JP7638659B2 - ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法 - Google Patents
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Description
本発明は、低圧のガス状二酸化炭素供給源から二酸化炭素を回収するための回収方法に関する。
近年の地球温暖化に対する二酸化炭素の排出量の削減の要求に伴い、発電所、製鉄所、セメント工場、製油所、化学工場等にある高炉、石灰炉、加熱炉、反応炉、ボイラー等の装置から排出されるガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素又は大気中の二酸化炭素を分離・回収する方法がある。
ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素を回収する代表的な方法としては、ガス状二酸化炭素供給源をアルカノール（アミン化合物）の水溶液からなる吸収剤に接触させて、吸収・反応させることにより、二酸化炭素が吸収剤と反応した二酸化炭素リッチの吸収液を得る吸収工程と、吸収工程を行い得られる二酸化炭素リッチの吸収液から二酸化炭素を脱離させて二酸化炭素を得ると共に、吸収剤を再生する再生工程と、を行う方法が挙げられる。
このようなガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法としては、引用文献１には、冷却塔、吸収塔再生塔を備えた二酸化炭素回収装置を用い、ガス状二酸化炭素供給源を前記冷却塔に供給して冷却する工程と、冷却されたガス状二酸化炭素供給源を前記吸収塔に供給し、前記再生塔から供給された再生吸収液と接触させてそのガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素を再生吸収液に吸収する工程と、前記吸収塔の底部に貯留された二酸化炭素吸収溶液を前記再生塔から供給された再生吸収液と熱交換して加熱した後、前記再生塔に供給すると共に、この再生塔底部を飽和蒸気を用いて加熱して前記二酸化炭素吸収溶液を二酸化炭素と再生吸収液に分離し、二酸化炭素を前記再生塔から排出、回収する工程とを含むガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素回収プロセスにおいて、温水戻り水を、前記熱交換後の再生吸収液との熱交換、前記再生塔から排気された二酸化炭素との熱交換、および前記再生塔底部を加熱した後の飽和水との熱交換、のいずれかまたは２つ以上の組み合わせにより加熱して温水を得ることを特徴とする連続式吸収法である二酸化炭素回収プロセスの排熱利用方法が開示されている。
また、引用文献２には、ガス状二酸化炭素供給源をＣＯ２吸収塔に導入するガス状二酸化炭素供給源導入口と、ガス状二酸化炭素供給源をＣＯ２吸収塔から排出するガス状二酸化炭素供給源排出口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２吸収塔から排出する吸収液排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備えるＣＯ２吸収塔内において、ＣＯ２を含んだガス状二酸化炭素供給源とアミン化合物含有吸収液とを充填物にて向流または並流で接触させて、ガス状二酸化炭素供給源中に含まれるＣＯ２をアミン化合物含有吸収液に反応吸収させる第１工程であって、ガス状二酸化炭素供給源がガス状二酸化炭素供給源導入口からガス状二酸化炭素供給源排出口に流れ且つアミン化合物含有吸収液が吸収液導入口から吸収液排出口に流れる第１工程と、吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２吸収塔からアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を冷却し、冷却したアミン化合物含有吸収液を該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の上流側の位置にてＣＯ２吸収塔に供給する第２工程、及び、ガス状二酸化炭素供給源導入口からガス状二酸化炭素供給源排出口に向かうガス状二酸化炭素供給源の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２吸収塔に液体を供給してガス状二酸化炭素供給源と接触させ、ガス状二酸化炭素供給源と接触した液体を回収し、回収した液体を冷却する第３工程よりなる群から選択される少なくとも一つの工程とを含むことを特徴とする、二酸化炭素吸収方法と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔に導入する吸収液導入口と、アミン化合物含有吸収液をＣＯ２放散塔から排出する吸収液排出口と、蒸気をＣＯ２放散塔に導入する蒸気導入口と、ＣＯ２をＣＯ２放散塔から排出するＣＯ２排出口と、螺旋状多孔翼を有する静止型混合器である充填物とを備えるＣＯ２放散塔内において、ＣＯ２を含んだアミン化合物含有吸収液と蒸気とを充填物にて向流で接触させてアミン化合物含有吸収液からＣＯ２を放散させ、アミン化合物含有吸収液を再生すると共にＣＯ２を回収する第１工程であって、アミン化合物含有吸収液が吸収液導入口から吸収液排出口に流れ且つ蒸気が蒸気導入口からＣＯ２排出口に流れる第１工程と、吸収液導入口から吸収液排出口に向かうアミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔からアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を加熱し、加熱したアミン化合物含有吸収液を該アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔に供給する第２工程、及び、前記アミン化合物含有吸収液の流れ方向において充填物の下流側の位置にてＣＯ２放散塔からアミン化合物含有吸収液の一部を回収し、回収したアミン化合物含有吸収液を加熱して蒸気を生成し、該蒸気を前記蒸気導入口からＣＯ２放散塔に供給する第３工程よりなる群から選択される少なくとも一つの工程とを含むことを特徴とする、アミン化合物含有吸収液再生方法と、を同時に行う連続式吸収法である二酸化炭素回収プロセスが開示されている。
上記特許文献１及び特許文献２では、二酸化炭素の吸収工程と二酸化炭素の脱離工程と、を同時に連続で行うことにより、ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法が行われている。
ところが、工場の運転によっては、例えば、昼間のみ運転し、夜間は停止する設備の場合、夜間は、ガス状二酸化炭素供給源が排出されないので、二酸化回収装置を停止しなければならず、稼働率が低い運転となる。あるいは、工場のガス状二酸化炭素供給源からの二酸化炭素の回収を段階的に進めて、状況に応じて処理量を増加させたい場合がある。また、ガス状二酸化炭素供給源が低圧のために、回収設備として大型の機器が並ぶことになり、既に、工場敷地が埋まっていて、回収設備の機器の全てを設置する余裕がない場合が予想される。
従って、本発明の目的は、低圧のガス状二酸化炭素供給源からの二酸化炭素の回収方法であり、設備の敷地面積を少なくすることができるガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法を提供することにある。
上記課題は、以下の本発明により解決される。
すなわち、本発明（１）は、吸収塔に、二酸化炭素を含有するガス状二酸化炭素供給源と、吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽内の二酸化炭素リーン吸収液と、を供給し、該吸収塔内で、該ガス状二酸化炭素供給源を該二酸化炭素リーン吸収液に接触させることにより、該ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素を、該二酸化炭素リーン吸収液に吸収させ、二酸化炭素リッチ吸収液を得、次いで、該二酸化炭素リッチ吸収液を、吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽に送液して貯留する吸収工程と、
再生塔に、再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽内の二酸化炭素リッチ吸収液を供給し、該再生塔内で、該二酸化炭素リッチ吸収液を加熱することにより、該二酸化炭素リッチ吸収液から二酸化炭素を脱離させ、該二酸化炭素リーン吸収液を得、次いで、脱離した二酸化炭素を回収すると共に、該二酸化炭素リーン吸収液を、再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽に送液して貯留する再生工程と、
該再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽内の該二酸化炭素リーン吸収液を、該吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽に移送する二酸化炭素リーン吸収液移送工程と、
該吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽内の該二酸化炭素リッチ吸収液を、該再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽に移送する二酸化炭素リッチ吸収液移送工程と、
を有し、
該二酸化炭素リーン吸収液及び該二酸化炭素リッチ吸収液は、吸収剤としてアルカノールアミンを含有する吸収液であること、
該ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素濃度が２．０～２５．０容積％であり、該ガス状二酸化炭素供給源の圧力が１１５～１３０ｋＰａであること、
を特徴とするガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法を提供するものである。
すなわち、本発明（１）は、吸収塔に、二酸化炭素を含有するガス状二酸化炭素供給源と、吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽内の二酸化炭素リーン吸収液と、を供給し、該吸収塔内で、該ガス状二酸化炭素供給源を該二酸化炭素リーン吸収液に接触させることにより、該ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素を、該二酸化炭素リーン吸収液に吸収させ、二酸化炭素リッチ吸収液を得、次いで、該二酸化炭素リッチ吸収液を、吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽に送液して貯留する吸収工程と、
再生塔に、再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽内の二酸化炭素リッチ吸収液を供給し、該再生塔内で、該二酸化炭素リッチ吸収液を加熱することにより、該二酸化炭素リッチ吸収液から二酸化炭素を脱離させ、該二酸化炭素リーン吸収液を得、次いで、脱離した二酸化炭素を回収すると共に、該二酸化炭素リーン吸収液を、再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽に送液して貯留する再生工程と、
該再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽内の該二酸化炭素リーン吸収液を、該吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽に移送する二酸化炭素リーン吸収液移送工程と、
該吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽内の該二酸化炭素リッチ吸収液を、該再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽に移送する二酸化炭素リッチ吸収液移送工程と、
を有し、
該二酸化炭素リーン吸収液及び該二酸化炭素リッチ吸収液は、吸収剤としてアルカノールアミンを含有する吸収液であること、
該ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素濃度が２．０～２５．０容積％であり、該ガス状二酸化炭素供給源の圧力が１１５～１３０ｋＰａであること、
を特徴とするガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法を提供するものである。
また、本発明（２）は、前記吸収工程において、前記吸収塔内で、前記ガス状二酸化炭素供給源を上向流で流し、且つ、前記二酸化炭素リーン吸収液を下向流で流すことにより、前記二酸化炭素リーン吸収液と前記ガス状二酸化炭素供給源を向流で接触させることを特徴とする（１）のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法を提供するものである。
また、本発明（３）は、前記再生工程において、前記再生塔の底部に溜まっている前記二酸化炭素リーン吸収液を加熱して、前記再生塔内で、飽和温度の吸収液の蒸気の上向流を生じさせて、前記再生塔内を加熱し、且つ、前記二酸化炭素リッチ吸収液を下向流で流すことにより、前記二酸化炭素リッチ吸収液を加熱することを特徴とする（１）又は（２）のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法を提供するものである。
また、本発明（４）は、前記吸収工程における二酸化炭素の吸収率を２５～７５％とすることを特徴とする（１）～（３）いずれかのガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法を提供するものである。
また、本発明（５）は、前記吸収工程、前記再生工程、前記二酸化炭素リーン吸収液移送工程及び前記二酸化炭素リッチ吸収液移送工程を、入出荷管理制御システムにより行うことを特徴とする（１）～（４）いずれかのガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法を提供するものである。
本発明によれば、低圧のガス状二酸化炭素供給源からの二酸化炭素の回収方法であり、設備の敷地面積を少なくすることができるガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法を提供することができる。
本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法について、図１を参照して説明する。図１は、本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法の形態例を行うための二酸化炭素の回収システムの模式的なフロー図である。
図１中、二酸化炭素の回収システム１０は、吸収塔サイト３１と、再生塔サイト３２と、二酸化炭素リーン吸収液移送手段３３と、二酸化炭素リッチ吸収液移送手段３４と、からなる。吸収塔サイト３１では、ガス状二酸化炭素供給源１中の二酸化炭素を吸収する吸収工程が行われ、また、再生塔サイト３２では、二酸化炭素リッチ吸収液から二酸化炭素を脱離させて回収する再生工程が行われる。
吸収塔サイト３１は、吸収工程が行われ、内部に接触機構１９ａが設置されている吸収塔１１と、
吸収工程を行い得られる二酸化炭素リッチ吸収液３を貯留するための吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽１３ａと、
吸収工程において、吸収塔１１に供給される二酸化炭素リーン吸収液４を貯留するための吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽１４ａと、
吸収塔１１の下部に繋がり、ガス状二酸化炭素供給源１を吸収塔１１に供給するためのガス状二酸化炭素供給源供給管２７と、
吸収塔１１の塔頂に繋がり、吸収塔１１から、処理排ガス２を排出するための塔頂ガス排出管２８と、
一端が吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽１４ａに繋がり、他端が吸収塔１１の上部に繋がる二酸化炭素リーン吸収液供給管２１と、
一端が吸収塔１１の底部に繋がり、他端が吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽１３ａに繋がる二酸化炭素リッチ吸収液排出管２２と、
からなる。
吸収工程を行い得られる二酸化炭素リッチ吸収液３を貯留するための吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽１３ａと、
吸収工程において、吸収塔１１に供給される二酸化炭素リーン吸収液４を貯留するための吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽１４ａと、
吸収塔１１の下部に繋がり、ガス状二酸化炭素供給源１を吸収塔１１に供給するためのガス状二酸化炭素供給源供給管２７と、
吸収塔１１の塔頂に繋がり、吸収塔１１から、処理排ガス２を排出するための塔頂ガス排出管２８と、
一端が吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽１４ａに繋がり、他端が吸収塔１１の上部に繋がる二酸化炭素リーン吸収液供給管２１と、
一端が吸収塔１１の底部に繋がり、他端が吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽１３ａに繋がる二酸化炭素リッチ吸収液排出管２２と、
からなる。
再生塔サイト３２は、再生工程が行われ、内部に接触機構１９ｂが設置されている再生塔１２と、
再生工程を行い得られる二酸化炭素リーン吸収液４を貯留するための再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽１４ｂと、
再生工程において、再生塔１２に供給される二酸化炭素リッチ吸収液３を貯留するための再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽１３ｂと、
一端が再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽１３ｂに繋がり、他端が再生塔１２の上部に繋がる二酸化炭素リッチ吸収液供給管２３と、
一端が再生塔１２の底部に繋がり、他端が再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽１４ｂに繋がる二酸化炭素リーン吸収液排出管２４と、
二酸化炭素リッチ吸収液供給管２３と二酸化炭素リーン吸収液排出管２４の交差位置に設けられ、二酸化炭素リッチ吸収液供給管２３内の液体と二酸化炭素リーン吸収液排出管２４内の液体との間で熱交換を行うための熱交換器１５と、
二酸化炭素リーン吸収液排出管２４に付設される冷却器２０と、
二酸化炭素リーン吸収液排出管２４の塔底部近傍から分岐し、塔下部に繋がる塔底部加熱用分岐管２５と、
塔底部加熱用分岐管２５に付設されるリボイラ１６と、
再生塔１２の塔頂に繋がり、再生塔１２から、二酸化炭素５を排出するための二酸化炭素排出管２９と、
二酸化炭素排出管２９に付設される二酸化炭素冷却器１７と、
二酸化炭素排出管２９の二酸化炭素冷却器１７より後段に付設される気液分離器１８と、
一端が気液分離器１８の液回収部に繋がり、他端が塔上部に繋がる冷却液返送管２６と、
からなる。
再生工程を行い得られる二酸化炭素リーン吸収液４を貯留するための再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽１４ｂと、
再生工程において、再生塔１２に供給される二酸化炭素リッチ吸収液３を貯留するための再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽１３ｂと、
一端が再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽１３ｂに繋がり、他端が再生塔１２の上部に繋がる二酸化炭素リッチ吸収液供給管２３と、
一端が再生塔１２の底部に繋がり、他端が再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽１４ｂに繋がる二酸化炭素リーン吸収液排出管２４と、
二酸化炭素リッチ吸収液供給管２３と二酸化炭素リーン吸収液排出管２４の交差位置に設けられ、二酸化炭素リッチ吸収液供給管２３内の液体と二酸化炭素リーン吸収液排出管２４内の液体との間で熱交換を行うための熱交換器１５と、
二酸化炭素リーン吸収液排出管２４に付設される冷却器２０と、
二酸化炭素リーン吸収液排出管２４の塔底部近傍から分岐し、塔下部に繋がる塔底部加熱用分岐管２５と、
塔底部加熱用分岐管２５に付設されるリボイラ１６と、
再生塔１２の塔頂に繋がり、再生塔１２から、二酸化炭素５を排出するための二酸化炭素排出管２９と、
二酸化炭素排出管２９に付設される二酸化炭素冷却器１７と、
二酸化炭素排出管２９の二酸化炭素冷却器１７より後段に付設される気液分離器１８と、
一端が気液分離器１８の液回収部に繋がり、他端が塔上部に繋がる冷却液返送管２６と、
からなる。
二酸化炭素リーン吸収液移送手段３３は、再生塔サイト３２の再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽１４ｂ内の二酸化炭素リーン吸収液４を、吸収塔サイト３１の吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽１４ａに移送する手段である。また、二酸化炭素リッチ吸収液移送手段３４は、吸収塔サイト３１の吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽１３ａ内の二酸化炭素リッチ吸収液３を、再生塔サイト３２の再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽１３ｂに移送する手段である。
なお、図示しないが、二酸化炭素リーン吸収液供給管２１、二酸化炭素リッチ吸収液排出管２２、二酸化炭素リッチ吸収液送液供給管２３、二酸化炭素リーン吸収液排出管２４、塔底部加熱用分岐管２５、冷却液返送管２６には、液を送液するための送液ポンプが付設されている。また、入出荷管理制御システムにより、工程管理をする場合は、入出荷管理制御用の電子計算機が設置され、該電子計算機は、運転プログラム、工程管理プログラム、各種機器の制御プログラムを有し、該電子計算機と、１又は２以上の吸収塔サイト３１及び１又は２以上の再生塔サイト３２とを、光ファイバー、無線、専用通信線等の通信回線で繋ぎ、吸収工程、再生工程、二酸化炭素リーン吸収液移送工程及び二酸化炭素リッチ吸収液移送工程を、該電子計算機にて管理可能となる様に、入出荷管理制御システムが構築されている。
次に、図１を用いて、二酸化炭素の回収システム１０により行う本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法の形態例について、説明する。なお、以下で用いられる二酸化炭素リーン吸収液４及び二酸化炭素リッチ吸収液３としては、吸収剤を含有する吸収剤の水溶液が挙げられる。
先ず、吸収塔サイト３１で行われる吸収工程の形態例を説明する。吸収塔１１の下部に、ガス状二酸化炭素供給源供給管２７よりガス状二酸化炭素供給源１を供給しつつ、吸収塔１１の上部に、吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽１４ａ内の二酸化炭素リーン吸収液４を、二酸化炭素リーン吸収液供給管２１を経て供給して、吸収塔１１内で、ガス状二酸化炭素供給源１を上向流で流し、且つ、二酸化炭素リーン吸収液４を下向流で流すことにより、吸収塔１１内で、ガス状二酸化炭素供給源１と二酸化炭素リーン吸収液４とを向流で接触させる。そして、このとき、ガス状二酸化炭素供給源１中の二酸化炭素と、二酸化炭素リーン吸収液４中の吸収剤とが反応して、二酸化炭素リーン吸収液４に二酸化炭素が反応吸収され、二酸化炭素リッチ吸収液３が生成し、吸収塔１１の底部に、二酸化炭素リッチ吸収液３が溜まる。次いで、吸収塔１１の底部に溜まった二酸化炭素リッチ吸収液３を、二酸化炭素リッチ吸収液排出管２２を経て、吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽１３ａに送液し、貯留する。このようにして、吸収塔サイト３１で、吸収工程を行う。
次いで、再生塔サイト３２で行われる再生工程の形態例を説明する。再生塔１２では、再生塔１２の塔底部に溜まっている二酸化炭素リーン吸収液４の一部を抜出し、水蒸気４５をリボイラ１６に送り、リボイラ１６で二酸化炭素リーン吸収液４を加熱し、加熱した二酸化炭素リーン吸収液４を再生塔１２の下部に返送することにより、塔底部に溜まっている二酸化炭素リーン吸収液４を加熱して、塔底部の吸収液を、飽和温度の吸収液とし、再生塔１２内に、飽和温度の吸収液の蒸気の上向流を生じさせ、再生塔１２内を加熱する。そして、再生塔１２の塔底部に溜まっている二酸化炭素リーン吸収液４の一部を抜出し、リボイラ１６で二酸化炭素リーン吸収液４を加熱し、加熱した二酸化炭素リーン吸収液４を再生塔１２の下部に返送することを繰り返して、再生塔１２内に、飽和温度の吸収液の蒸気の上向流を生じさせつつ、再生塔１２の上部に、再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽１３ｂ内の二酸化炭素リッチ吸収液３を、二酸化炭素リッチ吸収液供給管２３を経て供給して、二酸化炭素リッチ吸収液３を下向流で流すことにより、再生塔１２内で、二酸化炭素リッチ吸収液３を加熱する。このとき、二酸化炭素リッチ吸収液３から二酸化炭素が脱離し、二酸化炭素リーン吸収液４が生成し、再生塔１１の底部に、二酸化炭素リーン吸収液４が溜まる。次いで、脱離した二酸化炭素５を、二酸化炭素排出管２９を経て回収すると共に、再生塔１２の底部に溜まった二酸化炭素リーン吸収液４の一部を、二酸化炭素リーン吸収液２４を経て、再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽１４ｂに送液し、貯留する。また、再生塔１２から排出される二酸化炭素５には、水蒸気及び微量の吸収剤が含まれているので、二酸化炭素冷却器１７で再生塔１２から排出される二酸化炭素５、水蒸気及び吸収剤を冷却し、凝縮した水及び吸収剤を、気液分離器１８で分離して、気液分離後の二酸化炭素５を回収する。気液分離器１８で分離された水及び吸収剤は、冷却液返送管２６を経て、塔上部に返送される。このようにして、再生塔サイト３２で、再生工程を行う。
そして、吸収塔サイト３１で、吸収工程が行われると、吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽１４ａ内の二酸化炭素リーン吸収液４が減少していくので、二酸化炭素リーン吸収液移送手段３３により、再生塔サイト３２の再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽１４ｂ内の二酸化炭素リーン吸収液４を、吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽１４ａに移送して補充する。また、再生塔サイト３２で、再生工程が行われると、再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽１３ｂ内の二酸化炭素リッチ吸収液３が減少していくので、二酸化炭素リッチ吸収液移送手段３４により、吸収塔サイト３１の吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽１３ａ内の二酸化炭素リッチ吸収液３を、再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽１３ｂに移送して補充する。
本発明では、吸収塔サイト３１での吸収工程と、再生塔サイト３２での再生工程を、それぞれ独立に行うことができる。つまり、吸収工程と再生工程とを並行で行ってもよいし、吸収工程だけを行っている時間帯又は再生工程だけを行っている時間帯があってもよい。
このようにして、二酸化炭素の回収システム１０で、吸収工程と、再生工程と、二酸化炭素リーン吸収液移送工程と、二酸化炭素リッチ吸収液移送工程と、を行うことにより、本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法の形態例を行う。
本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法は、吸収塔に、二酸化炭素を含有するガス状二酸化炭素供給源と、吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽内の二酸化炭素リーン吸収液と、を供給し、該吸収塔内で、該ガス状二酸化炭素供給源を該二酸化炭素リーン吸収液に接触させることにより、該ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素を、該二酸化炭素リーン吸収液に吸収させ、二酸化炭素リッチ吸収液を得、次いで、該二酸化炭素リッチ吸収液を、吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽に送液して貯留する吸収工程と、
再生塔に、再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽内の二酸化炭素リッチ吸収液を供給し、該再生塔内で、該二酸化炭素リッチ吸収液を加熱することにより、該二酸化炭素リッチ吸収液から二酸化炭素を脱離させ、該二酸化炭素リーン吸収液を得、次いで、脱離した二酸化炭素を回収すると共に、該二酸化炭素リーン吸収液を、再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽に送液して貯留する再生工程と、
該再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽内の該二酸化炭素リーン吸収液を、該吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽に移送する二酸化炭素リーン吸収液移送工程と、
該吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽内の該二酸化炭素リッチ吸収液を、該再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽に移送する二酸化炭素リッチ吸収液移送工程と、
を有し、
該二酸化炭素リーン吸収液及び該二酸化炭素リッチ吸収液は、吸収剤を含有する吸収液であること、
該ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素濃度が５０．０容積％以下であり、該ガス状二酸化炭素供給源の圧力が９０～３００ｋＰａであること、
を特徴とするガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法である。
再生塔に、再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽内の二酸化炭素リッチ吸収液を供給し、該再生塔内で、該二酸化炭素リッチ吸収液を加熱することにより、該二酸化炭素リッチ吸収液から二酸化炭素を脱離させ、該二酸化炭素リーン吸収液を得、次いで、脱離した二酸化炭素を回収すると共に、該二酸化炭素リーン吸収液を、再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽に送液して貯留する再生工程と、
該再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽内の該二酸化炭素リーン吸収液を、該吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽に移送する二酸化炭素リーン吸収液移送工程と、
該吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽内の該二酸化炭素リッチ吸収液を、該再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽に移送する二酸化炭素リッチ吸収液移送工程と、
を有し、
該二酸化炭素リーン吸収液及び該二酸化炭素リッチ吸収液は、吸収剤を含有する吸収液であること、
該ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素濃度が５０．０容積％以下であり、該ガス状二酸化炭素供給源の圧力が９０～３００ｋＰａであること、
を特徴とするガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法である。
本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法は、吸収工程と、再生工程と、二酸化炭素リーン吸収液移送工程と、二酸化炭素リッチ吸収液移送工程と、を有する。そして、本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法では、吸収工程と再生工程とを同時間帯に行ってもよいし、あるいは、吸収工程だけを行っている時間帯又は再生工程だけを行っている時間帯があってもよい。
本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法に係る吸収工程は、吸収塔に、ガス状二酸化炭素供給源と二酸化炭素リーン吸収液とを供給し、吸収塔内で、ガス状二酸化炭素供給源を二酸化炭素リーン吸収液に接触させることにより、ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素を二酸化炭素リーン吸収液に反応吸収させ、二酸化炭素リッチ吸収液を得、次いで、得られる二酸化炭素リッチ吸収液を、吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽に送液して貯留する工程である。
吸収工程に係るガス状二酸化炭素供給源は、二酸化炭素を含有するガスである。ガス状二酸化炭素供給源としては、発電所、製鉄所、セメント工場、製油所、化学工場等にある高炉、石灰炉、加熱炉、反応炉、ボイラー等の装置から排出される排出ガスが挙げられる。また、ガス状二酸化炭素供給源としては、大気が挙げられる。
吸収塔に供給されるガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素濃度は、５０．０容量％以下、好ましくは２．０～２５．０容量％、特に好ましくは２．０～２０．０容量％である。また、吸収塔に供給されるガス状二酸化炭素供給源の圧力は、９０～３００ｋＰａ、好ましくは９０～１３０ｋＰａである。
本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法において、二酸化炭素リーン吸収液及び二酸化炭素リッチ吸収液は、いずれも、吸収剤を含有する吸収液である。そして、二酸化炭素リーン吸収液は、再生工程で二酸化炭素が脱離された、二酸化炭素の吸収量が少ない吸収液である。一方、二酸化炭素リッチ吸収液は、吸収工程で二酸化炭素を吸収した、二酸化炭素の吸収量が多い吸収液である。
吸収液としては、９０～３００ｋＰａ、好ましくは９０～１３０ｋＰａのガス状二酸化炭素供給源から二酸化炭素を吸収できるものであれば、特に制限されない。
吸収液に含有されている吸収剤としては、全てのアミン系化合物、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ジメチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン等アルカノールアミン、アミノジエチレングリコール等のアミノアルコール、ヒンダードアミン系化合物、ピペラジン系化合物、ピペリジン系化合物、ポリアルキルポリアミン系化合物、アミノ酸系化合物、アミノ酸塩系化合物、及びそれらの誘導体や、有機アミン系化合物などが挙げられる。吸収剤は、１種であっても、上記の２種以上を任意の混合比で組み合わせたものであってもよい。吸収剤としては、吸収速度が速く、二酸化炭素の吸収量が大きく、熱的に安定しており、再生時のエネルギーの小さいものが好ましい。
吸収液に含有されている吸収剤の二酸化炭素サイクリックローディング量は、好ましくは０．８５モル（ＣＯ２）／Ｌ（溶液）以上、特に好ましくは２．０～７．０モル（ＣＯ２）／Ｌ（溶液）である。吸収剤の二酸化炭素サイクリックローディング量が、上記範囲にあることにより、吸収液の循環量が少なくなり、機器の設置に必要な所要面積を小さくすることができる。なお、本発明において、吸収剤の二酸化炭素サイクリックローディング量は、以下の式により求められる。
吸収剤の二酸化炭素サイクリックローディング量（モル（ＣＯ２）／Ｌ（溶液））＝４０℃且つ２０ｋＰａでの二酸化炭素吸収量（モル（ＣＯ２）／Ｌ（溶液））－１２０℃且つ１００ｋＰａでの二酸化炭素吸収量（モル（ＣＯ２）／Ｌ（溶液））
吸収剤の二酸化炭素サイクリックローディング量（モル（ＣＯ２）／Ｌ（溶液））＝４０℃且つ２０ｋＰａでの二酸化炭素吸収量（モル（ＣＯ２）／Ｌ（溶液））－１２０℃且つ１００ｋＰａでの二酸化炭素吸収量（モル（ＣＯ２）／Ｌ（溶液））
吸収液に含有されている吸収剤の二酸化炭素の吸収速度は、好ましくは０．０９モル（ＣＯ２）／Ｌ（溶液）毎分以上、特に好ましくは０．１０～０．２０モル（ＣＯ２）／Ｌ（溶液）毎分である。吸収剤の二酸化炭素の吸収速度が上記範囲にあることにより、吸収工程における二酸化炭素の反応吸収が促進され、吸収塔の高さを低くすることができる。
吸収液に含有されている吸収剤の二酸化炭素の脱離エネルギーは、好ましくは９０ｋＪ／モル（ＣＯ２）以下、特に好ましくは３０～７５ｋＪ／モル（ＣＯ２）である。吸収剤の二酸化炭素の脱離エネルギーが上記範囲にあることにより、再生工程における二酸化炭素の脱離が起こり易くなり、必要なエネルギーを低く抑えられる。
吸収液としては、例えば、吸収剤の水溶液が挙げられる。そして、吸収液としては、アルカノールアミンの水溶液が好ましく、１５～４５質量％濃度のアルカノールアミンの水溶液が特に好ましい。
吸収塔は、吸収工程が行われる容器である。吸収塔としては、吸収工程を行うことができるものであれば、特に制限されない。吸収塔の大きさは、ガス状二酸化炭素供給源の排出量、ガス状二酸化炭素供給源の圧力、吸収工程の温度、許容圧力損失、二酸化炭素の回収率等により、適宜選択される。
吸収塔内には、ガス状二酸化炭素供給源からの二酸化炭素の吸収率を高めるために、接触機構が設置されていることが好ましい。接触機構としては、充填物、棚段、スプレー、流動式充填物、液膜十字流接触物、高速旋回流式充填物、機械力利用方式充填物等、又はこれらの組み合わせが挙げられ、有効な接触面積と物質移動量を有するものであれば、特に制限されない。
吸収工程において、吸収塔内で、ガス状二酸化炭素供給源と二酸化炭素リーン吸収液を接触させる方法としては、特に制限されない。吸収工程では、吸収塔内で、ガス状二酸化炭素供給源を塔の下部から供給して上向流で流し、且つ、二酸化炭素リーン吸収液を塔の上部から供給して下向流で流すことにより、二酸化炭素リーン吸収液とガス状二酸化炭素供給源を向流で接触させることが好ましい。
吸収工程における反応条件は、特に制限されないが、ガス状二酸化炭素供給源の温度は、好ましくは３０～６５℃であり、また、二酸化炭素リーン吸収液の温度は、好ましくは３０～５０℃である。
吸収工程では、通常、二酸化炭素の利用計画に応じて、二酸化炭素の吸収率は、８０～９０％に設定される。
ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素濃度が、５０．０容量％以下、好ましくは２．０～２５．０容量％、特に好ましくは２．０～２０．０容量％であり、ガス状二酸化炭素供給源の圧力が、９０～３００ｋＰａ、好ましくは９０～１３０ｋＰａである場合、このようなガス状二酸化炭素供給源を用いて、二酸化炭素の吸収率の設定を高くし過ぎると、低い二酸化炭素分圧下で十分な接触を満足させるためには、吸収塔の高さを非常に高くするか、場合によっては、吸収塔内の圧力を、圧縮機器などを設置して、二酸化炭素分圧を５００ｋＰａ程度以上にしなければならない。
それに対して、二酸化炭素濃度が、５０．０容量％以下、好ましくは２．０～２５．０容量％、特に好ましくは２．０～２０．０容量％であり、ガス状二酸化炭素供給源の圧力が、９０～３００ｋＰａ、好ましくは９０～１３０ｋＰａであるガス状二酸化炭素供給源を用いて、本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法に係る吸収工程を行うときに、二酸化炭素の吸収率を好ましくは２５～９５％、特に好ましくは３０～７５％とすれば、吸収塔の高さを大幅に低減でき、また、吸収塔内の圧力を高くしなくてもよい。そのため、本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法に係る吸収工程において、二酸化炭素の吸収率を好ましくは２５～９５％、特に好ましくは３０～７５％とすることにより、本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法を実施するためのコスト及び二酸化炭素の回収装置の建設コストを低くすることができる。なお、二酸化炭素の吸収率は、以下の式によって求められる値である。
二酸化炭素の吸収率（％）＝（（ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素流量（Ｎｍ３／時間）－処理排ガス中の二酸化炭素流量（Ｎｍ３／時間））／ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素流量（Ｎｍ３／時間））×１００
二酸化炭素の吸収率（％）＝（（ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素流量（Ｎｍ３／時間）－処理排ガス中の二酸化炭素流量（Ｎｍ３／時間））／ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素流量（Ｎｍ３／時間））×１００
吸収工程において、二酸化炭素リーン吸収液と接触させた後のガス状二酸化炭素供給源、すなわち、処理ガスは、吸収塔から排出され、大気へと放出される。また、吸収工程では、処理ガス中に混入する吸収剤の除去、臭気の防止のために、吸収塔の上部に水洗設備を設け、該水洗設備に処理ガスを通過させることが好ましい。
吸収工程では、吸収塔内で、ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素と二酸化炭素リーン吸収液が接触し、反応熱等により液温が上昇し、吸収効率が低下する場合、吸収塔の中間から二酸化炭素リーン吸収液を抜き出し、常温まで冷却する冷却器を設置することが好ましい。
本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法に係る再生工程は、再生塔に、二酸化炭素リッチ吸収液を供給し、再生塔内で、二酸化炭素リッチ吸収液を加熱することにより、二酸化炭素リッチ吸収液から二酸化炭素を脱離させ、二酸化炭素リーン吸収液を得、次いで、脱離した二酸化炭素を回収すると共に、二酸化炭素リーン吸収液を、再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽に送液して貯留する工程である。
再生塔は、再生工程が行われる容器である。再生塔としては、再生工程を行うことができるものであれば、特に制限されない。再生塔の大きさは、再生工程の温度、圧力、二酸化炭素リッチ吸収液流量等により、適宜選択される。
再生塔内には、二酸化炭素リッチ吸収液の再生効率を高めるために、接触機構が設置されていることが好ましい。接触機構としては、充填物、棚段、スプレー、流動式充填物、液膜十字流接触物、高速旋回流式充填物、機械力利用方式充填物等、又はこれらの組み合わせが挙げられ、有効な接触面積と物質移動量を有するものであれば、特に制限されない。
再生工程において、再生塔内で二酸化炭素リッチ吸収液を加熱する方法としては、再生塔の底部に溜まっている二酸化炭素リーン吸収液を加熱して、再生塔内で、飽和温度の吸収液の蒸気の上向流を生じさせて、再生塔内を加熱し、且つ、二酸化炭素リッチ吸収液を下向流で流すことにより、二酸化炭素リッチ吸収液を加熱する方法が挙げられる。
再生塔の底部に溜まっている二酸化炭素リーン吸収液を加熱する方法としては、例えば、再生塔の底部に溜まっている二酸化炭素リーン吸収液の一部を抜出し、抜き出した二酸化炭素リーン吸収液を加熱した後、塔底部に戻す方法が挙げられる。
また、再生工程において、再生塔内で二酸化炭素リッチ吸収液を加熱する方法としては、他に、ガス状二酸化炭素供給源の熱、回収した二酸化炭素を圧縮するときに生じる熱、工場内のタービン使用後の高温凝縮水を利用した低圧蒸気などを熱源として、再生塔内の二酸化炭素リッチ吸収液を加熱する方法が挙げられる。
再生工程では、再生塔内で二酸化炭素リッチ吸収液を加熱することにより、二酸化炭素リッチ吸収液から脱離させた二酸化炭素を、塔頂から回収することが好ましい。再生塔から排出される二酸化炭素は、微量の吸収剤及び／又は水蒸気を含有しているので、冷却して吸収剤及び／又は水蒸気を凝縮させ、凝縮した吸収剤及び／又は水蒸気を気液分離器で分離することにより、高純度の二酸化炭素を得る。また、凝縮させた吸収剤及び／又は水蒸気を、再生塔に返送する。
再生工程において、塔内の温度は、二酸化炭素リッチ吸収液から二酸化炭素が脱離する温度であれば、特に制限されない。例えば、吸収液が、吸収剤としてモノエタノールアミンを３０質量％含有する吸収液の場合、再生工程において、塔頂部の出口温度が１００～１０５℃となるように、塔底部の加熱温度をコントロールすることが好ましい。再生工程において、塔底部に溜まっている二酸化炭素リーン吸収液の温度は、吸収液の飽和温度であることが好ましい。
本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法では、吸収工程を、１つの吸収塔で行ってもよいし、２以上の吸収塔で行ってもよい。また、本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法において、吸収工程を、２以上の吸収塔を用いて行う場合、同一の工場に設置された２以上の吸収塔で吸収工程を行ってもよいし、あるいは、２以上の異なる工場に設置された各吸収塔で吸収工程を行ってもよい。例えば、（ｉ）同一の工場に２以上の吸収塔を設置し、同一の吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽から、各吸収塔に二酸化炭素リーン吸収液を供給し、吸収工程を行い、同一の吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽に二酸化炭素リッチ吸収液を貯留することができる。また、（ｉｉ）異なる２以上の工場に、それぞれ、吸収塔を設置し、各工場で、各工場の吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽から、各吸収塔に二酸化炭素リーン吸収液を供給し、吸収工程を行い、各工場の吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽に二酸化炭素リッチ吸収液を貯留することができる。
本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法では、再生工程を、１つの再生塔で行ってもよいし、２以上の再生塔で行ってもよい。また、本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法において、再生工程を、２以上の再生塔を用いて行う場合、同一の工場に設置された２以上の再生塔で再生工程を行ってもよいし、あるいは、２以上の異なる工場に設置された各再生塔で再生工程を行ってもよい。例えば、（ｉ）同一の工場に２以上の再生塔を設置し、同一の再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽から、各再生塔に二酸化炭素リッチ吸収液を供給し、再生工程を行い、同一の再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽に二酸化炭素リーン吸収液を貯留することができる。また、（ｉｉ）異なる２以上の工場に、それぞれ、再生塔を設置し、各工場で、各工場の再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽から、各再生塔に二酸化炭素リッチ吸収液を供給し、再生工程を行い、各工場の再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽に二酸化炭素リーン吸収液を貯留することができる。
二酸化炭素リーン吸収液移送工程は、再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽内の二酸化炭素リーン吸収液を、吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽に移送する工程である。本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法では、吸収塔が設置されている工場で、吸収工程が行われると、吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽内の二酸化炭素リーン吸収液が減少していくので、二酸化炭素リーン吸収液を補充する必要がある。そこで、二酸化炭素リーン吸収液移送工程では、再生塔が設置されている工場で、再生工程を行い生成させ、貯留した二酸化炭素リーン吸収液を、再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽から、吸収塔が設置されている工場の吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽に移送する。
二酸化炭素リーン吸収液移送工程において、再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽内の二酸化炭素リーン吸収液を、吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽に移送する方法としては、特に制限されず、例えば、タンクローリーにて運搬する方法、パイプラインにて移送する方法、船舶にて運搬する方法等が挙げられる。
二酸化炭素リッチ吸収液移送工程は、吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽内の二酸化炭素リッチ吸収液を、再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽に移送する工程である。本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法では、再生塔が設置されている工場で、再生工程が行われると、再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽内の二酸化炭素リッチ吸収液が減少していくので、二酸化炭素リッチ吸収液を補充する必要がある。そこで、二酸化炭素リッチ吸収液移送工程では、吸収塔が設置されている工場で、吸収工程を行い生成させ、貯留した二酸化炭素リッチ吸収液を、吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽から、再生塔が設置されている工場の再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽に移送する。
二酸化炭素リッチ吸収液移送工程において、吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽内の二酸化炭素リッチ吸収液を、再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽に移送する方法としては、特に制限されず、例えば、タンクローリーにて運搬する方法、パイプラインにて移送する方法、船舶にて運搬する方法等が挙げられる。
入出荷管理制御システムにより、吸収工程、再生工程、二酸化炭素リーン吸収液移送工程及び二酸化炭素リッチ吸収液移送工程を制御する場合は、入出荷管理制御用の電子計算機が設置され、該電子計算機は、運転プログラム、工程管理プログラム、各種機器の制御プログラムを有し、該電子計算機と、１又は２以上の吸収塔サイト及び１又は２以上の再生塔サイトとが、光ファイバー、無線、専用通信線等の通信回線で繋がれ、吸収工程、再生工程、二酸化炭素リーン吸収液移送工程及び二酸化炭素リッチ吸収液移送工程が、該電子計算機にて制御可能となる様に、入出荷管理制御システムが構築されている。
本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法において、２以上の異なる工場で吸収工程を行い、且つ、２以上の異なる工場で再生工程を行う場合、２以上の再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽と、２以上の吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽と、２以上の吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽と、２以上の再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽と、が存在するが、どの再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽から、どの吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽へ、二酸化炭素リーン吸収液を移送するか、及びどの吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽から、どの再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽へ、二酸化炭素リッチ吸収液を移送するかは、各工場での二酸化炭素リーン吸収液又は二酸化炭素リッチ吸収液の生成量及び消費量に応じて、適宜選択される。
このように、本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法では、吸収工程が行われる工場では、吸収工程のみを行うので、機器の敷地面積を少なくすることができる。また、本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法では、多数の工場で吸収工程を行い、それらで得られる二酸化炭素リッチ吸収液を、１又は２以上の再生工程を行う工場に集約して、再生工程を行うことができるので、再生工程におけるスケールメリットを得易い。そのようなことから、本発明のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法は、二酸化炭素の回収コストを低くすることができる。
以下に実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。
（実施例１）
＜吸収工程＞
図１に示す二酸化炭素の回収システムの吸収塔サイトにて、吸収塔の下部より、表１に示す二酸化炭素濃度のガス状二酸化炭素供給源１を、上部より、吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽内の二酸化炭素リーン吸収液（モノエタノールアミン（ＭＥＡ）の３０質量％水溶液）を、表１に示すモル比（（吸収液（ＭＥＡ溶液）の供給量の総モル／時間）／（ガス状二酸化炭素供給源１のガスの供給量の総モル／時間））、表１に示す温度及び圧力で供給し、８時間、吸収工程を行った。その結果を表１に示す。
なお、表１中、「吸収液４総モル／ＣＯ２供給源１総モル比」とは、「（時間当たりの塔入口での吸収液（ＭＥＡ溶液）の供給量の総モル）／（時間当たりの塔入口でのガス状二酸化炭素供給源１中のガスの供給量の総モル数）」を指す。
＜吸収工程＞
図１に示す二酸化炭素の回収システムの吸収塔サイトにて、吸収塔の下部より、表１に示す二酸化炭素濃度のガス状二酸化炭素供給源１を、上部より、吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽内の二酸化炭素リーン吸収液（モノエタノールアミン（ＭＥＡ）の３０質量％水溶液）を、表１に示すモル比（（吸収液（ＭＥＡ溶液）の供給量の総モル／時間）／（ガス状二酸化炭素供給源１のガスの供給量の総モル／時間））、表１に示す温度及び圧力で供給し、８時間、吸収工程を行った。その結果を表１に示す。
なお、表１中、「吸収液４総モル／ＣＯ２供給源１総モル比」とは、「（時間当たりの塔入口での吸収液（ＭＥＡ溶液）の供給量の総モル）／（時間当たりの塔入口でのガス状二酸化炭素供給源１中のガスの供給量の総モル数）」を指す。
＜再生工程＞
図１に示す二酸化炭素の回収システムの再生塔サイトにて、再生塔の塔上部に再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽内の二酸化炭素リッチ吸収液を供給し、飽和温度まで加熱した。次いで、塔底部の二酸化炭素リーン吸収液を飽和温度に加熱しつつ、塔上部より、再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽内の二酸化炭素リッチ吸収液を供給し、表１に示す温度で、８時間、再生工程を行った。その結果を表１に示す。
図１に示す二酸化炭素の回収システムの再生塔サイトにて、再生塔の塔上部に再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽内の二酸化炭素リッチ吸収液を供給し、飽和温度まで加熱した。次いで、塔底部の二酸化炭素リーン吸収液を飽和温度に加熱しつつ、塔上部より、再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽内の二酸化炭素リッチ吸収液を供給し、表１に示す温度で、８時間、再生工程を行った。その結果を表１に示す。
１ ガス状二酸化炭素供給源
２ 処理ガス
３ 二酸化炭素リッチ吸収液
４ 二酸化炭素リーン吸収液
５ 二酸化炭素
１０ 二酸化炭素の回収システム
１１ 吸収塔
１２ 再生塔
１３ａ 吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽
１３ｂ 再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽
１４ａ 吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽
１４ｂ 再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽
１５ 熱交換器
１６ リボイラ
１７ 二酸化炭素冷却器
１８ 気液分離器
１９ａ、１９ｂ 接触機構
２０ 冷却器
２１ 二酸化炭素リーン吸収液供給管
２２ 二酸化炭素リッチ吸収液排出管
２３ 二酸化炭素リーン吸収液供給管
２４ 二酸化炭素リッチ吸収液排出管
２５ 塔底部加熱用分岐管
２６ 冷却液返送管
２７ ガス状二酸化炭素供給源供給管
２８ 塔頂ガス排出管
２９ 二酸化炭素排出管
３１ 吸収塔サイト
３２ 再生塔サイト
３３ 二酸化炭素リーン吸収液移送手段
３４ 二酸化炭素リッチ吸収液移送手段
４５ 水蒸気
２ 処理ガス
３ 二酸化炭素リッチ吸収液
４ 二酸化炭素リーン吸収液
５ 二酸化炭素
１０ 二酸化炭素の回収システム
１１ 吸収塔
１２ 再生塔
１３ａ 吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽
１３ｂ 再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽
１４ａ 吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽
１４ｂ 再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽
１５ 熱交換器
１６ リボイラ
１７ 二酸化炭素冷却器
１８ 気液分離器
１９ａ、１９ｂ 接触機構
２０ 冷却器
２１ 二酸化炭素リーン吸収液供給管
２２ 二酸化炭素リッチ吸収液排出管
２３ 二酸化炭素リーン吸収液供給管
２４ 二酸化炭素リッチ吸収液排出管
２５ 塔底部加熱用分岐管
２６ 冷却液返送管
２７ ガス状二酸化炭素供給源供給管
２８ 塔頂ガス排出管
２９ 二酸化炭素排出管
３１ 吸収塔サイト
３２ 再生塔サイト
３３ 二酸化炭素リーン吸収液移送手段
３４ 二酸化炭素リッチ吸収液移送手段
４５ 水蒸気
Claims (5)
- 吸収塔に、二酸化炭素を含有するガス状二酸化炭素供給源と、吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽内の二酸化炭素リーン吸収液と、を供給し、該吸収塔内で、該ガス状二酸化炭素供給源を該二酸化炭素リーン吸収液に接触させることにより、該ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素を、該二酸化炭素リーン吸収液に吸収させ、二酸化炭素リッチ吸収液を得、次いで、該二酸化炭素リッチ吸収液を、吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽に送液して貯留する吸収工程と、
再生塔に、再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽内の二酸化炭素リッチ吸収液を供給し、該再生塔内で、該二酸化炭素リッチ吸収液を加熱することにより、該二酸化炭素リッチ吸収液から二酸化炭素を脱離させ、該二酸化炭素リーン吸収液を得、次いで、脱離した二酸化炭素を回収すると共に、該二酸化炭素リーン吸収液を、再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽に送液して貯留する再生工程と、
該再生塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽内の該二酸化炭素リーン吸収液を、該吸収塔用二酸化炭素リーン吸収液貯留槽に移送する二酸化炭素リーン吸収液移送工程と、
該吸収塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽内の該二酸化炭素リッチ吸収液を、該再生塔用二酸化炭素リッチ吸収液貯留槽に移送する二酸化炭素リッチ吸収液移送工程と、
を有し、
該二酸化炭素リーン吸収液及び該二酸化炭素リッチ吸収液は、吸収剤としてアルカノールアミンを含有する吸収液であること、
該ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素濃度が２．０～２５．０容積％であり、該ガス状二酸化炭素供給源の圧力が１１５～１３０ｋＰａであること、
を特徴とするガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法。 - 前記吸収工程において、前記吸収塔内で、前記ガス状二酸化炭素供給源を上向流で流し、且つ、前記二酸化炭素リーン吸収液を下向流で流すことにより、前記二酸化炭素リーン吸収液と前記ガス状二酸化炭素供給源を向流で接触させることを特徴とする請求項１記載のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法。
- 前記再生工程において、前記再生塔の底部に溜まっている前記二酸化炭素リーン吸収液を加熱して、前記再生塔内で、飽和温度の吸収液の蒸気の上向流を生じさせて、前記再生塔内を加熱し、且つ、前記二酸化炭素リッチ吸収液を下向流で流すことにより、前記二酸化炭素リッチ吸収液を加熱することを特徴とする請求項１又は２記載のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法。
- 前記吸収工程における二酸化炭素の吸収率を２５～７５％とすることを特徴とする請求項１～３いずれか１項記載のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法。
- 前記吸収工程、前記再生工程、前記二酸化炭素リーン吸収液移送工程及び前記二酸化炭素リッチ吸収液移送工程を、入出荷管理制御システムにより行うことを特徴とする請求項１～４いずれか１項記載のガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法。
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| JP2020176074A JP7638659B2 (ja) | 2020-10-20 | 2020-10-20 | ガス状二酸化炭素供給源中の二酸化炭素の回収方法 |
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| JP2001252524A (ja) | 2000-03-10 | 2001-09-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 脱炭酸設備の吸収液の制御方法及び装置 |
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