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技術 CO2回収装置およびCO2回収方法

出願人 三菱重工エンジニアリング株式会社
発明者 田中裕士平田琢也行本敦弘大石剛司遠藤崇彦辻内達也
出願日 2014年11月4日 (6年6ヶ月経過) 出願番号 2014-224255
公開日 2016年5月23日 (4年11ヶ月経過) 公開番号 2016-087540
状態 特許登録済
技術分野 吸収による気体分離 廃ガス処理
主要キーワード 閉鎖経路 抜出位置 仕上げ洗浄水 予備洗浄水 将来予想 放散速度 予備水洗 補給ライン
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年5月23日)のものです。
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図面 (6)

課題

CO2回収装置およびCO2回収方法を提供する。

解決手段

吸収塔13が、リーン溶液12BによりCO2含有排ガス11A中のCO2を吸収するCO2吸収部13Aと、同伴するCO2吸収剤洗浄水20により回収する本水洗部13Cと、本水洗部13Cの液貯留部21で回収されたCO2吸収剤を含む洗浄水20を循環する洗浄水循環ラインL1と、CO2吸収部13Aと本水洗部13Cとの間に設けられる予備水洗部13Bと、洗浄水循環ラインL1から、CO2吸収剤を含む洗浄水20の一部20aを抜出し、吸収液再生塔14のリフラックス部17内に導入する水洗部抜出液供給ラインL2と、リフラックス部17の導入位置よりも塔底部側からリフラックス水の一部を抜出し、予備水洗部13B側に接続され、該予備水洗部13の予備水洗水20bとして導入するリフラックス水供給ラインL3と、を具備する。

概要

背景

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、ボイラ排ガスアミン化合物水溶液などのアミン吸収液と接触させ、排ガス中のCO2を除去し回収する方法が精力的に研究されている。

このような吸収液を用いて排ガスからCO2を回収する場合、CO2が回収された脱炭酸排ガスにアミン化合物が同伴してしまう。そして、アミン化合物による大気汚染が発生する事態を防ぐため、脱炭酸排ガスと共に放出されるアミン化合物の放出量を低減する必要がある。

従来、特許文献1では、吸収液との気液接触によりCO2が吸収除去された脱炭酸排ガスに対して洗浄水を気液接触させることで、脱炭酸排ガスに同伴されたアミン化合物を回収する水洗部を複数段設け、この複数段の水洗部にて、順次、脱炭酸排ガスに同伴するアミンの回収処理を行うことが示されている。この特許文献1の洗浄水は、CO2を吸収したアミン系吸収液からCO2を除去してアミン系吸収液を再生する処理において、CO2に含まれる水分を凝縮して分離した凝縮水が用いられている。

また、従来、特許文献2では、吸収液との気液接触によりCO2が吸収除去された脱炭酸排ガスを冷却する冷却部と、冷却部で凝縮した凝縮水と脱炭酸排ガスとを向流接触させる接触部を設けたものが示されている。さらに、特許文献2では、吸収液との気液接触によりCO2が吸収除去された脱炭酸排ガスに対して洗浄水を気液接触させることで、脱炭酸排ガスに同伴されたアミン化合物を回収する水洗部を設けたものが示され、洗浄水は、CO2が回収される前の排ガスを冷却する冷却塔で凝縮された凝縮水が用いられている。

概要

CO2回収装置およびCO2回収方法を提供する。吸収塔13が、リーン溶液12BによりCO2含有排ガス11A中のCO2を吸収するCO2吸収部13Aと、同伴するCO2吸収剤を洗浄水20により回収する本水洗部13Cと、本水洗部13Cの液貯留部21で回収されたCO2吸収剤を含む洗浄水20を循環する洗浄水循環ラインL1と、CO2吸収部13Aと本水洗部13Cとの間に設けられる予備水洗部13Bと、洗浄水循環ラインL1から、CO2吸収剤を含む洗浄水20の一部20aを抜出し、吸収液再生塔14のリフラックス部17内に導入する水洗部抜出液供給ラインL2と、リフラックス部17の導入位置よりも塔底部側からリフラックス水の一部を抜出し、予備水洗部13B側に接続され、該予備水洗部13の予備水洗水20bとして導入するリフラックス水供給ラインL3と、を具備する。

目的

特開2002−126439号公報
特開平8−80421号公報






しかしながら、近年では、環境保全見地から、脱炭酸排ガスに残存して放出される吸収液成分の濃度をより一層低減することが望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

CO2を含有するCO2含有排ガス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吸収液を再生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吸収塔で再利用するCO2回収装置であって、前記CO2吸収塔が、前記CO2吸収液によりCO2含有排ガス中のCO2を吸収するCO2吸収部と、前記CO2吸収部のガス流れ下流側に設けられ、洗浄水によりCO2除去後の排ガスを冷却すると共に、同伴するCO2吸収剤を前記洗浄水により回収する本水洗部と、前記本水洗部の液貯留部で回収されたCO2吸収剤を含む洗浄水を前記本水洗部の頂部側から供給して循環する洗浄水循環ラインと、前記CO2吸収部と前記本水洗部との間に設けられる予備水洗部と、前記洗浄水循環ラインから、CO2吸収剤を含む洗浄水の一部を抜出し、前記吸収液再生塔のリフラックス部の塔頂側に接続され、該リフラックス部内に導入する水洗部抜出液供給ラインと、前記リフラックス部の導入位置よりも塔底部側からリフラックス水の一部を抜出し、前記予備水洗部側に接続され、該予備水洗部の予備水洗水として導入するリフラックス水供給ラインと、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、前記予備水洗部が、該予備水洗部の頂部側から予備洗浄水を供給して循環する予備洗浄水循環ラインを有すると共に、前記リフラックス水供給ラインが前記予備洗浄水循環ラインに接続され、前記リフラックス水の一部を予備水洗水として導入す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、前記本水洗部のガス流れ下流側に設けられ、外部から供給される洗浄水で、本水洗後のCO2除去後の排ガスをさらに仕上げ洗浄する仕上水洗部を有することを特徴とするCO2回収装置。

請求項4

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CO2吸収塔の下流側において、洗浄水によりCO2除去排ガスを本洗浄すると共に、該本洗浄する上流側において、CO2回収後のCO2除去排ガスを予備洗浄する際、この本洗浄に用いた洗浄水の一部を抜出し、前記吸収液再生塔のリフラックス部に導入し、該リフラックス部において、高温のリフラックス水と混合したリフラックス部の一部を抜出した予備洗浄水を用いて、CO2吸除去後の排ガスを予備洗浄することを特徴とするCO2回収方法。

請求項5

請求項4において、前記本水洗部の後流側で、水洗部の外部から供給される仕上げ洗浄水で仕上げ洗浄することを特徴とするCO2回収方法。

技術分野

0001

本発明は、吸収液と接触してCO2を除去された脱炭酸排ガスに残存して放出される塩基性アミン化合物類の濃度を低減するCO2回収装置およびCO2回収方法に関する。

背景技術

0002

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、ボイラ排ガスアミン化合物水溶液などのアミン系吸収液と接触させ、排ガス中のCO2を除去し回収する方法が精力的に研究されている。

0003

このような吸収液を用いて排ガスからCO2を回収する場合、CO2が回収された脱炭酸排ガスにアミン化合物が同伴してしまう。そして、アミン化合物による大気汚染が発生する事態を防ぐため、脱炭酸排ガスと共に放出されるアミン化合物の放出量を低減する必要がある。

0004

従来、特許文献1では、吸収液との気液接触によりCO2が吸収除去された脱炭酸排ガスに対して洗浄水を気液接触させることで、脱炭酸排ガスに同伴されたアミン化合物を回収する水洗部を複数段設け、この複数段の水洗部にて、順次、脱炭酸排ガスに同伴するアミンの回収処理を行うことが示されている。この特許文献1の洗浄水は、CO2を吸収したアミン系吸収液からCO2を除去してアミン系吸収液を再生する処理において、CO2に含まれる水分を凝縮して分離した凝縮水が用いられている。

0005

また、従来、特許文献2では、吸収液との気液接触によりCO2が吸収除去された脱炭酸排ガスを冷却する冷却部と、冷却部で凝縮した凝縮水と脱炭酸排ガスとを向流接触させる接触部を設けたものが示されている。さらに、特許文献2では、吸収液との気液接触によりCO2が吸収除去された脱炭酸排ガスに対して洗浄水を気液接触させることで、脱炭酸排ガスに同伴されたアミン化合物を回収する水洗部を設けたものが示され、洗浄水は、CO2が回収される前の排ガスを冷却する冷却塔で凝縮された凝縮水が用いられている。

先行技術

0006

特開2002−126439号公報
特開平8−80421号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、近年では、環境保全見地から、脱炭酸排ガスに残存して放出される吸収液成分の濃度をより一層低減することが望まれている。特に、将来予想される処理ガス流量の多い火力発電所などの排ガスに対して、CO2回収装置を設置する場合、排ガスの放出量が多量であることから、脱炭酸排ガスに残存して放出される吸収液成分の放出量が増加する傾向にあり、放出される塩基性アミン化合物類(吸収液成分)の濃度をより一層低減することが必要である。

0008

本発明は上述した課題を解決するものであり、脱炭酸排ガスに残存して放出される塩基性アミン化合物類の濃度をより一層低減することのできるCO2回収装置およびCO2回収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

0009

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CO2吸収液を再生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吸収塔で再利用するCO2回収装置であって、前記CO2吸収塔が、前記CO2吸収液によりCO2含有排ガス中のCO2を吸収するCO2吸収部と、前記CO2吸収部のガス流れ下流側に設けられ、洗浄水によりCO2除去後の排ガスを冷却すると共に、同伴するCO2吸収剤を前記洗浄水により回収する本水洗部と、前記本水洗部の液貯留部で回収されたCO2吸収剤を含む洗浄水を前記本水洗部の頂部側から供給して循環する洗浄水循環ラインと、前記CO2吸収部と前記本水洗部との間に設けられる予備水洗部と、前記洗浄水循環ラインから、CO2吸収剤を含む洗浄水の一部を抜出し、前記吸収液再生塔のリフラックス部の塔頂側に接続され、該リフラックス部内に導入する水洗部抜出液供給ラインと、前記リフラックス部の導入位置よりも塔底部側からリフラックス水の一部を抜出し、前記予備水洗部側に接続され、該予備水洗部の予備水洗水として導入するリフラックス水供給ラインと、を具備することを特徴とするCO2回収装置にある。

0010

第2の発明は、第1の発明において、前記予備水洗部が、該予備水洗部の頂部側から予備洗浄水を供給して循環する予備洗浄水循環ラインを有すると共に、前記リフラックス水供給ラインが前記予備洗浄水循環ラインに接続され、前記リフラックス水の一部を予備水洗水として導入することを特徴とするCO2回収装置にある。

0011

第3の発明は、第1又は2の発明において、前記本水洗部のガス流れ下流側に設けられ、外部から供給される洗浄水で、本水洗後のCO2除去後の排ガスをさらに仕上げ洗浄する仕上水洗部を有することを特徴とするCO2回収装置にある。

0012

第4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吸収塔で循環再利用するCO2回収方法であって、前記CO2吸収塔の下流側において、洗浄水によりCO2除去排ガスを本洗浄すると共に、該本洗浄する上流側において、CO2回収後のCO2除去排ガスを予備洗浄する際、この本洗浄に用いた洗浄水の一部を抜出し、前記吸収液再生塔のリフラックス部に導入し、該リフラックス部において、高温のリフラックス水と混合したリフラックス部の一部を抜出した予備洗浄水を用いて、CO2吸除去後の排ガスを予備洗浄することを特徴とするCO2回収方法にある。

0013

第5の発明は、第4の発明において、前記本水洗部の後流側で、水洗部の外部から供給される仕上げ洗浄水で仕上げ洗浄することを特徴とするCO2回収方法にある。

発明の効果

0014

本発明によれば、脱炭酸排ガスに残存して放出される吸収液の塩基性アミン化合物類の濃度をより一層低減できると共に、回収した吸収液の再利用を図ることができる。

図面の簡単な説明

0015

図1は、実施例1に係るCO2回収装置の概略図である。
図2は、実施例1に係る吸収液再生塔の要部概略図である。
図3は、実施例2に係るCO2回収装置の概略図である。
図4は、実施例3に係るCO2回収装置の概略図である。
図5は、試験例における吸収塔出口ガス中の同伴吸収剤濃度比のグラフである。

0016

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。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。

0017

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」ともいう)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(以下「再生塔」ともいう)14と、再生塔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、吸収塔13が、CO2吸収液(リーン溶液)12BによりCO2含有排ガス11A中のCO2を吸収するCO2吸収部13Aと、CO2吸収部13Aのガス流れ下流側に設けられ、洗浄水20によりCO2除去後の排ガス11Bを冷却すると共に、同伴するCO2吸収剤を洗浄水20により回収する本水洗部13Cと、本水洗部13Cの液貯留部21で回収されたCO2吸収剤を含む洗浄水20を本水洗部13Cの頂部側から供給して循環する洗浄水循環ラインL1と、CO2吸収部13Aと本水洗部13Cとの間に設けられる予備水洗部13Bと、洗浄水循環ラインL1から、CO2吸収剤を含む洗浄水20の一部20aを抜出し、吸収液再生塔14のリフラックス部17の塔頂側に接続され、該リフラックス部17内に導入する水洗部抜出液供給ラインL2と、リフラックス部17の導入位置よりも塔底部側からリフラックス水の一部を抜出し、予備水洗部13B側に接続され、該予備水洗部13Bの予備水洗水20bとして導入するリフラックス水供給ラインL3と、を具備するものである。

0018

なお、本実施例では、洗浄水循環ラインL1から、CO2吸収液を含む洗浄水20の一部20aをそのまま抜き出すようにしているが、本発明はこれに限定されず、別途洗浄水循環ラインL1から、CO2吸収液を含む洗浄水20の一部20aを一時貯留する貯留部を設け、ここから抜き出すようにしてもよい。

0019

本実施例のCO2回収装置10Aは、CO2を含有するCO2含有排ガス11Aとリーン溶液12Bとを接触させてCO2を除去する吸収塔13と、CO2を吸収したリッチ溶液12Aを再生する再生塔14とを有し、再生塔14でCO2が除去されたリーン溶液12BをCO2吸収塔13で循環再利用して、CO2を含有するCO2含有排ガス11AからCO2を効率よく除去している。

0020

本実施例のCO2吸収塔13は、CO2含有排ガス11A中のCO2を吸収するCO2吸収部13Aと、CO2吸収部13Aのガス流れ下流側に設けられ、CO2除去後の排ガス11Bを予備水洗する予備水洗部13Bと、予備水洗後のCO2除去後の排ガス11Cを本水洗する本水洗部13Cと、を備えている。

0021

ここで、CO2吸収塔13の内部では、吸収塔底部13bにおいて、外部から導入されたCO2含有排ガス11Aが、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等のCO2吸収剤をベースとするCO2吸収液12と対向流接触される。そして、この対向流接触の結果、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除去後の排ガス11Bには、CO2が殆ど残存しないものとなる。

0022

このCO2除去後の排ガス11Bは、ガス流れ下流の本水洗部13Cで洗浄するが、本実施例では、この本水洗部13Cに導入する前に、予備水洗部13Bを設け、ここで予備水洗をしている。

0023

この予備水洗部13Bでは、CO2除去後の排ガス11Bを、予備水洗水20bと気液接触して予備洗浄し、CO2除去後の排ガス11B中に同伴されるCO2吸収剤を洗浄する。

0024

ここで、CO2吸収液12中のCO2吸収剤がCO2除去後の排ガス11Bに何故同伴されるかという点について説明する。吸収塔13内のCO2吸収部13A内を上昇するCO2含有排ガス11A中にはその温度における飽和蒸気圧の関係から水蒸気が同伴する。
この水蒸気を含むCO2除去後の排ガス11BとCO2吸収液12とが対向接触することで、CO2吸収剤の極一部が飽和蒸気圧の関係から蒸気として、飛沫同伴によりミストとして排ガス11Bに同伴する。
この結果、CO2吸収部13Aを通過したCO2除去後の排ガス11B中には、CO2吸収剤が僅かに含まれることとなる。

0025

また、本洗浄部13Cでは、CO2除去後の排ガス11Bの冷却により、該排ガス11B中に同伴している水蒸気から凝縮水である洗浄水20を生じ、排ガス11B中に同伴するCO2吸収剤が溶解することにより、洗浄水20中にCO2吸収剤が僅かに含まれることになる。

0026

よって、本実施例では、先ず予備水洗部13Bにおいて、CO2除去後の排ガス11B中のCO2吸収剤を予備洗浄水20bで洗浄除去するようにしている。

0027

この予備水洗部13Bを通過した後、CO2除去後の排ガス11Cは、チムニートレイ16を介して本水洗部13C側へ上昇し、本水洗部13Cの頂部側から供給される洗浄水20と気液接触して、CO2除去後の排ガス11Cに同伴するCO2吸収剤を循環洗浄により回収する。

0028

本水洗部13C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、洗浄水循環ライン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。洗浄水20は、洗浄水循環ラインL1に設けた循環ポンプ57により循環されている。この循環する洗浄水20による本洗浄によって、CO2除去後の排ガス11Cに同伴するCO2吸収剤を更に回収・除去することができる。

0029

その後、CO2吸収剤が除去されたCO2吸収剤除去後の排ガス11Dは、CO2吸収塔13の塔頂部13aから外部へ排出される。なお、符号75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

このように、本実施例では、予備水洗部13B及び本水洗部13Cを設けて、CO2除去後の排ガス11B、11C中に同伴される凝縮水に溶解したCO2吸収液を2段階で洗浄除去しているので、CO2除去後の排ガス11B、11Cに同伴するCO2吸収液を確実に回収・除去することができる。

0031

この結果、外部に放出されるCO2吸収液除去排ガス11D中に残存して放出される塩基性アミン化合物類等のCO2吸収剤の濃度をより一層低減することができる。

0032

CO2を吸収したリッチ溶液12Aは、リッチ溶液供給管50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、リッチリーン溶液熱交換器52において、吸収液再生塔14で再生されたリーン溶液12Bにより加熱され、吸収液再生塔14の頂部側に供給される。

0033

再生塔14の頂部側から内部に放出されたリッチ溶液12Aは、その塔底部14bからの水蒸気による加熱により、CO2放出部14Aで大部分の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。

0034

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12A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に介装されたコンデンサ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。この分離ドラム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CO2吸収液を含む洗浄水20の洗浄水循環ライン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。

0035

再生されたCO2吸収液(リーン溶液12B)はリーン溶液供給管53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。

0036

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吸収液を再生するようにしている。

0037

なお、CO2吸収塔13に供給されるCO2含有排ガス11Aは、その上流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として本水洗部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。

0038

本実施例では、吸収塔13内の予備水洗部13Bで用いる洗浄水として、本水洗部13Cで用いた洗浄水20の一部20aを、再生塔14のリフラックス部17に導入し、このリフラックス部17から抜出したリフラックス水の一部を用いるようにしている。

0039

ここで、本実施例では、本水洗部13Cの洗浄水循環ラインL1から、CO2吸収剤を含む洗浄水20の一部20aを、水洗部抜出液供給ラインL2により抜出している。水洗部抜出液供給ラインL2は、吸収液再生塔14のリフラックス部17の塔頂部14a側の導入位置Xに接続され、ここでリフラックス部17内にCO2吸収剤を含む洗浄水20の一部20aを導入している。なお、洗浄水20の一部20aの抜出量は、水洗部抜出液供給ラインL2に介装されたポンプにより調整される。

0040

そして、リフラックス部17では、凝縮水44が導入されてリフラックス水となり、このリフラックス水と混合される。そして、CO2吸収剤を含む洗浄水20の一部20aの導入位置Xよりも塔底部14bの位置Yからリフラックス水の一部をリフラックス水供給ラインL3により抜出している。そして、予備水洗部13B側に接続されたリフラックス水供給ラインL3により、予備水洗部13Bの予備水洗水20bとして導入するようにしている。

0041

図2は、実施例1に係る吸収液再生塔の要部概略図である。
図2に示すように、再生塔14のリフラックス部17は、複数の棚段トレイ17a〜17dが配置され、再生塔14のCO2放出部14AでCO2が放出された後の水蒸気を伴ったCO2ガス41が上昇される。

0042

すなわち、図2に示すように、再生塔14のリフラックス部17において、リフラックス部17で再生塔14の下部からの蒸気を伴ったCO2ガス41により生成されたリフラックス水と、CO2吸収剤を含む洗浄水20の一部20aとが、棚段トレイを落下する際、混合される。

0043

このリフラックス部17で水蒸気により洗浄水20の一部20aはその温度が上昇され、その後、洗浄水20の一部20aの導入位置Xよりも塔底部14b側の抜出位置Yからリフラックス水の一部として抜出し、該予備水洗部13Bの予備水洗水20bとしている。

0044

ここで、再生塔リフラックス部については、段塔でも充填塔でもよい。なお、低液流量の条件では段塔とすることが好ましい。

0045

この段塔の具体例としては、例えばダウンカマーを有する十字流接触型バルブトレイ泡鐘トレイ、及び多孔板トレイ等を例示することができる。

0046

リフラックス部17の段数については、本実施例では、気液接触効率の観点から4段以上が好ましい。なお、図2の実施例では、十字流接触型の4段トレイを例示している。

0047

塔外部からの液の供給方法については、特に制約は無いが、本実施例では、ダウンカマーの凝縮水44と、反対方向からの水洗部抜出液供給ラインL2とにより液供給を行う態様を例示している。

0048

上段トレイ17aから下段側のトレイ17bへの液供給は、ダウンカマー部にて塔内部を流下させる方法でもよく、ダウンカマー部から塔外部の配管を介して下段に供給する方法でもよい。なお、図2に示す実施例では、塔内部での下段への液供給の例である。

0049

リフラックス部17の水分凝縮については、リフラックス部17の最下段トレイ17dにて、例えば、100℃近い温度の水蒸気を含むCO2ガス41が、温度の低いリフラックス液及び水洗部抜出供給液との接触により、ガス温度が、例えば5℃程度低下する。この結果水蒸気を含むCO2ガス41中の水蒸気が凝縮する。よって、従来のように、水洗部抜出液供給量(リフラックス部への供給無し)と比較して、本実施例ではリフラックス部17へ洗浄水20の一部20aを供給すること及び凝縮によって、例えば1.6倍程度の液流量となる。

0050

この際、水洗部抜出液中吸収剤濃度は、従来に比較して、例えば0.6倍程度に低下すると共に、リフラックス部17からリフラックス水の一部の抜出液温度(T1)は、リフラックス部17へ導入するCO2吸収剤を含む洗浄水20の一部20aの導入温度(T0)よりも例えば約36℃程度上昇する。

0051

この温度が上昇したリフラックス部17からのリフラックス水の一部の抜出液を予備洗浄水20bとして、予備水洗部13Bに導入しているので、従来よりも予備水洗効率が増大する。

0052

予備水洗部13Bにおいて、CO2除去後の排ガス11Bに同伴する吸収液ミストからの吸収剤放散では、平衡上の到達点は、水洗部洗浄水中吸収剤濃度である。本実施例のように、洗浄水中の吸収剤が低濃度であれば、ミスト中吸収剤濃度との差が大きく、ミストからのCO2吸収剤の放散が従来よりも大幅に促進される。

0053

さらに、本実施例のように、予備水洗部13Bに導入する予備水洗水20bの液温度が高いので、上記の液中吸収剤濃度差(飽和蒸気圧差)の推進力だけでなく、物質移動係数も上昇する。よって、物質移動係数と推進力との積で表される吸収剤放散速度が従来よりも、大幅に向上することとなる。

0054

また、再生塔14の塔底部14bに洗浄水20の一部20aの全量を供給するものではないので、再生加熱器61のリボイラ量の低減を図ることができる。

0055

このように、CO2吸収塔13と吸収液再生塔14とを循環利用されるCO2吸収液12は、予備水洗部13B及び本水洗部13Cにおいて、CO2除去後のCO2除去排ガス11B、11Cと、洗浄水20とを向流接触させ、CO2除去排ガス11B、11Cに同伴されたCO2吸収液12を洗浄水20で吸収除去することで、吸収塔13の外部への放散を防止している。

0056

この洗浄の際、予備水洗部13Bにおいて用いる予備洗浄水20bとして、本水洗部
13Cで用いた洗浄水20の一部20aを抜出し、再生塔14側のリフラックス部17に導入し、このリフラックス部17において、高温のリフラックス水と混合することで、液温度を上昇させると共に、吸収剤濃度を低下させたリフラックス水の一部を予備洗浄水20bとして用いるようにしているので、予備水洗部13Bにおける予備洗浄水20bの高温化及び含有吸収剤低濃度化に基づいたミストからの吸収剤放散促進による吸収剤の効率的な回収が図れると共にガスに同伴する吸収剤の放散量を低減することができる。

0057

[試験例1]
本発明の実施例1の効果を確認する試験を行った。
即ち、二酸化炭素14%を含む燃焼排ガス200Nm3/hを吸収塔13のCO2吸収部13Aに供給し、塩基性アミン溶液(CO2吸収液)と向流接触させて二酸化炭素を除去した。本試験例では、予備水洗部13BをCO2吸収部13Aの後流(上部)側に設けた。予備水洗部13Bの予備洗浄水20bは、本水洗部13Cで用いた洗浄水20の一部20aを抜出し、再生塔14側のリフラックス部17に導入し、このリフラックス部17において、高温のリフラックス水と混合して抜出したものを用いた。
この予備洗浄水20bとCO2除去後の排ガス11Bとを対向流接触させ、CO2吸収部13AのCO2吸収液に直接流下させると共に、本水洗部13Cにて洗浄水と液/ガス比4L/Nm3で向流接触させ出口のミストエリミネータ75を通過させた。

0058

この結果を図5に示す。図5は、試験例1における吸収塔出口ガス中の同伴物質濃度を対比したグラフである。図5中、左側は従来法であり、予備水洗部に、本水洗部からの洗浄水20の一部をそのまま供給した場合である。これに対し、右側は本実施例に係る予備水洗部13Bに、洗浄水20の一部20aを抜出し、再生塔14側のリフラックス部17に導入し、このリフラックス部17において、高温のリフラックス水と混合して抜出した温度が高い希釈した予備洗浄水20bを用いた場合である。
試験例のように予備水洗部に温度が高い希釈した予備洗浄水20bを用いた場合には、吸収塔出口ガス(CO2吸収液除去排ガス11D)中の同伴物質濃度比は、従来技術を1とすると、本試験例は0.96に低減した。

0059

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3に示すように、本実施例のCO2回収装置10Bでは、図1に示すCO2回収装置10Aにおいて、さらに、前記本水洗部13Cのガス流れ下流側(塔上段側)に設けられ、水洗部の外部から供給される洗浄水で仕上洗浄する仕上水洗部13Dを備えている。

0060

本実施例では、再生塔14の塔頂部14aから、外部に放出された水蒸気を伴ったCO2ガス41中から分離された凝縮水44の一部44aを供給する分岐ラインL23を仕上水洗部13Dに接続している。そして、この分岐ラインL23により凝縮水44の一部44aを供給することにより、仕上水洗部13Dでの洗浄水としている。

0061

また、分岐ラインL23には冷却部25を設け、凝縮水44の一部44aを所定の温度(例えば40℃以下)まで冷却するようにしてもよい。

0062

この凝縮水44の一部44aは、再生塔14から外部に放出される水蒸気を伴ったCO2ガス41中から分離されている。よって、その凝縮水44中にはCO2吸収液の同伴がほとんど無い水であるので、仕上げ洗浄としての洗浄効果が発揮される。
また、仕上水洗部13Dでの仕上洗浄水として、凝縮水44の一部44aを用いる以外には、イオン交換水を別途供給するようにしてもよい。

0063

このように、本実施例では、CO2吸収液等のガス同伴物質濃度が低い液を仕上洗浄水として用い、水洗部最終段の最も後流側(塔頂部13a側)でCO2除去排ガス11Dと気液接触させることにより、吸収塔13の塔頂部13aから外部に放散されるCO2吸収液の濃度の低減がさらに図れることとなる。

0064

この結果、外部に放出されるCO2除去排ガス11E中に残存して放出される塩基性アミン化合物類の濃度を実施例1に較べてより一層低減することができる。

0065

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3に係るCO2回収装置の概略図である。なお、図1及び図3に示す実施例1及び2に係るCO2回収装置10A、10B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10Cでは、図3に示すCO2回収装置10Bにおいて、予備水洗部13Bには、予備洗浄水20bが循環する循環ラインL4を設置している。そして、予備水洗部13Bのチムニートレイ16の液貯留部21で貯留した予備洗浄水20bを予備洗浄水循環ラインL4に導入している。そして、予備洗浄水20bは、予備洗浄水循環ラインL4に設けた循環ポンプ58により循環されている。よって、本実施例の予備水洗部13Bでは、液貯留部21で落下する予備洗浄水20bを回収し、予備洗浄水循環ラインL4で循環再利用している。

0066

また、本実施例では、この予備洗浄水循環ラインL4に、リフラックス水の一部を抜出すリフラックス水供給ラインL3の端部を接続し、予備水洗部13Bの予備水洗水20bとして導入するようにしている。

0067

この結果、本実施例によれば、予備水洗部13Bにおける予備洗浄水20bの高温化及び含有吸収剤低濃度化に基づいたミストからの吸収剤放散促進による吸収剤の効率的な回収が図れると共にガスに同伴する吸収剤の放散量を低減することができる。

0068

ここで、本実施例では、実施例2と異なり、予備洗浄水20bの全部をCO2吸収部13Aに落下させるものではないので、液貯留部21の液面を一定範囲の高さに維持するため、余剰水が発生する。
このため、本実施例では、予備洗浄水循環ラインL4から、予備水洗水20bの一部を余剰水として抜出す予備水洗水余剰抜出ラインL5を備えている。この予備水洗水余剰抜出ラインL5の端部は、リーン溶液12Bを供給するリーン溶液供給管53に接続されている。これにより、予備水洗水20bの一部を抜出した抜出水は、該リーン溶液12Bと合流し、CO2吸収部13Aに導入するようにしている。

実施例

0069

この結果、予備水洗水余剰抜出ラインL5から抜出されてリーン溶液供給管53供給される余剰水が、リーン溶液12Bとの均一混合されると共に、この混合されたリーン溶液がリーン溶液供給管53に設けられた冷却部55による冷却により、CO2吸収部13Aでの更なる効率的なCO2吸収が図れる。

0070

10A〜10CCO2回収装置
11A CO2含有排ガス
12CO2吸収液
12Aリッチ溶液
12Bリーン溶液
13CO2吸収塔(吸収塔)
13A CO2吸収部
13B予備水洗部
13C 本水洗部
13D 仕上水洗部
14吸収液再生塔(再生塔)
20洗浄水
20a 洗浄水の一部
20b予備洗浄水
L1 洗浄水循環ライン
L2 水洗部抜出液供給ライン
L3リフラックス水供給ライン
L4 予備洗浄水循環ライン
L5 予備水洗水余剰抜出ライン

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