ＣＯ２回収装置およびＣＯ２回収方法
【課題】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。
【解決手段】ＣＯ2吸収液１２でＣＯ2含有排ガス１１Ａ中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収部１３Ａと、ＣＯ2除去排ガス１１Ｂを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液１２を回収する水洗部１３Ｂと、洗浄水２０を前記水洗部１３Ｂの頂部から直接循環する循環ラインＬ1と、ＣＯ2吸収液１２を含む洗浄水２０の一部を抜出液２１として抜出す抜出しラインＬ2と、抜出液２１からガス成分２４を分離する第１の気液分離部２２Ａと、抜出液２１中のＣＯ2吸収液１２を濃縮し、ガス成分２４を分離する濃縮部２２Ｂと、ＣＯ2吸収液１２を濃縮した濃縮液２３を水洗部１３Ｂの下方側のＣＯ2吸収部１３Ａ側に戻す濃縮液返送ラインＬ3と、分離されたガス成分２４を吸収塔１３に導入するガス導入ラインＬ4とを具備する。
【解決手段】ＣＯ2吸収液１２でＣＯ2含有排ガス１１Ａ中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収部１３Ａと、ＣＯ2除去排ガス１１Ｂを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液１２を回収する水洗部１３Ｂと、洗浄水２０を前記水洗部１３Ｂの頂部から直接循環する循環ラインＬ1と、ＣＯ2吸収液１２を含む洗浄水２０の一部を抜出液２１として抜出す抜出しラインＬ2と、抜出液２１からガス成分２４を分離する第１の気液分離部２２Ａと、抜出液２１中のＣＯ2吸収液１２を濃縮し、ガス成分２４を分離する濃縮部２２Ｂと、ＣＯ2吸収液１２を濃縮した濃縮液２３を水洗部１３Ｂの下方側のＣＯ2吸収部１３Ａ側に戻す濃縮液返送ラインＬ3と、分離されたガス成分２４を吸収塔１３に導入するガス導入ラインＬ4とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【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、化石燃料を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、ボイラの排ガスを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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１２６４３９号公報
【特許文献２】特開平８−８０４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、近年では、環境保全の見地から、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吸収液からＣＯ2を分離して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、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吸収部のガス流れ後流側に設けられ、洗浄水によりＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を回収する水洗部と、前記水洗部で回収されたＣＯ2吸収液を含む洗浄水を前記水洗部の頂部側から供給して循環・洗浄する循環ラインと、前記循環ラインから、ＣＯ2吸収液を含む洗浄水の一部を抜出液として抜出す抜出しラインと、前記抜出液からガス成分を分離する第１の気液分離部と、前記抜出液中のＣＯ2吸収液を濃縮し、ガス成分を分離する濃縮部と、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、前記第１の気液分離部にアルカリを添加して抜出液のｐＨを調整するアルカリ供給部と、前記濃縮部から分離されるガス成分から揮発性塩基性成分を酸により回収する酸洗浄塔と、前記濃縮部で濃縮された濃縮液からＣＯ2吸収液を再生する副再生装置と、を具備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、前記水洗部を複数段と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、第１又は２の発明において、前記水洗部を複数段とし、各々の段において洗浄水を循環させると共に、最上段の水洗部で循環する洗浄水に酸を添加することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１３】
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記濃縮部の濃縮を空気又は水蒸気により行うことを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１４】
第６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吸収塔で再利用するＣＯ2回収方法であって、前記ＣＯ2吸収塔の後流側において、洗浄水によりＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を回収する水洗部の一部を抜出液として抜出し、前記抜出液からガス成分を気液分離し、次いで前記抜出液中のＣＯ2吸収液を濃縮し、ガス成分を分離することを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【００１５】
第７の発明は、第６の発明において、前記気液分離する際にアルカリを添加して抜出液のｐＨを調整し、ガス成分に含まれる揮発性塩基性成分を酸により回収し、濃縮された濃縮液からＣＯ2吸収液を再生することを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【００１６】
第８の発明は、第６又は７の発明において、空気又は水蒸気により濃縮を行うことを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【発明の効果】
【００１７】
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、回収した吸収液を濃縮して再利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施例１に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
【図２】図２は、図１における吸収塔と濃縮部とを含む構成部分の拡大図である。
【図３】図３は、実施例２に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
【図４】図４は、図３における吸収塔と濃縮部とを含む構成部分の拡大図である。
【図５】図５は、実施例２に係る他のＣＯ2回収装置の概略図である。
【図６】図６は、実施例３に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
【図７】図７は、図６における吸収塔と濃縮部とを含む構成部分の拡大図である。
【図８】図８は、実施例４に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
【図９】図９は、図８における吸収塔と濃縮部とを含む構成部分の拡大図である。
【図１０】図１０は、ｐＨと抜出液中の各成分の残存率との関係図である。
【図１１】図１１は、ｐＨと酸処理液中の各揮発性塩基性成分の回収率との関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２０】
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１４と、前記吸収液再生塔（以下「再生塔」という）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、前記ＣＯ2吸収塔１３が、ＣＯ2吸収液１２（リーン溶液１２Ｂ）でＣＯ2含有排ガス１１Ａ中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収部１３Ａと、前記ＣＯ2吸収部１３Ａの上部（ガス流れ後流）側に設けられ、ＣＯ2除去排ガス１１Ｂを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液１２を回収する水洗部１３Ｂと、前記水洗部１３Ｂで回収されたＣＯ2吸収液１２を含む洗浄水２０を前記水洗部１３Ｂの頂部から直接循環する循環ラインＬ1と、前記循環ラインＬ1から、ＣＯ2吸収液１２を含む洗浄水２０の一部を抜出液２１として抜出す抜出しラインＬ2と、抜出液２１からガス成分２４を分離する第１の気液分離部２２Ａと、抜出液２１中のＣＯ2吸収液１２を濃縮し、ガス成分２４を分離する濃縮塔２２Ｂと、ＣＯ2吸収液１２を濃縮した濃縮液２３を水洗部１３Ｂの下方側のＣＯ2吸収部１３Ａ側に戻す濃縮液返送ラインＬ3と、分離されたガス成分２４を吸収塔１３に導入するガス導入ラインＬ4とを具備するものである。
【００２１】
前記吸収塔１３では、ＣＯ2含有排ガス１１Ａは、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をベースとするＣＯ2吸収液１２と対向流接触し、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。
【００２２】
そしてＣＯ2除去後のＣＯ2除去排ガス１１Ｂは、チムニートレイ１６を介して水洗部１３Ｂ側へ上昇し、水洗部１３Ｂの頂部側から供給される洗浄水２０と気液接触して、ＣＯ2除去排ガス１１Ｂに同伴するＣＯ2吸収液１２を回収する。
その後、ＣＯ2吸収液１２が除去されたＣＯ2吸収液除去排ガス１１Ｃは、ＣＯ2吸収塔１３の頂部１３Ｃから外部へ排出される。なお、符号７３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。
【００２３】
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。
【００２４】
前記再生塔１４の頂部側から塔内部に放出されたリッチ溶液１２Ａは、塔底部からの水蒸気による加熱により、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底部に流下する頃には、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。
【００２５】
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。
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吸収液の洗浄水２０として水洗部１３Ｂ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の吸収に用いている。
【００２６】
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。
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。
【００２７】
なお、ＣＯ2吸収塔１３に供給されるＣＯ2含有排ガス１１Ａは、その前段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吸収液のＣＯ2吸収塔１３洗浄水２０として水洗部１３Ｂ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、７５は冷却器、７４は循環ラインを図示する。
【００２８】
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、水洗部１３Ｂにおいて、ＣＯ2が除去されたＣＯ2除去排ガス１１Ｂと、洗浄水２０とを向流接触させ、ＣＯ2除去排ガス１１Ｂに同伴されたＣＯ2吸収液１２を洗浄水２０で吸収除去し、吸収塔１３の外部への放散を防止している。
【００２９】
この洗浄水２０に吸収除去されたＣＯ2吸収液１２を再利用するために、本実施例では濃縮部２２を設け、ＣＯ2吸収液１２を濃縮利用するようにしている。
【００３０】
図２は、図１における吸収塔１３と濃縮部２２とを含む構成部分の拡大図である。
図２に示すように、本実施例に係る濃縮部２２は、第１の気液分離部２２Ａと濃縮塔２２Ｂとから構成されている。
前記水洗部１３Ｂにおいて、洗浄水２０を循環する循環ラインＬ1から、ＣＯ2吸収液１２を含む洗浄水２０の一部を抜出しラインＬ2を介して抜出液２１として抜出し、第１の気液分離部２２Ａへ導入する。
この第１の気液分離部２２Ａにおいて、抜出液２１を放散させることで、ガス体と液体とを分離し、ガス成分２４を抜出液２１から分離している。
このガス成分２４は、ＣＯ2吸収液１２中に含まれるアンモニア等の揮発性の高い例えばアンモニアガス等であり、ガス導入ラインＬ4へ供給ラインＬ4Fを介して供給している。
【００３１】
第１の気液分離部２２Ａでガス成分２４を分離した抜出液２１は、供給ラインＬ5を介して濃縮塔２２Ｂの濃縮液循環ラインＬ6に合流している。
【００３２】
濃縮塔２２Ｂにはその底部側から空気３１を吹き込み、循環する抜出液２１中に残存するガス成分２４をさらに抜出すようにしている。
【００３３】
すなわち、濃縮塔２２Ｂにおいては、濃縮液２３に合流された抜出液２１は、その頂部から塔内部に流入され、流入した濃縮液２３が例えば充填部６０等の充填物の表面を底部側に流下する間に、揮発性の高いガス成分２４が底部側より導入される空気３１と接触して、空気中に放散する。この放散されたガス成分２４は、ガス導入ラインＬ14を介して、水洗部１３Ｂの後流（塔頂部）側に導入され、ＣＯ2吸収液１２が除去されたＣＯ2吸収液除去排ガス１１Ｃと共に、ＣＯ2吸収塔１３の頂部から外部に放出される。
【００３４】
また、濃縮塔２２Ｂの頂部からガス成分２４が導出される供給ラインＬ4Aには、分離ドラム２２Ｃが設けられており、ガス成分２４中から水分を分離することで、水分の外部への同伴を防止し、系外への水分の逸散を防止している。分離ドラム２２Ｃで分離されたガス成分２４は供給ラインＬ4Bを介してガス導入ラインＬ4へ導出している。
また，分離ドラム２２Ｃで分離された液は、供給ラインＬ4Cを介して、濃縮塔２２Ｂに戻される。
なお、ガス成分２４を吸収塔１３の塔頂部側に導入する場合には、そのまま外部に放出されるので、ガス規制が高い場合には、その水洗部１３Ｂの後流（塔頂部）側に導入するようにしてもよい。
【００３５】
また、濃縮塔２２Ｂを循環することでＣＯ2吸収液が濃縮された濃縮液２３は、濃縮液返送ラインＬ3を介して、水洗部１３Ｂの前流（塔底部）側のＣＯ2吸収部１３Ａに導入され、ＣＯ2吸収液１２として再利用される。
【００３６】
本実施例では、ＣＯ2吸収液が濃縮された濃縮液２３をＣＯ2吸収部１３Ａに戻す場合には、濃縮液２３を返送する返送ラインＬ3をリーン溶液供給管５３のポンプ５４の吸引側に合流させ、リーン溶液１２Ｂと共に、ＣＯ2吸収部１３Ａに導入し、ＣＯ2吸収液１２として再利用される。
なお、濃縮液２３を返送する返送ラインＬ3をＣＯ2吸収部１３Ａ内に別途導入するようにしてもよい。
【００３７】
本実施例によれば、脱炭酸排ガスに残存して外部に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、回収した吸収液を濃縮して再利用を図ることができる。
【実施例２】
【００３８】
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、図３における吸収塔と濃縮部とを含む構成部分の拡大図である。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及び図４に示すように、本実施例のＣＯ2回収装置１０Ｂでは、実施例１において用いた第１の気液分離部２２Ａに、アルカリ（例えば水酸化ナトリウム等）３２を供給するアルカリ供給部３３を設け、第１の気液分離部２２Ａにおいて抜出液２１のｐＨを調整するようにしている。
ここで供給するアルカリ３２としては、例えば水酸化ナトリウムを用いることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
なお、アルカリ３２としては、水酸化ナトリウム以外に、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム等を挙げることができる。
【００３９】
また、第１の気液分離部２２Ａにアルカリ３２を添加することで、ガス成分２４中に含まれる揮発性塩基性成分が分離されるので、この揮発性塩基性成分を酸処理して回収する揮発性塩基性成分回収部である酸洗浄塔２７が設けられており、第１の気液分離部２２Ａ及び濃縮塔２２Ｂから分離されるガス成分２４中の揮発性塩基性成分を回収・除去するようにしている。
【００４０】
酸洗浄塔２７には、酸供給部２８から供給ラインＬ7に酸２９が添加され、硫酸塩として酸処理液２９Ａ中で回収され、供給ラインＬ8を介して廃液処理部３０で処理している。
ここで投入する酸２９としては、例えば硫酸を用いることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
なお、酸２９としては、硫酸以外に、塩酸、リン酸、ホウ酸、炭酸、シュウ酸等を挙げることができる。
【００４１】
図１０は、ｐＨと抜出液中の各成分の残存率との関係図である。
図１０に示すように、抜出液２１中には、ＣＯ2吸収液１２と洗浄水２０と揮発性塩基性成分が含まれている。この揮発性塩基性成分のうちで、アンモニアのように沸点が低い揮発性塩基性成分（ガス成分）Ａは、第１の気液分離部２２Ａの放散作用により、ほとんどが気化されるが、アンモニアよりも沸点が高い揮発性塩基性成分（ガス成分）Ｂについては、その挙動がガス成分Ａとは異なる。
すなわち、吸収液の種類に応じた所定のｐＨを「基準ｐＨ」とすると、その基準ｐＨよりもｐＨを＋１〜＋４側に上げるにつれて、ガス成分Ｂは液体側から気体側へ変化する。
【００４２】
よって、濃縮部２２の第１の気液分離部２２Ａにおいて、ｐＨを基準値（０）とする場合には、図１０に示すように、揮発性塩基性成分（ガス成分）Ａのみがガス成分２４中に含まれることとなる。
これに対して、濃縮部２２の第１の気液分離部２２Ａにおいて、アルカリ３２を添加してｐＨを基準値より＋１〜４側に上昇させる場合には、図１０に示すように、揮発性塩基性成分（ガス成分）Ａのみならず、揮発性塩基性成分（ガス成分）Ｂもガス成分２４中に含まれることとなるので、濃縮液２３から大部分の揮発性塩基性成分（ガス成分）Ａ、Ｂを分離することができる。
【００４３】
この分離された揮発性塩基性成分（ガス成分）Ｂはそのままの状態ではガス成分２４中に含まれ、ガス導入ラインＬ4により吸収塔１３側に導入されるので、本実施例では酸洗浄塔２７を設け、酸２９を添加する酸処理により、硫酸塩として回収し、ガス成分２４側への同伴を防止している。
【００４４】
図１１は、ｐＨと酸処理液中の各揮発性塩基性成分の回収率との関係図である。
図１１に示すように、所定の酸を添加しｐＨを基準値（０）とする場合には、図１１に示すように、揮発性塩基性成分（ガス成分）Ａ、Ｂの大部分は酸処理液中に存在する。
これに対して、酸洗浄塔２７における酸２９の添加量を減らして、ｐＨを基準値より＋１〜３側（アルカリ側）に上昇させる場合には、図１１に示すように、揮発性塩基性成分（ガス成分）Ｂが酸処理液に残り、揮発性塩基性成分（ガス成分）Ａはガスとして分離されることとなる。
この揮発性塩基性成分（ガス成分）Ａは、アンモニア等であるので、アンモニア規制が無い場合には、ガス導入ラインＬ4により吸収塔１３側に導入し、外部に排出するようにしている。
【００４５】
これに対して、排ガス規制が厳しく、アンモニアの排出も制限される場合には、酸２９を添加して、基準以下の酸性側のｐＨとして、ガス成分２４中へ排出しないようにしている。
【００４６】
このように、酸処理する際に、ｐＨを調整することで、揮発性塩基性成分の分別回収が可能となる。
【００４７】
また、第１の気液分離部２２Ａにおいて、アルカリを添加するので、実施例１のように濃縮液２３をそのままＣＯ2吸収液１２側へ戻すことができない。これは、アルカリの添加によりｐＨが高くなりアルカリ側となっているので、そのまま吸収塔１３側へ戻す場合には、添加したアルカリが吸収液１２に蓄積し、ｐＨバランスの変動を来すからである。
【００４８】
よって、本実施例では、副再生装置３８を設け、濃縮液２３にアルカリ３２をさらに添加して強アルカリ側とし、この強アルカリ条件で図示しない飽和水蒸気を用いて間接的に熱交換して再生することで、ＣＯ2吸収液１２を気化させている。この気化したＣＯ2吸収液は、第２の気液分離部３９により水蒸気を含むガス成分２４とＣＯ2吸収液１２との気液分離している。この分離されたＣＯ2吸収液１２は、供給ラインＬ10を介して、水洗部１３Ｂの前流（ＣＯ2吸収部１３Ａ）側へ戻すようにしている。なお、水蒸気等のガス成分２４は供給ラインＬ11を介して、塔頂部１３Ｃへ戻すようにしている。
【００４９】
図５は、実施例２に係る他のＣＯ2回収装置の概略図である。
図３に示すＣＯ2回収装置１０Ｃでは、吸収塔１３の水洗部１３Ｂは一段の場合であるが、図５に示すＣＯ2回収装置１０Ｂでは、２段の水洗部（下段）１３Ｂ1、水洗部（上段）１３Ｂ2としている。
本発明では、２段に限定されず、３段以上としてもよい。
本実施例の場合のＣＯ2吸収液１２は、供給ラインＬ10を介して下段側の水洗部１３Ｂ1側へ戻すようにしている。
【実施例３】
【００５０】
図６は、実施例３に係るＣＯ2回収装置の概略図である。図１、図３及び図５に示す実施例１に係るＣＯ2回収装置１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃ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。
本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ｄでは、水洗部（上段）１３Ｂ2の循環ラインＬ1に酸性液供給部３６から酸性液３７を供給して、洗浄水２０を酸性としている。酸洗の洗浄水２０としているので、水洗部でのＣＯ2吸収液の吸収度合いが向上する。
また、抜出液２１も酸性となっているので、抜出液２１にアルカリ３２を供給して、イオンからフリーの状態に遊離させ、塩基性揮発性成分の気化を容易にしている。
図７に示すように、吸収液（気体状態）を分離させ、同伴するガス成分２４を第２の気液分離装置３９で分離し、再生吸収液として吸収塔１３側へ戻すようにして、再利用に供される。第１の気液分離器２２Ａで、分離されたガス成分２４が供給されるラインＬ4Fと分離ドラム２２Ｃで分離されたガスのラインＬ4Bが合体した供給ラインＬ4Eを介して、ガス成分２４は酸洗浄ラインに供給される。副再生装置３８からのＣＯ2吸収液の気化ガス１２は、供給ラインＬ9を介して、気液分離部３９に送られる。
【００５１】
なお、ガス成分２４は、供給ラインＬ4を介して水洗部１３Ｂ2の塔頂部側に戻し、再生したＣＯ2吸収液１２は供給ラインＬ10を介して第１の水洗部（下段）１３Ｂ1側に戻している。
【実施例４】
【００５２】
図８は、実施例４に係るＣＯ2回収装置の概略図である。図１、図３及び図５に示す実施例１に係るＣＯ2回収装置１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃ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。
本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ｅでは、実施例２の濃縮塔２２Ｂにおいて、空気３１を供給する代わりに、水蒸気３５を供給して水蒸気によるガス成分２４の追い出しを行うようにしている。
【００５３】
この水蒸気３５を用いる場合には、ガス成分２４の戻し先を実施例２のように吸収塔１３側とせずに、再生塔１４の塔頂部に導入するようにしている。
【００５４】
これは、実施例２のような空気３１を用いる場合には、ガス成分２４の戻し先を再生塔１４側とすると、回収ＣＯ2中に空気が混入することとなる。
この空気の混入は、回収ＣＯ2としては、不純物の混入となり、回収ＣＯ2の純度が低下する。
【００５５】
これに対して、空気３１の代わりに水蒸気３５を用いる場合には、このような純度が低下することがないので、再生塔１４側へ導入してもよいこととなる。
以上、説明したように、本発明によれば、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できると共に、濃縮した吸収液を再度有効利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０Ａ〜１０Ｅ ＣＯ2回収装置
１１Ａ ＣＯ2含有排ガス
１２ ＣＯ2吸収液
１２Ａ リッチ溶液
１２Ｂ リーン溶液
１３ ＣＯ2吸収塔（吸収塔）
１４ 吸収液再生塔（再生塔）
２０ 洗浄水
２１ 抜出液
２２ 濃縮部
２２Ａ 第１の気液分離部
２２Ｂ 濃縮塔
２３ 濃縮液
２４ ガス成分
【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、化石燃料を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、ボイラの排ガスを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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１２６４３９号公報
【特許文献２】特開平８−８０４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、近年では、環境保全の見地から、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吸収液からＣＯ2を分離して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、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吸収部のガス流れ後流側に設けられ、洗浄水によりＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を回収する水洗部と、前記水洗部で回収されたＣＯ2吸収液を含む洗浄水を前記水洗部の頂部側から供給して循環・洗浄する循環ラインと、前記循環ラインから、ＣＯ2吸収液を含む洗浄水の一部を抜出液として抜出す抜出しラインと、前記抜出液からガス成分を分離する第１の気液分離部と、前記抜出液中のＣＯ2吸収液を濃縮し、ガス成分を分離する濃縮部と、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、前記第１の気液分離部にアルカリを添加して抜出液のｐＨを調整するアルカリ供給部と、前記濃縮部から分離されるガス成分から揮発性塩基性成分を酸により回収する酸洗浄塔と、前記濃縮部で濃縮された濃縮液からＣＯ2吸収液を再生する副再生装置と、を具備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、前記水洗部を複数段と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、第１又は２の発明において、前記水洗部を複数段とし、各々の段において洗浄水を循環させると共に、最上段の水洗部で循環する洗浄水に酸を添加することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１３】
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記濃縮部の濃縮を空気又は水蒸気により行うことを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【００１４】
第６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吸収塔で再利用するＣＯ2回収方法であって、前記ＣＯ2吸収塔の後流側において、洗浄水によりＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を回収する水洗部の一部を抜出液として抜出し、前記抜出液からガス成分を気液分離し、次いで前記抜出液中のＣＯ2吸収液を濃縮し、ガス成分を分離することを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【００１５】
第７の発明は、第６の発明において、前記気液分離する際にアルカリを添加して抜出液のｐＨを調整し、ガス成分に含まれる揮発性塩基性成分を酸により回収し、濃縮された濃縮液からＣＯ2吸収液を再生することを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【００１６】
第８の発明は、第６又は７の発明において、空気又は水蒸気により濃縮を行うことを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
【発明の効果】
【００１７】
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、回収した吸収液を濃縮して再利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施例１に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
【図２】図２は、図１における吸収塔と濃縮部とを含む構成部分の拡大図である。
【図３】図３は、実施例２に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
【図４】図４は、図３における吸収塔と濃縮部とを含む構成部分の拡大図である。
【図５】図５は、実施例２に係る他のＣＯ2回収装置の概略図である。
【図６】図６は、実施例３に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
【図７】図７は、図６における吸収塔と濃縮部とを含む構成部分の拡大図である。
【図８】図８は、実施例４に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
【図９】図９は、図８における吸収塔と濃縮部とを含む構成部分の拡大図である。
【図１０】図１０は、ｐＨと抜出液中の各成分の残存率との関係図である。
【図１１】図１１は、ｐＨと酸処理液中の各揮発性塩基性成分の回収率との関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２０】
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１４と、前記吸収液再生塔（以下「再生塔」という）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、前記ＣＯ2吸収塔１３が、ＣＯ2吸収液１２（リーン溶液１２Ｂ）でＣＯ2含有排ガス１１Ａ中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収部１３Ａと、前記ＣＯ2吸収部１３Ａの上部（ガス流れ後流）側に設けられ、ＣＯ2除去排ガス１１Ｂを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液１２を回収する水洗部１３Ｂと、前記水洗部１３Ｂで回収されたＣＯ2吸収液１２を含む洗浄水２０を前記水洗部１３Ｂの頂部から直接循環する循環ラインＬ1と、前記循環ラインＬ1から、ＣＯ2吸収液１２を含む洗浄水２０の一部を抜出液２１として抜出す抜出しラインＬ2と、抜出液２１からガス成分２４を分離する第１の気液分離部２２Ａと、抜出液２１中のＣＯ2吸収液１２を濃縮し、ガス成分２４を分離する濃縮塔２２Ｂと、ＣＯ2吸収液１２を濃縮した濃縮液２３を水洗部１３Ｂの下方側のＣＯ2吸収部１３Ａ側に戻す濃縮液返送ラインＬ3と、分離されたガス成分２４を吸収塔１３に導入するガス導入ラインＬ4とを具備するものである。
【００２１】
前記吸収塔１３では、ＣＯ2含有排ガス１１Ａは、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をベースとするＣＯ2吸収液１２と対向流接触し、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。
【００２２】
そしてＣＯ2除去後のＣＯ2除去排ガス１１Ｂは、チムニートレイ１６を介して水洗部１３Ｂ側へ上昇し、水洗部１３Ｂの頂部側から供給される洗浄水２０と気液接触して、ＣＯ2除去排ガス１１Ｂに同伴するＣＯ2吸収液１２を回収する。
その後、ＣＯ2吸収液１２が除去されたＣＯ2吸収液除去排ガス１１Ｃは、ＣＯ2吸収塔１３の頂部１３Ｃから外部へ排出される。なお、符号７３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。
【００２３】
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。
【００２４】
前記再生塔１４の頂部側から塔内部に放出されたリッチ溶液１２Ａは、塔底部からの水蒸気による加熱により、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底部に流下する頃には、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。
【００２５】
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。
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吸収液の洗浄水２０として水洗部１３Ｂ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の吸収に用いている。
【００２６】
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。
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。
【００２７】
なお、ＣＯ2吸収塔１３に供給されるＣＯ2含有排ガス１１Ａは、その前段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吸収液のＣＯ2吸収塔１３洗浄水２０として水洗部１３Ｂ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、７５は冷却器、７４は循環ラインを図示する。
【００２８】
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、水洗部１３Ｂにおいて、ＣＯ2が除去されたＣＯ2除去排ガス１１Ｂと、洗浄水２０とを向流接触させ、ＣＯ2除去排ガス１１Ｂに同伴されたＣＯ2吸収液１２を洗浄水２０で吸収除去し、吸収塔１３の外部への放散を防止している。
【００２９】
この洗浄水２０に吸収除去されたＣＯ2吸収液１２を再利用するために、本実施例では濃縮部２２を設け、ＣＯ2吸収液１２を濃縮利用するようにしている。
【００３０】
図２は、図１における吸収塔１３と濃縮部２２とを含む構成部分の拡大図である。
図２に示すように、本実施例に係る濃縮部２２は、第１の気液分離部２２Ａと濃縮塔２２Ｂとから構成されている。
前記水洗部１３Ｂにおいて、洗浄水２０を循環する循環ラインＬ1から、ＣＯ2吸収液１２を含む洗浄水２０の一部を抜出しラインＬ2を介して抜出液２１として抜出し、第１の気液分離部２２Ａへ導入する。
この第１の気液分離部２２Ａにおいて、抜出液２１を放散させることで、ガス体と液体とを分離し、ガス成分２４を抜出液２１から分離している。
このガス成分２４は、ＣＯ2吸収液１２中に含まれるアンモニア等の揮発性の高い例えばアンモニアガス等であり、ガス導入ラインＬ4へ供給ラインＬ4Fを介して供給している。
【００３１】
第１の気液分離部２２Ａでガス成分２４を分離した抜出液２１は、供給ラインＬ5を介して濃縮塔２２Ｂの濃縮液循環ラインＬ6に合流している。
【００３２】
濃縮塔２２Ｂにはその底部側から空気３１を吹き込み、循環する抜出液２１中に残存するガス成分２４をさらに抜出すようにしている。
【００３３】
すなわち、濃縮塔２２Ｂにおいては、濃縮液２３に合流された抜出液２１は、その頂部から塔内部に流入され、流入した濃縮液２３が例えば充填部６０等の充填物の表面を底部側に流下する間に、揮発性の高いガス成分２４が底部側より導入される空気３１と接触して、空気中に放散する。この放散されたガス成分２４は、ガス導入ラインＬ14を介して、水洗部１３Ｂの後流（塔頂部）側に導入され、ＣＯ2吸収液１２が除去されたＣＯ2吸収液除去排ガス１１Ｃと共に、ＣＯ2吸収塔１３の頂部から外部に放出される。
【００３４】
また、濃縮塔２２Ｂの頂部からガス成分２４が導出される供給ラインＬ4Aには、分離ドラム２２Ｃが設けられており、ガス成分２４中から水分を分離することで、水分の外部への同伴を防止し、系外への水分の逸散を防止している。分離ドラム２２Ｃで分離されたガス成分２４は供給ラインＬ4Bを介してガス導入ラインＬ4へ導出している。
また，分離ドラム２２Ｃで分離された液は、供給ラインＬ4Cを介して、濃縮塔２２Ｂに戻される。
なお、ガス成分２４を吸収塔１３の塔頂部側に導入する場合には、そのまま外部に放出されるので、ガス規制が高い場合には、その水洗部１３Ｂの後流（塔頂部）側に導入するようにしてもよい。
【００３５】
また、濃縮塔２２Ｂを循環することでＣＯ2吸収液が濃縮された濃縮液２３は、濃縮液返送ラインＬ3を介して、水洗部１３Ｂの前流（塔底部）側のＣＯ2吸収部１３Ａに導入され、ＣＯ2吸収液１２として再利用される。
【００３６】
本実施例では、ＣＯ2吸収液が濃縮された濃縮液２３をＣＯ2吸収部１３Ａに戻す場合には、濃縮液２３を返送する返送ラインＬ3をリーン溶液供給管５３のポンプ５４の吸引側に合流させ、リーン溶液１２Ｂと共に、ＣＯ2吸収部１３Ａに導入し、ＣＯ2吸収液１２として再利用される。
なお、濃縮液２３を返送する返送ラインＬ3をＣＯ2吸収部１３Ａ内に別途導入するようにしてもよい。
【００３７】
本実施例によれば、脱炭酸排ガスに残存して外部に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、回収した吸収液を濃縮して再利用を図ることができる。
【実施例２】
【００３８】
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、図３における吸収塔と濃縮部とを含む構成部分の拡大図である。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及び図４に示すように、本実施例のＣＯ2回収装置１０Ｂでは、実施例１において用いた第１の気液分離部２２Ａに、アルカリ（例えば水酸化ナトリウム等）３２を供給するアルカリ供給部３３を設け、第１の気液分離部２２Ａにおいて抜出液２１のｐＨを調整するようにしている。
ここで供給するアルカリ３２としては、例えば水酸化ナトリウムを用いることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
なお、アルカリ３２としては、水酸化ナトリウム以外に、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム等を挙げることができる。
【００３９】
また、第１の気液分離部２２Ａにアルカリ３２を添加することで、ガス成分２４中に含まれる揮発性塩基性成分が分離されるので、この揮発性塩基性成分を酸処理して回収する揮発性塩基性成分回収部である酸洗浄塔２７が設けられており、第１の気液分離部２２Ａ及び濃縮塔２２Ｂから分離されるガス成分２４中の揮発性塩基性成分を回収・除去するようにしている。
【００４０】
酸洗浄塔２７には、酸供給部２８から供給ラインＬ7に酸２９が添加され、硫酸塩として酸処理液２９Ａ中で回収され、供給ラインＬ8を介して廃液処理部３０で処理している。
ここで投入する酸２９としては、例えば硫酸を用いることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
なお、酸２９としては、硫酸以外に、塩酸、リン酸、ホウ酸、炭酸、シュウ酸等を挙げることができる。
【００４１】
図１０は、ｐＨと抜出液中の各成分の残存率との関係図である。
図１０に示すように、抜出液２１中には、ＣＯ2吸収液１２と洗浄水２０と揮発性塩基性成分が含まれている。この揮発性塩基性成分のうちで、アンモニアのように沸点が低い揮発性塩基性成分（ガス成分）Ａは、第１の気液分離部２２Ａの放散作用により、ほとんどが気化されるが、アンモニアよりも沸点が高い揮発性塩基性成分（ガス成分）Ｂについては、その挙動がガス成分Ａとは異なる。
すなわち、吸収液の種類に応じた所定のｐＨを「基準ｐＨ」とすると、その基準ｐＨよりもｐＨを＋１〜＋４側に上げるにつれて、ガス成分Ｂは液体側から気体側へ変化する。
【００４２】
よって、濃縮部２２の第１の気液分離部２２Ａにおいて、ｐＨを基準値（０）とする場合には、図１０に示すように、揮発性塩基性成分（ガス成分）Ａのみがガス成分２４中に含まれることとなる。
これに対して、濃縮部２２の第１の気液分離部２２Ａにおいて、アルカリ３２を添加してｐＨを基準値より＋１〜４側に上昇させる場合には、図１０に示すように、揮発性塩基性成分（ガス成分）Ａのみならず、揮発性塩基性成分（ガス成分）Ｂもガス成分２４中に含まれることとなるので、濃縮液２３から大部分の揮発性塩基性成分（ガス成分）Ａ、Ｂを分離することができる。
【００４３】
この分離された揮発性塩基性成分（ガス成分）Ｂはそのままの状態ではガス成分２４中に含まれ、ガス導入ラインＬ4により吸収塔１３側に導入されるので、本実施例では酸洗浄塔２７を設け、酸２９を添加する酸処理により、硫酸塩として回収し、ガス成分２４側への同伴を防止している。
【００４４】
図１１は、ｐＨと酸処理液中の各揮発性塩基性成分の回収率との関係図である。
図１１に示すように、所定の酸を添加しｐＨを基準値（０）とする場合には、図１１に示すように、揮発性塩基性成分（ガス成分）Ａ、Ｂの大部分は酸処理液中に存在する。
これに対して、酸洗浄塔２７における酸２９の添加量を減らして、ｐＨを基準値より＋１〜３側（アルカリ側）に上昇させる場合には、図１１に示すように、揮発性塩基性成分（ガス成分）Ｂが酸処理液に残り、揮発性塩基性成分（ガス成分）Ａはガスとして分離されることとなる。
この揮発性塩基性成分（ガス成分）Ａは、アンモニア等であるので、アンモニア規制が無い場合には、ガス導入ラインＬ4により吸収塔１３側に導入し、外部に排出するようにしている。
【００４５】
これに対して、排ガス規制が厳しく、アンモニアの排出も制限される場合には、酸２９を添加して、基準以下の酸性側のｐＨとして、ガス成分２４中へ排出しないようにしている。
【００４６】
このように、酸処理する際に、ｐＨを調整することで、揮発性塩基性成分の分別回収が可能となる。
【００４７】
また、第１の気液分離部２２Ａにおいて、アルカリを添加するので、実施例１のように濃縮液２３をそのままＣＯ2吸収液１２側へ戻すことができない。これは、アルカリの添加によりｐＨが高くなりアルカリ側となっているので、そのまま吸収塔１３側へ戻す場合には、添加したアルカリが吸収液１２に蓄積し、ｐＨバランスの変動を来すからである。
【００４８】
よって、本実施例では、副再生装置３８を設け、濃縮液２３にアルカリ３２をさらに添加して強アルカリ側とし、この強アルカリ条件で図示しない飽和水蒸気を用いて間接的に熱交換して再生することで、ＣＯ2吸収液１２を気化させている。この気化したＣＯ2吸収液は、第２の気液分離部３９により水蒸気を含むガス成分２４とＣＯ2吸収液１２との気液分離している。この分離されたＣＯ2吸収液１２は、供給ラインＬ10を介して、水洗部１３Ｂの前流（ＣＯ2吸収部１３Ａ）側へ戻すようにしている。なお、水蒸気等のガス成分２４は供給ラインＬ11を介して、塔頂部１３Ｃへ戻すようにしている。
【００４９】
図５は、実施例２に係る他のＣＯ2回収装置の概略図である。
図３に示すＣＯ2回収装置１０Ｃでは、吸収塔１３の水洗部１３Ｂは一段の場合であるが、図５に示すＣＯ2回収装置１０Ｂでは、２段の水洗部（下段）１３Ｂ1、水洗部（上段）１３Ｂ2としている。
本発明では、２段に限定されず、３段以上としてもよい。
本実施例の場合のＣＯ2吸収液１２は、供給ラインＬ10を介して下段側の水洗部１３Ｂ1側へ戻すようにしている。
【実施例３】
【００５０】
図６は、実施例３に係るＣＯ2回収装置の概略図である。図１、図３及び図５に示す実施例１に係るＣＯ2回収装置１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃ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。
本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ｄでは、水洗部（上段）１３Ｂ2の循環ラインＬ1に酸性液供給部３６から酸性液３７を供給して、洗浄水２０を酸性としている。酸洗の洗浄水２０としているので、水洗部でのＣＯ2吸収液の吸収度合いが向上する。
また、抜出液２１も酸性となっているので、抜出液２１にアルカリ３２を供給して、イオンからフリーの状態に遊離させ、塩基性揮発性成分の気化を容易にしている。
図７に示すように、吸収液（気体状態）を分離させ、同伴するガス成分２４を第２の気液分離装置３９で分離し、再生吸収液として吸収塔１３側へ戻すようにして、再利用に供される。第１の気液分離器２２Ａで、分離されたガス成分２４が供給されるラインＬ4Fと分離ドラム２２Ｃで分離されたガスのラインＬ4Bが合体した供給ラインＬ4Eを介して、ガス成分２４は酸洗浄ラインに供給される。副再生装置３８からのＣＯ2吸収液の気化ガス１２は、供給ラインＬ9を介して、気液分離部３９に送られる。
【００５１】
なお、ガス成分２４は、供給ラインＬ4を介して水洗部１３Ｂ2の塔頂部側に戻し、再生したＣＯ2吸収液１２は供給ラインＬ10を介して第１の水洗部（下段）１３Ｂ1側に戻している。
【実施例４】
【００５２】
図８は、実施例４に係るＣＯ2回収装置の概略図である。図１、図３及び図５に示す実施例１に係るＣＯ2回収装置１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃ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。
本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ｅでは、実施例２の濃縮塔２２Ｂにおいて、空気３１を供給する代わりに、水蒸気３５を供給して水蒸気によるガス成分２４の追い出しを行うようにしている。
【００５３】
この水蒸気３５を用いる場合には、ガス成分２４の戻し先を実施例２のように吸収塔１３側とせずに、再生塔１４の塔頂部に導入するようにしている。
【００５４】
これは、実施例２のような空気３１を用いる場合には、ガス成分２４の戻し先を再生塔１４側とすると、回収ＣＯ2中に空気が混入することとなる。
この空気の混入は、回収ＣＯ2としては、不純物の混入となり、回収ＣＯ2の純度が低下する。
【００５５】
これに対して、空気３１の代わりに水蒸気３５を用いる場合には、このような純度が低下することがないので、再生塔１４側へ導入してもよいこととなる。
以上、説明したように、本発明によれば、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できると共に、濃縮した吸収液を再度有効利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０Ａ〜１０Ｅ ＣＯ2回収装置
１１Ａ ＣＯ2含有排ガス
１２ ＣＯ2吸収液
１２Ａ リッチ溶液
１２Ｂ リーン溶液
１３ ＣＯ2吸収塔（吸収塔）
１４ 吸収液再生塔（再生塔）
２０ 洗浄水
２１ 抜出液
２２ 濃縮部
２２Ａ 第１の気液分離部
２２Ｂ 濃縮塔
２３ 濃縮液
２４ ガス成分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
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、
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吸収部のガス流れ後流側に設けられ、洗浄水によりＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を回収する水洗部と、
前記水洗部で回収されたＣＯ2吸収液を含む洗浄水を前記水洗部の頂部側から供給して循環・洗浄する循環ラインと、
前記循環ラインから、ＣＯ2吸収液を含む洗浄水の一部を抜出液として抜出す抜出しラインと、
前記抜出液からガス成分を分離する第１の気液分離部と、
前記抜出液中のＣＯ2吸収液を濃縮し、ガス成分を分離する濃縮部と、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、
前記第１の気液分離部にアルカリを添加して抜出液のｐＨを調整するアルカリ供給部と、
前記濃縮部から分離されるガス成分から揮発性塩基性成分を酸により回収する酸洗浄塔と、
前記濃縮部で濃縮された濃縮液からＣＯ2吸収液を再生する副再生装置と、を具備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、
前記水洗部を複数段とすることを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項４】
請求項１又は２において、
前記水洗部を複数段とし、各々の段において洗浄水を循環させると共に、最上段の水洗部で循環する洗浄水に酸を添加することを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記濃縮部の濃縮を空気又は水蒸気により行うことを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項６】
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吸収塔の後流側において、洗浄水によりＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を回収する水洗部の一部を抜出液として抜出し、
前記抜出液からガス成分を気液分離し、次いで前記抜出液中のＣＯ2吸収液を濃縮し、ガス成分を分離することを特徴とするＣＯ2回収方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記気液分離する際にアルカリを添加して抜出液のｐＨを調整し、ガス成分に含まれる揮発性塩基性成分を酸により回収し、
濃縮された濃縮液からＣＯ2吸収液を再生することを特徴とするＣＯ2回収方法。
【請求項８】
請求項６又は７において、
空気又は水蒸気により濃縮を行うことを特徴とするＣＯ2回収方法。
【請求項１】
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、
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、
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吸収部のガス流れ後流側に設けられ、洗浄水によりＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を回収する水洗部と、
前記水洗部で回収されたＣＯ2吸収液を含む洗浄水を前記水洗部の頂部側から供給して循環・洗浄する循環ラインと、
前記循環ラインから、ＣＯ2吸収液を含む洗浄水の一部を抜出液として抜出す抜出しラインと、
前記抜出液からガス成分を分離する第１の気液分離部と、
前記抜出液中のＣＯ2吸収液を濃縮し、ガス成分を分離する濃縮部と、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、
前記第１の気液分離部にアルカリを添加して抜出液のｐＨを調整するアルカリ供給部と、
前記濃縮部から分離されるガス成分から揮発性塩基性成分を酸により回収する酸洗浄塔と、
前記濃縮部で濃縮された濃縮液からＣＯ2吸収液を再生する副再生装置と、を具備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、
前記水洗部を複数段とすることを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項４】
請求項１又は２において、
前記水洗部を複数段とし、各々の段において洗浄水を循環させると共に、最上段の水洗部で循環する洗浄水に酸を添加することを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記濃縮部の濃縮を空気又は水蒸気により行うことを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項６】
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吸収塔の後流側において、洗浄水によりＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を回収する水洗部の一部を抜出液として抜出し、
前記抜出液からガス成分を気液分離し、次いで前記抜出液中のＣＯ2吸収液を濃縮し、ガス成分を分離することを特徴とするＣＯ2回収方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記気液分離する際にアルカリを添加して抜出液のｐＨを調整し、ガス成分に含まれる揮発性塩基性成分を酸により回収し、
濃縮された濃縮液からＣＯ2吸収液を再生することを特徴とするＣＯ2回収方法。
【請求項８】
請求項６又は７において、
空気又は水蒸気により濃縮を行うことを特徴とするＣＯ2回収方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２３６１６６（Ｐ２０１２−２３６１６６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０７６９５（Ｐ２０１１−１０７６９５）
【出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
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