JP7292932B2 - Ｃｏ２回収装置及びｃｏ２回収方法 - Google Patents

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Description

本開示は、冷却吸収塔及びこれを備えたＣＯ２回収装置並びにＣＯ２回収方法に関する。
燃料の燃焼等により生成する排ガス中のＣＯ２を回収する方法として、排ガスとＣＯ２吸収液とを気液接触させて、排ガス中のＣＯ２を回収する方法が提案されている。
例えば、特許文献１には、冷却塔、吸収塔及び再生塔を含むＣＯ２回収装置が開示されている。このＣＯ２回収装置では、まず、冷却塔においてＣＯ２含有排ガスを冷却した後、吸収塔にて、ＣＯ２含有ガスと吸収液とを接触させて、ＣＯ２を吸収液に吸収させることによりガスから除去するようになっている。吸収塔でＣＯ２を吸収した吸収液（リッチ液）は再生塔に導かれ、再生加熱器において蒸気で加熱されることにより吸収液からＣＯ２が分離され、このように分離されたＣＯ２が回収されるようになっている。また、再生塔で再生された吸収液（リーン溶液）は、再び吸収塔に戻されて、ＣＯ２吸収液として再使用されるようになっている。
特開２０１３－５９７２６号公報
ところで、特許文献１に記載さるＣＯ２回収装置では、冷却塔及び吸収塔は、それぞれ別個の外殻（塔）で構成されており、これらの外殻が接続ダクトで互いに連結されている。この構成では、冷却塔及び吸収塔を別々に設けるため、また、冷却塔と吸収塔との間に接続ダクトの取廻しエリアを確保する必要があるため、設置面積が大きくなる。特に、冷却塔と吸収塔との間の接続ダクトは、冷却塔の塔頂部から吸収塔の下部まで取廻す必要があるため、ＣＯ２回収装置の設置面積が大きくなる大きな要因となっている。
そこで、ＣＯ２回収装置の設置面積を低減することが望まれる。
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、設備の設置面積を低減可能な冷却吸収塔及びこれを備えたＣＯ２回収装置並びにＣＯ２回収方法を提供することを目的とする。
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るＣＯ２回収装置用の冷却吸収塔は、
外殻と、
前記外殻の内部に設けられ、排ガスを冷却するための冷却部と、
前記外殻の内部において前記冷却部の上方に設けられ、前記冷却部で冷却された前記排ガス中のＣＯ２を吸収液に吸収させるように構成された吸収部と、を備える。
上記（１）の構成によれば、１つの外殻の内部に、冷却部と、冷却部の上方に位置する吸収部と、を設けたので、１つの外殻の内部で、冷却部にて排ガスを処理した後、該排ガスを上昇させて吸収部にて処理することができる。すなわち、上記（１）の構成によれば、冷却塔と吸収塔の両方の機能を１つの外殻に収めることができる。よって、冷却塔及び吸収塔を別々に設ける場合に比べて、外殻（塔）や、外殻同士を接続する接続ダクトの設置スペースを削減することができるため、設備の設置面積を低減することができる。また、上述の接続ダクトやその支持部材が不要となるので、材料費や製作費等のコストを削減することができる。
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記吸収部は、該吸収部の最下部に設けられ、前記排ガス中のＣＯ２を吸収した吸収液を貯留するためのチムニートレイを含む。
上記（２）の構成によれば、吸収部の最下部に、吸収部で用いられる吸収液を保持するためのチムニートレイを設けたので、吸収部の下方に位置する冷却部へ吸収液が落下することが抑制される。よって、冷却部で用いられる冷却水への吸収液の混入を適切に抑制しながら、上記（１）で述べたように、冷却塔と吸収塔の両方の機能を１つの外殻に収めることができる。
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記冷却部における前記外殻の内径は、前記吸収部における前記外殻の内径よりも大きい。
上記（３）の構成によれば、吸収部における外殻の内径が、冷却部における外殻の内径よりも小さくなるように設定したので、吸収部における内径が冷却部における内径と同一である場合に比べて、冷却吸収塔の製造にかかる材料費を削減することができる。なお、吸収部には、冷却部で冷却された後の排ガスが供給されるので、冷却による温度低下に伴う排ガスの体積の減少を考慮すれば、吸収部における内径を冷却部の内径に比べて小さくすることができる。
（４）本発明の少なくとも一実施形態に係るＣＯ２回収装置は、
上記（１）乃至（３）の何れか一項に記載の冷却吸収塔を備える。
上記（４）の構成によれば、１つの外殻の内部に、冷却部と、冷却部の上方に位置する吸収部と、を設けたので、１つの外殻の内部で、冷却部にて排ガスを処理した後、該排ガスを上昇させて吸収部にて処理することができる。すなわち、上記（１）の構成によれば、冷却塔と吸収塔の両方の機能を１つの外殻に収めることができる。よって、冷却塔及び吸収塔を別々に設ける場合に比べて、外殻（塔）や、外殻同士を接続する接続ダクトの設置スペースを削減することができるため、設備の設置面積を低減することができる。また、上述の接続ダクトやその支持部材が不要となるので、材料費や製作費等のコストを削減することができる。
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記吸収部は、該吸収部の最下部に設けられ、前記排ガス中のＣＯ２を吸収した吸収液を保持するためのチムニートレイを含み、
前記ＣＯ２回収装置は、
前記吸収部よりも下方に設けられた吸収液タンクと、
前記チムニートレイに保持された前記吸収液を、前記吸収液タンクに導くためのタンク導入ラインと、をさらに備える。
上記（５）の構成によれば、吸収部が吸収液タンクの上方に設けられている、吸収部のチムニートレイに貯留された吸収液を、チムニートレイと吸収液タンクとの高低差を利用して、タンク導入ラインを介して吸収液タンクに移送することができる。
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、
前記タンク導入ラインは、地下を経由せずに前記吸収液タンクまで延びている。
通常、吸収塔は地表上に設けられるが、この場合、吸収塔内の吸収液を高低差により貯留タンクに移送するためには、貯留タンクを地下に設け、地下を経由するラインを経由して、吸収塔の吸収液を貯留タンクまで導く必要がある。この点、上記（５）のＣＯ２回収装置では、通常地表に設けられる外殻の内部において、冷却部よりも上方に吸収部を設けたので、上記（６）のように、地下を経由しないタンク導入ラインを介して、吸収部からの吸収液を吸収液タンクに導くことができる。すなわち、地下に設けられる配管やタンクを経由せずに、吸収部からの吸収液を吸収液タンクに導くことができるので、メンテナンス時等に吸収部からの吸収液の抜き出しに要する時間を短縮することができる。
（７）幾つかの実施形態では、上記（５）又は（６）の構成において、
前記タンク導入ラインは、前記チムニートレイのライザーの上半部の高さ範囲内に接続されるオーバーフローラインを含む。
上記（７）の構成によれば、チムニートレイのライザーの上半部の高さ範囲内にオーバーフローラインを接続したので、チムニートレイにおける吸収液の液位が急激に上昇したときに、オーバーフローラインを介して吸収液を吸収液タンクに導くことができる。よって、吸収部の吸収液が冷却部に落下して冷却水に混入するのをより確実に抑制することができる。
（８）幾つかの実施形態では、上記（７）の構成において、
前記ＣＯ２回収装置は、
前記オーバーフローラインに設けられたバルブと、
前記冷却吸収塔に排ガスを圧送するためのブロワと、を備え、
前記バルブは、前記ブロワの停止を示す信号に基づいて開かれるように構成される。
ＣＯ２回収装置の通常運転中には、冷却吸収塔内の排ガスの圧力によって吸収部の充填材に吸収液が保持されるが、冷却吸収塔に排ガスを圧送するためのブロワが停止すると冷却吸収塔内の排ガス圧力が低下するため、排ガスの圧力による吸収液の保持力が低下し、充填材から吸収液が降下して、チムニートレイの液位が急激に上昇することがある。この点、上記（８）の構成によれば、ブロワの停止を示す信号に基づいてオーバーフローラインに設けたバルブを開くようにしたので、ブロワが停止して、チムニートレイにおける吸収液の液位が急激に上昇したときに、オーバーフローラインを介して吸収液を吸収液タンクに導くことができる。よって、吸収部の吸収液が冷却部に落下して冷却水に混入するのをより確実に抑制することができる。
（９）幾つかの実施形態では、上記（５）乃至（８）の何れかの構成において、
前記ＣＯ２回収装置は、
前記吸収部からの前記吸収液を再生するための再生塔と、
前記チムニートレイから前記吸収液を抜き出して前記再生塔へ導くための再生塔導入ラインと、
前記再生塔導入ラインから分岐して前記吸収液タンクに接続される分岐ラインと、を備え、
前記タンク導入ラインは、前記分岐ラインと、前記再生塔導入ラインのうち前記分岐ラインの分岐位置よりも上流側の部位と、を含む。
ＣＯ２回収装置の通常運転時には、チムニートレイに貯留された吸収液は再生塔導入ラインを介して再生塔へ導かれる。上記（９）の構成によれば、メンテナンス時等に、再生塔導入ラインの一部（上述の分岐位置よりも上流側の部位）を介して、チムニートレイと吸収液タンクとの高低差を利用して、吸収液を吸収液タンクに導くことができる。よって、メンテナンス時等に吸収部からの吸収液の抜き出しに要する時間を短縮することができる。
（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）の構成において、
前記ＣＯ２回収装置は、
前記再生塔導入ラインのうち、前記分岐位置よりも下流側の部位に設けられ、前記吸収液を前記再生塔へ圧送するための吸収液ポンプをさらに備える。
上記（１０）の構成によれば、再生塔購入ラインのうち分岐位置よりも下流側の部位に設けられた吸収液ポンプにより、チムニートレイに貯留された吸収液を、再生塔に圧送することができる。また、吸収液ポンプは、通常、吸収部よりも下方の地表付近に設けられるので、チムニートレイと吸収液ポンプの高低差により該吸収液ポンプの吸込圧力が増大するため、必要ヘッドを削減することができる。これにより、吸収液ポンプ及び該ポンプを駆動するためのモータの設置スペースを削減することができ、設備の設置面積をより低減することができる。
（１１）本発明の少なくとも一実施形態に係るＣＯ２回収方法は、
外殻の内部に設けられた冷却部で排ガスを冷却するステップと、
前記外殻の内部において前記冷却部の上方に設けられた吸収部に前記冷却部で冷却された前記排ガスを送るステップと、
前記吸収部で前記排ガス中のＣＯ２を吸収液に吸収させるステップと、を備える。
上記（１１）の方法によれば、１つの外殻の内部に、冷却部と、冷却部の上方に位置する吸収部と、を設け、１つの外殻の内部で、冷却部にて排ガスを処理した後、該排ガスを上昇させて吸収部にて処理する。すなわち、上記（１１）の方法によれば、排ガスの冷却及び吸収液との接触を、１つの外殻の内部で行うことができるので、別々に設けられた冷却塔及び吸収塔においてこれらの処理を行う場合に比べて、外殻（塔）や、外殻同士を接続する接続ダクトの設置スペースを削減することができるため、設備の設置面積を低減することができる。また、上述の接続ダクトやその支持部材が不要となるので、材料費や製作費等のコストを削減することができる。
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１１）の方法は、
前記吸収部で前記排ガス中のＣＯ２を吸収した前記吸収液を、該吸収部の最下部に設けられたチムニートレイに保持するステップと、
前記チムニートレイに保持された前記吸収液を、タンク導入ラインを介して前記吸収部よりも下方に設けられた吸収液タンクに導くステップと、を備える。
上記（１２）の方法によれば、吸収液タンクを吸収部の下方に設けたので、吸収部のチムニートレイに貯留された吸収液を、チムニートレイと吸収液タンクとの高低差を利用して、タンク導入ラインを介して吸収液タンクに移送することができる。
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１２）の方法において、
前記ＣＯ２回収方法は、
ブロワを用いて前記冷却部に排ガスを圧送するステップを備え、
前記冷却するステップでは、前記ブロワにより圧送された前記排ガスを冷却し、
前記吸収液タンクに導くステップでは、前記ブロワが停止したとき、前記タンク導入ラインに設けられたバルブを開けて、前記吸収液を前記吸収液タンクに導く。
ＣＯ２回収装置の通常運転中には、冷却吸収塔内の排ガスの圧力によって吸収部の充填材に吸収液が保持されるが、冷却吸収塔に排ガスを圧送するためのブロワが停止すると冷却吸収塔内の排ガス圧力が低下するため、排ガスの圧力による吸収液の保持力が低下し、充填材から吸収液が降下して、チムニートレイの液位が急激に上昇することがある。この点、上記（１３）の方法によれば、ブロワが停止したときにオーバーフローラインに設けたバルブを開くようにしたので、ブロワが停止して、チムニートレイにおける吸収液の液位が急激に上昇したときに、オーバーフローラインを介して吸収液を吸収液タンクに導くことができる。よって、吸収部の吸収液が冷却部に落下して冷却水に混入するのをより確実に抑制することができる。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、設備の設置面積を低減可能な冷却吸収塔及びこれを備えたＣＯ２回収装置並びにＣＯ２回収方法が提供される。
一実施形態に係る冷却吸収塔を備えたＣＯ２回収装置の概略図である。 一実施形態に係る冷却吸収塔のうち吸収部の最下部を示す概略図である。 一実施形態に係る冷却吸収塔のうち吸収部の最下部を示す概略図である。
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１は、本発明の一実施形態に係る冷却吸収塔を備えたＣＯ２回収装置の概略図である。図１及び図２に示すＣＯ２回収装置１は、発電設備や工場等から排出された排ガスからＣＯ２を回収するための装置である。同図に示すように、ＣＯ２回収装置１は、排ガスを冷却し、その後該排ガス中のＣＯ２を吸収液に吸収させるための冷却吸収塔２と、冷却吸収塔２でＣＯ２を吸収した吸収液を再生するための再生塔１２と、を備えている。
冷却吸収塔２は、外殻４と、外殻４の内部に設けられた冷却部６及び吸収部８と、を含む。冷却部６は、供給されたＣＯ２含有排ガスを冷却するように構成されている。吸収部８は、冷却部６の上方に設けられており、冷却部６で冷却された排ガス中のＣＯ２を吸収液に吸収させるように構成されている。吸収部８の最下部には、吸収液を保持するためのチムニートレイ１０が設けられている。
工場等からの排ガスは、排ガス導入ライン１４を介して冷却吸収塔２の冷却部６に導入されるようになっている。排ガス導入ライン１４にはブロワ１６が設けられており、該ブロワ１６によって、冷却吸収塔２に排ガスが圧送されるようになっている。
冷却部６は、気液接触部１８と、冷却水を循環させるための循環ライン２０と、循環ライン２０に設けられた冷却器２２と、気液接触部１８の上方に設けられたデミスタ２４と、を含む。気液接触部１８は、充填材を有していてもよい。
気液接触部１８には、循環ライン２０からの冷却水が上方から供給されるようになっており、気液接触部１８にて冷却水と排ガス導入ライン１４からの排ガスとが接触することにより、排ガスが冷却されるようになっている。気液接触部１８から降下した冷却水は冷却吸収塔２の塔底部に貯留され、循環ライン２０を介して気液接触部１８に再度供給されるようになっている。なお、冷却水は、循環ライン２０に設けられた冷却器２２にて冷却されてから、気液接触部１８に供給されるようになっている。気液接触部１８を通過した排ガスは、該排ガスに同伴する液滴がデミスタ２４により除去された後、さらに上昇し、チムニートレイ１０を介して吸収部８に流入する。
吸収部８は、排ガス中のＣＯ２ガスを吸収する気液接触部３６と、気液接触部３６の上方に設けられ、ＣＯ２ガス除去後の排ガスを水洗するための洗浄部４０と、洗浄部４０の上方に設けられ、排ガス中のミストを除去するためのデミスタ４６と、を備えている。
気液接触部３６には、再生塔１２の塔底部に貯留された吸収液（リーン液）が、リーン液ライン３０を介して供給されるようになっている。リーン液ライン３０には、リーン液を圧送するためのリーン液ポンプ３２が設けられている。冷却吸収塔２の内部にて、チムニートレイ１０を介して冷却部６から吸収部８に流入した排ガスは、冷却吸収塔２の内部（外殻４の内部）を上方に流れていき、気液接触部３６において、該気液接触部３６の上方から供給される吸収液（リーン液）と対向流接触するようになっている。これにより、排ガス中のＣＯ２が吸収液に吸収されて、排ガス中からＣＯ２が分離及び除去される。なお、気液接触部３６は、任意の材質の充填物が充填された充填層によって形成されてもよい。
吸収液は、ＣＯ２吸収剤を含有する液体である。ＣＯ２吸収剤の種類は特に限定されないが、ＣＯ２吸収剤として、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミンに代表されるアルカノールアミン等のアミン類や、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及水酸化カルシウム等のアミン類以外の各種アルカリ水溶液を使用することができる。
気液接触部３６において排ガス中のＣＯ２を吸収した吸収液は、気液接触部３６から降下し、チムニートレイ１０に貯留される。このチムニートレイ１０に貯留された吸収液は、再生塔１２の塔底部に貯留される吸収液（リーン液）に比べてＣＯ２濃度が高いリッチ液である。
洗浄部４０は、ＣＯ２除去後の排ガスに含まれるＣＯ２吸収剤を回収するため、該排ガスを水洗するように構成されている。洗浄部４０には、循環ライン４２からの洗浄水が上方から供給されるようになっている。洗浄部４０にて、ＣＯ２除去後の排ガスと洗浄水とを接触させることにより、排ガスに含まれるＣＯ２回収剤を洗浄水に溶解させて回収することができる。洗浄部４０の下方にはチムニートレイ３８が設けられている。洗浄部４０から降下してチムニートレイ３８に貯留された洗浄水は、循環ポンプ（不図示）によって循環ライン４２を介して循環されて、再び、洗浄部４０の上方から洗浄部４０に供給される。なお、循環ライン４２には、洗浄水を冷却するための冷却器４４が設けられている。
洗浄部４０でＣＯ２吸収剤が除去された排ガスは、洗浄部４０の上方に設けられたデミスタ４６を通過し、この際、排ガス中のミストが捕捉される。このようにしてミストが除去された排ガス（清浄ガス）は、冷却吸収塔２の塔頂部４８より外部へ排出される。
吸収部８の最下部に設けられたチムニートレイ１０に貯留された吸収液（リッチ液）は、リッチ液ライン２６（再生塔導入ライン）を介して、冷却吸収塔２から再生塔１２に供給されるようになっている。リッチ液ライン２６には、リッチ液を再生塔１２に圧送するためのリッチ液ポンプ２８が設けられている。また、リッチ液ライン２６には、リッチ液ライン２６を流れるリッチ液と、リーン液ライン３０を流れる吸収液（リーン液）とを熱交換するための熱交換器３４が設けられている。熱交換器３４にて比較的高温のリーン液との熱交換によりリッチ液を加熱することで、後述する再生塔１２での吸収液の再生を促進することができる。
再生塔１２は、外殻５０と、外殻５０の内部に設けられ、リッチ液からＣＯ２ガスを放出させるための放出部５２と、放出部５２の下方に設けられたチムニートレイ５４と、を含む。放出部５２は、充填材を有しており、リッチ液ライン２６からの吸収液（リッチ液）が上方から供給されるようになっている。放出部５２では、リッチ液ライン２６から供給されたリッチ液が、再生加熱器５８からの飽和蒸気により加熱されることによりＣＯ２ガスを放出し、相対的にＣＯ２の含有率が低い吸収液（リーン液）となる。放出部５２から降下したリーン液は、チムニートレイ５４に受け取られるようになっている。
放出部５２でリッチ液から放出されたＣＯ２ガスは、再生塔１２内を放出部５２の上方に向かって上昇し、デミスタ６０にてガス中のミストが捕捉された後、再生塔１２の塔頂部に接続された回収ライン６２を介して再生塔１２から排出される。回収ライン６２には凝縮器６４が設けられている。凝縮器６４は、再生塔１２から排出されたＣＯ２ガスを冷却水との熱交換により冷却して、ＣＯ２ガス中に含まれる水分を凝縮するように構成されている。このようにして、水分を除去されたＣＯ２ガスが製品として回収されるようになっている。なお、回収ライン６２において凝縮器６４の下流側に、ＣＯ２ガスと凝縮水とを分離するための気液分離器（不図示）が設けられていてもよい。
再生塔１２には、再生加熱器５８が設けられるリボイラライン５６が接続される。リボイラライン５６は、再生塔１２に貯留された吸収液を抜き出し、再生加熱器５８を介して再生塔１２に戻すように構成される。再生加熱器５８は、リボイラライン５６を介して導かれる吸収液（リーン液）を、加熱媒体との熱交換により加熱するように構成される。再生加熱器５８には、加熱媒体としての蒸気が蒸気ライン５９を介して供給されるようになっている。
再生加熱器５８において加熱されたリーン液は、その少なくとも一部が飽和蒸気に相変化し、気液混相状態で再生加熱器５８から排出される。再生加熱器５８から排出された吸収液（リーン液）は、リボイラライン５６を介して再生塔１２の塔底部（チムニートレイ５４の下方）に導かれるようになっている。
リボイラライン５６から再生塔１２の塔底部に導かれた飽和蒸気は、チムニートレイ５４を介して再生塔１２内を上昇し、上述したように、放出部５２にてリッチ液の加熱に用いられ、これによりリッチ液に含まれるＣＯ２ガスが放出される。
一方、リボイラライン５６を介して再生塔１２の塔底部に導かれたリーン液（即ち再生加熱器５８において相変化しなかったリーン液）は、再生塔１２の塔底部に貯留される。このリーン液は、リーン液ライン３０を介して再生塔１２の塔底部から抜き出され、リーン液ライン３０に設けられたリーン液ポンプ３２によって、冷却吸収塔２の吸収部８に供給される。このようにして冷却吸収塔２に戻されたリーン液は、吸収部８にて、排ガスに含まれるＣＯ２を吸収するための吸収液として再利用される。なお、リーン液ライン３０を流れるリーン液は、熱交換器３４において、リッチ液ライン２６を流れるリッチ液との熱交換により冷却される。
上述したように、本実施形態に係る冷却吸収塔２は、外殻４と、外殻４の内部に設けられた冷却部６及び吸収部８と、を含み、吸収部８は、外殻４の内部において冷却部６の上方に設けられている。すなわち、平面視において、冷却部６と吸収部８とが少なくとも部分的に重なっている。あるいは、外殻４の中心線、冷却部６の中心線、及び吸収部８の中心線が、略一致している。
よって、上述の冷却吸収塔２によれば、１つの外殻４の内部で、冷却部６にて排ガスを冷却した後、外殻４の内部で排ガスを上昇させて吸収部８にて処理することができる。すなわち、１つの外殻の内部に、従来の冷却塔と吸収塔の両方の機能を収めることができるので、冷却塔及び吸収塔を別々に設ける場合に比べて、外殻（塔）や、外殻同士を接続する接続ダクトの設置スペースを削減することができるため、ＣＯ２回収装置１の設置面積を低減することができる。また、上述の接続ダクトやその支持部材が不要となるので、材料費や製作費等のコストを削減することができる。
幾つかの実施形態では、冷却部６における外殻４の内径ｄＣ（図１参照）は、吸収部８における外殻４の内径ｄＡ（図１参照）よりも大きい。
このように、吸収部８における外殻４の内径ｄＡが、冷却部６における外殻４の内径ｄＣよりも小さくなるように設定することにより、吸収部８における内径ｄＡが冷却部６における内径ｄＣと同一である場合に比べて、冷却吸収塔２の製造にかかる材料費を削減することができる。なお、吸収部８には、冷却部６で冷却された後の排ガスが供給されるので、冷却による温度低下に伴う排ガスの体積の減少を考慮すれば、吸収部８における内径ｄＡを冷却部６の内径ｄＣに比べて小さくすることができる。
冷却部６における外殻４の内径ｄＣは、排ガス導入ライン１４から冷却吸収塔２に供給される排ガス条件（温度等）に応じて調整してもよい。また、吸収部８における外殻４の内径ｄＡは、冷却部６で冷却後の排ガスの温度に応じて調整してもよい。
上述した実施形態において、吸収部８は、該吸収部８の最下部に設けられ、排ガス中のＣＯ２を吸収した吸収液を貯留するためのチムニートレイ１０を含む。
このように、吸収部８の最下部に、吸収部８で用いられる吸収液を保持するためのチムニートレイ１０を設けることにより、吸収部８の下方に位置する冷却部６へ吸収液が落下することが抑制される。よって、冷却部６で用いられる冷却水への吸収液の混入を適切に抑制しながら、従来の冷却塔と吸収塔の両方の機能を１つの外殻に収めることができる。
ここで、図２及び図３は、それぞれ、一実施形態に係る冷却吸収塔２のうち吸収部８の最下部を示す概略図である。図２及び図３に示す例示的な実施形態では、吸収部８は、それぞれ、チムニートレイ１０Ａ，１０Ｂ（以下、まとめてチムニートレイ１０ということがある。）を含む。
チムニートレイ１０（１０Ａ，１０Ｂ）は、外殻４の中心線に直交する平面に沿って設けられる底部８３と、底部８３よりも下方に凹んだ段差部と、底部８３から上方に向けて突出するように延びるライザー８４と、ライザー８４の上方に設けられるカバー８６（８６Ａ，８６Ｂ）と、を含む。吸収部８の内部空間は、ライザー８４を介して冷却部６の内部空間と連通している。
図２に示す例示的な実施形態では、ライザー８４の上方に設けられるカバー８６Ａは、ライザー８４の上方にてライザー８４を覆う蓋型のカバーである。
図３に示す例示的な実施形態では、ライザー８４の上方に設けられるカバー８６Ｂは、ライザー８４を上方及び側方から覆うように設けられるキャップ型のカバーである。キャップ型のカバー８６Ｂは、ライザー８４の高さ方向において、該ライザー８４と部分的に重なるように設けられている。この場合、キャップ型のカバー８６によって、チムニートレイ１０Ｂに貯留された吸収液がライザー８４の中に入り込むのをより効果的に防止することができる。よって、冷却部６で用いられる冷却水への吸収液の混入をより効果的に抑制することができる。
図１に戻って、幾つかの実施形態に係るＣＯ２回収装置１についてさらに説明する。
図１に示すように、ＣＯ２回収装置１は、吸収部８よりも下方に設けられた吸収液タンク６６と、吸収部８の最下部に設けられたチムニートレイ１０に貯留された吸収液を吸収液タンク６６に導くためのタンク導入ライン６８と、をさらに備えている。吸収液タンク６６は、例えば、ＣＯ２回収装置１のメンテナンス時や緊急停止時等に、吸収液を一時的に貯留するために使用される。
このように、吸収液タンク６６を吸収部８よりも下方に設けたので、吸収部８のチムニートレイ１０に貯留された吸収液を、チムニートレイ１０と吸収液タンク６６との高低差を利用して、タンク導入ライン６８を介して吸収液タンク６６に移送することができる。
幾つかの実施形態では、例えば図１に示すように、タンク導入ライン６８は、チムニートレイ１０のライザー８４（図２及び図３参照）の上半部の高さ範囲内に接続されるオーバーフローライン７０を含む。即ち、ライザー８４の長さ（底部８３からの高さ）をｈ０とし、チムニートレイ１０の底部８３を基準とするオーバーフローライン７０の冷却吸収塔２への接続位置の高さをｈ１としたとき、ｈ１≧ｈ０／２を満たす。
ＣＯ２回収装置１の通常運転中には、冷却吸収塔２内の排ガスの圧力によって吸収部８の気液接触部３６の充填材に吸収液が保持されるが、例えば、冷却吸収塔２に排ガスを圧送するためのブロワ１６が停止した場合、冷却吸収塔２内の排ガス圧力が低下するため、排ガスの圧力による吸収液の保持力が低下し、充填材から吸収液が降下して、チムニートレイ１０の液位が急激に上昇することがある。この点、上述の実施形態のように、チムニートレイ１０のライザー８４の上半部の高さ範囲内にオーバーフローライン７０を接続したので、チムニートレイ１０における吸収液の液位が急激に上昇したときに、オーバーフローライン７０を介して吸収液を吸収液タンク６６に導くことができる。よって、吸収部８の吸収液が冷却部６に落下して冷却水に混入するのをより確実に抑制することができる。
幾つかの実施形態では、オーバーフローライン７０には、遮断弁７２（バルブ）が設けられていてもよい。遮断弁７２は、ブロワ１６の停止を示す信号に基づいて開かれるように構成されていてもよい。
なお、図１に示すように、ＣＯ２回収装置１は、遮断弁７２の開閉を制御するためのコントローラ１００を備えていてもよい。コントローラ１００は、ブロワ１６の運転状態を示す信号を受け取るように構成されるとともに、ブロワ１６の停止を示す信号を受け取ったときに、遮断弁７２を開くように構成されていてもよい。
上述の実施形態では、ブロワ１６の停止を示す信号に基づいてオーバーフローライン７０に設けた遮断弁７２（バルブ）を開くようにしたので、ブロワ１６が停止して、チムニートレイ１０における吸収液の液位が急激に上昇したときに、オーバーフローライン７０を介して吸収液を吸収液タンク６６に導くことができる。よって、吸収部８の吸収液が冷却部６に落下して冷却水に混入するのをより確実に抑制することができる。
なお、遮断弁７２は、ブロワ１６が稼働しているとき（すなわち、ＣＯ２回収装置の通常運転時）には、閉じられるようになっていてもよい。また、チムニートレイ１０の液位は、チムニートレイ１０の液位を検出する液位センサの検出結果に基づいて制御されるようになっていてもよい。
幾つかの実施形態では、例えば図１に示すように、タンク導入ライン６８は、リッチ液ライン２６（再生塔導入ライン）から分岐して吸収液タンク６６に接続される分岐ライン７４と、リッチ液ライン２６のうち、分岐ライン７４の分岐位置よりも上流側の部位である上流側部分２６ａを含む。
図１に示すように、分岐ライン７４には、チムニートレイ１０の吸収液の貯留部と、吸収液タンク６６との連通状態を切替えるためのバルブ７５が設けられていてもよい。また、リッチ液ライン２６には、リッチ液ライン２６を流れるリッチ液（吸収液）の流量を調節するためのバルブ２７が設けられていてもよい。これらのバルブ７５，２７を適切に操作することによって、チムニートレイ１０に貯留された吸収液の移送先（吸収液タンク６６又は再生塔１２）を適切に選択することができる。
上述の実施形態では、ＣＯ２回収装置１の通常運転時には、チムニートレイ１０に貯留された吸収液をリッチ液ライン２６（再生塔導入ライン）を介して再生塔１２へ導く一方、メンテナンス時等に、リッチ液ライン２６（再生塔導入ライン）の一部である上流側部分２６ａを介して、チムニートレイ１０と吸収液タンク６６との高低差を利用して、吸収液を吸収液タンク６６に導くことができる。よって、メンテナンス時等に吸収部８からの吸収液の抜き出しに要する時間を短縮することができる。
幾つかの実施形態では、タンク導入ライン６８は、地下を経由せずにチムニートレイ１０から吸収液タンク６６まで延びている。
通常、吸収塔は地表上に設けられるが、この場合、吸収塔内の吸収液を高低差により貯留タンクに移送するためには、貯留タンクを地下に設け、地下を経由するラインを経由して、吸収塔の吸収液を貯留タンクまで導く必要がある。この点、地下を経由しないタンク導入ライン６８を介して、チムニートレイ１０（吸収部８）からの吸収液を、吸収部８よりも下方に位置する吸収液タンク６６に導くことができる。すなわち、地下に設けられる配管やタンクを経由せずに、吸収部８からの吸収液を吸収液タンク６６に導くことができるので、メンテナンス時等に吸収部８からの吸収液の抜き出しに要する時間を短縮することができる。
幾つかの実施形態では、図１に示すように、リッチ液ライン２６（再生塔導入ライン）において、分岐ライン７４よりも下流側の部位に、吸収液を再生塔１２へ圧送するためのリッチ液ポンプ２８（吸収液ポンプ）が設けられている。リッチ液ポンプ２８は、吸収部８よりも下方の位置に設けられていてもよい。
この場合、チムニートレイ１０とリッチ液ポンプ２８（吸収液ポンプ）の高低差により該リッチ液ポンプ２８の吸込圧力が増大するため、リッチ液ポンプ２８の必要ヘッドを削減することができる。これにより、リッチ液ポンプ２８及び該ポンプを駆動するためのモータの設置スペースを削減することができ、ＣＯ２回収装置１の設置面積をより低減することができる。
次に、幾つかの実施形態に係るＣＯ２回収方法（ＣＯ２回収装置の運転方法）について説明する。
上述のＣＯ２回収装置１を用いて排ガスからＣＯ２を回収する方法については、すでに詳述したとおりであり、一実施形態に係るＣＯ２回収方法は、上述の冷却吸収塔２の外殻４の内部に設けられた冷却部６で排ガスを冷却するステップと、外殻４の内部において冷却部６の上方に設けられた吸収部８に、冷却部６で冷却された排ガスを送るステップと、吸収部８で排ガス中のＣＯ２を吸収液に吸収させるステップと、を備える。
ＣＯ２回収装置１の通常運転時には、吸収部８のチムニートレイ１０に貯留された吸収液を、リッチ液ライン２６（再生塔導入ライン）を介して再生塔１２に導く。このため、タンク導入ライン６８に設けられたバルブ（遮断弁７２及びバルブ７５）を閉じるとともに、リッチ液ライン２６に設けられたバルブ２７を開状態とする。
一方、ＣＯ２回収装置１のメンテナンス時に、吸収部８のチムニートレイ１０に貯留された吸収液を吸収液タンク６６に移送するためには、リッチ液ライン２６に設けられたバルブ２７を閉じるとともに、分岐ライン７４（タンク導入ライン６８）に設けられたバルブ７５を開く。これにより、吸収部８のチムニートレイ１０に貯留された吸収液は、分岐ライン７４を介して、吸収液タンク６６に導かれる。
この際、オーバーフローライン７０（タンク導入ライン６８）に設けられた遮断弁７２を開状態としてもよい。これにより、チムニートレイ１０の液位が大幅に上昇した場合であっても、オーバーフローライン７０を介して吸収液を吸収液タンク６６に導くことができるため、吸収液がチムニートレイ１０を介して冷却部６に侵入するのをより確実に抑制することができる。また、分岐ライン７４及びオーバーフローライン７０を介して、チムニートレイ１０内の吸収液を吸収液タンク６６に移送することができるので、より迅速に吸収液の移送を完了することができる。
次に、ＣＯ２回収装置１の緊急停止時、例えば、排ガス導入ライン１４のブロワ１６が停止したときには、ブロワ１６が停止したことを示す信号をコントローラ１００が受け取る。コントローラ１００は、この信号に基づき、オーバーフローライン７０（タンク導入ライン）に設けられた遮断弁７２を開く。
したがって、ブロワ１６の停止により、チムニートレイ１０における吸収液の液位が急激に上昇したとしても、オーバーフローライン７０を介して吸収液を吸収液タンク６６に導くことができる。よって、吸収部８の吸収液が冷却部６に落下して冷却水に混入するのをより確実に抑制することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
２ 冷却吸収塔
４ 外殻
６ 冷却部
８ 吸収部
１０，１０Ａ，１０Ｂ チムニートレイ
１２ 再生塔
１４ 排ガス導入ライン
１６ ブロワ
１８ 気液接触部
２０ 循環ライン
２２ 冷却器
２４ デミスタ
２６ リッチ液ライン
２６ａ 上流側部分
２７ バルブ
２８ リッチ液ポンプ
３０ リーン液ライン
３２ リーン液ポンプ
３４ 熱交換器
３６ 気液接触部
３８ チムニートレイ
４０ 洗浄部
４２ 循環ライン
４４ 冷却器
４６ デミスタ
４８ 塔頂部
５０ 外殻
５２ 放出部
５４ チムニートレイ
５６ リボイラライン
５８ 再生加熱器
５９ 蒸気ライン
６０ デミスタ
６２ 回収ライン
６４ 凝縮器
６６ 吸収液タンク
６８ タンク導入ライン
７０ オーバーフローライン
７２ 遮断弁（バルブ）
７４ 分岐ライン
７５ バルブ
８３ 底部
８４ ライザー
８６，８６Ａ，８６Ｂ カバー
１００ コントローラ

Claims (7)

  1. 外殻と、
    前記外殻の内部に設けられ、排ガスを冷却するための冷却部と、
    前記外殻の内部において前記冷却部の上方に設けられ、前記冷却部で冷却された前記排ガス中のＣＯ２を吸収液に吸収させるように構成された吸収部と、を含む冷却吸収塔を備え、
    前記吸収部は、該吸収部の最下部に設けられ、前記排ガス中のＣＯ２を吸収した吸収液を貯留するためのチムニートレイを含み、
    前記吸収部よりも下方に設けられた吸収液タンクと、
    前記チムニートレイに貯留された前記吸収液を、前記吸収液タンクに導くためのタンク導入ラインと、をさらに備え、
    前記タンク導入ラインは、前記チムニートレイのライザーの上半部の高さ範囲内に接続されるオーバーフローラインを含み、
    前記オーバーフローラインに設けられたバルブと、
    前記冷却吸収塔に排ガスを圧送するためのブロワと、を備え、
    前記バルブは、前記ブロワの停止を示す信号に基づいて開かれるように構成された
    ＣＯ２回収装置。
  2. 前記吸収部は、該吸収部の最下部に設けられ、前記排ガス中のＣＯ２を吸収した吸収液を貯留するためのチムニートレイを含む
    請求項１に記載のＣＯ２回収装置。
  3. 前記冷却部における前記外殻の内径は、前記吸収部における前記外殻の内径よりも大きい
    請求項１又は２に記載のＣＯ２回収装置。
  4. 前記タンク導入ラインは、地下を経由せずに前記吸収液タンクまで延びている
    請求項１乃至３の何れか一項に記載のＣＯ２回収装置。
  5. 外殻と、
    前記外殻の内部に設けられ、排ガスを冷却するための冷却部と、
    前記外殻の内部において前記冷却部の上方に設けられ、前記冷却部で冷却された前記排ガス中のＣＯ ２ を吸収液に吸収させるように構成された吸収部と、を含む冷却吸収塔を備え、
    前記吸収部は、該吸収部の最下部に設けられ、前記排ガス中のＣＯ ２ を吸収した吸収液を貯留するためのチムニートレイを含み、
    前記吸収部よりも下方に設けられた吸収液タンクと、
    前記チムニートレイに貯留された前記吸収液を、前記吸収液タンクに導くためのタンク導入ラインと、
    前記吸収部からの前記吸収液を再生するための再生塔と、
    前記チムニートレイから前記吸収液を抜き出して前記再生塔へ導くための再生塔導入ラインと、
    前記再生塔導入ラインから分岐して前記吸収液タンクに接続される分岐ラインと、を備え、
    前記タンク導入ラインは、前記分岐ラインと、前記再生塔導入ラインのうち前記分岐ラインの分岐位置よりも上流側の部位と、を含む
    ＣＯ２回収装置。
  6. 前記再生塔導入ラインのうち、前記分岐位置よりも下流側の部位に設けられ、前記吸収液を前記再生塔へ圧送するための吸収液ポンプをさらに備える
    請求項５に記載のＣＯ２回収装置。
  7. 外殻の内部に設けられた冷却部で排ガスを冷却するステップと、
    前記外殻の内部において前記冷却部の上方に設けられた吸収部に前記冷却部で冷却された前記排ガスを送るステップと、
    前記吸収部で前記排ガス中のＣＯ２を吸収液に吸収させるステップと、
    前記吸収部で前記排ガス中のＣＯ２を吸収した前記吸収液を、該吸収部の最下部に設けられたチムニートレイに貯留するステップと、
    前記チムニートレイに貯留された前記吸収液を、タンク導入ラインを介して前記吸収部よりも下方に設けられた吸収液タンクに導くステップと、
    ブロワを用いて前記冷却部に排ガスを圧送するステップと、
    を備え、
    前記冷却するステップでは、前記ブロワにより圧送された前記排ガスを冷却し、
    前記吸収液タンクに導くステップでは、前記ブロワが停止したとき、前記タンク導入ラインに設けられたバルブを開けて、前記吸収液を前記吸収液タンクに導く
    ＣＯ２回収方法。
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