(57)【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し熱交換する再生塔と、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、
前記再生塔が、前記再生塔内でＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を前記再生塔の上流側から抜き出して下流側に戻す第１の還流ラインに介装され、前記第１の還流ライン中のセミリーン溶液をボイラ等の産業設備の煙道内の高温の排ガスにより熱交換する排ガス熱交換器と、
前記再生塔内でＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を前記再生塔の上流側から抜き出して下流側に戻す第２の還流ラインに介装され、前記第２の還流ライン中のセミリーン溶液を前記リーン溶液の余熱により熱交換するリーン溶液熱交換器とを具備してなることを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記再生塔内でＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を前記再生塔の上流側から抜き出して下流側に戻す第３の還流ラインに介装され、前記第３の還流ライン中のセミリーン溶液を前記再生加熱器からのスチーム凝縮水の余熱により熱交換するスチーム凝縮水熱交換部を具備してなることを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記第１の還流ラインが、前記リーン溶液熱交換器又は前記スチーム凝縮水熱交換部の何れか一方又は両方を有してなるものであることを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つにおいて、
前記第２の還流ラインが、前記排ガス熱交換器又は前記スチーム凝縮水熱交換部の何れか一方又は両方を有してなるものであることを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つにおいて、
前記第１の還流ライン、前記第２の還流ライン又は前記第３の還流ラインの少なくともいずれかが、複数本設けられてなるものであることを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項６】
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、
前記再生塔の上流側から抜き出して下流側に戻す第１の還流ライン中のＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液をボイラ等の産業設備の煙道内の高温の排ガスにより熱交換し、
前記再生塔の上流側から抜き出して下流側に戻す第２の還流ライン中の前記セミリーン溶液を、前記再生塔からの前記リーン溶液の余熱により熱交換することを特徴とするＣＯ2回収方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記再生塔内でＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を前記再生塔の上流側から抜き出して下流側に戻す第３の還流ライン中のセミリーン溶液を、飽和スチームにより熱交換する再生加熱器からのスチーム凝縮水の余熱により熱交換することを特徴とするＣＯ2回収方法。
【請求項８】
請求項６又は７において、
前記リーン溶液熱交換器又は前記スチーム凝縮水熱交換部の何れか一方又は両方を有してなる前記第１の還流ライン中のセミリーン溶液を前記リーン溶液の余熱、又はスチーム凝縮水の余熱の何れか一方又は両方により熱交換することを特徴とするＣＯ2回収方法。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか１つにおいて、
前記排ガス熱交換器又は前記スチーム凝縮水熱交換部の何れか一方又は両方を有してなる前記第１の還流ライン中のセミリーン溶液を前記高温の排ガス、又はスチーム凝縮水の余熱の何れか一方又は両方により熱交換することを特徴とする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ＣＯ2回収方法に関する。
【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】
前記従来のＣＯ2回収装置は、図８に示すように、例えばボイラやガスタービン等の産業設備１００１から排出されたＣＯ2を含有する排ガス１００２を冷却水１００３によって冷却する冷却塔１００４と、冷却されたＣＯ2を含有する排ガス１００２とＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液１００５とを接触させて前記排ガス１００２からＣＯ2を除去する吸収塔１００６と、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液（リッチ溶液）１００７からＣＯ2を放出させてＣＯ2吸収液１００５を再生する再生塔１００８とを有する。この装置では、前記再生塔１００８でＣＯ2を除去した再生ＣＯ2吸収液（リーン溶液）１００９は前記吸収塔１００６でＣＯ2吸収液として再利用する。
【０００５】
この従来のＣＯ2回収装置を用いたＣＯ2回収方法では、まずＣＯ2を含有する排ガス１００２は、排ガス送風機１０１０により昇圧された後、冷却塔１００４に送られ、ここで冷却水１００３により冷却され、ＣＯ2吸収塔１００６に送られる。
【０００６】
前記ＣＯ2吸収塔１００６において、排ガス１００２はアルカノールアミンをベースとするＣＯ2吸収液１００５と交向流接触し、排ガス１００２中のＣＯ2は、化学反応（Ｒ−ＮＨ2＋Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2→Ｒ−ＮＨ3ＨＣＯ3）によりＣＯ2吸収液１００５に吸収され、ＣＯ2が除去された排ガス１０１１は系外に放出される。ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液１００７は「リッチ溶液」とも呼称される。このリッチ溶液１００７はリッチソルベントポンプ１０１２により昇圧され、リッチ・リーン溶液熱交換器１０１３において、再生塔１００８でＣＯ2を除去されることにより再生されたＣＯ2吸収液（リーン溶液）１００９により加熱され、再生塔１００８に供給される。
【０００７】
再生塔１００８の上部から再生塔１００８内部に放出されたリッチ溶液１００７は、吸熱反応を生じて、大部分のＣＯ2を放出する。再生塔１００８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。このセミリーン溶液は、再生塔１００８下部に至る頃には、ほぼ全てのＣＯ2が除去されたＣＯ2吸収液１００９となる。このほぼ全てのＣＯ2が除去されることにより再生された吸収液は「リーン溶液」と呼称される。このリーン溶液１００９は再生加熱器１０１４で飽和スチーム１０３０により加熱される。一方、再生塔１００８の塔頂部からは塔内においてリッチ溶液１００７およびセミリーン溶液から放出された水蒸気を伴ったＣＯ2ガス１０１５が導出され、コンデンサ１０１６により水蒸気が凝縮され、分離ドラム１０１７にて水が分離され、ＣＯ2ガス１０１８が系外に放出されて回収される。分離ドラム１０１７にて分離された水は凝縮水循環ポンプ１０１９にて再生塔１００８の上部に供給される。再生されたＣＯ2吸収液（リーン溶液）１００９は、前記リッチ・リーン熱交換器１０１３にて前記リッチ溶液１００７により冷却され、つづいてリーンソルベントポンプ１０２０にて昇圧され、さらにリーンソルベントクーラ１０２１にて冷却された後、吸収塔１００６に供給される。
【０００８】
なお、図８中、符号１００１ａはボイラやガスタービン等の産業設備１００１の煙道であり、１００１ｂは煙突である。前記ＣＯ2回収装置は、既設の排ガス源からＣＯ2を回収するために後付で設けられる場合と、新設排ガス源に同時付設される場合とがある。煙突１００１ｂには開閉可能な扉を設置し、ＣＯ2回収装置の運転時は閉止する。また排ガス源は稼動しているが、ＣＯ2回収装置の運転を停止した際は開放するように設定する。
【０００９】
また、他の従来のＣＯ2回収装置は、再生塔１００８の塔底部近傍に回収されたリーン溶液１００９を再生加熱器１０１４からのスチーム凝縮水により該リッチ溶液１００７を加熱するスチーム凝縮水熱交換器を具備し、再生加熱器１０１４で使用されたスチーム凝縮水の余熱を有効利用して、リッチ溶液を加熱させ、再生塔１００８に供給されていた（特許文献２）。
【００１０】
【特許文献１】特開平３−１９３１１６号公報
【特許文献２】特開２００５−２５４２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。
【００１２】
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ＣＯ2回収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】
【００１３】
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し熱交換する再生塔と、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、前記再生塔が、前記再生塔内でＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を前記再生塔の上流側から抜き出して下流側に戻す第１の還流ラインに介装され、前記第１の還流ライン中のセミリーン溶液をボイラ等の産業設備の煙道内の高温の排ガスにより熱交換する排ガス熱交換器と、前記再生塔内でＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を前記再生塔の上流側から抜き出して下流側に戻す第２の還流ラインに介装され、前記第２の還流ライン中のセミリーン溶液を前記リーン溶液の余熱により熱交換するリーン溶液熱交換器とを具備してなることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、前記再生塔内でＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を前記再生塔の上流側から抜き出して下流側に戻す第３の還流ラインに介装され、前記第３の還流ライン中のセミリーン溶液を前記再生加熱器からのスチーム凝縮水の余熱により熱交換するスチーム凝縮水熱交換部を具備してなることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１５】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記第１の還流ラインが、前記リーン溶液熱交換器又は前記スチーム凝縮水熱交換部の何れか一方又は両方を有してなるものであることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１６】
第４の発明は、第１乃至第３のいずれか１つの発明において、前記第２の還流ラインが、前記排ガス熱交換器又は前記スチーム凝縮水熱交換部の何れか一方又は両方を有してなるものであることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１７】
第５の発明は、第１乃至第４のいずれか１つの発明において、前記第１の還流ライン、前記第２の還流ライン又は前記第３の還流ラインの少なくともいずれかが、複数本設けられてなるものであることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１８】
第６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、前記再生塔の上流側から抜き出して下流側に戻す第１の還流ライン中のＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液をボイラ等の産業設備の煙道内の高温の排ガスにより熱交換し、前記再生塔の上流側から抜き出して下流側に戻す第２の還流ライン中の前記セミリーン溶液を、前記再生塔からの前記リーン溶液の余熱により熱交換することを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【００１９】
第７の発明は、第６の発明において、前記再生塔内でＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を前記再生塔の上流側から抜き出して下流側に戻す第３の還流ライン中のセミリーン溶液を、飽和スチームにより熱交換する再生加熱器からのスチーム凝縮水の余熱により熱交換することを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【００２０】
第８の発明は、第６又は第７の発明において、前記リーン溶液熱交換器又は前記スチーム凝縮水熱交換部の何れか一方又は両方を有してなる前記第１の還流ライン中のセミリーン溶液を前記リーン溶液の余熱、又はスチーム凝縮水の余熱の何れか一方又は両方により熱交換することを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【００２１】
第９の発明は、第６乃至第８のいずれか１つの発明において、前記排ガス熱交換器又は前記スチーム凝縮水熱交換部の何れか一方又は両方を有してなる前記第１の還流ライン中のセミリーン溶液を前記高温の排ガス、又はスチーム凝縮水の余熱の何れか一方又は両方により熱交換することを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、該再生塔の途中から抜き出したＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液を排ガスの余熱により加熱すると共に、ＣＯ2を除去したリーン溶液の余熱により前記セミリーン溶液を加熱することにより、エネルギー効率を向上させたＣＯ2回収装置及びＣＯ2回収方法を提供することができる。
また、リーン溶液の余熱を利用して再生塔に入れるリッチ溶液の温度を最適な温度とすることにより、スチーム及びコンデンサの負荷の軽減を図ることができ、更に省エネルギーを図ったＣＯ2回収装置及びＣＯ2回収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】
【００２３】
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。
【実施例１】
【００２４】
本発明による実施例１に係るＣＯ2回収装置について、図１を参照して説明する。
図１は、本発明にかかるＣＯ2回収装置の実施例１の概略図である。図中、前記図８に示した装置と同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
【００２５】
図１に示すように、本実施例にかかるＣＯ2回収装置１０００Ａは、ＣＯ2を含有するＣＯ2含有ガス１００２とＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液１００５とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔１００６と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液１００７を再生する再生塔１００８と、該再生塔１００８でＣＯ2を除去したリーン溶液（再生液）１００９を吸収塔１００６で再利用するＣＯ2回収装置であって、再生塔１００８内でＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液１０を再生塔１００８の上流側から抜き出して下流側に戻す第１の還流ラインＬ１に介装され、前記第１の還流ラインＬ１中のセミリーン溶液１０をボイラ等の産業設備１００１の煙道１００１ａ内の高温の排ガス１００２により熱交換する排ガス熱交換器１１と、前記第１の還流ラインＬ１の下流側に設けられ、前記再生塔１００８内でＣＯ2を一部除去したセミリーン溶液１０を前記再生塔１００８の上流側から抜き出して下流側に戻す第２の還流ラインＬ２に介装され、前記第２の還流ラインＬ２中のセミリーン溶液１０を前記リーン溶液１００９の余熱により熱交換するリーン溶液熱交換器２０とを具備してなるものである。
【００２６】
また、前記再生塔１００８内の塔底部には再生還流ラインＬ０が設けられている。そして前記再生塔１００８内の塔底部に回収されたリーン溶液１００９を高温の飽和スチーム１０３０により熱交換するための再生加熱器１０１４が、再生還流ラインＬ０に介装されている。再生加熱器１０１４において再生還流ラインＬ０中のリーン溶液１００９は高温の飽和スチーム１０３０により熱交換され、加熱される。そして、再生加熱器１０１４を出た前記再生還流ラインＬ０のリーン溶液１００９は、再生還流ラインＬ０を介して再生塔１００８の塔底部に戻る。
【００２７】
また、再生塔１００８で生成されたリーン溶液１００９は、リーン溶液供給管２１−１を介して吸収塔１００６に供給される。そして、前記リッチ溶液供給管２２には、前記リーン溶液１００９の余熱によりリッチ溶液１００７を加熱するリッチ・リーン溶液熱交換器１０１３が設けられている。
尚、図１中、符号８はノズル、９はチムニートレイ、１０１１はＣＯ2除去排ガス、２５ａは吸収塔１００６内に配設される充填層、２６ａ、２６ｂ、２６ｃは再生塔１００８の内部に配設される充填層を各々図示する。
【００２８】
ここで、図１においては、図の煩雑化を避けるために充填層を３段積層した状態としているが、これに限定されるものではない。例えば、充填層を１０〜１６段で構成してもよい。
【００２９】
本実施例においては、再生塔１００８の上流側から順に、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を再生塔１００８の上流側から抜き出して下流側に戻す第１の還流ラインＬ１及び第２の還流ラインＬ２を具備している。これら第１の還流ラインＬ１及び第２の還流ラインＬ２により、再生塔１００８内のセミリーン溶液１０を再生塔１００８の外に抜き出すことができる。
【００３０】
本実施例は、セミリーン溶液１０を煙道１００１ａ内の高温の排ガス１００２により熱交換するための排ガス熱交換器１１を、第１の還流ラインＬ１に設けるようにしている。
【００３１】
再生塔１００８から抜き出されたセミリーン溶液１０は、第１の還流ラインＬ１を介してボイラやガスタービン等の産業設備１００１の煙道１００１ａに導入される。そして、前記第１の還流ラインＬ１中のセミリーン溶液１０は、煙道１００１ａ内の排ガス熱交換器１１において、ボイラ等の産業設備の煙道内の高温の排ガス１００２により熱交換され、加熱される。
【００３２】
そして、排ガス熱交換器１１を出た前記第１の還流ラインＬ１中のセミリーン溶液１０は前記第１の還流ラインＬ１を介して再生塔１００８内に戻る。この前記第１の還流ラインＬ１の再生塔１００８に戻す位置は、セミリーン溶液１０を抜き出した位置の下端に設定されている。
【００３３】
このように、本実施例では、まず第１にボイラ等の産業設備１００１の煙道１００１ａ内の高温の排ガス１００２により第１の還流ラインＬ１中のセミリーン溶液１０を加熱する排ガス熱交換器１１を設けるようにしている。これにより、高温の排ガスの熱を有効利用することにより、再生塔１００８に供給するセミリーン溶液１０の供給温度を上昇させることができる。この結果再生塔１００８で使用するスチーム供給量を低減することができる。
【００３４】
また、排ガス熱交換器１１は、煙道１００１ａ内の第１の還流ラインＬ１が排ガス１００２との接触面積を高めるために例えば螺旋状に形成されている。
【００３５】
また、第１の還流ラインＬ１は再生塔１００８内に１本に限定されるものではなく、複数本設けるようにしてもよい。
【００３６】
更に、本実施例は、排ガス熱交換器１１に加え、セミリーン溶液１０をリーン溶液１００９の余熱により熱交換するためのリーン溶液熱交換器２０を、第２の還流ラインＬ２に設けるようにしている。
【００３７】
再生塔１００８から抜き出されたセミリーン溶液１０は、第２の還流ラインＬ２を介してリーン溶液熱交換器２０に導入される。そして、リーン溶液熱交換器２０において前記第２の還流ラインＬ２中のセミリーン溶液１０は、前記再生塔１００８により生成された前記リーン溶液のリーン溶液供給管２１−１を通る前記リーン溶液１００９の余熱により熱交換され、加熱される。
【００３８】
そして、リーン溶液熱交換器２０を出た前記第２の還流ラインＬ２のセミリーン溶液１０は前記第２の還流ラインＬ２を介して再生塔１００８内に戻る。この前記第２の還流ラインＬ２の再生塔１００８に戻す位置は、セミリーン溶液１０を抜き出した位置の下端に設定されている。
【００３９】
このように、本実施例では、第１の還流ラインＬ１において排ガス熱交換器１１によりセミリーン溶液１０を加熱することに加え、更に第２の還流ラインＬ２においてリーン溶液１００９からの余熱によりセミリーン溶液１０を加熱するリーン溶液熱交換器２０を設けるようにしている。これにより、本実施例は、排ガス熱交換器１１においてセミリーン溶液１０を加熱することに加え、更にリーン溶液１００９の余熱をも有効利用することにより、セミリーン溶液１０の供給温度を上昇させることができる。この結果再生塔１００８で使用するスチーム供給量を低減することができる。
【００４０】
また、第２の還流ラインＬ２は再生塔１００８内に１本に限定されるものではなく、複数本設けるようにしてもよい。
【００４１】
ここで、例えば再生塔１００８内に導入されるリッチ溶液１００７は１０８℃前後となる。そして第１の還流ラインＬ１により抜き出されたセミリーン溶液１０の温度は１０３℃前後となり、排ガス熱交換器１１において加熱され、再生塔１００８内に戻される前記第１の還流ラインＬ１中のセミリーン溶液１０の温度は１０８℃前後となる。
また、第２の還流ラインＬ２により抜き出されたセミリーン溶液１０の温度は１１２℃前後となり、リーン溶液熱交換器２０を通過して再生塔１００８内に戻される前記第２の還流ラインＬ２中のセミリーン溶液１０の温度は１１６℃前後となる。
また、再生還流ラインＬ０により抜き出されたリーン溶液１００９の再生加熱器１０１４を通過して再生塔１００８内に戻される温度は１２１℃前後となる。
【００４２】
このように、セミリーン溶液１０の供給温度を上昇させることにより、再生塔１００８で使用するスチーム供給量を低減することができるため、熱エネルギーの消費を低減し、エネルギー効率を向上させることができる。
【００４３】
また、本実施例では、図１の実施例の構成の他に、図２に示すように第３の還流ラインＬ３を新たに設けて、第３の還流ラインＬ３にセミリーン溶液１０を再生加熱器１０１４からのスチーム凝縮水１０３１の熱エネルギーにより熱交換するスチーム凝縮水熱交換器３０を設けるようにしても良い。
【００４４】
再生塔１００８から抜き出された第３の還流ラインＬ３中のセミリーン溶液１０は、スチーム凝縮水熱交換器３０においてスチーム凝縮水１０３１の熱エネルギーにより熱交換され、加熱される。
【００４５】
そして、スチーム凝縮水熱交換器３０を出た前記第３の還流ラインＬ３のセミリーン溶液１０は前記第３の還流ラインＬ３を介して再生塔１００８に戻る。この前記第３の還流ラインＬ３の再生塔１００８に戻す位置は、セミリーン溶液１０を抜き出した位置の下端に設定されている。
【００４６】
このように、本実施例の他の変形例では、第１の還流ラインＬ１に設けた排ガス熱交換器１１と、第２の還流ラインＬ２に設けたリーン溶液熱交換器２０によりセミリーン溶液１０を加熱することに加え、更に第３の還流ラインＬ３を設けてスチーム凝縮水熱交換器３０を設けるようにしている。これにより、本実施例は、排ガス熱交換器１１とリーン溶液熱交換器２０においてセミリーン溶液１０を加熱することに加え、更にスチーム凝縮水１０３１の熱エネルギーをも有効利用することにより、セミリーン溶液１０の供給温度を上昇させることができ、この結果再生塔１００８で使用するスチーム供給量を低減することができる。
【００４７】
また、図２においては、第３の還流ラインＬ３を第１の還流ラインＬ１と第２の還流ラインＬ２との間に設けているが、これに限定されるものではない。例えば、第３の還流ラインＬ３を第１の還流ラインＬ１の上流側に設けるようにしてもよい。また、第３の還流ラインＬ３を第２の還流ラインＬ２の下流側に設けるようにしてもよい。
【００４８】
また、本実施例では、第１の還流ラインＬ１には排ガス熱交換器１１が介装されているが、排ガス熱交換器１１以外にリーン溶液熱交換器２０又はスチーム凝縮水熱交換器３０の何れか一方又は両方を介装させるようにしてもよい。
【００４９】
また、第２の還流ラインＬ２にはリーン溶液熱交換器２０が介装されているが、リーン溶液熱交換器２０以外に排ガス熱交換器１１又はスチーム凝縮水熱交換器３０の何れか一方又は両方を介装させるようにしてもよい。
【００５０】
また、本実施例では、リッチ・リーン溶液熱交換器１０１３がリッチ溶液１００７を供給するリッチ溶液供給管２２に介装され、前記再生塔１００８からの前記リーン溶液１００９の余熱により前記リッチ溶液１００７を加熱するようにしている。
【００５１】
リッチ・リーン溶液熱交換器１０１３において再生塔１００８に供給されるリッチ溶液１００７を前記リーン溶液１００９と熱交換して、加熱することができ、再生塔１００８に供給されるリッチ溶液１００７を高温にすることができる。このように、リーン溶液の余熱を利用して再生塔に入れるリッチ溶液の温度を最適な温度とすることにより、スチーム及びコンデンサの負荷の軽減を図ることができる。
【００５２】
また、本実施例では、前記再生塔１００８内に複数の温度計Ｔ1〜Ｔ4を設けている。これら温度計Ｔ1〜Ｔ4により、排ガス熱交換器１１、リーン溶液熱交換器２０においてセミリーン溶液１０を加熱した後の熱交換器出口側におけるセミリーン溶液１０の温度を測定する。そして、セミリーン溶液１０の温度が所定の温度(再生塔内戻し位置内温度或いは計算上想定される温度)よりも低い場合には、セミリーン溶液１０の抜出し後の熱交換を止め、従来のようなセミリーン溶液１０を再生塔１００８から抜出した直後に再生塔１００８に返送する運転に切り替える制御を行う。この時、再生塔１００８からのリーン溶液１００９はリーン溶液供給管２１−２を介してリーン溶液供給管２１−１に供給されてリッチ・リーン溶液熱交換器１０１３において再生塔１００８に供給するリッチ溶液１００７と熱交換した後に吸収塔１００６に供給される。
【００５３】
このように、排ガス熱交換器１１、リーン溶液熱交換器２０のようなセミリーン溶液１０の加熱用の熱交換器が不調等の場合には、直ちに従来のようなセミリーン溶液１０を再生塔１００８から抜き出さない従来のフローに近い運転に切り替え、運転可能な装置構成とする。この結果、セミリーン溶液１０の抜出し時の放熱による熱エネルギーロスを防止することができる。
この場合、リッチ・リーン熱交換器１０１３としてはセミリーン溶液１０を再生塔１００８から抜き出さない従来のフローでの再生塔へのリッチ溶液１００７の供給温度まで加熱可能な熱交換量を達成可能なものを選定する。同様に再生加熱器１０１４及びコンデンサについても、従来のフローでの熱交換量を達成可能なものを選定する。
【００５４】
このように、排ガス熱交換器１１、リーン溶液熱交換器２０のようなセミリーン溶液１０の加熱用の熱交換器の伝熱面が汚れ等により性能が低下する場合においても、再生塔１００８にてリッチ溶液１００７中のＣＯ2を所定濃度まで除去可能であり、ＣＯ2回収性能を低下させないようにすることができる。
【００５５】
本実施例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、シェル＆チューブ熱交換器等の公知の熱交換器を用いればよい。
【００５６】
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）、２−（ジエチルアミノ）−エタノール（ＤＥＡＥ）などを例示できる。
【００５７】
［試験例１］
次に、本実施例を用いた場合におけるＣＯ2回収性能の試験結果について説明する。
【００５８】
［試験例１の反応条件］
試験例１、比較例１、２、３では、再生塔１００８内の段数を１２段としており、上流側から順に、コンデンサ１０１６に連結する段を再生塔１００８の１段とし、再生加熱器１０１４に連結する段を１２段とし、リッチ溶液１００７を供給する段を４段とした。
尚、再生塔１００８内の段数、コンデンサ１０１６に連結する段、再生加熱器１０１４に連結する段、リッチ溶液１００７を供給する段については、以下の実施例２、３での試験例２、３についても同様である。
【００５９】
試験例１は、再生塔１００８内の上流側から６段目に第１の還流ラインＬ１を設け、排ガス熱交換器１１においてセミリーン溶液１０を熱交換した。そして、９段目に第２の還流ラインＬ２を設け、リーン溶液熱交換器２０においてセミリーン溶液１０を熱交換したものである。
また、比較例１は、セミリーン／排ガス熱交換器１１、リーン溶液熱交換器２０のようなセミリーン溶液１０の加熱用の熱交換器を有しない従来型の図８に対応するものである。
また、比較例２は、再生塔１００８内の上流側から６段目に第１の還流ラインＬ１を設け、排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換したものである。
また、比較例３は、再生塔１００８内の上流側から７段目と９段目に第２の還流ラインＬ２−１、２−２を設け、リーン溶液熱交換器２０においてセミリーン溶液１０を熱交換したものである。
【００６０】
試験例１での反応条件である、第１の還流ラインＬ１、第２の還流ラインＬ２のセミリーン溶液１０を抜き出す段と、第１の還流ラインＬ１及び第２の還流ラインＬ２にて熱交換を行う熱交換器を、下記表１に示す。
尚、以下の実施例２、３での試験例２、３の反応条件についても併せて示す。
【００６１】
【表１】
0004773865.tif 000002
【００６２】
［試験例１でのＣＯ2回収性能］
試験例１においては、ＣＯ2回収性能として、（１）第１の還流ラインＬ１と第２の還流ラインＬ２と設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した本試験例１、セミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１、第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２及び第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した比較例３による、再生加熱器１０１４の熱量（Ｇｃａｌ／ｈ）、（２）コンデンサ１０１６の熱量（Ｇｃａｌ／ｈ）、（３）リッチ溶液１００７の供給温度（℃）、（４）リーン溶液１００９のリッチ・リーン熱交換器１０１３の出口温度（℃）、（５）リッチ・リーン熱交換器１０１３の熱交換量（Ｇｃａｌ／ｈ）、（６）セミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１に対する再生加熱器１０１４の熱量比、について検討した。
前記（１）〜（６）の検討項目のＣＯ2回収性能についての結果を表１に示す。
尚、表１では、以下の実施例２、３での試験例２、３及び比較例３における前記（１）〜（６）のＣＯ2回収性能についても併せて示す。
【００６３】
表１の結果により、本試験例１の再生加熱器１０１４の熱量は、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１の場合の熱量１５．３１Ｇｃａｌ／ｈから、１３．７４Ｇｃａｌ／ｈに低減された。この時の再生加熱器１０１４の熱量比は、０．９０であった。
また第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２の場合の再生加熱器１０１４の熱量は１４．１２Ｇｃａｌ／ｈであった。
また第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した比較例３の場合の再生加熱器１０１４の熱量は１４．００Ｇｃａｌ／ｈであった。
よって、本試験例によれば、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１、第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２、第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した比較例３に比べて、再生加熱器１０１４の熱量を低減することができることが確認された。
【００６４】
また、本試験例１のコンデンサ１０１６の熱量は、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１の場合の熱量４．３８Ｇｃａｌ／ｈから、４．０９Ｇｃａｌ／ｈに低減された。
また第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２の場合のコンデンサ１０１６の熱量は、４．４２Ｇｃａｌ／ｈであった。
また第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した比較例３の場合のコンデンサ１０１６の熱量は、３．３７Ｇｃａｌ／ｈであった。
よって、本試験例１によれば、コンデンサ１０１６における消費熱量を、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１、第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２のものに比べて低減することができることが確認された。
【００６５】
また、リッチ溶液１００７の供給温度は、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１の場合における１１２℃から、本試験例１では１０８℃に低減された。
また第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２の場合の供給温度は、１１２℃であった。
また第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した比較例３の場合の供給温度は、９９℃であった。
よって、本試験例１によれば、リッチ溶液１００７の供給温度は、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１、第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２のものに比べてリッチ溶液１００７の供給温度を低くすることができることが確認された。
【００６６】
また、リーン溶液のリッチ・リーン熱交換器１０１３の出口温度は、試験例１、比較例１、２、３共に６０．２３℃であった。
【００６７】
また、リッチ・リーン熱交換器１０１３の熱交換量は、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１の１１．３１Ｇｃａｌ／ｈから、試験例１では１０．５４Ｇｃａｌ／ｈに低減された。
また第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２の場合のリッチ・リーン熱交換器１０１３の熱交換量は、１１．３１Ｇｃａｌ／ｈであった。
また第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した比較例３の場合のリッチ・リーン熱交換器１０１３の熱交換量は、８．７９Ｇｃａｌ／ｈであった。
よって、本試験例によれば、リッチ・リーン熱交換器１０１３の熱交換量を再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１及び第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２のものに比べて低くすることができることが確認された。
【００６８】
また、本試験例における再生塔内温度と段数の関係について説明する。
図３は、本発明の本試験例１、比較例１及び比較例２における再生塔内温度と段数の関係を示す図である。
図３に示すように、セミリーン溶液１０を再生塔１００８の６段目で抜き出して排ガス熱交換器１１において熱交換してから戻すと共に、９段目でセミリーン溶液１０を抜き出してリーン溶液熱交換器２０において熱交換してから戻す試験例１は、従来のように再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１のものより、６段目以降から再生塔内温度が高温側に引き上げられ、シフトした。
また、本試験例１は、セミリーン溶液１０を再生塔１００８の６段目で抜き出して排ガス熱交換器１１において熱交換してから戻す比較例２とは８段目以降から再生塔内温度が同じになった。
【００６９】
このように、本発明に係る試験例１のような６段目から１２段目における温度分布の高温側へのシフトは、本発明の特有の効果であり、従来の再生加熱器１０１４による熱交換のみでは得ることができないものである。
【００７０】
前記再生塔１００８内における再生塔内の温度分布の高温側へのシフトは、再生塔１００８内の中段部分においてなされており、再生塔内の上段部分の温度は上昇していない。
また、試験例１の方が、比較例１、２に比べて再生塔１００８内の上段部分の温度は低かった。その結果、コンデンサ１０１６における消費熱量は、試験例１のものの方が比較例１、２のものより低くなった。
【実施例２】
【００７１】
本発明による実施例２に係るＣＯ2回収装置について、図４を参照して説明する。
図４は、実施例２に係るＣＯ2回収装置を示す概念図である。なお、実施例１と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図４に示すように、本実施例にかかるＣＯ2回収装置１０００Ｂは、第２の還流ラインＬ２を２本設けてなるものである。再生塔１００８の上流側から順に第２−１の還流ラインＬ２−１、第２−２の還流ラインＬ２−２とする。
そして、第２−２の還流ラインＬ２−２中のセミリーン溶液１０をリーン溶液１００９の余熱により熱交換するリーン溶液熱交換器２０−２を、第２−２の還流ラインＬ２−２に設けるようにしている。
【００７２】
再生塔１００８から抜き出されたセミリーン溶液１０は、第２の還流ラインＬ２−２を介してリーン溶液熱交換器２０−２に導入される。そして、リーン溶液熱交換器２０−２において前記第２の還流ラインＬ２−２中のセミリーン溶液１０は、前記再生塔１００８により生成された前記リーン溶液１００９のリーン溶液供給管２１−１を通る前記リーン溶液１００９と熱交換され、加熱される。
【００７３】
そして、リーン溶液熱交換器２０−２を出た前記第２の還流ラインＬ２−２のセミリーン溶液１０は前記第２の還流ラインＬ２−２を介して再生塔１００８に戻る。この前記第２の還流ラインＬ２−２の再生塔１００８に戻す位置は、セミリーン溶液１０を抜き出した位置の下端に設定されている。
【００７４】
このように、本実施例では、更にもう１本第２の還流ラインＬ２−２を設け、リーン溶液１００９からの余熱によりセミリーン溶液１０を加熱するリーン溶液熱交換器２０−２を設けるようにしている。これにより、本実施例は、更にリーン溶液１００９の余熱をも有効利用することにより、再生塔１００８に供給するセミリーン溶液１０の供給温度を上昇させることができる。この結果再生塔１００８で使用するスチーム供給量を低減することができる。
【００７５】
ここで、例えば再生塔１００８内に導入されるリッチ溶液１００７は１０２℃前後となる。そして第１の還流ラインＬ１により抜き出されたセミリーン溶液１０の温度は１０２℃前後となり、排ガス熱交換器１１を通過して再生塔１００８内に戻される前記第１の還流ラインＬ１中のセミリーン溶液１０の温度は１０８℃前後となる。
また、第２−１の還流ラインＬ２−１により抜き出されたセミリーン溶液１０の温度は１０６℃前後となり、リーン溶液熱交換器２０−１を通過して再生塔１００８内に戻される前記第２の還流ラインＬ２中のセミリーン溶液１０の温度は１１３℃前後となる。
更に、第２−２の還流ラインＬ２−２により抜き出されたセミリーン溶液１０の温度は１１３℃前後となり、リーン溶液熱交換器２０−２を通過して再生塔１００８内に戻される前記第２の還流ラインＬ２中のセミリーン溶液１０の温度は１１６℃前後となる。
また、再生還流ラインＬ０により抜き出されたリーン溶液１００９の再生加熱器１０１４を通過して再生塔１００８内に戻される温度は１２１℃前後となる。
【００７６】
このように、セミリーン溶液１０の供給温度を上昇させることにより、再生塔１００８で使用するスチーム供給量を低減することができるため、熱エネルギーの消費を低減し、エネルギー効率を向上させることができる。
【００７７】
［試験例２］
次に、本実施例を用いた場合におけるＣＯ2回収性能の試験結果について説明する。
【００７８】
［試験例２−１、２−２の反応条件］
試験例２−１、２−２、比較例１、２、３では、再生塔１００８内の段数を１２段としており、上流側から順に、コンデンサ１０１６に連結する段を再生塔１００８の１段とし、再生加熱器１０１４に連結する段を１２段とし、リッチ溶液１００７を供給する段を４段とした。
【００７９】
試験例２−１は、再生塔１００８内の上流側から６段目に第１の還流ラインＬ１を設け、排ガス熱交換器１１においてセミリーン溶液１０を熱交換した。そして、７段目に第２−１の還流ラインＬ２−１を設け、リーン溶液熱交換器２０−１においてセミリーン溶液１０を熱交換した。更に、９段目に第２−２の還流ラインＬ２−２を設け、リーン溶液熱交換器２０−２においてセミリーン溶液１０を熱交換したものである。
また、試験例２−２は、再生塔１００８内の上流側から５段目に第１の還流ラインＬ１を設け排ガス熱交換器１１においてセミリーン溶液１０を熱交換した。そして、６段目に第２−１の還流ラインＬ２−１を設けリーン溶液熱交換器２０−１においてセミリーン溶液１０を熱交換した。更に、８段目に第２−２の還流ラインＬ２−２を設けリーン溶液熱交換器２０−２においてセミリーン溶液１０を熱交換したものである。
また、比較例１は、排ガス熱交換器１１、リーン溶液熱交換器２０のようなセミリーン溶液１０の加熱用の熱交換器を有しない従来型の図８に対応するものである。
また、比較例２は、再生塔１００８内の上流側から６段目に第１の還流ラインＬ１を設け、排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換したものである。
また、比較例３は、再生塔１００８内の上流側から７段目と９段目に第２の還流ラインＬ２−１、２−２を設け、リーン溶液熱交換器２０においてセミリーン溶液１０を熱交換したものである。
【００８０】
尚、試験例２−１、２−２での反応条件である、第１の還流ラインＬ１、第２の還流ラインＬ２−１及び第２の還流ラインＬ２−２のセミリーン溶液１０を抜き出す段と、第１の還流ラインＬ１及び第２の還流ラインＬ２にて熱交換を行う熱交換器は、表１に示す通りである。
【００８１】
［試験例２−１、２−２でのＣＯ2回収性能］
試験例２−１、２−２においては、ＣＯ2回収性能として、（１）第１の還流ラインＬ１と第２の還流ラインＬ２と設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した本試験例２−１、２−２、セミリーン溶液１０を抜き出すための還流ラインを設けないセミリーン溶液１０の加熱用の熱交換器を有しない比較例１、第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２及び第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した比較例３による、再生加熱器１０１４の熱量（Ｇｃａｌ／ｈ）、（２）コンデンサ１０１６の熱量（Ｇｃａｌ／ｈ）、（３）リッチ溶液１００７の供給温度（℃）、（４）リーン溶液１００９のリッチ・リーン熱交換器１０１３の出口温度（℃）、（５）リッチ・リーン熱交換器１０１３の熱交換量（Ｇｃａｌ／ｈ）、（６）セミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１に対する再生加熱器１０１４の熱量比、について検討した。
前記（１）〜（６）の検討項目のＣＯ2回収性能についての結果を前記表１に示す。
【００８２】
表１の結果により、試験例２−１の再生加熱器１０１４の熱量は、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１の熱量１５．３１Ｇｃａｌ／ｈから、１３．２２Ｇｃａｌ／ｈに低減された。この時の再生加熱器１０１４の熱量比は、０．８６であった。
また試験例２−２の再生加熱器１０１４の熱量は、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１の熱量１５．３１Ｇｃａｌ／ｈから、１３．０６Ｇｃａｌ／ｈに低減された。この時の再生加熱器熱量比は、０．８５となった。
また第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２の場合の再生加熱器１０１４の熱量は、１４．１２Ｇｃａｌ／ｈであった。
また第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した比較例３の場合の再生加熱器１０１４の熱量は、１４．００Ｇｃａｌ／ｈであった。
よって、本試験例によれば、セミリーン溶液１０の昇温を行うことにより、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１、第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２、第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した比較例３に比べて、再生加熱器１０１４の熱量を低減することができることが確認された。
【００８３】
また、コンデンサ１０１６の熱量については、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１の熱量４．３８Ｇｃａｌ／ｈから、試験例２−１では３．６１Ｇｃａｌ／ｈ、実施例２−２では３．５３Ｇｃａｌ／ｈにそれぞれ低減された。
また第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２の場合のコンデンサ１０１６の熱量は、４．４２Ｇｃａｌ／ｈであった。
また第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した比較例３の場合のコンデンサ１０１６の熱量は、３．３７Ｇｃａｌ／ｈであった。
よって、本試験例２−１、２−２によれば、コンデンサ１０１６における消費熱量を従来のように再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１、第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２のものより低減することができることが確認された。
【００８４】
また、リッチ溶液１００７の供給温度は、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１の場合における１１２℃から、試験例２−１では１０２℃に低減され、実施例２−２では１００℃に低減された。
また第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２の場合の供給温度は、１１２℃であった。
また第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した比較例３の場合の供給温度は、９９℃であった。
よって、本試験例２−１、２−２によれば、リッチ溶液１００７の供給温度を再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１のものに比べて低くすることができることが確認された。
【００８５】
また、リーン溶液１００９のリッチ・リーン熱交換器１０１３の出口温度は、試験例２−１、２−２、比較例１、２、３共に６０．２３℃であった。
【００８６】
また、リッチ・リーン熱交換器１０１３の熱交換量は、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１の１１．３１Ｇｃａｌ／ｈから、試験例２−１では９．３４Ｇｃａｌ／ｈに低減された。また、試験例２−２では８．９２Ｇｃａｌ／ｈに低減された。
また第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２の場合のリッチ・リーン熱交換器１０１３の熱交換量は、１１．３１Ｇｃａｌ／ｈであった。
また第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した比較例３の場合のリッチ・リーン熱交換器１０１３の熱交換量は、８．７９Ｇｃａｌ／ｈであった。
よって、本試験例２−１、２−２によれば、リッチ・リーン熱交換器１０１３の熱交換量を再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１及び第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２のものに比べて低くすることができることが確認された。
【００８７】
また、本試験例における再生塔内温度と段数の関係について説明する。
図５は、本発明の試験例２−１、２−２及び比較例１における再生塔内温度と段数の関係を示す図である。
図５に示すように、試験例２−１は、従来のように再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１のものより、７段目以降から再生塔内温度が高温側に引き上げられた。
また、実施例２−２は、従来のように再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１のものより、６段目以降から再生塔内温度が高温側に引き上げられた。
【００８８】
このように、本発明に係る試験例２−１のような７段目から１２段目における温度分布の高温側へのシフト、及び試験例２−２のような６段目から１２段目における温度分布の高温側へのシフトは、本発明の特有の効果であり、従来の再生加熱器１０１４による加熱では得ることができないものである。
【００８９】
前記再生塔１００８内における再生塔１００８内の温度分布の高温側へのシフトは、再生塔１００８内の中段部分においてなされており、上段部分の温度は上昇していない。また、試験例２−１、２−２の方が、比較例１に比べて再生塔１００８内の上段部分の温度は低かった。その結果、コンデンサ１０１６における消費熱量は、試験例１のものの方が比較例１、２のものより低くなった。
【実施例３】
【００９０】
本発明による実施例３に係るＣＯ2回収装置について、図６を参照して説明する。
図６は、実施例３に係るＣＯ2回収装置を示す概念図である。なお、実施例１と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図６に示すように、本実施例にかかるＣＯ2回収装置１０００Ｃは、前記再生加熱器１０１４からのスチーム凝縮水１０３１の熱エネルギーにより熱交換するスチーム凝縮水熱交換器３０が、前記第１の還流ラインＬ１に介装されている。
【００９１】
本実施例では、排ガス熱交換器１１において熱交換された前記第１の還流ライン中のセミリーン溶液１０が、前記スチーム凝縮水熱交換器３０において、スチーム凝縮水により熱交換され、加熱される。そして、前記スチーム凝縮水熱交換器３０を出た前記第１の還流ラインＬ１中のセミリーン溶液１０は前記第１の還流ラインＬ１を介して再生塔１００８に戻る。このスチーム凝縮水の熱（例えば１３７℃の場合）により、スチーム凝縮水熱交換器３０を設置することにより、セミリーン溶液１０の温度を数度上昇させることができる。
【００９２】
このように、第１の還流ラインＬ１に排ガス熱交換器１１の他に、更に前記再生加熱器１０１４からのスチーム凝縮水１０３１の熱エネルギーによりセミリーン溶液１０を加熱するスチーム凝縮水熱交換器３０を設けるようにした。その結果、再生加熱器１０１４で使用されたスチーム凝縮水１０３１の熱エネルギーを有効利用することにより、再生塔１００８に供給するセミリーン溶液１０の供給温度を上昇させることができる。この結果再生塔１００８で使用するスチーム供給量を低減することができる。
【００９３】
また、本実施例では、排ガス熱交換器１１を通過した後の前記第１の還流ラインＬ１にスチーム凝縮水熱交換器３０を介装させるようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、前記第２の還流ラインＬ２にスチーム凝縮水熱交換器３０を介装させるようにしてもよい。
【００９４】
［試験例３］
次に、本実施例を用いた場合におけるＣＯ2回収性能の試験結果について説明する。
【００９５】
［試験例３の反応条件］
試験例３、比較例１、２、３では、再生塔１００８内の段数を１２段としており、上流側から順に、コンデンサ１０１６に連結する段を再生塔１００８の１段とし、再生加熱器１０１４に連結する段を１２段とし、リッチ溶液１００７を供給する段を４段とした。
【００９６】
試験例３では、５段目に第１の還流ラインＬ１を設け、排ガス熱交換器１１においてセミリーン溶液１０を熱交換し、更にスチーム凝縮水熱交換器３０においてセミリーン溶液１０を熱交換した。その後、そして、６段目に第２−１の還流ラインＬ２−１を設け、リーン溶液熱交換器２０−１においてセミリーン溶液１０を熱交換した。そして、８段目に第２−２の還流ラインＬ２−２を設け、リーン溶液熱交換器２０−２においてセミリーン溶液１０を熱交換したものである。
また、比較例１は、排ガス熱交換器１１、リーン溶液熱交換器２０のようなセミリーン溶液１０の加熱用の熱交換器を有しない従来型の図８に対応するものである。
また、比較例２は、再生塔１００８内の上流側から６段目に第１の還流ラインＬ１を設け、排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換したものである。
また、比較例３は、再生塔１００８内の上流側から７段目と９段目に第２の還流ラインＬ２−１、２−２を設け、リーン溶液熱交換器２０においてセミリーン溶液１０を熱交換したものである。
【００９７】
試験例３での反応条件である、第１の還流ラインＬ１、第２−１の還流ラインＬ２−１及び第２−２の還流ラインＬ２−２のセミリーン溶液１０を抜き出す段と、第１の還流ラインＬ１及び第２の還流ラインＬ２−１、Ｌ２−２において熱交換を行う熱交換器は、前記表１に示す通りである。
【００９８】
［試験例３でのＣＯ2回収性能］
試験例３においては、ＣＯ2回収性能として、（１）第１の還流ラインＬ１で排ガス熱交換器１１とスチーム凝縮水熱交換器３０においてセミリーン溶液１０を熱交換し、第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した本試験例３、セミリーン溶液１０を抜き出すための還流ラインを設けないセミリーン溶液１０の加熱用の熱交換器を有しない比較例１、第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２及び第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した比較例３による、再生加熱器１０１４の熱量（Ｇｃａｌ／ｈ）、（２）コンデンサ１０１６の熱量（Ｇｃａｌ／ｈ）、（３）リッチ溶液１００７の供給温度（℃）、（４）リーン溶液１００９のリッチ・リーン熱交換器１０１３の出口温度（℃）、（５）リッチ・リーン熱交換器１０１３の熱交換量（Ｇｃａｌ／ｈ）、（６）セミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１に対する再生加熱器１０１４の熱量比、について検討した。
前記（１）〜（６）の検討項目のＣＯ2回収性能についての結果を前記表１に示す。
【００９９】
表１の結果により、試験例３の再生加熱器１０１４の熱量は、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１の熱量１５．３１Ｇｃａｌ／ｈから、１２．７３Ｇｃａｌ／ｈに低減された。この時の再生加熱器１０１４の熱量比は、０．８３であった。
また第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２の場合の再生加熱器１０１４の熱量は、１４．１２Ｇｃａｌ／ｈであった。
また第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した比較例３の場合の再生加熱器１０１４の熱量は、１４．００Ｇｃａｌ／ｈであった。
よって、本試験例によれば、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１、第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２、第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した比較例３に比べて、再生加熱器１０１４の熱量を低減することができることが確認された。
【０１００】
また、コンデンサ１０１６の熱量については、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１の熱量４．３８Ｇｃａｌ／ｈから、試験例３は３．６８Ｇｃａｌ／ｈにそれぞれ低減された。
また第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２の場合のコンデンサ１０１６の熱量は、４．４２Ｇｃａｌ／ｈであった。
また第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した比較例３の場合のコンデンサ１０１６の熱量は、３．３７Ｇｃａｌ／ｈであった。
よって、本試験例３によれば、コンデンサ１０１６における消費熱量を、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１、第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２のものに比べて低減することができることが確認された。
【０１０１】
また、リッチ溶液１００７の供給温度は、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１の１１２℃から、１０１℃に低減された。
また第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２の場合の供給温度は、１１２℃であった。
また第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した比較例３の場合の供給温度は、９９℃であった。
よって、本試験例３によれば、リッチ溶液１００７の供給温度は、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１、第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２のものに比べて低くすることができることが確認された。
【０１０２】
また、リーン溶液のリッチ・リーン熱交換器１０１３の出口温度は、試験例３、比較例１、２、３共に６０．２３℃であった。
【０１０３】
また、リッチ・リーン熱交換器１０１３の熱交換量は、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１の１１．３１Ｇｃａｌ／ｈから、９．１８Ｇｃａｌ／ｈに低減された。
また第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２の場合のリッチ・リーン熱交換器１０１３の熱交換量は、１１．３１Ｇｃａｌ／ｈであった。
また第２の還流ラインＬ２を２本設けてセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換するように構成した比較例３の場合のリッチ・リーン熱交換器１０１３の熱交換量は、８．７９Ｇｃａｌ／ｈであった。
よって、本試験例によれば、リッチ・リーン熱交換器１０１３の熱交換量を、再生塔１００８内でセミリーン溶液１０を抜き出して熱交換を行わない比較例１及び第１の還流ラインＬ１を設けて排ガス熱交換器１１のみにおいてセミリーン溶液１０を熱交換するように構成した比較例２のものに比べて低くすることができることが確認された。
【０１０４】
また、本試験例における再生塔内温度と段数の関係について説明する。
また、図７は、本発明の試験例３、比較例１における再生塔内温度と段数の関係を示す図である。
図７に示すように、本発明に係る試験例３は、比較例１のように従来のセミリーン溶液１０を抜きださない場合に比べて６段目以降から再生塔内温度が高温側に引き上げられ、シフトした。
【０１０５】
このように、本発明にかかる試験例３のような６段目から１２段目における温度分布の高温側へのシフトは、本発明の特有の効果であり、従来の再生加熱器による加熱では得ることができないものである。
【０１０６】
前記再生塔１００８内における再生塔内の温度分布の高温側へのシフトは、再生塔１００８内の中段部分においてなされており、再生塔内の上段部分の温度は上昇していない。また、実施例３の方が、比較例１に比べて再生塔内の上段部分の温度は低かった。その結果、コンデンサ１０１６における消費熱量は、試験例３のものの方が比較例１のものより低くなった。
【０１０７】
ここで、本発明において、前記の還流ライン上のセミリーン溶液１０の抜き出す位置と戻す位置における回収熱源順序は任意であり、前記実施例１乃至３のＣＯ2回収装置に限定されるものではない。例えば、セミリーン溶液１０を抜き出した後、リーン溶液熱交換器２０において熱交換し、スチーム凝縮水熱交換器３０において熱交換して再生塔１００８に戻すようにしても良い。また、セミリーン溶液１０を抜き出した後、スチーム凝縮水熱交換器３０において熱交換し、リーン溶液熱交換器２０において熱交換して再生塔１００８に戻すようにしても良い。
【０１０８】
一例として、再生塔１００８内の段に設けた還流ラインに、排ガス熱交換器１１、リーン溶液熱交換器２０、スチーム凝縮水熱交換器３０の何れかの熱交換器を介装させた種々のＣＯ2回収装置を示す。
例えば表２に示すように、再生塔１００８のセミリーン溶液１０の抜き出す段を、上段部Ａ、中段部Ｂ、下段部Ｃの３段とし、熱交換器を、（１）リーン溶液熱交換器２０、（２）排ガス熱交換器１１、（３）スチーム凝縮水熱交換器３０として、Ａ（１）〜（３）、Ｂ（１）〜（３）、Ｃ（１）〜（３）の何れかを組み合わせてセミリーン溶液１０と熱交換するようにしても良い。
【０１０９】
【表２】
0004773865.tif 000003
【０１１０】
また、表３に示すように、再生塔１００８のセミリーン溶液１０の抜き出す段を、上段部Ａ、中段上部Ｂ−１、中段下部Ｂ−２、下段部Ｃの４段とし、熱交換器を、（１）リーン溶液熱交換器２０、（２）排ガス熱交換器１１、（３）スチーム凝縮水熱交換部３０として、Ａ（１）〜（３）、Ｂ−１（１）〜（３）、Ｂ−２（１）〜（３）、Ｃ（１）〜（３）の何れかを組み合わせてセミリーン溶液１０と熱交換するようにしても良い。
【０１１１】
【表３】
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【産業上の利用可能性】
【０１１２】
以上のように、本発明にかかるＣＯ2回収装置は、ボイラ等の産業設備の煙道内の高温の排ガス、セミリーン溶液の余熱、スチーム凝縮水の余熱を効率的に用いることで、再生塔１００８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】
【０１１３】
【図１】第１実施例におけるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図２】第１実施例におけるＣＯ2回収装置の別の構成を示す概略図である。
【図３】第１実施例における再生塔内温度と段数の関係を示す図である。
【図４】第２実施例におけるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図５】第２実施例における再生塔内温度と段数の関係を示す図である。
【図６】第３実施例におけるＣＯ2回収装置の概略図である。
【図７】第３実施例における再生塔内温度と段数の関係を示す図である。
【図８】従来のＣＯ2回収装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１０００Ａ、１０００Ｂ、１０００Ｃ  ＣＯ2回収装置
１００１  産業設備（ボイラやガスタービン等）
１００１ａ  煙道
１００２  ＣＯ2を含有する排ガス
１００４  冷却塔
１００５  ＣＯ2吸収液
１００６  吸収塔
１００７  リッチ溶液
１００８  再生塔
１００９  リーン溶液
１０１１  ＣＯ2除去排ガス
１０１３  リッチ・リーン熱交換器
１０１４  再生加熱器
１０１６  オーバーヘッドコンデンサ
１０３０  飽和スチーム
１０３１  スチーム凝縮水
８  ノズル
９  チムニートレイ
１０  セミリーン溶液
１１  排ガス熱交換器
２０  リーン溶液熱交換器
２１−１、２１−２  リーン溶液供給管
２２  リッチ溶液供給管
２５ａ  吸収塔内に配設される充填層
２６ａ、２６ｂ  再生塔の内部に配設される充填層
３０  スチーム凝縮水熱交換器
Ｌ０  再生還流ライン
Ｌ１  第１の還流ライン
Ｌ２  第２の還流ライン
Ｌ３  第３の還流ライン
【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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