(57)【要約】  本発明は、燃焼排ガス中に含まれる二酸化炭素（以下ＣＯ２とも示す）を回収するための装置及び方法に関し、更に詳しくは燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に反応吸収させるための装置及び方法、アミン化合物含有吸収液中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液から放散させるための装置及び方法、アミン化合物含有吸収液中に含まれる不純物をアミン化合物含有吸収液から蒸発分離させるための装置及び方法、燃焼排ガスに対して脱硫、除塵及び冷却等の前処理を行うための装置及び方法、並びにこれらの装置及び方法を利用する二酸化炭素回収装置及び二酸化炭素回収方法に関するものである。
2018190104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に反応吸収させるＣＯ２吸収塔と、アミン化合物含有吸収液を冷却する第１冷却器及び該アミン化合物含有吸収液と異なる液体を冷却する第２冷却器よりなる群から選択される少なくとも一つの冷却器とを備える二酸化炭素吸収装置であって、
前記ＣＯ２吸収塔が、燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔から排出する燃焼排ガス排出口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔から排出する吸収液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備え、ここで、前記充填物が、燃焼排ガス導入口と燃焼排ガス排出口の間で且つ吸収液導入口と吸収液排出口の間に配置され、
前記第１冷却器が、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔から回収する吸収液回収口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔に供給する吸収液供給口とを備え、ここで、吸収液回収口が、吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２吸収塔と接続され、吸収液供給口が、該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の上流側の位置にてＣＯ２吸収塔と接続され、
前記第２冷却器が、燃焼排ガスと接触させる液体をＣＯ２吸収塔に供給する液体供給口と、燃焼排ガスと接触した液体をＣＯ２吸収塔から回収する液体回収口とを備え、ここで、液体供給口及び液体回収口が、燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に向かう燃焼排ガスの流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２吸収塔と接続されていることを特徴とする、二酸化炭素吸収装置。
【請求項２】
燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔から排出する燃焼排ガス排出口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔から排出する吸収液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備えるＣＯ２吸収塔内において、ＣＯ２を含んだ燃焼排ガスとアミン化合物含有吸収液とを充填物にて向流または並流で接触させて、燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に反応吸収させる第１工程であって、燃焼排ガスが燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に流れ且つアミン化合物含有吸収液が吸収液導入口から吸収液排出口に流れる第１工程と、
吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２吸収塔からアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を冷却し、冷却したアミン化合物含有吸収液を該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の上流側の位置にてＣＯ２吸収塔に供給する第２工程、及び、燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に向かう燃焼排ガスの流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２吸収塔に液体を供給して燃焼排ガスと接触させ、燃焼排ガスと接触した液体を回収し、回収した液体を冷却する第３工程よりなる群から選択される少なくとも一つの工程と
を含むことを特徴とする、二酸化炭素吸収方法。
【請求項３】
アミン化合物含有吸収液中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液から放散させるＣＯ２放散塔と、アミン化合物含有吸収液を加熱する第１加熱器及びアミン化合物含有吸収液を加熱して蒸気を生成する第２加熱器よりなる群から選択される少なくとも一つの加熱器とを備えるアミン化合物含有吸収液再生装置であって、
前記ＣＯ２放散塔が、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から排出する吸収液排出口と、蒸気をＣＯ２放散塔に導入する蒸気導入口と、ＣＯ２をＣＯ２放散塔から排出するＣＯ２排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備え、ここで、前記充填物が、吸収液導入口と吸収液排出口の間で且つ蒸気導入口とＣＯ２排出口の間に配置され、
前記第１加熱器が、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から回収する吸収液回収口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に供給する吸収液供給口とを備え、ここで、吸収液回収口及び吸収液供給口が、吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔と接続され、
前記第２加熱器が、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から回収する吸収液回収口と、蒸気をＣＯ２放散塔に供給する蒸気供給口とを備え、ここで、吸収液回収口が、前記アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔と接続され、蒸気供給口が、前記ＣＯ２放散塔の蒸気導入口と接続されていることを特徴とする、アミン化合物含有吸収液再生装置。
【請求項４】
前記アミン化合物含有吸収液再生装置が、前記ＣＯ２放散塔のＣＯ２排出口から蒸気と共に排出されるＣＯ２を気液分離する気液分離装置を更に備え、
前記気液分離装置が、蒸気と共に排出されるＣＯ２を気液分離装置に導入するＣＯ２導入口と、気液分離したＣＯ２を回収するＣＯ２回収口と、気液分離した液体を排出する液体排出口とを備え、ここで、ＣＯ２導入口が、前記ＣＯ２放散塔のＣＯ２排出口と接続され、液体排出口が、前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口と接続されていることを特徴とする、請求項３に記載のアミン化合物含有吸収液再生装置。
【請求項５】
前記第２加熱器の熱源が水蒸気であり、
前記アミン化合物含有吸収液再生装置が、前記第２加熱器の熱源として該第２加熱器に供給される水蒸気を減温減圧する過熱蒸気防止装置であって、前記第２加熱器と接続されている過熱蒸気防止装置を更に備えることを特徴とする、請求項３又は４に記載のアミン化合物含有吸収液再生装置。
【請求項６】
アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から排出する吸収液排出口と、蒸気をＣＯ２放散塔に導入する蒸気導入口と、ＣＯ２をＣＯ２放散塔から排出するＣＯ２排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備えるＣＯ２放散塔内において、ＣＯ２を含んだアミン化合物含有吸収液と蒸気とを充填物にて向流で接触させてアミン化合物含有吸収液からＣＯ２を放散させ、アミン化合物含有吸収液を再生すると共にＣＯ２を回収する第１工程であって、アミン化合物含有吸収液が吸収液導入口から吸収液排出口に流れ且つ蒸気が蒸気導入口からＣＯ２排出口に流れる第１工程と、
吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔からアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を加熱し、加熱したアミン化合物含有吸収液を該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔に供給する第２工程、及び、前記アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔からアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を加熱して蒸気を生成し、該蒸気を前記蒸気導入口からＣＯ２放散塔に供給する第３工程よりなる群から選択される少なくとも一つの工程と
を含むことを特徴とする、アミン化合物含有吸収液再生方法。
【請求項７】
前記ＣＯ２排出口から蒸気と共に排出されるＣＯ２を気液分離し、分離したＣＯ２を回収すると共に、分離した液体を前記吸収液導入口からＣＯ２放散塔に供給する第４工程を更に含むことを特徴とする、請求項６に記載のアミン化合物含有吸収液再生方法。
【請求項８】
前記第３工程においてアミン化合物含有吸収液の加熱が水蒸気との熱交換によって行われ、
前記アミン化合物含有吸収液再生方法が、前記第３工程において熱交換を行う前に該熱交換に使用される水蒸気を減温減圧する第５工程を更に含むことを特徴とする、請求項６又は７に記載のアミン化合物含有吸収液再生方法。
【請求項９】
アミン化合物含有吸収液中に含まれる不純物をアミン化合物含有吸収液から蒸発分離させる蒸発槽であって、該蒸発槽の外側に配設された加熱用ジャケットを備える蒸発槽と、該加熱用ジャケットに熱源として供給される水蒸気を減温減圧する過熱蒸気防止装置と、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を回収する気液分離装置と、該蒸発槽内を減圧する減圧装置とを備えるアミン化合物含有吸収液精製装置であって、
前記蒸発槽が、アミン化合物含有吸収液を蒸発槽に導入する吸収液導入口と、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を蒸発槽から排出する吸収液排出口と、アミン化合物含有吸収液から蒸発分離した不純物を蒸発槽から排出する不純物排出口とを備え、
前記気液分離装置が、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を気液分離装置に導入する吸収液導入口と、気液分離した気体を排出する気体排出口と、気液分離した液体を排出する液体排出口とを備え、
前記減圧装置が、前記気液分離装置の吸収液導入口、前記気液分離装置の気体排出口及び前記蒸発槽の吸収液排出口を介して前記蒸発槽と接続され、
前記過熱蒸気防止装置が、前記加熱用ジャケットと接続されていることを特徴とする、アミン化合物含有吸収液精製装置。
【請求項１０】
不純物を含んだアミン化合物含有吸収液を連続または間歇的に真空減圧下の蒸発槽に導入して不純物とアミン化合物含有吸収液とを蒸発分離させ、アミン化合物含有吸収液を精製する第１工程と、
前記蒸発槽の外側に配置された加熱用ジャケットに水蒸気を供給して該蒸発槽を加熱する第２工程と、
前記第２工程において加熱用ジャケットへ供給する前に水蒸気を減温減圧する第３工程と
を含むことを特徴とする、アミン化合物含有吸収液精製方法。
【請求項１１】
燃焼排ガスに対して脱硫、除塵及び冷却を行う前処理塔を備える燃焼排ガス前処理装置であって、
前記前処理塔が、燃焼排ガスを前処理塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスを前処理塔から排出する燃焼排ガス排出口と、脱硫液を前処理塔に導入する脱硫液導入口と、脱硫液を前処理塔から排出する脱硫液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備え、ここで、前記充填物が、燃焼排ガス導入口と燃焼排ガス排出口の間で且つ脱硫液導入口と脱硫液排出口の間に配置され、
前記燃焼排ガス導入口が、脱硫液導入口から脱硫液排出口に向かう脱硫液の流れ方向において充填物の上流側に配置され、前記脱硫液導入口が、燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に向かう燃焼排ガスの流れ方向において充填物の上流側に配置されていることを特徴とする、燃焼排ガス前処理装置。
【請求項１２】
前記燃焼排ガス前処理装置が、脱硫液を冷却する冷却器を更に備え、
前記冷却器が、脱硫液を前処理塔から回収する脱硫液回収口と、脱硫液を前処理塔に供給する脱硫液供給口とを備え、ここで、脱硫液回収口が前記脱硫液排出口と接続され、脱硫液供給口が前記脱硫液導入口と接続されていることを特徴とする、請求項１１に記載の燃焼排ガス前処理装置。
【請求項１３】
前記燃焼排ガス前処理装置が、前記冷却器にて冷却した脱硫液と補充液とを混合する混合器を更に備え、
前記混合器が、補充液を混合器に導入する補充液導入口と、前記冷却した脱硫液を混合器に導入する脱硫液導入口と、混合液を混合器から排出する混合液排出口とを備え、ここで、該混合器の脱硫液導入口が、前記冷却器の脱硫液供給口と接続され、該混合器の混合液排出口が、前記前処理塔の脱硫液導入口と接続されていることを特徴とする、請求項１２に記載の燃焼排ガス前処理装置。
【請求項１４】
燃焼排ガスを前処理塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスを前処理塔から排出する燃焼排ガス排出口と、脱硫液を前処理塔に導入する脱硫液導入口と、脱硫液を前処理塔から排出する脱硫液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備える前処理塔内において、燃焼排ガスと脱硫液とを充填物にて並流で接触させて、燃焼排ガスに対して脱硫、除塵及び冷却を行う第１工程であって、燃焼排ガスが燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に流れ且つ脱硫液が脱硫液導入口から脱硫液排出口に流れる第１工程を含むことを特徴とする、燃焼排ガス前処理方法。
【請求項１５】
脱硫液導入口から脱硫液排出口に向かう脱硫液の流れ方向において充填物の下流側の位置にて前処理塔から脱硫液を回収し、回収した脱硫液を冷却し、冷却した脱硫液を該脱硫液の流れ方向において充填物の上流側の位置にて前処理塔に供給する第２工程を更に含むことを特徴とする、請求項１４に記載の燃焼排ガス前処理方法。
【請求項１６】
前記第２工程において、前記冷却した脱硫液を前処理塔に供給する前に、該冷却した脱硫液と補充液とを混合することを特徴とする、請求項１５に記載の燃焼排ガス前処理方法。
【請求項１７】
燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に反応吸収させるＣＯ２吸収塔であって、燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔から排出する燃焼排ガス排出口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔から排出する吸収液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備え、前記充填物が、燃焼排ガス導入口と燃焼排ガス排出口の間で且つ吸収液導入口と吸収液排出口の間に配置されているＣＯ２吸収塔と、
アミン化合物含有吸収液中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液から放散させるＣＯ２放散塔であって、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から排出する吸収液排出口と、蒸気をＣＯ２放散塔に導入する蒸気導入口と、ＣＯ２をＣＯ２放散塔から排出するＣＯ２排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備え、前記充填物が、吸収液導入口と吸収液排出口の間で且つ蒸気導入口とＣＯ２排出口の間に配置されているＣＯ２放散塔と、
アミン化合物含有吸収液中に含まれる不純物をアミン化合物含有吸収液から蒸発分離させる蒸発槽であって、アミン化合物含有吸収液を蒸発槽に導入する吸収液導入口と、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を蒸発槽から排出する吸収液排出口と、アミン化合物含有吸収液から蒸発分離した不純物を蒸発槽から排出する不純物排出口と、該蒸発槽の外側に配設された加熱用ジャケットとを備える蒸発槽と、
前記蒸発槽において不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を回収する気液分離装置であって、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を気液分離装置に導入する吸収液導入口と、気液分離した気体を排出する気体排出口と、気液分離した液体を排出する液体排出口とを備える気液分離装置と、
前記蒸発槽内を減圧する減圧装置であって、前記気液分離装置の吸収液導入口、前記気液分離装置の気体排出口及び前記蒸発槽の吸収液排出口を介して前記蒸発槽と接続されている減圧装置と、
前記ＣＯ２放散塔の吸収液排出口から前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液との熱交換により前記ＣＯ２放散塔に導入されたアミン化合物含有吸収液を加熱する第１熱交換器であって、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から回収する吸収液回収口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に供給する吸収液供給口とを備え、吸収液回収口及び吸収液供給口が、前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔と接続されている第１熱交換器と、
前記ＣＯ２放散塔の吸収液排出口から前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液と前記ＣＯ２吸収塔の吸収液排出口から前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液との熱交換を行う第２熱交換器と
を備える二酸化炭素回収装置であって、
前記ＣＯ２放散塔の吸収液排出口が、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器を介して前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に接続されると共に、前記蒸発槽の吸収液導入口と接続され、前記ＣＯ２吸収塔の吸収液排出口が、前記第２熱交換器を介して前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口と接続され、前記気液分離装置の液体排出口が、前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口と接続されていることを特徴とする、二酸化炭素回収装置。
【請求項１８】
水蒸気との熱交換により前記ＣＯ２放散塔に導入されたアミン化合物含有吸収液を加熱して蒸気を生成する第３熱交換器であって、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から回収する吸収液回収口と、蒸気をＣＯ２放散塔に供給する蒸気供給口とを備え、吸収液回収口が、前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔と接続され、蒸気供給口が、前記ＣＯ２放散塔の蒸気導入口と接続されている第３熱交換器と、
前記第３熱交換器及び前記蒸発槽の加熱用ジャケットの熱源として供給される水蒸気を減温減圧する過熱蒸気防止装置であって、前記第３熱交換器及び前記蒸発槽の加熱用ジャケットと接続されている過熱蒸気防止装置と
を更に備えることを特徴とする、請求項１７に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項１９】
燃焼排ガスに対して脱硫、除塵及び冷却を行う前処理塔であって、燃焼排ガスを前処理塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスを前処理塔から排出する燃焼排ガス排出口と、脱硫液を前処理塔に導入する脱硫液導入口と、脱硫液を前処理塔から排出する脱硫液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備え、前記充填物が、燃焼排ガス導入口と燃焼排ガス排出口の間で且つ脱硫液導入口と脱硫液排出口の間に配置され、前記燃焼排ガス導入口が、脱硫液導入口から脱硫液排出口に向かう脱硫液の流れ方向において充填物の上流側に配置され、前記脱硫液導入口が、燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に向かう燃焼排ガスの流れ方向において充填物の上流側に配置されている前処理塔を更に備え、
前記前処理塔の燃焼排ガス排出口が、前記ＣＯ２吸収塔の燃焼排ガス導入口と接続されていることを特徴とする、請求項１７又は１８に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項２０】
燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔から排出する燃焼排ガス排出口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔から排出する吸収液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備えるＣＯ２吸収塔内において、ＣＯ２を含んだ燃焼排ガスとアミン化合物含有吸収液とを充填物にて向流または並流で接触させて、燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に反応吸収させる第１工程であって、燃焼排ガスが燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に流れ且つアミン化合物含有吸収液が吸収液導入口から吸収液排出口に流れる第１工程と、
アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から排出する吸収液排出口と、蒸気をＣＯ２放散塔に導入する蒸気導入口と、ＣＯ２をＣＯ２放散塔から排出するＣＯ２排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備えるＣＯ２放散塔内において、ＣＯ２を含んだアミン化合物含有吸収液と蒸気とを充填物にて向流で接触させてアミン化合物含有吸収液からＣＯ２を放散させ、アミン化合物含有吸収液を再生すると共にＣＯ２を回収する第２工程であって、アミン化合物含有吸収液が吸収液導入口から吸収液排出口に流れ且つ蒸気が蒸気導入口からＣＯ２排出口に流れる第２工程と、
アミン化合物含有吸収液を蒸発槽に導入する吸収液導入口と、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を蒸発槽から排出する吸収液排出口と、アミン化合物含有吸収液から蒸発分離した不純物を蒸発槽から排出する不純物排出口と、該蒸発槽の外側に配設された加熱用ジャケットとを備える蒸発槽内において、不純物を含んだアミン化合物含有吸収液を連続または間歇的に真空減圧下の蒸発槽に導入して不純物とアミン化合物含有吸収液とを蒸発分離させ、アミン化合物含有吸収液を精製する第３工程と、
第１工程から得られるＣＯ２を含んだアミン化合物含有吸収液を前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口からＣＯ２放散塔に導入する第４工程と、
第２工程から得られるＣＯ２が除去されたアミン化合物含有吸収液を前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口からＣＯ２吸収塔に導入する第５工程と、
二酸化炭素回収方法において生じる不純物を含んだアミン化合物含有吸収液を前記ＣＯ２放散塔の吸収液排出口から前記蒸発槽の吸収液導入口にて蒸発槽に導入する第６工程と、
第３工程から得られる不純物が除去されたアミン化合物含有吸収液を前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口からＣＯ２吸収塔に導入する第７工程と、
前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔からアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を第５工程においてＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液との熱交換によって加熱し、加熱したアミン化合物含有吸収液を該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔に供給する第８工程と、
第４工程においてＣＯ２放散塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液と第５工程においてＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液との熱交換を行う第９工程と
を含むことを特徴とする、二酸化炭素回収方法。
【請求項２１】
前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔からアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を水蒸気との熱交換により加熱して蒸気を生成し、該蒸気を前記ＣＯ２放散塔の蒸気導入口からＣＯ２放散塔に供給する第１０工程と、
前記蒸発槽の加熱用ジャケットに水蒸気を供給して前記蒸発槽を加熱する第１１工程と、
前記第１０工程及び第１１工程において熱源として使用される水蒸気を減温減圧する第１２工程と
を更に含むことを特徴とする、請求項２０に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項２２】
燃焼排ガスを前処理塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスを前処理塔から排出する燃焼排ガス排出口と、脱硫液を前処理塔に導入する脱硫液導入口と、脱硫液を前処理塔から排出する脱硫液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備える前処理塔内において、燃焼排ガスと脱硫液とを充填物にて並流で接触させて、燃焼排ガスに対して脱硫、除塵及び冷却を行う第１３工程であって、燃焼排ガスが燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に流れ且つ脱硫液が脱硫液導入口から脱硫液排出口に流れる第１３工程と、
第１３工程から得られる燃焼排ガスを前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口からＣＯ２吸収塔に導入する第１４工程と
を更に含むことを特徴とする、請求項２０又は２１に記載の二酸化炭素回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼排ガス中に含まれる二酸化炭素（以下ＣＯ２とも示す）を回収するための装置及び方法に関し、更に詳しくは燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に反応吸収させるための装置及び方法、アミン化合物含有吸収液中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液から放散させるための装置及び方法、アミン化合物含有吸収液中に含まれる不純物をアミン化合物含有吸収液から蒸発分離させるための装置及び方法、燃焼排ガスに対して脱硫、除塵及び冷却等の前処理を行うための装置及び方法、並びにこれらの装置及び方法を利用する二酸化炭素回収装置及び二酸化炭素回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯ２の排出抑制の要求に伴いボイラー等の燃焼装置から排出される燃焼ガスをアミン化合物の水溶液などと接触させ、燃焼ガス中に含まれるＣＯ２を除去して回収する方法及び回収したＣＯ２を貯蔵する方法が巾広く研究されている。この方法の実用化に伴って装置の大型化、吸収液の汚染による装置の閉塞、高いエネルギー原単位が問題視されてきている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
アミン化合物の水溶液からなる吸収液を用いて燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２を吸収させる工程（吸収工程）において、ＣＯ２を吸収した吸収液は、次のＣＯ２放散工程（「吸収液再生工程」ともいう）でＣＯ２を放散させることで再生されるため、吸収工程に循環して繰り返し使用される。この吸収工程においてＣＯ２を効率よく吸収させ、同様に吸収液から効率よくＣＯ２を放散させることが吸収液の循環量を低減させ、装置の小型化、更には本プロセス全体の省エネルギーを実現することとして望まれている。また、循環操作で経時的に吸収液が汚染されて吸収性能が低下してきて吸収液の循環量の増加や装置の汚れが発生し必要エネルギーの増加、運転時間の減少や予備機器設置等の不利益が生じている。これを予防するために常に吸収液を精製し吸収能力を回復させ維持させていくことが必要となっている。更に、燃焼排ガスの前処理工程に於いても同様の問題の解決が必要となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、二酸化炭素回収設備及び二酸化炭素回収方法を構成する各装置及び各方法に改善技術を導入した。【０００５】
即ち、本発明の第１の発明によれば、
燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に反応吸収させるＣＯ２吸収塔と、アミン化合物含有吸収液を冷却する第１冷却器及び該アミン化合物含有吸収液と異なる液体を冷却する第２冷却器よりなる群から選択される少なくとも一つの冷却器とを備える二酸化炭素吸収装置であって、
前記ＣＯ２吸収塔が、燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔から排出する燃焼排ガス排出口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔から排出する吸収液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備え、ここで、前記充填物が、燃焼排ガス導入口と燃焼排ガス排出口の間で且つ吸収液導入口と吸収液排出口の間に配置され、
前記第１冷却器が、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔から回収する吸収液回収口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔に供給する吸収液供給口とを備え、ここで、吸収液回収口が、吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２吸収塔と接続され、吸収液供給口が、該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の上流側の位置にてＣＯ２吸収塔と接続され、
前記第２冷却器が、燃焼排ガスと接触させる液体をＣＯ２吸収塔に供給する液体供給口と、燃焼排ガスと接触した液体をＣＯ２吸収塔から回収する液体回収口とを備え、ここで、液体供給口及び液体回収口が、燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に向かう燃焼排ガスの流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２吸収塔と接続されていることを特徴とする、二酸化炭素吸収装置が提供される。【０００６】
本発明の第２の発明によれば、
燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔から排出する燃焼排ガス排出口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔から排出する吸収液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備えるＣＯ２吸収塔内において、ＣＯ２を含んだ燃焼排ガスとアミン化合物含有吸収液とを充填物にて向流または並流で接触させて、燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に反応吸収させる第１工程であって、燃焼排ガスが燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に流れ且つアミン化合物含有吸収液が吸収液導入口から吸収液排出口に流れる第１工程と、
吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２吸収塔からアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を冷却し、冷却したアミン化合物含有吸収液を該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の上流側の位置にてＣＯ２吸収塔に供給する第２工程、及び、燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に向かう燃焼排ガスの流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２吸収塔に液体を供給して燃焼排ガスと接触させ、燃焼排ガスと接触した液体を回収し、回収した液体を冷却する第３工程よりなる群から選択される少なくとも一つの工程と
を含むことを特徴とする、二酸化炭素吸収方法が提供される。【０００７】
本発明の第３の発明によれば、
アミン化合物含有吸収液中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液から放散させるＣＯ２放散塔と、アミン化合物含有吸収液を加熱する第１加熱器及びアミン化合物含有吸収液を加熱して蒸気を生成する第２加熱器よりなる群から選択される少なくとも一つの加熱器とを備えるアミン化合物含有吸収液再生装置であって、
前記ＣＯ２放散塔が、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から排出する吸収液排出口と、蒸気をＣＯ２放散塔に導入する蒸気導入口と、ＣＯ２をＣＯ２放散塔から排出するＣＯ２排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備え、ここで、前記充填物が、吸収液導入口と吸収液排出口の間で且つ蒸気導入口とＣＯ２排出口の間に配置され、
前記第１加熱器が、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から回収する吸収液回収口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に供給する吸収液供給口とを備え、ここで、吸収液回収口及び吸収液供給口が、吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔と接続され、
前記第２加熱器が、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から回収する吸収液回収口と、蒸気をＣＯ２放散塔に供給する蒸気供給口とを備え、ここで、吸収液回収口が、前記アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔と接続され、蒸気供給口が、前記ＣＯ２放散塔の蒸気導入口と接続されていることを特徴とする、アミン化合物含有吸収液再生装置が提供される。【０００８】
本発明の第４の発明によれば、第３の発明において、
前記アミン化合物含有吸収液再生装置が、前記ＣＯ２放散塔のＣＯ２排出口から蒸気と共に排出されるＣＯ２を気液分離する気液分離装置を更に備え、
前記気液分離装置が、蒸気と共に排出されるＣＯ２を気液分離装置に導入するＣＯ２導入口と、気液分離したＣＯ２を回収するＣＯ２回収口と、気液分離した液体を排出する液体排出口とを備え、ここで、ＣＯ２導入口が、前記ＣＯ２放散塔のＣＯ２排出口と接続され、液体排出口が、前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口と接続されていることを特徴とする、アミン化合物含有吸収液再生装置が提供される。【０００９】
本発明の第５の発明によれば、第３又は第４の発明において、
前記第２加熱器の熱源が水蒸気であり、
前記アミン化合物含有吸収液再生装置が、前記第２加熱器の熱源として該第２加熱器に供給される水蒸気を減温減圧する過熱蒸気防止装置であって、前記第２加熱器と接続されている過熱蒸気防止装置を更に備えることを特徴とする、アミン化合物含有吸収液再生装置が提供される。【００１０】
本発明の第６の発明によれば、
アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から排出する吸収液排出口と、蒸気をＣＯ２放散塔に導入する蒸気導入口と、ＣＯ２をＣＯ２放散塔から排出するＣＯ２排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備えるＣＯ２放散塔内において、ＣＯ２を含んだアミン化合物含有吸収液と蒸気とを充填物にて向流で接触させてアミン化合物含有吸収液からＣＯ２を放散させ、アミン化合物含有吸収液を再生すると共にＣＯ２を回収する第１工程であって、アミン化合物含有吸収液が吸収液導入口から吸収液排出口に流れ且つ蒸気が蒸気導入口からＣＯ２排出口に流れる第１工程と、
吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔からアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を加熱し、加熱したアミン化合物含有吸収液を該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔に供給する第２工程、及び、前記アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔からアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を加熱して蒸気を生成し、該蒸気を前記蒸気導入口からＣＯ２放散塔に供給する第３工程よりなる群から選択される少なくとも一つの工程と
を含むことを特徴とする、アミン化合物含有吸収液再生方法が提供される。【００１１】
本発明の第７の発明によれば、第６の発明において、
前記ＣＯ２排出口から蒸気と共に排出されるＣＯ２を気液分離し、分離したＣＯ２を回収すると共に、分離した液体を前記吸収液導入口からＣＯ２放散塔に供給する第４工程を更に含むことを特徴とする、アミン化合物含有吸収液再生方法が提供される。【００１２】
本発明の第８の発明によれば、第６又は第７の発明において、
前記第３工程においてアミン化合物含有吸収液の加熱が水蒸気との熱交換によって行われ、
前記アミン化合物含有吸収液再生方法が、前記第３工程において熱交換を行う前に該熱交換に使用される水蒸気を減温減圧する第５工程を更に含むことを特徴とする、アミン化合物含有吸収液再生方法が提供される。【００１３】
本発明の第９の発明によれば、
アミン化合物含有吸収液中に含まれる不純物をアミン化合物含有吸収液から蒸発分離させる蒸発槽であって、該蒸発槽の外側に配設された加熱用ジャケットを備える蒸発槽と、該加熱用ジャケットに熱源として供給される水蒸気を減温減圧する過熱蒸気防止装置と、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を回収する気液分離装置と、該蒸発槽内を減圧する減圧装置とを備えるアミン化合物含有吸収液精製装置であって、
前記蒸発槽が、アミン化合物含有吸収液を蒸発槽に導入する吸収液導入口と、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を蒸発槽から排出する吸収液排出口と、アミン化合物含有吸収液から蒸発分離した不純物を蒸発槽から排出する不純物排出口とを備え、
前記気液分離装置が、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を気液分離装置に導入する吸収液導入口と、気液分離した気体を排出する気体排出口と、気液分離した液体を排出する液体排出口とを備え、
前記減圧装置が、前記気液分離装置の吸収液導入口、前記気液分離装置の気体排出口及び前記蒸発槽の吸収液排出口を介して前記蒸発槽と接続され、
前記過熱蒸気防止装置が、前記加熱用ジャケットと接続されていることを特徴とする、アミン化合物含有吸収液精製装置が提供される。【００１４】
本発明の第１０の発明によれば、
不純物を含んだアミン化合物含有吸収液を連続または間歇的に真空減圧下の蒸発槽に導入して不純物とアミン化合物含有吸収液とを蒸発分離させ、アミン化合物含有吸収液を精製する第１工程と、
前記蒸発槽の外側に配置された加熱用ジャケットに水蒸気を供給して該蒸発槽を加熱する第２工程と、
前記第２工程において加熱用ジャケットへ供給する前に水蒸気を減温減圧する第３工程と
を含むことを特徴とする、アミン化合物含有吸収液精製方法が提供される。【００１５】
本発明の第１１の発明によれば、
燃焼排ガスに対して脱硫、除塵及び冷却を行う前処理塔を備える燃焼排ガス前処理装置であって、
前記前処理塔が、燃焼排ガスを前処理塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスを前処理塔から排出する燃焼排ガス排出口と、脱硫液を前処理塔に導入する脱硫液導入口と、脱硫液を前処理塔から排出する脱硫液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備え、ここで、前記充填物が、燃焼排ガス導入口と燃焼排ガス排出口の間で且つ脱硫液導入口と脱硫液排出口の間に配置され、
前記燃焼排ガス導入口が、脱硫液導入口から脱硫液排出口に向かう脱硫液の流れ方向において充填物の上流側に配置され、前記脱硫液導入口が、燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に向かう燃焼排ガスの流れ方向において充填物の上流側に配置されていることを特徴とする、燃焼排ガス前処理装置が提供される。【００１６】
本発明の第１２の発明によれば、第１１の発明において、
前記燃焼排ガス前処理装置が、脱硫液を冷却する冷却器を更に備え、
前記冷却器が、脱硫液を前処理塔から回収する脱硫液回収口と、脱硫液を前処理塔に供給する脱硫液供給口とを備え、ここで、脱硫液回収口が前記脱硫液排出口と接続され、脱硫液供給口が前記脱硫液導入口と接続されていることを特徴とする、燃焼排ガス前処理装置が提供される。【００１７】
本発明の第１３の発明によれば、第１２の発明において、
前記燃焼排ガス前処理装置が、前記冷却器にて冷却した脱硫液と補充液とを混合する混合器を更に備え、
前記混合器が、補充液を混合器に導入する補充液導入口と、前記冷却した脱硫液を混合器に導入する脱硫液導入口と、混合液を混合器から排出する混合液排出口とを備え、ここで、該混合器の脱硫液導入口が、前記冷却器の脱硫液供給口と接続され、該混合器の混合液排出口が、前記前処理塔の脱硫液導入口と接続されていることを特徴とする、燃焼排ガス前処理装置が提供される。【００１８】
本発明の第１４の発明によれば、
燃焼排ガスを前処理塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスを前処理塔から排出する燃焼排ガス排出口と、脱硫液を前処理塔に導入する脱硫液導入口と、脱硫液を前処理塔から排出する脱硫液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備える前処理塔内において、燃焼排ガスと脱硫液とを充填物にて並流で接触させて、燃焼排ガスに対して脱硫、除塵及び冷却を行う第１工程であって、燃焼排ガスが燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に流れ且つ脱硫液が脱硫液導入口から脱硫液排出口に流れる第１工程を含むことを特徴とする、燃焼排ガス前処理方法が提供される。【００１９】
本発明の第１５の発明によれば、第１４の発明において、
脱硫液導入口から脱硫液排出口に向かう脱硫液の流れ方向において充填物の下流側の位置にて前処理塔から脱硫液を回収し、回収した脱硫液を冷却し、冷却した脱硫液を該脱硫液の流れ方向において充填物の上流側の位置にて前処理塔に供給する第２工程を更に含むことを特徴とする、燃焼排ガス前処理方法が提供される。【００２０】
本発明の第１６の発明によれば、第１５の発明において、
前記第２工程において、前記冷却した脱硫液を前処理塔に供給する前に、該冷却した脱硫液と補充液とを混合することを特徴とする、燃焼排ガス前処理方法が提供される。【００２１】
本発明の第１７の発明によれば、
燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に反応吸収させるＣＯ２吸収塔であって、燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔から排出する燃焼排ガス排出口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔から排出する吸収液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備え、前記充填物が、燃焼排ガス導入口と燃焼排ガス排出口の間で且つ吸収液導入口と吸収液排出口の間に配置されているＣＯ２吸収塔と、
アミン化合物含有吸収液中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液から放散させるＣＯ２放散塔であって、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から排出する吸収液排出口と、蒸気をＣＯ２放散塔に導入する蒸気導入口と、ＣＯ２をＣＯ２放散塔から排出するＣＯ２排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備え、前記充填物が、吸収液導入口と吸収液排出口の間で且つ蒸気導入口とＣＯ２排出口の間に配置されているＣＯ２放散塔と、
アミン化合物含有吸収液中に含まれる不純物をアミン化合物含有吸収液から蒸発分離させる蒸発槽であって、アミン化合物含有吸収液を蒸発槽に導入する吸収液導入口と、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を蒸発槽から排出する吸収液排出口と、アミン化合物含有吸収液から蒸発分離した不純物を蒸発槽から排出する不純物排出口と、該蒸発槽の外側に配設された加熱用ジャケットとを備える蒸発槽と、
前記蒸発槽において不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を回収する気液分離装置であって、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を気液分離装置に導入する吸収液導入口と、気液分離した気体を排出する気体排出口と、気液分離した液体を排出する液体排出口とを備える気液分離装置と、
前記蒸発槽内を減圧する減圧装置であって、前記気液分離装置の吸収液導入口、前記気液分離装置の気体排出口及び前記蒸発槽の吸収液排出口を介して前記蒸発槽と接続されている減圧装置と、
前記ＣＯ２放散塔の吸収液排出口から前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液との熱交換により前記ＣＯ２放散塔に導入されたアミン化合物含有吸収液を加熱する第１熱交換器であって、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から回収する吸収液回収口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に供給する吸収液供給口とを備え、吸収液回収口及び吸収液供給口が、前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔と接続されている第１熱交換器と、
前記ＣＯ２放散塔の吸収液排出口から前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液と前記ＣＯ２吸収塔の吸収液排出口から前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液との熱交換を行う第２熱交換器と
を備える二酸化炭素回収装置であって、
前記ＣＯ２放散塔の吸収液排出口が、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器を介して前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に接続されると共に、前記蒸発槽の吸収液導入口と接続され、前記ＣＯ２吸収塔の吸収液排出口が、前記第２熱交換器を介して前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口と接続され、前記気液分離装置の液体排出口が、前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口と接続されていることを特徴とする、二酸化炭素回収装置が提供される。【００２２】
本発明の第１８の発明によれば、第１７の発明において、
水蒸気との熱交換により前記ＣＯ２放散塔に導入されたアミン化合物含有吸収液を加熱して蒸気を生成する第３熱交換器であって、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から回収する吸収液回収口と、蒸気をＣＯ２放散塔に供給する蒸気供給口とを備え、吸収液回収口が、前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔と接続され、蒸気供給口が、前記ＣＯ２放散塔の蒸気導入口と接続されている第３熱交換器と、
前記第３熱交換器及び前記蒸発槽の加熱用ジャケットの熱源として供給される水蒸気を減温減圧する過熱蒸気防止装置であって、前記第３熱交換器及び前記蒸発槽の加熱用ジャケットと接続されている過熱蒸気防止装置と
を更に備えることを特徴とする、二酸化炭素回収装置が提供される。【００２３】
本発明の第１９の発明によれば、第１７又は第１８の発明において、
燃焼排ガスに対して脱硫、除塵及び冷却を行う前処理塔であって、燃焼排ガスを前処理塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスを前処理塔から排出する燃焼排ガス排出口と、脱硫液を前処理塔に導入する脱硫液導入口と、脱硫液を前処理塔から排出する脱硫液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備え、前記充填物が、燃焼排ガス導入口と燃焼排ガス排出口の間で且つ脱硫液導入口と脱硫液排出口の間に配置され、前記燃焼排ガス導入口が、脱硫液導入口から脱硫液排出口に向かう脱硫液の流れ方向において充填物の上流側に配置され、前記脱硫液導入口が、燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に向かう燃焼排ガスの流れ方向において充填物の上流側に配置されている前処理塔を更に備え、
前記前処理塔の燃焼排ガス排出口が、前記ＣＯ２吸収塔の燃焼排ガス導入口と接続されていることを特徴とする、二酸化炭素回収装置が提供される。【００２４】
本発明の第２０の発明によれば、
燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔から排出する燃焼排ガス排出口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔から排出する吸収液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備えるＣＯ２吸収塔内において、ＣＯ２を含んだ燃焼排ガスとアミン化合物含有吸収液とを充填物にて向流または並流で接触させて、燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に反応吸収させる第１工程であって、燃焼排ガスが燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に流れ且つアミン化合物含有吸収液が吸収液導入口から吸収液排出口に流れる第１工程と、
アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から排出する吸収液排出口と、蒸気をＣＯ２放散塔に導入する蒸気導入口と、ＣＯ２をＣＯ２放散塔から排出するＣＯ２排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備えるＣＯ２放散塔内において、ＣＯ２を含んだアミン化合物含有吸収液と蒸気とを充填物にて向流で接触させてアミン化合物含有吸収液からＣＯ２を放散させ、アミン化合物含有吸収液を再生すると共にＣＯ２を回収する第２工程であって、アミン化合物含有吸収液が吸収液導入口から吸収液排出口に流れ且つ蒸気が蒸気導入口からＣＯ２排出口に流れる第２工程と、
アミン化合物含有吸収液を蒸発槽に導入する吸収液導入口と、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を蒸発槽から排出する吸収液排出口と、アミン化合物含有吸収液から蒸発分離した不純物を蒸発槽から排出する不純物排出口と、該蒸発槽の外側に配設された加熱用ジャケットとを備える蒸発槽内において、不純物を含んだアミン化合物含有吸収液を連続または間歇的に真空減圧下の蒸発槽に導入して不純物とアミン化合物含有吸収液とを蒸発分離させ、アミン化合物含有吸収液を精製する第３工程と、
第１工程から得られるＣＯ２を含んだアミン化合物含有吸収液を前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口からＣＯ２放散塔に導入する第４工程と、
第２工程から得られるＣＯ２が除去されたアミン化合物含有吸収液を前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口からＣＯ２吸収塔に導入する第５工程と、
二酸化炭素回収方法において生じる不純物を含んだアミン化合物含有吸収液を前記ＣＯ２放散塔の吸収液排出口から前記蒸発槽の吸収液導入口にて蒸発槽に導入する第６工程と、
第３工程から得られる不純物が除去されたアミン化合物含有吸収液を前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口からＣＯ２吸収塔に導入する第７工程と、
前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔からアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を第５工程においてＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液との熱交換によって加熱し、加熱したアミン化合物含有吸収液を該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔に供給する第８工程と、
第４工程においてＣＯ２放散塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液と第５工程においてＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液との熱交換を行う第９工程と
を含むことを特徴とする、二酸化炭素回収方法が提供される。【００２５】
本発明の第２１の発明によれば、第２０の発明において、
前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔からアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を水蒸気との熱交換により加熱して蒸気を生成し、該蒸気を前記ＣＯ２放散塔の蒸気導入口からＣＯ２放散塔に供給する第１０工程と、
前記蒸発槽の加熱用ジャケットに水蒸気を供給して前記蒸発槽を加熱する第１１工程と、
前記第１０工程及び第１１工程において熱源として使用される水蒸気を減温減圧する第１２工程と
を更に含むことを特徴とする、二酸化炭素回収方法が提供される。【００２６】
本発明の第２２の発明によれば、第２０又は第２１の発明において、
燃焼排ガスを前処理塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスを前処理塔から排出する燃焼排ガス排出口と、脱硫液を前処理塔に導入する脱硫液導入口と、脱硫液を前処理塔から排出する脱硫液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備える前処理塔内において、燃焼排ガスと脱硫液とを充填物にて並流で接触させて、燃焼排ガスに対して脱硫、除塵及び冷却を行う第１３工程であって、燃焼排ガスが燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に流れ且つ脱硫液が脱硫液導入口から脱硫液排出口に流れる第１３工程と、
第１３工程から得られる燃焼排ガスを前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口からＣＯ２吸収塔に導入する第１４工程と
を更に含むことを特徴とする、二酸化炭素回収方法が提供される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の二酸化炭素吸収装置及び二酸化炭素吸収方法によれば、燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に効率よく反応吸収させ、燃焼排ガスからＣＯ２を除去することができる。
本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置及びアミン化合物含有吸収液再生方法によれば、省エネルギーを実現できると共に、アミン化合物含有吸収液からＣＯ２を効率よく放散させ、アミン化合物含有吸収液を再生することができる。
本発明のアミン化合物含有吸収液精製装置及びアミン化合物含有吸収液精製方法によれば、アミン化合物含有吸収液中に含まれる不純物を効率よく除去し、アミン化合物含有吸収液を精製し能力を回復させることができる。
本発明の燃焼排ガス前処理装置及び燃焼排ガス前処理方法によれば、燃焼排ガスに対してガス冷却、除塵及び脱硫を効率よく行うことができる。
本発明の二酸化炭素回収装置及び二酸化炭素回収方法によれば、燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２を効率よく回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の二酸化炭素回収装置の一実施態様を利用した本発明の二酸化炭素回収方法の一実施態様を図式的に示したフロー図である。
【図２】本発明の二酸化炭素回収装置の一実施態様を利用した本発明の二酸化炭素回収方法の一実施態様を図式的に示したフロー図である。
【図３】本発明の二酸化炭素回収方法の一実施態様における、本発明の二酸化炭素吸収装置の一実施態様を利用した本発明の二酸化炭素吸収方法の一実施態様を図式的に示したコントロールフロー図である。図３中の丸付き数字１は、図５中の丸付き数字１から供給されるアミン化合物含有吸収液の流れを示す。図３中の丸付き数字２は、図５中の丸付き数字２へ供給されるアミン化合物含有吸収液の流れを示す。
【図４】本発明の二酸化炭素回収方法の一実施態様における、本発明の二酸化炭素吸収装置の一実施態様を利用した本発明の二酸化炭素吸収方法の一実施態様を図式的に示したコントロールフロー図である。図４中の丸付き数字１は、図５中の丸付き数字１から供給されるアミン化合物含有吸収液の流れを示す。図４中の丸付き数字２は、図５中の丸付き数字２へ供給されるアミン化合物含有吸収液の流れを示す。
【図５】本発明の二酸化炭素回収方法の一実施態様における、本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置の一実施態様を利用した本発明のアミン化合物含有吸収液再生方法の一実施態様を図式的に示したコントロールフロー図である。図５中の丸付き数字１は、図１又は図２中の丸付き数字１に供給されるアミン化合物含有吸収液の流れを示す。図５中の丸付き数字２は、図１又は図２中の丸付き数字２から供給されるアミン化合物含有吸収液の流れを示す。図５中の丸付き数字３は、図６中の丸付き数字３に供給されるアミン化合物含有吸収液の流れを示す。図５中の丸付き数字４は、図６中の丸付き数字４から供給されるアミン化合物含有吸収液の流れを示す。図５中の丸付き数字５は、図６中の丸付き数字５に供給される水蒸気の流れを示す。
【図６】本発明の二酸化炭素回収方法の一実施態様における、本発明のアミン化合物含有吸収液精製装置の一実施態様を利用した本発明のアミン化合物含有吸収液精製方法の一実施態様を図式的に示したコントロールフロー図である。図６中の丸付き数字３は、図５中の丸付き数字３から供給されるアミン化合物含有吸収液の流れを示す。図６中の丸付き数字４は、図５中の丸付き数字４に供給されるアミン化合物含有吸収液の流れを示す。図６中の丸付き数字５は、図５中の丸付き数字５から供給される水蒸気の流れを示す。
【図７】本発明の二酸化炭素回収方法の一実施態様における、本発明の燃焼排ガス前処理装置の一実施態様を利用した本発明の燃焼排ガス前処理方法の一実施態様を図式的に示したフロー図である。
【図８】本発明の二酸化炭素吸収装置、二酸化炭素吸収方法、アミン化合物含有吸収液再生装置、アミン化合物含有吸収液再生方法、燃焼排ガス前処理装置、燃焼排ガス前処理方法、二酸化炭素回収装置及び二酸化炭素回収方法において使用される充填物である螺旋状多孔翼を有する静止型混合器の一例の斜視図である。
【図９】図８に示す螺旋状多孔翼を有する静止型混合器の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
【００３０】
本発明の二酸化炭素吸収装置は、燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に反応吸収させるＣＯ２吸収塔と、アミン化合物含有吸収液を冷却する第１冷却器及び該アミン化合物含有吸収液と異なる液体を冷却する第２冷却器よりなる群から選択される少なくとも一つの冷却器とを備える二酸化炭素吸収装置であって、
前記ＣＯ２吸収塔が、燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔から排出する燃焼排ガス排出口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔から排出する吸収液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備え、ここで、前記充填物が、燃焼排ガス導入口と燃焼排ガス排出口の間で且つ吸収液導入口と吸収液排出口の間に配置され、
前記第１冷却器が、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔から回収する吸収液回収口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔に供給する吸収液供給口とを備え、ここで、吸収液回収口が、吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２吸収塔と接続され、吸収液供給口が、該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の上流側の位置にてＣＯ２吸収塔と接続され、
前記第２冷却器が、燃焼排ガスと接触させる液体をＣＯ２吸収塔に供給する液体供給口と、燃焼排ガスと接触した液体をＣＯ２吸収塔から回収する液体回収口とを備え、ここで、液体供給口及び液体回収口が、燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に向かう燃焼排ガスの流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２吸収塔と接続されていることを特徴とする。
【００３１】
本発明の二酸化炭素吸収装置において、上記ＣＯ２吸収塔は、燃焼排ガス導入口と燃焼排ガス排出口の間で且つ吸収液導入口と吸収液排出口の間に配置された螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物を内部に備えることで、燃焼排ガスとアミン化合物含有吸収液とを充填物にて向流または並流で接触させて燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に効率よく反応吸収させることができる。ここで、本発明の二酸化炭素吸収装置において、ＣＯ２吸収塔に設置される充填物の数は特に制限されるものではなく、一つでもよいし、二つ以上であってもよい。
【００３２】
本発明の二酸化炭素吸収装置において、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物としては、米国特許７，５１０，１７２号に記載されるような高機能性充填物を採用することができる。このような高機能性充填物を用いることで燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２を二酸化炭素含有吸収液に効率よく反応吸収させ、燃焼排ガスからＣＯ２を除去することができる。
また、上記高機能性充填物を充填物として用いることで、省エネルギー、設備の小型化、安全性の向上、メンテナンス費用の低減面で大いに有効であることが証明された。この充填物は液自身が充填物を洗浄する自浄作用がありメンテナンスフリーで低差圧化、小型化が可能であるという優れた特徴を持ち数多くの実績を有している。また塔の小型化によりＣＯ２吸収塔とＣＯ２放散塔を垂直方向に一本化しコンパクトにすることも可能である。
【００３３】
本明細書において「螺旋状多孔翼を有する静止型混合器」は、無動力で流体を混合することが可能な静止型の混合器であって、右捻り及び／又は左捻りの螺旋状の羽根体を有し、該羽根体が多孔体又は多孔質体である混合器である。なお、ここで説明する「螺旋状多孔翼を有する静止型混合器」は、後述する二酸化炭素吸収装置、二酸化炭素吸収方法、アミン化合物含有吸収液再生装置、アミン化合物含有吸収液再生方法、燃焼排ガス前処理装置、燃焼排ガス前処理方法、二酸化炭素回収装置及び二酸化炭素回収方法に使用されるＣＯ２放散塔や前処理塔の内部に充填された充填物にも当てはまる。
【００３４】
好ましい螺旋状多孔翼を有する静止型混合器としては、流体が通流する筒状の通路管と、該通路管内に右回転又は左回転の螺旋状の第１羽根体を内設し、第１羽根体の軸心部に第１内筒管を配置し、該第１内筒管内に右回転又は左回転の螺旋状の第２羽根体を内設し、該第２羽根体の軸心部に第２内筒管を配置してなる静止型混合器であって、該第１羽根体及び該第２羽根体は、多孔体または多孔質体で形成されている静止型混合器である。
螺旋状多孔翼を有する静止型混合器については、米国特許７，５１０，１７２号において詳細に説明されているものの、本明細書においても、図を参照しながら、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器の好適例について以下に説明する。図８は、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器の一例の斜視図を示し、図９は、図８に示す螺旋状多孔翼を有する静止型混合器の底面図を示す。
【００３５】
図８に示される螺旋状多孔翼を有する静止型混合器は、９０°右回転型（時計方向）の静止型混合器１０１である。静止型混合器１０１は筒状の通路管１０２と、この通路管１０２内に内設された複数の螺旋状の右回転型第１羽根体１０３を有している。この第１羽根体１０３は多数の穿設孔１０４を有する多孔体で形成されている。この第１羽根体１０３の内側に筒状の第１内筒管１０５が配置されている。この第１内筒管１０５は第１羽根体１０３の接続部に軸心方向（長手方向）における必要な長さ分だけ設けられ、それ以外のところには配置されていない。この第１内筒管１０５内に複数の螺旋状の右回転型第２羽根体１０６を有し、この羽根体１０６は多数の穿設孔１０７を有する多孔体で形成されている。この第２羽根体１０６の内側に筒状の第２内筒管１０８を配置し、開口部１０９を形成している。この第２内筒管１０８は第２羽根体１０６の捩り応力に対して機械的強度を強くするために設置されている。この第２内筒管１０８は必要に応じて第２羽根体１０６の接続部に必要な長さ分だけ設けられ、それ以外のところには配置されていない。第１羽根体１０３は第１内筒管１０５の外周面に一端部が接続され、通路管１０２の内周面に向かうにつれて、時計方向（右回転）に螺旋状に捩られて他端部が通路管１０２の内周面に接続されている。
【００３６】
同様に、第２羽根体１０６は第２内筒管１０８の外周面に一端部が接続され、第１内筒管１０５の内周面に向かうにつれて、時計方向（右回転）に螺旋状に捩られて他端部が第１内筒管１０５の内周面に接続されている。第２内筒管１０８は中心部が開口されているので、第２羽根体１０６は第２内筒管１０８の軸心部に存在せず、この部分が欠落している。これにより図８および図９に示すように、第２内筒管１０８の軸心部に羽根体が存在しない開口部１０９が形成されている。
【００３７】
羽根体１０３および１０６の回転角度（捩り角度）は９０°に限定されることなく静止型混合器１０１の内径に応じて約５°〜２７０°の範囲が好ましく、より好ましくには約１０°〜１８０°である。また、内筒管の配置数は開口部１０２の直径が最小径、たとえば５０ｍｍ以下になるように静止型混合器１０１の内径に応じて第３，第４，第５，第ｎ内筒管のように少なくとも１つ以上を適宜増減させて使用できる。同様に、羽根体も適宜使用できる。また、羽根体１０３および１０６の内設数は１２枚および６枚に限定されることなく適宜増減させて使用できる。
【００３８】
本明細書において「アミン化合物含有吸収液」は、燃焼排ガスと接触させることで、燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２を吸収することが可能な液体であり、アミン化合物の水溶液からなる。本発明で用いられるアミン化合物の水溶液としては、水溶液の状態でＣＯ２を吸収しまた加熱によって再生可能であるものであれば特に限定はないが、アミン化合物の具体例として、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）、ジイソプロパノールアミン（ＤＩＰＡ）、メチルアミノプロピルアミン（ＭＡＰＡ）、ピペラジン、ジエチルエタノールアミン（ＤＥＥＡ）、メチルジイソプロパノールアミン（ＭＤＩＰＡ）、ジメチルアミノプロパノール（ＤＩＭＡＰ）、２−アミノ−１−ブタノール（２−ＡＢ）等のアルカノールアミン類やアルコール性水酸基を持つヒンダードアミン類やジアミン類を例示することが出来る。これらのアミン化合物は単独で用いられる他、混合して用いることも可能である。アミン化合物の水溶液中における全アミン含有量は通常１０〜６５重量％である。
【００３９】
本明細書において「燃焼排ガス」は、石炭、重油等の炭素を含む化石資源および森林、農作物、牧草などの生物資源を燃料に用いたボイラー等の燃焼装置から排出される燃焼ガスである。
【００４０】
本発明の二酸化炭素吸収装置は、アミン化合物含有吸収液を冷却する第１冷却器及び該アミン化合物含有吸収液と異なる液体を冷却する第２冷却器よりなる群から選択される少なくとも一つの冷却器を備える。
【００４１】
本発明の二酸化炭素吸収装置において、第１冷却器は、反応吸収によるアミン化合物含有吸収液の発熱を除去するために好適に使用でき、冷却したアミン化合物含有吸収液を再利用することが可能である。ここで、上記ＣＯ２吸収塔が複数の充填物を備える場合、第１冷却器の吸収液回収口は、ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において少なくとも一つの充填物の下流側の位置にてＣＯ２吸収塔と接続されていればよく、また、第１冷却器の吸収液供給口は、該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において少なくとも一つの充填物の上流側の位置にてＣＯ２吸収塔と接続されていればよい。なお、第１冷却器が冷却する吸収液は、燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２を反応吸収させるためにＣＯ２吸収塔に導入されたアミン化合物含有吸収液である。
【００４２】
本発明の二酸化炭素吸収装置において、第２冷却器は、燃焼排ガス中の飛沫同伴を防止するために好適に使用でき、燃焼排ガスと接触させることで温度が上昇した液体（循環液）を冷却して循環利用することが可能である。燃焼排ガス中の飛沫同伴を防止する観点から、第２冷却器の液体供給口は、ＣＯ２吸収塔の燃焼排ガス排出口の近傍に設けることが好ましい。ここで、第２冷却器の液体回収口は、燃焼排ガスと循環液とを向流で接触させる場合においては、ＣＯ２吸収塔の燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に向かう燃焼排ガスの流れ方向において第２冷却器の液体供給口が接続した位置よりも上流側の位置にてＣＯ２吸収塔と接続されることが好ましく、燃焼排ガスと循環液とを並流で接触させる場合においては、該燃焼排ガスの流れ方向において第２冷却器の液体供給口が接続した位置よりも下流側の位置にてＣＯ２吸収塔と接続されることが好ましい。また、上記ＣＯ２吸収塔は、第２冷却器の液体供給口が接続した位置と第２冷却器の液体回収口が接続した位置の間に、追加の充填物を備えることが好ましい。該追加の充填物は、ＣＯ２吸収塔内の充填物の中で燃焼排ガス排出口に最も近い位置に配置されることが好ましい。該追加の充填物としては、上述の螺旋状多孔翼を有する静止型混合器を好適に使用できる。なお、第２冷却器が冷却する液体（循環液）は、アミン化合物含有吸収液である必要はなく、水等を利用できるが、燃焼排ガスと接触した液体を循環利用することから、少量のアミン化合物を含んでいる。
【００４３】
本発明の二酸化炭素吸収方法は、
燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔から排出する燃焼排ガス排出口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔から排出する吸収液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備えるＣＯ２吸収塔内において、ＣＯ２を含んだ燃焼排ガスとアミン化合物含有吸収液とを充填物にて向流または並流で接触させて、燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に反応吸収させる第１工程であって、燃焼排ガスが燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に流れ且つアミン化合物含有吸収液が吸収液導入口から吸収液排出口に流れる第１工程と、
吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２吸収塔からアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を冷却し、冷却したアミン化合物含有吸収液を該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の上流側の位置にてＣＯ２吸収塔に供給する第２工程、及び、燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に向かう燃焼排ガスの流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２吸収塔に液体を供給して燃焼排ガスと接触させ、燃焼排ガスと接触した液体を回収し、回収した液体を冷却する第３工程よりなる群から選択される少なくとも一つの工程と
を含むことを特徴とする。
【００４４】
本発明の二酸化炭素吸収方法は、上述の本発明の二酸化炭素吸収装置を利用することで実施することができ、具体的には、第１工程はＣＯ２吸収塔を利用することで、第２工程は第１冷却器を利用することで、第３工程は第２冷却器を利用することで実施することができる。
【００４５】
次に、本発明の二酸化炭素吸収装置及び本発明の二酸化炭素吸収方法の実施態様について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３及び図４は、いずれも、本発明の二酸化炭素回収方法の一実施態様における、本発明の二酸化炭素吸収装置の一実施態様を利用した本発明の二酸化炭素吸収方法の一実施態様を図式的に示したコントロールフロー図であるが、図３はＣＯ２吸収塔が向流運転の場合の詳細であり、図４はＣＯ２吸収塔が並流運転の場合の詳細である。
【００４６】
図３に示される二酸化炭素吸収装置は、ＣＯ２吸収塔１、第１冷却器２、及び第２冷却器３を備える。
【００４７】
図３に示されるＣＯ２吸収塔１は、燃焼排ガス導入口４と、燃焼排ガス排出口５と、吸収液導入口６と、吸収液排出口７と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である２つの充填物８，８’とを備える。ここで、充填物８，８’は、燃焼排ガス導入口４と燃焼排ガス排出口５の間で且つ吸収液導入口６と吸収液排出口７の間に配置されている。ＣＯ２吸収塔１に導入された燃焼排ガスは、燃焼排ガス導入口４から燃焼排ガス排出口５に向かって流れ、ＣＯ２吸収塔１に導入されたアミン化合物含有吸収液は、吸収液導入口６から吸収液排出口７に向かって流れる。図３においては、充填物８及び充填物８’にてアミン化合物含有吸収液と燃焼排ガスを向流で接触させて燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に効率よく反応吸収させることができる。なお、ＣＯ２吸収塔に設置される充填物の数は特に制限されるものではない。
【００４８】
図３に示される第１冷却器２は、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔から回収する吸収液回収口が、流路を介して、吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物８の下流側の位置９にてＣＯ２吸収塔１と接続され、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔に供給する吸収液供給口が、流路を介して、該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物８’の上流側の位置１０にてＣＯ２吸収塔１と接続されている。第１冷却器２は、熱交換器であり、冷却水との熱交換により、アミン化合物含有吸収液を冷却できる。ＣＯ２吸収塔からアミン化合物含有吸収液を第１冷却器２で冷却する手段としては、例えば椀型液体収集器やチムニートレイ等の一般的な手法が利用できる。
【００４９】
図３に示される第２冷却器３は、燃焼排ガスと接触させる液体をＣＯ２吸収塔に供給する液体供給口及び燃焼排ガスと接触した液体をＣＯ２吸収塔から回収する液体回収口が、流路を介して、燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に向かう燃焼排ガスの流れ方向において充填物８の下流側の位置１１，１２にてＣＯ２吸収塔と接続されているが、ＣＯ２吸収塔１は、位置１１と位置１２の間に追加の充填物８’’を内部に備える。ここで、充填物８’’は、ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口６と吸収液排出口７の間に配置された充填物ではないものの、充填物８，８’と同様に螺旋状多孔翼を有する静止型混合器を使用できる。以下、図３に示される充填物８’’、充填物８及び充填物８’を上側充填物、中間充填物及び下側充填物ともいう。第２冷却器３は、熱交換器であり、冷却水との熱交換により、少量のアミン化合物を含む水溶液等である循環液を冷却できる。ＣＯ２吸収塔から循環液を第２冷却器３で冷却する手段としては、例えば椀型液体収集器やチムニートレイ等の一般的な手法が利用できる。
【００５０】
図４に示される二酸化炭素吸収装置は、ＣＯ２吸収塔１及び第１冷却器２を備える。
【００５１】
図４に示されるＣＯ２吸収塔１は、燃焼排ガス導入口４と、燃焼排ガス排出口５と、吸収液導入口６と、吸収液排出口７と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である２つの充填物８，８’とを備える。ここで、充填物８，８’は、燃焼排ガス導入口４と燃焼排ガス排出口５の間で且つ吸収液導入口６と吸収液排出口７の間に配置されている。ＣＯ２吸収塔１に導入された燃焼排ガスは、燃焼排ガス導入口４から燃焼排ガス排出口５に向かって流れ、ＣＯ２吸収塔１に導入されたアミン化合物含有吸収液は、吸収液導入口６から吸収液排出口７に向かって流れる。図４においては、充填物８及び充填物８’にてアミン化合物含有吸収液と燃焼排ガスを並流で接触させて燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に効率よく反応吸収させることができる。なお、ＣＯ２吸収塔に設置される充填物の数は特に制限されるものではない。以下、図４に示される充填物８及び充填物８’を上側充填物及び下側充填物ともいう。
【００５２】
図４に示される第１冷却器２は、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔から回収する吸収液回収口が、流路を介して、ＣＯ２吸収塔１の吸収液排出口７にてＣＯ２吸収塔１と接続され、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔に供給する吸収液供給口が、流路を介して、該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物８’の上流側の位置１０にてＣＯ２吸収塔１と接続されている。第１冷却器２は、熱交換器であり、冷却水との熱交換により、アミン化合物含有吸収液を冷却できる。
【００５３】
図３及び図４に示される二酸化炭素吸収装置は、圧力計Ｐ、温度計Ｔ、流量計Ｆ、液面計Ｌ及びＣＯ２分析計を備えており、コントロールループが形成されている。
【００５４】
燃焼排ガスは、通常、前処理工程にてＳＯＸと粉塵を除去し及び冷却され、ＣＯ２吸収塔に供給される。図３において、前処理工程からの燃焼排ガスは、燃焼排ガス供給流路を介してＣＯ２吸収塔１の下部に位置する燃焼排ガス導入口４から供給され、該吸収塔内を上昇し、充填物８’，８，８’’を順に通過する。ＣＯ２が除去された排ガスはＣＯ２吸収塔１の上部に位置する燃焼排ガス排出口５から系外に排出される。図４において、前処理工程からの燃焼排ガスは、燃焼排ガス供給流路を介してＣＯ２吸収塔１の上部に位置する燃焼排ガス導入口４から供給され、該吸収塔内を下降し、充填物８，８’を順に通過する。ＣＯ２が除去された排ガスはＣＯ２吸収塔１の下部に位置する燃焼排ガス排出口５から系外に排出される。
【００５５】
図３及び図４において、アミン化合物含有吸収液は、循環使用されており、アミン化合物含有吸収液再生方法においてＣＯ２を分離し再生されたアミン化合物含有吸収液が吸収液供給流路を介してＣＯ２放散塔からＣＯ２吸収塔１に供給される。図３及び図４に記載されるように、ＣＯ２放散塔からＣＯ２吸収塔１に供給する際、アミン化合物含有吸収液は、吸収液冷却器によって冷却されることが好ましい。図３においては、ＣＯ２放散塔からのアミン化合物含有吸収液が、中間充填物８の上側に位置する吸収液導入口６からＣＯ２吸収塔１内に供給されることで、ＣＯ２吸収塔１内を上昇する燃焼排ガスと中間充填物８及び下側充填物８’にて向流で接触させることができる。図４においては、ＣＯ２放散塔からのアミン化合物含有吸収液が、上側充填物８の上側に位置する吸収液導入口６からＣＯ２吸収塔１内に供給されることで、ＣＯ２吸収塔１内を下降する燃焼排ガスと上側充填物８及び下側充填物８’にて並流で接触させることができる。
【００５６】
また、図３に示されるＣＯ２吸収塔１は、ＣＯ２放散塔からのアミン化合物含有吸収液を冷却するための吸収液冷却器とは別に、２つの冷却器を有している。上部に位置する第２冷却器３は、塔頂の排ガス中の飛沫同伴防止用に設けられており、第２冷却器３にて冷却された循環液を上側充填物８’’の上側の接続位置１１からＣＯ２吸収塔１内に供給できる。循環液は、ＣＯ２吸収塔１内に供給された後、上側充填物８’’を通過し、回収することで、循環使用されているが、ＣＯ２吸収塔１内を上昇する燃焼排ガスと上側充填物８’’にて向流で接触させることで、該燃焼排ガス中のアミン化合物の飛沫を効率よく回収することができる。また、下部に位置する第１冷却器２は、反応吸収による発熱の除去用に設けられているが、ＣＯ２吸収塔１に供給され、中間充填物８を通過したアミン化合物含有吸収液の一部を接続位置９から回収して、これを冷却し、下側充填物８’の上側の接続位置１０から供給することで、ＣＯ２吸収塔１内を上昇する燃焼排ガスと下側充填物８’にて向流で接触させることもできる。
【００５７】
一方、図４に示されるＣＯ２吸収塔１では、ＣＯ２放散塔からのアミン化合物含有吸収液を冷却するための吸収液冷却器を除くと、冷却装置は、吸収液回収口が塔底の吸収液排出口７に接続している第１冷却器２だけである。ＣＯ２吸収塔１の底部に溜まったアミン化合物含有吸収液はＣＯ２放散塔に供給されることになるが、図４においては、ＣＯ２放散塔に供給するアミン化合物含有吸収液の一部をポンプ等により汲み上げ、第１冷却器２によって冷却してから、下側充填物８’の上側の接続位置１０から供給されている。これにより、反応吸収による発熱の除去を行いながら、ＣＯ２吸収塔１内を下降する燃焼排ガスと下側充填物８’にて並流で接触させることができる。また、図４に示されるＣＯ２吸収塔１には、飛沫同伴防止用の冷却器を備えるものではないが、その代わりに燃焼排ガス排出口５には飛沫同伴防止用のミストセパレータが接続されている。なお、ミストセパレータにより分離された液体は、ＣＯ２吸収塔１の底部に送られる。
【００５８】
ＣＯ２吸収塔に於ける操作は反応吸収である。よってＣＯ２吸収塔内での気液の接触混合は並流による操作が好ましい。しかし、従来の向流操作によるＣＯ２吸収塔の一般充填物を高機能性充填物に変更する場合、改造費を抑えるために図３の様に向流のまま充填物だけを交換することも可能である。
【００５９】
図３及び図４に示されるように、ＣＯ２吸収塔の底部にはＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収塔底液が溜まるので、該ＣＯ２吸収塔底液は吸収液供給流路を介してＣＯ２放散塔に供給される。
【００６０】
本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置は、アミン化合物含有吸収液中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液から放散させるＣＯ２放散塔と、アミン化合物含有吸収液を加熱する第１加熱器及びアミン化合物含有吸収液を加熱して蒸気を生成する第２加熱器よりなる群から選択される少なくとも一つの加熱器とを備えるアミン化合物含有吸収液再生装置であって、
前記ＣＯ２放散塔が、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から排出する吸収液排出口と、蒸気をＣＯ２放散塔に導入する蒸気導入口と、ＣＯ２をＣＯ２放散塔から排出するＣＯ２排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備え、ここで、前記充填物が、吸収液導入口と吸収液排出口の間で且つ蒸気導入口とＣＯ２排出口の間に配置され、
前記第１加熱器が、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から回収する吸収液回収口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に供給する吸収液供給口とを備え、ここで、吸収液回収口及び吸収液供給口が、吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔と接続され、
前記第２加熱器が、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から回収する吸収液回収口と、蒸気をＣＯ２放散塔に供給する蒸気供給口とを備え、ここで、吸収液回収口が、前記アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔と接続され、蒸気供給口が、前記ＣＯ２放散塔の蒸気導入口と接続されていることを特徴とする。
【００６１】
本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置において、上記ＣＯ２放散塔は、吸収液導入口と吸収液排出口の間で且つ蒸気導入口とＣＯ２排出口の間に配置された螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物を内部に備えることで、アミン化合物含有吸収液と蒸気とを充填物にて向流で接触させてアミン化合物含有吸収液中に含まれるＣＯ２を効率よく放散させ、アミン化合物含有吸収液から分離し、アミン化合物含有吸収液を再生すると共にＣＯ２を回収することができる。ここで、本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置において、ＣＯ２放散塔に設置される充填物の数は特に制限されるものではなく、一つでもよいし、二つ以上であってもよい。
【００６２】
なお、充填物である螺旋状多孔翼を有する静止型混合器については上記したとおりである。ＣＯ２放散塔内において上述した螺旋状多孔翼を有する静止型混合器を充填物として用いることで、ＣＯ２放散塔の差圧が低減でき、これにより、運転圧力が下げられＣＯ２放散塔の塔内温度が低下しＣＯ２吸収液の熱分解、重合が大幅に抑制され安全性を向上できる。
【００６３】
アミン化合物含有吸収液についても上記したとおりであるが、本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置において、ＣＯ２放散塔に導かれるアミン化合物含有吸収液は、二酸化炭素吸収方法に用いてＣＯ２を反応吸収したアミン化合物含有吸収液であり、例えば、本発明の二酸化炭素吸収方法に用いてＣＯ２を反応吸収したアミン化合物含有吸収液である。ＣＯ２放散塔に導かれたアミン化合物含有吸収液は、通常、ＣＯ２放散塔内を上昇する蒸気（例えばアミン化合物と水の蒸気）によって加熱されることで、ＣＯ２がアミン化合物含有吸収液から放散される。アミン化合物含有吸収液から分離したＣＯ２は、ＣＯ２放散塔内を上昇し、該放散塔の頂部に位置するＣＯ２排出口から排出され、気液分離装置を通過して回収できる。一方、ＣＯ２が除去され、再生したアミン化合物含有吸収液は、ＣＯ２放散塔の底部に溜まり、これをＣＯ２吸収塔へ供給することで循環使用を行うことができる。
【００６４】
アミン化合物含有吸収液と接触させる蒸気は、水蒸気等を利用することができるが、後述するように第２加熱器を利用することで、アミン化合物含有吸収液からアミン化合物と水の蒸気を生成し、これを利用することも可能である。
【００６５】
本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置において、上記第１加熱器は、ＣＯ２放散塔の塔底からのアミン化合物含有吸収液の熱回収を効率的に行うために好適であり、これによりＣＯ２放散塔内の温度が適正化されＣＯ２放散塔内で安定したＣＯ２の放散作用が可能である。ここで、上記ＣＯ２放散塔が複数の充填物を備える場合、第１加熱器の吸収液回収口は、ＣＯ２放散塔の吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において少なくとも一つの充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔と接続されていればよい。第１加熱器の吸収液供給口は、該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において該吸収液回収口が接続した位置よりも下流側の位置にてＣＯ２放散塔と接続されることが好ましく、また、ＣＯ２放散塔が複数の充填物を備える場合は、該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において最も下流側に位置する充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔と接続されることが好ましい。なお、第１加熱器が加熱する吸収液は、アミン化合物含有吸収液中に含まれるＣＯ２を放散させるためにＣＯ２放散塔に導入されたアミン化合物含有吸収液である。
【００６６】
本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置において、上記第２加熱器は、アミン化合物含有吸収液の一部からアミン化合物と水の蒸気を生成することができ、この蒸気を、アミン化合物含有吸収液からＣＯ２を放散させるための蒸気として使用することができる。ここで、上記第２加熱器の吸収液回収口は、例えば、ＣＯ２放散塔の底部に溜まるアミン化合物含有吸収液を回収できる位置に設けることが好ましい。また、上記ＣＯ２放散塔の蒸気導入口は、ＣＯ２放散塔内の温度を適正化する観点から、ＣＯ２放散塔の吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において上記第１加熱器の吸収液供給口が接続した位置より下流側の位置に配置されていることが好ましい。
【００６７】
本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置は、上記ＣＯ２放散塔のＣＯ２排出口から蒸気と共に排出されるＣＯ２を気液分離する気液分離装置を備えることが好ましい。
上記気液分離装置は、蒸気と共に排出されるＣＯ２を気液分離装置に導入するＣＯ２導入口と、気液分離したＣＯ２を回収するＣＯ２回収口と、気液分離した液体を排出する液体排出口とを備え、ここで、ＣＯ２導入口が、上記ＣＯ２放散塔のＣＯ２排出口と接続され、液体排出口が、上記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口と接続されている。気液分離装置を用いることで、純度の高いＣＯ２を回収できると共に、分離された水等を還流液としてＣＯ２放散塔内に戻すことができる。
【００６８】
本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置は、上記第２加熱器の熱源が水蒸気である場合、第２加熱器の熱源として該第２加熱器に供給される水蒸気を減温減圧する過熱蒸気防止装置であって、該第２加熱器と接続されている過熱蒸気防止装置を備えることが好ましい。第２加熱器に供給される水蒸気を減温減圧することで、加熱器の伝熱壁面での重合物の生成が抑制でき安全に長期運転することができる。
【００６９】
本発明のアミン化合物含有吸収液再生方法は、
アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から排出する吸収液排出口と、蒸気をＣＯ２放散塔に導入する蒸気導入口と、ＣＯ２をＣＯ２放散塔から排出するＣＯ２排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備えるＣＯ２放散塔内において、ＣＯ２を含んだアミン化合物含有吸収液と蒸気とを充填物にて向流で接触させてアミン化合物含有吸収液からＣＯ２を放散させ、アミン化合物含有吸収液を再生すると共にＣＯ２を回収する第１工程であって、アミン化合物含有吸収液が吸収液導入口から吸収液排出口に流れ且つ蒸気が蒸気導入口からＣＯ２排出口に流れる第１工程と、
吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔からアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を加熱し、加熱したアミン化合物含有吸収液を該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔に供給する第２工程、及び、前記アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔からアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を加熱して蒸気を生成し、該蒸気を前記蒸気導入口からＣＯ２放散塔に供給する第３工程よりなる群から選択される少なくとも一つの工程と
を含むことを特徴とする。
【００７０】
本発明のアミン化合物含有吸収液再生方法は、上記ＣＯ２排出口から蒸気と共に排出されるＣＯ２を気液分離し、分離したＣＯ２を回収すると共に、分離した液体を上記吸収液導入口からＣＯ２放散塔に供給する第４工程を含むことが好ましい。
【００７１】
本発明のアミン化合物含有吸収液再生方法は、上記第３工程においてアミン化合物含有吸収液の加熱が水蒸気との熱交換によって行われる場合、該第３工程において熱交換を行う前に該熱交換に使用される水蒸気を減温減圧する第５工程を含むことが好ましい。
【００７２】
本発明のアミン化合物含有吸収液再生方法は、上述の本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置を利用することで実施することができ、具体的には、第１工程はＣＯ２放散塔を利用することで、第２工程は第１加熱器を利用することで、第３工程は第２加熱器を利用することで、第４工程は気液分離装置を利用することで、第５工程は過熱蒸気防止装置を利用することで実施することができる。
【００７３】
次に、本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置及び本発明のアミン化合物含有吸収液再生方法の実施態様について、図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の二酸化炭素回収方法の一実施態様における、本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置の一実施態様を利用した本発明のアミン化合物含有吸収液再生方法の一実施態様を図式的に示したコントロールフロー図である。
【００７４】
図５に示されるアミン化合物含有吸収液再生装置は、ＣＯ２放散塔２１、第１加熱器２２、第２加熱器２３、気液分離装置２４、及び過熱蒸気防止装置２５を備える。
【００７５】
図５に示されるＣＯ２放散塔２１は、２つの吸収液導入口２６，２６’と、吸収液排出口２７と、蒸気導入口２８と、ＣＯ２排出口２９と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物３０，３０’とを備える。ここで、充填物３０は、吸収液導入口２６，２６’と吸収液排出口２７の間で且つ蒸気導入口２８とＣＯ２排出口２９の間に配置され、充填物３０’は、吸収液導入口２６’と吸収液排出口２７の間で且つ蒸気導入口２８とＣＯ２排出口２９の間に配置されている。ＣＯ２放散塔２１に導入されたアミン化合物含有吸収液は、吸収液導入口２６，２６’から吸収液排出口２７に向かって流れ、ＣＯ２放散塔２１に導入された蒸気は、蒸気導入口２８からＣＯ２排出口２９に向かって流れる。図５においては、充填物３０及び充填物３０’にてアミン化合物含有吸収液と蒸気とを向流で接触させてアミン化合物含有吸収液中に含まれるＣＯ２を効率よく放散させ、アミン化合物含有吸収液から分離し、アミン化合物含有吸収液を再生すると共にＣＯ２を回収することができる。なお、ＣＯ２放散塔に設置される充填物の数は特に制限されるものではない。以下、図５に示される充填物３０及び充填物３０’を下側充填物及び上側充填物ともいう。また、図５において、ＣＯ２放散塔２１は、複数の吸収液導入口を備えるが、本発明においてはこれに限定されず、吸収液導入口が１つであってもよい。
【００７６】
図５に示される第１加熱器２２は、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から回収する吸収液回収口が、流路を介して、吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物３０の下流側の位置３１にてＣＯ２放散塔２１と接続され、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に供給する吸収液供給口が、流路を介して、該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において位置３１の下流側の位置３２にてＣＯ２放散塔２１と接続されている。第１加熱器２２は、熱交換器であり、ＣＯ２放散塔２１の吸収液排出口２７から排出されたアミン化合物含有吸収液との熱交換により、第１加熱器内を通過するアミン化合物含有吸収液を加熱することができる。ＣＯ２放散塔からアミン化合物含有吸収液を第１加熱器２２で加熱する供給する手段としては、例えば椀型液体収集器やチムニートレイ等の一般的な手法が利用できる。
【００７７】
図５に示される第２加熱器２３は、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から回収する吸収液回収口が、流路を介して、ＣＯ２放散塔２１の底部にてＣＯ２放散塔２１と接続され、蒸気をＣＯ２放散塔に供給する蒸気供給口が、流路を介して、吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において第１加熱器２２の吸収液供給口が接続した位置３２の下流側に配置するＣＯ２放散塔２１の蒸気導入口２８と接続されている。第２加熱器２３は、熱交換器であり、水蒸気との熱交換により、アミン化合物含有吸収液からアミン化合物と水の蒸気を生成することができる。ＣＯ２放散塔からアミン化合物含有吸収液を第２加熱器２３で加熱する手段としては、例えばリボイラー等の一般的な手法が利用できる。
【００７８】
図５に示される気液分離装置２４は、蒸気と共に排出されるＣＯ２を気液分離装置に導入するＣＯ２導入口が、流路を介して、ＣＯ２放散塔２１のＣＯ２排出口２９と接続されているが、流路の途中に冷却器が設けられており、冷却水との熱交換によって効率よく気液分離を行うことができる。また、気液分離した液体を排出する液体排出口は、流路を介して、ＣＯ２放散塔２１の吸収液導入口２６’と接続されているが、気液分離装置２４とＣＯ２放散塔２１の吸収液導入口２６’を接続する流路は、ＣＯ２吸収塔の吸収液排出口とＣＯ２放散塔２１の吸収液導入口２６’を接続する流路と連結しており、この連結位置と吸収液導入口２６’の間に静止型混合器３３が設けられている。
【００７９】
図５に示される過熱蒸気防止装置２５は、流路を介して、第２加熱器２３と接続されており、過熱蒸気を減温減圧して得られる飽和水蒸気を該第２加熱器２３に供給することができる。また、図５に示される水蒸気供給システムは、後述するアミン化合物含有吸収液精製装置にも利用されており、過熱蒸気防止装置２５は、蒸発槽の加熱用ジャケットとも接続され、過熱蒸気を減温減圧して得られる飽和水蒸気を該加熱用ジャケットに供給することができる。
【００８０】
図５に示されるアミン化合物含有吸収液再生装置は、圧力計Ｐ、温度計Ｔ、流量計Ｆ、液面計Ｌ及びＣＯ２分析計を備えており、コントロールループが形成されている。
【００８１】
図５において、二酸化炭素吸収方法に用いてＣＯ２を反応吸収したアミン化合物含有吸収液は、二系統でＣＯ２放散塔２１に供給されている。第一系統では、ＣＯ２を反応吸収したアミン化合物含有吸収液の一部が供給液ＡとしてＣＯ２放散塔２１の上側充填物３０’の上側に位置する吸収液導入口２６’からＣＯ２放散塔２１内に供給される。供給液Ａは、加熱されることなく、ＣＯ２吸収塔から排出されるＣＯ２吸収塔底液が冷えた状態のまま供給されることが好ましい。また、供給液Ａは、ＣＯ２放散塔２１の頂部に位置するＣＯ２排出口２９から排出されるＣＯ２を回収する際に分離される還流液（水等）と一緒に例えば静止型混合器３３を用いて混合され、ＣＯ２放散塔２１内に供給されることが好ましい。冷えた供給液ＡはＣＯ２放散塔２１の還流と飛沫同伴防止の役目を持っている。第二系統では、ＣＯ２を反応吸収したアミン化合物含有吸収液の残りが供給液ＢとしてＣＯ２放散塔２１の下側充填物３０の上側に位置し且つ上側充填物３０’の下側に位置する吸収液導入口２６からＣＯ２放散塔２１内に供給される。ここで、供給液Ｂは、加熱されてから、ＣＯ２放散塔２１内に供給されるが、この際、ＣＯ２放散塔２１の底部に溜まった塔底液との熱交換により、ＣＯ２放散塔２１に供給する前の供給液Ｂを加熱することが好ましい。塔底液は、ＣＯ２が除去され再生されたアミン化合物含有吸収液であることから、ＣＯ２吸収塔へ供給することが好ましく、また、その際に、供給液Ｂとの熱交換により該アミン化合物含有吸収液を冷却させることが好ましい。
【００８２】
ＣＯ２放散塔の塔内温度分布の特性として、ＣＯ２放散塔内における塔底とＣＯ２放散塔内における充填物が設置された部分（以下、充填物層ともいう）の温度差が通常１０℃以上になるが、本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置の一実施態様によれば、ＣＯ２放散塔２１の塔底と充填物層の間の位置に、第１加熱器２２を設置し効率的な熱回収を行なうことができる。図５において、ＣＯ２放散塔２１は複数の充填物３０，３０’を備えるが、この場合、最も下側にある充填物層（下側充填物層）と塔底の間の位置に第１加熱器とＣＯ２放散塔の接続位置３１及び３２を設けることが好ましい。図５において、第１加熱器２２は、第１加熱器とＣＯ２放散塔の接続位置３１が下側充填物３０の下側に設置されている。ＣＯ２放散塔２１内を下降するアミン化合物含有吸収液の一部を接続位置３１から回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を、ＣＯ２吸収塔へ供給するためにＣＯ２放散塔２１から排出された塔底液との熱交換によって、加熱器２２で加熱し、次いで、接続位置３２からＣＯ２放散塔２１内に戻している。なお、第１加熱器２２は、第１加熱器２２がない場合に塔底との温度差が１０℃以上になるアミン化合物含有吸収液（即ち塔底の温度よりも１０℃以上低い温度のアミン化合物含有吸収液）を回収できる位置に接続位置３１が設置されていることが好ましい。
【００８３】
図５において、ＣＯ２放散塔２１の塔底液は、その一部について、第２加熱器２３の吸収液回収口と接続したＣＯ２放散塔２１の底部から回収され、第２加熱器２３において飽和水蒸気との熱交換が行われ、アミン化合物と水の蒸気を生成し、次いで、該蒸気は、蒸気導入口２８からＣＯ２放散塔２１内に供給され、ＣＯ２放散塔２１内を上昇する。この蒸気を用いてアミン化合物含有吸収液中に含まれるＣＯ２を放散させ、ＣＯ２放散塔２１内に導入されたアミン化合物含有吸収液からＣＯ２を分離することができ、該アミン化合物含有吸収液を再生することが可能となる。
【００８４】
図５において、アミン化合物含有吸収液から分離したＣＯ２は蒸気と共にＣＯ２放散塔２１内を上昇し、該放散塔の頂部に位置するＣＯ２排出口２９から排出される。その後、気液分離を行うことで、ＣＯ２を回収できると共に、分離された水等を還流液として供給液Ａと混合することができる。
【００８５】
図５において第２加熱器２３への水蒸気を過熱蒸気防止装置２５で減温減圧することにより加熱器の伝熱壁面での重合物の生成が抑制でき安全に長期運転することができる。過熱蒸気防止装置用設定温度計３４にて測定される水蒸気の供給温度Ｔ−２は、ＣＯ２放散塔２１の塔底温度Ｔ−１よりも５〜３０℃高く設定するのが望ましい。
【００８６】
図５において、ＣＯ２放散塔２１の塔底液は、その一部が蒸発槽供給液として吸収液供給流路を介してアミン化合物含有吸収液精製装置に供給される。
【００８７】
本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置及び本発明のアミン化合物含有吸収液再生方法の好ましい実施態様によれば、次の２つの効果を発揮することができる。
１．ＣＯ２放散塔内の温度が適正化されＣＯ２放散の効果が向上する。特に、ＣＯ２放散塔内における塔底と充填物層（図５では下側充填物層）との温度差を１０℃以下にし、充填物層の温度を高くすることで、ＣＯ２放散効果を高めることができる。
２．低差圧の高機能性充填物の採用により、ＣＯ２放散塔の運転圧力が低下出来、特に塔底の温度が低下し、省スチームだけでなくＣＯ２吸収液の熱分解が抑制されることで安全性が向上できる。例えば、上述した螺旋状多孔翼を有する静止型混合器は、一般的な充填物（ラシヒリング等）の差圧と比較して、１／２以下の差圧とすることができるため、ＣＯ２放散塔内の塔底温度を４℃以上低下させることができるようになった。全体として第２加熱器２３で使用される水蒸気流量の３０％を削減可能となった。
【００８８】
本発明のアミン化合物含有吸収液精製装置は、アミン化合物含有吸収液中に含まれる不純物をアミン化合物含有吸収液から蒸発分離させる蒸発槽であって、該蒸発槽の外側に配設された加熱用ジャケットを備える蒸発槽と、該加熱用ジャケットに熱源として供給される水蒸気を減温減圧する過熱蒸気防止装置と、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を回収する気液分離装置と、該蒸発槽内を減圧する減圧装置とを備えるアミン化合物含有吸収液精製装置であって、
前記蒸発槽が、アミン化合物含有吸収液を蒸発槽に導入する吸収液導入口と、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を蒸発槽から排出する吸収液排出口と、アミン化合物含有吸収液から蒸発分離した不純物を蒸発槽から排出する不純物排出口とを備え、
前記気液分離装置が、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を気液分離装置に導入する吸収液導入口と、気液分離した気体を排出する気体排出口と、気液分離した液体を排出する液体排出口とを備え、
前記減圧装置が、前記気液分離装置の吸収液導入口、前記気液分離装置の気体排出口及び前記蒸発槽の吸収液排出口を介して前記蒸発槽と接続され、
前記過熱蒸気防止装置が、前記加熱用ジャケットと接続されていることを特徴とする。
【００８９】
装置の長期運転によるアミン化合物含有吸収液の熱分解または重合物質（例えばアミン化合物自身の熱分解により生成する重合物質や他の不純物が重合して生成される重合物質など）の生成または前処理工程から混入してくる汚染物質によりアミン化合物含有吸収液の反応吸収性能の低下または装置の汚れまたは閉塞を起こす問題がある。
本発明のアミン化合物含有吸収液精製装置においては、二酸化炭素吸収方法やアミン化合物含有吸収液再生方法において使用され、重合物質等の不純物を含んだアミン化合物含有吸収液を真空減圧下の蒸発槽に導き該アミン化合物含有吸収液を精製し能力を回復させることができると共に、装置の汚れまたは閉塞を防止することも可能である。
【００９０】
本発明のアミン化合物含有吸収液精製装置において、上記蒸発槽は、気液分離装置の吸収液導入口、気液分離装置の気体排出口及び蒸発槽の吸収液排出口を介して減圧装置と接続されており、蒸発槽内を真空減圧することが可能である。装置の長期運転等により生じる不純物や前処理工程から混入してくる不純物を含んだアミン化合物含有吸収液は、蒸発槽の吸収液導入口から真空減圧下の蒸発槽に導入され、ここで、アミン化合物含有吸収液を蒸発させることで、不純物と分離することができ、アミン化合物含有吸収液を精製することができる。
【００９１】
本発明のアミン化合物含有吸収液精製装置において、上記気液分離装置は、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液に対して気液分離を行うことで、空気等と分離し、精製されたアミン化合物含有吸収液を回収することができる。
【００９２】
本発明のアミン化合物含有吸収液精製装置において、上記蒸発槽の加熱用ジャケットには熱源として水蒸気が利用されるため、上記過熱蒸気防止装置を備えるが、二酸化炭素回収装置全体としてみれば、本発明のアミン化合物含有吸収液精製装置に用いる過熱蒸気防止装置と本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置に用いる過熱蒸気防止装置とは、共通する装置であることが好ましい。
【００９３】
本発明のアミン化合物含有吸収液精製方法は、不純物を含んだアミン化合物含有吸収液を連続または間歇的に真空減圧下の蒸発槽に導入して不純物とアミン化合物含有吸収液とを蒸発分離させ、アミン化合物含有吸収液を精製する第１工程と、前記蒸発槽の外側に配置された加熱用ジャケットに水蒸気を供給して該蒸発槽を加熱する第２工程と、前記第２工程において加熱用ジャケットへ供給する前に水蒸気を減温減圧する第３工程とを含むことを特徴とする。ここで、本発明のアミン化合物含有吸収液精製方法は、上述の本発明のアミン化合物含有吸収液精製装置を利用することで実施することができる。
【００９４】
燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収する方法においてアミン化合物含有吸収液を循環使用している場合、アミン化合物含有吸収液中には燃焼排ガスに同伴してくる微量のＳＯＸや粉塵等の不純物や系内で生成する多くの種類の分解、重質分が蓄積してくる。これが塔内でフォーミングやフラッディングを発生させる要因となり運転を不安定にさせたり、また装置の運転時間の短命化と予備機器の設置、メンテナンス費用の増加の主原因になっている。また、アミン化合物含有吸収液の性能の劣化と充填物や熱交換器等の機器の汚れや閉塞の原因になっている。
本発明のアミン化合物含有吸収液精製方法によれば、ＣＯ２吸収塔又はＣＯ２放散塔において使用されたアミン化合物含有吸収液の一部を連続または間歇的に真空減圧下の蒸発槽に導き、アミン化合物や水を蒸発させることで、ＣＯ２吸収塔やＣＯ２放散塔等の装置の長期運転によって生じるアミン化合物含有吸収液の熱分解物や重合物質および前処理工程から混入してくる汚染物質と分離することができる。これにより、アミン化合物含有吸収液は精製され能力を回復することができる。また、従来のフィルター等による機械的な除去よりも効率的に重質分等を除去することができる。
【００９５】
本発明のアミン化合物含有吸収液精製方法において、蒸発槽に導かれるアミン化合物含有吸収液としては、例えば、二酸化炭素吸収方法に用いてＣＯ２を反応吸収したアミン化合物含有吸収液やアミン化合物含有吸収液再生方法においてＣＯ２が除去されたアミン化合物含有吸収液であり、本発明の二酸化炭素吸収方法に用いてＣＯ２を反応吸収したアミン化合物含有吸収液や本発明のアミン化合物含有吸収液再生方法においてＣＯ２が除去されたアミン化合物含有吸収液が具体的に挙げられる。
【００９６】
次に、本発明のアミン化合物含有吸収液精製装置及び本発明のアミン化合物含有吸収液精製方法の実施態様について、図６を参照しながら説明する。図６は、本発明の二酸化炭素回収方法の一実施態様における、本発明のアミン化合物含有吸収液精製装置の一実施態様を利用した本発明のアミン化合物含有吸収液精製方法の一実施態様を図式的に示したコントロールフロー図である。
【００９７】
図６に示されるアミン化合物含有吸収液精製装置は、蒸発槽４１、過熱蒸気防止装置（図示せず）、気液分離装置４２、及び減圧装置４３を備える。
【００９８】
図６に示される蒸発槽４１は、吸収液導入口４４と、吸収液排出口４５と、不純物排出口４６とを備え、更に該蒸発槽４１の外側に配設された加熱用ジャケット４７を備える。図６においては、ＣＯ２放散塔の塔底液の一部が連続または間歇的に供給液Ｃとして吸収液供給流路を介して吸収液導入口４４から蒸発槽４１内に供給される。蒸発槽４１において、不純物を含んだアミン化合物含有吸収液の蒸発分離が行われ、蒸発したアミン化合物含有吸収液は、吸収液排出口４５から排出される。蒸発槽４１は、外側に配設された加熱用ジャケット５５を備えているため、蒸発槽５４内の温度を制御することができる。また、蒸発槽４１は、気液分離装置４２を介して減圧装置４３と接続されているため、蒸発槽４１内を真空減圧下に維持することができる。
図６に示されるアミン化合物含有吸収液精製装置によれば、供給液Ｃに含有される汚染重質分等の不純物は真空減圧下に於いて低温で安全に蒸発分離できる。好ましい条件としては、圧力が５〜５００Ｔｏｒｒであり、温度が５０〜９０℃である。
【００９９】
図６に示される気液分離装置４２は、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を気液分離装置に導入する吸収液導入口が、流路を介して、蒸発槽４１の吸収液排出口４５と接続されているが、流路の途中に冷却器が設けられており、冷却器との熱交換によって効率よく気液分離を行うことができる。汚染重質分等の不純物から蒸発分離されたアミン化合物や水は、蒸発槽４１の上部に位置する吸収液排出口４５から排出され、その後、気液分離により極微量含まれる空気を分離し、精製されたアミン化合物含有吸収液（精製液）を回収することができる。精製液は、気液分離装置の液体排出口から吸収液供給流路を介してＣＯ２吸収塔やＣＯ２放散塔内に供給できる。図６に示される精製液の吸収液供給流路は、図５に示されるＣＯ２吸収塔へアミン化合物含有吸収液を供給するための吸収液供給流路に接続されており、精製液は、ＣＯ２放散塔においてＣＯ２が除去されたアミン化合物含有吸収液と一緒にＣＯ２吸収塔へ供給される。
【０１００】
図６に示される減圧装置４３は、一般的な真空用の水蒸気駆動エジェクタが示されており、これを用いて蒸発槽４１内を真空減圧しているが、本発明のアミン化合物含有吸収液精製装置において、減圧装置はこれに限定されるものではない。
【０１０１】
図６に示される蒸発槽４１の底部には、詰まりの要因となっている重質分等の不純物と少量の吸収液とが溜まっているため、これらを廃液としてポンプ等を介して不純物排出口４６から系外へ排出できる。これにより、アミン化合物含有吸収液の性能を回復させ維持できると共に、装置の汚れおよび閉塞を防止することができる。
【０１０２】
本発明のアミン化合物含有吸収液精製装置及び本発明のアミン化合物含有吸収液精製方法において、蒸発槽は、一般的な蒸発槽でよいが、好ましくは真空減圧下で運転できる撹拌機付きの薄膜式の濡れ壁蒸発器が連続操作用として有効である。安全操作上、加熱用ジャケットの熱源は、ＣＯ２放散塔の加熱器に使用している減温減圧した水蒸気が好ましい。図６に示される蒸発槽４１は、モータＭ付き攪拌機を備える蒸発槽であって、該蒸発槽４１の外側に加熱用ジャケット４７を備えており、図５における第２加熱器２３に用いるために調製された水蒸気の一部が加熱用ジャケット４７に供給されている。真空減圧を得る方法としては、図６に示される蒸気エジェクタや真空ポンプ（図示せず）又は凝縮器（図示せず）の冷却水に冷媒を使用する方法が有効である。
【０１０３】
図６に示される蒸発槽４１への必要供給液流量（供給液Ｃの流量）は燃焼排ガスの前処理工程で後述の対策を実施後にはアミン化合物含有吸収液流量、つまりＣＯ２吸収塔へ供給するためにＣＯ２放散塔の塔底から排出した塔底液流量の５％以下でよい。本発明のアミン化合物含有吸収液精製装置はＣＯ２回収設備の安全運転上及び長期安定運転上非常に重要である。
【０１０４】
図６に示されるアミン化合物含有吸収液精製装置は、圧力計Ｐ、温度計Ｔ、流量計Ｆ、及び液面計Ｌを備えており、コントロールループが形成されている。
【０１０５】
本発明の燃焼排ガス前処理装置は、燃焼排ガスに対して脱硫、除塵及び冷却を行う前処理塔を備える燃焼排ガス前処理装置であって、
前記前処理塔が、燃焼排ガスを前処理塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスを前処理塔から排出する燃焼排ガス排出口と、脱硫液を前処理塔に導入する脱硫液導入口と、脱硫液を前処理塔から排出する脱硫液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備え、ここで、前記充填物が、燃焼排ガス導入口と燃焼排ガス排出口の間で且つ脱硫液導入口と脱硫液排出口の間に配置され、
前記燃焼排ガス導入口が、脱硫液導入口から脱硫液排出口に向かう脱硫液の流れ方向において充填物の上流側に配置され、前記脱硫液導入口が、燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に向かう燃焼排ガスの流れ方向において充填物の上流側に配置されていることを特徴とする。
【０１０６】
本発明の燃焼排ガス前処理装置において、上記前処理塔は、燃焼排ガス導入口と燃焼排ガス排出口の間で且つ脱硫液導入口と脱硫液排出口の間に配置された螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物を内部に備えるが、ここで、燃焼排ガス導入口が、脱硫液導入口から脱硫液排出口に向かう脱硫液の流れ方向において充填物の上流側に配置され、脱硫液導入口が、燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に向かう燃焼排ガスの流れ方向において充填物の上流側に配置されているため、燃焼排ガスと脱硫液とを充填物にて並流で接触させて、脱硫反応、除塵及びガス冷却といった前処理を効率よく行うことができる。ここで、本発明の燃焼排ガス前処理装置において、前処理塔に設置される充填物の数は特に制限されるものではなく、一つでもよいし、二つ以上であってもよい。なお、充填物である螺旋状多孔翼を有する静止型混合器については上記したとおりである。
【０１０７】
本発明の燃焼排ガス前処理装置は、脱硫液を冷却する冷却器を備えることが好ましい。
上記冷却器は、脱硫液を前処理塔から回収する脱硫液回収口と、脱硫液を前処理塔に供給する脱硫液供給口とを備え、ここで、脱硫液回収口が上記前処理塔の脱硫液排出口と接続され、脱硫液供給口が上記前処理塔の脱硫液導入口と接続されている。かかる冷却器を用いることで、脱硫液を循環利用することが可能となる。
【０１０８】
本発明の燃焼排ガス前処理装置は、上記冷却器にて冷却した脱硫液と補充液とを混合する混合器を備えることが好ましい。
上記混合器は、補充液を混合器に導入する補充液導入口と、上記冷却器にて冷却した脱硫液を混合器に導入する脱硫液導入口と、得られた混合液を混合器から排出する混合液排出口とを備え、ここで、該混合器の脱硫液導入口が、上記冷却器の脱硫液供給口と接続され、該混合器の混合液排出口が、上記前処理塔の脱硫液導入口と接続されている。前処理塔において循環利用される脱硫液は、その一部を系外に排出し処理することが必要になるが、上記混合器によって、新鮮な脱硫液（補充液）を補充することができる。
【０１０９】
本発明の燃焼排ガス前処理方法は、燃焼排ガスを前処理塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスを前処理塔から排出する燃焼排ガス排出口と、脱硫液を前処理塔に導入する脱硫液導入口と、脱硫液を前処理塔から排出する脱硫液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備える前処理塔内において、燃焼排ガスと脱硫液とを充填物にて並流で接触させて、燃焼排ガスに対して脱硫、除塵及び冷却を行う第１工程であって、燃焼排ガスが燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に流れ且つ脱硫液が脱硫液導入口から脱硫液排出口に流れる第１工程を含むことを特徴とする。
【０１１０】
本発明の燃焼排ガス前処理方法は、脱硫液導入口から脱硫液排出口に向かう脱硫液の流れ方向において充填物の下流側の位置にて前処理塔から脱硫液を回収し、回収した脱硫液を冷却し、冷却した脱硫液を該脱硫液の流れ方向において充填物の上流側の位置にて前処理塔に供給する第２工程を含むことが好ましい。また、本発明の燃焼排ガス前処理方法は、上記第２工程において、冷却した脱硫液を前処理塔に供給する前に、該冷却した脱硫液と補充液とを混合することが好ましい。
【０１１１】
本発明の燃焼排ガス前処理方法は、上述の本発明の燃焼排ガス前処理装置を利用することで実施することができ、具体的には、第１工程は前処理塔を利用することで、第２工程は冷却器及び混合器を利用することで実施することができる。
【０１１２】
次に、本発明の燃焼排ガス前処理装置及び本発明の燃焼排ガス前処理方法の実施態様について、図７を参照しながら説明する。図７は、本発明の二酸化炭素回収方法の一実施態様における、本発明の燃焼排ガス前処理装置の一実施態様を利用した本発明の燃焼排ガス前処理方法の一実施態様を図式的に示したフロー図である。
【０１１３】
図７に示される燃焼排ガス前処理装置は、前処理塔５１、冷却器５２、及び混合器５３を備える。
【０１１４】
図７に示される前処理塔５１は、燃焼排ガス導入口５４と、燃焼排ガス排出口５５と、脱硫液導入口５６と、脱硫液排出口５７と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物５８とを備える。ここで、充填物５８は、燃焼排ガス導入口５４と燃焼排ガス排出口５５の間で且つ脱硫液導入口５６と脱硫液排出口５７の間に配置されている。また、燃焼排ガス導入口５４は、脱硫液導入口５６から脱硫液排出口５７に向かう脱硫液の流れ方向において充填物５８の上流側に配置され、脱硫液導入口５６は、燃焼排ガス導入口５４から燃焼排ガス排出口５５に向かう燃焼排ガスの流れ方向において充填物５８の上流側に配置されている。前処理塔５１に導入された燃焼排ガスは、燃焼排ガス導入口５４から燃焼排ガス排出口５５に向かって流れ、前処理塔５１に導入された脱硫液は、脱硫液導入口５６から脱硫液排出口５７に向かって流れる。図７においては、充填物５８にて燃焼排ガスと脱硫液とを並流で接触させて脱硫反応、除塵及びガス冷却を効率よく行うことができる。なお、前処理塔に設置される充填物の数は特に制限されるものではない。
【０１１５】
図７に示される冷却器５２は、脱硫液を前処理塔から回収する脱硫液回収口が、流路を介して、前処理塔５１の脱硫液排出口５７と接続され、脱硫液を前処理塔に供給する脱硫液供給口が、流路を介して、混合器５３の脱硫液導入口と接続されている。また、図７に示される混合器５３は、混合液排出口が、流路を介して、前処理塔５１の脱硫液導入口５６と接続されている。図７においては、脱硫剤供給流路５９から供給される比較的濃度の高い脱硫液と、補給水供給流路６０から供給される補給水とが、補充液導入口に到達する前に混合され、補充液が調製されている。なお、冷却器５２は、熱交換器であり、水との熱交換により、循環する脱硫液を冷却することができる。また、混合器５３には、一般的な静止型混合器を使用できる。
【０１１６】
図７に示される燃焼排ガス前処理装置において、充填物５８を通過した燃焼排ガスは、燃焼排ガス排出口５５から燃焼排ガス供給流路６１を介してＣＯ２吸収塔に供給される。一方、充填物５８を通過した脱硫液は、前処理塔５１の底部に位置する脱硫液排出口５７から循環液ポンプ６２により前処理塔５１の外部に排出されるが、その一部は、脱硫液回収流路を通過し、冷却器５２により冷却され、次いで、補充液導入口から供給される補充液と混合器５３にて混合され、混合液を調製し、その後、充填物５８の上側に位置する脱硫液導入口５６から脱硫液循環流路を介して前処理塔５１内に供給される。また、前処理塔５１の底部から外部に排出された脱硫液の残りは、脱硫液回収流路から分岐した流路を介して硫酸回収装置（図示せず）へ供給される。脱硫液には、例えばＣａＣＯ3やＮａＯＨの水溶液が使用されるが、使用済みのアミン化合物含有吸収液を使用してもよい。
【０１１７】
従来の前処理塔が一般の充填物により向流で運転されていることで、低効率のため不純物が完全に除去できず、次工程が汚染されたり、充填物が汚れたりする等の問題があった。しかしながら、米国特許７，５１０，１７２号に記載されるような高機能性充填物を採用して並流運転にすることで、（１）塔の小型化、（２）脱硫反応、除塵及びガス冷却の効率の向上が達成され、循環液流量の低減（省電力）や汚れ防止が可能となる。
【０１１８】
図示しないが、本発明の燃焼排ガス前処理装置は、圧力計Ｐ、温度計Ｔ、流量計Ｆ、液面計Ｌ及びＣＯ２分析計を備え、これらからなるコントロールループを備えることができる。
【０１１９】
本発明の二酸化炭素回収装置は、
燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に反応吸収させるＣＯ２吸収塔であって、燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔から排出する燃焼排ガス排出口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔から排出する吸収液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備え、前記充填物が、燃焼排ガス導入口と燃焼排ガス排出口の間で且つ吸収液導入口と吸収液排出口の間に配置されているＣＯ２吸収塔と、
アミン化合物含有吸収液中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液から放散させるＣＯ２放散塔であって、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から排出する吸収液排出口と、蒸気をＣＯ２放散塔に導入する蒸気導入口と、ＣＯ２をＣＯ２放散塔から排出するＣＯ２排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備え、前記充填物が、吸収液導入口と吸収液排出口の間で且つ蒸気導入口とＣＯ２排出口の間に配置されているＣＯ２放散塔と、
アミン化合物含有吸収液中に含まれる不純物をアミン化合物含有吸収液から蒸発分離させる蒸発槽であって、アミン化合物含有吸収液を蒸発槽に導入する吸収液導入口と、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を蒸発槽から排出する吸収液排出口と、アミン化合物含有吸収液から蒸発分離した不純物を蒸発槽から排出する不純物排出口と、該蒸発槽の外側に配設された加熱用ジャケットとを備える蒸発槽と、
前記蒸発槽において不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を回収する気液分離装置であって、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を気液分離装置に導入する吸収液導入口と、気液分離した気体を排出する気体排出口と、気液分離した液体を排出する液体排出口とを備える気液分離装置と、
前記蒸発槽内を減圧する減圧装置であって、前記気液分離装置の吸収液導入口、前記気液分離装置の気体排出口及び前記蒸発槽の吸収液排出口を介して前記蒸発槽と接続されている減圧装置と、
前記ＣＯ２放散塔の吸収液排出口から前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液との熱交換により前記ＣＯ２放散塔に導入されたアミン化合物含有吸収液を加熱する第１熱交換器であって、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から回収する吸収液回収口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に供給する吸収液供給口とを備え、吸収液回収口及び吸収液供給口が、前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔と接続されている第１熱交換器と、
前記ＣＯ２放散塔の吸収液排出口から前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液と前記ＣＯ２吸収塔の吸収液排出口から前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液との熱交換を行う第２熱交換器と
を備える二酸化炭素回収装置であって、
前記ＣＯ２放散塔の吸収液排出口が、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器を介して前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に接続されると共に、前記蒸発槽の吸収液導入口と接続され、前記ＣＯ２吸収塔の吸収液排出口が、前記第２熱交換器を介して前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口と接続され、前記気液分離装置の液体排出口が、前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口と接続されていることを特徴とする。
【０１２０】
本発明の二酸化炭素回収装置において、上記ＣＯ２吸収塔には、上述した本発明の二酸化炭素吸収装置のＣＯ２吸収塔を適用することができる。本発明の二酸化炭素回収装置は、本発明の二酸化炭素吸収装置を備えることが好ましい。
本発明の二酸化炭素回収装置において、上記ＣＯ２放散塔には、上述した本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置のＣＯ２放散塔を適用することができ、上記第１熱交換器には、上述した本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置の第１加熱器を適用することができる。本発明の二酸化炭素回収装置は、本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置を備えることが好ましい。
本発明の二酸化炭素回収装置において、上記蒸発槽、気液分離装置及び減圧装置には、上述した本発明のアミン化合物含有吸収液精製装置の蒸発槽、気液分離装置及び減圧装置を適用することができる。本発明の二酸化炭素回収装置は、本発明のアミン化合物含有吸収液精製装置を備えることが好ましい。
【０１２１】
本発明の二酸化炭素回収装置において、第２熱交換器によれば、ＣＯ２放散塔の吸収液排出口からＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液を冷却しながら、ＣＯ２吸収塔の吸収液排出口からＣＯ２放散塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液を加熱することができる。
【０１２２】
本発明の二酸化炭素回収装置においては、ＣＯ２放散塔の吸収液排出口がＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に接続され且つＣＯ２吸収塔の吸収液排出口がＣＯ２放散塔の吸収液導入口と接続されているため、ＣＯ２吸収・ＣＯ２放散工程においてアミン化合物含有吸収液を循環利用することが可能である。また、本発明の二酸化炭素回収装置においては、ＣＯ２放散塔の吸収液排出口が蒸発槽の吸収液導入口と接続され且つ該蒸発槽と連結した気液分離装置の液体排出口がＣＯ２吸収塔の吸収液導入口と接続されていることから、ＣＯ２吸収・放散工程において循環利用されているアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、精製した後、回収したアミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収・放散工程に戻すことができる。
【０１２３】
本発明の二酸化炭素回収装置は、水蒸気との熱交換により上記ＣＯ２放散塔に導入されたアミン化合物含有吸収液を加熱して蒸気を生成する第３熱交換器であって、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から回収する吸収液回収口と、蒸気をＣＯ２放散塔に供給する蒸気供給口とを備え、吸収液回収口が、上記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔と接続され、蒸気供給口が、上記ＣＯ２放散塔の蒸気導入口と接続されている第３熱交換器を備えることが好ましい。また、この場合、本発明の二酸化炭素回収装置は、上記第３熱交換器及び上記蒸発槽の加熱用ジャケットの熱源として供給される水蒸気を減温減圧する過熱蒸気防止装置であって、上記第３熱交換器及び上記蒸発槽の加熱用ジャケットと接続されている過熱蒸気防止装置を備えることが好ましい。
【０１２４】
本発明の二酸化炭素回収装置において、上記第３熱交換器には、上述した本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置の第２加熱器を適用することができる。また、本発明の二酸化炭素回収装置において、上記過熱蒸気防止装置は、上述した本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置と本発明のアミン化合物含有吸収液再生装置に同時に利用される共通の過熱蒸気防止装置を適用することができる。
【０１２５】
本発明の二酸化炭素回収装置は、燃焼排ガスに対して脱硫、除塵及び冷却を行う前処理塔であって、燃焼排ガスを前処理塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスを前処理塔から排出する燃焼排ガス排出口と、脱硫液を前処理塔に導入する脱硫液導入口と、脱硫液を前処理塔から排出する脱硫液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備え、上記充填物が、燃焼排ガス導入口と燃焼排ガス排出口の間で且つ脱硫液導入口と脱硫液排出口の間に配置され、上記燃焼排ガス導入口が、脱硫液導入口から脱硫液排出口に向かう脱硫液の流れ方向において充填物の上流側に配置され、上記脱硫液導入口が、燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に向かう燃焼排ガスの流れ方向において充填物の上流側に配置されている前処理塔を備えることが好ましい。ここで、上記前処理塔の燃焼排ガス排出口は、上記ＣＯ２吸収塔の燃焼排ガス導入口と接続されている。
【０１２６】
本発明の二酸化炭素回収装置において、上記前処理塔には、上述した本発明の燃焼排ガス前処理装置の前処理塔を適用することができる。本発明の二酸化炭素回収装置は、本発明の燃焼排ガス前処理装置を備えることが好ましい。
【０１２７】
本発明の二酸化炭素回収方法は、
燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスをＣＯ２吸収塔から排出する燃焼排ガス排出口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔から排出する吸収液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備えるＣＯ２吸収塔内において、ＣＯ２を含んだ燃焼排ガスとアミン化合物含有吸収液とを充填物にて向流または並流で接触させて、燃焼排ガス中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に反応吸収させる第１工程であって、燃焼排ガスが燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に流れ且つアミン化合物含有吸収液が吸収液導入口から吸収液排出口に流れる第１工程と、
アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から排出する吸収液排出口と、蒸気をＣＯ２放散塔に導入する蒸気導入口と、ＣＯ２をＣＯ２放散塔から排出するＣＯ２排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備えるＣＯ２放散塔内において、ＣＯ２を含んだアミン化合物含有吸収液と蒸気とを充填物にて向流で接触させてアミン化合物含有吸収液からＣＯ２を放散させ、アミン化合物含有吸収液を再生すると共にＣＯ２を回収する第２工程であって、アミン化合物含有吸収液が吸収液導入口から吸収液排出口に流れ且つ蒸気が蒸気導入口からＣＯ２排出口に流れる第２工程と、
アミン化合物含有吸収液を蒸発槽に導入する吸収液導入口と、不純物から蒸発分離したアミン化合物含有吸収液を蒸発槽から排出する吸収液排出口と、アミン化合物含有吸収液から蒸発分離した不純物を蒸発槽から排出する不純物排出口と、該蒸発槽の外側に配設された加熱用ジャケットとを備える蒸発槽内において、不純物を含んだアミン化合物含有吸収液を連続または間歇的に真空減圧下の蒸発槽に導入して不純物とアミン化合物含有吸収液とを蒸発分離させ、アミン化合物含有吸収液を精製する第３工程と、
第１工程から得られるＣＯ２を含んだアミン化合物含有吸収液を前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口からＣＯ２放散塔に導入する第４工程と、
第２工程から得られるＣＯ２が除去されたアミン化合物含有吸収液を前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口からＣＯ２吸収塔に導入する第５工程と、
二酸化炭素回収方法において生じる不純物を含んだアミン化合物含有吸収液を前記ＣＯ２放散塔の吸収液排出口から前記蒸発槽の吸収液導入口にて蒸発槽に導入する第６工程と、
第３工程から得られる不純物が除去されたアミン化合物含有吸収液を前記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口からＣＯ２吸収塔に導入する第７工程と、
前記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔からアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を第５工程においてＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液との熱交換によって加熱し、加熱したアミン化合物含有吸収液を該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔に供給する第８工程と、
第４工程においてＣＯ２放散塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液と第５工程においてＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液との熱交換を行う第９工程と
を含むことを特徴とする。
【０１２８】
本発明の二酸化炭素回収方法において、上記第１工程には、上述した本発明の二酸化炭素吸収方法の第１工程を適用することができる。本発明の二酸化炭素回収方法は、本発明の二酸化炭素吸収方法を含むことが好ましい。
本発明の二酸化炭素回収方法において、上記第２工程には、上述した本発明のアミン化合物含有吸収液再生方法の第１工程を適用することができ、上記第８工程には、上述した本発明のアミン化合物含有吸収液再生方法の第２工程を適用することができる。本発明の二酸化炭素回収方法は、本発明のアミン化合物含有吸収液再生方法を含むことが好ましい。
本発明の二酸化炭素回収方法において、上記第３工程には、上述した本発明のアミン化合物含有吸収液精製方法の第１工程を適用することができる。本発明の二酸化炭素回収方法は、本発明のアミン化合物含有吸収液精製方法を含むことが好ましい。
【０１２９】
本発明の二酸化炭素回収方法は、
上記ＣＯ２放散塔の吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔からアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を水蒸気との熱交換により加熱して蒸気を生成し、該蒸気を前記ＣＯ２放散塔の蒸気導入口からＣＯ２放散塔に供給する第１０工程と、
上記蒸発槽の加熱用ジャケットに水蒸気を供給して前記蒸発槽を加熱する第１１工程と、
上記第１０工程及び第１１工程において熱源として使用される水蒸気を減温減圧する第１２工程と
を含むことが好ましい。
【０１３０】
本発明の二酸化炭素回収方法において、上記第１０工程には、上述した本発明のアミン化合物含有吸収液再生方法の第３工程を適用することができ、上記第１１工程には、上述した本発明のアミン化合物含有吸収液精製方法の第２工程を適用することができ、上記第１２工程には、本発明のアミン化合物含有吸収液再生方法の第５工程及び本発明のアミン化合物含有吸収液精製方法の第３工程を適用することができる。
【０１３１】
本発明の二酸化炭素回収方法は、
燃焼排ガスを前処理塔に導入する燃焼排ガス導入口と、燃焼排ガスを前処理塔から排出する燃焼排ガス排出口と、脱硫液を前処理塔に導入する脱硫液導入口と、脱硫液を前処理塔から排出する脱硫液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備える前処理塔内において、燃焼排ガスと脱硫液とを充填物にて並流で接触させて、燃焼排ガスに対して脱硫、除塵及び冷却を行う第１３工程であって、燃焼排ガスが燃焼排ガス導入口から燃焼排ガス排出口に流れ且つ脱硫液が脱硫液導入口から脱硫液排出口に流れる第１３工程と、
第１３工程から得られる燃焼排ガスを上記ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口からＣＯ２吸収塔に導入する第１４工程と
を含むことが好ましい。
【０１３２】
本発明の二酸化炭素回収方法において、上記第１３工程には、上述した本発明の燃焼排ガス前処理方法の第１工程を適用することができる。本発明の二酸化炭素回収方法は、本発明の燃焼排ガス前処理方法を含むことが好ましい。
【０１３３】
本発明の二酸化炭素回収方法は、上述の本発明の二酸化炭素回収装置を利用することで実施することができる。
【０１３４】
次に、本発明の二酸化炭素回収装置及び本発明の二酸化炭素回収方法の実施態様について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１及び図２は、いずれも、本発明の二酸化炭素回収装置の一実施態様を利用した本発明の二酸化炭素回収方法の一実施態様を図式的に示したフロー図であるが、図１はＣＯ２吸収塔が向流運転の場合の詳細であり、図２はＣＯ２吸収塔が並流運転の場合の詳細である。
【０１３５】
図１に示される二酸化炭素回収装置は、図３に示される二酸化炭素吸収装置、図５に示されるアミン化合物含有吸収液再生装置、及び図６に示されるアミン化合物含有吸収液精製装置を備える。ここで、ＣＯ２放散塔の吸収液排出口は、流路７１によって、第１熱交換器７２及び第２熱交換器７３を介して、ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に接続されている。また、ＣＯ２放散塔の吸収液排出口は、流路７４によって、蒸発槽の吸収液導入口と接続されている。ＣＯ２吸収塔の吸収液排出口は、流路７５によって、第２熱交換器７３を介してＣＯ２放散塔の吸収液導入口と接続されているが、流路７５は、第２熱交換器７３に到達する前に分岐しており、第２熱交換器７３を介さずにＣＯ２放散塔の吸収液導入口と連結している流路も備える。図６に示されるアミン含有吸収液精製装置における気液分離装置の液体排出口は、流路７６によって、ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口と接続されている。なお、流路７４は、蒸発槽の吸収液導入口に向かう途中まで流路７１と共通する流路であり、途中から分岐して蒸発槽の吸収液導入口と連結している。流路７６は、ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に向かう途中から流路７１と共通する流路である。ＣＯ２放散塔の吸収液排出口からＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において流路７４は流路７６の上流に位置している。
【０１３６】
図２に示される二酸化炭素回収装置は、図４に示される二酸化炭素吸収装置、図５に示されるアミン化合物含有吸収液再生装置、及び図６に示されるアミン化合物含有吸収液精製装置を備える。ここで、ＣＯ２放散塔の吸収液排出口は、流路８１によって、第１熱交換器８２及び第２熱交換器８３を介して、ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に接続されている。また、ＣＯ２放散塔の吸収液排出口は、流路８４によって、蒸発槽の吸収液導入口と接続されている。ＣＯ２吸収塔の吸収液排出口は、流路８５によって、第２熱交換器８３を介してＣＯ２放散塔の吸収液導入口と接続されているが、流路８５は、図１と同様に、第２熱交換器８３に到達する前に分岐している。図６に示されるアミン含有吸収液精製装置における気液分離装置の液体排出口は、流路８６によって、ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口と接続されている。なお、流路８４は、蒸発槽の吸収液導入口に向かう途中まで流路８１と共通する流路であり、途中から分岐して蒸発槽の吸収液導入口と連結している。流路８６は、ＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に向かう途中から流路８１と共通する流路である。ＣＯ２放散塔の吸収液排出口からＣＯ２吸収塔の吸収液導入口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において流路８４は流路８６の上流に位置している。
【０１３７】
以上、発明の実施の形態で効果を述べてきたように、本発明によれば、燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収する方法に使用される装置を長期に安定運転することが可能となり、メンテナンス費用の削減と省エネルギーが達成される。特に米国特許７，５１０，１７２号に記載されるような高機能充填物の採用により塔の小型化に大きなメリットがある。以下に年間１００万トンのＣＯ２回収プラントを例にとって小型化を比較する。
表１に３つの塔のガス負荷を示す。当然、ＣＯ２放散塔よりも燃焼排ガスの前処理塔とＣＯ２吸収塔の負荷は大きい。
表２では、従来の一般充填物（ラシヒリング等）を採用した塔を高機能性充填物（ミューカンパニー社製ＭＵ−ＳＳＰＷエレメント）に変更した場合の小型化を示した。特に前処理塔とＣＯ２吸収塔の２塔に高機能性充填物を採用し並流運転に変更することで塔の塔径と高さを半分以下に小型化することが可能であり、設備費の大幅削減の効果があることが分かる。
【０１３８】
【表１】
2018190104.tif 000003
【０１３９】
【表２】
2018190104.tif 000004
【符号の説明】
【０１４０】
１・・・ＣＯ２吸収塔
２・・・第１冷却器
３・・・第２冷却器
４・・・燃焼排ガス導入口
５・・・燃焼排ガス排出口
６・・・吸収液導入口
７・・・吸収液排出口
８，８’・・・充填物
８’’・・・追加の充填物
９・・・第１冷却器の吸収液回収口側における第１冷却器とＣＯ２吸収塔の接続位置
１０・・・第１冷却器の吸収液供給口側における第１冷却器とＣＯ２吸収塔の接続位置
１１・・・第２冷却器の液体供給口側における第２冷却器とＣＯ２吸収塔の接続位置
１２・・・第２冷却器の液体回収口側における第２冷却器とＣＯ２吸収塔の接続位置
２１・・・ＣＯ２放散塔
２２・・・第１加熱器
２３・・・第２加熱器
２４・・・気液分離装置
２５・・・過熱蒸気防止装置
２６，２６’・・・吸収液導入口
２７・・・吸収液排出口
２８・・・蒸気導入口
２９・・・ＣＯ２排出口
３０，３０’・・・充填物
３１・・・第１加熱器の吸収液回収口側における第１加熱器とＣＯ２放散塔の接続位置
３２・・・第１加熱器の吸収液供給口側における第１加熱器とＣＯ２放散塔の接続位置
３３・・・静止型混合器
３４・・・過熱蒸気防止装置用設定温度計
４１・・・蒸発槽
４２・・・気液分離装置
４３・・・減圧装置
４４・・・吸収液導入口
４５・・・吸収液排出口
４６・・・不純物排出口
４７・・・加熱用ジャケット
５１・・・前処理塔
５２・・・冷却器
５３・・・混合器
５４・・・燃焼排ガス導入口
５５・・・燃焼排ガス排出口
５６・・・脱硫液導入口
５７・・・脱硫液排出口
５８・・・充填物
５９・・・脱硫剤供給流路
６０・・・補給水供給流路
６１・・・燃焼排ガス供給流路
６２・・・循環液ポンプ
７１・・・流路
７２・・・第１熱交換器
７３・・・第２熱交換器
７４・・・流路
７５・・・流路
７６・・・流路
８１・・・流路
８２・・・第１熱交換器
８３・・・第２熱交換器
８４・・・流路
８５・・・流路
８６・・・流路
１０１・・・静止型混合器
１０２・・・通路管
１０３・・・第１羽根体
１０４・・・穿設孔
１０５・・・第１内筒管
１０６・・・第２羽根体
１０７・・・穿設孔
１０８・・・第２内筒管
１０９・・・開口部
Ｍ・・・モータ
Ｐ・・・圧力計
Ｔ・・・温度計
Ｆ・・・流量計
Ｌ・・・液面計
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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