(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象ガスに気液接触させて、この処理対象ガス中から酸性ガスを吸収、除去するために循環使用される吸収液を、吸収剤以外の共存物質と分離するリクレーミング装置であって、
リクレーミングの対象となる吸収液が水とともに導入され、不揮発性物質と蒸気状物質とに分離する気液分離器と、
前記気液分離器から抜き出された第１の抜出液を、前記気液分離器に吸収液が導入される吸収液導入口よりも下方の位置で、前記気液分離器に導入する第１の抜出液ラインと、
前記第１の抜出液ラインに配置され、前記第１の抜出液を加熱する第１の加熱器と、
前記気液分離器から抜き出された第２の抜出液を、前記気液分離器に前記第１の抜出液が導入される第１の抜出液導入口よりも下方の位置で、前記気液分離器に導入する第２の抜出液ラインと、
前記第２の抜出液ラインに配置され、前記第２の抜出液とアルカリ剤とを混合する混合タンクと
を備えるリクレーミング装置。
【請求項２】
前記第２の抜出液ラインに配置され、前記混合タンクで混合した混合物を固液分離する固液分離器を更に備え、この固液分離器で分離された混合液が、前記第２の抜出液ラインで前記気液分離器に導入される請求項１に記載のリクレーミング装置。
【請求項３】
前記固液分離器で分離された混合液の一部を、前記混合タンクに導入する混合液循環ラインを更に備える請求項２に記載のリクレーミング装置。
【請求項４】
前記第２の抜出液ラインの第２の抜出液が、前記気液分離器で分離された不揮発性物質を、前記気液分離器の底部から排出する廃液の一部である請求項１〜３のいずれか一項に記載のリクレーミング装置。
【請求項５】
前記気液分離器にリクレーミング対象吸収液とともに導入される水が、前記酸性ガスを吸収した吸収液を再生する再生塔で生じる還流水である請求項１〜４のいずれか一項に記載のリクレーミング装置。
【請求項６】
前記第１の抜出液ラインの第１の抜出液が、前記気液分離器で分離された不揮発性物質を、前記気液分離器の底部から排出する廃液の一部である請求項１〜５のいずれか一項に記載のリクレーミング装置。
【請求項７】
前記気液分離器が、その内部において、下方から上方へと気体を通過させるが、上方から下方へ液体を通過させない少なくとも１つの液受部を備えており、
前記第１の抜出液ラインの第１の抜出液が、前記少なくとも１つの液受部に溜まった貯留液であり、前記第１の抜出液ラインから前記気液分離器へ第１の抜出液が導入される第１の抜出液導入口が、前記吸収液導入口と前記液受部との間に位置し、
前記第２の抜出液ラインから前記気液分離器へ第２の抜出液が導入される第２の抜出液導入口が、前記液受部よりも下方に位置する請求項１〜５のいずれか一項に記載のリクレーミング装置。
【請求項８】
前記第２の抜出液ラインに配置され、前記固液分離器で分離された混合液を加熱する第２の加熱器を更に備える請求項２を引用する請求項７に記載のリクレーミング装置。
【請求項９】
前記気液分離器に、前記少なくとも１つの液受部よりも下方の位置で、水を導入する水導入ラインと、
前記水導入ラインに配置され、この水を加熱する第２の加熱器と
を更に備える請求項７に記載のリクレーミング装置。
【請求項１０】
前記気液分離器が、その内部において、下方から上方へと気体を通過させるが、上方から下方へ液体を通過させない少なくとも３つの液受部を備えており、
前記第１の抜出液ラインの第１の抜出液が、前記少なくとも３つの液受部のうちの中間の液受部に溜まった貯留液であり、前記第１の抜出液ラインから前記気液分離器へ第１の抜出液が導入される第１の抜出液導入口が、前記中間の液受部とその上の液受部との間に位置し、
前記第２の抜出液ラインから前記気液分離器へ第２の抜出液が導入される第２の抜出液導入口が、前記少なくとも３つの液受部のうちの最も底部側の液受部の底部側に位置する請求項１〜５のいずれか一項に記載のリクレーミング装置。
【請求項１１】
前記第２の抜出液ラインに配置され、前記固液分離器で分離された混合液を加熱する第２の加熱器を更に備える請求項２を引用する請求項１０に記載のリクレーミング装置。
【請求項１２】
前記気液分離器に、前記少なくとも３つの液受部のうちの最も底部側の液受部よりも底部側の位置で、水を導入する水導入ラインと、
前記水導入ラインに配置され、この水を加熱する第２の加熱器と
を更に備える請求項１０に記載のリクレーミング装置。
【請求項１３】
前記気液分離器で分離された蒸気状物質を、前記気液分離器の頂部から排出する回収ラインと、
前記回収ラインに配置され、前記排出された蒸気状物質を圧縮する圧縮機と
を更に備える請求項１〜１２のいずれか一項に記載のリクレーミング装置。
【請求項１４】
前記気液分離器で分離された蒸気状物質を、前記気液分離器の頂部から排出する回収ラインと、
前記回収ラインに配置され、前記排出された蒸気状物質を気液分離する仕上気液分離器と、
前記仕上気液分離器で分離された気体成分を圧縮する圧縮機と
を更に備える請求項１〜１２のいずれか一項に記載のリクレーミング装置。
【請求項１５】
処理対象ガスに吸収液を気液接触させて、この処理対象ガス中から酸性ガスを吸収、除去する吸収塔と、
前記吸収塔で酸性ガスを吸収した吸収液を加熱して、酸性ガスを放散させて吸収液を再生する再生塔と、
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のリクレーミング装置と
を備える酸性ガス回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸性ガス回収システム及びそれに用いるリクレーミング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、化石燃料の燃焼排ガスなどの中に含有されるＣＯ２やＨ２Ｓ等の酸性ガスを除去、回収する方法について、様々な方法が提案されている。そのうちの一方法としては、燃焼排ガスを、アルカノールアミン水溶液などのアミン吸収液と接触させて、燃焼排ガスから酸性ガスを除去し、回収する方法がある。
【０００３】
このようなアミン吸収液は、吸収塔で酸性ガスを吸収した後、再生塔でＣＯ２を放散して再生し、吸収塔で酸性ガスの吸収に再び使用するという循環利用が行われるが、この循環利用によって、排ガス中の酸素でアミンが酸化劣化したり、排ガス中の残存ＮＯｘや残存ＳＯｘとアミンが反応してアミン硝酸塩やアミン硫酸塩が生じたり、排ガスに含まれる煤塵などの固形物が混入したりして、これらの劣化物や不純物等の吸収剤以外の共存物質が吸収液中に蓄積されてしまう。これら共存物質は吸収液の吸収性能を阻害することから、これら共存物質をアミン吸収液から分離するために、リクレーミング処理が行われている。
【０００４】
特開２０１２−２３６１７０号公報には、リクレーミング処理として、硫黄酸化物を吸収した劣化吸収液に、吸収液よりも水素イオン濃度が高いアルカリ剤を混合し、生成した硫黄酸化物の塩と劣化吸収液を蒸留法にて分離することが記載されている。国際公開第２０１３／１４３００１号には、リクレーミング処理として、アミン塩をアルカリ剤にて中和した後、蒸発器でアミンを蒸発させて精製することが記載されている。米国特許第８８０８４２９号明細書には、リクレーミング装置に吸収液とアルカリ剤を供給して加熱することで、アミンを含む蒸気状物質を得ることが記載されている。
【０００５】
特開２０１５−８９５２８号公報には、リクレーマに吸収液とアルカリ剤を供給し、リクレーマ内の加熱部にて加熱することで、アミンを含む蒸気を回収した後、この回収蒸気を冷却し、アミンに同伴する高沸点物質などの共存物質を液化した後、気液分離によりこの共存物質を分離することが記載されている。また、特開２０１５−７７５８１号公報には、混合タンクに吸収液とアルカリ剤を供給し、予め濃度を均等にした混合物をリクレーマに導入して、リクレーマ内の加熱部にて加熱し、アミンを含む蒸気を回収することで、リクレーマの内液が回収蒸気に飛沫同伴することを防ぐことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２３６１７０号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／１４３００１号
【特許文献３】米国特許第８８０８４２９号明細書
【特許文献４】特開２０１５−８９５２８号公報
【特許文献５】特開２０１５−７７５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した文献に記載されたリクレーミング処理は、いずれも、処理対象の吸収液にアルカリ剤を添加した混合物を加熱して、アミンを蒸発させて回収していることから、リクレーミング装置の加熱手段にアルカリ塩が析出し、加熱効率を下げる一方、混合物の突沸の原因にもなり、液飛散によって、回収するアミンを含む蒸気状物質に劣化物を含む共存物質やアルカリ剤が同伴し、リクレーミング処理が不十分となるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、リクレーミング処理で回収する蒸気状物質に、液飛散などによって不純物が同伴するのを防ぐことができる酸性ガス回収システム及びそれに用いるリクレーミング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、その一態様として、処理対象ガスに気液接触させて、この処理対象ガス中から酸性ガスを吸収、除去するために循環使用される吸収液を、吸収剤以外の共存物質と分離するリクレーミング装置であって、リクレーミングの対象となる吸収液が水とともに導入され、不揮発性物質と蒸気状物質とに分離する気液分離器と、前記気液分離器から抜き出された第１の抜出液を、前記気液分離器に吸収液が導入される吸収液導入口よりも下方の位置で、前記気液分離器に導入する第１の抜出液ラインと、前記第１の抜出液ラインに配置され、前記第１の抜出液を加熱する第１の加熱器と、前記気液分離器から抜き出された第２の抜出液を、前記気液分離器に前記第１の抜出液が導入される第１の抜出液導入口よりも下方の位置で、前記気液分離器に導入する第２の抜出液ラインと、前記第２の抜出液ラインに配置され、前記第２の抜出液とアルカリ剤とを混合する混合タンクとを備えるものである。
【００１０】
本発明に係るリクレーミング装置は、前記第２の抜出液ラインに配置され、前記混合タンクで混合した混合物を固液分離する固液分離器を更に備えてもよく、この場合、この固液分離器で分離された混合液は、前記第２の抜出液ラインで前記気液分離器に導入される。また、本発明に係るリクレーミング装置は、前記固液分離器で分離された混合液の一部を、前記混合タンクに導入する混合液循環ラインを更に備えてもよい。
【００１１】
前記第２の抜出液ラインの第２の抜出液は、前記気液分離器で分離された不揮発性物質を、前記気液分離器の底部から排出する廃液の一部としてもよい。
【００１２】
前記気液分離器にリクレーミング対象吸収液とともに導入される水は、前記酸性ガスを吸収した吸収液を再生する再生塔で生じる還流水としてもよい。
【００１３】
本発明に係るリクレーミング装置は、その一実施形態として、前記第１の抜出液ラインの第１の抜出液は、前記気液分離器で分離された不揮発性物質を、前記気液分離器の底部から排出する廃液の一部としてもよい。
【００１４】
また、本発明に係るリクレーミング装置は、別の実施形態として、前記気液分離器は、その内部において、下方から上方へと気体を通過させるが、上方から下方へ液体を通過させない少なくとも１つの液受部を備えてもよく、この場合、前記第１の抜出液ラインの第１の抜出液は、前記少なくとも１つの液受部に溜まった貯留液であり、前記第１の抜出液ラインから前記気液分離器へ第１の抜出液が導入される第１の抜出液導入口は、前記吸収液導入口と前記液受部との間に位置し、前記第２の抜出液ラインから前記気液分離器へ第２の抜出液が導入される第２の抜出液導入口は、前記液受部よりも下方に位置する。
【００１５】
この実施形態のリクレーミング装置は、前記第２の抜出液ラインに配置され、前記固液分離器で分離された混合液を加熱する第２の加熱器を更に備えてもよい。また、これに替えて、この実施形態のリクレーミング装置は、前記気液分離器に、前記少なくとも１つの液受部よりも下方の位置で、水を導入する水導入ラインと、前記水導入ラインに配置され、この水を加熱する第２の加熱器とを更に備えてもよい。
【００１６】
本発明に係るリクレーミング装置は、更に別の実施形態として、前記気液分離器が、その内部において、下方から上方へと気体を通過させるが、上方から下方へ液体を通過させない少なくとも３つの液受部を備えていてもよく、この場合、前記第１の抜出液ラインの第１の抜出液は、前記少なくとも３つの液受部のうちの中間の液受部に溜まった貯留液であり、前記第１の抜出液ラインから前記気液分離器へ第１の抜出液が導入される第１の抜出液導入口は、前記中間の液受部とその上の液受部との間に位置し、前記第２の抜出液ラインから前記気液分離器へ第２の抜出液が導入される第２の抜出液導入口は、前記少なくとも３つの液受部のうちの最も底部側の液受部の底部側に位置する。
【００１７】
この実施形態のリクレーミング装置は、前記第２の抜出液ラインに配置され、前記固液分離器で分離された混合液を加熱する第２の加熱器を更に備えてもよい。また、これに替えて、この実施形態のリクレーミング装置は、前記気液分離器に、前記少なくとも３つの液受部のうちの最も底部側の液受部よりも底部側の位置で、水を導入する水導入ラインと、
前記水導入ラインに配置され、この水を加熱する第２の加熱器とを更に備えてもよい。
【００１８】
上述したいずれの実施形態のリクレーミング装置も、前記気液分離器で分離された蒸気状物質を、前記気液分離器の頂部から排出する回収ラインと、前記回収ラインに配置され、前記排出された蒸気状物質を圧縮する圧縮機とを更に備えてもよい。また、これに替えて、
上述したいずれの実施形態のリクレーミング装置も、前記気液分離器で分離された蒸気状物質を、前記気液分離器の頂部から排出する回収ラインと、前記回収ラインに配置され、前記排出された蒸気状物質を気液分離する仕上気液分離器と、前記仕上気液分離器で分離された気体成分を圧縮する圧縮機とを更に備えてもよい。
【００１９】
本発明は、別の態様として、酸性ガス回収システムであって、処理対象ガスに吸収液を気液接触させて、この処理対象ガス中から酸性ガスを吸収、除去する吸収塔と、前記吸収塔で酸性ガスを吸収した吸収液を加熱して、酸性ガスを放散させて吸収液を再生する再生塔と、上述したリクレーミング装置とを備えるものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、リクレーミングの対象となる吸収液を、先ず、アルカリ剤と混合することなく、水とともに気液分離器に供給して加熱することで、アミン硝酸塩やアミン硫酸塩などの不揮発性物質と、吸収液の主成分であるアミンを含む蒸気状物質とに容易に分離することができるとともに、その後、第２の抜出液ラインによって、この不揮発性物質を含む第２の抜出液を抜き出し、混合タンクにて、これにアルカリ剤を添加して、不揮発性物質を、塩ではない元のフリーな状態のアミンとし、このアミンを含む混合液を、再び気液分離器に供給して加熱することで、アミンを含む蒸気状物質を回収することができる。また、気液分離器には、アルカリ剤添加によるアルカリ硫酸塩などの析出固体を含む混合液が供給されるものの、気液分離器では、第１の抜出液ラインによって抜き出した第１の抜出液を第１の加熱器で加熱し、これを気液分離器に供給していることから、気液分離器内で混合液が突沸するのを防ぐことができ、回収する蒸気状物質に、液飛散による気液分離器内の成分が同伴するのを防止することができる。
【００２１】
また、混合タンク後に、固液分離器を設けることで、アルカリ剤の添加によって生じたアルカリ硫酸塩などの固体析出物を除去することができ、アミンを含む混合液を気液分離器に供給することができるので、更に安定して、回収する蒸気状物質に、液飛散による気液分離器内の成分が同伴するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る酸性ガス回収システムの一実施の形態を示す模式図である。
【図２】図１に示す酸性ガス回収システム中のリクレーミング装置の第１例を示す模式図である。
【図３】固液分離器の有無によるリクレーミング装置における固体析出物質塩濃度の違いを示すグラフである。
【図４】図１に示す酸性ガス回収システム中のリクレーミング装置の第２例を示す模式図である。
【図５】図１に示す酸性ガス回収システムのうちのリクレーミング装置の第３例を示す模式図である。
【図６】図１に示す酸性ガス回収システムのうちのリクレーミング装置の第４例を示す模式図である。
【図７】図１に示す酸性ガス回収システムのうちのリクレーミング装置の第５例を示す模式図である。
【図８】図１に示す酸性ガス回収システムのうちのリクレーミング装置の第６例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る酸性ガス回収システム及びそれに用いるリクレーミング装置の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２４】
［第１の実施の形態］
図１に示すように、本実施の形態の酸性ガス回収システムは、酸性ガスとしてＣＯ２を含有する処理対象ガスと、酸性ガスを吸収する吸収液としてアミン吸収液とを気液接触し、アミン吸収液中にＣＯ２を吸収させて処理対象ガス中からＣＯ２を除去する吸収塔１０と、ＣＯ２を吸収したアミン吸収液（リッチ吸収液）からＣＯ２を放出させて、このＣＯ２を放出したアミン吸収液（リーン吸収液）をＣＯ２の吸収液として再生する再生塔２０と、このように循環使用されるアミン吸収液を、吸収剤以外の共存物質と分離するリクレーミング装置４０とを少なくとも備える。本実施の形態のリクレーミング装置４０の詳しい構成については、図２にリクレーミング装置４０Ａとして示す。
【００２５】
なお、本実施の形態では、酸性ガスがＣＯ２である場合について説明するが、本発明は、これに限定されず、酸性ガスがＨ２Ｓの場合や、ＣＯ２とＨ２Ｓの両方の場合でも、同様に機能するものである。また、図１及び図２は、本実施の形態の概要を説明するための図であり、付属する機器を一部省略している。
【００２６】
吸収塔１０は、その塔下部に、ＣＯ２を含有する処理対象ガスを吸収塔１０内に供給するためのラインＬ１を備えるとともに、塔頂部には、酸性ガスが除去された処理対象ガスを吸収塔１０から排出するためのラインＬ３を備える。そして、吸収塔１０は、これらラインＬ１、Ｌ３の接続位置の間に、処理対象ガスとアミン吸収液が気液接触する充填部１１を備える。吸収塔１０の底部には、ＣＯ２を吸収したアミン吸収液（リッチ吸収液）の一部を再生塔２０に送るためのラインＬ４が設けられている。このラインＬ４には、アミン吸収液を送給するためのポンプＰ４と、後述するリーン吸収液との熱交換を行うための熱交換器２５とが、吸収塔１０側から順に設けられている。
【００２７】
再生塔２０は、リッチ吸収液が供給されるラインＬ４の位置の下方に、リッチ吸収液からＣＯ２を放出させるための下部充填部２１ａと、放出されたＣＯ２ガスを後述する還流水で洗浄するための上部充填部２１ｂとを備える。また、再生塔２０は、下部充填部２１ａの下方に、液受部２１ｃを備える。この液受部２１ｃは、下方から上方へと気体を通過させるが、上方から下方へ液体を通過させない構成となっている。そして、液受部２１ｃには、液受部２１ｃに溜まった吸収液を、液受部２１ｃの下方から再生塔２０内に供給するためのラインＬ７が設けられている。このラインＬ７には、吸収液からＣＯ２を放出させるため、吸収液を加熱するリボイラ２２が設けられている。このリボイラ２２には、加熱用の飽和蒸気をリボイラ２２に供給するためのラインＬ６が設けられている。
【００２８】
再生塔２０の塔頂部には、リッチ吸収液から放出されたＣＯ２ガスを再生塔２０から排出するためのラインＬ１０が設けられている。このラインＬ１０には、ＣＯ２ガスを冷却するための冷却器２３と、冷却により生じた凝縮水とＣＯ２ガスとを分離するための気液分離器２４が設けられている。気液分離器２４には、分離した凝縮水を還流水として再生塔２０内の上部充填部２１の上方から供給するためのラインＬ９と、分離したＣＯ２ガスを系外へ排出するためのラインＬ１１が設けられている。還流水のラインＬ９には、還流水を後述するリクレーミング装置４０に供給するための水ライン５３と、還流水を再生塔内に送給するためのポンプＰ９が設けられている。
【００２９】
再生塔２０の塔底部には、リボイラ２２によって加熱、再生されたリーン吸収液を、吸収塔１０内の下部充填部１１ａの上方から供給するためのラインＬ８が設けられている。このラインＬ８には、アミン吸収液中に吸収剤以外の共存物質が蓄積された場合に、これを分離するために、リーン吸収液をリクレーミング装置４０に送るためのラインＬ８ａと、ラインＬ４を流れるリッチ吸収液との間で熱交換する熱交換器２５と、リーン吸収液を送給するためのポンプＰ８と、リーン吸収液を冷却する冷却器１２とが、再生塔２０側から順に設けられている。
【００３０】
また、吸収塔１０の処理対象ガスの流れ方向に対して前流側には、処理対象ガスを吸収塔１０に供給する前に、処理対象ガスを冷却するための冷却塔３０が設けられている。この冷却塔３０は、その塔下部に、冷却塔３０内に処理対象ガスを供給するためのラインＬ０を備えるとともに、塔頂部に、冷却された処理対象ガスを冷却塔３０から排出して吸収塔１０へ供給するためのラインＬ１を備える。そして、冷却塔３０は、これらラインＬ０、Ｌ１の接続位置の間に、冷却水と処理対象ガスとを接触させるための充填部３１を備える。処理対象ガスを供給するラインＬ１には、処理対象ガスを送給するためのブロワＢ１が設けられている。また、冷却塔３０の塔底部には、この塔底部に溜まった冷却水を、冷却塔３０内の充填部３１の上方へ供給するためのラインＬ２が設けられており、このラインＬ２には、冷却水を冷却するための冷却器３２が設けられている。
【００３１】
リクレーミング装置４０には、リーン吸収液のラインＬ８からリクレーミング処理の対象となるリーン吸収液をリクレーミング装置４０に供給するためのラインＬ８ａと、リクレーミング装置４０でリクレーミング処理された吸収液を再生塔２０に戻すためのラインＬ１２とが設けられている。後者のラインＬ１２は、再生塔２０の液受部２１ｃよりも底部側の位置に、リクレーミング処理後の吸収液を導入するように設けられている。
【００３２】
リクレーミング装置４０は、図２に示すように、ラインＬ８から処理対象のリーン吸収液を加熱により不揮発性物質と蒸気状物質とに分離する気液分離器５０と、この気液分離器で分離された不揮発性物質を含む廃液の一部を加熱して気液分離器に戻す第１の加熱器５６と、また、この廃液の他の一部をアルカリ剤とを混合する混合タンク６０と、混合タンク６０で混合した混合物を固液分離し、得られた混合液を気液分離器に戻す固液分離器６５とを主に備える。
【００３３】
気液分離器５０に処理対象のリーン吸収液を供給するラインＬ８ａには、水ライン５３ａが設けられた混合器５２が設置されている。この混合器５２には、リーン吸収液の流量を測定する流量計（図示省略）と、この流量計の値に従って水ライン５３ａから所定の量の水を供給する調節弁（図示省略）などが設けられている。水ライン５３ａは、再生塔２０の気液分離器２４で得られる還流水の水ライン５３の分岐の一つである。
【００３４】
気液分離器５０は、供給されたリーン吸収液を加熱して、アミン吸収液の主成分であるアミンを含む蒸気状物質と、アミンがＮＯｘやＳＯｘと反応して生じたアミン硝酸塩やアミン硫酸塩などの劣化物（および後述するアルカリ剤の添加により析出したアルカリ硫酸塩などの固体）を含む不揮発性物質とに分離する装置である。気液分離器５０内には、蒸気状物質と不揮発性物質との分離を効率よく行うために、充填材を備えた充填層（図示省略）が設けられている。
【００３５】
気液分離器５０には、気液分離器にて分離、回収した回収蒸気状物質を再生塔２０へ送るためのラインＬ１２が、その頂部に設けられており、気液分離器で残された不揮発性物質を含む抜出液を気液分離器から抜き出す抜出液ライン５５が、その底部に設けられている。抜出液ライン５５は、３つに分岐しており、詳しくは、抜出液の一部を混合タンク６０及び固液分離器６５を経て再び気液分離器５０に導入する混合液ライン５５ａと、抜出液の一部を系外へ排出する排出廃液ライン５５ｂと、抜出液の一部を第１の加熱器５６を経て再び気液分離器５０に導入する加熱ライン５５ｃとに別れている。
【００３６】
また、気液分離器５０は、頂部から底部に向かって、ラインＬ８ａを介してリーン吸収液が導入される導入口と、加熱ライン５５ｃを介して加熱された抜出液が導入される導入口と、混合液ライン５５ａを介して混合液が導入される導入口とが、順に設けられている。
【００３７】
加熱ライン５５ｃに配置されている第１の加熱器５６は、特に限定されないが、熱交換器が好ましく、加熱ライン５５ｃを流れる抜出液を加熱するため、飽和蒸気などの熱源を第１の加熱器５６に供給するためのラインが設けられている。
【００３８】
混合液ライン５５ａには、混合タンク６０と固液分離器６５とが、抜出液もしくは混合液の流れの順に配置されている。
【００３９】
混合タンク６０は、混合液ライン５５ａの他に、タンク内の混合物を攪拌する攪拌機６１と、混合タンク６０内にアルカリ剤を添加するアルカリ剤ライン６２とが設けられている。抜出液をタンクに供給する混合液ライン５５ａには、抜出液の流量を測定する流量計（図示省略）が設けられており、アルカリ剤ライン６２には、この流量計の値に従って所定の量のアルカリ剤を供給する調節弁（図示省略）が設けられている。また、混合タンク６０と固液分離器６５との間の混合液ライン５５ａ’は、抜出液とアルカリ剤の混合物が流れ、この混合液ライン５５ａ’には、混合物を送給するためのポンプ６４が設けられている。
【００４０】
固液分離器６５は、混合タンク６０から供給された混合物を、アルカリ剤添加による析出固体などの固形物と、混合液とに分離する装置である。固液分離器６５としては、例えば、ハイドロサイクロンなどの遠心分離器や、フィルタ濾過器などを用いることができる。固液分離器６５には、分離された固形物を系外に排出するための排出固形物ライン６７が設けられている。
【００４１】
固液分離器６５と気液分離器５０との間の混合液ライン５５ａ”は、固形物を分離した混合液が流れ、この混合液ライン５５ａ”には、混合液の一部を混合タンク６０に供給する循環混合液ライン６６と、気液分離器５０に供給する混合液に水を添加するための水ライン５３ｂが、固液分離器６５側から順に設けられている。水ライン５３ｂは、再生塔２０の気液分離器２４で得られる還流水の水ライン５３の分岐の一つである。なお、混合液ライン５５ａには、混合液の供給を止めるバルブ（図示省略）が設けられており、水ライン５３ｂから水のみを気液分離器５０に供給することもできる。
【００４２】
このような構成を備えた本実施の形態の酸性ガス回収システムによれば、先ず、ＣＯ２を含有する処理対象ガスをラインＬ０から冷却塔３０に供給して冷却する。なお、処理対象ガスの例としては、天然ガスや、アンモニア製造等の化学プラントにて製造されるプロセスガス、石炭ガス化ガス等の合成ガス、化石燃料の燃焼排ガスなど、少なくともＣＯ２を含むガスである。冷却塔３０では、処理対象ガスを、冷却器３２からの冷却水で充填部３１において所定の温度まで冷却した後、ブロアＢ１によりラインＬ１を経て吸収塔１０の下部に導入する。処理対象ガスは、吸収塔１０での吸収効率から、一例として３０〜４０℃に冷却することが好ましい。なお、冷却塔３０の塔底部に溜まった冷却水は、ポンプＰ２によりラインＬ２を介して冷却器３２で冷却した後、冷却塔３０に供給して、循環利用する。
【００４３】
続いて、吸収塔１０では、ラインＬ１から導入する処理対象ガスを、ラインＬ８より導入するアミン吸収液と充填部１１にて向流接触させ、処理対象ガス中のＣＯ２をアミン吸収液に吸収することによって、処理対象ガスからＣＯ２を除去する。これにより、ＣＯ２を処理対象ガス中から９０％以上除去することができる。アミン吸収液は、アミンの水溶液であり、主成分であるアミンとしては、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミンを用いることができる。
【００４４】
ＣＯ２が除去された処理対象ガスは、吸収塔１０の塔頂部からラインＬ３を介して排出する。ＣＯ２を吸収したリッチ吸収液は、吸収塔１０の塔底部に溜まり、その一部を、ラインＬ４を介して熱交換器２５で加熱した後、再生塔２０に供給する。再生塔２０に供給したリッチ吸収液は、下部充填部２１ａにて吸熱反応によりＣＯ２を放出しながら流下して液受部２１ｃに溜まり、ラインＬ７を介してリボイラ２２に供給し、ラインＬ６からの高温の飽和蒸気と熱交換させて昇温し、リッチ吸収液中のＣＯ２を放散する。リボイラ２２に導入した飽和蒸気は、吸収液との熱交換により凝縮して飽和水となりリボイラ２２から排出する。ＣＯ２を放散したリーン吸収液は、再生塔２０の塔底部に溜まる。
【００４５】
吸収液から分離したＣＯ２ガスは、再生塔２０の上部充填部２１ｂにてラインＬ９から供給した還流水と気液接触させて同伴するアミン吸収液を除去した後、再生塔２０の塔頂部からラインＬ１０を介して排出する。そして、ＣＯ２ガスを冷却器２３にて冷却することで同伴する水蒸気を凝縮し、気液分離器２４にてＣＯ２ガスと凝縮水とに分離する。分離したＣＯ２ガスはラインＬ１１を介して排出して、純度の高いＣＯ２ガスとして回収し、凝縮水はポンプＰ９によりラインＬ９を介して再生塔２０に供給して還流水として再利用する他、ライン５３を介してリクレーミング装置４０にて再利用する。再生塔２０の塔底部に溜まったリーン吸収液は、ラインＬ８を介して熱交換器２５に導入し、リッチ吸収液と熱交換させて冷却し、更に冷却器１２で冷却した後、吸収塔１０に供給し、アミン吸収液として循環利用する。
【００４６】
このようにしてアミン吸収液は、吸収塔１０でＣＯ２を吸収し、再生塔２０でＣＯ２を放散した後、再び吸収塔１０でＣＯ２を吸収するという循環利用が行われるが、この循環利用によって、排ガス中の酸素でアミンが酸化劣化したり、排ガス中の残存ＮＯｘや残存ＳＯｘとアミンが反応してアミン硝酸塩やアミン硫酸塩が生じたり、排ガスに含まれる煤塵などの固形物が混入したりして、これらの劣化物や不純物等の吸収剤以外の共存物質が吸収液中に蓄積されてしまう。よって、これら吸収剤以外の共存物質をアミン吸収液から分離する場合には、再生塔２０のラインＬ８ａからリーン吸収液の一部をリクレーミング装置４０に導入する。
【００４７】
リクレーミング装置４０では、図２に示すように、先ず、ラインＬ８ａのリーン吸収液に、再生塔２０の還流水を水ライン５３ａから所定の量で供給し、混合器５２で混合した後、気液分離器５０に供給する。気液分離器５０内に供給されたリーン吸収液および水は、充填層（図示省略）を流下し、底部の抜出液ライン５５から抜き出し、加熱ライン５５ｃを介して第１の加熱器５６で飽和蒸気などにより加熱した後、再び気液分離器５０に供給する。加熱された吸収液は、吸収液中のアルカノールアミン等のフリーなアミンが蒸発し、水とともに蒸気状物質として気液分離器５０内を上昇し、ラインＬ８ａから供給される吸収液と向流接触してこれらを加熱しつつ、頂部のラインＬ１２で回収する。ラインＬ１２で回収した蒸気状物質は、再生塔２０に送り、再利用する。
【００４８】
気液分離器５０および第１の加熱器５６で吸収液を加熱する温度は、供給されるリーン吸収液と水との混合物の沸点以上とし、具体的には、例えば、８０〜１８０℃の範囲であり、好ましくは１００〜１５０℃の範囲である。なお、混合器５２でリーン吸収液に水を供給するのは、加熱対象となる吸収液中のアミン濃度を低下させて沸点を下げるためであり、沸点を下げることで、気液分離器５０で回収されるアルカノールアミン等の吸収液の主成分の回収率を向上させることができる。また、水として再生塔２０の還流水を使用するのは、系内で発生した水を再利用して、本システム内における水を閉じた系に極力することで、吸収液のアミン濃度を一定に保つことができる。
【００４９】
気液分離器５０の底部の抜出液ライン５５から抜き出した抜出液には、アミン硝酸塩やアミン硫酸塩などの不揮発性物質が含まれており、この抜出液の一部は、混合液ライン５５ａを介して混合タンク６０に供給する。混合タンク６０には、抜出液の供給量に合わせて、アルカリ剤ライン６２から所定量のアルカリ剤を添加し、攪拌機６１にて抜出液とアルカリ剤との混合物を撹拌する。アルカリ剤としては、例えば、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムなどが好ましい。このようにアルカリ剤を添加することで、吸収液中のアミン硝酸塩やアミン硫酸塩と反応させて、塩ではない元のフリーな状態のアミンとなるともに、硫酸ナトリウムなどが析出する。
【００５０】
混合タンク６０で得た混合物は、ポンプ６４により混合液ライン５５ａ’を介して固液分離器６５に送る。固液分離器６５では、上述した硫酸ナトリウムといった析出固体などの固形物と、アミン水溶液を含む混合液とに分離する。分離された固形物は、排出固形物ライン６７から系外に排出する。
【００５１】
固液分離器６５で得たアミン水溶液を含む混合液は、その一部を循環混合液ライン６６から混合タンク６０に戻す。このように混合液を混合タンク６０で循環させることによって、混合タンク６０や混合液ラインでの析出固体の堆積やラインの閉塞などを防止するという利点がある。残りの混合液は、水ライン５３ｂからの水と混合し、混合液ライン５５ａ”を介して気液分離器５０に供給する。気液分離器５０では、アルカリ剤添加により塩ではないフリーな状態のアミンが、第１の加熱器による加熱で蒸発し、ラインＬ１２から水とともに蒸気状物質として回収される。一方、アミン硝酸塩やアミン硫酸塩などの共存物質や、アルカリ硫酸塩などの析出固体は、底部の排出廃液ライン５５ｂを介して系外へ排出する。
【００５２】
このように、ラインＬ８ａから供給される吸収液を、アルカリ剤と混合することなく、水とともに気液分離器５０に供給することで、比較的に低い温度の加熱によって、不揮発性物質と蒸気状物質とに容易に分離することができるとともに、抜出液ライン５５および混合液ライン５５ａを介して混合タンク６０にて、この不揮発性物質を含む抜出液にアルカリ剤を添加して、不揮発性物質をフリーな状態のアミンとし、このアミンを含む混合液を、再び気液分離器５０に供給して加熱することで、アミンを含む蒸気状物質を回収するが、気液分離器５０では、抜出液ライン５５および加熱ライン５５ｃによって抜き出した抜出液を第１の加熱器５６で加熱し、これを気液分離器５０に戻すということをしていることから、気液分離器５０には、アルカリ剤添加による析出固体を含む混合液が供給されるものの、気液分離器５０内で混合液が突沸するのを防ぐことができ、その頂部に設けられたラインＬ１２から回収する蒸気状物質に、気液分離器５０内の成分が液飛散により同伴するのを防止することができる。
【００５３】
また、混合タンク６０の後に、固液分離器６５を設けることで、アルカリ剤添加による固体析出物を除去した後に、混合液を気液分離器５０に供給するため、気液分離器５０に混合液を供給する混合液ライン５５ａ”中の混合液中の析出固体の濃度を大幅に下げることができる。図２に示す構成のリクレーミング装置において、気液分離器に供給される混合液中の固体析出物質塩の濃度を図３に示す。図３には、比較例として、特開２０１５−７７５８１号公報の図２に開示されている構成において、第１気液分離器に供給される気液混合物中の固体析出物質塩の濃度を１として示した。比較例では、気液分離器が設けられていないことから、比較例に比べて、気液分離器がある図２に示す本発明の構成は、固体析出物質塩の濃度を、その約１０％にまで低下させることができた。
【００５４】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態のリクレーミング装置４０Ｂは、図４に示すように、第１の実施の形態のリクレーミング装置４０Ａと比べ、気液分離器５０の内部に、下方から上方へと気体を通過させるが、上方から下方へ液体を通過させない液受部５７を備えている点と、第１の加熱器５６が、加熱ライン５５ｃに替えて、液受部５７に溜まった貯留液を抜き出して、ラインＬ８ａの吸収液導入口と液受部５７との間の位置に、加熱した貯留液を導入する貯留液加熱ライン５８に配置されている点、固液分離器６５で固形物を除去した混合液を加熱するために、混合液ライン５５ａ”に第２の加熱器６８を備えている点で主に異なる。図２と同様の構成については同じ符号を付し、ここでは説明を省略する。
【００５５】
また、本実施の形態のリクレーミング装置４０Ｂでは、混合液ライン５５ａ”から気液分離器５０に導入される混合液の導入口は、液受部５７の下方に位置されている。水ライン５３ｂは、混合液ライン５５ａ”の混合液とともに第２の加熱器６８に供給されるように配置されている。気液分離器５０は、液受部５７に溜まった貯留液を、液受部５７の下方に供給する上段抜出液ライン５９を備える。
【００５６】
この実施の形態によれば、気液分離器５０の液受部５７からの抜出液を加熱する第１の加熱器５６には、混合液ライン５５ａ”からの混合液が混入しないことから、その頂部に設けられたラインＬ１２から回収する蒸気状物質に、気液分離器５０内の成分が液飛散により同伴するのをより確実に防止することができる。なお、気液分離器５０の液受部５７の下方側の混合液は、第２の加熱器６８によって所定の温度に加熱することができる。
【００５７】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態のリクレーミング装置４０Ｃは、図５に示すように、第２の実施の形態のリクレーミング装置４０Ｂと比べ、第２の加熱器７１が、混合液ライン５５ａ”に替えて、気液分離器５０に水を供給する水ライン５３ｂに配置されている点で主に異なる。図４と同様の構成については同じ符号を付し、ここでは説明を省略する。
【００５８】
この実施の形態によれば、第２の加熱器７１が水ライン５３ｂに配置されているので、第２の実施の形態に比べて、第２の加熱器７１に混合液の供給がないことから、加熱器に固体が析出するのを確実に防ぐことができ、第２の加熱器７１における突沸は確実に防ぐことができ、より安定した運転を行うことができる。
【００５９】
［第４の実施の形態］
第４の実施の形態のリクレーミング装置４０Ｄは、図６に示すように、第３の実施の形態のリクレーミング装置４０Ｃと比べ、気液分離器５０の内部に、３段の液受部５７ａ、５７ｂ、５７ｃを備えている点と、第１の加熱器５６が、３段のうちの中間の液受部５７ｂに溜まった貯留液を抜き出して、ラインＬ８ａの吸収液導入口と上段の液受部５７ａとの間の位置に、加熱した貯留液を導入する貯留液加熱ライン５８に配置されている点と、３段の液受部５７ａ、５７ｂ、５７ｃに溜まった貯留液を、液受部のそれぞれの下方に供給する３つの上段抜出液ライン５９ａ、５９ｂ、５９ｃが設けられている点で主に異なる。図５と同様の構成については同じ符号を付し、ここでは説明を省略する。
【００６０】
この実施の形態によれば、第１の加熱器５６で加熱された抜出液は、上段の液受部５７５７ａよりも下方の位置に供給されることから、この第１の加熱器５６において液飛散が生じても、ラインＬ１２から回収する蒸気状物質に、気液分離器５０内の成分が液飛散により同伴するのをより確実に防止することができる。
【００６１】
［第５の実施の形態］
第５の実施の形態のリクレーミング装置４０Ｅは、図７に示すように、第１の実施の形態のリクレーミング装置４０Ａと比べ、気液分離器５０の頂部のラインＬ１２に、蒸気状物質を圧縮する圧縮機７３が設けられている点で異なる。図２と同様の構成については同じ符号を付し、ここでは説明を省略する。
【００６２】
この実施の形態によれば、気液分離器５０から再生塔２０への吸収液のラインＬ１２に圧縮機７３を設けたことから、リクレーミング装置４０Ｅは、再生塔２０よりも低い運転圧力でも安定した運転を行うことができる。
【００６３】
［第６の実施の形態］
第６の実施の形態のリクレーミング装置４０Ｆは、図８に示すように、第６の実施の形態のリクレーミング装置４０Ｅと比べ、気液分離器５０の頂部のラインＬ１２に、蒸気状物質を冷却する冷却器７４と、この冷却された蒸気状物質を気液分離する仕上気液分離器７５が順に設けられている点と、分離された回収蒸気状物質を圧縮する圧縮機７７が設けられている点で異なる。図７と同様の構成については同じ符号を付し、ここでは説明を省略する。
【００６４】
この実施の形態によれば、第５の実施の形態と比べて、回収蒸気状物質に含まれる不純物を仕上気液分離器７５で除去することができるので、リクレーミング処理を精度高く行うことができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０  吸収塔
２０  再生塔
２２  リボイラ
３０  冷却塔
４０  リクレーミング装置
５０  気液分離器
５６  第１の加熱器
５７  液受部
６０  混合タンク
６５  固液分離器
６８、７１  第２の加熱器
７３、７７  圧縮機
７４  冷却器
７５  仕上気液分離器
【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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