特許 6806833 二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法

(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】6806833

(24)【登録日】2020年12月8日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/62 20060101AFI20201221BHJP

   B01D 53/78 20060101ALI20201221BHJP

   B01D 53/14 20060101ALI20201221BHJP

   B01D 53/18 20060101ALI20201221BHJP

   C01B 32/50 20170101ALI20201221BHJP

【ＦＩ】

   B01D53/62ZAB

   B01D53/78

   B01D53/14 220

   B01D53/18

   C01B32/50

【請求項の数】11

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2019-83286(P2019-83286)

(22)【出願日】2019年4月24日

(62)【分割の表示】特願2015-106408(P2015-106408)の分割

【原出願日】2015年5月26日

(65)【公開番号】特開2019-130531(P2019-130531A)

(43)【公開日】2019年8月8日

【審査請求日】2019年4月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100150717

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 和也

(72)【発明者】

【氏名】宇田津 満

(72)【発明者】

【氏名】程塚 正敏

(72)【発明者】

【氏名】北村 英夫

(72)【発明者】

【氏名】岩浅 清彦

(72)【発明者】

【氏名】長野 敬太

(72)【発明者】

【氏名】千葉 典子

(72)【発明者】

【氏名】半田 優介

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 聡

【審査官】 青木 太一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−２０２０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５９７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２３６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／００８９１４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ５３／１４−５３／１８

Ｂ０１Ｄ ５３／３４−５３／８５

Ｂ０１Ｄ ５３／９２

Ｂ０１Ｄ ５３／９６

Ｃ０１Ｂ ２１／００−３２／９９１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理対象排ガスに含有される二酸化炭素を、水分を含有する吸収液に吸収させる吸収部を有する吸収塔と、
前記吸収塔から供給される前記二酸化炭素を吸収した前記吸収液から前記二酸化炭素を放出させる再生部を有する再生塔と、
前記吸収塔の前記吸収部から排出された吸収部排ガスまたは前記再生塔の前記再生部から排出された再生部排ガスを洗浄水で洗浄する洗浄部と、
前記洗浄部で前記再生部排ガスを洗浄した前記洗浄水を貯留する洗浄水貯留部と、
前記洗浄部から排出された洗浄部排ガスを冷却して凝縮水を生成し、生成された前記凝縮水を前記洗浄部排ガスから分離する気液分離装置と、
前記凝縮水を前記洗浄水に混入させる凝縮水ラインと、
前記洗浄水貯留部に貯留された前記洗浄水の水量を計測する洗浄水量計と、
前記洗浄水の水量が所定量よりも多くなった場合に前記洗浄水を前記吸収液に混入させる洗浄水ラインと、
前記吸収塔内または前記再生塔内の前記吸収液の液面レベルを計測する吸収液レベル計と、
制御装置と、を備え、
前記凝縮水ラインは、前記凝縮水の混入量を調節する凝縮水弁を含み、
前記制御装置は、前記吸収液レベル計により計測された前記吸収液の液面レベルが所定の下限値以下である場合、前記凝縮水弁の開度を大きくし、前記吸収液の液面レベルが所定の上限値以上である場合、前記凝縮水弁の開度を小さくする、ように前記凝縮水弁を制御することを特徴とする二酸化炭素回収システム。

【請求項2】

前記洗浄水ラインは、前記洗浄水の混入量を調節する洗浄水弁を含み、
前記制御装置は、前記洗浄水量計により計測された前記洗浄水の水量が所定量よりも多い場合、前記洗浄水弁を開き、前記洗浄水の水量が所定量よりも少ない場合、前記洗浄水弁を閉じる、ように前記洗浄水弁を制御することを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項3】

前記洗浄水に純水を混入させる純水ラインを更に備え、
前記純水ラインは、前記純水の混入量を調節する純水弁を含み、
前記制御装置は、前記吸収液レベル計により計測された前記吸収液の液面レベルが所定の下限値以下である場合、前記純水弁を開く、ように前記純水弁を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項4】

前記気液分離装置から前記凝縮水を廃棄する廃棄ラインを更に備え、
前記廃棄ラインは、前記凝縮水の廃棄量を調節する廃棄弁を含み、
前記制御装置は、前記吸収液レベル計により計測された前記吸収液の液面レベルが所定の下限値以下である場合、前記廃棄弁の開度を小さくする、ように前記廃棄弁を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項5】

前記洗浄部は、前記再生塔とは別体の洗浄塔内に設けられて、前記再生部排ガスを前記洗浄水で洗浄するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項6】

前記洗浄部は、前記再生塔内において前記再生部の上方に設けられて、前記再生部排ガスを前記洗浄水で洗浄するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項7】

前記洗浄部と前記気液分離装置との間に設けられ、前記洗浄部排ガスを第２の洗浄水で洗浄する第２の洗浄部を更に備え、
前記第２の洗浄水は、酸性溶液であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項8】

前記気液分離装置は、前記洗浄部排ガスを冷却して凝縮水を生成する凝縮用冷却器と、前記凝縮用冷却器へ供給されて前記洗浄部排ガスを冷却する冷却液の供給量を調節する冷却液弁と、生成された前記凝縮水を前記洗浄部排ガスから分離する気液分離器と、前記気液分離器内の前記凝縮水の水量を計測する凝縮水量計と、を有し、
前記制御装置は、前記凝縮水量計により計測された前記凝縮水の水量が所定量よりも多い場合に前記冷却液弁の開度を小さくし、前記凝縮水の水量が所定量よりも少ない場合に前記冷却液弁の開度を大きくする、ように前記冷却液弁を制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項9】

前記気液分離装置は、前記洗浄部排ガスを冷却して凝縮水を生成し、生成された前記凝縮水を前記洗浄部排ガスから分離させて流下させる気液接触部と、前記気液接触部において流下した前記凝縮水を前記気液接触部に供給して前記凝縮水を循環させる循環ラインと、前記循環ラインに設けられ、前記凝縮水を冷却する凝縮用冷却器と、を有していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項10】

前記気液分離装置は、前記洗浄部排ガスを冷却して凝縮水を生成し、生成された前記凝縮水を前記洗浄部排ガスから分離させて流下させる気液接触部と、前記気液接触部において流下した前記凝縮水を前記気液接触部に供給して前記凝縮水を循環させる循環ラインと、前記循環ラインに設けられ、前記凝縮水を冷却する凝縮用冷却器と、を有し
前記洗浄部は、前記再生塔内において前記再生部の上方に設けられて、前記再生部排ガスを前記洗浄水で洗浄するように構成されており、
前記気液分離装置の前記気液接触部は、前記再生塔内において前記洗浄部の上方に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項11】

処理対象排ガスに含有される二酸化炭素を、水分を含有する吸収液に吸収させる吸収部を有する吸収塔と、前記吸収塔から供給される前記二酸化炭素を吸収した前記吸収液から前記二酸化炭素を放出させる再生部を有する再生塔と、を備えた二酸化炭素回収システムにおいて二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムの運転方法であって、
前記吸収塔の前記吸収部から排出された吸収部排ガスまたは前記再生塔の前記再生部から排出された再生部排ガスを、洗浄部において洗浄水で洗浄する工程と、
前記洗浄部から排出された洗浄部排ガスを冷却して凝縮水を生成し、生成された前記凝縮水を前記洗浄部排ガスから分離する工程と、
前記吸収塔内のまたは前記再生塔内の前記吸収液の液面レベルを計測する工程と、
前記洗浄部排ガスから分離された前記凝縮水を前記洗浄水に混入させる工程と、
前記洗浄部で前記再生部排ガスを洗浄して洗浄水貯留部に貯留された前記洗浄水の水量を計測する工程と、
前記洗浄水の水量が所定量よりも多くなった場合に前記洗浄水を前記吸収液に混入させる工程と、を備え、
前記凝縮水を前記洗浄水に混入させる工程において、計測された前記吸収液の液面レベルが所定の下限値以下である場合、前記凝縮水の混入量を増大させ、前記吸収液の液面レベルが所定の上限値以上である場合、前記凝縮水の混入量を低減させることを特徴とする二酸化炭素回収システムの運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施の形態は、二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、地球温暖化問題に対する有効な対策として、二酸化炭素（ＣＯ_２）を回収して貯留する二酸化炭素回収貯留技術（ＣＣＳ：Carbon Dioxide Capture and Storage）が注目されている。具体的には、火力発電所や製鉄所、清掃工場等で排出されるプロセス排ガス（処理対象ガス）中の二酸化炭素を、吸収液により回収する二酸化炭素回収システムが検討されている。

【0003】

このような二酸化炭素回収システムでは、プロセス排ガスが吸収塔に供給されて、吸収塔の吸収部においてプロセス排ガスに含有されている二酸化炭素が、アミンおよび水分を含有する吸収液に吸収される。この際、吸収塔からは、二酸化炭素を放出したプロセス排ガスが吸収部排ガスとして排出される。二酸化炭素を吸収した吸収液は再生塔に供給されて、再生塔の再生部において吸収液から二酸化炭素が放出される。この際、再生塔からは、放出された二酸化炭素が蒸気とともに再生部排ガスとして排出されて、二酸化炭素が分離回収される。再生塔において二酸化炭素を放出した吸収液は、吸収塔に戻される。

【0004】

ところで、吸収部排ガスや再生部排ガスには、吸収液の成分であるアミンが含有され得る。そこで、吸収部排ガスや再生部排ガスに含有されるアミンを低減させるための対策として、これらのガスを冷却したり水洗浄したりすることが考えられている。

【0005】

吸収部排ガスや再生部排ガスを冷却すると、当該排ガスに含有されている水分が凝縮されて凝縮水が生成される。当該排ガスに含有していたアミンは凝縮水に吸収される。また、吸収部排ガスや再生部排ガスを水洗浄すると、当該排ガスに含有していたアミンが洗浄水に吸収される。このように、何れの対策においても、吸収部排ガスや再生部排ガスに含有されるアミンの含有量を低減することが可能となる。

【0006】

一方、アミンを吸収した凝縮水や洗浄水は、吸収塔と再生塔とを循環する吸収液に混入される。このことにより、吸収部排ガスや再生部排ガスに含有されていたアミンが回収され、二酸化炭素回収システムから外部（系統外）にアミンが排出されて喪失されること（アミンロス）が低減可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１２−２２３６８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

一般的に、二酸化炭素回収システムの運転時においては、吸収塔と再生塔を循環する吸収液の水分量は、所定の範囲内に収められている。吸収液の水分量を所定の上限値よりも低くすることにより、吸収液成分の濃度を高めて二酸化炭素の回収率の向上を図っている。一方、吸収液成分の濃度が高くなると、吸収部排ガスや再生部排ガスに含有されるアミンが増大し得る。このため、吸収液の水分量を所定の下限値よりも高くすることにより、アミンロスの低減を図っている。

【0009】

このため、水分量が多い吸収液に、上述したアミンを吸収した凝縮水や洗浄水を吸収液に混入させる場合、吸収液の水分量が増大し得る。この場合、吸収液の水分量を上述した所定の範囲内に収めることが困難になるという問題が生じる。

【0010】

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、吸収液成分のロスを低減するとともに吸収液の水分量を適切に管理することができる二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

実施の形態による二酸化炭素回収システムは、処理対象排ガスに含有される二酸化炭素を、水分を含有する吸収液に吸収させる吸収部を有する吸収塔と、吸収塔から供給される二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素を放出させる再生部を有する再生塔と、を備えている。また、この二酸化炭素回収システムは、吸収塔の吸収部から排出された吸収部排ガスまたは再生塔の再生部から排出された再生部排ガスを洗浄水で洗浄する洗浄部と、洗浄部から排出された洗浄部排ガスを冷却して凝縮水を生成し、生成された凝縮水を洗浄部排ガスから分離する気液分離装置と、を備えている。凝縮水は、凝縮水ラインによって洗浄水に混入される。洗浄水の水量が所定量よりも多くなった場合、洗浄水は、洗浄水ラインによって吸収液に混入される。吸収液の水分量が、吸収液水分量計によって計測されている。凝縮水ラインは、凝縮水の混入量を調節する凝縮水弁を含んでいる。制御装置は、吸収液水分量計により計測された吸収液の水分量が所定の下限値以下である場合、凝縮水弁の開度を大きくし、吸収液の水分量が所定の上限値以上である場合、凝縮水弁の開度を小さくする、ように凝縮水弁を制御する。

【0012】

また、実施の形態による二酸化炭素回収システムの運転方法は、処理対象排ガスに含有される二酸化炭素を、水分を含有する吸収液に吸収させる吸収部を有する吸収塔と、吸収塔から供給される二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素を放出させる再生部を有する再生塔と、を備えた二酸化炭素回収システムにおいて二酸化炭素を回収する方法である。この二酸化炭素回収システムの運転方法において、吸収塔の吸収部から排出された吸収部排ガスまたは再生塔の再生部から排出された再生部排ガスが、洗浄部において洗浄水で洗浄される。洗浄部から排出された洗浄部排ガスが冷却されて凝縮水が生成され、生成された凝縮水が洗浄部排ガスから分離される。また、吸収液の水分量が計測される。洗浄部排ガスから分離された凝縮水は、洗浄水に混入される。洗浄水の水量が所定量よりも多くなった場合、洗浄水は、吸収液に混入される。凝縮水を洗浄水に混入させる際、計測された吸収液の水分量が所定の下限値以下である場合、凝縮水の混入量を増大させ、吸収液の水分量が所定の上限値以上である場合、凝縮水の混入量を低減させる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、吸収液成分のロスを低減するとともに吸収液の水分量を適切に管理することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、第１の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。

【図2】図２は、図１の変形例を示す図である。

【図3】図３は、第２の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。

【図4】図４は、第３の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。

【図5】図５は、第４の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。

【図6】図６は、第５の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

【0016】

（第１の実施の形態）
まず、図１を用いて、第１の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

【0017】

図１に示すように、二酸化炭素回収システム１は、プロセス排ガス２（処理対象ガス）に含有される二酸化炭素を、水分を含有する吸収液に吸収させる吸収塔２０と、吸収塔２０から供給される二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素を放出させて、吸収液を再生する再生塔３０と、を備えている。このうち吸収塔２０において二酸化炭素を吸収液に吸収させたプロセス排ガス２は、吸収部排ガス３として吸収塔２０から排出される。また、再生塔３０から二酸化炭素が蒸気と共に再生部排ガス８として排出される。なお、吸収塔２０に供給されるプロセス排ガス２は、特に限定されるものではないが、例えば火力発電所や、製鉄所、清掃工場等で排出される排ガスとすることができる。このような排ガスは、図示しない送風機によって吸収塔２０に供給され、その際、必要に応じて冷却処理後に吸収塔２０に供給されるようにしてもよい。

【0018】

吸収液は、吸収塔２０と再生塔３０とを循環し、吸収塔２０において二酸化炭素を吸収してリッチ液４となり、再生塔３０において二酸化炭素を放出してリーン液５となる。なお、吸収液には、例えば、モノエタノールアミン（monoethanolamin）、ジエタノールアミン（diethanolamin）などのアミン系水溶液を好適に用いることができるが、このようなアミンの種類に限定されるものではない。また、１種類以上のアミンを含有する水溶液で構成されていてもよい。

【0019】

吸収塔２０は、吸収塔２０内に収容され、プロセス排ガス２とリーン液５とを接触させて、プロセス排ガス２に含有される二酸化炭素をリーン液５に吸収させる吸収部２０ａ（充填層またはトレイ）を有している。吸収塔２０は、下部からプロセス排ガス２を受け入れ、塔頂から吸収部排ガス３が排出されるようになっている。吸収部２０ａは、向流型気液接触装置として構成されている。

【0020】

吸収塔２０の下部には、貯留されるリッチ液４の水分量を計測する吸収液レベル計２１（吸収液水分量取得部）が設けられている。より具体的には、吸収液レベル計２１は、吸収塔２０に貯留されるリッチ液４の液面レベルを計測する。この計測されたリッチ液４の液面レベルが高いとリッチ液４の水分量が多く、液面レベルが低いとリッチ液４の水分量が少ないとみなすことができる。

【0021】

吸収塔２０の下部に供給されたプロセス排ガス２は、吸収塔２０内を吸収部２０ａに向かって上昇する。一方、再生塔３０からのリーン液５が、分散落下して吸収部２０ａに供給される。吸収部２０ａにおいて、プロセス排ガス２とリーン液５とが気液接触して、プロセス排ガス２に含有される二酸化炭素がリーン液５に吸収されてリッチ液４が生成される。

【0022】

生成されたリッチ液４は、吸収塔２０の下部に一端貯留され、吸収塔２０の底部から排出される。リーン液５と気液接触したプロセス排ガス２は、二酸化炭素が除去されて、吸収部２０ａから排出されて吸収塔２０内を上昇し、吸収部排ガス３として吸収塔２０の塔頂から排出される。

【0023】

吸収塔２０と再生塔３０との間には熱交換器３１が設けられている。吸収塔２０と熱交換器３１との間にはリッチ液用ポンプ３２が設けられており、吸収塔２０から排出されたリッチ液４は、リッチ液用ポンプ３２によって熱交換器３１を介して再生塔３０に供給される。熱交換器３１は、吸収塔２０から再生塔３０に供給されるリッチ液４を、再生塔３０から吸収塔２０に供給されるリーン液５と熱交換させる。このことにより、リーン液５が熱源となって、リッチ液４が所望の温度まで加熱される。言い換えると、リッチ液４が冷熱源となって、リーン液５が所望の温度まで冷却される。

【0024】

再生塔３０は、再生塔３０内に収容され、リッチ液４から二酸化炭素を放出させる再生部３０ａ（充填層またはトレイ）を有している。この再生部３０ａは、向流型気液接触装置として構成されている。

【0025】

再生塔３０には、リボイラー３３が連結されている。このリボイラー３３は、加熱媒体によって、再生塔３０から供給されるリーン液５を加熱して蒸気７を発生させ、発生した蒸気７が再生塔３０に供給される。より具体的には、リボイラー３３には、再生塔３０の底部から排出されるリーン液５の一部が供給されるとともに、例えばボイラー（図示せず）などの外部から加熱媒体としての高温の蒸気が供給される。リボイラー３３に供給されたリーン液５は、加熱媒体と熱交換することによって加熱されて、リーン液５から蒸気７が生成される。この際、リーン液５から二酸化炭素も放出され得る。生成された蒸気７は二酸化炭素とともに再生塔３０の下部に供給され、再生塔３０内のリッチ液４を加熱し、リッチ液４の温度を高めている。なお、加熱媒体は、高温の蒸気に限られることはない。

【0026】

再生塔３０の下部に供給された蒸気７は、再生塔３０内を再生部３０ａに向って上昇する。一方、吸収塔２０からのリッチ液４は、分散落下して再生部３０ａに供給される。再生部３０ａにおいて、リッチ液４と蒸気７とが気液接触して、リッチ液４から二酸化炭素が放出されてリーン液５が生成される。このようにして再生塔３０において吸収液が再生されている。

【0027】

生成されたリーン液５は、再生塔３０の底部から排出され、リッチ液４と気液接触した蒸気７は、更に二酸化炭素を含有した再生部排ガス８として再生塔３０の塔頂から排出される。

【0028】

再生塔３０と熱交換器３１との間には、リーン液用ポンプ３４が設けられている。再生塔３０から排出されたリーン液５は、リーン液用ポンプ３４によって上述した熱交換器３１を介して吸収塔２０に供給される。熱交換器３１は、上述したように、再生塔３０から吸収塔２０に供給されるリーン液５を、吸収塔２０から再生塔３０に供給されるリッチ液４と熱交換させて冷却する。また、熱交換器３１と吸収塔２０との間には、再生塔３０（より具体的には熱交換器３１）から吸収塔２０に供給されるリーン液５を冷却するリーン液用冷却器３５が設けられている。リーン液用冷却器３５には、外部から冷却水等の冷却媒体が供給され、リーン液用冷却器３５は、熱交換器３１において冷却されたリーン液５を所望の温度まで更に冷却する。

【0029】

リーン液用冷却器３５において冷却されたリーン液５は、吸収塔２０の吸収部２０ａに供給される。吸収部２０ａにおいて、リーン液５はプロセス排ガス２と気液接触してプロセス排ガス２に含有される二酸化炭素がリーン液５に吸収されてリッチ液４となる。このようにして、二酸化炭素回収システム１では、吸収液がリーン液５となる状態とリッチ液４となる状態とを繰り返しながら循環するようになっている。

【0030】

図１に示す二酸化炭素回収システム１は、再生塔３０の塔頂から排出された再生部排ガス８を洗浄水１１で洗浄する洗浄塔４０と、洗浄塔４０から排出された洗浄部排ガス９を冷却して凝縮水１２を生成する気液分離装置５０と、を更に備えている。

【0031】

本実施の形態においては、洗浄塔４０は、再生塔３０とは別体に設けられている。この洗浄塔４０は、洗浄塔４０内に収容され、再生部排ガス８と洗浄水１１とを気液接触させて、再生部排ガス８を洗浄水１１で洗浄する洗浄部４０ａ（充填層またはトレイ）を有している。このように、本実施の形態における洗浄部４０ａは、再生塔３０とは別体の洗浄塔４０内に設けられている。洗浄塔４０は、下部から再生部排ガス８を受け入れ、塔頂から、洗浄された再生部排ガス８が洗浄部排ガス９として排出されるようになっている。洗浄部４０ａは、向流型気液接触装置として構成されている。洗浄水１１には、特に限られるものではないが、例えば、水を用いることができる。

【0032】

洗浄塔４０には、洗浄水１１を循環させる循環ライン４１が連結されている。すなわち、循環ライン４１には、循環ポンプ４２が設けられており、洗浄塔４０の下部（洗浄水貯留部）に貯留された洗浄水１１を抜き出して洗浄塔４０の上部に供給する。なお、この循環ライン４１には、洗浄水１１を冷却するための冷却器は設けられていない。このため、再生部排ガス８は、その高い温度を維持して、洗浄部排ガス９として排出される。一方、高温の再生部排ガス８と洗浄水１１との熱交換により、洗浄水１１は加熱され、再生部排ガス８と同等の温度か、それよりも若干低い温度となる。

【0033】

また、洗浄塔４０の底部は、洗浄水ライン４３を介して再生塔３０の上部に連結されている。この洗浄水ライン４３によって、洗浄塔４０内の洗浄水１１が、再生塔３０内のリッチ液４に混入されるようになっている。図１に示す形態では、洗浄水ライン４３の洗浄塔４０の側の部分は、循環ライン４１と一体的に形成されている。

【0034】

また、洗浄水ライン４３は、洗浄水１１の混入量を調節する洗浄水弁４３Ｖを含んでいる。一方、洗浄塔４０には、洗浄水１１の水量を計測する洗浄水レベル計４４（洗浄水量計）が設けられている。この洗浄水レベル計４４は、洗浄塔４０（の洗浄水貯留部）に貯留される洗浄水１１の水面レベルを計測する。この計測された洗浄水１１の水面レベルが高いと洗浄水１１の水量が多く、水面レベルが低いと洗浄水１１の水量が少ないとみなすことができる。上述した洗浄水弁４３Ｖを後述する制御装置６０によって開閉することにより、洗浄水ライン４３は、洗浄塔４０内の洗浄水１１の水量が所定量よりも多くなった場合に洗浄水１１をリッチ液４に混入させることが可能になっている。なお、洗浄水ライン４３は、洗浄水１１の水量が所定量よりも多くなった場合に洗浄水１１をリッチ液４に混入させることが可能であれば、洗浄水弁４３Ｖを含む構成に限られることはない。

【0035】

このような構成により、洗浄塔４０の下部に供給された再生部排ガス８は、洗浄塔４０内を洗浄部４０ａに向って上昇する。一方、循環ライン４１からの洗浄水１１が、洗浄塔４０の上部に供給されて、洗浄部４０ａに向って分散落下する。洗浄部４０ａにおいて、再生部排ガス８と洗浄水１１とが気液接触して、再生部排ガス８が洗浄され、再生部排ガス８に含有されるアミンが洗浄水１１に溶解されて吸収される。アミンを吸収した洗浄水１１は、洗浄部４０ａから流下して、洗浄塔４０の下部に貯留される。洗浄塔４０の下部に貯留された洗浄水１１は、循環ライン４１によって再び洗浄部４０ａに供給される。このようにして、洗浄水１１が循環する。また、洗浄塔４０の下部に貯留された洗浄水１１は、洗浄水弁４３Ｖが開いている場合には再生塔３０にも供給されて、再生塔３０内のリッチ液４に混入される。

【0036】

一方、洗浄部４０ａにおいて洗浄水１１で洗浄された再生部排ガス８は、洗浄部排ガス９として洗浄部４０ａから排出されて上昇し、洗浄塔４０の塔頂から排出される。洗浄部排ガス９は、上述したように洗浄水１１で洗浄されているため、洗浄部排ガス９のアミン濃度は低減され得る。

【0037】

図１に示すように、循環ライン４１に、純水ライン４５が連結されている。これにより、純水ライン４５から循環ライン４１に純水１３が供給されて、洗浄水１１に純水１３が混入されるようになっている。この純水ライン４５は、純水１３の混入量を調節する純水弁４５Ｖを含んでいる。また、循環ライン４１に、循環ライン４１を通る洗浄水１１のアミン濃度を計測する洗浄水濃度計４６が設けられている。洗浄水濃度計４６は、洗浄水１１の比重や、洗浄水１１の水素イオン濃度（ｐＨ）等の、洗浄水１１中のアミン濃度と相関関係がある物性値を測定することが好適である。

【0038】

本実施の形態による気液分離装置５０は、洗浄塔４０から排出された洗浄部排ガス９を冷却して洗浄部排ガス９に含有される水分を凝縮し、凝縮水１２を生成する凝縮用冷却器５１と、生成された凝縮水１２を洗浄部排ガス９から分離する気液分離器５２と、を有している。凝縮用冷却器５１には、洗浄部排ガス９を冷却するための冷却液１４が外部から供給されるようになっている。気液分離器５２において凝縮水１２が分離された洗浄部排ガス９は、二酸化炭素ガス１０として排出されて、図示しない設備に供給されて貯蔵等される。一方、気液分離器５２において分離された凝縮水１２は、廃棄される、および／または洗浄塔４０に供給されるようになっている。

【0039】

すなわち、気液分離器５２には、凝縮水ライン５３および廃棄ライン５４が連結されている。このうち凝縮水ライン５３は、洗浄塔４０の上部に連結されており、気液分離器５２から凝縮水１２を洗浄部４０ａに供給して、洗浄水１１に混入させる。また、凝縮水ライン５３は、凝縮水１２の混入量を調節する凝縮水弁５３Ｖを含んでいる。廃棄ライン５４は、気液分離器５２から凝縮水１２を廃棄（外部に排出）する。また、廃棄ライン５４は、凝縮水１２の廃棄量を調節する廃棄弁５４Ｖを含んでいる。図１に示す形態では、凝縮水ライン５３の気液分離器５２の側の部分と廃棄ライン５４の気液分離器５２の側の部分とは一体的に形成されている。

【0040】

また、気液分離装置５０は、凝縮用冷却器５１へ供給されて洗浄部排ガス９を冷却する冷却液１４の供給量を調節する冷却液弁５５Ｖと、気液分離器５２内の凝縮水１２の水量を計測する凝縮水レベル計５６（凝縮水量計）と、を更に有している。凝縮水レベル計５６は、気液分離器５２に貯留される凝縮水１２の水面レベルを計測する。この計測された凝縮水１２の水面レベルが高いと凝縮水１２の水量が多く、水面レベルが低いと凝縮水１２の水量が少ないとみなすことができる。

【0041】

上述した、各調節弁４３Ｖ、４５Ｖ、５３Ｖ、５４Ｖ、５５Ｖは、制御装置６０によって制御される。

【0042】

まず、制御装置６０は、吸収液レベル計２１により計測されたリッチ液４の水分量に基づいて、凝縮水弁５３Ｖおよび廃棄弁５４Ｖの開度を制御する。より具体的には、制御装置６０は、リッチ液４の水分量が所定の下限値以下である場合、凝縮水弁５３Ｖの開度を大きくするとともに、廃棄弁５４Ｖの開度を小さくする。一方、制御装置６０は、リッチ液４の水分量が所定の上限値以上である場合、凝縮水弁５３Ｖの開度を小さくする。本実施の形態においては、制御装置６０には、吸収液レベル計２１により計測されたリッチ液４の液面レベルが信号として送信される。そして、制御装置６０は、リッチ液４の液面レベルが所定の下限値以下である場合に、リッチ液４の水分量が所定の下限値以上であると判断し、リッチ液４の液面レベルが所定の上限値以上である場合に、リッチ液４の水分量が所定の上限値以上であると判断する。

【0043】

また、制御装置６０は、洗浄水レベル計４４により計測された洗浄水１１の水量に基づいて、洗浄水弁４３Ｖの開閉を制御する。より具体的には、制御装置６０は、洗浄水１１の水量が所定量よりも多い場合、洗浄水弁４３Ｖを開き、洗浄水１１の水量が所定量よりも少ない場合、洗浄水弁４３Ｖを閉じる。本実施の形態においては、制御装置６０には、洗浄水レベル計４４により計測された洗浄水１１の水面レベルが信号として送信される。
そして、制御装置６０は、洗浄水１１の水面レベルが所定値よりも高い場合に、洗浄水１１の水量が所定量よりも多いと判断し、洗浄水１１の水面レベルが所定値よりも低い場合に、洗浄水１１の水量が所定量よりも少ないと判断する。

【0044】

また、制御装置６０は、吸収液レベル計２１により計測されたリッチ液４の水分量に基づいて、純水弁４５Ｖの開閉を制御する。より具体的には、制御装置６０は、リッチ液４の水分量が所定の下限値以下である場合、純水弁４５Ｖを開く。また、この純水弁４５Ｖの開閉は、洗浄水濃度計４６により計測された洗浄水１１のアミン濃度に基づいて制御されるようにもなっていてもよい。より具体的には、制御装置６０には、洗浄水濃度計４６により計測された洗浄水１１のアミン濃度が信号として送信される。そして、制御装置６０は、洗浄水１１のアミン濃度が所定濃度よりも高い場合、純水弁４５Ｖを開き、洗浄水１１のアミン濃度が所定濃度よりも低い場合、純水弁４５Ｖを閉じる。

【0045】

さらに、上述した制御装置６０は、凝縮水レベル計５６により計測された凝縮水１２の水量に基づいて、冷却液弁５５Ｖの開度を制御する。より具体的には、制御装置６０は、凝縮水１２の水量が所定量よりも多い場合、凝縮水弁５３Ｖの開度を小さくし、凝縮水１２の水量が所定量よりも少ない場合、凝縮水弁５３Ｖの開度を大きくする。本実施の形態においては、制御装置６０には、計測された凝縮水１２の水面レベルが信号として送信される。そして、制御装置６０は、凝縮水１２の水面レベルが所定値よりも高い場合に、凝縮水１２の水量が所定量よりも多いと判断し、凝縮水１２の水面レベルが所定値よりも低い場合に、凝縮水１２の水量が所定量よりも少ないと判断する。

【0046】

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち、二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。以下に示す運転方法は、上述した制御装置６０が各調節弁４３Ｖ、４５Ｖ、５３Ｖ、５４Ｖ、５５Ｖの動作を制御することにより行われる。

【0047】

二酸化炭素回収システム１を運転している間、図１に示すように、再生塔３０から排出された再生部排ガス８は、洗浄塔４０の洗浄部４０ａにおいて洗浄水１１で洗浄され、洗浄部排ガス９として洗浄塔４０から排出される。洗浄部排ガス９は、洗浄水１１で洗浄されているため、再生部排ガス８よりもアミン濃度は低減され得る。

【0048】

排出された洗浄部排ガス９は、気液分離装置５０の凝縮用冷却器５１によって冷却されて、洗浄部排ガス９に含有される水分が凝縮されて凝縮水１２が生成される。ここで、洗浄塔４０では、洗浄水１１が冷却されていない。このことから、洗浄部排ガス９は、ほとんど冷却されることなく、高い温度を維持して凝縮用冷却器５１に供給されて冷却される。このため、凝縮用冷却器５１において生成される凝縮水１２の生成量を増大させることができる。

【0049】

冷却された洗浄部排ガス９は、気液分離器５２に供給され、気液分離器５２において、洗浄部排ガス９から凝縮水１２が分離される。凝縮水１２が分離された洗浄部排ガス９は、気液分離器５２から二酸化炭素ガス１０として排出される。また、分離された凝縮水１２は気液分離器５２に貯留される。貯留された凝縮水１２は、アミン濃度が低減された洗浄部排ガス９を凝縮することにより生成されているため、凝縮水１２のアミン濃度は低減され得る。なお、生成される凝縮水１２には、洗浄部排ガス９に含有され得るアミンが吸収され得るため、洗浄部排ガス９のアミン濃度は更に低減され得る。

【0050】

運転中、吸収塔２０に設けられた吸収液レベル計２１により、吸収塔２０に貯留されたリッチ液４の液面レベルが計測されている。通常、リッチ液４の液面レベルは、所定の範囲内（所定の下限値よりも高く、かつ所定の上限値よりも低い）に収められる。この場合、凝縮水弁５３Ｖおよび廃棄弁５４Ｖは、それぞれ所定の開度に設定されている。このことにより、気液分離器５２から、所定量の凝縮水１２が、凝縮水ライン５３を介して洗浄塔４０に供給されて洗浄水１１に混入されるとともに、所定量の凝縮水１２が、廃棄ライン５４を介して廃棄されている。なお、上述したように凝縮水１２のアミン濃度は低減され得るため、凝縮水１２を介して廃棄されるアミンロスは抑制され、廃棄コストは低減され得る。

【0051】

ここではまず、吸収液の水分量が所定の下限値以下である場合、すなわち、リッチ液４の液面レベルが所定の下限値以下である場合について説明する。

【0052】

この場合、凝縮水弁５３Ｖの開度が（上述した通常時の所定の開度よりも）大きくされる。このことにより、洗浄塔４０に供給される凝縮水１２の供給量が増大し、洗浄塔４０において洗浄水１１に混入される凝縮水１２の混入量が増大する。この凝縮水１２の混入量が増大すると、洗浄塔４０に貯留される洗浄水１１の水面レベルが上昇して所定値よりも高くなる。なお、洗浄水１１には、アミン濃度が低減された凝縮水１２が混入されるため、洗浄水１１のアミン濃度は低減され得る。このことにより、洗浄水１１の洗浄能力を増大させることができ、アミン回収率を向上させることができる。

【0053】

運転中、洗浄塔４０に設けられた洗浄水レベル計４４により、洗浄塔４０に貯留された洗浄水１１の水面レベルが計測されている。この水面レベルが所定値よりも高くなると、洗浄水弁４３Ｖが開く。このことにより、洗浄塔４０の底部から洗浄水ライン４３を介して再生塔３０の上部に洗浄水１１が供給される。このため、再生塔３０内のリッチ液４に洗浄水１１が混入され、リッチ液４の水分量は増大され得る。

【0054】

ところで、上述したようにしてリッチ液４の水分量を増大させているにも関わらず、リッチ液４の液面レベルが依然として所定の下限値以下である場合には、純水弁４５Ｖが開くようにしてもよい。このことにより、純水ライン４５から循環ライン４１に純水１３が供給されて、洗浄水１１に純水１３が混入される。このため、洗浄塔４０に貯留される洗浄水１１の水面レベルを上昇させて、洗浄水１１を再生塔３０内のリッチ液４に混入させることができる。なお、この場合においても、洗浄水１１には、純水が混入されるため、洗浄水の１１のアミン濃度を低減することができる。

【0055】

リッチ液４の水分量が増大すると、吸収塔２０に貯留されるリッチ液４の液面レベルが上昇し、当該液面レベルを所定の下限値よりも高くすることができる。このことにより、リッチ液４の水分量を所定の範囲内に収めることができる。

【0056】

運転中、気液分離器５２に設けられた凝縮水レベル計５６により、気液分離器５２に貯留された凝縮水１２の水面レベルが計測されている。この水面レベルが所定値よりも低くなった場合には、冷却液弁５５Ｖの開度が（通常時の開度よりも）大きくされる。このことにより、凝縮用冷却器５１に供給される冷却液１４の供給量が増大し、凝縮用冷却器５１の冷却能力が増大する。このため、凝縮用冷却器５１において生成される凝縮水１２の生成量が増大し、気液分離器５２内に貯留される凝縮水１２の水面レベルを上昇させることができる。

【0057】

また、気液分離器５２内の凝縮水１２の水面レベルが所定値よりも低くなった場合には、廃棄弁５４Ｖの開度を（上述した通常時の所定の開度よりも）小さくしてもよい。このことにより、凝縮水１２の廃棄量を低減させることができ、気液分離器５２内の凝縮水１２の水面レベルを上昇させることができる。

【0058】

次に、吸収液の水分量が所定の上限値以上である場合、すなわち、リッチ液４の液面レベルが所定の上限値以上である場合について説明する。

【0059】

この場合、凝縮水弁５３Ｖの開度が（上述した通常時の所定の開度よりも）小さくされる。このことにより、洗浄水１１に混入される凝縮水１２の混入量が低減する。この凝縮水１２の混入量が低減すると、洗浄塔４０に貯留される洗浄水１１の水面レベルが下降して所定値よりも低くなる。

【0060】

洗浄水１１の水面レベルが所定値よりも低くなると、洗浄水弁４３Ｖが閉じる。このことにより、リッチ液４の水分量の増大を防止し、吸収塔２０に貯留されるリッチ液４の液面レベルを下降させることができる。このため、当該液面レベルを所定の上限値よりも低くすることができ、リッチ液４の水分量を所定の範囲内に収めることができる。また、洗浄水弁４３Ｖが閉じられることにより、洗浄水１１の水量の低減による洗浄水１１の循環不能を回避することができるとともに、再生部排ガス８を洗浄するために要する洗浄水１１の水量を確保することができる。

【0061】

気液分離器５２内の凝縮水１２の水面レベルが所定値よりも高くなった場合には、廃棄弁５４Ｖの開度を（上述した通常時の所定の開度よりも）大きくしてもよい。このことにより、凝縮水１２の廃棄量を増大させて、気液分離器５２内の凝縮水１２の水面レベルを下降させることができる。

【0062】

また、気液分離器５２内の凝縮水１２の水面レベルが所定値よりも高くなった場合には、冷却液弁５５Ｖの開度を（通常時の開度よりも）小さくするようにしてもよい。このことにより、凝縮用冷却器５１に供給される冷却液１４の供給量が低減され、凝縮用冷却器５１において生成される凝縮水１２の生成量が低減され得る。このため、気液分離器５２内に貯留される凝縮水１２の水面レベルを下降させることができる。この場合、洗浄部排ガス９に含有される蒸気は、二酸化炭素ガス１０に含有して外部に排出される。

【0063】

また、凝縮水弁５３Ｖの開度を小さくしている間、洗浄水１１への凝縮水１２の混入量が低減されるため、洗浄水１１のアミン濃度が増大され得る。この場合、洗浄水１１の洗浄能力が低下するおそれが生じる。

【0064】

しかしながら、運転中、循環ライン４１に設けられた洗浄水濃度計４６により、循環ライン４１を通る洗浄水１１のアミン濃度が計測されている。このアミン濃度が所定濃度よりも高くなると、凝縮水弁５３Ｖの開度が、大きくされ、例えば、通常時の所定の開度に戻される。このことにより、洗浄水１１への凝縮水１２の混入量を増大させ、洗浄水１１のアミン濃度上昇による洗浄能力の低下を抑制できる。なお、洗浄水１１のアミン濃度が所定濃度よりも高くなった場合には、純水弁４５Ｖを開いて洗浄水１１に純水１３を混入させるようにしてもよい。この場合においても、洗浄能力の低下を抑制できる。

【0065】

このように本実施の形態によれば、吸収塔２０内のリッチ液４の液面レベルが所定の下限値以下である場合、気液分離器５２から洗浄水１１に混入される凝縮水１２の混入量が増大される。このことにより、洗浄塔４０内の洗浄水１１の水量が増大し、所定量よりも多くなると、洗浄塔４０内の洗浄水１１が、再生塔３０内のリッチ液４に混入される。このため、リッチ液４の水分量を増大させることができ、リッチ液４の液面レベルを所定の下限値よりも高くすることができる。この結果、吸収液の水分量を適切に管理することができる。

【0066】

また、本実施の形態によれば、再生塔３０から排出された再生部排ガス８は、洗浄部４０ａにおいて洗浄水１１で洗浄される。このことにより、再生部排ガス８に含有されている吸収液成分であるアミンを回収することができ、アミンが洗浄部排ガス９に含有されて外部に排出されるアミンを抑制できる。とりわけ、本実施の形態によれば、洗浄部４０ａから排出された洗浄部排ガス９は、気液分離装置５０の凝縮用冷却器５１において冷却されて、気液分離器５２において凝縮水１２が分離される。この凝縮水１２に、洗浄部排ガス９に含有され得るアミンが吸収され得るため、アミンを更に回収することができ、アミンロスをより一層低減できる。

【0067】

なお、上述した本実施の形態においては、洗浄水ライン４３が、再生塔３０の上部に連結されている例について説明した。しかしながら、洗浄水１１をリッチ液４またはリーン液５に混入させることができれば、洗浄水ライン４３は、吸収塔２０や、吸収塔２０と再生塔３０との間に設けられているリッチ液４若しくはリーン液５のラインに連結されていてもよく、任意である。

【0068】

また、上述した本実施の形態においては、純水ライン４５が循環ライン４１に連結されている例について説明した。しかしながら、純水１３を洗浄水１１に混入させることができれば、これに限られることはなく、例えば、純水ライン４５は、洗浄塔４０に連結されるようにしてもよい。

【0069】

また、上述した本実施の形態においては、吸収液水分量取得部が、吸収塔２０に貯留されているリッチ液４の液面レベルを計測する吸収液レベル計２１である例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、吸収液レベル計２１は、再生塔３０に貯留されているリーン液５の液面レベルを計測するようにしてもよい。また、吸収液水分量取得部としては、吸収液（リッチ液４またはリーン液５）の比重や、水素イオン濃度（ｐＨ）等の吸収液中のアミン濃度と相関関係がある物性値を測定して、測定された物性値から算出することにより水分量を得るようにしてもよい。

【0070】

さらに、上述した本実施の形態においては、再生塔３０から排出される再生部排出ガス８が洗浄塔４０に供給されて、洗浄水１１で洗浄される例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図２に示すように、吸収塔２０から排出される吸収部排出ガス３が洗浄塔４０に供給されて、洗浄水１１で洗浄されるようにしてもよい。この場合においても、吸収液の水分量を適切に管理することができるとともに、吸収部排ガス３に含有されているアミンを回収して、アミンロスを抑制することができる。

【0071】

（第２の実施の形態）
次に、図３を用いて、本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

【0072】

図３に示す第２の実施の形態においては、洗浄部が、再生塔内において再生部の上方に設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図３において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0073】

図３に示すように、本実施の形態においては、洗浄部４０ａは、再生塔３０とは別体の洗浄塔４０（図１参照）内には設けられておらず、再生塔３０内に設けられている。そして、洗浄部４０ａは、再生塔３０内において再生部３０ａの上方に配置されている。

【0074】

再生部３０ａと洗浄部４０ａとの間には、洗浄部４０ａから流下する洗浄水１１を貯留するコレクタ７０（洗浄水貯留部）が設けられている。洗浄水１１を循環させる循環ライン４１は、コレクタ７０に貯留された洗浄水１１を抜き出して洗浄部４０ａの上方に供給する。洗浄部４０ａの上方に供給された洗浄水１１は、分散落下して洗浄部４０ａに供給される。洗浄水レベル計４４は、コレクタ７０に貯留した洗浄水１１の水面レベルを計測するようになっている。なお、本実施の形態においても、循環ライン４１には、洗浄水１１を冷却するための冷却器は設けられていない。

【0075】

純水ライン４５は、再生塔３０の上部に連結されている。純水１３は、純水ライン４５から再生塔３０の上部に供給されて、再生塔３０内において、洗浄水１１に純水１３が混入されるようになっている。

【0076】

凝縮水ライン５３は、循環ライン４１に連結されている。これにより、気液分離器５２からの凝縮水１２は、循環ライン４１に供給されて、洗浄水１１に混入される。

【0077】

このように本実施の形態によれば、再生部排ガス８を洗浄する洗浄部４０ａが、再生塔３０内に設けられている。このことにより、再生塔３０とは別体の洗浄塔４０を設けることを不要とすることができる。このため、二酸化炭素回収システム１の構成を簡素化することができ、製造コストを低減することができる。

【0078】

なお、上述した本実施の形態においては、再生塔３０内に、１段の洗浄部４０ａが設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、再生塔３０内に、２段以上の洗浄部４０ａが設けられるようにしてもよい。この場合、洗浄部排ガス９のアミン濃度をより一層低減することができる。

【0079】

（第３の実施の形態）
次に、図４を用いて、本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

【0080】

図４に示す第３の実施の形態においては、洗浄部と気液分離装置との間に第２の洗浄部が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図４において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0081】

図４に示すように、本実施の形態においては、洗浄部４０ａと気液分離装置５０との間に、第２の洗浄部８０ａが設けられている。第２の洗浄部８０ａは、洗浄部４０ａから排出された洗浄部排ガス９を第２の洗浄水１５で洗浄する。

【0082】

具体的には、洗浄塔４０と気液分離装置５０の冷却器５１との間に、第２の洗浄塔８０が設けられている。第２の洗浄塔８０は、洗浄塔４０とは別体に設けられている。この第２の洗浄塔８０は、第２の洗浄塔８０内に収容された第２の洗浄部８０ａ（充填層またはトレイ）を有している。この第２の洗浄部８０ａは、洗浄部４０ａから排出された洗浄部排ガス９を第２の洗浄水１５と気液接触させて、洗浄部排ガス９を第２の洗浄水１５で洗浄するように構成されている。また、第２の洗浄塔８０は、下部から洗浄部排ガス９を受け入れ、塔頂から、洗浄された洗浄部排ガス９が排出されるようになっている。第２の洗浄部８０ａは、洗浄部４０ａと同様に、向流型気液接触装置として構成されている。

【0083】

第２の洗浄水１５は、酸性溶液となっている。一方、洗浄部排ガス９に含有されるアミンは、アルカリ性を有している。このことにより、第２の洗浄水１５は、水などの非酸性溶液よりもアミンの吸収能力を高めることができる。

【0084】

第２の洗浄塔８０には、第２の洗浄水１５を循環させる第２の循環ライン８１が連結されている。すなわち、第２の循環ライン８１には、第２の循環ポンプ８２が設けられており、第２の洗浄塔８０の下部に貯留された第２の洗浄水１５を抜き出して第２の洗浄塔８０の上部に供給する。第２の洗浄塔８０の上部に供給された第２の洗浄水１５は、分散落下して第２の洗浄部８０ａに供給される。なお、この第２の循環ライン８１には、第２の洗浄水１５を冷却するための冷却器は設けられていない。このため、洗浄部排ガス９は、その高い温度を維持して、第２の洗浄塔８０から排出される。一方、高温の洗浄部排ガス９と第２の洗浄水１５との熱交換により、第２の洗浄水１５は加熱され、再生部排ガス９と同等の温度か、それよりも若干低い温度となる。

【0085】

このような構成により、第２の洗浄塔８０の下部に供給された洗浄部排ガス９は、第２の洗浄塔８０内を第２の洗浄部８０ａに向って上昇する。一方、第２の循環ライン８１からの第２の洗浄水１５が、第２の洗浄塔８０の上部に供給されて、第２の洗浄部８０ａに向って分散落下する。第２の洗浄部８０ａにおいて、洗浄部排ガス９と第２の洗浄水１５とが気液接触して、洗浄部排ガス９が洗浄され、洗浄部排ガス９に含有され得るアミンが第２の洗浄水１５に溶解されて吸収される。アミンを吸収した第２の洗浄水１５は、第２の洗浄部８０ａから流下して、第２の洗浄塔８０の下部に貯留される。第２の洗浄塔８０の下部に貯留された第２の洗浄水１５は、第２の循環ライン８１によって再び第２の洗浄部８０ａに供給される。このようにして、第２の洗浄水１５が循環する。

【0086】

一方、第２の洗浄部８０ａにおいて第２の洗浄水１５で洗浄された洗浄部排ガス９は、第２の洗浄部８０ａから排出されて上昇し、第２の洗浄塔８０の塔頂から排出される。洗浄部排ガス９は、上述したように第２の洗浄水１５で洗浄されているため、洗浄部排ガス９のアミン濃度はより一層低減され得る。

【0087】

第２の循環ライン８１に、原液ライン８３が連結されている。これにより、原液ライン８３から第２の循環ライン８１に、酸性溶液である原液１６が供給されて、第２の洗浄水１５に混入されるようになっている。この原液ライン８３は、原液１６の混入量を調節する原液弁８３Ｖを含んでいる。また、第２の循環ライン８１に、第２の循環ライン８１を通る第２の洗浄水１５の酸性成分濃度を計測する第２の洗浄水濃度計８６が設けられている。第２の洗浄水濃度計８６は、第２の洗浄水１５の比重や、第２の洗浄水１５の水素イオン濃度（ｐＨ）等の、第２の洗浄水１５中の酸性成分濃度と相関関係がある物性値を測定することが好適である。

【0088】

また、第２の循環ライン８１には、第２の廃棄ライン８４が連結されている。第２の廃棄ライン８４は、第２の循環ライン８１から第２の洗浄水１５を廃棄する。また、第２の廃棄ライン８４は、第２の洗浄水１５の廃棄量を調節する第２の廃棄弁８４Ｖを含んでいる。

【0089】

第２の洗浄塔８０には、第２の洗浄水１５の水量を計測する第２の洗浄水レベル計８５が設けられている。この第２の洗浄水レベル計８５は、第２の洗浄塔８０に貯留される第２の洗浄水１５の水面レベルを計測する。この計測された第２の洗浄水１５の水面レベルが高いと第２の洗浄水１５の水量が多く、水面レベルが低いと第２の洗浄水１５の水量が少ないとみなすことができる。

【0090】

制御装置６０は、第２の洗浄水濃度計８６により計測された第２の洗浄水１５の酸性成分濃度に基づいて、原液弁８３Ｖの開閉を制御する。より具体的には、制御装置６０には、第２の洗浄水濃度計８６により計測された第２の洗浄水１５の酸性成分濃度が信号として送信される。そして、制御装置６０は、第２の洗浄水１５の酸性成分濃度が所定濃度よりも低い場合、原液弁８３Ｖを開き、第２の洗浄水１５の酸性成分濃度が所定濃度以上である場合、原液弁８３Ｖを閉じる。

【0091】

また、制御装置６０は、第２の洗浄水レベル計８５により計測された第２の洗浄水１５の水量に基づいて、第２の廃棄弁８４Ｖの開閉を制御する。より具体的には、制御装置は、第２の洗浄水１５の水量が所定量よりも多い場合、第２の廃棄弁８４Ｖを開き、第２の洗浄水１５の水量が所定量よりも少ない場合、第２の廃棄弁８４Ｖを閉じる。本実施の形態においては、制御装置６０には、第２の洗浄水レベル計８５により計測された第２の洗浄水１５の水面レベルが信号として送信される。そして、制御装置６０は、第２の洗浄水１５の水面レベルが所定値よりも高い場合に、第２の洗浄水１５の水量が所定量よりも多いと判断し、第２の洗浄水１５の水面レベルが所定値よりも低い場合に、第２の洗浄水１５の水量が所定量よりも少ないと判断する。

【0092】

このような構成により、第２の洗浄水１５の酸性成分濃度が所定濃度より低くなった場合には、原液弁８３Ｖが開き、原液ライン８３から第２の循環ライン８１に酸性溶液である原液１６が供給されて、第２の洗浄水１５に混入される。このことにより、第２の洗浄水１５に、アミンとの中和反応で減少した酸性成分が補給され、第２の洗浄水１５の洗浄能力を増大させることができ、アミン回収率を向上させることができる。一方、原液１６の補給により第２の洗浄水１５の液量が増大し、水面レベルが所定値よりも高くなった場合には、第２の廃棄弁８４Ｖが開く。このことにより、第２の循環ライン８１内の第２の洗浄水１５が、第２の廃棄ライン８４を介して廃棄され、第２の洗浄塔８０内の第２の洗浄水１５の水量を低減させることができる。

【0093】

なお、図４に示すように、本実施の形態による凝縮水ライン５３は、循環ライン４１に連結されている。これにより、気液分離器５２からの凝縮水１２は、循環ライン４１に供給されて、洗浄水１１に混入される。

【0094】

このように本実施の形態によれば、洗浄部排ガス９が、酸性溶液である第２の洗浄水１５で洗浄される。このことにより、洗浄部４０ａによって洗浄されてアミン濃度が低下した洗浄部排ガス９であっても、この洗浄部排ガス９に含有され得るアミンを第２の洗浄水１５に吸収させて、洗浄部排ガス９をより一層洗浄することができる。このため、再生部排ガス８に含有されているアミンをより一層回収することができ、アミンが洗浄部排ガス９に含有されて外部に排出されるアミンをより一層抑制できる。

【0095】

（第４の実施の形態）
次に、図５を用いて、本発明の第４の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

【0096】

図５に示す第４の実施の形態においては、洗浄部排ガスから生成されて分離された凝縮水を冷却して、冷却された凝縮水を用いて洗浄部排ガスを洗浄する点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図５において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0097】

図５に示すように、本実施の形態による気液分離装置９０は、気液分離器９１と、気液分離器９１内の凝縮水１２を循環させる第２の循環ライン９２と、第２の循環ライン９２に設けられ、凝縮水１２を冷却する凝縮用冷却器９３と、を有している。このうち、気液分離器９１は、洗浄部排ガス９と凝縮水１２とを気液接触させて洗浄部排ガス９を洗浄する気液分離部９１ａ（充填層またはトレイ）を含んでいる。そして、気液分離器９１は、下部から洗浄部排ガス９を受け入れ、塔頂から、洗浄された洗浄部排ガス９が二酸化炭素ガス１０として排出されるようになっている。気液分離部９１ａは、向流型気液接触装置として構成されている。

【0098】

第２の循環ライン９２は、気液分離器９１に連結されており、第２の循環ライン９２には第２の循環ポンプ９４が設けられている。このような構成により、第２の循環ライン９２は、気液分離器９１の下部に貯留された凝縮水１２を抜き出して気液分離器９１の上部に供給する。気液分離器９１の上部に供給された凝縮水１２は、分散落下して気液分離部９１ａに供給される。

【0099】

このような構成により、気液分離器９１の下部に供給された洗浄部排ガス９は、気液分離器９１内を気液分離部９１ａに向って上昇する。一方、第２の循環ライン９２からの凝縮水１２が、気液分離装置９０の気液分離器９１の上部に供給されて、気液分離部９１ａに向って分散落下する。気液分離部９１ａにおいて、洗浄部排ガス９と凝縮水１２とが気液接触して、洗浄部排ガス９が洗浄され、洗浄部排ガス９に含有されるアミンが凝縮水１２に溶解されて吸収される。

【0100】

凝縮水１２が凝縮用冷却器９３により冷却されているため、気液分離部９１ａにおいて、洗浄部排ガス９は凝縮水１２によって冷却される。このことにより、洗浄部排ガス９に含有されている水分が凝縮して凝縮水１２が生成される。生成された凝縮水１２は、洗浄部排ガス９から分離されて洗浄部排ガス９を洗浄した凝縮水１２と混合される。混合された凝縮水１２は、気液分離部９１ａから流下して、気液分離器９１の下部に貯留される。
気液分離器９１の下部に貯留された凝縮水１２は、第２の循環ライン９２によって再び気液分離部９１ａに供給される。このようにして、凝縮水１２が循環する。

【0101】

一方、気液分離部９１ａにおいて凝縮水１２で洗浄された洗浄部排ガス９は、気液分離部９１ａから排出されて上昇し、気液分離装置９０の気液分離器９１の塔頂から排出される。洗浄部排ガス９は、凝縮水１２で洗浄されているため、洗浄部排ガス９のアミン濃度はより一層低減され得る。

【0102】

気液分離器９１の底部に、凝縮水ライン５３および廃棄ライン５４が連結されている。
このうち凝縮水ライン５３は、洗浄水１１の循環ライン４１に連結されている。気液分離装置９０の気液分離器９１からの凝縮水１２は、循環ライン４１に供給されて、洗浄水１１に混入される。図５に示す形態では、凝縮水ライン５３の気液分離器９１の側の部分と廃棄ライン５４の気液分離器９１の側の部分は、第２の循環ライン９２に一体的に形成されている。

【0103】

本実施の形態における純水ライン４５は、洗浄塔４０の上部に連結されている。純水１３は、純水ライン４５から洗浄塔４０の上部に供給されて、洗浄塔４０内において、洗浄水１１に純水１３が混入されるようになっている。

【0104】

第２の循環ライン９２に、第２の循環ライン９２を通る凝縮水１２のアミン濃度を計測する凝縮水濃度計９７が設けられている。凝縮水濃度計９７は、凝縮水１２の比重や、凝縮水１２の水素イオン濃度（ｐＨ）等の、凝縮水１２中のアミン濃度と相関関係がある物性値を測定することが好適である。

【0105】

また、気液分離装置９０は、凝縮用冷却器９３へ供給されて凝縮水１２を冷却する冷却液１４の供給量を調節する冷却液弁９５と、気液分離器９１内の凝縮水１２の水量を計測する凝縮水レベル計９６と、を有している。凝縮水レベル計９６は、気液分離器９１に貯留される凝縮水１２の水面レベルを計測する。この計測された凝縮水１２の水面レベルが高いと凝縮水１２の水量が多く、水面レベルが低いと凝縮水の水量が少ないとみなすことができる。

【0106】

制御装置６０は、凝縮水レベル計９６により計測された凝縮水１２の水量に基づいて、冷却液弁９５の開度を制御する。より具体的には、制御装置６０は、凝縮水１２の水量が所定量よりも多い場合、冷却液弁９５の開度を小さくし、凝縮水１２の水量が所定量よりも少ない場合、冷却液弁９５の開度を大きくする。本実施の形態においては、制御装置６０には、計測された凝縮水１２の水面レベルが信号として送信される。そして、制御装置６０は、凝縮水１２の水面レベルが所定値よりも高い場合に、凝縮水１２の水量が所定量よりも多いと判断し、凝縮水１２の水面レベルが所定値よりも低い場合に、凝縮水１２の水量が所定量よりも少ないと判断する。

【0107】

また、制御装置６０は、凝縮水濃度計９７により計測された凝縮水１２のアミン濃度に基づいて、冷却液弁９５の開度を制御するようにしてもよい。この場合、制御装置６０には、凝縮水濃度計９７により計測された凝縮水１２のアミン濃度が信号として送信される。そして、制御装置６０は、凝縮水１２のアミン濃度が所定濃度よりも低い場合、冷却液弁９５の開度を大きくする。このことにより、凝縮用冷却器９３に供給される冷却液１４の供給量が増大し、凝縮水１２がより一層冷却される。このため、気液分離部９１ａにおいて洗浄部排ガス９がより一層冷却され、凝縮水１２の生成量を増大させて凝縮水１２のアミン濃度を低くすることができる。

【0108】

このように本実施の形態によれば、洗浄部排ガス９から生成されて分離された凝縮水１２を冷却して、冷却された凝縮水１２を用いて洗浄部排ガス９が洗浄される。このことにより、洗浄部４０ａによって洗浄されてアミン濃度が低下した洗浄部排ガス９であっても、この洗浄部排ガス９に含有され得るアミンを凝縮水１２に吸収させて、洗浄部排ガス９をより一層洗浄することができる。このため、再生部排ガス８に含有されているアミンをより一層回収することができ、アミンが洗浄部排ガス９に含有されて外部に排出されるアミンをより一層抑制できる。

【0109】

（第５の実施の形態）
次に、図６を用いて、本発明の第５の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

【0110】

図６に示す第５の実施の形態においては、洗浄部が再生塔内において再生部の上方に設けられ、気液接触部が再生塔内において洗浄部の上方に設けられている点が主に異なり、他の構成は、図５に示す第４の実施の形態と略同一である。なお、図６において、図５に示す第４の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0111】

図６に示すように、本実施の形態においては、洗浄部４０ａは、再生塔３０とは別体の洗浄塔４０（図１参照）内には設けられておらず、再生塔３０内に設けられている。そして、洗浄部４０ａは、再生塔３０内において再生部３０ａの上方に配置されている。

【0112】

再生部３０ａと洗浄部４０ａとの間には、洗浄部４０ａから流下する洗浄水１１を貯留するコレクタ７０（洗浄水貯留部）が設けられている。洗浄水１１を循環させる循環ライン４１は、コレクタ７０に貯留された洗浄水１１を抜き出して洗浄部４０の上方に供給する。洗浄部４０ａの上方に供給された洗浄水１１は、分散落下して洗浄部４０ａに供給される。洗浄水レベル計４４は、コレクタ７０に貯留した洗浄水１１の水面レベルを計測するようになっている。なお、本実施の形態においても、循環ライン４１には、洗浄水１１を冷却するための冷却器は設けられていない。

【0113】

また、本実施の形態においては、再生塔３０とは別体の気液分離器９１（図５参照）内には設けられておらず、気液分離部９１ａは、再生塔３０内に設けられている。そして、気液分離部９１ａは、再生塔３０内において洗浄部４０ａの上方に配置されている。

【0114】

洗浄部４０ａと気液分離部９１ａとの間には、気液分離部９１ａから流下する凝縮水１２を貯留する第２のコレクタ１００が設けられている。凝縮水１２を循環させる第２の循環ライン９２は、第２のコレクタ１００に貯留された凝縮水１２を抜き出して気液分離部９１ａの上方に供給する。気液分離部９１ａの上方に供給された凝縮水１２は、分散落下して気液分離部９１ａに供給される。

【0115】

純水ライン４５は、再生塔３０のうち、洗浄部４０ａと第２のコレクタ１００との間の部分に連結されている。純水１３は、純水ライン４５から再生塔３０の当該部分に供給されて、再生塔３０内において、洗浄水１１に純水１３が混入されるようになっている。

【0116】

このように本実施の形態によれば、再生部排ガス８を洗浄する洗浄部４０ａが、再生塔３０内に設けられている。このことにより、再生塔３０とは別体の洗浄塔４０を設けることを不要とすることができる。また、洗浄部排ガス９を冷却して生成された凝縮水を洗浄部排ガス９から分離させる気液分離部９１ａが、再生塔３０内に設けられている。このことにより、再生塔３０とは別体の気液分離器９１を設けることを不要とすることができる。このため、アミンロスをより一層抑制可能な二酸化炭素回収システム１の構成を簡素化することができ、製造コストを低減することができる。

【0117】

以上述べた実施の形態によれば、吸収液成分のロスを低減するとともに吸収液の水分量を適切に管理することができる。

【0118】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。

【符号の説明】

【0119】

１：二酸化炭素回収システム、２：プロセス排ガス、４：リッチ液、５：リーン液、８：再生部排ガス、９：洗浄部排ガス、１１：洗浄水、１２：凝縮水、１３：純水、１４：冷却液、１５：第２の洗浄水、２０：吸収塔、２０ａ：吸収部、２１：吸収液レベル計、３０：再生塔、３０ａ：再生部、４０：洗浄塔、４０ａ：洗浄部、４３：洗浄水ライン、４３Ｖ：洗浄水弁、４４：洗浄水レベル計、４５：純水ライン、４５Ｖ：純水弁、５０：気液分離装置、５１：冷却器、５２：気液分離器、５３：凝縮水ライン、５３Ｖ：凝縮水弁、５４：廃棄ライン、５４Ｖ：廃棄弁、５５Ｖ：冷却液弁、５６：凝縮水レベル計、６０：制御装置、８０：第２の洗浄塔、８０ａ：第２の洗浄部、９０：気液分離装置、９１：気液分離器、９１ａ：気液分離部、９２：第２の循環ライン、９３：凝縮用冷却器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】