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WO2012073552A1 - Ｃｏ2回収システム - Google Patents

Ｃｏ2回収システム Download PDF

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WO2012073552A1
WO2012073552A1 PCT/JP2011/067157 JP2011067157W WO2012073552A1 WO 2012073552 A1 WO2012073552 A1 WO 2012073552A1 JP 2011067157 W JP2011067157 W JP 2011067157W WO 2012073552 A1 WO2012073552 A1 WO 2012073552A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solution
lean solution
recovery system
heat
absorption liquid
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/067157
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
飯嶋　正樹
靖幸 八木
一彦 貝原
Original Assignee
三菱重工業株式会社
関西電力株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工業株式会社, 関西電力株式会社 filed Critical 三菱重工業株式会社
Priority to CA2814470A priority Critical patent/CA2814470C/en
Priority to US13/879,304 priority patent/US20130206010A1/en
Priority to EP11844393.6A priority patent/EP2659948A4/en
Priority to AU2011338126A priority patent/AU2011338126B8/en
Publication of WO2012073552A1 publication Critical patent/WO2012073552A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—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
    • 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
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—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
    • 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
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1475—Removing carbon dioxide
    • 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 lean solution cooled to recover the absorbent regenerator to regenerate the absorbing solution to release CO 2 from the CO 2 absorbent having absorbed CO 2, the heat of the lean solution discharged from the absorbing solution regeneration tower And a CO 2 recovery system.
  • the lean solution temperature lowering means includes a flash drum for flushing the lean solution, and a flash steam compressor for supplying the flushed water vapor to the absorption liquid regeneration tower under pressure. in the CO 2 recovery system, comprising.
  • a third invention is the CO 2 recovery system according to the first invention, wherein the lean solution temperature lowering means comprises a boiler feed water heat exchanger used for heating boiler feed water.
  • the thermal energy of the reboiler can be further reduced to save energy.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a CO 2 recovery system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a CO 2 recovery system according to the second embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a CO 2 recovery system according to the third embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a CO 2 recovery system according to the prior art.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a CO 2 recovery system according to the first embodiment.
  • a CO 2 recovery system 10 is cooled by an exhaust gas cooling device 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 was, CO 2 absorbent having absorbed CO 2 ( A rich solution) 17 and an absorption liquid regeneration tower 18 for regenerating the absorption liquid 15 by releasing CO 2 .
  • the regenerated absorbent (lean solution) 15 from which CO 2 has been removed by the absorbent regenerator 18 is reused as the CO 2 absorbent 15.
  • the exhaust gas 12 containing CO 2 is first pressurized by the exhaust gas blower 20 and then sent to the exhaust gas cooling device 14 where it is cooled by the cooling water 13. , And 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 absorbing liquid 17 that has absorbed CO 2 is also referred to as a “rich solution”.
  • the rich solution 17 is pressurized by the rich solution pump 22, and in the rich / lean solution heat exchanger 23, the absorption solution (lean solution) 15 regenerated by removing CO 2 in the absorption solution regeneration tower 18. It is heated by heat exchange and then supplied to the absorption liquid regeneration tower 18.
  • the heat-exchanged rich solution 17 is introduced into the absorption liquid regeneration tower 18 from the upper part of the absorption liquid regeneration tower 18, and generates an endothermic reaction due to water vapor when flowing down in the absorption liquid regeneration tower 18. releasing of CO 2, it is reproduced.
  • the absorbing solution from which a part or most of CO 2 has been released in the absorbing solution regeneration tower 18 is referred to as a “semi-lean solution”.
  • This semi-lean solution becomes an absorbent from which almost all of the CO 2 has been removed by the time it reaches the lower part of the absorbent regeneration tower 18.
  • the absorbing solution regenerated by removing almost all of the CO 2 is called a “lean solution”.
  • the lean solution 15 is indirectly heated by the saturated steam 25 in the regeneration superheater 24.
  • CO 2 gas 26 accompanied by water vapor released from the rich solution 17 and the semi-lean solution is led out from the top of the absorption liquid regeneration tower 18, and the water vapor is condensed by the condenser 27.
  • the water 26b is separated, and the CO 2 gas 26a is discharged out of the system and recovered.
  • 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 regenerated absorption liquid (lean solution) 15 is cooled by the rich solution 17 in the rich / lean solution heat exchanger 23, subsequently pressurized by the lean solvent pump 30, and further cooled by the lean solvent cooler 31. Then, it is supplied again to the CO 2 absorption tower 16 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
  • 32 is water vapor condensed water.
  • 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 in operation. 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.
  • a lean solution temperature lowering means 50 for recovering the heat of the lean solution 15 discharged from the absorption liquid regeneration tower 18 is provided, so that the heat of the lean solution 15 is effectively used. That is, since the lean solution 15 is superheated by the steam 15a indirectly heated by the saturated steam 25 in the absorption liquid regeneration tower 18, it is discharged out of the system at about 120 ° C. and is supplied to the rich / lean solution heat exchanger 23. be introduced. At this time, the heat is recovered by the lean solution temperature lowering means 50 and the temperature of the lean solution 15 is lowered, so that the heat exchange capacity of the rich / lean solution heat exchanger 23 can be reduced. This is because when the temperature of the rich solution 17 is 50 ° C.
  • the temperature of the lean solution 15 for heat exchange is as high as 120 ° C.
  • the rich solution 17 after the heat exchange is performed. Since the temperature of 110 is 110 ° C., the temperature difference is 60 ° C.
  • the temperature of the lean solution 15 introduced into the rich / lean solution heat exchanger 23 becomes 100 ° C. or less, and the temperature of the rich solution 17 after heat exchange is 95 ° C. It becomes. Therefore, since the rise of the rich solution 17 is reduced by 15 ° C., the heat exchange capacity of the rich / lean solution heat exchanger 23 is reduced accordingly.
  • the temperature of the rich solution 17 introduced into the absorption liquid regeneration tower 18 is lowered, so that the amount of reboiler heat for removing almost all CO 2 from the rich solution 17 can be greatly reduced.
  • the amount of reboiler heat refers to the heat capacity necessary for regenerating the absorbent in the absorbent regenerator 18.
  • the breakdown is as follows: (a) heat of reaction Q 1 for regenerating the absorption liquid, (b) heat loss Q 2 taken out as a solution from the absorption liquid regeneration tower 18, (c) exhausted together with CO 2 from the absorption liquid regeneration tower 18.
  • the sum Q R of the loss of heat Q 3 taken out as steam.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a CO 2 recovery system according to the second embodiment.
  • a flash drum 51 that flushes the lean solution 15 and the flushed water vapor are supplied into the absorption liquid regeneration tower 18 with pressure.
  • a flash steam compressor 52 a flash steam compressor
  • the lean solution 15 By flushing the lean solution 15 with the flash drum 51, the lean solution 15 becomes 100 ° C.
  • the temperature of the lean solution 15 introduced into the rich / lean solution heat exchanger 23 via the lean solution pump 53 is 100 ° C. or lower.
  • the temperature T 1 of the lean solution 15 discharged from the absorption liquid regeneration tower 18 is 120 ° C., for example, the lean solution 15 is flushed by the flash drum 51, so that the temperature T of the lean solution 15 after flushing is reached. 2 becomes 100 ° C.
  • the heat exchange is performed when the temperature T 2 of the lean solution 15 introduced into the rich / lean solution heat exchanger 23 is 100 ° C. or less.
  • the temperature T 4 of 17 is 95 ° C.
  • the temperature T 5 after the heat exchange of the lean solution 15 is lowered to 55 ° C..
  • the temperature T 6 discharged to the outside as water vapor is 82.5 ° 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 absorption liquid regeneration tower 18 includes (a) reaction heat quantity Q1 (404 kcal / kg CO 2 ) for regenerating the rich solution 17 and (b) loss taken out as a solution from the absorption liquid regeneration tower 18.
  • the amount of heat Q2 (55 kcal / kg CO 2 ) and (c) the total amount of loss heat Q 3 (86 kcal / kg CO 2 ) taken out as water vapor discharged together with CO 2 from the absorption liquid regeneration tower 18 (545 kcal / kg CO 2 ).
  • Reboiler heat of the absorbent regenerator 18 of the CO 2 recovery system 10A according to the present invention in Figure 2 whereas a 545kcal / kgCO 2, the absorbent regenerator of the CO 2 recovery system 10C according to the prior art of FIG. 4
  • the reboiler heat amount of 18 is 665 kcal / kg CO 2 , and it has been found that the reboiler heat amount can be significantly reduced.
  • the main purpose of the study was to increase 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 schematic diagram of a CO 2 recovery system according to the third embodiment.
  • the lean solution temperature lowering means 50 in the CO 2 recovery system 10 ⁇ / b > B includes a boiler feed water heat exchanger 62 used for heating the boiler feed water 61.
  • the lean solution 15 can be made 100 ° C. or lower, and the temperature of the lean solution 15 introduced into the rich / lean solution heat exchanger 23 becomes 100 ° C. or lower, The temperature of the rich solution 17 is 95 ° C.
  • the breakdown is as follows: (a) heat of reaction Q 1 (404 kcal / kg CO 2 ) for regenerating the absorbent, (b) heat loss Q 2 (55 cal / kg CO 2 ) taken out from the absorbent regenerator 18 as a solution (lean solution). 2), the (c) the sum Q R of the heat loss quantity Q 3 from the absorption solution regenerator 18 is taken out as steam 26 (155kcal / kgCO 2) ( 614kcal / kgCO 2).
  • the reboiler heat amount of 18 is 665 kcal / kg CO 2 , and it has been found that the reboiler heat amount can be significantly reduced.
  • 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

　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を放出させて吸収液１５を再生する吸収液再生塔１８と、吸収液再生塔１８から排出されたリーン溶液１５の熱を回収するリーン溶液降温手段５０とを有する。

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吸収液再生塔と、吸収液再生塔から排出されたリーン溶液の熱を回収するリーン溶液降温手段とを有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、リーン溶液降温手段は、リーン溶液をフラッシュさせるフラッシュドラムと、このフラッシュさせた水蒸気を吸収液再生塔内に圧力をかけて供給するフラッシュ蒸気コンプレッサと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、リーン溶液降温手段は、ボイラ給水の加熱に用いるボイラ給水熱交換器からな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、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２に係るＣＯ2回収システムの概略図である。 図３は、実施例３に係るＣＯ2回収システムの概略図である。 図４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、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、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によって冷却する排ガス冷却装置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を放出させて吸収液１５を再生する吸収液再生塔１８とを有する。
　このシステムでは、前記吸収液再生塔１８でＣＯ2を除去した再生吸収液（リーン溶液）１５はＣＯ2吸収液１５として再利用する。
　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、排ガス冷却装置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、リッチ溶液ポンプ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、吸収液再生塔１８でＣＯ2を除去されることにより再生された吸収液（リーン溶液）１５との熱交換により加熱され、その後吸収液再生塔１８に供給される。
　この熱交換されたリッチ溶液１７は、吸収液再生塔１８の上部から吸収液再生塔１８内部に導入され、吸収液再生塔１８内を流下する際に、水蒸気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。吸収液再生塔１８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、吸収液再生塔１８下部に至る頃には、ほぼ全てのＣＯ2が除去された吸収液となる。このほぼ全てのＣＯ2が除去されることにより再生された吸収液は「リーン溶液」と呼称される。このリーン溶液１５は再生過熱器２４で飽和水蒸気２５により間接的に加熱される。
　また、吸収液再生塔１８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。
　再生された吸収液（リーン溶液）１５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、３２は水蒸気凝縮水である。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、吸収液再生塔１８から排出されたリーン溶液１５の熱を回収するリーン溶液降温手段５０を設けており、リーン溶液１５の熱を有効利用するようにしている。
　すなわち、リーン溶液１５は吸収液再生塔１８で飽和水蒸気２５により間接的に加熱された水蒸気１５ａにより過熱されているので、１２０℃程度で系外に排出され、リッチ・リーン溶液熱交換器２３に導入される。
　この際、リーン溶液降温手段５０によりその熱を回収し、リーン溶液１５の温度を降下させることで、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。
　これは、リッチ溶液１７の温度が５０℃でリッチ・リーン溶液熱交換器２３に導入される場合、熱交換するリーン溶液１５の温度が１２０℃と高い場合には、熱交換後のリッチ溶液１７の温度は１１０℃となるので、その温度差が６０℃となる。
　これに対し、リーン溶液１５の温度を降下させることで、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の温度が１００℃以下となり、熱交換後のリッチ溶液１７の温度は９５℃となる。
　よって、リッチ溶液１７の上昇が１５℃も少なくなるので、その分リッチ・リーン溶液熱交換器２３の熱交換容量も小さくなる。
　この結果、吸収液再生塔１８に導入されるリッチ溶液１７の温度が下がるので、このリッチ溶液１７からほぼ全てのＣＯ2を除去するためのリボイラ熱量を大幅に下げることができる。
　ここで、リボイラ熱量とは、吸収液再生塔１８において、吸収液を再生させるために必要な熱容量をいう。
　その内訳は、(ａ)吸収液を再生するための反応熱量Ｑ1、（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、（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の総和ＱRをいう。
　本実施例によれば、リーン溶液１５の熱を回収するリーン溶液降温手段５０を設けることにより、リボイラ熱量の総和を減らすことができ、この結果リボイラ熱量が低下するので、吸収液再生塔１８側での熱使用量を大幅に低減することができる。
　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２は、実施例２に係るＣＯ2回収システムの概略図である。
　図２に示すように、ＣＯ2回収システム１０Ａにおけるリーン溶液降温手段５０としては、リーン溶液１５をフラッシュさせるフラッシュドラム５１と、このフラッシュさせた水蒸気を吸収液再生塔１８内に圧力をかけて供給するフラッシュ蒸気コンプレッサ５２とから構成されている。
　フラッシュドラム５１でリーン溶液１５をフラッシュすることで、リーン溶液１５は１００℃となる。そして、リーン溶液ポンプ５３を介してリッチ・リーン溶液熱交換器２３に導入されるリーン溶液１５の温度は１００℃以下となる。
　このように、吸収液再生塔１８から排出されるリーン溶液１５の温度Ｔ1が例えば１２０℃の場合、フラッシュドラム５１でリーン溶液１５をフラッシュすることで、フラッシュの後のリーン溶液１５の温度Ｔ2は１００℃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に導入されるリーン溶液１５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。なお、リーン溶液１５の熱交換後の温度Ｔ5は５５℃に低下する。なお、水蒸気として外部に排出する温度Ｔ6は８２．５℃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、吸収液再生塔１８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、吸収液再生塔１８でのリボイラ熱量の低下を図ることができる。
　ここで、吸収液再生塔１８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）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（８６ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）の総和（５４５ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）となる。
　これに対し、従来技術のように、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Ｔ2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（１１０ｃａｌ／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。
　図２の本発明に係るＣＯ2回収システム１０Ａの吸収液再生塔１８のリボイラ熱量は、５４５ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2であるのに対し、図４の従来技術に係るＣＯ2回収システム１０Ｃ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。
　このように、本発明によれば、表１に示すように、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１８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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　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（１５１ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）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３に係るＣＯ2回収システムの概略図である。
　図３に示すように、ＣＯ2回収システム１０Ｂにおけるリーン溶液降温手段５０としては、ボイラ給水６１の加熱に用いるボイラ給水熱交換器６２から構成されている。
　ボイラ給水６１と熱交換することで、リーン溶液１５は１００℃以下とすることができ、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の温度は１００℃以下となり、熱交換後のリッチ溶液１７の温度は９５℃となる。
　その内訳は、(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（リーン溶液）として持ち出される損失熱量Ｑ2（５５ｃａｌ／ｋｇＣＯ2）、（ｃ）吸収液再生塔１８から水蒸気２６として持ち出される損失熱量Ｑ3（１５５ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）の総和ＱR（６１４ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2）となる。
　図３の本発明に係るＣＯ2回収システム１０Ｂの吸収液再生塔１８のリボイラ熱量は、６１４ｋｃａｌ／ｋｇＣＯ2であるのに対し、図４の従来技術に係るＣＯ2回収システム１０Ｃ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、１０Ｂ　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）
　１６　ＣＯ2吸収塔
　１７　リッチ溶液
　１８　吸収液再生塔
　５０　リーン溶液降温手段
　５１　フラッシュドラム
　５２　フラッシュ蒸気コンプレッサ
　６１　ボイラ給水
　６２　ボイラ給水熱交換器

Claims (3)

  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吸収液再生塔と、
    　吸収液再生塔から排出されたリーン溶液の熱を回収するリーン溶液降温手段とを有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、
    　リーン溶液降温手段は、
    　リーン溶液をフラッシュさせるフラッシュドラムと、
    　このフラッシュさせた水蒸気を吸収液再生塔内に圧力をかけて供給するフラッシュ蒸気コンプレッサと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、
    　リーン溶液降温手段は、
    　ボイラ給水の加熱に用いるボイラ給水熱交換器からなることを特徴とするＣＯ2回収システム。
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