(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去して浄化排ガスとするＣＯ2吸収塔と、
ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液からＣＯ2を分離してＣＯ2吸収液を再生する吸収液再生塔と、
前記吸収液再生塔でＣＯ2が除去されたリーン溶液をＣＯ2吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、
前記ＣＯ2吸収塔が、
ＣＯ2吸収液によりＣＯ2含有排ガス中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収部と、
前記ＣＯ2吸収部のガス流れ後流側に設けられ、洗浄液によりＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を回収する水洗部と、
前記水洗部で回収されたＣＯ2吸収液を含む洗浄液を前記水洗部の頂部側から供給して循環・洗浄する洗浄液循環ラインと、
前記洗浄液循環ラインから、ＣＯ2吸収液を含む洗浄液の一部を抜出液として抜出す抜出しラインと、
前記抜出液からガス成分を分離しつつＣＯ2吸収液を濃縮する濃縮部と、
前記濃縮部で濃縮した濃縮液を吸収液再生塔の塔上部側に送給する濃縮液送給ラインとを具備することを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記濃縮液の供給先が、前記吸収液再生塔の分離ドラム又は前記分離ドラムにて分離された凝縮水を前記吸収液再生塔へ返送する凝縮水ライン又は前記吸収液再生塔の塔頂部のいずれかであることを特徴とするＣＯ2回収装置。 
【請求項３】
請求項１又は２において、
分離されたガス成分を、ＣＯ2吸収塔から排出される浄化排ガスに合流するガス排出ラインを有することを特徴とするＣＯ2回収装置。 
【請求項４】
請求項１又は２において、
ＣＯ2吸収塔の前流側に、ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスを冷却する冷却塔を設け、
前記ＣＯ2吸収塔から排出される浄化排ガスの温度（Ｔ2）を、
前記冷却塔で冷却されたＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスの温度（Ｔ1）より低く（Ｔ1＞Ｔ2）設定することを特徴とするＣＯ2回収装置。 
【請求項５】
請求項１又は２において、
系外又は系内から水を水洗部に供給することを特徴とするＣＯ2回収装置。 
【請求項６】
ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔と、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液からＣＯ2を分離してＣＯ2吸収液を再生する吸収液再生塔とを用い、前記吸収液再生塔でＣＯ2が除去されたリーン溶液をＣＯ2吸収塔で再利用するＣＯ2回収方法であって、
前記ＣＯ2吸収塔の後流側において、洗浄液によりＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を回収する水洗部の一部を抜出液として抜出し、
前記抜出液中のＣＯ2吸収液を濃縮し、濃縮液を前記吸収液再生塔の塔上部側へ送給することを特徴とするＣＯ2回収方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記濃縮液の供給先が、前記吸収液再生塔の分離ドラム又は前記分離ドラムにて分離された凝縮水を前記吸収液再生塔へ返送する凝縮水ライン又は前記吸収液再生塔の塔頂部のいずれかであることを特徴とするＣＯ2回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収液と接触してＣＯ2を除去された脱炭酸排ガスに残存して放出されるアミン化合物類の濃度を低減するＣＯ2回収装置およびＣＯ2回収方法に関する。 
【背景技術】
【０００２】
地球の温暖化現象の原因の一つとして、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ミン化合物水溶液などのアミン系吸収液と接触させ、排ガス中のＣＯ2を除去し回収する方法が精力的に研究されている。 
【０００３】
このような吸収液を用いて排ガスからＣＯ2を回収する場合、ＣＯ2が回収された脱炭酸排ガスに吸収液や吸収液由来のアミン化合物類が同伴してしまう。そして、アミン化合物類による大気汚染が発生する事態を防ぐため、脱炭酸排ガスと共に放出されるアミン化合物類の放出量を低減する必要がある。 
【０００４】
従来、特許文献１では、吸収液との気液接触によりＣＯ2が吸収除去された脱炭酸排ガスに対して洗浄液を気液接触させることで、脱炭酸排ガスに同伴されたアミン化合物を回収する水洗部を複数段設け、この複数段の水洗部にて、順次、脱炭酸排ガスに同伴するアミン化合物の回収処理を行うことが示されている。この特許文献１の洗浄液は、ＣＯ2を吸収したアミン系吸収液からＣＯ2を放散させてアミン系吸収液を再生する処理において、ＣＯ2に含まれる水分を凝縮して分離した凝縮水が用いられている。 
【０００５】
また、従来、特許文献２では、吸収液との気液接触によりＣＯ2が吸収除去された脱炭酸排ガスを冷却する冷却部と、冷却部で凝縮した凝縮水と脱炭酸排ガスとを向流接触させる接触部を設けたものが示されている。さらに、特許文献２では、吸収液との気液接触によりＣＯ2が吸収除去された脱炭酸排ガスに対して洗浄液を気液接触させることで、脱炭酸排ガスに同伴されたアミン化合物を回収する水洗部を設けたものが示され、洗浄液は、ＣＯ2が回収される前の排ガスを冷却する冷却塔で凝縮された凝縮水が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１２６４３９号公報
【特許文献２】特開平８−８０４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、近年では、環境保全の見地から、脱炭酸排ガスに残存して放出される吸収液成分の濃度をより一層低減することが望まれている。特に、将来予想される処理ガス流量の多い火力発電所などの排ガスに対して、ＣＯ2回収装置を設置する場合、排ガスの放出量が多量であることから、脱炭酸排ガスに残存して放出される吸収液成分の放出量が増加する傾向にあり、放出される吸収液成分の濃度をより一層低減することが必要である。 
【０００８】
本発明は上述した課題を解決するものであり、脱炭酸排ガスに残存して放出されるアミン化合物類の濃度をより一層低減することのできるＣＯ2回収装置およびＣＯ2回収方法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】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去して浄化排ガスとするＣＯ2吸収塔と、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液からＣＯ2を分離してＣＯ2吸収液を再生する吸収液再生塔と、前記吸収液再生塔でＣＯ2が除去されたリーン溶液をＣＯ2吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、前記ＣＯ2吸収塔が、ＣＯ2吸収液によりＣＯ2含有排ガス中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収部と、前記ＣＯ2吸収部のガス流れ後流側に設けられ、洗浄液によりＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を回収する水洗部と、前記水洗部で回収されたＣＯ2吸収液を含む洗浄液を前記水洗部の頂部側から供給して循環・洗浄する洗浄液循環ラインと、前記洗浄液循環ラインから、ＣＯ2吸収液を含む洗浄液の一部を抜出液として抜出す抜出しラインと、前記抜出液からガス成分を分離しつつＣＯ2吸収液を濃縮する濃縮部と、前記濃縮部で濃縮した濃縮液を吸収液再生塔の塔上部側に送給する濃縮液送給ラインとを具備することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
第２の発明は、第１の発明において、前記濃縮液の供給先が、前記吸収液再生塔の分離ドラム又は前記分離ドラムにて分離された凝縮水を前記吸収液再生塔へ返送する凝縮水ライン又は前記吸収液再生塔の塔頂部のいずれかであることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１０】
第３の発明は、第１又は２の発明において、分離されたガス成分を、ＣＯ2吸収塔から排出される浄化排ガスに合流するガス排出ラインを有することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。 
【００１１】
第４の発明は、第１又は２の発明において、ＣＯ2吸収塔の前流側に、ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスを冷却する冷却塔を設け、前記ＣＯ2吸収塔から排出される浄化排ガスの温度（Ｔ2）を、前記冷却塔で冷却されたＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスの温度（Ｔ1）より低く（Ｔ1＞Ｔ2）設定することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。 
【００１２】
第５の発明は、第１又は２の発明において、系外又は系内から水を水洗部に供給することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。 
【００１３】
第６の発明は、ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔と、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液からＣＯ2を分離してＣＯ2吸収液を再生する吸収液再生塔とを用い、前記吸収液再生塔でＣＯ2が除去されたリーン溶液をＣＯ2吸収塔で再利用するＣＯ2回収方法であって、前記ＣＯ2吸収塔の後流側において、洗浄液によりＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を回収する水洗部の一部を抜出液として抜出し、前記抜出液中のＣＯ2吸収液を濃縮し、濃縮液を前記吸収液再生塔の塔上部側へ送給することを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
第７の発明は、第６の発明において、前記濃縮液の供給先が、前記吸収液再生塔の分離ドラム又は前記分離ドラムにて分離された凝縮水を前記吸収液再生塔へ返送する凝縮水ライン又は前記吸収液再生塔の塔頂部のいずれかであることを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、脱炭酸排ガスに残存して放出される吸収液のアミン化合物類の濃度をより一層低減できると共に、回収した吸収液を濃縮して再利用を図ることができる。 
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施例１に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
【図２】図２は、実施例１に係る他のＣＯ2回収装置の概略図である。
【図３】図３は、実施例１に係る他のＣＯ2回収装置の概略図である。
【図４】図４は、実施例２に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。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。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 
【実施例１】
【００１７】
本発明による実施例に係るＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。図１は、実施例１に係るＣＯ2回収装置の概略図である。図２及び３は、実施例１に係る他のＣＯ2回収装置の概略図である。
図１に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ａは、ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガス１１ＡとＣＯ2吸収液（リーン溶液１２Ｂ）とを接触させてＣＯ2を除去して浄化排ガス１１ＢとするＣＯ2吸収塔（以下「吸収塔」ともいう）１３と、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液（リッチ溶液１２Ａ）を再生する吸収液再生塔１４と、前記吸収液再生塔（以下「再生塔」ともいう）１４でＣＯ2が除去されたリーン溶液１２ＢをＣＯ2吸収塔１３で再利用するＣＯ2回収装置であって、前記ＣＯ2吸収塔１３が、ＣＯ2吸収液１２（リーン溶液１２Ｂ）でＣＯ2含有排ガス１１Ａ中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収部１３Ａと、前記ＣＯ2吸収部１３Ａの上部（ガス流れ後流）側に設けられ、ＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液１２を回収する第１水洗部１３Ｂ1及び第２水洗部１３Ｂ2からなる水洗部１３Ｂと、前記塔頂側の第２水洗部１３Ｂ2で回収されたＣＯ2吸収液１２を含む洗浄液２０を前記水洗部１３Ｂの頂部側から直接循環する洗浄液循環ラインＬ1と、前記洗浄液循環ラインＬ1から、ＣＯ2吸収液１２を含む洗浄液２０の一部を抜出液２１として抜出す抜出しラインＬ2と、抜出液２１からガス成分（水蒸気）２４を分離しつつＣＯ2吸収液を濃縮する濃縮部２２と、前記濃縮部２２で濃縮した濃縮液２３を吸収液再生塔１４側に送給する濃縮液送給ラインＬ3と、分離されたガス成分（水蒸気）２４を、吸収塔１３から排出される浄化排ガス１１Ｂに合流するガス排出ラインＬ４とを具備するものである。
なお、第１水洗部１３Ｂ1においても、洗浄液循環ラインＬ1とにより洗浄液２０が循環されている。
なお、図示していないが、第１水洗部１３Ｂ1からの抜出液２１はＣＯ2吸収液１２に合流される。 
【００１８】
前記吸収塔１３では、ＣＯ2含有排ガス１１Ａは、ＣＯ2吸収塔１３の下部側に設けられたＣＯ2吸収部１３Ａにおいて、例えばアルカノールアミンをベースとするＣＯ2吸収液１２と対向流接触し、ＣＯ2含有排ガス１１Ａ中のＣＯ2は、化学反応（Ｒ−ＮＨ2＋Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2→Ｒ−ＮＨ３ＨＣＯ３）によりＣＯ2吸収液１２に吸収される。 
【００１９】
そしてＣＯ2除去後のＣＯ2除去排ガスは、チムニートレイ１６を介して水洗部１３Ｂ側へ上昇し、水洗部１３Ｂの頂部側から供給される洗浄液２０と気液接触して、ＣＯ2除去排ガスに同伴するＣＯ2吸収液１２を回収する。
その後、ＣＯ2吸収液１２が除去された浄化排ガス１１Ｂは、ＣＯ2吸収塔１３の頂部１３Ｃから外部へ排出される。なお、符号７３はガス中のミストを捕捉するミストエリミネータを図示する。 
【００２０】
ＣＯ2を吸収したリッチ溶液１２Ａは、リッチ溶液供給管５０に介装されたリッチソルベントポンプ５１により昇圧され、リッチ・リーン溶液熱交換器５２において、吸収液再生塔１４で再生されたリーン溶液１２Ｂにより加熱され、吸収液再生塔１４の頂部側に供給される。 
【００２１】
前記再生塔１４の頂部側から塔内部に放出されたリッチ溶液１２Ａは、塔底部からの水蒸気による加熱により、大部分のＣＯ2を放出する。再生塔１４内で一部または大部分のＣＯ2を放出したＣＯ2吸収液１２は「セミリーン溶液」と呼称される。この図示しないセミリーン溶液は、再生塔１４底部に流下する頃には、ほぼ全てのＣＯ2が除去されたリーン溶液１２Ｂとなる。このリーン溶液１２Ｂは循環ラインＬ20に介装された再生加熱器６１で飽和水蒸気６２により加熱される。加熱後の飽和水蒸気６２は水蒸気凝縮水６３となる。 
【００２２】
一方、再生塔１４の塔頂部１４Ａからは塔内においてリッチ溶液１２Ａ及び図示しないセミリーン溶液から逸散された水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１が放出される。
そして、水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１がガス排出ラインＬ21により導出され、ガス排出ラインＬ21に介装されたコンデンサ４２により水蒸気が凝縮され、分離ドラム４３にて凝縮水４４が分離され、ＣＯ2ガス４５が系外に放出されて、別途圧縮回収等の後処理がなされる。
分離ドラム４３にて分離された凝縮水４４は凝縮水ラインＬ22に介装された凝縮水循環ポンプ４６にて吸収液再生塔１４の上部に供給される。
なお、図示していないが、一部の凝縮水４４はＣＯ2吸収液の洗浄液２０として水洗部１３Ｂの頂部に供給され、ＣＯ2除去排ガスに同伴するＣＯ2吸収液１２の吸収に用いている。 
【００２３】
再生されたＣＯ2吸収液（リーン溶液１２Ｂ）はリーン溶液供給管５３を介してリーン溶液ポンプ５４によりＣＯ2吸収塔１３側に送られ、ＣＯ2吸収液１２として循環利用される。
よって、ＣＯ2吸収液１２は、ＣＯ2吸収塔１３と吸収液再生塔１４とを循環する閉鎖経路を形成し、ＣＯ2吸収塔１３のＣＯ2吸収部１３Ａで再利用される。なお、必要に応じて図示しない補給ラインによりＣＯ2吸収液１２は供給され、また必要に応じて図示しないリクレーマによりＣＯ2吸収液を再生するようにしている。 
【００２４】
また、ＣＯ2吸収塔１３に供給されるＣＯ2含有排ガス１１Ａは、その前段側に設けられた冷却塔７０において、冷却水７１により冷却され、その後ＣＯ2吸収塔１３内に導入される。なお、符号７２は循環ポンプ、７４は冷却器、Ｌ10は冷却水循環ライン、Ｌ11はＣＯ2含有排ガス供給ライン、Ｌ12は浄化排ガス排出ラインを各々図示する。 
【００２５】
このように、ＣＯ2吸収塔１３と吸収液再生塔１４とを循環利用されるＣＯ2吸収液１２は、水洗部１３Ｂにおいて、ＣＯ2が除去されたＣＯ2除去排ガスと、洗浄液２０とを向流接触させ、ＣＯ2除去排ガスに同伴されたＣＯ2吸収液１２を洗浄液２０で吸収除去し、吸収塔１３の外部への放散を防止している。 
【００２６】
この洗浄液２０に吸収除去されたＣＯ2吸収液１２を再利用するために、本実施例では濃縮部２２を設け、濃縮部２２で濃縮した濃縮液２３を送給する濃縮液送給ラインＬ3を介して吸収液再生塔１４側に送給し、ＣＯ2吸収液１２を濃縮利用するようにしている。 
【００２７】
本実施例では、水洗部１３Ｂを循環する洗浄液２０を一部抜き出し、濃縮部２２で濃縮して濃縮液２３とし、この濃縮液２３を吸収液再生塔１４のＣＯ2を分離する分離ドラム４３に送給するようにしている。
この分離ドラム４３は、水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１からＣＯ2ガス４５を分離し、凝縮水４４を得るものであり、この凝縮水４４は、吸収液再生塔１４の上部に還流されるので、リーン溶液１２Ｂとなり、再度ＣＯ2吸収塔１３で再利用されることとなる。 
【００２８】
ここで、濃縮液２３の供給先は、分離ドラム４３に限定されるものではなく、例えば図２に示すように、凝縮水４４を再生塔１４の上部に戻す凝縮水ラインＬ22としてもよい。
また、図３に示すように、濃縮液２３の供給先を、再生塔１４の上部に直接導入するようにしてもよい。 
【００２９】
また、凝縮水ラインＬ22から凝縮水４４の一部（※1）を抜き出し、洗浄液循環ラインＬ1に供給（※1）して、洗浄液として利用するようにしてもよい。 
【００３０】
冷却塔７０の冷却水７１の一部（※2）を抜き出し、洗浄液循環ラインＬ1に供給（※2）して、洗浄液として利用するようにしてもよい。 
【００３１】
また、ＣＯ2回収装置の系内での水以外に、系外からの水（例えばプロセス系統のイオン交換水等）を、洗浄液循環ラインＬ1に供給（※３）して、洗浄液として利用するようにしてもよい。 
【００３２】
このように、本実施例では、洗浄液２０が洗浄液循環ラインＬ1で循環される際に、ＣＯ2吸収液を回収し、その回収したＣＯ2吸収液を濃縮液とすることで、浄化排ガス１１Ｂから同伴されるＣＯ2吸収液や吸収液に由来する揮発性成分の大気への放散量を低減することができる。
【００３３】
ここで、濃縮部２２においては、例えば蒸発装置や蒸気圧縮式濃縮装置等を用いることができる。蒸発装置は、洗浄液２０を蒸発缶にて貯留しつつ加熱して蒸発させ、濃縮された濃縮液２３を次の蒸発缶に供給すると共に、水蒸気２４を次の蒸発缶での加熱源として用い、蒸発缶を複数設けたものを例示することができる。 
【００３４】
また、蒸気圧縮式濃縮装置は、蒸発缶で発生した水蒸気２４を圧縮機で加圧して、温度を高くすることにより、加熱用熱源として利用するものであり、濃縮の際の動力消費量を低減できるものである。 
【００３５】
なお、濃縮の際に、水蒸気を供給するようにしてもよい。 
【００３６】
また、濃縮部２２で分離されるガス成分（水蒸気）２４が導出されるガス排出ラインＬ4には、分離ドラムを設け、水分の外部への同伴を防止し、系外への水分の逸散を防止している。
なお、ガス成分２４を吸収塔１３の塔頂部１３Ｃ側に導入する場合には、そのまま外部に放出されるので、アンモニアが同伴されるような場合には、その水洗部１３Ｂの後流側（塔頂部内）に導入するようにしてもよい。 
【実施例２】
【００３７】
図４は、実施例２に係るＣＯ2回収装置の概略図である。なお、図１に示す実施例１に係るＣＯ2回収装置１０Ａと同一の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。
図４に示すように、本実施例のＣＯ2回収装置１０Ｂでは、ＣＯ2含有排ガス供給ラインＬ11及び浄化排ガス排出ラインＬ12に各々温度計８１、８２を設け、ガス温度を計測している。
そして、計測の結果、図示しない制御装置により、水洗部１３Ｂ出口の浄化排ガス１１Ｂのガス温度（Ｔ2）を冷却塔７０出口のガス温度（Ｔ1）よりも低く（Ｔ1＞Ｔ2）設定するように制御している。 
【００３８】
この結果、ＣＯ2吸収塔１３の出口の浄化排ガス１１Ｂのガス温度（Ｔ2）を下げることで，凝縮水量を増加させることができ、この結果水洗部１３Ｂでの液中のアミン濃度が低下し、アミン蒸気圧が小さくなり、ＣＯ2吸収液（アミン溶液等）の同伴量の低減を図り、外部への放出を削減することができる。 
【００３９】
ここで、浄化排ガス１１Ｂのガス温度（Ｔ2）を４０℃から３５℃に低下させた場合、浄化排ガス１１Ｂのガス中のアミン化合物濃度比は、４０℃の場合を１とすると、３５℃の場合には０．５と低下することが確認された。 
【００４０】
以上、説明したように、本発明によれば、脱炭酸排ガスに残存して放出されるアミン化合物類の濃度をより一層低減できると共に、濃縮した吸収液を再度有効利用することができる。 
【符号の説明】
【００４１】
１０Ａ、１０Ｂ  ＣＯ2回収装置
１１Ａ  ＣＯ2含有排ガス
１２  ＣＯ2吸収液
１２Ａ  リッチ溶液
１２Ｂ  リーン溶液
１３  ＣＯ2吸収塔（吸収塔）
１４  吸収液再生塔（再生塔）
２０  洗浄液
２１  抜出液
２２  濃縮部
２３  濃縮液
２４  ガス成分
【図１】
0005738137.tif 000002
【図２】
0005738137.tif 000003
【図３】
0005738137.tif 000004
【図４】
0005738137.tif 000005