特許 6845744 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】6845744

(24)【登録日】2021年3月2日

(45)【発行日】2021年3月24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 20060101AFI20210315BHJP

   B01D 53/14 20060101ALI20210315BHJP

   B01D 53/78 20060101ALI20210315BHJP

   B01D 53/50 20060101ALI20210315BHJP

   B01D 53/56 20060101ALI20210315BHJP

   C01B 32/50 20170101ALI20210315BHJP

   B01D 53/18 20060101ALI20210315BHJP

【ＦＩ】

   B01D53/62ZAB

   B01D53/14 200

   B01D53/14 220

   B01D53/78

   B01D53/50

   B01D53/56

   C01B32/50

   B01D53/18 130

【請求項の数】13

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2017-100143(P2017-100143)

(22)【出願日】2017年5月19日

(65)【公開番号】特開2018-192444(P2018-192444A)

(43)【公開日】2018年12月6日

【審査請求日】2020年1月21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】100082991

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(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】藤田 己思人

(72)【発明者】

【氏名】北村 英夫

(72)【発明者】

【氏名】村岡 大悟

(72)【発明者】

【氏名】宇田津 満

【審査官】 長谷部 智寿

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１０７１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１５７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０７０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０８５０１１３０（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 国際公開第２０１１／１５２５５０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ５３／１４−５３／１８

Ｂ０１Ｄ ５３／３４−５３／８５

Ｃ０１Ｂ ３２／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる二酸化炭素回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塔と、
第１加熱部と、
第１バイパスラインと、を備え、
前記吸収塔は、
前記二酸化炭素回収部から排出された前記燃焼排ガスを、前記第１加熱部によって加熱された第１洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第１洗浄部と、
前記第１洗浄部から排出された前記燃焼排ガスを第２洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第２洗浄部と、
前記第２洗浄部から排出された前記燃焼排ガスを第３洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第３洗浄部と、を有し、
前記第１バイパスラインは、前記第２洗浄部から排出された前記第２洗浄液の少なくとも一部を前記第３洗浄液に混入させる、二酸化炭素回収システム。

【請求項2】

前記第２洗浄液を冷却する第２洗浄用冷却器を更に備えた、請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項3】

前記第３洗浄液を循環する第３循環ラインと、
前記第３循環ラインに設けられ、前記第３洗浄液を冷却する第３洗浄用冷却器と、を更に備え、
前記第１バイパスラインは、前記第３循環ラインのうち前記第３洗浄用冷却器より上流側の部分に連結されている、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】

前記第３洗浄部から排出された前記第３洗浄液の一部を前記第１洗浄液に混入させる第２バイパスラインを更に備えた、請求項１〜３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】

前記第１洗浄液を循環する第１循環ラインを更に備え、
前記第１加熱部は、前記第１循環ラインに設けられ、
前記第２バイパスラインは、前記第１循環ラインのうち前記第１加熱部より上流側の部分に連結されている、請求項４に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項6】

前記第２洗浄液または前記第３洗浄液に洗浄補給液を供給する補給液供給源を更に備えた、請求項１〜５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】

前記第３洗浄部から排出された前記燃焼排ガスを第４洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第４洗浄部を更に備え、
前記第４洗浄液は、酸を含む、請求項１〜６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】

前記第４洗浄部は、前記吸収塔とは別体に構成されている、請求項７に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項9】

前記第１加熱部により加熱された前記第１洗浄液を加熱する第２加熱部を更に備えた、請求項１〜８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】

前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記吸収塔から供給される前記吸収液と、前記再生塔から供給される前記吸収液とを熱交換させる熱交換器と、
前記再生塔内の前記吸収液を、供給される加熱媒体によって加熱するリボイラーと、を更に備え、
前記第１加熱部において前記第１洗浄液を加熱するための熱源は、前記再生塔から排出されて前記熱交換器を通過した前記吸収液、前記リボイラーから排出された前記加熱媒体、および前記吸収塔に供給される前記燃焼排ガス、のうちのいずれか一つであり、前記第２加熱部において前記第１洗浄液を加熱するための熱源は、他の一つである、請求項９に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項11】

前記第２洗浄部に前記第２洗浄液を供給する洗浄液供給源を更に備え、
前記第２洗浄部から排出された前記第２洗浄液は、前記第２洗浄部に供給されることなく、前記第１バイパスラインを介して前記第３洗浄液に混入される、請求項１〜１０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12】

前記第２洗浄部は、前記第２洗浄液を分散させて落下させる第２液分散器と、前記第２液分散器の下方に設けられ、前記第２液分散器から分散されて落下した前記第２洗浄液を貯留する第２洗浄液貯留部と、を有し、
前記第２液分散器から前記第２洗浄液貯留部にわたって、落下する前記第２洗浄液と上昇する前記燃焼排ガスとが気液接触する気液接触空間が形成されている、請求項１〜１１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13】

吸収塔の二酸化炭素回収部において、燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる工程と、
再生塔において、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工程と、
前記二酸化炭素回収部から排出された前記燃焼排ガスを、第１洗浄部において、第１加熱部によって加熱された第１洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する工程と、
前記第１洗浄部から排出された前記燃焼排ガスを、第２洗浄部において、第２洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する工程と、
前記第２洗浄部から排出された前記燃焼排ガスを、第３洗浄部において、第３洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する工程と、
前記第２洗浄部から排出された前記第２洗浄液の少なくとも一部を前記第３洗浄液に混入させる工程と、を備えた、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、地球温暖化の原因の一つとして、化石燃料を燃焼させる際に生成される燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素の温室効果が指摘されている。この問題に対処するために、気候変動に関する国際連合枠組条約の京都議定書に応じて、各国は、温室効果ガスの排出量削減に取り組んでいる。

【0003】

このような状況の下、多量の化石燃料を使用する火力発電所等において、化石燃料を燃焼して生成された燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を大気中へ放出することを防止するための二酸化炭素回収システムが研究されている。二酸化炭素回収システムでは、燃焼排ガスをアミン系吸収液と接触させ、燃焼排ガスから二酸化炭素を分離して回収する。

【0004】

より具体的には、二酸化炭素回収システムは、燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミン系吸収液に吸収させる吸収塔と、二酸化炭素を吸収した吸収液（リッチ液）が吸収塔から供給され、供給されたリッチ液を加熱してリッチ液から二酸化炭素を放出させると共に吸収液を再生する再生塔と、を備えている。再生塔には、熱源を供給するリボイラーが連結されており、再生塔内でリッチ液が加熱される。再生塔において再生された吸収液（リーン液）は吸収塔に供給され、このシステム内で吸収液は循環するように構成されている。

【0005】

しかしながら、このような二酸化炭素回収システムでは、吸収塔においてアミン系吸収液に二酸化炭素を吸収させた燃焼排ガス（脱炭酸燃焼排ガス）が吸収塔から大気へ放出される際に、アミンを同伴するという課題があった。すなわち、火力発電所などでは多量の燃焼排ガスが放出されることから、脱炭酸燃焼排ガスに同伴して多量のアミノ基含有化合物（アミン）が放出される可能性がある。このため、火力発電所において二酸化炭素回収システムを利用する際には、吸収塔において脱炭酸燃焼排ガスに同伴して大気中に放出されるアミンを効果的に低減することが望まれる。

【0006】

このことに対処するために、吸収塔において二酸化炭素を吸収液に吸収させた後の燃焼排ガスを、複数の洗浄液で洗浄することが検討されている。例えば、二酸化炭素を吸収させた後の燃焼排ガスを、まず第１洗浄液で洗浄し、続いて第２洗浄液で洗浄し、その後第３洗浄液で洗浄するという場合がある。

【0007】

一般に、各洗浄液のアミン濃度は、二酸化炭素回収システムの運転時間に応じて上昇する。このことにより、洗浄液によるアミン回収性能を確保するためには、洗浄液のアミン濃度を所定値以下に抑えることが効果的である。このため、アミン濃度が所定値を超える前に、洗浄液を新しい洗浄液に交換することが考えられる。しかしながら、新しい洗浄液への交換の頻度が増えると、洗浄液の廃棄量が増大するという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第４２７４８４６号公報

【特許文献2】特許第６０４５６５２号公報

【特許文献3】特許第６０４５６５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、燃焼排ガスを洗浄液で洗浄してアミンの大気中への放出量を低減することができるとともに洗浄液の廃棄量を低減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】

【0010】

実施の形態による二酸化炭素回収システムは、燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる二酸化炭素回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塔と、第１加熱部と、第１バイパスラインと、を備えている。吸収塔は、第１洗浄部と、第２洗浄部と、第３洗浄部と、を有している。このうち第１洗浄部は、二酸化炭素回収部から排出された燃焼排ガスを、第１加熱部によって加熱された第１洗浄液で洗浄して、燃焼排ガスに同伴するアミンを回収する。第２洗浄部は、第１洗浄部から排出された燃焼排ガスを第２洗浄液で洗浄して、燃焼排ガスに同伴するアミンを回収する。第３洗浄部は、第２洗浄部から排出された燃焼排ガスを第３洗浄液で洗浄して、燃焼排ガスに同伴するアミンを回収する。第１バイパスラインは、第２洗浄部から排出された第２洗浄液の少なくとも一部を第３洗浄液に混入させる。

【0011】

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、吸収塔の二酸化炭素回収部において、燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる工程と、再生塔において、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工程と、を備えている。二酸化炭素回収部から排出された燃焼排ガスは、第１洗浄部において、第１加熱部によって加熱された第１洗浄液で洗浄されて、燃焼排ガスに同伴するアミンが回収される。第１洗浄部から排出された燃焼排ガスは、第２洗浄部において、第２洗浄液で洗浄されて、燃焼排ガスに同伴するアミンが回収される。第２洗浄部から排出された燃焼排ガスは、第３洗浄部において、第３洗浄液で洗浄されて、燃焼排ガスに同伴するアミンが回収される。第２洗浄部から排出された第２洗浄液の少なくとも一部は、第３洗浄液に混入される。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、燃焼排ガスを洗浄液で洗浄してアミンの大気中への放出量を低減することができるとともに洗浄液の廃棄量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の第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の二酸化炭素回収システムの変形例を示す図である。

【図3】図３は、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の全体構成を示す図である。

【図4】図４は、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の全体構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

（第１の実施の形態）
まず、図１および図２を用いて、本発明の第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。

【0016】

図１に示すように、二酸化炭素回収システム１は、燃焼排ガス２に含有される二酸化炭素を、アミン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。吸収塔２０において二酸化炭素を吸収液に吸収させた燃焼排ガス２は、脱炭酸燃焼排ガス３（後述）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二酸化炭素含有ガス８（二酸化炭素含有蒸気）として排出される。なお、吸収塔２０に供給される燃焼排ガス２は、特に限定されるものではないが、例えば火力発電所のボイラー（図示せず）の燃焼排ガスや、プロセス排ガス等であってもよく、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。

【0017】

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、特に限られるものではないが、例えば、モノエタノールアミン、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノールのようなアルコール性水酸基含有１級アミン類、ジエタノールアミン、２−メチルアミノエタノールのようなアルコール性水酸基含有２級アミン類、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミンのようなアルコール性水酸基含有３級アミン類、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ジエチレントリアミンのようなポリエチレンポリアミン類、ピペラジン類、ピペリジン類、ピロリジン類のような環状アミン類、キシリレンジアミンのようなポリアミン類、メチルアミノカルボン酸のようなアミノ酸類等及びこれらの混合物を用いることができる。これらのアミン化合物は通常１０〜７０重量％の水溶液として使用される。また、吸収液には二酸化炭素吸収促進剤或いは腐食防止剤、更には、その他の媒体としてメタノール、ポリエチレングリコール、スルフォラン等を加えることができる。

【0018】

吸収塔２０は、二酸化炭素回収部２０ａ（充填層）と、二酸化炭素回収部２０ａの上方に設けられた液分散器２０ｂと、二酸化炭素回収部２０ａおよび液分散器２０ｂを収容する吸収塔容器２０ｃと、を有している。このうち二酸化炭素回収部２０ａは、向流型気液接触装置として構成されており、燃焼排ガス２に含有される二酸化炭素をリーン液５に吸収させるようになっている。液分散器２０ｂは、再生塔３０から供給されるリーン液５を二酸化炭素回収部２０ａに向けて分散させて落下させる。吸収塔容器２０ｃには、二酸化炭素回収部２０ａおよび液分散器２０ｂとともに、後述する第１洗浄部２１、第２洗浄部２２、第３洗浄部２３、および各デミスター８１、８２、８３、８４が収容されている。吸収塔容器２０ｃは、吸収塔容器２０ｃの下部から燃焼排ガス２を受け入れ、燃焼排ガス２を吸収塔容器２０ｃの頂部から、後述する脱炭酸燃焼排ガス３として排出するようになっている。

【0019】

吸収塔２０の下部には、上述したボイラーなどの二酸化炭素回収システム１の外部から排出された二酸化炭素を含有する燃焼排ガス２が、送風機（図示せず）によって供給される。供給された燃焼排ガス２は、吸収塔２０内を二酸化炭素回収部２０ａに向かって上昇する。一方、再生塔３０からのリーン液５が液分散器２０ｂに供給されて分散落下し、二酸化炭素回収部２０ａに供給される。二酸化炭素回収部２０ａにおいて、燃焼排ガス２とリーン液５とが気液接触して、燃焼排ガス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。

【0020】

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、当該下部から排出される。リーン液５と気液接触した燃焼排ガス２は、二酸化炭素が除去されて、脱炭酸燃焼排ガス３として二酸化炭素回収部２０ａから吸収塔２０内を更に上昇する。

【0021】

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。

【0022】

再生塔３０は、アミン再生部３０ａ（充填層）と、アミン再生部３０ａの上方に設けられた液分散器３０ｂと、アミン再生部３０ａおよび液分散器３０ｂを収容する再生塔容器３０ｃと、を有している。このうちアミン再生部３０ａは、向流型気液接触装置として構成され、リッチ液４から二酸化炭素を放出させるようになっている。液分散器３０ｂは、吸収塔２０から供給されるリッチ液４をアミン再生部３０ａに向けて分散させて落下させる。再生塔容器３０ｃには、アミン再生部３０ａおよび液分散器３０ｂとともに、後述する再生塔洗浄部３７、および各デミスター８６、８７が収容されている。再生塔容器３０ｃは、リッチ液４から放出された二酸化炭素含有ガス８を、再生塔容器３０ｃの頂部から排出するようになっている。

【0023】

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６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を再生塔３０に供給する。より具体的には、リボイラー３３には、再生塔３０の下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、例えばタービン（図示せず）などの外部から加熱媒体６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６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。生成された蒸気７は再生塔３０の下部に供給され、再生塔３０内のリーン液５を加熱する。なお、加熱媒体６は、タービンからの高温の蒸気に限られることはない。

【0024】

再生塔３０の下部には、リボイラー３３から蒸気７が供給され、再生塔３０内をアミン再生部３０ａに向って上昇する。一方、吸収塔２０からのリッチ液４は、液分散器３０ｂに供給されて分散落下し、アミン再生部３０ａに供給される。アミン再生部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から二酸化炭素ガスを放出してリーン液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る。

【0025】

生成されたリーン液５は、再生塔３０の下部から排出され、リッチ液４と気液接触した蒸気７は、二酸化炭素を含有して、二酸化炭素含有ガス８として再生塔３０の頂部から排出される。排出される二酸化炭素含有ガス８には蒸気も含有される。

【0026】

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、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は、外部から冷却水等の冷却媒体が供給され、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。

【0027】

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の液分散器２０ｂに供給されて分散落下し、二酸化炭素回収部２０ａに供給される。二酸化炭素回収部２０ａにおいて、リーン液５は燃焼排ガス２と気液接触して燃焼排ガス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。

【0028】

図１に示す二酸化炭素回収システム１は、再生塔３０の頂部から排出された二酸化炭素含有ガス８を冷却して蒸気を凝縮して凝縮水９を生成するガス用冷却器４０と、ガス用冷却器４０により生成された凝縮水９を二酸化炭素含有ガス８から分離する気液分離器４１と、を更に備えている。このようにして、二酸化炭素含有ガス８に含有される水分が低減され、二酸化炭素含有ガス８が、二酸化炭素ガス１０として気液分離器４１から排出されて、図示しない設備に供給されて貯蔵される。一方、気液分離器４１において分離された凝縮水９は、凝縮水用ポンプ４２によって再生塔３０に供給され、吸収液に混入される。なお、ガス用冷却器４０には、外部から、二酸化炭素含有ガス８を冷却するための冷却媒体（例えば、クリーングタワーの冷却水や、海水）が供給されるようになっている。

【0029】

ところで、吸収塔２０は、第１洗浄部２１と、第２洗浄部２２と、第３洗浄部２３と、を有している、このうち第１洗浄部２１は、二酸化炭素回収部２０ａから排出された脱炭酸燃焼排ガス３を第１洗浄液１１（第１洗浄水）で洗浄して、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収する。第２洗浄部２２は、第１洗浄部２１から排出された脱炭酸燃焼排ガス３を、第２洗浄液１２（第２洗浄水）で洗浄して、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収する。第３洗浄部２３は、第２洗浄部２２から排出された脱炭酸燃焼排ガス３を、第３洗浄液１３（第３洗浄水）で洗浄して、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収する。このうち第１洗浄部２１は、液分散器２０ｂの上方に設けられ、第２洗浄部２２は、第１洗浄部２１の上方に設けられ、第３洗浄部２３は、第２洗浄部２２の上方に設けられている。

【0030】

第１洗浄部２１は、第１回収部２１ａ（充填層）と、第１回収部２１ａの上方に設けられた第１液分散器２１ｂと、第１回収部２１ａの下方に設けられた第１洗浄液貯留部２１ｃと、を有している、このうち第１回収部２１ａは、向流型気液接触装置として構成されており、第１洗浄液１１と脱炭酸燃焼排ガス３とを気液接触させて脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する吸収液成分であるアミンを回収するようになっている。第１液分散器２１ｂは、第１洗浄液１１を第１回収部２１ａに向けて分散させて落下させる。第１洗浄液貯留部２１ｃは、第１回収部２１ａから流下する第１洗浄液１１を貯留するとともに、二酸化炭素回収部２０ａから排出されて上昇する脱炭酸燃焼排ガス３が通過可能に構成されている。

【0031】

第１洗浄部２１には、第１洗浄液１１を循環させる第１循環ライン５０が連結されている。すなわち、第１循環ライン５０には、第１循環ポンプ５１が設けられており、第１洗浄液貯留部２１ｃに貯留されている第１洗浄液１１を抜き出して第１液分散器２１ｂに供給し、第１洗浄液１１を循環させる。第１液分散器２１ｂに供給された第１洗浄液１１は、分散落下して第１回収部２１ａに供給される。

【0032】

第１循環ライン５０に、第１洗浄液１１を加熱する第１加熱器５２ａ（第１加熱部）が設けられている。第１加熱器５２ａは、第１洗浄液１１の温度を、二酸化炭素回収部２０ａの上端部の温度より高く、かつ第２洗浄液１２の温度より高くする。本実施の形態においては、第１加熱器５２ａにより加熱された第１洗浄液１１が、第２加熱器５２ｂ（第２加熱部）によって更に加熱されるようになっている。なお、図１に示す形態では、第１加熱器５２ａおよび第２加熱器５２ｂは、第１循環ライン５０において第１循環ポンプ５１の下流側（第１液分散器２１ｂの側）に設けられているが、このことに限られることはない。

【0033】

第１加熱器５２ａにおいて第１洗浄液１１を加熱するための熱源は、再生塔３０から排出されて熱交換器３１を通過したリーン液５になっている。すなわち、本実施の形態においては、熱交換器３１を通過したリーン液５は、第１加熱器５２ａに供給されて第１洗浄液１１を加熱するようになっている。

【0034】

第２加熱器５２ｂにおいて第１洗浄液を加熱するための熱源は、第１加熱器５２ａの熱源とは異なっており、リボイラー３３から排出された加熱媒体６になっている。すなわち、本実施の形態においては、リボイラー３３から排出された加熱媒体６は、第２加熱器５２ｂに供給されて、第１加熱器５２ａにおいて加熱された第１洗浄液１１を更に加熱するようになっている。

【0035】

第２洗浄部２２は、第２回収部２２ａ（充填層）と、第２回収部２２ａの上方に設けられた第２液分散器２２ｂと、第２回収部２２ａの下方に設けられた第２洗浄液貯留部２２ｃと、を有している。このうち第２回収部２２ａは、向流型気液接触装置として構成されており、第２洗浄液１２と脱炭酸燃焼排ガス３とを気液接触させて脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する吸収液成分であるアミンを回収する。第２液分散器２２ｂは、第２洗浄液１２を第２回収部２２ａに向けて分散させて落下させる。第２洗浄液貯留部２２ｃは、第２回収部２２ａから流下する第２洗浄液１２を貯留するとともに、第１回収部２１ａから排出されて上昇する脱炭酸燃焼排ガス３が通過可能に構成されている。

【0036】

第２洗浄部２２には、第２洗浄液１２を循環させる第２循環ライン５４が連結されている。すなわち、第２循環ライン５４には、第２循環ポンプ５５が設けられており、第２洗浄液貯留部２２ｃに貯留されている第２洗浄液１２を抜き出して第２液分散器２２ｂに供給し、第２洗浄液１２を循環させる。第２液分散器２２ｂに供給された第２洗浄液１２は、分散落下して第２回収部２２ａに供給される。

【0037】

本実施の形態では、第２循環ライン５４に、第２洗浄液１２を冷却する第２洗浄用冷却器５６が設けられている。第２洗浄用冷却器５６には、第２洗浄液１２を冷却するための冷却媒体として、二酸化炭素回収システム１の外部から冷却媒体（例えば、クリーングタワーの冷却水や、海水）が供給される。このようにして、第２洗浄用冷却器５６は、第２循環ライン５４を流れる第２洗浄液１２を冷却するようになっている。なお、図１に示す形態では、第２洗浄用冷却器５６は、第２循環ポンプ５５の下流側に設けられているが、第２洗浄液１２の冷却能力を確保できれば、第２循環ポンプ５５より上流側の位置に設けられていてもよい。

【0038】

第３洗浄部２３は、第３回収部２３ａ（充填層）と、第３回収部２３ａの上方に設けられた第３液分散器２３ｂと、第３回収部２３ａの下方に設けられた第３洗浄液貯留部２３ｃと、を有している。このうち第３回収部２３ａは、向流型気液接触装置として構成されており、第３洗浄液１３と脱炭酸燃焼排ガス３とを気液接触させて脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する吸収液成分であるアミンを回収するようになっている。第３液分散器２３ｂは、第３洗浄液１３を第３回収部２３ａに向けて分散させて落下させる。第３洗浄液貯留部２３ｃは、第３回収部２３ａから流下する第３洗浄液１３を貯留するとともに、第２回収部２２ａから排出されて上昇する脱炭酸燃焼排ガス３が通過可能に構成されている。

【0039】

第３洗浄部２３には、第３洗浄液１３を循環させる第３循環ライン５７が連結されている。すなわち、第３循環ライン５７には、第３循環ポンプ５８が設けられており、第３洗浄液貯留部２３ｃに貯留されている第３洗浄液１３を抜き出して第３液分散器２３ｂに供給し、第３洗浄液１３を循環させる。第３液分散器２３ｂに供給された第３洗浄液１３は、分散落下して第３回収部２３ａに供給される。

【0040】

本実施の形態では、第３循環ライン５７に、第３洗浄液１３を冷却する第３洗浄用冷却器５９が設けられている。第３洗浄用冷却器５９には、第３洗浄液１３を冷却するための冷却媒体として、二酸化炭素回収システム１の外部から冷却媒体（例えば、クリーングタワーの冷却水や、海水）が供給される。このようにして、第３洗浄用冷却器５９は、第３循環ライン５７を流れる第３洗浄液１３を冷却するようになっている。なお、図１に示す形態では、第３洗浄用冷却器５９は、第３循環ポンプ５８の下流側に設けられているが、第３洗浄液１３の冷却能力を確保できれば、第３循環ポンプ５８より上流側の位置に設けられていてもよい。

【0041】

また、本実施の形態では、第３循環ライン５７には、第３洗浄液１３に洗浄補給液１４を供給する補給液供給源６０が連結されている。この洗浄補給液１４は、第３洗浄液１３のアミン濃度を低減して第３洗浄液１３をメークアップするためのものである。洗浄補給液１４としては、第３洗浄液１３よりもアミン濃度が低い液体（例えば、純水）が用いられる。第３循環ライン５７と補給液供給源６０とは、補給ライン６１によって連結されている。補給ライン６１は、第３循環ライン５７のうち第３洗浄用冷却器５９より上流側の部分に連結されていることが好適であり、この場合には、洗浄補給液１４は、第３洗浄用冷却器５９で冷却される前の第３洗浄液１３に混入されるように構成されている。なお、補給液供給源６０は、洗浄補給液１４を第３循環ライン５７に供給するためのポンプを内蔵していてもよく、あるいは、そのようなポンプを補給ライン６１に設けるようにしてもよい。

【0042】

ところで、二酸化炭素回収部２０ａの上方には、第１デミスター８１が設けられている。より詳細には、第１デミスター８１は、液分散器２０ｂと、第１洗浄部２１の第１洗浄液貯留部２１ｃとの間に設けられている。このことにより、二酸化炭素回収部２０ａから排出された脱炭酸燃焼排ガス３は、第１デミスター８１を通過して上昇する。この際、第１デミスター８１は、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する吸収液のミストを捕捉する。

【0043】

第１洗浄部２１の上方には、第２デミスター８２が設けられている。より詳細には、第２デミスター８２は、第１洗浄部２１の第１液分散器２１ｂと、第２洗浄部２２の第２洗浄液貯留部２２ｃとの間に設けられている。このことにより、第１洗浄部２１から排出された脱炭酸燃焼排ガス３は、第２デミスター８２を通過して上昇する。この際、第２デミスター８２は、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する吸収液のミストや第１洗浄液１１のミストを捕捉する。

【0044】

第２洗浄部２２の上方には、第３デミスター８３が設けられている。より詳細には、第３デミスター８３は、第２洗浄部２２の第２液分散器２２ｂと、第３洗浄部２３の第３洗浄液貯留部２３ｃとの間に設けられている。このことにより、第２洗浄部２２から排出された脱炭酸燃焼排ガス３は、第３デミスター８３を通過して上昇する。この際、第３デミスター８３は、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する吸収液のミストや、第１洗浄液１１のミスト、第２洗浄液１２のミストを捕捉する。

【0045】

第３洗浄部２３の上方には、第４デミスター８４が設けられている。より詳細には、第４デミスター８４は、第３洗浄部２３の第３液分散器２３ｂの上方（第３液分散器２３ｂと吸収塔容器２０ｃの頂部との間）に設けられている。このことにより、第３洗浄部２３から排出された脱炭酸燃焼排ガス３は、第４デミスター８４を通過して上昇する。この際、第４デミスター８４は、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する吸収液のミストや、第１洗浄液１１のミスト、第２洗浄液１２のミスト、第３洗浄液１３のミストを捕捉する。

【0046】

図１に示すように、第２循環ライン５４と第３循環ライン５７とは、第１バイパスライン６２によって連結されている。この第１バイパスライン６２は、第２洗浄部２２から排出された第２洗浄液１２の少なくとも一部を第３洗浄液１３に混入させる。

【0047】

第１バイパスライン６２の上流端部（第２循環ライン５４の側の端部）は、第２循環ライン５４のうち第２循環ポンプ５５より上流側の部分に連結されていることが好適である。このことにより、第２洗浄液貯留部２２ｃから排出された第２洗浄液１２の一部が抜き出されるようになっている。

【0048】

一方、第１バイパスライン６２の下流端部（第３循環ライン５７の側の端部）は、第３循環ライン５７のうち第３洗浄用冷却器５９より上流側の部分であって、第３循環ポンプ５８の下流側の部分に連結されていることが好適である。このことにより、当該部分において、第２洗浄液１２が第３洗浄液１３に合流するようになっている。

【0049】

なお、図１に示す形態では、第１バイパスライン６２に、第２洗浄液１２を第３循環ライン５７に送るための図示しないポンプが設けられていてもよい。しかしながら、第１バイパスライン６２の上流端部を、第２循環ライン５４のうち第２循環ポンプ５５の下流側の部分に連結する場合には、第１バイパスライン６２には、このようなポンプを設けていなくてもよい。

【0050】

第１バイパスライン６２には、第１流量調整弁６３が設けられている。この第１流量調整弁６３は、第１バイパスライン６２を流れる第２洗浄液１２の流量を調整するためのものであり、種々の方法で開度を調整することができる。

【0051】

例えば、第１流量調整弁６３は、第２洗浄液貯留部２２ｃに貯留されている第２洗浄液１２の液面レベルに基づいて制御されるようにしてもよい。この場合、第２洗浄液貯留部２２ｃに液面レベル計（図示せず）が設けられ、第２洗浄液貯留部２２ｃに貯留されている第２洗浄液１２の液面レベルが、所定の基準レベルより高い場合には第１流量調整弁６３の開度を大きくし、所定の基準レベルより低い場合には第１流量調整弁６３の開度を小さくすればよい。

【0052】

別の方法として、第１流量調整弁６３は、第３洗浄液貯留部２３ｃに貯留されている第３洗浄液１３の液面レベルに基づいて制御されるようにしてもよい。この場合、第３洗浄液貯留部２３ｃに液面レベル計（図示せず）が設けられ、第３洗浄液貯留部２３ｃに貯留されている第３洗浄液１３の液面レベルが、所定の基準レベルより低い場合には第１流量調整弁６３の開度を大きくし、所定の基準レベルより高い場合には第１流量調整弁６３の開度を小さくしてもよい。

【0053】

更に別の方法として、第１流量調整弁６３は、第３洗浄液１３のアミン濃度に基づいて制御されるようにしてもよい。この場合、例えば、第３循環ライン５７にアミン濃度計（図示せず）が設けられ、第３洗浄液１３のアミン濃度が所定の基準濃度より高い場合には、第１流量調整弁６３の開度を大きくし、所定の基準濃度より低い場合には、第１流量調整弁６３の開度を小さくすればよい。

【0054】

また、本実施の形態では、第３循環ライン５７と第１循環ライン５０とは、第２バイパスライン６４によって連結されている。この第２バイパスライン６４は、第３洗浄部２３から排出された第３洗浄液１３の一部を第１洗浄液１１に混入させる。

【0055】

第２バイパスライン６４の上流端部（第３循環ライン５７の側の端部）は、第３循環ライン５７のうち第３循環ポンプ５８より上流側の部分に連結されていることが好適である。このことにより、第３洗浄液貯留部２３ｃから排出された第３洗浄液１３の一部が抜き出されるようになっている。

【0056】

一方、第２バイパスライン６４の下流側端部（第１循環ライン５０の側の端部）は、第１循環ライン５０のうち第１加熱器５２ａより上流側の部分であって、第１循環ポンプ５１の下流側の部分に連結されていることが好適である。このことにより、当該部分において、第３洗浄液１３が第１洗浄液１１に合流するようになっている。

【0057】

なお、図１に示す形態では、第２バイパスライン６４に、第３洗浄液１３を第１循環ライン５０に送るための図示しないポンプが設けられていてもよい。しかしながら、第２バイパスライン６４の上流端部を、第３循環ライン５７のうち第３循環ポンプ５８の下流側の部分に連結する場合には、第２バイパスライン６４には、このようなポンプを設けていなくてもよい。

【0058】

第２バイパスライン６４には、第２流量調整弁６５が設けられている。この第２流量調整弁６５は、第２バイパスライン６４を流れる第３洗浄液１３の流量を調整するためのものであり、種々の方法で開度を調整することができる。

【0059】

例えば、第２流量調整弁６５は、第３洗浄液貯留部２３ｃに貯留されている第３洗浄液１３の液面レベルに基づいて制御されるようにしてもよい。この場合、第２洗浄液貯留部２２ｃに液面レベル計（図示せず）が設けられ、第３洗浄液貯留部２３ｃに貯留されている第３洗浄液１３の液面レベルが、所定の基準レベルより高い場合には第２流量調整弁６５の開度を大きくし、所定の基準レベルより低い場合には第２流量調整弁６５の開度を小さくすればよい。

【0060】

別の方法として、第２流量調整弁６５は、第１洗浄液貯留部２１ｃに貯留されている第１洗浄液１１の液面レベルに基づいて制御されるようにしてもよい。この場合、第１洗浄液貯留部２１ｃに液面レベル計（図示せず）が設けられ、第１洗浄液貯留部２１ｃに貯留されている第１洗浄液１１の液面レベルが、所定の基準レベルより低い場合には第２流量調整弁６５の開度を大きくし、所定の基準レベルより高い場合には第２流量調整弁６５の開度を小さくしてもよい。

【0061】

更に別の方法として、第２流量調整弁６５は、第３洗浄液１３のアミン濃度に基づいて制御されるようにしてもよい。この場合、例えば、第１循環ライン５０にアミン濃度計（図示せず）が設けられ、第１洗浄液１１のアミン濃度が所定の基準濃度より高い場合には、第２流量調整弁６５の開度を大きくし、所定の基準濃度より低い場合には、第２流量調整弁６５の開度を小さくすればよい。

【0062】

図１に示す二酸化炭素回収システム１は、洗浄塔７０（第４洗浄部）を更に備えている。この洗浄塔７０は、吸収塔２０の第３洗浄部２３から排出された脱炭酸燃焼排ガス３を第４洗浄液１５（第４洗浄水）で洗浄して、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収する。洗浄塔７０は、吸収塔２０とは独立して別体に構成されている。

【0063】

洗浄塔７０は、第４回収部７０ａ（充填層）と、第４回収部７０ａの上方に設けられた第４液分散器７０ｂと、第４回収部７０ａおよび第４液分散器７０ｂを収容する洗浄塔容器７０ｃと、を有している。このうち第４回収部７０ａは、向流型気液接触装置として構成されており、第４洗浄液１５と脱炭酸燃焼排ガス３とを気液接触させて脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する吸収液成分であるアミンを回収するようになっている。第４液分散器７０ｂは、第４洗浄液１５を第４回収部７０ａに向けて分散させて落下させる。洗浄塔容器７０ｃは、第４回収部７０ａから流下する第４洗浄液１５を貯留する。また、洗浄塔容器７０ｃは、吸収塔２０から排出された脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄塔容器７０ｃの下部から受け入れ、脱炭酸燃焼排ガス３を、洗浄塔容器７０ｃの頂部から排出するように構成されている。

【0064】

洗浄塔７０には、第４洗浄液１５を循環させる第４循環ライン７１が連結されている。すなわち、第４循環ライン７１には、第４循環ポンプ７２が設けられており、洗浄塔容器７０ｃに貯留されている第４洗浄液１５を抜き出して第４液分散器７０ｂに供給し、第４洗浄液１５を循環させる。第４液分散器７０ｂに供給された第４洗浄液１５は、分散落下して第４回収部７０ａに供給される。

【0065】

第４循環ライン７１に、第４洗浄液１５を冷却する第４洗浄用冷却器７３が設けられている。第４洗浄用冷却器７５には、第４洗浄液１５を冷却するための冷却媒体として、二酸化炭素回収システム１の外部から冷却媒体（例えば、クリーングタワーの冷却水や、海水）が供給される。このようにして、第４洗浄用冷却器７３は、第４循環ライン７１を流れる第４洗浄液１５を冷却するようになっている。なお、図１に示す形態では、第４洗浄用冷却器７３は、第４循環ポンプ７２の下流側に設けられているが、第４洗浄液１５の冷却能力を確保できれば、第４循環ポンプ７２より上流側の位置に設けられていてもよい。

【0066】

第４洗浄液１５は、酸を含んでおり、酸性を有していることが好適である。第４洗浄液１５に添加する酸の例としては、例えば、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、ホウ酸などを挙げることができる。酸は、所望の濃度で第４洗浄液１５に添加することが好適である。酸が添加された第４洗浄液１５は、ｐＨ計測器、超音波計測器、赤外吸光計測器、密度計測器などによって、管理することが好ましく、この中でもｐＨ計測器による管理が好適である。すなわち、第４洗浄液１５に酸を添加することによりｐＨ値は低下していくが、アミンはアルカリ性を有しているため、第４洗浄液１５のアミン濃度が増加するに従い、ｐＨ値は増加する傾向にある。このため、ｐＨ値を管理することにより、第４洗浄液１５のアミン濃度を容易に管理することができる。例えば、ｐＨ値を８以下、より好ましくは、７以下にするようにアミン濃度を管理することにより、アミン吸収速度の低下を効果的に抑制することができる。

【0067】

ところで、第４回収部７０ａの上方には、第５デミスター８５が設けられている。より詳細には、第５デミスター８５は、液分散器７０ｂの上方（第４液分散器７０ｂと洗浄塔容器７０ｃの頂部との間）に設けられている。このことにより、第４回収部７０ａから排出された脱炭酸燃焼排ガス３は、第５デミスター８５を通過して上昇する。この際、第５デミスター８５は、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する吸収液のミストや、第１洗浄液１１のミスト、第２洗浄液１２のミスト、第３洗浄液１３のミスト、第４洗浄液１５のミストを捕捉する。

【0068】

また、図１に示すように、再生塔３０は、上述したアミン再生部３０ａから排出された二酸化炭素含有ガス８を、凝縮水９で洗浄して、二酸化炭素含有ガス８に同伴するアミンを回収する再生塔洗浄部３７を有している。再生塔洗浄部３７は、アミン再生部３０ａの上方に設けられている。

【0069】

再生塔洗浄部３７は、再生塔回収部３７ａ（充填層）と、再生塔回収部３７ａの上方に設けられた液分散器３７ｂと、を有している。このうち再生塔回収部３７ａは、向流型気液接触装置として構成されており、二酸化炭素含有ガス８と凝縮水９とを気液接触させて二酸化炭素含有ガス８からアミンを回収するようになっている。液分散器３７ｂは、凝縮水９を再生塔回収部３７ａに向けて分散させて落下させる。

【0070】

ところで、再生塔３０のアミン再生部３０ａの上方には、第６デミスター８６が設けられている。より詳細には、第６デミスター８６は、液分散器３０ｂと、再生塔洗浄部３７の再生塔回収部３７ａとの間に設けられている。このことにより、アミン再生部３０ａから排出された二酸化炭素含有ガス８は、第６デミスター８６を通過して上昇する。この際、第６デミスター８６は、二酸化炭素含有ガス８に同伴する吸収液のミストを捕捉する。

【0071】

再生塔洗浄部３７の上方には、第７デミスター８７が設けられている。より詳細には、第７デミスター８７は、液分散器３７ｂの上方（液分散器３７ｂと再生塔容器３０ｃの頂部との間）に設けられている。このことにより、再生塔洗浄部３７から排出された二酸化炭素含有ガス８は、第７デミスター８７を通過して上昇する。この際、第７デミスター８７は、二酸化炭素含有ガス８に同伴する吸収液のミストや凝縮水９のミストを捕捉する。

【0072】

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。

【0073】

まず、第１洗浄部２１、第２洗浄部２２を用いたガス洗浄法での一般的な課題について説明する。

【0074】

一般に、脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄して脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収するために、第１洗浄部２１および第２洗浄部２２が設けられる。この際、脱炭酸燃焼排ガス３と洗浄液との接触面積を増加させるために、第１回収部２１ａおよび第２回収部２２ａは、棚段によって構成されることもあるが、充填層によって構成されることが多い。この場合、主に以下のような３つの課題が挙げられる。

【0075】

［１］充填層表面を流下する洗浄液は偏流しやすい。このことにより、充填層表面の全体が濡れなくなるため（ショートパス発生）、脱炭酸燃焼排ガス３が洗浄液と接触せずに、洗浄されることなく充填層をすり抜けるという課題がある。

【0076】

［２］脱炭酸燃焼排ガス３に同伴して大気中に放出されるアミンの形態には、ガス状の形態と、ミスト状の形態とがある。このうちミスト状の形態のアミンは、充填層に回収されにくい。このため、ミストを捕捉するものとしてデミスターが設けられる。しかしながら、デミスターであっても、径１０μｍ以下のミストが捕捉されにくいという課題がある。

【0077】

［３］充填層表面を流下する洗浄液は、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴されるアミンを吸収するが、その吸収速度は、気液接触界面における洗浄液のアミン濃度と、脱炭酸燃焼排ガス３のアミン濃度とに依存する。すなわち、気液接触界面における洗浄液のアミン濃度を常に低濃度に維持できれば、洗浄液がアミンを吸収する速度を高く維持することができる。しかしながら、気液接触界面における洗浄液のアミン濃度は、脱炭酸燃焼排ガス３中のアミンを吸収することによってすぐに上昇する。そして、洗浄液中のアミンの拡散速度が遅いため、気液接触界面で洗浄液に吸収されたアミンが洗浄液内へ拡散しにくい。このため、気液接触界面における洗浄液のアミン濃度は高濃度で維持され、アミン吸収速度の低下を招くという課題がある。

【0078】

これらの課題を解決するために、本実施の形態では、凝縮現象を活用する手法を採用している。すなわち、本実施の形態では、第１洗浄部２１の温度よりも第２洗浄部２２の温度を低くして、第１洗浄部２１から排出された脱炭酸燃焼排ガス３が第２洗浄部２２を通過する際に冷却されて、脱炭酸燃焼排ガス３が含有する水蒸気を凝縮させている。凝縮された水分を活用して、上記課題の解決を図っている。

【0079】

第１洗浄部２１の温度よりも第２洗浄部２２の温度を低くする方法としては、２つ考えられる。一つ目は、第１洗浄部２１を加熱する方法、二つ目は、第２洗浄部２２を冷却する方法である。

【0080】

洗浄液中のアミン蒸気圧を低減することを目的として、洗浄液を冷却することがある。しかしながら、一般的な洗浄液の運用温度が３０℃〜４０℃程度であるのに対し、冷却された洗浄液の温度は２０℃〜３０℃程度に留まり、冷却によって得られる温度差は小さくなる。このことから、第２洗浄液１２を冷却することによって第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との温度差を大きくすることは困難となる。また、温度差を拡大するために第２洗浄液１２を冷却能力の高いチラーなどを用いて冷却した場合には、洗浄液の温度をより一層下げることができるものの、冷却に要するエネルギーが急増してしまう。二酸化炭素回収システム１の大きな課題の一つが、二酸化炭素を回収するために要するエネルギーをいかに低減するかである。このため、脱炭酸燃焼排ガス３を冷却するためのエネルギーが増大することは好ましくない。

【0081】

そこで、本実施の形態では、二酸化炭素回収システム１の外部（周辺設備）での廃熱を活用する。すなわち、通常では常温でまたは冷却されて使用される第１洗浄液１１を廃熱で加熱することで、第１洗浄部２１の温度を上昇させている。これにより第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との温度差を拡大させて、第２洗浄部２２における凝縮水分量を増大させている。第１洗浄部２１の温度は、二酸化炭素回収部２０ａの上端部での温度よりも５℃〜５０℃高いことが好ましく、１０℃〜３０℃高いことがより一層好ましい。

【0082】

凝縮現象を活用することにより上述した３つの課題が解決される理由を以下に述べる。

【0083】

［１］凝縮は、充填層の空隙を流れる脱炭酸燃焼排ガス３から発生する。脱炭酸燃焼排ガス３は、充填層を均一に流れる。このため、凝縮された水分によって充填層の表面を均一に濡らすことができ、脱炭酸燃焼排ガス３が洗浄されることなく充填層をすり抜けることを抑制できる。

【0084】

［２］凝縮は、小粒径ミストを核として発生する。このため、凝縮水分量を増大させることにより、ミスト径を増大させる効果が見込める。ミスト径が増大すると、ミストが充填層またはデミスターによって捕捉されやすくなる。

【0085】

［３］凝縮水分量を増大させることにより、凝縮された水分が洗浄液に取り込まれる。このことにより、凝縮が発生している間、洗浄液の気液接触界面が、凝縮された水分によって置き換わる。このため、気液接触界面における洗浄液のアミン濃度を低濃度に維持することができ、アミン吸収速度の低下を抑制することができる。

【0086】

このようにして、上述した３つの課題を解決することができ、脱炭酸燃焼排ガス３からのアミンの吸収速度を高めてアミンを効果的に捕捉し、アミンの回収量が低下することを抑制できる。

【0087】

図１に示す二酸化炭素回収システムの運転中、吸収塔２０の二酸化炭素回収部２０ａにおいて、燃焼排ガス２は、リーン液用冷却器３５から供給されたリーン液５と気液接触して、二酸化炭素をリーン液５に吸収させ、脱炭酸燃焼排ガス３として二酸化炭素回収部２０ａから排出される。排出された脱炭酸燃焼排ガス３は、吸収塔容器２０ｃ内を上昇し、第１デミスター８１および第１洗浄部２１の第１洗浄液貯留部２１ｃを通過して第１回収部２１ａに達する。

【0088】

一方、第１洗浄液貯留部２１ｃに貯留された第１洗浄液１１は、第１循環ポンプ５１によって第１洗浄液貯留部２１ｃから抜き出され、第１循環ライン５０を通って第１液分散器２１ｂに供給される。この間、第１洗浄液１１は、第１加熱器５２ａおよび第２加熱器５２ｂによって加熱される。

【0089】

すなわち、第１洗浄液１１は、まず、第１加熱器５２ａによって加熱される。第１加熱器５２ａにおいては、再生塔３０から排出されて熱交換器３１を通過したリーン液５を熱源として、第１洗浄液１１は加熱される。熱交換器３１を通過したリーン液５は、二酸化炭素回収部２０ａの上端部の温度より高い温度を有しているため、このリーン液５によって加熱された第１洗浄液１１の温度を、二酸化炭素回収部２０ａの上端部の温度より高く、かつ第２洗浄液１２の温度より高くすることができる。第１加熱器５２ａから排出されたリーン液５は、第１洗浄液１１を加熱する代わりに冷却されているため、リーン液用冷却器３５においてリーン液５を冷却するために必要となるエネルギーを低減することができる。

【0090】

第１加熱器５２ａによって加熱された第１洗浄液１１は、続いて、第２加熱器５２ｂによって更に加熱される。第２加熱器５２ｂにおいては、リボイラー３３から排出された加熱媒体６を熱源として、第１洗浄液１１は加熱される。リボイラー３３を通過した加熱媒体６の温度は、熱交換器３１から排出されたリーン液５の温度よりも高いため、この加熱媒体６によって、第１加熱器５２ａで加熱された第１洗浄液１１を更に加熱することができ、第１洗浄液１１の温度を、より一層高くすることができる。

【0091】

このようにして、第１洗浄液１１の温度を、二酸化炭素回収部２０ａの上端部の温度より高くすることができる。

【0092】

第１回収部２１ａにおいて、脱炭酸燃焼排ガス３と、加熱された第１洗浄液１１とが気液接触し、脱炭酸燃焼排ガス３が洗浄される。このことにより、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するが第１洗浄液１１に吸収されて回収される。第１回収部２１ａにおいて脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄した第１洗浄液１１は、第１回収部２１ａから流下して第１洗浄液貯留部２１ｃに貯留される。

【0093】

また、第１回収部２１ａには、加熱された第１洗浄液１１が供給されるため、第１回収部２１ａの温度が高くなる。このため、脱炭酸燃焼排ガス３は第１洗浄液１１によって加熱され、脱炭酸燃焼排ガス３の温度は上昇する。この脱炭酸燃焼排ガス３は、第１回収部２１ａから排出されて、吸収塔容器２０ｃ内を更に上昇し、第２デミスター８２および第２洗浄部２２の第２洗浄液貯留部２２ｃを通過して、第２回収部２２ａに達する。

【0094】

一方、第２洗浄液貯留部２２ｃに貯留された第２洗浄液１２は、第２循環ポンプ５５によって第２洗浄液貯留部２２ｃから抜き出され、第２循環ライン５４を通って第２液分散器２２ｂに供給される。この間、第２洗浄液１２は、第２洗浄用冷却器５６によって冷却される。

【0095】

第２回収部２２ａにおいて、加熱された脱炭酸燃焼排ガス３と、冷却された第２洗浄液１２とが気液接触し、脱炭酸燃焼排ガス３が洗浄される。このことにより、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンが第２洗浄液１２に吸収されて回収される。第２回収部２２ａにおいて脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄した第２洗浄液１２は、第２回収部２２ａから流下して第２洗浄液貯留部２２ｃに貯留される。

【0096】

また、第２回収部２２ａには、冷却された第２洗浄液１２が供給されるため、第２回収部２２ａの温度は低くなる。このため、脱炭酸燃焼排ガス３は第２洗浄液１２によって冷却され、脱炭酸燃焼排ガス３の温度は低下する。脱炭酸燃焼排ガス３の温度低下により、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴していた水蒸気が凝縮して、凝縮した水分が、第２洗浄液１２に取り込まれる。すなわち、第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との温度差が拡大しているため、第２洗浄液１２によって冷却される脱炭酸燃焼排ガス３の温度低下幅が大きくなる。このため、脱炭酸燃焼排ガス３から第２洗浄液１２に取り込まれる凝縮水分量を増大させることができる。この場合、第２洗浄液１２のアミン濃度が低下し得る。

【0097】

第２洗浄液１２により洗浄された脱炭酸燃焼排ガス３は、第２回収部２２ａから排出されて、吸収塔容器２０ｃ内を更に上昇し、第３デミスター８３および第３洗浄部２３の第３洗浄液貯留部２３ｃを通過して、第３回収部２３ａに達する。

【0098】

一方、第３洗浄液貯留部２３ｃに貯留された第３洗浄液１３は、第３循環ポンプ５８によって第３洗浄液貯留部２３ｃから抜き出され、第３循環ライン５７を通って第３液分散器２３ｂに供給される。この間、第３洗浄液１３は、第３洗浄用冷却器５９によって冷却される。

【0099】

第３回収部２３ａにおいて、脱炭酸燃焼排ガス３と、冷却された第３洗浄液１３とが気液接触し、脱炭酸燃焼排ガス３が洗浄される。このことにより、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンが第３洗浄液１３に吸収されて回収される。第３回収部２３ａにおいて脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄した第３洗浄液１３は、第３回収部２３ａから流下して第３洗浄液貯留部２３ｃに貯留される。

【0100】

また、第３回収部２３ａには、冷却された第３洗浄液１３が供給されるため、第３回収部２３ａの温度は低くなる。このため、脱炭酸燃焼排ガス３は第３洗浄液１３によって冷却され、脱炭酸燃焼排ガス３の温度は低下する。脱炭酸燃焼排ガス３の温度低下により、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴していた水蒸気が凝縮して、凝縮した水分が、第３洗浄液１３に取り込まれる。

【0101】

第３洗浄液１３により洗浄された脱炭酸燃焼排ガス３は、第３回収部２３ａから排出されて、吸収塔容器２０ｃ内を更に上昇し、第４デミスター８４を通過して、吸収塔容器２０ｃの頂部から排出される。吸収塔２０から排出された脱炭酸燃焼排ガス３は、洗浄塔７０の第４回収部７０ａに達する。

【0102】

一方、洗浄塔容器７０ｃに貯留された第４洗浄液１５は、第４循環ポンプ７２によって洗浄塔容器７０ｃから抜き出され、第４循環ライン７１を通って第４液分散器７０ｂに供給される。この間、第４洗浄液１５は、第４洗浄用冷却器７３によって冷却される。

【0103】

第４回収部７０ａにおいて、脱炭酸燃焼排ガス３と、冷却された第４洗浄液１５とが気液接触し、脱炭酸燃焼排ガス３が洗浄される。このことにより、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンが第４洗浄液１５に吸収されて回収される。とりわけ、第４洗浄液１５が酸を含んでいることにより、脱炭酸燃焼排ガス３に残存するアミンを更に回収することができる。第４回収部７０ａにおいて脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄した第４洗浄液１５は、第４回収部７０ａから流下して洗浄塔容器７０ｃに貯留される。

【0104】

また、第４回収部７０ａに供給された脱炭酸燃焼排ガス３の温度が第４洗浄液１５よりも高い場合には脱炭酸燃焼排ガス３は第４洗浄液１５によって冷却され、脱炭酸燃焼排ガス３の温度は低下する。脱炭酸燃焼排ガス３の温度低下により、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴していた水蒸気が凝縮して、凝縮した水分が、第４洗浄液１５に取り込まれる。

【0105】

第４洗浄液１５により洗浄された脱炭酸燃焼排ガス３は、洗浄塔容器７０ｃの頂部から排出され、大気に放出される。

【0106】

ところで、二酸化炭素回収システム１の運転中、第２洗浄部２２の第２洗浄液貯留部２２ｃから排出された第２洗浄液１２の一部は、第１バイパスライン６２を通って第３循環ライン５７に供給されて、第３洗浄液１３に混入される。ここで、第２洗浄液１２の一部を第３洗浄液１３に混入させることの利点について以下に説明する。

【0107】

一般に、洗浄対象である脱炭酸燃焼排ガス３のアミン濃度が低くなればなるほど、気液平衡の観点から、洗浄液のアミン濃度は低い方が好ましい。このため、図１に示す形態のように、第１洗浄部２１、第２洗浄部２２、および第３洗浄部２３によって脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収する場合には、下流段の洗浄部の方が、脱炭酸燃焼排ガス３のアミン濃度が低くなるため、下流段の洗浄液のアミン濃度は低い方がよい。

【0108】

これに対して第１の実施の形態では、上述したように、第１洗浄部２１の温度と、第２洗浄部２２の温度との温度差を拡大させている。このことにより、第２回収部２２ａにおいて、脱炭酸燃焼排ガス３から第２洗浄液１２に取り込まれ凝縮水分量を増大させている。このような凝縮して得られた水分を第２洗浄液１２に取り込むことは、メークアップとして洗浄補給液１４が補給されることと同様の効果を奏し、第２洗浄液１２のアミン濃度を低くすることに寄与する。すなわち、第２洗浄液１２のアミン濃度を、下流段となる第３洗浄部２３における第３洗浄液１３のアミン濃度よりも低くすることができる。このため、アミン濃度が低い第２洗浄液１２の一部を、第１バイパスライン６２を介して第３洗浄液１３に混入させることにより、第３洗浄液１３のアミン濃度を低くすることができる。この場合には、第２洗浄液１２が第３洗浄液１３として再利用されるため、第２洗浄液１２を廃棄することが不要になり、洗浄液の廃棄量を低減することにも貢献し得る。更に言えば、洗浄補給液１４の補給量を低減することもでき、洗浄補給液１４の調達コストを低減することができる。

【0109】

また、二酸化炭素回収システム１の運転中、第３循環ライン５７に連結された補給液供給源６０から、洗浄補給液１４が第３洗浄液１３に補給される。このことにより、第３洗浄液１３が、メークアップされてアミン濃度がより一層低減され、第３洗浄部２３の第３回収部２３ａにおけるアミン回収性能の低下をより一層防止できる。

【0110】

また、第３洗浄部２３の第３洗浄液貯留部２３ｃから排出された第３洗浄液１３の一部は、第２バイパスライン６４を通って第１循環ライン５０に供給され、第１洗浄液１１に混入される。すなわち、第３洗浄部２３における脱炭酸燃焼排ガス３のアミン濃度は比較的低いため、第３洗浄液１３のアミン濃度が高くなった場合には、第３洗浄部２３の第３回収部２３ａにおけるアミン回収性能が低下し得る。この場合には、第３洗浄液１３は、アミン濃度が比較的高い脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄する第１洗浄液１１若しくは第２洗浄液１２に混入させて再利用することが好適である。

【0111】

しかしながら、第２洗浄液１２のアミン濃度は、上述したように低くなっている。このため、第３洗浄液１３は、第２洗浄液１２よりも第１洗浄液１１に混入させることが効果的である。

【0112】

このため、本実施の形態では、第３循環ライン５７と第１循環ライン５０とが、第２バイパスライン６４によって連結されている。このことにより、第３洗浄液１３の一部が、第１洗浄液１１に混入される。第１回収部２１ａにおける脱炭酸燃焼排ガス３のアミン濃度は比較的高いため、第１洗浄液１１は、第３洗浄液１３のアミン濃度より高くても、アミンを効果的に回収することができる。このため、第３洗浄液１３が第１洗浄液１１として再利用されるため、第３洗浄液１３を廃棄することが不要になり、洗浄液の廃棄量を低減することにも貢献し得る。

【0113】

なお、図示しないが、第１洗浄部２１の第１洗浄液貯留部２１ｃまたは第１循環ライン５０に、廃棄ラインが連結されていることが好ましい。例えば、第１洗浄液１１のアミン濃度が高くなった場合や、第１洗浄液貯留部２１ｃに貯留された第１洗浄液１１の液面レベルが高くなった場合には、この廃棄ラインを介して第１洗浄液１１の一部を廃棄してもよい。この場合であっても、上述したように第２洗浄液１２を第３洗浄液１３として再利用し、第３洗浄液１３を第１洗浄液１１として再利用しているため、全体として洗浄液の廃棄量を低減することができる。

【0114】

このように本実施の形態によれば、第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との温度差の拡大によって、脱炭酸燃焼排ガス３から第２洗浄液１２に取り込まれる凝縮水分量が増大するため、第２洗浄液１２のアミン濃度を低減することができる。そして、アミン濃度が低い第２洗浄液１２の一部が、第１バイパスライン６２によって第３洗浄液１３に混入される。このことにより、第３洗浄液１３のアミン濃度を低減することができ、第３洗浄部２３において、アミン濃度が比較的低い脱炭酸燃焼排ガス３に対するアミン回収性能が低下することを防止できる。また、第２洗浄液１２は、第３洗浄液１３として再利用されるため、第２洗浄液１２を廃棄することが不要になり、洗浄液の廃棄量を低減することができる。この結果、脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄液で洗浄してアミンの大気中への放出量を低減することができるとともに洗浄液の廃棄量を低減することができる。

【0115】

また、本実施の形態によれば、第２洗浄液１２は、第２洗浄用冷却器５６によって冷却される。このことにより、第１洗浄部２１の温度と第２洗浄部２２の温度との温度差をより一層拡大させることができる。このため、脱炭酸燃焼排ガス３から第２洗浄液１２に取り込まれる凝縮水分量を増大させて、第２洗浄液１２のアミン濃度をより一層低減することができる。

【0116】

また、本実施の形態によれば、第１バイパスライン６２は、第３循環ライン５７のうち第３洗浄用冷却器５９より上流側の部分に連結されている。このことにより、第３洗浄液１３に混入された第２洗浄液１２を、第３洗浄部２３に供給する前に第３洗浄用冷却器５９によって冷却することができる。このため、第３洗浄部２３におけるアミン回収性能が低下することを防止できる。

【0117】

また、本実施の形態によれば、第３洗浄液１３の一部が、第２バイパスライン６４によって第１洗浄液１１に混入される。このことにより、第１洗浄液１１のアミン濃度を低減することができ、第１洗浄部２１において、第１洗浄部２１におけるアミン回収性能が低下することを防止できる。また、第３洗浄液１３は、第１洗浄液１１として再利用されるため、第３洗浄液１３を廃棄することが不要になり、洗浄液の廃棄量を低減することができる。

【0118】

また、本実施の形態によれば、第２バイパスライン６４は、第１循環ライン５０のうち第１加熱器５２ａより上流側の部分に連結されている。このことにより、第１洗浄液１１に混入された第３洗浄液１３を、第１洗浄部２１に供給する前に第１加熱器５２ａによって加熱することができる。このため、第１洗浄部２１における脱炭酸燃焼排ガス３の温度低下を防止し、第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との温度差を確保することができる。

【0119】

また、本実施の形態によれば、補給液供給源６０によって第３洗浄液１３に洗浄補給液１４が補給される。このことにより、第３洗浄液１３のアミン濃度を低減することができ、第３洗浄部２３におけるアミン回収性能が低下することを防止できる。

【0120】

また、本実施の形態によれば、第３洗浄部２３から排出された脱炭酸燃焼排ガス３を、洗浄塔７０において洗浄する第４洗浄液１５が酸を含んでいる。このことにより、第３洗浄部２３を通過したことによりアミン濃度が低くなった脱炭酸燃焼排ガス３であっても、アミン吸収速度が低下することを抑制できる。このため、アミンを効果的に回収し、洗浄塔７０から排出される脱炭酸燃焼排ガス３のアミン濃度をより一層低減することができる。

【0121】

また、本実施の形態によれば、洗浄塔７０が、吸収塔２０とは別体に構成されている。このことにより、酸を含む第４洗浄液１５が、吸収液４、５に混入することを防止できる。このため、アルカリ性である吸収液４、５の劣化が促進されることを防止できる。また、第４洗浄液１５が第１洗浄液１１、第２洗浄液１２、第３洗浄液１３に混入すると、これらの洗浄液１１、１２、１３を吸収液として再利用することが困難になる。しかしながら、本実施の形態によれば、洗浄塔７０を吸収塔２０とは別体に構成することにより、洗浄液１１、１２、１３を吸収液として再利用することが可能になる。更には、洗浄液１１、１２、１３に酸を含む第４洗浄液１５が混入すると、洗浄液１１、１２、１３の廃棄が困難になるという問題もあるが、本実施の形態ではこのような問題も回避することができる。

【0122】

また、本実施の形態によれば、第２加熱器５２ｂが、第１加熱器５２ａにより加熱された第１洗浄液１１を加熱する。このことにより、第１加熱器５２ａにより加熱された第１洗浄液１１を、更に加熱することができ、第１洗浄液１１の温度をより一層高くすることができる。とりわけ、本実施の形態では、第１加熱器５２ａの熱源は、再生塔３０から排出されて熱交換器３１を通過したリーン液５になっているため、第１洗浄液１１の温度を、二酸化炭素回収部２０ａの上端部の温度より高く、かつ第２洗浄液１２の温度より高くすることができる。また、第２加熱器５２ｂの熱源は、リボイラー３３から排出された加熱媒体６になっており、この加熱媒体６はリーン液５の温度よりも高くなっているため、第１洗浄液１１の温度をより一層高くすることができる。この場合、第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との温度差をより一層拡大させることができる。このため、脱炭酸燃焼排ガス３から第２洗浄液１２に取り込まれる凝縮水分量を増大させて、第２洗浄液１２のアミン濃度をより一層低減することができる。

【0123】

また、本実施の形態によれば、第１洗浄部２１の上方に、第２デミスター８２が設けられている。このことにより、脱炭酸燃焼排ガス３が、第１洗浄部２１の第１回収部２１ａから排出されてからデミスターに至るまでの時間を短縮することができ、第１回収部２１ａを通過することによって成長したミストを効率良く捕捉することができる。すなわち、第１回収部２１ａにおいて、脱炭酸燃焼排ガス３が第１洗浄液１１と気液接触することにより、脱炭酸燃焼排ガス３に含有されるミストが成長し肥大化する。このことにより、第２デミスター８２によって捕捉可能な程度に肥大化したミストが縮小化する前に、第１回収部２１ａから排出された脱炭酸燃焼排ガス３を、第２デミスター８２を通過させることで、ミストを効果的に捕捉することができる。

【0124】

さらに、本実施の形態によれば、第２洗浄部２２の上方に、第３デミスター８３が設けられている。このことにより、脱炭酸燃焼排ガス３が、第２洗浄部２２の第２回収部２２ａから排出されてからデミスターに至るまでの時間を短縮することができ、第２回収部２２ａを通過することによって成長したミストを効率良く捕捉することができる。すなわち、第２回収部２２ａにおいて、脱炭酸燃焼排ガス３が第２洗浄液１２と気液接触するとともに第２洗浄液１２によって冷却されて、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する水蒸気が凝縮することにより、脱炭酸燃焼排ガス３に含有されるミストが成長し肥大化する。このことにより、第３デミスター８３によって捕捉可能な程度に肥大化したミストが縮小化する前に、第２回収部２２ａから排出された脱炭酸燃焼排ガス３を、第３デミスター８３を通過させることで、ミストを効果的に捕捉することができる。

【0125】

なお、上述した本実施の形態においては、第３循環ライン５７に、第３洗浄液１３に洗浄補給液１４を供給する補給液供給源６０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、第３循環ライン５７には、このような補給液供給源６０は設けられていなくてもよい。この場合であっても、第１バイパスライン６２によって供給される第２洗浄液１２によって、第３洗浄液１３をメークアップすることができる。また、補給液供給源６０は、第２循環ライン５４に設けるようにしてもよい。この場合には、第２洗浄液１２に洗浄補給液１４を供給することができ、第２洗浄液１２のアミン濃度を低減して、第２洗浄部２２におけるアミン回収性能が低下することを防止できる。

【0126】

また、上述した本実施の形態においては、吸収塔２０の第３洗浄部２３から排出された脱炭酸燃焼排ガス３が、洗浄塔７０によって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く、第３洗浄部２３から排出された脱炭酸燃焼排ガス３のアミン濃度が十分に低減されているとみなすことができれば、洗浄塔７０を省略することができる。

【0127】

また、上述した本実施の形態においては、第２加熱器５２ｂが、第１加熱器５２ａにより加熱された第１洗浄液１１を加熱す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、第１加熱器５２ａから排出された第１洗浄液１１の温度が十分に高まっているとみなすことができれば、第２加熱器５２ｂを省略することができる。

【0128】

また、上述した本実施の形態においては、第１加熱器５２ａの熱源が、再生塔３０から排出されて熱交換器３１を通過したリーン液５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く、図２に示すように、第１加熱器５２ａの熱源は、吸収塔２０に供給される前の燃焼排ガス２であってもよい。

【0129】

図２に示す変形例では、吸収塔２０に供給される前の燃焼排ガス２が、第１加熱器５２ａに供給されて第１洗浄液１１を加熱し、その後、吸収塔２０に供給される。この場合においても、第１洗浄液１１の温度を燃焼排ガス２によって上昇させることができるとともに、第１洗浄液１１を加熱するために要するエネルギーに、廃熱を有効利用することができる。一般に、ボイラーから排出される燃焼排ガス２は、二酸化炭素回収部２０ａの上端部の温度より高い温度を有している。このことにより、ボイラーから排出された燃焼排ガス２によって、第１洗浄液１１を加熱して、第１洗浄液１１の温度を、二酸化炭素回収部２０ａの上端部の温度より高く、かつ第２洗浄液１２の温度より高くすることができる。

【0130】

より具体的には、火力発電所のボイラーから排出される燃焼排ガスは、脱硝装置、脱塵装置、脱硫装置などを通過して二酸化炭素回収システム１に供給されるが、二酸化炭素回収システム１に供給される前の燃焼排ガス２の温度は、５０℃〜９０℃程度となっている。このことにより、燃焼排ガス２は、二酸化炭素回収システム１に供給される前に排ガス用冷却器（図示せず）によって冷却されることが多い。このため、図２に示す形態によれば、燃焼排ガス２は、第１加熱器５２ａによって第１洗浄液１１を加熱することにより冷却されるため、排ガス用冷却器において燃焼排ガス２を冷却するために要するエネルギーを低減することができ、場合によっては、排ガス用冷却器を省略することも可能となる。なお、図２においては、熱交換器３１から排出されたリーン液５は、第１加熱器５２ａに供給されることなく、リーン液用冷却器３５に供給されるようになっている。

【0131】

また、第１加熱器５２ａの熱源は、リボイラー３３から排出された加熱媒体６であってもよい。上述したように、この加熱媒体６は、リーン液５の温度よりも高くなっているため、第１洗浄液１１の温度を、二酸化炭素回収部２０ａの上端部の温度より高く、かつ第２洗浄液１２の温度より高くすることができる。この場合には、第２加熱器５２ｂは省略してもよい。更に言えば、第１加熱器５２ａは、所望の温度まで第１洗浄液１１を加熱することができれば任意であり、電気ヒータによって構成されていてもよい。

【0132】

さらに、上述した本実施の形態においては、第１洗浄部２１の上方に第２デミスター８２が設けられ、第２洗浄部２２の上方に第３デミスター８３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、第２デミスター８２および第３デミスター８３のうちの少なくとも一方は設けられていなくてもよい。

【0133】

（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。

【0134】

図３に示す第２の実施の形態においては、洗浄液供給源から第２洗浄部に第２洗浄液が供給され、第２洗浄部から排出された第２洗浄液が、第２洗浄部に供給されることなく、第１バイパスラインを介して第３洗浄液に混入される点が主に異なり、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および図２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。

【0135】

本実施の形態においては、図３に示すように、第２洗浄部２２には、洗浄液供給源９０が連結されている。この洗浄液供給源９０は、アミン濃度が低い液体（例えば、純水）を第２洗浄液として、第２洗浄部２２に供給するように構成されている。第２洗浄部２２の第２液分散器２２ｂと洗浄液供給源９０とは、洗浄液ライン９１によって連結されている。この洗浄液ライン９１には、上述した第２洗浄用冷却器５６が設けられている。このことにより、洗浄液供給源９０から供給された第２洗浄液１２は、第２洗浄用冷却器５６で冷却されて、その後、第２液分散器２２ｂを介して第２回収部２２ａに供給される。なお、洗浄液供給源９０は、第２洗浄液１２を洗浄液ライン９１に供給するためのポンプを内蔵していてもよく、あるいは、そのようなポンプを洗浄液ライン９１に設けるようにしてもよい。

【0136】

図３に示すように、第１バイパスライン６２の上流端は、第２洗浄液貯留部２２ｃに連結されている。そして、第１バイパスライン６２には、バイパスポンプ９２が設けられており、第２洗浄液貯留部２２ｃに貯留された第２洗浄液１２を抜き出して第３循環ライン５７に供給する。このことにより、第２洗浄液１２が第３洗浄液１３に混入する。

【0137】

このような構成により、洗浄液供給源９０から第２洗浄部２２の第２回収部２２ａに第２洗浄液１２が供給され、脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄し、第２洗浄液貯留部２２ｃに貯留される。第２洗浄液貯留部２２ｃに貯留された第２洗浄液１２は、バイパスポンプ９２によって第２洗浄液貯留部２２ｃから抜き出され、第１バイパスライン６２を介して第３循環ライン５７に供給される。すなわち、本実施の形態では、図１等に示す第２循環ライン５４は設けられていない。このことにより、第２洗浄液貯留部２２ｃから排出された第２洗浄液１２が、再び第２回収部２２ａに供給されることなく、第３洗浄液１３に混入される。このため、第２洗浄液１２は、循環することなく、第２回収部２２ａを１度通過すると第３洗浄液１３に混入される。この場合、第２洗浄液貯留部２２ｃから排出された全ての第２洗浄液１２が第３洗浄液１３に混入されることが好適である。

【0138】

このように本実施の形態によれば、洗浄液供給源９０から第２洗浄部２２に供給された第２洗浄液１２は、再び第２洗浄部２２に供給されることなく、第１バイパスライン６２によって第３循環ライン５７に供給される。このため、第２洗浄部２２に供給される第２洗浄液１２のアミン濃度が高まることを防止でき、第２洗浄部２２におけるアミン回収性能を向上させることができる。また、第２洗浄液１２は、第３洗浄液１３として再利用されるため、第２洗浄液１２を廃棄することが不要になり、洗浄液の廃棄量を低減することができる。

【0139】

（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。

【0140】

図４に示す第３の実施の形態においては、第２液分散器から洗浄液貯留部にわたって、落下する第２洗浄液と上昇する脱炭酸燃焼排ガスとが気液接触する気液接触空間が形成さ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および図２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。

【0141】

本実施の形態においては、図４に示すように、第２洗浄部２２の第２液分散器２２ｂと第２洗浄液貯留部２２ｃとの間に、気液接触空間１００が形成されている。この気液接触空間１００は、第２液分散器２２ｂから分散されて落下する第２洗浄液１２と、第２洗浄液貯留部２２ｃを通過して上昇する脱炭酸燃焼排ガス３とが気液接触する空間である。気液接触空間１００は、第２液分散器２２ｂから第２洗浄液貯留部２２ｃにわたって形成されている。

【0142】

すなわち、本実施の形態では、第２液分散器２２ｂと第２洗浄液貯留部２２ｃとの間には、第２洗浄液１２を付着させて第２洗浄液１２と脱炭酸燃焼排ガス３との接触面積を増大させるための充填層や棚段は設けられていない。より好適には、第２液分散器２２ｂと第２洗浄液貯留部２２ｃとの間には、第２洗浄液１２を付着させるための部材は設けられておらず、第２液分散器２２ｂから分散落下した第２洗浄液１２の液滴は、吸収塔容器２０ｃの内壁以外に触れることなく、第２洗浄液貯留部２２ｃに達するようになっている。なお、第２洗浄液貯留部２２ｃは、第２洗浄液を貯留する貯留部本体と、貯留部本体の間に設けられた、脱炭酸燃焼排ガス３が通過する開口部と、開口部を上方から覆い、第２洗浄液１２が開口部に落下することを防止するためのカバーと、によって構成されている。

【0143】

ここで、図１等に示す形態のように第２回収部２２ａとして充填層を用いて脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄する場合について説明すると、充填層に供給された第２洗浄液１２は、充填層を構成する部材の表面に付着する。この場合、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する水蒸気からの凝縮は、主として、充填層に付着した第２洗浄液１２の表面で行われ、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミストに対してはあまり行われない傾向にある。このため、デミスターで捕捉可能な程度までミスト径を増大させることが困難になっている。

【0144】

これに対して本実施の形態によれば、第２液分散器２２ｂから第２洗浄液貯留部２２ｃにわたって気液接触空間１００が形成されているため、上昇する脱炭酸燃焼排ガス３に対して均等に第２洗浄液１２を分散落下させることができる。このため、第２洗浄液１２による脱炭酸燃焼排ガス３の冷却を均等化させることができ、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミストへの凝縮を促進させて、ミストを成長させることができる。また、第２洗浄液１２の液滴が、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミストに接触して取り込まれるため、この点においてもミストを成長させることができる。この結果、成長したミストを第３デミスター８３で捕捉することができ、アミンの大気中への放出量をより一層低減することができる。なお、脱炭酸燃焼排ガス３の冷却を均等化させるためには、第２洗浄液１２を第２液分散器２２ｂからスプレー噴射することにより、気液接触空間１００内で分散落下することが可能な範囲で第２洗浄液１２の液滴を細かくすることが好適である。

【0145】

以上述べた実施の形態によれば、燃焼排ガスを洗浄液で洗浄してアミンの大気中への放出量を低減することができるとともに洗浄液の廃棄量を低減することができる。

【0146】

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】

【0147】

１：二酸化炭素回収システム、２：燃焼排ガス、３：脱炭酸燃焼排ガス、４：リッチ液、５：リーン液、６：加熱媒体、８：二酸化炭素含有ガス、１０：二酸化炭素ガス、１１：第１洗浄液、１２：第２洗浄液、１３：第３洗浄液、１４：洗浄補給液、１５：第４洗浄液、２０：吸収塔、２０ａ：二酸化炭素回収部、２１：第１洗浄部、２２：第２洗浄部、２２ｂ：第２液分散器、２２ｃ：第２洗浄液貯留部、２３：第３洗浄部、３０：再生塔、３１：熱交換器、３３：リボイラー、５０：第１循環ライン、５２ａ：第１加熱器、５２ｂ：第２加熱器、５７：第３循環ライン、５９：第３洗浄用冷却器、６０：補給液供給源、６２：第１バイパスライン、６４：第２バイパスライン、７０：洗浄塔、９０：洗浄液供給源、１００：気液接触空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】