(57)【要約】【課題】発電用ボイラーのスチームを多量に使用することなく、アルカリ溶液を再生でき、吸収装置と再生装置とにアルカリ溶液をそれぞれ個々に独立した還流ラインで循環可能な排ガス中の二酸化炭素の回収システムおよび回収方法を提供すること目的とする。【解決手段】吸収塔１００のアルカリ溶液排出口１０１から排出されるアルカリ溶液をアルカリ溶液導入口１０２に還流させ、二酸化炭素などを吸収するアルカリ溶液還流経路と、再生塔１１０の再生アルカリ溶液排出口１１１から排出される再生されたアルカリ溶液をアルカリ溶液噴出口１１２に還流させ、二酸化炭素を放出させてアルカリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路とを別個に独立して設けられている。これによって、それぞれのアルカリ溶液還流経路を流れるアルカリ溶液の流量などを個々に設定することができる。【選択図】図１
2006035059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス導入口、アルカリ溶液導入口、残り排ガス排出口およびアルカリ溶液排出口を備え、前記排ガス導入口から導入された排ガスと前記アルカリ溶液導入口から導入されたアルカリ溶液とを気液接触させて前記アルカリ溶液に前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させる吸収装置と、
アルカリ溶液噴出口、再生アルカリ溶液排出口および二酸化炭素取出口を備え、前記二酸化炭素を吸収したアルカリ溶液から二酸化炭素を放出させて前記アルカリ溶液を再生する再生装置と、
前記吸収装置のアルカリ溶液排出口から排出されるアルカリ溶液を前記アルカリ溶液導入口に還流させる第１のアルカリ溶液還流ラインと、
前記再生装置の再生アルカリ溶液排出口から排出される再生されたアルカリ溶液を前記アルカリ溶液噴出口に還流させる第２のアルカリ溶液還流ラインと、
前記第１のアルカリ溶液還流ラインおよび前記第２のアルカリ溶液還流ラインのいずれかに、アルカリ溶液の還流ラインを切り替えることで介在可能な複数の分割槽から構成される貯留槽と
を具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素の回収システム。
【請求項２】
前記アルカリ溶液の主な溶質が、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムまたはアミン化合物であることを特徴とする請求項１記載の排ガス中の二酸化炭素の回収システム。
【請求項３】
吸収装置のアルカリ溶液排出口から排出される第１のアルカリ溶液を、貯留槽を構成する複数の分割槽のうちの第１の分割槽を介して前記吸収装置のアルカリ溶液導入口に還流させ、排ガスと前記第１のアルカリ溶液とを気液接触させて、前記第１のアルカリ溶液に前記排ガス中の二酸化炭素を繰り返し吸収させる第１の吸収工程と、
前記第１のアルカリ溶液の還流ラインを切り替え、前記第１の吸収工程において二酸化炭素を吸収した第１のアルカリ溶液を、再生装置のアルカリ溶液噴出口に導き、前記再生装置の再生アルカリ溶液排出口から排出される第１のアルカリ溶液を、前記第１の分割槽を介して前記アルカリ溶液噴出口に還流させ、二酸化炭素を前記再生装置内に繰り返し放出させて、前記第１のアルカリ溶液の二酸化炭素の吸収能力を再生させる第１の再生工程と
を具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素の回収方法。
【請求項４】
前記第１の再生工程を施しているときに、前記貯留槽の第２の分割槽に貯留された第２のアルカリ溶液を、前記吸収装置のアルカリ溶液導入口に導き、前記吸収装置のアルカリ溶液排出口から排出される第２のアルカリ溶液を、前記第２の分割槽を介して前記アルカリ溶液導入口に還流させ、排ガスと前記第２のアルカリ溶液とを気液接触させて、前記第２のアルカリ溶液に前記排ガス中の二酸化炭素を繰り返し吸収させる第２の吸収工程をさらに具備することを特徴とする請求項３記載の排ガス中の二酸化炭素の回収方法。
【請求項５】
アルカリ溶液の還流ラインを切り替え、前記第２の吸収工程において二酸化炭素を吸収した前記第２のアルカリ溶液を、前記再生装置のアルカリ溶液噴出口に導き、前記再生装置の再生アルカリ溶液排出口から排出される前記第２のアルカリ溶液を、前記第２の分割槽を介して前記アルカリ溶液噴出口に還流させ、二酸化炭素を前記再生装置内に繰り返し放出させて、前記第２のアルカリ溶液の二酸化炭素の吸収能力を再生させる第２の再生工程と、
前記第２の再生工程における還流ラインの切り替えと同時に還流ラインを切り替え、前記第１の再生工程において再生された前記第１のアルカリ溶液を、前記吸収装置のアルカリ溶液導入口に導き、前記吸収装置のアルカリ溶液排出口から排出される第１のアルカリ溶液を、前記第１の分割槽を介して前記アルカリ溶液導入口に還流させ、排ガスと前記第１のアルカリ溶液とを気液接触させて、前記第１のアルカリ溶液に前記排ガス中の二酸化炭素を繰り返し吸収させる第３の吸収工程と
をさらに具備することを特徴とする請求項４記載の排ガス中の二酸化炭素の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力発電所、都市ごみ焼却場、天然ガス採掘場などから排出される二酸化炭素を回収するシステムに係り、特に、アルカリ溶液によって二酸化炭素を回収することができる排ガス中の二酸化炭素の回収システムおよび回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料の燃焼生成物である二酸化炭素の温室効果による地球温暖化の問題が大きくなっている。気候変動に関する国際連合枠組条約の京都議定書において、我が国の温室効果ガス排出削減の目標は、１９９０年の比率マイナス６％を２００８〜２０１２年の間に達成することである。
【０００３】
このような背景の中、火力発電所、都市ごみ焼却場、天然ガス採掘場などから排出される二酸化炭素の吸収液として、例えば、アルカリ物質である炭酸カリウムの水溶液を用いることにより、二酸化炭素を回収するシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、例えば、アルカリ物質であるアミン化合物の水溶液を用いることにより、二酸化炭素を回収するシステムが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
ここで、図２は、アルカリ溶液として炭酸カリウム水溶液を用い、二酸化炭素を回収する従来の二酸化炭素回収システム２００の概要を示している。
【０００５】
図２に示された従来の二酸化炭素回収システム２００では、化石燃料を燃焼して排出された排ガス２０１は、ガスブロワ２０２によって吸収塔２０３に導かれる。吸収塔２０３の上部には、温度が５５℃程度のアルカリ溶液２０４が供給され、この供給されたアルカリ溶液２０４は、導入された排ガス２０１と接触して、排ガス２０１中の二酸化炭素を吸収する。一方、アルカリ溶液２０４に二酸化炭素を吸収された残りの排ガス２０１は、吸収塔２０３の上部から大気へ放出される。
【０００６】
二酸化炭素を吸収したアルカリ溶液２０４は、吸収塔２０３の下部から抜出しポンプ２０５によって熱交換器２０６に導かれ、更に再生塔２０７に導かれる。
【０００７】
再生塔２０７に導かれたアルカリ溶液２０４は、加熱器２０８のスチーム２０９によって１００℃程度の温度に加熱されて、撹乱される。そして、二酸化炭素がアルカリ溶液２０４から放散され、再び二酸化炭素を吸収できるアルカリ溶液２０４に再生される。再生されたアルカリ溶液２０４は、循環ポンプ２１０により、熱交換器２０６およびクーラ２１１を介して吸収塔２０３の上部へ戻される。一方、アルカリ溶液２０４から放散された二酸化炭素は、クーラ２１２を介して分離器２１３に導かれ、分離器２１３よって水分が取り除かれた後に回収される。
【０００８】
このように構成された従来の二酸化炭素回収システム２００では、吸収塔２０３と再生塔２０７の間にアルカリ溶液２０４の循環ラインが設けられ、再生塔２０７において発電用ボイラのスチーム２０９を用いて、アルカリ溶液２０４を瞬時に１００℃程度の温度まで加熱して再生し、再生したアルカリ溶液２０４を瞬時に５５℃程度の温度まで冷却して吸収塔２０３に戻していた。
【特許文献１】特開平４−３４６８１６号公報
【特許文献２】特開２００２−１２６４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した従来の二酸化炭素回収システムにおいては、再生塔２０７において、膨大な流量のアルカリ溶液２０４を瞬時に所定温度まで加熱するために、発電用ボイラのスチーム２０９からの熱量を多量に使用するので、システムとしての熱効率の向上が図れないという問題があった。
【００１０】
さらに、従来の二酸化炭素回収システムにおいては、吸収塔２０３と再生塔２０７とは、１系統の循環ラインを介して接続されているため、吸収塔２０３と再生塔２０７とに循環されるアルカリ溶液２０４を基本的に異なる速度で循環させることができなかった。このため、二酸化炭素の吸収工程で必要とする膨大な流量のアルカリ溶液２０４を再生工程で少ない流量に絞ることができなかった。
【００１１】
また、この吸収塔２０３と再生塔２０７とが１系統の循環ラインを介して接続された回収するシステムでは、特に、アミン化合物の水溶液を用いる場合において、吸収塔２０３におけるアルカリ溶液２０４の温度を５０℃程度に設定し、再生塔２０７におけるアルカリ溶液２０４の温度を１２０℃程度に設定しなければならなかった。そのため、吸収塔２０３と再生塔２０７との間に熱交換器を設置し、アルカリ溶液２０４の煩雑な温度調整をしなければならなかった。
【００１２】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、発電用ボイラーのスチームを多量に使用することなく、アルカリ溶液を再生でき、吸収装置と再生装置とにアルカリ溶液をそれぞれ個々に独立した還流ラインで循環可能な排ガス中の二酸化炭素の回収システムおよび回収方法を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の排ガス中二酸化炭素の回収システムは、排ガス導入口、アルカリ溶液導入口、残り排ガス排出口およびアルカリ溶液排出口を備え、前記排ガス導入口から導入された排ガスと前記アルカリ溶液導入口から導入されたアルカリ溶液とを気液接触させて前記アルカリ溶液に前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させる吸収装置と、アルカリ溶液噴出口、再生アルカリ溶液排出口および二酸化炭素取出口を備え、前記二酸化炭素を吸収したアルカリ溶液から二酸化炭素を放出させて前記アルカリ溶液を再生する再生装置と、前記吸収装置のアルカリ溶液排出口から排出されるアルカリ溶液を前記アルカリ溶液導入口に還流させる第１のアルカリ溶液還流ラインと、前記再生装置の再生アルカリ溶液排出口から排出される再生されたアルカリ溶液を前記アルカリ溶液噴出口に還流させる第２のアルカリ溶液還流ラインと、前記第１のアルカリ溶液還流ラインおよび前記第２のアルカリ溶液還流ラインのいずれかに、アルカリ溶液の還流ラインを切り替えることで介在可能な複数の分割槽から構成される貯留槽とを具備することを特徴とする。
【００１４】
この排ガス中の二酸化炭素の回収システムによれば、吸収装置のアルカリ溶液排出口から排出されるアルカリ溶液をアルカリ溶液導入口に還流させ、二酸化炭素を吸収する第１のアルカリ溶液還流ラインと、再生装置の再生アルカリ溶液排出口から排出される再生されたアルカリ溶液をアルカリ溶液噴出口に還流させ、二酸化炭素を放出させてアルカリ溶液を再生する第２のアルカリ溶液還流ラインとを別個に独立して設けることができる。これによって、それぞれのアルカリ溶液還流ラインを流れるアルカリ溶液の流量を個々に設定することができ、二酸化炭素の吸収動作やアルカリ溶液の再生動作のそれぞれに適したアルカリ溶液の還流流量などの設定をすることができる。また、排ガス中の二酸化炭素の回収システムでは、アルカリ溶液を再生装置で瞬時に加熱する必要がなく、大きな加熱装置や多くの熱量を必要としない。これによって、システムとしての熱効率を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の排ガス中二酸化炭素の回収方法は、吸収装置のアルカリ溶液排出口から排出される第１のアルカリ溶液を、貯留槽を構成する複数の分割槽のうちの第１の分割槽を介して前記吸収装置のアルカリ溶液導入口に還流させ、排ガスと前記第１のアルカリ溶液とを気液接触させて、前記第１のアルカリ溶液に前記排ガス中の二酸化炭素を繰り返し吸収させる第１の吸収工程と、前記第１のアルカリ溶液の還流ラインを切り替え、前記第１の吸収工程において二酸化炭素を吸収した第１のアルカリ溶液を、再生装置のアルカリ溶液噴出口に導き、前記再生装置の再生アルカリ溶液排出口から排出される第１のアルカリ溶液を、前記第１の分割槽を介して前記アルカリ溶液噴出口に還流させ、二酸化炭素を前記再生装置内に繰り返し放出させて、前記第１のアルカリ溶液の二酸化炭素の吸収能力を再生させる第１の再生工程とを具備することを特徴とする。
【００１６】
この排ガス中の二酸化炭素の回収方法によれば、二酸化炭素を吸収する第１のアルカリ溶液の還流ラインと、二酸化炭素を放出させて第１のアルカリ溶液を再生するアルカリ溶液の還流ラインとを別個に独立して設け、還流ラインの切り替えにより、それぞれの還流ラインに選択的に第１のアルカリ溶液を還流させることができる。また、それぞれの還流ラインを流れる第１のアルカリ溶液の流量を個々に設定することができ、二酸化炭素の吸収動作やアルカリ溶液の再生動作のそれぞれに適した第１のアルカリ溶液の還流流量などの設定をすることができる。また、排ガス中の二酸化炭素の回収システムでは、アルカリ溶液を再生装置で瞬時に加熱する必要がなく、大きな加熱装置や多くの熱量を必要としない。これによって、システムとしての熱効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の排ガス中の二酸化炭素の回収システムおよび回収方法によれば、発電用ボイラーのスチームを多量に使用することなく、アルカリ溶液を再生でき、吸収装置と再生装置とにアルカリ溶液をそれぞれ個々に独立した還流ラインで循環させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１０の概要を示したものである。
【００２０】
この二酸化炭素回収システム１０は、導入された排ガスとアルカリ溶液を気液接触させる吸収塔１００と、二酸化炭素を吸収したアルカリ溶液から二酸化炭素を放出させてアルカリ溶液を再生する再生塔１１０と、吸収塔１００のアルカリ溶液排出口１０１から排出されるアルカリ溶液をアルカリ溶液導入口１０２に還流させるアルカリ溶液還流ライン１２０ａ、１２０ｂと、再生塔１１０の再生アルカリ溶液排出口１１１から排出される再生されたアルカリ溶液をアルカリ溶液噴出口１１２に還流させるアルカリ溶液還流ライン１２１ａ、１２１ｂと、アルカリ溶液還流ライン１２０ａ、１２０ｂまたはアルカリ溶液還流ライン１２１ａ、１２１ｂに介在する複数の分割槽１３０ａ、１３０ｂから構成される貯留槽１３０と、ポンプ、バルブ、各機器などを制御する制御部１４０とから主に構成されている。
【００２１】
なお、図１において、制御部１４０は、後述する各ポンプ、各バルブ、測定機器、各構成機器などと電気的に接続されているが、図の明記のため接続線の記載は省略する。
【００２２】
まず、吸収塔１００のアルカリ溶液排出口１０１から排出されるアルカリ溶液１６０をアルカリ溶液導入口１０２に還流させるアルカリ溶液還流経路について説明する。
【００２３】
吸収塔１００の下部には、火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出された二酸化炭素を含む排ガス１０３を吸収塔１００内に導くための排ガス導入口１０４が設けられている。また、この排ガス導入口１０４には、吸収塔１００内に排ガス１０３を送気するためのガスブロワ１０５が連結されている。また、吸収塔１００の上部には、貯留槽１３０から送液ポンプ１５０によって供給されるアルカリ溶液１６０を導入するアルカリ溶液導入口１０２が設けられている。このアルカリ溶液導入口１０２には、アルカリ溶液１６０を噴出するアルカリ溶液噴出部１０６が設けられている。さらに、吸収塔１００の内部には、このアルカリ溶液噴出部１０６から噴出されたアルカリ溶液１６０と吸収塔１００に導入された排ガス１０３とを主として気液接触させる充填材１０７が設置されている。また、吸収塔１００の上端部には、充填材１０７を通過することで、二酸化炭素が吸収された排ガス１０３を大気中に排気するための排気口１０８が設けられている。
【００２４】
さらに、吸収塔１００の底部には、二酸化炭素を吸収したアルカリ溶液１６０を排出するためのアルカリ溶液排出口１０１が設けられている。このアルカリ溶液排出口１０１は、導出ポンプ１５１が備えられたアルカリ溶液還流ライン１２０ａの一端と接続されている。アルカリ溶液還流ライン１２０ａの他端は、分割された各分割槽１３０ａ、１３０ｂに対応して分岐し、各分岐したアルカリ溶液還流ライン１２０ａの他端側には、それぞれバルブ１７０が備えられている。
【００２５】
さらに、各分割槽１３０ａ、１３０ｂには、それぞれにバルブ１７１を備え、各分割槽１３０ａ、１３０ｂに対応して一端側が分岐されたアルカリ溶液還流ライン１２０ｂが設置されている。この分岐されたアルカリ溶液還流ライン１２０ｂの一端は、各分割槽１３０ａ、１３０ｂに貯留されたアルカリ溶液中の比較的下部の位置に浸されている。また、アルカリ溶液還流ライン１２０ｂの他端は、吸収塔１００のアルカリ溶液導入口１０２に接続されている。また、アルカリ溶液還流ライン１２０ｂには、アルカリ溶液１６０を吸収塔１００に圧送する送液ポンプ１５０が備えられている。
【００２６】
ここで、例えば、分割槽１３０ａに対応するバルブ１７０、バルブ１７１を開き、分割槽１３０ｂに対応するバルブ１７０、バルブ１７１を閉じることで、吸収塔１００、アルカリ溶液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、アルカリ溶液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順にアルカリ溶液１６０を循環させるアルカリ溶液還流経路が形成される。
【００２７】
なお、送液ポンプ１５０、導出ポンプ１５１、各バルブ１７０、１７１は、制御部１４０からの信号に基づいて作動し、アルカリ溶液還流経路に流れるアルカリ溶液１６０の流量などを調整している。
【００２８】
また、アルカリ溶液噴出部１０６から噴出されるアルカリ溶液１６０は、均一に噴出されることが好ましく、例えば、アルカリ溶液噴出部１０６に、所定の噴霧粒径および噴霧パターンが得られる噴霧ノズルなどを用いてもよい。なお、アルカリ溶液導入口１０２の構成によって、吸収塔１００内にアルカリ溶液１６０をほぼ均一に分散させることができる場合には、アルカリ溶液噴出部１０６を設けなくてもよい。
【００２９】
充填材１０７は、例えば、多孔構造、ハニカム構造などを有するもので構成され、充填材１０７を通過するアルカリ溶液１６０を撹乱する作用を有するものであればよい。また、充填材１０７は、吸収塔１００内に多段に設置されてもよい。この充填材１０７を多段に設置した場合、例えば、各段に対応してアルカリ溶液１６０を噴出するアルカリ溶液噴出部１０６を設けてもよい。なお、吸収塔１００内において、排ガス１０３とアルカリ溶液１６０との気液接触を効率よく行えるならば、充填材１０７を設置せずに、吸収塔１００を構成することも可能である。
【００３０】
次に、再生塔１１０の再生アルカリ溶液排出口１１１から排出される再生されたアルカリ溶液をアルカリ溶液噴出口１１２に還流させるアルカリ溶液還流経路について説明する。
【００３１】
上記した貯留槽１３０の各分割槽１３０ａ、１３０ｂには、さらに、それぞれにバルブ１７２を備え、各分割槽１３０ａ、１３０ｂに対応して一端側が分岐されたアルカリ溶液還流ライン１２１ａが設置されている。一方、アルカリ溶液還流ライン１２１ａの他端は、再生塔１１０の再生アルカリ溶液排出口１１１に接続されている。また、アルカリ溶液還流ライン１２１ａには、導出ポンプ１５２が備えられている。
【００３２】
さらに、各分割槽１３０ａ、１３０ｂには、それぞれにバルブ１７３を備え、各分割槽１３０ａ、１３０ｂに対応して一端側が分岐されたアルカリ溶液還流ライン１２１ｂが設置されている。この分岐されたアルカリ溶液還流ライン１２１ｂの一端は、各分割槽１３０ａ、１３０ｂに貯留されたアルカリ溶液中の比較的下部に位置するように設置されていればよく、例えば、図１に示すように、各分割槽１３０ａ、１３０ｂの底部に設けてもよい。一方、アルカリ溶液還流ライン１２１ｂの他端は、再生塔１１０のアルカリ溶液噴出口１１２に接続されている。また、アルカリ溶液還流ライン１２１ｂには、アルカリ溶液１６１を再生塔１１０に圧送する高圧送液ポンプ１５３が備えられている。
【００３３】
ここで、例えば、分割槽１３０ｂに対応するバルブ１７２、バルブ１７３を開き、分割槽１３０ａに対応するバルブ１７２、バルブ１７３を閉じることで、再生塔１１０、アルカリ溶液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ｂ、アルカリ溶液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順にアルカリ溶液１６１を循環させるアルカリ溶液還流経路が形成される。なお、バルブ１７０、バルブ１７１、バルブ１７２およびバルブ１７３の開閉を切り替えることで、吸収塔１００、アルカリ溶液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ｂ、アルカリ溶液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順にアルカリ溶液１６０を循環させるアルカリ溶液還流経路を形成することもできる。
【００３４】
また、貯留槽１３０を構成する分割槽の数は限定されるものではないが、少なくとも２つあれば、例えば、吸収塔１００、アルカリ溶液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、アルカリ溶液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順にアルカリ溶液１６０を循環させるアルカリ溶液還流経路と、再生塔１１０、アルカリ溶液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ｂ、アルカリ溶液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順にアルカリ溶液１６１を循環させるアルカリ溶液還流経路とを同時に形成して、二酸化炭素の吸収ラインと二酸化炭素の回収ラインとを連続的に作動させることができる。
【００３５】
なお、導出ポンプ１５２、高圧送液ポンプ１５３、各バルブ１７２、１７３は、制御部１４０からの信号に基づいて作動し、アルカリ溶液還流経路に流れるアルカリ溶液１６１の流量などを調整している。
【００３６】
また、再生塔１１０の上部には、二酸化炭素を吸収したアルカリ溶液１６１を循環させることで放散される二酸化炭素を外部に取り出すための二酸化炭素取出口１１３が設けられている。この二酸化炭素取出口１１３は、吸引ポンプ１１４を備えた二酸化炭素回収ライン１１５に接続されている。再生塔１１０で放散された二酸化炭素は、この二酸化炭素回収ライン１１５を介して、外部に設置された二酸化炭素回収手段（図示しない）によって回収される。
【００３７】
なお、再生塔１１０は、フラッシングタンクで構成され、その内部は、大気圧を０とした相対圧力で−８０〜−２０ｋＰａの圧力に設定されている。また、アルカリ溶液１６１を再生塔１１０に圧送する高圧送液ポンプ１５３の吐出圧力は、大気圧を０とした相対圧力で２００〜５００ｋＰａの圧力に設定されている。また、再生塔１１０は、アルカリ溶液の中にスチームを通す構造を備える放散塔で構成してもよい。
【００３８】
また、第１の実施の形態で用いられるアルカリ溶液は、水１００ｇ当たりに１０〜２８ｇの炭酸ナトリウムを溶かして、重量濃度を９〜２２％に調整されたものが用いられる。
【００３９】
また、吸収塔１００、アルカリ溶液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、アルカリ溶液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順にアルカリ溶液１６０を循環させるアルカリ溶液還流経路が形成された場合に、吸収塔１００および分割槽１３０ａにおけるアルカリ溶液１６０の温度は、６０〜７５℃に設定されている。また、再生塔１１０、アルカリ溶液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ｂ、アルカリ溶液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順にアルカリ溶液１６１を循環させるアルカリ溶液還流経路が形成された場合に、再生塔１１０および分割槽１３０ｂにおけるアルカリ溶液１６１の温度は、６０〜７５℃に設定されている。
【００４０】
ここで、吸収塔１００および分割槽１３０ａにおけるアルカリ溶液１６０の温度を６０〜７５℃の範囲に設定したのは、炭酸ナトリウムを主な溶質とするアルカリ溶液１６０では、６０℃未満では、二酸化炭素のアルカリ溶液１６０への吸収が遅く、７５℃を超えるとアルカリ溶液１６０に吸収された二酸化炭素を放散し始めるからである。
【００４１】
また、再生塔１１０および分割槽１３０ｂにおけるアルカリ溶液１６１の温度を６０〜７５℃の範囲に設定したのは、炭酸ナトリウムを主な溶質とするアルカリ溶液１６１では、６０℃未満では二酸化炭素の放出が遅く、７５℃を超えるとアルカリ溶液１６１から多量の水分が消失するからである。
【００４２】
なお、アルカリ溶液１６０、１６１の加熱は、例えば、アルカリ溶液還流ライン１２０ａ、１２０ｂ、１２１ａ、１２１ｂを発電用ボイラの排ガスの排熱などを利用して行うことができる。また、アルカリ溶液１６０、１６１の加熱方法は、これに限られるものではなく、例えば、分割槽１３０ａ、１３０ｂ中に熱交換器を設け、発電用ボイラの排ガスの排熱などを利用して加熱してもよい。また、加熱源としてシステムの熱効率を考慮すると、発電用ボイラの排ガスの排熱などを利用することが好ましいが、ヒータなどを加熱源として利用してもよい。さらに、温度を最適値に調節するため、分割槽１３０ａ、１３０ｂ中に冷却手段を設けてもよい。
【００４３】
また、図には示していないが、各分割槽１３０ａ、１３０ｂには、アルカリ溶液１６０、１６１の水素イオン指数ｐＨを計測するペーハー計に、アルカリ溶液１６０、１６１を導くための計測用ラインの一端が設置されている。このペーハー計は、制御部１４０と電気的に接続され、測定結果に基づく信号を制御部１４０に出力する。
【００４４】
次に、二酸化炭素回収システム１０の作用について説明する。
【００４５】
ここで、二酸化炭素回収システム１０の稼動時には、分割槽１３０ａおよび分割槽１３０ｂに、水１００ｇ当たりに１０〜２８ｇの炭酸ナトリウムを溶かして、重量濃度を９〜２２％に調整されたアルカリ溶液が貯留されているものとして、二酸化炭素回収システム１０の作用を説明する。また、二酸化炭素回収システム１０の稼動時には、分割槽１３０ａに対応するバルブ１７０、バルブ１７１を開き、分割槽１３０ｂに対応するバルブ１７０、バルブ１７１を閉じて、吸収塔１００、アルカリ溶液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、アルカリ溶液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順にアルカリ溶液１６０を循環させるアルカリ溶液還流経路を形成している。
【００４６】
火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出された排ガス１０３は、脱硫処理が施されないまま、ガスブロワ１０５によって排ガス導入口１０４から吸収塔１００内に供給される。なお、吸収塔１００内に供給される排ガス１０３の温度は、５０〜１２０℃となっている。
【００４７】
吸収塔１００内に排ガス１０３が供給されると、分割槽１３０ａに収容されたアルカリ溶液１６０がアルカリ溶液還流ライン１２０ｂを介してアルカリ溶液導入口１０２に供給され、アルカリ溶液噴出部１０６から噴出される。アルカリ溶液噴出部１０６から噴出されるアルカリ溶液１６０の流量は、制御部１４０からの信号に基づいて制御される送液ポンプ１５０によって調整される。
【００４８】
アルカリ溶液噴出部１０６から噴出されたアルカリ溶液１６０は、充填材１０７を伝わって流れ落ちながら、充填材１０７中を下方から上方に流れる排ガス１０３と気液接触し、排ガス１０３に含まれる二酸化炭素および硫黄酸化物を吸収する。そして、二酸化炭素および硫黄酸化物を吸収したアルカリ溶液１６０は、吸収塔１００の底部に流れ落ちる。一方、一部の二酸化炭素は、吸収されないまま排ガス１０３中に残り、排気口１０８より大気に放出される。
【００４９】
充填材１０７を伝わって流れ落ちたアルカリ溶液１６０は、導出ポンプ１５１によってアルカリ溶液還流ライン１２０ａに導かれ、貯留槽１３０を構成する１つの分割槽１３０ａに供給される。
【００５０】
さらに、分割槽１３０ａに導かれたアルカリ溶液１６０は、送液ポンプ１５０によってアルカリ溶液還流ライン１２０ｂに導かれ、アルカリ溶液導入口１０２に供給される。
【００５１】
上記したように、吸収塔１００、アルカリ溶液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、アルカリ溶液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順にアルカリ溶液１６０を循環させることで、アルカリ溶液１６０に、排ガス１０３に含まれる二酸化炭素および硫黄酸化物を効率よく吸収させる。
【００５２】
ここで、分割槽１３０ａにおいて、還流しているアルカリ溶液１６０の一部は、計測用ライン（図示しない）を介してペーハー計に導かれる。そして、ペーハー計は、導かれたアルカリ溶液１６０の水素イオン指数ｐＨを検知し、その検知値に対応する信号を制御部１４０に出力する。
【００５３】
制御部１４０では、ペーハー計からの信号に基づき、分割槽１３０ａ内のアルカリ溶液１６０のｐＨ値が８．５〜９．５の範囲にあるか否かを判定する。なお、排ガス１０３に含まれる二酸化炭素を吸収することによりアルカリ溶液１６０は、炭酸水素ナトリウムを含む水溶液となり、ｐＨ値が１１以上であったものが低下する。
【００５４】
制御部１４０において、アルカリ溶液１６０のｐＨ値が９．５よりも大きいと判定された場合には、分割槽１３０ａに導かれたアルカリ溶液１６０は、再び、送液ポンプ１５０によってアルカリ溶液還流ライン１２０ｂに導かれ、アルカリ溶液導入口１０２に供給され、上記した還流動作を繰り返す。
【００５５】
一方、制御部１４０において、アルカリ溶液１６０のｐＨ値が８．５〜９．５の範囲にあると判定された場合には、制御部１４０は、アルカリ溶液還流ライン１２０ａに設けられた分割槽１３０ａに対応するバルブ１７０およびアルカリ溶液還流ライン１２０ｂに設けられた分割槽１３０ａに対応するバルブ１７１を閉じる制御を行うと同時に、アルカリ溶液還流ライン１２０ａに設けられた分割槽１３０ｂに対応するバルブ１７０およびアルカリ溶液還流ライン１２０ｂに設けられた分割槽１３０ｂに対応するバルブ１７１を開く制御を行う。
【００５６】
このようにバルブ１７０およびバルブ１７１の開閉を切り替えることで、吸収塔１００、アルカリ溶液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ｂ、アルカリ溶液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順にアルカリ溶液１６０を循環させるアルカリ溶液還流経路が形成される。そして、このアルカリ溶液還流経路を分割槽１３０ｂに貯留されたアルカリ溶液１６０が還流し、上記した二酸化炭素を吸収する還流動作を繰り返す。
【００５７】
続いて、制御部１４０は、分割槽１３０ａに対応するバルブ１７２およびバルブ１７３を開き、再生塔１１０、アルカリ溶液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ａ、アルカリ溶液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順にアルカリ溶液１６１を循環させるアルカリ溶液還流経路を形成する。なお、このアルカリ溶液１６１は、ｐＨ値が８．５〜９．５の範囲にあると判定された分割槽１３０ａに貯留されたアルカリ溶液である。
【００５８】
分割槽１３０ａに収容されたアルカリ溶液１６１は、高圧送液ポンプ１５３によってアルカリ溶液還流ライン１２１ｂを介して再生塔１１０のアルカリ溶液噴出口１１２に導かれる。アルカリ溶液噴出口１１２に導かれたアルカリ溶液１６１は、高圧送液ポンプ１５３による吐出圧力を利用して、減圧状態の再生塔１１０内へ噴出され、二酸化炭素を放出する。アルカリ溶液噴出口１１２から噴出されるアルカリ溶液１６１の流量は、制御部１４０からの信号に基づいて制御される高圧送液ポンプ１５３によって調整される。
【００５９】
再生塔１１０内へ噴出されたアルカリ溶液１６１は、導出ポンプ１５２によって、再生塔１１０の底部に設けられた再生アルカリ溶液排出口１１１からアルカリ溶液還流ライン１２１ａを介して分割槽１３０ａに導かれる。
【００６０】
ここで、再生塔１１０内に放出した二酸化炭素は、吸引ポンプ１１４によって吸引され、再生塔１１０の上部に設けられた二酸化炭素取出口１１３から二酸化炭素回収ライン１１５を介して二酸化炭素回収手段（図示しない）に導かれ回収される。
【００６１】
さらに、分割槽１３０ａに導かれたアルカリ溶液１６１は、高圧送液ポンプ１５３によってアルカリ溶液還流ライン１２１ｂを介して再生塔１１０のアルカリ溶液噴出口１１２に導かれ、上記した還流動作を繰り返す。このように、再生塔１１０、アルカリ溶液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ａ、アルカリ溶液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順にアルカリ溶液１６１を循環させることで、アルカリ溶液１６１から二酸化炭素を効率よく放出させることができる。
【００６２】
ここで、分割槽１３０ａにおいて、還流しているアルカリ溶液１６１の一部は、計測用ライン（図示しない）を介してペーハー計に導かれる。そして、ペーハー計は、導かれたアルカリ溶液１６１の水素イオン指数ｐＨを検知し、その検知値に対応する信号を制御部１４０に出力する。
【００６３】
制御部１４０では、ペーハー計からの信号に基づき、分割槽１３０ａ内のアルカリ溶液１６０のｐＨ値が１１〜１２の範囲にあるか否かを判定する。なお、アルカリ溶液１６１から二酸化炭素を放出することにより、アルカリ溶液１６１のｐＨ値は、二酸化炭素を吸収する前の当初のアルカリ溶液のｐＨ値に近づく。
【００６４】
制御部１４０において、アルカリ溶液１６１のｐＨ値が１１よりも小さいと判定された場合には、分割槽１３０ａに導かれたアルカリ溶液１６１は、再び、高圧送液ポンプ１５３によってアルカリ溶液還流ライン１２１ｂを介して再生塔１１０のアルカリ溶液噴出口１１２に導かれ、上記した還流動作を繰り返す。
【００６５】
一方、制御部１４０において、アルカリ溶液１６１のｐＨ値が１１〜１２の範囲にあると判定された場合には、制御部１４０は、アルカリ溶液還流ライン１２１ａに設けられた導出ポンプ１５２およびアルカリ溶液還流ライン１２１ｂに設けられた高圧送液ポンプ１５３を停止させる制御を行う。さらに、アルカリ溶液還流ライン１２１ａに設けられた分割槽１３０ａに対応するバルブ１７２およびアルカリ溶液還流ライン１２１ｂに設けられた分割槽１３０ａに対応するバルブ１７３を閉じる制御を行う。
【００６６】
続いて、制御部１４０は、上記した吸収塔１００、アルカリ溶液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ｂ、アルカリ溶液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順にアルカリ溶液１６０を循環させるアルカリ溶液還流経路の分割槽１３０ｂにおけるアルカリ溶液１６０のペーハー計からの水素イオン指数ｐＨが、８．５〜９．５の範囲にあるか否かを判定する。
【００６７】
制御部１４０において、アルカリ溶液１６０のｐＨ値が９．５よりも大きいと判定された場合には、分割槽１３０ｂに導かれたアルカリ溶液１６０は、再び、送液ポンプ１５０によってアルカリ溶液還流ライン１２０ｂに導かれ、アルカリ溶液導入口１０２に供給され、上記した還流動作を繰り返す。
【００６８】
一方、制御部１４０において、アルカリ溶液１６０のｐＨ値が８．５〜９．５の範囲にあると判定された場合には、制御部１４０は、アルカリ溶液還流ライン１２０ａに設けられた分割槽１３０ｂに対応するバルブ１７０およびアルカリ溶液還流ライン１２０ｂに設けられた分割槽１３０ｂに対応するバルブ１７１を閉じる制御を行うと同時に、アルカリ溶液還流ライン１２０ａに設けられた分割槽１３０ａに対応するバルブ１７０およびアルカリ溶液還流ライン１２０ｂに設けられた分割槽１３０ａに対応するバルブ１７１を開く制御を行う。さらに、制御部１４０は、分割槽１３０ｂに対応するバルブ１７２およびバルブ１７３を開く制御を行う。
【００６９】
このバルブの開閉の切り替え操作によって、分割槽１３０ａに貯留された再生されたアルカリ溶液は、吸収塔１００、アルカリ溶液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、アルカリ溶液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順にアルカリ溶液１６０を循環させるアルカリ溶液還流経路に導かれ、再び、二酸化炭素および硫黄酸化物を吸収する動作を行う。一方、分割槽１３０ｂに貯留された二酸化炭素を吸収したアルカリ溶液は、再生塔１１０、アルカリ溶液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ｂ、アルカリ溶液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順にアルカリ溶液１６１を循環させるアルカリ溶液還流経路に導かれ、再び、二酸化炭素を放出し、当初のアルカリ溶液に再生される。
【００７０】
ここで、アルカリ溶液１６０は、二酸化炭素を吸収する以外にも、排ガス１０３に含まれる硫黄酸化物も吸収し、アルカリ溶液１６０を長期に使用するとアルカリ溶液１６０中に亜硫酸イオンが蓄積する。この亜硫酸イオンの蓄積は、二酸化炭素の回収率を低下させるという観点から好ましくない。そこで、例えば、分割槽１３０ａのアルカリ溶液１６０に含まれる亜硫酸イオンの濃度が重量濃度で０．５％に達した場合、分割槽１３０ａに塩化カルシウムを添加して、亜硫酸イオンを亜硫酸カルシウムとして沈殿させ、分割槽１３０ａから取り除く構成を設けることが好ましい。
【００７１】
なお、塩化カルシウムを添加する際のアルカリ溶液１６０に含まれる亜硫酸イオンの濃度は、重量濃度で０．５％のときに限られるものではなく、０．０１〜１．０％の範囲のときでもよい。ここで、塩化カルシウムを添加する際のアルカリ溶液１６０に含まれる亜硫酸イオンの濃度の範囲を０．０１〜１．０％としたのは、亜硫酸イオンの濃度が重量濃度で０．０１％より小さい場合には、硫酸カルシウム（石膏）として回収し難いためであり、１．０％より大きい場合には、二酸化炭素の回収率が低下するためである。なお、塩化カルシウムの添加にり亜硫酸カルシウムだけでなく、炭酸水素カルシウムも沈殿する。
【００７２】
亜硫酸イオンの濃度は、例えば、各分割槽１３０ａ、１３０ｂに設置されている計測用ライン（図示しない）から分岐されたラインを介して接続されたイオンクロマトグラフィなどのイオン濃度測定装置によって測定される。このイオン濃度測定装置は、制御部１４０と電気的に接続され、亜硫酸イオンの濃度の測定情報は、制御部１４０に出力される。
【００７３】
また、亜硫酸イオンを亜硫酸カルシウムとして取り除いた分割槽１３０ａには、新たなアルカリ溶液１６０が供給される。
【００７４】
上記したように、本発明の二酸化炭素回収システム１０では、吸収塔１００のアルカリ溶液排出口１０１から排出されるアルカリ溶液をアルカリ溶液導入口１０２に還流させ、二酸化炭素などを吸収するアルカリ溶液還流経路と、再生塔１１０の再生アルカリ溶液排出口１１１から排出される再生されたアルカリ溶液をアルカリ溶液噴出口１１２に還流させ、二酸化炭素を放出させてアルカリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路とを別個に独立して設けることができる。これによって、それぞれのアルカリ溶液還流経路を流れるアルカリ溶液の流量を個々に設定することができ、二酸化炭素の吸収動作やアルカリ溶液の再生動作のそれぞれに適したアルカリ溶液の還流流量などの設定をすることができる。
【００７５】
また、本発明の二酸化炭素回収システム１０では、アルカリ溶液１６１を再生塔１１０で瞬時に加熱する必要がなく、しかも、アルカリ溶液１６１の流量を少なく絞り込んで再生塔１１０に複数回還流して、アルカリ溶液１６１を再生するため、大きな加熱装置や多くの熱量を必要としない。これによって、システムとしての熱効率を向上させることができる。
【００７６】
また、この二酸化炭素回収システム１０では、大気汚染物質である硫黄酸化物をも回収することができる。さらに、二酸化炭素回収システム１０では、過大なエネルギを使わずに、火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出される大量の二酸化炭素を回収することができるので、地球温暖化防止に寄与することができる。
【００７７】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の二酸化炭素回収システムは、上述した第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１０にアルカリ溶液として炭酸カリウム水溶液を用いたものである。したがって、第２の実施の形態の二酸化炭素回収システムの基本構成や動作は、第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１０と同じであるので、図１を参照して第２の実施の形態の二酸化炭素回収システムを説明し、第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１０における説明と重複する説明は省略する。
【００７８】
第２の実施の形態の二酸化炭素回収システムで用いられるアルカリ溶液は、水１００ｇ当たりに１０〜４３ｇの炭酸カリウムを溶かして、重量濃度を９〜３０％に調整されたものが用いられる。
【００７９】
また、吸収塔１００、アルカリ溶液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、アルカリ溶液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順にアルカリ溶液１６０を循環させるアルカリ溶液還流経路が形成された場合に、吸収塔１００および分割槽１３０ａにおけるアルカリ溶液１６０の温度は、５５℃程度に設定されている。また、再生塔１１０、アルカリ溶液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ｂ、アルカリ溶液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順にアルカリ溶液１６１を循環させるアルカリ溶液還流経路が形成された場合に、再生塔１１０および分割槽１３０ｂにおけるアルカリ溶液１６１の温度は、１００℃程度に設定されている。
【００８０】
ここで、吸収塔１００および分割槽１３０ａにおけるアルカリ溶液１６０の温度を５５℃程度（例えば、５０〜６０℃）に設定したのは、炭酸カリウムを主な溶質とするアルカリ溶液１６０では、５５℃を大きく下回ると、二酸化炭素のアルカリ溶液１６０への吸収が遅く、５５℃を大きく上回るとアルカリ溶液１６０から多量の水分が消失するためである。
【００８１】
また、再生塔１１０および分割槽１３０ｂにおけるアルカリ溶液１６１の温度を１００℃程度（例えば、９０〜１１０℃）に設定したのは、炭酸カリウムを主な溶質とするアルカリ溶液１６１では、１００℃を大きく下回ると二酸化炭素の放出が遅く、１００℃を大きく上回ると加圧状態でもアルカリ溶液１６１から水蒸気が多量に発生するからである。
【００８２】
また、吸収塔１００、アルカリ溶液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、アルカリ溶液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順にアルカリ溶液１６０を循環させ、二酸化炭素などを吸収するアルカリ溶液還流経路を流れるアルカリ溶液と、再生塔１１０、アルカリ溶液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ｂ、アルカリ溶液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順にアルカリ溶液１６１を循環させ、二酸化炭素を放出してアルカリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路を流れるアルカリ溶液とでは、４５℃程度の温度差が生じている。
【００８３】
ここで、分割槽１３０ａと分割槽１３０ｂとの間を断熱し、それぞれの分割槽に収容されているアルカリ溶液の温度を個々に調整するようにしてもよい。
【００８４】
アルカリ溶液として炭酸カリウム水溶液を用いた第２の実施の形態の二酸化炭素回収システムにおいても、第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１０と同様の効果を得ることができる。つまり、吸収塔１００のアルカリ溶液排出口１０１から排出されるアルカリ溶液をアルカリ溶液導入口１０２に還流させ、二酸化炭素などを吸収するアルカリ溶液還流経路と、再生塔１１０の再生アルカリ溶液排出口１１１から排出される再生されたアルカリ溶液をアルカリ溶液噴出口１１２に還流させ、二酸化炭素を放出させてアルカリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路とを別個に独立して設けることができる。これによって、それぞれのアルカリ溶液還流経路を流れるアルカリ溶液の流量を個々に設定することができ、二酸化炭素の吸収動作やアルカリ溶液の再生動作のそれぞれに適したアルカリ溶液の還流流量などの設定をすることができる。
【００８５】
さらに、本実施の形態では、従来の二酸化炭素の回収システムのように、アルカリ溶液が吸収塔と再生塔とに交互に流れ、その都度熱交換器を介して加熱または冷却されることがなく、所定の処理が終了するまで、例えば、二酸化炭素などを吸収するアルカリ溶液還流経路またはアルカリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路の同じアルカリ溶液還流経路を循環するので、個々のアルカリ溶液還流経路における温度管理が容易となる。なお、二酸化炭素などを吸収するアルカリ溶液還流経路からアルカリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路にアルカリ溶液の流路を切り替えるときには、アルカリ溶液を加熱する必要があるが、１つの加熱工程で実現することができるので、加熱工程と冷却工程を交互に繰り返す上記した従来の二酸化炭素の回収システムよりも、温度管理は容易となる。同様に、アルカリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路から二酸化炭素などを吸収するアルカリ溶液還流経路にアルカリ溶液の流路を切り替えるときには、アルカリ溶液を冷却する必要があるが、１つの冷却工程で実現することができるので、加熱工程と冷却工程を交互に繰り返す上記した従来の二酸化炭素の回収システムよりも、温度管理は容易となる。
【００８６】
また、本発明の二酸化炭素回収システム１０では、アルカリ溶液１６１を再生塔１１０で瞬時に加熱する必要がなく、しかも、アルカリ溶液１６１の流量を少なく絞り込んで再生塔１１０に複数回還流して、アルカリ溶液１６１を再生するため、大きな加熱装置や多くの熱量を必要としない。これによって、システムとしての熱効率を向上させることができる。
【００８７】
また、この二酸化炭素回収システム１０では、大気汚染物質である硫黄酸化物をも回収することができる。さらに、二酸化炭素回収システム１０では、過大なエネルギを使わずに、火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出される大量の二酸化炭素を回収することができるので、地球温暖化防止に寄与することができる。
【００８８】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態の二酸化炭素回収システムは、上述した第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１０にアルカリ溶液としてアミン水溶液を用いたものである。したがって、第３の実施の形態の二酸化炭素回収システムの基本構成や動作は、第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１０と同じであるので、図１を参照して第３の実施の形態の二酸化炭素回収システムを説明し、第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１０における説明と重複する説明は省略する。
【００８９】
第３の実施の形態の二酸化炭素回収システムで用いられるアルカリ溶液は、水１００ｇ当たりに１０〜４３ｇのアミン化合物を溶かして、重量濃度を９〜３０％に調整されたものが用いられる。ここで用いられるアミン化合物として、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）や２アミノ２メチル１プロパノール（ＡＭＰ）などが挙げられる。
【００９０】
また、吸収塔１００、アルカリ溶液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、アルカリ溶液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順にアルカリ溶液１６０を循環させるアルカリ溶液還流経路が形成された場合に、吸収塔１００および分割槽１３０ａにおけるアルカリ溶液１６０の温度は、５５℃程度に設定されている。また、再生塔１１０、アルカリ溶液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ｂ、アルカリ溶液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順にアルカリ溶液１６１を循環させるアルカリ溶液還流経路が形成された場合に、再生塔１１０および分割槽１３０ｂにおけるアルカリ溶液１６１の温度は、１２０℃程度に設定されている。
【００９１】
ここで、吸収塔１００および分割槽１３０ａにおけるアルカリ溶液１６０の温度を５５℃程度（例えば、５０〜６０℃）に設定したのは、アミン化合物を主な溶質とするアルカリ溶液１６０では、５５℃を大きく下回ると、二酸化炭素のアルカリ溶液１６０への吸収が遅く、５５℃を大きく上回るとアルカリ溶液１６０から多量の水分が消失するからである。
【００９２】
また、再生塔１１０および分割槽１３０ｂにおけるアルカリ溶液１６１の温度を１２０℃程度（例えば、１１０〜１３０℃）に設定したのは、アミン化合物を主な溶質とするアルカリ溶液１６１では、１２０℃を大きく下回ると二酸化炭素の放出が遅く、１２０℃を大きく上回ると加圧状態でもアルカリ溶液１６１から生じる水蒸気が多くなるからである。
【００９３】
また、吸収塔１００、アルカリ溶液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、アルカリ溶液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順にアルカリ溶液１６０を循環させ、二酸化炭素などを吸収するアルカリ溶液還流経路を流れるアルカリ溶液と、再生塔１１０、アルカリ溶液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ｂ、アルカリ溶液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順にアルカリ溶液１６１を循環させ、二酸化炭素を放出してアルカリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路を流れるアルカリ溶液とでは、６５℃程度の温度差が生じている。
【００９４】
ここで、分割槽１３０ａと分割槽１３０ｂとの間を断熱し、それぞれの分割槽に収容されているアルカリ溶液の温度を個々に調整するようにしてもよい。
【００９５】
アルカリ溶液として炭酸カリウム水を用いた第２の実施の形態の二酸化炭素回収システムにおいても、第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１０と同様の効果を得ることができる。つまり、吸収塔１００のアルカリ溶液排出口１０１から排出されるアルカリ溶液をアルカリ溶液導入口１０２に還流させ、二酸化炭素などを吸収するアルカリ溶液還流経路と、再生塔１１０の再生アルカリ溶液排出口１１１から排出される再生されたアルカリ溶液をアルカリ溶液噴出口１１２に還流させ、二酸化炭素を放出させてアルカリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路とを別個に独立して設けることができる。これによって、それぞれのアルカリ溶液還流経路を流れるアルカリ溶液の流量を個々に設定することができ、二酸化炭素の吸収動作やアルカリ溶液の再生動作のそれぞれに適したアルカリ溶液の還流流量などの設定をすることができる。
【００９６】
さらに、本実施の形態では、従来の二酸化炭素の回収システムのように、アルカリ溶液が吸収塔と再生塔とに交互に流れ、その都度熱交換器を介して加熱または冷却されることがなく、所定の処理が終了するまで、例えば、二酸化炭素などを吸収するアルカリ溶液還流経路またはアルカリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路の同じアルカリ溶液還流経路を循環するので、個々のアルカリ溶液還流経路における温度管理が容易となる。なお、二酸化炭素などを吸収するアルカリ溶液還流経路からアルカリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路にアルカリ溶液の流路を切り替えるときには、アルカリ溶液を加熱する必要があるが、１つの加熱工程で実現することができるので、加熱工程と冷却工程を交互に繰り返す上記した従来の二酸化炭素の回収システムよりも、温度管理は容易となる。同様に、アルカリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路から二酸化炭素などを吸収するアルカリ溶液還流経路にアルカリ溶液の流路を切り替えるときには、アルカリ溶液を冷却する必要があるが、１つの冷却工程で実現することができるので、加熱工程と冷却工程を交互に繰り返す上記した従来の二酸化炭素の回収システムよりも、温度管理は容易となる。
【００９７】
また、本発明の二酸化炭素回収システム１０では、アルカリ溶液１６１を再生塔１１０で瞬時に加熱する必要がなく、しかも、アルカリ溶液１６１の流量を少なく絞り込んで再生塔１１０に複数回還流して、アルカリ溶液１６１を再生するため、大きな加熱装置や多くの熱量を必要としない。これによって、システムとしての熱効率を向上させることができる。
【００９８】
さらに、二酸化炭素回収システム１０では、過大なエネルギを使わずに、火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出される大量の二酸化炭素を回収することができるので、地球温暖化防止に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の二酸化炭素回収システムを示す概要図。
【図２】従来の二酸化炭素回収システムを示す概要図。
【符号の説明】
【０１００】
１０…二酸化炭素回収システム、１００…吸収塔、１０３…排ガス、１１０…再生塔、１１５…二酸化炭素回収ライン、１２０ａ，１２０ｂ，１２１ａ，１２１ｂ…アルカリ溶液還流ライン、１３０…貯留槽、１３０ａ，１３０ｂ…分割槽、１４０…制御部、１６０，１６１…アルカリ溶液、１７０，１７１，１７２，１７３…バルブ。
【図１】
2006035059.tif 000003
【図２】
2006035059.tif 000004