特許 7530163 二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法

(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】2024-07-30

(45)【発行日】2024-08-07

(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システムの運転方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/62 20060101AFI20240731BHJP

   B01D 53/14 20060101ALI20240731BHJP

   B01D 53/78 20060101ALI20240731BHJP

   C01B 32/50 20170101ALI20240731BHJP

【ＦＩ】

B01D53/62 ZAB

B01D53/14 210

B01D53/78

C01B32/50

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019140056

(22)【出願日】2019-07-30

(65)【公開番号】P2021020193

(43)【公開日】2021-02-18

【審査請求日】2022-02-07

【審判番号】

【審判請求日】2023-08-14

(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】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100150717

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 和也

(72)【発明者】

【氏名】藤田 己思人

(72)【発明者】

【氏名】宇田津 満

【合議体】

【審判長】日比野 隆治

【審判官】原 賢一

【審判官】金 公彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１９２４４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

B01D53/34-53/73,53/74-53/85,53/92,53/96,53/14-53/18

C01B32/00-32/991

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる二酸化炭素回収部と、
前記二酸化炭素回収部から排出される前記燃焼排ガスを、噴射器で噴射した第１洗浄液のミストで洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第１洗浄部と、
前記第１洗浄部から排出される前記燃焼排ガスに同伴する前記第１洗浄液のミストを回収する洗浄液ミスト回収部と、
前記洗浄液ミスト回収部から排出される前記燃焼排ガスを、洗浄液分散器で分散させて落下させる第２洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第２洗浄部と、を備え、
前記第１洗浄部は、前記噴射器の下方に設けられた、前記噴射器から噴射した前記第１洗浄液のミストを受け取る受け部と、前記噴射器と前記受け部との間に設けられた、前記噴射器から噴射された前記第１洗浄液のミストが自由落下しながら前記燃焼排ガスと気液接触する洗浄回収空間と、を有し、
前記第２洗浄部は、前記洗浄液分散器から分散させた前記第２洗浄液を前記燃焼排ガスと気液接触させる構造物を含む洗浄回収部を有し、
前記第１洗浄部の前記噴射器に供給される前記第１洗浄液の圧力は、前記第２洗浄部の前記洗浄液分散器に供給される前記第２洗浄液の圧力よりも高い、二酸化炭素回収システム。

【請求項2】

前記洗浄液ミスト回収部から排出される前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンのミストを捕捉する洗浄部出口デミスターを更に備えた、請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項3】

前記洗浄液ミスト回収部の上下方向長さは、前記二酸化炭素回収部の上下方向長さよりも短い、請求項２に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項4】

前記洗浄液ミスト回収部は、ミスト回収デミスターを含み、
前記ミスト回収デミスターは、前記洗浄部出口デミスターよりも疎に形成されている、請求項２または３に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項5】

前記噴射器から噴射される前記第１洗浄液の単位面積・単位時間当たりの流量は、前記洗浄液分散器から分散される前記第２洗浄液の単位面積・単位時間当たりの流量よりも大きい、請求項１～４のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項6】

前記第２洗浄液の一部を前記第１洗浄液に混入させるバイパスラインを更に備えた、請求項１～５のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項7】

前記二酸化炭素回収部および前記第１洗浄部はそれぞれ円筒状に形成され、
前記第１洗浄部の直径は、前記二酸化炭素回収部の直径よりも大きい、請求項１～６のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項8】

前記二酸化炭素回収部を収容した吸収塔と、
前記第１洗浄部および前記洗浄液ミスト回収部を収容した洗浄塔と、を備え、
前記洗浄塔内において、前記第１洗浄部の下方に、前記洗浄塔内に導入された前記燃焼排ガスの流れを整流する整流部が設けられている。請求項１～７のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項9】

二酸化炭素回収部において、燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる工程と、
前記二酸化炭素回収部から排出された前記燃焼排ガスを、第１洗浄部において噴射器から噴射された第１洗浄液のミストで洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する工程と、
前記第１洗浄部から排出された前記燃焼排ガスに同伴する前記第１洗浄液のミストを、洗浄液ミスト回収部において回収する工程と、
前記洗浄液ミスト回収部から排出された前記燃焼排ガスを、第２洗浄部において洗浄液分散器で分散させて落下させる第２洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する工程と、を備え、
前記第１洗浄部は、前記噴射器の下方に設けられた、前記噴射器から噴射した前記第１洗浄液のミストを受け取る受け部と、前記噴射器と前記受け部との間に設けられた、前記噴射器から噴射された前記第１洗浄液のミストが自由落下しながら前記燃焼排ガスと気液接触する洗浄回収空間と、を有し、
前記第２洗浄部は、前記洗浄液分散器から分散させた前記第２洗浄液を前記燃焼排ガスと気液接触させる構造物を含む洗浄回収部を有し、
前記第１洗浄部の前記噴射器に供給される前記第１洗浄液の圧力は、前記第２洗浄部の前記洗浄液分散器に供給される前記第２洗浄液の圧力よりも高い、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】

本発明の実施の形態は、二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、地球温暖化の原因の一つとして、化石燃料を燃焼させる際に生成される燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素の温室効果が指摘されている。

【0003】

このような状況の下、多量の化石燃料を使用する火力発電所等において、化石燃料を燃焼して生成された燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を大気中へ放出することを抑制するための二酸化炭素回収システムが研究されている。二酸化炭素回収システムでは、燃焼排ガスをアミン系吸収液と接触させ、燃焼排ガスから二酸化炭素を分離して回収する。

【0004】

より具体的には、二酸化炭素回収システムは、燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミン系吸収液に吸収させる吸収塔と、二酸化炭素を吸収した吸収液（リッチ液）が吸収塔から供給され、供給されたリッチ液を加熱してリッチ液から二酸化炭素を放出させると共に吸収液を再生する再生塔と、を備えている。再生塔には、熱源を供給するリボイラーが連結されており、再生塔内でリッチ液が加熱される。再生塔において再生された吸収液（リーン液）は吸収塔に供給され、このシステム内で吸収液は循環するように構成されている。

【0005】

しかしながら、このような二酸化炭素回収システムでは、吸収塔においてアミン系吸収液に二酸化炭素を吸収させた燃焼排ガス（脱炭酸燃焼排ガス）が吸収塔から大気へ放出される際に、アミンを同伴するという課題があった。すなわち、火力発電所などでは多量の燃焼排ガスが放出されることから、脱炭酸燃焼排ガスに同伴して多量のアミノ基含有化合物（アミン）が放出される可能性がある。このため、火力発電所において二酸化炭素回収システムを利用する際には、吸収塔において脱炭酸燃焼排ガスに同伴して大気中に放出されるアミンを効果的に低減することが望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００４－３２３３３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、アミンの大気中への放出量を低減することができる二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施の形態による二酸化炭素回収システムは、燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる二酸化炭素回収部と、二酸化炭素回収部から排出される燃焼排ガスを、噴射器で噴射した第１洗浄液のミストで洗浄して、燃焼排ガスに同伴するアミンを回収する第１洗浄部と、を備えている。また、二酸化炭素回収システムは、第１洗浄部から排出される燃焼排ガスに同伴する第１洗浄液のミストを回収する洗浄液ミスト回収部を備えている。

【0009】

実施の形態による二酸化炭素回収システムの運転方法は、二酸化炭素回収部において、燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる工程と、二酸化炭素回収部から排出された燃焼排ガスを、第１洗浄部において噴射器から噴射された第１洗浄液のミストで洗浄して、燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する工程と、を備えている。また、二酸化炭素回収システムの運転方法は、第１洗浄部から排出された燃焼排ガスに同伴する第１洗浄液のミストを回収する工程を備えている。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、アミンの大気中への放出量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の第１の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。

【図2】図２は、本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。

【図3】図３は、本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。

【図4】図４は、図３に示す二酸化炭素回収システムにおいて、洗浄液の流量とミスト状アミンの除去率との関係を示すグラフである。

【図5】図５は、本発明の第４の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。

【図6】図６は、本発明の第５の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

【0013】

（第１の実施の形態）
まず、図１を用いて、本発明の第１の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

【0014】

図１に示すように、二酸化炭素回収システム１は、燃焼排ガス２に含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる吸収塔２０と、吸収塔２０から供給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て吸収液を再生する再生塔３０と、を備えている。吸収塔２０において二酸化炭素を吸収液に吸収させた燃焼排ガス２は、脱炭酸燃焼排ガス３（後述）として吸収塔２０から排出される。また、再生塔３０から二酸化炭素が蒸気と共に二酸化炭素含有ガス８（二酸化炭素含有蒸気）として排出される。なお、吸収塔２０に供給される燃焼排ガス２は、特に限定されるものではないが、例えば火力発電所のボイラー（図示せず）の燃焼排ガスや、プロセス排ガス等であってもよく、必要に応じて冷却処理後に吸収塔２０に供給されるようにしてもよい。

【0015】

吸収液は、吸収塔２０と再生塔３０とを循環し、吸収塔２０において二酸化炭素を吸収してリッチ液４となり、再生塔３０において二酸化炭素を放出してリーン液５となる。吸収液には、特に限られるものではないが、例えば、モノエタノールアミン、２－アミノ－２－メチル－１－プロパノールのようなアルコール性水酸基含有１級アミン類、ジエタノールアミン、２－メチルアミノエタノールのようなアルコール性水酸基含有２級アミン類、トリエタノールアミン、Ｎ－メチルジエタノールアミンのようなアルコール性水酸基含有３級アミン類、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ジエチレントリアミンのようなポリエチレンポリアミン類、ピペラジン類、ピペリジン類、ピロリジン類のような環状アミン類、キシリレンジアミンのようなポリアミン類、メチルアミノカルボン酸のようなアミノ酸類等及びこれらの混合物を用いることができる。これらのアミン化合物は通常１０～７０重量％の水溶液として使用される。また、吸収液には二酸化炭素吸収促進剤あるいは腐食防止剤、更には、その他の媒体としてメタノール、ポリエチレングリコール、スルフォラン等を加えることができる。

【0016】

吸収塔２０は、二酸化炭素回収部２０ａと、二酸化炭素回収部２０ａの上方に設けられた液分散器２０ｂと、二酸化炭素回収部２０ａおよび液分散器２０ｂを収容する吸収塔容器２０ｃと、を有している。

【0017】

二酸化炭素回収部２０ａは、向流型気液接触装置として構成されている。一例として、二酸化炭素回収部２０ａは、二酸化炭素回収充填層２０ｄを含んでいる。二酸化炭素回収充填層２０ｄは、気液接触面積を増やすために内部に充填された充填物や粒子等の内部構造物で構成されている。この内部構造物の表面に再生塔３０から供給されるリーン液５を流下させながら、燃焼排ガス２に含有される二酸化炭素と気液接触させ、この二酸化炭素をリーン液５に吸収させる。これにより、燃焼排ガス２から二酸化炭素が回収（または除去）される。

【0018】

液分散器２０ｂは、リーン液５を二酸化炭素回収部２０ａに向けて分散させて落下させるように構成されている。この液分散器２０ｂから、二酸化炭素回収充填層２０ｄの内部構造物の表面にリーン液５が供給される。液分散器２０ｂに供給されるリーン液５の圧力は吸収塔２０内の圧力に対してそれほど高くない圧力であり、液分散器２０ｂは、実質的には強制的ではなく主に重力の作用によってリーン液５を二酸化炭素回収充填層２０ｄに落下させる。

【0019】

吸収塔容器２０ｃには、二酸化炭素回収充填層２０ｄおよび液分散器２０ｂとともに、後述する第１洗浄部２１、洗浄液ミスト回収部６０、および各デミスター８１、８２が収容されている。吸収塔容器２０ｃは、吸収塔容器２０ｃの下部から燃焼排ガス２を受け入れ、燃焼排ガス２を吸収塔容器２０ｃの頂部から、後述する脱炭酸燃焼排ガス３として排出するように構成されている。

【0020】

吸収塔２０の下部には、上述したボイラーなどの二酸化炭素回収システム１の外部から排出された二酸化炭素を含有する燃焼排ガス２が、送風機（図示せず）によって供給される。供給された燃焼排ガス２は、吸収塔２０内を二酸化炭素回収部２０ａの二酸化炭素回収充填層２０ｄに向かって上昇する。一方、再生塔３０からのリーン液５が液分散器２０ｂに供給されて落下し、二酸化炭素回収充填層２０ｄに供給されてその内部構造物の表面を流下する。二酸化炭素回収充填層２０ｄにおいて、燃焼排ガス２とリーン液５とが気液接触して、燃焼排ガス２に含有される二酸化炭素がリーン液５に吸収されてリッチ液４が生成される。

【0021】

生成されたリッチ液４は、吸収塔容器２０ｃの下部に一端貯留され、当該下部から排出される。リーン液５と気液接触した燃焼排ガス２は、二酸化炭素が除去されて、脱炭酸燃焼排ガス３として二酸化炭素回収充填層２０ｄから吸収塔２０内を更に上昇する。

【0022】

吸収塔２０と再生塔３０との間には熱交換器３１が設けられている。吸収塔２０と熱交換器３１との間にはリッチ液用ポンプ３２が設けられており、吸収塔２０から排出されたリッチ液４は、リッチ液用ポンプ３２によって熱交換器３１を介して再生塔３０に供給される。熱交換器３１は、吸収塔２０から再生塔３０に供給されるリッチ液４を、再生塔３０から吸収塔２０に供給されるリーン液５と熱交換させる。このことにより、リーン液５が熱源となって、リッチ液４が所望の温度まで加熱される。言い換えると、リッチ液４が冷熱源となって、リーン液５が所望の温度まで冷却される。

【0023】

再生塔３０は、アミン再生部３０ａと、アミン再生部３０ａの上方に設けられた液分散器３０ｂと、アミン再生部３０ａおよび液分散器３０ｂを収容する再生塔容器３０ｃと、を有している。

【0024】

アミン再生部３０ａは、向流型気液接触装置として構成されている。一例として、アミン再生部３０ａは、アミン再生充填層３０ｄを含んでいる。アミン再生充填層３０ｄは、気液接触面積を増やすために内部に充填された充填物や粒子等の内部構造物で構成されている。この内部構造物の表面に吸収塔２０から供給されるリッチ液４を流下させながら、後述する蒸気７と気液接触させ、リッチ液４から二酸化炭素を放出させる。これにより、リッチ液４から二酸化炭素が回収（または除去）される。

【0025】

液分散器３０ｂは、リッチ液４をアミン再生部３０ａに向けて分散させて落下させるように構成されている。アミン再生充填層３０ｄの内部構造物の表面にリッチ液４が供給される。液分散器３０ｂに供給されるリッチ液４の圧力は再生塔３０内の圧力に対してそれほど高くない圧力であり、液分散器３０ｂは、実質的には強制的ではなく主に重力の作用によってリッチ液４をアミン再生部３０ａに落下させる。

【0026】

再生塔容器３０ｃには、アミン再生充填層３０ｄおよび液分散器３０ｂとともに、後述する再生塔洗浄部３７、および各デミスター８６、８７が収容されている。再生塔容器３０ｃは、リッチ液４から放出された二酸化炭素含有ガス８を、再生塔容器３０ｃの頂部から排出するように構成されている。

【0027】

再生塔３０には、リボイラー３３が連結されている。このリボイラー３３は、加熱媒体６によって、再生塔３０から供給されるリーン液５を加熱して蒸気７を発生させ、発生した蒸気７を再生塔３０に供給する。より具体的には、リボイラー３３には、再生塔３０の下部から排出されるリーン液５の一部が供給されるとともに、例えばタービン（図示せず）などの外部から加熱媒体６としての高温の蒸気が供給される。リボイラー３３に供給されたリーン液５は、加熱媒体６と熱交換することによって加熱されて、リーン液５から蒸気７が生成される。生成された蒸気７は再生塔３０の下部に供給され、再生塔３０内のリーン液５を加熱する。なお、リボイラー３３に供給される加熱媒体６は、タービンからの高温の蒸気に限られることはない。

【0028】

再生塔３０の下部には、リボイラー３３から蒸気７が供給され、再生塔３０内をアミン再生部３０ａのアミン再生充填層３０ｄに向って上昇する。一方、吸収塔２０からのリッチ液４は、液分散器３０ｂに供給されて落下し、アミン再生充填層３０ｄに供給されてその内部構造物の表面を流下する。アミン再生充填層３０ｄにおいて、リッチ液４と蒸気７とが気液接触して、リッチ液４から二酸化炭素ガスを放出してリーン液５が生成される。このようにして再生塔３０において吸収液が再生される。

【0029】

生成されたリーン液５は、再生塔３０の下部から排出され、リッチ液４と気液接触した蒸気７は、二酸化炭素を含有して、二酸化炭素含有ガス８として再生塔３０の頂部から排出される。排出される二酸化炭素含有ガス８には蒸気も含有される。

【0030】

再生塔３０と熱交換器３１との間には、リーン液用ポンプ３４が設けられている。再生塔３０から排出されたリーン液５は、リーン液用ポンプ３４によって上述した熱交換器３１を介して吸収塔２０に供給される。熱交換器３１は、上述したように、再生塔３０から吸収塔２０に供給されるリーン液５を、吸収塔２０から再生塔３０に供給されるリッチ液４と熱交換させて冷却する。また、熱交換器３１と吸収塔２０との間には、リーン液用冷却器３５が設けられている。リーン液用冷却器３５は、外部から冷却水（例えば、クリーングタワーの冷却水や、海水）等の冷却媒体が供給され、熱交換器３１において冷却されたリーン液５を所望の温度まで更に冷却する。

【0031】

リーン液用冷却器３５において冷却されたリーン液５は、吸収塔２０の液分散器２０ｂに供給されて落下し、二酸化炭素回収部２０ａの二酸化炭素回収充填層２０ｄに供給されてその内部構造物の表面を流下する。二酸化炭素回収充填層２０ｄにおいて、リーン液５は燃焼排ガス２と気液接触して燃焼排ガス２に含有される二酸化炭素がリーン液５に吸収されてリッチ液４となる。このようにして、二酸化炭素回収システム１では、吸収液がリーン液５となる状態とリッチ液４となる状態とを繰り返しながら循環するようになっている。

【0032】

図１に示す二酸化炭素回収システム１は、再生塔３０の頂部から排出された二酸化炭素含有ガス８を冷却して蒸気を凝縮して凝縮水９を生成するガス用冷却器４０と、ガス用冷却器４０により生成された凝縮水９を二酸化炭素含有ガス８から分離する気液分離器４１と、を更に備えている。このようにして、二酸化炭素含有ガス８に含有される水分が低減され、二酸化炭素含有ガス８が、二酸化炭素ガス１０として気液分離器４１から排出される。排出された二酸化炭素ガス１０は、図示しない設備に供給されて貯蔵される。一方、気液分離器４１において分離された凝縮水９は、凝縮水用ポンプ４２によって再生塔３０に供給され、吸収液に混入される。なお、ガス用冷却器４０には、外部から、二酸化炭素含有ガス８を冷却するための冷却媒体（例えば、クリーングタワーの冷却水や、海水）が供給される。

【0033】

ところで、吸収塔２０内には、第１洗浄部２１と、洗浄液ミスト回収部６０と、が収容されている、このうち第１洗浄部２１は、二酸化炭素回収部２０ａから排出された脱炭酸燃焼排ガス３を第１洗浄液１１（第１洗浄水）で洗浄して、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する吸収液成分であるアミンを回収する。第１洗浄部２１は、液分散器２０ｂの上方に設けられている。

【0034】

第１洗浄部２１は、洗浄回収空間２１ａと、洗浄回収空間２１ａの上方に設けられた噴射器２１ｂと、洗浄回収空間２１ａの下方に設けられた第１受け部２１ｃと、を有している。

【0035】

洗浄回収空間２１ａは、噴射器２１ｂと第１受け部２１ｃとの間に設けられた空間である。この洗浄回収空間２１ａには、第１洗浄液１１が噴射器２１ｂから噴射される。噴射された第１洗浄液１１は、洗浄回収空間２１ａにおいて、ミストの状態で自由落下（すなわち、空間内の構造物等の表面に接触することがないまま落下）しながら、上昇する脱炭酸燃焼排ガス３と気液接触する。これにより、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンが回収される。第１洗浄部２１では、ミスト状アミンを効果的に回収することができるが、ガス状アミンも効果的に回収することができる。

【0036】

本実施の形態では、上述したように、噴射器２１ｂと第１受け部２１ｃとの間には洗浄回収空間２１ａが形成されており、洗浄回収空間２１ａには、第１洗浄液１１が表面を流下しながら脱炭酸燃焼排ガス３と接触させるための充填層や棚段等の構造物は設けられていない。すなわち、噴射器２１ｂと第１受け部２１ｃとの間には、第１洗浄液１１が表面を流下するような構造物等は設けられておらず、噴射器２１ｂから第１受け部２１ｃにわたって洗浄回収空間２１ａが形成されている。このことにより、洗浄回収空間２１ａは、第１洗浄液１１が自由落下しながら脱炭酸燃焼排ガス３と気液接触するように構成されている。噴射器２１ｂから噴射された第１洗浄液１１のミストは、脱炭酸燃焼排ガス３が上昇する洗浄回収空間２１ａを落下して、第１受け部２１ｃに直接的に達する。すなわち、洗浄回収空間２１ａを通過した第１洗浄液１１は、直接的に第１受け部２１ｃにより受け取られる。落下している間、第１洗浄液１１が脱炭酸燃焼排ガス３と接触し、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンが第１洗浄液１１に衝突して回収される。

【0037】

噴射器２１ｂは、第１洗浄液１１を洗浄回収空間２１ａに向けて噴射して落下させる。噴射器２１ｂは、複数のスプレーノズル孔（図示せず）を含み、後述する第１循環ポンプ５１によって圧力が高められて供給された第１洗浄液１１をスプレーノズル孔から噴射（スプレー）する。これにより、第１洗浄液１１は、ミスト状となって噴射器２１ｂから高速噴射され、洗浄回収空間２１ａに均等に行き渡りながら自由落下する。すなわち、噴射器２１ｂは、第１洗浄液１１に鉛直方向の速度成分として第１鉛直方向初速度を与えて洗浄回収空間２１ａ内を鉛直方向の速度成分を持たせて強制的に自由落下させる（噴射する）。

【0038】

第１受け部２１ｃは、洗浄回収空間２１ａを落下した第１洗浄液１１を受け取って貯留するとともに、二酸化炭素回収部２０ａから排出されて上昇する脱炭酸燃焼排ガス３が通過可能に構成されている。すなわち、第１受け部２１ｃは、第１洗浄液１１を受け取って貯留する受け部本体と、受け部本体の間に設けられた、脱炭酸燃焼排ガス３が通過する開口部と、開口部を上方から覆い、第１洗浄液１１が開口部を通過することを抑制するためのカバーと、によって構成されている。

【0039】

第１洗浄部２１には、第１洗浄液１１を循環させる第１循環ライン５０が連結されている。すなわち、第１循環ライン５０には、第１循環ポンプ５１が設けられており、第１受け部２１ｃに貯留されている第１洗浄液１１を抜き出して噴射器２１ｂに供給する。このようにして、第１洗浄液１１が循環するようになっている。

【0040】

洗浄液ミスト回収部６０は、第１洗浄部２１から排出された脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する第１洗浄液１１のミストを回収する。洗浄液ミスト回収部６０は、噴射器２１ｂの上方であって、後述する洗浄部出口デミスター８２の下方に設けられている。

【0041】

洗浄液ミスト回収部６０は、向流型気液接触装置として構成されていてもよい。一例として、洗浄液ミスト回収部６０は、ミスト回収充填層６０ａを含んでいる。ミスト回収充填層６０ａは、気液接触面積を増やすために内部に充填された充填物や粒子等の内部構造物で構成されている。この内部構造物の表面に、第１洗浄部２１から排出された脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する第１洗浄液１１のミストを接触させ、付着させる。これにより、脱炭酸燃焼排ガス３から第１洗浄液１１のミストが回収（または除去）される。

【0042】

ところで、二酸化炭素回収部２０ａの上方には、回収部出口デミスター８１が設けられている。回収部出口デミスター８１は、二酸化炭素回収部２０ａと第１洗浄部２１との間（より詳細には、液分散器２０ｂと第１受け部２１ｃとの間）に設けられている。このことにより、二酸化炭素回収部２０ａから排出された脱炭酸燃焼排ガス３は、回収部出口デミスター８１を通過して上昇する。回収部出口デミスター８１は、通過する脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミストを捕捉する。回収部出口デミスター８１は、ミスト状アミンを効果的に捕捉することができる。

【0043】

洗浄液ミスト回収部６０の上方には、洗浄部出口デミスター８２が設けられている。洗浄部出口デミスター８２は、洗浄液ミスト回収部６０の上方（より詳細には、洗浄液ミスト回収部６０と吸収塔容器２０ｃの頂部との間）に設けられている。このことにより、洗浄液ミスト回収部６０から排出された脱炭酸燃焼排ガス３は、洗浄部出口デミスター８２を通過して上昇する。洗浄部出口デミスター８２は、通過する脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミストを捕捉する。洗浄部出口デミスター８２は、ミスト状アミンと第１洗浄液１１のミストを効果的に捕捉することができるが、付着した第１洗浄液１１によってガス状アミンも捕捉することができる。

【0044】

本実施の形態においては、洗浄液ミスト回収部６０のミスト回収充填層６０ａは、後述する洗浄部出口デミスター８２よりも通過する脱炭酸燃焼排ガス３の流れに生じる圧力損失が低減可能に構成されていてもよい。例えば、ミスト回収充填層６０ａの空間率（または比表面積）は、洗浄部出口デミスター８２の空間率よりも大きくなっていてもよい。すなわち、ミスト回収充填層６０ａは、後述するように、比較的粒径が大きい第１洗浄液１１のミストを捕捉することを目的としている。一方、洗浄部出口デミスター８２は、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンを捕捉することを目的としているが、ミスト状アミンの粒径は比較的小さい。このことから、圧力損失の低減を図るために、ミスト回収充填層６０ａの空間率は洗浄部出口デミスター８２の空間率よりも大きくなっていてもよく、第１洗浄液１１のミストを効果的に捕捉することができる。この場合、ミスト回収充填層６０ａの上下方向長さＬ１は、洗浄部出口デミスター８２の上下方向長さＬ２よりも長くなっていてもよい。このことにより、第１洗浄液１１のミストを内部構造物に付着させるための面積を確保することができる。

【0045】

一方、ミスト回収充填層６０ａの上下方向長さＬ１は、二酸化炭素回収部２０ａの二酸化炭素回収充填層２０ｄの上下方向長さＬ３よりも短くなっていてもよい。この場合、ミスト回収充填層６０ａの空間率（または比表面積）は、二酸化炭素回収充填層２０ｄの空間率（または比表面積）と等しくてもよい。ここで、二酸化炭素回収充填層２０ｄは、燃焼排ガス２に同伴する二酸化炭素をリーン液５に吸収させることを目的としている。このため、気液接触面積を確保するために、二酸化炭素回収充填層２０ｄの上下方向長さＬ３は長くなっている。例えば、燃焼排ガス２に同伴する二酸化炭素の９０％程度を回収するためには、二酸化炭素回収充填層２０ｄの上下方向長さＬ３は長くなる。一方、洗浄液ミスト回収部６０のミスト回収充填層６０ａは、第１洗浄液１１のミストを内部構造物に物理的に衝突させて付着させることを目的としており、二酸化炭素回収充填層２０ｄの目的とは異なる。このため、ミスト回収充填層６０ａの上下方向長さＬ１は、二酸化炭素回収充填層２０ｄとは上下方向長さＬ３が異なり、二酸化炭素回収充填層２０ｄの上下方向長さＬ３より短くてもよい。

【0046】

例えば、二酸化炭素回収充填層２０ｄの上下方向長さＬ３は、１０ｍ～３０ｍである。また、洗浄部出口デミスター８２の上下方向長さＬ２は、一般的に１０ｃｍ～３０ｃｍである。このため、ミスト回収充填層６０ａの上下方向長さＬ１は、例えば、５０ｃｍ～２００ｃｍとしてもよく、１００ｃｍ程度としてもよい。

【0047】

また、図１に示すように、再生塔３０は、上述したアミン再生部３０ａから排出された二酸化炭素含有ガス８を、凝縮水９で洗浄して、二酸化炭素含有ガス８に同伴するアミンを回収する再生塔洗浄部３７を有している。再生塔洗浄部３７は、アミン再生部３０ａの上方に設けられている。

【0048】

再生塔洗浄部３７は、再生塔回収部３７ａと、再生塔回収部３７ａの上方に設けられた液分散器３７ｂと、を有している。

【0049】

再生塔回収部３７ａは、向流型気液接触装置として構成されている。一例として、再生塔回収部３７ａは、再生塔回収充填層３７ｄを含んでいる。再生塔回収充填層３７ｄは、気液接触面積を増やすために内部に充填された充填物や粒子等の内部構造物で構成されている。この内部構造物の表面に凝縮水９を流下させながら二酸化炭素含有ガス８と気液接触させ、二酸化炭素含有ガス８からアミンを回収（または除去）する。

【0050】

液分散器３７ｂは、凝縮水９を再生塔回収部３７ａに向けて分散させて落下させるように構成されている。再生塔回収充填層３７ｄの内部構造物の表面に凝縮水９が供給される。液分散器３７ｂに供給される凝縮水９の圧力は再生塔３０内の圧力に対してそれほど高くない圧力であり、液分散器３７ｂは、実質的には強制的ではなく主に重力の作用によって凝縮水９を再生塔回収充填層３７ｄに落下させる。

【0051】

ところで、再生塔３０のアミン再生部３０ａの上方には、第１再生塔デミスター８６が設けられている。第１再生塔デミスター８６は、アミン再生部３０ａと再生塔洗浄部３７との間（より詳細には、液分散器３０ｂと再生塔回収部３７ａとの間）に設けられている。このことにより、アミン再生部３０ａから排出された二酸化炭素含有ガス８は、第１再生塔デミスター８６を通過して上昇する。第１再生塔デミスター８６は、通過する二酸化炭素含有ガス８に同伴するミストを捕捉する。第１再生塔デミスター８６は、ミスト状アミンを効果的に捕捉することができる。

【0052】

再生塔洗浄部３７の上方には、第２再生塔デミスター８７が設けられている。第２再生塔デミスター８７は、再生塔洗浄部３７の液分散器３７ｂの上方（より詳細には、液分散器３７ｂと再生塔容器３０ｃの頂部との間）に設けられている。このことにより、再生塔洗浄部３７から排出された二酸化炭素含有ガス８は、第２再生塔デミスター８７を通過して上昇する。第２再生塔デミスター８７は、通過する二酸化炭素含有ガス８に同伴するミストを捕捉する。第２再生塔デミスター８７は、ミスト状アミンと凝縮水９のミストを効果的に捕捉することができるが、付着した凝縮水９によってガス状アミンも捕捉することができる。

【0053】

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

【0054】

図１に示す二酸化炭素回収システムの運転中、吸収塔２０の二酸化炭素回収部２０ａの二酸化炭素回収充填層２０ｄにおいて、リーン液用冷却器３５から供給されたリーン液５は液分散器２０ｂから分散落下して、二酸化炭素回収充填層２０ｄの内部構造物の表面を流下しながら燃焼排ガス２と気液接触する。燃焼排ガス２に含有される二酸化炭素は、リーン液５に吸収される。燃焼排ガス２は、脱炭酸燃焼排ガス３として二酸化炭素回収部２０ａから排出される。排出された脱炭酸燃焼排ガス３は、吸収塔容器２０ｃ内を上昇し、回収部出口デミスター８１を通過する。この際、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンなどが、回収部出口デミスター８１で捕捉される。

【0055】

回収部出口デミスター８１を通過した脱炭酸燃焼排ガス３は、第１洗浄部２１の第１受け部２１ｃを通過して洗浄回収空間２１ａに達する。

【0056】

一方、第１受け部２１ｃに貯留された第１洗浄液１１は、第１循環ポンプ５１によって第１受け部２１ｃから抜き出され、第１循環ライン５０を通って噴射器２１ｂに供給される。噴射器２１ｂに供給される第１洗浄液１１の圧力は、第１循環ポンプ５１によって高められる。

【0057】

第１洗浄液１１は、噴射器２１ｂのスプレーノズル孔から噴射されて洗浄回収空間２１ａ内を落下し、第１受け部２１ｃに直接的に達する。この間、第１洗浄液１１はミストの状態で落下しながら脱炭酸燃焼排ガス３と気液接触し、脱炭酸燃焼排ガス３が第１洗浄液１１で洗浄される。このことにより、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンが第１洗浄液１１に効果的に回収される。第１受け部２１ｃに達した第１洗浄液１１は、第１受け部２１ｃに受け取られて貯留される。

【0058】

ここで、二酸化炭素回収システム１において、脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄する際の一般的な課題について説明する。

【0059】

一般に、二酸化炭素回収システム１において、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収するために、表面に洗浄液を流下させる充填層や棚段が設けられる場合がある。この場合、脱炭酸燃焼排ガス３と洗浄液との接触面積が増加し、効果的にアミンを回収することが可能になる。

【0060】

脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンは、ガス状アミンとミスト状アミンとに大別される。このうちガス状アミンは、洗浄液と充填層等を用いた洗浄で回収されやすい。一方、ミスト状アミンは、洗浄液と充填層等を用いた洗浄では回収されにくい。ミスト状アミンは、デミスターで捕捉されやすいが、ミストの粒径が５μｍ以下になるとデミスターでも捕捉されにくくなる。粒径が５μｍ以下のミスト状アミンの除去率を向上させるために、高密度のデミスターを用いることが考えられるが、高密度のデミスターは、通過する脱炭酸燃焼排ガス３の流れに生じる圧力損失を高めるおそれがある。この場合、吸収塔２０に燃焼排ガス２を供給する送風機の動力の上昇を招き、運転コストが高くなってしまう。また、高密度のデミスターを用いた場合には、デミスターの目詰まりが生じるという問題も考えられる。

【0061】

そこで、本実施の形態では、洗浄液をミスト化することで、ミスト状アミンの除去率（回収効率）の向上を図っている。すなわち、本実施の形態では、第１洗浄部２１の噴射器２１ｂに供給される第１洗浄液１１の圧力が高められ、噴射器２１ｂのスプレーノズル孔から第１洗浄液１１が、（噴射直後は特に）高速で噴射される。このことにより、第１洗浄液１１のミストが、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンに物理的に衝突し、ミスト状アミンが第１洗浄液１１のミストに捕捉されて回収される。ミスト状アミンを回収した第１洗浄液１１は第１受け部２１ｃに落下する。このようにして、洗浄液と充填層等を用いた洗浄では捕捉されにくいミスト状アミンが、第１洗浄液１１に回収され、脱炭酸燃焼排ガス３が効果的に洗浄される。また、上述したような高密度のデミスターを用いたときに生じる圧力損失の問題を回避することができる。

【0062】

また、本実施の形態では、第１洗浄部２１の噴射器２１ｂに、圧力を高めた第１洗浄液１１を供給し、噴射器２１ｂから第１洗浄液１１を噴射させている。このことにより、第１洗浄液１１のミストを形成することができ、第１洗浄部２１の洗浄効率を向上させることができる。例えば、超音波振動エネルギを用いて第１洗浄液１１のミストを形成する場合、第１洗浄液１１は微細化された噴霧状態となり、第１洗浄液１１のミストに鉛直方向の十分な速度成分を持たせることが困難になり得る。また、超音波振動エネルギを用いる場合、第１洗浄液１１の圧力は、後述するように０．１ＭＰａ以下となるため、この点においても、第１洗浄液１１のミストに鉛直方向の十分な速度成分を持たせることが困難になり得る。これに対して、本実施の形態では、後述するように、噴射器２１ｂに供給される第１洗浄液１１の圧力を、例えば０．１ＭＰａ～１．０ＭＰａまで高めているため、第１洗浄液１１を高速で噴射してミスト化することができ、第１洗浄部２１の洗浄効率を向上させることができる。

【0063】

また、上述したように、噴射器２１ｂから噴射された第１洗浄液１１は、充填層等が設けられていない洗浄回収空間２１ａ内を構造物等の表面に接触することなく自由落下する。この場合、第１洗浄液１１のミストが、構造物等の部材に衝突することなく、第１受け部２１ｃに直接的に達するため、第１洗浄液１１のミストが微細化されることを抑制できる。

【0064】

すなわち、第１洗浄部２１または第２洗浄部２２のように充填層等により構成される回収部（後述する図３に示す洗浄回収部２２ａ）を有している場合、噴射器２１ｂから高速で噴射された第１洗浄液１１のミストが充填層等に衝突し、微細化される。この場合、第１洗浄液１１のミストの粒径が小さくなり、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴して逆流しやすくなる。このため、アミンを回収した第１洗浄液１１が脱炭酸燃焼排ガス３に同伴して大気に放出されることになり、アミンの大気中への放出量が増大し得るという問題がある。

【0065】

しかしながら、本実施の形態では、噴射器２１ｂの下方に洗浄回収空間２１ａが形成されており、充填層等の構造物等の部材が設けられていない。このため、第１洗浄液１１のミストが微細化されることを抑制でき、第１洗浄部２１の洗浄効率の低下を抑制できる。例えば、噴射器２１ｂから第１受け部２１ｃまでの距離を少なくとも１ｍ以上、好ましくは１．５ｍ以上にすることで、十分な洗浄回収空間２１ａを設けることができる。この場合、第１洗浄液１１のミストが第１受け部２１ｃに達する際には減速することができ、第１受け部２１ｃに衝突して微細化されることを抑制できる。また、噴射された第１洗浄液１１のミストが脱炭酸燃焼排ガス３に同伴することを抑制するために、噴射器２１ｂから第１受け部２１ｃまでの距離は、５ｍ以下にしてもよい。

【0066】

また、第１洗浄部２１の噴射器２１ｂから第１洗浄液１１を高速で噴射する場合、第１洗浄液１１のミストの一部が、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴して逆流することが懸念される。この場合、第１洗浄液１１のミストにはアミンが同伴しているため、アミンが大気に放出され得る。このようなアミンが同伴している第１洗浄液１１のミストは、洗浄部出口デミスター８２によって捕捉され得る。しかしながら、第１洗浄液１１のミストは、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンよりも粒径が大きく、第１洗浄液１１のミストの粒径は、例えば１００μｍ以上になる。洗浄部出口デミスター８２は、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンを捕捉することを目的としている。ミスト状アミンの粒径は、第１洗浄液１１のミストの粒径よりも小さいため、洗浄部出口デミスター８２は、目が細かいデミスターで構成されている。このため、第１洗浄液１１のミストの多くが洗浄部出口デミスター８２によって捕捉される場合、洗浄部出口デミスター８２が目詰まりする可能性が考えられる。

【0067】

これに対して本実施の形態では、第１洗浄部２１の噴射器２１ｂの上方であって、洗浄部出口デミスター８２の下方に、洗浄液ミスト回収部６０が設けられている。この洗浄液ミスト回収部６０において、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴して逆流する第１洗浄液１１のミストを回収することができる。このことにより、アミンが同伴した第１洗浄液１１のミストが大気に排出されることを抑制できる。また、洗浄部出口デミスター８２が目詰まりすることを抑制できる。さらに、ミスト回収充填層６０ａの空間率を洗浄部出口デミスター８２の空間率よりも大きくしている場合には、脱炭酸燃焼排ガス３の流れに生じる圧力損失を低減することができる。

【0068】

図１に示すように、第１洗浄液１１で洗浄された脱炭酸燃焼排ガス３は、第１洗浄部２１の洗浄回収空間２１ａから排出される。そして、脱炭酸燃焼排ガス３は、吸収塔容器２０ｃ内を更に上昇し、洗浄部出口デミスター８２を通過する。この際、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンおよび第１洗浄液１１のミストなどが、洗浄部出口デミスター８２で捕捉される。

【0069】

洗浄部出口デミスター８２を通過した脱炭酸燃焼排ガス３は、吸収塔容器２０ｃの頂部から大気に放出される。

【0070】

このように本実施の形態によれば、二酸化炭素回収部２０ａから排出される脱炭酸燃焼排ガス３が、第１洗浄部２１の噴射器２１ｂで噴射した第１洗浄液１１で洗浄されて、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンが回収される。このことにより、第１洗浄液１１をミスト化することができ、第１洗浄液１１のミストが、二酸化炭素回収部２０ａから排出された脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンに物理的に衝突することができる。このため、第１洗浄液１１にミスト状アミンを効果的に回収することができ、脱炭酸燃焼排ガス３の洗浄効率を向上させることができる。この結果、アミンの大気中への放出量を低減することができる。

【0071】

また、本実施の形態によれば、第１洗浄部２１から排出された脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する第１洗浄液１１のミストが、洗浄液ミスト回収部６０で回収される。このことにより、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴して逆流する第１洗浄液１１のミストを効果的に回収することができる。このため、アミンが同伴した第１洗浄液１１のミストが大気に放出されることを抑制することができる。この結果、アミンの大気中への放出量を低減することができる。

【0072】

また、本実施の形態によれば、洗浄液ミスト回収部６０から排出される脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンが、洗浄部出口デミスター８２によって捕捉される。このことにより、洗浄液ミスト回収部６０によって回収しきれなかった第１洗浄液１１のミストやミスト状アミンを洗浄部出口デミスター８２で回収することができる。この結果、アミンの大気中への放出量をより一層低減することができる。

【0073】

また、本実施の形態によれば、洗浄液ミスト回収部６０の上下方向長さＬ１が、二酸化炭素回収部２０ａの上下方向長さＬ３よりも短くなっている。このことにより、洗浄液ミスト回収部６０を通過する脱炭酸燃焼排ガス３の流れに圧力損失が生じることを抑制できる。この場合、吸収塔２０に燃焼排ガス２を供給する送風機の動力の上昇を抑制することができ、運転コストの上昇を抑制することができる。

【0074】

また、本実施の形態によれば、第１洗浄部２１の噴射器２１ｂから第１受け部２１ｃにわたって、第１洗浄液１１がミストの状態で自由落下しながら脱炭酸燃焼排ガス３と気液接触する洗浄回収空間２１ａが形成されている。このことにより、噴射器２１ｂから噴射された第１洗浄液１１のミストが第１受け部２１ｃに達する前に、構造物等の部材に衝突することを抑制できる。このため、第１洗浄液１１のミストが微細化されて脱炭酸燃焼排ガス３に同伴することを抑制できる。

【0075】

なお、上述した本実施の形態においては、二酸化炭素回収部２０ａが、二酸化炭素回収充填層２０ｄを含んでいる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、二酸化炭素回収部２０ａは、棚段（図示せず）によって構成されていてもよい。アミン再生部３０ａおよび再生塔回収部３７ａについても同様である。

【0076】

（第２の実施の形態）
次に、図２を用いて、本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

【0077】

図２に示す第２の実施の形態においては、洗浄液ミスト回収部が、洗浄部出口デミスターよりも疎に形成されている点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0078】

本実施の形態では、図２に示すように、洗浄液ミスト回収部６０が、上述したミスト回収充填層６０ａに代えてミスト回収デミスター６０ｂを含んでいる。ミスト回収デミスター６０ｂは、メッシュ状に形成されていてもよい。上述した洗浄部出口デミスター８２もメッシュ状に形成されていてもよい。

【0079】

洗浄液ミスト回収部６０のミスト回収デミスター６０ｂは、洗浄部出口デミスター８２よりも通過する脱炭酸燃焼排ガス３の流れに生じる圧力損失が低減可能に構成されていてもよい。本実施の形態においては、ミスト回収デミスター６０ｂは、洗浄部出口デミスター８２よりも疎に形成されている。

【0080】

デミスターが疎または密に形成されているということは、例えば、デミスターの空間率で説明することができる。より具体的には、デミスターの空間率の大小をデミスターの疎または密に対応させてもよい。この場合、ミスト回収デミスター６０ｂが洗浄部出口デミスター８２よりも疎に形成されているということは、ミスト回収デミスター６０ｂの空間率が、洗浄部出口デミスター８２の空間率よりも大きくなっていることと同義となる。このことにより、ミスト回収デミスター６０ｂのうち脱炭酸燃焼排ガス３が通過する空間が増え、脱炭酸燃焼排ガス３が通過しやすくなっている。このため、脱炭酸燃焼排ガス３の流れに生じる圧力損失を低減することができる。例えば、ミスト回収デミスター６０ｂおよび洗浄部出口デミスター８２がメッシュ状のデミスターである場合には、ミスト回収デミスター６０ｂのメッシュを、洗浄部出口デミスター８２のメッシュよりも粗くしてもよい。

【0081】

また、デミスターが疎または密に形成されているということは、例えば、デミスターによるミストの除去（または回収）率特性で説明することもできる。より具体的には、所定の粒径範囲（例えば、０．１μｍ～１０μｍ）におけるミストの除去率でデミスターの特性が示されている場合には、除去率の大小をデミスターの疎または密に対応させてもよい。この場合、ミスト回収デミスター６０ｂが洗浄部出口デミスター８２よりも疎に形成されているということは、ミスト回収デミスター６０ｂにおける所定の粒径範囲のミストの除去率が、洗浄部出口デミスター８２の除去率よりも小さいことと同義となる。

【0082】

本実施の形態によるミスト回収デミスター６０ｂは、比較的粒径が大きい（例えば、粒径が１００μｍ以上の）第１洗浄液１１のミストを除去することを目的としているため、上述したように、洗浄部出口デミスター８２よりも疎に形成されている。このことにより、ミスト回収デミスター６０ｂを洗浄部出口デミスター８２よりも粗いデミスターで構成することができ、圧力損失の増加を抑制し、目詰まりを抑制している。一方、洗浄部出口デミスター８２は、目の細かいデミスターで構成することができ、第１洗浄部２１で捕捉できなかったミスト状アミンを効果的に捕捉することが可能になる。

【0083】

なお、本実施の形態におけるミスト回収デミスター６０ｂの上下方向長さＬ４は、洗浄部出口デミスター８２の上下方向長さＬ２と等しくてもよい。

【0084】

このように本実施の形態によれば、洗浄液ミスト回収部６０は、洗浄部出口デミスター８２よりも疎に形成されている。このことにより、洗浄部出口デミスタ－８２でミスト状アミンおよび第１洗浄液１１のミストを捕捉しながらも、洗浄部出口デミスター８２を通過する脱炭酸燃焼排ガス３の流れに生じる圧力損失を低減することができる。この場合、吸収塔２０に燃焼排ガス２を供給するための送風機Ｂの動力を低減することができ、運転コストを低減することができる。

【0085】

（第３の実施の形態）
次に、図３および図４を用いて、本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

【0086】

図３および図４に示す第３の実施の形態においては、第１洗浄部から排出される燃焼排ガスを、洗浄液分散器で分散させて落下させる第２洗浄液で洗浄して、燃焼排ガスに同伴するアミンを回収する第２洗浄部が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図３および図４において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0087】

本実施の形態では、図３に示すように、第１洗浄部２１の噴射器２１ｂには、第１圧力の第１洗浄液１１が供給される。すなわち、噴射器２１ｂに供給される第１洗浄液１１の圧力は、第１圧力となるように第１循環ポンプ５１によって高められている。この第１圧力で供給された第１洗浄液１１が、噴射器２１ｂから洗浄回収空間２１ａに噴射される。この第１圧力は、後述する第２洗浄部２２の洗浄液分散器２２ｂに供給される第２洗浄液１２の圧力（第２圧力）よりも高くなっている。

【0088】

本実施の形態では、図３に示すように、吸収塔２０内に、第２洗浄部２２が設けられている。第２洗浄部２２は、洗浄液ミスト回収部６０から排出された脱炭酸燃焼排ガス３を、第２洗浄液１２（第２洗浄水）で洗浄して、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収する。第２洗浄部２２は、洗浄液ミスト回収部６０の上方であって、洗浄部出口デミスター８２の下方に設けられている。

【0089】

第２洗浄部２２は、洗浄回収部２２ａと、洗浄回収部２２ａの上方に設けられた洗浄液分散器２２ｂと、洗浄回収部２２ａの下方に設けられた第２受け部２２ｃと、を有している。

【0090】

洗浄回収部２２ａは、向流型気液接触装置として構成されている。一例として、洗浄回収部２２ａは、洗浄回収充填層２２ｄを含んでいる。洗浄回収充填層２２ｄは、気液接触面積を増やすために内部に充填された充填物や粒子等の内部構造物で構成されている。この内部構造物の表面に第２洗浄液１２を流下させながら脱炭酸燃焼排ガス３と気液接触させて脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収（または除去）する。第２洗浄部２２では、ガス状アミンを効果的に回収することができるが、ミスト状アミンも効果的に回収することができる。

【0091】

洗浄液分散器２２ｂは、第２圧力で供給される第２洗浄液１２を洗浄回収部２２ａに向けて分散させて落下させるように構成されている。洗浄回収部２２ａの内部構造物の表面を流下するように第２洗浄液１２が供給される。第２圧力は、第１洗浄部２１の噴射器２１ｂに供給される第１洗浄液１１の圧力である第１圧力よりも低い。洗浄液分散器２２ｂに供給される第２洗浄液１２の圧力（第２圧力）は、吸収塔２０内の圧力に対してそれほど高くない圧力である。洗浄液分散器２２ｂが分散させる第２洗浄液１２に与える鉛直方向の速度成分である第２鉛直方向初速度は、第１洗浄部２１の噴射器２１ｂが第１洗浄液１１に与える鉛直方向の速度成分である第１鉛直方向初速度よりも小さい。実質的には第２洗浄液１２に与えられる鉛直方向の速度成分である第２鉛直方向初速度はほぼ０（ゼロ）であり、洗浄液分散器２２ｂは、重力の作用によって非強制的に第２洗浄液１２を洗浄回収部２２ａに自由落下させる。

【0092】

第２受け部２２ｃは、洗浄回収部２２ａの内部構造物の表面を流下した第２洗浄液１２を受け取って貯留するとともに、第１洗浄部２１の洗浄回収空間２１ａから排出されて上昇する脱炭酸燃焼排ガス３が通過可能に構成されている。第２受け部２２ｃは、第１受け部２１ｃと同様に構成されている。

【0093】

第２洗浄部２２には、第２洗浄液１２を循環させる第２循環ライン５４が連結されている。すなわち、第２循環ライン５４には、第２循環ポンプ５５が設けられており、第２受け部２２ｃに貯留されている第２洗浄液１２を抜き出して洗浄液分散器２２ｂに供給する。このようにして、第２洗浄液１２が循環するようになっている。

【0094】

本実施の形態では、第２循環ライン５４に、第２洗浄液１２を冷却する第２洗浄液冷却器５６が設けられている。第２洗浄液冷却器５６には、第２洗浄液１２を冷却するための冷却媒体として、二酸化炭素回収システム１の外部から冷却媒体（例えば、クリーングタワーの冷却水や、海水）が供給される。このようにして、第２洗浄液冷却器５６は、第２循環ライン５４を流れる第２洗浄液１２を冷却するように構成されており、第２洗浄液１２の温度を、第１洗浄液１１の温度よりも低くしている。なお、第２洗浄液１２の温度と第１洗浄液１１の温度は、ほぼ同等となるように構成してもよい。

【0095】

ところで、第１洗浄部２１の噴射器２１ｂから噴射される第１洗浄液１１の単位面積・単位時間当たりの流量（第１流量）は、第２洗浄部２２の洗浄液分散器２２ｂから分散される第２洗浄液１２の単位面積・単位時間当たりの流量（第２流量）よりも大きくなっている。噴射器２１ｂから噴射される第１洗浄液１１の流量は、上述した第１循環ポンプ５１（流量調整部）により調整される。同様に、洗浄液分散器２２ｂから分散される第２洗浄液１２の流量は、上述した第２循環ポンプ５５により調整される。

【0096】

なお、ここで示した単位面積とは、噴射器２１ｂが第１洗浄液１１を噴射する水平断面積（または第１洗浄部２１の水平断面積）、および洗浄液分散器２２ｂが第２洗浄液１２を分散する水平断面積（または第２洗浄部２２の水平断面積）に対する単位面積である。本実施の形態においては第１洗浄部２１および第２洗浄部２２の水平断面積は実質的に等しいため各洗浄部（第１洗浄部２１および第２洗浄部２２）の水平断面積の違いは考慮せず、単位時間当たりの流量により第１流量および第２流量を設定しても構わない。

【0097】

各洗浄部２１、２２の水平断面積が異なる場合も含めて一般化すると、例えば、噴射器２１ｂから噴射される第１洗浄液１１の単位面積・単位時間当たりの流量（第１流量）を、２００Ｌ／分／ｍ^２以上としてもよく、３００Ｌ／分／ｍ^２以上としてもよい。洗浄液分散器２２ｂから分散される第２洗浄液１２の単位面積・単位時間当たりの流量（第２流量）を、５０Ｌ／分／ｍ^２～１５０Ｌ／分／ｍ^２（図４に示す通常流量範囲）としてもよい。

【0098】

洗浄液分散器２２ｂから分散される第２洗浄液１２は、洗浄回収充填層２２ｄを構成する内部構造物の表面を流下しながら脱炭酸燃焼排ガス３と気液接触する。このため、第２洗浄液１２の単位面積・単位時間当たりの流量を１５０Ｌ／分／ｍ^２より大きくしても、脱炭酸燃焼排ガス３の洗浄効率向上への貢献は限られてしまう。また必要以上に第２洗浄液１２の流量を増大させることは第２循環ポンプ５５の容量を増大させ、運転コストを増大させることになり、好ましくない。しかしながら、第１洗浄部２１では、充填層等の部材を設けずに、噴射器２１ｂから噴射された第１洗浄液１１をミストの状態で脱炭酸燃焼排ガス３と気液接触させている。このことにより、第１洗浄液１１の単位面積・単位時間当たりの流量を増大させることは、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンへの物理的な衝突確率を高めることに寄与することができ、脱炭酸燃焼排ガス３の洗浄効率を高めることができる。このことが、図４に示されている。

【0099】

図４は、第１洗浄液１１の流量と、ミスト状アミンの除去率（回収効率）との関係を示したグラフである。このデータは、以下に示す試験条件下で得られた。
・試験装置内径（吸収塔容器２０ｃのうち第１洗浄部２１が設けられた部分の内径に相当）・・・１５７ｍｍ
・処理ガス流速（脱炭酸燃焼排ガス３の流速に相当）・・・０．７ｍ／ｓ
・ミスト状アミン個数濃度（粒径０．６１μｍ～０．９５μｍ）
・・・約１００００個／ｃｃ
・洗浄液ミスト中心粒径・・・約３００μｍ
・第１圧力・・・０．２ＭＰａ

【0100】

図４に示されているように、第２洗浄液１２の通常流量範囲では、ミスト状アミンの除去率は低いが、この範囲を超えると除去率は増大していく。流量が３００Ｌ／分／ｍ^２以上になると除去率が７０％を越え、ミスト状アミンの除去率を高めることができる。

【0101】

上述したように、第１洗浄部２１の噴射器２１ｂに供給される第１洗浄液１１の第１圧力（噴射器２１ｂ内の圧力）は、第２洗浄部２２の洗浄液分散器２２ｂに供給される第２洗浄液１２の第２圧力（洗浄液分散器２２ｂ内の圧力）よりも高くなっている。噴射器２１ｂに供給される第１洗浄液１１の第１圧力は、上述した第１循環ポンプ５１（圧力調整部）により調整される。同様に、洗浄液分散器２２ｂに供給される第２洗浄液１２の第２圧力は、上述した第２循環ポンプ５５により調整される。例えば、噴射器２１ｂに供給される第１洗浄液１１の第１圧力は、０．１ＭＰａ～１．０ＭＰａとしてもよい。第１洗浄液１１の第１圧力を０．１ＭＰａ以上にすることにより、第１洗浄液１１のミストの噴射速度を高めることができ、第１洗浄部２１の洗浄効率を向上させることができる。一方、第１洗浄液１１の第１圧力を１．０ＭＰａ以下にすることにより、噴射された第１洗浄液１１のミストの粒径が、ブロードになる（広い粒径分布を持つ）ことを抑制でき、洗浄性能を安定化させることができる。また、第１循環ポンプ５１の容量（必要動力）の増大を抑制でき、運転コストの増大を抑制できる。

【0102】

なお、洗浄液分散器２２ｂに供給される第２洗浄液１２の第２圧力は、０．１ＭＰａ以下であってもよい。例えば、第１循環ポンプ５１および第２循環ポンプ５５の吐出圧を、噴射器２１ｂおよび洗浄液分散器２２ｂまでのそれぞれの揚程（水頭）を考慮して設定することにより、第１圧力および第２圧力をそれぞれ上記のように適切に設定することができる。

【0103】

第１洗浄部２１の噴射器２１ｂから噴射される第１洗浄液１１の粒径は、小さい方がよい。同一流量で考えた場合、第１洗浄液１１のミストの粒径を小さくした方が、ミストの個数を増やすことができるからである。この場合、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンへの物理的な衝突確率を高めることができる。例えば、この第１洗浄液１１の中心粒径を、１００μｍ～１０００μｍ、好ましくは２００μｍ～８００μｍとしてもよい。ここで、中心粒径を１００μｍ以上にすることにより、脱炭酸燃焼排ガス３の流れにアミンを含有する第１洗浄液１１のミストが同伴して、第１洗浄部２１の洗浄効率が低下することを抑制できる。第１洗浄液１１のミストが脱炭酸燃焼排ガス３に同伴することをより一層抑制するためには、噴射器２１ｂから噴射される第１洗浄液１１の中心粒径を、２００μｍ以上にしてもよい。一方、中心粒径を１０００μｍ以下にすることにより、第１洗浄液１１のミストの中心粒径を小さくすることができ、第１洗浄液１１のミストの個数を増やして、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンへの衝突確率を高めることができる。脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンへの衝突確率をより一層高めるためには、噴射器２１ｂから噴射される第１洗浄液１１の中心粒径を、８００μｍ以下にしてもよい。

【0104】

上述した噴射器２１ｂのスプレーノズル孔は、このような中心粒径を有する第１洗浄液１１のミストを形成可能に構成されている。ここで中心粒径とは、噴射器２１ｂから噴射される第１洗浄液１１の粒径の平均値としている。中心粒径については、粒径の平均値のほか、中央値や、もしくはこれらの平均値や中央値に加えて分散や画標準偏差などをさらに用いた関数などにより適宜定義しても構わない。

【0105】

また、上述したように、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンは、ガス状アミンとミスト状アミンとに大別されるが、一般的には、ミスト状アミンの方が、アミン量としての比率が多い。このことにより、二酸化炭素回収部２０ａから排出された脱炭酸燃焼排ガス３を最初に洗浄する第１洗浄液１１が噴射器２１ｂから噴射して、洗浄回収空間２１ａにおいてミスト状アミンを回収することにより、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを効果的に回収することが可能になる。この場合、第２洗浄部２２に供給される脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンの量が低減される。このため、第１洗浄液１１のアミン濃度よりも第２洗浄液１２のアミン濃度が低くなる。

【0106】

ここで、ガス状アミンの洗浄を効果的に行うためには、アミン濃度が低い洗浄液を用いることが好ましい。すなわち、第２洗浄液１２のアミン濃度は低い方が好ましい。アミン濃度を低くするためには、第２洗浄液１２に混入させる新液としての新しい洗浄液を補充する、または当該洗浄液の補充量（メークアップ量）を増やすことが考えられる。しかしながら、この場合、洗浄液の廃棄量が増大し、運転コストの増大を招く可能性がある。従って、第２洗浄部２２に流入する脱炭酸燃焼排ガス３のアミン濃度を小さくすることが好ましい。この場合、第２洗浄液１２のアミン濃度の増加を抑制することができる。このため、第２洗浄液１２のメークアップ量を低減でき、運転コストを抑制することができる。また、第２洗浄部２２で用いられる第２洗浄液１２のアミン濃度を低くできるため、ガス状アミンを主としたアミンの回収効率を高めることができる。このため、アミンが大気中へ放出されることをより一層抑制することができ、コストと環境性の両立を図ることができる。

【0107】

なお、洗浄液ミスト回収部６０が設けられていない場合には、逆流する第１洗浄液１１のミストを、第２洗浄部２２の洗浄回収部２２ａにて回収することは可能である。しかしながら、この場合、アミンを同伴した第１洗浄液１１のミストが、第２洗浄部２２における第２洗浄液１２に取り込まれる。このため、第２洗浄液１２のアミン濃度が増加しやすくなる。

【0108】

これに対して本実施の形態によれば、第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との間に、洗浄液ミスト回収部６０が設けられている。このことにより、第２洗浄液１２のアミン濃度が増加することを抑制できる。

【0109】

本実施の形態による二酸化炭素回収システム１は、図３に示すように、第２洗浄液１２の一部を第１洗浄液１１に混入させるバイパスライン６１を更に備えていてもよい。図３では、バイパスライン６１の上流端部（第２洗浄部２２の側の端部）は、第２洗浄部２２の第２受け部２２ｃに連結されている例が示されている。このことにより、第２受け部２２ｃに貯留されている第２洗浄液１２の一部が、第１洗浄液１１に混入するようになっている。バイパスライン６１の下流端部（第１洗浄部２１の側の端部）は、第１洗浄部２１の第１受け部２１ｃの上方近傍に配置されている例が示されている。このことにより、バイパスライン６１を通過した第２洗浄液１２が、第１受け部２１ｃに供給されるようになっている。

【0110】

第１洗浄液１１のアミン濃度は、脱炭酸燃焼排ガス３のアミンを捕捉するにつれて上昇していく。このため、第２洗浄液１２のアミン濃度よりも第１洗浄液１１のアミン濃度が高くなっていく。このため、第２洗浄液１２を第１洗浄液１１として再利用することで、新液としての新しい第１洗浄液１１の補充量を低減することができる。とりわけ、本実施の形態による第１洗浄部２１は、噴射器２１ｂにより第１洗浄液１１を噴射して脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄しているため、充填層を用いた脱炭酸燃焼排ガス３の洗浄と比べてアミンを効果的に回収することができる。このことから、第１洗浄液１１のアミン濃度は高くなり得るため、第２洗浄液１２を第１洗浄液１１に混入させることにより、第１洗浄液１１のアミン濃度を効果的に低減することができ、第１洗浄部２１におけるアミン回収性能の低下を抑制することができる。なお、第１洗浄液１１のアミン濃度が高くなった場合には、吸収液として再利用することもできる。この場合、第１洗浄液１１を濃縮させてから吸収液として再利用してもよく、濃縮させることなくそのまま吸収液として再利用してもよい。

【0111】

バイパスライン６１には、バイパス弁６２が設けられていてもよい。例えば、バイパス弁６２は、第２受け部２２ｃに貯留されている第２洗浄液１２の液面レベルに基づいて制御されるようにしてもよい。この場合、第２受け部２２ｃに液面レベル計（図示せず）が設けられ、第２受け部２２ｃに貯留されている第２洗浄液１２の液面レベルが、所定の基準レベルより高い場合には、バイパス弁６２を開けるまたはバイパス弁６２の開度を大きくし、所定の基準レベルより低い場合にはバイパス弁６２を閉めるまたはバイパス弁６２の開度を小さくしてもよい。また、第２洗浄液１２の液面レベルに応じて、バイパス弁６２の開度を調整してもよい。

【0112】

本実施の形態における二酸化炭素回収システム１の運転中、洗浄液ミスト回収部６０を通過した脱炭酸燃焼排ガス３は、第２洗浄部２２の第２受け部２２ｃを通過して洗浄回収部２２ａに達する。

【0113】

一方、第２受け部２２ｃに貯留された第２洗浄液１２は、第２循環ポンプ５５によって第２受け部２２ｃから抜き出され、第２循環ライン５４を通って洗浄液分散器２２ｂに供給される。この間、第２洗浄液１２は、第２洗浄液冷却器５６によって冷却され、第２洗浄液１２の温度が、第１洗浄液１１の温度よりも低くなる。

【0114】

洗浄回収部２２ａにおいて、冷却された第２洗浄液１２が洗浄回収部２２ａの表面を流下しながら脱炭酸燃焼排ガス３と気液接触し、脱炭酸燃焼排ガス３が洗浄される。このことにより、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するガス状アミンなどが第２洗浄液１２に回収される。洗浄回収部２２ａにおいて脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄した第２洗浄液１２は、洗浄回収部２２ａから落下して第２受け部２２ｃに受け取られて貯留される。

【0115】

洗浄回収部２２ａには、冷却された第２洗浄液１２が供給されるため、洗浄回収部２２ａの温度は洗浄回収空間２１ａの温度よりも低くなる。このため、脱炭酸燃焼排ガス３は第２洗浄液１２によって冷却され、脱炭酸燃焼排ガス３の温度は低下する。脱炭酸燃焼排ガス３の温度の低下により、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴していた水蒸気が凝縮して、凝縮した水分が、第２洗浄液１２に捕捉される。このことにより、第２洗浄液１２のアミン濃度が低減する。

【0116】

また、洗浄液ミスト回収部６０で回収しきれなかった第１洗浄液１１のミストは、第２洗浄部２２の洗浄回収部２２ａに供給されて、洗浄回収部２２ａにおいて冷却される。洗浄回収部２２ａでは、凝縮した水分が第１洗浄液１１のミストにも捕捉される。このことにより、第１洗浄液１１のミストの粒径が増大し、第１洗浄液のミストが、洗浄回収部２２ａの上方に設けられた洗浄部出口デミスター８２で捕捉されやすくなる。

【0117】

第２洗浄液１２で洗浄された脱炭酸燃焼排ガス３は、洗浄回収部２２ａから排出されて、吸収塔容器２０ｃ内を更に上昇し、洗浄部出口デミスター８２を通過する。

【0118】

このように本実施の形態によれば、第２洗浄部２２が、洗浄液ミスト回収部６０から排出される脱炭酸燃焼排ガス３を、洗浄液分散器２２ｂで分散させて落下させる第２洗浄液１２で洗浄して、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収する。このことにより、第１洗浄部２１で回収しきれなかった脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを、第２洗浄液１２に回収することができる。このため、アミンの大気中への放出量をより一層低減することができる。

【0119】

また、本実施の形態によれば、第１洗浄部２１の噴射器２１ｂに供給される第１洗浄液１１の第１圧力は、第２洗浄部２２の洗浄液分散器２２ｂに供給される第２洗浄液１２の第２圧力よりも高くなっている。このことにより、噴射器２１ｂからの第１洗浄液１１のミストの噴射速度のうちの特に鉛直方向の速度成分である第１鉛直方向初速度を高めることができる。このため、第１洗浄液１１のミストを洗浄回収空間２１ａ内に迅速にかつ均一に供給することができ、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンを効果的に回収することができる。また、第１洗浄液１１のミストが脱炭酸燃焼排ガス３に同伴することを抑制できる。

【0120】

また、本実施の形態によれば、第１洗浄部２１の噴射器２１ｂから噴射される第１洗浄液１１の単位面積・単位時間当たりの流量（第１流量）は、第２洗浄部２２の洗浄液分散器２２ｂから分散される第２洗浄液１２の単位面積・単位時間当たりの流量（第２流量）よりも大きくなっている。このことにより、噴射器２１ｂから噴射される第１洗浄液１１のミストの個数を増やすことができ、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンへの物理的な衝突確率を高めることができる。このため、ミスト状アミンをより一層効果的に回収することができる。

【0121】

また、本実施の形態によれば、バイパスライン６１によって、第１洗浄液１１よりもアミン濃度が低い第２洗浄液１２の一部を第１洗浄液１１に混入させることができる。このことにより、第１洗浄液１１のアミン濃度を低減することができ、第１洗浄部２１において、アミン回収性能が低下することを抑制できる。また、第２洗浄液１２は、第１洗浄液１１として再利用できるため廃棄することを不要にでき、第１洗浄液１１に新しい洗浄液を補給する頻度を減らすことができる。

【0122】

なお、上述した本実施の形態においては、第１洗浄部２１の噴射器２１ｂが、圧力が高められた第１洗浄液１１がスプレーノズル孔から噴射される、いわゆる１流体ノズルとして構成されている例について説明した。しかしながら、これに限られることはなく、第１洗浄液１１を噴射することができれば、噴射器２１ｂは、２流体ノズルとして構成されていてもよい。この場合、第１洗浄液１１を噴射させることができれば、噴射器２１ｂに供給される第１洗浄液１１の圧力は、０．１ＭＰ以下でもよい。

【0123】

また、上述した本実施の形態においては、第２洗浄部２２の上方に洗浄部出口デミスター８２が設けられ、この洗浄部出口デミスター８２の上方に吸収塔容器２０ｃの頂部が配置されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、第２洗浄部２２の洗浄液分散器２２ｂの上方に、第２洗浄部２２と同様の構成を有する第３洗浄部（図示せず）が設けられていてもよい。この場合には、脱炭酸燃焼排ガス３を第３洗浄液（図示せず）で更に洗浄することができ、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを更に回収することができる。このため、アミンの大気中への放出量をより一層低減することができる。

【0124】

また、上述した本実施の形態においては、洗浄回収部２２ａが、洗浄回収充填層２２ｄを含んでいる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、洗浄回収部２２ａは、棚段によって構成されていてもよい。

【0125】

（第４の実施の形態）
次に、図５を用いて、本発明の第４の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

【0126】

図５に示す第４の実施の形態においては、第１洗浄部の直径が、二酸化炭素回収部の直径よりも大きい点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図５において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0127】

本実施の形態では、図５に示すように、吸収塔２０の二酸化炭素回収部２０ａが円筒状に形成されている。すなわち吸収塔２０の吸収塔容器２０ｃのうち、少なくとも二酸化炭素回収部２０ａに相当する部分が円筒状に形成されている。吸収塔容器２０ｃは、底部から回収部出口デミスター８１に相当する部分まで、実質的に同一の直径で円筒状に形成されていてもよい。

【0128】

また、第１洗浄部２１が円筒状に形成されている。すなわち、本実施の形態においては、第１洗浄部２１は吸収塔容器２０ｃに収容されており、吸収塔容器２０ｃのうち第１洗浄部２１の洗浄回収空間２１ａに相当する部分が円筒状に形成されている。吸収塔容器２０ｃは、第１受け部２１ｃに相当する部分から頂部まで、実質的に同一の直径で円筒状に形成されていてもよい。

【0129】

図５に示すように、第１洗浄部２１の洗浄回収空間２１ａの直径Ｄ１は、二酸化炭素回収部２０ａの直径Ｄ２よりも大きくなっている。吸収塔容器２０ｃのうち、回収部出口デミスター８１に相当する部分と第１受け部２１ｃに相当する部分との間には、直径が徐々に増大するように円錐台状部分が形成されている。

【0130】

ここで、第１洗浄部２１を通過する脱炭酸燃焼排ガス３の流速が大きい場合、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴して逆流する第１洗浄液１１のミストの量が増大し得る。このため、アミンを回収した第１洗浄液１１が脱炭酸燃焼排ガス３に同伴して大気に放出され、大気中へのアミンの放出量が増大し得るという問題がある。

【0131】

これに対して本実施の形態では、第１洗浄部２１の洗浄回収空間２１ａの直径Ｄ１が、二酸化炭素回収部２０ａの直径Ｄ２よりも大きくなっているため、第１洗浄部２１を通過する脱炭酸燃焼排ガス３の流速を低減することができる。このことにより、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴して逆流する第１洗浄液１１のミストの量を低減することができる。

【0132】

例えば、以下の不等式で規定される脱炭酸燃焼排ガス３のガス流速が得られるように、洗浄回収空間２１ａの直径Ｄ１が設定されるようにしてもよい。
ガス流速［ｍ／ｓ］≦０．００３７×洗浄液ミストの中心粒径［μｍ］
この不等式を満たすように第１洗浄部２１の洗浄回収空間２１ａの直径Ｄ１を設定することで、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴して逆流する第１洗浄液１１のミストの量を低減することができる。上記式は、洗浄液ミストの終端速度に基づいて、経験則から安全率を掛けて得られた式である。終端速度とは、洗浄液ミストが受ける重力と空気抵抗とが平衡して等速運動で落下している場合の速度を意味している。

【0133】

このように本実施の形態によれば、二酸化炭素回収部２０ａおよび第１洗浄部２１の洗浄回収空間２１ａがそれぞれ円筒状に形成され、洗浄回収空間２１ａの直径Ｄ１が、二酸化炭素回収部２０ａの直径Ｄ２よりもおおきくなっている。このことにより、洗浄回収空間２１ａを通過する脱炭酸燃焼排ガス３のガス流速を低減でき、アミンが同伴した第１洗浄液１１のミストが、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴して逆流することを抑制できる。このため、アミンの大気中への放出量をより一層低減することができる。

【0134】

（第５の実施の形態）
次に、図６を用いて、本発明の第５の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

【0135】

図６に示す第５の実施の形態においては、第１洗浄部が洗浄塔に収容され、洗浄塔内において、第１洗浄部の下方に、洗浄塔内に導入された燃焼排ガスの流れを整流する整流部が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図３に示す第３の実施の形態と略同一である。なお、図６において、図３に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0136】

本実施の形態では、図６に示すように、吸収塔２０に、二酸化炭素回収部２０ａおよび回収部出口デミスター８１は収容されているが、第１洗浄部２１、洗浄液ミスト回収部６０、第２洗浄部２２および洗浄部出口デミスター８２は収容されていない。

【0137】

本実施の形態による二酸化炭素回収システム１は、吸収塔２０とは別体に構成された洗浄塔９０を更に備えている。洗浄塔９０は、洗浄塔容器９０ａを含み、洗浄塔容器９０ａに、第１洗浄部２１、洗浄液ミスト回収部６０、第２洗浄部２２および洗浄部出口デミスター８２が収容されている。

【0138】

図６に示すように、洗浄塔容器９０ａ内において、第１洗浄部２１の第１受け部２１ｃ下方に整流部９１が設けられている。この整流部９１は、洗浄塔容器９０ａ内に導入された脱炭酸燃焼排ガス３の流れを整流するように構成されている。整流部９１は、脱炭酸燃焼排ガス３の流れに生じる圧力損失を抑制することができるように構成されていることが好ましい。例えば、整流部９１として、上述した二酸化炭素回収充填層２０ｄ等と同様な充填層を採用することができる。

【0139】

洗浄塔容器９０ａは、吸収塔２０から排出された脱炭酸燃焼排ガス３が導入されるガス導入部９０ｂを有している。このガス導入部９０ｂは、整流部９１の下方であって、洗浄塔容器９０ａの側面に設けられている。ガス導入部９０ｂは、排ガスライン９２を介して、吸収塔２０の吸収塔容器２０ｃの頂部に接続されている。

【0140】

ところで、上述した整流部９１が設けられていない場合、洗浄塔容器９０ａ内に導入される脱炭酸燃焼排ガス３の流れが、整流化されずに偏流している可能性が考えられる。例えば、図６に示すように、ガス導入部９０ｂが洗浄塔容器９０ａの側面に設けられている場合には、洗浄回収空間２１ａに供給される脱炭酸燃焼排ガス３の流れが偏る可能性がある。この場合、噴射器２１ｂから噴射された第１洗浄液１１のミストが偏流し、第１洗浄部２１の洗浄効率が低下することが懸念される。

【0141】

これに対して本実施の形態によれば、洗浄塔９０内において、第１洗浄部２１の下方に整流部９１が設けられているため、洗浄回収空間２１ａに供給される脱炭酸燃焼排ガス３を整流化させることができる。このことにより、噴射器２１ｂから噴射される第１洗浄液１１のミストが偏流することを抑制でき、洗浄回収空間２１ａに第１洗浄液１１のミストを均等に行き渡らせることができる。このため、第１洗浄液１１にミスト状アミンを効果的に回収することができ、脱炭酸燃焼排ガス３の洗浄効率を向上させることができる。この結果、アミンの大気中への放出量を低減することができる。

【0142】

以上述べた実施の形態によれば、アミンの大気中への放出量を低減することができる。

【0143】

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され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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。

【符号の説明】

【0144】

１：二酸化炭素回収システム、２：燃焼排ガス、３：脱炭酸燃焼排ガス、４：リッチ液、５：リーン液、６：加熱媒体、８：二酸化炭素含有ガス、１０：二酸化炭素ガス、１１：第１洗浄液、１２：第２洗浄液、２０：吸収塔、２０ａ：二酸化炭素回収部、２０ｄ：二酸化炭素回収充填層、２１：第１洗浄部、２１ａ：洗浄回収空間、２１ｂ：噴射器、２１ｃ：第１受け部、２２：第２洗浄部、２２ａ：洗浄回収部、２２ｂ：洗浄液分散器、２２ｃ：第２受け部、６０：洗浄液ミスト回収部、６０ｂ：ミスト回収デミスター、６１：バイパスライン、８２：洗浄部出口デミスター、９０：洗浄塔、９１：整流部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】