JP4746111B2 - Ｃｏ２回収装置及びその方法 - Google Patents
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Description
本発明は、排ガス中のＣＯ2をＣＯ2吸収液に吸収し、排ガス中のＣＯ2を除去すると共に、ＣＯ2吸収液を再生して再利用するＣＯ2回収装置及びその方法に関する。
近年、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、ボイラの燃焼排ガスをアミン系のＣＯ2吸収液（以下、「吸収液」ともいう。）と接触させて吸収液中にＣＯ2を吸収させることで、燃焼排ガス中のＣＯ2を除去、回収する方法及び回収されたＣＯ2を大気へ放出することなく貯蔵する方法が精力的に研究されている。
前記のような吸収液を用い、排ガスからＣＯ2を吸収除去した後に、ＣＯ2を放散回収させ、吸収液は再生して再びＣＯ2吸収塔に循環して再使用する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
従来のＣＯ2回収装置の構成の一例を図４に示す。従来のＣＯ2回収装置１００Ａは、ボイラやガスタービン等の産業燃焼設備から排出されたＣＯ2を含有する排ガス１１とＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液１２とを接触させて排ガス１１からＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔１３と、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液（以下、「リッチ溶液」ともいう。）１４からＣＯ2を放出させてＣＯ2吸収液１２を再生する再生塔１５とを有する。
尚、図４中、符号１７はＣＯ2吸収塔１３でＣＯ2が除去された除去排ガス、符号１８はリッチ溶液１４を再生塔１５に送給するリッチソルベントポンプ、符号１９はリッチ溶液１４とリーン溶液１２とを熱交換するリッチ／リーンソルベント熱交換器、符号２０は再生したＣＯ2吸収液（以下、「リーン溶液」ともいう。）１２をＣＯ2吸収塔１３に送給するリーンソルベントポンプ、符号２１はリーン溶液１２を冷却するリーンソルベントクーラ、符号２２は再生加熱器、符号２３は水蒸気を各々示す。
そして、このＣＯ2回収装置１００Ａでは、再生塔１５でＣＯ2を除去し、再生したＣＯ2吸収液１２はＣＯ2吸収塔１３でＣＯ2吸収液として再利用する。再生塔１５において除去されたＣＯ2ガス１６は、圧縮装置により圧縮されたのち、地中の油田に圧入され、石油増進回収（ＥＯＲ：Enhanced Oil Recovery）に利用したり、温暖化対策として帯水層へ貯留される。また、化成品の合成原料としても利用される。
ここで、再生塔１５で回収したＣＯ2ガス１６を地中に圧入するプロセスの一例を図５に示す。再生塔１５で回収したＣＯ2ガス１６は，圧縮工程１０１にて昇圧され，パイプラインや船舶等の輸送手段１０２により貯留地点の抗井１０３ａまで輸送される。貯留地点の抗井１０３ｂでは、油田から原油を採掘する際に発生する随伴ガスをリサイクルガス精製設備１０４において精製したガス（以下，「リサイクルガス」ともいう。）１０５などと混合されて、圧入工程１０６により地中１０７に圧入される。このとき、リサイクルガス１０５中に硫化水素（Ｈ2Ｓ）が含まれていると、下記式のようにＣＯ2ガス１６中に含まれる酸素（Ｏ2）がＨ2Ｓと反応して固体の硫黄（Ｓ）を析出し、プラントの運転に影響を及ぼす虞がある。
２Ｈ2Ｓ ＋ Ｏ2 ＝２Ｓ ＋ ２Ｈ2Ｏ ・・・（１）
また、ＣＯ2ガス１６中に残存する水分が圧縮により凝縮した場合に、酸素の共存により炭酸腐食が促進される虞もある。
２Ｈ2Ｓ ＋ Ｏ2 ＝２Ｓ ＋ ２Ｈ2Ｏ ・・・（１）
また、ＣＯ2ガス１６中に残存する水分が圧縮により凝縮した場合に、酸素の共存により炭酸腐食が促進される虞もある。
そのため、圧縮器の立ち上げ時及び停止時にＮ2ガスなどを供給し、圧縮機や配管に残存した硫黄分やＯ2を除去し、固体の硫黄（Ｓ）の析出や炭酸腐食を防止する方法が採用されている（例えば、非特許文献１参照）。
また、回収したＣＯ2ガス１６を化成品の原料として用いる場合、酸素により合成品が着色するなどの問題があり、回収したＣＯ2ガス１６中の酸素濃度を低減することが望まれている。回収したＣＯ2ガス１６中に酸素が含まれる原因としては、ＣＯ2吸収塔１３で吸収液１２に巻き込まれた酸素が再生塔１５でＣＯ2と同時に放散することで、回収したＣＯ2ガス１６中に酸素が混入することによる。
吸収液中の酸素濃度を低減する方法としては、図６に示すＣＯ2回収装置１００Ｂのように、リッチ溶液１４を再生塔１５に送給する前に酸素除去装置２４においてリッチ溶液１４を減圧処理してリッチ溶液１４中に溶解している溶存酸素を除去する方法が提案されている（例えば，特許文献２参照）。
また、リッチ溶液中に溶解している溶存酸素を除去する他の方法として、酸素除去ガスとしてＣＯ2ガスを用い、ＣＯ2ガスとリッチ溶液とを向流接触させ、前記リッチ溶液中の溶存酸素を除去するものが採用されている（例えば、特許文献３参照）。
図７は、再生塔で回収したＣＯ2ガスを圧縮する工程を示す図である。図７に示すように、再生塔１５の塔頂部からは塔内においてリッチ溶液１４およびセミリーン溶液から放出された水蒸気を伴ったＣＯ2ガス１６がガス排出ライン２５を介して導出され、コンデンサ２６により水蒸気を凝縮し、分離ドラム２７にて水２８が分離される。水蒸気を伴ったＣＯ2ガス１６は、系外に放出され、第１の圧縮器２９−１〜第４の圧縮器２９−４で再生塔１５から回収されるＣＯ2ガス１６を徐々に昇圧しながら圧縮することで圧縮ＣＯ2として回収される。
第１の圧縮器２９−１〜第４の圧縮器２９−４の各々の圧縮器の後流側には、第１の冷却器３０−１〜第４の冷却器３０−４、第１の分離器３１−１〜第４の分離器３１−４が各々設けられ、ＣＯ2ガス１６を圧縮することで生じる液体を除去するようにしている。また、第３の圧縮器２９−３と第４の圧縮器２９−４との間には脱水塔３３を設け、脱水剤（モレキュラーシーブ、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）又はトリエチレングリコール（ＴＥＧ）など）と接触させることでＣＯ2ガス１６中の水分を除去し、脱水している。
尚、図７中、符号３４は気液分離器、符号３５は分離ドラム２７にて分離された水２８を再生塔１５の上部に供給する凝縮水循環ポンプを各々図示する。
「Oil & Gas journal」,2006年9月4日発行,p74-84
ＣＯ2を含有する排ガスと吸収液とをＣＯ2吸収塔内で接触させると、ＣＯ2吸収塔底部には、ＣＯ2吸収塔内を流下した吸収液に気泡が巻き込まれ、この気泡を巻き込んだ状態でリッチ溶液が再生塔に送られる。例えば吸収液中に溶解した酸素の溶存酸素の濃度はＣＯ2に対し数十ｐｐｍ程度であるのに対し、吸収液中に巻き込まれた場合のＣＯ2に対する酸素濃度は数百ｐｐｍ程度となる場合がある。そのため、ＣＯ2ガス中の酸素濃度を低減するためには、ＣＯ2吸収塔でリッチ溶液中に巻き込まれる気泡を除去する必要がある。
このように吸収液中に気泡として巻き込まれる酸素量は、溶存酸素量よりも大きく、従来の酸素を除去する方法では、吸収液中の溶存酸素の除去を目的としているため、減圧操作やパージガスと向流接触させるためのガス供給操作に動力が必要であり、ＣＯ2回収に必要なコストが余分にかかる、という問題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、再生塔から回収したＣＯ2ガス中に含まれる酸素濃度を低減し、残留酸素によって引き起こされる装置や配管の閉塞や製品となる化成品の着色などの問題を抑制するＣＯ2回収装置及びその方法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を含有する排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させて前記排ガス中のＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔と、前記ＣＯ2吸収塔でＣＯ2を吸収したリッチ溶液中のＣＯ2を除去し、再生する再生塔と、前記再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を前記ＣＯ2吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、前記再生塔から排出されるＣＯ2ガスを圧縮するための圧縮器を少なくとも二つ以上有し、第１の圧縮器の後流側に設けられている第１の分離器と第２の圧縮器の後流側に設けられている第２の分離器との間に、前記ＣＯ2ガス中のＯ2を除去する酸素除去装置が設けられてなることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
第２の発明は、第１の発明において、前記酸素除去装置が、前記第２の圧縮器と、第２の圧縮器の後流側であって、前記第２の分離器の前流側にある第２の冷却器との間に設けられてなることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記酸素除去装置が、前記ＣＯ2ガス中のＯ2を除去する燃焼触媒を有することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
第４の発明は、第３の発明において、前記酸素除去装置が、前記燃焼触媒を含んで構成され、圧縮されたＣＯ2ガスが送給される配管内に組み込むことが可能なカートリッジ式、本体の表面に前記燃焼触媒を塗布したスタティックミキサー又はハニカム構造又はペレット状や球状の形をした粒状触媒を充填した充填層構造の何れかであることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
第５の発明は、第３又は４の発明において、前記燃焼触媒が、Ｐｄ系又はＰｔ系の金属触媒であることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
第６の発明は、第３乃至５の何れか一つの発明において、前記酸素除去装置内に水素リッチガスを供給する水素ガス供給部を有することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
第７の発明は、第６の発明において、前記水素リッチガスが、化石燃料を原料とし、改質工程とＣＯシフト工程とを有する水素製造装置により製造される水素であることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
第８の発明は、第６又は７の発明において、前記水素リッチガスが、水素の他にＣＯを含有してなることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
第９の発明は、第１乃至８の何れか一つの発明において、前記水素ガス供給部が前記酸素除去装置よりも上流側に設けられた圧縮器の上流側に設けられてなることを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
第１０の発明は、第１乃至９の何れか一つの発明のＣＯ2回収装置を用いて、前記再生塔から回収された前記ＣＯ2ガスを圧縮する過程において前記ＣＯ2ガス中の酸素濃度を低減しつつ、ＣＯ2を回収することを特徴とするＣＯ2回収方法にある。
本発明に係るＣＯ2回収装置によれば、再生塔から回収されたＣＯ2ガス中の酸素濃度を低減し、残留酸素によって引き起こされる装置や配管の閉塞や製品となる化成品の着色などの問題を抑制することができる。
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、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。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、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
本発明による実施例１に係るＣＯ２回収装置について、図１を参照して説明する。
図１は、本発明の実施例１に係るＣＯ２回収装置の構成を示す概略図である。図中、前記図４乃至図７に示した装置と同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
本実例例に係るＣＯ2回収装置１０Ａは、前記図４乃至図７に示すＣＯ2回収装置のように、ＣＯ2吸収塔でＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収系と、再生塔でＣＯ2回収とＣＯ2吸収液の再生を行なうＣＯ2回収・ＣＯ2吸収液再生系と、回収されたＣＯ2を地中又は油田中に注入するために圧縮するＣＯ2圧縮系とから構成されている。前記図４、６に示すＣＯ2回収装置のように、ＣＯ2吸収塔１３でＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収系については、同様であるため、説明は省略する。
図１は、本発明の実施例１に係るＣＯ２回収装置の構成を示す概略図である。図中、前記図４乃至図７に示した装置と同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
本実例例に係るＣＯ2回収装置１０Ａは、前記図４乃至図７に示すＣＯ2回収装置のように、ＣＯ2吸収塔でＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収系と、再生塔でＣＯ2回収とＣＯ2吸収液の再生を行なうＣＯ2回収・ＣＯ2吸収液再生系と、回収されたＣＯ2を地中又は油田中に注入するために圧縮するＣＯ2圧縮系とから構成されている。前記図４、６に示すＣＯ2回収装置のように、ＣＯ2吸収塔１３でＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収系については、同様であるため、説明は省略する。
図１に示すように、本発明の実施例１に係るＣＯ2回収装置１０Ａは、ＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2吸収液（以下、「吸収液」ともいう。）とを接触させて前記排ガス中のＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔と、前記ＣＯ2吸収塔でＣＯ2を吸収した吸収液（以下、「リッチ溶液」ともいう。）１４中のＣＯ2を除去し、再生する再生塔１５と、再生塔１５でＣＯ2を除去し、再生した吸収液（以下、「リーン溶液」ともいう。）１２を前記ＣＯ2吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、再生塔１５から排出されるＣＯ2ガス１６を圧縮するための第１の圧縮器２９−１〜第４の圧縮器２９−４を有し、第２の圧縮器２９−２と第２の冷却器３０−２との間に、ＣＯ2ガス１６中のＯ2を除去する酸素除去装置４１が設けられてなるものである。
リッチ溶液１４は、前記ＣＯ2吸収塔からリッチ溶液供給管４２を介して再生塔１５の塔頂部から塔内に供給される。再生塔１５の上部からノズル４３で塔内部に放出されたリッチ溶液１４は、発熱反応を生じて、大部分のＣＯ2を放出する。再生塔１５内で一部または大部分のＣＯ2を放出したＣＯ2吸収液はセミリーン溶液と呼称される。このセミリーン溶液は、再生塔１５の下部に至る頃には、ほぼ全てのＣＯ2が除去された吸収液（リーン溶液）１２となる。このリーン溶液１２は再生加熱器２２で水蒸気２３により加熱され、リーン溶液１２の一部が蒸発して再生塔１５内部に水蒸気を供給している。
尚、図１中、符号１５Ａは再生塔１５内に配置される充填層、符号４４はチムニトレイ、符号４５はリーン溶液１２と熱交換した水蒸気２３を回収する分離ドラム、符号４６は分離ドラム４５で分離された水蒸気凝縮水を各々示す。
尚、図１中、符号１５Ａは再生塔１５内に配置される充填層、符号４４はチムニトレイ、符号４５はリーン溶液１２と熱交換した水蒸気２３を回収する分離ドラム、符号４６は分離ドラム４５で分離された水蒸気凝縮水を各々示す。
再生塔１５の塔頂部からは塔内においてリッチ溶液１４およびセミリーン溶液から放出された水蒸気を伴ったＣＯ2ガス１６がガス排出ライン２５を介して導出され、コンデンサ２６により水蒸気が凝縮され、分離ドラム２７にて水２８が分離され、ＣＯ2ガス１６が系外に放出されて別途回収される。分離ドラム２７にて分離された水２８は凝縮水循環ポンプ３５により再生塔１５の上部に供給される。
一方、再生された吸収液（リーン溶液）１２は、再生塔１５の塔底部から排出され、リッチ溶液１４と熱交換して冷却され、昇圧された後、さらに冷却され、前記ＣＯ2吸収塔に供給される。
また、再生塔１５から回収される水蒸気を伴ったＣＯ2ガス１６は、第１の圧縮器２９−１〜第４の圧縮器２９−４で圧縮される。具体的には、ＣＯ2ガス１６は第１の圧縮器２９−１で圧縮された後、第１の冷却器３０−１で冷却され、ＣＯ2ガス１６中の水分を第１の分離器３１−１で分離し、第２の圧縮器２９−２に送給される。第２の圧縮器２９−２〜第４の圧縮器２９−４についても上記と同様に繰り返し行ない、ＣＯ2ガス１６を徐々に昇圧し、圧縮する。
また、第２の圧縮器２９−２と第２の冷却器３０−２との間に酸素除去装置４１が設けられ、酸素除去装置４１内に供給されたＣＯ2ガス１６中のＯ2を除去するようにしている。また、本実施例においては、酸素除去装置４１はＣＯ2ガス１６中のＯ2を除去する燃焼触媒４７を有しており、ペレット状や球状の形をした粒状触媒として燃焼触媒４７を充填した充填層構造としている。また、酸素除去装置４１には水素（Ｈ2）リッチガス４８を酸素除去装置４１に供給する水素（Ｈ2）ガス供給部４９を有している。酸素除去装置４１内にＨ2リッチガス４８を供給することで、燃焼触媒４７により酸素除去装置４１内に供給されたＣＯ2ガス１６中のＯ2とＨ2とを反応させることができるため、ＣＯ2ガス１６中のＯ2を除去することができる。
このようにして、再生塔１５から回収されたＣＯ2ガス１６中のＯ2を除去することで、残留酸素が残留するＨ2ＳやＨ2Ｏと共存することによって引き起こされる装置や配管の閉塞や製品となる化成品の着色などの問題を抑制することができる。
例えば、酸素除去装置４１に送給されるＣＯ2ガス１６中のＯ2濃度が数百ｐｐｍ程度であり、ＣＯ2ガス１６のガス温度が１５０℃程度、燃焼触媒４７の空間速度（ＳＶ）を１０，０００ｈ-1程度とした時、酸素除去装置４１から排出されるＣＯ2ガス１６中のＯ2濃度は、数十ｐｐｍ以下にすることができる。
また、Ｈ2リッチガス４８とは、ガス成分としてＨ2の含有量が多いガスであればよく、ガス成分としてＨ2のみからなるガスに限定されるものではない。Ｈ2リッチガス４８として、例えばガス成分としてＨ2の他にＣＯを含有してなるものを用いるようにしてもよい。Ｈ2リッチガス４８中のＣＯは燃焼触媒４７によりＯ2と反応してＣＯ2に変換することができる。
また、酸素除去装置４１に供給されるＨ2リッチガス４８の製造方法は特に限定されるものではなく、化石燃料を原料とし、改質工程とＣＯシフト工程とを有する水素製造装置により製造されるＨ2をＨ2リッチガスとして酸素除去装置４１に供給するようにしてもよい。化石燃料を原料として発生するガスをＨ2リッチガス４８として用い、ＣＯ2ガス１６中のＯ2を除去するために要する燃性ガスとして用いることで、化石燃料を原料として発生するガスを効率よく利用することができる。
燃焼触媒４７として用いられる触媒は特に制限されるものではなく、ＣＯ2ガス１６中のＯ2をＨ2と反応させて除去できるものであればよく、例えばＰｄ系又はＰｔ系の金属触媒を用いるのがよい。
また、本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ａにおいては、酸素除去装置４１内に燃焼触媒４７を設け、ペレット状や球状の形をした粒状触媒として燃焼触媒４７を充填した充填層構造を採用しているが、本発明はこれに限定されるものではない。酸素除去装置４１の構成としては、ＣＯ2ガス１６中のＯ2を除去することができるものであればよい。例えば、圧縮されるＣＯ2ガス１６が送給される配管内に燃焼触媒４７を含んで構成される酸素除去装置４１を組み込むことが可能なカートリッジ式としてもよい。また、酸素除去装置４１の本体の表面に燃焼触媒４７を塗布したスタティックミキサー又はハニカム構造としたものなどを用いてもよい。このような構成の酸素除去装置４１を用いることでＣＯ2ガス１６中のＯ2を効率良く除去することができる。
本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ａにおいては、酸素除去装置４１は、第２の圧縮器２９−２と第２の冷却器３０−２との間に設けるようにしている。ＣＯ2ガス１６中のＯ2を効率良く除去するためには、ＣＯ2ガス１６のガス温度は高い方が好ましく、冷却器の前流側に酸素除去装置４１を配置した方が冷却器の後流側に酸素除去装置４１を配置した場合よりもガス温度が高いＣＯ2ガス１６を供給することができる。そのため、酸素除去装置４１は第２の冷却器３０−２の前流側に配置している。また、第１の圧縮器２９−１又は第２の圧縮器２９−２の後流側のように第３の圧縮器２９−３又は第４の圧縮器２９−４の後流側に比べて低圧状態のところに酸素除去装置４１を設ける方が酸素除去装置４１内にはＨ2リッチガス４８を低圧で供給することができる。そのため、酸素除去装置４１は第２の圧縮器２９−２の後流側に配置している。よって、本実施例においては、酸素除去装置４１は、第２の圧縮器２９−２と第２の冷却器３０−２との間に設けるようにしている。
また、本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ａにおいては、酸素除去装置４１を第２の圧縮器２９−２と第２の冷却器３０−２との間に設けるようにしているが、酸素除去装置４１は、第１の分離器３１−１と第２の分離器３１−２との間に設けるようにしてもよい。酸素除去装置４１内に燃焼触媒４７を設けている場合、燃焼触媒４７がＣＯ2ガス１６中の水分と接触し劣化するのを防ぐ必要があり、第１の圧縮器２９−１では他の圧縮器よりＣＯ2ガス１６を圧縮することで発生する水分が多いため、第１の圧縮器２９−１で発生した水分は第１の分離器３１−１で除去しておく必要がある。そのため、酸素除去装置４１は第１の分離器３１−１の後流側に配置する。また、酸素除去装置４１内でＣＯ2ガス１６中のＯ2をＨ2とが反応して生じる水は、第３圧縮器２９−３に送給されないようにするため、第２の分離器３１−２の前流側に配置する。
また、酸素除去装置４１は、図２に示すように、第１の分離器３１−１と第２の圧縮器２９−２との間に設けるようにしてもよい。このとき、燃焼触媒４７として用いることができる触媒がＰｔなど特定の触媒に限定されると共に、酸素除去装置４１内に供給するＨ2ガスもより純度の高いＨ2ガスを用いる必要がある。
また、本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ａにおいては、酸素除去装置４１はＣＯ2ガス１６を圧縮しても発生する水分が少なくなっている状態であれば燃焼触媒４７の劣化を防ぐことができる。そのため、酸素除去装置４１を第２の圧縮器２９−２より後流側に設けられている第３の圧縮器２９−３、第４の圧縮器２９−４の後流側に設けるようにしてもよい。
また、第３の圧縮器２９−３と第４の圧縮器２９−４との間には脱水塔３３を設け、ＣＯ2ガス１６と脱水剤（モレキュラーシーブ、ＤＥＧ又はＴＥＧなど）と接触させることでＣＯ2ガス１６中の水分を除去し、脱水している。
また、本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ａにおいては、圧縮器を４台設置しているが、ＣＯ2ガス１６の圧縮割合に応じて圧縮器の設置台数を適宜変更するようにすればよい。
また、第１の冷却器３０−１〜第４の冷却器３０−４でＣＯ2ガス１６と熱交換する低温の媒体として、冷却水Ｃ．Ｗを用いているが、冷却水Ｃ．Ｗに限定されるものではなく、ＣＯ2ガス１６よりも低温であれば、水道水や工場排水、海水などを用いてもよい。
以上、本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ａは、第２の圧縮器２９−２と第２の冷却器３０−２との間に酸素除去装置４１を設け、酸素除去装置４１は燃焼触媒４７を備え、酸素除去装置４１内にＨ2リッチガス４８を供給するＨ2ガス供給部４９を有する。これによって、酸素除去装置４１内にＨ2リッチガス４８を燃性ガスとして用い、燃焼触媒４７により酸素除去装置４１内に供給されたＣＯ2ガス１６中のＯ2を除去することができる。
また、ＣＯ2ガス１６中のＯ2を除去するために要する燃性ガスとしてＨ2リッチガス４８を用いることで、化石燃料を原料として発生するガスを効率よく利用することができる。
また、ＣＯ2ガス１６中のＯ2を除去するために要する燃性ガスとしてＨ2リッチガス４８を用いることで、化石燃料を原料として発生するガスを効率よく利用することができる。
また、本発明で使用できる吸収液としては特に限定されるものではないが、アルカノールアミンやアルコール性水酸基を有するヒンダードアミン類を例示することができる。このようなアルカノールアミンとしてはモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ジグリコールアミンなどを例示することができるが、通常モノエタノールアミン（ＭＥＡ）が好んで用いられる。またアルコール性水酸基を有するヒンダードアミンとしては２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール（ＡＭＰ）、２−（エチルアミノ）−エタノール（ＥＡＥ）、２−（メチルアミノ）−エタノール（ＭＡＥ）などを例示できる。
また、本実施例で用いる熱交換器の種類は特に限定されるものではなく、例えばプレート熱交換器、シュエル＆チューブ熱交換器等の公知の熱交換器を用いればよい。
図３は、本発明の実施例２に係るＣＯ２回収装置の概略図である。本実施例に係るＣＯ2回収装置について、図３を参照して説明する。なお、実施例１に係るＣＯ２回収装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ｂは、Ｈ2リッチガス４８を供給するＨ2ガス供給部４９を第１の分離器３１−１と第２の圧縮器２９−２との間に設けたものである。
第１の分離器３１−１と第２の圧縮器２９−２との間にＨ2ガス供給部４９よりＨ2リッチガス４８をＣＯ2ガス１６に供給することで、Ｈ2ガス供給部４９よりＨ2リッチガス４８を昇圧することなくＣＯ2ガス１６中にＨ2リッチガス４８を供給することができると共に、ＣＯ2ガス１６とＨ2リッチガス４８との混合性を向上させ、Ｈ2をＣＯ2ガス１６中に十分混合させることができる。このため、酸素除去装置４１内での燃焼触媒４７によるＯ2の燃焼効率を向上させることができ、ＣＯ2ガス１６中のＯ2との反応の不均一化を防止することができる。
従って、本実施例に係るＣＯ2回収装置１０Ｂによれば、更に効率良くＣＯ2ガス１６中のＯ2を除去することができる。
以上のように、本発明に係るＣＯ2回収装置は、再生塔から回収されるＣＯ2ガス中の酸素を除去することで、残留酸素が残留するＨ2ＳやＨ2Ｏと共存することによって引き起こされる装置や配管の閉塞や製品となる化成品の着色などの問題を抑制するのに適している。
１０Ａ、１０Ｂ ＣＯ2回収装置
１１、１７ 排ガス
１２ ＣＯ2吸収液（吸収液）、リーン溶液
１３ ＣＯ2吸収塔
１４ リッチ溶液
１５ 再生塔
１６ ＣＯ2ガス
１７ 除去排ガス
１８ リッチソルベントポンプ
１９ リッチ／リーンソルベント熱交換器
２０ リーンソルベントポンプ
２１ リーンソルベントクーラ
２２ 再生加熱器
２３ 水蒸気
２５ ガス排出ライン
２６ コンデンサ
２７、４５ 分離ドラム
２８ 水
２９−１〜２９−４ 第１の圧縮器〜第４の圧縮器
３０−１〜３０−４ 第１の冷却器〜第４の冷却器
３１−１〜３１−４ 第１の分離器〜第４の分離器
３３ 脱水塔
３４ 気液分離器
３５ 凝縮水循環ポンプ
４１ 酸素除去装置
４２ リッチ溶液供給管
４３ ノズル
４４ チムニトレイ
４６ 水蒸気凝縮水
４７ 燃焼触媒
４８ Ｈ2リッチガス
４９ Ｈ2ガス供給部
１１、１７ 排ガス
１２ ＣＯ2吸収液（吸収液）、リーン溶液
１３ ＣＯ2吸収塔
１４ リッチ溶液
１５ 再生塔
１６ ＣＯ2ガス
１７ 除去排ガス
１８ リッチソルベントポンプ
１９ リッチ／リーンソルベント熱交換器
２０ リーンソルベントポンプ
２１ リーンソルベントクーラ
２２ 再生加熱器
２３ 水蒸気
２５ ガス排出ライン
２６ コンデンサ
２７、４５ 分離ドラム
２８ 水
２９−１〜２９−４ 第１の圧縮器〜第４の圧縮器
３０−１〜３０−４ 第１の冷却器〜第４の冷却器
３１−１〜３１−４ 第１の分離器〜第４の分離器
３３ 脱水塔
３４ 気液分離器
３５ 凝縮水循環ポンプ
４１ 酸素除去装置
４２ リッチ溶液供給管
４３ ノズル
４４ チムニトレイ
４６ 水蒸気凝縮水
４７ 燃焼触媒
４８ Ｈ2リッチガス
４９ Ｈ2ガス供給部
Claims (10)
- ＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させて前記排ガス中のＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔と、前記ＣＯ2吸収塔でＣＯ2を吸収したリッチ溶液中のＣＯ2を除去し、再生する再生塔と、前記再生塔でＣＯ2を除去したリーン溶液を前記ＣＯ2吸収塔で再利用するＣＯ2回収装置であって、
前記再生塔から排出されるＣＯ2ガスを圧縮するための圧縮器を少なくとも二つ以上有し、
第１の圧縮器の後流側に設けられている第１の分離器と第２の圧縮器の後流側に設けられている第２の分離器との間に、前記ＣＯ2ガス中のＯ2を除去する酸素除去装置が設けられてなることを特徴とするＣＯ2回収装置。 - 請求項１において、
前記酸素除去装置が、前記第２の圧縮器と、第２の圧縮器の後流側であって、前記第２の分離器の前流側にある第２の冷却器との間に設けられてなることを特徴とするＣＯ2回収装置。 - 請求項１又は２において、
前記酸素除去装置が、前記ＣＯ2ガス中のＯ2を除去する燃焼触媒を有することを特徴とするＣＯ2回収装置。 - 請求項３において、
前記酸素除去装置が、前記燃焼触媒を含んで構成され、圧縮されたＣＯ2ガスが送給される配管内に組み込むことが可能なカートリッジ式、本体の表面に前記燃焼触媒を塗布したスタティックミキサー又はハニカム構造又はペレット状や球状の形をした粒状触媒を充填した充填層構造の何れかであることを特徴とするＣＯ2回収装置。 - 請求項３又は４において、
前記燃焼触媒が、Ｐｄ系又はＰｔ系の金属触媒であることを特徴とするＣＯ2回収装置。 - 請求項３乃至５の何れか一つにおいて、
前記酸素除去装置内に水素リッチガスを供給する水素ガス供給部を有することを特徴とするＣＯ2回収装置。 - 請求項６において、
前記水素リッチガスが、化石燃料を原料とし、改質工程とＣＯシフト工程とを有する水素製造装置により製造される水素であることを特徴とするＣＯ2回収装置。 - 請求項６又は７において、
前記水素リッチガスが、水素の他にＣＯを含有してなることを特徴とするＣＯ2回収装置。 - 請求項１乃至８の何れか一つにおいて、
前記水素ガス供給部が前記酸素除去装置よりも上流側に配置された圧縮器の上流側に設けられてなることを特徴とするＣＯ2回収装置。 - 請求項１乃至９の何れか一つのＣＯ2回収装置を用いて、前記再生塔から回収された前記ＣＯ2ガスを圧縮する過程において前記ＣＯ2ガス中の酸素濃度を低減しつつ、ＣＯ2を回収することを特徴とするＣＯ2回収方法。
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