(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を吸収液に吸収させ、前記二酸化炭素を吸収した前記吸収液であるリッチ液を排出する吸収塔と、
前記吸収液から前記二酸化炭素を含むガスを放出させ、前記リッチ液よりも二酸化炭素溶存濃度が低下した前記吸収液であるリーン液と、前記ガスとを排出する再生塔と、
前記吸収塔と前記再生塔との間の第１経路を流れる前記リッチ液の流量を制御するためのリッチ液流量制御弁と、
前記再生塔の塔底に溜まった前記吸収液の液位の計測値と、前記第１経路を流れる前記リッチ液の質量流量の計測値と、前記再生塔の塔頂から排出された前記ガスの質量流量の計測値と、前記再生塔と前記吸収塔との間の第２経路を流れる前記リーン液の質量流量の計測値とに基づいて、前記リッチ液流量制御弁の開度を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記吸収液の液位の計測値と設定値との差分が減少し、かつ、前記ガスの質量流量の計測値と前記リーン液の質量流量の計測値との和と、前記リッチ液の質量流量の計測値との差分が減少するように、前記リッチ液流量制御弁の開度を制御する、二酸化炭素回収システム。
【請求項２】
二酸化炭素を吸収液に吸収させ、前記二酸化炭素を吸収した前記吸収液であるリッチ液を排出する吸収塔と、前記吸収液から前記二酸化炭素を含むガスを放出させ、前記リッチ液よりも二酸化炭素溶存濃度が低下した前記吸収液であるリーン液と、前記ガスとを排出する再生塔とを備える二酸化炭素回収システムの制御方法であって、
前記再生塔の塔底に溜まった前記吸収液の液位と、前記吸収塔と前記再生塔との間の第１経路を流れる前記リッチ液の質量流量と、前記再生塔の塔頂から排出された前記ガスの質量流量と、前記再生塔と前記吸収塔との間の第２経路を流れる前記リーン液の質量流量とを計測し、
前記吸収液の液位の計測値と、前記リッチ液の質量流量の計測値と、前記ガスの質量流量の計測値と、前記リーン液の質量流量の計測値とに基づいて、前記リッチ液の流量を制御するためのリッチ液流量制御弁の開度を制御し、
前記リッチ液流量制御弁の開度の制御は、前記吸収液の液位の計測値と設定値との差分が減少し、かつ、前記ガスの質量流量の計測値と前記リーン液の質量流量の計測値との和と、前記リッチ液の質量流量の計測値との差分が減少するように実行される、二酸化炭素回収システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、二酸化炭素回収システムおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料の燃焼生成物である二酸化炭素（ＣＯ２）の温室効果による地球温暖化の問題が大きくなっている。このような背景の中、大量の化石燃料を使用する火力発電所等を対象に、燃焼排ガスとアミン系吸収液を接触させ、燃焼排ガス中の二酸化炭素を分離・回収する方法や、回収された二酸化炭素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】
このような吸収液を用いて二酸化炭素を分離・回収する方法の例としては、吸収塔にて燃焼排ガスと吸収液を接触させて、燃焼排ガス中の二酸化炭素を吸収液に吸収させる工程と、二酸化炭素を吸収した吸収液を再生塔にて加熱して、吸収液から二酸化炭素を追い出す工程とを含む方法が挙げられる。なお、二酸化炭素を追い出して再生された吸収液は、再度吸収塔に循環され再使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２５２５２４号公報
【特許文献２】特許第４５２３６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二酸化炭素を分離・回収するプラントにおいて、吸収液の循環ループ制御は、例えば、再生塔の塔底に溜まったリーン液の液位（再生塔ボトム液位）を一次制御し、リッチ液流量を二次制御するカスケード制御方式で行われる。しかしながら、本制御方式では、再生塔内で塔頂と塔底との間に吸収液がホールドされるフラッディングが発生したり、吸収液のＣＯ２溶存濃度（ＣＯ２ローディング量）が変動したりすることで、吸収液循環流量のバランスが崩れ、プラントの安定運転が難しくなることが懸念される。
【０００６】
プラントの定常運転中に再生塔内でフラッディングが発生した場合、再生塔ボトム液位は低下し始め、あたかも再生塔へのリッチ液供給量が不足しているかのような信号が制御系に入力され、その結果としてリッチ液流量が増加する。しかし、実際はフラッディングにより再生塔内の吸収液ホールドアップ量が増加しているだけなので、リッチ液流量を増加させる必要はない。つまり、フラッディング発生時に再生塔ボトム液位のみに基づいてリッチ液流量を増加させると、吸収液循環流量のバランスを崩す一因となる。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、再生塔ボトム液位の変動幅を小さく抑えることで、継続的に安定運転を行うことが可能な二酸化炭素回収システムおよびその制御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システムは、二酸化炭素を吸収液に吸収させ、前記二酸化炭素を吸収した前記吸収液であるリッチ液を排出する吸収塔を備える。さらに、前記システムは、前記吸収液から前記二酸化炭素を含むガスを放出させ、前記リッチ液よりも二酸化炭素溶存濃度が低下した前記吸収液であるリーン液と、前記ガスとを排出する再生塔を備える。さらに、前記システムは、前記リッチ液の流量を制御するためのリッチ液流量制御弁を備える。さらに、前記システムは、前記再生塔の塔底に溜まった前記吸収液の液位の計測値と、前記リッチ液の流量の計測値と、前記再生塔の塔頂から排出された前記ガスの流量の計測値と、前記リーン液の流量の計測値のうちの少なくとも３つの計測値に基づいて、前記リッチ液流量制御弁の開度を制御する制御部を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の二酸化炭素回収システムの構成を示す概略図である。
【図２】比較例の二酸化炭素回収システムの構成を示す概略図である。
【図３】第２実施形態の二酸化炭素回収システムの構成を示す概略図である。
【図４】第３実施形態の二酸化炭素回収システムの構成を示す概略図である。
【図５】第４実施形態の二酸化炭素回収システムの構成を示す概略図である。
【図６】第５実施形態の二酸化炭素回収システムの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の二酸化炭素回収システムの構成を示す概略図である。
【００１２】
図１の二酸化炭素回収システムは、吸収塔１１と、リッチ液移送ポンプ１２と、再生熱交換器１３と、再生塔１４と、再生塔リボイラー１５と、リーン液移送ポンプ１６と、リーン液冷却器１７と、再生塔塔頂ガス冷却器１８と、ＣＯ２分離器１９と、回収ＣＯ２排出ライン２０と、リッチ液流量制御弁２１と、リーン液流量制御弁２２とを備えている。
【００１３】
吸収塔１１内には、燃焼排ガスであるＣＯ２含有ガス１が供給される。吸収塔１１は、ＣＯ２含有ガス１と吸収液とを接触させて、ＣＯ２含有ガス１中の二酸化炭素を吸収液に吸収させる塔である。本実施形態では、吸収液として、アミン系吸収液が使用される。
【００１４】
吸収塔１１の塔頂からは、二酸化炭素が除去された燃焼排ガスであるＣＯ２除去排ガス２が排出される。一方、吸収塔１１の塔底には、二酸化炭素を吸収した吸収液であるリッチ液３が溜まる。吸収塔１１の塔底に溜まったリッチ液３は、吸収塔１１の塔底から排出され、リッチ液移送ポンプ１２により、再生熱交換器１３を介して再生塔１４内に供給される。この経路上には、リッチ液３の流量を制御するためのリッチ液流量制御弁２１が配置されている。
【００１５】
再生塔１４内に供給された吸収液（リッチ液３）は、再生塔１４の塔頂から落下し、再生塔１４の塔底に溜まる。再生塔１４の塔底に溜まった吸収液は、再生塔１４の塔底から排出され、再生塔１４と再生塔リボイラー１５との間を循環する。この際、再生塔リボイラー１５は、この吸収液を加熱することで、この吸収液から二酸化炭素ガスと蒸気を放出させる。そして、これらの気体が再生塔１４へと戻され、これらの気体の熱で再生塔１４内の吸収液が加熱されることで、再生塔１４内の吸収液から二酸化炭素ガスと蒸気が放出される。
【００１６】
その結果、再生塔１４の塔底には、リッチ液３よりもＣＯ２溶存濃度が低下した吸収液であるリーン液４が溜まる。再生塔１４の塔底に溜まったリーン液４は、再生塔１４の塔底から排出され、リーン液移送ポンプ１６により、再生熱交換器１３とリーン液冷却器１７を介して吸収塔１１内に供給される。この経路上には、リーン液４の流量を制御するためのリーン液流量制御弁２２が配置されている。吸収塔１１内に供給された吸収液（リーン液４）は、二酸化炭素の回収用に再使用される。
【００１７】
一方、再生塔１４の塔頂からは、吸収液から放出された二酸化炭素ガスと蒸気とを含む混合ガス（再生塔塔頂排出ガス５）が排出される。再生塔塔頂排出ガス５に含まれる蒸気は、再生塔塔頂ガス冷却器１８にて冷却されることで、凝縮して水に戻される。そして、ＣＯ２分離器１９は、凝縮水と二酸化炭素ガスとを分離し、分離された二酸化炭素ガスを回収ＣＯ２排出ライン２０から排出する。一方、凝縮水は、再生塔１４、吸収塔１１、または系外へと送られる。
【００１８】
図１の二酸化炭素回収システムはさらに、再生塔ボトム液面計３１と、リッチ液流量計３２と、再生塔塔頂ガス流量計３３と、リーン液流量計３４と、制御部３５とを備えている。
【００１９】
再生塔ボトム液面計３１は、再生塔１４の塔底に溜まった吸収液の液位（再生塔ボトム液位）を計測する計測器である。リッチ液流量計３２は、吸収塔１１から再生塔１４へと流れるリッチ液３の流量を計測する計測器である。再生塔塔頂ガス流量計３３は、再生塔１４の塔頂から排出された再生塔塔頂排出ガス５の流量を計測する計測器である。リーン液流量計３４は、再生塔１４から吸収塔１１へと流れるリーン液４の流量を計測する計測器である。
【００２０】
制御部３５には、再生塔ボトム液面計３１、リッチ液流量計３２、再生塔塔頂ガス流量計３３、リーン液流量計３４からそれぞれ、再生塔ボトム液位、リッチ液流量、再生塔塔頂ガス流量、リーン液流量の計測値の信号が入力される。そして、制御部３５は、これら４つの計測値に基づいて、リッチ液流量制御弁２１の作動開度を制御する。即ち、制御部３５は、リッチ液流量制御弁２１の作動開度を、４要素制御により制御する。
【００２１】
（１）制御部３５による４要素制御
次に、引き続き図１を参照し、本実施形態の制御部３５による４要素制御について詳細に説明する。
【００２２】
図１のシステムの定常運転中には、システムの安定運転の観点から、再生塔ボトム液位は一定に保たれることが望ましい。そこで、この４要素制御ではまず、再生塔ボトム液面計３１が、再生塔ボトム液位を計測する。次に、制御部３５が、再生塔ボトム液位の計測値と設定値との差分を算出し、この差分を減少させるようリッチ液流量の制御内容を決定する。この制御には、再生塔ボトム液位を一定に保つ作用がある。
【００２３】
再生塔ボトム液位の計測値と設定値をそれぞれＡ、ＡSVで表す場合、これらの値の差分Δ1は、以下の式（１）で表される。
Δ1 ＝ ｜Ａ−ＡSV｜  ・・・（１）
ただし、｜Ａ−ＡSV｜は、Ａ−ＡSVの絶対値を表す。
【００２４】
再生塔ボトム液位の計測値Ａが設定値ＡSVよりも大きい場合には、再生塔１４へのリッチ液供給量が過剰となっている。よって、制御部３５は、リッチ液流量を減少させることを決定する。本実施形態では、リッチ液流量制御弁２１の開度を小さくすることで、リッチ液流量を減少させることが可能である。これにより、再生塔ボトム液位が低下し、差分Δ1が減少することとなる。
【００２５】
一方、再生塔ボトム液位の計測値Ａが設定値ＡSVよりも小さい場合には、再生塔１４へのリッチ液供給量が不足している。よって、制御部３５は、リッチ液流量を増加させることを決定する。本実施形態では、リッチ液流量制御弁２１の開度を大きくすることで、リッチ液流量を増加させることが可能である。これにより、再生塔ボトム液位が上昇し、差分Δ1が減少することとなる。
【００２６】
しかしながら、再生塔１４内でフラッディングが発生した場合には、再生塔１４へのリッチ液供給量が不足していなくても、再生塔ボトム液位の計測値Ａが設定値ＡSVよりも小さくなる。その結果、リッチ液流量を増加させる必要がないにもかかわらず、リッチ液流量が増加してしまう。つまり、フラッディング発生時に再生塔ボトム液位のみに基づいてリッチ液流量を増加させると、吸収液循環流量のバランスを崩す一因となる。
【００２７】
そこで、この４要素制御では次に、リッチ液流量計３２が、リッチ液流量を計測すると共に、再生塔塔頂ガス流量計３３、リーン液流量計３４がそれぞれ、再生塔ボトム液位に対する外乱である再生塔塔頂ガス流量とリーン液流量を計測する。次に、制御部３５が、再生塔塔頂ガス流量の計測値とリーン液流量の計測値との和と、リッチ液流量の計測値との差分を算出し、この差分を減少させるようリッチ液流量を制御する。この制御には、フラッディングが発生した場合でも、再生塔１４内の吸収液量を一定に保つ作用がある。
【００２８】
リッチ液流量、再生塔塔頂ガス流量、リーン液流量の計測値をそれぞれＢ、Ｃ、Ｄで表す場合、再生塔塔頂ガス流量の計測値とリーン液流量の計測値との和と、リッチ液流量の計測値との差分Δ2は、以下の式（２）で表される。
Δ2 ＝ ｜Ｂ−（Ｃ＋Ｄ）｜  ・・・（２）
ただし、｜Ｂ−（Ｃ＋Ｄ）｜は、Ｂ−（Ｃ＋Ｄ）の絶対値を表す。
【００２９】
上述の通り、再生塔ボトム液位の計測値Ａが設定値ＡSVよりも大きい場合には、制御部３５は、リッチ液流量を減少させることを決定する。一方、再生塔ボトム液位の計測値Ａが設定値ＡSVよりも小さい場合には、制御部３５は、リッチ液流量を増加させることを決定する。これらの制御により、差分Δ1は減少することとなる。この際、制御部３５は、差分Δ1のみが減少するようリッチ液流量を決定するのではなく、差分Δ1と差分Δ2が共に減少するようリッチ液流量を決定する。そして、制御部３５は、リッチ液流量が決定された値となるよう、リッチ液流量制御弁２１の開度を制御する。
【００３０】
このように、本実施形態の制御部３５は、差分Δ1と差分Δ2が共に減少するように、リッチ液流量制御弁２１の開度を制御する。よって、例えば再生塔１４でフラッディングが発生した場合、制御部３５は、再生塔ボトム液位は低下している（Δ1＜０）が、リッチ液流量、再生塔塔頂ガス流量、リーン液流量のバランスは良好である（Δ2≒０）と認識することができる。よって、制御部３５は、再生塔１４でフラッディングが発生した場合、リッチ液流量制御弁２１を直ちに急激に作動させることがなくなる。
【００３１】
よって、本実施形態によれば、誤ったリッチ液流量制御弁２１の開度制御により吸収液循環流量のバランスが崩れる事態が抑制される。その結果、再生塔ボトム液位が大きく変動することが抑制され、システムの安定運転を長期間維持することが可能となる。
【００３２】
本実施形態によれば、再生塔ボトム液位の大幅な増加が抑制されるため、再生塔１４の塔の高さを低く設計することが可能となる。よって、本実施形態によれば、再生塔１４の設計をコンパクト化することが可能となる。また、再生塔ボトム液位の大幅な増加が抑制されると、吸収塔ボトム液位の大幅な増加も抑制されることとなるため、本実施形態によれば、吸収塔１１の設計もコンパクト化することが可能となる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、再生塔ボトム液位の大幅な減少が抑制されるため、継続的に十分なリーン液流量を確保することが可能となる。本実施形態では、ＣＯ２含有ガス１とリーン液４の流量との比を一定値に維持するが、再生塔ボトム液位の大幅な減少が抑制されることには、十分なリーン液流量が確保できなくなってこの一定値を維持できなくなるような事態を回避できるという利点もある。
【００３４】
（２）比較例の二酸化炭素回収システム
次に、図２を参照し、比較例の二酸化炭素回収システムについて説明する。図２は、比較例の二酸化炭素回収システムの構成を示す概略図である。
【００３５】
本比較例において、吸収液の循環ループ制御は、再生塔ボトム液位を一次制御し、リッチ液流量を二次制御するカスケード制御方式で行われる。このカスケード制御では、再生塔ボトム液位が一定に保たれるよう、リッチ液流量制御弁２１によりリッチ液流量が制御される。一方、リーン液流量は、所定流量のリーン液４を吸収塔１１に供給するよう、リーン液流量制御弁２２により制御される。
【００３６】
本比較例では、再生塔１４内でフラッディングが発生した場合、再生塔ボトム液位が低下し始め、あたかも再生塔１４へのリッチ液供給量が不足しているかのような信号が制御系に入力され、その結果としてリッチ液流量が増加する。しかし、実際はフラッディングにより再生塔１４内の吸収液ホールドアップ量が増加しているだけなので、リッチ液流量を増加する必要はない。そのため、リッチ液流量の増加により、吸収液循環流量のバランスが崩れ、吸収液の循環ループ制御が不安定となってしまう。
【００３７】
一方、本実施形態では、差分Δ1だけでなく差分Δ2も考慮して、リッチ液流量制御弁２１の開度を制御する。よって、本実施形態によれば、このような吸収液循環流量のバランスの崩れを抑制することができる。
【００３８】
（３）第１実施形態の効果
最後に、第１実施形態の効果について説明する。
【００３９】
以上のように、本実施形態の制御部３５は、再生塔ボトム液位の計測値Ａと、リッチ液流量の計測値Ｂと、再生塔塔頂ガス流量の計測値Ｃと、リーン液流量の計測値Ｄに基づいて、リッチ液流量制御弁２１の開度を制御する。具体的には、差分Δ1（＝｜Ａ−ＡSV｜）と差分Δ2（＝｜Ｂ−（Ｃ＋Ｄ）｜）が共に減少するように、リッチ液流量制御弁２１の開度を制御する。
【００４０】
よって、本実施形態によれば、フラッディング等の事態が発生しても、再生塔ボトム液位の変動幅を小さく抑えることができ、その結果、システムの安定運転を長期間維持することが可能となる。
【００４１】
なお、本実施形態では、再生塔ボトム液位の計測値Ａと、リッチ液流量の計測値Ｂと、再生塔塔頂ガス流量の計測値Ｃと、リーン液流量の計測値Ｄに基づいて、リッチ液流量制御弁２１の開度を制御したが、これらの計測値Ａ〜Ｄのうちの３つの計測値に基づいて、リッチ液流量制御弁２１の開度を制御してもよい。このような３要素制御については、後述する第２〜第５実施形態で説明する。
【００４２】
また、本実施形態では、再生塔ボトム液位に対する外乱として、再生塔塔頂ガス流量とリーン液流量とを考慮したが、さらにその他の外乱も考慮して５要素以上の制御を行ってもよい。このような外乱の例としては、ＣＯ２ローディング量、再生塔差圧、リボイラー発熱量、ＣＯ２含有ガス１の持ち込み水分量、フラッディングによる再生塔１４内の吸収液量の変動量などが挙げられる。これは、後述する第２〜第５実施形態でも同様である。
【００４３】
また、本実施形態では、計測値Ａ〜Ｄを、差分Δ1、Δ2の形で使用したが、その他の形で使用してもよい。即ち、本実施形態では、差分Δ1、Δ2とは別の形で、計測値Ａ〜Ｄに基づく４要素制御を行ってもよい。これは、後述する第２〜第５実施形態における３要素制御でも同様である。
【００４４】
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態の二酸化炭素回収システムの構成を示す概略図である。
【００４５】
本実施形態の制御部３５は、再生塔ボトム液位の計測値と、リッチ液流量の計測値と、再生塔塔頂ガス流量の計測値に基づいて、リッチ液流量制御弁２１の開度を制御する。即ち、本実施形態の制御部３５は、リッチ液流量制御弁２１の開度を、計測値Ａ、Ｂ、Ｃに基づく３要素制御により制御する。
【００４６】
以下、本実施形態の制御部３５による３要素制御について詳細に説明する。
【００４７】
この３要素制御ではまず、再生塔ボトム液面計３１が、再生塔ボトム液位を計測する。次に、制御部３５が、再生塔ボトム液位の計測値Ａと設定値ＡSVとの差分Δ1を算出し、差分Δ1を減少させるようリッチ液流量の制御内容を決定する。
【００４８】
具体的には、再生塔ボトム液位の計測値Ａが設定値ＡSVよりも大きい場合には、制御部３５は、リッチ液流量を減少させることを決定する。一方、再生塔ボトム液位の計測値Ａが設定値ＡSVよりも小さい場合には、制御部３５は、リッチ液流量を増加させることを決定する。
【００４９】
この３要素制御では次に、リッチ液流量計３２が、リッチ液流量を計測すると共に、再生塔塔頂ガス流量計３３が、再生塔ボトム液位に対する外乱である再生塔塔頂ガス流量を計測する。次に、制御部３５が、リッチ液流量の計測値Ｂと再生塔塔頂ガス流量の計測値Ｃとの差（Ｂ−Ｃ）と、この差の目標値（Ｂ−Ｃ）SVとの差分Δ3を算出し、差分Δ3を減少させるようリッチ液流量を制御する。差分Δ３は、以下の式（３）で表される。
Δ3 ＝ ｜（Ｂ−Ｃ）−（Ｂ−Ｃ）SV｜  ・・・（３）
【００５０】
上述の通り、再生塔ボトム液位の計測値Ａが設定値ＡSVよりも大きい場合には、制御部３５は、リッチ液流量を減少させることを決定する。一方、再生塔ボトム液位の計測値Ａが設定値ＡSVよりも小さい場合には、制御部３５は、リッチ液流量を増加させることを決定する。これらの制御により、差分Δ1は減少することとなる。この際、制御部３５は、差分Δ1のみが減少するようリッチ液流量を決定するのではなく、差分Δ1と差分Δ3が共に減少するようリッチ液流量を決定する。そして、制御部３５は、リッチ液流量が決定された値となるよう、リッチ液流量制御弁２１の開度を制御する。
【００５１】
本実施形態は例えば、リーン液流量が一定である場合に有効である。この場合、上記の目標値（Ｂ−Ｃ）SVとしては、リーン液流量の設定値を使用可能である。これにより、本実施形態では、第１実施形態と同様の制御が可能となる。例えば、再生塔１４でフラッディングが発生した場合、制御部３５は、再生塔ボトム液位は低下している（Δ1＜０）が、リッチ液流量、再生塔塔頂ガス流量のバランスは良好である（Δ3≒０）と認識することができる。よって、制御部３５は、再生塔１４でフラッディングが発生した場合、リッチ液流量制御弁２１を直ちに急激に作動させることがなくなる。
【００５２】
よって、本実施形態によれば、誤ったリッチ液流量制御弁２１の開度制御により吸収液循環流量のバランスが崩れる事態が抑制される。その結果、再生塔ボトム液位が大きく変動することが抑制され、システムの安定運転を長期間維持することが可能となる。
【００５３】
（第３実施形態）
図４は、第３実施形態の二酸化炭素回収システムの構成を示す概略図である。
【００５４】
本実施形態の制御部３５は、再生塔ボトム液位の計測値と、リッチ液流量の計測値と、リーン液流量の計測値に基づいて、リッチ液流量制御弁２１の開度を制御する。即ち、本実施形態の制御部３５は、リッチ液流量制御弁２１の開度を、計測値Ａ、Ｂ、Ｄに基づく３要素制御により制御する。
【００５５】
以下、本実施形態の制御部３５による３要素制御について詳細に説明する。
【００５６】
この３要素制御ではまず、再生塔ボトム液面計３１が、再生塔ボトム液位を計測する。次に、制御部３５が、再生塔ボトム液位の計測値Ａと設定値ＡSVとの差分Δ1を算出し、差分Δ1を減少させるようリッチ液流量の制御内容を決定する。
【００５７】
具体的には、再生塔ボトム液位の計測値Ａが設定値ＡSVよりも大きい場合には、制御部３５は、リッチ液流量を減少させることを決定する。一方、再生塔ボトム液位の計測値Ａが設定値ＡSVよりも小さい場合には、制御部３５は、リッチ液流量を増加させることを決定する。
【００５８】
この３要素制御では次に、リッチ液流量計３２が、リッチ液流量を計測すると共に、リーン液流量計３４が、再生塔ボトム液位に対する外乱であるリーン液流量を計測する。次に、制御部３５が、リッチ液流量の計測値Ｂとリーン液流量の計測値Ｄとの差（Ｂ−Ｄ）と、この差の目標値（Ｂ−Ｄ）SVとの差分Δ4を算出し、差分Δ4を減少させるようリッチ液流量を制御する。差分Δ4は、以下の式（４）で表される。
Δ4 ＝ ｜（Ｂ−Ｄ）−（Ｂ−Ｄ）SV｜  ・・・（４）
【００５９】
上述の通り、再生塔ボトム液位の計測値Ａが設定値ＡSVよりも大きい場合には、制御部３５は、リッチ液流量を減少させることを決定する。一方、再生塔ボトム液位の計測値Ａが設定値ＡSVよりも小さい場合には、制御部３５は、リッチ液流量を増加させることを決定する。これらの制御により、差分Δ1は減少することとなる。この際、制御部３５は、差分Δ1のみが減少するようリッチ液流量を決定するのではなく、差分Δ1と差分Δ4が共に減少するようリッチ液流量を決定する。そして、制御部３５は、リッチ液流量が決定された値となるよう、リッチ液流量制御弁２１の開度を制御する。
【００６０】
本実施形態は例えば、再生塔リボイラー１５の発熱量が一定である場合に有効である。この場合、リッチ液流量と再生塔塔頂ガス流量との比は一定となる。よって、上記の目標値（Ｂ−Ｄ）SVとして、リッチ液流量の計測値Ｂから算出した再生塔塔頂ガス流量の算出値を使用することができる。これにより、本実施形態では、第１実施形態と同様の制御が可能となる。例えば、再生塔１４でフラッディングが発生した場合、制御部３５は、再生塔ボトム液位は低下している（Δ1＜０）が、リッチ液流量、リーン液流量のバランスは良好である（Δ4≒０）と認識することができる。よって、制御部３５は、再生塔１４でフラッディングが発生した場合、リッチ液流量制御弁２１を直ちに急激に作動させることがなくなる。
【００６１】
よって、本実施形態によれば、誤ったリッチ液流量制御弁２１の開度制御により吸収液循環流量のバランスが崩れる事態が抑制される。その結果、再生塔ボトム液位が大きく変動することが抑制され、システムの安定運転を長期間維持することが可能となる。
【００６２】
（第４実施形態）
図５は、第４実施形態の二酸化炭素回収システムの構成を示す概略図である。
【００６３】
本実施形態の制御部３５は、再生塔ボトム液位の計測値と、再生塔塔頂ガス流量の計測値と、リーン液流量の計測値に基づいて、リッチ液流量制御弁２１の開度を制御する。即ち、本実施形態の制御部３５は、リッチ液流量制御弁２１の開度を、計測値Ａ、Ｃ、Ｄに基づく３要素制御により制御する。
【００６４】
以下、本実施形態の制御部３５による３要素制御について詳細に説明する。
【００６５】
この３要素制御ではまず、再生塔ボトム液面計３１が、再生塔ボトム液位を計測する。次に、制御部３５が、再生塔ボトム液位の計測値Ａと設定値ＡSVとの差分Δ1を算出し、差分Δ1を減少させるようリッチ液流量の制御内容を決定する。
【００６６】
具体的には、再生塔ボトム液位の計測値Ａが設定値ＡSVよりも大きい場合には、制御部３５は、リッチ液流量を減少させることを決定する。一方、再生塔ボトム液位の計測値Ａが設定値ＡSVよりも小さい場合には、制御部３５は、リッチ液流量を増加させることを決定する。
【００６７】
この３要素制御では次に、再生塔塔頂ガス流量計３３とリーン液流量計３４が、再生塔ボトム液位に対する外乱である再生塔塔頂ガス流量とリーン液流量とを計測する。次に、制御部３５が、再生塔塔頂ガス流量の計測値Ｃとリーン液流量の計測値Ｄとの和（Ｃ＋Ｄ）と、この和の目標値（Ｃ＋Ｄ）SVとの差分Δ5を算出し、差分Δ5を減少させるようリッチ液流量を制御する。差分Δ5は、以下の式（５）で表される。
Δ5 ＝ ｜（Ｃ＋Ｄ）−（Ｃ＋Ｄ）SV｜  ・・・（５）
【００６８】
上述の通り、再生塔ボトム液位の計測値Ａが設定値ＡSVよりも大きい場合には、制御部３５は、リッチ液流量を減少させることを決定する。一方、再生塔ボトム液位の計測値Ａが設定値ＡSVよりも小さい場合には、制御部３５は、リッチ液流量を増加させることを決定する。これらの制御により、差分Δ1は減少することとなる。この際、制御部３５は、差分Δ1のみが減少するようリッチ液流量を決定するのではなく、差分Δ1と差分Δ5が共に減少するようリッチ液流量を決定する。そして、制御部３５は、リッチ液流量が決定された値となるよう、リッチ液流量制御弁２１の開度を制御する。
【００６９】
本実施形態は例えば、再生塔リボイラー１５の発熱量が一定である場合に有効である。この場合、リッチ液流量と再生塔塔頂ガス流量との比は一定となる。よって、上記の目標値（Ｃ＋Ｄ）SVとして、再生塔塔頂ガス流量の計測値Ｃから算出したリッチ液流量の算出値を使用することができる。これにより、本実施形態では、第１実施形態と同様の制御が可能となる。例えば、再生塔１４でフラッディングが発生した場合、制御部３５は、再生塔ボトム液位は低下している（Δ1＜０）が、再生塔塔頂ガス流量とリーン液流量との合計流量の値は良好である（Δ5≒０）と認識することができる。よって、制御部３５は、再生塔１４でフラッディングが発生した場合、リッチ液流量制御弁２１を直ちに急激に作動させることがなくなる。
【００７０】
よって、本実施形態によれば、誤ったリッチ液流量制御弁２１の開度制御により吸収液循環流量のバランスが崩れる事態が抑制される。その結果、再生塔ボトム液位が大きく変動することが抑制され、システムの安定運転を長期間維持することが可能となる。
【００７１】
（第５実施形態）
図６は、第５実施形態の二酸化炭素回収システムの構成を示す概略図である。
【００７２】
本実施形態の制御部３５は、リッチ液流量の計測値と、再生塔塔頂ガス流量の計測値と、リーン液流量の計測値に基づいて、リッチ液流量制御弁２１の開度を制御する。即ち、本実施形態の制御部３５は、リッチ液流量制御弁２１の開度を、計測値Ｂ、Ｃ、Ｄに基づく３要素制御により制御する。
【００７３】
以下、本実施形態の制御部３５による３要素制御について詳細に説明する。
【００７４】
この３要素制御ではまず、リッチ液流量計３２が、リッチ液流量を計測すると共に、再生塔塔頂ガス流量計３３、リーン液流量計３４がそれぞれ、再生塔ボトム液位に対する外乱である再生塔塔頂ガス流量とリーン液流量を計測する。次に、制御部３５が、再生塔塔頂ガス流量の計測値Ｃとリーン液流量の計測値Ｄとの和と、リッチ液流量の計測値Ｂとの差分Δ2を算出し、差分Δ2を減少させるようリッチ液流量を決定する。そして、制御部３５は、リッチ液流量が決定された値となるように、リッチ液流量制御弁２１の開度を制御する。
【００７５】
本実施形態は例えば、大量のフラッディングが発生せず、差分Δ2の制御だけで差分Δ1の大きさも十分に抑えられる場合に有効である。この場合、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の制御が可能となる。例えば、再生塔１４でフラッディングが発生した場合、制御部３５は、リッチ液流量、再生塔塔頂ガス流量、リーン液流量のバランスは良好である（Δ2≒０）と認識することで、リッチ液流量制御弁２１を直ちに急激に作動させることがなくなる。
【００７６】
よって、本実施形態によれば、誤ったリッチ液流量制御弁２１の開度制御により吸収液循環流量のバランスが崩れる事態が抑制される。その結果、再生塔ボトム液位が大きく変動することが抑制され、システムの安定運転を長期間維持することが可能となる。
【００７７】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、再生塔ボトム液位の変動幅を小さく抑えることで、継続的に安定運転を行うことができる。
【００７８】
以上、第１から第５実施形態について説明したが、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を意図したものではない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施することができる。また、これらの実施形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことにより、様々な変形例を得ることもできる。これらの形態や変形例は、発明の範囲や要旨に含まれており、特許請求の範囲及びこれに均等な範囲には、これらの形態や変形例が含まれる。
【符号の説明】
【００７９】
１：ＣＯ２含有ガス、２：ＣＯ２除去排ガス、
３：リッチ液、４：リーン液、５：再生塔塔頂排出ガス、
１１：吸収塔、１２：リッチ液移送ポンプ、１３：再生熱交換器、
１４：再生塔、１５：再生塔リボイラー、１６：リーン液移送ポンプ、
１７：リーン液冷却器、１８：再生塔塔頂ガス冷却器、
１９：ＣＯ２分離器、２０：回収ＣＯ２排出ライン、
２１：リッチ液流量制御弁、２２：リーン液流量制御弁、
３１：再生塔ボトム液面計、３２：リッチ液流量計、
３３：再生塔塔頂ガス流量計、３４：リーン液流量計、３５：制御部
【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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【図６】
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