JP2016137426A - 二酸化炭素の回収装置および回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二酸化炭素の吸収に使用されたアミン類のミスト又は蒸気の大気への排出量を低く抑えることができる二酸化炭素の回収装置及び回収方法の提供。
【解決手段】二酸化炭素を含む被処理ガス１１とアミン類および水を含むＣＯ₂リーン吸収液とを向流接触させて二酸化炭素をＣＯ₂リーン吸収液に吸収させて脱ＣＯ₂排ガスとＣＯ₂リッチ吸収液を得るためのＣＯ₂吸収部２、脱ＣＯ₂排ガスと水とを向流接触させて脱ＣＯ₂排ガスを水で洗浄するための直列に２段以上設置された洗浄部２４、ならびに第１段目の洗浄部２４ａを通過した際の脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量が第２段目以降の各段洗浄部２４ｂ、２４ｃを通過した際の脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量の合計より小さくなるように、各段の洗浄部２４において使用された水を冷却し、同じ段の洗浄部２４に戻すための各段に設置された冷却部８及び水循環ライン４５を有する二酸化炭素の回収装置。
【選択図】図１

Description

本発明は，二酸化炭素の回収装置および回収方法に関する。より詳細に、本発明は、二酸化炭素の吸収に使用されたアミン類のミストまたは蒸気の大気への排出量を低く抑えることができる二酸化炭素の回収装置および回収方法に関する。

火力発電所などで使用されるボイラは二酸化炭素を多量に排出する設備の一つである。二酸化炭素は地球温暖化の原因物質と考えられている。そこで、二酸化炭素の排出量を減らす検討が種々行われている。
被処理ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液で吸収して二酸化炭素を回収する装置が知られている。係る装置に使用される吸収液として、アミン類を含有する水溶液（以下、ＣＯ₂吸収液ということがある。）が、通常、用いられる。

ＣＯ₂吸収液によって二酸化炭素の除去された排ガス（脱ＣＯ₂排ガス）には、ＣＯ₂吸収液がミストまたは蒸気の形態で同伴していることが多い。そのため、脱ＣＯ₂排ガスを水で洗浄して、同伴するＣＯ₂吸収液のミストまたは蒸気を減らすことが一般に行われている。

このような蒸気またはミストを減らすために、例えば、特許文献１は、二酸化炭素を含む燃焼排ガスとピペラジンを含有する吸収液とを接触させて二酸化炭素を前記吸収液に吸収させて脱ＣＯ₂排ガスを得る二酸化炭素回収部と、 循環させた第１洗浄水と脱ＣＯ₂排ガスとを接触させて脱ＣＯ₂排ガスに同伴するピペラジンを第１洗浄水に吸収させ、第１洗浄水のピペラジン濃度が第１所定値以上になった場合、第１洗浄水の一部を二酸化炭素回収部に供給される前記吸収液に合流させる第１洗浄部と、循環させた第２洗浄水と第１洗浄部を通過した脱ＣＯ₂排ガスとを接触させて該排ガスに同伴するピペラジンを第２洗浄水に吸収させ、第２洗浄水のピペラジン濃度が第２所定値以上になった場合、第２洗浄水の一部を第１洗浄部に供給する第２洗浄部と、 酸性溶液と第２洗浄部を通過した脱ＣＯ₂排ガスとを接触させる第３洗浄部と、を備えるアミン回収装置を開示している。また、特許文献２は、炭素質燃料を燃焼させる火力発電装置からの排ガスなどのＣＯ₂含有ガスまたは任意の他のＣＯ₂含有工業ガスと、ＣＯ₂吸収液とを向流接触させることによってＣＯ₂吸収液によって前記ガス中のＣＯ₂を吸収して脱ＣＯ₂排ガスを得、２つ以上ある洗浄部のうち第１の洗浄部において、該脱ＣＯ₂排ガスの湿球温度以上の温度を有する水と脱ＣＯ₂排ガスとを向流接触させて洗浄することを含む方法を開示している。

特開２０１３―１０７０６９号公報 特表２０１４−５２２７１５号公報（ＷＯ ２０１３／００４７３１ Ａ１）

本発明の課題は、二酸化炭素の吸収に使用されたアミン類のミストまたは蒸気の大気への排出量を低く抑えることができる二酸化炭素の回収装置および回収方法を提供することである。

上記課題を解決するために検討した結果、以下の形態を包含する本発明を完成するに至った。

〔１〕 二酸化炭素を含む被処理ガスにアミン類および水を含んで成るＣＯ₂リーン吸収液を接触させて二酸化炭素をＣＯ₂リーン吸収液に吸収させて脱ＣＯ₂排ガスとＣＯ₂リッチ吸収液を得る工程（I）、
工程（I）で得られたＣＯ₂リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を放出させてＣＯ₂リーン吸収液に再生する工程（II）、
工程（II）で再生されたＣＯ₂リーン吸収液を工程（I）に移送する工程（III）、
脱ＣＯ₂排ガスを水によって２回以上洗浄する工程（IV）、および
第１回目の洗浄による脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量が第２回目以降の各回の洗浄による脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量の合計より小さくなるように、各回の洗浄に使用した水を冷却し同じ回の洗浄に再使用する工程（V）を
有する二酸化炭素の回収方法。

〔２〕 各回の洗浄に使用した水の冷却を冷却水との熱交換によって行い、且つ各回の洗浄に使用した水の冷却のために使用する冷却水が一つ後の回の洗浄に使用した水の冷却のために使用した冷却水である、〔１〕に記載の二酸化炭素の回収方法。
〔３〕 第２回目以降の各回の洗浄による脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量を一つ前の回の洗浄による脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量と同じに若しくはそれより大きくなるようにする、〔１〕または〔２〕に記載の二酸化炭素の回収方法。

〔４〕 二酸化炭素を含む被処理ガスとアミン類および水を含むＣＯ₂リーン吸収液とを向流接触させて二酸化炭素をＣＯ₂リーン吸収液に吸収させて脱ＣＯ₂排ガスとＣＯ₂リッチ吸収液を得るためのＣＯ₂吸収部、
ＣＯ₂吸収部で得られたＣＯ₂リッチ吸収液をＣＯ₂脱離部に移送するためのライン、
ＣＯ₂リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を脱離させてＣＯ₂リーン吸収液に再生するためのＣＯ₂脱離部、
ＣＯ₂脱離部で再生されたＣＯ₂リーン吸収液をＣＯ₂吸収部に移送するためのライン、
脱ＣＯ₂排ガスと水とを向流接触させて脱ＣＯ₂排ガスを水で洗浄するための直列に２段以上設置された洗浄部、ならびに
第１段目の洗浄部を通過した際の脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量が第２段目以降の各段洗浄部を通過した際の脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量の合計より小さくなるように、各段の洗浄部において使用された水を冷却し、同じ段の洗浄部に戻すための各段に設置された冷却部および水循環ライン
を有する二酸化炭素の回収装置。

〔５〕 各段の冷却部がいずれも冷却水を用いた熱交換器であり、
第１段目の洗浄部を通過した水の冷却のための熱交換器に第２段目の洗浄部を通過した水の冷却のための熱交換器において使用した冷却水を供給するためのラインをさらに有する、〔４〕に記載の二酸化炭素の回収装置。
〔６〕 第２段目以降の各段の洗浄部を通過した際の脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量を一つ前の段の洗浄部を通過した際の脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量と同じに若しくはそれより大きくなるようにする、〔４〕または〔５〕に記載の二酸化炭素の回収装置。

本発明の二酸化炭素の回収装置および回収方法によれば、二酸化炭素の吸収に使用されたアミン類のミストまたは蒸気の大気への排出量を低く抑えることができる。

脱ＣＯ₂排ガスは洗浄用の水によって冷やされる。この温度低下によって脱ＣＯ₂排ガス中の蒸気が凝縮し、該凝縮物が洗浄用の水に溶解して捕捉される。ところが、脱ＣＯ₂排ガスと洗浄用の水との温度差が大きくなると、凝縮物の一部が洗浄用の水に捕捉されずにすり抜け、アミン類のミストまたは蒸気の大気への排出を十分に抑制することができない。洗浄部を２段に分けることによって、脱ＣＯ₂排ガスと洗浄用の水との温度差を小さくして、凝縮物のすり抜けをある程度抑制することができる。ところが、気相中の飽和蒸気量は低い温度になるほど下がるので、例えば、洗浄部を２段に分け、第１段目の脱ＣＯ₂排ガスと洗浄用の水との温度差、および第２段目の脱ＣＯ₂排ガスと洗浄用の水との温度差を同じにした場合、脱ＣＯ₂排ガスから凝縮される液量は洗浄部１段目の方が洗浄部２段目より多くなり、アミン類のミストまたは蒸気の大気への排出量の抑制効率が十分に上がらない。

これに対して、本発明は、第１段目の洗浄部を通過した際の脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量が第２段目以降の各段洗浄部を通過した際の脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量の合計より小さくなるようにしている。このようにすると、脱ＣＯ₂排ガスから凝縮される液量が各段で均等化され、アミン類のミストまたは蒸気の大気への排出量の低減効率が上がる。また、洗浄部の後段になるほど飽和蒸気量が減るので、第２段目以降の各段の洗浄部を通過した際の脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量を一つ前の段の洗浄部を通過した際の脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量より大きくなるようにすると、各段における洗浄効果がより均一化されて、アミン類のミストまたは蒸気の大気への排出量の低減効率がさらに向上する。

本発明の一実施形態に係る二酸化炭素回収装置の系統図である。 本発明を模擬的に実施するための装置を示す図である。

本発明の一実施形態に係る二酸化炭素の回収方法は、 二酸化炭素を含む被処理ガスにアミン類および水を含んで成るＣＯ₂リーン吸収液を接触させて二酸化炭素をＣＯ₂リーン吸収液に吸収させて脱ＣＯ₂排ガスとＣＯ₂リッチ吸収液を得る工程（I）、 工程（I）で得られたＣＯ₂リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を放出させてＣＯ₂リーン吸収液に再生する工程（II）、 工程（II）で再生されたＣＯ₂リーン吸収液を工程（I）に移送する工程（III）、 脱ＣＯ₂排ガスを水によって２回以上洗浄する工程（IV）、および 第１回目の洗浄による脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量が第２回目以降の各回の洗浄による脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量の合計より小さくなるように、各回の洗浄に使用した水を冷却し同じ回の洗浄に再使用する工程（V）を有するものである。

本発明に用いられる被処理ガスは、二酸化炭素を含むものである。石炭、石油、バイオマス燃料、シェールガスなどを燃やすことによって発生する燃焼排ガスには、二酸化炭素、硫黄酸化物、窒素酸化物、酸素、窒素などが含まれている。本発明に好ましく用いられる被処理ガスは、前記燃焼排ガスに、湿式石灰石膏法、アルカリ溶液吸収法、石灰スラリー吸収法、スプレードライ法、活性炭吸着法などによる脱硫処理を施してなる、硫黄酸化物をほとんど含まないガスである。本発明により好ましく用いられる被処理ガスは、前記燃焼排ガスに、アンモニウム接触還元法などによる脱硝処理と、前述の脱硫処理を施してなる、硫黄酸化物および窒素酸化物をほとんど含まないガスである。微量に残存する硫黄酸化物または窒素酸化物は二酸化炭素回収装置を循環するＣＯ₂吸収液中のアミン類と結合してアミン硝酸塩やアミン硫酸塩になる。該アミン塩はＣＯ₂吸収液の二酸化炭素吸収能を低下させるが、付設のリクレーマなどによってアミン塩を処理してＣＯ₂吸収液を再生することができる。

ＣＯ₂リッチ吸収液およびＣＯ₂リーン吸収液はアミン類と水を含むものである。ＣＯ₂リーン吸収液に二酸化炭素を吸収させることによってＣＯ₂リッチ吸収液が得られる。ＣＯ₂リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を放出させることによってＣＯ₂リーン吸収液に再生することができる。本発明に用い得るアミン類としては、モノエタノールアミン、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノールのようなアルコール性水酸基含有１級アミン類、ジエタノールアミン、２−メチルアミノエタノールのようなアルコール性水酸基含有２級アミン類、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミンのようなアルコール性水酸基含有３級アミン類、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ジエチレントリアミンのようなポリエチレンポリアミン類、ピペラジン類、ピペリジン類、ピロリジン類のような環状アミン類、キシリレンジアミンのようなポリアミン類、メチルアミノカルボン酸のようなアミノ酸類などが挙げられる。また、前記ＣＯ₂吸収液には二酸化炭素吸収促進剤或いは腐食防止剤、更には、その他の媒体としてメタノール、ポリエチレングリコール、スルフォラン等が含まれていてもよい。

被処理ガスに含まれる二酸化炭素をＣＯ₂リーン吸収液に吸収させるために、吸収塔1が用いられる。吸収塔は、充填層または棚段からなるＣＯ₂吸収部2を有する。充填層には、ラシヒリングなどが充填されていて、気液の接触面積が増えるようにしている。ＣＯ₂吸収部において、被処理ガスを上向きに流し且つＣＯ₂リーン吸収液を下向きに流して、被処理ガスとＣＯ₂リーン吸収液とを向流接触させる。被処理ガス中の二酸化炭素がＣＯ₂リーン吸収液に吸収されて、脱ＣＯ₂排ガスとＣＯ₂リッチ吸収液とがそれぞれ得られる。
ＣＯ₂吸収部において発生する吸収熱によってＣＯ₂吸収液が加熱されアミン類またはアミン分解生成物の蒸気（以下、アミン蒸気ということがある。）が発生することがある。また、ＣＯ₂吸収部において吸収液ミストも発生する。アミン蒸気および吸収液ミストは脱ＣＯ₂排ガスに同伴されてＣＯ₂吸収部の上から出る。吸収液ミストの大半はデミスタなどで除去できるが一部は洗浄部24に到達する。

ＣＯ₂吸収部2から出た脱ＣＯ₂排ガスは、水で２回以上洗浄される。この洗浄によって、脱ＣＯ₂排ガスに同伴するアミン蒸気および吸収液ミストを除去する。洗浄は、例えば、ＣＯ₂吸収部2の上方に設置される２段以上の洗浄部において行うことができる。具体的には、洗浄部において、脱ＣＯ₂排ガスを上向きに流し且つ洗浄用の水を下向きに流して、脱ＣＯ₂排ガスと水とを向流接触させる。

各回の洗浄に使用した水は、脱ＣＯ₂排ガスとの接触によって昇温するので、これを冷やして、同じ回の洗浄に再使用する。
各回の洗浄に使用する水の温度は、第１回目の洗浄による脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量が第２回目以降の各回の洗浄による脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量の合計より小さくなるように調整する。また、洗浄に使用する水の温度は、アミン類またはアミン分解生成物を除去できることができれば特に制限されないが、第１回目の洗浄に使用する水の温度はアミン分解生成物の沸点のうちの最も高い沸点以下の温度に維持することが好ましい。また、洗浄に使用する水は、初回から最終回に進むにしたがって、温度が低くなるように設定することが好ましい。

洗浄に使用する水の温度を調整するために、冷却水を用いた熱交換器が好ましく用いられる。そして、各回の洗浄に使用した水の冷却のために、一つ後の回の洗浄に使用した水の冷却のために使用した冷却水を使用する。たとえば、図１に示す装置には、第１洗浄部24a、第２洗浄部24bおよび第３洗浄部24cが設けられている。
第１洗浄部24aでは、ＣＯ₂吸収部2を出た脱ＣＯ₂排ガスをノズル9aから降り注がれる水で洗浄して脱ＣＯ₂排ガスに同伴する吸収液ミストまたはアミン蒸気を取り除く。ノズル9aから降り注がれた水は洗浄部24aの下にある受け皿から排出され冷却器8aで温度調整されて、ノズル9aから再び降り注がれる。
第２洗浄部24bでは、第１洗浄部24aで洗浄された脱ＣＯ₂排ガスをノズル9bから降り注がれる水で洗浄して該脱ＣＯ₂排ガスに同伴する吸収液ミストまたはアミン蒸気を取り除く。ノズル9bから降り注がれた水は洗浄部24bの下にある受け皿から排出され冷却器8bで温度調整されて、ノズル9bから再び降り注がれる。
第３洗浄部24cでは、第２洗浄部24bで洗浄された脱ＣＯ₂排ガスをノズル9cから降り注がれる水で洗浄して該脱ＣＯ₂排ガスに同伴する吸収液ミストまたはアミン蒸気を取り除く。ノズル9cから降り注がれた水は洗浄部24cの下にある受け皿から排出され冷却器8cで温度調整されて、ノズル9cから再び降り注がれる。

第１回目の洗浄による脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量は、好ましくは１５℃以下、より好ましくは１０℃以下、さらに好ましくは７℃以下にする。第１回目の洗浄による脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量を大きくするためには、熱交換器の容量を大きくするか、または洗浄用の水の温度を下げるか若しくは洗浄用の水の量を増やす必要があるので設備費および運転費が上がる傾向がある。さらに、洗浄用の水の増量はフラッディングの発生リスクを高める。本発明においては第１回目の洗浄による脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量を上記のようにしているので、設備費および運転費が上がることなく、またフラディングの発生リスクが低い。第１回目の洗浄における洗浄用の水の量（Ｌ_M［ｍｏｌ／ｈｒ］）と脱ＣＯ₂排ガスの量（Ｇ_M［ｍｏｌ／ｈｒ］）との液ガス比（Ｌ_M／Ｇ_M）は、好ましくは１〜５である。

従来技術のように、第１洗浄部における脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量が第２洗浄部および第３洗浄部における脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量の合計より大きいと、第１洗浄部において凝縮する蒸気の量が多くなり、凝縮物の一部が水に吸収されずにすり抜けてしまう。すり抜けた凝縮物は非常に細かいので、第２洗浄部および第３洗浄部において水で洗浄しても十分に除去することができない。
本発明においては、例えば、第１洗浄部24aにおける脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量が第２洗浄部24bおよび第３洗浄部24cにおける脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量の合計より小さくなるようにしている。これによって、第１洗浄部24aにおいて凝縮する蒸気量が減り、水に吸収されずにすり抜ける凝縮物の量が減る。このようにすることで、頂部４から放出される脱ＣＯ₂排ガスに同伴するアミン類の量を大幅に減らすことができる。なお、放出されるガスに同伴する洗浄水ミストを回収するために洗浄部の出口にデミスタを設置してもよい。これにより洗浄水の損失を低減できる。

初回以外の各回の洗浄に使用した水の一部または全部は、そのまま若しくは必要に応じてｐＨ調整をして、その回の一つ前の回の洗浄に使用する水に添加することができる。各回の洗浄に使用した水のアミン濃度は、一つ前の回の洗浄に使用する水のアミン濃度より低い。各回の洗浄に使用した水を一つ前の回の洗浄に使用する水に添加することによって、一つ前の回の洗浄効果を向上させることができる。

さらに、初回の洗浄に使用した水の一部または全部を、そのまま若しくは必要に応じてｐＨ調整をして、ＣＯ₂リーン吸収液に添加することができる。初回の洗浄に使用した水のアミン濃度は、ＣＯ₂リーン吸収液のアミン濃度より低いが、第１段目の洗浄部に使用する水には、第２段目以降の洗浄部において回収したアミン類が蓄積されているので、第１段目の洗浄部に使用した水をＣＯ₂リーン吸収液に加えることによって、アミン類の消費量を節約することができる。

図１に示す装置では、第３洗浄部24cの受け皿から抜き出した水を移送する管が、途中で分岐し、第２洗浄部24bのノズル9bに繋がる管と合流するように、設置されている。また、第２洗浄部24bの受け皿から抜き出した水を移送する管が、途中で分岐し、第１洗浄部24aのノズル9aに繋がる管と合流するように、設置されている。さらに、第１洗浄部24aの受け皿から抜き出した水を移送する管が、途中で分岐し、ＣＯ₂吸収部のノズル6に繋がる管と合流するように、設置されている。

なお、図１に示す装置では、洗浄部が３段設けられているが、洗浄部を２段または４段以上設けてもよい。追加される洗浄部の構造や配管は、第２洗浄部と同じ構造や配管になっていてもよい。

吸収塔の底部10から抜き出されたＣＯ₂リッチ吸収液は熱交換器22にて加熱されて再生塔（脱離塔）13のＣＯ₂脱離部15の上部にノズル14から降り注がれる。注がれた液はＣＯ₂脱離部15を下降し、再生塔の底部に溜まる。再生塔の底部に溜まる液は、二酸化炭素の含有量が少ないＣＯ₂リーン吸収液である。再生塔の底部にはリボイラ23が付設されている。リボイラ23でＣＯ₂リーン吸収液が加熱され気化された蒸気がＣＯ₂脱離部15を上昇し、ＣＯ₂脱離部15を下降するＣＯ₂リッチ吸収液を加熱して約１００〜１２５℃の温度にし二酸化炭素を脱離させる。再生塔13のＣＯ₂脱離部15は、通常、最下部の温度が最上部の温度に比べて高くなっている。ＣＯ₂脱離部15の構造は特に制限されず、例えば、ラシヒリングなどを充填した充填床であってもよいし、棚段であってもよい。

再生塔の底部に溜まったＣＯ₂リーン吸収液は抜き出されて熱交換器22にて冷却され、吸収塔1に戻される。なお、熱交換器22では再生塔底部から抜き出されたＣＯ₂リーン吸収液（１１０〜１２０℃程度）と吸収塔底部から抜き出されたＣＯ₂リッチ吸収液（５０〜６０℃程度）との間で熱交換が行われる。熱交換器としては、スパイラル式熱交換器、プレート式熱交換器、多管円筒式熱交換器など、既存の熱交換器を用いることができる。

ＣＯ₂脱離部15において脱離された二酸化炭素には吸収液ミストやアミン蒸気が同伴している。そこで、脱離された二酸化炭素を水洗部25において洗浄する。そして、水洗部25を経た二酸化炭素を冷却器19で冷やして二酸化炭素に同伴する蒸気を凝縮させて凝縮水を得る。ＣＯ₂分離器17で二酸化炭素と凝縮水とが分離される。凝縮水は、水洗部25のノズル20から降り注がれて脱離された二酸化炭素の洗浄に用いることができる。また、凝縮水は、洗浄部24のノズル9a、9bまたは9cから降り注がれる水として用いることができる。

以下に実施例を示して本発明をより具体的に説明する。なお、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。

実施例１
図２に示す装置を用いて模擬排気ガスによる実験を行った。
ラシヒリング充填材が組み込まれた塔径０．１５ｍ及び高さ１．５ｍの洗浄部24a，24b，24cを、塔径０．１５ｍのＣＯ₂吸収部の上に３段設置した。各段の洗浄部において洗浄用の水とＣＯ₂吸収部から上昇してきたガスと向流接触させた。
アミン水溶液２０ＬをＣＯ₂吸収部の底から移送しノズル6から噴霧し循環させた。同時に、二酸化炭素１０体積％、酸素８体積％および窒素７２体積％で含有し且つ温度Ｔ_fが４０℃である飽和水蒸気量の模擬燃焼排ガスをＣＯ₂吸収部の底から導入して、液ガス比（Ｌ／Ｇ）３で向流接触させた。ＣＯ₂吸収部出口および第１段目洗浄部入口におけるガスは、温度Ｔ₀が６０℃、アミンミスト量が０．２ｐｐｍｖ、アミン蒸気量が１２００ｐｐｍｖであった。
冷却水貯槽44から温度２０℃の冷却水を第３段目冷却部24cの熱交換器8cの冷却ラインに導入し、熱交換器8cから排出される冷却水を第２段目冷却部24bの熱交換器8bの冷却ラインに導入し、熱交換器8bから排出される冷却水を第１段目冷却部24aの熱交換器8aの冷却ラインに導入し、熱交換器8aから排出される冷却水を貯槽44に戻した。熱交換器8bへの冷却水の供給量を調整するための排水路46bおよび補水路47b、ならび熱交換器8aへの冷却水の供給量を調整するための排水路46aおよび補水路47aを設置した。この冷却システムを用い、洗浄部各段にあるポンプで洗浄用の液の流量を調整すると、洗浄部各段に用いる洗浄用の液の温度を調節することができる。
第１段目の洗浄部24a出口におけるガス温度Ｔ₁が５５℃（低下量５℃）、第２段目の洗浄部出口におけるガス温度Ｔ₂が４８℃（低下量７℃）、第３段目の洗浄部出口におけるガス温度Ｔ₃が４０℃（低下量８℃）となるように冷却水量、洗浄用の液の量を調節した。
定常状態になったところで、第１段目、第２段目および第３段目の洗浄部出口におけるガスに含まれるアミンミスト量Ｃ_m1、Ｃ_m2およびＣ_m3ならびに第３段目洗浄部出口におけるガスに含まれるアミン蒸気量Ｃ_v3を測定した。その結果を表１に示す。

実施例２
冷却水の流量を実施例１における流量の１．３倍にし、第１段目洗浄部の出口におけるガス温度Ｔ₁が５４℃（低下量６℃）、第２段目の洗浄部の出口におけるガス温度Ｔ₂が４６℃（低下量８℃）、および第３段目の洗浄部出口におけるガス温度Ｔ₃が４０℃（低下量６℃）になるように、洗浄部各段の熱交換器に入る冷却水の量を排水路および補水路のバルブを操作して調節した以外は実施例１と同じ手法で運転した。
定常状態になったところで、第１段目、第２段目および第３段目の洗浄部出口におけるガスに含まれるアミンミスト量Ｃ_m1、Ｃ_m2およびＣ_m3ならびに第３段目洗浄部出口におけるガスに含まれるアミン蒸気量Ｃ_v3を測定した。その結果を表１に示す。

実施例３
冷却水の流量を実施例１における流量の１．６倍にし、第１段目洗浄部の出口におけるガス温度Ｔ₁が５３℃（低下量７℃）、第２段目の洗浄部の出口におけるガス温度Ｔ₂が４６℃（低下量７℃）、および第３段目の洗浄部出口におけるガス温度Ｔ₃が４０℃（低下量６℃）になるように、洗浄部各段の熱交換器に入る冷却水の量を排水路および補水路のバルブを操作して調節した以外は実施例１と同じ手法で運転した。
定常状態になったところで、第１段目、第２段目および第３段目の洗浄部出口におけるガスに含まれるアミンミスト量Ｃ_m1、Ｃ_m2およびＣ_m3ならびに第３段目洗浄部出口におけるガスに含まれるアミン蒸気量Ｃ_v3を測定した。その結果を表１に示す。

実施例４
第１段目洗浄部の出口におけるガス温度Ｔ₁が５５℃（低下量５℃）、第２段目の洗浄部の出口におけるガス温度Ｔ₂が５０℃（低下量５℃）、および第３段目の洗浄部出口におけるガス温度Ｔ₃が４５℃（低下量５℃）になるように、洗浄部各段の熱交換器に入る冷却水の量を排水路および補水路のバルブを操作して調節した以外は実施例１と同じ手法で運転した。
定常状態になったところで、第１段目、第２段目および第３段目の洗浄部出口におけるガスに含まれるアミンミスト量Ｃ_m1、Ｃ_m2およびＣ_m3ならびに第３段目洗浄部出口におけるガスに含まれるアミン蒸気量Ｃ_v3を測定した。その結果を表１に示す。

比較例１
第１段目洗浄部の出口におけるガス温度Ｔ₁が４５℃（低下量１５℃）、第２段目の洗浄部の出口におけるガス温度Ｔ₂が４０℃（低下量５℃）、および第３段目の洗浄部出口におけるガス温度Ｔ₃が４０℃（低下量０℃）になるように、洗浄部各段の熱交換器に入る冷却水の量を排水路および補水路のバルブを操作して調節した以外は実施例１と同じ手法で運転した。
定常状態になったところで、第１段目、第２段目および第３段目の洗浄部出口におけるガスに含まれるアミンミスト量Ｃ_m1、Ｃ_m2およびＣ_m3ならびに第３段目洗浄部出口におけるガスに含まれるアミン蒸気量Ｃ_v3を測定した。その結果を表１に示す。

比較例２
第１段目洗浄部の出口におけるガス温度Ｔ₁が４５℃（低下量１５℃）、第２段目の洗浄部の出口におけるガス温度Ｔ₂が４５℃（低下量０℃）、および第３段目の洗浄部出口におけるガス温度Ｔ₃が４５℃（低下量０℃）になるように、洗浄部各段の熱交換器に入る冷却水の量を排水路および補水路のバルブを操作して調節した以外は実施例１と同じ手法で運転した。
定常状態になったところで、第１段目、第２段目および第３段目の洗浄部出口におけるガスに含まれるアミンミスト量Ｃ_m1、Ｃ_m2およびＣ_m3ならびに第３段目洗浄部出口におけるガスに含まれるアミン蒸気量Ｃ_v3を測定した。その結果を表１に示す。

比較例３
第３段目の洗浄部を取り外し、第１段目洗浄部の出口におけるガス温度Ｔ₁が５０℃（低下量１０℃）、および第２段目の洗浄部の出口におけるガス温度Ｔ₂が４０℃（低下量１０℃）になるように、洗浄部各段の熱交換器に入る冷却水の量を排水路および補水路のバルブを操作して調節した以外は実施例１と同じ手法で運転した。
定常状態になったところで、第１段目、および第２段目の洗浄部出口におけるガスに含まれるアミンミスト量Ｃ_m1、およびＣ_m2ならびに第２段目洗浄部出口におけるガスに含まれるアミン蒸気量Ｃ_v2を測定した。その結果を表１に示す。

表１に示すとおり、第１段目洗浄部における脱ＣＯ₂排ガスの温度変化量を、第２段目以降の各段の洗浄部における脱ＣＯ₂排ガスの温度変化量の合計よりも小さくする（実施例１〜実施例４）、ガス中のアミンミストが効率よく低減された。

1…吸収塔、 2…ＣＯ₂吸収部（充填床）、 3…被処理ガス供給部、
4…脱ＣＯ₂排ガス排出部、 6…ＣＯ₂リーン吸収液供給ノズル、
7a、7b、7c…水循環ポンプ、 8a、8b、8c…冷却部、
9a、9b、9c…洗浄水ノズル、 10…吸収塔底部、 11…被処理ガス、
13…再生塔、 14…ノズル、 15…ＣＯ₂脱離部（下部充填床）、
17…ＣＯ₂分離器、 18…排出ＣＯ₂、 19…凝縮器、
20…ノズル、 22…熱交換器、 23…リボイラ、
24a…第１洗浄部、 24b…第２洗浄部、 24c…第３洗浄物、
25…水洗部（上部充填床）、 35…デミスタ、 44…冷却水貯槽、
45…冷却水供給ライン、 46a、46b…冷却水排水路、
47a、47b…冷却水補水路

Claims (6)

1. 二酸化炭素を含む被処理ガスにアミン類および水を含んで成るＣＯ₂リーン吸収液を接触させて二酸化炭素をＣＯ₂リーン吸収液に吸収させて脱ＣＯ₂排ガスとＣＯ₂リッチ吸収液を得る工程（I）、
   工程（I）で得られたＣＯ₂リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を放出させてＣＯ₂リーン吸収液に再生する工程（II）、
   工程（II）で再生されたＣＯ₂リーン吸収液を工程（I）に移送する工程（III）、
   脱ＣＯ₂排ガスを水によって２回以上洗浄する工程（IV）、および
   第１回目の洗浄による脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量が第２回目以降の各回の洗浄による脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量の合計より小さくなるように、各回の洗浄に使用した水を冷却し同じ回の洗浄に再使用する工程（V）を
   有する二酸化炭素の回収方法。
2. 各回の洗浄に使用した水の冷却を冷却水との熱交換によって行い、且つ各回の洗浄に使用した水の冷却のために使用する冷却水が一つ後の回の洗浄に使用した水の冷却のために使用した冷却水である、請求項１に記載の二酸化炭素の回収方法。
3. 第２回目以降の各回の洗浄による脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量を一つ前の回の洗浄による脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量と同じに若しくはそれより大きくなるようにする、請求項１または２に記載の二酸化炭素の回収方法。
4. 二酸化炭素を含む被処理ガスとアミン類および水を含むＣＯ₂リーン吸収液とを向流接触させて二酸化炭素をＣＯ₂リーン吸収液に吸収させて脱ＣＯ₂排ガスとＣＯ₂リッチ吸収液を得るためのＣＯ₂吸収部、
   ＣＯ₂吸収部で得られたＣＯ₂リッチ吸収液をＣＯ₂脱離部に移送するためのライン、
   ＣＯ₂リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を脱離させてＣＯ₂リーン吸収液に再生するためのＣＯ₂脱離部、
   ＣＯ₂脱離部で再生されたＣＯ₂リーン吸収液をＣＯ₂吸収部に移送するためのライン、
   脱ＣＯ₂排ガスと水とを向流接触させて脱ＣＯ₂排ガスを水で洗浄するための直列に２段以上設置された洗浄部、ならびに
   第１段目の洗浄部を通過した際の脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量が第２段目以降の各段洗浄部を通過した際の脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量の合計より小さくなるように、各段の洗浄部において使用された水を冷却し、同じ段の洗浄部に戻すための各段に設置された冷却部および水循環ライン
   を有する二酸化炭素の回収装置。
5. 各段の冷却部がいずれも冷却水を用いた熱交換器であり、
   第１段目の洗浄部を通過した水の冷却のための熱交換器に第２段目の洗浄部を通過した水の冷却のための熱交換器において使用した冷却水を供給するためのラインをさらに有する、請求項４に記載の二酸化炭素の回収装置。
6. 第２段目以降の各段の洗浄部を通過した際の脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量を一つ前の段の洗浄部を通過した際の脱ＣＯ₂排ガスの温度低下量と同じに若しくはそれより大きくなるようにする、請求項４または５に記載の二酸化炭素の回収装置。

Images