WO2011068007A1 - 二酸化炭素分離回収装置 - Google Patents

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WO2011068007A1
WO2011068007A1 PCT/JP2010/069613 JP2010069613W WO2011068007A1 WO 2011068007 A1 WO2011068007 A1 WO 2011068007A1 JP 2010069613 W JP2010069613 W JP 2010069613W WO 2011068007 A1 WO2011068007 A1 WO 2011068007A1
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absorption
absorption liquid
regeneration
tower
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斗 小川
桜井　学
幸夫 大橋
北村　英夫
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株式会社 東芝
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    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Definitions

  • the present invention relates to a carbon dioxide separation and recovery device.
  • an absorption tower that absorbs carbon dioxide contained in combustion exhaust gas in an amine-based absorption liquid and an absorption liquid (rich liquid) that has absorbed carbon dioxide are supplied from the absorption tower, the rich liquid is heated, and the rich liquid
  • a carbon dioxide recovery device including a regeneration tower that regenerates an absorbing solution by releasing carbon dioxide gas from the carbon dioxide is known (see, for example, Patent Document 1).
  • Combustion exhaust gas contains oxygen and sulfur dioxide, which are absorbed by the absorption liquid together with carbon dioxide in the absorption tower.
  • the absorption liquid that has absorbed oxygen and sulfur dioxide has deteriorated, resulting in a problem that carbon dioxide absorption performance deteriorates.
  • An object of the present invention is to provide a carbon dioxide separation and recovery device that prevents a decrease in carbon dioxide absorption performance of an absorbing solution.
  • the carbon dioxide separation and recovery device includes an absorption tower that absorbs carbon dioxide contained in combustion exhaust gas into an absorption liquid and discharges the absorption liquid containing carbon dioxide, and an absorption liquid discharged from the absorption tower.
  • the carbon dioxide gas containing vapor is removed from the absorption liquid supplied, and a regeneration tower for regenerating and discharging the absorption liquid is provided between the absorption tower and the regeneration tower, and is discharged from the regeneration tower.
  • a regeneration heat exchanger for heating the absorption liquid discharged from the absorption tower and supplied to the regeneration tower, and supplied from the absorption tower to the regeneration tower
  • An oxygen removing unit that removes oxygen from the absorbing solution, and the oxygen removing unit discharges the first collecting unit and the second collecting unit that collect oxygen contained in the absorbing solution and the absorbing tower.
  • the first absorbing part or the front A first flow path switching section for supplying to the second collection section, and a second flow path switching section for supplying the absorption liquid discharged from the first collection section or the second collection section to the regenerative heat exchanger.
  • the first flow path switching unit when the first flow path switching unit is supplying the absorption liquid to the first collection unit, the oxygen collected in the second collection unit is recovered, and the first flow path switching unit Includes a regeneration unit that collects oxygen collected in the first collection unit when the absorption liquid is supplied to the second collection unit.
  • the carbon dioxide separation and recovery device includes an absorption tower that absorbs carbon dioxide contained in combustion exhaust gas into an absorption liquid and discharges the absorption liquid containing carbon dioxide, and an absorption liquid discharged from the absorption tower.
  • the carbon dioxide gas containing vapor is removed from the absorption liquid supplied, and a regeneration tower for regenerating and discharging the absorption liquid is provided between the absorption tower and the regeneration tower, and is discharged from the regeneration tower.
  • a reactor that is provided in between, stores an absorption liquid supplied from the absorption tower to the regeneration tower, and generates sulfate ions by a reaction between oxygen and sulfite ions contained in the absorption liquid; and the sulfate ions From the absorption liquid
  • a first removal unit that removes acid ions, and is provided between the regeneration heat exchanger and the absorption tower. The organic acid anions are removed from the absorption liquid that is discharged from the regeneration tower and from which the sulfate ions have been removed.
  • a second removal unit that removes acid ions, and is provided between the regeneration heat exchanger and the absorption tower. The organic acid anions are removed from the absorption liquid that is discharged from the regeneration tower and from which the sulfate ions have been removed.
  • the carbon dioxide separation and recovery device includes an absorption tower that absorbs carbon dioxide contained in combustion exhaust gas into an absorption liquid and discharges the absorption liquid containing carbon dioxide, and an absorption liquid discharged from the absorption tower.
  • the carbon dioxide gas containing vapor is removed from the absorption liquid supplied, and a regeneration tower for regenerating and discharging the absorption liquid is provided between the absorption tower and the regeneration tower, and is discharged from the regeneration tower.
  • An absorption liquid supplied to the absorption tower as a heat source, a regenerative heat exchanger that heats the absorption liquid discharged from the absorption tower and supplied to the regeneration tower, and the absorption tower and the regeneration heat exchanger A reactor that is provided in between, stores an absorption liquid supplied from the absorption tower to the regeneration tower, and generates sulfate ions by a reaction between oxygen and sulfite ions contained in the absorption liquid; and the sulfate ions From the absorption liquid
  • a first removal unit that removes acid ions, and is provided between the regeneration heat exchanger and the absorption tower. The organic acid anions are removed from the absorption liquid that is discharged from the regeneration tower and from which the sulfate ions have been removed.
  • a first flow path switching section that supplies to the second collection section, a second flow path that supplies the absorption liquid discharged from the first collection section or the second collection section to the regeneration heat exchanger
  • the switching unit and the first flow path switching unit supply the absorption liquid to the first collection unit, the oxygen collected in the second collection unit is recovered, and the first flow path is collected.
  • the switching unit is supplying the absorption liquid to the second collection unit, there is a regeneration unit that collects the oxygen collected in the first collection unit.
  • a third removal unit that is one with a.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a carbon dioxide separation and recovery device according to a first embodiment of the present invention. It is a flowchart explaining the oxygen removal method which concerns on the same 1st Embodiment. It is a figure which shows the example of flow-path switching in an oxygen removal part.
  • It is a schematic block diagram of the carbon dioxide separation-and-recovery apparatus by a modification. It is a schematic block diagram of the carbon dioxide separation-and-recovery apparatus by a modification. It is a schematic block diagram of the carbon dioxide separation-and-recovery apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. It is a schematic block diagram of the carbon dioxide separation-and-recovery apparatus by a modification. It is a schematic block diagram of the carbon dioxide separation-and-recovery apparatus by a modification. It is a schematic block diagram of the carbon dioxide separation-and-recovery apparatus by a modification. It is a schematic block diagram of the carbon dioxide separation-and-recovery apparatus by a modification. It
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a carbon dioxide separation and recovery apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • the carbon dioxide separation and recovery device recovers carbon dioxide contained in the combustion exhaust gas generated by the combustion of fossil fuel using an absorbing solution capable of absorbing carbon dioxide.
  • an absorbing solution capable of absorbing carbon dioxide for example, an amine compound aqueous solution in which an amine compound is dissolved in water is used.
  • the carbon dioxide separation and recovery apparatus 1 includes an oxygen removal unit 10, an absorption tower 103, a regeneration tower 105, a reboiler 106, a regeneration heat exchanger 107, a cooler 114, a gas cooler 116, and a condenser 117. .
  • the absorption tower 103 causes the absorption liquid to absorb carbon dioxide contained in the combustion exhaust gas 102a.
  • the regeneration tower 105 is supplied with an absorption liquid (hereinafter referred to as a rich liquid 104a) that has absorbed carbon dioxide from the absorption tower 103, and heats the rich liquid 104a to release carbon dioxide gas containing vapor from the absorption liquid.
  • a rich liquid 104a absorption liquid
  • the exhaust gas 102c containing carbon dioxide gas and steam is discharged and the absorbing solution is regenerated.
  • the combustion exhaust gas 102a generated in a power generation facility such as a thermal power plant is supplied to the lower part of the absorption tower 103, and the combustion exhaust gas 102b from which carbon dioxide has been removed is discharged from the top of the absorption tower 103. .
  • the reboiler 106 heats a part of the lean liquid 104 b stored in the regeneration tower 105 to raise its temperature to generate steam, and supplies the steam to the regeneration tower 105.
  • a small amount of carbon dioxide gas is released from the lean solution 104b and supplied to the regeneration tower 105 together with the vapor.
  • the rich liquid 104a is heated in the regeneration tower 105 by this steam, and carbon dioxide gas is released.
  • Regenerative heat exchange is performed between the absorption tower 103 and the regeneration tower 105 by using the lean liquid 104b supplied from the regeneration tower 105 to the absorption tower 103 as a heat source and heating the rich liquid 104a supplied from the absorption tower 103 to the regeneration tower 105.
  • a container 107 is provided and configured to recover the heat of the lean liquid 104b.
  • the lean liquid 104 b from the regenerative heat exchanger 107 is cooled by the cooler 114 and supplied to the upper part of the absorption tower 103.
  • the lean liquid 104 b supplied to the upper part of the absorption tower 103 descends from the upper part in the absorption tower 103.
  • the flue gas 102 a supplied to the absorption tower 103 rises from the lower part toward the top in the absorption tower 103. Therefore, the combustion exhaust gas 102a containing carbon dioxide and the lean liquid 104b come into countercurrent contact (direct contact), and carbon dioxide is removed from the combustion exhaust gas 102a and absorbed by the lean liquid 104b, thereby generating the rich liquid 104a.
  • the combustion exhaust gas 102 b from which carbon dioxide has been removed is discharged from the top of the absorption tower 103.
  • the absorption tower 103 when carbon dioxide in the combustion exhaust gas 102a is absorbed by the lean liquid 104b, oxygen is also absorbed. Therefore, the rich liquid 104a contains oxygen.
  • the oxygen removing unit 10 removes dissolved oxygen from the rich liquid 104a and will be described later in detail.
  • the gas cooler 116 cools the exhaust gas 102c discharged from the regeneration tower 105 using cooling water (cooling medium), and supplies it to the condenser 117.
  • the condenser 117 condenses (cools) the exhaust gas 102c and separates the carbon dioxide gas and the generated condensate.
  • the carbon dioxide gas 102d discharged from the condenser 117 is stored in a storage facility (not shown).
  • the condensate from the condenser 117 is supplied to the upper part of the regeneration tower 105.
  • the oxygen removal unit 10 includes flow path switching units 11 and 12, oxygen collection units 13 and 14, and a regeneration unit 15.
  • the oxygen collectors 13 and 14 adsorb oxygen in the rich liquid 104a and remove oxygen from the rich liquid 104a.
  • the rich liquid 104 a from which oxygen has been removed is sent to the regenerative heat exchanger 107 via the flow path switching unit 12.
  • a silver porous body can be used for the oxygen collectors 13 and 14.
  • a reaction of 2Ag + O 2 ⁇ Ag 2 O occurs, and oxygen is removed from the rich liquid 104a.
  • the regenerating unit 15 separates and collects oxygen collected by the oxygen collecting units 13 and 14 to regenerate the oxygen collecting unit 13.
  • the regeneration unit 15 regenerates the oxygen collection unit 13 in which the silver porous body is used
  • the regeneration unit 15 discharges the collected absorbent to a tank (not shown) provided outside.
  • the regeneration unit 15 supplies high-temperature (about 200 ° C.) water vapor, N 2 , CO 2 and the like supplied from the outside to the oxygen collecting unit 13.
  • water vapor, N 2 , CO 2 and the like supplied from the regeneration unit 15 to the oxygen collection unit 13 (14) are simply referred to as gas.
  • the oxygen scavenging portion 13 a reaction occurs that Ag 2 O ⁇ 2Ag + O 2 , oxygen is separated.
  • the separated oxygen is recovered by the regeneration unit 15 together with the gas supplied from the regeneration unit 15. Thereby, the silver porous body of the oxygen collection part 14 is reproduced
  • the regeneration unit 15 discharges the gas containing oxygen recovered from the oxygen collection units 13 and 14 to the outside.
  • a heater may be provided in the oxygen collectors 13 and 14, and the reaction of Ag 2 O ⁇ 2Ag + O 2 may be caused by heating the heater to separate oxygen from the silver porous body.
  • the gas supply from the regeneration unit 15 may be performed before heating by the heater or after heating.
  • oxygen separated from the silver porous body of the oxygen collecting units 13 and 14 is recovered by the regenerating unit 15.
  • regeneration part 15 is for collect
  • the regeneration unit 15 regenerates the oxygen collection unit 13
  • the rich liquid 104 a is supplied to the regeneration tower 105 via the flow path switching unit 11, the oxygen collection unit 14, and the flow path switching unit 12.
  • gas is supplied from the regeneration unit 15 to the oxygen collection unit 13 via the flow path switching unit 12, and the liquid or gas discharged from the oxygen collection unit 13 is regenerated via the flow path switching unit 11. To be recovered.
  • the regeneration unit 15 regenerates the oxygen collection unit 14
  • the rich liquid 104 a is supplied to the regeneration tower 105 via the flow path switching unit 11, the oxygen collection unit 13, and the flow path switching unit 12.
  • gas is supplied from the regeneration unit 15 to the oxygen collection unit 14 via the flow path switching unit 12, and the liquid or gas discharged from the oxygen collection unit 14 is regenerated via the flow path switching unit 11. To be recovered.
  • a four-way valve can be used.
  • FIG. 2 An example of a procedure for removing oxygen from the rich liquid 104a in the oxygen removing unit 10 and regenerating the oxygen collecting units 13 and 14 is shown in the flowchart shown in FIG. 2 and the flow path switching destinations of the flow path switching units 11 and 12 shown in FIG. It explains using.
  • Step S101 The rich liquid 104a is supplied to the oxygen collection unit 13, and oxygen is removed.
  • Step S102 It is determined whether or not the oxygen collection unit 13 is to be regenerated. For example, when a predetermined time has elapsed since the rich liquid 104a was supplied to the oxygen collection unit 13, it is considered that the oxygen adsorption performance in the oxygen collection unit 13 has deteriorated, and therefore it is determined to perform regeneration. . If playback is to be performed, the process proceeds to step S103, and if playback is not required, the process returns to step S101.
  • Step S103 The flow paths of the flow path switching units 11 and 12 are switched. As illustrated in FIG. 3A, the flow path switching unit 11 supplies the rich liquid 104 a to the oxygen collection unit 14 and supplies the liquid or gas discharged from the oxygen collection unit 13 to the regeneration unit 15.
  • the flow path switching unit 12 supplies the gas supplied from the regeneration unit 15 to the oxygen collection unit 13 and supplies the rich liquid 104a discharged from the oxygen collection unit 14 to the regeneration heat exchanger 107.
  • Step S104 The oxygen collector 13 is regenerated. For example, the absorbing solution remaining in the oxygen collection unit 13 is collected by the regeneration unit 15.
  • the regenerating unit 15 discharges all of the absorption liquid collected from the oxygen collecting unit 13 to the outside, and then supplies a high-temperature gas supplied from the outside to the oxygen collecting unit 13. Oxygen is separated from the silver porous body in the oxygen trap 13 by this high-temperature gas. The separated oxygen is recovered by the regeneration unit 15 together with the gas.
  • Step S105 The rich liquid 104a is supplied to the oxygen collecting unit 14, and oxygen is removed.
  • Step S106 It is determined whether or not the oxygen collection unit 14 is to be regenerated. If playback is to be performed, the process proceeds to step S108, and if playback is not required, the process proceeds to step S107.
  • Step S107 When the operation of the carbon dioxide separation and recovery device 1 is continued, the process returns to Step S105.
  • Step S108 The flow paths of the flow path switching units 11 and 12 are switched. As illustrated in FIG. 3B, the flow path switching unit 11 supplies the rich liquid 104 a to the oxygen collection unit 13 and supplies the liquid or gas discharged from the oxygen collection unit 14 to the regeneration unit 15.
  • the flow path switching unit 12 supplies the gas supplied from the regeneration unit 15 to the oxygen collection unit 14 and supplies the rich liquid 104a discharged from the oxygen collection unit 13 to the regeneration heat exchanger 107.
  • Step S109 The oxygen trap 14 is regenerated.
  • the absorbing solution remaining in the oxygen collection unit 14 is collected by the regeneration unit 15.
  • the regenerating unit 15 discharges all of the absorption liquid collected from the oxygen collecting unit 14 to the outside, and then supplies a high-temperature gas supplied from the outside to the oxygen collecting unit 14.
  • Oxygen is separated from the silver porous body in the oxygen trap 14 by this high-temperature gas.
  • the separated oxygen is recovered by the regeneration unit 15 together with the gas.
  • oxygen can be removed from the absorption liquid circulating in the carbon dioxide recovery apparatus 1, it is possible to prevent a decrease in carbon dioxide absorption performance of the absorption liquid.
  • the oxygen collection unit can be regenerated while continuously operating.
  • the regeneration unit 15 supplies high temperature steam to the oxygen collection units 13 and 14, the high temperature steam may be received from the reboiler 106. Further, when impurities are contained in the high-temperature steam, after removing oxygen from the oxygen collection units 13 and 14, it may be washed with pure water.
  • the regeneration unit 15 may have a boiler, generate high-temperature steam, and supply it to the oxygen collection units 13 and 14.
  • the oxygen collectors 13 and 14 not only a porous silver body but also a sintered silver particle, a silver plated stainless steel mesh surface, a foamed urethane removed after the foamed urethane is removed, and the like are used. be able to. In the case where silver is dissolved from the oxygen collection units 13 and 14, it is preferable to provide a cation exchange resin or the like that can remove silver from the absorbing solution between the oxygen removal unit 10 and the regeneration tower 105.
  • the oxygen collectors 13 and 14 not only silver but also a substance that easily adsorbs oxygen and does not affect the absorbing solution can be used, for example, iron fiber can be used.
  • the iron fiber that has sufficiently adsorbed oxygen may be replaced with a new iron fiber.
  • the absorption liquid recovered from the oxygen collectors 13 and 14 may be returned to the system of the carbon dioxide separation and recovery device 1 again.
  • the absorbent can be returned between the regenerator 10 and the regenerative heat exchanger 107.
  • the absorbent may be returned to the buffer tank 120 provided between the regenerative heat exchanger 107 and the cooler 114.
  • FIG. 6 shows a schematic configuration of a carbon dioxide separation and recovery apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • the present embodiment omits the oxygen removing unit 10 and is provided with an oxidation reactor 20, a sulfate ion removing unit 30, and an organic acid anion removing unit 40. Is different.
  • the combustion exhaust gas 102a contains not only oxygen but also sulfur dioxide, and this sulfur dioxide is absorbed in the absorption liquid in the absorption tower 103 by the reaction of SO 2 + H 2 O ⁇ H + + HSO 3 ⁇ . Therefore, the rich liquid 104a contains oxygen and sulfurous acid.
  • the rich liquid 104a is supplied to the oxidation reactor 20, and a reaction of 1 / 2O 2 + HSO 3 ⁇ ⁇ H + + SO 4 2 ⁇ occurs in the oxidation reactor 20. Since dissolved oxygen is fixed as sulfate ions by this reaction, deterioration of the absorbing solution due to oxygen can be prevented.
  • the oxidation reactor 20 temporarily stores an absorbing solution in order to cause this reaction. For example, a tank can be used.
  • Carbon dioxide is removed from the rich liquid 104 a discharged from the oxidation reactor 20 in the regeneration tower 105.
  • the lean liquid 104b discharged from the regeneration tower 105 contains sulfate ions.
  • the lean liquid 104b is cooled in the cooler 114 and then supplied to the sulfate ion removing unit 30 to remove sulfate ions.
  • the lean solution 104b from which sulfate ions have been removed by the sulfate ion removal unit 30 is supplied to the organic acid anion removal unit 40, where the organic acid anions are removed.
  • the lean liquid 104b is supplied to the absorption tower 103 after the removal of the organic acid anion.
  • the sulfate ion removal unit 30 includes flow path switching units 31 and 32 and ion exchange resins 33 and 34.
  • the ion exchange resins 33 and 34 adsorb sulfate ions in the lean liquid 104b, and for example, strong basic anion exchange resins can be used.
  • the flow path switching unit 31 switches the supply destination of the lean liquid 104b to the ion exchange resin 33 or 34.
  • the flow path switching unit 32 supplies the lean solution 104 b discharged from the ion exchange resin 33 or 34 to the organic acid anion removing unit 40.
  • a three-way valve can be used for the flow path switching units 31 and 32.
  • the sulfate ion in the lean liquid 104b is adsorbed in the ion exchange resin 33
  • the sulfate ion can be separated from the ion exchange resin 34, removed, and regenerated. For example, it can be regenerated by flowing NaOH or the like through the ion exchange resin 34.
  • the ion exchange resin 33 can be regenerated while the sulfate ions in the lean liquid 104b are adsorbed in the ion exchange resin 34.
  • the organic acid anion removing unit 40 includes flow path switching units 41 and 42 and ion exchange resins 43 and 44.
  • the ion exchange resins 43 and 44 adsorb the organic acid anions in the lean liquid 104b.
  • anion exchange resins can be used.
  • the flow path switching unit 41 switches the supply destination of the lean liquid 104b to the ion exchange resin 43 or 44.
  • the flow path switching unit 42 supplies the lean liquid 104 b discharged from the ion exchange resin 43 or 44 to the absorption tower 103.
  • a three-way valve can be used for the flow path switching units 41 and 42.
  • the organic acid anion in the lean liquid 104b is adsorbed in the ion exchange resin 43
  • the organic acid anion can be separated from the ion exchange resin 44, removed, and regenerated. For example, it can be regenerated by flowing NaOH or the like through the ion exchange resin 44.
  • the ion exchange resin 43 can be regenerated while adsorbing the organic acid anions in the lean liquid 104b in the ion exchange resin 44.
  • the dissolved oxygen in the absorption liquid is reacted with sulfurous acid and fixed as sulfate ions, thereby removing oxygen and preventing the carbon dioxide absorption performance of the absorption liquid from being lowered. Moreover, by removing the sulfate ions in the absorbent, it is possible to prevent the deterioration of the absorbent and the corrosion of the structural material of the carbon dioxide separation and recovery device.
  • the organic acid anion removing unit 40 is provided on the downstream side of the sulfate ion removing unit 30. This is because the sulfate ions expel the organic acid anion adsorbed on the ion exchange resin. Therefore, it is preferable to provide the organic acid anion removing unit 40 on the downstream side of the sulfate ion removing unit 30.
  • the ion exchange resins 33 and 34 for adsorbing sulfate ions can be switched at regular intervals.
  • a sensor for measuring the sulfate ion concentration in the lean liquid supplied from the sulfate ion removing unit 30 to the organic acid anion removing unit 40 is provided, and the ion exchange resin to be used when the sulfate ion concentration exceeds a predetermined value. Switching may be performed to regenerate the ion exchange resin used so far.
  • the ion exchange resins 43 and 44 for adsorbing the organic acid anion can be switched at regular intervals.
  • a sensor for measuring the formate ion concentration in the lean liquid supplied from the organic acid anion removing unit 40 to the absorption tower 103 is provided, and when the formate ion concentration exceeds a predetermined value, the ion exchange resin to be used is switched. The ion exchange resin used so far may be regenerated.
  • the oxidation reactor 20 is provided.
  • the oxidation reactor 20 is not provided, and the rich liquid holding part at the lower part of the absorption tower 103 is enlarged, so that the reaction between the oxygen and sulfite ions occurs. It may be possible to hold the rich liquid for a long time.
  • the sulfate ion removing unit 30 is provided on the downstream side of the cooler 114. However, as shown in FIG. 7, the sulfate ion removing unit 30 is disposed between the oxidation reactor 20 and the regenerative heat exchanger 107. You may make it provide.
  • the flow rate of the combustion exhaust gas 102a is Fg (mol / h)
  • the absorption liquid circulation amount of the carbon dioxide separation and recovery device is Fl (mol / h)
  • the oxygen partial pressure of the combustion exhaust gas 102a is P O2 (atm)
  • the oxygen solubility coefficient is set to k (mol / atm ⁇ mol)
  • the sulfur dioxide concentration of the flue gas 102a is set to C SO2 (mol / mol)
  • Equation 1) C SO2 ⁇ 2kP O2 Fl / Fg When satisfy
  • the oxygen removing unit 10 is the same as that described in the first embodiment. By setting it as such a structure, oxygen and sulfur dioxide in an absorption liquid can be removed, and deterioration of an absorption liquid can be prevented.
  • the sensor 52 for measuring the sensor 50 the sensor 51 for measuring the oxygen partial pressure P O2 of the combustion exhaust gas 102a, sulfur dioxide concentration C SO2 in the flue gas 102a for measuring the flow rate Fg flue gas 102a
  • the sensor 53 for measuring the absorption liquid circulation amount Fl of the carbon dioxide separation and recovery device and the flow path switching units 61 and 62 may be provided.
  • the rich liquid 104a discharged from the oxidation reactor 20 is circulated through the oxygen removing unit 10.
  • the circulation route of the absorbing liquid can be appropriately switched.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
  • various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
  • constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

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Abstract

吸収塔と再生塔と再生熱交換器と以下のいずれかの構成を有する、燃焼排ガスの二酸化炭素分離回収装置。 １） 吸収塔から再生塔に供給される吸収液に含まれる酸素を捕集する第１捕集部及び第２捕集部からなる酸素除去部、前記吸収液を前記捕集部のいずれかへ供給する第１流路切替部、前記捕集部から排出された吸収液を前記再生熱交換器へ供給する第２流路切替部、前記吸収液が供給されていない側の前記補修部に捕集された酸素を回収する再生部、を備える構成。 ２） 吸収塔と再生熱交換器との間に設けられ、吸収液に含まれる酸素と亜硫酸イオンとの反応により硫酸イオンを生成する反応器、前記硫酸イオンを含む吸収液から当該硫酸イオンを除去する第１除去部、前記再生熱交換器と前記吸収塔との間に設けられ、前記硫酸イオンが除去された吸収液から有機酸アニオンを除去する第２除去部、を備える構成。

Description

二酸化炭素分離回収装置
　本発明は、二酸化炭素分離回収装置に関するものである。
　近年、大量の化石燃料を使用する火力発電所等を対象に、燃焼排ガスとアミン系吸収液を接触させ、燃焼排ガス中の二酸化炭素を分離回収する方法、及び回収された二酸化炭素を大気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て吸収液を再生する再生塔と、を備えた二酸化炭素回収装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
　燃焼排ガスには酸素や二酸化硫黄が含まれており、これらは吸収塔において二酸化炭素と共に吸収液に吸収される。酸素や二酸化硫黄を吸収した吸収液は劣化して、二酸化炭素吸収性能が低下するという問題があった。
特開２００４－３２３３３９号公報
　本発明は、吸収液の二酸化炭素吸収性能の低下を防止する二酸化炭素分離回収装置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分離回収装置は、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含む吸収液を排出する吸収塔と、前記吸収塔から排出され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除去し、当該吸収液を再生して排出する再生塔と、前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される吸収液を熱源として、前記吸収塔から排出されて前記再生塔に供給される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から酸素を除去する酸素除去部と、を備え、前記酸素除去部は、前記吸収液に含まれる酸素を捕集する第１捕集部及び第２捕集部と、前記吸収塔から排出された吸収液を前記第１捕集部又は前記第２捕集部へ供給する第１流路切替部と、前記第１捕集部又は前記第２捕集部から排出された吸収液を前記再生熱交換器へ供給する第２流路切替部と、前記第１流路切替部が前記吸収液を前記第１捕集部へ供給している時は前記第２捕集部に捕集された酸素を回収し、前記第１流路切替部が前記吸収液を前記第２捕集部へ供給している時は前記第１捕集部に捕集された酸素を回収する再生部と、を有することを特徴とするものである。
　本発明の一態様による二酸化炭素分離回収装置は、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含む吸収液を排出する吸収塔と、前記吸収塔から排出され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除去し、当該吸収液を再生して排出する再生塔と、前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される吸収液を熱源として、前記吸収塔から排出されて前記再生塔に供給される吸収液を加熱する再生熱交換器と、前記吸収塔と前記再生熱交換器との間に設けられ、前記吸収塔から前記再生塔に供給される吸収液を貯留し、当該吸収液に含まれる酸素と亜硫酸イオンとの反応により硫酸イオンを生成する反応器と、前記硫酸イオンを含む吸収液から当該硫酸イオンを除去する第１除去部と、前記再生熱交換器と前記吸収塔との間に設けられ、前記再生塔から排出され、前記硫酸イオンが除去された吸収液から有機酸アニオンを除去する第２除去部と、を備えるものである。
　本発明の一態様による二酸化炭素分離回収装置は、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含む吸収液を排出する吸収塔と、前記吸収塔から排出され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除去し、当該吸収液を再生して排出する再生塔と、前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される吸収液を熱源として、前記吸収塔から排出されて前記再生塔に供給される吸収液を加熱する再生熱交換器と、前記吸収塔と前記再生熱交換器との間に設けられ、前記吸収塔から前記再生塔に供給される吸収液を貯留し、当該吸収液に含まれる酸素と亜硫酸イオンとの反応により硫酸イオンを生成する反応器と、前記硫酸イオンを含む吸収液から当該硫酸イオンを除去する第１除去部と、前記再生熱交換器と前記吸収塔との間に設けられ、前記再生塔から排出され、前記硫酸イオンが除去された吸収液から有機酸アニオンを除去する第２除去部と、前記反応器から排出された吸収液に含まれる酸素を捕集する第１捕集部及び第２捕集部、前記反応器から排出された吸収液を前記第１捕集部又は前記第２捕集部へ供給する第１流路切替部、前記第１捕集部又は前記第２捕集部から排出された吸収液を前記再生熱交換器へ供給する第２流路切替部、及び前記第１流路切替部が前記吸収液を前記第１捕集部へ供給している時は前記第２捕集部に捕集された酸素を回収し、前記第１流路切替部が前記吸収液を前記第２捕集部へ供給している時は前記第１捕集部に捕集された酸素を回収する再生部を有する第３除去部と、を備えるものである。
　本発明によれば、吸収液の二酸化炭素吸収性能の低下を防止できる。
本発明の第１の実施形態に係る二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。 同第１の実施形態に係る酸素除去方法を説明するフローチャートである。 酸素除去部における流路切り替え例を示す図である。 変形例による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。 変形例による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。 変形例による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。 変形例による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。 変形例による二酸化炭素分離回収装置の概略構成図である。
　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分離回収装置の概略構成を示す。ここで二酸化炭素分離回収装置は、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。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に示すように二酸化炭素分離回収装置１は、酸素除去部１０、吸収塔１０３、再生塔１０５、リボイラー１０６、再生熱交換器１０７、冷却器１１４、ガス冷却器１１６及び凝縮器１１７を備える。
　吸収塔１０３は、燃焼排ガス１０２ａに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる。再生塔１０５は、吸収塔１０３から、二酸化炭素を吸収した吸収液（以下、リッチ液１０４ａと記す）が供給され、このリッチ液１０４ａ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１０２ｃを排出するとともに吸収液を再生する。
　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１０２ａが吸収塔１０３の下部に供給され、吸収塔１０３の頂部から二酸化炭素が取り除かれた燃焼排ガス１０２ｂが排出されるようになっている。
　リボイラー１０６は、再生塔１０５に貯留されていたリーン液１０４ｂ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１０５に供給する。なお、リボイラー１０６においてリーン液１０４ｂを加熱する際、リーン液１０４ｂ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１０５に供給される。そして、この蒸気により、再生塔１０５においてリッチ液１０４ａが加熱されて二酸化炭素ガスが放出される。
　吸収塔１０３と再生塔１０５との間に、再生塔１０５から吸収塔１０３に供給されるリーン液１０４ｂを熱源として、吸収塔１０３から再生塔１０５に供給されるリッチ液１０４ａを加熱する再生熱交換器１０７が設けられ、リーン液１０４ｂの熱を回収するように構成されている。再生熱交換器１０７からのリーン液１０４ｂは冷却器１１４により冷却され、吸収塔１０３の上部に供給される。
　吸収塔１０３の上部に供給されたリーン液１０４ｂは、吸収塔１０３内において上部から下降する。一方、吸収塔１０３に供給された燃焼排ガス１０２ａは、吸収塔１０３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１０２ａとリーン液１０４ｂが向流接触（直接接触）し、燃焼排ガス１０２ａから二酸化炭素が取り除かれてリーン液１０４ｂに吸収され、リッチ液１０４ａが生成される。二酸化炭素が取り除かれた燃焼排ガス１０２ｂは、吸収塔１０３の頂部から排出される。
　吸収塔１０３において、燃焼排ガス１０２ａ中の二酸化炭素がリーン液１０４ｂに吸収される時、酸素も吸収される。そのため、リッチ液１０４ａには酸素が含まれる。酸素除去部１０は、リッチ液１０４ａの溶存酸素を除去するものであり、詳しくは後述する。
　ガス冷却器１１６は、再生塔１０５から排出された排出ガス１０２ｃを、冷却水（冷却媒体）を用いて冷却し、凝縮器１１７に供給する。
　凝縮器１１７は、この排出ガス１０２ｃ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１１７から排出された二酸化炭素ガス１０２ｄは、貯蔵設備（図示せず）で貯蔵される。凝縮器１１７からの凝縮液は、再生塔１０５の上部に供給される。
　次に、酸素除去部１０の構成について説明する。酸素除去部１０は、流路切替部１１、１２、酸素捕集部１３、１４、及び再生部１５を有する。
　酸素捕集部１３、１４は、リッチ液１０４ａ中の酸素を吸着し、リッチ液１０４ａから酸素を除去する。酸素が除去されたリッチ液１０４ａは、流路切替部１２を介して、再生熱交換器１０７へ送られる。
　酸素捕集部１３、１４は、例えば銀多孔体を用いることができる。銀多孔体を用いることで２Ａｇ＋Ｏ２→Ａｇ２Ｏという反応が起こり、リッチ液１０４ａから酸素が除去される。
　再生部１５は、酸素捕集部１３、１４に捕集された酸素を分離、回収し、酸素捕集部１３を再生する。例えば、再生部１５が、銀多孔体が用いられている酸素捕集部１３を再生する場合、まず、酸素捕集部１３内の液体（吸収液）を回収する。再生部１５は回収した吸収液を外部に設けられたタンク（図示せず）等へ排出する。再生部１５は、回収した吸収液を全て外部へ排出すると、外部から供給された高温の（２００℃程度）の水蒸気、Ｎ２、ＣＯ２等を酸素捕集部１３へ供給する。なお、以下の説明では、再生部１５から酸素捕集部１３（１４）へ供給する水蒸気、Ｎ２、ＣＯ２等を単に気体と称する。酸素捕集部１３では、Ａｇ２Ｏ→２Ａｇ＋Ｏ２という反応が起こり、酸素が分離される。この分離された酸素は、再生部１５から供給された気体と共に再生部１５に回収される。これにより、酸素捕集部１４の銀多孔体が再生する。酸素捕集部１４の銀多孔体を再生する場合も同様である。再生部１５は酸素捕集部１３、１４から回収した酸素を含む気体を外部へ排出する。
　酸素捕集部１３、１４にヒータを設け、ヒータの加熱によりＡｇ２Ｏ→２Ａｇ＋Ｏ２という反応を起こして、銀多孔体から酸素を分離してもよい。再生部１５からの気体の供給は、ヒータによる加熱前から行ってもよいし、加熱後に行ってもよい。再生部１５から供給される気体と共に、酸素捕集部１３、１４の銀多孔体から分離した酸素が再生部１５に回収される。なお、酸素捕集部１３、１４にヒータを設ける場合、再生部１５から酸素捕集部１３、１４へ供給する気体は、銀多孔体から分離した酸素を回収するためのものであるので、高温でなくてもよい。
　再生部１５が酸素捕集部１３を再生する場合、リッチ液１０４ａは、流路切替部１１、酸素捕集部１４、流路切替部１２を介して、再生塔１０５に供給される。この時、再生部１５から流路切替部１２を介して酸素捕集部１３に気体が供給され、酸素捕集部１３から排出される液体や気体は流路切替部１１を介して再生部１５に回収される。
　一方、再生部１５が酸素捕集部１４を再生する場合は、リッチ液１０４ａは、流路切替部１１、酸素捕集部１３、流路切替部１２を介して、再生塔１０５に供給される。この時、再生部１５から流路切替部１２を介して酸素捕集部１４に気体が供給され、酸素捕集部１４から排出される液体や気体は流路切替部１１を介して再生部１５に回収される。
　流路切替部１１、１２には、例えば四方弁を用いることができる。
　酸素除去部１０におけるリッチ液１０４ａの酸素除去、酸素捕集部１３、１４の再生の手順の一例を、図２に示すフローチャート及び図３に示す流路切替部１１、１２の流路切り替え先を用いて説明する。
　（ステップＳ１０１）リッチ液１０４ａが酸素捕集部１３に供給され、酸素が除去される。
　（ステップＳ１０２）酸素捕集部１３の再生を行うか否かが判定される。例えば、酸素捕集部１３にリッチ液１０４ａを供給してから所定時間が経過した場合は、酸素捕集部１３における酸素吸着性能が低下していると考えられるため、再生を行うと判定される。再生を行う場合はステップＳ１０３に進み、再生が不要な場合はステップＳ１０１に戻る。
　（ステップＳ１０３）流路切替部１１、１２の流路が切り替えられる。図３（ａ）に示すように、流路切替部１１は、リッチ液１０４ａを酸素捕集部１４に供給し、酸素捕集部１３から排出される液体や気体を再生部１５に供給する。
　また、流路切替部１２は、再生部１５から供給されるガス等を酸素捕集部１３に供給し、酸素捕集部１４から排出されるリッチ液１０４ａを再生熱交換器１０７に供給する。
　（ステップＳ１０４）酸素捕集部１３が再生される。例えば、酸素捕集部１３内に残存している吸収液が再生部１５に回収される。再生部１５は、酸素捕集部１３から回収した吸収液を全て外部へ排出した後、外部から供給される高温の気体を酸素捕集部１３へ供給する。この高温の気体により酸素捕集部１３内の銀多孔体から酸素が分離する。分離した酸素は、気体と共に再生部１５に回収される。
　（ステップＳ１０５）リッチ液１０４ａが酸素捕集部１４に供給され、酸素が除去される。
　（ステップＳ１０６）酸素捕集部１４の再生を行うか否かが判定される。再生を行う場合はステップＳ１０８に進み、再生が不要な場合はステップＳ１０７に進む。
　（ステップＳ１０７）二酸化炭素分離回収装置１の運転が継続される場合はステップＳ１０５に戻る。
　（ステップＳ１０８）流路切替部１１、１２の流路が切り替えられる。図３（ｂ）に示すように、流路切替部１１は、リッチ液１０４ａを酸素捕集部１３に供給し、酸素捕集部１４から排出される液体や気体を再生部１５に供給する。
　また、流路切替部１２は、再生部１５から供給されるガス等を酸素捕集部１４に供給し、酸素捕集部１３から排出されるリッチ液１０４ａを再生熱交換器１０７に供給する。
　（ステップＳ１０９）酸素捕集部１４が再生される。例えば、酸素捕集部１４内に残存している吸収液が再生部１５に回収される。再生部１５は、酸素捕集部１４から回収した吸収液を全て外部へ排出した後、外部から供給される高温の気体を酸素捕集部１４へ供給する。この高温の気体により酸素捕集部１４内の銀多孔体から酸素が分離する。分離した酸素は、気体と共に再生部１５に回収される。
　このように、二酸化炭素回収装置１内を循環する吸収液から酸素を除去することができるため、吸収液の二酸化炭素吸収性能の低下を防止することができる。また、２つの酸素捕集部１３、１４の一方の再生中に他方を使用することで、連続運転しつつ、酸素捕集部の再生を行うことができる。
　再生部１５が酸素捕集部１３、１４へ高温水蒸気を供給する場合、この高温水蒸気をリボイラー１０６から受け取るようにしてもよい。また、当該高温水蒸気に不純物が含まれている場合は、酸素捕集部１３、１４から酸素を除去した後に、純水で洗浄するようにしてもよい。
　また、再生部１５がボイラーを有し、高温の水蒸気を生成して、酸素捕集部１３、１４へ供給してもよい。
　酸素捕集部１３、１４には銀多孔体だけでなく、銀粒を焼結したもの、ステンレス鋼メッシュ表面を銀メッキしたもの、発泡ウレタンを銀メッキした後に発泡ウレタンを除去したもの等を用いることができる。酸素捕集部１３、１４から銀が溶け出す場合は、酸素除去部１０と再生塔１０５との間に、吸収液から銀を除去できるカチオン交換樹脂等を設けることが好適である。
　酸素捕集部１３、１４には銀だけでなく、酸素を吸着し易く、吸収液に影響を与えない物質を用いることができ、例えば鉄繊維を用いることができる。酸素を十分吸着した鉄繊維は、新しい鉄繊維と交換する方法をとってもよい。
　酸素捕集部１３、１４の再生の際に、酸素捕集部１３、１４から回収した吸収液は、再び二酸化炭素分離回収装置１の系内に戻してもよい。例えば、図４に示すように、再生部１０と再生熱交換器１０７との間に吸収液を戻すことができる。また、図５に示すように、再生熱交換器１０７と冷却器１１４との間に設けられた緩衝タンク１２０に吸収液を戻してもよい。
　（第２の実施形態）図６に本発明の第２の実施形態に係る二酸化炭素分離回収装置の概略構成を示す。本実施形態は、図１に示す第１の実施形態と比較して、酸素除去部１０が省略され、酸化反応器２０、硫酸イオン除去部３０及び有機酸アニオン除去部４０が設けられている点が異なる。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。
　燃焼排ガス１０２ａには酸素だけでなく、二酸化硫黄も含まれており、この二酸化硫黄は吸収塔１０３において、ＳＯ２＋Ｈ２Ｏ→Ｈ＋＋ＨＳＯ３ －という反応により吸収液に吸収される。従って、リッチ液１０４ａは、酸素及び亜硫酸を含有する。
　このリッチ液１０４ａは酸化反応器２０に供給され、酸化反応器２０において、１／２Ｏ２＋ＨＳＯ３ －→Ｈ＋＋ＳＯ４ ２－という反応が起きる。この反応により溶存酸素が硫酸イオンとして固定されるため、酸素による吸収液の劣化を防止することができる。酸化反応器２０はこの反応を起こすために吸収液を一時的に貯留しておくものであり、例えばタンクを用いることができる。
　酸化反応器２０から排出されたリッチ液１０４ａは再生塔１０５において二酸化炭素が除去される。
　再生塔１０５から排出されるリーン液１０４ｂは硫酸イオンを含む。リーン液１０４ｂは、冷却器１１４において冷却された後、硫酸イオン除去部３０に供給され、硫酸イオンが除去される。
　硫酸イオン除去部３０で硫酸イオンが除去されたリーン液１０４ｂは、有機酸アニオン除去部４０に供給され、有機酸アニオンが除去される。リーン液１０４ｂは、有機酸アニオンの除去後、吸収塔１０３に供給される。
　硫酸イオン除去部３０は、流路切替部３１、３２、イオン交換樹脂３３、３４を有する。イオン交換樹脂３３、３４はリーン液１０４ｂ中の硫酸イオンを吸着するものであり、例えば強塩基性アニオン交換樹脂を用いることができる。
　流路切替部３１は、リーン液１０４ｂの供給先をイオン交換樹脂３３又は３４に切り替える。流路切替部３２は、イオン交換樹脂３３又は３４から排出されたリーン液１０４ｂを有機酸アニオン除去部４０に供給する。流路切替部３１、３２は例えば三方弁を用いることができる。
　イオン交換樹脂３３においてリーン液１０４ｂ中の硫酸イオンを吸着している間に、イオン交換樹脂３４から硫酸イオンを分離、除去し、再生することができる。例えば、イオン交換樹脂３４にＮａＯＨ等を流すことで再生することができる。同様に、イオン交換樹脂３４においてリーン液１０４ｂ中の硫酸イオンを吸着している間に、イオン交換樹脂３３を再生することができる。
　有機酸アニオン除去部４０は、流路切替部４１、４２、イオン交換樹脂４３、４４を有する。イオン交換樹脂４３、４４はリーン液１０４ｂ中の有機酸アニオンを吸着するものであり、例えばアニオン交換樹脂を用いることができる。
　流路切替部４１は、リーン液１０４ｂの供給先をイオン交換樹脂４３又は４４に切り替える。流路切替部４２は、イオン交換樹脂４３又は４４から排出されたリーン液１０４ｂを吸収塔１０３に供給する。流路切替部４１、４２は例えば三方弁を用いることができる。
　イオン交換樹脂４３においてリーン液１０４ｂ中の有機酸アニオンを吸着している間に、イオン交換樹脂４４から有機酸アニオンを分離、除去し、再生することができる。例えば、イオン交換樹脂４４にＮａＯＨ等を流すことで再生することができる。同様に、イオン交換樹脂４４においてリーン液１０４ｂ中の有機酸アニオンを吸着している間に、イオン交換樹脂４３を再生することができる。
　このように、本実施形態では、吸収液中の溶存酸素を亜硫酸と反応させて硫酸イオンとして固定することで、酸素を除去し、吸収液の二酸化炭素吸収性能の低下を防止することができる。また、吸収液中の硫酸イオンを除去することで、吸収液の劣化や、二酸化炭素分離回収装置の構造材の腐食を防止することができる。
　上記実施形態では、硫酸イオン除去部３０の下流側に有機酸アニオン除去部４０を設けているが、これは、硫酸イオンがイオン交換樹脂に吸着された有機酸アニオンを追い出すためである。従って、硫酸イオン除去部３０の下流側に有機酸アニオン除去部４０を設けることが好適である。
　硫酸イオン除去部３０において、硫酸イオンの吸着を行うイオン交換樹脂３３、３４の切り替えは、一定時間毎に行うことができる。また、硫酸イオン除去部３０から有機酸アニオン除去部４０に供給されるリーン液中の硫酸イオン濃度を測定するセンサを設け、硫酸イオン濃度が所定値以上になった時に、使用するイオン交換樹脂を切り替えて、それまで使用していたイオン交換樹脂の再生を行うようにしてもよい。
　有機酸アニオン除去部４０において、有機酸アニオンの吸着を行うイオン交換樹脂４３、４４の切り替えは、一定時間毎に行うことができる。また、有機酸アニオン除去部４０から吸収塔１０３に供給されるリーン液中の蟻酸イオン濃度を測定するセンサを設け、蟻酸イオン濃度が所定値以上になった時に、使用するイオン交換樹脂を切り替えて、それまで使用していたイオン交換樹脂の再生を行うようにしてもよい。
　上記実施形態では、酸化反応器２０を設けていたが、酸化反応器２０を設けず、吸収塔１０３下部のリッチ液保持部を拡大し、上記の酸素と亜硫酸イオンとの反応が起こるのに十分な時間リッチ液を保持できるようにしてもよい。
　上記実施形態では、硫酸イオン除去部３０を冷却器１１４の下流側に設けていたが、図７に示すように、硫酸イオン除去部３０を酸化反応器２０と再生熱交換器１０７との間に設けるようにしてもよい。
　上記実施形態において、燃焼排ガス１０２ａの流量をＦｇ（ｍｏｌ／ｈ）、二酸化炭素分離回収装置の吸収液循環量をＦｌ（ｍｏｌ／ｈ）、燃焼排ガス１０２ａの酸素分圧をＰＯ２（ａｔｍ）、酸素の溶解係数をｋ（ｍｏｌ／ａｔｍ・ｍｏｌ）、燃焼排ガス１０２ａの二酸化硫黄濃度をＣＳＯ２（ｍｏｌ／ｍｏｌ）とおき、
（式１）ＣＳＯ２≧２ｋＰＯ２Ｆｌ／Ｆｇ
を満たす場合、酸化反応器２０における反応により吸収液中の溶存酸素を全て硫酸イオンとして固定できる。
　一方、上記式１を満たさない場合、すなわち酸化反応器２０における反応により硫酸イオンとして固定されない酸素が吸収液中に残存する場合は、図８に示すように、酸化反応器２０と再生熱交換器１０７との間に酸素除去部１０を設けて、吸収液中の酸素を除去することが好適である。酸素除去部１０は、上記第１の実施形態で説明したものである。このような構成にすることで、吸収液中の酸素や二酸化硫黄を除去することができ、吸収液の劣化を防止することができる。
　また、図９に示すように、燃焼排ガス１０２ａの流量Ｆｇを測定するセンサ５０、燃焼排ガス１０２ａの酸素分圧ＰＯ２を測定するセンサ５１、燃焼排ガス１０２ａの二酸化硫黄濃度ＣＳＯ２を測定するセンサ５２、二酸化炭素分離回収装置の吸収液循環量Ｆｌを測定するセンサ５３、流路切替部６１、６２を設けてもよい。
　センサ５０～５３の測定結果から上記式１を満たすか否か判定し、満たすと判定された場合は、酸化反応器２０から排出されたリッチ液１０４ａが酸素除去部１０を通らないように循環させる。
　一方、センサ５０～５３の測定結果から上記式１が満たさないと判定された場合は、酸化反応器２０から排出されたリッチ液１０４ａが酸素除去部１０を通るように循環される。
　このようにセンサ５０～５３の測定結果を用いることで、吸収液の循環ルートを適切に切り替えることができる。
　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。
１０　酸素除去部
１３、１４　酸素捕集部
１５　再生部
２０　酸化反応器
３０　硫酸イオン除去部
３３、３４、４３、４４　イオン交換樹脂
４０　有機酸アニオン除去部
１０３　吸収塔
１０５　再生塔
１０６　リボイラー
１０７　再生熱交換器

Claims (14)

  1. 　燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含む吸収液を排出する吸収塔と、
    　前記吸収塔から排出され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除去し、当該吸収液を再生して排出する再生塔と、
    　前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される吸収液を熱源として、前記吸収塔から排出されて前記再生塔に供給される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から酸素を除去する酸素除去部と、
    　を備え、
    　前記酸素除去部は、
    　前記吸収液に含まれる酸素を捕集する第１捕集部及び第２捕集部と、
    　前記吸収塔から排出された吸収液を前記第１捕集部又は前記第２捕集部へ供給する第１流路切替部と、
    　前記第１捕集部又は前記第２捕集部から排出された吸収液を前記再生熱交換器へ供給する第２流路切替部と、
    　前記第１流路切替部が前記吸収液を前記第１捕集部へ供給している時は前記第２捕集部に捕集された酸素を回収し、前記第１流路切替部が前記吸収液を前記第２捕集部へ供給している時は前記第１捕集部に捕集された酸素を回収する再生部と、
    　を有することを特徴とする二酸化炭素分離回収装置。
  2. 　前記再生部は、前記第１捕集部又は前記第２捕集部から、酸素の回収前に吸収液を回収し、前記回収した吸収液を当該二酸化炭素分離回収装置を循環する吸収液に加えることを特徴とするとする請求項１に記載の二酸化炭素分離回収装置。
  3. 　前記第１捕集部及び前記第２捕集部は銀を含むことを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素分離回収装置。
  4. 　前記第１捕集部及び前記第２捕集部は、前記再生部により酸素が回収される時に加熱されることを特徴とする請求項３に記載の二酸化炭素分離回収装置。
  5. 　前記再生部は、前記再生塔に貯留されている吸収液の一部を加熱するリボイラーから水蒸気を受け取り、この水蒸気を用いて前記第１捕集部及び前記第２捕集部を加熱することを特徴とする請求項４に記載の二酸化炭素分離回収装置。
  6. 　前記第１捕集部及び前記第２捕集部は鉄繊維を含むことを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素分離回収装置。
  7. 　燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含む吸収液を排出する吸収塔と、
    　前記吸収塔から排出され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除去し、当該吸収液を再生して排出する再生塔と、
    　前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される吸収液を熱源として、前記吸収塔から排出されて前記再生塔に供給される吸収液を加熱する再生熱交換器と、
    　前記吸収塔と前記再生熱交換器との間に設けられ、前記吸収塔から前記再生塔に供給される吸収液を貯留し、当該吸収液に含まれる酸素と亜硫酸イオンとの反応により硫酸イオンを生成する反応器と、
    　前記硫酸イオンを含む吸収液から当該硫酸イオンを除去する第１除去部と、
    　前記再生熱交換器と前記吸収塔との間に設けられ、前記再生塔から排出され、前記硫酸イオンが除去された吸収液から有機酸アニオンを除去する第２除去部と、
    　を備える二酸化炭素分離回収装置。
  8. 　前記第１除去部は、前記反応器と前記再生熱交換器との間、又は前記再生熱交換器と前記第２除去部との間に設けられることを特徴とする請求項７に記載の二酸化炭素分離回収装置。
  9. 　前記第１除去部は、吸収液中の硫酸イオンを吸着する２つのイオン交換樹脂を有し、一方のイオン交換樹脂に吸収液が供給されている間に、他方のイオン交換樹脂に吸着している硫酸イオンを分離して除去することを特徴とする請求項７に記載の二酸化炭素分離回収装置。
  10. 　前記第２除去部は、吸収液中の有機酸アニオンを吸着する２つのイオン交換樹脂を有し、一方のイオン交換樹脂に吸収液が供給されている間に、他方のイオン交換樹脂に吸着している有機酸アニオンを分離して除去することを特徴とする請求項７に記載の二酸化炭素分離回収装置。
  11. 　前記イオン交換樹脂は、アニオン交換樹脂であることを特徴とする請求項９に記載の二酸化炭素分離回収装置。
  12. 　燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含む吸収液を排出する吸収塔と、
    　前記吸収塔から排出され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除去し、当該吸収液を再生して排出する再生塔と、
    　前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される吸収液を熱源として、前記吸収塔から排出されて前記再生塔に供給される吸収液を加熱する再生熱交換器と、
    　前記吸収塔と前記再生熱交換器との間に設けられ、前記吸収塔から前記再生塔に供給される吸収液を貯留し、当該吸収液に含まれる酸素と亜硫酸イオンとの反応により硫酸イオンを生成する反応器と、
    　前記硫酸イオンを含む吸収液から当該硫酸イオンを除去する第１除去部と、
    　前記再生熱交換器と前記吸収塔との間に設けられ、前記再生塔から排出され、前記硫酸イオンが除去された吸収液から有機酸アニオンを除去する第２除去部と、
    　前記反応器から排出された吸収液に含まれる酸素を捕集する第１捕集部及び第２捕集部、前記反応器から排出された吸収液を前記第１捕集部又は前記第２捕集部へ供給する第１流路切替部、前記第１捕集部又は前記第２捕集部から排出された吸収液を前記再生熱交換器へ供給する第２流路切替部、及び前記第１流路切替部が前記吸収液を前記第１捕集部へ供給している時は前記第２捕集部に捕集された酸素を回収し、前記第１流路切替部が前記吸収液を前記第２捕集部へ供給している時は前記第１捕集部に捕集された酸素を回収する再生部を有する第３除去部と、
    　を備える二酸化炭素分離回収装置。
  13. 　前記燃焼排ガスの流量を測定する第１センサと、
    　前記燃焼排ガスの酸素分圧を測定する第２センサと、
    　前記燃焼排ガスの二酸化硫黄濃度を測定する第３センサと、
    　当該二酸化炭素分離回収装置の吸収液循環量を測定する第４センサと、
    　前記第１～第４センサの測定結果に基づいて、前記反応器から排出される吸収液を前記第３除去部を介して前記再生熱交換器へ供給するか、又は前記第３除去部を介さずに前記再生熱交換器へ供給するかを切り替える第３流路切替部と、
    　をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の二酸化炭素分離回収装置。
  14. 　前記第３流路切替部は、前記流量をＦｇ（ｍｏｌ／ｈ）、前記酸素分圧をＰＯ２（ａｔｍ）、酸素の溶解係数をｋ（ｍｏｌ／ａｔｍ・ｍｏｌ）、前記二酸化硫黄濃度をＣＳＯ２（ｍｏｌ／ｍｏｌ）、前記吸収液循環量をＦｌ（ｍｏｌ／ｈ）とおき、ＣＳＯ２≧２ｋＰＯ２Ｆｌ／Ｆｇが満たされる場合に前記反応器から排出される吸収液を前記第３除去部を介さずに前記再生熱交換器へ供給し、満たされない場合に前記反応器から排出される吸収液を前記第３除去部を介して前記再生熱交換器へ供給することを特徴とする請求項１３に記載の二酸化炭素分離回収装置。
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