WO2014045797A1

WO2014045797A1 - 二酸化炭素回収システムおよび方法

Info

Publication number: WO2014045797A1
Application number: PCT/JP2013/072496
Authority: WO
Inventors: 達也辻内; 本城　新太郎; 隆仁米川; 覚杉田
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2014-03-27
Also published as: US8501130B1

Abstract

　ＣＯ_２を含有する処理対象ガスからＣＯ_２を回収する方法は、まず、ＣＯ_２吸収装置で、ＣＯ_２を含有する処理対象ガスとＣＯ_２吸収液を接触させて、処理対象ガスからＣＯ_２を吸収、除去するとともに、ＣＯ_２が除去された処理ガスを洗浄水で少なくとも一回、洗浄し、次に、再生装置で、ＣＯ_２を吸収した吸収液を加熱して、この吸収液からＣＯ_２ガスを分離、除去し、吸収液を再生させ、そして、凝縮装置で、分離されたＣＯ_２ガスを冷却し、ガス中の水分を凝縮して凝縮水を得、さらに、凝縮水分配装置で、凝縮水中のＣＯ_２吸収液の濃度変化を監視し、この測定した値に応じて、洗浄水の一部又はＣＯ_２吸収液の一部として再利用されるように凝縮水の供給を制御する。

Description

二酸化炭素回収システムおよび方法

　本発明は、二酸化炭素（ＣＯ_２）を回収するシステムおよび方法に関する。

　地球温暖化現象の原因の一つとして、ＣＯ_２による温室効果が指摘されており、そのため、ＣＯ_２を大気へ放出することを防ぐ又は抑える技術について多くの研究、開発が行われている。ＣＯ_２の発生源は主に化石燃料の燃焼によるものである。よって、化石燃料の燃焼排ガスは、ガス中からＣＯ_２を減少または除去した後、大気へ排出することが望まれる。

　特開２０１１－１１５７２４号公報には、化石燃料の燃焼排ガスを、塩基性アミン化合物などのＣＯ_２吸収液と接触させてガス中のＣＯ_２を吸収、除去するＣＯ_２吸収装置と、ＣＯ_２を吸収した吸収液を再生する再生装置と、再生装置で吸収液から分離したＣＯ_２を回収する装置とを備えたシステムが記載されている。この公報には、ＣＯ_２吸収装置の内部に、ＣＯ_２を除去した処理ガスを洗浄水で洗浄する複数の水洗部を備えることが記載されている。この洗浄水は各水洗部で循環使用されており、そして、洗浄後のガスに含まれる塩基性アミン化合物の濃度を測定し、塩基性アミン化合物を捕集するのに適切な洗浄水の循環流量に調整することが記載されている。

　このような構成のＣＯ_２吸収装置では、排出されるガスに同伴するＣＯ_２吸収液の主成分である塩基性アミン化合物の濃度をできるだけ低くすることが求められる。よって、複数の洗浄部において、多量の洗浄水が使用されることになる。この洗浄水として、洗浄部で使用された洗浄水を循環使用するが、これに加えて、本発明者らは、再生装置から排出されるＣＯ_２ガスの凝縮水を利用することを考えた。しかしながら、システムの起動時や停止時などの再生装置の運転状態が不安定な時、この凝縮水の塩基性アミン化合物の濃度は変動することから、塩基性アミン化合物の濃度が高い凝縮水を、ＣＯ_２吸収装置の洗浄部に供給すると、洗浄効果が低下し、排出されるガスに同伴する塩基性アミン化合物の量も増加するという問題がある。　

　そこで、本発明の目的は、ＣＯ_２吸収液の再生装置から排出されるＣＯ_２ガスの凝縮水を、ＣＯ_２吸収装置の洗浄部の洗浄水として利用しても、ＣＯ_２吸収装置から排出されるガスに同伴する塩基性アミン化合物の量が増加するのを防ぐことができるＣＯ_２回収システムおよび方法を提供することである。

　本発明は、その一態様として、ＣＯ_２を含有する処理対象ガスからＣＯ_２を回収するシステムであって、ＣＯ_２を含有する処理対象ガスとＣＯ_２吸収液を接触させて、処理対象ガスからＣＯ_２を吸収、除去する吸収部と、この吸収部でＣＯ_２が除去された処理ガスを洗浄水で洗浄する少なくとも１つの洗浄部とを備えるＣＯ_２吸収装置と、ＣＯ_２を吸収した吸収液を加熱して、この吸収液からＣＯ_２を分離、除去し、ＣＯ_２ガスを排出するとともに、吸収液を再生する再生装置と、前記再生装置から排出されたＣＯ_２ガスを冷却し、ガス中の水分を凝縮する凝縮装置と、前記凝縮装置で得られた凝縮水中の前記ＣＯ_２吸収液の濃度変化を監視し、測定した値に応じて、前記ＣＯ_２吸収装置の前記洗浄部の洗浄水の一部または前記吸収部のＣＯ_２吸収液の一部として、前記凝縮水を供給する凝縮水分配装置とを備える。前記凝縮水中のＣＯ_２吸収液の濃度変化を監視する機器として、ｐＨ計または電気伝導度計、比抵抗計を使用してもよい。

　前記ＣＯ_２吸収装置は、前記吸収部でＣＯ_２が除去された処理ガスの流れに対して、複数の前記洗浄部を直列的な配置で備えてもよい。この場合、前記凝縮水分配装置は、前記測定したｐＨの値が第１の閾値よりも高い場合に、前記複数の洗浄部のうち、前記処理ガスの流れに対して上流側の洗浄部に供給し、第１の閾値よりも低い場合に、下流側の洗浄部に供給するように制御するように構成されてもよい。又は、この場合、前記凝縮水分配装置は、前記測定したｐＨの値が第１の閾値および第２の閾値よりも高い場合に、前記吸収部に供給し、前記測定したｐＨの値が第１の閾値よりも高く、第２の閾値よりも低い場合に、前記複数の洗浄部のうち、前記処理ガスの流れに対して上流側の洗浄部に供給し、第１の閾値および第２の閾値よりも低い場合に、下流側の洗浄部に供給するように制御するように構成されてもよい。

　本発明は、別の態様として、ＣＯ_２を含有する処理対象ガスからＣＯ_２を回収する方法であって、ＣＯ_２を含有する処理対象ガスとＣＯ_２吸収液を接触させて、処理対象ガスからＣＯ_２を吸収、除去するステップと、ＣＯ_２が除去された処理ガスを洗浄水で少なくとも一回、洗浄するステップと、ＣＯ_２を吸収した吸収液を加熱して、この吸収液からＣＯ_２ガスを分離、除去し、吸収液を再生するステップと、分離されたＣＯ_２ガスを冷却し、ガス中の水分を凝縮し、凝縮水を得るステップと、前記凝縮水中の前記ＣＯ_２吸収液の濃度変化を監視し、この測定した値に応じて、前記洗浄水の一部又は前記ＣＯ_２吸収液の一部として再利用されるように、前記凝縮水の供給を制御するステップとを含む。前記凝縮水中のＣＯ_２吸収液の濃度変化を監視するために、前記凝縮水のｐＨまたは電気伝導度または比抵抗率を測定してもよい。

　前記処理ガスの洗浄ステップは、洗浄水で複数回、洗浄することを含んでもよい。この場合、前記制御ステップは、前記測定したｐＨの値が第１の閾値よりも高い場合に、前記複数回の洗浄のうち、前記処理ガスの流れに対して上流側の洗浄（すなわち、最初の洗浄）の洗浄水の一部として再利用されるように、前記凝縮水を供給し、第１の閾値よりも低い場合に、下流側の洗浄（すなわち、二回目の洗浄）の洗浄水の一部として再利用されるように供給してもよい。又は、この場合、前記制御ステップは、前記測定したｐＨの値が第１の閾値および第２の閾値よりも高い場合に、前記吸収部の一部として再利用されるように前記凝縮水を供給し、前記測定したｐＨの値が第１の閾値よりも高く、第２の閾値よりも低い場合に、前記複数回の洗浄のうち、前記処理ガスの流れに対して上流側の洗浄（すなわち、最初の洗浄）の洗浄水の一部として再利用されるように、前記凝縮水を供給し、第１の閾値および第２の閾値よりも低い場合に、二回目の洗浄の洗浄水の一部として再利用されるように供給してもよい。

図１は、本発明に係るＣＯ_２回収システムの一実施の形態を概略的に示す模式図である。図２は、図１に示す実施の形態の改良例を概略的に示す模式図である。図３は、本発明に係るＣＯ_２回収システムの別の実施の形態を概略的に示す模式図である。図４は、図２に示す実施の形態の改良例を概略的に示す模式図である。

　以下、図面を参照して、本発明に係るＣＯ_２を回収するシステムおよび方法の一実施の形態について説明する。

　図１に示すように、本実施の形態のＣＯ_２回収システムは、化石燃料の燃焼排ガスなどの硫黄酸化物や二酸化炭素を含有する処理対象ガスに対し、ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫塔１０と、この脱硫塔で硫黄酸化物が除去された脱硫ガスから、ＣＯ_２吸収液を用いてＣＯ_２を除去するＣＯ_２吸収塔２０と、ＣＯ_２を吸収したＣＯ_２吸収液（リッチ吸収液という）からＣＯ_２を脱離してＣＯ_２吸収液を再生する（リーン吸収液という）再生塔４０とを主に備える。

　脱硫塔１０は、塔の中央部に設けたチムニートレイ１４を境に、塔の下部に、処理対象ガス中の硫黄酸化物を高度に除去する脱硫部１２を備え、塔の上部に、この脱硫部を通過した脱硫ガスを、例えば約５０℃以下に冷却する脱硫ガス冷却部１３を備える。これは、高度脱硫冷却塔とも呼ばれる。また、冷却部１３の更に塔頂側に位置し、通過するガスに同伴する液滴を除去するデミスタ１７を更に備える。

　さらに、脱硫塔１０は、塔内に処理対象ガスを導入するために、脱硫部１２の下側に設けられたガス導入ライン１１と、チムニートレイ１４に溜まった冷却液を冷却部１３に循環供給するために、冷却部１３の上下側をつなぐ冷却液循環ライン１６と、この冷却液循環ラインにおいて冷却液を冷却する冷却器１６と、脱硫部１２および冷却部１７を通過した脱硫ガスを塔外に排出するために、塔頂部に設けられたガス排出ライン１８とを備える。

　脱硫部１２で使用される脱硫吸収液としては、例えば、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウムなどのうちの１つの化合物または２つ以上の化合物の混合物を含むものが好ましい。脱硫吸収液における当該化合物の濃度は、例えば、０．１～３０重量％が好ましい。

　ＣＯ_２吸収塔２０は、塔の下部にＣＯ_２吸収部２１を備え、塔の上部に複数の洗浄部２２、２３を備える。複数の洗浄部２２、２３は、下部のＣＯ_２吸収部でＣＯ_２が除去された脱炭酸ガスの流れに対して、直列的に配置されている。また、ＣＯ_２吸収塔２０は、ＣＯ_２吸収部２１および複数の洗浄部２２、２３のそれぞれの間には、チムニートレイ２４、２５を備えるとともに、各洗浄部２２、２３の塔頂側には、通過するガスに同伴する液滴を除去するデミスタ２７を備える。ＣＯ_２吸収部２１の下側には、塔内に脱炭酸ガスを導入するためのガス導入ライン１８を設ける。

　さらに、ＣＯ_２吸収塔２０は、ＣＯ_２吸収液をＣＯ_２吸収部２１に供給するために、ＣＯ_２吸収部２１の上側に設けられたリーン吸収液ライン５２と、ＣＯ_２を吸収したリッチ吸収液を排出するために、塔底部に設けられたリッチ吸収液ライン４１とを備える。さらに、ＣＯ_２吸収塔２０は、各チムニートレイ２４、２５に溜まった洗浄水を各洗浄部２２、２３に循環供給するために、各洗浄部２２、２３の上下側をつなぐ洗浄水循環ライン３１、３３と、ＣＯ_２吸収部２１および洗浄部２２、２３を通過したガスを塔外に排出するために、塔頂部に設けられたガス排出ライン２８とを備える。ＣＯ_２吸収部２１側の洗浄水循環ライン３１には、循環供給する洗浄水を冷却する冷却器３２を設ける。

　ＣＯ_２吸収液としては、特に限定されないが、塩基性アミン化合物を主成分とするＣＯ_２吸収液が好ましい。塩基性アミン化合物としては、例えば、モノエタノールアミン、２－アミノ－２－メチン－１－プロパノールなどのアルコール性水酸基含有１級アミン類、ジエタノールアミン、２－メチルアミノエタノール、２－エチルアミノエタノールなどのアルコール性水酸基含有２級アミン類、トリエタノールアミン、Ｎ－メチルジエタノールアミン、２－ジメチルアミノエタノール、２－ジエチルアミノエタノールなどのアルコール性水酸基含有３級アミン類、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ジエチレントリアミンなどのポリエチレンポリアミン類、ピペラジン類、ピペリジン類、ピロリジン類などの環状アミン類、キシリレンジアミンなどのポリアミン類、メチルアミリカルポン酸などのアミノ酸類がある。ＣＯ_２吸収液は、これらの１つの化合物または複数の化合物を含有してもよい。塩基性アミン化合物の濃度は１０～７０重量％としてもよい。ＣＯ_２吸収液は、二酸化炭素吸収促進剤や、腐食防止剤を含有してもよく、また、その他の媒体として、メタノール、ポリエチレングリコール、スルフォラン等を含有してもよい。

　洗浄部２３の洗浄水循環ライン３３には、循環する洗浄水に加えて、新鮮な洗浄水を供給する洗浄水補給ライン３８を設ける。洗浄部２２、２３の洗浄水としては、特に限定されないが、水道水または工業用水などを用いることが好ましい。　

　再生塔４０は、塔の中央部から下部にかけてＣＯ_２脱離部４２を備え、このＣＯ_２脱離部４２の上方に洗浄部４３と、下方にチムニートレイ４４とを備える。再生塔４０には、ＣＯ_２吸収塔２０でＣＯ_２を吸収したリッチ吸収液を再生塔４０に導入するためのリッチ吸収液ライン４１が、ＣＯ_２脱離部４２と洗浄部４３との間に設けられている。また、再生塔４０には、再生処理されたリーン吸収液をＣＯ_２吸収塔２０に供給するためのリーン吸収液ライン５２が、塔底部に設けられている。そして、リッチ吸収液ライン４１とリーン吸収液ライン５２との間で熱交換を行う熱交換器５３が設けられている。さらに、リーン吸収液ライン５２には、熱交換器５３とＣＯ_２吸収塔２０との間にリーン吸収液の熱を更に回収するための熱交換器５４が設けられている。

　再生塔４０は、塔底部からリーン吸収液の一部を抜き出してチムニートレイ４４の上方に供給する吸収液再生ライン４５を備え、この吸収液再生ライン４５にはリーン吸収液を加熱するリボイラ４６を備える。また、再生塔４０は、リッチ吸収液から脱離したＣＯ_２ガスを塔頂部から排出するＣＯ_２ガス排出ライン４７を備え、このＣＯ_２ガス排出ライン４７には、ＣＯ_２ガスに同伴する水蒸気を凝縮するコンデンサ４８と、これにより生じた凝縮水をガスから分離する分離ドラム４９とを備える。コンデンサ４８では、例えば、冷却水を用いてガスを冷却してもよい。分離ドラム４９には、分離した凝縮水を再生塔４０の洗浄部４３の洗浄水として供給するための凝縮水返送ライン３４が設けられている。そして、この凝縮水返送ライン３４には、凝縮水の一部をＣＯ_２吸収塔２０の洗浄部２２、２３に洗浄水として供給するための凝縮水移送ライン３５が設けられている。

　この凝縮水移送ライン３５には、ライン内の凝縮水のｐＨを測定するｐＨ計３７を設ける。また、凝縮水移送ライン３５は、ＣＯ_２吸収塔２０内の脱炭酸ガスの流れに対して上流側、すなわち塔底側の第一の洗浄部２２に凝縮水を供給する第一分岐ライン３５Ａと、脱炭酸ガスの流れに対して下流側、すなわち塔頂側の第二の洗浄部２３に凝縮水を供給する第二分岐ライン３５Ｂに分岐している。具体的には、分岐ライン３５Ａ、３５Ｂは、洗浄水循環ライン３１、３３に接続する。第一の洗浄部２２のように、洗浄水循環ライン３１に冷却器３２が設けられている場合、分岐ライン３５Ａは冷却器３２の出口側に接続する。各分岐ライン３５Ａ、３５Ｂには、凝縮水の流量を調整するバルブ３６Ａ、３６Ｂを設ける。なお、図１では、２つの洗浄部２２、２３を示したが、本発明はこれに限定されず、ＣＯ_２吸収塔２０は３以上の洗浄部を備えることができ、その場合、第一の洗浄部２２の構成が繰り返し設けることができる。　

　分離ドラム４９には、分離したＣＯ_２ガスをＣＯ_２ガス圧縮系（図示省略）へ供給するためのＣＯ_２ガスライン５０を設け、このＣＯ_２ガスライン５０には、ＣＯ_２ガスの流量を調整するバルブ５１を設ける。ＣＯ_２ガス圧縮系は、図示省略したが、複数のコンプレッサによってＣＯ_２ガスを所定の圧力まで圧縮する装置である。

　このような構成によれば、先ず、硫黄酸化物および二酸化炭素を含有する処理対象ガスを、ガス導入ライン１１を介して脱硫塔１０に導入する。脱硫部１２は、このガスを脱硫吸収液に接触させてガス中の硫黄酸化物を吸収して除去することで、硫黄酸化物の濃度を５ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下になるように高度脱硫処理することができる。ガス中の硫黄酸化物濃度が５ｐｐｍを超えると、ＣＯ_２吸収塔２０で使用するＣＯ_２吸収液に硫黄酸化物が蓄積し、ＣＯ_２吸収液をリクレーミングする頻度が増加するという問題があるためである。

　脱硫ガスは、チムニートレイ１４を超えて、塔上部の脱硫ガス冷却部１３に流れ、脱硫ガスの温度を５０℃以下、好ましくは４５℃以下、より好ましくは３０～４５℃の範囲に冷却する。ガス温度が５０℃を超えると、その後のＣＯ_２吸収塔２０にて、ガスに同伴するＣＯ_２吸収液の主成分である塩基性アミン化合物の量が増加し、塩基性アミン化合物が無駄に消費されるという問題があるからである。このように、ＣＯ_２吸収塔２０の処理対象ガスの前流側に高度脱硫冷却装置を設置することで、ＣＯ_２吸収塔２０にて容易に且つ低コストでガス中のＣＯ_２を除去、回収することができる。

　次に、脱硫塔１０からのＣＯ_２を含有する脱硫ガスを、ガス排出ライン１８を介してＣＯ_２吸収塔２０に導入する。また、ＣＯ_２吸収塔２０にはリーン吸収液ライン５２からＣＯ_２吸収液を供給し、ＣＯ_２吸収部２１において脱硫ガスとＣＯ_２吸収液を気液接触させ、脱硫ガス中のＣＯ_２をＣＯ_２吸収液に吸収し、除去する。ＣＯ_２が除去されたガスは、チムニートレイ２４を超えて第一の洗浄部２２へ流れ、洗浄水で洗浄した後、チムニートレイ２５を通過して第二の洗浄部２３へ流れ、更に洗浄水で洗浄する。そして、第二の洗浄部２３で洗浄された脱炭酸ガスは、デミスタ２７を通過して、塔頂部のガス排出ライン２８から排出する。第一および第二の洗浄部２２、２３で使用された洗浄水は、各チムニートレイ２４、２５に溜まり、ＣＯ_２吸収部２１へは流下しない。ここに溜まった洗浄水は、洗浄液循環ライン３１、３３を介して洗浄部２２、２３で洗浄水として循環利用する。

　ＣＯ_２吸収塔２０でＣＯ_２を吸収したリッチ吸収液は、塔底からリッチ吸収液ライン４１を介して排出し、熱交換器５３で加熱した後、再生塔４０へ送る。再生塔４０では、リッチ吸収液ライン４１からリッチ吸収液をＣＯ_２脱離部４２に散布する。リッチ吸収液は、ＣＯ_２脱離部４２内を加熱されながら流下する。そして、大部分のＣＯ_２を放出して塔底付近のチムニートレイ４４まで流下する。チムニートレイ４４に溜まった吸収液は、吸収液再生ライン４５を介してリボイラ４６でスチームによって加熱し、残ったＣＯ_２を放出して吸収液を再生し、再生塔４０の塔底に戻す。再生したリーン吸収液は、塔底のリーン吸収液ライン５２を介して、熱交換器５３でリッチ吸収液を加熱し、熱交換器５４で更に熱を回収した後、ＣＯ_２吸収塔２０へ供給する。

　リッチ吸収液から脱離したＣＯ_２ガスは、チムニートレイ４４およびＣＯ_２脱離部４２を通過して洗浄部４３へと上昇する。洗浄部４３では、凝縮水返送ライン３４から洗浄水を散布し、ＣＯ_２ガスに同伴するＣＯ_２吸収液を除去する。洗浄部４３で洗浄したＣＯ_２ガスは、再生塔の塔頂のＣＯ_２ガス排出ライン４７から排出する。再生塔４０から排出されたＣＯ_２ガスは、同伴する水蒸気をコンデンサ４８で凝縮し、さらに分離ドラム４９でこの凝縮水を分離する。凝縮水を除いたＣＯ_２ガスは、ＣＯ_２ガスライン５０を介してＣＯ_２ガス圧縮系（図示省略）へ供給し、所定の圧力まで圧縮して回収する。

　分離した凝縮水は、その一部を、凝縮水返送ライン３４を介して再生塔４０へ供給、再利用し、その一部を、凝縮水移送ライン３５を介して洗浄部２２、２３の洗浄水循環ライン３１、３３へ供給、再利用する。凝縮水移送ライン３５を通過する凝縮水は、ｐＨ計３７でｐＨを測定する。そして、この測定したｐＨ値が、第１の閾値よりも高い場合に、バルブ３６を開閉して塔下方側に位置する第一の洗浄部２２に供給し、第１の閾値よりも低い場合に、バルブ３６を開閉して塔上方側の第二の洗浄部２３に供給するように制御する。この場合の第１の閾値としては、洗浄部での洗浄効果維持の観点から、例えば、６～１０の範囲が好ましく、７～９の範囲がより好ましい。

　本システムの起動時や停止時などの再生塔４０の運転状態が不安定な時、分離ドラム４９から得られる凝縮水の塩基性アミン化合物の濃度は変動することがある。塩基性アミン化合物の濃度が高い凝縮水を、ＣＯ_２吸収塔２０の塔上方側の第二の洗浄部２３に供給すると、ガス排出ライン２８から排出されるガスに同伴する塩基性アミン化合物が増加し、塩基性アミン化合物の放散量が増える。よって、上述したように、凝縮水移送ライン３５の洗浄水のｐＨ値が第１の閾値よりも高い、すなわち、塩基性アミン化合物の濃度が高い場合に、塔頂のガス排出ライン２８から遠く位置する第一の洗浄部２２に供給することで、塩基性アミン化合物の放散量を抑えることができる。

　図１に示した実施の形態の改良例を図２に示す。図１の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。

　図２に示すように、再生塔４０からの凝縮水移送ライン３５には、ライン内の凝縮水のｐＨを測定するｐＨ計３７Ａを設ける。また、ＣＯ_２吸収塔２０の第二の洗浄部２３の洗浄水循環ライン３３には、ライン内を流れる洗浄水のｐＨを測定するｐＨ計３７Ｂを設ける。そして、これらｐＨ計３７Ａ、３７Ｂは、ｐＨ計３７Ａ、３７Ｂで測定したｐＨに基づいてバルブ３６Ａ、３６Ｂの流量を制御する制御器３０と通信可能に接続している。

　このような構成によれば、分離タンク４９で分離した凝縮水は、その一部を、凝縮水返送ライン３４を介して再生塔４０へ供給、再利用する一方、その一部を、凝縮水移送ライン３５を介して第一及び第二の洗浄部２２、２３へ供給、再利用する。凝縮水移送ライン３５を通過する凝縮水は、ｐＨ計３７ＡでｐＨを測定する。そして、制御器３０により、ｐＨ計３７Ａ、３７Ｂで測定したｐＨ値に基づき、凝縮水移送ライン３５の第一および第二分岐ライン３５Ａ、３５Ｂに設けた各バルブ３６Ａ、３６Ｂの開閉を行う。具体的には、ｐＨ計３７Ａで測定する凝縮水移送ライン３５の凝縮水のｐＨ値をｐＨ１とし、ｐＨ計３７Ｂで測定する第二の洗浄部２３の洗浄水循環ライン３３の洗浄水のｐＨ値をｐＨ２とすると、ｐＨ１／ｐＨ２が第１の閾値である１を超える条件の場合（すなわち、ｐＨ１／ｐＨ２＞１）、バルブ３６Ａを開けて、バルブ３６Ｂを閉めて、塔下方側に位置する第一の洗浄部２２に供給するように制御する。一方、第１の閾値未満、すなわち、ｐＨ１／ｐＨ２＜１の条件の場合は、バルブ３６Ａを閉めて、バルブ３６Ｂを開けて、塔上方側に位置する第二の洗浄部２３に供給するように制御する。

　このようにして、第二の洗浄部２３の洗浄水循環ライン３３の洗浄水のｐＨ値（ｐＨ２）を基準とし、凝縮水移送ライン３５の凝縮水のｐＨ値（ｐＨ１）が高い、すなわち、塩基性アミン化合物の濃度が高い場合に、塔頂のガス排出ライン２８から遠く位置する第一の洗浄部２２に供給することで、塩基性アミン化合物の放散量を抑えることができる。　

　なお、ｐＨ１／ｐＨ２＝１を基準と設定して制御する場合について説明したが、ｐＨ１／ｐＨ２の第１の閾値は、１に限定されず、０．９～１の範囲で設定することができる。

　本発明に係るＣＯ_２回収システムの別の実施の形態を図３に示す。図１の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。

　図３に示すように、凝縮水移送ライン３５は、第一の洗浄部２２の洗浄水循環ライン３１に凝縮水を供給する第一分岐ライン３５Ａと、第二の洗浄部２３の洗浄水循環ライン３３に凝縮水を供給する第二分岐ライン３５Ｂと、ＣＯ_２吸収部２１のリッチ吸収液ライン４１に凝縮水を供給する第三分岐ライン３５Ｃとに分岐している。各分岐ライン３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃには、凝縮水の流量を調整するバルブ３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃを設ける。

　このような構成によれば、分離タンク４９で分離した凝縮水は、その一部を、凝縮水返送ライン３４を介して再生塔４０へ供給、再利用する一方、その一部を、凝縮水移送ライン３５を介して第一及び第二の洗浄部２２、２３並びにＣＯ_２吸収部２１へ供給、再利用する。凝縮水移送ライン３５を通過する凝縮水は、ｐＨ計３７でｐＨを測定する。そして、測定したｐＨ値が、第１の閾値および第２の閾値よりも高い場合に、バルブ３６を開閉してＣＯ_２吸収部２１に供給し、第１の閾値よりも高く、第２の閾値よりも低い場合に、バルブ３６を開閉して第一の洗浄部２２に供給し、第１の閾値および第２の閾値よりも低い場合に、バルブ３６を開閉して第二の洗浄部２３に供給するように制御することもできる。この場合の第１の閾値としては上述した範囲と同様でよく、この第２の閾値としては、洗浄部での洗浄効果維持の観点から、例えば、９～１１の範囲が好ましく、１０～１１の範囲がより好ましい。

　図３に示した実施の形態の改良例を図４に示す。図３の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。

　図４に示すように、再生塔４０からの凝縮水移送ライン３５には、ライン内の凝縮水のｐＨを測定するｐＨ計３７Ａを設ける。ＣＯ_２吸収塔２０の第二の洗浄部２３の洗浄水循環ライン３３には、ライン内を流れる洗浄水のｐＨを測定するｐＨ計３７Ｂを設ける。第一の洗浄部２２の洗浄水循環ライン３１には、第一分岐ライン３５Ａの後流側に、ライン内の凝縮水のｐＨを測定するｐＨ計３７Ｃを設ける。そして、これらバルブ３６Ａ～３６ＣおよびｐＨ計３７Ａ～３７Ｃは、ｐＨ計３７Ａ～３７Ｃで測定したｐＨに基づいてバルブ３６Ａ～３６Ｃの流量を制御する制御器３０と通信可能に接続している。

　このような構成によれば、分離タンク４９で分離した凝縮水は、その一部を、凝縮水返送ライン３４を介して再生塔４０へ供給、再利用する一方、その一部を、凝縮水移送ライン３５を介して第一及び第２の洗浄部２２、２３並びにＣＯ_２吸収部２１へ供給、再利用する。凝縮水移送ライン３５を通過する凝縮水は、ｐＨ計３７ＡでｐＨを測定する。第一及び第二の洗浄部２２、２３の洗浄水循環ライン３１、３３内を流れる洗浄水の各ｐＨは、ｐＨ計３７Ｃ、３７Ｂで測定する。そして、制御器３０により、ｐＨ計３７Ａ～３７Ｃで測定したｐＨ値に基づき、凝縮水移送ライン３５の第一、第二および第三分岐ライン３５Ａ～３５Ｃに設けた各バルブ３６Ａ～３６Ｃの開閉を行う。

　具体的には、ｐＨ計３７Ａで測定する凝縮水移送ライン３５の凝縮水のｐＨ値をｐＨ１とし、ｐＨ計３７Ｂで測定する第二の洗浄部２３の洗浄水循環ライン３３の洗浄水のｐＨ値をｐＨ２とし、ｐＨ計３７Ｃで測定する第一の洗浄部２２の洗浄水循環ライン３１の洗浄水のｐＨ値をｐＨ３とすると、ｐＨ１／ｐＨ３＞１の条件の場合、バルブ３６Ａ、３６Ｂを閉めて、バルブ３６Ｃを開けて、ＣＯ_２吸収部２１に供給するように制御する。また、ｐＨ１／ｐＨ３＜１、且つｐＨ１／ｐＨ２＞１の条件の場合、バルブ３６Ａを開けて、バルブ３６Ｂ、３６Ｃを閉めて、塔下方側に位置する第一の洗浄部２２に供給するように制御する。更に、ｐＨ１／ｐＨ２＜１の条件の場合は、バルブ３６Ａ、３６Ｃを閉めて、バルブ３６Ｂを開けて、塔上方側に位置する第二の洗浄部２３に供給するように制御する。このような制御を行うことで、凝縮水のｐＨが非常に高い場合でも、塔頂のガス排出ライン２８から塩基性アミン化合物の放散量を抑えることができる。

　なお、ｐＨ１／ｐＨ２＝１およびｐＨ１／ｐＨ３＝１を基準とする場合の制御について説明したが、ｐＨ１／ｐＨ２の第１の閾値は、１に限定されず、０．９～１の範囲、ｐＨ１／ｐＨ３の第２の閾値は、１に限定されず、０．９～１で設定することができる。

　なお、図１～図４ではｐＨ計３７を示したが、凝縮水中の塩基アミン化合物、すなわち、ＣＯ_２吸収液の濃度変化を監視できる機器であれば、本発明はこれに限定されず、ｐＨの他、例えば、電気伝導度計もしくは比抵抗計を設置してもよい。

　以上、本発明を好ましい実施の形態を用いて説明してきたが、本発明の範囲を既述した特定の形態に限定することを意図したものでなく、それどころか、添付の特許請求の範囲で規定する本発明の精神および範囲を逸脱することなく種々の変形例、改変例および均等例が行い得ることを意図するものである。

Claims

ＣＯ_２を含有する処理対象ガスからＣＯ_２を回収するシステムであって、
　ＣＯ_２を含有する処理対象ガスとＣＯ_２吸収液を接触させて、処理対象ガスからＣＯ_２を吸収、除去する吸収部と、この吸収部でＣＯ_２が除去された処理ガスを洗浄水で洗浄する少なくとも１つの洗浄部とを備えるＣＯ_２吸収装置と、
　ＣＯ_２を吸収した吸収液を加熱して、この吸収液からＣＯ_２を分離、除去し、ＣＯ_２ガスを排出するとともに、吸収液を再生する再生装置と、
　前記再生装置から排出されたＣＯ_２ガスを冷却し、ガス中の水分を凝縮する凝縮装置と、
　前記凝縮装置で得られた凝縮水中の前記ＣＯ_２吸収液の濃度変化を監視し、測定した濃度の値に応じて、前記ＣＯ_２吸収装置の前記洗浄部の洗浄水の一部または前記吸収部のＣＯ_２吸収液の一部として、前記凝縮水を供給する凝縮水分配装置と
　を備えるシステム。
前記凝縮水中のＣＯ_２吸収液の濃度変化を監視する機器が、ｐＨ計または電気伝導度計または比抵抗計である請求項１に記載のシステム。
前記ＣＯ_２吸収装置が、前記吸収部でＣＯ_２が除去された処理ガスに対して、複数の前記洗浄部を直列的な配置で備えており、
　前記凝縮水分配装置が、前記測定した値が第１の閾値よりも高い場合に、前記複数の洗浄部のうち、前記処理ガスの流れに対して上流側の洗浄部に供給し、第１の閾値よりも低い場合に、下流側の洗浄部に供給するように制御する請求項１に記載の装置。
前記ＣＯ_２吸収装置が、前記吸収部でＣＯ_２が除去された処理ガスに対して、複数の前記洗浄部を直列的な配置で備えており、
　前記凝縮水分配装置が、前記測定した値が第１の閾値および第２の閾値よりも高い場合に、前記吸収部に供給し、第１の閾値よりも高く、第２の閾値よりも低い場合に、前記複数の洗浄部のうち、前記処理ガスの流れに対して上流側の洗浄部に供給し、第１の閾値および第２の閾値よりも低い場合に、下流側の洗浄部に供給するように制御する請求項１に記載の装置。
前記ＣＯ_２吸収装置が、前記吸収部でＣＯ_２が除去された処理ガスに対して、複数の前記洗浄部を直列的な配置で備えており、
　前記凝縮水分配装置が、前記処理ガスの流れに対して下流側の洗浄部に供給される洗浄水中の前記ＣＯ_２吸収液の濃度変化を更に監視し、この下流側の洗浄部の洗浄水で測定した濃度の値に対しての前記凝縮装置で得られた凝縮水で測定した濃度の値の比が、第１の閾値よりも低い場合に、前記複数の洗浄部のうち、前記下流側の洗浄部に供給し、第１の閾値よりも高い場合に、前記上流側の洗浄部に供給するように制御する請求項１に記載の装置。
前記ＣＯ_２吸収装置が、前記吸収部でＣＯ_２が除去された処理ガスに対して、複数の前記洗浄部を直列的な配置で備えており、
　前記凝縮水分配装置が、前記処理ガスの流れに対して上流側および下流側の洗浄部に供給される各洗浄水中の前記ＣＯ_２吸収液の濃度変化を更に監視し、前記下流側の洗浄部の洗浄水で測定した濃度の値に対しての前記凝縮装置で得られた凝縮水で測定した濃度の値の比が、第１の閾値よりも低い場合に、前記複数の洗浄部のうち、前記下流側の洗浄部に供給し、この比が、第１の閾値よりも高く、且つ前記上流側の洗浄部の洗浄水で測定した濃度の値に対しての前記凝縮装置で得られた凝縮水で測定した濃度の値の比が、第２の閾値よりも低い場合に、前記複数の洗浄部のうち、前記下流側の洗浄部に供給し、後者の比が、第２の閾値よりも高い場合に、前記吸収部に供給するように制御する請求項１に記載の装置。
ＣＯ_２を含有する処理対象ガスからＣＯ_２を回収する方法であって、
　ＣＯ_２を含有する処理対象ガスとＣＯ_２吸収液を接触させて、処理対象ガスからＣＯ_２を吸収、除去するステップと、
　ＣＯ_２が除去された処理ガスを洗浄水で少なくとも一回、洗浄するステップと、
　ＣＯ_２を吸収した吸収液を加熱して、この吸収液からＣＯ_２ガスを分離、除去し、吸収液を再生するステップと、
　分離されたＣＯ_２ガスを冷却し、ガス中の水分を凝縮し、凝縮水を得るステップと、
　前記凝縮水中の前記ＣＯ_２吸収液の濃度を監視し、この測定した値に応じて、前記洗浄水の一部又は前記ＣＯ_２吸収液の一部として再利用されるように、前記凝縮水の供給を制御するステップと
　を含む方法。
前記凝縮水中のＣＯ_２吸収液の濃度変化を監視するために、前記凝縮水のｐＨまたは電気伝導度または比抵抗率を測定する請求項７に記載の方法。
前記処理ガスの洗浄ステップが、洗浄水で複数回、洗浄することを含み、
　前記制御ステップが、前記測定した値が第１の閾値よりも高い場合に、前記複数回の洗浄のうち、前記処理ガスの流れに対して上流側の洗浄の洗浄水の一部として再利用されるように、前記凝縮水を供給し、第１の閾値よりも低い場合に、下流側の洗浄の洗浄水の一部として再利用されるように供給する請求項７に記載の方法。
前記処理ガスの洗浄ステップが、洗浄水で複数回、洗浄することを含み、
　前記制御ステップが、前記測定した値が第１の閾値および第２の閾値よりも高い場合に、前記吸収部の一部として再利用されるように前記凝縮水を供給し、第１の閾値よりも高く、第２の閾値よりも低い場合に、前記複数回の洗浄のうち、前記処理ガスの流れに対して上流側の洗浄の洗浄水の一部として再利用されるように、前記凝縮水を供給し、第１の閾値および第２の閾値よりも低い場合に、下流側の洗浄の洗浄水の一部として再利用されるように供給する請求項７に記載の方法。
前記処理ガスの洗浄ステップが、洗浄水で複数回、洗浄することを含み、
　前記制御ステップが、前記複数回の洗浄のうち、前記処理ガスの流れに対して下流側の洗浄の洗浄水中の前記ＣＯ_２吸収液の濃度を更に監視し、この下流側の洗浄の洗浄水で測定した濃度の値に対しての凝縮水で測定した濃度の値の比が、第１の閾値よりも低い場合に、前記複数回の洗浄のうち、前記下流側の洗浄の洗浄水の一部として再利用されるように、前記凝縮水を供給し、第１の閾値よりも高い場合に、上流側の洗浄の洗浄水の一部として再利用されるように供給する請求項７に記載の方法。
前記処理ガスの洗浄ステップが、洗浄水で複数回、洗浄することを含み、
　前記制御ステップが、前記複数回の洗浄の各洗浄水中の前記ＣＯ_２吸収液の濃度を更に監視し、前記下流側の洗浄の洗浄水で測定した濃度の値に対しての凝縮水で測定した濃度の値の比が、第１の閾値よりも低い場合に、前記複数回の洗浄のうち、前記下流側の洗浄の洗浄水の一部として再利用されるように、前記凝縮水を供給し、この比が、第１の閾値よりも高く、且つ前記上流側の洗浄の洗浄水で測定した濃度の値に対しての凝縮水で測定した濃度の値の比が、第２の閾値よりも低い場合に、上流側の洗浄の洗浄水の一部として再利用されるように供給し、後者の比が、第２の閾値よりも高い場合に、前記吸収部の一部として再利用されるように供給する請求項７に記載の方法。