(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を含む燃焼排ガスと、ピペラジンを含有する吸収液とを接触させて、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、
循環させた第１洗浄水と、二酸化炭素が吸収された前記燃焼排ガスとを接触させて前記燃焼排ガスに同伴するピペラジンを前記第１洗浄水に吸収させ、前記第１洗浄水のピペラジン濃度が第１所定値以上になった場合、前記第１洗浄水の一部を前記二酸化炭素回収部に供給される前記吸収液に合流させる第１洗浄部と、
循環させた第２洗浄水と、前記第１洗浄部を通過した前記燃焼排ガスとを接触させて前記燃焼排ガスに同伴するピペラジンを前記第２洗浄水に吸収させ、前記第２洗浄水のピペラジン濃度が第２所定値以上になった場合、前記第２洗浄水の一部を前記第１洗浄部に供給する第２洗浄部と、
酸性溶液と、前記第２洗浄部を通過した前記燃焼排ガスとを接触させる第３洗浄部と、を備えるアミン回収装置。
【請求項２】
前記第１洗浄水の密度を測定する第１密度計と、
前記第１密度計の測定結果に基づいて前記第１洗浄水のピペラジン濃度を算出し、算出したピペラジン濃度と前記第１所定値との比較結果に基づいて、前記第１洗浄水の一部を排出する第１バルブの開閉制御を行う第１コントローラと、
前記第２洗浄水の密度を測定する第２密度計と、
前記第２密度計の測定結果に基づいて前記第２洗浄水のピペラジン濃度を算出し、算出したピペラジン濃度と前記第２所定値との比較結果に基づいて、前記第２洗浄水の一部を前記第１洗浄部へ供給するための第２バルブ及び前記第２洗浄部へ純水を補給するための第３バルブの開閉制御を行う第２コントローラと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のアミン回収装置。
【請求項３】
前記酸性溶液のｐＨを計測するｐＨ計測器と、
前記ｐＨ計測器により計測されたｐＨと所定値との比較結果に基づいて、前記第３洗浄部を循環する前記酸性溶液の一部を排出するための第４バルブ及び前記第３洗浄部へ新品又は再生された酸性溶液を補給するための第５バルブの開閉制御を行う第３コントローラと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のアミン回収装置。
【請求項４】
前記酸性溶液とは異なる第２酸性溶液と、前記第３洗浄部を通過した前記燃焼排ガスとを接触させる第４洗浄部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアミン回収装置。
【請求項５】
前記第１洗浄部を通過した前記燃焼排ガスのアミン濃度を測定する第１光イオン化検出器と、
前記第２洗浄部を通過した前記燃焼排ガスのアミン濃度を測定する第２光イオン化検出器と、
前記第３洗浄部を通過した前記燃焼排ガスのアミン濃度を測定する第３光イオン化検出器と、
をさらに備え、
前記第１光イオン化検出器の測定結果が所定値を超えた場合、前記第１及び第２コントローラが、前記第１洗浄水の循環量の増加又は前記第１洗浄水の一部の入れ替えを行い、
前記第２光イオン化検出器の測定結果が所定値を超えた場合、前記第２コントローラが、前記第２洗浄水の循環量の増加又は前記第２洗浄水の一部の入れ替えを行い、
前記第３光イオン化検出器の測定結果が所定値を超えた場合、前記第３コントローラが、前記酸性溶液の循環量の増加又は前記酸性溶液の一部の入れ替えを行うことを特徴とする請求項３に記載のアミン回収装置。
【請求項６】
燃焼排ガスのアミン濃度を測定する光イオン化検出器と、
前記第１洗浄部を通過した前記燃焼排ガス、前記第２洗浄部を通過した前記燃焼排ガス、及び前記第３洗浄部を通過した前記燃焼排ガスを切り替えて前記光イオン化検出器に供給する切替器と、
をさらに備え、
前記第１洗浄部を通過した前記燃焼排ガスのアミン濃度が所定値を超えた場合、前記第１及び第２コントローラが、前記第１洗浄水の循環量の増加又は前記第１洗浄水の一部の入れ替えを行い、
前記第２洗浄部を通過した前記燃焼排ガスのアミン濃度が所定値を超えた場合、前記第２コントローラが、前記第２洗浄水の循環量の増加又は前記第２洗浄水の一部の入れ替えを行い、
前記第３洗浄部を通過した前記燃焼排ガスのアミン濃度が所定値を超えた場合、前記第３コントローラが、前記酸性溶液の循環量の増加又は前記酸性溶液の一部の入れ替えを行うことを特徴とする請求項３に記載のアミン回収装置。
【請求項７】
前記第１洗浄部を循環する前記第１洗浄水を冷却する第１冷却器と、
前記第１洗浄部を通過した前記燃焼排ガスのアミン濃度を測定する第１光イオン化検出器と、
前記第２洗浄部を循環する前記第２洗浄水を冷却する第２冷却器と、
前記第２洗浄部を通過した前記燃焼排ガスのアミン濃度を測定する第２光イオン化検出器と、
前記第３洗浄部を循環する前記酸性溶液を冷却する第３冷却器と、
前記第３洗浄部を通過した前記燃焼排ガスのアミン濃度を測定する第３光イオン化検出器と、
をさらに備え、
前記第１光イオン化検出器の測定結果が所定値を超えた場合、前記第１及び第２コントローラが、前記第１洗浄水の循環量の増加、前記第１洗浄水の一部の入れ替え、又は前記第１洗浄水の温度を下げる制御を行い、
前記第２光イオン化検出器の測定結果が所定値を超えた場合、前記第２コントローラが、前記第２洗浄水の循環量の増加、前記第２洗浄水の一部の入れ替え、又は前記第２洗浄水の温度を下げる制御を行い、
前記第３光イオン化検出器の測定結果が所定値を超えた場合、前記第３コントローラが、前記酸性溶液の循環量の増加、前記酸性溶液の一部の入れ替え、又は前記酸性溶液の温度を下げる制御を行うことを特徴とする請求項３に記載のアミン回収装置。
【請求項８】
前記第３洗浄部を通過した前記燃焼排ガスのアミン濃度を測定する光イオン化検出器と、
前記第１洗浄部を循環する前記第１洗浄水の循環量、入れ替え、又は温度の制御と、前記第２洗浄部を循環する前記第２洗浄水の循環量、入れ替え、又は温度の制御と、前記第３洗浄部を循環する前記酸性溶液の循環量、入れ替え、又は温度の制御とを行うコントローラと、
をさらに備え、
前記光イオン化検出器の測定結果が所定値を超えた場合、前記コントローラは、前記第１洗浄水、前記第２洗浄水、及び前記酸性溶液の少なくともいずれか１つについて、循環量の増加、一部の入れ替え、又は温度を下げる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のアミン回収装置。
【請求項９】
前記第３洗浄部を通過した前記燃焼排ガスのアミン成分を分析するプロトン移動反応質量分析計をさらに備え、
前記コントローラは、前記プロトン移動反応質量分析計の分析結果に基づいて、前記第１洗浄水、前記第２洗浄水、及び前記酸性溶液の少なくともいずれか１つについて、循環量の増加、一部の入れ替え、又は温度を下げる制御を行うことを特徴とする請求項８に記載のアミン回収装置。
【請求項１０】
二酸化炭素を含む燃焼排ガスと、ピペラジンを含有する吸収液とを接触させて、二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる工程と、
循環させた第１洗浄水と、二酸化炭素が吸収された前記燃焼排ガスとを接触させて前記燃焼排ガスに同伴するピペラジンを第１洗浄水に吸収させる工程と、
前記第１洗浄水のピペラジン濃度が第１所定値以上になった場合に、前記第１洗浄水の一部を前記燃焼排ガスと接触する前の前記吸収液に合流させる工程と、
循環させた第２洗浄水と、前記第１洗浄水と接触した後の前記燃焼排ガスとを接触させて前記燃焼排ガスに同伴するピペラジンを第２洗浄水に吸収させる工程と、
前記第２洗浄水のピペラジン濃度が第２所定値以上になった場合に、前記第２洗浄水の一部を前記第１洗浄水に合流させる工程と、
酸性溶液と、前記第２洗浄水と接触した後の前記燃焼排ガスとを接触させる工程と、
を備えるアミン回収方法。
【請求項１１】
燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を、ピペラジンを含有する吸収液に吸収させ、二酸化炭素を含む吸収液を排出する吸収塔と、
前記吸収塔から排出された吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを除去し、当該吸収液を再生して排出する再生塔と、
前記再生塔に連結され、前記再生塔内の吸収液を加熱するリボイラーと、
前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から排出されて前記吸収塔に供給される吸収液を熱源として、前記吸収塔から排出されて前記再生塔に供給される吸収液を加熱する再生熱交換器と、
前記再生熱交換器と前記吸収塔との間に設けられ、前記吸収塔に供給される吸収液を一時保留するタンクと、
を備え、
前記吸収塔は、
二酸化炭素を含む前記燃焼排ガスと、前記タンクから供給される吸収液とを接触させて、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、
循環させた第１洗浄水と、二酸化炭素が吸収された前記燃焼排ガスとを接触させて前記燃焼排ガスに同伴するピペラジンを前記第１洗浄水に吸収させ、前記第１洗浄水のピペラジン濃度が第１所定値以上になった場合、前記第１洗浄水の一部を前記タンクに供給する第１洗浄部と、
循環させた第２洗浄水と、前記第１洗浄部を通過した前記燃焼排ガスとを接触させて前記燃焼排ガスに同伴するピペラジンを前記第２洗浄水に吸収させ、前記第２洗浄水のピペラジン濃度が第２所定値以上になった場合、前記第２洗浄水の一部を前記第１洗浄部に供給する第２洗浄部と、
酸性溶液と、前記第２洗浄部を通過した前記燃焼排ガスとを接触させる第３洗浄部と、を有することを特徴とす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、アミン回収装置、アミン回収方法、及び二酸化炭素回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の原因の１つとして、化石燃料を燃焼させる際に生成される燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素の温室効果が指摘されている。この問題に対処するため、気候変動に関する国際連合枠組条約の京都議定書に応じて、各国は、温室効果ガスの排出量削減に取り組んでいる。
【０００３】
このような状況の下、多量の化石燃料を使用する火力発電所等において、化石燃料を燃焼して生成された燃焼排ガスをアミン系吸収液と接触させ、燃焼排ガスから二酸化炭素を分離して回収し、この回収された二酸化炭素を大気中へ放出することなく貯蔵する方法が研究されている。
【０００４】
具体的には、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素をアミン系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、リッチ液から二酸化炭素ガスを放出させるとともに、吸収液を再生する再生塔と、を備えた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。再生塔におい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。
【０００５】
しかし、このような従来のシステムでは、アミン系吸収液により二酸化炭素が吸収された燃焼排ガスが吸収塔から放出される際に、この燃焼排ガスとともにアミン成分が大気へ飛散するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】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】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、大気中へのアミン成分の飛散を抑制するアミン回収装置、アミン回収方法、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】
本実施形態によれば、アミン回収装置は、二酸化炭素を含む燃焼排ガスと、ピペラジンを含有する吸収液とを接触させて、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、循環させた第１洗浄水と、二酸化炭素が吸収された前記燃焼排ガスとを接触させて前記燃焼排ガスに同伴するピペラジンを前記第１洗浄水に吸収させ、前記第１洗浄水のピペラジン濃度が第１所定値以上になった場合、前記第１洗浄水の一部を前記二酸化炭素回収部に供給される前記吸収液に合流させる第１洗浄部と、循環させた第２洗浄水と、前記第１洗浄部を通過した前記燃焼排ガスとを接触させて前記燃焼排ガスに同伴するピペラジンを前記第２洗浄水に吸収させ、前記第２洗浄水のピペラジン濃度が第２所定値以上になった場合、前記第２洗浄水の一部を前記第１洗浄部に供給する第２洗浄部と、酸性溶液と、前記第２洗浄部を通過した前記燃焼排ガスとを接触させる第３洗浄部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る二酸化炭素回収システムの概略構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る吸収塔の概略構成図である。
【図３】水のピペラジン濃度と、燃焼排ガス中のピペラジン濃度との関係の一例を示すグラフである。
【図４】水のピペラジン濃度と、燃焼排ガス中のピペラジン濃度との関係の一例を示すグラフである。
【図５】第２の実施形態に係る吸収塔の概略構成図である。
【図６】変形例による吸収塔の概略構成図である。
【図７】変形例による吸収塔の概略構成図である。
【図８】変形例による吸収塔の概略構成図である。
【図９】変形例による吸収塔の概略構成図である。
【図１０】変形例による吸収塔の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
（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システムの概略構成を示す。二酸化炭素回収システム１００は、燃焼排ガス１０２ａに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔１０３と、吸収塔１０３から二酸化炭素を吸収した吸収液（以下、リッチ液１０４ａと記す）が供給され、このリッチ液１０４ａを加熱し、吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを放出させて、二酸化炭素ガスと蒸気とを含む排出ガス１０２ｃを排出するとともに吸収液を再生する再生塔１０５とを備える。
【００１２】
例えば、火力発電所などの発電設備において生成された燃焼排ガス１０２ａが吸収塔１０３の下部に供給され、吸収塔１０３の頂部から二酸化炭素が取り除かれた燃焼排ガス１０２ｂが排出されるようになっている。二酸化炭素を吸収可能な吸収液には、ピペラジン等を含有したアミン化合物水溶液が使用される。
【００１３】
リボイラー１０６は、再生塔タンク１０５に貯留されていたリーン液１０４ｂの一部を加熱してその温度を上昇させて蒸気を生成し、再生塔１０５に供給する。なお、リボイラー１０６においてリーン液１０４ｂを加熱する際、リーン液１０４ｂから微量の二酸化炭素ガスが放出され、蒸気とともに再生塔１０５に供給される。そして、この蒸気により、再生塔１０５においてリッチ液１０４ａが加熱されて二酸化炭素ガスが放出される。
【００１４】
吸収塔１０３と再生塔１０５との間に、再生塔１０５から吸収塔１０３に供給されるリーン液１０４ｂを熱源として、吸収塔１０３から再生塔１０５に供給されるリッチ液１０４ａを加熱する再生熱交換器１０７が設けられ、リーン液１０４ｂの熱を回収するように構成されている。
【００１５】
再生熱交換器１０７からのリーン液１０４ｂは、タンク１１３へ送り込まれる。タンク１１３は、この二酸化炭素回収システム１００を循環する吸収液を溜め、その上部から新品の吸収液１０４ｃが供給され、底部から吸収液１０４ｄを破棄する。これにより、劣化した吸収液が二酸化炭素回収システム１００を循環することを防止できる。また、タンク１１３には吸収塔１０３からアミン化合物水溶液５３が供給される。このアミン化合物水溶液５３については後述する。
【００１６】
タンク１１３と吸収塔１０３との間に、タンク１１３から供給されるリーン液１０４ｅを冷却する吸収液冷却器１１４が設けられている。吸収液冷却器１１４により冷却されたリーン液１０４ｅが吸収塔１０３に供給される。なお、タンク１１３と吸収液冷却器１１４との間にはポンプ（図２参照）が設けられている。
【００１７】
吸収塔１０３に供給されたリーン液１０４ｅは、吸収塔１０３内において吸収塔タンク１０３ａに向けて下降する。一方、吸収塔１０３に供給された燃焼排ガス１０２ａは、吸収塔１０３内において下部から頂部に向けて上昇する。そのため、二酸化炭素を含む燃焼排ガス１０２ａとリーン液１０４ｅとが充填層１０３ｂにおいて向流接触（直接接触）し、燃焼排ガス１０２ａから二酸化炭素が取り除かれてリーン液１０４ｅに吸収され、リッチ液１０４ａが生成される。二酸化炭素が取り除かれた燃焼排ガス１０２ｂは、吸収塔１０３の頂部から排出され、リッチ液１０４ａは吸収塔１０３の吸収塔タンク１０３ａに貯留される。
【００１８】
なお、リーン液１０４ｅとの接触後の燃焼排ガスにはピペラジン等のアミン成分が同伴する。吸収塔１０３は、このピペラジンを分離・回収して燃焼排ガス１０２ｂを放出するアミン回収装置として機能することができる。吸収塔１０３の詳細な構成については後述する。
【００１９】
凝縮器１１７は、再生塔１０５から排出された二酸化炭素ガスと蒸気とを含む排出ガス１０２ｃを凝縮して、二酸化炭素ガスと生成された凝縮液とを分離する。凝縮器１１７から排出された二酸化炭素ガス１０２ｄは、貯蔵設備（図示せず）で貯蔵される。
【００２０】
ガス冷却器１１６は、再生塔１０５から排出された排出ガス１０２ｃを、冷却水（冷却媒体）を用いて冷却する。また、凝縮器１１７からの凝縮液は、再生塔１０５の上部に供給される。
【００２１】
図２に吸収塔１０３の概略構成を示す。吸収塔１０３に供給されたリーン液１０４ｅは分散器１０３ｃにより分散されて充填層１０３ｂに降り注がれる。二酸化炭素を含む燃焼排ガス１０２ａは、充填層１０３ｂにおいてリーン液１０４ｅと接触することで二酸化炭素が取り除かれ、その後、洗浄部１０、２０、３０を順に通過してピペラジン等のアミン成分が取り除かれて、吸収塔１０３の頂部から放出される。洗浄部１０及び洗浄部２０は水を用いて燃焼排ガスからピペラジンを回収し、洗浄部３０は酸性溶液を用いて燃焼排ガスからアミン化合物等を回収する。
【００２２】
洗浄部１０は、分散器１０３ｃの上方に設けられ、充填層１０３ｂを通過して二酸化炭素が取り除かれた燃焼排ガスに含まれるピペラジンを水５２に吸収させる。具体的には、分散器１５により分散させた水５２と燃焼排ガスとを充填層１１で接触させて、水５２にピペラジンを吸収させる。ピペラジンを吸収した水５２は保持部１２で保持される。ポンプ１３は、洗浄部１０内で水５２が循環するように保持部１２の水５２を分散器１５へ供給する。水５２は、分散器１５に供給される前に、冷却器１４により冷却される。洗浄部１０を循環する水５２は洗浄部２０から供給される。
【００２３】
密度計１６は、洗浄部１０を循環する水５２の密度を測定する。コントローラ１７は、密度計１６の測定結果を取得し、測定された密度から洗浄部１０を循環する水５２のピペラジン濃度を算出する。コントローラ１７は、算出したピペラジン濃度が第１所定値以上であった場合、バルブ１８を開け、洗浄部１０を循環する水５２の一部をタンク１１３に供給する。つまり、吸収塔１０３からタンク１１３に供給されるアミン化合物水溶液５３は、ピペラジン濃度が第１所定値以上となった洗浄部１０を循環する水５２である。
【００２４】
なお、ピペラジン濃度の第１所定値は、洗浄部１０を通過後の燃焼排ガス中のピペラジン濃度によって決定される。つまり、第１所定値は、洗浄部１０により燃焼排ガス中のピペラジン濃度をどの程度まで下げるかによって決定される。図３に、洗浄部１０を循環する水５２のピペラジン濃度と、洗浄部１０を通過後の燃焼排ガス中のピペラジン濃度との関係を示す。例えば、洗浄部１０を通過後の燃焼排ガス中のピペラジン濃度を０．６ｐｐｍとする場合、洗浄部１０を循環する水５２のピペラジン濃度は約８ｗｔ％である。従って、コントローラ１７は、算出した濃度が８ｗｔ％以上になるとバルブ１８を開けて、洗浄部１０を循環する水５２の一部をタンク１１３に供給する。
【００２５】
洗浄部２０は、洗浄部１０の上方に設けられ、洗浄部１０を通過した燃焼排ガス中の残留ピペラジンを水５１に吸収させる。具体的には、分散器２５により分散させた水５１と燃焼排ガスとを充填層２１で接触させて、水５１にピペラジンを吸収させる。ピペラジンを吸収した水５１は保持部２２で保持される。ポンプ２３は、洗浄部２０内で水５１が循環するように保持部２２の水５１を分散器２５へ供給する。水５１は、分散器２５に供給される前に、冷却器２４により冷却される。
【００２６】
密度計２６は、洗浄部２０を循環する水５１の密度を測定する。コントローラ２７は、密度計２６の測定結果を取得し、測定された密度から洗浄部２０を循環する水５１のピペラジン濃度を算出する。コントローラ２７は、算出したピペラジン濃度が第２所定値以上であった場合、バルブ２８を開け、洗浄部２０を循環する水５１の一部を洗浄部１０に供給する。つまり、洗浄部１０を循環する水５２は、ピペラジン濃度が第２所定値以上となった洗浄部２０を循環する水５１である。また、コントローラ２７は、洗浄部１０への水５１の供給後、バルブ２９を開けて洗浄部２０に純水５０を補給する。また、コントローラ２７は、洗浄部１０を循環する水５２の一部がタンク１１３に供給され、水５２の循環量が減少した場合、バルブ２８を開け、洗浄部２０を循環する水５１の一部を洗浄部１０に供給するようにしてもよい。
【００２７】
なお、ピペラジン濃度の第２所定値は、洗浄部２０を通過後の燃焼排ガス中のピペラジン濃度によって決定される。つまり、第２所定値は、洗浄部２０により燃焼排ガス中のピペラジン濃度をどの程度まで下げるかによって決定される。図４に、洗浄部２０を循環する水のピペラジン濃度と、洗浄部２０を通過後の燃焼排ガス中のピペラジン濃度との関係を示す。例えば、洗浄部２０を通過後の燃焼排ガス中のピペラジン濃度を０．１ｐｐｍとする場合、洗浄部２０を循環する水のピペラジン濃度は約１．６ｗｔ％である。従って、コントローラは、算出した濃度が１．６ｗｔ％以上になるとバルブ２８を開けて、洗浄部２０を循環する水５１の一部を洗浄部１０へ供給し、その後、バルブ２９を開けて洗浄部２０に純水５０を補給する。
【００２８】
洗浄部３０は、洗浄部２０の上方に設けられ、洗浄部２０を通過した燃焼排ガス中の残留ピペラジンや、水への溶解度が小さいアミン成分を酸性溶液６１に吸収させる。具体的には、分散器３５により分散させた酸性溶液６１と燃焼排ガスとを充填層３１で接触させて、酸性溶液６１にアミン成分を吸収させる。アミン成分を吸収した酸性溶液６１は保持部３２で保持される。ポンプ３３は、洗浄部３０内で酸性溶液６１が循環するように保持部３２の酸性溶液６１を分散器３５へ供給する。酸性溶液６１は、分散器３５に供給される前に、冷却器３４により冷却される。酸性溶液６１には硫酸やホウ酸等が使用される。
【００２９】
ｐＨ計測器３６は、洗浄部３０を循環する酸性溶液６１のｐＨを測定する。コントローラ３７は、ｐＨ計測器３６から測定結果を取得し、測定されたｐＨが所定値以上であった場合、バルブ３８を開け、洗浄部３０を循環する酸性溶液６１の一部を排出する。また、コントローラ３７は、酸性溶液６１の排出後、バルブ３９を開けて酸性溶液６０を補給する。酸性溶液６０は、新品の酸性溶液でもよいし、洗浄部３０から排出された酸性溶液６１を陽イオン交換樹脂で処理して再生したものでもよい。
【００３０】
洗浄部３０を通過した燃焼排ガス１０２ｂが吸収塔１０３から放出される。
【００３１】
このように、吸収塔１０３では、上段の洗浄部３０において、残留ピペラジンや水への溶解度が小さいアミン成分を回収する。また、中段の洗浄部２０は、ピペラジン濃度が第２所定値以上となった時に洗浄水を下段の洗浄部１０へ送液し、中段の洗浄部２０における洗浄水ピペラジンを一定濃度以下に管理することで、洗浄部２０通過後の排ガス中のピペラジン濃度を一定値以下に抑制する。また、下段の洗浄部１０は、中段の洗浄部２０から供給された洗浄水を循環使用し、洗浄水中ピペラジン濃度が第１所定値以上となった時に洗浄水をタンク１１３へ供給する。このことにより、二酸化炭素回収時に燃焼排ガスに同伴した吸収液のピペラジン等のアミン成分を効率良く回収し、再利用することができる。また、燃焼排ガスが洗浄部１０〜３０を通過することで、燃焼排ガスからアミン成分を除去することができる。
【００３２】
従って、本実施形態によれば、大気中へのアミン成分の飛散を抑制するとともに、アミン成分を効率良く回収して再利用することができる。
【００３３】
（第２の実施形態）図５に第２の実施形態に係る吸収塔の概略構成を示す。本実施形態は、図２に示す第１の実施形態と比較して、燃焼排ガスのアミン濃度を測定する光イオン化検出器７１〜７３が設けられている点が異なる。図５において、図２に示す第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
光イオン化検出器は、ガスに紫外線を照射し、ガス中のアミンの一部をイオン化し、生成したイオン量をイオン電流として高圧エレクトロメータで測定することにより、ガスのアミン濃度を測定するものである。光イオン化検出器は、１ｐｐｂ以上のアミン濃度をリアルタイムに測定することができる。
【００３５】
光イオン化検出器７１は、吸収塔１０３の洗浄部１０と洗浄部２０との間に連結され、洗浄部１０を通過した燃焼排ガスの一部が供給される。光イオン化検出器７１は、洗浄部１０を通過した燃焼排ガスのアミン濃度を測定し、測定結果をコントローラ１７、２７に通知する。
【００３６】
光イオン化検出器７２は、吸収塔１０３の洗浄部２０と洗浄部３０との間に連結され、洗浄部２０を通過した燃焼排ガスの一部が供給される。光イオン化検出器７２は、洗浄部２０を通過した燃焼排ガスのアミン濃度を測定し、測定結果をコントローラ２７に通知する。
【００３７】
光イオン化検出器７３は、吸収塔１０３の洗浄部３０上方に連結され、洗浄部３０を通過した燃焼排ガス、すなわち吸収塔１０３から放出される燃焼排ガス１０２ｂの一部が供給される。光イオン化検出器７３は、洗浄部３０を通過した燃焼排ガス１０２ｂのアミン濃度を測定し、測定結果をコントローラ３７に通知する。
【００３８】
コントローラ１７、２７は、光イオン化検出器７１から通知された測定結果、すなわち洗浄部１０を通過した燃焼排ガスのアミン濃度が所定値より高い場合、洗浄部１０においてアミン成分が水５２に十分に吸収されていないと判定し、洗浄部１０においてアミン成分が水５２に吸収される量が増えるように制御を行う。具体的には、例えば、コントローラ２７がバルブ２８を開き、洗浄部２０を循環する水５１の一部を洗浄部１０に供給し、洗浄部１０の水５２の循環量（流量）を増やす。また、コントローラ２７がバルブ２８を開くにあたり、コントローラ１７がバルブ１８を開いて洗浄部１０を循環する水５２の一部をタンク１１３に供給し、洗浄部１０を循環する水５２の一部を入れ替えるようにしてもよい。また、コントローラ１７が冷却器１４を制御して、洗浄部１０を循環する水５２の温度を低下させ、アミン成分が水５２に溶けやすくなるようにしてもよい。
【００３９】
コントローラ２７は、光イオン化検出器７２から通知された測定結果、すなわち洗浄部２０を通過した燃焼排ガスのアミン濃度が所定値より高い場合、洗浄部２０においてアミン成分が水５１に十分に吸収されていないと判定し、洗浄部２０においてアミン成分が水５１に吸収される量が増えるように制御を行う。具体的には、例えば、コントローラ２７がバルブ２９を開き、洗浄部２０に純水５０を補給し、洗浄部２０の水５１の循環量を増やす。また、コントローラ２７は、バルブ２９を開くにあたり、バルブ２８を開いて洗浄部２０を循環する水５１の一部を洗浄部１０に供給し、洗浄部２０を循環する水５１の一部を入れ替えるようにしてもよい。また、コントローラ２７が冷却器２４を制御して、洗浄部２０を循環する水５１の温度を低下させ、アミン成分が水５１に溶けやすくなるようにしてもよい。
【００４０】
コントローラ３７は、光イオン化検出器７３から通知された測定結果、すなわち洗浄部３０を通過した燃焼排ガス１０２ｂのアミン濃度が所定値より高い場合、洗浄部３０においてアミン成分が酸性溶液６１に十分に吸収されていないと判定し、洗浄部３０においてアミン成分が酸性溶液６１に吸収される量が増えるように制御を行う。具体的には、例えば、コントローラ３７がバルブ３９を開き、洗浄部３０に（新品の）酸性溶液６０を補給し、洗浄部３０の酸性溶液６１の循環量を増やす。また、コントローラ３７は、バルブ３９を開くにあたり、バルブ３８を開いて洗浄部３０を循環する酸性溶液６１の一部を排出し、洗浄部３０を循環する酸性溶液６１の一部を入れ替えるようにしてもよい。また、コントローラ３７が冷却器３４を制御して、洗浄部３０を循環する酸性溶液６１の温度を低下させ、アミン成分が酸性溶液６１に溶けやすくなるようにしてもよい。
【００４１】
本実施形態では、洗浄部１０、２０、３０を通過した燃焼排ガスのアミン濃度を光イオン化検出器７１、７２、７３で測定し、測定結果に基づいてバルブ１８、２８、２９、３８、３９の開閉を制御し、洗浄部１０、２０、３０を循環する水５２、水５１、酸性溶液６１の入れ替え等を行い、燃焼排ガス中のアミン成分を吸収させる。光イオン化検出器７１、７２、７３は、燃焼排ガスのアミン濃度を速やかに測定することができる。また、光イオン化検出器７１、７２、７３は、燃焼排ガスのｐｐｂオーダの低いアミン濃度を測定することができる。従って、本実施形態によれば、洗浄部１０、２０、３０を通過した燃焼排ガスの急な状態変化（アミン濃度変化）にも対応することができ、大気へ飛散するアミン成分を効果的に抑制することができる。
【００４２】
上記第２の実施形態では、洗浄部１０、２０、３０の各々に対応するように３つの光イオン化検出器７１、７２、７３を設けていたが、図６に示すように、光イオン化検出器７２を省略し、洗浄部１０を通過した燃焼排ガスのアミン濃度及び洗浄部３０を通過した燃焼排ガス１０２ｂのアミン濃度を測定するようにしてもよい。光イオン化検出器の個数を減らすことで、装置コストを削減できる。
【００４３】
また、図７に示すように、切替器８０により、洗浄部１０を通過した燃焼排ガスと洗浄部２０を通過した燃焼排ガスとが切り替えて光イオン化検出器７１に供給されるようにしてもよい。あるいはまた、図８に示すように、光イオン化検出器７１、７２を省略し、切替器８１により、洗浄部１０を通過した燃焼排ガス、洗浄部２０を通過した燃焼排ガス、及び洗浄部３０を通過した燃焼排ガス１０２ｂが切り替えて光イオン化検出器７３に供給されるようにしてもよい。
【００４４】
図９に示すように、光イオン化検出器７１、７２を省略し、光イオン化検出器７３が、洗浄部３０を通過した燃焼排ガス１０２ｂのアミン濃度のみを測定するようにしてもよい。このような構成では、燃焼排ガス１０２ｂのアミン濃度が所定値を超えた場合、どの洗浄部１０、２０、３０でアミン成分が十分に除去できていないかが分からない。従って、燃焼排ガス１０２ｂのアミン濃度が所定値を超えた場合、全ての洗浄部１０、２０、３０について、同時に又は順次、循環する水５２、水５１、酸性溶液６１の循環量を増やしたり、一部を入れ替えたり、温度を下げたりして、燃焼排ガス１０２ｂのアミン濃度を下げる制御が行われる。
【００４５】
また、図１０に示すように、光イオン化検出器７３の下流側にプロトン移動反応質量分析計９０を設け、燃焼排ガス１０２ｂのアミン濃度が所定値を超えた場合に、燃焼排ガス１０２ｂ中のアミン成分を分析するようにしてもよい。分析により検出されたアミン成分が水への溶解度が高いものである場合は、洗浄部１０、２０でアミン成分が十分に除去できていないため、洗浄部１０、２０において、循環する水５２、水５１の循環量を増やしたり、一部を入れ替えたり、温度を下げたりする。分析により検出されたアミン成分が水への溶解度が低いものである場合は、洗浄部３０でアミン成分が十分に除去できていないため、洗浄部３０において、循環する酸性溶液６１の循環量を増やしたり、一部を入れ替えたり、温度を下げたりする。
【００４６】
上記第１及び第２の実施形態では、密度計１６、２６による測定密度を用いて、洗浄部１０、２０を循環する水のピペラジン濃度を算出していたが、フーリエ変換赤外分光計（ＦＴ−ＩＲ）などを用いてピペラジン濃度を求めてもよい。
【００４７】
また、上記第１及び第２の実施形態において、コントローラ１７がバルブ２８の開閉制御を行えるようにしてもよい。コントローラ１７がバルブ１８を開けて洗浄部１０を循環する水の一部をタンク１１３へ供給した場合、洗浄部１０は洗浄部２０からの水の供給が必要になるためである。
【００４８】
上記第１及び第２の実施形態では洗浄部１０〜３０の各々に対応したコントローラ１７〜３７が設けられていたが、コントローラ１７〜３７を単一のコントローラで構成してもよい。
【００４９】
また、上記第１及び第２の実施形態において、洗浄部３０の上方に、酸性溶液６１とは異なる種類の酸性溶液を用いて、燃焼排ガス中のアミン成分を回収する洗浄部をさらに設けてもよい。使用する酸性溶液の種類が変えることで、洗浄部３０では回収できないアミン成分を回収することができ、大気へ飛散するアミン成分をさらに抑制することができる。
【００５０】
上記第１及び第２の実施形態では水を用いてピペラジンを回収する２つの洗浄部１０、２０を設けていたが、洗浄部を通過後のピペラジン濃度をあまり低くしなくてよい場合や、タンク１１３へ供給する水のピペラジン濃度をあまり高くしなくてもよい場合は、洗浄部１０、２０のいずれか一方を省略してもよい。この場合、水を用いてピペラジンを回収する単一の洗浄部は、循環する水のピペラジン濃度が所定値以上になると、循環している水の一部をタンク１１３に供給し、その後、純水を補給する。
【００５１】
以上述べた少なくともひとつの実施形態のアミン回収装置、アミン回収方法、及び二酸化炭素回収システムによれば、大気中へのアミン成分の飛散を抑制することができる。
【００５２】
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】
【００５３】
１０、２０、３０  洗浄部
１１、２１、３１  充填層
１２、２２、３２  保持部
１３、２３、３３  ポンプ
１４、２４、３４  冷却器
１５、２５、３５  分散器
１６、２６、３６  密度計
１７、２７、３７  コントローラ
３６  ｐＨ計測器
７１、７２、７３  光イオン化検出器
８０、８１  切替器
９０  プロトン移動反応質量分析計
１００  二酸化炭素回収システム
１０３  吸収塔
１０５  再生塔
１０６  リボイラー
１０７  再生熱交換器
１１３  タンク
１１４  吸収液冷却器
１１７  凝縮器
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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