JP6162051B2 - 気液接触装置及びそれを備えたｃｏ２回収装置 - Google Patents
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Description
本発明は、気液接触装置及びそれを備えたＣＯ2回収装置に関するものである。
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。
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。
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。
特に、洗浄水で循環洗浄する本水洗部の前後において、予備洗浄や仕上げ洗浄を行う場合においては、洗浄水の流量が極めて低い流量（例えば３ｍ3／ｍ2・ｈ以下）の場合では、洗浄水の液分散や、ガスによって飛沫同伴されるという、問題がある。
このため、スプレー方式の場合では、液滴の微細化による飛沫同伴を防ぐため、通常の流量条件（例えば１０ｍ3／ｍ2・ｈ以上）と同等の液滴径の基準での仕様では、噴霧液滴の拡がりが小さくなり、液分散が不良となる、という問題がある。
また、通常のトラフ方式の場合では、液流下ポイントを確保することができず、少数のポイントから液を流下させることとなり、さらに液分散が不良となる、という問題がある。
よって、排ガスと洗浄水とを接触させて洗浄する気液接触装置において、洗浄水が低液流量（例えば３ｍ3／ｍ2・ｈ以下）条件での均一分散性が確保されると共に、飛沫同伴が抑制できる気液接触装置の出現が切望されている。
本発明は上述した課題を解決するものであり、低液流量条件での洗浄水の均一分散性が確保されると共に、飛沫同伴が抑制できる気液接触装置及びそれを備えたＣＯ2回収装置を提供することを課題とする。
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、気体が上昇して通過する接触充填部の上方に設置され、液体を鉛直軸方向と直交する方向に供給するヘッダパイプと、前記ヘッダパイプに所定間隔を持って、上向きに設置されると共に、噴出水を噴出する噴出ノズルと、を備えてなり、前記噴出水を低液流量で供給させ、噴出した噴出水が液膜となって、ヘッダパイプの表面に沿って落下し、その後前記接触充填部に落下させて拡がり、前記接触充填部内を上昇する前記気体と前記液体とを接触させ、気体中に含まれる水溶性物質を洗浄・除去することを特徴とする気液接触装置にある。
第２の発明は、第１の発明において、前記ヘッダパイプの底部の軸方向に沿って、分散板を一体に設けることを特徴とする気液接触装置にある。
第３の発明は、第２の発明において、前記分散板の下端部が、前記接触充填部の上面に接触することを特徴とする気液接触装置にある。
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記ヘッダパイプに設けた噴出ノズルを仕切る仕切部を、井桁状に有することを特徴とする気液接触装置にある。
第５の発明は、第４の発明において、前記仕切部に対応する充填用仕切部を、前記接触充填部に有することを特徴とする気液接触装置にある。
第６の発明は、ＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を熱交換により再生する吸収液再生塔と、前記吸収塔から前記リッチ溶液を抜出すと共に、前記吸収液再生塔側に導入するリッチ溶液供給ラインと、前記吸収液再生塔で再生されたＣＯ2が放散されたリーン溶液を前記吸収液再生塔から抜出すと共に、前記吸収塔に導入し、リーン溶液を前記吸収塔でＣＯ2吸収液として再利用するリーン溶液供給ラインと、を備えると共に、前記吸収塔が、ＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させて前記排ガス中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収部と、前記ＣＯ2回収部の上段側に配設され、ＣＯ2を除去したＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を洗浄水により回収する本水洗部と、
前記本水洗部の下方側に配設され、前記本水洗部内の凝縮水を回収する凝縮水受部と、前記凝縮水受部の下段側に設けられ、ＣＯ2除去排ガスの予備水洗を行う第１乃至５のいずれか一つの発明の気液接触装置とを有することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
前記本水洗部の下方側に配設され、前記本水洗部内の凝縮水を回収する凝縮水受部と、前記凝縮水受部の下段側に設けられ、ＣＯ2除去排ガスの予備水洗を行う第１乃至５のいずれか一つの発明の気液接触装置とを有することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
第７の発明は、ＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を熱交換により再生する吸収液再生塔と、前記吸収塔から前記リッチ溶液を抜出すと共に、前記吸収液再生塔側に導入するリッチ溶液供給ラインと、前記吸収液再生塔で再生されたＣＯ2が放散されたリーン溶液を前記吸収液再生塔から抜出すと共に、前記吸収塔に導入し、リーン溶液を前記吸収塔でＣＯ2吸収液として再利用するリーン溶液供給ラインと、を備えると共に、前記吸収塔が、ＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させて前記排ガス中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収部と、前記ＣＯ2回収部の上段側に配設され、ＣＯ2を除去したＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を洗浄水により回収する本水洗部と、前記本水洗部の下方側に配設され、前記本水洗部内の凝縮水を回収する凝縮水受部と、前記本水洗部の上段側に設けられ、本水洗部通過後のＣＯ2除去排ガスの仕上げ水洗を行う第１乃至５のいずれか一つの発明の気液接触装置とを有することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
第８の発明は、ＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を熱交換により再生する吸収液再生塔と、前記吸収塔から前記リッチ溶液を抜出すと共に、前記吸収液再生塔側に導入するリッチ溶液供給ラインと、前記吸収液再生塔で再生されたＣＯ2が放散されたリーン溶液を前記吸収液再生塔から抜出すと共に、前記吸収塔に導入し、リーン溶液を前記吸収塔でＣＯ2吸収液として再利用するリーン溶液供給ラインと、を備えると共に、前記吸収塔が、ＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させて前記排ガス中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収部と、前記ＣＯ2回収部の上段側に配設され、ＣＯ2を除去したＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を洗浄水により回収する本水洗部と、前記本水洗部の下方側に配設され、前記本水洗部内の凝縮水を回収する凝縮水受部と、前記凝縮水受部の下段側に設けられ、ＣＯ2除去排ガスの予備水洗を行う第１乃至５のいずれか一つの発明の気液接触装置と、前記本水洗部の上段側に設けられ、本水洗部通過後のＣＯ2除去排ガスの仕上げ水洗を行う第１乃至５のいずれか一つの発明の気液接触装置とを有することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
本発明によれば、上方に流出した洗浄水をヘッダパイプの表面を濡れ壁状態で拡がりながら流下するため、液膜を形成し、この液膜が充填部の上面に徐々に落下するので、低液流量条件でも、充填部への良好な液分散性を確保することができる。
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。
図１は、実施例１に係る気液接触装置の斜視図である。図２は、実施例１に係る気液接触装置の断面図である。図３は、実施例１に係る他の気液接触装置の斜視図である。図４は、実施例１に係る気液接触装置をＣＯ2吸収塔に配置した平面図である。図１及び２に示すように、本実施例に係る気液接触装置１００Ａは、気体である排ガス１１Ａが上昇して通過する接触充填部１１０の上方に設置され、液体である洗浄水２０ａを鉛直軸方向と直交する方向に供給するヘッダパイプ１０１と、このヘッダパイプ１０１に所定間隔を持って、上向きに設置されると共に、噴出水１０５を噴出する噴出ノズル１０２とを備えてなるものである。そして、噴出ノズル１０２から噴出した噴出水１０５を低液流量で供給させると共に、噴出した噴出水１０５が液膜１０５ａとなって、ヘッダパイプ１０１の表面に沿って下方落下し、その後接触充填部１１０に落下させて拡がり、接触充填部１１０内を上昇する気体（排ガス１１Ａ）と液体（洗浄水２０ａ）とを接触させ、排ガス１１Ａ中に含まれる水溶性物質を洗浄水２０ａにより洗浄・除去するものである。
本実施例の気液接触装置１００Ａでは、ヘッダパイプ１０１の底部の軸方向に沿って、分散板１０４を一体に設けて、充填部１１０の表面側に液膜１０５ａから落下する洗浄水２０ａを均一に落下させるようにしているが、ヘッダパイプ１０１の底部を充填部１１０の上面１１０ａに近接して設ける場合には、不要としてもよい。
この液膜１０５ａとなった洗浄水２０ａは、図２に示すように、充填部１１０の上面１１０ａに順次落下し、この落下地点から洗浄水の拡がり１０５ｂが発生して、接触充填部１１０内を均一に濡らす均一分散が可能となる。この洗浄水２０ａの均一分散により、充填部１１０内を通過する排ガス１１Ａと良好な気液接触状態を確保することができる。この結果、気液接触が良好となり、洗浄効率が向上することが可能となる。
ここで、本実施例では、噴出水１０５を低液流量で供給しているが、この低液流量とは、通常のＣＯ2吸収塔での洗浄に用いる流量条件（例えば１０ｍ3／ｍ2・ｈ以上）よりもきわめて遅い流量の例えば３ｍ3／ｍ2・ｈ以下、よりこの好ましくは例えば１ｍ3／ｍ2・ｈ以下である。このように低流速の場合には、下方から上昇する排ガス１１Ａの流れ（流速：例えば３ｍ／ｓ）によって、供給された洗浄水２０ａが飛沫同伴され、洗浄に寄与しないものとなるが、上方に流出された液がヘッダパイプ１０１の表面上を濡れ壁状態の液膜１０５ａとして拡がりながら流下するため、低液流量条件でも、ガスによって飛沫同伴することなく、下方側の充填部１１０への液分散性を確保することができる。
すなわち、例えば従来のように下向きのスプレーノズルで洗浄水２０ａを下方に噴霧する場合では、噴霧された洗浄水が充填部１１０の上端で跳ね返って浮遊し、ガスへの飛沫同伴が増加していた。これに対し、本実施例の気液接触装置１００Ａは、上方に流出した洗浄水２０ａをヘッダパイプ１０１及びその下端側に設けた分散板１０４を順次濡れ壁状態で流下させつつ、充填部１１０の上面１１０ａに滴下させるように、徐々に分散させるため、飛沫同伴を抑制することができる。
また、従来のトラフ式の供給の場合では、流下孔の直下の限定されたポイントにしか液が流下しないので、充填部１１０内で拡がりがないので、充填部１１０内の液分散性が低下していた。これに対し、本実施例では、上方に流出された噴出水１０５がヘッダパイプ１０１の表面を濡れ壁状態で拡がりながら流下するため、液膜１０５ａを形成し、この液膜１０５ａが充填部１１０の上面１１０ａに徐々に落下するので、低液流量条件でも、充填部１１０への良好な液分散性を確保することができる。
本実施例の分散板１０４は、その下端部１０４ａと充填部１１０の上面１１０ａとの間は、所定の間隔の隙間ｄを有しており、その隙間ｄは、５０ｍｍ以下程度とするのが好ましい。これは５０ｍｍ以上となると、分散効果が低減して好ましくないからである。
また、図３に示す気液接触装置１００Ｂに示すように、この隙間ｄを設けずに、分散板１０４の下端部１０４ａを充填部１１０の上面１１０ａに当接させ、液膜１０５ａを直接上面１１０ａに供給させ、直接洗浄水２０ａを充填部１１０に接触点から流下させて、洗浄水２０ａが拡がるようにしてもよい。
本実施例に係る気液接触装置１００Ａを、ＣＯ2回収装置の排ガス中ＣＯ2を吸収する吸収塔内に配置した平面図を図４に示す。図４に示すように、吸収塔１３の本体の内部に配置された充填部１１０の上方には、複数のヘッダパイプ１０１Ａ〜１０１Ｅが所定間隔で配置され、この各ヘッダパイプ１０１Ａ〜１０１Ｅには、その軸方向に沿って噴出ノズル１０２が所定間隔を持って配置されている。なお、洗浄水２０ａは、導入部１０１ａから導入され、各々の分岐されたヘッダパイプ１０１Ａ〜１０１Ｅに導入されている。
そして、洗浄水２０ａが低流速で供給され、噴出水１０５を噴出ノズル１０２から噴出させるようにしている。噴出した洗浄水２０ａは、図２に示すように、各ヘッダパイプ１０１Ａ〜１０１Ｅの表面にそって流下しつつ液膜１０５ａを形成しつつ、分散板１０４により充填部１１０の上面１１０ａに順次落下する。
この落下地点から洗浄水の拡がり１０５ｂが発生して、充填部１１０内を均一に濡らし、均一分散が可能となる。この洗浄水２０ａの均一分散により、充填部１１０内を下方側から通過する排ガス１１Ａと良好な気液接触状態を確保することができる。この結果、気液接触が良好となり、排ガス中に同伴される吸収剤を洗浄水２０ａで除去する洗浄効率が向上することとなる。
図５は、実施例２に係る気液接触装置をＣＯ2吸収塔に配置した平面図である。図６は、実施例２に係る気液接触装置の断面図である。なお、実施例１の装置と同一部材については、同一符号を付して重複する説明は省略する。図５及び６に示すように、本実施例に係る気液接触装置１００Ｃは、複数のヘッダパイプ１０１Ａ〜１０１Ｅに所定間隔で噴出ノズル１０２が配置されていると共に、この噴出ノズル１０２を仕切るような井桁状の仕切部１２０が配置されている。また、図６に示すように、この仕切部１２０は、ヘッダパイプ１０１Ａ〜１０１Ｃのみならず、充填部１１０内も同様に仕切るようにしている。なお、仕切部は連続していても、充填部１１０のみ別部材の仕切部１２０としてもよい。
本実施例では、仕切部１２０を設置することにより、仕切部１２０で仕切られた空間内で洗浄水２０ａが拡がるので、仕切られた各充填部１１０内を下方側から通過する排ガス１１Ａと良好な気液接触状態を確保することができる。この結果、実施例１よりもさらに気液接触が良好となり、排ガス中に同伴される吸収剤を洗浄水２０ａで除去する洗浄効率が向上することとなる。
本実施例では、実施例１又は２の気液接触装置を、ＣＯ2回収装置の吸収塔内に設置する適用例を説明する。図７は、実施例３に係るＣＯ2回収装置の概略図である。図７に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ａは、閉鎖系で循環するＣＯ2吸収液１２を用いてＣＯ2を含む排ガス１１ＡからＣＯ2ガスの吸収を行う吸収塔１３と、この吸収塔１３でＣＯ2ガスを吸収したＣＯ2吸収液であるリッチ溶液１２ＡからＣＯ2ガスを放出する吸収液再生塔１４と、吸収塔１３でＣＯ2ガスを吸収した吸収液をリッチ溶液１２Ａとして吸収塔１３の底部１３ｂから抜出すと共に、吸収液再生塔１４側に導入するリッチ溶液供給ラインＬ1と、吸収液再生塔１４で再生された吸収液をリーン溶液１２Ｂとして、吸収液再生塔１４の底部１４ｂから抜出すと共に、吸収塔１３に導入するリーン溶液供給ラインＬ2と、を備えている。そして、この吸収塔１３が、ＣＯ2を含有する排ガス１１ＡとＣＯ2吸収液１２とを接触させて排ガス中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収部１３Ａと、ＣＯ2吸収部１３Ａの上段側に配設され、ＣＯ2を除去したＣＯ2除去排ガス１１Ｂを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を洗浄水２０により回収する本水洗部１３Ｃと、この本水洗部１３Ｃの下方側に配設され、本水洗部１３Ｃ内の凝縮水を回収する凝縮水受部２１とを備えており、この凝縮水受部２１の下段側に、ＣＯ2除去排ガス１１Ｂの予備水洗を行う予備水洗部１３Ｂとして気液接触装置１００Ａを適用するものである。
このＣＯ2を含む排ガス１１のＣＯ2回収装置１０Ａでは、吸収塔１３に導入される前に、ガス冷却塔７０に送られ、この冷却塔７０内において、冷却部７３で冷却された冷却水７１により冷却され、所定の温度に調整されて吸収塔１３に導入される。
吸収塔１３は、塔内部にＣＯ2吸収部１３Ａが設けられ、このＣＯ2回収部１３Ａを通過する際、排ガス１１Ａと吸収液であるリーン溶液１２Ｂとの対向接触効率を向上させている。なお、気液接触する充填部は複数設けてもよく、充填法以外に、例えばスプレー法、液柱法、棚段法等により排ガス１１ＡとＣＯ2吸収液１２とを対向流接触させるようにしている。
吸収塔１３は、塔内部にＣＯ2吸収部１３Ａが設けられ、このＣＯ2回収部１３Ａを通過する際、排ガス１１Ａと吸収液であるリーン溶液１２Ｂとの対向接触効率を向上させている。なお、気液接触する充填部は複数設けてもよく、充填法以外に、例えばスプレー法、液柱法、棚段法等により排ガス１１ＡとＣＯ2吸収液１２とを対向流接触させるようにしている。
吸収塔１３において、排ガス１１は例えばアミン系の吸収液であるリーン溶液１２Ｂと対向流接触し、排ガス１１中のＣＯ2は、化学反応により吸収液側に吸収され、ＣＯ2が除去されたＣＯ2吸収剤除去排ガス１１Ｄは塔頂部１３ａから系外に放出される。
本実施例では、ＣＯ2吸収部１３Ａの上方(ガス流れ後流側)に、洗浄水２０ａにより、排ガス１１Ａを予備洗浄する予備水洗部１３Ｂが設けられ、排出ガス１１Ａに同伴される吸収液を予備洗浄除去している。
この予備洗浄の際、実施例１又は実施例２の気液接触装置１００Ａ（１００Ｂ）を適用することで、気液接触が確実となり、予備水洗が確実となる。
この予備洗浄された洗浄水は、そのままＣＯ2吸収部１３Ａ側に落下させて、リッチ溶液１２Ａとして、吸収液再生塔１４に排出される。
本実施例では、ＣＯ2吸収部１３Ａの上方(ガス流れ後流側)に、洗浄水２０ａにより、排ガス１１Ａを予備洗浄する予備水洗部１３Ｂが設けられ、排出ガス１１Ａに同伴される吸収液を予備洗浄除去している。
この予備洗浄の際、実施例１又は実施例２の気液接触装置１００Ａ（１００Ｂ）を適用することで、気液接触が確実となり、予備水洗が確実となる。
この予備洗浄された洗浄水は、そのままＣＯ2吸収部１３Ａ側に落下させて、リッチ溶液１２Ａとして、吸収液再生塔１４に排出される。
この予備水洗部１３Ｂを通過したＣＯ2除去排ガス１１Ｃは、洗浄水２０が循環ラインＬ11を循環する本水洗部１３Ｃで本洗浄が実施される。
本水洗部１３Ｃでは、循環ラインＬ11を循環する洗浄水２０が循環ポンプＰ1により循環されると共に、熱交換部２２で冷却水により冷却されており、外部に放出する排出ガス１１Ａを本洗浄している。
この予備水洗及び本水洗により、ＣＯ2が除去された排ガス１１Ｃは、外部にＣＯ2吸収剤除去排ガス１１Ｄとして、放出される。
なお、予備水洗部１３Ｂでの洗浄水２０ａは、循環ラインＬ11から一部分岐された分岐ラインＬ12から供給され、熱交換部２３で冷却水により冷却された後、気液接触装置１００Ａ（１００Ｂ）のヘッダパイプ１０１に導入されている。この分岐された洗浄水２０ａは、バルブ２４の調整により低流速で予備水洗部１３Ｂに供給される。
本水洗部１３Ｃでは、循環ラインＬ11を循環する洗浄水２０が循環ポンプＰ1により循環されると共に、熱交換部２２で冷却水により冷却されており、外部に放出する排出ガス１１Ａを本洗浄している。
この予備水洗及び本水洗により、ＣＯ2が除去された排ガス１１Ｃは、外部にＣＯ2吸収剤除去排ガス１１Ｄとして、放出される。
なお、予備水洗部１３Ｂでの洗浄水２０ａは、循環ラインＬ11から一部分岐された分岐ラインＬ12から供給され、熱交換部２３で冷却水により冷却された後、気液接触装置１００Ａ（１００Ｂ）のヘッダパイプ１０１に導入されている。この分岐された洗浄水２０ａは、バルブ２４の調整により低流速で予備水洗部１３Ｂに供給される。
この吸収塔１３内でＣＯ2が吸収されたＣＯ2濃度が高いリッチ溶液１２Ａは、リッチ溶液供給ラインＬ1を介してリッチソルベントポンプ５１にて、吸収液再生塔１４側へ供給され、充填部を有する吸収液再生塔１４の塔頂部１４ａ近傍から塔内に導入され、塔内を流下する際に、リボイラ６１で飽和水蒸気６２により間接的に加熱された水蒸気による吸熱反応を生じて、大部分のＣＯ2を放出し、再生される。なお、加熱後の飽和水蒸気６２は水蒸気凝縮水６３となる。
また、吸収液再生塔１４の塔頂部１４ａからは、塔内においてリッチ溶液１２Ａから放出された水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１が導出される。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、ＣＯ2ガスの洗浄に使用される。
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、ＣＯ2ガスの洗浄に使用される。
この吸収液再生塔１４で再生されたＣＯ2濃度が低いリーン溶液１２Ｂは、リッチ・リーン溶液熱交換器５２にてリッチ溶液１２Ａと熱交換されて冷却され、つづいてリーンソルベントポンプ５４にて昇圧され、さらにリーンソルベントクーラ５５にて冷却された後、再び吸収塔１３に供給され、吸収液として循環再利用される。
ここで、吸収液１２は、ＣＯ2回収装置１０Ａ内の閉鎖系で循環再利用されており、吸収塔１３でＣＯ2ガスを吸収した後は、リッチ溶液１２Ａと称し、吸収液再生塔１４でＣＯ2を放出した後は、リーン溶液１２Ｂと称している。劣化状況に応じて、リクレーミング装置で再生すると共に、必要に応じて、吸収液の補充がなされている。
本実施例では、本水洗部１３Ｃに導入する前段階において、本水洗部１３Ｃで洗浄に用いた洗浄水２０の一部を用いて予備洗浄の際、実施例１の気液接触装置１００Ａを適用することで、気液接触が確実となり、予備水洗が確実となる。
なお、本水洗部１３Ｃでは、外部より洗浄水２０を供給するものではないが、予備水洗部１３Ｂを通過したＣＯ2除去排ガス１１Ｃを循環する冷却された洗浄水２０で洗浄する際に凝縮された水分を洗浄水として利用することが可能となる。
なお、本水洗部１３Ｃでは、外部より洗浄水２０を供給するものではないが、予備水洗部１３Ｂを通過したＣＯ2除去排ガス１１Ｃを循環する冷却された洗浄水２０で洗浄する際に凝縮された水分を洗浄水として利用することが可能となる。
この本水洗部１３Ｃで洗浄に用いた洗浄水２０を予備水洗部１３Ｂで適用する際、洗浄水２０はまだ吸収剤を吸収する能力が残っているが、少ない液流量でも均一な液分散性を確保し、気液接触面積を高めることにより、気液接触効果が増大する。
よって、本実施例のような気液接触装置１００Ａ（１００Ｂ）を適用することで、低流速の液を供給した場合でも洗浄効果が発揮できるようにしている。
この予備洗浄された洗浄水は、そのままＣＯ2吸収部１３Ａ側に落下させて、リッチ溶液１２Ａとして、吸収液再生塔１４側に排出される。
よって、本実施例のような気液接触装置１００Ａ（１００Ｂ）を適用することで、低流速の液を供給した場合でも洗浄効果が発揮できるようにしている。
この予備洗浄された洗浄水は、そのままＣＯ2吸収部１３Ａ側に落下させて、リッチ溶液１２Ａとして、吸収液再生塔１４側に排出される。
このように、予備水洗部１３Ｂにおいて、ＣＯ2除去排ガス１１Ｂ中に同伴される吸収剤を吸収する能力が残っている洗浄水２０ａ（例えば吸収剤濃度２〜３重量％）を用いて予備水洗することで、例えばＣＯ2吸収部１３Ａで用いる吸収液(リーン溶液１２Ｂ)１２の濃度が３０重量％のものを用いる場合、この濃度まで予備水洗部１３Ｂで排ガス中の同伴吸収剤を吸収除去できることとなる。この結果、本水洗部１３Ｃに導入するＣＯ2除去排ガス１１Ｃ中の吸収剤濃度が、予備水洗部１３Ｂを設置しない場合に較べて大幅に低減することとなる。よって、本水洗部１３Ｃでの吸収剤の回収負荷が低減するので、さらに吸収剤除去効率が向上する。
本実施例では、実施例１又は２の気液接触装置を、ＣＯ2回収装置の吸収塔内に設置する適用例を説明する。図８は、実施例４に係るＣＯ2回収装置の概略図である。図８に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ｂは、実施例３で設置した予備水洗部の代わりに、本水洗部１３Ｃの後流側に、仕上水洗部１３Ｄを設置すると共に、この仕上水洗部１３Ｄに、実施例１又は実施例２の気液接触装置１００Ａ（１００Ｂ）を適用することで、気液接触が確実となり、仕上水洗を確実としている。
仕上水洗部１３Ｄに供給する洗浄水としては、吸収液再生塔１４の頭頂部から排出された水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１から凝縮されて、分離ドラム４３で凝縮水４４として分離した一部４４ａを導入ラインＬ23を介して用いている。この分離ドラム４３で分離された凝縮水４４は吸収液再生塔１４で再生されているので、ＣＯ2ガス濃度が薄いものとなり、仕上洗浄に適している。
すなわち、凝縮水の一部４４ａを仕上水洗部１３Ｄにおいて適用する際、吸収液再生塔１４から排出された水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１からの凝縮水４４は吸収剤濃度が薄い（例えば吸収剤濃度１重量％以下）ので、少ない液流量でも均一な液分散性を確保し、気液接触面積を高めることにより、気液接触効果が増大する。
よって、仕上水洗部１３Ｄに、本実施例のような気液接触装置１００Ａ（１００Ｂ）を適用することで、低流速の液を供給した場合でも洗浄効果を発揮できることとなる。なお、この仕上洗浄された洗浄水は、そのまま本水洗部１３Ｃ側に落下させて、本水洗の洗浄に寄与される。
よって、仕上水洗部１３Ｄに、本実施例のような気液接触装置１００Ａ（１００Ｂ）を適用することで、低流速の液を供給した場合でも洗浄効果を発揮できることとなる。なお、この仕上洗浄された洗浄水は、そのまま本水洗部１３Ｃ側に落下させて、本水洗の洗浄に寄与される。
本実施例では、実施例１又は２の気液接触装置を、ＣＯ2回収装置の吸収塔内に設置する適用例を説明する。図９は、実施例５に係るＣＯ2回収装置の概略図である。図９に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ｃは、実施例３で設置した予備水洗部１３Ｂと、実施例４で設置した仕上水洗部１３Ｄとを、本水洗部１３Ｃの前流側と後流側とに、各々設置している。
この実施例３で設置した予備水洗部１３Ｂと、実施例４で設置した仕上水洗部１３Ｄとを、本水洗部１３Ｃの前流側と後流側とに、各々設置することで、予備水洗の効果と、仕上水洗の効果を併合した洗浄の相乗効果が発揮され、外部に排出するＣＯ2吸収剤除去排ガス１１Ｄ中のＣＯ2吸収剤の残存比率を大幅に低減することができる。
図１０及び図１１は、実施例１及び実施例２に係る気液接触装置を用いた排ガス中の吸収剤の回収率比を示す図である。
図１０に示すように、従来例のスプレー方式を基準（１）とした場合、実施例４の仕上洗浄部１３Ｄに、実施例１に係る図１の気液接触装置１００Ａを用いることで、排ガス中の吸収剤の回収比率は、約１．２の増加を図ることができた。
図１０に示すように、従来例のスプレー方式を基準（１）とした場合、実施例４の仕上洗浄部１３Ｄに、実施例１に係る図１の気液接触装置１００Ａを用いることで、排ガス中の吸収剤の回収比率は、約１．２の増加を図ることができた。
また、図１１に示すように、従来例のスプレー方式を基準（１）とした場合、実施例４の仕上洗浄部１３Ｄに、実施例１に係る図３に示す他の気液接触装置１００Ｂを用いて、仕切部１２０を配置した場合には、さらに回収率比が増加し、約１．３倍の増加を図ることができた。
１０Ａ〜１０Ｃ ＣＯ2回収装置
１１Ａ ＣＯ2含有排ガス（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）
１３Ａ ＣＯ2吸収部
１３Ｂ 予備水洗部
１３Ｃ 本水洗部
１００Ａ〜１００Ｃ 気液接触装置
１０１ ヘッダパイプ
１０２ 噴出ノズル
１０４ 分散板
１０５ 噴出水
１０５ａ 液膜
１１０ 充填部
１２０ 仕切部
１１Ａ ＣＯ2含有排ガス（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）
１３Ａ ＣＯ2吸収部
１３Ｂ 予備水洗部
１３Ｃ 本水洗部
１００Ａ〜１００Ｃ 気液接触装置
１０１ ヘッダパイプ
１０２ 噴出ノズル
１０４ 分散板
１０５ 噴出水
１０５ａ 液膜
１１０ 充填部
１２０ 仕切部
Claims (8)
- 気体が上昇して通過する接触充填部の上方に設置され、
液体を鉛直軸方向と直交する方向に供給するヘッダパイプと、
前記ヘッダパイプに所定間隔を持って、上向きに設置されると共に、噴出水を噴出する噴出ノズルと、を備えてなり、
前記噴出水を低液流量で供給させ、噴出した噴出水が液膜となって、ヘッダパイプの表面に沿って落下し、その後前記接触充填部に落下させて拡がり、前記接触充填部内を上昇する前記気体と前記液体とを接触させ、気体中に含まれる水溶性物質を洗浄・除去することを特徴とする気液接触装置。 - 請求項１において、
前記ヘッダパイプの底部の軸方向に沿って、分散板を一体に設けることを特徴とする気液接触装置。 - 請求項２において、
前記分散板の下端部が、前記接触充填部の上面に接触することを特徴とする気液接触装置。 - 請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記ヘッダパイプに設けた噴出ノズルを仕切る仕切部を、井桁状に有することを特徴とする気液接触装置。 - 請求項４において、
前記仕切部に対応する充填用仕切部を、前記接触充填部に有することを特徴とする気液接触装置。 - ＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、
ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を熱交換により再生する吸収液再生塔と、
前記吸収塔から前記リッチ溶液を抜出すと共に、前記吸収液再生塔側に導入するリッチ溶液供給ラインと、
前記吸収液再生塔で再生されたＣＯ2が放散されたリーン溶液を前記吸収液再生塔から抜出すと共に、前記吸収塔に導入し、リーン溶液を前記吸収塔でＣＯ2吸収液として再利用するリーン溶液供給ラインと、を備えると共に、
前記吸収塔が、ＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させて前記排ガス中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収部と、
前記ＣＯ2回収部の上段側に配設され、ＣＯ2を除去したＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を洗浄水により回収する本水洗部と、
前記本水洗部の下方側に配設され、前記本水洗部内の凝縮水を回収する凝縮水受部と、
前記凝縮水受部の下段側に設けられ、ＣＯ2除去排ガスの予備水洗を行う請求項１乃至５のいずれか一つの気液接触装置とを有することを特徴とするＣＯ2回収装置。 - ＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、
ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を熱交換により再生する吸収液再生塔と、
前記吸収塔から前記リッチ溶液を抜出すと共に、前記吸収液再生塔側に導入するリッチ溶液供給ラインと、
前記吸収液再生塔で再生されたＣＯ2が放散されたリーン溶液を前記吸収液再生塔から抜出すと共に、前記吸収塔に導入し、リーン溶液を前記吸収塔でＣＯ2吸収液として再利用するリーン溶液供給ラインと、を備えると共に、
前記吸収塔が、ＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させて前記排ガス中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収部と、
前記ＣＯ2回収部の上段側に配設され、ＣＯ2を除去したＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を洗浄水により回収する本水洗部と、
前記本水洗部の下方側に配設され、前記本水洗部内の凝縮水を回収する凝縮水受部と、
前記本水洗部の上段側に設けられ、本水洗部通過後のＣＯ2除去排ガスの仕上げ水洗を行う請求項１乃至５のいずれか一つの気液接触装置とを有することを特徴とするＣＯ2回収装置。 - ＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、
ＣＯ2を吸収したリッチ溶液を熱交換により再生する吸収液再生塔と、
前記吸収塔から前記リッチ溶液を抜出すと共に、前記吸収液再生塔側に導入するリッチ溶液供給ラインと、
前記吸収液再生塔で再生されたＣＯ2が放散されたリーン溶液を前記吸収液再生塔から抜出すと共に、前記吸収塔に導入し、リーン溶液を前記吸収塔でＣＯ2吸収液として再利用するリーン溶液供給ラインと、を備えると共に、
前記吸収塔が、ＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させて前記排ガス中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収部と、
前記ＣＯ2回収部の上段側に配設され、ＣＯ2を除去したＣＯ2除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液を洗浄水により回収する本水洗部と、
前記本水洗部の下方側に配設され、前記本水洗部内の凝縮水を回収する凝縮水受部と、
前記凝縮水受部の下段側に設けられ、ＣＯ2除去排ガスの予備水洗を行う請求項１乃至５のいずれか一つの気液接触装置と、
前記本水洗部の上段側に設けられ、本水洗部通過後のＣＯ2除去排ガスの仕上げ水洗を行う請求項１乃至５のいずれか一つの気液接触装置とを有することを特徴とするＣＯ2回収装置。
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