(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素含有ガスが導入され、二酸化炭素を吸収する吸収液と接触させて二酸化炭素を吸収した第１リッチ液を生成し排出する吸収塔と、
前記第１リッチ液を加熱する熱交換器と、
前記熱交換器により加熱された前記第１リッチ液を第２リッチ液及び第３リッチ液に分流する分流装置と、
前記第２リッチ液を加熱することにより、二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第１セミリーン液を排出する第１二酸化炭素放出器と、
前記第３リッチ液を加熱することにより、二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第２セミリーン液を排出する第２二酸化炭素放出器と、
前記第１セミリーン液及び前記第２セミリーン液を加熱することにより、残存していた二酸化炭素を含有する蒸気を放散させて分離したリーン液を生成して前記吸収塔に戻す再生塔と、
を備え、
前記吸収塔と前記熱交換器との間で、前記第１リッチ液の一部が分流され、
前記第１二酸化炭素放出器は、前記再生塔から排出された前記リーン液を熱源として前記第２リッチ液を加熱し、
前記第２二酸化炭素放出器は、前記再生塔から放散される二酸化炭素含有蒸気を熱源として前記第３リッチ液及び前記第１リッチ液の一部を加熱し、
前記熱交換器は、前記第１二酸化炭素放出器を通過した前記リーン液を熱源として前記第１リッチ液を加熱することを特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項２】
二酸化炭素含有ガスが導入され、二酸化炭素を吸収する吸収液と接触させて二酸化炭素を吸収した第１リッチ液を生成し排出する吸収塔と、
前記第１リッチ液を加熱する熱交換器と、
前記熱交換器により加熱された前記第１リッチ液を第２リッチ液及び第３リッチ液に分流する分流装置と、
前記第２リッチ液を加熱することにより、二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第１セミリーン液を排出する第１二酸化炭素放出器と、
前記第３リッチ液を加熱することにより、二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第２セミリーン液を排出する第２二酸化炭素放出器と、
前記吸収塔と前記熱交換器との間で分流された前記第１リッチ液の一部を加熱することにより、二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第３セミリーン液を排出する第３二酸化炭素放出器と、
前記第１セミリーン液、前記第２セミリーン液、及び前記第３セミリーン液を加熱することにより、残存していた二酸化炭素を含有する蒸気を放散させて分離したリーン液を生成して前記吸収塔に戻す再生塔と、
を備え、
前記第１二酸化炭素放出器は、前記再生塔から排出された前記リーン液を熱源として前記第２リッチ液を加熱し、
前記第２二酸化炭素放出器は、前記再生塔から放散される二酸化炭素含有蒸気を熱源として前記第３リッチ液を加熱し、
前記第３二酸化炭素放出器は、前記再生塔から放散される前記二酸化炭素含有蒸気が前記第２二酸化炭素放出器を介して供給され、この二酸化炭素含有蒸気を熱源として前記第１リッチ液の一部を加熱し、
前記熱交換器は、前記第１二酸化炭素放出器を通過した前記リーン液を熱源として前記第１リッチ液を加熱することを特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項３】
前記第２二酸化炭素放出器は、前記再生塔内に設けられた充填層であり、
前記充填層は、前記再生塔への前記第１セミリーン液の供給箇所より高い位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項４】
二酸化炭素含有ガスが導入され、二酸化炭素を吸収する吸収液と接触させて二酸化炭素を吸収した第１リッチ液を生成し排出する吸収塔と、
前記第１リッチ液を加熱する熱交換器と、
前記熱交換器により加熱された前記第１リッチ液を第２リッチ液及び第３リッチ液に分流する分流装置と、
前記第２リッチ液を加熱することにより、二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第１セミリーン液を排出する第１二酸化炭素放出器と、
前記第３リッチ液を加熱することにより、二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第２セミリーン液を排出する第２二酸化炭素放出器と、
前記第１セミリーン液及び前記第２セミリーン液を加熱することにより、残存していた二酸化炭素を含有する蒸気を放散させて分離したリーン液を生成して前記吸収塔に戻す再生塔と、
を備え、
前記第１二酸化炭素放出器は、前記再生塔から排出された前記リーン液を熱源として前記第２リッチ液を加熱し、
前記第２二酸化炭素放出器は、前記再生塔から放散される二酸化炭素含有蒸気を熱源として前記第３リッチ液を加熱し、
前記熱交換器は、前記第１二酸化炭素放出器を通過した前記リーン液を熱源として前記第１リッチ液を加熱し、
前記第２二酸化炭素放出器は、前記再生塔内において、前記再生塔への前記第１セミリーン液の供給箇所より高い位置に設けられており、
前記吸収塔と前記熱交換器との間で前記第１リッチ液の一部が分流され、前記第１リッチ液の一部は前記第２二酸化炭素放出器に供給されることを特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項５】
二酸化炭素含有ガスが導入され、二酸化炭素を吸収する吸収液と接触させて二酸化炭素を吸収した第１リッチ液を生成し排出する吸収塔と、
前記第１リッチ液を加熱する熱交換器と、
前記熱交換器により加熱された前記第１リッチ液を第２リッチ液及び第３リッチ液に分流する分流装置と、
前記第２リッチ液を加熱することにより、二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第１セミリーン液を排出する第１二酸化炭素放出器と、
前記第３リッチ液を加熱することにより、二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第２セミリーン液を排出する第２二酸化炭素放出器と、
前記吸収塔と前記熱交換器との間で分流された前記第１リッチ液の一部を加熱することにより、二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第３セミリーン液を排出する第３二酸化炭素放出器と、
前記第１セミリーン液、前記第２セミリーン液、及び前記第３セミリーン液を加熱することにより、残存していた二酸化炭素を含有する蒸気を放散させて分離したリーン液を生成して前記吸収塔に戻す再生塔と、
を備え、
前記第１二酸化炭素放出器は、前記再生塔から排出された前記リーン液を熱源として前記第２リッチ液を加熱し、
前記第２二酸化炭素放出器は、前記再生塔から放散される二酸化炭素含有蒸気を熱源として前記第３リッチ液を加熱し、
前記第３二酸化炭素放出器は、前記再生塔から放散される前記二酸化炭素含有蒸気が前記第２二酸化炭素放出器を介して供給され、この二酸化炭素含有蒸気を熱源として前記第１リッチ液の一部を加熱し、
前記熱交換器は、前記第１二酸化炭素放出器を通過した前記リーン液を熱源として前記第１リッチ液を加熱し、
前記第２二酸化炭素放出器は、前記再生塔内において、前記再生塔への前記第１セミリーン液の供給箇所より高い位置に設けられており、
前記第３二酸化炭素放出器は、前記再生塔内において、前記第２二酸化炭素放出器より高い位置に設けられていることを特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項６】
二酸化炭素含有ガスを吸収塔に導入し、二酸化炭素を吸収する吸収液と接触させて二酸化炭素を吸収した第１リッチ液を生成し前記吸収塔から排出する工程と、
前記第１リッチ液を第２リッチ液及び第３リッチ液に分流する工程と、
前記第１リッチ液を前記第２リッチ液及び前記第３リッチ液に分流する前に、前記第１リッチ液の一部を分流する工程と、
リーン液を用いて第１二酸化炭素放出器により前記第２リッチ液を加熱し、一部の二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第１セミリーン液を排出する工程と、
第２二酸化炭素放出器により前記第３リッチ液及び前記第１リッチ液の一部を加熱し、一部の二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第２セミリーン液を排出する工程と、
前記第１セミリーン液及び前記第２セミリーン液を再生塔内で加熱し、残存していた二酸化炭素を含有する蒸気を放散させて分離し、前記リーン液を生成する工程と、
前記第２リッチ液を加熱した前記リーン液を用いて、前記第１リッチ液の一部を分流した後において前記第２リッチ液及び前記第３リッチ液に分流する前に前記第１リッチ液を加熱する工程と、
を備える二酸化炭素回収方法。
【請求項７】
二酸化炭素含有ガスを吸収塔に導入し、二酸化炭素を吸収する吸収液と接触させて二酸化炭素を吸収した第１リッチ液を生成し前記吸収塔から排出する工程と、
前記第１リッチ液を第２リッチ液及び第３リッチ液に分流する工程と、
前記第１リッチ液を前記第２リッチ液及び前記第３リッチ液に分流する前に、前記第１リッチ液の一部を分流する工程と、
再生塔から排出されたリーン液を用いて前記第２リッチ液を加熱し、一部の二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第１セミリーン液を排出する工程と、
前記再生塔から放散される二酸化炭素含有蒸気を用いて前記第３リッチ液を加熱し、一部の二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第２セミリーン液を排出する工程と、
前記第３リッチ液を加熱した前記二酸化炭素含有蒸気を用いて前記第１リッチ液の一部を加熱し、一部の二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第３セミリーン液を排出する工程と、
前記第１セミリーン液、前記第２セミリーン液、及び前記第３セミリーン液を前記再生塔内で加熱し、残存していた二酸化炭素を含有する蒸気を放散させて分離し、前記リーン液を生成する工程と、
前記第２リッチ液を加熱した前記リーン液を用いて、前記第１リッチ液の一部を分流した後において前記第２リッチ液及び前記第３リッチ液に分流する前に前記第１リッチ液を加熱する工程と、
を備える二酸化炭素回収方法。
【請求項８】
二酸化炭素含有ガスを吸収塔に導入し、二酸化炭素を吸収する吸収液と接触させて二酸化炭素を吸収した第１リッチ液を生成し前記吸収塔から排出する工程と、
前記第１リッチ液を第２リッチ液及び第３リッチ液に分流する工程と、
前記第１リッチ液を前記第２リッチ液及び前記第３リッチ液に分流する前に、前記第１リッチ液の一部を分流する工程と、
リーン液を用いて第１二酸化炭素放出器により前記第２リッチ液を加熱し、一部の二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第１セミリーン液を排出する工程と、
第２二酸化炭素放出器により前記第３リッチ液及び前記第１リッチ液の一部を加熱し、一部の二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第２セミリーン液を排出する工程と、
前記第１セミリーン液及び前記第２セミリーン液を再生塔内で加熱し、残存していた二酸化炭素を含有する蒸気を放散させて分離し、前記リーン液を生成する工程と、
前記第２リッチ液を加熱した前記リーン液を用いて、前記第１リッチ液の一部を分流した後において前記第２リッチ液及び前記第３リッチ液に分流する前に前記第１リッチ液を加熱する工程と、
を備え、
前記第２二酸化炭素放出器は、前記再生塔内において、前記再生塔への前記第１セミリーン液の供給箇所より高い位置に設けられている二酸化炭素回収方法。
【請求項９】
二酸化炭素含有ガスを吸収塔に導入し、二酸化炭素を吸収する吸収液と接触させて二酸化炭素を吸収した第１リッチ液を生成し前記吸収塔から排出する工程と、
前記第１リッチ液を第２リッチ液及び第３リッチ液に分流する工程と、
前記第１リッチ液を前記第２リッチ液及び前記第３リッチ液に分流する前に、前記第１リッチ液の一部を分流する工程と、
再生塔から排出されたリーン液を用いて第１二酸化炭素放出器により前記第２リッチ液を加熱し、一部の二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第１セミリーン液を排出する工程と、
前記再生塔から放散される二酸化炭素含有蒸気を用いて第２二酸化炭素放出器により前記第３リッチ液を加熱し、一部の二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第２セミリーン液を排出する工程と、
前記第３リッチ液を加熱した前記二酸化炭素含有蒸気を用いて第３二酸化炭素放出器により前記第１リッチ液の一部を加熱し、一部の二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第３セミリーン液を排出する工程と、
前記第１セミリーン液、前記第２セミリーン液、及び前記第３セミリーン液を前記再生塔内で加熱し、残存していた二酸化炭素を含有する蒸気を放散させて分離し、前記リーン液を生成する工程と、
前記第２リッチ液を加熱した前記リーン液を用いて、前記第２リッチ液及び前記第３リッチ液に分流する前に前記第１リッチ液を加熱する工程と、
を備え、
前記第２二酸化炭素放出器は、前記再生塔内において、前記再生塔への前記第１セミリーン液の供給箇所より高い位置に設けられており、
前記第３二酸化炭素放出器は、前記再生塔内において、前記第２二酸化炭素放出器より高い位置に設けられている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及び二酸化炭素回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の回収に関し、地球規模で懸念される地球温暖化問題に対する有効な対策として二酸化炭素回収貯留技術が注目されている。特に、火力発電所やプロセス排出ガスを対象に、二酸化炭素を水溶液により回収する手法が検討されている。
【０００３】
このような二酸化炭素回収装置として、二酸化炭素含有ガスを吸収液に吸収させてリッチ液を生成する吸収塔と、吸収塔から排出されたリッチ液を加熱することにより二酸化炭素を蒸気と共に放散させて分離し、生成されたリーン液を吸収塔に戻す放散塔と、放散塔から吸収塔に供給されるリーン液が通過する第１の熱交換器と、放散塔で分離された二酸化炭素含有蒸気が通過する第２の熱交換器と、吸収塔から排出されたリッチ液を第１、第２の熱交換器に分流する分流装置とを備え、第１、第２の熱交換器に導入されたリッチ液がそれぞれリーン液及び二酸化炭素含有蒸気と熱交換した後に、放散塔に供給されるようにしたものが知られている。
【０００４】
上述した従来の二酸化炭素回収装置では、放散塔で分離された二酸化炭素含有蒸気の有する熱エネルギを、分流したリッチ液によって第２の熱交換器において回収することできるが、第１の熱交換器を通過するリッチ液の流量が低下して温度が上昇し易くなり、結果として高温側流体であるリーン液との温度差が小さくなることによって、この部位におけるリーン液からの熱エネルギ回収量が、分流しない場合よりも低下してしまうという問題点がある。この傾向は、二酸化炭素回収装置の消費蒸気量低減のために、伝熱面積を増やす等の方策により第１の熱交換器の高性能化を図った場合において、より顕著となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１４０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、リッチ液によるリーン液および二酸化炭素含有蒸気からの熱回収を効果的に行うことが可能な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】
【０００７】
本実施形態によれば、二酸化炭素回収装置は、二酸化炭素含有ガスが導入され、二酸化炭素を吸収する吸収液と接触させて二酸化炭素を吸収した第１リッチ液を生成し排出する吸収塔と、前記第１リッチ液を加熱する熱交換器と、前記熱交換器により加熱された前記第１リッチ液を第２リッチ液及び第３リッチ液に分流する分流装置と、前記第２リッチ液を加熱することにより、二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第１セミリーン液を排出する第１二酸化炭素放出器と、前記第３リッチ液を加熱することにより、二酸化炭素を含有する蒸気を放散させた第２セミリーン液を排出する第２二酸化炭素放出器と、前記第１セミリーン液及び前記第２セミリーン液を加熱することにより、残存していた二酸化炭素を含有する蒸気を放散させて分離したリーン液を生成して前記吸収塔に戻す再生塔と、を備える。前記第１二酸化炭素放出器は、前記再生塔から排出された前記リーン液を熱源として前記第２リッチ液を加熱し、前記第２二酸化炭素放出器は、前記再生塔から放散される二酸化炭素含有蒸気を熱源として前記第３リッチ液を加熱し、前記熱交換器は、前記第１二酸化炭素放出器を通過した前記リーン液を熱源として前記第１リッチ液を加熱する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態による二酸化炭素回収装置の概略構成図。
【図２】第１の実施形態におけるリッチ液及びリーン液の温度と、交換熱量との関係を示すグラフ。
【図３】比較例による二酸化炭素回収装置の概略構成図。
【図４】比較例におけるリッチ液及びリーン液の温度と、交換熱量との関係を示すグラフ。
【図５】第２の実施形態による二酸化炭素回収装置の概略構成図。
【図６】同第２の実施形態による二酸化炭素回収装置の性能曲線を示すグラフ。
【図７】第３の実施形態による二酸化炭素回収装置の概略構成図。
【図８】第４の実施形態による二酸化炭素回収装置の概略構成図。
【図９】第５の実施形態による二酸化炭素回収装置の概略構成図。
【図１０】第６の実施形態による二酸化炭素回収装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）図１に第１の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成を示す。二酸化炭素回収装置１は、主要な構成要素として、吸収塔１０１、再生塔１０２、二酸化炭素放出器１０３、１０４、冷却器１０５、１０６、リボイラ１０８、熱交換器１０９、気液分離器１３２を備えている。
【００１１】
さらに二酸化炭素回収装置１は、ポンプ２０１、２０２、分流装置１０７、合流装置１１０を備えている。
【００１２】
吸収塔１０１において、二酸化炭素含有ガス１１１が導入され、二酸化炭素を吸収する吸収液と接触し、二酸化炭素を吸収したリッチ液３０１が生成される。
【００１３】
ここで吸収塔１０１は、例えば向流型気液接触装置から成り、下部から供給された二酸化炭素含有ガス１１１を、上部から流下するリーン液３１９と気液接触させるように構成されている。
【００１４】
吸収塔１０１に供給される二酸化炭素含有ガス１１１は特に限定されるものではないが、例えば燃焼排ガスやプロセス排ガス等であってもよく、必要に応じて冷却処理後に導入してもよい。
【００１５】
また吸収液は特に限定されるものではなく、例えばモノエタノールアミン（ＭＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）等のアミン系水溶液を用いてもよい。吸収塔１０１で二酸化炭素が除去された脱二酸化炭素ガス１１２は、吸収塔１０１の上部から排出される。
【００１６】
吸収塔１０１から排出されたリッチ液３０１は、ポンプ２０１を介して熱交換器１０９に導入され、リーン液３１９によって所望の温度まで加熱される。
【００１７】
熱交換器１０９において加熱されたリッチ液３０１は分流装置１０７に与えられ、所望の流量比でリッチ液３０２、３０３に分流される。
【００１８】
リッチ液３０２、３０３はそれぞれ二酸化炭素放出器１０３、１０４において加熱され、一部の二酸化炭素が蒸気と共に放散され、二酸化炭素の一部が液体から除去された気液２相のセミリーン液３２０、３０６となって排出される。
【００１９】
ここで、第１の二酸化炭素放出器である二酸化炭素放出器１０３では、再生塔１０２から吸収塔１０１に供給されるリーン液３１９が加熱源となる。
【００２０】
第２の二酸化炭素放出器である二酸化炭素放出器１０４では、後述する再生塔１０２で分離された二酸化炭素含有蒸気３１０が加熱源となる。
【００２１】
このように、二酸化炭素放出器１０３、１０４にそれぞれ供給されたリッチ液３０２、３０３が、リーン液３１９、二酸化炭素含有蒸気３１０との熱交換により加熱され、一部の二酸化炭素を蒸気と共に放散させる。
【００２２】
二酸化炭素放出器１０４では水蒸気の一部が凝縮し、排出された二酸化炭素含有蒸気３１１は冷却器１０５へ供給され、外部から供給される冷水等の冷媒により冷却されて気液分離器１３２に排出される。気液分離器１３２において、二酸化炭素３１５と凝縮水３１４とに分離されて排出される。
【００２３】
二酸化炭素の一部が放出されたセミリーン液３２０、３０６は、合流装置１１０にて合流し、再生塔１０２に供給される。
【００２４】
再生塔１０２は充填層１０２ａを備え、合流装置１１０から供給されたセミリーン液が加熱されることにより大部分の二酸化炭素が蒸気と共に放散されて分離し上部から二酸化炭素含有蒸気３１０として排出され、二酸化炭素の大部分が除去されたリーン液３１９が吸収塔１０１に戻される。
【００２５】
再生塔１０２は、例えば向流型気液接触装置であり、貯留液の加熱はリボイラ１０８において外部供給熱である高温蒸気と熱交換することにより行われる。
【００２６】
再生塔１０２から吸収塔１０１にリーン液３１９が供給される経路において、二酸化炭素放出器１０３、熱交換器１０９、冷却器１０６が順に設けられている。再生塔１０２から排出されたリーン液３１９は、ポンプ２０２を介して二酸化炭素放出器１０３に供給される。リーン液３１９は、二酸化炭素放出器１０３においてリッチ液３０２と熱交換し、熱交換器１０９においてリッチ液３０１と熱交換し、冷却器１０６において外部から供給される冷水等の冷媒により冷却された後、吸収塔１０１に戻される。
【００２７】
以上の構成を備える二酸化炭素回収装置１によれば、以下のような作用、効果が得られる。
【００２８】
まず、吸収塔１０１において、二酸化炭素含有ガス１１１が吸収液に吸収されてリッチ液３０１が生成される二酸化炭素の吸収工程が行われる。
【００２９】
吸収塔１０１から排出されたリッチ液３０１は、熱交換器１０９においてリーン液３１９により加熱（予熱）された後に分流され、それぞれ二酸化炭素放出器１０３、１０４において一部の二酸化炭素が放散された気液２相のセミリーン液３２０、３０６となる。合流装置１１０により合流したセミリーン液３２０、３０６は再生塔１０２に供給され、リボイラ１０８により加熱されて液相に残存していた二酸化炭素が放散されて、二酸化炭素含有蒸気として上方に向かって移動する。
【００３０】
再生塔１０２の上部からは、二酸化炭素含有蒸気３１０が排出される一方、リーン液３１９が吸収塔１０１に戻される。
【００３１】
このようにして、二酸化炭素を吸収したリッチ液３０１がリーン液３１９となる再生工程が行われる。
【００３２】
再生塔１０２から排出されたリーン液３１９は、二酸化炭素放出器１０３、熱交換器１０９、冷却器１０６を通過して吸収塔１０１に供給される。また、再生塔１０２で分離された二酸化炭素含有蒸気３１０は、二酸化炭素放出器１０４、冷却器１０５を通過して気液分離器１３２に供給される。
【００３３】
吸収塔１０１から排出されたリッチ液３０１は、熱交換器１０９においてリーン液３１９により予熱された後に、分流装置１０７により分流されて二酸化炭素放出器１０３、１０４に導入され、それぞれリーン液３１９、二酸化炭素含有蒸気３１０と熱交換した後、再生塔１０２に供給される。
【００３４】
２つの二酸化炭素放出器１０３、１０４を用いて、再生塔１０２に導入するセミリーン液３２０、３０６の温度を十分高めることができると共に、二酸化炭素の一部が放散される。二酸化炭素の放散およびそれに伴う水分の蒸発は吸熱反応であり、二酸化炭素放出器１０３内におけるリッチ液とリーン液の温度差、あるいは二酸化炭素放出器１０４内におけるリッチ液と二酸化炭素含有蒸気の温度差を、リッチ液が相変化しない場合に比べて大きくすることができるので、リッチ液によるリーン液および二酸化炭素含有蒸気からの熱回収をより効果的に行うことが可能になる。
【００３５】
また、分流前のリッチ液３０１を熱交換器１０９でリーン液との温度差を確保しつつ予め加熱しているため、二酸化炭素放出器１０３において二酸化炭素の放散および水分の蒸発が生じるまでの間に、リッチ液とリーン液の温度が過度に近接する（温度差が極めて小さくなる）ことを防止することができ、熱交換の効率が低下することを抑制できる。
【００３６】
図２は、熱交換器１０９及び二酸化炭素放出器１０３を併せて考えた場合の、リッチ液及びリーン液の温度と、交換熱量との関係を示すグラフである。図中、リッチ液は実線、リーン液は破線で示している。図２から分かるように、温度上昇に伴って吸熱反応である二酸化炭素の放散およびそれに伴う水分の蒸発が始まれは、リッチ液とリーン液の温度差は、徐々に拡大していくことになる。
【００３７】
（比較例）図３に比較例による二酸化炭素回収装置１０の概略構成を示す。二酸化炭素回収装置１０は、図１に示す第１の実施形態に係る二酸化炭素回収装置１と比較して、熱交換器１０９が省略されている点が異なる。また、図４は、二酸化炭素回収装置１０の二酸化炭素放出器１０３におけるリッチ液及びリーン液の温度と、交換熱量との関係を示すグラフである。図中、リッチ液は実線、リーン液は破線で示している。
【００３８】
図４から分かるように、このような二酸化炭素回収装置１０では、二酸化炭素の放散および水分の蒸発が生じるまでの間に、リッチ液とリーン液の温度が過度に近接する（温度差が極めて小さくなる）。二酸化炭素放出器１０３に流入したリッチ液３０２の温度が熱交換により上昇して二酸化炭素の放散が生じるまでは、リッチ液の流量が分流しない場合に比べて低下しているのでリッチ液温度が上昇し易くなり、高温側流体であるリーン液との温度差が小さくなることによって、分流しない場合よりも熱交換の効率が低下する。
【００３９】
一方、第１の実施形態によれば、熱交換器１０９においてリーン液との温度差を確保しつつリッチ液温度を予め上昇させておくことにより、二酸化炭素放出器１０３内部におけるリッチ液とリーン液の温度の近接を抑制することが可能になる。図２と図４を比較すると、第１の実施形態は、比較例よりも熱交換量が約５％大きくなっている。
【００４０】
このように第１の実施形態によれば、リッチ液によるリーン液および二酸化炭素含有蒸気からの熱回収を効果的に行うことが可能になる。
【００４１】
なお、本実施の形態においては、熱交換器１０９、分流装置１０７、二酸化炭素放出器１０３を個別に設置しているが、全体を１つの二酸化炭素放出器とし、その内部に分流装置が設けられた構成としてもよい。
【００４２】
なお、図１に示すように、第１の実施形態では、気液分離器１３２で分離された凝縮水３１４は再生塔１０２に戻すように構成されている。しかし、この凝縮水３１４は吸収塔１０１に戻してもよいし、他の用途に利用してもよい。
【００４３】
（第２の実施形態）図５に第２の実施形態による二酸化炭素回収装置２の概略構成を示す。二酸化炭素回収装置２は、図１に示す第１の実施形態による二酸化炭素回収装置１と比較して、分流装置１２０、合流装置１２１を備えている点で相違する。他の構成並びに動作は上記第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４４】
本実施形態では、熱交換器１０９内部においてリッチ液とリーン液の温度が近接しすぎない程度にリッチ液３０１を分流装置１２０においてリッチ液３０１ａ、３０１ｂに分流し、リッチ液３０１ａを熱交換器１０９に供給し、リッチ液３０１ｂを合流装置１２１に供給する。合流装置１２１において、リッチ液３０１ｂと、分流装置１０７からのリッチ液３０３とが混合され、二酸化炭素放出器１０４に供給される。このことにより、上記第１の実施形態と比較して、二酸化炭素放出器１０４の入口におけるリッチ液温度が低くなるため、二酸化炭素放出器１０４における交換熱量を大きくすることができる。
【００４５】
図６は、二酸化炭素回収装置２の性能曲線を示す。リッチ液３０１ｂとリッチ液３０３の合計流量を、吸収塔１０１から排出されるリッチ液３０１の流量の１０％に固定した。
【００４６】
図６のグラフの横軸は、リッチ液３０１に対するリッチ液３０３の流量比率である。流量比率０％は、リッチ液３０３が無いこと、すなわち分流装置１０７が無いことに対応する。また、流量比率１０％は、リッチ液３０１ｂが無いことに対応し、この場合、二酸化炭素回収装置２は図１に示す第１の実施形態による二酸化炭素回収装置１と同様のものとなる。
【００４７】
図６において、黒丸のプロットはＣＯ２回収率を示し、三角形のプロットはＣＯ２分離回収エネルギを示している。ここで、ＣＯ２回収率は、吸収塔１０１に供給された二酸化炭素含有ガス１１１中の二酸化炭素に対する、二酸化炭素３１５の流量比率をいう。また、ＣＯ２分離回収エネルギは、１トンの二酸化炭素を回収するのに必要な、リボイラ１０８にて消費される蒸気のエネルギをいう。
【００４８】
図６から、リッチ液３０１ｂとリッチ液３０３の合計流量を、リッチ液３０１の流量の１０％に固定した場合、リッチ液３０１に対するリッチ液３０３の流量を５％程度（リッチ液３０１ｂとリッチ液３０３の流量を同程度）にすることで、ＣＯ２分離回収エネルギを低減し、かつＣＯ２回収率を高められることが分かる。
【００４９】
（第３の実施形態）図７に第３の実施形態による二酸化炭素回収装置４の概略構成を示す。二酸化炭素回収装置４は、図５に示す上記第２の実施形態による二酸化炭素回収装置３と比較して、第３の二酸化炭素放出器である二酸化炭素放出器１２２がさらに設けられている点で相違する。
【００５０】
本実施形態では、再生塔１０２から排出される二酸化炭素含有蒸気３１０は、まず二酸化炭素放出器１０４においてリッチ液３０３と熱交換を行う。そして、リッチ液３０３と熱交換した二酸化炭素含有蒸気３１０は、二酸化炭素放出器１２２においてリッチ液３０１ｂと熱交換を行う。二酸化炭素放出器１０３、１０４、１２２から排出されるセミリーン液は合流装置１１０で混合され、再生塔１０２に供給される。
【００５１】
つまり、リッチ液３０１ｂよりも高温のリッチ液３０３が、リッチ液３０１ｂよりも先に二酸化炭素含有蒸気３１０と熱交換を行う。このような構成にすることで、高温側流体（二酸化炭素含有蒸気３１０）と低温側流体（リッチ液３０３、３０１ｂ）の温度差を大きく保つことが可能になるため、熱交換の効率を向上することができる。
【００５２】
他の構成並びに動作は上記第２の実施形態と同様であり、説明を省略する。
【００５３】
（第４の実施形態）図８に第４の実施形態による二酸化炭素回収装置５の概略構成を示す。二酸化炭素回収装置５は、図１に示す上記第１の実施形態による二酸化炭素回収装置１と比較して、二酸化炭素放出器１０４が再生塔１０２の外部に設けられていない点で相違する。このため、本実施形態では、分流装置１０７から分流されたリッチ液３０３が再生塔１０２に直接供給される。また、本実施形態では、合流装置１１０が省略される。
【００５４】
図８に示すように、再生塔１０２の内部において、セミリーン液３２０およびリッチ液３０３と、二酸化炭素含有蒸気との熱交換が行われる。上記第１の実施形態では、再生塔１０２は充填層１０２ａのみ備えているが、本実施形態では、充填層１０２ａの上段に充填層１０２ｂが設けられている。
【００５５】
リッチ液３０３は、上段の充填層１０２ｂの上方から供給されて充填層１０２ｂを通過して下方へ移動する。セミリーン液３２０は充填層１０２ａと充填層１０２ｂとの間に供給されて下段の充填層１０２ａを通過して下方へ移動する。充填層１０２ａ、１０２ｂを上方へ向かって二酸化炭素含有蒸気が通過して熱交換が行われる。即ち、本実施形態では、二酸化炭素放出器１０４の替わりに、再生塔１０２内において同等の機能を有する充填層１０２ｂが二酸化炭素放出器として設けられる。
【００５６】
なお、セミリーン液３２０に含まれる二酸化炭素含有蒸気は、再生塔１０２に導入された後に上方へ向かって移動するので、これもリッチ液３０３の加熱媒体として作用する。
【００５７】
再生塔１０２の上部から排出された二酸化炭素含有蒸気３１０は、冷却器１０５に直接供給されて冷却され、冷却後、気液分離器１３２に供給される。
【００５８】
このように、本実施形態によれば、二酸化炭素放出器１０４、合流装置１１０を省略できるため、上記第１の実施形態より必要な配管が少なく、コストを削減することができる。
【００５９】
（第５の実施形態）図９に第５の実施形態による二酸化炭素回収装置６の概略構成を示す。二酸化炭素回収装置６は、図８に示す第４の実施形態による二酸化炭素回収装置１と比較して、分流装置１２０、合流装置１２１を備えている点で相違する。他の構成並びに動作は上記第４の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６０】
本実施形態では、熱交換器１０９内部においてリッチ液とリーン液の温度が近接しすぎない程度にリッチ液３０１を分流装置１２０においてリッチ液３０１ａ、３０１ｂに分流し、リッチ液３０１ａを熱交換器１０９に供給し、リッチ液３０１ｂを合流装置１２１に供給する。合流装置１２１において、リッチ液３０１ｂと、分流装置１０７からのリッチ液３０３とが混合され、再生塔１０２に供給される。このことにより、上記第５の実施形態と比較して再生塔１０２の入口におけるリッチ液温度が低くなるため、再生塔１０２における交換熱量を大きくすることができる。
【００６１】
（第６の実施形態）図１０に第６の実施形態による二酸化炭素回収装置７の概略構成を示す。二酸化炭素回収装置７は、図９に示す第５の実施形態による二酸化炭素回収装置６と比較して、合流装置１２１を省略している点で相違する。
【００６２】
本実施形態では、再生塔１０２において、充填層１０２ａと充填層１０２ｂとの間に充填層１０２ｃが設けられている。分流装置１２０において分流されたリッチ液３０１ｂは、上段の充填層１０２ｂの上方から供給される。また、分流装置１０７において分流されたリッチ液３０３は、上段の充填層１０２ｂと中段の充填層１０２ｃとの間に供給される。
【００６３】
本実施形態では、リッチ液３０３と熱交換した後の二酸化炭素含有蒸気が、リッチ液３０１ｂと熱交換を行う。つまり、リッチ液３０１ｂよりも高温のリッチ液３０３が、リッチ液３０１ｂよりも先に二酸化炭素含有蒸気と熱交換を行う。このような構成にすることで、高温側流体（二酸化炭素含有蒸気）と低温側流体（リッチ液３０３、３０１ｂ）の温度差を大きく保つことが可能になるため、熱交換の効率をさらに向上することができる。
【００６４】
他の構成並びに動作は上記第５の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６５】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、リッチ液によるリーン液および二酸化炭素含有蒸気からの熱回収を効果的に行うことができる。
【００６６】
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、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。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】
【００６７】
１〜７  二酸化炭素回収装置
１０１  吸収塔
１０２  再生塔
１０３、１０４、１２２  二酸化炭素放出器
１０５、１０６  冷却器
１０７、１２０  分流装置
１０８  リボイラ
１０９  熱交換器
１１０、１２１  合流装置
１３２  気液分離器
【図１】
0005659176.tif 000002
【図２】
0005659176.tif 000003
【図３】
0005659176.tif 000004
【図４】
0005659176.tif 000005
【図５】
0005659176.tif 000006
【図６】
0005659176.tif 000007
【図７】
0005659176.tif 000008
【図８】
0005659176.tif 000009
【図９】
0005659176.tif 000010
【図１０】
0005659176.tif 000011