(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】ＣＯ２回収装置１０Ａは、排ガスと２１とアミノ基含有化合物および反応促進剤とを含んでなる第２のリーン溶液２２Ｂとを気液接触させて、ＣＯ２を第２のリーン溶液２２Ｂに吸収させる吸収塔１１と、吸収塔から排出された第１のリッチ溶液２３Ａを例えば２０〜６０℃に加熱または冷却して、第１のリッチ溶液２３Ａを、反応促進剤を含む析出物が分散した溶液にする温度調整器１２と、温度調整器１２を通過した第２のリッチ溶液２３Ｂをアミノ基含有化合物リッチ相３１と反応促進剤リッチ相３２とに分離する相分離器１３と、第３のリッチ溶液２３Ｃを再生する再生塔１５と、再生塔１５から排出された第１のリーン溶液２２Ａに反応促進剤リッチ溶液３４を供給する溶液混合ラインＬ１３Ａとを具備してなる。【選択図】図１
2015205238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ２を含有する排ガスと、立体障害を有するアミノ基含有化合物および反応促進剤とを含んでなる吸収液とを気液接触させて、ＣＯ２を前記吸収液に吸収させる吸収塔と、
前記吸収塔から排出された吸収液である第１のリッチ溶液を加熱または冷却して、前記第１のリッチ溶液を、前記反応促進剤を含む析出物が分散した溶液、または前記第１のリッチ溶液に比べて前記反応促進剤を多く含む反応促進剤リッチ相を含む溶液にする温度調整部と、
前記温度調整部を通過した吸収液である第２のリッチ溶液を、前記第１のリッチ溶液に比べてアミノ基含有化合物を多く含むアミノ基含有化合物リッチ相と、前記第１のリッチ溶液に比べて前記反応促進剤を多く含む反応促進剤リッチ相とに分離し、前記アミノ基含有化合物リッチ相を第３のリッチ溶液として排出し、前記反応促進剤リッチ相を反応促進剤リッチ溶液として排出する相分離部と、
前記第３のリッチ溶液に含まれるＣＯ２を分離させて、前記第３のリッチ溶液を再生する再生塔と、
前記再生塔から排出された吸収液である第１のリーン溶液に前記反応促進剤リッチ溶液を供給する溶液混合ラインと、
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】
前記アミノ基含有化合物が、アルカノールアミン類からなる群より選択される１種以上である、請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項３】
前記アミノ基含有化合物が、下記一般式（１）： 
【化１】
2015205238.tif 000005
（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。）
で表される、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】
前記第１のリーン溶液に前記反応促進剤リッチ溶液が混合された第２のリーン溶液、または前記反応促進剤リッチ溶液に含まれるＣＯ２を気液分離する第１の気液分離部をさらに具備してなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項５】
前記第１のリーン溶液に前記反応促進剤リッチ溶液が混合された第２のリーン溶液と、前記第３のリッチ溶液とを熱交換する第１の熱交換部をさらに具備してなる、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】
前記温度調整部が、前記第１のリッチ溶液を２０〜６０℃に加熱または冷却し、前記第２のリッチ溶液を、前記反応促進剤を含む析出物が分散した溶液とし、
前記第１の気液分離部が、前記第２のリーン溶液中の二酸化炭素を気液分離してなる、請求項４または５に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項７】
前記反応促進剤リッチ溶液と前記再生塔から排出されるＣＯ２とを熱交換する第２の熱交換部をさらに具備し、
前記温度調整部が、前記第１のリッチ溶液を２０〜６０℃に加熱または冷却し、前記第２のリッチ溶液を、前記反応促進剤を含む析出物が分散した溶液とし、
前記第１の気液分離部が、前記第２の熱交換部で熱交換された前記反応促進剤リッチ溶液中の二酸化炭素を気液分離してなる、請求項４または５に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項８】
前記第２の熱交換部と前記再生塔との間に設けられ、前記第３のリッチ溶液中の二酸化炭素を気液分離する第２の気液分離部をさらに具備してなる、請求項５〜７のいずれか１項に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項９】
前記温度調整部が、前記第２のリーン溶液と前記第１のリッチ溶液とを熱交換させる第３の熱交換部であり、前記第１のリッチ溶液を６０〜１２０℃に加熱し、前記第２のリッチ溶液を、前記第１のリッチ溶液に比べてアミノ基含有化合物を多く含むアミノ基含有化合物リッチ相と、前記第１のリッチ溶液に比べて前記反応促進剤を多く含む反応促進剤リッチ相とを含む混合相とし、
前記第１の気液分離部が、前記第２のリーン溶液中の二酸化炭素を気液分離してなる、請求項４または５に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項１０】
前記反応促進剤リッチ溶液と前記再生塔から排出される二酸化炭素ガスとを熱交換する第４の熱交換部をさらに具備してなる、請求項９に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項１１】
前記第１のリーン溶液に前記反応促進剤リッチ溶液が混合された第２のリーン溶液、または前記反応促進剤リッチ溶液に含まれるＣＯ２を気液分離する第１の気液分離部から排出されるＣＯ２を、前記再生塔から排出されるＣＯ２に混合する第１のＣＯ２排出混合ラインをさらに具備してなる、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項１２】
前記再生塔から排出されるＣＯ２に、前記相分離部から排出されるＣＯ２を混合する第２のＣＯ２排出混合ラインをさらに具備してなる、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項１３】
ＣＯ２を含有する排ガスと、立体障害を有するアミノ基含有化合物および反応促進剤とを含んでなる吸収液とを吸収塔において気液接触させて、ＣＯ２を前記吸収液に吸収させるＣＯ２回収工程と、
前記吸収塔から排出された吸収液である第１のリッチ溶液を温度調整部において加熱または冷却して、前記第１のリッチ溶液を、前記反応促進剤を含む析出物が分散した溶液、または前記第１のリッチ溶液に比べて前記反応促進剤を多く含む反応促進剤リッチ相を含む溶液にする温度調整工程と、
前記温度調整部を通過した吸収液である第２のリッチ溶液を、相分離部において、前記第１のリッチ溶液に比べてアミノ基含有化合物を多く含むアミノ基含有化合物リッチ相と、前記第１のリッチ溶液に比べて前記反応促進剤を多く含む反応促進剤リッチ相とに分離し、前記アミノ基含有化合物リッチ相を第３のリッチ溶液として排出し、前記反応促進剤リッチ相を反応促進剤リッチ溶液として排出する相分離工程と、
前記第３のリッチ溶液に含まれるＣＯ２を再生塔で分離させて、前記第３のリッチ溶液を再生する再生工程と、
前記再生塔から排出された吸収液である第１のリーン溶液に前記反応促進剤リッチ溶液を混合する溶液混合工程と、
を含むことを特徴とする二酸化炭素回収方法。
【請求項１４】
前記アミノ基含有化合物として、アルカノールアミン類からなる群より選択される１種以上を用いる、請求項１３に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項１５】
前記アミノ基含有化合物が、下記一般式（１）： 
【化２】
2015205238.tif 000006
（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。）
で表される、請求項１３または１４に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１６】
前記第１のリーン溶液に前記反応促進剤リッチ溶液が混合された第２のリーン溶液、または前記反応促進剤リッチ溶液に含まれるＣＯ２を気液分離する第１の気液分離工程をさらに含んでなる、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１７】
前記第１のリーン溶液に前記反応促進剤リッチ溶液が混合された第２のリーン溶液と、前記第３のリッチ溶液とを熱交換する第１の熱交換工程をさらに含んでなる、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１８】
前記温度調整工程において、前記第２のリーン溶液と前記第１のリッチ溶液とを熱交換させ、
前記第１のリッチ溶液を６０〜１２０℃に加熱し、前記第２のリッチ溶液を、前記第１のリッチ溶液に比べてアミノ基含有化合物を多く含むアミノ基含有化合物リッチ相と、前記第１のリッチ溶液に比べて前記反応促進剤を多く含反応促進剤リッチ相とを含む混合相とし、
前記第１の気液分離工程において、前記第２のリーン溶液に含まれるＣＯ２を気液分離する、請求項１６または１７に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１９】
前記反応促進剤リッチ溶液と前記再生塔から排出されるＣＯ２ガスとを熱交換する、請求項１８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、例えば、火力発電所などで発生する燃焼排ガスなどの排ガス中の二酸化炭素（ＣＯ２）を吸収液と接触させ、排ガス中のＣＯ２を分離して回収し、回収されたＣＯ２を大気へ放散することなく貯蔵するシステム、すなわち二酸化炭素回収貯留システム（ＣＣＳシステム）の開発が進められている。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】
排ガス中のＣＯ２を分離して回収する装置して、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回収装置がある。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】
吸収液として、構造的に立体障害を有するアルカノールアミンなど特定のアミノ基含有化合物を含むアミン系吸収液は、ＣＯ２などの酸性ガスの選択度が高く、また酸性ガスを脱離して再生するために必要とするエネルギー量が少ない。そのため、このようなＣＯ２を分離して回収する装置では、構造的に立体障害を有するアミノ基含有化合物を含むアミン系吸収液を用いることにより、再生塔においてリッチ溶液を加熱してリッチ溶液に含まれるＣＯ２を脱離するための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】特開２００４−３２３３３９号公報
【特許文献２】特開２００６−１３６８８５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、立体障害を有するアミノ基含有化合物および反応促進剤とを含んでなる吸収液とを気液接触させて、ＣＯ２を前記吸収液に吸収させる吸収塔と、前記吸収塔から排出された吸収液である第１のリッチ溶液を加熱または冷却して、前記第１のリッチ溶液を、前記反応促進剤を含む析出物が分散した溶液、または前記第１のリッチ溶液に比べて前記反応促進剤を多く含む反応促進剤リッチ相を含む溶液にする温度調整部と、を具備してなる。また、前記二酸化炭素回収装置は、前記温度調整部を通過した吸収液である第２のリッチ溶液を、前記第１のリッチ溶液に比べてアミノ基含有化合物を多く含むアミノ基含有化合物リッチ相と、前記第１のリッチ溶液に比べて前記反応促進剤を多く含む反応促進剤リッチ相とに分離し、前記アミノ基含有化合物リッチ相を第３のリッチ溶液として排出し、前記反応促進剤リッチ相を反応促進剤リッチ溶液として排出する相分離部と、前記第３のリッチ溶液に含まれるＣＯ２を分離させて、前記第３のリッチ溶液を再生する再生塔と、前記再生塔から排出された吸収液である第１のリーン溶液に前記反応促進剤リッチ溶液を供給する溶液混合ラインと、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、立体障害を有するアミノ基含有化合物および反応促進剤とを含んでなる吸収液とを吸収塔において気液接触させて、ＣＯ２を前記吸収液に吸収させるＣＯ２回収工程と、前記吸収塔から排出された吸収液である第１のリッチ溶液を温度調整部において加熱または冷却して、前記第１のリッチ溶液を、前記反応促進剤を含む析出物が分散した溶液、または前記第１のリッチ溶液に比べて前記反応促進剤を多く含む反応促進剤リッチ相を含む溶液にする温度調整工程と、を含む。次いで、前記二酸化炭素回収方法は、前記温度調整部を通過した吸収液である第２のリッチ溶液を、相分離部において、前記第１のリッチ溶液に比べてアミノ基含有化合物を多く含むアミノ基含有化合物リッチ相と、前記第１のリッチ溶液に比べて前記反応促進剤を多く含む反応促進剤リッチ相とに分離し、前記アミノ基含有化合物リッチ相を第３のリッチ溶液として排出し、前記反応促進剤リッチ相を反応促進剤リッチ溶液として排出する相分離工程と、前記第３のリッチ溶液に含まれるＣＯ２を再生塔で分離させて、前記第３のリッチ溶液を再生する再生工程と、前記再生塔から排出された吸収液である第１のリーン溶液に前記反応促進剤リッチ溶液を混合する溶液混合工程と、を含む。
【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】第２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３】第３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４】第４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５】第５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。
【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１０Ａは、吸収塔１１と、温度調整器（温度調整部）１２と、相分離器（相分離部）１３と、第１の熱交換器（第１の熱交換部）１４と、再生塔１５と、第１の気液分離器（第１の気液分離部）１６Ａと、を有する。
【００１３】
ＣＯ２回収装置１０Ａでは、ＣＯ２を含有する排ガス２１中のＣＯ２を吸収する吸収液が、吸収塔１１と再生塔１５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１５には排ガス２１中のＣＯ２を吸収した吸収液（リッチ溶液）が送給される。再生塔１５から吸収塔１１にはリッチ溶液から再生塔１５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）が送給されている。
【００１４】
なお、本実施形態において、単に、吸収液というと場合は、リーン溶液および／またはリッチ溶液を指すものとする。本実施形態において、リーン溶液は、第１、第２のリーン溶液２２Ａ、２２Ｂの総称を示し、リッチ溶液は、第１〜第３のリッチ溶液２３Ａ〜２３Ｃの総称を示す。第１のリーン溶液２２Ａは、再生塔１５でほぼ全てのＣＯ２が除去され再生された吸収液である。第２のリーン溶液２２Ｂは、相分離器１３で生成された、吸収塔１１から排出される吸収液に比べて反応促進剤を多く含む反応促進剤リッチ相の溶液が第１のリーン溶液２２Ａに混合された吸収液である。第１のリッチ溶液２３Ａは、排ガス２１中のＣＯ２を吸収して、吸収塔１１から排出される吸収液である。第２のリッチ溶液２３Ｂは、吸収塔１１と相分離器１３との間で温度調整されて、反応促進剤を含む析出物が分散している状態で含まれる溶液、または第１のリーン溶液２２Ａに比べて反応促進剤を多く含む反応促進剤リッチ相が形成された状態で含まれている吸収液である。第３のリッチ溶液２３Ｃは、相分離器１３で生成された、吸収塔１１から排出される吸収液に比べてアミノ基含有化合物を多く含むアミノ基含有化合物リッチ相の溶液である。
【００１５】
排ガス２１は、火力発電所などのボイラー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。
【００１６】
吸収塔１１は、ＣＯ２を含有する排ガス２１と、吸収液（本実施形態では、第２のリーン溶液２２Ｂ）とを気液接触させて、ＣＯ２を第２のリーン溶液２２Ｂ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。第２のリーン溶液２２Ｂ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、第２のリーン溶液２２Ｂと対向流接触し、排ガス２１中のＣＯ２が第２のリーン溶液２２Ｂに吸収され、除去される。
【００１７】
吸収塔１１で、排ガス２１を第２のリーン溶液２２Ｂに接触させる方法は、上記の方法に限定されず、例えば、第２のリーン溶液２２Ｂ中に排ガス２１をバブリングさせてＣＯ２を第２のリーン溶液２２Ｂに吸収する方法などによって行ってもよい。
【００１８】
第２のリーン溶液２２Ｂは、吸収部２４で排ガス２１中のＣＯ2を吸収し、第１のリッチ溶液２３Ａ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。
【００１９】
吸収液は、構造的に立体障害を有するアミン系化合物（アミノ基含有化合物）と、反応促進剤と、水とを含むアミン系水溶液である。吸収液は、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、アルカノールアミン類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。
【００２０】
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。
【００２１】
【化１】
2015205238.tif 000003
（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。）
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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）は立体障害を有しており、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、または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）に高い立体障害性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。
【００２７】
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、または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。
【００２８】
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、または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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
反応促進剤は、アミノ基含有化合物とＣＯ２との反応を促進するものである。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。
【００３３】
【化２】
2015205238.tif 000004
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
吸収液のｐＨは、９以上に調整することが好ましい。吸収液の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。
【００４３】
本実施形態においては、吸収液は、アミノ基含有化合物の種類、アミノ基含有化合物の濃度、吸収液の温度、またはＣＯ２溶存濃度などの条件により、固体と液体、または液体と液体との二相に分離される。アミノ基含有化合物の種類、アミノ基含有化合物の濃度、吸収液の温度、またはＣＯ２溶存濃度などの上記条件と、吸収液が、固体と液体、または液体と液体との二相化に変化する関係とを予め把握しておくことにより、吸収液の相分離を制御することができる。
【００４４】
本実施形態においては、吸収液は、反応促進剤の水との溶解度と凝固効果との相関性などに基づいて、２０〜６０℃、好ましくは２０〜５０℃、より好ましくは３０〜４０℃である場合、吸収液中の反応促進剤が固化して反応促進剤を含む析出物が吸収液中に分散した状態となり、吸収液は、固化した反応促進剤を含む析出物が分散した状態で含まれるスラリー溶液となる。この析出物の形状は、粒状など特に限定されない。また、吸収液は、６０〜１２０℃である場合、吸収液中の反応促進剤は吸収液中に溶解している状態を維持している。吸収液は、６７℃以上、または１００℃以下であることが好ましい。吸収液が、６０〜１２０℃である場合、吸収液は、第１のリッチ溶液２３Ａに比べてアミノ基含有化合物を多く含むアミノ基含有化合物リッチ相と、第１のリッチ溶液２３Ａに比べて反応促進剤を多く含み、かつ反応促進剤を溶解した状態で含む反応促進剤リッチ相との二相を含む混合相が形成されている溶液となる。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
図１に示すように、吸収塔１１の下部に貯留された第１のリッチ溶液２３Ａは、吸収塔１１の下部から第１のリッチ溶液供給ラインＬ１１に排出される。第１のリッチ溶液２３Ａは、第１のリッチ溶液供給ラインＬ１１に設けられているポンプ２７により圧送され、温度調整器１２において熱交換される。
【００５０】
温度調整器１２は、第１のリッチ溶液２３Ａを加熱または冷却するものである。温度調整器１２は、第１のリッチ溶液２３Ａを加熱するための加熱部または冷却部を備えていれば用いることができる。温度調整器１２の種類は、特に限定されるものではなく、温度調整器１２は、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。温度調整器１２が熱交換器の場合、加熱媒体または冷却媒体を用いて、第１のリッチ溶液２３Ａと熱交換させるようにしてもよい。加熱媒体としては、例えば、リーン液２２Ａやリーン液２２Ｂ、発電プラントの蒸気、再生塔１５から分離したＣＯ２ガスなどを用いることができる。冷却媒体としては、例えば、第２のリッチ溶液２３Ｂなどを用いることができる。
【００５１】
第１のリッチ溶液２３Ａは、温度調整器１２で、反応促進剤の水との溶解度と凝固効果との相関性などに基づいて、２０〜６０℃、好ましくは２０〜５０℃、より好ましくは３０〜４０℃に加熱または冷却される。第１のリッチ溶液２３Ａは、第１のリッチ溶液２３Ａの温度が上記範囲内であれば、第１のリッチ溶液２３Ａ中の反応促進剤が固化して、反応促進剤を含む析出物が吸収液中に分散した状態となる。そこで、第１のリッチ溶液２３Ａが、温度調整器１２で、上記温度範囲内に調整されることにより、反応促進剤を含む析出物が吸収液中に分散した状態で含まれるスラリー溶液（析出物分散液）となる。そして、第１のリッチ溶液２３Ａは、温度調整器１２で反応促進剤を含む析出物が分散された状態となり、第２のリッチ溶液２３Ｂとして、相分離器１３に供給される。
【００５２】
相分離器１３は、第２のリッチ溶液２３Ｂを、アミノ基含有化合物リッチ相３１と反応促進剤リッチ相３２Ａとにそれぞれ相分離するものである。アミノ基含有化合物リッチ相３１は、第１のリッチ溶液２３Ａに比べてアミノ基含有化合物を多く含む相である。反応促進剤リッチ相３２Ａは、第１のリッチ溶液２３Ａに比べて反応促進剤を多く含む相であり、第２のリッチ溶液２３Ｂに比べて反応促進剤を含む析出物の濃度が高い相である。反応促進剤リッチ相３２Ａは沈殿して相分離器１３の下部に形成され、アミノ基含有化合物リッチ相３１は反応促進剤リッチ相３２Ａの上部に形成される。これにより、相分離器１３内には、アミノ基含有化合物リッチ相３１と反応促進剤リッチ相３２Ａとが相分離した状態が形成される。
【００５３】
相分離器１３としては、具体的には、原料を混合するミキサからなるミキサ部と、前記ミキサ部で得られた混合液を、混合液に含まれる溶液の比重差により分離するセトラ部とで構成されるミキサセトラのセトラ部と同様の機能を有する分離装置などを用いることができる。
【００５４】
なお、反応促進剤リッチ相３２Ａは、反応促進剤を含む析出物が沈殿して形成される相であり、溶媒量はアミノ基含有化合物リッチ相３１よりも少ない。そのため、第２のリッチ溶液２３Ｂ中に含まれる大半のＣＯ２は、アミノ基含有化合物リッチ相３１側に存在し、反応促進剤リッチ相３２Ａに含まれるＣＯ２は、アミノ基含有化合物リッチ相３１側に比べ少ない。
【００５５】
アミノ基含有化合物リッチ相３１は相分離器１３の上部から排出され、反応促進剤リッチ相３２Ａは相分離器１３の下部から排出される。アミノ基含有化合物リッチ相３１は、第３のリッチ溶液２３Ｃとして、相分離器１３から第２のリッチ溶液供給ラインＬ１２を通って、第２のリッチ溶液供給ラインＬ１２に設けられているポンプ３５により圧送され、第１の熱交換器１４に供給される。第１の熱交換器１４は、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。第３のリッチ溶液２３Ｃは、第１の熱交換器１４において再生塔１５で再生された第２のリーン溶液２２Ｂに反応促進剤リッチ溶液３４Ａが混合された第２のリーン溶液２２Ｂと熱交換された後、再生塔１５の上部に供給される。
【００５６】
相分離器１３から排出された反応促進剤リッチ相３２Ａは、反応促進剤リッチ溶液３４Ａとして、溶液混合ラインＬ１３Ａに排出される。溶液混合ラインＬ１３Ａは、第１のリーン溶液供給ラインＬ３１−１に連結され、反応促進剤リッチ溶液３４Ａを第１のリーン溶液２２Ａに供給するものである。反応促進剤リッチ溶液３４Ａは、溶液混合ラインＬ１３Ａを通って、溶液混合ラインＬ１３Ａに設けられているポンプ３６により圧送され、リーン溶液排出ラインＬ１２を通る第１のリーン溶液２２Ａに混合される。なお、ポンプ３６は、例えば、固体−液体の二相状態でも十分に移送できるスラリーポンプを用いてもよい。
【００５７】
再生塔１５は、第３のリッチ溶液２３ＣからＣＯ２を放出して吸収液を第１のリーン溶液２２Ａとして再生する塔である。再生塔１５は、塔内部に、噴霧ノズル４１と、気液接触の効率を高めるための充填層４２を備えている。再生塔１５の上部から塔内に供給された第３のリッチ溶液２３Ｃは、噴霧ノズル４１により塔内部に供給され、再生塔１５の上部から落下し、充填層４２を通過しながら、再生塔１５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、第１のリーン溶液２２Ａを再生過熱器（リボイラー）４３で飽和スチーム４４と熱交換することにより発生する。第３のリッチ溶液２３Ｃは水蒸気で加熱されることにより、第３のリッチ溶液２３Ｃに含まれる大部分のＣＯ２は脱離し、第３のリッチ溶液２３Ｃが再生塔１５の下部に至る頃には、ほぼ全てのＣＯ２が除去された第１のリーン溶液２２Ａとなる。その結果、再生塔１５の下部には第１のリーン溶液２２Ａが溜まる。
【００５８】
再生塔１５の下部に溜まった第１のリーン溶液２２Ａは、その一部が再生塔１５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４３で加熱された後、再び、再生塔１５内に供給される。この際、第１のリーン溶液２２Ａは、リボイラー４３で加熱され、水蒸気を発生すると共に、残留するＣＯ２は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１５内に戻され、再生塔１５の充填層４２を通過して上昇し、流下する第３のリッチ溶液２３Ｃを加熱する。その結果、再生塔１５内から第１のリーン溶液２２Ａ中のＣＯ２がＣＯ２ガスとして放出される。
【００５９】
本実施形態おいては、再生塔１５において、第３のリッチ溶液２３Ｃは、７０℃以上に加熱されている。再生塔１５において、第３のリッチ溶液２３Ｃ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、第３のリッチ溶液２３Ｃ中のＣＯ２が脱離して放出される。温度が高いほど第３のリッチ溶液２３Ｃ中のＣＯ２脱離量は増加するが、温度を上げると第３のリッチ溶液２３Ｃの加熱に要するエネルギーが増大する。このため、ＣＯ２分離時の第３のリッチ溶液２３Ｃ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。
【００６０】
再生塔１５で、第３のリッチ溶液２３ＣからＣＯ２を放出して第１のリーン溶液２２Ａとして再生する方法は、第３のリッチ溶液２３Ｃを霧状に降らして、充填層４２で第３のリッチ溶液２３Ｃと水蒸気を向流接触させて、第３のリッチ溶液２３Ｃを加熱する方法に限定されず、例えば、第３のリッチ溶液２３Ｃ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。
【００６１】
第１のリーン溶液２２Ａから放出されたＣＯ２ガス４６は、回収ＣＯ２排出ラインＬ２２を通って、第１のリーン溶液２２Ａから同時に蒸発する水蒸気と共に、再生塔１５の上部から排出される。
【００６２】
再生塔１５の下部に貯留される第１のリーン溶液２２Ａは、吸収液として、再生塔１５の下部から排出されて、再生塔１５の下部から外部に設けられたポンプ５１により圧送され、第１のリーン溶液供給ラインＬ３１−１を通る。第１のリーン溶液２２Ａは、相分離器１３から排出された反応促進剤リッチ溶液３４Ａと混合され、第２のリーン溶液２２Ｂとして、第１の気液分離器１６Ａに供給される。
【００６３】
第１の気液分離器１６Ａは、第２のリーン溶液２２Ｂに含まれるＣＯ２を気液分離するためのものである。反応促進剤リッチ溶液３４Ａは、反応促進剤リッチ相３２Ａが相分離器１３から排出された溶液であるため、溶液中には微量のＣＯ２が含まれている。第１のリーン溶液２２Ａは、再生塔１５で再生された吸収液であるため、高温の溶液である。そのため、反応促進剤リッチ溶液３４Ａに含まれるＣＯ２は、第１のリーン溶液２２Ａにより加温されて、反応促進剤リッチ溶液３４Ａ中のアミノ基含有化合物から脱離して放出される。第２のリーン溶液２２Ｂに含まれるＣＯ２は、ＣＯ２ガス５２として、第１の気液分離器１６Ａの上部から第１のＣＯ２排出混合ラインＬ３２に排出される。
【００６４】
第１の気液分離器１６Ａは、第２のリーン溶液２２Ｂに含まれるＣＯ２を分離しつつ第２のリーン溶液２２Ｂを本体下部から第２のリーン溶液供給ラインＬ３１−２に排出する。第２のリーン溶液２２Ｂは、第２のリーン溶液供給ラインＬ３１−２に設けられているポンプ５３により圧送され、第１の気液分離器１６Ａから第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１４に供給され、第１の熱交換器１４において第３のリッチ溶液２３Ｃと熱交換して冷却される。その後、第２のリーン溶液２２Ｂは、第１の熱交換器１４から第２のリーン溶液供給ラインＬ３１−２を通って、冷却器５５で冷却水５６と熱交換して冷却された後、吸収液として、吸収塔１１に供給される。
【００６５】
（ＣＯ２回収装置１０Ａを用いたＣＯ２回収方法）
次に、ＣＯ２回収装置１０Ａを用いたＣＯ２回収方法の一例について説明する。ＣＯ２を含有する排ガス２１は、吸収塔１１に供給された後、排ガス２１を吸収液（第２のリーン溶液２２Ｂ）と吸収塔１１において気液接触させて、ＣＯ２を第２のリーン溶液２２Ｂに吸収させる（ＣＯ２回収工程）。
【００６６】
第２のリーン溶液２２Ｂが、吸収部２４で排ガス２１中のＣＯ２を吸収し、第１のリッチ溶液２３Ａとなり、下部に貯留される。吸収塔１１の下部に貯留された第１のリッチ溶液２３Ａは、リッチ溶液供給ラインＬ１１に排出される。吸収塔１１から排出された第１のリッチ溶液２３Ａは、リッチ溶液供給ラインＬ１１を通って、温度調整器１２に供給される。
【００６７】
第１のリッチ溶液２３Ａは、温度調整器１２において、２０〜６０℃の範囲内に加熱または冷却されて、反応促進剤を含む析出物が分散した溶液になる（温度調整工程）。第１のリッチ溶液２３Ａは、温度調整器１２で反応促進剤を含む析出物が分散された状態となって、第２のリッチ溶液２３Ｂとして、相分離器１３に供給される。
【００６８】
温度調整部を通過した第２のリッチ溶液２３Ｂは、相分離器１３において、第１のリッチ溶液２３Ａに比べてアミノ基含有化合物を多く含むアミノ基含有化合物リッチ相３１と、第１のリッチ溶液２３Ａに比べて反応促進剤を多く含む反応促進剤リッチ相３２Ａとに分離する。そして、相分離器１３において、アミノ基含有化合物リッチ相３１は第３のリッチ溶液２３Ｃとして排出され、反応促進剤リッチ相３２Ａは反応促進剤リッチ溶液３４として排出される（相分離工程）。
【００６９】
第３のリッチ溶液２３Ｃは、相分離器１３から第２のリッチ溶液供給ラインＬ１２を通って第１の熱交換器１４において、再生塔１５から排出された吸収液である第１のリーン溶液２２Ａに反応促進剤リッチ溶液３４Ａが混合された第２のリーン溶液２２Ｂと熱交換された後、再生塔１５に供給される。
【００７０】
再生塔１５において、第３のリッチ溶液２３Ｃに含まれるＣＯ２を分離させて、第３のリッチ溶液２３ＣからＣＯ２を放出させ、第３のリッチ溶液２３Ｃを再生する（再生工程）。
【００７１】
再生塔１５で再生された第１のリーン溶液２２Ａは、再生塔１５の下部から排出されて、第１のリーン溶液供給ラインＬ３１−１を通って、第１の気液分離器１６Ａから排出された反応促進剤リッチ溶液３４が混合される（溶液混合工程）。反応促進剤リッチ溶液３４が混合された第１のリーン溶液２２Ａは、第２のリーン溶液２２Ｂとして、第１の気液分離器１６Ａに供給される。
【００７２】
第１の気液分離器１６Ａにおいて、第２のリーン溶液２２Ｂに含まれるＣＯ２を分離する（第１の気液分離工程）。その後、第２のリーン溶液２２Ｂは、本体下部から第２のリーン溶液供給ラインＬ３１−２に排出される。第２のリーン溶液２２Ｂは、第１の気液分離器１６Ａから第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１４において、第３のリッチ溶液２３Ｃと熱交換される（第１の熱交換工程）。その後、第２のリーン溶液２２Ｂは、吸収塔１１に供給される。
【００７３】
このように、吸収液は、吸収塔１１と再生塔１５との間（系内）を循環して、再生塔１５で再生された吸収液（第２のリーン溶液２２Ｂ）が吸収塔１１で再利用される。
【００７４】
以上、本実施形態によれば、ＣＯ２回収装置１０Ａは、温度調整器１２および相分離器１３を有しているため、第１のリッチ溶液２３Ａに含まれる反応促進剤を粒子状の析出物として第２のリッチ溶液２３Ｂから除去した後、アミノ基含有化合物リッチ相３１のみを第３のリッチ溶液２３Ｃとして再生塔１５に供給することができる。吸収液は、反応促進剤を含むことで、吸収塔１１では吸収液のＣＯ２吸収速度が大きくなるが、再生塔１５では吸収液からＣＯ２が分離しにくくなる。本実施形態によれば、第１のリッチ溶液２３Ａ中の反応促進剤の含有量を予め低減した後、吸収液を再生塔１５に供給することができるため、再生塔１５において第３のリッチ溶液２３Ｃ中に含まれるＣＯ２を解離し易くすることができる。ＣＯ２回収装置１０Ａは、第３のリッチ溶液２３ＣからＣＯ２を分離回収するためにリボイラー４３でスチームを発生させるのに必要なエネルギーを低減することができる。
【００７５】
このようなＣＯ２回収装置を安定的に運転するためには、吸収塔において吸収液が吸収するＣＯ２の量と、再生塔にて吸収液から放出されるＣＯ２の量をほぼ一致させることが重要であり、吸収液に吸収されたＣＯ２の溶存濃度を監視しながら、リボイラーへの投入熱エネルギーを調整することが、ＣＯ２回収装置を安定かつ経済的に運転させるために必要である。一般に、発電設備における発電量のうちの、例えば、１５〜２０％の熱エネルギーがＣＯ２回収装置の運転に必要とされている。特に、再生塔において、リッチ溶液からＣＯ２を分離してリーン溶液を得るため多量のエネルギーが必要とされている。また、ＣＯ２回収装置は、既設の発電設備等に付加して設置されることが多いため、その運転コストをできるだけ低減させる必要がある。本実施形態によれば、ＣＯ２回収装置１０Ａは、再生塔１５において必要な熱エネルギーを低減することができるため、ＣＯ２回収装置１０Ａ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。
【００７６】
本実施形態によれば、ＣＯ２回収装置１０Ａは、溶液混合ラインＬ１３Ａを有しているため、相分離器１３で分離して得られた反応促進剤を第１のリーン溶液２２Ａに混合させることができる。このため、本実施形態によれば、ＣＯ２回収装置１０Ａは、第１のリッチ溶液２３Ａから分離された反応促進剤を吸収塔１１でＣＯ２の吸収に有効に用いることができる。また、反応促進剤は、アミノ基含有化合物の劣化を抑制することができる。このため、第２のリーン溶液２２ＢはＣＯ２の吸収性能を維持することができるため、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。
【００７７】
本実施形態によれば、ＣＯ２回収装置１０Ａは、第１の気液分離器１６Ａを有しているため、反応促進剤リッチ相３２Ａ中に存在するＣＯ２を予め低減させた後、第２のリーン溶液２２Ｂを吸収塔１１に供給することができる。このため、反応促進剤リッチ相３２Ａ中のＣＯ２が第２のリーン溶液２２Ｂ中に混合された状態で吸収塔１１に供給されることを抑制することができるため、ＣＯ２回収装置１０Ｂは、吸収塔１１におけるＣＯ２の吸収性能の低下を抑制することができる。
【００７８】
なお、本実施形態においては、温度調整器１２は、第１のリッチ溶液供給ラインＬ１１上に設けられているが、温度調整器１２は第１のリッチ溶液２３Ａを加熱または冷却できればよく、第１の気液分離器１６Ａに設けて、第１のリッチ溶液２３Ａを加熱または冷却しながら第１のリッチ溶液２３Ａを相分離するようにしてもよい。
【００７９】
（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。
【００８０】
図２は、第２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２に示すように、ＣＯ２回収装置１０Ｂは、図１に示す第１の実施形態によるＣＯ２回収装置の第１の気液分離器１６Ａに供給される溶液を、第２のリーン溶液２２Ｂから反応促進剤リッチ溶液３４Ａに変更したものである。すなわち、ＣＯ２回収装置１０Ｂは、第１の気液分離器１６Ａに代えて、第１の気液分離器１６Ｂと、第２の熱交換器（第２の熱交換部）６１と、反応促進剤リッチ溶液供給ラインＬ４１とを有するものである。
【００８１】
第２の熱交換器６１は、反応促進剤リッチ溶液３４Ａと再生塔１５から排出されるＣＯ２ガス４６とを熱交換するものである。第２の熱交換器６１は、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。相分離器１３で生成された反応促進剤リッチ相３２Ａは、反応促進剤リッチ溶液３４Ａとして、反応促進剤リッチ溶液供給ラインＬ４１に排出される。反応促進剤リッチ溶液供給ラインＬ４１は、相分離器１３と第１の気液分離器１６Ｂとを連結するものであり、反応促進剤リッチ溶液３４Ａを第１の気液分離器１６Ｂに供給する。反応促進剤リッチ溶液３４Ａは、反応促進剤リッチ溶液供給ラインＬ４１を通って、反応促進剤リッチ溶液供給ラインＬ４１に設けられているポンプ６２により圧送され、第２の熱交換器６１で加熱される。反応促進剤リッチ溶液３４Ａは、第２の熱交換器６１においてＣＯ２ガス４６と熱交換された後、第１の気液分離器１６Ｂに供給される。
【００８２】
第１の気液分離器１６Ｂは、反応促進剤リッチ溶液３４Ａに含まれるＣＯ２を気液分離するためのものである。本実施形態においては、第２の熱交換器６１で加熱された反応促進剤リッチ溶液３４Ａに含まれるＣＯ２を気液分離する。
【００８３】
再生塔１５から排出されるＣＯ２ガス４６は高温であるため、反応促進剤リッチ溶液３４Ａが第２の熱交換器６１においてＣＯ２ガス４６により加熱されることで、反応促進剤リッチ溶液３４Ａに含まれる微量のＣＯ２は、反応促進剤リッチ溶液３４Ａに含まれるアミノ基含有化合物から脱離して、ＣＯ２ガス６３として、第１の気液分離器１６Ｂから放出される。ＣＯ２ガス６３は、第１のＣＯ２排出混合ラインＬ３２を通って、ＣＯ２ガス４６に混合されて排出される。
【００８４】
反応促進剤リッチ溶液３４Ａは、第１の気液分離器１６Ｂの本体下部から溶液混合ラインＬ１３Ｂに排出される。反応促進剤リッチ溶液３４Ａは、反応促進剤リッチ溶液３４Ａに設けられているポンプ３６により圧送され、第１の気液分離器１６Ｂから第１のリーン溶液供給ラインＬ３１−１に供給される。
【００８５】
反応促進剤リッチ溶液３４Ａに第１のリーン溶液２２Ａが混合された第２のリーン溶液２２Ｂは、第１のリーン溶液供給ラインＬ３１−１を通り、第１の熱交換器１４において第３のリッチ溶液２３Ｃと熱交換して冷却される。その後、第２のリーン溶液２２Ｂは、第１の熱交換器１４から第１のリーン溶液供給ラインＬ３１−１を通って、冷却器５５で冷却水５６と熱交換して冷却された後、吸収液として、吸収塔１１に供給される。
【００８６】
よって、本実施形態によれば、ＣＯ２回収装置１０Ｂは、第１の気液分離器１６Ｂと、第２の熱交換器６１と、反応促進剤リッチ溶液供給ラインＬ４１とを有しているため、再生塔１５から排出されるＣＯ２ガス４６を、相分離器１３で分離された反応促進剤リッチ相３２Ａに含まれるＣＯ２を放出させるための熱源として有効に利用することができる。また、反応促進剤リッチ相３２Ａに含まれるＣＯ２を予め除去してから、第１のリーン溶液２２Ａに混合することができるため、本実施形態においても、吸収液として、吸収塔１１にＣＯ２を含まない吸収液を安定して供給することができる。
【００８７】
（第３の実施形態）
第３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。
【００８８】
図３は、第３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３に示すように、図１に示す第１の実施形態によるＣＯ２回収装置に、第２の気液分離器６４を更に備えてなるものである。なお、本実施形態においては、相分離器１３と第２の気液分離器６４とを連結するラインを第２のリッチ溶液供給ラインＬ１２−１とし、第２の気液分離器６４と再生塔１５とを連結するラインを第２のリッチ溶液供給ラインＬ１２−２とする。
【００８９】
第２の気液分離器６４は、第１の熱交換器１４で熱交換された第３のリッチ溶液２３Ｃ中に含まれるＣＯ２を気液分離するためのものである。
【００９０】
第３のリッチ溶液２３Ｃは、第１の熱交換器１４で第２のリーン溶液２２Ｂと熱交換された後、第２のリッチ溶液供給ラインＬ１２−１を通って、第２の気液分離器６４に供給される。第２のリーン溶液２２Ｂは高温であるため、第３のリッチ溶液２３Ｃが第１の熱交換器１４において第２のリーン溶液２２Ｂで加温されることで、第３のリッチ溶液２３Ｃに含まれるＣＯ２の一部は、第３のリッチ溶液２３Ｃに含まれるアミノ基含有化合物から脱離する。このしたＣＯ２は、ＣＯ２ガス６５として、第３のリッチ溶液２３Ｃから放出される。ＣＯ２ガス６５は、残留ＣＯ２排出混合ラインＬ３３を通って、ＣＯ２ガス４６に混合されて排出される。
【００９１】
第２の気液分離器６４内の第３のリッチ溶液２３Ｃは、第２の気液分離器６４の本体下部から第２のリッチ溶液供給ラインＬ１２−２に排出される。第３のリッチ溶液２３Ｃは、第２のリッチ溶液供給ラインＬ１２−２に設けられているポンプ６６により圧送され、第２の気液分離器６４から再生塔１５に供給される。
【００９２】
よって、本実施形態によれば、ＣＯ２回収装置１０Ｃは、第２の気液分離器６４を有しているため、第３のリッチ溶液２３Ｃが再生塔１５に供給される前に、第３のリッチ溶液２３Ｃが第１の熱交換器１４で加熱されたことで生じるＣＯ２を予め除去することができる。このため、本実施形態によれば、ＣＯ２回収装置１０Ｃは、再生塔１５に供給される第３のリッチ溶液２３Ｃ中のＣＯ２の含有量を低減することができるため、再生塔１５で第３のリッチ溶液２３Ｃを再生するために、ボイラー４３でスチームを発生させるのに必要なエネルギーを低減することができる。
【００９３】
（第４の実施形態）
第４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。
【００９４】
図４は、第４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４に示すように、ＣＯ２回収装置１０Ｄは、図１に示す第１の実施形態によるＣＯ２回収装置１０Ａの温度調整器１２および第１の熱交換器１４に代えて、温度調整部として、第３の熱交換器（第３の熱交換部）７１を備えてなるものである。すなわち、ＣＯ２回収装置１０Ｄは、吸収塔１１と、第３の熱交換器７１と、相分離器１３と、再生塔１５と、第１の気液分離器１６Ａと、を有する。
【００９５】
吸収塔１１から排出された第１のリッチ溶液２３Ａは、第１のリッチ溶液供給ラインＬ１１を通って、第３の熱交換器７１において熱交換される。
【００９６】
第３の熱交換器７１は、第２のリーン溶液２２Ｂと第１のリッチ溶液２３Ａとを熱交換させるものである。第３の熱交換器７１は、第２のリーン溶液２２Ｂを熱源として用いて、第１のリッチ溶液２３Ａを加熱している。第３の熱交換器７１は、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。
【００９７】
第１のリッチ溶液２３Ａは、第３の熱交換器７１で、６０〜１２０℃に加熱される。吸収液は、６７℃以上、または１００℃以下に加熱されることが好ましい。第１のリッチ溶液２３Ａは、第１のリッチ溶液２３Ａの温度が６０℃以上であれば、第１のリッチ溶液２３Ａ中の反応促進剤は溶液中に溶解している状態を維持している。そこで、第１のリッチ溶液２３Ａが、第３の熱交換器７１で、上記温度範囲内に加熱されることにより、第１のリッチ溶液２３Ａは、アミノ基含有化合物リッチ相３１と、反応促進剤リッチ相３２Ｂとの二相を含む混合相となる。アミノ基含有化合物リッチ相３１は、上述の通り、第１のリッチ溶液２３Ａに比べてアミノ基含有化合物を多く含む相である。反応促進剤リッチ相３２Ｂは、第１のリッチ溶液２３Ａに比べて反応促進剤を多く含み、かつ反応促進剤を溶解した状態で含む相である。アミノ基含有化合物リッチ相３１および反応促進剤リッチ相３２Ｂは、いずれも、液体状で溶液中に存在している。第１のリッチ溶液２３Ａは、第３の熱交換器７１で混合相が形成された状態となって、第２のリッチ溶液２３Ｂとして、相分離器１３に供給される。
【００９８】
相分離器１３は、第２のリッチ溶液２３Ｂを、アミノ基含有化合物リッチ相３１と反応促進剤リッチ相３２Ｂとにそれぞれ相分離するものである。反応促進剤リッチ相３２Ｂとアミノ基含有化合物リッチ相３１との比重差、および／またはそれぞれの溶液の親水性度の差などに起因して、反応促進剤リッチ相３２Ｂは相分離器１３の下部に溜まり、アミノ基含有化合物リッチ相３１は反応促進剤リッチ相３２Ｂの上部に形成される。これにより、相分離器１３内には、アミノ基含有化合物リッチ相３１と反応促進剤リッチ相３２Ｂとが相分離した状態が形成される。
【００９９】
アミノ基含有化合物リッチ相３１は相分離器１３の上部から排出され、反応促進剤リッチ相３２Ｂは相分離器１３の下部から排出される。アミノ基含有化合物リッチ相３１は、第３のリッチ溶液２３Ｃとして、相分離器１３から第２のリッチ溶液供給ラインＬ１２を通って、再生塔１５の上部に供給される。
【０１００】
相分離器１３から排出された反応促進剤リッチ相３２Ｂは、反応促進剤リッチ溶液３４Ｂとして、溶液混合ラインＬ１３Ａに排出される。溶液混合ラインＬ１３Ａは、第１のリーン溶液供給ラインＬ３１−１に連結され、第１のリーン溶液２２Ａに反応促進剤リッチ溶液３４Ｂを供給している。反応促進剤リッチ溶液３４Ｂは、溶液混合ラインＬ１３Ａを通って、リーン溶液排出ラインＬ１２を通る第１のリーン溶液２２Ａに混合される。
【０１０１】
相分離器１３内では、アミノ基含有化合物リッチ相３１および反応促進剤リッチ相３２Ｂに含まれるＣＯ２が、アミノ基含有化合物リッチ相３１および反応促進剤リッチ相３２Ｂから脱離して、ＣＯ２ガス７２として、相分離器１３の上部から排出される。ＣＯ２ガス７２は、第２のＣＯ２排出混合ラインＬ３４を通って、ＣＯ２ガス４６に混合されて排出される。
【０１０２】
再生塔１５では、第３のリッチ溶液２３Ｃに含まれるＣＯ２が放出されて、再生された第１のリーン溶液２２Ａが再生塔１５の下部に溜まる。再生塔１５の下部に溜まった第１のリーン溶液２２Ａの一部は、再生塔１５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４３で加熱された後、再び、再生塔１５内に供給される。再生塔１５の下部に貯留される第１のリーン溶液２２Ａは、吸収液として、再生塔１５の下部から排出されて、第１のリーン溶液供給ラインＬ３１−１を通り、反応促進剤リッチ溶液３４が混合された後、第２のリーン溶液２２Ｂとして、第１の気液分離器１６Ａに供給される。
【０１０３】
第１の気液分離器１６Ａにおいて、第２のリーン溶液２２Ｂに含まれるＣＯ２が気液分離される。反応促進剤リッチ溶液３４Ａに含まれるＣＯ２は、第１のリーン溶液２２Ａに加温されて、反応促進剤リッチ溶液３４Ａに含まれるアミノ基含有化合物から脱離して放出される。第２のリーン溶液２２Ｂに含まれるＣＯ２は、ＣＯ２ガス５２として、第１の気液分離器１６Ａの上部から第１のＣＯ２排出混合ラインＬ３２を介して排出される。
【０１０４】
第１の気液分離器１６Ａにおいて、第２のリーン溶液２２Ｂは、溶液中に含まれるＣＯ２が分離された後、本体下部から第２のリーン溶液供給ラインＬ３１−２に排出される。第２のリーン溶液２２Ｂは、第１の気液分離器１６Ａから第２のリーン溶液供給ラインＬ３１−２を通って第３の熱交換器７１で熱交換される。第２のリーン溶液２２Ｂは、第３の熱交換器７１において第３のリッチ溶液２３Ｃと熱交換して冷却された後、冷却器５５で冷却水５６と熱交換して冷却された後、吸収液として、吸収塔１１に供給される。
【０１０５】
このように、本実施形態によれば、ＣＯ２回収装置１０Ｄは、第３の熱交換器７１および相分離器１３を有しているため、第１のリッチ溶液２３Ａに含まれる反応促進剤を液相の反応促進剤リッチ相３２Ｂとして第２のリッチ溶液２３Ｂから除去した後、アミノ基含有化合物リッチ相３１のみを第３のリッチ溶液２３Ｃとして再生塔１５に供給することができる。よって、本実施形態においても、再生塔１５には、第１のリッチ溶液２３Ａ中の反応促進剤の含有量を予め低減してから再生塔１５に供給することができるため、第３のリッチ溶液２３Ｃ中に含まれるＣＯ２を解離し易くすることができ、第３のリッチ溶液２３Ｃ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。このため、第３のリッチ溶液２３ＣからＣＯ２を分離回収するためにリボイラー４３でスチームを発生させるのに必要なエネルギーを低減することができる。
【０１０６】
本実施形態においても、ＣＯ２回収装置１０Ｄは、溶液混合ラインＬ１３Ａを有しているため、相分離器１３で分離して得られた反応促進剤リッチ相３２Ｂを第１のリーン溶液２２Ａ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１０Ｄは、第１のリッチ溶液２３Ａから得られた反応促進剤を吸収塔１１でＣＯ２の吸収に有効に用いることができる。また、第２のリーン溶液２２ＢはＣＯ２の吸収性能を維持することができるため、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。
【０１０７】
本実施形態においても、ＣＯ２回収装置１０Ｄは、第１の気液分離器１６Ａを有しているため、反応促進剤リッチ相３２Ｂに存在するＣＯ２を予め低減させてから、第２のリーン溶液２２Ｂを吸収塔１１に供給することができる。このため、本実施形態においても、反応促進剤リッチ相３２Ｂ中のＣＯ２が第２のリーン溶液２２Ｂ中に混合された状態で吸収塔１１に供給されることを抑制することができるため、ＣＯ２回収装置１０Ｄは、吸収塔１１におけるＣＯ２の吸収性能が低下することを抑制することができる。
【０１０８】
（第５の実施形態）
第５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。
【０１０９】
図５は、第５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５に示すように、ＣＯ２回収装置１０Ｅは、図４に示す第４の実施形態によるＣＯ２回収装置の第１の気液分離器１６Ａに供給される溶液を、第２のリーン溶液２２Ｂから反応促進剤リッチ溶液３４Ｂに変更したものである。すなわち、ＣＯ２回収装置１０Ｅは、第１の気液分離器１６Ａに代えて、第１の気液分離器１６Ｂと、第２の熱交換器６１と、反応促進剤リッチ溶液供給ラインＬ４１とを有するものである。
【０１１０】
相分離器１３で生成された反応促進剤リッチ溶液３４Ｂは、反応促進剤リッチ溶液供給ラインＬ４１を通って、第２の熱交換器６１において、ＣＯ２ガス４６およびＣＯ２ガス７２のＣＯ２混合ガスと熱交換された後、第１の気液分離器１６Ｂに供給される。再生塔１５から排出されるＣＯ２ガス４６は高温であるため、反応促進剤リッチ溶液３４Ｂが第２の熱交換器６１においてＣＯ２ガス４６およびＣＯ２ガス７２のＣＯ２混合ガスにより加熱されることで、反応促進剤リッチ溶液３４Ｂに含まれる微量のＣＯ２は、反応促進剤リッチ溶液３４Ｂに含まれるアミノ基含有化合物から脱離して、ＣＯ２ガス６３として、第１の気液分離器１６Ｂから放出される。ＣＯ２ガス６３は、第１のＣＯ２排出混合ラインＬ３２を通って、ＣＯ２ガス４６およびＣＯ２ガス７２に混合されて排出される。なお、第２のＣＯ２排出混合ラインＬ３４は、再生塔１５と第２の熱交換器６１との間で連結されているが、熱交換器６１よりもガス流れ方向の後流側に設けるようにしてもよい。これにより、反応促進剤リッチ溶液３４Ｂを、ＣＯ２ガス７２とのみ熱交換させることができる。
【０１１１】
反応促進剤リッチ溶液３４Ｂは、第１の気液分離器１６Ｂの本体下部から溶液混合ラインＬ１３Ｂに排出されて第１のリーン溶液供給ラインＬ３１−１に供給され、第１のリーン溶液２２Ａに混合される。
【０１１２】
反応促進剤リッチ溶液３４Ｂに第１のリーン溶液２２Ａが混合された第２のリーン溶液２２Ｂは、第１のリーン溶液供給ラインＬ３１−１を通って第３の熱交換器７１において第１のリッチ溶液２３Ａと熱交換して冷却される。その後、第２のリーン溶液２２Ｂは、第３の熱交換器７１から第１のリーン溶液供給ラインＬ３１−１を通って、冷却器５５で冷却水５６と熱交換して冷却された後、吸収液として、吸収塔１１に供給される。
【０１１３】
よって、本実施形態によれば、ＣＯ２回収装置１０Ｅは、第１の気液分離器１６Ｂと、第２の熱交換器６１と、反応促進剤リッチ溶液供給ラインＬ４１とを有しているため、再生塔１５から排出されるＣＯ２ガス４６およびＣＯ２ガス７２のＣＯ２混合ガスを、反応促進剤リッチ相３２Ｂに含まれるＣＯ２を放出させるための熱源として有効に利用することができる。また、反応促進剤リッチ相３２Ａに含まれるＣＯ２を予め除去してから、第１のリーン溶液２２Ａに混合することができるため、本実施形態においても、吸収液として、吸収塔１１にＣＯ２を含まない吸収液を安定して供給することができる。
【０１１４】
上記のそれぞれの実施形態のうち、第１〜第３の実施形態では、温度調整部において、第１のリッチ溶液を、前記反応促進剤を含む析出物が分散した状態で含む第２のリッチ溶液とした後、相分離部において第２のリッチ溶液をアミノ基含有化合物リッチ相と反応促進剤リッチ相とに相分離するものである。第４、５の実施形態では、温度調整部において、第１のリッチ溶液を、アミノ基含有化合物リッチ相と反応促進剤リッチ相との混合相を含む第２のリッチ溶液とした後、相分離部においてアミノ基含有化合物リッチ相と反応促進剤リッチ相とに相分離するものである。
【０１１５】
具体的には、第１〜第３の実施形態によるＣＯ２回収装置は、ＣＯ２を含有する排ガスと、立体障害を有するアミノ基含有化合物および反応促進剤とを含んでなる吸収液とを気液接触させて、ＣＯ２を前記吸収液に吸収させ、第１のリッチ溶液とする吸収塔と、ＣＯ２を含有した第１のリッチ溶液を２０〜６０℃に加熱または冷却して、前記第１のリッチ溶液を、前記反応促進剤を含む析出物が分散した状態で含む第２のリッチ溶液にする温度調整部と、を具備してなる。また、前記二酸化炭素回収装置は、前記第２のリッチ溶液を、前記第１のリッチ溶液に比べてアミノ基含有化合物を多く含むアミノ基含有化合物リッチ相と、前記第１のリッチ溶液に比べて前記反応促進剤を多く含む反応促進剤リッチ相とに分離し、前記アミノ基含有化合物リッチ相を第３のリッチ溶液として排出し、前記反応促進剤リッチ相を反応促進剤リッチ溶液として排出する相分離部と、前記第３のリッチ溶液に含まれるＣＯ２を分離させて、前記第３のリッチ溶液を第１のリーン溶液として再生する再生塔と、を具備してなる。また、前記二酸化炭素回収装置は、前記第１のリーン溶液に前記反応促進剤リッチ溶液を供給する溶液混合ラインと、前記第１のリーン溶液に前記反応促進剤リッチ溶液が混合された第２のリーン溶液、または前記反応促進剤リッチ溶液に含まれるＣＯ２を気液分離する第１の気液分離部と、を具備してなる。
【０１１６】
第４、５の実施形態によるＣＯ２回収装置は、ＣＯ２を含有する排ガスと、立体障害を有するアミノ基含有化合物および反応促進剤とを含んでなる吸収液とを気液接触させて、ＣＯ２を前記吸収液に吸収させ、第１のリッチ溶液とする吸収塔と、ＣＯ２を含有した第１のリッチ溶液を６７〜１２０℃に加熱して、前記第１のリッチ溶液に比べてアミノ基含有化合物を多く含むアミノ基含有化合物リッチ相と、前記第１のリッチ溶液に比べて前記反応促進剤を多く含む反応促進剤リッチ相との混合相を含む第２のリッチ溶液にする温度調整部と、を具備してなる。また、前記ＣＯ２回収装置は、前記第２のリッチ溶液を、前記アミノ基含有化合物リッチ相と、前記反応促進剤リッチ相とに分離し、前記アミノ基含有化合物リッチ相を第３のリッチ溶液として排出し、前記反応促進剤リッチ相を反応促進剤リッチ溶液として排出する相分離部と、前記第３のリッチ溶液に含まれるＣＯ２を分離させて、前記第３のリッチ溶液を第１のリーン溶液として再生する再生塔と、前記第１のリーン溶液に前記反応促進剤リッチ溶液を供給する溶液混合ラインと、を具備してなる。また、前記ＣＯ２回収装置は、前記第１のリーン溶液に前記反応促進剤リッチ溶液が混合された第２のリーン溶液、または前記反応促進剤リッチ溶液に含まれるＣＯ２を気液分離する第１の気液分離部と、を具備してなる。また、前記ＣＯ２回収装置は、前記温度調整部が、前記第２のリーン溶液と前記第１のリッチ溶液とを熱交換させる第３の熱交換部である。
【０１１７】
なお、上記の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。
【０１１８】
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】
【０１１９】
１０Ａ〜１０Ｅ  ＣＯ２回収装置
１１  吸収塔
１２  温度調整器（温度調整部）
１３  相分離器（相分離部）
１４  第１の熱交換器（第１の熱交換部）
１５  再生塔
１６Ａ、１６Ｂ  第１の気液分離器（第１の気液分離部）
２１  排ガス
２２Ａ  吸収液（第１のリーン溶液）
２２Ｂ  吸収液（第２のリーン溶液）
２３Ａ〜２３Ｃ  ＣＯ２を吸収した吸収液（第１〜第３のリッチ溶液）
３１  アミノ基含有化合物リッチ相
３２Ａ、３２Ｂ  反応促進剤リッチ相
３４Ａ、３４Ｂ  反応促進剤リッチ溶液
６１  第２の熱交換器（第２の熱交換部）
６４  第２の気液分離器（第２の気液分離部）
７１  第３の熱交換器（第３の熱交換部）
Ｌ１１  第１のリッチ溶液供給ライン
Ｌ１２、Ｌ１２−１、Ｌ１２−２  第２のリッチ溶液供給ライン
Ｌ１３Ａ、Ｌ１３Ｂ  溶液混合ライン
Ｌ３１−１  第１のリーン溶液供給ライン
Ｌ３１−２  第２のリーン溶液供給ライン
Ｌ３２  第１のＣＯ２排出混合ライン
Ｌ３４  第２のＣＯ２排出混合ライン
Ｌ４１  反応促進剤リッチ溶液供給ライン
【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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