JP5404682B2 - Ｃｏ２回収装置及びｃｏ２吸収液再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＯ_２吸収液の熱劣化抑制の向上を図ったＣＯ_２回収装置及びＣＯ_２吸収液再生装置に関する。

現在使用されている石油、石炭、天然ガス等の化石燃料は、主として炭素と水素から構成されているため、エネルギーを得るべくこれを燃焼させれば、二酸化炭素（ＣＯ_２）の発生は避けられない。化石燃料の消費量は年々増加しつつあり、これに伴うＣＯ_２排出量の増加は、エネルギー及び環境上の重要な課題の一つとなっている。

従来、ＣＯ_２を削減する対策として、排ガス中に含まれるＣＯ_２を効率良く回収するＣＯ_２回収技術や、回収されたＣＯ_２を固定化するＣＯ_２固定化技術について種々の研究がなされている。特に、ＣＯ_２回収技術としては、ＣＯ_２を含有する排ガスとアミン系ＣＯ_２吸収液（以下、ＣＯ_２吸収液という）とを接触させてＣＯ_２吸収液中にＣＯ_２を吸収させることで、排ガス中のＣＯ_２を回収する技術について数多くの研究がなされている。

ＣＯ_２回収装置としては、例えば特許文献１には、ＣＯ_２を含有する排ガスとＣＯ_２吸収液とを接触させる吸収装置と、ＣＯ_２を吸収したＣＯ_２吸収液を加熱し、ＣＯ_２を除去して再生する再生装置からなり、再生装置からＣＯ_２を除去して再生したＣＯ_２吸収液を再び吸収装置に循環して再使用するものが開示されている。

特許第３３６４１０３号公報（段落０００６、図１、図２）

しかしながら、従来のＣＯ_２回収装置及びＣＯ_２吸収液再生装置は、ＣＯ_２吸収液の熱劣化が生じ易いといったプロセス上の問題がある。

本発明は、ＣＯ_２吸収液の熱劣化を抑制するＣＯ_２回収装置及びＣＯ_２吸収液再生装置（以下、再生装置という）を提供することを課題とする。

本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究した結果、吸収液の熱劣化を抑制するためには、吸収液の温度を１００℃以上１２０℃以下にすることが極めて効果的であることを見出した。なお、吸収装置でＣＯ_２を吸収したＣＯ_２吸収液を「リッチ溶液」、再生装置でＣＯ_２を低濃度まで除去して再生したＣＯ_２吸収液を「リーン溶液」、再生装置でＣＯ_２を一部除去して再生したＣＯ_２吸収液を「セミリーン溶液」と呼称する。また、ＣＯ_２吸収液の熱劣化とは、特に、再生装置内で高温となったＣＯ_２吸収液を、所定の場所に一時的に貯める際に生じるもので、所定温度である一定時間経つと、ＣＯ_２吸収液の一部に劣化物が発生してＣＯ_２吸収液として機能しなくなる現象を指す。

上述した課題を解決するために、本発明は、ＣＯ_２を含有するガスとＣＯ_２吸収液とを接触させて前記ガス中のＣＯ_２を除去する吸収装置と、前記吸収装置でＣＯ_２を吸収したＣＯ_２吸収液であるリッチ溶液中のＣＯ_２を除去して再生する再生装置と、前記吸収装置から前記再生装置に前記リッチ溶液を供給するリッチ溶液供給通路と、前記再生装置から前記吸収装置にＣＯ_２が除去されたＣＯ_２吸収液であるリーン溶液を供給するリーン溶液供給通路と、前記再生装置内を、前記リッチ溶液中のＣＯ_２を除去する再生空間と前記リーン溶液を一時的に貯める貯留空間とに区分させる区分手段と、前記再生空間の前記リーン溶液を抜き出して前記貯留空間に戻すリーン溶液還流通路と、前記リーン溶液還流通路内を通る前記リーン溶液と前記リーン溶液よりも低温の媒体とを熱交換させる手段とを有することを特徴とするＣＯ_２回収装置である。

これによって、前記再生空間での前記リーン溶液を一度前記再生装置の外で降温させた後に再び前記貯留空間に戻す作用があり、その結果として、前記再生空間での前記リーン溶液よりも低温の前記リーン溶液を前記リーン溶液貯留部で貯めることができて、前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。

本発明は、前記本発明において、前記リーン溶液よりも低温の媒体と熱交換させる手段は、前記リーン溶液と前記リッチ溶液供給通路内を通る前記リッチ溶液とを熱交換させる第１リッチ／リーン熱交換器であることを特徴とするＣＯ_２回収装置である。

これによって、前記再生空間での前記リーン溶液を一度前記再生装置の外に抜き出して、前記リッチ溶液と熱交換させて前記リーン溶液を降温させた後、再び前記貯留空間に戻す作用があり、その結果として、前記再生空間での前記リーン溶液よりも低温の前記リーン溶液を前記リーン溶液貯留部で貯めることができて、前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。また、リッチ溶液は昇温されて、再生装置に供給される際に適度な温度にさせる効果も得られる。

本発明は、前記本発明において、前記リーン溶液よりも低温の媒体と熱交換させる手段は、前記リーン溶液と前記再生空間でＣＯ_２を一部除去したセミリーン溶液とを熱交換させるセミリーン／リーン熱交換器であることを特徴とするＣＯ_２回収装置である。

これによって、前記再生空間での前記リーン溶液を一度前記再生装置の外に抜き出して、前記セミリーン溶液と熱交換させて前記リーン溶液を降温させた後、再び前記貯留空間に戻す作用があり、その結果として、前記再生空間での前記リーン溶液よりも低温の前記リーン溶液を前記リーン溶液貯留部で貯めることができて、前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。また、セミリーン溶液は昇温されて、再度再生装置に供給される際に適度な温度にさせる効果も得られる。

本発明は、前記本発明において、前記リッチ溶液供給通路は、前記吸収装置と前記第１リッチ／リーン熱交換器との間に、前記リッチ溶液と前記リーン溶液供給通路内を通る前記リーン溶液とを熱交換させる第２リッチ／リーン熱交換器を設けたことを特徴とするＣＯ_２回収装置である。

これによって、前記再生空間での前記リーン溶液を一度前記再生装置の外に抜き出して、前記リッチ溶液と熱交換させて前記リーン溶液を降温させた後、再び前記貯留空間に戻す作用があり、その結果として、前記再生空間での前記リーン溶液よりも低温の前記リーン溶液を前記リーン溶液貯留部で貯めることができて、前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。そしてまた、前記第１リッチ／リーン熱交換器のみ設置するときに比べ、前記第１リッチ／リーン熱交換器及び前記第２リッチ／リーン熱交換器それぞれの設備の小型化を図ることができるという効果が得られる。

本発明は、前記本発明において、前記リーン溶液よりも低温の媒体は、冷却水であることを特徴とするＣＯ_２回収装置である。

これによって、前記再生空間での前記リーン溶液を一度前記再生装置の外に抜き出して、前記冷却水と熱交換させて前記リーン溶液を降温させた後、再び前記貯留空間に戻す作用があり、その結果として、前記再生空間での前記リーン溶液よりも低温の前記リーン溶液を前記リーン溶液貯留部で貯めることができて、前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。

本発明は、前記本発明において、前記再生装置内の圧力を調整する圧力制御装置を設けたことを特徴とするＣＯ_２回収装置である。

これによって、前記再生装置内の圧力を低下させる作用があり、その結果として、通常よりも低温下で前記リッチ溶液を前記リーン溶液に再生させることができ、前記リーン溶液貯留部に貯める前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。

本発明は、ＣＯ_２を吸収したＣＯ_２吸収液であるリッチ溶液中のＣＯ_２を除去して、ＣＯ_２が除去されたＣＯ_２吸収液であるリーン溶液に再生する再生装置内を、前記リッチ溶液中のＣＯ_２を除去する再生空間とリーン貯留部が設けられた貯留空間とに区分させる区分手段と、前記再生空間の前記リーン溶液を抜き出して前記貯留空間に戻すリーン溶液還流通路と、前記リーン溶液還流通路内を通る前記リーン溶液と前記リーン溶液よりも低温の媒体とを熱交換させる手段とを有することを特徴とするＣＯ_２吸収液再生装置である。

これによって、前記再生空間での前記リーン溶液を一度前記再生装置の外で降温させた後に再び前記貯留空間に戻す作用があり、その結果として、前記再生空間での前記リーン溶液よりも低温の前記リーン溶液を前記リーン溶液貯留部で貯めることができ、前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。

本発明は、前記本発明において、前記リーン溶液よりも低温の媒体と熱交換させる手段は、前記リーン溶液と前記再生空間でＣＯ_２を一部除去したセミリーン溶液とを熱交換させるセミリーン／リーン熱交換器であることを特徴とするＣＯ_２吸収液再生装置である。

これによって、前記再生空間での前記リーン溶液を一度前記再生装置の外に抜き出して、前記セミリーン溶液と熱交換させて前記リーン溶液を降温させた後、再び前記貯留空間に戻す作用があり、その結果として、前記再生空間での前記リーン溶液よりも低温の前記リーン溶液を前記リーン溶液貯留部で貯めることができて、前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。また、セミリーン溶液は昇温されて、再度再生装置に供給される際に適度な温度にさせる効果も得られる。

本発明は、前記本発明において、前記リーン溶液よりも低温の媒体は、冷却水であることを特徴とするＣＯ_２吸収液再生装置である。

これによって、前記再生空間での前記リーン溶液を一度前記再生装置の外に抜き出して、前記冷却水と熱交換させて前記リーン溶液を降温させた後、再び前記貯留空間に戻す作用があり、その結果として、前記再生空間での前記リーン溶液よりも低温の前記リーン溶液を前記リーン溶液貯留部で貯めることができ、前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。

本発明によれば、ＣＯ_２回収装置内で循環して再利用されるＣＯ_２吸収液の熱劣化を抑制できる。

実施例１に係るＣＯ_２回収装置の概略図である。 実施例１に係るチムニートレイの概略図である。 吸収液熱劣化低減率とリーン溶液貯留部内のリーン溶液の温度との関係を計算したシミュレーション結果を示した図である。 実施例２に係るＣＯ_２回収装置の概略図である。 実施例３に係るＣＯ_２回収装置の概略図である。 実施例４に係るＣＯ_２回収装置の概略図である。 再生装置内の圧力とリーン溶液の温度との関係を示した図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。以下の説明の中で、構成要素の上下を指定して説明する場合は、その構成要素の重力が作用する方向を下方向とし、これと反対方向を上方向とする。

図１は、本発明の実施例１に係るＣＯ_２回収装置の概略図である。また、図２は、本発明の実施例１に係る再生装置の一部分であるチムニートレイの概略図である。さらに、図３は、吸収液熱劣化低減率と再生装置の一部分であるリーン溶液貯留部内のリーン溶液の温度との関係を計算したシミュレーション結果を示した図である。ＣＯ_２回収装置１０００について、図１を参照して説明する。

実施例１に係るＣＯ_２回収装置１０００は、排ガス中のＣＯ_２を除去する吸収装置２０と、リッチ溶液中のＣＯ_２を除去する再生装置３０と、吸収装置２０に排ガスを供給する排ガス供給通路１００と、再生装置３０にリッチ溶液を供給するリッチ溶液供給通路１０１と、吸収装置２０にリーン溶液を供給するリーン溶液供給通路１０２とを有する。

吸収装置２０は、上方から順に充填層からなるＣＯ_２吸収部２１と、リッチ溶液ＦＬ＿ｒを一時的に貯めるリッチ溶液貯留部２２とを有する。

再生装置３０は、上方から順に充填層からなる回収部３１と、回収部３１を通過した直後のリーン溶液ＦＬ＿ｌを回収するチムニートレイ３３と、リーン溶液ＦＬ＿ｌを一時的に貯めるリーン溶液貯留部３２とが設けられている。ここで、チムニートレイ３３は、図２に示すように、リーン溶液ＦＬ＿ｌを抜き出し口１０３Ａに導入させ易くするための凹部３３ａ、及び所定の隙間３３ｂを設けたキャップ部３３ｃからなる。また、再生装置３０は、再生装置３０内のリーン溶液ＦＬ＿ｌを一度再生装置３０の外に抜き出して、再度再生装置３０内に戻すリーン溶液再生加熱還流通路１０３が設けられている。ここで、リーン溶液再生加熱還流通路１０３は、回収部３１とチムニートレイ３３との間に設けられた抜き出し口１０３Ａ、及びチムニートレイ３３とリーン溶液貯留部３２との間に設けられた戻し口１０３Ｂを接続する。さらに、リーン溶液再生加熱還流通路１０３には、高温の飽和スチームＳにより熱交換するための再生加熱器５０が設けられている。再生加熱器５０で、リーン溶液再生加熱還流通路１０３中のリーン溶液ＦＬ＿ｌは高温の飽和スチームＳによって熱交換され、再生するために加熱される。

排ガス供給通路１００は、冷却装置１０と吸収装置２０とを接続し、リッチ溶液供給通路１０１は、吸収装置２０と再生装置３０とを接続し、リーン溶液供給通路１０２は、再生装置３０と吸収装置２０を接続する。

冷却装置１０で、例えば４０℃前後に冷却された排ガスＧは、排ガス供給通路１００を通って、吸収装置２０の下部に導入される。吸収装置２０に導入された排ガスＧは、ＣＯ_２吸収部２１でリーン溶液ＦＬ＿ｌと向流接触することで、ＣＯ_２が除去される。ここで、リーン溶液ＦＬ＿ｌはリーン溶液供給通路１０２を通って吸収装置２０の上部から供給される。このときのリーン溶液ＦＬ＿ｌの温度は、例えば６０℃前後である。ＣＯ_２が除去された排ガスＧ^＊は吸収装置２０の上部からＣＯ_２回収装置１０００の系外に放出される。一方、ＣＯ_２吸収部２１でＣＯ_２を吸収したＣＯ_２吸収液は、リッチ溶液ＦＬ＿ｒとなってリッチ溶液貯留部２２に一時的に貯められる。このときのリッチ溶液ＦＬ＿ｒの温度は、例えば５０℃前後である。

リッチ溶液貯留部２２内のリッチ溶液ＦＬ＿ｒは、リッチ溶液供給通路１０１を通って再生装置３０の上部に供給される。再生装置３０に供給されたリッチ溶液ＦＬ＿ｒは、回収部３１で吸熱反応を生じてＣＯ_２が除去されてリーン溶液ＦＬ＿ｌとなる。リッチ溶液ＦＬ＿ｒから分離されたＣＯ_２は再生装置３０の上部からＣＯ_２回収装置１０００とは別個の装置に回収される。一方、回収部３１でＣＯ_２を除去されたリーン溶液ＦＬ＿ｌは、リーン溶液再生加熱還流通路１０３を通して再生加熱器５０で飽和スチームＳによって加熱された後、リーン溶液貯留部３２内に一時的に貯められる。リーン溶液貯留部３２内のリッチ溶液ＦＬ＿ｌは、リーン溶液供給通路１０２を通って再び吸収装置２０の上部に供給されて再利用される。

このように、ＣＯ_２回収装置１０００は、吸収装置２０及び再生装置３０をリッチ供給通路１０１とリーン溶液供給通路１０２とで接続してＣＯ_２吸収液を循環させることができる。そしてまた、再生装置３０で再生されたリーン溶液ＦＬ＿ｌを吸収装置２０で再利用することができる。

ＣＯ_２回収装置１０００は、再生装置３０内を、リッチ溶液ＦＬ＿ｒ中のＣＯ_２を除去する再生空間３０ａと、リーン溶液ＦＬ＿ｌを一時的に貯める貯留空間３０ｂとに区分する区分手段を有する。ここで、再生空間３０ａ及び貯留空間３０ｂは、後述するように、夫々再生装置３０内の空間であって、リッチ溶液ＦＬ＿ｒをリーン溶液ＦＬ＿ｌに再生する空間と再生されたリーン溶液ＦＬ＿ｌを貯める空間とにあたる。また、再生空間３０ａ内のリーン溶液ＦＬ＿ｌを抜き出して、貯留空間３０ｂに戻すリーン溶液還流通路１０４、及びリーン溶液還流通路１０４にあって、リーン溶液還流通路１０４中のリーン溶液ＦＬ＿ｌとリッチ溶液供給通路１０１中のリッチ溶液ＦＬ＿ｒとを熱交換させる第１リッチ／リーン熱交換器４１を有する。

ここで、再生装置３０の内部空間を、再生空間３０ａと貯留空間３０ｂとに区分する区分手段として、本実施例では区画部材３４を設けている。区画部材３４は、リーン溶液再生加熱還流通路１０３の戻し口１０３Ｂとリーン溶液貯留部３２との間に設けられている。これにより、再生空間３０ａで飽和スチームＳの加熱によってＣＯ_２が除去されて高温となったリーン溶液ＦＬ＿ｌとは異なる温度で、リーン溶液ＦＬ＿ｌを貯留空間３０ｂに貯めておくことができる。

また、リーン溶液還流通路１０４は、リーン溶液再生加熱還流通路１０３の戻し口１０３Ｂと区画部材３４との間に設けられた抜き出し口１０４Ａ、及び区画部材３４とリーン溶液貯留部３２との間に設けられた戻し口１０４Ｂを接続する。さらに、第１リッチ／リーン熱交換器４１が、リーン溶液還流通路１０４にあって、抜き出し口１０４Ａと戻し口１０４Ｂとの間に設置されている。これにより、回収部３１で高温となったリーン溶液ＦＬ＿ｌは、一度再生装置３０の外に抜き出され、途中、第１リッチ／リーン熱交換器４１でリーン溶液ＦＬ＿ｌよりも低温のリッチ溶液ＦＬ＿ｒと熱交換して降温した後に、再度再生装置３０内に戻される。

このように、本実施例では再生装置３０内を、リッチ溶液ＦＬ＿ｒ中のＣＯ_２を除去する再生空間３０ａと、リーン溶液ＦＬ＿ｌを一時的に貯める貯留空間３０ｂとに区分する区画部材３４を設けるようにしている。これにより、再生空間３０ａで飽和スチームＳの加熱によってＣＯ_２が除去されて高温となったリーン溶液ＦＬ＿ｌよりも低い温度で、リーン溶液ＦＬ＿ｌを貯留空間３０ｂに貯めておくことができる。

また、本実施例では再生空間３０ａと貯留空間３０ｂを接続するリーン溶液還流通路１０４が設置され、リーン溶液還流通路１０４にあって、抜き出し口１０４Ａと戻し口１０４Ｂとの間には第１リッチ／リーン熱交換器４１が設けられている。これにより、再生空間３０ａのリーン溶液ＦＬ＿ｌを抜き出し口１０４Ａから再生装置３０の外に抜き出すことができる。そして、リーン溶液ＦＬ＿ｌよりも低温のリッチ溶液ＦＬ＿ｒと熱交換して、貯留空間３０ｂに供給するリーン溶液ＦＬ＿ｌを降温させることができる。したがって、リーン溶液貯留部３２に貯められるリーン溶液ＦＬ＿ｌの温度は、回収部３１を通過した直後のリーン溶液ＦＬ＿ｌの温度よりも低くなり、従前と比べて、リーン溶液ＦＬ＿ｌの熱劣化を低減することができる。

さらに、本実施例では、リッチ溶液供給通路１０１にあって、吸収装置２０と第１リッチ／リーン熱交換器４１との間に、リッチ溶液供給通路１０１中のリッチ溶液ＦＬ＿ｒとリーン溶液供給通路１０２中のリーン溶液ＦＬ＿ｌとを熱交換させる第２リッチ／リーン熱交換器４０を設けている。

リッチ溶液供給通路１０１中のリッチ溶液ＦＬ＿ｒは、吸収装置２０から抜き出された後、第２リッチ／リーン熱交換器４０でリーン溶液供給通路１０２中のリーン溶液ＦＬ＿ｌと熱交換して昇温する。その後、さらに第１リッチ／リーン熱交換器４１で、リーン溶液還流通路１０４中のリーン溶液ＦＬ＿ｌと熱交換してさらに昇温した後、再生装置３０に供給される。一方、リーン溶液供給通路１０２中のリーン溶液ＦＬ＿ｌは、第２リッチ／リーン熱交換器４０でリッチ溶液供給通路１０１中のリッチ溶液ＦＬ＿ｒと熱交換して降温する。

これにより、吸収装置２０から再生装置３０に供給されるリッチ溶液供給通路１０１中のリッチ溶液ＦＬ＿ｒを、例えば５０℃前後から１１０℃前後まで昇温させることができる。また、再生装置３０から吸収装置２０に供給されるリーン溶液供給通路１０２中のリーン溶液ＦＬ＿ｌを、例えば１２０℃前後から６０℃前後まで降温させることができる。さらに、第１リッチ／リーン熱交換器４１のみ設置するときに比べ、第１リッチ／リーン熱交換器４１と第２リッチ／リーン熱交換器４０それぞれの設備の小型化を図ることができる。

ここで、例えば、第２リッチ／リーン熱交換器４０を通過したリッチ溶液供給通路１０１中のリッチ溶液ＦＬ＿ｒは１０５℃前後となる。また、再生空間３０ａで回収部３１を通過したリッチ溶液ＦＬ＿ｒは１２４℃前後であるところ、リーン溶液還流通路１０４により再生装置３０から抜き出され、第１リッチ／リーン熱交換器４１で１０５℃前後のリッチ溶液供給通路１０１中のリッチ溶液ＦＬ＿ｒと熱交換されて貯留空間３０ｂに戻されるときのリーン溶液還流通路１０４中のリーン溶液ＦＬ＿ｌの温度は１１５℃前後となる。

一方、図３に示すシミュレーション結果から、１２０℃以下の温度で顕著な吸収液熱劣化低減率を示し、低温になるにつれて前記低減率は上昇し、１００℃を下回る温度では吸収液熱劣化低減率が４０％弱で推移していることがわかる。ここで、図３におけるＣＯ_２吸収液熱劣化低減率は、リーン溶液ＦＬ＿ｌの温度が１２４℃のときを０％としている。したがって、リーン溶液貯留部３２で貯めるリーン溶液ＦＬ＿ｌの温度は、１００℃以上１２０℃以下にすることが好ましい。本実施例において、例えば、１１５℃まで降温したリーン溶液ＦＬ＿ｌをリーン溶液貯留部３２に貯めることで、１２４℃でリーン溶液貯留部３２に貯める場合と比べて、ＣＯ_２吸収液熱劣化は約２５％低減する。

以上、ＣＯ_２回収装置１０００は、再生装置３０内を、再生空間３０ａと貯留空間３０ｂとに区分する区分手段と、リーン溶液還流通路１０４と、第１リッチ／リーン熱交換器４１とを具備する。これによって、再生空間３０ａでのリーン溶液ＦＬ＿ｌを一度再生装置３０の外に抜き出し、リッチ溶液ＦＬ＿ｒと熱交換して降温させた後に、再び貯留空間３０ｂに戻すという作用が得られ、その結果として、再生空間３０ａでのリーン溶液ＦＬ＿ｌよりも低温のリーン溶液ＦＬ＿ｌをリーン溶液貯留部３２で貯めることができ、リーン溶液ＦＬ＿ｌの熱劣化を抑制させる効果が奏される。

図４は、本発明の実施例２に係るＣＯ_２回収装置の概略図である。ＣＯ_２回収装置１００１について、図４を参照して説明する。なお、実施例１に係るＣＯ_２回収装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。

ＣＯ_２回収装置１００１は、再生空間３０＿１ａ内のセミリーン溶液ＦＬ＿ｓｌを一度抜き出して、再度再生空間３０＿１ａ内に戻す第１セミリーン溶液還流通路１０５、及び第２セミリーン溶液還流通路１０６を有する。また、第１セミリーン溶液還流通路１０５中のセミリーン溶液ＦＬ＿ｓｌとリーン溶液還流通路１０４中のリーン溶液ＦＬ＿ｌとを熱交換させる第１セミリーン／リーン熱交換器４１ａと、第２セミリーン溶液還流通路１０６中のセミリーン溶液ＦＬ＿ｓｌとリーン溶液還流通路１０４中のリーン溶液ＦＬ＿ｌとを熱交換させる第２セミリーン／リーン熱交換器４１ｂとを有する。

ここで、本実施例に係る再生装置３０＿１は、上方から順に第１回収部３１＿１と、第１チムニートレイ３３＿１と、第２回収部３１＿２と、第２チムニートレイ３３＿２と、第３回収部３１＿３と、第３チムニートレイ３３＿３とが設けられている。

第１セミリーン溶液還流通路１０５は、第１回収部３１＿１と第１チムニートレイ３３＿１との間に設けられた抜き出し口１０５Ａ、及び第１チムニートレイ３３＿１と第２回収部３１＿２との間に設けられた戻し口１０５Ｂを接続する。また、第１セミリーン／リーン熱交換器４１ａが、第１セミリーン溶液還流通路１０５にあって、抜き出し口１０５Ａと戻し口１０５Ｂとの間に設置されている。

第２セミリーン溶液還流通路１０６は、第２回収部３１＿２と第２チムニートレイ３３＿２との間に設けられた抜き出し口１０６Ａ、及び第２チムニートレイ３３＿２と第３回収部３１＿３との間に設けられた戻し口１０６Ｂを接続する。また、第２セミリーン／リーン熱交換器４１ｂが、第２セミリーン溶液還流通路１０６にあって、抜き出し口１０６Ａと戻し口１０６Ｂとの間に設置されている。

したがって、リッチ溶液供給通路１０１から再生装置３０＿１に供給されたリッチ溶液は、まず、第１回収部３１＿１でＣＯ_２が一部除去されてセミリーン溶液ＦＬ＿ｓｌとなった後、第１セミリーン溶液還流通路１０５によって一度再生装置３０＿１の外に抜き出され、その後再び再生装置３０＿１に戻る。そしてまた第２回収部３１＿２でＣＯ_２が一部除去された後、セミリーン溶液ＦＬ＿ｓｌは第２セミリーン溶液還流通路１０６によって一度再生装置３０＿１の外に抜き出され、その後再び再生装置３０＿１に戻る。これを繰り返し、最後に第３回収部３１＿３でＣＯ_２が全て除去されてリーン溶液ＦＬ＿ｌとなる。

なお、第２セミリーン溶液還流通路１０６中のセミリーン溶液ＦＬ＿ｓｌは、第１セミリーン溶液還流通路１０５中のセミリーン溶液ＦＬ＿ｓｌよりも高温となっている。第２セミリーン溶液還流通路１０６中のセミリーン溶液ＦＬ＿ｓｌの方が、第１セミリーン溶液還流通路１０５中のセミリーン溶液ＦＬ＿ｓｌよりも、より再生空間３０＿１ａで長時間吸熱反応を起こしているからである。また、リーン溶液還流通路１０４中のリーン溶液ＦＬ＿ｌは、第１セミリーン溶液還流通路１０５中及び第２セミリーン溶液還流通路１０６中のいずれのセミリーン溶液ＦＬ＿ｓｌよりも高温となっている。

これにより、第３回収部３１＿３で高温となったリーン溶液ＦＬ＿ｌは、抜き出し口１０４Ａからリーン溶液還流通路１０４に導入されて再生空間３０＿１ａの外に抜き出され、まず、第２セミリーン／リーン熱交換器４１ｂでリーン溶液ＦＬ＿ｌよりも低温の第２セミリーン溶液還流通路１０６中のセミリーン溶液ＦＬ＿ｓｌと熱交換して降温する。次に、第１セミリーン／リーン熱交換器４１ａでリーン溶液ＦＬ＿ｌよりも低温の第１セミリーン溶液還流通路１０５中のセミリーン溶液ＦＬ＿ｓｌと熱交換してさらに降温する。その後、戻し口１０４Ｂに至って貯留空間３０＿１ｂ内に戻される。

このように、本実施例ではリーン溶液還流通路１０４にあって、抜き出し口１０４Ａと戻し口１０４Ｂとの間には、抜き出し口１０４Ａから順に第２リッチ／リーン熱交換器４１ｂ及び第１リッチ／リーン熱交換器４１ａが設けられている。これにより、再生空間３０＿１ａから外に抜き出されたリーン溶液ＦＬ＿ｌは、リーン溶液ＦＬ＿ｌよりも低温のセミリーン溶液ＦＬ＿ｓｌと熱交換して降温させることができる。したがって、リーン溶液貯留部３２に貯められるリーン溶液ＦＬ＿ｌの温度は、第３回収部３１＿３を通過した直後のリーン溶液ＦＬ＿ｌの温度よりも低くなり、従前と比べて、リーン溶液ＦＬ＿ｌの熱劣化を低減することができる。

ここで、例えば、第１セミリーン溶液還流通路１０５中のセミリーン溶液ＦＬ＿ｓｌは１０１℃前後となる。また、第２セミリーン溶液還流通路１０６中のセミリーン溶液ＦＬ＿ｓｌは１０５℃前後となる。そして、再生空間３０＿１ａで第３回収部３１＿３を通過したリーン溶液ＦＬ＿ｌは１２４℃前後であるところ、リーン溶液還流通路１０４により再生装置３０＿１から抜き出されたリーン溶液ＦＬ＿ｌは、まず第２セミリーン／リーン熱交換器４１ｂで１１２℃前後まで降温する。次に、第１セミリーン／リーン熱交換器４１ａでリーン溶液ＦＬ＿ｌの温度は１０６℃前後まで降温する。

図３に示すシミュレーション結果によれば、本実施例において、例えば、１０６℃まで降温したリーン溶液ＦＬ＿ｌをリーン溶液貯留部３２に貯めることで、１２４℃でリーン溶液貯留部３２に貯める場合と比べて、ＣＯ_２吸収液熱劣化は約４０％低減する。

以上、ＣＯ_２回収装置１００１は、第１セミリーン溶液還流通路１０５と、第２セミリーン溶液還流通路１０６と、第１セミリーン／リーン熱交換器４１ａと、第２セミリーン／リーン熱交換器４１ｂとを具備する。これによって、再生空間３０＿１ａでのリーン溶液ＦＬ＿ｌを一度再生装置３０の外に抜き出し、セミリーン溶液ＦＬ＿ｓｌと熱交換して降温させた後に、再び貯留空間３０＿１ｂに戻すという作用が得られ、その結果として、再生空間３０＿１ａでのリーン溶液ＦＬ＿ｌよりも低温のリーン溶液ＦＬ＿ｌをリーン溶液貯留部３２で貯めることができ、リーン溶液ＦＬ＿ｌの熱劣化を抑制させる効果が奏される。

なお、セミリーン溶液供給通路、セミリーン／リーン熱交換器、回収部、リーン回収機構等の設置数は、本実施例に示した設置数に限られるものではない。

図５は、本発明の実施例３に係るＣＯ_２回収装置の概略図である。ＣＯ_２回収装置１００２について、図５を参照して説明する。なお、実施例１に係るＣＯ_２回収装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。

ＣＯ_２回収装置１００２は、冷却水ＣＷを汲み上げるポンプＰｃｗと、冷却水ＣＷをＣＯ_２回収装置１００２に供給するための冷却水供給通路１０８とを有する。また、リーン溶液還流通路１０４中のリーン溶液ＦＬ＿ｌと冷却水ＣＷとを熱交換させる冷却水／リーン熱交換器４１ｃを有する。

ここで、冷却水／リーン熱交換器４１ｃは、リーン溶液還流通路１０４の抜き出し口１０４Ａと戻し口１０４Ｂとの間に設置されている。

これにより、回収部３１で高温となったリーン溶液ＦＬ＿ｌは、抜き出し口１０４Ａからリーン溶液還流通路１０４に導入されて再生空間３０ａの外に抜き出され、途中、冷却水／リーン熱交換器４１ｃでリーン溶液ＦＬ＿ｌよりも低温の媒体として冷却水供給通路１０８中の冷却水ＣＷと熱交換して降温する。その後、戻し口１０４Ｂに至って貯留空間３０ｂ内に戻される。

このように、本実施例では近隣の海の冷却水ＣＷをＣＯ_２回収装置１００２まで供給する冷却水供給通路１０８が設置され、さらに冷却水供給通路１０８には冷却水／リーン熱交換器４１ｃが設けられている。これにより、再生空間３０ａから外に抜き出されたリーン溶液ＦＬ＿ｌは、リーン溶液ＦＬ＿ｌよりも低温の媒体として冷却水ＣＷと熱交換して降温させることができる。したがって、リーン溶液貯留部３２に貯められるリーン溶液ＦＬ＿ｌは、回収部３１を通過した直後のリーン溶液ＦＬ＿ｌよりも降温させることができ、従前と比べて、リーン溶液ＦＬ＿ｌの熱劣化を低減することができる。

ここで、例えば、冷却水ＣＷの温度は２０℃前後である。また、再生空間３０ａで回収部３１を通過したリッチ溶液ＦＬ＿ｒは１２４℃前後であるところ、リーン溶液還流通路１０４により再生装置３０から抜き出されたリーン溶液ＦＬ＿ｌは、冷却水／リーン熱交換器４１ｃで１００℃前後となる。

図３に示すシミュレーション結果によれば、本実施例において、例えば、１００℃まで降温したリーン溶液ＦＬ＿ｌをリーン溶液貯留部３２に貯めることで、１２４℃でリーン溶液貯留部３２に貯める場合と比べて、ＣＯ_２吸収液熱劣化は約４０％低減する。

以上、ＣＯ_２回収装置１００２は、冷却水供給通路１０８と、冷却水／リーン熱交換器４１ｃとを具備する。これによって、再生空間３０ａのリーン溶液ＦＬ＿ｌを一度再生装置３０の外に抜き出し、冷却水ＣＷと熱交換して降温させた後に、再び貯留空間３０ｂに戻すという作用が得られ、その結果として、再生空間３０ａでのリーン溶液ＦＬ＿ｌよりも低温のリーン溶液ＦＬ＿ｌをリーン溶液貯留部３２で貯めることができ、リーン溶液ＦＬ＿ｌの熱劣化を抑制させる効果が奏される。

なお、冷却水供給通路１０８及び冷却水／リーン熱交換器４１ｃは１つに限られるものではなく、複数設置するようにしても良い。また、リーン溶液還流通路１０４中のリーン溶液ＦＬ＿ｌと熱交換する低温の媒体としては、冷却水ＣＷに限られるものではなく、リーン溶液ＦＬ＿ｌよりも低温であれば、水道水や工場排水といったものでも良い。

図６は、本発明の実施例４に係るＣＯ_２回収装置の概略図である。また、図７は、再生装置内の圧力とリーン溶液の温度との関係を示した図である。ＣＯ_２回収装置１００３について、図６を参照して説明する。なお、実施例１に係るＣＯ_２回収装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。

ＣＯ_２回収装置１００３は、再生装置３０＿２内の圧力を調整する圧力制御装置６０を有する。圧力制御装置６０は、例えば、加圧ポンプ及び圧力調整弁から構成される装置であり、再生装置３０＿２内の圧力を調整することができる。なお、実施例１乃至実施例３に係るＣＯ_２回収装置は、再生装置内に区画部材を設けて再生装置内を再生空間及び貯留空間の２つの空間に区画するような区画手段を設けているが、ＣＯ_２回収装置１００３は、再生装置３０＿２内に前記区画部材を設けていない。

ここで、図７に示す関係図より、実施例１乃至実施例３においては、低温の媒体と熱交換される前のリーン溶液ＦＬ＿ｌの温度は１２４℃前後であるところ、このときの再生装置内の圧力は約２．０ａｔａであることがわかる。したがって、再生装置３０＿２内の圧力を２．０ａｔａよりも減圧することで、水を含む液体の沸点が下がり、より低温下で発生するリーン溶液ＦＬ＿ｌの蒸気熱を、リーン溶液再生加熱還流通路１０３の戻し口１０３Ｂから再生装置３０＿２内に供給することができる。すなわち、減圧された再生装置内３０＿２では、従前よりも低温下で、リッチ溶液ＦＬ＿ｒからＣＯ_２を除去することができる。

例えば、再生装置３０＿２内の圧力を１．５ａｔａにすることで、再生装置３０＿２内でＣＯ_２除去されたリーン溶液ＦＬ＿ｌは、１１５℃前後の温度でリーン溶液貯留部３２に貯まることとなる。

図３に示すシミュレーション結果によれば、本実施例において、例えば、１１５℃まで降温したリーン溶液ＦＬ＿ｌをリーン溶液貯留部３２に貯めることで、１２４℃でリーン溶液貯留部３２に貯める場合と比べて、ＣＯ_２吸収液熱劣化は約２５％低減する。

以上、本実施例のＣＯ_２回収装置１００３は、再生装置３０＿２に圧力制御装置６０を具備する。これによって、再生装置３０＿２内の圧力を減圧して、より低温下でリッチ溶液ＦＬ＿ｒをリーン溶液ＦＬ＿ｌに再生させることができ、リーン溶液ＦＬ＿ｌの熱劣化を抑制させる効果が奏される。

以上のように、本発明に係るＣＯ_２回収装置及びＣＯ_２吸収液再生装置は、ＣＯ_２回収装置内で循環して再利用されるＣＯ_２吸収液の熱劣化を抑制して用いることに適している。

１０００、１００１、１００２、１００３ ＣＯ_２回収装置
１０ 冷却装置
２０ 吸収装置
２１ ＣＯ_２吸収部
２２ リッチ溶液貯留部
３０、３０＿１、３０＿２ 再生装置
３０ａ、３０＿１ａ 再生空間
３０ｂ、３０＿１ｂ 貯留空間
３１ 回収部
３２ リーン溶液貯留部
３３ チムニートレイ
３４ 区画部材
４０ 第２リッチ／リーン熱交換器
４１ 第１リッチ／リーン熱交換器
４１ａ 第１セミリーン／リーン熱交換器
４１ｂ 第２セミリーン／リーン熱交換器
４１ｃ 冷却水／リーン熱交換器
５０ 再生加熱器
６０ 圧力制御装置
１００ 排ガス供給通路
１０１ リッチ溶液供給通路
１０２ リーン溶液供給通路
１０３ リーン溶液再生加熱還流通路
１０４ リーン溶液還流通路
１０５ 第１セミリーン溶液還流通路
１０６ 第２セミリーン溶液還流通路
１０８ 冷却水供給通路

Claims (9)

1. ＣＯ_２を含有するガスとＣＯ_２吸収液とを接触させて前記ガス中のＣＯ_２を除去する吸収装置と、前記吸収装置でＣＯ_２を吸収したＣＯ_２吸収液であるリッチ溶液中のＣＯ_２を除去して再生する再生装置と、前記吸収装置から前記再生装置に前記リッチ溶液を供給するリッチ溶液供給通路と、前記再生装置から前記吸収装置にＣＯ_２が除去されたＣＯ_２吸収液であるリーン溶液を供給するリーン溶液供給通路と、前記再生装置内を、前記リッチ溶液中のＣＯ_２を除去する再生空間と前記リーン溶液を一時的に貯める貯留空間とに区分させる区分手段と、前記再生空間の前記リーン溶液を抜き出して前記貯留空間に戻すリーン溶液還流通路と、前記リーン溶液還流通路内を通る前記リーン溶液と前記リーン溶液よりも低温の媒体とを熱交換させる手段とを有することを特徴とするＣＯ_２回収装置。
2. 前記リーン溶液よりも低温の媒体と熱交換させる手段は、前記リーン溶液と前記リッチ溶液供給通路内を通る前記リッチ溶液とを熱交換させる第１リッチ／リーン熱交換器であることを特徴とする請求項１に記載のＣＯ_２回収装置。
3. 前記リーン溶液よりも低温の媒体と熱交換させる手段は、前記リーン溶液と前記再生空間でＣＯ_２を一部除去したセミリーン溶液とを熱交換させるセミリーン／リーン熱交換器であることを特徴とする請求項１に記載のＣＯ_２回収装置。
4. 前記リッチ溶液供給通路は、前記吸収装置と前記第１リッチ／リーン熱交換器との間に、前記リッチ溶液と前記リーン溶液供給通路内を通る前記リーン溶液とを熱交換させる第２リッチ／リーン熱交換器を設けたことを特徴とする請求項２に記載のＣＯ_２回収装置。
5. 前記リーン溶液よりも低温の媒体は、冷却水であることを特徴とする請求項１に記載のＣＯ_２回収装置。
6. 前記再生装置内の圧力を調整する圧力制御装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載のＣＯ_２回収装置。
7. ＣＯ_２を吸収したＣＯ_２吸収液であるリッチ溶液中のＣＯ_２を除去して、ＣＯ_２が除去されたＣＯ_２吸収液であるリーン溶液に再生する再生装置内を、前記リッチ溶液中のＣＯ_２を除去する再生空間とリーン貯留部が設けられた貯留空間とに区分させる区分手段と、前記再生空間の前記リーン溶液を抜き出して前記貯留空間に戻すリーン溶液還流通路と、前記リーン溶液還流通路内を通る前記リーン溶液と前記リーン溶液よりも低温の媒体とを熱交換させる手段とを有することを特徴とするＣＯ_２吸収液再生装置。
8. 前記リーン溶液よりも低温の媒体と熱交換させる手段は、前記リーン溶液と前記再生空間でＣＯ_２を一部除去したセミリーン溶液とを熱交換させるセミリーン／リーン熱交換器であることを特徴とする請求項７に記載のＣＯ_２吸収液再生装置。
9. 前記リーン溶液よりも低温の媒体は、冷却水であることを特徴とする請求項７に記載のＣＯ_２吸収液再生装置。

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