JPWO2015129628A1 - 脱水圧縮システム及びｃｏ２回収システム - Google Patents

Abstract

ＣＯ２損失が抑制された脱水圧縮システム（１０）及びこれを備えるＣＯ２回収システムを提供する。本発明の脱水圧縮システム（１０）は、複数の圧縮機（５０）と脱水装置（６０）とを備える。脱水装置（６０）は、ＣＯ２に含まれるＨ２Ｏを脱水剤に吸収させて除去する吸収塔（６２）と、吸収塔（６２）から排出された脱水剤からＣＯ２を回収する回収部（７４）と、回収部（７４）から放出されたＣＯ２を吸収塔（６２）の上流側に搬送する第１循環路（Ｌ３１）とを備える。

Description

本発明は、排ガスから回収されたＣＯ_２を脱水・圧縮する脱水圧縮システム、及び、当該脱水圧縮システムを備えるＣＯ_２回収システムに関する。

例えばボイラやガスタービン等の産業設備から排出される排ガスからＣＯ_２を回収して脱水・圧縮する脱水・圧縮システム（例えば特許文献１）により脱水・圧縮されたＣＯ_２の有効利用として、石油増進回収法（ＥＯＲ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｏｉｌ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）を用いて油田中に圧入するか、帯水層へ貯留し、温暖化対策を図ることが計画されている。

圧縮ＣＯ_２中に水分（Ｈ_２Ｏ）が残存すると、パイプライン等の輸送過程で水分が凝縮する可能性がある。凝縮した水分はパイプラインや付帯機器・機械の腐食、及びハイドレート生成によるパイプライン閉塞などの原因となる。そこで、圧縮機前、圧縮機同士の間、又は圧縮機後に脱水塔を設け、トリエチレングリコール（ＴＥＧ）やジエチレングリコール（ＤＥＧ）等の液体の脱水剤とＣＯ_２とを接触させて脱水剤に水分を吸収させることによって、ＣＯ_２から水分が除去される。特許文献１の脱水システムでは、水分を除去した後のＴＥＧ等が燃焼分解されて処理されている。

別の脱水システムでは、脱水塔の後段で脱水剤と水分とを分離する分離手段を設置し、水分を吸収した脱水剤から水分を脱離することにより再生させて、脱水塔に再循環させることが提案されている。

特開２０１０−２４１６３０号公報

従来の脱水システムでは、脱水対象のプロセス流体から分離した水分は系外に排出されるのが一般的である。
ＣＯ_２はＴＥＧやＤＥＧと言った液体の脱水剤との親和性がある。ＴＥＧやＤＥＧを用いた脱水方法では、ＣＯ_２と脱水剤とを接触させた際に、一部のＣＯ_２も脱水剤に吸収されてしまう。このため脱水過程で、ＣＯ_２回収装置で回収されたＣＯ_２の損失が発生していた。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ＣＯ_２損失が抑制された脱水圧縮システム及びこれを備えるＣＯ_２回収システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、Ｈ_２Ｏを含むＣＯ_２を圧縮する複数の圧縮機と、前記ＣＯ_２から前記Ｈ_２Ｏを分離する脱水装置とを備え、前記脱水装置が、前記ＣＯ_２と脱水剤とを接触させて、前記脱水剤に前記Ｈ_２Ｏを吸収させて前記ＣＯ_２から前記Ｈ_２Ｏを除去する吸収塔と、前記Ｈ_２Ｏが除去された前記ＣＯ_２が流通するドライＣＯ_２搬送路と、前記吸収塔から排出された前記脱水剤から前記ＣＯ_２を回収する第１回収部と、前記第１回収部から排出された前記ＣＯ_２を前記吸収塔の上流側の流路に搬送する第１循環路とを備える脱水圧縮システムである。

第１の態様において、前記脱水装置が、前記複数の圧縮機の上流側に設置されても良い。

第１の態様において、前記脱水装置が、前記複数の圧縮機のうち前記ＣＯ_２の流れに対して隣り合う圧縮機の間または前記複数の圧縮機の下流側に設置され、前記第１循環路が、前記吸収塔の上流側に位置する前記圧縮機の上流側の流路に接続されても良い。
この場合、前記第１循環路が中途位置で分岐し、前記第１循環路が、前記吸収塔の上流側に位置する前記圧縮機の上流側の流路、及び、前記圧縮機と前記吸収塔との間の流路に接続しても良い。

第１の態様において、前記第１循環路の中途位置に、前記第１循環路を流通する前記ＣＯ_２の圧力を調整する第１圧力調整部を備えることが好ましい。

本発明の第２の態様は、ＣＯ_２を含有する排ガスとＣＯ_２吸収液とを接触させて前記排ガス中のＣＯ_２を除去するＣＯ_２吸収塔と、前記ＣＯ_２吸収塔で前記ＣＯ_２を吸収した前記ＣＯ_２吸収液から前記ＣＯ_２を放出させる吸収液再生塔と、前記吸収液再生塔で放出された前記ＣＯ_２を圧縮するとともに、前記ＣＯ_２に含まれる前記Ｈ_２Ｏを除去する第１の態様の脱水圧縮システムを備えるＣＯ_２回収システムである。

本発明は、脱水装置内で脱水剤に吸収されたＣＯ_２が、脱水剤と分離された後、吸収塔の上流側の流路に循環される。このような構成とすることにより、脱水装置から系外に排出されるＣＯ_２量を削減することが可能である。

第１の態様において、前記第１回収部から排出された前記脱水剤から前記ＣＯ_２を回収する第２回収部を備え、前記第２回収部と前記第１循環路とが第２循環路で接続されて、前記第２回収部から排出された前記ＣＯ_２が前記吸収塔の上流側に搬送されることが好ましい。

このように複数段の回収部を設けることにより脱水剤からのＣＯ_２回収率を上昇させることができる。この結果、脱水装置でのＣＯ_２損失を大幅に低減することができ、最終的に回収するＣＯ_２（ドライＣＯ_２）量を増大することが可能である。

この場合、前記第１循環路の中途位置に第２圧力調整部が設置され、前記第２循環路が前記第２圧力調整部に接続され、前記第２圧力調整部が前記第２回収部から排出された前記ＣＯ_２の圧力を調整して、前記第１回収部から排出された前記ＣＯ_２と混合することが好ましい。

ＣＯ_２を回収する第１回収部及び第２回収部内の圧力は低い。第２回収部は第１回収部の下流側に位置するため、第２回収部から排出されるガス圧力は、第１回収部から排出されるガス圧力よりも低くなる。ガス圧力差が大きい場合には、第２回収部から排出されるガスを第１回収部から排出されるガスに押し込むことができない。そこで、本発明の脱水圧縮システムでは第２圧力調整部を設置して、ガス圧力レベルを合わせている。この時、圧力が高い方に圧力レベルを合わせれば、第２圧力調整部の作動に必要な動力を削減することができる。

第１の態様において、前記圧縮機の上流側にスクラバが設置され、前記第１循環路を流通する前記ＣＯ_２が、前記スクラバの上流側に搬送されることが好ましい。

第１回収部や第２回収部から排出されるＣＯ_２等にはミスト状の脱水剤が含まれる可能性がある。このミスト状の脱水剤が圧縮機に流入すると圧縮機能の動作に影響することが懸念される。脱水装置から循環されるＣＯ_２等をスクラバを経由してから圧縮機に供給すれば、スクラバでプロセス流体中からミスト状の脱水剤を除去することができるので、脱水圧縮システムを長時間安定して運転できるとの観点から有利である。

本発明に依れば、脱水装置で脱水剤を再生する際に放出されるＣＯ_２を含む流体を脱水装置の上流側に循環させるため、脱水圧縮システムでのＣＯ_２損失を防止することが可能である。

ＣＯ_２回収装置の概略図である。 第１実施形態に係る脱水圧縮システムの構成図である。 第２実施形態に係る脱水圧縮システムの構成図である。 第３実施形態に係る脱水圧縮システムの構成図である。

以下に、本発明に係る脱水圧縮システム及びＣＯ_２回収システムの実施形態を、図面を参照して説明する。
図１はＣＯ_２回収システムに設置されるＣＯ_２回収装置の概略図である。
ＣＯ_２回収装置１２は、冷却塔１４、ＣＯ_２吸収塔２２、及び、吸収液再生塔３０を備えている。

例えばボイラやガスタービン等の産業設備から排出されたＣＯ_２を含有する排ガスが、図示されないブロワによって冷却塔１４へと供給されている。冷却塔１４へと供給された排ガスは、冷却水によって冷却される。排ガスを冷却するのに用いられた冷却水は、ポンプ１６により、冷却器１８を通り再び冷却塔１４へと供給されて塔内で噴射されている。

冷却されたＣＯ_２を含有する排ガスは、排ガスライン２０を介してＣＯ_２吸収塔２２の下部から供給される。ＣＯ_２吸収塔２２において、例えば、アルカノールアミンをベースとするＣＯ_２吸収液（アミン溶液）が、充填材２３を通過する間に排ガスと対向流接触される。これにより排ガス中のＣＯ_２は、ＣＯ_２吸収液に吸収され、産業設備から排出された排ガスからＣＯ_２が除去される。ＣＯ_２吸収塔２２の塔頂部２２ａからは、ＣＯ_２が除去された浄化ガスが排出される。

浄化ガスには水蒸気等が含まれるが、ミストエリミネータ２４をＣＯ_２吸収塔２２の上部に設けて、水蒸気等を凝縮して浄化ガスから分離除去している。
また、ＣＯ_２吸収塔２２には、ＣＯ_２吸収塔２２外に付設される冷却器２６と、凝縮水の一部を冷却器２６との間で循環させるポンプ２８とが設けられている。冷却器２６で冷却されてＣＯ_２吸収塔２２の上部へ供給される凝縮水等は、ミストエリミネータ２４を低温に維持するので、ミストエリミネータ２４を通過する浄化ガスは、より確実に冷却される。

ＣＯ_２吸収塔２２でＣＯ_２を吸収したＣＯ_２吸収液は、塔底部２２ｂに貯溜され、ＣＯ_２吸収塔２２の塔底部２２ｂと吸収液再生塔３０の上部とを接続する送液ラインＬ₁から吸収液再生塔３０へ、ポンプ３２によって供給され塔内で充填材３４へ向けて噴射される。また、ＣＯ_２吸収塔２２と吸収液再生塔３０との間には、吸収液再生塔３０の塔底部３０ｂとＣＯ_２吸収塔２２の上部とを接続する送液ラインＬ_２が設けられている。そして、送液ラインＬ₁と送液ラインＬ_２との交差部分においてリッチ溶液（ＣＯ_２が吸収されたＣＯ_２吸収液）とリーン溶液（ＣＯ_２が除去されたＣＯ_２吸収液）とを熱交換する熱交換器３６が設けられている。熱交換器３６でリッチ溶液は加熱され、リーン溶液は冷却される。

ＣＯ_２を吸収したＣＯ_２吸収液（リッチ溶液）は、吸収液再生塔３０において充填材３４を通過する間の対向流接触による吸熱反応によりＣＯ_２が放出される。リッチ溶液は、吸収液再生塔３０の塔底部３０ｂに至る頃には、大部分のＣＯ_２が除去され、リーン溶液として再生される。再生されたリーン溶液は、ＣＯ_２吸収液としてポンプ３８によりリーン溶液冷却装置（不図示）を介して再びＣＯ_２吸収塔２２へ供給され、再利用される。
吸収液再生塔３０でＣＯ_２を放出して再生されたリーン溶液は、送液ラインＬ_２を通じてポンプ３８によってＣＯ_２吸収塔２２に還流される。リーン溶液は、還流される間に、熱交換器３６において、ＣＯ_２吸収塔２２から吸収液再生塔３０へ供給される吸収液との間で熱交換して冷却され、更に、水冷式冷却器４０によって、ＣＯ_２の吸収に適した温度まで冷却される。

Ｌ₃は吸収液再生塔３０の塔頂部３０ａに接続されたＣＯ_２排出ラインである。ＣＯ_２排出ラインＬ₃によって吸収液再生塔３０から排出されたＣＯ_２は、冷却水を用いた冷却器４２を介して冷却されてスクラバ４３へと供給される。スクラバ４３へ供給されたＣＯ_２は、水蒸気と分離される。分離後のＣＯ_２は、脱水圧縮システム１０へと供給される。
スクラバ４３において分離された凝縮水は、ポンプ４４によって吸収液再生塔３０上部に還流される。還流された凝縮水は、凝縮部４６を冷却してＣＯ_２吸収液等の放出を抑制する。

また、吸収液再生塔３０の塔底部３０ｂに貯留されたＣＯ_２吸収液の一部は、循環路Ｌ_４を通してリボイラ４８へ供給され、蒸気管４８ａを流れる高温蒸気との熱交換によって加熱された後に吸収液再生塔３０内へ還流される。この加熱によって、塔底部３０ｂのＣＯ_２吸収液からＣＯ_２が放出され、又、間接的に加熱される充填材３４上での気液接触間にもＣＯ_２吸収液からＣＯ_２が放出される。

［第１実施形態］
図２は、第１実施形態に係る脱水圧縮システムの構成図である。
脱水圧縮システム１０は、ＣＯ_２回収装置１２から供給されたプロセス流体を圧縮する複数の圧縮機５０を備えている。複数の圧縮機５０は、プロセス流体の流れに対して直列に接続されている。このプロセス流体はＨ_２Ｏを含むＣＯ_２である。
図２の脱水圧縮システム１０は、複数の圧縮機５０のうち隣り合う圧縮機の間に脱水装置６０が設置される場合である。以下では、脱水装置６０の上流側の圧縮機を「前段側の圧縮機」と称し、脱水装置６０の下流側の圧縮機を「後段側の圧縮機」と称して本実施形態を説明する。脱水圧縮システム１０では４つの圧縮機５０−１〜５０−４が設置され、圧縮機５０−２と圧縮機５０−３との間に脱水装置６０が接続される。圧縮機５０−１，５０−２が前段側の圧縮機を構成し、圧縮機５０−３，５０−４が後段側の圧縮機を構成する。

但し本実施形態では、圧縮機の数は４つに限定されない。
また、脱水装置６０の設置位置は図２に限定されない。例えば、脱水装置６０は圧縮機５０−１と圧縮機５０−２との間に設置されていても良い。また、脱水装置６０は、複数の圧縮機５０の上流側（すなわち圧縮機５０−１の上流側）に設置されていても良く、複数の圧縮機５０の下流側（すなわち圧縮機５０−４の下流側）に設置されていても良い。

圧縮機５０−１〜５０−４は、それぞれガス下流側にクーラー５２−１〜５２−４を備える。クーラー５２−１〜５２−４は、圧縮機５０−１〜５０−４で圧縮されることにより加熱されたプロセス流体を冷却する。

最上流側の圧縮機５０−１は、上流側でスクラバ５４−１と接続する。スクラバ５４−１は、スクラバ４３からＣＯ_２回収装置１２で回収されたＣＯ_２に同伴したＨ_２Ｏミストを除去する。また、クーラー５２−１，５２−２の下流側にスクラバ５４−２，５４−３が設置される。スクラバ５４−２，５４−３は、圧縮によりＨ_２Ｏの飽和率が低下することで凝縮したＨ_２Ｏを回収する。

本実施形態の脱水装置６０は、吸収塔６２、蒸留塔（Ｓｔｉｌｌ ｃｏｌｕｍｎ）７２、フラッシュドラム（第１回収部）７４及びリボイラ８２を備える。

圧縮機５０−２で圧縮された後のＣＯ_２（プロセス流体）は、ＣＯ_２供給ラインＬ_１１を経由して吸収塔６２の下部から吸収塔６２内に供給される。吸収塔６２の内部には充填材６４が収容され、充填材の上部から脱水剤が散布される。脱水剤は、ＣＯ_２中のＨ_２Ｏを吸収することができる液体であり、具体的にトリエチレングリコール（ＴＥＧ）、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）などである。散布された脱水剤が充填材６４を通過する間に、ＣＯ_２と脱水剤とが対向流接触する。これによりＣＯ_２中のＨ_２Ｏが脱水剤に吸収される。また、ＣＯ_２の一部（０．２〜５％程度）が脱水剤に吸収される。

吸収塔６２上部にミストエリミネータ６６が設置される。Ｈ_２Ｏが除去された後のＣＯ_２（ドライＣＯ_２）は、ミストエリミネータ６６を通過し、ドライＣＯ_２供給ライン（ドライＣＯ_２搬送路）Ｌ_１２に排出される。
吸収塔６２から排出されたドライＣＯ_２は、ドライＣＯ_２供給ラインＬ_１２に設けられたクーラー６８を介して冷却された後、ドライＣＯ_２供給ラインＬ_１２を通じて後段側の圧縮機５０−３，５０−４に供給されて圧縮される。後段側の圧縮機５０−３，５０−４で圧縮された後のＣＯ_２は、例えば石油増進回収法（ＥＯＲ）に利用される。

Ｈ_２Ｏ及びＣＯ_２を吸収した脱水剤は、充填材６４下側で脱水剤搬送ラインＬ_２１を通じて吸収塔６２から排出される。脱水剤搬送ラインＬ_２１は、吸収塔６２からリフラックスコンデンサ７０内部を通過し、フラッシュドラム７４に接続する。

リフラックスコンデンサ７０は、脱水剤搬送ラインＬ_２１を収容する。後述するようにリフラックスコンデンサ７０内には約１００〜２００℃の高温のＣＯ_２及びＨ_２Ｏを含んだガスが流通している。脱水剤搬送ラインＬ_２１を通過する脱水剤はこの高温のＣＯ_２及びＨ_２Ｏを含んだガスと間接的に熱交換することにより昇温される。リフラックスコンデンサ７０で熱交換された後の脱水剤は、脱水剤搬送ラインＬ_２１を介してフラッシュドラム７４の上部に搬送される。

フラッシュドラム７４に供給された脱水剤がフラッシュドラム７４内でフラッシュ（ｆｌａｓｈ、蒸発）される。この時、吸収されていた大部分（８０％〜９０％）のＣＯ_２及びごく一部のＨ_２Ｏが脱水剤から脱離される。これにより、脱水剤からＣＯ_２が回収される。脱水剤はフラッシュドラム７４の底部に貯留される。脱水剤には、微量（１０％〜２０％）のＣＯ_２及びＨ_２Ｏが吸収されたまま残存する。

フラッシュドラム７４内で回収されたＣＯ_２及びＨ_２Ｏは放出流体搬送ラインＬ_３１（第１循環路）を通じてフラッシュドラム７４から排出され、吸収塔６２の上流側の流路に供給される。図２の例では、放出流体搬送ラインＬ_３１は圧縮機５０−１のガス上流側のプロセス流体流通路Ｌ_４１に接続される。脱水装置６０で回収されたＣＯ_２は、ＣＯ_２回収装置１２で回収されたＣＯ_２とともに圧縮機５０−１，５０−２で圧縮され、脱水装置６０に再度搬送される。

処理条件や圧縮機の仕様により圧力レベルが合致すれば、放出流体搬送ラインＬ_３１は２段目以降の圧縮機の上流側に接続されても良い。すなわち、図２の例では圧縮機５０−１の下流側であって圧縮機５０−２の上流側に接続されても良い。

脱水装置６０が複数の圧縮機５０の下流側に設置されている脱水圧縮システムにおいても、同様に放出流体搬送ラインＬ_３１を圧縮機５０の上流側の流路に設置しても良い。この場合、圧力レベルに応じて、フラッシュドラム７４内で放出されたＣＯ_２及びＨ_２Ｏがプロセス流体流通路Ｌ_４１に供給されても良いし、隣り合う圧縮機５０同士の間に供給されても良い。

本実施形態の変形例として、放出流体搬送ラインＬ_３１はＣＯ_２供給ラインＬ_１１に接続される。この場合、フラッシュドラム７４内で放出されたＣＯ_２及びＨ_２Ｏが、吸収塔６２に流入する直前のＣＯ_２に供給される。この変形例において、放出流体搬送ラインＬ_３１を流通するＣＯ_２及びＨ_２Ｏの圧力と、ＣＯ_２供給ラインＬ_１１を流通するＣＯ_２の圧力との差が大きい場合には、放出流体搬送ラインＬ_３１に圧力調整部（第１圧力調整部）として圧縮機が設置される。
本構成は、脱水装置６０が複数の圧縮機５０の下流側に設置されている場合、及び、脱水装置６０が複数の圧縮機５０の上流側に設置されている場合にも採用することができる。

脱水装置６０で回収されたＨ_２Ｏは、スクラバ５４−１〜５４−３を通過することによりＣＯ_２から除去される。残存するＨ_２Ｏは上述のように脱水装置６０の吸収塔６２において更にＣＯ_２から除去される。

放出流体搬送ラインＬ_３１の接続位置は、スクラバ５４−１（あるいはスクラバ５４−２）の上流側であることが好ましい。フラッシュドラム７４から排出されるＣＯ_２等にミスト状の脱水剤が含まれる可能性がある。このミスト状の脱水剤が圧縮機５０−１，５０−２に流入すると圧縮機能の動作に影響することが懸念される。このため、スクラバ５４−１またはスクラバ５４−２の上流側からフラッシュドラム７４で脱離されたＣＯ_２等を供給すれば、スクラバ５４−１，５４−２でミスト状の脱水剤を除去することが可能である。

フラッシュドラム７４から排出されるＣＯ_２及びＨ_２Ｏの圧力が、プロセス流体流通路Ｌ_４１を流通するＣＯ_２の圧力よりも大幅に高い場合、放出流体搬送ラインＬ_３１の中途位置に減圧弁７６（第１圧力調整部）を設置して、フラッシュドラム７４からプロセス流体流通路Ｌ_４１に供給するＣＯ_２及びＨ_２Ｏの圧力レベルを調整することが好ましい。

脱水剤搬送ラインＬ_２２は、フラッシュドラム７４とフィルタ７８とを接続する。脱水剤は、脱水剤搬送ラインＬ_２２を介してフラッシュドラム７４の底部からフィルタ７８に搬送される。フィルタ７８で脱水剤に含まれる固形物（錆等）が除去される。

脱水剤搬送ラインＬ_２３は、フィルタ７８と蒸留塔７２とを接続する。脱水剤は、フィルタ７８から排出され、脱水剤搬送ラインＬ_２３を介して蒸留塔７２に搬送される。脱水剤搬送ラインＬ_２３の途中に熱交換器８０が設置される。熱交換器８０において、フィルタ７８から排出された脱水剤と、後述するリボイラ８２から排出された脱水剤との間で熱交換が行われる。この熱交換により、脱水剤搬送ラインＬ_２３を流通する脱水剤が約１５０℃まで加熱される。

蒸留塔７２は充填材８８を収容する。脱水剤搬送ラインＬ_２３から供給された脱水剤は、蒸留塔７２で熱せられ、脱水剤に残存していたＣＯ_２及びＨ_２Ｏが脱水剤から放出されて、脱水剤と分離する。放出されたＣＯ_２及びＨ_２Ｏは、リフラックスコンデンサ７０を通過して、リフラックスコンデンサ７０から排出される。放出されたＣＯ_２及びＨ_２Ｏは、上述のようにリフラックスコンデンサ７０を通過する際に、脱水剤搬送ラインＬ_２１を流通する脱水剤との熱交換に利用される。

蒸留塔７２内でＣＯ_２及びＨ_２Ｏを放出した脱水剤は、リボイラ８２に搬送されて加熱される。脱水剤搬送ラインＬ_２４は、リボイラ８２と吸収塔６２とを接続する。加熱された脱水剤は、ポンプ８４の作動により脱水剤搬送ラインＬ_２４を通じてリボイラ８２から排出される。脱水剤搬送ラインＬ_２４の中途位置の熱交換器８０において、脱水剤搬送ラインＬ_２３を流通する脱水剤と、脱水剤搬送ラインＬ_２４を流通する脱水剤との間で熱交換が行われる。熱交換された後の脱水剤は、クーラー８６で冷却された後、吸収塔６２に循環される。

なお、リボイラ８２に搬送される脱水剤には微量のＣＯ_２及びＨ_２Ｏが含まれる。リボイラ８２で脱水剤が加熱されることにより、残留ＣＯ_２及びＨ_２Ｏが脱水剤から放出される。リボイラ８２と蒸留塔７２とは連通しており、リボイラ８２で放出されたＣＯ_２及びＨ_２Ｏは蒸留塔７２を通過してリフラックスコンデンサ７０から排出される。

ＣＯ_２回収システム全体でのＣＯ_２回収量の観点では、リフラックスコンデンサ７０から排出されるＣＯ_２は微量である。リフラックスコンデンサ７０から排出されたガスは、脱水装置６０の系外に放出される。

本実施形態では、脱水装置６０において脱水剤を再生させる際に生じるＣＯ_２を吸収塔６２の上流側に搬送し、再度脱水を行うので、ＣＯ_２の損失量が削減される。

［第２実施形態］
図３は、第２実施形態に係る脱水圧縮システムの構成図である。図３において、図２と同じ構成には同じ符号を付す。
以下では、複数の圧縮機５０のうち隣り合う圧縮機の間に脱水装置１６０が設置される場合を例に挙げて説明したが、脱水装置１６０は、複数の圧縮機５０の上流側または下流側に設置されていても良い。

第２実施形態の脱水圧縮システム１１０において、脱水装置１６０は更に、フラッシュポット１６２、クーラー１６４、エジェクタ（第２圧力調整部）１６６、及び、放出流体搬送ラインＬ_３２，Ｌ_３３（第２循環路）が設置される。それ以外の構成は第１実施形態と同じであり、第１実施形態と同様の工程でＣＯ_２の脱水及び脱水剤の循環が行われる。

フラッシュポット１６２は、放出流体搬送ラインＬ_３２を介してリフラックスコンデンサ７０と接続される。放出流体搬送ラインＬ_３２の中途位置にクーラー１６４が設置される。

蒸留塔（第２回収部）７２内で放出されたＣＯ_２及びＨ_２Ｏは、放出流体搬送ラインＬ_３２を通じてリフラックスコンデンサ７０から排出される。これにより、脱水剤からＣＯ_２が回収される。クーラー１６４において、ＣＯ_２及びＨ_２Ｏは冷却水により冷却される。冷却されたＣＯ_２及びＨ_２Ｏは、放出流体搬送ラインＬ_３２を通じてフラッシュポット１６２に搬送される。

フラッシュポット１６２では、Ｈ_２Ｏの一部が凝縮してＣＯ_２と分離される。凝縮水はフラッシュポット１６２の底部に貯留される。貯留された凝縮水はポンプ（不図示）によりフラッシュポット１６２から抜き取られ、排水として処理される。フラッシュポット１６２内で放出されたＣＯ_２及び凝縮しなかったＨ_２Ｏは、フラッシュポット１６２から排出される。

フラッシュポット１６２から排出されたＣＯ_２はＨ_２Ｏを伴って、放出流体搬送ラインＬ_３３を通じてエジェクタ１６６に搬送される。

エジェクタ１６６は放出流体搬送ラインＬ_３１の中途位置に設置される。エジェクタ１６６において、フラッシュドラム７４から排出されたガスとフラッシュポット１６２から排出されたガスとが混合される。

ここで、フラッシュドラム７４から排出されたガスの方が、フラッシュポット１６２から排出されたガスよりも圧力が高く、ガス量が多い。具体的に、フラッシュドラム７４から排出されるガスの圧力は、フラッシュポット１６２から排出されるガスの圧力の１８０〜２４０倍である。また、フラッシュドラム７４から排出されるガスの流量は、フラッシュポット１６２から排出されるガスの流量の４〜８倍である。エジェクタ１６６でガスが混合される際に、圧力が低いフラッシュポット１６２からのガスが、フラッシュドラム７４から排出されるガスと同程度の圧力まで昇圧される。

図３では、エジェクタ１６６から排出された混合ガスは、放出流体搬送ラインＬ_３１を通じてプロセス流体流通路Ｌ_４１に供給される。
変形例として、放出流体搬送ラインＬ_３１がＣＯ_２供給ラインＬ_１１に接続されて、混合ガスが吸収塔６２の直前でＣＯ_２に供給されても良い。

第１実施形態と同様に、エジェクタ１６６から排出されるＣＯ_２及びＨ_２Ｏの圧力が、プロセス流体流通路Ｌ_４１を流通するＣＯ_２の圧力よりも大幅に高い場合、放出流体搬送ラインＬ_３１の中途位置に減圧弁７６を設置して、ＣＯ_２及びＨ_２Ｏの圧力レベルを調整することが好ましい。圧力レベルが合致すれば、放出流体搬送ラインＬ_３１は１段目の圧縮機５０−１の下流側であって２段目以降の圧縮機のガス上流側に接続されても良い。

ミスト状の脱水剤を除去するとの観点から、エジェクタ１６６から排出された混合ガスは、スクラバ５４−１（またはスクラバ５４−２）のガス上流側であることが好ましい。

なお、第２圧力調整部として、エジェクタ１６６の代わりに圧縮機を用いても良い。

第２実施形態では、蒸留塔７２で放出されるＣＯ_２も前段側の圧縮機５０−１，５０−２に循環されるので、脱水過程でのＣＯ_２の損失がほとんど無い。この結果、圧縮ＣＯ_２を高い収率で得ることができる。

［第３実施形態］
図４は、第３実施形態に係る脱水圧縮システムの構成図である。図４において、図２及び図３と同じ構成には同じ符号を付す。
以下では、複数の圧縮機５０のうち隣り合う圧縮機の間に脱水装置２６０が設置される場合を例に挙げて説明したが、脱水装置２６０は、複数の圧縮機５０の下流側に設置されていても良い。

第３実施形態の脱水圧縮システム２１０は、放出流体搬送ラインＬ_３１が中途位置で分岐し、それぞれプロセス流体流通路Ｌ_４１とＣＯ_２供給ラインＬ_１１とに接続される構成である。ＣＯ_２供給ラインＬ_１１に接続する放出流体搬送ラインＬ_３４には、第１圧力調整部として分岐路圧縮機２６２が設置される。それ以外の構成は第２実施形態と同じであり、第１実施形態及び第２実施形態と同様の工程でＣＯ_２脱水及び脱水剤の循環が行われる。

エジェクタ１６６から排出されたＣＯ_２及びＨ_２Ｏのうち、一部は放出流体搬送ラインＬ_３１を介して圧縮機５０−１の上流側のプロセス流体流通路Ｌ_４１に供給される。残りは、放出流体搬送ラインＬ_３４及びＣＯ_２供給ラインＬ_１１を通じて吸収塔６２に供給され、吸収塔６２でＣＯ_２からの脱水が行われる。

ＣＯ_２供給ラインＬ_１１には、前段側の圧縮機５０−１，５０−２で圧縮されたプロセス流体が流通している。一方、放出流体搬送ラインＬ_３１を流通するガス（ＣＯ_２及びＨ_２Ｏ）は、フラッシュドラム７４から排出されるため、ＣＯ_２供給ラインＬ_１１を流通するプロセス流体よりも圧力は低い。具体的に、放出流体供給ラインＬ_３１を通過するガスは、ＣＯ_２供給ラインＬ_１１を流通するプロセス流体の０．１〜０．２倍程度の圧力である。このため、ガスを合流させるためには、分岐路圧縮機２６２において放出流体搬送ラインＬ_３３を流通するガスを昇圧して圧力レベルを合わせる。

第３実施形態の構成とすることによっても、脱水装置２６０で脱水剤から放出されたＣＯ_２の回収率を高めることができる。

１０ 脱水圧縮システム
２２ ＣＯ_２吸収塔
３０ 吸収液再生塔
５０（５０−１〜５０−４） 圧縮機
５２（５２−１〜５２−４） クーラー
５４（５４−１〜５４−３） スクラバ
６０，１６０，２６０ 脱水装置
６２ 吸収塔
６４，８８ 充填材
６６ ミストエリミネータ
６８ クーラー
７０ リフラックスコンデンサ
７２ 蒸留塔
７４ フラッシュドラム
７６ 減圧弁
７８ フィルタ
８０ 熱交換器
８２ リボイラ
８４ ポンプ
８６，１６４ クーラー
１６２ フラッシュポット
１６６ エジェクタ
２６２ 分岐路圧縮機

Claims (10)

1. Ｈ_２Ｏを含むＣＯ_２を圧縮する複数の圧縮機と、
   前記ＣＯ_２から前記Ｈ_２Ｏを分離する脱水装置とを備え、
   前記脱水装置が、
   前記ＣＯ_２と脱水剤とを接触させて、前記脱水剤に前記Ｈ_２Ｏを吸収させて前記ＣＯ_２から前記Ｈ_２Ｏを除去する吸収塔と、
   前記Ｈ_２Ｏが除去された前記ＣＯ_２が流通するドライＣＯ_２搬送路と、
   前記吸収塔から排出された前記脱水剤から前記ＣＯ_２を回収する第１回収部と、
   前記第１回収部から排出された前記ＣＯ_２を前記吸収塔の上流側の流路に搬送する第１循環路とを備える脱水圧縮システム。
2. 前記脱水装置が、前記複数の圧縮機の上流側に設置される請求項１に記載の脱水圧縮システム。
3. 前記脱水装置が、前記複数の圧縮機のうち前記ＣＯ_２の流れに対して隣り合う圧縮機の間または前記複数の圧縮機の下流側に設置され、
   前記第１循環路が、前記吸収塔の上流側に位置する前記圧縮機の上流側の流路に接続する請求項１に記載の脱水圧縮システム。
4. 前記第１循環路が中途位置で分岐し、前記第１循環路が、前記吸収塔の上流側に位置する前記圧縮機の上流側の流路、及び、前記圧縮機と前記吸収塔との間の流路に接続する請求項３に記載の脱水圧縮システム。
5. 前記第１循環路の中途位置に、前記第１循環路を流通する前記ＣＯ_２の圧力を調整する第１圧力調整部を備える請求項１に記載の脱水圧縮システム。
6. 前記第１回収部から排出された前記脱水剤から前記ＣＯ_２を回収する第２回収部を備え、
   前記第２回収部と前記第１循環路とが第２循環路で接続されて、前記第２回収部から排出された前記ＣＯ_２が前記吸収塔の上流側に搬送される請求項１に記載の脱水圧縮システム。
7. 前記第１循環路の中途位置に第２圧力調整部が設置され、前記第２循環路が前記第２圧力調整部に接続され、前記第２圧力調整部が前記第２回収部から排出された前記ＣＯ_２の圧力を調整して、前記第１回収部から排出された前記ＣＯ_２と混合する請求項6に記載の脱水圧縮システム。
8. 前記圧縮機の上流側にスクラバが設置され、前記第１循環路を流通する前記ＣＯ_２が、前記スクラバの上流側に搬送される請求項３に記載の脱水圧縮システム。
9. 前記圧縮機の上流側にスクラバが設置され、前記第１循環路を流通する前記ＣＯ_２が、前記スクラバの上流側に搬送される請求項４に記載の脱水圧縮システム。
10. ＣＯ_２を含有する排ガスとＣＯ_２吸収液とを接触させて前記排ガス中のＣＯ_２を除去するＣＯ_２吸収塔と、
    前記ＣＯ_２吸収塔で前記ＣＯ_２を吸収した前記ＣＯ_２吸収液から前記ＣＯ_２を放出させる吸収液再生塔と、
    前記吸収液再生塔で放出された前記ＣＯ_２を圧縮するとともに、前記ＣＯ_２に含まれる前記Ｈ_２Ｏを除去する請求項１に記載の脱水圧縮システムを備えるＣＯ_２回収システム。

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