WO2012073553A1 - Ｃｏ2回収システム - Google Patents

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WO2012073553A1
WO2012073553A1 PCT/JP2011/067158 JP2011067158W WO2012073553A1 WO 2012073553 A1 WO2012073553 A1 WO 2012073553A1 JP 2011067158 W JP2011067158 W JP 2011067158W WO 2012073553 A1 WO2012073553 A1 WO 2012073553A1
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WO
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lean solution
solution
lean
absorption liquid
regeneration tower
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PCT/JP2011/067158
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English (en)
French (fr)
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飯嶋　正樹
雅彦 辰巳
靖幸 八木
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Kansai Electric Power Co Inc
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kansai Electric Power Co Inc
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Priority to EP11845355.4A priority patent/EP2659949B1/en
Priority to AU2011338127A priority patent/AU2011338127B2/en
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1475—Removing carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D2252/20—Organic absorbents
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/65—Employing advanced heat integration, e.g. Pinch technology
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/32—Direct CO2 mitigation

Definitions

  • the present invention relates to a CO 2 recovery system using an absorption liquid that removes CO 2 contained in exhaust gas.
  • the step of removing and recovering CO 2 from the combustion exhaust gas using the CO 2 absorption liquid as described above includes a step of bringing the combustion exhaust gas and the CO 2 absorption liquid into contact with each other in a CO 2 absorption tower, and an absorption liquid that has absorbed CO 2. Is used in the absorption liquid regeneration tower to liberate CO 2 and regenerate the absorption liquid, and circulate again to the CO 2 absorption tower for reuse (Patent Document 1).
  • the reboiler's thermal energy required in the regeneration process will be consumed in large quantities. It is necessary to further reduce and save energy.
  • an object of the present invention is to provide a CO 2 recovery system that further reduces the thermal energy of the reboiler and saves energy.
  • the first aspect of the present invention to solve the problems described above is brought into contact with CO 2 absorbing liquid to absorb the exhaust gas and CO 2 containing the cooled CO 2 removing CO 2 from the exhaust gas CO and 2 absorber, the first absorbent regenerator to regenerate the absorbing solution to release CO 2 from the CO 2 absorbent having absorbed CO 2, a first lean discharged from the first absorbent regenerator
  • a second absorption liquid regeneration tower for regenerating the absorption liquid by releasing CO 2 remaining from the solution and a flash drum for flushing the second lean solution discharged from the second absorption liquid regeneration tower.
  • the steam generated in the flash drum is introduced into the first absorbing liquid regeneration tower.
  • a second invention includes a lean-lean solution heat exchanger for exchanging heat between the first lean solution and the third lean solution flashed by the flash drum in the first invention. 2 in the collection system.
  • a semi-lean solution is extracted at a middle portion of the first absorption liquid regeneration tower in the vertical axis direction, and the semi-lean solution is extracted from the bottom of the extraction port.
  • a semi-lean / lean solution heat exchanger that is interposed in the circulation line and exchanges heat between the third lean solution flushed with the flash drum and the semi-lean solution. It is in the characteristic CO 2 capture system.
  • a lean / lean solution heat exchanger in which heat exchange is performed between the first lean solution and the third lean solution flushed by the flash drum, and the first absorbent regeneration In the middle part of the tower in the vertical axis direction, a port for extracting the semi-lean solution, a circulation line from which the semi-lean solution is extracted and returned to the return port on the bottom side from the extraction port, and a circulation line,
  • a CO 2 recovery system comprising: a semi-lean / lean solution heat exchanger that exchanges heat between the third lean solution and the semi-lean solution.
  • a fifth invention is the CO 2 recovery system according to any one of the first to fourth inventions, further comprising a cooling tower that cools the exhaust gas containing CO 2 with cooling water.
  • a first absorption liquid regenerator and second absorption liquid regenerator CO 2 absorbent that has absorbed CO 2 by releasing CO 2 from (rich solution) to play absorbing liquid
  • the second lean solution at the outlet of the second absorption liquid regeneration tower is flushed under reduced pressure, and the flash vapor is introduced into the first absorption liquid regeneration tower, thereby reducing the reboiler thermal energy and saving energy. be able to.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a CO 2 recovery system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a main part of the first absorption liquid regeneration tower and the second absorption liquid regeneration tower according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a main part of the first absorption liquid regeneration tower and the second absorption liquid regeneration tower according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a main part of the first absorption liquid regeneration tower and the second absorption liquid regeneration tower according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a main part of the first absorption liquid regeneration tower and the second absorption liquid regeneration tower according to the fourth embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a CO 2 recovery system according to the prior art.
  • FIG. 1 is a schematic view of a CO 2 recovery system.
  • the CO 2 recovery system 10 is cooled by a cooling tower 14 that cools an exhaust gas 12 containing CO 2 discharged from industrial equipment such as a boiler 11 and a gas turbine with cooling water 13.
  • the flue gas 12 and CO 2 containing CO 2 by contacting the CO 2 absorbing liquid 15 to absorb from the flue gas 12 and the CO 2 absorber 16 for removing CO 2, CO 2 absorbent having absorbed CO 2 (rich Solution) 17 from which CO 2 is released to regenerate first lean absorbent (first lean solution) 15A and second absorbent absorbent 18-2 and second lean absorbent (second lean solution) And a second absorption liquid regeneration tower 18-2 for regenerating 15B.
  • the first lean solution 15A from which CO 2 has been removed by the first absorption liquid regeneration tower 18-1 is sent to the second absorption liquid regeneration tower 18-2, where CO 2 is again removed.
  • the second lean solution 15B is obtained, and then the flash drum 50 is used to reduce the pressure by flashing, so that the gas-side water vapor 52 is used as a heat source for the first absorbent regenerator 18-1, and is flashed by the flash drum 50.
  • liquid side, a third lean absorbent solution and (third lean solution) 15C, then is cooled, CO 2 absorbent 15 that absorbs CO 2 of which the flue gas 12 re-sent to the CO 2 absorber 16 side Use as
  • the exhaust gas 12 containing CO 2 is first pressurized by the exhaust gas blower 20 and then sent to the cooling tower 14 where it is cooled by the cooling water 13, It is sent to the CO 2 absorption tower 16.
  • the CO 2 absorption tower 16 is provided with packing sections 16A and 16B inside the tower, and the counter contact efficiency between the exhaust gas 12 and the CO 2 absorbing liquid 15 is improved by the packing section 16A disposed at the bottom of the tower.
  • the opposing contact efficiency between the exhaust gas 12 and the cooling water 19 is improved.
  • the flue gas 12 is contacted ⁇ stream and the CO 2 absorbing liquid 15, for example an amine, CO 2 in the flue gas 12, a chemical reaction (R-NH 2 + H 2 O + CO 2 ⁇ R-NH
  • the purified exhaust gas 21 that has been absorbed into the CO 2 absorbent 15 by 3 HCO 3 ) and from which CO 2 has been removed is discharged out of the system.
  • the CO 2 absorbent 17 that has absorbed CO 2 is also referred to as a “rich solution”.
  • the rich solution 17 is pressurized by the rich solvent pump 22 and heated in the rich / lean solution heat exchanger 23 by heat exchange with the regenerated third lean absorbing liquid 15C, and then the first absorbing liquid regeneration. It is supplied to the tower 18-1.
  • the rich solution 17 is supplied from the CO 2 absorption tower 16 to the first absorption liquid regeneration tower 18-1 through the rich solution supply line L 1 .
  • the third lean solution 15C is supplied to the CO 2 absorption tower 16 via the lean solution pump 53 by the lean solution supply line L 2 after being flushed by the flash drum 50 from the second absorption liquid regeneration tower 18-2. Have been supplied.
  • a rich / lean solution heat exchanger 23 is provided at the intersection of the two.
  • the third lean solution 15C which was flushed with flash drum 50 is cooled by a lean solvent cooler 31, and is introduced into the CO 2 absorber 16 as the CO 2 absorbent 15.
  • FIG. 2 is a diagram showing a main part of the first absorption liquid regeneration tower 18-1 and the second absorption liquid regeneration tower 18-2.
  • the rich solution 17 heat-exchanged by the rich / lean solution heat exchanger 23 is introduced into the tower from the upper part of the first absorption liquid regeneration tower 18-1, and flows down in the first absorption liquid regeneration tower 18-1. In doing so, an endothermic reaction is caused by the water vapor 52, and most of the CO 2 is released and regenerated.
  • the absorbing solution that has released a part or most of CO 2 in the first absorbing solution regeneration tower 18-1 is referred to as a “semi-lean solution”. This semi-lean solution becomes the first lean solution 15A from which most of the CO 2 has been removed by the time it reaches the lower part of the first absorption liquid regeneration tower 18-1.
  • the first lean absorbing liquid 15A is introduced into the second absorbing liquid regeneration tower 18-2 and generates an endothermic reaction due to water vapor when flowing down the second absorbing liquid regeneration tower 18-2. Most of the remaining CO 2 is released and regenerated.
  • the second lean solution 15B regenerated by removing the CO 2 is indirectly heated by the saturated steam 25 in the regeneration superheater 24, and the steam is supplied into the tower.
  • the CO 2 gas 26 accompanied by water vapor released from the rich solution 17 and the semi-lean solution in the tower from the top of each tower.
  • the water vapor is condensed by the condenser 27, the water 26b is separated by the separation drum 28, and the CO 2 gas 26a is discharged out of the system and collected.
  • the water 26 b separated by the separation drum 28 is supplied to the upper part of the absorption liquid regeneration tower 18 by the condensed water circulation pump 29.
  • the second lean solution 15B regenerated in the second absorbing liquid regeneration tower 18-2 is introduced into the flash drum 50 and flashed, so that the lean solution 15 becomes 100 ° C., and the rich lean solution heat exchange is performed.
  • the temperature of the third lean solution 15C introduced into the vessel 23 is 100 ° C. or less, and the temperature of the rich solution 17 after being introduced into the rich lean solution heat exchanger 23 at 50 ° C. and subjected to heat exchange is 95 ° C. Become.
  • reference numeral 51 denotes a pressure reducing valve.
  • the third lean solution 15C flushed by the flash drum 50 is cooled by the rich solution 17 in the rich / lean solution heat exchanger 23, and subsequently pressurized by the lean solvent pump 30, and further the lean solvent cooler 31. After being cooled at, the CO 2 absorption tower 16 is supplied again and reused as the CO 2 absorption liquid 15.
  • reference numeral 11a is a flue of an industrial facility such as a boiler 11 or a gas turbine
  • 11b is a chimney
  • 18A and 18B are filling sections
  • 18C is a mist eliminator.
  • the CO 2 recovery system may be retrofitted for recovering CO 2 from an existing exhaust gas 12 source or may be simultaneously attached to a new exhaust gas 12 source.
  • the chimney 11b is provided with a door that can be opened and closed, and is closed when the CO 2 recovery system is operating. Further, although the exhaust gas 12 source is operating, it is set to be opened when the operation of the CO 2 recovery system is stopped.
  • the first and second absorption liquid regeneration towers 18-1 and 18-2 are provided, and the heat of the second lean solution 15B discharged from the second absorption liquid regeneration tower 18-2 is recovered.
  • a flash drum 50 is provided as a lean solution temperature lowering means to effectively use the heat of the second lean solution 15B.
  • First lean solution 15A is supplied by the first lean-solution supply line L 3 from the first absorbent regenerator 18-1 to the second absorbent regenerator 18-2.
  • the second lean solution 15B is supplied to a flash drum 50 from the second absorption liquid regenerator 18-2 by the second lean-solution supply line L 4.
  • the water vapor 52 flashed from the flash drum 50 is supplied to the first absorbing liquid regeneration tower 18-1 through the water vapor supply line L 5 extending from the flash drum 50.
  • One decompressed third lean solution 15 ⁇ / b > C is supplied to the CO 2 absorption tower 16 through a lean solution supply line L 2 extending from the flash drum 50.
  • the second lean solution 15B is superheated by the steam indirectly heated by the saturated steam 25 in the second absorption liquid regeneration tower 18-2, it is discharged out of the system at about 120 ° C., and the flash drum 50. At this time, the heat is recovered by the flash drum 50, and the temperature of the second lean solution 15B is lowered to form the third lean solution 15C, thereby reducing the heat exchange capacity of the rich / lean solution heat exchanger 23. can do.
  • the temperature T 1 of the second lean solution 15B discharged from the second absorption liquid regeneration tower 18-2 is 120 ° C., for example, the second lean solution 15B is flushed with the flash drum 50,
  • the temperature T 2 of the third lean solution 15C after the flash is about 100 ° C.
  • the temperature T 3 of the rich solution 17 is 50 ° C.
  • heat exchange is performed when the temperature T 2 of the third lean solution 15C introduced into the rich / lean solution heat exchanger 23 is 100 ° C. or less.
  • the temperature T 4 of the rich solution 17 becomes 95 ° C.
  • the temperature T 5 after the heat exchange of the third lean solution 15C is reduced to 55 ° C.
  • the temperature T 6 discharged to the outside from the first absorption liquid regeneration tower 18-1 as water vapor is 82.5 ° C.
  • the temperature T 7 discharged to the outside from the second absorption liquid regeneration tower 18-2 is 85. ° C.
  • the temperature T 8 of the first lean solution 15A supplied from the first absorption liquid regeneration tower 18-1 to the second absorption liquid regeneration tower 18-2 is 95 ° C.
  • the inside of the absorption liquid regeneration tower 18 is 0.9 kg / cm 2 G.
  • the breakdown of the reboiler heat quantity of the first and second absorption liquid regeneration towers 18-1 and 18-2 is as follows: (a) Reaction heat quantity Q1 (404 kcal / kg CO 2 ), (b ) Loss heat Q2 (55 kcal / kg CO 2 ) taken out as a solution from the absorption liquid regeneration tower 18, (c) Water vapor discharged together with CO 2 from the first and second absorption liquid regeneration towers 18-1 and 18-2. become total sum of the heat loss quantity Q3 which brought out (162kcal / kgCO 2) Q R (621kcal / kgCO 2).
  • the rich / lean solution heat exchange is performed. Since the temperature T 1 of the lean solution 15 introduced into the vessel 23 is heat-exchanged at 120 ° C., the temperature T 4 of the rich solution 17 after heat exchange is 110 ° C. The temperature T 5 after the heat exchange of the lean solution 15 is lowered to 60 ° C.. The temperature T 6 for discharging to the outside as the steam is 92.5 ° C..
  • the breakdown of the reboiler heat amount is (a) reaction heat amount Q 1 (404 kcal / kg CO 2 ) for regenerating the absorption liquid, (b) loss heat amount Q 2 (110 kcal / kg CO 2 ) taken out as a solution from the absorption liquid regeneration tower 18. 2), the (c) the sum Q R of the absorbing solution regeneration tower 18 heat loss quantity brought out as water vapor discharged with the CO 2 from Q 3 (151kcal / kgCO 2) (665kcal / kgCO 2).
  • the reboiler heat amount of the first and second absorption liquid regeneration towers 18-1 and 18-2 of the CO 2 recovery system 10A according to the present invention shown in FIG. 2 is 621 kcal / kg CO 2
  • the reboiler heat amount of the absorption liquid regeneration tower 18 of the CO 2 recovery system 100 according to the prior art shown in FIG. 6 is 665 kcal / kg CO 2 , and it has been found that the reboiler heat amount can be significantly reduced.
  • the present invention by effectively recovering the heat of the lean solution, the total amount of heat at the absorption liquid regeneration tower side can be greatly reduced, and the running cost can be greatly reduced. It becomes.
  • the main purpose of the study was to raise the temperature of the rich solution 17 supplied into the absorption liquid regeneration tower 18 and to reduce the amount of reboiler heat in the tower.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a main part of the first absorption liquid regeneration tower and the second absorption liquid regeneration tower according to the second embodiment.
  • the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
  • the CO 2 recovery system 10B includes a first absorption liquid regeneration tower 18-1 to a second absorption liquid regeneration tower 18-2 in the CO 2 recovery system 10A shown in FIG.
  • the first lean solution 15A is provided at the intersection of the first lean solution supply line L 3 for supplying the lean solution 15A and the supply line L 6 for supplying the third lean solution 15C from the flash drum 50.
  • a lean lean solution heat exchanger 61 for exchanging heat with the third lean solution 15C.
  • the second lean solution 15B regenerated in the second absorption liquid regeneration tower 18-2 is introduced into the flash drum 50 and flashed, so that the third lean solution 15C is 100 ° C.
  • the heat is exchanged by the lean / lean solution heat exchanger 61, so that the temperature is further lowered and introduced into the rich / lean solution heat exchanger 23 to exchange heat with the rich solution 17.
  • the temperature T 8 of the first lean solution 15A is 95 ° C.
  • the temperature T 2 of the third lean solution 15C is 100 ° C.
  • the temperature T 9 of the first lean solution 15A is 97.5 ° C.
  • the temperature T 10 of the third lean solution 15C is lowered to 97.5 ° C..
  • the temperature T 3 of the rich solution 17 is 50 ° C.
  • the temperature T 10 introduced into the rich / lean solution heat exchanger 23 is heat-exchanged by the third lean solution 15C having 97.5 ° C.
  • the temperature T 4 of the rich solution 17 after replacement is 92.5 ° C.
  • the temperature T 5 after the heat exchange of the third lean solution 15C is reduced to 55 ° C.
  • the temperature T 6 discharged to the outside from the first absorption liquid regeneration tower 18-1 as water vapor is 80 ° C.
  • the temperature T 7 discharged to the outside from the second absorption liquid regeneration tower 18-2 is 85 ° C. is there.
  • the inside of the absorption liquid regeneration tower 18 is 0.9 kg / cm 2 G.
  • the breakdown of the reboiler heat quantity of the first and second absorption liquid regeneration towers 18-1 and 18-2 is as follows: (a) Reaction heat quantity Q1 (404 kcal / kg CO 2 ), (b ) Loss heat Q2 (55 kcal / kg CO 2 ) taken out as a solution from the absorption liquid regeneration tower 18, (c) Water vapor discharged together with CO 2 from the first and second absorption liquid regeneration towers 18-1 and 18-2. The sum Q R (601 kcal / kg CO 2 ) of the amount of heat loss Q 3 (142 kcal / kg CO 2 ) to be taken out.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a main part of the first absorption liquid regeneration tower and the second absorption liquid regeneration tower according to the third embodiment.
  • the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
  • the CO 2 recovery system 10C includes a semi-lean solution 55 in the middle portion of the first absorbent regenerator 18-1 in the vertical axis direction in the CO 2 recovery system 10A shown in FIG.
  • FIG. 4 A semi-lean / lean solution heat exchanger 62 that exchanges heat with the semi-lean solution 55 is included.
  • reference numerals 18A-1 and 18A-2 are filling sections, and 18D is a chimney tray.
  • the second lean solution 15B regenerated in the second absorbent regenerator 18-2 is introduced into the flash drum 50 and flushed, so that the lean solution 15 is at 100 ° C.
  • the semi-lean solution 55 is extracted from the extraction port A of the circulation line L 7.
  • the third lean solution 15 C and the semi-lean solution 55 exchange heat, and the semi-lean solution 55 has a temperature of After that, it is introduced from the port B into the first absorbing liquid regeneration tower 18-1. Thereby, the amount of water vapor in the first absorbent regenerator 18-1 can be reduced.
  • the temperature of the third lean solution 15C is lower than that of the first embodiment by the semi-lean / lean solution heat exchanger 62, and the temperature is lowered so that the third lean solution 15C is the rich / lean solution heat exchanger. 23 and exchanges heat with the rich solution 17.
  • the temperature T 1 of the second lean solution 18B discharged from the second absorption liquid regeneration tower 18-2 is 120 ° C.
  • the second lean solution 15B is flushed with the flash drum 50
  • the temperature T 2 of the third lean solution 15C after the flash is about 100 ° C.
  • the semi-lean solution 55 is extracted from the extraction port A of the circulation line L 7.
  • the third lean solution 15 C and the semi-lean solution 55 exchange heat, and the temperature T 11 is 85 ° C.
  • the temperature T 12 of the semi-lean solution 55 rises to 97.5 ° C., and is then introduced from the port B into the first absorbent regenerator 18-1. Thereby, the amount of water vapor in the first absorbent regenerator 18-1 can be reduced.
  • the third lean solution 15C is semi-lean-lean solution heat exchanger 62, the temperature is lowered than that of Example 1, the temperature T 13 is reduced to 87.5 ° C..
  • the temperature T 3 of the rich solution 17 is 50 ° C.
  • the temperature T 13 introduced into the rich / lean solution heat exchanger 23 is heat-exchanged by the third lean solution 15C having 87.5 ° C.
  • the temperature T 4 of the later rich solution 17 is 82.5 ° C.
  • the temperature T 5 after the heat exchange of the third lean solution 15C is reduced to 55 ° C.
  • the temperature T 6 discharged to the outside from the first absorption liquid regeneration tower 18-1 as water vapor is 77.5 ° C.
  • the temperature T 7 discharged to the outside from the second absorption liquid regeneration tower 18-2 is 87. .5 ° C.
  • the inside of the absorption liquid regeneration tower 18 is 0.9 kg / cm 2 G.
  • the breakdown of the reboiler heat quantity of the first and second absorption liquid regeneration towers 18-1 and 18-2 is as follows: (a) Reaction heat quantity Q1 (404 kcal / kg CO 2 ), (b ) Loss heat Q2 (55 kcal / kg CO 2 ) taken out as a solution from the absorption liquid regeneration tower 18, (c) Water vapor discharged together with CO 2 from the first and second absorption liquid regeneration towers 18-1 and 18-2. become total sum of the heat loss quantity Q3 which brought out (134kcal / kgCO 2) Q R (593kcal / kgCO 2).
  • the reboiler heat amount of the first and second absorption liquid regeneration towers 18-1 and 18-2 of the CO 2 recovery system 10C according to the present invention shown in FIG. 4 is 593 kcal / kg CO 2
  • the reboiler heat amount of the absorption liquid regeneration tower 18 of the CO 2 recovery system 100 according to the prior art shown in FIG. 6 is 665 kcal / kg CO 2 , and it has been found that the reboiler heat amount can be significantly reduced.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a main part of the first absorption liquid regeneration tower and the second absorption liquid regeneration tower according to the fourth embodiment.
  • the same members as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the CO 2 recovery system 10D is an integration of the CO 2 recovery system 10B shown in FIG. 3 and the CO 2 recovery system 10C shown in FIG.
  • the temperature T 1 of the second lean solution 15B discharged from the second absorption liquid regeneration tower 18-2 is 120 ° C., for example, the second lean solution 15B is flushed with the flash drum 50
  • the temperature T 2 of the third lean solution 15C after the flash is about 100 ° C.
  • the semi-lean solution 55 is extracted from the extraction port A of the circulation line L 7.
  • the third lean solution 15 C and the semi-lean solution 55 exchange heat, and the temperature T 11 is 85 ° C.
  • the temperature T 12 of the semi-lean solution 55 rises to 97.5 ° C., and is then introduced from the port B into the first absorbent regenerator 18-1. Thereby, the amount of water vapor in the first absorbent regenerator 18-1 can be reduced.
  • the third lean solution 15C is semi-lean-lean solution heat exchanger 62, the temperature is lowered than that of Example 1, the temperature T 13 is reduced to 87.5 ° C..
  • the temperature T 8 of the first lean solution 15A is 95 ° C.
  • the temperature T 13 of the third lean solution 15C is 87.5 ° C.
  • the temperature T 9 of the first lean solution 15A decreases to 90 ° C.
  • the temperature T 10 of the third lean solution 15C rises to 92.5 ° C..
  • the temperature T 3 of the rich solution 17 is 50 ° C.
  • the temperature T 10 introduced into the rich / lean solution heat exchanger 23 is heat-exchanged by the third lean solution 15C at 92.5 ° C.
  • the temperature T 4 of the rich solution 17 after replacement is 87.5 ° C.
  • the temperature T 5 after the heat exchange of the third lean solution 15C is reduced to 55 ° C.
  • the temperature T 6 discharged to the outside from the first absorption liquid regeneration tower 18-1 as water vapor is 80 ° C.
  • the temperature T 7 discharged to the outside from the second absorption liquid regeneration tower 18-2 is 85 ° C. is there.
  • the inside of the absorption liquid regeneration tower 18 is 0.9 kg / cm 2 G.
  • the breakdown of the reboiler heat quantity of the first and second absorption liquid regeneration towers 18-1 and 18-2 is as follows: (a) Reaction heat quantity Q1 (404 kcal / kg CO 2 ), (b ) Loss heat Q2 (55 kcal / kg CO 2 ) taken out as a solution from the absorption liquid regeneration tower 18, (c) Water vapor discharged together with CO 2 from the first and second absorption liquid regeneration towers 18-1 and 18-2. The sum Q R (601 kcal / kg CO 2 ) of the amount of heat loss Q 3 (142 kcal / kg CO 2 ) to be taken out.
  • the reboiler heat amount of the first and second absorption liquid regeneration towers 18-1 and 18-2 of the CO 2 recovery system 10D according to the present invention shown in FIG. 5 is 601 kcal / kg CO 2 .
  • the reboiler heat amount of the absorption liquid regeneration tower 18 of the CO 2 recovery system 100 according to the prior art shown in FIG. 6 is 665 kcal / kg CO 2 , and it has been found that the reboiler heat amount can be significantly reduced.
  • Table 1 shows the relationship between the above reboiler calorific values.
  • the thermal energy of the reboiler required for the regeneration of the absorbent is greatly reduced when the CO 2 recovery amount is increased to a processing amount of, for example, 1000 t or more per day. And energy saving of the entire system can be achieved.

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Abstract

　ボイラ１１やガスタービン等の産業設備から排出されたＣＯ2を含有する排ガス１２を冷却水１３によって冷却する冷却塔１４と、冷却されたＣＯ2を含有する排ガス１２とＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液１５とを接触させて前記排ガス１２からＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔１６と、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液（リッチ溶液）１７からＣＯ2を放出させてＣＯ2吸収液１５を再生する第１の吸収液再生塔１８－１及び第２の吸収液再生塔１８－２とを有し、第２の吸収液再生塔出口の第２のリーン溶液を減圧フラッシュさせ、そのフラッシュ蒸気を第１の吸収液再生塔に投入する。

Description

ＣＯ2回収システム
　本発明は、排ガス中に含まれるＣＯ2を除去する吸収液を用いたＣＯ2回収システムに関する。
　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。これに伴い尿素等の原料(化学用途)、原油増産、及び地球温暖化対策として、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ＣＯ2吸収液と接触させ、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。
　大量の燃焼排ガス中のＣＯ2を回収・貯蔵する実用的な方法として、例えばアミン水溶液等のＣＯ2吸収液と接触させる化学吸収法がある。前記のようなＣＯ2吸収液を用い、燃焼排ガスからＣＯ2を除去・回収する工程としては、ＣＯ2吸収塔において燃焼排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させる工程、ＣＯ2を吸収した吸収液を吸収液再生塔において加熱し、ＣＯ2を遊離させると共に吸収液を再生して再びＣＯ2吸収塔に循環して再使用するものが採用されている（特許文献１）。
　この従来の化学吸収法によるＣＯ2回収装置の運転は、吸収液再生塔において高温のスチーム等でアミン水溶液とＣＯ2とを分離させているが、このスチーム（エネルギー）の消費を最小化させる必要があった。そのため、これまで、二種類以上の異なるＣＯ2吸収液を混合して用いる方法（特許文献２、３）、ＣＯ2吸収液を送給するプロセスを改良する方法が検討されていた（特許文献４）。
特開平７－５１５３７号公報 特開２００１－２５６２７号公報 特開２００５－２５４２１２号公報 米国特許第６８００１２０号明細書
　しかしながら、上述のＣＯ2吸収液を用いて燃焼排ガスのようなＣＯ2を含有する排ガスからＣＯ2を吸収除去・回収するシステムにおいては、燃焼設備に付加して設置されるため、その操業費用もできるだけ低減させる必要がある。特に吸収液を再生する吸収液再生塔においては、多量の熱エネルギーを消費するので、スチームのエネルギーをより軽減し、可能な限り省エネルギー化が可能なプロセスとする必要がある。
　また、従来のＣＯ2回収システムが大型化し、ＣＯ2回収量が１日当たり例えば１０００ｔ以上の処理量となると、再生工程において要するリボイラの熱エネルギーも多量に消費することになるため、スチームのエネルギーをより軽減し、省エネルギー化を図る必要がある。
　本発明は、前記問題に鑑み、リボイラの熱エネルギーをより軽減し、省エネルギー化を図る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、冷却されたＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液とを接触させて前記排ガスからＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔と、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液からＣＯ2を放出させて吸収液を再生する第１の吸収液再生塔と、第１の吸収液再生塔から排出された第１のリーン溶液から残存するＣＯ2を放出させて吸収液を再生する第２の吸収液再生塔と、第２の吸収液再生塔から排出された第２のリーン溶液をフラッシュさせるフラッシュドラムとを有してなり、該フラッシュドラムで発生した蒸気を第１の吸収液再生塔に投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、第１のリーン溶液と前記フラッシュドラムでフラッシュさせた第３のリーン溶液とを熱交換するリーン・リーン溶液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３の発明は、第１の発明において、第１の吸収液再生塔の塔内部の鉛直軸方向の中間部分で、セミリーン溶液を抜き出すポートと、セミリーン溶液が抜き出され、抜き出しポートより底部側の戻し入れポートに戻しいれる循環ラインと、循環ラインに介装され、フラッシュドラムでフラッシュさせた第３のリーン溶液とセミリーン溶液とが熱交換するセミリーン・リーン溶液熱交換器と、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１の発明において、第１のリーン溶液と、フラッシュドラムでフラッシュさせた第３のリーン溶液とが熱交換するリーン・リーン溶液熱交換器と、第１の吸収液再生塔の塔内部の鉛直軸方向の中間部分で、セミリーン溶液を抜き出すポートと、セミリーン溶液が抜き出され、抜き出しポートより底部側の戻し入れポートに戻しいれる循環ラインと、循環ラインに介装され、前記第３のリーン溶液とセミリーン溶液とが熱交換するセミリーン・リーン溶液熱交換器と、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乃至４のいずれか一つの発明において、ＣＯ2を含有する排ガスを冷却水によって冷却する冷却塔を有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、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液（リッチ溶液）からＣＯ2を放出させて吸収液を再生する第１の吸収液再生塔及び第２の吸収液再生塔とを有し、第２の吸収液再生塔出口の第２のリーン溶液を減圧フラッシュさせ、そのフラッシュ蒸気を第１の吸収液再生塔に投入することで、リボイラの熱エネルギーをより軽減し、省エネルギー化を図ることができる。
図１は、実施例１に係るＣＯ2回収システムの概略図である。 図２は、実施例１に係る第１の吸収液再生塔及び第２の吸収液再生塔の要部を示す図である。 図３は、実施例２に係る第１の吸収液再生塔及び第２の吸収液再生塔の要部を示す図である。 図４は、実施例３に係る第１の吸収液再生塔及び第２の吸収液再生塔の要部を示す図である。 図５は、実施例４に係る第１の吸収液再生塔及び第２の吸収液再生塔の要部を示す図である。 図６は、従来技術に係るＣＯ2回収システムの概略図である。
　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、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は、ＣＯ2回収システムの概略図である。
　図１に示すように、ＣＯ2回収システム１０は、例えばボイラ１１やガスタービン等の産業設備から排出されたＣＯ2を含有する排ガス１２を冷却水１３によって冷却する冷却塔１４と、冷却されたＣＯ2を含有する排ガス１２とＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液１５とを接触させて前記排ガス１２からＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔１６と、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液（リッチ溶液）１７からＣＯ2を放出させて第１のリーン吸収液（第１のリーン溶液）１５Ａを再生する第１の吸収液再生塔１８－１及び第２のリーン吸収液（第２のリーン溶液）１５Ｂを再生する第２の吸収液再生塔１８－２とを有する。
　このシステムでは、第１の吸収液再生塔１８－１でＣＯ2を除去した第１のリーン溶液１５Ａは、第２の吸収液再生塔１８－２に送られ、ここで、再度ＣＯ2を除去して第２のリーン溶液１５Ｂとし、その後、フラッシュドラム５０で減圧フラッシュさせることで、気体側の水蒸気５２を第１の吸収液再生塔１８－１の熱源として利用し、フラッシュドラム５０でフラッシュさせた液体側は、第３のリーン吸収液（第３のリーン溶液）１５Ｃとし、その後冷却されて、ＣＯ2吸収塔１６側に送られ再度排ガス１２中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液１５として利用する。
　このＣＯ2回収システム１０を用いたＣＯ2回収方法では、まずＣＯ2を含有する排ガス１２は、排ガス送風機２０により昇圧された後、冷却塔１４に送られ、ここで冷却水１３により冷却され、ＣＯ2吸収塔１６に送られる。
　ＣＯ2吸収塔１６は、塔内部に充填部１６Ａ、１６Ｂが設けられ、塔下部に配設される充填部１６Ａで排ガス１２とＣＯ2吸収液１５との対向接触効率を向上させている。塔上部に配設される充填部１６Ｂでは、排ガス１２と冷却水１９との対向接触効率を向上させている。
　前記ＣＯ2吸収塔１６において、排ガス１２は例えばアミン系のＣＯ2吸収液１５と交向流接触し、排ガス１２中のＣＯ2は、化学反応（Ｒ－ＮＨ2＋Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2→Ｒ－ＮＨ3ＨＣＯ3）によりＣＯ2吸収液１５に吸収され、ＣＯ2が除去された浄化排ガス２１は系外に放出される。ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液１７は「リッチ溶液」とも呼称される。このリッチ溶液１７は、リッチソルベントポンプ２２により昇圧され、リッチ・リーン溶液熱交換器２３において、再生された第３のリーン吸収液１５Ｃとの熱交換により加熱され、その後、第１の吸収液再生塔１８－１に供給される。
　リッチ溶液１７は、ＣＯ2吸収塔１６からリッチ溶液供給ラインＬ1により第１の吸収液再生塔１８－１に供給されている。また、第３のリーン溶液１５Ｃは、第２の吸収液再生塔１８－２からフラッシュドラム５０でフラッシュさせた後のリーン溶液供給ラインＬ2によりリーン溶液ポンプ５３を介してＣＯ2吸収塔１６に供給されている。リッチ・リーン溶液熱交換器２３は両者の交差点に設けられている。
　なお、フラッシュドラム５０でフラッシュさせた第３のリーン溶液１５Ｃは、リーンソルベントクーラ３１により冷却され、ＣＯ2吸収液１５としてＣＯ2吸収塔１６内に導入されている。
　図２は、第１の吸収液再生塔１８－１及び第２の吸収液再生塔１８－２の要部を示す図である。
　リッチ・リーン溶液熱交換器２３により熱交換されたリッチ溶液１７は、第１の吸収液再生塔１８－１の上部から塔内部に導入され、第１の吸収液再生塔１８－１内を流下する際に、水蒸気５２による吸熱反応を生じて、大部分のＣＯ2を放出し、再生される。第１の吸収液再生塔１８－１内で一部または大部分のＣＯ2を放出した吸収液は「セミリーン溶液」と呼称される。このセミリーン溶液は、第１の吸収液再生塔１８－１の下部に至る頃には、大部分のＣＯ2が除去された第１のリーン溶液１５Ａとなる。
　ついで、第１のリーン吸収液１５Ａは、第２の吸収液再生塔１８－２に導入され、第２の吸収液再生塔１８－２内を流下する際に、水蒸気による吸熱反応を生じて、残存するほとんどのＣＯ2を放出し、再生される。ＣＯ2が除去されることにより再生されたこの第２のリーン溶液１５Ｂは再生過熱器２４で飽和水蒸気２５により間接的に過熱され、塔内に水蒸気を供給している。
　また、第１及び第２の吸収液再生塔１８－１、１８－２においては、共に各々の塔頂部からは塔内においてリッチ溶液１７及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２６が導出され、コンデンサ２７により水蒸気が凝縮され、分離ドラム２８にて水２６ｂが分離され、ＣＯ2ガス２６ａが系外に放出されて回収される。分離ドラム２８にて分離された水２６ｂは凝縮水循環ポンプ２９にて吸収液再生塔１８の上部に供給される。
　また、第２の吸収液再生塔１８－２で再生された第２のリーン溶液１５Ｂは、フラッシュドラム５０に導入され、フラッシュすることで、リーン溶液１５は１００℃となり、リッチ・リーン溶液熱交換器２３に導入される第３のリーン溶液１５Ｃの温度は１００℃以下となり、５０℃でリッチ・リーン溶液熱交換器２３に導入され、熱交換された後のリッチ溶液１７の温度は９５℃となる。図２中、符号５１は減圧弁である。
　フラッシュドラム５０でフラッシュさせた第３のリーン溶液１５Ｃは、前記リッチ・リーン溶液熱交換器２３にて前記リッチ溶液１７により冷却され、つづいてリーンソルベントポンプ３０にて昇圧され、さらにリーンソルベントクーラ３１にて冷却された後、再びＣＯ2吸収塔１６に供給され、ＣＯ2吸収液１５として再利用される。
　なお、図１中、符号１１ａはボイラ１１やガスタービン等の産業設備の煙道であり、１１ｂは煙突、１８Ａ、１８Ｂは充填部、１８Ｃはミストエリミネータである。前記ＣＯ2回収システムは、既設の排ガス１２源からＣＯ2を回収するために後付で設けられる場合と、新設排ガス１２源に同時付設される場合とがある。煙突１１ｂには開閉可能な扉を設置し、ＣＯ2回収システムの運転時は閉止する。また排ガス１２源は稼動しているが、ＣＯ2回収システムの運転を停止した際は開放するように設定する。
　本実施例では、第１及び第２の吸収液再生塔１８－１、１８－２を有すると共に、第２の吸収液再生塔１８－２から排出された第２のリーン溶液１５Ｂの熱を回収するリーン溶液降温手段としてフラッシュドラム５０を設けており、第２のリーン溶液１５Ｂの熱を有効利用するようにしている。
　第１のリーン溶液１５Ａは、第１の吸収液再生塔１８－１から第１のリーン溶液供給ラインＬ3により第２の吸収液再生塔１８－２に供給されている。また、第２のリーン溶液１５Ｂは第２の吸収液再生塔１８－２から第２のリーン溶液供給ラインＬ4によりフラッシュドラム５０に供給されている。
　フラッシュドラム５０からフラッシュされた水蒸気５２は、フラッシュドラム５０から伸びる水蒸気供給ラインＬ5により第１の吸収液再生塔１８－１に供給されている。
　一方の減圧された第３のリーン溶液１５Ｃは、フラッシュドラム５０から伸びるリーン溶液供給ラインＬ2によりＣＯ2吸収塔１６に供給されている。
　すなわち、第２のリーン溶液１５Ｂは第２の吸収液再生塔１８－２で飽和水蒸気２５により間接的に加熱された水蒸気により過熱されているので、１２０℃程度で系外に排出され、フラッシュドラム５０に導入される。
　この際、フラッシュドラム５０によりその熱を回収し、第２のリーン溶液１５Ｂの温度を降下させ、第３のリーン溶液１５Ｃとすることで、リッチ・リーン溶液熱交換器２３の熱交換容量を小さくすることができる。
　ここで、第２の吸収液再生塔１８－２から排出される第２のリーン溶液１５Ｂの温度Ｔ1が例えば１２０℃の場合、フラッシュドラム５０で第２のリーン溶液１５Ｂをフラッシュすることで、フラッシュの後の第３のリーン溶液１５Ｃの温度Ｔ2は１００℃程度となる。
　例えばリッチ溶液１７の温度Ｔ3が５０℃の場合、リッチ・リーン溶液熱交換器２３に導入される第３のリーン溶液１５Ｃの温度Ｔ2が１００℃以下で熱交換されるので、熱交換後のリッチ溶液１７の温度Ｔ4は９５℃となる。また、第３のリーン溶液１５Ｃの熱交換後の温度Ｔ5は５５℃に低下する。なお、水蒸気として第１の吸収液再生塔１８－１から外部に排出する温度Ｔ6は８２．５℃であり、第２の吸収液再生塔１８－２から外部に排出する温度Ｔ7は８５℃である。なお、第１の吸収液再生塔１８－１から第２の吸収液再生塔１８－２に供給される第１のリーン溶液１５Ａの温度Ｔ8は９５℃である。
　ここで、吸収液再生塔１８の塔内は０．９ｋｇ／ｃｍ2Ｇである。
　よって、第１の吸収液再生塔１８－１に導入されるリッチ溶液１７の温度が従来よりも低いので、第１の吸収液再生塔１８－１でのリボイラ熱量の低下を図ることができる。
　ここで、第１及び第２の吸収液再生塔１８－１、１８－２のリボイラ熱量の内訳は、(ａ)リッチ溶液１７を再生するための反応熱量Ｑ１（４０４ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）、（ｂ）吸収液再生塔１８から溶液として持ち出される損失熱量Ｑ２（５５ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）、（ｃ）第１及び第２の吸収液再生塔１８－１、１８－２からＣＯ2と共に排出される水蒸気として持ち出される損失熱量Ｑ３（１６２ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）の総和ＱR（６２１ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）となる。
　これに対し、図６に示す従来技術のＣＯ2回収システム１００のように、リーン溶液１５の熱を回収しない場合、例えばリッチ溶液１７の温度Ｔ3が５０℃の場合、リッチ・リーン溶液熱交換器２３に導入されるリーン溶液１５の温度Ｔ1が１２０℃で熱交換されるので、熱交換後のリッチ溶液１７の温度Ｔ4は１１０℃となる。なお、リーン溶液１５の熱交換後の温度Ｔ5は６０℃に低下する。なお、水蒸気として外部に排出する温度Ｔ6は９２．５℃である。
　よって、リボイラ熱量の内訳は、(ａ)吸収液を再生するための反応熱量Ｑ1（４０４ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）、（ｂ）吸収液再生塔１８から溶液として持ち出される損失熱量Ｑ2（１１０ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）、（ｃ）吸収液再生塔１８からＣＯ2と共に排出される水蒸気として持ち出される損失熱量Ｑ3（１５１ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）の総和ＱR（６６５ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）となる。
　このように、図２に示す本発明に係るＣＯ2回収システム１０Ａの第１及び第２の吸収液再生塔１８－１、１８－２のリボイラ熱量は、６２１ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2であるのに対し、図６に示す従来技術に係るＣＯ2回収システム１００の吸収液再生塔１８のリボイラ熱量は、６６５ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2であり、大幅なリボイラ熱量の低減を図ることができることが判明した。
　以上説明したように、本発明によれば、リーン溶液の熱を有効的に回収することで、吸収液再生塔側における熱量の総和を大幅に低減することができると共に、ランニングコストの大幅な低減となる。
　なお従来技術における提案では、吸収液再生塔１８の塔内に供給するリッチ溶液１７の温度を上昇させて、塔内でのリボイラ熱量を下げることを主眼として検討していたが、本発明のように、塔内のみならず、（ｂ）吸収液再生塔１８から溶液（リーン溶液）として持ち出される損失熱量Ｑ2と、（ｃ）吸収液再生塔１８からＣＯ2と共に排出される水蒸気として持ち出される損失熱量Ｑ3とを考慮して全体として低減することとしたので、リーン溶液１５の熱を回収することで、システム全体のエネルギー効率の向上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３は、実施例２に係る第１の吸収液再生塔及び第２の吸収液再生塔の要部を示す図である。実施例１と同一部材については同一符号を付してその説明は省略する。
　図３に示すように、ＣＯ2回収システム１０Ｂは、図２に示すＣＯ2回収システム１０Ａにおいて、第１の吸収液再生塔１８－１から第２の吸収液再生塔１８－２に第１のリーン溶液１５Ａを供給する第１のリーン溶液供給ラインＬ3と、フラッシュドラム５０からの第３のリーン溶液１５Ｃを供給する供給ラインＬ6との交差部に介装され、第１のリーン溶液１５Ａと第３のリーン溶液１５Ｃとを熱交換するリーン・リーン溶液熱交換器６１を有する。
　ここで、第２の吸収液再生塔１８－２で再生された第２のリーン溶液１５Ｂは、フラッシュドラム５０に導入され、フラッシュすることで、第３のリーン溶液１５Ｃは１００℃となっているが、リーン・リーン溶液熱交換器６１により熱交換されることで、さらに温度が低下され、リッチ・リーン溶液熱交換器２３に導入され、リッチ溶液１７と熱交換する。
　例えば第１のリーン溶液１５Ａの温度Ｔ8が９５℃の場合、第３のリーン溶液１５Ｃの温度Ｔ2が１００℃であるので、第１のリーン溶液１５Ａの温度Ｔ9が９７．５℃に上昇する。これに対し、第３のリーン溶液１５Ｃの温度Ｔ10が９７．５℃に低下する。
　そして、リッチ溶液１７の温度Ｔ3が５０℃の場合、リッチ・リーン溶液熱交換器２３に導入される温度Ｔ10が９７．５℃の第３のリーン溶液１５Ｃにより熱交換されるので、熱交換後のリッチ溶液１７の温度Ｔ4は９２．５℃となる。また、第３のリーン溶液１５Ｃの熱交換後の温度Ｔ5は５５℃に低下する。なお、水蒸気として第１の吸収液再生塔１８－１から外部に排出する温度Ｔ6は８０℃であり、第２の吸収液再生塔１８－２から外部に排出する温度Ｔ7は８５℃である。
　ここで、吸収液再生塔１８の塔内は０．９ｋｇ／ｃｍ2Ｇである。
　よって、第１の吸収液再生塔１８－１に導入されるリッチ溶液１７の温度が従来よりも低いので、第１の吸収液再生塔１８－１でのリボイラ熱量の低下を図ることができる。
　ここで、第１及び第２の吸収液再生塔１８－１、１８－２のリボイラ熱量の内訳は、(ａ)リッチ溶液１７を再生するための反応熱量Ｑ１（４０４ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）、（ｂ）吸収液再生塔１８から溶液として持ち出される損失熱量Ｑ２（５５ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）、（ｃ）第１及び第２の吸収液再生塔１８－１、１８－２からＣＯ2と共に排出される水蒸気として持ち出される損失熱量Ｑ３（１４２ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）の総和ＱR（６０１ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）となる。
　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４は、実施例３に係る第１の吸収液再生塔及び第２の吸収液再生塔の要部を示す図である。実施例１と同一部材については同一符号を付してその説明は省略する。
　図４に示すように、ＣＯ2回収システム１０Ｃは、図２に示すＣＯ2回収システム１０Ａにおいて、第１の吸収液再生塔１８－１の塔内部の鉛直軸方向の中間部分で、セミリーン溶液５５を抜き出すポートＡと、セミリーン溶液５５が抜き出され、抜き出しポートＡより底部側の戻し入れポートＢに戻し入れる循環ラインＬ7と、循環ラインＬ7に介装され、第３のリーン溶液１５Ｃとセミリーン溶液５５とが熱交換するセミリーン・リーン溶液熱交換器６２とを有する。図４中、符号１８Ａ－１、１８Ａ－２は充填部、１８Ｄはチムニートレイである。
　ここで、第２の吸収液再生塔１８－２で再生された第２のリーン溶液１５Ｂは、フラッシュドラム５０に導入され、フラッシュすることで、リーン溶液１５は１００℃となっている。
　セミリーン溶液５５は、循環ラインＬ7の抜き出しポートＡより抜き出され、セミリーン・リーン溶液熱交換器６２において、第３のリーン溶液１５Ｃとセミリーン溶液５５とが熱交換し、セミリーン溶液５５は温度が上昇し、その後、ポートＢより第１の吸収液再生塔１８－１内に導入される。これにより、第１の吸収液再生塔１８－１内の水蒸気量を低減することができる。
　これに対し、第３のリーン溶液１５Ｃはセミリーン・リーン溶液熱交換器６２により、温度が実施例１よりも低下し、温度が低下して第３のリーン溶液１５Ｃはリッチ・リーン溶液熱交換器２３に導入され、リッチ溶液１７と熱交換する。
　ここで、第２の吸収液再生塔１８－２から排出される第２のリーン溶液１８Ｂの温度Ｔ1が例えば１２０℃の場合、フラッシュドラム５０で第２のリーン溶液１５Ｂをフラッシュすることで、フラッシュの後の第３のリーン溶液１５Ｃの温度Ｔ2は１００℃程度となる。
　セミリーン溶液５５は、循環ラインＬ7の抜き出しポートＡより抜き出され、セミリーン・リーン溶液熱交換器６２において、第３のリーン溶液１５Ｃとセミリーン溶液５５とが熱交換し、温度Ｔ11が８５℃のセミリーン溶液５５の温度Ｔ12が９７．５℃まで上昇し、その後、ポートＢより第１の吸収液再生塔１８－１内に導入される。これにより、第１の吸収液再生塔１８－１内の水蒸気量を低減することができる。
　これに対し、第３のリーン溶液１５Ｃはセミリーン・リーン溶液熱交換器６２により、温度が実施例１よりも低下し、温度Ｔ13が８７．５℃まで低下する。
　例えばリッチ溶液１７の温度Ｔ3が５０℃の場合、リッチ・リーン溶液熱交換器２３に導入される温度Ｔ13が８７．５℃の第３のリーン溶液１５Ｃにより熱交換されるので、熱交換後のリッチ溶液１７の温度Ｔ4は８２．５℃となる。また、第３のリーン溶液１５Ｃの熱交換後の温度Ｔ5は５５℃に低下する。なお、水蒸気として第１の吸収液再生塔１８－１から外部に排出する温度Ｔ6は７７．５℃であり、第２の吸収液再生塔１８－２から外部に排出する温度Ｔ7は８７．５℃である。
　ここで、吸収液再生塔１８の塔内は０．９ｋｇ／ｃｍ2Ｇである。
　よって、第１の吸収液再生塔１８－１に導入されるリッチ溶液１７の温度が従来よりも低いので、第１の吸収液再生塔１８－１でのリボイラ熱量の低下を図ることができる。
　ここで、第１及び第２の吸収液再生塔１８－１、１８－２のリボイラ熱量の内訳は、(ａ)リッチ溶液１７を再生するための反応熱量Ｑ１（４０４ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）、（ｂ）吸収液再生塔１８から溶液として持ち出される損失熱量Ｑ２（５５ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）、（ｃ）第１及び第２の吸収液再生塔１８－１、１８－２からＣＯ2と共に排出される水蒸気として持ち出される損失熱量Ｑ３（１３４ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）の総和ＱR（５９３ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）となる。
　このように、図４に示す本発明に係るＣＯ2回収システム１０Ｃの第１及び第２の吸収液再生塔１８－１、１８－２のリボイラ熱量は、５９３ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2であるのに対し、図６に示す従来技術に係るＣＯ2回収システム１００の吸収液再生塔１８のリボイラ熱量は、６６５ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2であり、大幅なリボイラ熱量の低減を図ることができることが判明した。
　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５は、実施例４に係る第１の吸収液再生塔及び第２の吸収液再生塔の要部を示す図である。実施例１乃至３と同一部材については同一符号を付してその説明は省略する。
　図５に示すように、ＣＯ2回収システム１０Ｄは、図３に示すＣＯ2回収システム１０Ｂと図４に示すＣＯ2回収システム１０Ｃとを統合したものであり、第１のリーン溶液１５Ａと第３のリーン溶液１５Ｃとが熱交換するリーン・リーン溶液熱交換器６１と、第３のリーン溶液１５Ｃとセミリーン溶液５５とが熱交換するセミリーン・リーン溶液熱交換器６２と、を有する。
　ここで、第２の吸収液再生塔１８－２から排出される第２のリーン溶液１５Ｂの温度Ｔ1が例えば１２０℃の場合、フラッシュドラム５０で第２のリーン溶液１５Ｂをフラッシュすることで、フラッシュの後の第３のリーン溶液１５Ｃの温度Ｔ2は１００℃程度となる。
　セミリーン溶液５５は、循環ラインＬ7の抜き出しポートＡより抜き出され、セミリーン・リーン溶液熱交換器６２において、第３のリーン溶液１５Ｃとセミリーン溶液５５とが熱交換し、温度Ｔ11が８５℃のセミリーン溶液５５の温度Ｔ12が９７．５℃まで上昇し、その後、ポートＢより第１の吸収液再生塔１８－１内に導入される。これにより、第１の吸収液再生塔１８－１内の水蒸気量を低減することができる。
　これに対し、第３のリーン溶液１５Ｃはセミリーン・リーン溶液熱交換器６２により、温度が実施例１よりも低下し、温度Ｔ13が８７．５℃まで低下する。
　第１のリーン溶液１５Ａの温度Ｔ8が９５℃の場合、第３のリーン溶液１５Ｃの温度Ｔ13が８７．５℃であるので、第１のリーン溶液１５Ａの温度Ｔ9が９０℃に低下する。これに対し、第３のリーン溶液１５Ｃの温度Ｔ10が９２．５℃に上昇する。
　そして、リッチ溶液１７の温度Ｔ3が５０℃の場合、リッチ・リーン溶液熱交換器２３に導入される温度Ｔ10が９２．５℃の第３のリーン溶液１５Ｃにより熱交換されるので、熱交換後のリッチ溶液１７の温度Ｔ4は８７．５℃となる。また、第３のリーン溶液１５Ｃの熱交換後の温度Ｔ5は５５℃に低下する。なお、水蒸気として第１の吸収液再生塔１８－１から外部に排出する温度Ｔ6は８０℃であり、第２の吸収液再生塔１８－２から外部に排出する温度Ｔ7は８５℃である。
　ここで、吸収液再生塔１８の塔内は０．９ｋｇ／ｃｍ2Ｇである。
　よって、第１の吸収液再生塔１８－１に導入されるリッチ溶液１７の温度が従来よりも低いので、第１の吸収液再生塔１８－１でのリボイラ熱量の低下を図ることができる。
　ここで、第１及び第２の吸収液再生塔１８－１、１８－２のリボイラ熱量の内訳は、(ａ)リッチ溶液１７を再生するための反応熱量Ｑ１（４０４ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）、（ｂ）吸収液再生塔１８から溶液として持ち出される損失熱量Ｑ２（５５ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）、（ｃ）第１及び第２の吸収液再生塔１８－１、１８－２からＣＯ2と共に排出される水蒸気として持ち出される損失熱量Ｑ３（１４２ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）の総和ＱR（６０１ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）となる。
　このように、図５に示す本発明に係るＣＯ2回収システム１０Ｄの第１及び第２の吸収液再生塔１８－１、１８－２のリボイラ熱量は、６０１ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2であるのに対し、図６に示す従来技術に係るＣＯ2回収システム１００の吸収液再生塔１８のリボイラ熱量は、６６５ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2であり、大幅なリボイラ熱量の低減を図ることができることが判明した。
　以上のリボイラ熱量の関係を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、実施例３のシステムが一番エネルギー効率が良好であることが判明した。
　以上より、本発明のＣＯ2回収システムによれば、ＣＯ2回収量が１日当たり例えば１０００ｔ以上の処理量となる大型化した場合における吸収液再生に要するリボイラの熱エネルギーの大幅な軽減を図ることができ、システム全体の省エネルギー化を図ることができる。
　１０、１０Ａ～１０Ｄ　ＣＯ2回収システム
　１１　ボイラ
　１２　排ガス
　１５　ＣＯ2吸収液（リーン溶液）
　１５Ａ　第１のリーン吸収液（第１のリーン溶液）
　１５Ｂ　第２のリーン吸収液（第２のリーン溶液）
　１５Ｃ　第３のリーン吸収液（第３のリーン溶液）
　１６　ＣＯ2吸収塔
　１７　リッチ溶液
　１８－１　第１の吸収液再生塔
　１８－２　第２の吸収液再生塔

Claims (5)

  1. 　冷却されたＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液とを接触させて前記排ガスからＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔と、
    　ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液からＣＯ2を放出させて吸収液を再生する第１の吸収液再生塔と、
    　第１の吸収液再生塔から排出された第１のリーン溶液から残存するＣＯ2を放出させて吸収液を再生する第２の吸収液再生塔と、
    　第２の吸収液再生塔から排出された第２のリーン溶液をフラッシュさせるフラッシュドラムとを有してなり、
    　該フラッシュドラムで発生した蒸気を第１の吸収液再生塔に投入することを特徴とするＣＯ2回収システム。
  2. 　請求項１において、
    　第１のリーン溶液と前記フラッシュドラムでフラッシュさせた第３のリーン溶液とを熱交換するリーン・リーン溶液熱交換器を有することを特徴とするＣＯ2回収システム。
  3. 　請求項１において、
    　第１の吸収液再生塔の塔内部の鉛直軸方向の中間部分で、セミリーン溶液を抜き出すポートと、
    　セミリーン溶液が抜き出され、抜き出しポートより底部側の戻し入れポートに戻しいれる循環ラインと、
    　循環ラインに介装され、フラッシュドラムでフラッシュさせた第３のリーン溶液とセミリーン溶液とが熱交換するセミリーン・リーン溶液熱交換器と、を有することを特徴とするＣＯ2回収システム。
  4. 　請求項１において、
    　第１のリーン溶液と、フラッシュドラムでフラッシュさせた第３のリーン溶液とを熱交換するリーン・リーン溶液熱交換器と、
    　第１の吸収液再生塔の塔内部の鉛直軸方向の中間部分で、セミリーン溶液を抜き出すポートと、
    　セミリーン溶液が抜き出され、抜き出しポートより底部側の戻し入れポートに戻しいれる循環ラインと、
    　循環ラインに介装され、前記第３のリーン溶液とセミリーン溶液とを熱交換するセミリーン・リーン溶液熱交換器と、を有することを特徴とするＣＯ2回収システム。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
    　ＣＯ2を含有する排ガスを冷却水によって冷却する冷却塔を有することを特徴とするＣＯ2回収システム。
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