特許 5658243 ＣＯ２吸収剤の再生利用のための方法および再生利用器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5658243

(24)【登録日】2014年12月5日

(45)【発行日】2015年1月21日

(54)【発明の名称】ＣＯ２吸収剤の再生利用のための方法および再生利用器

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/14 20060101AFI20141225BHJP

   B01D 53/62 20060101ALI20141225BHJP

   C01B 31/20 20060101ALI20141225BHJP

【ＦＩ】

   B01D53/14 103

   B01D53/14ZAB

   B01D53/34 135Z

   C01B31/20 B

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-514460(P2012-514460)

(86)(22)【出願日】2010年6月9日

(65)【公表番号】特表2012-529364(P2012-529364A)

(43)【公表日】2012年11月22日

(86)【国際出願番号】EP2010058069

(87)【国際公開番号】WO2010142716

(87)【国際公開日】20101216

【審査請求日】2013年4月16日

(31)【優先権主張番号】20092229

(32)【優先日】2009年6月9日

(33)【優先権主張国】NO

(73)【特許権者】

【識別番号】510065757

【氏名又は名称】エイカー クリーン カーボン エーエス

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(72)【発明者】

【氏名】ウッドハウス，サイモン

(72)【発明者】

【氏名】ベイド，オット モーテン

(72)【発明者】

【氏名】ハーランド，アン‐ヘレン

(72)【発明者】

【氏名】ゴーセット，オッドバー

(72)【発明者】

【氏名】バーグ，ビョーン マグナス

【審査官】 井上 能宏

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１０−５３８８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５２１３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０８９７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０７１２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ５３／００〜 ５３／９６

Ｃ０１Ｂ ３１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中でＣＯ_２が希薄な水性のＣＯ_２吸収剤から放出または脱離されている再生カラム（８）を出る前記ＣＯ_２吸収剤から、１つ以上のＣＯ_２吸収化学物質を再生利用するための方法であって、前記方法は、
前記再生カラム（８）を通じてＣＯ_２をＣＯ_２吸収剤から放出させるステップと、
放出されたＣＯ_２を、さらなる処理のために前記再生カラム（８）の頂部から抜き取るステップと、
ＣＯ_２が枯渇した希薄な吸収剤を、前記再生カラム（８）の底部に収集するステップと、
収集された前記希薄な吸収剤を、前記再生カラム（８）から抜き取るステップと、
前記再生カラム（８）を出る希薄な吸収剤を再沸器（１１）に導入するステップであって、前記再沸器（１１）は、前記希薄な吸収剤の少なくとも一部を加熱し、前記再生カラム（８）に剥離気体として導入される蒸気および蒸発した吸収剤を発生させる、ステップと、
残りの前記希薄な吸収剤の一部を吸収カラム（３）に戻すステップと、
抜き取られた前記希薄な吸収剤の一部を再生利用器（２１）に導入するステップであって、前記再生利用器（２１）は、前記希薄な吸収剤を煮沸し、抜き取られて前記再生カラム（８）に再生利用される吸収剤として戻される気相と、沈着のために前記再生利用器（２１）から抜き取られる、前記１つ以上のＣＯ_２吸収化学物質からの不純物、熱安定性塩、および分解生成物を含有する液相と、を発生させる、ステップと、
前記再生カラム（８）から抜き取られた希薄な吸収剤を減圧沸騰し、圧縮されて前記再生カラム（８）に剥離気体として戻される蒸発気、および前記吸収カラム（３）に戻される液相を発生させるステップと、
前記再生利用器（２１）から抜き取られる気相を前記希薄な吸収剤の減圧沸騰からの蒸発気部分と共に圧縮し、前記再生カラム（８）内における圧力よりも低い前記再生利用器（２１）内における圧力を発生させるステップと、
を含む、方法。

【請求項2】

前記再生利用器（２１）内における圧力が、前記再生利用器（２１）からの前記気相の抜き取りのための吸引手段を用いてさらに低減される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記吸引手段が、真空システム、射出器、または圧縮器である、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記再生利用器（２１）内における圧力が、前記再生カラム（８）内における圧力よりも少なくとも０．２バール低い、請求項１〜３の何れかに記載の方法。

【請求項5】

前記再生利用器（２１）内における圧力が、前記再生カラム（８）内における圧力よりも少なくとも０．３バール低い、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

ＣＯ_２のための液体吸収剤のための再生器であって、前記再生器は、
再生カラム（８）と、
豊富な吸収剤の前記再生カラム（８）への導入のための豊富な吸収剤線（５）と、
前記再生カラム（８）の底部から希薄な吸収剤を抜き取るための抜き取り手段（１０）と、
前記再生カラム（８）に再導入される蒸気を生成するために、抜き取られた前記吸収剤の少なくとも一部を加熱するための再沸器（１１）と、
前記希薄な吸収剤の一部分を前記抜き取り手段（１０）から減圧沸騰手段（３１、３２）へ導くための第１の希薄な吸収剤線（３０）と、
前記減圧沸騰手段（３１、３２）から気相を抜き取るための蒸気抜き取り線（３３）と、
前記気相を前記蒸気抜き取り線（３３）内で圧縮するための圧縮手段（３４）と、
圧縮された前記気相を前記再生カラム（８）に注入するための注入線（３７）と、
前記希薄な吸収剤を吸収機器に戻すために前記減圧沸騰手段（３１、３２）から液相を抜き取るための第２の希薄な吸収剤線（４）と、
前記再生カラム（８）の頂部からのＣＯ_２および蒸発気の抜き取りのための気体抜き取り線（９）と、
前記再生器から搬出されるＣＯ_２流の中で前記再生カラム（８）の頂部から抜き取られる気体を、前記再生カラム（８）に再循環される水から分離するための分離手段（１４、１５）と、
前記希薄な吸収剤の一部分の抜き取りおよび前記希薄な吸収剤の再生利用器（２１）への導入のための再生利用器線（２０）と、
前記再生利用器（２１）内で前記希薄な吸収剤を加熱するための加熱手段（２２、２２’）と、
前記再生利用器（２１）内で発生された気相を抜き取り、前記気相を前記圧縮手段（３４）に導入するための再生利用器抜き取り線（２３）と、
沈着のために前記再生利用器（２１）から廃棄アミンを抜き取るためのアミン廃棄物線（２４）と、
を備える、再生器。

【請求項7】

圧縮器（４３）が、前記再生利用器（２１）内における圧力のさらなる低減のために前記再生利用器抜き取り線（２３）内に設けられる、請求項６に記載の再生器。

【請求項8】

射出器（４４）が、前記再生利用器（２１）内における圧力のさらなる低減のために前記再生利用器抜き取り線（２３）内に配列される、請求項６に記載の再生器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＣＯ_２捕捉の分野に関する。より具体的には、本発明は、熱安定性塩および他の分解生成物をアミン吸収剤から除去する分野に関する。

【0002】

最も具体的には、本発明は、熱安定性塩および他の分解生成物のアミン吸収剤からの除去のための方法、および当該方法を行うための機器に関する。

【背景技術】

【0003】

本発明は、本出願人自身の特許出願である２００８年５月２９日の国際公開第２００８／０６３７９号（アーケル・クリーン・カーボン株式会社）（ＷＯ ２００８／０６３７９ Ａ （ＡＫＥＲ ＣＬＥＡＮ ＣＡＲＢＯＮ ＡＳ） ２９．０５．２００８）に先行技術の一部として記載されているプラント等の、ＣＯ_２捕捉のための先行の既知の方法の下位方法に関する。

【0004】

異なる吸収剤が、ＣＯ_２を吸収する工程において用いられおよび／または提案される。吸収剤の選択は、典型的に、エネルギー費用、建設費用、および排出限界に基づくことになる。吸収剤は、典型的に、１つ以上のＣＯ_２吸収化学物質の水溶液である。現在用いられるＣＯ_２吸収剤のために用いられる典型的なＣＯ_２吸収化学物質としては、アミン類および炭酸塩類が挙げられる。典型的なアミン類は、ＭＥＡ、ＤＥＡ、ＡＭＰ、ＭＤＥＡ、ＭＭＥＡ、ＡＥＰ、およびピペラジンである。こうした吸収剤の多くは、吸収工程の最中にゆっくりと分解する。アミン溶液は、酸素、二酸化炭素、硫黄化合物、亜酸化窒素、および排気気体内で見つかる他の不純物との反応により分解する。その反応生成物としては、熱安定性塩および他の分解生成物が挙げられる。アミンの分解は、低減した活性アミン濃度を結果的にもたらし、それ故に工程の効率を低減する。アミンの連続的な組成が、分解したアミンを取り替えるために必要とされることがある。

【0005】

ＣＯ_２吸収化学物質に加えて、吸収剤は異なる他の化学化合物を含むことがある。その追加の化学化合物としては、消泡剤、腐食抑制剤等が挙げられることがある。

【0006】

アミン溶液中における分解生成物の濃度を制限するべきである。分解生成物は度々腐食性であり、システムの効率を低減する。典型的には、分解生成物の最大濃度は２％および１０％の間に設定される。

【0007】

不純物、分解した溶媒、および熱安定性塩を、吸収／脱離周期に循環させることができる吸収剤から分離する工程は、度々吸収剤の再生利用と称される。

【0008】

分解生成物をアミンシステムから除去するためのいくつかの方法がある。典型的には、副流がアミンシステムから抜き取られ、精製システムに送られる。精製システムは分解生成物のいくらかを除去し、その精製されたアミンはアミンシステムに戻される。こうしたシステムは、連続的に、半連続的に、または一括して動作することができる。精製に用いられる典型的な方法および技術としては、熱再生利用、吸着、イオン交換、膜、および電気透析が挙げられる。

【0009】

熱再生利用システムにおいて、再生器を出る希薄でかつ熱い吸収剤のわずか、典型的には０．５乃至５％が取り出され、再生利用器内でさらに加熱される。アルカリが、好ましくは再生利用器に注入される。アルカリは、分子状アミンを熱安定性塩から遊離させて回収するために加えられる。再生利用器内において、吸収剤は、アミンを蒸気と共に蒸発させるためにさらに加熱される。その蒸発したアミンおよび蒸気は抜き取られ、捕捉プラントの吸収脱離周期において、剥離器または再生カラムに導入される。

【0010】

再生利用器は度々やかん型構成装置であり、典型的には蒸気により加熱される。普通、再生利用器は、再生利用器内で発生された蒸発気を剥離器に直接送り込むことができるように、剥離器と同じ圧力で動作する。相当な熱が再生利用器に必要とされるが、蒸発気が剥離器に戻されるために、この熱はシステムから失われない。高沸点の成分および塩が、再生利用器内に蓄積する。こうした成分の濃度が増加するにつれ、その混合物の沸点が増加し、それ故に再生利用器の動作温度は増加する。再生利用器内の流体は、排水管内で除去されて廃棄処理に送られる。

【0011】

２００８年１月１７日の欧州特許出願公開第１９６７２５０号（三菱重工業株式会社）（ＥＰ １９６７２５０ Ａ （ＭＩＴＳＵＢＩＳＨＩ ＨＥＡＶＹ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ， ＬＴＤ） １７．０１．２００８）は、ＣＯ_２回収システム、および、当該システム内での使用のために固体粒子を除去するための方法に関する。固体粒子の除去のための方法は、固体粒子の循環する希薄な溶媒からの除去のための濾過構成装置を備える。１つ（または複数）の濾過器からの残余分は、逆洗水により逆洗することにより１つ（または複数）の濾過器から除去される。濾過器から除去された粒子を含む逆洗水は、その後、逆洗水中における粒子の分散体が再生カラムに剥離気体として導入される任意の遊離アミンおよび蒸気を蒸発させるために加熱される蒸発器に導入され、蒸発器内における残りのより濃縮した懸濁体は抜き取られ、粒子が抜き取られて再生カラムに剥離気体として導入される蒸気の加熱および生成によりさらに濃縮される再生利用器に導入される。そのさらに濃縮した懸濁体は、沈着することになる再生利用器から除去される。再生利用を改善するための、希薄な吸収剤の減圧沸騰または再生利用器内における圧力の低下について、欧州特許出願明細書第１９６７２５０号には全く指示がない。再生利用器内における圧力ひいては温度を低減させる必要性の問題は論じられていない。

【0012】

剥離器の動作圧力での熱再生利用は、高い沸騰温度を有するアミン類にとっての選択肢では全くない。こうしたアミン類を再生利用するのに必要とされる温度は、再生利用器の内部における非常に高い分解速度を結果的にもたらすことになるだろう。高温で再生利用器を操作することは、熱伝達領域の剥落、再生利用器内における増加したアミン分解、および、剥離器に戻される気体状の脱組成生成物の可能な生成を結果的にもたらすことになる。

【0013】

従って、より低温で再生利用器を操作することが有利である。再生利用器の動作温度を低減する最も一般的な方法は、再生利用器の動作圧力を低減することである。これは、度々真空再生利用と呼ばれる。低温再生利用についての追加の利点は、より低温の加熱媒体を用いることができることである。低温の加熱媒体は、通常、より高温の加熱媒体よりも低い費用を有する。

【0014】

１９９５年２月１４日の米国特許第５，３８９，２０８号（カナディアン・ケミカル・リクレイミング有限会社）（ＵＳ ５３８９２０８ Ａ （ＣＡＮＡＤＩＡＮ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＲＥＣＬＡＩＭＩＮＧ， ＬＴＤ） １４．０２．１９９５）は、天然気体中における酸性成分の除去に用いられるアルカノールアミン類等の、化学物質の水溶液の再生利用および／または濃縮のための工程を記載している。温度および真空の組み合わせが、吸収工程への再循環のために水および／またはアルカノールアミンを蒸発させるために用いられる。

【0015】

低圧または真空の再生利用は、圧縮器システムまたは真空ポンプシステムの導入を必要とする。真空ポンプシステムは、蒸発気のほとんどを凝縮させることを伴い、従ってエネルギー効率的でない。圧縮器を用いることはエネルギー消費を相当に低減することになるが、専用の圧縮器と関連する資本費用は、普通、この選択肢を除外する。

【0016】

従って、溶液の資本費用が専用の圧縮器を据え付けることよりも低い場合を除いては、真空ポンプの使用と比較して低減したエネルギー必要量を有する、真空または低圧の再生利用のための方法および機器の必要性がある。

【発明の概要】

【0017】

第１の態様によれば、本発明は、中でＣＯ_２がＣＯ_２吸収剤から放出または脱離されている再生カラムを出る希薄な水性のＣＯ_２吸収剤から、１つ以上のＣＯ_２吸収化学物質を再生利用するための方法に関し、放出されたＣＯ_２は、さらなる処理のために再生カラムの頂部から抜き取られ、希薄な、つまりＣＯ_２が枯渇した吸収剤は、再生カラムの底部に収集されてそこから抜き取られ、そこで、再生カラムを出る希薄な吸収剤の少なくとも一部は、吸収剤が蒸気および再生カラムに剥離器気体として導入される蒸発した吸収剤を発生させるように加熱される再沸器に導入され、そこで、希薄な吸収剤が抜き取られ、圧縮されて再生カラムに剥離気体として戻される蒸発気、および吸収カラムに戻される液相を発生させるように減圧沸騰され、そこで、希薄な吸収剤の一部が抜き取られ、中で希薄な吸収剤が、抜き取られて再生カラムに再生利用される吸収剤として戻される気相、および、不純物、熱安定性塩、および１つ（または複数）の吸収化学物質および他の化学物質からの分解生成物を含有する液相を発生させるように煮沸される再生利用器に導入され、そこで、再生利用器から抜き取られる気相は、再生カラム内における圧力よりも低い再生利用器内における圧力を発生させるように、希薄な吸収剤の減圧沸騰からの蒸発気部分と共に圧縮される。

【0018】

第２の態様によれば、本発明は、再生カラム、豊富な吸収剤の再生カラムへの導入のための豊富な吸収剤線、再生カラムの底部から希薄な吸収剤を抜き取るための抜き取り手段、再生カラムに再導入される蒸気を生成するために、抜き取られた吸収剤の少なくとも一部を加熱するための再沸器、希薄な吸収剤の第２の一部分を言及されている抜き取り手段から減圧沸騰手段へ導くための第１の希薄な吸収剤線、減圧沸騰手段から気相を抜き取るための蒸気抜き取り線、気相を線内で圧縮するための圧縮手段（３４）、および圧縮された気相を再生カラムに注入するための線、および希薄な吸収剤を吸収機器に戻すために減圧沸騰手段から液相を抜き取るための第２の希薄な吸収剤線、および再生カラムの頂部からのＣＯ_２および蒸発気の抜き取りのための気体抜き取り線、および再生器から搬出されるＣＯ_２流および再生カラムに再循環される水の中で再生カラムの頂部から抜き取られる気体を分離するための分離手段を備える、ＣＯ_２のための液体吸収剤のための再生器に関し、希薄な吸収剤の一部分の抜き取りおよび希薄な吸収剤の再生利用器への導入のための再生利用器線、再生利用器内で希薄な吸収剤を加熱するための加熱手段、再生利用器内で発生された気相を抜き取り、前記気相を圧縮手段に導入するための再生利用器抜き取り線、および沈着のために再生利用器から廃棄アミンを抜き取るためのアミン廃棄物線をさらに備えることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】先行技術によるＣＯ_２捕捉プラントの原理略図である。

【図2】先行技術による真空再生利用構成装置の原理略図である。

【図3】本発明の第１の実施形態の原理略図である。

【図4】本発明の第２の実施形態の原理略図である。

【図5】本発明の第３の実施形態の原理略図である。

【図6】本発明の第４の実施形態の原理略図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１は、先行技術によるＣＯ_２捕捉プラントの原理略図である。炭素質燃料の燃焼からの排気気体は、排気線１を通じてＣＯ_２捕捉プラントに入る。線１を通じてＣＯ_２捕捉プラントに入る排気の温度は、普通、いくつかの目的のために蒸気を生成するための排気気体の冷却を通じて、約１２０℃から約４０℃までである。線１からの排気気体は、任意に、その中で水で飽和され、例えば約３５℃から約６０℃までの温度に冷却される冷却部２に導入される。

【0021】

その冷却および加湿された排気気体は、その後、その中で排気気体が吸収塔３の底部から、希薄な吸収剤、すなわち、ＣＯ_２のために剥離され、希薄な吸収剤線４を通じて吸収塔の上部に導入される吸収剤に対して向流に流れる、吸収塔３の下部に導入される。希薄な気体、すなわち、ＣＯ_２の相当な部分が除去された排気気体は、吸収塔の頂部で気体脱出線６を通じて除去され、一方で、豊富な吸収剤、すなわち、吸収されたＣＯ_２を有する吸収剤は、豊富な吸収剤線５を通じて吸収塔から除去される。

【0022】

豊富な吸収剤は、豊富な吸収剤が再生カラム８に導入される前に、熱交換器７内の吸収塔に戻される希薄な吸収剤に接して、典型的に９０および１１０℃の間の範囲内の温度に加熱される。

【0023】

再生カラム８内において、豊富な吸収剤は、下方に、再生再沸器１１内で吸収剤のいくらかを加熱することにより発生された蒸気に対して向流に流れる。希薄な吸収剤は、希薄な吸収剤の出口１０を通じて再生器カラムを出る。出口１０内の希薄な吸収剤の一部は、熱い吸収剤、ＣＯ_２、および、線１２を通じて再生器カラムに再導入される蒸気を生成するために、典型的に１１５および１３０℃の間の範囲内の温度に加熱される再生再沸器１１に導入される。再沸器１１内の希薄な吸収剤は、典型的に、電気、または、例えば蒸気等の加熱媒体を用いて加熱される。加熱のために加熱媒体を用いる時に、再生再沸器内の吸収剤は線１３を通じて導入され、線１３’を通じて除去される。再沸器のための熱媒体としての蒸気は、普通、１３０℃乃至約１４０℃の温度で高圧蒸気として導入され、同じ圧力で凝縮した蒸気として線１３’を通じて出る。言い換えれば、熱媒体から再沸器内の吸収剤へ伝達されたエネルギーは、蒸気の凝縮熱である。

【0024】

底部からのカラムの加熱は、カラムの底部から頂部までの定常状態における温度勾配を与え、そこで、カラムの実際の設計に応じて、頂部での温度は底部でよりも１０から５０℃まで低い。典型的な再生カラムにおいて、カラムの底部での温度は約１２０℃であり、カラムの頂部での温度は、カラムの底部でよりも約１０から５０℃まで低い。

【0025】

再生再沸器に導入されない線１０内の希薄な吸収剤は、線４を通じて吸収カラム３に戻って再循環され、線５内の豊富な吸収剤に接して熱交換器７内で冷却される。熱交換器７内において、比較的冷たく豊富な吸収剤は、約１２０℃の温度で剥離器を出る比較的熱く希薄な吸収剤に接して加熱される。プラントの実際の寸法取りおよび建設様式に応じて、熱交換器７を出てアミン剥離器に向かう豊富なアミンの温度は、約９０から約１１０℃までであり得る。

【0026】

吸収剤から放出されたＣＯ_２および水蒸発気は、気体抜き取り線９を通じて再生器カラム８から抜き取られる。気体抜き取り線９内の気体は、ＣＯ_２分離器１５内の主にＣＯ_２を含む残りの気体から分離される水を凝縮するために、還流凝縮器１４内で冷却される。ＣＯ_２気体およびいくらかの残りの水蒸発気は、乾燥、圧縮、および沈着等の、さらなる処理のためにＣＯ_２線１６を通じてＣＯ_２分離器１５から除去される。ＣＯ_２分離器内の凝縮水は線１７を通じて抜き取られ、ポンプ１８を用いて再生カラム８の頂部に汲み戻される。

【0027】

再生利用器線２０は、線１０内の希薄なアミンの一部分の抜き取りのために線１０に接続される。再生利用器線２０内の希薄なアミンは、当該アミンが、例えば、電気または蒸気等の適切な熱源を用いて加熱される再生利用器２１に導入される。蒸気が熱源として用いられるときに、熱蒸気は蒸気線２２から再沸器内の加熱コイルに導入される。凝縮蒸気は、蒸気抜き取り線２２’を通じて抜き取られる。アルカリが、好ましくは、アルカリ線２７を介して再生利用器への注入のために提供される。

【0028】

アミンおよび水は、気体状のアミン、ＣＯ_２、および、再生利用器抜き取り線２３を通じて抜き取られる蒸気の混合物を与えるように、再生利用器内で蒸発される。気体状のアミン、ＣＯ_２、および蒸気の混合物は、ストリッピングガスとして再生カラム８に導入される。

【0029】

アミン、水、不溶性塩および可溶性塩、および他の化学物質のスラリーは、再生利用器の底部で収集され、廃棄処理つまり廃棄物の取り扱いのためにアミン廃棄物線２４を通じて除去される。

【0030】

普通、再生カラムつまり剥離器は、約１．１バールａ等の大気圧をわずかに上回る圧力から、約５バールａまでの圧力下で操作される。典型的には、再生カラム内における圧力は、１．５乃至２．５絶対バール（バールａ）である。

【0031】

再沸器内における圧力は、普通、剥離器と同じ圧力、または、０．１乃至１．０バール等のわずかにより高い圧力にある。再生利用器は、普通、再沸器とほぼ同じ圧力で操作される。

【0032】

再生利用器を、アミンを再生利用し、定常状態で分解したアミンおよび塩を抜き取り、または、必要に応じ同じ不必要な原料を不連続的に除去するために、連続的に操作することができる。

【0033】

図２は、先行技術にもよる代替的な一実施形態を例解し、そこで、圧縮器２５が、線２３内の気体状の混合物を圧縮するために、再生利用器２１および再生カラム８の間に配列される。圧縮器２５は、その中に低減した圧力を発生させるために、再生利用器から気体を活発に抜き取っている。圧縮器２５からの加圧気体は線２６内の圧縮器を出て、気体として再生カラムに導入される。この設計の主な利点は、再生利用器内で液体を蒸発させるために用いられる熱が失われないことである。蒸発気は剥離器に送り込まれ、熱は回収される。

【0034】

低圧再生利用を用いる主な理由は、温度を低減し、それ故に再生利用器内でのアミンの熱分解を低減することである。いくつかの高沸点のアミン類は、分解速度が当該沸騰温度で高くなり過ぎることになるため、剥離器と同じ動作温度で再生利用されないことがある。加えて、低減した圧力で再生利用器を操作することは、加熱媒体、例えば蒸気に必要とされる温度も低減する。これは、度々熱の損失を低減する。

【0035】

再生利用器内における圧力を低減し、気体混合物を圧縮するための費用は、しかしながら、比較的高い。圧縮器のための投資費用は、真空ポンプシステムの費用と比較すると著しい。度々再生利用することは連続的な工程でなく、従って、真空ポンプシステムを用いる年間基準上の熱損失は非常に小さいので、圧縮器システムにおける投資に対する返済時間はあまりにも長くなり過ぎることになる。

【0036】

低圧再生利用器内における圧力は、再生利用されることになるＣＯ_２吸収剤に依存する。当該圧力は、典型的に、吸収剤の沸点が吸収剤中の原料の分解温度を下回るように調整される。典型的には、当該圧力は約１．５バールａから約０．３バールａまでになることになる。

【0037】

図３は、吸収剤の再生のための、本発明による再生プラントの一実施形態を例解する。図３の実施形態は、上記で言及されている国際公開第２００８／０６３０７９号の実施形態のうちの１つに基づく。

【0038】

図１または２を参照して記載されているとおり、再生カラム８の動作温度は、典型的に、約１．５から約２．５バールａまでである。

【0039】

線１０内の再生カラム８を出る希薄な吸収剤は、３つの流れ、上記に記載されているとおりの再沸器１１に導入される第１の流れ、減圧沸騰弁３１および減圧沸騰容器３２の全体にわたり減圧沸騰される線３０内の第２の流れ、および線２０を通じて再生利用器２１に導入される第３の流れに分割される。アルカリが、好ましくは、アルカリ線２７を介して再生利用器に注入される。

【0040】

この実施形態における再沸器１１は、上記に記載されている再沸器に対応する。

【0041】

減圧沸騰容器３２内において、希薄な吸収剤は気相および液相を与えるように減圧沸騰される。当該気相は、減圧沸騰により希薄な吸収剤から除去されている蒸気およびＣＯ_２、およびいくらかのアミンを主に含む。当該液相は、減圧沸騰によるいくらかのＣＯ_２の除去が原因で、減圧沸騰の後にさらに「より希薄」である希薄な吸収剤を含む。減圧沸騰は、減圧沸騰容器内における気体および液体の温度も低減する。減圧沸騰容器３２内の気相は線３３を通じて抜き取られ、その後圧縮器３４内で圧縮され、線３５内に圧縮された、熱い、不飽和のＣＯ_２を含有する蒸気を与える。線３５内の蒸気はその後冷却され、その中で水が線３８を通じて導入され、線３５からの蒸気と混合される脱過熱器３６内で水により飽和される。脱過熱器３６からの結果として生じる水飽和した蒸気は、その後、線３７を通じて剥離器８に戻されて注入される。脱過熱器に導入された水は、好都合なことに、分離器１５内で凝縮される水の一部であり得る。

【0042】

図示されている実施形態において、線３８内の水は、好都合なことにポンプ１８の後に、線１７から抜き取られる。脱過熱器３６はしかしながら随意の特徴であり、当該システムを、熱い流れが直接剥離器に送り込まれる脱過熱器システムなしに操作することができる。

【0043】

減圧沸騰弁３１の全体にわたる減圧沸騰が原因での希薄な吸収剤の低減した温度は、線４内における吸収剤の温度の低下を結果的にもたらす。熱交換器７を出る豊富な媒体は、従って、再生器カラム８への導入のための所望の温度よりも低い温度を有し得る。線４１内の低温熱媒体により加熱された随意の熱交換器４０を、従って、豊富な吸収剤を所望の温度に加熱するために設けることができる。線４１を通じて熱交換器４０に入る低温熱媒体は、例えば、線１３’内の再沸器１１を出る熱媒体であり得る。線１３内の再沸器１１に導入された熱媒体は好ましくは蒸気であり、一方で、線１３’内の再沸器を出る熱媒体は凝縮水である。

【0044】

線３３内の蒸気を圧縮することは、熱く、不飽和の蒸発気を生成するように、蒸気の温度および圧力を両方とも増加させる。吸収剤を、約１３０℃よりも高い温度により分解させることができる。脱過熱器３６内に加えられた水は、線３７内の再生カラムに導入される蒸気が１１０〜１４０℃の温度を有する飽和蒸気であることを確実にする。

【0045】

本明細書および請求の範囲において用いられる「蒸気」という用語は、適切な場合には、例えば、ＣＯ_２および蒸発したアミン等の他の気体を含む蒸気を含むことも意図される。

【0046】

線３３内で蒸気を圧縮し、それにより熱を加えることにより、線３３内における低温および低圧の蒸気は中温の蒸気に転換され、当該蒸気を剥離器に直接送り込むことができる。線３７内の蒸気は、線１２内の再沸器からの蒸気を置換し、それ故に再沸器の負荷を低減する。加えて、再沸器からの低温熱は熱交換器４０内で使用を見出し得る。当該技術水準によるプラントにおいて、再沸器を出る蒸気凝縮物等の低温熱媒体は、熱交換器内の水に接して冷却され、再沸器に戻される中温の蒸気の発生のために煮沸器に戻される。

【0047】

希薄な吸収剤の第３の流れは線２０を通じて抜き取られ、図１および２を参照して上記に記載されているように再生利用器に導入される。再生利用器抜き取り線２３は線３３に接続される。従って、線２３内の気体は、減圧沸騰槽３２からの気相と共に圧縮器２３に導入される。圧縮器３４を用いる再生利用器からの気相の抜き取りは、再生利用器を用いて低減した圧力を、従って再生利用器内における液体の低減した沸騰温度を結果的にもたらす。

【0048】

再生利用器内における圧力は、再生カラム内における圧力よりも、少なくとも０．２バール、または少なくとも０．３バール、より好ましくは０．５バール超過、あるいは０．７バール超過分低くあるべきである。同時に、再生利用器内における圧力は１．５バールａよりも低くあるべきである。再生カラム内における動作圧力に応じて、図３の構成は、約０．７乃至１．５バールａという再生利用器内における圧力を得ることを可能にする。

【0049】

減圧沸騰槽３２内および再生利用器２１内の両方での低圧の創出に用いられる時の圧縮器３４の負荷は、減圧沸騰槽３２内のみにおける低圧の創出に必要な負荷よりもわずかに高い。線３３および２３内の両方において低圧を得るために１つのみの圧縮器を用いることは、そのため、線２３のための１つの圧縮器および線３３のための別の圧縮器を有する解決法についての費用を大幅に低減する。線３０および２０内の流動を、減圧沸騰弁３１に加えて線２０、２３、および３０内の図示されない弁を用いて調節することができる。蒸気圧縮器３４の大きさを増加させる費用は極小である。

【0050】

この設計の主な利点は、関連する凝縮器を有する真空ポンプの必要性を除去することである。真空ポンプおよび凝縮器のシステムは、再生利用器からのほとんど全ての蒸発気を凝縮し、それ故に多くのエネルギーが冷却媒体に失われる。この設計において、蒸発気は全く凝縮されず、非常に少ないエネルギーしか失われない。真空ポンプシステムは低費用であり、従って低圧を維持する標準的な方法である。再生利用器はしばしば継続的に運転されず、これは、再生利用器の圧力を低減するための専用の圧縮器の高い資本費用をさらに正当化しにくくする。

【0051】

本発明のこの実施形態によれば、再生利用器内における圧力を低減する専用の圧縮器は全くない。本発明によれば、当該圧縮器は連続動作中であることになり、再生利用器内における圧力を低減することに加えて、減圧沸騰槽３２内における圧力を低減し、減圧沸騰された気体を圧縮するために用いられることになる。たとえ再生利用器が不連続的に操作されるとしても、圧縮器を両方の気体源で動作するように設計する追加の費用は極小である。

【0052】

アルカリ線２７は、好ましくは、再生利用器へのアルカリ性溶液の注入のために設けられる。好適なアルカリ性溶液は、１つ以上のアルカリ金属水酸化物および／またはアルカリ土類金属水酸化物の水溶液である。目下特に好適なアルカリ性溶液は、水酸化ナトリウムの水溶液である。

【0053】

アルカリ性溶液は、熱安定性塩から分子状アミンを遊離させて回収するために加えられる。加えられることになるアルカリ性溶液の量は、アミン溶液中の熱安定性塩の濃度および反応の化学量論性に基づく。

【0054】

図４は、本発明の代替的な一実施形態を例解する。この実施形態は、再生利用器内における圧力をさらにより低減するための線２３内の圧縮器つまり送風機４３の導入により、図３における実施形態と異なる。この構成は、槽３２内の希薄なアミンの減圧沸騰よりも低い圧力で再生利用器を操作することを可能にする。追加の圧縮器４３を、全体の再生利用工程の最中に、または再生利用周期の終わりに向けてのみ、蒸発を促進し、沈着のために線２４を通じて除去されることになる水中の固体粒子の懸濁体を濃縮するために用いることができる。圧縮器４３は、再生利用器内における気体の圧力を、圧縮器３４への入口と同じ圧力に増加させる。この設計は、熱がシステムから全く失われないこと、およびエネルギー消費を低減することにおいて、図３を参照して記載されているとおりの本発明の実施形態の利点を有する。圧縮器４３の費用は、気体圧力を再生コラムのそれに至るまで増加させる圧縮器の費用に対して考慮すると低い。

【0055】

圧縮器４３の導入により、再生利用器２１内における圧力を、効果的な蒸発が得られるのと同時に低圧が吸収剤の分解を避けるために必要である時に、図３を参照して記載されている実施形態でよりもさらに低減することができる。図４の実施形態は、再生カラムの動作圧力および工程の要件および用いられる吸収剤に応じて、約０．１バールａ等の、０．３バールａ以下という再生利用器内における圧力を得ることを可能にする。再生カラム８および再生利用器２１の間の圧力差は、この実施形態において、好ましくは、１．５もしくは２．０バール等の、１バール以上等の、０．７バール超過であり得る。

【0056】

図５は、図４で例解されている実施形態の代替的な一実施形態であり、そこで、圧縮器つまり送風機４３が射出器つまり通気構成装置４４により置換される。加圧気体の源に接続された推進線４５は、通気口４４に駆動気体を導入するために設けられる。典型的には、当該駆動気体は蒸気であることになる。当該蒸気は、再生利用器からの蒸発気と混合し、剥離器に入ることになる。通気口構成装置、または射出器構成装置は、低い圧縮効率を有する。従って、射出器を連続的に運転することは、通常、経済的でもエネルギー効率的でもない。しかしながら、度々、再生利用周期の終わりに低温で再生利用器を操作することが必要である。射出器は、圧縮器に代わる低費用を提供する。

【0057】

図６は、図３の真空再生利用のさらなる一実施形態を図解する。再生利用器抜き取り線２３内の気体状の混合物は冷却器４６を用いて冷却され、水の凝縮物流および分離容器４７内に分離されるアミンを与え、ポンプ５１を介して液体抜き取り線５２を通じて抜き取られる液相を与え、その後、例えば、希薄なアミンシステム内の工程に戻される。分離容器４７内の気相は、線４８を通じて抜き取られる。真空ポンプ４９は、気体が上記に記載されているように圧縮されるように線３３に導入される前に、その中における気体の圧力を高めるために線４８上に設けられる。直接線５０は、線２３から線３３まで設けられる。再生利用周期の終わりに低減した圧力で再生利用器を操作することは、度々必要である。図４および５は、どのようにこれを達成し得るだろうかの例を与えている。図６は別の例を与える。通常動作下において、冷却器、分離容器、および真空ポンプが側路を付けられることになる。利用器は、圧縮器への入口と同じ圧力で動作することになる。周期の終わりに、真空ポンプシステムは、圧力をより低減し、再生利用工程を完了するために用いられることになる。凝縮器および真空ポンプを用いる主要な不利点は、冷却媒体に対して大きい熱（エネルギー）損失があることである。周期の大部分にわたり冷却器なしで動作することにより、たとえ熱が周期の終わりに失われることになるとしても、熱は節約される。

【0058】

再生利用器内における好適な圧力は、再生利用されることになる吸収剤中に含まれる化合物、例えば、アミン類およびアルカノールアミン類に依存する。実際の化合物に応じて、再生利用器内における圧力は、再生カラムがさらにより高圧で動作している場合に１．５バールａほど高く、および約０．１バールａほど低くあり得る。プラントに関する実際の構成の選択は、再生カラムから再生利用器まで必要とされる圧力差に依存する。再生カラムおよび再生利用器の間の圧力差が、約１バールのようにあまり高くなく、または、０．５バール、０．３バール、または０．２バールのようにより低い場合に、図３を参照して記載されている実施形態は、最も簡素でかつより安価な解決法を提供するので好適である。より高い圧力差が必要とされる場合に、図４または５による実施形態は好まれる構成である。図６の実施形態は、最も高い圧力差を許容する。

【0059】

本発明は、アミンの水溶液またはＣＯ_２吸収剤としてのアミン類の混合物の使用を参照して記載される。当業者は、しかしながら、本発明が、他の既知で、提案され、または後に開発された吸収剤にも適用可能であることを理解するだろう。従って、本発明は、吸収剤としてのアミン類の使用に限定されない。本発明に関連して用いられることになる目下好適なアミン類は、しかしながら、本記載の導入部で言及されているアミン類等のアミン類である。

【0060】

当業者は、線２０のための随意の配列が、再生利用器への減圧沸騰の後に希薄な吸収剤を抜き取るために線２０を線４に接続することであることを理解するだろう。

【0061】

加えて、全ての図は熱曲管再沸器を示す。本発明は、やかん再沸器を含む他の種類の再沸器とも関連性がある。本図および記載は、剥離器から直接再生利用器に入る希薄なアミンを示し、本発明は、希薄なアミンが減圧沸騰鼓形部から再生利用器へ送り込まれる時にも関連性がある。

【0062】

先行技術の記載および本発明の異なる実施形態において、２つ以上の図または実施形態に共通する要素の記載は、当該記載におけるそれらの最初の出現の際に同定されて具体的に言及されるのみであることがある。従って、ある図における全ての要素が、当該要素が異なる一実施形態の記載で言及され、かつ、当該要素およびその機能が当該要素の以前の言及に一致する場合に、この図に関係して具体的に記載されるとは限らない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】