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WO2013039041A1 - Ｃｏ2回収装置およびｃｏ2回収方法 - Google Patents

Ｃｏ2回収装置およびｃｏ2回収方法 Download PDF

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WO2013039041A1
WO2013039041A1 PCT/JP2012/073102 JP2012073102W WO2013039041A1 WO 2013039041 A1 WO2013039041 A1 WO 2013039041A1 JP 2012073102 W JP2012073102 W JP 2012073102W WO 2013039041 A1 WO2013039041 A1 WO 2013039041A1
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WO
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tower
liquid
exhaust gas
absorption
absorbing
Prior art date
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PCT/JP2012/073102
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English (en)
French (fr)
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達也 辻内
田中　裕士
長安　弘貢
琢也 平田
大石　剛司
上條　孝
雅彦 辰巳
靖幸 八木
一彦 貝原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kansai Electric Power Co Inc
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kansai Electric Power Co Inc
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Priority to US14/236,294 priority patent/US20140245888A1/en
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Priority to AU2012309540A priority patent/AU2012309540A1/en
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    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • the present invention relates to a CO 2 recovery device and a CO 2 recovery method that reduce the concentration of amine compounds that remain and are released in decarbonized exhaust gas from which CO 2 has been removed by contact with an absorbing solution.
  • Patent Document 1 the washing liquid is brought into gas-liquid contact with the decarbonized exhaust gas from which CO 2 has been absorbed and removed by gas-liquid contact with the absorbent, thereby washing the water with which the amine compound entrained in the decarbonized exhaust gas is recovered. It is shown that a plurality of stages are provided, and the recovery process of the amine compound accompanying the decarbonation exhaust gas is sequentially performed in the plurality of stages of water washing sections.
  • Cleaning solution of Patent Document 1 in the processing of the CO 2 from the absorbed amine-based absorbing solution by stripping the CO 2 to play the amine absorbing solution, the condensed water separated by condensing the moisture contained in the CO 2 is used It has been.
  • Patent Document 2 a cooling unit that cools decarbonized exhaust gas from which CO 2 has been absorbed and removed by gas-liquid contact with an absorbing solution, and a countercurrent contact between condensed water condensed by the cooling unit and decarbonated exhaust gas. The thing which provided the contact part to make it show is shown. Further, in Patent Document 2, the washing liquid is brought into gas-liquid contact with the decarbonized exhaust gas from which CO 2 has been absorbed and removed by gas-liquid contact with the absorbing liquid, thereby washing the water with which the amine compound entrained in the decarbonized exhaust gas is recovered. The cleaning liquid is condensed water condensed in a cooling tower that cools the exhaust gas before CO 2 is recovered.
  • the present invention solves the above-described problems, and provides a CO 2 recovery device and a CO 2 recovery method capable of further reducing the concentration of amine compounds remaining and released in the decarbonation exhaust gas. Let it be an issue.
  • the first aspect of the present invention to solve the problems described above, CO 2 absorption tower for contacting the CO 2 containing exhaust gas and the CO 2 absorbing liquid containing CO 2 to remove CO 2 and purifying exhaust gas
  • a cooling tower is provided for cooling the CO 2 containing exhaust gas containing CO 2, purifying the exhaust gas discharged from the CO 2 absorption tower
  • the temperature (T 2 ) is set lower than the temperature (T 1 ) of the CO 2 -containing exhaust gas containing CO 2 cooled by the cooling tower (T 1 > T 2 ) and discharged from the absorption liquid regeneration tower CO 2, characterized in that evaporating the condensed water condensed water vapor in the evaporation unit In the revenue system.
  • the present invention provides a CO 2 recovery device comprising a concentration unit that concentrates the CO 2 absorbent.
  • the concentrating section separates the concentrating tower for heating the extracted water, the concentrated liquid returning line for returning the concentrated liquid separated from the concentrating tower to the CO 2 absorption tower, and the concentrating tower.
  • the CO 2 recovery device includes an acid cleaning tower that recovers the volatile component contained in the gas component by acid treatment.
  • a fourth invention is the separation and the CO 2 absorber to remove CO 2 by contacting the CO 2 containing exhaust gas and the CO 2 absorbing liquid containing CO 2, the CO 2 from the CO 2 absorbent having absorbed CO 2 and using the absorbent regenerator to regenerate the CO 2 absorbing solution, the lean solution from which CO 2 has been removed by the absorbing solution regeneration tower a CO 2 recovery method be reused in the CO 2 absorber, CO 2 before downstream side of the absorption tower, a cooling tower for cooling the CO 2 containing exhaust gas containing CO 2 is provided, the temperature (T 2) of purifying exhaust gas discharged from the CO 2 absorption tower, is cooled by the cooling tower with CO 2 lower than the temperature of the CO 2 containing exhaust gas which contains (T 1) (T 1> T 2) to set a, the condensed water condensed water vapor discharged from the absorbent regenerator evaporated in the evaporation unit In the CO 2 recovery method.
  • the present invention it is possible to further reduce the concentration of amine compounds in the absorption liquid remaining and released in the decarbonized exhaust gas, and to concentrate the collected absorption liquid for reuse.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a CO 2 recovery apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a CO 2 recovery apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of another CO 2 recovery apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of another CO 2 recovery apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a CO 2 recovery apparatus according to the first embodiment.
  • CO 2 recovery apparatus 10A according to the present embodiment, CO 2 containing exhaust gas 11A and the CO 2 absorbing liquid containing CO 2 (lean solution 12B) and the contacting is removed the CO 2 A CO 2 absorption tower (hereinafter also referred to as “absorption tower”) 13 as the purified exhaust gas 11B, an absorption liquid regeneration tower 14 for regenerating a CO 2 absorption liquid (rich solution 12A) that has absorbed CO 2 , and the absorption liquid regeneration tower (Hereinafter also referred to as “regeneration tower”) 14 is a CO 2 recovery device for reusing the lean solution 12B from which CO 2 has been removed in the CO 2 absorption tower 13, wherein the CO 2 absorption tower 13 is a CO 2 absorption liquid.
  • a first washing section 13B consisting of water washing section 13B 1 and the second washing section 13B 2 for recovering 2, the cleaning liquid 20 containing the CO 2 absorbing liquid 12 recovered in the overhead of the second water-washing section 13B 2 wherein A cleaning liquid circulation line L 1 that circulates directly from the top side of the water washing section 13B, and an extraction line L 2 that extracts a part of the cleaning liquid 20 including the CO 2 absorbent 12 as an extraction liquid 21 from the cleaning liquid circulation line L 1.
  • the concentration unit 22 for concentrating the CO 2 absorbent while separating the gas component (water vapor) 24 from the extracted liquid 21 and the concentrated solution 23 concentrated in the concentration unit 22 are fed to the first water washing unit 13B 1 side.
  • the concentrated liquid feed line L 3 , the evaporation section 90 for evaporating the condensed water 44 obtained by separating and condensing the water vapor discharged from the absorption liquid regeneration tower 14 by the separation drum 43, and the gas component ( Steam) 24 is sent to the evaporator 90 A gas line L 4 to, those having a.
  • the cleaning liquid 20 is circulated by the washing liquid circulation line L 1.
  • an extraction fluid 21 from the first washing unit 13B 1 is merged into the CO 2 absorbing liquid 12.
  • CO 2 recovery apparatus 10A purifying the exhaust gas 11B discharged from CO 2 containing exhaust gas supply line L 11 and the CO 2 absorber 13 to introduce CO 2 containing exhaust gas 11A to the CO 2 absorber 13
  • Thermometers 81 and 82 are provided in the purified exhaust gas discharge line L 12 for discharging gas, and the gas temperatures (T 1 and T 2 ) in each are measured.
  • the gas temperature of the purification exhaust gas 11B of the washing section 13B outlet (T 2), CO 2 absorption tower 13 inlet gas temperature (T 1) is set lower than (T 1 > T 2 ).
  • the amount of condensed water can be increased by lowering the gas temperature (T 2 ) of the purified exhaust gas 11B at the outlet of the CO 2 absorption tower 13 below the gas temperature (T 1 ) of the CO 2 -containing exhaust gas 11A to be introduced.
  • T 2 gas temperature
  • T 1 gas temperature of the CO 2 -containing exhaust gas 11A
  • the CO 2 -containing exhaust gas 11 A is counterflowed with the CO 2 absorption liquid 12 based on, for example, an alkanolamine in a CO 2 absorption section 13 A provided on the lower side of the CO 2 absorption tower 13.
  • contact, CO 2 in the CO 2 containing exhaust gas 11A is absorbed by the CO 2 absorbing liquid 12 by a chemical reaction (R-NH 2 + H 2 O + CO 2 ⁇ R-NH 3 HCO 3).
  • the CO 2 removal exhaust gas after CO 2 removal rises to the water washing section 13B side via the chimney tray 16, and gas-liquid contact with washing liquid 20 supplied from the top side of the washing unit 13B, the CO 2 flue gas The accompanying CO 2 absorbent 12 is recovered. Thereafter, the purified exhaust gas 11B from which the CO 2 absorbent 12 has been removed is discharged to the outside from the top 13C of the CO 2 absorption tower 13.
  • Reference numeral 73 denotes a mist eliminator that captures mist in the gas.
  • the rich solution 12 ⁇ / b > A that has absorbed CO 2 is pressurized by a rich solvent pump 51 interposed in the rich solution supply pipe 50, and the lean solution 12 ⁇ / b> B regenerated in the absorbent regenerator 14 in the rich / lean solution heat exchanger 52. And is supplied to the top side of the absorption liquid regeneration tower 14.
  • the rich solution 12A released into the tower from the top side of the regeneration tower 14 releases most of the CO 2 by heating with water vapor from the bottom of the tower.
  • the CO 2 absorbent 12 that has released part or most of the CO 2 in the regeneration tower 14 is referred to as a “semi-lean solution”.
  • the semi-lean solution (not shown) flows down to the bottom of the regeneration tower 14, it becomes a lean solution 12B from which almost all of the CO 2 has been removed.
  • the lean solution 12B is heated by saturated steam 62 in the regeneration heater 61 interposed in the circulation line L 20.
  • the saturated steam 62 after heating becomes steam condensed water 63.
  • the CO 2 gas 41 accompanied by water vapor dissipated from the rich solution 12A and a semi-lean solution (not shown) is released in the tower. Then, CO 2 gas 41 accompanied by water vapor is derived by the gas discharge line L 21, the water vapor is condensed by a condenser 42 which is interposed in the gas discharge line L 21, condensed water 44 is separated in the separation drum 43, The CO 2 gas 45 is discharged out of the system, and post-processing such as compression recovery is performed separately.
  • the condensed water 44 separated by the separation drum 43 is supplied to the upper part of the absorption liquid regeneration tower 14 by a condensed water circulation pump 46 interposed in the condensed water line L 22A .
  • a portion of the condensed water 44 is supplied to the top side of the washing unit 13B as the washing liquid 20 of the CO 2 absorbing liquid 12, used for the absorption of CO 2 absorbing liquid 12 accompanying the CO 2 flue gas ing.
  • the regenerated CO 2 absorbent (lean solution 12B) is sent to the CO 2 absorption tower 13 side by the lean solution pump 54 via the lean solution supply pipe 53, and is circulated and used as the CO 2 absorbent 12. Therefore, the CO 2 absorbing liquid 12 forms a closed path for circulating a CO 2 absorption tower 13 and the absorption solution regenerator 14 is reused in the CO 2 absorbing section 13A of the CO 2 absorber 13. Note that the CO 2 absorbent 12 is supplied from a replenishment line (not shown) as needed, and the CO 2 absorbent is regenerated by a reclaimer (not shown) as needed.
  • CO 2 containing exhaust gas 11A supplied to the CO 2 absorber 13, in the cooling tower 70 provided on the front side is cooled by cooling water 71 and is then introduced into the CO 2 absorber 13.
  • Reference numeral 72 is a circulation pump
  • 74 is a cooler
  • L 10 is a cooling water circulation line
  • L 11 is a CO 2 -containing exhaust gas supply line
  • L 12 is a purified exhaust gas discharge line.
  • the CO 2 absorbing liquid 12 to be circulated utilizing the CO 2 absorption tower 13 and the absorption solution regenerator 14 is in the washing unit 13B, and the CO 2 removing exhaust gas from which CO 2 has been removed, the washing liquid 20 toward The CO 2 absorption liquid 12 entrained in the CO 2 removal exhaust gas is absorbed and removed by the cleaning liquid 20 to prevent emission to the outside of the absorption tower 13.
  • a concentrating part 22 is provided in this embodiment, and a concentrating liquid supply line L 3 for feeding the concentrating liquid 23 concentrated by the concentrating part 22. Then, it is returned to the water washing section 13B side, and the CO 2 absorbent 12 is concentrated and used.
  • thermometers 81 and 82 are provided in the CO 2 -containing exhaust gas supply line L 11 and the purified exhaust gas discharge line L 12 , respectively, and the gas temperatures (T 1 and T 2 ) are measured.
  • the gas temperature (T 2 ) of the purified exhaust gas 11B at the outlet of the water washing section 13B is set lower (T 1 > T 2 ) than the gas temperature (T 1 ) at the outlet of the cooling tower 70 by a control device (not shown). You are in control.
  • the amount of condensed water can be increased by lowering the gas temperature (T 2 ) of the purified exhaust gas 11B at the outlet of the CO 2 absorption tower 13, resulting in a decrease in the amine concentration in the liquid in the water washing section 13B.
  • the amine vapor pressure is reduced, the amount of CO 2 absorbing liquid (amine solution or the like) entrained can be reduced, and the release to the outside can be reduced.
  • the amine compound concentration ratio in the gas of the purified exhaust gas 11B is 35 ° C., assuming that 40 ° C. is 1. In this case, it was confirmed that the value dropped to 0.5.
  • the condensed water 44 supplied to the evaporator 90 is heated by the heat exchanger 92.
  • CO 2 gas 41 accompanied by water vapor discharged from the top of the regeneration tower 14 is supplied to the absorption tower 13 from the regeneration tower 14, and heat exchange is performed in the rich / lean solution heat exchanger 52.
  • Either the lean solution 12B or the steam condensed water 63 condensed by the regenerative heater 61 can be used, and the condensed water 44 is heated to about 60 to 90 degrees, for example.
  • the condensed water 44 fed to the evaporation section 90 is water vapor separated from the top 14A of the absorption liquid regeneration tower 14, the concentration of the basic component (amine) as the absorption liquid component is extremely low. Therefore, it can be discharged out of the system as it is as the water vapor 91.
  • a part of the cleaning liquid 20 circulating through the second water washing section 13B 2 on the top side of the water washing section 13B is extracted and concentrated in the concentration section 22 to obtain a concentrated liquid 23. since it returned to the first puddle portion of the washing unit 13B 1, the volatile components in the cleaning liquid 20 can be separated from the washing liquid 20, it is possible to improve the washing capability of the washing unit 13B.
  • the concentration unit 22 for example, an evaporation device, a vapor compression concentration device, or the like can be used.
  • the evaporation apparatus heats and evaporates the cleaning liquid 20 while storing it in the evaporator, supplies the concentrated liquid 23 to the next evaporator, and uses the water vapor 24 as a heating source in the next evaporator.
  • the thing provided with two or more evaporators can be illustrated.
  • the vapor compression type concentrator is used as a heat source for heating by pressurizing the water vapor 24 generated in the evaporator with a compressor to increase the temperature, thereby reducing power consumption during concentration. It can be done.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a CO 2 recovery apparatus according to the second embodiment.
  • 3 and 4 are schematic views of other CO 2 recovery apparatuses according to the second embodiment.
  • the CO 2 recovery apparatus 10A same configuration as that according to the first embodiment shown in FIG. 1, and redundant description are denoted by the same reference numerals will be omitted.
  • the CO 2 recovery apparatus 10B of the present embodiment is a volatile component recovery unit that recovers the volatile component contained in the gas component 24 separated by the concentration unit 22 by acid treatment.
  • An acid cleaning tower 27 is provided to recover and remove volatile components in the gas component 24 separated from the concentration unit 22.
  • Acid washing tower 27 acid supply unit acids 29 (not shown) is added, is recovered by the acid treatment solution as sulfate, it is treated with a waste liquid treatment portion 30 through the supply line L 8.
  • sulfuric acid can be used as the acid 29 to be added here, but the present invention is not limited to this.
  • the acid 29 include hydrochloric acid, phosphoric acid, boric acid, carbonic acid, oxalic acid and the like in addition to sulfuric acid.
  • the concentrating section 22 may be any one that heats a part of the water extracted from the cleaning liquid 20, but a concentrating tower 22A as shown in FIG. 3 and a concentrating tower 22B as shown in FIG. It can be illustrated.
  • FIG. 3 shows a CO 2 recovery apparatus having a concentration tower 22A for concentrating the cleaning liquid by heating the concentrated liquid 23.
  • FIG. 4 shows a concentration tower for concentrating the cleaning liquid by introducing heated air 94 from the outside. This is a CO 2 recovery device equipped with 22B.
  • the heat exchanger 93 is interposed in the circulation line L 30 circulating concentrated concentrate 23, so as to heat the concentrated liquid 23.
  • the CO 2 gas 41 accompanied by water vapor discharged from the top 14A of the regeneration tower 14 is sent to the absorption tower 13 from the regeneration tower 14, and a rich / lean solution heat exchanger.
  • Either the lean solution 12B heat-exchanged in 52 or the steam condensed water 63 condensed in the regenerative heater 61 can be used, and the concentrate 23 is heated to, for example, about 60 to 90 degrees.
  • a separation drum 22C is provided in the supply line L 4A from which the gas component 24 is led out from the top of the concentrating tower 22A, and the moisture and the absorbing liquid are separated from the gas component 24.
  • the moisture and the absorbing liquid are prevented from being entrained outside, and the moisture and the absorbing liquid are prevented from escaping to the outside of the system.
  • the gas component 24 separated by the separation drum 22C is supplied to the acid cleaning tower 27 via the supply line L 4B and is acid-treated here.
  • the liquid separated by the separation drum 22C is returned to the concentration tower 22A via the supply line L 4D .
  • heated air 94 is blown into the inside, and a volatile component is entrained in the heated air 94 and discharged to the outside.
  • the cleaning liquid containing the absorbing liquid that is not accompanied by the air 94 is supplied as the concentrated liquid 23 to the first water washing unit 13B 1 .
  • the air 94 may be heated by a heat exchanger (not shown).
  • the air containing the volatile component is sent to the acid cleaning tower 27, where it is acid cleaned to remove the volatile component, and then sent to the evaporation unit 90.
  • the gas component 24 may be supplied to the concentrating tower 22B and used as air 94 for generating water vapor.

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Abstract

　ＣＯ2含有排ガス１１ＡとＣＯ2吸収液１２とを接触させてＣＯ2を除去して浄化排ガス１１ＢとするＣＯ2吸収塔１３と、ＣＯ2吸収液からＣＯ2を分離してＣＯ2吸収液１２を再生する吸収液再生塔１４と、吸収液再生塔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、ＣＯ2吸収塔１３の前流側に、ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスを冷却する冷却塔７０を設け、前記ＣＯ2吸収塔から排出される浄化排ガス１１Ｂの温度（Ｔ2）を、前記冷却塔で冷却されたＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガス１１Ａの温度（Ｔ1）より低く設定する（Ｔ1＞Ｔ2）と共に、前記吸収液再生塔１４から排出される水蒸気を凝縮した凝縮水４４を蒸発部９０で蒸発させる。

Description

ＣＯ2回収装置およびＣＯ2回収方法
　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。
　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吸収液や吸収液由来のアミン化合物類が同伴してしまう。そして、アミン化合物類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類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液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化合物の回収処理を行うことが示されている。この特許文献１の洗浄液は、ＣＯ2を吸収したアミン系吸収液からＣＯ2を放散させ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液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、洗浄液は、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。
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。
　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。
　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を除去して浄化排ガスとする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、ＣＯ2吸収塔の前流側に、ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスを冷却する冷却塔を設け、前記ＣＯ2吸収塔から排出される浄化排ガスの温度（Ｔ2）を、前記冷却塔で冷却されたＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスの温度（Ｔ1）より低く設定する（Ｔ1＞Ｔ2）と共に、前記吸収液再生塔から排出される水蒸気を凝縮した凝縮水を蒸発部で蒸発させることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
　第２の発明は、第１の発明において、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、洗浄液により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吸収液を含む洗浄液を前記水洗部の頂部側から供給して循環・洗浄する洗浄液循環ラインと、前記洗浄液循環ラインから、ＣＯ2吸収液を含む洗浄液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しつつＣＯ2吸収液を濃縮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。
　第３の発明は、第２の発明において、前記濃縮部が、抜き出し水を加熱する濃縮塔と、濃縮塔から分離した濃縮液をＣＯ2吸収塔へ戻す濃縮液返送ラインと、濃縮塔で分離されたガス成分に含まれる揮発性成分を酸処理して回収する酸洗浄塔とを具備することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
　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吸収塔で再利用するＣＯ2回収方法であって、ＣＯ2吸収塔の前流側に、ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスを冷却する冷却塔を設け、前記ＣＯ2吸収塔から排出される浄化排ガスの温度（Ｔ2）を、前記冷却塔で冷却されたＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスの温度（Ｔ1）より低く（Ｔ1＞Ｔ2）設定すると共に、吸収液再生塔から排出される水蒸気を凝縮した凝縮水を蒸発部で蒸発させることを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
　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２に係るＣＯ2回収装置の概略図である。 図３は、実施例２に係る他のＣＯ2回収装置の概略図である。 図４は、実施例２に係る他のＣＯ2回収装置の概略図である。
　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。
　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を除去して浄化排ガス１１Ｂとする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１４と、前記吸収液再生塔（以下「再生塔」ともいう）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除去排ガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ2吸収液１２を回収する第１水洗部１３Ｂ1及び第２水洗部１３Ｂ2からなる水洗部１３Ｂと、前記塔頂側の第２水洗部１３Ｂ2で回収されたＣＯ2吸収液１２を含む洗浄液２０を前記水洗部１３Ｂの頂部側から直接循環する洗浄液循環ラインＬ1と、前記洗浄液循環ラインＬ1から、ＣＯ2吸収液１２を含む洗浄液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（水蒸気）２４を分離しつつＣＯ2吸収液を濃縮する濃縮部２２と、前記濃縮部２２で濃縮した濃縮液２３を第１水洗部１３Ｂ1側に送給する濃縮液送給ラインＬ3と、前記吸収液再生塔１４から排出される水蒸気を分離ドラム４３で分離・凝縮した凝縮水４４を蒸発させる蒸発部９０と、濃縮部２２で分離されたガス成分（水蒸気）２４を、蒸発部９０に送給するガスラインＬ4と、を具備するものである。
　なお、第１水洗部１３Ｂ1においても、洗浄液循環ラインＬ1とにより洗浄液２０が循環されている。
　なお、図示していないが、第１水洗部１３Ｂ1からの抜出液２１はＣＯ2吸収液１２に合流される。
　また、本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ａは、ＣＯ2含有排ガス１１ＡをＣＯ2吸収塔１３内に導入するＣＯ2含有排ガス供給ラインＬ11及びＣＯ2吸収塔１３から排出される浄化排ガス１１Ｂを排出する浄化排ガス排出ラインＬ12に各々温度計８１、８２を設け、各々におけるガス温度（Ｔ1、Ｔ2）を計測している。
　そして、計測の結果、図示しない制御装置により、水洗部１３Ｂ出口の浄化排ガス１１Ｂのガス温度（Ｔ2）を、ＣＯ2吸収塔１３入口のガス温度（Ｔ1）よりも低く設定する（Ｔ1＞Ｔ2）ように制御している。
　この結果、ＣＯ2吸収塔１３の出口の浄化排ガス１１Ｂのガス温度（Ｔ2）を、導入するＣＯ2含有排ガス１１Ａのガス温度（Ｔ1）よりも下げることで、凝縮水量を増加させることができ、この結果水洗部１３Ｂでの液中のアミン濃度が低下し、アミン蒸気圧が小さくなり、ＣＯ2吸収液（アミン溶液等）の同伴量の低減を図り、外部への放出を削減することができる。
　ここで、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。
　そしてＣＯ2除去後のＣＯ2除去排ガスは、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液２０と気液接触して、ＣＯ2除去排ガスに同伴するＣＯ2吸収液１２を回収する。
　その後、ＣＯ2吸収液１２が除去された浄化排ガス１１Ｂは、ＣＯ2吸収塔１３の塔頂部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。
　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。
　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。
　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Ｌ22A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１２の洗浄液２０として水洗部１３Ｂの頂部側に供給され、ＣＯ2除去排ガスに同伴するＣＯ2吸収液１２の吸収に用いている。
　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。
　また、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、符号７２は循環ポンプ、７４は冷却器、Ｌ10は冷却水循環ライン、Ｌ11はＣＯ2含有排ガス供給ライン、Ｌ12は浄化排ガス排出ラインを各々図示する。
　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除去排ガスと、洗浄液２０とを向流接触させ、ＣＯ2除去排ガスに同伴されたＣＯ2吸収液１２を洗浄液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。
　この洗浄液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、濃縮部２２で濃縮した濃縮液２３を送給する濃縮液送給ラインＬ3を介して水洗部１３Ｂ側に返送し、ＣＯ2吸収液１２を濃縮利用するようにしている。
　本実施例では、ＣＯ2含有排ガス供給ラインＬ11及び浄化排ガス排出ラインＬ12に各々温度計８１、８２を設け、各々のガス温度（Ｔ1、Ｔ2）を計測している。
　そして、計測の結果、図示しない制御装置により、水洗部１３Ｂ出口の浄化排ガス１１Ｂのガス温度（Ｔ2）を冷却塔７０出口のガス温度（Ｔ1）よりも低く（Ｔ1＞Ｔ2）設定するように制御している。
　この結果、ＣＯ2吸収塔１３の出口の浄化排ガス１１Ｂのガス温度（Ｔ2）を下げることで、凝縮水量を増加させることができ、この結果水洗部１３Ｂでの液中のアミン濃度が低下し、アミン蒸気圧が小さくなり、ＣＯ2吸収液（アミン溶液等）の同伴量の低減を図り、外部への放出を削減することができる。
　ここで、浄化排ガス１１Ｂのガス温度（Ｔ2）を４０℃から３５℃に低下させた場合、浄化排ガス１１Ｂのガス中のアミン化合物濃度比は、４０℃の場合を１とすると、３５℃の場合には０．５と低下することが確認された。
　このように、吸収塔１３出口のガス温度（Ｔ2）を下げることで、凝縮水量が増えるため、本実施例では、吸収液再生塔１４における塔頂部１４Ａから排出される水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１から水分を分離する分離ドラム４３で凝縮させた凝縮水４４を、凝縮水ラインＬ22Bにより、蒸発部９０へ送給し、ここで、水蒸気９１として蒸発させて、ＣＯ2回収設備の系内の水バランスを保つようにしている。これにより水蒸気９１として系外へ排出することで、ＣＯ2回収設備の排水量を低減できる。Ｌ5は、水蒸気９１の排出ラインである。Ｌ6は，蒸発部９０の液を洗浄液循環ラインＬ1に供給する液戻しラインである。
　ここで、この蒸発部９０に供給する凝縮水４４は熱交換器９２により加熱されている。この熱交換器の熱源としては、再生塔１４の頂部から排出される水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１、再生塔１４から吸収塔１３に送給され、リッチ・リーン溶液熱交換器５２で熱交換されたリーン溶液１２Ｂ又は再生加熱器６１で凝縮された水蒸気凝縮水６３のいずれかを用いることができ、凝縮水４４を例えば６０～９０度程度まで加熱するようにしている。
　また、蒸発部９０に送給される凝縮水４４は、吸収液再生塔１４の塔頂部１４Ａから分離された水蒸気であるので、吸収液成分である塩基性成分（アミン）濃度が極めて低いものであるので、水蒸気９１としてそのまま系外へ排出させることが可能となる。
　また、本実施例では、水洗部１３Ｂの内の頂部側の第２水洗部１３Ｂ2を循環する洗浄液２０の一部を抜き出し、濃縮部２２で濃縮して濃縮液２３とし、この濃縮液２３を第１水洗部１３Ｂ1の水溜まり部に戻すようにするので、洗浄液２０中の揮発性成分を洗浄液２０から分離することができ、水洗部１３Ｂの水洗能力の向上を図ることができる。
　また、濃縮部２２で濃縮した濃縮液２３を第１水洗部１３Ｂ1側に戻すことにより、ＣＯ2吸収塔１３内で水のマスバランスが保たれるため、吸収液再生塔１４に余分な水分が入らず、ＣＯ2分離に必要なスチーム量を少なくすることができる。
　なお、凝縮水発生による水バランスの崩れは、濃縮部２２での洗浄液２０の濃縮により解消され、併せて、この洗浄液の濃縮において、洗浄液中の揮発性成分を洗浄液から放散させて分離できるため、水洗部１３Ｂでの水洗能力の向上を図ることができることとなる。
　ここで、濃縮部２２においては、例えば蒸発装置や蒸気圧縮式濃縮装置等を用いることができる。蒸発装置は、洗浄液２０を蒸発缶にて貯留しつつ加熱して蒸発させ、濃縮された濃縮液２３を次の蒸発缶に供給すると共に、水蒸気２４を次の蒸発缶での加熱源として用い、蒸発缶を複数設けたものを例示することができる。
　また、蒸気圧縮式濃縮装置は、蒸発缶で発生した水蒸気２４を圧縮機で加圧して、温度を高くすることにより、加熱用熱源として利用するものであり、濃縮の際の動力消費量を低減できるものである。
　図２は、実施例２に係るＣＯ2回収装置の概略図である。図３及び４は、実施例２に係る他の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２に示すように、本実施例のＣＯ2回収装置１０Ｂでは、濃縮部２２で分離されるガス成分２４中に含有される揮発性成分を酸処理して回収する揮発性成分回収部である酸洗浄塔２７が設けられており、濃縮部２２から分離されるガス成分２４中の揮発性成分を回収・除去するようにしている。
　酸洗浄塔２７には、酸供給部（図示せず）から酸２９が添加され、硫酸塩として酸処理液中で回収され、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。
　ここで、濃縮部２２としては、洗浄液２０の一部の抜き出し水を加熱するものであればいずれでも良いが、図３に示すような濃縮塔２２Ａと、図４に示すような濃縮塔２２Ｂを例示することができる。
　図３は、濃縮液２３を加熱することで、洗浄液を濃縮する濃縮塔２２Ａを備えたＣＯ2回収装置であり、図４は外部から加熱空気９４を導入することで、洗浄液を濃縮する濃縮塔２２Ｂを備えたＣＯ2回収装置である。
　図３に示す濃縮塔２２Ａでは、濃縮された濃縮液２３を循環する循環ラインＬ30に熱交換器９３が介装されており、濃縮液２３を加熱するようにしている。この熱交換器９３の加熱源としては、再生塔１４の塔頂部１４Ａから排出される水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１、再生塔１４から吸収塔１３に送給され、リッチ・リーン溶液熱交換器５２で熱交換されたリーン溶液１２Ｂ又は再生加熱器６１で凝縮された水蒸気凝縮水６３のいずれかを用いることができ、濃縮液２３を例えば６０～９０度程度まで加熱するようにしている。
　また、本実施例は、濃縮塔２２Ａ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中から水分及び吸収液を分離することで、水分及び吸収液の外部への同伴を防止し、系外への水分及び吸収液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を介して酸洗浄塔２７に供給され、ここで酸処理される。なお、分離ドラム２２Ｃで分離された液は、供給ラインＬ4Dを介して、濃縮塔２２Ａに戻される。
　図４に示す濃縮塔２２Ｂでは、内部に加熱空気９４を吹き込み、この加熱空気９４に揮発性成分を同伴させ、外部へ排出するようにしている。
　空気９４に同伴されない吸収液を含む洗浄液は、濃縮液２３として、第１水洗部１３Ｂ1に供給される。揮発性成分の同伴を容易にするために、空気９４を図示しない熱交換器により加熱させるようにしてもよい。
　揮発性成分を含む空気は、酸洗浄塔２７に送られ、ここで酸洗浄されて揮発性成分を除去した後、蒸発部９０に送られる。なお、このガス成分２４を、濃縮塔２２Ｂへ供給して、水蒸気を発生させる空気９４として使用するようにしてもよい。
　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。
　１０Ａ、１０Ｂ　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　洗浄液
　２１　抜出液
　２２　濃縮部
　２３　濃縮液
　２４　ガス成分
　９０　蒸発部　

Claims (4)

  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を除去して浄化排ガスとする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、
    　ＣＯ2吸収塔の前流側に、ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスを冷却する冷却塔を設け、
    　前記ＣＯ2吸収塔から排出される浄化排ガスの温度（Ｔ2）を、前記冷却塔で冷却されたＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスの温度（Ｔ1）より低く設定する（Ｔ1＞Ｔ2）と共に、
    　前記吸収液再生塔から排出される水蒸気を凝縮した凝縮水を蒸発部で蒸発させることを特徴とするＣＯ2回収装置。
  2. 　請求項１において、
    　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、洗浄液により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吸収液を含む洗浄液を前記水洗部の頂部側から供給して循環・洗浄する洗浄液循環ラインと、
    　前記洗浄液循環ラインから、ＣＯ2吸収液を含む洗浄液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しつつＣＯ2吸収液を濃縮する濃縮部とを具備することを特徴とするＣＯ2回収装置。
  3. 　請求項２において、
    　前記濃縮部が、
    　抜き出し水を加熱する濃縮塔と、
    　濃縮塔から分離した濃縮液をＣＯ2吸収塔へ戻す濃縮液返送ラインと、
    　濃縮塔で分離されたガス成分に含まれる揮発性成分を酸処理して回収する酸洗浄塔とを具備することを特徴とするＣＯ2回収装置。
  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、
    　ＣＯ2吸収塔の前流側に、ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスを冷却する冷却塔を設け、前記ＣＯ2吸収塔から排出される浄化排ガスの温度（Ｔ2）を、前記冷却塔で冷却されたＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスの温度（Ｔ1）より低く（Ｔ1＞Ｔ2）設定すると共に、吸収液再生塔から排出される水蒸気を凝縮した凝縮水を蒸発部で蒸発させることを特徴とするＣＯ2回収方法。
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