(57)【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、二酸化炭素を含む吸収液を排出する吸収塔と、
前記吸収塔から排出された吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去し、当該吸収液を再生して排出する再生塔と、
前記再生塔から排出される吸収液の少なくとも一部を減圧して当該吸収液から二酸化炭素ガスを放出させる圧力調整器と、
前記圧力調整器により二酸化炭素ガスが放出された吸収液が供給され、当該吸収液から無機酸イオン及び有機酸イオンを除去して前記吸収塔へ供給するイオン交換部と、
前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される吸収液を熱源として、前記吸収塔から排出されて前記再生塔に供給される吸収液を加熱する再生熱交換器と、
を備え、
前記再生塔から排出される吸収液が前記圧力調整器に供給され、前記圧力調整器から排出される吸収液が前記再生熱交換器に供給され、前記再生熱交換器を通過後の吸収液の一部が前記イオン交換部に供給される二酸化炭素回収装置。
【請求項２】
燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を、吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含む吸収液を排出する吸収塔と、
前記吸収塔から排出された吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去し、当該吸収液を再生して排出する再生塔と、
前記再生塔から排出される吸収液の少なくとも一部を減圧して当該吸収液から二酸化炭素ガスを放出させる圧力調整器と、
前記圧力調整器により二酸化炭素ガスが放出された吸収液が供給され、当該吸収液から無機酸イオン及び有機酸イオンを除去して前記吸収塔へ供給するイオン交換部と、
前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される吸収液を熱源として、前記吸収塔から排出されて前記再生塔に供給される吸収液を加熱する再生熱交換器と、
を備え、
前記再生塔から排出される吸収液が前記再生熱交換器に供給され、前記再生熱交換器を通過後の吸収液の一部が前記圧力調整器に供給され、前記圧力調整器から排出される吸収液が前記イオン交換部に供給される二酸化炭素回収装置。
【請求項３】
燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を、吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含む吸収液を排出する吸収塔と、
前記吸収塔から排出された吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去し、当該吸収液を再生して排出する再生塔と、
前記再生塔から排出される吸収液の少なくとも一部を減圧して当該吸収液から二酸化炭素ガスを放出させる圧力調整器と、
前記圧力調整器により二酸化炭素ガスが放出された吸収液が供給され、当該吸収液から無機酸イオン及び有機酸イオンを除去して前記吸収塔へ供給するイオン交換部と、
前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される吸収液を熱源として、前記吸収塔から排出されて前記再生塔に供給される吸収液を加熱する再生熱交換器と、
を備え、
前記再生塔から排出される吸収液が分流され、一方が前記圧力調整器に供給され、他方が前記再生熱交換器に供給され、前記圧力調整器から排出される吸収液及び前記再生熱交換器を通過後の吸収液の一部が前記イオン交換部に供給される二酸化炭素回収装置。
【請求項４】
前記吸収塔と前記再生熱交換器との間に設けられ、前記圧力調整器から排出されて前記イオン交換部に供給される吸収液を熱源として、前記吸収塔から排出されて前記再生熱交換器に供給される吸収液を加熱する第２再生熱交換器をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項５】
燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を、吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含む吸収液を排出する吸収塔と、
前記吸収塔から排出された吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去し、当該吸収液を再生して排出する再生塔と、
前記再生塔から排出される吸収液の少なくとも一部を減圧して当該吸収液から二酸化炭素ガスを放出させる圧力調整器と、
前記圧力調整器により二酸化炭素ガスが放出された吸収液が供給され、当該吸収液から無機酸イオン及び有機酸イオンを除去して前記吸収塔へ供給するイオン交換部と、
を備え、
前記圧力調整器から放出された二酸化炭素ガスは、前記再生塔において吸収液から除去された二酸化炭素ガスと合流する二酸化炭素回収装置。
【請求項６】
燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を、吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含む吸収液を排出する吸収塔と、
前記吸収塔から排出された吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去し、当該吸収液を再生して排出する再生塔と、
前記再生塔から排出される吸収液の少なくとも一部を減圧して当該吸収液から二酸化炭素ガスを放出させる圧力調整器と、
前記圧力調整器により二酸化炭素ガスが放出された吸収液が供給され、当該吸収液から無機酸イオン及び有機酸イオンを除去して前記吸収塔へ供給するイオン交換部と、
循環する前記吸収液中の有機酸の含有量を測定する測定部と、
前記測定部により測定された前記含有量が所定値以上であった場合に、前記圧力調整器を減圧して前記吸収液から二酸化炭素ガスを放出させる制御部と、
を備える二酸化炭素回収装置。
【請求項７】
吸収塔において、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を、吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含む吸収液を排出する工程と、
再生塔において、前記吸収塔から排出された吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去し、当該吸収液を再生して排出する工程と、
イオン交換部により、前記再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される吸収液の一部から無機酸イオン及び有機酸イオンを除去する工程と、
循環する吸収液中の有機酸の含有量を測定する工程と、
前記含有量が所定値以上であった場合に、圧力調整器により、前記再生塔から排出される吸収液の少なくとも一部を減圧して当該吸収液から二酸化炭素ガスを放出させる工程と、
前記圧力調整器から排出された吸収液を前記イオン交換部に供給し、無機酸イオン及び有機酸イオンの除去を行う工程と、
を備える二酸化炭素回収方法。
【請求項８】
吸収塔において、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を、吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含む吸収液を排出する工程と、
再生塔において、前記吸収塔から排出された吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去し、当該吸収液を再生して排出する工程と、
圧力調整器により、前記再生塔から排出される吸収液の少なくとも一部を減圧して当該吸収液から二酸化炭素ガスを放出させる工程と、
イオン交換部により、前記圧力調整器により二酸化炭素ガスが放出された吸収液から無機酸イオン及び有機酸イオンを除去する工程と、
再生熱交換器により、前記再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される吸収液を熱源として、前記吸収塔から排出されて前記再生塔に供給される吸収液を加熱する工程と、
を備え、
前記再生塔から排出される吸収液が前記圧力調整器に供給され、前記圧力調整器から排出される吸収液が前記再生熱交換器に供給され、前記再生熱交換器を通過後の吸収液の一部が前記イオン交換部に供給される二酸化炭素回収方法。
【請求項９】
吸収塔において、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を、吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含む吸収液を排出する工程と、
再生塔において、前記吸収塔から排出された吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去し、当該吸収液を再生して排出する工程と、
圧力調整器により、前記再生塔から排出される吸収液の少なくとも一部を減圧して当該吸収液から二酸化炭素ガスを放出させる工程と、
イオン交換部により、前記圧力調整器により二酸化炭素ガスが放出された吸収液から無機酸イオン及び有機酸イオンを除去する工程と、
再生熱交換器により、前記再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される吸収液を熱源として、前記吸収塔から排出されて前記再生塔に供給される吸収液を加熱する工程と、
を備え、
前記再生塔から排出される吸収液が前記再生熱交換器に供給され、前記再生熱交換器を通過後の吸収液の一部が前記圧力調整器に供給され、前記圧力調整器から排出される吸収液が前記イオン交換部に供給される二酸化炭素回収方法。
【請求項１０】
吸収塔において、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を、吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含む吸収液を排出する工程と、
再生塔において、前記吸収塔から排出された吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去し、当該吸収液を再生して排出する工程と、
圧力調整器により、前記再生塔から排出される吸収液の少なくとも一部を減圧して当該吸収液から二酸化炭素ガスを放出させる工程と、
イオン交換部により、前記圧力調整器により二酸化炭素ガスが放出された吸収液から無機酸イオン及び有機酸イオンを除去する工程と、
再生熱交換器により、前記再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される吸収液を熱源として、前記吸収塔から排出されて前記再生塔に供給される吸収液を加熱する工程と、
を備え、
前記再生塔から排出される吸収液が分流され、一方が前記圧力調整器に供給され、他方が前記再生熱交換器に供給され、前記圧力調整器から排出される吸収液及び前記再生熱交換器を通過後の吸収液の一部が前記イオン交換部に供給される二酸化炭素回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、二酸化炭素回収装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の原因の１つとして、化石燃料を燃焼させる際に生成される燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素の温室効果が指摘されている。この問題に対処するため、気候変動に関する国際連合枠組条約の京都議定書に応じて、各国は、温室効果ガスの排出量削減に取り組んでいる。
【０００３】
このような状況の下、多量の化石燃料を使用する火力発電所等において、化石燃料を燃焼して生成された燃焼排ガスをアミン系吸収液と接触させ、燃焼排ガスから二酸化炭素を分離して回収し、この回収された二酸化炭素を大気中へ放出することなく貯蔵する方法が研究されている。
【０００４】
具体的には、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素をアミン系吸収液に吸収させる吸収塔と、二酸化炭素を吸収した吸収液（リッチ液）が吸収塔から供給され、リッチ液を加熱し、リッチ液から二酸化炭素ガスを放出させるとともに、吸収液を再生する再生塔と、を備えた二酸化炭素回収システムが知られている。再生塔には、熱源を供給するリボイラーが連結されている。再生塔において再生された吸収液（リーン液）は吸収塔に供給され、このシステム内で吸収液が循環するようになっている。再生塔において吸収液から完全に二酸化炭素を放出するには多大な熱エネルギーが必要となるため、リーン液中には二酸化炭素がある程度残存している。
【０００５】
燃焼排ガスには、脱硝、脱硫工程で除去されなかったＮＯｘやＳＯｘが存在しており、吸収液中に無機酸（無機酸イオン）として蓄積される。また、吸収液中のアミンが分解することで有機酸（有機酸イオン）が生成され、吸収液中に蓄積される。これら有機酸、無機酸を除去するために、イオン交換樹脂を充填したイオン交換塔を設けた二酸化炭素回収システムが知られている。
【０００６】
このようなイオン交換塔では、有機酸、無機酸と共に二酸化炭素も炭酸イオンとして除去され、吸着性能は、無機酸イオン＞炭酸イオン≧有機酸イオンとなることが知られている。つまり、硫酸イオンや硝酸イオン等の無機酸イオンは炭酸イオンよりも選択性が大きいため、炭酸イオンが吸収液中に多量に存在していても、イオン交換塔において効率良く除去することができる。一方、ギ酸や酢酸等の有機酸イオンの選択性は、炭酸イオンと同程度又はそれ以下であるため、炭酸イオンが吸収液中に多量に存在している場合、有機酸イオンはイオン交換塔での吸着量が低下し、効率良く除去できなかった。
【０００７】
従って、従来の二酸化炭素回収システムにおいて無機酸イオン及び有機酸イオンの両方を効率良く除去するためには、イオン交換塔のサイズを大きくし吸着容量を増やすか、又はイオン交換樹脂の再生を高頻度に行うか、又は吸収液中の二酸化炭素を十分に除去しておく必要がある。しかし、イオン交換塔のサイズを大きくすると、コストが高くなるという問題があった。また、イオン交換樹脂の再生を高頻度に行うと、廃液量が増すという問題があった。また、上述したように、吸収液中の二酸化炭素を十分に除去するには、多大な熱エネルギーが必要となるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２３８１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、イオン交換塔のサイズ、イオン交換樹脂の再生頻度、及び再生塔に供給される熱エネルギーの増加を抑制しつつ、吸収液中の無機酸及び有機酸を効率良く除去できる二酸化炭素回収装置及びその方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本実施形態によれば、二酸化炭素回収装置は、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を、吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含む吸収液を排出する吸収塔と、前記吸収塔から排出された吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去し、当該吸収液を再生して排出する再生塔と、前記再生塔から排出される吸収液の少なくとも一部を減圧して当該吸収液から二酸化炭素ガスを放出させる圧力調整器と、前記圧力調整器により二酸化炭素ガスが放出された吸収液が供給され、当該吸収液から無機酸イオン及び有機酸イオンを除去して前記吸収塔へ供給するイオン交換部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成図である。
【図４】変形例による二酸化炭素回収装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）図１に本発明の第１の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成を示す。二酸化炭素回収装置１００は、燃焼排ガス１０２ａに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔１０３と、吸収塔１０３から二酸化炭素を吸収した吸収液（以下、リッチ液１０４ａと記す）が供給され、このリッチ液１０４ａを加熱し、吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを放出させて、二酸化炭素ガスと蒸気とを含む排出ガス１０２ｃを排出するとともに吸収液を再生する再生塔１０５とを備える。
【００１４】
例えば、火力発電所などの発電設備において生成された燃焼排ガス１０２ａが吸収塔１０３の下部に供給され、吸収塔１０３の頂部から二酸化炭素が取り除かれた燃焼排ガス１０２ｂが排出されるようになっている。二酸化炭素を吸収可能な吸収液には、例えばアミン化合物水溶液が使用される。
【００１５】
リボイラー１０６は、再生塔タンク１０５に貯留されていたリーン液１０４ｂの一部を加熱してその温度を上昇させて蒸気を生成し、再生塔１０５に供給する。なお、リボイラー１０６においてリーン液１０４ｂを加熱する際、リーン液１０４ｂから微量の二酸化炭素ガスが放出され、蒸気とともに再生塔１０５に供給される。そして、この蒸気により、再生塔１０５においてリッチ液１０４ａが加熱されて二酸化炭素ガスが放出される。
【００１６】
再生塔１０５から排出されたリーン液１０４ｂは圧力調整器１２０に供給される。圧力調整器１２０にはバルブ１２３を介して減圧ポンプ１２４が連結されており、圧力調整器１２０内の圧力を減圧できるようになっている。リーン液中１０４ｂに溶存可能な二酸化炭素の量は、ヘンリーの法則にしたがって圧力（分圧）に応じて変化する。減圧ポンプ１２４により圧力調整器１２０を減圧すると、リーン液１０４ｂから二酸化炭素ガス１０２ｄが放出される。従って、減圧ポンプ１２４により圧力調整器１２０を減圧した場合、圧力調整器１２０から排出されるリーン液１０４ｃ中の二酸化炭素の量は、再生塔１０５から排出されたリーン液１０４ｂ中の二酸化炭素の量より少なくなる。
【００１７】
バルブ１２１は圧力調整器１２０に供給されるリーン液１０４ｂの流量を調整する。また、バルブ１２２は圧力調整器１２０から排出されるリーン液１０４ｃの流量を調整する。
【００１８】
圧力調整器１２０においてリーン液１０４ｂから放出された二酸化炭素ガス１０２ｄは、再生塔１０５から排出された二酸化炭素ガスと蒸気とを含む排出ガス１０２ｃと共にガス冷却器１１６で冷却され、凝縮器１１７において、二酸化炭素ガスと凝縮液とに分離される。凝縮器１１７から排出された二酸化炭素ガス１０２ｅは、貯蔵設備（図示せず）で貯蔵される。また、凝縮器１１７からの凝縮液は、再生塔１０５の上部に供給される。
【００１９】
吸収塔１０３と再生塔１０５との間に、再生塔１０５から吸収塔１０３に供給されるリーン液（圧力調整器１２０から排出されるリーン液１０４ｃ）を熱源として、吸収塔１０３から再生塔１０５に供給されるリッチ液１０４ａを加熱する再生熱交換器１０７が設けられ、リーン液１０４ｃの熱を回収するように構成されている。
【００２０】
再生熱交換器１０７からのリーン液１０４ｃは、吸収液冷却器１１４により冷却される。吸収液冷却器１１４により冷却されたリーン液１０４ｃの一部は、バルブ１３１を介してイオン交換部１３０へ供給される。
【００２１】
イオン交換部１３０にはイオン交換樹脂が充填されており、リーン液１０４ｃ中の無機酸（無機酸イオン）及び有機酸（有機酸イオン）が除去されるようになっている。無機酸は例えば硫酸や硝酸であり、有機酸は例えばギ酸や酢酸である。イオン交換部１３０から排出されたリーン液１０４ｄは、イオン交換部１３０へ供給されなかったリーン液１０４ｃと合流し、吸収塔１０３に供給される。リーン液１０４ｄを吸収塔１０３へ直接供給してもよい。
【００２２】
吸収塔１０３に供給されたリーン液は、吸収塔１０３内において吸収塔タンク１０３ａに向けて下降する。一方、吸収塔１０３に供給された燃焼排ガス１０２ａは、吸収塔１０３内において下部から頂部に向けて上昇する。そのため、二酸化炭素を含む燃焼排ガス１０２ａとリーン液とが充填層において向流接触（直接接触）し、燃焼排ガス１０２ａから二酸化炭素が取り除かれてリーン液に吸収され、リッチ液１０４ａが生成される。二酸化炭素が取り除かれた燃焼排ガス１０２ｂは、吸収塔１０３の頂部から排出され、リッチ液１０４ａは吸収塔１０３の吸収塔タンク１０３ａに貯留される。
【００２３】
また、二酸化炭素回収装置１００を循環する吸収液中の有機酸の蓄積量（含有量）を測定する測定部（図示せず）が設けられている。例えば測定部はイオン交換部１３０から排出されたリーン液１０４ｄ中の有機酸の蓄積量（含有量）を測定する。
【００２４】
再生塔１０５において吸収液から二酸化炭素を完全に追い出すためには、多大なリボイラー１０６の供給熱エネルギーが必要となり、回収した二酸化炭素量当たりの必要エネルギーが増大するため、リーン液１０４ｂ中に二酸化炭素が多少残存した状態で運転される。リーン液１０４ｂ中の二酸化炭素量は、吸収塔１０２ａに供給される燃焼排ガス１０２ａの組成や、リボイラー１０６の供給熱量によって変動する。
【００２５】
イオン交換部１０３では、無機酸、有機酸と共に二酸化炭素も炭酸イオンとして除去されるが、イオン交換部１０３におけるイオンの選択性は無機酸イオン＞炭酸イオン≧有機酸イオンであるため、二酸化炭素が多く存在すると二酸化炭素が有機酸より優先的にイオン交換樹脂に吸着し、有機酸が処理されずに漏出する。このような有機酸の漏出により、二酸化炭素回収装置１００を循環する吸収液中の有機酸の蓄積量（含有量）が変化する。
【００２６】
二酸化炭素回収装置１００は、測定部により測定された吸収液中の有機酸の蓄積量に基づいてバルブ１２１〜１２３、１３１の開度の制御、及び減圧ポンプ１２４の動作制御を行う制御部を備えていてもよい。
【００２７】
次に、圧力調整器１２０及びイオン交換部１３０の運転方法について説明する。圧力調整器１２０及びイオン交換部１３０の運転方法は、吸収液中の有機酸の蓄積量が所定値以上か否かによって運転方法が異なる。
【００２８】
吸収液中の有機酸の蓄積量が所定値未満の場合、圧力調整器１２０における減圧操作は行わず、イオン交換部１３０にリーン液１０４ｃの一部を供給し、有機酸及び無機酸を除去する。
【００２９】
一方、吸収液中の有機酸の蓄積量が所定値以上の場合は、リーン液１０４ｂ中の二酸化炭素量が増加し、イオン交換部１３０において二酸化炭素が有機酸より優先的にイオン交換樹脂に吸着し、有機酸が処理されずに漏出していると考えられる。そのため、吸収液中の有機酸の蓄積量が所定値以上となった場合、バルブ１３１を閉じて、イオン交換部１３０へのリーン液１０４の供給を停止する。そして、イオン交換部１３０にアルカリ溶液を供給してイオン交換樹脂を再生させる。その後、バルブ１３１を開けるとともに、減圧ポンプ１２４により圧力調整器１２０の圧力を減じてリーン液１０４ｂから二酸化炭素ガス１０２ｄを放出させ、リーン液１０４ｃの二酸化炭素量を、リーン液１０４ｂの二酸化炭素量より少なくする。イオン交換部１３０には、圧力調整器１２０の減圧により二酸化炭素量を減らしたリーン液１０４ｃが供給されるため、有機酸を効率良く除去することができる。
【００３０】
その後、吸収液中の有機酸の蓄積量が所定値未満になった場合、圧力調整器１２０における減圧操作を停止してもよい。
【００３１】
このように、圧力調整器１２０の減圧によりリーン液中の二酸化炭素量を減らすことができるため、リボイラー１０６から供給する熱エネルギーの増加を抑制できる。また、圧力調整器１２０の減圧により二酸化炭素量を減らしたリーン液１０４ｃをイオン交換部１３０に供給することで、イオン交換部１３０の大型化や、イオン交換樹脂の高頻度な再生を要することなく、イオン交換部１３０により有機酸を効率良く除去することができる。
【００３２】
従って、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１００によれば、イオン交換塔のサイズ、イオン交換樹脂の再生頻度、及び再生塔に供給される熱エネルギーの増加を抑制しつつ、吸収液中の無機酸及び有機酸を効率良く除去できる。
【００３３】
上記実施形態では、吸収液冷却器１１４により冷却されたリーン液１０４ｃの一部がイオン交換部１３０に供給される構成となっていたが、イオン交換部１３０は吸収塔１０３から排出されたリッチ液１０４ａから無機酸イオン及び有機酸イオンを除去するような構成にしてもよい。
【００３４】
また、イオン交換部１３０に充填されたイオン交換樹脂を再生するためのアルカリ溶液を供給する供給部、洗浄水供給部、廃液抜き出し部等がイオン交換部１３０に接続されるような構成にしてもよい。
【００３５】
（第２の実施形態）図２に本発明の第２の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成を示す。本実施形態は、図１に示す第１の実施形態と比較して、圧力調整器１２０の設置箇所が異なる。図２において、図１に示す第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３６】
図２に示すように、圧力調整器１２０には、バルブ１２１を介して、吸収液冷却器１１４により冷却されたリーン液１０４ｂの一部が供給されるようになっている。圧力調整器１２０から排出されるリーン液１０４ｃは、バルブ１２２を介してイオン交換部１３０に供給される。イオン交換部１３０から排出されるリーン液１０４ｄは、圧力調整器１２０に供給されなかったリーン液１０４ｂと合流し、吸収塔１０３に供給される。
【００３７】
次に、圧力調整器１２０及びイオン交換部１３０の運転方法について説明する。圧力調整器１２０及びイオン交換部１３０の運転方法は、吸収液中の有機酸の蓄積量が所定値以上か否かによって運転方法が異なる。
【００３８】
吸収液中の有機酸の蓄積量が所定値未満の場合、圧力調整器１２０における減圧操作は行わず、イオン交換部１３０にリーン液１０４ｃを供給し、有機酸及び無機酸を除去する。
【００３９】
一方、吸収液中の有機酸の蓄積量が所定値以上の場合、リーン液１０４ｂ中の二酸化炭素量が増加し、イオン交換部１３０において二酸化炭素が有機酸より優先的にイオン交換樹脂に吸着し、有機酸が処理されずに漏出していると考えられる。そのため、吸収液中の有機酸の蓄積量が所定値以上となった場合、バルブ１２２を閉じて、イオン交換部１３０へのリーン液１０４ｃの供給を停止する。そして、イオン交換部１３０にアルカリ溶液を供給してイオン交換樹脂を再生させる。その後、バルブ１２２を開けるとともに、減圧ポンプ１２４により圧力調整器１２０の圧力を減じてリーン液１０４ｂから二酸化炭素ガス１０２ｄを放出させ、リーン液１０４ｃの二酸化炭素量を、リーン液１０４ｂの二酸化炭素量より少なくする。イオン交換部１３０には、圧力調整器１２０の減圧により二酸化炭素量を減らしたリーン液１０４ｃが供給されるため、有機酸を効率良く除去することができる。
【００４０】
その後、吸収液中の有機酸の蓄積量が所定値未満になった場合、圧力調整器１２０における減圧操作を停止してもよい。
【００４１】
このように、圧力調整器１２０の減圧によりリーン液中の二酸化炭素量を減らすことができるため、リボイラー１０６から供給する熱エネルギーの増加を抑制できる。また、圧力調整器１２０の減圧により二酸化炭素量を減らしたリーン液１０４ｃをイオン交換部１３０に供給することで、イオン交換部１３０の大型化や、イオン交換樹脂の高頻度な再生を要することなく、イオン交換部１３０により有機酸を効率良く除去することができる。
【００４２】
従って、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１００によれば、イオン交換塔のサイズ、イオン交換樹脂の再生頻度、及び再生塔に供給される熱エネルギーの増加を抑制しつつ、吸収液中の無機酸及び有機酸を効率良く除去できる。
【００４３】
また、上記第１の実施形態では、全てのリーン液１０４ｂが圧力調整器１２０を通過するため、圧力調整器１２０において減圧操作を行う場合、減圧によりリーン液１０４ｃの温度がリーン液１０４ｂの温度より低くなり、再生熱交換器１０７においてリッチ液１０４ａが回収できる熱量が減少していた。しかし、本実施形態では、再生熱交換器１０７よりも下流側に圧力調整器１２０を設けているため、圧力調整器１２０において減圧操作を行う場合でも、再生熱交換器１０７におけるリッチ液１０４ａの回収熱量の低下を防止できる。
【００４４】
（第３の実施形態）図３に本発明の第３の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成を示す。本実施形態は、図１に示す第１の実施形態と比較して、再生塔１０５から排出されるリーン液１０４ｂが分流して、一方が圧力調整器１２０に供給され、他方が再生熱交換器１０７へ供給される点が異なる。また、圧力調整器１２０から排出されたリーン液１０４ｃが吸収液冷却器１４０により冷却され、イオン交換部１３０に直接供給される点も異なる。図３において、図１に示す第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００４５】
図３に示すように、再生塔１０５から排出されるリーン液１０４ｂが分流し、一方はバルブ１２１を介して圧力調整器１２０に供給され、他方は再生熱交換器１０７に供給される。圧力調整器１２０から排出されるリーン液１０４ｃは、バルブ１２２及び吸収液冷却器１４０を介してイオン交換部１３０に供給される。
【００４６】
再生熱交換器１０７からのリーン液１０４ｂは、吸収液冷却器１１４により冷却される。吸収液冷却器１１４により冷却されたリーン液１０４ｂの一部は、バルブ１３１を介してイオン交換部１３０へ供給される。
【００４７】
イオン交換部１３０から排出されたリーン液１０４ｄは、イオン交換部１３０へ供給されなかったリーン液１０４ｂと合流し、吸収塔１０３に供給される。
【００４８】
次に、圧力調整器１２０及びイオン交換部１３０の運転方法について説明する。圧力調整器１２０及びイオン交換部１３０の運転方法は、吸収液中の有機酸の蓄積量が所定値以上か否かによって運転方法が異なる。
【００４９】
吸収液中の有機酸の蓄積量が所定値未満の場合、バルブ１２１は閉じており圧力調整器１２０における減圧操作は行わず、リーン液１０４ｂはすべて再生熱交換器１０７に供給される。イオン交換部１３０は、リーン液１０４ｂの一部が供給され、有機酸及び無機酸を除去する。
【００５０】
一方、吸収液中の有機酸の蓄積量が所定値以上の場合、リーン液１０４ｂ中の二酸化炭素量が増加し、イオン交換部１３０において二酸化炭素が有機酸より優先的にイオン交換樹脂に吸着し、有機酸が処理されずに漏出していると考えられる。そのため、吸収液中の有機酸の蓄積量が所定値以上となった場合、バルブ１３１を閉じて、イオン交換部１３０へのリーン液１０４ｂの供給を停止する。そして、イオン交換部１３０にアルカリ溶液を供給してイオン交換樹脂を再生させる。その後、バルブ１２１を開け、リーン液１０４ｂの一部を分流して圧力調整器１２０へ供給し、減圧ポンプ１２４により圧力調整器１２０の圧力を減じる。これにより、リーン液１０４ｂから二酸化炭素ガス１０２ｄが放出され、リーン液１０４ｃの二酸化炭素量は、リーン液１０４ｂの二酸化炭素量より少なくなる。イオン交換部１３０には、圧力調整器１２０の減圧により二酸化炭素量を減らしたリーン液１０４ｃが供給されるため、有機酸を効率良く除去することができる。
【００５１】
その後、吸収液中の有機酸の蓄積量が所定値未満になった場合、圧力調整器１２０における減圧操作を停止してもよい。
【００５２】
このように、圧力調整器１２０の減圧によりリーン液中の二酸化炭素量を減らすことができるため、リボイラー１０６からの熱エネルギーの増加を抑制できる。また、圧力調整器１２０の減圧により二酸化炭素量を減らしたリーン液１０４ｃをイオン交換部１３０に供給することで、イオン交換部１３０の大型化や、イオン交換樹脂の高頻度な再生を要することなく、イオン交換部１３０により有機酸を効率良く除去することができる。
【００５３】
従って、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１００によれば、イオン交換塔のサイズ、イオン交換樹脂の再生頻度、及び再生塔に供給される熱エネルギーの増加を抑制しつつ、吸収液中の無機酸及び有機酸を効率良く除去できる。
【００５４】
また、上記第１の実施形態では、全てのリーン液１０４ｂが圧力調整器１２０を通過するため、圧力調整器１２０において減圧操作を行う場合、減圧によりリーン液１０４ｃの温度がリーン液１０４ｂの温度より低くなり、再生熱交換器１０７においてリッチ液１０４ａが回収できる熱量が減少していた。しかし、本実施形態では、リーン液１０４ｂを分流して、再生熱交換器１０７と圧力調整器１２０の各々に供給しているため、圧力調整器１２０において減圧操作を行う場合でも、再生熱交換器１０７に供給されるリーン液の温度の低下を防止できる。
【００５５】
また、本実施形態の構成は、既存の二酸化炭素回収装置に、圧力調整器１２０やイオン交換部１３０を追設することで実現できる。
【００５６】
図４に示すように、圧力調整器１２０から排出されるリーン液１０４ｃを熱源として、吸収塔１０３から排出されるリッチ液１０４ａを加熱する再生熱交換器１０８を設け、リーン液１０４ｃの熱を回収するようにしてもよい。リーン液１０４ｃはリーン液１０４ｂよりも温度が低いため、再生熱交換器１０８は、再生熱交換器１０７よりもリッチ液１０４ａ流路の上流側に設けられる。
【００５７】
上記第１〜第３の実施形態において、イオン交換部１３０から排出されたリーン液１０４ｄが、再度イオン交換部１３０に供給されるラインを設けてもよい。このことにより、リーン液が複数回イオン交換部１３０を通過し、有機酸をさらに効果的に除去できる。
【００５８】
以上述べた少なくともひとつの実施形態の二酸化炭素回収装置およびその方法によれば、イオン交換塔のサイズ、イオン交換樹脂の再生頻度、及び再生塔に供給される熱エネルギーの増加を抑制しつつ、吸収液中の無機酸及び有機酸を効率良く除去できる。
【００５９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６０】
１００  二酸化炭素回収装置
１０３  吸収塔
１０５  再生塔
１０６  リボイラー
１０７  再生熱交換器
１１７  凝縮器
１２０  圧力調整器
１３０  イオン交換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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