(57)【要約】【課題】洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することが可能なガスの処理装置設置及び二酸化炭素の回収設備を提供すること。【解決手段】ガスの処理装置９０は、二酸化炭素を吸収する吸収液と二酸化炭素を含む原料ガスとを接触させて、原料ガスよりも二酸化炭素が低減された処理ガスを生成する吸収部２０と、処理ガスが下方から上方に通過する充填層１０ａ，１０ｂを有する洗浄部１０を備える。洗浄部１０は、充填層１０ａ，１０ｂよりも上方に、上側から、第１デミスタ層１１と、第１デミスタ層１１よりも小さい比表面積を有する第２デミスタ層１２と、をこの順に有する。【選択図】図１
2019000795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を吸収する吸収液と二酸化炭素を含む原料ガスとを接触させて、前記原料ガスよりも二酸化炭素が低減された処理ガスを生成する吸収部と、前記処理ガスが下方から上方に通過する少なくとも一つの充填層を有する洗浄部と、を備えるガスの処理装置であって、
前記洗浄部は、前記充填層よりも上方に、上側から、第１デミスタ層と、前記第１デミスタ層よりも小さい比表面積を有する第２デミスタ層と、をこの順に有するガスの処理装置。
【請求項２】
前記洗浄部は、前記第１デミスタ層と前記第２デミスタ層との間に、前記第１デミスタ層で捕集された洗浄液を回収するトレイを有する、請求項１に記載のガスの処理装置。
【請求項３】
前記トレイは、
複数の開口と、回収した前記洗浄液の落下を抑制する堰と、を備える、請求項２に記載のガスの処理装置。
【請求項４】
前記トレイで回収した前記洗浄液を前記洗浄部に還流する還流部を備える、請求項２又は３に記載のガスの処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のガスの処理装置と、
前記ガスの処理装置の前記吸収部において前記吸収液に二酸化炭素を吸収させて得られる回収液から二酸化炭素を分離して、前記回収液から前記吸収液を再生する再生装置と、を備える、二酸化炭素の回収設備。
【請求項６】
請求項５に記載の二酸化炭素の回収設備を用いる二酸化炭素の回収方法であって、
二酸化炭素を吸収する吸収液と二酸化炭素を含む原料ガスとを接触させて、前記原料ガスよりも二酸化炭素が低減された前記処理ガスを生成する吸収工程と、
前記吸収工程において前記吸収液に二酸化炭素を吸収させて得られる回収液から二酸化炭素を分離して、前記回収液から前記吸収液を再生する再生工程と、
前記処理ガスを前記洗浄部に導入して、前記処理ガスを洗浄するとともに前記処理ガスに含まれるミストを前記第１デミスタ層及び前記第２デミスタ層において捕集して洗浄ガスを得る洗浄工程と、を有する、二酸化炭素の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガスの処理装置、二酸化炭素の回収設備、及び二酸化炭素の回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉ガス、ボイラ排ガス、天然ガス及び石油分解ガス等、二酸化炭素を含む混合ガスから二酸化炭素を回収する方法として、化学吸収法が知られている。化学吸収法では、吸収塔において吸収液と混合ガスとを接触させて、吸収液中に二酸化炭素を吸収させて回収液を得る。この二酸化炭素を吸収した回収液を再生塔で加熱して二酸化炭素を放出させて、二酸化炭素と吸収液とを分離する。このようにして再生された吸収液は循環使用される。
【０００３】
吸収液としては、ＭＥＡ、ＩＰＡＥ及びＴＭＤＡＨ等のアミン化合物を用いることが知られている。特許文献１では、吸収塔の水洗部において、吸収液と二酸化炭素が吸収除去された脱炭酸排ガス洗浄水とを気液接触させることによって、脱炭酸排ガスに同伴するアミン化合物を回収する技術が提案されている。また、吸収塔頂部にデミスタを設けて脱炭酸排ガスに同伴する洗浄水ミストを除去することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２６４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の吸収塔では、ミストの除去が十分ではなく、当該ミストが下流側の装置に影響を及ぼすことが懸念される。そこで、本発明は、一つの側面において、洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することが可能なガスの処理装置、及び、二酸化炭素の回収設備を提供することを目的とする。本発明は、別の側面において、洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することが可能な二酸化炭素の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】
【０００６】
本発明は、一つの側面において、二酸化炭素を吸収する吸収液と二酸化炭素を含む原料ガスとを接触させて、前記原料ガスよりも二酸化炭素が低減された処理ガスを生成する吸収部と、処理ガスが下方から上方に通過する少なくとも一つの充填層を有する洗浄部と、を備えるガスの処理装置であって、上記洗浄部は、充填層よりも上方に、上側から、第１デミスタ層と、第１デミスタ層よりも小さい比表面積を有する第２デミスタ層と、をこの順に備えるガスの処理装置を提供する。
【０００７】
処理ガスに同伴されるミストの捕集量を向上するためにはデミスタの比表面積を大きくしてデミスタにおける隙間（空間）を小さくすることが有効であると考えられる。しかしながら、単にデミスタの比表面積を大きくした場合、デミスタの隙間（空間率）が小さくなることによって、ミスト及び異物等が閉塞し易くなることが懸念される。
【０００８】
そこで、上記ガスの処理装置では、上側から、第１デミスタ層と、第１デミスタ層よりも小さい比表面積を有する第２デミスタ層と、をこの順に備えている。この洗浄部では、充填層よりも上方に第１デミスタ層及び第２デミスタ層が設けられていることから、これらのデミスタ層に到達するミスト及び異物を低減することができる。
【０００９】
そして、第１デミスタ層よりも下側に設けられている相対的に小さい比表面積（大きい空間率）を有する第２デミスタ層において、大きいミスト及び異物等を捕集することができる。このような第２デミスタ層は、第１デミスタ層よりも空間率が大きいことから、ミスト及び異物による閉塞を抑制することができる。さらに、第２のデミスタ層の上側には相対的に大きい比表面積（小さい空間率）を有する第１デミスタ層が設けられていることから、第２デミスタ層で捕集できないような小さいミストを第１デミスタ層で捕集することができる。したがって、洗浄部の上部から流出する洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することができる。
【００１０】
幾つかの実施形態においては、洗浄部は、第１デミスタ層と第２デミスタ層との間に、第１デミスタ層で捕集された洗浄液を回収するトレイを備えていてもよい。このようなトレイを備えることによって、第１デミスタ層で捕集された洗浄液の第２デミスタ層への流下量が低減される。これによって、第２デミスタ層がミストで飽和してミストが第２デミスタ層から再飛散することを抑制できる。したがって、捕集効率を一層向上することができる。
【００１１】
上記トレイは、複数の開口と、回収した上記洗浄液の落下を抑制する堰と、を備えていてもよい。これによって、トレイを通過するガス流の偏流を抑制しつつ、第１デミスタ層で捕集された洗浄液の第２デミスタ層への流下量を一層低減することができる。
【００１２】
別の幾つかの実施形態においては、上記トレイで回収した洗浄液を還流する還流部を備えていてもよい。還流部による還流によって洗浄部の上部から流出する洗浄ガスに含まれる吸収液成分を十分に低減することができる。
【００１３】
本発明は、別の側面において、上述のいずれかのガスの処理装置と、ガスの処理装置の吸収部において吸収液に二酸化炭素を吸収させて得られる回収液から二酸化炭素を分離して、回収液から吸収液を再生する再生装置と、を備える、二酸化炭素の回収設備を提供する。
【００１４】
このような二酸化炭素の回収設備は、上述のガスの処理装置を備えることによって、洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することができる。
【００１５】
本発明は、さらに別の側面において、上述の二酸化炭素の回収設備を用いる二酸化炭素の回収方法であって、二酸化炭素を吸収する吸収液と二酸化炭素を含む原料ガスとを接触させて、原料ガスよりも二酸化炭素が低減された処理ガスを生成する吸収工程と、吸収工程において吸収液に二酸化炭素を吸収させて得られる回収液から二酸化炭素を分離して、回収液から吸収液を再生する再生工程と、処理ガスを洗浄部に導入して、処理ガスを洗浄するとともに処理ガスに含まれるミストを第１デミスタ層及び第２デミスタ層において捕集して洗浄ガスを得る洗浄工程と、を有する、二酸化炭素の回収方法を提供する。
【００１６】
上述の二酸化炭素の回収方法では、洗浄工程において、第１デミスタ層及び第２デミスタ層においてミストを捕集することから、洗浄ガスに同伴するミストを十分に低減することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、一つの側面において、洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することが可能なガスの処理装置、及び、二酸化炭素の回収設備を提供することができる。本発明は、別の側面において、洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することが可能な二酸化炭素の回収方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、二酸化炭素の回収装置の一実施形態を模式的に示す図である。
【図２】図２は、図１のガスの処理装置における洗浄部の上部を示す模式図である。
【図３】図３は、図１のガスの処理装置における洗浄部に備えられるトレイの上面図である。
【図４】図４は、別の実施形態に係るガスの処理装置における洗浄部の上部を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ガスの処理装置は、幾つかの実施形態において、二酸化炭素を含む原料ガスと吸収液とを接触させて、原料ガスよりも二酸化炭素が低減された処理ガスを生成する吸収部と、処理ガスが下方から上方に通過する少なくとも一つの充填層を有する洗浄部と、を備える。洗浄部は、充填層よりも上方に、上側から、第１デミスタ層と、第１デミスタ層よりも小さい比表面積を有する第２デミスタ層と、をこの順に有する。
【００２０】
洗浄部の下部から導入される処理ガスは、充填層を下方から上方に向かって通過しながら洗浄される。ここで洗浄とは、洗浄部において処理ガスからガス状又はミスト状の吸収液成分を低減することをいい、洗浄は、例えば充填層又はデミスタ層を通過すること、及び、必要に応じて洗浄部に供給される洗浄液と接触することによって行われる。処理ガスを洗浄することによって得られる洗浄ガスは、洗浄部の第１デミスタ層よりも上側から流出する。
【００２１】
第１デミスタ層及び第２デミスタ層は、結合して一体化されていてもよいし、互いに上下方向に離れて配置されていてもよい。また、洗浄部は、第１デミスタ層及び第２デミスタ層以外のデミスタ層を備えていてもよい。例えば、第１デミスタ層と第２デミスタ層の間に、第１デミスタ層又は第２デミスタ層と同じ比表面積を有する第３デミスタ層を備えていてもよい。第３デミスタ層の比表面積は、第１デミスタ層の比表面積と第２デミスタ層の比表面積の間であってもよい。また、洗浄部は、上部のみ、すなわち充填層よりも上方のみにデミスタ層を有し、装置構成簡素化の観点から、充填層よりも下方にデミスタ層を有しなくてもよい。本開示における比表面積は、単位体積あたりの表面積をいう。
【００２２】
吸収部で処理される二酸化炭素を含む原料ガスは、二酸化炭素を含むガスであればよい。そのようなガスとしては、高炉ガス、ボイラ排ガス、天然ガス、石油分解ガス、及び各種プラントで発生する排ガスが例示される。吸収液は、二酸化炭素の吸収する液体であればよく、例えばアミノ水溶液が挙げられる。アミノ水溶液としては、例えば、ＭＥＡ（モノエタノールアミン）、ＥＡＥ（エチルアミノエタノール）、ＩＰＡＥ（イソプロパアミノエタノール）、及びＴＭＤＡＨ（テトラメチルジアミノヘキサン）等の水溶液が挙げられる。
【００２３】
二酸化炭素の回収設備は、幾つかの実施形態において、上述のガスの処理装置と、吸収部において吸収液に二酸化炭素を吸収させて得られる回収液から二酸化炭素を分離することによって、回収液から吸収液を再生する再生装置と、を備える。二酸化炭素の回収設備は、再生装置の下流側に二酸化炭素の純度を高めるための精製装置を備えていてもよい。これによって、高純度の二酸化炭素を製造することができる。ただし、高純度の二酸化炭素を製造することは必ずしも必須ではなく、原料ガスよりも二酸化炭素の濃度が高いガスを回収できる設備であれば特に限定されない。
【００２４】
上述のガスの処理装置及び二酸化炭素の回収設備は、洗浄ガスに同伴されるミストを低減することができる。ミストは、水分以外に吸収液成分を含有する場合がある。したがって、ガスの処理装置及び二酸化炭素の回収設備の外部へのミストの流出を低減することによって、環境負荷を低減することができる。
【００２５】
図面を参照しながら、ガスの処理装置及びこれを備える二酸化炭素の回収設備の一実施形態を説明する。ただし、以下の実施形態は例示であり、吸収装置は以下の内容に限定されるものではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００２６】
図１は、本実施形態のガスの処理装置９０、及び、これを備える二酸化炭素の回収設備１００を模式的に示す図である。二酸化炭素の回収設備１００は、化学吸収法によって原料ガスから二酸化炭素を回収する装置であり、洗浄部１０と吸収部２０を有するガスの処理装置９０と、再生部３０（再生装置）と、精製部４０（精製装置）と、を備える。なお、本明細書における流路は、例えば配管で構成されていてもよく、配管に加えて槽及びタンクで構成されていてもよい。
【００２７】
二酸化炭素を含有する原料ガスは、吸収塔で構成される吸収部２０の下部に導入される。吸収部２０の上部には、再生部３０で再生される吸収液を吸収部２０内に供給するための流路３６ｃが接続されている。吸収部２０では、原料ガスと二酸化炭素を吸収する吸収液とが向流接触する。
【００２８】
吸収部２０では、原料ガスに含まれる二酸化炭素が吸収液に吸収される。吸収液による二酸化炭素の吸収量は温度に依存する。このため、吸収部２０内の温度を調節することによって、吸収液による二酸化炭素の吸収量を調整することができる。吸収部２０は、原料ガスと吸収液との接触効率を向上するため充填層を有していてもよい。充填層には、例えば、ラシヒリング等の充填物が充填される。複数の充填層の間には、図示しないトレイが設置されていてもよい。
【００２９】
吸収部２０において、吸収液は原料ガスと気液接触しながら降下して、原料ガスに含まれる二酸化炭素を吸収して回収液となる。回収液は、二酸化炭素と吸収液を含んでおり、吸収液よりも高い二酸化炭素濃度を有する。吸収部２０内の温度は、例えば吸収液の種類に応じて設定することが可能であり、例えば３０〜４０℃である。吸収部２０内の圧力は例えば０〜１．０ＭＰａである。回収液は、吸収部２０の底部に溜められ、当該底部に接続された流路２４ａによって、吸収部２０から流出する。
【００３０】
吸収部２０において原料ガスから二酸化炭素の少なくとも一部を除去して得られる処理ガスは、吸収部２０の塔頂部に接続された流路２２によって、吸収部２０から流出する。処理ガスは、流路２２を流通して洗浄塔で構成される洗浄部１０の下部に導入される。一方、処理ガスを洗浄するための洗浄液（例えば、水）が、流路１８を流通して洗浄部１０の上部に導入される。洗浄部１０に導入された処理ガスは、洗浄部１０内を下方から上方に移動しながら、洗浄部１０内を下降する洗浄液と接触する。これによって、処理ガスは洗浄され、処理ガスに含まれる吸収液成分が低減される。
【００３１】
洗浄部１０は、充填層１０ａ，１０ｂを有する。充填層１０ａ，１０ｂには、例えば、ラシヒリング等の充填物が充填される。洗浄部１０は、充填層１０ａ，１０ｂの間にトレイ１０ｃを有する。トレイ１０ｃは、吸収液成分を含有する洗浄液が滞留可能な構造を有する。トレイ１７に滞留する洗浄液は、流路、ポンプ及び冷却器で構成される第１還流部７１によって還流し、トレイ１０ｃよりも上方において洗浄部１０に戻る。
【００３２】
洗浄部１０に戻った洗浄液は、洗浄部１０内を流下して処理ガスに含まれるミスト状又はガス状の吸収液成分を低減する。このように、洗浄部１０は、充填層１０ａ，１０ｂ、並びに、トレイ１０ｃ及び第１還流部７１を有することによって、処理ガスと洗浄液との接触効率を向上することができる。トレイ１７の構造は特に限定されず、例えばチムニートレイであってもよい。
【００３３】
ミストを含む処理ガスは、洗浄部１０内を上昇しながら充填層１０ｂ，トレイ１０ｃ及び充填層１０ａの順に通過して、第２デミスタ層１２に到達する。このため、第２デミスタ層１２に到達する時点での処理ガスにおける吸収液成分の含有量は、洗浄部１０に導入される時点での処理ガスの吸収液成分の含有量よりも低くなっている。しかしながら、第２デミスタ層１２に到達する時点の処理ガスには、サイズの異なる種々のミストが残存している。これらのミストには吸収液成分が含まれている。
【００３４】
第２デミスタ層１２は、第１デミスタ層１１よりも比表面積が小さく空間率が大きいため、大きいサイズを有するミストを捕集しても、容易に閉塞しない。また、原料ガスに含まれる固形物、及び、洗浄部１０内で腐食等によって生じた異物を捕捉しても、容易に閉塞しない。このため、第２デミスタ層１２を備える洗浄部１０は、処理ガスの洗浄を安定的に継続して行うことができる。
【００３５】
一方、第２デミスタ層１２よりも上側に設けられる第１デミスタ層１１は、第２デミスタ層１２よりも比表面積が大きく空間率が小さいため、第２デミスタ層１２では捕集できないような小さいサイズを有するミストを捕集することができる。このため、第１デミスタ層１１を通過することによって処理ガスに含まれるミストを十分に低減することができる。
【００３６】
ミストが十分に低減された処理ガスは、洗浄部１０の頂部に接続される流路１３によって洗浄部１０から洗浄ガスとして流出する。流出する洗浄ガスは、第１デミスタ層１１及び第２デミスタ層１２によって、ミストが十分に低減されていることから、流路１３を流通した後、大気に放出されてもよい。また、洗浄ガスの成分に応じて、洗浄部１０の下流側に設けられる装置に導入されてもよい。
【００３７】
第１デミスタ層１１及び第２デミスタ層１２は、通常のメッシュタイプのものを用いることができる。第１デミスタ層１１の比表面積は、例えば７００〜３０００ｍ２／ｍ３であり、好ましくは１０００〜２０００ｍ２／ｍ３である。第２デミスタ層１２の比表面積は、例えば１００〜１５００ｍ２／ｍ３であり、好ましくは２００〜１０００ｍ２／ｍ３である。第１デミスタ層１１の空間率は、例えば８５〜９７％であってもよい。第２デミスタ層１２の空間率は、例えば９７〜９９％であってもよい。ここでいう空間率は、各デミスタ層の体積に対する空間の比率である。
【００３８】
図２は、図１の二酸化炭素の回収設備における洗浄部１０の上部を模式的に示す断面図である。洗浄部１０は、第１デミスタ層１１と第２デミスタ層１２の間に、洗浄液５０を滞留可能に構成されるトレイ１７を備える。略円盤状の外形を有するトレイ１７は、処理ガス及び洗浄液が流通する開口１７ａと、開口１７ａを包囲するように設けられる円筒状の堰１７ｂを有する。第１デミスタ層１１で捕集された洗浄液５０は、トレイ１７に流下し、その少なくとも一部は堰１７ｂによってトレイ１７上に滞留する。トレイ１７上に滞留する洗浄液５０は、第２還流部７２を構成する流路１９へ流出する。洗浄液５０は、例えば、水分及び吸収液を含有する。
【００３９】
図１に示されるように、流路１９に流出した洗浄液５０の少なくとも一部は、流路１９、流路１４、ポンプ７４及び流路１６を流通して洗浄部１０の中央部（充填層１０ａ，１０ｂの間）に戻る。このように、流路１９、流路１４、ポンプ７４及び流路１６によって、第２還流部７２が構成される。このようにトレイ１７に回収された洗浄液５０は、第２還流部７２によって洗浄部１０に還流される。洗浄部１０に戻った洗浄液５０は、洗浄部１０内を上昇するミスト状又はガス状の吸収液成分と向流接触し、吸収液成分の少なくとも一部を取り込む。したがって、第２還流部７２による還流によって、吸収液成分の飛散が抑制され、洗浄部１０から流出する洗浄ガスに含まれる吸収液成分を低減することができる。
【００４０】
図３は、トレイ１７の上面図である。トレイ１７は、処理ガスの偏流を抑制するとともに、気液接触を良好にする観点から、開口１７ａを複数有することが好ましい。トレイ１７は図３に示すように上面視したときに、トレイ１７の全体面積に対する複数の開口１７ａの合計面積の比率は、４０〜８０％であることが好ましく、５０〜７０％であることがより好ましい。このような比率であれば、洗浄液５０の回収量を維持しつつ圧力損失を十分に低減することができる。
【００４１】
洗浄部１０内の温度は、例えば吸収部２０内の温度に応じて変わってもよく、例えば２０〜４０℃である。洗浄部１０内の圧力は例えば０〜１．０ＭＰａである。洗浄部１０に設けられるトレイの構造は特に限定されず、例えば通常のチムニートレイであってもよく、シーブトレイのように、堰を有しないものであってもよい。
【００４２】
図１に戻り、洗浄部１０には、第２デミスタ層１２のよりも下側において洗浄部１０に接続される流路１８によって水等の洗浄液が導入される。洗浄液は、洗浄部１０内を落下しながらミスト状又はガス状の吸収液成分を取り込む。吸収液成分を取り込んだ洗浄水は、洗浄部１０の底部に溜められる。この洗浄水は、洗浄部１０の底部に接続された流路１４によって洗浄部１０から流出し、流路１９を流通する洗浄液と合流する。合流した洗浄液の一部は、ポンプ７４、流路１４及び流路１６を流通して、上述のとおり洗浄部１０内に戻り、合流した洗浄液の他部は、ポンプ７４、流路１４及び流路１５を流通して、流路２４ａを流通する回収液に合流する。
【００４３】
吸収部２０から流路２４ａに流出する回収液は、流路１５を流通する洗浄液と合流した後、熱交換器６５に導入される。ここで、再生部３０から流路３６ａによって流出する吸収液（リーン液）と熱交換して例えば８０〜９０℃に加熱される。熱交換器６５で加熱された吸収液は、流路２４ｂを流通して再生塔で構成される再生部３０に導入される。流路２４ｂは、再生部３０の上部に接続されている。
【００４４】
再生部３０は、吸収液が吸収部２０において二酸化炭素を吸収することによって得られる回収液（リッチ液）から二酸化炭素を分離して、吸収液（リーン液）を再生する。再生部３０は、液体と気体との分離を効率よく行うために充填層を備えていてもよい。充填層は、例えば、ラシヒリング等の充填物が充填されている。
【００４５】
再生部３０に導入された回収液は、再生部３０内を流下して、再生部３０の底部又は底部付近に設けられたトレイ上に滞留する。再生部３０には、再生部３０の底部又は底部付近に滞留する回収液（吸収液）を加熱する加熱器３１が設けられている。回収液は、流路３４ａを流通して加熱器３１に導入され、熱媒である水蒸気と熱交換して加熱される。吸収液は、加熱器３１によって、例えば８０〜１３０℃に加熱される。加熱器３１で加熱された回収液は、流路３４ｂ又は流路３４ｃを流通して再生部３０内に戻る。
【００４６】
加熱器３１は、熱交換器であり、熱媒である水蒸気との熱交換を行うことによって回収液を加熱する。水蒸気は、流路３３を流通して加熱器３１に供給される。回収液から分離された二酸化炭素を含むガスは、再生部３０内を上昇する。当該ガスは、分離ガスとして、再生部３０の塔頂に接続された流路３２ａによって再生部３０の外部に流出する。このようにして、原料ガスに含まれていた二酸化炭素が回収液から分離され、吸収液が再生される。流路３２ａから流出する分離ガス中における二酸化炭素の濃度は、例えば９９体積％以上であり、好ましくは９９．９体積％以上である。
【００４７】
再生部３０の底部には、二酸化炭素が低減された吸収液（リーン液）を再生部３０から排出する流路３６ａが接続されている。吸収液は、流路３６ａを流通して熱交換器６５に導入され、吸収部２０からの回収液との熱交換によって冷却される。その後、熱交換器６５で冷却された吸収液は、図示しない冷却器に導入され、例えば３０〜４０℃に冷却される。その後、吸収液は、流路３６ｃを流通して、吸収部２０の上部に導入される。このように、吸収液（回収液）は、洗浄部１０、吸収部２０、及び再生部３０を循環しながら使用される。
【００４８】
分離ガスは、再生部３０の頂部から排出され、流路３２ａを流通して冷却器３５に導入される。冷却器３５で冷却水ＣＷとの熱交換によって、処理ガスが冷却される。冷却器３５での冷却によって、処理ガスの一部は凝縮してもよい。ここで生じた凝縮液は、ポンプによって流路３２ｂを流通して、再生部３０に還流される。
【００４９】
冷却器３５で冷却された分離ガスの残部は流路３２ｃを流通して圧縮機６０に導入され、０．８〜１ＭＰａに昇圧されるとともに１００〜１５０℃に昇温される。圧縮機６０の下流側に設けられた冷却器６２では、冷却器６２に導入される冷却水ＣＷとの熱交換によって、圧縮機６０で昇圧及び昇温した処理ガスが例えば３０〜５０℃に冷却される。
【００５０】
冷却器６２で冷却された処理ガスは、熱交換器６３において、精製部４０における不純物除去塔４２で得られた二酸化炭素ガスと熱交換して例えば１３０〜１５０℃に加熱される。熱交換器６３で加熱された分離ガスは、熱交換器６４で水蒸気と熱交換して、不純物除去塔４２での処理に適した温度（例えば１５０〜１７０℃）に加熱される。熱交換器６４で用いる熱媒は、水蒸気であってもよいし、熱媒油であってもよい。
【００５１】
熱交換器６４で加熱された分離ガスは、不純物除去塔４２に導入される。不純物除去塔４２では、分離ガスに含まれる不純物が除去される。不純物の例としては、ＮＯｘ等の酸化物及び酸素が挙げられる。不純物除去塔４２の例としては、還元触媒が収容された触媒塔、及び、活性炭等の吸着剤が収容された吸着塔等が挙げられる。
【００５２】
不純物除去塔４２が触媒塔の場合、分離ガスが水素雰囲気下で還元触媒と接触することで、分離ガスに含まれる不純物が低減され、二酸化炭素の純度が向上する。触媒塔で用いられる還元触媒としては、公知の脱酸素触媒を使用できる。例えば、担体に貴金属を担持させた触媒が挙げられる。担体の例としては、酸化アルミニウム及び酸化マグネシウムが挙げられる。貴金属の例としては、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム及びこれらの合金が挙げられる。担体及び貴金属は、上述の一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせてもよい。
【００５３】
一方、不純物除去塔４２が吸着塔の場合、分離ガスが吸着剤と接触することで、分離ガスに含まれる不純物が低減され、二酸化炭素の純度が向上する。精製部４０は、触媒塔及び吸着塔のどちらか一方を備えていてもよいし、両者を組み合わせて備えていてもよい。
【００５４】
不純物除去塔４２において、分離ガスから不純物が除去されて、二酸化炭素ガスが得られる。二酸化炭素ガスの純度は、例えば９９．９体積％以上である。なお、本開示における「二酸化炭素ガス」は、分離ガスよりも二酸化炭素の純度が高ければよく、不純物を含んでいてもよい。本開示における「体積％」は、標準状態（２５℃、１ｂａｒ）における体積比率である。
【００５５】
不純物除去塔４２で得られた二酸化炭素ガスは、流路４２ａを流通して、１５０〜１７０℃の温度で熱交換器６３に導入される。二酸化炭素ガスは、熱交換器６３で分離ガスと熱交換して例えば１３０〜１５０℃に冷却される。熱交換器６３で冷却された二酸化炭素ガスは、冷却器４５に導入される。二酸化炭素ガスは、冷却器４５において冷却水ＣＷと熱交換して例えば２０〜４０℃に冷却される。
【００５６】
冷却器４５において冷却された二酸化炭素ガスは、脱湿機４４に導入される。脱湿機４４には、ゼオライト等の吸着剤が収容されている。脱湿機４４では、二酸化炭素ガスが吸着剤に接触し、二酸化炭素ガスに含まれる水分等が低減される。脱湿機の温度又は圧力を調節することによって、吸着剤に一旦吸着された水は吸着剤から脱離される。これによって、二酸化炭素ガスに含まれる水を分離することができる。
【００５７】
脱湿機４４で脱湿された二酸化炭素ガスは、脱湿機４４において水分等が低減された後、脱臭塔４６に導入される。脱臭塔４６には、活性炭が収容されている。脱臭塔４６では、二酸化炭素ガスが活性炭に接触し、二酸化炭素ガスに含まれる臭気成分が低減される。臭気成分としては、例えば、不純物除去塔４２で生じる硫化水素、及び炭化水素等が挙げられる。
【００５８】
脱臭塔４６で脱臭された二酸化炭素ガスは、タンク等に移送されて保管される。このようにして得られる二酸化炭素ガス（ＣＯ２）は、不純物濃度が十分に低減されており、その純度は、例えば９９．９５体積％以上である。このような高純度の二酸化炭素ガスは、例えば飲料又は食料の用途にも好適に用いることができる。
【００５９】
ガスの処理装置９０、及びこれを備える二酸化炭素の回収設備１００は、洗浄部１０から排出される洗浄ガスに同伴されるミスト、及び洗浄ガスに含まれる吸収剤成分を、十分に低減することができる。したがって、洗浄部１０の下流側の装置の負荷及び環境負荷を低減することができる。また、吸収剤の散逸が抑制され、吸収剤を節減することができる。
【００６０】
以上、ガスの処理装置９０、及び二酸化炭素の回収設備１００の一実施形態を説明したが、各装置及び各部の構成は上述の実施形態に限定されない。例えば、必要とする二酸化炭素ガスの純度に応じて、精製部４０の構成は適宜変更してもよく、精製部４０を備えなくてもよい。また、洗浄部１０と吸収部２０を、それぞれ独立した塔で構成せずに、一つの塔で構成してもよい。この場合、塔の上側に洗浄部を、下側に吸収部を設ければよい。このように、洗浄部と吸収部の両方を一つの塔に備えるガスの処理装置によっても、塔の上部から流出する洗浄ガスに同伴されるミストを低減することができる。
【００６１】
ガスの処理装置９０、及び二酸化炭素の回収設備１００は、原料ガスの性状に応じて、適宜任意の装置を有していてもよい。例えば、原料ガスが硫黄化合物を含有する場合、吸収部２０の上流側に、脱硫部を設けてもよい。脱硫部では、原料ガスとアルカリ水溶液とを気液接触させてアルカリ水溶液に硫黄酸化物等を吸収する。アルカリ水溶液の例としては、炭酸カルシウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化マグネシウム水溶液及びアンモニア水などが挙げられる。
【００６２】
図４は、別の実施形態に係るガスの処理装置における洗浄部１０Ａの上部を示す模式断面図である。洗浄部１０Ａは、上部に、上側から第１デミスタ層１１及び第２デミスタ層１２を備える。第１デミスタ層１１及び第２デミスタ層は、互いに接するように設けられている。第１デミスタ層１１及び第２デミスタ層は一体となっていてもよい。すなわち、一つのデミスタが２層に区画されたものであってもよい。図４のような洗浄部１０Ａを備えるガスの処理装置であっても、洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することができる。洗浄部１０Ａ以外のガスの処理装置及び二酸化炭素の回収設備の構成は、図１に示すガスの処理装置９０及び二酸化炭素の回収設備１００と同様である。
【００６３】
次に、二酸化炭素の回収設備を用いる二酸化炭素の回収方法を説明する。この回収方法の幾つかの実施形態は、二酸化炭素の回収設備１００を用いて行うことができる。この回収方法は、吸収工程、再生工程及び洗浄工程を有する。これらの各工程は、同時並行で行ってもよい。
【００６４】
吸収工程は、吸収部２０において、二酸化炭素を吸収する吸収液と二酸化炭素を含む原料ガスとを接触させて、原料ガスよりも二酸化炭素が低減された処理ガスを生成する。再生工程は、再生部３０において、吸収工程で得られる回収液から二酸化炭素を分離して、回収液から吸収液を再生する。洗浄工程では、処理ガスを洗浄部１０に導入して、処理ガスを洗浄し、処理ガスに含まれるミストを第１デミスタ層１１及び第２デミスタ層１２において捕集して洗浄ガスを得る。洗浄工程は、水を含む洗浄液を用いて処理ガスを洗浄してもよい。各工程は、上述の二酸化炭素の回収設備１００に関する説明内容を適宜適用して行うことができる。例えば、洗浄工程は、第１還流部７１及び第２還流部７２による還流を行いながら処理ガスを洗浄してもよい。
【００６５】
二酸化炭素の回収方法では、洗浄工程において、第１デミスタ層１１及び第２デミスタ層１２においてミストを捕集することから、洗浄部１０から流出する洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することができる。また、洗浄部１０の上部から流出する洗浄ガスに含まれる吸収液成分を十分に低減することができる。
【００６６】
以上、二酸化炭素の回収方法の一実施形態について説明したが、当該方法はこれに限定されるものではない。例えば、二酸化炭素の回収設備が脱硫部を有する場合は、原料ガスとアルカリ水溶液とを気液接触させてアルカリ水溶液に硫黄酸化物等を吸収させる脱硫工程を有していてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本開示によれば、洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することが可能なガスの処理装置設置及び二酸化炭素の回収設備が提供される。また、洗浄ガスに同伴されるミストを十分に低減することが可能な二酸化炭素の回収方法が提供される。
【符号の説明】
【００６８】
１０，１０Ａ…洗浄部、１０ａ，１０ｂ…充填層、１１…第１デミスタ層、１２…第２デミスタ層、１３，１４，１５，１６，１８，１９，２２，２４ａ，２４ｂ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３３，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３６ａ，３６ｃ，４２ａ…流路、１７…トレイ、１７ａ…開口、１７ｂ…堰、２０…吸収部、３０…再生部（再生装置）、３１…加熱器、３５…冷却器、４０…精製部、４２…不純物除去塔、４４…脱湿機、４５…冷却器、４６…脱臭塔、５０…洗浄液、６０…圧縮機、６２…冷却器、６３，６４，６５…熱交換器、７１…第１還流部、７２…第２還流部、７４…ポンプ、９０…ガスの処理装置、１００…二酸化炭素の回収設備。
【図１】
2019000795.tif 000003
【図２】
2019000795.tif 000004
【図３】
2019000795.tif 000005
【図４】
2019000795.tif 000006