(57)【要約】【課題】燃焼排ガスから二酸化炭素を回収するために必要なエネルギを低減することができる二酸化炭素回収システムを提供する。【解決手段】本発明による二酸化炭素回収システム１は、燃焼排ガス２に含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔３と、吸収塔３から二酸化炭素を吸収した吸収液４ａが供給され、二酸化炭素を吸収した吸収液４ａから二酸化炭素ガスを放出させてこの吸収液４ａを再生する再生塔６と、再生塔６からの吸収液４ｂを加熱して水蒸気を生成させ、この水蒸気を再生塔６に供給するとともに加熱した吸収液の一部を吸収塔２に供給するリボイラー１９と、吸収塔３と再生塔６との間に、吸収塔３から再生塔６に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液４ａを加熱するヒートポンプ４０とを備えている。【選択図】図１
2010088982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、
前記吸収塔から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素ガスを放出させて当該吸収液を再生する再生塔と、
前記再生塔からの吸収液を加熱して水蒸気を生成させ、当該水蒸気を前記再生塔に供給するとともに加熱した吸収液の一部を前記吸収塔に供給するリボイラーと、
前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記吸収塔から前記再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱するヒートポンプと、を備えたことを特徴とする二酸化炭素回収システム。
【請求項２】
前記再生塔から排出された二酸化炭素ガスを圧縮する圧縮機を更に備え、
前記ヒートポンプは、前記圧縮機にて圧縮された二酸化炭素ガスを低温熱源として二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱することを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項３】
前記圧縮機と前記リボイラーとの間に設けられ、前記圧縮機にて圧縮された二酸化炭素ガスを前記リボイラーに熱源として供給する第１圧縮ガス供給ラインと、
前記リボイラーと前記ヒートポンプとの間に設けられ、前記リボイラーに熱源として供給された前記二酸化炭素ガスを当該リボイラーから前記ヒートポンプへ供給する第２圧縮ガス供給ラインと、を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項４】
前記リボイラーには、プラントから供給されるプラント蒸気が前記吸収液を加熱する熱源として供給されるとともに、
前記リボイラーと前記ヒートポンプとの間に、前記リボイラーに供給された前記プラント蒸気を前記ヒートポンプに供給するプラント蒸気供給ラインが連結され、
前記ヒートポンプは、前記プラント蒸気供給ラインを介して供給される前記プラント蒸気を低温熱源として二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱することを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項５】
前記リボイラーから前記吸収塔に供給される吸収液の熱を前記吸収塔から前記再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液に与える再生熱交換器を更に備え、
前記ヒートポンプは、前記再生熱交換器から前記吸収塔に供給される前記吸収液を低温熱源として二酸化炭素を吸収した前記吸収液を加熱することを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項６】
前記再生熱交換器は、直列に接続された第１再生熱交換器と第２再生熱交換器から構成されるとともに、
前記ヒートポンプは、前記第１再生熱交換器と前記第２再生熱交換器との間を通流する二酸化炭素を吸収した前記吸収液を加熱することを特徴とする請求項５に記載の二酸化炭素回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化石燃料を燃焼させて生成された燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収する吸収液を用いて二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムに係り、とりわけ、燃焼排ガスから二酸化炭素を回収するために必要なエネルギを低減することができる二酸化炭素回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化現象の原因の一つとして二酸化炭素による温室効果が指摘され、地球環境を守るために、この二酸化炭素の排出を抑制することが急務となっている。このため、大量の化石燃料を使用する火力発電所などにおいて生成された燃焼排ガスを吸収液と接触させて、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を除去して回収する方法が精力的に研究されている。
【０００３】
この二酸化炭素を回収するために、図６に示すような二酸化炭素回収システム１００が知られている。この二酸化炭素回収システム１００は、図６に示すように、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔１０１と、吸収塔１０１から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素ガスを放出させて水蒸気を含む二酸化炭素ガスを排出する再生塔１０２とを備えている。また、吸収塔１０１と再生塔１０２との間に、吸収塔１０１から再生塔１０２に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱する再生熱交換器１０３が連結されている。また、再生塔１０２に、再生塔１０２から排出された水蒸気を含む二酸化炭素ガスを圧縮する圧縮機１０４が連結されるとともに、高温の水蒸気を生成して再生塔１０２に供給するリボイラー１０５が連結されている。
【０００４】
この図６に示す二酸化炭素回収システム１００において二酸化炭素を回収する場合、まず、プラント１０６において生成された燃焼排ガスが、ブロワー１０７により吸収塔１０１の燃焼排ガス入口ライン１０８を通って吸収塔１０１に送られるとともに、吸収塔１０１に吸収液が供給される。このことにより、二酸化炭素を含む燃焼排ガスと吸収液が接触し、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素が吸収液に吸収される。その後、二酸化炭素が取り除かれた燃焼排ガスが燃焼排ガス出口ライン１０９から排出される。
【０００５】
二酸化炭素を吸収した吸収液は、ポンプ１１０により、吸収塔１０１から再生熱交換器１０３を介して再生塔１０２に供給される。再生塔１０２において吸収した二酸化炭素が放出されて吸収液が再生される。再生塔１０２にて再生された吸収液は、再生塔１０２の下部よりリボイラー１０５に導かれる。リボイラー１０５では、再生塔１０２からの吸収液が加熱されて高温の水蒸気が生成され、この高温の水蒸気が再生塔１０２の下部から再生塔１０２内に導かれる。またリボイラー１０５内で加熱された吸収液の一部はリボイラー１０５の下部から排出され、ポンプ１１１により、再生熱交換器１０３を介して吸収塔１０１に戻され、再び燃焼ガスに含まれる二酸化炭素を吸収する。すなわち、再生熱交換器１０３においては、リボイラー１０５にて加熱されて吸収塔１０１に戻される吸収液の熱が、吸収塔１０１から再生塔１０２へ供給される二酸化炭素を吸収した吸収液に与えられている。
【０００６】
上述の通り、リボイラー１０５から再生塔１０２には高温の水蒸気が供給されているが、このことにより、再生塔１０２内では二酸化炭素を吸収した吸収液と高温の水蒸気が接触し、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素ガスが放出される。再生塔１０２内で吸収液から放出された二酸化炭素ガスは、リボイラー１０５から供給される高温の水蒸気とともに再生塔１０２の上部から排出される。
【０００７】
再生塔１０２の上部からの水蒸気を含む二酸化炭素ガスは、再生塔１０２から第１圧縮機１０４に供給される。この間、まず、水蒸気を含む二酸化炭素ガスは再生還流復水器１１２により冷却される。そして、分離器１１３において、冷却されて凝縮した水蒸気の一部が凝縮水として分離され、水蒸気の一部が分離された二酸化炭素ガスは第１圧縮機１０４に供給される。なお、分離器１１３において分離された凝縮水は、再生塔１０２の上部に戻される。
【０００８】
第１圧縮機１０４においては、分離器１１３からの水蒸気を含む二酸化炭素ガスが圧縮される。第１圧縮機１０４にて圧縮された水蒸気を含む二酸化炭素ガスは、第１圧縮機１０４からリボイラー１０５に熱源として供給される。また、リボイラー１５へは、他のプラント１０６において生成されたプラント蒸気も同様に熱源として供給される。このことにより、これらの水蒸気を含む二酸化炭素ガスやプラント蒸気を熱源として、再生塔１０２からの吸収液が加熱され、この吸収液に含まれる水の一部から高温の水蒸気が生成されて再生塔１０２に導かれる。
【０００９】
リボイラー１０５において熱源として用いられた二酸化炭素ガスは、リボイラー１０５から第２圧縮機１１４に供給される。この場合、冷却器１１５により、この水蒸気を含む二酸化炭素ガスが冷却され、分離器１１６により、この冷却された二酸化炭素ガスから水蒸気の一部が凝縮水として更に分離される。その後、第２圧縮機１１４においてこの二酸化炭素ガスが更に圧縮され、二酸化炭素ガスを圧縮して貯蔵するための設備（図示せず）に供給される。このようにして、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素ガスが回収される。
【００１０】
なお、リボイラー１０５において熱源として用いられたプラント蒸気は、リボイラー１０５から外部に排出される。
【００１１】
また、上述したように、リボイラー１０５において加熱された吸収液は、ポンプ１１１により、リボイラー１０５から再生熱交換器１０３に供給され、再生熱交換器１０３において、この吸収液を熱源として二酸化炭素を吸収した吸収液が加熱される。再生熱交換器１０３にて二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱する熱源として用いられたリボイラー１０５からの吸収液は、再生熱交換器１０３から吸収塔１０１に供給される。この間、この吸収液は、冷却器１１７により冷却される。
【００１２】
ここで、この二酸化炭素を吸収するために用いる吸収液は、アミン化合物を水に溶かしたアミン化合物水溶液からなっている。このアミン化合物としては、以下のようなアミン化合物が知られている。
【００１３】
特許文献１には、立体障害アミンおよびスルホラン等の非水溶媒を含む酸性ガススクラッピング用組成物が記載されている。この立体傷害アミンのうち立体障害第一モノアミノアルコールとして、２−アミノー２−メチルー１−プロパノール等が例示されている。
【００１４】
また、特許文献２には、２−アミノー２−メチルー１−プロパノール、２−（メリルアミノ）−エタノール、２−（エチルアミノ）−エタノール、２−（ジエチルアミノ）−エタノール、２−（ヒドロキシエチル）−ピペリジンの群から選ばれるヒンダードアミンを代表例とする特定のヒンダードアミン水溶液を用いることが記載されている。
【００１５】
また、特許文献３には、第２級アミン及び第３級アミンのそれぞれの濃度が１０〜４５重量％の範囲にあるアミン混合水溶液を用いることが記載されている。
【００１６】
さらに、非特許文献１には、ヒンダードアミンアミンである２−アミノー２−２メチルー１−プロパノール水溶液が二酸化炭素を吸収する挙動が開示されている。
【００１７】
このように数多くの種類の吸収液を用いて二酸化炭素を回収することが示されているが、これらのアミン化合物を含む吸収液を用いる場合、いずれの場合においても、吸収液と二酸化炭素を含む燃焼排ガスを直接接触させて、燃焼排ガスから二酸化炭素を回収している。
【００１８】
上述したように、これらのアミン化合物は水に溶かしてアミン化合物水溶液として吸収液に用いるのが一般的である。このような吸収液は、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収する場合発熱反応を引き起こすが、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素を放出する場合吸熱反応を引き起こす。このため、二酸化炭素を放出させる場合、吸収液を加熱する必要がある。また、吸収液に吸収させることができる二酸化炭素の濃度は、吸収液の温度が低い方が高くなる。このため、吸収液に二酸化炭素を吸収させる場合には、吸収液の温度を低くする必要がある。
【００１９】
このことを考慮して、アミン化合物等を吸収液に用いた場合、再生塔内の温度は一般的に１００℃から１３０℃程度に維持され、吸収塔内の温度は４０℃程度に維持される。このため、図６に示すように、吸収塔１０１と再生塔１０２との間に再生熱交換器１０３が設けられ、再生塔１０２から吸収塔１０１に供給される再生された吸収液を熱源として、吸収塔１０１から再生塔１０２に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱して、再生塔１０２に送られる二酸化炭素を吸収した吸収液の温度を予め高めている。
【００２０】
また、再生塔において二酸化炭素を放出して再生された吸収液の一部を、圧縮機において圧縮された二酸化炭素ガスを熱源として加熱し、再生塔に戻す二酸化炭素回収システムが開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開昭６１−７１８１９号公報
【特許文献２】特開平５−３０１０２３号公報
【特許文献３】特開平８−２５２４３０号公報
【特許文献４】特開２００８−６２１６５号公報
【非特許文献１】「Chemical Engineering Science、41巻、4号、997〜1003頁」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、図６に示すように吸収塔１０１と再生塔１０２との間に再生熱交換器１０３を設けた場合においても、再生塔１０２から吸収塔１０１に供給される再生された吸収液のエネルギの全てを、吸収塔１０１から再生塔１０２に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液とのエネルギの差の全てを回収することは困難である。具体的には、この再生熱交換器で回収することができるエネルギは、このエネルギの差のうちの８０％程度である。このことにより、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収する際、この回収することができないエネルギを補完するために、多くのエネルギが必要になるという問題がある。
【００２２】
また、特許文献４に示す二酸化炭素回収システムにおいては、圧縮機において圧縮された二酸化炭素ガスを熱源として、吸収塔から再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を直接加熱するようにはなっていない。
【００２３】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、燃焼排ガスから二酸化炭素を回収するために必要なエネルギを低減することができる二酸化炭素回収システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、前記吸収塔から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素ガスを放出させて当該吸収液を再生する再生塔と、前記再生塔からの吸収液を加熱して水蒸気を生成させ、当該水蒸気を前記再生塔に供給するとともに加熱した吸収液の一部を前記吸収塔に供給するリボイラーと、前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記吸収塔から前記再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱するヒートポンプと、を備えたことを特徴とする二酸化炭素回収システムである。
【００２５】
本発明は、前記再生塔から排出された二酸化炭素ガスを圧縮する圧縮機を更に備え、前記ヒートポンプは、前記圧縮機にて圧縮された二酸化炭素ガスを低温熱源として二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱することを特徴とする二酸化炭素回収システムである。
【００２６】
本発明は、前記圧縮機と前記リボイラーとの間に設けられ、前記圧縮機にて圧縮された二酸化炭素ガスを前記リボイラーに熱源として供給する第１圧縮ガス供給ラインと、前記リボイラーと前記ヒートポンプとの間に設けられ、前記リボイラーに熱源として供給された前記二酸化炭素ガスを当該リボイラーから前記ヒートポンプへ供給する第２圧縮ガス供給ラインと、を更に備えたことを特徴とする二酸化炭素回収システムである。
【００２７】
本発明は、前記リボイラーには、プラントから供給されるプラント蒸気が前記吸収液を加熱する熱源として供給されるとともに、前記リボイラーと前記ヒートポンプとの間に、前記リボイラーに供給された前記プラント蒸気を前記ヒートポンプに供給するプラント蒸気供給ラインが連結され、前記ヒートポンプは、前記プラント蒸気供給ラインを介して供給される前記プラント蒸気を低温熱源として二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱することを特徴とする二酸化炭素回収システムである。
【００２８】
本発明は、前記リボイラーから前記吸収塔に供給される吸収液の熱を前記吸収塔から前記再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液に与える再生熱交換器を更に備え、前記ヒートポンプは、前記再生熱交換器から前記吸収塔に供給される前記吸収液を低温熱源として二酸化炭素を吸収した前記吸収液を加熱することを特徴とする二酸化炭素回収システムである。
【００２９】
本発明は、前記再生熱交換器は、直列に接続された第１再生熱交換器と第２再生熱交換器から構成されるとともに、前記ヒートポンプは、前記第１再生熱交換器と前記第２再生熱交換器との間を通流する二酸化炭素を吸収した前記吸収液を加熱することを特徴とする二酸化炭素回収システムである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、吸収塔と再生塔との間にヒートポンプを設け、吸収塔から再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱する。このことにより、吸収塔から再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液の温度を予め高くすることができる。このため、再生塔において、再生塔に供給された二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱するために必要なエネルギを低減させ、結果、燃焼排ガスから二酸化炭素を回収するために必要なエネルギを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は、本発明の第１の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。
【００３２】
まず、本発明による二酸化炭素回収システムについて説明する。
【００３３】
図１に示すように二酸化炭素回収システム１は、燃焼排ガス２に含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔３と、吸収塔３から二酸化炭素を吸収した吸収液（以下、二酸化炭素含有吸収液４ａと記す）が供給され、二酸化炭素含有吸収液４ａから二酸化炭素ガスを放出させて水蒸気を含む二酸化炭素ガス（以下、水蒸気含有二酸化炭素ガス５と記す）を排出するとともに、二酸化炭素含有吸収液４ａを再生する再生塔６とを備えている。このうち吸収塔３の下部に、プラント１０において生成された燃焼排ガス２を供給する燃焼排ガス入口ライン７が連結されるとともに、吸収塔３の頂部に、二酸化炭素が取り除かれた燃焼排ガス２を排出する燃焼排ガス出口ライン８が連結されている。このうち燃焼排ガス入口ライン７は、吸収塔３に燃焼排ガス２を送るブロワー９を有している。ここで、燃焼排ガス２が生成されるプラント１０としては、例えば、火力発電プラントが挙げられる。
【００３４】
ここで、二酸化炭素を吸収するために用いる吸収液は、アミン化合物を水に溶かしたアミン化合物水溶液からなっている。本実施の形態においては、アミン化合物の種類に限定されることなく、種々のアミン化合物を用いることができる。
【００３５】
図１に示すように、再生塔６に、二酸化炭素ガス排出ライン１１を介して再生塔６から排出された水蒸気含有二酸化炭素ガス５を圧縮する第１圧縮機（圧縮機）１２が連結されている。この二酸化炭素ガス排出ライン１１は、二酸化炭素ガス排出ライン１１を通る水蒸気含有二酸化炭素ガス５を冷却する再生還流復水器１３と、再生還流復水器１３において冷却された水蒸気含有二酸化炭素ガス５から水蒸気を凝縮水として分離する分離器１４とを有している。なお、二酸化炭素ガス排出ライン１１は、再生塔６の頂部から水蒸気含有二酸化炭素ガス５を取り出すように再生塔６の頂部に連結されている。
【００３６】
また、吸収塔３と再生塔６との間に、吸収塔３から再生塔６に供給される二酸化炭素含有吸収液４ａを加熱するヒートポンプ４０が設けられている。このヒートポンプ４０は、図１に示すように、熱交換媒体４１と、この熱交換媒体４１と吸収塔３から再生塔６に供給される二酸化炭素含有吸収液４ａが熱交換する被加熱側熱交換部４２と、熱交換媒体４１と低温熱源材（本実施の形態においては水蒸気含有二酸化炭素ガス５に相当）が熱交換する低温熱源側熱交換部４３とを有している。また、被加熱側熱交換部４２と低温熱源側熱交換部４３との間に、低温熱源側熱交換部４３から被加熱側熱交換部４２に送られる熱交換媒体４１を圧縮するヒートポンプ圧縮機４４が設けられ、ヒートポンプ圧縮機４４に、このヒートポンプ圧縮機４４を駆動する駆動部４５が連結されている。さらに、被加熱側熱交換部４２と低温熱源側熱交換部４３との間に、被加熱側熱交換部４２から低温熱源側熱交換部４３に送られる熱交換媒体４１を減圧する減圧部４６が設けられている。
【００３７】
また、本実施の形態においては、第１圧縮機１２とヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３との間に、第１圧縮機１２からヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３に圧縮された水蒸気含有二酸化炭素ガス５を供給する圧縮ガス供給ライン１５が連結されている。このようにして、ヒートポンプ４０は、この水蒸気含有二酸化炭素ガス５を低温熱源として二酸化炭素含有吸収液４ａを加熱する。
【００３８】
ヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３の出口側には、第１圧縮ガス排出ライン１７を介して第２圧縮機１６が連結されており、低温熱源側熱交換部４３にて熱を奪われた水蒸気含有二酸化炭素ガス５は、第２圧縮機１６に導かれるように構成されている。なお、第１圧縮ガス排出ライン１７は、この第１圧縮ガス排出ライン１７を通る水蒸気含有二酸化炭素ガス５から水蒸気を凝縮水として更に分離する分離器１７ａを含んでいる。第２圧縮機１６には、第２圧縮機１６において圧縮された水蒸気含有二酸化炭素ガス５を、圧縮して貯蔵するための設備（図示せず）へ供給する第２圧縮ガス排出ライン１８が連結されている。
【００３９】
再生塔６にはリボイラー１９が連結されている。リボイラー１９には、再生塔６から再生された吸収液（以下、再生吸収液４ｂと記す）が再生塔６の下部から供給される。リボイラー１９は、この再生吸収液４ｂを加熱して高温の水蒸気２２を生成して、この高温の水蒸気２２を再生塔６に供給するとともに、加熱された再生吸収液４ｂの一部を吸収塔３に向けて排出する。再生塔６とリボイラー１９との間には、再生塔６の底部に下降した再生吸収液４ｂを取り出してリボイラー１９に再供給する再生吸収液排出ライン２０が、再生塔６の底部に連結されている。また、リボイラー１９と再生塔６との間には、リボイラー１９内にて生成された高温の水蒸気２２を再生塔６の下部に供給する高温水蒸気供給ライン２１が、再生塔６の下部に連結されている。
【００４０】
リボイラー１９とプラント１０との間には、プラント蒸気入口ライン２４が連結されている。プラント蒸気入口ライン２４は、プラント１０からリボイラー１９に、プラント１０において生成されたプラント蒸気２３を供給する。リボイラー１９においては、このプラント蒸気２３を熱源として、再生吸収液４ｂが加熱されて高温の水蒸気２２が生成される。さらに、リボイラー１９には、リボイラー１９において熱源として用いられたプラント蒸気２３を排出するプラント蒸気出口ライン２５が連結されている。
【００４１】
図１に示すように、吸収塔３とヒートポンプ４０の被加熱側熱交換部４２との間に、吸収塔３からヒートポンプ４０の被加熱側熱交換部４２に供給される二酸化炭素含有吸収液４ａを加熱する再生熱交換器２６が設けられている。吸収塔３と再生熱交換器２６との間には、吸収塔３の底部に下降した二酸化炭素含有吸収液４ａを取り出し再生熱交換器２６に供給する第１二酸化炭素吸収液供給ライン２７が連結されている。なお、この第１二酸化炭素吸収液供給ライン２７の途中には、ポンプ２８が設けられている。また、リボイラー１９と再生熱交換器２６との間には、リボイラー１９から再生熱交換器２６に再生吸収液４ｂを供給する再生塔側再生吸収液供給ライン２９が連結されている。この再生塔側再生吸収液供給ライン２９の途中には、ポンプ３０が設けられている。このようにして、再生熱交換器２６は、リボイラー１９から供給される再生吸収液４ｂを熱源として吸収塔３から供給される二酸化炭素含有吸収液４ａを加熱する。すなわち、再生熱交換器２６は、リボイラー１９からの再生吸収液４ｂの熱を吸収塔３からの二酸化炭素含有吸収液４ａに与える熱交換器である。
【００４２】
再生熱交換器２６とヒートポンプ４０の被加熱側熱交換部４２との間に、再生熱交換器２６からヒートポンプ４０の被加熱側熱交換部４２に二酸化炭素含有吸収液４ａを供給する第２二酸化炭素吸収液供給ライン３１が連結され、ヒートポンプ４０の被加熱側熱交換部４２と再生塔６との間に、ヒートポンプ４０の被加熱側熱交換部４２から再生塔６に二酸化炭素含有吸収液４ａを供給する第３二酸化炭素吸収液供給ライン３２が連結されている。この第３二酸化炭素吸収液供給ライン３２は、再生塔６の上部に連結されている。
【００４３】
さらに、図１に示すように、再生熱交換器２６と吸収塔３との間には、再生熱交換器２６から吸収塔３に再生吸収液４ｂを供給する吸収塔側再生吸収液供給ライン３３が連結されている。この吸収塔側再生吸収液供給ライン３３の途中には、冷却器３４が設けられるとともに、その端部は、吸収塔３の上部に再生吸収液４ｂを送るように吸収塔３の上部に連結されている。
【００４４】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００４５】
図１に示すように、まず、プラント１０において生成された二酸化炭素を含む約４０℃の燃焼排ガス２が、ブロワー９により吸収塔３の燃焼排ガス入口ライン７を通って吸収塔３に送られる。吸収塔３に供給された二酸化炭素を含む燃焼排ガス２は、吸収塔３の下部から頂部へ向けて上昇する。この間、約４０℃の再生吸収液４ｂが、吸収塔側再生吸収液供給ライン３３を介して吸収塔３の上部に供給され、吸収塔３の上部から底部へ向けて下降する。このことにより、二酸化炭素を含む燃焼排ガス２と再生吸収液４ｂが向流接触（直接接触）し、燃焼排ガス２に含まれる二酸化炭素が再生吸収液４ｂに吸収される。
【００４６】
一般に、吸収液の温度が低い方が、吸収液に吸収される二酸化炭素の濃度を高くすることができるため、吸収液の温度を低くすることにより、吸収液に多くの二酸化炭素を吸収させることができる。このため、吸収塔３に供給される再生吸収液４ｂの温度を４０℃程度にして、再生吸収液４ｂの温度を予め低くしておき、吸収塔３内の温度を約４０℃に維持している。このことにより、再生吸収液４ｂに多くの二酸化炭素を吸収させることができる。このようにして、二酸化炭素を吸収した吸収液（二酸化炭素含有吸収液４ａ）が生成される。
【００４７】
吸収塔３内にて二酸化炭素が取り除かれた燃焼排ガス２が吸収塔３の頂部へ向けて更に上昇し、吸収塔３の頂部に設けられた燃焼排ガス出口ライン８を通って排出される。この間、二酸化炭素含有吸収液４ａは吸収塔３の底部へ向けて更に下降する。
【００４８】
吸収塔３の内部を下降し底部に到達した二酸化炭素含有吸収液４ａは、吸収塔３から第１二酸化炭素吸収液供給ライン２７へと導かれ、ポンプ２８により、再生熱交換器２６に送られる。ここで、再生熱交換器２６に送られる二酸化炭素含有吸収液４ａは、吸収塔３において燃焼排ガス２と向流接触することにより温度が約５０℃になっている。また、再生熱交換器２６には、再生塔６において再生されリボイラー１９で加熱された吸収液（再生吸収液４ｂ）が、ポンプ３０により、リボイラー１９から再生塔側再生吸収液供給ライン２９を通って送られる。この再生熱交換器２６に送られる再生吸収液４ｂの温度は、約１２０℃となっている。
【００４９】
再生熱交換器２６においては、送られてきた再生吸収液４ｂを熱源として二酸化炭素含有吸収液４ａが加熱される。このことにより、二酸化炭素含有吸収液４ａを、約７０〜８０℃に加熱することができる。なお、このとき再生熱交換器２６から流出した再生吸収液４ｂの温度は、約５０℃ほどになる。
【００５０】
再生熱交換器２６にて加熱された二酸化炭素含有吸収液４ａは、第２二酸化炭素吸収液供給ライン３１を通ってヒートポンプ４０に供給される。後述するように、第１圧縮機１２において圧縮された水蒸気を含む二酸化炭素ガス（水蒸気含有二酸化炭素ガス５）は、第１圧縮機１２から圧縮ガス供給ライン１５を通ってヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３に供給されている。この場合、ヒートポンプ４０に供給される水蒸気含有二酸化炭素ガス５の温度は、約１３５℃となっている。
【００５１】
ヒートポンプ４０は、この水蒸気含有二酸化炭素ガス５を低温熱源として、二酸化炭素含有吸収液４ａを加熱する。すなわち、ヒートポンプ４０の熱源側熱交換部４３においては、水蒸気含有二酸化炭素ガス５とヒートポンプ４０の熱交換媒体４１が熱交換して熱交換媒体４１の温度が上昇する。熱源側熱交換部４３における熱交換により温度が上昇した熱交換媒体４１は、駆動部４５を用いて駆動されたヒートポンプ圧縮機４４により圧縮されて、さらにその温度が上昇し、被加熱側熱交換部４２に送られる。そして、被加熱側熱交換部４２においては、熱交換媒体４１と二酸化炭素含有吸収液４ａが熱交換して二酸化炭素含有吸収液４ａが加熱される。このことにより、低温熱源となる水蒸気含有二酸化炭素ガス５が有する熱を利用して二酸化炭素含有吸収液４ａを加熱することができる。この場合、ヒートポンプ４０の設定にもよるが、二酸化炭素含有吸収液４ａを約１５０℃にまで加熱することができる。なお、被加熱側熱交換部４２において二酸化炭素含有吸収液４ａを加熱した熱交換媒体４１は、減圧部４６において減圧されて水蒸気含有二酸化炭素ガス５よりも低い温度となり、再び熱源側熱交換部４３に送られる。
【００５２】
次に、ヒートポンプ４０において加熱された二酸化炭素含有吸収液４ａが、ヒートポンプ４０から第３二酸化炭素吸収液供給ライン３２を通って再生塔６の上部に供給され、再生塔６の上部から底部へ向けて下降する。再生塔６の下部には、リボイラー１９からの高温の水蒸気２２が高温水蒸気供給ライン２１を通って供給されて頂部へ向けて上昇する。このことにより、二酸化炭素含有吸収液４ａと高温の水蒸気２２が向流接触し、二酸化炭素含有吸収液４ａから二酸化炭素ガスが放出される。
【００５３】
一般に、吸収液の温度が高い方が、吸収液に吸収される二酸化炭素の濃度が低くなるため、吸収液の温度を高めることにより、吸収液から二酸化炭素ガスを効率良く放出させることができる。このため、本実施の形態では、リボイラー１９から供給される約１２０℃となる高温の水蒸気２２により再生塔６内の温度を約１２０℃に維持して二酸化炭素含有吸収液４ａの温度を高め、二酸化炭素含有吸収液４ａからの二酸化炭素ガスの放出を促進させている。
【００５４】
二酸化炭素含有吸収液４ａから吐き出されて放出された二酸化炭素ガスは、再生塔６内の水蒸気とともに水蒸気含有二酸化炭素ガス５となり、再生塔６の頂部へ向けて更に上昇する。そして、再生塔６の頂部からは、水蒸気を含む二酸化炭素ガス（水蒸気含有二酸化炭素ガス５）が排出される。この間、二酸化炭素ガスを放出して再生された吸収液（再生吸収液４ｂ）が再生塔６の底部へ向けて下降する。
【００５５】
再生塔６の頂部から排出された水蒸気含有二酸化炭素ガス５は、二酸化炭素ガス排出ライン１１に導かれる。このとき水蒸気含有二酸化炭素ガス５は、再生還流復水器１３により約４０℃まで冷却され、分離器１４において、含有する水蒸気の一部である凝縮水が分離される。こうして、水蒸気の一部が凝縮して分離された水蒸気含有二酸化炭素ガス５が第１圧縮機１２に供給される。なお、分離器１４において分離された凝縮水は、再生塔６の上部に戻される。
【００５６】
第１圧縮機１２においては、水蒸気含有二酸化炭素ガス５が圧縮される。水蒸気含有二酸化炭素ガス５の圧縮の程度を変えることで、第１圧縮機１２にて圧縮された水蒸気含有二酸化炭素ガス５の温度を変えることができるため、例えば、第１圧縮機１２の設定により、圧縮された水蒸気含有二酸化炭素ガス５の温度を約１５０℃とすることができる。
【００５７】
第１圧縮機１２において圧縮された水蒸気含有二酸化炭素ガス５は、第１圧縮機１２から第１圧縮ガス供給ライン１５を通ってヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３に供給される。上述したように、ヒートポンプ４０においては、水蒸気含有二酸化炭素ガス５を低温熱源として二酸化炭素含有吸収液４ａが加熱される。ヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３にて熱交換して温度が低下した水蒸気含有二酸化炭素ガス５は、第１圧縮ガス排出ライン１７を通って第２圧縮機１６に供給される。この間、第１圧縮ガス排出ライン１７の分離器１７ａにより、水蒸気含有二酸化炭素ガス５から水蒸気の一部が凝縮水として更に分離される。このように、第１圧縮ガス排出ライン１７を通る水蒸気含有二酸化炭素ガス５は、ヒートポンプ４０において低温熱源として用いられたことにより温度が低下しているため、ヒートポンプ４０と分離器１７ａとの間に冷却器を設けることなく、分離器１７ａにおいて水蒸気の一部を効率良く分離することができる。
【００５８】
第２圧縮機１６において、水蒸気含有二酸化炭素ガス５は更に圧縮され、圧縮された水蒸気含有二酸化炭素ガス５は第２圧縮ガス排出ライン１８を介して圧縮して貯蔵するための設備（図示せず）に供給される。
【００５９】
ところで、図１に示すように、再生塔６において再生された吸収液（再生吸収液４ｂ）は、再生塔６から再生吸収液排出ライン２０を通ってリボイラー１９に供給される。この場合、再生吸収液４ｂの温度は約１００℃近い温度となっている。また、リボイラー１９には、プラント１０において生成された約１３０〜１５０℃のプラント蒸気２３が、プラント蒸気入口ライン２４を通って供給されており、リボイラー１９において、このプラント蒸気２３を熱源として、再生吸収液４ｂが加熱される。これにより、再生吸収液４ｂは約１２０℃まで加熱され、再生吸収液４ｂに含まれる水の一部から高温（約１２０℃）の水蒸気２２を生成することができる。
【００６０】
リボイラー１９にて再生吸収液４ｂを加熱することで生成された高温の水蒸気２２は、高温水蒸気供給ライン２１を通って再生塔６に供給される。一方、リボイラー１９において加熱された再生吸収液４ｂは、上述したように、ポンプ３０により、再生塔側再生吸収液供給ライン２９を通って再生熱交換器２６に送られる。一方、リボイラー１９において熱源として用いられたプラント蒸気２３は、リボイラー１９からプラント蒸気出口ライン２５を通って外部に排出される。
【００６１】
上述したように、再生熱交換器２６においては、リボイラー１９から送られてきた再生吸収液４ｂを熱源として、吸収塔３から供給された二酸化炭素含有吸収液４ａが加熱され、その後、熱源として用いられた約５０℃の再生吸収液４ｂが、再生熱交換器２６から吸収塔側再生吸収液供給ライン３３を通って吸収塔３に供給される。なお、吸収塔側再生吸収液供給ライン３３の冷却器３４により再生吸収液４ｂは約４０℃まで冷却されて、吸収塔３の上部に送られる。
【００６２】
このように本実施の形態によれば、吸収塔３と再生塔６との間に設けられたヒートポンプ４０において、第１圧縮機１２により圧縮された水蒸気含有二酸化炭素ガス５を低温熱源として、吸収塔３から再生塔６に供給される二酸化炭素含有吸収液４ａが加熱される。このことにより、第１圧縮機１２から供給される水蒸気含有二酸化炭素ガス５がもつ熱エネルギを有効利用して、吸収塔３から再生塔６に供給される二酸化炭素含有吸収液４ａの温度を予め高くすることができる。このため、再生塔６に高温の水蒸気２２を供給するリボイラー１９において、この高温の水蒸気２２を生成するために必要なエネルギを低減させることができる。この結果、燃焼排ガス２から二酸化炭素を回収するために必要なエネルギを低減することができる。
【００６３】
また本実施の形態によれば、ヒートポンプ４０を用いて二酸化炭素含有吸収液４ａを加熱しているため、低温熱源として用いる二酸化炭素ガス５の温度が、加熱される二酸化炭素含有吸収液４ａの温度より低い場合に、水蒸気含有二酸化炭素ガス５がもつエネルギを有効利用して、二酸化炭素含有吸収液４ａを加熱することができる。
【００６４】
第２の実施の形態
次に、図２により、本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収システムについて説明する。ここで図２は、本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。
【００６５】
図２に示す第２の実施の形態に係る二酸化炭素回収システムにおいては、第１圧縮機において圧縮された二酸化炭素ガスがリボイラーにて熱源として用いられた後にヒートポンプに供給される点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６６】
図２に示す二酸化炭素回収システム５０において、第１圧縮機１２とリボイラー１９との間に第１圧縮ガス供給ライン５１が連結され、第１圧縮機１２から第１圧縮ガス供給ライン５１を通って供給される圧縮された水蒸気含有二酸化炭素ガス５が、再生吸収液４ｂを加熱して高温の水蒸気２２を生成する熱源の一つとして用いられる。リボイラー１９とヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３との間には第２圧縮ガス供給ライン５２が連結され、リボイラー１９において熱源として用いられた圧縮された水蒸気含有二酸化炭素ガス５は、リボイラー１９から第２圧縮ガス供給ライン５２を介してヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３に供給される。
【００６７】
第１圧縮機１２から第１圧縮ガス供給ライン５１を通って供給される温度が約１５０℃程度の水蒸気含有二酸化炭素ガス５が、リボイラー１９において高温の水蒸気２２を生成するための熱源として用いられる。リボイラー１９にて熱源として用いられ第２圧縮ガス供給ライン５２を通ってヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３に供給される水蒸気含有二酸化炭素ガス５の温度は、約１２０℃程度となる。
【００６８】
ヒートポンプ４０においては第１の実施の形態と同様に、この水蒸気含有二酸化炭素ガス５を熱源として二酸化炭素含有吸収液４ａが加熱される。このことにより、ヒートポンプ４０の被加熱側熱交換部４２において加熱された二酸化炭素含有吸収液４ａの温度を、例えば約１５０℃とすることができる。このとき、水蒸気含有二酸化炭素ガス５の温度は約１０〜２０℃温度降下する。ヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３を流出した水蒸気含有二酸化炭素ガス５は、第１圧縮ガス排出ライン１７を通って第２圧縮機１６に供給される。
【００６９】
このように本実施の形態によれば、第１圧縮機１２において圧縮された水蒸気含有二酸化炭素ガス５をリボイラー１９において高温の水蒸気２２を生成するための熱源として用いることができる。また、リボイラー１９において熱源として用いられた後の水蒸気含有二酸化炭素ガス５をヒートポンプ４０の低温熱源としても用いることにより、再生塔６に供給される二酸化炭素含有吸収液４ａの温度を予め高くすることができる。これにより、リボイラー１９において高温の水蒸気２２を生成するために必要なエネルギを低減させることができる。
【００７０】
第３の実施の形態
次に、図３により、本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収システムについて説明する。ここで図３は、本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。
【００７１】
図３に示す第３の実施の形態に係る二酸化炭素回収システムにおいては、リボイラーにて熱源として用いられた後のプラント蒸気をヒートポンプの低温熱源として用いる点、および第１圧縮機において圧縮された水蒸気含有二酸化炭素ガスをリボイラーにおいて再生吸収液を加熱するための熱源の一部として用いる点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図３において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７２】
図３に示す二酸化炭素回収システム６０において、リボイラー１９とヒートポンプ４０との間に、リボイラー１９に供給されたプラント蒸気２３を、リボイラー１９の熱源として用いた後にヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３に供給するプラント蒸気供給ライン６１が連結されている。これにより、ヒートポンプ４０は、リボイラー１９からプラント蒸気供給ライン６１を介して供給されるプラント蒸気２３を低温熱源として二酸化炭素含有吸収液４ａを加熱する。また、ヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３には、ヒートポンプ４０において低温熱源として用いられたプラント蒸気２３を排出するプラント蒸気出口ライン６２が連結されている。
【００７３】
また、第１圧縮機１２とリボイラー１９との間には、圧縮ガス供給ライン６３が連結されており、リボイラー１９において、第１圧縮機１２から圧縮ガス供給ライン６３を介して供給される圧縮された水蒸気含有二酸化炭素ガス５が、再生吸収液４ｂを加熱して高温の水蒸気２２を生成する熱源の一つとして用いられる。リボイラー１９と第２圧縮機１６との間には、分離器６４ａを含む圧縮ガス排出ライン６４が連結されており、リボイラー１９にて熱源として用いられた水蒸気含有二酸化炭素ガス５は、圧縮ガス排出ライン６４を介して第２圧縮機１６に導かれる。このように、第１圧縮機１２にて温度が上昇した水蒸気含有二酸化炭素ガスをリボイラー１９において熱源として用い温度を低下させた後に第２圧縮機１６に供給することにより、リボイラー１９と分離器６４ａとの間に冷却器を設けることなく、分離器６４ａにおいて水蒸気の一部を効率良く分離することができる。
【００７４】
このように本実施の形態によれば、リボイラー１９において高温の水蒸気２２を生成するための熱源として用いられたプラント蒸気２３をヒートポンプ４０に供給し、ヒートポンプ４０において、吸収塔３から再生塔６に供給される二酸化炭素含有吸収液４ａがこのプラント蒸気２３を低温熱源として加熱される。このことにより、プラント１０において生成されたプラント蒸気２３を有効利用して、吸収塔３から再生塔６に供給される二酸化炭素含有吸収液４ａの温度を予め高くすることができる。このため、再生塔６に高温の水蒸気２２を供給するリボイラー１９において、この高温の水蒸気２２を生成するために必要なエネルギを低減させることができる。
【００７５】
第４の実施の形態
次に、図４により、本発明の第４の実施の形態における二酸化炭素回収システムについて説明する。ここで図４は、本発明の第４の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。
【００７６】
図４に示す第４の実施の形態に係る二酸化炭素回収システムにおいては、ヒートポンプは再生熱交換器から供給される再生吸収液を低温熱源とする点、および第１圧縮機において圧縮された水蒸気含有二酸化炭素ガスをリボイラーにおいて再生吸収液を加熱するための熱源の一部として用いる点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図４において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７７】
図４に示す二酸化炭素回収システム７０において、再生熱交換器２６とヒートポンプ４０との間に、再生熱交換器２６からヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３に再生吸収液４ｂを供給する第１再生吸収液供給ライン７２が連結されている。このようにして、ヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３に、再生熱交換器２６から第１再生吸収液供給ライン７２を介して再生吸収液４ｂが供給され、ヒートポンプ４０は、この再生吸収液４ｂを低温熱源として再生熱交換器２６から供給される二酸化炭素含有吸収液４ａを加熱する。
【００７８】
ヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３と吸収塔３との間には、ヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３から吸収塔３に再生吸収液４ｂを供給する第２再生吸収液供給ライン７３が連結されている。この第２再生吸収液供給ライン７３の途中には、冷却器７４が設けられている。この第２再生吸収液供給ライン７３は、ヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３にて熱交換して温度が低下した再生吸収液４ｂを吸収塔３の上部に送るように吸収塔３の上部に連結されている。
【００７９】
また、第１圧縮機１２とリボイラー１９との間に、圧縮ガス供給ライン７５が連結されており、第１圧縮機１２から圧縮ガス供給ライン７５を介して供給される圧縮された水蒸気含有二酸化炭素ガス５は、リボイラー１９において再生吸収液４ｂを加熱する熱源として用いられる。リボイラー１９にて再生吸収液４ｂを加熱する熱源として用いられた水蒸気含有二酸化炭素ガス５は、冷却器７７と分離器７８を含む圧縮ガス排出ライン７６を介して第２圧縮機１６に供給される。
【００８０】
吸収塔３の下部から排出された約５０℃の二酸化炭素含有吸収液４ａは、再生熱交換器２６に導かれる。再生熱交換器２６には、約１２０℃の再生吸収液４ｂが供給されており、再生熱交換器２６においては、この再生吸収液４ｂと二酸化炭素含有吸収液４ａとの間で熱交換が行なわれ、再生吸収液４ｂの熱が二酸化炭素含有吸収液４ａに与えられる。このことにより、二酸化炭素含有吸収液４ａは、約７０〜８０℃に加熱される。
【００８１】
再生熱交換器２６において温度が低下した再生吸収液４ｂは第１再生吸収液供給ライン７２を介してヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３に導かれ、ヒートポンプ４０の低温熱源として用いられる。一方、ヒートポンプ４０の被加熱側熱交換部４２には、再生熱交換器２６にて温度が上昇した二酸化炭素含有吸収液４ａが導かれる。これにより、ヒートポンプ４０においては、再生吸収液４ｂを低温熱源として二酸化炭素含有吸収液４ａが加熱され、この二酸化炭素含有吸収液４ａの温度を、例えば約１５０℃としている。なお、ヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３から排出される再生吸収液４ｂの温度は約６０℃となり、その後冷却器７４により約４０℃に冷却される。
【００８２】
このように本実施の形態によれば、再生熱交換器２６において二酸化炭素含有吸収液４ａを加熱するための熱源として用いられた再生吸収液４ｂをヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３に供給し、ヒートポンプ４０においてこの再生吸収液４ｂを低温熱源として用いる。すなわち、まず、リボイラー１９からポンプ３０を介して供給される比較的高温の再生吸収液４ｂの熱を再生熱交換器２６において二酸化炭素含有吸収液４ａに与えることで再生吸収液４ｂを加熱する。そして、再生熱交換器２６において温度が低下した再生吸収液４ｂをヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３に導き、この再生吸収液４ｂをヒートポンプ４０の低温熱源として再生熱交換器２６から流出した二酸化炭素含有吸収液４ａを更に加熱する。このことにより、再生吸収液４ｂが有しているエネルギを有効利用して、吸収塔３から再生塔６に供給される二酸化炭素含有吸収液４ａの温度を予め高くすることができる。このため、リボイラー１９において、再生吸収液４ｂを加熱するために必要なエネルギを低減させることができる。
【００８３】
第５の実施の形態
次に、図５により、本発明の第５の実施の形態における二酸化炭素回収システムについて説明する。ここで図５は、本発明の第５の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。
【００８４】
図５に示す第５の実施の形態に係る二酸化炭素回収システムは、図４に示した再生熱交換器を、直列に接続される第１再生熱交換器と第２再生熱交換器の２つから構成するとともに、ヒートポンプの被加熱側熱交換部を第１再生熱交換器と第２再生熱交換器との間に設ける構成とした点が主に異なり、他の構成は、図４に示す第４の実施の形態と略同一である。なお、図５において、図４に示す第４の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８５】
図５に示す二酸化炭素回収システム８０において、吸収塔３からの二酸化炭素含有吸収液４ａを加熱する再生熱交換器２６は、ヒートポンプ４０の上流側に設けられる第１再生熱交換器７１と下流側に設けられる第２再生熱交換器８１の２つが直列に接続されて構成されている。また、リボイラー１９と第２再生熱交換器８１との間には、ポンプ８３を含む第３再生吸収液供給ライン８２が連結され、リボイラー１９にて加熱された再生吸収液４ｂは第３再生吸収液供給ライン８２を介して第２再生熱交換器８１に供給されて二酸化炭素含有吸収液４ａを加熱する。
【００８６】
また、再生吸収液４ｂを第２再生熱交換器８１から第１再生熱交換器７１に導く第４再生吸収液供給ライン８４が設けられており、第２再生熱交換器８１において二酸化炭素含有吸収液４ａを加熱して温度が低下した再生吸収液４ｂは第２再生熱交換器８１から第１再生熱交換器７１に供給される。すなわち、再生吸収液４ｂは、ポンプ８３により第２再生熱交換器８１に供給され、その後直列に接続されている第１再生熱交換器７１に導かれる。第１再生熱交換器７１において温度が低下した再生吸収液４ｂは、第１再生熱交換器７１からヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３に導かれ、ヒートポンプ４０の低温熱源として用いられる。
【００８７】
一方、吸収塔３の底部と第１再生熱交換器７１との間には、二酸化炭素含有吸収液４ａを通流させる第１二酸化炭素吸収液供給ライン２７が設けられており、二酸化炭素含有吸収液４ａを第１再生熱交換器７１からヒートポンプ４０の非加熱側熱交換部４２に導く第２二酸化炭素吸収液供給ライン３１が設けられている。なお、第１二酸化炭素供給ライン２７はポンプ２８も含む。さらに、ヒートポンプ４０の非加熱側熱交換部４２と第２再生熱交換器８１との間には、ヒートポンプ４０の非加熱側熱交換部４２から第２再生熱交換器８１に二酸化炭素含有吸収液４ａを供給する第３二酸化炭素吸収液供給ライン８５が連結され、第２再生熱交換器８１と再生塔６との間に、第２再生熱交換器８１から再生塔６に二酸化炭素含有吸収液４ａを供給する第４二酸化炭素吸収液供給ライン８６が連結されている。この第４二酸化炭素吸収液供給ライン８６は、再生塔６の上部に連結されている。すなわち、本実施の形態においては、ヒートポンプ４０の被加熱側熱交換部４２が、第１再生熱交換器７１と第２再生熱交換器８１との間に設けられる構成となっている。
【００８８】
このような構成により本実施の形態においては、吸収塔３から排出された約５０℃の二酸化炭素含有吸収液４ａは、第１二酸化炭素吸収液供給ライン２７を介して第１再生熱交換器７１に供給され、第２再生熱交換器８１から第４再生吸収液供給ライン８４を介して供給される再生吸収液４ｂと熱交換して約７０〜８０℃に加熱される。第１再生熱交換器７１において加熱された二酸化炭素含有吸収液４ａは、第２二酸化炭素吸収液供給ライン３１を介してヒートポンプ４０の被加熱側熱交換部４２に導かれる。
【００８９】
上述の通り、ヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３には第１再生熱交換器７１からの再生吸収液４ｂが導かれており、ヒートポンプ４０においてこの再生吸収液４ｂを低温熱源として非加熱側熱交換部４２に導かれた二酸化炭素含有吸収液４ａが加熱される。ヒートポンプ４０の低温熱源側熱交換部４３から排出された再生吸収液４ｂは冷却器７４により約４０℃に冷却されて第２再生吸収液供給ライン７３を介して吸収塔３の上部に戻される。
【００９０】
ヒートポンプの被加熱側熱交換部４２にて加熱された二酸化炭素含有吸収液４ａは、第３二酸化炭素吸収液供給ライン８５を介して第２再生熱交換器８１に供給される。第２再生熱交換器８１に供給された二酸化炭素含有吸収液４ａは、リボイラー１９から第３再生吸収液供給ライン８２を介して導かれる約１２０℃の再生吸収液４ｂと熱交換を行ない加熱される。再生熱交換器２６を構成する第２再生熱交換器８１にて更に加熱された二酸化炭素含有吸収液４ａは、第２再生熱交換器８１から第４二酸化炭素吸収液供給ライン８６を介して再生塔６の上部に供給される。
【００９１】
このように本実施の形態は、再生熱交換器２６を直列に接続された第１再生熱交換器７１と第２再生熱交換器８１とに分け、ヒートポンプ４０の被加熱側熱交換部４２を第１再生熱交換器７１と第２再生熱交換器８１との間に配置している。このようにすることで、第２再生熱交換器８１において、ヒートポンプ４０にて加熱された比較的高温の二酸化炭素含有吸収液４ａとリボイラー１９から供給された比較的高温の再生吸収液４ｂとを熱交換させるとともに、第２再生熱交換器８１において熱交換を行ない温度が低下した再生吸収液４ｂと吸収塔３からの比較的低温の二酸化炭素吸収液４ａとを第１再生熱交換器７１にて熱交換させている。さらに、第１再生熱交換器７１において熱交換を行ない温度が低下した再生吸収液４ｂを低温熱源として第１再生熱交換器７１にて加熱された二酸化炭素含有吸収液４ａを加熱するヒートポンプ４０を動作させることで、第２再生熱交換器８１に供給される二酸化炭素含有吸収液４ａを確実に加熱することができる。このことにより、再生吸収液４ｂがもつエネルギをより一層有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図。
【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図。
【図３】図３は、本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図。
【図４】図４は、本発明の第４の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図。
【図５】図５は、本発明の第５の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図。
【図６】図６は、従来の二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図。
【符号の説明】
【００９３】
１      二酸化炭素回収システム
２      燃焼排ガス
３      吸収塔
４ａ    二酸化炭素吸収液
４ｂ    再生吸収液
５      二酸化炭素ガス
６      再生塔
７      燃焼排ガス入口ライン
８      燃焼排ガス出口ライン
９      ブロワー
１０    プラント
１１    二酸化炭素ガス排出ライン
１２    第１圧縮機
１３    再生還流復水器
１４    分離器
１５    圧縮ガス供給ライン
１６    第２圧縮機
１７    第１圧縮ガス排出ライン
１７ａ  分離器
１８    第２圧縮ガス排出ライン
１９    リボイラー
２０    再生吸収液排出ライン
２１    高温水蒸気供給ライン
２２    水蒸気
２３    プラント蒸気
２４    プラント蒸気入口ライン
２５    プラント蒸気出口ライン
２６    再生熱交換器
２７    第１二酸化炭素吸収液供給ライン
２８    ポンプ
２９    再生塔側再生吸収液供給ライン
３０    ポンプ
３１    第２二酸化炭素吸収液供給ライン
３２    第３二酸化炭素吸収液供給ライン
３３    吸収塔側再生吸収液供給ライン
３４    冷却器
４０    ヒートポンプ
４１    熱交換媒体
４２    被加熱側熱交換部
４３    低温熱源側熱交換部
４４    ヒートポンプ圧縮機
４５    駆動部
４６    減圧部
５０    二酸化炭素回収システム
５１    第１圧縮ガス供給ライン
５２    第２圧縮ガス供給ライン
６０    二酸化炭素回収システム
６１    プラント蒸気供給ライン
６２    プラント蒸気出口ライン
６３    圧縮ガス供給ライン
６４    圧縮ガス排出ライン
６４ａ  分離器
７０    二酸化炭素回収システム
７１    第１再生熱交換器
７２    第１再生吸収液供給ライン
７３    第２再生吸収液供給ライン
７４    冷却器
７５    圧縮ガス供給ライン
７６    圧縮ガス排出ライン
７７    冷却器
７８    分離器
８０    二酸化炭素回収システム
８１    第２再生熱交換器
８２    第３再生吸収液供給ライン
８３    ポンプ
８４    第４再生吸収液供給ライン
８５    第３二酸化炭素吸収液供給ライン
８６    第４二酸化炭素吸収液供給ライン
１００  二酸化炭素回収システム
１０１  吸収塔
１０２  再生塔
１０３  再生熱交換器
１０４  第１圧縮機
１０５  リボイラー
１０６  プラント
１０７  ブロワー
１０８  燃焼排ガス入口ライン
１０９  燃焼排ガス出口ライン
１１０  ポンプ
１１１  ポンプ
１１２  再生還流復水器
１１３  分離器
１１４  第２圧縮機
１１５  冷却器
１１６  分離器
１１７  冷却器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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