(57)【要約】【課題】エネルギー効率を一層向上させたＣＯ2回収装置及び方法を提供する。【解決手段】ＣＯ2を含有するＣＯ2含有ガス１１とＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液１２とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔１３と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液１４に対し、高温スチーム１７を供給して再生加熱器１８で再生する再生塔１５と、該再生塔１５でＣＯ2を除去したリーン溶液（再生液）１６を吸収塔１３で再利用するＣＯ2回収装置であって、前記再生されたリーン溶液１６の一部１６ａを抜出し、塔頂部側から排出されるＣＯ2ガス４１を圧縮器で圧縮した際に発生する圧縮熱と熱交換し、昇温したリーン溶液２７を再度再生塔１５に供給する循環流路３６を有する。【選択図】        図１
2008062165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生加熱器により再生する再生塔と、前記再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、
前記再生されたリーン溶液の一部を抜出し、塔頂部側から排出されるＣＯ2ガスを圧縮した際に発生する圧縮熱と熱交換し、再度再生塔に供給する循環流路を有することを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項２】
ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生加熱器により再生する再生塔と、前記再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、
前記再生塔の上部から注入されたリッチ溶液から一部のＣＯ2が放出されてなるセミリーン溶液の一部を抜出し、塔頂部側から排出されるＣＯ2ガスを圧縮した際に発生する圧縮熱と熱交換し、再度再生塔に供給する循環流路を有することを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項３】
ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを吸収塔内で接触させてＣＯ2を除去した後、該ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生塔で再生し、その後再生したＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収方法であって、
再生塔の塔頂部から排出されるＣＯ2を圧縮した際に発生する熱を用い、再生塔で再生されたリーン溶液又はセミリーン溶液を熱交換し、再生塔に戻すことを特徴とするＣＯ2回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、省エネルギーを図ったＣＯ2回収装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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、ボイラの燃焼排ガスをアミン系ＣＯ2 吸収液と接触させ、燃焼排ガス中のＣＯ2 を除去、回収する方法及び回収されたＣＯ2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】
また前記のようなＣＯ2 吸収液を用い、燃焼排ガスからＣＯ2 を除去・回収する工程としては、吸収塔において燃焼排ガスとＣＯ2 吸収液とを接触させる工程、ＣＯ2 を吸収した吸収液を再生塔において加熱し、ＣＯ2 を遊離させると共に吸収液を再生して再び吸収塔に循環して再使用するものが採用されている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−５１５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記ＣＯ2 吸収液及び工程を用いて燃焼排ガスのようなＣＯ2 含有ガスからＣＯ2 を吸収除去・回収する方法においては、これらの工程は燃焼設備に付加して設置されるため、その操業費用もできるだけ低減させなければならない。特に前記工程の内、再生工程は多量の熱エネルギーを消費するので、可能な限り省エネルギープロセスとする必要がある。
【０００６】
本発明は、前記問題に鑑み、エネルギー効率を一層向上させたＣＯ2回収装置及び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】
【０００７】
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を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生加熱器により再生する再生塔と、前記再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、前記再生されたリーン溶液の一部を抜出し、塔頂部側から排出されるＣＯ2ガスを圧縮した際に発生する圧縮熱と熱交換し、再度再生塔に供給する循環流路を有することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【０００８】
第２の発明は、ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生加熱器により再生する再生塔と、前記再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、前記再生塔の上部から注入されたリッチ溶液から一部のＣＯ2が放出されてなるセミリーン溶液の一部を抜出し、塔頂部側から排出されるＣＯ2ガスを圧縮した際に発生する圧縮熱と熱交換し、再度再生塔に供給する循環流路を有することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【０００９】
第３の発明は、ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを吸収塔内で接触させてＣＯ2を除去した後、該ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を再生塔で再生し、その後再生したＣＯ2を除去したリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ2回収方法であって、再生塔の塔頂部から排出されるＣＯ2を圧縮した際に発生する熱を用い、再生塔で再生されたリーン溶液又はセミリーン溶液を熱交換し、再生塔に戻すことを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、再生塔から排出されるＣＯ2を圧縮した際に発生する熱を用いることで、省エネルギーを図ったＣＯ2回収装置及び方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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、この実施の形態及び実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態及び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。
以下、本発明の実施形態を説明し、ついで、好適な実施例について詳細に説明する。
【００１２】
［第１の実施形態］
図１は第１の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
図１に示すように、本発明にかかる第１の実施形態にかかるＣＯ2回収装置１０Ａは、ＣＯ2を含有するＣＯ2含有ガス１１とＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液１２とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔１３と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液１４に対し、高温スチーム１７を供給して再生加熱器１８で再生する再生塔１５と、該再生塔１５でＣＯ2を除去したリーン溶液（再生液）１６を吸収塔１３で再利用するＣＯ2回収装置であって、前記再生されたリーン溶液１６の一部１６ａを分岐流路３５（３５−１，３５−２）により抜出し、塔頂部側から排出されるＣＯ2ガス４１を圧縮器で圧縮した際に発生する圧縮熱と熱交換し、昇温した昇温リーン溶液３７を再度再生塔１５に供給する循環流路３６を有するものである。
【００１３】
ここで、本実施の形態に係るＣＯ2回収装置１０Ａは、吸収塔１３でＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収系１００と、再生塔１５でＣＯ2回収とＣＯ2吸収液再生を行なうＣＯ2回収・ＣＯ2吸収液再生系１０１と、回収されたＣＯ2を地中又は油田中に注入するために圧縮するＣＯ2圧縮系１０２から構成されていることになる。
【００１４】
先ず、ＣＯ2吸収系１００では、前記吸収塔１３において、ＣＯ2含有排ガス１１は、吸収塔１３内において、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１１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。そしてＣＯ2除去後のＣＯ2除去排ガスは図示しない水洗部を上昇し、塔頂部から排出される。
【００１５】
そして、ＣＯ2回収・吸収液再生系１０１では、リッチ溶液１４は、リッチ溶液供給管２０に介装されたリッチ・リーン溶液熱交換器２３において、再生塔１５で再生されたリーン溶液１６により加熱され、再生塔１５の頂部から塔内に供給される。その後、前記再生塔１５の上部から内部に放出されたリッチ溶液１４は、吸熱により、大部分のＣＯ2を放出する。再生塔１５内で一部または大部分のＣＯ2を放出したＣＯ2吸収液は「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１５の底部に至る頃には、ほぼ全てのＣＯ2が除去されたリーン溶液１６となる。このリーン溶液１６は再生加熱器１８により高温スチーム１７により加熱される。
【００１６】
一方、ＣＯ2圧縮系１０２では、前記再生塔１５の塔頂部からは水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１がガス排出ラインを介して放出され、前記水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１がコンデンサ４２により水蒸気を凝縮し、その後分離ドラム４３にて水を分離し、ＣＯ2ガス４１を第１圧縮器４４−１と第２圧縮器４４−２で圧縮して圧縮ＣＯ2として回収するようにしている。なお、分離ドラム４３にて分離された水Ｗは再生塔１５の上部に供給されている。
なお、図１中、符号８はリッチ溶液を再生塔内に供給するノズル、９はチムニートレイ、２５は吸収塔１３内に配設される充填層、２６−１、２６−２は再生塔１５の内部に配設される充填層を各々図示する。
【００１７】
本実施の形態では、水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１は、第１圧縮器４４−１と第２圧縮器４４−２で圧縮しており、第１圧縮器４４−１と第２圧縮器４４−２の各々後流側に設置した第１熱交換器４５−１、第２熱交換器４５−２で、分岐流路３５（３５−１，３５−２）により供給されたリーン溶液１６ａと各々熱交換するようにし、昇温するようにしている。なお、圧縮割合により圧縮器の設置台数を適宜決定するようにすればよい。
【００１８】
これにより、第１熱交換器４５−１、第２熱交換器４５−２で各々昇温されたリーン溶液３７が再生塔１５に供給される結果、再生塔１５側にその熱を持ち込むことになるので、再生システムにおけるエネルギー消費の削減を図ることができる。
【００１９】
また、圧縮されたＣＯ2の一部をリーン溶液１６ａで冷却するので、その後に設置される第１の冷却器４６−１及び第２の冷却器４６−２における冷却水又は冷熱エネルギを削減することができる。
【００２０】
本実施の形態で用いる熱交換器の種類は特に限定されるものではなく、例えばプレート熱交換器、シュエル＆チューブ熱交換器等の公知の熱交換器を用いればよい。
【００２１】
また、本発明で使用できるＣＯ2 吸収液としては特に限定されるものではないが、アルカノールアミンやアルコール性水酸基を有するヒンダードアミン類を例示することができる。このようなアルカノールアミンとしてはモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ジグリコールアミンなどを例示することができるが、通常モノエタノールアミン（ＭＥＡ）が好んで用いられる。またアルコール性水酸基を有するヒンダードアミンとしては２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール（ＡＭＰ）、２−（エチルアミノ）−エタノール（ＥＡＥ）、２−（メチルアミノ）−エタノール（ＭＡＥ）などを例示できる。
【００２２】
［第２の実施形態］
図２は第２の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。なお、第１の実施形態と同一の構成については、同一符号を付してその説明は省略する。
図２に示すように、本発明にかかる第２の実施形態にかかるＣＯ2回収装置１０Ｂは、再生塔の途中で一部のＣＯ2が放出されたセミリーン溶液３８を用いて、抜出し流路３９（３９−１、３９−２）により抜出し、第１の熱交換器４５−１、第２の熱交換器４５−２にセミリーン溶液を供給し、熱交換して、昇温された昇温セミリーン溶液４０が再生塔１５に供給される結果、再生塔１５側にその熱を持ち込むことになるので、再生システムにおけるエネルギー消費の削減を図ることができる。
【００２３】
これにより、前記リーン溶液よりも低い温度のセミリーン溶液を昇温して再生塔１５内に熱を持ち込むこととなるので、第１の実施形態よりも再生システムにおけるエネルギー消費の削減を図ることができる。
【００２４】
以下、本発明の効果を示す好適な実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例１】
【００２５】
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３は、第１の実施の形態に対応する実施例に係るＣＯ2回収装置を示す概念図である。
本実施例では、再生塔１５から回収されるＣＯ2を圧縮する圧縮器を４台（第１の圧縮器４４−１〜第４の圧縮器４４−４）としている。
【００２６】
なお、図３における各ストリームの番号（１）〜（１４）は各々における温度、圧力及び流量を測定した地点である。
表１にその測定結果を示す。
【００２７】
【表１】
2008062165.tif 000003
【００２８】
吸収液の各熱交換器における熱回収量（Ｅ１〜Ｅ４）は、Ｅ１＝０．５×１０6ｋｃｌ／Ｈ、Ｅ２＝１．３×１０6ｋｃｌ／Ｈ、Ｅ３＝１．７×１０6ｋｃｌ／Ｈ、Ｅ４＝２．１×１０6ｋｃｌ／Ｈであり、合計は５．６×１０6ｋｃｌ／Ｈであった。
従来の圧縮工程での熱回収がない場合には、再生加熱器１８における熱量が１０１．３×１０6ｋｃｌ／Ｈであるのに対して、熱回収を設けた場合には、９５．７×１０6ｋｃｌ／Ｈとなり、約５．５％の熱量の低減を図ることができた。
【実施例２】
【００２９】
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４は、第２の実施の形態に対応する実施例に係るＣＯ2回収装置を示す概念図である。
本実施例では、再生塔１５から回収されるＣＯ2を圧縮する圧縮器を４台（第１の圧縮器４４−１〜第４の圧縮器４４−４）としている。
【００３０】
なお、図３における各ストリームの番号（１）〜（１４）は各々における温度、圧力及び流量を測定した地点である。
表２にその測定結果を示す。
【００３１】
【表２】
2008062165.tif 000004
【００３２】
吸収液の各熱交換器における熱回収量（Ｅ１〜Ｅ４）は、Ｅ１＝１．３×１０6ｋｃｌ／Ｈ、Ｅ２＝２．１×１０6ｋｃｌ／Ｈ、Ｅ３＝２．４×１０6ｋｃｌ／Ｈ、Ｅ４＝３．５×１０6ｋｃｌ／Ｈであり、合計は９．３×１０6ｋｃｌ／Ｈであった。
従来の圧縮工程での熱回収がない場合には、再生加熱器１８における熱量が１０１．３×１０6ｋｃｌ／Ｈであるのに対して、熱回収を設けた場合には、９２．０×１０6ｋｃｌ／Ｈとなり、約９．２％の熱量の低減を図ることができた。
【００３３】
この結果、実施例１のリーン溶液を昇温する場合よりも低い温度のセミリーン溶液を昇温して再生塔１５内に熱を持ち込むことにより、より再生システムにおけるエネルギー消費の削減（約９％の削減）を図ることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかるＣＯ2回収装置及び方法は、再生塔で排出するＣＯ2ガスを圧縮する系統においてリーン溶液又はセミリーン溶液で熱回収することで熱を効率的に用いることができ、再生塔における加熱スチームの供給量を低減させることに用いて適している。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図２】第２の実施の形態にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図３】第１の実施例にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図４】第２の実施例にかかるＣＯ2回収装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３６】
１１  ＣＯ2含有ガス
１２  ＣＯ2吸収液
１３  吸収塔
１４  リッチ溶液
１５  再生塔
１６  リーン溶液
１７  スチーム
１８  再生加熱器
１９  スチーム凝縮水
２１  スチーム凝縮水熱交換器
２２  リーン溶液供給管
２３  リーン溶液熱交換器
３６  循環流路
４１  ＣＯ2ガス
４４−１〜４４−４  第１〜第４の圧縮器
５２  圧縮ＣＯ2
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008062165.tif 000008