(57)【要約】【課題】運転条件が変化した場合であっても、安定した運転を継続できるＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法を提供すること。【解決手段】このＣＯ２回収装置１は、排ガス１１Ａに含まれるＣＯ２をＣＯ２吸収液１３に吸収させるＣＯ２吸収塔１４と、ＣＯ２吸収液１３を加熱して再生するＣＯ２吸収液再生塔１５と、ＣＯ２回収率の設定値と、排ガス１１ＡのＣＯ２濃度、ガス流量及び温度の実測値と、ＣＯ２吸収塔１４及びＣＯ２吸収液再生塔１５におけるＣＯ２回収量の最大値とに基づいてＣＯ２回収量の演算目標値及びＣＯ２回収率の演算目標値を算出し、ＣＯ２回収率の設定値又はＣＯ２回収率の演算目標値に基づいてＣＯ２吸収塔１４に対するＣＯ２吸収液１３の供給量及びＣＯ２吸収液再生塔１５に対するＣＯ２吸収液１３の供給量及びＣＯ２吸収液再生塔１５の再生加熱器３１に対する飽和水蒸気Ｓの供給量を制御するＣＯ２回収量制御部１１１を具備する。【選択図】図１
2016016393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理気体とＣＯ２吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２を前記ＣＯ２吸収液に吸収させるＣＯ２吸収塔と、
ＣＯ２を吸収した前記ＣＯ２吸収液を加熱して当該ＣＯ２吸収液からＣＯ２を放出させて前記ＣＯ２吸収液を再生するＣＯ２吸収液再生塔と、
ＣＯ２回収率の設定値と、前記被処理気体のＣＯ２濃度、ガス流量及び温度の実測値と、前記ＣＯ２吸収液及び前記ＣＯ２吸収液再生塔におけるＣＯ２回収量の最大値とに基づいてＣＯ２回収量の演算目標値及びＣＯ２回収率の演算目標値を算出し、前記ＣＯ２回収率の設定値又は前記ＣＯ２回収率の演算目標値に基づいて前記ＣＯ２吸収塔に対する前記ＣＯ２吸収液の供給量及び前記ＣＯ２吸収液再生塔に対する前記ＣＯ２吸収液の供給量を制御すると共に、前記ＣＯ２吸収液再生塔の再生加熱器に対する飽和水蒸気の供給量を制御するＣＯ２回収量制御部を具備することを特徴とする、ＣＯ２回収装置。
【請求項２】
前記ＣＯ２回収量制御部は、下記式（１）〜下記式（３）に基づいて前記ＣＯ２回収率の演算目標値を算出する、請求項１に記載のＣＯ２回収装置。
Ｙ１＝Ｘ１×Ｘ２×Ｘ３×α・・・式（１）
Ｙ２＝ｍｉｎ（Ｘ４,Ｙ１）・・・式（２）
Ｙ３＝Ｙ２／（Ｘ２×Ｘ３×α）・・・式（３）
（式（１）〜式（３）中、Ｘ１は、ＣＯ２回収率の設定値を示し、Ｘ２は、被処理気体のＣＯ２濃度の実測値を示し、Ｘ３は、被処理気体のガス流量の実測値を示し、Ｘ４は、ＣＯ２回収量の最大値を示し、Ｙ１は、ＣＯ２回収量の目標値を示し、Ｙ２は、ＣＯ２回収量の演算目標値を示し、Ｙ３は、ＣＯ２回収率の演算目標値を示し、αは、変換係数を示す。）
【請求項３】
前記ＣＯ２回収量制御部は、前記ＣＯ２回収量の目標値が前記ＣＯ２回収量の最大値を超える場合には、前記ＣＯ２回収量の最大値に基づいて前記ＣＯ２回収率の演算目標値を算出し、算出された前記ＣＯ２回収量の目標値が前記ＣＯ２回収量の最大値以下の場合には、算出した前記ＣＯ２回収量の目標値に基づいて前記ＣＯ２回収率の演算目標値を算出する、請求項１又は請求項２に記載のＣＯ２回収装置。
【請求項４】
前記ＣＯ２回収量制御部は、前記被処理気体のＣＯ２濃度、ガス流量及び温度の実測値が所定の閾値を超えた場合には、前記閾値に基づいて前記ＣＯ２回収量の演算目標値を算出する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＣＯ２回収装置。
【請求項５】
前記ＣＯ２回収量制御部は、前記ＣＯ２回収量の演算目標値を用いて装置全体の運転をフィードバック制御する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＣＯ２回収装置。
【請求項６】
被処理気体とＣＯ２吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２をＣＯ２吸収塔で前記ＣＯ２吸収液に吸収させる工程と、
ＣＯ２を吸収した前記ＣＯ２吸収液を加熱して当該ＣＯ２吸収液からＣＯ２を放出させて前記ＣＯ２吸収液をＣＯ２吸収液再生塔で再生する工程と、を含み、
ＣＯ２回収率の設定値と、前記被処理気体のＣＯ２濃度、ガス流量及び温度の実測値と、前記ＣＯ２吸収液及び前記ＣＯ２吸収液再生塔におけるＣＯ２回収量の最大値とに基づいてＣＯ２回収量の演算目標値及びＣＯ２回収率の演算目標値を算出し、前記ＣＯ２回収率の設定値又は前記ＣＯ２回収率の演算目標値に基づいて前記ＣＯ２吸収塔に対する前記ＣＯ２吸収液の供給量及び前記ＣＯ２吸収液再生塔に対する前記ＣＯ２吸収液の供給量を制御すると共に、前記ＣＯ２吸収液再生塔の再生加熱器に対する飽和水蒸気の供給量を制御することを特徴とする、ＣＯ２回収方法。
【請求項７】
下記式（１）〜下記式（３）に基づいて前記ＣＯ２回収率の演算目標値を算出する、請求項６に記載のＣＯ２回収方法。
Ｙ１＝Ｘ１×Ｘ２×Ｘ３×α・・・式（１）
Ｙ２＝ｍｉｎ（Ｘ４,Ｙ１）・・・式（２）
Ｙ３＝Ｙ２／（Ｘ２×Ｘ３×α）・・・式（３）
（式（１）〜式（３）中、Ｘ１は、ＣＯ２回収率の設定値を示し、Ｘ２は、被処理気体のＣＯ２濃度の実測値を示し、Ｘ３は、被処理気体のガス流量の実測値を示し、Ｘ４は、ＣＯ２回収量の最大値を示し、Ｙ１は、ＣＯ２回収量の目標値を示し、Ｙ２は、ＣＯ２回収量の演算目標値を示し、Ｙ３は、ＣＯ２回収率の演算目標値を示し、αは、変換係数を示す。）
【請求項８】
前記ＣＯ２回収量の目標値が前記ＣＯ２回収量の最大値を超える場合には、前記ＣＯ２回収量の最大値に基づいて前記ＣＯ２回収率の演算目標値を算出し、算出された前記ＣＯ２回収量の目標値が前記ＣＯ２回収量の最大値以下の場合には、算出した前記ＣＯ２回収量の目標値に基づいて前記ＣＯ２回収率の演算目標値を算出する、請求項６又は請求項７に記載のＣＯ２回収方法。
【請求項９】
前記被処理気体中のガス流量、ＣＯ２濃度及び温度の実測値が所定の閾値を超えた場合には、前記閾値に基づいて前記ＣＯ２回収量の演算目標値を算出する、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載のＣＯ２回収方法。
【請求項１０】
前記ＣＯ２回収量の演算目標値を用いて装置全体の運転をフィードバック制御する、請求項６から請求項９のいずれか１項に記載のＣＯ２回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法に関し、ＣＯ２吸収液を用いて被処理ガス中のＣＯ２を回収するＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火力発電所のボイラなどから排出されるＣＯ２を回収するＣＯ２回収装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このＣＯ２回収装置においては、排ガスをＣＯ２吸収塔に導入して排ガスに含まれるＣＯ２にＣＯ２吸収液を接触させて吸収させる。そして、ＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液は、ＣＯ２吸収液再生塔に送液してＣＯ２吸収液を再生する再生加熱器により加熱で脱炭酸されて高濃度のＣＯ２ガスが回収される。脱炭酸後のＣＯ２吸収液は、送液ポンプによってＣＯ２吸収塔に供給することにより、ＣＯ２吸収塔とＣＯ２吸収液再生塔との間でＣＯ２吸収液を循環させて使用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２３７２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のＣＯ２回収装置においては、排ガスのガス流量及び排ガス導入温度などに基づいてＣＯ２吸収塔に供給するＣＯ２吸収液及びＣＯ２吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気の流量を調整することにより、一定のＣＯ２回収率を維持した状態で運転がなされている。ところが、このように制御した場合、排ガス中のＣＯ２濃度及び排ガスのガス流量が増大しても一定のＣＯ２回収率を維持した状態で運転する制御がなされるので、例えば、ＣＯ２回収装置での蒸気使用量に制約などがあるとＣＯ２回収装置の負荷が増大する場合がある。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、運転条件が変化した場合であっても、安定した運転を継続できるＣＯ２回収装置及びＣＯ２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】
【０００６】
本発明のＣＯ２回収装置は、被処理気体とＣＯ２吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２を前記ＣＯ２吸収液に吸収させるＣＯ２吸収塔と、ＣＯ２を吸収した前記ＣＯ２吸収液を加熱して当該ＣＯ２吸収液からＣＯ２を放出させて前記ＣＯ２吸収液を再生するＣＯ２吸収液再生塔と、ＣＯ２回収率の設定値と、前記被処理気体のＣＯ２濃度、ガス流量及び温度の実測値と、前記ＣＯ２吸収液及び前記ＣＯ２吸収液再生塔におけるＣＯ２回収量の最大値とに基づいてＣＯ２回収量の演算目標値及びＣＯ２回収率の演算目標値を算出し、前記ＣＯ２回収率の設定値又は前記ＣＯ２回収率の演算目標値に基づいて前記ＣＯ２吸収塔に対する前記ＣＯ２吸収液の供給量及び前記ＣＯ２吸収液再生塔に対する前記ＣＯ２吸収液の供給量を制御すると共に、前記ＣＯ２吸収液再生塔の再生加熱器に対する飽和水蒸気の供給量を制御するＣＯ２回収量制御部を具備することを特徴とする。
【０００７】
このＣＯ２回収装置によれば、被処理気体中のＣＯ２回収率及びＣＯ２回収量の実測値の変化に応じてＣＯ２吸収液の循環量及び再生加熱器に対する飽和水蒸気の供給量を適宜制御できる。これにより、運転条件及び測定機器の変更により制御に用いる所定の関係式及び計測機器の精度の影響があった場合であっても、ＣＯ２回収量及び／又はＣＯ２回収率を高い精度で目標値に制御することが可能なＣＯ２回収装置を実現できる。
【０００８】
本発明のＣＯ２回収装置においては、前記ＣＯ２回収量制御部は、下記式（１）〜下記式（３）に基づいて前記ＣＯ２回収率の演算目標値を算出することが好ましい。
Ｙ１＝Ｘ１×Ｘ２×Ｘ３×α・・・式（１）
Ｙ２＝ｍｉｎ（Ｘ４,Ｙ１）・・・式（２）
Ｙ３＝Ｙ２／（Ｘ２×Ｘ３×α）・・・式（３）
（式（１）〜式（３）中、Ｘ１は、ＣＯ２回収率の設定値を示し、Ｘ２は、被処理気体のＣＯ２濃度の実測値を示し、Ｘ３は、被処理気体のガス流量の実測値を示し、Ｘ４は、ＣＯ２回収量の最大値を示し、Ｙ１は、ＣＯ２回収量の目標値を示し、Ｙ２は、ＣＯ２回収量の演算目標値を示し、Ｙ３は、ＣＯ２回収率の演算目標値を示し、αは、変換係数を示す。）
【０００９】
本発明のＣＯ２回収装置においては、前記ＣＯ２回収量制御部は、前記ＣＯ２回収量の目標値が前記ＣＯ２回収量の最大値を超える場合には、前記ＣＯ２回収量の最大値に基づいて前記ＣＯ２回収率の演算目標値を算出し、算出された前記ＣＯ２回収量の目標値が前記ＣＯ２回収量の最大値以下の場合には、算出した前記ＣＯ２回収量の目標値に基づいて前記ＣＯ２回収率の演算目標値を算出することが好ましい。
【００１０】
本発明のＣＯ２回収装置においては、前記ＣＯ２回収量制御部は、前記被処理気体のガス流量、ＣＯ２濃度及び温度の実測値が所定の閾値を超えた場合には、前記閾値に基づいて前記ＣＯ２回収量の演算目標値を算出することが好ましい。
【００１１】
本発明のＣＯ２回収装置においては、前記ＣＯ２回収量制御部は、前記ＣＯ２回収量の演算目標値を用いて装置全体の運転をフィードバック制御することが好ましい。
【００１２】
本発明のＣＯ２回収方法は、被処理気体とＣＯ２吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２をＣＯ２吸収塔で前記ＣＯ２吸収液に吸収させる工程と、ＣＯ２を吸収した前記ＣＯ２吸収液を加熱して当該ＣＯ２吸収液からＣＯ２を放出させて前記ＣＯ２吸収液をＣＯ２吸収液再生塔で再生する工程と、を含み、ＣＯ２回収率の設定値と、前記被処理気体のＣＯ２濃度、ガス流量及び温度の実測値と、前記ＣＯ２吸収液及び前記ＣＯ２吸収液再生塔におけるＣＯ２回収量の最大値とに基づいてＣＯ２回収量の演算目標値及びＣＯ２回収率の演算目標値を算出し、前記ＣＯ２回収率の設定値又は前記ＣＯ２回収率の演算目標値に基づいて前記ＣＯ２吸収塔に対する前記ＣＯ２吸収液の供給量及び前記ＣＯ２吸収液再生塔に対する前記ＣＯ２吸収液の供給量を制御すると共に、前記ＣＯ２吸収液再生塔の再生加熱器に対する飽和水蒸気の供給量を制御することを特徴とする。
【００１３】
このＣＯ２回収方法によれば、被処理気体中のＣＯ２回収率及びＣＯ２回収量の実測値の変化に応じてＣＯ２吸収液の循環量及び再生加熱器に対する飽和水蒸気の供給量を適宜制御できる。これにより、運転条件及び測定機器の変更により制御に用いる所定の関係式及び計測機器の精度の影響があった場合であっても、ＣＯ２回収量及び／又はＣＯ２回収率を高い精度で目標値に制御することが可能なＣＯ２回収方法を実現できる。
【００１４】
本発明のＣＯ２回収方法においては、下記式（１）〜下記式（３）に基づいて前記ＣＯ２回収率の演算目標値を算出することが好ましい。
Ｙ１＝Ｘ１×Ｘ２×Ｘ３×α・・・式（１）
Ｙ２＝ｍｉｎ（Ｘ４,Ｙ１）・・・式（２）
Ｙ３＝Ｙ２／（Ｘ２×Ｘ３×α）・・・式（３）
（式（１）〜式（３）中、Ｘ１は、ＣＯ２回収率の設定値を示し、Ｘ２は、被処理気体のＣＯ２濃度の実測値を示し、Ｘ３は、被処理気体のガス流量の実測値を示し、Ｘ４は、ＣＯ２回収量の最大値を示し、Ｙ１は、ＣＯ２回収量の目標値を示し、Ｙ２は、ＣＯ２回収量の演算目標値を示し、Ｙ３は、ＣＯ２回収率の演算目標値を示し、αは、変換係数を示す。）
【００１５】
本発明のＣＯ２回収方法においては、前記ＣＯ２回収量の目標値が前記ＣＯ２回収量の最大値を超える場合には、前記ＣＯ２回収量の最大値に基づいて前記ＣＯ２回収率の演算目標値を算出し、算出された前記ＣＯ２回収量の目標値が前記ＣＯ２回収量の最大値以下の場合には、算出した前記ＣＯ２回収量の目標値に基づいて前記ＣＯ２回収率の演算目標値を算出することが好ましい。
【００１６】
本発明のＣＯ２回収方法においては、前記被処理気体中のガス流量、ＣＯ２濃度及び温度の実測値が所定の閾値を超えた場合には、前記閾値に基づいて前記ＣＯ２回収量の演算目標値を算出することが好ましい。
【００１７】
本発明のＣＯ２回収方法においては、前記ＣＯ２回収量の演算目標値を用いて装置全体の運転をフィードバック制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、運転条件が変化した場合であっても、安定した運転を継続できるＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るＣＯ２回収装置の概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係るＣＯ２回収量制御部の機能ブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係るＣＯ２回収量制御部による運転制御を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明者らは、一定のＣＯ２回収率を維持した状態で運転する従来のＣＯ２回収装置においては、被処理気体中のＣＯ２濃度及び排ガスのガス流量が増大しても一定のＣＯ２回収率を維持した状態で運転する制御がなされ、ＣＯ２回収装置の負荷が増大する場合があることに着目した。そして、本発明者らは、ガス流量計及びガス濃度計を用いて演算したＣＯ２回収量が基準値以下となるようにＣＯ２回収量を制御することにより、運転条件が変動した場合であっても、ＣＯ２回収装置の負荷増大を防ぐことができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。また、以下のＣＯ２回収装置の構成は適宜組み合わせて実施可能である。
【００２２】
図１は、本発明の一実施の形態に係るＣＯ２回収装置の概略図である。図１に示すように、このＣＯ２回収装置１は、ボイラやガスタービンなどの産業設備から排出されたＣＯ２を含有する排ガス（被処理気体）１１Ａ中のＣＯ２を吸収して高濃度のＣＯ２ガスとして回収する装置である。このＣＯ２回収装置１は、ボイラやガスタービンなどの産業設備から排出されたＣＯ２を含有する排ガス１１Ａを冷却する冷却塔１２と、この冷却塔１２の後段に設けられ、冷却された排ガス１１ＡとＣＯ２吸収液１３とを接触させて排ガス１１Ａ中のＣＯ２をＣＯ２吸収液１３に吸収させて除去するＣＯ２吸収塔１４と、このＣＯ２吸収塔１４の後段に設けられ、ＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３からＣＯ２を放出させてＣＯ２吸収液１３を再生するＣＯ２吸収液再生塔１５とを具備する。
【００２３】
このＣＯ２回収装置１においては、ＣＯ２吸収液１３がＣＯ２吸収塔１４とＣＯ２吸収液再生塔１５との間を循環している。ＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）は、ＣＯ２吸収塔１４でＣＯ２を吸収してＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）としてＣＯ２吸収液再生塔１５に供給される、また、ＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）は、ＣＯ２吸収液再生塔１５でほぼ全てのＣＯ２が除去され再生されてＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）としてＣＯ２吸収塔１４に供給される。
【００２４】
冷却塔１２は、排ガス１１Ａを冷却する冷却部１２１を有する。この冷却塔１２の底部と冷却部１２１の頂部との間には、循環ラインＬ１が設けられている。この循環ラインＬ１には、冷却水Ｗ１を冷却する熱交換器１２２と、冷却水Ｗ１を循環ラインＬ１内で循環させる循環ポンプ１２３とが設けられている。
【００２５】
冷却部１２１では、排ガス１１Ａと冷却水Ｗ１とを向流接触させることにより、排ガス１１Ａが冷却される。熱交換器１２２は、排ガス１１Ａとの間での熱交換により加熱された冷却水Ｗ１を冷却する。循環ポンプ１２３は、熱交換器１２２を介して冷却塔１２の底部に流下した冷却水Ｗ１を冷却部１２１の頂部に供給する。
【００２６】
ＣＯ２吸収塔１４は、ＣＯ２吸収塔１４の下部側に設けられ、冷却塔１２で冷却された排ガス１１Ａが供給されるＣＯ２吸収部１４１と、ＣＯ２吸収塔１４の上部側に設けられた水洗部１４２とを備える。水洗部１４２の底部には、ＣＯ２が除去された排ガス１１Ｂを洗浄する洗浄水Ｗ２を貯留する液貯留部１４４が設けられている。この液貯留部１４４と水洗部１４２の上部との間には、液貯留部１４４で回収されたＣＯ２吸収液１３を含む洗浄水Ｗ２を水洗部１４２の頂部側から供給して循環させる循環ラインＬ２が設けられている。この循環ラインＬ２には、洗浄水Ｗ２を冷却する熱交換器２１と、熱交換器２１を介して液貯留部１４４で回収されたＣＯ２吸収液１３を含む洗浄水Ｗ２を循環ラインＬ２内で循環させる循環ポンプ２２が設けられている。また、循環ラインＬ２には、洗浄水Ｗ２の一部（洗浄水Ｗ３）を抜き出してＣＯ２吸収部１４１に供給する抜き出しラインＬ３が設けられている。この抜き出しラインＬ３には、ＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）に供給する洗浄水Ｗ３の供給量を調整する制御弁２３が設けられている。
【００２７】
ＣＯ２吸収部１４１では、ＣＯ２を含有する排ガス１１Ａとアルカノールアミンなどを含むＣＯ２吸収液１３とが対向流接触する。これにより、排ガス１１Ａ中のＣＯ２は、下記反応式に示す化学反応によりＣＯ２吸収液１３に吸収される。この結果、ＣＯ２を含有する排ガス１１Ａは、ＣＯ２吸収部１４１を通過することにより、ＣＯ２が除去された排ガス１１Ｂとなる。
Ｒ−ＮＨ２＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２→Ｒ−ＮＨ３ＨＣＯ３
【００２８】
水洗部１４２では、ＣＯ２が除去された排ガス１１Ｂがチムニートレイ１４５を介して上昇する。そして、排ガス１１Ｂは、水洗部１４２の頂部側から供給される洗浄水Ｗ２と気液接触して排ガス１１Ｂに同伴するＣＯ２吸収液１３が循環洗浄により回収された排ガス１１Ｃとなる。この排ガス１１Ｃは、ミストエリミネータ１４６でガス中のミストが捕捉されてＣＯ２吸収塔１４の塔頂部１４ａから外部へ排出される。
【００２９】
ＣＯ２吸収塔１４の塔底部１４ｂとＣＯ２吸収液再生塔１５の上部との間には、ＣＯ２吸収塔１４でＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）をＣＯ２吸収液再生塔１５の上部側に供給するリッチ溶液供給管５０が設けられている。このリッチ溶液供給管５０には、ＣＯ２吸収塔１４でＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）をＣＯ２吸収液再生塔１５に向けて供給するリッチソルベントポンプ５１と、ＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）を飽和水蒸気で加熱されてＣＯ２が除去されたＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）によって加熱するリッチ・リーン溶液熱交換器５２とが設けられている。
【００３０】
ＣＯ２吸収液再生塔１５は、ＣＯ２吸収液再生塔１５の中央部に設けられ、ＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３が供給されるＣＯ２吸収液供給部１５１と、ＣＯ２吸収液供給部１５１の下部の塔底部１５ｂの鏡面部１５２とを備える。ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂには、塔底部１５ｂに流下したＣＯ２吸収液１３を循環する循環ラインＬ４が設けられている。この循環ラインＬ４には、飽和水蒸気ＳによってＣＯ２吸収液１３を加熱する再生加熱器３１が設けられている。
【００３１】
ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔頂部１５ａには、飽和水蒸気Ｓを伴ったＣＯ２ガス４１を排出するガス排出ラインＬ５が設けられている。このガス排出ラインＬ５には、ＣＯ２ガス４１中の水分を凝縮するコンデンサ４２と、ＣＯ２ガス４１と凝縮水Ｗ５とを分離する分離ドラム４３とが設けられている。分離ドラム４３は、ＣＯ２ガス４１から凝縮水Ｗ５を分離し、凝縮水Ｗ５が分離されたＣＯ２ガス４４を分離ドラム４３の上部から外部に放出する。分離ドラム４３の底部とＣＯ２吸収液再生塔１５の上部との間には、分離ドラム４３にて分離された凝縮水Ｗ５をＣＯ２吸収液再生塔１５の上部に供給する凝縮水ラインＬ６が設けられている。凝縮水ラインＬ６には、分離ドラム４３にて分離された凝縮水Ｗ５をＣＯ２吸収液再生塔１５の上部に供給する凝縮水循環ポンプ４５が設けられている。
【００３２】
また、ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂとＣＯ２吸収塔１４のＣＯ２吸収部１４１の上部には、ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂのＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）をＣＯ２吸収部１４１の上部に供給するリーン溶液供給管５３が設けられている。このリーン溶液供給管５３には、飽和水蒸気Ｓで加熱されてＣＯ２が除去されたＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）によってＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）を加熱するリッチ・リーン溶液熱交換器５２と、ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂのＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）をＣＯ２吸収部１４１の上部に供給するリーン溶液ポンプ５４と、ＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）を所定の温度に冷却する冷却部５５とが設けられている。
【００３３】
本実施の形態に係るＣＯ２回収装置１は、冷却塔１２に導入する排ガス１１Ａの流路に設けられた排ガス検出部１０１と、ＣＯ２吸収塔１４から排出される排ガス１１Ｃの流路に設けられたＣＯ２濃度計１０２と、分離ドラム４３から排出されるＣＯ２ガス４４の流路に設けられたＣＯ２ガス検出部１０３と、ＣＯ２吸収塔１４に供給するＣＯ２吸収液（リーン溶液）１３の濃度を測定する濃度計１０４とを備える。
【００３４】
排ガス検出部１０１ａは、冷却塔１２に導入する排ガス１１Ａ中のＣＯ２濃度を計測し、計測したＣＯ２濃度をＣＯ２回収量制御部１１１に送信する。また、排ガス検出部１０１ｂは、排ガス１１Ａのガス流量及びガス温度を計測し、ガス流量及びガス温度をＣＯ２回収量制御部１１１に送信する。ＣＯ２濃度計１０２は、ＣＯ２吸収塔１４から排出される排ガス１１Ｃ中のＣＯ２濃度を検出し、検出したＣＯ２濃度をＣＯ２回収量制御部１１１に送信する。
【００３５】
ＣＯ２ガス検出部１０３は、分離ドラム４３から排出されるＣＯ２ガス４４のガス流量及び濃度を検出し、ガス流量及び濃度をＣＯ２回収量制御部１１１に送信する。濃度計１０４は、ＣＯ２吸収塔１４に供給するＣＯ２吸収液（リーン溶液）１３の濃度を測定し、測定したＣＯ２吸収液（リーン溶液）１３の濃度をＣＯ２回収量制御部１１１に送信する。
【００３６】
ＣＯ２回収量制御部１１１は、ＣＯ２回収率の設定値と、排ガス１１ＡのＣＯ２濃度、ガス流量及び温度の実測値と、装置全体のＣＯ２回収量の最大値とに基づいてＣＯ２回収率の演算目標値を算出する。また、ＣＯ２回収量制御部１１１は、算出したＣＯ２回収率の演算目標値に基づいてＣＯ２吸収塔１４に対するＣＯ２吸収液１３の供給量及びＣＯ２吸収液再生塔１５に対するＣＯ２吸収液１３の供給量を制御すると共に、ＣＯ２吸収液再生塔１５の再生加熱器３１に対する飽和水蒸気Ｓの供給量を制御する。
【００３７】
図２は、本実施の形態に係るＣＯ２回収量制御部１１１の機能ブロック図である。本実施の形態に係るＣＯ２回収量制御部１１１は、演算部１１２と、排ガス制御部１１３、吸収液制御部１１４及び蒸気制御部１１５とを備える。演算部１１２は、装置設計条件及び蒸気などのユーティリティ条件などよって定まるＣＯ２回収装置１で回収可能なＣＯ２回収量の最大値を算出する。また、演算部１１２は、予め設定されたＣＯ２回収率の設定値、排ガス検出部１０１ａによって計測された排ガス１１Ａ中のＣＯ２濃度及び排ガス検出部１０１ｂによって計測された排ガス１１Ａのガス流量の実測値に基づいて、ＣＯ２回収量の目標値を算出する。このＣＯ２回収量の目標値は、予め設定されたＣＯ２回収率の設定値に基づいて定められるＣＯ２回収量である。さらに、演算部１１２は、ＣＯ２回収量の目標値及び算出したＣＯ２回収量の最大値に基づいてＣＯ２回収量の演算目標値を算出する。このＣＯ２回収量の演算目標値は、例えば、ＣＯ２回収量の最大値又はＣＯ２回収量の目標値のいずれか小さい方の値である。また、演算部１１２は、算出したＣＯ２回収量の演算目標値及び排ガス１１Ａ中のＣＯ２濃度及び排ガス１１Ａのガス流量の実測値に基づいてＣＯ２回収率の演算目標値を算出する。このＣＯ２回収率の演算目標値は、ＣＯ２回収装置１の実際の運転条件などに応じたＣＯ２回収量を実現するためのＣＯ２回収率の値である。さらに、演算部１１２は、算出したＣＯ２回収率及びＣＯ２回収量の演算目標値を排ガス制御部１１３、吸収液制御部１１４及び蒸気制御部１１５に送信する。
【００３８】
演算部１１２は、各種入力データ及び実測値に基づいて装置全体のＣＯ２回収率の目標値である演算目標値を算出する。演算部１１２は、例えば、下記式（１）〜下記式（３）に基づいてＣＯ２回収率の演算目標値を算出することが好ましい。なお、αは、ＣＯ２回収装置の設計条件などにより定められる任意の値である。
Ｙ１＝Ｘ１×Ｘ２×Ｘ３×α・・・式（１）
Ｙ２＝ｍｉｎ（Ｘ４,Ｙ１）・・・式（２）
Ｙ３＝Ｙ２／（Ｘ２×Ｘ３×α）・・・式（３）
（式（１）〜式（３）中、Ｘ１は、ＣＯ２回収率の設定値を示し、Ｘ２は、排ガスのＣＯ２濃度の実測値を示し、Ｘ３は、排ガスのガス流量の実測値を示し、Ｘ４は、ＣＯ２回収量の最大値を示し、Ｙ１は、ＣＯ２回収量の目標値を示し、Ｙ２は、ＣＯ２回収量の演算目標値を示し、Ｙ３は、ＣＯ２回収率の演算目標値を示し、αは、変換係数を示す。）
【００３９】
排ガス制御部１１３は、演算部１１２で算出されたＣＯ２回収率の設定値及び演算目標値に基づいて制御弁Ｖ１を介して冷却塔１２に導入する排ガス１１Ａの流量を制御する。吸収液制御部１１４は、演算部１１２で算出されたＣＯ２回収率の設定値及び演算目標値に基づいて制御弁Ｖ２を介してＣＯ２吸収塔１４に供給するＣＯ２吸収液（リーン溶液）１３の液量を制御すると共に、制御弁Ｖ３を介してＣＯ２吸収液再生塔１５に供給するＣＯ２吸収液（リッチ溶液）１３の液量を制御する。蒸気制御部１１５は、演算部１１２で算出されたＣＯ２回収率の設定値及び演算目標値に基づいて制御弁Ｖ４を介して再生加熱器３１に供給する飽和水蒸気Ｓの流量を制御する。
【００４０】
演算部１１２は、ＣＯ２回収量の目標値がＣＯ２回収量の最大値を超える場合には、ＣＯ２回収量の最大値に基づいてＣＯ２回収率の演算目標値を算出し、算出されたＣＯ２回収量の目標値がＣＯ２回収量の最大値以下の場合には、算出したＣＯ２回収量の目標値に基づいてＣＯ２回収率の演算目標値を算出することが好ましい。これにより、ＣＯ２回収装置１は、排ガス１１ＡのＣＯ２濃度、ガス流量及び温度などの運転条件が変動してＣＯ２回収装置１に導入されるＣＯ２が増大した場合であっても、ＣＯ２回収量が装置全体で処理可能な最大値以下となるＣＯ２回収率の設定値に基づいて装置全体を制御できるので、安定して運転することができる。また、ＣＯ２回収装置１に導入されるＣＯ２がＣＯ２回収量の最大値以下となった場合には、予め設定されたＣＯ２回収率の設定値に基づいて装置全体を制御できるので、設計に従った運転状態とすることができる。
【００４１】
次に、本実施の形態に係るＣＯ２回収装置１の全体動作について説明する。ボイラやガスタービンなどの産業設備から排出されたＣＯ２を含有する排ガス１１Ａは、排ガス検出部１０１によって排ガス１１Ａ中のＣＯ２濃度、ガス流量及び温度が測定された後、冷却塔１２に導入されて冷却水Ｗ１と向流接触されて冷却される。冷却された排ガス１１Ａは、煙道１６を介してＣＯ２吸収塔１４に導入される。ＣＯ２吸収塔１４に導入された排ガス１１Ａは、ＣＯ２吸収部１４１でアルカノールアミンなどを含むＣＯ２吸収液１３と対向流接触され、排ガス１１Ａ中のＣＯ２がＣＯ２吸収液１３に吸収されてＣＯ２が除去された排ガス１１Ｂとなる。
【００４２】
ＣＯ２が除去された排ガス１１Ｂは、チムニートレイ１４５を介して上昇して水洗部１４２の頂部側から供給される洗浄水Ｗ２と気液接触して排ガス１１Ｂに同伴するＣＯ２吸収液１３を循環洗浄により回収された排ガス１１Ｃとなる。この排ガス１１Ｃは、ミストエリミネータ１４６でガス中のミストが捕捉された後、ＣＯ２濃度計１０２によって排ガス１１Ｃ中のＣＯ２濃度が測定されてＣＯ２吸収塔１４の塔頂部１４ａから外部へ排出される。
【００４３】
ＣＯ２吸収塔１４でＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）は、リッチ溶液供給管５０を介してリッチソルベントポンプ５１によってリッチ・リーン溶液熱交換器５２に送液される。リッチ・リーン溶液熱交換器５２では、ＣＯ２吸収塔１４から送液されるＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）がＣＯ２吸収液再生塔１５から送液されるＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）との間で熱交換される。この熱交換後のＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）は、ＣＯ２吸収液再生塔１５の上部に供給される。ＣＯ２吸収液再生塔１５に供給されたＣＯ２吸収液１３は、ＣＯ２吸収液供給部１５１を介して塔底部１５ｂに流下する間にＣＯ２が除去されてセミリーン溶液となる。このセミリーン溶液は、循環ラインＬ４を循環して再生加熱器３１で飽和水蒸気Ｓによって加熱されてＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）となる。加熱後の飽和水蒸気Ｓは、飽和水蒸気凝縮水Ｗ４となる。ＣＯ２吸収液１３から除去されたＣＯ２ガス４１は、コンデンサ４２によって水分が凝縮された後、分離ドラム４３の上部から凝縮水Ｗ５が分離されたＣＯ２ガス４４として外部に放出される。このＣＯ２ガス４４は、ＣＯ２ガス検出部１０３によりＣＯ２ガス４４中のＣＯ２濃度が測定される。
【００４４】
ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂのＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）は、リーン溶液供給管５３を介してリッチ・リーン溶液熱交換器５２によってＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）との間で熱交換された後、リーン溶液ポンプ５４によってＣＯ２吸収塔１４のＣＯ２吸収部１４１の上部に供給される。
【００４５】
図３は、本実施の形態に係るＣＯ２回収量制御部１１１による運転制御を示すフロー図である。図３に示すように、ＣＯ２回収量制御部１１１は、予め設定されたＣＯ２設定値などの各種入力データ及び排ガス１１Ａ中のＣＯ２濃度、排ガス１１Ａの流量、及び温度
に基づいてＣＯ２回収量の目標値を算出し（ステップＳＴ１）、算出したＣＯ２回収量の目標値がＣＯ２回収量の最大値以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ２）。そして、ＣＯ２回収量制御部１１１は、ＣＯ２回収量の目標値がＣＯ２回収量の最大値以下の場合には、ＣＯ２回収率の設定値に基づいて吸収液制御部１１４及び蒸気制御部１１５を介してＣＯ２吸収液１３の流量、再生加熱器３１に供給する飽和水蒸気Ｓの流量を制御する（ステップＳＴ３Ａ）。また、ＣＯ２回収量制御部１１１は、ＣＯ２回収量の目標値がＣＯ２回収量の最大値を超える場合には、ＣＯ２回収率の演算目標値に基づいて吸収液制御部１１４及び蒸気制御部１１５を介してＣＯ２吸収液１３の流量、再生加熱器３１に供給する飽和水蒸気Ｓの流量を制御する（ステップＳＴ３Ｂ）。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、排ガス１１Ａ中のＣＯ２回収率及びＣＯ２回収量の目標値の変化に応じてＣＯ２吸収液１３の循環量及び再生加熱器３１に対する飽和水蒸気Ｓの供給量を適宜制御できる。これにより、例えば、排ガス中のＣＯ２濃度が増大した場合など運転条件に変化があった場合及び測定機器の変更などで運転制御に用いる所定の関係式及び計測機器の精度の影響があった場合であっても、ＣＯ２回収量及び／又はＣＯ２回収率を高い精度で目標値に制御することが可能なＣＯ２回収装置１を実現できる。
【００４７】
なお、上述した実施の形態においては、ＣＯ２回収量制御部１１１は、排ガス１１Ａのガス流量、ＣＯ２濃度及び温度を常時監視してＣＯ２回収率の演算目標値を算出する例について説明したが、この構成に限定されない。ＣＯ２回収量制御部１１１は、排ガス１１Ａのガス流量、ＣＯ２濃度及び温度の実測値が所定の閾値を超えた場合には、ＣＯ２回収量の演算目標値以下にＣＯ２回収量を制御してもよい。このように制御することにより、例えば、ＣＯ２濃度計及びガス流量計などの計測器に不具合が生じた場合であっても、ＣＯ２回収装置１を適切に運転することが可能となる。
【００４８】
また、上述した実施の形態においては、ＣＯ２回収量制御部１１１は、ＣＯ２回収量の演算目標値を用いて装置全体の運転をフィードバック制御してもよい。このように制御することにより、ＣＯ２回収率に対して相対的に数値変動の応答が速いＣＯ２回収量に基づいてＣＯ２回収装置１を運転制御できるので、ＣＯ２回収装置１をより安定して運転制御することが可能となる。
【００４９】
なお、上述した実施の形態においては、ボイラやガスタービンなどの産業設備から排出されたＣＯ２を含有する排ガス１１ＡをＣＯ２吸収液１３で処理する例について説明したが、ＣＯ２吸収液１３で処理する被処理気体としては、ＣＯ２を含有するガスであれば各種ガスに適用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１  ＣＯ２回収装置
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ  排ガス
１２  冷却塔
１２１  冷却部
１２２  熱交換器
１２３  循環ポンプ
１３  ＣＯ２吸収液
１４  ＣＯ２吸収塔
１４ａ  塔頂部
１４ｂ  塔底部
１４１  ＣＯ２吸収部
１４２  水洗部
１４４  液貯留部
１４５  チムニートレイ
１４６  ミストエリミネータ
１５  ＣＯ２吸収液再生塔
１５ａ  塔頂部
１５ｂ  塔底部
１５１  ＣＯ２吸収液供給部
１５２  鏡面部
１６  煙道
２１  熱交換器
２２  循環ポンプ
２３  制御弁
３１  再生加熱器
４１，４４  ＣＯ２ガス
４２  コンデンサ
４３  分離ドラム
４５  凝縮水循環ポンプ
５０  リッチ溶液供給管
５１  リッチソルベントポンプ
５２  リッチ・リーン溶液熱交換器
５３  リーン溶液供給管
５４  リーン溶液ポンプ
５５  冷却部
１０１ａ，１０１ｂ  排ガス検出部
１０２  ＣＯ２濃度計
１０３  ＣＯ２ガス検出部
１０４  濃度計
１１１  ＣＯ２回収量制御部
１１２  演算部
１１３  排ガス制御部
１１４  吸収液制御部
１１５  蒸気制御部
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ４  循環ライン
Ｌ３  抜き出しライン
Ｌ５  ガス排出ライン
Ｌ６  凝縮水ライン
Ｓ  飽和水蒸気
Ｗ１  冷却水
Ｗ２，Ｗ３  洗浄水
Ｗ４  飽和水蒸気凝縮水
Ｗ５  凝縮水
【図１】
2016016393.tif 000003
【図２】
2016016393.tif 000004
【図３】
2016016393.tif 000005