WO2015119083A1

WO2015119083A1 - Ｃｏ２回収装置及びｃｏ２回収装置のろ過膜装置の洗浄方法

Info

Publication number: WO2015119083A1
Application number: PCT/JP2015/052888
Authority: WO
Inventors: 琢也平田; 長安　弘貢; 田中　裕士; 朋来登里; 大石　剛司
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2015-02-02
Publication date: 2015-08-13
Also published as: EP2990095A1; JP2015147171A; EP2990095B1; EP2990095A4; US20160121260A1; US10010828B2; JP6216259B2

Abstract

　分岐されたリーン溶液１００５Ｂ－１中に残存する固形分１１をフィルター１２により捕集するろ過膜装置１３を備え、フィルター１２で固形分１１を捕集したろ過膜装置１３に対して、系内を循環している低濃度のＣＯ₂吸収液を洗浄水（含吸収液）１６Ａとして用いてフィルター１２を洗浄し、洗浄に用いた低濃度のＣＯ₂吸収液をリーン溶液供給ラインＬ₁₃に戻す粗洗浄を行うと共に、系外からのＣＯ₂吸収液を含まない洗浄水２１により、フィルター１２を仕上げ洗浄し、固形分１１に付着しているＣＯ₂吸収液を洗浄・除去し、ＣＯ₂吸収液を含む仕上げ洗浄水２１ａをリーン溶液供給ラインＬ₁₃に戻し、吸収塔１００４内の水バランスを調整して系内の水分量を所定の値に保持し、系内を循環するＣＯ₂吸収液の濃度を所定濃度に維持する。

Description

ＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収装置のろ過膜装置の洗浄方法

　本発明は、排ガス中のＣＯ₂等を除去するＣＯ₂吸収液中に残存する例えば煤塵、フライアッシュを含有する固形分をろ過する際に、吸収液の損失の低減を図るＣＯ₂回収装置及びＣＯ₂回収装置のろ過膜装置の洗浄方法に関する。

　近年、地球の温暖化現象の原因の一つとして、ＣＯ₂による温室効果が指摘され、地球環境を守る上で国際的にもその対策が急務となってきた。ＣＯ₂の発生源としては化石燃料を燃焼させるあらゆる人間の活動分野に及び、その排出抑制への要求が一層強まる傾向にある。これに伴い大量の化石燃料を使用する火力発電所などの動力発生設備を対象に、ボイラの燃焼排ガスをアミン系ＣＯ₂吸収液と接触させ、燃焼排ガス中のＣＯ₂を除去、回収する方法及び回収されたＣＯ₂を大気へ放出することなく貯蔵する方法が精力的に研究されている。

　また前記のようなＣＯ₂吸収液を用い、燃焼排ガスからＣＯ₂を除去・回収する方法としては、吸収塔において燃焼排ガスとＣＯ₂吸収液とを接触させる工程、ＣＯ₂を吸収した吸収液を再生塔において加熱し、ＣＯ₂を遊離させると共にＣＯ₂吸収液を再生する工程とからなり、再生したＣＯ₂吸収液を再び吸収塔に循環させて再使用するものが採用されている（特許文献１）。

　ところで、ＣＯ₂回収装置では、吸収液再生用の蒸気消費量低減に向け、さらなる省エネ化を図っていく必要があると共に、吸収液中に排ガス中のばいじん等の固形分が蓄積する場合には、吸収液から固形分を分離除去する際に、排出固形分に付着する吸収液の損失量低減と吸収液からの効率的な固形分除去が課題である。

　このため、従来においては、ＣＯ₂吸収液低濃度含有水によるフィルターの正洗浄を実施することで、固形分の除去を図るという提案がなされている（特許文献２）。

特開平５－２４５３３９号公報特開２００９－１７９５４６号公報

　しかしながら、特許文献２の提案では、洗浄液としてＣＯ₂吸収液を低濃度含むものであるので、フィルターで洗浄する際に、固形分に吸収液が付着して、外部に排出され、この結果吸収液が損失するという、課題がある。

　よって、フィルターで洗浄する際に、排出固形分に付着する吸収液損失量の低減と、吸収液中固形分除去の効率化を図る技術の出現が切望されている。

　本発明は、前記問題に鑑み、排ガス中のＣＯ₂等を除去するＣＯ₂吸収液中に残存する例えば煤塵、フライアッシュを含有する固形分をろ過する際に、吸収液の損失の低減を図るＣＯ₂回収装置及びＣＯ₂回収装置のろ過膜装置の洗浄方法を提供することを課題とする。

　上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ＣＯ₂を含有する排ガスとＣＯ₂吸収液とを接触させてＣＯ₂を除去する吸収塔と、ＣＯ₂を吸収したリッチ溶液を熱交換により再生する吸収液再生塔と、前記吸収塔から前記リッチ溶液を抜出すと共に、前記吸収液再生塔側に導入するリッチ溶液供給ラインと、前記吸収液再生塔で再生されたＣＯ₂が放散されたリーン溶液を前記吸収液再生塔から抜出すと共に、前記吸収塔に導入し、リーン溶液を前記吸収塔でＣＯ₂吸収液として再利用するリーン溶液供給ラインと、を備えると共に、前記リーン溶液供給ライン或いはリッチ溶液供給ライン又はその両方から分岐された溶液分岐ラインに介装され、分岐された前記溶液中に残存する固形分をフィルターにより捕集すると共に、前記フィルターを通過したろ過液を前記溶液供給ラインに戻すろ過膜装置と、を備えると共に、前記フィルターで前記固形分を捕集したろ過膜装置に対して、系内を循環している低濃度のＣＯ₂吸収液を洗浄水として用いて前記フィルターを洗浄し、洗浄に用いた低濃度のＣＯ₂吸収液を前記溶液供給ラインに戻す粗洗浄を行うと共に、系外からのＣＯ₂吸収液を含まない洗浄水により、前記フィルターを仕上げ洗浄し、捕集した固形分からＣＯ₂吸収液を洗浄・除去し、このＣＯ₂吸収液を含む仕上げ洗浄水を前記溶液供給ラインに戻し、次いで、吸収塔内の水バランスを調整して系内の水分量を所定の値に保持し、系内を循環するＣＯ₂吸収液の濃度を所定濃度に維持することを特徴とするＣＯ₂回収装置にある。

　第２の発明は、第１の発明において、前記吸収塔内の水バランスの調整を、水洗部の洗浄水の温度を制御することを特徴とするＣＯ₂回収装置にある。

　第３の発明は、第１の発明において、前記吸収塔内の水バランスの調整を、前記吸収塔に導入する前のＣＯ₂を含有する排ガスを冷却する冷却塔の冷却水の温度を制御することを特徴とするＣＯ₂回収装置にある。

　第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記吸収液再生塔が、該吸収液再生塔の頭頂部から放出された水蒸気を伴ったＣＯ₂ガスを含む放出ガス中の水蒸気を凝縮し、水を分離する分離ドラムを備えると共に、前記吸収塔が、ＣＯ₂を含有する排ガスとＣＯ₂吸収液とを接触させて前記排ガス中のＣＯ₂を吸収するＣＯ₂回収部と、前記ＣＯ₂回収部の上段側に配設され、ＣＯ₂を除去したＣＯ₂除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ₂吸収液を洗浄水により回収する少なくとも一つ以上の水洗部と、前記水洗部の下方側に配設され、前記各水洗部内の凝縮水を回収する凝縮水受部とを備え、前記吸収塔の前記凝縮水受部で回収された凝縮水、前記分離ドラムにて分離された水の何れか一方又は両方の低濃度のＣＯ₂吸収液を、粗洗浄の洗浄水として用いることを特徴とするＣＯ₂回収装置にある。

　第５の発明は、第１乃至４の何れか一つの発明において、前記フィルターで捕集した固形分を、系外から供給する気体又は洗浄液により逆洗して除去することを特徴とするＣＯ₂回収装置にある。

　第６の発明は、第１乃至５の何れか一つの発明において、前記フィルターを少なくとも２系統設け、交互にＣＯ₂吸収液中の固形分を捕集することを特徴とするＣＯ₂回収装置にある。

　第７の発明は、第１乃至６の何れか一つの発明において、前記ＣＯ₂吸収液がアミン系吸収液であることを特徴とするＣＯ₂回収装置にある。

　第８の発明は、ＣＯ_２を含有する排ガスとＣＯ_２吸収液とを吸収塔のＣＯ₂回収部内で接触させてＣＯ₂を除去した後、該ＣＯ₂を吸収したリッチ溶液を再生塔で再生し、その後再生したＣＯ₂を除去したリーン溶液に残存する固形分をろ過膜装置に設けられているフィルターによりろ過するろ過膜装置の洗浄方法であって、系内を循環している低濃度のＣＯ₂吸収液を前記ろ過膜装置に送給し、前記低濃度のＣＯ₂吸収液を用いて前記フィルターを粗洗浄し、前記フィルターを洗浄した前記低濃度のＣＯ₂吸収液を再度系内に戻すと共に、系外からＣＯ₂吸収液を含まない洗浄液を用いて前記フィルターを仕上げ洗浄し、前記フィルターを洗浄した前記低濃度のＣＯ₂吸収液を再度系内に戻し、その後、系外からの洗浄水が供給されて増加した水分量の調整を行い、循環する系内の水バランスを維持することを特徴とするＣＯ₂回収装置のろ過膜装置の洗浄方法にある。

　第９の発明は、第８の発明において、前記吸収塔の凝縮水受部で回収された凝縮水、分離ドラムにて分離された水の何れか一方又は両方の低濃度のＣＯ₂吸収液を洗浄水として用いることを特徴とするＣＯ₂回収装置のろ過膜装置の洗浄方法にある。

　第１０の発明は、第８又は９の発明において、前記ＣＯ₂吸収液がアミン系吸収液であることを特徴とするＣＯ₂回収装置のろ過膜装置の洗浄方法にある。

　第１１の発明は、第８乃至１０のいずれか一つの発明において、前記吸収塔内の水バランスの調整を、前記水洗部の洗浄水の温度を制御することを特徴とするＣＯ₂回収装置のろ過膜装置の洗浄方法にある。

　第１２の発明は、第８乃至１０のいずれか一つの発明において、前記吸収塔内の水バランスの調整を、前記吸収塔に導入する前のＣＯ₂を含有する排ガスを冷却する冷却塔冷却水の温度を制御することを特徴とするＣＯ₂回収装置のろ過膜装置の洗浄方法にある。

　本発明によれば、ＣＯ₂吸収液中に残存する固形分をフィルターによりろ過した際に前記フィルターに付着しているＣＯ₂吸収液及び固形分に付着しているＣＯ₂吸収液を、外部から供給するＣＯ₂吸収液を含まない洗浄水で洗浄するろ過膜装置を有し、前記フィルターを洗浄した洗浄水を再度系内に戻すと共に、増加した水分量の調整を行うことで、循環する系内の水バランスを保ち、洗浄の結果ＣＯ₂吸収液が水により希釈されることなく、フィルターを洗浄することができる。また、ＣＯ₂吸収液が付着した固形分を系外に排出するので、前記ＣＯ₂吸収液の濃度の低下を防止すると共に、前記ＣＯ₂吸収液の損失を大幅に削減することができる。

図１は、実施例１に係るＣＯ₂回収装置の概略図である。図２－１は、本実施例に係るろ過膜装置の操作過程の概略図である。図２－２は、本実施例に係るろ過膜装置の操作過程の概略図である。図２－３は、本実施例に係るろ過膜装置の操作過程の概略図である。図２－４は、本実施例に係るろ過膜装置の操作過程の概略図である。図２－５は、本実施例に係るろ過膜装置の操作過程の概略図である。図３は、ＣＯ₂吸収液を用いた場合の従来技術と、その後仕上げ洗浄をした場合の本実施例とにおける、フィルターの洗浄における固形分に付着して、系外に排出するＣＯ₂吸収液の損失量の比較を示す図である。図４は、フィルターへのコーティング層の形成、洗浄の工程を示すフローチャートである。図５は、実施例２に係るＣＯ₂回収装置の概略図である。図６は、実施例３に係るＣＯ₂回収装置の概略図である。

　以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

　図１は、実施例１に係るＣＯ₂回収装置の概略図である。図１に示すように、本実施例に係るＣＯ₂回収装置１０Ａは、ＣＯ₂を含有する排ガス１００１ＡとＣＯ₂吸収液１００５とを接触させてＣＯ₂を除去する吸収塔１００４と、このＣＯ₂を吸収したリッチ溶液１００５Ａを熱交換により再生する吸収液再生塔１００６と、吸収塔１００４からリッチ溶液１００５Ａを抜出すと共に、吸収液再生塔１００６側に導入するリッチ溶液供給ラインＬ₁₂と、吸収液再生塔１００６で再生されたＣＯ₂が放散されたリーン溶液１００５Ｂを、吸収液再生塔１００６から抜出すと共に、吸収塔１００４に導入し、リーン溶液１００５Ｂを吸収塔１００４でＣＯ₂吸収液として再利用するリーン溶液供給ラインＬ₁₃と、リーン溶液供給ラインＬ₁₃から分岐されたリーン溶液分岐ラインＬ₂₁に介装され、分岐されたリーン溶液１００５Ｂ－１中に残存する固形分１１をフィルター１２により捕集すると共に、フィルター１２を通過したろ過液１００５Ｂ－２をリーン溶液供給ラインＬ₁₃に戻すろ過膜装置１３と、を備えると共に、フィルター１２で固形分１１を捕集したろ過膜装置１３に対して、系内を循環している低濃度のＣＯ₂吸収液を洗浄水（含吸収液）１６Ａとして用いてフィルター１２を洗浄し、洗浄に用いた低濃度のＣＯ₂吸収液をリーン溶液供給ラインＬ₁₃に戻す粗洗浄を行うと共に、系外からのＣＯ₂吸収液を含まない洗浄水２１により、フィルター１２を仕上げ洗浄し、捕集した固形分１１に付着しているＣＯ₂吸収液を洗浄・除去し、このＣＯ₂吸収液を含む仕上げ洗浄水をリーン溶液供給ラインＬ₁₃に戻し、次いで、吸収塔１００４内の水バランスを調整して系内の水分量を所定の値に保持し、系内を循環するＣＯ₂吸収液の濃度を所定濃度に維持するものである。

　本実施例では、吸収液再生塔１００６が、該吸収液再生塔の頭頂部から放出された水蒸気を伴ったＣＯ₂ガスを含む放出ガス１００７中の水蒸気を凝縮水１０２８として凝縮し、凝縮水１０２８を分離する分離ドラム１０２６を備える。また、吸収塔１００４が、ＣＯ₂を含有する排ガスとＣＯ₂吸収液とを接触させてＣＯ₂を含有する排ガス１００１Ａ中のＣＯ₂を吸収するＣＯ₂回収部１０１０と、このＣＯ₂回収部１０１０の上段側に配設され、ＣＯ₂を除去したＣＯ₂除去排ガス１００１Ｂを冷却すると共に、同伴するＣＯ₂吸収液を洗浄水１０１３ａにより回収する第１の水洗部１０１３－１と、この第１の水洗部１０１３－１の下方側に配設され、第１の水洗部１０１３－１内で発生した凝縮水１０１４を回収する凝縮水受部１０１５ａとを備えている。第１の水洗部１０１３－１で用いる洗浄水１０１３ａは、分離ドラム１０２６で分離した凝縮水１０２８の一部を凝縮水供給ラインＬ₂₄により供給している。

　そして、本実施例では、フィルター１２を洗浄する洗浄水１６Ａとして、凝縮水受部１０１５ａで回収されたＣＯ₂吸収液１００５を含む凝縮水１０１４の一部を用いており、洗浄水供給ラインＬ₁₅を介してろ過膜装置１３に送給するようにしている。

　このＣＯ₂回収装置１０Ａを用いたＣＯ₂回収方法では、吸収塔１００４において、ＣＯ₂含有排ガス１００１Ａは、吸収塔１００４の下部側に設けられたＣＯ₂回収部１０１０で、液分散器であるノズル１０１１から供給されるＣＯ₂吸収液１００５と向流接触し、ＣＯ₂含有排ガス１００１Ａ中のＣＯ₂は、例えば、化学反応（Ｒ－ＮＨ₂＋Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂→Ｒ－ＮＨ₃ＨＣＯ₃）によりＣＯ₂吸収液１００５に吸収される。

　そして、ＣＯ₂が除去された後のＣＯ₂除去排ガス１００１Ｂは、第１の水洗部１０１３－１でノズル１０１１から供給されるＣＯ₂吸収液１００５を含む洗浄水１０１３ａと気液接触して、ＣＯ₂除去排ガス１００１Ｂに同伴するＣＯ₂吸収液１００５が回収される。また、凝縮水受部１０１５ａで回収されたＣＯ₂吸収液１００５を含む凝縮水１０１４は、第一の液循環ラインＬ₁₄を介して送給され、第１の水洗部１０１３－１の洗浄水として再利用される。

　このＣＯ₂が吸収されたＣＯ₂濃度が高いリッチ溶液１００５Ａは、リッチ溶液供給ラインＬ₁₂を介してリッチソルベントポンプＰ₁にて、吸収液再生塔１００６側へ供給され、吸収液再生塔１００６の塔頂部１００６ａ近傍から塔内に導入され、塔内を流下する際に、リボイラ１０２０で飽和水蒸気１０２１により間接的に加熱された水蒸気による吸熱反応を生じて、大部分のＣＯ₂を放出し、再生される。なお、飽和水蒸気１０２１は凝縮水１０２０としてリボイラ１０２０より排出される。

　また、吸収液再生塔１００６の塔頂部１００６ａからは、塔内においてリッチ溶液１００５Ａから放出された水蒸気を伴ったＣＯ₂ガス１００７が導出される。そして、水蒸気を伴ったＣＯ₂ガス１００７は、冷却部１０２５により水蒸気が凝縮され、分離ドラム１０２６にて水が凝縮水１０２８として分離され、ＣＯ₂ガス１０２７のみが系外に放出されて回収される。分離ドラム１０２６にて分離された凝縮水１０２８は吸収液再生塔１００６の上部及び吸収塔１００４の上部等に供給され、閉鎖系統内の水バランスを調整している。

　この吸収液再生塔１００６で再生されたＣＯ₂濃度が低いリーン溶液１００５Ｂは、熱交換部１０１６にてリッチ溶液１００５Ａと熱交換されて冷却され、つづいてリーンソルベントポンプＰ₂にて昇圧され、さらにリーンソルベントクーラにて冷却された後、再び吸収塔１００４に供給され、ＣＯ₂吸収液として循環再利用される。

　本実施例では、このようなＣＯ₂回収を行っている際、リーン溶液１００５Ｂ中の固形分１１の濃度の向上がある場合、ろ過膜装置１３にリーン溶液１００５Ｂ－１を導入し、フィルター１２で、リーン溶液１００５Ｂ－１中に残存する固形分１１を捕集することにより、固形分１１が除去されたリーン溶液１００５Ｂ－２をリーン溶液供給ラインＬ₁₃に供給することができる。
　これにより、吸収塔１００４と吸収液再生塔１００６とを循環するＣＯ₂吸収液中の固形分濃度の低減を図ることができる。

　次に、ろ過装置１３における固形分１１の除去操作及びフィルター１２の洗浄操作について説明する。
　図２－１～２－５は、本実施例に係るろ過膜装置の操作過程の概略図である。
　通常のＣＯ₂回収操作においては、図２－１に示すように、吸収塔１００４と吸収液再生塔１００６とを循環する場合には、バルブＶ₁₁、Ｖ₁₂を閉鎖すると共に、バルブＶ₁₃を解放して、閉鎖系内で、ＣＯ₂吸収液１００５（リーン溶液１００５Ｂ）を循環再利用している。

　これに対し、固形分１１を除去する操作においては、図２－２に示すように、ろ過膜装置１３でリーン溶液１００５Ｂ－１をろ過している時は、バルブＶ₁₁、Ｖ₁₂を開放する。これにより、リーン溶液供給ラインＬ₁₃より一部抜出したリーン溶液１００５Ｂ－１は、ろ過膜装置１３側にリーン溶液１００５Ｂ－１を送給するリーン溶液分岐ラインＬ₂₁を介してろ過膜装置本体１７内に送給され、フィルター１２でリーン溶液１００５Ｂ－１中に残存する固形分１１を捕集する。そして、固形分１１が除去されたリーン溶液１００５Ｂ－２がリーン溶液分岐ラインＬ₂₁を介してリーン溶液供給ラインＬ₁₃に供給される。

　次に、固形分１１の分離が終了した後においては、図２－３に示すように、洗浄水供給ラインＬ₁₅のバルブＶ₁₆を解放し、系内を循環している低濃度のＣＯ₂吸収液を洗浄水１６Ａとしてろ過装置本体１７内に供給する。この洗浄水１６Ａの供給により、フィルター１２に付着しているＣＯ₂吸収液を洗浄水１６Ａ中に回収し、フィルター１２の粗洗浄を実施する。

　この粗洗浄が終了した後においては、図２－４に示すように、洗浄水供給ラインＬ₁₅のバルブＶ₁₆を閉鎖し、洗浄水供給ラインＬ₂₃のバルブＶ₁₇を解放し、ＣＯ₂吸収液を含まない洗浄水２１をろ過膜装置本体１７内に供給する。この外部から供給されるＣＯ₂吸収液を含まない洗浄水２１により、フィルター１２及び固形分１１に付着していたＣＯ₂吸収液を洗浄・除去する仕上げ洗浄を実施する。
　この仕上げ洗浄を実施することで、粗洗浄では除去できなかったフィルター１２及び固形分１１に付着していたＣＯ₂吸収液を洗浄・除去することができる。

　この仕上げ洗浄を行ったＣＯ₂吸収液を含む仕上げ洗浄水２１ａは、戻しラインＬ₂₂を介してリーン溶液供給ラインＬ₁₃に供給され、吸収塔１００４内に導入される。

　この仕上げ洗浄水２１ａを吸収塔１００４に導入する結果、外部からの水が導入されることとなるので、閉鎖系統内の水量が増大することとなる。よって、本実施例では、吸収塔１００４内の水バランスを調整して系内の水分量を所定の値に保持し、系内を循環するＣＯ₂吸収液の濃度を所定濃度に維持する操作を実施する。

　次に、ＣＯ₂吸収液の水バランスの調整操作について、図１を参照しつつ説明する。
　ＣＯ₂吸収液の水バランスの第１の調整操作としては、第１の水洗部１０１３－１の洗浄水１０１３ａの温度を制御することにより行う。具体的には、第１の水洗部１０１３－１の洗浄水１０１３ａの温度を熱交換部１０１３ｂで調整する。具体的には、洗浄水１０１３ａを熱交換する際、熱交換部１０１３ｂで熱交換温度を高く維持して、第１の水洗部１０１３－１を通過する際、洗浄水１０１３ａ中の水分を気化させて、ＣＯ₂吸収液除去排ガス１００１Ｃ中への水の同伴量の増大を図る。これにより、系外へ放出する水分量の増大を図る。

　なお、水バランスの確認としては、吸収塔１００４の底部の水溜り部１００４ｂ内の貯留水の水量をレベル計３１により計測している。そしてこのレベル計３１の計測の結果、熱交換部１０１３ｂでの温度調整する指令（※₁）が適正となるように制御部３２で指令を出し、水バランスが適正となるようにしている。ここで、本実施例のように、制御部３２を用いずに、作業員が水バランスを適正に操作するようにしてもよい。

　よって、従来では、ＣＯ₂吸収液の濃度が低い洗浄水１０１３ａを洗浄水１６Ａとして用いて、フィルター１２の洗浄を行っていたが、低濃度ではあっても、その濃度以下にはＣＯ₂吸収液を除去できなかったので、ＣＯ₂吸収液が付着したまま外部に排出固形分として廃棄されており、ＣＯ₂吸収液の損失があった。

　これに対し、本発明では、ＣＯ₂吸収液の濃度が低い洗浄水１０１３ａを洗浄水１６Ａとし粗洗浄を実施した後、さらにＣＯ₂吸収液を全く含まない洗浄水２１を用いて、フィルター１２を仕上げ洗浄するので、従来ではそのまま外部に排出固形分として廃棄されていた固形分１１に付着するＣＯ₂吸収液を回収することができる。この結果、ＣＯ₂吸収液の損失量低減と、リーン溶液１００５Ｂからの効率的な固形分除去が図れる。

　図３は、ＣＯ₂吸収液を用いた場合の従来技術と、その後仕上げ洗浄をした場合の本実施例とにおける、フィルターの洗浄における固形分に付着して、系外に排出するＣＯ₂吸収液の損失量の比較を示す図である。
　図３の右側に示す従来技術の低濃度のＣＯ₂吸収液を用いた場合の損失を１００とした場合、フィルター１２に対して粗洗浄と仕上げ洗浄との両方を実施することで、系外に排出する損失量が１／３に低減している。

　また、ＣＯ₂吸収液の水バランスの第２の調整操作としては、吸収塔１００４に導入する以前のＣＯ₂含有排ガス１００１Ａを冷却する冷却塔１０３０の冷却水１０３１の温度を熱交換部１０３２で制御することにより行う。具体的には、冷却塔１０３０の冷却水１０３１の温度を熱交換する熱交換部１０３２での熱交換温度を低くして、冷却塔１０３０で水分を凝縮させ、ＣＯ₂含有排ガス１００１Ａ中への水の同伴量を低下し、吸収塔１００４に導入する水分量を下げるようにする。
　なお、水バランスの確認としては、吸収塔１００４の底部の水溜り部１００４ｂ内の貯留水をレベル計３１により計測し、制御部３２で適正となるように熱交換部１０３２で温度調整する指令（※₂）を出すようにしている。なお、制御部３２を用いずに、作業員が水バランスを適正に操作するようにしてもよい。

　この水バランスの調整の結果、例えばＣＯ₂吸収液１００５中のＣＯ₂吸収液の濃度が例えば３０％を目標とする場合、外部から洗浄水２１として水を供給することで、吸収塔１００４内のＣＯ₂吸収液１００５が例えば２９％に希釈されることを防止し、常に目標管理値の３０％を維持することができる。

　また、フィルター１２としては、カートリッジフィルター、プレコートフィルター、金属スリットフィルター、金網フィルター、焼結金属フィルターを用いるのが好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば中空糸膜、ＭＦ膜（精密濾過膜）などのＣＯ₂吸収液１００５中の固形分１１をろ過できるものであればいずれを用いるようにしてもよい。
　また、ろ過方式としては、自然ろ過、加圧ろ過、減圧ろ過、遠心ろ過のいずれを適用するようにしてもよい。

　また、フィルター１２としてプレコートフィルターを用いる時のフィルターの取替え方法について説明する。

　図４は、フィルターへのコーティング層の形成、洗浄の工程を示すフローチャートである。

　図４に示すように、フィルター１２としてプレコートフィルターを用いる場合、フィルター１２は、ろ過材を溶解させた低濃度のＣＯ₂吸収液として洗浄水１６Ａを用いてフィルター１２にコーティング層を形成するものである。

　即ち、フィルター１２としてプレコートフィルターを用いる場合には、図４に示すように、フィルター１２表面にコーティング層を形成するコーティング層形成工程Ｓ１１と、ＣＯ₂吸収液１００５中の固形分１１をろ過して除去する固形分ろ過工程Ｓ１２と、洗浄水１６Ａを用いてフィルター１２表面に付着したＣＯ₂吸収液１００５を回収し、フィルター１２を洗浄する粗洗浄工程Ｓ１３と、外部から供給するＣＯ₂を含まない洗浄水２１を用いてフィルター１２を仕上げ洗浄する仕上げ洗浄工程Ｓ１４とを含むものである。

　まず、コーティング層形成工程Ｓ１１では、フィルター１２のコーティング層を構成するろ過材を洗浄水１６Ａに溶解させ、このろ過材を溶解させた洗浄水１６Ａをフィルター１２に付着させることで、コーティング層を形成する。

　そして、固形分ろ過工程Ｓ１２では、リーン溶液分岐ラインＬ₂₁を介してろ過膜装置１３に、分岐したＣＯ₂吸収液１００５Ｂ－１を送給し、フィルター１２でリーン溶液１００５Ｂ－１をろ過し、リーン溶液１００５Ｂ－１中に残存する固形分１１を捕集する。そして、固形分１１が除去されたリーン溶液１００５Ｂ－２はリーン溶液供給ラインＬ₁₃に供給される（図２－２参照）。

　そして、フィルター粗洗浄工程Ｓ１３では、洗浄水１６Ａをろ過膜装置１３に送給し、フィルター１２に付着しているＣＯ₂吸収液１００５を洗浄水１６Ａ中に回収し、フィルター１２を粗洗浄する（図２－３参照）。

　そして、仕上げ洗浄工程Ｓ１４では、外部からＣＯ₂吸収液を含まない洗浄水２１をろ過膜装置１３に送給し、フィルター１２に付着しているＣＯ₂吸収液１００５を洗浄水２１中に回収し、フィルター１２を洗浄すると共に、フィルター１２で捕集した固形分１１に付着しているＣＯ₂吸収液を回収する（図２－４参照）。これによって、排出固形分に付着する吸収液の損失量の低減と、ＣＯ₂吸収液からの効率的な固形分除去を図ることができる。

　この一連のフィルター１２の洗浄が終了した後、固形分１１及び固形分１１が付着しているコーティング層の廃棄を行う（Ｓ１５）。
　この固形分廃棄工程Ｓ１５では、先ず洗浄水２１を抜いて空気を正洗浄と同方向から供給して乾燥させる。その後、圧縮した空気１８をろ過膜装置本体１７内に逆方向から供給し、ろ過材を吹き飛ばし、コーティング層を廃棄物１９として除去する（図２－５参照）。

　除去されたろ過材は、廃棄物１９として外部に廃棄されるが、ろ過材及びこのろ過材で捕集した固形分に付着するＣＯ₂吸収液を除去しているので、フィルター洗浄操作においてほとんどＣＯ₂吸収液の廃棄ロスが無くなる。

　そして、上述したのと同様に、再度、ろ過材を溶解させた洗浄水１６Ａを用いてフィルター１２に新しくコーティング層を形成する。

　また、排ガス量が例えば１，０００，０００Ｎｍ³／Ｈで一般的な煤塵量は例えば５．０ｍｇ／Ｎｍ³とすると、冷却塔１０３０や図示しない脱硫装置等で除去されなかった煤塵等は、吸収塔１００４で除去する必要がある。この際、吸収塔１００４で除去される煤塵量は、１，０００，０００（Ｎｍ³／Ｈ）×５．０（ｍｇ／Ｎｍ³）＝５．０Ｋｇ／Ｈと多大となる。また、一般にフィルターの一本当たりの煤塵の捕集量は１００ｇ～２００ｇ程度であるので、約５０本／Ｈのフィルターの取替えが必要となる。

　これに対し、フィルター１２の洗浄及びコーティング層を形成する際に、系内を循環している水を用いることで、吸収塔１００４で除去される煤塵量が多大となっても、連続的に比較的多くのリーン溶液中の固形分を短時間で処理することができる。
　また、フィルター１２の洗浄においては、系内の低濃度のＣＯ₂吸収液を含む洗浄水１６Ａを利用し、粗洗浄を実施した後、系外からＣＯ₂吸収液を含まない洗浄水２１で仕上げ洗浄を実施するので、排出固形分に付着するＣＯ₂吸収液の損失量の低減と、ＣＯ₂吸収液からの効率的な固形分除去を図ることができる。
　そして、外部から導入した洗浄水量に応じた系統内の水バランスの調整を行うことで、常に適正なＣＯ₂吸収液の濃度を維持することで、適正なＣＯ₂回収操作を実施することとなる。

　このように、本実施例に係るＣＯ₂回収装置１０Ａによれば、アミン等のＣＯ₂吸収液１００５中に残存する固形分１１をろ過したフィルター１２を洗浄する工程において、ＣＯ₂吸収液１００５の濃度の低下を防止すると共に、ＣＯ₂吸収液１００５の損失を大幅に削減することができる。

　これにより、石炭焚きボイラにも適用可能となると共に、ＣＯ₂回収装置が大型化し、吸収塔１００４で除去される煤塵量が例えば５．０Ｋｇ／Ｈと多大となっても、連続的に比較的多くのリーン溶液中の固形分を短時間で処理することができる。

　本実施例では、フィルター１２を備えたろ過膜装置１３を１台設けて、固形分の除去を行っているが、リーン溶液分岐ラインＬ₂₁にろ過膜装置を少なくとも２系統並列に設け、交互にＣＯ₂吸収液中の固形分を捕集すると共に、系外から供給するＣＯ₂吸収液を含まない洗浄液２１により洗浄を行い、その後水バランスを調整するようにしてもよい。
　これにより、１系統のろ過膜装置１３でフィルター１２の洗浄をしている際においても、別の１系統でリーン溶液中の固形分をフィルター１２で除去できるので、連続して固形分の分離とフィルター１２の再生とを交互に行うことができる。

　この結果、排出固形分に付着するＣＯ₂吸収液の損失量低減とＣＯ₂吸収液からの効率的な固形分除去の継続的な運転を図ることができる。

　本実施例では、ろ過膜装置１３に供給する溶液としてリーン溶液１００５Ｂを用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、リッチ溶液１００５Ａを用いるようにしても良い。また、リッチ溶液１００５Ａ及びリーン溶液１００５Ｂの両方を混合した溶液を用いてフィルター１２を洗浄するようにしてもよい。

　本発明による実施例２に係るＣＯ₂回収装置について、図５を参照して説明する。
　図５は、本発明の実施例２に係るＣＯ₂回収装置の概略図である。図中、前記図１に示す本発明の実施例１に係るＣＯ₂回収装置１０Ａと同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
　実施例１では、低濃度のＣＯ₂吸収液を含む洗浄水として、吸収塔１００４での洗浄液１０１３ａを用いているが、本実施例では、分離ドラム１０２６で分離した凝縮水１０２８を洗浄水１６Ｂとして用いる。

　即ち、本実施例に係るＣＯ₂回収装置１０Ｂは、図５に示すように、分離ドラム１０２６にて分離された凝縮水１０２８をリーン溶液分岐ラインＬ₂₁に送給する、凝縮水供給ラインＬ₂₄から分岐する洗浄水供給ラインＬ₁₅を有するものである。

　この凝縮水供給ラインＬ₂₄から分岐する洗浄水供給ラインＬ₁₅を設けることで、リーン溶液分岐ラインＬ₂₁に低濃度のＣＯ₂吸収液を含む凝縮水１０２８を送給することができるため、この凝縮水１０２８を洗浄水１６Ｂとして用いることができる。

　本発明による実施例３に係るＣＯ₂回収装置について、図６を参照して説明する。
　図６は、本発明の実施例３に係るＣＯ₂回収装置の概略図である。図中、前記図１に示す本発明の実施例１に係るＣＯ₂回収装置１０Ａと同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。

　図６に示すように、本実施例に係るＣＯ₂回収装置１０Ｃは、実施例１における第１の水洗部１０１３－１と、ＣＯ₂回収部１０１０との間に、第２の水洗部１０１３－２を設けている。
　第１の水洗部１０１３－１は、実施例１と同様に分離ドラム１０２６で分離した低濃度のＣＯ₂吸収液を含む凝縮水１０２８を用いて、排出するＣＯ₂吸収液除去排ガス１００１Ｃの洗浄を行っている。

　第２の水洗部１０１３－２は、この第１の水洗部１０１３－１からの凝縮水１０１４の一部を、供給ラインＬ₁₈を介して循環ラインＬ₁₉に供給し、洗浄水１０１３ｃとしてポンプＰ₇により循環させ、ＣＯ₂回収部１０１０でＣＯ₂を回収したＣＯ₂除去排ガス１００１Ｂ中に残存するＣＯ₂吸収液を洗浄除去している。
　ここで、本実施例では、洗浄水１０１３ｃを熱交換する際、循環ラインＬ₁₉に介装した熱交換部１０１３ｄで熱交換温度を高く維持して、第２の水洗部１０１３－２を通過する際、洗浄水１００３ｃ中の水分を気化させて、ＣＯ₂吸収液除去排ガス１００１Ｃ中への水の同伴量の増大を図る。これにより、系外へ放出する水分量の増大を図る。

　本実施例では、この循環ラインＬ₁₉からろ過膜装置１３へ、洗浄水供給ラインＬ₁₅を介して洗浄水１６Ａとして供給している。
　実施例１のように、吸収塔上部側の第１の水洗部１０１３－１での洗浄水１０１３ａをろ過膜装置１３のフィルター１２の洗浄水として用いないのは、上段側の第１の水洗部１０１３－１の仕上げ洗浄の洗浄性能を低下させないようにするためである。

　１０Ａ～１０Ｃ　ＣＯ₂回収装置
　１１　固形分
　１２　フィルター
　１３　ろ過膜装置
　１６Ａ、１６Ｂ　洗浄水（含吸収液）
　２１　ＣＯ₂吸収液を含まない洗浄水（吸収液無）
　１７　ろ過膜装置本体
　１００１Ａ　ＣＯ₂含有排ガス
　１００１Ｂ　ＣＯ₂除去排ガス
　１００１Ｃ　ＣＯ₂吸収液除去排ガス
　１００４　吸収塔
　１００５　ＣＯ₂吸収液
　１００５Ａ　リッチ溶液
　１００５Ｂ　リーン溶液
　１００６　吸収液再生塔
　１０１０　ＣＯ₂回収部
　１０３０　冷却塔
　１０３１　冷却水　

Claims

　ＣＯ₂を含有する排ガスとＣＯ₂吸収液とを接触させてＣＯ₂を除去する吸収塔と、
　ＣＯ₂を吸収したリッチ溶液を熱交換により再生する吸収液再生塔と、
　前記吸収塔から前記リッチ溶液を抜出すと共に、前記吸収液再生塔側に導入するリッチ溶液供給ラインと、
　前記吸収液再生塔で再生されたＣＯ₂が放散されたリーン溶液を前記吸収液再生塔から抜出すと共に、前記吸収塔に導入し、リーン溶液を前記吸収塔でＣＯ₂吸収液として再利用するリーン溶液供給ラインと、を備えると共に、
　前記リーン溶液供給ライン或いはリッチ溶液供給ライン又はその両方から分岐された溶液分岐ラインに介装され、分岐された前記溶液中に残存する固形分をフィルターにより捕集すると共に、前記フィルターを通過したろ過液を前記溶液供給ラインに戻すろ過膜装置と、を備えると共に、
　前記フィルターで前記固形分を捕集したろ過膜装置に対して、系内を循環している低濃度のＣＯ₂吸収液を洗浄水として用いて前記フィルターを洗浄し、洗浄に用いた低濃度のＣＯ₂吸収液を前記溶液供給ラインに戻す粗洗浄を行うと共に、系外からのＣＯ₂吸収液を含まない洗浄水により、前記フィルターを仕上げ洗浄し、捕集した固形分からＣＯ₂吸収液を洗浄・除去し、このＣＯ₂吸収液を含む仕上げ洗浄水を前記溶液供給ラインに戻し、次いで、吸収塔内の水バランスを調整して系内の水分量を所定の値に保持し、系内を循環するＣＯ₂吸収液の濃度を所定濃度に維持することを特徴とするＣＯ₂回収装置。
　請求項１において、
　前記吸収塔内の水バランスの調整を、水洗部の洗浄水の温度を制御することを特徴とするＣＯ₂回収装置。
　請求項１において、
　前記吸収塔内の水バランスの調整を、前記吸収塔に導入する前のＣＯ₂を含有する排ガスを冷却する冷却塔の冷却水の温度を制御することを特徴とするＣＯ₂回収装置。
　請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
　前記吸収液再生塔が、該吸収液再生塔の頭頂部から放出された水蒸気を伴ったＣＯ₂ガスを含む放出ガス中の水蒸気を凝縮し、水を分離する分離ドラムを備えると共に、
　前記吸収塔が、ＣＯ₂を含有する排ガスとＣＯ₂吸収液とを接触させて前記排ガス中のＣＯ₂を吸収するＣＯ₂回収部と、
　前記ＣＯ₂回収部の上段側に配設され、ＣＯ₂を除去したＣＯ₂除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ₂吸収液を洗浄水により回収する少なくとも一つ以上の水洗部と、
　前記水洗部の下方側に配設され、前記各水洗部内の凝縮水を回収する凝縮水受部とを備え、
　前記吸収塔の前記凝縮水受部で回収された凝縮水、前記分離ドラムにて分離された水の何れか一方又は両方の低濃度のＣＯ₂吸収液を、粗洗浄の洗浄水として用いることを特徴とするＣＯ₂回収装置。
　請求項１乃至４の何れか一つにおいて、
　前記フィルターで捕集した固形分を、系外から供給する気体又は洗浄液により逆洗して除去することを特徴とするＣＯ₂回収装置。
　請求項１乃至５の何れか一つにおいて、
　前記フィルターを少なくとも２系統設け、交互にＣＯ₂吸収液中の固形分を捕集することを特徴とするＣＯ₂回収装置。
　請求項１乃至６の何れか一つにおいて、
　前記ＣＯ₂吸収液がアミン系吸収液であることを特徴とするＣＯ₂回収装置。
　ＣＯ_２を含有する排ガスとＣＯ_２吸収液とを吸収塔のＣＯ₂回収部内で接触させてＣＯ₂を除去した後、該ＣＯ₂を吸収したリッチ溶液を再生塔で再生し、その後再生したＣＯ₂を除去したリーン溶液中に残存する固形分をろ過膜装置に設けられているフィルターによりろ過するろ過膜装置の洗浄方法であって、
　系内を循環している低濃度のＣＯ₂吸収液を前記ろ過膜装置に送給し、前記低濃度のＣＯ₂吸収液を用いて前記フィルターを粗洗浄し、前記フィルターを洗浄した前記低濃度のＣＯ₂吸収液を再度系内に戻すと共に、系外からＣＯ₂吸収液を含まない洗浄液を用いて前記フィルターを仕上げ洗浄し、前記フィルターを洗浄した前記低濃度のＣＯ₂吸収液を再度系内に戻し、
　その後、系外からの洗浄水が供給されて増加した水分量の調整を行い、循環する系内の水バランスを維持することを特徴とするＣＯ₂回収装置のろ過膜装置の洗浄方法。
　請求項８において、
　前記吸収塔の凝縮水受部で回収された凝縮水、分離ドラムにて分離された水の何れか一方又は両方の低濃度のＣＯ₂吸収液を洗浄水として用いることを特徴とするＣＯ₂回収装置のろ過膜装置の洗浄方法。
　請求項８又は９において、
　前記ＣＯ₂吸収液がアミン系吸収液であることを特徴とするＣＯ₂回収装置のろ過膜装置の洗浄方法。
　請求項８乃至１０のいずれか一つにおいて、
　前記吸収塔内の水バランスの調整を、前記水洗部の洗浄水の温度を制御することを特徴とするＣＯ₂回収装置のろ過膜装置の洗浄方法。
　請求項８乃至１０のいずれか一つにおいて、
　前記吸収塔内の水バランスの調整を、前記吸収塔に導入する前の前記ＣＯ₂を含有する排ガスを冷却する冷却塔冷却水の温度を制御することを特徴とするＣＯ₂回収装置のろ過膜装置の洗浄方法。