特許 6847762 排ガス成分の除去方法、排ガス成分の除去器および二酸化炭素の分離回収方法ならびに分離回収装置

(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】6847762

(24)【登録日】2021年3月5日

(45)【発行日】2021年3月24日

(54)【発明の名称】排ガス成分の除去方法、排ガス成分の除去器および二酸化炭素の分離回収方法ならびに分離回収装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/50 20060101AFI20210315BHJP

   B01D 53/56 20060101ALI20210315BHJP

   B01D 53/60 20060101ALI20210315BHJP

   B01D 53/62 20060101ALI20210315BHJP

   B01D 53/75 20060101ALI20210315BHJP

   B01D 53/78 20060101ALI20210315BHJP

【ＦＩ】

   B01D53/50 200

   B01D53/56 200

   B01D53/60 200

   B01D53/62ZAB

   B01D53/75

   B01D53/78

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-96691(P2017-96691)

(22)【出願日】2017年5月15日

(65)【公開番号】特開2018-192396(P2018-192396A)

(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】100187159

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 英明

(72)【発明者】

【氏名】村岡 大悟

(72)【発明者】

【氏名】藤田 己思人

(72)【発明者】

【氏名】綛田 哲也

(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】 特開平０６−１４２４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１５２５５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０２４７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１３１９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１８８６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３２５７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１２９５８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１４／０５７５６７（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】

燃焼排ガス中に二酸化炭素の分離回収装置から取得されるアミン化合物を含む二酸化炭素吸収液を含んでなるミスト形成液を噴霧してミストを形成し、前記燃焼排ガス中に含まれる排ガス成分をこの排ガス成分と前記ミストとの接触生成物として捕集除去することを特徴とする、排ガス成分の除去方法。

【請求項2】

前記排ガス成分は、ばいじん、硫黄酸化物、窒素酸化物の少なくとも一種である、請求項１に記載の排ガス成分の除去方法。

【請求項3】

前記排ガス成分と前記ミストとの接触生成物は、前記排ガス成分と、前記燃焼排ガス中に噴霧された複数の前記ミストとの合体による粒径が増大した肥大化ミストである、請求項１または２に記載の排ガス成分の除去方法。

【請求項4】

前記肥大化ミストは、平均粒径が１０〜１００μｍのものである、請求項３に記載の排ガス成分の除去方法。

【請求項5】

前記燃焼排ガス中に温度０〜６０℃の前記ミスト形成液を噴霧してミストを形成する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の排ガス成分の除去方法。

【請求項6】

排ガス成分とミストとの接触空間を内部に有する容器と、
前記接触空間に二酸化炭素の分離回収装置から取得されるアミン化合物を含む二酸化炭素吸収液を含んでなるミスト形成液を噴霧してミストを形成する噴霧装置と、
前記排ガス成分と前記ミストとの接触生成物を捕集する捕集装置と、
前記接触空間に、前記排ガス成分を含有する燃焼排ガスを導入する導入口と、
前記接触空間から、前記排ガス成分の少なくとも一部が除去された燃焼排ガスを導出させる導出口とを具備してなることを特徴とする、排ガス成分の除去器。

【請求項7】

燃焼排ガス中に二酸化炭素の分離回収装置から取得されるアミン化合物を含む二酸化炭素吸収液を含んでなるミスト形成液を噴霧してミストを形成し、前記燃焼排ガス中に含まれる排ガス成分をこの排ガス成分と前記ミストとの接触生成物として捕集除去する工程と、
前記の捕集除去工程を経た二酸化炭素を含有する燃焼排ガスとアミン化合物を含む二酸化炭素吸収溶液とを接触させて、前記燃焼排ガスから二酸化炭素を吸収除去する吸収工程と、
二酸化炭素を吸収した前記アミン化合物を含む二酸化炭素吸収液から二酸化炭素を分離して、前記アミン化合物を含む二酸化炭素吸収液を再生する工程とを具備してなり、
前記再生工程で再生した前記アミン化合物を含む二酸化炭素吸収液を前記吸収工程で再利用できるように構成され、
かつ、前記捕集除去工程のミスト形成液として、前記二酸化炭素の分離回収装置から取得される前記アミン化合物を含む二酸化炭素吸収液の少なくとも一部を用いることを特徴とする、二酸化炭素の分離回収方法。

【請求項8】

排ガス成分の除去器と、
二酸化炭素を含有する燃焼排ガスとアミン化合物を含む二酸化炭素吸収液とを接触させて、前記燃焼排ガスから二酸化炭素を吸収除去する吸収器と、
二酸化炭素を吸収した前記アミン化合物を含む二酸化炭素吸収液から二酸化炭素を分離して、前記アミン化合物を含む二酸化炭素吸収液を再生する再生器とを具備してなり、
前記再生器で再生した前記アミン化合物を含む二酸化炭素吸収液を前記吸収器で再利用できるように構成されてなる二酸化炭素の分離回収装置であって、
前記排ガス成分の除去器は、
排ガス成分とミストとの接触空間を内部に有する容器と、
前記接触空間に前記二酸化炭素の分離回収装置から取得されるアミン化合物を含む二酸化炭素吸収液を含んでなるミスト形成液を噴霧してミストを形成する噴霧装置と、
前記排ガス成分と前記ミストとの接触生成物を捕集する捕集装置と、
前記接触空間に、前記排ガス成分を含有する燃焼排ガスを導入する導入口と、
前記接触空間から、前記排ガス成分の少なくとも一部が除去された燃焼排ガスを導出させる導出口とを具備してなり、かつ前記吸収器への燃焼排ガスの供給路に配置されてなることを特徴とする、二酸化炭素の分離回収装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、排ガス成分の除去方法、排ガス成分の除去器および二酸化炭素の分離回収方法ならびに分離回収装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、地球温暖化に対する有効な対策として、二酸化炭素回収貯蔵技術（ＣＣＳ）が注目されている。特に火力発電所や製鉄所等の設備に対して、排出気体と吸収液とを接触させて二酸化炭素を分離、回収する方法が検討されている。吸収液には、シリコーンオイルやアミン系溶液、イオン性溶液等が挙げられる。しかしながら、外部へ放出される排出気体は吸収液を含んでおり、環境への影響が懸念されている。そこで、吸収液の外部への放出量を低減させる技術が求められている。

【0003】

ＣＣＳプラントから排出される排ガス中には、二酸化炭素吸収液として用いられたアミン溶液がミスト状態あるいはガス状態で存在することがある。特にミストは、粒径がナノオーダからミリオーダまでと幅広く存在し、粒径の３乗に比例して排出量は大きくなる。この二酸化炭素吸収液ミストの排出量を低減する手段の一つとして、充填塔を用いた排ガス洗浄法があるが、粒径の小さいミストは充填材の中をすり抜け、そのまま外部へ排出されてしまう。また、デミスターを使用しても、およそ数μｍ以上のミストしか捕捉できないため、それ以下の粒径のミストがあると装置外へ排出されてしまうことがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【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】

【0005】

これを解決する手段として、本発明の実施形態では、二酸化炭素の分離回収装置の吸収器の前段に、排ガス成分を捕捉するための排ガス成分の除去器を設置する。これは、微小なミストを排ガスに向けて噴霧することで、ばいじん等の排ガス中の微粒子の見かけの粒径を強制的に大きくさせ、これを捕捉器で微粒子等を含んだミストとして除去する。これにより、二酸化炭素分離回収装置の吸収器後段に排出される溶液量を低減することが狙いである。

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、吸収液の外部への放出量を低減させる方法および装置および二酸化炭素の分離回収方法ならびに分離回収装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、本発明の実施形態による排ガス成分の除去方法は、燃焼排ガス中にミスト形成液を噴霧してミストを形成し、前記燃焼排ガス中に含まれる排ガス成分をこの排ガス成分と前記ミストとの接触生成物として捕集除去すること、を特徴とする。

【0008】

そして、本発明の実施形態による排ガス成分の除去器は、
排ガス成分とミストとの接触空間を内部に有する容器と、
前記接触空間にミスト形成液を噴霧してミストを形成する噴霧装置と、
前記排ガス成分と前記ミストとの接触生成物を捕集する捕集装置と、
前記接触空間に、前記排ガス成分を含有する燃焼排ガスを導入する導入口と、
前記接触空間から、前記排ガス成分の少なくとも一部が除去された燃焼排ガスを導出させる導出口とを具備してなること、を特徴とする。

【0009】

そして、本発明の実施形態による二酸化炭素の分離回収方法は、
燃焼排ガス中にミスト形成液を噴霧してミストを形成し、前記燃焼排ガス中に含まれる排ガス成分をこの排ガス成分と前記ミストとの接触生成物として捕集除去する工程と、
前記の捕集除去工程を経た二酸化炭素を含有する燃焼排ガスとアミン化合物を含んでなる二酸化炭素吸収液とを接触させて、前記燃焼排ガスから二酸化炭素を吸収除去する吸収工程と、
二酸化炭素を吸収した前記二酸化炭素吸収液から二酸化炭素を分離して、前記二酸化炭素吸収液を再生する工程とを具備してなり、
前記再生工程で再生した前記二酸化炭素吸収液を前記吸収工程で再利用できるように構成されてなること、を特徴とする。

【0010】

そして、本発明の実施形態による二酸化炭素の分離回収装置は、
排ガス成分の除去器と、
二酸化炭素を含有する燃焼排ガスとアミン化合物を含んでなる二酸化炭素吸収液とを接触させて、前記燃焼排ガスから二酸化炭素を吸収除去する吸収器と、
二酸化炭素を吸収した前記二酸化炭素吸収液から二酸化炭素を分離して、前記二酸化炭素吸収液を再生する再生器とを具備してなり、
前記再生工程で再生した前記二酸化炭素吸収液を前記吸収工程で再利用できるように構成されてなる二酸化炭素の分離回収装置であって、
前記排ガス成分の除去器は、
排ガス成分とミストとの接触空間を内部に有する容器と、
前記接触空間にミスト形成液を噴霧してミストを形成する噴霧装置と、
前記排ガス成分と前記ミストとの接触生成物を捕集する捕集装置と、
前記接触空間に、前記排ガス成分を含有する燃焼排ガスを導入する導入口と、
前記接触空間から、前記排ガス成分の少なくとも一部が除去された燃焼排ガスを導出させる導出口とを具備してなり、かつ前記吸収器への燃焼排ガスの供給路に配置されてなること、を特徴とする。

【0011】

このような本発明の実施形態による二酸化炭素の分離回収装置は、好ましい態様として、前記ミスト形成液が、前記吸収器に供給される二酸化炭素吸収液から取得されるものであるもの、を包含する。

【0012】

このような本発明の実施形態による二酸化炭素の分離回収装置は、好ましい態様として、前記ミスト形成液が、前記吸収器から導出された後に、気液分離器に導入されてそこで液体として分離された液であるもの、を包含する。

【0013】

このような本発明の実施形態による二酸化炭素の分離回収装置は、好ましい態様として、前記ミスト形成液は、前記吸収器から導出された後に、溶液洗浄器に導入されてそこで洗浄され液体として分離されものであるもの、を包含する。

【0014】

このような本発明の実施形態による二酸化炭素の分離回収装置は、好ましい態様として、前記ミスト形成液が、前記再生器から導出された後に、気液分離器に導入されてそこで液体として分離されたものであるもの、を包含する。

【発明の効果】

【0015】

本発明の実施形態による排ガス成分の除去方法および排ガス成分の除去器では、除去器内で容易にかつ確実にミストリッチな状態を作ることができる。このことから、ミストと排ガス成分との接触回数やミスト同士の接触回数が多く、ミストの粒径を肥大化させることができる。従って、本発明の実施形態による排ガス成分の除去方法および排ガス成分の除去装置によれば、燃焼排ガス中に含まれる排ガス成分を効率的に除去することができる。

【0016】

そして、本発明の実施形態による排ガス成分の除去器を、二酸化炭素の分離回収装置に適用した場合には、排ガス成分の分離回収のために使用されるミスト形成液として二酸化炭素吸収液を用いることができて、かつ排ガス成分の捕集除去のために使用された後の溶液も同一の二酸化炭素の分離回収装置において再利用可能である。従って、ミスト形成液を調製するための特別の装置や廃液処理を要することなしに、排ガス成分の捕集除去を二酸化炭素の分離回収に伴なって、同時にかつ容易に低コストで行うことができる。

【0017】

そして、実施形態による二酸化炭素の分離回収方法および二酸化炭素の分離装置では、燃焼排ガス中から排ガス成分が捕集除去されており、従って、二酸化炭素吸収器へのばいじん等の排ガス成分の導入が抑制されていることから、吸収器から排出されるガス中に二酸化炭素吸収液がミストとして混入することが制御されている。このことから、二酸化炭素吸収液およびそこに含まれる成分（例えば、アミン化合物）が装置外部へ放散することが、防止されている。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施形態に係る排ガス成分の除去方法および排ガス成分の除去器の基本的構成を示す概略構成図

【図2】実施形態に係る排ガス成分の除去方法および排ガス成分の除去器が適用された第一の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置の概略構成図

【図3】実施形態に係る排ガス成分の除去方法および排ガス成分の除去器が適用された第二の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置の概略構成図

【図4】実施形態に係る排ガス成分の除去方法およびス成分の除去器が適用された第三の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置の概略構成図第三の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置の概略構成図

【図5】実施形態に係る排ガス成分の除去方法および排ガス成分の除去器が適用された第四の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置の概略構成図

【発明を実施するための形態】

【0019】

〔排ガス成分の除去方法〕
本発明の実施形態による排ガス成分の除去方法は、燃焼排ガス中にミスト形成液を噴霧してミストを形成し、前記燃焼排ガス中に含まれる排ガス成分をこの排ガス成分と前記ミストとの接触生成物として捕集除去すること、を特徴とする。ここで、「排ガス成分」とは、燃料の燃焼過程で生じる各種成分ないし物質を言い、例えば、ばいじん、硫黄酸化物、窒素酸化物等を挙げることができる。

【0020】

このような本発明の実施形態による排ガス成分の除去方法は、好ましい態様として、排ガス成分とミストとの接触生成物が、排ガス成分と燃焼排ガス中に噴霧された複数の前記ミストとの合体による粒径が増大した肥大化ミストであるもの、を包含する。

【0021】

なお、本明細書では、ミスト形成液を噴霧して形成された直後のミストを「一次ミスト」と言い、排ガス成分と燃焼排ガス中に噴霧された複数の前記ミスト（一次ミスト）との合体による粒径が増大した肥大化ミストを「二次ミスト」ということがある。一次ミストは、平均粒径が好ましくは０．０１〜１μｍ、特に好ましくは０．０５〜０．１μｍ、のものであり、二次ミスト（肥大化ミスト）は、平均粒径が好ましくは１０〜１００μｍ、特に好ましくは２０〜５０μｍ、のものである。二次ミストの平均粒径が、１０μｍ未満の場合、除去器でのミスト除去率が大幅に低減してしまうことから好ましくない。ここで、平均粒径とは、投影面積や体積を幾何学的に計算し、球体などの規則的な形状の粒子に換算しなおした幾何学的粒子径のことである。

【0022】

そして、このような本発明の実施形態による排ガス成分の除去方法は、好ましい態様として、ミスト形成液が、水、または二酸化炭素の分離回収装置から取得される二酸化炭素吸収液であるもの、を包含する。ここで、「二酸化炭素吸収液」の好ましい具体例としては、例えば、アミン化合物を含んでなる二酸化炭素吸収液を挙げることができる。

【0023】

このような本発明の実施形態による排ガス成分の除去方法は、好ましい態様として、燃焼排ガス中に温度０〜６０℃、特に好ましくは２０〜４０℃のミスト形成液を噴霧してミストを形成するもの、を包含する。噴霧する際のミスト形成液の温度が６０℃よりも高いときは、形成されたミストが揮発しやすくなって、ミスト肥大化の効率が低下したり、排ガス成分の除去効率が低下することがある。

【0024】

一般的に、燃焼排ガス（例えば、火力発電所や製鉄所などから排出される燃焼排ガス）には、ばいじん、硫黄酸化物、窒素酸化物などの排ガス成分が含まれているが、本発明の実施形態による排ガス成分の除去方法によれば、上記の排ガス成分のうちの少なくとも一種あるいは二種以上を効果的に除去することができる。

【0025】

〔排ガス成分の除去器〕
図１は、上記の本発明の実施形態による排ガス成分の除去方法を実施するのに特に適した排ガス成分の除去器の概要を示すものである。

【0026】

図１に示される排ガス成分の除去器１００は、
排ガス成分とミスト１０２との接触空間１０３を内部に有する容器１０１と、
前記接触空間１０３にミスト形成液１０４を噴霧してミスト１０２を形成する噴霧装置１０５と、
前記排ガス成分と前記ミストとの接触生成物を捕集する捕集装置１０６と、
前記接触空間１０３に、前記排ガス成分を含有する燃焼排ガス３を導入する導入口１０７と、
前記接触空間１０３から、前記排ガス成分の少なくとも一部が除去された燃焼排ガス３’を導出させる導出口１０８とを具備してなるものである。

【0027】

この排ガス成分の除去器１００では、例えば、ばいじん、硫黄酸化物、窒素酸化物などの排ガス成分を含む燃焼排ガス３が、導入口１０７を通して、容器１０１の内部の接触空間１０３に導入されると共に、接触空間１０３にミスト形成液１０４が噴霧装置１０５によって噴霧され、ミスト１０２（一次ミスト）が形成されるようになっている。接触空間１０３では、排ガス成分とミスト１０２（一次ミスト）とが接触するとともに、複数のミスト（一次ミスト１０２）が合体して粒径が増大した肥大化ミスト１０２’（二次ミスト）が形成され、これらの肥大化ミスト１０２’（二次ミスト）ならびに未だ肥大化ミストになっていないミスト１０２（一次ミスト）は、捕集装置１０６によって捕捉されて液化すると共に、これらのミスト中に存在していた排ガス成分も捕集装置１０６によって捕捉／分離される。

【0028】

捕集装置１０６によって捕捉／分離されたミストの液化物および排ガス成分は、流下して容器１０１の底部に移動する。その量が多いときには容器１０１内に貯留されるが、この貯留物を連続的あるいは間欠的に容器１０１から外部に取り出すことによれば、排ガス成分の除去器の運転を長期間にわたって安定的に行うことができる。

【0029】

容器１０１から外部に取り出された排ガス成分を含む液体は、必要に応じて、例えばフィルター１０９によって清澄化した後に、ミスト形成液１０４として再利用したり、他の装置（好ましくは、二酸化炭素の分離回収装置）等に利用することができる。また、フィルター１０９に通すことなく廃棄することができる。捕集装置１０６によって排ガス成分の全部あるいは一部が捕捉除去された後のガスは、導出口１０８を通して除去器１００の外部へと排出される。

【0030】

本発明の実施形態による排ガス成分の除去器１００に、例えば火力発電所や製鉄所などから排出される燃焼排ガス３が導入された場合には、除去器１００から導出口１０７を通して外部へ排出されたガス中には二酸化炭素が含まれるのが通常である。この二酸化炭素の回収を目的として、この除去器１００から排出されたガス３’を二酸化炭素の分離回収装置に導入することができる。

【0031】

容器１０１の外形および接触空間１０３の内部形状等は任意であって、例えば、容器の機械的強度、耐久性、製作の容易性や、設置の容易性等を考慮して適宜定めることができる。好ましいものとしては、断面が円形ないし楕円形である、筒状の容器を挙げることができる。このような容器は、一般にガスの滞留やガス流の偏在化が少ないことから、排ガス成分とミスト１０２（一次ミスト）との接触機会、排ガス成分とミスト１０２（一次ミスト）とミスト１０２（一次ミスト）同士の接触機会が十分であることから、ミスト１０２’（二次ミスト）を効率よく得ることができる。

【0032】

ミストを形成するための噴霧器１０５は、単一の容器１０１に一個または複数個設けることができる。ミスト１０２’（二次ミスト）を効率よく得るためには、複数個の噴霧器１０５を容器１０１の内部を流れる排ガスの流れ方向に沿って連続的に配置することが好ましい。複数個の噴霧器１０５を用いる場合、各噴霧器１０５によって形成されるミスト１０２（一次ミスト）は、その粒径、ミスト形成量、温度に関して同一であっても異なっていてもよい。また、各噴霧器１０５には、同一種類のミスト形成液１０４を供給することができるし、異なる種類のミスト形成液１０４を供給することができる。

【0033】

好ましい噴霧器としては、例えば液圧のみでミストを形成させる一流体噴霧器や、液圧とエアー圧で液とガスと混合させてミストを形成させる二流体噴霧器および超音波を用いた著音波噴霧器等を挙げることができる。この中では、一流体噴霧器が好ましい。

【0034】

捕集装置１０６の好ましい具体例としては、例えばデミスター、ミストセパレータ、およびミストエリミネータ等を挙げることができる。この中では、特にデミスターが好ましい。デミスターの材質、厚さ、開口径、密度等は、例えば排ガス成分の具体的種類、存在量、流通する排ガス量や流速、圧力、ミスト量等に応じて適宜定めることができる。また、容器１０１の内部には、１つの捕集装置１０６を設けることができるし、また、同一種類または異なる種類の捕集装置１０６を同一の容器１０１に複数配置することができる。

【0035】

導入口１０７および導出口１０８は、容器１０１内部を排ガスが流通できるように、それぞれ少なくとも１つずつ設けることができる。また、１つの容器１０１に、それぞれ複数設けることができる。例えば、外形がＹ字型の容器１０１を用意し、この容器の２つの突端部にそれぞれ導入口１０７を設け、それぞれの導入口１０７から導入した燃焼排ガスにミスト１０２（一次ミスト）を噴霧した後、これらをＹ字型の容器１０１の内部で更にミスト１０２を噴霧しつつ合流させるようにすれば、ミスト１０２’（二次ミスト）をより効率よく得ることができる場合がある。

【0036】

〔二酸化炭素の分離回収方法〕
本発明の実施形態による二酸化炭素の分離回収方法は、
燃焼排ガス中にミスト形成液を噴霧してミストを形成し、前記燃焼排ガス中に含まれる排ガス成分をこの排ガス成分と前記ミストとの接触生成物として捕集除去する工程（Ａ）と、
前記の捕集除去工程（Ａ）を経た二酸化炭素を含有する燃焼排ガスと、二酸化炭素吸収液とを接触させて、前記燃焼排ガスから二酸化炭素を吸収除去する吸収工程（Ｂ）と、
二酸化炭素を吸収した前記二酸化炭素吸収液から二酸化炭素を分離して、前記二酸化炭素吸収液を再生する工程（Ｃ）とを具備してなり、
前記再生工程（Ｃ）で再生した前記二酸化炭素吸収液を前記吸収工程（Ｂ）で再利用できるように構成されてなること、を特徴とする。

【0037】

ここで、捕集除去工程（Ａ）は、上述した本発明の実施形態による排ガス成分の除去方法と同様のものである。従って、本発明の実施形態による二酸化炭素の分離回収方法は、上記の「吸収工程（Ｂ）」および「再生工程（Ｃ）」に「捕集除去工程（Ａ）」を付加し、この捕集除去工程（Ａ）を経たガス（即ち、排ガス成分が除去されたガス）中の二酸化炭素が吸収工程（Ｂ）で吸収除去される、二酸化炭素の分離回収方法と捉えることができる。

【0038】

ここで、本発明の実施形態による二酸化炭素の分離回収方法は、上記の工程（Ａ）〜（Ｃ）のみからなる方法に限定されることはなく、上記の工程（Ａ）〜（Ｃ）に加えて他の工程を具備してなる二酸化炭素の分離回収方法をも包含する。

【0039】

そのような他の工程の特に好ましい具体例としては、例えば、図２〜３、図５ならびに〔二酸化炭素の分離回収装置〕の<<第二の実施形態>>において詳述する「吸収気液分離器２０」で行なうことができる、吸収器１から排出されたガス４に対して行われる気液分離工程を挙げることができ、
他の好ましい具体例としては、図４ならびに〔二酸化炭素の分離回収装置〕の<<第三の実施形態>>において詳述する「溶液洗浄機２４」によって行なうことができる、吸収器１から排出されたガス４に対して行われる気液分離工程を挙げることができ、
他の好ましい具体例としては、図２〜３、図５ならびに〔二酸化炭素の分離回収装置〕の<<第一の実施形態>>および<<第四の実施形態>>において詳述する「再生気液分離器１３」によって行なうことができる気液分離工程を挙げることができる。

【0040】

〔二酸化炭素の分離回収装置〕
図２は、本発明による実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置の基本構成を示す概略構成図である。
この図２に示される二酸化炭素の分離回収装置は、
排ガス成分の除去器１００と、
二酸化炭素を含有する燃焼排ガス３と二酸化炭素吸収液とを接触させて、前記燃焼排ガスから二酸化炭素を吸収除去する吸収器１と、
二酸化炭素を吸収した前記二酸化炭素吸収液から二酸化炭素を分離して、前記二酸化炭素吸収液を再生する再生器９とを具備してなり、
前記再生器９で再生した前記二酸化炭素吸収液を前記吸収器１で再利用できるように構成されてなる二酸化炭素の分離回収装置であって、
前記排ガス成分の除去器１００は、
排ガス成分とミスト１０２との接触空間１０３を内部に有する容器１０１と、
前記接触空間１０３にミスト形成液１０４を噴霧してミスト１０２を形成する噴霧装置１０５と、
前記排ガス成分と前記ミスト１０２との接触生成物を捕集する捕集装置１０６と、
前記接触空間１０３に、前記排ガス成分を含有する燃焼排ガスを導入する導入口１０７と、
前記接触空間１０３から、前記排ガス成分の少なくとも一部が除去された燃焼排ガスを導出させる導出口１０８とを具備してなるものである。かつ、この除去器１００は、前記吸収器１への燃焼排ガスの供給路に設置されてなるものである。

【0041】

ここで、除去器１００は、上述した本発明の実施形態による排ガス成分の除去器１００と同様のものである。従って、本発明の実施形態による二酸化炭素の分離回収装置は、「吸収器」および「再生器」に上記の「除去器」を付加し、この除去器を経たガス（即ち、排ガス成分が除去されたガス）を吸収器に供給する二酸化炭素の分離回収装置と捉えることができる。

【0042】

１つの吸収器１には、排ガス成分の除去器１００を１個または複数個接続することができる。複数の除去器１００を接続する場合、それらは並列的に接続することができるし、また直列的に接続することができる。

【0043】

＜二酸化炭素の分離回収装置の具体例＞
本発明による実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置は、必須の構成である除去器１００、吸収器１および再生器９に加えて、例えば、二酸化炭素吸収液の放散防止ならびに二酸化炭素の分離回収をより確実にかつ効率的に行うために、例えば、図１〜図５に示される各種の装置ないし構成等を必要に応じて具備することができる。ここで、図２〜５に示される二酸化炭素の分離回収装置における排ガス成分の除去器１００としては、前述および図１に示される排ガス成分の除去器１００を用いることができる。

【0044】

<<第一の実施形態>>
本発明の第一の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置は、除去器１００の噴霧装置１０５に供給されるミスト形成液１０４を、図２に示されるように、吸収器１に供給される二酸化炭素吸収液５から取得するものである。

【0045】

以下にその詳細を説明する。
例えば、火力発電所や製鉄所などから排出された、例えばばいじん、硫黄酸化物、窒素酸化物などの排ガス成分ならびに二酸化炭素を含有する燃焼排ガス３は、排ガス成分の除去器１００において前記排ガス成分が除去された後、吸収器１の下部に導入され、一方、吸収器１の上部からは、ＣＯ_２リーン吸収液（即ち、吸収された二酸化炭素量が低くて、二酸化炭素吸収能力が高い二酸化炭素吸収液）５が導入される。吸収器１に導入された燃焼排ガス３’とＣＯ_２リーン吸収液５とを、充填材を備えた二酸化炭素吸収部２にて気液接触させることで、前記燃焼排ガス３’に含まれる二酸化炭素がＣＯ_２リーン吸収液５に吸収される。

【0046】

上記の気液接触後、前記燃焼排ガス３’は、吸収器１の上段に流れ、一方、ＣＯ_２リーン吸収液５は、二酸化炭素を吸収しつつ吸収器１の下段に流れていく。

【0047】

吸収器１の下部に溜まったＣＯ_２リッチ吸収液（即ち、二酸化炭素吸収処理に付されて、吸収された二酸化炭素量が多い、二酸化炭素吸収液）６は、吸収リッチ液移送ポンプ７によって再生熱交換器８に送られて、そこで再生器９から送られてきた温度の高いＣＯ_２リーン吸収液５と熱交換された後、再生器９の上部に導入され、再生器９の内部で二酸化炭素を放出しながら下部へと落下して、次第にＣＯ_２リーン吸収液５へ変換されていく。この再生器９の下部に溜まったＣＯ_２リーン吸収液５は、再生器リボイラー１１に送られて加熱されることによって蒸気となり、再生器９の下部に導入される。

【0048】

再生器９に導入された吸収リッチ吸収液６と、ＣＯ_２リーン吸収液５の蒸気とは、充填材を備えた二酸化炭素放出部１０にて気液接触／熱交換をすることで吸収リッチ液６に含まれる二酸化炭素を放出し、放出された二酸化炭素を含んだガスは再生器９の上段に流れ、一方、二酸化炭素を放出したＣＯ_２リーン吸収液５は下段に流れていく。

【0049】

再生器９の上部から流れ出たガスは、再生凝縮液冷却器１５で冷却され、再生気液分離器１３にて、二酸化炭素ガス１４と再生凝縮液２２とに分離される。

【0050】

一方、再生器９の下部から取り出されたＣＯ_２リーン吸収液５は、再生熱交換器８を流れてリーン液冷却器１６にて所定の温度に冷却された後、吸収器１の上部に送られて、吸収器１で二酸化炭素の吸収に再利用できるように構成されている。

【0051】

この第一の実施形態において、除去器１００の噴霧装置１０５に供給されるミスト形成液１０４は、吸収器１に供給される二酸化炭素吸収液５から取得されるものである。すなわち、吸収器１に導入される前のＣＯ_２リーン吸収液５の一部が除去器１００において噴霧されるミスト形成液１０４として利用されるものである。このような、吸収器１に導入される前のＣＯ_２リーン吸収液５は、例えば再生熱交換器８およびリーン液冷却器１６にて冷却されているので、一般に除去器１００に噴霧されるミスト形成液１０４として適切な温度（即ち、０〜６０℃）であることが多いことから好ましい。

【0052】

なお、第一の実施形態においては、吸収器１に供給される二酸化炭素吸収液５の量は、ミスト形成液１０４として利用される分だけ減少することになる。しかし、ミスト形成液１０４は二酸化炭素吸収液５と同様に低温のＣＯ_２リーン吸収液であることから、除去器１００においても燃焼排ガスから二酸化炭素の吸収が行なわれる場合がある。このような場合、吸収器１に供給される二酸化炭素吸収液５の量がミスト形成液１０４分だけ減少したとしても、それを補填するように、吸収器１に導入される二酸化炭素量は予め除去器１００において減少されているので、吸収器１の上部から排出されるガス４は依然として適切に二酸化炭素が除去されているものである。

【0053】

除去器１００から取り出された排ガス成分を含む液体は、必要に応じて、例えばフィルター１０９によって固体微粒子などを除去した後、吸収器１から流出した吸収リッチ液６と合流させることができ、そして、二酸化炭素の分離回収のための二酸化炭素吸収液５として再利用可能なものである。

【0054】

このような第一の実施形態の二酸化炭素の分離回収装置では、除去器１００において燃焼排ガス中から排ガス成分が捕集除去されていて、従って吸収器１への排ガス成分の導入が防止されていることから、吸収器１の上部から排出される二酸化炭素除去ガス中に、二酸化炭素吸収液がミストとして混入することが制御されている。このことから、二酸化炭素吸収液およびそこに含まれる成分（例えば、アミン化合物）が装置外部へ放散することが防止されている。

【0055】

そして、排ガス成分の分離回収のために使用されるミスト形成液は、二酸化炭素の分離回収装置から容易に取得できるものであり、かつ排ガス成分の捕集除去のために使用された後の液体も同一の二酸化炭素の分離回収装置において再利用可能なものである。従って、ミスト形成液を調製するための特別の装置や廃液処理を要することなしに、排ガス成分の捕集除去を二酸化炭素の分離回収に伴なって、同時にかつ容易に行うことができる。

【0056】

<<第二の実施形態>>
図３は、第二の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置の概要を示すものである。
この第二の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置は、除去器１００の噴霧装置１０５に供給されるミスト形成液１０４として、吸収器１から導出された後に気液分離器２０に導入されてそこで液体として分離された液２１を利用するものである。

【0057】

吸収器１の最上部から排出されたガス４の中には、二酸化炭素を除去された排ガスと吸収器デミスターをすり抜けた数ミクロン以下のミスト状の水溶液が含まれる。このため、排ガスを吸収凝縮液冷却器１９で十分に冷した後に、吸収気液分離器２０にて水分除去排ガス２３と吸収凝縮液２１とに分離する。

【0058】

第二の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置では、この吸収凝縮液２１をミスト形成液１０４として利用するものである。このとき、吸収気液分離器２０で生じた吸収凝縮液２１の量が、必要とされるミスト形成液１０４の量よりも多いとき、その余剰分は吸収器１に導入することができる。

【0059】

なお、ミスト形成液１０４として吸収凝縮液２１を用いること以外は第一の実施形態と同様の除去器１００ならびに二酸化炭素の分離回収装置を、この第二の実施形態においても採用することができる。

【0060】

このような第一の実施形態の二酸化炭素の分離回収装置では、除去器１００において燃焼排ガス中から排ガス成分が捕集除去されていて、従って吸収器１への排ガス成分の導入が防止されていることから、吸収器１の上部から排出される二酸化炭素除去ガス中に、二酸化炭素吸収液がミストとして混入することが制御されている。このことから、二酸化炭素吸収液およびそこに含まれる成分（例えば、アミン化合物）が装置外部へ放散することが防止されている。

【0061】

そして、排ガス成分の分離回収のために使用されるミスト形成液は、二酸化炭素の分離回収装置から容易に取得できるものであり、かつ排ガス成分の捕集除去のために使用された後の液体も同一の二酸化炭素の分離回収装置において再利用可能なものである。従って、ミスト形成液を調製するための特別の装置や廃液処理を要することなしに、排ガス成分の捕集除去を二酸化炭素の分離回収に伴なって、同時にかつ容易に行うことができる。

【0062】

<<第三の実施形態>>
図４は、第三の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置の概要を示すものである。
この第三の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置は、除去器１００の噴霧装置１０５に供給されるミスト形成液１０４として、吸収器１から導出された後に、溶液洗浄器２４に導入されて、そこで洗浄され液体として分離された二酸化炭素吸収液２６を利用するものである。

【0063】

吸収器１の上部から導出されたガス４の中には、二酸化炭素を除去されたガスと吸収器デミスターをすり抜けた数ミクロン以下のミスト状の溶液が含まれる。

【0064】

このため、このミストを含有したガスを溶液洗浄器２４に流すことで、数ミクロンのミスト量を更に低減させることができる。この溶液洗浄器２４では、溶液洗浄液２５として水を用い、これを溶液洗浄器２４の上部へ導入し、溶液洗浄器２４の内部において吸収器１の上部から導出されたガス４およびこのガス中に含まれるミストと接触させることで、ガス４の洗浄およびミストが回収される。溶液洗浄液２５には外部の純水を用いることが一般的である。また、純水２５’は、除去器１００の噴霧装置１０５に供給されるミスト形成液１０４の一部として用いることができる。

【0065】

溶液洗浄器２４では、その下部から取り出した洗浄後の二酸化炭素吸収液２６を、洗浄液移送ポンプ２７および洗浄液熱交換器２８を経て、溶液洗浄器２４の上部に導入して循環させ、洗浄後の溶液２６中の溶液濃度が高くなった場合、吸収リーン溶液緩衝タンク１７に戻し再利用する運営方法が通常であるが、この第三の実施形態では、ミスト形成液１０４として再利用することで、装置からの排水量の低減を可能にする。

【0066】

この第三の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置では、この溶液洗浄器２４から取得された洗浄後の溶液２６をミスト形成液１０４として利用するものである。

【0067】

なお、ミスト形成液１０４として洗浄後の溶液２６を用いること以外は第一の実施形態と同様の除去器１００ならびに二酸化炭素の分離回収装置を、この第三の実施形態においても採用することができる。

【0068】

このような第三の実施形態の二酸化炭素の分離回収装置では、除去器１００において燃焼排ガス中から排ガス成分が捕集除去されていて、従って吸収器１への排ガス成分の導入が防止されていることから、吸収器１の上部から排出される二酸化炭素除去ガス中に、二酸化炭素吸収液がミストとして混入することが制御されている。このことから、二酸化炭素吸収液およびそこに含まれる成分（例えば、アミン化合物）が装置外部へ放散することが防止されている。

【0069】

そして、排ガス成分の分離回収のために使用されるミスト形成液は、二酸化炭素の分離回収装置から容易に取得できるものであり、かつ排ガス成分の捕集除去のために使用された後の液体も同一の二酸化炭素の分離回収装置において再利用可能なものである。従って、ミスト形成液を調製するための特別の装置や廃液処理を要することなしに、排ガス成分の捕集除去を二酸化炭素の分離回収に伴なって、同時にかつ容易に行うことができる。

【0070】

<<第四の実施形態>>
図５は、第四の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置の概要を示すものである。
この本発明による第四の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置は、除去器１００に供給されるミスト形成液１０４として、再生器９から導出された後に、気液分離器１３に導入されてそこで液体として分離された溶液２２を利用するものである。

【0071】

再生器９の上部から排出された二酸化炭素ガスには、二酸化炭素ガスと溶液水蒸気が含まれる。このため、この二酸化炭素ガスを再生凝縮液冷却器１５にて十分に冷した後に、再生気液分離器１３にて二酸化炭素ガス１４と再生凝縮液２２に分離する。

【0072】

第四の実施形態に係る二酸化炭素の分離回収装置では、再生凝縮液２２をミスト形成液１０４として利用するものである。再生気液分離器１３で生じた再生凝縮液２２の量が、必要とされるミスト形成液１０４の量よりも多いとき、その余剰分は再生器９に導入することができる。

【0073】

なお、ミスト形成液１０４として吸収凝縮液２２を用いること以外は、第一の実施形態と同様の除去器１００ならびに二酸化炭素の分離回収装置を、第四の実施形態においても採用することができる。

【0074】

このような第四の実施形態の二酸化炭素の分離回収装置では、除去器１００において燃焼排ガス中から排ガス成分が捕集除去されていて、従って吸収器１への排ガス成分の導入が防止されていることから、吸収器１の上部から排出される二酸化炭素除去ガス中に、二酸化炭素吸収液がミストとして混入することが制御されている。このことから、二酸化炭素吸収液およびそこに含まれる成分（例えば、アミン化合物）が装置外部へ放散することが防止されている。

【0075】

そして、排ガス成分の分離回収のために使用されるミスト形成液は、二酸化炭素の分離回収装置から容易に取得できるものであり、かつ排ガス成分の捕集除去のために使用された後の液体も同一の二酸化炭素の分離回収装置において再利用可能なものである。従って、ミスト形成液を調製するための特別の装置や廃液処理を要することなしに、排ガス成分の捕集除去を二酸化炭素の分離回収に伴なって、同時にかつ容易に行うことができる。

【0076】

以上、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す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、変更あるいは付加等を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。

【符号の説明】

【0077】

１…吸収器、２…二酸化炭素吸収部、３…燃焼廃ガス、４…二酸化炭素除去排ガス、５…ＣＯ_２リーン吸収液、６…吸収リッチ液、７…吸収リッチ液移送ポンプ、８…再生熱交換器、９…再生器、１０…二酸化炭素放出部、１１…再生器リボイラー、１２…再生凝縮液ポンプ、１３…再生気液分離器、１４…二酸化炭素ガス、１５…再生凝縮液冷却器、１６…ＣＯ_２リーン吸収液冷却器、１７…ＣＯ_２リーン吸収液緩衝タンク、１８…ＣＯ_２リーン吸収液移送ポンプ、１９…吸収凝縮液冷却器、２０…吸収気液分離器、２１…吸収凝縮液、２２…再生凝縮液、２３…水分除去排ガス、２４…溶液洗浄器、２５…溶液洗浄液、２６…洗浄後の溶液、２７…洗浄液移送ポンプ、２８…洗浄液熱交換器、２９…水分除去排ガス、３０…溶液洗浄部、１００…除去器、１０１…容器、１０２…一次ミスト、１０２’…二次ミスト、１０３…接触空間、１０４…ミスト形成液、１０５…噴霧装置、１０６…捕集装置、１０７…導入口、１０８…導出口、１０９…フィルター

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】