(57)【要約】【課題】ＣＯ２吸収液の再生時の熱劣化を低減できるＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法を提供すること。【解決手段】本発明のＣＯ２回収装置１は、排ガス１１Ａに含まれるＣＯ２をＣＯ２吸収液１３に吸収させるＣＯ２吸収塔１４と、ＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３を加熱して再生するＣＯ２吸収液再生塔１５と、を具備し、ＣＯ２吸収液再生塔１５は、ＣＯ２吸収液１３が一時的に貯留される本体部１５１と、本体部１５１の鏡面部１５２から下方に向けて設けられ、本体部１５１より相対的に容量が小さいブーツ部１５３と、ブーツ部１５３に配設され、本体部１５１とブーツ部１５３との間で変化するＣＯ２吸収液１３の液面レベルを測定する液面計１０１と、液面計１０１の測定結果に基づいて本体部１５１とブーツ部１５３との間でＣＯ２吸収液１３の液面レベルを制御する制御装置１０２と、を有する。【選択図】図１
2015182065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理気体とＣＯ２吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２を前記ＣＯ２吸収液に吸収させるＣＯ２吸収塔と、
ＣＯ２を吸収した前記ＣＯ２吸収液を加熱して当該ＣＯ２吸収液からＣＯ２を放出させて前記ＣＯ２吸収液を再生するＣＯ２吸収液再生塔と、を具備し、
前記ＣＯ２吸収液再生塔は、前記ＣＯ２吸収液が一時的に貯留される第１貯留部と、前記第１貯留部の底部から下方に向けて設けられ、前記第１貯留部より相対的に容量が小さい第２貯留部と、前記第２貯留部に配設され、前記第１貯留部と前記第２貯留部との間で変化する前記ＣＯ２吸収液の液面レベルを測定する液面測定装置と、前記液面測定装置の測定結果に基づいて第１貯留部と前記第２貯留部との間で前記ＣＯ２吸収液の液面レベルを制御する制御装置と、を有することを特徴とする、ＣＯ２回収装置。
【請求項２】
前記第２貯留部の内径ｄ２が、前記第１貯留部の内径ｄ１に対して相対的に小さい、請求項１に記載のＣＯ２回収装置。
【請求項３】
前記第２貯留部の内径ｄ２と前記第１貯留部の内径ｄ１との比率（ｄ２：ｄ１）が、１：１０〜１：２の範囲内である、請求項１又は請求項２に記載のＣＯ２回収装置。
【請求項４】
前記第２貯留部は、前記ＣＯ２吸収液再生塔の底部に設けられた円筒状部材である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＣＯ２回収装置。
【請求項５】
前記第２貯留部内から前記ＣＯ２吸収塔に送液する前記ＣＯ２吸収液の液流速が０．３ｍ／ｓ以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＣＯ２回収装置。
【請求項６】
被処理気体とＣＯ２吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２を前記ＣＯ２吸収液に吸収させるＣＯ２吸収工程と、
ＣＯ２を吸収した前記ＣＯ２吸収液をＣＯ２吸収液再生塔で加熱して当該ＣＯ２吸収液からＣＯ２を放出させて前記ＣＯ２吸収液を再生するＣＯ２吸収液再生工程と、を含み、
前記ＣＯ２吸収液再生工程において、ＣＯ２吸収液再生塔の前記ＣＯ２吸収液が一時的に貯留される第１貯留部と、前記第１貯留部より相対的に容量が小さい第２貯留部との間で変化する前記ＣＯ２吸収液の液面レベルを測定し、測定した液面レベルに基づいて第１貯留部と前記第２貯留部との間で前記ＣＯ２吸収液の液面レベルを制御することを特徴とする、ＣＯ２回収方法。
【請求項７】
前記第２貯留部の内径ｄ２が、前記第１貯留部の内径ｄ１に対して相対的に小さい、請求項６に記載のＣＯ２回収方法。
【請求項８】
前記第２貯留部の内径ｄ２と前記第１貯留部の内径ｄ１との比率（ｄ２：ｄ１）が、１：１０〜１：２の範囲内である、請求項６又は請求項７に記載のＣＯ２回収方法。
【請求項９】
前記第２貯留部は、前記ＣＯ２吸収液再生塔の底部に設けられた円筒状部材である、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載のＣＯ２回収方法。
【請求項１０】
前記第２貯留部内から前記ＣＯ２吸収塔に送液する前記ＣＯ２吸収液の液流速が０．３ｍ／ｓ以下である、請求項６から請求項９のいずれか１項に記載のＣＯ２回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法に関し、ＣＯ２吸収液を用いて被処理ガス中のＣＯ２を回収するＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火力発電所のボイラなどから排出されるＣＯ２を回収するＣＯ２回収装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このＣＯ２回収装置においては、排ガスをＣＯ２吸収塔に導入して排ガスに含まれるＣＯ２にＣＯ２吸収液を接触させて吸収させた後、ＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液をＣＯ２吸収液再生塔に送液して加熱して脱炭酸させて高濃度のＣＯ２ガスとして回収する。そして、脱炭酸後のＣＯ２吸収液をポンプによって供給することにより、ＣＯ２吸収塔とＣＯ２吸収液再生塔との間でＣＯ２吸収液を循環させて使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３２１２５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＣＯ２吸収液再生塔の塔底部では、ＣＯ２吸収液をＣＯ２吸収塔に送液するポンプのキャビテーションを防ぐために、液面計を用いてＣＯ２吸収液の液面レベルを所定範囲に制御している。しかしながら、従来のＣＯ２回収装置のＣＯ２吸収液再生塔では、ＣＯ２吸収液を安定して送液するために一定量のＣＯ２吸収液を塔底部に確保する必要があり、塔底部に貯留したＣＯ２吸収液が熱劣化する場合があった。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、ＣＯ２吸収液の再生時の熱劣化を低減できるＣＯ２回収装置及びＣＯ２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】
本発明のＣＯ２回収装置は、被処理気体とＣＯ２吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２を前記ＣＯ２吸収液に吸収させるＣＯ２吸収塔と、ＣＯ２を吸収した前記ＣＯ２吸収液を加熱して当該ＣＯ２吸収液からＣＯ２を放出させて前記ＣＯ２吸収液を再生するＣＯ２吸収液再生塔と、を具備し、前記ＣＯ２吸収液再生塔は、前記ＣＯ２吸収液が一時的に貯留される第１貯留部と、前記第１貯留部の底部から下方に向けて設けられ、前記第１貯留部より相対的に容量が小さい第２貯留部と、前記第２貯留部に配設され、前記第１貯留部と前記第２貯留部との間で変化する前記ＣＯ２吸収液の液面レベルを測定する液面測定装置と、前記液面測定装置の測定結果に基づいて第１貯留部と前記第２貯留部との間で前記ＣＯ２吸収液の液面レベルを制御する制御装置と、を有することを特徴とする。
【０００７】
このＣＯ２回収装置によれば、第１貯留部より相対的に容量が小さい第２貯留部を設けるので、ＣＯ２吸収液再生塔からＣＯ２吸収塔へ安定して送液するために必要なＣＯ２吸収液の液量を削減することができる。これにより、ＣＯ２回収装置は、ＣＯ２吸収液再生塔内におけるＣＯ２吸収液の滞留時間を削減でき、ＣＯ２吸収液の再生時の熱劣化を低減することが可能となる。しかも、ＣＯ２吸収液の液量を削減した場合であっても、第１貯留部の下方に第１貯留部より相対的に容量が小さい第２貯留部を設けるので、液面レベルの高さを確保でき、ＣＯ２吸収液の送液に伴うＣＯ２吸収液再生塔内のガスの巻き込みを防ぐこともできる。
【０００８】
本発明のＣＯ２回収装置においては、前記第２貯留部の内径ｄ２が、前記第１貯留部の内径ｄ１に対して相対的に小さいことが好ましい。この構成により、ＣＯ２吸収液再生塔からＣＯ２吸収塔へ安定して送液するために必要なＣＯ２吸収液の液量を更に削減することが可能になるので、ＣＯ２吸収液再生塔内におけるＣＯ２吸収液の滞留時間を削減でき、ＣＯ２吸収液の再生時の熱劣化をより一層低減できる。
【０００９】
本発明のＣＯ２回収装置においては、前記第２貯留部の内径ｄ２と前記第１貯留部の内径ｄ１との比率（ｄ２：ｄ１）が、１：１０〜１：２の範囲内であることが好ましい。この構成により、ＣＯ２吸収液再生塔からＣＯ２吸収塔へ安定して送液するために必要なＣＯ２吸収液の液量を更に削減することが可能になるので、ＣＯ２吸収液再生塔内におけるＣＯ２吸収液の滞留時間を削減でき、ＣＯ２吸収液の再生時の熱劣化をより一層低減できる。
【００１０】
本発明のＣＯ２回収装置においては、前記第２貯留部は、前記ＣＯ２吸収液再生塔の底部に設けられた円筒状部材であることが好ましい。この構成により、ＣＯ２吸収液再生塔からＣＯ２吸収塔へ安定して送液するために必要なＣＯ２吸収液の液量を更に削減することが可能になるので、ＣＯ２吸収液再生塔内におけるＣＯ２吸収液の滞留時間を削減でき、ＣＯ２吸収液の再生時の熱劣化をより一層低減できる。
【００１１】
本発明のＣＯ２回収装置においては、前記第２貯留部内から前記ＣＯ２吸収塔に送液する前記ＣＯ２吸収液の液流速が０．３ｍ／ｓ以下であることが好ましい。この構成により、ＣＯ２吸収液の液流速が適度な範囲となるので、ＣＯ２吸収液の送液に伴うＣＯ２吸収液再生塔内のガスの巻き込みを防ぐことができる。
【００１２】
本発明のＣＯ２回収方法は、被処理気体とＣＯ２吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２を前記ＣＯ２吸収液に吸収させるＣＯ２吸収工程と、ＣＯ２を吸収した前記ＣＯ２吸収液をＣＯ２吸収液再生塔で加熱して当該ＣＯ２吸収液からＣＯ２を放出させて前記ＣＯ２吸収液を再生するＣＯ２吸収液再生工程と、を含み、前記ＣＯ２吸収液再生工程において、ＣＯ２吸収液再生塔の前記ＣＯ２吸収液が一時的に貯留される第１貯留部と、前記第１貯留部より相対的に容量が小さい第２貯留部との間で変化する前記ＣＯ２吸収液の液面レベルを測定し、測定した液面レベルに基づいて第１貯留部と前記第２貯留部との間で前記ＣＯ２吸収液の液面レベルを制御することを特徴とする。
【００１３】
このＣＯ２回収方法によれば、第１貯留部より相対的に容量が小さい第２貯留部を設けるので、ＣＯ２吸収液再生塔からＣＯ２吸収塔へ安定して送液するために必要なＣＯ２吸収液の液量を削減することができる。これにより、ＣＯ２回収方法は、ＣＯ２吸収液再生塔内におけるＣＯ２吸収液の滞留時間を削減でき、ＣＯ２吸収液の再生時の熱劣化を低減することが可能となる。しかも、ＣＯ２吸収液の液量を削減した場合であっても、第１貯留部の下方に第１貯留部より相対的に容量が小さい第２貯留部を設けるので、液面レベルの高さを確保でき、ＣＯ２吸収液の送液に伴うＣＯ２吸収液再生塔内のガスの巻き込みを防ぐこともできる。
【００１４】
本発明のＣＯ２回収方法においては、前記第２貯留部の内径ｄ２が、前記第１貯留部の内径ｄ１に対して相対的に小さいことが好ましい。この方法により、ＣＯ２吸収液再生塔からＣＯ２吸収塔へ安定して送液するために必要なＣＯ２吸収液の液量を更に削減することが可能になるので、ＣＯ２吸収液再生塔内におけるＣＯ２吸収液の滞留時間を削減でき、ＣＯ２吸収液の再生時の熱劣化をより一層低減できる。
【００１５】
本発明のＣＯ２回収方法においては、前記第２貯留部の内径ｄ２と前記第１貯留部の内径ｄ１との比率（ｄ２：ｄ１）が、１：１０〜１：２の範囲内であることが好ましい。この方法により、ＣＯ２吸収液再生塔からＣＯ２吸収塔へ安定して送液するために必要なＣＯ２吸収液の液量を更に削減することが可能になるので、ＣＯ２吸収液再生塔内におけるＣＯ２吸収液の滞留時間を削減でき、ＣＯ２吸収液の再生時の熱劣化をより一層低減できる。
【００１６】
本発明のＣＯ２回収方法においては、前記第２貯留部は、前記ＣＯ２吸収液再生塔の底部に設けられた円筒状部材であることが好ましい。この方法により、ＣＯ２吸収液再生塔からＣＯ２吸収塔へ安定して送液するために必要なＣＯ２吸収液の液量を更に削減することが可能になるので、ＣＯ２吸収液再生塔内におけるＣＯ２吸収液の滞留時間を削減でき、ＣＯ２吸収液の再生時の熱劣化をより一層低減できる。
【００１７】
本発明のＣＯ２回収方法においては、前記第２貯留部内から前記ＣＯ２吸収塔に送液する前記ＣＯ２吸収液の液流速が０．３ｍ／ｓ以下であることが好ましい。この方法により、ＣＯ２吸収液の液流速が適度な範囲となるので、ＣＯ２吸収液の送液に伴うＣＯ２吸収液再生塔内のガスの巻き込みを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＣＯ２吸収液の再生時の熱劣化を低減できるＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るＣＯ２回収装置の概略図である。
【図２】図２は、一般的なＣＯ２吸収液再生塔の塔底部の模式的な拡大図である。
【図３】図３は、一般的なＣＯ２吸収液再生塔の塔底部の模式的な拡大図である。
【図４】図４は、本実施の形態に係るＣＯ２吸収液再生塔の塔底部の模式的な拡大図である。
【図５】図５は、本実施の形態に係るＣＯ２吸収液再生塔の塔底部の模式的な拡大図である。
【図６】図６は、本実施の形態に係るＣＯ２吸収液再生塔の他の構成例を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本実施の形態に係る分散器の説明図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本実施の形態に係る分散器の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明者らは、従来のＣＯ２回収装置においては、ＣＯ２吸収液を加熱してＣＯ２吸収液を再生するＣＯ２吸収液再生塔内ではＣＯ２吸収液の滞留時間に応じてＣＯ２吸収液が熱劣化することに着目した。そして、本発明者らは、ＣＯ２吸収液再生塔の第１貯留部としての塔本体部の下部に塔本体部より相対的に容量が小さい第２貯留部を設けることにより、ＣＯ２吸収塔に安定して送液するためにＣＯ２吸収液再生塔の塔底部に確保する必要があるＣＯ２吸収液の液量を削減し、ＣＯ２吸収液再生塔内におけるＣＯ２吸収液の滞留時間を削減してＣＯ２吸収液の熱劣化を防ぐことができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。また、以下の各実施の形態に係るＣＯ２回収装置の構成は適宜組み合わせて実施可能である。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係るＣＯ２回収装置の概略図である。図１に示すように、このＣＯ２回収装置１は、ボイラやガスタービンなどの産業設備から排出されたＣＯ２を含有する排ガス（被処理気体）１１Ａ中のＣＯ２を吸収して高濃度のＣＯ２ガスとして回収する装置である。このＣＯ２回収装置１は、ボイラやガスタービンなどの産業設備から排出されたＣＯ２を含有する排ガス１１Ａを冷却する冷却塔１２と、この冷却塔１２の後段に設けられ、冷却された排ガス１１ＡとＣＯ２吸収液１３とを接触させて排ガス１１Ａ中のＣＯ２をＣＯ２吸収液１３に吸収させて除去するＣＯ２吸収塔１４と、このＣＯ２吸収塔１４の後段に設けられ、ＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３からＣＯ２を放出させてＣＯ２吸収液１３を再生するＣＯ２吸収液再生塔１５とを具備する。
【００２３】
このＣＯ２回収装置１においては、ＣＯ２吸収液１３がＣＯ２吸収塔１４とＣＯ２吸収液再生塔１５との間を循環している。ＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）は、ＣＯ２吸収塔１４でＣＯ２を吸収してＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）としてＣＯ２吸収液再生塔１５に供給される、また、ＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）は、ＣＯ２吸収液再生塔１５でほぼ全てのＣＯ２が除去され再生されてＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）としてＣＯ２吸収塔１４に供給される。
【００２４】
冷却塔１２は、排ガス１１Ａを冷却する冷却部１２１を有する。この冷却塔１２の底部と冷却部１２１の頂部との間には、循環ラインＬ１が設けられている。この循環ラインＬ１には、冷却水Ｗ１を冷却する熱交換器１２２と、冷却水Ｗ１を循環ラインＬ１内で循環させる循環ポンプ１２３とが設けられている。
【００２５】
冷却部１２１では、排ガス１１Ａと冷却水Ｗ１とを向流接触させることにより、排ガス１１Ａが冷却される。熱交換器１２２は、排ガス１１Ａとの間での熱交換により加熱された冷却水Ｗ１を冷却する。循環ポンプ１２３は、熱交換器１２２を介して冷却塔１２の底部に流下した冷却水Ｗ１を冷却部１２１の頂部に供給する。
【００２６】
ＣＯ２吸収塔１４は、ＣＯ２吸収塔１４の下部側に設けられ、冷却塔１２で冷却された排ガス１１Ａが供給されるＣＯ２吸収部１４１と、ＣＯ２吸収塔１４の上部側に設けられた水洗部１４２とを備える。水洗部１４２の底部には、ＣＯ２が除去された排ガス１１Ｂを洗浄する洗浄水Ｗ２を貯留する液貯留部１４４が設けられている。この液貯留部１４４と水洗部１４２の上部との間には、液貯留部１４４で回収されたＣＯ２吸収液１３を含む洗浄水Ｗ２を水洗部１４２の頂部側から供給して循環させる循環ラインＬ２が設けられている。この循環ラインＬ２には、洗浄水Ｗ２を冷却する熱交換器２１と、熱交換器２１を介して液貯留部１４４で回収されたＣＯ２吸収液を含む洗浄水Ｗ２を循環ラインＬ２内で循環させる循環ポンプ２２が設けられている。また、循環ラインＬ２には、洗浄水Ｗ２の一部（洗浄水Ｗ３）を抜き出してＣＯ２吸収部１４１に供給する抜き出しラインＬ３が設けられている。この抜き出しラインＬ３には、ＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）に供給する洗浄水Ｗ３の供給量を調整する調整弁２３が設けられている。
【００２７】
ＣＯ２吸収部１４１では、ＣＯ２を含有する排ガス１１Ａとアルカノールアミンなどを含むＣＯ２吸収液１３とが対向流接触する。これにより、排ガス１１Ａ中のＣＯ２は、下記式に示す化学反応によりＣＯ２吸収液１３に吸収される。この結果、ＣＯ２を含有する排ガス１１Ａは、ＣＯ２吸収部１４１を通過することにより、ＣＯ２が除去された排ガス１１Ｂとなる。
Ｒ−ＮＨ２＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２→Ｒ−ＮＨ３ＨＣＯ３
【００２８】
水洗部１４２では、ＣＯ２が除去された排ガス１１Ｂがチムニートレイ１４５を介して上昇する。そして、排ガス１１Ｂは、水洗部１４２の頂部側から供給される洗浄水Ｗ２と気液接触して排ガス１１Ｂに同伴するＣＯ２吸収液１３が循環洗浄により回収された排ガス１１Ｃとなる。この排ガス１１Ｃは、ミストエリミネータ１４６でガス中のミストが捕捉されてＣＯ２吸収塔１４の塔頂部１４ａから外部へ排出される。
【００２９】
ＣＯ２吸収塔１４の塔底部１４ｂとＣＯ２吸収液再生塔１５の上部との間には、ＣＯ２吸収塔１４でＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）をＣＯ２吸収液再生塔１５の上部側に供給するリッチ溶液供給管５０が設けられている。このリッチ溶液供給管５０には、ＣＯ２吸収塔１４でＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）をＣＯ２吸収液再生塔１５に向けて供給するリッチソルベントポンプ５１と、ＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）を水蒸気で加熱されてＣＯ２が除去されたＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）によって加熱するリッチ・リーン溶液熱交換器５２とが設けられている。
【００３０】
ＣＯ２吸収液再生塔１５は、ＣＯ２吸収液再生塔１５の中央部に設けられ、ＣＯ２吸収したＣＯ２吸収液１３が供給される本体部（第１容量部）１５１と、本体部１５１の下部の塔底部１５ｂの鏡面部１５２と、鏡面部１５２の底部に設けられたブーツ部（第２容量部）１５３とを備える。ブーツ部１５３は、鏡面部１５２の底部から下方に向けて設けられている。ブーツ部１５３には、ＣＯ２吸収液再生塔１５からＣＯ２吸収塔１４へ供給するＣＯ２吸収液１３の液面レベルを測定する液面計（液面測定装置）１０１が設けられている。液面計１０１で測定された液面レベルは、制御装置１０２に伝達される。
【００３１】
ＣＯ２吸収液再生塔１５のブーツ部１５３の底部には、塔底部に流下したＣＯ２吸収液１３を循環する循環ラインＬ４が設けられている。この循環ラインＬ４には、飽和水蒸気ＳによってＣＯ２吸収液１３を加熱する再生加熱器３１が設けられている。
【００３２】
ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔頂部１５ａには、水蒸気を伴ったＣＯ２ガス４１を排出するガス排出ラインＬ５が設けられている。このガス排出ラインＬ５には、ＣＯ２ガス４１中の水分を凝縮するコンデンサ４２と、ＣＯ２ガス４１と凝縮水Ｗ５とを分離する分離ドラム４３とが設けられている。凝縮水Ｗ５が分離されたＣＯ２ガス４４は、分離ドラム４３の上部から外部に放出される。分離ドラム４３の底部とＣＯ２吸収液再生塔１５の上部との間には、分離ドラム４３にて分離された凝縮水Ｗ５をＣＯ２吸収液再生塔１５の上部に供給する凝縮水ラインＬ６が設けられている。凝縮水ラインＬ６には、分離ドラム４３にて分離された凝縮水Ｗ５をＣＯ２吸収液再生塔１５の上部に供給する凝縮水循環ポンプ４５が設けられている。
【００３３】
また、ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部とＣＯ２吸収塔１４のＣＯ２吸収部１４１の上部には、ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部のＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）をＣＯ２吸収部１４１の上部に供給するリーン溶液供給管５３が設けられている。このリーン溶液供給管５３には、水蒸気で加熱されてＣＯ２が除去されたＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）によってＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）を加熱するリッチ・リーン溶液熱交換器５２と、ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部のリーン溶液をＣＯ２吸収部１４１の上部に供給するリーン溶液ポンプ５４と、ＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）を所定の温度に冷却する冷却部５５とが設けられている。このリーン溶液ポンプ５４は、制御装置１０２によってＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）の供給量が制御可能になっている。
【００３４】
次に、図２から図５を参照してＣＯ２回収装置１におけるＣＯ２吸収液再生塔１５のＣＯ２吸収液１３の液面レベルの制御について詳細に説明する。図２及び図３は、一般的なＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂの模式的な拡大図であり、図４及び図５は、本実施の形態に係るＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂの模式的な拡大図である。なお、図２から図５においては、説明の便宜上、リボイラーなどの機器を省略して示している。
【００３５】
図２に示すように、一般的なＣＯ２吸収液再生塔１５は、所定の内径ｄ１を有する円筒状の本体部１５１と、この本体部１５１の下部に設けられた曲面状の鏡面部１５２とを備える。本体部１５１の上部には、複数の貫通孔が設けられたチムニートレイ１５４が設けられている。このチムニートレイ１５４を介してＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部に貯留されたＣＯ２吸収液１３が加熱されて発生した蒸気１３Ｓが上昇するように構成されている。鏡面部１５２の底部には、ＣＯ２吸収液１３をＣＯ２吸収塔１４に向けて送液する送液管１５６が設けられている。
【００３６】
また、本体部１５１の上部には、チムニートレイ１５４の外周縁部に貯留されたＣＯ２吸収液１３を抜き出してリボイラー（不図示）に送液する送液管１５７と、リボイラーで加熱（例えば、１２０℃）されて一部が気化した気液混合のＣＯ２吸収液１３をＣＯ２吸収液再生塔１５内に送液する送液管１５８とが設けられている。この送液管１５８には、気液混合のＣＯ２吸収液１３をＣＯ２吸収液再生塔１５内に分散させる分散器１５９が接続されている。この分散器１５９は、中央部に切欠部１５９ａが設けられた略円筒状部材であり、この切欠部１５９ａから下方に向けて気液混合のＣＯ２吸収液１３を分散させる。
【００３７】
本体部１５１の鏡面部１５２の底から所定範囲Ｒ１には、ＣＯ２吸収液１３が一時的に貯留されている。この範囲に貯留されるＣＯ２吸収液１３は、ＣＯ２吸収液再生塔１５からＣＯ２吸収塔１４に安定してＣＯ２吸収液１３を送液するために確保する必要があるＣＯ２吸収液１３である。また、本体部１５１には、所定範囲Ｒ１に貯留されたＣＯ２吸収液１３の液面レベルを測定する液面計１０１が設けられている。この液面計１０１によって測定された液面レベルは、制御装置１０２によって伝送される。制御装置１０２は、液面計１０１で測定された液面レベルに応じてＣＯ２吸収液再生塔１５からＣＯ２吸収塔１４へ送液するリーン溶液ポンプ５４の送液量を調整する。
【００３８】
液面計１０１は、一般的なＣＯ２吸収液再生塔１５においては、鏡部１５２の上端部１５２ａから所定高さＨに設置される。これにより、所定範囲Ｒ１の上端と液面計１０１との間の所定範囲Ｒ２でＣＯ２吸収液１３の液量を制御することにより、吸収液再生塔１５からＣＯ２吸収塔１４に安定してＣＯ２吸収液１３を送液するために必要なＣＯ２吸収液１３の液量を確保しつつ、同時に、制御液面から送液管１５６までの距離が保たれるため、送液管１５６へのガス巻き込みも防ぐことが可能となる。制御装置１０２は、ＣＯ２吸収液１３の液面レベルが所定範囲Ｒ２の下端以下に低下した場合には、リーン溶液ポンプ５４のキャビテーションを防ぐために、リーン溶液ポンプ５４からのＣＯ２吸収液１３の送液を停止する。このように液面計１０１を設置して所定範囲Ｒ２の液面レベルを制御することにより、分散器１３でＣＯ２吸収液１３を分散してＣＯ２吸収液再生塔１５内に供給する際に発生する泡の巻き込みを防ぐことができる。
【００３９】
ところで、上述したように、一般的なＣＯ２吸収液再生塔１５においては、ＣＯ２吸収液再生塔１５からＣＯ２吸収塔１４に安定してＣＯ２吸収液１３を送液するために、所定範囲Ｒ２の下端以下の部分に常に所定量のＣＯ２吸収液１３を確保する必要がある。このため、鏡部１５２を含む所定範囲Ｒ２の下端以下の部分は、常にＣＯ２吸収液１３が滞留するデッドスペースとなり、ＣＯ２吸収液１３の熱劣化が増大する場合がある。
【００４０】
そこで、例えば、図３に示すように、液面計１０１を鏡面部１５２に設置し、ＣＯ２吸収液再生塔１５からＣＯ２吸収塔１４に安定して送液するために必要なＣＯ２吸収液１３の液量を、鏡面部１５２の上端部１５２ａとＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂとの間の所定範囲Ｒ３に削減することも考えられる。しかしながら、この場合には、塔底部に貯留されたＣＯ２吸収液１３の液面と送液管１５６との間の距離が小さくなるので、分散器１５９で分散して流下するＣＯ２吸収液１３が塔底部に貯留されたＣＯ２吸収液１３に接触した際に生じる泡が送液管１５６に侵入しやすくなる場合がある。また、この場合であっても、ＣＯ２吸収液１３の液量を所定範囲Ｒ３の下端以下の部分には依然として所定容量のデッドスペースが生じることとなる。
【００４１】
そこで、本実施の形態では、図４に示すように、ＣＯ２吸収液再生塔１５に、所定の内径ｄ１を有する円筒状の本体部１５１（第１貯留部）と、この本体部１５１の下部に設けられた曲面部を有する鏡面部１５２と、この鏡面部１５２の底部に鏡面部１５２の底部から下方に向けて円筒状部材としてのブーツ部（第２貯留部）１５３とを設ける。ブーツ部１５３の鏡面部１５３ａの底部には、送液管１５６が設けられている。ＣＯ２吸収液１３は、本体部１５１、鏡面部１５２及びブーツ部１５３に一時的に貯留される。ブーツ部１５３は、本体部１５１の内径ｄ１に対して相対的小さい内径ｄ２を有している。本体部１５１の内径ｄ１とブーツ部１５３の内径ｄ２との比率（ｄ２：ｄ１）は、例えば、１：５である。本体部１５１には、ブーツ部１５３の底から所定高さＲ１となるようにＣＯ２吸収液１３が一時的に貯留されている。液面計１０１は、ブーツ部１５３の下端部の鏡部１５３ａの上端部１５３ｂから所定高さＨに設置され、ブーツ部１５３内のＣＯ２吸収液１３の液面レベルを測定する。この液面計１０１によって測定されたブーツ部１５３内の液面レベルは、制御装置１０２によって伝送される。制御装置１０２は、液面計１０１によって測定されるブーツ部１５３内の液面レベルに応じてリーン溶液ポンプ５４によってＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂから送液するＣＯ２吸収液１３の液量を調整する。
【００４２】
本実施の形態に係るＣＯ２吸収液再生塔１５においては、本体部１５１より相対的による容量が小さいブーツ部１５３を鏡面部１５２の下部に設けるので、図２に示した一般的なＣＯ２吸収液再生塔１５と比較し、ＣＯ２吸収液再生塔１５からＣＯ２吸収塔１４に安定して送液するために確保する必要があるＣＯ２吸収液１３の液量を削減することが可能となる。これにより、図５に示すように、ＣＯ２吸収液再生塔１５の下部に生じるＣＯ２吸収液１３のデッドスペースをＲ５の範囲まで削減することが可能となるので、ＣＯ２吸収液１３の熱劣化を防ぐことが可能となる。そして、塔底部のＣＯ２吸収液１３の液量を削減した場合であっても、本体部１５１より相対的による容量が小さいブーツ部１５３を設けているので、ＣＯ２吸収液再生塔１５の下部に貯留したＣＯ２吸収液１３の液面と送液管１５６との間の距離を十分に確保することができるので、ＣＯ２吸収液再生塔１５内のガスの巻き込みを防ぐことができる。
【００４３】
本実施の形態に係るＣＯ２回収装置１においては、ブーツ部１５３の内径ｄ２と本体部１５１の内径ｄ１との比率（ｄ２：ｄ１）が、１：１０〜１：２の範囲内であることが好ましい。この構成により、上述したように、ＣＯ２吸収液１３の液面レベルの制御に必要なＣＯ２吸収液１３を効率良く削減できると共に、ＣＯ２吸収液１３の液面レベルの制御が容易となる。ブーツ部１５３の内径ｄ２と本体部１５１の内径ｄ１との比率（ｄ２：ｄ１）は、上述した作用効果が一層向上する観点から、１：８〜１：３がより好ましく、１：５が更に好ましい。
【００４４】
また、本実施の形態に係るＣＯ２回収装置１においては、ブーツ部１５３内からＣＯ２吸収塔１４に送液するＣＯ２吸収液１３の液流速が０．３ｍ／ｓ以下であることが好ましい。この構成により、ＣＯ２吸収液再生塔１５に本体部１５１より相対的に内径ｄ２が小さいブーツ部１５３を設けてＣＯ２吸収液１３の液面レベルの制御に必要なＣＯ２吸収液１３の液量を削減した場合であっても、ブーツ部１５３から送液されるＣＯ２吸収液１３へのＣＯ２吸収液再生塔１５内のガスの巻き込みを防ぐことが可能となる。ブーツ部１５３内からＣＯ２吸収塔１４に送液するＣＯ２吸収液１３の液流速としては、０．２５ｍ／ｓ以下がより好ましく、０．２０ｍ／ｓ以下が更に好ましい。
【００４５】
なお、上述した実施の形態では、中央部に切欠部１５９ａが設けられた略円筒状部材の分散器１５９を用いた例について説明したが、分散器はこの構成に限定されない。図６は、本実施の形態に係るＣＯ２吸収液再生塔１５の他の構成例を示す図である。図６に示す例では、本体部１５１の上部の壁面近傍に、先端が本体部１５１の周面に沿った曲面１６０ａ（図７Ａ及び図７Ｂ参照）をなしており、両側方に開口部１６０ｂが設けられた分散器１６０が設けられている。この分散器１６０は、送液管１５８から供給された気液混合のＣＯ２吸収液１３を開口部１６０ｂから本体部１５１の周面に沿って両側方に分散させる（図７Ａ参照）。これにより、ＣＯ２吸収液１３は、本体部１５１の周面に沿って流下するので、ＣＯ２吸収液再生塔１５内を流下するＣＯ２吸収液１３とＣＯ２吸収液再生塔１５の下部に貯留したＣＯ２吸収液１３とが接触した際の泡の発生を防ぐことが可能となり、送液管１５６への泡の巻き込みを一層防止できる。
【００４６】
なお、図６に示した例では、一つの分散器１６０を設けた例について説明したが、この構成に限定されない。図７Ａに示すように、分散器１６０を用いる場合には、送液管１５８から供給されるＣＯ２吸収液１３が分散器１６０の先端の曲面１６０ａに沿って分散されて両側方に設けられた開口部１６０ｂから両側方の曲面に沿ってそれぞれ分散される。このため、図７Ｂに示すように、本体部１５１に設けた分散器１６０の対向面に別の分散器１６１を設けてもよい。この分散器１６１は、分散器１６０と同様に、本体部１５１の周面に沿った曲面１６１ａと、両側方に設けられた開口部１６１ｂとを有する。このように２つの分散器１６０、１６１を対向して配置することにより、一方の送液管１５８ａに接続された分散器１６０及び他方の送液管１５８ｂに接続された分散器１６１でそれぞれＣＯ２吸収液１３が分散されるので、効率良くＣＯ２吸収液１３を分散させることが可能となる。
【００４７】
次に、本実施の形態に係るＣＯ２回収装置１の全体動作について説明する。ボイラやガスタービンなどの産業設備から排出されたＣＯ２を含有する排ガス１１Ａは、冷却塔１２に導入されて冷却水Ｗ１と向流接触されて冷却される。冷却された排ガス１１Ａは、煙道１６を介してＣＯ２吸収塔１４に導入されると共に、ＣＯ２吸収塔１４に導入される排ガス１１Ａの流量が測定される。ＣＯ２吸収塔１４に導入された排ガス１１Ａは、ＣＯ２吸収部１４１でアルカノールアミンなどを含むＣＯ２吸収液１３と対向流接触され、排ガス１１Ａ中のＣＯ２がＣＯ２吸収液１３に吸収されてＣＯ２が除去された排ガス１１Ｂとなる。
【００４８】
ＣＯ２が除去された排ガス１１Ｂは、チムニートレイ１４５を介して上昇して水洗部１４２の頂部側から供給される洗浄水Ｗ２と気液接触して排ガス１１Ｂに同伴するＣＯ２吸収液１３を循環洗浄により回収された排ガス１１Ｃとなる。この排ガス１１Ｃは、ミストエリミネータ１４６でガス中のミストが捕捉されてＣＯ２吸収塔１４の塔頂部１４ａから外部へ排出される。
【００４９】
ＣＯ２吸収塔１４でＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）は、リッチ溶液供給管５０を介してリッチ・リーン溶液熱交換器５２でＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）との間で熱交換された後、リッチソルベントポンプ５１によってＣＯ２吸収液再生塔１５の上部に供給される。ＣＯ２吸収液再生塔１５に供給されたＣＯ２吸収液１３は、ＣＯ２吸収液供給部１５１を介して塔底部に流下する間にＣＯ２が除去されてセミリーン溶液となる。このセミリーン溶液は、循環ラインＬ４を循環して再生加熱器３１で飽和水蒸気Ｓによって加熱されてＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）となる。加熱後の飽和水蒸気Ｓは、水蒸気凝縮水Ｗ４となる。ＣＯ２吸収液１３から除去されたＣＯ２ガス４１は、コンデンサ４２によって水分が凝縮された後、分離ドラム４３の上部から凝縮水Ｗ５が分離されたＣＯ２ガス４４として外部に放出される。
【００５０】
ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂのＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）は、リーン溶液供給管５３を介してリッチ・リーン溶液熱交換器５２によってＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）との間で熱交換された後、リーン溶液ポンプ５４によってＣＯ２吸収塔１４のＣＯ２吸収部１４１の上部に供給される。ここでは、制御装置１０２が流量計１０１で測定された液面レベルに応じてブーツ部１５３の上部１５３ｃと本体部１５１との間の所定範囲Ｒ４内となるように液面レベルを制御する。ここでは、制御装置１０２は、本体部１５１の範囲Ｒ４１、鏡面部１５２の範囲Ｒ４２及びブーツ部の範囲Ｒ３のそれぞれに設定された液量と液面レベルとの関係式に基づいて全範囲Ｒ４で液量と液面レベルとが比例関係となるように制御する。これにより、安定した液面制御が可能となる。なお、制御装置１０２は、ＣＯ２吸収液１３の送液時のガスの巻き込みを防ぐ観点から、ブーツ部１５３におけるＣＯ２吸収液１３を０．３ｍ／ｓ以下とすることが好ましい。
【００５１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部に本体部１５１より相対的に容量が小さいブーツ部１５３を設けるので、ＣＯ２吸収液再生塔１５からＣＯ２吸収塔１４へ安定して送液するために必要なＣＯ２吸収液１３の液量を削減することができる。これにより、ＣＯ２回収装置１は、ＣＯ２吸収液再生塔１５内におけるＣＯ２吸収液１３の滞留時間を削減でき、ＣＯ２吸収液１３の再生時の熱劣化を低減することが可能となる。しかも、ＣＯ２吸収液１３の液量を削減した場合であっても、本体部１５１の下方に本体部１５１より相対的に容量が小さいブーツ部１５３を設けるので、液面レベルの高さを確保でき、ＣＯ２吸収液１３の送液に伴うＣＯ２吸収液再生塔１５内のガスの巻き込みを防ぐことができる。これらの結果、本実施の形態によれば、ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂにブーツ部１５３を設けることにより、ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂに貯留されたＣＯ２吸収液１３の液量を５０％削減することが可能となり、ＣＯ２吸収液再生塔１５全体の熱劣化によるアミンの損失量を５０％削減することが可能となる。
【００５２】
なお、上述した実施の形態においては、ブーツ部１５３を円筒状部材として設けた例ついて説明したが、ブーツ部１５３の形状は、この構成に限定されない。ブーツ部１５３としては、本体部１５１より相対的に容量が小さい部材であればよく、例えば、三角柱、四角柱などの多角柱状の部材であってもよい。
【００５３】
また、上述した実施の形態においては、ボイラやガスタービンなどの産業設備から排出されたＣＯ２を含有する排ガス１１ＡをＣＯ２吸収液１３で処理する例について説明したが、ＣＯ２吸収液１３で処理する被処理気体としては、ＣＯ２を含有するガスであれば各種ガスに適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  ＣＯ２回収装置
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ  排ガス
１２  冷却塔
１２１  冷却部
１２２  熱交換器
１２３  循環ポンプ
１３  ＣＯ２吸収液
１３Ｓ  蒸気
１４  ＣＯ２吸収塔
１４ａ  塔頂部
１４ｂ  塔底部
１４１  ＣＯ２吸収部
１４２  水洗部
１４４  液貯留部
１４５  チムニートレイ
１４６  ミストエリミネータ
１５  ＣＯ２吸収液再生塔
１５ａ  塔頂部
１５１  ＣＯ２吸収液供給部
１５２  鏡面部
１５３  ブーツ部
１５３ａ  鏡面部
１５３ｂ  底部
１５３ｃ  上部
１５４  チムニートレイ
１５５  スカート部
１５６、１５７、１５８  送液管
１５９、１６０  分散器
１５９ａ  切欠き部
１６０ａ  曲面
１６０ｂ  開口部
１６  煙道
２１  熱交換器
２２  循環ポンプ
２３  調整弁
２４  熱交換器
３１  再生加熱器
３２  調整弁
３３  循環ポンプ
４１，４４  ＣＯ２ガス
４２  コンデンサ
４３  分離ドラム
４５  凝縮水循環ポンプ
５０  リッチ溶液供給管
５１  リッチソルベントポンプ
５２  リッチ・リーン溶液熱交換器
５３  リーン溶液供給管
５４  リーン溶液ポンプ
５５  冷却部
１０１  流量計
１０２  制御装置
１０３  ＣＯ２濃度計
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ４  循環ライン
Ｌ３  抜き出しライン
Ｌ５  ガス排出ライン
Ｌ６  凝縮水ライン
Ｓ  飽和水蒸気
Ｗ１  冷却水
Ｗ２，Ｗ３  洗浄水
Ｗ４  水蒸気凝縮水
Ｗ５  凝縮水
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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