JP2011131215A - Co2 recovery apparatus and regenerative apparatus for co2 absorption liquid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CO2吸収液の熱劣化抑制の向上を図ったCO2回収装置及びCO2吸収液再生装置に関する。 The present invention relates to a CO 2 recovery apparatus and a CO 2 absorbing solution regeneration device having improved thermal degradation inhibition of the CO 2 absorbing liquid.
現在使用されている石油、石炭、天然ガス等の化石燃料は、主として炭素と水素から構成されているため、エネルギーを得るべくこれを燃焼させれば、二酸化炭素(CO2)の発生は避けられない。化石燃料の消費量は年々増加しつつあり、これに伴うCO2排出量の増加は、エネルギー及び環境上の重要な課題の一つとなっている。 Currently used fossil fuels such as oil, coal, and natural gas are mainly composed of carbon and hydrogen, so if they are burned to obtain energy, the generation of carbon dioxide (CO 2 ) can be avoided. Absent. The consumption of fossil fuels is increasing year by year, and the accompanying increase in CO 2 emissions is one of the important energy and environmental issues.
従来、CO2を削減する対策として、排ガス中に含まれるCO2を効率良く回収するCO2回収技術や、回収されたCO2を固定化するCO2固定化技術について種々の研究がなされている。特に、CO2回収技術としては、CO2を含有する排ガスとアミン系CO2吸収液(以下、CO2吸収液という)とを接触させてCO2吸収液中にCO2を吸収させることで、排ガス中のCO2を回収する技術について数多くの研究がなされている。 Conventionally, as a measure for reducing CO 2 , various studies have been made on CO 2 recovery technology for efficiently recovering CO 2 contained in exhaust gas and CO 2 immobilization technology for immobilizing recovered CO 2 . . In particular, CO as the 2 capture technology, the exhaust gas and an amine CO 2 absorbing solution containing CO 2 (hereinafter, CO of 2 absorbing solution) and that to absorb the CO 2 in contact with a CO 2 absorbing solution, Many studies have been made on techniques for recovering CO 2 in exhaust gas.
CO2回収装置としては、例えば特許文献1には、CO2を含有する排ガスとCO2吸収液とを接触させる吸収装置と、CO2を吸収したCO2吸収液を加熱し、CO2を除去して再生する再生装置からなり、再生装置からCO2を除去して再生したCO2吸収液を再び吸収装置に循環して再使用するものが開示されている。
The CO 2 recovery apparatus, for example,
しかしながら、従来のCO2回収装置及びCO2吸収液再生装置は、CO2吸収液の熱劣化が生じ易いといったプロセス上の問題がある。 However, the conventional CO 2 recovery device and the CO 2 absorbent regenerator have a process problem that the thermal degradation of the CO 2 absorbent tends to occur.
本発明は、CO2吸収液の熱劣化を抑制するCO2回収装置及びCO2吸収液再生装置(以下、再生装置という)を提供することを課題とする。 The present invention inhibit the thermal deterioration of the CO 2 absorbing solution CO 2 recovery apparatus and a CO 2 absorbing solution regeneration apparatus (hereinafter, referred reproducing apparatus) and to provide a.
本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究した結果、吸収液の熱劣化を抑制するためには、吸収液の温度を100℃以上120℃以下にすることが極めて効果的であることを見出した。なお、吸収装置でCO2を吸収したCO2吸収液を「リッチ溶液」、再生装置でCO2を低濃度まで除去して再生したCO2吸収液を「リーン溶液」、再生装置でCO2を一部除去して再生したCO2吸収液を「セミリーン溶液」と呼称する。また、CO2吸収液の熱劣化とは、特に、再生装置内で高温となったCO2吸収液を、所定の場所に一時的に貯める際に生じるもので、所定温度である一定時間経つと、CO2吸収液の一部に劣化物が発生してCO2吸収液として機能しなくなる現象を指す。 As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventors have found that it is extremely effective to set the temperature of the absorbing liquid to 100 ° C. or higher and 120 ° C. or lower in order to suppress thermal deterioration of the absorbing liquid. I found it. It should be noted that the CO 2 absorption liquid that has absorbed CO 2 by the absorption device is a “rich solution”, the CO 2 absorption solution that has been regenerated by removing CO 2 to a low concentration by the regeneration device is the “lean solution”, and the CO 2 is recovered by the regeneration device. The CO 2 absorbent that has been partially removed and regenerated is referred to as a “semi-lean solution”. Further, the thermal deterioration of the CO 2 absorbing liquid occurs particularly when the CO 2 absorbing liquid that has reached a high temperature in the regenerator is temporarily stored in a predetermined place. refers to a phenomenon that degradation products in part does not function as a CO 2 absorbing solution by generation of CO 2 absorbing solution.
上述した課題を解決するために、本発明は、CO2を含有するガスとCO2吸収液とを接触させて前記ガス中のCO2を除去する吸収装置と、前記吸収装置でCO2を吸収したCO2吸収液であるリッチ溶液中のCO2を除去して再生する再生装置と、前記吸収装置から前記再生装置に前記リッチ溶液を供給するリッチ溶液供給通路と、前記再生装置から前記吸収装置にCO2が除去されたCO2吸収液であるリーン溶液を供給するリーン溶液供給通路と、前記再生装置内を、前記リッチ溶液中のCO2を除去する再生空間と前記リーン溶液を一時的に貯める貯留空間とに区分させる区分手段と、前記再生空間の前記リーン溶液を抜き出して前記貯留空間に戻すリーン溶液還流通路と、前記リーン溶液還流通路内を通る前記リーン溶液と前記リーン溶液よりも低温の媒体とを熱交換させる手段とを有することを特徴とするCO2回収装置である。 To solve the problems described above, the present invention is absorbed and the absorption device for removing CO 2 in the gas contacting the gas and the CO 2 absorbing liquid containing CO 2, the CO 2 in the absorber A regenerator that removes and regenerates CO 2 in the rich solution that is the CO 2 absorbent, a rich solution supply passage that supplies the rich solution from the absorber to the regenerator, and the absorber from the regenerator in the lean-solution supply passage for supplying the lean solution which is the CO 2 absorbing solution from which CO 2 has been removed, the inside of the reproducing apparatus, reproducing space and the lean solution temporarily the removal of CO 2 of the rich solution Sorting means for dividing into a storage space to be stored, a lean solution recirculation passage for extracting the lean solution in the regeneration space and returning it to the storage space, and the lean solution passing through the lean solution recirculation passage A CO 2 recovery apparatus characterized by having a means for heat exchange between the low temperature of the medium than the lean solution.
これによって、前記再生空間での前記リーン溶液を一度前記再生装置の外で降温させた後に再び前記貯留空間に戻す作用があり、その結果として、前記再生空間での前記リーン溶液よりも低温の前記リーン溶液を前記リーン溶液貯留部で貯めることができて、前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。 Thereby, the temperature of the lean solution in the regeneration space is once lowered outside the regeneration device and then returned to the storage space, and as a result, the temperature of the lean solution is lower than that of the lean solution in the regeneration space. The lean solution can be stored in the lean solution storage unit, and an effect of suppressing thermal deterioration of the lean solution can be obtained.
本発明は、前記本発明において、前記リーン溶液よりも低温の媒体と熱交換させる手段は、前記リーン溶液と前記リッチ溶液供給通路内を通る前記リッチ溶液とを熱交換させる第1リッチ/リーン熱交換器であることを特徴とするCO2回収装置である。 According to the present invention, in the present invention, the means for exchanging heat with the medium having a temperature lower than that of the lean solution is a first rich / lean heat for exchanging heat between the lean solution and the rich solution passing through the rich solution supply passage. A CO 2 recovery device characterized by being an exchanger.
これによって、前記再生空間での前記リーン溶液を一度前記再生装置の外に抜き出して、前記リッチ溶液と熱交換させて前記リーン溶液を降温させた後、再び前記貯留空間に戻す作用があり、その結果として、前記再生空間での前記リーン溶液よりも低温の前記リーン溶液を前記リーン溶液貯留部で貯めることができて、前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。また、リッチ溶液は昇温されて、再生装置に供給される際に適度な温度にさせる効果も得られる。 Thereby, the lean solution in the regeneration space is once taken out of the regeneration device, heat-exchanged with the rich solution to cool the lean solution, and then returned to the storage space again. As a result, the lean solution having a temperature lower than that of the lean solution in the regeneration space can be stored in the lean solution storage unit, and an effect of suppressing thermal deterioration of the lean solution can be obtained. In addition, the rich solution is heated, and an effect of bringing the rich solution to an appropriate temperature when supplied to the regenerator can be obtained.
本発明は、前記本発明において、前記リーン溶液よりも低温の媒体と熱交換させる手段は、前記リーン溶液と前記再生空間でCO2を一部除去したセミリーン溶液とを熱交換させるセミリーン/リーン熱交換器であることを特徴とするCO2回収装置である。 In the present invention, in the present invention, the means for exchanging heat with a medium having a temperature lower than that of the lean solution is a semi-lean / lean heat for exchanging heat between the lean solution and a semi-lean solution from which CO 2 has been partially removed in the regeneration space. A CO 2 recovery device characterized by being an exchanger.
これによって、前記再生空間での前記リーン溶液を一度前記再生装置の外に抜き出して、前記セミリーン溶液と熱交換させて前記リーン溶液を降温させた後、再び前記貯留空間に戻す作用があり、その結果として、前記再生空間での前記リーン溶液よりも低温の前記リーン溶液を前記リーン溶液貯留部で貯めることができて、前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。また、セミリーン溶液は昇温されて、再度再生装置に供給される際に適度な温度にさせる効果も得られる。 Thereby, the lean solution in the regeneration space is once extracted out of the regeneration device, heat-exchanged with the semi-lean solution, and the temperature of the lean solution is lowered, and then returned to the storage space. As a result, the lean solution having a temperature lower than that of the lean solution in the regeneration space can be stored in the lean solution storage unit, and an effect of suppressing thermal deterioration of the lean solution can be obtained. Moreover, the temperature of the semi-lean solution is raised and an effect of bringing the temperature to an appropriate temperature when supplied to the regenerator again can be obtained.
本発明は、前記本発明において、前記リッチ溶液供給通路は、前記吸収装置と前記第1リッチ/リーン熱交換器との間に、前記リッチ溶液と前記リーン溶液供給通路内を通る前記リーン溶液とを熱交換させる第2リッチ/リーン熱交換器を設けたことを特徴とするCO2回収装置である。 In the present invention, the rich solution supply passage includes the rich solution and the lean solution passing through the lean solution supply passage between the absorption device and the first rich / lean heat exchanger. A CO 2 recovery device provided with a second rich / lean heat exchanger for exchanging heat.
これによって、前記再生空間での前記リーン溶液を一度前記再生装置の外に抜き出して、前記リッチ溶液と熱交換させて前記リーン溶液を降温させた後、再び前記貯留空間に戻す作用があり、その結果として、前記再生空間での前記リーン溶液よりも低温の前記リーン溶液を前記リーン溶液貯留部で貯めることができて、前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。そしてまた、前記第1リッチ/リーン熱交換器のみ設置するときに比べ、前記第1リッチ/リーン熱交換器及び前記第2リッチ/リーン熱交換器それぞれの設備の小型化を図ることができるという効果が得られる。 Thereby, the lean solution in the regeneration space is once taken out of the regeneration device, heat-exchanged with the rich solution to cool the lean solution, and then returned to the storage space again. As a result, the lean solution having a temperature lower than that of the lean solution in the regeneration space can be stored in the lean solution storage unit, and an effect of suppressing thermal deterioration of the lean solution can be obtained. In addition, compared with the case where only the first rich / lean heat exchanger is installed, the facilities of the first rich / lean heat exchanger and the second rich / lean heat exchanger can be reduced in size. An effect is obtained.
本発明は、前記本発明において、前記リーン溶液よりも低温の媒体は、冷却水であることを特徴とするCO2回収装置である。 The present invention is the CO 2 recovery apparatus according to the present invention, wherein the medium having a temperature lower than that of the lean solution is cooling water.
これによって、前記再生空間での前記リーン溶液を一度前記再生装置の外に抜き出して、前記冷却水と熱交換させて前記リーン溶液を降温させた後、再び前記貯留空間に戻す作用があり、その結果として、前記再生空間での前記リーン溶液よりも低温の前記リーン溶液を前記リーン溶液貯留部で貯めることができて、前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。 Thereby, the lean solution in the regeneration space is once extracted out of the regeneration device, and after the heat is exchanged with the cooling water to cool the lean solution, the lean solution is returned to the storage space again. As a result, the lean solution having a temperature lower than that of the lean solution in the regeneration space can be stored in the lean solution storage unit, and an effect of suppressing thermal deterioration of the lean solution can be obtained.
本発明は、前記本発明において、前記再生装置内の圧力を調整する圧力制御装置を設けたことを特徴とするCO2回収装置である。 The present invention is the CO 2 recovery device according to the present invention, wherein a pressure control device for adjusting the pressure in the regenerator is provided.
これによって、前記再生装置内の圧力を低下させる作用があり、その結果として、通常よりも低温下で前記リッチ溶液を前記リーン溶液に再生させることができ、前記リーン溶液貯留部に貯める前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。 As a result, there is an action of reducing the pressure in the regenerator, and as a result, the rich solution can be regenerated into the lean solution at a temperature lower than usual, and the lean solution stored in the lean solution storage unit. The effect which suppresses the thermal degradation of is acquired.
本発明は、CO2を吸収したCO2吸収液であるリッチ溶液中のCO2を除去して、CO2が除去されたCO2吸収液であるリーン溶液に再生する再生装置内を、前記リッチ溶液中のCO2を除去する再生空間と前記リーン貯留部が設けられた貯留空間とに区分させる区分手段と、前記再生空間の前記リーン溶液を抜き出して前記貯留空間に戻すリーン溶液還流通路と、前記リーン溶液還流通路内を通る前記リーン溶液と前記リーン溶液よりも低温の媒体とを熱交換させる手段とを有することを特徴とするCO2吸収液再生装置である。 The present invention removes the CO 2 rich solution is CO 2 absorbent having absorbed CO 2, the inside reproducing apparatus CO 2 plays a lean solution which is the CO 2 absorbing liquid that has been removed, the rich and dividing means for the lean reservoir and reproduction space for removing CO 2 in the solution is divided into the storage space provided, and the lean solution return passage for returning to the storage space the lean solution by extracting the reproduction space, A CO 2 absorbent regenerator having heat exchange between the lean solution passing through the lean solution reflux passage and a medium having a temperature lower than that of the lean solution.
これによって、前記再生空間での前記リーン溶液を一度前記再生装置の外で降温させた後に再び前記貯留空間に戻す作用があり、その結果として、前記再生空間での前記リーン溶液よりも低温の前記リーン溶液を前記リーン溶液貯留部で貯めることができ、前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。 Thereby, the temperature of the lean solution in the regeneration space is once lowered outside the regeneration device and then returned to the storage space, and as a result, the temperature of the lean solution is lower than that of the lean solution in the regeneration space. The lean solution can be stored in the lean solution storage unit, and an effect of suppressing thermal deterioration of the lean solution can be obtained.
本発明は、前記本発明において、前記リーン溶液よりも低温の媒体と熱交換させる手段は、前記リーン溶液と前記再生空間でCO2を一部除去したセミリーン溶液とを熱交換させるセミリーン/リーン熱交換器であることを特徴とするCO2吸収液再生装置である。 According to the present invention, in the present invention, the means for exchanging heat with a medium having a temperature lower than that of the lean solution is a semi-lean / lean heat for exchanging heat between the lean solution and a semi-lean solution from which CO 2 has been partially removed in the regeneration space. A CO 2 absorbent regenerator characterized by being an exchanger.
これによって、前記再生空間での前記リーン溶液を一度前記再生装置の外に抜き出して、前記セミリーン溶液と熱交換させて前記リーン溶液を降温させた後、再び前記貯留空間に戻す作用があり、その結果として、前記再生空間での前記リーン溶液よりも低温の前記リーン溶液を前記リーン溶液貯留部で貯めることができて、前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。また、セミリーン溶液は昇温されて、再度再生装置に供給される際に適度な温度にさせる効果も得られる。 Thereby, the lean solution in the regeneration space is once extracted out of the regeneration device, heat-exchanged with the semi-lean solution, and the temperature of the lean solution is lowered, and then returned to the storage space. As a result, the lean solution having a temperature lower than that of the lean solution in the regeneration space can be stored in the lean solution storage unit, and an effect of suppressing thermal deterioration of the lean solution can be obtained. Moreover, the temperature of the semi-lean solution is raised and an effect of bringing the temperature to an appropriate temperature when supplied to the regenerator again can be obtained.
本発明は、前記本発明において、前記リーン溶液よりも低温の媒体は、冷却水であることを特徴とするCO2吸収液再生装置である。 The present invention is the CO 2 absorbent regenerator according to the present invention, wherein the medium having a temperature lower than that of the lean solution is cooling water.
これによって、前記再生空間での前記リーン溶液を一度前記再生装置の外に抜き出して、前記冷却水と熱交換させて前記リーン溶液を降温させた後、再び前記貯留空間に戻す作用があり、その結果として、前記再生空間での前記リーン溶液よりも低温の前記リーン溶液を前記リーン溶液貯留部で貯めることができ、前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。 Thereby, the lean solution in the regeneration space is once extracted out of the regeneration device, and after the heat is exchanged with the cooling water to cool the lean solution, the lean solution is returned to the storage space again. As a result, the lean solution having a temperature lower than that of the lean solution in the regeneration space can be stored in the lean solution storage unit, and an effect of suppressing thermal deterioration of the lean solution can be obtained.
本発明は、CO2を吸収したCO2吸収液であるリッチ溶液中のCO2を除去して、CO2が除去されたCO2吸収液であるリーン溶液に再生する再生装置において、前記再生装置内に設けられた前記リーン溶液を一時的に貯めるリーン貯留部での前記リーン溶液の温度を、100℃以上120℃以下に保つ温度調整手段を有し、前記再生装置内の圧力を調整する圧力制御装置を設けたことを特徴とするCO2吸収液再生装置である。 The present invention removes the CO 2 rich solution is CO 2 absorbent having absorbed CO 2, in a reproducing apparatus for reproducing a lean solution which is the CO 2 absorbing solution from which CO 2 has been removed, the reproduction apparatus A pressure for adjusting the pressure in the regenerator, having temperature adjusting means for maintaining the temperature of the lean solution in a lean storage section temporarily storing the lean solution provided in the interior at 100 ° C. or more and 120 ° C. or less; A CO 2 absorbent regenerator having a control device.
これによって、前記再生装置内の圧力を低下させる作用があり、その結果として、通常よりも低温下で前記リッチ溶液を前記リーン溶液に再生させることができ、前記リーン溶液貯留部に貯める前記リーン溶液の熱劣化を抑制させる効果が得られる。 As a result, there is an action of reducing the pressure in the regenerator, and as a result, the rich solution can be regenerated into the lean solution at a temperature lower than usual, and the lean solution stored in the lean solution storage unit. The effect which suppresses the thermal degradation of is acquired.
本発明によれば、CO2回収装置内で循環して再利用されるCO2吸収液の熱劣化を抑制できる。 According to the present invention, the thermal deterioration of the CO 2 absorbing solution to be circulated for reuse in the CO 2 recovery apparatus can be suppressed.
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、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。以下の説明の中で、構成要素の上下を指定して説明する場合は、その構成要素の重力が作用する方向を下方向とし、これと反対方向を上方向とする。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range. In the following description, when the upper and lower sides of a component are specified and described, the direction in which the gravity of the component acts is the downward direction, and the opposite direction is the upward direction.
図1は、本発明の実施例1に係るCO2回収装置の概略図である。また、図2は、本発明の実施例1に係る再生装置の一部分であるチムニートレイの概略図である。さらに、図3は、吸収液熱劣化低減率と再生装置の一部分であるリーン溶液貯留部内のリーン溶液の温度との関係を計算したシミュレーション結果を示した図である。CO2回収装置1000について、図1を参照して説明する。
FIG. 1 is a schematic view of a CO 2 recovery apparatus according to
実施例1に係るCO2回収装置1000は、排ガス中のCO2を除去する吸収装置20と、リッチ溶液中のCO2を除去する再生装置30と、吸収装置20に排ガスを供給する排ガス供給通路100と、再生装置30にリッチ溶液を供給するリッチ溶液供給通路101と、吸収装置20にリーン溶液を供給するリーン溶液供給通路102とを有する。
The CO 2 recovery apparatus 1000 according to the first embodiment includes an
吸収装置20は、上方から順に充填層からなるCO2吸収部21と、リッチ溶液FL_rを一時的に貯めるリッチ溶液貯留部22とを有する。
The
再生装置30は、上方から順に充填層からなる回収部31と、回収部31を通過した直後のリーン溶液FL_lを回収するチムニートレイ33と、リーン溶液FL_lを一時的に貯めるリーン溶液貯留部32とが設けられている。ここで、チムニートレイ33は、図2に示すように、リーン溶液FL_lを抜き出し口103Aに導入させ易くするための凹部33a、及び所定の隙間33bを設けたキャップ部33cからなる。また、再生装置30は、再生装置30内のリーン溶液FL_lを一度再生装置30の外に抜き出して、再度再生装置30内に戻すリーン溶液再生加熱還流通路103が設けられている。ここで、リーン溶液再生加熱還流通路103は、回収部31とチムニートレイ33との間に設けられた抜き出し口103A、及びチムニートレイ33とリーン溶液貯留部32との間に設けられた戻し口103Bを接続する。さらに、リーン溶液再生加熱還流通路103には、高温の飽和スチームSにより熱交換するための再生加熱器50が設けられている。再生加熱器50で、リーン溶液再生加熱還流通路103中のリーン溶液FL_lは高温の飽和スチームSによって熱交換され、再生するために加熱される。
The
排ガス供給通路100は、冷却装置10と吸収装置20とを接続し、リッチ溶液供給通路101は、吸収装置20と再生装置30とを接続し、リーン溶液供給通路102は、再生装置30と吸収装置20を接続する。
The exhaust
冷却装置10で、例えば40℃前後に冷却された排ガスGは、排ガス供給通路100を通って、吸収装置20の下部に導入される。吸収装置20に導入された排ガスGは、CO2吸収部21でリーン溶液FL_lと向流接触することで、CO2が除去される。ここで、リーン溶液FL_lはリーン溶液供給通路102を通って吸収装置20の上部から供給される。このときのリーン溶液FL_lの温度は、例えば60℃前後である。CO2が除去された排ガスG*は吸収装置20の上部からCO2回収装置1000の系外に放出される。一方、CO2吸収部21でCO2を吸収したCO2吸収液は、リッチ溶液FL_rとなってリッチ溶液貯留部22に一時的に貯められる。このときのリッチ溶液FL_rの温度は、例えば50℃前後である。
For example, the exhaust gas G cooled to about 40 ° C. by the cooling
リッチ溶液貯留部22内のリッチ溶液FL_rは、リッチ溶液供給通路101を通って再生装置30の上部に供給される。再生装置30に供給されたリッチ溶液FL_rは、回収部31で吸熱反応を生じてCO2が除去されてリーン溶液FL_lとなる。リッチ溶液FL_rから分離されたCO2は再生装置30の上部からCO2回収装置1000とは別個の装置に回収される。一方、回収部31でCO2を除去されたリーン溶液FL_lは、リーン溶液再生加熱還流通路103を通して再生加熱器50で飽和スチームSによって加熱された後、リーン溶液貯留部32内に一時的に貯められる。リーン溶液貯留部32内のリッチ溶液FL_lは、リーン溶液供給通路102を通って再び吸収装置20の上部に供給されて再利用される。
The rich solution FL_r in the rich
このように、CO2回収装置1000は、吸収装置20及び再生装置30をリッチ供給通路101とリーン溶液供給通路102とで接続してCO2吸収液を循環させることができる。そしてまた、再生装置30で再生されたリーン溶液FL_lを吸収装置20で再利用することができる。
As described above, the CO 2 recovery apparatus 1000 can circulate the CO 2 absorbent by connecting the
CO2回収装置1000は、再生装置30内を、リッチ溶液FL_r中のCO2を除去する再生空間30aと、リーン溶液FL_lを一時的に貯める貯留空間30bとに区分する区分手段を有する。ここで、再生空間30a及び貯留空間30bは、後述するように、夫々再生装置30内の空間であって、リッチ溶液FL_rをリーン溶液FL_lに再生する空間と再生されたリーン溶液FL_lを貯める空間とにあたる。また、再生空間30a内のリーン溶液FL_lを抜き出して、貯留空間30bに戻すリーン溶液還流通路104、及びリーン溶液還流通路104にあって、リーン溶液還流通路104中のリーン溶液FL_lとリッチ溶液供給通路101中のリッチ溶液FL_rとを熱交換させる第1リッチ/リーン熱交換器41を有する。
The CO 2 recovery apparatus 1000 includes a sorting unit that divides the
ここで、再生装置30の内部空間を、再生空間30aと貯留空間30bとに区分する区分手段として、本実施例では区画部材34を設けている。区画部材34は、リーン溶液再生加熱還流通路103の戻し口103Bとリーン溶液貯留部32との間に設けられている。これにより、再生空間30aで飽和スチームSの加熱によってCO2が除去されて高温となったリーン溶液FL_lとは異なる温度で、リーン溶液FL_lを貯留空間30bに貯めておくことができる。
Here, in this embodiment, a
また、リーン溶液還流通路104は、リーン溶液再生加熱還流通路103の戻し口103Bと区画部材34との間に設けられた抜き出し口104A、及び区画部材34とリーン溶液貯留部32との間に設けられた戻し口104Bを接続する。さらに、第1リッチ/リーン熱交換器41が、リーン溶液還流通路104にあって、抜き出し口104Aと戻し口104Bとの間に設置されている。これにより、回収部31で高温となったリーン溶液FL_lは、一度再生装置30の外に抜き出され、途中、第1リッチ/リーン熱交換器41でリーン溶液FL_lよりも低温のリッチ溶液FL_rと熱交換して降温した後に、再度再生装置30内に戻される。
The lean
このように、本実施例では再生装置30内を、リッチ溶液FL_r中のCO2を除去する再生空間30aと、リーン溶液FL_lを一時的に貯める貯留空間30bとに区分する区画部材34を設けるようにしている。これにより、再生空間30aで飽和スチームSの加熱によってCO2が除去されて高温となったリーン溶液FL_lよりも低い温度で、リーン溶液FL_lを貯留空間30bに貯めておくことができる。
As described above, in this embodiment, the
また、本実施例では再生空間30aと貯留空間30bを接続するリーン溶液還流通路104が設置され、リーン溶液還流通路104にあって、抜き出し口104Aと戻し口104Bとの間には第1リッチ/リーン熱交換器41が設けられている。これにより、再生空間30aのリーン溶液FL_lを抜き出し口104Aから再生装置30の外に抜き出すことができる。そして、リーン溶液FL_lよりも低温のリッチ溶液FL_rと熱交換して、貯留空間30bに供給するリーン溶液FL_lを降温させることができる。したがって、リーン溶液貯留部32に貯められるリーン溶液FL_lの温度は、回収部31を通過した直後のリーン溶液FL_lの温度よりも低くなり、従前と比べて、リーン溶液FL_lの熱劣化を低減することができる。
In the present embodiment, a lean
さらに、本実施例では、リッチ溶液供給通路101にあって、吸収装置20と第1リッチ/リーン熱交換器41との間に、リッチ溶液供給通路101中のリッチ溶液FL_rとリーン溶液供給通路102中のリーン溶液FL_lとを熱交換させる第2リッチ/リーン熱交換器40を設けている。
Further, in this embodiment, the rich solution FL_r and the lean
リッチ溶液供給通路101中のリッチ溶液FL_rは、吸収装置20から抜き出された後、第2リッチ/リーン熱交換器40でリーン溶液供給通路102中のリーン溶液FL_lと熱交換して昇温する。その後、さらに第1リッチ/リーン熱交換器41で、リーン溶液還流通路104中のリーン溶液FL_lと熱交換してさらに昇温した後、再生装置30に供給される。一方、リーン溶液供給通路102中のリーン溶液FL_lは、第2リッチ/リーン熱交換器40でリッチ溶液供給通路101中のリッチ溶液FL_rと熱交換して降温する。
After the rich solution FL_r in the rich
これにより、吸収装置20から再生装置30に供給されるリッチ溶液供給通路101中のリッチ溶液FL_rを、例えば50℃前後から110℃前後まで昇温させることができる。また、再生装置30から吸収装置20に供給されるリーン溶液供給通路102中のリーン溶液FL_lを、例えば120℃前後から60℃前後まで降温させることができる。さらに、第1リッチ/リーン熱交換器41のみ設置するときに比べ、第1リッチ/リーン熱交換器41と第2リッチ/リーン熱交換器40それぞれの設備の小型化を図ることができる。
Thereby, the rich solution FL_r in the rich
ここで、例えば、第2リッチ/リーン熱交換器40を通過したリッチ溶液供給通路101中のリッチ溶液FL_rは105℃前後となる。また、再生空間30aで回収部31を通過したリッチ溶液FL_rは124℃前後であるところ、リーン溶液還流通路104により再生装置30から抜き出され、第1リッチ/リーン熱交換器41で105℃前後のリッチ溶液供給通路101中のリッチ溶液FL_rと熱交換されて貯留空間30bに戻されるときのリーン溶液還流通路104中のリーン溶液FL_lの温度は115℃前後となる。
Here, for example, the rich solution FL_r in the rich
一方、図3に示すシミュレーション結果から、120℃以下の温度で顕著な吸収液熱劣化低減率を示し、低温になるにつれて前記低減率は上昇し、100℃を下回る温度では吸収液熱劣化低減率が40%弱で推移していることがわかる。ここで、図3におけるCO2吸収液熱劣化低減率は、リーン溶液FL_lの温度が124℃のときを0%としている。したがって、リーン溶液貯留部32で貯めるリーン溶液FL_lの温度は、100℃以上120℃以下にすることが好ましい。本実施例において、例えば、115℃まで降温したリーン溶液FL_lをリーン溶液貯留部32に貯めることで、124℃でリーン溶液貯留部32に貯める場合と比べて、CO2吸収液熱劣化は約25%低減する。
On the other hand, from the simulation results shown in FIG. 3, the absorption liquid thermal deterioration reduction rate is remarkable at a temperature of 120 ° C. or lower, and the reduction rate increases as the temperature becomes lower, and the absorption liquid thermal deterioration reduction rate at a temperature lower than 100 ° C. It can be seen that is moving at less than 40%. Here, the CO 2 absorbing solution thermal deterioration reduction rate in FIG. 3 is 0% when the temperature of the lean solution FL_l is 124 ° C. Therefore, the temperature of the lean solution FL_l stored in the lean
以上、CO2回収装置1000は、再生装置30内を、再生空間30aと貯留空間30bとに区分する区分手段と、リーン溶液還流通路104と、第1リッチ/リーン熱交換器41とを具備する。これによって、再生空間30aでのリーン溶液FL_lを一度再生装置30の外に抜き出し、リッチ溶液FL_rと熱交換して降温させた後に、再び貯留空間30bに戻すという作用が得られ、その結果として、再生空間30aでのリーン溶液FL_lよりも低温のリーン溶液FL_lをリーン溶液貯留部32で貯めることができ、リーン溶液FL_lの熱劣化を抑制させる効果が奏される。
As described above, the CO 2 recovery apparatus 1000 includes the dividing means for dividing the
図4は、本発明の実施例2に係るCO2回収装置の概略図である。CO2回収装置1001について、図4を参照して説明する。なお、実施例1に係るCO2回収装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
FIG. 4 is a schematic view of a CO 2 recovery apparatus according to
CO2回収装置1001は、再生空間30_1a内のセミリーン溶液FL_slを一度抜き出して、再度再生空間30_1a内に戻す第1セミリーン溶液還流通路105、及び第2セミリーン溶液還流通路106を有する。また、第1セミリーン溶液還流通路105中のセミリーン溶液FL_slとリーン溶液還流通路104中のリーン溶液FL_lとを熱交換させる第1セミリーン/リーン熱交換器41aと、第2セミリーン溶液還流通路106中のセミリーン溶液FL_slとリーン溶液還流通路104中のリーン溶液FL_lとを熱交換させる第2セミリーン/リーン熱交換器41bとを有する。
The CO 2 recovery device 1001 has a first semi-lean
ここで、本実施例に係る再生装置30_1は、上方から順に第1回収部31_1と、第1チムニートレイ33_1と、第2回収部31_2と、第2チムニートレイ33_2と、第3回収部31_3と、第3チムニートレイ33_3とが設けられている。 Here, the reproducing apparatus 30_1 according to the present embodiment includes, in order from the top, the first collection unit 31_1, the first chimney tray 33_1, the second collection unit 31_2, the second chimney tray 33_2, and the third collection unit 31_3. A third chimney tray 33_3 is provided.
第1セミリーン溶液還流通路105は、第1回収部31_1と第1チムニートレイ33_1との間に設けられた抜き出し口105A、及び第1チムニートレイ33_1と第2回収部31_2との間に設けられた戻し口105Bを接続する。また、第1セミリーン/リーン熱交換器41aが、第1セミリーン溶液還流通路105にあって、抜き出し口105Aと戻し口105Bとの間に設置されている。
The first semi-lean
第2セミリーン溶液還流通路106は、第2回収部31_2と第2チムニートレイ33_2との間に設けられた抜き出し口106A、及び第2チムニートレイ33_2と第3回収部31_3との間に設けられた戻し口106Bを接続する。また、第2セミリーン/リーン熱交換器41bが、第2セミリーン溶液還流通路106にあって、抜き出し口106Aと戻し口106Bとの間に設置されている。
The second semi-lean
したがって、リッチ溶液供給通路101から再生装置30_1に供給されたリッチ溶液は、まず、第1回収部31_1でCO2が一部除去されてセミリーン溶液FL_slとなった後、第1セミリーン溶液還流通路105によって一度再生装置30_1の外に抜き出され、その後再び再生装置30_1に戻る。そしてまた第2回収部31_2でCO2が一部除去された後、セミリーン溶液FL_slは第2セミリーン溶液還流通路106によって一度再生装置30_1の外に抜き出され、その後再び再生装置30_1に戻る。これを繰り返し、最後に第3回収部31_3でCO2が全て除去されてリーン溶液FL_lとなる。
Accordingly, the rich solution supplied from the rich
なお、第2セミリーン溶液還流通路106中のセミリーン溶液FL_slは、第1セミリーン溶液還流通路105中のセミリーン溶液FL_slよりも高温となっている。第2セミリーン溶液還流通路106中のセミリーン溶液FL_slの方が、第1セミリーン溶液還流通路105中のセミリーン溶液FL_slよりも、より再生空間30_1aで長時間吸熱反応を起こしているからである。また、リーン溶液還流通路104中のリーン溶液FL_lは、第1セミリーン溶液還流通路105中及び第2セミリーン溶液還流通路106中のいずれのセミリーン溶液FL_slよりも高温となっている。
The semi-lean solution FL_sl in the second semi-lean
これにより、第3回収部31_3で高温となったリーン溶液FL_lは、抜き出し口104Aからリーン溶液還流通路104に導入されて再生空間30_1aの外に抜き出され、まず、第2セミリーン/リーン熱交換器41bでリーン溶液FL_lよりも低温の第2セミリーン溶液還流通路106中のセミリーン溶液FL_slと熱交換して降温する。次に、第1セミリーン/リーン熱交換器41aでリーン溶液FL_lよりも低温の第1セミリーン溶液還流通路105中のセミリーン溶液FL_slと熱交換してさらに降温する。その後、戻し口104Bに至って貯留空間30_1b内に戻される。
As a result, the lean solution FL_l that has reached a high temperature in the third recovery unit 31_3 is introduced into the lean
このように、本実施例ではリーン溶液還流通路104にあって、抜き出し口104Aと戻し口104Bとの間には、抜き出し口104Aから順に第2リッチ/リーン熱交換器41b及び第1リッチ/リーン熱交換器41aが設けられている。これにより、再生空間30_1aから外に抜き出されたリーン溶液FL_lは、リーン溶液FL_lよりも低温のセミリーン溶液FL_slと熱交換して降温させることができる。したがって、リーン溶液貯留部32に貯められるリーン溶液FL_lの温度は、第3回収部31_3を通過した直後のリーン溶液FL_lの温度よりも低くなり、従前と比べて、リーン溶液FL_lの熱劣化を低減することができる。
As described above, in this embodiment, the second rich /
ここで、例えば、第1セミリーン溶液還流通路105中のセミリーン溶液FL_slは101℃前後となる。また、第2セミリーン溶液還流通路106中のセミリーン溶液FL_slは105℃前後となる。そして、再生空間30_1aで第3回収部31_3を通過したリーン溶液FL_lは124℃前後であるところ、リーン溶液還流通路104により再生装置30_1から抜き出されたリーン溶液FL_lは、まず第2セミリーン/リーン熱交換器41bで112℃前後まで降温する。次に、第1セミリーン/リーン熱交換器41aでリーン溶液FL_lの温度は106℃前後まで降温する。
Here, for example, the semi-lean solution FL_sl in the first semi-lean
図3に示すシミュレーション結果によれば、本実施例において、例えば、106℃まで降温したリーン溶液FL_lをリーン溶液貯留部32に貯めることで、124℃でリーン溶液貯留部32に貯める場合と比べて、CO2吸収液熱劣化は約40%低減する。
According to the simulation result shown in FIG. 3, in this embodiment, for example, the lean solution FL_l cooled to 106 ° C. is stored in the lean
以上、CO2回収装置1001は、第1セミリーン溶液還流通路105と、第2セミリーン溶液還流通路106と、第1セミリーン/リーン熱交換器41aと、第2セミリーン/リーン熱交換器41bとを具備する。これによって、再生空間30_1aでのリーン溶液FL_lを一度再生装置30の外に抜き出し、セミリーン溶液FL_slと熱交換して降温させた後に、再び貯留空間30_1bに戻すという作用が得られ、その結果として、再生空間30_1aでのリーン溶液FL_lよりも低温のリーン溶液FL_lをリーン溶液貯留部32で貯めることができ、リーン溶液FL_lの熱劣化を抑制させる効果が奏される。
As described above, the CO 2 recovery apparatus 1001 includes the first semi-lean
なお、セミリーン溶液供給通路、セミリーン/リーン熱交換器、回収部、リーン回収機構等の設置数は、本実施例に示した設置数に限られるものではない。 The number of installed semi-lean solution supply passages, semi-lean / lean heat exchangers, recovery units, lean recovery mechanisms, etc. is not limited to the number of installations shown in this embodiment.
図5は、本発明の実施例3に係るCO2回収装置の概略図である。CO2回収装置1002について、図5を参照して説明する。なお、実施例1に係るCO2回収装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。 FIG. 5 is a schematic view of a CO 2 recovery apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. The CO 2 recovery apparatus 1002 will be described with reference to FIG. Note that the members that overlap the structure of the CO 2 recovery unit according to the first embodiment, description thereof will be omitted given the same reference numerals.
CO2回収装置1002は、冷却水CWを汲み上げるポンプPcwと、冷却水CWをCO2回収装置1002に供給するための冷却水供給通路108とを有する。また、リーン溶液還流通路104中のリーン溶液FL_lと冷却水CWとを熱交換させる冷却水/リーン熱交換器41cを有する。
The CO 2 recovery device 1002 has a pump Pcw that pumps up the cooling water CW, and a cooling
ここで、冷却水/リーン熱交換器41cは、リーン溶液還流通路104の抜き出し口104Aと戻し口104Bとの間に設置されている。
Here, the cooling water / lean heat exchanger 41c is installed between the
これにより、回収部31で高温となったリーン溶液FL_lは、抜き出し口104Aからリーン溶液還流通路104に導入されて再生空間30aの外に抜き出され、途中、冷却水/リーン熱交換器41cでリーン溶液FL_lよりも低温の媒体として冷却水供給通路108中の冷却水CWと熱交換して降温する。その後、戻し口104Bに至って貯留空間30b内に戻される。
As a result, the lean solution FL_l having a high temperature in the recovery unit 31 is introduced into the lean
このように、本実施例では近隣の海の冷却水CWをCO2回収装置1002まで供給する冷却水供給通路108が設置され、さらに冷却水供給通路108には冷却水/リーン熱交換器41cが設けられている。これにより、再生空間30aから外に抜き出されたリーン溶液FL_lは、リーン溶液FL_lよりも低温の媒体として冷却水CWと熱交換して降温させることができる。したがって、リーン溶液貯留部32に貯められるリーン溶液FL_lは、回収部31を通過した直後のリーン溶液FL_lよりも降温させることができ、従前と比べて、リーン溶液FL_lの熱劣化を低減することができる。
As described above, in this embodiment, the cooling
ここで、例えば、冷却水CWの温度は20℃前後である。また、再生空間30aで回収部31を通過したリッチ溶液FL_rは124℃前後であるところ、リーン溶液還流通路104により再生装置30から抜き出されたリーン溶液FL_lは、冷却水/リーン熱交換器41cで100℃前後となる。
Here, for example, the temperature of the cooling water CW is around 20 ° C. In addition, the rich solution FL_r that has passed through the recovery unit 31 in the regeneration space 30a is around 124 ° C., but the lean solution FL_l extracted from the
図3に示すシミュレーション結果によれば、本実施例において、例えば、100℃まで降温したリーン溶液FL_lをリーン溶液貯留部32に貯めることで、124℃でリーン溶液貯留部32に貯める場合と比べて、CO2吸収液熱劣化は約40%低減する。
According to the simulation result shown in FIG. 3, in this embodiment, for example, by storing the lean solution FL_l cooled to 100 ° C. in the lean
以上、CO2回収装置1002は、冷却水供給通路108と、冷却水/リーン熱交換器41cとを具備する。これによって、再生空間30aのリーン溶液FL_lを一度再生装置30の外に抜き出し、冷却水CWと熱交換して降温させた後に、再び貯留空間30bに戻すという作用が得られ、その結果として、再生空間30aでのリーン溶液FL_lよりも低温のリーン溶液FL_lをリーン溶液貯留部32で貯めることができ、リーン溶液FL_lの熱劣化を抑制させる効果が奏される。
As described above, the CO 2 recovery device 1002 includes the cooling
なお、冷却水供給通路108及び冷却水/リーン熱交換器41cは1つに限られるものではなく、複数設置するようにしても良い。また、リーン溶液還流通路104中のリーン溶液FL_lと熱交換する低温の媒体としては、冷却水CWに限られるものではなく、リーン溶液FL_lよりも低温であれば、水道水や工場排水といったものでも良い。
Note that the cooling
図6は、本発明の実施例4に係るCO2回収装置の概略図である。また、図7は、再生装置内の圧力とリーン溶液の温度との関係を示した図である。CO2回収装置1003について、図6を参照して説明する。なお、実施例1に係るCO2回収装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
FIG. 6 is a schematic view of a CO 2 recovery apparatus according to
CO2回収装置1003は、再生装置30_2内の圧力を調整する圧力制御装置60を有する。圧力制御装置60は、例えば、加圧ポンプ及び圧力調整弁から構成される装置であり、再生装置30_2内の圧力を調整することができる。なお、実施例1乃至実施例3に係るCO2回収装置は、再生装置内に区画部材を設けて再生装置内を再生空間及び貯留空間の2つの空間に区画するような区画手段を設けているが、CO2回収装置1003は、再生装置30_2内に前記区画部材を設けていない。
The CO 2 recovery device 1003 includes a
ここで、図7に示す関係図より、実施例1乃至実施例3においては、低温の媒体と熱交換される前のリーン溶液FL_lの温度は124℃前後であるところ、このときの再生装置内の圧力は約2.0ataであることがわかる。したがって、再生装置30_2内の圧力を2.0ataよりも減圧することで、水を含む液体の沸点が下がり、より低温下で発生するリーン溶液FL_lの蒸気熱を、リーン溶液再生加熱還流通路103の戻し口103Bから再生装置30_2内に供給することができる。すなわち、減圧された再生装置内30_2では、従前よりも低温下で、リッチ溶液FL_rからCO2を除去することができる。
Here, from the relationship diagram shown in FIG. 7, in Examples 1 to 3, the temperature of the lean solution FL_l before heat exchange with the low-temperature medium is around 124 ° C. It can be seen that the pressure is about 2.0 ata. Therefore, by reducing the pressure in the regenerator 30_2 to less than 2.0ata, the boiling point of the liquid containing water is lowered, and the vapor heat of the lean solution FL_l generated at a lower temperature is converted into the lean solution regenerating
例えば、再生装置30_2内の圧力を1.5ataにすることで、再生装置30_2内でCO2除去されたリーン溶液FL_lは、115℃前後の温度でリーン溶液貯留部32に貯まることとなる。
For example, by setting the pressure in the regenerator 30_2 to 1.5 ata, the lean solution FL_l from which CO 2 has been removed in the regenerator 30_2 is stored in the lean
図3に示すシミュレーション結果によれば、本実施例において、例えば、115℃まで降温したリーン溶液FL_lをリーン溶液貯留部32に貯めることで、124℃でリーン溶液貯留部32に貯める場合と比べて、CO2吸収液熱劣化は約25%低減する。
According to the simulation result shown in FIG. 3, in this embodiment, for example, the lean solution FL_l cooled to 115 ° C. is stored in the lean
以上、本実施例のCO2回収装置1003は、再生装置30_2に圧力制御装置60を具備する。これによって、再生装置30_2内の圧力を減圧して、より低温下でリッチ溶液FL_rをリーン溶液FL_lに再生させることができ、リーン溶液FL_lの熱劣化を抑制させる効果が奏される。
As described above, the CO 2 recovery device 1003 of the present embodiment includes the
以上のように、本発明に係るCO2回収装置及びCO2吸収液再生装置は、CO2回収装置内で循環して再利用されるCO2吸収液の熱劣化を抑制して用いることに適している。 As described above, the CO 2 recovery device and the CO 2 absorbent regenerator according to the present invention are suitable for use while suppressing thermal deterioration of the CO 2 absorbent that is circulated and reused in the CO 2 recovery device. ing.
1000、1001、1002、1003 CO2回収装置
10 冷却装置
20 吸収装置
21 CO2吸収部
22 リッチ溶液貯留部
30、30_1、30_2 再生装置
30a、30_1a 再生空間
30b、30_1b 貯留空間
31 回収部
32 リーン溶液貯留部
33 チムニートレイ
34 区画部材
40 第2リッチ/リーン熱交換器
41 第1リッチ/リーン熱交換器
41a 第1セミリーン/リーン熱交換器
41b 第2セミリーン/リーン熱交換器
41c 冷却水/リーン熱交換器
50 再生加熱器
60 圧力制御装置
100 排ガス供給通路
101 リッチ溶液供給通路
102 リーン溶液供給通路
103 リーン溶液再生加熱還流通路
104 リーン溶液還流通路
105 第1セミリーン溶液還流通路
106 第2セミリーン溶液還流通路
108 冷却水供給通路
1000, 1001, 1002, 1003 CO 2 recovery device 10
Claims (10)
前記再生装置内に設けられた前記リーン溶液を一時的に貯めるリーン貯留部での前記リーン溶液の温度を、100℃以上120℃以下に保つ温度調整手段を有し、
前記再生装置内の圧力を調整する圧力制御装置を設けたことを特徴とするCO2吸収液再生装置。 Removing the CO 2 rich solution is CO 2 absorbent having absorbed CO 2, in a reproducing apparatus for reproducing a lean solution which is the CO 2 absorbing solution from which CO 2 has been removed,
A temperature adjusting means for maintaining the temperature of the lean solution in the lean storage section temporarily storing the lean solution provided in the regenerator at 100 ° C. or higher and 120 ° C. or lower;
A CO 2 absorbent regenerator comprising a pressure control device for adjusting the pressure in the regenerator.
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