(57)【要約】【課題】再生のための熱エネルギおよび動力エネルギを削減し、リーン吸収液およびリッチ吸収液を容易に排水処理することができる二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法を提供すること目的とする。【解決手段】導入された排ガス１０３とリーン吸収液１５１を気液接触させる吸収塔１００と、二酸化炭素を吸収したリッチ吸収液１５２とこのリッチ吸収液１５２とほぼ同じ温度のキャリアガス１２０とを気液接触させ、二酸化炭素を放散させてリーン吸収液１５１を再生する再生塔１１０と、再生塔１１０から二酸化炭素およびキャリアガス１２０を吸引して再生塔１１０内を減圧する真空引き装置１２５と、吸収塔１００から排出されるリッチ吸収液１５２を再生塔１１０に導くリッチ吸収液ライン１３０と、再生塔１１０から排出されるリーン吸収液１５１を吸収塔１００に導くリーン吸収液ライン１３１とを備える。【選択図】図１
2008029976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス導入口、リーン吸収液導入口、残りガス排出口およびリッチ吸収液排出口を備え、前記ガス導入口から導入された前記燃焼排ガスと前記リーン吸収液導入口から導入された前記リーン吸収液とを気液接触させて前記燃焼排ガス中の二酸化炭素を前記リーン吸収液に吸収させてリッチ吸収液とする吸収装置と、
リッチ吸収液導入口、リーン吸収液排出口、排気口およびキャリアガス供給口を備え、前記リッチ吸収液導入口から導入された前記リッチ吸収液と、前記リッチ吸収液とほぼ同じ温度の前記キャリアガス供給口から導入されたキャリアガスとを気液接触させて前記リッチ吸収液から前記二酸化炭素をキャリアガス中に放散させて前記リッチ吸収液を前記リーン吸収液に再生し、前記二酸化炭素の混入した前記キャリアガスを前記排気口から排出する再生装置と、
前記再生装置の排気口から二酸化炭素が混入したキャリアガスを吸引し、前記再生装置内を真空にする真空引き装置と、
前記吸収装置のリッチ吸収液排出口から排出されるリッチ吸収液を前記再生装置のリッチ吸収液導入口に導くリッチ吸収液ラインと、
前記再生装置のリーン吸収液排出口から排出されるリーン吸収液を前記吸収装置のリーン吸収液導入口に導くリーン吸収液ラインと
を具備することを特徴とする二酸化炭素回収システム。
【請求項２】
前記真空引き装置によって吸引された二酸化炭素が混入したキャリアガスから二酸化炭素を分離する分離装置をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項３】
前記リーン吸収液の主な溶質が炭酸塩であることを特徴とする請求項１または２記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項４】
前記リーン吸収液が、有機物を含有していないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項５】
前記リーン吸収液および前記リッチ吸収液の温度が５５〜７０℃であり、前記再生装置内の絶対圧力が３０〜７０ｋＰａであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項６】
前記キャリアガスが水蒸気であり、前記キャリアガスの温度が５５〜７０℃であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項７】
前記燃焼排ガス中の二酸化炭素の体積濃度が５〜２０％であり、前記燃焼排ガス中の酸素の体積濃度が１〜２０％であり、前記吸収装置で吸収される二酸化炭素が前記燃焼排ガス中に含まれる二酸化炭素の２５〜７５％であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項８】
燃焼排ガスとリーン吸収液とを吸収装置内に導き、前記燃焼排ガスと前記リーン吸収液とを気液接触させて前記リーン吸収液に前記燃焼排ガス中の二酸化炭素を吸収させリッチ吸収液とする吸収工程と、
前記リッチ吸収液とキャリアガスとを再生装置に導き、ほぼ同じ温度の前記リッチ吸収液と前記キャリアガスとを気液接触させて前記リッチ吸収液から前記二酸化炭素をキャリアガス中に放散させて前記リッチ吸収液を前記リーン吸収液に再生する再生工程と、
前記二酸化炭素が混入したキャリアガスを前記再生装置から吸引し、前記再生装置内を真空にする真空引き工程と
を具備することを特徴とする二酸化炭素回収方法。
【請求項９】
前記真空引き工程で吸引された二酸化炭素が混入したキャリアガスから二酸化炭素を分離する分離工程をさらに具備したことを特徴とする請求項８記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１０】
前記リーン吸収液および前記リッチ吸収液の温度が５５〜７０℃であり、前記再生装置内の絶対圧力が３０〜７０ｋＰａであることを特徴とする請求項８または９記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１１】
前記キャリアガスが水蒸気であり、前記キャリアガスの温度が５５〜７０℃であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１２】
前記燃焼排ガス中の煤塵が前記リーン吸収液および前記リッチ吸収液に蓄積して所定量に達した場合、前記リーン吸収液および前記リッチ吸収液を中和処理して排水する中和排水工程を具備することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項１３】
前記燃焼排ガス中の二酸化硫黄が前記リーン吸収液および前記リッチ吸収液に蓄積して所定量に達した場合、前記リーン吸収液および前記リッチ吸収液を中和処理して排水する中和排水工程を具備することを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項記載の二酸化炭素回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製油所の加熱炉、火力発電所のボイラ、ごみ焼却炉などの燃焼排ガスに含まれている二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法に関する。
【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、我が国の温室効果ガス排出削減の目標は、１９９０年の比率マイナス６％を２００８〜２０１２年の間に達成することである。
【０００３】
このような背景の中、製油所、火力発電所、都市ごみ焼却場などから排出される二酸化炭素を、例えば、炭酸塩である炭酸カリウムの水溶液を吸収液として用いることにより、二酸化炭素を回収するシステムが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
ここで、従来の二酸化炭素回収システム２００について、図３を参照して説明する。
【０００５】
図３は、従来の二酸化炭素回収システム２００の概要を示した図である。この従来の二酸化炭素回収システム２００は、ピペラジンを添加した炭酸カリウム水溶液を吸収液として用いて、二酸化炭素を回収するシステムである。
【０００６】
図３に示すように、化石燃料を燃焼して排出された排ガス２０１は、ガスブロワ２０２によって吸収塔２０３に導かれる。吸収塔２０３の上部には、リーン吸収液２０４が供給され、このリーン吸収液２０４は、吸収塔２０３内に導入された排ガス２０１と気液接触して排ガス２０１中の二酸化炭素を吸収する。一方、リーン吸収液２０４に二酸化炭素を吸収された残りの排ガス２０１は、吸収塔２０３の上部から大気へ放出される。ここで、このリーン吸収液２０４は、温度が４０〜４６℃で吸収塔２０３に供給され、吸収塔２０３内は絶対圧力１００ｋＰａ程度である。
【０００７】
二酸化炭素を吸収したリッチ吸収液２０５は、吸収塔２０３の下部から抜出しポンプ２０６によって再生塔２０７に導かれる。再生塔２０７に導かれたリッチ吸収液２０５は、加熱器２０８のスチーム２０９によって４６℃から６０℃以上の温度に加熱されて、絶対圧力１６ｋＰａで撹乱される。そして、二酸化炭素がリッチ吸収液２０５から放散され、再び二酸化炭素を吸収できるリーン吸収液２０４に再生される。再生されたリーン吸収液２０４は、循環ポンプ２１０により、冷却器２１１を介して吸収塔２０３の上部へ戻される。一方、リッチ吸収液２０５から放散された二酸化炭素は、スチーム２０９とともに、真空引き装置２１２ａ、２１２ｂに導かれ、さらに分離器２１３に導かれてスチーム２０９と分離され回収される。ここで、真空引き装置２１２ａ、２１２ｂは、スチーム２０９の一部を凝縮させて取り除くためのコンデンサを備えている。
【０００８】
このように構成された従来の二酸化炭素回収システム２００では、二酸化炭素の回収を行うために、再生塔２０７内でリッチ吸収液２０５を４６℃から６０℃以上の温度に加熱し、再生塔２０７内を絶対圧力１６ｋＰａに真空引きする必要がある。また、リーン吸収液２０４およびリッチ吸収液２０５には、自然界に存在しないピペラジンを含有することで、二酸化炭素の吸収率の向上を図っている。
【非特許文献１】J. Tim Cullinane and Gary T. Rochelle, “Carbon Dioxide Absorption with Aqueous Potassium Carbonate Promoted by Piperazine”, Greenhouse Gas Control Technologies II, J.Gale and Y. Kaya(Eds.), p1603-1606(2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記した従来の二酸化炭素回収システムでは、再生塔内でリッチ吸収液を４６℃から６０℃以上の温度に加熱するため、大きな熱エネルギを消費する。また、再生塔の絶対圧力を真空引き装置によって１６ｋＰａと真空度の高い状態に維持するため、大きな動力エネルギを消費する。さらに、自然界に存在しないピペラジンがリーン吸収液およびリッチ吸収液に含まれているため、排ガス中の煤塵や二酸化硫黄が蓄積したリーン吸収液およびリッチ吸収液を容易に排水処理することができないなどの問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、再生のための熱エネルギおよび動力エネルギを削減し、リーン吸収液およびリッチ吸収液を容易に排水処理することができる二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の二酸化炭素回収システムは、排ガス導入口、リーン吸収液導入口、残りガス排出口およびリッチ吸収液排出口を備え、前記ガス導入口から導入された前記燃焼排ガスと前記リーン吸収液導入口から導入された前記リーン吸収液とを気液接触させて前記燃焼排ガス中の二酸化炭素を前記リーン吸収液に吸収させてリッチ吸収液とする吸収装置と、リッチ吸収液導入口、リーン吸収液排出口、排気口およびキャリアガス供給口を備え、前記リッチ吸収液導入口から導入された前記リッチ吸収液と、前記リッチ吸収液とほぼ同じ温度の前記キャリアガス供給口から導入されたキャリアガスとを気液接触させて前記リッチ吸収液から前記二酸化炭素をキャリアガス中に放散させて前記リッチ吸収液を前記リーン吸収液に再生し、前記二酸化炭素の混入した前記キャリアガスを前記排気口から排出する再生装置と、前記再生装置の排気口から二酸化炭素が混入したキャリアガスを吸引し、前記再生装置内を真空にする真空引き装置と、前記吸収装置のリッチ吸収液排出口から排出されるリッチ吸収液を前記再生装置のリッチ吸収液導入口に導くリッチ吸収液ラインと、前記再生装置のリーン吸収液排出口から排出されるリーン吸収液を前記吸収装置のリーン吸収液導入口に導くリーン吸収液ラインとを具備することを特徴とする。
【００１２】
この二酸化炭素回収システムによれば、再生装置において、リッチ吸収液と、このリッチ吸収液とほぼ同じ温度のキャリアガスとを気液接触させて二酸化炭素をキャリアガス中に放散させることができる。これによって、吸収液の再生に要する熱エネルギを大幅に削減することができる。
【００１３】
本発明の二酸化炭素回収方法は、燃焼排ガスとリーン吸収液とを吸収装置内に導き、前記燃焼排ガスと前記リーン吸収液とを気液接触させて前記リーン吸収液に前記燃焼排ガス中の二酸化炭素を吸収させリッチ吸収液とする吸収工程と、前記リッチ吸収液とキャリアガスとを再生装置に導き、ほぼ同じ温度の前記リッチ吸収液と前記キャリアガスとを気液接触させて前記リッチ吸収液から前記二酸化炭素をキャリアガス中に放散させて前記リッチ吸収液を前記リーン吸収液に再生する再生工程と、前記二酸化炭素が混入したキャリアガスを前記再生装置から吸引し、前記再生装置内を真空にする真空引き工程とを具備することを特徴とする。
【００１４】
この二酸化炭素回収方法によれば、再生工程において、リッチ吸収液と、このリッチ吸収液とほぼ同じ温度のキャリアガスとを気液接触させて二酸化炭素をキャリアガス中に放散させることができる。これによって、吸収液の再生に要する熱エネルギを大幅に削減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法によれば、再生のための熱エネルギおよび動力エネルギを削減し、リーン吸収液およびリッチ吸収液を容易に排水処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１０の概要を示した図である。
【００１８】
この二酸化炭素回収システム１０は、導入された排ガス１０３とリーン吸収液１５１を気液接触させる吸収塔１００と、二酸化炭素を吸収したリッチ吸収液１５２からキャリアガス１２０中に二酸化炭素を放散させてリーン吸収液１５１を再生する再生塔１１０と、キャリアガス１２０を発生させるキャリアガス発生器１２２と、再生塔１１０から二酸化炭素およびキャリアガス１２０を吸引して再生塔１１０内を減圧する真空引き装置１２５と、二酸化炭素およびキャリアガス１２０の混合気を冷却してそれぞれを分離する分離器１２６と、吸収塔１００の吸収液排出口１０１から排出されるリッチ吸収液１５２を再生塔１１０の吸収液導入口１１１に導くリッチ吸収液ライン１３０と、再生塔１１０の吸収液排出口１１２から排出されるリーン吸収液１５１を吸収塔１００の吸収液導入口１０２に導くリーン吸収液ライン１３１と、各ポンプ、各機器などを制御する制御部１４０とから主に構成されている。ここで、リーン吸収液１５１とは、吸収塔１００で二酸化炭素などを吸収する前の吸収液であり、例えば、再生塔１１０で二酸化炭素を放散して再生された吸収液も含まれる。また、リッチ吸収液１５２とは、吸収塔１００で二酸化炭素などを吸収した、再生塔１１０で二酸化炭素を放散する前の状態の吸収液である。
【００１９】
なお、図１において、制御部１４０は、後述する各ポンプ、各構成機器などと電気的に接続されているが、図の明記のため接続線の記載は省略する。
【００２０】
吸収塔１００の下部には、製油所の加熱炉などから排出された二酸化炭素を含む排ガス１０３を吸収塔１００内に導くための排ガス導入口１０４が設けられている。なお、排ガス導入口１０４に導入されるガスは、製油所の加熱炉から排出された排ガス１０３に限らず燃焼排ガスであればよく、例えば、火力発電所のボイラや都市ごみ焼却場などから排出された二酸化炭素を含む排ガスでもよい。また、排ガス１０３中の二酸化炭素の体積濃度は５〜２０％であり、排ガス１０３中の酸素の体積濃度は１〜２０％である。また、排ガス導入口１０４には、排ガス１０３を吸収塔１００内に送気するためのガスブロワ１０５が連結されている。
【００２１】
また、吸収塔１００の上部には、再生塔１１０の吸収液排出口１１２から排出されるリーン吸収液１５１を導入するための吸収液導入口１０２が設けられている。この吸収液導入口１０２には、リーン吸収液１５１を噴出する吸収液噴出部１０６が設けられている。また、吸収塔１００の内部には、この吸収液噴出部１０６から噴出されたリーン吸収液１５１と吸収塔１００に導入された排ガス１０３とを主として気液接触させる充填材１０７が設置されている。さらに、吸収塔１００の上端部には、残りガス排出口として機能し、充填材１０７を通過することで、リーン吸収液１５１と気液接触した後の排ガス１０３を大気中に排気するための排気口１０８が設けられている。
【００２２】
ここで、吸収液噴出部１０６から噴出されるリーン吸収液１５１は、均一に噴出されることが好ましく、例えば、吸収液噴出部１０６に、所定の噴霧粒径および噴霧パターンが得られる噴霧ノズルや空気噴射ノズルなどを用いてもよい。なお、吸収液導入口１０２の構成によって、吸収塔１００内にリーン吸収液１５１をほぼ均一に分散させることができる場合には、吸収液噴出部１０６を設けなくてもよい。また、充填材１０７は、例えば、多孔構造、ハニカム構造などを有するもので構成され、充填材１０７を通過するリーン吸収液１５１を撹乱する作用を有するものであればよい。また、充填材１０７は、吸収塔１００内に多段に設置されてもよい。この充填材１０７を多段に設置した場合、例えば、各段に対応してリーン吸収液１５１を噴出する吸収液噴出部１０６を設けてもよい。なお、吸収塔１００内において、排ガス１０３とリーン吸収液１５１との気液接触を効率よく行える場合には、充填材１０７を設置せずに吸収塔１００を構成することも可能である。
【００２３】
さらに、吸収塔１００の底部には、二酸化炭素を吸収したリッチ吸収液１５２を排出するための吸収液排出口１０１が設けられている。この吸収液排出口１０１は、送液ポンプ１６０を介在したリッチ吸収液ライン１３０の一端と接続されている。リッチ吸収液ライン１３０の他端は、再生塔１１０の吸収液導入口１１１に接続されている。
【００２４】
ここで、吸収塔１００内は、絶対圧力で９０〜１５０ｋＰａに設定されている。吸収塔１００内の圧力をこの範囲に設定したのは、圧力が９０ｋＰａ未満の場合には、排ガス１０３中の二酸化炭素がリーン吸収液１５１に吸収される速度が不十分となり、圧力が１５０ｋＰａを超える場合には、ガスブロワ１０５に要する動力エネルギが過大になるからである。
【００２５】
再生塔１１０の上部には、リッチ吸収液１５２を導入するための吸収液導入口１１１が設けられ、この吸収液導入口１１１には、リッチ吸収液１５２を噴出する吸収液噴出部１１８が設けられている。なお、この吸収液噴出部１１８は、上記した吸収塔１００における吸収液噴出部１０６と同様の構成である。また、再生塔１１０の内部には、この吸収液噴出部１１８から噴出されたリッチ吸収液１５２と再生塔１１０内に導入されたキャリアガス１２０とを主として気液接触させる充填材１１７が設置されている。なお、充填材１１７は、上記した吸収塔１００における充填材１０７と同様の構成である。また、再生塔１１０の上端部には、リッチ吸収液１５２が充填材１１７を通過することで、リッチ吸収液１５２からキャリアガス１２０中に放散した二酸化炭素を排気するための排気口１１９が設けられている。ここで、キャリアガス１２０には、水蒸気が用いられる。
【００２６】
さらに、再生塔１１０の底部には、二酸化炭素を放散して再生されたリーン吸収液１５１を排出するための吸収液排出口１１２が設けられている。この吸収液排出口１１２は、送液ポンプ１６１を介在したリーン吸収液ライン１３１の一端と接続されている。リーン吸収液ライン１３１の他端は、吸収塔１００の吸収液導入口１０２に接続されている。
【００２７】
ここで、再生塔１１０内は、絶対圧力で３０〜７０ｋＰａに設定されている。再生塔１１０内の圧力をこの範囲に設定したのは、圧力が３０ｋＰａ未満の場合には、真空引き装置１２５に要する動力エネルギが過大となり、圧力が７０ｋＰａを超える場合には、リッチ吸収液１５２が二酸化炭素を容易に放散しないからである。
【００２８】
上記したように、吸収塔１００、リッチ吸収液ライン１３０、再生塔１１０の順にリッチ吸収液１５２を流動し、再生塔１１０、リーン吸収液ライン１３１、吸収塔１００の順にリーン吸収液１５１を流動する、吸収液の還流経路が形成される。なお、送液ポンプ１６０、１６１は、制御部１４０からの信号に基づいて作動し、リッチ吸収液ライン１３０に流れるリッチ吸収液１５２の流量およびリーン吸収液ライン１３１に流れるリーン吸収液１５１の流量を調整している。
【００２９】
ここで、リーン吸収液１５１およびリッチ吸収液１５２は、炭酸カリウムおよび炭酸水素カリウムの水溶液である。また、運転初期のリーン吸収液１５１は、水１００ｇ当たりに２５〜５４ｇの炭酸カリウムを溶解することにより、炭酸カリウムの重量濃度が２０〜３５％に調整されている。炭酸カリウム水溶液の濃度をこの範囲に設定したのは、重量濃度が２０％より低い場合には、二酸化炭素の吸収量が不十分になるためであり、重量濃度が３５％より高い場合には、二酸化炭素を吸収する速度が十分に高くならないからである。また、リーン吸収液１５１およびリッチ吸収液１５２の温度は、５５〜７０℃に設定される。リーン吸収液１５１の温度をこの範囲に設定するのは、温度が７０℃より高い場合には、吸収塔１００内で十分な量の二酸化炭素を吸収しないからである。また、リッチ吸収液１５２の温度をこの範囲に設定するのは、温度が５５℃よりも低い場合には、再生塔１１０内で二酸化炭素を容易に放散しないからである。換言すれば、リッチ吸収液１５２からリーン吸収液１５１への再生率はリッチ吸収液１５２の温度が高くなるにつれて増大するものの、温度が７０℃より高い場合には、リーン吸収液１５１への二酸化炭素の吸収率が低下するからである。なお、リーン吸収液１５１およびリッチ吸収液１５２の温度をこの温度範囲に維持するために、例えば、リッチ吸収液ライン１３０やリーン吸収液ライン１３１などの吸収液の還流経路に、加熱器などを介在させて吸収液の温度調節を行ってもよい。
【００３０】
また、吸収塔１００内に導入される排ガス１０３の温度は、上記したリーン吸収液１５１およびリッチ吸収液１５２の設定温度範囲と同じ５５〜７０℃に設定される。ここで、吸収塔１００内に導入される排ガス１０３の温度をこの範囲とするのは、温度が、５５℃より低いと、吸収塔１００の下部から排出されるリッチ吸収液１５２の温度が低下するからであり、７０℃より高いと吸収塔１００内でリーン吸収液１５１が加熱されて二酸化炭素を放散するようになるからである。
【００３１】
また、再生塔１１０の下部には、水蒸気であるキャリアガス１２０を導入するためのキャリアガス導入口１２１が設けられている。キャリアガス導入口１２１には、加熱媒体と熱交換することによって水蒸気を発生させるキャリアガス発生器１２２が配管を介して連結されている。
【００３２】
ここで、再生塔１１０内に導入されるキャリアガス１２０の温度は、上記したリーン吸収液１５１およびリッチ吸収液１５２の設定温度範囲と同じ５５〜７０℃に設定される。再生塔１１０内に導入されるキャリアガス１２０の温度をこの範囲とするのは、温度が、５５℃より低いと、再生塔１１０内でリッチ吸収液１５２が冷却されて二酸化炭素を放散し難くなるからであり、７０℃より高いとキャリアガス１２０の発生に要する熱エネルギが過大になるからである。ここで、温度が５５〜７０℃でもキャリアガス１２０が水蒸気であるのは、再生塔１１０内が減圧されているからである。なお、キャリアガス１２０として、製油所などで不要となった水蒸気を利用してもよい。例えば、温度が４０℃程度と低くなった水蒸気でも、排ガス１０３によって温度を５５〜７０℃に高めることにより、キャリアガス１２０の代わりに利用することができる。
【００３３】
さらに、再生塔１１０の排気口１１９には、二酸化炭素が混入したキャリアガス１２０を吸引するための真空引き装置１２５の吸入口１２３が配管を介して連結されている。なお、真空引き装置１２５は、水蒸気であるキャリアガス１２０の一部を凝縮させて取り除くためのコンデンサを備えている。また、真空引き装置１２５の排出口１２４には、二酸化炭素とキャリアガス１２０との混合気から、水蒸気であるキャリアガス１２０を十分に凝縮させ、二酸化炭素を分離する分離器１２６のキャリアガス導入口１２９が接続されている。
【００３４】
また、分離器１２６の上端部には、分離した二酸化炭素を回収するための二酸化炭素回収口１２７が設けられている。さらに、分離器１２６の底部には、液化したキャリアガス１２０を排出するための液化キャリアガス排出口１２８が設けられている。
【００３５】
次に、二酸化炭素回収システム１０の作用について説明する。
【００３６】
製油所の加熱炉、火力発電所のボイラ、ごみ焼却炉などから排出された温度が５５〜７０℃の排ガス１０３は、ガスブロワ１０５によって吸収塔１００内に導入される。排ガス１０３が吸収塔１００内に導入されると、温度が５５〜７０℃のリーン吸収液１５１は、送液ポンプ１６１およびリーン吸収液ライン１３１によって吸収塔１００に供給され、吸収塔１００の上部の吸収液噴出部１０６から噴出される。吸収塔１００内では、温度が５５〜７０℃のリーン吸収液１５１と排ガス１０３とが気液接触し、リーン吸収液１５１は、排ガス１０３に含まれる二酸化炭素、微量の煤塵および二酸化硫黄を吸収してリッチ吸収液１５２となる。このリッチ吸収液１５２は、二酸化炭素の吸収に伴って温度が１〜５℃上昇する。気液接触後の排ガスは、吸収塔１００の排気口１０８から大気中に放出される。
【００３７】
ここで、吸収塔１００内の排ガス１０３からリーン吸収液１５１に吸収される二酸化炭素の割合は、排ガス１０３に含まれる二酸化炭素全体の２５〜７５％となるように設定しある。吸収される二酸化炭素の割合を２５〜７５％に設定したのは、２５％未満であると二酸化炭素回収システム１０の建設費当りの二酸化炭素の回収量が不十分となリ、７５％を超えると吸収塔１００が巨大化するためである。
【００３８】
続いて、二酸化炭素などを吸収したリッチ吸収液１５２は、送液ポンプ１６０およびリッチ吸収液ライン１３０によって、加熱されずに直に再生塔１１０に供給され、再生塔１１０の上部の吸収液噴出部１１８から噴出される。リッチ吸収液１５２が再生塔１１０内に噴出されると、キャリアガス発生器１２２で発生したキャリアガス１２０は、キャリアガス導入口１２１から再生塔１１０内に供給される。再生塔１１０内では、リッチ吸収液１５２とキャリアガス１２０とが気液接触し、リッチ吸収液１５２は、キャリアガス１２０中に二酸化炭素を放散し、リーン吸収液１５１に再生される。このリーン吸収液１５１は、二酸化炭素の放散に伴って温度が１〜５℃降下する。しかしながら、水蒸気によってリッチ吸収液１５２を加熱して二酸化炭素を放散させる前述した従来の二酸化炭素回収システム２００とは異なり、キャリアガス１２０の温度は、リッチ吸収液１５２の温度とほぼ同じであり、キャリアガス１２０によってリッチ吸収液１５２が加熱させることはない。すなわち、再生塔１１０内の減圧の効果によってリッチ吸収液１５２から二酸化炭素の放散を促進するとともに、リッチ吸収液１５２の周囲に放散された二酸化炭素をキャリアガス１２０によって流動し、リッチ吸収液１５２の周囲の二酸化炭素の分圧を下げることで、リッチ吸収液１５２からの二酸化炭素の放散を促進している。
【００３９】
ここで、リッチ吸収液１５２に含まれていた微量の煤塵および二酸化硫黄は、リッチ吸収液１５２から再生されたリーン吸収液１５１中に残存する。換言すれば、煤塵および二酸化硫黄は、リッチ吸収液１５２およびはリーン吸収液１５１中に徐々に蓄積する。リッチ吸収液１５２中に所定量の煤塵および／または二酸化硫黄が蓄積した場合には、リッチ吸収液１５２は、二酸化炭素回収システム１０から抜き取られ、中和処理されてから排水される。ここで、煤塵および／または二酸化硫黄がリッチ吸収液１５２中に所定量含有された場合とは、フィルタで捕集できない極微小な煤塵の重量濃度が０．１％に達した場合、または二酸化硫黄の蓄積量が亜硫酸イオン濃度に換算して０．５％に達した場合をいう。
【００４０】
続いて、再生塔１１０において再生されたリーン吸収液１５１は、送液ポンプ１６１およびリーン吸収液ライン１３１によって、再び吸収塔１００に供給される。ここで、水蒸気によってリッチ吸収液１５２を加熱して二酸化炭素を放散させる前述した従来の二酸化炭素回収システム２００とは異なり、再生塔１１０内では、リッチ吸収液１５２の加熱が行われないため、再生されたリーン吸収液１５１の温度は、再生される前のリッチ吸収液１５２の温度とほぼ同等であり、５５〜７０℃の温度に維持される。換言すれば、リーン吸収液１５１およびリッチ吸収液１５２の温度は、二酸化炭素の吸収および放散に伴って１〜５℃温度が変化するものの、これ以外には基本的に温度変化を生じるような工程は存在しない。そのため、リーン吸収液ライン１３１に、例えば冷却装置などを備えることなく、再生塔１１０で再生されたリーン吸収液１５１を直に吸収塔１００に供給することができる。
【００４１】
キャリアガス１２０およびこのキャリアガス１２０中に放散された二酸化炭素は、真空引き装置１２５によって、再生塔１１０内から分離器１２６内に導かれる。分離器１２６内では、キャリアガス１２０および二酸化炭素が２０〜３０℃に冷却され、水蒸気であるキャリアガス１２０の殆どが液化し、液化したキャリアガス１２０は、液化キャリアガス排出口１２８から排出される。一方、冷却された二酸化炭素は、ガス成分として分離器１２６の二酸化炭素回収口１２７から回収される。なお、再生塔１１０における二酸化炭素の放散と吸収塔１００における二酸化炭素の吸収とは平衡状態になるため、二酸化炭素回収口１２７から回収される二酸化炭素量は、吸収塔１００で吸収された二酸化炭素量とほぼ同じである。
【００４２】
また、真空引き装置１２５は、キャリアガス１２０中に放散された二酸化炭素およびキャリアガス１２０を分離器１２６へ排出することにより、再生塔１１０内の絶対圧力は３０〜７０ｋＰａに維持される。この範囲に再生塔１１０内の圧力を維持することで、再生塔１１０内においてリッチ吸収液１５２からの二酸化炭素の放散が促進される。
【００４３】
上記したように、第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１０では、リッチ吸収液１５２の温度とリーン吸収液１５１の温度とをほぼ同じにして、再生塔１１０においてリッチ吸収液１５２を加熱せずにリーン吸収液１５１に再生することにより、再生に要する熱エネルギを大幅に削減することができる。また、リッチ吸収液１５２の温度を５５〜７０℃に高めて、再生塔１１０内の絶対圧力を３０〜７０ｋＰａと大気圧に近づけることにより、真空引きに要する動力エネルギを削減することができる。さらに、リーン吸収液１５１およびリッチ吸収液１５２は、例えば、ピペラジンなど自然界に存在しない有機物を含んでいないため、所定量の煤塵あるいは二酸化硫黄が蓄積した際、中和処理後容易に排水処理することができる。
【００４４】
（他の実施の形態）
第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１０を参照して、他の実施の形態の二酸化炭素回収システムについて説明する。
【００４５】
上記した第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１０では、リーン吸収液１５１およびリッチ吸収液１５２として、炭酸カリウムおよび炭酸水素カリウムの水溶液を用いた一例を示したが、これらに限られるものではない。リーン吸収液１５１およびリッチ吸収液１５２として、炭酸ナトリウムおよび炭酸水素ナトリウムの水溶液を用いてもよい。
【００４６】
この場合には、運転初期のリーン吸収液１５１として、水１００ｇ当たりに１０〜３０ｇの炭酸ナトリウムを溶解することにより、炭酸ナトリウムの重量濃度を９〜２３％に調整する。炭酸ナトリウム水溶液の濃度をこの範囲に設定したのは、重量濃度が９％より低い場合には、二酸化炭素の吸収量が不十分になるためであり、重量濃度が２３％より高い場合には、二酸化炭素を吸収する速度が十分に高くならないからである。
【００４７】
なお、リーン吸収液１５１およびリッチ吸収液１５２の温度は、第１の実施の形態において述べた理由と同様の理由から、第１の実施の形態におけるリーン吸収液１５１およびリッチ吸収液１５２の温度と同じ５５〜７０℃に設定される。また、吸収塔１００や再生塔１１０などの圧力などの設定条件も、第１の実施の形態の場合と同じである。
【００４８】
上記したように、リーン吸収液１５１およびリッチ吸収液１５２を炭酸ナトリウムおよび炭酸水素ナトリウムの水溶液に代えても、第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１０と同様に、再生塔１１０における再生に要する熱エネルギおよび真空引きに要する動力エネルギを削減することができる。さらに、リーン吸収液１５１およびリッチ吸収液１５２は、例えば、ピペラジンなど自然界に存在しない有機物を含んでいないため、所定量の煤塵あるいは二酸化硫黄が蓄積した際、中和処理後容易に排水処理することができる。
【００４９】
（実施例）
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００５０】
本実施例では、本発明に係る二酸化炭素回収システム１０を模擬した試験装置を製作し、リーン吸収液１５１に相当する炭酸塩水溶液の温度を変化させて二酸化炭素の吸収率を大気圧下（１００ｋＰａ）で測定した。また、本実施例では、炭酸塩水溶液として、炭酸カリウム水溶液と炭酸ナトリウム水溶液を用いた。ここで、炭酸カリウム水溶液は、炭酸カリウムおよび炭酸水素カリウムを溶解した水溶液で、炭酸カリウムに換算した重量濃度が２５％であり、炭酸水素カリウムへの転化率が５０％である。また、炭酸ナトリウム水溶液は、炭酸ナトリウムおよび炭酸水素ナトリウムを溶解した水溶液で、炭酸ナトリウムに換算した重量濃度が１３％であり、炭酸水素ナトリウムへの転化率が５０％である。
【００５１】
図２は、炭酸塩水溶液の温度を変化させた場合にける二酸化炭素の吸収率の結果を示した図である。なお、ここで示す二酸化炭素の吸収率は、排ガスに含まれる二酸化炭素全体に対する炭酸塩水溶液に吸収された二酸化炭素の割合を意味する。
【００５２】
図２に示すように、リーン吸収液１５１の温度が４５〜７０℃の範囲において、二酸化炭素の吸収率は、低下することなく４０〜６０％程度であった。これは、本発明における吸収塔１００内でリーン吸収液１５１に吸収される二酸化炭素の吸収率（２５〜７５％）の範囲に含まれる。
【００５３】
以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施の形態の二酸化炭素回収システムの概要を示した図。
【図２】炭酸塩水溶液の温度を変化させた場合にける二酸化炭素の吸収率の結果を示した図。
【図３】従来の二酸化炭素回収システムの概要を示した図。
【符号の説明】
【００５５】
１０…二酸化炭素回収システム、１００…吸収塔、１０３…排ガス、１０５…ガスブロワ、１０７，１１７…充填材、１１０…再生塔、１２０…キャリアガス、１２２…キャリアガス発生器、１２５…真空引き装置、１２６…分離器、１３０…リッチ吸収液ライン、１３１…リーン吸収液ライン、１４０…制御部、１５１…リーン吸収液、１５２…リッチ吸収液、１６０，１６１…送液ポンプ。
【図１】
2008029976.tif 000003
【図２】
2008029976.tif 000004
【図３】
2008029976.tif 000005