば屋根状で、その対向する側面がテーパ形状となるような傾斜配置とするようにしてもよい。

また、本実施例では、図６に示すように、撥水性フィルタ４３の下端側にフィルタ表面を落下する落下水を捕集する捕集手段として例えば樋４４等を設けることが好ましい。

また、本実施例では、図７に示すように、撥水性フィルタ４３のガス流入表面を洗浄水４６により洗浄する洗浄手段（例えば洗浄スプレ、洗浄ノズル）４７を、フィルタ筒体４２内に設置している。そして、洗浄手段４７から噴霧される噴霧水４６ａによりフィルタ表面に付着するダストを除去するようにしてもよい。ここで、図８は、図４と対応する図面であり、空間内の噴霧水４６ａの噴霧領域状態を示している。

また、本実施例では、図９に示すように、撥水性フィルタ４３を設けるフィルタ筒体４２の形状として、段差を設けた形状としてもよい。
図９に示す形態では、ガス導入側の開口部４１ａの幅Ａが、フィルタ筒体４２の頂部の幅Ｂよりも広くし、側面４２ａを階段状として、ＣＯ₂除去排ガス１２Ａが上昇するにつれて、その対向する側面同士の間隔を狭くしている。
フィルタ筒体４２の下部のガス導入側でのガス流入空間を変えることにより、各段のフィルタに、より均一にガスを流すことが可能となる。

ここで、撥水性フィルタ部３６で使用するフィルタは、本発明では撥水性とすることが必須である。

図１０は、撥水性の有無によるガス通過面積の増減を示す概略図である。
図１０では、左側は撥水性フィルタを用いており、右側は耐水性フィルタを用いている場合である。なお、図面はフィルタの断面を示すものであり、図中符号ｔはフィルタの厚み、４８は水膜を示す。ここで、図１０中、フィルタの右側がフィルタ筒体４２の空間Ｓ内部側であり、フィルタの左側がガス導入空間Ｓの外部である。
図１０の右側に示すように、耐水性フィルタの場合、材質が撥水性の低いグラスウールであり、ＣＯ₂除去排ガス１２Ａに同伴される水分がフィルタ表面に保持され水膜４８となり、フィルタ通ガス部の空隙を閉塞してしまうことから、その結果圧力損失が増大することとなり、好ましくない。

これに対し、本発明のように、左側の撥水性フィルタの場合では、フィルタが撥水性であるので、ＣＯ₂除去排ガス１２Ａに同伴される水分がフィルタ表面に保持されることなく、下方に落下し、フィルタ通ガス部の空隙が残存するため、ガス通過面積の低下が少なく、圧力損失は増加するものの許容範囲であり、好ましいものとなる。
よって、この効果を発揮させるため、フィルタは傾斜配置より、縦配置とするのが好適となる。

ここで、撥水性フィルタ４３としては、高い撥水性を有するポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」という。）多孔膜を使用することが望ましい。
また、多孔膜の平均孔径が０．０１〜１０．０μｍ程度（好ましくは０．１〜０．５μｍ程度）としている。
また、撥水性フィルタ４３としては、水に対する接触角が６０°以上（好ましくは９０°以上）とするのが望ましい。

これは、ＣＯ₂回収装置で捕集すべきミストの平均粒子径が１μｍ程度であるためである。特に、ＣＯ₂回収装置に導入する排ガス中に、ＳＯ₃が共存する場合には、粒子径１μｍ以下の微細ミストの増大に伴い、放散アミンが増加する現象が確認されている（前述した特許文献４参照）。
よって、平均粒子径以下のミストの捕集効率を高くするため、多孔膜の平均孔径は０．１から０．５μｍ程度が好ましい。

なお、ＰＴＦＥ製のフィルタ以外としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ガラスウールにＰＴＦＥをコーティングした撥水性フィルタ、その他フッ素系樹脂を含む撥水性フィルタとするのが好ましい。フィルタは、他の低圧力損失多孔質材（補強材）と組み合わせて補強する構造としても良い。

図１１は、ＣＯ₂吸収塔の出口ガス中のミスト粒子径の分布の一例を示す図である。図１１に示すように、ＣＯ₂除去排ガス中に存在するミストは、平均粒子径１μｍのミスト状態として存在していることが判る。
よって、このような粒子径のミスト状アミンを含むＣＯ₂除去排ガス１２Ａを、撥水性のフィルタに通過させることで、同伴するミスト状アミンを捕集することができ、外部への放出を抑制するようにしている。

図１２は、撥水性フィルタのガス通過流速と、フィルタ圧損との関係を示す図である。ＳＯ₃濃度が３ｐｐｍのガスを用いて、撥水性フィルタ４３のガス通過流速と、フィルタ圧力損失との関係を求めた。
図１２に示すように、ガス通過流速が増大すると、圧力損失もそれにつれて徐々に増大するが、大幅な圧力変化は確認されなかった。
よって、処理するガス量と、圧力損失とを考慮して、フィルタ部のガス通過流速を決定するようにすればよい。

図１３は、ガス中のＳＯ₃濃度とフィルタ圧損との関係を示す図である。
ＣＯ₂吸収塔３２内のガスは水分飽和ガスであるので、ガス中に含まれるＳＯ₃濃度の変化により、フィルタの圧力変動が無いかを確認した。ここで、ガス流速は、０．３５ｍ／ｍとした。
図１３に示すように、ガス中のＳＯ₃濃度が変化（０．２〜３ｐｐｍ）した場合であっても、フィルタ通過の圧力損失には大幅な変動はないことが確認された。
これは、捕集されたミスト分が撥水性フィルタ表面での自然落下による排出により、圧力損失の大幅な変動はないものと推察される。

ここで、前述した吸収塔３２では、塔下部側から導入されるＣＯ₂を含有する燃焼排ガス１１は、ＣＯ₂吸収部３４において、例えばアルカノールアミンをベースとするアミン吸収液と対向流接触し、燃焼排ガス１１中のＣＯ₂は、化学反応（Ｒ−ＮＨ₂＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂→Ｒ−ＮＨ₃ＨＣＯ₃）によりアミン吸収液側に吸収される。

そしてＣＯ₂除去後のＣＯ₂除去排ガス１２Ａは、デミスタ３７を通過した後、撥水性フィルタ部３６側へ上昇し、この撥水性フィルタ部３６でミスト状のアミン吸収液が除去される。
デミスタ３７では、吸収塔の充填部や液供給部で発生する粒子径の大きなミストを捕集することが出来るが、例えば、ＳＯ₃を原因とする微細ミストの捕集性は低い。一方、撥水性フィルタ部３６では、微細ミストの捕集が可能であるため、フィルタ通過ガス１２Ｂが、ＣＯ₂吸収塔３２の塔頂部から外部へ排出される際、大気へ放散されるアミン濃度が従来より一層低減することとなる。本実施例では、撥水性フィルタ部３６の後流の塔頂部側に、ワイヤメッシュのデミスタ３８を設け、さらにミスト成分を捕集するようにしている。
これは、撥水性フィルタで捕集されたミストの一部が再度、飛散することにより発生した粒子径の大きなミストを捕集することにより、放散アミン濃度の低減を行うためである。

ＣＯ₂を吸収したリッチ溶液３１ａは、リッチ溶液供給ラインＬ₁に介装されたリッチソルベントポンプＰ₁により昇圧され、リッチ・リーン溶液熱交換器３９において、吸収液再生塔３３で再生されたリーン溶液３１ｂにより加熱され、吸収液再生塔３３の塔頂部側に供給される。

前記再生塔３３の塔頂部３３ａ側から塔内部に放出されたリッチ溶液３１ａは、再生塔３３の塔底部からの水蒸気による加熱により、大部分のＣＯ₂を放出する。導入されたアミン吸収液（リッチ溶液３１ａ）は、再生塔３３の塔底部に流下する頃には、ほぼ全てのＣＯ₂が除去されたリーン溶液（アミン吸収液）となる。このリーン溶液３１ｂはその一部は循環ラインＬ₃に介装された再生加熱器５１で飽和水蒸気５２により加熱される。加熱後の飽和水蒸気５２は凝縮水５３となる。

一方、再生塔３３の塔頂部３３ａからは塔内において放出された水蒸気を伴ったＣＯ₂ガス５４が外部に排出される。
そして、水蒸気を伴ったＣＯ₂ガス５４がガス排出ラインＬ₄により導出され、ガス排出ラインＬ₄に介装されたコンデンサ５５により水蒸気が凝縮され、分離ドラム５６にて凝縮水が分離される。水分が分離されたＣＯ₂ガスは、系外に放出され、ガス排出ラインＬ₄に介装された複数のＣＯ₂圧縮器５７を用いて圧縮・回収等の後処理がなされる。複数のＣＯ₂圧縮器５７の間には、冷却器５８が介装され、圧縮ガスを冷却している。
圧縮回収された圧縮ＣＯ₂ガス５９は、例えば地中に貯留または、高純度ＣＯ₂として利用される。

なお、分離ドラム５６にて分離された凝縮水は凝縮水ラインＬ₅に介装された凝縮水循環ポンプＰ₃にて吸収液再生塔３３の上部に供給される。

再生されたアミン吸収液（リーン溶液）はリーン溶液供給ラインＬ₂を介してリーン溶液ポンプＰ₂によりＣＯ₂吸収塔３２側に送られ、リッチ・リーン熱交換器３９で熱交換された後、冷却器６１で所定温度まで冷却して、アミン吸収液（リーン溶液３１ｂ）として循環利用される。
よって、アミン吸収液３１は、ＣＯ₂吸収塔３２と吸収液再生塔３３とを循環する閉鎖経路を形成し、ＣＯ₂吸収塔３２のＣＯ₂吸収部３４で再利用される。なお、必要に応じて図示しない補給ラインによりアミン吸収液３１は供給され、また必要に応じて図示しないリクレーマによりアミン吸収液中の熱安定性塩を除去している。

本実施例では、ＣＯ₂回収装置３０を構成するＣＯ₂吸収塔３２の内部に、撥水性フィルタを有する撥水性フィルタ部３６を設置し、ＣＯ₂除去排ガス１２Ａをこの撥水性フィルタ部３６に導入すると共に、撥水性フィルタ４３を通過させることで、ＣＯ₂除去排ガスに同伴されるミスト状のアミンを捕集することができる。この結果浄化ＣＯ₂除去排ガス１２Ａが吸収塔３２外へ放出する場合においても、大気への放散されるアミン濃度を、従来のガラスフィルタ等のデミスタよりも一層低減することが可能となる。

また、本実施例では、撥水性フィルタ部３６へ導入する前に、アミン吸収液及びガス状のアミン吸収液の一部を第１水洗部６２Ａで除去するようにしているので、撥水性フィルタ部３６への負荷が軽減されると共に、ミスト状アミンの捕集効率も向上する。

次に、本発明の実施例２に係るＣＯ₂回収装置を備えた排ガス処理システムについて説明する。なお、実施例１と同一構成部材には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図１４は、本発明の実施例２に係るＣＯ₂回収装置を備えた排ガス処理システムの概略図である。
図１４に示すように、本実施例に係るＣＯ₂回収装置３０を備えた排ガス処理システム１０Ｂは、実施例１のＣＯ₂吸収塔３２内の撥水性フィルタ部３６の後流側に、第２水洗部６２Ｂを設けている。

本実施例の第２水洗部６２Ｂは、塔頂部側から供給される洗浄水６３と気液接触して、ＣＯ₂除去排ガス１２Ａに同伴する液状のアミン吸収液及びガス状のアミン吸収液を、撥水性フィルタ部３６で除去した後において、除去するようにしている。なお、符号Ｐ₆は循環ポンプ、６６は冷却器、Ｌ₇は洗浄液循環ラインを図示する。
撥水性フィルタ部３６の後流側で、第２水洗部６２Ｂを設置するのは、撥水性フィルタ４３からの再飛散ミスト及び撥水性フィルタ４３で捕集されたミストから蒸発する再飛散されたアミン分を捕集することにより、実施例１よりも放散アミン濃度の更なる低減を可能としている。

次に、本発明の実施例３に係るＣＯ₂回収装置を備えた排ガス処理システムについて説明する。なお、実施例１及び２と同一構成部材には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図１５は、本発明の実施例３に係るＣＯ₂回収装置を備えた排ガス処理システムの概略図である。
図１５に示すように、本実施例に係るＣＯ₂回収装置３０を備えた排ガス処理システム１０Ｃは、実施例１のＣＯ₂吸収塔３２内の撥水性フィルタ部３６のガス流れ後流側に、第２水洗部６２Ｂを設けている。
本実施例では、撥水性フィルタ４３からの再飛散ミスト及び撥水性フィルタ４３で捕集されたミストから蒸発することにより発生するアミン分を、第２水洗部６２Ｂで捕集することにより、実施例１よりも放散アミン濃度の更なる低減が可能となる。

次に、本発明の実施例４に係るＣＯ₂回収装置を備えた排ガス処理システムについて説明する。なお、実施例１乃至３と同一構成部材には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図１６は、本発明の実施例４に係るＣＯ₂回収装置を備えた排ガス処理システムの概略図である。
図１６に示すように、本実施例に係るＣＯ₂回収装置３０を備えた排ガス処理システム１０Ｄは、実施例２のＣＯ₂吸収塔３２内に設置した撥水性フィルタ部３６及び第２水洗部６２Ｂを、別置きとして、ガス洗浄塔７０内に設けている。
これにより、ＣＯ₂吸収塔３２の縦配置が高くなることを回避している。
また、ＣＯ₂吸収塔３２は従前のものを用い、本実施例の撥水性フィルタ部３６及び第２水洗部６２Ｂを配設した洗浄塔７０を別途追設することで、大幅な改造をすることなしに、放散アミン濃度の更なる低減が可能となる。
なお、実施例１、２及び４においても、撥水性フィルタ部３６を、ＣＯ₂吸収塔３２の外部に設置した洗浄塔７０に設けるようにしてもよい。

［試験例］
以下、本発明の効果を示す試験例について、説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
試験例１としては、ミスト除去手段として、第１段目にガラス繊維フィルタ（ＧＳ）を設置し、そのガス流れ後流側の第２段目に、撥水性フィルタの撥水性フィルタ部３６を設置し、そのガス流れ後流側の第３段目に、ワイヤメッシュフィルタ（ＳＬ）を設置した。
試験例２としては、ミスト除去手段として、第１段目にガラス繊維デミスタ（ＧＤ）を設置し、そのガス流れ後流側の第２段目に、撥水性フィルタの撥水性フィルタ部３６を設置し、そのガス流れ後流側の第３段目に、ガラス繊維デミスタ（ＧＤ）を設置した。

比較例１としては、ミスト除去手段として、第１段目にガラス繊維デミスタ（ＧＤ）を設置し、そのガス流れ後流側の第２段目に、ワイヤメッシュデミスタ（ＭＤ）を設置した。
比較例２としては、ミスト除去手段として、第１段目にガラス繊維デミスタ（ＧＤ）を設置し、そのガス流れ後流側の第２段目に、ワイヤメッシュデミスタ（ＭＤ）を設置し、そのガス流れ後流側の第３段目に、ガラス繊維デミスタ（ＧＤ）を設置した。
比較例３としては、ミスト除去手段として、第１段目にガラス繊維デミスタ（ＧＤ）を設置し、そのガス流れ後流側の第２段目に、耐水性フィルタの耐水性フィルタ部３６を設置し、そのガス流れ後流側の第３段目に、ワイヤメッシュデミスタ（ＭＤ）を設置した。

ガス中のＳＯ₃ミスト濃度が１ｐｐｍと３ｐｐｍとで、放散アミン濃度を計測した。その結果を表１に示す。

表１に示すように、従来技術の比較例１では、ＳＯ₃ミスト濃度が１ｐｐｍの場合、吸収塔出口のアミン濃度が２０ｐｐｍであった。
従来技術の比較例１では、ＳＯ₃ミスト濃度が３ｐｐｍの場合、吸収塔出口のアミン濃度が３７ｐｐｍであった。

比較例２のように、ＳＯ₃ミスト濃度が１ｐｐｍの場合、第３段目にガラス繊維デミスタ（ＧＤ）を設置した場合でも吸収塔出口のアミン濃度が２ｐｐｍしか低下しなかった。
また、比較例２のように、ＳＯ₃ミスト濃度が３ｐｐｍの場合、第３段目にガラス繊維デミスタ（ＧＤ）を設置した場合でも吸収塔出口のアミン濃度が７ｐｐｍしか低下しなかった。

これに対し、試験例１のように、第２段目に撥水性フィルタを設置し、第３段目にワイヤメッシュデミスタ（ＭＤ）を設置した場合、ＳＯ₃ミスト濃度が１ｐｐｍの場合、吸収塔出口のアミン濃度は０．７ｐｐｍと大幅に低下した。また、ＳＯ₃ミスト濃度が３ｐｐｍの場合、吸収塔出口のアミン濃度は１．０ｐｐｍと大幅に低下した。

また、試験例２のように、第２段目に撥水性フィルタを設置し、第３段目にガラス繊維デミスタ（ＧＤ）を設置した場合、ＳＯ₃ミスト濃度が１ｐｐｍの場合、吸収塔出口のアミン濃度は０．１５ｐｐｍとさらに低下した。また、ＳＯ₃ミスト濃度が３ｐｐｍの場合、吸収塔出口のアミン濃度は０．３ｐｐｍと大幅に低下した。

なお、比較例３のように、耐水性フィルタを設置した場合には、フィルタ圧力損失が増大し、計測不能であった。

これにより、本発明のように撥水性フィルタを用いることにより、ＣＯ₂除去排ガスに同伴されるミスト状のアミンを捕集することができ、大気への放散されるアミン濃度をより一層低減することが可能となることが確認された。

１０Ａ〜１０Ｄ 排ガス処理システム
１１ 石炭焚き燃焼排ガス（燃焼排ガス）
１２Ａ ＣＯ₂除去排ガス
１２Ｂ フィルタ通過ガス
２０ 冷却塔
３０ ＣＯ₂回収装置
３２ ＣＯ₂吸収塔
３３ 吸収液再生塔
３４ ＣＯ₂吸収部
３６ 撥水性フィルタ部
４１ フィルタ基部
４２ フィルタ筒体
４３ 撥水性フィルタ
４４ 樋
４６ 洗浄水
４７ 洗浄手段
５０ ＣＯ₂圧縮設備
６２Ａ 第１水洗部
６２Ｂ 第２水洗部

Claims (7)

1. ボイラからの燃焼排ガス中のＣＯ₂をアミン吸収液により除去するＣＯ₂吸収塔及びアミン吸収液を再生する吸収液再生塔を備えたＣＯ₂回収装置を有する排ガス処理システムであって、
   前記ＣＯ₂吸収塔が、アミン吸収液で燃焼排ガス中のＣＯ₂を吸収するＣＯ₂吸収部と、
   前記ＣＯ₂吸収部のガス流れ後流側に設けられ、ＣＯ₂除去排ガス中に同伴されるミスト状アミン吸収液を捕集する撥水性フィルタ部と、を具備することを特徴とする排ガス処理システム。
2. 請求項１において、
   前記撥水性フィルタ部が、
   前記ＣＯ₂吸収部から上昇するＣＯ₂除去排ガスを導入するガス導入空間を有するフィルタ筒体と、
   該フィルタ筒体の側面に複数設けられ、導入されたＣＯ₂除去排ガスをガス流れ方向と直交する方向に通過させる撥水性フィルタと、を具備することを特徴とする排ガス処理システム。
3. 請求項２において、
   前記撥水性フィルタのガス流入表面を洗浄する洗浄手段を、フィルタ筒体内に有することを特徴とする排ガス処理システム。
4. 請求項２又は３において、
   前記撥水性フィルタの下端側にフィルタ表面を落下する落下水を捕集する捕集手段を有することを特徴とする排ガス処理システム。
5. 請求項１において、
   前記撥水性フィルタ部が、ＣＯ₂吸収塔内に一体に設けられることを特徴とする排ガス処理システム。
6. 請求項１において、
   前記撥水性フィルタ部が、ＣＯ₂吸収塔とは別体に設けられることを特徴とする排ガス処理システム。
7. 請求項１において、
   前記撥水性フィルタ部のガス流れ前流側又は後流側のいずれか一方又は両方に、水洗部を有することを特徴とする排ガス処理システム。

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