特許 7013322 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】2022-01-21

(45)【発行日】2022-01-31

(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 53/62 20060101AFI20220124BHJP

   B01D 53/78 20060101ALI20220124BHJP

   B01D 53/96 20060101ALI20220124BHJP

   B01D 53/14 20060101ALI20220124BHJP

   C01B 32/50 20170101ALI20220124BHJP

【ＦＩ】

B01D53/62 ZAB

B01D53/78

B01D53/96

B01D53/14 220

C01B32/50

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018094919

(22)【出願日】2018-05-16

(65)【公開番号】P2019198825

(43)【公開日】2019-11-21

【審査請求日】2021-02-01

(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

【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】村岡 大悟

(72)【発明者】

【氏名】半田 優介

(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２０１４－２００７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０７２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１５８６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３３４８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４１－００４８４２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１６－１８８１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１６４３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１３－００３５８５９（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２００８－３０２３４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ５３／１４－５３／１８

Ｂ０１Ｄ ５３／３４－５３／８５

Ｂ０１Ｄ ５３／９２

Ｂ０１Ｄ ５３／９６

Ｃ０１Ｂ ３２／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガス排出設備から排出された処理対象ガス中の二酸化炭素を吸収液に吸収させ、前記二酸化炭素を吸収した前記吸収液と、前記二酸化炭素が除去された前記処理対象ガスを含む吸収塔排出ガスと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と、前記二酸化炭素を含む再生塔排出ガスとを排出する再生塔と、
前記吸収塔排出ガスを前記吸収塔に導入する第１流路に設けられた第１バルブと、
前記再生塔排出ガスを前記吸収塔に導入する第２流路に設けられた第２バルブと、
前記処理対象ガスを前記吸収塔に導入する第３流路に設けられた第３バルブと、
前記ガス排出設備に異常がある場合に前記第１および第２バルブが開になり前記第３バルブが閉になるように、かつ、前記ガス排出設備に異常がない場合に前記第１および第２バルブが閉になり前記第３バルブが開になるように、前記第１、第２、および第３バルブを制御する制御部と、
を備える二酸化炭素回収システム。

【請求項2】

前記制御部は、前記ガス排出設備から出力された信号に基づいて、前記ガス排出設備に異常があると判定する、請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項3】

前記処理対象ガスの物理量を測定する測定器を備え、
前記制御部は、前記測定器により測定された前記物理量に基づいて、前記ガス排出設備に異常があると判定する、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】

前記吸収塔排出ガスおよび前記再生塔排出ガス以外のガスを前記吸収塔に導入する第４流路に設けられた第４バルブを備える、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】

前記第４流路は、前記ガスとして空気または二酸化炭素を前記吸収塔に導入する、請求項４に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項6】

ガス排出設備から排出された処理対象ガス中の二酸化炭素を吸収塔内で吸収液に吸収させ、前記二酸化炭素を吸収した前記吸収液と、前記二酸化炭素が除去された前記処理対象ガスを含む吸収塔排出ガスとを、前記吸収塔から排出し、
前記吸収塔から排出された前記吸収液から再生塔内で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と、前記二酸化炭素を含む再生塔排出ガスとを、前記再生塔から排出し、
前記ガス排出設備に異常がある場合に、前記吸収塔排出ガスを前記吸収塔に導入する第１流路に設けられた第１バルブと、前記再生塔排出ガスを前記吸収塔に導入する第２流路に設けられた第２バルブとが開になり、前記処理対象ガスを前記吸収塔に導入する第３流路に設けられた第３バルブが閉になるように、かつ、前記ガス排出設備に異常がない場合に、前記第１バルブと前記第２バルブとが閉になり、前記第３バルブが開になるように、前記第１、第２、および第３バルブを制御する、
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、製造設備などの排ガス排出設備から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。
排ガス排出設備にトラブルが発生した場合、排ガス排出設備から二酸化炭素回収システムへのプロセス排ガスの供給が急に遮断される場合がある。この場合、二酸化炭素回収システムも緊急停止すると、二酸化炭素回収システムの再復帰に時間がかかってしまう。

【0003】

そのため、二酸化炭素回収システムへのプロセス排ガスの供給が急に遮断されても、二酸化炭素回収システムは、安全な状態で稼働し続けることが望ましい。また、排ガス排出設備のトラブルが解消した後には、二酸化炭素回収システムは、速やかに通常の状態で稼働し始めることが望ましい。これは、プロセス排ガスの量や質が、供給の遮断以外の形で急に変化する場合（例えば供給量の急な増加や減少）でも同様である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－２００７７４号公報

【文献】特開２０１５－１０４６９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の実施形態は、ガス供給設備からの処理対象ガスの量や質が変化しても安全な状態で稼働し続けるなど、運用性を向上させた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、ガス排出設備から排出された処理対象ガス中の二酸化炭素を吸収液に吸収させ、前記二酸化炭素を吸収した前記吸収液と、前記二酸化炭素が除去された前記処理対象ガスを含む吸収塔排出ガスとを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と、前記二酸化炭素を含む再生塔排出ガスとを排出する再生塔を備える。前記システムはさらに、前記吸収塔排出ガスを前記吸収塔に導入する第１流路に設けられた第１バルブと、前記再生塔排出ガスを前記吸収塔に導入する第２流路に設けられた第２バルブとを備える。前記システムはさらに、前記ガス排出設備に異常がある場合に前記第１および第２バルブが開になるように、前記第１および第２バルブを制御する制御部を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明の実施形態によれば、二酸化炭素回収システムの運用性を向上させることが可能となる。

【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。

【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３において、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１の構成を示す模式図である。

【0011】

二酸化炭素回収システム１は、吸収塔１１と、リッチ液ポンプ１２と、再生熱交換器１３と、再生塔１４と、リーン液ポンプ１５と、冷却器１６と、ブロワ１７と、制御部１８と、第１排出バルブ２１と、第２排出バルブ２２と、第３バルブの例であるプロセス排ガスバルブ２３と、第１バルブの例である第１循環バルブ２４と、第２バルブの例である第２循環バルブ２５とを備えている。

【0012】

図１はさらに、第１排出流路Ｌ１と、第２排出流路Ｌ２と、第３流路の例であるプロセス排ガス流路Ｌ３と、第１流路の例である第１循環流路Ｌ４と、第２流路の例である第２循環流路Ｌ５とを示している。

【0013】

図１はさらに、二酸化炭素を含むプロセス排ガスを排出する排ガス排出設備２を示している。排ガス排出設備２から排出されたプロセス排ガスは、プロセス排ガス流路Ｌ３を介して二酸化炭素回収システム１の吸収塔１１に供給される。プロセス排ガスは、処理対象ガスの一例である。排ガス排出設備２は、例えば発電プラント内のボイラや燃焼器であるが、その他の設備（製鉄所、ごみ焼却所、製造設備など）でもよい。

【0014】

吸収塔１１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１１は、プロセス排ガス流路Ｌ３からプロセス排ガスを導入するためのガス導入口を下部に備え、吸収液（リーン液）を導入するための吸収液導入口を上部に備えている。ガス導入口から吸収塔１１に導入されたプロセス排ガスは、吸収塔１１内を上昇し、吸収液導入口から吸収塔１１に導入された吸収液は、吸収塔１１内を落下する。

【0015】

吸収塔１１は、プロセス排ガスと吸収液とを気液接触させて、プロセス排ガス中の二酸化炭素を吸収液に吸収させる。その結果、二酸化炭素を吸収した吸収液（リッチ液）が、吸収塔１１の底部から排出される。また、二酸化炭素が除去されたプロセス排ガスを含む吸収塔排出ガスが、吸収塔１１の頂部から第１排出流路Ｌ１に排出される。

【0016】

本実施形態の吸収塔１１は、気液接触を効率よく進めるために、充填物またはトレイが１段以上配置された構造を有しているが、その他の構造を有していてもよい。

【0017】

吸収液の例は、１種類以上のアミンを含む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）などである。吸収液は、その他の液体（例えばアルカリ性水溶液）でもよい。

【0018】

吸収塔１１から排出された吸収液は、リッチ液ポンプ１２により、再生熱交換器１３を介して再生塔１４に移送される。この際、吸収塔１１から再生塔１４に向かう吸収液は、再生熱交換器１３において、再生塔１４から吸収塔１１に向かう吸収液との熱交換により加熱される。

【0019】

再生塔１４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１４は、吸収塔１１から移送された吸収液（リッチ液）を導入するための吸収液導入口を上部に備えている。再生塔１４に導入された吸収液は、再生塔１４内を落下する。

【0020】

再生塔１４は、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。具体的には、再生塔１４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により吸収液を加熱し、この熱によりさらに再生塔１４内を落下する吸収液を加熱する。その結果、二酸化炭素を放散した吸収液（リーン液）が、再生塔１４の底部から排出される。また、放散された二酸化炭素と蒸気とを含む再生塔排出ガスが、再生塔１４の頂部から第２排出流路Ｌ２に排出される。

【0021】

本実施形態の再生塔１４は、気液接触を効率よく進めるために、充填物またはトレイが１段以上配置された構造を有しているが、その他の構造を有していてもよい。例えば、再生塔１４は、タンク内で吸収液を電気ヒータなどで加熱して二酸化炭素を吸収液から放散させるフラッシュドラム（フラッシュタンク）で構成されていてもよい。

【0022】

再生塔１４から排出された吸収液は、リーン液ポンプ１５により、再生熱交換器１３と冷却器１６とを介して吸収塔１１に戻される。この際、再生塔１４から吸収塔１１に向かう吸収液は、再生熱交換器１３において、吸収塔１１から再生塔１４に向かう吸収液との熱交換により冷却され、さらに冷却器１６でも冷却される。再生塔１４から吸収塔１１に戻された吸収液は、前述の吸収液導入口から吸収塔１１に導入される。

【0023】

ブロワ１７は、プロセス排ガス流路Ｌ３に設けられており、プロセス排ガス流路Ｌ３内のプロセス排ガスを吸収塔１１に移送する。ブロワ１７により移送されたプロセス排ガスは、前述のガス導入口から吸収塔１１に導入される。

【0024】

制御部１８は、二酸化炭素回収システムの種々の動作を制御する。例えば、制御部１８は、リッチ液ポンプ１２とリーン液ポンプ１５の動作や、第１排出バルブ２１、第２排出バルブ２２、プロセス排ガスバルブ２３、第１循環バルブ２４、および第２循環バルブ２５の開閉などを制御する。制御部１８の例は、プロセッサ、電気回路、コンピュータなどである。

【0025】

第１排出バルブ２１は、第１排出流路Ｌ１に設けられている。吸収塔１１から排出された吸収塔排出ガスは、第１排出バルブ２１が開の場合には、第１排出流路Ｌ１を介して系外、すなわち、二酸化炭素回収システム１の外部に排出される。なお、第１排出流路Ｌ１は、吸収塔排出ガスをそのまま系外に排出してもよいし、吸収塔排出ガスを例えば化学的または物理的に処理し、処理後の吸収塔排出ガスを系外に排出してもよい。これは、第２排出流路Ｌ２の再生塔排出ガスについても同様である。

【0026】

第２排出バルブ２２は、第２排出流路Ｌ２に設けられている。再生塔１４から排出された再生塔排出ガスは、第２排出バルブ２２が開の場合には、第２排出流路Ｌ２を介して系外に排出される。例えば、再生塔排出ガスは、第２排出バルブ２２を通過して、冷却器により冷却された後、気液分離器に導入される。その結果、再生塔排出ガス中の蒸気が凝縮されて水に戻り、再生塔排出ガスが水と分離される。そして、水と除去された再生塔排出ガス、すなわち、二酸化炭素ガスが、第２排出流路Ｌ２を介して系外に排出される。この二酸化炭素ガスは例えば、系内または系外で圧縮ポンプにより超臨界状態や液体状態に転移され、タンク、ローリー、パイプラインなどにより保管または輸送される。なお、再生塔排出ガスは、使用目的に応じて別の方法で処理されてもよい。

【0027】

プロセス排ガスバルブ２３は、プロセス排ガス流路Ｌ３に設けられている。排ガス排出設備２から排出されたプロセス排ガスは、プロセス排ガスバルブ２３が開の場合には、プロセス排ガス流路Ｌ３を介して吸収塔１１に供給される。

【0028】

第１循環バルブ２４は、第１循環流路Ｌ４に設けられている。本実施形態の第１循環流路Ｌ４は、吸収塔１１と第１排出バルブ２１との間で第１排出流路Ｌ１から分岐し、プロセス排ガスバルブ２３とブロワ１７との間でプロセス排ガス流路Ｌ３に合流している。吸収塔１１から排出された吸収塔排出ガスは、第１循環バルブ２４が開の場合には、第１循環流路Ｌ４を介してプロセス排ガス流路Ｌ３に導入され、その結果、吸収塔１１に導入される。

【0029】

第２循環バルブ２５は、第２循環流路Ｌ５に設けられている。本実施形態の第２循環流路Ｌ５は、再生塔１４と第２排出バルブ２２との間で第２排出流路Ｌ２から分岐し、プロセス排ガスバルブ２３とブロワ１７との間でプロセス排ガス流路Ｌ３に合流している。再生塔１４から排出された再生塔排出ガスは、第２循環バルブ２５が開の場合には、第２循環流路Ｌ５を介してプロセス排ガス流路Ｌ３に導入され、その結果、吸収塔１１に導入される。

【0030】

次に、制御部１８による第１排出バルブ２１、第２排出バルブ２２、プロセス排ガスバルブ２３、第１循環バルブ２４、および第２循環バルブ２５（以下「バルブ２１～２５」とも表記）の制御について説明する。

【0031】

本実施形態の制御部１８は、排ガス排出設備２から出力された信号を受信し、この信号に基づいてバルブ２１～２５の開閉を制御する。排ガス排出設備２は例えば、排ガス排出設備２から二酸化炭素回収システム１へのプロセス排ガスの供給が遮断されるような異常が存在するか否かを示す異常信号を発信する。異常信号は例えば、排ガス排出設備２に異常がない場合には第１値（例えば高値）をとり、排ガス排出設備２に異常がある場合には第２値（例えば低値）をとる２値信号である。この場合、制御部１８は、異常信号の値に基づいて排ガス排出設備２に異常があるか否かを判定し、この判定結果に基づいて例えば次のようにバルブ２１～２５の開閉を制御する。

【0032】

排ガス排出設備２に異常がない場合には、異常信号は第１値をとり、排ガス排出設備２から二酸化炭素回収システム１へとプロセス排ガスが供給される。この場合には、制御部１８は、第１排出バルブ２１、第２排出バルブ２２、およびプロセス排ガスバルブ２３を開に設定し、第１循環バルブ２４と第２循環バルブ２５を閉に設定する。

【0033】

よって、排ガス排出設備２に異常がない場合には、プロセス排ガスが、プロセス排ガス流路Ｌ３から吸収塔１１に導入される。また、吸収塔排出ガスは、第１排出流路Ｌ１から系外に排出され、第１循環流路Ｌ４からプロセス排ガス流路Ｌ３には導入されない。同様に、再生塔排出ガスは、第２排出流路Ｌ２から系外に排出され、第２循環流路Ｌ５からプロセス排ガス流路Ｌ３には導入されない。

【0034】

一方、排ガス排出設備２に異常がある場合には、異常信号は第２値をとり、排ガス排出設備２から二酸化炭素回収システム１へのプロセス排ガスの供給が遮断される。この場合には、制御部１８は、第１排出バルブ２１、第２排出バルブ２２、およびプロセス排ガスバルブ２３を閉に設定し、第１循環バルブ２４と第２循環バルブ２５を開に設定する。

【0035】

よって、排ガス排出設備２に異常がある場合には、吸収塔１１側のプロセス排ガス流路Ｌ３が、プロセス排ガスバルブ２３により、排ガス排出設備２側のプロセス排ガス流路Ｌ３から遮断される。また、吸収塔排出ガスは、第１循環流路Ｌ４からプロセス排ガス流路Ｌ３に導入され、第１排出流路Ｌ１から系外には排出されない。同様に、再生塔排出ガスは、第２循環流路Ｌ５からプロセス排ガス流路Ｌ３に導入され、第２排出流路Ｌ２から系外には排出されない。その結果、吸収塔排出ガスと再生塔排出ガスが、プロセス排ガス流路Ｌ３から吸収塔１１に導入される。

【0036】

このように、排ガス排出設備２に異常がある場合には、吸収塔１１が吸収塔排出ガスを排出し、再生塔１４が再生塔排出ガスを排出し、第１循環流路Ｌ４が吸収塔排出ガスを吸収塔１１に戻し、第２循環流路Ｌ５が再生塔排出ガスを吸収塔１１に戻す。これは、プロセス排ガス、二酸化炭素、および蒸気が、吸収塔排出ガスや再生塔排出ガスとして、二酸化炭素回収システム１内を循環することを意味する（クローズ運転）。よって、排ガス供給設備２から二酸化炭素回収システム１へのプロセス排ガスの供給が遮断されても、二酸化炭素回収システム１を稼働し続けることが可能となる。例えば、第１および第２循環流路Ｌ４、Ｌ５から吸収塔１１に導入される吸収塔排出ガスおよび再生塔排出ガスは、排ガス排出設備２から吸収塔１１に導入されるプロセス排ガスとの成分差が小さいため、本実施形態によれば二酸化炭素回収システム１を安全な状態で稼働し続けることができる。

【0037】

なお、異常信号は例えば、発電プラントのインターロック信号や、発電プラントの操作室からの出力信号とすることが可能である。また、制御部１８は、排ガス排出設備２の状態を示す信号を排ガス排出設備２から受信し、この信号に基づいて排ガス排出設備２に異常があるか否かを判定し、この判定結果に基づいてバルブ２１～２５の開閉を制御してもよい。例えば、制御部１８は、排ガス排出設備２内のプロセス排ガスの流量を示す信号を排ガス排出設備２から受信し、この流量が閾値以下になったら排ガス排出設備２に異常があると判定してもよい。異常があると判定した場合のバルブ２１～２５の制御や、異常がないと判定した場合のバルブ２１～２５の制御は、異常信号に基づくバルブ２１～２５の制御と同様に実行可能である。

【0038】

また、制御部１８は、排ガス排出設備２に異常がある場合に、第１排出バルブ２１、第２排出バルブ２２、およびプロセス排ガスバルブ２３を閉に設定し、かつ、第１循環バルブ２４と第２循環バルブ２５も低開度で開に設定してもよい。ただし、二酸化炭素回収システム１内を循環するプロセス排ガス、二酸化炭素、および蒸気が減少しないように、排ガス排出設備２に異常がある場合には第１循環バルブ２４と第２循環バルブ２５は閉に設定することが望ましい。

【0039】

また、本実施形態では、排ガス排出設備２から二酸化炭素回収システム１へのプロセス排ガスの量や質が、供給の遮断以外の形で変化することを、異常と取り扱ってもよい。例えば、排ガス排出設備２は、二酸化炭素回収システム１へのプロセス排ガスの供給量が閾値以下に低下する場合に、異常信号の値を第１値から第２値に変化させてもよい。また、本実施形態では、プロセス排ガスの流量の低下、圧力の低下、組成の変化、成分の変化などを、異常と取り扱ってもよい。

【0040】

また、第１循環流路Ｌ４は、プロセス排ガスバルブ２３とブロワ１７との間のプロセス排ガス流路Ｌ３に吸収塔排出ガスを導入しているが、ブロワ１７と吸収塔１１との間のプロセス排ガス流路Ｌ３に吸収塔排出ガスを導入してもよいし、吸収塔１１に吸収塔排出ガスを直接導入してもよい。これは、第２循環流路Ｌ５でも同様である。

【0041】

また、バルブ２１～２５は、開閉および開度を調整できる調節弁でもよいし、開閉のみを調整できるピストン弁でもよい。

【0042】

以上のように、本実施形態の制御部１８は、排ガス排出設備２から二酸化炭素回収システム１へのプロセス排ガスの供給が遮断される場合に、プロセス排ガスバルブ２３を閉に設定し、第１循環バルブ２４および第２循環バルブ２５を開に設定する。よって、本実施形態によれば、排ガス供給設備２から二酸化炭素回収システム１へのプロセス排ガスの供給が遮断されても、二酸化炭素回収システム１を安全な状態で稼働し続けることが可能となる。例えば、プロセス排ガスの供給が遮断されている間は、二酸化炭素回収システム１を通常の運転プロセス状態で運転しながら待機させることが可能となる。これは、プロセス排ガスの量や質が、供給の遮断以外の形で変化する場合にも同様である。本実施形態によれば、以上のような制御により、二酸化炭素回収システム１の運用性を向上させることが可能となる。

【0043】

なお、排ガス排出設備２に異常がある場合にプロセス排ガスバルブ２３を閉に設定することには、例えば次のような作用がある。第１に、吸収塔排出ガスや再生塔排出ガスが、吸収塔１１ではなく排ガス排出設備２に移送されるのを防止することができる。第２に、吸収塔１１内のガスが、プロセス排ガス流路Ｌ３を介して排ガス排出設備２に流出するのを防止することができる。第３に、望ましくない流量、圧力、または組成のプロセス排ガスが、排ガス排出設備２から吸収塔１１に流入するのを防止することができる。

【0044】

（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１の構成を示す模式図である。

【0045】

図２の二酸化炭素回収システム１は、図１に示す構成要素に加えて、第４バルブの例である外部ガスバルブ２６と、第４流路の例である外部ガス流路Ｌ６とを備えている。

【0046】

外部ガスバルブ２６は、外部ガス流路Ｌ６に設けられており、制御部１８により開閉が制御される。本実施形態の外部ガス流路Ｌ６は、プロセス排ガスバルブ２３とブロワ１７との間でプロセス排ガス流路Ｌ３に合流している。外部ガス流路Ｌ６は、吸収塔排出ガスや再生塔排出ガス以外のガス（以下「外部ガス」と呼ぶ）をプロセス排ガス流路Ｌ３に導入し、これにより、外部ガスを吸収塔１１に導入する。外部ガスの例は、空気や、二酸化炭素を含むガスである。

【0047】

本実施形態の制御部１８は、排ガス排出設備２から前述の異常信号を受信し、異常信号に基づいてバルブ２１～２６の開閉を制御する。例えば、異常信号が第２値をとる場合には、制御部１８は、第１排出バルブ２１、第２排出バルブ２２、およびプロセス排ガスバルブ２３を閉に設定し、第１循環バルブ２４と第２循環バルブ２５を開に設定する。その結果、吸収塔排出ガスと再生塔排出ガスがプロセス排ガス流路Ｌ３に導入される。

【0048】

この場合、異常信号が第２値から第１値に戻った時点やその直後に、吸収塔排出ガスと再生塔排出ガスがプロセス排ガス流路Ｌ３に導入されなくなる。しかし、ブロワ１７はガス流量を一定に維持するよう動作するため、ブロワ１７の上流のプロセス排ガス流路Ｌ３に負圧が生じたり、ブロワ１７の負荷が増加したりする可能性がある。

【0049】

そこで、本実施形態の制御部１８は、異常信号が第２値から第１値に戻った時点やその直後に、外部ガスバルブ２６を開に設定し、外部ガス流路Ｌ６からプロセス排ガス流路Ｌ３に外部ガスを導入する。これにより、ブロワ１７の上流のプロセス排ガス流路Ｌ３の圧力を正常な状態に戻すことや、ブロワ１７の負荷が低減することが可能となる。

【0050】

ここで、外部ガスが二酸化炭素を含むガスの場合には、外部ガス中の二酸化炭素濃度をプロセス排ガス中の二酸化炭素濃度の定格値とほぼ等しくすることが望ましい。これにより、外部ガスが導入された場合の吸収塔１１を、プロセス排ガスが導入された場合の吸収塔１１と同様に動作させることが可能となる。例えば、外部ガス中の二酸化炭素濃度は、上記定格値の０．８～１．２倍に設定することが考えられる。この場合、このような二酸化炭素濃度の外部ガスが充填されたボンベから外部ガス流路Ｌ６に、外部ガスを供給してもよい。ただし、外部ガスの導入量は少量になることが多いと考えられるため、外部ガスは空気としてもよい。

【0051】

なお、外部ガス中の二酸化炭素濃度は、プロセス排ガス中の二酸化炭素濃度の測定値とほぼ等しくしてもよい。この場合、排ガス排出設備２からプロセス排ガス流路Ｌ３にプロセス排ガスが供給されている間に、プロセス排ガス流路Ｌ３を流れるプロセス排ガス中の二酸化炭素濃度を測定器により測定し、測定器から制御部１８にこの濃度の測定値を出力する。制御部１８は、外部ガス流路Ｌ６に供給する外部ガス中の二酸化炭素濃度を、この測定値に等しくなるように調整する。この調整は例えば、ボンベからのガスと空気とを所定の比で混合することで実現可能である。このような調整は、測定値ではなく定格値を使用する場合でも同様に実行可能である。

【0052】

また、外部ガスバルブ２６は、開閉および開度を調整できる調節弁でもよいし、開閉のみを調整できるピストン弁でもよい。

【0053】

本実施形態によれば、吸収塔排出ガスや再生塔排出ガス以外のガスをプロセス排ガス流路Ｌ３に導入することで、バルブ２１～２５の開閉の切替による二酸化炭素回収システム１への影響を低減することが可能となる。

【0054】

（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１の構成を示す模式図である。

【0055】

図３の二酸化炭素回収システム１は、図２に示す構成要素に加えて、測定器２７を備えている。測定器２７は、プロセス排ガス流路Ｌ３に設けられており、プロセス排ガス流路Ｌ３を流れるプロセス排ガスの物理量を測定し、物理量の測定結果を制御部１８に出力する。このような物理量の例は、プロセス排ガス流路Ｌ３を流れるプロセス排ガスの流量、圧力、または組成である。プロセス排ガスの組成の例は、プロセス排ガス中の全部または一部の成分の濃度である（例えば二酸化炭素濃度）。

【0056】

第１および第２実施形態の制御部１８は、排ガス排出設備２から出力された信号を受信し、この信号に基づいてバルブ２１～２６の開閉を制御する。一方、本実施形態の制御部１８は、測定器２７により測定された物理量を受信し、この物理量に基づいてバルブ２１～２６の開閉を制御する。本実施形態によれば、排ガス排出設備２から信号を受信せずにバルブ２１～２６の開閉を制御することが可能となる。

【0057】

例えば、制御部１８は、測定器２７により測定された流量が閾値より大きい場合には、排ガス排出設備２に異常がないと判定する。また、制御部１８は、測定器２７により測定された流量が閾値より小さい場合には、排ガス排出設備２に異常があると判定する。閾値の例は、プロセス排ガス流路Ｌ３を流れるプロセス排ガスの定格流量の０．５倍の値である。閾値を定格流量に近い値（例えば、定格流量の０．９９倍）にしない理由は、排ガス排出設備２に異常があると判定される頻度を過剰にしないためである。０．５倍という値は、０から１のその他の適切な値に置き換えてもよい。異常があると判定した場合のバルブ２１～２６の制御や、異常がないと判定した場合のバルブ２１～２６の制御は、第１実施形態や第２実施形態の制御と同様に実行可能である。

【0058】

排ガス排出設備２で異常が発生すると、排ガス排出設備２から外部へのプロセス排ガスの排出量が減少して、プロセス排ガス流路Ｌ３内のプロセス排ガスの流量が低下する場合や、プロセス排ガス流路Ｌ３内のプロセス排ガスの圧力が低下する場合がある。これらの場合、測定器２７として流量計や圧力計を使用すれば、測定器２７の測定値から異常を検出することが可能となる。

【0059】

また、排ガス排出設備２で異常が発生すると、プロセス排ガス中の二酸化炭素濃度が低下する場合や、プロセス排ガス中の窒素酸化物濃度や硫黄酸化物濃度が上昇する場合がある。これらの場合、プロセス排ガスの組成を分析できる濃度計を測定器２７として使用すれば、測定器２７の測定値から異常を検出することが可能となる。

【0060】

なお、本実施形態の制御部１８は、測定器２７により測定された物理量と、排ガス排出設備２から出力された信号とに基づいて、バルブ２１～２６の開閉を制御してもよい。例えば、制御部１８は、排ガス排出設備２から信号を受信できる場合には、排ガス排出設備２からの信号に基づいてバルブ２１～２６の開閉を制御し、排ガス排出設備２から信号を受信できない場合には、測定器２７により測定された物理量に基づいてバルブ２１～２６の開閉を制御してもよい。

【0061】

また、制御部１８は、複数の測定器２７からの測定値に基づいて、バルブ２１～２６の開閉を制御してもよい。例えば、いずれか１つの測定器２７の測定値が異常な場合に、排ガス排出設備２に異常があると判定してもよい。一方、Ｎ個の測定器２７の測定値が異常な場合に、排ガス排出設備２に異常があると判定してもよい（Ｎは２以上の整数）。

【0062】

また、測定器２７は、本実施形態では排ガス排出設備２とプロセス排ガスバルブ２３との間でプロセス排ガス流路Ｌ３に設けられているが、プロセス排ガス流路Ｌ３のその他の位置に設けられていてもよい。

【0063】

本実施形態によれば、測定器２７から制御部１８に測定値を出力することで、排ガス排出設備２から信号を使用せずにバルブ２１～２６の開閉を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】

１：二酸化炭素回収システム、２：排ガス排出設備、
１１：吸収塔、１２：リッチ液ポンプ、１３：再生熱交換器、１４：再生塔、
１５：リーン液ポンプ、１６：冷却器、１７：ブロワ、１８：制御部、
２１：第１排出バルブ、２２：第２排出バルブ、２３：プロセス排ガスバルブ、
２４：第１循環バルブ、２５：第２循環バルブ、２６：外部ガスバルブ、２７：測定器

【図1】

【図2】

【図3】