(57)【要約】【課題】エネルギー効率を一層向上させたＣＯ2回収装置及び方法を提供する。【解決手段】ＣＯ2を含有するＣＯ2含有ガス１１とＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液１２とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔１３と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液１４を再生する再生塔１５と、該再生塔１５でＣＯ2を除去したリーン溶液１６を吸収塔１３で再利用するＣＯ2回収装置であって、再生塔１５の塔底部近傍に回収されたリーン溶液１６を外部へ抜き出して高温スチーム１７により熱交換する再生加熱器１８と、吸収塔１３から再生塔１５にリッチ溶液１４を供給するリッチ溶液供給管２０に設けられ、前記再生加熱器１８からのスチーム凝縮水１９の余熱により該リッチ溶液１４を加熱するスチーム凝縮水熱交換器２１とを具備してなる。【選択図】        図１
2011062700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生する再生塔と、再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、
再生塔の塔底部近傍に回収されたリーン溶液を外部へ抜き出して飽和スチームにより熱交換する再生加熱器と、
前記再生塔が上中下に三分割してなる上部再生塔、中部再生塔及び下部再生塔と、
リッチ溶液を分岐させるリッチ溶液供給管に設けた分岐部と、
分岐した第１のリッチ溶液供給管に介装してなるリーン溶液熱交換器と、
分岐した第２のリッチ溶液供給管に設けてなり、前記上部再生塔でＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液の余熱でリッチ溶液を加熱するセミリーン溶液熱交換器と、
中部再生塔でＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を再生塔の外部へ抜き出し、再生加熱器からのスチーム凝縮水の余熱で加熱するスチーム凝縮水熱交換器と、を具備してなり、
第１のリッチ溶液供給管の端部が中部再生塔に接続してなると共に、
セミリーン溶液を供給する供給管の端部が吸収塔の中段部分に接続してなることを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項２】
ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生する再生塔と、再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、
再生塔の塔底部近傍に回収されたリーン溶液を外部へ抜き出して飽和スチームにより熱交換する再生加熱器と、
前記再生塔が少なくとも二分割してなり、
分割した再生塔の上段側から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、再生加熱器からのスチーム凝縮水の余熱により加熱するスチーム凝縮水熱交換器を具備してなり、
加熱されたセミリーン溶液を再生塔の下段側に供給することを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記再生塔からのリーン溶液の余熱でリッチ溶液を加熱するリーン溶液熱交換器を、リッチ溶液供給管に介装してなることを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項４】
請求項２において、
リッチ溶液を分岐させるリッチ溶液供給管に設けた第１の分岐部と、
第１の分岐部で分岐した第１のリッチ溶液供給管に介装してなる第１のリーン溶液熱交換器と、
第１の分岐部で分岐した第２のリッチ溶液供給管に設けてなり、上部再生塔でＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液の余熱でリッチ溶液を加熱するセミリーン溶液熱交換器と、
セミリーン溶液熱交換器で熱交換後、第１のリッチ溶液供給管と第２のリッチ溶液供給管とを合流させた合流液を熱交換する第２のリーン溶液熱交換器と、
セミリーン溶液熱交換器の後流側に設けられた第２の分岐部と、
第２の分岐部で分岐した第１のセミリーン溶液供給管に介装してなり、再生加熱器からのスチーム凝縮水の余熱でセミリーン溶液を加熱するスチーム凝縮水熱交換器とを具備してなり、
第１のセミリーン溶液供給管の端部が再生塔の下段側に接続してなると共に、
第２の分岐部で分岐した第２のセミリーン溶液供給管の端部が吸収塔の中段部分に接続してなることを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項５】
ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生する再生塔と、再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、
再生塔の塔底部近傍に回収されたリーン溶液を外部へ抜き出して飽和スチームにより熱交換する再生加熱器と、
再生塔の途中から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、前記再生加熱器からのスチーム凝縮水の余熱により加熱するスチーム凝縮水熱交換器と、
前記再生塔が少なくとも二分割してなり、
分割した再生塔の上段側から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、再生塔からのリーン溶液の余熱で加熱するリーン溶液熱交換器とを設けてなり、
加熱されたセミリーン溶液を再生塔の下段側に供給することを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項６】
ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生する再生塔と、再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、
再生塔の塔底部近傍に回収されたリーン溶液を外部へ抜き出して飽和スチームにより熱交換する再生加熱器と、
前記再生塔が少なくとも二分割してなり、
分割した再生塔の上段側から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、再生塔からのリーン溶液の余熱で加熱する第１のリーン溶液熱交換器及び再生加熱器からのスチーム凝縮水の余熱で加熱するスチーム凝縮水熱交換器を併設してなり、
前記セミリーン溶液を加熱した後のリーン溶液の余熱でリッチ溶液を加熱する第２のリーン溶液熱交換器をリッチ溶液供給管に設けたことを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項７】
ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生する再生塔と、再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、
再生塔の塔底部近傍に回収されたリーン溶液を外部へ抜き出して飽和スチームにより熱交換する再生加熱器と、
前記再生塔が上中下に三分割してなる上部再生塔、中部再生塔及び下部再生塔と、
上部再生塔から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、再生塔からのリーン溶液で加熱する第１のリーン溶液熱交換器と、
中部再生塔から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、スチーム凝縮水の余熱で加熱する第１のスチーム凝縮水熱交換器と、
リッチ溶液供給管に設けられ、前記中部再生塔から抜き出したセミリーン溶液の一部でリッチ溶液を加熱するセミリーン溶液熱交換器と、
リッチ溶液供給管のセミリーン溶液熱交換器の後流側に設けられ、前記セミリーン溶液を加熱した後のリーン溶液の余熱でリッチ溶液を加熱する第２のリーン溶液熱交換器とを具備してなり、
加熱されたセミリーン溶液をそれぞれ下段側に供給すると共に、
前記セミリーン溶液熱交換器での熱交換後のセミリーン溶液を吸収塔の中段部分に供給することを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項８】
ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生する再生塔と、再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、
再生塔の塔底部に回収された溶液を飽和スチームにより熱交換する再生加熱器と、
該再生塔の途中から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、スチーム凝縮水の余熱により加熱するスチーム凝縮水熱交換器とを具備してなることを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項９】
ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生する再生塔と、再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、
該再生塔の途中から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、リーン溶液の余熱により加熱するリーン溶液熱交換器とを具備してなることを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項１０】
ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを吸収塔内で接触させてＣＯ2を除去した後、該ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生塔で再生し、その後再生したＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収方法であって、
再生塔の塔底部に回収された溶液をスチームにより熱交換し、前記再生塔の途中から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、スチーム凝縮水の余熱により加熱することを特徴とするＣＯ2回収方法。
【請求項１１】
ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを吸収塔内で接触させてＣＯ2を除去した後、該ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生塔で再生し、その後再生したＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収方法であって、
該再生塔の途中から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、リーン溶液の余熱により加熱することを特徴とするＣＯ2回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、省エネルギーを図ったＣＯ2回収装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球の温暖化現象の原因の一つとして、ＣＯ2 による温室効果が指摘され、地球環境を守る上で国際的にもその対策が急務となってきた。ＣＯ2 の発生源としては化石燃料を燃焼させるあらゆる人間の活動分野に及び、その排出抑制への要求が一層強まる傾向にある。これに伴い大量の化石燃料を使用する火力発電所などの動力発生設備を対象に、ボイラの燃焼排ガスをアミン系ＣＯ2 吸収液と接触させ、燃焼排ガス中のＣＯ2 を除去、回収する方法及び回収されたＣＯ2を大気へ放出することなく貯蔵する方法が精力的に研究されている。
【０００３】
また前記のようなＣＯ2 吸収液を用い、燃焼排ガスからＣＯ2 を除去・回収する工程としては、吸収塔において燃焼排ガスとＣＯ2 吸収液とを接触させる工程、ＣＯ2 を吸収した吸収液を再生塔において加熱し、ＣＯ2 を遊離させると共に吸収液を再生して再び吸収塔に循環して再使用するものが採用されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−５１５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記ＣＯ2 吸収液及び工程を用いて燃焼排ガスのようなＣＯ2 含有ガスからＣＯ2 を吸収除去・回収する方法においては、これらの工程は燃焼設備に付加して設置されるため、その操業費用もできるだけ低減させなければならない。特に前記工程の内、再生工程は多量の熱エネルギーを消費するので、可能な限り省エネルギープロセスとする必要がある。
【０００６】
本発明は、前記問題に鑑み、エネルギー効率を一層向上させたＣＯ2回収装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生する再生塔と、再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、再生塔の塔底部近傍に回収されたリーン溶液を外部へ抜き出して飽和スチームにより熱交換する再生加熱器と、前記再生塔が上中下に三分割してなる上部再生塔、中部再生塔及び下部再生塔と、リッチ溶液を分岐させるリッチ溶液供給管に設けた分岐部と、分岐した第１のリッチ溶液供給管に介装してなるリーン溶液熱交換器と、分岐した第２のリッチ溶液供給管に設けてなり、前記上部再生塔でＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液の余熱でリッチ溶液を加熱するセミリーン溶液熱交換器と、中部再生塔でＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を再生塔の外部へ抜き出し、再生加熱器からのスチーム凝縮水の余熱で加熱するスチーム凝縮水熱交換器と、を具備してなり、第１のリッチ溶液供給管の端部が中部再生塔に接続してなると共に、セミリーン溶液を供給する供給管の端部が吸収塔の中段部分に接続してなることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【０００８】
第２の発明は、ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生する再生塔と、再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、再生塔の塔底部近傍に回収されたリーン溶液を外部へ抜き出して飽和スチームにより熱交換する再生加熱器と、前記再生塔が少なくとも二分割してなり、分割した再生塔の上段側から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、再生加熱器からのスチーム凝縮水の余熱により加熱するスチーム凝縮水熱交換器を具備してなり、加熱されたセミリーン溶液を再生塔の下段側に供給することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明において、前記再生塔からのリーン溶液の余熱でリッチ溶液を加熱するリーン溶液熱交換器を、リッチ溶液供給管に介装してなることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１０】
第４の発明は、第２の発明において、リッチ溶液を分岐させるリッチ溶液供給管に設けた第１の分岐部と、第１の分岐部で分岐した第１のリッチ溶液供給管に介装してなる第１のリーン溶液熱交換器と、第１の分岐部で分岐した第２のリッチ溶液供給管に設けてなり、上部再生塔でＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液の余熱でリッチ溶液を加熱するセミリーン溶液熱交換器と、セミリーン溶液熱交換器で熱交換後、第１のリッチ溶液供給管と第２のリッチ溶液供給管とを合流させた合流液を熱交換する第２のリーン溶液熱交換器と、セミリーン溶液熱交換器の後流側に設けられた第２の分岐部と、第２の分岐部で分岐した第１のセミリーン溶液供給管に介装してなり、再生加熱器からのスチーム凝縮水の余熱でセミリーン溶液を加熱するスチーム凝縮水熱交換器とを具備してなり、第１のセミリーン溶液供給管の端部が再生塔の下段側に接続してなると共に、第２の分岐部で分岐した第２のセミリーン溶液供給管の端部が吸収塔の中段部分に接続してなることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１１】
第５の発明は、ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生する再生塔と、再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、再生塔の塔底部近傍に回収されたリーン溶液を外部へ抜き出して飽和スチームにより熱交換する再生加熱器と、再生塔の途中から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、前記再生加熱器からのスチーム凝縮水の余熱により加熱するスチーム凝縮水熱交換器と、前記再生塔が少なくとも二分割してなり、分割した再生塔の上段側から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、再生塔からのリーン溶液の余熱で加熱するリーン溶液熱交換器とを設けてなり、加熱されたセミリーン溶液を再生塔の下段側に供給することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１２】
第６の発明は、ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生する再生塔と、再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、再生塔の塔底部近傍に回収されたリーン溶液を外部へ抜き出して飽和スチームにより熱交換する再生加熱器と、前記再生塔が少なくとも二分割してなり、分割した再生塔の上段側から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、再生塔からのリーン溶液の余熱で加熱する第１のリーン溶液熱交換器及び再生加熱器からのスチーム凝縮水の余熱で加熱するスチーム凝縮水熱交換器を併設してなり、前記セミリーン溶液を加熱した後のリーン溶液の余熱でリッチ溶液を加熱する第２のリーン溶液熱交換器をリッチ溶液供給管に設けたことを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１３】
第７の発明は、ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生する再生塔と、再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、再生塔の塔底部近傍に回収されたリーン溶液を外部へ抜き出して飽和スチームにより熱交換する再生加熱器と、前記再生塔が上中下に三分割してなる上部再生塔、中部再生塔及び下部再生塔と、上部再生塔から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、再生塔からのリーン溶液で加熱する第１のリーン溶液熱交換器と、中部再生塔から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、スチーム凝縮水の余熱で加熱する第１のスチーム凝縮水熱交換器と、リッチ溶液供給管に設けられ、前記中部再生塔から抜き出したセミリーン溶液の一部でリッチ溶液を加熱するセミリーン溶液熱交換器と、リッチ溶液供給管のセミリーン溶液熱交換器の後流側に設けられ、前記セミリーン溶液を加熱した後のリーン溶液の余熱でリッチ溶液を加熱する第２のリーン溶液熱交換器とを具備してなり、加熱されたセミリーン溶液をそれぞれ下段側に供給すると共に、前記セミリーン溶液熱交換器での熱交換後のセミリーン溶液を吸収塔の中段部分に供給することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１４】
第８の発明は、ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生する再生塔と、再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、再生塔の塔底部に回収された溶液を飽和スチームにより熱交換する再生加熱器と、該再生塔の途中から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、スチーム凝縮水の余熱により加熱するスチーム凝縮水熱交換器とを具備してなることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１５】
第９の発明は、ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生する再生塔と、再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、該再生塔の途中から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、リーン溶液の余熱により加熱するリーン溶液熱交換器とを具備してなることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１６】
第１０の発明は、ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを吸収塔内で接触させてＣＯ2を除去した後、該ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生塔で再生し、その後再生したＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収方法であって、再生塔の塔底部に回収された溶液をスチームにより熱交換し、前記再生塔の途中から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、スチーム凝縮水の余熱により加熱することを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【００１７】
第１１の発明は、ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを吸収塔内で接触させてＣＯ2を除去した後、該ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生塔で再生し、その後再生したＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収方法であって、該再生塔の途中から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を、リーン溶液の余熱により加熱することを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、スチーム凝縮水の余熱を利用することで、省エネルギーを図ったＣＯ2回収装置及び方法を提供することができる。
また、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生塔で再生する際に、該再生塔の途中から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を用い、リーン溶液の余熱により加熱することで、エネルギー効率を向上させたＣＯ2回収装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、第１の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図２】図２は、第２の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図３】図３は、第３の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図４】図４は、第４の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図５】図５は、第５の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図６】図６は、第６の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図７】図７は、第７の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図８】図８は、第８の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図９】図９は、第９の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図１０】図１０は、第１の実施例にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図１１】図１１は、第２の実施例にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図１２】図１２は、第３の実施例にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図１３】図１３は、第４の実施例にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図１４】図１４は、第５の実施例にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図１５】図１５は、第６の実施例にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図１６】図１６は、第７の実施例にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図１７】図１７は、第８の実施例にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図１８】図１８は、第９の実施例にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図１９】図１９は、第１０の実施例にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図２０】図２０は、第１１の実施例にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図２１】図２１は、第１２の実施例にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図２２】図２２は、従来例にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００２１】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
以下、本発明の実施形態を説明し、ついで、好適な実施例について詳細に説明する。
【００２２】
［第１の実施形態］
図１は第１の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
図１に示すように、本発明にかかる第１の実施形態にかかるＣＯ2回収装置は、ＣＯ2を含有するＣＯ2含有ガス１１とＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液１２とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔１３と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液１４を再生する再生塔１５と、該再生塔１５でＣＯ2を除去したリーン溶液（再生液）１６を吸収塔１３で再利用するＣＯ2回収装置であって、再生塔１５の塔底部近傍に回収されたリーン溶液１６を外部へ抜き出して高温スチーム１７により熱交換する再生加熱器１８と、吸収塔１３から再生塔１５にリッチ溶液１４を供給するリッチ溶液供給管２０に設けられ、前記再生加熱器１８からのスチーム凝縮水１９の余熱により該リッチ溶液１４を加熱するスチーム凝縮水熱交換器２１とを具備してなるものである。
【００２３】
また、本実施形態では、再生塔１５から吸収塔１３にリーン溶液供給管２２によりリーン溶液１６を供給している。そして、前記リッチ溶液供給管２０には、前記リーン溶液１６の余熱によりリッチ溶液１４を加熱するリーン溶液熱交換器２３が設けられている。
なお、図１中、符号８はノズル、９はチムニートレイ、１０はＣＯ2除去排ガス、２５ａ、２５ｂは吸収塔１３内に配設される充填層、２６ａ、２６ｂは再生塔１５の内部に配設される充填層を各々図示する。
【００２４】
本実施の形態で用いる熱交換器の種類は特に限定されるものではなく、例えばプレート熱交換器、シュエル＆チューブ熱交換器等の公知の熱交換器を用いればよい。
【００２５】
また、本発明で使用できるＣＯ2 吸収液としては特に限定されるものではないが、アルカノールアミンやアルコール性水酸基を有するヒンダードアミン類を例示することができる。このようなアルカノールアミンとしてはモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ジグリコールアミンなどを例示することができるが、通常モノエタノールアミン（ＭＥＡ）が好んで用いられる。またアルコール性水酸基を有するヒンダードアミンとしては２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール（ＡＭＰ）、２−（エチルアミノ）−エタノール（ＥＡＥ）、２−（メチルアミノ）−エタノール（ＭＡＥ）、２−（ジエチルアミノ）−エタノール（ＤＥＡＥ）などを例示できる。
【００２６】
本実施形態においては、前記再生加熱器１８からのスチーム凝縮水１９の余熱によりリッチ溶液１４を加熱するスチーム凝縮水熱交換器２１を設けるようにしたので、再生加熱器１８で使用されたスチーム凝縮水１９の余熱を有効利用することで、再生塔１５に供給するリッチ溶液１４の供給温度を上昇させることができ、この結果再生塔１５で使用するスチーム供給量を低減することができる。
【００２７】
ここで、ＣＯ2除去装置に供給されるＣＯ2含有ガス１１は図示しない冷却装置により冷却され、約４０〜５０℃程度で供給される。一方、再生された吸収液１２であるリーン溶液１６は図示しない冷却装置により、約４０℃程度まで冷却されている。
ＣＯ2除去装置の吸収塔１３からのリッチ溶液は加熱反応により、約５０℃前後で再生塔１５に送られている。再生塔１５には、リーン溶液熱交換器２３により、約１１０℃前後で送られているが、スチーム凝縮水の熱（例えば１３７℃の場合）により、スチーム凝縮水熱交換器２１を設置することにより、リッチ溶液１４の温度を数度上昇させることができる。
【００２８】
また、図１の構成において、スチーム凝縮水熱交換器２１の前後のいずれかに、リッチ溶液をフラッシュさせるフラッシュドラムを設け、該フラッシュドラムによりリッチ溶液中に含有するＣＯ２を再生塔の外部で放散させることができる。この結果、再生塔１５で再生するリッチ溶液１４中のＣＯ２の一部をフラッシュドラムにより予め除去するので、再生塔１５内でＣＯ２除去に用いるスチーム供給量を低減することができる。
【００２９】
［第２の実施形態］
図２は第２の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
なお、第１の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図２に示すように、本発明にかかる第２の実施形態にかかるＣＯ2回収装置は、第１の実施形態の構成において、さらにリッチ溶液１４を分岐させるリッチ溶液供給管２０に設けた分岐部２４と、該分岐部２４にて分岐した第１のリッチ溶液供給管２０−１に設けてなり、リッチ溶液１４を加熱するスチーム凝縮水熱交換器２１と、前記スチーム凝縮水熱交換器２１の後流側に設けたフラッシュドラム２７と、分岐した第２のリッチ溶液供給管２０−２に設けてなり、前記フラッシュドラム２７でＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液２８の余熱でリッチ溶液１４を加熱するセミリーン溶液熱交換器２９とを具備してなり、セミリーン溶液２８を供給するセミリーン溶液供給管３０の端部を吸収塔１３の中段部分に接続してなるものである。また、第２のリッチ溶液供給管２０−２は再生塔１５の上段付近に接続され、再生塔１５内でＣＯ2を除去し、回収するようにしている。
【００３０】
本実施形態においては、前記再生加熱器１８からのスチーム凝縮水１９の余熱によりリッチ溶液１４を加熱するスチーム凝縮水熱交換器２１を設け、スチーム凝縮水の余熱にてリッチ溶液を加熱させたので、再生加熱器１８で使用されたスチーム凝縮水１９の余熱を有効利用することとなる。また、余熱を得たリッチ溶液１４は、その後フラッシュドラム２７に導入される。そして、該フラッシュドラム２７においてリッチ溶液１４をフラッシュさせることで、ＣＯ2を除去効率を向上させている。また、フラッシュドラム２７からのＣＯ2を除去したセミリーン溶液２８の余熱により、分岐した第２のリッチ溶液供給管２０−２に介装されたセミリーン溶液熱交換器２９で熱交換するので、再生塔１５に導入するリッチ溶液１４の温度を上昇させることができ、この結果再生塔１５で使用するスチーム供給量を低減することができる。フラッシュドラム２７にてＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液２８は、大部分のＣＯ2が除去されているので、再生塔１５で再生することなく、吸収塔１３の中段部分に供給することで、ＣＯ2を吸収するようにしている。
また、フラッシュドラム２７で除去されたＣＯ2は、再生塔１５からのＣＯ2と合流し、別途回収される。
【００３１】
前記分岐部２４における第１のリッチ溶液供給管２０−１と第２のリッチ溶液供給管２０−２のリッチ溶液１４の分割割合は、３０：７０〜７０：３０、好適には５０：５０とすればよい。
【００３２】
本実施の形態では、さらに吸収塔１３の内部を２段に分割し、上段充填層１３−Ｕと下段充填層１３−Ｌとし、上段充填層１３−Ｕから外部へＣＯ2を吸収した吸収液１２を抜き出し、セミリーン溶液２８と混合させることで、冷却するようにしている。これは、吸収反応は吸熱反応であるので、供給する液の温度を下げるほうが好ましいからである。本実施の形態では、４０〜５０℃程度まで下げるようにしている。
【００３３】
［第３の実施形態］
図３は第３の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
なお、第１及び第２の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図３に示すように、本発明にかかる第３の実施形態にかかるＣＯ2回収装置は、第１の実施の形態において、さらにリッチ溶液１４を分岐させるリッチ溶液供給管２０に設けた分岐部２４と、分岐した第１のリッチ溶液供給管２０−１の端部に設けられ、リッチ溶液１４をフラッシュさせるスチーム凝縮水熱交換器３１と、分岐した第２のリッチ溶液供給管２０−２に設けてなり、前記スチーム凝縮水熱交換器３１でＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液２８の余熱でリッチ溶液１４を加熱するセミリーン溶液熱交換器２９とを具備してなり、セミリーン溶液２８を供給するセミリーン溶液供給管３０の端部を吸収塔１３の中段部分に接続してなるものである。
【００３４】
本実施の形態においては、前記スチーム凝縮水熱交換器３１は、上述したプレート熱交換器等の交換器ではなく、図３に示すように、リッチ溶液１４をフラッシュさせるフラッシュ部３２を上部側に設けた第１のフラッシュドラム３３と、該フラッシュドラム３３内に設けた充填層３４と、前記フラッシュドラム下部に設けられ、スチーム凝縮水１９からのスチーム３５を供給するスチーム供給部３６とから構成されてなるものである。
スチーム凝縮水１９が加圧飽和水蒸気の場合には、第２のフラッシュドラム３７を設けて常圧スチームとし、該スチーム３５を第１のフラッシュドラム３３に供給するようにし、このスチーム３５の熱によりリッチ溶液１４からＣＯ2を除去するようにしている。
前記第１のフラッシュドラム３３内でＣＯ2の一部を除去したセミリーン溶液２８は、その余熱を用いてセミリーン熱交換器２９でリッチ溶液１４を加熱させ、その後吸収塔１３の中段部分に供給される。
【００３５】
本実施形態においては、前記再生加熱器１８からのスチーム凝縮水１９の余熱により、分岐した第１のリッチ溶液供給管２０−１内のリッチ溶液１４を加熱するスチーム凝縮水熱交換器３１を設け、スチーム３５にてリッチ溶液を加熱させたので、再生加熱器１８で使用されたスチーム凝縮水１９の余熱を有効利用することとなる。このスチーム凝縮水熱交換器３１でフラッシュによりＣＯ2を除去したセミリーン溶液２８は、その余熱を用いて、分岐した第２のリッチ溶液供給管２０−２に介装されたセミリーン溶液熱交換器２９で熱交換するので、再生塔１５に導入するリッチ溶液１４の温度を上昇させることができ、この結果再生塔１５で使用するスチーム供給量を低減することができる。
また、第１のフラッシュドラム３３で除去されたＣＯ2は、再生塔１５からのＣＯ2と合流し、別途回収される。
なお、第１のフラッシュドラム３３は、再生塔１４に対して副再生塔の機能を果たしている。
【００３６】
［第４の実施形態］
図４は第４の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
なお、第１乃至第３の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図４に示すように、本発明にかかる第４の実施形態にかかるＣＯ2回収装置は、第１の実施の形態において、さらに前記再生塔１５の内部が上下に分割してなる上部再生塔１５−Ｕ及び下部再生塔１５−Ｌと、リッチ溶液１４を分岐させるリッチ溶液供給管２０に設けた分岐部２４と、分岐した第１のリッチ溶液供給管２０−１に介装してなるスチーム凝縮水熱交換器２１と、分岐した第２のリッチ溶液供給管２０−２に設けてなり、前記上部再生塔１５−ＵでＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液２８の余熱でリッチ溶液１４を加熱するセミリーン溶液熱交換器２９とを具備してなり、第１のリッチ溶液供給管２０−１の端部が下部再生塔１５−Ｌに接続し、第２のリッチ溶液供給管２０−２の端部が上部再生塔１５−Ｕに接続してなると共に、セミリーン溶液２８を供給するセミリーン溶液供給管３０の端部が吸収塔１３の中段部分に接続してなるものである。
【００３７】
本実施形態においては、前記再生加熱器１８からのスチーム凝縮水１９の余熱によりリッチ溶液１４を加熱するスチーム凝縮水熱交換器２１を設け、スチーム凝縮水の余熱にてリッチ溶液を加熱させたので、再生加熱器１８で使用されたスチーム凝縮水１９の余熱を有効利用することとなる。また、余熱を得たリッチ溶液１４は、下部再生塔１５−Ｌに導入され、ここで再生される。
また、上部再生塔１５−Ｕでリッチ溶液１４中のＣＯ2の一部が除去されたセミリーン溶液２８をセミリーン供給管３０により外部へ取り出し、その余熱により、分岐した第２のリッチ溶液供給管２０−２に介装されたセミリーン溶液熱交換器２９で熱交換するので、再生塔１５に導入するリッチ溶液１４の温度を上昇させることができ、この結果再生塔１５で使用するスチーム供給量を低減することができる。
【００３８】
前記分岐部２４における第１のリッチ溶液供給管２０−１と第２のリッチ溶液供給管２０−２のリッチ溶液１４の分割割合は、２５：７５〜７５：２５とすればよい。
【００３９】
［第５の実施形態］
図５は第５の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
なお、第１乃至第４の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図５に示すように、本発明にかかる第５の実施形態にかかるＣＯ2回収装置は、前記再生塔１５が上中下に三分割してなる上部再生塔１５−Ｕ、中部再生塔１５−Ｍ及び下部再生塔１５−Ｌと、リッチ溶液１４を分岐させるリッチ溶液供給管２０に設けた分岐部２４と、分岐した第１のリッチ溶液供給管２０−１に介装してなるリーン溶液熱交換器２３と、分岐した第２のリッチ溶液供給管２０−２に設けてなり、前記上部再生塔１５−ＵでＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液２８の余熱でリッチ溶液を加熱するセミリーン溶液熱交換器２９と、中部再生塔１５−ＭでＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液２８を抜き出し管４１により再生塔の外部へ抜き出し、スチーム凝縮水１９の余熱でセミリーン溶液２８を加熱するスチーム凝縮水熱交換器２１と、を具備してなり、第１のリッチ溶液供給管２０−１の端部が中部再生塔１５−Ｍに接続し、第２のリッチ溶液供給管２０−２の端部が上部再生塔１５−Ｕに接続してなり、抜き出し管４１が下部再生塔１５−Ｌに接続してなると共に、セミリーン溶液２８を供給する供給管３０の端部が吸収塔１３の中段部分に接続してなるものである。
【００４０】
本実施形態においては、抜き出し管４１により抜き出されたセミリーン溶液２８を加熱するスチーム凝縮水熱交換器２１を設け、スチーム凝縮水１９の余熱にてセミリーン溶液２８を加熱させたので、再生加熱器１８で使用されたスチーム凝縮水１９の余熱を有効利用することとなり、この結果再生塔１５で使用するスチーム供給量を低減することができる。
また、再生塔１５にて再生されたリーン溶液１６により、分岐した第１のリッチ溶液供給管２０−１に介装されたリーン溶液熱交換器２３でリッチ溶液１４を熱交換し、この余熱を得たリッチ溶液１４は、中部再生塔１５−Ｍに導入されるので、再生塔で使用するスチーム供給量を低減することができる。
また、上部再生塔１５−Ｕでリッチ溶液１４中のＣＯ2の一部が除去されたセミリーン溶液２８をセミリーン供給管３０により外部へ取り出し、その余熱により、分岐した第２のリッチ溶液供給管２０−２に介装されたセミリーン溶液熱交換器２９で熱交換するので、上部再生塔１５―Ｕに導入するリッチ溶液１４の温度を上昇させることができ、この結果再生塔１５で使用するスチーム供給量を低減することができる。
【００４１】
前記分岐部２４における第１のリッチ溶液供給管２０−１と第２のリッチ溶液供給管２０−２のリッチ溶液１４の分割割合は、２５：７５〜７５：２５とすればよい。
【００４２】
［第６の実施形態］
図６は第６の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
なお、第１乃至第５の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図６に示すように、本発明にかかる第６の実施形態にかかるＣＯ2回収装置は、前記再生塔を少なくとも二分割して上部再生塔１５−Ｕ、下部再生塔１５−Ｌとし、分割した上部再生塔１５−Ｕから抜き出し管４１を介して抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液２８を、前記スチーム凝縮水の余熱により加熱するスチーム凝縮水熱交換器２１を具備してなり、加熱されたセミリーン溶液２８を下部再生塔１５−Ｌに供給するものである。
【００４３】
本実施形態においては、前記再生加熱器１８からのスチーム凝縮水１９の余熱により抜き出し管４１により抜き出されたセミリーン溶液２８を加熱するスチーム凝縮水熱交換器２１を設け、スチーム凝縮水の余熱にてセミリーン溶液２８を加熱させたので、再生加熱器１８で使用されたスチーム凝縮水１９の余熱を有効利用することとなり、この結果再生塔１５で使用するスチーム供給量を低減することができる。
【００４４】
［第７の実施形態］
図７は第７の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
なお、第１乃至第６の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図７に示すように、本発明にかかる第７の実施形態にかかるＣＯ2回収装置は、第６の実施の形態の装置において、リッチ溶液１４を分岐させるリッチ溶液供給管２０に設けた第１の分岐部２４−１と、第１の分岐部２４−１で分岐した第１のリッチ溶液供給管２０−１に介装してなる第１のリーン溶液熱交換器２３−１と、第１の分岐部２４−１で分岐した第２のリッチ溶液供給管２０−２に設けてなり、前記上部再生塔１５−ＵでＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液２８の余熱でリッチ溶液１４を加熱するセミリーン溶液熱交換器２９と、セミリーン溶液熱交換器２９で熱交換後、第１のリッチ溶液供給管２０−１と第２のリッチ溶液供給管２０−２とを合流部４２で合流させた合流リッチ液１４を熱交換する第２のリーン溶液熱交換器２３−２と、セミリーン溶液２８を供給する供給管３０のセミリーン溶液熱交換器２９の後流側に設けられた第２の分岐部２４−２と、第２の分岐部２４−２で分岐した第１のセミリーン溶液供給管３０−１に介装してなるスチーム凝縮水熱交換器２１とを具備してなり、第１のセミリーン溶液供給管３０−１の端部が下部再生塔１５−Ｌに接続してなると共に、第２の分岐部で分岐した第２のセミリーン溶液供給管３０−２の端部が吸収塔１３の中段部分に接続してなるようにしたものである。
【００４５】
本実施形態においては、上部再生塔１４−Ｕから抜き出したセミリーン溶液２８の余熱をセミリーン溶液熱交換器２９において、リッチ溶液１４を加熱させることでセミリーン溶液２８の余熱を有効利用している。また、該セミリーン溶液２８の一部を第１のセミリーン溶液供給管３０−１を介して再度下部再生塔１５−Ｌに戻す際に、スチーム凝縮水熱交換器２１が設けられているので、該スチーム凝縮水１９の余熱にてセミリーン溶液２８を加熱させることができ、再生加熱器１８で使用されたスチーム凝縮水１９の余熱を有効利用することとなり、この結果再生塔１５で使用するスチーム供給量を低減することができる。
【００４６】
また、リッチ溶液１４は、一度分岐してセミリーン溶液熱交換器２９で熱交換させると共に、他方の分岐したリッチ溶液も第１のリーン溶液熱交換器２３−１で熱交換し、これらのリッチ溶液を合流部４２で合流させた後に、さらに第２のリーン溶液熱交換器２３−２で熱交換した後に、上部再生塔１５−Ｕに供給するようにしたので、再生塔に導入されるリッチ溶液１４の温度が上昇し、この結果再生塔１５で使用するスチーム供給量を低減することができる。
【００４７】
［第８の実施形態］
図８は第８の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
なお、第１及び第２の及び第３及び第４及び第５及び第６の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図８に示すように、本発明にかかる第８の実施形態にかかるＣＯ2回収装置は、前記再生塔が少なくとも二分割して上部再生塔１５−Ｕ、下部再生塔１５−Ｌとし、分割した上部再生塔１５−ＵからＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液２８を抜き出す抜き出し管４１に介装され、該セミリーン溶液２８をリーン溶液供給管２２内を流れる前記リーン溶液１６の余熱により加熱する第１のリーン溶液熱交換器２３−１と、抜き出し管４１の第１のリーン溶液熱交換器２３−１の後流側に設けられ、一度加熱されたセミリーン溶液２８をスチーム凝縮水１９で再度加熱するスチーム凝縮水熱交換器２１とを併設してなり、前記セミリーン溶液２８を加熱した後のリーン溶液の余熱でリッチ溶液１４を加熱する第２のリーン溶液熱交換器２３−２をリッチ溶液供給管２０に設けたものである。
【００４８】
本実施形態においては、上部再生塔１５−Ｕから抜き出したセミリーン溶液２８を第１のリーン溶液熱交換器２３−１で加熱すると共に、さらにスチーム凝縮水熱交換器２１で加熱することで、再生加熱器１８で使用されたスチーム凝縮水１９の余熱を有効利用することとなり、この結果再生塔１５で使用するスチーム供給量を低減することができる。
【００４９】
また、再生塔内を複数段に分割し、分割された各再生塔から抜き出したセミリーン溶液２８を、各々下段側の再生塔に戻す間に、リーン溶液熱交換器及びスチーム凝縮水熱交換器を用いて各々において熱交換させることで、再生塔１５内で再生するセミリーン溶液２８の温度を上昇させ、結果として再生塔１５で使用するスチーム供給量を低減することができる。
【００５０】
［第９の実施形態］
図９は第９の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
なお、第１乃至第８の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図９に示すように、本発明にかかる第８の実施形態にかかるＣＯ2回収装置は、前記再生塔１５が上中下に三分割してなる上部再生塔１５−Ｕ、中部再生塔１５−Ｍ及び下部再生塔１５−Ｌと、上部再生塔１５−Ｕから第１の抜き出し管４１−１を介して抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液２８を、再生塔からのリーン溶液で加熱する第１のリーン溶液熱交換器２３−１と、中部再生塔１５−Ｍから第２の抜き出し管４１−２を介して抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液２８を、スチーム凝縮水で加熱するスチーム凝縮水熱交換器２１と、リッチ溶液供給管２０に設けられ、前記中部再生塔１５−Ｍから抜き出したセミリーン溶液２８の一部でリッチ溶液１４を加熱するセミリーン溶液熱交換器２９と、リッチ溶液供給管２０のセミリーン溶液熱交換器２９の後流側に設けられ、前記セミリーン溶液２８を加熱した後のリーン溶液１６の余熱でリッチ溶液１４を加熱する第２のリーン溶液熱交換器２３−２とを具備してなり、加熱されたセミリーン溶液をそれぞれ再生塔の下段側に供給すると共に、前記セミリーン溶液熱交換器２９での熱交換後のセミリーン溶液をセミリーン溶液供給管３０を介して吸収塔１３の中段部分に供給するようにしたものである。
【００５１】
本実施形態においては、上部再生塔１５−Ｕ及び中部再生塔１５−Ｍから各々抜き出したセミリーン溶液２８を第１のリーン溶液熱交換器２３−１又はスチーム凝縮水熱交換器２１で加熱することで、リーン溶液１６及びスチーム凝縮水１９の余熱を有効利用することとなり、この結果再生塔１５で使用するスチーム供給量を低減することができる。
また、スチーム凝縮水熱交換器２１で熱交換した後のセミリーン溶液２８の余熱をリッチ溶液の加熱に用いると共に、第１のリーン溶液熱交換器２３−１で熱交換したリーン溶液の余熱を第２のリーン溶液熱交換器２３−２でリッチ溶液の加熱に用いることで、再生塔１５に供給するリッチ溶液１４の温度を上昇させることができ、この結果再生塔１５で使用するスチーム供給量を低減することができる。
【００５２】
以下、本発明の効果を示す好適な実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例１】
【００５３】
本発明による実施例１に係るＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
図１０は、実施例１に係るＣＯ2回収装置を示す概念図である。
図１０に示すように、ＣＯ2 吸収塔１３に供給されたＣＯ2含有排ガス１１は、ノズル８から供給される所定濃度の吸収液１２と充填部２５ａ、２５ｂで向流接触させられ、燃焼排ガス中のＣＯ2 はＣＯ2吸収液１２により吸収除去され、ＣＯ2 が吸収除去された残りのＣＯ2除去排ガス１０は外部へ送られる。ＣＯ2 吸収塔１３に供給される吸収液１２はＣＯ2 を吸収し、その吸収による反応熱のため通常塔頂における温度よりも高温となり、ＣＯ2 を吸収した吸収液排出ポンプ５１により、リッチ溶液１４としてリーン溶液熱交換器２３及びスチーム凝縮水熱交換器２１に送られ、加熱されて再生塔１５へ導かれる。
【００５４】
再生塔１５では、スチーム１７による再生加熱器１８による加熱で吸収液が再生され、リーン溶液１６としてリーン溶液熱交換器２３および必要に応じて設けられた冷却器５２により冷却されてＣＯ2 吸収塔１３へ戻される。再生塔１５の上部において、吸収液から分離されたＣＯ2 は再生塔還流冷却器５３により冷却され、ＣＯ2 分離器５４にてＣＯ2 に同伴した水蒸気が凝縮した還流水と分離され、回収ＣＯ2 排出ライン５５より系外へ送出される。還流水５６は還流水ポンプ５７で再生塔１５へ還流される。
【００５５】
本実施例では、再生加熱器１８で用いたスチームをＣＯ2 分離器５４に導いてフラッシュさせ、スチーム凝縮水１９として、スチーム凝縮水熱交換器２１にてその余熱をリッチ溶液の加熱に用いている。
【００５６】
比較として、スチーム凝縮水熱交換器２１を設けない場合について、図２２に示した。
【００５７】
吸収塔１３から排出されるリッチ溶液１４の温度が５０．５℃の場合、リーン溶液熱交換器２３のみの場合には、１１４．２℃であったものが、実施例１においては、スチーム凝縮水熱交換器２１を設けたので、１１６．７℃に上昇し、結果として、再生塔１５でのスチーム消費量が９７．９６ＭＭｋｃｌ／ｈとなった。
図１０中、温度（℃）を四角で囲み、フローレイト（ｔ／ｈ）は平行四辺形で囲み、熱量（ＭＭｋｃｌ／ｈ）はかっこで示した。以下図１１から２１にて同様である。
【００５８】
また、図２２の比較例のスチーム消費量が９８．７７ＭＭｋｃｌ／ｈであった。比較例を１００とした場合、９９．２％となるので、蒸気原単位削減率（改善効果）は０．８％であった。
【実施例２】
【００５９】
本発明による実施例２に係るＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
図１１は、実施例２に係るＣＯ2回収装置を示す概念図である。なお、実施例１と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
実施例２では、リッチ溶液１４を加熱するスチーム凝縮水熱交換器２１の後流側にフラッシュドラム６１を設けたものである。このフラッシュドラム６１の前段側において、スチーム凝縮水熱交換器２１でリッチ溶液１４を加熱するので、フラッシュドラム６１にて、リッチ溶液１４中のＣＯ2を除去することができる。
なお、フラッシュドラム６１からのリッチ溶液の温度が１０３．９℃であるが、ＣＯ2を一部除去しているので、再生塔１５の入口温度を下げることは、塔頂部からの水蒸気の持ち出しを下げることとなり、好ましい。
実施例２においては、結果として再生塔１５でのスチーム消費量が９７．６４ＭＭｋｃｌ／ｈとなった。比較例を１００とした場合、９８．１％となるので、蒸気原単位削減率（改善効果）は１．１％であった。
【実施例３】
【００６０】
本発明による実施例３に係るＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
図１２は、実施例３に係るＣＯ2回収装置を示す概念図である。なお、実施例１と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
実施例３では、リッチ溶液１４を加熱するスチーム凝縮水熱交換器２１の前段側にフラッシュドラム６１を設けたものである。このフラッシュドラム６１の後段側において、スチーム凝縮水熱交換器２１でリッチ溶液１４を加熱するので、再生塔１５に供給するリッチ溶液１４中の温度を上昇させた。
実施例３においては、結果として再生塔１５でのスチーム消費量が９７．２７ＭＭｋｃｌ／ｈとなった。比較例を１００とした場合、９８．５％となるので、蒸気原単位削減率（改善効果）は１．５％であった。
【実施例４】
【００６１】
本発明による実施例４に係るＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
図１３は、実施例４に係るＣＯ2回収装置を示す概念図である。なお、実施例１と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
実施例４では、リッチ溶液１４を分岐させ、その一部をフラッシュドラム型の熱交換器３１に送り、ここでスチーム凝縮水からのスチームで熱交換させ、リッチ溶液１４中のＣＯ2を除去させた。この熱交換後のセミリーン溶液２８の余熱を用いてセミリーン溶液熱交換器２９で分岐した他方のリッチ溶液１４を熱交換させ、再生塔１５に供給するリッチ溶液１４中の温度を上昇させるようにした。
実施例４においては、結果として再生塔１５でのスチーム消費量が９７．５６ＭＭｋｃｌ／ｈとなった。比較例を１００とした場合、９８．８％となるので、蒸気原単位削減率（改善効果）は１．２％であった。
【実施例５】
【００６２】
本発明による実施例５に係るＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
図１４は、実施例５に係るＣＯ2回収装置を示す概念図である。なお、実施例１と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
実施例５では、リッチ溶液１４を分岐させ、その一部をフラッシュドラム型の熱交換器３１に送り、その途中でスチーム凝縮水熱交換器２１によりスチーム凝縮水１９の余熱で熱交換させ、フラッシュドラム３１において、リッチ溶液１４中のＣＯ2を除去効率を向上させた。この熱交換後のセミリーン溶液２８の余熱を用いてセミリーン溶液熱交換器２９で分岐した他方のリッチ溶液１４を熱交換させ、再生塔１５に供給するリッチ溶液１４中の温度を上昇させるようにした。
実施例５においては、結果として再生塔１５でのスチーム消費量が９５．５２ＭＭｋｃｌ／ｈとなった。比較例を１００とした場合、９６．７％となるので、蒸気原単位削減率（改善効果）は３．３％であった。
【実施例６】
【００６３】
本発明による実施例６に係るＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
図１５は、実施例６に係るＣＯ2回収装置を示す概念図である。なお、実施例１と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
実施例６では、再生塔１５を二分割させ、上部再生塔１５−Ｕから抜き出したセミリーン溶液２８をスチーム凝縮水熱交換器２１によりスチーム凝縮水１９の余熱で熱交換させ、下部再生塔１５−Ｌに戻した。これにより、再生塔１５に下部側に供給するセミリーン溶液の温度を上昇させるようにした。
実施例６においては、結果として再生塔１５でのスチーム消費量が９３．６５ＭＭｋｃｌ／ｈとなった。比較例を１００とした場合、９４．８％となるので、蒸気原単位削減率（改善効果）は５．２％であった。
【実施例７】
【００６４】
本発明による実施例７に係るＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
図１６は、実施例７に係るＣＯ2回収装置を示す概念図である。なお、実施例１と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
実施例７では、再生塔を２段に分割している。また、リッチ溶液１４を分岐させ、分岐した第１のリッチ溶液供給管２０−１にリーン溶液熱交換器２３を設け、その後流側でスチーム凝縮水熱交換器２１を設けて、下部再生塔１５に供給するリッチ溶液１４の温度を上昇させるようにしている。また、上部再生塔１５−Ｕからのセミリーン溶液２８の余熱によるセミリーン溶液熱交換器２９を分岐した第２のリッチ溶液供給管２０−２に設けることで、上部再生塔１５−Ｕに供給するリッチ溶液の温度を上昇させるようにした。
【００６５】
なお、分岐割合は、第１のリッチ溶液を７０％とし、第２のリッチ溶液を３０％とした。
実施例７においては、結果として再生塔１５でのスチーム消費量が９３．５８ＭＭｋｃｌ／ｈとなった。比較例を１００とした場合、９４．８％となるので、蒸気原単位削減率（改善効果）は５．２％であった。
【実施例８】
【００６６】
本発明による実施例８に係るＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
図１７は、実施例８に係るＣＯ2回収装置を示す概念図である。なお、実施例１と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
実施例８では、再生塔１５を二分割させ、上部再生塔１５−Ｕから抜き出したセミリーン溶液２８を先ず、第１のリーン溶液熱交換器２３−１で熱交換させると共に、次いでスチーム凝縮水熱交換器２１によりスチーム凝縮水１９の余熱で熱交換させ、下部再生塔１５−Ｌに戻した。これにより、再生塔１５に下部側に供給するセミリーン溶液の温度を上昇させるようにした。
実施例８においては、結果として再生塔１５でのスチーム消費量が９１．１ＭＭｋｃｌ／ｈとなった。比較例を１００とした場合、９２．３％となるので、蒸気原単位削減率（改善効果）は７．７％であった。
【実施例９】
【００６７】
本発明による実施例９に係るＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
図１８は、実施例９に係るＣＯ2回収装置を示す概念図である。なお、実施例１と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
実施例９では、再生塔１５を四分割させ、第１再生塔１５−１、第２再生塔１５−２、第３再生塔１５−３、第４再生塔１５−４とした。そして、第１再生塔１５−１及び第３再生塔１５−３から抜き出したセミリーン溶液２８は、それぞれスチーム凝縮水の余熱による第１スチーム凝縮水熱交換器２１−１及び第２スチーム凝縮水熱交換器２１−２で熱交換させた。再生塔の下部側の温度が高いので、スチーム凝縮水１９の余熱を効率的に利用した。
【００６８】
また、第２再生塔１５−２から抜き出したセミリーン溶液は、リーン溶液１６の余熱による第１リーン溶液熱交換器２３−１で熱交換させた。  また、第１再生塔１５−１から抜き出したセミリーン溶液２８は下段側の第２再生塔１５−２戻す前に、第１リーン溶液熱交換器２３−１で熱交換したリーン溶液１６の余熱で熱交換させる第２リーン溶液熱交換器２３−２において熱交換させた。本実施例では、その後、第３リーン溶液熱交換器２３−３で吸収塔からのリッチ溶液１４を熱交換させた。
実施例９においては、結果として再生塔１５でのスチーム消費量が８５．４９ＭＭｋｃｌ／ｈとなった。比較例を１００とした場合、８６．６％となるので、蒸気原単位削減率（改善効果）は１３．４％であった。
【実施例１０】
【００６９】
本発明による実施例１０に係るＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
図１９は、実施例９に係るＣＯ2回収装置を示す概念図である。なお、実施例１と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
実施例１０では、再生塔１５を三分割させ、上部再生塔１５−Ｕ、中部再生塔１５−Ｍ、下部再生塔１５−Ｌとした。そして、中部再生塔１５−Ｍから抜き出したセミリーン溶液２８は、スチーム凝縮水の余熱によるスーム凝縮水熱交換器２１で熱交換させた。抜き出した一部のセミリーン溶液２８は、リッチ溶液１４を加熱するセミリーン溶液熱交換器２９へ供給され、セミリーン溶液の余熱を効率的に利用した。
また、上部再生塔１５−Ｕから抜き出したセミリーン溶液は、リーン溶液１６の余熱による第１リーン溶液熱交換器２３−１で熱交換させた。
また、セミリーン溶液熱交換器２９で熱交換されたリッチ溶液１４は、第１リーン溶液熱交換器２３−１で熱交換したリーン溶液１６の余熱で熱交換させる第２リーン溶液熱交換器２３−２において熱交換させた。
実施例９においては、結果として再生塔１５でのスチーム消費量が９１．９ＭＭｋｃｌ／ｈとなった。比較例を１００とした場合、９３．０％となるので、蒸気原単位削減率（改善効果）は７％であった。
【実施例１１】
【００７０】
本発明による実施例１１に係るＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
図２０は、実施例１１に係るＣＯ2回収装置を示す概念図である。なお、実施例１と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
実施例１１では、再生塔１５を二分割させ、上部再生塔１５−Ｕ、下部再生塔１５−Ｌとした。そして、上部再生塔１５−Ｕから抜き出したセミリーン溶液２８は、セミリーン溶液熱交換器２９で分岐した第２のリッチ溶液供給管２０−２のリッチ溶液を加熱させると共に、その後分岐させて、下部再生塔１５−Ｌに供給する前にスチーム凝縮水の余熱によるスチーム凝縮水熱交換器２１で熱交換させた。
また、第１のリッチ溶液供給管２０−１のリッチ溶液は、第１リーン溶液熱交換器２３−１で熱交換され、その後リッチ溶液を合流させ、リーン溶液１６の余熱による第２リーン溶液熱交換器２３−２で熱交換させ、再生塔１５へ供給した。
実施例１１においては、結果として再生塔１５でのスチーム消費量が９３．９６ＭＭｋｃｌ／ｈとなった。比較例を１００とした場合、９５．１％となるので、蒸気原単位削減率（改善効果）は４．９％であった。
【実施例１２】
【００７１】
本発明による実施例１２に係るＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
図２１は、実施例１２に係るＣＯ2回収装置を示す概念図である。なお、実施例１と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
実施例１２では、再生塔１５を三分割させ、上部再生塔１５−Ｕ、中部再生塔１５−Ｍ、下部再生塔１５−Ｌとした。そして、中部再生塔１５−Ｍから抜き出したセミリーン溶液２８は、スチーム凝縮水の余熱によるスーム凝縮水熱交換器２１で熱交換させた。
また、リッチ溶液１４を分割させ、第１のリッチ溶液供給管２０−１には、リーン溶液熱交換器２３を設けた。また、第２のリッチ溶液供給管２０−２には、上部再生塔１５−Ｕから抜き出したセミリーン溶液２８を用いたリーン溶液熱交換器２９を用いて、熱交換させ、セミリーン溶液の余熱を効率的に利用した。
実施例１２においては、結果として再生塔１５でのスチーム消費量が９１．１４ＭＭｋｃｌ／ｈとなった。比較例を１００とした場合、９２．３％となるので、蒸気原単位削減率（改善効果）は７．７％であった。
【符号の説明】
【００７２】
１１  ＣＯ2含有ガス
１２  ＣＯ2吸収液
１３  吸収塔
１４  リッチ溶液
１５  再生塔
１６  リーン溶液
１７  スチーム
１８  再生加熱器
１９  スチーム凝縮水
２１  スチーム凝縮水熱交換器
２２  リーン溶液供給管
２３  リーン溶液熱交換器
８  ノズル
９  チムニートレイ
１０  ＣＯ2除去排ガス
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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