WO2017130863A1 - 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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達也 辻内
上條　孝
隆仁 米川
修 宮本
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Definitions

  • the present invention relates to a CO 2 recovery device and a CO 2 recovery method.
  • Patent Document 1 the gas-liquid cleaning water against decarbonated exhaust gas from which CO 2 has been absorbed and removed by contact with CO 2 absorbing solution by contacting the gas-liquid, amine compounds entrained in the decarbonated flue gas It is shown that a plurality of water washing sections for recovering water is provided, and the amine compound accompanying the decarbonized exhaust gas is sequentially collected in the plurality of water washing sections.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and to provide a CO 2 recovery apparatus and a CO 2 recovery method that can suppress the oxidation of the CO 2 absorbing solution.
  • CO 2 having a gas and CO 2 absorbing solution containing CO 2 is contacted countercurrent absorption tower for absorbing CO 2 from the gas
  • a CO that includes a first absorption unit that is disposed in a height direction in the absorption tower and absorbs CO 2 from the gas, and a second absorption unit that is positioned below the first absorption unit.
  • the CO 2 absorption liquid that has absorbed CO 2 in the gas in the first absorption section is extracted from the absorption tower, A first absorption liquid extraction line that cools the CO 2 absorption liquid and supplies the second absorption section in the absorption tower again to the second absorption section, and extracts the CO 2 absorption liquid from the absorption tower.
  • the extraction position of the extraction line is the peak of the reaction temperature distribution of the CO 2 absorbent inside the first absorption part.
  • the CO 2 recovery apparatus, wherein the second absorbing part is a reaction temperature distribution each have position and a peak solution temperature of inside of the absorbing liquid.
  • a cooler for cooling the CO 2 absorbent extracted in the first absorbent extract line is provided, and a liquid temperature when the CO 2 absorbent is extracted;
  • the CO 2 recovery apparatus is characterized in that a temperature difference with a liquid temperature when the CO 2 absorbing liquid cooled by the cooler is re-supplied is 10 ° C. or more.
  • a third invention is the CO 2 recovery apparatus according to the first invention, wherein the liquid temperature at the time of extracting the CO 2 absorbing liquid at the extraction position is 45 ° C. or more.
  • the fourth invention further comprises a cooling tower for cooling the gas containing CO 2 and supplying the cooled gas to the absorption tower in the second invention, and in the first absorption liquid extraction line,
  • the liquid temperature at the time of resupply of the CO 2 absorption liquid cooled by the cooler is equal to or lower than the gas temperature of the gas supplied from the cooling tower to the absorption tower.
  • the first absorption part and the second absorption part together with the first absorption part and the second absorption part are arranged in a height direction in the absorption tower, and disposed below the second absorption part.
  • a third absorbent portion which absorbs CO 2 from a gas the disposed between the second absorbent portion and said third absorbent portion, CO 2 absorbent having absorbed CO 2 in the gas in the second absorber portion the withdrawn from the absorption tower, CO 2 recovery, characterized by further comprising the third absorber in the absorption tower to cool the CO 2 absorbing solution and the second absorption liquid draw-out line resupplying the In the device.
  • a sixth invention is a gas and the CO 2 absorbing liquid containing CO 2 is contacted countercurrent, from the gas to a CO 2 recovering apparatus having an absorption tower for absorbing CO 2, in the absorption tower A first absorbing portion provided in a height direction and provided with a packed layer that absorbs CO 2 from the gas; and a packed layer that is positioned below the first absorbing portion and absorbs CO 2 from the gas.
  • a first absorption liquid extraction line for extracting the liquid from the absorption tower, cooling the CO 2 absorption liquid with a cooler, and re-supplying the second absorption section in the absorption tower, and absorbing the CO 2 extraction position of the first absorption liquid extraction line for extracting liquid from the absorption tower is, in the CO 2 absorbing section
  • CO 2 recovery apparatus characterized in that the extraction height of 0.25 to 0.85 from the lower end of the packed bed of the second absorption part It is in.
  • the 7th invention is set to 6th invention,
  • the said extraction position is made into the extraction height position of 0.25 or more and 0.7 or less from the lower end of the filling layer of said 2nd absorption part, It is characterized by the above-mentioned.
  • CO 2 recovery unit In the CO 2 recovery unit.
  • An eighth invention is characterized in that, in the sixth invention, the extraction position is an extraction height position of 0.4 or more and 0.7 or less from a lower end of the filling layer of the second absorption portion.
  • the extraction position is an extraction height position of 0.4 or more and 0.7 or less from a lower end of the filling layer of the second absorption portion.
  • a ninth aspect of the invention is the CO 2 recovery apparatus according to the sixth aspect of the invention, wherein the liquid temperature at the time of extracting the CO 2 absorbing liquid at the extraction position is 45 ° C. or higher.
  • a tenth aspect of the invention is the sixth aspect of the invention, wherein the first absorption part and the second absorption part are arranged in the height direction in the absorption tower, and are disposed below the second absorption part.
  • a third absorbent portion which absorbs CO 2 from a gas the disposed between the second absorbent portion and said third absorbent portion, CO 2 absorbent having absorbed CO 2 in the gas in the second absorber portion the withdrawn from the absorption tower, further comprises: a second absorption liquid extraction line again supplied to said third absorbent portion in the absorption tower to cool the CO 2 absorbing solution, each in the CO 2 absorbing section
  • the CO 2 recovery device is set to an extraction height position of 0.25 to 0.85 from the lower end of the packed bed of the third absorbent portion. It is in.
  • the gas and the CO 2 absorbing liquid containing CO 2 is contacted countercurrent, from the gas to a CO 2 recovery method with an absorption tower for absorbing CO 2, in the absorption tower in packed bed of the first absorption part, the first absorption step for absorbing CO 2 from the gas and the CO 2 absorbing solution and the gas is contacted countercurrently, CO 2 in the gas in the first absorption part
  • the gas and the re-supplied CO 2 absorbent are brought into countercurrent contact to absorb CO 2 from the gas.
  • a second absorption step wherein in the extraction / resupply step, the C
  • the extraction position for extracting the O 2 absorbing liquid from the absorption tower is 0.25 or more from the lower end of the packed bed of the second absorbing section when the total height of each packed bed in the CO 2 absorbing section is 1.
  • the extraction height position is 0.85 or less.
  • the reaction liquid temperature of CO 2 absorbing solution in a CO 2 absorption tower does not significantly increase, it is possible to suppress the oxidation of the CO 2 absorbing solution, suppressing the loss of the CO 2 absorbing solution be able to. Thereby, the discharge
  • FIG. 1 is a schematic view of a CO 2 recovery device according to the first embodiment.
  • Figure 2 is a graph showing the liquid temperature inside the CO 2 absorbing solution in the CO 2 absorbing section, the relationship between the extraction height ratio of the CO 2 absorber.
  • Figure 3 is a diagram showing a gas temperature of exhaust gas introduced into the CO 2 absorber, the relationship between the extraction height of the CO 2 absorbing section.
  • FIG. 4 is a graph in which the liquid temperature and the gas temperature are compared and arranged when the third extraction position of “extraction height ratio 0.63” is used as the extraction position.
  • FIG. 1 is a schematic view of a CO 2 recovery device according to the first embodiment.
  • Figure 2 is a graph showing the liquid temperature inside the CO 2 absorbing solution in the CO 2 absorbing section, the relationship between the extraction height ratio of the CO 2 absorber.
  • Figure 3 is a diagram showing a gas temperature of exhaust gas introduced into the CO 2 absorber, the relationship between the extraction height of the CO 2 absorbing section.
  • FIG. 4 is
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the extraction height ratio (horizontal axis), the rich liquid CO 2 loading ratio (left vertical axis), and the oxidation deterioration loss ratio (right vertical axis).
  • FIG. 6 is a schematic view of a CO 2 recovery device according to the third embodiment.
  • Figure 7 is a graph showing the temperature of the liquid at the CO 2 absorbing solution, the relationship between the extraction height ratio of the CO 2 absorbing section.
  • Figure 8 is a diagram showing a gas temperature of exhaust gas introduced into the CO 2 absorber, the relationship between the extraction height ratio of the CO 2 absorbing section.
  • FIG. 1 is a schematic view of a CO 2 recovery device according to the first embodiment.
  • the CO 2 recovery apparatus 10A for example, an apparatus for recovering CO 2 of the boiler exhaust gas (hereinafter referred to as "exhaust gas") 11A containing CO 2 from the boiler (not shown) .
  • the CO 2 recovery apparatus 10A includes, for example, a cooling tower 12 that cools the exhaust gas 11A discharged from a boiler, and the exhaust gas 11B that is provided downstream of the cooling tower 12 and is cooled with a lean solution 13A of a CO 2 absorbent.
  • CO 2 absorption tower 14 is contacted countercurrently with CO 2 absorption tower 14 to remove by absorbing the CO 2 in the flue gas 11A in the CO 2 absorbing liquid, provided at the subsequent stage of the CO 2 absorption tower 14, CO 2 absorption has absorbed CO 2 And an absorbing liquid regeneration tower 15 that regenerates the lean solution 13A by releasing CO 2 from the liquid rich solution 13C.
  • the CO 2 absorption liquid circulates between the CO 2 absorption tower 14 and the absorption liquid regeneration tower 15.
  • Lean solution 13A of the CO 2 absorbing solution from which CO 2 has been released the rich solution 13C next absorbs CO 2 in the CO 2 absorber 14, the rich solution 13C is supplied to the absorbent regenerator 15.
  • the supplied rich solution 13C is regenerated by releasing CO 2 in the absorption liquid regeneration tower 15 to become a lean solution 13A, and then supplied to the CO 2 absorption tower 14.
  • the CO 2 absorbing liquid is discharged from the CO 2 absorber 14 to absorb the lean solution 13A which releases CO 2, the semi-rich solution 13B which has absorbed part of CO 2 in the exhaust gas, the CO 2 in the exhaust gas
  • the rich solution 13C It is a generic name for the rich solution 13C, and is used by changing its name according to the ratio containing CO 2 at each location circulating in the CO 2 recovery device 10A.
  • the CO 2 absorbing solution that can be used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include amine compounds such as alkanolamines and hindered amines having an alcoholic hydroxyl group.
  • alkanolamines include monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, methyldiethanolamine, diisopropanolamine, and diglycolamine, but monoethanolamine (MEA) is usually preferred.
  • monoethanolamine (MEA) is usually preferred.
  • examples of the hindered amine having an alcoholic hydroxyl group include 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP), 2- (ethylamino) -ethanol (EAE), 2- (methylamino) -ethanol (MAE), An example is 2- (diethylamino) -ethanol (DEAE).
  • the cooling tower 12 has a cooling unit 121 that cools the exhaust gas 11A. Moreover, between the bottom 12b side of the cooling tower 12 and the top portion 12a side of the cooling unit 121, the circulation line L 1 is provided for circulating the cooling water W 1.
  • the cooling unit 121 by countercurrent contact between the exhaust gas 11A and the cooling water W 1, the exhaust gas 11B which the exhaust gas 11A is cooled it is cooled.
  • the heat exchanger 122 cools the cooling water W 1 heated by heat exchange with the exhaust gas 11A.
  • the circulation pump 123 supplies the cooling water W 1 flowing down to the bottom 12 b of the cooling tower 12 through the heat exchanger 122 to the top 12 a of the cooling unit 121.
  • CO 2 absorption tower 14 is provided with a CO 2 absorbing section 141 provided on the lower side of the CO 2 absorption tower 14, a washing section 142 provided on the upper side of the CO 2 absorption tower 14, a.
  • the CO 2 absorption part 141 is disposed in the height direction in the CO 2 absorption tower 14 and absorbs CO 2 from the exhaust gas 11B, and the second absorption located below the first absorption part 141A. Part 141B.
  • First absorption part 141A is inside the filling material is filled so as to fill the height H 1.
  • the second absorption portion 141B is filled so that the filling material has a filling height H 2 inside.
  • the lean solution 13A regenerated in the absorption liquid regeneration tower 15 is supplied to the first absorption part 141A as a CO 2 absorption liquid.
  • the supplied lean solution 13A is sprayed from a spray nozzle 140A provided in the upper part of the first absorption part 141A, and flows down in the filling tank.
  • the semi-rich solution 13B in which CO 2 in the exhaust gas 11C is partially absorbed by the first absorption unit 141A is supplied to the second absorption unit 141B.
  • the supplied semi-rich solution 13B is sprayed from the lower spray nozzle 140B provided on the upper part of the second absorption part 141B, and flows down in the filling tank.
  • a tray 143B is provided.
  • the semi-rich solution 13B stored in the liquid storage part 143A is first extracted from the extraction position X of the CO 2 absorption tower 14 and introduced from the introduction position Y above the second absorption part 141B.
  • An absorbing liquid extraction line L 11 is provided.
  • the first absorption liquid draw-out line L 11, condenser 24 and the semi-rich solution 13B is supplied to the upper portion of the secondary absorbent portion 141B semi-rich solution pump 25 is provided to cool the semi-rich solution 13B.
  • the cooler 24 is configured such that the supply amount of the refrigerant can be adjusted by a control device (not shown).
  • the semi-rich solution pump 25 is configured such that the supply amount of the semi-rich solution 13B to the second absorption unit 141B can be adjusted by the control device.
  • the cooler 24 is cooled by the refrigerant, but the present invention is not limited to this, and the natural cooling and fan that have stripped the piping of the first absorbing liquid extraction line L 11 are used.
  • the air cooling used may be used.
  • 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.
  • a circulation line for supplying and circulating the cleaning water W 2 containing the CO 2 absorbing liquid recovered by the liquid storage part 144A from the top side of the water washing part 142 L 2 is provided.
  • This circulation line L 2 a heat exchanger 21 for cooling the wash water W 2, circulating cleaning water W 2 including the CO 2 absorbing solution recovered in the liquid reservoir 144A via the heat exchanger 21 line L
  • a circulation pump 22 that circulates in 2 is provided.
  • the exhaust gas 11C containing CO 2 in the first absorber 141A and the lean solution 13A of the CO 2 absorbent composed of an amine compound introduced into the tower are in countercurrent contact.
  • the exhaust gas 11D from which the CO 2 in the exhaust gas 11C has been removed is obtained, and the lean solution 13A becomes the semi-rich solution 13B.
  • the exhaust gas 11B containing CO 2 introduced from the tower bottom side and the semi-rich solution 13B partially absorbing CO 2 are in counterflow contact. Thereby, CO 2 in the exhaust gas 11B is absorbed by the semi-rich solution 13B by a chemical reaction.
  • the washing unit 142 the exhaust gas 11D that CO 2 which has passed through the first absorption part 141A has been removed, it rises through the chimney tray 144B. Then, the exhaust gas. 11D, cleaning water W 2 and to gas-liquid contact is fed from the top side of the washing unit 142, CO 2 absorbing solution accompanying the exhaust 11D is recovered by circulating the washing, the decarbonated exhaust gas 11E.
  • the decarbonized exhaust gas 11E is captured by a mist eliminator 145 and discharged from the top 14a of the CO 2 absorption tower 14 to the outside.
  • the rich solution supply pipe 50 includes a rich solution pump 51 that supplies the rich solution 13C having absorbed CO 2 by the CO 2 absorption tower 14 toward the absorption liquid regeneration tower 15, and the rich solution 13C by the absorption liquid regeneration tower 15.
  • a rich / lean solution heat exchanger 52 that is heated by the lean solution 13A from which CO 2 has been removed by heating is provided.
  • a circulation line L 4 for circulating a part of the lean solution 13A flowing down to the tower bottom 15b is provided at the tower bottom 15b of the absorbent regeneration tower 15.
  • a regeneration heater 31 that indirectly heats the lean solution 13A with saturated steam S to generate steam
  • a regulating valve 32 that adjusts the amount of saturated steam S supplied to the regeneration heater 31
  • a circulation pump 33 is provided for supplying the lean solution 13A at the bottom 15b of the absorption liquid regeneration tower 15 to the lower part of the filling section 151 of the absorption liquid regeneration tower 15 via the regeneration heater 31.
  • a gas discharge line L 5 for discharging CO 2 gas 41 accompanied with water vapor is provided at the top 15 a of the absorption liquid regeneration 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.
  • CO 2 gas 44 is condensed water W 5 are separated is discharged from the top of the separation drum 43 to the outside.
  • a condensate water line L 6 is provided between the bottom of the separation drum 43 and the top of the absorption liquid regeneration tower 15 to supply the condensed water W 5 separated by the separation drum 43 to the top of the absorption liquid regeneration tower 15. ing.
  • 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 absorption liquid 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 absorbing solution regeneration tower 15, the lean solution 13A of the CO 2 absorbing solution in the bottom 15b of the absorbent regenerator 15 CO 2 absorption A lean solution supply pipe 53 that supplies the upper portion of the portion 141 is provided.
  • the lean solution supply pipe 53, the lean solution 13A which is heated with steam CO 2 has been removed in the absorption solution regenerator 15, rich lean solution heat exchanger for heating the rich solution 13C that has absorbed CO 2 52
  • the cooling unit 55 may be provided as necessary.
  • the CO 2 absorber 141 is composed of two absorbers composed of a first absorber 141A and a second absorber 141B, and the CO 2 absorber 141 is divided into two parts to form a first absorber.
  • the semi-rich solution 13B accumulated in the liquid reservoir 143A, extracting the total amount by the first absorption liquid draw-out line L 11.
  • the semi-rich solution 13B cooler 24 provided to the first absorption liquid draw-out line L 11
  • the absorbent After cooling the semi-rich solution 13B cooler 24 provided to the first absorption liquid draw-out line L 11, by re-supplied to the inside from the top of the introduction position Y of the second absorption part 141B, of the absorbent The oxidative deterioration is suppressed.
  • extraction position X of the semi-rich solution 13B to the outside of the first absorption liquid discharge line L 11 has a first reaction temperature distribution of the first absorption part 141A inside the CO 2 absorbing solution, secondary absorbent It is determined based on the second reaction temperature distribution of the CO 2 absorbing liquid inside the part 141B. Specifically, it is confirmed whether there is a peak liquid temperature in the liquid temperature distribution curve of both reaction temperature distributions, and the first peak liquid temperature (T A ) of the absorbing liquid inside the first absorbing portion 141A and The semi-rich solution 13B is extracted from a position where the second peak liquid temperature (T B ) of the absorbing liquid inside the second absorbing portion 141B is generated.
  • reaction CO 2 absorbing liquid to absorb CO 2 is too This means that it has not progressed, and CO 2 absorption efficiency is poor, which is not preferable.
  • Figure 2 is a graph showing the liquid temperature inside the CO 2 absorbing solution in the CO 2 absorbing section, the relationship between the extraction height ratio of the CO 2 absorber.
  • Figure 3 is a diagram showing a gas temperature of exhaust gas introduced into the CO 2 absorber, the relationship between the extraction height ratio of the CO 2 absorbing section.
  • CO 2 absorbing solution indicates a reaction temperature distribution at the time of absorbing CO 2.
  • FIG. 3 shows the gas temperature distribution when CO 2 in the exhaust gas is absorbed by the absorbing liquid.
  • the CO 2 and CO 2 absorbing solution and the height of the filling tank in contact with CO 2 absorbing section 141 is called a filling height, because the CO 2 absorbing section 141 is divided into two, the first absorption part
  • the filling height of the CO 2 absorption portion 141 is the sum (H 1 + H 2 ).
  • extraction position (X) when the extraction position of the semi-rich solution 13B (hereinafter simply referred to as “extraction position (X)”) is indicated by a ratio, each of the first absorption portion 141A and the second absorption portion 141B is indicated.
  • the extraction position X of the semi-rich solution 13B to the outside of the first absorption liquid draw-out line L 11, based on the difference of the reaction the temperature distribution of the CO 2 absorbing solution will be described.
  • the liquid temperature distribution curves in the first absorption portion 141A are the first to fourth liquid temperature distribution curves A 1A to A 4A
  • the liquid temperature distribution in the second absorption portion 141B The curves are shown as first to fourth liquid temperature distribution curves A 1B to A 4B .
  • a conventional liquid temperature distribution curve in the case where there is one CO 2 absorption portion is set as a liquid temperature distribution curve A 0 .
  • FIG. 3 shows the gas temperature distribution curve in the first absorption part 141A as the gas temperature distribution curve of the exhaust gas as the first to fourth gas temperature distribution curves B 1A to B 4A and the gas in the second absorption part 141B.
  • the temperature distribution curves are shown as first to fourth gas temperature distribution curves B 1B to B 4B .
  • a conventional liquid temperature distribution curve when there is one CO 2 absorption portion is set as a liquid temperature distribution curve B 0 .
  • the liquid temperature is CO 2 absorption as shown in the liquid temperature distribution curve A 0 (shown by the solid line in FIG. 2) in FIG. It becomes one continuous curve of a mountain rising rapidly on the upper side of the portion 141.
  • the lean solution 13A is introduced into the CO 2 absorber 141, and immediately after flowing through the filling tank, the reaction temperature of the lean solution 13A rises rapidly, and the high temperature is near the upper side of the CO 2 absorber 141. A peak liquid temperature T 0 is generated. As a result, the reaction between a part of the amine compounds in the CO 2 absorbent and oxygen in the exhaust gas is accelerated to promote oxidative degradation, resulting in a significant loss of the CO 2 absorbent.
  • the peak liquid temperature is generated in each of the first absorption part 141A and the second absorption part 141B. This means that the CO 2 absorption liquid is prevented from becoming a high temperature, and thus the oxidative degradation reaction of the CO 2 absorption liquid. Is suppressed, the reaction for absorbing CO 2 proceeds well, and the function as a CO 2 absorbing solution is exhibited, which is preferable.
  • the first peak solution temperature of these Test Examples 1 ⁇ 3 (T 0.75A, T 0.63A, T 0.50A) , the withdrawal is not conventional and peak fluid temperature T 0 of Comparative Comparative Example 1 liquid Example 2 Compared to the second peak liquid temperature T 0.88B in the case of the first extraction position X 1 with the “extraction height ratio 0.88”, the second liquid temperature distribution curve A 2A is low.
  • Each temperature curve of the third liquid temperature distribution curve A 3A and the fourth liquid temperature distribution curve A 4A has a bow shape convex to the right, with the peak liquid temperature at the apex, and the liquid temperature suddenly decreases toward the bottom. It is falling.
  • small range CO 2 absorbing solution is exposed to a high temperature region, the suppression of oxidation of the CO 2 absorbing solution can be reduced significantly.
  • the semi-rich solution 13B that partially absorb the CO 2 in the first absorption part 141A, extraction position by a first absorption liquid draw-out line L 11 of the lower portion of the first absorption part 141A pulling in X the semi-rich solution 13B is then cooled by a cooler 24 provided in the first absorption liquid draw-out line L 11, it is subjected to measures for suppressing the oxidation of the CO 2 absorbing solution.
  • an extraction position X of the semi-rich solution 13B to the outside of the first absorption liquid draw-out line L 11, the first peak of the first reaction temperature distribution of the first absorption part 141A inside of the absorbent By extracting the liquid temperature (T A ) and the second peak liquid temperature (T B ) of the second reaction temperature distribution of the absorption liquid inside the second absorption part 141B at each position, oxidation of the CO 2 absorption liquid Deterioration can be greatly suppressed.
  • the upper first peak liquid temperature and the lower second peak liquid temperature are compared, and the second peak liquid temperature (T B ) of the absorbent inside the second absorbent part 141B is the same as that inside the first absorbent part 141A.
  • the third extraction position X 3 of “extraction height ratio 0.63” and “extraction height ratio 0. 0” which are lower than the first peak liquid temperature (T A ) of the absorbing liquid (T A > T B ). when withdrawing a fourth extraction position X 4 50 "is more preferred because the first peak fluid temperature (T 0.63A, T 0.50A) is clear and the temperature gradient is sharp.
  • the liquid temperature (T 1 ) when the semi-rich solution 13B is extracted at the extraction position X is 45 ° C. or higher. This is because, when the liquid temperature (T 1 ) at the time of extracting the semi-rich solution 13B from the extraction position X is 45 ° C. or higher, the cooling is performed by the cooler 24 provided in the first absorbing liquid extraction line L 11. This is because the amount of heat removed increases and the effect of reducing oxidative degradation increases.
  • the liquid temperature (T (° C.)) on the horizontal axis can be exemplified by, for example, a temperature of 50 to 60 ° C., but this liquid temperature is appropriately determined depending on the type of CO 2 absorbent and the absorption conditions. Since it is changed, the present invention is not limited to this.
  • FIG. 4 is a graph in which the liquid temperature and the gas temperature are compared and arranged when the extraction position X is the third extraction position X 3 of “extraction height ratio 0.63” (Test Example 2). It is.
  • the temperature difference (T 1 ⁇ T 2 ) from the liquid temperature (T 2 ) is preferably 10 ° C. or more. This is because when the temperature difference is 10 ° C. or more, the amount of heat removed by the cooling in the cooler 24 increases, and the effect of reducing oxidation deterioration increases.
  • the cooling tower 12 that cools the exhaust gas 11A containing CO 2 and supplies the cooled exhaust gas 11B to the absorption tower 14 is provided, the upper portion of the second absorption section 141B.
  • the liquid temperature (T 2 ) of the semi-rich solution 13B at the time of resupply after cooling by the cooler 24 introduced to the side is cooled by the cooling tower 12 and supplied to the CO 2 absorption tower 14 after cooling (introduction temperature)
  • the gas temperature (T 3 )) or less is preferable.
  • the liquid temperature (T 2 ) of the semi-rich solution 13B after cooling is set to be equal to or lower than the introduction gas temperature (T 3 ) of the exhaust gas 11A after cooling in the cooling tower 12, and the peak at the second absorption part 141B.
  • the liquid temperature can be kept low. As a result, the effect of reducing the oxidative deterioration of the CO 2 absorbing solution in the second absorbing portion 141B can be exhibited.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the extraction height ratio (horizontal axis), the rich liquid CO 2 loading ratio (left vertical axis), and the oxidation deterioration loss ratio (right vertical axis).
  • the CO 2 loading ratio can be obtained by CO 2 (mol) / amine solution (mol).
  • CO 2 loading ratio a rich liquid CO 2 loading ratio for recovering CO 2 in a CO 2 absorbing liquid in a conventional CO 2 recovery apparatus without extraction
  • the extraction height ratio at the extraction position X considering both the CO 2 loading ratio and the oxidation deterioration loss ratio is 0.25 or more and 0.85 or less.
  • the reason why the extraction height ratio is set to 0.25 or more and 0.85 or less is that the oxidation deterioration suppressing effect is preferably 10% or more over the entire range.
  • the extraction height ratio at the extraction position X is more preferably 0.25 or more and 0.7 or less. Extraction to a height ratio of 0.25 to 0.7 is to consider CO 2 absorption efficiency, the expression of the effect of improving CO 2 loading is because it is seen.
  • the extraction height ratio at the extraction position X is optimally 0.4 to 0.7.
  • the reason why the extraction height ratio at the extraction position X is set to 0.4 or more and 0.7 or less is that the oxidation deterioration suppressing effect is 15% or more and the CO 2 loading improving effect is exhibited.
  • By increasing the CO 2 loading ratio it is possible to reduce the steam consumption of the regenerative heater 31 in the absorbent regenerator 15.
  • the exhaust gas 11 ⁇ / b > A containing CO 2 discharged from a boiler or the like is introduced into the cooling tower 12.
  • the introduced exhaust gas 11A is cooled in countercurrent contact with the cooling water W 1 to become cooled exhaust gas 11B.
  • the cooled exhaust gas 11 ⁇ / b > B is introduced into the CO 2 absorption tower 14 through the flue 16.
  • the exhaust gas 11B introduced into the CO 2 absorption tower 14 is brought into counterflow contact with a CO 2 absorbing solution containing an amine compound such as alkanolamine, for example, at the first absorption portion 141A and the second absorption portion 141B of the CO 2 absorption portion 141.
  • the CO 2 in the exhaust gas 11B is absorbed by the CO 2 absorbing solution, 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 liquid accompanying the exhaust gas 11D circulates.
  • Decarbonation exhaust gas 11E recovered by the cleaning is obtained.
  • the decarbonized exhaust gas 11E is trapped in the gas by the mist eliminator 145 and discharged from the top 14a of the CO 2 absorber 14 to the outside.
  • the rich solution 13C of the CO 2 absorbing solution that has absorbed CO 2 in the CO 2 absorption tower 14 is exchanged with the lean solution 13A in the rich / lean solution heat exchanger 52 via the rich solution supply pipe 50.
  • the rich solution pump 51 supplies the absorption liquid regeneration tower 15 to the upper side.
  • the rich solution 13C of the CO 2 absorbing solution supplied to the absorbing liquid regeneration tower 15 is CO 2 removed by water vapor while flowing through the filling portion 151 of the absorbing liquid regeneration tower 15 to become a lean solution 13A.
  • a part of the lean solution 13 ⁇ / b> A is circulated through the circulation line L 4 by the circulation pump 33 and is heated by the saturated steam S in the regeneration heater 31 to generate steam in the absorbent regeneration tower 15.
  • the saturated steam S after heating becomes steam condensed water W 4 .
  • CO 2 gas 41 that is removed from the CO 2 absorbing solution, after 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 absorption liquid regeneration tower 15.
  • the lean solution 13A extracted from the bottom 15b of the absorption liquid regeneration tower 15 is subjected to heat exchange with the rich solution 13C by the rich / lean solution heat exchanger 52 via the lean solution supply pipe 53, and then lean.
  • the solution pump 54 supplies the gas to the upper part of the CO 2 absorption part 141 of the CO 2 absorption tower 14.
  • the extracted semi-rich solution 13B is cooled to a predetermined temperature range by the cooler 24, and then supplied to the introduction position Y on the upper side of the second absorption part 141B by the semi-rich solution pump 25.
  • CO 2 in the exhaust gas 11B is absorbed to become a rich solution 13C.
  • the rich solution 13C is extracted from the tower bottom 14b of the CO 2 absorption tower 14 and supplied to the absorption liquid regeneration tower 15.
  • the extraction position X of the semi-rich solution 13B to the outside of the first absorption liquid draw-out line L 11, the first peak solution temperature of the first reaction temperature distribution of the first absorption part 141A inside of the absorption liquid (T A ) And the second peak liquid temperature (T B ) of the second reaction temperature distribution of the absorption liquid in the second absorption portion 141B are extracted at the respective positions to greatly suppress the oxidative deterioration of the CO 2 absorption liquid. Can be achieved.
  • VOC Volatile Organic Compounds
  • the case of using the cooler 24 cooled by the intermediate cooling refrigerant is not particularly limited, but it is more preferable to use, for example, a plate heat exchanger. This is because by using this plate heat exchanger, the temperature difference between the semi-rich solution 13B side and the refrigerant side can be reduced, and the amount of exchange heat for intermediate cooling can be increased.
  • Embodiment 2 of the present invention a CO 2 recovery apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described.
  • the second embodiment will be described using the CO 2 recovery apparatus of FIG. 1 shown in the first embodiment. Note that the description of the same components as those of the first embodiment is omitted.
  • the CO 2 recovery apparatus the semi-rich solution 13B that partially absorb the CO 2 in the first absorption part 141A, extraction position by a first absorption liquid draw-out line L 11 in the lower side of the first absorption part 141A
  • the first peak liquid temperature (T A ) of the first reaction temperature distribution of the absorption liquid inside the first absorption part 141A like the CO 2 recovery apparatus of Embodiment 1 and the inside of the second absorption part 141B
  • the extraction height ratio of the extraction position X of the semi-rich solution 13B is only 0.25 or more and 0.85 or less. It prescribes.
  • the extraction height ratio is set to 0.25 or more and 0.85 or less because, as shown in FIG. 5 described above, the oxidative deterioration suppressing effect is 10% or more over the entire range, which is preferable. It is.
  • the extraction height ratio at the extraction position X is preferably 0.25 or more and 0.7 or less.
  • the reason why the extraction height ratio is set to 0.25 or more and 0.7 or less is that, in view of the CO 2 absorption efficiency, the improvement effect of CO 2 loading is exhibited.
  • the extraction height ratio at the extraction position X is more preferably 0.4 or more and 0.7 or less.
  • the reason why the extraction height ratio at the extraction position X is set to 0.4 or more and 0.7 or less is that the oxidation deterioration suppressing effect is 15% or more and the CO 2 loading improving effect is exhibited.
  • the CO by 2 the loading ratio is increased, it is possible to reduce the steam consumption of regeneration heater 31 at the absorption solution regenerator 15.
  • the semi-rich solution 13B that partially absorb the CO 2 in the first absorption part 141A, pulling in extraction position X by the first absorption liquid draw-out line L 11 in the lower side of the first absorption part 141A , absorbing liquid extraction by a cooler 24 provided in the line L 11 by cooling the semi-rich solution 13B, it is subjected to measures for suppressing the oxidation of the CO 2 absorbing solution.
  • the extraction height ratio of extraction position X of the semi-rich solution 13B to the outside of the first absorption liquid draw-out line L 11 0.25 0.85, more preferably 0.25 to 0.7
  • the reaction solution temperature of CO 2 absorbing solution in the CO 2 absorption tower 14 is not significantly increased, it is possible to suppress the oxidation of the CO 2 absorbing solution, is possible to suppress loss of the CO 2 absorbing solution it can. Thereby, the discharge
  • the liquid temperature (T 1 ) when the semi-rich solution 13B at the extraction position X is extracted is 45 ° C. or higher. This is because, when the liquid temperature (T 1 ) at the time of extracting the semi-rich solution 13B from the extraction position X is 45 ° C. or higher, the amount of heat removed by cooling in the cooler 24 increases, and the effect of reducing oxidation deterioration is obtained. This is because it increases.
  • the temperature difference between the semi-rich solution 13B cooled by the cooler 24 of the first absorption liquid discharge line L 11 is preferably set to 10 ° C. or higher.
  • the liquid temperature (T 2 ) of the semi-rich solution 13B after cooling introduced into the introduction position Y on the upper side of the second absorption portion 141B is the liquid temperature (T 2 ) of the semi-rich solution 13B when being extracted from the extraction position X.
  • the temperature is 10 ° C. lower than 1 ) (temperature difference (T 1 ⁇ T 2 ) 10 ° C. or higher). This is because when the temperature difference is 10 ° C. or more, the amount of heat removed by the cooling in the cooler 24 increases, and the effect of reducing oxidation deterioration increases.
  • the cooler 24 that is introduced to the upper side of the second absorption section 141B.
  • the liquid temperature (T 2 ) of the semi-rich solution 13B after cooling is not higher than the exhaust gas temperature (gas temperature (T 3 )) cooled by the cooling tower 12 and introduced into the CO 2 absorption tower 14.
  • the extraction height ratio of extraction position X of the semi-rich solution 13B to the outside of the first absorption liquid draw-out line L 11 0.25 0.85, more preferably 0 By setting the ratio to .25 or more and 0.7 or less, it is possible to reduce the loss due to the oxidative degradation of the CO 2 absorbing solution, and it is possible to reduce the VOC emission due to the discharge of the oxidatively deteriorated product.
  • FIG. 6 is a schematic view of a CO 2 recovery device according to the third embodiment.
  • the CO 2 recovery device 10B according to the third embodiment includes a CO 2 absorption unit 141 in the CO 2 recovery unit 10A according to the first embodiment, together with the first absorption unit 141A and the second absorption unit 141B.
  • a second absorption liquid draw-out line L 12 again supplies the third absorbent portion 141C of the absorption tower 14, further comprising a.
  • the first absorption part 141A is filled so that the filling material has a filling height H 1 inside.
  • the second absorption portion 141B is filled so that the filling material has a filling height H 2 inside.
  • the third absorbing portion 141C is filled so that the filling material has a filling height H 3 inside.
  • a first is stored in the semi-rich solution 13B-1 that flows down from the upper side of the first absorption part 141A and stays in the lower side of the first absorption part 141A.
  • a liquid reservoir 143A-1 and a first chimney tray 143B-1 are provided.
  • This first liquid reservoir 143A-1, the second absorbent by extracting total amount of semi-rich solution 13B-1 which is stored in the first liquid storage unit 143A-1 from the first extraction position X a of the CO 2 absorber 14 first absorption liquid draw-out line L 11 introduced from the first introduction position Y a of the upper side of the section 141B is provided.
  • the first absorption liquid extraction line L 11 includes a first cooler 24-1 for cooling the semi-rich solution 13B-1 and a first semi-rich solution for supplying the semi-rich solution 13B-1 to the upper side of the second absorption part 141B.
  • a pump 25-1 is provided.
  • the supplied semi-rich solution 13B-1 is sprayed from the lower spray nozzle 140B provided at the upper part of the second absorption part 141B, and flows down in the filling tank of the second absorption part 141B.
  • a semi-rich solution 13B-2 that flows down from the upper side of the second absorption unit 141B and stays in the lower side of the second absorption unit 141B is stored between the second absorption unit 141B and the third absorption unit 141C.
  • a second liquid reservoir 143A-2 and a second chimney tray 143B-2 are provided.
  • the semi-rich solution 13B-2 stored in the second liquid storage part 143A-2 is extracted from the second extraction position Xb of the CO 2 absorption tower 14 to extract the third absorption.
  • a second absorbing liquid extraction line L 12 introduced from the second introduction position Y b on the upper side of the portion 141C is provided.
  • the second absorbing liquid extraction line L 12 includes a second cooler 24-2 for cooling the semi-rich solution 13B-2 and a second semi-rich solution for supplying the semi-rich solution 13B-2 to the upper side of the third absorbing portion 141C.
  • a pump 25-2 is provided.
  • the supplied semi-rich solution 13B-2 is sprayed from the lower spray nozzle 140C provided on the upper part of the third absorption part 141C, and flows down in the filling tank of the third absorption part 141C.
  • the CO 2 absorption unit 141 includes three absorption units including a first absorption unit 141A, a second absorption unit 141B, and a third absorption unit 141C, and the CO 2 absorption unit 141 is divided into three parts. is doing.
  • the first extraction position X a of the semi-rich solution 13B-1 to the outside of the first absorption liquid discharge line L 11 has a first reaction temperature distribution of the first absorption part 141A inside of the absorbent
  • the second reaction temperature distribution of the absorbing liquid inside the second absorbing portion 141B is obtained in advance. Then, in the liquid temperature distribution curve of both reaction temperature distributions, it is confirmed whether there is a peak liquid temperature in the liquid temperature, the first peak liquid temperature (T A ) of the absorbing liquid inside the first absorbing portion 141A, and the second The semi-rich solution 13B-1 is extracted from a position where the second peak liquid temperature (T B ) of the absorbing liquid inside the absorbing portion 141B is generated. This is because in the first reaction temperature distribution, when the peak reaction temperature distribution in the CO 2 absorbing liquid-liquid temperature does not occur, the reactions CO 2 absorbing liquid to absorb CO 2 does not much proceed, CO 2 absorption efficiency This is because it is not preferable.
  • Figure 7 is a graph showing the liquid temperature inside the CO 2 absorbing solution in the CO 2 absorbing section, the relationship between the extraction height ratio of the CO 2 absorbing section.
  • Figure 8 is a diagram showing a gas temperature of exhaust gas introduced into the CO 2 absorber, the relationship between the extraction height ratio of the CO 2 absorbing section.
  • CO 2 and CO 2 absorbing solution and filling height is the height of the filling tank in contact with CO 2 absorbing section 141, since the CO 2 absorbing section 141 are divided into three parts, the first absorption part 141A
  • the filling height of H 2 is H 1
  • the filling height of the second absorption portion 141 B is H 2
  • the filling height of the third absorption portion 141 C is H 3
  • the filling height of the CO 2 absorption portion 141 is the sum of the filling heights. (H 1 + H 2 + H 3 )
  • the liquid temperature distribution curve in the first absorption portion 141A is the liquid temperature distribution curve A 11A
  • the liquid temperature distribution curve in the second absorption portion 141B is the liquid temperature distribution curve A 11B
  • the liquid temperature distribution curve in the absorption part 141C is indicated by a liquid temperature distribution curve A 11C
  • FIG. 8 shows the gas temperature distribution curve of the exhaust gas as the gas temperature distribution curve B 11A in the first absorption portion 141A, and the gas temperature distribution curve in the second absorption portion 141B as the gas temperature distribution curve B. 11B
  • the gas temperature distribution curve in the third absorption portion 141C is indicated by a gas temperature distribution curve B 11C .
  • the first peak liquid temperature (T A ) of the reaction temperature distribution of the CO 2 absorption liquid is the liquid temperature inside the second absorption part 141B.
  • the second peak liquid temperature (T B ) of the reaction temperature distribution of the CO 2 absorbing liquid is generated.
  • the occurrence of the peak liquid temperature means that the oxidative deterioration reaction of the CO 2 absorption liquid is suppressed and the reaction of absorbing CO 2 is good. This is preferable because the function as a CO 2 absorbing solution is exhibited.
  • the first extraction position X a of the semi-rich solution 13B-1 of the extraction time of the liquid temperature (T 1) is preferably set to 45 ° C. or higher.
  • Heat which, if the temperature of the liquid at the time of extracting the semi-rich solution 13B-1 from the first extraction position X a a (T 1) to above 45 °C, to be removed by cooling in the first cooler 24-1 This is because the effect of reducing oxidation deterioration increases.
  • the second extraction position X b of the semi-rich solution 13B-2 of the extraction time of the liquid temperature (T 4) is preferably set to 45 ° C. or higher.
  • the temperature difference (T 1 ⁇ T 2 ) from the liquid temperature (T 2 ) is preferably 10 ° C. or more. This is because when the temperature difference is 10 ° C. or more, the amount of heat removed by cooling in the first cooler 24-1 increases, and the effect of reducing oxidation deterioration increases.
  • the liquid temperature (T 4 ) when the semi-rich solution 13B-2 is extracted and the semi-rich solution 13B-2 cooled by the second cooler 24-2 are re-supplied. It is preferable that the temperature difference (T 5 -T 4 ) with respect to the liquid temperature (T 5 ) is 10 ° C. or more. This is because when the temperature difference is 10 ° C. or more, the amount of heat removed by cooling in the second cooler 24-2 increases, and the effect of reducing oxidation deterioration increases.
  • a cooling tower 12 for supplying the cooled exhaust gas 11B in the CO 2 absorber 14, secondary absorbent The liquid temperature (T 2 ) of the semi-rich solution 13B-1 cooled by the first cooler 24-1 introduced into the upper part of the section 141B is cooled by the cooling tower 12 and introduced into the CO 2 absorption tower 14 The temperature (gas temperature (T 3 )) or less is preferable.
  • the liquid temperature (T 5 ) of the semi-rich solution 13B-2 after being cooled by the second cooler 24-2 introduced to the upper side of the third absorption part 141C is cooled by the cooling tower 12 and then the CO 2 absorption tower 14 It is preferable that the temperature be lower than the exhaust gas temperature (gas temperature (T 3 )) introduced into the gas. This is because the liquid temperature (T 5 ) of the semi-rich solution 13B-2 after cooling is made equal to or lower than the gas temperature (T 3 ) of the exhaust gas 11A after cooling in the cooling tower 12, so that the third absorbing part 141C Peak liquid temperature can be kept low. As a result, the effect of reducing the oxidative degradation of the CO 2 absorbent at the third absorbent portion 141C can be exhibited.
  • the CO 2 absorbing section of the plurality of stages withdrawing height ratio of any extraction position of the first extraction position X a or the second extraction position X b, as shown in FIG. 5, It is preferable to set it to 0.25 or more and 0.85 or less.
  • the reason why the extraction height ratio is set to 0.25 or more and 0.85 or less is that the oxidation deterioration suppressing effect is preferably 10% or more over the entire range, which is preferable.
  • extraction height ratio of the first extraction position X a or the second extraction position X b is preferably 0.25 to 0.7.
  • the reason why the extraction height ratio is set to 0.25 or more and 0.7 or less is that, in view of the CO 2 absorption efficiency, the improvement effect of CO 2 loading is exhibited.
  • the extraction height ratio of the first extraction position X a or the second extraction position X b 0.4 to 0.7.
  • the reason why the extraction height ratio is 0.4 or more and 0.7 or less is that the effect of suppressing oxidation deterioration is 15% or more and the effect of improving CO 2 loading is exhibited.
  • the extraction position is defined in consideration of at least two stages of peak liquid temperature when the CO 2 absorber 141 is divided into three parts. without considering the temperature, at least one stage of the first extraction position X a or an extraction height ratio of the second extraction position X b, may be defined only 0.25 to 0.85 .
  • the CO 2 absorber 141 is divided into three parts, loss reduction due to oxidation deterioration of the CO 2 absorption liquid can be achieved, and VOC emission reduction due to discharge of oxidation deterioration products can be achieved. Can do.

Abstract

ＣＯ2を含有する排ガス１１ＢからＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収塔１４内の高さ方向に配設された、排ガスからＣＯ2を吸収する第一吸収部１４１Ａ及び第一吸収部１４１Ａの下部に位置する第二吸収部１４１Ｂを含むＣＯ2吸収部１４１と、第一吸収部１４１Ａと第二吸収部１４１Ｂとの間に設けられ、第一吸収部１４１Ａにおいて排ガス中のＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液を吸収塔１４より抜き出し、ＣＯ2吸収液を冷却して吸収塔１４内の第二吸収部１４１Ｂに再供給する第一吸収液抜出ラインＬ11とを含み、ＣＯ2吸収液を吸収塔１４より抜き出す第一吸収液抜出ラインＬ11の抜出位置Ｘが、第一吸収部１４１Ａ内部のＣＯ2吸収液の反応温度分布のピーク液温度と、第二吸収部１４１Ｂ内部のＣＯ2吸収液の反応温度分布のピーク液温度とを各々有する位置である。

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回収方法に関するものである。
　地球の温暖化現象の原因の一つとして、ＣＯ2による温室効果が指摘され、地球環境を守る上で国際的にもその対策が急務となってきた。ＣＯ2の発生源としては、化石燃料を燃焼させるあらゆる人間の活動分野に及び、その排出抑制への要求が一層強まる傾向にある。これに伴い、大量の化石燃料を使用する火力発電所等の動力発生設備を対象に、例えばボイラ等からの排ガスを例えばアミン系化合物等のＣＯ2吸収液と接触させて排ガス中のＣＯ2を除去して回収するＣＯ2回収装置が開発されている。
　このような吸収液を用いて排ガスからＣＯ2を回収する場合、ＣＯ2が回収された脱炭酸排ガスにアミン系化合物が同伴して、ＣＯ2吸収塔から外部に排出してしまう、という問題がある。このアミン系化合物による大気汚染が発生する事態を防ぐため、脱炭酸排ガスと共に放出されるアミン系化合物の放出量を低減する必要がある。
　従来、特許文献１では、ＣＯ2吸収液との気液接触によりＣＯ2が吸収除去された脱炭酸排ガスに対して洗浄水を気液接触させることで、脱炭酸排ガスに同伴されたアミン系化合物を回収する水洗部を複数段設け、この複数段の水洗部にて、順次、脱炭酸排ガスに同伴するアミン系化合物の回収処理を行うことが示されている。
特開２００２－１２６４３９号公報
　しかしながら、近年では、環境保全の見地から、脱炭酸排ガスに残存して放出される吸収液成分であるアミン系化合物の濃度をより一層低減することが望まれている。特に、処理ガス流量の多い大型の火力発電所等の排ガスに対して、ＣＯ2回収装置を設置する場合、排ガスの放出量が多量であることから、脱炭酸排ガスに残存して放出される吸収液成分の放出量が増加する傾向にあり、ＣＯ2吸収塔から排ガスに同伴されて放出されるアミン系化合物の濃度をより一層低減することが必要である。
　また、ＣＯ2吸収液が排ガス中のＣＯ2を吸収する反応は発熱反応であるので、ＣＯ2吸収塔内でＣＯ2吸収液の温度が上昇し、ＣＯ2吸収液中の一部のアミン系化合物が排ガス中の酸素と反応して酸化劣化を起こし、この結果、ＣＯ2吸収液の損失となる、という問題がある。
　本発明は上述した課題を解決するものであり、ＣＯ2吸収液の酸化劣化を抑制することのできるＣＯ2回収装置及びＣＯ2回収方法を提供することを課題とする。
　上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを向流接触させて、前記ガスからＣＯ2を吸収する吸収塔を有するＣＯ2回収装置であって、前記吸収塔内の高さ方向に配設された、前記ガスからＣＯ2を吸収する第一吸収部及び前記第一吸収部の下部に位置する第二吸収部を含むＣＯ2吸収部と、前記第一吸収部と前記第二吸収部との間に設けられ、前記第一吸収部において前記ガス中のＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液を前記吸収塔より抜き出し、該ＣＯ2吸収液を冷却して前記吸収塔内の前記第二吸収部に再供給する第一吸収液抜出ラインと、を含み、前記ＣＯ2吸収液を前記吸収塔より抜き出す前記第一吸収液抜出ラインの抜出位置が、前記第一吸収部内部のＣＯ2吸収液の反応温度分布のピーク液温度と、前記第二吸収部内部の吸収液の反応温度分布のピーク液温度とを各々有する位置であることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
　第２の発明は、第１の発明において、前記第一吸収液抜出ラインに抜き出した前記ＣＯ2吸収液を冷却する冷却器を設け、前記ＣＯ2吸収液を抜き出した際の液温度と、前記冷却器により冷却された前記ＣＯ2吸収液の再供給する際の液温度との温度差が１０℃以上であることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
　第３の発明は、第１の発明において、前記抜出位置での前記ＣＯ2吸収液の抜き出し時の液温度は、４５℃以上であることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
　第４の発明は、第２の発明において、ＣＯ2を含有するガスを冷却し、該冷却したガスを前記吸収塔に供給する冷却塔を更に有し、前記第一吸収液抜出ラインにおいて前記冷却器により冷却された前記ＣＯ2吸収液の再供給時の液温度が、前記冷却塔から前記吸収塔に供給される前記ガスのガス温度以下であることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
　第５の発明は、第１の発明において、前記第一吸収部及び前記第二吸収部と共に前記吸収塔内の高さ方向であって、前記第二吸収部の下部に配設された、前記ガスからＣＯ2を吸収する第三吸収部と、前記第二吸収部と前記第三吸収部との間に設けられ、前記第二吸収部において前記ガス中のＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液を前記吸収塔より抜き出し、該ＣＯ2吸収液を冷却して前記吸収塔内の前記第三吸収部に再供給する第二吸収液抜出ラインと、を更に含むことを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
　第６の発明は、ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを向流接触させて、前記ガスからＣＯ2を吸収する吸収塔を有するＣＯ2回収装置であって、前記吸収塔内の高さ方向に配設された、前記ガスからＣＯ2を吸収する充填層を備えた第一吸収部、及び前記第一吸収部の下部に位置して前記ガスからＣＯ2を吸収する充填層を備えた第二吸収部を含むＣＯ2吸収部と、前記第一吸収部と前記第二吸収部との間に設けられ、前記第一吸収部において前記ガス中のＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液を前記吸収塔より抜き出し、該ＣＯ2吸収液を冷却器により冷却して前記吸収塔内の前記第二吸収部に再供給する第一吸収液抜出ラインと、を含み、前記ＣＯ2吸収液を前記吸収塔より抜き出す前記第一吸収液抜出ラインの抜出位置が、前記ＣＯ2吸収部内の各充填層の高さの合計を１とした場合に、前記第二吸収部の充填層の下端から０．２５以上０．８５以下の抜出高さ位置とすることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
　第７の発明は、第６の発明において、前記抜出位置は、前記第二吸収部の充填層の下端から０．２５以上０．７以下の抜出高さ位置とすることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
　第８の発明は、第６の発明において、前記抜出位置は、前記第二吸収部の充填層の下端から０．４以上０．７以下の抜出高さ位置とすることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
　第９の発明は、第６の発明において、前記抜出位置での前記ＣＯ2吸収液の抜き出し時の液温度は、４５℃以上であることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
　第１０の発明は、第６の発明において、前記第一吸収部及び前記第二吸収部と共に前記吸収塔内の高さ方向であって、前記第二吸収部の下部に配設された、前記ガスからＣＯ2を吸収する第三吸収部と、前記第二吸収部と前記第三吸収部との間に設けられ、前記第二吸収部において前記ガス中のＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液を前記吸収塔より抜き出し、該ＣＯ2吸収液を冷却して前記吸収塔内の前記第三吸収部に再供給する第二吸収液抜出ラインと、を更に含み、前記ＣＯ2吸収部内の各充填層の高さの合計を１とした場合に、前記第三吸収部の充填層の下端から０．２５以上０．８５以下の抜出高さ位置とすることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
　第１１の発明は、ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを向流接触させて、前記ガスからＣＯ2を吸収する吸収塔を有するＣＯ2回収方法であって、前記吸収塔内の第一吸収部の充填層で、前記ガスと前記ＣＯ2吸収液とを向流接触させて前記ガスからＣＯ2を吸収する第一吸収ステップと、前記第一吸収部において前記ガス中のＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液を前記吸収塔より抜き出し、該ＣＯ2吸収液を冷却器により冷却して前記吸収塔内に再供給する抜出・再供給ステップと、前記吸収塔内の高さ方向に配設され、前記第一吸収部の下部に位置する第二吸収部の充填層で、前記ガスと前記再供給されたＣＯ2吸収液とを向流接触させて前記ガスからＣＯ2を吸収する第二吸収ステップと、を含み、前記抜出・再供給ステップにおいて、前記ＣＯ2吸収液を前記吸収塔より抜き出す抜出位置が、ＣＯ2吸収部内の各充填層の高さの合計を１とした場合に、前記第二吸収部の充填層の下端から０．２５以上０．８５以下の抜出高さ位置とすることを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
　本発明によれば、ＣＯ2吸収塔内でＣＯ2吸収液の反応液温度が大幅に上昇せず、ＣＯ2吸収液の酸化劣化を抑制することができ、ＣＯ2吸収液の損失を抑制することができる。これにより、酸化劣化した成分の外部への放出を低減することができる。
図１は、実施形態１に係るＣＯ2回収装置の概略図である。 図２は、ＣＯ2吸収部の内部のＣＯ2吸収液の液温度と、ＣＯ2吸収塔の抜出高さ比との関係を示すグラフである。 図３は、ＣＯ2吸収塔に導入される排ガスのガス温度と、ＣＯ2吸収部の抜出高さとの関係を示す図である。 図４は、抜出位置として、「抜出高さ比０．６３」の第三抜出位置とする場合の液温度とガス温度とを比較して並べたグラフである。 図５は、抜出高さ比(横軸)と、リッチ液ＣＯ2ローディング比（左縦軸）及び酸化劣化損失比（右縦軸）の関係を示すグラフである。 図６は、実施形態３に係るＣＯ2回収装置の概略図である。 図７は、ＣＯ2吸収液の液温度と、ＣＯ2吸収部の抜出高さ比との関係を示すグラフである。 図８は、ＣＯ2吸収塔に導入される排ガスのガス温度と、ＣＯ2吸収部の抜出高さ比との関係を示す図である。
　以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に表現された思想及び範囲を逸脱することなく、種々の変形、追加、及び省略が当業者によって可能である。
実施形態１
　図１は、実施形態１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１０Ａは、例えばボイラ（図示せず）等からのＣＯ2を含有するボイラ排ガス（以下「排ガス」という）１１Ａ中のＣＯ2を回収する装置である。このＣＯ2回収装置１０Ａは、例えばボイラ等から排出された排ガス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１１ＢとＣＯ2吸収液のリーン溶液１３Ａとを向流接触させて排ガス１１Ａ中のＣＯ2をＣＯ2吸収液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吸収液のリッチ溶液１３ＣからＣＯ2を放出させてリーン溶液１３Ａを再生する吸収液再生塔１５と、を具備する。
　このＣＯ２回収装置１０Ａにおいては、ＣＯ２吸収液がＣＯ2吸収塔１４と吸収液再生塔１５との間を循環している。ＣＯ2が放出されたＣＯ２吸収液のリーン溶液１３Ａは、ＣＯ2吸収塔１４でＣＯ2を吸収してリッチ溶液１３Ｃとなり、このリッチ溶液１３Ｃが吸収液再生塔１５に供給される。この供給されたリッチ溶液１３Ｃは、吸収液再生塔１５でＣＯ2が放出され再生されて、リーン溶液１３Ａとなり、その後ＣＯ2吸収塔１４に供給される。ここで、ＣＯ2吸収液は、ＣＯ2を放出したリーン溶液１３Ａ、排ガス中のＣＯ2を一部吸収したセミリッチ溶液１３Ｂ、排ガス中のＣＯ2を吸収してＣＯ2吸収塔１４から排出されるリッチ溶液１３Ｃの総称であり、ＣＯ2回収装置１０Ａ内を循環する場所ごとにおいて、ＣＯ2を含む割合に応じてその名称を変更して使用している。
　ここで、本発明で使用できるＣＯ2吸収液としては、特に限定されるものではないが、例えばアルカノールアミンやアルコール性水酸基を有するヒンダードアミン類等のアミン系化合物を例示することができる。このようなアルカノールアミンとしては、例えばモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ジグリコールアミン等を例示することができるが、通常モノエタノールアミン（ＭＥＡ）が好んで用いられる。またアルコール性水酸基を有するヒンダードアミンとしては、例えば２－アミノ－２－メチル－１－プロパノール（ＡＭＰ）、２－（エチルアミノ）－エタノール（ＥＡＥ）、２－（メチルアミノ）－エタノール（ＭＡＥ）、２－（ジエチルアミノ）－エタノール（ＤＥＡＥ）等を例示することができる。
　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１２ｂ側と冷却部１２１の頂部１２ａ側との間には、冷却水Ｗ1を循環させる循環ライン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が冷却されて冷却された排ガス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１２ｂに流下した冷却水Ｗ1を冷却部１２１の頂部１２ａに供給する。
　ＣＯ2吸収塔１４は、ＣＯ2吸収塔１４の下部側に設けられた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吸収塔１４内の高さ方向に配設された、排ガス１１ＢからＣＯ2を吸収する第一吸収部１４１Ａ及び第一吸収部１４１Ａの下部に位置する第二吸収部１４１Ｂを含む。第一吸収部１４１Ａは、内部に充填材が充填高さＨ1になるように充填されている。第二吸収部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。
　第一吸収部１４１Ａには、吸収液再生塔１５で再生されたリーン溶液１３ＡがＣＯ2吸収液として供給される。供給されたリーン溶液１３Ａは、第一吸収部１４１Ａの上部に設けた噴霧ノズル１４０Ａから噴霧され、充填槽内を流下する。また、第二吸収部１４１Ｂには、第一吸収部１４１Ａで排ガス１１Ｃ中のＣＯ2を一部吸収したセミリッチ溶液１３Ｂが供給される。供給されたセミリッチ溶液１３Ｂは、第二吸収部１４１Ｂの上部に設けた下段噴霧ノズル１４０Ｂから噴霧され、充填槽内を流下する。
　第一吸収部１４１Ａと第二吸収部１４１Ｂとの間には、第一吸収部１４１Ａの上部から流下して第一吸収部１４１Ａの下部に滞留したセミリッチ溶液１３Ｂ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に貯留したセミリッチ溶液１３ＢをＣＯ2吸収塔１４の抜出位置Ｘから全量を抜き出して第二吸収部１４１Ｂの上部の導入位置Ｙから導入する第一吸収液抜出ラインＬ11が設けられている。
　第一吸収液抜出ラインＬ11には、セミリッチ溶液１３Ｂを冷却する冷却器２４及びセミリッチ溶液１３Ｂを第二吸収部１４１Ｂの上部に供給するセミリッチ溶液ポンプ２５が設けられている。なお、冷却器２４は、制御装置（図示せず）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、セミリッチ溶液ポンプ２５は、制御装置によって第二吸収部１４１Ｂへのセミリッチ溶液１３Ｂの供給量が調整可能に構成されている。なお、本実施形態では、冷却器２４は、冷媒により冷却するようにしているが、本発明はこれに限定されず、第一吸収液抜出ラインＬ11の配管を剥き出した自然冷却、ファンを用いた空気冷却を用いるようにしてもよい。
　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。
　ＣＯ２吸収部１４１では、第一吸収部１４１ＡでＣＯ2を含有する排ガス１１Ｃと、塔内に導入されたアミン系化合物からなるＣＯ2吸収液のリーン溶液１３Ａとが対向流接触する。この結果、排ガス１１Ｃ中のＣＯ2が除去された排ガス１１Ｄとなると共に、リーン溶液１３Ａがセミリッチ溶液１３Ｂとなる。そして、第二吸収部１４１Ｂでは、塔底部側から導入されたＣＯ2を含有する排ガス１１ＢとＣＯ2を一部吸収したセミリッチ溶液１３Ｂとが対向流接触する。これにより、排ガス１１Ｂ中のＣＯ2は、化学反応によりセミリッチ溶液１３Ｂに吸収される。この結果、排ガス１１Ｂ中のＣＯ2が除去されて、ＣＯ2濃度が低減された排ガス１１Ｃとなると共に、セミリッチ溶液１３ＢがＣＯ2をより吸収してリッチ溶液１３Ｃとなる。このようにして、ＣＯ2を含有する排ガス１１Ｂ、１１Ｃ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、第一吸収部１４１Ａでは、リーン溶液１３ＡがＣＯ2を一部吸収してセミリッチ溶液１３Ｂとなり、第二吸収部１４１Ｂでは、セミリッチ溶液１３ＢがＣＯ2を更に吸収してリッチ溶液１３Ｃとなる。
　水洗部１４２では、第一吸収部１４１Ａ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、排ガス１１Ｄに同伴するＣＯ２吸収液は循環洗浄により回収され、脱炭酸排ガス１１Ｅとなる。この脱炭酸排ガス１１Ｅは、ミストエリミネータ１４５で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を吸収したリッチ溶液１３Ｃを吸収液再生塔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吸収塔１４でＣＯ2を吸収したリッチ溶液１３Ｃを吸収液再生塔１５に向けて供給するリッチ溶液ポンプ５１と、リッチ溶液１３Ｃを吸収液再生塔１５で加熱してＣＯ2が除去されたリーン溶液１３Ａ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。
　吸収液再生塔１５の内部には、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液１３Ｃから水蒸気によりＣＯ2を放出する充填部１５１が設けられている。吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂには、塔底部１５ｂに流下したリーン溶液１３Ａの一部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によってリーン溶液１３Ａを間接加熱して水蒸気を発生する再生加熱器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を介して吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂのリーン溶液１３Ａを吸収液再生塔１５の充填部１５１の下部に供給する循環ポンプ３３とが設けられている。
　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、吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂとＣＯ2吸収塔１４のＣＯ2吸収部１４１の上部には、吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂのＣＯ2吸収液のリーン溶液１３Ａ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、吸収液再生塔１５において水蒸気で加熱されてＣＯ2が除去されたリーン溶液１３Ａにより、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液１３Ｃを加熱するリッチ・リーン溶液熱交換器５２と、吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂのリーン溶液１３Ａ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吸収液のリーン溶液１３Ａを所定の温度に冷却する冷却部５５とが設けられている。なお、冷却部５５は必要に応じて設ければよい。
　次に、本実施形態に係るＣＯ2回収装置１０Ａにおける、第一吸収液抜出ラインＬ11の外部へセミリッチ溶液１３Ｂを抜き出す抜出位置Ｘについて説明する。
　本実施形態では、ＣＯ2吸収部１４１が、第一吸収部１４１Ａと第二吸収部１４１Ｂとからなる二つの吸収部から構成されており、ＣＯ2吸収部１４１を二分割して第一吸収部１４１Ａの下部の抜出位置Ｘから、液貯留部１４３Ａに溜まったセミリッチ溶液１３Ｂを、第一吸収液抜出ラインＬ11により全量を抜き出す。そして、この第一吸収液抜出ラインＬ11に設けた冷却器２４でセミリッチ溶液１３Ｂを冷却した後、第二吸収部１４１Ｂの上部の導入位置Ｙから内部に再供給することにより、吸収液の酸化劣化を抑制するようにしている。
　本実施形態において、第一吸収液抜出ラインＬ11の外部へのセミリッチ溶液１３Ｂの抜出位置Ｘは、第一吸収部１４１Ａ内部のＣＯ2吸収液の第一反応温度分布と、第二吸収部１４１Ｂ内部のＣＯ2吸収液の第二反応温度分布に基づいて決められる。具体的には、両者の反応温度分布の液温度分布曲線において液温度にピーク液温度があるかを確認して、第一吸収部１４１Ａ内部の吸収液の第一ピーク液温度（ＴA）と、第二吸収部１４１Ｂ内部の吸収液の第二ピーク液温度（ＴB）とが発生するような位置から、セミリッチ溶液１３Ｂを抜き出すようにしている。ピーク液温度の有無を確認するのは、第一反応温度分布において、ＣＯ2吸収液の反応温度分布にピーク液温度が発生しない場合には、ＣＯ2吸収液がＣＯ2を吸収する反応があまり進行していないことを意味し、ＣＯ2吸収効率が悪いので、好ましくないからである。
　図２は、ＣＯ2吸収部の内部のＣＯ2吸収液の液温度と、ＣＯ2吸収塔の抜出高さ比との関係を示すグラフである。図３は、ＣＯ2吸収塔に導入される排ガスのガス温度と、ＣＯ2吸収部の抜出高さ比との関係を示す図である。図２においては、ＣＯ2吸収液がＣＯ2を吸収する際の反応温度分布を示している。図３においては、排ガス中のＣＯ2が吸収液により吸収される際のガス温度分布を示している。
　ここで、ＣＯ2吸収部１４１でのＣＯ2とＣＯ2吸収液とが接触する充填槽の高さを充填高さといい、ＣＯ2吸収部１４１を二つに分けているので、第一吸収部１４１Ａの充填槽の高さをＨ1とし、第二吸収部１４１Ｂの充填槽の高さをＨ2とすると、ＣＯ2吸収部１４１の充填高さはその総和（Ｈ1＋Ｈ2）となる。
　そして、本実施形態において、セミリッチ溶液１３Ｂの抜出位置（以下、単に「抜出位置（Ｘ）」という）を比率で示す場合には、第一吸収部１４１Ａと第二吸収部１４１Ｂとの各充填高さ（Ｈ1、Ｈ2）の総和（Ｈ＝（Ｈ1＋Ｈ2））を１とする際、その第二吸収部１４１Ｂの充填層の下端からの「抜出高さ比（Ｈ2／（Ｈ1＋Ｈ2））」で示している。
　以下、第一吸収液抜出ラインＬ11の外部へのセミリッチ溶液１３Ｂの抜出位置Ｘについて、ＣＯ2吸収液の反応温度分布の相違に基づき説明する。なお、図２中、液温度分布曲線として、第一吸収部１４１Ａ内の液温度分布曲線を第一～第四の液温度分布曲線Ａ1A～Ａ4A、第二吸収部１４１Ｂ内の液温度分布曲線を第一～第四の液温度分布曲線Ａ1B～Ａ4Bで示す。また、ＣＯ2吸収部が一つである場合の従来の液温度分布曲線を液温度分布曲線Ａ0としている。
　また、図３は、排ガスのガス温度分布曲線として、第一吸収部１４１Ａ内のガス温度分布曲線を第一～第四のガス温度分布曲線Ｂ1A～Ｂ4A、第二吸収部１４１Ｂ内のガス温度分布曲線を第一～第四のガス温度分布曲線Ｂ1B～Ｂ4Bで示す。また、ＣＯ2吸収部が一つである場合の従来の液温度分布曲線を液温度分布曲線Ｂ0としている。
　先ず、ＣＯ2吸収塔１４内部において、ＣＯ2吸収液が排ガス中のＣＯ2を吸収する反応は発熱反応であるので、従来例のように、ＣＯ2吸収部１４１を２つに分けずに、ＣＯ2吸収液を外部に引き抜いて冷却しない場合（比較例１）には、図２中、液温度分布曲線Ａ0(図２中、実線で示す)に示すように、液温度がＣＯ2吸収部１４１の上部側にて急激に上昇する山なりの一つの連続した曲線となる。
　この場合、ＣＯ2吸収部１４１にリーン溶液１３Ａが導入されて充填槽内を流下してすぐにリーン溶液１３Ａの反応温度が急激に上昇し、ＣＯ2吸収部１４１の上部側の近傍において高温のピーク液温度Ｔ0が発生する。この結果、ＣＯ2吸収液中の一部のアミン系化合物と排ガス中の酸素との反応が加速して、酸化劣化が促進されることとなり、ＣＯ2吸収液の大幅な損失が生じる。
　次に、抜出位置Ｘとして、「抜出高さ比０．８８」の第一抜出位置Ｘ1で抜き出す場合（比較例２）には、図２中、第一吸収部１４１Ａ内部における第一液温度分布曲線Ａ1Aにおいて第一ピーク液温度の発生は見られない。
　これに対して、抜出位置Ｘとして、「抜出高さ比０．７５」の第二抜出位置Ｘ2、「抜出高さ比０．６３」の第三抜出位置Ｘ3及び「抜出高さ比０．５０」の第四抜出位置Ｘ4とする場合（試験例１～３）には、第一吸収部１４１Ａ内部の第二液温度分布曲線Ａ2A、第三液温度分布曲線Ａ3A及び第四液温度分布曲線Ａ4Aにおいて、ＣＯ2吸収液の反応温度分布の第一ピーク液温度（Ｔ0.75A、Ｔ0.63A、Ｔ0.50A）が、それぞれ発生している。
　また、試験例１～３の場合には、第二吸収部１４１Ｂ内部の第二液温度分布曲線Ａ2B、第三液温度分布曲線Ａ3B及び第四液温度分布曲線Ａ4BにおいてＣＯ2吸収液の反応温度分布の第二ピーク液温度（Ｔ0.75B、Ｔ0.63B、Ｔ0.50B）が、それぞれ発生している。
　このように、第一吸収部１４１Ａと第二吸収部１４１Ｂにおいて、各々ピーク液温度が発生するということは、ＣＯ2吸収液が高温になるのを防ぐことで、ＣＯ2吸収液の酸化劣化反応が抑制されていると共に、ＣＯ2を吸収する反応が良好に進行し、ＣＯ2吸収液としての機能が発揮されているので好ましいものとなる。
　さらに、これらの試験例１～３の第一ピーク液温度（Ｔ0.75A、Ｔ0.63A、Ｔ0.50A）は、液の抜き出しがない従来の比較例１のピーク液温度Ｔ0及び比較例２の「抜出高さ比０．８８」の第一抜出位置Ｘ1の場合の第二ピーク液温度Ｔ0.88Bに較べて、低いピーク液温度であると共に、第二液温度分布曲線Ａ2A、第三液温度分布曲線Ａ3A及び第四液温度分布曲線Ａ4Aの各温度曲線が右に凸の弓形状となってピーク液温度を頂点として、下部にいくに連れて液温度が急激に低下している。この結果、試験例１～３の抜出条件とする場合では、ＣＯ2吸収液が高温度領域に曝される範囲が小さく、ＣＯ2吸収液の酸化劣化の抑制を大幅に図ることができる。
　このように、本実施形態によれば、第一吸収部１４１ＡでＣＯ2を一部吸収したセミリッチ溶液１３Ｂを、第一吸収部１４１Ａの下部の第一吸収液抜出ラインＬ11により抜出位置Ｘで引き抜き、第一吸収液抜出ラインＬ11に設けた冷却器２４でセミリッチ溶液１３Ｂを冷却させることで、ＣＯ2吸収液の酸化劣化を抑制する対策を施している。
　この際、本実施形態では、第一吸収液抜出ラインＬ11の外部へのセミリッチ溶液１３Ｂの抜出位置Ｘを、第一吸収部１４１Ａ内部の吸収液の第一反応温度分布の第一ピーク液温度（ＴA）と、第二吸収部１４１Ｂ内部の吸収液の第二反応温度分布の第二ピーク液温度（ＴB）とを、各々有する位置で抜き出すことにより、ＣＯ2吸収液の酸化劣化の抑制を大幅に図ることができることとなる。
　さらに、上段の第一ピーク液温度と下段の第二ピーク液温度とを比較し、第二吸収部１４１Ｂ内部の吸収液の第二ピーク液温度（ＴB）が、第一吸収部１４１Ａ内部の吸収液の第一ピーク液温度（ＴA）よりも低く（ＴA＞ＴB）なる「抜出高さ比０．６３」の第三抜出位置Ｘ3及び「抜出高さ比０．５０」の第四抜出位置Ｘ4で抜き出す場合には、第一ピーク液温度（Ｔ0.63A、Ｔ0.50A）が明確で温度勾配がシャープであるのでより好ましい。
　また、抜出位置Ｘでのセミリッチ溶液１３Ｂの抜き出し時の液温度（Ｔ1）は、４５℃以上とするのが好ましい。これは、抜出位置Ｘからセミリッチ溶液１３Ｂを抜き出す際の液温度（Ｔ1）を４５℃以上とする場合には、第一吸収液抜出ラインＬ11に設けた冷却器２４での冷却により取り除かれる熱量が多くなり、酸化劣化低減効果が増大するからである。
　図２中、横軸の液温度（Ｔ（℃））は、一例として例えば５０～６０℃の温度を例示することができるが、この液温度は、ＣＯ2吸収液の種類や吸収条件により適宜変更されるので、本発明はこれに限定されるものではない。
　また、第一吸収液抜出ラインＬ11の冷却器２４により冷却されるセミリッチ溶液１３Ｂの温度差が１０℃以上とするのが好ましい。
　図４は、抜出位置Ｘとして、「抜出高さ比０．６３」の第三抜出位置Ｘ3とする場合（試験例２）の液温度とガス温度とを比較して並べたグラフである。
　図４に示すように、第一吸収液抜出ラインＬ11において、セミリッチ溶液１３Ｂを抜き出した際の液温度（Ｔ1）と、冷却器２４により冷却されたセミリッチ溶液１３Ｂを再供給する際の液温度（Ｔ2）との温度差(Ｔ1－Ｔ2)が１０℃以上とするのが好ましい。これは、温度差が１０℃以上ある場合には、冷却器２４での冷却により取り除かれる熱量が多くなり、酸化劣化低減効果が増大するからである。
　また、本実施形態の図１に示すように、ＣＯ2を含有する排ガス１１Ａを冷却し、この冷却した排ガス１１Ｂを吸収塔１４に供給する冷却塔１２を備える場合、第二吸収部１４１Ｂの上部側に導入する冷却器２４で冷却後の再供給時のセミリッチ溶液１３Ｂの液温度（Ｔ2）が、冷却塔１２により冷却されてＣＯ2吸収塔１４に供給される冷却後の排ガス温度（導入ガス温度（Ｔ3））以下とすることが好ましい。
　これは、冷却後のセミリッチ溶液１３Ｂの液温度（Ｔ2）を、冷却塔１２での冷却後の排ガス１１Ａの導入ガス温度（Ｔ3）以下にすることで、第二吸収部１４１Ｂでのピーク液温度を低く抑えることができる。この結果、第二吸収部１４１ＢでのＣＯ2吸収液の酸化劣化低減効果を発揮させることができる。
　図５は、抜出高さ比(横軸)と、リッチ液ＣＯ2ローディング比（左縦軸）及び酸化劣化損失比（右縦軸）の関係を示すグラフである。なお、ＣＯ2ローディング比は、ＣＯ2（ｍｏｌ）／アミン溶液（ｍｏｌ）で求められる。
　図５に示すように、従来の抜き出しが無いＣＯ2回収装置におけるＣＯ2吸収液中にＣＯ2を回収するリッチ液ＣＯ2ローディング比（以下「ＣＯ2ローディング比」という）を１．０(基準値)としたとき、ＣＯ2回収装置におけるＣＯ2ローディング比での効果を検討すると、抜出高さ比０．４近傍で１．０４となった。
　また、酸化劣化損失比での効果を検討すると、図５に示すように、抜出高さ比が０．６３の場合が、酸化劣化抑制効果が２０％であり、酸化劣化抑制効果が大であった。
　よって、図５の結果より、ＣＯ2ローディング比と酸化劣化損失比との双方を考慮した抜出位置Ｘの抜出高さ比は、０．２５以上０．８５以下とするのが好ましいものとなる。抜出高さ比を０．２５以上、０．８５以下とするのは、酸化劣化抑制効果が全範囲に亙って１０％以上であり好ましいからである。
　また、好適には抜出位置Ｘの抜出高さ比は、０．２５以上０．７以下とするのがより好ましい。抜出高さ比を０．２５以上０．７以下とするのは、ＣＯ2吸収効率を考慮し、ＣＯ2ローディングの向上効果の発現がみられるからである。
　さらに好適には抜出位置Ｘの抜出高さ比は、０．４以上０．７以下とするのが最適である。抜出位置Ｘの抜出高さ比を０．４以上０．７以下とするのは、酸化劣化抑制効果が１５％以上であると共に、ＣＯ2ローディングの向上効果が発現されるからである。このＣＯ2ローディング比が高くなることにより、吸収液再生塔１５での再生加熱器３１の蒸気消費量の低減を図ることができる。
　次に、本実施形態に係るＣＯ2回収装置１０Ａの全体動作について説明する。例えばボイラ等から排出されるＣＯ2を含有する排ガス１１Ａは冷却塔１２に導入される。そして、導入された排ガス１１Ａは冷却水Ｗ1と向流接触されて冷却され、冷却された排ガス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。ＣＯ2吸収塔１４に導入された排ガス１１Ｂは、ＣＯ2吸収部１４１の第一吸収部１４１Ａ及び第二吸収部１４１Ｂで例えばアルカノールアミン等のアミン系化合物を含むＣＯ2吸収液と対向流接触され、排ガス１１Ｂ中のＣＯ2がＣＯ2吸収液に吸収されて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吸収液が循環洗浄により回収された脱炭酸排ガス１１Ｅとなる。この脱炭酸排ガス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吸収液のリッチ溶液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でリーン溶液１３Ａとの間で熱交換された後、リッチ溶液ポンプ５１によって吸収液再生塔１５の上部側に供給される。
　吸収液再生塔１５に供給されたＣＯ2吸収液のリッチ溶液１３Ｃは、吸収液再生塔１５の充填部１５１内を流下する間に水蒸気によりＣＯ2が除去されてリーン溶液１３Ａとなる。このリーン溶液１３Ａは、その一部が循環ポンプ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吸収液再生塔１５の内部に水蒸気を発生する。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、吸収液再生塔１５に供給される。
　吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂから抜き出されたリーン溶液１３Ａ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によってリッチ溶液１３Ｃ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の上部側に供給されたリーン溶液１３Ａは、第一吸収部１４１Ａで排ガス１１ＣのＣＯ2を吸収してセミリッチ溶液１３Ｂとなり、第一吸収部１４１Ａの下部側の抜出位置Ｘにて、第一吸収液抜出ラインＬ11により抜き出される。抜き出されたセミリッチ溶液１３Ｂは、冷却器２４で所定の温度範囲に冷却された後、セミリッチ溶液ポンプ２５によって第二吸収部１４１Ｂの上部側の導入位置Ｙに供給され、第二吸収部１４１Ｂで排ガス１１Ｂ中のＣＯ2を吸収してリッチ溶液１３Ｃとなる。このリッチ溶液１３Ｃは、ＣＯ2吸収塔１４の塔底部１４ｂから抜き出されて吸収液再生塔１５に供給される。
　本実施形態によれば、第一吸収部１４１ＡでＣＯ2を一部吸収したセミリッチ溶液１３Ｂを、第一吸収部１４１Ａの下部側の第一吸収液抜出ラインＬ11により抜出位置Ｘで引き抜き、第一吸収液抜出ラインＬ11に設けた冷却器２４でセミリッチ溶液１３Ｂを冷却させることで、ＣＯ2吸収液の酸化劣化を抑制する対策を施している。
　この際、第一吸収液抜出ラインＬ11の外部へのセミリッチ溶液１３Ｂの抜出位置Ｘを、第一吸収部１４１Ａ内部の吸収液の第一反応温度分布の第一ピーク液温度（ＴA）と、第二吸収部１４１Ｂ内部の吸収液の第二反応温度分布の第二ピーク液温度（ＴB）とを、各々有する位置で抜き出すことにより、ＣＯ2吸収液の酸化劣化の抑制を大幅に図ることができることとなる。
　以上、本実施形態によれば、ＣＯ2吸収液の酸化劣化による損失低減を図ることができ、酸化劣化物の排出による揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Ｖｏｌａｔｉｌｅ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）エミッション低減を図ることができる。
　ここで、中間冷却の冷媒により冷却する冷却器２４を用いる場合としては、特に限定されるものではないが、例えばプレート熱交換器を用いることがより好ましい。このプレート熱交換器を用いることで、セミリッチ溶液１３Ｂ側と冷媒側との温度差を小さくでき、中間冷却の交換熱量を大きくすることができるからである。
実施形態２
　次に、本発明の実施形態２に係るＣＯ2回収装置について説明する。実施形態２では、実施形態１に示す図１のＣＯ2回収装置を用いて説明する。なお、実施形態１の構成と同一構成部分についてはその説明は省略する。
　実施形態２のＣＯ2回収装置では、第一吸収部１４１ＡでＣＯ2を一部吸収したセミリッチ溶液１３Ｂを、第一吸収部１４１Ａの下部側の第一吸収液抜出ラインＬ11により抜出位置Ｘで引き抜く際、実施形態１のＣＯ2回収装置のような第一吸収部１４１Ａ内部の吸収液の第一反応温度分布の第一ピーク液温度（ＴA）と、第二吸収部１４１Ｂ内部の吸収液の第二反応温度分布の第二ピーク液温度（ＴB）とを考慮せずに、セミリッチ溶液１３Ｂの抜出位置Ｘの抜出高さ比を０．２５以上０．８５以下のみと規定するものである。この際、抜出高さ比を０．２５以上、０．８５以下とするのは、前述した図５に示すように、酸化劣化抑制効果が全範囲に亙って１０％以上であり好ましいからである。
　また、好適には抜出位置Ｘの抜出高さ比は、０．２５以上０．７以下とするのが好ましい。抜出高さ比を０．２５以上０．７以下とするのは、ＣＯ2吸収効率を考慮し、ＣＯ2ローディングの向上効果の発現がみられるからである。
　さらに好適には抜出位置Ｘの抜出高さ比は、０．４以上０．７以下とするのがより好ましい。抜出位置Ｘの抜出高さ比を０．４以上０．７以下とするのは、酸化劣化抑制効果が１５％以上であると共に、ＣＯ2ローディングの向上効果が発現されるからである。このＣＯ2ローディング比が高くなることにより、吸収液再生塔１５での再生加熱器３１の蒸気消費量の低減を図ることができる。
　本実施形態によれば、第一吸収部１４１ＡでＣＯ2を一部吸収したセミリッチ溶液１３Ｂを、第一吸収部１４１Ａの下部側の第一吸収液抜出ラインＬ11により抜出位置Ｘで引き抜き、吸収液抜出ラインＬ11に設けた冷却器２４でセミリッチ溶液１３Ｂを冷却させることで、ＣＯ2吸収液の酸化劣化を抑制する対策を施している。
　この際、第一吸収液抜出ラインＬ11の外部へのセミリッチ溶液１３Ｂの抜出位置Ｘの抜出高さ比を０．２５以上０．８５以下、より好ましくは０．２５以上０．７以下とすることにより、ＣＯ2回収装置におけるＣＯ2ローディング比とＣＯ2吸収液の酸化劣化損失比との双方を考慮することができる。
　この結果、ＣＯ2吸収塔１４内でＣＯ2吸収液の反応液温度が大幅に上昇せず、ＣＯ2吸収液の酸化劣化を抑制することができ、ＣＯ2吸収液の損失を抑制することができる。これにより、酸化劣化した成分の外部への放出を低減することができる。また、ＣＯ2ローディングの向上効果を発現するので、吸収液再生塔１５での再生加熱器３１の蒸気消費量の低減を図ることができる。
　実施形態２においても、抜出位置Ｘのセミリッチ溶液１３Ｂの抜き出し時の液温度（Ｔ1）は、４５℃以上とするのが好ましい。これは、抜出位置Ｘからセミリッチ溶液１３Ｂを抜き出す際の液温度（Ｔ1）を４５℃以上とする場合には、冷却器２４での冷却により取り除かれる熱量が多くなり、酸化劣化低減効果が増大するからである。
　また、第一吸収液抜出ラインＬ11の冷却器２４により冷却されるセミリッチ溶液１３Ｂの温度差が１０℃以上とするのが好ましい。
　また、第二吸収部１４１Ｂの上部側の導入位置Ｙに導入する冷却後のセミリッチ溶液１３Ｂの液温度（Ｔ2）が、抜出位置Ｘから抜出される際のセミリッチ溶液１３Ｂの液温度（Ｔ1）よりも１０℃以上低い(温度差（Ｔ1－Ｔ2）１０℃以上)ようにするのが好ましい。これは、温度差が１０℃以上ある場合には、冷却器２４での冷却により取り除かれる熱量が多くなり、酸化劣化低減効果が増大するからである。
　また、図１に示すように、ＣＯ2吸収塔１４の上流側に、排ガス１１Ａを水と接触させて冷却する冷却塔１２を備える場合、第二吸収部１４１Ｂの上部側に導入する冷却器２４で冷却後のセミリッチ溶液１３Ｂの液温度（Ｔ2）が、冷却塔１２により冷却されてＣＯ2吸収塔１４に導入される排ガス温度（ガス温度（Ｔ3））以下とすることが好ましい。これにより第二吸収部１４１Ｂでの温度上昇を抑えることができ、酸化劣化低減効果を発現することができる。
　以上、本実施形態によれば、第一吸収液抜出ラインＬ11の外部へのセミリッチ溶液１３Ｂの抜出位置Ｘの抜出高さ比を０．２５以上０．８５以下、より好ましくは０．２５以上０．７以下とすることにより、ＣＯ2吸収液の酸化劣化による損失低減を図ることができ、酸化劣化物の排出によるＶＯＣエミッション低減を図ることができる。
実施形態３
　本発明の実施形態３に係るＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。図６は、実施形態３に係るＣＯ2回収装置の概略図である。なお、実施形態１と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
　図６に示すように、実施形態３に係るＣＯ2回収装置１０Ｂは、実施形態１のＣＯ2回収装置１０Ａにおいて、ＣＯ2吸収部１４１として、第一吸収部１４１Ａ及び第二吸収部１４１Ｂと共にＣＯ2吸収塔１４内の高さ方向であって、第二吸収部１４１Ｂの下部に配設された、冷却された排ガス１１ＢからＣＯ2を吸収する第三吸収部１４１Ｃと、第二吸収部１４１Ｂと第三吸収部１４１Ｃとの間に設けられ、第二吸収部１４１Ｂにおいて排ガス中のＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液をＣＯ2吸収塔１４より抜き出し、該ＣＯ2吸収液を冷却してＣＯ2吸収塔１４内の第三吸収部１４１Ｃに再供給する第二吸収液抜出ラインＬ12と、を更に含む。
　三段のＣＯ2吸収部１４１において、第一吸収部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。第二吸収部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。第三吸収部１４１Ｃは、内部に充填材が充填高さＨ3となるように充填されている。
　第一吸収部１４１Ａと第二吸収部１４１Ｂとの間には、第一吸収部１４１Ａの上部側から流下して第一吸収部１４１Ａの下部側に滞留したセミリッチ溶液１３Ｂ－１を貯留する第一液貯留部１４３Ａ－１及び第一チムニートレイ１４３Ｂ－１が設けられている。この第一液貯留部１４３Ａ－１には、第一液貯留部１４３Ａ－１に貯留したセミリッチ溶液１３Ｂ－１をＣＯ2吸収塔１４の第一抜出位置Ｘaから全量を抜き出して第二吸収部１４１Ｂの上部側の第一導入位置Ｙaから導入する第一吸収液抜出ラインＬ11が設けられている。この第一吸収液抜出ラインＬ11には、セミリッチ溶液１３Ｂ－１を冷却する第一冷却器２４－１及びセミリッチ溶液１３Ｂ－１を第二吸収部１４１Ｂの上部側に供給する第一セミリッチ溶液ポンプ２５－１が設けられている。供給されたセミリッチ溶液１３Ｂ－１は、第二吸収部１４１Ｂの上部に設けた下段噴霧ノズル１４０Ｂから噴霧され、第二吸収部１４１Ｂの充填槽内を流下する。
　また、第二吸収部１４１Ｂと第三吸収部１４１Ｃとの間には、第二吸収部１４１Ｂの上部側から流下して第二吸収部１４１Ｂの下部側に滞留したセミリッチ溶液１３Ｂ－２を貯留する第二液貯留部１４３Ａ－２及び第二チムニートレイ１４３Ｂ－２が設けられている。この第二液貯留部１４３Ａ－２には、第二液貯留部１４３Ａ－２に貯留したセミリッチ溶液１３Ｂ－２をＣＯ2吸収塔１４の第二抜出位置Ｘbから全量を抜き出して第三吸収部１４１Ｃの上部側の第二導入位置Ｙbから導入する第二吸収液抜出ラインＬ12が設けられている。この第二吸収液抜出ラインＬ12には、セミリッチ溶液１３Ｂ－２を冷却する第二冷却器２４－２及びセミリッチ溶液１３Ｂ－２を第三吸収部１４１Ｃの上部側に供給する第二セミリッチ溶液ポンプ２５－２が設けられている。供給されたセミリッチ溶液１３Ｂ－２は、第三吸収部１４１Ｃの上部に設けた下段噴霧ノズル１４０Ｃから噴霧され、第三吸収部１４１Ｃの充填槽内を流下する。
　本実施形態では、ＣＯ2吸収部１４１が、第一吸収部１４１Ａと第二吸収部１４１Ｂと第三吸収部１４１Ｃとからなる三つの吸収部から構成されており、ＣＯ2吸収部１４１を三分割している。そして、第一吸収部１４１Ａの下部側の第一抜出位置Ｘaから、第一液貯留部１４３Ａ－１に溜まったセミリッチ溶液１３Ｂ－１を、第一吸収液抜出ラインＬ11により全量を抜き出し、第一吸収液抜出ラインＬ11に設けた第一冷却器２４－１で冷却した後、第二吸収部１４１Ｂの上部側の第一導入位置Ｙaから導入して内部に戻すことにより、ＣＯ2吸収液の酸化劣化を抑制するようにしている。
　本実施形態においても、第一吸収液抜出ラインＬ11の外部へのセミリッチ溶液１３Ｂ－１の第一抜出位置Ｘaは、第一吸収部１４１Ａ内部の吸収液の第一反応温度分布と、第二吸収部１４１Ｂ内部の吸収液の第二反応温度分布とを予め求めておく。そして、両者の反応温度分布の液温度分布曲線において液温度にピーク液温度があるかを確認して、第一吸収部１４１Ａ内部の吸収液の第一ピーク液温度（ＴA）と、第二吸収部１４１Ｂ内部の吸収液の第二ピーク液温度（ＴB）とが発生するような位置から、セミリッチ溶液１３Ｂ－１を抜き出すようにしている。
　これは、第一反応温度分布において、ＣＯ2吸収液の反応温度分布にピーク液温度が発生しない場合には、ＣＯ2吸収液がＣＯ2を吸収する反応があまり進行せず、ＣＯ2吸収効率が悪いので、好ましくないからである。
　図７は、ＣＯ2吸収部の内部のＣＯ2吸収液の液温度と、ＣＯ2吸収部の抜出高さ比との関係を示すグラフである。図８は、ＣＯ2吸収塔に導入される排ガスのガス温度と、ＣＯ2吸収部の抜出高さ比との関係を示す図である。
　ここで、ＣＯ2吸収部１４１でのＣＯ2とＣＯ2吸収液とが接触する充填槽の高さを充填高さといい、ＣＯ2吸収部１４１を三分割しているので、第一吸収部１４１Ａの充填高さをＨ1とし、第二吸収部１４１Ｂの充填高さをＨ2とし、第三吸収部１４１Ｃの充填高さをＨ3とすると、ＣＯ2吸収部１４１の充填高さはその総和（Ｈ1＋Ｈ2＋Ｈ3）となる。
　ここで、本実施形態においては、セミリッチ溶液１３Ｂ－１の第一抜出位置Ｘaを比率で示す場合には、第一吸収部～第三吸収部１４１Ａ～１４１Ｃの各充填高さ（Ｈ1、Ｈ2、Ｈ3）の総和（Ｈ＝（Ｈ1＋Ｈ2＋Ｈ3））を１とする際、そのＣＯ2吸収塔１４の塔底部（下側）からの「抜出高さ比（（Ｈ2＋Ｈ3）／（Ｈ1＋Ｈ2＋Ｈ3））」で示している。
　また、セミリッチ溶液１３Ｂ－２の第二抜出位置Ｘbを比率で示す場合には、第一吸収部～第三吸収部１４１Ａ～１４１Ｃの各充填高さ（Ｈ1、Ｈ2、Ｈ3）の総和（Ｈ＝（Ｈ1＋Ｈ2＋Ｈ3））を１とする際、そのＣＯ2吸収塔１４の塔底部（下部）側からの「抜出高さ比（（Ｈ3）／（Ｈ1＋Ｈ2＋Ｈ3））」で示している。
　図７中、液温度分布曲線として、第一吸収部１４１Ａ内の液温度分布曲線を液温度分布曲線Ａ11A、第二吸収部１４１Ｂ内の液温度分布曲線を液温度分布曲線Ａ11B、第三吸収部１４１Ｃ内の液温度分布曲線を液温度分布曲線Ａ11Cで示す。
　また、図８は、排ガスのガス温度分布曲線として、第一吸収部１４１Ａ内のガス温度分布曲線をガス温度分布曲線Ｂ11A、第二吸収部１４１Ｂ内のガス温度分布曲線をガス温度分布曲線Ｂ11B、第三吸収部１４１Ｃ内のガス温度分布曲線をガス温度分布曲線Ｂ11Cで示す。
　図７に示すように、第一吸収部１４１Ａ内部の液温度分布曲線Ａ11AにおいてＣＯ2吸収液の反応温度分布の第一ピーク液温度（ＴA）が、第二吸収部１４１Ｂ内部の液温度分布曲線Ａ11BにおいてＣＯ2吸収液の反応温度分布の第二ピーク液温度（ＴB）が、それぞれ発生している。
　このように、第一吸収部１４１Ａと第二吸収部１４１Ｂにおいて、各々ピーク液温度が発生することは、ＣＯ2吸収液の酸化劣化反応が抑制されていると共に、ＣＯ2を吸収する反応が良好に進行し、ＣＯ2吸収液としての機能が発揮されているので好ましいものとなる。
　また、第一抜出位置Ｘaのセミリッチ溶液１３Ｂ－１の抜出時の液温度（Ｔ1）は、４５℃以上とするのが好ましい。これは、第一抜出位置Ｘaからセミリッチ溶液１３Ｂ－１を抜き出す際の液温度（Ｔ1）を４５℃以上とする場合には、第一冷却器２４－１での冷却により取り除かれる熱量が多くなり、酸化劣化低減効果が増大するからである。
　また、第二抜出位置Ｘbのセミリッチ溶液１３Ｂ－２の抜出時の液温度（Ｔ4）は、４５℃以上とするのが好ましい。これは、第二抜出位置Ｘbからセミリッチ溶液１３Ｂ－２を抜き出す際の液温度（Ｔ4）を４５℃以上とする場合には、第二冷却器２４－２での冷却により取り除かれる熱量が多くなり、酸化劣化低減効果が増大するからである。
　第一吸収液抜出ラインＬ11において、セミリッチ溶液１３Ｂ－１を抜き出した際の液温度（Ｔ1）と、第一冷却器２４－１により冷却されたセミリッチ溶液１３Ｂ－１を再供給する際の液温度（Ｔ2）との温度差(Ｔ1－Ｔ2)が１０℃以上とするのが好ましい。これは、温度差が１０℃以上ある場合には、第一冷却器２４－１での冷却により取り除かれる熱量が多くなり、酸化劣化低減効果が増大するからである。
　また、第二吸収液抜出ラインＬ12において、セミリッチ溶液１３Ｂ－２を抜き出した際の液温度（Ｔ4）と、第二冷却器２４－２により冷却されたセミリッチ溶液１３Ｂ－２を再供給する際の液温度（Ｔ5）との温度差(Ｔ5－Ｔ4)が１０℃以上とするのが好ましい。これは、温度差が１０℃以上ある場合には、第二冷却器２４－２での冷却により取り除かれる熱量が多くなり、酸化劣化低減効果が増大するからである。
　また、本実施形態の図６に示すように、ＣＯ2吸収液を含有する排ガス１１Ａを冷却し、この冷却した排ガス１１ＢをＣＯ2吸収塔１４に供給する冷却塔１２を備える場合、第二吸収部１４１Ｂの上部側に導入する第一冷却器２４－１で冷却後のセミリッチ溶液１３Ｂ－１の液温度（Ｔ2）が、冷却塔１２により冷却されてＣＯ2吸収塔１４に導入される排ガス温度（ガス温度（Ｔ3））以下とすることが好ましい。
　これは、冷却後のセミリッチ溶液１３Ｂ－１の液温度（Ｔ2）を、冷却塔１２での冷却後の排ガス１１Ｂのガス温度（Ｔ3）以下にすることで、第二吸収部１４１Ｂでのピーク液温度を低く抑えることができる。この結果、第二吸収部１４１ＢでのＣＯ2吸収液の酸化劣化低減効果を発揮させることができる。
　また、第三吸収部１４１Ｃの上部側に導入する第二冷却器２４－２で冷却後のセミリッチ溶液１３Ｂ－２の液温度（Ｔ5）が、冷却塔１２により冷却されてＣＯ2吸収塔１４に導入される排ガス温度（ガス温度（Ｔ3））以下とすることが好ましい。
　これは、冷却後のセミリッチ溶液１３Ｂ－２の液温度（Ｔ5）を、冷却塔１２での冷却後の排ガス１１Ａのガス温度（Ｔ3）以下にすることで、第三吸収部１４１Ｃでのピーク液温度を低く抑えることができる。この結果、第三吸収部１４１ＣでのＣＯ2吸収液の酸化劣化低減効果を発揮させることができる。
　また、複数段のＣＯ2吸収部とした場合、第一抜出位置Ｘa又は第二抜出位置Ｘbのいずれかの抜出位置の抜出高さ比は、図５に示すように、０．２５以上０．８５以下とするのが好ましいものとなる。ここで、抜出高さ比を０．２５以上、０．８５以下とするのは、酸化劣化抑制効果が全範囲に亙って１０％以上であり好ましいからである。
　また、好適には第一抜出位置Ｘa又は第二抜出位置Ｘbの抜出高さ比は、０．２５以上０．７以下とするのが好ましい。抜出高さ比を０．２５以上０．７以下とするのは、ＣＯ2吸収効率を考慮し、ＣＯ2ローディングの向上効果の発現がみられるからである。
　さらに好適には第一抜出位置Ｘa又は第二抜出位置Ｘbの抜出高さ比を０．４以上０．７以下とするのがより好ましい。抜出高さ比を０．４以上０．７以下とするのは、酸化劣化抑制効果が１５％以上であると共に、ＣＯ2ローディングの向上効果が発現されるからである。
　また、本実施形態においても、ＣＯ2吸収部１４１を三分割した際の少なくとも２段のピーク液温度を考慮して、抜出位置を規定しているが、実施形態２と同様に、ピーク液温度を考慮せずに、第一抜出位置Ｘa又は第二抜出位置Ｘbの抜出高さ比の少なくとも一段を、０．２５以上０．８５以下とのみ規定するようにしてもよい。
　以上、本実施形態によれば、ＣＯ2吸収部１４１を三分割した場合においても、ＣＯ2吸収液の酸化劣化による損失低減を図ることができ、酸化劣化物の排出によるＶＯＣエミッション低減を図ることができる。
　１０Ａ、１０Ｂ　ＣＯ2回収装置
　１１Ａ～１１Ｄ　排ガス
　１１Ｅ　脱炭酸排ガス
　１２　冷却塔
　１３Ａ　リーン溶液
　１３Ｂ、１３Ｂ－１、１３Ｂ－２　セミリッチ溶液
　１３Ｃ　リッチ溶液
　１４　ＣＯ2吸収塔
　１５　吸収液再生塔
　２４　冷却器
　Ｌ11　第一吸収液抜出ライン
　Ｌ12　第二吸収液抜出ライン
　５０　リッチ溶液供給管
　５３　リーン溶液供給管
　１４１　ＣＯ2吸収部
　１４１Ａ　第一吸収部
　１４１Ｂ　第二吸収部
　１４１Ｃ　第三吸収部
　１４２　水洗部

Claims (11)

  1. 　ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを向流接触させて、前記ガスからＣＯ2を吸収する吸収塔を有するＣＯ2回収装置であって、
    　前記吸収塔内の高さ方向に配設された、前記ガスからＣＯ2を吸収する第一吸収部及び前記第一吸収部の下部に位置する第二吸収部を含むＣＯ2吸収部と、
    　前記第一吸収部と前記第二吸収部との間に設けられ、前記第一吸収部において前記ガス中のＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液を前記吸収塔より抜き出し、該ＣＯ2吸収液を冷却して前記吸収塔内の前記第二吸収部に再供給する第一吸収液抜出ラインと、を含み、
    　前記ＣＯ2吸収液を前記吸収塔より抜き出す前記第一吸収液抜出ラインの抜出位置が、前記第一吸収部内部のＣＯ2吸収液の反応温度分布のピーク液温度と、前記第二吸収部内部のＣＯ2吸収液の反応温度分布のピーク液温度とを各々有する位置であることを特徴とするＣＯ2回収装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記第一吸収液抜出ラインに抜き出した前記ＣＯ2吸収液を冷却する冷却器を設け、前記ＣＯ2吸収液を抜き出した際の液温度と、前記冷却器により冷却された前記ＣＯ2吸収液の再供給する際の液温度との温度差が１０℃以上であることを特徴とするＣＯ2回収装置。
  3. 　請求項１において、
    　前記抜出位置での前記ＣＯ2吸収液の抜き出し時の液温度は、４５℃以上であることを特徴とするＣＯ2回収装置。
  4. 　請求項２において、
    　ＣＯ2を含有するガスを冷却し、該冷却したガスを前記吸収塔に供給する冷却塔を更に有し、
    　前記第一吸収液抜出ラインにおいて前記冷却器により冷却された前記ＣＯ2吸収液の再供給時の液温度が、前記冷却塔から前記吸収塔に供給される前記ガスのガス温度以下であることを特徴とするＣＯ2回収装置。
  5. 　請求項１において、
    　前記第一吸収部及び前記第二吸収部と共に前記吸収塔内の高さ方向であって、前記第二吸収部の下部に配設された、前記ガスからＣＯ2を吸収する第三吸収部と、
    　前記第二吸収部と前記第三吸収部との間に設けられ、前記第二吸収部において前記ガス中のＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液を前記吸収塔より抜き出し、該ＣＯ2吸収液を冷却して前記吸収塔内の前記第三吸収部に再供給する第二吸収液抜出ラインと、を更に含むことを特徴とするＣＯ2回収装置。
  6. 　ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを向流接触させて、前記ガスからＣＯ2を吸収する吸収塔を有するＣＯ2回収装置であって、
    　前記吸収塔内の高さ方向に配設された、前記ガスからＣＯ2を吸収する充填層を備えた第一吸収部、及び前記第一吸収部の下部に位置して前記ガスからＣＯ2を吸収する充填層を備えた第二吸収部を含むＣＯ2吸収部と、
    　前記第一吸収部と前記第二吸収部との間に設けられ、前記第一吸収部において前記ガス中のＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液を前記吸収塔より抜き出し、該ＣＯ2吸収液を冷却器により冷却して前記吸収塔内の前記第二吸収部に再供給する第一吸収液抜出ラインと、を含み、
    　前記ＣＯ2吸収液を前記吸収塔より抜き出す前記第一吸収液抜出ラインの抜出位置が、前記ＣＯ2吸収部内の各充填層の高さの合計を１とした場合に、前記第二吸収部の充填層の下端から０．２５以上０．８５以下の抜出高さ位置とすることを特徴とするＣＯ2回収装置。
  7. 　請求項６において、
    　前記抜出位置は、
    　前記第二吸収部の充填層の下端から０．２５以上０．７以下の抜出高さ位置とすることを特徴とするＣＯ2回収装置。
  8. 　請求項６において、
    　前記抜出位置は、
    　前記第二吸収部の充填層の下端から０．４以上０．７以下の抜出高さ位置とすることを特徴とするＣＯ2回収装置。
  9. 　請求項６において、
    　前記抜出位置での前記ＣＯ2吸収液の抜き出し時の液温度は、４５℃以上であることを特徴とするＣＯ2回収装置。
  10. 　請求項６において、
    　前記第一吸収部及び前記第二吸収部と共に前記吸収塔内の高さ方向であって、前記第二吸収部の下部に配設された、前記ガスからＣＯ2を吸収する第三吸収部と、
    　前記第二吸収部と前記第三吸収部との間に設けられ、前記第二吸収部において前記ガス中のＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液を前記吸収塔より抜き出し、該ＣＯ2吸収液を冷却して前記吸収塔内の前記第三吸収部に再供給する第二吸収液抜出ラインと、を更に含み、
    　前記ＣＯ2吸収部内の各充填層の高さの合計を１とした場合に、前記第三吸収部の充填層の下端から０．２５以上０．８５以下の抜出高さ位置とすることを特徴とするＣＯ2回収装置。
  11. 　ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを向流接触させて、前記ガスからＣＯ2を吸収する吸収塔を有するＣＯ2回収方法であって、
    　前記吸収塔内の第一吸収部の充填層で、前記ガスと前記ＣＯ2吸収液とを向流接触させて前記ガスからＣＯ2を吸収する第一吸収ステップと、
    　前記第一吸収部において前記ガス中のＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液を前記吸収塔より抜き出し、該ＣＯ2吸収液を冷却器により冷却して前記吸収塔内に再供給する抜出・再供給ステップと、
    　前記吸収塔内の高さ方向に配設され、前記第一吸収部の下部に位置する第二吸収部の充填層で、前記ガスと前記再供給されたＣＯ2吸収液とを向流接触させて前記ガスからＣＯ2を吸収する第二吸収ステップと、を含み、
    　前記抜出・再供給ステップにおいて、前記ＣＯ2吸収液を前記吸収塔より抜き出す抜出位置が、ＣＯ2吸収部内の各充填層の高さの合計を１とした場合に、前記第二吸収部の充填層の下端から０．２５以上０．８５以下の抜出高さ位置とすることを特徴とするＣＯ2回収方法。
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