(57)【要約】【課題】CO2吸収剤としてアミン吸収液を用いるCO2除去装置においては、アミン吸収液の気化損失の低減を図るため、吸収塔11では冷却器17で冷却した水洗水を、再生塔31出口ではCO2ガスを冷却器38で冷却し、CO2分離器40で分離した凝縮水を各々噴霧しているが、冷却器17および38で多量の冷却水を必要とし、それらの運転コストが著しく高くなる。【解決手段】排ガス中の二酸化炭素（CO2）をCO2吸収塔でアミン吸収液と接触させてCO2を除去した後、得られた処理液を再生塔で加熱してCO2を脱離すると共に、アミン吸収液を回収する排ガス処理方法において、前記吸収塔11出口の処理ガスを用いて該吸収塔11上部の水洗水または前記再生塔31出口の処理ガスを冷却する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス中の二酸化炭素（CO2）をCO2吸収塔でアミン吸収液と接触させてCO2を除去した後、得られた処理液を再生塔で加熱してCO2を脱離すると共に、アミン吸収液を回収する排ガス処理方法であって、前記吸収塔出口の処理ガスを用いて該吸収塔上部の水洗水または前記再生塔出口の処理ガスを冷却することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項２】
排ガス中の二酸化炭素（CO2）をアミン吸収液を用いて吸収除去するCO2吸収塔と、該吸収塔でCO2を吸収したアミン吸収液を加熱してCO2を脱離するとともに、アミン吸収液を回収する再生塔とを有するCO2除去装置を備えた排ガス処理装置であって、吸収塔出口から煙突に到る排ガスのダクトにバイパスダクトを設け、該バイパスダクトに、該吸収塔出口ガスを加熱するための熱交換器を設けたことを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項３】
前記熱交換器は、前記吸収塔出口ガスとの熱交換により前記再生塔出口ガスを冷却するものである請求項２記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記熱交換器は、前記吸収塔で循環使用される水洗水との熱交換により前記吸収塔上部の水洗水を冷却するものである請求項２記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼排ガス中の二酸化炭素（CO2）を除去する装置を備えた排ガス処理システムに関し、特にアミン類をCO2吸収剤として使用する、燃焼排ガス中のCO2除去装置を有する排ガス処理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、火力発電設備やボイラ設備では、多量の石炭及び重油等を燃料として用いており、大気汚染、地球温暖化の見地から、二酸化炭素（CO2）の大気への大量排出が問題になっており、CO2排出抑制について世界的に検討されている。CO2の分離回収技術のひとつとして、アミン吸収液（アルカノールアミンのようなアミン化合物の水溶液）を用いた化学吸収法が広く知られている。
【０００３】
従来の化学吸収法を用いたCO2除去装置の一例を図３に示す（例えば特許文献１）。この装置は、ボイラ1の排ガスの流れに沿って順次設けられた、脱硝装置2、エアヒータ3、電気集塵装置4、湿式脱硫装置5、吸収塔11および再生塔31から主に構成される。
【０００４】
ボイラ1で石炭等を燃焼することにより、生成した排ガスは脱硝装置2に導入され、排ガスに含まれるNOx（窒素酸化物）が分解、除去される。また、該脱硝装置2から排出されたガスの温度をエアヒータ3で200〜160℃に調整し、電気集塵装置4で煤塵を除去する。除塵されたガスは、湿式脱硫装置5に供給されてSO2を除去し、脱硫された後、排ガス中のCO2を除去するため、吸収塔11に導入される。吸収塔11内には、排ガス中のCO2をアミン吸収液に吸収する反応がおこる充填層12と、該充填層に吸収液をスプレする吸収液スプレ部13と、排ガス中のCO2がアミン吸収液に吸収された際、CO2を吸収して発熱反応により温度が60℃程度まで上昇した脱CO2ガスを40℃程度まで冷却すると共に、同伴するアミン吸収液を洗浄する水洗部14および水洗スプレ部15と、水洗した水を溜める水洗水溜め部からスプレ部15へ循環させる配管系と、該配管系に設けられた冷却器17および水洗水を循環する水洗ポンプ19とが設置されている。また、水洗スプレ部15の上部にはデミスタ16が設置され、水洗部をくぐり抜けた吸収液のミストが除去される。吸収塔11塔頂の出口から排出される処理ガス20は、煙突6から排出される。
【０００５】
一方、CO2を吸収したアミン液は、吸収塔11塔底の液溜めから吸収塔抜出ポンプ51により再生塔液供給配管53を通る際に、熱交換器52により100℃程度まで昇温した後、再生塔31に導入される。再生塔31の中間部には充填層32が設けられ、その上部のスプレ部33からアミン吸収液が噴霧され、下部から上昇する蒸気と気液接触することにより温度が上昇して、アミン吸収液に含まれたがCO2が脱気される。次いで、脱気したCO2ガスは水洗部34によりガスに同伴されるアミンミストが洗浄され、水洗部34をすり抜けたミストをデミスタ36で捕集し、CO2ガス37として再生塔上部より排出される。また、排出されたCO2ガスは冷却器38によって冷却されてCO2分離器40でガスと凝縮した水に分離され、CO2分離器出口ガス44はCO2液化設備42へ導入され、凝縮した水はドレンポンプ41によって水洗スプレ部35に供給される。
【０００６】
さらに、CO2を脱気したアミン液は、再生塔液溜め部に溜められた後、リボイラ液供給配管54を通ってリボイラ55に送液される。リボイラ55内部には伝熱管等が設置されており、アミン液を蒸気供給配管によって供給される蒸気56で間接加熱することにより、リボイラから蒸気が蒸気供給配管57を通って、再生塔31に供給される。また、再生塔下部の液溜め液は、再生塔液抜出し配管58を通り、熱交換器52で冷却された後、吸収塔11に導入される。
【０００７】
上記従来技術では、吸収塔11ではCO2を吸収する時に発熱反応により60℃程度まで昇温した処理ガスを水洗部14にて冷却水18により40℃まで冷却し、処理ガス中に含まれるアミンの揮発を低減しているが、この過程では、冷却器17で多量の冷却水18が必要となる。一方、再生塔31では、アミン吸収液から脱気したCO2と水蒸気を含むガスの温度が100℃程度あり、水洗部34により90℃程度まで冷却された後、再生塔31の上部よりCO2ガス37として排出され、さらに冷却器38により40℃程度まで冷却され、水蒸気をドレン水にしてCO2分離器40によりドレン水を回収してドレンポンプ41により水洗スプレ部35に送液され、水洗部34により同伴するアミンミストが洗浄される。この過程においても、冷却器38で多量の冷却水が必要となる。上述のように従来のCO2除去装置では、吸収塔および再生塔における冷却水の使用量が多いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２４１４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
CO2吸収剤としてアミン吸収液を用いるCO2除去装置においては、アミン吸収液の気化損失の低減を図るため、吸収塔11では冷却器17で冷却した水洗水を、再生塔31出口ではCO2ガスを冷却器38で冷却し、CO2分離器40で分離した凝縮水を各々噴霧しているが、冷却器17および38で多量の冷却水を必要とし、それらの運転コストが著しく高くなるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、吸収塔上部の水洗水の冷却器または再生塔出口のCO2ガスの冷却器の前に冷却器を設け、吸収塔出口の処理ガスを冷却媒体として利用することで達成される。すなわち、本願で特許請求される発明は以下のとおりである。
（１）排ガス中の二酸化炭素（CO2）をCO2吸収塔でアミン吸収液と接触させてCO2を除去した後、得られた処理液を再生塔で加熱してCO2を脱離すると共に、アミン吸収液を回収する排ガス処理方法であって、前記吸収塔出口の処理ガスを用いて該吸収塔上部の水洗水または前記再生塔出口の処理ガスを冷却することを特徴とする排ガス処理方法。
（２）排ガス中の二酸化炭素（CO2）をアミン吸収液を用いて吸収除去するCO2吸収塔と、該吸収塔でCO2を吸収したアミン吸収液を加熱してCO2を脱離するとともに、アミン吸収液を回収する再生塔とを有するCO2除去装置を備えた排ガス処理装置であって、吸収塔出口から煙突に到る排ガスのダクトにバイパスダクトを設け、該バイパスダクトに、該吸収塔出口ガスを加熱するための熱交換器を設けたことを特徴とする排ガス処理装置。
（３）前記熱交換器は、前記吸収塔出口ガスとの熱交換により前記再生塔出口ガスを冷却するものである（２）記載の排ガス処理装置。
（４）前記熱交換器は、前記吸収塔で循環使用される水洗水との熱交換により前記吸収塔上部の水洗水を冷却するものである（２）記載の排ガス処理装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、吸収塔上部の水洗水の冷却器または再生塔出口のCO2ガスの冷却器の前に各々冷却器を設け、吸収塔出口の処理ガスを新たに設置した冷却器へ供給し、冷却媒体として使用することにより、吸収塔上部の水洗水及び再生塔出口のCO2ガスの温度を低下させ、吸収塔上部及び再生塔出口の冷却器へ供給する冷却水量を低減することができ、これにより、従来よりも運転コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例を示すCO2除去装置を備えた排ガス処理システムの説明図。
【図２】本発明の他の実施例を示す排ガス処理システムの説明図。
【図３】従来のCO2除去装置を備えた排ガス処理システムの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の一実施例を示す、CO2除去装置を備えた排ガス処理システムの概要を示す図である。
このシステムの内、吸収塔11および再生塔31からなるCO2除去装置の構成は図３の従来装置と同じであるが、図３のシステムと異なる点は、吸収塔11出口と煙突6との間にバイパスダクト60を設け、該バイパスダクト60に、再生塔出口ガス37との熱交換により、該再生塔出口ガスを冷却する熱交換器43を設けたことである。吸収塔出口から排出された処理ガス20はバイパスダクト60により2つに分岐され、一方は弁61を通って冷却器38と再生塔31間に設置した冷却器43に導入され、ここで熱交換することにより70℃程度に昇温された後、元のラインと合流し、煙突6から排出される。
【００１４】
図２は、本発明の他の実施例を示す排ガス処理システムの概要を示すものであるが、図３の従来のシステムと異なる点は、吸収塔11出口と煙突6との間にバイパスダクト6 0を設け、該バイパスダクト60に、吸収塔で循環使用される水洗水64との熱交換により該水洗水を冷却する熱交換器21を設けたことである。吸収塔11出口で分岐した処理ガス20は、バイパスダクト60および弁61を通り、冷却器17と水洗ポンプ19の間に設置した冷却器（熱交換器）21で熱交換した後、元のラインと合流し、煙突6から排出される。これにより、冷却器17により40℃に冷却するために必要な冷却水量を低減することが可能となり、運転コストが低減できる。
【００１５】
上記図１および２の実施例によれば、吸収塔11出口の処理ガス20を冷却媒体として利用することにより、CO2再生塔31の処理ガスや吸収塔11の洗浄水の冷却に必要な冷却水量を低減することができ、運転コストを低減することができる。
【符号の説明】
【００１６】
１‥ボイラ、２‥脱硝装置、３‥空気予熱器、４‥集塵装置、５‥湿式脱硫装置、６‥煙突、１１‥吸収塔、１７‥冷却器、２０‥処理ガス、２１‥冷却器（熱交換器）、３７‥CO2ガス、４３‥冷却器（熱交換器）、６０‥バイパスダクト、６１、６２‥弁、６４‥水洗水。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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