(57)【要約】      （修正有）【課題】運転開始から定常状態になるまでの期間における、二酸化炭素の吸収に使用されたアミン類のミスト又は蒸気の大気への排出量の増加を低く抑える二酸化炭素回収装置の提供。【解決手段】二酸化炭素を含む被処理ガスの一部をＣＯ2吸収部２の下に供給するラインA、残部をＣＯ2吸収部の上で且つ洗浄部２４ａ、２４ｂの下に供給するラインB、ラインAから供給され且つ上向流の被処理ガスとラインCから供給され且つ下向流のアミン類及び水を含むＣＯ2リーン吸収液とを向流接触させて二酸化炭素をＣＯ2リーン吸収液に吸収させて脱ＣＯ2排ガスとＣＯ2リッチ吸収液を得るためのＣＯ2吸収部、ラインBの被処理ガス流量を調節する手段、ラインBから供給され且つ上向流の被処理ガス及びＣＯ2吸収部で得られ且つ上向流の脱ＣＯ2排ガスからなる混合ガスと下向流の水とを向流接触させて混合ガスを水で洗浄する洗浄部を有する二酸化炭素の回収装置。【選択図】図１
2016131917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を含む被処理ガスの一部をＣＯ2吸収部の下に供給するためのラインA、
二酸化炭素を含む被処理ガスの残部をＣＯ2吸収部の上で且つ洗浄部の下に供給するためのラインB、
ラインAから供給され且つ上向流の被処理ガスとラインCから供給され且つ下向流のアミン類および水を含むＣＯ2リーン吸収液とを向流接触させて二酸化炭素をＣＯ2リーン吸収液に吸収させて脱ＣＯ2排ガスとＣＯ2リッチ吸収液を得るためのＣＯ2吸収部、
ＣＯ2吸収部で得られたＣＯ2リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を脱離させてＣＯ2リーン吸収液に再生するためのＣＯ2脱離部、
ＣＯ2脱離部で再生されたＣＯ2リーン吸収液をＣＯ2吸収部に供給するためのラインC、
ラインBにおける被処理ガスの流量を調節するための手段b、ならびに
ラインBから供給され且つ上向流の被処理ガスおよびＣＯ2吸収部で得られ且つ上向流の脱ＣＯ2排ガスからなる混合ガスと下向流の水とを向流接触させて混合ガスを水で洗浄するための直列に２段以上設置された洗浄部
を有する二酸化炭素の回収装置。
【請求項２】
第１段目の洗浄部を通過した水に含まれるアミン類と炭酸イオンの量を測定するための手段、
最終段目の洗浄部を通過した脱ＣＯ2排ガスに同伴されるアミン類の濃度が所定値になるように前記測定手段で得られた結果に基いて第１段目の洗浄部を下降する水の流量とラインBにおける被処理ガスの流量とを決定するための手段、
第１段目の洗浄部を下降する水の流量を調節するための手段a、ならびに
該決定された水の流量およびガスの流量になるように手段aおよび手段bを操作するための手段をさらに有する、請求項１に記載の二酸化炭素の回収装置。
【請求項３】
二酸化炭素を含む被処理ガスの一部をアミン類および水を含んで成るＣＯ2リーン吸収液に接触させて二酸化炭素をＣＯ2リーン吸収液に吸収させて脱ＣＯ2排ガスとＣＯ2リッチ吸収液を得るステップ（I）、
ＣＯ2リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を放出させＣＯ2リーン吸収液に再生するステップ（II）、
再生されたＣＯ2リーン吸収液をステップ（I）に供給するステップ（III）、
二酸化炭素を含む被処理ガスの残部をステップ（I）で得られた脱ＣＯ2排ガスに混ぜて混合ガスを得るステップ（IV）、
混合ガスを水によって２回以上洗浄するステップ（V）、
第１回目の洗浄に使用された水に含まれるアミン類と炭酸イオンの量を測定するステップ（VI）、
最終回目に洗浄された混合ガスに同伴されるアミン類の濃度が所定値になるように、前記測定ステップ（VI）で得られた結果に基いて第１回目の洗浄に使用する水の量と脱ＣＯ2排ガスに混ぜられる被処理ガスの量とを決定するステップ（VII）、ならびに
該決定された水量およびガス量になるように第１回目の洗浄に使用する水の量および脱ＣＯ2排ガスに混ぜられる被処理ガスの量を調節するステップ（VIII）
を有する二酸化炭素の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，二酸化炭素の回収装置および回収方法に関する。より詳細に、本発明は、運転開始から定常状態になるまでの期間における、二酸化炭素の吸収に使用されたアミン類のミストまたは蒸気の大気への排出量の増加を、低く抑えることができる二酸化炭素の回収装置および回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所などで使用されるボイラは二酸化炭素を多量に排出する設備の一つである。二酸化炭素は地球温暖化の原因物質と考えられている。そこで、二酸化炭素の排出量を減らす検討が種々行われている。
燃焼排ガス中の二酸化炭素をＣＯ2吸収液で吸収して二酸化炭素を回収する装置が知られている。係る装置に使用されるＣＯ2吸収液として、アミン類を含有する水溶液が、通常、用いられる。
【０００３】
ＣＯ2吸収液によって二酸化炭素の除去された排ガス（脱ＣＯ2排ガス）には、ＣＯ2吸収液がミストまたは蒸気の形態で同伴していることが多い。そのため、脱ＣＯ2排ガスを水で洗浄して、同伴するＣＯ2吸収液のミストまたは蒸気を減らすことが一般に行われている。
【０００４】
このような蒸気またはミストを減らすために、例えば、特許文献１は、二酸化炭素吸収塔ガス最下流のガス洗浄器の循環水中の炭酸モル濃度が、循環水中におけるアンモニア、アルキルアミン及びアルカノールアミンのモル濃度の和の十分の一以上になるように新たに追加する循環水を調整する制御装置を設けた二酸化炭素の回収装置を開示している。
特許文献２は、燃焼排ガスとアミン化合物の水溶液を向流接触させ、該排ガス中に含まれる二酸化炭素（ＣＯ2）を除去するＣＯ2除去装置を用い、アミン化合物の水溶液と燃焼排ガスが向流接触する接触部の燃焼排ガス流れの後流側に、アミン化合物の水溶液の再生塔の還流水と二酸化炭素が除去された脱ＣＯ2排ガスが向流接触する洗浄部を１段または複数段設け、前記洗浄部の最後流側の段の洗浄水中の炭酸イオン濃度または／および前記洗浄部の最後流側の段のガス中に含まれるアミン化合物の濃度を測定し、前記最後流側の段の排ガスに同伴されるアミン成分の濃度が所定値以下になるように、最後流側の段の洗浄水の流量を調整する燃焼排ガスの脱炭酸装置の制御方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３―１８４０８０号公報
【特許文献２】特開２０１２−２５４３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
洗浄部に使用される水は、通常、定常運転状態において、循環使用されるので、該水には炭酸イオンが多く含まれている。炭酸イオンはアミン類と化合して炭酸塩を形成するので、炭酸イオンを含む水はアミン類のミストや蒸気の洗浄能が高い。しかし、運転開始時においては、該水に炭酸イオンが殆んど含まれていないので、脱ＣＯ2ガスに同伴するアミン類のミストや蒸気の洗浄能が低い。そのため、運転開始から定常状態になるまでの期間において、大気に放出されるアミン類の量が増えることがある。
本発明の目的は、運転開始から定常状態になるまでの期間における、二酸化炭素の吸収に使用されたアミン類のミストまたは蒸気の大気への排出量の増加を、低く抑えることができる二酸化炭素の回収装置および回収方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために検討した結果、以下の実施形態を包含する本発明を完成するに至った。
【０００８】
〔１〕  二酸化炭素を含む被処理ガスの一部をＣＯ2吸収部の下に供給するためのラインA、
二酸化炭素を含む被処理ガスの残部をＣＯ2吸収部の上で且つ洗浄部の下に供給するためのラインB、
ラインAから供給され且つ上向流の被処理ガスとラインCから供給され且つ下向流のアミン類および水を含むＣＯ2リーン吸収液とを向流接触させて二酸化炭素をＣＯ2リーン吸収液に吸収させて脱ＣＯ2排ガスとＣＯ2リッチ吸収液を得るためのＣＯ2吸収部、
ＣＯ2吸収部で得られたＣＯ2リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を脱離させてＣＯ2リーン吸収液に再生するためのＣＯ2脱離部、
ＣＯ2脱離部で再生されたＣＯ2リーン吸収液をＣＯ2吸収部に供給するためのラインC、
ラインBにおける被処理ガスの流量を調節するための手段b、ならびに
ラインBから供給され且つ上向流の被処理ガスおよびＣＯ2吸収部で得られ且つ上向流の脱ＣＯ2排ガスからなる混合ガスと下向流の水とを向流接触させて混合ガスを水で洗浄するための直列に２段以上設置された洗浄部
を有する二酸化炭素の回収装置。
【０００９】
〔２〕  第１段目の洗浄部を通過した水に含まれるアミン類と炭酸イオンの量を測定するための手段、
最終段目の洗浄部を通過した脱ＣＯ2排ガスに同伴されるアミン類の濃度が所定値になるように前記測定手段で得られた結果に基いて第１段目の洗浄部を下降する水の流量とラインBにおける被処理ガスの流量とを決定するための手段、
第１段目の洗浄部を下降する水の流量を調節するための手段a、ならびに
該決定された水の流量およびガスの流量になるように手段aおよび手段bを操作するための手段をさらに有する、〔１〕に記載の二酸化炭素の回収装置。
【００１０】
〔３〕  二酸化炭素を含む被処理ガスの一部をアミン類および水を含んで成るＣＯ2リーン吸収液に接触させて二酸化炭素をＣＯ2リーン吸収液に吸収させて脱ＣＯ2排ガスとＣＯ2リッチ吸収液を得るステップ（I）、
ＣＯ2リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を放出させＣＯ2リーン吸収液に再生するステップ（II）、
再生されたＣＯ2リーン吸収液をステップ（I）に供給するステップ（III）、
二酸化炭素を含む被処理ガスの残部をステップ（I）で得られた脱ＣＯ2排ガスに混ぜて混合ガスを得るステップ（IV）、
混合ガスを水によって２回以上洗浄するステップ（V）、
第１回目の洗浄に使用された水に含まれるアミン類と炭酸イオンの量を測定するステップ（VI）、
最終回目に洗浄された混合ガスに同伴されるアミン類の濃度が所定値になるように、前記測定ステップ（VI）で得られた結果に基いて第１回目の洗浄に使用する水の量と脱ＣＯ2排ガスに混ぜられる被処理ガスの量とを決定するステップ（VII）、ならびに
該決定された水量およびガス量になるように第１回目の洗浄に使用する水の量および脱ＣＯ2排ガスに混ぜられる被処理ガスの量を調節するステップ（VIII）
を有する二酸化炭素の回収方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の二酸化炭素の回収装置および回収方法によれば、運転開始から定常状態になるまでの期間における、二酸化炭素の吸収に使用されたアミン類のミストまたは蒸気の大気への排出量の増加を、低く抑えることができる。本発明の二酸化炭素の回収装置および回収方法は、運転開始から定常状態になるまでの期間だけでなく、定常運転時においても、アミン類のミストまたは蒸気の大気への排出量を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る二酸化炭素回収装置の系統図である。
【図２】本発明の別の一実施形態に係る二酸化炭素回収装置の系統図である。
【図３】従来技術の一実施形態に係る二酸化炭素回収装置の系統図である。
【図４】従来技術の一実施形態に係る二酸化炭素回収装置の系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態に係る二酸化炭素の回収方法は、二酸化炭素を含む被処理ガスの一部をアミン類および水を含んで成るＣＯ2リーン吸収液に接触させて二酸化炭素をＣＯ2リーン吸収液に吸収させて脱ＣＯ2排ガスとＣＯ2リッチ吸収液を得るステップ（I）、  ＣＯ2リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を放出させＣＯ2リーン吸収液に再生するステップ（II）、  再生されたＣＯ2リーン吸収液をステップ（I）に供給するステップ（III）、  二酸化炭素を含む被処理ガスの残部をステップ（I）で得られた脱ＣＯ2排ガスに混ぜて混合ガスを得るステップ（IV）、  混合ガスを水によって２回以上洗浄するステップ（V）、  第１回目の洗浄に使用された水に含まれるアミン類と炭酸イオンの量を測定するステップ（VI）、  最終回目に洗浄された混合ガスに同伴されるアミン類の濃度が所定値になるように、前記測定ステップ（VI）で得られた結果に基いて第１回目の洗浄に使用する水の量と脱ＣＯ2排ガスに混ぜられる被処理ガスの量とを決定するステップ（VII）、ならびに  該決定された水量およびガス量になるように第１回目の洗浄に使用する水の量および脱ＣＯ2排ガスに混ぜられる被処理ガスの量を調節するステップ（VIII）を有するものである。
【００１４】
本発明に用いられる被処理ガスは、二酸化炭素を含むものである。石炭、石油、バイオマス燃料、シェールガスなどを燃やすことによって発生する燃焼排ガスには、二酸化炭素、硫黄酸化物、窒素酸化物、酸素、窒素などが含まれている。本発明に好ましく用いられる被処理ガスは、前記燃焼排ガスに、湿式石灰石膏法、アルカリ溶液吸収法、石灰スラリー吸収法、スプレードライ法、活性炭吸着法などによる脱硫処理を施してなる、硫黄酸化物をほとんど含まないガスである。本発明により好ましく用いられる被処理ガスは、前記燃焼排ガスに、アンモニウム接触還元法などによる脱硝処理と、前述の脱硫処理を施してなる、硫黄酸化物および窒素酸化物をほとんど含まないガスである。微量に残存する硫黄酸化物または窒素酸化物は二酸化炭素回収装置を循環するＣＯ2吸収液中のアミン類と結合してアミン硝酸塩やアミン硫酸塩になる。該アミン塩はＣＯ2吸収液の二酸化炭素吸収能を低下させるが、付設のリクレーマなどによってＣＯ2吸収液を再生することができる。
【００１５】
ＣＯ2リッチ吸収液およびＣＯ2リーン吸収液はアミン類と水を含むものである。ＣＯ2リーン吸収液に二酸化炭素を吸収させることによってＣＯ2リッチ吸収液が得られる。ＣＯ2リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を放出させることによってＣＯ2リーン吸収液に再生することができる。本発明に用い得るアミン類としては、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などが挙げられる。また、前記ＣＯ2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、スルフォラン等が含まれていてもよい。
【００１６】
被処理ガスに含まれる二酸化炭素をＣＯ2リーン吸収液に吸収させるために、吸収塔が用いられる。吸収塔1は、充填層または棚段からなるＣＯ2吸収部2を有する。充填層には、ラシヒリングなどが充填されていて、気液の接触面積が増えるようにしている。ＣＯ2吸収部2において、ラインAから導入した被処理ガス11を上向きに流し且つラインCを経てノズル6から降り注がれるＣＯ2リーン吸収液を下向きに流して、被処理ガスとＣＯ2リーン吸収液とを向流接触させる。被処理ガス中の二酸化炭素がＣＯ2リーン吸収液に吸収されて、脱ＣＯ2排ガスとＣＯ2リッチ吸収液とがそれぞれ得られる。
ＣＯ2吸収部において発生する吸収熱によってＣＯ2吸収液が加熱されアミン類またはアミン分解生成物の蒸気（以下、アミン蒸気ということがある。）が発生することがある。また、ＣＯ2吸収部において吸収液ミストも発生する。アミン蒸気および吸収液ミストは脱ＣＯ2排ガスに同伴されてＣＯ2吸収部2の上から出る。吸収液ミストの大半はデミスタ36などで除去できるが一部は第１段目の洗浄部24aに到達する。
【００１７】
本発明の二酸化炭素の回収方法においては、ＣＯ2吸収部から出た脱ＣＯ2排ガスに被処理ガスを混ぜる。図１に示す装置では、ＣＯ2吸収部2の下に被処理ガスを供給するラインAから分岐するラインBが設置されている。ラインBはＣＯ2吸収部2の上で且つ洗浄部24aの下に被処理ガスを供給することができる。ラインBを流れる被処理ガスの量はバルブ28を操作することによって調節することができる。
【００１８】
このようにして得られた脱ＣＯ2排ガスと被処理ガスとの混合ガスは、水で２回以上洗浄される。この洗浄によって、該混合ガスに同伴するアミン蒸気および吸収液ミストを除去する。洗浄は、例えば、ＣＯ2吸収部2の上方に直列に２段以上設置される洗浄部において行うことができる。図１に示す装置には、第１段目洗浄部24aおよび第２段目洗浄部24bが設けられている。洗浄部24aおよび24bの構造は特に制限されず、例えば、ラシヒリングなどを充填した充填床であってもよいし、棚段であってもよい。
【００１９】
第１段目洗浄部24aでは、前記混合ガスをノズル9aから降り注がれる水で洗浄して混合ガスに同伴するアミン類ミストまたはアミン類蒸気を取り除く。ノズル9aから降り注がれた水は洗浄部24aの下にある受け皿から排出され冷却器8aで温度調整されて、ノズル9aから再び降り注がれる。
第２段目洗浄部24bでは、第１段目洗浄部24aで洗浄された混合ガスをノズル9bから降り注がれる水で洗浄して該混合ガスに同伴するアミン類ミストまたはアミン類蒸気を取り除く。ノズル9bから降り注がれた水は洗浄部24bの下にある受け皿から排出され冷却器8bで温度調整されて、ノズル9bから再び降り注がれる。
なお、図１に示す装置では、洗浄部が２段設けられているが、洗浄部を３段以上設けてもよい。追加される洗浄部の構造や配管は、第２段目洗浄部と同じ構造や配管になっていてもよい。
【００２０】
各段の洗浄部において洗浄に使用した水は、混合ガスとの接触によって昇温するので、これを冷やして、同じ段の洗浄部において再使用する。洗浄に使用する水の温度は、アミン類またはアミン分解生成物を除去することができれば特に制限されないが、第１段目洗浄部における洗浄に使用する水の温度はアミン分解生成物の沸点のうちの最も高い沸点以下の温度に維持することが好ましい。また、洗浄に使用する水は、第１段目から最終段目に進むにしたがって、温度が低くなるように設定することが好ましい。
洗浄に使用する水は、図１に示すように貯水槽44に貯まった水をライン45経由で最終段目の洗浄部のノズルに供給してもよいし、図２に示すように凝縮器19で得られた凝縮水をライン21経由で最終段目の洗浄部のノズルに供給してもよい。
【００２１】
図１に示す装置には、第１段目の洗浄部24aを通過した水に含まれるアミン類および炭酸イオンの量を測定する手段26が設置されている。
アミン類および炭酸イオンの量の測定は、第１段目洗浄部24aの受け皿から水をサンプリングして行うことができる。測定は、常時連続的に行ってもよいし、所定の時間間隔で間欠的に行ってもよい。アミン類および炭酸イオンの量の測定手段の具体例としては、ガスクロマトグラフィー，液クロマトグラフィー，イオンクロマトグラフィー、ＩＣＰ発光分析法等を挙げることができる。炭酸イオンの濃度がｐＨに比例することから、炭酸イオンの量を測定する手段としてｐＨ測定器やそれを応用した炭酸イオン測定器を用いることができる。
【００２２】
アミン類および炭酸イオンの量の測定値情報は、制御装置27に好ましくは電送される。制御装置には、該測定値情報に基づいてラインBから供給する被処理ガスの量および第１段目洗浄部24aのノズル9aから供給する水の量を決定するために、例えば、ＰＩＤ制御、ファジー制御などの理論に基づく制御システム、状態方程式を用いて塔頂4から排出される脱ＣＯ2ガス中のアミン類の量を推定するモデルに基づく制御システムなどが組み込まれていてもよい。なお、ＣＯ2吸収部2、洗浄部、ＣＯ2脱離部15などに設置された計装装置から日々得られる、第１段目洗浄部24aを通過した水に含まれるアミン類および炭酸イオン、塔頂4から排出される脱ＣＯ2排ガス中のアミン類、ラインBから供給する被処理ガス、第１段目洗浄部のノズル9aから供給する水などに関するデータに基いて、公知の制御理論に基いて、日々モデル計算して、状態方程式を更新してもよい。なお、制御装置の代わりに人による手計算または判断で、ラインBから供給する被処理ガスの量および第１段目洗浄部24aのノズル9aから供給する水の量を決定してもよい。
【００２３】
制御装置27によって決定された被処理ガスの量および水の量に関する指令情報30b,30aが、流量調整弁28および29を操作するための手段、例えば、ステッピングモータなどに好ましくは電送され、該操作手段が流量調整弁28および29の開度を変更して、被処理ガスの量および水の量を調節する。なお、ステッピングモータなどの動力装置の代わりに決定された被処理ガスの量および水の量となるように人の手でバルブを操作してもよい。
【００２４】
ラインAに流す被処理ガスの量に対するラインBに流す被処理ガスの量は、運転開始初期においては、好ましくは１５／８５以下、より好ましくは１０／９０以下、さらに好ましくは５／９５以下の範囲で設定される。なお、洗浄部に流入するガス総量がラインBから供給される被処理ガスの流入によって増えるので、洗浄部においてフラッディングなどの不具合が生じないように、洗浄部に供給する水の量を適宜調節することが好ましい。通常、アミン類の量に対する炭酸イオンの量が少ない場合には、ラインBから供給する被処理ガスの量と第１段目洗浄部24aに供給する水の量とをともに増やすような指令情報がでる傾向がある。逆にアミン類の量に対する炭酸イオンの量が多い場合には、ラインBから供給する被処理ガスの量と第１段目洗浄部24aに供給する水の量とをともに減らすような指令情報がでる傾向がある。
【００２５】
このようにすることで、頂部4から放出されるガスに同伴するアミン類の量を大幅に減らすことができる。なお、放出されるガスに同伴する洗浄水ミストを回収するために最終段目の洗浄部の出口にデミスタ35を設置してもよい。これにより洗浄水の損失を低減できる。なお、ラインBから供給する被処理ガスの量が多すぎると二酸化炭素の大気への放出量が多くなるので、定常状態においては、ラインBから供給する被処理ガスの量をゼロにすることが好ましい。
【００２６】
本発明に係る二酸化炭素の回収装置では、運転開始時に、アミン類の量および炭酸イオンの量を測定し、アミン類の量に対する炭酸イオンの量が少ない場合には、ラインBに二酸化炭素を含む被処理ガスを流し、且つ洗浄水の量を増やすように制御される。定常状態になるまで、その制御が続けられる。定常状態に近づくにつれ、アミン類の量に対する炭酸イオンの量が多くなるので、ラインBに二酸化炭素を含む被処理ガスの流量が徐々に減らされ、最終的にゼロに調節され、洗浄水の量も徐々に減らされる。定常状態になったときには、該制御を行う必要は低くなるが、外乱などによって、突発的にアミン類の量に対する炭酸イオンの量が減ったりするようなときに、本発明に係る制御が行われていると、頂部4から排出されるガスに含まれるアミンが増えることを防止できる。
【００２７】
本発明に係る二酸化炭素の回収装置では、第１段目の洗浄部24aにのみ測定手段と制御装置を設置しているが、必要に応じて第２段目以降の洗浄部に測定手段と制御装置を設置して、第１段目および第２段目以降の測定データに基づいて、ラインBから供給する被処理ガスの量と第１段目洗浄部24aおよび第２段目以降洗浄部に供給する水の量を調節してもよい。
【００２８】
第２段目以降の洗浄部に使用した水の一部または全部は、そのまま若しくは必要に応じてｐＨ調整をして、その段の一つ前の段の洗浄部に使用する水に添加することができる。各段の洗浄部に使用した水のアミン濃度は、一つ前の段の洗浄部に使用する水のアミン濃度より低い。各段の洗浄部に使用した水を一つ前の段の洗浄部に使用する水に添加することによって、一つ前の段の洗浄部における洗浄効果を向上させることができる。
【００２９】
さらに、第１段目洗浄部に使用した水の一部または全部を、そのまま若しくは必要に応じてｐＨ調整をして、ＣＯ2リーン吸収液に添加することができる。第１段目洗浄部に使用した水のアミン濃度は、ＣＯ2リーン吸収液のアミン濃度より低いが、第１段目洗浄部に使用した水には、複数段の洗浄部において回収したアミン類が蓄積されているので、それをＣＯ2リーン吸収液に加えることによって、アミン類の消費量を節約することができる。
【００３０】
図１に示す装置では、第２段目洗浄部24bの受け皿から排出した水を移送する管が、途中で分岐し、第１段目洗浄部24aのノズル9aに繋がる管と合流するように、設置されている。さらに、第１段目洗浄部24aの受け皿から排出した水を移送する管が、途中で分岐し、ＣＯ2吸収部のノズル6に繋がる管と合流するように、設置されている。
【００３１】
吸収塔の底部10から排出されたＣＯ2リッチ吸収液は熱交換器22にて加熱されて再生塔（脱離塔）13のＣＯ2脱離部15の上部にノズル14から降り注がれる。注がれた液はＣＯ2脱離部15を下降し、再生塔の底部に溜まる。再生塔の底部に溜まる液は、二酸化炭素の含有量が少ないＣＯ2リーン吸収液である。再生塔の底部にはリボイラ23が付設されている。リボイラ23でＣＯ2リーン吸収液が加熱され、気化した蒸気がＣＯ2脱離部15を上昇し、ＣＯ2脱離部15を下降するＣＯ2リッチ吸収液を加熱して約１００〜１２５℃の温度にして二酸化炭素を脱離させる。再生塔13のＣＯ2脱離部15は、通常、最下部の温度が最上部の温度に比べて高くなっている。ＣＯ2脱離部15の構造は特に制限されず、例えば、ラシヒリングなどを充填した充填床であってもよいし、棚段であってもよい。
【００３２】
再生塔の底部に溜まったＣＯ2リーン吸収液は排出されて熱交換器22にて冷却され、吸収塔1に戻される。なお、熱交換器22では再生塔底部から排出されたＣＯ2リーン吸収液（１１０〜１２０℃程度）と吸収塔底部から排出されたＣＯ2リッチ吸収液（５０〜６０℃程度）との間で熱交換が行われる。熱交換器としては、スパイラル式熱交換器、プレート式熱交換器、多管円筒式熱交換器など、既存の熱交換器を用いることができる。
【００３３】
ＣＯ2脱離部15において脱離された二酸化炭素には吸収液ミストやアミン蒸気が同伴している。そこで、脱離された二酸化炭素を水洗部25において洗浄する。そして、水洗部25を経た二酸化炭素を凝縮器19で冷やして二酸化炭素に同伴する蒸気を凝縮させて水を得る。ＣＯ2分離器17で二酸化炭素18と凝縮水とが分離される。凝縮水は、水洗部25のノズル20から降り注がれて脱離された二酸化炭素の洗浄に用いることができる。また、凝縮水は、通常、二酸化炭素を飽和状態で含んでいる。そこで、図２に示すように、凝縮水を、ライン21を経て最終段目の洗浄部のノズルから降り注がれる水として用いることができる。
【００３４】
図２に示す装置には凝縮器19が１段設置されているだけであるが、洗浄部24の段数と同じ数の凝縮器19を設置することができる。２段の凝縮器と２段の洗浄部を設置した場合、例えば、脱離塔13側から第１段目の凝縮器で得られる凝縮水を第１段目の洗浄部24aに供給し、脱離塔13側から第２段目の凝縮器で得られる凝縮水を第２段目の洗浄部24bに供給することがアミン類のミストや蒸気の除去効率の観点から好ましい。
【００３５】
以下に実施例を示して本発明をより具体的に説明する。なお、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
【００３６】
実施例１
図１に示す二酸化炭素回収装置において、先ず、第１段目洗浄部24aに真水を６００Ｌ／（ｍ2・ｍｉｎ）で供給し、第２段目洗浄部24bに真水を３４０Ｌ／（ｍ2・ｍｉｎ）で供給した。真水の温度を冷却器8a、8bにてそれぞれ調節した。
モノエタノールアミンを３０重量％含む水溶液（ＣＯ2吸収液）を３４０Ｌ／（ｍ2・ｍｉｎ）でラインCから供給し、循環させた。ＣＯ2吸収液の温度を熱交換器22などで調節した。
続いて、ＣＯ2吸収部2に二酸化炭素を９％含む排ガスを６７００Ｎｍ3／（ｍ2・ｈｒ）でラインAを経て供給した。排ガス供給開始時から５分間経過したときに、第１段目洗浄部24aの下にある受け皿に貯まった水の炭酸イオン濃度とアミン濃度を測定した。アミン濃度に対する炭酸イオン濃度のモル割合が０．２５であった。
流量調整弁28の開度を調節して、ＣＯ2吸収部2に供給していた排ガスのうち５％をラインBに分流し、ＣＯ2吸収部2の上で第１段目洗浄部24aの下に供給した。同時に流量調整弁29の開度を調節して、第１段目洗浄部24aに供給する水の量を８００Ｌ／（ｍ2・ｍｉｎ）にした。
該排ガスの分流開始および水の流量変更の時から３０分間経過したときに、第１段目洗浄部24aの下にある受け皿に貯まった水の炭酸イオン濃度とアミン濃度を測定した。アミン濃度に対する炭酸イオン濃度のモル割合が０．５０であった。
流量調整弁28を閉じてラインBへの分流を０％にした。同時に流量調整弁29の開度を調節して、第１段目洗浄部24aに供給する水の量を６００Ｌ／（ｍ2・ｍｉｎ）にした。
頂部4から排出されるガス中のアミン濃度の平均値は、ＣＯ2吸収部2への排ガスの供給開始時から分流を０％に戻した時までの期間において、１０ｐｐｍであった。
【００３７】
比較例１
前記排ガスの分流および水の流量変更を行わなかった以外は実施例１と同じ条件で操作で二酸化炭素回収装置を運転した。
頂部4から排出されるガス中のアミン濃度の平均値は、ＣＯ2吸収部2への排ガスの供給開始時から３５分間経過するまでの期間において、２５ｐｐｍであった。
【００３８】
実施例２
図２に示す二酸化炭素回収装置において、先ず、第１段目洗浄部24aに真水を６００Ｌ／（ｍ2・ｍｉｎ）で供給し、第２段目洗浄部24bに真水を３４０Ｌ／（ｍ2・ｍｉｎ）で供給した。真水の温度を冷却器8a、8bにてそれぞれ調節した。凝縮器19で得られた凝縮水を１０Ｌ／（ｍ2・ｍｉｎ）でライン21経由で第２段目洗浄部24bに供給した。
モノエタノールアミンを３０重量％含む水溶液（ＣＯ2吸収液）を３４０Ｌ／（ｍ2・ｍｉｎ）でラインCから供給し、循環させた。ＣＯ2吸収液の温度を熱交換器22などで調節した。
続いて、ＣＯ2吸収部2に二酸化炭素を９％含む排ガスを６７００Ｎｍ3／（ｍ2・ｈｒ）でラインAを経て供給した。排ガス供給開始時から５分間経過したときに、第１段目洗浄部24aの下にある受け皿に貯まった水の炭酸イオン濃度とアミン濃度を測定した。アミン濃度に対する炭酸イオン濃度のモル割合が０．２６であった。
流量調整弁28の開度を調節して、ＣＯ2吸収部2に供給していた排ガスのうち５％をラインBに分流し、ＣＯ2吸収部2の上で第１段目洗浄部24aの下に供給した。同時に流量調整弁29の開度を調節して、第１段目洗浄部24aに供給する水の量を８００Ｌ／（ｍ2・ｍｉｎ）にした。
該排ガスの分流開始および水の流量変更の時から３０分間経過したときに、第１段目洗浄部24aの下にある受け皿に貯まった水の炭酸イオン濃度とアミン濃度を測定した。アミン濃度に対する炭酸イオン濃度のモル割合が０．５２であった。
流量調整弁28を閉じてラインBへの分流を０％にした。同時に流量調整弁29の開度を調節して、第１段目洗浄部24aに供給する水の量を６００Ｌ／（ｍ2・ｍｉｎ）にした。
頂部4から排出されるガス中のアミン濃度の平均値は、ＣＯ2吸収部2への排ガスの供給開始時から分流を０％に戻した時までの期間において、９ｐｐｍであった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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