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WO2014024757A1 - 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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WO2014024757A1
WO2014024757A1 PCT/JP2013/070810 JP2013070810W WO2014024757A1 WO 2014024757 A1 WO2014024757 A1 WO 2014024757A1 JP 2013070810 W JP2013070810 W JP 2013070810W WO 2014024757 A1 WO2014024757 A1 WO 2014024757A1
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WO
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rich solution
oxygen
tower
absorption
solution
Prior art date
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PCT/JP2013/070810
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French (fr)
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大石　剛司
長安　弘貢
田中　裕士
琢也 平田
上條　孝
大輔 島田
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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Publication date
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Priority to EP13827456.8A priority patent/EP2883594B1/en
Priority to CA2881159A priority patent/CA2881159C/en
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Definitions

  • the present invention relates to a CO 2 recovery apparatus and a CO 2 recovery method that reliably deaerate oxygen from a rich solution and that do not re-engage bubbles.
  • a method is disclosed in which the absorption liquid as described above is used to absorb and remove CO 2 from the exhaust gas, and then CO 2 is diffused and recovered, and the absorption liquid is regenerated and recycled to the CO 2 absorption tower for reuse. (For example, refer to Patent Document 1).
  • Patent Document 2 Proposal of a deaeration technique using the above has been made.
  • the present invention has been made to solve the problems described above, with reliably degassing oxygen from the rich solution, and to provide a re-entrainment is not CO 2 recovery apparatus and a CO 2 recovery method of the bubbles.
  • a CO 2 absorption part that makes the basic amine compound absorption liquid absorb CO 2 in the exhaust gas by bringing exhaust gas into contact with the basic amine compound absorption liquid, and decarboxylation in which CO 2 is removed by the CO 2 absorption part and the CO 2 absorber and a washing unit for removing entrained material entrained in the decarbonated flue gas by contacting the flue gas with the wash water, the basic separating the CO 2 from the rich solution that has absorbed the CO 2
  • An absorption liquid regeneration tower that regenerates the amine compound absorption liquid to obtain a lean solution, and a CO 2 recovery apparatus that reuses the lean solution from which the CO 2 has been removed as the basic amine compound absorption liquid in the CO 2 absorption tower
  • a degassing tank which is interposed in a rich solution supply line for supplying the Litch solution from the CO 2 absorption tower to the absorption liquid regeneration tower and has a retention part for removing oxygen in the rich solution.
  • the deaeration tank has a retention part for removing oxygen in the rich solution by floating separation, and a rich solution from which oxygen in the rich solution is removed by the retention part on a wall surface.
  • the CO 2 recovery apparatus includes: a partition wall that drops along the partition wall; and a storage unit that stores a rich solution from which oxygen that has dropped along the partition wall is removed.
  • a third invention is the CO 2 recovery apparatus according to the first or second invention, further comprising purge gas introducing means for purging the gas not containing oxygen in the deaeration tank.
  • a deaeration tower which is provided on the downstream side of the deaeration tank and further deaerates the rich solution from which oxygen has been removed under reduced pressure. It is in the CO 2 collection
  • a fifth aspect of the present invention is the CO 2 recovery according to any one of the first to fourth aspects, further comprising a heat exchange section that is provided on the upstream side of the degassing tank and that warms the rich solution. In the device.
  • the sixth aspect of the present invention the CO 2 absorption tower for removing CO 2 by contacting the CO 2 containing exhaust gas and the basic amine compounds containing CO 2, the from the basic amine compound that has absorbed the CO 2 CO
  • a CO 2 recovery method in which a lean solution from which CO 2 has been removed in the absorption liquid regeneration tower is reused in a CO 2 absorption tower using an absorption liquid regeneration tower that separates 2 and regenerates a CO 2 absorption liquid.
  • oxygen in the rich solution is removed by floating separation while the rich solution is retained for a predetermined time.
  • a seventh aspect of the invention is the CO 2 recovery method according to the sixth aspect of the invention, wherein the dissolved oxygen is removed while flowing down the rich solution along the partition wall, and the dissolved oxygen is removed and stored in a storage section. It is in.
  • An eighth invention is the CO 2 recovery method according to the sixth or seventh invention, wherein oxygen remaining in the rich solution from which oxygen in the rich solution has been removed is further removed under reduced pressure conditions.
  • a ninth invention is the CO 2 recovery method according to any one of the sixth to eighth inventions, wherein the rich solution is heated before the staying treatment.
  • the present invention since a deaeration layer having a staying portion is provided, bubbles entrained in the rich solution can be reliably removed when fed from the CO 2 absorption tower to the regeneration tower, The oxygen concentration in the CO 2 gas recovered from the regeneration tower can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a CO 2 recovery apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the deaeration tank according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a CO 2 recovery apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a CO 2 recovery apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a CO 2 recovery apparatus according to the first embodiment.
  • CO 2 recovery apparatus 10A CO 2 containing exhaust gas 11A and the basic amine compound absorbent a is the CO 2 absorbing liquid containing CO 2 (hereinafter referred to as "absorbing solution") and CO 2 absorbing section 13A which is brought into contact with 12 to remove the CO 2, the CO 2 absorbing section 13A in contacting the and the washing water 20 decarbonated exhaust gas 11B of the CO 2 has been removed the decarbonated flue gas 11B a washing unit 21 and the CO 2 absorption tower (hereinafter referred to as "absorption column") 13 having to remove entrained entraining agent, CO 2 absorbent having absorbed CO 2 absorbing solution regeneration tower for reproducing (rich solution 12A) ( hereinafter as “regeneration tower” hereinafter) 14, the a CO 2 recovery system to recycle the lean solution 12B which CO
  • absorbing solution the CO 2 absorbing liquid containing CO 2
  • CO 2 absorption tower hereinafter referred to as "a
  • the decarbonized gas 11B from which CO 2 has been absorbed and removed by the absorbent 12 in the CO 2 absorbing portion 13A is raised to the water washing portion 21 side.
  • the washing water 20 falls from the tower top side through the nozzle and is washed in countercurrent contact with the rising decarbonation exhaust gas 11 ⁇ / b> B, and the washing water 20 is collected in the liquid storage section 24. .
  • the collected washing water 20 is circulated and used by a circulation pump 25 interposed in the circulation washing water line L 1 . Also been cooled to a predetermined temperature by the cooling unit 26 interposed circulating wash water line L 1.
  • a rich / lean solution heat exchanger 52 is provided to exchange heat between the rich solution 12A and the lean solution 12B from which CO 2 has been removed.
  • reference numeral 13a is a tower top
  • 13b is a tower bottom
  • 19 is a mist eliminator that captures mist in the gas
  • 51 is a rich solution pump
  • 54 is a lean solution pump
  • L 0 is a gas introduction of CO 2 containing exhaust gas 11A.
  • Line L 11 is a rich solution supply line
  • L 12 is a lean solution supply line.
  • the CO 2 -containing exhaust gas 11 ⁇ / b > A is in countercurrent contact with an amine-based absorption liquid 12 based on, for example, alkanolamine in a CO 2 absorption section 13 ⁇ / b > A provided on the lower side of the absorption tower 13.
  • 2 CO 2 in the contained exhaust gas 11A is absorbed in the CO 2 absorbent 12 by a chemical reaction (R—NH 2 + H 2 O + CO 2 ⁇ R—NH 3 HCO 3 ).
  • R—NH 2 + H 2 O + CO 2 ⁇ R—NH 3 HCO 3 As a result, almost no CO 2 remains in the decarbonized exhaust gas 11B that passes through the CO 2 absorption section 13A and rises inside the absorption tower 13.
  • the decarbonized exhaust gas 11B rises to the water washing section 21 side through the chimney tray 16, and comes into gas-liquid contact with the washing water 20 supplied from the top side of the water washing section 21, so that the CO accompanying the decarbonized exhaust gas 11B. 2
  • the absorbent 12 is recovered by circulating cleaning.
  • the washing water 20 stored in the liquid storage section 24 of the chimney tray 16 is circulated through the circulation washing water line L 1 for circulation washing.
  • the circulating washing water line L 1 is provided with a cooling unit 26 for cooling to a predetermined temperature (for example, 40 ° C. or lower).
  • Rich solution 12A that has absorbed CO 2 in the absorption tower 13 is withdrawn from the bottom portion 13b, is boosted by the rich solution pump 51 interposed in the rich-solution supply line L 11, supplied to the top side of the regenerator 14 Is done.
  • a deaeration tank 80 is provided in the rich solution supply line L 11 for feeding the rich solution 12A that has absorbed the CO 2 extracted from the tower bottom 13b of the absorption tower 13 to the regeneration tower 14 side. Has been.
  • FIG. 2 is a perspective view of the deaeration tank according to the present embodiment.
  • the deaeration tank 80 has a retention part 82 that removes oxygen in the rich solution 12A, and the oxygen in the rich solution 12A is surely retained by retaining in the retention part 82 for a predetermined time. I am degassed.
  • the deaeration tank 80 At least one partition wall 81 is provided, and the inside of the deaeration tank 80, the staying part 82, and the storage part 83 are provided. Then, the rich solution 12 ⁇ / b> A that has been allowed to stay for a predetermined time to float and separate oxygen is allowed to spontaneously drop 84 along the wall surface of the partition wall 81 beyond the partition wall 81.
  • the natural drop 84 is slowly transmitted to the wall, and even in the natural drop 84, oxygen in the rich solution 12A is separated.
  • the rich solution 12 ⁇ / b> A from which oxygen has been deaerated when stored in the storage unit 83 is pressurized by the rich solution pump 51 and supplied to the top side of the regeneration tower 14.
  • the rich solution supply line L 11 for sending the rich solution 12A to the regeneration tower 14 side is provided with the deaeration layer 80 having the staying portion 82, so that the bubbles entrained in the rich solution 12A are absorbed. Since it can be reliably removed when fed from the tower 13 to the regeneration tower 14, the oxygen concentration in the CO 2 gas recovered from the regeneration tower 14 can be reduced.
  • the deaeration is reliably performed by floating and separating in the staying portion 82 over a predetermined time.
  • the inside is purged with a gas 85 that does not contain oxygen, even if bubbles are generated during the fall, it is a gas that does not contain oxygen, preventing re-entrainment of the oxygen concentration. Is done.
  • one partition wall 81 is provided and one staying portion 82 is provided.
  • the present invention is not limited to this, and two or more partition walls 81 are provided and two staying portions 82 are provided.
  • the residence time may be increased to improve the floating separation efficiency of bubbles from the rich solution 12A.
  • the residence time of the rich solution 12A in the residence portion 82 is, for example, about 30 minutes to 2 hours, and the remaining bubbles in the rich solution 12A are floated and separated.
  • a gas 85 not containing oxygen is introduced into the deaeration tank 80 from a purge gas introduction means (not shown), so that the inside of the deaeration tank 80 is in a substantially oxygen-free state.
  • a gas 85 not containing oxygen for example, a gas having an oxygen concentration of less than 1%, nitrogen gas, or recovered CO 2 gas is used.
  • the gas 85 that does not contain oxygen is introduced from the reservoir 83 side so as to be in countercurrent contact with the rich solution 12A, and is discharged to the outside as the exhaust gas 86 from above the staying portion 82.
  • 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”.
  • This lean solution 12B is saturated steam 62 in the regeneration heater 61 interposed in the circulation line L 20, obtained is heated.
  • the saturated steam 62 after heating becomes steam condensed water 63. Steam condensate 63 is discharged from the discharge line L 23 to the outside.
  • the CO 2 gas 41 accompanied by water vapor dissipated from the rich solution 12A and a semi-lean solution (not shown) is released from the top 14a of the regeneration tower 14 in the tower.
  • CO 2 gas 41 accompanied by water vapor is derived by the gas discharge line L 21
  • the water vapor is condensed by the cooling unit 42 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 from the separation drum 43 and separately subjected to post-processing such as compression recovery.
  • Condensed water 44 separated in the separation drum 43 is supplied to the upper portion of the regeneration tower 14 by the condensed water circulation pump 46 interposed in condensate line L 22.
  • a part of the condensed water 44 may be supplied to the circulating cleaning water line L 1 and used as the cleaning water 20 for the CO 2 absorbent 12 accompanying the outlet gas 11C.
  • the regenerated CO 2 absorbent (lean solution 12B) is sent to the absorption tower 13 side by the lean solution pump 54 via the lean solution supply line L 12 and circulated and used as the CO 2 absorbent 12. At this time, the lean solution 12B is cooled to a predetermined temperature by the cooling unit 55 and is supplied to the CO 2 absorption unit 13A through the nozzle 56.
  • the CO 2 absorbent 12 forms a closed path that circulates between the absorption tower 13 and the regeneration tower 14 and is reused in the CO 2 absorption section 13A of the absorption tower 13.
  • the CO 2 absorbent 12 is supplied from a replenishment line (not shown) as necessary, and the CO 2 absorbent 12 is regenerated by a reclaimer (not shown) as needed.
  • the CO 2 -containing exhaust gas 11A supplied to the CO 2 absorption tower 13 is cooled by the cooling water 71 in the cooling tower 70 provided on the upstream side thereof, and then introduced into the absorption tower 13.
  • a part of the cooling water 71 is also supplied to the top of the water washing section 21 as the washing water 20 of the absorption tower 13 and may be used for washing the CO 2 absorbent 12 accompanying the decarbonation exhaust gas 11B.
  • Reference numeral 72 denotes a circulation pump
  • 73 denotes a cooling unit
  • L 30 denotes a circulation line.
  • the deaeration tank 80 having the staying part 82 since the deaeration tank 80 having the staying part 82 is provided, bubbles containing oxygen entrained inside the absorption tower 13 can be reliably removed by natural levitation separation. As a result, the oxygen concentration in the CO 2 gas recovered from the regeneration tower 14 can be reduced.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a CO 2 recovery apparatus according to the second embodiment.
  • the CO 2 recovery apparatus 10B according to the present embodiment is provided with a deaeration tower 87 on the downstream side of the deaeration tank 80 in the CO 2 recovery apparatus 10A of Example 1 shown in FIG. Provided.
  • This deaeration tower 87 has a decompression pump 88 in the exhaust line L 13 , and the inside of the deaeration tower 87 is brought into a negative pressure state to further deaerate oxygen remaining in the rich solution 12A.
  • the rich solution 12A from which oxygen is further deaerated in the deaeration tower 87 is pressurized by the rich solution pump 51 and supplied to the top side of the regeneration tower 14.
  • the deaeration tower 87 that can be reduced in pressure by the depressurization means is provided on the downstream side of the deaeration tank 80, the bubbles remaining without being deaerated in the deaeration tank 80 are provided. Therefore, the oxygen concentration in the CO 2 gas recovered from the regeneration tower 14 can be further reduced as compared with the first embodiment.
  • the oxygen concentration in the rich solution 12A is about 10 ppm by installing the degassing tank 80, it is possible to reduce the oxygen concentration to, for example, 0.1 ppm or less by installing the degassing tower 87.
  • Reference numeral 89 shows a pump for feeding the rich solution 12A from the deaeration tank 80 to the deaeration tower 87.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a CO 2 recovery apparatus according to the third embodiment.
  • the CO 2 recovery apparatus 10C according to the present embodiment is similar to the CO 2 recovery apparatus 10B of the second embodiment shown in FIG. 3 between the absorption tower 13 and the deaeration tank 80 and from the tower bottom 13b.
  • a heat exchanging portion 91 for heating the extracted rich solution 12A is provided. In the heat exchanging portion 91, the extracted rich solution 12A is heated to a predetermined temperature to reduce the viscosity of the rich solution 12A. As a result, the floating separation efficiency of bubbles from the rich solution 12A having a reduced viscosity is improved.
  • the temperature of the rich solution 12A withdrawn from the tower bottom portion 13b differs depending on the operating conditions of the CO 2 recovery device 10C and the type of the absorbing solution, but the temperature of the rich solution heated by the heat exchange unit 91 is, for example, Heating is preferably performed at a temperature between 50 ° C and 60 ° C.
  • the deaeration tower 87 is installed, but the deaeration tower 87 may not be installed.
  • the first to fifth heat exchange media A 1-5 in the heat exchange unit 91 can use heat generated in the CO 2 recovery apparatus 10C.
  • heat is exchanged using heat extracted from five locations.
  • the first heat exchange medium A 1 supplied to the heat exchange unit 91 is extracted from the downstream side of the lean solution pump 54 of the lean solution supply line L 12 , and the heat exchange medium B 1 after heat exchange is supplied with the lean solution. It is returned to the downstream side of the extraction side of the line L 12.
  • the second heat exchange medium A 2 supplied to the heat exchange unit 91 is extracted from the downstream side of the circulation pump 25 of the circulating water washing line L 1 , and the heat exchange medium B 2 after the heat exchange is the circulating water washing line. It is made to return to the downstream side from the side from which L 1 is extracted.
  • the fourth heat exchange medium A 4 supplied to the heat exchange unit 91 is extracted from the discharge line L 23 of the steam condensed water 63, and the heat exchange medium B 4 after the heat exchange is the discharge line L 23 of the steam condensed water 63. It is made to return to the wake side from the extracted side.
  • the fifth heat exchange medium A 5 supplied to the heat exchange unit 91 is extracted from the gas introduction line L 0 for introducing the CO 2 -containing exhaust gas 11A, and the heat exchange medium B 5 after the heat exchange is the gas introduction line L 0. It is made to return to the wake side from the extracted side.

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Abstract

　ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガス１１Ａと塩基性アミン化合物吸収液であるＣＯ2吸収液１２とを接触させてＣＯ2を除去するＣＯ２吸収部１３Ａと、前記ＣＯ２吸収部１３ＡでＣＯ２を除去された脱炭酸排ガス１１Ｂと洗浄水２０とを接触させて前記脱炭酸排ガス１１Ｂに同伴する同伴物質を除去する水洗部２１とを有するＣＯ2吸収塔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、前記再生塔１４でＣＯ2が除去されたリーン溶液１２Ｂを吸収塔１３で再利用するＣＯ2回収装置であって、前記ＣＯ2吸収塔１３から吸収液再生塔１４へリッチ溶液１２Ａを供給するリッチ溶液供給ラインＬ11に介装され、前記リッチ溶液１２Ａ中の酸素を除去する滞留部８２を有する脱気槽８０を有する。

Description

ＣＯ2回収装置およびＣＯ2回収方法
　本発明は、リッチ溶液中から酸素を確実に脱気すると共に、気泡の再巻き込みがない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。
　前記のような吸収液を用い、排ガスからＣＯ2を吸収除去した後に、ＣＯ2を放散回収させ、吸収液は再生して再びＣＯ2吸収塔に循環して再使用する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
　しかしながら、ＣＯ2含有ガスと吸収液とが向流接触し、吸収液中に巻き込まれる気泡に含まれる酸素量は、溶存酸素量よりも大きいので、従来、吸収液から酸素を除去する例えば液体サイクロン等を用いた脱気技術の提案がなされている（特許文献２）。
特開２００２－１２６４３９号公報 特開２０１０－２５３３７０号公報
　しかしながら、特許文献２のような、ＣＯ2吸収塔で吸収液に巻き込まれた気泡を除去する液体サイクロン等では、旋回流を発生させるので、気泡（空気）の再巻き込みが発生する、という問題がある。
　よって、リッチ溶液中から酸素を確実に脱気すると共に、気泡の再巻き込みがないようなＣＯ2回収技術の出現が望まれている。
　本発明は上述した課題を解決するものであり、リッチ溶液中から酸素を確実に脱気すると共に、気泡の再巻き込みがない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。
　排ガスと塩基性アミン化合物吸収液とを接触させて前記排ガス中のＣＯ２を前記塩基性アミン化合物吸収液に吸収させるＣＯ２吸収部と、前記ＣＯ２吸収部でＣＯ２が除去された脱炭酸排ガスと洗浄水とを接触させて前記脱炭酸排ガスに同伴する同伴物質を除去する水洗部とを有するＣＯ２吸収塔と、前記ＣＯ2を吸収したリッチ溶液からＣＯ2を分離して前記塩基性アミン化合物吸収液を再生してリーン溶液とする吸収液再生塔と、前記ＣＯ2が除去された前記リーン溶液を前記ＣＯ2吸収塔で前記塩基性アミン化合物吸収液として再利用するＣＯ2回収装置であって、前記ＣＯ2吸収塔から前記吸収液再生塔へリ前記ッチ溶液を供給するリッチ溶液供給ラインに介装され、前記リッチ溶液中の酸素を除去する滞留部を有する脱気槽を有す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、前記脱気槽は、前記リッチ溶液中の酸素を浮上分離により除去する滞留部と、滞留部でリッチ溶液の酸素を除去したリッチ溶液を、壁面に沿って落下させる仕切壁と、前記仕切壁に沿って落下した酸素が除去されたリッチ溶液を貯留する貯留部とを有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１又は２の発明において、前記脱気槽内に酸素を含まないガスをパージするパージガス導入手段を有することを特徴とするＣＯ２回収装置にある。
　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、前記脱気槽の後流側に設けられ、酸素を除去したリッチ溶液をさらに減圧状態で脱気する脱気塔を有することを特徴とするＣＯ２回収装置にある。
　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、前記脱気槽の前流側に設けられ、前記リッチ溶液を加温する熱交換部を有することを特徴とするＣＯ２回収装置にある。
　第６の発明は、ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスと塩基性アミン化合物とを接触させてＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔と、前記ＣＯ2を吸収した前記塩基性アミン化合物から前記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、リッチ溶液中を所定時間滞留させつつ、前記リッチ溶液中の酸素を浮上分離により除去することを特徴とするＣＯ２回収方法にある。
　第７の発明は、第６の発明において、前記酸素を除去したリッチ溶液を仕切壁に沿って、流下させつつ溶存する酸素を除去し、貯留部で貯留することを特徴とするＣＯ２回収方法にある。
　第８の発明は、第６又は７の発明において、前記リッチ溶液中の酸素を除去したリッチ溶液中に残存する酸素を減圧条件でさらに除去することを特徴とするＣＯ２回収方法にある。
　第９の発明は、第６乃至８のいずれか一つの発明において、前記滞留処理の前に、前記リッチ溶液を加温することを特徴とするＣＯ２回収方法にある。
　本発明によれば、滞留部を有する脱気層を設けているので、リッチ溶液中に巻き込まれた気泡をＣＯ2吸収塔から再生塔に送給する際に確実に除去することができるため、再生塔から回収されたＣＯ2ガス中の酸素濃度を低減することができる。
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、本実施例に係る脱気槽の斜視図である。 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。
　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。
　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と塩基性アミン化合物吸収液であるＣＯ2吸収液（以下「吸収液」という）１２とを接触させてＣＯ2を除去するＣＯ２吸収部１３Ａと、前記ＣＯ２吸収部１３ＡでＣＯ２を除去された脱炭酸排ガス１１Ｂと洗浄水２０とを接触させて前記脱炭酸排ガス１１Ｂに同伴する同伴物質を除去する水洗部２１とを有する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（以下「再生塔」という）１４と、前記再生塔１４でＣＯ2が除去されたリーン溶液１２Ｂを吸収塔１３で再利用するＣＯ2回収装置であって、前記ＣＯ2吸収塔１３から吸収液再生塔１４へリッチ溶液１２Ａを供給するリッチ溶液供給ラインＬ11に介装され、前記リッチ溶液１２Ａ中の酸素を除去する滞留部８２を有する脱気槽８０を有する。
　ＣＯ2吸収部１３ＡでＣＯ2が吸収液１２により吸収除去された脱炭酸ガス１１Ｂは、水洗部２１側に上昇される。
　そして、水洗部２１では、洗浄水２０が塔頂側からノズルを介して落下し、上昇する脱炭酸排ガス１１Ｂと向流接触して洗浄し、洗浄水２０は液貯留部２４で回収されている。
　回収された洗浄水２０は、循環洗浄水ラインＬ1に介装された循環ポンプ２５で循環利用されている。また、循環洗浄水ラインＬ1に介装された冷却部２６で所定温度に冷却している。
　本実施例では、リッチ溶液１２Ａと、ＣＯ2が除去されたリーン溶液１２Ｂとを熱交換するリッチ・リーン溶液熱交換器５２を具備している。
　図１中、符号１３ａは塔頂部、１３ｂは塔底部、１９はガス中のミストを捕捉するミストエリミネータ、５１はリッチ溶液ポンプ、５４はリーン溶液ポンプ、Ｌ0はＣＯ2含有排ガス１１Ａのガス導入ライン、Ｌ11はリッチ溶液供給ライン、Ｌ12はリーン溶液供給ラインを各々図示する。
　前記吸収塔１３では、ＣＯ2含有排ガス１１Ａは、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アミン系の吸収液１２と向流接触し、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。
　この結果、ＣＯ2吸収部１３Ａを通過して、吸収塔１３の内部を上昇する脱炭酸排ガス１１Ｂには、ＣＯ2が殆ど残存しないものとなる。
　その後、脱炭酸排ガス１１Ｂは、チムニートレイ１６を介して水洗部２１側へ上昇し、水洗部２１の頂部側から供給される洗浄水２０と気液接触して、脱炭酸排ガス１１Ｂに同伴するＣＯ2吸収液１２を循環洗浄により回収する。
　水洗部２１では、チムニートレイ１６の液貯留部２４で貯留した洗浄水２０を循環洗浄水ラインＬ1で循環させて、循環洗浄するようにしている。
　なお、循環洗浄水ラインＬ1には冷却部２６を設け、所定の温度（例えば４０℃以下）まで冷却している。
　吸収塔１３でＣＯ2を吸収したリッチ溶液１２Ａは、その塔底部１３ｂから抜き出され、リッチ溶液供給ラインＬ11に介装されたリッチ溶液ポンプ５１により昇圧され、再生塔１４の頂部側に供給される。
　本実施例では、吸収塔１３の塔底部１３ｂから抜き出されたＣＯ2を吸収したリッチ溶液１２Ａを、再生塔１４側に送液するリッチ溶液供給ラインＬ11に、脱気槽８０が介装されている。
　図２は、本実施例に係る脱気槽の斜視図である。
　図２に示すように、脱気槽８０は、リッチ溶液１２Ａ中の酸素を除去する滞留部８２を有するものであり、滞留部８２で所定時間滞留させることで、リッチ溶液１２Ａ中の酸素を確実に脱気している。
　また、脱気槽８０では、仕切壁８１を少なくとも１枚設け、脱気槽８０内と滞留部８２と貯留部８３とを備えるようにしている。
　そして、所定時間滞留させて、酸素を浮上分離させた後のリッチ溶液１２Ａを仕切壁８１を越えて、該仕切壁８１の壁面に沿って、自然落下８４させるようにしている。
　この自然落下８４はゆっくり壁に伝わって行うようにしており、この自然落下８４の際においても、リッチ溶液１２Ａ中の酸素が分離される。
　そして、貯留部８３で貯留された際、酸素が脱気されたリッチ溶液１２Ａは、リッチ溶液ポンプ５１により昇圧され、再生塔１４の頂部側に供給される。
　この結果、リッチ溶液１２Ａを、再生塔１４側に送液するリッチ溶液供給ラインＬ11に、滞留部８２を有する脱気層８０を設けているので、リッチ溶液１２Ａ中に巻き込まれた気泡を吸収塔１３から再生塔１４に送給する際に確実に除去することができるため、前記再生塔１４から回収されたＣＯ2ガス中の酸素濃度を低減することができる。
　すなわち、従来技術のような旋回形式のサイクロン等での脱気の場合には、旋回流の発生により、脱気した後に再度気泡を巻き込むので、完全な脱気をすることができなかったが、本実施例では、滞留部８２で所定時間かけて浮上分離させることで、脱気が確実になされる。
　さらに、酸素を含まないガス８５で、内部をパージするので、たとえ落下の際に、気泡が発生しても酸素が含まないガスの巻き込みであるので、酸素濃度の再巻き込みが発生することが防止される。
　本実施例では、仕切壁８１を一枚設け、滞留部８２を一つとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、仕切壁８１を二枚以上設け、滞留部８２を二つ以上として、滞留時間を稼ぐようにし、リッチ溶液１２Ａからの気泡の浮上分離効率を向上させるようにしてもよい。
　ここで、滞留部８２でのリッチ溶液１２Ａの滞留時間としては、例えば３０分から２時間程度とし、リッチ溶液１２Ａ中の残存している気泡を浮上分離させるようにしている。
　また、脱気槽８０内には図示しないパージガス導入手段から酸素を含まないガス８５を内部に導入し、脱気槽８０内を略無酸素状態としている。
　酸素を含まないガス８５としては、例えば酸素濃度１％未満のガスや窒素ガスや、回収されたＣＯ2ガスを用いるようにしている。
　酸素を含まないガス８５は、リッチ溶液１２Ａと向流接触するように、貯留部８３側から導入し、滞留部８２の上方から排気ガス８６として外部に排出するようにしている。
　なお、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、その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の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、加熱されて得られる。加熱後の飽和水蒸気６２は水蒸気凝縮水６３となる。水蒸気凝縮水６３は排出ラインＬ23から外部へ排出される。
　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に介装された冷却部４２により水蒸気が凝縮され、分離ドラム４３にて凝縮水４４が分離される。その後、ＣＯ2ガス４５が分離ドラム４３から系外に放出されて、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は循環洗浄水ラインＬ1に供給され、出口ガス１１Ｃに同伴するＣＯ2吸収液１２の洗浄水２０として用いるようにしてもよい。
　再生されたＣＯ2吸収液（リーン溶液１２Ｂ）はリーン溶液供給ラインＬ12を介してリーン溶液ポンプ５４により吸収塔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されて、ＣＯ2吸収部１３Ａ内にノズル５６を介して、供給されている。
　よって、ＣＯ2吸収液１２は、吸収塔１３と再生塔１４とを循環する閉鎖経路を形成し、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１２を再生するようにしている。
　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、その後吸収塔１３内に導入される。なお、冷却水７１の一部も吸収塔１３の洗浄水２０として水洗部２１の頂部に供給され、脱炭酸排ガス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は冷却部、Ｌ30は循環ラインを図示する。
　本実施例では、滞留部８２を有する脱気槽８０を設けているので、吸収塔１３の内部で巻き込まれた酸素を含む気泡を、自然浮上分離により、確実に除去することができる。この結果、前記再生塔１４から回収されたＣＯ2ガス中の酸素濃度を低減することができる。
　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３は、実施例２に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
　図３に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ｂは、図１に示す実施例１のＣＯ2回収装置１０Ａにおいて、さらに脱気槽８０の後流側に、脱気塔８７を設けている。
　この脱気塔８７は、排気ラインＬ13に減圧ポンプ８８を有しており、脱気塔８７内を負圧状態として、リッチ溶液１２Ａ中に残存する酸素をさらに脱気させるようにしている。
　この脱気塔８７で、酸素がさらに脱気されたリッチ溶液１２Ａは、リッチ溶液ポンプ５１により昇圧され、再生塔１４の頂部側に供給される。
　本実施例では、減圧手段により内部を減圧状態とすることができる脱気塔８７を、脱気槽８０の後流側に設けているので、脱気槽８０で脱気されずに残留する気泡を確実に除去することができるため、実施例１に較べて、前記再生塔１４から回収されたＣＯ2ガス中の酸素濃度をさらに低減することができる。
　例えば、脱気槽８０の設置により、リッチ溶液１２Ａ中の酸素濃度が１０ｐｐｍ程度の場合、脱気塔８７を設置することにより、例えば０．１ｐｐｍ以下にまで酸素濃度を低減することが可能となる。符号８９はリッチ溶液１２Ａを脱気槽８０から脱気塔８７へ送液するポンプを図示する。
　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４は、実施例３に係るＣＯ2回収装置の概略図である。
　図４に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ｃは、図３に示す実施例２のＣＯ2回収装置１０Ｂにおいて、吸収塔１３と脱気槽８０と間に、塔底部１３ｂから抜出したリッチ溶液１２Ａを加温する熱交換部９１を設けている。
　この熱交換部９１において、抜出されたリッチ溶液１２Ａを所定温度に加温することで、リッチ溶液１２Ａの粘度を低減させるようにしている。この結果、粘度が低下したリッチ溶液１２Ａからの気泡の浮上分離効率が向上する。
　ここで、ＣＯ2回収装置１０Ｃの運転条件や吸収液の種類により、塔底部１３ｂから抜出されるリッチ溶液１２Ａの温度は異なるが、熱交換部９１により、加温されたリッチ溶液の温度が例えば５０～６０℃の間となるように加温するようにするのが好ましい。
　これは、５０℃以下では、白濁状態となり、気泡の浮上分離が好ましくなく、一方６０℃を超える場合には、リッチ溶液１２ＡからＣＯ2の放出が生じるので好ましくないからである。
　熱交換部９１を設けて、リッチ溶液１２Ａを所定温度に加温することで、液の粘度が低下する。この結果、脱気槽８０の滞留部８２内で所定時間滞留する際において、内部に残存する気泡の移動速度が速くなり、脱気効率がさらに向上する。
　なお、本実施例では、脱気塔８７を設置しているが、脱気塔８７を設置しないようにしてもよい。
　熱交換部９１での第１～第５の熱交換媒体Ａ1-5は、ＣＯ2回収装置１０Ｃ内で発生する熱を用いることができる。
　本実施例では、５箇所から抜出した熱を用いて、熱交換するようにしている。
　熱交換部９１に供給する第１の熱交換媒体Ａ1としては、リーン溶液供給ラインＬ12のリーン溶液ポンプ５４の後流側から抜出し、熱交換後の熱交換媒体Ｂ1は、リーン溶液供給ラインＬ12の抜き出した側より後流側に戻すようにしている。
　熱交換部９１に供給する第２の熱交換媒体Ａ2としては、循環水洗浄ラインＬ1の循環ポンプ２５の後流側から抜出し、熱交換後の熱交換媒体Ｂ2は、循環水洗浄ラインＬ1の抜き出した側より後流側に戻すようにしている。
　熱交換部９１に供給する第３の熱交換媒体Ａ3としては、ガス排出ラインＬ21の冷却部４２の前流側から抜出し、熱交換後の熱交換媒体Ｂ3は、ガス排出ラインＬ21の抜き出した側より後流側に戻すようにしている。
　熱交換部９１に供給する第４の熱交換媒体Ａ4としては、水蒸気凝縮水６３の排出ラインＬ23から抜出し、熱交換後の熱交換媒体Ｂ4は、水蒸気凝縮水６３の排出ラインＬ23の抜き出した側より後流側に戻すようにしている。
　熱交換部９１に供給する第５の熱交換媒体Ａ5としては、ＣＯ2含有排ガス１１Ａを導入するガス導入ラインＬ0から抜出し、熱交換後の熱交換媒体Ｂ5は、ガス導入ラインＬ0の抜き出した側より後流側に戻すようにしている。
　１０Ａ～１０Ｃ　ＣＯ2回収装置
　１１Ａ　ＣＯ2含有排ガス
　１１Ｂ　脱炭酸排ガス
　１２　ＣＯ2吸収液
　１２Ａ　リッチ溶液
　１２Ｂ　リーン溶液
　１３　ＣＯ2吸収塔
　１３Ａ　ＣＯ２吸収部
　２０　洗浄水
　２１　水洗部
　８０　脱気槽
　８７　脱気塔
　９１　熱交換部

Claims (9)

  1. 　排ガスと塩基性アミン化合物吸収液とを接触させて前記排ガス中のＣＯ２を前記塩基性アミン化合物吸収液に吸収させるＣＯ２吸収部と、前記ＣＯ２吸収部でＣＯ２が除去された脱炭酸排ガスと洗浄水とを接触させて前記脱炭酸排ガスに同伴する同伴物質を除去する水洗部とを有するＣＯ２吸収塔と、
    　前記ＣＯ2を吸収したリッチ溶液からＣＯ2を分離して前記塩基性アミン化合物吸収液を再生してリーン溶液とする吸収液再生塔と、
    　前記ＣＯ2が除去された前記リーン溶液を前記ＣＯ2吸収塔で前記塩基性アミン化合物吸収液として再利用するＣＯ2回収装置であって、
    　前記ＣＯ2吸収塔から前記吸収液再生塔へリ前記ッチ溶液を供給するリッチ溶液供給ラインに介装され、前記リッチ溶液中の酸素を除去する滞留部を有する脱気槽を有することを特徴とするＣＯ２回収装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記脱気槽は、前記リッチ溶液中の酸素を浮上分離により除去する滞留部と、
    　滞留部でリッチ溶液の酸素を除去したリッチ溶液を、壁面に沿って落下させる仕切壁と、
    　前記仕切壁に沿って落下した酸素が除去されたリッチ溶液を貯留する貯留部とを有することを特徴とするＣＯ２回収装置。
  3. 　請求項１又は２において、
    　前記脱気槽内に酸素を含まないガスをパージするパージガス導入手段を有することを特徴とするＣＯ２回収装置。
  4. 　請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
    　前記脱気槽の後流側に設けられ、酸素を除去したリッチ溶液をさらに減圧状態で脱気する脱気塔を有することを特徴とするＣＯ２回収装置。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
    　前記脱気槽の前流側に設けられ、前記リッチ溶液を加温する熱交換部を有することを特徴とするＣＯ２回収装置。
  6. 　ＣＯ2を含有するＣＯ2含有排ガスと塩基性アミン化合物とを接触させてＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔と、前記ＣＯ2を吸収した前記塩基性アミン化合物から前記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、
    　リッチ溶液中を所定時間滞留させつつ、前記リッチ溶液中の酸素を浮上分離により除去することを特徴とするＣＯ２回収方法。
  7. 　請求項６において、
    　前記酸素を除去したリッチ溶液を仕切壁に沿って、流下させつつ溶存する酸素を除去し、貯留部で貯留することを特徴とするＣＯ２回収方法。
  8. 　請求項６又は７において、
    　前記リッチ溶液中の酸素を除去したリッチ溶液中に残存する酸素を減圧条件でさらに除去することを特徴とするＣＯ２回収方法。
  9. 　請求項６乃至８のいずれか一つにおいて、
    　滞留処理の前に、前記リッチ溶液を加温することを特徴とするＣＯ２回収方法。
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