JP2010022986A - 排ガス中の二酸化炭素回収装置 - Google Patents

排ガス中の二酸化炭素回収装置 Download PDF

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Abstract

【課題】再生塔のリボイラーを配管、敷地も含めてコンパクトに設置できると共に、アミン溶液の熱分解が少なく、さらにはＣＯ2圧縮設備の動力の低減を図ることができる排ガス中の二酸化炭素回収装置を提供する。
【解決手段】排ガス１００２中に含まれるＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液と、排ガスとを接触させ、排ガスからＣＯ2を除去する吸収塔１００６と、吸収塔から第１の送液ラインＬ1により送液され、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液（リッチ溶液）からＣＯ2を放出させてＣＯ2吸収液を再生して、再生ＣＯ2吸収液（リーン溶液）１００９を得る再生塔１００８と、再生塔の底部近傍から再生ＣＯ2吸収液（アミン溶液）１０３３を引抜き、スチーム１０３１を介して再熱する流下液膜型リボイラー１１０１と、流下液膜型リボイラーで再熱されたＣＯ2吸収液を、さらにＣＯ2を除去した再生ＣＯ2吸収液とＣＯ2を含む蒸気とに気液分離する第１の気液分離装置１１０３と、分離された再生ＣＯ2吸収液を吸収塔に供給する第２の送液ラインＬ2とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、再生塔のリボイラーをコンパクトに設置できると共に、アミン溶液に熱分解が少なく、さらにはＣＯ2圧縮設備の動力の低減を図ることができる排ガス中の二酸化炭素回収装置に関する。
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。
また、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、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吸収塔に循環して再使用するものが採用されている（例えば、特許文献１、２参照）。
従来のＣＯ2回収装置１０００Ａは、図４に示すように、例えばボイラ等の産業設備１００１から排出されたＣＯ2を含有する排ガス１００２を冷却塔１００４において冷却水１００３によって冷却し、冷却されたＣＯ2を含有する排ガス１００２を吸収塔１００６において、アルカノールアミンをベースとするＣＯ2吸収液（アミン溶液）と対向流接触し、排ガス１００２中のＣＯ2はＣＯ2吸収液に吸収され、前記排ガス１００２からＣＯ2を除去する。そして、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液（リッチ溶液）１００７は、再生塔１００８においてＣＯ2を放出し、再生塔１００８下部に至る頃には、大部分のＣＯ2が除去され、リーン溶液１００９として再生するものである。この再生されたリーン溶液１００９は、ＣＯ2吸収液（アミン溶液）として再び吸収塔１００６に送給され、再利用されるものである。
ここで、図４中、符号１００１ａはボイラやガスタービン等、産業設備１００１の煙道であり、１００１ｂは内部にダンパを有する煙突、符号１０１０は排ガスを供給するブロア、１０１１はＣＯ2が除去された浄化ガス、１０１２は第１の送液ラインＬ1に介装され、リッチ溶液１００７の送液ポンプ、１０１３はリッチ溶液１００７とリーン溶液１００９とを熱交換する熱交換器、Ｌ3はＣＯ2排出ライン、１０１６は水蒸気を凝縮するコンデンサ、１０１７は炭酸ガス（ＣＯ2）１０１８を分離する分離ドラム、１０１９はＣＯ2除去後に同伴されたアミン溶液を、再生塔１００８に戻すポンプ、１０２０は第２の送液ラインＬ2に介装され、リーン溶液１００９を送液するポンプ、１０２１はリーン溶液１００９を冷却する冷却装置を各々図示する。
その後回収された炭酸ガス（ＣＯ2）はＣＯ2圧縮装置１０２２により圧縮して、１０．０〜１５．０ＭＰａ（Ｇ）の高圧ＣＯ2１０２３を得ている。
前記ＣＯ2回収装置は、既設の排ガス源からＣＯ2を回収するために後付で設けられる場合と、新設排ガス源に同時付設される場合とがある。
ここで、再生塔１００８の底部には、抜き出されたアミン溶液の一部分を蒸発させるためのリボイラーが設置されている。蒸発した平衡蒸気はアミン−ＣＯ2解離のエネルギーを与えるためとストリッピング用蒸気となる。
ＣＯ2吸収用のアミン溶液は熱感受性が大きく、高温では分解するため、ストリッピング性能の点からは、高温とするのが望ましいが、熱分解を考慮して再生塔１００８は出来るだけ低温で操作されている。よって、リボイラー熱源も最高１５０℃以下に制限されていた。
このように、熱源と接触するアミン溶液の接触時間も短いほど分解を回避する点から好ましいとされている。
ここで、前記リボイラーの型式としては、従来より横型サーモサイフォン型リボイラーやケトル型リボイラーが使用されている。
図４においては、横型サーモサイフォン型リボイラー１０３０を用いた一例を示している。
このサーモサイフォン型リボイラー１０３０は、低圧スチーム１０３１が供給される伝熱管１０３２を有し、再生塔１００８から引き抜かれた再生ＣＯ2吸収液（アミン溶液）１０３３を加熱して、内部の炭酸ガスを分離し、気液二相流１０３４として、再生塔１００８の内部に戻している。なお、符号１０３５は凝縮水である。
この横型サーモサイフォン型リボイラー１０３０は、通常蒸留塔のリボイラーとしてよく使用されているが、蒸発した蒸気と液が混相の二相流１０３４となって熱交換器内及び出口配管を通過するため、その流動抵抗が大きくなる、という問題がある。このため、熱交換器内で２〜５℃の沸点上昇がある。
この結果、内部でのアミン溶液の熱分解が問題となる。
熱沸点上昇を抑えるためサーモサイフォン型リボイラー１０３０の代わりに、図６のＣＯ2回収装置１０００Ｂに示すように、ケトル型リボイラー１０４０を設置する場合もある。
このケトル型リボイラー１０４０は、低圧スチーム１０３１が供給される伝熱管１０４１を用いて、アミン溶液１０３３を加熱して、内部の炭酸ガスを分離し、炭酸ガスを含む蒸気１０４２として、ケトル型リボイラー１０４０の頂部側から抜き出し、再生塔１００８の内部に戻している。
なお、ケトル型リボイラー１０４０の内部では、分離されたリーン溶液１００９は堰１０４３により分離され、再生塔１００８の塔底部のアミン溶液の液溜まり１０４５に戻している。
前記ケトル型リボイラー１０４０は、蒸発した蒸気１０４２とリーン溶液１００９とが熱交換器内で分離され、出口配管は気液混相とならないため、流動抵抗はほとんどが熱交換器チューブバンドル内のみである。このための沸点上昇は０．２〜１℃程度である。但し、気液分離するために巨大なシェル径が必要であるとともに、その滞留時間が長くなる。
ここで、一般に化学反応速度は温度が１０℃上昇すれば化学反応速度は２倍になるとされているので、内部での滞留時間は短いほうが好ましい。
また、再生塔１００８は分解を抑える目的から低温度で操作するため可能な限り低圧とすることが望ましいが、回収されたＣＯ2は多段圧縮のため吸入側圧力を高くするほうが、ＣＯ2圧縮装置１０２２の圧縮動力が少なくてすむので、効率的な再生システムの出現が望まれている。
特開平０６−９１１３４号公報 特許第３７１６１９５号公報
ところで、従来の排ガス中の二酸化炭素の有効利用としては、炭酸飲料用の二酸化炭素やドライアイスを製造するために排ガス中の一部の二酸化炭素を回収しているに過ぎなかった。しかしながら、近年、地球の温暖化現象の原因の一つとして、二酸化炭素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ていると共に、二酸化炭素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、ボイラやガスタービン等、産業設備の燃焼排ガスをＣＯ2 吸収液と接触させ、燃焼排ガス中のＣＯ2 の全量を除去、回収する方法および回収されたＣＯ2を大気へ放出することなく圧縮して貯蔵する方法が試みられており、システム全体のエネルギー効率の良い二酸化炭素の回収技術の出現が切望されている。
また、従来においては、二酸化炭素の利用は、ドライアイス等の製造であるので、横型サーモサイフォン型リボイラーとケトル型リボイラーを用いることで十分であったが、大型設備の大容量の二酸化炭素の回収及び圧縮貯蔵の場合には、以下の点で問題がある。
１）横型サーモサイフォン型リボイラーの場合
横型サーモサイフォン型リボイラー１０３０の内部に設けた伝熱管１０３２のチューブバンドル通過時の流動抵抗により、沸点上昇が生じ、アミン溶液の熱分解が生じ易く、長期間に亙って安定して二酸化炭素の吸収を持続することができない、という問題がある。
また、この沸点上昇により伝熱のドライビングフォースである熱源とアミン溶液間の温度差が小さくなる、という問題がある。
また、この沸点上昇により沸点までは伝熱係数の小さい対流伝熱となり、沸点に達した後、伝熱係数の大きな沸騰伝熱となる。従って、リボイラーの伝熱面積が大きくなり、装置が大型化となる、という問題がある。
さらに、沸点上昇を見込んだ操作圧力を低下させれば、ＣＯ2圧縮装置１０２２の動力が増加するので、例えば発電設備全体におけるシステム効率が低下する、という問題がある。
また、例えば、発電設備が１１０ＭＷのシステムにおいて、その排出する二酸化炭素の回収を行う場合には、リボイラー性能を確保するため、再生塔１００８周囲にリボイラーを複数（少なくとも四基）適切に配置する必要があるが、ＣＯ2回収装置が大型化すればリボイラーも大型化され、莫大な設置面積（２５０ｍ2）が必要となる。
また、サーモサイフォン型リボイラーの循環の原理はサーモサイフォン型リボイラー入口での液体密度によるヘッドと出口の発生した蒸気による気液混相流体の密度差によるヘッド差をドライビングフォースとし、リボイラー内部のチューブバンドル、入口液配管及び出口混相配管での流動抵抗による圧力損失とがバランスしている。このバランス状況によって伝熱性能が左右されることになり、適切でない場合には所定の伝熱性能が出ないこととなる。
従って再生塔アミン溶液抜き出しノズル及びリボイラー入口、出口ノズル、連絡配管の口径、位置、高さ、形状等を考慮して適切に設計がされなければならない。
よって、大量の二酸化炭素の回収を行う際に、複数の横型サーモサイフォンリボイラー型リボイラー１０３０を設置する場合、再生塔１００８より横型サーモサイフォンリボイラー型リボイラー１０３０へのアミン溶液１０３３を均等分布させることも流動及び伝熱性能上重要であり、このためには適切な取り回し配管とすることが横型サーモサイフォンリボイラー型リボイラー１０３０単数の場合よりもさらに複雑かつ困難となる、という問題がある。
また、横型サーモサイフォン型リボイラー１０３０のメンテナンス時、検査時及び伝熱管１０３２のチューブの外側に汚れが生じた時等に洗浄を行う際、図５に示すように、四つのサーモサイフォン型リボイラー１０３０−１〜１０３０−４を設置するような場合には、伝熱管１０３２−１〜１０３２−４（四本）のチューブバンドルを引抜く必要があり、大型化に伴いチューブバンドルの引抜が困難となる。なお、図中、符号１０３０ａ〜１０３０ｃは気液二相流１０３４を再生塔１００８に供給する配管の取り付け部である。
すなわち、例えば１１０ＭＷの発電設備のＣＯ2回収設備とする場合には、１８００本／１基のチューブが必要となり、この引き抜き作業はその重量が嵩むので、困難となると共に、約１２ｍのチューブバンドルを引き抜く際の撓みが問題となる。
さらに、チューブバンドルを引き抜く際に、引抜きのためのメンテナンス用敷地が必要（設置面積の２倍以上が必要）となる。すなわち、設置のための敷地面積Ｓ1（２５０ｍ2）とメンテナンス用敷地面積Ｓ2（２５０ｍ2）との総和（Ｓ3：（５００ｍ2））が必要となり、既存の大型ボイラ設備等において、別途ＣＯ2回収設備を設置することは、敷地に大幅な余裕がない場合には、その設置が困難となる。
２）ケトル型リボイラーの場合
また、ケトル型リボイラー１０４０においては、気液分離のためシェル径が大きくなると共に、熱源のあるリボイラー内での滞留時間が長くなり分解が増加する、という問題がある。
また、リボイラー性能を確保するため、再生塔１００８まわりにケトル型リボイラー１０４０を複数適切に配置する必要があるが、ＣＯ2回収装置が大型化すればケトル型リボイラー１０４０もサーモサイフォン型リボイラー１０３０よりもより大型化が必要となると共に、配管はサーモサイフォン型リボイラー１０３０より出口配管は気液混相流とならないため取り回しの複雑さ、困難さは多少軽減されるものの設計上の問題は依然として残ることとなる。
さらに図７に示すように、サーモサイフォン型リボイラー１０３０よりも更に膨大な設置面積（Ｓ1＜Ｓ4＝２８０ｍ2）が必要となる。
なお、符号１０４０−１〜１０４０−４は４基のケトル型リボイラー、１０４２−１〜１０４２−４は４本の伝熱管、１０４０ａ〜１０４０ｃは蒸気１０４２を再生塔１００８に供給する配管の取り付け部を各々図示する。
また、メンテナンス時は、サーモサイフォン型リボイラー１０３０と同様に、検査時及びチューブの汚れ清掃時にチューブバンドルを引抜く必要があるが、大型化するとチューブバンドルの引抜が困難となる。また引抜きのためのメンテナンス用敷地が必要（設置面積の２倍以上が必要（Ｓ4（２８０ｍ2）＋Ｓ5（２８０ｍ2）＝Ｓ6（５６０ｍ2））となる。
本発明は、前記問題に鑑み、排ガス中のＣＯ2等 を回収する設備において、再生塔のリボイラーをコンパクトに設置できると共に、アミン溶液の熱分解が少なく、さらにはＣＯ2圧縮設備の動力の低減を図ることができる排ガス中の二酸化炭素回収装置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、産業設備から排出される排ガス中に含まれるＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液と、前記排ガスとを接触させ、前記排ガスからＣＯ2を除去する吸収塔と、前記吸収塔から第１の送液ラインにより送液され、前記ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液からＣＯ2を放出させてＣＯ2吸収液を再生する再生塔と、再生塔の底部近傍から再生されたＣＯ2吸収液を引抜き、スチームを介して再熱する少なくとも２基以上の流下液膜型リボイラーと、前記流下液膜型リボイラーで再熱されたＣＯ2吸収液を、再生ＣＯ2吸収液とＣＯ2を含む蒸気とに気液分離する第１の気液分離装置と、分離された再生ＣＯ2吸収液を吸収塔に供給する第２の送液ラインとを具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素回収装置にある。
第２の発明は、第１の発明において、さらに、再生塔の頭頂部から水蒸気を伴ったＣＯ2ガスから水蒸気を凝縮するコンデンサと、凝縮した水蒸気を分離する第２の気液分離装置と、前記第２の気液分離装置で分離されたＣＯ2ガスを圧縮して高圧ＣＯ2とするＣＯ2圧縮装置とを具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素回収装置にある。
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記流下液膜型リボイラーは、メンテナンス用のチャンネルカバーを上部に有することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素回収装置にある。
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記少なくとも２基以上の流下液膜型リボイラーと、前記流下液膜型リボイラーからの流下液を気液分離する１基の第１の気液分離装置とからリボイラーシステムを構成し、このリボイラーシステムを再生塔一基に対して複数配置してなることを特徴とする排ガス中の二酸化炭素回収装置にある。
本発明によれば、流下液膜型リボイラーで再生ＣＯ2吸収液を再熱するので、吸収液の分解が低減されると共に、コンパクトであるので、設備の設置面積が少なくてすむこととなる。また、配管もシンプルとなるので設置が簡易となる。
また、リボイラーの内部において沸点上昇がないので、圧力は従来のサーモサイフォン型リボイラーより３０ｋＰａ程度高くすることが可能であり、ＣＯ2圧縮装置の動力の低減を図ることができる。
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例により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排ガス中の二酸化炭素回収装置について、図面を参照して説明する。
図１は、実施例に係る排ガス中の二酸化炭素回収装置の概略図である。
図１に示すように、本実施例に係る排ガス中の二酸化炭素回収装置１１００は、産業設備１００１から排出される排ガス１００２中に含まれるＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液と、前記排ガスとを接触させ、前記排ガスからＣＯ2を除去する吸収塔１００６と、前記吸収塔１００６から第１の送液ラインＬ1により送液され、前記ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液（リッチ溶液）１００７からＣＯ2を放出させてＣＯ2吸収液を再生して、再生ＣＯ2吸収液（リーン溶液）１００９を得る再生塔１００８と、再生塔１００８の底部近傍から再生ＣＯ2吸収液（アミン溶液）１０３３を第３の送液ラインＬ4により引抜き、スチーム１０３１を介して再熱する２基以上の流下液膜型リボイラー１１０１−１、１１０１−２と、前記流下液膜型リボイラー１１０１−１、１１０１−２で再熱されたＣＯ2吸収液の流下液を、さらにＣＯ2を除去した再生ＣＯ2吸収液（リーン溶液）１００９とＣＯ2を含む蒸気１１０４とに気液分離する第１の気液分離装置１１０３と、分離された再生ＣＯ2吸収液１００９を吸収塔１００６に供給する第２の送液ラインＬ2と、再生塔１００８の頭頂部からは水蒸気を伴ったＣＯ2ガスから水蒸気を凝縮するコンデンサ１０１６と、凝縮した水蒸気を分離する第２の気液分離装置１０１７と、前記第２の気液分離装置１０１７で分離されたＣＯ2ガスを圧縮して高圧ＣＯ2ガス１０２３を得るＣＯ2圧縮装置１０２２とを具備するものである。
図１中、符号１１０２は再生ＣＯ2吸収液（アミン溶液）１０３３を流下膜液型リボイラー１１０１に送液するポンプを図示する。
本実施例では、再生塔１００８のリボイラーに流下膜液型リボイラー１１０１を適用することで、装置のコンパクト化を図ることができる。
すなわち、図２−１に示すように、二酸化炭素の回収設備の大型化に対して、２〜８基（本実施例では４基）の流下膜液型リボイラー１１０１−１〜１１０１−４を配置し、その下部に第１の気液分離装置１１０３を一つ配置したリボイラーシステム１１１０をモジュールとして、一基の再生塔１００８に隣接してコンパクトに配置することができる。
また、図２−２に示すように、一基の再生塔１００８に対して、前記リボイラーシステム１１０１を複数（本実施例では２セット）配置するようにしてもよい。
すなわち、一基の再生塔１００８に隣接して第１の気液分離装置１１０３を一基に対して、単数又は複数の流下膜液型リボイラー１１０１を配置してリボイラーシステムを構築するので、配管は簡易となる。
これに対し、従来のサーモサイフォン型リボイラー１０３０の場合には、複数設置する場合には、それぞれに均等分布させるための複雑な配管が必要であったが、本発明では、複数の流下膜液型リボイラー１１０１を配置した場合でも原則１基の第１の気液分離装置１１０３で足りるので、再生塔１００８に戻す蒸気１１０４用の配管が１本で足りることとなる。
流下膜液型リボイラー１１０１には、再生塔１００８より、ポンプ１１０２を介して流下膜液型リボイラー１１０１上部に対して再生ＣＯ2吸収液（アミン溶液）１０３３が供給される。そして再生ＣＯ2吸収液（アミン溶液）１０３３はチューブ内面薄膜で流下する間にＨ2Ｏを主体とした平衡蒸気が発生し、蒸気はチューブの中心を下方に流出する。この時、液及び気液のヘッドがかからないので沸点上昇はほとんどないものとなる。
本実施例に係る流下膜液型リボイラー１１０１は、沸点上昇がないので圧力は、従来の図４に示すようなサーモサイフォン型リボイラー１０３０より３０ｋＰａ程度高くすることが可能であり、ＣＯ2冷却圧縮系であるＣＯ2圧縮装置１０２２の動力が４〜５％程度低減出来ることとなる。
これは、流下膜液型リボイラー１１０１の上部へのアミン溶液を供給するポンプ１１０２の動力を十分補うことが出来る。
例えば、１１０ＭＷ発電所クラスの発電所からの排ガス中からＣＯ2を回収した場合、ポンプ動力を差引きした後で０．１〜０．２％の効率向上となる。
また、図３に示すように、流下膜液型リボイラー１１０１のチューブ１１０１ａの清掃時には、上部に設けたメンテナンス用のチャンネルカバー１１０１ｂを取外すことで、簡易に清掃が可能となる。さらに、従来のサーモサイフォン型リボイラー１０３０、ケトル型リボイラー１０４０のようにチューブバンドルを引抜くこともなく簡単に作業が出来ることとなる。
また、流下膜液型リボイラー１１０１では、その滞留時間が１１０ＭＷの発電設備の場合、ケトル型リボイラー１０４０の約１５０秒に対して約７秒と大きく低減することが出来、分解量もリボイラー内温度を同一として約１／２０となる。
このように、本発明によれば、排ガス中のＣＯ2等 を回収する設備において、再生塔のリボイラーを流下膜液型リボイラー１１０１とすることで、コンパクトに設置できると共に、アミン溶液の熱分解が少なく、さらにはＣＯ2圧縮設備の動力の低減を図ることができる排ガス中の二酸化炭素回収装置を提供する。
［試験例］
１１０ＭＷの発電設備のＣＯ2回収設備を例として、従来設備との比較を行った。
ここで、処理ガス量はＣＯ2（５４，８００ｋｇ／Ｈ）とし、ＣＯ2回収率を９０％とした。回収ＣＯ2量は４９，３００ｋｇ／Ｈであった。
用いたＣＯ2吸収液は、モノエタノールアミンを用いた。
操作圧力は、流下膜液型リボイラー１１０１が温度１３５℃、圧力１８２ｋＰａ（Ｇ）に対して、サーモサイフォン型リボイラー１０３０では、温度１３１度、圧力１５３ｋＰａ（Ｇ）であった。
また、滞留時間は、流下膜液型リボイラー１１０１が７秒に対し、ケトル型リボイラー１０４０が１５０秒であった。
また、ＣＯ2圧縮系動力は、流下膜液型リボイラー１１０１が５７５０ｋＷに対し、サーモサイフォン型リボイラー１０３０が６１００ｋＷであった（操作温度を１２３℃にした）。
供給ポンプが流下膜液型リボイラー１１０１では必要であるので、１１５ｋＷを引くと、低減動力は２３５ｋＷとなる。
また、敷地面積は、図２に示すように、流下膜液型リボイラー１１０１がＳ＝６０ｍ2に対して、ケトル型リボイラー１０４０は、図７に示すように、Ｓ4＝２８０ｍ2（再生塔／リボイラーまわりのみ）であり、さらに、メンテナンス用面積（Ｓ5＝２８０ｍ2）が必要となり、合計Ｓ6＝５６０ｍ2が必要となる。
このように、本発明によれば、再生塔のリボイラーをコンパクトに設置できると共に、アミン溶液の熱分解が少なく、さらにはＣＯ2圧縮設備の動力の低減を図ることができる排ガス中の二酸化炭素回収装置を提供することができる。
以上のように、本発明に係る排ガス中の二酸化炭素回収装置は、流下液膜型リボイラーで再生ＣＯ2吸収液を再熱するので、吸収液の分解が低減されると共に、コンパクトであるので、設備の設置面積が少なくてすむ既存の大型発電設備の二酸化炭素回収設備に後付することができる。
本実施例に係る排ガス中の二酸化炭素回収装置の概略図である。 二酸化炭素回収装置の敷地面積の模式図である。 二酸化炭素回収装置の敷地面積の他の模式図である。 流下液膜型リボイラーの概略図である。 従来技術に係る排ガス中の二酸化炭素回収装置の概略図である。 図４のリボイラーの敷地面積の模式図である。 従来技術に係る他の排ガス中の二酸化炭素回収装置の概略図である。 図６のリボイラーの敷地面積の模式図である。
符号の説明
１１００ 排ガス中の二酸化炭素回収装置
１００１ 産業設備
１００２ 排ガス
１００６ 吸収塔
１００７ ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液（リッチ溶液）
１００８ 再生塔
１００９ 再生ＣＯ2吸収液（リーン溶液）
１１０１ 流下液膜型リボイラー
１１０３ 第１の気液分離装置
１０２２ ＣＯ2圧縮装置
１０２３ 高圧ＣＯ2ガス

Claims (4)

  1. 産業設備から排出される排ガス中に含まれるＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液と、前記排ガスとを接触させ、前記排ガスからＣＯ2を除去する吸収塔と、
    前記吸収塔から第１の送液ラインにより送液され、前記ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液からＣＯ2を放出させてＣＯ2吸収液を再生する再生塔と、
    再生塔の底部近傍から再生されたＣＯ2吸収液を引抜き、スチームを介して再熱する少なくとも２基以上の流下液膜型リボイラーと、
    前記流下液膜型リボイラーで再熱されたＣＯ2吸収液を、再生ＣＯ2吸収液とＣＯ2を含む蒸気とに気液分離する第１の気液分離装置と、
    分離された再生ＣＯ2吸収液を吸収塔に供給する第２の送液ラインとを具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素回収装置。
  2. 請求項１において、
    さらに、再生塔の頭頂部から水蒸気を伴ったＣＯ2ガスから水蒸気を凝縮するコンデンサと、
    凝縮した水蒸気を分離する第２の気液分離装置と、
    前記第２の気液分離装置で分離されたＣＯ2ガスを圧縮して高圧ＣＯ2とするＣＯ2圧縮装置とを具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素回収装置。
  3. 請求項１又は２において、
    前記流下液膜型リボイラーは、メンテナンス用のチャンネルカバーを上部に有することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素回収装置。
  4. 請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
    前記少なくとも２基以上の流下液膜型リボイラーと、前記流下液膜型リボイラーからの流下液を気液分離する１基の第１の気液分離装置とからリボイラーシステムを構成し、このリボイラーシステムを再生塔一基に対して複数配置してなることを特徴とする排ガス中の二酸化炭素回収装置。
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