JP5349221B2 - 二酸化炭素回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、二酸化炭素回収装置に関するものである。

近年、大量の化石燃料を使用する火力発電所等を対象に、燃焼排ガスとアミン系吸収液を接触させ、燃焼排ガス中の二酸化炭素を分離回収する方法、及び回収された二酸化炭素を大気へ放出することなく貯蔵する方法が研究されている。

具体的には、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素をアミン系吸収液に吸収させる吸収塔と、二酸化炭素を吸収した吸収液（リッチ液）が吸収塔から供給され、リッチ液を加熱し、リッチ液から二酸化炭素ガスを放出させて吸収液を再生する再生塔と、を備えた二酸化炭素回収装置が知られている（例えば特許文献１参照）。再生塔には、熱源を供給するリボイラーが連結されている。再生塔において再生された吸収液（リーン液）は吸収塔に供給され、このシステム内で吸収液が循環するようになっている。

このような二酸化炭素回収装置では、吸収液を再生するためにリボイラーに投入する熱量（再生エネルギー）を低減することが求められている。

特開２００４−３２３３３９号公報

本発明は、再生エネルギーを低減できる二酸化炭素回収装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による二酸化炭素回収装置は、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含むリッチ液を排出する吸収塔と、前記リッチ液が供給され、第１の温度で当該リッチ液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去して第１のリーン液を排出する第１の再生塔と、前記第１のリーン液の一部が供給され、前記第１の温度より高い第２の温度で、当該第１のリーン液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去して第２のリーン液を排出する第２の再生塔と、前記吸収塔と前記第１の再生塔との間に設けられ、前記第１の再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される前記第１のリーン液を熱源として、前記リッチ液を加熱する第１の再生熱交換器と、前記吸収塔と前記第２の再生塔との間に設けられ、前記第２の再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される前記第２のリーン液を熱源として、前記リッチ液を加熱する第２の再生熱交換器と、を備え、前記吸収塔における前記第１のリーン液の供給位置は、前記第２のリーン液の供給位置より低いことを特徴とするものである。

本発明によれば、二酸化炭素回収装置の再生エネルギーを低減できる。

本発明の第１の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成図である。 吸収液二酸化炭素濃度と吸収液量の関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成図である。 本発明の第４の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成図である。 本発明の第５の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成図である。 本発明の第６の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成図である。 本発明の第７の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）図１に本発明の第１の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成を示す。ここで二酸化炭素回収装置は、二酸化炭素を吸収可能な吸収液を用いて、化石燃料の燃焼により生成された燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するものである。

図１に示すように二酸化炭素回収装置１は、燃焼排ガス２ａに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔３と、吸収塔３から二酸化炭素を吸収した吸収液（以下、リッチ液４ａと記す）が供給され、このリッチ液４ａを加熱して蒸気及び二酸化炭素ガスを含む排出ガス２ｃを排出し、リッチ液４ａより二酸化炭素濃度を低くした吸収液（以下、セミリーン液４ｂと記す）を排出する低温再生塔５と、セミリーン液４ｂを加熱して蒸気及び二酸化炭素ガスを含む排出ガス２ｄを排出し、二酸化炭素濃度が極めて低い（二酸化炭素濃度が０に近い）吸収液（以下、リーン液４ｃと記す）を排出する高温再生塔６とを備える。

例えば、火力発電所などの発電設備において生成された燃焼排ガス２ａが吸収塔３の下部に供給され、吸収塔３の頂部から二酸化炭素が取り除かれた燃焼排ガス２ｂが排出されるようになっている。

ここで、二酸化炭素を吸収可能な吸収液には、例えばアミン化合物を水に溶かしたアミン化合物水溶液が使用される。

低温再生塔５にはリボイラー７が設けられている。リボイラー７は、発電設備から供給されるプラント蒸気等を熱源として、セミリーン液４ｂの一部を加熱してその温度を上昇させて蒸気を生成し、低温再生塔５に供給する。リボイラー７においてセミリーン液４ｂを加熱する際、セミリーン液４ｂから微量の二酸化炭素ガスが放出され、蒸気とともに低温再生塔５に供給される。そして、この蒸気により、低温再生塔５においてリッチ液４ａが加熱されて二酸化炭素ガスが放出される。

高温再生塔６にはリボイラー８が設けられている。リボイラー８は、発電設備から供給されるプラント蒸気等を熱源として、リーン液４ｃの一部を加熱してその温度を上昇させて蒸気を生成し、高温再生塔６に供給する。リボイラー８においてリーン液４ｃを加熱する際、リーン液４ｃから微量の二酸化炭素ガスが放出され、蒸気とともに高温再生塔６に供給される。そして、この蒸気により、高温再生塔６においてセミリーン液４ｂが加熱されて二酸化炭素ガスが放出される。

低温再生塔５と高温再生塔６は処理温度が異なる再生塔であり、例えば低温再生塔５の処理温度を約１００℃、高温再生塔６の処理温度を約１２０℃とする。

低温再生塔５から排出された二酸化炭素ガスと蒸気とを含む排出ガス２ｃは、冷却器１６で冷却された後、気液分離器１７により、二酸化炭素ガス２ｅと凝縮液とが分離される。気液分離器１７から排出された二酸化炭素ガス２ｅは、貯蔵設備（図示せず）で貯蔵される。また、気液分離器１７内の凝縮液は低温再生塔５に供給される。

高温再生塔６から排出された二酸化炭素ガスと蒸気とを含む排出ガス２ｄは、冷却器１８で冷却された後、気液分離器１９により、二酸化炭素ガス２ｆと凝縮液とが分離される。気液分離器１９から排出された二酸化炭素ガス２ｆは、貯蔵設備（図示せず）で貯蔵される。また、気液分離器１９内の凝縮液は高温再生塔６に供給される。

吸収塔３と低温再生塔５との間に、低温再生塔５から吸収塔３に供給されるセミリーン液４ｂを熱源として、吸収塔３から低温再生塔５に供給されるリッチ液４ａを加熱する再生熱交換器１１が設けられ、セミリーン液４ｂの熱を回収するように構成されている。

また、吸収塔３と高温再生塔６との間に、高温再生塔６から吸収塔３に供給されるリーン液４ｃを熱源として、吸収塔３から低温再生塔５に供給されるリッチ液４ａを加熱する再生熱交換器１２が設けられ、リーン液４ｃの熱を回収するように構成されている。

上述したように、低温再生塔５及び高温再生塔６では、吸収液から二酸化炭素ガスを放出させる際、吸収液はリボイラー７、８からの高温の蒸気を熱源として加熱される。従って、再生熱交換器１１、１２に供給されるセミリーン液４ｂ、リーン液４ｃの温度は比較的高く、このセミリーン液４ｂ、リーン液４ｃが熱源として用いられている。

セミリーン液４ｂとリーン液４ｃの比率はバルブ９の開度によって変更することができる。例えばバルブ９の開度が大きいときはセミリーン液４ｂの比率が大きくなり、バルブ９の開度が小さいときは高温再生塔６へ供給されるセミリーン液４ｂが増加することでリーン液４ｃの比率が大きくなる。

再生熱交換器１１からのセミリーン液４ｂは、冷却器１３により所定温度（例えば３０℃）に冷却された後、吸収塔３の中段部に供給される。一般に、吸収塔３には充填物が充填された充填層が複数設けられており、セミリーン液４ｂは上からｎ段目の充填層とｎ＋１段目の充填層との間から供給される（ｎは１以上の整数）。

再生熱交換器１２からのリーン液４ｃは、冷却器１４により所定温度（例えば４０〜５０℃）に冷却された後、吸収塔３の塔頂部に供給される。言い換えれば、リーン液４ｃは上から１段目の充填層の上部から供給される。

吸収塔３に供給されたセミリーン液４ｂ、リーン液４ｃは、吸収塔３内を下降する。一方、吸収塔３に供給された燃焼排ガス２ａは、吸収塔３内において下部から頂部に向けて上昇する。そのため、二酸化炭素を含む燃焼排ガス２ａとセミリーン液４ｂ、リーン液４ｃが向流接触（直接接触）し、燃焼排ガス２ａから二酸化炭素が取り除かれてセミリーン液４ｂ、リーン液４ｃに吸収され、リッチ液４ａが生成される。吸収塔３内の燃焼排ガスは上部にいく程（上昇する程）、吸収液に二酸化炭素が吸収され二酸化炭素濃度が低下する。そして、吸収塔３の頂部から、二酸化炭素が取り除かれた燃焼排ガス２ｂが排出される。

一般的に、二酸化炭素回収装置では、燃焼排ガス２ａ中の二酸化炭素の９０％以上を回収することを目標としている。従って、二酸化炭素回収装置１は、燃焼排ガス２ａ中の二酸化炭素量を１００とした場合、吸収塔３から排出される燃焼排ガス２ｂ中の二酸化炭素量が１０以下、吸収液に吸収される二酸化炭素量が９０以上となるように運転することになる。

この条件を満たすため、吸収塔３の上部では、二酸化炭素濃度が低くなった排ガスからさらに二酸化炭素を吸収する必要がある。従って、吸収塔３の塔頂部から供給されるリーン液４ｃは、極めて低い（０に近い）二酸化炭素濃度とする必要がある。

一方、吸収塔３の中段部では、吸収液は二酸化炭素濃度の高い排ガスと接触するため、吸収液中の二酸化炭素濃度はある程度高くても構わない。また、通常、吸収液を再生する際に、吸収液中の二酸化炭素濃度を０に近付けようとする程、必要となる再生エネルギーは大きくなる。

本実施形態に係る二酸化炭素回収装置は、上記のような事情を考慮したものであり、低温再生塔５で再生された吸収液（二酸化炭素濃度がリーン液４ｃより高いセミリーン液４ｂ）を分割し、一方を吸収塔３の中段部に供給し、他方を高温再生塔６に供給する。

高温再生塔６に供給されたセミリーン液４ｂは、高温再生塔６においてさらに二酸化炭素を放出し、二酸化炭素濃度が極めて低いリーン液４ｃとして排出され、吸収塔３の塔頂部に供給される。

リーン液４ｃは、吸収塔３の上部において、二酸化炭素濃度の低い燃焼排ガスから二酸化炭素を吸収する。セミリーン液４ｂはリーン液４ｃより二酸化炭素濃度が高いが、吸収塔３の中段部から供給され、接触する排ガスの二酸化炭素濃度が高いため、排ガスから十分に二酸化炭素を吸収できる。

二酸化炭素回収装置１では、吸収液の一部を低温再生塔５のみで再生し、二酸化炭素濃度がある程度高い状態で吸収塔３へ戻す。そのため、低温再生塔５及び高温再生塔６のリボイラー７及び８に投入される熱量（再生エネルギー）の合計は、すべての吸収液を極めて低い（０に近い）二酸化炭素濃度とする場合にリボイラーへ投入される熱量より小さくすることができる。

図２は再生エネルギーの違いを説明するための図である。図２（ａ）はすべての吸収液（リッチ液４ａ）を二酸化炭素濃度の極めて低い吸収液（リーン液４ｃ）に再生する場合を示し、図２（ｂ）は一部をセミリーン液４ｂとする場合を示す。濃度Ｃ１がリーン液４ｃの二酸化炭素濃度、濃度Ｃ２がセミリーン液４ｂの二酸化炭素濃度、濃度Ｃ３がリッチ液４ａの二酸化炭素濃度を示す。図２（ａ）において、吸収液量Ｖは吸収液の全体量を示す。また、図２（ｂ）において、吸収液量Ｖ’は吸収液の全体量、吸収液量Ｖ１はリーン液４ｃの液量、吸収液量Ｖ’−Ｖ１はセミリーン液４ｂの液量を表す。図中の斜線は吸収二酸化炭素量を示す。Ｖ’はＶより大きく、図２（ａ）に示される吸収二酸化炭素量と、図２（ｂ）に示される吸収二酸化炭素量とは同じである。

図２（ａ）と図２（ｂ）とを比較すると、本実施形態のように、吸収液の一部をセミリーン液４ｂとする場合（図２（ｂ））の方が、二酸化炭素濃度をＣ３からＣ２へ低下させる吸収液量が多くなるが、二酸化炭素濃度をＣ１まで低下させる吸収液量を減らすことができる。吸収液の再生エネルギーは、吸収液の二酸化炭素濃度が小さい程、大きくなる。そのため、図２（ｂ）に示すように吸収液の一部をセミリーン液とする場合の方が、図２（ａ）に示すようにすべての吸収液をリーン液とする場合より、必要とされる再生エネルギーが小さいことが分かる。

このように、処理温度の異なる再生塔を２つ設け、二酸化炭素濃度がある程度高い吸収液（セミリーン液４ｂ）を吸収塔３の中段部に供給し、二酸化炭素濃度が極めて低い吸収液（リーン液４ｃ）を再生塔３の塔頂部に供給することで、燃焼排ガス中の二酸化炭素回収効率を維持しつつ、再生エネルギーを低減することができる。

吸収塔３では、二酸化炭素の吸収を効率良く行うために、気液平衡と吸収速度の温度依存性の観点から、吸収塔３全体が均一な温度となるか、又は吸収塔３上部の方が下部よりも高温であることが望ましい。しかし、アミン吸収液は二酸化炭素を吸収することにより溶解熱を発生するため、吸収塔３下部に行くほど高温となる傾向にある。

本実施形態のように、吸収塔３の中段部から低温の吸収液（セミリーン液４ｂ）を投入し、吸収塔３下部での液温上昇を抑えることで、二酸化炭素吸収効率を上げ、吸収塔３の高さを低くできる。

上記実施形態では、処理温度の異なる再生塔を２つ設けていたが、３つ以上にしてもよい。この場合、再生された吸収液は、温度が低い程（二酸化炭素濃度が高い程）、吸収塔３への供給位置が低くなる。また、各再生塔と吸収塔３との間に、各再生塔で再生され吸収塔３に供給される吸収液を熱源としてリッチ液４ａを加熱する再生熱交換器を設けてもよい。再生熱交換器はリッチ液４ａを十分に加熱できるのであれば、再生塔と同じ数だけ設ける必要はなく、少なくとも１つあれば良い。

（第２の実施形態）図３に本発明の第２の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成を示す。本実施形態は、図１に示す第１の実施形態と比較して、再生熱交換器２１が設けられている点が異なる。図３において、図１に示す第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

再生熱交換器２１は、低温再生塔５と高温再生塔６との間に設けられ、高温再生塔６からのリーン液４ｃを熱源として、低温再生塔５から高温再生塔６へ導入されるセミリーン液４ｂを加熱する。

上記第１の実施形態では、低温再生塔５と高温再生塔６の処理温度の差分だけ、高温再生塔６のリボイラー８にて加熱を行う必要があった。再生熱交換器２１は、リーン液４ｃの熱量を回収し、リボイラー８で消費される熱エネルギーを削減することができる。

高温再生塔６からのリーン液４ｃは、再生熱交換器２１の熱源として利用された後も、低温再生塔から排出されるセミリーン液４ｂより高温であるため、再生熱交換器１２に導入され、リッチ液４ａを低温再生塔５入口温度まで昇温するために利用される。

このように、リッチ液４ａの熱量を高温再生塔６に供給されるセミリーン液４ｂの昇温に用いることで、二酸化炭素回収装置１の再生エネルギーをさらに低減することができる。

なお、図示していないが、再生熱交換器１２の熱源として利用したリーン液４ｃを、再生熱交換器１１へ導入される前のリッチ液４ａを加熱する熱源として利用してもよい。

（第３の実施形態）図４に本発明の第３の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成を示す。本実施形態は、図１に示す第１の実施形態と比較して、ミキサ３１が設けられている点が異なる。図４において、図１に示す第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

ミキサ３１は、冷却器１３で冷却されたセミリーン液４ｂと吸収塔３の中段部から抜き出した吸収液とを混合し、混合した吸収液を吸収塔３の中段部に供給する。

ミキサ３１を設けることで、吸収塔３の中段部より下側の吸収液を十分に冷却でき、二酸化炭素の吸収効率を向上させることができる。

なお、図示していないが、吸収塔３を第１吸収塔と第２吸収塔の２つに分割し、第１吸収塔と第２吸収塔との間にミキサ３１を設けるようにしてもよい。

（第４の実施形態）図５に本発明の第４の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成を示す。本実施形態は、図１に示す第１の実施形態と比較して、計測器４１及び演算制御部４２が設けられている点が異なる。図５において、図１に示す第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

計測器４１は、吸収塔３の中段部に供給されるセミリーン液４ｂの二酸化炭素濃度を計測し、計測結果を演算制御部４２に通知する。

演算制御部４２は、通知された計測結果に基づいて、バルブ９の開度を制御する。

例えば、セミリーン液４ｂとリーン液４ｃの比率が５０：５０で運転していた時に、計測器４１にて計測したセミリーン液４ｂ中の二酸化炭素濃度が所望値（所望範囲の値）より大きくなった場合、演算制御部４２は、セミリーン液４ｂの比率を下げるようにバルブ９の開度を制御する。これにより、セミリーン液４ｂとリーン液４ｃの比率が４０：６０になったとすると、再生熱交換器１１において回収される熱量は低下するが、高温のリーン液４ｃが熱源である再生熱交換器１２で回収される熱量が増えるため、低温再生塔５入口のリッチ液４ａは、バルブ９の開度変更前よりも高温となり、セミリーン液４ｂ中の二酸化炭素濃度が低下する。

また、逆に、計測器４１にて計測したセミリーン液４ｂ中の二酸化炭素濃度が所望値より小さくなった場合、演算制御部４２は、セミリーン液４ｂの比率を上げるようバルブ９の開度を制御する。これにより、セミリーン液４ｂとリーン液４ｃの比率が６０：４０になったとすると、再生熱交換器１１で回収される熱量は増加するが、高温のリーン液４ｃが熱源である再生熱交換器１２において回収される熱量が減少するため、低温再生塔５入口のリッチ液４ａは、バルブ９の開度変更前よりも低温となり、セミリーン液４ｂ中の二酸化炭素濃度が上昇する。

このように、バルブ９の開度を調整することで低温再生塔５に供給されるリッチ液４ａの温度を変化させ、セミリーン液４ｂの二酸化炭素濃度を制御することができる。セミリーン液４ｂの二酸化炭素濃度を燃焼排ガスからの二酸化炭素吸収に適した濃度に制御できるので、二酸化炭素吸収効率を向上させることができる。

また、演算制御部４２は、リボイラー７への投入熱エネルギーを制御できるようにしてもよい。二酸化炭素回収装置１の立ち上げ初期など、バルブ９の開度変更のみではセミリーン液４ｂの二酸化炭素濃度の制御が困難である場合は、リボイラー７への投入熱エネルギーが制御される。

（第５の実施形態）図６に本発明の第５の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成を示す。本実施形態は、図１に示す第１の実施形態と比較して、計測器５１及び演算制御部５２が設けられている点が異なる。図６において、図１に示す第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

計測器５１は、吸収塔３から排出される排ガス２ｂの二酸化炭素濃度と、吸収塔３の塔頂部に供給されるリーン液４ｃの二酸化炭素濃度および温度を計測する。計測器５１は計測結果を演算制御部５２に通知する。

演算制御部５２は、計測器５１から通知された計測結果に基づいて、冷却器１４の冷却量、又はバルブ９の開度、又はリボイラー８への投入熱量を制御する。制御方法について説明する。

まず、演算制御部５２は、排ガス２ｂの二酸化炭素濃度から、想定した二酸化炭素の回収率を達成できているか否かを判定する。達成できている場合は現状を維持するような制御が行われる。

排ガス２ｂの二酸化炭素濃度が所望の値より大きく、想定した二酸化炭素の回収率を達成できていない場合、演算制御部５２は、排ガス２ｂの二酸化炭素濃度及びリーン液４ｃの二酸化炭素濃度を、気液平衡関係と照らし合わせて、二酸化炭素吸収速度が不足しているため回収率が未達成となっているのか、又はリーン液４ｃの二酸化炭素濃度が高過ぎるため回収率が未達成となっているのかを判定する。

演算制御部５２は、リーン液４ｃの二酸化炭素濃度が所定値より高い場合、リーン液４ｃの二酸化炭素濃度が高過ぎるため回収率が未達成となっていると判定し、リボイラー８への投入熱量を増やすように制御する。

一方、演算制御部５２は、リーン液４ｃの二酸化炭素濃度が高くない場合、二酸化炭素吸収速度が不足していると判断し、その原因が、リーン液４ｃの温度不足であるか、又はリーン液４ｃの液量不足であるかを、図示しないデータベースを参照して判断する。データベースには過去の事例が記憶されている。

演算制御部５２は、計測されたリーン液４ｃの温度が所定値より低い場合、原因がリーン液４ｃの温度不足であると判断し、冷却器１４の冷却量を小さくするよう制御する。

一方、演算制御部５２は、計測されたリーン液４ｃの温度が低くない場合、リーン液４ｃの液量不足であると判断し、セミリーン液４ｂの液量を減らし、リーン液４ｃの液量を増やすように、バルブ９の開度を制御する。

また、演算制御部５２は、データベースを参照しても原因が、リーン液４ｃの温度不足か、又はリーン液４ｃの液量不足かを判断できない場合は、まず冷却器１４の冷却量を変化させ、二酸化炭素回収率の動向から、どちらの原因であるかを判断する。また、演算制御部５２は、原因と計測結果とを組み合わせて、新たな事例としてデータベースに記憶させる。

このように、吸収塔３から排出される排ガス２ｂの二酸化炭素濃度、吸収塔３の塔頂部に供給されるリーン液４ｃの二酸化炭素濃度および温度の計測結果に基づいて、冷却器１４の冷却量、又はバルブ９の開度、又はリボイラー８への投入熱量を制御することで、所望の二酸化炭素回収率を達成できる。

（第６の実施形態）図７に本発明の第６の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成を示す。本実施形態は、図１に示す第１の実施形態と比較して、計測器６１及び演算制御部６２が設けられている点が異なる。図７において、図１に示す第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

計測器６１は、セミリーン液４ｂが供給された直後の吸収塔３中段部における吸収液の温度を計測し、計測結果を演算制御部６２に通知する。

演算制御部６２は、計測器６１から通知された計測結果に基づいて、冷却器１３の冷却量を制御する。例えば、演算制御部６２は、計測された吸収塔３中段部の吸収液温度が、想定していた（範囲の）温度よりも高い場合、冷却器１３の冷却量を大きくするように制御する。逆に、演算制御部６２は、計測された吸収塔３中段部の吸収液温度が、想定していた（範囲の）温度よりも低い場合は、冷却器１３の冷却量を小さくするように制御する。

これにより、吸収塔３の内部の温度を二酸化炭素回収に好適な温度に設定することができる。

（第７の実施形態）図８に本発明の第７の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成を示す。本実施形態は、図１に示す第１の実施形態と比較して、吸収塔３内においてセミリーン液４ｂ供給箇所より上の充填層７１の半径が、供給箇所より下の充填層７２の半径より小さくなっている点が異なる。図８において、図１に示す第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

セミリーン液４ｂ供給箇所より下部にある充填層７２では、セミリーン液４ｂ供給箇所より上部にある充填層７１に比べ、処理する吸収液量が多い。そのため、図８に示すような構成にすることで、充填層に対して吸収液量が多くなりすぎて好適な液流量の条件から外れることを防止できる。

また、セミリーン液４ｂ供給箇所より上部にある充填層と、セミリーン液４ｂ供給箇所より下部にある充填層に異なる充填物を使用してもよい。上部の充填層には比表面積の大きい充填物を使用し、下部の充填層には比表面積の小さい充填物を使用する。また、同じ種類で半径が異なる充填物を使用してもよい。吸収液の量が大きくなる下部の充填層には半径が大きい充填物を使用し、上部の充填層には半径の小さい充填物を使用する。

このように吸収塔３内の上部の充填層と下部の充填層とで充填物を変えることによっても、好適な液流量の条件から外れることを防止できる。また、吸収塔３内の上部の充填層と下部の充填層とで充填物の種類を変えてもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１ 二酸化炭素回収装置
３ 吸収塔
５ 低温再生塔
６ 高温再生塔
７、８ リボイラー
９ バルブ
１１、１２ 再生熱交換器

Claims (6)

1. 燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含むリッチ液を排出する吸収塔と、
   前記リッチ液が供給され、第１の温度で当該リッチ液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去して第１のリーン液を排出する第１の再生塔と、
   前記第１のリーン液の一部が供給され、前記第１の温度より高い第２の温度で、当該第１のリーン液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去して第２のリーン液を排出する第２の再生塔と、
   前記吸収塔と前記第１の再生塔との間に設けられ、前記第１の再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される前記第１のリーン液を熱源として、前記リッチ液を加熱する第１の再生熱交換器と、
   前記吸収塔と前記第２の再生塔との間に設けられ、前記第２の再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される前記第２のリーン液を熱源として、前記リッチ液を加熱する第２の再生熱交換器と、
   前記第１の再生塔と前記第２の再生塔との間に設けられ、前記第２の再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される前記第２のリーン液を熱源として、前記第１の再生塔から排出されて前記第２の再生塔に供給される前記第１のリーン液を加熱する第３の再生熱交換器と、
   前記第１のリーン液と、前記吸収塔内の所定の位置から取り出した吸収液とを混合し、混合液を前記吸収塔に供給するミキサと、
   前記吸収塔に供給される前記第１のリーン液の液量と、前記第２の再生塔に供給される前記第１のリーン液の液量との比率を開度によって調整するバルブと、
   前記第１のリーン液の二酸化炭素濃度を計測する計測器と、
   前記計測された二酸化炭素濃度が所定値より大きい場合に前記吸収塔に供給される前記第１のリーン液の液量が減るように前記バルブの開度を制御し、前記計測された二酸化炭素濃度が前記所定値より小さい場合に前記吸収塔に供給される前記第１のリーン液の液量が増えるように前記バルブの開度を制御する演算制御部と、
   を備え、
   前記吸収塔における前記第１のリーン液の供給位置は、前記第２のリーン液の供給位置より低く、
   前記吸収塔における前記混合液の供給位置は、前記第２のリーン液の供給位置より低いことを特徴とする二酸化炭素回収装置。
2. 燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含むリッチ液を排出する吸収塔と、
   前記リッチ液が供給され、第１の温度で当該リッチ液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去して第１のリーン液を排出する第１の再生塔と、
   前記第１のリーン液の一部が供給され、前記第１の温度より高い第２の温度で、当該第１のリーン液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去して第２のリーン液を排出する第２の再生塔と、
   前記吸収塔と前記第１の再生塔との間に設けられ、前記第１の再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される前記第１のリーン液を熱源として、前記リッチ液を加熱する第１の再生熱交換器と、
   前記吸収塔と前記第２の再生塔との間に設けられ、前記第２の再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される前記第２のリーン液を熱源として、前記リッチ液を加熱する第２の再生熱交換器と、
   前記第１の再生塔と前記第２の再生塔との間に設けられ、前記第２の再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される前記第２のリーン液を熱源として、前記第１の再生塔から排出されて前記第２の再生塔に供給される前記第１のリーン液を加熱する第３の再生熱交換器と、
   前記第１のリーン液と、前記吸収塔内の所定の位置から取り出した吸収液とを混合し、混合液を前記吸収塔に供給するミキサと、
   前記吸収塔に供給される第２のリーン液を冷却する冷却器と、
   前記吸収塔に供給される前記第１のリーン液の液量と、前記第２の再生塔に供給される前記第１のリーン液の液量との比率を開度によって調整するバルブと、
   前記吸収塔から排出される燃焼排ガスの二酸化炭素濃度と、前記冷却された第２のリーン液の二酸化炭素濃度及び温度とを計測する計測器と、
   前記計測された燃焼排ガスの二酸化炭素濃度が第１所定値より高く、前記計測された第２のリーン液の二酸化炭素濃度が第２所定値より高い場合に前記第２の再生塔への投入熱量を大きくするよう制御し、前記計測された燃焼排ガスの二酸化炭素濃度が前記第１所定値より高く、前記計測された第２のリーン液の二酸化炭素濃度が第２所定値以下であり、前記計測された前記第２のリーン液の温度が第３所定値未満の場合に前記冷却器の冷却量を小さくするよう制御し、前記計測された燃焼排ガスの二酸化炭素濃度が前記第１所定値より高く、前記計測された第２のリーン液の二酸化炭素濃度が第２所定値以下であり、前記計測された前記第２のリーン液の温度が前記第３所定値以上の場合に前記吸収塔に供給される前記第１のリーン液の液量が減るように前記バルブの開度を制御する演算制御部と、
   を備え、
   前記吸収塔における前記第１のリーン液の供給位置は、前記第２のリーン液の供給位置より低く、
   前記吸収塔における前記混合液の供給位置は、前記第２のリーン液の供給位置より低いことを特徴とする二酸化炭素回収装置。
3. 燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含むリッチ液を排出する吸収塔と、
   前記リッチ液が供給され、第１の温度で当該リッチ液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去して第１のリーン液を排出する第１の再生塔と、
   前記第１のリーン液の一部が供給され、前記第１の温度より高い第２の温度で、当該第１のリーン液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去して第２のリーン液を排出する第２の再生塔と、
   前記吸収塔と前記第１の再生塔との間に設けられ、前記第１の再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される前記第１のリーン液を熱源として、前記リッチ液を加熱する第１の再生熱交換器と、
   前記吸収塔と前記第２の再生塔との間に設けられ、前記第２の再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される前記第２のリーン液を熱源として、前記リッチ液を加熱する第２の再生熱交換器と、
   前記第１の再生塔と前記第２の再生塔との間に設けられ、前記第２の再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される前記第２のリーン液を熱源として、前記第１の再生塔から排出されて前記第２の再生塔に供給される前記第１のリーン液を加熱する第３の再生熱交換器と、
   前記第１のリーン液と、前記吸収塔内の所定の位置から取り出した吸収液とを混合し、混合液を前記吸収塔に供給するミキサと、
   前記吸収塔に供給される第１のリーン液を冷却する冷却器と、
   前記第１のリーン液の供給位置より低い位置における前記吸収塔内の吸収液の温度を計測する計測器と、
   前記計測された温度が所定値より高い場合に前記冷却器の冷却量を大きくするよう制御し、前記計測された温度が前記所定値より低い場合に前記冷却器の冷却量を小さくするよう制御する演算制御部と、
   を備え、
   前記吸収塔における前記第１のリーン液の供給位置は、前記第２のリーン液の供給位置より低く、
   前記吸収塔における前記混合液の供給位置は、前記第２のリーン液の供給位置より低いことを特徴とする二酸化炭素回収装置。
4. 前記吸収塔は充填物が充填された充填層を複数有し、前記第１のリーン液の供給位置より高い位置にある充填層の半径は、前記第１のリーン液の供給位置より低い位置にある充填層の半径より小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の二酸化炭素回収装置。
5. 前記吸収塔は充填物が充填された充填層を複数有し、前記第１のリーン液の供給位置より高い位置にある充填層の充填物は、前記第１のリーン液の供給位置より低い位置にある充填層の充填物より比表面積が大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の二酸化炭素回収装置。
6. ｎ個（ｎは１以上の整数）の再生塔及びｎ個の再生熱交換器をさらに備え、
   前記再生塔から排出され前記吸収塔へ供給されるリーン液は、温度が低い程、前記吸収塔における供給位置が低いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の二酸化炭素回収装置。

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