JP5431005B2

JP5431005B2 - 二酸化炭素回収システム

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Publication number: JP5431005B2
Application number: JP2009093712A
Authority: JP
Inventors: 田己思人藤; 井学桜; 中矢山
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Industrial Technology Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Industrial Technology Corp
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2029-04-08
Also published as: JP2010241649A

Description

本発明は、二酸化炭素回収システムに関するものである。

近年、地球温暖化の原因の１つとして、化石燃料を燃焼させる際に生成される燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素の温室効果が指摘されている。この問題に対処するため、気候変動に関する国際連合枠組条約の京都議定書に応じて、各国は、温室効果ガスの排出量削減に取り組んでいる。

このような状況の下、多量の化石燃料を使用する火力発電所等において、化石燃料を燃焼して生成された燃焼排ガスをアミン系吸収液と接触させ、燃焼排ガスから二酸化炭素を分離して回収し、この回収された二酸化炭素を大気中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るとともに、吸収液を再生する再生塔と、を備えた二酸化炭素回収システムが知られている（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システムが安定して稼働するためには、吸収塔において吸収液に吸収される二酸化炭素量と、再生塔において吸収液から放出される二酸化炭素量とを常に一致させる必要がある。従って、例えば、再生塔出口や吸収塔入口のリーン液の二酸化炭素含有量が安定して所望の値をとり続けるように、二酸化炭素含有量を監視しながら、リボイラーへ投入する熱エネルギー、劣化した吸収液の排出量、新しい吸収液の供給量などを調整することが求められる。

しかし、二酸化炭素含有量を測定する方法として一般的に用いられる滴定法は、測定結果を得るまでに長い時間（１〜２時間）を要する。そのため、このような手法で測定された二酸化炭素含有量からでは、リボイラーへ投入する熱エネルギー等の最適な調整量が得られず、二酸化炭素回収システムの動作の安定性を向上させることは出来なかった。

特開２００４−３２３３３９号公報

本発明は、循環吸収液の二酸化炭素含有量を速やかに測定できる二酸化炭素回収システム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システムは、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、前記吸収塔から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを放出させるとともに当該吸収液を再生する再生塔と、前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から前記吸収塔に供給される再生された吸収液を熱源として、前記吸収塔から前記再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱する再生熱交換器と、前記吸収塔から前記再生塔に供給される吸収液の一部及び前記再生塔から前記吸収塔に供給される吸収液の一部の少なくともいずれか一方を分取し、分取した吸収液に二酸化炭素を含む混合ガスを吹き込み、吸収液と接触した当該混合ガスの二酸化炭素濃度を計測する計測装置と、吸収液の二酸化炭素含有量と、前記吸収液に接触した前記混合ガスの二酸化炭素濃度との対応関係を記憶する記憶部と、前記計測装置により計測された二酸化炭素濃度を取得し、前記記憶部に記憶された対応関係を参照して、前記分取した吸収液の二酸化炭素含有量を検出する演算制御部と、を備えるものである。

本発明によれば、循環吸収液の二酸化炭素含有量を速やかに測定できる。

本発明の第１の実施形態に係る二酸化炭素回収システムの概略構成図である。同第１の実施形態に係る計測装置の概略構成図である。保持容器から排出される混合ガスの二酸化炭素濃度と、リッチ液の二酸化炭素含有量との関係の一例を示すグラフである。本発明の第３の実施形態に係る二酸化炭素回収システムの概略構成図である。変形例による二酸化炭素回収システム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システム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システム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システムの要部概略構成図である。変形例による二酸化炭素回収システムの要部概略構成図である。

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システムの概略構成を示す。ここで二酸化炭素回収システムは、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システム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、吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを放出させて、二酸化炭素ガスと蒸気とを含む排出ガス２ｃを排出するとともに吸収液を再生する再生塔５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。

吸収塔３は、吸収液が二酸化炭素を吸収することにより生成されたリッチ液４ａを貯留する吸収塔タンク３ａを有する。同様に、再生塔５は、リッチ液４ａが二酸化炭素ガスを放出することにより再生された吸収液（以下、リーン液４ｂと記す）を貯留する再生塔タンク５ａを有する。

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。

図１に示すように、再生塔５にはリボイラー６が設けられている。リボイラー６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、再生塔タンク５ａに貯留されていたリーン液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、再生塔５に供給する。なお、リボイラー６においてリーン液４ｂを加熱する際、リーン液４ｂから微量の二酸化炭素ガスが放出され、蒸気とともに再生塔５に供給される。そして、この蒸気により、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。

吸収塔３と再生塔５との間に、再生塔５から吸収塔３に供給されるリーン液４ｂを熱源として、吸収塔３から再生塔５に供給されるリッチ液４ａを加熱する再生熱交換器７が設けられ、リーン液４ｂの熱を回収するように構成されている。ここで、上述したように、再生塔５においてリッチ液４ａから二酸化炭素ガスを放出させる際、リッチ液４ａはリボイラー６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７に供給されるリーン液４ｂの温度は比較的高く、このリーン液４ｂが熱源として用いられている。

吸収塔３と再生熱交換器７との間に、吸収塔タンク３ａの底部から再生熱交換器７にリッチ液４ａを供給する第１リッチ液ライン８が連結されている。この第１リッチ液ライン８に、吸収塔３からのリッチ液４ａを再生熱交換器７に送り込むリッチ液ポンプ９が設けられている。また、第１リッチ液ライン８に、リッチ液４ａの二酸化炭素含有量を計測するための計測装置２０、演算制御部３０、及び記憶部４０が設けられている。計測装置２０、演算制御部３０、及び記憶部４０については後述する。

再生熱交換器７と再生塔５との間に、再生熱交換器７から再生塔５の上部にリッチ液４ａを供給する第２リッチ液ライン１０が連結されている。

再生塔５と再生熱交換器７との間に、再生塔タンク５ａの底部から再生熱交換器７にリーン液４ｂを供給する第１リーン液ライン１１が連結されている。

再生熱交換器７からのリーン液４ｂは、リーン液ポンプ１２によりタンク１３へ送り込まれる。タンク１３は、この二酸化炭素回収システム１を循環する吸収液を溜め、その上部から新品の吸収液４ｃが供給され、底部から吸収液４ｄを破棄する。これにより、劣化した吸収液が二酸化炭素回収システム１を循環することを防止できる。

タンク１３と吸収塔３との間に、タンク１３から供給されるリーン液４ｅを冷却する吸収液冷却器１４が設けられている。吸収液冷却器１４は、冷却水（冷却媒体）を冷却源としている。吸収液冷却器１４により冷却されたリーン液４ｅが吸収塔３の上部に供給される。

吸収塔３の上部に供給されたリーン液４ｅは、吸収塔３内において上部から吸収塔タンク３ａに向けて下降する。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とリーン液４ｅ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リーン液４ｅに吸収され、リッチ液４ａが生成される。二酸化炭素が取り除かれた燃焼排ガス２ｂは、吸収塔３の頂部から排出されるとともに、リッチ液４ａは吸収塔３の吸収塔タンク３ａに貯留される。

図１に示すように、再生塔５に、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を凝縮（冷却）して、二酸化炭素ガスと生成された凝縮液とを分離する凝縮器１７が連結されている。凝縮器１７から排出された二酸化炭素ガス２ｄは、貯蔵設備（図示せず）で貯蔵される。

再生塔５と凝縮器１７との間に、再生塔５から排出された排出ガス２ｃを凝縮器１７に供給するガス冷却ライン１５が連結され、このガス冷却ライン１５に、冷却水（冷却媒体）を用いて排出ガス２ｃを冷却するガス冷却器１６が設けられている。また、凝縮器１７と再生塔５との間に、凝縮器１７からの凝縮液を再生塔５の上部に供給する凝縮液ライン１８が連結され、この凝縮液ライン１８に、凝縮器１７からの凝縮液を再生塔５に送り込む凝縮液ポンプ１９が設けられている。

図２に計測装置２０の概略構成を示す。計測装置２０は、分取ライン２０１、ポンプ２０２、保持容器２０３、ヒータ２０４、混合ガス保持部２０５、ガス流量調整弁２０６、吹き込みノズル２０７、濃度測定器２０８、ポンプ２０９、及び戻りライン２１０を有する。

ポンプ２０２は、分取ライン２０１を介して、第１リッチ液ライン８を流れるリッチ液４ａを分取し、保持容器２０３へ送り込む。保持容器２０３は、送り込まれたリッチ液４ａを保持する。保持容器２０４の容量は３〜５リットル、保持するリッチ液４ａの高さは２０〜５０ｃｍが好適である。ヒータ２０４は、保持容器２０３内のリッチ液４ａを加熱し、所望の温度に設定する。

混合ガス保持部２０５は、窒素と二酸化炭素とを混合した混合ガスを保持する。混合ガスの二酸化炭素濃度は１０〜８０％が好適である。この混合ガスがノズル２０７を介して、保持容器２０３の底部から、保持容器２０３内のリッチ液４ａに吹き込まれる。混合ガスの吹き込み量はガス流量調整弁２０６によって調整される。吹き込み量は５０〜５００ｍｌ／ｍｉｎが好適である。ノズル２０７には、図示していないが、混合ガスの気泡を生成する多孔質金属である焼結金属（金網焼結フィルタ）が設けられている。

ポンプ２０９は、保持容器２０３内のリッチ液４ａを戻りライン２１０を介して、第１リッチ液ライン８へ戻す。リッチ液４ａの二酸化炭素濃度を測定する場合、ポンプ２０２、２０９が連続運転し、第１リッチ液ライン８からのリッチ液４ａ分取、保持容器２０３からのリッチ液４ａ戻しが連続して行われるものとする。

濃度測定器２０８は、保持容器２０３の頂部から排出される混合ガスの二酸化炭素濃度を測定し、測定結果を演算制御部３０に通知する。濃度測定器２０８には、例えば赤外分光光度計や、隔膜電極を用いることができる。

保持容器２０３に吹き込まれた混合ガスは、吸収塔３内において下部から頂部に向けて上昇する。混合ガスとリッチ液４ａが接触し、混合ガス中の二酸化炭素（の一部）がリッチ液４ａに吸収される。そのため、混合ガスの二酸化炭素濃度は、保持容器２０３に吹き込まれる前より、保持容器２０３の頂部から排出される時の方が低くなる。

ここで、保持容器２０３の頂部から排出される混合ガスの二酸化炭素濃度は、保持容器２０３内のリッチ液４ａの二酸化炭素含有量に応じて変化する。例えば、リッチ液４ａの二酸化炭素含有量が少ない場合、混合ガスが吸収塔３の下部から頂部へ上昇する間に、リッチ液４ａによって吸収される混合ガス中の二酸化炭素ガスは多くなる。従って、保持容器２０３から排出される混合ガスの二酸化炭素濃度は低くなる。

一方、リッチ液４ａの二酸化炭素含有量が多い場合、混合ガスが吸収塔３の下部から頂部へ上昇する間に、リッチ液４ａによって吸収される混合ガス中の二酸化炭素ガスは少なくなる。従って、保持容器２０３から排出される混合ガスの二酸化炭素濃度は高くなる。

本実施形態では、保持容器２０３から排出される混合ガスの二酸化炭素濃度と、リッチ液４ａの二酸化炭素含有量との関係を予め調べておき、濃度測定器２０８で測定した混合ガスの二酸化炭素濃度から、リッチ液４ａの二酸化炭素含有量を検出する。

図３（ａ）に、保持容器２０３から排出される混合ガスの二酸化炭素濃度と、リッチ液４ａの二酸化炭素含有量との関係の一例を示す。図３（ａ）は、混合ガスの二酸化炭素濃度が５０％、保持容器２０３の高さが５０ｃｍ、内径が１１０ｍｍ、保持容器２０３内のリッチ液４ａの液面高さが４０ｃｍ、焼結金属をＳＵＳ３１６１０μ、温度約３０℃、吹き込み量４００ｍｌ／ｍｉｎという条件における例を示している。温度や焼結金属などの条件を変えた複数の対応関係が記憶部４０に記憶されている。例えば図３（ａ）における条件のうち、温度を上昇させると、図３（ｂ）に示すような対応関係になる。

演算制御部３０は、濃度測定器２０８から通知された二酸化炭素濃度を用いて、記憶部４０に記憶されている対応関係を参照し、リッチ液４ａの二酸化炭素含有量を求める。

本実施形態では、保持容器２０３に保持されている第１リッチ液ライン８から分取したリッチ液４ａに混合ガスを吹き込み、保持容器２０３内のリッチ液４ａ中を上昇し、保持容器２０３から排出される混合ガスの二酸化炭素濃度を測定するだけで、予め調べておいた図３に示すような対応関係から、リッチ液４ａの二酸化炭炭素含有量を速やかに算出できる。

計測装置２０は第１リッチ液ライン８だけでなく、吸収液が流れる様々な箇所に取り付けることができる。従って、二酸化炭素回収システムを循環する吸収液の任意の箇所での二酸化炭素含有量を速やかに測定できる。

なお、計測装置２０がラインから分取し、混合ガスを接触させて、再びラインに戻す吸収液の量は、二酸化炭素回収システム１を循環する吸収液の量と比較すると、極めて少量である。従って、計測装置２０の保持容器２０３内で混合ガス中の二酸化炭素を吸収した吸収液が二酸化炭素回収システム１内に戻されても、システム全体のバランスには影響を与えない。また、保持容器２０３の頂部から排出される混合ガスは極めて少量である。

（第２の実施形態）本発明の第２の実施形態に係る二酸化炭素回収システムは図１に示す二酸化炭素回収システムと同様の構成であり、図１を参照して説明を行う。なお、本実施形態では、演算制御部３０が、第１リッチ液ライン８を流れるリッチ液４ａの二酸化炭素含有量に基づいて、二酸化炭素回収システム１を循環する吸収液の量を制御する。循環吸収液量は、ポンプ９、１２等による供給量を調整することで制御できる。

演算制御部３０による循環吸収液量の制御方法について説明する。演算制御部３０は、算出された第１リッチ液ライン８を流れるリッチ液４ａの二酸化炭素含有量が想定値より小さい場合、循環させる吸収液の量を減少させる。循環吸収液量を減らしても、十分な二酸化炭素吸収能力が確保できると考えられるためである。

一方、演算制御部３０は、算出された第１リッチ液ライン８を流れるリッチ液４ａの二酸化炭素含有量が想定値より大きい場合、循環させる吸収液の量を増加させる。循環吸収液量が不足していると考えられるためである。

計測装置２０、演算制御部３０、及び記憶部４０により、リッチ液４ａの二酸化炭素含有量は速やかに算出される。そのため、本実施形態によって、二酸化炭素回収システムの循環吸収液量が最適な値となるように制御でき、二酸化炭素回収システムの動作の安定性を向上できる。

（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システムの概略構成を示す。本実施形態では、吸収塔３の入口（吸収塔３上部への吸収液供給ライン）にも計測装置２０が設けられており、他の構成は、図１に示す第１の実施形態と同様となっている。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。

吸収塔３の入口に設けられた計測装置２０と、演算制御部３０及び記憶部４０とにより、吸収塔３に供給される吸収液（リーン液４ｅ）の二酸化炭素含有量を算出できる。

演算制御部３０は、リーン液４ｅの二酸化炭素含有量と、リッチ液４ａの二酸化炭素含有量との差分（＝リッチ液４ａの二酸化炭素含有量−リーン液４ｅの二酸化炭素含有量）を求め、この差分に基づいて、吸収液入れ替え量を制御する。この差分は、吸収塔３における吸収液の二酸化炭素吸収能力に対応する。吸収液入れ替え量は、タンク１３に供給する新品の吸収液４ｃの量及びタンク１３から廃棄される吸収液４ｄの量をいう。

吸収液は、二酸化炭素回収システムでの使用に伴い、熱、酸素、硫化物、窒化物等により劣化し、二酸化炭素吸収能力が低下する。劣化している吸収液の割合が多くなると、吸収塔３での二酸化炭素吸収量が低下し、前記差分が低下する。

演算制御部３０は、前記差分が所定値以下となった場合、劣化している吸収液の割合が大きくなっていると判断し、吸収液入れ替え量を増やすように制御する。これにより、劣化している吸収液の割合が小さくなり、吸収塔３にて所望の二酸化炭素量が吸収される。

計測装置２０、演算制御部３０、及び記憶部４０により、リッチ液４ａ及びリーン液４ｅの二酸化炭素含有量が速やかに算出され、前記差分が得られる。そのため、本実施形態によって、吸収液の二酸化炭素吸収能力を最適な値に維持でき、二酸化炭素回収システムの動作の安定性を向上できる。

なお、図５に示すように、再生塔５の出口（第１リーン液ライン１１）に計測装置２０を設け、リーン液４ｂの二酸化炭素含有量を測定し、測定結果に基づいて吸収液入れ替え量を制御するようにしてもよい。

リボイラー６で同じ熱量をかけているにも関わらず、リーン液４ｂの二酸化炭素含有量が増加している場合、劣化している吸収液の割合が大きくなっていると考えられる。そのため、演算制御部３０は、リーン液４ｂの二酸化炭素含有量が所定値以上となった場合、吸収液入れ替え量を増やすように制御する。

このような構成でも、上記と同様に、吸収液の二酸化炭素吸収能力を最適な値に維持でき、二酸化炭素回収システムの動作の安定性を向上できる。

（第４の実施形態）図６に本発明の第４の実施形態に係る二酸化炭素回収システムの概略構成を示す。本実施形態では、計測装置２０が、吸収塔３の入口（吸収塔３上部への吸収液供給ライン）と、再生塔の出口（第１リーン液ライン１１）に設けられており、他の構成は、図１に示す第１の実施形態と同様となっている。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。

２つの計測装置２０、演算制御部３０、及び記憶部４０により、リーン液４ｂの二酸化炭素含有量と、リーン液４ｅの二酸化炭素含有量とが算出される。演算制御部３０は、リーン液４ｂの二酸化炭素含有量と、リーン液４ｅの二酸化炭素含有量との変遷に基づいて、タンク１３に異常が発生していないかを監視する。リーン液４ｂの二酸化炭素含有量と、リーン液４ｅの二酸化炭素含有量との関係が所定範囲内に収まっていない場合、タンク１３における吸収液入れ替え動作に不具合が発生していると判断できる。演算制御部３０は、タンク１３に異常が発生したと判断すると、警告を表示したり、警告音を発したりする。

計測装置２０、演算制御部３０、及び記憶部４０により、リーン液４ｂ及びリーン液４ｅの二酸化炭素含有量が速やかに算出され、タンク１３の異常を迅速に検出できる。そのため、本実施形態によって、タンク１３に異常があるまま動作が継続することを防ぐことができ、二酸化炭素回収システムの動作の安定性を向上できる。

（第５の実施形態）図７に本発明の第５の実施形態に係る二酸化炭素回収システムの概略構成を示す。本実施形態では、計測装置２０が、吸収塔３の入口（吸収塔３上部への吸収液供給ライン）と、吸収塔３の出口（第１リッチ液ライン８）と、再生塔の出口（第１リーン液ライン１１）に設けられており、他の構成は、図１に示す第１の実施形態と同様となっている。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。

３つの計測装置２０、演算制御部３０、及び記憶部４０により、リッチ液４ａの二酸化炭素含有量と、リーン液４ｂの二酸化炭素含有量と、リーン液４ｅの二酸化炭素含有量とが算出される。

演算制御部３０は、リーン液４ｅの二酸化炭素含有量と、リッチ液４ａの二酸化炭素含有量との差分値（第１差分値＝リッチ液４ａの二酸化炭素含有量−リーン液４ｅの二酸化炭素含有量）を求める。また、演算制御部３０は、リーン液４ｂの二酸化炭素含有量と、リッチ液４ａの二酸化炭素含有量との差分値（第２差分値＝リッチ液４ｂの二酸化炭素含有量−リーン液４ｅの二酸化炭素含有量）を求める。

二酸化炭素分離回収システムを安定的に運転するためには、吸収塔３にて吸収する二酸化炭素量と、再生塔５にて放出する二酸化炭素量を一致させることが重要となる。すなわち、第１差分値と第２差分値とを合致させた運転が必要となる。

演算制御部３０は、第１差分値と第２差分値が合致しなくなった場合に、第１差分値と第２差分値が合致するように、リボイラー６への投入熱エネルギーを制御する。例えば第１差分値より第２差分値の方が大きい場合、リボイラー１５へ必要以上の熱エネルギーを投入していることになる。そのため、演算制御部３０は、リボイラー６への投入熱エネルギーを小さくするように制御する。

計測装置２０、演算制御部３０、及び記憶部４０により、リッチ液４ａ、リーン液４ｂ、及びリーン液４ｅの二酸化炭素含有量が速やかに算出され、第１差分値と第２差分値が一致しているか否かを迅速に検出し、リボイラー６への投入熱エネルギーを制御できる。そのため、本実施形態によって、リボイラー６への投入熱エネルギーが最適な値となり、二酸化炭素回収システムの動作の安定性を向上でき、また運転コストを低減できる。

（第６の実施形態）図８に本発明の第６の実施形態に係る二酸化炭素回収システムの要部の概略構成を示す。本実施形態では、吸収塔３の中段部に計測装置２０を設けている。このような構成にすることで、吸収塔３の中段部における吸収液の二酸化炭素含有量を測定することができる。測定した二酸化炭素含有量の変遷から、塔内部がどのような状態にあるかを検出できる。

図９に示すように、吸収塔３の上段部、中段部、下段部の３箇所に計測装置２０を設けてもよい。これにより、吸収塔３の上段部、中段部、下段部の３箇所における吸収液の二酸化炭素含有量を測定することができる。吸収塔３の内部で異常が発生したと考えられる場合、これら３箇所の吸収液の二酸化炭素含有量から、異常原因を早期解明できるようになる。

計測装置２０、演算制御部３０、及び記憶部４０により、吸収塔３内部の吸収液の二酸化炭素含有量が速やかに算出され、異常箇所等を早期発見できる。そのため、本実施形態によって、二酸化炭素回収システムの動作の安定性を向上できる。

本実施形態では、計測装置２０を吸収塔３に設ける例を示したが、再生塔５に設けるようにしてもよい。

（第７の実施形態）上記第１乃至第６の実施形態に係る計測装置２０のノズル２０７に金網焼結フィルタを０〜１０枚選択的に取り付けられる機構を設け、吹き込みガスの気泡の大きさを調整できるようにしてもよい。気泡が小さいほど、気液接触界面となる気泡の全表面面積が増え、吸収液で吸収される二酸化炭素量が増える。一方、気泡が大きくなると、気泡の全表面面積が減り、吸収液で吸収される二酸化炭素量が減る。

二酸化炭素回収システムから分取される吸収液の二酸化炭素含有量が大きい場合、吹き込んだ混合ガスに含まれる二酸化炭素の吸収速度が低下する。このような時、気泡が小さくなるよう金網焼結フィルタの枚数を増やし、吸収速度を早くすることで、二酸化炭素含有量の高い吸収液でも、測定可能となる。

また、分取した吸収液の二酸化炭素含有量が小さい場合、吹き込みガスに含まれる二酸化炭素の吸収速度が早すぎて、吹き込んだ混合ガス中の二酸化炭素ガスを全部吸収してしまうおそれがある。このような場合は、気泡が大きくなるように、金網焼結フィルタの枚数を減らすことで、二酸化炭素含有量の低い吸収液でも、測定可能となる。

このように、金網焼結フィルタの枚数により気泡の大きさを調整することで、二酸化炭素含有量の測定精度を向上できる。

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。

１二酸化炭素回収システム
３吸収塔
５再生塔
６リボイラー
７再生熱交換器
１３タンク
１４吸収液冷却器
１６ガス冷却器
１７凝縮器
２０計測装置
３０演算制御部
４０記憶部

Claims

燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、
前記吸収塔から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを放出させるとともに当該吸収液を再生する再生塔と、
前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から前記吸収塔に供給される再生された吸収液を熱源として、前記吸収塔から前記再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱する再生熱交換器と、
前記吸収塔から前記再生塔に供給される吸収液の一部及び前記再生塔から前記吸収塔に供給される吸収液の一部の少なくともいずれか一方を分取し、分取した吸収液に二酸化炭素を含む混合ガスを吹き込み、吸収液と接触した当該混合ガスの二酸化炭素濃度を計測する計測装置と、
吸収液の二酸化炭素含有量と、前記吸収液に接触した前記混合ガスの二酸化炭素濃度との対応関係を記憶する記憶部と、
前記計測装置により計測された二酸化炭素濃度を取得し、前記記憶部に記憶された対応関係を参照して、前記分取した吸収液の二酸化炭素含有量を検出する演算制御部と、
前記吸収塔と前記再生熱交換器との間に設けられ、再生された吸収液を貯留し、上部から新品吸収液が供給され、底部から吸収液を廃棄するタンクと、
を備え、
前記計測装置は、前記吸収塔の吸収液出口と前記再生熱交換器との間と、前記吸収塔の吸収液入口と前記タンクとの間と、に設けられ、
前記演算制御部は、前記吸収塔において二酸化炭素を吸収した吸収液の二酸化炭素含有量である第１の二酸化炭素含有量と、前記吸収塔に供給される吸収液の二酸化炭素含有量である第２の二酸化炭素含有量とを検出し、前記１の二酸化炭素含有量と前記２の二酸化炭素含有量との差分を算出し、当該差分に基づいて、前記タンクにおける新品吸収液の供給量及び吸収液の廃棄量を制御することを特徴とする二酸化炭素回収システム。
燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、
前記吸収塔から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを放出させるとともに当該吸収液を再生する再生塔と、
前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から前記吸収塔に供給される再生された吸収液を熱源として、前記吸収塔から前記再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱する再生熱交換器と、
前記吸収塔から前記再生塔に供給される吸収液の一部及び前記再生塔から前記吸収塔に供給される吸収液の一部の少なくともいずれか一方を分取し、分取した吸収液に二酸化炭素を含む混合ガスを吹き込み、吸収液と接触した当該混合ガスの二酸化炭素濃度を計測する計測装置と、
吸収液の二酸化炭素含有量と、前記吸収液に接触した前記混合ガスの二酸化炭素濃度との対応関係を記憶する記憶部と、
前記計測装置により計測された二酸化炭素濃度を取得し、前記記憶部に記憶された対応関係を参照して、前記分取した吸収液の二酸化炭素含有量を検出する演算制御部と、
前記吸収塔と前記再生熱交換器との間に設けられ、再生された吸収液を貯留し、上部から新品吸収液が供給され、底部から吸収液を廃棄するタンクと、
を備え、
前記計測装置は、前記再生塔の吸収液出口と前記再生熱交換器との間に設けられ、
前記演算制御部は、前記再生塔において再生された吸収液の二酸化炭素含有量を検出し、検出結果に基づいて、前記タンクにおける新品吸収液の供給量及び吸収液の廃棄量を制御することを特徴とする二酸化炭素回収システム。
燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、
前記吸収塔から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを放出させるとともに当該吸収液を再生する再生塔と、
前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から前記吸収塔に供給される再生された吸収液を熱源として、前記吸収塔から前記再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱する再生熱交換器と、
前記吸収塔から前記再生塔に供給される吸収液の一部及び前記再生塔から前記吸収塔に供給される吸収液の一部の少なくともいずれか一方を分取し、分取した吸収液に二酸化炭素を含む混合ガスを吹き込み、吸収液と接触した当該混合ガスの二酸化炭素濃度を計測する計測装置と、
吸収液の二酸化炭素含有量と、前記吸収液に接触した前記混合ガスの二酸化炭素濃度との対応関係を記憶する記憶部と、
前記計測装置により計測された二酸化炭素濃度を取得し、前記記憶部に記憶された対応関係を参照して、前記分取した吸収液の二酸化炭素含有量を検出する演算制御部と、
前記吸収塔と前記再生熱交換器との間に設けられ、再生された吸収液を貯留し、上部から新品吸収液が供給され、底部から吸収液を廃棄するタンクと、
を備え、
前記計測装置は、前記再生塔の吸収液出口と前記再生熱交換器との間と、前記吸収塔の吸収液入口と前記タンクとの間と、に設けられ、
前記演算制御部は、前記再生塔において再生された吸収液の二酸化炭素含有量及び前記吸収塔に供給される吸収液の二酸化炭素含有量を検出し、検出結果に基づいて、前記タンクに異常が発生しているか否かを判定することを特徴とする二酸化炭素回収システム。
燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、
前記吸収塔から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを放出させるとともに当該吸収液を再生する再生塔と、
前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から前記吸収塔に供給される再生された吸収液を熱源として、前記吸収塔から前記再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱する再生熱交換器と、
前記吸収塔から前記再生塔に供給される吸収液の一部及び前記再生塔から前記吸収塔に供給される吸収液の一部の少なくともいずれか一方を分取し、分取した吸収液に二酸化炭素を含む混合ガスを吹き込み、吸収液と接触した当該混合ガスの二酸化炭素濃度を計測する計測装置と、
吸収液の二酸化炭素含有量と、前記吸収液に接触した前記混合ガスの二酸化炭素濃度との対応関係を記憶する記憶部と、
前記計測装置により計測された二酸化炭素濃度を取得し、前記記憶部に記憶された対応関係を参照して、前記分取した吸収液の二酸化炭素含有量を検出する演算制御部と、
前記吸収塔と前記再生熱交換器との間に設けられ、再生された吸収液を貯留し、上部から新品吸収液が供給され、底部から吸収液を廃棄するタンクと、
前記再生塔に設けられ、前記再生塔内の吸収液の一部を加熱して蒸気を生成し、当該蒸気を前記再生塔に供給するリボイラーと、
を備え、
前記計測装置は、前記吸収塔の吸収液出口と前記再生熱交換器との間と、前記吸収塔の吸収液入口と前記タンクとの間と、前記再生塔の吸収液出口と前記再生熱交換器との間と、に設けられ、
前記計測装置は、前記吸収塔において二酸化炭素を吸収した吸収液の二酸化炭素含有量である第１の二酸化炭素含有量と、前記吸収塔に供給される吸収液の二酸化炭素含有量である第２の二酸化炭素含有量と、前記再生塔において再生された吸収液の二酸化炭素含有量である第３の二酸化炭素含有量とを検出し、前記１の二酸化炭素含有量と前記２の二酸化炭素含有量との差分と、前記１の二酸化炭素含有量と前記３の二酸化炭素含有量との差分が一致するように前記リボイラーへ投入する熱エネルギーを調整することを特徴とする二酸化炭素回収システム。