JP7510479B2 - 回収システム - Google Patents

Description

本発明は、二酸化炭素の回収技術に関する。

空気等の気体から二酸化炭素を回収する技術が注目されている。回収システムとして、アミン化合物の溶液等の吸収液と気体を接触させる吸収塔と、吸収液に吸収された二酸化炭素を放出させる放出塔（再生塔）とを備えたシステムが提案されている（特許文献１）。吸収液は、システムを循環して二酸化炭素の吸収と放出とを繰り返す。

特開２０１０－２４１６４９号公報

吸収塔内では、吸収液によって気体から二酸化炭素をより効率的に吸収することで二酸化炭素の回収効率を向上することができる。従来技術はこの点で改善の余地がある。

本発明の目的は、吸収塔内において吸収液によって、より効率的に気体から二酸化炭素を吸収することにある。

本発明によれば、
気体と吸収液のミストとを接触させ、該気体に含まれる二酸化炭素を該吸収液に吸収させる吸収塔と、
前記吸収塔において二酸化炭素を吸収した前記吸収液が供給され、該吸収液から二酸化炭素を放出させる放出塔と、
を備えた二酸化炭素の回収システムであって、
前記吸収塔から排出され、前記放出塔に供給される前の前記吸収液である第一の吸収液を前記吸収塔内に噴霧する第一の噴霧部と、
前記吸収塔内において前記第一の噴霧部と異なる位置で、前記第一の吸収液と前記放出塔において二酸化炭素が放出された前記吸収液である第二の吸収液とを選択的に噴霧する第二の噴霧部と、を備える、
ことを特徴とする回収システムが提供される。

本発明によれば、吸収塔内において吸収液によって、より効率的に気体から二酸化炭素を吸収することができる。

本発明の一実施形態に係る回収システムの構成例を示す図。 図１の回収システムの制御ブロック図。 吸収単独運転モードを説明する図。 放出単独運転モードを説明する図。 吸収・放出同時運転モードを説明する図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜システムの概要＞
図１は実施形態に係る二酸化炭素の回収システム１の構成例を示す図である。回収システム１は、吸収処理装置である吸収塔１０、放出処理装置である放出塔２０、及び、制御装置４０を有する。また、補器類として、複数の配管、複数のポンプP(P1,P1a,P2,P2a,及びP3)、排気ファンF、弁V、複数の電磁弁SV(SV1a,SV1b,SV1c,SV2a,SV2b,SV3,SV4,SV4a,SV5,SV6,SV7,SV8b,SV9,SV10,SV11)、及び、複数の比例制御弁MV(MV1,MV2,MV3,MV8a,MV8c,MV8d)、複数の流量計FM(FM1,FM2,FM3)、冷却装置３１、液体供給装置３２、熱交換器３３、加熱装置２５及びキャリアガス供給装置２６を含む。なお、図１において、配管は経路の途中で省略して図示されており、CN(CN1,CN2,CN3,CN4)は、省略した配管の接続点を示す。

吸収塔１０には外気、排気ガス等、二酸化炭素を含有した処理対象の気体が導入される。処理対象の気体は、吸収塔１０内で吸収液（例えば、アミン化合物の溶液）のミストと接触して、吸収液に二酸化炭素が吸収される。二酸化炭素を吸収した吸収液は、放出塔２０に供給される。放出塔２０では吸収液から二酸化炭素が放出され、二酸化炭素が回収される。吸収液は、吸収塔１０と放出塔２０とによって、二酸化炭素の吸収動作と放出動作とを繰り返す。

＜吸収塔＞
吸収塔１０は、上下方向に延びる中空体であり、その内部に吸収槽１０ａを形成する。吸収槽１０ａの下部には、吸収液を貯留する貯液部１８が設けられている。貯液部１８の液位は、液面検出センサＬＳ１により検出される。制御装置４０は、液面検出センサＬＳ１により液位が所定値より下にあることが検出されると、液体供給装置３２から制御弁SV1aを介して貯液部１８に液体（例えば水道水や、洗浄液等）を補給する。液体供給装置３２は、液体を補給するタンクとポンプとを備えた装置であってもよい。

貯液部１８の液位は、ボールタップ１７（浮き）により機械的に管理されている。ボールタップ１７は機械的な連結機構により弁Ｖと連結されている。連結機構は、ボールタップ１７の位置の変化に応じて弁Ｖの開度も変化する。貯液部１８の液位の低下により、ボールタップ１７の位置が下がると弁Ｖは開き、貯液部１８の液位の上昇により、ボールタップ１７の位置が上がると、弁Ｖは閉じるように構成されている。弁Ｖと液体供給装置３２とは機械的に連結されており、液体供給装置３２は、弁Ｖの開度に応じて液体供給を行う。貯液部１８の液位を、電気的及び機械的により管理することで、液位管理の信頼性を向上させることができる。

吸収塔１０には、導入部１３と排出部１０ｂとが設けられている。排出部１０ｂには配管RT_OUT1が接続され、配管上には電動のファンFが設けられている。ファンFの作動により、吸収槽１０ａ内が負圧になり、処理対象の気体は、図１で太線の矢印で示すように導入部１３を介して吸収槽１０ａ内に導入される。ファンFの出力を制御することで導入部１３から吸収槽１０ａ内に導入される気体の量を調整することができる。導入部１３にはフィルタ１３ａが設けられており、導入される気体から塵埃が除去される。吸収槽１０ａ内で吸収液に二酸化炭素が吸収されて二酸化炭素の含有率が減った気体は、太線の矢印で示すように吸収槽１０ａ内を上昇して排出部１０ｂから排出される。

噴霧部１１及び１２は、下方へ吸収液を噴霧する。吸収液が噴霧されることで、吸収槽１０ａ内は吸収液のミストが充満する。吸収液のミストと気体とが接触することで、気体中の二酸化炭素が吸収液に吸収される。ミストは貯液部１８に滴下し、貯液部１８には二酸化炭素濃度が比較的高い吸収液（リッチ液ともいう）が貯留される。

噴霧部１１は、複数のノズル１１ａと、複数のノズル１１ａに吸収液を分配する共通の配管とを含む。複数のノズル１１ａは高さ方向と交差する平面内に配列されている。噴霧部１２も、複数のノズル１２ａと、複数のノズル１２ａに吸収液を分配する共通の配管とを含む。複数のノズル１２ａは高さ方向と交差する平面内に配列されている。噴霧部１１と噴霧部１２との組み合わせによって、上下二段のノズル列が構成されており、噴霧部１１は噴霧部１２よりも高い位置に配置されている。高さ方向の位置で、噴霧部１２は導入部１３と重なる位置に配置され、噴霧部１１は導入部１３よりも高い位置に配置されている。

噴霧部１２は、吸収液（リッチ液）の他、吸収液とは別の液体も噴霧可能である。噴霧部１２からリッチ液を噴霧する場合、電磁弁SV1cが閉弁され、電磁弁SV3,SV4が開弁される。貯液部１８に貯留されたリッチ液は、槽内スクリーン１５、ストレーナ１６、電磁弁SV4、ポンプP1、冷却装置３１、電磁弁SV3を経由して、噴霧部１２から噴霧される。また、噴霧部１２から吸収液とは別の液体を噴霧する場合、電磁弁SV1cが開弁され、液体供給装置３２から供給される液体が噴霧部１２から噴霧される。液体の噴霧により貯液部１８における吸収液の粘度調整や、噴霧部１２の清掃を行える。

噴霧部１１は、吸収液としてリッチ液とリーン液との二種類を噴霧可能である。リーン液とは放出塔２０において二酸化炭素が放出され、二酸化炭素濃度が比較的低い吸収液のことである。噴霧部１１からリッチ液を噴霧する場合、電磁弁SV2a,SV3,SV4が開弁される。貯液部１８に貯留されたリッチ液は、槽内スクリーン１５、ストレーナ１６、電磁弁SV4、ポンプP1、冷却装置３１、電磁弁SV3,SV2aを経由して、噴霧部１１から噴霧される。また、噴霧部１１からリーン液を噴霧する場合、電磁弁SV2aが開弁され、接続点CN2に供給されるリーン液が噴霧部１２から噴霧される。接続点CN2には、放出塔２０からポンプP2a、流量計FM2、比例制御弁MV2、電磁弁SV6、熱交換器33、制御弁SV2bを経由してリーン液が供給される。

噴霧部１１は、吸収液とは別の液体も噴霧可能である。噴霧部１１から別の液体を噴霧する場合、電磁弁SV1c,SV2aが開弁され、電磁弁SV3が閉弁され、液体供給装置３２から供給される液体が噴霧部１１から噴霧される。液体の噴霧により貯液部１８における吸収液の粘度調整や、噴霧部１１の清掃を行える。

濃度センサＤＳ１は、導入部１３を通過する気体に含まれる二酸化炭素の濃度を検出するセンサであり、濃度センサＤＳ１の検出結果は制御装置４０に入力される。濃度センサＤＳ２は、吸収塔１０から排出される気体に含まれる二酸化炭素の濃度を検出するセンサである。濃度センサＤＳ２の検出結果は制御装置４０に入力される。配管RT_OUT1を以下、排気経路ともいう。

濃度センサＤＳ１と濃度センサＤＳ２の検出結果の差分は、吸収槽１０ａの内部で二酸化炭素が吸収液に吸収された吸収量を示す指標（パラメータ）となる。この指標に基づきファンFの動作を制御して吸収槽１０ａに取り込む気体の量を調整してもよい。

貯液部１８の排液口には槽内スクリーン１５が設けられている。槽内スクリーン１５は、例えば、網目状、またはスリット状に構成され、貯液部１８の吸収液に含まれる粒状固形物を除去するフィルタである。槽内スクリーン１５を通って貯液部１８から吸収塔１０外へ排出されたリッチ液はストレーナ１６で濾過される。ストレーナ１６は、吸収槽１０ａの外部に設けられ、槽内スクリーン１５を通過した固形物を濾過する。固形物除去機構として、槽内スクリーン１５及びストレーナ１６を設けることにより、配管（経路）内に固形物が混入することを防止することができる。

デミスタ１９ａは、吸収槽１０ａ内において噴霧部１１及び噴霧部１２の上方に設けられており、吸収槽１０ａ内を上昇する気体に含まれる吸収液のミストを捕集する。デミスタ１９ａは、例えば、金網、多孔板等の網状または多孔質の部材である。

デミスタ１９ｂは、デミスタ１９ａと同様に、例えば、金網、多孔板等の網状または多孔質の部材である。デミスタ１９ｂは吸収槽１０ａの外部において、配管RT_OUT1（排気経路）上に設けられており、気体の流れ方向でファンFの上流側に配置されている。吸収槽１０ａ内に導入された気体は、デミスタ１９ａとデミスタ１９ｂとにより吸収液のミストが十分に除去された状態で回収システム１外へ排気される。

デミスタ清浄部１４は、吸収槽１０ａ内においてデミスタ１９ａの上方に設けられている。デミスタ清浄部１４は、デミスタ１９ａに水を噴霧してデミスタ１９ａを洗浄し、デミスタ１９ａの目詰まり等を防止して、デミスタ１９ａの性能を維持する。デミスタ清浄部１４は複数のノズル１４ａと、複数のノズル１４ａに水を分配する共通の配管とを含む。複数のノズル１４ａは高さ方向と交差する平面内に配列されており、下方へ水を噴霧する。デミスタ清浄部１４から噴霧される水は、デミスタ１９ａを洗浄して貯液部１８に滴下する。

デミスタ清浄部１４には、液体供給装置３２から、接続点ＣＮ１及び電磁弁ＳＶ１ｂを介して液体が供給される。電磁弁ＳＶ１ｂを開弁するとデミスタ清浄部１４から液体が噴霧される。デミスタ清浄部１４は定期的に又はデミスタ１９ａの性能低下が確認された場合に液体を噴霧する。

冷却装置３１は、ポンプP1から送出された吸収液を所定の温度になるように冷却して出力する。吸収液は、水分の蒸発により気化熱で冷却される一方、二酸化炭素の吸収熱で加熱される。冷却装置３１は、吸収液の液温を検出し、検出した液温が所定の温度を超える場合には、所定の温度より低くなるように吸収液を冷却する。一方、吸収液の液温が所定の温度を超えない場合には、冷却装置３１は、冷却を行わずにポンプP1から送られた吸収液を出力する。

＜放出塔＞
放出塔２０は、上下方向に延びる中空体であり、その内部に放出槽２０ａを形成する。放出槽２０ａの下部は吸収液（リーン液）を貯留する貯液部２３であり、上部は貯液部２３に貯留された吸収液から放出された二酸化炭素等の回収気体が存在する回収空間である。貯液部２３の液位は、液面検出センサＬＳ２により電気的に検出され、検出結果は制御装置４０に入力される。

ポンプP3は、放出槽２０ａの内部を減圧するガスポンプであり、放出塔２０の排出部２１ａ、放出配管RT_OUT2を介して回収空間から回収気体を放出塔２０の外部に排出する。ポンプP3によって放出槽２０ａ内を減圧することで、二酸化炭素の気化を促進すると共に、放出塔２０外へ排出できる。

ポンプP3の下流側には、濃度センサDS3が設けられている。濃度センサDS3は、放出配管RT_OUT2を流れる回収気体に含まれる二酸化炭素の濃度を検出し、その検出結果は制御装置４０に入力される。流量計FM3は、放出配管RT_OUT2を流れる回収気体の流量を計測し、計測結果は制御装置４０に入力される。流量計FM3の下流側には、比例制御弁MV3が設けられており、供給先に対する二酸化炭素の供給流量を調節可能となっている。回収量センサFSは、空気放出配管RT_OUT2を流れる回収気体に含まれる二酸化炭素量を検出し、検出結果は制御装置４０に入力される。

配管RT4は、ポンプP3の下流側において放出配管RT_OUT2から分岐し、放出塔２０の導入部２１ｂに接続されており、配管RT4上の比例制御弁MV4を開弁すると回収気体を放出槽２０ａに戻すことが可能である。

噴霧部２２は、貯液部２３に貯留された吸収液の液面に向けて、貯液部２３から取り出した吸収液を噴霧する。噴霧部２２は、放出槽２０ａの内部において貯液部２３の上方に設けられ、吸収液を噴霧する複数のノズル２２を有する。噴霧部２２には、ポンプP2、加熱装置２５、電磁弁SV7、比例制御弁MV8aを介して貯液部２３の吸収液が供給される。

ポンプP2は、放出槽２０ａ（貯液部２３の取出し口２１ｃ）から取り出される吸収液、または、接続点CN3から入力される吸収液を所定のポンプ圧で送出する。ポンプP2が吸収液を送出する配管は、貯液部２３から取り出した吸収液を放出槽２０ａに供給する（戻す）ための配管を含む。配管は、配管RT1、配管RT2、配管RT3を有する。配管RT1の途中にポンプP2及び加熱装置２５が配置されているため、ポンプP2により圧送（送出）され、かつ、加熱装置２５により加熱された吸収液を配管RT2により放出槽２０ａに供給することができる。

配管RT3は、配管RT1から分岐し、電磁弁SV8bを介して貯液部２３に接続されている。配管RT2及び配管RT3からの吸収液の供給により、加熱装置２５により加熱された吸収液が貯液部２３に貯液される。加熱装置２５は、ポンプP2から送出された吸収液を所定の温度になるように加熱して出力する。なお、放出槽２０においても、吸収槽１０と同様に、放出槽２０の下部に槽内スクリーンを設ける構成としてもよい。また、放出槽２０とポンプP2との間にストレーナを設ける構成としてもよい。

キャリアガス供給装置２６は、二酸化炭素とは異なるガス（以下、キャリアガスともいう）を貯液部２３に供給する。キャリアガスは、所定の温度に加熱された吸収液中において、吸収液に含まれる二酸化炭素の放出を促進するガスであり、例えば、窒素ガスや空気でもよい。

キャリアガス供給装置２６は、大別すると２つの経路によりキャリアガスを貯液部２３に供給することができる。すなわち、配管RT5、比例制御弁MV8c、配管RT7及び分散器２４を経由してキャリアガスを貯液部２３に供給できる。また、比例制御弁MV8d、配管RT6、配管RT2、比例制御弁MV8aを経由して、循環する吸収液にキャリアガスを混入して噴霧部２２から貯液部２３に供給できる。或いは、比例制御弁MV8d、配管RT6、配管RT3、電磁弁SV8bを経由して、循環する吸収液にキャリアガスを混入して貯液部２３に供給することもできる。

分散器２４は、キャリアガス供給装置２６から供給されたガスを、貯液部２３の吸収液中に分散させる。キャリアガスを、所定の温度に加熱された吸収液中に分散させることにより、キャリアガスと吸収液との接触面積を増やすことができる。吸収液中の二酸化炭素の放出が促進される。

熱交換器３３は、吸収槽１０ａからの吸収液と放出槽２０ａからの吸収液との間で熱交換を行う。放出槽２０ａ側から送出される吸収液が加熱媒体になって、吸収槽１０ａ側から送出される吸収液を加熱することができる。また、吸収槽１０ａ側から送出される吸収液が冷却媒体となって、放出槽２０ａ側から送出される吸収液を冷却する。吸収槽１０ａと放出槽２０ａとで、吸収液を好ましい液温に維持できる。

＜制御装置＞
図２は制御装置４０のブロック図である。制御装置４０は回収システム１の全体を制御する。制御装置４０は、処理部４１、記憶部４２、インタフェース部（Ｉ／Ｆ部）４３を含む。処理部４１は、ＣＰＵに代表されるプロセッサであり、記憶部４２に記憶されたプログラムを実行する。記憶部４２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクなどの記憶デバイスである。Ｉ／Ｆ部４３は、センサ４５の検知結果や入力装置４６の入力内容等が入力される入力インタフェースと、アクチュエータ４４に対する制御指示や表示装置４７に対する表示情報等を出力する出力インタフェースとを含む。センサ４５には、濃度センサDS1,DS2、DS3、回収量センサFS、液面検出センサLS1,LS2、流量計FM1,FM2,FM3が含まれる。アクチュエータ４４には、弁V,SV,MV、ファンF、液体供給装置３２、冷却装置３１、ポンプP、加熱装置２５及びキャリアガス供給装置２６が含まれる。入力装置４６は、回収システム１を操作するユーザからの入力を受け付ける装置であり、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル形式のデバイスであってもよい。表示装置４７は、回収システム１の動作状態等の情報をユーザに提示する装置である。

＜制御例＞
制御装置４０の制御例について説明する。本実施形態では、回収システム１を複数種類の運転モードの中から選択される一の運転モードで運転することができる。複数種類の運転モードは、吸収単独運転モード、放出単独運転モード、吸収・放出同時運転モードを含む。

（吸収単独運転モード）
吸収単独運転モードは、放出塔２０を作動せず、吸収塔１０を作動して吸収液に対する気体中の二酸化炭素を吸収する動作のみを行う運転状態である。図３は吸収単独運転モードの説明図であり、吸収液と気体の流れが太線で示されている。

吸収単独運転モードにおいて、制御装置４０は、電磁弁SV4,SV3,SV2aを開弁し、ポンプP1及びファンFを動作させる。ファンFの作動によって、導入部１３から処理槽１０ａに処理対象の気体が導入され、処理槽１０ａ内を上昇して排出部１０ｂから排出される。

貯液部１８の吸収液は、槽内スクリーン１５、ストレーナ１６、ポンプP1、冷却装置３１、噴霧部１１及び噴霧部１２を循環する。噴霧部１１及び１２から吸収液が噴霧されることで、そのミストが処理槽１０ａ内を上昇する気体と接触し、気体中の二酸化炭素がミストに吸収される。このように吸収液が循環されることにより、比較的短時間で貯留部１０の吸収液を二酸化炭素がリッチな液とすることができる。

濃度センサＤＳ１と濃度センサＤＳ２の検出結果の差分に基づきファンFの動作を制御して吸収槽１０ａに取り込む気体の量を調整することができる。

（放出単独運転モード）
放出単独運転モードは、吸収塔１０を作動せず、放出塔２０を作動して吸収液から二酸化炭素を放出して回収する動作のみを行う運転状態である。放出単独運転モードは、吸収単独運転モードの後に、二酸化炭素がリッチな吸収液を貯液部２３に貯液した状態で開始される。貯液部１８から貯液部２３へのリッチ液の移送は、例えば、貯液部１８→槽内スクリーン１５→ストレーナ１６→電磁弁SV4→ポンプP1→冷却装置３１→電磁弁SV11→接続点CN3→ポンプP2→電磁弁SV7→配管RT3→電磁弁SV8b→貯液部２３の経路で行うことができる。

図４は、放出単独運転モードの説明図であり、吸収液と気体の流れが太線で示されている。放出単独運転モードにおいて、制御装置４０は、電磁弁SV7を開弁し、ポンプP2,P3を動作させる。ポンプP3の作動によって、排出部２１ａから回収槽２０ａ内の回収気体が放出塔２０から排出される。

放出単独運転モード中、濃度センサDS3、及び回収量センサFSの検出結果の比較に基づいて、比例制御弁MV8a,MV3,MV4、及び、電磁弁SV8bの開閉を制御することで、回収気体中の二酸化炭素濃度や、回収気体の回収量を調整することができる。

また、放出単独運転モード中、濃度センサDS3、及び回収量センサFSの検出結果に基づいてキャリアガスの供給の有無を制御することができる。比例制御弁MV8cの開度を制御することにより、分散器２４に向けたキャリアガスの供給（供給量）を制御することができる。比例制御弁MV8cを閉じる（全閉）ことにより、分散器２４に対するキャリアガスの供給を停止することができる。また、比例制御弁MV8dの開度を制御することにより、配管RT1に向けたキャリアガスの供給（供給量）を制御することができる。比例制御弁MV8dを閉じる（全閉）ことにより、配管RT1に対するキャリアガスの供給を停止することができる。

なお、放出単独運転モードの後に吸収単独運転モードを行う場合、貯液部２３から貯液部１８へリーン液を移送する。移送は、例えば、貯液部２３→ポンプP2→加熱装置２５→電磁弁SV9→電磁弁SV10→接続点CN4→ポンプP1→冷却装置３１→電磁弁SV3→噴霧部１２→貯液部１８の経路、及び電磁弁SV3の後に分岐して電磁弁SV2a→噴霧部１１→貯液部１８の経路、で行うことができる。

（吸収・放出同時運転モード）
吸収・放出同時運転モードは、吸収塔１０及び放出塔２０を同時に作動して、吸収液に対する気体中の二酸化炭素の吸収する動作と、吸収液から二酸化炭素を放出して回収する動作とを並行して行う運転状態である。図５は、吸収・放出同時運転モードの説明図であり、吸収液と気体の流れが太線で示されている。吸収・放出同時運転モードでは、ファンF、ポンプP1,P1a,P2,P2a,P3が全て作動される。

ファンFの作動によって、導入部１３から処理槽１０ａに処理対象の気体が導入され、処理槽１０ａ内を上昇して排出部１０ｂから排出される。電磁弁SV4,SV4a,SV3が開弁され、電磁弁SV2aは閉弁される。貯液部１８のリッチ液は、槽内スクリーン１５、ストレーナ１６、ポンプP1、冷却装置３１、噴霧部１２を循環し、噴霧部１２から吸収液が噴霧される。噴霧部１２から吸収液が噴霧されることで、そのミストが処理槽１０ａ内を上昇する気体と接触し、気体中の二酸化炭素がミストに吸収される。一方、電磁弁SV2aが閉弁されているため、噴霧部１１からリッチ液は噴霧されず、接続点CN2から供給されるリーン液が噴霧される。濃度センサＤＳ１と濃度センサＤＳ２の検出結果の差分に基づきファンFの動作を制御して吸収槽１０ａに取り込む気体の量を調整することができる。

ポンプP1aの作動により、貯液部１８から貯液部２３へのリッチ液の移送が並行して行われる。貯液部１８のリッチ液は、槽内スクリーン１５→ストレーナ１６→電磁弁SV4,SV4a→ポンプP1a→熱交換器３３→電磁弁SV5→比例制御弁MV1→流量計FM1→接続点CN3→ポンプP2の経路でポンプP2に供給される。電磁弁SV7が開弁され、ポンプP2からリッチ液が配管RT1に圧送される。更にリッチ液は、配管RT3→電磁弁SV8b→貯液部２３、又は、配管RT2→比例制御弁MV8a→噴霧部２２→貯液部２３の経路で貯液部２３に供給される。

放出単独運転モードと同様、濃度センサDS3、及び回収量センサFSの検出結果の比較に基づいて、比例制御弁MV8a,MV3,MV4、及び、電磁弁SV8bの開閉を制御することで、回収気体中の二酸化炭素濃度や、回収気体の回収量を調整することができ、また、濃度センサDS3、及び回収量センサFSの検出結果に基づいてキャリアガスの供給の有無を制御することができる。

ポンプP2aの作動により、貯液部２３から貯液部１８へのリーン液の移送も並行して行われる。貯液部２３のリーン液は、ポンプP2a→流量計FM2→比例制御弁MV2→電磁弁SV6→熱交換器３３→電磁弁SV2b→接続点CN2→噴霧部１１→貯液部１８の経路で貯液部１８に供給される。流量計FM1,FM2の検出結果に基づいて、比例制御弁MV1,MV2の開弁量の制御を行い、熱交換器３３を通るリッチ液とリーン液のバランスを取ることもできる。

以上により気体中の二酸化炭素を吸収液に吸収する動作と、吸収液から二酸化炭素を放出して回収する動作とを並行して行うことができる。

（噴霧する吸収液の選択）
本実施形態では、吸収・放出同時運転モードでは、噴霧部１２は吸収塔１０から排出され、放出塔２０に供給される前の吸収液であるリッチ液を噴霧し、噴霧部１１は放出塔２０において二酸化炭素が放出された吸収液であるリーン液を噴霧する。吸収液の噴霧位置が異なる噴霧部１１と噴霧部１２とで、二酸化炭素の含有量が異なる吸収液を噴霧することで、より効率的に気体から吸収液に二酸化炭素を吸収することができる。

詳しく述べると、本実施形態では、導入部１３に導入された気体は、吸収槽１０ａ内を上昇し、その過程で吸収液のミストと接触して二酸化炭素が吸収液に吸収される。したがって、気体は吸収槽１０ａ内の相対的に低い位置で二酸化炭素の含有量が高く、相対的に高い位置で二酸化炭素の含有量が低い。言い換えると吸収槽１０ａ内の相対的に高い位置では気体から二酸化炭素を吸収液に吸収する効率が低下する傾向にある。一方、二酸化炭素の吸収能力はリッチ液よりもリーン液の方が高い。

そこで、噴霧位置が相対的に高い噴霧部１１からリーン液を噴霧することで、リッチ液を噴霧する場合よりも、気体からより多くの二酸化炭素を吸収液に吸収することができる。また、噴霧位置が相対的に低い噴霧部１２では、リーン液ではなくリッチ液を噴霧することで、吸収塔１０における吸収液の循環効率を向上でき、貯液部１８の吸収液の二酸化炭素濃度を高めることができる。そして、二酸化炭素濃度が高い吸収液を放出塔２０へ移送することで、二酸化炭素の回収効率を高められる。

また、吸収槽１０ａに対してリーン液の供給が困難な吸収単独運転モードでは、噴霧部１１からリッチ液を噴霧している。噴霧部１１の活用を停止せずに、噴霧部１１と噴霧部１２からリッチ液を噴霧することで、吸収槽１０ａにおける吸収液の循環効率を向上でき、比較的短時間で貯留部１０の吸収液を二酸化炭素がリッチな液とすることができる。

噴霧部１１から噴霧される吸収液はリーン液のみとする構成も採用可能である。しかし、本実施形態のように電磁弁SV2aの開閉によって、リーン液とリッチ液とを選択的に噴霧部１１から噴霧できることで、気体からより多くの二酸化炭素を吸収液に吸収したり、吸収液の循環効率を高めたりすることができる。また、リーン液とリッチ液との選択は、放出塔２０の運転状態に基づいて切り替えられるので、運転モードに適した選択が可能となる。

なお、本実施形態では、噴霧部１１と噴霧部１２との噴霧位置を、高さ方向に異ならせることとしたが、高さ方向と交差する平面内の位置を異ならせた構成であってもよい。例えば、導入部１３から相対的に遠い位置に噴霧部１１を設け、近い位置に噴霧部１２を設けてもよい。気体は導入部１３から近い位置では、吸収液のミストとの接触時間短く又は接触量が小さく、相対的に二酸化炭素の含有量が多く、遠い位置では相対的に二酸化炭素の含有量が少ないと考えられるためである。また、噴霧部１１と噴霧部１２との噴霧位置は、高さ方向の位置及び高さ方向と交差する平面内の位置の双方に異なっていてもよい。

また、本実施形態では、２つの噴霧部１１及び１２を設けたが、３つ以上の噴霧部を設けてもよい。３つ以上の噴霧部のうちの一つが、噴霧部１１に相当し、３つ以上の噴霧部のうちの別の一つが、噴霧部１２に相当する構成であってもよい。３つ以上の噴霧部のうちの二つが、噴霧部１１に相当し、３つ以上の噴霧部のうちの別の一つが、噴霧部１２に相当する構成であってもよい。また、３つ以上の噴霧部のうちの一つが、噴霧部１１に相当し、３つ以上の噴霧部のうちの別の二つが、噴霧部１２に相当する構成であってもよい。

本発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

１：回収システム、１０：吸収塔、２０：放出塔、１１：噴霧部、１２：噴霧部

Claims (8)

1. 気体と吸収液のミストとを接触させ、該気体に含まれる二酸化炭素を該吸収液に吸収させる吸収塔と、
   前記吸収塔において二酸化炭素を吸収した前記吸収液が供給され、該吸収液から二酸化炭素を放出させる放出塔と、
   を備えた二酸化炭素の回収システムであって、
   前記吸収塔から排出され、前記放出塔に供給される前の前記吸収液である第一の吸収液を前記吸収塔内に噴霧する第一の噴霧部と、
   前記吸収塔内において前記第一の噴霧部と異なる位置で、前記第一の吸収液と前記放出塔において二酸化炭素が放出された前記吸収液である第二の吸収液とを選択的に噴霧する第二の噴霧部と、を備える、
   ことを特徴とする回収システム。
2. 請求項１に記載の回収システムであって、
   前記吸収塔は、
   前記気体が導入される導入部と、
   前記導入部よりも高い位置に配置され、前記気体が外部に排出される排出部と、を備え、
   前記第一の噴霧部と前記第二の噴霧部は、高さ方向で前記導入部と前記排出部との間の範囲に配置され、
   前記第二の噴霧部は、前記第一の噴霧部よりも高い位置に配置されている、
   ことを特徴とする回収システム。
3. 請求項２に記載の回収システムであって、
   前記第一の噴霧部及び前記第二の噴霧部は、それぞれ、高さ方向と交差する平面内に配列された複数のノズルを備える、
   ことを特徴とする回収システム。
4. 請求項１に記載の回収システムであって、
   前記放出塔の運転状態に基づいて、前記第二の噴霧部は、前記第一の吸収液と前記第二の吸収液とを選択的に噴霧する、
   ことを特徴とする回収システム。
5. 請求項４に記載の回収システムであって、
   前記放出塔の運転を停止している場合、前記第二の噴霧部は、前記第一の吸収液を噴霧する、
   ことを特徴とする回収システム。
6. 請求項４に記載の回収システムであって、
   前記放出塔を運転している場合、前記第二の噴霧部は、前記第二の吸収液を噴霧する、
   ことを特徴とする回収システム。
7. 請求項１に記載の回収システムであって、
   前記第一の吸収液を冷却する冷却装置と、
   前記吸収塔において二酸化炭素を吸収し前記放出塔に供給される前記吸収液と、前記第二の吸収液との間で熱交換を行う熱交換器と、を備える、
   ことを特徴とする回収システム。
8. 請求項１に記載の回収システムであって、
   前記第一の噴霧部及び前記第二の噴霧部に、液体を供給する供給装置を備える、
   ことを特徴とする回収システム。

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