WO2016006416A1 - Co2回収装置及びco2回収方法 - Google Patents

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陽介 中川
大輔 島田
達也 辻内
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三菱重工業株式会社
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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.
  • CO 2 recovery device that recovers CO 2 discharged from a boiler of a thermal power plant has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • exhaust gas is introduced into a CO 2 absorption tower, and CO 2 absorbent is brought into contact with CO 2 contained in the exhaust gas to be absorbed.
  • the CO 2 absorbing solution that has absorbed CO 2 is heated by feeding in CO 2 absorbing solution regeneration tower, a high concentration of CO 2 gas is decarbonated is recovered.
  • CO 2 absorbing solution after decarboxylation by supplying the CO 2 absorption tower by liquid feed pump, by circulating CO 2 absorbing solution used between the CO 2 absorption tower and the CO 2 absorbing solution regeneration tower.
  • control is performed to maintain the CO 2 recovery amount at a target value based on fluctuations from reference values such as the gas flow rate of exhaust gas and the exhaust gas introduction temperature.
  • reference values such as the gas flow rate of exhaust gas and the exhaust gas introduction temperature.
  • it may be difficult to maintain the CO 2 recovery amount at the target value due to the influence of the predetermined relational expression used for the control and the accuracy of the measuring device.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a CO 2 recovery apparatus and a CO 2 recovery method capable of controlling the CO 2 recovery amount and / or CO 2 recovery rate with high accuracy toward a target value.
  • the purpose is to do.
  • CO 2 recovery apparatus of the present invention absorption and CO 2 absorption tower for absorbing the CO 2 to the contained in the gas to be treated by contacting the gas to be treated and the CO 2 absorbing solution in the CO 2 absorbing solution, the CO 2 and the CO 2 absorbing solution regeneration tower by releasing CO 2 to regenerate the CO 2 absorbing solution by heating the CO 2 absorbent that has the the measured value and the target value of the recovery of CO 2 to be treated in a gas
  • the circulation amount of the CO 2 absorption liquid supplied to the CO 2 absorption tower is changed, and the supply amount of saturated steam supplied to the regeneration heater of the CO 2 absorption liquid regeneration tower is changed to recover CO 2.
  • a CO 2 recovery rate control unit that controls a difference value between the actual value of the rate and the target value within a predetermined range; and the CO 2 recovery amount based on the actual value and target value of the CO 2 recovery amount in the gas to be treated. Change the circulation amount of the CO 2 absorbent supplied to the 2 absorption tower At the same time, the amount of saturated steam supplied to the regeneration heater of the CO 2 absorbent regeneration tower is changed to control the difference value between the measured value and the target value of the CO 2 recovery amount within a predetermined range. 2 recovery amount control unit.
  • the circulation amount of the CO 2 absorption liquid and the supply amount of saturated steam supplied to the regenerative heater according to the change in the measured value of the CO 2 recovery rate and the CO 2 recovery amount in the gas to be treated Therefore, even if there is an influence on the accuracy of the measurement equation and the predetermined relational expression used for the control by changing the operating conditions and the measuring device, the target is the CO 2 recovery amount and / or CO 2 recovery rate.
  • a CO 2 recovery device that can be controlled with high accuracy toward the value can be realized.
  • the CO 2 recovery rate control unit In the CO 2 recovery apparatus of the present invention, the CO 2 recovery rate control unit, the CO 2 recovered by proportional calculation and an integral calculation on the basis of the measured value of the CO 2 recovery rate and the difference value between the target value It is preferable to control the rate.
  • the CO 2 recovery amount control unit In the CO 2 recovery apparatus of the present invention, the CO 2 recovery amount control unit, the CO 2 recovered by proportional calculation and an integral calculation on the basis of the difference value between the target value and the measured value of the CO 2 recovery amount It is preferred to control the amount.
  • the CO 2 recovery rate controller includes a first control mode for controlling in operation at any time the supply amount of the circulating amount and the saturated water vapor, the circulation rate and the saturated steam A second control mode that calculates and controls the supply amount at predetermined intervals, and the CO 2 recovery amount control unit calculates and controls the circulation amount and the supply amount of the saturated steam as needed. And a second control mode for calculating and controlling the circulation amount and the supply amount of the saturated steam every predetermined period.
  • one of the CO 2 recovery rate control unit and the CO 2 recovery amount control unit may be set as the first control mode, and the other may be set as the second control mode. preferable.
  • a first control mode for controlling the supply amount of the circulating amount and the saturated vapor of the CO 2 recovery rate control unit at any time calculation to the CO 2 recovery amount control unit Is set to a first control mode in which the circulation amount and the saturated steam supply amount are calculated and controlled as needed, and a dead band is provided for either the CO 2 recovery amount control unit or the CO 2 recovery rate control unit. It is preferable to control.
  • CO 2 recovery method of the present invention includes the steps of absorbing the CO 2 absorbing solution of CO 2 to the contained in the gas to be treated by contacting the gas to be treated and the CO 2 absorbing solution in a CO 2 absorption tower, CO 2 the by absorbing the CO 2 absorbing solution was allowed to release the heat to CO 2 in the CO 2 absorbing solution regeneration tower and a step of reproducing the CO 2 absorbing solution, recovery of CO 2 of the object to be processed in the gas
  • the amount of saturated steam supplied to the regenerative heater of the CO 2 absorbent regeneration tower is changed while changing the circulation amount of the CO 2 absorbent supplied to the CO 2 absorber based on the actually measured value and the target value of And controlling the difference value between the actual measurement value and the target value of the CO 2 recovery rate within a predetermined range, and based on the actual measurement value and the target value of the CO 2 recovery amount in the gas to be treated, ⁇ of the CO 2 absorbing solution supplied to the CO 2 absorption tower While changing the amount, within a predetermined range a difference value between the measured value
  • the circulation amount of the CO 2 absorbing liquid and the supply amount of saturated steam supplied to the regenerative heater according to the change in the measured value of the CO 2 recovery rate and the CO 2 recovery amount in the gas to be treated Therefore, even if there is an influence on the accuracy of the measurement equation and the predetermined relational expression used for the control by changing the operating conditions and the measuring device, the target is the CO 2 recovery amount and / or CO 2 recovery rate.
  • a CO 2 recovery method that can be controlled with high accuracy toward the value can be realized.
  • CO 2 recovering process of the present invention it is preferable to control the CO 2 recovery by proportional calculation and an integral calculation on the basis of the difference value between the target value and the measured value of the CO 2 recovery.
  • the CO 2 recovery method of the present invention it is preferable to control the CO 2 recovery amount by proportional calculation and an integral calculation on the basis of the difference value between the target value and the measured value of the CO 2 recovery amount.
  • the first control mode in which the circulation amount and the saturated steam supply amount are calculated and controlled as needed, and the circulation amount and the saturated steam supply amount are calculated at predetermined intervals. It is preferable to switch the second control mode to be controlled to control the CO 2 recovery rate and the CO 2 recovery amount.
  • one of the CO 2 recovery rate and the CO 2 recovery amount is controlled in the first control mode, and the other is controlled in the second control mode.
  • the CO 2 recovery rate and the CO 2 recovery amount is controlled by the first control mode, the one of the CO 2 recovery amount and the CO 2 recovery rate provided deadband It is preferable to control.
  • the present invention it is possible to realize a CO 2 recovery apparatus and a CO 2 recovery method that can control the CO 2 recovery amount and / or CO 2 recovery rate with high accuracy toward a target value.
  • FIG. 1 is a schematic view of a CO 2 recovery apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the control unit according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a control method of the CO 2 recovery rate control unit and the CO 2 recovery amount control unit according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram of operation control provided with a dead band of the CO 2 recovery apparatus according to the present embodiment.
  • the present inventors have found that in the conventional CO 2 recovery apparatus, CO 2 to the target value calculated based on the relationship between the measured value of CO 2 concentration in the treated in a gas, the reference value of the flow rate and temperature of the gas to be treated Even when controlling the recovery amount and the CO 2 recovery rate, we focused on the fact that the target value and the actual measurement value may deviate due to the relational expression used in the calculation and the influence of the measurement system by the measuring device.
  • the present inventors have found that as gas flow meter and the CO 2 recovery amount was measured using a gas concentration meter and the CO 2 recovery rate becomes the target value, the control unit of the CO 2 recovery amount and the CO 2 recovery rate by controlling the CO 2 recovery amount and the CO 2 recovery rate respectively, found to be able to control the CO 2 recovery amount and / or CO 2 recovery at high toward the target value accuracy, thereby completing the present invention It was.
  • FIG. 1 is a schematic view of a CO 2 recovery apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • this CO 2 recovery apparatus 1 absorbs CO 2 in an exhaust gas (treated gas) 11A containing CO 2 discharged from industrial equipment such as a boiler and a gas turbine, and has a high concentration. It is a device that recovers as CO 2 gas.
  • the CO 2 recovery apparatus 1 includes a cooling tower 12 that cools an exhaust gas 11A containing CO 2 discharged from an industrial facility such as a boiler or a gas turbine, and a cooled exhaust gas 11A that is provided at the rear stage of the cooling tower 12 and is cooled.
  • a CO 2 absorption liquid 13 is circulated between a CO 2 absorption tower 14 and a CO 2 absorption liquid regeneration tower 15.
  • CO 2 absorbing solution 13 (lean solution) is supplied to the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 as it absorbs CO 2 in the CO 2 absorber 14 CO 2 absorbing liquid 13 (rich solution). Further, the CO 2 absorbing liquid 13 (rich solution) is supplied to the CO 2 absorber 14 as almost all CO 2 in the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 is reproduced removed CO 2 absorbing solution 13 (lean solution)
  • 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 is provided for circulating the cooling water W 1 in the circulation line L within 1.
  • the cooling unit 121 by countercurrent contact between the exhaust gas 11A and the cooling water W 1, the exhaust gas 11A is cooled.
  • 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 CO 2 absorption tower 14 is provided on the lower side of the CO 2 absorption tower 14, and is provided on the CO 2 absorption section 141 to which the exhaust gas 11 A cooled by the cooling tower 12 is supplied, and on the upper side of the CO 2 absorption tower 14.
  • a water washing unit 142 The bottom of the washing section 142, the liquid reservoir 144 for storing the cleaning water W 2 for cleaning the exhaust gas 11B which CO 2 has been removed is provided. Between the liquid storage portion 144 and the upper portion of the washing section 142, the circulating circulating the supplied washing water W 2 including the CO 2 absorbing solution 13 recovered by the liquid reservoir 144 from the top side of the washing unit 142 line L 2 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 144 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 absorber 141.
  • the extraction line L 3 is provided with a control valve 23 that adjusts the supply amount of the cleaning water W 3 supplied to the CO 2 absorbent 13 (lean solution).
  • the exhaust gas 11B from which CO 2 has been removed rises via the chimney tray 145. Then, the exhaust gas 11B is a flue gas 11C to the CO 2 absorbing liquid 13 to be entrained in the exhaust gas 11B and the gas-liquid contact with washing water W 2 supplied from the top side is recovered by circulating the washing water-washing section 142.
  • the exhaust gas 11 ⁇ / b > C is captured by the mist eliminator 146, and is discharged from the top 14 a of the CO 2 absorption tower 14 to the outside.
  • the CO 2 absorption liquid 13 (rich solution) that has absorbed CO 2 by the CO 2 absorption tower 14 is the CO 2 absorption liquid.
  • a rich solution supply pipe 50 for supplying to the upper side of the regeneration tower 15 is provided.
  • CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 is provided at the center portion of the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15, the CO 2 absorbing solution supply section 151 CO 2 absorbing liquid 13 that has absorbed CO 2 is supplied, CO 2 absorbing solution And a mirror surface part 152 of the tower bottom part 15b at the lower part of the supply part 151.
  • a circulation line L 4 for circulating the CO 2 absorbent 13 flowing down to the tower bottom 15 b is provided at the bottom of the CO 2 absorbent regeneration tower 15.
  • the circulation line L 4 is provided with a regenerative heater 31 that heats the CO 2 absorbent 13 with saturated steam S.
  • a gas discharge line L 5 for discharging the CO 2 gas 41 accompanied with the saturated water vapor S is provided at the top 15 a of the CO 2 absorbent regenerating tower 15.
  • 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.
  • the upper portion of the CO 2 absorbing section 141 of the bottom portion 15b and the CO 2 absorption tower 14 of the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15, CO 2 absorbing solution 13 (lean solvent in the bottom 15b of the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 ) Is supplied to the upper part of the CO 2 absorber 141.
  • the rich CO 2 absorbing solution 13 (rich solution) that has absorbed CO 2 by the CO 2 absorbing solution 13 (lean solution) from which CO 2 has been removed by heating with saturated water vapor is heated.
  • a lean solution heat exchanger 52, a lean solution pump 54 for supplying the lean solution at the bottom 15b of the CO 2 absorbent regeneration tower 15 to the upper portion of the CO 2 absorber 141, and a CO 2 absorbent 13 (lean solution) are predetermined.
  • the CO 2 recovery apparatus 1 is provided in the exhaust gas detection unit 101a provided in the flow path of the exhaust gas 11A introduced into the cooling tower 12 and the flow path of the exhaust gas 11A discharged from the cooling tower 12. and an exhaust gas detector 101b, CO and CO 2 concentration meter 102 provided from 2 absorber 14 to be the channel discharged, and the CO 2 CO 2 gas detector provided in the flow path of the gas 44 discharged from the separation drum 43 It includes a section 103, CO 2 absorbing solution supplied to the CO 2 absorber 14 and a densitometer 104 for measuring the concentration of (lean solution) 13.
  • the exhaust gas detection unit 101a measures the CO 2 concentration in the exhaust gas 11A introduced into the cooling tower 12, and transmits the measured CO 2 concentration to the control unit 100.
  • the exhaust gas detection unit 101 b measures the gas flow rate and gas temperature of the exhaust gas 11 ⁇ / b> A discharged from the cooling tower 12, and transmits the measured CO 2 concentration, gas flow rate, and gas temperature to the control unit 100.
  • the CO 2 concentration meter 102 detects the CO 2 concentration in the exhaust gas 11 ⁇ / b > C discharged from the CO 2 absorption tower 14 and transmits the detected CO 2 concentration to the control unit 100.
  • the CO 2 gas detection unit 103 detects the gas flow rate and concentration of the CO 2 gas 44 discharged from the separation drum 43, and transmits the gas flow rate and concentration to the control unit 100.
  • the concentration meter 104 measures the concentration of the CO 2 absorbent (lean solution) 13 supplied to the CO 2 absorption tower 14 and transmits the measured concentration of the CO 2 absorbent (lean solution) 13 to the control unit 100.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the control unit 100 according to the present embodiment.
  • the control unit 100 according to the present embodiment includes a set value calculation unit 110 that calculates set values as various reference values necessary for operation of the CO 2 recovery device 1 based on input data, and the CO of the CO 2 recovery device 1.
  • the CO 2 recovery rate control unit 111 and the CO 2 recovery amount control unit 112 that correct the setting value based on the actual measurement value of the recovery rate and calculate the correction data, and the control valve V 1 are introduced into the cooling tower 12.
  • the exhaust gas control unit 113 that controls the flow rate of the exhaust gas 11A and the amount of the CO 2 absorbent (lean solution) 13 supplied to the CO 2 absorption tower 14 via the control valve V 2 are controlled, and the control valve V 3 is An absorbent controller 114 for controlling the amount of the CO 2 absorbent (rich solution) 13 supplied to the CO 2 absorbent regeneration tower 15 via the CO 2 absorbent, and saturated steam supplied to the regeneration heater 31 via the control valve V 4. Steam to control the flow rate of S And a control unit 115.
  • the set value calculation unit 110 is preset based on the CO 2 recovery rate target value and the CO 2 recovery amount target value, the CO 2 concentration in the exhaust gas 11A, the gas temperature, and the concentration of the CO 2 absorbing liquid (lean solution) 13. gas flow rate of the exhaust gas 11A based on the reference value, and supplies the CO 2 absorption tower 14 CO 2 absorbing solution (lean solution) 13 flow rate, the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 to supply CO 2 absorbing solution (rich solution) 13 and the set value of the flow rate of the saturated steam S supplied to the regenerative heater 31 are calculated based on a predetermined relational expression, and the calculated results are calculated as a CO 2 recovery rate control unit 111, a CO 2 recovery amount control unit 112, and It transmits to the exhaust gas control unit 113.
  • the CO 2 recovery rate control unit 111 compares the CO 2 concentration in the exhaust gas 11A detected by the exhaust gas detection unit 101 with the measured value and the set value of the CO 2 recovery rate measured by the CO 2 concentration meter 102, A correction value (target value) obtained by correcting the set value by calculating the flow rate of the saturated water vapor S and the flow rate of the CO 2 absorbent 13 necessary to bring the CO 2 recovery rate close to the set value is calculated.
  • the CO 2 recovery rate control unit 111 corrects the set value by a proportional calculation and an integral calculation with respect to the deviation of the difference between the measured value of the CO 2 recovery rate and the target value.
  • the CO 2 recovery rate control unit 111 transmits the corrected data to the absorbing liquid control unit 114 and the vapor control unit 115 as correction data.
  • the CO 2 recovery amount control unit 112 compares the measured value of the CO 2 recovery amount measured by the CO 2 gas detection unit 103 with the target value, and the saturated water vapor S necessary for setting the CO 2 recovery amount as the target value.
  • the correction value (target value) obtained by calculating the flow rate of CO 2 and the flow rate of the CO 2 absorbent 13 and correcting the set value is calculated.
  • the CO 2 recovery amount control unit 112 corrects the set value by a proportional calculation and an integral calculation with respect to the deviation of the difference between the measured value of the CO 2 recovery amount and the target value.
  • the CO 2 recovery amount control unit 112 transmits the corrected data to the absorbing liquid control unit 114 and the steam control unit 115 as correction data.
  • Emission control unit 113 controls the flow rate of the exhaust gas 11A which is introduced into the cooling tower 12 through the control valve V 1 according to the result of the set-value calculator 110.
  • the absorption liquid control unit 114 is a CO 2 absorption liquid (lean solution) supplied to the CO 2 absorption tower 14 via the control valve V 2 based on the calculation results of the CO 2 recovery rate control unit 111 and the CO 2 recovery amount control unit 112. ) to control the amount of liquid 13 to control the liquid amount of the control valve CO 2 absorbing solution supplied to the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 through the V 3 (rich solution) 13.
  • the steam control unit 115 controls the flow rate of the saturated steam S supplied to the regenerative heater 31 via the control valve V 4 based on the calculation results of the CO 2 recovery rate control unit 111 and the CO 2 recovery amount control unit 112.
  • the exhaust gas 11A containing CO 2 discharged from industrial equipment such as a boiler and a gas turbine is introduced into the cooling tower 12 after the exhaust gas detection unit 101 measures the CO 2 concentration, gas flow rate, and temperature in the exhaust gas 11A.
  • cooling water W 1 and are countercurrent contact is cooled Te.
  • the cooled exhaust gas 11 ⁇ / b > A is introduced into the CO 2 absorption tower 14 through the flue 16.
  • Exhaust gas 11A which is introduced into the CO 2 absorber 14 is a CO 2 absorbing section 141 are contacted CO 2 absorbing solution 13 and the counter stream comprising alkanolamine, CO 2 in the flue gas 11A is absorbed in the CO 2 absorbing solution 13 Thus, the exhaust gas 11B from which CO 2 has been removed is obtained.
  • the exhaust gas 11B from which the CO 2 has been removed rises via the chimney tray 145 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 11B.
  • the exhaust gas 11C recovered by the circulation cleaning is obtained.
  • the exhaust 11C, after the mist in the gas is captured by the mist eliminator 146 is the CO 2 concentration meter 102 is measured CO 2 concentration in the exhaust gas 11C discharge from the top 14a of the CO 2 absorber 14 to the outside.
  • CO 2 absorbing liquid 13 that has absorbed CO 2 in the CO 2 absorber 14 is fed to the rich-lean solution heat exchanger 52 by a rich solvent pump 51 via the rich-solution supply pipe 50.
  • CO 2 absorption tower 14 is fed from the CO 2 absorbing solution 13 (rich solution) is the CO 2 absorbing liquid 13 that is fed from the CO 2 absorbing solution regeneration tower 15 (lean solution ).
  • the CO 2 absorbent 13 (rich solution) after this heat exchange is supplied to the upper part of the CO 2 absorbent regeneration tower 15. While the CO 2 absorbent 13 supplied to the CO 2 absorbent regenerating tower 15 flows down to the tower bottom 15b via the CO 2 absorbent supply section 151, the CO 2 is removed and becomes a semi-lean solution.
  • This semi-lean solution is circulated through the circulation line L 4 and heated by the saturated steam S in the regenerative heater 31 to become the CO 2 absorbent 13 (lean solution).
  • Saturated steam S after heating, the saturated 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.
  • CO 2 concentration in the CO 2 gas 44 is measured.
  • 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 13 (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.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a control method of the CO 2 recovery rate control unit 111 and the CO 2 recovery amount control unit 112 according to the present embodiment.
  • the CO 2 recovery rate control unit 111 is a reference that is preset based on the CO 2 concentration in the exhaust gas 11A, the flow rate of the exhaust gas 11A, and the temperature in the initial operation of the CO 2 recovery device 1.
  • the operation of the CO 2 recovery rate based on the set value of the flow rate of the CO 2 absorbent 13 based on the value and the flow rate of the saturated steam S supplied to the regenerative heater 31 is controlled (step ST11).
  • the CO 2 recovery rate control unit 111 measures the actual value of the CO 2 recovery rate by using the exhaust gas detection unit 101a and the CO 2 concentration meter 102 after a predetermined period, and the measured actual value of the CO 2 recovery rate and the target. The values are compared (step ST12), and the flow rate of the saturated water vapor S and the flow rate of the CO 2 absorbent 13 are calculated to correct the set values in order to set the CO 2 recovery rate to the target value (step ST13). CO 2 recovery rate controller 111, the flow rate of the CO 2 absorbing solution 13, to control the CO 2 recovery rate based on the corrected set value of the flow rate of saturated steam S supplied to the regeneration heater 31 (step ST14).
  • the CO 2 recovery rate control unit 111 for example, when the measured value (for example, 85%) of the CO 2 recovery rate is lower than the target value (for example, 90%), the flow rate of the saturated steam S and the CO 2.
  • the set value is corrected so that the flow rate of the absorbent 13 (lean solution) is increased with respect to the set value. Accordingly, the absorption liquid control unit 114 together with increasing the flow rate of the CO 2 absorbing solution 13 (lean solution), since the steam control unit 115 increases the flow rate of the saturated steam S, CO 2 recovering apparatus 1, CO 2 recovery It is possible to increase the measured value of the rate toward the target value.
  • the CO 2 recovery amount control unit 112 absorbs CO 2 based on a reference value preset based on the CO 2 concentration in the exhaust gas 11A, the flow rate of the exhaust gas 11A, and the temperature.
  • the amount of CO 2 recovered based on the set value of the flow rate of the liquid 13 and the flow rate of the saturated steam S supplied to the regenerative heater 31 is controlled (step ST11).
  • the CO 2 recovery amount control unit 112 measures an actual measurement value of the CO 2 recovery amount by the CO 2 gas detection unit 103 after a predetermined period of time, and compares the measured actual value with the target value (step ST12).
  • the flow rate of the saturated water vapor S and the flow rate of the CO 2 absorbent 13 are calculated to correct the set values (step ST13). Then, the CO 2 recovery amount control unit 112, the flow rate of the CO 2 absorbing solution 13, to control the CO 2 recovery amount of based on the corrected set value of the flow rate of saturated steam S supplied to the regeneration heater 31 (step ST14 ).
  • the CO 2 recovery amount control unit 112 for example, when the measured value (for example, 85 t / h) of the CO 2 recovery amount is lower than the target value (for example, 90 t / h), The set value is corrected so that the flow rate of the CO 2 absorbent 13 (rich solution) is increased with respect to the set value. Accordingly, the absorption liquid control unit 114 together with increasing the flow rate of the CO 2 absorbing solution 13 (rich solution), since the steam control unit 115 increases the flow rate of the saturated steam S, CO 2 recovering apparatus 1, CO 2 recovery It is possible to increase the actual measured value of the quantity toward the target value.
  • the supply amount of the water vapor S can be appropriately controlled.
  • the CO 2 recovery amount and / or the CO 2 recovery The CO 2 recovery device 1 that can control the rate to the target value with high accuracy can be realized.
  • the CO 2 recovery device 1 may be configured to include either the CO 2 recovery rate control unit 111 or the CO 2 recovery amount control unit 112. Even in this case, the circulation amount of the CO 2 absorbent 13 and the supply amount of the saturated steam S to the regenerative heater 31 can be appropriately controlled according to changes in the measured values of the CO 2 recovery rate and the CO 2 recovery amount. It is possible to accurately control the CO 2 recovery rate and the CO 2 recovery amount.
  • the CO 2 recovery device 1 is a data obtained by further adding the CO 2 concentration in the exhaust gas 11A, the gas flow rate and the temperature of the exhaust gas 11A, etc. to the correction data corrected by the CO 2 recovery rate control unit 111 and the CO 2 recovery amount control unit 112.
  • the exhaust gas control unit 113, the absorption liquid control unit 114, and the steam control unit 115 may be controlled based on the above.
  • the example in which the operation of the CO 2 recovery apparatus 1 is controlled using the correction data of both the CO 2 recovery rate control unit 111 and the CO 2 recovery amount control unit 112 has been described. It is not limited to the configuration.
  • the CO 2 recovery apparatus 1 is operated in the first control mode in which one of the CO 2 recovery rate control unit 111 and the CO 2 recovery amount control unit 112 is calculated and controlled as needed, and either one of them is controlled. May be operated in the second control mode in which arithmetic processing is not performed at any time and arithmetic processing is performed every predetermined period.
  • the operation control is performed by providing a dead band (dead band) without performing the integral calculation for either one of the CO 2 recovery rate control unit 111 and the CO 2 recovery amount control unit 112. May be.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram of operation control provided with a dead band.
  • the horizontal axis indicates the operation time, and the vertical axis indicates the CO 2 recovery rate (%) or the CO 2 recovery amount (t / h).
  • the integration value based on the following formula (1) is used to calculate the target value (SP) and actual value (PV) of the CO 2 recovery rate and CO 2 recovery amount.
  • the difference value D gradually decreases as the operation time t elapses. Therefore, the operation time in which the difference value D between the target value (SP) of the CO 2 recovery rate (%) or the CO 2 recovery amount (t / h) and the actual measurement value (PV) is smaller than the predetermined range B from the range of the operation time t1.
  • either one of the CO 2 recovery rate control unit 111 and the CO 2 recovery amount control unit 112 is not subjected to integral calculation, and a dead band is provided to control operation by proportional calculation. To do. Accordingly, even when the interference correction data between the CO 2 recovery rate controller 111 and the CO 2 recovery amount control unit 112 may occur, the CO 2 recovery rate controller 111 and the CO 2 recovery amount control unit 112 As for either of these, an offset caused by interference of correction data between the target value (SP) of the CO 2 recovery rate (%) or the CO 2 recovery amount (t / h) and the actual measurement value (PV) (for example, A predetermined offset smaller than about 2% of the set value of the CO 2 recovery apparatus 1 can be secured. As a result, it becomes possible to prevent the interference of the correction data, so that the offset caused by the interference of the correction data during the operation of the CO 2 recovery apparatus 1 can be reduced to a range of 0.5% to 1%.
  • SP target value
  • PV actual measurement value

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Abstract

 CO回収量及び/又はCO回収率を目標値に向けて高い精度で制御できるCO回収装置及びCO回収方法を提供すること。本発明のCO回収装置1は、排ガス11Aに含まれるCOをCO吸収液13に吸収させるCO吸収塔14と、COを吸収したCO吸収液13を加熱して再生するCO吸収液再生塔15と、排ガス11A中のCO濃度を計測すると共に、COを吸収したCO吸収液13から放出させた排ガス中のCO濃度に基づいて吸収液循環量及び再生加熱器31の飽和水蒸気Sの供給量を変更するCO回収率制御部と、排ガス11A中のCO濃度及び排ガス流量に応じてCO吸収液13の循環量及び再生加熱器31に対する飽和水蒸気Sの供給量を変更するCO回収量制御部と、を具備することを特徴とする。

Description

CO2回収装置及びCO2回収方法
 本発明は、CO回収装置及びCO回収方法に関し、CO吸収液を用いて被処理ガス中のCOを回収するCO回収装置及びCO回収方法に関する。
 従来、火力発電所のボイラなどから排出されるCOを回収するCO回収装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このCO回収装置においては、排ガスをCO吸収塔に導入して排ガスに含まれるCOにCO吸収液を接触させて吸収させる。そして、COを吸収したCO吸収液は、CO吸収液再生塔に送液されて加熱され、脱炭酸されて高濃度のCOガスが回収される。脱炭酸後のCO吸収液は、送液ポンプによってCO吸収塔に供給することにより、CO吸収塔とCO吸収液再生塔との間でCO吸収液を循環させて使用する。
特許第5237204号公報
 ところで、特許文献1に記載のCO回収装置においては、排ガスのガス流量及び排ガス導入温度などの基準値からの変動に基づいてCO回収量を目標値に維持する制御がなされている。しかしながら、このように制御した場合であっても、制御に用いる所定の関係式及び計測機器の精度の影響によりCO回収量を目標値に維持することが難しい場合がある。
 本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、CO回収量及び/又はCO回収率を目標値に向けて高い精度で制御できるCO回収装置及びCO回収方法を提供することを目的とする。
 本発明のCO回収装置は、被処理気体とCO吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるCOを前記CO吸収液に吸収させるCO吸収塔と、COを吸収した前記CO吸収液を加熱してCOを放出させて前記CO吸収液を再生するCO吸収液再生塔と、前記被処理気体中のCOの回収率の実測値及び目標値に基づいて、前記CO吸収塔に供給する前記CO吸収液の循環量を変更すると共に、前記CO吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気の供給量を変更してCO回収率の実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御するCO回収率制御部と、前記被処理気体中のCOの回収量の実測値及び目標値に基づいて、前記CO吸収塔に供給する前記CO吸収液の循環量を変更すると共に、前記CO吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気の供給量を変更してCO回収量の前記実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御するCO回収量制御部と、を具備することを特徴とする。
 このCO回収装置によれば、被処理気体中のCO回収率及びCO回収量の実測値の変化に応じてCO吸収液の循環量及び再生加熱器に供給する飽和水蒸気の供給量を適宜制御できるので、運転条件及び測定機器の変更により制御に用いる所定の関係式及び計測機器の精度の影響があった場合であっても、CO回収量及び/又はCO回収率を目標値に向けて高い精度で制御することが可能なCO回収装置を実現できる。
 本発明のCO回収装置においては、前記CO回収率制御部は、前記CO回収率の前記実測値と前記目標値との前記差分値に基づいて比例演算及び積分演算により前記CO回収率を制御することが好ましい。
 本発明のCO回収装置においては、前記CO回収量制御部は、前記CO回収量の前記実測値と前記目標値との前記差分値に基づいて比例演算及び積分演算により前記CO回収量を制御することが好ましい。
 本発明のCO回収装置においては、前記CO回収率制御部は、前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を随時演算して制御する第1制御モードと、前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を所定期間ごとに演算して制御する第2制御モードとを備え、前記CO回収量制御部は、前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を随時演算して制御する第1制御モードと、前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を所定期間ごとに演算して制御する第2制御モードとを備えたことが好ましい。
 本発明のCO回収装置においては、前記CO回収率制御部及び前記CO回収量制御部のいずれか一方を前記第1制御モードとし、いずれか他方を前記第2制御モードとすることが好ましい。
 本発明のCO回収装置においては、前記CO回収率制御部を前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を随時演算して制御する第1制御モードとすると共に、前記CO回収量制御部を前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を随時演算して制御する第1制御モードとし、前記CO回収量制御部及び前記CO回収率制御部のいずれか一方についてはデッドバンドを設けて制御することが好ましい。
 本発明のCO回収方法は、被処理気体とCO吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるCOをCO吸収塔で前記CO吸収液に吸収させる工程と、COを吸収した前記CO吸収液をCO吸収液再生塔で加熱してCOを放出させて前記CO吸収液を再生する工程と、を含み、前記被処理気体中のCOの回収率の実測値及び目標値に基づいて、前記CO吸収塔に供給する前記CO吸収液の循環量を変更すると共に、前記CO吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気の供給量を変更してCO回収率の前記実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御すると共に、前記被処理気体中のCOの回収量の実測値及び目標値に基づいて、前記CO吸収塔に供給する前記CO吸収液の循環量を変更すると共に、前記CO吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気の供給量を変更してCO回収量の前記実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御することを特徴とする。
 このCO回収方法によれば、被処理気体中のCO回収率及びCO回収量の実測値の変化に応じてCO吸収液の循環量及び再生加熱器に供給する飽和水蒸気の供給量を適宜制御できるので、運転条件及び測定機器の変更により制御に用いる所定の関係式及び計測機器の精度の影響があった場合であっても、CO回収量及び/又はCO回収率を目標値に向けて高い精度で制御することが可能なCO回収方法を実現できる。
 本発明のCO回収方法においては、前記CO回収率の前記実測値と前記目標値との差分値に基づいて比例演算及び積分演算により前記CO回収率を制御することが好ましい。
 本発明のCO回収方法においては、前記CO回収量の前記実測値と前記目標値との差分値に基づいて比例演算及び積分演算により前記CO回収量を制御することが好ましい。
 本発明のCO回収方法においては、前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を随時演算して制御する第1制御モードと前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を所定期間ごとに演算して制御する第2制御モードとを切替えて前記CO回収率及び前記CO回収量を制御することが好ましい。
 本発明のCO回収方法においては、前記CO回収率及び前記CO回収量のいずれか一方を前記第1制御モードで制御し、いずれか他方を第2制御モードで制御することが好ましい。
 本発明のCO回収方法においては、前記CO回収率及び前記CO回収量を第1制御モードで制御し、CO回収量及びCO回収率のいずれか一方についてはデッドバンドを設けて制御することが好ましい。
 本発明によれば、CO回収量及び/又はCO回収率を目標値に向けて高い精度で制御できるCO回収装置及びCO回収方法を実現できる。
図1は、本発明の実施の形態に係るCO回収装置の概略図である。 図2は、本発明の実施の形態に係る制御部の機能ブロック図である。 図3は、本実施の形態に係るCO回収率制御部及びCO回収量制御部の制御方法を示すフロー図である。 図4は、本実施の形態に係るCO回収装置のデッドバンドを設けた運転制御の概念図である。
 本発明者らは、従来のCO回収装置においては、被処理気体中のCO濃度、被処理気体の流量及び温度の基準値と計測値との関係に基づいて求めた目標値にCO回収量及びCO回収率を制御する場合であっても、演算に用いた関係式及び計測機器による計測制度の影響により目標値と実測値とが乖離する場合があることに着目した。そして、本発明者らは、ガス流量計及びガス濃度計を用いて実測したCO回収量及びCO回収率が目標値となるように、CO回収量及びCO回収率の制御部をそれぞれ設けてCO回収量及びCO回収率を制御することにより、目標値に向けて高い精度でCO回収量及び/又はCO回収率を制御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CO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、本発明の一実施の形態に係るCO回収装置の概略図である。図1に示すように、このCO回収装置1は、ボイラやガスタービンなどの産業設備から排出されたCOを含有する排ガス(被処理気体)11A中のCOを吸収して高濃度のCOガスとして回収する装置である。このCO回収装置1は、ボイラやガスタービンなどの産業設備から排出されたCO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CO吸収液13とを接触させて排ガス11A中のCOをCO吸収液13に吸収させて除去するCO吸収塔14と、このCO吸収塔14の後段に設けられ、COを吸収したCO吸収液13からCOを放出させてCO吸収液13を再生するCO吸収液再生塔15とを具備する。
 このCO回収装置1においては、CO吸収液13がCO吸収塔14とCO吸収液再生塔15との間を循環している。CO吸収液13(リーン溶液)は、CO吸収塔14でCOを吸収してCO吸収液13(リッチ溶液)としてCO吸収液再生塔15に供給される。また、CO吸収液13(リッチ溶液)は、CO吸収液再生塔15でほぼ全てのCOが除去され再生されてCO吸収液13(リーン溶液)としてCO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。この冷却塔12の底部と冷却部121の頂部との間には、循環ラインLが設けられている。この循環ラインLには、冷却水Wを冷却する熱交換器122と、冷却水Wを循環ラインL内で循環させる循環ポンプ123とが設けられている。
 冷却部121では、排ガス11Aと冷却水Wとを向流接触させることにより、排ガス11Aが冷却される。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W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Wを冷却部121の頂部に供給する。
 CO吸収塔14は、CO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11Aが供給されるCO吸収部141と、CO吸収塔14の上部側に設けられた水洗部142とを備える。水洗部142の底部には、COが除去された排ガス11Bを洗浄する洗浄水Wを貯留する液貯留部144が設けられている。この液貯留部144と水洗部142の上部との間には、液貯留部144で回収されたCO吸収液13を含む洗浄水W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Lが設けられている。この循環ラインLには、洗浄水Wを冷却する熱交換器21と、熱交換器21を介して液貯留部144で回収されたCO吸収液13を含む洗浄水Wを循環ラインL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Lには、洗浄水Wの一部(洗浄水W)を抜き出してCO吸収部141に供給する抜き出しラインLが設けられている。この抜き出しラインLには、CO吸収液13(リーン溶液)に供給する洗浄水Wの供給量を調整する制御弁23が設けられている。
 CO吸収部141では、COを含有する排ガス11Aとアルカノールアミンなどを含むCO吸収液13とが対向流接触する。これにより、排ガス11A中のCOは、下記式に示す化学反応によりCO吸収液13に吸収される。この結果、COを含有する排ガス11Aは、CO吸収部141を通過することにより、COが除去された排ガス11Bとなる。
 R-NH+HO+CO→R-NHHCO
 水洗部142では、COが除去された排ガス11Bがチムニートレイ145を介して上昇する。そして、排ガス11Bは、水洗部142の頂部側から供給される洗浄水Wと気液接触して排ガス11Bに同伴するCO吸収液13が循環洗浄により回収された排ガス11Cとなる。この排ガス11Cは、ミストエリミネータ146でガス中のミストが捕捉されてCO吸収塔14の塔頂部14aから外部へ排出される。
 CO吸収塔14の塔底部14bとCO吸収液再生塔15の上部との間には、CO吸収塔14でCOを吸収したCO吸収液13(リッチ溶液)をCO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、CO吸収塔14でCOを吸収したCO吸収液13(リッチ溶液)をCO吸収液再生塔15に向けて供給するリッチソルベントポンプ51と、COを吸収したCO吸収液13(リッチ溶液)を飽和水蒸気Sで加熱してCOが除去されたCO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。
 CO吸収液再生塔15は、CO吸収液再生塔15の中央部に設けられ、COを吸収したCO吸収液13が供給されるCO吸収液供給部151と、CO吸収液供給部151の下部の塔底部15bの鏡面部152とを備える。
 CO吸収液再生塔15の底部には、塔底部15bに流下したCO吸収液13を循環する循環ラインLが設けられている。この循環ラインLには、飽和水蒸気SによってCO吸収液13を加熱する再生加熱器31が設けられている。
 CO吸収液再生塔15の塔頂部15aには、飽和水蒸気Sを伴ったCOガス41を排出するガス排出ラインLが設けられている。このガス排出ラインLには、COガス41中の水分を凝縮するコンデンサ42と、COガス41と凝縮水Wとを分離する分離ドラム43とが設けられている。凝縮水Wが分離されたCO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CO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WをCO吸収液再生塔15の上部に供給する凝縮水ラインLが設けられている。凝縮水ラインLには、分離ドラム43にて分離された凝縮水WをCO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。
 また、CO吸収液再生塔15の塔底部15bとCO吸収塔14のCO吸収部141の上部には、CO吸収液再生塔15の塔底部15bのCO吸収液13(リーン溶液)をCO吸収部141の上部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、飽和水蒸気で加熱されてCOが除去されたCO吸収液13(リーン溶液)によってCOを吸収したCO吸収液13(リッチ溶液)を加熱するリッチ・リーン溶液熱交換器52と、CO吸収液再生塔15の塔底部15bのリーン溶液をCO吸収部141の上部に供給するリーン溶液ポンプ54と、CO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。
 本実施の形態に係るCO回収装置1は、冷却塔12に導入する排ガス11Aの流路に設けられた排ガス検出部101aと、冷却塔12から排出された排ガス11Aの流路に設けられた排ガス検出部101bと、CO吸収塔14から排出される流路に設けられたCO濃度計102と、分離ドラム43から排出されるCOガス44の流路に設けられたCOガス検出部103と、CO吸収塔14に供給するCO吸収液(リーン溶液)13の濃度を測定する濃度計104とを備える。
 排ガス検出部101aは、冷却塔12に導入する排ガス11A中のCO濃度を計測し、計測したCO濃度を制御部100に送信する。排ガス検出部101bは、冷却塔12から排出された排ガス11Aのガス流量及びガス温度を計測し、計測したCO濃度、ガス流量及びガス温度を制御部100に送信する。CO濃度計102は、CO吸収塔14から排出される排ガス11C中のCO濃度を検出し、検出したCO濃度を制御部100に送信する。
 COガス検出部103は、分離ドラム43から排出されるCOガス44のガス流量及び濃度を検出し、ガス流量及び濃度を制御部100に送信する。濃度計104は、CO吸収塔14に供給するCO吸収液(リーン溶液)13の濃度を測定し、測定したCO吸収液(リーン溶液)13の濃度を制御部100に送信する。
 図2は、本実施の形態に係る制御部100の機能ブロック図である。本実施の形態に係る制御部100は、入力データに基づいてCO回収装置1の運転に必要な各種基準値としての設定値を演算する設定値演算部110と、CO回収装置1のCO回収率の実測値に基づいて設定値を補正して補正データを演算するCO回収率制御部111及びCO回収量制御部112と、制御弁Vを介して冷却塔12に導入する排ガス11Aの流量を制御する排ガス制御部113と、制御弁Vを介してCO吸収塔14に供給するCO吸収液(リーン溶液)13の液量を制御すると共に、制御弁Vを介してCO吸収液再生塔15に供給するCO吸収液(リッチ溶液)13の液量を制御する吸収液制御部114と、制御弁Vを介して再生加熱器31に供給する飽和水蒸気Sの流量を制御する蒸気制御部115とを備える。
 設定値演算部110は、CO回収率目標値及びCO回収量目標値、排ガス11A中のCO濃度、ガス温度、CO吸収液(リーン溶液)13の濃度に基づいて、予め設定された基準値に基づいた排ガス11Aのガス流量、CO吸収塔14に供給するCO吸収液(リーン溶液)13の流量、CO吸収液再生塔15に供給するCO吸収液(リッチ溶液)13の流量、再生加熱器31に供給する飽和水蒸気Sの流量の設定値を所定の関係式に基づいて演算し、演算した結果をCO回収率制御部111、CO回収量制御部112及び排ガス制御部113に送信する。
 CO回収率制御部111は、排ガス検出部101によって検出された排ガス11A中のCO濃度、及びCO濃度計102によって計測されたCO回収率の実測値と設定値とを対比し、CO回収率を設定値に近づけるために必要な飽和水蒸気Sの流量、CO吸収液13の流量を算出して設定値を補正した補正値(目標値)を算出する。ここでは、CO回収率制御部111は、CO回収率の実測値と目標値との差異の偏差に対する比例演算及び積分演算により設定値を補正する。CO回収率制御部111は、補正したデータを補正データとして吸収液制御部114及び蒸気制御部115に送信する。
 CO回収量制御部112は、COガス検出部103によって計測されたCO回収量の実測値と目標値とを対比し、CO回収量を目標値とするために必要な飽和水蒸気Sの流量、CO吸収液13の流量を算出して設定値を補正した補正値(目標値)を算出する。ここでは、CO回収量制御部112は、CO回収量の実測値と目標値との差異の偏差に対する比例演算及び積分演算により設定値を補正する。CO回収量制御部112は、補正したデータを補正データとして吸収液制御部114及び蒸気制御部115に送信する。
 排ガス制御部113は、設定値演算部110の演算結果に基づいて制御弁Vを介して冷却塔12に導入する排ガス11Aの流量を制御する。
 吸収液制御部114は、CO回収率制御部111及びCO回収量制御部112の演算結果に基づいて制御弁Vを介してCO吸収塔14に供給するCO吸収液(リーン溶液)13の液量を制御すると共に、制御弁Vを介してCO吸収液再生塔15に供給するCO吸収液(リッチ溶液)13の液量を制御する。
 蒸気制御部115は、CO回収率制御部111およびCO回収量制御部112の演算結果に基づいて制御弁Vを介して再生加熱器31に供給する飽和水蒸気Sの流量を制御する。
 次に、本実施の形態に係るCO回収装置1の全体動作について説明する。ボイラやガスタービンなどの産業設備から排出されたCOを含有する排ガス11Aは、排ガス検出部101によって排ガス11A中のCO濃度、ガス流量及び温度が測定された後、冷却塔12に導入されて冷却水Wと向流接触されて冷却される。冷却された排ガス11Aは、煙道16を介してCO吸収塔14に導入される。CO吸収塔14に導入された排ガス11Aは、CO吸収部141でアルカノールアミンなどを含むCO吸収液13と対向流接触され、排ガス11A中のCOがCO吸収液13に吸収されてCOが除去された排ガス11Bとなる。
 COが除去された排ガス11Bは、チムニートレイ145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Wと気液接触して排ガス11Bに同伴するCO吸収液13を循環洗浄により回収された排ガス11Cとなる。この排ガス11Cは、ミストエリミネータ146でガス中のミストが捕捉された後、CO濃度計102によって排ガス11C中のCO濃度が測定されてCO吸収塔14の塔頂部14aから外部へ排出される。
 CO吸収塔14でCOを吸収したCO吸収液13(リッチ溶液)は、リッチ溶液供給管50を介してリッチソルベントポンプ51によってリッチ・リーン溶液熱交換器52に送液される。リッチ・リーン溶液熱交換器52では、CO吸収塔14から送液されるCO吸収液13(リッチ溶液)がCO吸収液再生塔15から送液されるCO吸収液13(リーン溶液)との間で熱交換される。この熱交換後のCO吸収液13(リッチ溶液)は、CO吸収液再生塔15の上部に供給される。CO吸収液再生塔15に供給されたCO吸収液13は、CO吸収液供給部151を介して塔底部15bに流下する間にCO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、循環ラインLを循環して再生加熱器31で飽和水蒸気Sによって加熱されてCO吸収液13(リーン溶液)となる。加熱後の飽和水蒸気Sは、飽和水蒸気凝縮水Wとなる。CO吸収液13から除去されたCO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Wが分離されたCOガス44として外部に放出される。COガス検出部103では、COガス44中のCO濃度が測定される。
 CO吸収液再生塔15の塔底部15bのCO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CO吸収液13(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CO吸収塔14のCO吸収部141の上部に供給される。
 図3は、本実施の形態に係るCO回収率制御部111及びCO回収量制御部112の制御方法を示すフロー図である。図3に示すように、CO回収率制御部111は、CO回収装置1の運転初期には、排ガス11A中のCO濃度、排ガス11Aの流量、及び温度に基づいて予め設定された基準値に基づいたCO吸収液13の流量、再生加熱器31に供給する飽和水蒸気Sの流量の設定値に基づいてのCO回収率の運転を制御する(ステップST11)。また、CO回収率制御部111は、所定期間経過後、排ガス検出部101a、CO濃度計102によってCO回収率の実測値を計測し、計測されたCO回収率の実測値と目標値とを対比し(ステップST12)、CO回収率を目標値とするために飽和水蒸気Sの流量、CO吸収液13の流量を算出して設定値を補正する(ステップST13)。CO回収率制御部111は、CO吸収液13の流量、再生加熱器31に供給する飽和水蒸気Sの流量の補正した設定値に基づいてのCO回収率を制御する(ステップST14)。
 ここでは、CO回収率制御部111は、例えば、CO回収率の実測値(例えば、85%)が目標値(例えば、90%)より低い場合には、飽和水蒸気Sの流量及びCO吸収液13(リーン溶液)の流量を設定値に対して増大させるように設定値を補正する。これにより、吸収液制御部114がCO吸収液13(リーン溶液)の流量を増大させると共に、蒸気制御部115が飽和水蒸気Sの流量を増大させるので、CO回収装置1は、CO回収率の実測値を目標値に向けて増大させることが可能となる。
 CO回収量制御部112は、CO回収装置1の運転初期には、排ガス11A中のCO濃度、排ガス11Aの流量、及び温度に基づいて予め設定された基準値に基づいたCO吸収液13の流量、再生加熱器31に供給する飽和水蒸気Sの流量の設定値に基づいてのCO回収量を制御する(ステップST11)。また、CO回収量制御部112は、所定期間経過後、COガス検出部103によってCO回収量の実測値を計測し、計測した実測値と目標値とを対比し(ステップST12)、CO回収量を目標値とするために飽和水蒸気Sの流量、CO吸収液13の流量を算出して設定値を補正する(ステップST13)。そして、CO回収量制御部112は、CO吸収液13の流量、再生加熱器31に供給する飽和水蒸気Sの流量の補正した設定値に基づいてのCO回収量を制御する(ステップST14)。
 ここでは、CO回収量制御部112は、例えば、CO回収量の実測値(例えば、85t/h)が目標値(例えば、90t/h)より低い場合には、飽和水蒸気Sの流量及びCO吸収液13(リッチ溶液)の流量を設定値に対して増大させるように設定値を補正する。これにより、吸収液制御部114がCO吸収液13(リッチ溶液)の流量を増大させると共に、蒸気制御部115が飽和水蒸気Sの流量を増大させるので、CO回収装置1は、CO回収量の実測値を目標値に向けて増大させることが可能となる。
 以上説明したように、本実施の形態によれば、排ガス11A中のCO回収率及びCO回収量の実測値の変化に応じてCO吸収液13の循環量及び再生加熱器31に対する飽和水蒸気Sの供給量を適宜制御できる。これにより、運転条件及び測定機器の変更によりCO回収装置の運転制御に用いる所定の関係式及び計測機器の精度の影響があった場合であっても、CO回収量及び/又はCO回収率を高い精度で目標値に制御することが可能なCO回収装置1を実現できる。
 なお、上述した実施の形態においては、CO回収率制御部111及びCO回収量制御部112の双方を設けてCO回収率及びCO回収量の双方を制御する例について説明したが、この構成に限定されない。CO回収装置1は、CO回収率制御部111又はCO回収量制御部112のいずれか一方を備える構成であってもよい。この場合であっても、CO回収率及びCO回収量の実測値の変化に応じてCO吸収液13の循環量及び再生加熱器31に対する飽和水蒸気Sの供給量を適宜制御できるので、CO回収率及びCO回収量を精度よく制御することが可能となる。
 また、上述した実施の形態においては、CO回収率制御部111及びCO回収量制御部112が補正した補正データに基づいて吸収液制御部114及び蒸気制御部115を制御する例について説明したが、この構成に限定されない。CO回収装置1は、CO回収率制御部111及びCO回収量制御部112が補正した補正データに、排ガス11A中のCO濃度、排ガス11Aのガス流量及び温度などを更に加算したデータに基づいて排ガス制御部113、吸収液制御部114及び蒸気制御部115を制御してもよい。
 さらに、上述した実施の形態においては、CO回収率制御部111及びCO回収量制御部112の双方の補正データを用いてCO回収装置1の運転を制御する例について説明したが、この構成に限定されない。CO回収装置1は、CO回収率制御部111及びCO回収量制御部112のいずれか一方については、補正データを随時演算して制御する第1制御モードで運転し、いずれか他方については随時演算処理を行わず、所定期間毎に演算処理を行う第2制御モードで運転してもよい。このように運転の制御を行うことにより、CO回収率制御部111による演算処理とCO回収量制御部112による演算処理との間で計測誤差などが生じた場合であっても、補正データ間の干渉を低減できるので、高い精度でCO回収率及び/又はCO回収量を目標値に制御することが可能となる。
 さらに、上述した実施の形態においては、CO回収率制御部111及びCO回収量制御部112のいずれか一方については積分演算を行わずに、デッドバンド(不感帯)を設けて運転制御を行ってもよい。図4は、デッドバンドを設けた運転制御の概念図である。なお、図4においては、横軸に運転時間を示し、縦軸にCO回収率(%)又はCO回収量(t/h)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、例えば、下記式(1)に基づいた積分演算によりCO回収率及びCO回収量の目標値(SP)と実測値(PV)との差分値Dが所定範囲以下となるように運転制御を行うと、運転時間tの経過と共に差分値Dは徐々に減少する。そこで、運転時間t1の範囲からCO回収率(%)又はCO回収量(t/h)の目標値(SP)と実測値(PV)との差分値Dが所定範囲Bより小さい運転時間t2の範囲となった際に、CO回収率制御部111及びCO回収量制御部112のいずれか一方については積分演算を行わずに、デッドバンド(不感帯)を設けて比例演算により運転制御する。これにより、CO回収率制御部111とCO回収量制御部112との間の補正データの干渉が生じうる場合であっても、CO回収率制御部111及びCO回収量制御部112のいずれか一方については、CO回収率(%)又はCO回収量(t/h)の目標値(SP)と実測値(PV)との間に補正データの干渉によって生じるオフセット(例えば、CO回収装置1の設定値の2%程度)より小さい所定のオフセットを確保できる。これにより、補正データの干渉を防ぐことが可能となるので、CO回収装置1の運転時に補正データの干渉によって生じるオフセットを0.5%~1%の範囲に低減することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001

 
 また、上述した実施の形態においては、ボイラ及びガスタービンなどの産業設備から排出されたCOを含有する排ガス11AをCO吸収液13で処理する例について説明したが、CO吸収液13で処理する被処理気体としては、COを含有するガスであれば各種ガスに適用可能である。
 1 CO回収装置
 11A,11B,11C 排ガス
 12 冷却塔
 121 冷却部
 122 熱交換器
 123 循環ポンプ
 13 CO吸収液
 13S 蒸気
 14 CO吸収塔
 14a 塔頂部
 14b 塔底部
 141 CO吸収部
 142 水洗部
 144 液貯留部
 145 チムニートレイ
 146 ミストエリミネータ
 15 CO吸収液再生塔
 15a 塔頂部
 15b 塔底部
 151 CO吸収液供給部
 152 鏡面部
 16 煙道
 21 熱交換器
 22 循環ポンプ
 23 制御弁
 31 再生加熱器
 41,44 COガス
 42 コンデンサ
 43 分離ドラム
 45 凝縮水循環ポンプ
 50 リッチ溶液供給管
 51 リッチソルベントポンプ
 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
 101a 排ガス検出部
 101b 排ガス検出部
 102 CO濃度計
 103 COガス検出部
 104 濃度計
 111 CO回収率制御部
 112 CO回収量制御部
 113 排ガス制御部
 114 吸収液制御部
 115 蒸気制御部
 L,L,L 循環ライン
 L 抜き出しライン
 L ガス排出ライン
 L 凝縮水ライン
 S 飽和水蒸気
 W 冷却水
 W,W 洗浄水
 W 飽和水蒸気凝縮水
 W 凝縮水

Claims (12)

  1.  被処理気体とCO吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるCOを前記CO吸収液に吸収させるCO吸収塔と、
     COを吸収した前記CO吸収液を加熱してCOを放出させて前記CO吸収液を再生するCO吸収液再生塔と、
     前記被処理気体中のCOの回収率の実測値及び目標値に基づいて、前記CO吸収塔に供給する前記CO吸収液の循環量を変更すると共に、前記CO吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気の供給量を変更してCO回収率の実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御するCO回収率制御部と、
     前記被処理気体中のCOの回収量の実測値及び目標値に基づいて、前記CO吸収塔に供給する前記CO吸収液の循環量を変更すると共に、前記CO吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気の供給量を変更してCO回収量の前記実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御するCO回収量制御部と、
     を具備することを特徴とする、CO回収装置。
  2.  前記CO回収率制御部は、前記CO回収率の前記実測値と前記目標値との前記差分値に基づいて比例演算及び積分演算により前記CO回収率を制御する、請求項1に記載のCO回収装置。
  3.  前記CO回収量制御部は、前記CO回収量の前記実測値と前記目標値との前記差分値に基づいて比例演算及び積分演算により前記CO回収量を制御する、請求項1又は請求項2に記載のCO回収装置。
  4.  前記CO回収率制御部は、前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を随時演算して制御する第1制御モードと、前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を所定期間ごとに演算して制御する第2制御モードとを備え、
     前記CO回収量制御部は、前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を随時演算して制御する第1制御モードと、前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を所定期間ごとに演算して制御する第2制御モードとを備えた、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のCO回収装置。
  5.  前記CO回収率制御部及び前記CO回収量制御部のいずれか一方を前記第1制御モードとし、いずれか他方を前記第2制御モードとする、請求項4に記載のCO回収装置。
  6.  前記CO回収率制御部を前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を随時演算して制御する第1制御モードとすると共に、
     前記CO回収量制御部を前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を随時演算して制御する第1制御モードとし、
     前記CO回収量制御部及び前記CO回収率制御部のいずれか一方についてはデッドバンドを設けて制御する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のCO回収装置。
  7.  被処理気体とCO吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるCOをCO吸収塔で前記CO吸収液に吸収させる工程と、
     COを吸収した前記CO吸収液をCO吸収液再生塔で加熱してCOを放出させて前記CO吸収液を再生する工程と、を含み、
     前記被処理気体中のCOの回収率の実測値及び目標値に基づいて、前記CO吸収塔に供給する前記CO吸収液の循環量を変更すると共に、前記CO吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気の供給量を変更してCO回収率の前記実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御すると共に、
     前記被処理気体中のCOの回収量の実測値及び目標値に基づいて、前記CO吸収塔に供給する前記CO吸収液の循環量を変更すると共に、前記CO吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気の供給量を変更してCO回収量の前記実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御することを特徴とする、CO回収方法。
  8.  前記CO回収率の前記実測値と前記目標値との差分値に基づいて比例演算及び積分演算により前記CO回収率を制御する、請求項7に記載のCO回収方法。
  9.  前記CO回収量の前記実測値と前記目標値との差分値に基づいて比例演算及び積分演算により前記CO回収量を制御する、請求項7又は請求項8に記載のCO回収方法。
  10.  前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を随時演算して制御する第1制御モードと前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を所定期間ごとに演算して制御する第2制御モードとを切替えて前記CO回収率及び前記CO回収量を制御する、請求項7から請求項9のいずれか1項に記載のCO回収方法。
  11.  前記CO回収率及び前記CO回収量のいずれか一方を前記第1制御モードで制御し、いずれか他方を第2制御モードで制御する、請求項10に記載のCO回収方法。
  12.  前記CO回収率及び前記CO回収量を第1制御モードで制御し、CO回収量及びCO回収率のいずれか一方についてはデッドバンドを設けて制御する、請求項10に記載のCO回収方法。
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