(57)【要約】[課題]大気へ飛散するアミンを抑制すると共に、処理ガス同伴アミンを効率良くアミン吸収液へ回収し、再利用する。[解決手段]実施形態の二酸化炭素回収装置は、第１の吸収部と、再生部と、水洗回収部と、プレアミン回収部と、を持つ。前記第１の吸収部は、二酸化炭素を含むガスとアミン化合物を含む吸収液とを接触させて二酸化炭素を吸収液に吸収させてリッチ液として排出する。前記部は、前記第１の吸収部から送られるリッチ液から二酸化炭素ガスを放出させ、吸収液を再生する。前記水洗回収部は、前記第１の吸収部から送られる脱炭酸処理ガスに同伴するアミン化合物を回収する。前記プレアミン回収部は、前記第１の吸収部と前記水洗回収部との間に設けられ、リッチ液の一部が前記第１の吸収部から送られて前記第１の吸収部からの脱炭酸処理ガスとリッチ液の前記一部とを向流接触させることにより、前記脱炭酸処理ガスに同伴するアミン化合物を捕捉する。
2013081126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を含むガスとアミン化合物を含む吸収液とを接触させて二酸化炭素を吸収液に吸収させてリッチ液として排出する第１の吸収部と、
前記第１の吸収部から送られるリッチ液から二酸化炭素ガスを放出させ、吸収液を再生する再生部と、
前記第１の吸収部から送られる脱炭酸処理ガスに同伴するアミン化合物を回収する水洗回収部と、
前記第１の吸収部と前記水洗回収部との間に設けられ、リッチ液の一部が前記第１の吸収部から送られて前記第１の吸収部からの脱炭酸処理ガスとリッチ液の前記一部とを向流接触させることにより、前記脱炭酸処理ガスに同伴するアミン化合物を捕捉するプレアミン回収部と、
を備える二酸化炭素回収装置。
【請求項２】
前記プレアミン回収部から排出されるリッチ液を前記第１の吸収部の中段部へ送るための第１の配管をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項３】
捕捉された前記アミン化合物を吸収したリッチ液の前記一部をリッチ液へ返液するための第２の配管をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項４】
捕捉された前記アミン化合物を吸収したリッチ液の前記一部を前記プレアミン回収部の底部から取り出して前記プレアミン回収部の頂部へ戻す循環機構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】
循環中のリッチ液の前記一部に含まれる二酸化炭素の濃度を測定し、測定結果に応じて前記第１の吸収部から前記プレアミン回収部へ導入するリッチ液の量と前記プレアミン回収部からリッチ液へ返液する量とを制御する監視制御部をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項６】
前記再生部から放出された二酸化炭素の一部と前記第１の吸収部からのリッチ液の前記一部とを接触させ、前記第１の吸収部からの前記リッチ液の二酸化炭素濃度よりも高濃度となるように二酸化炭素が吸収されたリッチ液を前記プレアミン回収部へ供給する第２の吸収部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項７】
前記第１の吸収部と前記プレアミン回収部、または前記第１の吸収部と前記プレアミン回収部と前記水洗回収部が一体形成されることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項８】
前記水洗回収部は複数段設けられ、
最上段を除く少なくとも最下段の水洗回収部から洗浄液を取り出して吸収液に添加するための第３の配管をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項９】
前記再生部から放出される二酸化炭素ガスから水蒸気を分離して還流水として前記再生部に戻す気液分離器をさらに備え、
前記還流水を前記水洗回収部へ送るための第４の配管をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項１０】
二酸化炭素を含むガスとアミン化合物を含む吸収液とを接触させて二酸化炭素を吸収液に吸収させることと、
二酸化炭素を吸収した吸収液であるリッチ液から二酸化炭素を放出させるとともに、吸収液を再生することと、
前記ガスから二酸化炭素が除去された脱炭酸処理ガスを洗浄水によって洗浄して脱炭酸処理ガスに同伴するアミン化合物を回収することと、
を備え、
前記アミン化合物を回収することは、前記リッチ液の一部を取り出して前記脱炭酸処理ガスと向流接触させることにより、前記アミン化合物を捕捉することを含む、
二酸化炭素回収方法。
【請求項１１】
捕捉された前記アミン化合物を吸収した前記一部のリッチ液は残部のリッチ液へ返液されることを特徴とする請求項１０に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１２】
捕捉された前記アミン化合物を吸収した前記一部のリッチ液は前記アミン化合物の捕捉のために循環利用されることを特徴とする請求項１０に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１３】
循環中のリッチ液の前記一部に含まれる二酸化炭素の濃度を測定し、測定結果に応じ、前記脱炭酸処理ガスとの向流接触のために取り出される前記リッチ液の一部の量と、前記残部のリッチ液へ返液される量とを制御することをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１４】
前記アミン化合物を捕捉することは、リッチ液から放出された二酸化炭素の一部と前記一部のリッチ液とを接触させ、これにより前記一部のリッチ液の二酸化炭素濃度よりも高濃度となるように二酸化炭素が吸収されたリッチ液を用いて行われることを特徴とする請求項１０に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１５】
二酸化炭素を含むガスとアミン化合物を含む吸収液とを接触させることにより二酸化炭素を吸収した吸収液であるリッチ液の一部を取り出し、前記ガスから二酸化炭素が除去された脱炭酸処理ガスと向流接触させることにより、前記脱炭酸処理ガスに同伴するアミン化合物を捕捉するアミン化合物回収方法。
【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、二酸化炭素回収方法およびアミン化合物回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼ガスとアミン系吸収液を接触させ、燃焼ガス中の二酸化炭素を分離回収する方法、及び回収された二酸化炭素を大気へ放出することなく貯蔵する様々な方法が提案されている（例えば特開２００４−３２３３３９号公報参照）。【０００３】
アミン系吸収液にて、二酸化炭素を分離回収するプロセスにおいては、脱炭酸済みの処理ガスに同伴してアミン化合物（以下、「処理ガス同伴アミン」という）が大気へ飛散するので、これを効率よく回収することが求められている。
【発明の開示】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、大気へ飛散するアミンを抑制すると共に、処理ガス同伴アミンを効率良くアミン吸収液へ回収し、再利用できる二酸化炭素回収装置、二酸化炭素回収方法およびアミン化合物回収方法を提供することである。
【０００５】
実施形態の二酸化炭素回収装置は、第１の吸収部と、再生部と、水洗回収部と、プレアミン回収部と、を持つ。前記第１の吸収部は、二酸化炭素を含むガスとアミン化合物を含む吸収液とを接触させて二酸化炭素を吸収液に吸収させてリッチ液として排出する。前記再生部は、前記第１の吸収部から送られるリッチ液から二酸化炭素ガスを放出させ、吸収液を再生する。前記水洗回収部は、前記第１の吸収部から送られる脱炭酸処理ガスに同伴するアミン化合物を回収する。前記プレアミン回収部は、前記第１の吸収部と前記水洗回収部との間に設けられ、リッチ液の一部が前記第１の吸収部から送られて前記第１の吸収部からの脱炭酸処理ガスとリッチ液の前記一部とを向流接触させることにより、前記脱炭酸処理ガスに同伴するアミン化合物を捕捉する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態１による二酸化炭素回収装置の概略構成を示す図。
【図２】実施形態２による二酸化炭素回収装置の概略構成を示す図。
【図３】実施形態３による二酸化炭素回収装置の概略構成を示す図。
【図４】実施形態４による二酸化炭素回収装置の概略構成を示す図。
【図５】リッチ液入れ替えの自動制御手段を備える二酸化炭素回収装置の具体的構成の一例を示す図。
【図６】実施形態５による二酸化炭素回収装置の概略構成を示す図。
【図７】実施形態６による二酸化炭素回収装置の概略構成を示す図。
【図８】実施形態７による二酸化炭素回収装置の概略構成を示す図。
【図９】実施形態８による二酸化炭素回収装置の概略構成を示す図。
【図１０】実施形態９による二酸化炭素回収装置の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
まず、比較例について説明をする。
【０００８】
比較例による二酸化炭素回収装置（図示せず）では、処理ガス同伴アミンを洗浄水にて捕捉する水洗装置が設けられる。しかしながら、洗浄水中のアミン濃度は低く、洗浄水にて捕集したアミンを吸収液として再利用するためには、蒸留などの処理によって洗浄水をアミン吸収液（リーン液）の濃度にまで濃縮することが必要となる。リーン液を用いた二酸化炭素回収方法においては、必要エネルギーをいかに低減するかが重要な課題となっている一方で、洗浄水の濃縮には多大なエネルギーを要する。仮に洗浄水にて捕集したアミンをそのままリーン液として利用すると、リーン液中のアミン濃度が徐々に薄まり、二酸化炭素回収装置として所定の性能を維持できなくなる。すなわち、吸収塔にて二酸化炭素を吸収させる工程、および、吸収した二酸化炭素を再生塔にて吸収液から追い出す工程の２工程のサイクルにて二酸化炭素を分離回収する上で必要となる熱量（エネルギー）が増加してしまう。
【０００９】
処理ガス同伴アミンは洗浄水により連続的に捕捉されるため、洗浄水中のアミン濃度は、アミン回収装置の運転時間に従って増加していく。そのため、洗浄水中のアミン濃度がアミン吸収液近くの濃度になった後、洗浄水をアミン吸収液へ添加することで、アミンを再利用することが考えられる。しかしながら、洗浄水中のアミン濃度が高くなると洗浄水のアミン捕捉力が弱まるため、洗浄水通過後の処理ガス中に同伴アミンが多く存在することになり、これでは大気へのアミン飛散量の増加につながってしまう。
【００１０】
この一方、発明者らは、アミン吸収液中の二酸化炭素濃度が大きくなると、液中アミンの揮発性が小さくなるため、処理ガス同伴アミンの量が小さくなることを見出した。発明者らはこのことに着目し、水洗装置と吸収塔の間に所定の充填部または棚段部を設け、吸収塔からの二酸化炭素を大量に含んだリッチ液の一部を抜き出して該充填部または棚段部に導入し、吸収塔頂部からの脱炭酸処理ガスと向流接触させることにより、処理ガス同伴アミンを捕捉することに想到した。そして、上記充填部または棚段部をプレアミン回収部と称した。
【００１１】
以下、図面を参照しながらプレアミン回収部を中心に実施の形態のいくつかについて説明する。図面において同一の部分には同一の参照番号を付し、その重複説明は適宜省略する。
【００１２】
（１）実施形態１
図１は、実施形態１による二酸化炭素回収装置の概略構成を示す図である。図１に示す二酸化炭素回収装置は、吸収塔２１と、再生塔２３と、アミン回収塔２２と、吸収液緩衝タンク２４と、ポンプ７１〜７４と、熱交換器７５〜８０とを備える。
【００１３】
吸収塔２１には、二酸化炭素を吸収するためのアミン化合物を含有する二酸化炭素吸収液（リーン液）１１が吸収液緩衝タンク２４からポンプ７２によってその頂部から導入され、吸収塔２１の底部から導入される二酸化炭素含有排ガス１と接触させてリーン液１１に二酸化炭素を吸収させることにより、二酸化炭素含有排ガス１から二酸化炭素を吸収除去する。本実施形態において、吸収塔２１は例えば第１の吸収部に対応する。
【００１４】
二酸化炭素を吸収した吸収液はリッチ液１２としてポンプ７１により吸収塔２１から再生塔２３のリッチ液供給部９７へ送られる。約４０℃〜約６０℃の温度で吸収塔２１から出るリッチ液１２は再生塔２３へ送られる前に熱交換機７９により約９０℃〜約１２０℃にまで予め加熱され、再生塔２３に送られた後はリボイラー６３により約１２０℃にまで加熱され、これによりリッチ液から二酸化炭素が２段の充填部を経由して再生塔２３から放出する。本実施形態において、再生塔２３は例えば再生部に対応する。
【００１５】
リッチ液からの二酸化炭素の放出により、吸収液はリーン液１１として再生して再生塔２３から引き出される。引き出されたリーン液１１は熱交換器７９によりリッチ液１２との間で熱交換がなされることにより冷却して吸収液緩衝タンク２４に導入される。なお、２段の充填部の頂部にはデミスタ４１，４２がそれぞれ設けられ、アミン吸収液ミストを捕捉してそれぞれの充填部へ回収する。
【００１６】
再生塔２３から放出した、水蒸気を含む二酸化炭素は、熱交換機７８によって冷却されて気液分離器６４へ導入され、水蒸気を分離されて気液分離器６４から二酸化炭素回収装置の外部へ放出される。気液分離器６４により分離された水蒸気は二酸化炭素を含有する炭酸水として再生塔２３へ返される。
【００１７】
なお、図１に示す例では再生塔２３は２段の充填部を備える態様を取り挙げて説明したが、これに限ることなく、二酸化炭素回収装置の規模に応じて１段でも３段以上でもよい。
【００１８】
吸収液緩衝タンク２４に収容されたリーン液１１はポンプ７２によって熱交換器７５による再冷却を経て吸収塔２１の頂部に設けられた液分散器３１へ送られ、吸収塔２１の底部へ向けて滴下し、前述したように二酸化炭素含有排ガス１と接触してこれを吸収する。
【００１９】
アミン回収塔２２は、アミン水洗回収部５３と、該アミン水洗回収部５３と吸収塔２１との間に設けられた本実施形態において特徴的なプレアミン回収部５２とを備える。プレアミン回収部５２はその頂部に液分散器３２が設けられる。
【００２０】
吸収塔２１底部からのリッチ液１２の一部が分流リッチ液１３として取り出されてプレアミン回収部５２の液分散器３２へ送られ、底部へ向けて滴下する。そして、吸収塔２１から放出する脱炭酸処理ガス２がプレアミン回収部５２へ送られ、液分散器３２から滴下するリッチ液１２と向流接触することにより、脱炭酸処理ガス２に同伴するアミン化合物が分流リッチ液１３へ捕捉回収され、プレアミン回収部液溜め５７に一旦貯留される。アミン回収部液溜め５７のアミン吸収リッチ液１４は、本実施形態においては吸収液緩衝タンク２４からのリーン液１１に添加されて吸収塔２１に導入される。
【００２１】
アミン水洗回収部５３は本実施形態において１段構成となっており、プレアミン回収部５２で捕捉されなかったごく微量の脱炭酸処理ガス吸収アミンを捕捉・回収する。アミン水洗回収部５３には、リッチ液よりもアミン捕捉力の強い洗浄水１５が液分散器３３に送液されて分散落下し、プレアミン回収部５２通過後の処理ガスに含まれる残アミンを捕捉することにより、大気へ飛散するアミン量を抑制する。アミン化合物を捕捉・回収した洗浄水１５は、アミン水洗回収部５３底部の液溜め部５８に入った後、ポンプ７３により再び液分散器３３へ送液されることにより循環利用される。その際、熱交換器７７により所定温度にまで冷却されることにより、アミン捕捉力が高められる。また、洗浄水１５に、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、ホウ酸、シュウ酸などを添加すれば、アミン捕捉力をさらに高めることができる。本実施形態においてアミン水洗回収部５３は例えば水洗回収部に対応する。
【００２２】
なお、プレアミン回収部５２およびアミン水洗回収部５３の液分散器３２，３３の後段（上部）にはデミスタ３９，４０がそれぞれ設けられ、脱炭酸処理ガス２に同伴する吸収液ミストおよび洗浄水ミストをそれぞれ捕捉してリッチ液１１および洗浄水１５へそれぞれ回収する。同様に、吸収塔２１の頂部に設けられた液分散器３１の後段（上部）にもデミスタ３８が設けられ、脱炭酸処理ガス２に同伴する吸収液ミストを捕捉して吸収塔２１へ回収する。
【００２３】
吸収液に含まれるアミン化合物としては、モノエタノールアミン、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノールのようなアルコール性水酸基含有１級アミン類、ジエタノールアミン、２−メチルアミノエタノールのようなアルコール性水酸基含有２級アミン類、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミンのようなアルコール性水酸基含有３級アミン類、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ジエチレントリアミンのようなポリエチレンポリアミン類、ピペラジン類、ピペリジン類、ピロリジン類のような環状アミン類、キシリレンジアミンのようなポリアミン類、メチルアミノカルボン酸のようなアミノ酸類等及びこれらの混合物が挙げられる。これらのアミン類は通常１０〜７０重量％の水溶液として使用される。また、吸収液には二酸化炭素吸収促進剤または腐食防止剤、さらには、その他の媒体としてメタノール、ポリエチレングリコール、スルフォラン等を加えることができる。
【００２４】
本実施形態において、分流リッチ液１３は、プレアミン回収部５２へ導入される前に熱交換器７６により冷却される。
【００２５】
一般的に、アミン吸収液またはアミン洗浄水は、低温になるほど気相中のアミン蒸気圧が小さくなるため、処理ガス同伴アミンの捕捉力が増加する。
【００２６】
本実施形態では、熱交換器７６にて冷却したリッチ液をアミン回収のために利用するので、高い捕捉力でアミン化合物を捕捉・再利用することが可能となる。
【００２７】
本実施形態および以下の各実施形態では、吸収塔２１底部からリッチ液１２の一部を取り出してプレアミン回収部５２の液分散器３２へ送る簡易な方法として、ポンプ７１と熱交換器７９との間でリッチ液１２を分流させる態様について説明したが、プレアミン回収部５２へのリッチ液の供給はこの態様に限ることなく、例えば吸収塔２１底部とプレアミン回収部５２との間に別個の配管を設け、吸収塔２１から再生塔２３へのリッチ液の流れとは独立にリッチ液を直接供給することとしてもよい。
【００２８】
（２）実施形態２
図２は、実施形態２による二酸化炭素回収装置の概略構成を示す図である。図１との対比により明らかなように、本実施形態の二酸化炭素回収装置の特徴点は、プレアミン回収部液溜め５７に貯留されたアミン吸収リッチ液１４を、吸収液緩衝タンク２４からのリーン液１１に添加するのではなく、配管９１を経由して二酸化炭素回収部５１の中断部へ導入する点にある。本実施形態のその他の構成は、上述した実施形態１と実質的に同一である。
【００２９】
吸収塔２１において、二酸化炭素の吸収を効率良く行うためには、気液平衡と吸収速度の温度依存性の観点から、吸収塔２１の全体が均一な温度となることが望ましい。しかしながら、リーン液１１は吸収塔２１内で二酸化炭素を吸収することにより溶解熱を発生するため、吸収塔２１内の温度は、上部から下部へ向けてより高くなる傾向にある。本実施形態では、予め熱交換器７６にて冷却し、プレアミン回収部５２でアミン化合物の回収に利用したリッチ液１４を、配管９１を経由して吸収塔２１の中段部へ投入し、これにより、吸収塔２１下部での液温上昇を抑えることに活用する。本実施形態において配管９１は例えば第１の配管に対応する。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、プレアミン回収部５２でアミン化合物の回収に利用したリッチ液１４を吸収塔２１の中段部へ導入し、吸収塔２１内での冷却効果を発揮させるので、二酸化炭素吸収効率をさらに上昇させ、吸収液量の低減、または吸収塔の高さを低減することが可能になる。
【００３１】
（３）実施形態３
図３は、実施形態３による二酸化炭素回収装置の概略構成を示す図である。図１との対比により明らかなように、本実施形態の二酸化炭素回収装置の特徴点は、プレアミン回収部液溜め５７に貯留されたアミン吸収リッチ液１４を、吸収液緩衝タンク２４からのリーン液１１に添加するのではなく、配管９３を経由して、リッチ液１２へ連続的に返液する点にある。本実施形態のその他の構成は、上述した実施形態１と実質的に同一である。
【００３２】
アミン吸収リッチ液１４をリッチ液１２の本流へ返液する箇所は、プレアミン回収部５２へ導入するために分流リッチ液１３として取り出された分流点の下流、すなわち、分流点よりも再生塔２３側の位置で、かつ、再生熱交換器７９の手前までの箇所が望ましい。
【００３３】
（４）実施形態４
図４は、実施形態４による二酸化炭素回収装置の概略構成を示す図である。図１との対比により明らかなように、本実施形態の二酸化炭素回収装置の特徴点は、ポンプ７４と、循環用配管１６と、配管１９と、切替部２８とをさらに備える点にある。
【００３４】
ポンプ７４は、プレアミン回収部液溜め５７から熱交換器７６との間に設けられ、アミン吸収リッチ液１４を、循環用配管１６により循環させる。ポンプ７４および循環用配管１６は、本実施形態において例えば循環機構に対応する。
【００３５】
配管１９は、分流リッチ液を循環用配管１６へ導入する配管１８よりも再生塔２３側に設けられてアミン吸収リッチ液１４を循環用配管１６からリッチ液１２の本流へ返液する。切替部２８は、配管１８，１９にそれぞれ設けられたバルブＶ１，Ｖ２を含み、分流リッチ液のプレアミン回収部５２への導入およびアミン吸収リッチ液１４のリッチ液１２本流への抜き出しを制御する。
【００３６】
リッチ液１２の本流から分流して液分散器３２に導入された分流リッチ液は、滴下によりアミン化合物を吸収したアミン吸収リッチ液１４としてプレアミン回収部液溜め部５７に一旦貯留した後、ポンプ７４にて再び液分散器３２に送液され、循環利用される。その際、アミン吸収リッチ液１４は、熱交換器７６で所定の温度まで冷却される。ただし、リッチ液が循環利用されるにつれ、徐々にリッチ液中の二酸化炭素が抜けていく。このため、切替部２８にてリッチ液の入れ替えを実施する。切替部２８は、手動モードと自動モードの両方を有し、オペレータによる手動モードでは、バルブＶ１を開いて分流リッチ液をプレアミン回収部５２へ導入すると同時に、バルブＶ２を開き、リッチ液１２の本流へプレアミン回収部５２からアミン吸収リッチ液１４の抜き出しを行う。
【００３７】
図５は、リッチ液入れ替えの自動制御手段を備える二酸化炭素回収装置の構成例を示す図である。本例の二酸化炭素回収装置は、図４の構成に加え、二酸化炭素濃度計測器６１、演算器６２をさらに備える。
【００３８】
二酸化炭素濃度計測器６１は、プレアミン回収部液溜め部５７に貯留したアミン吸収リッチ液１４中の二酸化炭素濃度を測定し、測定結果を演算器６２へ送る。演算器６２は予め設定された二酸化炭素濃度の閾値と測定結果とを比較し、測定結果が閾値を下回った場合に、指令信号を生成して切替部２８へ送る。指令信号を与えられた切替部２８は、自動モードに切り替わり、バルブＶ１を開いて分流リッチ液をプレアミン回収部５２へ導入すると同時に、バルブＶ２を開き、プレアミン回収部５２からリッチ液１２の本流へアミン吸収リッチ液１４の抜き出しを行う。所定の二酸化炭素濃度が確保された時点で、演算器６２から切替部２８へバルブＶ１，Ｖ２を閉じる指令が出される。二酸化炭素濃度計測器６１としては、密度計測器、ｐＨ計測器、超音波計測器、赤外吸光計測器、粘度計測器、酸化還元電位計測器（ＯＲＰ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）計）などが考えられる。二酸化炭素濃度計測器６１、演算器６２および切替部２８は、本実施形態において例えば監視制御部に対応する。
【００３９】
このように、本実施形態によれば、ポンプ７４および循環用配管１６によりプレアミン回収部５２内でアミン吸収リッチ液１４を連続的に循環させるので、再利用可能なアミン吸収液を簡易な構成で取得することができる。さらに、二酸化炭素濃度計測器６１、演算器６２および切替部２８により所定の二酸化炭素濃度を確保する場合は、処理ガス同伴アミンを高い効率で安定的に捕捉・吸収することができる。
【００４０】
（５）実施形態５
図６は、実施形態４による二酸化炭素回収装置の概略構成を示す図である。図１との対比により明らかなように、本実施形態の二酸化炭素回収装置の特徴点は、熱交換器７６に代え、分流リッチ液１３を導入されて気液分離器６４からの二酸化炭素の一部を接触させることにより二酸化炭素の濃度が高められたリッチ液を生成してプレアミン回収部５２へ送る小型吸収塔２５を備える点にある。本実施形態の二酸化炭素回収装置のその他の構成は、図１に示す二酸化炭素回収装置と実質的に同一である。
【００４１】
小型吸収塔２５は、上段に液分散器３６が設けられ、ポンプ７１の下流で本流のリッチ液１２から分流された分流リッチ液１３が液分散器３６に導入される。分流リッチ液１３は小型吸収塔２５底部の液溜めに向けて滴下する。小型吸収塔２５の中断には、再生塔２３から放出した二酸化炭素の一部が気液分離器６４を介して導入され、液分散器３６から滴下する分流リッチ液１３と向流接触する。これにより、小型吸収塔２５底部には二酸化炭素濃度が高められたリッチ液が溜まり、プレアミン回収部５２の液分散器３２へ送られる。本実施形態において、小型吸収塔２５は例えば第２の吸収塔に対応する。
【００４２】
なお、小型吸収塔２５の頂部にはデミスタ４３が設けられ、アミン吸収液ミストを捕捉して滴下させる。分流リッチ液１３に吸収されなかった残余の二酸化炭素は、熱交換器７８の手前で再生塔２３からの回収二酸化炭素２０に合流し、熱交換機７８によって冷却されて気液分離器６４へ導入され、水蒸気を分離されて二酸化炭素回収装置の外部へ放出される。
【００４３】
本実施形態によれば、小型吸収塔２５により分流リッチ液１３と１００％の二酸化炭素とを向流接触させるので、二酸化炭素濃度が高められた分流リッチ液１３をプレアミン回収部５２へ送液することができる。これにより、アミン化合物の分流リッチ液１３への吸収効率を高め、処理ガスに同伴して飛散するアミン量をさらに小さくすることができる。
【００４４】
（６）実施形態６
図７は、実施形態６による二酸化炭素回収装置の概略構成を示す図である。図１との対比により明らかなように、本実施形態の二酸化炭素回収装置の特徴点は、アミン回収塔２２が複数段のアミン水洗回収部を含む点にある。図７に示す例では２段のアミン水洗回収部５３，５４がプレアミン回収部５２の後段に設けられているが、勿論これに限ることなく、３段以上のアミン水洗回収部を設けてもよい。そして、最前段（最下部）のアミン水洗回収部５３の洗浄水は配管９５を経由してリーン液１１へ添加される。本実施形態の二酸化炭素回収装置のその他の構成は、図１に示す二酸化炭素回収装置と実質的に同一である。
【００４５】
前段のアミン水洗回収部５３の構成および動作については実施形態１にて既に説明した通りである。後段のアミン水洗回収部５４についてもその構成・動作は実質的にアミン水洗回収部５３と同一である。すなわち、アミン水洗回収部５４は、アミン水洗回収部５３で捕捉されなかったごく微量の脱炭酸処理ガス吸収アミンが導入される。リッチ液１２よりもアミン捕捉力の強い洗浄水１６が気液分散器３３にて分散落下し、脱炭酸処理ガス中の残アミンを捕捉・回収する。捕捉・回収後の洗浄水１６は、アミン水洗回収部５４底部の液溜め部５９で貯留した後、ポンプ７４により再び液分散器３３へ送液されることにより循環利用される。その際、熱交換器８０により所定温度にまで冷却されることにより、アミン捕捉力が高められる。本実施形態において、配管９５は例えば第３の配管に対応する。
【００４６】
アミン水洗回収部を複数段にすることのメリットは次の通りである。すなわち、実施形態１にて先述した通り、洗浄水にて捕集したアミンを吸収液（リーン液）として再利用するためには、吸収液（リーン液）中で所定以上のアミン濃度を保持する必要がある。そのため、洗浄水中のアミン濃度を吸収液中のアミン濃度にできるだけ近づけることが重要となる。しかしながら、洗浄水中のアミン濃度が大きくなると、処理ガス同伴アミンを捕捉する力が低下し、大気へのアミン飛散量が増加してしまう。
【００４７】
そこで、本実施形態では、アミン水洗回収部を複数段の構成とし、洗浄水中のアミン濃度が最も高くなる最前段（最下段）からの洗浄水を、配管９５を介して吸収液（リーン液）へ添加することにより、処理ガス同伴アミンを効率良く回収・再利用する。この一方、アミン水洗回収部が後段（上段）になるほど洗浄水中のアミン濃度が低くなるように管理し、洗浄水のアミン捕捉力を増加することにより、大気放散アミン量を低減する。また、図７には記載していないが、洗浄水中のアミン濃度がある基準以上となった時点で、図示しない配管を経由して洗浄水を前段（下段）の水洗部へバイパスし、前段の洗浄水として利用する方法が考えられる。これにより、前段（下段）ほどアミン濃度が大きく、後段（上段）ほどアミン濃度が小さくなり、アミンの再利用、およびアミンの大気放散抑制の両立に理想的な運用が可能になる。
【００４８】
（７）実施形態７
図８は、実施形態７による二酸化炭素回収装置の概略構成を示す図である。図１との対比により明らかなように、本実施形態の二酸化炭素回収装置の特徴点は、気液分離器６４で生成される再生塔還流水６０の一部をアミン水洗回収部５３内で循環利用される洗浄水１５へ添加する配管９６を備える点にある。本実施形態の二酸化炭素回収装置のその他の構成は、図１に示す二酸化炭素回収装置と実質的に同一である。
【００４９】
実施形態１の説明で前述した通り、アミン洗浄水中の二酸化炭素濃度が高くなると、液中アミンの揮発性が小さくなるため、処理ガスに同伴して飛散するアミン化合物の量が少なくなる。気液分離器６４で生成される再生塔還流水６０は、回収二酸化炭素２０と気液接触しているため、その二酸化炭素濃度は非常に高い。そこで、配管９６を経由して再生塔還流水６０をアミン水洗回収部５３へ送液してアミン洗浄水として利用することにより、処理ガス同伴アミンの回収効率を高めることができる。その結果、大気中へのアミン飛散量をさらに抑制することができる。本実施形態において、配管９６は例えば第４の配管に対応する。
【００５０】
なお、再生塔還流水６０をアミン洗浄水として利用することは、図８に例示の二酸化炭素回収装置に限ることなく、特に図示はしないが、図２乃至図７に示したいずれの二酸化炭素回収装置にも適用可能であり、また、図８および図９を参照しながら後述する二酸化炭素回収装置にも適用可能である。
【００５１】
（８）実施形態８
以上述べた実施形態では、第１の吸収塔２１とアミン回収塔２２とが互いに分離独立している形態を取り挙げて説明したが、これに限ることなく、これらを一体形成することも勿論可能である。
【００５２】
図９は、実施形態８による二酸化炭素回収装置の概略構成を示す図である。図１との対比により明らかなように、本実施形態の二酸化炭素回収装置の特徴点は、図１に示す吸収塔２１およびアミン回収塔２２に代えて、二酸化炭素吸収およびアミン回収塔１００を備える。二酸化炭素吸収およびアミン回収塔１００は、第１吸収部８１と、プレアミン回収部８２と、水洗回収部５３とを含み、これら第１吸収部８１、プレアミン回収部８２、および水洗回収部５３がこの順で積層されるように一体形成されている。本実施形態の二酸化炭素吸収装置のその他の構成は、図１に示す二酸化炭素吸収装置と実質的に同一である。
【００５３】
第１吸収部８１から放出する脱炭酸処理ガス２は、外部の配管を経ることなくプレアミン回収部８２へ直接送られる。液分散器３２から滴下するリッチ液１２と向流接触することにより、脱炭酸処理ガス２に同伴するアミン化合物が分流リッチ液１３へ捕捉回収され、プレアミン回収部液溜め８７に一旦貯留される。二酸化炭素吸収およびアミン回収塔１００のその他の動作については、図１に示す吸収塔２１およびアミン回収塔２２と実質的に同一である。
【００５４】
本実施形態によれば、第１吸収部８１、プレアミン回収部８２、および水洗回収部５３が一体形成されているので、図１に示す吸収塔２１およびアミン回収塔２２と比べて二酸化炭素吸収およびアミン回収塔１００の高さを低くすることができる。
【００５５】
（９）実施形態９
上述した第１乃至第７の実施形態では、プレアミン回収部と水洗回収部とがアミン回収塔２２として一体形成された形態について説明したが、これに限ることなく、例えばプレアミン回収部を水洗回収部から引き離して第１吸収部と一体成形することも勿論可能である。
【００５６】
図１０は、実施形態９による二酸化炭素回収装置の概略構成を示す図である。図１との対比により明らかなように、本実施形態の二酸化炭素回収装置の特徴点は、図１に示す吸収塔２１およびアミン回収塔２２に代えて、二酸化炭素吸収およびプレアミン回収塔１０１と、水洗回収塔８６とを備える。二酸化炭素吸収およびプレアミン回収塔１１０は、第１吸収部８１と、プレアミン回収部８５とを含む。第１吸収部８１とプレアミン回収部８５は、この順で積層されるように一体形成されている。本実施形態の二酸化炭素吸収装置のその他の構成は、図１に示す二酸化炭素吸収装置と実質的に同一である。
【００５７】
プレアミン回収部８５で捕捉されなかったごく微量の脱炭酸処理ガス吸収アミンは、プレアミン回収部８５から配管１１２を介して水洗回収塔８６に導入され、水洗回収塔８６において、液分散器３３から分散落下する洗浄水１５と向流接触することにより捕捉される。これにより、大気へ飛散するアミン量が抑制される。二酸化炭素吸収およびプレアミン回収塔１０１と水洗回収塔８６とのその他の動作については、図１に示す吸収塔２１およびアミン回収塔２２と実質的に同一である。
【００５８】
以上述べた少なくとも一つの実施形態による二酸化炭素回収装置によれば、第１の吸収部と水洗回収部との間に設けられ、リッチ液の一部が前記第１の吸収部から送られて前記第１の吸収部からの脱炭酸処理ガスと前記リッチ液の前記一部とを向流接触させることにより、処理ガス同伴アミンを捕捉するプレアミン回収部を持つことにより、大気へ飛散するアミンを抑制すると共に、処理ガス同伴アミンを効率良く回収して吸収液（リーン液）として再利用することが可能となる。
【００５９】
また、以上述べた少なくとも一つの実施形態による二酸化炭素回収方法によれば、アミン化合物を回収することが、前記リッチ液の一部を取り出して前記脱炭酸処理ガスと向流接触させることにより前記アミン化合物を捕捉することを含むことにより、大気へ飛散するアミンを抑制すると共に、処理ガス同伴アミンを効率良く回収して吸収液（リーン液）として再利用することが可能となる。
【００６０】
さらに、以上述べた少なくとも一つの実施形態によるアミン化合物回収方法によれば、二酸化炭素を含むガスとアミン化合物を含む吸収液とを接触させることにより二酸化炭素を吸収した吸収液であるリッチ液の一部を取り出し、前記ガスから二酸化炭素が除去された脱炭酸処理ガスと向流接触させることにより、処理ガス同伴アミンを捕捉するので、大気へ飛散するアミンを抑制すると共に、処理ガス同伴アミンを効率良く回収して吸収液（リーン液）として再利用することが可能となる。
【００６１】
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同様に、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ものである。
【図１】
2013081126.tif 000003
【図２】
2013081126.tif 000004
【図３】
2013081126.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013081126.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年12月15日(2014.12.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を含むガスとアミン化合物を含む吸収液とを接触させて二酸化炭素を吸収液に吸収させてリッチ液として排出する第１の吸収部と、
前記第１の吸収部から送られるリッチ液から二酸化炭素ガスを放出させ、吸収液を再生する再生部と、
前記第１の吸収部から送られる脱炭酸処理ガスに同伴するアミン化合物を回収する水洗回収部と、
前記第１の吸収部と前記水洗回収部との間であって、前記再生部からの吸収液の前記第１の吸収部への導入口よりも上方に設けられ、リッチ液の一部が前記第１の吸収部から送られて前記第１の吸収部からの脱炭酸処理ガスとリッチ液の前記一部とを向流接触させることにより、前記脱炭酸処理ガスに同伴するアミン化合物を捕捉するプレアミン回収部と、
を備える二酸化炭素回収装置。
【請求項２】
前記プレアミン回収部から排出されるリッチ液を前記第１の吸収部の中段部へ送るための第１の配管をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項３】
捕捉された前記アミン化合物を吸収したリッチ液の前記一部をリッチ液へ返液するための第２の配管をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項４】
捕捉された前記アミン化合物を吸収したリッチ液の前記一部を前記プレアミン回収部の底部から取り出して前記プレアミン回収部の頂部へ戻す循環機構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】
循環中のリッチ液の前記一部に含まれる二酸化炭素の濃度を測定し、測定結果に応じて前記第１の吸収部から前記プレアミン回収部へ導入するリッチ液の量と前記プレアミン回収部からリッチ液へ返液する量とを制御する監視制御部をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項６】
前記再生部から放出された二酸化炭素の一部と前記第１の吸収部からのリッチ液の前記一部とを接触させ、前記第１の吸収部からの前記リッチ液の二酸化炭素濃度よりも高濃度となるように二酸化炭素が吸収されたリッチ液を前記プレアミン回収部へ供給する第２の吸収部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項７】
前記第１の吸収部と前記プレアミン回収部、または前記第１の吸収部と前記プレアミン回収部と前記水洗回収部が一体形成されることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項８】
前記水洗回収部は複数段設けられ、
最上段を除く少なくとも最下段の水洗回収部から洗浄液を取り出して吸収液に添加するための第３の配管をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項９】
前記再生部から放出される二酸化炭素ガスから水蒸気を分離して還流水として前記再生部に戻す気液分離器をさらに備え、
前記還流水を前記水洗回収部へ送るための第４の配管をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項１０】
二酸化炭素を含むガスとアミン化合物を含む吸収液とを接触させて二酸化炭素を吸収液に吸収させることと、
二酸化炭素を吸収した吸収液であるリッチ液から二酸化炭素を放出させるとともに、吸収液を再生することと、
前記ガスから二酸化炭素が除去された脱炭酸処理ガスを洗浄水によって洗浄して脱炭酸処理ガスに同伴するアミン化合物を回収することと、
を備え、
前記アミン化合物を回収することは、前記リッチ液の一部を取り出して前記脱炭酸処理ガスと向流接触させることにより、前記アミン化合物を捕捉することを含み、
前記アミン化合物の捕捉は、二酸化炭素の放出により再生された吸収液により二酸化炭素を吸収させる位置よりも上方で行われることを特徴とする、
二酸化炭素回収方法。
【請求項１１】
捕捉された前記アミン化合物を吸収した前記一部のリッチ液は残部のリッチ液へ返液されることを特徴とする請求項１０に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１２】
捕捉された前記アミン化合物を吸収した前記一部のリッチ液は前記アミン化合物の捕捉のために循環利用されることを特徴とする請求項１０に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１３】
循環中のリッチ液の前記一部に含まれる二酸化炭素の濃度を測定し、測定結果に応じ、前記脱炭酸処理ガスとの向流接触のために取り出される前記リッチ液の一部の量と、前記残部のリッチ液へ返液される量とを制御することをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１４】
前記アミン化合物を捕捉することは、リッチ液から放出された二酸化炭素の一部と前記一部のリッチ液とを接触させ、これにより前記一部のリッチ液の二酸化炭素濃度よりも高濃度となるように二酸化炭素が吸収されたリッチ液を用いて行われることを特徴とする請求項１０に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１５】
二酸化炭素を含むガスとアミン化合物を含む吸収液とを接触させることにより二酸化炭素を吸収した吸収液であるリッチ液の一部を取り出し、前記ガスと前記吸収液とが接触する位置よりも上方の位置において、前記一部のリッチ液を、前記ガスから二酸化炭素が除去された脱炭酸処理ガスと向流接触させることにより、前記脱炭酸処理ガスに同伴するアミン化合物を捕捉するアミン化合物回収方法。
【国際調査報告】
2013081126.tif 000013
2013081126.tif 000014
2013081126.tif 000015
2013081126.tif 000016