(57)【要約】【課題】安定した省エネルギーを図りつつ、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含有排ガス１１Ａ中のＣＯ2を、ＣＯ2吸収塔１３内でＣＯ2吸収液１２を用いて回収除去するＣＯ2回収装置であって、吸収塔でＣＯ2を吸収したリッチ溶液１２Ａの一部を分岐部Ｘで分岐させ、該分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1をリーン溶液の温度以下の温度まで予熱する予熱手段である第１の熱交換器２３Ａと、予熱手段で予熱された一部のリッチ溶液１２Ａ2を、合流部Ｙでリッチ溶液１２Ａ0と合流し、該合流したリッチ溶液１２Ａ3と、ＣＯ2を放出したリーン溶液１２Ｂとを熱交換するリッチ・リーン溶液熱交換器５２と、をさらに具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔と、
ＣＯ2を吸収したリッチ溶液からＣＯ2を分離してＣＯ2吸収液を再生してリーン溶液とする吸収液再生塔と、
前記吸収液再生塔でＣＯ2が除去されたリーン溶液をＣＯ2吸収塔でＣＯ2吸収液として再利用するＣＯ2回収装置であって、
前記ＣＯ2吸収塔でＣＯ2を吸収したリッチ溶液の一部を分岐させ、該分岐した一部のリッチ溶液を予熱する予熱手段と、
前記予熱手段で予熱された一部のリッチ溶液をリッチ溶液と合流し、該合流したリッチ溶液と、ＣＯ2を放出したリーン溶液とを熱交換するリッチ・リーン溶液熱交換器と、を具備す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、
前記予熱手段での予熱温度が、前記リーン溶液の温度以下の温度であ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、
前記リッチ溶液の吸収液のＣＯ2吸収剤の濃度を計測する濃度計測手段と、再生塔に導入する直前のリッチ溶液の温度を計測する温度計測手段と、再生塔内の圧力を計測する圧力計測手段と、
これらの計測結果より、再生塔に導入するリッチ溶液の適正温度を求め、該適正値となるように、予熱温度を制御する制御装置とを具備することを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記再生塔に導入するリッチ溶液の温度が、適正温度設定値よりも低い場合に、前記予熱手段での予熱温度を上昇させる制御を制御装置で実行することを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項５】
請求項３において、
前記再生塔に導入するリッチ溶液の温度が、適正温度設定値よりも高い場合に、前記予熱手段での予熱温度を下降させる制御を制御装置で実行することを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記水洗部を複数段具備することを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項７】
ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔と、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液からＣＯ2を分離してＣＯ2吸収液を再生する吸収液再生塔とを用い、前記吸収液再生塔でＣＯ2が除去されたリーン溶液をＣＯ2吸収塔で再利用するＣＯ2回収方法であって、
前記吸収塔でＣＯ2を吸収したリッチ溶液の一部を分岐させ、該分岐した一部のリッチ溶液を予熱し、前記予熱された一部のリッチ溶液をリッチ溶液と合流し、該合流したリッチ溶液と、ＣＯ2を放出したリーン溶液とを熱交換した後、再生塔内に導入することを特徴とするＣＯ2回収方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記予熱手段での予熱温度が、前記リーン溶液の温度以下の温度であることを特徴とするＣＯ2回収方法。
【請求項９】
請求項７又は８において、
前記リッチ溶液の吸収液のＣＯ2吸収剤の濃度、再生塔に導入する直前のリッチ溶液の温度、及び再生塔内の圧力を計測し、
これらの計測結果より、再生塔に導入するリッチ溶液の適正温度を求め、該適正値となるように、予熱温度を制御することを特徴とするＣＯ2回収方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記再生塔に導入するリッチ溶液の温度が、適正温度設定値よりも低い場合に、前記予熱手段での予熱温度を上昇させる制御を実行することを特徴とするＣＯ2回収方法。
【請求項１１】
請求項９において、
前記再生塔に導入するリッチ溶液の温度が、適正温度設定値よりも高い場合に、前記予熱手段での予熱温度を下降させる制御を実行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例えばアミン系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ＣＯ2をＣＯ2吸収液から放出させるために、多量の熱エネルギー（水蒸気）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。
【０００５】
従来においては、再生塔に供給するＣＯ2を吸収したリッチ溶液を加熱して、再生塔でのＣＯ2を放出される際に使用する水蒸気量の低減を図ることの提案がある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−５１５３７号公報
【特許文献２】特表２００９−５３１１６３号公報
【特許文献３】特開２００９−２１４０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２の提案では、リッチ溶液を加熱する手段として、吸収塔における一部ＣＯ2を吸収したセミリッチ溶液を用いているので、ＣＯ2回収装置の運転状態に左右され、安定した省エネルギーを図ることができない、という問題がある。また、リッチ吸収液をセミリッチ溶液で熱交換するので、温度差のみの熱交換となり、安定した省エネルギーを図ることができない、という問題がある。
【０００８】
特許文献３の提案では、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を分岐し、一方を加熱しつつ再生塔に供給するものの、加熱したリッチ溶液と加熱しないリッチ溶液との２種類の異なる温度のリッチ溶液が、別々に再生塔内部に導入されるので、再生にバラつきが生じ、良好な再生ができず、安定した省エネルギーを図ることができない、という問題がある。
【０００９】
本発明は、前記問題に鑑み、安定した省エネルギーを図りつつ、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】
【００１０】
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ＣＯ2含有排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液からＣＯ2を分離してＣＯ2吸収液を再生してリーン溶液とする吸収液再生塔と、前記吸収液再生塔でＣＯ2が除去されたリーン溶液をＣＯ2吸収塔でＣＯ2吸収液として再利用するＣＯ2回収装置であって、前記ＣＯ2吸収塔でＣＯ2を吸収したリッチ溶液の一部を分岐させ、該分岐した一部のリッチ溶液を予熱する予熱手段と、前記予熱手段で予熱された一部のリッチ溶液をリッチ溶液と合流し、該合流したリッチ溶液と、ＣＯ2を放出したリーン溶液とを熱交換するリッチ・リーン溶液熱交換器と、を具備することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記予熱手段での予熱温度が、前記リーン溶液の温度以下の温度であることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１２】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記リッチ溶液の吸収液のＣＯ2吸収剤の濃度を計測する濃度計測手段と、再生塔に導入する直前のリッチ溶液の温度を計測する温度計測手段と、再生塔内の圧力を計測する圧力計測手段と、これらの計測結果より、再生塔に導入するリッチ溶液の適正温度を求め、該適正値となるように、予熱温度を制御する制御装置とを具備することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明において、前記再生塔に導入するリッチ溶液の温度が、適正温度設定値よりも低い場合に、前記予熱手段での予熱温度を上昇させる制御を制御装置で実行することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１４】
第５の発明は、第３の発明において、前記再生塔に導入するリッチ溶液の温度が、適正温度設定値よりも高い場合に、前記予熱手段での予熱温度を下降させる制御を制御装置で実行することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１５】
第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記水洗部を複数段具備することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１６】
第７の発明は、ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔と、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液からＣＯ2を分離してＣＯ2吸収液を再生する吸収液再生塔とを用い、前記吸収液再生塔でＣＯ2が除去されたリーン溶液をＣＯ2吸収塔で再利用するＣＯ2回収方法であって、前記吸収塔でＣＯ2を吸収したリッチ溶液の一部を分岐させ、該分岐した一部のリッチ溶液を予熱し、前記予熱された一部のリッチ溶液をリッチ溶液と合流し、該合流したリッチ溶液と、ＣＯ2を放出したリーン溶液とを熱交換した後、再生塔内に導入することを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【００１７】
第８の発明は、第７の発明において、前記予熱手段での予熱温度が、前記リーン溶液の温度以下の温度であることを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【００１８】
第９の発明は、第７又は８の発明において、前記リッチ溶液の吸収液のＣＯ2吸収剤の濃度、再生塔に導入する直前のリッチ溶液の温度、及び再生塔内の圧力を計測し、これらの計測結果より、再生塔に導入するリッチ溶液の適正温度を求め、該適正値となるように、予熱温度を制御することを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【００１９】
第１０の発明は、第９の発明において、前記再生塔に導入するリッチ溶液の温度が、適正温度設定値よりも低い場合に、前記予熱手段での予熱温度を上昇させる制御を実行することを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【００２０】
第１１の発明は、第９の発明において、前記再生塔に導入するリッチ溶液の温度が、適正温度設定値よりも高い場合に、前記予熱手段での予熱温度を下降させる制御を実行することを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ＣＯ2回収装置の低レベルの余熱を効率的に用いることで、再生塔における加熱水蒸気の供給量を低減させることができると共に、安定した省エネルギーを図りつつ、エネルギー効率を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、実施例１に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
【図２】図２は、実施例２に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
【図３】図３は、実施例３に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
【図４】図４は、実施例４に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
【図５】図５は、実施例５に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
【図６】図６は、実施例６に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
【図７】図７は、実施例６を実施するリッチ溶液分岐量制御の流れ図である。
【図８】図８は、実施例６を実施するリッチ溶液分岐量制御の流れ図である。
【図９】図９は、試験例と従来例とにおける必要熱量を対比したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【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、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。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に係るＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。図１は、実施例１に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
図１に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ａは、ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガス１１ＡとＣＯ2吸収液（リーン溶液１２Ｂ）とを接触させてＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔（以下「吸収塔」という）１３と、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液（リッチ溶液１２Ａ）を再生する吸収液再生塔１４と、前記吸収液再生塔（以下「再生塔」という）１４でＣＯ2が除去されたリーン溶液１２ＢをＣＯ2吸収塔１３で再利用するＣＯ2回収装置であって、前記ＣＯ2吸収塔１３が、ＣＯ2吸収液によりＣＯ2含有排ガス中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収部１３Ａと、前記ＣＯ2吸収部１３Ａのガス流れ後流側に設けられ、洗浄水２０によりＣＯ2除去排ガス１１Ｂを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液１２を前記洗浄水２０により回収する水洗部１３Ｂと、前記水洗部１３Ｂの液貯留部２１で回収されたＣＯ2吸収液を含む洗浄水２０を前記水洗部１３Ｂの頂部側から供給して循環する循環ラインＬ1とを具備してなる。図１中、符号Ｌ11はリッチ溶液供給管、リーン溶液供給管、Ｌ13はリッチ溶液分岐・返送管を各々図示する。
【００２５】
本実施例では、前記吸収塔１３でＣＯ2を吸収したリッチ溶液１２Ａの一部を分岐部Ｘで分岐させ、該分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1を、該リッチ溶液１２Ａ1の温度よりも高い温度である流体で熱交換して、前記リーン溶液１２Ｂの温度以下の温度まで予熱する予熱手段である第１の熱交換器２３Ａと、前記予熱手段で予熱された一部のリッチ溶液１２Ａ2を、合流部Ｙでリッチ溶液１２Ａ0と合流し、該合流したリッチ溶液１２Ａ3と、ＣＯ2を放出したリーン溶液１２Ｂとを熱交換するリッチ・リーン溶液熱交換器５２とを具備している。
【００２６】
前記吸収塔１３では、ＣＯ2含有排ガス１１Ａは、ＣＯ2吸収塔１３の下部側に設けられたＣＯ2吸収部１３Ａにおいて、例えばアルカノールアミンをベースとするアミン系のＣＯ2吸収液１２と対向流接触し、ＣＯ2含有排ガス１１Ａ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。
この結果、ＣＯ2吸収部１３Ａを通過して、ＣＯ2吸収塔１３の内部を上昇するＣＯ2除去排ガス１１Ｂには、ＣＯ2が殆ど残存しないものとなる。
【００２７】
その後、ＣＯ2除去排ガス１１Ｂは、チムニートレイ１６を介して水洗部１３Ｂ側へ上昇し、水洗部１３Ｂの頂部側から供給される洗浄水２０と気液接触して、ＣＯ2除去排ガス１１Ｂに同伴するＣＯ2吸収液１２を循環洗浄により回収する。
【００２８】
水洗部１３Ｂでは、チムニートレイ１６の液貯留部２１で貯留した洗浄水２０を循環ラインＬ1で循環させて、循環洗浄するようにしている。
なお、循環ラインＬ1には冷却部２２を設け、所定の温度（例えば４０℃以下）まで冷却している。
この循環する洗浄水２０による洗浄によって、ＣＯ2除去排ガス１１Ｂに同伴するＣＯ2吸収液１２を回収・除去することができる。
【００２９】
その後、ＣＯ2吸収液１２が除去されたＣＯ2吸収液除去排ガス１１Ｃは、ＣＯ2吸収塔１３の頂部１３ａから外部へ排出される。なお、符号１９はガス中のミストを捕捉するミストエリミネータを図示する。
【００３０】
吸収塔１３でＣＯ2を吸収したリッチ溶液１２Ａ0は、その塔底部から抜き出され、リッチ溶液供給管Ｌ11に介装されたリッチソルベントポンプ５１により昇圧され、吸収液再生塔１４の頂部側に供給される。
【００３１】
本実施例では、このリッチ溶液１２Ａ0が再生塔１４に導入する間において、予熱をして、再生塔１４に導入するリッチ溶液１２Ａ4の温度を適正温度となるようにしている。
ここで、適正温度とは、例えば再生塔１４内の塔内圧力、吸収液のアミン濃度、アミンの種類による沸点、吸収液中のＣＯ2濃度により、決定される温度のことをいう。
【００３２】
本実施例においては、図１に示すように、予熱手段である第１の熱交換器２３Ａは、洗浄水２０が循環する循環ラインＬ1に介装されている。そして、第１の熱交換器２３Ａにおいて、洗浄水２０の熱を利用して、主流のリッチ溶液１２Ａ0から分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1を予熱し、予熱リッチ溶液１２Ａ2としている。
【００３３】
その後、予熱リッチ溶液１２Ａ2を、主流のリッチ溶液１２Ａ0と合流させて合流リッチ溶液１２Ａ3とし、その後、再生塔１４においてＣＯ2が放散されたリーン液１２Ｂとリッチ・リーン溶液熱交換器５２において熱交換し、高温となったリッチ溶液１２Ａ4を再生塔１４に導入している。
【００３４】
この結果、吸収塔１３でＣＯ2を吸収した低温（例えば３０〜５０℃）のリッチ溶液１２Ａ0を、低レベルの温度（例えば５０〜６０℃）である洗浄水２０の熱を有効利用して、一部のリッチ溶液１２Ａ1の温度を上昇させている。その後、温度が上昇した予熱リッチ溶液１２Ａ2を本流のリッチ溶液１２Ａ0に合流させた後に、合流リッチ溶液１２Ａ3をリッチ・リーン溶液熱交換器５２で熱交換させて、再生塔１４に供給されるリッチ液１２Ａ4の温度を、適性温度設定値まで高めることができる。
【００３５】
この結果、再生塔内でのリボイラ必要熱量の低減を図ることができる。また、低レベルの循環水の熱の有効利用を図ることができ、システム全体としての省エネルギー化を図ることができる。
【００３６】
なお、前記再生塔１４の頂部側から塔内部に放出されたリッチ溶液１２Ａ4は、その塔底部からの水蒸気による加熱により、大部分のＣＯ2を放出する。再生塔１４内で一部または大部分のＣＯ2を放出したＣＯ2吸収液１２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１４底部に流下する頃には、ほぼ全てのＣＯ2が除去されたリーン溶液１２Ｂとなる。このリーン溶液１２Ｂは循環ラインＬ20に介装された再生加熱器６１で飽和水蒸気６２により、加熱される。加熱後の飽和水蒸気６２は水蒸気凝縮水６３となる。
【００３７】
一方、再生塔１４の塔頂部１４ａからは塔内においてリッチ溶液１２Ａ4及び図示しないセミリーン溶液から逸散された水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１が放出される。
そして、水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１がガス排出ラインＬ21により導出され、ガス排出ラインＬ21に介装された冷却部４２により水蒸気が凝縮され、分離ドラム４３にて凝縮水４４が分離され、ＣＯ2ガス４５が系外に放出されて、別途圧縮回収等の後処理がなされる。
分離ドラム４３にて分離された凝縮水４４は凝縮水ラインＬ22に介装された凝縮水循環ポンプ４６にて吸収液再生塔１４の上部に供給される。
なお、図示していないが、一部の凝縮水４４は洗浄水２０の循環ラインＬ1に供給され、ＣＯ2除去排ガス１１Ｃに同伴するＣＯ2吸収液１２の吸収に用いるようにしてもよい。
【００３８】
再生されたＣＯ2吸収液（リーン溶液１２Ｂ）はリーン溶液供給管Ｌ12を介してリーン溶液ポンプ５４によりＣＯ2吸収塔１３側に送られ、ＣＯ2吸収液１２として循環利用される。この際、リーン溶液１２Ｂは、冷却部５５により所定の温度まで冷却して、ＣＯ2吸収部１３Ａ内にノズル５６を介して、供給されている。
よって、ＣＯ2吸収液１２は、ＣＯ2吸収塔１３と吸収液再生塔１４とを循環する閉鎖経路を形成し、ＣＯ2吸収塔１３のＣＯ2吸収部１３Ａで再利用される。なお、必要に応じて図示しない補給ラインによりＣＯ2吸収液１２は供給され、また必要に応じて図示しないリクレーマによりＣＯ2吸収液１２を再生するようにしている。
【００３９】
なお、ＣＯ2吸収塔１３に供給されるＣＯ2含有排ガス１１Ａは、その前段側に設けられた冷却塔７０において、冷却水７１により冷却され、その後ＣＯ2吸収塔１３内に導入される。なお、冷却水７１の一部もＣＯ2吸収塔１３の洗浄水２０として水洗部１３Ｃの頂部に供給され、ＣＯ2除去排ガス１１Ｂに同伴するＣＯ2吸収液１２の洗浄に用いる場合もある。なお、符号７２は循環ポンプ、７３は冷却器、７４は循環ラインを図示する。
【００４０】
このように、本実施例では、前記吸収塔１３でＣＯ2を吸収し、再生塔１４へ導入するリッチ溶液１２Ａの一部を分岐させ、該分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1を前記リーン溶液の温度（例えば１２０℃）以下の温度まで第１の熱交換器２３Ａで予熱し、予熱手段で予熱された一部のリッチ溶液１２Ａ2をリッチ溶液１２Ａ0と合流し、該合流したリッチ溶液１２Ａ3と、ＣＯ2を放出したリーン溶液１２Ｂとをリッチ・リーン溶液熱交換器５２で熱交換して、さらに高温のリッチ溶液１２Ａ4とし、再生塔１４内に導入するので、リッチ溶液組成と再生塔圧力に基づく適性温度まで高めることができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００４１】
［試験例］
本発明の実施例１の効果を確認する試験を行った。
即ち、吸収塔１３から、再生塔１４に導入するリッチ溶液をリッチ・リーン溶液熱交換器５２のみを用いた場合の再生塔１４におけるリボイラの必要熱量を１とし、リッチ溶液の一部を予熱した後、リッチ・リーン溶液熱交換器５２を用いてさらに加熱した場合の再生塔１４におけるリボイラの熱量を較べた。この結果を図９に示す。図９に示すように、基準である場合に較べて６％の省エネルギー化を図ることが確認された。
【実施例２】
【００４２】
＜再生塔１４上部放出ガス４１の利用＞
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２は、実施例２に係るＣＯ2回収装置の概略図である。なお、図１に示す実施例１に係るＣＯ2回収装置１０Ａと同一の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。
図２に示すように、本実施例のＣＯ2回収装置１０Ｂでは、分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1を予熱する予熱手段として、再生塔１４の塔頂部１４ａから排出される、水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１を用いた第２の熱交換部２３Ｂとしている。
この第２の熱交換部２３Ｂは、水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１が排出されるガス排出ラインＬ21に介装され、水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１で分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1を予熱し、予熱リッチ溶液１２Ａ2としている。
この水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１の温度は、１００℃以下（例えば６０〜１００℃）であるので、分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1をリーン溶液１２Ｂの温度以下まで、予熱することができる。
【００４３】
ここで、第２の熱交換器２３Ｂでは、分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1を前記リーン溶液の温度（例えば１２０℃）以下の温度（例えば８０〜９０℃）まで予熱するのが好ましい。
これは、予熱リッチ溶液１２Ａ2の温度が高いような場合には、主流のリッチ溶液１２Ａ0と合流した後の合流リッチ溶液１２Ａ3の温度が高くなり、再生塔１４上部での過度の水分フラッシュによる再生塔出口ガスに同伴する水分量の増加のため、冷却部４２での廃熱が増大してしまうからである。
【００４４】
この第２の熱交換器２３Ｂを設置し、水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１の熱を利用して、一部のリッチ溶液１２Ａ1を熱交換することで、水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１の温度は低下する。この結果、第２の熱交換器２３Ｂの後流側のガス排出ラインＬ21に介装される冷却部４２の容量及び使用する冷却水の量の低減を図ることができる。
【００４５】
このように、本実施例では、前記吸収塔１３でＣＯ2を吸収し、再生塔１４へ導入するリッチ溶液１２Ａの一部を分岐させ、該分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1を前記リーン溶液の温度（例えば１２０℃）以下の温度まで第２の熱交換器２３Ｂで予熱し、予熱手段で予熱された一部のリッチ溶液１２Ａ2をリッチ溶液１２Ａ0と合流し、該合流したリッチ溶液１２Ａ3と、ＣＯ2を放出したリーン溶液１２Ｂとをリッチ・リーン溶液熱交換器５２で熱交換して、さらに高温のリッチ溶液１２Ａ4とし、再生塔１４内に導入するので、リッチ溶液組成と再生塔圧力に基づく適性温度まで高めることができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００４６】
実施例１と同様に、１００℃以下の低レベルの流体の熱の有効利用を図ることができる。
【実施例３】
【００４７】
＜リボイラ凝縮水６３の利用＞
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、実施例３に係るＣＯ2回収装置の概略図である。なお、図１に示す実施例１に係るＣＯ2回収装置１０Ａと同一の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。
図３に示すように、本実施例のＣＯ2回収装置１０Ｃでは、分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1を予熱する予熱手段として、再生加熱器６１での凝縮水６３を用いた第３の熱交換部２３Ｃとしている。
この第３の熱交換部２３Ｃは、凝縮水排出ラインＬ23に介装され、凝縮水６３により分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1を予熱し、予熱リッチ溶液１２Ａ2としている。
この凝縮水６３の温度は、例えば１３０〜１４０℃であるので、分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1をリーン溶液１２Ｂの温度以下まで、予熱することができる。
【００４８】
このように、本実施例では、前記吸収塔１３でＣＯ2を吸収し、再生塔１４へ導入するリッチ溶液１２Ａの一部を分岐させ、該分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1を前記リーン溶液１２Ｂの温度（例えば１２０℃）以下の温度まで第３の熱交換器２３Ｃで予熱し、予熱手段で予熱された一部のリッチ溶液１２Ａ2をリッチ溶液１２Ａ0と合流し、該合流したリッチ溶液１２Ａ3と、ＣＯ2を放出したリーン溶液１２Ｂとをリッチ・リーン溶液熱交換器５２で熱交換して、さらに高温のリッチ溶液１２Ａ4とし、再生塔１４内に導入するので、リッチ溶液組成と再生塔圧力に基づく適性温度まで高めることができ、省エネルギー化を図ることができる。
【実施例４】
【００４９】
＜ボイラ排ガス１１の利用＞
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、実施例４に係るＣＯ2回収装置の概略図である。なお、図１に示す実施例１に係るＣＯ2回収装置１０Ａと同一の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。
図４に示すように、本実施例のＣＯ2回収装置１０Ｄでは、分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1を予熱する予熱手段として、ボイラ排ガス１１を用いた第４の熱交換部２３Ｄとしている。
この第４の熱交換部２３Ｄは、ボイラ１００１からボイラ排ガス１１を排出する煙道１００１ａに介装され、エアヒータ（図示せず）出口のボイラ排ガス１１により分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1を予熱し、予熱リッチ溶液１２Ａ2としている。
このエアヒータ出口のボイラ排ガス１１の温度は、例えば９０〜１４０℃であるので、分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1をリーン溶液１２Ｂの温度以下まで、予熱することができる。
【００５０】
このように、本実施例では、前記吸収塔１３でＣＯ2を吸収し、再生塔１４へ導入するリッチ溶液１２Ａの一部を分岐させ、該分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1を前記リーン溶液の温度（例えば１２０℃）以下の温度まで第４の熱交換器２３Ｄで予熱し、予熱手段で予熱された一部のリッチ溶液１２Ａ2をリッチ溶液１２Ａ0と合流し、該合流したリッチ溶液１２Ａ3と、ＣＯ2を放出したリーン溶液１２Ｂとをリッチ・リーン溶液熱交換器５２で熱交換して、さらに高温のリッチ溶液１２Ａ4とし、再生塔１４内に導入するので、リッチ溶液組成と再生塔圧力に基づく適性温度まで高めることができ、省エネルギー化を図ることができる。
【実施例５】
【００５１】
＜セミリッチ溶液）＞
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５は、実施例５に係るＣＯ2回収装置の概略図である。なお、図１に示す実施例１に係るＣＯ2回収装置１０Ａと同一の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。
図５に示すように、本実施例のＣＯ2回収装置１０Ｅでは、分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1を予熱する予熱手段として、再生塔１４の中間部分において、セミリッチ溶液の一部を抜き出し、この一部のセミリッチ溶液１２Ｂ0を用いた第５の熱交換部２３Ｅとしている。
この第５の熱交換部２３Ｅは、セミリッチ溶液１２Ｂ0の抜き出しラインＬ24に介装され、セミリッチ溶液１２Ｂ0により分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1を予熱し、予熱リッチ溶液１２Ａ2としている。
このセミリッチ溶液１２Ｂ0の温度は、例えば１００〜１２０℃であるので、分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1をリーン溶液１２Ｂの温度以下まで、予熱することができる。
【００５２】
このように、本実施例では、前記吸収塔１３でＣＯ2を吸収し、再生塔１４へ導入するリッチ溶液１２Ａの一部を分岐させ、該分岐した一部のリッチ溶液１２Ａ1を前記リーン溶液の温度（例えば１２０℃）以下の温度まで第５の熱交換器２３Ｅで予熱し、予熱手段で予熱された一部のリッチ溶液１２Ａ2をリッチ溶液１２Ａ0と合流し、該合流したリッチ溶液１２Ａ3と、ＣＯ2を放出したリーン溶液１２Ｂとをリッチ・リーン溶液熱交換器５２で熱交換して、さらに高温のリッチ溶液１２Ａ4とし、再生塔１４内に導入するので、リッチ溶液組成と再生塔圧力に基づく適性温度まで高めることができ、省エネルギー化を図ることができる。
【実施例６】
【００５３】
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６は、実施例６に係るＣＯ2回収装置の概略図である。なお、図１に示す実施例１に係るＣＯ2回収装置１０Ａと同一の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。また、図７及び８は、実施例６を実施するリッチ溶液分岐量制御の流れ図である。
図６に示すように、本実施例のＣＯ2回収装置１０Ｆでは、実施例１のＣＯ2回収装置１０Ａにおいて、さらにリッチ溶液１２Ａ0のＣＯ2吸収剤の濃度を計測する濃度計測手段８１と、再生塔１４に導入する直前の加熱リッチ溶液１２Ａ4の温度を計測する温度計測手段８２と、再生塔１４内の圧力を測定する圧力計測手段８３とを具備し、それらの情報を制御手段８４で判断して、主リッチ溶液１２Ａ0から抜き出す一部のリッチ溶液１２Ａ1の流量の制御を、リッチ溶液分岐・返送管Ｌ13に介装した流量調整弁８５の操作により行うようにしている。
【００５４】
リッチ溶液の吸収液のＣＯ2吸収剤の濃度を計測する濃度計測手段８１は、吸収塔底部からリッチ溶液１２Ａ0が抜き出されるリッチ溶液供給管Ｌ11に介装され、温度計測手段８２は、再生塔１４への導入直前のリッチ溶液供給管Ｌ11に介装され、圧力計測手段８３は、ガス排出ラインＬ21に介装されている。そして、これらの計測結果より、再生塔１４に導入するリッチ溶液１２Ａ4の適正温度を求め、該適正値となるように、予熱温度を制御装置により制御するようにしている。
【００５５】
そして、図７に示すように、リッチ溶液中の吸収剤の濃度が上昇する（条件Ａ）、リッチ溶液中のＣＯ2濃度が低下する（条件Ｂ）、再生塔圧力が上昇する（条件Ｃ）の少なくとも一つが変動した場合、再生塔１４に供給されるリッチ液１２Ａ4の温度が、低すぎることとなるので、再生塔１４に供給するリッチ溶液の温度設定値を上昇させる制御を実施する（Ｓ１０）。
このような場合、リッチ溶液の一部のリッチ溶液１２Ａ1の分岐量を上昇させる制御を行う（Ｓ１１）。
再生塔入口のリッチ溶液の供給温度を確認して（Ｓ１２）、適切（正常）であれば、現状の運転を維持する（Ｓ１３）。
これに対し、温度が低ければ（低い）、再度、Ｓ１１に戻り、リッチ溶液の分岐量を上昇させる制御を行う。
これにより、再生塔入口供給液の温度を適切に維持するようにしている。
【００５６】
この結果、再生塔１４での加熱によるＣＯ2放散に余分な熱エネルギーが必要とならず、再生塔に供給されるリッチ液温度の不適正な条件を防止することにより、省エネ化が図れる。
【００５７】
また、図８に示すように、リッチ溶液中の吸収剤の濃度が低下する（条件Ｄ）、リッチ溶液中のＣＯ2濃度が上昇する（条件Ｅ）、再生塔圧力が低下する（条件Ｆ）の少なくとも一つが変動した場合、再生塔１４に供給されるリッチ液１２Ａ4の温度が、高くなりすぎることとなるので、再生塔１４に供給するリッチ溶液の温度設定値を下降させる制御を実施する（Ｓ２０）。
このような場合、リッチ溶液の一部のリッチ溶液１２Ａ1の分岐量を下降させる制御を行う（Ｓ２１）。
再生塔入口のリッチ溶液の供給温度を確認して（Ｓ２２）、適切（正常）であれば、現状の運転を維持する（Ｓ２３）。
これに対し、温度が高ければ（高い）、再度、Ｓ２１に戻り、リッチ溶液の分岐量を下降させる制御を行う。
これにより、再生塔入口供給液の温度を適切に維持するようにしている。
【００５８】
この結果、再生塔１４上部での過度の水分フラッシュによる再生塔出口ガスに同伴する水分量の増加を防ぎ、冷却部４２での廃熱の増大を防止することができる。
【００５９】
また、本実施例では、リッチ液の組成と再生塔供給部での温度を連続的に検知することで、リッチ溶液１２Ａ0よりも高温の流体（洗浄水２０）と熱交換させるリッチ液分岐量を調節することにより、リッチ溶液１２Ａ4の再生塔１４への供給温度を適正に維持し、連続的に省エネルギー化を図ることができる。
【００６０】
下記表１及び２に運転条件と再生塔１４に供給するリッチ溶液１２Ａ4の供給温度の設定値の例を示す。
表１に示すように、再生塔での設定温度条件の温度が９０℃の場合を「標準」と設定した場合、リッチ溶液中の吸収剤の濃度が上昇する（条件Ａ:標準の１．０５倍）、リッチ溶液中のＣＯ2濃度が低下する（条件Ｂ：標準の０．９５倍）、再生塔圧力が上昇する（条件Ｃ：標準の１．０５倍）となった場合には、再生塔１４に供給するリッチ溶液１２Ａ4の温度の設定値を１００℃に変更する。そして、リッチ溶液の一部を分岐して予熱手段で予熱し、再生塔１４に供給するリッチ溶液１２Ａ4の温度が１００℃になるように、調整弁８５を操作する制御を行う。
これにより、リッチ溶液１２Ａ4の再生塔入口供給温度を所定の設定値に維持することができる。
【００６１】
【表１】
2013226487.tif 000003
【００６２】
また、表２に示すように、再生塔での設定温度条件の温度が９０℃の場合を「標準」と設定した場合、リッチ溶液中の吸収剤の濃度が低下する（条件Ａ:標準の０．９５倍）、リッチ溶液中のＣＯ2濃度が上昇する（条件Ｂ：標準の１．０５倍）、再生塔圧力が低下する（条件Ｃ：標準の０．９５倍）となった場合には、再生塔１４に供給するリッチ溶液１２Ａ4の温度の設定値を７５℃に変更する。そして、リッチ溶液の一部を分岐して予熱手段で予熱し、再生塔１４に供給するリッチ溶液１２Ａ4の温度が７５℃になるように、調整弁８５を操作する制御を行う。
これにより、リッチ溶液１２Ａ4の再生塔入口供給温度を所定の設定値に維持することができる。
【００６３】
【表２】
2013226487.tif 000004
【符号の説明】
【００６４】
１０Ａ〜１０Ｆ  ＣＯ2回収装置
１１Ａ  ＣＯ2含有排ガス
１２  ＣＯ2吸収液
１２Ａ  リッチ溶液
１２Ｂ  リーン溶液
１３  ＣＯ2吸収塔（吸収塔）
１３Ａ  ＣＯ2吸収部
１３Ｂ  水洗部
１４  吸収液再生塔（再生塔）
２０  洗浄水
【図１】
2013226487.tif 000005
【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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【図９】
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