JP2019022894A - Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＯ2回収装置およびＣＯ2回収方法を提供する。【解決手段】ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガス１１ＡとＣＯ2吸収液１２とを接触させてＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔１３と、ＣＯ2吸収液を再生する吸収液再生塔１４とを有するＣＯ2回収装置であって、前記ＣＯ2吸収塔１３が、前記ＣＯ2吸収液によりＣＯ2含有排ガス中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収部１３Ａと、前記ＣＯ2吸収部１３Ａのガス流れ下流側に設けられ、洗浄水によりＣＯ2除去後の排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収剤を前記洗浄水により回収する水洗部と、前記吸収液再生塔１４の塔頂部１４ａから放出される水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１から分離された凝縮水４４の一部４４ａを、前記水洗部側に導入する分岐ラインＬ23と、前記水洗部から、ＣＯ2吸収剤を含む洗浄水２０の一部２０ａを、前記吸収液再生塔１４の塔頂側に導入する水洗部抜出液供給ラインＬ2と、を具備する。【選択図】図３

Description

本発明は、吸収液と接触してＣＯ₂を除去された脱炭酸排ガスに残存して放出される塩基性アミン化合物類の濃度を低減するＣＯ₂回収装置およびＣＯ₂回収方法に関する。

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、ボイラの排ガスをアミン化合物水溶液などのアミン系吸収液と接触させ、排ガス中のＣＯ₂を除去し回収する方法が精力的に研究されている。

このような吸収液を用いて排ガスからＣＯ₂を回収する場合、ＣＯ₂が回収された脱炭酸排ガスにアミン化合物が同伴してしまう。そして、アミン化合物による大気汚染が発生する事態を防ぐため、脱炭酸排ガスと共に放出されるアミン化合物の放出量を低減する必要がある。

従来、特許文献１では、吸収液との気液接触によりＣＯ₂が吸収除去された脱炭酸排ガスに対して洗浄水を気液接触させることで、脱炭酸排ガスに同伴されたアミン化合物を回収する水洗部を複数段設け、この複数段の水洗部にて、順次、脱炭酸排ガスに同伴するアミンの回収処理を行うことが示されている。この特許文献１の洗浄水は、ＣＯ₂を吸収したアミン系吸収液からＣＯ₂を除去してアミン系吸収液を再生する処理において、ＣＯ₂に含まれる水分を凝縮して分離した凝縮水が用いられている。

また、従来、特許文献２では、吸収液との気液接触によりＣＯ₂が吸収除去された脱炭酸排ガスを冷却する冷却部と、冷却部で凝縮した凝縮水と脱炭酸排ガスとを向流接触させる接触部を設けたものが示されている。さらに、特許文献２では、吸収液との気液接触によりＣＯ₂が吸収除去された脱炭酸排ガスに対して洗浄水を気液接触させることで、脱炭酸排ガスに同伴されたアミン化合物を回収する水洗部を設けたものが示され、洗浄水は、ＣＯ₂が回収される前の排ガスを冷却する冷却塔で凝縮された凝縮水が用いられている。

特開２００２−１２６４３９号公報 特開平８−８０４２１号公報

しかしながら、近年では、環境保全の見地から、脱炭酸排ガスに残存して放出される吸収液成分の濃度をより一層低減することが望まれている。特に、将来予想される処理ガス流量の多い火力発電所などの排ガスに対して、ＣＯ₂回収装置を設置する場合、排ガスの放出量が多量であることから、脱炭酸排ガスに残存して放出される吸収液成分の放出量が増加する傾向にあり、放出される塩基性アミン化合物類（吸収液成分）の濃度をより一層低減することが必要である。

本発明は上述した課題を解決するものであり、脱炭酸排ガスに残存して放出される塩基性アミン化合物類の濃度をより一層低減することのできるＣＯ₂回収装置およびＣＯ₂回収方法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、ＣＯ₂を含有するＣＯ₂含有排ガスとＣＯ₂吸収液とを接触させてＣＯ₂を除去するＣＯ₂吸収塔と、ＣＯ₂を吸収したＣＯ₂吸収液のリッチ溶液をリッチ溶液供給管により導入し、ＣＯ₂吸収液を再生する吸収液再生塔と、を具備し、前記吸収液再生塔でＣＯ₂が除去されたリーン溶液をリーン溶液供給管により導入し、前記ＣＯ₂吸収塔で再利用するＣＯ₂回収装置であって、前記ＣＯ₂吸収塔が、前記ＣＯ₂吸収液によりＣＯ₂含有排ガス中のＣＯ₂を吸収するＣＯ₂吸収部と、前記ＣＯ₂吸収部のガス流れ下流側に設けられ、洗浄水によりＣＯ₂除去後の排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ₂吸収剤を前記洗浄水により回収する水洗部と、を具備し、前記吸収液再生塔の塔頂部から放出される水蒸気を伴ったＣＯ₂ガスから分離された凝縮水を、前記水洗部側に導入するラインと、前記水洗部で洗浄したＣＯ₂吸収剤を含む洗浄水を抜出して、前記吸収液再生塔のリフラックス部に導入する水洗部抜出液供給ラインと、を具備することを特徴とするＣＯ₂回収装置にある。

第２の発明は、第１の発明において、前記水洗部の液貯留部で回収されたＣＯ₂吸収剤を含む洗浄水を前記水洗部の頂部側から供給して循環する洗浄水循環ラインを有し、前記水洗部抜出液供給ラインが前記洗浄水循環ラインに接続されていることを特徴とするＣＯ₂回収装置にある。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記水洗部が、前記ＣＯ₂吸収部のガス流れ下流側に設けられる本水洗部と、前記本水洗部のガス流れ下流側に設けられ、前記凝縮水で、本水洗後のＣＯ₂除去後の排ガスをさらに仕上げ洗浄する仕上水洗部と、を有することを特徴とするＣＯ₂回収装置にある。

第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記水蒸気を伴ったＣＯ₂ガスから凝縮水を分離する分離ドラムと、前記分離ドラムから前記再生塔のリフラックス部に前記凝縮水を導入するラインと、を備え、前記水洗部側に導入する分岐ラインが、前記再生塔のリフラックス部に導入するラインから分岐されていることを特徴とするＣＯ₂回収装置にある。

第５の発明は、ＣＯ₂を含有するＣＯ₂含有排ガスとＣＯ₂吸収液とを接触させてＣＯ₂を除去するＣＯ₂吸収塔と、ＣＯ₂を吸収したＣＯ₂吸収液からＣＯ₂を分離してＣＯ₂吸収液を再生する吸収液再生塔とを用い、前記吸収液再生塔でＣＯ₂が除去されたリーン溶液をＣＯ₂吸収塔で再利用するＣＯ₂回収方法であって、前記吸収液再生塔の塔頂部から放出される水蒸気を伴ったＣＯ₂ガスから分離された凝縮水を、前記水洗部側に導入する工程と、前記ＣＯ₂吸収塔のガス流れ下流側において、洗浄水によりＣＯ₂除去排ガスを洗浄すると共に冷却する洗浄工程と、この洗浄に用いた洗浄水を抜出し、前記吸収液再生塔のリフラックス部に導入する工程と、を有することを特徴とするＣＯ₂回収方法にある。

第６の発明は、第５の発明において、前記洗浄工程が、本洗浄工程と、前記水洗部のガス流れ後流側で仕上げ洗浄する仕上洗浄工程とを有し、前記仕上洗浄工程で、前記水凝縮水を用いて仕上げ洗浄することを特徴とするＣＯ₂回収方法にある。

本発明によれば、脱炭酸排ガスに残存して放出される吸収液の塩基性アミン化合物類の濃度をより一層低減できると共に、回収した吸収液の再利用を図ることができる。

図１は、実施例１に係るＣＯ₂回収装置の概略図である。 図２は、実施例１に係る吸収液再生塔の要部概略図である。 図３は、実施例２に係るＣＯ₂回収装置の概略図である。 図４は、実施例３に係るＣＯ₂回収装置の概略図である。 図５は、試験例における吸収塔出口ガス中の同伴吸収剤濃度比のグラフである。

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。

本発明による実施例に係るＣＯ₂回収装置について、図面を参照して説明する。図１は、実施例１に係るＣＯ₂回収装置の概略図である。
図１に示すように、本実施例に係るＣＯ₂回収装置１０Ａは、ＣＯ₂を含有するＣＯ₂含有排ガス１１ＡとＣＯ₂吸収液（リーン溶液１２Ｂ）とを接触させてＣＯ₂を除去するＣＯ₂吸収塔（以下「吸収塔」ともいう）１３と、ＣＯ₂を吸収したＣＯ₂吸収液（リッチ溶液１２Ａ）を再生する吸収液再生塔（以下「再生塔」ともいう）１４と、再生塔１４でＣＯ₂が除去されたリーン溶液１２ＢをＣＯ₂吸収塔１３で再利用するＣＯ₂回収装置であって、吸収塔１３が、ＣＯ₂吸収液（リーン溶液）１２ＢによりＣＯ₂含有排ガス１１Ａ中のＣＯ₂を吸収するＣＯ₂吸収部１３Ａと、ＣＯ₂吸収部１３Ａのガス流れ下流側に設けられ、洗浄水２０によりＣＯ₂除去後の排ガス１１Ｂを冷却すると共に、同伴するＣＯ₂吸収剤を洗浄水２０により回収する本水洗部１３Ｃと、本水洗部１３Ｃの液貯留部２１で回収されたＣＯ₂吸収剤を含む洗浄水２０を本水洗部１３Ｃの頂部側から供給して循環する洗浄水循環ラインＬ₁と、ＣＯ₂吸収部１３Ａと本水洗部１３Ｃとの間に設けられる予備水洗部１３Ｂと、洗浄水循環ラインＬ₁から、ＣＯ₂吸収剤を含む洗浄水２０の一部２０ａを抜出し、吸収液再生塔１４のリフラックス部１７の塔頂側に接続され、該リフラックス部１７内に導入する水洗部抜出液供給ラインＬ₂と、リフラックス部１７の導入位置よりも塔底部側からリフラックス水の一部を抜出し、予備水洗部１３Ｂ側に接続され、該予備水洗部１３Ｂの予備水洗水２０ｂとして導入するリフラックス水供給ラインＬ₃と、を具備するものである。

なお、本実施例では、洗浄水循環ラインＬ₁から、ＣＯ₂吸収液を含む洗浄水２０の一部２０ａをそのまま抜き出すようにしているが、本発明はこれに限定されず、別途洗浄水循環ラインＬ₁から、ＣＯ₂吸収液を含む洗浄水２０の一部２０ａを一時貯留する貯留部を設け、ここから抜き出すようにしてもよい。

本実施例のＣＯ₂回収装置１０Ａは、ＣＯ₂を含有するＣＯ₂含有排ガス１１Ａとリーン溶液１２Ｂとを接触させてＣＯ₂を除去する吸収塔１３と、ＣＯ₂を吸収したリッチ溶液１２Ａを再生する再生塔１４とを有し、再生塔１４でＣＯ₂が除去されたリーン溶液１２ＢをＣＯ₂吸収塔１３で循環再利用して、ＣＯ₂を含有するＣＯ₂含有排ガス１１ＡからＣＯ₂を効率よく除去している。

本実施例のＣＯ₂吸収塔１３は、ＣＯ₂含有排ガス１１Ａ中のＣＯ₂を吸収するＣＯ₂吸収部１３Ａと、ＣＯ₂吸収部１３Ａのガス流れ下流側に設けられ、ＣＯ₂除去後の排ガス１１Ｂを予備水洗する予備水洗部１３Ｂと、予備水洗後のＣＯ₂除去後の排ガス１１Ｃを本水洗する本水洗部１３Ｃと、を備えている。

ここで、ＣＯ₂吸収塔１３の内部では、吸収塔底部１３ｂにおいて、外部から導入されたＣＯ₂含有排ガス１１Ａが、ＣＯ₂吸収塔１３の下部側に設けられたＣＯ₂吸収部１３Ａにおいて、例えばアルカノールアミン等のＣＯ₂吸収剤をベースとするＣＯ₂吸収液１２と対向流接触される。そして、この対向流接触の結果、ＣＯ₂含有排ガス１１Ａ中のＣＯ₂は、化学反応（Ｒ−ＮＨ₂＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂→Ｒ−ＮＨ₃ＨＣＯ₃）により、ＣＯ₂吸収液１２に吸収される。この結果、ＣＯ₂吸収部１３Ａを通過して、ＣＯ₂吸収塔１３の内部を上昇するＣＯ₂除去後の排ガス１１Ｂには、ＣＯ₂が殆ど残存しないものとなる。

このＣＯ₂除去後の排ガス１１Ｂは、ガス流れ下流の本水洗部１３Ｃで洗浄するが、本実施例では、この本水洗部１３Ｃに導入する前に、予備水洗部１３Ｂを設け、ここで予備水洗をしている。

この予備水洗部１３Ｂでは、ＣＯ₂除去後の排ガス１１Ｂを、予備水洗水２０ｂと気液接触して予備洗浄し、ＣＯ₂除去後の排ガス１１Ｂ中に同伴されるＣＯ₂吸収剤を洗浄する。

ここで、ＣＯ₂吸収液１２中のＣＯ₂吸収剤がＣＯ₂除去後の排ガス１１Ｂに何故同伴されるかという点について説明する。吸収塔１３内のＣＯ₂吸収部１３Ａ内を上昇するＣＯ₂含有排ガス１１Ａ中にはその温度における飽和蒸気圧の関係から水蒸気が同伴する。
この水蒸気を含むＣＯ₂除去後の排ガス１１ＢとＣＯ₂吸収液１２とが対向接触することで、ＣＯ₂吸収剤の極一部が飽和蒸気圧の関係から蒸気として、飛沫同伴によりミストとして排ガス１１Ｂに同伴する。
この結果、ＣＯ₂吸収部１３Ａを通過したＣＯ₂除去後の排ガス１１Ｂ中には、ＣＯ₂吸収剤が僅かに含まれることとなる。

また、本洗浄部１３Ｃでは、ＣＯ₂除去後の排ガス１１Ｂの冷却により、該排ガス１１Ｂ中に同伴している水蒸気から凝縮水である洗浄水２０を生じ、排ガス１１Ｂ中に同伴するＣＯ₂吸収剤が溶解することにより、洗浄水２０中にＣＯ₂吸収剤が僅かに含まれることになる。

よって、本実施例では、先ず予備水洗部１３Ｂにおいて、ＣＯ₂除去後の排ガス１１Ｂ中のＣＯ₂吸収剤を予備洗浄水２０ｂで洗浄除去するようにしている。

この予備水洗部１３Ｂを通過した後、ＣＯ₂除去後の排ガス１１Ｃは、チムニートレイ１６を介して本水洗部１３Ｃ側へ上昇し、本水洗部１３Ｃの頂部側から供給される洗浄水２０と気液接触して、ＣＯ₂除去後の排ガス１１Ｃに同伴するＣＯ₂吸収剤を循環洗浄により回収する。

本水洗部１３Ｃでは、チムニートレイ１６の液貯留部２１で貯留した洗浄水２０を循環ラインＬ₁で循環させて、循環洗浄するようにしている。
なお、洗浄水循環ラインＬ₁には冷却部２２を設け、所定の温度（例えば４０℃以下）まで冷却している。洗浄水２０は、洗浄水循環ラインＬ₁に設けた循環ポンプ５７により循環されている。この循環する洗浄水２０による本洗浄によって、ＣＯ₂除去後の排ガス１１Ｃに同伴するＣＯ₂吸収剤を更に回収・除去することができる。

その後、ＣＯ₂吸収剤が除去されたＣＯ₂吸収剤除去後の排ガス１１Ｄは、ＣＯ₂吸収塔１３の塔頂部１３ａから外部へ排出される。なお、符号７５はガス中のミストを捕捉するミストエリミネータを図示する。

このように、本実施例では、予備水洗部１３Ｂ及び本水洗部１３Ｃを設けて、ＣＯ₂除去後の排ガス１１Ｂ、１１Ｃ中に同伴される凝縮水に溶解したＣＯ₂吸収液を２段階で洗浄除去しているので、ＣＯ₂除去後の排ガス１１Ｂ、１１Ｃに同伴するＣＯ₂吸収液を確実に回収・除去することができる。

この結果、外部に放出されるＣＯ₂吸収液除去排ガス１１Ｄ中に残存して放出される塩基性アミン化合物類等のＣＯ₂吸収剤の濃度をより一層低減することができる。

ＣＯ₂を吸収したリッチ溶液１２Ａは、リッチ溶液供給管５０に介装されたリッチソルベントポンプ５１により昇圧され、リッチ・リーン溶液熱交換器５２において、吸収液再生塔１４で再生されたリーン溶液１２Ｂにより加熱され、吸収液再生塔１４の頂部側に供給される。

再生塔１４の頂部側から塔内部に放出されたリッチ溶液１２Ａは、その塔底部１４ｂからの水蒸気による加熱により、ＣＯ₂放出部１４Ａで大部分のＣＯ₂を放出する。再生塔１４内で一部または大部分のＣＯ₂を放出したＣＯ₂吸収液１２は「セミリーン溶液」と呼称される。この図示しないセミリーン溶液は、再生塔１４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１２Ｂとなる。このリーン溶液１２Ｂは循環ラインＬ₂₀に介装された再生加熱器６１で飽和水蒸気６２により加熱される。加熱後の飽和水蒸気６２は水蒸気凝縮水６３となる。

一方、再生塔１４の塔頂部１４ａからは塔内においてリッチ溶液１２Ａ及び図示しないセミリーン溶液から逸散された水蒸気を伴ったＣＯ₂ガス４１が放出される。そして、水蒸気を伴ったＣＯ₂ガス４１がガス排出ラインＬ₂₁により導出され、ガス排出ラインＬ₂₁に介装されたコンデンサ４２により水蒸気が凝縮され、分離ドラム４３にて凝縮水４４が分離され、ＣＯ₂ガス４５が系外に放出されて、別途圧縮回収等の後処理がなされる。この分離ドラム４３にて分離された凝縮水４４は凝縮水ラインＬ₂₂に介装された凝縮水循環ポンプ４６にて吸収液再生塔１４の上部に供給される。なお、図示していないが、一部の凝縮水４４はＣＯ₂吸収液を含む洗浄水２０の洗浄水循環ラインＬ₁に供給され、ＣＯ₂除去排ガス１１Ｃに同伴するＣＯ₂吸収液１２の吸収に用いるようにしてもよい。

再生されたＣＯ₂吸収液（リーン溶液１２Ｂ）はリーン溶液供給管５３を介してリーン溶液ポンプ５４によりＣＯ₂吸収塔１３側に送られ、ＣＯ₂吸収液１２として循環利用される。この際、リーン溶液１２Ｂは、冷却部５５により所定の温度まで冷却して、ＣＯ₂吸収部１３Ａ内にノズル５６を介して、供給されている。

よって、ＣＯ₂吸収液１２は、ＣＯ₂吸収塔１３と吸収液再生塔１４とを循環する閉鎖経路を形成し、ＣＯ₂吸収塔１３のＣＯ₂吸収部１３Ａ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ＣＯ₂吸収液１２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ＣＯ₂吸収液を再生するようにしている。

なお、ＣＯ₂吸収塔１３に供給されるＣＯ₂含有排ガス１１Ａは、その上流側に設けられた冷却塔７０において、冷却水７１により冷却され、その後ＣＯ₂吸収塔１３内に導入される。なお、冷却水７１の一部もＣＯ₂吸収塔１３の洗浄水２０として本水洗部１３Ｃの頂部に供給され、ＣＯ₂除去排ガス１１Ｂに同伴するＣＯ₂吸収液１２の洗浄に用いる場合もある。なお、符号７２は循環ポンプ、７３は冷却器、７４は循環ラインを図示する。

本実施例では、吸収塔１３内の予備水洗部１３Ｂで用いる洗浄水として、本水洗部１３Ｃで用いた洗浄水２０の一部２０ａを、再生塔１４のリフラックス部１７に導入し、このリフラックス部１７から抜出したリフラックス水の一部を用いるようにしている。

ここで、本実施例では、本水洗部１３Ｃの洗浄水循環ラインＬ₁から、ＣＯ₂吸収剤を含む洗浄水２０の一部２０ａを、水洗部抜出液供給ラインＬ₂により抜出している。水洗部抜出液供給ラインＬ₂は、吸収液再生塔１４のリフラックス部１７の塔頂部１４ａ側の導入位置Ｘに接続され、ここでリフラックス部１７内にＣＯ₂吸収剤を含む洗浄水２０の一部２０ａを導入している。なお、洗浄水２０の一部２０ａの抜出量は、水洗部抜出液供給ラインＬ₂に介装されたポンプにより調整される。

そして、リフラックス部１７では、凝縮水４４が導入されてリフラックス水となり、このリフラックス水と混合される。そして、ＣＯ₂吸収剤を含む洗浄水２０の一部２０ａの導入位置Ｘよりも塔底部１４ｂの位置Ｙからリフラックス水の一部をリフラックス水供給ラインＬ₃により抜出している。そして、予備水洗部１３Ｂ側に接続されたリフラックス水供給ラインＬ₃により、予備水洗部１３Ｂの予備水洗水２０ｂとして導入するようにしている。

図２は、実施例１に係る吸収液再生塔の要部概略図である。
図２に示すように、再生塔１４のリフラックス部１７は、複数の棚段のトレイ１７ａ〜１７ｄが配置され、再生塔１４のＣＯ₂放出部１４ＡでＣＯ₂が放出された後の水蒸気を伴ったＣＯ₂ガス４１が上昇される。

すなわち、図２に示すように、再生塔１４のリフラックス部１７において、リフラックス部１７で再生塔１４の下部からの蒸気を伴ったＣＯ₂ガス４１により生成されたリフラックス水と、ＣＯ₂吸収剤を含む洗浄水２０の一部２０ａとが、棚段トレイを落下する際、混合される。

このリフラックス部１７で水蒸気により洗浄水２０の一部２０ａはその温度が上昇され、その後、洗浄水２０の一部２０ａの導入位置Ｘよりも塔底部１４ｂ側の抜出位置Ｙからリフラックス水の一部として抜出し、該予備水洗部１３Ｂの予備水洗水２０ｂとしている。

ここで、再生塔リフラックス部については、段塔でも充填塔でもよい。なお、低液流量の条件では段塔とすることが好ましい。

この段塔の具体例としては、例えばダウンカマーを有する十字流接触型のバルブトレイ、泡鐘トレイ、及び多孔板トレイ等を例示することができる。

リフラックス部１７の段数については、本実施例では、気液接触効率の観点から４段以上が好ましい。なお、図２の実施例では、十字流接触型の４段トレイを例示している。

塔外部からの液の供給方法については、特に制約は無いが、本実施例では、ダウンカマーの凝縮水４４と、反対方向からの水洗部抜出液供給ラインＬ₂とにより液供給を行う態様を例示している。

上段トレイ１７ａから下段側のトレイ１７ｂへの液供給は、ダウンカマー部にて塔内部を流下させる方法でもよく、ダウンカマー部から塔外部の配管を介して下段に供給する方法でもよい。なお、図２に示す実施例では、塔内部での下段への液供給の例である。

リフラックス部１７の水分凝縮については、リフラックス部１７の最下段トレイ１７ｄにて、例えば、１００℃近い温度の水蒸気を含むＣＯ₂ガス４１が、温度の低いリフラックス液及び水洗部抜出供給液との接触により、ガス温度が、例えば５℃程度低下する。この結果水蒸気を含むＣＯ₂ガス４１中の水蒸気が凝縮する。よって、従来のように、水洗部抜出液供給量(リフラックス部への供給無し)と比較して、本実施例ではリフラックス部１７へ洗浄水２０の一部２０ａを供給すること及び凝縮によって、例えば１．６倍程度の液流量となる。

この際、水洗部抜出液中吸収剤濃度は、従来に比較して、例えば０．６倍程度に低下すると共に、リフラックス部１７からリフラックス水の一部の抜出液温度（Ｔ₁）は、リフラックス部１７へ導入するＣＯ₂吸収剤を含む洗浄水２０の一部２０ａの導入温度（Ｔ₀）よりも例えば約３６℃程度上昇する。

この温度が上昇したリフラックス部１７からのリフラックス水の一部の抜出液を予備洗浄水２０ｂとして、予備水洗部１３Ｂに導入しているので、従来よりも予備水洗効率が増大する。

予備水洗部１３Ｂにおいて、ＣＯ₂除去後の排ガス１１Ｂに同伴する吸収液ミストからの吸収剤放散では、平衡上の到達点は、水洗部洗浄水中吸収剤濃度である。本実施例のように、洗浄水中の吸収剤が低濃度であれば、ミスト中吸収剤濃度との差が大きく、ミストからのＣＯ₂吸収剤の放散が従来よりも大幅に促進される。

さらに、本実施例のように、予備水洗部１３Ｂに導入する予備水洗水２０ｂの液温度が高いので、上記の液中吸収剤濃度差(飽和蒸気圧差)の推進力だけでなく、物質移動係数も上昇する。よって、物質移動係数と推進力との積で表される吸収剤放散速度が従来よりも、大幅に向上することとなる。

また、再生塔１４の塔底部１４ｂに洗浄水２０の一部２０ａの全量を供給するものではないので、再生加熱器６１のリボイラ量の低減を図ることができる。

このように、ＣＯ₂吸収塔１３と吸収液再生塔１４とを循環利用されるＣＯ₂吸収液１２は、予備水洗部１３Ｂ及び本水洗部１３Ｃにおいて、ＣＯ₂除去後のＣＯ₂除去排ガス１１Ｂ、１１Ｃと、洗浄水２０とを向流接触させ、ＣＯ₂除去排ガス１１Ｂ、１１Ｃに同伴されたＣＯ₂吸収液１２を洗浄水２０で吸収除去することで、吸収塔１３の外部への放散を防止している。

この洗浄の際、予備水洗部１３Ｂにおいて用いる予備洗浄水２０ｂとして、本水洗部１３Ｃで用いた洗浄水２０の一部２０ａを抜出し、再生塔１４側のリフラックス部１７に導入し、このリフラックス部１７において、高温のリフラックス水と混合することで、液温度を上昇させると共に、吸収剤濃度を低下させたリフラックス水の一部を予備洗浄水２０ｂとして用いるようにしているので、予備水洗部１３Ｂにおける予備洗浄水２０ｂの高温化及び含有吸収剤低濃度化に基づいたミストからの吸収剤放散促進による吸収剤の効率的な回収が図れると共にガスに同伴する吸収剤の放散量を低減することができる。

［試験例１］
本発明の実施例１の効果を確認する試験を行った。
即ち、二酸化炭素１４％を含む燃焼排ガス２００Ｎｍ³／ｈを吸収塔１３のＣＯ₂吸収部１３Ａに供給し、塩基性アミン溶液（ＣＯ₂吸収液）と向流接触させて二酸化炭素を除去した。本試験例では、予備水洗部１３ＢをＣＯ₂吸収部１３Ａの後流（上部）側に設けた。予備水洗部１３Ｂの予備洗浄水２０ｂは、本水洗部１３Ｃで用いた洗浄水２０の一部２０ａを抜出し、再生塔１４側のリフラックス部１７に導入し、このリフラックス部１７において、高温のリフラックス水と混合して抜出したものを用いた。
この予備洗浄水２０ｂとＣＯ₂除去後の排ガス１１Ｂとを対向流接触させ、ＣＯ₂吸収部１３ＡのＣＯ₂吸収液に直接流下させると共に、本水洗部１３Ｃにて洗浄水と液／ガス比４Ｌ／Ｎｍ³で向流接触させ出口のミストエリミネータ７５を通過させた。

この結果を図５に示す。図５は、試験例１における吸収塔出口ガス中の同伴物質濃度を対比したグラフである。図５中、左側は従来法であり、予備水洗部に、本水洗部からの洗浄水２０の一部をそのまま供給した場合である。これに対し、右側は本実施例に係る予備水洗部１３Ｂに、洗浄水２０の一部２０ａを抜出し、再生塔１４側のリフラックス部１７に導入し、このリフラックス部１７において、高温のリフラックス水と混合して抜出した温度が高い希釈した予備洗浄水２０ｂを用いた場合である。
試験例のように予備水洗部に温度が高い希釈した予備洗浄水２０ｂを用いた場合には、吸収塔出口ガス（ＣＯ₂吸収液除去排ガス１１Ｄ）中の同伴物質の濃度比は、従来技術を１とすると、本試験例は０．９６に低減した。

本発明による実施例に係るＣＯ₂回収装置について、図面を参照して説明する。図３は、実施例２に係るＣＯ₂回収装置の概略図である。なお、図１に示す実施例１に係るＣＯ₂回収装置１０Ａと同一の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。図３に示すように、本実施例のＣＯ₂回収装置１０Ｂでは、図１に示すＣＯ₂回収装置１０Ａにおいて、さらに、前記本水洗部１３Ｃのガス流れ下流側（塔上段側）に設けられ、水洗部の外部から供給される洗浄水で仕上洗浄する仕上水洗部１３Ｄを備えている。

本実施例では、再生塔１４の塔頂部１４ａから、外部に放出された水蒸気を伴ったＣＯ₂ガス４１中から分離された凝縮水４４の一部４４ａを供給する分岐ラインＬ₂₃を仕上水洗部１３Ｄに接続している。そして、この分岐ラインＬ₂₃により凝縮水４４の一部４４ａを供給することにより、仕上水洗部１３Ｄでの洗浄水としている。

また、分岐ラインＬ₂₃には冷却部２５を設け、凝縮水４４の一部４４ａを所定の温度（例えば４０℃以下）まで冷却するようにしてもよい。

この凝縮水４４の一部４４ａは、再生塔１４から外部に放出される水蒸気を伴ったＣＯ₂ガス４１中から分離されている。よって、その凝縮水４４中にはＣＯ₂吸収液の同伴がほとんど無い水であるので、仕上げ洗浄としての洗浄効果が発揮される。
また、仕上水洗部１３Ｄでの仕上洗浄水として、凝縮水４４の一部４４ａを用いる以外には、イオン交換水を別途供給するようにしてもよい。

このように、本実施例では、ＣＯ₂吸収液等のガス同伴物質濃度が低い液を仕上洗浄水として用い、水洗部最終段の最も後流側（塔頂部１３ａ側）でＣＯ₂除去排ガス１１Ｄと気液接触させることにより、吸収塔１３の塔頂部１３ａから外部に放散されるＣＯ₂吸収液の濃度の低減がさらに図れることとなる。

この結果、外部に放出されるＣＯ₂除去排ガス１１Ｅ中に残存して放出される塩基性アミン化合物類の濃度を実施例１に較べてより一層低減することができる。

本発明による実施例に係るＣＯ₂回収装置について、図面を参照して説明する。図４は、実施例３に係るＣＯ₂回収装置の概略図である。なお、図１及び図３に示す実施例１及び２に係るＣＯ₂回収装置１０Ａ、１０Ｂと同一の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。図４に示すように、本実施例のＣＯ₂回収装置１０Ｃでは、図３に示すＣＯ₂回収装置１０Ｂにおいて、予備水洗部１３Ｂには、予備洗浄水２０ｂが循環する循環ラインＬ₄を設置している。そして、予備水洗部１３Ｂのチムニートレイ１６の液貯留部２１で貯留した予備洗浄水２０ｂを予備洗浄水循環ラインＬ₄に導入している。そして、予備洗浄水２０ｂは、予備洗浄水循環ラインＬ₄に設けた循環ポンプ５８により循環されている。よって、本実施例の予備水洗部１３Ｂでは、液貯留部２１で落下する予備洗浄水２０ｂを回収し、予備洗浄水循環ラインＬ₄で循環再利用している。

また、本実施例では、この予備洗浄水循環ラインＬ₄に、リフラックス水の一部を抜出すリフラックス水供給ラインＬ₃の端部を接続し、予備水洗部１３Ｂの予備水洗水２０ｂとして導入するようにしている。

この結果、本実施例によれば、予備水洗部１３Ｂにおける予備洗浄水２０ｂの高温化及び含有吸収剤低濃度化に基づいたミストからの吸収剤放散促進による吸収剤の効率的な回収が図れると共にガスに同伴する吸収剤の放散量を低減することができる。

ここで、本実施例では、実施例２と異なり、予備洗浄水２０ｂの全部をＣＯ₂吸収部１３Ａに落下させるものではないので、液貯留部２１の液面を一定範囲の高さに維持するため、余剰水が発生する。
このため、本実施例では、予備洗浄水循環ラインＬ₄から、予備水洗水２０ｂの一部を余剰水として抜出す予備水洗水余剰抜出ラインＬ₅を備えている。この予備水洗水余剰抜出ラインＬ₅の端部は、リーン溶液１２Ｂを供給するリーン溶液供給管５３に接続されている。これにより、予備水洗水２０ｂの一部を抜出した抜出水は、該リーン溶液１２Ｂと合流し、ＣＯ₂吸収部１３Ａに導入するようにしている。

この結果、予備水洗水余剰抜出ラインＬ₅から抜出されてリーン溶液供給管５３に供給される余剰水が、リーン溶液１２Ｂと均一混合されると共に、この混合されたリーン溶液がリーン溶液供給管５３に設けられた冷却部５５による冷却により、ＣＯ₂吸収部１３Ａでの更なる効率的なＣＯ₂吸収が図れる。

１０Ａ〜１０Ｃ ＣＯ₂回収装置
１１Ａ ＣＯ₂含有排ガス
１２ ＣＯ₂吸収液
１２Ａ リッチ溶液
１２Ｂ リーン溶液
１３ ＣＯ₂吸収塔（吸収塔）
１３Ａ ＣＯ₂吸収部
１３Ｂ 予備水洗部
１３Ｃ 本水洗部
１３Ｄ 仕上水洗部
１４ 吸収液再生塔（再生塔）
２０ 洗浄水
２０ａ 洗浄水の一部
２０ｂ 予備洗浄水
Ｌ₁ 洗浄水循環ライン
Ｌ₂ 水洗部抜出液供給ライン
Ｌ₃ リフラックス水供給ライン
Ｌ₄ 予備洗浄水循環ライン
Ｌ₅ 予備水洗水余剰抜出ライン

Claims (6)

1. ＣＯ₂を含有するＣＯ₂含有排ガスとＣＯ₂吸収液とを接触させてＣＯ₂を除去するＣＯ₂吸収塔と、
   ＣＯ₂を吸収したＣＯ₂吸収液のリッチ溶液をリッチ溶液供給管により導入し、ＣＯ₂吸収液を再生する吸収液再生塔と、を具備し、
   前記吸収液再生塔でＣＯ₂が除去されたリーン溶液をリーン溶液供給管により導入し、前記ＣＯ₂吸収塔で再利用するＣＯ₂回収装置であって、
   前記ＣＯ₂吸収塔が、
   前記ＣＯ₂吸収液によりＣＯ₂含有排ガス中のＣＯ₂を吸収するＣＯ₂吸収部と、
   前記ＣＯ₂吸収部のガス流れ下流側に設けられ、洗浄水によりＣＯ₂除去後の排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ₂吸収剤を前記洗浄水により回収する水洗部と、を具備し、
   前記吸収液再生塔の塔頂部から放出される水蒸気を伴ったＣＯ₂ガスから分離された凝縮水を、前記水洗部側に導入するラインと、
   前記水洗部で洗浄したＣＯ₂吸収剤を含む洗浄水を抜出して、前記吸収液再生塔のリフラックス部に導入する水洗部抜出液供給ラインと、を具備することを特徴とするＣＯ₂回収装置。
2. 請求項１において、
   前記水洗部の液貯留部で回収されたＣＯ₂吸収剤を含む洗浄水を前記水洗部の頂部側から供給して循環する洗浄水循環ラインを有し、
   前記水洗部抜出液供給ラインが前記洗浄水循環ラインに接続されていることを特徴とするＣＯ₂回収装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記水洗部が、前記ＣＯ₂吸収部のガス流れ下流側に設けられる本水洗部と、
   前記本水洗部のガス流れ下流側に設けられ、前記凝縮水で、本水洗後のＣＯ₂除去後の排ガスをさらに仕上げ洗浄する仕上水洗部と、を有することを特徴とするＣＯ₂回収装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
   前記水蒸気を伴ったＣＯ₂ガスから凝縮水を分離する分離ドラムと、
   前記分離ドラムから前記再生塔のリフラックス部に前記凝縮水を導入するラインと、を備え、
   前記水洗部側に導入する分岐ラインが、前記再生塔のリフラックス部に導入するラインから分岐されていることを特徴とするＣＯ₂回収装置。
5. ＣＯ₂を含有するＣＯ₂含有排ガスとＣＯ₂吸収液とを接触させてＣＯ₂を除去するＣＯ₂吸収塔と、ＣＯ₂を吸収したＣＯ₂吸収液からＣＯ₂を分離してＣＯ₂吸収液を再生する吸収液再生塔とを用い、前記吸収液再生塔でＣＯ₂が除去されたリーン溶液をＣＯ₂吸収塔で再利用するＣＯ₂回収方法であって、
   前記吸収液再生塔の塔頂部から放出される水蒸気を伴ったＣＯ₂ガスから分離された凝縮水を、前記水洗部側に導入する工程と、
   前記ＣＯ₂吸収塔のガス流れ下流側において、洗浄水によりＣＯ₂除去排ガスを洗浄すると共に冷却する洗浄工程と、
   この洗浄に用いた洗浄水を抜出し、前記吸収液再生塔のリフラックス部に導入する工程と、を有することを特徴とするＣＯ₂回収方法。
6. 請求項５において、
   前記洗浄工程が、本洗浄工程と、前記水洗部のガス流れ後流側で仕上げ洗浄する仕上洗浄工程とを有し、
   前記仕上洗浄工程で、前記水凝縮水を用いて仕上げ洗浄することを特徴とするＣＯ₂回収方法。

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