特許 6990099 二酸化炭素回収システムおよびその運転方法

(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】

(24)【登録日】2021-12-07

(45)【発行日】2022-01-12

(54)【発明の名称】二酸化炭素回収システムおよびその運転方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/18 20060101AFI20220104BHJP

   B01D 53/14 20060101ALI20220104BHJP

   B01D 53/62 20060101ALI20220104BHJP

   B01D 53/75 20060101ALI20220104BHJP

   B01D 53/78 20060101ALI20220104BHJP

   B01D 53/96 20060101ALI20220104BHJP

   C01B 32/50 20170101ALI20220104BHJP

【ＦＩ】

B01D53/18 130

B01D53/14 220

B01D53/62 ZAB

B01D53/75

B01D53/78

B01D53/96

C01B32/50

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2017238030

(22)【出願日】2017-12-12

(65)【公開番号】P2019103973

(43)【公開日】2019-06-27

【審査請求日】2020-02-25

(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】宇田津 満

(72)【発明者】

【氏名】程塚 正敏

(72)【発明者】

【氏名】村岡 大悟

(72)【発明者】

【氏名】千葉 典子

(72)【発明者】

【氏名】北村 英夫

【審査官】壷内 信吾

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３２６１４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１１６２５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１３－５０４４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１０９８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０００３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２１２２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１２９１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０５５５６５９０（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国特許出願公開第１０７４６９５７１（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ５３／１４－５３／１８

Ｂ０１Ｄ ５３／３４－５３／７３，５３／７４－５３／８５，５３／９２，５３／９６

Ｃ０１Ｂ ３２／００－３２／９９１

Ｂ０１Ｊ １０／００－１２／０２，１４／００－１９／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二酸化炭素を含む処理対象ガスと吸収液とを接触させる第１充填層および第２充填層をそれぞれ含む第１塔および第２塔と、前記第１塔および前記第２塔の下方に設けられ、前記第１塔からの前記吸収液と、前記第２塔からの前記吸収液とを溜める液溜部とを備え、前記二酸化炭素を吸収した前記吸収液を前記液溜部から排出する吸収塔と、
前記吸収塔から排出された前記吸収液から前記二酸化炭素を放散させ、前記二酸化炭素を放散した前記吸収液を排出する再生塔と、
を備え、
前記吸収塔は、
前記第１充填層および前記第２充填層より低い位置に設けられ、前記吸収塔内に前記処理対象ガスを導入するガス導入口と、
前記第１塔と前記第２塔との間に設けられ、かつ前記ガス導入口と前記第２塔との間に設けられ、前記処理対象ガスの前記第２塔への流入を阻止する阻止部であって、前記阻止部が、前記液溜部に溜まった前記吸収液に浸ることにより、前記第１塔と前記第２塔とが前記吸収液により液封された状態になることで、前記第１塔には前記処理対象ガスが流入し、前記第２塔への前記処理対象ガスの流入は阻止される、阻止部と、
前記第１塔を通過した前記処理対象ガスを前記第２塔に供給するガス供給路と、
を備える、
二酸化炭素回収システム。

【請求項2】

前記第１塔から排出された第１ガス、前記第２塔から排出された第２ガス、および前記第１ガスと前記第２ガスとを合流させた第３ガスのうち少なくともいずれかの流量を測定する第１測定器と、
前記第１ガスまたは前記第２ガスの流量を調整する第１弁と、
前記第１測定器により測定された前記流量に基づいて前記第１弁を制御する制御部と、
を備える請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項3】

前記第１塔に流入する第１吸収液、前記第２塔に流入する第２吸収液、および前記第１吸収液と前記第２吸収液とに分流する前の第３吸収液のうち少なくともいずれかの流量を測定する第２測定器と、
前記第１吸収液または前記第２吸収液の流量を調整する第２弁と、
前記第２測定器により測定された前記流量に基づいて前記第２弁を制御する制御部と、
を備える請求項１または２に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項4】

前記阻止部は、前記液溜部内に設けられた仕切板である、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】

前記仕切板は、前記液溜部の底部から離されて設けられている、請求項４に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項6】

前記仕切板は、前記液溜部の底部に接するように設けられており、かつ、前記吸収液が通過する開口部を有している、請求項４に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項7】

二酸化炭素を含む処理対象ガスと吸収液とを接触させ、前記二酸化炭素を吸収した前記吸収液を排出する吸収塔と、
前記吸収塔から排出された前記吸収液から前記二酸化炭素を放散させ、前記二酸化炭素を放散した前記吸収液を排出する再生塔と、
を備える二酸化炭素回収システムの運転方法であって、
前記吸収塔は、
第１充填層を含む第１塔と、
第２充填層を含む第２塔と、
前記第１塔および前記第２塔の下方に設けられた液溜部と、
前記第１充填層および前記第２充填層より低い位置に設けられ、前記吸収塔内に前記処理対象ガスを導入するガス導入口と、
前記第１塔と前記第２塔との間に設けられ、かつ前記ガス導入口と前記第２塔との間に設けられ、前記処理対象ガスの前記第２塔への流入を阻止する阻止部であって、前記阻止部が、前記液溜部に溜まった前記吸収液に浸ることにより、前記第１塔と前記第２塔とが前記吸収液により液封された状態になることで、前記第１塔には前記処理対象ガスが流入し、前記第２塔への前記処理対象ガスの流入は阻止される、阻止部と、
前記第１塔を通過した前記処理対象ガスを前記第２塔に供給するガス供給路と、
を備え、
前記第１塔の前記第１充填層および前記第２塔の前記第２充填層内で前記処理対象ガスと前記吸収液とを接触させ、
前記第１塔からの前記吸収液と、前記第２塔からの前記吸収液とを前記液溜部に溜め、
前記二酸化炭素を吸収した前記吸収液を前記液溜部から排出する、
ことを含む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】

本発明の実施形態は、二酸化炭素回収システムおよびその運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、地球温暖化問題に対する有効な対策として、二酸化炭素回収貯留（ＣＣＳ：Carbon Dioxide Capture and Storage）技術が注目されている。例えば、火力発電所、製鉄所、ごみ焼却所等で発生するプロセス排ガス（処理対象ガス）中の二酸化炭素を、吸収液により回収する二酸化炭素回収システムが検討されている。
二酸化炭素回収システムでは、処理対象ガス中の二酸化炭素を吸収塔にて吸収液に吸収させる。この際、二酸化炭素を吸収液に吸収させるためには、処理対象ガスと吸収液との接触時間を十分に確保する必要があり、そのためには十分な高さの吸収塔が必要である。

【0003】

しかしながら、建屋の問題や景観上の問題から高い吸収塔を建てることができない場合には、十分な高さの吸収塔を実現できないことが問題となる。この場合、同じ構成の吸収塔を複数建てることが必要となり、吸収塔等の建築コストの増加等が問題となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－１０７２０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

そこで、本発明の実施形態は、吸収塔の高さを適切に抑制することが可能な二酸化炭素回収システムおよびその運転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】

【0006】

一の実施形態によれば、二酸化炭素回収システムは、二酸化炭素を含む処理対象ガスと吸収液とを接触させる第１塔および第２塔と、前記第１塔および前記第２塔の下方に設けられ、前記第１塔からの前記吸収液と、前記第２塔からの前記吸収液とを溜める液溜部とを備え、前記二酸化炭素を吸収した前記吸収液を前記液溜部から排出する吸収塔を備える。前記システムはさらに、前記吸収塔から排出された前記吸収液から前記二酸化炭素を放散させ、前記二酸化炭素を放散した前記吸収液を排出する再生塔を備える。

【発明の効果】

【0007】

各実施形態によれば、吸収塔の高さを適切に抑制することが可能な二酸化炭素回収システムおよびその運転方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【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１実施形態とその比較例の吸収塔等の構成を示す模式図である。

【図3】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4】第２実施形態の変形例の吸収塔等の構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

（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。

【0011】

図１の二酸化炭素回収システムは、吸収塔１と、プロセス排ガスライン２と、リッチ液ポンプ３と、再生熱交換器４と、再生塔５と、リーン液ポンプ６と、リーン液冷却器７と、ガス冷却器８と、制御部１１と、第１流量計１２と、第２流量計１３と、第１制御弁１４と、第３流量計１５と、第４流量計１６と、第２制御弁１７とを備えている。

【0012】

吸収塔１は、第１塔１ａと、第２塔１ｂと、液溜部（スチル部）１ｃと、第１充填層１ｄと、第２充填層１ｅとを備えている。第１塔１ａと第２塔１ｂは、互いに横方向に並んで設けられている。すなわち、第１塔１ａと第２塔１ｂは、下部に設けられる単一の液留部１ｃを共通のものとして共有し、この液留部１ｃに対して並列に配置されている。液溜部１ｃは、第１塔１ａと第２塔１ｂの下方に設けられている。第１充填層１ｄは第１塔１ａ内に設けられ、第２充填層１ｅは第２塔１ｂ内に設けられている。再生塔５は、充填層５ａと、充填層５ａの下方に設けられた液溜部（スチル部）５ｂとを備えている。

【0013】

吸収塔１は、例えば向流型気液接触装置により構成されている。吸収塔１では、二酸化炭素を吸収するための吸収液（リーン液）が第１導入口Ａ１および第２導入口Ａ２から導入され、二酸化炭素を含むプロセス排ガスがガス導入口Ｇ３から導入される。第１導入口Ａ１は第１充填層１ｄの上方に設けられ、第２導入口Ａ２は第２充填層１ｅの上方に設けられている。ガス導入口Ｇ３は、第１充填層１ｄや第２充填層１ｅより低い位置に設けられている。

【0014】

吸収塔１は、プロセス排ガスと吸収液とを気液接触させ、プロセス排ガス中の二酸化炭素を吸収液に吸収させる。具体的には、ガス導入口Ｇ３からのプロセス排ガスの一部が、第１塔１ａに供給され、第１充填層１ｄ内で第１導入口Ａ１からの吸収液と接触する。また、ガス導入口Ｇ３からのプロセス排ガスの別の一部が、第２塔１ｂに供給され、第２充填層１ｅ内で第２導入口Ａ２からの吸収液と接触する。第１充填層１ｄを通過した吸収液と、第２充填層１ｅを通過した吸収液は、液溜部１ｃに落下する。

【0015】

その結果、二酸化炭素を吸収した吸収液（リッチ液）が、液溜部１ｃに溜まり、吸収液排出口Ａ３から排出される。一方、二酸化炭素が除去されたプロセス排ガスを含有する吸収塔排出ガスが、第１排出口Ｇ１および第２排出口Ｇ２から排出される。第１排出口Ｇ１は第１充填層１ｄの上方に設けられ、第２排出口Ｇ２は第２充填層１ｅの上方に設けられている。吸収液排出口Ａ３は、液溜部１ｃの底部に設けられている。

【0016】

本実施形態の第１塔１ａは、１つの充填層（第１充填層１ｄ）を備えているが、代わりに複数の充填層を備えていてもよいし、１つ以上のその他の反応部（例えばトレイ）を備えていてもよい。これは、第２塔１ｂでも同様である。

【0017】

プロセス排ガスは、プロセス排ガスライン２を介して供給され、ガス導入口Ｇ３から吸収塔１内に導入される。プロセス排ガスは、処理対象ガスの一例であり、例えば火力発電所等の発電所、製鉄所等の工場、ごみ焼却所等の設備から供給される。

【0018】

吸収液の例は、１種類以上のアミンを含有するアミン系水溶液である。アミンの例は、モノエタノールアミン（monoethanolamin）や、ジエタノールアミン（diethanolamin）である。吸収液は、その他の種類のアミンを含有していてもよい。

【0019】

吸収塔１から排出された吸収液は、リッチ液ポンプ３により、再生熱交換器４を介して再生塔５へ移送される。この際、吸収塔１から再生塔５へ向かう吸収液は、再生熱交換器４における熱交換により加熱される。符号Ｌ１は、吸収塔１から再生塔５へ向かう吸収液の流路を示している。

【0020】

再生塔５は、導入された吸収液を加熱することにより、吸収液から大部分の二酸化炭素を蒸気と共に放散させて、吸収液から二酸化炭素を分離する。再生塔５は、不図示のリボイラを備えており、リボイラに供給された高温蒸気と吸収液との熱交換を行うことにより吸収液を加熱する。再生塔５は、例えば向流型気液接触装置により構成されている。再生塔５内に導入された吸収液は、充填層５ａを通過して、液溜部５ｂに落下する。

【0021】

その結果、二酸化炭素を放散した吸収液（リーン液）が、液溜部５ｂに溜まり、再生塔５の底部から排出される。一方、放散された二酸化炭素と蒸気とを含有する再生塔排出ガスが、再生塔５の頂部から排出される。再生塔排出ガスはその後、ガス冷却器８により冷却される。これにより、再生塔排出ガス中の蒸気が凝縮し、二酸化炭素と凝縮水とに分離される。凝縮水は、吸収液に由来するアミン成分を含有しており、再生塔５へ戻される。

【0022】

本実施形態の再生塔５は、１つの充填層（充填層５ａ）を備えているが、代わりに複数の充填層を備えていてもよいし、１つ以上のその他の反応部（例えばトレイ）を備えていてもよい。また、再生塔５は、タンク内で吸収液を加熱して二酸化炭素を放散させるフラッシュドラム（フラッシュタンク）を備えていてもよい。

【0023】

再生塔５から排出された吸収液は、リーン液ポンプ６により、再生熱交換器４とリーン液冷却器７とを介して吸収塔１へ戻される。この際、再生塔５から吸収塔１へ向かう吸収液は、再生熱交換器４における熱交換と、リーン液冷却器７における冷却作用により冷却される。符号Ｌ２は、再生塔５から吸収塔１へ向かう吸収液の流路を示している。

【0024】

以下、吸収塔１やその周辺の機器について詳細に説明する。

【0025】

上述のように、吸収塔１は、第１塔１ａと第２塔１ｂとを備え、同じ液溜部１ｃ（スチル部）を第１塔１ａと第２塔１ｂとが共有している。吸収塔１内に導入されたプロセス排ガスは、第１塔１ａと第２塔１ｂとに分配されて供給される。本実施形態の第１塔１ａと第２塔１ｂは、上下方向（重力方向）に延伸しており、横方向（水平方向）に互いに隣接している。

【0026】

吸収塔１に吸収液を供給する流路Ｌ２は、リーン液冷却器７の下流で、第１導入口Ａ１に向かう第１流路と、第２導入口Ａ２に向かう第２流路とに分流している。第１流量計１２は、分流前の流路Ｌ２に設けられており、この流路Ｌ２を流れる吸収液の流量を測定する。第２流量計１３は、第１流路に設けられており、第１流路を流れる吸収液の流量を測定する。第１制御弁１４は、第１流路に設けられており、第１流路を流れる吸収液の流量を調整するために使用される。第１制御弁１４の例は、流量調節弁である。

【0027】

吸収塔１は、第１塔１ａからの吸収塔排出ガス用の第１配管と、第２塔１ｂからの吸収塔排出ガス用の第２配管とに接続されており、第１配管と第２配管は１本の配管に合流している。第３流量計１５は、第２配管に設けられており、第２配管を流れる吸収塔排出ガスの流量を測定する。第４流量計１６は、合流後の配管に設けられており、この配管を流れる吸収塔排出ガスの流量を測定する。第２制御弁１７は、第２配管に設けられており、第２配管を流れる吸収塔排出ガスの流量を調整するために使用される。第２制御弁１７の例は、流量調節弁である。

【0028】

第１塔１ａへの排ガス供給量と、第２塔１ｂへの排ガス供給量は、第２制御弁１７により制御可能である。排ガス供給量とは、単位時間あたりに供給されるプロセス排ガスの量である。例えば、第２制御弁１７の開度を小さくすると、第１塔１ａへの排ガス供給量が増加し、第２塔１ｂへの排ガス供給量が減少する。制御部１１は、第３流量計１５により測定された流量と、第４流量計１６により測定された流量とに基づいて、第２制御弁１７の開度を調整することで、第１塔１ａへの排ガス供給量と、第２塔１ｂへの排ガス供給量との比を制御することができる。本実施形態の制御部１１は、この比が１対１になるように動作する。

【0029】

なお、第３流量計１５と第４流量計１６のいずれか一方は、第１配管に設けられていてもよい。また、第２制御弁１７は、第１配管に設けられていてもよい。これらの場合にも上記の比を制御することが可能である。

【0030】

第１塔１ａへの吸収液供給量と、第２塔１ｂへの吸収液供給量は、第１制御弁１４により制御可能である。吸収液供給量とは、単位時間あたりに供給される吸収液（リーン液）の量である。例えば、第１制御弁１４の開度を大きくすると、第１塔１ａへの吸収液供給量が増加し、第２塔１ｂへの吸収液供給量が減少する。制御部１１は、第１流量計１２により測定された流量と、第２流量計１３により測定された流量とに基づいて、第１制御弁１４の開度を調整することで、第１塔１ａへの吸収液供給量と、第２塔１ｂへの吸収液供給量との比を制御することができる。本実施形態の制御部１１は、この比が１対１になるように動作する。

【0031】

なお、第１流量計１２と第２流量計１３のいずれか一方は、第２流路に設けられていてもよい。また、第１制御弁１４は、第２流路に設けられていてもよい。これらの場合にも上記の比を制御することが可能である。

【0032】

以上のように、本実施形態の吸収塔１は、第１塔１ａと第２塔１ｂという２つの塔を備えている。これにより、吸収塔が１つの塔のみを備える場合に比べて、吸収塔１の高さを低く抑えることができる。

【0033】

さらに、本実施形態の第１塔１ａと第２塔１ｂは、液溜部１ｃを共有している。これにより、二酸化炭素回収システムに２つの吸収塔を設ける場合に比べて、必要な機器の点数を減らすことができ、建築コストを削減することができる。

【0034】

この詳細を、図２を参照して説明する。図２は、第１実施形態とその比較例の吸収塔等の構成を示す模式図である。

【0035】

図２(ａ)は、比較例の二酸化炭素回収システムを構成する第１吸収塔２１と、第１プロセス排ガスライン２２と、第１リッチ液ポンプ２３と、第２吸収塔２４と、第２プロセス排ガスライン２５と、第２リッチ液ポンプ２６とを示している。第１吸収塔２１は、第１充填層２１ａと第１液溜部２１ｂとを備えている。第２吸収塔２４は、第２充填層２４ａと第２液溜部２４ｂとを備えている。

【0036】

図２(ｂ)は、第１実施形態の二酸化炭素回収システムを構成する吸収塔１と、プロセス排ガスライン２と、リッチ液ポンプ３とを示している。吸収塔１は、第１塔１ａと、第２塔１ｂと、液溜部１ｃと、第１充填層１ｄと、第２充填層１ｅとを備えている。

【0037】

本比較例では、第１吸収塔２１と第２吸収塔２４が分離しており、それぞれ第１液溜部２１ｂと第２液溜部２４ｂを備えている。そのため、第１液溜部２１ｂ用に第１リッチ液ポンプ２３を設け、第２液溜部２４ｂ用に第２リッチ液ポンプ２６を設ける必要がある。その結果、本実施形態より余計に液溜部やリッチ液ポンプを設けることで建築コストが増加してしまう。

【0038】

また、本比較例の第１および第２リッチ液ポンプ２３、２６は、二酸化炭素回収システムのリッチ液を２台のポンプで取り扱うため、本実施形態のリッチ液ポンプ３に比べて、小流量で高吐出圧のポンプとする必要がある。そのため、第１および第２リッチ液ポンプ２３、２６に要求される仕様を、安価な量産品のポンプで満足することが困難な場合があり、第１および第２リッチ液ポンプ２３、２６として高価な特注品を採用せざるを得ない場合がある。その結果、建築コストがさらに増加してしまう。

【0039】

一方、本実施形態では、第１塔１ａと第２塔１ｂが液溜部１ｃやリッチ液ポンプ３を共有しているため、吸収塔１等の建築コストを削減することができる。また、本実施形態のリッチ液ポンプ３は、二酸化炭素回収システムのリッチ液を１台のポンプのみで取り扱うため、高流量で高吐出圧のポンプとすることができる。そのため、リッチ液ポンプ３に要求される仕様を、安価な量産品のポンプ等で満足することが可能となる。その結果、建築コストをさらに削減することができる。

【0040】

以上のように、本実施形態によれば、第１塔１ａと第２塔１ｂが液溜部１ｃを共有する構成により、吸収塔１の高さを適切に抑制することが可能となる。

【0041】

なお、本実施形態の吸収塔１はさらに、第１塔１ａおよび第２塔１ｂと横方向に並んで設けられ、プロセス排ガスと吸収液とを気液接触させる１つ以上の第３塔を備えていてもよい。この場合、液溜部（スチル部）１ｃは、第１塔１ａ、第２塔１ｂ、および第３塔の下方に設けられ、これらの塔からの吸収液を溜める。第３塔の構成は、第１塔１ａや第２塔１ｂと同じ構成に設計可能である。

【0042】

（第２実施形態）
図３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。

【0043】

本実施形態の吸収塔１は、図１に示す構成要素に加え、ガス供給路１ｆと、仕切板１ｇとを備えている。仕切板１ｇは、吸収塔１内でガス導入口Ｇ３と第２塔１ｂとの間に設けられており、プロセス排ガスの第２塔１ｂへの流入を阻止するように機能する。よって、ガス導入口Ｇ３からのプロセス排ガスは、第１塔１ａに流入する。第１塔１ａを通過したプロセス排ガスは、ガス供給路１ｆを介して第２塔１ｂへと供給される。ガス供給路１ｆは、第１充填層１ｄの上方に設けられた排出口Ｇ４と、第２充填層１ｅの下方に設けられた導入口Ｇ５とに接続されている。ガス供給路１ｆの例は、配管である。

【0044】

このように、本実施形態のプロセス排ガスは、第１塔１ａと第２塔１ｂとを順番に流れる。よって、プロセス排ガスは、第１塔１ａ内で吸収液と接触した後に、第１塔１ａから第２塔１ｂに供給され、第２塔１ｂ内でも吸収液と接触する。これにより、プロセス排ガス内の二酸化炭素が吸収液に吸収される。

【0045】

本実施形態の第１塔１ａおよび第２塔１ｂも、第１実施形態と同様に、液溜部１ｃを共有している。第１塔１ａからの吸収液と、第２塔１ｂからの吸収液は、液溜部１ｃに落下し、液溜部１ｃに溜まる。

【0046】

仕切板１ｇは、液溜部１ｃ内に設けられている。仕切板１ｇの上端は、第１塔１ａと第２塔１ｂとの間の境界部の内壁に取り付けられている。仕切板１ｇの下端は液溜部１ｃ内の吸収液の最低液位よりも下方まで延設され、仕切板１ｇの下端は液溜部１ｃに溜まった吸収液に浸っている。よって、第１塔１ａと第２塔１ｂは、吸収液により液封された状態となる。

【0047】

その結果、ガス導入口Ｇ３から吸収塔１内に導入されたプロセス排ガスは、第１塔１ａのみに供給される。第１塔１ａに供給されたプロセス排ガスは、第１充填層１ｄを通過した後、第２充填層１ｅの下方に送られ、今度は第２塔１ｂのみに供給される。第２塔１ｂに供給されたプロセス排ガスは、第２充填層１ｅを通過した後、第２排出口Ｇ２から吸収塔排出ガスとして排出される。なお、本実施形態の吸収塔１１は、第１排出口Ｇ１を備えていないことに留意されたい。

【0048】

一方、リーン液冷却器７を通過した吸収液（リーン液）は、分流された後、第１導入口Ａ１から第１塔１ａ内に導入され、第２導入口Ａ２から第２塔１ｂ内に導入される。制御部１１は、第１流量計１２により測定された流量と、第２流量計１３により測定された流量とに基づいて、第１制御弁１４の開度を調整することで、第１塔１ａへの吸収液供給量と、第２塔１ｂへの吸収液供給量との比を制御することができる。

【0049】

この際、制御部１１は例えば、プロセス排ガス中のＣＯ_２濃度が高い第１塔１ａに吸収液を多く供給し、プロセス排ガス中のＣＯ_２濃度が低い第２塔１ｂに吸収液を少なく供給するように、上記の比を制御してもよい。このように、制御部１１は、第１塔１ａおよび第２塔１ｂに好適な流量で吸収液を供給することができる。

【0050】

本実施形態の仕切板１ｇの下端は、液溜部１ｃの底部の内壁面から離されている。そのため、第１塔１ａからの吸収液と、第２塔１ｂからの吸収液は、液溜部１ｃ内で混ざることができる。よって、本実施形態の吸収塔１は、吸収液排出口Ａ３から均一なＣＯ_２濃度の吸収液（リッチ液）を排出することができる。なお、この吸収液のＣＯ_２濃度をより均一にするために、吸収液を撹拌機やミニフローにより撹拌してもよいし、仕切板１ｇの吸収液接触面に多数の穴を設けておいてもよい。

【0051】

また、本実施形態の二酸化炭素回収システムは、液溜部１ｃ内の吸収液の液位を測定する液位計１８を備えていてもよい。この場合、制御部は、液位計１８により測定された液位に基づいて、第１制御弁１４の開度の調整などにより、液溜部１ｃ内の吸収液の液位を制御する。これにより、仕切板１ｇの下端が吸収液から露出することを防ぐことが可能となり、吸収液による液封を維持することが可能となる。

【0052】

図４は、第２実施形態の変形例の吸収塔等の構成を示す模式図である。

【0053】

図４(ａ)の吸収塔１は、仕切板１ｇを備えておらず、代わりに、第１塔１ａと第２塔１ｂとの間の境界部１ｈが吸収液に浸っている。本変形例によれば、仕切板１ｇと同様の効果を境界部１ｈにより得ることが可能となる。

【0054】

図４(ｂ)の吸収塔１では、仕切板１ｇの下端が、液溜部１ｃの底部の内壁面に接している。しかしながら、この仕切板１ｇは、吸収液が通過する開口部Ｈを有している。そのため、第１塔１ａからの吸収液と、第２塔１ｂからの吸収液は、液溜部１ｃ内で混ざることができる。なお、開口部Ｈは、液溜部１ｃ内の吸収液の最低液位よりも下方に設けられ、ガス導入口Ｇ３から導入される二酸化炭素を含むプロセス排ガスが開口部Ｈを通じて第２吸収塔２ａ側に流通しないように構成される。

【0055】

図３の仕切板１ｇ、図４(ａ)の境界部１ｈ、および図４(ｂ)の仕切板１ｇは、プロセス排ガスの第２塔１ｂへの流入を阻止する阻止部の例である。この阻止部は、図３、図４(ａ)、および図４(ｂ)と異なる構造で実現してもよい。

【0056】

以上のように、本実施形態の吸収塔１は、第１塔１ａと第２塔１ｂという２つの塔を備え、第１塔１ａと第２塔１ｂが液溜部１ｃを共有している。これにより、吸収塔１の高さを低く抑えつつ、吸収塔１等の建築コストを削減することができる。

【0057】

さらに、本実施形態の吸収塔１は、プロセス排ガスの第２塔１ｂへの流入を阻止する仕切板１ｇ（または境界部１ｈ）を備えている。これにより、プロセス排ガスを第１塔１ａと第２塔１ｂにより順番に処理することが可能となり、二酸化炭素の回収率を向上させることが可能となる。

【0058】

一方、第１実施形態によれば、シンプルな構造の吸収塔１により、吸収塔１の高さを低く抑えつつ、吸収塔１等の建築コストを削減することが可能となる。

【0059】

なお、本実施形態の吸収塔１はさらに、第１塔１ａおよび第２塔１ｂと横方向に並んで設けられ、プロセス排ガスと吸収液とを気液接触させる１つ以上の第３塔を備えていてもよい。この場合、液溜部（スチル部）１ｃは、第１塔１ａ、第２塔１ｂ、および第３塔の下方に設けられ、これらの塔からの吸収液を溜める。第３塔の構成は、第１塔１ａや第２塔１ｂと同じ構成に設計可能である。

【0060】

また、第１塔１ａ、第２塔１ｂ、および第３塔は、第２実施形態の第１塔１ａと第２塔１ｂのようにすべて直列に配置してもよいし、第２実施形態の直列配置と第１実施形態の並列配置とが混在するように配置してもよい。

【0061】

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】

【0062】

１：吸収塔、１ａ：第１塔、１ｂ：第２塔、１ｃ：液溜部、
１ｄ：第１充填層、１ｅ：第２充填層、１ｆ：ガス供給路、１ｇ：仕切板、
１ｈ、境界部、２：プロセス排ガスライン、３：リッチ液ポンプ、
４：再生熱交換器、５：再生塔、５ａ：充填層、５ｂ：液溜部、
６：リーン液ポンプ、７：リーン液冷却器、８：ガス冷却器、
１１：制御部、１２：第１流量計、１３：第２流量計、１４：第１制御弁、
１５：第３流量計、１６：第４流量計、１７：第２制御弁、１８：液位計、
２１：第１吸収塔、２１ａ：第１充填層、２１ｂ：第１液溜部、
２２：第１プロセス排ガスライン、２３：第１リッチ液ポンプ、
２４：第２吸収塔、２４ａ：第２充填層、２４ｂ：第２液溜部、
２５：第２プロセス排ガスライン、２６：第２リッチ液ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】