6882076 二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法

(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】6882076

(24)【登録日】2021年5月10日

(45)【発行日】2021年6月2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方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/62 20060101AFI20210524BHJP

   B01D 53/78 20060101ALI20210524BHJP

   B01D 53/96 20060101ALI20210524BHJP

   B01D 53/14 20060101ALI20210524BHJP

   C02F 1/44 20060101ALI20210524BHJP

   C01B 32/50 20170101ALI20210524BHJP

【ＦＩ】

   B01D53/62ZAB

   B01D53/78

   B01D53/96

   B01D53/14 220

   C02F1/44 A

   C02F1/44 D

   C01B32/50

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-106611(P2017-106611)

(22)【出願日】2017年5月30日

(65)【公開番号】特開2018-202274(P2018-202274A)

(43)【公開日】2018年12月27日

【審査請求日】2020年1月27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】100124372

【弁理士】

【氏名又は名称】山ノ井 傑

(72)【発明者】

【氏名】茂庭 忍

(72)【発明者】

【氏名】程塚 正敏

(72)【発明者】

【氏名】長野 敬太

(72)【発明者】

【氏名】加藤 康博

(72)【発明者】

【氏名】宇田津 満

(72)【発明者】

【氏名】北村 英夫

【審査官】 長谷部 智寿

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２０８５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０４３１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７９５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１５７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０２５０５９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−１２５４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０６９２０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ５３／１４−５３／１８

Ｂ０１Ｄ ５３／３４−５３／８５

Ｂ０１Ｄ ５３／７８

Ｂ０１Ｄ ５３／９６

Ｂ０１Ｄ ６１／００−７１／８２

Ｃ０１Ｂ ３２／５０

Ｃ０２Ｆ １／３２

Ｃ０２Ｆ １／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼排ガス中の二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収部と、
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と、
前記吸収部から排出された吸収部排出ガスに随伴する前記吸収液を放散抑制液により回収する放散抑制部と、
前記放散抑制部に前記放散抑制液を供給し、前記放散抑制部から前記放散抑制液を回収し、前記放散抑制液を排液として排出する放散抑制液保持部と、
前記排液から前記吸収液に由来する不純物を分離する排液分離膜を有し、前記排液分離膜により前記不純物が低減された前記排液である生産液を前記放散抑制液として供給する排液分離部と、
前記再生部から排出された再生部排出ガスから所定の成分を除去するガス精製部と、
前記ガス精製部から排出され前記所定の成分を含む精製部排液を、前記排液分離部に供給する排液供給流路と、
を備える二酸化炭素回収システム。

【請求項2】

前記排液中の固形物をろ過により除去し、前記固形物が除去された前記排液を前記排液分離部に供給する排液ろ過部をさらに備える、請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項3】

前記排液を殺菌し、殺菌された前記排液を前記排液分離部に供給する殺菌部をさらに備える、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】

前記排液分離部は、前記排液を前記排液分離膜を通過させず前記不純物を濃縮した濃縮液を排出するよう構成されており、
前記濃縮液を熱処理により浄化する加熱浄化部をさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項5】

前記排液、前記生産液、および前記濃縮液の少なくともいずれかの物理量を計測する１台以上の計測器と、
前記１台以上の計測器により計測された前記物理量に基づいて、前記排液の処理を制御をする制御部と、
を備える請求項４に二酸化炭素回収システム。

【請求項6】

前記排液に酸性ガスを供給し、前記酸性ガスが供給された前記排液を前記排液分離部に供給する酸性ガス供給部をさらに備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項7】

吸収部にて、燃焼排ガス中の二酸化炭素を吸収液に吸収させ、
再生部にて、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、
放散抑制部にて、前記吸収部から排出された吸収部排出ガスに随伴する前記吸収液を放散抑制液により回収し、
放散抑制液保持部から前記放散抑制部に前記放散抑制液を供給し、前記放散抑制部から前記放散抑制液保持部に前記放散抑制液を回収し、前記放散抑制液保持部から前記放散抑制液を排液として排出し、
前記排液から前記吸収液に由来する不純物を排液分離膜により分離し、前記排液分離膜により前記不純物が低減された前記排液である生産液を前記放散抑制液として供給し、
ガス精製部にて、前記再生部から排出された再生部排出ガスから所定の成分を除去し、
前記ガス精製部から排出され前記所定の成分を含む精製部排液を、排液供給流路を介して前記排液分離膜に供給する、
ことを備える二酸化炭素回収方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、火力発電所などの燃焼システムから排出される排ガス（燃焼排ガス）中の二酸化炭素成分は、地球温暖化の一因とされており、二酸化炭素成分の排出量の削減や、二酸化炭素成分の回収が求められている。排ガス中の二酸化炭素成分を湿式で回収する湿式回収方法として、アルカノールアミン水溶液に類する吸収液を用いた化学吸収法が広く知られている。

【0003】

このような化学吸収法を採用する二酸化炭素回収システムは、一般に吸収部と再生部とを備えている。吸収部では、排ガスと吸収液とを接触させることにより、排ガス中の二酸化炭素を吸収液中に溶解させ、排ガスから二酸化炭素を除去する。二酸化炭素を吸収した吸収液（リッチ液）は、吸収部から排出され、再生部での加熱再生操作により高濃度の二酸化炭素を放出する。二酸化炭素を放出した吸収液（リーン液）は、再び二酸化炭素を吸収可能な再生済みの吸収液として、再生部から吸収部に送られる。このようにして、吸収液が吸収部と再生部との間を循環し、繰り返し再利用される。

【0004】

ここで、吸収部内で排ガスと吸収液が接触すると、排ガス中の二酸化炭素が吸収液により吸収されると共に、吸収液の一部が排ガスに随伴して吸収部から放出されることが知られている。排ガスに随伴する吸収液成分が大気中に放散されるのを抑制するため、洗浄水により排ガスを洗浄する排ガス洗浄部（放散抑制部）を吸収部の後段に配置し、吸収液成分が二酸化炭素回収システムから漏洩することを抑制することが考えられる。排ガスから吸収液成分を回収した洗浄水は、洗浄水として再利用されるか、排水として廃棄される。

【0005】

また、再生部から放出される高濃度の二酸化炭素ガスも、吸収液成分を随伴することが知られている。この二酸化炭素ガスの冷却等により、二酸化炭素ガスと共に放出された水蒸気が凝縮し、吸収液成分を含む凝縮水が排水として発生する。

【0006】

このように、排ガス洗浄部や再生部では、洗浄水の排水や、凝縮水としての排水が発生する。一方で、二酸化炭素回収システムでは、排ガス洗浄部で使用する洗浄水を補給するための補給水が必要となる。そこで、吸収液を含有する排水を蒸発させたのち凝縮させて凝縮水を生成し、この凝縮水を補給水として再利用する技術が知られている。以下、この凝縮水を再利用凝縮水と呼ぶ。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第５３７１７３４号公報

【特許文献2】特許第５３５１７２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記の再利用凝縮水を生成する場合、蒸発時の熱操作により吸収液成分の熱劣化や加熱酸化が起こる可能性がある。この場合、吸収液成分から揮発性有機成分が生成され、これが再利用凝縮水に混入する可能性がある。このような再利用凝縮水を補給水として再利用すると、揮発性有機成分が環境中に放出されるおそれがある。

【0009】

また、補給水の水質を酸性として放散抑制部で利用する場合、補給水の水質の調整のため、酸性薬液を消費することが問題となる。

【0010】

そこで、本発明の実施形態は、吸収部から排出されたガスから吸収液を回収するための放散抑制液を効率的に供給および使用することが可能な二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

一の実施形態によれば、二酸化炭素回収システムは、燃焼排ガス中の二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収部と、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と、前記吸収部から排出された吸収部排出ガスに随伴する前記吸収液を放散抑制液により回収する放散抑制部とを備える。前記システムはさらに、前記放散抑制部に前記放散抑制液を供給し、前記放散抑制部から前記放散抑制液を回収し、前記放散抑制液を排液として排出する放散抑制液保持部を備える。前記システムはさらに、前記排液から前記吸収液に由来する不純物を分離する排液分離膜を有し、前記排液分離膜により前記不純物が低減された前記排液である生産液を前記放散抑制液として供給する排液分離部を備える。

【発明の効果】

【0012】

本発明の実施形態によれば、放散抑制液を効率的に使用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態の二酸化炭素回収システムの構成を示す模式図である。

【図2】第２実施形態の二酸化炭素回収システムの構成を示す模式図である。

【図3】第３実施形態の二酸化炭素回収システムの構成を示す模式図である。

【図4】第４実施形態の二酸化炭素回収システムの構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１から図４では、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0015】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の二酸化炭素回収システムの構成を示す模式図である。

【0016】

本実施形態の二酸化炭素回収システムは、吸収部１１と、放散抑制部１２と、リッチ液流路１３と、熱交換器１４と、再生部１５と、再生部加熱器１６と、ガス精製部１７と、リーン液流路１８と、補給水供給部２１と、放散抑制液保持部の一例である放散抑制水貯槽２２と、第１バルブ２３と、第２バルブ２４と、排液ろ過部の一例である排水ろ過部２５と、殺菌部２６と、排液分離部の一例である排水分離部２７と、加熱浄化部２８とを備えている。排水分離部２７は、排液分離膜の一例である排水分離膜２７ａと、入口部２７ｂと、第１出口部２７ｃと、第２出口部２７ｄとを備えている。

【0017】

吸収部１１は、火力発電所などの燃焼システムから供給された燃焼排ガス１中の二酸化炭素を化学吸収法により除去する。具体的には、吸収部１１は、燃焼排ガス１と吸収液とを接触させることにより、燃焼排ガス１中の二酸化炭素を吸収液に吸収させ、燃焼排ガス１から二酸化炭素を除去する。その結果、二酸化炭素が除去された燃焼排ガス１が、吸収部排出ガス２として吸収部１１から排出される。燃焼排ガス１や吸収液の具体例については後述する。

【0018】

吸収部排出ガス２は、吸収液成分を随伴しているため、吸収部１１の後段に配置された放散抑制部１２に導入される。放散抑制部１２は、放散抑制水（洗浄水）により吸収部排出ガス２を洗浄することで、吸収部排出ガス２に随伴する吸収液成分を放散抑制水により回収する。吸収部排出ガス２は、吸収部排出ガス２と放散抑制水との気液接触により洗浄される。その結果、吸収液成分が除去された吸収部排出ガス２が、処理済みガス３として放散抑制部１２から排出される。放散抑制水は、水以外の液体に置き換えてもよい。

【0019】

一方、吸収部１１は、二酸化炭素を吸収した吸収液（リッチ液）をリッチ液流路１３に排出する。この吸収液は、リッチ液流路１３上の熱交換器１４を介して再生部１５に供給される。

【0020】

再生部１５では、再生部加熱器１６にて吸収液が加熱されて水蒸気や二酸化炭素ガスが発生し、水蒸気や二酸化炭素ガスが再生部１５に戻され、水蒸気や二酸化炭素の熱で再生部１５内の吸収液が加熱される。その結果、再生部１５内の吸収液から二酸化炭素ガスや水蒸気が放出され、これらの二酸化炭素ガスや水蒸気が、再生部排出ガス４として再生部１５から排出される。

【0021】

再生部排出ガス４は、吸収液成分を随伴しているため、再生部１５の後段に配置されたガス精製部１７に導入される。ガス精製部１７は、再生部排出ガス４を冷却することで、再生部排出ガス４中の水蒸気を凝縮させ、これにより再生部排出ガス４から吸収液成分も除去する。その結果、水蒸気や吸収液成分が除去された再生部排出ガス４が、回収二酸化炭素ガス５としてガス精製部１７から排出される。さらに、吸収液成分を含有する凝縮水が、精製部排水６としてガス精製部１７から排出される。

【0022】

一方、再生部１５は、二酸化炭素を放出した吸収液（リーン液）をリーン液流路１８に排出する。この吸収液は、リーン液流路１８上の熱交換器１４を介して吸収部１１に供給される。熱交換器１４では、吸収部１１から再生部１５に流れるリッチ液が、再生部１５から吸収部１１に流れるリーン液の熱により加熱される。

【0023】

また、上述の放散抑制水は、符号７で示すように、補給水供給部２１または放散抑制水貯槽２２から放散抑制部１２に供給される。補給水供給部２１は、清浄な水である補給水を放散抑制水として放散抑制部１２に供給する。一方、放散抑制水貯槽２２は、符号８で示すように、放散抑制部１２から排出された放散抑制水を貯めるための槽であり、放散抑制水貯槽２２に貯まった水を放散抑制水として放散抑制部１２に供給する。放散抑制部１２から排出される放散抑制水は、放散抑制部１２で回収した吸収液成分を含有している。補給水供給部２１および放散抑制水貯槽２２から放散抑制部１２に供給された放散抑制水は、いずれも放散抑制水貯槽２２に回収される。

【0024】

第１バルブ２３は、放散抑制水貯槽２２から放散抑制部１２に向かう流路に設けられている。補給水供給部２１のみから放散抑制水を供給する際には、第１バルブ２３が閉鎖される。放散抑制水貯槽２２のみから放散抑制水を供給する際や、補給水供給部２１および放散抑制水貯槽２２から放散抑制水を供給する際には、第１バルブ２３が開放される。

【0025】

第２バルブ２４は、放散抑制水貯槽２２中の放散抑制水を排水として排出する流路に設けられている。第２バルブ２４が開放されると、放散抑制水貯槽２２中の放散抑制水が排水として排水ろ過部２５に供給される。

【0026】

この排水は、排水ろ過部２５および殺菌部２６を通過した後、排水分離膜２７ａによる処理対象となる被処理水として排水分離部２７の入口部２７ｂに供給される。排水分離部２７の第１出口部２７ｃから排出される生産水は放散抑制水貯槽２２などに送られ、排水分離部２７の第２出口部２７ｄから排出される濃縮水は加熱浄化部２８に送られる。排水ろ過部２５、殺菌部２６、排水分離部２７、および加熱浄化部２８の詳細は後述する。

【0027】

次に、本実施形態の二酸化炭素回収システムの詳細について説明する。

【0028】

上述のように、吸収部１１は、燃焼排ガス１中の二酸化炭素を吸収液（化学吸収液）に吸収させ、燃焼排ガス１から二酸化炭素を除去する。燃焼排ガス１の例は、化石燃料ガスや、ごみ焼却ガス、汚泥焼却ガスなどである。吸収液の例は、アルカノールアミン類、環状アミン類、ジアミン類など、二酸化炭素回収に適用可能なアミン吸収液である。吸収液の成分は、化学的安定性、二酸化炭素回収能、再生能、経済性に優れた成分から選定することができ、必要に応じて、複数成分を含む混合液（水溶液）を吸収液として用いることもできる。吸収部１１での吸収液と燃焼排ガス１との接触処理方法については、既知の技術を用いることができる。

【0029】

吸収部排出ガス（脱二酸化炭素ガス）２は、放散抑制部１２に供給され、吸収部排出ガス２に随伴する吸収液成分が放散抑制水により除去される。この吸収液成分を吸収した放散抑制水は、放散抑制水貯槽２２に回収される。なお、回収される放散抑制水の性状や発生量に応じて、放散抑制水貯槽２２を分割槽として構成してもよいし、補給水の供給量を調整する手段を二酸化炭素回収システムに設けてもよい。放散抑制水貯槽２２内の放散抑制水は、第２バルブ２４を介して排水として排出され、排水ろ過部２５に導入される。

【0030】

排水ろ過部２５は、排水中の固形物をろ過により除去し、固形物が除去された排水を殺菌部２６に排出する。排水ろ過部２５は、排水に含まれる固形物を除去可能な既知のろ過技術で構成することができるが、ＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand）成分を含む排水中に発生する微生物由来の固形分類を除去できるよう構成することが望ましい。排水ろ過部２５は例えば、ＭＦ（精密ろ過）膜とＵＦ（限外ろ過）膜とで構成することや、異種膜の直列多段プロセスを行うよう構成することや、同一膜の並列処理を行うよう構成することなどが望ましい。また、排水ろ過部２５は、排水ろ過部２５の運転状態を確認する計測装置や制御装置、ろ過用の膜を洗浄するための薬液供給装置や逆洗浄機構などを備えていることが望ましい。

【0031】

殺菌部２６は、排水ろ過部２５からの排水を殺菌し、殺菌された排水を排水分離部２７に供給する。殺菌部２６は、排水分離部２７での微生物類の繁殖を抑制するために設けられている。殺菌部２６中の排水は排水ろ過部２５から供給されるため、微生物由来の固形分類が殺菌部２６の殺菌効果を低減することを抑制することができる。殺菌部２６は、紫外線照射装置や低温殺菌法などの既知の技術で構成することができる。

【0032】

排水分離部２７は、排水（被処理水）から吸収液に由来する不純物を分離する排液分離膜２７ａを有している。吸収液に由来する不純物の例は、アルカノールアミン類などの吸収液成分や、吸収液成分から生成された化学物質である。排水分離部２７は、排水の加熱ではなく排水の膜処理により不純物を分離するため、吸収液成分の熱劣化、加熱酸化、分解、変質などを抑制することができる。

【0033】

殺菌部２６からの排水は、被処理水として入口部２７ｂから排水分離部２７内に導入され、排水分離膜２７ａに供給される。被処理水が排水分離膜２７ａを通過する際、被処理水中の不純物の多くは、排水分離膜２７ａを通過できないか、排水分離膜２７ａにより吸着される。排水分離部２７では、被処理水の一部が排水分離部２７を通過して、不純物が被処理水よりも低減された生産水となり、第１出口部２７ｃから生産水が排出される。被処理水の残りの一部は排水分離部２７を通過せず、不純物が被処理水よりも濃縮された濃縮水となり、第２出口部２７ｄから濃縮水が排出される。

【0034】

吸収液に由来する不純物に関し、生産水中の不純物濃度は、被処理水中の不純物濃度よりも低くなる。よって、生産水は、再び放散抑制水として使用するのに適していることから、第１出口部２７ｃから放散抑制水貯槽２２に送られる。一方、濃縮水中の不純物濃度は、被処理水中の不純物濃度よりも高くなる。よって、濃縮水は、第２出口部２７ｄから加熱浄化部２８に送られる。なお、生産水を第１出口部２７ｃから放散抑制水貯槽２２を介さずに放散抑制水７として直接的に放散抑制部１２に供給するように構成してもよい。

【0035】

本実施形態の排水分離膜２７ａは、被処理水中に溶解した上記不純物を分離可能な膜であり、例えば、１μｍ未満の直径を有する貫通穴を備えるナノ膜や、逆浸透作用を有する逆浸透膜である。これにより、固形物を除去する排水ろ過部２５では除去できない不純物も排水分離部２７ａで除去することが可能となる。

【0036】

排水分離膜２７ａとしては、被処理水中の分離対象成分に応じて、イオンや分子の分離能の異なる種々の膜を任意に用いることができる。排水分離部２７は、複数の排水分離膜２７ａにより構成してもよく、例えば、複数の異種膜を直列多段に配置して構成してもよいし、複数の同種膜を並列多段に配置して構成してもよい。また、排水分離部２７での高圧操作を伴う場合、排水分離部２７用に動力回収機構とその制御装置を設けてもよい。また、排水分離膜２７ａの洗浄用の薬液導入機構や、排水分離膜２７ａの監視機構や、生産水と濃縮水の発生比率の調整機構を、二酸化炭素回収システムに設けてもよい。

【0037】

加熱浄化部２８は、排水分離部２７の第２出口部２７ｄからの濃縮水を熱処理により浄化する。これにより、濃縮水中の上記不純物が、分解され無害化される。加熱浄化部２８は例えば、湿式触媒酸化法や触媒燃焼法などの既知の技術により、濃縮水中の窒素成分や炭素成分を無害化する。加熱浄化部２８は、熱処理の温度や仕様に応じて、熱処理の前処理を行う前処理装置や、排水分離部２７からの濃縮水の不純物濃度を調整する濃度調整装置を備えていてもよい。

【0038】

以上のように、本実施形態の排水分離部２７は、放散抑制水貯槽２２からの排水に含まれる不純物を分離する際に、吸収液成分の熱劣化、加熱酸化、分解、変質などを抑制することができる。よって、本実施形態によれば、吸収液成分から揮発性有機成分が生成されることや、揮発性有機成分が環境中に放出されることを抑制しつつ、排水の再利用を実現することが可能となる。さらには、熱処理を行うための加熱エネルギーが不要となることから、二酸化炭素回収システムの消費エネルギーを低減することが可能となる。

【0039】

また、本実施形態の排水分離部２７は、排水分離用の薬液を使用せずに、排水から不純物を分離する。よって、本実施形態によれば、薬液の使用による吸収液の性能低下を抑制することが可能となる。また、本実施形態によれば、生産水中に薬液が混入することを抑制できることから、生産水から得られた放散抑制水のアミン捕集能を高めることが可能となる。

【0040】

以上のように、本実施形態によれば、吸収部排出ガス２から吸収液を回収するための放散抑制液を効率的に供給および使用することが可能となる。

【0041】

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態の二酸化炭素回収システムの構成を示す模式図である。

【0042】

図２の二酸化炭素回収システムは、図１に示す構成要素に加えて、排液供給流路の一例である排水供給流路３１を備えている。

【0043】

上述のように、ガス精製部１７は、二酸化炭素ガス、水蒸気、および吸収液成分を含む再生部排出ガス４を冷却し、再生部排出ガス４中の水蒸気を凝縮させる。その結果、吸収液成分を含有する凝縮水が、精製部排水６としてガス精製部１７から排出される。一方、再生部排出ガス４からは水蒸気と吸収液成分が除去され、回収二酸化炭素ガス５がガス精製部１７から排出される。再生部排出ガス４から除去される吸収液成分は、所定の成分の一例である。

【0044】

吸収部１１と再生部１５とを比較した場合、再生部１５では高温操作が行われるため、吸収液や水の気化や随伴が起こりやすい。そのため、ガス精製部１７からは多量の精製部排水６が排出され、精製部排水６は高濃度の吸収液成分を含有している。

【0045】

よって、本実施形態の二酸化炭素回収システムは、放散抑制水貯槽２２からの排水だけでなく、ガス精製部１７からの精製部排水６も排水分離部２７で処理するために、精製部排水６を排水供給流路３１により排水ろ過部２５に供給している。その結果、精製部排水６が、放散抑制水貯槽２２からの排水と同様に、排水ろ過部２５、殺菌部２６、排水分離部２７、および加熱浄化部２８で処理される。

【0046】

これにより、二酸化炭素回収システムにおける水のリサイクル回収量を高めることができる。また、精製部排水６は、高濃度の二酸化炭素環境に曝露された水から得られることから、そのｐＨが低いという利点を有する。よって、排水分離部２７の被処理水が精製部排水６を含むことで、被処理水中の有機アミン類のイオン化と水和が促進され、排水分離部２７での分離性が向上する。さらに、本実施形態によれば、二酸化炭素回収システムから排出される排水全体の処理を合理化でき、排水処理施設の運用負荷を軽減できる。

【0047】

（第３実施形態）
図３は、第３実施形態の二酸化炭素回収システムの構成を示す模式図である。

【0048】

図３の二酸化炭素回収システムは、図１に示す構成要素に加えて、酸性ガス供給部３２を備えている。

【0049】

酸性ガス供給部３２は、第２バルブ２４と排水ろ過部２５との間に配置されており、放散抑制水貯槽２２からの排水に酸性ガスを供給する。これにより、排水のｐＨを低減することができる。酸性ガス供給部３２は、酸性ガスによりｐＨが低減された排水を排水ろ過部２５に排出する。酸性ガスの例は、二酸化炭素ガスや燃焼排ガスである。

【0050】

本実施形態の酸性ガス供給部３２は、排水と酸性ガスとの気液接触によるガス溶解原理により、排水のｐＨを低下させる。排水と酸性ガスとの気液接触は、既知の技術により実施することができる。また、排水分離部１９に供給する被処理水の撹拌混合操作を行うことが望ましい場合には、酸性ガス供給部３２内で排水が撹拌されるように排水に酸性ガスを供給してもよい。これにより、排水中の有機アミン類のイオン化と水和が促進され、排水分離部２７での分離性が向上する。

【0051】

酸性ガスは、酸性であればどのようなガスでもよいが、二酸化炭素回収システム内に存在するガスであることが望ましい。このような酸性ガスの例は、火力発電所などの燃焼システムから本二酸化炭素回収システムの吸収部１１に向かう燃焼排ガス配管（不図示）を流れる燃焼排ガス１である。この場合、燃焼排ガス１が吸収部１１と酸性ガス供給部３２とに供給される。また、酸性ガスの別の例は、本二酸化炭素回収システム内で発生した二酸化炭素ガスであり、例えば、再生部排出ガス４から排出された回収二酸化炭素ガス５である。これにより、酸性ガスを用意するコストを低減することが可能となる。

【0052】

以上のように、本実施形態では、排水のｐＨを、薬液ではなく酸性ガスにより低減することができる。よって、本実施形態によれば、薬液の使用による吸収液の性能低下を抑制することが可能となる。また、本実施形態によれば、生産水中に薬液が混入することを抑制できることから、生産水から得られた放散抑制水のアミン捕集能を高めることが可能となる。

【0053】

（第４実施形態）
図４は、第４実施形態の二酸化炭素回収システムの構成を示す模式図である。

【0054】

図４の二酸化炭素回収システムは、図１に示す構成要素に加えて、被処理水計測器３３と、生産水計測器３４と、濃縮水計測器３５と、制御部３６と、第３バルブ３７とを備えている。被処理水計測器３３、生産水計測器３４、および濃縮水計測器３５は、１台以上の計測器の例である。

【0055】

被処理水計測器３３は、排水分離部２７の入口部２７ｂ付近に配置されており、入口部２７ａに供給される被処理水の物理量を計測する。生産水計測器３４は、排水分離部２７の第１出口部２７ｃ付近に配置されており、第１出口部２７ｃから排出された生産水の物理量を計測する。濃縮水計測器３５は、排水分離部２７の第２出口部２７ｄ付近に配置されており、第２出口部２７ｄから排出された濃縮水の物理量を計測する。これらの物理量の計測結果は、制御部３６に出力される。

【0056】

制御部３６は、被処理水計測器３３により計測された被処理水の物理量と、生産水計測器３４により計測された生産水の物理量と、濃縮水計測器３５により計測された濃縮水の物理量の少なくともいずれかに基づいて、排水の処理を制御をする。例えば、制御部３６は、補給水供給部２１の動作、放散抑制水貯槽２２の動作、第１、第２、および第３バルブ２３、２４、３７の開閉や開度などを制御する。第３バルブ３７は、排水分離部２７から加熱浄化部２８に向かう濃縮水流路に設けられている。制御部３６の例は、コンピュータ、プロセッサ、集積回路、制御盤などである。

【0057】

本実施形態の被処理水計測器３３、生産水計測器３４、濃縮水計測器３５はそれぞれ、被処理水、生産水、濃縮水の水質や水量を示す物理量を計測する。このような物理量の例は、水の温度、圧力、ｐＨ、導電率、流量や、水に含まれる有機物に関する指標（例えば濃度）である。

【0058】

制御部３６は、これらの物理量に基づいて排水分離部３５の入出力状況を確認し、生産水と濃縮水との排出比率を調整したり、殺菌部２６から排水分離部２７に向かう被処理水の運転圧や処理水量を調整したりする。制御部３６は、排水分離部３５での設計計画処理量と、被処理水の水質とに基づいて、排水分離部２７の運用を自動的に制御する。また、制御部３６は、二酸化炭素回収システム内で発生した排水量や、二酸化炭素回収システム内で必要な給水量のデータを取得し、これらのデータに基づいて排水分離部２７の運用を制御してもよい。

【0059】

制御部３６の動作例としては、次のようなものが考えられる。

【0060】

第１の例では、制御部３６は、被処理水の圧力に基づいて、第３バルブ３７の開度を制御する。例えば、被処理水の圧力が増加した場合には第３バルブ３７の開度を減少させ、被処理水の圧力が減少した場合には第３バルブ３７の開度を増加させる。これにより、第３バルブ３７における濃縮水の流量を一定に維持することができる。

【0061】

第２の例では、制御部３６は、生産水の流量に基づいて、補給水供給部２１の動作を制御する。例えば、生産水の流量が増加した場合には、補給水を多量に供給する必要がなくなるため、補給水の流量を減少させる。

【0062】

第３の例では、制御部３６は、生産水の流量と、濃縮水の流量とに基づいて、第３バルブ３７の開度を制御する。例えば、生産水の流量と濃縮水の流量との比を所定の値に調整するように、第３バルブ３７の開度を制御する。これにより、生産水の排出量と濃縮水の排出量とを好適なバランスに制御することが可能となる。

【0063】

以上のように、本実施形態によれば、被処理水、生産水、および濃縮水の少なくともいずれかの物理量を計測することにより、排水分離部２７の状況を把握することが可能となり、これにより二酸化炭素回収システムにおける排水の処理を適切に制御することが可能となる。

【0064】

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規なシステムおよび方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明したシステムおよび方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。

【符号の説明】

【0065】

１：燃焼排ガス、２：吸収部排出ガス、３：処理済みガス、４：再生部排出ガス、
５：回収二酸化炭素ガス、６：精製部排水、７：放散抑制水、８：放散抑制水、
１１：吸収部、１２：放散抑制部、１３：リッチ液流路、１４：熱交換器、
１５：再生部、１６：再生部加熱器、１７：ガス精製部、１８：リーン液流路、
２１：補給水供給部、２２：放散抑制水貯槽、２３：第１バルブ、２４：第２バルブ、
２５：排水ろ過部、２６：殺菌部、２７：排水分離部、２７ａ：排水分離膜、
２７ｂ：入口部、２７ｃ：第１出口部、２７ｄ：第２出口部、２８：加熱浄化部、
３１：排水供給流路、３２：酸性ガス供給部、３３：被処理水計測器、
３４：生産水計測器、３５：濃縮水計測器、３６：制御部、３７：第３バルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】