(57)【要約】【課題】二酸化炭素回収率を向上することができる二酸化炭素回収装置を提供する。【解決手段】実施の形態による二酸化炭素回収装置１の吸収塔２０は、再生塔３０から供給される吸収液５から二酸化炭素を放出させる放出領域２２と、放出領域２２で放出された二酸化炭素が第１気液接触部２１から排出された排ガス２に同伴して供給される第２気液接触部２３と、を有している。放出領域２２において二酸化炭素を放出した吸収液５は、吸収液供給装置２７によって第２気液接触部２３に供給される。第２気液接触部２３を通過した吸収液５は、案内部材２９によって、放出領域２２をバイパスして第１気液接触部２１に案内される。第２気液接触部２３は、排ガス２と吸収液５とを接触させて、排ガス２に含有される二酸化炭素を吸収液５に吸収させる。【選択図】図２
2016215105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスと吸収液とを接触させて前記排ガスに含有される二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる第１気液接触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、を備え、
前記吸収塔は、
前記第１気液接触部の上方に設けられ、前記再生塔から供給される前記吸収液が導入されて、前記吸収液から前記二酸化炭素を放出させる放出領域と、
前記放出領域の上方に設けられ、前記放出領域で放出された前記二酸化炭素が前記第１気液接触部から排出された前記排ガスに同伴して供給される第２気液接触部と、
前記放出領域において前記二酸化炭素を放出した前記吸収液を、前記第２気液接触部に供給する吸収液供給装置と、
前記第２気液接触部を通過した前記吸収液を、前記放出領域をバイパスして前記第１気液接触部に案内する案内部材と、を更に有し、
前記第２気液接触部は、前記排ガスと前記吸収液とを接触させて、前記排ガスに含有される前記二酸化炭素を前記吸収液に吸収させることを特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項２】
前記吸収液供給装置は、前記吸収液を冷却する冷却器を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項３】
前記再生塔から前記吸収塔に供給される前記吸収液をフラッシュさせ、前記吸収液から前記二酸化炭素を放出させて回収する減圧容器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装置。
【請求項４】
前記再生塔から前記吸収塔に供給される前記吸収液を冷却する冷却器を更に備え、
前記冷却器は、前記減圧容器と前記吸収塔との間に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項５】
前記減圧容器内に放出された前記二酸化炭素を排出する排出駆動部を更に備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項６】
前記吸収塔は、前記第２気液接触部の上方に設けられ、前記第２気液接触部から排出された前記排ガスと洗浄液とを接触させて、前記排ガスに含有される前記二酸化炭素を前記洗浄液に吸収させる第３気液接触部を更に有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項７】
前記吸収塔は、前記洗浄液を循環する循環装置を更に有し、
前記循環装置は、前記洗浄液を冷却する冷却器を含んでいることを特徴とする請求項６に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項８】
排ガスと吸収液とを接触させて前記排ガスに含有される二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる第１気液接触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、を備えた二酸化炭素回収装置において二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収方法であって、
前記再生塔から供給される前記吸収液を、前記第１気液接触部の上方に設けられた放出領域に導入して、前記吸収液から前記二酸化炭素を放出させる工程と、
前記放出領域において前記二酸化炭素を放出した前記吸収液を、前記放出領域の上方に設けられた第２気液接触部に供給する工程と、
前記放出領域で放出された前記二酸化炭素を、前記第１気液接触部から排出された前記排ガスに同伴して前記第２気液接触部に供給する工程と、
前記第２気液接触部において前記排ガスと前記吸収液とを接触させて、前記排ガスに含有される前記二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる工程と、
前記第２気液接触部を通過した前記吸収液を、前記放出領域をバイパスして前記第１気液接触部に案内する工程と、を備えたことを特徴とする二酸化炭素回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、二酸化炭素回収装置および二酸化炭素回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化問題に対する有効な対策として、二酸化炭素（ＣＯ２）を回収して貯留する二酸化炭素回収貯留技術が注目されている。一般に、火力発電所、製鉄所、セメント工場、その他の化学産業設備等においては比較的多くの二酸化炭素が発生し、排出されるガス中の二酸化炭素濃度が比較的高くなっている。このため、このような設備において二酸化炭素回収技術を適用すると、二酸化炭素を効率良く回収することが可能となる。
【０００３】
上述の二酸化炭素回収技術は、化学吸収法に分類されている。具体的には、排ガスが吸収塔に供給されて、この吸収塔において排ガスに含有される二酸化炭素が吸収液に吸収される。この際、吸収塔からは、二酸化炭素を放出した排ガスが処理後ガスとして排出される。二酸化炭素を吸収した吸収液は、再生塔に供給されて、この再生塔において、吸収液から二酸化炭素が放出されて、分離回収される。再生塔において二酸化炭素を放出した吸収液は、吸収塔に戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２２３６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、再生塔において、二酸化炭素を吸収液から完全に放出させることは困難である。すなわち、再生塔内の気液平衡によって定まる量の二酸化炭素は、吸収液（リーン液）に溶解した状態で残存し得る。このことにより、吸収塔内の気液平衡によっては、再生塔から吸収塔に供給されたリーン液から、溶解していた二酸化炭素の一部が放出される可能性がある。このため、吸収塔から排出される処理後ガスの二酸化炭素濃度が高まり、二酸化炭素回収率が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、二酸化炭素回収率を向上することができる二酸化炭素回収装置および二酸化炭素回収方法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】
【０００７】
実施の形態による二酸化炭素回収装置は、排ガスと吸収液とを接触させて排ガスに含有される二酸化炭素を吸収液に吸収させる第１気液接触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、を備えている。吸収塔は、第１気液接触部の上方に設けられ、再生塔から供給される吸収液が導入されて、吸収液から二酸化炭素を放出させる放出領域と、放出領域の上方に設けられ、放出領域で放出された二酸化炭素が第１気液接触部から排出された排ガスに同伴して供給される第２気液接触部と、を更に有している。放出領域において二酸化炭素を放出した吸収液は、吸収液供給装置によって第２気液接触部に供給される。第２気液接触部を通過した吸収液は、案内部材によって、放出領域をバイパスして第１気液接触部に案内される。第２気液接触部は、排ガスと吸収液とを接触させて、排ガスに含有される二酸化炭素を吸収液に吸収させる。
【０００８】
また、実施の形態による二酸化炭素回収方法は、排ガスと吸収液とを接触させて排ガスに含有される二酸化炭素を吸収液に吸収させる第１気液接触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、を備えた二酸化炭素回収装置において二酸化炭素を回収する方法である。この二酸化炭素回収方法においては、まず、再生塔から供給される吸収液が、第１気液接触部の上方に設けられた放出領域に導入されて、吸収液から二酸化炭素を放出させる。続いて、放出領域において二酸化炭素を放出した吸収液が、放出領域の上方に設けられた第２気液接触部に供給される。また、放出領域で放出された二酸化炭素が、第１気液接触部から排出された排ガスに同伴して第２気液接触部に供給される。第２気液接触部において排ガスと吸収液とが接触して、排ガスに含有される二酸化炭素が吸収液に吸収される。第２気液接触部を通過した吸収液は、放出領域をバイパスして第１気液接触部に案内される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、二酸化炭素回収率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１の実施の形態における二酸化炭素回収装置の全体構成を示す図である。
【図２】図２は、図１の吸収塔の詳細構造を示す図である。
【図３】図３は、第２の実施の形態における吸収塔の詳細構造を示す図である。
【図４】図４は、第３の実施の形態における吸収塔の詳細構造を示す図である。
【図５】図５は、図４の変形例としての吸収塔の詳細構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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装置および二酸化炭素回収方法について説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
まず、図１および図２を用いて、第１の実施の形態における二酸化炭素回収装置および二酸化炭素回収方法について説明する。
【００１３】
図１に示すように、二酸化炭素回収装置１は、排ガス２に含有される二酸化炭素を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排ガス２は、処理後ガス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蒸気８として排出される。なお、吸収塔２０に供給される排ガス２は、特に限定されるものではないが、例えば火力発電所や、製鉄所、セメント工場、その他の化学産業設備等において排出されるガスとすることができる。このガスは、図示しない送風機によって吸収塔２０に供給され、その際、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。
【００１４】
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。
【００１５】
吸収塔２０は、本体容器２０ａと、本体容器２０ａに収容され、排ガス２とリーン液５とを接触させて、排ガス２に含有される二酸化炭素をリーン液５に吸収させる第１気液接触部２１（充填層）と、を有している。このうち本体容器２０ａは、下部から排ガス２を受け入れ、塔頂から処理後ガス３が排出されるようになっている。第１気液接触部２１は、向流型気液接触装置として構成されている。
【００１６】
吸収塔２０の本体容器２０ａの下部に供給された排ガス２は、本体容器２０ａ内を第１気液接触部２１に向かって上昇する。一方、再生塔３０からのリーン液５が、分散落下して第１気液接触部２１に供給される。第１気液接触部２１において、排ガス２とリーン液５とが気液接触して、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。この際、リーン液５の温度が低くなっていると、リーン液５の二酸化炭素吸収能力が高まる。
【００１７】
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と気液接触した排ガス２は、二酸化炭素が除去されて、第１気液接触部２１から排出されて本体容器２０ａ内を上昇する。
【００１８】
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。
【００１９】
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）を有している。このアミン再生部３０ａは、向流型気液接触装置として構成されている。
【００２０】
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。この際、リーン液５から二酸化炭素も放出され得る。生成された蒸気７は二酸化炭素とともに再生塔３０の下部に供給され、再生塔３０内のリッチ液４を加熱し、リッチ液４の温度を高めている。なお、加熱媒体は、タービンからの高温の蒸気に限られることはない。
【００２１】
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、分散落下してアミン再生部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から二酸化炭素が放出されてリーン液５が生成される。この際、リッチ液４の温度が高いと、リッチ液４から二酸化炭素を効率良く放出させることが可能となる。このようにして再生塔３０において吸収液が再生されている。
【００２２】
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、更に二酸化炭素を含有した二酸化炭素含有蒸気８として再生塔３０の塔頂から排出される。
【００２３】
再生塔３０と熱交換器３１との間には、リーン液用ポンプ３４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３４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、再生塔３０（より具体的には熱交換器３１）から吸収塔２０に供給されるリーン液５を冷却するリーン液用冷却器３５が設けられている。リーン液用冷却器３５には、外部から冷却水等の冷却媒体が供給され、リーン液用冷却器３５は、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。
【００２４】
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の第１気液接触部２１に供給される。第１気液接触部２１において、リーン液５は排ガス２と気液接触して排ガス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、二酸化炭素回収装置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。
【００２５】
図１に示す二酸化炭素回収装置１は、再生塔３０の塔頂から排出された二酸化炭素含有蒸気８を冷却し、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を二酸化炭素含有蒸気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、二酸化炭素含有蒸気８に含有される水分が低減されて、気液分離器４１から二酸化炭素ガス１０として排出される。排出された二酸化炭素ガス１０は、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、その自重または凝縮水用ポンプ４２によって再生塔３０に供給され、リッチ液４と混合する。なお、ガス用冷却器４０には、外部から、二酸化炭素含有蒸気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。
【００２６】
次に、図２を用いて、吸収塔２０について詳細に説明する。
【００２７】
図２に示すように、吸収塔２０は、第１気液接触部２１の上方に設けられた放出領域２２と、放出領域２２の上方に設けられた第２気液接触部２３（充填層）と、を更に有している。これらの放出領域２２および第２気液接触部２３は、本体容器２０ａ内に収容されている。第２気液接触部２３は、第１気液接触部２１と同様に、向流型気液接触装置として構成されている。
【００２８】
放出領域２２では、再生塔３０（より具体的にはリーン液用冷却器３５）から供給されたリーン液５が導入されて、リーン液５から二酸化炭素が放出される。この放出領域２２に、第１液分散器２４が設けられている。第１液分散器２４は、供給されたリーン液５を放出領域２２内にスプレーして導入することが好適である。この場合、リーン液５の表面積を増大させて、リーン液５から二酸化炭素を効率良く放出させることができる。
【００２９】
本実施の形態においては、放出領域２２の下方であって第１気液接触部２１の上方に、放出領域２２に導入されたリーン液５を貯留する貯留部２５が設けられている。この貯留部２５は、第１液分散器２４から放出領域２２に導入されたリーン液５の少なくとも一部を受け取るようになっていればよい。
【００３０】
放出領域２２内で放出された二酸化炭素は、第１気液接触部２１から排出された排ガス２に同伴して本体容器２０ａ内を上昇し、第２気液接触部２３に供給される。具体的に説明すると、図２に示す形態では、貯留部２５の側方に、第１気液接触部２１から排出された排ガス２が上昇するガス流路領域２６が形成されている。このガス流路領域２６を、放出領域２２内で放出された二酸化炭素が、上昇する排ガス２に同伴されて、第２気液接触部２３に向って上昇する。
【００３１】
一方、放出領域２２に導入されて二酸化炭素を放出したリーン液５は、吸収液供給装置２７によって、第２気液接触部２３に供給されるようになっている。本実施の形態においては、吸収液供給装置２７は、貯留部２５に貯留されたリーン液５を第２液分散器２８（後述）に供給する供給ポンプ２７ａと、第２液分散器２８に供給されるリーン液５を冷却する供給用冷却器２７ｂと、を含んでいる。
【００３２】
第２気液接触部２３の上方には、吸収液供給装置２７からリーン液５が供給される第２液分散器２８が設けられている。第２液分散器２８は、供給されたリーン液５を第２気液接触部２３に分散落下させ、第２気液接触部２３にリーン液５が供給されるようになっている。そして、第２気液接触部２３は、排ガス２とリーン液５とを接触させて排ガス２に含有される二酸化炭素をリーン液５に吸収させる。
【００３３】
図２に示すように、吸収塔２０は、第２気液接触部２３を通過したリーン液５を、放出領域２２をバイパスして第１気液接触部２１に案内する案内部材２９を更に有している。本実施の形態においては、案内部材２９は、本体容器２０ａ内に設けられており、放出領域２２を上方から覆うように形成されている。これにより、第２気液接触部２３において二酸化炭素を吸収したリーン液５が、放出領域２２に流下することを防止している。また、図２に示すように、案内部材２９は、放出領域２２（または貯留部２５）の上方からガス流路領域２６に向って、斜め下方に傾斜して延びるように形成してもよい。この場合、放出領域２２が上方に凸となるように形成され、案内部材２９によって案内されるリーン液５が、放出領域２２に供給されることをより一層防止している。そして、本実施の形態による案内部材２９は、リーン液５を、貯留部２５の側方に設けられた上述のガス流路領域２６に案内する。このようにして、第２気液接触部２３を通過したリーン液５が、放出領域２２に供給されることを防止している。なお、案内部材２９の形状は、第２気液接触部２３において排ガス２から二酸化炭素を吸収したリーン液５を、放出領域２２をバイパスして第１気液接触部２１に案内することができれば、図２に示す形態に限られることはない。また、本体容器２０ａ内に設けられることに限られない。
【００３４】
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。
【００３５】
二酸化炭素回収装置１を運転している間、図２に示すように、再生塔３０（図１参照）から供給されるリーン液５は、吸収塔２０の第１液分散器２４に供給される。第１液分散器２４に供給されたリーン液５は、第１液分散器２４から放出領域２２に導入される。
【００３６】
ところで、再生塔３０において、リッチ液４から二酸化炭素を完全に放出させることは一般的に困難である。このことから、再生塔３０から吸収塔２０に供給されるリーン液５には、二酸化炭素が溶解した状態で残存し得る。放出領域２２における二酸化炭素の分圧が低い場合には、気液平衡が保たれるように、放出領域２２に導入されたリーン液５から、リーン液５に溶解していた二酸化炭素が放出される。
【００３７】
放出領域２２内で放出された二酸化炭素は、貯留部２５の側方に形成されたガス流路領域２６に向う。本実施の形態においては、放出領域２２が上方に凸となるように形成されているが、この場合であっても、放出領域２２に放出された二酸化炭素が充満すると、放出領域２２内の二酸化炭素がガス流路領域２６に押し出されるようになる。一方、第１気液接触部２１において二酸化炭素を放出させた排ガス２は、第１気液接触部２１から排出されて、ガス流路領域２６を上昇する。このことにより、ガス流路領域２６に達した二酸化炭素は、排ガス２に同伴してガス流路領域２６を上昇し、第２気液接触部２３に供給される。
【００３８】
また、放出領域２２において二酸化炭素を放出したリーン液５は、貯留部２５に貯留される。貯留されたリーン液５は二酸化炭素を放出しているため、二酸化炭素濃度が比較的低くなっている。このリーン液５は、吸収液供給装置２７の供給ポンプ２７ａによって、第２液分散器２８に供給される。この際、リーン液５は、供給用冷却器２７ｂによって冷却される。第２液分散器２８に供給されたリーン液５は、第２液分散器２８から分散落下して、第２気液接触部２３に供給される。
【００３９】
第２気液接触部２３において、ガス流路領域２６から上昇してきた排ガス２と、第２液分散器２８から分散落下したリーン液５とが気液接触し、排ガス２に含有される二酸化炭素がリーン液５に吸収される。第２気液接触部２３に供給されるリーン液５は、上述したように、二酸化炭素濃度が比較的低くなっているため、二酸化炭素の吸収能力は比較的高い。また、リーン液５は冷却されているため、その温度は低くなっている。このことによっても第２気液接触部２３に供給されたリーン液５の二酸化炭素の吸収能力が高まっている。このため、排ガス２に含有される二酸化炭素を効率良く吸収することができる。そして、第２気液接触部２３において二酸化炭素を吸収したリーン液５は、二酸化炭素濃度が上昇する。
【００４０】
第２気液接触部２３を通過して二酸化炭素濃度が比較的高くなったリーン液５は、案内部材２９によって案内されて、ガス流路領域２６に案内される。ガス流路領域２６に案内されたリーン液５は、ガス流路領域２６から第１気液接触部２１に向って流下する。このことにより、第２気液接触部２３を通過したリーン液５は、放出領域２２をバイパスして第１気液接触部２１に供給され、当該リーン液５が放出領域２２に供給されることが防止される。すなわち、第２気液接触部２３を通過して二酸化炭素濃度が比較的高くなったリーン液５が、貯留部２５に貯留された二酸化炭素濃度が比較的低いリーン液５と混合することを防止し、第２気液接触部２３に供給されるリーン液５の二酸化炭素吸収能力が低下することを防止している。
【００４１】
第１気液接触部２１に流下したリーン液５は、吸収塔２０の本体容器２０ａの下部に供給された排ガス２と気液接触する。第１気液接触部２１に供給された排ガス２は、比較的多くの二酸化炭素を含有しているため、第２気液接触部２３において二酸化炭素を吸収したリーン液５であっても、排ガス２から二酸化炭素を効率良く吸収することが可能となる。また、リーン液５の温度は依然として低くなっているため、このことによっても二酸化炭素を効率良く吸収することができる。
【００４２】
一方、第２気液接触部２３において二酸化炭素を放出した排ガス２は、第２気液接触部２３から排出されて上昇し、吸収塔２０の本体容器２０ａの塔頂から、処理後ガス３として外部に排出される。処理後ガス３は、上述したように第２気液接触部２３において二酸化炭素がリーン液５に吸収されるため、処理後ガス３の二酸化炭素濃度は低くなっている。
【００４３】
このように本実施の形態によれば、再生塔３０から吸収塔２０に供給されたリーン液５は、放出領域２２において放出した二酸化炭素を、放出領域２２の上方に設けられた第２気液接触部２３において吸収して回収することができる。このことにより、吸収塔２０から排出される処理後ガス３の二酸化炭素濃度を低くすることができる。このため、二酸化炭素回収率を向上させることができる。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、第２気液接触部２３を通過して二酸化炭素濃度が比較的高くなったリーン液５を、案内部材２９によって、放出領域２２をバイパスして第１気液接触部２１に供給することができる。このことにより、放出領域２２において二酸化炭素を放出することで二酸化炭素濃度が比較的低くなっているリーン液５に、二酸化炭素濃度が比較的高くなったリーン液５が混合することを防止できる。このため、第２気液接触部２３に、二酸化炭素濃度が低いリーン液５を供給することができ、第２気液接触部２３におけるリーン液５の二酸化炭素吸収能力を向上させることができる。この結果、第２気液接触部２３における二酸化炭素回収率を向上させることができる。
【００４５】
さらに、本実施の形態によれば、貯留部２５から第２気液接触部２３に供給されるリーン液５が、供給用冷却器２７ｂによって冷却される。このことにより、第２気液接触部２３に供給されるリーン液５の温度を低くすることができ、第２気液接触部２３におけるリーン液５の二酸化炭素吸収能力を向上させることができる。このため、二酸化炭素回収率をより一層向上させることができる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
次に、図３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装置および二酸化炭素回収方法について説明する。
【００４７】
図３に示す第２の実施の形態においては、再生塔から吸収塔に供給される吸収液をフラッシュさせ、吸収液から二酸化炭素を放出させる減圧容器を更に備えた点が主に異なり、他の構成は、図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図３において、図１および図２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。
【００４８】
本実施の形態における二酸化炭素回収装置１は、図３に示すように、再生塔３０から吸収塔２０に供給されるリーン液５をフラッシュ（減圧気液分離）させ、リーン液５から二酸化炭素を放出させて回収する減圧容器５０を更に備えている。より具体的には、減圧容器５０は、熱交換器３１と吸収塔２０との間に配置され、熱交換器３１から排出されて吸収塔２０に供給される前のリーン液５をフラッシュすることが好適である。この場合、熱交換器３１により冷却されたリーン液５をフラッシュさせる。
【００４９】
上述したリーン液用冷却器３５は、減圧容器５０と吸収塔２０との間に配置されている。言い換えると、減圧容器５０は、熱交換器３１とリーン液用冷却器３５との間に配置されている。リーン液用冷却器３５は、減圧容器５０から吸収塔２０に供給されるリーン液５を冷却し、減圧容器５０から排出されて吸収塔２０に供給される前のリーン液５を冷却するようになっている。この場合、減圧容器５０に供給されるリーン液５がリーン液用冷却器３５によって冷却されることが回避される。
【００５０】
また、図３に示すように、本実施の形態による二酸化炭素回収装置１は、減圧容器５０内に放出された二酸化炭素を排出する排出ポンプ５１（排出駆動部）を更に備えている。この排出ポンプ５１が駆動されることにより、減圧容器５０内の二酸化炭素が二酸化炭素ガス１１として排出されて回収される。また、排出ポンプ５１の駆動により、減圧容器５０内の圧力が低下し、減圧容器５０内の圧力が減圧された状態に保たれるようになっている。これにより、減圧容器５０に供給されたリーン液５を効率良くフラッシュすることが可能になる。
【００５１】
このように本実施の形態によれば、再生塔３０から吸収塔２０に供給されるリーン液５が、減圧容器５０内においてフラッシュされ、リーン液５から二酸化炭素が放出されて回収される。このことにより、二酸化炭素回収率を向上させることができる。また、吸収塔２０の第１液分散器２４に供給されるリーン液５の二酸化炭素濃度を低くすることができる。このことにより、放出領域２２における二酸化炭素の放出量を低減し、第２気液接触部２３に供給される排ガス２の二酸化炭素濃度を低くすることができる。このため、吸収塔２０から排出される処理後ガス３の二酸化炭素濃度をより一層低くすることができ、二酸化炭素回収率をより一層向上させることができる。
【００５２】
また、本実施の形態によれば、熱交換器３１から吸収塔２０に供給されるリーン液５を冷却するリーン液用冷却器３５が、減圧容器５０と吸収塔２０との間に配置されている。このことにより、減圧容器５０に供給されるリーン液５の温度が低くなることを抑制し、減圧容器５０においてリーン液５を効率良くフラッシュさせることができる。
【００５３】
さらに、本実施の形態によれば、減圧容器５０内に排出された二酸化炭素が、排出ポンプ５１によって排出される。このことにより、減圧容器５０内をより一層減圧することができ、減圧容器５０内においてリーン液５を効率良くフラッシュさせることができる。
【００５４】
（第３の実施の形態）
次に、図４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装置および二酸化炭素回収方法について説明する。
【００５５】
図４に示す第３の実施の形態においては、吸収塔が、第２気液接触部の上方に設けられた第３気液接触部を更に有している点が主に異なり、他の構成は、図１および図２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。
【００５６】
本実施の形態における吸収塔２０は、図４に示すように、第２気液接触部２３の上方に設けられた第３気液接触部５２を更に有している。この第３気液接触部５２は、本体容器２０ａ内に収容されており、第２気液接触部２３から排出された排ガス２と洗浄液１２とを気液接触させて、排ガス２に含有される二酸化炭素を洗浄液１２に吸収させる。洗浄液１２には、特に限られるものではないが、例えば、水や、上述した吸収液（リッチ液４、リーン液５）と同様の材料を用いることができる。
【００５７】
第３気液接触部５２の上方には、洗浄液１２を分散落下させる第３液分散器５３が設けられている。第３液分散器５３は、供給された洗浄液１２を第３気液接触部５２に分散落下させ、第３気液接触部５２に洗浄液１２が供給されるようになっている。一方、第３気液接触部５２の下方には、第３気液接触部５２から流下する洗浄液１２を貯留する第２の貯留部５４が設けられている。
【００５８】
第３気液接触部５２の洗浄液１２は、循環装置５５によって循環するようになっている。すなわち、本実施の形態においては、循環装置５５は、第２の貯留部５４に貯留された洗浄液１２を第３液分散器５３に供給する循環ポンプ５５ａと、第３液分散器５３に供給される洗浄液１２を冷却する循環用冷却器５５ｂと、を含んでいる。
【００５９】
このような構成により、第３気液接触部５２の第２の貯留部５４に貯留された洗浄液１２は、循環装置５５の循環ポンプ５５ａによって第３液分散器５３に供給される。この際、洗浄液１２は、循環用冷却器５５ｂによって冷却される。第３液分散器５３に供給された洗浄液１２は、第３液分散器５３から分散落下して、第３気液接触部５２に供給される。一方、第２気液接触部２３から排出された排ガス２は、吸収塔２０の本体容器２０ａ内を上昇して第３気液接触部５２に供給される。
【００６０】
第３気液接触部５２において、第２気液接触部２３から上昇してきた排ガス２と、第３液分散器５３から分散落下した洗浄液１２とが気液接触し、排ガス２に含有される二酸化炭素が、洗浄液１２に吸収される。二酸化炭素を吸収した洗浄液１２は、第３気液接触部５２から流下して、第２の貯留部５４に貯留される。第２の貯留部５４に貯留された洗浄液１２は、循環装置５５によって再び第３液分散器５３に供給される。このようにして、洗浄液１２が循環する。
【００６１】
洗浄液１２は、循環することにより、第３気液接触部５２において二酸化炭素の吸収を繰り返す。このことにより、洗浄液１２の二酸化炭素濃度が次第に高まる。このため、洗浄液１２の物性値（例えば、密度、ｐＨ、粘度など）を測定し、測定された物性値が所定の基準値に達した場合に、この洗浄液１２に新たな洗浄液１２を継ぎ足して余剰となった洗浄液１２を排出してもよい。あるいは二酸化炭素濃度が高まった洗浄液１２を新たな洗浄液１２と交換してもよい。このことにより、洗浄液１２の二酸化炭素吸収能力を改善することができる。なお、排出または交換された洗浄液１２は、その二酸化炭素濃度がリーン液５の二酸化炭素濃度よりも低い場合には、リーン液５に混合させて使用してもよい。
【００６２】
一方、第３気液接触部５２において二酸化炭素を放出した排ガス２は、第３気液接触部５２から排出されて上昇し、吸収塔２０の本体容器２０ａの塔頂から、処理後ガス３として外部に排出される。処理後ガス３は、上述したように第３気液接触部５２において二酸化炭素がリーン液５に更に吸収されているため、処理後ガス３の二酸化炭素濃度は更に低減され得る。
【００６３】
このように本実施の形態によれば、第３気液接触部５２において、洗浄液１２は、第２気液接触部２３から排出された排ガス２に含有される二酸化炭素を吸収して回収することができる。このことにより、吸収塔２０から排出される処理後ガス３の二酸化炭素濃度をより一層低くすることができる。このため、二酸化炭素回収率をより一層向上させることができる。
【００６４】
また、本実施の形態によれば、第２の貯留部５４から第３気液接触部５２に供給される洗浄液１２が、循環用冷却器５５ｂによって冷却される。このことにより、第３気液接触部５２に供給される洗浄液１２の温度を低くすることができ、第３気液接触部５２における洗浄液１２の二酸化炭素吸収能力を向上させることができる。このため、処理後ガス３の二酸化炭素濃度をより一層低くすることができる。
【００６５】
なお、上述した本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様に、熱交換器３１から排出されたリーン液５が、リーン用冷却器３５を介して吸収塔２０の第１液分散器２４に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、例えば図５に示すように、第１液分散器２４に供給されるリーン液５は、減圧容器５０においてフラッシュされるようにしてもよい。図５に示す形態は、本実施の形態（第３の実施の形態）に、図３に示す第２の実施の形態を組み合わせた形態となっている。この場合、二酸化炭素回収率をより一層向上させることができる。
【００６６】
以上述べた実施の形態によれば、二酸化炭素回収率を向上させることができる。
【００６７】
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】
【００６８】
１      二酸化炭素回収装置
２      排ガス
４      リッチ液
５      リーン液
１２    洗浄液
２０    吸収塔
２１    第１気液接触部
２２    放出領域
２３    第２気液接触部
２７    吸収液供給装置
２７ｂ  供給用冷却器
２９    案内部材
３０    再生塔
３５    リーン液用冷却器
５０    減圧容器
５１    排出ポンプ
５２    第３気液接触部
５５    循環装置
５５ｂ  循環用冷却器
【図１】
2016215105.tif 000003
【図２】
2016215105.tif 000004
【図３】
2016215105.tif 000005
【図４】
2016215105.tif 000006
【図５】
2016215105.tif 000007