(57)【要約】【課題】リクレーマから回収された回収蒸気に、リクレーマ内液が飛沫同伴し、再生塔へ吸収液共存成分が同伴することを防止することができるリクレーミング装置及び方法、ＣＯ2又はＨ2Ｓ又はその双方の回収装置を提供する。【解決手段】導入ラインＬ11により排ガス中のＣＯ２またはＨ２Ｓを吸収した吸収液１７の一部を導入して貯留するリクレーマ５１と、リクレーマ５１に貯留された前記吸収液１７を加熱して回収蒸気５２を得る加熱部５３と、リクレーマ５１に吸収液１７を導入する導入ラインＬ11に介装され、吸収液(リーン溶液１７ａ）及びアルカリ剤５４を各々導入し、両者を混合して混合液５６とする混合タンク５５とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス中のＣＯ２又はＨ２Ｓを回収装置で回収する循環吸収液の一部を導入して貯留するリクレーマと、
前記リクレーマに貯留された前記吸収液を加熱して回収蒸気を得る加熱部と、
前記リクレーマに吸収液を導入する導入ラインに介装され、前記吸収液及びアルカリ剤を各々導入し、両者を混合する混合タンクとを備えることを特徴とするリクレーミング装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記リクレーマからの前記回収蒸気を排出する排出ラインに設けられ、前記回収蒸気に同伴される共存物質を分離する気液分離器と、
前記排出ラインに設けられ、前記気液分離器に導入する前記回収蒸気を冷却する冷却器とを備えることを特徴とするリクレーミング装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記混合タンクに、ＣＯ2回収装置からの還流水を導入し、前記吸収液及びアルカリ剤を希釈混合することを特徴とするリクレーミング装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記冷却器の冷却水が、前記還流水であることを特徴とするリクレーミング装置。
【請求項５】
排ガス中のＣＯ２又はＨ２ＳをＣＯ２又はＨ２Ｓ回収装置で回収する循環吸収液の一部をリクレーマで回収蒸気として回収する際に、
前記吸収液及びアルカリ剤を予め混合し、この混合液をリクレーマに導入して、回収蒸気を得ることを特徴とするリクレーミング方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記リクレーマからの前記回収蒸気を冷却し、その後同伴される共存物質を気液分離により分離し、液体状の共存物質を除去することを特徴とするリクレーミング方法。
【請求項７】
請求項５又は６において、
前記ＣＯ2回収装置からの還流水を導入、前記吸収液及びアルカリ剤を希釈混合することを特徴とするリクレーミング方法。
【請求項８】
請求項６において、
前記回収蒸気を冷却する冷却水が、前記還流水であることを特徴とするリクレーミング方法。
【請求項９】
ＣＯ2又はＨ2Ｓ又はその双方を含有するガスと吸収液とを接触させてＣＯ2又はＨ2Ｓ又はその双方を除去する吸収塔と、
ＣＯ2又はＨ2Ｓ又はその双方を吸収した溶液を再生して吸収液とする吸収液再生塔と、
前記再生塔で再生した吸収液の一部を抜出し、吸収液中の共存物質を除去する請求項１乃至４のいずれか一つのリクレーミング装置とを具備し、
再生塔で再生した吸収液を前記吸収塔で循環再利用すると共に、前記リクレーミング装置から回収された回収蒸気を再生塔へ導入することを特徴とするＣＯ2又はＨ2Ｓ又はその双方の回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リクレーミング装置及び方法、ＣＯ2又はＨ2Ｓ又はその双方の回収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球の温暖化の原因として、ＣＯ２による温室効果が指摘され、地球環境を守る上で国際的にもその対策が急務となってきた。ＣＯ２の発生源としては、化石燃料を燃焼させるあらゆる人間の活動分野に及び、その排出抑制への要求が一層強まる傾向にある。これに伴い、大量の化石燃料を使用する火力発電所などの動力発生設備を対象に、ボイラの排ガスをアルカノールアミン水溶液などのアミン系ＣＯ２吸収液と接触させ、排ガス中のＣＯ２を除去し回収する方法や、回収されたＣＯ２を大気へ放出することなく貯蔵する方法が精力的に研究されている。  
【０００３】
従来、特許文献１には、排ガス中のＣＯ２（二酸化炭素）とＳＯｘ（硫黄酸化物）を除去する方法が示されている。この方法は、排ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を還元して脱硝処理する脱硝工程と、排ガスに含まれるＳＯｘをスラリ中の炭酸カルシウムに接触させて脱硫処理する脱硫工程と、脱硝処理および脱硫処理された排ガスを吸収塔にてアミン系吸収液（アルカノールアミン水溶液）に向流接触させて排ガス中のＣＯ２を吸収液に吸収させる脱ＣＯ２工程と、再生塔にてＣＯ２を吸収したリッチ溶液からＣＯ２を除去したリーン溶液とし、再度吸収塔に戻す吸収液再生工程と、を含む。そして、この方法では、排ガス中の酸素でアルカノールアミンが酸化劣化したり、アルカノールアミンと残存ＮＯｘや残存ＳＯｘとが反応したりすることで生じた熱安定性塩と、排ガスに含まれる煤塵などの固形物とを含む劣化物が吸収液の通過する系内に蓄積される事態を防ぐため、リクレーマにて吸収液を加熱し共存物質をスラッジとして濃縮させて吸収液から劣化物を除去するリクレーミングを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２４５３３９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、従来のリクレーミング操作では、リクレーマ内に中和用の高濃度アルカリ剤（ＮａＯＨ）を直接全量投入し、その後、再生塔で再生された吸収液であるリーン溶液の一部をリクレーマ内に導入しているので、以下のような課題がある。
１）  リクレーマに投入されていた高濃度アルカリ剤と吸収液とが局所的に接触して、吸収液の供給部において、固体が析出し、リクレーマ運転が変動するという問題がある。
２）  この結果、リクレーマ内液の濃度に濃淡が生じ、この濃淡が生じる箇所へスチームが供給されることで、一部で激しい気化が起こるため、リクレーマから回収された回収蒸気に、リクレーマ内液が飛沫同伴し、再生塔へ吸収液共存成分が同伴するので、吸収液共存成分の分離除去が不十分である、という問題がある。
【０００６】
よって、リクレーマで吸収液を再生する際に、リクレーマから回収された回収蒸気に、リクレーマ内液が飛沫同伴し、再生塔へ吸収液共存成分が同伴することを防止するリクレーミング装置出現が切望されている。
【０００７】
本発明は、前記問題に鑑み、リクレーマから回収された回収蒸気に、リクレーマ内液が飛沫同伴し、再生塔へ吸収液共存成分が同伴することを防止することができるリクレーミング装置及び方法、ＣＯ2又はＨ2Ｓ又はその双方の回収装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ガス中のＣＯ２又はＨ２Ｓを回収装置で回収する循環吸収液の一部を導入して貯留するリクレーマと、前記リクレーマに貯留された前記吸収液を加熱して回収蒸気を得る加熱部と、前記リクレーマに吸収液を導入する導入ラインに介装され、前記吸収液及びアルカリ剤を各々導入し、両者を混合する混合タンクとを備えることを特徴とするリクレーミング装置にある。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記リクレーマからの前記回収蒸気を排出する排出ラインに設けられ、前記回収蒸気に同伴される共存物質を分離する気液分離器と、前記排出ラインに設けられ、前記気液分離器に導入する前記回収蒸気を冷却する冷却器とを備えることを特徴とするリクレーミング装置にある。
【００１０】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記混合タンクに、ＣＯ2回収装置からの還流水を導入し、前記吸収液及びアルカリ剤を希釈混合することを特徴とするリクレーミング装置にある。
【００１１】
第４の発明は、第２の発明において、前記冷却器の冷却水が、前記還流水であることを特徴とするリクレーミング装置にある。
【００１２】
第５の発明は、排ガス中のＣＯ２又はＨ２ＳをＣＯ２又はＨ２Ｓ回収装置で回収する循環吸収液の一部をリクレーマで回収蒸気として回収する際に、前記吸収液及びアルカリ剤を予め混合し、この混合液をリクレーマに導入して、回収蒸気を得ることを特徴とするリクレーミング方法にある。
【００１３】
第６の発明は、第５の発明において、前記リクレーマからの前記回収蒸気を冷却し、その後同伴される共存物質を気液分離により分離し、液体状の共存物質を除去することを特徴とするリクレーミング方法にある。
【００１４】
第７の発明は、第５又は６の発明において、前記ＣＯ2回収装置からの還流水を導入、前記吸収液及びアルカリ剤を希釈混合することを特徴とするリクレーミング方法にある。
【００１５】
第８の発明は、第６の発明において、前記回収蒸気を冷却する冷却水が、前記還流水であることを特徴とするリクレーミング方法にある。
【００１６】
第９の発明は、ＣＯ2又はＨ2Ｓ又はその双方を含有するガスと吸収液とを接触させてＣＯ2又はＨ2Ｓ又はその双方を除去する吸収塔と、ＣＯ2又はＨ2Ｓ又はその双方を吸収した溶液を再生して吸収液とする吸収液再生塔と、前記再生塔で再生した吸収液の一部を抜出し、吸収液中の共存物質を除去する第１乃至４のいずれか一つの発明のリクレーミング装置とを具備し、再生塔で再生した吸収液を前記吸収塔で循環再利用すると共に、前記リクレーミング装置から回収された回収蒸気を再生塔へ導入することを特徴とするＣＯ2又はＨ2Ｓ又はその双方の回収装置にある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、リクレーマの導入する以前に、混合タンクで吸収液とアルカリ剤とを予め混合することで、均一な状態でリクレーミング運転が行われるので、リクレーマから回収された回収蒸気に、リクレーマ内液が飛沫同伴し、再生塔へ吸収液共存成分が同伴することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施例１に係るＣＯ2又はＨ2Ｓ又はその双方の回収装置の概略図である。
【図２】図２は、実施例１に係るリクレーミング装置の概略図である。
【図３】図３は、従来例と実施例１とにおける回収蒸気中の共存物質の濃度割合を示す図である。
【図４】図４は、実施例２に係るＣＯ2又はＨ2Ｓ又はその双方の回収装置の概略図である。
【図５】図５は、従来例と実施例２とにおける回収蒸気中の選択的除去率比を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例１】
【００２０】
本発明のガス中のＣＯ2又はＨ2Ｓ又はその双方を除去する方法で採用できるプロセスは、特に限定されないが、ＣＯ2を除去する除去装置の一例について図１を参照しつつ説明する。
【００２１】
本発明により処理されるガスとしては、例えば石炭ガス化ガス、合成ガス、コークス炉ガス、石油ガス、天然ガス、燃焼排ガス等を挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、ＣＯ2やＨ2Ｓ等の酸性ガスを含むガスであれば、いずれのガスでもよい。
以下の実施例では、酸性ガスとして、ＣＯ2を含む排ガスについて、説明する。
【００２２】
図１は、実施例１に係る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、実施例１に係るＣＯ2回収装置１２Ａは、ボイラやガスタービン等の産業燃焼設備１３から排出されたＣＯ2とＯ2とを含有する排ガス１４を冷却水１５によって冷却する排ガス冷却装置１６と、冷却されたＣＯ2を含有する排ガス１４とＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液（以下、「吸収液」ともいう。）１７とを接触させて排ガス１４からＣＯ2を除去するＣＯ2回収部１８Ａを有するＣＯ2吸収塔１８と、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液（以下、「リッチ溶液」ともいう。）１９からＣＯ2を放出させてＣＯ2吸収液を再生する吸収液再生塔２０とを有する。そして、このＣＯ2回収装置１２では、吸収液再生塔２０でＣＯ2を除去した再生ＣＯ2吸収液（以下、「リーン溶液」ともいう。）１７はＣＯ2吸収塔１８でＣＯ2吸収液として再利用する。
【００２３】
なお、図１中、符号１３ａは煙道、１３ｂは煙突、２７ａはスチーム凝縮水である。前記ＣＯ2回収装置は、既設の排ガス源からＣＯ2を回収するために後付で設けられる場合と、新設排ガス源に同時付設される場合とがある。煙突１３ｂには開閉可能な扉を設置し、ＣＯ2回収装置１２の運転時は閉止する。また排ガス源は稼動しているが、ＣＯ2回収装置１２の運転を停止した際は開放するように設定する。
【００２４】
このＣＯ2回収装置１２を用いたＣＯ2回収方法では、まず、ＣＯ2を含んだボイラやガスタービン等の産業燃焼設備１３からの排ガス１４は、排ガス送風機２２により昇圧された後、排ガス冷却装置１６に送られ、ここで冷却水１５により冷却され、ＣＯ2吸収塔１８に送られる。
【００２５】
ＣＯ2吸収塔１８において、排ガス１４は本実施例に係るアミン吸収液であるＣＯ2吸収液１７と向流接触し、排ガス１４中のＣＯ2は、化学反応によりＣＯ2吸収液１７に吸収される。
ＣＯ2回収部１８ＡでＣＯ2が除去された後のＣＯ2除去排ガスは、ＣＯ2吸収塔１８内の水洗部１８Ｂでノズルから供給されるＣＯ2吸収液を含む循環する洗浄水２１と気液接触して、ＣＯ2除去排ガスに同伴するＣＯ2吸収液１７が回収され、その後ＣＯ2が除去された排ガス２３は系外に放出される。
また、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液１９であるリッチ溶液は、リッチ溶液ポンプ２４により昇圧され、リッチ溶液供給ラインＬ1に介装されたリッチ・リーン溶液熱交換器２５において、吸収液再生塔２０で再生されたＣＯ2吸収液１７であるリーン溶液により加熱され、吸収液再生塔２０に供給される。
【００２６】
吸収液再生塔２０の上部から内部に放出されたリッチ溶液１９は、底部から供給される水蒸気により吸熱反応を生じて、大部分のＣＯ2を放出する。吸収液再生塔２０内で一部または大部分のＣＯ2を放出したＣＯ2吸収液はセミリーン溶液と呼称される。このセミリーン溶液は、吸収液再生塔２０の底部に至る頃には、ほぼ全てのＣＯ2が除去されたＣＯ2吸収液（リーン溶液）１７となる。このリーン溶液１７はその一部が再生加熱器２６で水蒸気２７により加熱され、吸収液再生塔２０内部に水蒸気を供給している。
【００２７】
一方、吸収液再生塔２０の塔頂部からは、塔内においてリッチ溶液１９およびセミリーン溶液から放出された水蒸気を伴ったＣＯ2同伴ガス２８が導出され、コンデンサ２９により水蒸気が凝縮され、分離ドラム３０にて水が分離され、ＣＯ2ガス４０が系外に放出されて、別途圧縮器４１により圧縮され、回収される。この圧縮・回収されたＣＯ2ガス４２は、分離ドラム４３を経由した後、石油増進回収法（ＥＯＲ：Enhanced  Oil  Recovery）を用いて油田中に圧入するか、帯水層へ貯留し、温暖化対策を図っている。
水蒸気を伴ったＣＯ2同伴ガス２８から分離ドラム３０にて分離・還流された還流水３１は還流水循環ポンプ３５にて吸収液再生塔２０の上部と循環洗浄水２１側に各々供給される。
【００２８】
再生されたＣＯ2吸収液（リーン溶液）１７は、リッチ溶液供給ラインＬ1とリーン溶液供給ラインＬ2との交差部に介装されたリッチ・リーン溶液熱交換器２５にて、リッチ溶液１９により冷却され、つづいてリーン溶液ポンプ３２にて昇圧され、さらにリーン溶液クーラ３３にて冷却された後、ＣＯ2吸収塔１８内に供給される。なお、この実施の形態では、あくまでその概要を説明するものであり、付属する機器を一部省略して説明している。
【００２９】
吸収液再生塔２０で再生された吸収液１７は、その一部がリーン溶液供給ラインＬ２から導入ラインＬ11で分岐され、リクレーマ５１に導入され、水蒸気２７を供給して吸収液を間接加熱することで、共存する共存物質を分離している。
【００３０】
図２は、実施例１に係るリクレーミング装置の概略図である。
図２に示すように、本実施例に係るリクレーミング装置は、導入ラインＬ11により排ガス１４中のＣＯ２またはＨ２Ｓを吸収した吸収液１７の一部を導入して貯留するリクレーマ５１と、リクレーマ５１に貯留された前記吸収液１７を加熱して回収蒸気５２を得る加熱部５３と、リクレーマ５１に吸収液１７を導入する導入ラインＬ11に介装され、吸収液(リーン溶液１７ａ）及びアルカリ剤５４を各々導入し、両者を混合して混合液５６とする混合タンク５５とを備えるものである。なお、加熱部５３には加熱水蒸気２７を導入して、間接加熱し、蒸気凝縮水２７ａとしている。
【００３１】
本実施例では、この混合タンク５５に、ＣＯ2回収装置１２からの還流水３１を導入し、前記吸収液(リーン溶液)１７ａ及びアルカリ剤５４を希釈混合するようにしている。ＣＯ2回収装置１２Ａは閉鎖系であるので、希釈のために、外部から希釈水を導入すると水バランスが悪くなるからである。
【００３２】
この混合タンク５５では、吸収液１７、アルカリ剤５４及び還流水３１を各々導入し、事前にアルカリ剤と混合している。この事前混合を行うことにより濃度を均一とし、その後混合液５６を導入ラインＬ11によりリクレーマ５１に供給するようにしている。
【００３３】
この結果、混合タンク５５で事前に吸収液１７、アルカリ剤５４及び還流水３１を混合することで、濃度の均一化により、リクレーマの運転変動が防止され、運転変動による飛沫同伴が防止される。
【００３４】
この混合の際には、アルカリ剤は最初から混合タンク５５内に投入せず、吸収液の導入と共に、徐々に添加することが好ましい。
【００３５】
その際、導入ラインＬ11に第１ｐＨ計５７Ａを設置し、ｐＨ制御しつつアルカリ剤を供給する。
そして、導入の際の吸収液１７を第１ｐＨ計５７Ａで計測し、そのｐＨの値を「Ｘ」とすると、混合した混合タンク５５内の混合液５６を第２ｐＨ計５７ＢでのｐＨが「Ｙ」とすると、その差「Ｙ−Ｘ」が「１」以上アルカリ側となるように、アルカリ剤５４を添加するようにしている。
これにより、必要量のアルカリ剤が添加され、過剰なアルカリ剤の添加が防止される。
【００３６】
このように吸収液（アミン硝酸塩、アミン硫酸塩を含む。）にアルカリ剤（ＮａＯＨ）を調整しつつ添加することで、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウムとすることで、アミンをイオン状態からフリーなアミンの状態とし、このフリーなアミンを含む混合液をリクレーマに導入する。
【００３７】
この事前に混合液５６とすると共に、アルカリ調整することで、フリーとなったアミンは蒸気圧を持つので、気化体として回収蒸気として回収される。イオン状態のままでは蒸気圧を持たないので、回収蒸気に同伴されない。
添加されたアルカリ剤により固定された、この蒸気圧を持たない共存物質は、リクレーマ残渣５８として、リクレーマ５１の底部から抜出され、別途処理される。
【００３８】
このように、混合タンク５５を設けて事前に吸収液１７、アルカリ剤５４及び還流水３１を混合液５６とした後、リクレーマ５１内に導入するので、従来のように、直接これらを導入する場合と異なり、リクレーマ５１内での濃度不均一化が防止される。
この結果、従来のような濃度不均一に起因する一部での激しい気化に伴う運転変動が防止され、回収蒸気５２に同伴するリクレーマ内液の飛散が防止される。これにより、吸収液共存物質の選択的分離除去が改良され、吸収液腐食性軽減を含めた運転信頼性向上が図れる。
【００３９】
図３を参照して、本実施例に効果を説明する。
図３は、従来例と実施例１とにおける回収蒸気中の共存物質の濃度割合（従来例を基準（１）とする。）を示す図である。従来技術は、本実施例のように混合タンクを設けず、そのままリクレーマで混合した場合である。
回収蒸気５２中の共存物質の濃度割合について、従来例を基準（１）とすると、本実施例の場合は１０％以下と大幅に低減した。
【実施例２】
【００４０】
本発明の実施例に係るリクレーミング装置ついて、図面を参照して説明する。図４は、実施例２に係るＣＯ2又はＨ2Ｓ又はその双方の回収装置の概略図である。なお、実施例１と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図４に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収装置１２Ｂは、実施例１のリクレーミング装置において、さらにリクレーマ５１からの前記回収蒸気５２を排出する排出ラインＬ12に設けられ、前記回収蒸気５２に同伴される共存物質６０を分離する気液分離器６１と、前記排出ラインＬ12に設けられ、前記気液分離器６１に導入する前記回収蒸気５３を冷却する第１冷却器６２とを備えるものである。
【００４１】
また、本実施例では、第１冷却器６２には、ＣＯ2回収装置１２の還流水３１を導入している。なお、この還流水３１は、気液分離器６１で分離された共存物質（液体）の冷却用の第２冷却器６３を通過させた後、冷却水ラインＬ15により、第１冷却器６２に導入している。
【００４２】
リクレーマ５１において、蒸気圧を持つ共存物質は、回収蒸気５２に同伴されるので、実施例２のように気液分離装置６１を用いて分離することで、同伴した共存物質６０を分離除去することができる。なお、分離された吸収剤蒸気１７ｃは気液分離装置６１上部から再生塔２０の下部に導入ラインＬ13により供給されている。また共存物質（液体）６０は気液分離装置６１下部から排出ラインＬ14により排出される。
【００４３】
すなわち、吸収液のフリー状態のアミンより、沸点が高い共存物質は、その沸点に応じて第１冷却器６２で冷却させて、本実施例の場合は温度を約６〜７℃程度低下させることで、液化させて気液分離器６１にて分離される。
【００４４】
図５を参照して、本実施例に効果を説明する。
図５は、従来例と実施例２とにおける回収蒸気中の選択的除去率比（従来例を基準（１）とする。）を示す図である。従来技術は、本実施例のように気液分離器を設けず、そのままリクレーマで混合した場合である。
回収蒸気５２中からの共存物質の選択除去率比について、従来例を基準（１）とすると、本実施例の場合は４０と大幅に除去することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１２  ＣＯ2回収装置
１３  産業燃焼設備
１４  排ガス
１６  排ガス冷却装置
１７  ＣＯ2吸収液（リーン溶液）
１８  ＣＯ2吸収塔
１９  ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液（リッチ溶液）
２０  吸収液再生塔
２１  洗浄水
５１  リクレーマ
５２  回収蒸気
５４  アルカリ剤
５５  混合タンク
５６  混合液
【図１】
2015077581.tif 000003
【図２】
2015077581.tif 000004
【図３】
2015077581.tif 000005
【図４】
2015077581.tif 000006
【図５】
2015077581.tif 000007