(57)【要約】      （修正有）【課題】二酸化炭素の吸収に使用するアミン類の分解により発生するアンモニア、エチルアミン等の低沸点化合物の排出量を低く抑える二酸化炭素の回収装置及び回収方法の提供。【解決手段】吸収塔１内には、吸収部１１と洗浄部が設置され、吸収部１１は、充填層や棚段からなり、洗浄部は、下段洗浄部２４ａ及び上段洗浄部２４ｂからなり洗浄液タンク４０で調製された鉱酸又は鉱酸塩の水溶液が、洗浄部に供給され、下段洗浄部２４ａでは、吸収部１１からのＣＯ2吸収処理済み排ガスを洗浄液で洗浄し、ガスに同伴するアルカノールアミン及び／又はアルカノールアミン分解生成物を取り除き、アルカノールアミンは水への溶解度が大きいため、大半は下段洗浄部２４ａにおいて吸収され、更に上段洗浄部２４ｂで再度洗浄して排ガスを清浄化するＣＯ２の回収方法。吸収塔１で得られたＣＯ２リッチ吸収液は脱離塔２に送られ、ＣＯ２を脱離、回収するＣＯ２の回収方法。【選択図】図１
2016112497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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てＣＯ2吸収処理済み排ガスとＣＯ2リッチ吸収液を得る工程(I)、
ＣＯ2吸収処理済み排ガスを洗浄液によって２回以上洗浄して、ＣＯ2吸収処理済み排ガスに同伴するアルカノールアミンおよびアルカノールアミン分解生成物を除去する工程(II)、
ＣＯ2リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を脱離させ、ＣＯ2リーン吸収液を得る工程（III）、
工程（I）で得られたＣＯ2リッチ吸収液と工程(III)で得られたＣＯ2リーン吸収液との間で熱交換させ、工程（I）で得られたＣＯ2リッチ吸収液を温め且つ工程(III)で得られたＣＯ2リーン吸収液を冷やす工程(IV)、および
ＣＯ2リーン吸収液およびＣＯ2リッチ吸収液がアルカノールアミンを含む水溶液であり、工程(II)における各回の洗浄に使用する洗浄液が鉱酸または鉱酸塩を含む水溶液であり、且つ最終回の洗浄に使用する洗浄液のｐＨを５以下に調整する工程(V)
を含む二酸化炭素の回収方法。
【請求項２】
初回以外の各回の洗浄に使用した洗浄液の一部または全部を、その回の一つ前の回の洗浄に使用する洗浄液に添加する工程(VI)、および
初回の洗浄に使用した洗浄液の一部または全部を、ＣＯ2リーン吸収液またはＣＯ2リッチ吸収液に添加する工程(VII)
をさらに含む、請求項１に記載の二酸化炭素の回収方法。
【請求項３】
各回の洗浄に使用した洗浄液を冷やして、同じ回の洗浄に再使用する工程を更に含む請求項１または２に記載の二酸化炭素の回収方法。
【請求項４】
初回の洗浄に使用する洗浄液をアルカノール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、請求項１〜３のいずれかひとつに記載の二酸化炭素の回収方法。
【請求項５】
上昇流の被処理ガスと下降流のＣＯ2リーン吸収液とを向流接触させてＣＯ2吸収処理済み排ガスとＣＯ2リッチ吸収液を得ることができる吸収部、
上昇流のＣＯ2吸収処理済み排ガスと下降流の洗浄液とを向流接触させることができる２段以上の洗浄部、
ＣＯ2リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を脱離させＣＯ2リーン吸収液に再生することができる脱離部、
脱離部で再生されたＣＯ2リーン吸収液と吸収部で得られたＣＯ2リッチ吸収液との間で熱交換させることができる熱交換部、および
ＣＯ2リーン吸収液およびＣＯ2リッチ吸収液がアルカノールアミンを含む水溶液であり、  各段の洗浄部で使用する洗浄液が鉱酸または鉱酸塩を含む水溶液であり、且つ  最上段の洗浄部に使用する洗浄液のｐＨを５以下に調整する手段
を有する二酸化炭素の回収装置。
【請求項６】
最下段以外の各段の洗浄部に使用された洗浄液の一部または全部を、一つ下の段の洗浄部に使用される洗浄液に添加するための配管、および
最下段の洗浄部に使用された洗浄液の一部または全部を、吸収部に使用されるＣＯ2リーン吸収液または吸収部で得られたＣＯ2リッチ吸収液に添加するための配管をさらに有する、請求項５に記載の二酸化炭素の回収装置。
【請求項７】
洗浄部に使用された洗浄液の温度を下げるための冷却部、および
洗浄部と冷却部との間に洗浄液を循環させるための配管を
各段にさらに有する、請求項５または６に記載の二酸化炭素の回収装置。
【請求項８】
最下段の洗浄部に使用する洗浄液の温度がアルカノール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される、請求項７に記載の二酸化炭素の回収装置。
【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、二酸化炭素の吸収に使用されるアルカノールアミンの分解によって発生するアンモニア、エチルアミンなどの低沸点化合物の大気への排出量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装置の一つである。二酸化炭素は地球温暖化の原因物質のひとつと考えられている。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吸収液として、アミン類を含有する水溶液（以下、アミン吸収液ということがある。）が、通常、用いられる。
燃焼排ガスには二酸化炭素の他に、酸素や窒素などが含まれている。アミン吸収液中のアミン類がこの酸素によって分解されて低分子量且つ低沸点の化合物に転化することがある。係るアミン類の分解で生成する低沸点化合物として、アンモニア（沸点-33℃），メチルアミン（沸点-6℃），ジメチルアミン（沸点6.9℃），トリメチルアミン（沸点2.87℃），エチルアミン（沸点16.6℃），Ｎ−エチルメチルアミン（CAS番号：624-78-2，沸点35℃）Ｎ，Ｎ-ジメチルエチルアミン（CAS番号：598-56-1，沸点37℃），ジエチルアミン（CAS番号109-89-7，沸点55.5℃）などが挙げられる。
【０００３】
アミン吸収液によって二酸化炭素の除去された排ガスには、アミン吸収液由来のアミン類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、二酸化炭素の除去された排ガスを水や低濃度アミン化合物水溶液などで洗浄して、同伴するアミン類を洗い流すことが一般に行われている。洗浄時の温度は二酸化炭素吸収塔の仕様によってさまざまである。アミン吸収液と燃焼排ガスを向流接触させる構造の二酸化炭素吸収塔においては、２０〜６０℃程度に設計する場合が多いようである。この温度での洗浄は、アミン吸収液にしばしば使用される沸点１７０℃のエタノールアミンの回収に効果的ではあるが、アミン類の分解によって生成する低沸点化合物の回収にさほど効果を示さない。
【０００４】
二酸化炭素の除去された排ガスに同伴するアミン類や低沸点化合物の蒸発飛散防止のために、特許文献１は洗浄用の水に硫酸やホウ酸などの酸を添加する方法を提案している。また、特許文献２は二酸化炭素の除去された排ガスを先ずｐＨ６以下の酸性洗浄液で洗浄し、次いで水で洗浄する方法を提案している。硫酸やホウ酸は、アミン類の分解によって生成する低沸点化合物を高沸点の硫酸塩やホウ酸塩に転化させるので低沸点化合物の除去効率の向上が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３―１０７０６９号公報
【特許文献２】特表２０１２−５２０１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、酸は、アミン類の分解によって生成する低沸点化合物だけでなく、アミン類そのものにも作用し消費されるので、酸を多量に添加しなければ低沸点化合物の除去効率が期待したほどに向上しない。酸性水溶液による洗浄と水による洗浄との二段洗浄を行うと、系内の水量が増えすぎ、回収装置全体の水のマスバランスが崩れる恐れがある。さらに、硫酸、ホウ酸などの酸を含有する酸性水溶液の再生処理のために、蒸留、電気透析、イオン交換等を行う必要が生じ、二酸化炭素の回収コストの増大が懸念される。
【０００７】
本発明の課題は、上記のような問題を生じない、二酸化炭素の吸収に使用されるアミン類の分解によって発生するアンモニア、エチルアミンなどの低沸点化合物の排出量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】
【０００８】
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。
〔１〕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てＣＯ2吸収処理済み排ガスとＣＯ2リッチ吸収液を得る工程(I)、ＣＯ2吸収処理済み排ガスを洗浄液によって２回以上洗浄して、ＣＯ2吸収処理済み排ガスに同伴するアルカノールアミンおよびアルカノールアミン分解生成物を除去する工程(II)、ＣＯ2リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を脱離させ、ＣＯ2リーン吸収液を得る工程（III）、工程（I）で得られたＣＯ2リッチ吸収液と工程(III)で得られたＣＯ2リーン吸収液との間で熱交換させ、工程（I）で得られたＣＯ2リッチ吸収液を温め且つ工程(III)で得られたＣＯ2リーン吸収液を冷やす工程(IV)、およびＣＯ2リーン吸収液およびＣＯ2リッチ吸収液がアルカノールアミンを含む水溶液であり、工程(II)における各回の洗浄に使用する洗浄液が鉱酸または鉱酸塩を含む水溶液であり、且つ最終回の洗浄に使用する洗浄液のｐＨを５以下に調整する工程(V)を含む二酸化炭素の回収方法。
【０００９】
〔２〕初回以外の各回の洗浄に使用した洗浄液の一部または全部を、その回の一つ前の回の洗浄に使用する洗浄液に添加する工程(VI)、および  初回の洗浄に使用した洗浄液の一部または全部を、ＣＯ2リーン吸収液またはＣＯ2リッチ吸収液に添加する工程(VII)をさらに含む、〔１〕に記載の二酸化炭素の回収方法。
〔３〕各回の洗浄に使用した洗浄液を冷やして、同じ回の洗浄に再使用する工程を更に含む〔１〕または〔２〕に記載の二酸化炭素の回収方法。
〔４〕初回の洗浄に使用する洗浄液を、アルカノール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、〔１〕〜〔３〕のいずれかひとつに記載の二酸化炭素の回収方法。
【００１０】
〔５〕上昇流の被処理ガスと下降流のＣＯ2リーン吸収液とを向流接触させてＣＯ2吸収処理済み排ガスとＣＯ2リッチ吸収液を得ることができる吸収部、  上昇流のＣＯ2吸収処理済み排ガスと下降流の洗浄液とを向流接触させることができる２段以上の洗浄部、  ＣＯ2リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を脱離させＣＯ2リーン吸収液に再生することができる脱離部、  脱離部で再生されたＣＯ2リーン吸収液と吸収部で得られたＣＯ2リッチ吸収液との間で熱交換させることができる熱交換部、および  ＣＯ2リーン吸収液およびＣＯ2リッチ吸収液がアルカノールアミンを含む水溶液であり、  各段の洗浄部で使用する洗浄液が鉱酸または鉱酸塩を含む水溶液であり、且つ  最上段の洗浄部に使用する洗浄液のｐＨを５以下に調整する手段  を有する二酸化炭素の回収装置。
【００１１】
〔６〕最下段以外の各段の洗浄部に使用された洗浄液の一部または全部を、一つ下の段の洗浄部に使用される洗浄液に添加するための配管、および  最下段の洗浄部に使用された洗浄液の一部または全部を、吸収部に使用されるＣＯ2リーン吸収液または吸収部で得られたＣＯ2リッチ吸収液に添加するための配管をさらに有する、〔５〕に記載の二酸化炭素の回収装置。
〔７〕洗浄部に使用された洗浄液の温度を下げるための冷却部、および洗浄部と冷却部との間に洗浄液を循環させるための配管を、各段にさらに有する、〔５〕または〔６〕に記載の二酸化炭素の回収装置。
〔８〕最下段の洗浄部に使用される洗浄液の温度をアルカノール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される、〔７〕に記載の二酸化炭素の回収装置。
【発明の効果】
【００１２】
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、二酸化炭素の吸収に使用されるアミン類の分解によって発生するアンモニア、エチルアミンなどの低沸点化合物の大気への排出量を低く抑えることができる。また、本発明の二酸化炭素の回収装置および回収方法は、洗浄のために余分な水を供給しないので、系内の水量が過剰にならず、水のマスバランスが維持される。さらに、ＨＳＳの生成量が少ないので、リクレーマ処理の負担が低い。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の二酸化炭素回収装置の一実施形態を示す図である。
【図２】実施例１の洗浄部を示す図である。
【図３】比較例１の洗浄部を示す図である。
【図４】比較例２の洗浄部を示す図である。
【図５】実施例２の洗浄部を示す図である。
【図６】アンモニア水の気相中アンモニア濃度とｐＨとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態に係る二酸化炭素回収方法は、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てＣＯ2吸収処理済み排ガスとＣＯ2リッチ吸収液を得る工程(I)、  ＣＯ2吸収処理済み排ガスを洗浄液によって２回以上洗浄して、ＣＯ2吸収処理済み排ガスに同伴するアルカノールアミンおよびアルカノールアミン分解生成物を除去する工程(II)、  ＣＯ2リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を脱離させ、ＣＯ2リーン吸収液を得る工程（III）、  工程（I）で得られたＣＯ2リッチ吸収液と工程(III)で得られたＣＯ2リーン吸収液との間で熱交換させ、工程（I）で得られたＣＯ2リッチ吸収液を温め且つ工程(III)で得られたＣＯ2リーン吸収液を冷やす工程(IV)、および  ＣＯ2リーン吸収液およびＣＯ2リッチ吸収液がアルカノールアミンを含む水溶液であり、工程(II)における各回の洗浄に使用する洗浄液が鉱酸または鉱酸塩を含む水溶液であり、且つ最終回の洗浄に使用する洗浄液のｐＨを５以下に調整する工程(V)を含むものである。
【００１５】
石炭、石油、バイオマス燃料、シェールガス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。本発明に用いられる被処理ガスは、前記燃焼排ガスそのものであってもよいが、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、および湿式石灰石膏法、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、硫黄酸化物および窒素酸化物をほとんど含まないガスであることが好ましい。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吸収液中のアルカノールアミンと結合して熱安定性塩（Heat Stable Salt；ＨＳＳ）になる。該ＨＳＳは二酸化炭素回収装置の付属装置として設置されるリクレーマにおいて処理される。そして、リクレーマによる処理で該ＨＳＳをアルカノールアミンに再生することができる。
【００１６】
ＣＯ2リッチ吸収液およびＣＯ2リーン吸収液はアルカノールアミンを含む水溶液である。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。またＣＯ2リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を脱離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ルカノールアミンとしては、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級アミン類などが挙げられる。また、前記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。
【００１７】
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ことによってＣＯ2吸収処理済み排ガスが得られる。ＣＯ2吸収処理済み排ガスは、洗浄液で２回以上洗浄される。この洗浄によって、ＣＯ2吸収処理済み排ガスに同伴するアルカノールアミンおよびアルカノールアミン分解生成物を除去する。
【００１８】
ＣＯ2吸収処理済み排ガス中のアルカノールアミンは、水に対する蒸気圧が低いので、水またはアルカノールアミン低濃度水溶液による洗浄によって、水またはアルカノールアミン低濃度水溶液に多く分配される。一方、ＣＯ2吸収処理済み排ガス中のアルカノールアミン分解生成物は、水に対する蒸気圧が高いので、水またはアルカノールアミン低濃度水溶液による洗浄を行っても、気相に多く分配される。
アルカノールアミン分解生成物、例えば、アンモニアは、図７に示すように、鉱酸または鉱酸塩を含む水溶液、好ましくはｐＨ５以下に調整された鉱酸または鉱酸塩を含む水溶液に対する蒸気圧が低いので、鉱酸または鉱酸塩を含む水溶液による洗浄によって、鉱酸または鉱酸塩を含む水溶液に多く分配される。そこで、本発明では、各回の洗浄における洗浄液として鉱酸または鉱酸塩を含む水溶液を採用し、且つ最終回の洗浄における洗浄液としてｐＨ５以下に調整された鉱酸または鉱酸塩を含む水溶液を採用する。ｐＨの調整は、少なくとも最終回の洗浄に使用する洗浄液に対して行う。最終回以外の洗浄に使用する洗浄液に対してｐＨの調整を行ってもよいが、その必要性は低い。ｐＨの調整は、水またはアルカノールアミン低濃度水溶液に、鉱酸または鉱酸塩を添加することによって行うことができる。
【００１９】
本発明に用いられる鉱酸としては、硫酸、塩酸、硝酸、ホウ酸などが挙げられる。鉱酸塩としては、硫酸アミン塩、硝酸アミン塩、具体的には硫酸アミノエタノール塩、硫酸メチルジエタノールアミン塩などの硫酸アルカノールアミン塩、硝酸アミノエタノール塩、硝酸メチルジエタノールアミン塩などの硝酸アルカノールアミン塩などが挙げられる。洗浄液に添加した鉱酸または鉱酸塩が系内にＨＳＳなどとして過剰に蓄積されるようになった場合は、前述のとおりリクレーマにおいて処理することができる。そして、リクレーマで回収される硫酸アミン塩、硝酸アミン塩などを洗浄液に添加するための鉱酸塩として用いることができる。鉱酸または鉱酸塩の添加量の下限は、最終回の洗浄液のｐＨが５以下になる量である。鉱酸または鉱酸塩の添加量の上限は、特に制限されないが、ＣＯ2吸収処理済み排ガスに含まれるアルカノールアミン分解生成物のモル数と等しくなる量にすることがコストの観点から好ましい。また、鉱酸はアミンと塩を形成するが、鉱酸塩は新たなアミン塩を形成しないので、ｐＨ調製のために鉱酸塩が好ましく用いることができる。
【００２０】
初回以外の各回の洗浄に使用した洗浄液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、その回の一つ前の回の洗浄に使用する洗浄液に添加することができる。各回の洗浄に使用した洗浄液のアルカノールアミン濃度は、一つ前の回の洗浄に使用する洗浄液のアルカノールアミン濃度より低い。一方、各回洗浄時における気相中のアルカノールアミン濃度は、一つ前の回の洗浄時における気相中のアルカノールアミン濃度よりも低い。各回の洗浄に使用した洗浄液を一つ前の回の洗浄に使用する洗浄液に添加することによって、一つ前の回の洗浄効果を向上させることができる。
【００２１】
さらに、初回の洗浄に使用した洗浄液の一部または全部を、そのまま若しくは必要に応じてアルカノールアミンを補充して、ＣＯ2リーン吸収液またはＣＯ2リッチ吸収液に、好ましくはＣＯ2リッチ吸収液に添加することができる。初回の洗浄に使用した洗浄液のアルカノールアミン濃度は、ＣＯ2リーン吸収液のアルカノールアミン濃度より低いが、初回の洗浄に使用した洗浄液には、２回以上の洗浄において回収したアルカノールアミンが蓄積されているので、それをＣＯ2リーン吸収液またはＣＯ2リッチ吸収液に加えることによって、アルカノールアミンの消費を節約することができる。
【００２２】
各回の洗浄に使用した洗浄液は、ＣＯ2吸収処理済み排ガスとの接触によって昇温するので、これを冷やして、同じ回の洗浄に再使用することができる。洗浄液の温度は、アルカノールアミンまたはアルカノール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、初回の洗浄に使用する洗浄液の温度はアルカノール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、洗浄液は、初回から最終回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。
このように洗浄に使用された洗浄液は最終的に吸収液として使用することができるので、洗浄液の廃棄処理装置を特別に設置する必要が無い。
【００２３】
本発明の一実施形態に係る二酸化炭素の回収装置は、上昇流の被処理ガスと下降流のＣＯ2リーン吸収液とを向流接触させてＣＯ2吸収処理済み排ガスとＣＯ2リッチ吸収液を得ることができる吸収部、  上昇流のＣＯ2吸収処理済み排ガスと下降流の洗浄液とを向流接触させることができる２段以上の洗浄部、  ＣＯ2リッチ吸収液を加熱して二酸化炭素を脱離させＣＯ2リーン吸収液に再生することができる脱離部、  脱離部で再生されたＣＯ2リーン吸収液と吸収部で得られたＣＯ2リッチ吸収液との間で熱交換させることができる熱交換部、および  ＣＯ2リーン吸収液およびＣＯ2リッチ吸収液がアルカノールアミンを含む水溶液であり、  各段の洗浄部で使用する洗浄液が鉱酸または鉱酸塩を含む水溶液であり、且つ  最上段の洗浄部に使用する洗浄液のｐＨを５以下に調整する手段を有するものである。
【００２４】
図１は本発明の二酸化炭素回収装置の一実施形態を示す図である。該装置は、吸収塔1と脱離塔2とを主要設備として有する。図１に示す装置においては、吸収塔1内に、吸収部11と洗浄部24とが設置されている。吸収部11は、公知のガス吸収操作に用いられる設備と同じ構造を成している。例えば、充填層や棚段が挙げられる。充填層にはラシヒリング、メッシュリング、ポールリング、コイルパック、ヘリパック、ディクソンパッキング、マクマホンパッキング、アイボールなどの充填物が充填されていて、気液の接触面積を増やすように仕組まれている。
【００２５】
被処理ガス3を吸収塔1の吸収部11の下に供給する。ＣＯ2リーン吸収液4を吸収塔の吸収部11の上にノズルを通して供給する。吸収部11において、被処理ガス3を上向きに流し且つＣＯ2リーン吸収液4を下向きに流して、被処理ガス3とＣＯ2リーン吸収液4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、吸収部の上からＣＯ2吸収処理済み排ガスが、吸収部の下からＣＯ2リッチ吸収液がそれぞれ排出される。ＣＯ2リッチ吸収液は底部10に貯まる。
【００２６】
図１に示す装置においては、洗浄部に、下段洗浄部24aおよび上段洗浄部24bが設けられている。洗浄液タンク40にて鉱酸または鉱酸塩の水溶液が調製される。
下段洗浄部24aでは、吸収部11からのＣＯ2吸収処理済み排ガスをノズル9aから降り注ぐ下段洗浄液で洗浄して、該ガスに同伴するアルカノールアミンおよび／またはアルカノールアミン分解生成物を取り除く。アルカノールアミンは水への溶解度が大きいため、大半は下段洗浄部24aにおいて下段洗浄液に吸収される。ノズル9aから降り注がれた下段洗浄液は下段洗浄部24ａの下部にある受け皿から抜き出され冷却器8aで温度調整されて、ノズル9aから再び降り注がれる。
【００２７】
図１に示す装置では、管41を通して鉱酸または鉱酸塩の水溶液が補給され、上段洗浄液のｐＨを５以下に調整する。上段洗浄部24bでは、下段洗浄部24aで洗浄されたＣＯ2吸収処理済み排ガスをノズル９bから降り注ぐ上段洗浄液で再度洗浄して該ガスに同伴するアルカノールアミンおよび／またはアルカノールアミン分解生成物を取り除く。アルカノールアミンおよび／またはアルカノールアミン分解生成物は上段洗浄液にそのほとんどが吸収される。上段洗浄液で洗浄されたＣＯ2吸収処理済み排ガス3'は頂部5から放出される。なお、放出されるガスに同伴する洗浄液ミストを回収するために上段洗浄部の出口にデミスタを設置してもよい。これにより洗浄液の損失を低減できる。ノズル9bから降り注がれた上段洗浄液は上段洗浄部24bの下部にある受け皿から抜き出され冷却器で温度調整されて、ノズル9bから再び降り注がれる。下段洗浄部24aおよび上段洗浄部24bは、公知のガス吸収操作に用いられる設備と同じ構造を成している。例えば、充填層や棚段が挙げられる。
【００２８】
図１に示す装置では、上段洗浄部24bの受け皿から抜き出した上段洗浄液の一部を一段前の下段洗浄部24aのノズル9aに移送できるように配管されている。また、下段洗浄部24aの受け皿から抜き出した下段洗浄液を移送する管が途中で分岐し、ＣＯ2リッチ吸収液が貯まる吸収塔の底部10に合流する管20が設置されている。
【００２９】
なお、図１に示す装置では、下段洗浄部と上段洗浄部の２つを設けているが、必要に応じて下段と上段との間に追加の洗浄部を１段以上さらに設けてもよい。追加される洗浄部の構造や配管は、下段洗浄部または上段洗浄部と同じ構造や配管になっていてもよい。洗浄液の温度は、最下段洗浄部において最も高く、上段の洗浄部になるほど低くなる。
【００３０】
吸収塔の底部10に溜まったＣＯ2リッチ吸収液は底部から抜き出され、熱交換器22にて加熱され、次いで脱離塔2の脱離部15の上部にノズル14から降り注がれる。注がれた液は脱離部15を下降し、脱離塔2の底部13に溜まる。脱離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。脱離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された蒸気が脱離部15を上昇し、脱離部15を下降するＣＯ2リッチ吸収液を加熱して約100〜125℃の温度にし二酸化炭素を脱離させる。脱離塔13の脱離部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。脱離部15の構造は特に制限されず、例えば、ラシヒリングなどの充填物を充填した充填層であってもよいし、棚段であってもよい。
【００３１】
脱離塔の底部に溜まったＣＯ2リーン吸収液は抜き出され、熱交換器22にて冷却され、次いで吸収塔1に戻される。なお、熱交換器22では脱離塔の底部13から抜き出されたＣＯ2リーン吸収液（110〜120℃程度）と吸収塔の底部10から抜き出された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。
【００３２】
脱離部15において脱離された二酸化炭素にはＣＯ2吸収液ミストや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浄部25において洗浄水で洗浄する。そして、水洗浄部25を経た二酸化炭素を冷却器19で冷やして二酸化炭素に同伴する蒸気を凝縮させて凝縮水を得る。ＣＯ2分離器17で二酸化炭素と凝縮水とが分離される。凝縮水は、ノズル20から降り注がれて水洗浄部25における洗浄水として用いられる。また、本発明においては、得られた凝縮水の一部を洗浄液に混ぜ合わせることができる。
【００３３】
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。
【００３４】
実施例１
図１に示す二酸化炭素回収装置を用いて以下の運転条件にて二酸化炭素の回収を行った。図２は洗浄部24の拡大図である。
〔運転条件〕
吸収部の下から供給する被処理ガス：温度４０℃、供給量５００Ｎｍ3/ｈ（ｗｅｔ）、二酸化炭素の乾燥ガス中濃度１２％
吸収部の上から供給するＣＯ2リーン吸収液：温度４０℃、濃度３０％のモノエタノールアミン水溶液
脱離部の上から供給するＣＯ2リッチ吸収液：温度１００℃
脱離塔内圧力１６０ｋＰａ（ゲージ）
リボイラ23内の吸収液の温度：１２０℃
冷却器19の温度：３０℃
吸収部における液ガス比：３．０（Ｌ／Ｎｍ3）
吸収液の循環量：１５００Ｌ
【００３５】
洗浄部における液ガス比：２．０（Ｌ／Ｎｍ3）
上段洗浄部に設置した洗浄液タンク40中の洗浄液：濃度１．２％の硫酸水溶液
上段洗浄部に設置した洗浄液タンク40からの洗浄液の供給量：１０ｋｇ／ｈ
上段洗浄部の洗浄液循環ライン中の洗浄液：ｐＨ４．５以上５以下に制御、温度５０℃
上段洗浄液の一部を下段洗浄液に添加
下段洗浄部の洗浄液循環ライン中の洗浄液：ｐＨ制御なし
【００３６】
（運転結果）
二酸化炭素の回収率：９０％
上段洗浄部24bの上から排出されるＣＯ2吸収処理済み排ガス：温度５０℃
下段洗浄部24aの下におけるＣＯ2吸収処理済み排ガス：温度６０℃、ガス中のモノエタノールアミン濃度１０００ｐｐｍｖ（ｐｐｍｖは１００万分の１体積分率）、ガス中のアンモニア濃度３０ｐｐｍｖ
上段洗浄部24bの下におけるＣＯ2吸収処理済み排ガス：ガス中のモノエタノールアミン濃度１００ｐｐｍｖ、ガス中のアンモニア濃度３０ｐｐｍｖ、アンモニア以外の低沸点アミン分解物を含有
上段洗浄部24bの上におけるＣＯ2吸収処理済み排ガス：ガス中のモノエタノールアミン濃度１ｐｐｍｖ未満、ガス中のアンモニア濃度１ｐｐｍｖ未満、アンモニア以外の低沸点アミン分解物濃度１ｐｐｍｖ未満
下段洗浄部24aの洗浄液回収ライン20中の吸収液：０．１１ｋｇ/ｈ（＝１．２ｍｏｌ／ｈ）の硫酸モノエタノールアミン塩および硫酸アンモニア塩を生成
【００３７】
比較例１
洗浄部24を図３に示す洗浄部124に変えた以外は実施例１と同じ装置を用いた。そして、次の運転条件にて二酸化炭素の回収を行った。
（運転条件）
上段洗浄部24bに設置した洗浄液タンク42中の洗浄液：水
上段洗浄部24bに設置した洗浄液タンク42からに洗浄液供給量：５ｋｇ／ｈ
上段洗浄部24bの洗浄液循環ライン中の洗浄液：ｐＨ制御なし
下段洗浄部24aに設置した洗浄液タンク44中の洗浄液：濃度１８．４％の硫酸水溶液
下段洗浄部24aに設置した洗浄液タンク44からに洗浄液供給量：５ｋｇ／ｈ
下段洗浄部24aの洗浄液循環ライン中の洗浄液：ｐＨ５．５に制御
上段洗浄部24bと下段洗浄部24aのそれぞれに洗浄液回収ライン30,31を独立して設置し、下段洗浄液に上段洗浄液を添加しない。
これら以外は実施例１と同じ。
【００３８】
（運転結果）
上段洗浄部24bの下におけるＣＯ2吸収処理済み排ガス：ガス中のモノエタノールアミン濃度２０ｐｐｍｖ、ガス中のアンモニア濃度５ｐｐｍｖ、アンモニア以外の低沸点アミン分解物を含有
上段洗浄部24bの上におけるＣＯ2吸収処理済み排ガス：ガス中のモノエタノールアミン濃度１ｐｐｍｖ未満、ガス中のアンモニア濃度５ｐｐｍｖ、アンモニア以外の低沸点アミン分解物を含有
下段洗浄部24aの洗浄液回収ライン31中の吸収液：０．９２ｋｇ/ｈ（＝９．６ｍｏｌ／ｈ）の硫酸モノエタノールアミン塩および硫酸アンモニア塩を生成
【００３９】
比較例２
洗浄部を図４に示す洗浄部224に変えた以外は実施例１と同じ装置を用いた。そして、次の運転条件にて二酸化炭素の回収を行った。
〔運転条件〕
上段洗浄部24bに設置した洗浄液タンク44中の洗浄液：濃度１８．４％の硫酸水溶液
上段洗浄部24bに設置した洗浄液タンク44からに洗浄液供給量：５ｋｇ／ｈ
上段洗浄部24bの洗浄液循環ライン中の洗浄液：ｐＨ５．５に制御
下段洗浄部24aに設置した洗浄液タンク42中の洗浄液：水
下段洗浄部24aに設置した洗浄液タンク42からに洗浄液供給量：５ｋｇ／ｈ
下段洗浄部24aの洗浄液循環ライン中の洗浄液：ｐＨ制御なし
上段洗浄部24bと下段洗浄部24aのそれぞれに洗浄液回収ライン31、32を独立して設置し、下段洗浄液に上段洗浄液を添加しない。
これら以外は実施例１と同じ。
【００４０】
（運転結果）
上段洗浄部24bの下におけるＣＯ2吸収処理済み排ガス：ガス中のモノエタノールアミン濃度１５０ｐｐｍｖ、ガス中のアンモニア濃度３０ｐｐｍｖ、アンモニア以外の低沸点アミン分解物を含有
上段洗浄部24bの上におけるＣＯ2吸収処理済み排ガス：ガス中のモノエタノールアミン濃度２ｐｐｍｖ、ガス中のアンモニア濃度１ｐｐｍｖ未満、アンモニア以外の低沸点アミン分解物濃度１ｐｐｍｖ未満
上段洗浄部24bの洗浄液回収ライン31中の吸収液：０．１４ｋｇ/ｈ（＝１．５ｍｏｌ／ｈ）の硫酸モノエタノールアミン塩および硫酸アンモニア塩を生成
【００４１】
実施例２
洗浄部24を図５に示す洗浄部324に変えた以外は実施例１と同じ装置を用いた。そして、次の運転条件にて二酸化炭素の回収を行った。
〔運転条件〕
中段洗浄部24cを設置
中段洗浄部24cの洗浄液循環ライン中の洗浄液：ｐＨ制御なし
これら以外は実施例１と同じ。
【００４２】
（運転結果）
上段洗浄部24bの下におけるＣＯ2吸収処理済み排ガス：ガス中のモノエタノールアミン濃度３０ｐｐｍｖ、ガス中のアンモニア濃度３０ｐｐｍｖ、アンモニア以外の低沸点アミン分解物を含有
上段洗浄部24bの上におけるＣＯ2吸収処理済み排ガス：ガス中のモノエタノールアミン濃度ｐｐｍｖ未満、ガス中のアンモニア濃度１ｐｐｍｖ未満、アンモニア以外の低沸点アミン分解物濃度１ｐｐｍｖ未満
下段洗浄部24aの洗浄液回収ライン20中の吸収液：０．０５ｋｇ/ｈ（＝０．５ｍｏｌ／ｈ）の硫酸モノエタノールアミン塩および硫酸アンモニア塩を生成
【００４３】
以上の結果を表１にまとめて示す。本発明の回収装置（実施例１および２）は比較例の回収装置に比べて、少ない硫酸供給量で、吸収塔頂部からの排出ガス中のモノエタノールアミン（ＭＥＡ）濃度及びアンモニア（ＮＨ3）濃度を低くすることができる。また、硫酸モノエタノールアミン塩および硫酸アンモニア塩（ＨＳＳ）の生成量が少ない。
【００４４】
【表１】
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【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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