JP6004821B2 - Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収方法 - Google Patents

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有し、前記吸収液再生塔でＣＯ₂が除去されたリーン溶液を前記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吸収部のガス流れ後流側に設けられ、洗浄水によりＣＯ₂除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ₂吸収液を前記洗浄水により回収する本水洗部と、前記本水洗部の液貯留部で回収されたＣＯ₂吸収液を含む洗浄水を前記本水洗部の頂部側から供給して循環する循環ラインと、前記ＣＯ₂吸収部と前記本水洗部との間に設けられる予備水洗部と、前記循環ラインからＣＯ ₂ 吸収液を含む洗浄水の一部を抜き出し、該抜き出した洗浄水の前記予備水洗部への供給量を調整する調整弁と、を具備してなり、前記予備水洗部において、前記調整弁で供給量が調整された洗浄水の一部を前記本水洗部側から供給し、前記ＣＯ₂吸収部でＣＯ₂が吸収された排ガス中に同伴されるＣＯ₂吸収液を前記洗浄水の一部で予備洗浄して回収し、予備洗浄した予備洗浄水を、前記ＣＯ₂吸収部の内部を通って再利用するＣＯ₂吸収液と合流させ、前記ＣＯ₂含有排ガスと対向接触しつつ、前記ＣＯ₂吸収塔底部側に直接流下させ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、前記抜き出した洗浄水の一部を冷却する冷却手段を具備す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、前記本水洗部のガス流れ後段側に設けられ、水洗部の外部から供給される洗浄水で仕上げ洗浄する仕上水洗部を具備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のいずれか一つにおいて、前記本水洗部から抜き出す洗浄水の一部に含まれる揮発性物質を除去する濃縮部を具備し、揮発性物質を除去した濃縮水を、洗浄水として予備水洗部に供給することを特徴とするＣＯ₂回収装置にある。

第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記本水洗部を複数段具備することを特徴とするＣＯ₂回収装置にある。

第６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ＣＯ₂吸収塔のＣＯ₂吸収部の後流側に設けられた本水洗部の液貯留部で回収されたＣＯ₂吸収液を含む洗浄水を前記本水洗部の頂部側から供給し、前記洗浄水によりＣＯ₂除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ₂吸収液を回収し、前記本水洗部の循環する洗浄水の一部の洗浄水を抜出し、該抜き出した洗浄水の前記ＣＯ ₂ 吸収部と前記本水洗部との間に設けられた予備水洗部への供給量を調整し、前記予備水洗部において、前記供給量が調整された洗浄水を本水洗部側から供給し、ＣＯ ₂ 吸収部でＣＯ ₂ が吸収された排ガス中に同伴されるＣＯ ₂ 吸収液を前記洗浄水の一部で予備洗浄すると共に、予備洗浄した予備洗浄水を、前記ＣＯ₂吸収部の内部を通って再利用するＣＯ₂吸収液と合流させ、前記ＣＯ₂含有排ガスと対向接触しつつ、前記ＣＯ₂吸収塔底部側に直接流下させることを特徴とするＣＯ₂回収方法にある。

第７の発明は、第６の発明において、前記本水洗部の後流側で、水洗部の外部から供給される仕上げ洗浄水で仕上げ洗浄することを特徴とするＣＯ₂回収方法にある。

第８の発明は、第６又は７の発明において、本水洗部の一部の洗浄水を抜出し、抜き出した洗浄水中の揮発性物質を除去して濃縮して濃縮水とし、この濃縮水を予備洗浄の洗浄水として用い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２に係るＣＯ₂回収装置の概略図である。 図３は、実施例３に係るＣＯ₂回収装置の概略図である。 図４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は、試験例２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６は、試験例３における吸収塔出口ガス中の揮発性物質濃度を対比したグラフである。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。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。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

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１４と、前記吸収液再生塔（以下「再生塔」という）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、前記ＣＯ₂吸収塔１３が、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のガス流れ後流側に設けられ、洗浄水２０によりＣＯ₂除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ₂吸収液を前記洗浄水２０により回収する本水洗部１３Ｃと、前記本水洗部１３Ｃの液貯留部２１で回収されたＣＯ₂吸収液を含む洗浄水２０を前記本水洗部１３Ｃの頂部側から供給して循環する循環ラインＬ₁と、前記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とを具備してなり、前記循環ラインＬ₁から、ＣＯ₂吸収液を含む洗浄水２０の一部２０ａを抜き出すと共に、該予備水洗部１３Ｂにおいて、前記洗浄水２０の一部２０ａを水洗部１３Ｃ側から供給し、ＣＯ₂吸収部１３ＡでＣＯ₂が吸収された排ガス１１Ｂ中に同伴されるＣＯ₂吸収液を該洗浄水２０の一部２０ａで予備洗浄して回収すると共に、この予備洗浄した予備洗浄水を、ＣＯ₂吸収部１３Ａ側に直接流下させつつ、ＣＯ₂吸収液１２と合流するものである。
本実施例では、循環ラインＬ₁から、ＣＯ₂吸収液を含む洗浄水２０の一部２０ａを抜き出すようにしているが、本発明はこれに限定されず、別途循環ラインＬ₁から、ＣＯ₂吸収液を含む洗浄水２０の一部２０ａを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。

前記吸収塔１３では、ＣＯ₂含有排ガス１１Ａは、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をベースとするＣＯ₂吸収液１２と対向流接触し、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除去排ガス１１Ｂには、ＣＯ₂が殆ど残存しないものとなる。

次に、ＣＯ₂除去後のＣＯ₂除去排ガス１１Ｂは、予備水洗部１３Ｂにて、本水洗部１３Ｃから抜き出された洗浄水２０の一部２０ａと気液接触して洗浄され、ＣＯ₂除去排ガス１１Ｂ中に同伴されるＣＯ₂吸収液を洗浄する。

ここで、ＣＯ₂吸収液１２がＣＯ₂除去ガス１１Ｂに何故同伴されるか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除去ガスとＣＯ₂吸収液１２とが対向接触することで、ＣＯ₂吸収液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に同伴する。
この結果、ＣＯ₂吸収部１３Ａを通過したＣＯ₂除去排ガス１１Ｂ中には、ＣＯ₂吸収液１２が僅かに含まれることとなる。
本水洗部１３Ｃでは、ＣＯ₂除去ガス１１Ｂの冷却により、排ガス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、排ガス中に同伴するＣＯ₂吸収液が溶解することにより、洗浄水中にＣＯ₂吸収液１２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除去ガス１１Ｂ中のＣＯ₂吸収液を本水洗部１３Ｃにおいて冷却によりＣＯ₂除去ガス中の水分が凝縮して余剰分が抜き出された予備洗浄水で洗浄除去するようにしている。
なお、抜き出しラインＬ₂には冷却部２３を設け、洗浄水２０の一部２０ａ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。

その後、予備水洗部１３Ｂを通過したＣＯ₂除去排ガス１１Ｃは、チムニートレイ１６を介して本水洗部１３Ｃ側へ上昇し、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除去排ガス１１Ｃに同伴するＣＯ₂吸収液１２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、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。
この循環する洗浄水２０による本洗浄によって、ＣＯ₂除去排ガス１１Ｃに同伴するＣＯ₂吸収液１２を更に回収・除去することができる。

その後、ＣＯ₂吸収液１２が除去されたＣＯ₂吸収液除去排ガス１１Ｄは、ＣＯ₂吸収塔１３の頂部１３ａから外部へ排出される。なお、符号７３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除去排ガス１１Ｂ、１１Ｃに同伴するＣＯ₂吸収液１２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。

前記再生塔１４の頂部側から塔内部に放出されたリッチ溶液１２Ａは、その塔底部からの水蒸気による加熱により、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。
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、その前段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吸収液の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。

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、ＣＯ₂除去排ガス１１Ｂ中に同伴されるが、予備水洗部１３Ｂ及び本水洗部１３Ｃにおいて、ＣＯ₂が除去された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。

以上説明したように、本実施例では、従来の循環洗浄水による本水洗部１３Ｃ以外に、予備水洗部１３Ｂを設けているので、排ガス１１Ｂ、１１Ｃに同伴されるＣＯ₂吸収液の回収効果が向上する。
すなわち、本水洗部１３Ｃでは、循環する洗浄水２０により循環洗浄すると共に、洗浄に供された洗浄水２０の一部２０ａを抜き出しラインＬ₂で抜き出して、予備水洗部１３Ｂに供給しているので、抜き出した洗浄水２０の一部２０ａは、ＣＯ₂吸収液の濃度が低い（例えば数％程度）ので、予備水洗部１３Ｂでの洗浄が良好となる。

すなわち、洗浄水を循環させる本水洗部のみを、ＣＯ₂吸収塔１３内に複数段設置する場合には、循環ライン、循環ポンプ及び洗浄水を貯留するチムニートレイ１６が複数必要となり、その設置及びランニングコストが上昇する。

これに対し、予備水洗部１３Ｂは、本水洗部１３Ｃで用いた洗浄水２０の余剰分を用いると共に、その供給量は調整弁２４で調整するだけで良いので、装置構成が簡易となる。
これは、本水洗部１３Ｃでは、洗浄水２０によりＣＯ₂除去排ガス１１Ｃが冷却され、ＣＯ₂除去排ガス１１Ｃに同伴される気体状の水分が凝縮し、余剰水となるので、その余剰分を予備洗浄に用いることができることとなるからである。

また、予備水洗部１３ＢとＣＯ₂吸収部１３Ａとの間には仕切り部材のチムニートレイが無いので、予備洗浄に供された洗浄水の一部２０ａは、そのままＣＯ₂吸収液（リーン溶液１２Ａ）と合流する。
その結果、予備洗浄に供されてＣＯ₂吸収液を回収した予備洗浄水は、循環ラインＬ₁から抜き出した洗浄水の一部２０ａよりもＣＯ₂吸収液を若干多く含むこととなるので、ＣＯ₂吸収部１３ＡでＣＯ₂の回収に寄与することとなる。
すなわち、例えば３０％濃度のＣＯ₂吸収液のリーン溶液１２Ｂに、数％＋α分のＣＯ₂吸収液を含む洗浄水２０ｂを合流されることとなる。
この結果、従来において、水洗部で回収された凝縮水を、ＣＯ₂吸収塔１３の底部１３ｂ側に供給するような場合と較べた場合、予備水洗部１３ＢにおけるＣＯ₂吸収液の回収分だけ濃度が高いものとなるので、ＣＯ₂吸収部１３ＡにおけるＣＯ₂含有排ガス１１Ａ中のＣＯ₂を除去する効果が向上することとなる。

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２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２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のガス流れ後段側に設けられ、本水洗部１３Ｃ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を具備している。
本実施例では、再生塔１４の塔頂部１４ａからは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を分岐ラインＬ₂₃により供給して、仕上水洗部１３Ｄでの洗浄水として用いるようにしている。
なお、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効率が発揮される。
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３は、実施例３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１０Ｃでは、図１に示すＣＯ₂回収装置１０Ａにおいて、さらに、本水洗部１３Ｃを循環する洗浄液２０の循環ラインＬ₁から、ＣＯ₂吸収液１２を含む洗浄水２０の一部２０ａを抜出液として抜出す抜出しラインＬ₂と、抜出液からガス成分３２を分離する気液分離部３０Ａと、抜出液２０ａ中のＣＯ₂吸収液１２を濃縮し、ガス成分３２を分離する濃縮塔３０Ｂと、ＣＯ₂吸収液１２を濃縮した濃縮液３３を予備水洗部１３Ｂに予備洗浄水として導入する導入ラインＬ₃と、分離されたガス成分３２を吸収塔１３の塔頂部側に導入するガス導入ラインＬ₄とを具備するものである。本実施例では、気液分離部３０Ａと濃縮部３０Ｂとから濃縮手段を構成している。

この気液分離部３０Ａにおいて、先ず抜出液を放散させることで、液体３１とガス成分３２とを分離し、ガス成分３２を抜出液から分離している。
このガス成分３２は、ＣＯ₂吸収液１２中に含まれるアンモニア等の揮発性の高い、例えばアンモニアガス等であり、ガス導入ラインＬ₄へ排出される。

この気液分離部３０Ａでガス成分３２を分離した液体３１は、濃縮塔３０Ｂに導入される。

この濃縮塔３０Ｂには、その内部に空気３５が吹き込こまれ、液体３１中に残存するガス成分３２をさらに抜出すようにしている。
図示していないが、この濃縮塔３０Ｂには、揮発性物質を液相に回収して別途排出するラインを必要に応じて設けるようにする。
この結果、液体３１から揮発性物質である例えばアンモニア等を除去して、濃縮液３３とすることができる。
本実施例では、このアンモニア等が除去された濃縮液３３を予備水洗部１３Ｂ側へ供給ラインＬ₅を介して供給し、予備洗浄水として用いるようにしている。

よって、本水洗部１３Ｃの抜き出しラインＬ₂に濃縮手段３０を備え、水蒸気を含む揮発性物質を洗浄液から分離した濃縮液３３としている。そして、この揮発性物質を含まない濃縮液３３を予備洗浄水として用いているので、例えばアンモニア等の揮発性成分を予備洗浄水で吸収除去することが可能となり、本水洗部１３Ｃに導入される排ガス１１Ｃ中の揮発性同伴物質成分濃度の低減を図ることができる。

この結果、外部に放出されるＣＯ₂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の濃度及び揮発性物質の濃度を実施例１に較べてより一層低減することができる。

［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吸収した。
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の洗浄水は本水洗部１３Ｃの洗浄水の余剰分を抜き出して排ガスと向流接触させて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デミスタ７３を通過させた。
この結果を図４に示す。図４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４中、左側は従来法であり、予備水洗部が無い場合であり、右側は予備水洗部が有る場合である。
試験例１のように予備水洗部を設けた場合には、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が、１／１０に低減した。

［試験例２］
本発明の実施例２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吸収した。
試験例では、予備水洗部１３ＢをＣＯ₂吸収部１３Ａの後流（上部）側に設けるとともに、仕上水洗部１３Ｄを本水洗部１３Ｃの後流（上部）側に設けた。
予備水洗部１３Ｂの洗浄水は本水洗部１３Ｃの洗浄水の余剰分を抜き出して排ガスと向流接触させて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でガスと向流接触させ、仕上げ水洗部１３Ｄでは再生塔リフラックス水の一部を導入してガスと向流接触させて本水洗部１３Ｃの洗浄液に直接流下させ、ガスは出口のデミスタ７３を通過させた。
この結果を図５に示す。図５は、試験例２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、左側は試験例１であり、予備水洗部を設けたが、仕上水洗部が無い場合であり、右側は予備水洗部及び仕上水洗部を本水洗部の前後に設けた場合である。
試験例２のように予備水洗部及び仕上水洗部を本水洗部の前後に設けた場合には、吸収塔出口ガス（ＣＯ₂吸収液除去排ガス１１Ｅ）中の同伴物質の濃度比が、１／１０に低減した。よって、試験例１の従来法（予備水洗部及び仕上水洗部を設けないもの）と較べると１／１００に低減したこととなる。

［試験例３］
本発明の実施例３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吸収した。
試験例では、予備水洗部１３ＢをＣＯ₂吸収部１３Ａの後流（上部）側に設けると共に、本水洗部１３Ｃの抜き出しラインＬ₂に濃縮手段３０を設けた。
予備水洗部１３Ｂの洗浄水は本水洗部１３Ｃの洗浄水の余剰分を抜き出して排ガスと向流接触させて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デミスタ７３を通過させた。
この結果を図６に示す。図６は、試験例３における吸収塔出口ガス中の揮発性物質濃度を対比したグラフである。図６中、左側は試験例１であり、濃縮部が無い場合であり、右側は濃縮部が有る場合である。
試験例３のように濃縮部を設けた場合には、吸収塔出口ガス（ＣＯ₂吸収液除去排ガス１１Ｄ）中の揮発性同伴物質の濃度比が、２／５に低減した。

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

Claims (8)

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有し、前記吸収液再生塔でＣＯ₂が除去されたリーン溶液を前記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吸収部のガス流れ後流側に設けられ、洗浄水によりＣＯ₂除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ₂吸収液を前記洗浄水により回収する本水洗部と、
   前記本水洗部の液貯留部で回収されたＣＯ₂吸収液を含む洗浄水を前記本水洗部の頂部側から供給して循環する循環ラインと、
   前記ＣＯ₂吸収部と前記本水洗部との間に設けられる予備水洗部と、
   前記循環ラインからＣＯ ₂ 吸収液を含む洗浄水の一部を抜き出し、該抜き出した洗浄水の前記予備水洗部への供給量を調整する調整弁と、を具備してなり、
   前記予備水洗部において、前記調整弁で供給量が調整された洗浄水の一部を前記本水洗部側から供給し、前記ＣＯ₂吸収部でＣＯ₂が吸収された排ガス中に同伴されるＣＯ₂吸収液を前記洗浄水の一部で予備洗浄して回収し、
   予備洗浄した予備洗浄水を、前記ＣＯ₂吸収部の内部を通って再利用するＣＯ₂吸収液と合流させ、前記ＣＯ₂含有排ガスと対向接触しつつ、前記ＣＯ₂吸収塔底部側に直接流下させることを特徴とするＣＯ₂回収装置。
2. 請求項１において、
   前記抜き出した洗浄水の一部を冷却する冷却手段を具備す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、
   前記本水洗部のガス流れ後段側に設けられ、前記本水洗部の外部から供給される洗浄水で仕上げ洗浄する仕上水洗部を具備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、
   前記本水洗部から抜き出す洗浄水の一部に含まれる揮発性物質を除去する濃縮部を具備し、揮発性物質を除去した濃縮水を、洗浄水として前記予備水洗部に供給することを特徴とするＣＯ₂回収装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
   前記本水洗部を複数段具備することを特徴とするＣＯ₂回収装置。
6. 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ＣＯ₂吸収塔のＣＯ₂吸収部の後流側に設けられた本水洗部の液貯留部で回収されたＣＯ₂吸収液を含む洗浄水を前記本水洗部の頂部側から供給し、前記洗浄水によりＣＯ₂除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ₂吸収液を回収し、
   前記本水洗部の循環する洗浄水の一部の洗浄水を抜出し、該抜き出した洗浄水の前記ＣＯ ₂ 吸収部と前記本水洗部との間に設けられた予備水洗部への供給量を調整し、
   前記予備水洗部において、前記供給量が調整された洗浄水を本水洗部側から供給し、ＣＯ ₂ 吸収部でＣＯ ₂ が吸収された排ガス中に同伴されるＣＯ ₂ 吸収液を前記洗浄水の一部で予備洗浄すると共に、
   予備洗浄した予備洗浄水を、前記ＣＯ₂吸収部の内部を通って再利用するＣＯ₂吸収液と合流させ、前記ＣＯ₂含有排ガスと対向接触しつつ、前記ＣＯ₂吸収塔底部側に直接流下させることを特徴とするＣＯ₂回収方法。
7. 請求項６において、
   前記本水洗部の後流側で、前記本水洗部の外部から供給される仕上げ洗浄水で仕上げ洗浄することを特徴とするＣＯ₂回収方法。
8. 請求項６又は７において、
   前記本水洗部の一部の洗浄水を抜出し、抜き出した洗浄水中の揮発性物質を除去して濃縮して濃縮水とし、この濃縮水を予備洗浄の洗浄水として用いることを特徴とするＣＯ₂回収方法。

Images