(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を含有するガスと、アミンを含有する吸収液とを接触させて、前記二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる二酸化炭素回収部と、
前記二酸化炭素回収部から排出された前記ガスを洗浄液で洗浄することで、前記ガスに同伴する前記アミンを回収する第１の洗浄装置と、
前記第１の洗浄装置から排出された前記ガスを洗浄液で洗浄することで、前記ガスに同伴する前記アミンを回収する第２の洗浄装置と、
前記第１の洗浄装置で使用された前記洗浄液中のアミン濃度を計測する第１の計測器と、
前記第２の洗浄装置で使用された前記洗浄液中のアミン濃度を計測する第２の計測器と、
前記第２の計測器にて規定値を上回るアミン濃度が検知された場合に、前記第２の洗浄装置で使用された前記洗浄液を抜き出し、前記洗浄液を前記第１の洗浄装置に送液する送液機構と、
前記第１の計測器にて規定値を上回るアミン濃度が検知された場合に、前記第１の洗浄装置で使用された前記洗浄液を抜き出し、前記洗浄液又は前記洗浄液中の前記アミンを前記吸収液に混入させる混入機構と、
前記二酸化炭素回収部から排出された前記ガスに同伴する吸収液ミストを捕捉する吸収液デミスターと、
前記第１の洗浄装置から排出された前記ガスに同伴する洗浄液ミストを捕捉する洗浄液デミスターとを備え、
前記混入機構は、
前記第１の洗浄装置で使用された前記洗浄液を流入させ、前記洗浄液中の前記アミンを吸着させるためのイオン交換樹脂と、
前記第１の洗浄装置で使用された前記洗浄液を前記イオン交換樹脂に流入させ、前記イオン交換樹脂を通過した前記洗浄液を前記第１の洗浄装置に送液する第１流路と、
前記イオン交換樹脂に脱離液を流入させることで前記イオン交換樹脂に吸着された前記アミンを前記脱離液に溶出させ、前記イオン交換樹脂を通過した前記脱離液を前記吸収液に混入させる第２流路とを備える、
アミン回収システム。
【請求項２】
前記第２の洗浄装置で使用される前記洗浄液のｐＨを、前記第１の洗浄装置で使用される前記洗浄液のｐＨよりも小さくなるよう制御する制御部を備える、請求項１に記載のアミン回収システム。
【請求項３】
前記第２の洗浄装置で使用される前記洗浄液の温度を、前記第１の洗浄装置で使用される前記洗浄液の温度よりも低くなるよう制御する制御部を備える、請求項１又は２に記載のアミン回収システム。
【請求項４】
前記第２の洗浄装置で使用される前記洗浄液の循環流量を、前記第１の洗浄装置で使用される前記洗浄液の循環流量よりも多くなるよう制御する制御部を備える、請求項１から３のいずれか１項に記載のアミン回収システム。
【請求項５】
前記第２の洗浄装置の充填部の上下方向の幅は、前記第１の洗浄装置の充填部の上下方向の幅よりも長い、請求項１から４のいずれか１項に記載のアミン回収システム。
【請求項６】
さらに、前記第１の洗浄装置から前記第２の洗浄装置に到る間の前記ガスを洗浄液で洗浄することで、前記ガスに同伴する前記アミンを回収する１台以上の洗浄装置を備える、請求項１から５のいずれか１項に記載のアミン回収システム。
【請求項７】
二酸化炭素を含有するガスと、アミンを含有する吸収液とを接触させて、前記二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる吸収塔と、
前記二酸化炭素を吸収した前記吸収液が前記吸収塔から供給され、前記吸収液から前記二酸化炭素を放出させる再生塔とを備え、
前記吸収塔は、
前記ガスと前記吸収液とを接触させて、前記二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる二酸化炭素回収部と、
前記二酸化炭素回収部から排出された前記ガスを洗浄液で洗浄することで、前記ガスに同伴する前記アミンを回収する第１の洗浄装置と、
前記第１の洗浄装置から排出された前記ガスを洗浄液で洗浄することで、前記ガスに同伴する前記アミンを回収する第２の洗浄装置と、
前記第１の洗浄装置で使用された前記洗浄液中のアミン濃度を計測する第１の計測器と、
前記第２の洗浄装置で使用された前記洗浄液中のアミン濃度を計測する第２の計測器と、
前記第２の計測器にて規定値を上回るアミン濃度が検知された場合に、前記第２の洗浄装置で使用された前記洗浄液を抜き出し、前記洗浄液を前記第１の洗浄装置に送液する送液機構と、
前記第１の計測器にて規定値を上回るアミン濃度が検知された場合に、前記第１の洗浄装置で使用された前記洗浄液を抜き出し、前記洗浄液又は前記洗浄液中の前記アミンを前記吸収液に混入させる混入機構と、
前記二酸化炭素回収部から排出された前記ガスに同伴する吸収液ミストを捕捉する吸収液デミスターと、
前記第１の洗浄装置から排出された前記ガスに同伴する洗浄液ミストを捕捉する洗浄液デミスターとを備え、
前記混入機構は、
前記第１の洗浄装置で使用された前記洗浄液を流入させ、前記洗浄液中の前記アミンを吸着させるためのイオン交換樹脂と、
前記第１の洗浄装置で使用された前記洗浄液を前記イオン交換樹脂に流入させ、前記イオン交換樹脂を通過した前記洗浄液を前記第１の洗浄装置に送液する第１流路と、
前記イオン交換樹脂に脱離液を流入させることで前記イオン交換樹脂に吸着された前記アミンを前記脱離液に溶出させ、前記イオン交換樹脂を通過した前記脱離液を前記吸収液に混入させる第２流路とを備える、
二酸化炭素回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、アミン回収システム及び二酸化炭素回収システムに関する。
【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。気候変動に関する国際連合枠組条約の京都議定書において、わが国の温室効果ガス排出削減の目標は、対１９９０年比で６％の削減を２００８年〜２０１２年の間に達成することとなっている。
【０００３】
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。
【０００４】
具体的には、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、二酸化炭素を吸収した吸収液（リッチ液）が吸収塔から供給され、リッチ液を加熱して、リッチ液から二酸化炭素ガスを放出させると共に、吸収液を再生する再生塔と、を備える二酸化炭素回収システムが知られている。再生塔には、熱源を供給するリボイラーが連結されている。再生塔にて再生された吸収液（リーン液）は、吸収塔に供給され、このシステム内で吸収液が循環するようになっている。
【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２０１０−１７２８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アミン系吸収液により二酸化炭素を分離・回収するプロセスでは、二酸化炭素を吸収除去した燃焼排ガス（以下「処理済みガス」と呼ぶ）に同伴して、大気へアミンが飛散するという課題がある。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、大気へのアミンの飛散を抑制することが可能で、かつ処理済みガスに同伴するアミンを効率良く回収・再利用することが可能なアミン回収システム及び二酸化炭素回収システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態のアミン回収システムは、二酸化炭素を含有するガスと、アミンを含有する吸収液とを接触させて、前記二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる二酸化炭素回収部と、前記二酸化炭素回収部から排出された前記ガスを洗浄液で洗浄することで、前記ガスに同伴する前記アミンを回収する第１の洗浄装置と、前記第１の洗浄装置から排出された前記ガスを洗浄液で洗浄することで、前記ガスに同伴する前記アミンを回収する第２の洗浄装置と、前記第２の洗浄装置で使用された前記洗浄液中のアミン濃度を計測する第２の計測器と、前記第２の計測器にて規定値を上回るアミン濃度が検知された場合に、前記第２の洗浄装置で使用された前記洗浄液を抜き出し、前記洗浄液を前記第１の洗浄装置に送液する送液機構と、前記二酸化炭素回収部から排出された前記ガスに同伴する吸収液ミストを捕捉する吸収液デミスターと、前記第１の洗浄装置から排出された前記ガスに同伴する洗浄液ミストを捕捉する洗浄液デミスターとを備える。
【０００９】
また、別の実施形態の二酸化炭素回収システムは、二酸化炭素を含有するガスと、アミンを含有する吸収液とを接触させて、前記二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる吸収塔と、前記二酸化炭素を吸収した前記吸収液が前記吸収塔から供給され、前記吸収液から前記二酸化炭素を放出させる再生塔とを備え、前記吸収塔は、前記ガスと前記吸収液とを接触させて、前記二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる二酸化炭素回収部と、前記二酸化炭素回収部から排出された前記ガスを洗浄液で洗浄することで、前記ガスに同伴する前記アミンを回収する第１の洗浄装置と、前記第１の洗浄装置から排出された前記ガスを洗浄液で洗浄することで、前記ガスに同伴する前記アミンを回収する第２の洗浄装置と、前記第２の洗浄装置で使用された前記洗浄液中のアミン濃度を計測する第２の計測器と、前記第２の計測器にて規定値を上回るアミン濃度が検知された場合に、前記第２の洗浄装置で使用された前記洗浄液を抜き出し、前記洗浄液を前記第１の洗浄装置に送液する送液機構と、前記二酸化炭素回収部から排出された前記ガスに同伴する吸収液ミストを捕捉する吸収液デミスターと、前記第１の洗浄装置から排出された前記ガスに同伴する洗浄液ミストを捕捉する洗浄液デミスターとを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、大気へのアミンの飛散を抑制することが可能になると共に、処理済みガスに同伴するアミンを効率良く回収・再利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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システム構成図である。
【図２】第１実施形態のアミン回収システムの構成を示すシステム構成図である。
【図３】第２実施形態のアミン回収システムの構成を示すシステム構成図である。
【図４】第３実施形態のアミン回収システムの構成を示すシステム構成図である。
【図５】第４実施形態のアミン回収システムの構成を示すシステム構成図である。
【図６】第６実施形態のアミン回収システムの構成を示すシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１３】
（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システム構成図である。
【００１４】
図１の二酸化炭素回収システムは、吸収塔１０１と、リッチ液ポンプ１０２と、再生熱交換器１０３と、再生塔１０４と、リボイラー１０５と、リーン液ポンプ１０６と、冷却器１０７と、制御部１０８とを備えている。
【００１５】
吸収塔１０１内には、二酸化炭素を含有する燃焼排ガス１が供給される。吸収塔１０１は、燃焼排ガス１と吸収液とを接触させて、燃焼排ガス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、アミンを含有するアミン系吸収液が使用される。
【００１６】
吸収塔１０１は、二酸化炭素が除去された燃焼排ガス（処理済みガス）２を、頂部から排出すると共に、二酸化炭素を吸収した吸収液（リッチ液）を、底部から排出する。図１では、この吸収液が、符号４で示されている。吸収液４は、リッチ液移送ポンプ１０２により、再生熱交換器１０３を介して移送され、再生塔１０４内に供給される。
【００１７】
再生塔１０４は、この吸収液から二酸化炭素を放出させる塔である。再生塔１０４は、吸収液から放出された二酸化炭素ガス６を、頂部から排出すると共に、二酸化炭素を放出した吸収液（リーン液）を、底部から排出する。図１では、この吸収液が、符号５で示されている。
【００１８】
リボイラー１０５内には、再生塔１０４から排出された吸収液が供給される。リボイラー１０５は、吸収液を加熱することで、吸収液から蒸気と二酸化炭素ガスを放出させる。これらの気体は、再び再生塔１０４内に供給される。そして、これらの気体の熱で吸収液が加熱されることで、上述のように、吸収液から二酸化炭素が放出される。
【００１９】
再生塔１０４から排出された吸収液５は、リーン液移送ポンプ１０６により、再生熱交換器１０３と冷却器１０７を介して移送され、吸収液緩衝タンク１５内に貯蔵される。そして、吸収塔１０１内には、吸収液緩衝タンク１５から排出された吸収液（リーン液）が供給される。図１では、この吸収液が、符号３で示されている。
【００２０】
図１の二酸化炭素回収システムはさらに、再生塔還流冷却器１１１と、二酸化炭素分離器１１２と、還流液ポンプ１１３と、吸収塔還流冷却器１２１と、気液分離器１２２とを備えている。
【００２１】
再生塔１０４から排出される二酸化炭素ガス６には、吸収液から蒸発した蒸気が含まれている。この蒸気は、再生塔還流冷却器１１１にて冷却されることで、凝縮して水に戻される。そして、二酸化炭素分離器１１２は、二酸化炭素ガスと凝縮水とを分離し、分離された二酸化炭素ガスを外部に放出する。図１では、この二酸化炭素ガスが、符号７で示されている。一方、凝縮水は、還流液ポンプ１１３により再生塔１０４に戻される。
【００２２】
同様に、吸収塔１０１から排出される処理済みガス２にも、吸収液から蒸発した蒸気が含まれている。この蒸気は、吸収塔還流冷却器１２１にて冷却されることで、凝縮して水に戻される。そして、気液分離器１２２は、処理済みガスと凝縮水とを分離し、分離された処理済みガスを外部に放出する。図１では、この処理済みガスが、符号８で示されている。一方、凝縮水は、吸収塔１０１に戻される。
【００２３】
図１の二酸化炭素回収システムはさらに、処理済みガスに同伴するアミンを回収するアミン回収システムを含んでいる。以下、図２を参照し、このアミン回収システムについて詳細に説明する。
【００２４】
図２は、第１実施形態のアミン回収システムの構成を示すシステム構成図である。
【００２５】
本実施形態のアミン回収システムは、吸収塔１０１と、吸収液緩衝タンク１５と、図２に示すその他の構成要素により構成されている。
【００２６】
吸収塔１０１は、図２に示すように、二酸化炭素回収部３１と、第１のアミン回収部３２及び第１の液溜め部３４を有する第１の洗浄装置と、第２のアミン回収部３３及び第２の液溜め部３５を有する第２の洗浄装置とを備えている。
【００２７】
二酸化炭素回収部３１は、燃焼排ガス１と吸収液とを接触させて、燃焼排ガス１中の二酸化炭素を吸収液に吸収させるユニットである。具体的には、吸収液分散器１６から分散落下する吸収液（リーン液）３が、二酸化炭素回収部３１を上昇する燃焼排ガス１と接触することで、二酸化炭素が吸収液３に吸収される。二酸化炭素を吸収した吸収液３は、吸収塔１０１の底部に溜まり、リッチ液４として排出される。
【００２８】
二酸化炭素回収部３１にて二酸化炭素を除去された処理済みガスは、吸収液デミスター１７を経由して上昇し、その上部に位置する第１の洗浄装置に流入する。図２では、この処理済みガスが、符号１０で示されている。
【００２９】
第１のアミン回収部３２は、処理済みガス１０を洗浄液で洗浄することで、処理済みガス１０に同伴するアミンを回収するユニットである。具体的には、第１の洗浄液分散器１８から分散落下する洗浄液が、第１のアミン回収部３２を上昇する処理済みガス１０と接触することで、アミンが洗浄液に吸収される。アミンを吸収した洗浄液は、第１の液溜め部３４に溜まる。
【００３０】
第１のアミン回収部３２にてアミンを回収された処理済みガスは、洗浄液デミスター１９を経由して上昇し、その上部に位置する第２の洗浄装置に流入する。図２では、この処理済みガスが、符号１１で示されている。
【００３１】
第２のアミン回収部３３は、処理済みガス１１を洗浄液で洗浄することで、処理済みガス１１に同伴するアミンを回収するユニットである。具体的には、第２の洗浄液分散器２０から分散落下する洗浄液が、第２のアミン回収部３３を上昇する処理済みガス１１と接触することで、アミンが洗浄液に吸収される。アミンを吸収した洗浄液は、第２の液溜め部３５に溜まる。
【００３２】
第２のアミン回収部３２にてアミンを回収された処理済みガスは、吸収塔１０１内を上昇し、吸収塔１０１の頂部から排出される。図２では、この処理済みガスが、符号２で示されている。
【００３３】
このように、吸収塔１０１は、２段分の洗浄装置を有している。洗浄装置を２段構成にする利点については、後述する。
【００３４】
図２のアミン回収システムはさらに、第１の洗浄液ポンプ１２と、第２の洗浄液ポンプ１３と、吸収液ポンプ１４とを備えている。
【００３５】
第１の洗浄液ポンプ１２は、第１の液溜め部３４に溜まった洗浄液を、第１の洗浄液循環ライン２６を介して、再び第１の洗浄液分散器１８に送液するポンプである。同様に、第２の洗浄液ポンプ１３は、第２の液溜め部３５に溜まった洗浄液を、第２の洗浄液循環ライン２７を介して、再び第２の洗浄液分散器１９に送液するポンプである。
【００３６】
このように、これらの洗浄液は、それぞれ第１、第２の洗浄装置内で循環利用される。その際、これらの洗浄液はそれぞれ、第１、第２の洗浄液冷却器２２、２３にて所定の温度まで冷却される。
【００３７】
また、吸収液ポンプ１４は、吸収液緩衝タンク１５からの吸収液３を、吸収液分散器１６に送液するポンプである。その際、吸収液３は、吸収液冷却器２１にて所定の温度まで冷却される。
【００３８】
図２のアミン回収システムはさらに、第１の計測器４１と、第１の演算器４２と、第２の計測器４３と、第２の演算器４４とを備えている。
【００３９】
第２の計測器４３は、第２の洗浄装置で使用された洗浄液中のアミン濃度を計測する計測器である。具体的には、第２の計測器４３は、第２の洗浄液循環ライン２７を流れる洗浄液中のアミン濃度を計測する。
【００４０】
本システムでは、第２の計測器４３にて規定値以上のアミン濃度が検知されると、第２の演算器４４による制御の下、第２のバルブ２５が開状態となる。第２のバルブ２５は、第２の液溜め部３５と第１の液溜め部３４とを結ぶ洗浄液バイパスライン２８上に設置されている。よって、第２のバルブ２５が開状態になると、第２の液溜め部３５内の洗浄液が抜き出され、第１の液溜め部３４へと送液される。第２の演算器４４、第２のバルブ２５、及び洗浄液バイパスライン２８は、本実施形態の送液機構の例である。
【００４１】
また、第１の計測器４１は、第１の洗浄装置で使用された洗浄液中のアミン濃度を計測する計測器である。具体的には、第１の計測器４１は、第１の洗浄液循環ライン２６を流れる洗浄液中のアミン濃度を計測する。
【００４２】
本システムでは、第１の計測器４１にて規定値以上のアミン濃度が検知されると、第１の演算器４２による制御の下、第１のバルブ２４が開状態となる。第１のバルブ２４は、第１の洗浄液循環ライン２６と吸収液緩衝タンク１５とを結ぶバイパスライン上に設置されている。よって、第１のバルブ２４が開状態になると、第１の洗浄装置内を循環する洗浄液が抜き出され、吸収液緩衝タンク１５内に貯蔵されている吸収液内に混入される。
【００４３】
このように、本システムでは、第１の洗浄装置から抜き出された洗浄液が、吸収液として再利用される。これは、第１の洗浄装置内の洗浄液は、処理済みガスから回収したアミンを高濃度に含むため、吸収液として再利用可能という知見に基づくものである。図２では、第１の洗浄装置から抜き出された洗浄液が、符号９で示されている。第１の演算器４２、第１のバルブ２４、及び洗浄液９の送液用のバイパスラインは、本実施形態の混入機構の例である。
【００４４】
図２のアミン回収システムはさらに、吸収液デミスター１７と、洗浄液デミスター１９とを備えている。
【００４５】
吸収液デミスター１７は、二酸化炭素回収部３１の出口に設置されている。二酸化炭素回収部３１にて二酸化炭素を除去された処理済みガス１０は、吸収液デミスター１７を経由して上昇する。その際、吸収液デミスター１７は、処理済みガス１０に同伴する吸収液ミストを捕捉収集する。
【００４６】
また、洗浄液デミスター１９は、第１の洗浄装置の出口に設置されている。第１の洗浄装置にて二酸化炭素を除去された処理済みガス１１は、洗浄液デミスター１９を経由して上昇する。その際、洗浄液デミスター１９は、処理済みガス１１に同伴する洗浄液ミストを捕捉収集する。
【００４７】
（１）アミン回収システムの動作の詳細
次に、図２のアミン回収システムの動作の詳細について説明する。具体的には、第１の計測器４１、第１の演算器４２、第２の計測器４３、第２の演算器４４等の動作の詳細について説明する。
【００４８】
処理済みガスに同伴するアミンには、一般に、揮発性が高く（即ち蒸気圧が高く）、液中から放出されやすい高揮発性アミンと、揮発性が低く（即ち蒸気圧が低く）、液中から放出されにくい低揮発性アミンが存在する。
【００４９】
低揮発性アミンは主に、使用開始直後のアミンである。また、高揮発性アミンは主に、使用されて劣化したアミンである。概ね、常温での蒸気圧が１００Ｐａ以下のアミンが、低揮発性アミンに相当し、常温での蒸気圧が１００Ｐａ以上のアミンが、高揮発性アミンに相当する。
【００５０】
アミンを回収する際、アミンが高揮発性になるほど、アミン捕捉力を高めるために、アミン濃度の低い洗浄液を用いる必要がある。一方、吸収液の二酸化炭素回収性能を保持する観点からは、高揮発性アミンよりも低揮発性アミンを、効率良く回収・再利用することが重要となる。このことに着目し、大気へ飛散しやすい高揮発性アミンの大気飛散を抑制すると共に、処理済みガスに同伴する低揮発性アミンを効率良く回収・再利用する手法を考案した。
【００５１】
本システムでは、洗浄装置を２段構成とし、各段での洗浄液中のアミン濃度を監視（測定）する。アミン濃度は例えば、洗浄液の密度、ｐＨ、導電率、超音波速度、酸化還元電位（ＯＲＰ）等から測定可能である。
【００５２】
まず、第２の洗浄装置の動作について説明する。
【００５３】
第２の洗浄装置では、第２の計測器４３にて規定値以上のアミン濃度が検知された時点で、第２の液溜め部３５内の洗浄液を、第１の液溜め部３４へと送液する。そして、アミン濃度の低い新しい洗浄液を、第２の液溜め部３５内に補充する。このようにして、第２の洗浄装置で使用される洗浄液中のアミン濃度を低濃度に管理する。これにより、第２の洗浄装置で使用される洗浄液のアミン捕捉力が高まり、吸収塔１０１から排出される処理済みガス２に同伴したアミンの大気飛散が抑制される。
【００５４】
第２の洗浄装置では、洗浄液中に多くの高揮発性アミンが含まれる。理由は、高揮発性アミンは液中から放出されやすいため、二酸化炭素回収部３１や第１の洗浄装置にて処理済みガスに同伴しやすいからである。一方、第２の洗浄装置は最終段の洗浄装置であるため、第２の洗浄装置にて高揮発性アミンを回収しないと、高揮発性アミンが大気に飛散してしまう。そこで、本システムでは、上述のように、第２の洗浄装置におけるアミン濃度を低濃度に管理することで、洗浄液のアミン捕捉力を高め、高揮発性アミンの大気飛散を抑制している。
【００５５】
また、本システムでは、二酸化炭素回収部３１の出口に、吸収液デミスター１７を設置すると共に、第１の洗浄装置の出口に、洗浄液デミスター１９を設置している。これらのデミスター１７、１９により、処理済みガスに同伴する吸収液ミストや洗浄液ミストが捕捉収集され、飛沫同伴によるアミンの大気飛散が抑制される。
【００５６】
次に、第１の洗浄装置の動作について説明する。
【００５７】
第１の洗浄装置では、洗浄液が吸収液として再利用される。洗浄液を吸収液として再利用するためには、吸収液中のアミン濃度を保持する観点から、洗浄液中のアミン濃度を、吸収液中のアミン濃度にできるだけ近付けることが重要となる。
【００５８】
そこで、第１の洗浄装置では、第１の計測器４１にて規定値以上のアミン濃度が検知された時点で、第１の洗浄液循環ライン２６を流れる洗浄液を、吸収液緩衝タンク１５へと送液する。これにより、アミン濃度の高い洗浄液を、吸収液として再利用することが可能となる。そして、アミン濃度の低い新しい洗浄液、又は第２の液溜め部３５からの洗浄液が、第１の液溜め部３４内に補充される。
【００５９】
第１の洗浄装置は最下段の洗浄装置であるため、洗浄液中のアミン濃度が、最上段の洗浄装置である第２の洗浄装置に比べて高くなる。また、第１の洗浄装置では、洗浄液中に多くの低揮発性アミンが含まれる。理由は、低揮発性アミンは液中から放出されにくいため、高揮発性アミンに比べ、処理済みガスに同伴して第２の洗浄装置に流出しにくいからである。そのため、第１の洗浄装置内の洗浄液は、アミン濃度が高いうえ、二酸化炭素回収性能の高い低揮発性アミンを多く含んでいる。
【００６０】
そこで、本システムでは、第１及び第２の洗浄装置内の洗浄液のうち、第１の洗浄装置内の洗浄液を吸収液として再利用する。これにより、処理済みガスに同伴するアミンを効率良く回収・再利用することが可能となる。低揮発性アミンを多く回収した洗浄液が、吸収液として再利用されるからである。
【００６１】
なお、第１の計測器４１にて規定値以上のアミン濃度が検知された場合において、第１の洗浄装置内の洗浄液を吸収液緩衝タンク１５へと送液するタイミングは、演算器４２により決定される。同様に、第２の計測器４３にて規定値以上のアミン濃度が検知された場合において、第２の洗浄装置内の洗浄液を第１の洗浄装置へと送液するタイミングは、演算器４４により決定される。
【００６２】
また、本システムでは、第２の液溜め部３５内の洗浄液が、第１の液溜め部３４へと送液されるため、第１の洗浄装置には、アミン濃度が高く、アミン捕捉力の低い洗浄液が供給されてしまう。しかしながら、本システムでは、第２の洗浄装置が、高揮発性アミンを効率よく捕捉するよう動作するため、第１の洗浄装置は、高揮発性アミンを効率良く捕捉する必要はなく、アミン濃度が高い洗浄液でも、その機能を発揮することが可能である。むしろ、本システムでは、第１の洗浄装置内の洗浄液を、吸収液として再利用するため、第１の洗浄装置内の洗浄液は、アミン濃度が高いことが望ましい。そのため、本システムでは、第２の洗浄装置で使用された洗浄液を、第１の洗浄装置へと供給している。
【００６３】
（２）アミン回収システムの動作条件の詳細
次に、洗浄液中のアミン濃度の規定値や、吸収液や洗浄液の種類等、図２のアミン回収システムの動作条件の詳細について説明する。
【００６４】
第１、第２の演算器４２、４４では、洗浄液中のアミン濃度の測定値を規定値と比較するが、これらの規定値は、吸収液中のアミン濃度や、回収するアミンの種類に応じて、望ましい値に設定するようにして構わない。
【００６５】
例えば、第２の演算器４４の規定値は、処理済みガス２に含まれるアミンの量を、所定量以下（例えば１ｐｐｍ以下）にするという方針の下、この方針を実現可能な値に設定される。また、第１の演算器４２の規定値は、洗浄液中のアミン濃度を、吸収液中のアミン濃度にできるだけ近付けるべく、吸収液中のアミン濃度のＸ％（例えば５０％）の濃度値に設定される。
【００６６】
なお、上記のＸ％の値が、１００％から大きく離れた値である場合、吸収液中のアミン濃度が、洗浄液の混入により低下するという問題が生じる。この問題は、例えば、二酸化炭素分離器１１２や気液分離器１２２（図１参照）で生じた凝縮水のうち、吸収塔１０１や再生塔１０４に戻す量を制限することで解消可能である。
【００６７】
また、吸収液に含まれるアミン（アミン化合物）の例としては、以下のようなものが挙げられる。例えば、モノエタノールアミン、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノールのような「アルコール性水酸基含有１級アミン類」、ジエタノールアミン、２−メチルアミノエタノールのような「アルコール性水酸基含有２級アミン類」、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミンのような「アルコール性水酸基含有３級アミン類」が挙げられる。さらには、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ジエチレントリアミンのような「ポリエチレンポリアミン類」、ピペラジン類、ピペリジン類、ピロリジン類のような「環状アミン類」、キシリレンジアミンのような「ポリアミン類」、メチルアミノカルボン酸のような「アミノ酸類」が挙げられる。さらには、これらのアミン化合物の混合物が挙げられる。
【００６８】
また、吸収液の例としては、これらのアミンを１０〜７０重量％含有する水溶液が挙げられる。また、吸収液は、二酸化炭素吸収促進剤や、腐食防止剤や、その他の媒体（例えば、メタノール、ポリエチレングリコール、スルフォラン等）を含有していてもよい。
【００６９】
また、洗浄液の例としては、水（例えば純水）が挙げられる。水以外の洗浄液の例については、後述する。
【００７０】
（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。
【００７１】
以上のように、本実施形態では、洗浄装置を２段構成とし、各段での洗浄液中のアミン濃度を測定する。そして、第２の洗浄装置では、第２の計測器４３にて規定値以上のアミン濃度が検知された場合に、第２の液溜め部３５内の洗浄液を、第１の液溜め部３４へと送液する。また、第１の洗浄装置では、第１の計測器４１にて規定値以上のアミン濃度が検知された場合に、第１の洗浄液循環ライン２６を流れる洗浄液を、吸収液緩衝タンク１５へと送液する。
【００７２】
これにより、本実施形態では、第２の洗浄装置により、大気へのアミンの飛散を抑制することが可能になると共に、第１の洗浄装置により、処理済みガスに同伴するアミンを効率良く回収・再利用することが可能となる。具体的には、第２の洗浄装置により、大気へ飛散しやすい高揮発性アミンの大気飛散を抑制することが可能となり、第１の洗浄装置により、二酸化炭素回収能力の高い低揮発性アミンを効率良く回収・再利用することが可能となる。
【００７３】
また、本実施形態では、二酸化炭素回収部３１の出口に、吸収液デミスター１７を設置すると共に、第１の洗浄装置の出口に、洗浄液デミスター１９を設置している。これにより、本実施形態では、処理済みガスに同伴する吸収液ミストや洗浄液ミストについても、飛沫同伴による大気飛散を抑制することが可能となり、アミンの大気飛散の抑制効果をさらに向上させることが可能となる。
【００７４】
なお、本実施形態ではさらに、第１の洗浄装置と第２の洗浄装置との間に、１台以上の洗浄装置（以下「中間洗浄装置」と呼ぶ）を設置しても構わない。即ち、洗浄装置をＮ段構成（Ｎは３以上の整数）としても構わない。中間洗浄装置は、第１の洗浄装置や第２の洗浄装置と同様の構成を有し、処理済みガスを洗浄液で洗浄することで、処理済みガスに同伴するアミンを回収する。この場合、第１の洗浄装置と中間洗浄装置の間、第２の洗浄装置と中間洗浄装置の間、中間洗浄装置同士の間には、洗浄液デミスターを設置することが望ましい。
【００７５】
中間洗浄装置は例えば、第２の洗浄装置から第１の洗浄装置にかけて、洗浄液のアミン濃度を段階的に増加させるために使用される。即ち、中間洗浄装置におけるアミン濃度を第２の洗浄装置におけるアミン濃度よりも高くし、第１の洗浄装置におけるアミン濃度を中間洗浄装置におけるアミン濃度よりも高くするといった具合である。この場合、洗浄液バイパスライン２８は、互いに隣接する各々の洗浄装置間（第１の洗浄装置と中間洗浄装置の間、第２の洗浄装置と中間洗浄装置の間、中間洗浄装置同士の間）に設置される。また、この場合には、中間洗浄装置にも、計測器や演算器を設けることが望ましい。
【００７６】
以下、第１実施形態の変形例である第２から第６実施形態について説明する。第２から第６実施形態については、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７７】
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態のアミン回収システムの構成を示すシステム構成図である。
【００７８】
図３のアミン回収システムは、図２に示す構成要素に加え、逆浸透膜モジュール５１を備える。
【００７９】
本システムでは、第１の洗浄装置から抜き出された洗浄液９を、逆浸透膜５１に流入させ、洗浄液９中のアミン濃度を濃縮させる。図３では、逆浸透膜５１にて濃縮された洗浄液（濃縮洗浄液）が、符号５２で示されている。図３ではさらに、逆浸透膜５１を透過してアミンが除去された洗浄液（透過洗浄液）が、符号５３で示されている。
【００８０】
そして、本システムでは、濃縮洗浄液５２を、吸収液緩衝タンク１５内に貯蔵されている吸収液内に混入させる。これにより、本実施形態では、第１実施形態に比べアミン濃度の高い洗浄液を、吸収液として再利用することが可能となる。濃縮洗浄液５２は、好ましくは、吸収液中のアミン濃度まで逆浸透膜５１にて濃縮させる。
【００８１】
また、燃焼排ガス１中の水分量が多い場合には、二酸化炭素回収部３１内へ持ち込まれる水分量が多くなり、吸収液中のアミン濃度が、規定量よりも希薄化していくことが想定される。この場合には、濃縮洗浄液５２中のアミン濃度を、吸収液中のアミン濃度よりも高くすることが望ましい。これにより、吸収液中のアミン濃度を、規定値に戻すことが可能となる。
【００８２】
なお、アミンが除去された透過洗浄液５３は、例えば、第１、第２の洗浄装置用の洗浄液として再利用することが可能である。
【００８３】
以上のように、本実施形態によれば、第１実施形態に比べアミン濃度の高い洗浄液を、吸収液として再利用することが可能となる。
【００８４】
（第３実施形態）
図４は、第３実施形態のアミン回収システムの構成を示すシステム構成図である。
【００８５】
図４のアミン回収システムは、図２に示す構成要素に加え、陽イオン交換樹脂６１と、第１の切り替えバルブ６２と、第２の切り替えバルブ６３とを備える。
【００８６】
本システムでは、第１のバルブ２４を開いて第１の洗浄装置から洗浄液９を抜き出す場合、第１の切り替えバルブ６２を「Ｘ1」の位置に設定すると共に、第２の切り替えバルブ６３を「Ｙ1」の位置に設定する。これにより、本システムでは、洗浄液９を陽イオン交換樹脂６１に流入させ、洗浄液９中のアミンを陽イオン交換樹脂６１に吸着させる。陽イオン交換樹脂６１を通過してアミンが除去された洗浄液（通過洗浄液）６６は、図４に示すように、第１の洗浄液循環ライン２６に戻されて再利用される。
【００８７】
次に、本システムでは、陽イオン交換樹脂６１に十分量のアミンが吸着された後、第１のバルブ２４を閉じて、第１の切り替えバルブ６２を「Ｘ2」の位置に設定すると共に、第２の切り替えバルブ６３を「Ｙ2」の位置に設定する。これにより、本システムでは、脱離液６４を陽イオン交換樹脂６１に流入させ、陽イオン交換樹脂６１に吸着されたアミンを脱離液６４に溶出させる。陽イオン交換樹脂６１を通過した脱離液６５は、アミン濃度が濃縮された濃縮脱離液となる。
【００８８】
そして、本システムでは、濃縮脱離液６５を、吸収液緩衝タンク１５内に貯蔵されている吸収液内に混入させる。これにより、本実施形態では、アミン濃度が濃縮された濃縮脱離液６５を、吸収液として再利用することが可能となる。濃縮脱離液６５は、好ましくは、吸収液中のアミン濃度まで濃縮させる。
【００８９】
なお、アミン脱離用の脱離液としては、硫酸や硝酸等の強酸を用いるのが一般的であるが、本実施形態では、脱離液６４として、弱塩基性水溶液を使用する。理由は、本実施形態では脱離液６４をアミン吸収用の吸収液として再利用するため、強酸の使用は望ましくないためである。
【００９０】
本実施形態では、脱離液６４として例えば、イオン選択性がアミンよりも強い弱塩基水溶液を使用する。これにより、アミンの劣化を抑制しつつ、アミンを脱離させることが可能となる。このような脱離液６４の例としては、アンモニア水等が挙げられる。
【００９１】
実験によると、５％アンモニア水を脱離液６４として用いることで、陽イオン交換樹脂６１に吸着されたアミンの９０％以上が脱離されることが確認された。また、陽イオン交換樹脂６１として、球状スチレンジビニルベンゼンポリマ（Bond Elut Plexa PCX、Varian社製）を用いることで、洗浄液９中のアミンのほぼ１００％が、陽イオン交換樹脂６１に吸着されることを確認した。
【００９２】
以上のように、本実施形態によれば、アミン濃度が濃縮された濃縮脱離液を、吸収液として再利用することが可能となる。
【００９３】
（第４実施形態）
図５は、第４実施形態のアミン回収システムの構成を示すシステム構成図である。
【００９４】
図５のアミン回収システムは、第２の洗浄装置で使用される洗浄液のｐＨが、第１の洗浄装置で使用される洗浄液のｐＨよりも小さくなるよう、制御部１０８（図１）により制御される。
【００９５】
上述のように、処理済みガスに同伴するアミンには、高揮発性アミンと低揮発性アミンが混在している。しかしながら、高揮発性アミンは洗浄液に捕捉されにくいため、洗浄装置が後段になればなるほど、上記アミンに占める高揮発性アミンの割合が増加する。そのため、洗浄装置が後段になるほど、アミン捕捉力の大きい洗浄液が必要とされる。
【００９６】
そこで、本実施形態では、第２の洗浄装置内の洗浄液のアミン捕捉力を、第１の洗浄装置内の洗浄液のアミン捕捉力よりも大きくするために、第２の水洗装置内の洗浄液のｐＨを、第１の水洗装置内の洗浄液のｐＨよりも小さくして、本システムを運用する。
【００９７】
本実施形態では、第１の水洗装置内の洗浄液として、水（例えば純水）を使用する。一方、第２の水洗装置内の洗浄液としては、酸性水溶液を使用する。酸性水溶液に投入する酸類の例としては、硝酸、硫酸、リン酸、酢酸等が挙げられる。
【００９８】
なお、これらの酸類を投入した洗浄液は、吸収液として再利用しないため、第１の水洗装置内の洗浄液と接触しないように使用する。
【００９９】
以上のように、本実施形態によれば、第２の洗浄装置で使用される洗浄液のアミン捕捉力を、第１の洗浄装置で使用される洗浄液のアミン捕捉力よりも大きくすることが可能となる。
【０１００】
（第５実施形態）
第５実施形態については、図２を参照して説明する。
【０１０１】
第５実施形態のアミン回収システムは、第２の洗浄装置で使用される洗浄液の温度が、第１の洗浄装置で使用される洗浄液の温度よりも低くなるよう、制御部１０８（図１）により制御される。これにより、第４実施形態と同様、第２の洗浄装置内の洗浄液のアミン捕捉力を、第１の洗浄装置内の洗浄液のアミン捕捉力よりも大きくすることができる。
【０１０２】
本実施形態では、第１の洗浄装置内の洗浄液の温度を約４０℃、第２の洗浄装置内の洗浄液の温度を約２０℃として、アミン回収システムを運用する。なお、燃焼排ガス１の温度が、通常４０℃程度であるため、第１の洗浄装置内の洗浄液の温度は、加熱することなく４０℃とすることが可能である。一方、第２の洗浄装置内の洗浄液は、冷却器２３により冷却することで、２０℃にすることができる。
【０１０３】
なお、冷却器２３の冷却能力は、チラーを用いることで増強可能である。この場合、チラーは、冷却器２１〜２３のうちの冷却器２３のみに設けることで、アミン回収システムのコストの抑制を図る。
【０１０４】
また、第５実施形態のアミン回収システムは、第２の洗浄装置で使用される洗浄液の循環流量が、第１の洗浄装置で使用される洗浄液の循環流量よりも大きくなるよう、制御部１０８（図１）により制御してもよい。これにより、第４実施形態と同様、第２の洗浄装置内の洗浄液のアミン捕捉力を、第１の洗浄装置内の洗浄液のアミン捕捉力よりも大きくすることができる。理由は、洗浄液の循環流量を大きくすると、１ｍ３当たりの処理済みガスに接触する洗浄液の量が多くなるため、処理済みガスに同伴するアミンが捕捉されやすくなるからである。
【０１０５】
以上のように、本実施形態によれば、第４実施形態と同様、第２の洗浄装置で使用される洗浄液のアミン捕捉力を、第１の洗浄装置で使用される洗浄液のアミン捕捉力よりも大きくすることが可能となる。
【０１０６】
（第６実施形態）
図６は、第６実施形態のアミン回収システムの構成を示すシステム構成図である。
【０１０７】
本システムでは、処理済みガスと洗浄水が気液接触する充填部（アミン回収部）の上下方向の幅が、第１、第２の洗浄装置で異なる長さに設定されている。具体的には、第２の洗浄装置の充填部３３の上下方向の幅Ｈ2が、第１の洗浄装置の充填部３２の上下方向の幅Ｈ1をよりも長く設定されている。
【０１０８】
これにより、第２の洗浄装置内の洗浄液のアミン捕捉力を、第１の洗浄装置内の洗浄液のアミン捕捉力よりも大きくすることができる。理由は、充填部の上下方向の幅を長くすると、洗浄液の循環流量を大きくした場合と同様に、１ｍ３当たりの処理済みガスに接触する洗浄液の量が多くなるからである。
【０１０９】
以上のように、本実施形態によれば、第４、第５実施形態と同様、第２の洗浄装置で使用される洗浄液のアミン捕捉力を、第１の洗浄装置で使用される洗浄液のアミン捕捉力よりも大きくすることが可能となる。
【０１１０】
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共に、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】
【０１１１】
１：燃焼排ガス、２：（蒸気を含有する）処理済みガス、
３：吸収塔入口リーン液、４：吸収塔出口リッチ液、５：緩衝タンク入口リーン液、
６：（蒸気を含有する）二酸化炭素ガス、７：二酸化炭素ガス、
８：処理済みガス、９：アミン含有洗浄液、
１０：（蒸気を含有する）処理済みガス、１１：（蒸気を含有する）処理済みガス、
１２：第１の洗浄液ポンプ、１３：第２の洗浄液ポンプ、１４：吸収液ポンプ、
１５：吸収液緩衝タンク、１６：吸収液分散器、１７：吸収液デミスター、
１８：第１の洗浄液分散器、１９：洗浄液デミスター、２０：第２の洗浄液分散器、
２１：吸収液冷却器、２２：第１の洗浄液冷却器、２３：第２の洗浄液冷却器、
２４：第１のバルブ、２５：第２のバルブ、
２６：第１の洗浄液循環ライン、２７：第２の洗浄液循環ライン、
２８：洗浄液バイパスライン、３１：二酸化炭素回収部、
３２：第１の洗浄装置のアミン回収部、３３：第２の洗浄装置のアミン回収部、
３４：第１の洗浄装置の液溜め部、３５：第２の洗浄装置の液溜め部、
４１：第１の計測器、４２：第１の演算器、
４３：第２の計測器、４４：第２の演算器、
５１：逆浸透膜モジュール、５２：濃縮洗浄液、５３：透過洗浄液、
６１：陽イオン交換樹脂、
６２：第１の切り替えバルブ、６３：第２の切り替えバルブ、
６４：脱離液、６５：濃縮脱離液、６６：通過洗浄液、
１０１：吸収塔、１０２：リッチ液ポンプ、１０３：再生熱交換器、
１０４：再生塔、１０５：リボイラー、１０６：リーン液ポンプ、
１０７：冷却器、１０８：制御部、
１１１：再生塔還流冷却器、１１２：二酸化炭素分離器、１１３：還流液ポンプ、
１２１：吸収塔還流冷却器、１２２：気液分離器
【図１】
0005703106.tif 000002
【図２】
0005703106.tif 000003
【図３】
0005703106.tif 000004
【図４】
0005703106.tif 000005
【図５】
0005703106.tif 000006
【図６】
0005703106.tif 000007