JP2014108389A - Carbon dioxide recovery apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃焼に伴う排気ガス等の二酸化炭素を含有する混合ガスから二酸化炭素を分離して回収する二酸化炭素回収装置に関する。 The present invention relates to a carbon dioxide recovery device that separates and recovers carbon dioxide from a mixed gas containing carbon dioxide such as exhaust gas accompanying combustion.
火力発電所、製鉄所、ボイラー等のプラントにおいては、大量の化石燃料(例えば、石炭、重油、超重質油)を燃焼させている。したがって、化石燃料の燃焼に伴って、二酸化炭素(CO2)、硫黄酸化物(SOx)、窒素酸化物(NOx)を含む排気ガスが上記プラントから排出されることとなる。排気ガスに含まれる物質の中で、二酸化炭素は、地球温暖化の要因となっており、気候変動に関する国際連合枠組条約等において大気への排出量が規制されている。 In plants such as thermal power plants, steelworks, and boilers, a large amount of fossil fuel (for example, coal, heavy oil, super heavy oil) is burned. Therefore, exhaust gas containing carbon dioxide (CO 2 ), sulfur oxide (SOx), and nitrogen oxide (NOx) is discharged from the plant as the fossil fuel burns. Among the substances contained in exhaust gas, carbon dioxide is a cause of global warming, and its emissions into the atmosphere are regulated by the United Nations Framework Convention on Climate Change.
そこで、燃焼に伴う排気ガスや、プロセスに伴う排気ガス等の二酸化炭素を含む排気ガスから二酸化炭素を分離して回収し、その後、二酸化炭素が取り除かれた排気ガスを大気へ排出する技術(CCS:Carbon dioxide Capture and Storage)が開発されている。CCSを利用した二酸化炭素回収装置は、吸収液(二酸化炭素を吸収していない吸収液、以下、リーン吸収液と称する)と排気ガスとを接触させて、排気ガスに含まれる二酸化炭素をリーン吸収液に吸収させることで、排気ガスから二酸化炭素を除去する吸収塔と、二酸化炭素を吸収した吸収液(以下、リッチ吸収液と称する)から二酸化炭素を放出させてリーン吸収液に再生する再生塔とを備え、再生塔で再生されたリーン吸収液は、吸収塔で再利用される。そして、再生塔で放出された二酸化炭素は、圧縮機で圧縮された後、大気に排出されずに、地下の帯水層や地中の油田に貯留されたり、海洋や河川に溶解させられたりする。 Therefore, a technology (CCS) that separates and recovers carbon dioxide from exhaust gas containing carbon dioxide such as exhaust gas accompanying combustion and exhaust gas accompanying processes, and then exhausts the exhaust gas from which carbon dioxide has been removed to the atmosphere (CCS). : Carbon dioxide Capture and Storage) has been developed. A carbon dioxide recovery device using CCS makes an absorption liquid (an absorption liquid that does not absorb carbon dioxide, hereinafter referred to as a lean absorption liquid) contact with exhaust gas to absorb carbon dioxide contained in the exhaust gas lean. An absorption tower that removes carbon dioxide from exhaust gas by absorbing the liquid, and a regeneration tower that releases carbon dioxide from an absorption liquid that absorbs carbon dioxide (hereinafter referred to as a rich absorption liquid) and regenerates it into a lean absorption liquid The lean absorbent regenerated in the regeneration tower is reused in the absorption tower. The carbon dioxide released from the regeneration tower is compressed by the compressor and is not discharged into the atmosphere, but is stored in an underground aquifer or underground oil field, or dissolved in the ocean or river. To do.
再生塔において、リッチ吸収液から二酸化炭素を放出するためには、リッチ吸収液を加熱する必要がある。したがって、二酸化炭素回収装置全体としての稼働コストを低減するために、上記加熱に要するエネルギーの低減が希求されている。 In the regeneration tower, in order to release carbon dioxide from the rich absorbent, it is necessary to heat the rich absorbent. Therefore, in order to reduce the operating cost of the carbon dioxide recovery device as a whole, reduction of energy required for the heating is desired.
そこで、再生塔の下流側に複数の圧縮機を直列に備えておき、再生塔から排出された二酸化炭素と水蒸気を含む回収ガスを圧縮機で圧縮する際に生じる熱を回収し、回収した熱を再生塔で利用する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。 Therefore, a plurality of compressors are provided in series on the downstream side of the regeneration tower, and the heat generated when the recovered gas containing carbon dioxide and water vapor discharged from the regeneration tower is compressed by the compressor is recovered, and the recovered heat Has been disclosed (for example, Patent Document 1).
しかし、上述した特許文献1の技術では、回収ガスを圧縮した後の圧縮機の温度については考慮されておらず、再生塔から排出された回収ガスの温度や回収ガスにおける二酸化炭素の割合によっては圧縮機の温度が200℃を上回ることがあった。したがって、圧縮機のインペラ等の部材を、200℃を上回っても耐えられる程度の耐熱性を有する特別な材料で構成する必要があり、圧縮機のコストが増大していた。 However, in the technique of Patent Document 1 described above, the temperature of the compressor after compressing the recovered gas is not considered, and depending on the temperature of the recovered gas discharged from the regeneration tower and the ratio of carbon dioxide in the recovered gas The compressor temperature sometimes exceeded 200 ° C. Therefore, the members such as the impeller of the compressor need to be made of a special material having heat resistance enough to withstand even when the temperature exceeds 200 ° C., which increases the cost of the compressor.
そこで本発明は、このような課題に鑑み、圧縮機の温度を低く維持するように構成することで、圧縮機にかかるコストを低減しつつ、吸収液の再生に要する熱エネルギーを効率よく回収することが可能な二酸化炭素回収装置を提供することを目的としている。 Therefore, in view of such problems, the present invention is configured to keep the temperature of the compressor low, thereby efficiently recovering the thermal energy required to regenerate the absorbing liquid while reducing the cost of the compressor. An object of the present invention is to provide a carbon dioxide recovery device that can perform the above-described process.
上記課題を解決するために、本発明の二酸化炭素回収装置は、二酸化炭素を含有するガスを吸収液に接触させて、該吸収液に二酸化炭素を吸収させ、二酸化炭素含有吸収液を生成する吸収部と、前記二酸化炭素含有吸収液を加熱し、当該二酸化炭素含有吸収液から二酸化炭素を放出させることで、該二酸化炭素含有吸収液を前記吸収液に再生する再生部と、前記再生部から排出された二酸化炭素および水蒸気を含有する回収ガスが通過する通過ラインと、前記通過ラインに設けられ、前記回収ガスを圧縮する複数段の圧縮部と、前記複数段の圧縮部それぞれの出口温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部が測定した出口温度が200℃以下となるように、前記複数段の圧縮部の回転数を制御する回転数制御部と、前記圧縮部の下流側において該圧縮部における前記回収ガスの圧縮に伴って発生する熱を回収し、前記再生部へ供給する熱交換部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the carbon dioxide recovery device of the present invention is configured to bring a gas containing carbon dioxide into contact with an absorption liquid, absorb the carbon dioxide in the absorption liquid, and generate a carbon dioxide-containing absorption liquid. A carbon dioxide-containing absorbent, heating the carbon dioxide-containing absorbent, and releasing the carbon dioxide from the carbon dioxide-containing absorbent, thereby regenerating the carbon dioxide-containing absorbent into the absorbent, and discharging the carbon dioxide-containing absorbent. A passage line through which the recovered gas containing carbon dioxide and water vapor passes, a plurality of compression sections provided in the passage line for compressing the recovery gas, and outlet temperatures of the compression sections of the plurality of stages are measured. A temperature measuring unit, a rotation number control unit for controlling the number of rotations of the plurality of compression units such that an outlet temperature measured by the temperature measurement unit is 200 ° C. or less, and a downstream side of the compression unit There were collected the heat generated during compression of the collected gas in said compression unit, characterized in that and a heat exchange unit for supplying to the reproducing unit.
また、前記通過ラインに設けられ、前記熱交換部によって熱が回収されることで凝縮した水を回収ガスから分離する気液分離部をさらに備え、前記気液分離部の上流側に設けられた前記圧縮部の数は、該気液分離部の下流側に設けられた該圧縮部の数より多いとしてもよい。 In addition, a gas-liquid separation unit that is provided in the passage line and separates water condensed from the recovered gas by collecting heat by the heat exchange unit is provided on the upstream side of the gas-liquid separation unit. The number of the compression parts may be larger than the number of the compression parts provided on the downstream side of the gas-liquid separation part.
また、前記熱交換部は、前記気液分離部によって分離された、凝縮された水が有する熱を回収するとしてもよい。 Moreover, the said heat exchange part is good also as collect | recovering the heat | fever which the condensed water isolate | separated by the said gas-liquid separation part has.
本発明によれば、圧縮機の温度を低く維持するように構成することで、圧縮機にかかるコストを低減しつつ、熱エネルギーを効率よく回収することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to efficiently recover thermal energy while reducing the cost of the compressor by configuring the compressor to keep the temperature low.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
(二酸化炭素回収装置100)
図1は、本実施形態にかかる二酸化炭素回収装置100の構成を説明するための図である。図1に示すように、二酸化炭素回収装置100は、二酸化炭素分離回収ユニット110と、二酸化炭素圧縮ユニット200とを含んで構成される。
(CO2 recovery device 100)
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a carbon
二酸化炭素分離回収ユニット110は、二酸化炭素を含有するガスGから二酸化炭素を分離し、二酸化炭素圧縮ユニット200は、二酸化炭素分離回収ユニット110において分離された二酸化炭素を圧縮する。以下、二酸化炭素分離回収ユニット110および二酸化炭素圧縮ユニット200の具体的な構成について説明する。
The carbon dioxide separation /
(二酸化炭素分離回収ユニット110)
吸収部(吸収塔)120は、例えば、向流型気液接触装置で構成され、二酸化炭素を含有するガスGを吸収液(以下、リーン吸収液Lと称する)に接触させて、リーン吸収液Lに二酸化炭素を吸収させ、二酸化炭素含有吸収液(以下、リッチ吸収液Rと称する)を生成する。
(Carbon dioxide separation and recovery unit 110)
The absorption part (absorption tower) 120 is composed of, for example, a counter-current gas-liquid contact device, and brings a gas G containing carbon dioxide into contact with an absorption liquid (hereinafter, referred to as a lean absorption liquid L) to obtain a lean absorption liquid L absorbs carbon dioxide to produce a carbon dioxide-containing absorbent (hereinafter referred to as rich absorbent R).
ここで、ガスGは、例えば、燃焼に伴う排気ガスや、プロセスに伴う排気ガスであるが、吸収部120においてリーン吸収液Lに二酸化炭素を効率よく吸収させるために適した温度(例えば、40℃)であるとよい。なお、燃焼やプロセスに伴う排気ガスが、高温である場合には、別途の冷却装置で冷却した後に吸収部120に導入するとしてもよい。リーン吸収液Lは、例えば、アルカノールアミン類等の二酸化炭素に対して親和性を有する化合物を吸収剤として含有する水溶液で構成される。
Here, the gas G is, for example, an exhaust gas accompanying combustion or an exhaust gas accompanying a process. The gas G is a temperature suitable for efficiently absorbing the carbon dioxide into the lean absorbent L in the absorption unit 120 (for example, 40 ° C). In addition, when the exhaust gas accompanying combustion and a process is high temperature, you may introduce | transduce into the
また、吸収部120は、その内部に、リーン吸収液LとガスGとの接触面積を大きくするための充填材122が設けられている。充填材122は、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼等の鉄系金属材料で構成される。
Moreover, the
本実施形態において、ガスGは吸収部120の下部から導入され、リーン吸収液Lは吸収部120の上部から導入される。そうすると、ガスGが吸収部120の下部から上部へ通過し、リーン吸収液Lが吸収部120の上部から下部へ通過する間、すなわち、ガスGおよびリーン吸収液Lが充填材122を通過する間に気液接触することで、ガスG中の二酸化炭素がリーン吸収液Lに吸収される。二酸化炭素が除去されたガスCは、吸収部120の頂部から排出される。なお、リーン吸収液Lが二酸化炭素を吸収することによって発熱してリッチ吸収液Rの液温が上昇することで、ガスCに含まれ得る水蒸気等を除去するための冷却凝縮部124を吸収部120の上部に設けてもよい。
In this embodiment, the gas G is introduced from the lower part of the
送出ライン130は、吸収部120の下部と、後述する再生部140の上部とを接続するライン(配管)である。
The
予熱部132は、後述する返送ライン160を流通するリーン吸収液Lが有する熱(顕熱)を回収し、送出ライン130を流通するリッチ吸収液Rを加熱する。
The
また、予熱部132によって加熱されたリッチ吸収液Rは、送出ライン130において、後述する第1の熱交換部310によって、さらに加熱される。第1の熱交換部310による加熱処理については、後に詳述する。
In addition, the rich absorbent R heated by the
再生部(再生塔)140は、例えば、向流型気液接触装置で構成され、送出ライン130を通じて、吸収部120から送出されたリッチ吸収液Rを加熱し、リッチ吸収液Rから二酸化炭素を放出させることで、リッチ吸収液Rをリーン吸収液Lに再生する。具体的に説明すると、再生部140は、本体142と、リボイラ150とを含んで構成される。本体142は、吸収部120と同様に、その内部に、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼等の鉄系金属材料で構成される充填材144が設けられている。
The regeneration unit (regeneration tower) 140 is constituted by, for example, a countercurrent gas-liquid contact device, heats the rich absorbent R sent from the absorber 120 through the
リボイラ150は、循環ライン152と、加熱部154とを含んで構成され、本体142中のリッチ吸収液Rを還流させる。具体的に説明すると、循環ライン152は、本体142の底部からリッチ吸収液Rを本体142外に一旦送出した後、本体142に再度導入することでリッチ吸収液Rを循環させる。加熱部154は、スチームヒータ、電気ヒータ等で構成され、循環ライン152を流通するリッチ吸収液Rを加熱する。また、循環ライン152において、リッチ吸収液Rは、後述する第2の熱交換部320によっても、加熱される。第2の熱交換部320による加熱処理については、後に詳述する。
The
返送ライン160は、本体142の底部と吸収部120の上部とを接続するライン(配管)である。
The
(吸収液の流れ)
続いて、二酸化炭素分離回収ユニット110における吸収液の流れについて説明する。吸収部120において生成され、吸収部120の底部に貯留されたリッチ吸収液Rは、ポンプ170aによって、送出ライン130を通じて、再生部140における本体142の上部へ送出される。なお、リッチ吸収液Rは、送出ライン130を通過する間に、予熱部132、第1の熱交換部310によって加熱される。
(Flow of absorption liquid)
Subsequently, the flow of the absorbing liquid in the carbon dioxide separation and
再生部140に導入されたリッチ吸収液Rは、本体142において、充填材144を通過して、本体142の底部に貯留され、リボイラ150によって加熱される。そして、リボイラ150による加熱によって、本体142の底部のリッチ吸収液Rから二酸化炭素が放出される。
The rich absorbent R introduced into the
再生部140において二酸化炭素が放出することで再生されたリーン吸収液Lは、ポンプ170bにより、返送ライン160を通じて、吸収部120の上部に返送される。こうして、吸収液は、吸収部120と再生部140とを循環することになる。なお、リーン吸収液Lは、返送ライン160を通過する間に、予熱部132、冷却部162によって、吸収部120における二酸化炭素の吸収に適した温度まで冷却される。
The lean absorbent L regenerated by releasing carbon dioxide in the
一方、再生部140においてリッチ吸収液Rから放出された二酸化炭素は、水蒸気とともに、二酸化炭素圧縮ユニット200に排出されることとなる。
On the other hand, the carbon dioxide released from the rich absorbent R in the
(二酸化炭素圧縮ユニット200)
通過ライン210は、二酸化炭素分離回収ユニット110を構成する再生部140から排出された回収ガスX(二酸化炭素および水蒸気)が通過するライン(配管)である。なお、ここでは、再生部140から排出された回収ガスXの温度は、例えば、110℃であり、二酸化炭素:水蒸気の比率は1:1である。
(CO2 compression unit 200)
The
第1の圧縮部220は、通過ライン210に設けられ、再生部140から排出された回収ガスXを、例えば、500kPa(A)に圧縮する。なお、Pa(A)は、絶対真空をゼロとした絶対圧を示す。第2の圧縮部222は、通過ライン210に設けられ、第1の圧縮部220によって圧縮された回収ガスXをさらに圧縮する(例えば、900kPa(A))。第3の圧縮部224は、通過ライン210に設けられ、第2の圧縮部222が圧縮した回収ガスXを、例えば、1300kPa(A)に圧縮する。
The
温度測定部280は、第1の圧縮部220の出口温度、第2の圧縮部222の出口温度、第3の圧縮部224の出口温度をそれぞれ測定する。
The
回転数制御部282は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含む半導体集積回路で構成され、第1の圧縮部220、第2の圧縮部222、第3の圧縮部224の回転数をそれぞれ制御する。
The rotation
本実施形態において、回転数制御部282は、温度測定部280が測定した第1の圧縮部220の出口温度が200℃以下となるように、すなわち、第1の圧縮部220によって圧縮された回収ガスXの温度が200℃以下となるように第1の圧縮部220の回転数を制御する。また、回転数制御部282は、温度測定部280が測定した第2の圧縮部222の出口温度が200℃以下となるように、すなわち、第2の圧縮部222によって圧縮された回収ガスXの温度が200℃以下となるように第2の圧縮部222の回転数を制御する。さらに、回転数制御部282は、温度測定部280が測定した第3の圧縮部224の出口温度が200℃以下となるように、すなわち、第3の圧縮部224によって圧縮された回収ガスXの温度が200℃以下となるように第3の圧縮部224の回転数を制御する。
In the present embodiment, the rotation
こうすることで、圧縮部220、222、224を構成するインペラ等の部材を、安価な材料で構成することができ、圧縮部のコストを低減することが可能となる。また、インペラ等の部材の耐熱温度が200℃程度の圧縮機が、一般的に広く流通しているため、このような圧縮機を、圧縮部220、222、224に容易に利用することができる。
By doing so, members such as an impeller constituting the
第2の熱交換部320は、第1の圧縮部220の下流側、第2の圧縮部222の下流側、第3の圧縮部224の下流側において、第1の圧縮部220による回収ガスXの圧縮に伴って発生する熱(顕熱)と、第2の圧縮部222による回収ガスXの圧縮に伴って発生する熱(潜熱)と、第3の圧縮部224による回収ガスXの圧縮に伴って発生する熱(顕熱)を回収して、上述した二酸化炭素分離回収ユニット110を構成する循環ライン152を流通するリッチ吸収液Rを加熱する。
The second
例えば、第1の圧縮部220の下流側の回収ガスX(例えば、200℃)は、第2の熱交換部320によって140℃まで冷却される。第2の圧縮部222の下流側の回収ガスX(例えば、200℃)は、第2の熱交換部320によって130℃まで冷却される。第3の圧縮部224の下流側の回収ガスX(例えば、170℃)は、第2の熱交換部320によって130℃まで冷却される。これに伴い、第2の熱交換部320によって、循環ライン152を流通する120℃のリッチ吸収液Rは、130℃まで加熱される。
For example, the recovered gas X (for example, 200 ° C.) on the downstream side of the
ここで、回収ガスXは、第2の圧縮部222によって圧縮され、第2の熱交換部320によって熱が回収されると、回収ガスX中の水蒸気が凝縮して水となる。そこで、第2の圧縮部222の下流側であり、第2の熱交換部320の下流側と、第3の圧縮部224の上流側に第1の気液分離部230を設ける。
Here, the recovered gas X is compressed by the
第1の気液分離部230は、第2の圧縮部222の下流側に設けられ、第2の熱交換部320によって熱(潜熱)が回収されることによって、回収ガスXにおいて凝縮した水(凝縮水)を回収ガスXから分離する。
The first gas-
第1の熱交換部310は、第3の圧縮部224の下流側において第2の熱交換部320によって冷却された回収ガスXの熱(顕熱)、および、第1の気液分離部230が分離した凝縮水の熱(顕熱)を回収して、上述した送出ライン130を流通するリッチ吸収液Rを加熱する。
The first
例えば、第2の熱交換部320によって冷却された回収ガスX(例えば、130℃)は、第1の熱交換部310によって120℃まで冷却される。これに伴い、第1の熱交換部310によって、送出ライン130を流通する110℃のリッチ吸収液Rは、120℃まで加熱される。
For example, the recovered gas X (for example, 130 ° C.) cooled by the second
第2の気液分離部250は、第3の圧縮部224の下流側に設けられ、第1の熱交換部310によって熱(顕熱)が回収され、さらに冷却部252によって冷却されることによって、回収ガスXにおいて凝縮した水(凝縮水)を回収ガスXから分離する。
The second gas-
第1の凝縮水導入ライン260は、第1の気液分離部230の底部と、通過ライン210における第3の圧縮部224の下流側であって、第2の熱交換部320による熱回収を行う箇所と、第1の熱交換部310による熱回収を行う箇所との間とを接続するライン(配管)である。第1の凝縮水導入ライン260には、ポンプ260aが設けられており、第1の気液分離部230において分離された凝縮水は、ポンプ260aによって、第1の凝縮水導入ライン260を通じて、上述した、通過ライン210における第2の熱交換部320による熱回収を行う箇所と、第1の熱交換部310による熱回収を行う箇所との間に導入される。
The first condensed
これにより、第1の熱交換部310は、第1の気液分離部230が分離した凝縮水の熱(顕熱)を回収することができる。したがって、第1の気液分離部230が分離した凝縮水の熱を効率よく利用することが可能となる。
Thereby, the 1st
第2の凝縮水導入ライン270は、第2の気液分離部250の底部と、上述した返送ライン160におけるポンプ170bと冷却部162との間を接続するライン(配管)である。第2の凝縮水導入ライン270には、冷却部272と、圧力調整弁274が設けられており、第2の気液分離部250において分離された凝縮水は、冷却部272によって冷却され、圧力調整弁274によって圧力が調整されて、第2の凝縮水導入ライン270を通じて、上述した返送ライン160におけるポンプ170bと冷却部162との間に導入される。
The 2nd condensed
上述したように、再生部140において、リッチ吸収液Rから二酸化炭素を放出するために加熱を行うと、二酸化炭素とともに水(水蒸気)がリッチ吸収液Rから放出される。そうすると、再生部140で再生されるリーン吸収液L中の水の量が低下し、吸収剤の濃度が上昇することとなる。そこで、再生部140から排出された回収ガスXに含まれる水蒸気由来の凝縮水(第2の気液分離部250で分離された凝縮水)を、再生部140で再生されたリーン吸収液Lに混合することで、吸収部120で利用するリーン吸収液Lの吸収剤の濃度を最適にすることができる。
As described above, when the
ここで、凝縮水を再生部140に返送する構成が考えられるが、凝縮水の温度は、再生部140におけるリーン吸収液L(またはリッチ吸収液R)の温度よりも極めて低温である。したがって、凝縮水を再生部140に返送すると、再生部140においてリーン吸収液L(またはリッチ吸収液R)の温度が低下し、熱エネルギーが損失してしまう。すなわち、再生部140において、リッチ吸収液Rから二酸化炭素を放出するためにさらなる熱エネルギーを要してしまう。
Here, although the structure which returns condensed water to the reproduction |
そこで、第2の気液分離部250において分離された凝縮水を、返送ライン160に導入することで、再生部140における熱エネルギーの損失を抑制しつつ、リーン吸収液Lを最適な濃度に維持することが可能となる。
Therefore, by introducing the condensed water separated in the second gas-
(圧縮部の配置設計について)
続いて、二酸化炭素回収装置100を設計する際の圧縮部の数の設計方法について説明する。まず、二酸化炭素回収装置100において利用する吸収剤の種類に応じて、再生部140における、吸収剤と二酸化炭素の分離に必要な温度を決定する(例えば、120℃)。そうすると、最終的に第2の熱交換部320における熱損失(例えば、10℃)を考慮し、第2の熱交換部320の熱交換後の流体が130℃(120℃+10℃)になるような圧力まで、圧縮部で回収ガスXを圧縮するようにする。ここで、水が130℃で凝縮するときの圧力は1300kPaとなるため、最終的に圧縮部によって圧縮された回収ガスXの圧力が1300kPaとなるようにする。
(About the layout design of the compression part)
Then, the design method of the number of the compression parts at the time of designing the carbon
また、再生部140から排出された回収ガスXの温度が110℃、水蒸気:二酸化炭素が1:1であるとする。そうすると、最終的な回収ガスXの圧力が1300kPaとなるようにし、かつ、圧縮後の回収ガスXの温度がそれぞれ200℃以下となるような圧力に回収ガスXを圧縮するためには、圧縮部が最低3個必要になることとなる。詳細に説明すると、例えば、回収ガスXの温度がそれぞれ200℃以下となるような圧力に回収ガスXを圧縮するための圧縮部の数が2.67個であると算出した場合、圧縮部の最低限の数は、小数点を繰り上げて3個として算出する。こうして、再生部140の下流側の圧縮部の最低限の数が決定される。
Further, it is assumed that the temperature of the recovered gas X discharged from the
また、再生部140から排出された回収ガスXにおいて、二酸化炭素に対する水蒸気の比率が大きい場合、低い圧縮率であっても(圧縮後の回収ガスXの圧力が小さくても)、回収ガスXにおいて水蒸気が凝縮する。したがって、凝縮水を分離する第1の気液分離部230の上流側の圧縮部の数は、第1の気液分離部230の下流側の圧縮部の数より少なくなる。
Further, in the recovered gas X discharged from the
一方、再生部140から排出された回収ガスXにおいて、二酸化炭素に対する水蒸気の比率が小さい場合、高い圧縮率であっても(圧縮後の回収ガスXの圧力が大きくても)、回収ガスXにおいて水蒸気が凝縮しない。したがって、凝縮水を分離する第1の気液分離部230の上流側の圧縮部の数は、第1の気液分離部230の下流側の圧縮部の数より多くなる。
On the other hand, in the recovered gas X discharged from the
また、第1の気液分離部230の下流側より上流側に圧縮部を多く設けることで、潜熱の回収に加えて、顕熱の回収効率を向上させることが可能となる。
Further, by providing more compression units on the upstream side than the downstream side of the first gas-
近年、より低温で二酸化炭素を分離できる吸収剤の開発が進められている。すなわち、再生部140から排出された回収ガスXの二酸化炭素に対する水蒸気の比率が小さくなる傾向にある。したがって、第1の気液分離部230の下流側より上流側に圧縮部を多く配するとよい。
In recent years, the development of absorbents capable of separating carbon dioxide at a lower temperature has been promoted. That is, the ratio of water vapor to carbon dioxide in the recovered gas X discharged from the
以上、説明したように、本実施形態にかかる二酸化炭素回収装置100によれば、圧縮部220、222、224の温度を低く維持するように構成することで、圧縮部220、222、224にかかるコストを低減しつつ、熱エネルギーを効率よく回収することが可能となる。
As described above, according to the carbon
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.
例えば、上述した実施形態において、圧縮部220、222、224は、それぞれ別個の圧縮機で構成してもよいし、一軸多段式の1台の圧縮機で構成してもよいし、ギアード式の1台の圧縮機で構成してもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
また、充填材122、144を、ステンレス鋼、炭素鋼等の鉄系金属材料で構成する場合を例に挙げて説明したが、リーン吸収液Lやリッチ吸収液Rの処理温度における耐久性や耐腐食性を有する材料であって、所望する接触面積を提供し得る形状のものを適宜選択してもよい。
In addition, the case where the
また、上述した実施形態において、圧縮部220、222、224それぞれの出口温度が200℃以下となるように、回転数制御部282が圧縮部220、222、224の回転数をそれぞれ制御している。しかし、圧縮部220、222、224それぞれの出口温度が200℃以下となるように圧縮部220、222、224の圧縮効率を制御できれば、回転数制御部282による回転数制御に限定されない。例えば、圧縮部220、222、224がアンローダを備える場合、アンローダを制御して、圧縮部220、222、224それぞれの出口温度が200℃以下となるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the rotation
本発明は、燃焼に伴う排気ガス等の二酸化炭素を含有する混合ガスから二酸化炭素を分離して回収する二酸化炭素回収装置に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a carbon dioxide recovery device that separates and recovers carbon dioxide from a mixed gas containing carbon dioxide such as exhaust gas accompanying combustion.
100 …二酸化炭素回収装置
120 …吸収部
130 …送出ライン
140 …再生部
160 …返送ライン
210 …通過ライン
220 …第1の圧縮部(圧縮部)
222 …第2の圧縮部(圧縮部)
224 …第3の圧縮部(圧縮部)
230 …第1の気液分離部
250 …第2の気液分離部(気液分離部)
280 …温度測定部
282 …回転数制御部
310 …第1の熱交換部
320 …第2の熱交換部(熱交換部)
DESCRIPTION OF
222 ... 2nd compression part (compression part)
224 ... Third compression unit (compression unit)
230 ... 1st gas-
280 ...
Claims (3)
前記二酸化炭素含有吸収液を加熱し、当該二酸化炭素含有吸収液から二酸化炭素を放出させることで、該二酸化炭素含有吸収液を前記吸収液に再生する再生部と、
前記再生部から排出された二酸化炭素および水蒸気を含有する回収ガスが通過する通過ラインと、
前記通過ラインに設けられ、前記回収ガスを圧縮する複数段の圧縮部と、
前記複数段の圧縮部それぞれの出口温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部が測定した出口温度が200℃以下となるように、前記複数段の圧縮部の回転数をそれぞれ制御する回転数制御部と、
前記圧縮部の下流側において該圧縮部における前記回収ガスの圧縮に伴って発生する熱を回収し、前記再生部へ供給する熱交換部と、
を備えたことを特徴とする二酸化炭素回収装置。 An absorption part for bringing a gas containing carbon dioxide into contact with an absorption liquid, causing the absorption liquid to absorb carbon dioxide, and generating a carbon dioxide-containing absorption liquid;
A heating unit that heats the carbon dioxide-containing absorption liquid and releases carbon dioxide from the carbon dioxide-containing absorption liquid, thereby regenerating the carbon dioxide-containing absorption liquid into the absorption liquid;
A passing line through which the recovered gas containing carbon dioxide and water vapor discharged from the regeneration section passes;
A plurality of compression sections provided in the passage line and compressing the recovered gas;
A temperature measuring unit for measuring an outlet temperature of each of the plurality of compression units;
A rotation speed control unit that controls the rotation speeds of the compression units of the plurality of stages so that the outlet temperature measured by the temperature measurement unit is 200 ° C. or less;
A heat exchanging unit that recovers heat generated by the compression of the recovered gas in the compression unit on the downstream side of the compression unit and supplies the heat to the regeneration unit;
A carbon dioxide recovery device comprising:
前記気液分離部の上流側に設けられた前記圧縮部の数は、該気液分離部の下流側に設けられた該圧縮部の数より多いことを特徴とする請求項1に記載の二酸化炭素回収装置。 A gas-liquid separation unit that is provided in the passage line and separates the condensed water by collecting heat by the heat exchange unit from the collected gas;
The number of the said compression parts provided in the upstream of the said gas-liquid separation part is more than the number of the said compression parts provided in the downstream of this gas-liquid separation part, The dioxide dioxide of Claim 1 characterized by the above-mentioned. Carbon recovery device.
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