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特開2024-74504放出処理装置、及び二酸化炭素回収システム
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024074504
(43)【公開日】2024-05-31
(54)【発明の名称】放出処理装置、及び二酸化炭素回収システム
(51)【国際特許分類】
   B01D 53/14 20060101AFI20240524BHJP
   C01B 32/50 20170101ALI20240524BHJP
【FI】
B01D53/14 220
C01B32/50
【審査請求】有
【請求項の数】14
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022185709
(22)【出願日】2022-11-21
(71)【出願人】
【識別番号】000149790
【氏名又は名称】株式会社大気社
(71)【出願人】
【識別番号】305027401
【氏名又は名称】東京都公立大学法人
(74)【代理人】
【識別番号】110003281
【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】舟里 忠益
(72)【発明者】
【氏名】三堀 顕弘
(72)【発明者】
【氏名】永田 雄二
(72)【発明者】
【氏名】渡部 竜平
(72)【発明者】
【氏名】山添 誠司
(72)【発明者】
【氏名】吉川 聡一
【テーマコード(参考)】
4D020
4G146
【Fターム(参考)】
4D020AA03
4D020BA16
4D020BC01
4D020CB25
4D020CC09
4D020CD01
4D020CD02
4D020DA01
4D020DA02
4D020DB01
4D020DB03
4D020DB06
4D020DB15
4G146JA02
4G146JB09
4G146JC08
4G146JC09
4G146JC28
(57)【要約】
【課題】吸収液中に吸収された二酸化炭素を、効率的に回収すること。
【解決手段】気体に含有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放出槽を有する放出処理装置は、放出槽内に吸収液を貯留する貯液部と、貯液部に貯留された吸収液の液面に向けて、加熱装置により加熱された吸収液を噴霧する噴霧部と、を備える。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
気体に含有される二酸化炭素を吸収した吸収液から前記二酸化炭素を放出させる放出槽を有する放出処理装置であって、
前記放出槽内に前記吸収液を貯留する貯液手段と、
前記貯液手段に貯留された前記吸収液の液面に向けて、加熱手段により加熱された前記吸収液を噴霧する噴霧手段と、
を備えることを特徴とする放出処理装置。
【請求項2】
前記吸収液にガスを供給するガス供給手段を更に備え、
前記噴霧手段は、前記ガスを含む前記吸収液を前記液面に向けて噴霧することを特徴とする請求項1に記載の放出処理装置。
【請求項3】
前記ガス供給手段により供給された前記ガスを、前記貯液手段の前記吸収液中に分散させる分散器を更に備えることを特徴とする請求項2に記載の放出処理装置。
【請求項4】
前記貯液手段から前記吸収液を取出し、前記放出槽に供給する配管に送出するポンプを備え、
前記加熱手段は、前記ポンプで送出された前記吸収液を加熱し、
前記噴霧手段は、前記加熱手段で加熱され、前記配管を介して供給された前記吸収液を前記液面に向けて噴霧することを特徴とする請求項1に記載の放出処理装置。
【請求項5】
前記配管は、
前記ポンプ及び前記加熱手段が配置された第1配管と
前記第1配管と接続し、前記噴霧手段を介して、前記吸収液を前記放出槽に供給する第2配管と、
前記第1配管から分岐し、前記噴霧手段を介さず、前記吸収液を前記放出槽に供給する第3配管と、
を有することを特徴とする請求項4に記載の放出処理装置。
【請求項6】
放出された前記二酸化炭素の濃度を検出する濃度検出手段と、
前記二酸化炭素の取得量を検出する取得量検出手段と、
前記濃度検出手段、及び前記取得量検出手段の検出結果に基づいて、弁の開閉を制御する制御手段と、
を更に備え、
前記制御手段は、前記検出結果に基づいて、前記第2配管に設けられた弁、及び前記第3配管に設けられた弁の開閉を制御することを特徴とする請求項5に記載の放出処理装置。
【請求項7】
前記取得量に比べて前記濃度を優先する場合に、前記制御手段は、前記第2配管に設けられた弁と、前記第3配管に設けられた弁と、を開くように制御することを特徴とする請求項6に記載の放出処理装置。
【請求項8】
前記濃度に比べて前記取得量を優先し、かつ、単位時間あたりの前記取得量を示す放出速度が閾値を超える場合に、
前記制御手段は、
単前記第2配管に設けられた弁を閉じ、前記第3配管に設けられた弁を開くように制御し、
前記濃度に比べて前記取得量を優先し、かつ、前記放出速度が前記閾値以下に低下している場合に、
前記制御手段は、前記第2配管に設けられた弁の開度を制御し、前記第3配管に設けられた弁と、を開くように制御することを特徴とする請求項6に記載の放出処理装置。
【請求項9】
前記放出槽から放出された前記二酸化炭素が送出される放出配管と、
前記放出配管から分岐して、前記放出された前記二酸化炭素を前記放出槽に戻す第4配管と、を更に備え、
前記制御手段は、前記濃度検出手段、及び前記取得量検出手段の検出結果の比較に基づいて、前記放出配管、及び前記第4配管に設けられた弁の開度を制御することを特徴とする請求項6に記載の放出処理装置。
【請求項10】
前記取得量検出手段の検出結果に基づいて、前記放出槽から放出された前記二酸化炭素の取得量が、予め設定された取得量を超える場合に、
前記制御手段は、前記放出配管に設けられた弁を閉じ、前記第4配管に設けられた弁を開くように制御し、
前記二酸化炭素の取得量が、前記予め設定された取得量以下の場合に、
前記制御手段は、前記放出配管に設けられた弁を開き、前記第4配管に設けられた弁を閉じるように制御することを特徴とする請求項9に記載の放出処理装置。
【請求項11】
前記濃度検出手段の検出結果に基づいて、前記放出槽から放出された前記二酸化炭素の濃度が、予め設定された濃度を超える場合に、
前記制御手段は、前記放出配管に設けられた弁を開き、前記第4配管に設けられた弁を閉じるように制御し、
前記二酸化炭素の濃度が、前記予め設定された濃度以下の場合に
前記制御手段は、前記放出配管に設けられた弁を閉じ、前記第4配管に設けられた弁を開くように制御することを特徴とする請求項9に記載の放出処理装置。
【請求項12】
前記ガス供給手段により供給される前記ガスには、窒素ガスまたは空気が含まれることを特徴とする請求項2に記載の放出処理装置。
【請求項13】
前記噴霧手段は、
前記放出槽の内部において前記貯液手段の上方に設けられ、前記吸収液を噴霧する少なくとも一つのノズルを有することを特徴とする請求項1に記載の放出処理装置。
【請求項14】
吸収槽において、吸収剤を含有する吸収液に気体中の二酸化炭素を吸収させる処理を行う吸収処理装置と、
請求項1乃至13のいずれか1項に記載の放出処理装置と、
を有する二酸化炭素回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
開示の技術は放出処理装置、及び二酸化炭素回収システムに関する。
【背景技術】
【0002】
地球温暖化を抑制する観点で、空気等の気体から二酸化炭素を回収する技術が注目されている。特許文献1には、酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収剤から酸性ガスを脱離させる装置において、酸性ガス吸収剤に超微細気泡を導入する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2021-146266号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1の技術は、放出槽内の気相と液相との気液平衡は時間の経過に依存するものであり、ガスの放出には所定の時間を要するものである。液相面に外乱を与えることにより気液平衡を促進して、吸収液に吸収された二酸化炭素の放出を、より効率的に行うことが好ましい。
【0005】
上記の課題を鑑みて、本発明は、吸収液に吸収された二酸化炭素を、より効率的に回収することが可能な技術の提供を目的とする。そして、本発明の一つの側面は、持続可能な環境の改善および発展に寄与する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様の放出処理装置は、気体に含有される二酸化炭素を吸収した吸収液から前記二酸化炭素を放出させる放出槽を有する放出処理装置であって、
前記放出槽内に前記吸収液を貯留する貯液手段と、
前記貯液手段に貯留された前記吸収液の液面に向けて、加熱手段により加熱された前記吸収液を噴霧する噴霧手段と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、吸収液に吸収された二酸化炭素を、効率的に回収することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】実施形態に係る二酸化炭素回収システムの構成例を示す図。
図2】実施形態に係る二酸化炭素回収システムの制御ブロック図。
図3】吸収槽の単独運転を説明する図。
図4】放出槽の単独運転を説明する図。
図5】比例制御弁MV8a,及び弁SV8bの開閉制御の流れを説明する図。
図6】取得量を優先する場合のMV3MV4の開閉制御の流れを説明する図。
図7】濃度を優先する場合のMV3、MV4の開閉制御の流れを説明する図。
図8】濃度及び取得量の双方を優先する場合のMV3、MV4の開閉制御の流れを説明する図。
図9】キャリアガスを供給するためのMV8c,MV8dの開閉制御の流れを説明する図。
図10】第1移送運転(吸収槽から放出槽への移送)を説明する図。
図11】第2移送運転(放出槽から吸収槽への移送)を説明する図。
図12】連続運転を説明する図。
図13】連続運転の変形例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【0010】
[システムの概要]
図1は実施形態に係る二酸化炭素回収システム10の構成例を示す図である。二酸化炭素回収システム10は、吸収処理装置100、放出処理装置200及び連携装置300を有する。吸収処理装置100は、吸収槽101において、吸収剤(例えば、アミン系化合物)を含有する吸収液に、気体に含まれる二酸化炭素を吸収させる処理(吸収動作)を行う。吸収処理装置100は、空気中の二酸化炭素だけでなく、有害ガス等から二酸化炭素を吸収することも可能である。放出処理装置200は、放出槽201において、吸収処理装置100の吸収槽101から供給された吸収液から二酸化炭素を放出させる処理(放出動作)を行う。なお、二酸化炭素回収システム10を、単に二酸化炭素回収装置ともいう。
【0011】
連携装置300には、吸収処理装置100と放出処理装置200との間を接続する複数の配管、ポンプP1a、ポンプP2a、熱交換器301が設けられており、連携装置300は吸収処理装置100と放出処理装置200とのインタフェースとして機能する。吸収処理装置100と放出処理装置200とが連携した処理を行う際には、後述する制御装置20は、複数の配管のうち、いずれか一つの配管を選択する。ここで、連携処理には、吸収処理装置100及び放出処理装置200の連続運転、吸収槽101から放出槽201への吸収液の移送運転(第1移送運転)、放出槽201から吸収槽101への吸収液の移送運転(第2移送運転)、所定の間隔で実施する配管の詰まりを防止するための保守運転等が含まれる。
【0012】
図1において、P1,P1a,P2,P2a,及びP3はポンプを示し、Fはファンを示す。SVi(i=1,1a,1b,1c,...)は弁の開(ON)、閉(OFF)を制御可能な弁(ソレノイド弁)を示し、MVi(i=1,2,3,,...)は弁の開度を制御可能な比例制御弁を示し、FM1,FM2及びFM3は、流量計を示す。また、図1において、配管は経路の途中で省略して図示されており、CNi(i=1,2,3,4)は、省略した配管の接続点を示す。例えば、連携装置300において接続点CN3から出力される吸収液は、放出処理装置200における接続点CN3に入力されることを示す。図1において、矢印線は配管内を流れる吸収液が流れる方向を示すものである。他の接続点CN1,CN2,CN4も同様である。
【0013】
[制御装置20]
図2は実施形態に係る二酸化炭素回収システム10の制御ブロック図である。制御装置20は、処理部21(プロセッサ)と、インタフェース部22と、記憶部23とを備えている。処理部21は、二酸化炭素回収システム10による動作を実行するための汎用集積回路である。処理部21は、例えば中央演算装置(CPU)によって構成されてもよい。処理部21は、記憶部23に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、各種処理を実行する。記憶部23には、各種運転モードに応じた制御情報が記憶されており、処理部21は、制御情報に基づいて各種運転モードに応じた処理を実行する。
【0014】
インタフェース部22は、二酸化炭素回収システム10に含まれる、各種のセンサ群28、及びデバイス群29のインタフェースであり、処理部21(プロセッサ)は、インタフェース部22を介してセンサ群28から取得した情報に基づいて、デバイス群29を制御する。ここで、センサ群28には、第1濃度検出部121、第2濃度検出部122、第3濃度検出部209、取得量検出部210(収量検出部)、第1液面検出部131、第2液面検出部208、第1流量計FM1、第2流量計FM2、及び第3流量計FM3が含まれる。
【0015】
また、デバイス群29には、弁SVi(i=1,1a,1b,1c,...)、比例制御弁MVi(i=1,2,3,...)、ファンF、液体供給装置132、冷却装置133、ポンプPi(i=1,1a,2,2a,3)、加熱装置206及びキャリアガス供給装置207が含まれる。以下、弁SVi(i=1,1a,1b,1c,...)の全体を示すときは、単に弁SViと示し、比例制御弁MVi(i=1,2,3,...)の全体を示すときは、単に比例制御弁MViと示す。また、ポンプPi(i=1,1a,2,2a,3)の全体を示すときは、単にポンプPiと示す。
【0016】
記憶部23は、二酸化炭素回収システム10の動作に使用される情報や、ソフトウェア、各種検出部で検出された情報と比較するための基準値(閾値)を記憶するための装置である。記憶部23は、ハードディスクドライブ(HDD)やソリッドステートドライブ(SSD)によって構成されてもよい。
【0017】
通信部24は、各種情報を無線で送受信する。通信部24は、制御装置20が外部の装置(例えば、ルータや基地局)と通信するための装置である。通信部24は、例えばネットワークカードで構成されてもよい。通信部24は、セルラー通信などをサポートしてもよい。
【0018】
制御装置20は通信部24を介して、吸収処理装置100、放出処理装置200、二酸化炭素回収システム10の動作状態を外部の装置に送信することができる。これにより、二酸化炭素回収システム10のユーザは、遠隔地において、ユーザの情報端末装置により、二酸化炭素回収システム10の動作状態を確認することができる。二酸化炭素回収システム10を複数の拠点に設置した場合に、複数の拠点の二酸化炭素回収システム10の動作状態を集中的に管理することができる。
【0019】
入力装置25は、二酸化炭素回収システム10を操作するユーザからの入力を受け付ける装置であり、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル形式のデバイスであってもよい。
【0020】
表示装置26は、二酸化炭素回収システム10の動作状態をユーザに提示する装置である。処理部21は、表示制御部として機能し、例えば、二酸化炭素の取得量や取得した二酸化炭素の濃度等、センサ群28における各種のセンサ情報を表示装置26に提示する。あるいは、取得(回収)された二酸化炭素の量を目標値に対する進捗情報として提示してもよい。
【0021】
また、処理部21は、二酸化炭素回収システム10の始動開始から取得されたセンサ情報の推移に基づいて、目標値に到達するまでに要する残りの時間を推定し、推定した時間を表示装置26に提示してもよい。入力装置25及び表示装置26は、二酸化炭素回収システム10の小型化のために一体化した装置として構成してもよい。また、ユーザは、遠隔地において、情報端末装置から操作指示を無線で送信してもよい。通信部24は、情報端末装置から無線で送信された操作指示を受信し、処理部21は、受信した操作指示に基づいた処理を行う。
【0022】
[吸収処理装置100]
(吸収槽101)
吸収槽101は、吸収剤(例えば、アミン系化合物)を含有する吸収液に気体中の二酸化炭素を吸収させる処理を行うための容器である。吸収槽101の下部には、吸収液を貯留する貯液部113が設けられている。
【0023】
吸収槽101の形状は特に限定されないが、貯液部113の吸収液や、槽内に拡散されたミストが外部に漏洩しないように閉塞された空間を構成するものであればよい。例えば、筒状形状であっても、直方体形状であってもよい。また、貯液部113から吸収液を排出しやすいように、貯液部113が下方に向かって漸次、径または幅がロート状(テーパ状)に縮小するようにしてもよい。
【0024】
貯液部113の液面の高さは、第1液面検出部131により電気的に検出され、検出結果は制御装置20に入力される。液面の高さが所定値より下がった場合に、制御装置20は液体供給装置132及び弁SV1a(閉じ→開く)を制御して、貯液部113に液体を補給する。
【0025】
また、貯液部113の液面の高さは、ボールタップ114(浮き)により機械的に管理されている。ボールタップ114は機械的な連結機構により弁Vと連結されている。ボールタップ114の位置の変化に応じて弁Vの開度も変化する。貯液部113の液面の高さの低下により、ボールタップ114の位置が下がると弁Vは開き、貯液部113の液面の高さの上昇により、ボールタップ114の位置が上がると、弁Vは閉じるように構成されている。弁Vと液体供給装置132とは機械的に連結されており、液体供給装置132は、弁Vの開度に応じて液体の供給を行う。貯液部113の液面の高さを、電気的及び機械的により検出することで、液面の高さ管理の信頼性を向上させることができる。
【0026】
(点検扉102)
点検扉102は、吸収槽101の外壁の開口部に設けられている。点検扉102を開いた状態で、ユーザは、吸収槽101の内部の点検、清掃、部品の交換等の保守作業を行うことが可能である。点検扉102の一部は透明の部材で構成されており、点検扉102を閉じた状態で、ユーザは透明の部材を介して吸収槽101の内部の状態(噴霧状態など)を視認することができる。点検扉102は、一つに限られず、異なる方向から保守作業や内部の視認ができるように複数の点検扉102を設けてもよい。
【0027】
(フィルタ103)
フィルタ103は、吸収槽101の外壁の開口部に設けられている。ファンFが動作すると、吸収槽101の内部は負圧になり、フィルタ103を介して気体が吸収槽101の内部に取り込まれる。気体がフィルタ103を通過することにより、気体に含まれている塵埃が除去される。フィルタ103は、一方向に限られず、吸収槽101の複数の方向から気体を取り込めるように複数方向においてフィルタ103を設けてもよい。
【0028】
(第1濃度検出部121、第2濃度検出部122)
第1濃度検出部121は、気体(処理前気体)に含まれる二酸化炭素の濃度を検出するセンサであり、第1濃度検出部121により検出された検出結果は制御装置20に入力される。第2濃度検出部122は、吸収槽101から排出される処理済の気体(処理気体)を排出するための配管またはダクトRT_OUT1に設けられ、処理気体に含まれる二酸化炭素の濃度を検出するセンサである。第2濃度検出部122により検出された検出結果は制御装置20に入力される。配管またはダクトRT_OUT1を以下、排気経路RT_OUT1ともいう。
【0029】
(槽内スクリーン115、ストレーナ116)
槽内スクリーン115は、例えば、網目状、またはスリット状に構成され、貯液部113の吸収液に含まれる粒状固形物を除去するフィルタである。
【0030】
また、ストレーナ116は、吸収槽101の外部に設けられ、槽内スクリーン115を通過した固形物を濾過する。固形物除去機構として、槽内スクリーン115及びストレーナ116を設けることにより、配管(経路)内に固形物が混入することを防止することができる。
【0031】
(ポンプP1)
ポンプP1は、弁SV4から入力される吸収液、または、接続点CN4から入力される吸収液を所定のポンプ圧で圧送(送出)する。制御装置20はポンプP1の動作を制御することが可能である。
【0032】
(液体供給装置132)
液体供給装置132は、二酸化炭素(CO)を吸収する吸収剤の溶媒や洗浄剤など洗浄機能のある液体等(以下、総称して、液体という)を供給する装置であり、液体の供給源に接続して液体を供給してもよいし、液体タンクを設けて、液体タンクから液体を供給することも可能である。液体供給装置132は、弁SV1a(開)を介して貯液部に液体を供給する。なお、液体供給装置132が供給する液体は水であってもよい。
【0033】
液体供給装置132は、弁SV1c(開),弁SV2a(開)(弁SV3(閉))を介して、第1噴霧部111に液体を供給する。また、液体供給装置132は、弁SV1c(開)を介して、第2噴霧部112に液体を供給する。
【0034】
また、液体供給装置132は、接続点CN1、弁SV1b(開)を介して、デミスタ清浄部104に液体を供給する。
【0035】
(冷却装置133)
冷却装置133は、ポンプP1から送出された吸収液を所定の温度になるように冷却して出力する。吸収液は、液体の蒸発により気化熱で冷却される一方、二酸化炭素の吸収熱で加熱される。冷却装置133は、吸収液の液温を検出し、検出した液温が所定の温度を超える場合には、所定の温度より低くなるように吸収液を冷却する。一方、吸収液の液温が所定の温度を超えない場合には、冷却装置133は、冷却を行わずにポンプP1から送られた吸収液を出力する。
【0036】
(噴霧部(第1噴霧部111、第2噴霧部112))
噴霧部は、複数のバンク(段)を有する。図1に示す例では、噴霧部が2段の構成を例示しているが、この例に限定されるものではない。2段構成の噴霧部を、第1噴霧部111、第2噴霧部112とする。
【0037】
第1噴霧部111、及び第2噴霧部112は、それぞれ、少なくとも一つのノズルを有する。図面では、第1噴霧部111及び第2噴霧部112は、1列の構成を例示しているが、この構成に限られず、二次元的(紙面に対して垂直方向)に複数列設けてもよい。また、第1噴霧部111及び第2噴霧部112は、上下方向に2段の構成を例示しているが、この構成に限られず、更に段数を増やした構成にしてもよい。
【0038】
(第1デミスタ105)
第1デミスタ105は、第1噴霧部111及び第2噴霧部112の上方に設けられている。第1デミスタ105は、例えば、金網、多孔板等の網状または多孔質の部材を使用することが可能である。第1デミスタ105は、吸収槽101内に噴霧されたミストのうち、貯液部113に戻らずに吸収槽101の上方を浮遊した状態のミストを捕集する。
【0039】
(デミスタ清浄部104)
デミスタ清浄部104は、第1デミスタ105の上方に設けられており、少なくとも一つのノズルを有する。図面では、デミスタ清浄部104は、1列の構成を例示しているが、この構成に限られず、二次元的(紙面に対して垂直方向)に複数列設けてもよい。デミスタ清浄部104は、液体を噴霧して第1デミスタ105を洗浄する。デミスタ清浄部104から噴霧される液体は、第1デミスタ105を洗浄するともに、貯液部113に補給される。
【0040】
制御装置20は、弁SV1bを開状態に制御し、液体供給装置132を制御して、液体を供給または補給させる。間欠的に供給または補給を行う場合、制御装置20は、所定のタイミングで弁SV1bの開閉を行うように制御すればよい。間欠的に供給または補給を行う場合、例えば、制御装置20は、弁SV1bを所定の時間、開状態にし、そして、所定時間の経過後に閉状態にする。この開閉制御を交互に繰り返すことにより、間欠的な供給または補給を行うことが可能である。
【0041】
デミスタ清浄部104は、液体供給装置132から供給された液体をノズルから噴霧して、第1デミスタ105を洗浄する。第1デミスタ105により捕集されたミストにおいても吸収剤との反応により二酸化炭素が吸収されており、デミスタ清浄部104からの液体の噴霧により、第1デミスタ105の表面に付着したミスト(二酸化炭素が吸収されたミスト)が貯液部113に戻される。また、第1デミスタ105を洗浄することにより、捕集されたミストの濃度を下げ、局所的な表面乾燥や吸収剤の固着化を防止することができる。
【0042】
(第2デミスタ106)
第2デミスタ106は、第1デミスタ105と同様に、例えば、金網、多孔板等の網状または多孔質の部材を使用することが可能である。第2デミスタ106は、第1デミスタ105を通過したミストや、デミスタ清浄部104から噴霧された液体のミストを捕集する。図面において、第2デミスタ106は、吸収槽101から排出される処理済の気体(処理気体)を排出するための配管(排気経路RT_OUT1)に設けられている。第2デミスタ106は、吸収槽101の外部に設けられているが、この例に限られず、吸収槽101内において、デミスタ清浄部104より上方の位置に設けてもよい。
【0043】
(ファンF)
ファンFは、吸収槽101の内部を負圧にして、気体を吸収槽101に取り込む動力源として機能する。ファンFは、吸収槽101から排出される処理済の気体(処理気体)を排出するための配管(排気経路RT_OUT1)に設けられている。制御装置20はファンFの動作を制御することが可能である。ファンFの出力を制御することにより、フィルタ103を介して吸収槽101に取り込む気体の量(気体量)を調整することができる。
【0044】
第1濃度検出部121により検出された検出結果は、吸収槽101の入力側の二酸化炭素の濃度(Den1)であり、第2濃度検出部122により検出された検出結果は、吸収槽101の出力側の二酸化炭素の濃度(Den2)である。両者の差分濃度(Den1-Den2)は、吸収槽101の内部で二酸化炭素が吸収液に吸収された吸収量を示す指標(パラメータ)となる。
【0045】
制御装置20は、濃度差分と閾値(吸収目標値)との比較により、ファンFの動作を制御して吸収槽101に取り込む気体の量(気体量)を調整する。例えば、濃度差分が閾値より低い場合、制御装置20は、気体量を多くするため、ファンFの出力を増加させるように制御する。一方、濃度差分が閾値以上の場合、制御装置20は、気体量を少なくするため、ファンFの出力を低下させるように制御する。
【0046】
(吸収槽101の単独運転)
図3は吸収槽101の単独運転を説明する図であり、初期状態では、制御装置20は弁SViを閉じた状態にする。吸収槽101の単独運転を行う場合、制御装置20は、弁SV4,SV3,SV2aを開状態に制御し、ポンプP1及びファンFを動作させる。
【0047】
貯液部113から、槽内スクリーン115、ストレーナ116、ポンプP1、冷却装置133を介し、第1噴霧部111、及び第2噴霧部112まで、太線で示す配管RT_iNは、吸収剤(例えば、アミン系化合物)を含有する吸収液が流れる配管である。配管RT_iNを以下、吸収液が流れる吸収経路ともいう。また、吸収槽101の上部から第2デミスタ106及びファンFを介した太線の配管は、吸収槽101から排出される処理済の気体(処理気体)を排出するための配管(排気経路RT_OUT1)である。
【0048】
第1噴霧部111、及び第2噴霧部112は、ポンプP1により送出され、配管RT_iN(吸収経路)から供給された吸収液をミスト状に噴霧する。ファンFの動作により吸収槽101内が負圧になると、気体はフィルタ103を介して吸収槽101の内部に取り込まれる。気体と、吸収剤を含有するミストとの気液接触により、気体に含まれる二酸化炭素と吸収剤とが反応する。これにより、二酸化炭素は吸収剤を含有するミストに吸収され、ミストは貯液部113に戻される。
【0049】
吸収槽101内に噴霧されたミストのうち、貯液部113に戻らずに吸収槽101の上方を浮遊した状態のミストは第1デミスタ105で捕集される。
【0050】
貯液部113に貯液された吸収液は、ポンプP1の動作により配管RT_iN(吸収経路)に取り出(吸引)され、送出される。第1噴霧部111、及び第2噴霧部112は、ポンプP1により送出され、配管RT_iN(吸収経路)から供給された吸収液をミスト状に噴霧する。この処理を循環的に継続することにより、気体に含まれる二酸化炭素が吸収された吸収液を貯液部113に貯留することができる。
【0051】
[放出処理装置200]
(放出槽201)
図4は放出槽201の単独運転を説明するである。放出槽201は、吸収処理装置100の吸収槽101から供給された吸収液から二酸化炭素を放出させる処理を行うための容器である。放出槽201の下部には、二酸化炭素が吸収された吸収液を貯留する貯液部203が設けられている。貯液部203の液面の高さは、第2液面検出部208により電気的に検出され、検出結果は制御装置20に入力される。
【0052】
放出槽201の形状は特に限定されないが、貯液部203の吸収液や、槽内ガスが外部に漏洩しないように閉塞された空間を構成するものであればよい。例えば、筒状形状であっても、直方体形状であってもよい。また、放出槽201から吸収液を排出しやすいように、放出槽201が下方に向かって漸次、径または幅がロート状(テーパ状)に縮小するようにしてもよい。
【0053】
(噴霧部202)
噴霧部202は、貯液部203に貯留された吸収液の液面に向けて、貯液部203から取り出した吸収液を噴霧する。噴霧部202は、放出槽201の内部において貯液部203の上方に設けられ、吸収液を噴霧する少なくとも一つのノズルを有する。
【0054】
吸収液の噴霧により、貯液部203に貯留された吸収液の液面を乱すことにより、放出槽201内の気体と吸収液との接触面積を、噴霧を行わない場合に比べて増やすことができる。接触面積の増加により、放出槽201における吸収液中の二酸化炭素の槽内気体への移動量が増える。
【0055】
放出槽201の内部において、貯液部203の上方の空間における二酸化炭素の濃度(空間中濃度)に比べて、吸収液中の二酸化炭素の濃度(液中濃度)は高い。噴霧により接触面積を増やすことにより、噴霧を行わない場合に比べて、空間中濃度、及び液中濃度の差分(濃度差)を利用しやすくなり、気液平衡が促進され、吸収液中の二酸化炭素の放出が促進される。これにより、貯液部203の吸収液から放出された二酸化炭素は、放出配管RT_OUT2から放出槽201の外部に取り出される。
【0056】
ここで、吸収液の噴霧には、吸収液の吐出(噴射)することが含まれ、ポンプP2の圧力や比例制御弁MV8aの開度を制御することにより、噴霧量を制御することが可能である。
【0057】
貯液部203に貯留された吸収液は、噴霧前の状態では、時間経過で変化しない静的な状態である。
【0058】
また、液面を乱すとは、噴霧前の状態(時間経過で変化しない静的な状態)に対して変化(擾乱)を加えることにより、時間経過で変化する動的な状態にすることをいう。例えば、静的な状態にある波面に対して、噴霧することにより、波紋を生じさせたり、波立たせた状態にすることなどが含まれる。
【0059】
(点検扉205)
点検扉205は、放出槽201の外壁の開口部に設けられている。点検扉205を開いた状態で、ユーザは、放出槽201の内部の点検、清掃、部品の交換等の保守作業を行うことが可能である。点検扉205の一部は透明の部材で構成されており、点検扉205を閉じた状態で、ユーザは透明の部材を介して放出槽201の内部の状態(噴霧状態など)を視認することができる。点検扉205は、一つに限られず、異なる方向から保守作業や内部の視認ができるように複数の点検扉205を設けてもよい。
【0060】
(ポンプP2)
ポンプP2は、放出槽201(貯液部203の取出し口S1)から取り出される吸収液、または、接続点CN3から入力される吸収液を所定のポンプ圧で送出する。ポンプP2が吸収液を送出する配管は、貯液部203から取り出した吸収液を放出槽201に供給する(戻す)ための配管である。
【0061】
図4に示すように、配管は、第1配管RT1、第2配管RT2、第3配管RT3を有する。第1配管RT1は、取出し口S1から接続口S2まで延設された配管である。第1配管RT1の途中には、ポンプP2及び加熱装置206が配置されている。第2配管RT2は、第1配管RT1と接続口S2で接続し、噴霧部202を介して、吸収液を放出槽201に供給する配管である。第1配管RT1の途中にポンプP2及び加熱装置206が配置されているため、ポンプP2により圧送(送出)され、かつ、加熱装置206により加熱された吸収液を第2配管RT2により放出槽201に供給することができる。
【0062】
第3配管RT3は、第1配管RT1から接続口S3で分岐し、噴霧部202を介さず、吸収液を放出槽201に供給する配管である。第1配管RT1の途中にポンプP2及び加熱装置206が配置されているため、ポンプP2により圧送(送出)され、かつ、加熱装置206により加熱された吸収液を第3配管RT3により噴霧部202に供給することができる。
【0063】
第2配管RT2及び第3配管RT3からの吸収液の供給により、加熱装置206により加熱された吸収液が貯液部203に貯液される。
【0064】
(加熱装置206)
加熱装置206は、ポンプP2から送出された吸収液を所定の温度になるように加熱して出力する。所定温度によっては廃熱利用、またはヒートポンプ装置利用、さらには、ヒートポンプの冷却側を冷却装置133で兼ねることによって装置の消費エネルギを抑制できる。
【0065】
(キャリアガス供給装置207)
キャリアガス供給装置207は、二酸化炭素とは異なるガス(以下、キャリアガスともいう)を吸収液に供給する。キャリアガスは、所定の温度に加熱された吸収液中において、吸収液に含まれる二酸化炭素の放出を促進するガスであり、例えば、窒素ガスや空気でもよい。
【0066】
キャリアガス供給装置207は、2つの経路によりキャリアガスを供給することができる。第1の経路として、キャリアガス供給装置207は、第5配管RT5及び第6配管RT6を介して、第1配管RT1を流れる吸収液に対してキャリアガスを供給する。第1配管RT1を流れる吸収液にキャリアガスが供給されることにより、第1配管RT1と接続する第2配管RT2、及び第1配管RT1から分岐した第3配管RT3を流れる吸収液にもキャリアガスは含まれる(供給される)ことになる。
【0067】
キャリアガスが含まれた吸収液が第2配管RT2により供給されると、噴霧部202は、キャリアガスを含む吸収液を、貯液部203に貯留された吸収液の液面に向けて噴霧する。キャリアガスを含む吸収液を液面に向けて噴霧することにより、更に、空間中濃度、及び液中濃度の差分(濃度差)を大きくすることができる。濃度差を大きくすることにより、気液平衡が更に促進され、吸収液中の二酸化炭素の放出が促進される。また、噴霧部202が、キャリアガスを含む吸収液を噴霧することにより、吸収液中に多量のキャリアガスの微細気泡が残存することになる。これにより、吸収液に含まれる二酸化炭素の放出を促進することができる。
【0068】
また、第2の経路として、キャリアガス供給装置207は、第5配管RT5及び第7配管RT7を介して、貯液部203に貯留された吸収液中に配置された分散器204に対してキャリアガスを供給する。
【0069】
(分散器204)
分散器204は、キャリアガス供給装置207から供給されたガスを、貯液部203の吸収液中に分散させる。キャリアガスを、所定の温度に加熱された吸収液中に分散させることにより、キャリアガスと吸収液との接触面積を増やすことができる。これにより、気液平衡が更に促進され、吸収液中の二酸化炭素の放出が促進される。
【0070】
(ポンプP3)
ポンプP3は、放出槽201の内部を負圧にするガスポンプであり、放出槽201の内部の気体を吸引し、吸引した気体を送出する。放出処理装置200には、放出槽201から放出された二酸化炭素が送出される放出配管RT_OUTと、放出配管RT_OUT2から分岐して、放出された二酸化炭素を放出槽201に戻す第4配管RT4とが設けられている。
【0071】
ここで、放出槽201の内部の気体は、貯液部203の吸収液から放出された二酸化炭素やキャリアガスとして供給された窒素ガス等を含有するものである。ポンプP3の動作により放出槽201の内部を負圧にすることで、放出槽201内の気体が外部環境に漏洩することを防止することができる。制御装置20はポンプP2及びP3の動作を制御することが可能である。
【0072】
ポンプP3の出力側(ポンプP3の紙面左側)には、第3濃度検出部209が設けられている。第3濃度検出部209は、放出配管RT_OUT2を流れる気体に含まれる二酸化炭素の濃度を検出し、検出結果は制御装置20に入力される。第3流量計FM3は、放出配管RT_OUT2を流れる気体の流量を計測し、計測結果は制御装置20に入力される。取得量検出部210は、放出配管RT_OUT2を流れる気体に含まれる二酸化炭素の取得量を検出し、検出結果は制御装置20に入力される。
【0073】
(放出槽201の単独運転)
図4において、太線で示す配管が、放出槽201の単独運転で用いる配管である。初期状態では比例制御弁MVi,弁SViは閉じた状態とする。放出槽201の単独運転を行う場合、制御装置20は、弁SV7を開状態に制御し、ポンプP2及びポンプP3を作動させる。弁SV7を開くことにより、貯液部203に貯液された吸収液は、ポンプP2の動作により第1配管RT1に取り出(吸引)され、送出される。
【0074】
(MV8a、SV8bの開閉制御)
制御装置20は、第3濃度検出部209、及び取得量検出部210の検出結果の比較に基づいて、第2配管RT2に設けられた比例制御弁MV8a、及び第3配管RT3に設けられた弁SV8bの開閉を制御する。
【0075】
図5は、比例制御弁MV8a,及び弁SV8bの開閉制御の流れを説明する図である。S51において、制御装置20は、第3濃度検出部209、及び取得量検出部210の検出結果を比較する。
【0076】
S52において、制御装置20は、二酸化炭素の濃度を優先して運転するか、取得量(収量)を優先して運転するかを判定する。濃度優先で運転する場合(S52でYES)、処理をS53に進める。
【0077】
S53において、制御装置20は、第2配管RT2に設けられた比例制御弁MV8aを開く制御(全開にする制御)を行い、かつ、第3配管RT3に設けられた弁SV8bを開く制御を行う。これにより吸収液は、第1配管RT1及び第2配管RT2を介して噴霧部202に供給される。また、吸収液は、第1配管RT1及び第3配管RT3を介して放出槽201の貯液部203に供給される。
【0078】
一方、S52の判定で、取得量(収量)を優先で運転する場合(S52でNO)、処理をS54に進める。
【0079】
S54において、制御装置20は、取得量検出部210の検出結果に基づいて、単位時間あたりの二酸化炭素の取得量を示す放出速度が閾値を超えるか判定する。放出速度が閾値を超える場合(S54でYES)、処理をS55に進める。
【0080】
S55において、制御装置20は、第2配管RT2に設けられた比例制御弁MV8aを閉じる制御(全閉にする制御)を行い、第3配管RT3に設けられた弁SV8bを開く制御を行う。これにより、吸収液は、第1配管RT1及び第3配管RT3を介して放出槽201に供給される。一方、第2配管RT2を介した吸収液の供給は抑制される。
【0081】
S54の判定で、放出速度が閾値以下に低下している場合(S54でNO)、処理をS56に進める。
【0082】
S56において、制御装置20は、第2配管RT2に設けられた比例制御弁MV8aの開度を制御し、第3配管RT3に設けられた弁SV8bを開くように制御する。比例制御弁MV8aの開度は、予定収量に対する取得量(収量)の検出値(実績)の割合(目標達成度合い)に応じて可変に制御することが可能である。例えば、目標達成度合いの低下に従い、比例制御弁MV8aの開度を開き、目標達成度合いの上昇に従い、比例制御弁MV8aの開度を絞るように制御することで、取得量(収量)の検出値を調整してもよい。
【0083】
(取得量を優先する運転モードにおけるMV3、MV4の開閉制御)
取得量を優先する運転モードにおいて、制御装置20は、第3濃度検出部209、及び取得量検出部210の検出結果の比較に基づいて、放出配管RT_OUT2に設けられた比例制御弁MV3、及び第4配管に設けられた比例制御弁MV4の開閉を制御する。
【0084】
図6は、取得量を優先する運転モードにおいて、放出配管RT_OUT2に設けられた比例制御弁MV3、及び第4配管RT4に設けられた比例制御弁MV4の開閉制御の流れを説明する図である。
【0085】
S61において、取得量検出部210は、二酸化炭素の取得量(収量)を検出し、制御装置20は、取得量検出部210から二酸化炭素の取得量の検出結果を取得する。
【0086】
S62において、制御装置20は、取得量検出部210で検出された取得量が、予め設定された予定収量(目標収量)を超えるか否かを判定する。検出された取得量が予定収量を超える場合(S62でYES)、処理をS63に進める。
【0087】
予定収量(目標収量)に到達しており、過剰な放出を抑制するため、S63において、制御装置20は、比例制御弁MV3を閉じる制御(全閉または所定の絞り開度にする制御)を行い、比例制御弁MV4を開く制御(全開または所定の開き開度にする制御)を行う。放出槽201から放出された二酸化炭素が第4配管RT4を介して放出槽201に戻される。これにより、放出槽内201の二酸化炭素の濃度を高くすることができる。
【0088】
一方、S62の判定で、取得量検出部210で検出された取得量が予定収量(目標収量)以下の場合(S62でNO)、処理をS64に進める。
【0089】
予定収量(目標収量)に到達するように、S64において、制御装置20は、比例制御弁MV3を開く制御(全開または所定の開き開度にする制御)を行い、比例制御弁MV4を閉じる制御(全閉または所定の絞り開度にする制御)を行う。これにより、放出槽201から放出された二酸化炭素は放出配管RT_OUT2を介して回収される。S64の後に処理はS61に戻され、同様の処理が繰り返される。
【0090】
(濃度を優先する運転モードにおけるMV3、MV4の開閉制御)
濃度を優先する運転モードにおいて、制御装置20は、第3濃度検出部209、及び取得量検出部210の検出結果の比較に基づいて、放出配管RT_OUT2に設けられた比例制御弁MV3、及び第4配管に設けられた比例制御弁MV4の開閉を制御する。
【0091】
図7は、濃度を優先する運転モードにおいて、放出配管RT_OUT2に設けられた比例制御弁MV3、及び第4配管RT4に設けられた比例制御弁MV4の開閉制御の流れを説明する図である。
【0092】
S71において、第3濃度検出部209は、二酸化炭素の濃度を検出し、制御装置20は、第3濃度検出部209から二酸化炭素の濃度の検出結果を取得する。
【0093】
S72において、制御装置20は、第3濃度検出部209で検出された濃度が、予め設定された予定濃度(目標濃度)を超えるか否かを判定する。検出された濃度が予定濃度を超える場合(S72でYES)、処理をS73に進める。
【0094】
予定濃度(目標濃度)に到達しているため、S73において、制御装置20は、比例制御弁MV3を開く制御(全開または所定の開き開度にする制御)を行い、比例制御弁MV4を閉じる制御(全閉または所定の絞り開度にする制御)を行う。これにより、予定濃度(目標濃度)に到達した二酸化炭素が放出配管RT_OUT2を介して回収される。
【0095】
一方、S72の判定で、第3濃度検出部209で検出された濃度が予定濃度(目標濃度)以下の場合(S72でNO)、処理をS74に進める。
【0096】
予定濃度(目標濃度)に到達するように、S74において、制御装置20は、比例制御弁MV3を閉じる制御(全閉または所定の絞り開度にする制御)を行い、比例制御弁MV4を開く制御(全開または所定の開き開度にする制御)を行う。放出槽201から放出された二酸化炭素が第4配管RT4を介して放出槽201に戻される。これにより、放出槽内201の二酸化炭素の濃度を高くすることができる。S74の後に処理はS71に戻され、同様の処理が繰り返される。
【0097】
(濃度優先で取得量も確保する場合のMV3、MV4の開閉制御)
図8は濃度優先で取得量も確保する場合の比例制御弁MV3、MV4の開閉制御の流れを説明する図である。S81において、第3濃度検出部209は、二酸化炭素の濃度を検出し、制御装置20は、第3濃度検出部209から二酸化炭素の濃度の検出結果を取得する。
【0098】
S82において、制御装置20は、第3濃度検出部209で検出された濃度が予定濃度(目標濃度)を超えるか否かを判定する。S82の判定で、第3濃度検出部209で検出された濃度が予定濃度(目標濃度)以下の場合(S82でNO)、処理をS85に進める。S85では、制御装置20は、図7のS74の処理を行う。S85の後に処理はS81に戻され、同様の処理が繰り返される。
【0099】
一方、S82の判定で、検出された濃度が予定濃度を超える場合(S82でYES)、処理をS83に進める。
【0100】
S83において、取得量検出部210は、二酸化炭素の取得量(収量)を検出し、制御装置20は、取得量検出部210から二酸化炭素の取得量の検出結果を取得する。
【0101】
S84において、制御装置20は、取得量検出部210で検出された取得量が予定収量(目標収量)を超えるか否かを判定する。検出された取得量が予定収量(目標収量)以下の場合(S84でNO)、処理をS86に進める。S86では、制御装置20は、図6のS64の処理を行う。S86の後に処理はS83に戻され、同様の処理が繰り返される。S84の判定で、検出された取得量が予定収量を超える場合(S84でYES)、処理を終了する。
【0102】
(キャリアガスを供給するための比例制御弁MV8c,MV8dの開閉制御)
制御装置20は、第3濃度検出部209および取得量検出部210の検出結果を取得し、二酸化炭素の濃度及び取得量の変化を監視し、キャリアガスを供給するか否かを判定する。また、制御装置20は、供給量を変えるか否かを判定する。
【0103】
比例制御弁MV8cは、分散器204にキャリアガスを供給する第7配管RT7に設けられており、比例制御弁MV8cの開度を制御することにより、分散器204に向けたキャリアガスの供給(供給量)を制御することができる。比例制御弁MV8cを閉じる(全閉)ことにより、分散器204に対するキャリアガスの供給を停止することができる。
【0104】
また、比例制御弁MV8dは、第1配管RT1にキャリアガスを供給する第6配管RT6に設けられており、比例制御弁MV8dの開度を制御することにより、第1配管RT1に向けたキャリアガスの供給(供給量)を制御することができる。比例制御弁MV8dを閉じる(全閉)ことにより、第1配管RT1に対するキャリアガスの供給を停止することができる。
【0105】
図9はキャリアガスを供給するための比例制御弁MV8c,MV8dの開閉制御の流れを説明する図である。S90において、制御装置20は、第3濃度検出部209及び取得量検出部210の検出結果を取得し、濃度及び取得量の変化を監視し、キャリアガスを供給するか否かを判定する。また、制御装置20は、供給量を変えるか否かを判定する。制御装置20は、本ステップの処理を、以降の処理ステップ中において、バックグランドで継続して処理を行う。これにより、濃度及び取得量の変化に即時的に対応した、キャリアガスの供給(供給量)の制御が可能になる。
【0106】
S91において、制御装置20は、分散器204にキャリアガスを供給するか判定し、キャリアガスを分散器204に供給する場合(S91でYES)、処理をS92に進める。
【0107】
S92において、制御装置20は、分散器204にキャリアガスを供給するための比例制御弁MV8cの開度を、第3濃度検出部209及び取得量検出部210の検出結果に基づいて制御する。
【0108】
次に、S93において、制御装置20は、第1配管RT1にキャリアガスを供給するか判定し、キャリアガスを、第1配管RT1に供給する場合(S93でYES)、処理をS94に進める。
【0109】
S94において、制御装置20は、第1配管RT1にキャリアガスを供給するための比例制御弁MV8dの開度を、第3濃度検出部209及び取得量検出部210の検出結果に基づいて制御する。
【0110】
一方、S93において、第1配管RT1にキャリアガスを供給しない場合(S93でNO)、処理をS95に進める。
【0111】
S95において、制御装置20は、第1配管RT1にキャリアガスを供給するための比例制御弁MV8dを閉じるように制御する(全閉状態)。
【0112】
また、S91の判定で、分散器204にキャリアガスを供給しない場合(S91でNO)、処理をS96に進める。S96において、制御装置20は、分散器204にキャリアガスを供給するための比例制御弁MV8cを閉じるように制御する(全閉状態)。
【0113】
次に、S97において、制御装置20は、第1配管RT1にキャリアガスを供給するか判定し、キャリアガスを、第1配管RT1に供給する場合(S97でYES)、処理をS98に進める。
【0114】
S98において、制御装置20は、第1配管RT1を流れる吸収液にキャリアガスを供給するための比例制御弁MV8dの開度を、第3濃度検出部209及び取得量検出部210の検出結果に基づいて制御する。
【0115】
一方、S97において、第1配管RT1にキャリアガスを供給しない場合(S97でNO)、処理をS99に進める。
【0116】
S99において、制御装置20は、第1配管RT1にキャリアガスを供給するための比例制御弁MV8dを閉じるように制御する(全閉状態)。
【0117】
図5図9の処理フローを実行することにより、放出処理装置200は、放出槽201において、吸収処理装置100の吸収槽101から供給された吸収液から二酸化炭素を放出させる処理(回収)を行うことができる。
【0118】
[連携装置300]
連携装置300には、吸収処理装置100と放出処理装置200との間を接続する複数の配管、ポンプP1a、ポンプP2a、熱交換器301が設けられている。
【0119】
熱交換器301には、吸収槽101から放出槽201に吸収液を送出するための配管と、放出槽201から吸収槽101に吸収液を送出するための配管とが通過している。熱交換器301では、吸収槽101からの吸収液と放出槽201からの吸収液との間で熱交換が行われる。放出槽201側から送出される吸収液が熱源になって、吸収槽101側から送出される吸収液が所定の温度まで加熱される。また、吸収槽101側から送出される吸収液が冷熱源になって、放出槽201側から送出される吸収液が所定の温度まで冷却される。
【0120】
ポンプP1aは、熱交換器301を介して、吸収槽101の吸収液を放出槽201に送出(圧送)するためのポンプである。ポンプP2aは、熱交換器301を介して、放出槽201の吸収液を吸収槽101に送出(圧送)するためのポンプである。制御装置20は、ポンプP1a、P2aの他、吸収処理装置100側のポンプP1及び放出処理装置200側のポンプP2を用いて各種の連携運転を行うことが可能である。
【0121】
制御装置20は、吸収処理装置100と放出処理装置200とが連携する連携運転に応じて、連携運転を行うために使用する配管を吸収液が流れるように比例制御弁MVi,弁SVi,ポンプP1a、P1、ポンプP2a、P2を制御する。
【0122】
連携運転には、(a)吸収槽101から放出槽201に吸収液を送出するための第1移送運転、(b)放出槽201から吸収槽101に吸収液を送出するための第2移送運転、(c)二酸化炭素回収システム10の連続運転、(d)配管のつまり防止運転(清浄運転)等が含まれる。
【0123】
ここで、連続運転とは、吸収処理装置100(吸収槽101)の単独運転と、放出処理装置200(放出槽201)の単独運転と、を並列的に行う運転である。吸収処理装置100の単独運転は、図3で説明した吸収槽101の単独運転であり、放出処理装置200の単独運転は、図4で説明した放出槽201の単独運転である。連続運転では、各槽において単独運転を行いつつ、各槽の液面の高さを一定に維持するように各槽の入出力の流量を等しくするような流量制御を行う。
【0124】
(第1移送運転:吸収槽101→放出槽201)
図10は、吸収槽101から放出槽201に吸収液を送出(移送)するための第1移送運転を説明する図であり、初期状態では、制御装置20は弁SViを閉じた状態にする。図10において、太線の配管は、第1移送運転を行う場合に使用する配管(第1移送経路)である。第1移送運転を行う場合、制御装置20は、弁SV4,SV11を開状態に制御し、ポンプP1を動作させる。
【0125】
制御装置20は、第1液面検出部131により検出された吸収槽101の液面の高さが下限の液面の高さに到達した場合、または、第2液面検出部208により検出された放出槽201の液面の高さが上限の液面の高さに到達した場合、第1移送運転を自動終了する。
【0126】
なお、第1移送運転を行う場合にポンプP1aを用いて熱交換器301を経由した移送も可能であるが、熱交換器301を通過するため、移送可能な流量が制限され得る。
【0127】
制御装置20は、移送する吸収液の流量に応じて、ポンプP1を用いて移送する経路、または、ポンプP1aを用いて移送する経路を選択する。例えば、移送する吸収液の流量が閾値を超える場合に、制御装置20は、図10に示すように、ポンプP1を用いて移送する経路を選択する。
【0128】
移送する吸収液の流量が閾値以下の場合に、制御装置20は、弁SV4,SV4a,SV5,比例制御弁MV1を開状態に制御し、ポンプP1aを動作させて、吸収液を放出槽201に移送する経路を選択することも可能である。本実施形態の第1移送運転によれば、予め吸収槽101側で二酸化炭素が吸収された吸収液を、放出槽201側に送り、放出槽201側で放出処理をまとめて実行するバッチ処理が可能になる。例えば、夜間電力を利用して二酸化炭素を消費する植物工場等では、二酸化炭素を夜間に供給することが好ましい。本実施形態の第1移送運転によれば、日中に吸収槽101側で吸収処理を行い、第1移送運転で吸収槽101側から放出槽201側に送り、夜間に放出槽201側で放出処理を行うようなバッチ処理が可能になる。
【0129】
(第2移送運転:放出槽201→吸収槽101)
図11は、放出槽201から吸収槽101に吸収液を送出(移送)するための第2移送運転を説明する図であり、初期状態では、制御装置20は弁SViを閉じた状態にする。図11において、太線の配管は、第2移送運転を行う場合に使用する配管(第2移送経路)である。第2移送運転を行う場合、制御装置20は、弁SV9,SV10,SV3,SV2aを開状態に制御し、ポンプP2、P1及び冷却装置133を動作させる。制御装置20は、第1液面検出部131により検出された吸収槽101の液面の高さが上限の液面の高さに到達した場合、または、第2液面検出部208により検出された放出槽201の液面の高さが下限の液面の高さに到達した場合、第2移送運転を自動終了する。
【0130】
なお、第2移送運転を行う場合にポンプP2aを用いて熱交換器301を経由した移送も可能であるが、熱交換器301を通過するため、移送可能な流量が制限され得る。
【0131】
制御装置20は、移送する吸収液の流量に応じて、ポンプP2を用いて移送する経路、または、ポンプP2aを用いて移送する経路を選択する。例えば、移送する吸収液の流量が閾値を超える場合に、制御装置20は、図11に示すように、ポンプP2を用いて移送する経路を選択する。
【0132】
移送する吸収液の流量が閾値以下の場合に、制御装置20は、比例制御弁MV2,弁SV6,SV10,SV3,SV2aを開状態に制御し、ポンプP2a、P1を動作させて、吸収液を吸収槽101に移送する経路を選択することも可能である。放出槽201側で放出処理済となった吸収液には吸収剤が既に含有されており、二酸化炭素の吸収能力の高いものである。第2移送運転により、放出槽201側から吸収槽101側へ吸収液を移送することにより、吸収槽101において、移送された吸収液を再利用することが可能になる。本実施形態の第2移送運転によれば、二酸化炭素の吸収能力の高い吸収液を再利用することにより、運用コストの低減を図ることが可能になる。
【0133】
(連続運転)
図12は、実施形態に係る連続運転を説明する図であり、初期状態では、制御装置20は弁SViを閉じた状態にする。図12において、太線の配管は、連続運転を行う場合に使用する配管である。
【0134】
吸収槽101への液体の供給を行う場合、制御装置20は、弁SV1bを開状態にして、液体供給装置132を制御して、接続点CN1、弁SV1bを介してデミスタ清浄部104から行う。
【0135】
冷却装置133は、槽内スクリーン115、ストレーナ116、弁SV4を介して、ポンプP1から送出された吸収液の液温を検出し、検出した液温が所定の温度を超える場合には、所定の温度より低くなるように吸収液を冷却する。吸収液の液温が所定の温度を超えない場合には、冷却装置133は、冷却を行わずにポンプP1から送られた吸収液を出力する。
【0136】
第1噴霧部111は、放出槽201側からポンプP2aにより送出され、接続点CN2から供給された吸収液を噴霧する。気体に含まれる二酸化炭素と吸収剤とが反応し、二酸化炭素は吸収剤を含有するミストに吸収される。放出槽201側で二酸化炭素が放出され、吸収能力の高い吸収液を噴霧することにより、二酸化炭素の吸収率を向上させることができる。
【0137】
制御装置20は、放出処理装置200における二酸化炭素の取得量に応じて、熱交換器301を通過する2つの配管における吸収液の流量が所定の流量になるように制御する。2つの配管における吸収液の流量は、第1流量計FM1、第2流量計FM2により計測され、計測結果は制御装置20に入力される。制御装置20は、第1流量計FM1及び第2流量計FM2の計測結果に基づいて、2つの配管における吸収液の流量が所定の流量になるように、比例制御弁MV1,MV2の開度を制御する。
【0138】
放出槽201の貯液部203の液面の高さを一定に維持するように液面の高さを制御する場合、制御装置20は、放出槽201から出力される流量を示す第2流量計FM2により計測される流量と、放出槽201に入力される流量を示す第1流量計FM1により計測される流量と、を等しくするように、比例制御弁MV1,MV2の開度を制御する。連続運転では、各槽において単独運転を行いつつ、各槽の液面の高さを一定に維持するように各槽の入出力の流量を等しくするような流量制御を行う。本実施形態によれば、吸収槽101及び放出槽201に対する入出力の流量を等しくするような流量制御を行うことにより、入出力流量を調整するための貯液部(バッファ)を吸収槽101及び放出槽201の間に別途設けることなく、連続運転を行うことが可能であり、よりコンパクトな構成の二酸化炭素回収システム10を提供することができる。
【0139】
図13は、連続運転の変形例を説明する図である。図13においては、吸収槽101側において、ポンプP1の出口側とポンプP1aの出口側との間に第1バイパス配管RT_BP1と、弁SV12とが更に設けられている。また、放出槽201側において、ポンプP2の出口側とポンプP2aの出口側との間に第2バイパス配管RT_BP2と、弁SV13とが更に設けられている。
【0140】
第1流量計FM1及び第2流量計FM2の計測結果に基づいて、ポンプP1aにより送出される吸収液の流量が、ポンプP2aにより送出される液量に比べて少ない場合、制御装置20は弁SV12を開状態に制御し、ポンプP1から送出される吸収液を、第1バイパス配管RT_BP1を介してポンプP1a側の配管に供給してもよい。
【0141】
また、第1流量計FM1及び第2流量計FM2の計測結果に基づいて、ポンプP2aにより送出される吸収液の流量が、ポンプP1aにより送出される液量に比べて少ない場合、制御装置20は弁SV13を開状態に制御し、ポンプP2から送出される吸収液を、第2バイパス配管RT_BP2を介してポンプP2a側の配管に供給してもよい。
【0142】
ポンプP1a、P2aの送出能力が上限に達し、比例制御弁MV1,MV2の開度制御では、第2流量計FM2により計測される流量と、第1流量計FM1により計測される流量と、を等しくするような流量制御ができない場合が生じ得る。このような場合であっても、第1バイパス配管RT_BP、及び第2バイパス配管RT_BP2のうち、少なくともいずれか一方を用いた吸収液の供給(補充)により、第2流量計FM2により計測される流量と、第1流量計FM1により計測される流量と、を等しくするような流量制御を行うことが可能になる。本変形例においても、吸収槽101及び放出槽201に対する入出力の流量を等しくするような流量制御を行うことにより、入出力流量を調整するための貯液部を吸収槽101及び放出槽201の間に別途設けることなく、連続運転を行うことが可能であり、よりコンパクトな構成の二酸化炭素回収システム10を提供することができる。
【0143】
以上説明したように、実施形態及び変形例により開示される技術によれば、吸収液に吸収された二酸化炭素を、より効率的に回収することが可能になる。
【0144】
[その他の実施形態]
また、各実施形態で説明された1以上の機能を実現するプログラムは、ネットワーク又は記憶媒体を介して制御装置に供給され、システム又は制御装置のコンピュータにおける1以上のプロセッサは、このプログラムを読み出して実行することができる。このような態様によっても本発明は実現可能である。
【0145】
本発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【0146】
10:二酸化炭素回収システム、100:吸収処理装置、200:放出処理装置、201:放出槽、202:噴霧部、203:貯液部、204:分散器、206:加熱装置、207:キャリアガス供給装置、300:連携装置
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13