(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる二酸化炭素回収部を有する吸収塔と、
前記吸収塔から供給される前記二酸化炭素を吸収した前記吸収液から前記二酸化炭素を放出させる再生塔と、
加熱部と、を備え、
前記吸収塔は、
前記二酸化炭素回収部から排出された前記燃焼排ガスを第１洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第１洗浄部と、
前記第１洗浄部から排出された前記燃焼排ガスを第２洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第２洗浄部と、を有し、
前記加熱部は、前記二酸化炭素回収部に供給される前記吸収液を熱源として前記第１洗浄液を加熱して、前記第１洗浄液の温度を、前記二酸化炭素回収部の上端部の温度より高く、かつ前記第２洗浄液の温度より高く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】
前記第１洗浄部と前記第２洗浄部との間に設けられ、前記第１洗浄部から排出される前記燃焼排ガスに同伴するミストを捕捉する第２デミスターを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項３】
前記第２洗浄部の上方に設けられ、前記第２洗浄部から排出される前記燃焼排ガスに同伴するミストを捕捉する第３デミスターを更に備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項４】
前記第１洗浄部と前記第２洗浄部との間に、前記第１洗浄部から排出された前記燃焼排ガスに同伴するミストを捕捉可能なデミスターが設けられていないことを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項５】
前記第２洗浄液を冷却する洗浄用冷却器を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項６】
燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる二酸化炭素回収部を有する吸収塔と、
前記吸収塔から供給される前記二酸化炭素を吸収した前記吸収液から前記二酸化炭素を放出させる再生塔と、
加熱部と、を備え、
前記吸収塔は、
前記二酸化炭素回収部から排出された前記燃焼排ガスを第１洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第１洗浄部と、
前記第１洗浄部を覆う第１断熱材と、
前記第１洗浄部から排出された前記燃焼排ガスを第２洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第２洗浄部と、を有し、
前記加熱部は、前記第１洗浄液を加熱して、前記第１洗浄液の温度を、前記二酸化炭素回収部の上端部の温度より高く、かつ前記第２洗浄液の温度より高くすることを特徴とする二酸化炭素回収システム。
【請求項７】
燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる二酸化炭素回収部を有する吸収塔と、
前記吸収塔から供給される前記二酸化炭素を吸収した前記吸収液から前記二酸化炭素を放出させる再生塔と、
加熱部と、
洗浄用冷却器と、を備え、
前記吸収塔は、
前記二酸化炭素回収部から排出された前記燃焼排ガスを第１洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第１洗浄部と、
前記第１洗浄部から排出された前記燃焼排ガスを第２洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第２洗浄部と、
前記第２洗浄部を覆う第２断熱材と、を有し、
前記洗浄用冷却器は、前記第２洗浄液を冷却し、
前記加熱部は、前記第１洗浄液を加熱して、前記第１洗浄液の温度を、前記二酸化炭素回収部の上端部の温度より高く、かつ前記第２洗浄液の温度より高くすることを特徴とする二酸化炭素回収システム。
【請求項８】
燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる二酸化炭素回収部を有する吸収塔と、
前記吸収塔から供給される前記二酸化炭素を吸収した前記吸収液から前記二酸化炭素を放出させる再生塔と、
加熱部と、を備え、
前記吸収塔は、
前記二酸化炭素回収部から排出された前記燃焼排ガスを第１洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第１洗浄部と、
前記第１洗浄部から排出された前記燃焼排ガスを第２洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第２洗浄部と、を有し、
前記加熱部は、前記第１洗浄液を加熱して、前記第１洗浄液の温度を、前記二酸化炭素回収部の上端部の温度より高く、かつ前記第２洗浄液の温度より高くし、
前記第２洗浄部は、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第２回収部と、第２回収部の下方に設けられ、前記第２回収部から流下する前記第２洗浄液を貯留する第２洗浄液貯留部と、を有し、
前記第２洗浄液貯留部に貯留された前記第２洗浄液が、前記第２回収部に供給されないことを特徴とする二酸化炭素回収システム。
【請求項９】
前記第２洗浄部の前記第２洗浄液貯留部に貯留された前記第２洗浄液を、前記第１洗浄部に供給するバイパスラインを更に備えたことを特徴とする請求項８に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項１０】
前記吸収塔は、前記第２洗浄部から排出された前記燃焼排ガスを第３洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第３洗浄部を更に有し、
前記第３洗浄液は、酸を含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項１１】
前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記吸収塔から供給される前記吸収液と、前記再生塔から供給される前記吸収液とを熱交換させる熱交換器を更に備え、
前記加熱部に、前記第１洗浄液を加熱するための熱源として、前記再生塔から前記熱交換器を介して前記吸収液が供給され、
前記第１洗浄液を加熱した前記吸収液が、前記二酸化炭素回収部に供給されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項１２】
前記再生塔内の前記吸収液を、供給される加熱媒体によって加熱するリボイラーを更に備え、
前記加熱部に、前記第１洗浄液を加熱するための熱源として、前記リボイラーから、前記吸収液を加熱した前記加熱媒体が供給されることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項１３】
前記加熱部に、前記第１洗浄液を加熱するための熱源として、前記燃焼排ガスが供給され、
前記第１洗浄液を加熱した前記燃焼排ガスが、前記二酸化炭素回収部に供給されることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項１４】
前記第１洗浄液を循環する第１循環ラインを更に備え、
前記加熱部は、前記第１循環ラインに設けられていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項１５】
前記再生塔内の前記吸収液を、供給される加熱媒体によって加熱するリボイラーを更に備え、
前記加熱部は、前記リボイラーから、前記吸収液を加熱した前記加熱媒体を前記第１洗浄部に供給して前記第１洗浄液と混合させる加熱媒体供給ラインにより構成されていることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、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一つとして、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に、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に含有される二酸化炭素を大気中へ放出することを防止するための二酸化炭素回収システムが研究されている。二酸化炭素回収システムでは、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する。
【０００４】
より具体的には、二酸化炭素回収システムは、燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、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、供給されたリッチ液を加熱してリッチ液から二酸化炭素を放出させると共に吸収液を再生する再生塔と、を備えている。再生塔には、熱源を供給するリボイラーが連結されており、再生塔内でリッチ液が加熱される。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は循環するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３２３３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような二酸化炭素回収システムでは、吸収塔においてアミン系吸収液に二酸化炭素を吸収させた燃焼排ガス（脱炭酸燃焼排ガス）が吸収塔から大気へ放出される際に、アミンを同伴するという課題があった。すなわち、火力発電所などでは多量の燃焼排ガスが放出されることから、脱炭酸燃焼排ガスに同伴して多量のアミノ基含有化合物（アミン）が放出される可能性がある。このため、火力発電所において二酸化炭素回収システムを利用する際には、吸収塔において脱炭酸燃焼排ガスに同伴して大気中に放出されるアミンを効果的に低減することが望まれる。
【０００７】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、アミンの大気中への放出量を低減することができる二酸化炭素回収システム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】
【０００８】
実施の形態による二酸化炭素回収システムは、燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる二酸化炭素回収部を有する吸収塔と、吸収塔から供給される二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素を放出させる再生塔と、加熱部と、を備えている。吸収塔は、二酸化炭素回収部から排出された燃焼排ガスを第１洗浄液で洗浄して、燃焼排ガスに同伴するアミンを回収する第１洗浄部と、第１洗浄部から排出された燃焼排ガスを第２洗浄液で洗浄して、燃焼排ガスに同伴するアミンを回収する第２洗浄部と、を有している。加熱部は、第１洗浄液を加熱して、第１洗浄液の温度を、二酸化炭素回収部の上端部の温度より高く、かつ第２洗浄液の温度より高くする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、図１の二酸化炭素回収システムの変形例を示す図である。
【図３】図３は、図１の二酸化炭素回収システムの他の変形例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第４の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第５の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第６の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態における二酸化炭素回収システムについて説明する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
まず、図１を用いて、本発明の第１の実施の形態における二酸化炭素回収システムについて説明する。
【００１２】
図１に示すように、二酸化炭素回収システム１は、燃焼排ガス２に含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる吸収塔２０と、吸収塔２０から供給される二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素を放出させて、吸収液を再生する再生塔３０と、を備えている。吸収塔２０において二酸化炭素を吸収液に吸収させた燃焼排ガス２は、脱炭酸燃焼排ガス３として吸収塔２０から排出される。また、再生塔３０から二酸化炭素が蒸気と共に二酸化炭素含有ガス８（二酸化炭素含有蒸気）として排出される。なお、吸収塔２０に供給される燃焼排ガス２は、特に限定されるものではないが、例えば火力発電所のボイラー（図示せず）の燃焼排ガスや、プロセス排ガス等であってもよく、必要に応じて冷却処理後に吸収塔２０に供給されるようにしてもよい。
【００１３】
吸収液は、吸収塔２０と再生塔３０とを循環し、吸収塔２０において二酸化炭素を吸収してリッチ液４となり、再生塔３０において二酸化炭素を放出してリーン液５となる。なお、吸収液には、特に限られるものではないが、例えば、モノエタノールアミン、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノールのようなアルコール性水酸基含有１級アミン類、ジエタノールアミン、２−メチルアミノエタノールのようなアルコール性水酸基含有２級アミン類、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミンのようなアルコール性水酸基含有３級アミン類、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ジエチレントリアミンのようなポリエチレンポリアミン類、ピペラジン類、ピペリジン類、ピロリジン類のような環状アミン類、キシリレンジアミンのようなポリアミン類、メチルアミノカルボン酸のようなアミノ酸類等及びこれらの混合物を用いることができる。これらのアミン化合物は通常１０〜７０重量％の水溶液として使用される。また、吸収液には二酸化炭素吸収促進剤或いは腐食防止剤、更には、その他の媒体としてメタノール、ポリエチレングリコール、スルフォラン等を加えることができる。
【００１４】
吸収塔２０は、燃焼排ガス２に含有される二酸化炭素をリーン液５に吸収させる二酸化炭素回収部２０ａ（充填層）と、二酸化炭素回収部２０ａの上方に設けられ、再生塔３０から供給されるリーン液５を二酸化炭素回収部２０ａに向けて分散落下させる液分散器２０ｂと、二酸化炭素回収部２０ａおよび液分散器２０ｂを収容する収容容器２０ｃと、を有している。このうち二酸化炭素回収部２０ａは、向流型気液接触装置として構成されている。収容容器２０ｃには、後述する第１洗浄部２１、第２洗浄部２２、各デミスター６１、６２、６３が収容されており、収容容器２０ｃの下部から燃焼排ガス２を受け入れ、収容容器２０ｃの頂部から、後述する脱炭酸燃焼排ガス３が排出されるようになっている。
【００１５】
吸収塔２０の下部には、上述したボイラーなどの二酸化炭素回収システム１の外部から排出された二酸化炭素を含有する燃焼排ガス２が、送風機（図示せず）によって供給され、吸収塔２０内を二酸化炭素回収部２０ａに向かって上昇する。一方、再生塔３０からのリーン液５が液分散器２０ｂに供給されて分散落下し、二酸化炭素回収部２０ａに供給される。二酸化炭素回収部２０ａにおいて、燃焼排ガス２とリーン液５とが気液接触して、燃焼排ガス２に含有される二酸化炭素がリーン液５に吸収されてリッチ液４が生成される。
【００１６】
生成されたリッチ液４は、吸収塔２０の下部に一端貯留され、当該下部から排出される。リーン液５と気液接触した燃焼排ガス２は、二酸化炭素が除去されて、脱炭素燃焼排ガス３として二酸化炭素回収部２０ａから吸収塔２０内を更に上昇する。
【００１７】
吸収塔２０と再生塔３０との間には熱交換器３１が設けられている。吸収塔２０と熱交換器３１との間にはリッチ液用ポンプ３２が設けられており、吸収塔２０から排出されたリッチ液４は、リッチ液用ポンプ３２によって熱交換器３１を介して再生塔３０に供給される。熱交換器３１は、吸収塔２０から再生塔３０に供給されるリッチ液４を、再生塔３０から吸収塔２０に供給されるリーン液５と熱交換させる。このことにより、リーン液５が熱源となって、リッチ液４が所望の温度まで加熱される。言い換えると、リッチ液４が冷熱源となって、リーン液５が所望の温度まで冷却される。
【００１８】
再生塔３０は、リッチ液４から二酸化炭素を放出させるアミン再生部３０ａ（充填層）と、アミン再生部３０ａの上方に設けられ、吸収塔２０から供給されるリッチ液４をアミン再生部３０ａに向けて分散落下させる液分散器３０ｂと、を有している。このうち、アミン再生部３０ａは、向流型気液接触装置として構成されている。
【００１９】
再生塔３０には、リボイラー３３が連結されている。このリボイラー３３は、加熱媒体６によって、再生塔３０から供給されるリーン液５を加熱して蒸気７を発生させ、発生した蒸気７が再生塔３０に供給される。より具体的には、リボイラー３３には、再生塔３０の下部から排出されるリーン液５の一部が供給されるとともに、例えばタービン（図示せず）などの外部から加熱媒体６としての高温の蒸気が供給される。リボイラー３３に供給されたリーン液５は、加熱媒体６と熱交換することによって加熱されて、リーン液５から蒸気７が生成される。生成された蒸気７は再生塔３０の下部に供給され、再生塔３０内のリーン液５を加熱する。なお、加熱媒体６は、タービンからの高温の蒸気に限られることはない。
【００２０】
再生塔３０の下部には、リボイラー３３から蒸気７が供給され、再生塔３０内をアミン再生部３０ａに向って上昇する。一方、吸収塔２０からのリッチ液４は、液分散器３０ｂに供給されて分散落下し、アミン再生部３０ａに供給される。アミン再生部３０ａにおいて、リッチ液４と蒸気７とが気液接触して、リッチ液４から二酸化炭素ガスを放出してリーン液５が生成される。このようにして再生塔３０において吸収液が再生される。
【００２１】
生成されたリーン液５は、再生塔３０の下部から排出され、リッチ液４と気液接触した蒸気７は、二酸化炭素を含有して、二酸化炭素含有ガス８として再生塔３０の上部から排出される。排出される二酸化炭素含有ガス８には蒸気も含有される。
【００２２】
再生塔３０と熱交換器３１との間には、リーン液用ポンプ（図示せず）が設けられている。再生塔３０から排出されたリーン液５は、リーン液用ポンプによって上述した熱交換器３１を介して吸収塔２０に供給される。熱交換器３１は、上述したように、再生塔３０から吸収塔２０に供給されるリーン液５を、吸収塔２０から再生塔３０に供給されるリッチ液４と熱交換させて冷却する。また、熱交換器３１と吸収塔２０との間には、リーン液用冷却器３５が設けられている。リーン液用冷却器３５は、外部から冷却水等の冷却媒体が供給され、熱交換器３１において冷却されたリーン液５を所望の温度まで更に冷却する。
【００２３】
リーン液用冷却器３５において冷却されたリーン液５は、吸収塔２０の液分散器２０ｂに供給されて分散落下し、二酸化炭素回収部２０ａに供給される。二酸化炭素回収部２０ａにおいて、リーン液５は排ガス２と気液接触して燃焼排ガス２に含有される二酸化炭素がリーン液５に吸収されてリッチ液４となる。このようにして、二酸化炭素回収システム１では、吸収液がリーン液５となる状態とリッチ液４となる状態とを繰り返しながら循環するようになっている。
【００２４】
図１に示す二酸化炭素回収システム１は、再生塔３０の上部から排出された二酸化炭素含有ガス８を冷却して蒸気を凝縮して凝縮水９を生成するガス用冷却器４０と、ガス用冷却器４０により生成された凝縮水９を二酸化炭素含有ガス８から分離する気液分離器４１と、を更に備えている。このようにして、二酸化炭素含有ガス８に含有される水分が低減され、気液分離器４１から二酸化炭素ガス１０として排出されて、図示しない設備に供給されて貯蔵される。一方、気液分離器４１において分離された凝縮水９は、凝縮水用ポンプ４２によって再生塔３０に供給され、吸収液と混合する。なお、ガス用冷却器４０には、外部から、二酸化炭素含有ガス８を冷却するための冷却媒体（例えば、冷却水）が供給されるようになっている。
【００２５】
ところで、吸収塔２０は、二酸化炭素回収部２０ａから排出された脱炭素燃焼排ガス３を第１洗浄液１１で洗浄して、脱炭素燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収する第１洗浄部２１と、第１洗浄部２１から排出された脱炭素燃焼排ガス３を、第２洗浄液１２で洗浄して、脱炭素燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収する第２洗浄部２２と、を有している。このうち第１洗浄部２１は、液分散器２０ｂの上方に設けられ、当該第１洗浄部２１の上方に、第２洗浄部２２が設けられている。
【００２６】
第１洗浄部２１は、第１洗浄液１１と脱炭素燃焼排ガス３とを気液接触させて脱炭素燃焼排ガス３に同伴する吸収液成分であるアミンを回収する第１回収部２１ａ（充填層）と、第１回収部２１ａの上方に設けられ、第１洗浄液１１を第１回収部２１ａに向けて分散落下させる第１液分散器２１ｂと、第１回収部２１ａの下方に設けられ、第１回収部２１ａから流下する第１洗浄液１１を貯留する第１洗浄液貯留部２１ｃと、を有している。
【００２７】
第１洗浄部２１には、第１洗浄液１１を循環させる第１循環ライン５０が連結されている。すなわち、第１循環ライン５０には、第１循環ポンプ５１が設けられており、第１洗浄液貯留部２１ｃに貯留されている第１洗浄液１１を抜き出して第１液分散器２１ｂに供給し、第１洗浄液１１を循環させる。第１液分散器２１ｂに供給された第１洗浄液１１は、分散落下して第１回収部２１ａに供給される。
【００２８】
第１循環ライン５０に、第１洗浄液１１を加熱する加熱器５２（加熱部）が設けられている。加熱器５２は、第１洗浄液１１の温度を、二酸化炭素回収部２０ａの上端部の温度より高く、かつ第２洗浄液１２の温度より高くする。加熱器５２には、第１洗浄液１１を加熱するための熱源として、再生塔３０から熱交換器３１を介してリーン液５が供給される。すなわち、本実施の形態においては、熱交換器３１から排出されたリーン液５は、加熱器５２に供給されて第１洗浄液１１を加熱し、その後、第１洗浄液１１を加熱したリーン液５が、リーン液用冷却器３５および液分散器２０ｂを介して二酸化炭素回収部２０ａに供給されるように構成されている。一般に、熱交換器３１を通過してリーン液５は、二酸化炭素回収部２０ａの上端部の温度より高い温度を有している。このことにより、熱交換器３１から排出されたリーン液５によって、第１洗浄液１１を加熱して、第１洗浄液１１の温度を、二酸化炭素回収部２０ａの上端部の温度より高く、かつ第２洗浄液１２の温度より高くすることができる。なお、図１に示す形態では、加熱器５２は、第１循環ライン５０において第１循環ポンプ５１の下流側（第１液分散器２１ｂの側）に設けられているが、このことに限られることはない。
【００２９】
このような構成により、二酸化炭素回収部２０ａから上昇する脱炭素燃焼排ガス３が第１回収部２１ａに供給され、第１液分散器２１ｂから分散落下した第１洗浄液１１が第１回収部２１ａに供給される。第１回収部２１ａにおいて、脱炭素燃焼排ガス３と第１洗浄液１１とが気液接触して、脱炭素燃焼排ガス３に含有されるアミンが第１洗浄液１１に吸収されて回収される。このことにより、脱炭素燃焼排ガス３が洗浄される。第１回収部２１ａにおいて脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄した第１洗浄液１１は、第１回収部２１ａから流下して第１洗浄液貯留部２１ｃに貯留される。また、脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄する第１洗浄液１１は加熱器５２によって加熱されているため、脱炭酸燃焼排ガス３の温度は上昇する。第１洗浄液１１により洗浄された脱炭酸燃焼排ガス３は、吸収塔２０内を更に上昇する。
【００３０】
第１洗浄液１１には、脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄する際にアミンが溶け込む。このことにより、洗浄を繰り返すと第１洗浄液１１のアミン濃度が上昇し、第１洗浄部２１の洗浄能力が低下し得る。このため、第１洗浄液１１の水質管理として、常時、第１洗浄液１１を新しい洗浄液に入れ替えるようにしてもよい。あるいは、第１洗浄液１１のｐＨ測定を行い、所定の基準値を超えた場合に、第１洗浄液１１を新しい洗浄液に入れ替えてもよい。
【００３１】
第２洗浄部２２は、第２洗浄液１２と脱炭素燃焼排ガス３とを気液接触させて脱炭素燃焼排ガス３に同伴する吸収液成分であるアミンを回収する第２回収部２２ａ（充填層）と、第２回収部２２ａの上方に設けられ、第２洗浄液１２を第２回収部２２ａに向けて分散落下させる第２液分散器２２ｂと、第２回収部２２ａの下方に設けられ、第２回収部２２ａから流下する第２洗浄液１２を貯留する第２洗浄液貯留部２２ｃと、を有している。
【００３２】
第２洗浄部２２には、第２洗浄液１２を循環させる第２循環ライン５４が連結されている。すなわち、第２循環ライン５４には、第２循環ポンプ５５が設けられており、第２洗浄液貯留部２２ｃに貯留されている第２洗浄液１２を抜き出して第２液分散器２２ｂに供給し、第２洗浄液１２を循環させる。第２液分散器２２ｂに供給された第２洗浄液１２は、分散落下して第２回収部２２ａに供給される。
【００３３】
第２洗浄部２２は、大気と熱交換可能に構成されている。すなわち、吸収塔２０の収容容器２０ｃのうち第２洗浄部２２に対向する部分は大気に露出されている。また、第２循環ライン５４も同様に、大気と熱交換可能に構成されている。このようにして、第２洗浄液１２が大気と熱交換可能になり、第２洗浄液１２が自然冷却されて、第２洗浄液１２の温度を周囲温度付近の温度に維持することができ、第２洗浄部２２の温度が上昇することを抑制している。
【００３４】
このような構成により、第１洗浄部２１から上昇する脱炭素燃焼排ガス３が第２回収部２２ａに供給され、第２液分散器２２ｂから分散落下した第２洗浄液１２が第２回収部２２ａに供給される。第２回収部２２ａにおいて、脱炭素燃焼排ガス３と第２洗浄液１２とが気液接触して、脱炭素燃焼排ガス３に含有されるアミンが第２洗浄液１２に吸収されて回収される。このことにより、脱炭素燃焼排ガス３が洗浄される。第２回収部２２ａにおいて脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄した第２洗浄液１２は、第２回収部２２ａから流下して第２洗浄液貯留部２２ｃに貯留される。また、第２洗浄液１２の温度は第１洗浄液１１の温度より低くなっている。このことにより、脱炭酸燃焼排ガス３は第２洗浄液１２によって冷却され、脱炭酸燃焼排ガス５に含有される水分が凝縮される。凝縮された水分は、第２洗浄液１２に取り込まれて混合され、第２回収部２２ａから落下し、第２洗浄液貯留部２２ｃに貯留される。第２洗浄液１２により洗浄された脱炭酸燃焼排ガス３は、吸収塔２０内を更に上昇し、吸収塔２０の頂部から排出されて、大気に放出される。
【００３５】
第２洗浄液１２には、脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄する際にアミンが溶け込む。このことにより、洗浄を繰り返すと第２洗浄液１２のアミン濃度が上昇し、第２洗浄部２２の洗浄能力が低下し得る。このため、第２洗浄液１２の水質管理として、常時、第２洗浄液１２を新しい洗浄液に入れ替えるようにしてもよい。あるいは、第２洗浄液１２のｐＨ測定を行い、所定の基準値を超えた場合に、第２洗浄液１２を新しい洗浄液に入れ替えてもよい。
【００３６】
また、再生塔３０は、上述したアミン再生部３０ａから排出された二酸化炭素含有ガス８を、凝縮水９で洗浄して、二酸化炭素含有ガス８に同伴するアミンを回収する再生塔洗浄部３７を有している。再生塔洗浄部３７は、アミン再生部３０ａの上方に設けられている。
【００３７】
再生塔洗浄部３７は、二酸化炭素含有ガス８と凝縮水９とを気液接触させて二酸化炭素含有ガス８からアミンを回収する再生塔回収部３７ａ（充填層）と、再生塔回収部３７ａの上方に設けられ、凝縮水９を再生塔回収部３７ａに向けて分散落下させる液分散器３７ｂと、を有している。
【００３８】
このような構成により、アミン再生部３０ａから上昇する二酸化炭素ガス含有ガス７が再生塔回収部３７ａに供給される。一方、凝縮水用ポンプ４２から液分散器３７ｂに凝縮水９が供給され、液分散器３７ｂから分散落下した凝縮水９が再生塔回収部３７ａに供給される。再生塔回収部３７ａにおいて、二酸化炭素含有ガス８と凝縮水９とが気液接触して、二酸化炭素含有ガス８に含有されるアミンが凝縮水９に吸収されて回収される。このことにより、二酸化炭素含有ガス８が洗浄される。二酸化炭素含有ガス８は凝縮水９によって冷却されるため、二酸化炭素含有ガス８に含有される蒸気が凝縮され、凝縮水９と混合される。洗浄された二酸化炭素含有ガス８は、再生塔３０内を上昇し、再生塔３０の頂部から排出される。再生塔回収部３７ａにおいて二酸化炭素含有ガス８を洗浄した凝縮水９は、再生塔回収部３７ａから流下してアミン再生部３０ａに供給され、リッチ液４と混合される。
【００３９】
ところで、二酸化炭素回収部２０ａの出口には、第１デミスター６１が設けられている。より詳細には、第１デミスター６１は、液分散器２０ｂと、第１洗浄部２１の第１洗浄液貯留部２１ｃとの間に設けられている。このことにより、二酸化炭素回収部２０ａから排出された脱炭酸燃焼排ガス３は、第１デミスター６１を通過して上昇する。この際、第１デミスター６１は、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する吸収液のミストを捕捉する。
【００４０】
第１洗浄部２１の出口には、第２デミスター６２が設けられている。より詳細には、第２デミスター６２は、第１洗浄部２１の第１液分散器２１ｂと、第２洗浄部２２の第２洗浄液貯留部２２ｃとの間に設けられている。このことにより、第１洗浄部２１から排出された脱炭酸燃焼排ガス３は、第２デミスター６２を通過して上昇する。この際、第２デミスター６２は、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する吸収液のミストや第１洗浄液１１のミストを捕捉する。
【００４１】
第２洗浄部２２の出口には、第３デミスター６３が設けられている。より詳細には、第３デミスター６３は、第２洗浄部２２の第２液分散器２２ｂの上方（第２液分散器２２ｂと吸収塔２０の頂部との間）に設けられている。このことにより、第２洗浄部２２から排出された脱炭酸燃焼排ガス３は、第３デミスター６３を通過して上昇する。この際、第３デミスター６３は、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する吸収液のミストや、第１洗浄液１１のミスト、第２洗浄液１２のミストを捕捉する。
【００４２】
再生塔３０のアミン再生部３０ａの出口には、第４デミスター６４が設けられている。より詳細には、第４デミスター６４は、液分散器３０ｂと、再生塔洗浄部３７の再生塔回収部３７ａとの間に設けられている。このことにより、アミン再生部３０ａから排出された二酸化炭素含有ガス８は、第４デミスター６４を通過して上昇する。この際、第４デミスター６４は、二酸化炭素含有ガス８に同伴する吸収液のミストを捕捉する。
【００４３】
再生塔洗浄部３７の出口には、第５デミスター６５が設けられている。より詳細には、第５デミスター６５は、液分散器３７ｂの上方（液分散器３７ｂと再生塔３０の頂部との間）に設けられている。このことにより、再生塔洗浄部３７から排出された二酸化炭素含有ガス８は、第５デミスター６５を通過して上昇する。この際、第５デミスター６５は、二酸化炭素含有ガス８に同伴する吸収液のミストや凝縮水９のミストを捕捉する。
【００４４】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００４５】
まず、第１洗浄部２１、第２洗浄部２２を用いたガス洗浄法での一般的な課題について説明する。
【００４６】
一般的に、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収し、脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄するために、第１洗浄部２１および第２洗浄部２２が設けられる。この際、脱炭酸燃焼排ガス３と洗浄液との接触面積を増加させるために、第１回収部２１ａおよび第２回収部２２ａは、棚段によって構成されることもあるが、充填層によって構成されることが多い。この場合、主に以下のような３つの課題が挙げられる。
【００４７】
［１］充填層表面を流下する洗浄液は偏流しやすい。このことにより、充填層表面の全体が濡れなくなるため（ショートパス発生）、脱炭酸燃焼排ガス３が洗浄液と接触せずに、洗浄されることなく充填層をすり抜けるという課題がある。
【００４８】
［２］脱炭酸燃焼排ガス３に同伴して大気中に放出されるアミンの形態には、ガス状の形態と、ミスト状の形態とがある。このうちミスト状の形態のアミンは、充填層に回収されにくい。このため、ミストを捕捉するものとしてデミスターが設けられる。しかしながら、デミスターであっても、径１０μｍ以下のミストが捕捉されにくいという課題がある。
【００４９】
［３］充填層表面を流下する洗浄液は、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴されるアミンを吸収するが、その吸収速度は、気液接触界面における洗浄液のアミン濃度と、脱炭酸燃焼排ガス３のアミン濃度とに依存する。すなわち、気液接触界面における洗浄液のアミン濃度を常に低濃度に維持できれば、洗浄液がアミンを吸収する速度を高く維持することができる。しかしながら、気液接触界面における洗浄液のアミン濃度は、脱炭酸燃焼排ガス３中のアミンを吸収することによってすぐに上昇する。そして、洗浄液中のアミンの拡散速度が遅いため、気液接触界面で洗浄液に吸収されたアミンが洗浄液内へ拡散しにくい。このため、気液接触界面における洗浄液のアミン濃度は高濃度で維持され、アミン吸収速度の低下を招くという課題がある。
【００５０】
これらの課題を解決するために、本実施の形態では、凝縮現象を活用する手法を採用している。すなわち、本実施の形態では、第１洗浄部２１の温度よりも第２洗浄部２２の温度を小さくして、第１洗浄部２１から排出された脱炭酸燃焼排ガス３が第２洗浄部２２を通過する際に冷却されて、脱炭酸燃焼排ガス３が含有する水分を凝縮させている。凝縮された水分を活用して、上記課題の解決を図っている。
【００５１】
第１洗浄部２１の温度よりも第２洗浄部２２の温度を小さくする方法としては、２つ考えられる。一つ目は、第１洗浄部２１を加熱する方法、二つ目は、第２洗浄部２２を冷却する方法である。
【００５２】
洗浄液中のアミン蒸気圧を低減することを目的として、洗浄液を冷却することがある。しかしながら、一般的な洗浄液の運用温度が３０℃〜４０℃程度であるのに対し、冷却された洗浄液の温度は２０℃〜３０℃程度に留まり、冷却によって得られる温度差は小さくなる。このことから、第２洗浄液１２を冷却することによって第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との温度差を大きくすることは困難となる。また、温度差を拡大するために第２洗浄液１２を冷却能力の高いチラーなどを用いて冷却した場合には、冷却に要するエネルギーが急増してしまう。二酸化炭素回収システム１の大きな課題の一つが、二酸化炭素を回収するために要するエネルギーをいかに低減するかである。このため、脱炭酸燃焼排ガス３を冷却するためのエネルギーが増大することは好ましくない。
【００５３】
そこで、本実施の形態では、二酸化炭素回収システム１の外部（周辺設備）での廃熱を活用する。すなわち、通常では常温でまたは冷却されて使用される第１洗浄液１１を廃熱で加熱することで、第１洗浄部２１の温度を上昇させている。これにより第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との温度差を拡大させて、第２洗浄部２２における凝縮水分量を増大させている。第１洗浄部２１の温度は、二酸化炭素回収部２０ａの上端部での温度よりも５℃〜５０℃高いことが好ましく、１０℃〜３０℃高いことがより一層好ましい。
【００５４】
凝縮現象を活用することにより上述した３つの課題が解決される理由を以下に述べる。
【００５５】
［１］凝縮は、充填層の空隙を流れる脱炭酸燃焼排ガス３から発生する。脱炭酸燃焼排ガス３は、充填層を均一に流れる。このため、凝縮された水分によって充填層の表面を均一に塗らすことができ、脱炭酸燃焼排ガス３が洗浄されることなく充填層をすり抜けることを抑制できる。
【００５６】
［２］凝縮は、小粒径ミストを核として発生する。このため、凝縮水分量を増大させることにより、ミスト径を増大させる効果が見込める。ミスト径が増大すると、ミストが充填層またはデミスターによって捕捉されやすくなる。
【００５７】
［３］凝縮水分量を増大させることにより、凝縮された水分が洗浄液に取り込まれる。このことにより、凝縮が発生している間、洗浄液の気液接触界面が、凝縮された水分によって置き換わる。このため、気液接触界面における洗浄液のアミン濃度を低濃度に維持することができ、アミン吸収速度の低下を抑制することができる。
【００５８】
このようにして、上述した３つの課題を解決することができ、脱炭酸燃焼排ガス３からのアミンの吸収速度を高めてアミンを効果的に捕捉し、アミンの回収量が低下することを抑制できる。
【００５９】
このように本実施の形態によれば、吸収塔２０の二酸化炭素回収部２０ａから排出された脱炭酸燃焼排ガス３が、二酸化炭素回収部２０ａの上端部の温度より高くかつ第２洗浄液１２の温度より高い第１洗浄液１１によって洗浄される。このことにより、第１洗浄部２１の温度を上昇させることができ、第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との温度差を拡大させて、第２洗浄部２２を通過する脱炭酸燃焼排ガス３からの凝縮水分量を増大させることができる。このため、第２洗浄部２２におけるアミンの回収量を増大させることができ、この結果、アミンの大気中への放出量を低減することができる。
【００６０】
また、本実施の形態によれば、加熱器５２に、第１洗浄液１１を加熱するための熱源として、再生塔３０から熱交換器３１を介してリーン液５が供給される。このことにより、廃熱である熱交換器３１から排出されるリーン液５を用いて第１洗浄液１１を加熱することができる。このため、第１洗浄液１１を加熱するために要するエネルギーに、廃熱を有効利用することができ、二酸化炭素回収システム１で使用されるエネルギーが増大することを抑制できる。また、この場合、リーン液用冷却器３５の冷却能力を低減して、冷却に要するエネルギーを低減することができ、場合によっては、リーン液用冷却器３５を省略することも可能となる。
【００６１】
また、本実施の形態によれば、第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との間に第２デミスター６２が設けられている。このことにより、第２デミスター６２を通過する脱炭酸燃焼排ガス３から、吸収液のミストおよび第１洗浄液１１のミストを捕捉することができ、アミンの大気中への放出量をより一層低減することができる。さらに、本実施の形態によれば、第２洗浄部２２の上方に第３デミスター６３が設けられている。このことにより、第３デミスター６３を通過する脱炭酸燃焼排ガス３から、吸収液のミスト、第１洗浄液１１のミストおよび第２洗浄液１２のミストを捕捉することができ、アミンの大気中への放出量をより一層低減することができる。
【００６２】
なお、上述した本実施の形態においては、加熱器５２に、第１洗浄液１１を加熱するための熱源として、再生塔３０から熱交換器３１を介してリーン液５が供給される例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、第１洗浄液１１を加熱することが可能であれば、加熱器５２の構成は任意とすることができる。
【００６３】
例えば、図２に示すように、加熱器５２に、リボイラー３３から、リーン液５を加熱した加熱媒体６が供給されるようにしてもよい。この場合においても、第１洗浄部２１の温度を上昇させることができるとともに、第１洗浄液１１を加熱するために要するエネルギーに、廃熱を有効利用することができる。一般に、リボイラー３３を通過して加熱媒体６は、二酸化炭素回収部２０ａの上端部の温度より高い温度を有している。このことにより、リボイラー３３から排出された加熱媒体６によって、第１洗浄液１１を加熱して、第１洗浄液１１の温度を、二酸化炭素回収部２０ａの上端部の温度より高く、かつ第２洗浄液１２の温度より高くすることができる。なお、図２においては、熱交換器３１から排出されたリーン液５は、加熱器５２に供給されることなく、リーン液用冷却器３５に供給されるようになっている。
【００６４】
また、例えば、図３に示すように、加熱器５２に、吸収塔２０の二酸化炭素回収部２０ａに供給される前の燃焼排ガス２が供給されるようにしてもよい。この場合、加熱器５２において第１洗浄液１１を加熱した後に、第１洗浄液１１を加熱した燃焼排ガス２が、二酸化炭素回収部２０ａに供給される。この場合においても、第１洗浄部２１の温度を上昇させることができるとともに、第１洗浄液１１を加熱するために要するエネルギーに、廃熱を有効利用することができる。一般に、ボイラーから排出される燃焼排ガス２は、二酸化炭素回収部２０ａの上端部の温度より高い温度を有している。このことにより、ボイラーから排出された燃焼排ガス２によって、第１洗浄液１１を加熱して、第１洗浄液１１の温度を、二酸化炭素回収部２０ａの上端部の温度より高く、かつ第２洗浄液１２の温度より高くすることができる。
【００６５】
より具体的には、火力発電所のボイラーから排出される燃焼排ガスは、脱硝装置、脱塵装置、脱硫装置などを通過して二酸化炭素回収システム１に供給されるが、二酸化炭素回収システム１に供給される前の燃焼排ガス２の温度は、５０℃〜９０℃程度となっている。このことにより、燃焼排ガス２は、二酸化炭素回収システム１に供給される前に排ガス用冷却器（図示せず）によって冷却されることが多い。このため、図３に示す形態によれば、燃焼排ガス２は、加熱器５２によって第１洗浄液１１を加熱することにより冷却されるため、排ガス用冷却器において燃焼排ガス２を冷却するために要するエネルギーを低減することができ、場合によっては、排ガス用冷却器を省略することも可能となる。なお、図３においては、図２と同様に、熱交換器３１から排出されたリーン液５は、加熱器５２に供給されることなく、リーン液用冷却器３５に供給されるようになっている。
【００６６】
さらに、上述した本実施の形態においては、第１洗浄部２１の第１液分散器２１ｂと第２洗浄部２２の第２洗浄液貯留部２２ｃとの間に第２デミスター６２が設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、このような第２デミスター６２は設けられていなくてもよい。この場合、第１洗浄部２１から排出される脱炭酸燃焼排ガス３は、デミスターを通過することなく、第２洗浄部２２に直接的に供給される。このことにより、脱炭酸燃焼排ガス３を、水分量が多い状態で第２洗浄部２２に供給することができ、第２洗浄部２２において脱炭酸燃焼排ガス３から凝縮される凝縮水分量を増大させることができる。このため、第２洗浄部２２における脱炭酸燃焼排ガス３の洗浄効率を向上させることができる。
【００６７】
（第２の実施の形態）
次に、図４を用いて、本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収システムについて説明する。
【００６８】
図４に示す第２の実施の形態においては、第１洗浄部が第１断熱材により覆われている点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図４において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６９】
図４に示すように、本実施の形態における第１洗浄部２１は、第１断熱材７１により覆われている。
【００７０】
より具体的には、吸収塔２０の収容容器２０ｃのうち第１洗浄部２１に対向する部分が第１断熱材７１により覆われている。第１断熱材７１は、収容容器２０ｃの外側に取り付けられている。ここで断熱材とは、第１洗浄部２１が大気と熱交換することを抑制するために設けられる部材である。第１断熱材７１には、第１洗浄部２１が大気と熱交換することを抑制可能であれば、任意の材料を用いて、任意の構成とすることができる。なお、第１断熱材７１には、収容容器２０ｃの熱伝導率より小さい熱伝導率を有する材料を使用してもよい。この場合、第１洗浄部２１が大気と熱交換することをより一層抑制することができる。
【００７１】
一方、第２洗浄部２２は、上述したような断熱材によって覆われてはいない。このことにより、吸収塔２０の収容容器２０ｃのうち第２洗浄部２２に対向する部分は大気に露出されている。このようにして、第２洗浄液１２を大気と熱交換可能にし、第２洗浄液１２が自然冷却されて、第２洗浄液１２の温度を周囲温度付近の温度に維持することができる。このため、第２洗浄部２２の温度が上昇することを抑制し、第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との温度差を拡大させている。
【００７２】
このように本実施の形態によれば、第１洗浄部２１が第１断熱材７１により覆われている。このことにより、第１洗浄部２１が大気と熱交換することを抑制することができ、第１洗浄部２１の温度が低下することを抑制できる。このため、第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との温度差をより一層拡大させて、第２洗浄部２２を通過する脱炭酸燃焼排ガス３からの凝縮水分量をより一層増大させることができる。
【００７３】
（第３の実施の形態）
次に、図５を用いて、本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収システムについて説明する。
【００７４】
図５に示す第３の実施の形態においては、第２洗浄液が洗浄用冷却器によって冷却される点が主に異なり、他の構成は、図４に示す第２の実施の形態と略同一である。なお、図５において、図４に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７５】
図５に示すように、本実施の形態における二酸化炭素回収システム１は、第２洗浄液１２を冷却する洗浄用冷却器７３を更に備えている。洗浄用冷却器７３は、第２循環ライン５４に設けられている。洗浄用冷却器７３には、第２洗浄液１２を冷却するための冷却媒体として、二酸化炭素回収システム１の外部から冷却媒体（例えば、クリーングタワーの冷却水や、海水）が供給される。このようにして、洗浄用冷却器７３は、第２循環ライン５４を流れる第２洗浄液１２を冷却するようになっている。なお、図５に示す形態においては、洗浄用冷却器７３は、第２循環ポンプ５５の下流側に設けられているが、第２洗浄液１２の冷却能力が確保できれば、第２循環ポンプ５５の上流側に設けられていてもよい。
【００７６】
また、図５に示すように、第２洗浄部２２は、第２断熱材７２により覆われていることが好適である。
【００７７】
より具体的には、吸収塔２０の収容容器２０ｃのうち第２洗浄部２２に対向する部分が、第２断熱材７２により覆われている。第２断熱材７２は、収容容器２０ｃの外側に取り付けられている。第２断熱材７２には、第１断熱材７１と同様に、第２洗浄部２２が大気と熱交換することを抑制可能であれば、任意の材料を用いて、任意の構成とすることができる。なお、第２断熱材７２には、収容容器２０ｃの熱伝導率より小さい熱伝導率を有する材料を使用してもよい。この場合、第２洗浄部２２が大気と熱交換することをより一層抑制することができる。
【００７８】
このように本実施の形態によれば、第２洗浄液１２が洗浄用冷却器７３によって冷却されている。このことにより、第２洗浄部２２の温度を低下させることができる。このため、第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との温度差をより一層拡大させて、第２洗浄部２２を通過する脱炭酸燃焼排ガス３からの凝縮水分量をより一層増大させることができる。
【００７９】
また、本実施の形態によれば、第２洗浄部２２が第２断熱材７２により覆われている。このことにより、第２洗浄部２２が、大気と熱交換することを抑制することができ、第２洗浄部２２の温度をより一層低下させることができる。このため、第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との温度差をより一層拡大させることができる。
【００８０】
（第４の実施の形態）
次に、図６を用いて、本発明の第４の実施の形態における二酸化炭素回収システムについて説明する。
【００８１】
図６に示す第４の実施の形態においては、第２洗浄液は循環されることがなく、第２洗浄部の第２洗浄液貯留部に貯留された第２洗浄液がバイパスラインによって第１洗浄部に供給される点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図６において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８２】
図６に示すように、本実施の形態においては、図１に示すような第２循環ライン５４は設けられておらず、第２洗浄液１２は循環されない。より具体的には、第２洗浄部２２の第２洗浄液貯留部２２ｃに貯留された第２洗浄液１２は、液分散器を介して第２回収部２２ａに供給されるようにはなっていない。このことにより、脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄してアミンを回収した第２洗浄液１２が第２回収部２２ａに供給されることを回避し、第２回収部２２ａにおける第２洗浄液１２のアミン濃度を低濃度に維持している。
【００８３】
また、本実施の形態においては、第２回収部２２ａに第２洗浄液１２を供給する第２液分散器２２ｂ（図１参照）も設けられておらず、第２洗浄部２２の外部から第２回収部２２ａに第２洗浄液１２が供給されるようにはなっていない。
【００８４】
本実施の形態における第２洗浄液１２は、第２回収部２２ａにおいて脱炭酸燃焼排ガス３から得られる凝縮水分によって構成されている。より具体的には、第２洗浄部２２の第２回収部２２ａの充填層の表面には、第２洗浄液１２として、脱炭酸燃焼排ガス３からの水分が凝縮して付着する。このことにより、凝縮が発生している間、第２洗浄液１２の気液接触界面が、アミン濃度の低い凝縮水分によって置き換えられ、気液接触界面における第２洗浄液１２のアミン濃度を低濃度に維持している。なお、脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄した第２洗浄液１２は、第２回収部２２ａから流下して第２洗浄液貯留部２２ｃに貯留される。
【００８５】
ところで、第２洗浄液１２のアミン濃度を低濃度に維持するためには、第２洗浄液１２を新しい洗浄液に交換するという方法も考えられる。この場合、洗浄液を交換する場合には大量の廃液が生じる。これに対して本実施の形態によれば、第２洗浄液１２が、凝縮水分によって構成されているため、廃液が大量に生じることを防止できる。すなわち、第２洗浄液１２のアミン濃度を低濃度に維持しながら廃液が大量に生じることを防止できる。
【００８６】
第２洗浄部２２に供給される脱炭酸燃焼排ガス３のアミン濃度は、第１洗浄部２１を通過したことにより、第１洗浄部２１における脱炭酸燃焼排ガス３のアミン濃度よりも低くなっている。この場合、第２洗浄液１２の濃度が高いとアミン吸収速度が低下するおそれがある。しかしながら、本実施の形態によれば、第２洗浄液１２が凝縮水分によって構成されているため、アミン濃度を低濃度に維持することができ、アミン濃度が比較的低い脱炭酸燃焼排ガス３であってもアミン吸収速度が低下することを抑制できる。このため、アミンを効果的に回収し、第２洗浄部２２から排出される脱炭酸燃焼排ガス３のアミン濃度をより一層低減することができる。
【００８７】
本実施の形態による二酸化炭素回収システム１は、第２洗浄部２２において脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄した第２洗浄液１２を第１洗浄部２１に供給するバイパスライン７４を更に備えている。バイパスライン７４の一端は、第２洗浄部２２の第２洗浄液貯留部２２ｃに連結されており、他端は、第１洗浄部２１の第１洗浄液貯留部２１ｃに連結されている。図６に示す形態では、バイパスライン７４にバイパスポンプ７５が設けられている。第２洗浄液貯留部２２ｃに貯留された第２洗浄液１２が、バイパスポンプ７５によって第１洗浄液貯留部２１ｃに供給される。そして、第２洗浄液１２は、第１洗浄液１１と混合されて、第１洗浄部２１において第１洗浄液１１として再利用される。なお、第２洗浄液１２は、上述したように凝縮水分によって構成されている場合には、第１洗浄部２１への供給量を少なくすることができ、第１洗浄液１１の貯留量が過度に増大することを抑制できる。また、第２洗浄液貯留部２２ｃの第２洗浄液１２を重力によって第１洗浄液貯留部２１ｃに供給可能であれば、バイパスポンプ７５は設けられていなくてもよい。
【００８８】
このように本実施の形態によれば、第２洗浄部２２の第２洗浄液貯留部２２ｃに貯留された第２洗浄液１２が第２回収部２２ａに供給されず、第２洗浄液１２が循環されないようになっている。このことにより、脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄してアミンを吸収した第２洗浄液１２が第２回収部２２ａに供給されることを回避できる。このため、第２洗浄液１２の気液接触界面における第２洗浄液１２のアミン濃度を低濃度に維持することができ、アミン吸収速度が低下することを抑制できる。この結果、第２洗浄部２２におけるアミンの回収量を増大させることができ、アミンの大気中への放出量を低減することができる。
【００８９】
また、本実施の形態によれば、第２洗浄部２２において脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄した第２洗浄液１２は、バイパスライン７４によって第１洗浄部２１に供給される。このことにより、アミン濃度が比較的低い第２洗浄液１２を第１洗浄液１１に混合させることができ、第１洗浄液１１のアミン濃度を低くすることができる。このため、第１洗浄部２１におけるアミン吸収速度が低下することを抑制でき、第１洗浄部２１におけるアミンの回収量を増大させることがでる。
【００９０】
（第５の実施の形態）
次に、図７を用いて、本発明の第５の実施の形態における二酸化炭素回収システムについて説明する。
【００９１】
図７に示す第５の実施の形態においては、第３洗浄部の第３洗浄液が酸を含む点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図７において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９２】
図７に示すように、本実施の形態における吸収塔２０は、第２洗浄部２２から排出された脱炭酸燃焼排ガス３を、第３洗浄液１３で洗浄して、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収する第３洗浄部２３を更に有している。すなわち、第２洗浄部２２の上方であって、第３デミスター６３の上方に、第３洗浄部２３が設けられている。
【００９３】
第３洗浄部２３は、第２洗浄部２２と同様の構成を有しており、第３洗浄液１３と脱炭酸燃焼排ガス３とを気液接触させて脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する吸収液成分であるアミンを回収する第３回収部２３ａ（充填層）と、第３回収部２３ａの上方に設けられ、第３洗浄液１３を第３回収部２３ａに向けて分散落下させる第３液分散器２３ｂと、第３回収部２３ａの下方に設けられ、第３回収部２３ａから流下する第３洗浄液１３を貯留する第３洗浄液貯留部２３ｃと、を有している。
【００９４】
第３洗浄部２３には、第３洗浄液１３を循環させる第３循環ライン５７が連結されている。すなわち、第３循環ライン５７には、第３循環ポンプ５８が設けられており、第３洗浄液貯留部２３ｃに貯留されている第３洗浄液１３を抜き出して第３液分散器２３ｂに供給し、第３洗浄液１３を循環させる。第３液分散器２３ｂに供給された第３洗浄液１３は、分散落下して第３回収部２３ａに供給される。
【００９５】
このような構成により、第２洗浄部２２から排出された脱炭酸燃焼排ガス３を第３洗浄液１３によって洗浄し、第３洗浄液１３がアミンを吸収して回収している。第３洗浄部２３は、第２洗浄部２２と同様の構成を有しているため、詳細な説明は省略する。なお、第３洗浄部２３の出口であって、第３液分散器２３ｂの上方に、第６デミスター６６が設けられており、第３回収部２３ａから排出された脱炭酸燃焼排ガス３は、第６デミスター６６を通過して上昇する。この際、第６デミスター６６は、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する吸収液のミストや、第１洗浄液１１のミスト、第２洗浄液１２のミスト、第３洗浄液１３のミストを捕捉する。
【００９６】
第３洗浄液１３は、酸を含んでいる。第３洗浄液１３に添加する酸の例としては、例えば、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、ホウ酸などを挙げることができる。酸は、所望の濃度で第３洗浄液１３に添加することが好適である。酸が添加された第３洗浄液１３は、ｐＨ計測器、超音波計測器、赤外吸光計測器、密度計測器などによって、管理することが好ましく、この中でもｐＨ計測器による管理が好適である。すなわち、第３洗浄液１３に酸を添加することによりｐＨ値は低下していくが、アミンはアルカリ性を有しているため、第３洗浄液１３のアミン濃度が増加するに従い、ｐＨ値は増加する傾向にある。このため、ｐＨ値を管理することにより、第３洗浄液１３のアミン濃度を容易に管理することができる。例えば、ｐＨ値を８以下、より好ましくは、７以下にするようにアミン濃度を管理することにより、アミン吸収速度の低下を効果的に抑制することができる。
【００９７】
このように本実施の形態によれば、第２洗浄部２２から排出された脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収する第３洗浄液１３が酸を含んでいる。第２洗浄部２２を通過したことによりアミン濃度が低くなった脱炭酸燃焼排ガス３であっても、アミン吸収速度が低下することを抑制できる。このため、アミンを効果的に回収し、第３洗浄部２３から排出される脱炭酸燃焼排ガス３のアミン濃度をより一層低減することができる。
【００９８】
なお、上述した本実施の形態においては、第２洗浄部２２の上方に第３洗浄部２３が設けられ、第３洗浄部２３において脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄する第３洗浄液１３が酸を含んでいる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、第３洗浄部２３が設けられていない場合には、第２洗浄部２２の第２洗浄液１２が酸を含むようにしてもよい。この場合においても、アミンを効果的に回収し、第２洗浄部２２から排出される脱炭酸燃焼排ガス３のアミン濃度をより一層低減することができる。すなわち、吸収塔２０内に、複数の洗浄部が設けられている場合に、最上部に位置する洗浄部の洗浄液に酸を含めることが好適である。
【００９９】
（第６の実施の形態）
次に、図８を用いて、本発明の第６の実施の形態における二酸化炭素回収システムについて説明する。
【０１００】
図８に示す第６の実施の形態においては、リボイラーから吸収液を加熱した加熱媒体が第２洗浄部に供給されて第１洗浄液と混合される点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図８において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１０１】
本実施の形態においては、図１に示すような加熱器５２の代わりに、加熱媒体供給ライン７６が設けられて、リボイラー３３からの加熱媒体６によって、第１洗浄液１１が供給されるようになっている。
【０１０２】
より具体的には、図８に示すように、加熱部は、リボイラー３３から、リーン液５を加熱した加熱媒体６を第１洗浄部２１に供給して第１洗浄液１１と混合させる加熱媒体供給ライン７６により構成されている。加熱媒体供給ライン７６の一端は、リボイラー３３の加熱媒体排出部に連結され、他端は、吸収塔２０の収容容器２０ｃのうち第１洗浄部２１の第１回収部２１ａと第１洗浄液貯留部２１ｃとの間の部分に連結されている。
【０１０３】
このような構成により、リボイラー３３から加熱媒体供給ライン７６を通過した加熱媒体６は、第１洗浄部２１の第１回収部２１ａと第１洗浄液貯留部２１ｃとの間の領域に供給されて流下し、第１洗浄液貯留部２１ｃに貯留される。このことにより、比較的温度の高い加熱媒体６が、第１洗浄液１１と混合され、第１洗浄液１１を加熱して第１洗浄液１１の温度が上昇する。一般に、リボイラー３３を通過した加熱媒体６は、二酸化炭素回収部２０ａの上端部の温度より高い温度を有している。このようにして、加熱媒体供給ライン７６は、第１洗浄液１１を加熱して、第１洗浄液１１の温度を、二酸化炭素回収部２０ａの上端部の温度より高く、かつ第２洗浄液１２の温度より高くすることができる。
【０１０４】
このように本実施の形態によれば、リボイラー３３から、リーン液５を加熱した加熱媒体６が加熱媒体供給ライン７６を介して第１洗浄部２１に供給される。このことにより、比較的温度の高い加熱媒体６が、第１洗浄液１１と混合され、第１洗浄液１１を加熱して、第１洗浄液１１の温度を上昇させることができる。このことにより、第１洗浄部２１の温度を上昇させることができ、第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との温度差を拡大させて、第２洗浄部２２を通過する脱炭酸燃焼排ガス３からの凝縮水分量を増大させることができる。また、加熱媒体６が第１洗浄液１１に直接的に供給されて混合されるため、加熱媒体６によって第１洗浄液１１を直接的に加熱することができ、第１洗浄液１１の加熱効率を向上させることができる。
【０１０５】
以上述べた実施の形態によれば、アミンの大気中への放出量を低減することができる。
【０１０６】
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。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【０１０７】
１      二酸化炭素回収システム
２      燃焼排ガス
３      脱炭酸燃焼排ガス
４      リッチ液
５      リーン液
６      加熱媒体
８      二酸化炭素含有ガス
９      凝縮水
１０    二酸化炭素ガス
１１    第１洗浄液
１２    第２洗浄液
１３    第３洗浄液
２０    吸収塔
２０ａ  二酸化炭素回収部
２１    第１洗浄部
２２    第２洗浄部
２２ａ  第２回収部
２２ｃ  第２洗浄液貯留部
２３    第３洗浄部
３０    再生塔
３１    熱交換器
３３    リボイラー
５０    第１循環ライン
５２    加熱器
６２    第２デミスター
６３    第３デミスター
７１    第１断熱材
７２    第２断熱材
７３    洗浄用冷却器
７４    バイパスライン
７６    加熱媒体供給ライン
【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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