(57)【要約】【課題】ＣＯ２を含む吸収液からＣＯ２を放出して吸収液を再生するためのエネルギーを低減することができるＣＯ２回収装置およびＣＯ２回収方法を提供する。【解決手段】本発明によるＣＯ２回収装置１０は、ＣＯ２を含有する排ガス２１とリーン溶液２２とを気液接触させて、ＣＯ２をリーン溶液２２に吸収させる吸収塔１１と、リッチ溶液２３を５０〜１００℃に加熱し、リッチ溶液２３をＣＯ２リッチ相３１とＣＯ２リーン相３２との二相を含む混合相にする第１の熱交換部１２と、リッチ溶液２３をＣＯ２リッチ相３１とＣＯ２リーン相３２とに分離し、ＣＯ２リッチ相３１を分離ＣＯ２リッチ溶液４６として排出し、ＣＯ２リーン相３２を分離ＣＯ２リーン溶液３５として排出する相分離部１３と、ＣＯ２リッチ相３１からなる分離ＣＯ２リッチ溶液４６に含まれるＣＯ２を分離させてリッチ溶液２３を再生する再生塔１６とを具備してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ２を含有する排ガスと吸収液とを気液接触させて、前記ＣＯ２を前記吸収液に吸収させる吸収塔と、
ＣＯ２を含有した吸収液を５０〜１００℃に加熱し、前記ＣＯ２を含有した吸収液をＣＯ２リッチ相とＣＯ２リーン相とを含む混合相にする第１の熱交換部と、
前記ＣＯ２を含有した吸収液を、前記ＣＯ２リッチ相と前記ＣＯ２リーン相とに分離し、前記ＣＯ２リッチ相を分離ＣＯ２リッチ溶液として排出し、前記ＣＯ２リーン相を分離ＣＯ２リーン溶液として排出する相分離部と、
前記分離ＣＯ２リッチ溶液に含まれるＣＯ２を分離させて、前記吸収液を再生する再生塔と、
を具備してなることを特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項２】
前記吸収液が、温度に応じて親水性または疎水性に可逆的に変化するアミンからなる群より選択される１種以上のアミノ基含有化合物を含んでなる、請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項３】
前記相分離部が、親水性繊維からなる繊維層を備えたフィルターを具備してなり、
前記繊維層が、前記ＣＯ２リーン相を通過させると共に、前記ＣＯ２リッチ相に含まれる液滴は捕集し、肥大化させた後に脱離させるものであり、
前記繊維層を通過した前記混合相が、前記ＣＯ２リッチ相と前記ＣＯ２リーン相とが比重差により分離される、請求項１または２に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項４】
前記相分離部が、前記ＣＯ２を含有した吸収液が供給される第１のフィルターと、
前記第１のフィルターを通過した前記ＣＯ２リーン相を通過させる第２のフィルターと、
を具備する、請求項３に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項５】
前記分離ＣＯ２リッチ溶液を、前記再生塔で再生された前記吸収液を熱源として用いて加熱する第２の熱交換部をさらに具備する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項６】
前記再生塔で再生された前記吸収液と前記分離ＣＯ２リーン溶液とを混合する第１の混合部をさらに具備する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項７】
前記第１の混合部が、前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられている、請求項６に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項８】
前記相分離部から放出されたＣＯ２ガスを冷却する冷却部と、
冷却されたＣＯ２ガス中に含まれる凝縮液を分離する気液分離部と、
前記凝縮液を前記気液分離部から前記吸収塔に供給する凝縮液供給ラインと、
をさらに具備してなる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項９】
ＣＯ２を含有する排ガスと吸収液とを気液接触させて、前記ＣＯ２を吸収塔で前記吸収液に吸収させ、前記吸収塔から排出されたＣＯ２を含有した吸収液を第１の熱交換部で５０〜１００℃に加熱した後、前記ＣＯ２を含有した吸収液をＣＯ２リッチ相とＣＯ２リーン相とを含む混合相にし、相分離部で前記ＣＯ２を含有した吸収液を前記ＣＯ２リッチ相と前記ＣＯ２リーン相とに分離して、前記ＣＯ２リッチ相を分離ＣＯ２リッチ溶液として排出し、前記ＣＯ２リーン相を分離ＣＯ２リーン溶液として排出して、前記分離ＣＯ２リッチ溶液を再生塔に供給して、前記分離ＣＯ２リッチ溶液からＣＯ２を放出させて吸収液を再生し、前記再生塔で再生した吸収液を前記吸収塔に供給することを特徴とする二酸化炭素回収方法。
【請求項１０】
前記吸収液が、温度に応じて親水性または疎水性に可逆的に変化するアミンからなる群より選択される１種以上のアミノ基含有化合物を含んでなる、請求項９に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１１】
前記相分離部が、親水性繊維からなる繊維層を備えたフィルターを具備してなり、
前記繊維層が、前記ＣＯ２リーン相を通過させると共に、前記ＣＯ２リッチ相に含まれる液滴は捕集し、肥大化させた後に脱離させるものであり、
前記混合相を前記繊維層に透過させることによって、前記ＣＯ２リッチ相に含まれる液滴を捕集し、肥大化させ、
前記繊維層を通過した後の前記混合相を、比重差により前記ＣＯ２リッチ相と前記ＣＯ２リーン相とに分離する、請求項９または１０に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１２】
前記相分離部が、親水性繊維からなる繊維層を備えた、第１のフィルターと第２のフィルターとを具備してなり、
前記第１のフィルターの第１の繊維層が、前記ＣＯ２リーン相を通過させると共に、前記ＣＯ２リッチ相に含まれる液滴は捕集し、肥大化させた後に脱離させるものであり、
前記第２のフィルターの第２の繊維層が、前記第１のフィルターを透過した前記ＣＯ２リーン相をさらに透過させるものであり、
前記混合相を前記第１の繊維層に透過させることによって、前記ＣＯ２リッチ相に含まれる液滴を捕集し、肥大化させ、
前記第１の繊維層を通過した後の前記混合相を、比重差により前記ＣＯ２リッチ相と前記ＣＯ２リーン相とに分離しつつ、前記ＣＯ２リーン相をさらに前記第２のフィルターに通過させる、請求項９または１０に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１３】
前記相分離部から放出されたＣＯ２含有ガスを冷却した後、前記ＣＯ２含有ガス中に含まれるＣＯ２と凝縮液とを分離して、分離された前記凝縮液を前記吸収塔に供給する、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１４】
前記分離ＣＯ２リッチ溶液を、前記再生塔で再生した前記吸収液を用いて加熱する、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１５】
前記分離ＣＯ２リーン溶液と、前記再生塔で再生した前記吸収液とを混合した後、前記吸収塔に供給する、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１６】
前記再生塔で再生した前記吸収液と前記分離ＣＯ２リーン溶液とを混合した後、前記第１の熱交換部に供給して、前記吸収塔から排出されたＣＯ２を含有した吸収液を加熱する、請求項１５に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１７】
前記相分離部器から放出されたＣＯ２ガスを冷却して、前記ＣＯ２ガス中に含まれる凝縮液を分離し、前記凝縮液を前記吸収塔に供給する、請求項９〜１６のいずれか１項に記載の二酸化炭素回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、二酸化炭素回収装置および二酸化炭素回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化問題に対する有効な対策として、二酸化炭素（ＣＯ２）を分離、回収、貯留する技術が注目されている。例えば、火力発電所などで発生する燃焼排ガスや、製鉄所で発生するプロセス排ガスなどを対象に、これらの排ガス中のＣＯ２を吸収液により回収する手法が検討されている。吸収液としては、アミン化合物と水や有機溶媒などの溶媒とからなるアミン系吸収液が好適に用いられる。
【０００３】
具体的には、排ガスと吸収液を接触させて、排ガス中のＣＯ２を吸収液に吸収させる吸収塔と、ＣＯ２を吸収した吸収液を加熱して、吸収液からＣＯ２を放出させる再生塔とを備えるＣＯ２回収装置が知られている。吸収塔で、排ガス中のＣＯ２は吸収液に吸収され、排ガスからＣＯ２が除去される。ＣＯ２を吸収した吸収液（リッチ溶液）は、再生塔内に供給されて、再生塔内で吸収液からＣＯ２は放出させ、吸収液が再生されると共にＣＯ２が回収される。再生塔において再生された吸収液（リーン溶液）は、吸収塔に供給されて、排ガス中のＣＯ２を吸収するために再使用される。ＣＯ２回収装置では、吸収塔におけるＣＯ２の吸収と、再生塔におけるＣＯ２の放出とを繰り返すことにより、排ガス中のＣＯ２を分離し、回収している。
【０００４】
このような装置では、吸収塔から排出されたリッチ溶液を、再生塔から排出されたリーン溶液と熱交換器で熱交換させるなど、予熱してから再生塔に供給している。これにより、再生塔においてリッチ溶液を加熱してリッチ溶液中のＣＯ２を脱離するために要するエネルギー量を低減させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７７１８１５１号明細書
【特許文献２】特開２０１０−１００４９２号公報
【特許文献３】特開２０１０−１８８３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
再生塔においてリッチ溶液を加熱してリッチ溶液からＣＯ２を放出するためには、多大なエネルギーが必要である。そのため、ＣＯ２回収装置では、再生塔においてリッチ溶液からＣＯ２を放出するために必要なエネルギー量をより低減することが希求されている。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ＣＯ２を含む吸収液からＣＯ２を放出して吸収液を再生するためのエネルギーを低減することができる二酸化炭素回収装置および二酸化炭素回収方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一の実施形態による二酸化炭素回収装置は、ＣＯ２を含有する排ガスと吸収液とを気液接触させて、前記ＣＯ２を前記吸収液に吸収させる吸収塔と、ＣＯ２を含有した吸収液を５０〜１００℃に加熱し、前記ＣＯ２を含有した吸収液をＣＯ２リッチ相とＣＯ２リーン相とを含む混合相にする第１の熱交換部とを具備してなる。また、前記二酸化炭素回収装置は、前記ＣＯ２を含有した吸収液を、前記ＣＯ２リッチ相と前記ＣＯ２リーン相とに分離し、前記ＣＯ２リッチ相を分離ＣＯ２リッチ溶液として排出し、前記ＣＯ２リーン相を分離ＣＯ２リーン溶液として排出する相分離部と、前記分離ＣＯ２リッチ溶液に含まれるＣＯ２を分離させて、前記吸収液を再生する再生塔とを具備してなる。
【０００９】
別の実施形態による二酸化炭素回収方法は、ＣＯ２を含有する排ガスと吸収液とを気液接触させて、前記ＣＯ２を吸収塔で前記吸収液に吸収させる。次いで、前記二酸化炭素回収方法は、前記吸収塔から排出されたＣＯ２を含有した吸収液を第１の熱交換部で５０〜１００℃に加熱した後、前記ＣＯ２を含有した吸収液をＣＯ２リッチ相とＣＯ２リーン相とを含む混合相にし、相分離部で前記ＣＯ２を含有した吸収液を前記ＣＯ２リッチ相と前記ＣＯ２リーン相とに分離して、前記ＣＯ２リッチ相を分離ＣＯ２リッチ溶液として排出し、前記ＣＯ２リーン相を分離ＣＯ２リーン溶液として排出する。次いで、前記二酸化炭素回収方法は、前記分離ＣＯ２リッチ溶液を再生塔に供給して、前記分離ＣＯ２リッチ溶液からＣＯ２を放出させて吸収液を再生し、前記再生塔で再生した吸収液を前記吸収塔に供給する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の二酸化炭素回収装置の構成を示す概略図である。
【図２】ＣＯ２リッチ相がフィルターに捕集されて脱離するまで過程を示す概念図である。
【図３】相分離器内の状態を示す説明図である。
【図４】第２の実施形態によるＣＯ２回収装置の相分離器の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
第１の実施形態による二酸化炭素（ＣＯ２）回収装置について、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態によるＣＯ２回収装置の構成を示す概略図である。図１に示すように、ＣＯ２回収装置１０は、吸収塔１１と、第１の熱交換器（第１の熱交換部）１２と、相分離器（相分離部）１３Ａと、第１の混合器（第１の混合部）１４と、第２の熱交換器（第２の熱交換部）１５と、再生塔１６とを有する。
【００１３】
ＣＯ２回収装置１０では、ＣＯ２を含有する排ガス２１中のＣＯ２を吸収する吸収液２２が、吸収塔１１と再生塔１６との間（以下、系内という。）を循環している。吸収塔１１から再生塔１６には排ガス２１中のＣＯ２を吸収した吸収液（リッチ溶液）２３が送給される。再生塔１６から吸収塔１１にはリッチ溶液２３から再生塔１６でほぼ全てのＣＯ２が除去され再生された吸収液（リーン溶液）２２が送給されている。なお、本実施形態において、単に、吸収液というと場合は、リーン溶液２２または／およびリッチ溶液２３を指すものとする。
【００１４】
排ガス２１は、火力発電所などのボイラやガスタービン等から排出される燃焼排ガス、製鉄所で発生するプロセス排ガスなどのＣＯ２を含有する排気ガスである。排ガス２１は、排ガス送風機などにより昇圧され、冷却塔で冷却された後、煙道を介して吸収塔１１の塔底部（下部）の側壁から塔内に供給される。
【００１５】
吸収塔１１は、ＣＯ２を含有する排ガス２１と、リーン溶液２２とを気液接触させて、ＣＯ２をリーン溶液２２に吸収させるものである。吸収塔１１は、例えば向流型気液接触装置からなる。吸収塔１１は、塔内に、気液接触の効率を高めるための充填材を備えた吸収部２４と、噴霧ノズル２５とを備えている。塔内に送給された排ガス２１は、塔内の下部から塔頂（上部）側に向けて流れる。リーン溶液２２は、塔上部から塔内に送給され、噴霧ノズル２５により塔内に噴霧される。吸収塔１１では、吸収部２４において、塔内を上昇する排ガス２１は、リーン溶液２２と対向流接触し、排ガス２１中のＣＯ２が吸収液２２に吸収され、除去される。
【００１６】
吸収塔１１で、排ガス２１をリーン溶液２２に接触させる方法は、排ガス２１中にリーン溶液２２を霧状に降らして、吸収部２４で排ガス２１とリーン溶液２２を向流接触させる方法に限定されず、例えば、リーン溶液２２中に排ガス２１をバブリングさせてＣＯ２をリーン溶液２２に吸収する方法などによって行ってもよい。
【００１７】
リーン溶液２２は、吸収部２４で排ガス２１中のＣＯ2を吸収し、リッチ溶液２３となり、下部に貯留される。一方、吸収塔１１でＣＯ2が除去されたＣＯ2除去排ガス２６は、吸収塔１１の上部から外部に排出される。
【００１８】
リーン溶液２２は、アミン系化合物（アミノ基含有化合物）と水とを含むアミン系水溶液である。リーン溶液２２は、温度に応じて親水性または疎水性に可逆変化するアミノ基含有化合物を有するアミン水溶液を用いることが好ましい。アミノ基含有化合物としては、アミンからなる群より選択される１種以上を用いることができる。
【００１９】
アミノ基含有化合物は、下記一般式（１）で表されるアミノ基含有化合物（以下、感温性窒素化合物（Ａ）と示す。）を少なくとも１種含有することが好ましい。
【００２０】
【化１】
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（上記式（１）中、Ｒ１はヒドロキシアルキル基であり、Ｒ２は炭素数３〜１０の非置換の環状アルキル基であり、Ｒ３は水素原子又は非置換のアルキル基である。）
【００２１】
上記式（１）中、Ｒ１は、ヒドロキシアルキル基であり、感温性含窒素化合物に主として親水性を付与する。Ｒ１を構成するアルキル基は、直鎖状または分岐状である。また、Ｒ１が有するヒドロキシ基の数は、１個以上であれば特に限定されず、当該ヒドロキシ基のアルキル基への結合位置についても特に限定されない。Ｒ１が有するヒドロキシ基の数および結合位置は、感温性含窒素化合物（Ａ）に求められる下限臨界共溶温度（ＬＣＳＴ：lower critical solution temperature未満で水溶性を、ＬＣＳＴ以上で非水溶性を示す）、水溶性、およびＣＯ２などの酸性ガスの吸収性能により適宜選択すればよい。Ｒ１の炭素数は好ましくは２〜４であり、酸性ガス吸収性能および水溶性の点から、ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシプロピル基、３−ヒドロキシプロピル基または２，３−ジヒドロキシプロピル基であることがより好ましく、ヒドロキシエチル基であることがさらに好ましい。
【００２２】
感温性含窒素化合物（Ａ）は、低温では親水基の作用が強く、高温では疎水基の作用が強いため、低温では親水性、高温では疎水性を示す。
【００２３】
上記式（１）中、Ｒ２は、炭素数３〜１０、より好ましくは炭素数３〜８の非置換の環状アルキル基である。感温性含窒素化合物（Ａ）は、酸性ガスと種々の反応生成物を生成することで、酸性ガスを吸収するが、感温性含窒素化合物（Ａ）が立体障害有する場合には、この立体障害が反応生成物の種類に対して大きく影響する。例えば、感温性含窒素化合物（Ａ）がＣＯ２を吸収する場合には、立体障害を有することで重炭酸イオンの生成に有利に働く。感温性含窒素化合物（Ａ）とＣＯ２から重炭酸イオンを生成する反応は、比較的反応熱が低いため、感温性含窒素化合物（Ａ）が適度な立体障害を有することで、ＣＯ２吸収における反応熱を低減し、ＣＯ２吸収能を向上させることができる。
【００２４】
上記式（１）中、Ｒ２は、感温性含窒素化合物（Ａ）に適度な立体障害を付与することで酸性ガスの吸収性を向上させる働きをする。Ｒ２が環状アルキル基であることで、例えばＲ２が鎖状アルキル基である場合に比べて立体障害の大きい構造を有し、酸性ガスの吸収性能に優れるものとなる。
【００２５】
Ｒ２としては、上記した環状アルキル基の中でも、酸性ガスの吸収性能および水溶性の観点から、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が好ましい。特に、シクロペンチル基、シクロへキシル基が好ましく、この場合には、感温性含窒素化合物（Ａ）の水に対する良好な溶解性を維持しつつ、感温性含窒素化合物（Ａ）に高い立体障害を付与することができる。したがって、酸性ガスの吸収時において、反応熱の低減の効果が高められ、優れた酸性ガスの吸収能力を得ることができる。
【００２６】
上記式（１）中、Ｒ３は、水素原子または非置換のアルキル基である。Ｒ３は、感温性含窒素化合物（Ａ）に求められる酸性ガスの吸収性能および相分離性能に応じて、例えば、上記Ｒ１、Ｒ２が発現する物性との相互作用等を考慮して適宜選択し得る。具体的には、Ｒ２の炭素数が３〜１０である場合には、Ｒ３は水素原子または炭素数１〜３のアルキル基であることが好ましく、水素原子またはメチル基であることがより好ましい。また、Ｒ２がシクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基である場合には、Ｒ３はメチル基であると、感温性含窒素化合物（Ａ）が良好な酸性ガスの吸収性能を発揮しつつ、良好な相分離性を示す。
【００２７】
感温性含窒素化合物（Ａ）として、相分離性と酸性ガスの吸収性能の点から、２−（シクロペンチルアミノ）エタノール、１−（シクロペンチルアミノ）−２−プロパノール、３−（シクロペンチルアミノ）−１，２−プロパンジオール、４−（シクロペンチルアミノ）−１−ブタノール、２−（シクロヘキシルアミノ）エタノール、１−（シクロヘキシルアミノ）−２−プロパノール、３−（シクロヘキシルアミノ）−１，２−プロパンジオール、２−（シクロへプチルアミノ）エタノール、１−（シクロへプチルアミノ）−２−プロパノール、１−（シクロヘプチルアミノ）−１，２−プロパンジオール、２−（シクロオクチルアミノ）エタノール、３−（シクロオクチルアミノ）−１，２−プロパンジオール、３−（シクロヘキシルアミノ）−１−プロパノール、２−（Ｎ−シクロペンチル−Ｎ−メチルアミノ）エタノール、１−（Ｎ−シクロペンチル−Ｎ−メチルアミノ）−２−プロパノール、３−（Ｎ−シクロペンチル−Ｎ−メチルアミノ）−１，２−プロパンジオール、４−（Ｎ−シクロペンチル−Ｎ−メチルアミノ）−１−ブタノール、２−（Ｎ−シクロヘキシル−Ｎ−メチルアミノ）エタノール、１−（Ｎ−シクロヘキシル−Ｎ−メチルアミノ）−２−プロパノール、３−（Ｎ−シクロヘキシル−Ｎ−メチルアミノ）−１，２−プロパンジオール、２−（Ｎ−シクロへプチル−Ｎ−メチルアミノ）エタノール、１−（Ｎ−シクロへプチル−Ｎ−メチルアミノ）−２−プロパノール、３−（Ｎ−シクロヘプチル−Ｎ−メチルアミノ）−１，２−プロパンジオール、２−（Ｎ−シクロオクチル−Ｎ−メチルアミノ）エタノール、３−（Ｎ−シクロオクチル−Ｎ−メチルアミノ）−１，２−プロパンジオール、３−（Ｎ−シクロヘキシル−Ｎ−メチルアミノ）−１−プロパノール、２−（Ｎ−シクロペンチル−Ｎ−エチルアミノ）エタノール、１−（Ｎ−シクロペンチル−Ｎ−エチルアミノ）−２−プロパノール、３−（Ｎ−シクロペンチル−Ｎ−エチルアミノ）−１，２−プロパンジオール、４−（Ｎ−シクロペンチル−Ｎ−エチルアミノ）−１−ブタノール、２−（Ｎ−シクロヘキシル−Ｎ−メチルアミノ）エタノール、１−（Ｎ−シクロヘキシル−Ｎ−エチルアミノ）−２−プロパノール、３−（Ｎ−シクロヘキシル−Ｎ−エチルアミノ）−１，２−プロパンジオール、２−（Ｎ−シクロへプチル−Ｎ−エチルアミノ）エタノール、１−（Ｎ−シクロへプチル−Ｎ−エチルアミノ）−２−プロパノール、３−（Ｎ−シクロヘプチル−Ｎ−エチルアミノ）−１，２−プロパンジオール、２−（Ｎ−シクロオクチル−Ｎ−エチルアミノ）エタノール、３−（Ｎ−シクロオクチル−Ｎ−エチルアミノ）−１，２−プロパンジオール、および３−（Ｎ−シクロヘキシル−Ｎ−エチルアミノ）−１−プロパノール等が好適に用いられる。
【００２８】
感温性窒素化合物（Ａ）のＬＣＳＴは、５０℃以上１００℃以下であることが好ましく、５０℃以上８０℃以下であることがより好ましい。以下に説明するように、感温性窒素化合物（Ａ）は、ＬＣＳＴ未満においても昇温過程で吸収したＣＯ２などの酸性ガスの一部を放出する。すなわち、ＬＣＳＴが１００℃を超える場合には、相分離の際の加熱温度が高くなり、ＣＯ２の放出に使用するエネルギーが増大する。一方、ＬＣＳＴが５０℃よりも低くなると、吸収液が酸性ガスを吸収する際に相分離してしまい、酸性ガスの吸収効率が低下することがある。
【００２９】
吸収液中の感温性窒素化合物（Ａ）の含有量は、吸収液の全量に対して１５〜５０質量％であることが好ましく、２０〜５０質量％がより好ましい。一般に、アミノ基含有化合物を吸収液に用いる場合には、アミノ基含有化合物の濃度が高い方が単位体積あたりの酸性ガスの吸収量、脱離量が多く、また酸性ガスの吸収速度、脱離速度が速い。そのため、エネルギー消費量やプラント設備の大きさを低減し、処理効率を向上させる点で好ましい。しかし、吸収液中のアミノ基含有化合物の濃度が高すぎると、吸収液に含まれる水が酸性ガスの吸収に対する活性剤としての機能を十分に発揮できなくなる。また、吸収液中のアミノ基含有化合物の濃度が高すぎると、吸収液の粘度が上昇するなどの欠点が無視できなくなる。吸収液における感温性窒素化合物（Ａ）の含有量が５０質量％以下の場合、吸収液の粘度の上昇や、吸収液としての水の機能低下などの現象は見られない。また、感温性窒素化合物（Ａ）の含有量を１５質量％以上とすることで、十分な吸収液の吸収量、吸収速度を得ることができ、優れた処理効率を得ることができる。
【００３０】
また、感温性窒素化合物（Ａ）の含有量が１５〜５０質量％であると、吸収液をＣＯ２回収用として用いた場合、ＣＯ２吸収量およびＣＯ２吸収速度が高いだけでなく、ＣＯ２脱離量およびＣＯ２脱離速度も高い。このため、ＣＯ２の回収を効率的に行える点で有利である。
【００３１】
アミノ基含有化合物は、反応促進剤と混合して使用することが好ましい。反応促進剤としては、アルカノールアミン類および／または下記一般式（２）で表されるヘテロ環状アミン化合物（以下、ヘテロ環状アミン化合物（２）と示す。）を用いることができる。
【００３２】
【化２】
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【００３３】
上記式（２）中、Ｒ４は水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表す。Ｒ５は炭素原子に結合した炭素数１〜４のアルキル基を表す。ｒは１〜３の整数を表し、ｑは１〜４の整数を表し、ｐは０〜１２の整数を表す。ｒが２〜３の場合には、窒素原子同士は直接結合していない。ｑが２である場合には、ｒは１または２の整数である。また、Ｒ４の炭素数１〜４のアルキル基の水素原子の一部、およびＲ５の炭素数１〜４のアルキル基の水素原子の一部は、それぞれ水酸基、アミノ基で置換されていてもよい。
【００３４】
アミノ基含有化合物を、アルカノールアミン類および／またはヘテロ環状アミン化合物（２）と混合して用いることで、アミノ基含有化合物の単位モル当たりのＣＯ２など酸性ガスの吸収量や、吸収液の単位体積当たりの酸性ガスの吸収量および酸性ガスの吸収速度をより一層向上させることができる。また、アミノ基含有化合物を、アルカノールアミン類および／またはヘテロ環状アミン化合物（２）と混合して用いることで、酸性ガスの吸収後に酸性ガスを分離するエネルギー（酸性ガス脱離エネルギー）も低下し、リッチ溶液２３を再生させる際のエネルギーを低減することができる。
【００３５】
反応促進剤としてのアルカノールアミン類としては、例えばモノエタノールアミン、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール、２−アミノ−２−メチル−１，３−ジプロパノールアミン、メチルアミノエタノール、エチルアミノエタノール、プロピルアミノエタノール、ジエタノールアミン、ビス（２−ヒドロキシ−１−メチルエチル）アミン、メチルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノ−１−メチルエタノール、２−メチルアミノエタノール、２−エチルアミノエタノール、２−プロピルアミノエタノール、ｎ−ブチルアミノエタノール、２−（イソプロピルアミノ）エタノール、３-エチルアミノプロパノール、トリエタノールアミン、およびジエタノールアミン等が挙げられる。ここで、アルカノールアミンとは、１分子中に、アミノ基と水酸基を有する化合物を意味する。
【００３６】
これらの中でも、アルカノールアミン類としては、第３級アミンとＣＯ２などの酸性ガスとの反応性をより向上させる観点から、２−（イソプロピルアミノ）エタノール、２−（エチルアミノ）エタノールおよび２−アミノ−２−メチル−１−プロパノールからなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
【００３７】
ヘテロ環状アミン化合物としては、アゼチジン、１−メチルアゼチジン、１−エチルアゼチジン、２−メチルアゼチジン、２−アゼチジルメタノール、２−（２−アミノエチル）アゼチジン、ピロリジン、１−メチルピロリジン、２−メチルピロリジン、２−ブチルピロリジン、２−ピロリジルメタノール、２−（２−アミノエチル）ピロリジン、ピペリジン、１−メチルピペリジン、２−エチルピペリジン、３−プロピルピペリジン、４−エチルピペリジン、２−ピペリジルメタノール、３−ピペリジルエタノール、２−（２−アミノエチル）ピロリジン、ヘキサヒドロ−１Ｈ−アゼピン、ヘキサメチレンテトラミン、ピペラジン、およびピペラジン誘導体等が挙げられる。
【００３８】
これらの中でも、特にピペラジン誘導体は、吸収液の酸性ガスの吸収量および吸収速度向上の観点から望ましい。ピペラジン誘導体は第２級アミン化合物であり、一般に、第２級アミノ基の窒素原子が二酸化炭素と結合し、カルバメートイオンを形成することで、反応初期段階における吸収速度の向上に寄与する。さらに第２級アミノ基の窒素原子は、これに結合したＣＯ２を重炭酸イオン（ＨＣＯ３−）に転換する役割を担っており、反応後半段階の速度向上に寄与する。
【００３９】
ピペラジン誘導体としては、２−メチルピペラジン、２，５−ジメチルピペラジン、２，６−ジメチルピペラジン、１−メチルピペラジン、１−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン、および１−（２−アミノエチル）ピペラジンのうちの少なくとも１種類であることがより好ましい。
【００４０】
吸収液に含まれる反応促進剤（アルカノールアミン類および／またはヘテロ環状アミン化合物（２））の含有量は、１〜１５質量％であることが好ましい。反応促進剤の含有量が１質量％未満であると、酸性ガスの吸収速度を向上させる効果を十分に得られない可能性がある。吸収液に含まれる反応促進剤の含有量が１５質量％を超えると、吸収液の粘度が過度に高くなり、かえって反応性が低下する可能性がある。
【００４１】
吸収液のｐＨは、９以上に調整することが好ましい。吸収液２２のｐＨは、吸収液にｐＨ調整剤を添加することで調整できる。吸収液２２のｐＨは、排ガス２１中に含まれるガス成分の種類、濃度、流量などによって、適宜最適条件に調整する。
【００４２】
吸収液は、上記のアミノ基含有化合物、反応促進剤、および水などの溶媒の他に、ＣＯ２など酸性ガスの吸収性能を向上させる含窒素化合物、プラント設備の腐食を防止するためのリン酸系等の防食剤や、泡立ち防止のためのシリコーン系等の消泡剤や、吸収液の劣化防止のための酸化防止剤、ｐＨ調整剤など、その他の化合物を、吸収液の効果を損なわない範囲で任意の割合で適宜含有していてもよい。
【００４３】
排ガス２１を吸収液に吸収させる時の吸収液の温度は、通常室温から６０℃以下で行われる。好ましくは５０℃以下、より好ましくは２０〜４５℃程度で行われる。低温度で行うほど、ＣＯ２の吸収量は増加するが、処理温度の下限値は、プロセス上のガス温度や熱回収目標等によって決定される。ＣＯ２吸収時の圧力は通常ほぼ大気圧で行われる。吸収性能を高めるため、より高い圧力まで加圧することもできるが、圧縮のために要するエネルギー消費を抑えるため大気圧下で行うのが好ましい。
【００４４】
吸収塔１１に供給される、吸収液のＣＯ２吸収量の一例について説明する。吸収塔１１で、上記の感温性窒素化合物（Ａ）を１５〜５０質量％含む吸収液の、ＣＯ２吸収時（４０℃）におけるＣＯ２吸収量は、吸収液中に含まれるアミン１ｍｏｌ当り０．２０〜０．８５ｍｏｌ程度である。また、吸収塔１１で、上記の感温性窒素化合物（Ａ）を１０〜５０質量％含む吸収液の、ＣＯ２の吸収を開始した時点から数分経過後におけるＣＯ２吸収速度は０．００６〜０．００９ｍｏｌ／ｍｏｌ／分程度である。
【００４５】
なお、ＣＯ２飽和吸収量は、吸収液中の無機炭素量を赤外線式ガス濃度測定装置で測定した値である。また、ＣＯ２吸収速度は、ＣＯ２の吸収を開始した時点から数分経過した時点において赤外線式二酸化炭素計を用いて測定した値である。
【００４６】
図１に示すように、吸収塔１１の下部に貯留されたリッチ溶液２３は、リッチ溶液供給ラインＬ１１より抜き出され、吸収塔１１の下部から外部に設けられたポンプ２７により圧送され、第１の熱交換器１２において熱交換される。
【００４７】
第１の熱交換器１２は、リッチ溶液２３を加熱するものである。リッチ溶液２３は、第１の熱交換器１２でリーン溶液２２と熱交換することにより加熱される。リッチ溶液２３は、第１の熱交換器１２で５０〜１００℃に加熱され、好ましくは５５〜１００℃に加熱され、より好ましくは６０〜１００℃に加熱される。リッチ溶液２３は、ＣＯ２を脱離する時の圧力がほぼ大気圧の条件下で行われる場合、リッチ溶液２３の温度が７０℃以上になると、リッチ溶液２３中のＣＯ２が脱離される。例えば、感温性窒素化合物（Ａ）を１５〜５０質量％含む水溶液の、７０℃におけるＣＯ２脱離量は、リッチ溶液２３中に含まれるアミン１ｍｏｌ当り０．２５〜０．７０ｍｏｌ程度である。そこで、リッチ溶液２３が、上記温度範囲内に加熱されることで、リッチ溶液２３中の一部からＣＯ２が脱離されて、リッチ溶液２３が、リッチ溶液２３をＣＯ２リッチ相３１とＣＯ２リーン相３２との二相を含む混合相となり、ＣＯ２リーン相３２にＣＯ２リッチ相３１の微小な液滴が分散している。
【００４８】
リッチ溶液２３が、第１の熱交換器１２で、ＣＯ２リッチ相３１とＣＯ２リーン相３２との二相を含む混合相が形成されている状態となって、相分離器１３Ａに供給される。
【００４９】
第１の熱交換器１２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、シェル＆チューブ熱交換器などの公知の熱交換器を用いることができる。
【００５０】
相分離器１３Ａは、リッチ溶液２３をＣＯ２リッチ相３１およびＣＯ２リーン相３２とにそれぞれ相分離するものである。相分離器１３Ａは、内部に、カートリッジ式のフィルター３３を有している。フィルター３３は、親水性繊維からなる繊維層３４と、繊維層３４を収容するためのカートリッジ本体３５とを有している。本実施形態では、フィルター３３がカートリッジ式の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他の形式でもよい。なお、相分離器１３Ａは、フィルター３３を１つ備えるものに限定されるものではなく、複数備えていてもよい。
【００５１】
親水性繊維とは、ポリオレフィン類、ポリエステル類、ポリアミド類、またはポリアクリル類などの高分子材料からなる繊維の表面を親水化処理した繊維である。親水化処理とは、例えば、ポリビニルアルコール類、ポリアミド類、ポリペプチド類、またはポリカルボン酸類などを主成分とし、水酸基、アミノ基、アミド基、またはカルボキシル基などの官能基を有する高分子材料を塗布する処理である。
【００５２】
リッチ溶液２３は、相分離器１３Ａの底部に形成される液入口部３６から連通路３７を通って、フィルター３３の内側に供給される。ＣＯ２リッチ相３１は親水性であり、ＣＯ２リーン相３２は疎水性であるため、リッチ溶液２３がフィルター３３の繊維層３４を通過する際、図２に示すように、ＣＯ２リーン相３２は繊維層３４を通過し、ＣＯ２リッチ相３１は、繊維層３４で捕集されて、凝集し、粗大化する。粗大化したＣＯ２リッチ相３１は、フィルター３３から脱離して、相分離器１３Ａの内側とフィルター３３の外側との間に形成される相分離領域Ａに移動する。
【００５３】
ＣＯ２リッチ相３１はＣＯ２リーン相３２よりもＣＯ２を多く含んでいるため、ＣＯ２リッチ相３１はＣＯ２リーン相３２よりも比重が大きい。そのため、図３に示すように、相分離領域Ａにおいて、繊維層を通過した後のＣＯ２リッチ相３１およびＣＯ２リーン相３２を含む混合相のうち、ＣＯ２リッチ相３１は相分離器１３Ａの下部に溜まり、ＣＯ２リーン相３２はＣＯ２リッチ相３１の上部に形成される。これにより、相分離領域Ａ内には、ＣＯ２リッチ相３１とＣＯ２リーン相３２とが相分離した状態が形成される。そして、相分離器１３Ａ内にＣＯ２リッチ相３１が溜まるにしたがって、ＣＯ２リーン相３２は相分離領域Ａの上部に押し上げられる。
【００５４】
ＣＯ２リッチ相３１は相分離器１３Ａの下部から排出され、ＣＯ２リーン相３２は相分離器１３Ａの上部から排出される。相分離器１３Ａから排出されたＣＯ２リーン相３２は、分離ＣＯ２リーン溶液３５として、リーン溶液混合ラインＬ１３を通って第１の混合器１４に供給される。
【００５５】
第１の混合器１４は、リーン溶液混合ラインＬ１３を介して供給される分離ＣＯ２リーン溶液３５と、リーン溶液２２とを混合するものである。リーン溶液２２は、第１の混合器１４で分離ＣＯ２リーン溶液３５と混合された後、吸収塔１１に供給される。第１の混合器１４は、吸収塔１１と再生塔１６との間であって、リーン溶液２２が再生塔１６から吸収塔１１に向かって流れる間であればよい。分離ＣＯ２リーン溶液３５は、リッチ溶液２２から分離させ生じた液であるため、再生塔１６で再生されたリーン溶液２２よりも温度が低い。リッチ溶液２３および第１の混合器１４から排出されるＣＯ２リッチ相３１をリーン溶液２２を用いて効率良く加熱するため、第１の混合器１４は、第１の熱交換部１２と第２の熱交換部１５との間に設けられることが好ましい。
【００５６】
相分離器１３Ａは、ＣＯ２リーン相３２の排出口よりも下側に、相分離器１３Ａの内周に渡って、相分離領域Ａの上部に押し上げられたＣＯ２リーン相３２を貯留するための液溜め部３８を具備している。これにより、相分離領域Ａの上部に押し上げられたＣＯ２リーン相３２を溜めておくことができるため、ＣＯ２リーン相３２を溜めつつ排出量を調整することができる。
【００５７】
相分離領域ＡでＣＯ２リッチ相３１およびＣＯ２リーン相３２に含まれるＣＯ２ガス４３は、ＣＯ２リッチ相３１およびＣＯ２リーン相３２から脱離して、相分離器１３Ａの上部から排出される。ＣＯ２ガス３６は、冷却器４１で冷却され、ＣＯ２ガス３６に含まれる水分を凝縮した後、気水分離器４２でＣＯ２ガス４３と凝縮液４４とに分離される。分離されたＣＯ２ガス３６は外部に排出され、凝縮液４４は、凝縮液供給ラインＬ１２を介して第２の熱交換器４５に供給される。これにより、凝縮液４４もリーン溶液２２の溶媒として有効に用いることができる。
【００５８】
ＣＯ２リッチ相３１は、分離ＣＯ２リッチ溶液４６として、相分離器１３Ａの下部から排出され、相分離器１３Ａから分離ＣＯ２リッチ溶液供給ラインＬ１４を通って、第２の熱交換器１５において再生塔１６で再生されたリーン溶液２２と熱交換される。
【００５９】
第２の熱交換器１５は、分離ＣＯ２リッチ溶液４６を加熱するものである。リッチ溶液２３は、第２の熱交換器１５でリーン溶液２２と熱交換することにより加熱される。第２の熱交換器１５は、第１の熱交換器１２と同様、プレート熱交換器、シェル＆チューブ熱交換器などの公知の熱交換器を用いることができる。分離ＣＯ２リッチ溶液４６は、第２の熱交換器１５で加熱された後、分離ＣＯ２リッチ溶液供給ラインＬ１４を通って、再生塔１６の上部に供給される。
【００６０】
再生塔１６は、分離ＣＯ２リッチ溶液４６からＣＯ２を放出して吸収液をリーン溶液２２として再生する塔である。再生塔１６は、塔内部に、噴霧ノズル５１と、気液接触の効率を高めるための充填層５２を備えている。再生塔１６の上部から塔内に供給された分離ＣＯ２リッチ溶液４６は、噴霧ノズル５１により塔内部に供給され、再生塔１６の上部から落下し、充填層５２を通過しながら、再生塔１６の下部から供給される水蒸気（スチーム）により加熱される。水蒸気は、リーン溶液２２を再生過熱器（リボイラー）５３で飽和スチーム５４と熱交換することにより発生する。分離ＣＯ２リッチ溶液４６は水蒸気で加熱されることにより、分離ＣＯ２リッチ溶液４６中に含まれる大部分のＣＯ２は脱離し、分離ＣＯ２リッチ溶液４６が再生塔１６の下部に至る頃には、ほぼ全てのＣＯ2が除去されたリーン溶液２２となる。その結果、再生塔１６の下部にはリーン溶液２２が溜まる。再生塔１６の下部に溜まったリーン溶液２２は、その一部が再生塔１６の下部からリーン溶液循環ラインＬ２１に排出され、リボイラー５３で加熱された後、再び、再生塔１６内に供給される。この際、リーン溶液２２は、リボイラー５３で加熱され、水蒸気を発生すると共に、残留するＣＯ２がＣＯ２ガスとして放出される。発生した水蒸気およびＣＯ２ガスは、再生塔１６内に戻され、再生塔１６の充填層５２を通過して上昇し、流下する分離ＣＯ２リッチ溶液４６を加熱する。その結果、再生塔１６内からリーン溶液２３中のＣＯ２がＣＯ２ガスとして放出される。
【００６１】
本実施形態おいては、再生塔１６において、分離ＣＯ２リッチ溶液４６の温度は、少なくとも第１の混合器１４で７０℃以上に加熱されている。再生塔１６において、分離ＣＯ２リッチ溶液４６の温度は、好ましくは８０℃以上、より好ましくは９０〜１２０℃に加熱されて、分離ＣＯ２リッチ溶液４６中のＣＯ２が脱離して放出される。温度が高いほど分離ＣＯ２リッチ溶液４６中のＣＯ２脱離量は増加するが、温度を上げると分離ＣＯ２リッチ溶液４６の加熱に要するエネルギーが増す。このため、ＣＯ２分離時の分離ＣＯ２リッチ溶液４６の温度はプロセス上のガス温度や熱回収目標等によって決定される。ＣＯ２脱離時の圧力は通常ほぼ大気圧で行われる。脱離性能を高めるためより低い圧力まで減圧することもできるが、減圧のために要するエネルギー消費を抑えるため大気圧下で行うのが好ましい。
【００６２】
再生塔１６で、分離ＣＯ２リッチ溶液４６からＣＯ２を放出してリーン溶液２２として再生する方法は、分離ＣＯ２リッチ溶液４６を霧状に降らして、充填層５２で分離ＣＯ２リッチ溶液４６と水蒸気を向流接触させて、分離ＣＯ２リッチ溶液４６を加熱する方法に限定されず、例えば、分離ＣＯ２リッチ溶液４６を加熱してＣＯ２を放出させる方法などによって行ってもよい。
【００６３】
リーン溶液２２から放出されたＣＯ２ガスは、リーン溶液２２から同時に蒸発する水蒸気と共に、再生塔１６の上部から排出される。ＣＯ２ガスおよび水蒸気を含む混合ガス６１は、回収ＣＯ２排出ラインＬ２２を介して冷却器６２に供給され、冷却器６２で冷却水６３により冷却され、水蒸気が凝縮して水になる。そして、この凝縮水とＣＯ２ガスを含む混合流体は、気液分離器６４に供給される。気液分離器６４は、ＣＯ２ガス６５を水６６から分離し、ＣＯ２ガス６５は回収ＣＯ２排出ラインＬ２３から外部に排出される。また、気液分離器６４で分離された水６６は、気液分離器６４の下部から抜き出され、還流水として循環ポンプ６８によって還流水供給ラインＬ２４を介して再生塔１４の上部に供給される。
【００６４】
再生塔１６の下部に貯留されるリーン溶液２２は吸収液として再生塔１６の下部から排出されて、再生塔１６の下部から外部に設けられたポンプ６９により圧送され、第１のリーン溶液供給ラインＬ３１−１を通って、第２の熱交換器１５で分離ＣＯ２リッチ溶液４６と熱交換した後、第１の混合器１４に供給される。リーン溶液２２は、第１の混合器１４で分離ＣＯ２リーン溶液３５が混合された後、第２のリーン溶液供給ラインＬ３１−２を通って、第１の熱交換器１２でリッチ溶液２３と熱交換した後、第２の混合器（第２の混合部）４５に供給され、凝縮液３９と混合される。その後、リーン溶液２２は、第２の混合器４５から第３のリーン溶液供給ラインＬ３１−３を通って、冷却器７１で冷却水７２と熱交換して冷却された後、吸収塔１１に供給される。
【００６５】
ＣＯ２回収装置１０では、ＣＯ２回収装置１０を備える発電設備における発電量のうちの、例えば、２０〜３０％の熱エネルギーが必要とされており、再生塔１６において、リッチ溶液２３からＣＯ２を分離してリーン溶液２２を得るために再生塔１６において多量のエネルギーが必要とされている。従って、ＣＯ２回収装置１０において必要な熱エネルギーを低減することにより、ＣＯ２回収装置１０を備える発電設備の運転コストを低減させることができ、経済性の向上を図ることができる。
【００６６】
このように、本実施形態によれば、ＣＯ２回収装置１０は、第１の熱交換器１２および相分離器１３Ａを有しているため、第１の熱交換器１２でリッチ溶液２３をＣＯ２リッチ相３１およびＣＯ２リーン相３２の混合相とした後、相分離器１３Ａでリッチ溶液２３をＣＯ２リッチ相３１およびＣＯ２リーン相３２に相分離して、ＣＯ２リッチ相３１からなる分離ＣＯ２リッチ溶液４６を再生塔１６に供給することができる。よって、本実施形態によれば、再生塔１６には、ＣＯ２を含んだ吸収液の供給量をリッチ溶液２３よりも低減することができるため、ＣＯ２回収装置１０は、リッチ溶液２３からＣＯ２を分離回収するのに必要なエネルギーを低減することができる。
【００６７】
本実施形態によれば、再生塔１６に供給される分離ＣＯ２リッチ溶液４６は、リッチ溶液２３よりもＣＯ２濃度が高いため、ＣＯ２回収装置１０は、再生塔１６において吸収塔１１で生じたリッチ溶液２３からＣＯ２を効率良く回収することができる。
【００６８】
本実施形態によれば、ＣＯ２回収装置１０は、相分離器１３Ａは、繊維層３４を備えたフィルター３３を有しているため、相分離器１３Ａでリッチ溶液２３の相分離を容易に短時間で行うことができる。このため、本実施形態によれば、ＣＯ２回収装置１０は、分離ＣＯ２リッチ溶液４６を再生塔１６に安定して連続して供給することができる。
【００６９】
本実施形態によれば、ＣＯ２回収装置１０は、第１の混合器１４を有し、相分離器１３Ａで分離して得られたＣＯ２リーン相３２をリーン溶液２２に混合することができる。このため、本実施形態によれば、ＣＯ２回収装置１０は、リッチ溶液２３から得られたーン相３２を吸収塔１１でＣＯ２の吸収に有効に用いることができる。
【００７０】
本実施形態によれば、ＣＯ２回収装置１０は、第２の熱交換器１５を有しているため、分離ＣＯ２リッチ溶液４６を加熱してから再生塔１６に供給することができる。このため、再生塔１６で、分離ＣＯ２リッチ溶液４６を加熱するために必要なエネルギー量は軽減され、リボイラー５３の負担を軽減することができる。よって、本実施形態によれば、リッチ溶液２３からＣＯ２を分離回収するのに必要なエネルギーを更に低減し、再生塔１６で更に効率良くリーン溶液２２の再生を行うことができる。
【００７１】
本実施形態によれば、ＣＯ２回収装置１０は、リーン溶液２２のみを吸収塔１１に供給し、ＣＯ２を含む溶液は吸収塔１１に供給していないため、ＣＯ２の吸収性能は安定して維持することができ、吸収塔１１においてＣＯ２の吸収を安定して行うことができる。
【００７２】
（第２の実施形態）
第２の実施形態によるＣＯ２回収装置について、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。本実施形態においては、図１に示す第１の実施形態によるＣＯ２回収装置の相分離器の構成以外は、同様であるため、相分離器の構成についてのみ説明する。
【００７３】
図４は、第２の実施形態によるＣＯ２回収装置の相分離器の構成を示す概略図である。図４に示すように、相分離器１３Ｂは、第１のフィルター３３−１、第２のフィルター３３−２を有するものである。第１のフィルター３３−１、第２のフィルター３３−２は、第１の実施形態によるＣＯ２回収装置１０のフィルター３３と同一の構成を有するものである。なお、相分離器１３Ｂは、第１のフィルター３３−１、第２のフィルター３３−２をそれぞれ１つ備えるものに限定されるものではなく、第１のフィルター３３−１および第２のフィルター３３−２の何れか一方、または両方を複数備えていてもよい。
【００７４】
リッチ溶液２３は、相分離器１３Ｂの底部に形成される液入口部３６から連通路３７−１を通って、第１のフィルター３３−１の内側に供給される。リッチ溶液２３が第１のフィルター３３−１の第１の繊維層３４−１を通過する際、ＣＯ２リーン相３２は第１の繊維層３４−１を通過する。ＣＯ２リッチ相３１は、第１の繊維層３４−１で捕集されて粗大化した後、第１の繊維層３４−１から脱離して、相分離領域Ａに移動する。その後、ＣＯ２リッチ相３１およびＣＯ２リーン相３２を含む混合相を、比重差によりＣＯ２リッチ相３１とＣＯ２リーン相３２とに分離しつつ、相分離領域Ａに存在するＣＯ２リーン相３２は、第２の繊維層３４−２を通過して第２のフィルター３３−２の内側に移動して、連通路３７−２を通って、液排出部８１に移動して、相分離器１３Ｂから分離ＣＯ２リッチ溶液供給ラインＬ１４に排出される。一方、相分離領域Ａ内に存在するＣＯ２リッチ相３１は第１の繊維層３４−１を脱離する際に粗大化して大きくなっている。そのため、相分離領域Ａ内に存在するＣＯ２リッチ相３１は、第２の繊維層３４−２を通過することができず、相分離領域Ａに溜まらせることができる。
【００７５】
本実施形態によれば、相分離領域Ａ内に第１のフィルター３３−１および第２のフィルター３３−２を有しているため、相分離領域Ａに、ＣＯ２リッチ相３１のうち、沈降せずに浮遊している浮遊ＣＯ２リッチ相が存在している場合でも、ＣＯ２リーン相３２は第２の繊維層３４−２を通過することができる。このため、相分離器１３Ｂは、ＣＯ２リッチ相３１とＣＯ２リーン相３２とを更に高い精度で分離することができる。よって、本実施形態によれば、ＣＯ２リッチ相３１の一部がＣＯ２リーン相３２に同伴して吸収塔１１に供給されることを軽減することができる。
【００７６】
本実施形態においては、排ガス２１が酸性ガスとしてＣＯ２を含む場合について説明したが、本実施形態によれば、ＣＯ２以外に、Ｈ２Ｓ、ＣＯＳ、ＣＳ２、ＮＨ３、またはＨＣＮなど他の酸性ガスを含んでいても同様に適用することができる。また、本実施形態によれば、排ガス２１がＣＯ２以外の他の酸性ガスを含んでいる場合でも同様に適用することができる。
【００７７】
以上の通り、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、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。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】
【００７８】
１０  ＣＯ２回収装置
１１  吸収塔
１２  第１の熱交換器
１３Ａ、１３Ｂ  相分離器（相分離部）
１４  第１の混合器（第１の混合部）
１５  第２の熱交換器（第２の熱交換部）
１６  再生塔
２１  排ガス
２２  吸収液（リーン溶液）
２３  ＣＯ２を吸収した吸収液（リッチ溶液）
３１  ＣＯ２リッチ相
３２  ＣＯ２リーン相
３３  フィルター
３３−１  第１のフィルター
３３−２  第２のフィルター
３４  繊維層
３４−１  第１の繊維層
３４−２  第２の繊維層
３５  分離ＣＯ２リーン溶液
４５  第２の混合器（第２の混合部）
４６  分離ＣＯ２リッチ溶液
【図１】
2015163381.tif 000005
【図２】
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【図３】
2015163381.tif 000007
【図４】
2015163381.tif 000008