WO2015122050A1 - Ｃｏ２回収装置及びｃｏ２回収方法 - Google Patents

Ｃｏ２回収装置及びｃｏ２回収方法 Download PDF

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absorbent
absorption
solution
gas
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敦弘 行本
琢也 平田
田中　裕士
陽和 萩本
晴章 平山
大石　剛司
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三菱重工業株式会社
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    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • the present invention relates to a CO 2 recovery device and a CO 2 recovery method, and relates to a CO 2 recovery device and a CO 2 recovery method for recovering CO 2 in a gas to be treated using a CO 2 absorbent.
  • a direct reduced iron production system including an acidic gas removing device that removes acidic components in reducing furnace exhaust gas as synthesis gas discharged from a direct reducing furnace has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • the reduction furnace exhaust gas having a high CO 2 partial pressure (for example, 50 kPa to 200 kPa) discharged from the direct reduction furnace is brought into contact with the acidic gas absorption liquid in the acidic gas component absorption tower to reduce the reduction furnace.
  • the acidic gas absorbing solution that has absorbed the acidic gas component is heated in a regeneration tower to release the acidic gas component in the acidic gas absorbing solution to regenerate the acidic gas absorbing solution.
  • an acidic gas removal facility that removes acidic components contained in natural gas has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • CO 2 minutes is relatively low pressures (e.g., 10 kPa ⁇ 15 kPa) and CO 2 recovery apparatus is used to recover CO 2 in the combustion exhaust gas such as a boiler by CO 2 absorbing solution
  • CO 2 recovery apparatus is used to recover CO 2 in the combustion exhaust gas such as a boiler by CO 2 absorbing solution
  • the CO 2 from the relatively high synthesis gas is CO 2 partial pressure or when recovered by the CO 2 absorbing solution, the CO 2 from natural gas (methane) containing CO 2 at a case of recovering the CO 2 absorbing solution
  • the present invention has been made in view of such circumstances, excellent absorption rate of CO 2, moreover, an object of the invention to provide a CO 2 recovery apparatus and a CO 2 recovery method that can be energy saving.
  • the first CO is absorbed the contacting the gas to be treated and the CO 2 absorbing solution containing CO 2 and CO 2 contained in the gas to be treated in the CO 2 absorbing solution 2
  • the first CO 2 absorbing section as an absorbing liquid, and the first CO 2 absorbing liquid and the gas to be processed containing CO 2 are brought into contact with each other to convert CO 2 contained in the gas to be processed into the first CO 2.
  • the second CO and CO 2 absorption tower having two absorbing portion, the second CO 2 absorption and heating the second CO 2 absorbing solution for the second CO 2 absorbing liquid is absorbed into the absorbing solution and the CO 2 absorbing solution regeneration tower for reproducing CO 2 absorbing solution by releasing CO 2 from the liquid, measuring a temperature of the second CO 2 absorbing liquid supplied from the CO 2 absorption tower to the CO 2 absorbing solution regeneration tower a temperature measuring device for the second CO 2 adsorption measured by the temperature measuring device Characterized by comprising a control device for controlling the temperature of the first CO 2 absorbing solution supplied to the second CO 2 absorbing section based on the temperature of the liquid.
  • the CO 2 recovery apparatus is excellent in CO 2 absorption rate and can save energy even when processing a synthesis gas having a high CO 2 partial pressure in the gas to be processed.
  • the absorption rate is the molar amount of CO 2 absorbed per mole of the absorbing solution.
  • the control device controls the temperature of the first CO 2 absorbing liquid supplied to the second CO 2 absorbing section to 50 ° C. or more and 60 ° C. or less.
  • the temperature of the first CO 2 absorbing liquid supplied to the second CO 2 absorbing section is an appropriate range, to be treated in the gas in the second CO 2 absorbing section Since the absorption rate of CO 2 is further improved and the circulation rate of the CO 2 absorbent can be reduced by improving the CO 2 absorption rate, the consumption of water vapor necessary for the regeneration of the CO 2 absorbent can be reduced.
  • the CO 2 absorbing solution can appropriately high temperature of the supplied CO 2 absorbing solution to the regenerator, it is also effective expected to reduce steam consumption.
  • CO 2 partial pressure of the gas to be treated containing CO 2 is not less than 50 kPa.
  • the CO 2 recovery device has a moderate CO 2 partial pressure in the gas to be treated, so that the CO 2 absorption rate by the first CO 2 absorbing liquid in the second CO 2 absorbing portion is further increased. improves.
  • the first CO ratio of the filling height of the filling material in the filling height and the second CO 2 absorbing section of the filler in the two absorbent portion is preferably 1: 3 or more and 3: 1 or less.
  • CO 2 recovery method of the present invention said CO 2 contained in the gas to be treated with the gas to be treated and the CO 2 absorbing solution by contacting with the first CO 2 absorption of the CO 2 absorber comprising CO 2
  • the first CO 2 absorbing liquid is absorbed into the CO 2 absorbing liquid to make contact with the first CO 2 absorbing liquid and the gas to be treated containing CO 2 at the second CO 2 absorbing portion of the CO 2 absorbing tower.
  • the CO 2 recovery method is excellent in CO 2 absorption and energy saving even when a synthesis gas having a high CO 2 partial pressure in the gas to be processed is processed.
  • the temperature of the first CO 2 absorbent supplied to the second CO 2 absorber it is preferable to control the temperature of the first CO 2 absorbent supplied to the second CO 2 absorber to 50 ° C. or more and 60 ° C. or less.
  • the temperature of the first CO 2 absorbing liquid supplied to the second CO 2 absorbing section is an appropriate range, to be treated in the gas in the second CO 2 absorbing section Since the absorption rate of CO 2 is further improved and the circulation rate of the CO 2 absorbent can be reduced by improving the CO 2 absorption rate, the consumption of water vapor necessary for the regeneration of the CO 2 absorbent can be reduced.
  • the CO 2 absorbing solution can appropriately high temperature of the supplied CO 2 absorbing solution to the regenerator, it is also effective expected to reduce steam consumption.
  • the CO 2 partial pressure of the gas to be treated containing CO 2 is not less than 50 kPa. In this way, CO 2 recovery method, since the partial pressure of CO 2 to be treated in the gas becomes a proper range, CO 2 to be treated in the gas by the first CO 2 absorbing solution in the second CO 2 absorbing section The absorptivity is further improved.
  • the first CO ratio of the filling height of the filling material in the filling height and the second CO 2 absorbing section of the filler in the two absorbent portion is preferably 1: 3 or more and 3: 1 or less.
  • FIG. 1 is a schematic view of a CO 2 recovery apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the temperature of the CO 2 absorbent (semi-rich solution) supplied to the lower CO 2 absorber and the ratio of the CO 2 absorption rate of the rich solution.
  • Figure 3 is a diagram showing a relationship between heat ratio required regeneration temperature and CO 2 absorbing solution in the CO 2 absorbing liquid supplied to the lower CO 2 absorbing section (semi-rich solution).
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the temperature of the CO 2 absorbent (semi-rich solution) supplied to the lower CO 2 absorber and the temperature of the CO 2 absorbent (rich solution) supplied to the CO 2 regeneration tower.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the packing height ratio of the filler and the ratio of the CO 2 absorption rate of the rich solution in the lower CO 2 absorption section and the upper CO 2 absorption section of the CO 2 absorption tower.
  • the present inventors have found that in the conventional CO 2 recovery apparatus has a relatively low CO 2 partial pressures, such as flue gas, such as a boiler of a thermal power plant (e.g., 10 kPa ⁇ 15 kPa) and recovering the CO 2 from the gas It was noted that the CO 2 partial pressure discharged from a direct reduction furnace or the like is not premised on the recovery of CO 2 from synthesis gas having a relatively high (eg, 50 kPa to 200 kPa).
  • a relatively low CO 2 partial pressures such as flue gas, such as a boiler of a thermal power plant (e.g., 10 kPa ⁇ 15 kPa) and recovering the CO 2 from the gas
  • flue gas such as a boiler of a thermal power plant
  • the CO 2 partial pressure discharged from a direct reduction furnace or the like is not premised on the recovery of CO 2 from synthesis gas having a relatively high (eg, 50 kPa to 200 kPa).
  • the present inventors have found that in the case of recovering CO 2 from the relatively high synthesis gas is CO 2 partial pressure, the CO 2 absorption column provided with a plurality of CO 2 absorbing section, the CO 2 absorbing solution regeneration tower by controlling the temperature of the supplied CO 2 absorbing liquid to 2 absorbing section plurality of CO on the basis of the temperature of the supplied CO 2 absorbing solution in, excellent absorption rate of CO 2, moreover, capable of energy saving CO 2
  • the present inventors have found that a recovery apparatus and a CO 2 recovery method can be realized, and have completed the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic view of a CO 2 recovery apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the CO 2 recovering apparatus 1 the reducing furnace exhaust system for recovering CO 2 in (gas to be treated) 11A as a high-concentration CO 2 gas as synthesis gas discharged from the direct reduction furnace It is.
  • This CO 2 recovery device 1 is provided with a cooling tower 12 that cools the exhaust gas 11A containing CO 2 discharged directly from a reduction furnace or the like, and a cooling tower 12 that is provided at the rear stage of the cooling tower 12 and absorbs the CO 2 that has been cooled.
  • CO and CO 2 absorption tower 14 which is brought into contact with the liquid 13 is removed by absorbing the CO 2 in the flue gas 11A in the CO 2 absorbing liquid 13, which is provided downstream of the CO 2 absorption tower 14, it has absorbed CO 2 2 to release CO 2 from the absorbing solution 13C and includes a CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 for reproducing the CO 2 absorbing solution 13.
  • a CO 2 absorption liquid 13 is circulated between a CO 2 absorption tower 14 and a CO 2 absorption liquid regeneration tower 15.
  • the CO 2 absorbing liquid 13 (lean solution) is supplied to the CO 2 absorbing liquid regeneration tower 15 as a CO 2 absorbing liquid 13C (rich solution) that has absorbed CO 2 by the CO 2 absorbing tower 14, and the CO 2 absorbing liquid.
  • 13C (rich solution) is supplied to the CO 2 absorption tower 14 as a CO 2 absorption liquid 13 (lean solution) regenerated by removing CO 2 in the CO 2 absorption liquid regeneration tower 15.
  • the cooling tower 12 has a cooling unit 121 that cools the exhaust gas 11A.
  • a circulation line L 1 is provided between the bottom of the cooling tower 12 and the top of the cooling unit 121.
  • the circulation line L 1 a heat exchanger 122 for cooling the cooling water W 1, a circulation pump 123 for circulating the cooling water W 1 in the circulation line L within 1, which is discharged separated from the circulation line L 1
  • An adjustment valve 124 is provided for adjusting the amount of waste liquid.
  • the exhaust gas 11 ⁇ / b> A and the cooling water W 1 are brought into countercurrent contact with each other, whereby the exhaust gas 11 ⁇ / b> A is cooled and becomes the exhaust gas 11 ⁇ / b> B after cooling.
  • the heat exchanger 122 cools the cooling water W 1 which is heated by heat exchange with the exhaust gas 11A.
  • the circulation pump 123 supplies the cooling water W 1 flowing down to the bottom of the cooling tower 12 via the heat exchanger 122 to the top of the cooling unit 121.
  • the cooling tower 12 when the moisture in the exhaust gas 11 ⁇ / b> A is small, the liquid level of the cooling tower 12 is lowered, so that water is supplied from the top of the tower. Also, if the water in the flue gas 11A is high, the liquid level of the cooling tower 12 is increased, part of the cooling water W 1 circulating in the circulation line L 1 is being separated waste liquid treatment.
  • the CO 2 absorption tower 14 is provided on the lower side of the CO 2 absorption tower 14.
  • the water-washing part 142 provided in the upper part side.
  • the CO 2 absorption unit 141 the lower the CO 2 absorbing section provided in the lower side of the CO 2 absorbing section 141 (second CO 2 absorbing section) 141A and an upper provided on the upper side of the CO 2 absorbing section 141 CO It has a 2 absorbing section 141B (the first CO 2 absorbing section), the.
  • the lower CO 2 absorber 141A is filled so that the filling material has a filling height H1.
  • the upper CO 2 absorbing portion 141B is filled so that the filling material has a filling height H2.
  • the upper CO 2 absorbing section 141B, the CO 2 absorbing liquid 13 that has been reproduced by the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 is supplied.
  • the lower CO 2 absorption part (second CO 2 absorption part) 141A is supplied with a CO 2 absorbent 13B that has absorbed CO 2 in the exhaust gas 11C by the upper CO 2 absorption part 141B.
  • the CO 2 absorbing liquid that has accumulated in the bottom of the upper CO 2 absorbing section 141B flows down from the upper CO 2 absorbing section 141B (first CO 2
  • the liquid storage part 143A and chimney tray 143B which store 13A of absorption liquids are provided. This is the liquid reservoir 143A, the line L 11 withdrawn supplied to lower the CO 2 absorbing section 141A is provided by extracting the CO 2 absorbing liquid 13A that is stored in the liquid storing portion 143A from the CO 2 absorber 14.
  • the withdrawal line L 11 is a heat exchanger 24 and the CO 2 absorbing solution 13A to the CO 2 absorbing liquid 13B that is cooled by cooling the CO 2 absorbing solution 13A to lower the CO 2 absorbing section 141A as the CO 2 absorbing liquid 13B
  • a pump 25 for supply is provided.
  • the heat exchanger 24 is configured so that the supply amount of the refrigerant can be adjusted by the control device 101.
  • the pump 25 is configured such that the supply amount of the CO 2 absorbent 13B to the lower CO 2 absorbent 141A can be adjusted by the control device 101.
  • the control device 101 can be realized using, for example, a general-purpose or dedicated computer such as a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and a program operating on the computer. it can.
  • the bottom of the washing section 142 the liquid reservoir 144A for storing the cleaning water W 2 for cleaning the exhaust gas 11D that CO 2 in the flue gas 11C is removed is provided.
  • the circulation line L 2 a heat exchanger 21 for cooling the wash water W 2
  • circulation line wash water W 2 including the CO 2 absorbing liquid 13 through the heat exchanger 21 is recovered by the liquid reservoir 144A
  • a circulation pump 22 that circulates in L 2 is provided.
  • the circulation line L 2 is provided with an extraction line L 3 for extracting a part of the cleaning water W 2 (cleaning water W 3 ) and supplying it to the CO 2 absorbent 13 (lean solution).
  • the extraction line L 3 is provided with an adjustment valve 23 that adjusts the supply amount of the cleaning water W 3 supplied to the CO 2 absorbent 13.
  • CO 2 absorber section 141 and the CO 2 absorbing solution 13, including exhaust gas 11A and alkanol amines containing CO 2 in the upper CO 2 absorbing section 141B is in contact countercurrent.
  • CO 2 in the exhaust gas 11C is absorbed by the CO 2 absorbent 13 by a chemical reaction shown in the following formula.
  • CO 2 in the exhaust gas 11C is removed and the exhaust gas 11C becomes the exhaust gas 11D from which the CO 2 is removed, and the CO 2 absorbent 13 becomes the CO 2 absorbent 13A.
  • the lower the CO 2 absorbing section 141A, and the CO 2 absorbing solution 13B having absorbed gas 11B and CO 2 containing CO 2 is contacted countercurrent.
  • the exhaust gas 11D from which the CO 2 that has passed through the upper CO 2 absorption section 141B has been removed rises via the chimney tray 144B. Then, the exhaust gas 11D is a flue gas 11E recovered by circulating the cleaning of CO 2 absorbing solution 13 accompanying the cleaning water W 2 and gas-liquid contact with flue gas 11D supplied from the top side of the washing unit 142. The exhaust gas 11E is trapped in the gas by the mist eliminator 145 and discharged from the top 14a of the CO 2 absorption tower 14 to the outside.
  • the CO 2 absorption liquid 13C (rich solution) that has absorbed CO 2 by the CO 2 absorption tower 14 is CO 2 absorption liquid.
  • a rich solution supply pipe 50 for supplying to the upper side of the regeneration tower 15 is provided.
  • the rich solvent feed pipe 50 a thermometer for measuring the temperature of the CO 2 absorbing solution 13C (temperature measuring device) 102 and, CO 2 and CO 2 absorbing solution 13C that has absorbed CO 2 in the absorption tower 14 CO 2 absorbing solution rich heating the rich solution pump 51 supplies toward the regeneration tower 15, CO 2 absorbing solution 13C the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 heated by CO CO 2 has been removed 2 absorbent 13 by (lean solvent)
  • a lean solution heat exchanger 52 is provided.
  • the control device 101 adjusts the amount of refrigerant supplied to the heat exchanger 24 based on the temperature of the CO 2 absorbent 13C measured by the thermometer 102, and supplies CO 2 to the lower CO 2 absorber 141A by the pump 25.
  • the supply amount of the absorbing liquid 13B is controlled.
  • the temperature meter 102 is disposed may be provided at locations that can be controlled by the controller 101 of the CO 2 absorbing solution 13B supplies the lower the CO 2 absorbing section 141A, for example, downstream of the heat exchanger 24 of
  • the central portion of the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15, CO 2 absorbing solution supply section 151 CO 2 absorbed CO 2 absorbing solution 13C is supplied is provided.
  • a regeneration heater 31 that heats the CO 2 absorbent 13 with saturated steam S
  • a regulating valve 32 that adjusts the amount of saturated steam S supplied to the regeneration heater 31, and the regeneration heater 31.
  • the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 the bottom of the CO 2 absorbing solution 13 CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 of the CO 2 absorbing liquid circulating pump 33 for supplying the bottom of the supply unit 151 through a is provided.
  • This gas discharge line L 5 represents a capacitor 42 which condenses the moisture in the CO 2 gas 41, and the separation drum 43 to separate the CO 2 gas 41 and condensed water W 5 is provided.
  • the CO 2 gas 44 from which the condensed water W 5 has been separated is discharged to the outside from the upper part of the separation drum 43.
  • the condensed water W 5 the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 the condensate line L is supplied to the upper 6 is provided.
  • the condensed water line L 6 is provided with a condensed water circulation pump 45 that supplies the condensed water W 5 separated by the separation drum 43 to the upper part of the CO 2 absorbent regeneration tower 15. Between the condensed water circulation pump 45 and the CO 2 absorbent regeneration tower 15, an adjustment valve 46 for controlling the amount of the condensed water W 5 supplied to the CO 2 absorbent regeneration tower 15 is provided. Further, between the condensed water circulation pump 45 and the circulation line L 2 , a part of the condensed water W 5 supplied to the CO 2 absorbing liquid regeneration tower 15 is branched and supplied to the cleaning unit 142 of the CO 2 absorbing tower 14. return line L 12 condensed water W 5 which is provided. The reflux line L 12 is provided with an adjustment valve 47 that adjusts the amount of condensed water W 5 supplied to the cleaning unit 142.
  • a lean solution supply pipe 53 that supplies the upper side of the CO 2 absorption unit 141 is provided.
  • the lean solution supply pipe 53, the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 is heated with steam in a CO 2 absorbing solution 13 from which CO 2 has been removed (lean solution) CO 2 absorbing solution and absorbed CO 2 by @ 13 C (Rich a rich lean solution heat exchanger 52 for heating the solution), and supplies the CO 2 absorbing liquid 13 in the bottom of the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 to the upper part of the CO 2 absorbing section 141 lean solution pump 54, CO 2 A cooling unit 55 that cools the absorbent 13 (lean solution) to a predetermined temperature is provided.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the temperature of the CO 2 absorbent 13B (semi-rich solution) supplied to the lower CO 2 absorber and the ratio of the CO 2 absorption rate of the rich solution.
  • the horizontal axis indicates the temperature of the CO 2 absorbent 13B
  • the vertical axis indicates the ratio of the CO 2 absorption rate of the rich solution.
  • the case where exhaust gas having a low CO 2 partial pressure (eg, about 10 kPa) such as combustion exhaust gas from a boiler is used is indicated by a dotted line, and CO 2 such as synthesis gas discharged directly from a reduction furnace or the like.
  • the case where exhaust gas with a high partial pressure (for example, about 60 kPa) is used is indicated by a solid line.
  • the plot is an analysis value. Further, in FIG. 2 shows coaxially relative to the maximum value of the absorption rate and each 1 in the temperature range of 40 ° C. or higher 70 ° C. or less, CO 2 partial pressure is low exhaust gas and CO 2 partial pressure The maximum absorption rate differs from that of high exhaust gas.
  • the temperature of the CO 2 absorbing solution 13B supplies the lower the CO 2 absorbing section 141A as compared with the case where CO 2 partial pressure having a low exhaust gas, the lower the CO 2 absorbing thereby improving the CO 2 absorption rate in parts 141A, reduce the circulation amount of the CO 2 absorbing solution, to reduce the amount of heat of the heating of the CO 2 absorbing solution 13C in the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15, to achieve energy saving.
  • the control device 101 sets the temperature of the CO 2 absorbent 13B supplied to the lower CO 2 absorbent 141A to 50 ° C. or more and 60 ° C. or less. It is preferable to control.
  • the CO 2 recovery apparatus 1 since the temperature of the CO 2 absorbent 13B supplied to the lower CO 2 absorber 141A is in an appropriate range, the CO 2 recovery apparatus 1 has the exhaust gas 11A generated by the CO 2 absorbent 13B in the lower CO 2 absorber 141A. Since the absorption rate of CO 2 is further improved and the circulation rate of the CO 2 absorbent 13B can be reduced by further improving the CO 2 absorption rate, consumption of the saturated water vapor S accompanying the regeneration of the CO 2 absorbent 13C is reduced. Is possible. Moreover, CO 2 recovering apparatus 1, the CO 2 absorbing solution can appropriately high temperature of the supplied CO 2 absorbing solution 13C to the regenerator 15, which also is effective in reducing the steam consumption.
  • the CO 2 partial pressure in the exhaust gas 11B is preferably 50 kPa or more and 200 kPa or less. If the CO 2 partial pressure is 50 kPa or more, as shown by the solid line in FIG. 2, the CO 2 absorption rate in the lower CO 2 absorbing portion 141A tends to be different from that when the CO 2 partial pressure is low (for example, about 10 kPa). It becomes. Moreover, CO 2 partial pressure is not more than 200 kPa, it is possible to sufficiently reduce the CO 2 in the exhaust gas 11B in the CO 2 absorber 14.
  • the CO 2 partial pressure in the exhaust gas 11B is more preferably 55 kPa or more, further preferably 60 kPa or more, more preferably 150 kPa or less, and even more preferably 100 kPa or less, from the viewpoint of further improving the above-described effects.
  • the CO 2 partial pressure in the exhaust gas 13B is more preferably 55 kPa to 150 kPa, and still more preferably 60 kPa to 100 kPa.
  • FIG. 3 is a diagram showing a relationship between heat ratio required regeneration temperature and CO 2 absorbing solution 13 supplied to the lower CO 2 absorbing section 141A CO 2 absorbing solution 13B (semi-rich solution).
  • the horizontal axis represents the temperature of the CO 2 absorbent 13B
  • the vertical axis represents the calorie ratio necessary for CO 2 regeneration.
  • the ratio of the minimum heat amount required for the regeneration of the CO 2 absorbent 13B is set to 1. Yes.
  • the plot is an analysis value.
  • the amount of heat required for the regeneration of the CO 2 absorbing solution 13B in the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 becomes minimum at about 55 ° C., the 55 ° C.
  • the amount of heat required to regenerate the CO 2 absorbing liquid 13C increases as the temperature deviates from. Accordingly, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the exhaust gas 11A by the CO 2 absorbing liquid 13B the temperature of the CO 2 absorbing solution 13B supplies the lower the CO 2 absorbing section 141A of the lower CO 2 absorbing section 141A
  • the circulation amount of the CO 2 absorbent 13 can be reduced as the absorption rate is improved.
  • FIG. 4 CO 2 absorbing solution 13C supplied to the temperature and the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 of the CO 2 absorbing liquid 13B to be supplied to the lower CO 2 absorbing section 141A (semi-rich solution) with the temperature of the (rich solution)
  • FIG. 4 the vertical axis represents the temperature of the CO 2 absorbing solution 13C to be supplied to the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15, the horizontal axis of the CO 2 absorbing solution 13B to be supplied to the lower CO 2 absorbing section 141A Indicates temperature.
  • the temperature of the CO 2 absorbing solution 13C supplied to the temperature and the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 of the CO 2 absorbing liquid 13B to be supplied to the lower CO 2 absorbing section 141A are directly proportional to each other. Therefore, the temperature of the CO 2 absorbing solution 13C to be supplied to the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 which is measured by the thermometer 102 measures, so that the measured temperature reaches a predetermined range (e.g., 62 ° C. or higher 67 ° C.
  • a predetermined range e.g., 62 ° C. or higher 67 ° C.
  • CO of the control unit 101 by controlling the supply amount of CO 2 absorbing liquid 13B to the lower CO 2 absorbing section 141A by the refrigerant amount and the pump 25 supplied to the heat exchanger 24, the lower the CO 2 absorbing section 141A to It becomes possible to control 2 absorption liquid 13B to desired temperature.
  • the high CO 2 absorption rate is obtained, it is possible to reduce the amount of heat of the heating of the CO 2 absorbing solution 13C in the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15.
  • Figure 5 is a diagram showing the relationship between the lower the CO 2 absorbing section and CO 2 absorption rate ratio of the upper CO 2 filling height ratio of the filler in the absorption section H1, H2 and the rich solution of the CO 2 absorber.
  • the filling height ratio of the fillers H1 and H2 in the lower CO 2 absorber 141A and the upper CO 2 absorber 141B is 1: 3. It is shown as a ratio where the maximum value of the CO 2 absorption rate when changing in the range of ⁇ 3: 1 is 1.
  • the CO 2 absorption rate is changed by changing the filling height ratio of the fillers of the lower CO 2 absorbing portion 141A and the upper CO 2 absorbing portion 141B.
  • the filling height ratio (upper CO 2 absorption) between the filling height of the filler filler H2 in the upper CO 2 absorbing portion 141B and the filling height of the filler H1 in the lower CO 2 absorbing portion 141A.
  • Part 141B: Lower CO 2 absorption part 141B) is preferably 1: 3 or more and 3: 1 or less.
  • the filling height ratio is more preferably 1: 1 from the viewpoint of further improving the above-described effects.
  • Exhaust gas 11A such as synthetic gas containing CO 2 discharged from the direct reduction furnace is cooled is cooled water W 1 and countercurrent contact is introduced into the cooling tower 12 the gas 11B to.
  • the cooled exhaust gas 11B is introduced into the CO 2 absorption tower 14 via the flue 16, and the flow rate of the exhaust gas 11B introduced into the CO 2 absorption tower 14 is measured.
  • Exhaust gas 11B introduced into the CO 2 absorber 14 is contact the CO 2 absorbing liquid 13 and a counter-flow, including lower CO 2 absorbing section 141A and upper CO 2 absorbing section 141B and alkanolamine in the CO 2 absorbing section 141, The CO 2 in the exhaust gas 11B is absorbed by the CO 2 absorbent 13 and becomes the exhaust gas 11D from which the CO 2 has been removed.
  • the exhaust gas 11D from which the CO 2 has been removed rises via the chimney tray 144B and comes into gas-liquid contact with the cleaning water W 2 supplied from the top side of the water washing unit 142, and the CO 2 absorbing solution 13 accompanying the exhaust gas 11D
  • the exhaust gas 11E recovered by the circulation cleaning is obtained.
  • the exhaust gas 11E is trapped in the gas by the mist eliminator 145 and discharged from the top 14a of the CO 2 absorption tower 14 to the outside.
  • the rich solvent pump 51 supplies the CO 2 absorbent regeneration tower 15 to the upper part.
  • the CO 2 absorbent 13C flowing through the rich solution supply pipe 50 is measured at any time by the thermometer 102, and the measured temperature of the CO 2 absorbent 13C is transmitted to the control device 101.
  • the control device 101 uses the refrigerant amount supplied to the heat exchanger 24 and the CO 2 absorption to the lower CO 2 absorption part 141A by the pump 25 so that the temperature of the CO 2 absorbent 13C measured by the thermometer 102 falls within a predetermined range.
  • the supply amount of the liquid 13B is adjusted.
  • This semi-lean solution is circulated through the circulation line L 4 by the circulation pump 33 and heated by the saturated steam S by the regenerative heater 31 to become the CO 2 absorbing solution 13 (lean solution).
  • Saturated steam S after heating the water vapor condensed water W 4.
  • CO 2 CO 2 gas 41 that is removed from the absorption liquid 13, after the moisture has been condensed by the condenser 42, condensed water W 5 is emitted to the outside as the CO 2 gas 44 separated from the top of the separation drum 43.
  • the separated condensed water W 5 is supplied to the CO 2 absorption liquid regeneration tower 15 and partly branched and supplied to the cleaning unit 142 of the CO 2 absorption tower 14 through the reflux line L 12 .
  • the CO 2 absorbent 13 (lean solution) at the bottom 15b of the CO 2 absorbent regeneration tower 15 is exchanged with the CO 2 absorbent 13C (rich solution) by the rich / lean solution heat exchanger 52 via the lean solution supply pipe 53.
  • the lean solution pump 54 supplies the upper part of the CO 2 absorber 141 of the CO 2 absorber 14.
  • the CO 2 absorbent 13 supplied to the CO 2 absorber 141 absorbs the CO 2 of the exhaust gas 11A by the upper CO 2 absorber 141A to become a CO 2 absorbent (semi-rich solution) 13A, and the upper CO 2 absorber 141A withdrawn in line L 11 withdrawn from the bottom.
  • the extracted CO 2 absorbent 13A is cooled to a predetermined temperature range by the heat exchanger 24 to become a CO 2 absorbent (semi-rich solution) 13B, and then supplied to the lower CO 2 absorbent 141A by the pump 25.
  • a CO 2 absorbent (semi-rich solution) 13B consisting of a lower CO 2 absorbing section 141A absorbs CO 2 in the exhaust gas 11B CO 2 absorbing solution and (rich solution) @ 13 C.
  • This CO 2 absorbent (rich solution) 13C is extracted from the bottom 14b of the CO 2 absorption tower 14 and supplied to the CO 2 regeneration tower 15.
  • the present invention describes CO 2 such as natural gas (methane gas). As long as it contains a gas, it can be applied to various gases.

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Abstract

　ＣＯ２の吸収率に優れ、しかも、省エネルギー化が可能なＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法を提供すること。本発明のＣＯ２回収装置１は、ＣＯ２を含む排ガス１１ＣとＣＯ２吸収液１３とを接触させてＣＯ２吸収液１３Ａとする上部ＣＯ２吸収部１４１Ｂ及びＣＯ２吸収液１３ＡとＣＯ２を含む排ガス１１Ｂとを接触させてＣＯ２吸収液１３Ｃとする下部ＣＯ２吸収部１４１Ａを備えたＣＯ２吸収塔１４と、ＣＯ２吸収液１３Ｃを加熱してＣＯ２吸収液１３とするＣＯ２吸収液再生塔１５と、ＣＯ２吸収塔１４からＣＯ２吸収液再生塔１５に供給するＣＯ２吸収液１３Ｃの温度を測定する温度計１０２と、温度計１０２によって測定されたＣＯ２吸収液１３Ｃの温度に基づいて下部ＣＯ２吸収部１４１Ａに供給するＣＯ２吸収液１３Ｂの温度を制御する制御装置１０１とを具備する。

Description

ＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法
　本発明は、ＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法に関し、ＣＯ２吸収液を用いて被処理ガス中のＣＯ２を回収するＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法に関する。
　従来、直接還元炉から排出される合成ガスとしての還元炉排ガス中の酸性成分を除去する酸性ガス除去装置を備えた直接還元鉄製造システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この直接還元鉄製造システムにおいては、直接還元炉から排出されたＣＯ２分圧が高い（例えば、５０ｋＰａ～２００ｋＰａ）還元炉排ガスを、酸性ガス成分吸収塔で酸性ガス吸収液に接触させて還元炉排ガス中の酸性ガス成分を除去する。酸性ガス成分を吸収した酸性ガス吸収液を再生塔で加熱して酸性ガス吸収液中の酸性ガス成分を放出させて酸性ガス吸収液を再生させる。また、天然ガス中に含まれる酸性成分を除去する酸性ガス除去設備も提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
特開２０１３－１０８１０９号公報
ＬＮＧビジネスの本質を理解するための液化プラント必須知識　http://oilgas-info.jogmec.go.jp/pdf/0/598/200503_001a.pdf
　ところで、火力発電所などにおいては、ＣＯ２分圧が比較的低い（例えば、１０ｋＰａ～１５ｋＰａ）ボイラなどの燃焼排ガス中のＣＯ２をＣＯ２吸収液によって回収するＣＯ２回収装置が用いられており、省エネルギー化のために様々な検討がなされている。近年、ＣＯ２分圧が比較的高い合成ガス中からＣＯ２をＣＯ２吸収液によって回収する場合や、ＣＯ２を含む天然ガス（メタンガス）中からＣＯ２をＣＯ２吸収液によって回収する場合であっても、蒸気消費量などのＣＯ２回収熱量が少なく、省エネルギー化を実現できる技術が望まれている。
　本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、ＣＯ２の吸収率に優れ、しかも、省エネルギー化が可能なＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法を提供することを目的とする。
　本発明のＣＯ２回収装置は、ＣＯ２を含む被処理気体とＣＯ２吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２を前記ＣＯ２吸収液に吸収させて第１のＣＯ２吸収液とする第１のＣＯ２吸収部、及び前記第１のＣＯ２吸収液とＣＯ２を含む被処理気体とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２を前記第１のＣＯ２吸収液に吸収させて第２のＣＯ２吸収液とする第２のＣＯ２吸収部を備えたＣＯ２吸収塔と、前記第２のＣＯ２吸収液を加熱して前記第２のＣＯ２吸収液からＣＯ２を放出させてＣＯ２吸収液を再生するＣＯ２吸収液再生塔と、前記ＣＯ２吸収塔から前記ＣＯ２吸収液再生塔に供給する第２のＣＯ２吸収液の温度を測定する温度測定装置と、前記温度測定装置によって測定された前記第２のＣＯ２吸収液の温度に基づいて前記第２のＣＯ２吸収部に供給する前記第１のＣＯ２吸収液の温度を制御する制御装置とを具備することを特徴とする。
　この構成によれば、ＣＯ２吸収液再生塔に供給する第２のＣＯ２吸収液の温度に基づいて第２のＣＯ２吸収部に供給する第１のＣＯ２吸収液の温度を制御するので、第２のＣＯ２吸収部におけるＣＯ２吸収液のＣＯ２の吸収率を高くすることができる。これらにより、ＣＯ２回収装置は、被処理気体中のＣＯ２分圧が高い合成ガスを処理する場合であっても、ＣＯ２の吸収率に優れ、しかも、省エネルギー化が可能となる。ここで、吸収率とは、吸収液１モルあたりのＣＯ２吸収モル量とする。
　本発明のＣＯ２回収装置においては、前記制御装置は、前記第２のＣＯ２吸収部に供給する前記第１のＣＯ２吸収液の温度を５０℃以上６０℃以下に制御することが好ましい。この構成により、ＣＯ２回収装置は、第２のＣＯ２吸収部に供給する第１のＣＯ２吸収液の温度が適度な範囲となるので、第２のＣＯ２吸収部における被処理気体中のＣＯ２の吸収率が一層向上し、ＣＯ２吸収率向上により、ＣＯ２吸収液の循環量を低減できるので、ＣＯ２吸収液の再生に必要な水蒸気の消費量を削減することが可能となる。また、この構成により、ＣＯ２吸収液再生塔に供給するＣＯ２吸収液の温度を適度に高くでき、それもまた、蒸気消費量削減に効果が見込める。
　本発明のＣＯ２回収装置においては、ＣＯ２を含む被処理気体のＣＯ２分圧が５０ｋＰａ以上であることが好ましい。この構成により、ＣＯ２回収装置は、被処理気体中のＣＯ２分圧が適度な範囲となるので、第２のＣＯ２吸収部における第１のＣＯ２吸収液によるＣＯ２の吸収率が一層向上する。
　本発明のＣＯ２回収装置においては、前記第１のＣＯ２吸収部における充填材の充填高さと前記第２のＣＯ２吸収部における充填材の充填高さとの比（第１のＣＯ２吸収部：第２のＣＯ２吸収部）が、１：３以上３：１以下であることが好ましい。この構成により、ＣＯ２吸収液による被処理気体中のＣＯ２の吸収率がより向上するので、省エネルギー化が可能となる。
　本発明のＣＯ２回収方法は、ＣＯ２を含む被処理気体とＣＯ２吸収液とをＣＯ２吸収塔の第１のＣＯ２吸収部で接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２を前記ＣＯ２吸収液に吸収させて第１のＣＯ２吸収液とし、前記第１のＣＯ２吸収液とＣＯ２を含む被処理気体とを前記ＣＯ２吸収塔の第２のＣＯ２吸収部で接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２を前記第１のＣＯ２吸収液に吸収させて第２のＣＯ２吸収液とする工程と、前記第２のＣＯ２吸収液をＣＯ２吸収液再生塔で加熱して前記ＣＯ２吸収液からＣＯ２を放出させてＣＯ２吸収液を再生する工程と、前記ＣＯ２吸収塔から前記ＣＯ２吸収液再生塔に供給する第２のＣＯ２吸収液の温度を測定し、測定した前記第２のＣＯ２吸収液の温度に基づいて前記第２のＣＯ２吸収部に供給する前記第１のＣＯ２吸収液の温度を制御することを特徴とする。
　この方法によれば、ＣＯ２吸収液再生塔に供給する第２のＣＯ２吸収液の温度に基づいて第２のＣＯ２吸収部に供給する第１のＣＯ２吸収液の温度を制御するので、第２のＣＯ２吸収部におけるＣＯ２吸収液のＣＯ２の吸収率を高くすることができる。これらにより、ＣＯ２回収方法は、被処理気体中のＣＯ２分圧が高い合成ガスを処理する場合であっても、ＣＯ２の吸収率に優れ、しかも、省エネルギー化が可能となる。
　本発明のＣＯ２回収方法においては、前記第２のＣＯ２吸収部に供給する前記第１のＣＯ２吸収液の温度を５０℃以上６０℃以下に制御することが好ましい。この方法により、ＣＯ２回収装置は、第２のＣＯ２吸収部に供給する第１のＣＯ２吸収液の温度が適度な範囲となるので、第２のＣＯ２吸収部における被処理気体中のＣＯ２の吸収率が一層向上し、ＣＯ２吸収率向上により、ＣＯ２吸収液の循環量を低減できるので、ＣＯ２吸収液の再生に必要な水蒸気の消費量を削減することが可能となる。また、この構成により、ＣＯ２吸収液再生塔に供給するＣＯ２吸収液の温度を適度に高くでき、それもまた、蒸気消費量削減に効果が見込める。
　本発明のＣＯ２回収方法においては、ＣＯ２を含む被処理気体のＣＯ２分圧が５０ｋＰａ以上であることが好ましい。この方法により、ＣＯ２回収方法は、被処理気体中のＣＯ２分圧が適度な範囲となるので、第２のＣＯ２吸収部における第１のＣＯ２吸収液による被処理気体中のＣＯ２の吸収率が一層向上する。
　本発明のＣＯ２回収方法においては、前記第１のＣＯ２吸収部における充填材の充填高さと前記第２のＣＯ２吸収部における充填材の充填高さとの比（第１のＣＯ２吸収部：第２のＣＯ２吸収部）が、１：３以上３：１以下であることが好ましい。この方法により、ＣＯ２吸収液による被処理気体中のＣＯ２の吸収率がより向上するので、省エネルギー化が可能となる。
　本発明によれば、ＣＯ２の吸収率に優れ、しかも、省エネルギー化が可能なＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法を実現できる。
図１は、本発明の一実施の形態に係るＣＯ２回収装置の概略図である。 図２は、下部ＣＯ２吸収部に供給するＣＯ２吸収液（セミリッチ溶液）の温度とリッチ溶液のＣＯ２吸収率の比との関係を示す図である。 図３は、下部ＣＯ２吸収部に供給するＣＯ２吸収液（セミリッチ溶液）の温度とＣＯ２吸収液の再生に必要な熱量比との関係を示す図である。 図４は、下部ＣＯ２吸収部に供給されるＣＯ２吸収液（セミリッチ溶液）の温度とＣＯ２再生塔に供給されるＣＯ２吸収液（リッチ溶液）の温度との関係を示す図である。 図５は、ＣＯ２吸収塔の下部ＣＯ２吸収部及び上部ＣＯ２吸収部における充填材の充填高さ比とリッチ溶液のＣＯ２吸収率の比との関係を示す図である。
　本発明者らは、従来のＣＯ２回収装置においては、火力発電所のボイラなどの燃焼排ガスなどのＣＯ２分圧が比較的低い（例えば、１０ｋＰａ～１５ｋＰａ）気体からＣＯ２を回収しており、直接還元炉などから排出されるＣＯ２分圧が比較的高い（例えば、５０ｋＰａ～２００ｋＰａ）合成ガスからのＣＯ２の回収を前提としていないことに着目した。そして、本発明者らは、ＣＯ２分圧が比較的高い合成ガス中からＣＯ２を回収する場合には、ＣＯ２吸収塔に複数のＣＯ２吸収部を設けると共に、ＣＯ２吸収液再生塔に供給するＣＯ２吸収液の温度に基づいて複数のＣＯ２吸収部に供給するＣＯ２吸収液の温度を制御することにより、ＣＯ２の吸収率に優れ、しかも、省エネルギー化が可能なＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法を実現できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
　以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。また、以下の各実施の形態に係るＣＯ２回収装置の構成は適宜組み合わせて実施可能である。
　図１は、本発明の一実施形態に係るＣＯ２回収装置の概略図である。図１に示すように、このＣＯ２回収装置１は、直接還元炉から排出される合成ガスとしての還元炉排ガス（被処理気体）１１Ａ中のＣＯ２を高濃度のＣＯ２ガスとして回収する装置である。このＣＯ２回収装置１は、直接還元炉などから排出されたＣＯ２を含有する排ガス１１Ａを冷却する冷却塔１２と、この冷却塔１２の後段に設けられ、冷却された排ガス１１ＡとＣＯ２吸収液１３とを接触させて排ガス１１Ａ中のＣＯ２をＣＯ２吸収液１３に吸収させて除去するＣＯ２吸収塔１４と、このＣＯ２吸収塔１４の後段に設けられ、ＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３ＣからＣＯ２を放出させてＣＯ２吸収液１３を再生するＣＯ２吸収液再生塔１５とを具備する。
　このＣＯ２回収装置１においては、ＣＯ２吸収液１３がＣＯ２吸収塔１４とＣＯ２吸収液再生塔１５との間を循環している。ＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）は、ＣＯ２吸収塔１４でＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３Ｃ（リッチ溶液）としてＣＯ２吸収液再生塔１５に供給される、また、ＣＯ２吸収液１３Ｃ（リッチ溶液）は、ＣＯ２吸収液再生塔１５でＣＯ２が除去され再生されたＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）としてＣＯ２吸収塔１４に供給される。
　冷却塔１２は、排ガス１１Ａを冷却する冷却部１２１を有する。また、冷却塔１２の底部と冷却部１２１の頂部との間には、循環ラインＬ１が設けられている。この循環ラインＬ１には、冷却水Ｗ１を冷却する熱交換器１２２と、冷却水Ｗ１を循環ラインＬ１内で循環させる循環ポンプ１２３と、循環ラインＬ１から分液されて排出される廃液量を調整する調整弁１２４が設けられている。
　冷却部１２１では、排ガス１１Ａと冷却水Ｗ１とを向流接触させることにより、排ガス１１Ａが冷却されて冷却後の排ガス１１Ｂとなる。熱交換器１２２は、排ガス１１Ａとの間での熱交換により加熱された冷却水Ｗ１を冷却する。循環ポンプ１２３は、熱交換器１２２を介して冷却塔１２の底部に流下した冷却水Ｗ１を冷却部１２１の頂部に供給する。この冷却塔１２においては、排ガス１１Ａ中の水分が少ない場合、冷却塔１２の液レベルが低下するため、塔頂部より水を供給する。また、排ガス１１Ａ中の水分が多い場合、冷却塔１２の液レベルが増加するため、循環ラインＬ１を循環する冷却水Ｗ１の一部が分液されて廃液処理される。
　ＣＯ２吸収塔１４は、ＣＯ２吸収塔１４の下部側に設けられ、冷却塔１２で冷却された排ガス１１Ｂ及びＣＯ２吸収液１３が供給されるＣＯ２吸収部１４１と、ＣＯ２吸収塔１４の上部側に設けられた水洗部１４２と、を備える。
　ＣＯ２吸収部１４１は、ＣＯ２吸収部１４１の下部側に設けられた下部ＣＯ２吸収部（第２のＣＯ２吸収部）１４１Ａと、ＣＯ２吸収部１４１の上部側に設けられた上部ＣＯ２吸収部１４１Ｂ（第１のＣＯ２吸収部）と、を有する。下部ＣＯ２吸収部１４１Ａは、内部に充填材が充填高さＨ１となるように充填されている。上部ＣＯ２吸収部１４１Ｂは、内部に充填材が充填高さＨ２となるように充填されている。上部ＣＯ２吸収部１４１Ｂには、ＣＯ２吸収液再生塔１５で再生されたＣＯ２吸収液１３が供給される。下部ＣＯ２吸収部（第２のＣＯ２吸収部）１４１Ａには、上部ＣＯ２吸収部１４１Ｂで排ガス１１Ｃ中のＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３Ｂが供給される。
　下部ＣＯ２吸収部１４１Ａと上部ＣＯ２吸収部１４１Ｂとの間には、上部ＣＯ２吸収部１４１Ｂから流下して上部ＣＯ２吸収部１４１Ｂの下部に滞留したＣＯ２吸収液（第１のＣＯ２吸収液）１３Ａを貯留する液貯留部１４３Ａ及びチムニートレイ１４３Ｂが設けられている。この液貯留部１４３Ａには、液貯留部１４３Ａに貯留したＣＯ２吸収液１３ＡをＣＯ２吸収塔１４から抜き出して下部ＣＯ２吸収部１４１Ａに供給する抜き出しラインＬ１１が設けられている。
　抜き出しラインＬ１１には、ＣＯ２吸収液１３Ａを冷却して冷却されたＣＯ２吸収液１３Ｂとする熱交換器２４及びＣＯ２吸収液１３Ａを下部ＣＯ２吸収部１４１ＡにＣＯ２吸収液１３Ｂとして供給するポンプ２５が設けられている。熱交換器２４は、制御装置１０１によって冷媒の供給量が調整可能に構成されている。また、ポンプ２５は、制御装置１０１によって下部ＣＯ２吸収部１４１ＡへのＣＯ２吸収液１３Ｂの供給量が調整可能に構成されている。制御装置１０１は、例えば、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）などの汎用又は専用のコンピュータ及びこのコンピュータ上で動作するプログラムを利用して実現することができる。
　水洗部１４２の底部には、排ガス１１Ｃ中のＣＯ２が除去された排ガス１１Ｄを洗浄する洗浄水Ｗ２を貯留する液貯留部１４４Ａが設けられている。この液貯留部１４４Ａと水洗部１４２の上部との間には、液貯留部１４４Ａで回収されたＣＯ２吸収液１３を含む洗浄水Ｗ２を水洗部１４２の頂部側から供給して循環させる循環ラインＬ２とが設けられている。この循環ラインＬ２には、洗浄水Ｗ２を冷却する熱交換器２１と、熱交換器２１を介して液貯留部１４４Ａで回収されたＣＯ２吸収液１３を含む洗浄水Ｗ２を循環ラインＬ２内で循環させる循環ポンプ２２が設けられている。また、循環ラインＬ２には、洗浄水Ｗ２の一部（洗浄水Ｗ３）を抜き出してＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）に供給する抜き出しラインＬ３が設けられている。この抜き出しラインＬ３には、ＣＯ２吸収液１３に供給する洗浄水Ｗ３の供給量を調整する調整弁２３が設けられている。
　ＣＯ２吸収部１４１では、上部ＣＯ２吸収部１４１ＢでＣＯ２を含有する排ガス１１Ａとアルカノールアミンなどを含むＣＯ２吸収液１３とが対向流接触する。これにより、排ガス１１Ｃ中のＣＯ２は、下記式に示す化学反応によりＣＯ２吸収液１３に吸収される。この結果、排ガス１１Ｃ中のＣＯ２が除去されて排ガス１１ＣがＣＯ２が除去された排ガス１１Ｄとなると共に、ＣＯ２吸収液１３がＣＯ２吸収液１３Ａとなる。そして、下部ＣＯ２吸収部１４１Ａでは、ＣＯ２を含有する排ガス１１ＢとＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３Ｂとが対向流接触する。これにより、排ガス１１Ｂ中のＣＯ２は、下記式に示す化学反応によりＣＯ２吸収液１３Ｂに吸収される。この結果、排ガス１１Ｂ中のＣＯ２が除去されて排ガス１１ＢがＣＯ２濃度が低減された排ガス１１Ｃとなると共に、ＣＯ２吸収液１３ＢがＣＯ２吸収液１３Ｃとなる。このようにして、ＣＯ２を含有する排ガス１１Ｂは、ＣＯ２吸収部１４１を通過することにより、ＣＯ２が除去された排ガス１１Ｄとなる。また、上部ＣＯ２吸収部１４１Ｂでは、ＣＯ２吸収液１３がＣＯ２を吸収してＣＯ２吸収液１３Ｂ（セミリッチ溶液）となり、下部ＣＯ２吸収部１４１Ａでは、ＣＯ２吸収液１３ＢがＣＯ２を更に吸収してＣＯ２吸収液１３Ｃ（リッチ溶液）となる。
　Ｒ－ＮＨ２＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２→Ｒ－ＮＨ３ＨＣＯ３
　水洗部１４２では、上部ＣＯ２吸収部１４１Ｂを通過したＣＯ２が除去された排ガス１１Ｄがチムニートレイ１４４Ｂを介して上昇する。そして、排ガス１１Ｄは、水洗部１４２の頂部側から供給される洗浄水Ｗ２と気液接触して排ガス１１Ｄに同伴するＣＯ２吸収液１３を循環洗浄により回収された排ガス１１Ｅとなる。この排ガス１１Ｅは、ミストエリミネータ１４５でガス中のミストが捕捉されてＣＯ２吸収塔１４の塔頂部１４ａから外部へ排出される。
　ＣＯ２吸収塔１４の塔底部１４ｂとＣＯ２吸収液再生塔１５の上部との間には、ＣＯ２吸収塔１４でＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３Ｃ（リッチ溶液）をＣＯ２吸収液再生塔１５の上部側に供給するリッチ溶液供給管５０が設けられている。このリッチ溶液供給管５０には、ＣＯ２吸収液１３Ｃの温度を測定する温度計（温度測定装置）１０２と、ＣＯ２吸収塔１４でＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３ＣをＣＯ２吸収液再生塔１５に向けて供給するリッチ溶液ポンプ５１と、ＣＯ２吸収液１３ＣをＣＯ２吸収液再生塔１５で加熱されてＣＯ２が除去されたＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）によって加熱するリッチ・リーン溶液熱交換器５２とが設けられている。制御装置１０１は、温度計１０２によって測定されたＣＯ２吸収液１３Ｃの温度に基づいて熱交換器２４に供給する冷媒量を調整すると共に、ポンプ２５による下部ＣＯ２吸収部１４１Ａに供給するＣＯ２吸収液１３Ｂの供給量を制御する。なお、温度計１０２は、下部ＣＯ２吸収部１４１Ａに供給するＣＯ２吸収液１３Ｂを制御装置１０１によって制御できる箇所に設ければよく、例えば、抜き出しラインＬ１１の熱交換器２４の後段に設けてもよい。
　ＣＯ２吸収液再生塔１５の中央部には、ＣＯ２吸収したＣＯ２吸収液１３Ｃが供給されるＣＯ２吸収液供給部１５１が設けられている。ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂには、塔底部に流下したＣＯ２吸収液１３Ｃを循環する循環ラインＬ４が設けられている。この循環ラインＬ４には、飽和水蒸気ＳによってＣＯ２吸収液１３を加熱する再生加熱器３１と、再生加熱器３１に供給する飽和水蒸気Ｓの量を調整する調整弁３２と、再生加熱器３１を介してＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部のＣＯ２吸収液１３をＣＯ２吸収液再生塔１５のＣＯ２吸収液供給部１５１の下部に供給する循環ポンプ３３とが設けられている。
　ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔頂部１５ａには、水蒸気を伴ったＣＯ２ガス４１を排出するガス排出ラインＬ５が設けられている。このガス排出ラインＬ５には、ＣＯ２ガス４１中の水分を凝縮するコンデンサ４２と、ＣＯ２ガス４１と凝縮水Ｗ５とを分離する分離ドラム４３とが設けられている。凝縮水Ｗ５が分離されたＣＯ２ガス４４は、分離ドラム４３の上部から外部に放出される。分離ドラム４３の底部とＣＯ２吸収液再生塔１５の上部との間には、分離ドラム４３にて分離された凝縮水Ｗ５をＣＯ２吸収液再生塔１５の上部に供給する凝縮水ラインＬ６が設けられている。凝縮水ラインＬ６には、分離ドラム４３にて分離された凝縮水Ｗ５をＣＯ２吸収液再生塔１５の上部に供給する凝縮水循環ポンプ４５が設けられている。この凝縮水循環ポンプ４５とＣＯ２吸収液再生塔１５との間には、ＣＯ２吸収液再生塔１５に供給する凝縮水Ｗ５の量を制御する調整弁４６が設けられている。また、凝縮水循環ポンプ４５と循環ラインＬ２との間には、ＣＯ２吸収液再生塔１５に供給される凝縮水Ｗ５の一部を分岐してＣＯ２吸収塔１４の洗浄部１４２に供給する凝縮水Ｗ５を還流ラインＬ１２が設けられている。この還流ラインＬ１２には、洗浄部１４２に供給する凝縮水Ｗ５の水量を調整する調整弁４７が設けられている。
　また、ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部とＣＯ２吸収塔１４のＣＯ２吸収部１４１の上部には、ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部のＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）をＣＯ２吸収部１４１の上部側に供給するリーン溶液供給管５３が設けられている。このリーン溶液供給管５３には、ＣＯ２吸収液再生塔１５で水蒸気で加熱されてＣＯ２が除去されたＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）によってＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３Ｃ（リッチ溶液）を加熱するリッチ・リーン溶液熱交換器５２と、ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部のＣＯ２吸収液１３をＣＯ２吸収部１４１の上部に供給するリーン溶液ポンプ５４と、ＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）を所定の温度に冷却する冷却部５５とが設けられている。
　次に、図２を参照して本実施の形態に係るＣＯ２回収装置１におけるＣＯ２吸収塔１４の下部ＣＯ２吸収部１４１Ａに供給するＣＯ２吸収液１３Ｂの温度とＣＯ２吸収率との関係について説明する。図２は、下部ＣＯ２吸収部に供給するＣＯ２吸収液１３Ｂ（セミリッチ溶液）の温度とリッチ溶液のＣＯ２吸収率の比との関係を示す図である。なお、図２においては、横軸にＣＯ２吸収液１３Ｂの温度を示し、縦軸にリッチ溶液のＣＯ２吸収率の比を示している。また、図２においては、ボイラからの燃焼排ガスなどのＣＯ２分圧が低い排ガス（例えば、約１０ｋＰａ）を用いた場合を点線で示し、直接還元炉などから排出される合成ガスなどのＣＯ２分圧が高い排ガス（例えば、約６０ｋＰａ）を用いた場合を実線で示している。なお、プロットは解析値である。さらに、図２においては、４０℃以上７０℃以下の温度範囲で吸収率の最大値をそれぞれ１とする比で同軸上に示しているが、ＣＯ２分圧が低い排ガスとＣＯ２分圧が高い排ガスとでは、吸収率の最大値が異なる。
　図２の点線に示すように、ＣＯ２分圧が低い排ガスを用いた場合には、温度が低くなるにつれてＣＯ２吸収液１３ＢによるＣＯ２吸収率が増大する。このため、ＣＯ２分圧が低い排ガス中のＣＯ２を効率よく回収するためには、ＣＯ２吸収液１３Ｂの温度は下げれば下げるほどよい。
　一方で、図２の実線に示すように、ＣＯ２分圧が高い排ガスを用いた場合には、ＣＯ２分圧が低い排ガスを用いた場合とはＣＯ２吸収率が異なる傾向を示す。ＣＯ２分圧が高い排ガスを用いた場合には、約５５℃でＣＯ２吸収率が極大値となり、この５５℃から温度が離れるにつれてＣＯ２吸収率が減少する。したがって、本実施の形態においては、ＣＯ２分圧が低い排ガスを用いる場合と比較して下部ＣＯ２吸収部１４１Ａに供給するＣＯ２吸収液１３Ｂの温度を運転制御することにより、下部ＣＯ２吸収部１４１ＡにおけるＣＯ２吸収率を向上すると共に、ＣＯ２吸収液の循環量を低減させ、ＣＯ２吸収液再生塔１５におけるＣＯ２吸収液１３Ｃの加熱の熱量を低減して、省エネルギーを実現する。
　図２に示すように、本実施の形態に係るＣＯ２回収装置１においては、制御装置１０１は、下部ＣＯ２吸収部１４１Ａに供給するＣＯ２吸収液１３Ｂの温度を５０℃以上６０℃以下に制御することが好ましい。これにより、ＣＯ２回収装置１は、下部ＣＯ２吸収部１４１Ａに供給するＣＯ２吸収液１３Ｂの温度が適度な範囲となるので、下部ＣＯ２吸収部１４１ＡにおけるＣＯ２吸収液１３Ｂによる排ガス１１ＡのＣＯ２の吸収率が一層向上し、更にＣＯ２吸収率向上により、ＣＯ２吸収液１３Ｂの循環量を低減できるので、ＣＯ２吸収液１３Ｃの再生に伴う飽和水蒸気Ｓの消費量を削減することが可能となる。また、ＣＯ２回収装置１は、ＣＯ２吸収液再生塔１５に供給するＣＯ２吸収液１３Ｃの温度を適度に高くでき、それもまた、蒸気消費量削減に効果がある。
　なお、本実施の形態においては、排ガス１１Ｂ中のＣＯ２分圧としては、５０ｋＰａ以上２００ｋＰａ以下が好ましい。ＣＯ２分圧が５０ｋＰａ以上であれば、図２の実線に示したように、ＣＯ２分圧が低い場合（例えば、約１０ｋＰａ）とは下部ＣＯ２吸収部１４１ＡにおけるＣＯ２吸収率が異なる傾向となる。また、ＣＯ２分圧が２００ｋＰａ以下であれば、排ガス１１Ｂ中のＣＯ２をＣＯ２吸収塔１４で十分に低減することができる。排ガス１１Ｂ中のＣＯ２分圧としては、上述した作用効果が一層向上する観点から、５５ｋＰａ以上がより好ましく、６０ｋＰａ以上が更に好ましく、また１５０ｋＰａ以下がより好ましく、１００ｋＰａ以下が更に好ましい。以上を考慮すると、排ガス１３Ｂ中のＣＯ２分圧としては、５５ｋＰａ以上１５０ｋＰａ以下がより好ましく、６０ｋＰａ以上１００ｋＰａ以下が更に好ましい。
　次に、図３を参照して本実施の形態に係るＣＯ２回収装置１における下部ＣＯ２吸収部１４１Ａに供給するＣＯ２吸収液１３Ｂの温度とＣＯ２吸収液再生塔１５におけるＣＯ２吸収液１３の再生に必要な熱量との関係について説明する。図３は、下部ＣＯ２吸収部１４１Ａに供給するＣＯ２吸収液１３Ｂ（セミリッチ溶液）の温度とＣＯ２吸収液１３の再生に必要な熱量比との関係を示す図である。なお、図３においては、横軸にＣＯ２吸収液１３Ｂの温度を示し、縦軸にＣＯ２の再生に必要な熱量比を示している。また、図３においては、４０℃以上７０℃以下の温度範囲でＣＯ２分圧が高い排ガスを用いた場合にＣＯ２吸収液１３Ｂの再生に要する熱量の最低値を１とする比で示している。なお、プロットは解析値である。
　図３に示すように、ＣＯ２分圧が高い排ガスを用いた場合には、ＣＯ２吸収液再生塔１５におけるＣＯ２吸収液１３Ｂの再生に要する熱量は約５５℃で最低となり、この５５℃から温度が離れるにつれてＣＯ２吸収液１３Ｃの再生に要する熱量が増大する。したがって、本実施の形態においては、図２に示したように、下部ＣＯ２吸収部１４１Ａに供給するＣＯ２吸収液１３Ｂの温度を下部ＣＯ２吸収部１４１ＡにおけるＣＯ２吸収液１３Ｂによる排ガス１１ＡのＣＯ２の吸収率が高い範囲とすることにより、ＣＯ２吸収液１３Ｃの再生に伴う飽和水蒸気Ｓの消費量を削減することが可能となる。これは、吸収率向上に伴いＣＯ２吸収液１３の循環量を低減できるためである。
　図４は、下部ＣＯ２吸収部１４１Ａに供給されるＣＯ２吸収液１３Ｂ（セミリッチ溶液）の温度とＣＯ２吸収液再生塔１５に供給されるＣＯ２吸収液１３Ｃ（リッチ溶液）の温度との関係と示す図である。なお、図４においては、縦軸にＣＯ２吸収液再生塔１５に供給されるＣＯ２吸収液１３Ｃの温度を示し、横軸に下部ＣＯ２吸収部１４１Ａに供給されるＣＯ２吸収液１３Ｂの温度を示している。
　図４に示すように、本実施の形態においては、下部ＣＯ２吸収部１４１Ａに供給されるＣＯ２吸収液１３Ｂの温度とＣＯ２吸収液再生塔１５に供給されるＣＯ２吸収液１３Ｃの温度とが正比例の関係にある。したがって、温度計１０２によって測定されるＣＯ２吸収液再生塔１５に供給されるＣＯ２吸収液１３Ｃの温度を測定し、測定した温度が所定範囲（例えば、６２℃以上６７℃以下）となるように制御装置１０１が、熱交換器２４に供給する冷媒量及びポンプ２５による下部ＣＯ２吸収部１４１ＡへのＣＯ２吸収液１３Ｂの供給量を制御することにより、下部ＣＯ２吸収部１４１ＡへのＣＯ２吸収液１３Ｂを所望の温度に制御することが可能となる。これにより、高いＣＯ２吸収率が得られると共に、ＣＯ２吸収液再生塔１５におけるＣＯ２吸収液１３Ｃの加熱の熱量を低減することが可能となる。
　図５は、ＣＯ２吸収塔の下部ＣＯ２吸収部及び上部ＣＯ２吸収部における充填材の充填高さ比Ｈ１，Ｈ２とリッチ溶液のＣＯ２吸収率の比との関係を示す図である。なお、図５においては、下部ＣＯ２吸収部１４１Ａ及び上部ＣＯ２吸収部１４１Ｂにおける充填材Ｈ１，Ｈ２の充填高さ比（上部ＣＯ２吸収部１４１Ｂ：下部ＣＯ２吸収部１４１Ｂ）を１：３～３：１の範囲で変化させた場合のＣＯ２吸収率の最大値を１とする比で示している。
　図５に示すように、本実施の形態においては、下部ＣＯ２吸収部１４１Ａ及び上部ＣＯ２吸収部１４１Ｂの充填材の充填高さ比を変化させることにより、ＣＯ２吸収率が変化する。このため、本実施の形態においては、上部ＣＯ２吸収部１４１Ｂにおける充填材充填材Ｈ２の充填高さと下部ＣＯ２吸収部１４１Ａにおける充填材Ｈ１の充填高さとの充填高さ比（上部ＣＯ２吸収部１４１Ｂ：下部ＣＯ２吸収部１４１Ｂ）が、１：３以上３：１以下であることが好ましい。これにより、上部ＣＯ２吸収部１４１Ｂにおける排ガス１１Ａ中のＣＯ２の吸収効率及び下部ＣＯ２吸収部１４１Ａにおける排ガス１１Ａ中のＣＯ２の吸収効率がそれぞれ向上するので、よりＣＯ２の吸収率が向上すると共に、省エネルギー化が可能となる。充填高さ比としては、上述した作用効果が一層向上する観点から、１：１がより好ましい。
　次に、本実施の形態に係るＣＯ２回収装置１の全体動作について説明する。直接還元炉から排出されるＣＯ２を含有する合成ガスなどの排ガス１１Ａは、冷却塔１２に導入されて冷却水Ｗ１と向流接触されて冷却されて排ガス１１Ｂとなる。冷却された排ガス１１Ｂは、煙道１６を介してＣＯ２吸収塔１４に導入されると共に、ＣＯ２吸収塔１４に導入される排ガス１１Ｂの流量が測定される。ＣＯ２吸収塔１４に導入された排ガス１１Ｂは、ＣＯ２吸収部１４１の下部ＣＯ２吸収部１４１Ａ及び上部ＣＯ２吸収部１４１Ｂ及びでアルカノールアミンなどを含むＣＯ２吸収液１３と対向流接触され、排ガス１１Ｂ中のＣＯ２がＣＯ２吸収液１３に吸収されてＣＯ２が除去された排ガス１１Ｄとなる。
　ＣＯ２が除去された排ガス１１Ｄは、チムニートレイ１４４Ｂを介して上昇して水洗部１４２の頂部側から供給される洗浄水Ｗ２と気液接触して排ガス１１Ｄに同伴するＣＯ２吸収液１３が循環洗浄により回収された排ガス１１Ｅとなる。この排ガス１１Ｅは、ミストエリミネータ１４５でガス中のミストが捕捉されてＣＯ２吸収塔１４の塔頂部１４ａから外部へ排出される。
　ＣＯ２吸収塔１４でＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３Ｃは、リッチ溶液供給管５０を介してリッチ・リーン溶液熱交換器５２でＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）との間で熱交換された後、リッチソルベントポンプ５１によってＣＯ２吸収液再生塔１５の上部に供給される。ここで、本実施の形態においては、リッチ溶液供給管５０を流れるＣＯ２吸収液１３Ｃを温度計１０２によって随時測定し、測定したＣＯ２吸収液１３Ｃの温度が制御装置１０１に伝達される。制御装置１０１は、温度計１０２によって測定したＣＯ２吸収液１３Ｃの温度が所定範囲となるように、熱交換器２４に供給する冷媒量及びポンプ２５による下部ＣＯ２吸収部１４１ＡへのＣＯ２吸収液１３Ｂの供給量を調整する。
　ＣＯ２吸収液再生塔１５に供給されたＣＯ２吸収液１３Ｃは、ＣＯ２吸収液供給部１５１を介して塔底部に流下する間にＣＯ２が除去されてセミリーン溶液となる。このセミリーン溶液は、循環ポンプ３３によって循環ラインＬ４を循環されると共に、再生加熱器３１で飽和水蒸気Ｓによって加熱されてＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）となる。加熱後の飽和水蒸気Ｓは、水蒸気凝縮水Ｗ４となる。ＣＯ２吸収液１３から除去されたＣＯ２ガス４１は、コンデンサ４２によって水分が凝縮された後、分離ドラム４３の上部から凝縮水Ｗ５が分離されたＣＯ２ガス４４として外部に放出される。分離された凝縮水Ｗ５は、ＣＯ２吸収液再生塔１５に供給されると共に、一部が分岐されて還流ラインＬ１２を介してＣＯ２吸収塔１４の洗浄部１４２に供給される。
　ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂのＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）は、リーン溶液供給管５３を介してリッチ・リーン溶液熱交換器５２によってＣＯ２吸収液１３Ｃ（リッチ溶液）との間で熱交換された後、リーン溶液ポンプ５４によってＣＯ２吸収塔１４のＣＯ２吸収部１４１の上部に供給される。ＣＯ２吸収部１４１に供給されたＣＯ２吸収液１３は、上部ＣＯ２吸収部１４１Ａで排ガス１１ＡのＣＯ２を吸収してＣＯ２吸収液（セミリッチ溶液）１３Ａとなり、上部ＣＯ２吸収部１４１Ａの下部から抜き出しラインＬ１１に抜き出される。抜き出されたＣＯ２吸収液１３Ａは、熱交換器２４で所定の温度範囲に冷却されてＣＯ２吸収液（セミリッチ溶液）１３Ｂとなった後、ポンプ２５によって下部ＣＯ２吸収部１４１Ａに供給され、下部ＣＯ２吸収部１４１Ａで排ガス１１Ｂ中のＣＯ２を吸収してＣＯ２吸収液（リッチ溶液）１３Ｃとなる。このＣＯ２吸収液（リッチ溶液）１３Ｃは、ＣＯ２吸収塔１４の塔底部１４ｂから抜き出されてＣＯ２再生塔１５に供給される。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、ＣＯ２吸収液再生塔１５に供給するＣＯ２吸収液１３Ｃの温度に基づいて下部ＣＯ２吸収部１４１Ａに供給するＣＯ２吸収液１３Ｂの温度を制御するので、下部ＣＯ２吸収部１４１Ａにおける排ガス１１Ｂ中のＣＯ２吸収率を高くすることができる。これらにより、ＣＯ２回収装置１は、排ガス１１Ｂ中のＣＯ２分圧が高い合成ガスを処理する場合であっても、ＣＯ２の吸収率に優れ、しかも、省エネルギー化が可能となる。
　なお、上述した実施の形態においては、直接還元炉から排出されるＣＯ２を含有する合成ガスなどの排ガス１１Ａを処理する例について説明したが、本発明は、天然ガス（メタンガス）などのＣＯ２を含有するガスであれば各種ガスに適用可能である。
　１，２　ＣＯ２回収装置
　１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ　排ガス
　１２　冷却塔
　１２１　冷却部
　１２２　熱交換器
　１２３　循環ポンプ
　１２４　調整弁
　１３　ＣＯ２吸収液（リーン溶液）
　１３Ａ　ＣＯ２吸収液
　１３Ｂ　ＣＯ２吸収液（セミリッチ溶液）
　１３Ｃ　ＣＯ２吸収液（リッチ溶液）
　１４　ＣＯ２吸収塔
　１４ａ　塔頂部
　１４ｂ　塔底部
　１４１　ＣＯ２吸収部
　１４２　水洗部
　１４３Ａ　液貯留部
　１４３Ｂ　チムニートレイ
　１４４Ａ　液貯留部
　１４４Ｂ　チムニートレイ
　１４５　ミストエリミネータ
　１５　ＣＯ２吸収液再生塔
　１５ａ　塔頂部
　１５１　ＣＯ２吸収液供給部
　１６　煙道
　２１　熱交換器
　２２　循環ポンプ
　２３　調整弁
　２４　熱交換器
　３１　再生加熱器
　３２　調整弁
　３３　循環ポンプ
　４１，４４　ＣＯ２ガス
　４２　コンデンサ
　４３　分離ドラム
　４５　凝縮水循環ポンプ
　４６，４７　調整弁
　５０　リッチ溶液供給管
　５１　リッチ溶液ポンプ
　５２　リッチ・リーン溶液熱交換器
　５３　リーン溶液供給管
　５４　リーン溶液ポンプ
　５５　冷却部
　１０１　制御装置
　１０２　温度計（温度測定装置）
　Ｌ１，Ｌ２，Ｌ４　循環ライン
　Ｌ３，Ｌ１１　抜き出しライン
　Ｌ５　ガス排出ライン
　Ｌ６　凝縮水ライン
　Ｌ１２　還流ライン
　Ｓ　飽和水蒸気
　Ｗ１　冷却水
　Ｗ２，Ｗ３　洗浄水
　Ｗ４　水蒸気凝縮水
　Ｗ５　凝縮水

Claims (8)

  1. 　ＣＯ２を含む被処理気体とＣＯ２吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２を前記ＣＯ２吸収液に吸収させて第１のＣＯ２吸収液とする第１のＣＯ２吸収部、及び前記第１のＣＯ２吸収液とＣＯ２を含む被処理気体とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２を前記第１のＣＯ２吸収液に吸収させて第２のＣＯ２吸収液とする第２のＣＯ２吸収部を備えたＣＯ２吸収塔と、
    　前記第２のＣＯ２吸収液を加熱して前記第２のＣＯ２吸収液からＣＯ２を放出させてＣＯ２吸収液を再生するＣＯ２吸収液再生塔と、
    　前記ＣＯ２吸収塔から前記ＣＯ２吸収液再生塔に供給する第２のＣＯ２吸収液の温度を測定する温度測定装置と、
    　前記温度測定装置によって測定された前記第２のＣＯ２吸収液の温度に基づいて前記第２のＣＯ２吸収部に供給する前記第１のＣＯ２吸収液の温度を制御する制御装置とを具備することを特徴とする、ＣＯ２回収装置。
  2. 　前記制御装置は、前記第２のＣＯ２吸収部に供給する前記第１のＣＯ２吸収液の温度を５０℃以上６０℃以下に制御する、請求項１に記載のＣＯ２回収装置。
  3. 　ＣＯ２を含む被処理気体のＣＯ２分圧が５０ｋＰａ以上である、請求項１又は請求項２に記載のＣＯ２回収装置。
  4. 　前記第１のＣＯ２吸収部における充填材の充填高さと前記第２のＣＯ２吸収部における充填材の充填高さとの比（第１のＣＯ２吸収部：第２のＣＯ２吸収部）が、１：３以上３：１以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＣＯ２回収装置。
  5. 　ＣＯ２を含む被処理気体とＣＯ２吸収液とをＣＯ２吸収塔の第１のＣＯ２吸収部で接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２を前記ＣＯ２吸収液に吸収させて第１のＣＯ２吸収液とし、前記第１のＣＯ２吸収液とＣＯ２を含む被処理気体とを前記ＣＯ２吸収塔の第２のＣＯ２吸収部で接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２を前記第１のＣＯ２吸収液に吸収させて第２のＣＯ２吸収液とする工程と、
    　前記第２のＣＯ２吸収液をＣＯ２吸収液再生塔で加熱して前記ＣＯ２吸収液からＣＯ２を放出させてＣＯ２吸収液を再生する工程と、
    　前記ＣＯ２吸収塔から前記ＣＯ２吸収液再生塔に供給する第２のＣＯ２吸収液の温度を測定し、測定した前記第２のＣＯ２吸収液の温度に基づいて前記第２のＣＯ２吸収部に供給する前記第１のＣＯ２吸収液の温度を制御することを特徴とする、ＣＯ２回収方法。
  6. 　前記第２のＣＯ２吸収部に供給する前記第１のＣＯ２吸収液の温度を５０℃以上６０℃以下に制御する、請求項５に記載のＣＯ２回収方法。
  7. 　ＣＯ２を含む被処理気体のＣＯ２分圧が５０ｋＰａ以上である、請求項５又は請求項６に記載のＣＯ２回収方法。
  8. 　前記第１のＣＯ２吸収部における充填材の充填高さと前記第２のＣＯ２吸収部における充填材の充填高さとの比（第１のＣＯ２吸収部：第２のＣＯ２吸収部）が、１：３以上３：１以下である、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のＣＯ２回収方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021210271A1 (ja) * 2020-04-15 2021-10-21 三菱重工エンジニアリング株式会社 二酸化炭素回収装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6723635B2 (ja) * 2016-01-25 2020-07-15 三菱重工エンジニアリング株式会社 Ｃｏ２回収装置及びｃｏ２回収方法
CA3056375A1 (en) * 2017-04-12 2018-10-18 Anemos Company Ltd. Apparatus and method for recovering carbon dioxide in combustion exhaust gas
US10773206B2 (en) * 2018-10-10 2020-09-15 Mitsubishi Heavy Industries Engineering, Ltd. CO2 recovery device and CO2 recovery method
US11071942B2 (en) * 2018-10-10 2021-07-27 Mitsubishi Heavy Industries Engineering, Ltd. Reclaiming apparatus and method, and CO2 recovery apparatus and method
KR102250566B1 (ko) * 2018-12-14 2021-05-10 한양대학교 에리카산학협력단 수처리 장치 및 수처리 방법
JP7353228B2 (ja) * 2020-04-02 2023-09-29 三菱重工業株式会社 Ｃｏ２回収装置及びｃｏ２回収方法
CN113521966A (zh) * 2021-07-26 2021-10-22 浙江大学 基于传质-反应调控的分区多级循环co2捕集浓缩方法
US12005390B1 (en) * 2023-11-15 2024-06-11 AirMyne, Inc. Hybrid carbon dioxide removal systems

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11137960A (ja) * 1997-11-11 1999-05-25 Kansai Electric Power Co Inc:The 二酸化炭素吸収液の制御方法及びその装置
JP2010100491A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Toshiba Corp 二酸化炭素の回収装置および方法
JP2012179520A (ja) * 2011-02-28 2012-09-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収装置の運転制御方法
JP2013108109A (ja) * 2011-11-17 2013-06-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 直接還元鉄製造システム
JP2014024011A (ja) * 2012-07-26 2014-02-06 Nippon Steel & Sumikin Engineering Co Ltd 二酸化炭素回収方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4548620A (en) * 1984-02-07 1985-10-22 Key Engineering, Inc. Process for treating natural gas
SU1261698A1 (ru) 1984-12-12 1986-10-07 Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Комплексной Автоматизации Нефтяной И Химической Промышленности "Союзгеофизприбор" Способ управлени процессом регенерации насыщенного абсорбента
RU2252063C1 (ru) * 2004-06-28 2005-05-20 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Компания "Интергаз" Способ очистки газовых смесей от диоксида углерода (варианты) и устройство для очистки газовых смесей от диоксида углерода (варианты)
JP5509676B2 (ja) * 2009-05-28 2014-06-04 Ｊｆｅスチール株式会社 竪型炉の操業方法
JP5351728B2 (ja) * 2009-12-03 2013-11-27 三菱重工業株式会社 Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収方法
JP2014240411A (ja) * 2014-08-15 2014-12-25 コルゲート・パーモリブ・カンパニーＣｏｌｇａｔｅ−Ｐａｌｍｏｌｉｖｅ Ｃｏｍｐａｎｙ 貯蔵安定性カプセル

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11137960A (ja) * 1997-11-11 1999-05-25 Kansai Electric Power Co Inc:The 二酸化炭素吸収液の制御方法及びその装置
JP2010100491A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Toshiba Corp 二酸化炭素の回収装置および方法
JP2012179520A (ja) * 2011-02-28 2012-09-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Ｃｏ２回収装置およびｃｏ２回収装置の運転制御方法
JP2013108109A (ja) * 2011-11-17 2013-06-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 直接還元鉄製造システム
JP2014024011A (ja) * 2012-07-26 2014-02-06 Nippon Steel & Sumikin Engineering Co Ltd 二酸化炭素回収方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021210271A1 (ja) * 2020-04-15 2021-10-21 三菱重工エンジニアリング株式会社 二酸化炭素回収装置
JP7490757B2 (ja) 2020-04-15 2024-05-27 三菱重工業株式会社 二酸化炭素回収装置

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