(57)【要約】【課題】再生装置内の圧力を効率的に減圧することができ、その再生装置内を減圧することによって二酸化炭素とともに放出される水蒸気を熱エネルギとして回収し、システムとしての省エネルギ化を促進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】排ガス１０３中の二酸化炭素を吸収液１５０に吸収させる吸収塔１００と、二酸化炭素を吸収した吸収液１５０から二酸化炭素を放出させて吸収液１５０を再生する再生塔１１０と、液体循環ライン１３３を循環する液体１２３の流れを利用して再生塔１１０内の気体を流引する流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃを備え、再生塔１１０内を減圧し、気体を回収する減圧装置１２０とを備え、システムとしての省エネルギ化を促進することができる。【選択図】図１
2007000841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス導入口、吸収用吸収液導入口、残りガス排出口および吸収液排出口を備え、前記ガス導入口から導入されたガスと前記吸収用吸収液導入口から導入された吸収液とを気液接触させて前記吸収液に前記ガス中の二酸化炭素を吸収させる吸収装置と、
再生用吸収液導入口、再生吸収液排出口および二酸化炭素取出口を備え、前記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前記吸収液を再生する再生装置と、
前記吸収装置の吸収液排出口から排出される吸収液を前記再生装置の再生用吸収液導入口に導く第１の吸収液ラインと、
前記再生装置の再生吸収液排出口から排出される吸収液を前記吸収装置の吸収用吸収液導入口に導く第２の吸収液ラインと、
所定温度の液体を循環させる液体循環ラインおよび前記液体循環ラインを循環する液体の流れを利用して前記再生装置内の気体を流引する流引装置を備え、前記再生装置内を減圧し、前記気体を回収する減圧装置と
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】
前記減圧装置内の所定温度の液体を、前記第１の吸収液ラインまたは前記再生装置に導く液体導出ラインをさらに具備する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】
前記減圧装置の液体循環ラインに循環される液体の平均温度は、前記吸収装置内の吸収液の平均温度とほぼ等しい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】
前記減圧装置の液体循環ラインに循環される液体の平均温度は、前記再生装置内の吸収液の平均温度とほぼ等しい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５】
前記吸収液の主な溶質が、炭酸ナトリウムまたは炭酸カリウム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】
前記ガスが、ボイラ、焼却炉からの排ガス、または採掘された二酸化炭素を含有する天然ガス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】
前記液体循環ラインを循環する液体が、水または耐熱性を有する油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】
前記流引装置が、アスピレータで構成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項９】
ガスと吸収液とを吸収装置に導き、前記ガスと前記吸収液とを気液接触させて前記吸収液に前記ガス中の二酸化炭素を吸収させる吸収工程と、
前記吸収工程で二酸化炭素を吸収した吸収液を再生装置に導き、前記吸収液から前記二酸化炭素を放出させて前記吸収液を再生する再生工程と、
所定温度の液体を循環させ、前記循環する液体の流れを利用して前記再生装置内の気体を流引して前記再生装置内を減圧し、前記気体を回収する減圧回収工程と
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１０】
前記減圧装置内の所定温度の液体を、前記吸収装置または前記再生装置に導く液体導出工程をさらに具備することを特徴とする請求項９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、火力発電所のボイラ、ごみ焼却炉などの排ガスに含まれている二酸化炭素など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、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、アルカリ物質であるアミン化合物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、特許文献１参照。）。
【０００４】
ここで、図３は、吸収液としてアミン水溶液を用い、二酸化炭素を回収する従来の二酸化炭素回収システム２００の概要を示している。
【０００５】
図３に示された従来の二酸化炭素回収システム２００では、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、温度が５０℃程度の吸収液２０４が供給され、この供給された吸収液２０４は、導入された排ガス２０１と接触して、排ガス２０１中の二酸化炭素を吸収する。一方、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。
【０００６】
二酸化炭素を吸収した吸収液２０４は、吸収塔２０３の下部から抜出しポンプ２０５によって熱交換器２０６に導かれ、さらに再生塔２０７に導かれる。
【０００７】
再生塔２０７に導かれた吸収液２０４は、加熱器２０８のスチーム２０９によって１２０℃程度の温度に加熱されて、撹乱される。そして、二酸化炭素が吸収液２０４から放散され、再び二酸化炭素を吸収できる吸収液２０４に再生される。再生された吸収液２０４は、循環ポンプ２１０により、熱交換器２０６およびクーラ２１１を介して吸収塔２０３の上部へ戻される。一方、吸収液２０４から放散された二酸化炭素は、クーラ２１２を介して分離器２１３に導かれ、分離器２１３よって水分が取り除かれた後に回収される。
【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、再生塔２０７において、ほぼ大気圧下で吸収液２０４を１２０℃程度に加熱して、吸収液２０４を再生していた。
【特許文献１】特開２００２−１２６４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した従来の二酸化炭素回収システム２００においては、再生塔２０７において、循環している膨大な吸収液２０４を大気圧下で再生していたので、吸収液２０４を１２０℃程度の高温に加熱する必要があった。このため、高温のスチーム２０９の排熱が多量に使用され、システムとしての熱効率の向上を図ることが難しかった。
【００１０】
一方、吸収液２０４の加熱温度を下げて、二酸化炭素を放出させるためには、再生塔２０７の内部圧力を減圧する必要がある。しかしながら、再生塔２０７の内部圧力を、例えば、真空ポンプを用いて減じると、多量の水蒸気が分離器２１３に水分として取り除かれ、大きな熱エネルギの損失に繋がる。また、真空ポンプを駆動する際、真空ポンプは発熱し、熱エネルギを外部に放出するため、システムとしての熱効率の向上を図ることが難しかった。
【００１１】
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、再生装置内の圧力を効率的に減圧することができ、その再生装置内を減圧することによって二酸化炭素とともに放出される水蒸気を熱エネルギとして回収し、システムとしての省エネルギ化を促進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】
【００１２】
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、ガス導入口、吸収用吸収液導入口、残りガス排出口および吸収液排出口を備え、前記ガス導入口から導入されたガスと前記吸収用吸収液導入口から導入された吸収液とを気液接触させて前記吸収液に前記ガス中の二酸化炭素を吸収させる吸収装置と、再生用吸収液導入口、再生吸収液排出口および二酸化炭素取出口を備え、前記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前記吸収液を再生する再生装置と、前記吸収装置の吸収液排出口から排出される吸収液を前記再生装置の再生用吸収液導入口に導く第１の吸収液ラインと、前記再生装置の再生吸収液排出口から排出される吸収液を前記吸収装置の吸収用吸収液導入口に導く第２の吸収液ラインと、所定温度の液体を循環させる液体循環ラインおよび前記液体循環ラインを循環する液体の流れを利用して前記再生装置内の気体を流引する流引装置を備え、前記再生装置内を減圧し、前記気体を回収する減圧装置とを具備することを特徴とする。
【００１３】
この二酸化炭素回収システムによれば、吸収装置にガスと吸収液を導いて互いを気液接触させ、ガス中に含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させ、減圧装置によって減圧された再生装置で、吸収液から二酸化炭素を放出させ、吸収液を再生することができる。また、液体循環ラインを循環する液体の流れを利用して再生装置内の気体を流引する流引装置を備えることで、減圧のために使用されるエネルギを削減することができる。
【００１４】
本発明の二酸化炭素回収方法は、ガスと吸収液とを吸収装置に導き、前記ガスと前記吸収液とを気液接触させて前記吸収液に前記ガス中の二酸化炭素を吸収させる吸収工程と、前記吸収工程で二酸化炭素を吸収した吸収液を再生装置に導き、前記吸収液から前記二酸化炭素を放出させて前記吸収液を再生する再生工程と、所定温度の液体を循環させ、前記循環する液体の流れを利用して前記再生装置内の気体を流引して前記再生装置内を減圧し、前記気体を回収する減圧回収工程とを具備することを特徴とする。
【００１５】
この二酸化炭素回収方法によれば、吸収工程において、吸収装置にガスと吸収液を導いて互いを気液接触させ、ガス中に含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させ、減圧回収工程によって減圧された再生装置で、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工程を行うことができる。また、循環する液体の流れを利用して再生装置内の気体を流引する減圧回収工程を備えることで、減圧のために使用されるエネルギを削減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
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、再生装置内の圧力を効率的に減圧することができ、その再生装置内を減圧することによって二酸化炭素とともに放出される水蒸気を熱エネルギとして回収し、システムとしての省エネルギ化を促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
（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の概要を示したものである。
【００１９】
この二酸化炭素回収システム１０は、導入された排ガス１０３と吸収液１５０を気液接触させる吸収塔１００と、二酸化炭素を吸収した吸収液１５０から二酸化炭素を放出させて吸収液１５０を再生する再生塔１１０と、再生塔１１０の内部圧力を減じる減圧装置１２０と、吸収塔１００の吸収液排出口１０１から排出される吸収液１５０を再生塔１１０の再生用吸収液導入口１１１に導く吸収液ライン１３０と、再生塔１１０の再生吸収液排出口１１２から排出される吸収液１５０を吸収塔１００の吸収用吸収液導入口１０２に導く吸収液ライン１３１と、再生塔１１０の上部に設けられた二酸化炭素取出口１１３から再生塔１１０内の二酸化炭素や水蒸気などを減圧装置１２０の流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…に導く二酸化炭素導出ライン１３２と、減圧装置１２０内の液体１２３を流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…を介して循環させる液体循環ライン１３３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。また、二酸化炭素回収システム１０は、減圧装置１２０内の液体１２３を、吸収液ライン１３１に導く、液体導出ライン１３４を備えている。なお、この液体導出ライン１３４は、再生塔１１０の底部と連通するように構成されてもよい。
【００２０】
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。
【００２１】
まず、吸収塔１００と再生塔１１０とに吸収液１５０を還流させる還流経路について説明する。
【００２２】
吸収塔１００の下部には、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、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排ガス１０３に限らず、例えば、天然ガス採掘場で採掘された二酸化炭素を含む天然ガスでもよい。この天然ガスが吸収塔１００内に導入された場合には、天然ガスから二酸化炭素を分離することができるので、高濃度の天然ガスを回収することができる。
【００２３】
また、この排ガス導入口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。吸収塔１００の上部には、再生塔１１０の再生吸収液排出口１１２から排出される吸収液１５０を導入する吸収用吸収液導入口１０２が設けられている。この吸収用吸収液導入口１０２には、吸収液１５０を噴出する吸収液噴出部１０６が設けられている。さらに、吸収塔１００の内部には、この吸収液噴出部１０６から噴出された吸収液１５０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。また、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、二酸化炭素が吸収された排ガス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。
【００２４】
ここで、吸収液噴出部１０６から噴出される吸収液１５０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などを用いてもよい。なお、吸収用吸収液導入口１０２の構成によって、吸収塔１００内に吸収液１５０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。
【００２５】
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を通過する吸収液１５０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、各段に対応して吸収液１５０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と吸収液１５０との気液接触を効率よく行えるならば、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。
【００２６】
さらに、吸収塔１００の底部には、二酸化炭素を吸収した吸収液１５０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が備えられた吸収液ライン１３０の一端と接続されている。吸収液ライン１３０の他端は、再生塔１１０の再生用吸収液導入口１１１に接続されている。
【００２７】
再生塔１１０の底部には、再生された吸収液１５０を排出するための再生吸収液排出口１１２が設けられている。この再生吸収液排出口１１２は、送液ポンプ１６１および冷却器１７０が備えられた吸収液ライン１３１の一端と接続されている。吸収液ライン１３１の他端は、吸収塔１００の吸収用吸収液導入口１０２に接続されている。冷却器１７０は、吸収液ライン１３１を還流する吸収液１５０を冷却するもので、熱交換器などで構成される。冷却器１７０において、吸収液１５０から熱を回収する冷却媒体として、例えば海水や水などを用いてもよい。
【００２８】
また、再生塔１１０には、底部に溜まった吸収液１５０を、例えば、排ガス１０３の熱などを利用して加熱する加熱器１７１が設けられている。なお、再生塔１１０には、例えばフラッシングタンクや、吸収塔１００と同様に、充填材を備えたタンクなどが使用される。さらに、再生塔１１０内に吸収液１５０を供給する際に、例えば、吸収液１５０を微粒化して再生塔１１０内に供給してもよい。この場合には、再生塔１１０の上部に、吸収液１５０を微粒化する吸収液噴出部（図示しない）などを設けることが好ましい。この吸収液噴出部は、例えば、噴霧ノズル、圧力噴射ノズルや、後述する流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃの吸気孔を閉じたような構成を有するノズルなどで構成される。なお、吸収液噴出部の構成は、これらに限られるものではなく、吸収液１５０を微粒化する機構を有するものであればよい。
【００２９】
上記したように、吸収塔１００、吸収液ライン１３０、再生塔１１０、吸収液ライン１３１、吸収塔１００の順に吸収液１５０を還流させる還流経路が形成される。
【００３０】
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、吸収液ライン１３０、１３１に流れる吸収液１５０の流量などを調整している。
【００３１】
次に、再生塔１１０内を減圧し、再生塔１１０内の二酸化炭素や水蒸気を減圧装置１２０に回収する回収経路について説明する。
【００３２】
再生塔１１０の上部には、二酸化炭素取出口１１３が設けられ、二酸化炭素取出口１１３には、二酸化炭素や水蒸気などを減圧装置１２０の流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…に導く二酸化炭素導出ライン１３２の一端が接続されている。一方、二酸化炭素導出ライン１３２の他端は、複数に分岐され、各流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…の吸気孔に接続されている。
【００３３】
減圧装置１２０の下部には、送液ポンプ１６２を備えた液体循環ライン１３３の一端が接続されている。一方、液体循環ライン１３３の他端は、複数に分岐され、減圧装置１２０の上部に配設された各流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…の液体導入孔に接続されている。
【００３４】
また、減圧装置１２０の下部側面には、送液ポンプ１６３を備えた液体導出ライン１３４の一端が接続されている。また、液体導出ライン１３４の他端は、吸収液ライン１３１に介在した冷却器１７０の下流側で、吸収液ライン１３１に連結されている。さらに、減圧装置１２０の上部には、二酸化炭素を外部に取出すための二酸化炭素回収口１２２が設けられている。
【００３５】
ここで、流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃについて、図２を参照して説明する。
【００３６】
図２は、流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃの構成の一例を示す断面図である。図２に示すように、流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃは、液体１２３が流れる液体流路１８０と、その液体流路１８０に流引される気体を導く気体流路１８１とから主に構成されている。液体流路１８０は、液体が流れる方向に、その断面積を徐々に減少させノズル部１８０ａを形成し、その下流側においてその断面積を徐々に増加させる構造を有している。また、気体流路１８１は、液体流路１８０のノズル部１８０ａの直ぐ下流側で、液体流路１８０と連通するように構成されている。
【００３７】
この流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…は、液体循環ライン１３３に介在されているので、液体循環ライン１３３によって循環される液体１２３は、液体導入孔１８２から流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…内に流入し、液体流路１８０を通過する。液体流路１８０のノズル部１８０ａを通過する液体１２３は噴流となり、その噴流の流引作用によって、吸気孔１８３から気体流路１８１を介して、気体Ａが噴流に流引される。流引された気体Ａは、液体１２３とともに液体排出孔１８４から排出され、減圧装置１２０内に導かれる。また、この流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…において、再生塔１１０内の気体Ａを流引するため、再生塔１１０内は減圧される。ここで、液体流路１８０のノズル部１８０ａより上流側で、液体流路１８０を流れる液体１２３に旋回を与える構成を備えてもよい。なお、流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…の構成は、上記した構成に限られるものではなく、上記した作用効果を発揮できるものであればよい。
【００３８】
上記した流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…の構成を備えるものとして、具体的には、アスピレータ（水流ポンプ）などが挙げられる。ここで、減圧装置１２０に設置される流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…の数は、特に限定されるものではなく、用途や運転条件に応じて適宜に設定される。この流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…を備えた減圧装置１２０によって、再生塔１１０内は、絶対圧で、２０〜８０ｋＰａに減圧することができる。
【００３９】
上記したように、再生塔１１０内を減圧し、再生塔１１０内の二酸化炭素や水蒸気を減圧装置１２０に回収する回収経路が形成される。
【００４０】
第１の実施の形態で用いられる吸収液１５０は、水１００ｇ当たりに１０〜２８ｇの炭酸ナトリウムを溶かして、重量濃度を９〜２２％に調整されたものが用いられる。
【００４１】
吸収塔１００における吸収液１５０の温度は、４０〜７５℃に設定されている。また、再生塔１１０における吸収液１５０の温度は、６０〜９０℃に設定されている。
【００４２】
ここで、吸収塔１００における吸収液１５０の温度を４０〜７５℃の範囲に設定したのは、炭酸ナトリウムを主な溶質とする吸収液１５０が４０℃未満であると、吸収液１５０への二酸化炭素の吸収が遅く、７５℃を超えると、吸収液１５０に吸収された二酸化炭素が吸収塔１００内で放散し始めるからである。
【００４３】
また、再生塔１１０における吸収液１５０の温度を６０〜９０℃の範囲に設定したのは、炭酸ナトリウムを主な溶質とする吸収液１５０が６０℃未満であると、二酸化炭素の放出が遅く、９０℃を超えると、吸収液１５０から多量の水分が消失するからである。
【００４４】
また、液体循環ライン１３３に循環される液体１２３は、吸収塔１００における吸収液１５０の温度とほぼ等しく、温度が４０〜７５℃の温水である。温水の温度を４０〜７５℃としたのは、温度が４０℃より低い場合には、減圧装置１２０に回収する水蒸気を冷却して熱エネルギを失うことになり、温度が７５℃より高い場合には、減圧装置１２０に回収する水蒸気を加熱して熱エネルギを消費するからである。
【００４５】
また、液体１２３は、温水に限らず、例えば、鉱油系やリン酸ステル系などの作動油を用いてもよい。これらの作動油は、水より沸点が高く、上記した温度範囲における温度の高い状態でも、安定した利用が可能となる。液体１２３として作動油を使用する場合には、減圧装置１２０内には、再生塔１１０からの水蒸気の凝縮によって形成された温水と、作動油とが混在することになる。この場合、例えば、作動油の比重が温水に比べて小さい場合には、上層は、液体１２３である作動油の層、下層は、水蒸気が凝縮して貯留された温水の層となる。なお、ここで用いられる作動油は、温水に溶解しないものである。
【００４６】
この場合には、減圧装置１２０から温水を排出する液体導出ライン１３４の一端は、減圧装置１２０の下部、つまり温水の層から温水を排出可能な位置に接続される。また、減圧装置１２０に流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…を介して、作動油を循環させる液体循環ライン１３３の一端は、作動油の層が形成されている領域に対応する減圧装置１２０の側面、つまり作動油の層から作動油を排出可能な位置に接続される。
【００４７】
なお、作動油の比重が温水に比べて大きい場合には、上層は、水蒸気が凝縮して貯留された温水の層、下層は、液体１２３である作動油の層となる。この場合、水蒸気とともに流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…を介して、減圧装置１２０の上部から噴出された作動油は、上層の温水の層を通過して下層に達することになる。そのため、例えば、上層の温水を液体導出ライン１３４を介して排出する際、温水に作動油が混在することになるので、作動油には、比重が温水に比べて小さいものを使用することが好ましい。
【００４８】
また、液体１２３として、例えば、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）やピペラジンなどを用いてもよい。これらの液体は、水より沸点が高く、上記した温度範囲における温度の高い状態でも、安定した利用が可能となる。また、これらの液体１２３は、水溶性であり、減圧装置１２０で温水に溶解し、その温水を、例えば液体導出ライン１３４に導出することで、温水が吸収液１５０に溶解し、二酸化炭素の吸収を促進する。
【００４９】
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。
【００５０】
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排ガス１０３は、ガスブロワ１０５によって吸収塔１００内に供給される。排ガス１０３が吸収塔１００内に供給されると、吸収液１５０は、吸収液ライン１３１を介して吸収塔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、吸収液１５０と排ガス１０３が気液接触し、吸収液１５０は、排ガス１０３に含まれる二酸化炭素を吸収する。また、窒素や吸収されなかった二酸化炭素などを含む残りの排ガスは、吸収塔１００の排気口１０８から大気中に放出される。
【００５１】
二酸化炭素を吸収した吸収液１５０は、送液ポンプ１６０によって、吸収液ライン１３０を介して、再生塔１１０の再生用吸収液導入口１１１から再生塔１１０内に導かれる。再生塔１１０内は、絶対圧力で、２０〜８０ｋＰａの減圧状態になっており、吸収液１５０は、吸収した二酸化炭素を放出する。この際、再生塔１１０の底部に貯留された吸収液１５０の一部は、加熱器１７１により加熱され、水蒸気を発生する。この水蒸気は、再生塔１１０の下部から上部へ流れ、上部からの吸収液１５０と気液接触する。この接触により、吸収液１５０に吸収されていた二酸化炭素が水蒸気中に放出され、吸収液１５０が再生される。なお、水蒸気との接触により吸収液１５０から二酸化炭素が放出されるが、これ以外にも、再生塔１１０内が減圧されていることによっても、吸収液１５０から二酸化炭素が放出され、さらに再生塔１１０の底部に貯留された吸収液１５０の一部が水蒸気を発生する。
【００５２】
また、再生塔１１０の底部に貯留された、再生された吸収液１５０は、送液ポンプ１６１によって、吸収液ライン１３１を介して、吸収塔１００の吸収用吸収液導入口１０２から吸収塔１００内に導かれ、上記した二酸化炭素の吸収工程を再び行う。なお、吸収液ライン１３１を流れる吸収液１５０の温度が高い場合には、吸収液ライン１３１に介在した冷却器１７０によって、吸収液１５０を冷却する。また、冷却器１７０における冷媒の流量などは、例えば、制御部１４０からの信号に基づいて調整される。
【００５３】
一方、再生塔１１０内に放出された二酸化炭素や、再生塔１１０内に発生した水蒸気は、流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…を流れる液体１２３の流引作用によって、流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…の吸気孔１８３に導かれる。そして、流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…を流れる液体１２３とともに、減圧装置１２０内に導かれる。そして、二酸化炭素や水蒸気が、流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…によって流引されて減圧装置１２０内に導かれるので、再生塔１１０内は、減圧され、所定の減圧状態を維持することができる。なお、再生塔１１０から流引されるのは、二酸化炭素や水蒸気の他に、例えば、再生塔１１０内で水蒸気が凝縮して形成された水滴などが含まれてもよい。
【００５４】
また、減圧装置１２０内は、大気圧であるため、減圧装置１２０内に導かれた水蒸気は、凝縮して水となる。この凝縮する際に放出される凝縮熱は、水に与えられ、水は温水となり、減圧装置１２０内に貯留される。また、このように、水蒸気が凝縮するので、高濃度の二酸化炭素を二酸化炭素回収口１２２を介して回収する。
【００５５】
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、流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…よって、再生塔１１０内の圧力を減じることができるため、真空ポンプなどを用いて再生塔１１０内の減圧を行う場合に比べて、再生塔１１０内の減圧に要するエネルギを大幅に削減することができる。また、断熱処理を施す際においても、流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…の方が、真空ポンプなどに比べて、容易であり、さらに、効率よく熱エネルギの放散を抑制することができる。
【００５６】
また、減圧装置１２０内は、大気圧であるため、大部分の水蒸気は、凝縮して温水として回収されるので、二酸化炭素と水蒸気とを分離することができ、高濃度の二酸化炭素を回収することができる。さらに、水蒸気が凝縮する際に放出する凝縮熱を、温水を形成するために用いることで、熱エネルギを有効に利用することができ、システムとしての省エネルギ化を促進することができる。
【００５７】
また、吸収液１５０は、再生塔１１０内で水蒸気として水分を放出することで、溶質の濃度が濃くなるが、液体導出ライン１３４を介して、減圧装置１２０内の温水を、吸収液ライン１３１、または再生塔１１０の底部に供給することができるので、吸収液１５０における溶質の濃度の上昇を抑制し、所定の濃度の吸収液１５０を循環させることができる。また、減圧装置１２０内の温水の温度と、吸収塔１００または再生塔１１０内の吸収液１５０の温度とをほぼ等しく設定しているので、一部の温水を減圧装置１２０から、吸収液ライン１３１、または再生塔１１０に供給する際に、加熱などの熱エネルギを必要としない。これによって、システムとしての省エネルギ化を促進することができる。
【００５８】
さらに、二酸化炭素回収システム１０では、過大なエネルギを使わずに、火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出される大量の二酸化炭素を回収することができるので、地球温暖化防止に寄与することができる。
【００５９】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の二酸化炭素回収システムは、上述した第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１０に吸収液として炭酸カリウム水溶液を用いたものである。したがって、第２の実施の形態の二酸化炭素回収システムの基本構成や動作は、第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１０と同じであるので、図１を参照して第２の実施の形態の二酸化炭素回収システムを説明し、第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１０における説明と重複する説明は省略する。
【００６０】
第２の実施の形態の二酸化炭素回収システムで用いられる吸収液は、水１００ｇ当たりに１０〜４３ｇの炭酸カリウムを溶かして、重量濃度を９〜３０％に調整されたものが用いられる。吸収塔１００における吸収液１５０の温度は、４０〜７５℃程度に設定されている。また、再生塔１１０における吸収液１５０の温度は、７０〜９５℃程度に設定されている。
【００６１】
ここで、吸収塔１００における吸収液１５０の温度を４０〜７５℃に設定したのは、炭酸カリウムを主な溶質とする吸収液１５０の温度が４０℃を下回ると、吸収液１５０への二酸化炭素の吸収が遅くなり、７５℃を上回ると吸収液１５０から多量の水分が消失するからである。また、再生塔１１０における吸収液１５０の温度を７０〜９５℃に設定したのは、炭酸カリウムを主な溶質とする吸収液１５０の温度が７０℃を下回ると、二酸化炭素の放出が遅くなり、９５℃を上回ると、吸収液１５０から水蒸気が多量に発生するからである。
【００６２】
減圧装置１２０の流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…には、液体循環ライン１３３によって、例えば、鉱油系やリン酸エステル系などの作動油が循環される。
【００６３】
また、液体循環ライン１３３に循環される液体１２３は、再生塔１１０における吸収液１５０の温度とほぼ等しく、温度が７０〜９５℃の温水である。温水の温度を７０〜９５℃としたのは、温度が７０℃より低い場合には、減圧装置１２０に回収する水蒸気を冷却して熱エネルギを失うことになり、温度が９５℃より高い場合には、減圧装置１２０に回収する水蒸気を加熱して熱エネルギを消費するからである。なお、ここで用いられる作動油は、温水に溶解しないものである。
【００６４】
また、これらの作動油は、作動油の比重が温水に比べて小さいので、上層は、液体１２３である作動油の層、下層は、水蒸気が凝縮して貯留された温水の層となる。したがって、上述したように、減圧装置１２０から温水を排出する液体導出ライン１３４の一端は、減圧装置１２０の下部、つまり温水の層から温水を排出可能な位置に接続される。また、減圧装置１２０に流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…を介して、作動油を循環させる液体循環ライン１３３の一端は、作動油の層が形成されている領域に対応する減圧装置１２０の側面、つまり作動油の層から作動油を排出可能な位置に接続される。
【００６５】
また、ここでは、液体導出ライン１３４の他端は、再生塔１１０の底部に連通するように接続されている。そして、液体導出ライン１３４から供給される温水は、７０〜９５℃の温水であるため、再生塔１１０内の吸収液１５０の温度を７０〜９０℃に上昇させるので、加熱器１７１による熱エネルギの供給を少なくすることができる。
【００６６】
上記した第２の実施の形態の二酸化炭素回収システムでは、第１の実施の形態の二酸化炭素回収システムと同様に、流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…よって、再生塔１１０内の圧力を減じることができるため、真空ポンプなどを用いて再生塔１１０内の減圧を行う場合に比べて、再生塔１１０内の減圧に要するエネルギを大幅に削減することができる。また、断熱処理を施す際においても、流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…の方が、真空ポンプなどに比べて、容易であり、さらに、効率よく熱エネルギの放散を抑制することができる。
【００６７】
また、減圧装置１２０内は、大気圧であるため、大部分の水蒸気は、凝縮して温水として回収されるので、二酸化炭素と水蒸気とを分離することができ、高濃度の二酸化炭素を回収することができる。さらに、水蒸気が凝縮する際に放出する凝縮熱を、温水を形成するために用いることで、熱エネルギを有効に利用することができ、システムとしての省エネルギ化を促進することができる。
【００６８】
また、吸収液１５０は、再生塔１１０内で水蒸気として水分を放出することで、溶質の濃度が濃くなるが、液体導出ライン１３４を介して、減圧装置１２０内の温水を、再生塔１１０の底部に供給することができるので、吸収液１５０における溶質の濃度の上昇を抑制し、所定の濃度の吸収液１５０を循環させることができる。
【００６９】
また、再生塔１１０における吸収液１５０の温度が７０〜９５℃の範囲になっても、同じ温度範囲における作動油の飽和蒸気圧が温水の飽和蒸気圧に比べて非常に低いため、流引装置１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ…における流引作用を妨げることなく、減圧能力を十分に確保することができる。
【００７０】
さらに、二酸化炭素回収システム１０では、過大なエネルギを使わずに、火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出される大量の二酸化炭素を回収することができるので、地球温暖化防止に寄与することができる。
【００７１】
なお、上記した第１および第２の実施の形態の二酸化炭素回収システムでは、主に、ボイラを備える火力発電所や都市ごみ焼却場などに、本発明の二酸化炭素回収システムを採用する一例を示したが、本発明の二酸化炭素回収システムの用途は、これらに限られるものではない。例えば、前述したように、例えば、天然ガス採掘場に採用することもできるし、さらに、船舶動力システムに採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態の二酸化炭素回収システムを示す概要図。
【図２】流引装置の構成の一例を示す断面図。
【図３】従来の二酸化炭素回収システムを示す概要図。
【符号の説明】
【００７３】
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、１１０…再生塔、１２０…減圧装置、１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ…流引装置、１２２…二酸化炭素回収口、１３０，１３１…吸収液ライン、１３２…二酸化炭素導出ライン、１３３…液体循環ライン、１３４…液体導出ライン、１５０…吸収液、１４０…制御部。
【図１】
2007000841.tif 000003
【図２】
2007000841.tif 000004
【図３】
2007000841.tif 000005