JP5972696B2 - Ｃｏ２回収システム - Google Patents
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Description
本発明は、ガス中の二酸化炭素を吸収すると共に、二酸化炭素圧縮動力の軽減を図るＣＯ2回収システムに関する。
地球の温暖化現象の原因の一つとして、ＣＯ2による温室効果が指摘され、地球環境を守る上で国際的にもその対策が急務となってきた。ＣＯ2の発生源としては、化石燃料を燃焼させるあらゆる人間の活動分野に及び、その排出抑制への要求が一層強まる傾向にある。これに伴い、大量の化石燃料を使用する火力発電所などの動力発生設備を対象に、ボイラの排ガスをアミン化合物水溶液などのアミン系吸収液と接触させ、排ガス中のＣＯ2を除去し回収する方法が精力的に研究されている。
従来、特許文献１では、吸収液との気液接触によりＣＯ2が吸収除去された脱炭酸排ガスに対して洗浄液を気液接触させることで、脱炭酸排ガスに同伴されたアミン化合物を回収する水洗部を複数段設け、この複数段の水洗部にて、順次、脱炭酸排ガスに同伴するアミンの回収処理を行うことが示されている。
また、従来、特許文献２では、吸収液との気液接触によりＣＯ2が吸収除去された脱炭酸排ガスを冷却する冷却部と、冷却部で凝縮した凝縮水と脱炭酸排ガスとを向流接触させる接触部を設けたものが示されている。さらに、特許文献２では、脱炭酸排ガスに同伴されたアミン化合物を回収する水洗部を設けたものが示され、洗浄液は、ＣＯ2が回収される前の排ガスを冷却する冷却塔で凝縮された凝縮水が用いられている。
しかしながら、近年では、環境保全の見地から、処理ガス流量の多い火力発電所などの排ガスに対して、ＣＯ2回収装置を設置する場合、除去される二酸化炭素量が多量であることから、例えば地中に埋設する場合におけるその圧縮に係る動力の軽減を図ることが、二酸化炭素回収プラントにおいて、切望されている。
本発明は、前記問題に鑑み、ガス中の二酸化炭素を吸収すると共に、二酸化炭素圧縮動力の軽減を図るＣＯ2回収システムを提供することを課題とする。
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液の一部を、供給されるスチームを用いたリボイラにより間接加熱し、発生させた水蒸気によりＣＯ 2 を放出して再生する常圧の再生塔と、ＣＯ 2 を吸収した前記ＣＯ 2 吸収液を前記再生塔へ送液する第１の送液ラインと、前記再生塔でＣＯ2が除去されたリーン溶液を前記吸収塔へ返送し、前記吸収塔で再利用する第２の送液ラインと、前記再生塔の塔頂部から、低圧ＣＯ 2 ガスを含む放出ガスを放出するＣＯ 2 ガス送出ラインと、放出された前記放出ガス中のＣＯ2を圧縮する低圧圧縮器及び高圧圧縮器を有する圧縮装置とを有するＣＯ2回収システムであって、前記リッチ溶液が高圧の加圧リッチ溶液であり、該加圧リッチ溶液を第１のフラッシュドラムにより気液分離し、前記第１のフラッシュドラムで分離された液体成分のリッチ溶液を前記再生塔に導入すると共に、前記第１のフラッシュドラムで分離された気体成分の高圧ＣＯ2ガスを所定圧縮圧力の前記高圧圧縮器へ導入することを特徴とするＣＯ2回収システムにある。
第２の発明は、第１の発明において、前記圧縮装置が、前記低圧圧縮器と前記高圧圧縮器との間に中圧圧縮器を有し、前記第１のフラッシュドラムで分離したリッチ吸収液をさらに気液分離する第２のフラッシュドラムを有し、前記第１及び第２のフラッシュドラムの前流側に第１及び第２の減圧弁を各々有すると共に、前記第２のフラッシュドラムで分離された気体成分の中圧ＣＯ2ガスを所定圧縮圧力の前記中圧圧縮器へ導入することを特徴とするＣＯ2回収システムにある。
第３の発明は、第２の発明において、前記吸収塔と第１のフラッシュドラムとの間に、前記加圧リッチ溶液を加熱する熱交換器を有することを特徴とするＣＯ2回収システムにある。
第４の発明は、第２の発明において、前記吸収塔と第１のフラッシュドラムとの間に、前記加圧リッチ溶液中の不活性ガスを分離する不活性ガス分離器と、分離された不活性ガスを前記吸収塔へ導入する不活性ガス導入ラインとを有することを特徴とするＣＯ2回収システムにある。
第５の発明は、第１において、前記吸収塔へ導入されるガスが、常圧ガスである場合、常圧吸収塔を用いると共に、前記常圧吸収塔からのリッチ溶液を昇圧する昇圧ポンプを有し、昇圧されたリッチ溶液を前記第１のフラッシュドラムで気液分離することを特徴とするＣＯ2回収システムにある。
第６の発明は、第１の発明において、前記吸収塔へ導入されるガスが、高圧ガスである場合、加圧吸収塔を用いると共に、加圧吸収塔からの加圧リッチ溶液を前記第１のフラッシュドラムで気液分離することを特徴とするＣＯ2回収システムにある。
本発明によれば、フラッシュドラムを設置しているので、このフラッシュ操作により圧力を開放し、加圧リッチ溶液に吸収されているＣＯ2の一部を遊離させて圧力の高いＣＯ2ガスとして放出し、この放出された圧力の高いＣＯ2ガスは、再生塔のガス流れ後流側に設置されるＣＯ2を圧縮するＣＯ2圧縮装置の圧縮器へ導入する。これにより、従来のような再生塔から排出されるＣＯ2ガスを圧縮する際の圧縮動力の大幅な節約となり、また圧縮設備の規模の軽減を図ることができる。
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
本発明による実施例１に係るＣＯ2回収システムについて、図面を参照して説明する。
図１及び２は、実施例１に係るＣＯ2回収システムの概略図である。図１に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収システム１０Ａは、ＣＯ2を含有する常圧の排ガス（「ガス（常圧）」という）１１とＣＯ2吸収液１２とを接触させてＣＯ2を除去する常圧の吸収塔１３と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液１４を再生する常圧の再生塔１５と、常圧の再生塔１５でＣＯ2が除去されたリーン溶液１７を吸収塔１３で再利用すると共に、常圧の再生塔１５で放出された放出ガス中のＣＯ2を複数の所定圧力で徐々に圧縮する高圧圧縮器１６Ｈ、低圧圧縮器１６Ｌを有するＣＯ2圧縮装置１６とを有するＣＯ2回収システム１０Ａであって、前記リッチ溶液１４が昇圧ポンプ３２により高圧とされた加圧リッチ溶液１４Ａであり、加圧リッチ溶液１４Ａをフラッシュ操作により炭酸ガス（ＣＯ2）を分離する第１フラッシュドラム２１Ａを設け、第１フラッシュドラム２１Ａで分離された液体成分のリッチ溶液１４Ｂを再生塔１５に導入すると共に、第１フラッシュドラム２１Ａで分離された気体成分の高圧ＣＯ2ガス２２Ｈを所定圧力の高圧圧縮器１６Ｈへ導入するものである。
図１及び２は、実施例１に係るＣＯ2回収システムの概略図である。図１に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収システム１０Ａは、ＣＯ2を含有する常圧の排ガス（「ガス（常圧）」という）１１とＣＯ2吸収液１２とを接触させてＣＯ2を除去する常圧の吸収塔１３と、ＣＯ2を吸収したリッチ溶液１４を再生する常圧の再生塔１５と、常圧の再生塔１５でＣＯ2が除去されたリーン溶液１７を吸収塔１３で再利用すると共に、常圧の再生塔１５で放出された放出ガス中のＣＯ2を複数の所定圧力で徐々に圧縮する高圧圧縮器１６Ｈ、低圧圧縮器１６Ｌを有するＣＯ2圧縮装置１６とを有するＣＯ2回収システム１０Ａであって、前記リッチ溶液１４が昇圧ポンプ３２により高圧とされた加圧リッチ溶液１４Ａであり、加圧リッチ溶液１４Ａをフラッシュ操作により炭酸ガス（ＣＯ2）を分離する第１フラッシュドラム２１Ａを設け、第１フラッシュドラム２１Ａで分離された液体成分のリッチ溶液１４Ｂを再生塔１５に導入すると共に、第１フラッシュドラム２１Ａで分離された気体成分の高圧ＣＯ2ガス２２Ｈを所定圧力の高圧圧縮器１６Ｈへ導入するものである。
例えばボイラ等から排出される二酸化炭素（ＣＯ2）を含有するガス（常圧）１１は、吸収塔１３において、例えばアルカノールアミンをベースとするＣＯ2吸収液（アミン溶液）１２と対向流接触し、ガス１１中のＣＯ2はＣＯ2吸収液１２に吸収され、ガス１１からＣＯ2を除去する。そして、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液であるリッチ溶液１４は、再生塔１５においてＣＯ2を放出し、再生塔１５下部に至る頃には、大部分のＣＯ2が除去され、リーン溶液１７として再生される。この再生されたリーン溶液１７は、ＣＯ2吸収液１２として再び吸収塔１３に送給され、再利用されるものである。
ここで、図１中、符号Ｌ1はリッチ溶液を吸収塔１３から再生塔１５側へ送液する第１の送液ライン、Ｌ2はリーン溶液１７を再生塔１５から吸収塔１３側へ送液する第２の送液ライン、Ｌ3は高圧ＣＯ2ガス２２Ｈを第１フラッシュドラム２１Ａから第１気液分離器２３Ａ側へ送液するガス送出ライン、Ｌ4は第１気液分離器２３Ａから回収した吸収液１４ａを第１フラッシュドラム２１Ａへ戻す戻し液ライン、Ｌ5は第１気液分離器２３Ａからの高圧ＣＯ2ガス２２Ｈを高圧圧縮器１６Ｈへ送出するガス送出ライン、Ｌ6は再生塔１５の頂部からの低圧ＣＯ2ガス２２Ｌを低圧圧縮器１６Ｌへ送出するガス送出ライン、３１はＣＯ2が除去された浄化ガス、３２は第１の送液ラインＬ1に介装されたリッチ溶液１４の昇圧ポンプ、３３は加圧リッチ溶液１４Ａとリーン溶液１７とを熱交換する熱交換器、３６は再生塔上部の水蒸気凝縮水３４を冷却水３５で冷却する冷却器デンサ、３７はリーン溶液１７の一部１６ａを再熱するリボイラ、３８はリボイラ３７へ供給する飽和水蒸気、３９は水蒸気凝縮水、４１Ａ、４１Ｂは第１の送液ラインＬ1に介装される減圧弁、４２は再生塔１５から吸収塔１３へリーン溶液１７を送液する送液ポンプ、４３はリーン溶液１７を冷却する冷却手段を各々図示する。
常圧のガス１１が吸収塔１３に導入され、ガス中に含まれるＣＯ2をＣＯ2吸収液１２で吸収させてリッチ溶液１４として、吸収塔底部から排出される。その後昇圧ポンプ３２で昇圧された加圧リッチ溶液１４Ａは、減圧弁４１Ａにより所定圧力に調節され、第１フラッシュドラム２１Ａに導入される。
ここで、昇圧ポンプ３２で昇圧する圧力は、ＣＯ2圧縮装置１６の高圧圧縮器１６Ｈの圧縮圧力よりも高い圧力とする必要がある。例えば高圧圧縮器１６Ｈの圧縮圧力が６３０ｋＰａＧの場合には、８００ｋＰａＧ程度（圧縮器の所定圧縮圧力よりも５０〜２００ｋＰａＧ程度高い圧力）まで昇圧している。
そして、第１フラッシュドラム２１Ａの前流に設置した減圧弁４１Ａを調節して、部分再生リッチ溶液１４Ｂの温度が１０２℃、６５５ｋＰａＧ程度となるようにしている。
ここで、昇圧ポンプ３２で昇圧する圧力は、ＣＯ2圧縮装置１６の高圧圧縮器１６Ｈの圧縮圧力よりも高い圧力とする必要がある。例えば高圧圧縮器１６Ｈの圧縮圧力が６３０ｋＰａＧの場合には、８００ｋＰａＧ程度（圧縮器の所定圧縮圧力よりも５０〜２００ｋＰａＧ程度高い圧力）まで昇圧している。
そして、第１フラッシュドラム２１Ａの前流に設置した減圧弁４１Ａを調節して、部分再生リッチ溶液１４Ｂの温度が１０２℃、６５５ｋＰａＧ程度となるようにしている。
第１フラッシュドラム２１Ａでは、加圧リッチ溶液１４Ａが所定の圧力においてフラッシュされ、加圧リッチ溶液１４Ａ中の二酸化炭素（ＣＯ2）の一部を遊離させ、加圧リッチ溶液１４Ａを部分再生吸収液としている。
そして第１フラッシュドラム２１Ａ内で高圧ＣＯ2ガス２２Ｈとリッチ吸収液１４Ｂとに分離させている。
そして第１フラッシュドラム２１Ａ内で高圧ＣＯ2ガス２２Ｈとリッチ吸収液１４Ｂとに分離させている。
気液分離された所望圧力（例えば６３０ｋＰａＧ）の高圧ＣＯ2ガス２２Ｈは、ガス送出ラインＬ3を介して第１気液分離器２３Ａに送られ、ここでフラッシュした際のガスに同伴される吸収液１４ａを分離し、ガス送出ラインＬ5を介して高圧圧縮器１６Ｈへ送られる。分離された吸収液１４ａは、第１フラッシュドラム２１Ａ側に戻される。
減圧弁４１Ａ、４１Ｂは、それぞれ所定圧力まで減圧する減圧弁であり、第１の送液ラインＬ1に介装され、第１フラッシュドラム２１Ａ及び再生塔１５の前流側に設置して、リッチ溶液１４Ａ，１４Ｂが所定圧力となるように調節している。
図２は、本実施例の一例のフラッシュしたガスの温度及び圧力を例示するＣＯ2回収システムの概略図である。
加圧リッチ溶液１４Ａを減圧弁４１Ａにより所定圧力（６５５ｋＰａ、１０２℃）とし、第１フラッシュドラム２１Ａに導入し、ＣＯ2の一部を遊離させ、部分再生リッチ溶液１４Ｂとし、この部分再生リッチ溶液１４Ｂは再生塔１５側に送られる。
第１フラッシュドラム２１Ａで遊離された高圧ＣＯ2ガス２２Ｈは、ガス圧力が６３０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ5を介して高圧圧縮器１６Ｈへ、全ＣＯ2量の１７％が送出される。
再生塔１５の塔頂部から放出される低圧ＣＯ2ガス２２Ｌは、ガス圧力が５０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ6を介して低圧圧縮器１６Ｌへ残りの８３％が送出される。
加圧リッチ溶液１４Ａを減圧弁４１Ａにより所定圧力（６５５ｋＰａ、１０２℃）とし、第１フラッシュドラム２１Ａに導入し、ＣＯ2の一部を遊離させ、部分再生リッチ溶液１４Ｂとし、この部分再生リッチ溶液１４Ｂは再生塔１５側に送られる。
第１フラッシュドラム２１Ａで遊離された高圧ＣＯ2ガス２２Ｈは、ガス圧力が６３０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ5を介して高圧圧縮器１６Ｈへ、全ＣＯ2量の１７％が送出される。
再生塔１５の塔頂部から放出される低圧ＣＯ2ガス２２Ｌは、ガス圧力が５０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ6を介して低圧圧縮器１６Ｌへ残りの８３％が送出される。
再生塔１５の底部からのリーン溶液１７は、その温度が１２０℃、圧力８０ｋＰａＧであり、吸収液を構成するアミン溶液の劣化温度以下であるので、吸収液の劣化がない。
これに対し、従来のような高圧リッチ溶液を直接高圧再生塔内へ導入した場合、高圧再生塔内でＣＯ2を放出して再生されたリーン溶液は、底部から１５０℃程度又はそれ以上の温度及び３８０ｋＰａＧの圧力で排出されるので、リーン溶液１７が高温状態となり、吸収液の組成であるアミン溶液が劣化していた。
このように、本実施例によれば、第１の送液ラインＬ1に第１フラッシュドラム２１Ａを介装し、フラッシュ操作により圧力を開放し、加圧リッチ溶液１４Ａに吸収されているＣＯ2の一部を遊離させて高圧ＣＯ2ガス２２Ｈとして放出し、この放出された高圧ＣＯ2ガス２２Ｈは、再生塔１５のガス流れ後流側に設置されるＣＯ2を圧縮するＣＯ2圧縮装置１６の高圧圧縮器１６Ｈへ導入することとしている。
これにより、従来のような再生塔１５から排出されるＣＯ2ガスを圧縮する際の圧縮動力の大幅な節約となり、また圧縮設備の規模の軽減を図ることができる。
これにより、従来のような再生塔１５から排出されるＣＯ2ガスを圧縮する際の圧縮動力の大幅な節約となり、また圧縮設備の規模の軽減を図ることができる。
図３は、本実施例に係る他のＣＯ2回収システムの概略図である。
図３に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収システム１０Ｂは、図１に示す実施例１の本実施例に係るＣＯ2回収システム１０Ａにおいて、さらに昇圧ポンプ３２と熱交換器３３との間に、イナートガス分離器５０を設置している。
不活性ガスが存在すると非凝縮ガスであるので、ＣＯ2ガスの圧縮純度の向上を図ることができない。そこで、本実施例では、第１フラッシュドラム２１Ａの前流側において、加圧リッチ溶液１４Ａ中に存在（０．１ｗｔ％以下）するイナートガス（Ｎ2、Ｈ2等）５１を除去するようにしている。除去されたイナートガス５１は、イナートガス循環ラインＬ20により、吸収塔１３に再度循環させている。イナートガス循環ラインＬ20には、冷却器５２及び気液分離器５３が介装されている。
図３に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収システム１０Ｂは、図１に示す実施例１の本実施例に係るＣＯ2回収システム１０Ａにおいて、さらに昇圧ポンプ３２と熱交換器３３との間に、イナートガス分離器５０を設置している。
不活性ガスが存在すると非凝縮ガスであるので、ＣＯ2ガスの圧縮純度の向上を図ることができない。そこで、本実施例では、第１フラッシュドラム２１Ａの前流側において、加圧リッチ溶液１４Ａ中に存在（０．１ｗｔ％以下）するイナートガス（Ｎ2、Ｈ2等）５１を除去するようにしている。除去されたイナートガス５１は、イナートガス循環ラインＬ20により、吸収塔１３に再度循環させている。イナートガス循環ラインＬ20には、冷却器５２及び気液分離器５３が介装されている。
このイナートガス分離器５０を設けて、イナートガス５１を除いているので、圧縮ＣＯ2回収ガスの純度が向上する。
本実施例では、フラッシュドラムを用いて、気液分離を行っているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば蒸留塔、分離カラム等を用いて気液分離を行うようにしてもよい。
本発明による実施例２に係るＣＯ2回収システムについて、図面を参照して説明する。
図４及び５は、実施例２に係るＣＯ2回収システムの概略図である。図４に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収システム１０Ｃは、図３に示すＣＯ2回収システム１０Ｂにおいて、第１の送液ラインＬ1に第１フラッシュドラム２１Ａ及び第２フラッシュドラム２１Ｂを介装している。
そして、第１フラッシュドラム２１Ａにおいて、フラッシュ操作により圧力を開放し、加圧リッチ溶液１４Ａに吸収されているＣＯ2の一部を遊離させて高圧ＣＯ2ガス２２Ｈとして放出し、この放出された高圧ＣＯ2ガス２２Ｈは、再生塔１５のガス流れ後流側に設置されるＣＯ2を圧縮するＣＯ2圧縮装置１６の高圧圧縮器１６Ｈへ導入することとしている。
図４及び５は、実施例２に係るＣＯ2回収システムの概略図である。図４に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収システム１０Ｃは、図３に示すＣＯ2回収システム１０Ｂにおいて、第１の送液ラインＬ1に第１フラッシュドラム２１Ａ及び第２フラッシュドラム２１Ｂを介装している。
そして、第１フラッシュドラム２１Ａにおいて、フラッシュ操作により圧力を開放し、加圧リッチ溶液１４Ａに吸収されているＣＯ2の一部を遊離させて高圧ＣＯ2ガス２２Ｈとして放出し、この放出された高圧ＣＯ2ガス２２Ｈは、再生塔１５のガス流れ後流側に設置されるＣＯ2を圧縮するＣＯ2圧縮装置１６の高圧圧縮器１６Ｈへ導入することとしている。
また、第２フラッシュドラム２１Ｂにおいて、フラッシュ操作により圧力を開放し、部分再生リッチ溶液１４Ｂに吸収されているＣＯ2の一部を遊離させて中圧ＣＯ2ガス２２Ｍとして放出し、この放出された中圧ＣＯ2ガス２２Ｍは、再生塔１５のガス流れ後流側に設置されるＣＯ2を圧縮するＣＯ2圧縮装置１６の中圧圧縮器１６Ｍへ導入することとしている。
図５は、本実施例の一例の温度及び圧力を例示するＣＯ2回収システムの概略図である。
加圧リッチ溶液１４Ａを減圧弁４１Ａにより所定圧力（６５５ｋＰａ、１０２℃）とし、第１フラッシュドラム２１Ａに導入し、ＣＯ2の一部を遊離させ、部分再生吸収液１４Ｂとし、この部分再生吸収液１４Ｂは再生塔１５側に送られる。
そして、第１フラッシュドラム２１Ａの前流に設置した減圧弁４１Ａを調節して、部分再生リッチ溶液１４Ｂの温度が１０２℃、６５５ｋＰａＧ程度となるようにしている。第１フラッシュドラム２１Ａで遊離された高圧ＣＯ2ガス２２Ｈは、ガス圧力が６３０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ5を介して高圧圧縮器１６Ｈへ、全ＣＯ2量の１７％が送出される。
そして、第２フラッシュドラム２１Ｂの前流に設置した減圧弁４１Ｃを調節して、部分再生リッチ溶液１４Ｃの温度が９５℃、２５５ｋＰａＧ程度となるようにしている。
第２フラッシュドラム２１Ｂで遊離された中圧ＣＯ2ガス２２Ｍは、ガス圧力が２３０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ9を介して中圧圧縮器１６Ｍへ、全ＣＯ2量の１９％が送出される。
また、再生塔１５の塔頂部から放出される低圧ＣＯ2ガス２２Ｌは、ガス圧力が５０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ6を介して低圧圧縮器１６Ｌへ残りの６４％が送出される。
加圧リッチ溶液１４Ａを減圧弁４１Ａにより所定圧力（６５５ｋＰａ、１０２℃）とし、第１フラッシュドラム２１Ａに導入し、ＣＯ2の一部を遊離させ、部分再生吸収液１４Ｂとし、この部分再生吸収液１４Ｂは再生塔１５側に送られる。
そして、第１フラッシュドラム２１Ａの前流に設置した減圧弁４１Ａを調節して、部分再生リッチ溶液１４Ｂの温度が１０２℃、６５５ｋＰａＧ程度となるようにしている。第１フラッシュドラム２１Ａで遊離された高圧ＣＯ2ガス２２Ｈは、ガス圧力が６３０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ5を介して高圧圧縮器１６Ｈへ、全ＣＯ2量の１７％が送出される。
そして、第２フラッシュドラム２１Ｂの前流に設置した減圧弁４１Ｃを調節して、部分再生リッチ溶液１４Ｃの温度が９５℃、２５５ｋＰａＧ程度となるようにしている。
第２フラッシュドラム２１Ｂで遊離された中圧ＣＯ2ガス２２Ｍは、ガス圧力が２３０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ9を介して中圧圧縮器１６Ｍへ、全ＣＯ2量の１９％が送出される。
また、再生塔１５の塔頂部から放出される低圧ＣＯ2ガス２２Ｌは、ガス圧力が５０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ6を介して低圧圧縮器１６Ｌへ残りの６４％が送出される。
再生塔１５の底部からのリーン溶液１７は、温度が１２０℃、圧力８０ｋＰａＧであり、吸収液を構成するアミン溶液の劣化温度以下であるので、吸収液の劣化がない。
このように、本実施例では、第１フラッシュドラム２１Ａ及び第２フラッシュドラム２１Ｂを介装しているので、高圧ＣＯ2ガス２２Ｈと中圧ＣＯ2ガス２２Ｍとを抜出すことができ、実施例１の場合よりも再生塔１５から排出されるＣＯ2ガスを圧縮する際の圧縮動力の大幅な節約となり、また圧縮設備の規模の軽減を図ることができる。
本発明による実施例３に係るＣＯ2回収システムについて、図面を参照して説明する。
図６及び７は、実施例３に係るＣＯ2回収システムの概略図である。図６に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収システム１０Ｄは、図４に示すＣＯ2回収システム１０Ｃにおいて、第１の送液ラインＬ1に介装された熱交換器３３と減圧弁４１Ａとの間に、加圧リッチ溶液１４Ａを加熱する熱交換器６１を設けている。
そして、設置された熱交換器６１により加圧リッチ溶液１４Ａを、その耐熱温度である１２０℃近傍まで加熱している。
加圧リッチ溶液１４Ａを熱交換器６１により加熱することで、第１フラッシュドラム２１Ａに導入される加圧リッチ溶液１４Ａの温度が上昇し、第１フラッシュドラム２１Ａで遊離されるＣＯ2ガス量が増大する。
図６及び７は、実施例３に係るＣＯ2回収システムの概略図である。図６に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収システム１０Ｄは、図４に示すＣＯ2回収システム１０Ｃにおいて、第１の送液ラインＬ1に介装された熱交換器３３と減圧弁４１Ａとの間に、加圧リッチ溶液１４Ａを加熱する熱交換器６１を設けている。
そして、設置された熱交換器６１により加圧リッチ溶液１４Ａを、その耐熱温度である１２０℃近傍まで加熱している。
加圧リッチ溶液１４Ａを熱交換器６１により加熱することで、第１フラッシュドラム２１Ａに導入される加圧リッチ溶液１４Ａの温度が上昇し、第１フラッシュドラム２１Ａで遊離されるＣＯ2ガス量が増大する。
図７は、本実施例の一例の温度及び圧力を例示するＣＯ2回収システムの概略図である。
加圧リッチ溶液１４Ａを熱交換器６１で加熱するので、減圧弁４１Ａにより所定圧力（６５５ｋＰａ、１２０℃）とし、第１フラッシュドラム２１Ａに導入し、ＣＯ2の一部を遊離させ、部分再生吸収液１４Ｂとし、この部分再生吸収液１４Ｂは再生塔１５側に送られる。
第１フラッシュドラム２１Ａで遊離された高圧ＣＯ2ガス２２Ｈは、ガス圧力が６３０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ5を介して高圧圧縮器１６Ｈへ、全ＣＯ2量の３７％が送出される。
第２フラッシュドラム２１Ｂで遊離された中圧ＣＯ2ガス２２Ｍは、ガス圧力が２３０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ9を介して中圧圧縮器１６Ｍへ、全ＣＯ2量の２８％が送出される。
また、再生塔１５の塔頂部から放出される低圧ＣＯ2ガス２２Ｌは、ガス圧力が５０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ6を介して低圧圧縮器１６Ｌへ残りの３５％が送出される。
加圧リッチ溶液１４Ａを熱交換器６１で加熱するので、減圧弁４１Ａにより所定圧力（６５５ｋＰａ、１２０℃）とし、第１フラッシュドラム２１Ａに導入し、ＣＯ2の一部を遊離させ、部分再生吸収液１４Ｂとし、この部分再生吸収液１４Ｂは再生塔１５側に送られる。
第１フラッシュドラム２１Ａで遊離された高圧ＣＯ2ガス２２Ｈは、ガス圧力が６３０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ5を介して高圧圧縮器１６Ｈへ、全ＣＯ2量の３７％が送出される。
第２フラッシュドラム２１Ｂで遊離された中圧ＣＯ2ガス２２Ｍは、ガス圧力が２３０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ9を介して中圧圧縮器１６Ｍへ、全ＣＯ2量の２８％が送出される。
また、再生塔１５の塔頂部から放出される低圧ＣＯ2ガス２２Ｌは、ガス圧力が５０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ6を介して低圧圧縮器１６Ｌへ残りの３５％が送出される。
再生塔１５の底部からのリーン溶液１７は、温度が１２０℃、圧力８０ｋＰａＧであり、吸収液を構成するアミン溶液の劣化温度以下であるので、吸収液の劣化がない。
このように、本実施例では、第１フラッシュドラム２１Ａ及び第２フラッシュドラム２１Ｂを２段連続して介装すると共に、第１フラッシュドラム２１Ａの前流側において、熱交換器６１により加圧リッチ溶液１４Ａを加熱するので、高圧ＣＯ2ガス２２Ｈと中圧ＣＯ2ガス２２Ｍとを抜出すことができると共に高圧ガスのＣＯ2ガス遊離量が増大するので、実施例２の場合よりも再生塔１５から排出されるＣＯ2ガスを圧縮する際の圧縮動力の大幅な節約となり、また圧縮設備の規模の軽減を図ることができる。
本発明による実施例に係るＣＯ2回収システムについて、図面を参照して説明する。
図８は、実施例４に係るＣＯ2回収システムの概略図である。図８に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収システム１０Ｅは、図３に示すＣＯ2回収システム１０Ｂにおいて、再生塔１５から排出するガス送出ラインＬ6に減圧弁４１Ｄを設け、再生塔１５の塔頂部から放出するガスを低圧ＣＯ2ガス２２Ｌとして送出するようにしている。
このように調整すると、再生塔内に圧力がかかったリッチ溶液が導入されるので、再生塔１５の底部からのリーン溶液１７は、１４０℃、２５０ｋＰａＧ程度となる。しかし、吸収液の種類によっては高温（１４０℃）程度を許容するものがあるので、このような耐高温性の吸収液を用いる場合には、本実施例の構成を適用することができる。
図８は、実施例４に係るＣＯ2回収システムの概略図である。図８に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収システム１０Ｅは、図３に示すＣＯ2回収システム１０Ｂにおいて、再生塔１５から排出するガス送出ラインＬ6に減圧弁４１Ｄを設け、再生塔１５の塔頂部から放出するガスを低圧ＣＯ2ガス２２Ｌとして送出するようにしている。
このように調整すると、再生塔内に圧力がかかったリッチ溶液が導入されるので、再生塔１５の底部からのリーン溶液１７は、１４０℃、２５０ｋＰａＧ程度となる。しかし、吸収液の種類によっては高温（１４０℃）程度を許容するものがあるので、このような耐高温性の吸収液を用いる場合には、本実施例の構成を適用することができる。
加圧リッチ溶液１４Ａを減圧弁４１Ａにより所定圧力（６５５ｋＰａ、１０２℃）とし、第１フラッシュドラム２１Ａに導入し、ＣＯ2の一部を遊離させ、部分再生吸収液１４Ｂとし、この部分再生吸収液１４Ｂは再生塔１５側に送られる。
第１フラッシュドラム２１Ａで遊離された高圧ＣＯ2ガス２２Ｈは、ガス圧力が６３０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ5を介して高圧圧縮器１６Ｈへ、全ＣＯ2量の３６％が送出される。
再生塔１５の塔頂部から放出される低圧ＣＯ2ガス２２Ｌは、ガス圧力が５０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ6を介して低圧圧縮器１６Ｌへ残りの６４％が送出される。
第１フラッシュドラム２１Ａで遊離された高圧ＣＯ2ガス２２Ｈは、ガス圧力が６３０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ5を介して高圧圧縮器１６Ｈへ、全ＣＯ2量の３６％が送出される。
再生塔１５の塔頂部から放出される低圧ＣＯ2ガス２２Ｌは、ガス圧力が５０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ6を介して低圧圧縮器１６Ｌへ残りの６４％が送出される。
再生塔１５の底部からのリーン溶液１７は、温度が１４０℃、圧力２５０ｋＰａＧであるが、吸収液を構成するアミン溶液の劣化温度が１５０℃近傍である場合には、吸収液の劣化が少ないものとなる。
本実施例では、再生塔１５の底部から排出されるリーン溶液１７の温度が１４０℃、２５０ｋＰａＧであるので、吸収液において高温耐性があるものである場合に、許容されることとなる。
本発明による実施例５に係るＣＯ2回収システムについて、図面を参照して説明する。
図９は、実施例５に係るＣＯ2回収システムの概略図である。図９に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収システム１０Ｆは、吸収塔１３を加圧型とし、導入するガスを加圧ガスとしている。
このようなＣＯ2を含む加圧ガスとしては、例えば肥料合成用の加圧ガス、高圧天然ガス等（ガス圧力：例えば３，０００ｋＰａＧ）を例示することができる。
なお、吸収塔１３からのリッチ溶液１４は、加圧状態であるので、実施例１のような昇圧ポンプが不要となり、送液ポンプ３２Ａを設置して、送液している。
また、再生塔１５で再生されたリーン溶液１７は、吸収塔１３へ送る際に昇圧する必要があるので、第２の送液ラインＬ2に介装された昇圧ポンプ４２Ａにより昇圧されている。
図９は、実施例５に係るＣＯ2回収システムの概略図である。図９に示すように、本実施例に係るＣＯ2回収システム１０Ｆは、吸収塔１３を加圧型とし、導入するガスを加圧ガスとしている。
このようなＣＯ2を含む加圧ガスとしては、例えば肥料合成用の加圧ガス、高圧天然ガス等（ガス圧力：例えば３，０００ｋＰａＧ）を例示することができる。
なお、吸収塔１３からのリッチ溶液１４は、加圧状態であるので、実施例１のような昇圧ポンプが不要となり、送液ポンプ３２Ａを設置して、送液している。
また、再生塔１５で再生されたリーン溶液１７は、吸収塔１３へ送る際に昇圧する必要があるので、第２の送液ラインＬ2に介装された昇圧ポンプ４２Ａにより昇圧されている。
図９に示すＣＯ2回収システム１０Ｆにおいて、第１フラッシュドラム２１Ａにより、フラッシュ操作により圧力を開放し、加圧リッチ溶液１４Ａに吸収されているＣＯ2の一部を遊離させて高圧ＣＯ2ガス２２Ｈとして放出し、この放出された高圧ＣＯ2ガス２２Ｈは、再生塔１５のガス流れ後流側に設置されるＣＯ2を圧縮するＣＯ2圧縮装置１６の高圧圧縮器１６Ｈへ導入することとしている。
また、再生塔１５の塔頂部から放出される低圧ＣＯ2ガス２２Ｌは、ガス圧力が５０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ6を介して低圧圧縮器１６Ｌへ残りのＣＯ2が送出される。
また、再生塔１５の塔頂部から放出される低圧ＣＯ2ガス２２Ｌは、ガス圧力が５０ｋＰａＧ、４０℃でガス送出ラインＬ6を介して低圧圧縮器１６Ｌへ残りのＣＯ2が送出される。
再生塔１５の底部からのリーン溶液１７は、温度が１２０℃であり、吸収液を構成するアミン溶液の劣化温度以下であるので、吸収液の劣化がない。
このように、本実施例では、加圧ガスを用いる場合でも、第１フラッシュドラム２１Ａを介装しているので、高圧ＣＯ2ガス２２Ｈを抜出すことができ、再生塔１５から排出されるＣＯ2ガスを圧縮する際の圧縮動力の大幅な節約となり、また圧縮設備の規模の軽減を図ることができる。
なお、イナートガス５１を循環させるイナートガス循環ラインＬ20には、気液分離器５３の後流側に圧縮器５４を介装して、高圧ガス１１と合流可能としている。
なお、イナートガス５１を循環させるイナートガス循環ラインＬ20には、気液分離器５３の後流側に圧縮器５４を介装して、高圧ガス１１と合流可能としている。
１０Ａ〜１０Ｆ ＣＯ2回収システム
１１ ガス
１２ ＣＯ2吸収液
１３ 吸収塔
１４ リッチ溶液
１５ 再生塔
１６ ＣＯ2圧縮装置
１６Ｈ 高圧圧縮器
１６Ｌ 低圧圧縮器
１６Ｍ 中圧圧縮器
１７ リーン溶液
２１Ａ 第１フラッシュドラム
２１Ｂ 第２フラッシュドラム
２２Ｈ 高圧ＣＯ2ガス
２２Ｌ 低圧ＣＯ2ガス
２２Ｍ 中圧ＣＯ2ガス
１１ ガス
１２ ＣＯ2吸収液
１３ 吸収塔
１４ リッチ溶液
１５ 再生塔
１６ ＣＯ2圧縮装置
１６Ｈ 高圧圧縮器
１６Ｌ 低圧圧縮器
１６Ｍ 中圧圧縮器
１７ リーン溶液
２１Ａ 第１フラッシュドラム
２１Ｂ 第２フラッシュドラム
２２Ｈ 高圧ＣＯ2ガス
２２Ｌ 低圧ＣＯ2ガス
２２Ｍ 中圧ＣＯ2ガス
Claims (6)
- ＣＯ2を含有するガスとＣＯ2吸収液とを接触させてＣＯ2を除去する吸収塔と、
ＣＯ2を吸収したリッチ溶液の一部を、供給されるスチームを用いたリボイラにより間接加熱し、発生させた水蒸気によりＣＯ 2 を放出して再生する常圧の再生塔と、
ＣＯ 2 を吸収した前記ＣＯ 2 吸収液を前記再生塔へ送液する第１の送液ラインと、
前記再生塔でＣＯ2が除去されたリーン溶液を前記吸収塔へ返送し、前記吸収塔で再利用する第２の送液ラインと、
前記再生塔の塔頂部から、低圧ＣＯ 2 ガスを含む放出ガスを放出するＣＯ 2 ガス送出ラインと、
放出された前記放出ガス中のＣＯ2を圧縮する低圧圧縮器及び高圧圧縮器を有する圧縮装置とを有するＣＯ2回収システムであって、
前記リッチ溶液が高圧の加圧リッチ溶液であり、
該加圧リッチ溶液を第１のフラッシュドラムにより気液分離し、
前記第１のフラッシュドラムで分離された液体成分のリッチ溶液を前記再生塔に導入すると共に、
前記第１のフラッシュドラムで分離された気体成分の高圧ＣＯ2ガスを所定圧縮圧力の前記高圧圧縮器へ導入することを特徴とするＣＯ2回収システム。 - 請求項１において、
前記圧縮装置が、前記低圧圧縮器と前記高圧圧縮器との間に中圧圧縮器を有し、
前記第１のフラッシュドラムで分離したリッチ吸収液をさらに気液分離する第２のフラッシュドラムを有し、
前記第１及び第２のフラッシュドラムの前流側に第１及び第２の減圧弁を各々有すると共に、
前記第２のフラッシュドラムで分離された気体成分の中圧ＣＯ2ガスを所定圧縮圧力の前記中圧圧縮器へ導入することを特徴とするＣＯ2回収システム。 - 請求項２において、
前記吸収塔と第１のフラッシュドラムとの間に、前記加圧リッチ溶液を加熱する熱交換器を有することを特徴とするＣＯ2回収システム。 - 請求項２において、
前記吸収塔と第１のフラッシュドラムとの間に、前記加圧リッチ溶液中の不活性ガスを分離する不活性ガス分離器と、分離された不活性ガスを前記吸収塔へ導入する不活性ガス導入ラインとを有することを特徴とするＣＯ2回収システム。 - 請求項１において、
前記吸収塔へ導入されるガスが、常圧ガスである場合、常圧吸収塔を用いると共に、
前記常圧吸収塔からのリッチ溶液を昇圧する昇圧ポンプを有し、
昇圧されたリッチ溶液を前記第１のフラッシュドラムで気液分離することを特徴とするＣＯ2回収システム。 - 請求項１において、
前記吸収塔へ導入されるガスが、高圧ガスである場合、加圧吸収塔を用いると共に、
加圧吸収塔からの加圧リッチ溶液を前記第１のフラッシュドラムで気液分離することを特徴とするＣＯ2回収システム。
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