(57)【要約】【課題】スチームの代わりに、低温の排ガスを用いて吸収液を加熱することで、吸収液の再生、吸収液からの二酸化炭素の分離などが可能であり、省エネルギ化を図ることができる二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法を提供することを目的とする。【解決手段】吸収塔１００に吸収液を還流させ、二酸化炭素を吸収する吸収液還流経路と、再生塔１１０に吸収液を還流させ、二酸化炭素を放出させて吸収液を再生する吸収液還流経路とを別個に独立して設け、いずれかの吸収液還流経路介在可能な複数の分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃと、排ガス１０３によって熱回収装置１８０を介して加熱された熱媒体１８１を循環させて、分割層１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ内の吸収液を加熱可能な熱媒体還流ライン１８２とを備え、排熱を有効に利用して、吸収液の再生が可能であり、熱効率を向上させる。【選択図】図１
2006342032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス導入口、吸収用吸収液導入口、残り排ガス排出口および吸収液排出口を備え、前記排ガス導入口から導入された排ガスと前記吸収用吸収液導入口から導入された吸収液とを気液接触させて前記吸収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、
再生用吸収液導入口、再生吸収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吸収液から二酸化炭素を放出させて前記吸収液を再生する再生装置と、
前記吸収装置の吸収液排出口から排出される吸収液を前記吸収用吸収液導入口に還流させる第１の吸収液還流ラインと、
前記再生装置の再生吸収液排出口から排出される吸収液を前記再生用吸収液導入口に還流させる第２の吸収液還流ラインと、
前記第１の吸収液還流ラインおよび前記第２の吸収液還流ラインのいずれかに、吸収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、
前記排ガスからの熱を熱媒体へ伝達する熱回収装置を介在し、前記熱媒体を循環させて前記各分割層内の吸収液を加熱可能な熱媒体還流ラインと
を具備することを特徴とする二酸化炭素回収システム。
【請求項２】
前記吸収液の主な溶質が、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記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項３】
吸収装置の吸収液排出口から排出される第１の吸収液を、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吸収用吸収液導入口に還流させ、排ガス導入口から導入された排ガスと前記第１の吸収液とを気液接触させて、前記第１の吸収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の吸収液の還流ラインを閉じ、前記第１の吸収工程において二酸化炭素を吸収した前記第１の分割槽に貯留された第１の吸収液を、前記排ガスによって加熱された熱媒体還流ラインを循環する熱媒体を介して、所定温度に加熱する第１の加熱工程と、
前記第１の吸収液の還流ラインを切り替え、前記第１の加熱工程において所定温度に加熱された第１の吸収液を、再生装置の再生用吸収液導入口に導き、前記再生装置の再生吸収液排出口から排出される第１の吸収液を、前記第１の分割槽を介して前記再生用吸収液導入口に還流させ、二酸化炭素を前記再生装置内に放出させて、前記第１の吸収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二酸化炭素回収方法。
【請求項４】
前記第１の加熱工程を施す際に、前記貯留槽の第２の分割槽に貯留された二酸化炭素を吸収可能な第２の吸収液を、前記吸収装置の吸収用吸収液導入口に導き、前記吸収装置の吸収液排出口から排出される第２の吸収液を、前記第２の分割槽を介して前記吸収用吸収液導入口に還流させ、前記排ガスと前記第２の吸収液とを気液接触させて、前記第２の吸収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記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項５】
前記第１の再生工程を施す際に、前記第２の吸収液の還流ラインを閉じ、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の分割槽に貯留された第２の吸収液を、前記排ガスによって加熱された熱媒体還流ラインを循環する熱媒体を介して、所定温度に加熱する第２の加熱工程と、
前記第１の再生工程を施す際に、前記貯留槽の第３の分割槽に貯留された二酸化炭素を吸収した第３の吸収液を、前記吸収装置の吸収用吸収液導入口に導き、前記吸収装置の吸収液排出口から排出される第３の吸収液を、前記第３の分割槽を介して前記吸収用吸収液導入口に還流させ、前記排ガスと前記第３の吸収液とを気液接触させて、前記第３の吸収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記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項６】
前記吸収液の主な溶質が、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３乃至５のいずれか１項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、火力発電所のボイラ、ごみ焼却炉などの排ガスに含まれている二酸化炭素などを回収する二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法に関する。
【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、都市ごみ焼却場などから排出される二酸化炭素を、例えば、アルカリ物質であるアミン化合物の水溶液を吸収液として用いることにより、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。）。
【０００４】
ここで、図２は、吸収液としてアミン水溶液を用い、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５０℃程度の吸収液２０４が供給され、この供給された吸収液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、吸収液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吸収液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、さらに再生塔２０７に導かれる。
【０００７】
再生塔２０７に導かれた吸収液２０４は、加熱器２０８のスチーム２０９によって１２０℃程度の温度に加熱されて、撹乱される。そして、二酸化炭素が吸収液２０４から放散され、再び二酸化炭素を吸収できる吸収液２０４に再生される。再生された吸収液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、吸収液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の間に吸収液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、循環している吸収液２０４を瞬時に１２０℃程度の温度まで加熱して再生し、再生した吸収液２０４を瞬時に５０℃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２００においては、再生塔２０７において、循環している膨大な吸収液２０４を瞬時に所定温度まで加熱するために、高温のスチーム２０９を多量に使用する。また、排ガス２０１を用いて、上記した吸収液２０４を瞬時に所定温度まで加熱する場合には、排ガス２０１の温度が低いときには、所望の加熱を行うことができないという問題があった。
【００１０】
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、スチームの代わりに、低温の排ガスを用いて吸収液を加熱することで、吸収液の再生、吸収液からの二酸化炭素の分離などが可能であり、省エネルギ化を図ることができる二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の二酸化炭素回収システムは、排ガス導入口、吸収用吸収液導入口、残り排ガス排出口および吸収液排出口を備え、前記排ガス導入口から導入された排ガスと前記吸収用吸収液導入口から導入された吸収液とを気液接触させて前記吸収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、再生用吸収液導入口、再生吸収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吸収液から二酸化炭素を放出させて前記吸収液を再生する再生装置と、前記吸収装置の吸収液排出口から排出される吸収液を前記吸収用吸収液導入口に還流させる第１の吸収液還流ラインと、前記再生装置の再生吸収液排出口から排出される吸収液を前記再生用吸収液導入口に還流させる第２の吸収液還流ラインと、前記第１の吸収液還流ラインおよび前記第２の吸収液還流ラインのいずれかに、吸収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、前記排ガスからの熱を熱媒体へ伝達する熱回収装置を介在し、前記熱媒体を循環させて前記各分割層内の吸収液を加熱可能な熱媒体還流ラインとを具備することを特徴とする。
【００１２】
この二酸化炭素回収システムによれば、熱回収装置で熱媒体へ排ガスからの熱を伝達し、その熱媒体を循環させて、分割槽内の吸収液を加熱する熱媒体還流ラインを設け、比較的低温の排ガスで吸収液を再生温度まで加熱することができる。また、吸収塔に吸収液を還流させて排ガス中の二酸化炭素を吸収する第１の吸収液還流ラインと、再生塔に吸収液を還流させて二酸化炭素を放出させるとともに吸収液を再生する第２の吸収液還流ラインとを別個に独立して設けることができ、それぞれの吸収液還流ラインを流れる吸収液の流量を個々に設定することができる。
【００１３】
本発明の二酸化炭素回収方法は、吸収装置の吸収液排出口から排出される第１の吸収液を、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吸収用吸収液導入口に還流させ、排ガス導入口から導入された排ガスと前記第１の吸収液とを気液接触させて、前記第１の吸収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の吸収液の還流ラインを閉じ、前記第１の吸収工程において二酸化炭素を吸収した前記第１の分割槽に貯留された第１の吸収液を、前記排ガスによって加熱された熱媒体還流ラインを循環する熱媒体を介して、所定温度に加熱する第１の加熱工程と、前記第１の吸収液の還流ラインを切り替え、前記第１の加熱工程において所定温度に加熱された第１の吸収液を、再生装置の再生用吸収液導入口に導き、前記再生装置の再生吸収液排出口から排出される第１の吸収液を、前記第１の分割槽を介して前記再生用吸収液導入口に還流させ、二酸化炭素を前記再生装置内に放出させて、前記第１の吸収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。
【００１４】
この二酸化炭素回収方法によれば、第１の加熱工程において、第１の吸収工程で二酸化炭素を吸収した第１の吸収液を、比較的低温の排ガスによって、再生温度まで加熱することができる。これによって、システムとしての熱効率の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法によれば、スチームの代わりに、低温の排ガスを用いて、所定の時間で吸収液を加熱することで、吸収液の再生、吸収液からの二酸化炭素の分離などが可能であり、省エネルギ化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
（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。
【００１８】
この二酸化炭素回収システム１０は、導入された排ガス１０３と吸収液を気液接触させる吸収塔１００と、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素を放出させて吸収液を再生する再生塔１１０と、吸収塔１００の吸収液排出口１０１から排出される吸収液を吸収用吸収液導入口１０２に還流させる吸収液還流ライン１２０ａ、１２０ｂと、再生塔１１０の再生吸収液排出口１１１から排出される吸収液を再生用吸収液導入口１１２に還流させる吸収液還流ライン１２１ａ、１２１ｂと、吸収液還流ライン１２０ａ、１２０ｂまたは吸収液還流ライン１２１ａ、１２１ｂに介在する複数の分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃから構成される貯留槽１３０と、排ガスの熱を熱回収装置１８０を介して熱媒体１８１に回収し、その熱媒体１８１を循環させて各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに収容される吸収液を加熱可能な熱媒体還流ライン１８２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。
【００１９】
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。
【００２０】
まず、吸収塔１００の吸収液排出口１０１から排出される吸収液ＡＬ１を吸収用吸収液導入口１０２に還流させる吸収液還流経路について説明する。
【００２１】
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、熱回収装置１８０を介して熱回収された排ガス１０３を吸収塔１００内に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吸収液ＡＬ１を導入する吸収用吸収液導入口１０２が設けられている。この吸収用吸収液導入口１０２には、吸収液ＡＬ１を噴出する吸収液噴出部１０６が設けられている。さらに、吸収塔１００の内部には、この吸収液噴出部１０６から噴出された吸収液ＡＬ１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、残り排ガス排出口として機能し、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。
【００２２】
さらに、吸収塔１００の底部には、二酸化炭素を吸収した吸収液ＡＬ１を排出するための吸収液排出口１０１が設けられている。この吸収液排出口１０１は、導出ポンプ１５１が備えられた吸収液還流ライン１２０ａの一端と接続されている。吸収液還流ライン１２０ａの他端は、分割された各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに対応して分岐し、各分岐した吸収液還流ライン１２０ａの他端側には、それぞれバルブ１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃが備えられている。ここで、各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃは、例えば、密閉可能なタンクなどで構成される。
【００２３】
また、各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃには、それぞれにバルブ１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃを備え、各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに対応して一端側が分岐された吸収液還流ライン１２０ｂが設置されている。この分岐された吸収液還流ライン１２０ｂの一端は、各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに貯留された吸収液中の比較的下部の位置に浸されている。また、吸収液還流ライン１２０ｂの他端は、冷却装置１９０を介在して、吸収塔１００の吸収用吸収液導入口１０２に接続されている。また、吸収液還流ライン１２０ｂには、吸収液ＡＬ１を吸収塔１００に圧送する送液ポンプ１５０が備えられている。
【００２４】
冷却装置１９０は、吸収液還流ライン１２０ｂを還流する吸収液ＡＬ１を冷却する熱交換器などで構成される。吸収液ＡＬ１から熱を回収する冷却媒体として、例えば海水などを用いてもよい。
【００２５】
ここで、例えば、分割槽１３０ａに対応するバルブ１７０ａ、バルブ１７１ａを開き、分割槽１３０ｂ、１３０ｃに対応するバルブ１７０ｂ、１７０ｃ、バルブ１７１ｂ、１７１ｃを閉じることで、吸収塔１００、吸収液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、吸収液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順に吸収液ＡＬ１を循環させる吸収液還流経路が形成される。
【００２６】
なお、送液ポンプ１５０、導出ポンプ１５１、各バルブ１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃは、制御部１４０からの信号に基づいて作動し、吸収液還流経路に流れる吸収液ＡＬ１の流量などを調整している。
【００２７】
また、吸収液噴出部１０６から噴出される吸収液ＡＬ１は、均一に噴出されることが好ましく、例えば、吸収液噴出部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、吸収用吸収液導入口１０２の構成によって、吸収塔１００内に吸収液ＡＬ１をほぼ均一に分散させることができる場合には、吸収液噴出部１０６を設けなくてもよい。
【００２８】
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を通過する吸収液ＡＬ１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、各段に対応して吸収液ＡＬ１を噴出する吸収液噴出部１０６を設けてもよい。なお、吸収塔１００内において、排ガス１０３と吸収液ＡＬ１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。
【００２９】
次に、再生塔１１０の再生吸収液排出口１１１から排出される再生された吸収液を再生用吸収液導入口１１２に還流させる吸収液還流経路について説明する。
【００３０】
上記した貯留槽１３０の各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃには、それぞれにバルブ１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃを備え、各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに対応して一端側が分岐された吸収液還流ライン１２１ａが設置されている。一方、吸収液還流ライン１２１ａの他端は、再生塔１１０の再生吸収液排出口１１１に接続されている。また、吸収液還流ライン１２１ａには、導出ポンプ１５２が備えられている。
【００３１】
さらに、各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃには、それぞれにバルブ１７３ａ、１７３ｂ、１７３ｃを備え、各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに対応して一端側が分岐された吸収液還流ライン１２１ｂが設置されている。この分岐された吸収液還流ライン１２１ｂの一端は、各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに貯留された吸収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、１３０ｃの底部に設けてもよい。一方、吸収液還流ライン１２１ｂの他端は、再生塔１１０の再生用吸収液導入口１１２に接続されている。また、吸収液還流ライン１２１ｂには、吸収液ＡＬ２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。
【００３２】
ここで、例えば、分割槽１３０ｂに対応するバルブ１７２ｂ、バルブ１７３ｂを開き、分割槽１３０ａ、１３０ｃに対応するバルブ１７２ａ、１７２ｃ、バルブ１７３ａ、１７３ｃを閉じることで、再生塔１１０、吸収液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ｂ、吸収液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順に吸収液ＡＬ２を循環させる吸収液還流経路が形成される。
【００３３】
なお、導出ポンプ１５２、高圧送液ポンプ１５３、各バルブ１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃ、１７３ａ、１７３ｂ、１７３ｃは、制御部１４０からの信号に基づいて作動し、吸収液還流経路に流れる吸収液ＡＬ２の流量などを調整している。
【００３４】
また、再生塔１１０の上部には、二酸化炭素を吸収した吸収液ＡＬ２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。
【００３５】
なお、再生塔１１０は、その内部の圧力を減圧した状態で稼動させる場合には、フラッシングタンクが用いられ、その内部の圧力を加圧した状態で稼動させる場合には、吸収塔１００と同様に、充填材を備えたタンクが使用される。
【００３６】
次に、排ガスの熱を熱回収装置１８０を介して熱媒体１８１に回収し、その熱媒体１８１を循環させて各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに収容される吸収液を加熱する熱媒体還流路について説明する。
【００３７】
上記した貯留槽１３０の各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃの内部には、各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに対応して分岐された熱媒体還流ライン１８２が導かれている。各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃの内部に導かれた熱媒体還流ライン１８２には、各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに収容される吸収液と熱交換可能なように、フィンなどの構成を備えた熱交換部１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃが形成されている。
【００３８】
また、分岐された各熱媒体還流ライン１８２には、それぞれにバルブ１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃが備えられている。また、熱媒体還流ライン１８２には、熱回収装置１８０が介在し、さらに熱媒体還流ライン１８２内を流れる熱媒体１８１を循環させる送液ポンプ１８３が備えられている。熱回収装置１８０には、排ガス１０３が供給され、熱媒体１８１が、例えばスクラバ式で排ガス１０３と気液接触することにより排ガスの熱を回収する。また、熱媒体１８１は、熱回収装置１８０を介して回収した熱を各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに収容された吸収液に伝達するもので、熱媒体１８１として、熱媒体１８１の温度が１００℃を超えない場合には、工業用水などが用いられ、１００℃以上となる場合には、耐熱性の高い油などが用いられる。
【００３９】
例えば、分割槽１３０ｂに対応するバルブ１７４ｂを開き、分割槽１３０ａ、１３０ｃに対応するバルブ１７４ａ、１７４ｃを閉じることで、熱回収装置１８０、熱媒体還流ライン１８２、熱交換部１８２ｂ、熱媒体還流ライン１８２、熱回収装置１８０の順に熱媒体１８１を循環させる還流経路が形成される。このように、バルブ１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃを切り替えることで、各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ内の吸収液を加熱可能であり、例えば、二酸化炭素を吸収するのに最適な温度、吸収液を再生（二酸化炭素を放出）するのに最適な温度に吸収液を加熱することが可能となる。
【００４０】
ここで、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、吸収液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、吸収液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順に吸収液ＡＬ１を循環させる吸収液還流経路と、再生塔１１０、吸収液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ｂ、吸収液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順に吸収液ＡＬ２を循環させる吸収液還流経路とを形成して、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。
【００４１】
また、熱媒体還流ライン１８２によって、二酸化炭素を吸収した吸収液ＡＬ２を再生塔１１０に還流する前に、その吸収液ＡＬ２を所定温度まで加熱するが、比較的低温の排ガス１０３の熱を利用しているため、所定温度に至るまでには所定時間（例えば、１０〜１００分）を必要とする。そこで、例えば、吸収塔１００、吸収液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、吸収液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順に吸収液ＡＬ１を循環させる吸収工程を実施し、それと同時に、再生塔１１０、吸収液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ｂ、吸収液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順に吸収液ＡＬ２を循環させる再生工程を実施し、さらに、それらと同時に、すでに二酸化炭素を吸収した吸収液ＡＬ３を分割槽１３０ｃで加熱（加熱工程）しておけば、分割槽１３０ｂに収容された吸収液ＡＬ２の再生工程終了後、すぐに、分割槽１３０ｃに収容された吸収液ＡＬ３に対して再生工程を実施することができる。したがって、上記した一例のように、再生工程、吸収工程および加熱工程を同時に実施することができるように、貯留槽１３０を構成する分割槽は、少なくとも３つあることが好ましい。なお、各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ間は、断熱されていることが好ましい。
【００４２】
また、図には示していないが、各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃには、吸収液ＡＬ１、ＡＬ２、ＡＬ３の水素イオン指数ｐＨを計測するペーハー計に、吸収液ＡＬ１、ＡＬ２、ＡＬ３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。
【００４３】
第１の実施の形態で用いられる吸収液は、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。各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃのそれぞれに貯留される吸収液の重量は、１〜５０００トンである。また、上記した再生工程、吸収工程および加熱工程において、再生工程および吸収工程は、例えば、吸収液の水素イオン指数ｐＨの値が所定範囲となった場合に終了され、加熱工程は、吸収液の温度が所定温度となった場合に終了される。これらの各工程の開始から終了までの時間は、１０〜１００分程度である。
【００４４】
また、吸収塔１００、吸収液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、吸収液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順に吸収液ＡＬ１を循環させる還流経路が形成された場合（吸収工程）に、吸収塔１００および分割槽１３０ａにおける吸収液ＡＬ１の温度は、４０〜７５℃に設定される。また、再生塔１１０、吸収液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ｂ、吸収液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順に吸収液ＡＬ２を循環させる還流経路が形成された場合（再生工程）に、再生塔１１０および分割槽１３０ｂにおける吸収液ＡＬ２の温度は、６０〜９０℃に設定される。なお、吸収液ＡＬ２は、加熱工程を経て、この温度に設定される。この分割槽１３０ｂにおける加熱工程では、熱媒体還流ライン１８２の熱交換部１８２ｂにおける熱媒体１８１の温度は、７０〜９０℃に設定され、分割槽１３０ｂに静止した吸収液ＡＬ２の温度は、６０〜９０℃に設定される。
【００４５】
ここで、吸収塔１００および分割槽１３０ａにおける吸収液ＡＬ１の温度を４０〜７５℃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吸収液ＡＬ１では、４０℃未満では、二酸化炭素の吸収液ＡＬ１への吸収が遅く、７５℃を超えると吸収液ＡＬ１に吸収された二酸化炭素が放出し始めるからである。また、再生塔１１０および分割槽１３０ｃにおける吸収液ＡＬ２の温度を６０〜９０℃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吸収液ＡＬ２では、６０℃未満では減圧下でも二酸化炭素の放出が遅く、９０℃を超えると加圧下でも吸収液ＡＬ２から多量の水分が消失するからである。
【００４６】
ここで、吸収液が炭酸ナトリウムを主な溶質とする場合における再生塔１１０の内圧は、ゲージ圧で、−０．０８〜０ＭＰａの減圧状態に設定されるため、再生塔１１０として、フラッシングタンクが用いられる。
【００４７】
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。
【００４８】
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、分割槽１３０ｂおよび分割槽１３０ｃ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％に調整された温度が４０〜７５℃の吸収液が収容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、ここでは、分割槽１３０ａ、分割槽１３０ｂおよび分割槽１３０ｃに収容されている吸収液を、それぞれ吸収液ＡＬａ、吸収液ＡＬｂ、吸収液ＡＬｃと示す。
【００４９】
なお、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１７０ａ、バルブ１７１ａを開き、分割槽１３０ｂおよび分割槽１３０ｃに対応するバルブ１７０ｂ、１７０ｃ、バルブ１７１ｂ、１７１ｃを閉じて、吸収塔１００、吸収液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、吸収液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順に吸収液ＡＬａを循環させる吸収液還流経路を形成する。
【００５０】
火力発電所のボイラ、都市ごみ焼却場などから排出された排ガス１０３は、熱回収装置１８０を通り、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、排ガス１０３の温度は、熱回収装置１８０に入る前で１１０〜１２０℃、熱回収装置１８０から出た後で６０〜９０℃になっている。
【００５１】
吸収塔１００内に排ガス１０３が供給されると、分割槽１３０ａに収容された吸収液ＡＬａが吸収液還流ライン１２０ｂを介して吸収用吸収液導入口１０２に供給され、吸収液噴出部１０６から噴出される。吸収液噴出部１０６から噴出される吸収液ＡＬａ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。
【００５２】
吸収液噴出部１０６から噴出された吸収液ＡＬａ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を吸収する。そして、二酸化炭素を吸収した吸収液ＡＬａは、吸収塔１００の底部に流れ落ちる。一方、また、窒素や吸収されなかった二酸化炭素などの残り排ガス１０３は、排気口１０８より大気に放出される。
【００５３】
充填材１０７を伝わって流れ落ちた吸収液ＡＬａは、導出ポンプ１５１によって吸収液還流ライン１２０ａに導かれ、分割槽１３０ａに供給される。さらに、分割槽１３０ａに導かれた吸収液ＡＬａは、送液ポンプ１５０によって吸収液還流ライン１２０ｂに導かれ、吸収用吸収液導入口１０２に供給される。
【００５４】
ここで、吸収液ＡＬａである炭酸ナトリウム水に二酸化炭素を吸収させ、炭酸水素ナトリウムを生成する反応は、発熱反応であるため、吸収液ＡＬａを還流させる間に、吸収液ＡＬａの温度が上昇する。そのため、吸収液還流ライン１２０ｂに介在させた冷却装置１９０によって、吸収液ＡＬａを冷却し、吸収液ＡＬａの温度を上記した４０〜７５℃の範囲となるように調整している。なお、冷却装置１９０における吸収液ＡＬａの温度調整は、制御部１４０からの制御信号によって、例えば、冷却装置１９０に供給する冷却媒体の流量などを調整して行う。
【００５５】
上記したように、吸収塔１００、吸収液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、吸収液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順に吸収液ＡＬａを循環させることで、吸収液ＡＬａに、排ガス１０３に含まれる二酸化炭素を効率よく吸収させる。
【００５６】
ここで、分割槽１３０ａにおいて、還流している吸収液ＡＬａ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、導かれた吸収液ＡＬａ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。
【００５７】
制御部１４０では、ペーハー計からの信号に基づき、分割槽１３０ａ内の吸収液ＡＬａ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吸収液ＡＬａ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。
【００５８】
制御部１４０において、吸収液ＡＬａ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に導かれた吸収液ＡＬａは、引き続き、送液ポンプ１５０によって吸収液還流ライン１２０ｂに導かれ、吸収用吸収液導入口１０２に供給され、上記した還流動作を繰り返す。
【００５９】
一方、制御部１４０は、吸収液ＡＬａのｐＨ値が８．５〜９．５の範囲にあると判定した場合には、吸収液還流ライン１２０ａに設けられた分割槽１３０ａに対応するバルブ１７０ａおよび吸収液還流ライン１２０ｂに設けられた分割槽１３０ａに対応するバルブ１７１ａを閉じる制御を行うと同時に、吸収液還流ライン１２０ａに設けられた分割槽１３０ｂに対応するバルブ１７０ｂおよび吸収液還流ライン１２０ｂに設けられた分割槽１３０ｂに対応するバルブ１７１ｂを開く制御を行う。
【００６０】
このようにバルブ１７０ａ、１７０ｂおよびバルブ１７１ａ、１７１ｂの開閉を切り替えることで、吸収塔１００、吸収液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ｂ、吸収液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順に吸収液ＡＬｂを循環させる吸収液還流経路が形成される。そして、この吸収液還流経路を分割槽１３０ｂに収容された吸収液ＡＬｂ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。
【００６１】
続いて、制御部１４０からの制御信号に基づいて、分割槽１３０ａに対応する熱媒体還流ライン１８２のバルブ１７４ａを開き、分割槽１３０ａ内の熱交換部１８２ａに熱媒体１８１を循環させる還流経路を形成する。
【００６２】
熱回収装置１８０を介して、温度が１１０〜１２０℃程度の排ガス１０３から温度が４０〜７５℃程度の熱媒体１８１に熱が伝達され、熱媒体１８１の温度は、徐々に６０〜９０℃に上昇する。この熱媒体１８１の温度上昇に伴って、分割槽１３０ａ内の吸収液ＡＬａの温度も１０〜１００分で６０〜９０℃に上昇して、吸収液を再生可能な温度に達する。
【００６３】
続いて、制御部１４０は、分割槽１３０ａに対応するバルブ１７３ａおよびバルブ１７２ａを開き、再生塔１１０、吸収液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ａ、吸収液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順に吸収液ＡＬａを循環させる還流経路を形成する。なお、この吸収液ＡＬａは、ｐＨ値が８．５〜９．５の範囲、温度が６０〜９０℃にあり、吸収液ＡＬａの再生に適する状態になっている。
【００６４】
分割槽１３０ａに収容された吸収液ＡＬａは、高圧送液ポンプ１５３によって吸収液還流ライン１２１ｂを介して再生塔１１０の再生用吸収液導入口１１２に導かれる。再生用吸収液導入口１１２に導かれた吸収液ＡＬａ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。再生用吸収液導入口１１２から噴出される吸収液ＡＬａ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。
【００６５】
再生塔１１０内へ噴出された吸収液ＡＬａ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吸収液排出口１１１から吸収液還流ライン１２１ａを介して分割槽１３０ａに導かれる。
【００６６】
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。
【００６７】
さらに、分割槽１３０ａに導かれた吸収液ＡＬａは、高圧送液ポンプ１５３によって吸収液還流ライン１２１ｂを介して再生塔１１０の再生用吸収液導入口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、吸収液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ａ、吸収液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順に吸収液ＡＬａを循環させることで、吸収液ＡＬａから二酸化炭素を効率よく放出させることができる。
【００６８】
なお、分割槽１３０ａ内の吸収液ＡＬａは、温度が６０〜９０℃に達しているので、分割槽１３０ａ内においても、二酸化炭素の放出、水分が消失などを生じることがあるが、分割槽１３０ａ内で発生した二酸化炭素を二酸化炭素回収ライン１１５に導く配管を設けてもよい。なお、この際、二酸化炭素回収ライン１１５に導く配管に、例えば冷却器を介在させて、二酸化炭素とともにこの配管を流れる水蒸気をドレンとして回収し、二酸化炭素と分離することが好ましい。
【００６９】
ここで、吸収液ＡＬａが吸収した二酸化炭素を放出させる反応、つまり、炭酸水素ナトリウム水から二酸化炭素を放出させ、炭酸ナトリウムを再生する反応は、吸熱反応であり、吸収液ＡＬａの温度は、還流動作を繰り返す毎に低下する。ここで、熱媒体還流ライン１８２の熱交換部１８２ａから供給される熱量では、この低下した熱量を補うことができない場合には、再生塔１１０の底部に、例えば、スチームを供給可能な熱交換器を備えて、再生塔１１０の底部に溜まった吸収液ＡＬａを加熱する構成を備えてもよい。なお、加熱する熱源は、スチームに限られるものではなく、例えば、ヒータなどで再生塔１１０の底部に溜まった吸収液ＡＬａを加熱してもよい。
【００７０】
また、分割槽１３０ａにおいて、還流している吸収液ＡＬａ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、導かれた吸収液ＡＬａ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。
【００７１】
制御部１４０では、ペーハー計からの信号に基づき、分割槽１３０ａ内の吸収液ＡＬａのｐＨ値が１１〜１２の範囲にあるか否かを判定する。なお、吸収液ＡＬａから二酸化炭素を放出することにより、吸収液ＡＬａのｐＨ値は、二酸化炭素を吸収する前の当初の吸収液ＡＬａのｐＨ値に近づく。
【００７２】
制御部１４０において、吸収液ＡＬａ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に導かれた吸収液ＡＬａは、引き続き、高圧送液ポンプ１５３によって吸収液還流ライン１２１ｂを介して再生塔１１０の再生用吸収液導入口１１２に導かれ、上記した還流動作を繰り返す。
【００７３】
一方、制御部１４０は、吸収液ＡＬａのｐＨ値が１１〜１２の範囲にあると判定した場合には、吸収液還流ライン１２１ａに設けられた導出ポンプ１５２および吸収液還流ライン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、吸収液還流ライン１２１ａに設けられた分割槽１３０ａに対応するバルブ１７２ａおよび吸収液還流ライン１２１ｂに設けられた分割槽１３０ａに対応するバルブ１７３ａを閉じる制御を行う。
【００７４】
また、分割槽１３０ａの吸収液ＡＬａに対する加熱工程とほぼ同時に開始された吸収液ＡＬｂにおける吸収工程において、制御部１４０は、上記した吸収塔１００、吸収液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ｂ、吸収液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順に吸収液ＡＬｂを循環する吸収液ＡＬｂにおける水素イオン指数ｐＨが、８．５〜９．５の範囲にあるか否かを判定する。
【００７５】
制御部１４０において、吸収液ＡＬｂ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に導かれた吸収液ＡＬｂは、引き続き、送液ポンプ１５０によって吸収液還流ライン１２０ｂに導かれ、吸収用吸収液導入口１０２に供給され、上記した還流動作を繰り返す。
【００７６】
一方、制御部１４０は、吸収液ＡＬｂのｐＨ値が８．５〜９．５の範囲にあると判定した場合には、吸収液還流ライン１２０ａに設けられた分割槽１３０ｂに対応するバルブ１７０ｂおよび吸収液還流ライン１２０ｂに設けられた分割槽１３０ｂに対応するバルブ１７１ｂを閉じる制御を行うと同時に、熱媒体還流ライン１８２に設けられた分割槽１３０ｂに対応するバルブ１７４ｂを開く制御を行う。そして、分割槽１３０ｂ内の吸収液ＡＬｂを再生可能な温度に加熱する。この吸収液ＡＬｂの加熱工程は、吸収液ＡＬａの再生工程が実施されているときに実施される。
【００７７】
続いて、分割槽１３０ａに貯留された再生された吸収液ＡＬａは、吸収塔１００、吸収液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、吸収液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順に吸収液ＡＬａを循環させる吸収液還流経路に導かれ、再び、二酸化炭素を吸収する動作を行う。一方、加熱工程において再生可能な温度に加熱された吸収液ＡＬｂは、再生塔１１０、吸収液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ｂ、吸収液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順に吸収液ＡＬｂを循環させる吸収液還流経路に導かれ、二酸化炭素を放出し、当初の吸収液ＡＬｂに再生される。
【００７８】
ここで、上記した二酸化炭素回収システム１０の作用についての説明では、分割槽１３０ａおよび分割槽１３０ｂの２つの分割槽の吸収液を交互に、吸収工程、加熱工程および再生工程に用いる一例を示した。つまり、上記した一例では、まず、分割槽１３０ａの吸収液ＡＬａを用いて、吸収工程を実施し、その後加熱工程を実施する際に、分割槽１３０ｂの吸収液ＡＬｂを用いて、吸収工程を実施し、さらに分割槽１３０ａの吸収液ＡＬａの再生工程の際に、分割槽１３０ｂの吸収液ＡＬｂの加熱工程を実施することを示した。
【００７９】
なお、二酸化炭素回収システム１０の作用は、これに限られるものではなく、次に示す場合も、二酸化炭素回収システム１０の作用の一例に含まれ、これは、同時に３つの分割槽を使用することができる場合の一例である。
【００８０】
まず、分割槽１３０ａの吸収液ＡＬａを用いて、吸収工程を実施する。続いて、所定の水素イオン指数ｐＨ値になった分割槽１３０ａの吸収液ＡＬａに対して、加熱工程を実施するとと同時に、分割槽１３０ｂの吸収液ＡＬｂを用いて、吸収工程を実施する。続いて、再生可能な温度になった分割槽１３０ａの吸収液ＡＬａに対して、再生工程を実施するとと同時に、所定の水素イオン指数ｐＨ値になった分割槽１３０ｂの吸収液ＡＬｂに対して、加熱工程を実施し、さらに、これらと同時に、分割槽１３０ｃの吸収液ＡＬｃを用いて、吸収工程を実施する。
【００８１】
ここで、上記した吸収工程において、吸収液は、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、吸収液を長期に使用すると吸収液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ので好ましくない。そこで、例えば、分割槽１３０ａの吸収液ＡＬａ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から取り除くことが好ましい。
【００８２】
なお、塩化カルシウムを添加する際の吸収液ＡＬａ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吸収液ＡＬａ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。
【００８３】
亜硫酸イオンの濃度は、例えば、各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ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。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、新たな吸収液ＡＬａが供給される。
【００８４】
上記したように、第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１０では、１１０〜１２０℃という比較的低温の排ガスの熱を熱回収装置１８０を介して熱媒体１８１に回収し、その熱媒体１８１を循環させて各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに収容される吸収液を加熱することができる。これによって、例えば、二酸化炭素を吸収した後の吸収液を、再生可能な温度まで加熱することができる。このように、二酸化炭素回収システム１０では、大きな加熱装置や多くの熱量を必要とせず、排熱を有効に利用して、吸収液の再生が可能であり、システムとしての熱効率を向上させることができ、省エネルギ化を図ることができる。
【００８５】
また、吸収塔１００の吸収液排出口１０１から排出される吸収液を吸収用吸収液導入口１０２に還流させ、二酸化炭素を吸収する吸収液還流経路と、再生塔１１０の再生吸収液排出口１１１から排出される吸収液を再生用吸収液導入口１１２に還流させ、二酸化炭素を放出させて吸収液を再生する吸収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、それぞれの吸収液還流経路を流れる吸収液の流量を個々に設定することができ、二酸化炭素の吸収工程や吸収液の再生工程のそれぞれに適した吸収液の還流流量などの設定をすることができる。
【００８６】
さらに、二酸化炭素回収システム１０では、少なくとも３つの分割槽を備えることで、吸収工程、加熱工程、再生工程のそれぞれを同時に実施することができるので、システムの稼動効率を向上させることができ、効果的なシステムを構築することができる。
【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に吸収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。
【００８９】
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吸収液は、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。また、吸収塔１００、吸収液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、吸収液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順に吸収液ＡＬａを循環させる吸収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における吸収液ＡＬａの温度は、４０〜７５℃程度に設定されている。
【００９０】
また、再生塔１１０、吸収液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ｂ、吸収液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順に吸収液ＡＬｂを循環させる吸収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における吸収液ＡＬｂの温度は、９０〜１１０℃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における吸収液ＡＬａの温度を４０〜７５℃に設定したのは、炭酸カリウムを主な溶質とする吸収液ＡＬａでは、４０℃を下回ると、二酸化炭素の吸収液ＡＬａへの吸収が遅く、７５℃を上回ると吸収液ＡＬａから多量の水分が消失するためである。
【００９２】
また、再生塔１１０および分割槽１３０ｂにおける吸収液ＡＬｂの温度を９０〜１１０℃に設定したのは、炭酸カリウムを主な溶質とする吸収液ＡＬｂでは、９０℃を下回ると二酸化炭素の放出が遅く、１１０℃を上回ると加圧状態でも吸収液ＡＬｂから水蒸気が多量に発生するからである。
【００９３】
ここで、吸収液が炭酸カリウムを主な溶質とする場合における再生塔１１０の内圧は、ゲージ圧で、−０．０８〜０．１５ＭＰａの範囲で設定することができる。再生塔１１０の内圧が減圧下に設定される場合には、再生塔１１０として、フラッシングタンクが用いられる。また、再生塔１１０の内圧が加圧下に設定される場合には、再生塔１１０として、吸収塔１００と同様に、充填材を備えたタンクが使用される。
【００９４】
上記した吸収液の主な溶質として炭酸カリウムを用いた第２の実施の形態の二酸化炭素回収システムでは、上記した第１の実施の形態の二酸化炭素回収システムにおける作用効果と同様の作用効果を得ることができ、１１０〜１２０℃という比較的低温の排ガスの熱を熱回収装置１８０を介して熱媒体１８１に回収し、その熱媒体１８１を循環させて各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに収容される吸収液を加熱することができる。これによって、例えば、二酸化炭素を吸収した後の吸収液を、再生可能な温度まで加熱することができる。このように、この二酸化炭素回収システムでは、大きな加熱装置や多くの熱量を必要とせず、排熱を有効に利用して、吸収液の再生が可能であり、システムとしての熱効率を向上させることができ、省エネルギ化を図ることができる。
【００９５】
また、吸収塔１００の吸収液排出口１０１から排出される吸収液を吸収用吸収液導入口１０２に還流させ、二酸化炭素を吸収する吸収液還流経路と、再生塔１１０の再生吸収液排出口１１１から排出される吸収液を再生用吸収液導入口１１２に還流させ、二酸化炭素を放出させて吸収液を再生する吸収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、それぞれの吸収液還流経路を流れる吸収液の流量を個々に設定することができ、二酸化炭素の吸収工程や吸収液の再生工程のそれぞれに適した吸収液の還流流量などの設定をすることができる。
【００９６】
さらに、第２の実施の形態の二酸化炭素回収システムでは、少なくとも３つの分割槽を備えることで、吸収工程、加熱工程、再生工程のそれぞれを同時に実施することができるので、システムの稼動効率を向上させることができ、効果的なシステムを構築することができる。
【００９７】
また、この二酸化炭素回収システムでは、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、この二酸化炭素回収システムでは、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。
【００９８】
（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に吸収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。
【００９９】
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吸収液は、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、２アミノ２メチル１プロパノール（ＡＭＰ）やメチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）などが挙げられる。
【０１００】
また、吸収塔１００、吸収液還流ライン１２０ａ、分割槽１３０ａ、吸収液還流ライン１２０ｂ、吸収塔１００の順に吸収液ＡＬａを循環させる吸収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における吸収液ＡＬａの温度は、４０〜６０℃程度に設定されている。また、再生塔１１０、吸収液還流ライン１２１ａ、分割槽１３０ｂ、吸収液還流ライン１２１ｂ、再生塔１１０の順に吸収液ＡＬｂを循環させる吸収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における吸収液ＡＬｂの温度は、１１５〜１２５℃程度に設定されている。
さらに、アミン化合物を主な溶質とする吸収液を用いる場合には、上記したように、吸収液の再生温度が、炭酸ナトリウムや炭酸カリウムを主な溶質とする吸収液を用いる場合よりも高くする必要がある。そこで、排ガス１０３の温度は、熱回収装置１８０に入る前で１４０〜１６０℃程度、熱回収装置１８０から出た後で１２０〜１４０℃程度になっている。なお、熱媒体還流ライン１８２を循環する熱媒体１８１には、耐熱性の高い油が用いられる。
【０１０１】
ここで、吸収塔１００および分割槽１３０ａにおける吸収液ＡＬａの温度を４０〜６０℃程度に設定したのは、アミン化合物を主な溶質とする吸収液ＡＬａでは、４０℃を下回ると、二酸化炭素の吸収液ＡＬａへの吸収が遅く、６０℃を上回ると吸収液ＡＬａから多量の水分が消失するからである。
【０１０２】
また、再生塔１１０および分割槽１３０ｂにおける吸収液ＡＬｂの温度を１２０〜１４０℃程度に設定したのは、アミン化合物を主な溶質とする吸収液ＡＬｂでは、１２０℃を下回ると二酸化炭素の放出が遅く、１４０℃を上回ると加圧状態でも吸収液ＡＬｂから生じる水蒸気が多くなるからである。
【０１０３】
ここで、吸収液がアミン化合物を主な溶質とする場合における再生塔１１０の内圧は、ゲージ圧で、０．１５〜０．４ＭＰａの範囲で設定することができ、再生塔１１０として、吸収塔１００と同様に、充填材を備えたタンクが使用される。
【０１０４】
上記した吸収液の主な溶質としてアミン化合物を用いた第３の実施の形態の二酸化炭素回収システムでは、上記した第１および第２の実施の形態の二酸化炭素回収システムにおける作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０５】
第３の実施の形態の二酸化炭素回収システムでは、１４０〜１６０℃という比較的低温の排ガスの熱を熱回収装置１８０を介して熱媒体１８１に回収し、その熱媒体１８１を循環させて各分割槽１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに収容される吸収液を加熱することができる。これによって、例えば、二酸化炭素を吸収した後の吸収液を、再生可能な温度まで加熱することができる。このように、この二酸化炭素回収システムでは、大きな加熱装置や多くの熱量を必要とせず、排熱を有効に利用して、吸収液の再生が可能であり、システムとしての熱効率を向上させることができ、省エネルギ化を図ることができる。
【０１０６】
また、吸収塔１００の吸収液排出口１０１から排出される吸収液を吸収用吸収液導入口１０２に還流させ、二酸化炭素を吸収する吸収液還流経路と、再生塔１１０の再生吸収液排出口１１１から排出される吸収液を再生用吸収液導入口１１２に還流させ、二酸化炭素を放出させて吸収液を再生する吸収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、それぞれの吸収液還流経路を流れる吸収液の流量を個々に設定することができ、二酸化炭素の吸収工程や吸収液の再生工程のそれぞれに適した吸収液の還流流量などの設定をすることができる。
【０１０７】
さらに、第３の実施の形態の二酸化炭素回収システムでは、少なくとも３つの分割槽を備えることで、吸収工程、加熱工程、再生工程のそれぞれを同時に実施することができるので、システムの稼動効率を向上させることができ、効果的なシステムを構築することができる。
【０１０８】
また、この二酸化炭素回収システムでは、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、この二酸化炭素回収システムでは、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。
【０１０９】
（他の実施の形態）
上記した第１〜３の実施の形態では、化学反応を用いて、吸収液に二酸化炭素を吸収させ、放出させる一例を示したが、化学反応を伴わずに、吸収工程および再生工程における圧力条件を調整することで、吸収液を介して、二酸化炭素を吸収し、放出することもできる。つまり、吸収塔１００内を加圧して、吸収液に二酸化炭素を溶解し（吸収工程）、再生塔１１０内を吸収塔１００内の圧力よりも減圧することで、吸収液から二酸化炭素を放出する（再生工程）。
【０１１０】
この化学反応を伴わない二酸化炭素回収システムでは、吸収液として、例えば、ポリエチレングリコールジメチルエーテルやメタノールなどが用いられる。これらの吸収液を用いて、上記した第１〜３の実施の形態の二酸化炭素回収システムと同様のシステムを用いて、二酸化炭素の回収を行うことができる。
【０１１１】
なお、この二酸化炭素回収システムの場合には、化学反応を伴わないので、吸収液を加熱する必要がなく、熱媒体還流ライン１８２を設ける必要はない。また、吸収工程を実施する吸収塔１００内の圧力は、ゲージ圧で２〜３ＭＰａ程度に加圧され、再生工程を実施する再生塔１１０内の圧力は、ゲージ圧で０．１〜０．２ＭＰａ程度に加圧されている。また、再生塔１１０として、吸収塔１００と同様に、充填材を備えたタンクが使用される。
【０１１２】
上記した二酸化炭素回収システムでは、外部から受熱されることなく、吸収工程を実施する吸収塔１００内の圧力および再生工程を実施する再生塔１１０内の圧力を調整することで、吸収液を介して、二酸化炭素の吸収および放出（吸収液の再生）を行うことができ、システムの省エネルギ化を図ることができる。
【０１１３】
さらに、この二酸化炭素回収システムでは、少なくとも２つの分割槽を備えることで、吸収工程、再生工程のそれぞれを同時に実施することができるので、システムの稼動効率を向上させることができ、効果的なシステムを構築することができる。また、この二酸化炭素回収システムでは、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】
【０１１４】
【図１】本発明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】
【０１１５】
１０…二酸化炭素回収システム、１００…吸収塔、１０３…排ガス、１０５…ガスブロワ、１１０…再生塔、１１４…吸引ポンプ、１１５…二酸化炭素回収ライン、１２０ａ，１２０ｂ，１２１ａ，１２１ｂ…吸収液還流ライン、１３０…貯留槽、１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ…分割槽、１４０…制御部、ＡＬ１，ＡＬ２，ＡＬａ，ＡＬｂ，ＡＬｃ…吸収液、１５０…送液ポンプ、１５１，１５２…導出ポンプ、１５３…高圧送液ポンプ、１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，１７１ａ，１７１ｂ，１７１ｃ，１７２ａ，１７２ｂ，１７２ｃ，１７３ａ，１７３ｂ，１７３ｃ…バルブ、１８０…熱回収装置、１８１…熱媒体、１８２…熱媒体還流ライン、１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ…熱交換部、１８３…送液ポンプ。
【図１】
2006342032.tif 000003
【図２】
2006342032.tif 000004