(57)【要約】【課題】吸収液の外部への放出量を低減させる二酸化炭素の分離回収装置、分離回収方法および液体捕捉装置を提供すること。【解決手段】  本発明の実施形態によれば、二酸化炭素を含有する混合気体が供給され、二酸化炭素を吸収する吸収溶媒と前記混合気体とを接触させて二酸化炭素を吸収した吸収リッチ液を生成する吸収器と、前記吸収リッチ液を加熱し、前記吸収リッチ液から二酸化炭素を含む気体を放出し、前記吸収リッチ液より二酸化炭素濃度の低い吸収リーン液を生成する再生器と、前記吸収器の排出気体中にミストを噴霧するミスト噴霧器と、前記ミスト噴霧器の排出気体中に含まれる前記吸収溶媒を捕捉する吸収溶媒捕捉装置と、を備える。【選択図】図１
2018038979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を含有する混合気体が供給され、二酸化炭素を吸収する吸収溶媒と前記混合気体とを接触させて二酸化炭素を吸収した吸収リッチ液を生成する吸収器と、
前記吸収リッチ液を加熱し、前記吸収リッチ液から二酸化炭素を含む気体を放出し、前記吸収リッチ液より二酸化炭素濃度の低い吸収リーン液を生成する再生器と、
前記吸収器の排出気体中にミストを噴霧するミスト噴霧器と、
前記ミスト噴霧器の排出気体中に含まれる前記吸収溶媒を捕捉する吸収溶媒捕捉装置と、
を備える二酸化炭素の分離回収装置。
【請求項２】
二酸化炭素を含有する混合気体が供給され、二酸化炭素を吸収する吸収溶媒と前記混合気体とを接触させて二酸化炭素を吸収した吸収リッチ液を生成する吸収器と、
前記吸収器から供給される前記吸収リッチ液を加熱し、前記吸収リッチ液から二酸化炭素を含む気体を放出し、前記吸収リッチ液より二酸化炭素濃度の低い吸収リーン液を生成する再生器と、
前記再生器の排出気体にミストを噴霧するミスト噴霧器と、
前記ミスト噴霧器の排出気体中に含まれる前記吸収溶媒を捕捉する吸収溶媒捕捉装置と、
を備える二酸化炭素の分離回収装置。
【請求項３】
前記吸収器の排出気体を気液分離する第一の気液分離装置を具備し、
前記ミストは、前記第一の気液分離装置にて分離された液体を用いる請求項１に記載の二酸化炭素の分離回収装置。
【請求項４】
前記再生器の排出気体と前記吸収溶媒を気液分離する第二の気液分離装置を具備し、
前記ミストは、前記第二の気液分離装置にて分離された液体を用いる請求項２に記載の二酸化炭素の分離回収装置。
【請求項５】
吸収溶媒を含んだ気体にミストを噴霧するミスト噴霧器と、
前記ミスト噴霧器を通過した前記気体中に含まれる前記吸収溶媒を捕捉する吸収溶媒捕捉装置と、
を備える液体捕捉装置。
【請求項６】
二酸化炭素を含有する混合気体に二酸化炭素を吸収する吸収溶媒を接触させ、二酸化炭素の含有量を低減した排出気体とし、
前記排出気体にミストを噴霧し、
前記排出気体中に含まれる前記吸収溶媒を捕捉する二酸化炭素の分離回収方法。
【請求項７】
二酸化炭素を含有する混合気体に二酸化炭素を吸収する吸収溶媒を接触させ、二酸化炭素を吸収した吸収リッチ液とを生成し、
前記吸収リッチ液を加熱して前記吸収リッチ液から気体を放出し、
前記気体にミストを噴霧し、
前記気体に含まれる前記吸収溶媒を捕捉する二酸化炭素の分離回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、二酸化炭素の分離回収装置、分離回収方法および液体捕捉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地球温暖化に対する有効な対策として、二酸化炭素回収貯蔵技術が注目されている。特に火力発電所や製鉄所等の設備に対して、排出気体と吸収液とを接触させて二酸化炭素を分離、回収する方法が検討されている。吸収液には、シリコーンオイルやアミン系溶液、イオン性溶液等が挙げられる。しかしながら、外部へ放出される排出気体は吸収液を含んでおり、環境への影響が懸念されている。そこで、吸収液の外部への放出量を低減させる技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２７４８４６号
【特許文献２】特許第４６２５４７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、吸収液の外部への放出量を低減させる二酸化炭素の分離回収装置、分離回収方法および液体捕捉装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の実施形態によれば、二酸化炭素を含有する混合気体が供給され、二酸化炭素を吸収する吸収溶媒と前記混合気体とを接触させて二酸化炭素を吸収した吸収リッチ液を生成する吸収器と、前記吸収器から供給される前記吸収リッチ液を加熱し、前記吸収リッチ液から二酸化炭素を含む気体を放出し、前記吸収リッチ液より二酸化炭素濃度の低い吸収リーン液を生成する再生器と、前記吸収器を通過した、二酸化炭素を含有しない排出気体中に含まれる吸収溶媒に対してミストを噴霧するミスト噴霧器と、前記ミスト噴霧器を通過した前記排出気体中に含まれる前記吸収溶媒を捕捉する吸収溶媒捕捉装置と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第一の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置の概略構成図である。
【図２】第二の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置の概略構成図である。
【図３】第三の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置、分離回収方法および液体捕捉装置について説明する。
【０００８】
（第一の実施形態）
図１は、第一の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置の概略構成図である。第一の実施形態に係る二酸化炭素分離回収装置は、吸収器１０と、再生器２０と、吸収気液分離器１３と、ミスト噴霧器１００と、溶媒洗浄器１１０から構成される。
【０００９】
吸収器１０は、二酸化炭素含有気体１１に吸収リーン液１２を接触させ、二酸化炭素含有気体１１から二酸化炭素を分離する。吸収リーン液１２は、アミン系溶液やシリコーンオイル、イオン性溶液等を用いればよい。吸収リーン液１２は、二酸化炭素を吸収して吸収リッチ液１６となり、吸収器１０から再生器２０へと導入される。なお、吸収リッチ液１６は吸収リーン液１２と同種類の溶媒からなり、吸収リーン液１２よりも二酸化炭素濃度の高い溶液である。
【００１０】
再生器２０は、吸収器１０から吸収リッチ液１６を導入し、二酸化炭素を放出する。
【００１１】
吸収気液分離器１３は、吸収器１０にて二酸化炭素を分離した気体を導入し、二酸化炭素除去気体１４と吸収凝縮液１５に分離する。吸収凝縮液１５は、吸収器１０にて気体に付着した吸収リーン液１２を分離凝縮した液体である。
【００１２】
ミスト噴霧器１００は、二酸化炭素除去気体１４を導入し、二酸化炭素除去気体１４にミストを噴霧する。ミスト噴霧器１００を通過した二酸化炭素除去気体１４は、粒径大ミスト含有気体１０１となる。
【００１３】
溶媒洗浄器１１０は、粒径大ミスト含有気体１０１に洗浄液１１２を接触させ、ミスト除去排ガス１１３を系外に排出する。
【００１４】
次に、第一の実施形態の動作を説明する。吸収器１０の下部から二酸化炭素含有気体１１を導入し、吸収器１０の上部から吸収リーン液１２を導入し、二酸化炭素含有気体１１と吸収リーン液１２を気液接触させる。気液接触により二酸化炭素を分離した気体は吸収器１０から出て、吸収気液分離器１３にて二酸化炭素除去気体１４と吸収凝縮液１５に分離される。なお、吸収気液分離器１３は、二酸化炭素を分離した気体に付着した吸収リーン液１２の一部を吸収凝縮液１５として分離するが、二酸化炭素除去気体１４は、ミスト状の吸収リーン液１２を含む。
【００１５】
吸収気液分離器１３から排出された二酸化炭素除去気体１４は、ミスト噴霧器１００に導入される。二酸化炭素除去気体１４に含まれるミスト状の吸収リーン液１２は、ミストを噴霧することで粒径を大きくする。
【００１６】
溶媒洗浄器１１０の下部から粒径大ミスト含有気体１０１を導入し、溶媒洗浄器１１０の上部から溶媒洗浄液１１１を導入し、粒径大ミスト含有気体１０１と溶媒洗浄液１１１を気液接触させる。気液接触により粒径大ミスト含有気体１０１に含まれる粒径大ミストが除去され、溶媒洗浄器１１０からミスト除去気体１１２が排出される。粒径大ミスト含有気体１０１に含まれる粒径大ミストは、溶媒洗浄液１１１に吸収され、ミスト吸収洗浄液１１３となって溶媒洗浄器１１０に蓄えられる。
【００１７】
上述した第一の実施形態によれば、ミスト噴霧器１００で二酸化炭素除去気体１４に含まれるミスト状の吸収リーン液１２の粒径を大きくすることにより、ミスト状の吸収リーン液１２は、溶媒洗浄液１１１と接触する確率が増加する。したがって、溶媒洗浄器１１０での除去能力は向上する。ミストの原料は、ミスト吸収洗浄液１１３を用いる。
【００１８】
なお、ミストの原料には吸収凝縮液１５を用いてもよいし、別途純水を用いてもよい。ミストを除去した溶媒洗浄液１１１は、熱交換器によって加熱または冷却してからミストの原料として用いてもよいし、溶媒洗浄液１１１として再利用してもよい。また、ミスト吸収洗浄液１１３の二酸化炭素濃度が設定値よりも高くなる場合は、吸収リーン液として用いてもよい。
【００１９】
（第二の実施形態）
図２は、第二の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置の概略構成図である。第二の実施形態に係る二酸化炭素分離回収装置は、吸収器１０と、再生器２０と、吸収気液分離器１３と、ミスト噴霧器２００から構成される。第一の実施形態と同様の箇所に関しては、説明を省略する。
【００２０】
ミスト噴霧器２００は、ミスト噴霧部２０１とミスト除去デミスタ２２０から構成される。二酸化炭素除去気体１４に含まれるミスト状の吸収リーン液１２は、ミストを噴霧することで粒径を大きくし、ミスト除去デミスタ２２０により除去される。ミスト噴霧器２００は、ミスト除去気体１１２を排出する。ミスト除去デミスタ２２０は、所定粒径以上のミストを除去する。
【００２１】
次に、第二の実施形態の動作を説明する。吸収気液分離器１３から排出された二酸化炭素除去気体１４は、ミスト噴霧器２００に導入される。二酸化炭素除去気体１４に含まれるミスト状の吸収リーン液１２は、ミストを噴霧することで粒径を大きくする。二酸化炭素除去気体１４は、ミスト噴霧部２０１でミストを噴霧された後、ミスト除去デミスタ２２０を通過し、所定粒径以上のミストを除去される。ミスト噴霧器２００は、ミスト除去気体１１２を排出する。
【００２２】
上述した第二の実施形態によれば、ミスト噴霧器２００で二酸化炭素除去気体１４に含まれるミスト状の吸収リーン液１２の粒径を大きくすることにより、ミスト状の吸収リーン液１２は、ミスト除去デミスタ２２０で除去される確率が増加する。したがって、ミスト除去デミスタ２２０での除去能力は向上する。
【００２３】
なお、ミスト除去デミスタ２２０でミストを除去した後に、さらに溶媒洗浄器１１０を接続してもよい。
【００２４】
（第三の実施形態）
図３は、第三の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置の概略構成図である。第三の実施形態に係る二酸化炭素分離回収装置は、吸収器１０と、再生器２０と、吸収気液分離器１３と、ミスト噴霧器２００と、溶媒洗浄器１１０と、再生気液分離器２１と、ミスト噴霧器３００と、溶媒洗浄器３１０から構成される。なお、ミスト噴霧器３００と溶媒洗浄器３１０を搭載していれば、ミスト噴霧器２００と溶媒洗浄器１１０は搭載していなくてもよい。また、溶媒洗浄器１１０および溶媒洗浄器３１０を搭載しない場合には、ミスト噴霧器にミスト除去デミスタを搭載すればよい。第一または第二の実施形態と同様の箇所に関しては、説明を省略する。
【００２５】
再生器２０は、吸収器１０から放出される吸収リッチ液１６に熱供給を行い、二酸化炭素を放出させる。二酸化炭素を放出した後の吸収リッチ液１６は、吸収リーン液に変化して再生器２０に蓄えられる。なお、再生器２０へ導入する前の吸収リッチ液１６への熱供給は、熱交換器を介して二酸化炭素放出後の吸収リーン液と熱交換すればよい。また、再生器２０での吸収リッチ液１６への熱供給は、再生器２０の下部に蓄えられた二酸化炭素放出後の吸収リーン液を加熱して蒸気とし、蒸気との気液接触により熱交換すればよい。
【００２６】
再生気液分離器２１は、再生器１０にて放出させた二酸化炭素を導入し、二酸化炭素気体２２と再生凝縮液２３に分離する。再生凝縮液２３は、吸収器１０にて二酸化炭素に付着した吸収リーン液１２を分離凝縮した液体である。
【００２７】
次に、第三の実施形態の動作を説明する。吸収器１０から排出された吸収リッチ液１６は、熱供給を行った後に再生器２０の上部に導入される。再生器２０にて吸収リッチ液１６から二酸化炭素を放出させると、放出された二酸化炭素は、再生器２０から出て、再生気液分離器２１にて二酸化炭素気体２２と再生凝縮液２３に分離される。また再生気液分離器２１は、二酸化炭素に付着した吸収リーン液の一部を再生凝縮液２３として分離するが、二酸化炭素気体２２は、ミスト状の吸収リーン液を含む。
【００２８】
再生気液分離器２１から排出された二酸化炭素気体２２は、ミスト噴霧器３００に導入される。二酸化炭素気体２２に含まれるミスト状の吸収リーン液は、ミストを噴霧することで粒径を大きくする。溶媒洗浄器３１０の下部に導入され、溶媒洗浄器３１０の上部から溶媒洗浄液３１１を導入し、粒径大ミスト含有二酸化炭素３０２と溶媒洗浄液３１１を気液接触させる。気液接触により粒径大ミスト含有二酸化炭素３０２に含まれる粒径大ミストが除去され、溶媒洗浄器３１０からミスト除去二酸化炭素３１２が排出される。粒径大ミスト含有二酸化炭素３０２に含まれる粒径大ミストは、溶媒洗浄液３１１に吸収され、ミスト吸収洗浄液３１３となって溶媒洗浄器３１０に蓄えられる。
【００２９】
なお、溶媒洗浄器３１０を搭載しない場合には、二酸化炭素気体２２はミスト除去デミスタ３２０を通過し、所定粒径以上のミストを除去される。ミスト噴霧器３００は、ミスト除去二酸化炭素３１２を排出する。
【００３０】
上述した第三の実施形態によれば、ミスト噴霧器２００と３００でミスト状の吸収リーン液の粒径を大きくすることにより、溶媒洗浄器１１０と３１０、またはミスト除去デミスタ２２０と３２０での除去能力は向上する。また、吸収器１０側だけでなく再生器２０側にもミスト噴霧器を搭載したことにより、排出される気体中に含まれるミスト状の吸収リーン液は、吸収器１０側と再生器２０側共に除去される。ミストの原料は、ミスト吸収洗浄液３１３を用いる。
【００３１】
なお、ミストの原料には、再生凝縮液２３を用いてもよいし、別途純水を用いてもよい。溶媒洗浄液３１１は、熱交換器によって加熱または冷却してから溶媒洗浄液３１１やミストの原料として用いてもよい。また、ミスト吸収洗浄液３１３の二酸化炭素濃度が設定値よりも高くなる場合は、吸収リーン液として用いてもよい。
【００３２】
以上説明したいくつかの実施形態によれば、吸収液の外部への放出量を低減させることが可能となる。
【００３３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１０．吸収器
１１．二酸化炭素含有気体
１２．吸収リーン液
１３．吸収気液分離器
１４．二酸化炭素除去気体
１５．吸収凝縮液
１６．吸収リッチ液
２０．再生器
２１．再生気液分離器
２２．二酸化炭素気体
２３．再生凝縮液
１００．ミスト噴霧器
１０１．粒径大ミスト含有気体
１１０．溶媒洗浄器
１１１．溶媒洗浄液
１１２．ミスト除去気体
１１３．ミスト吸収洗浄液
２００．ミスト噴霧器
２０１．ミスト噴霧部
２２０．ミスト除去デミスタ
３００．ミスト噴霧器
３０１．ミスト噴霧部
３０２．粒径大ミスト含有二酸化炭素
３１０．溶媒洗浄器
３１１．溶媒洗浄液
３１２．ミスト除去二酸化炭素
３１３．ミスト吸収洗浄液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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