JP2015097986A - Distillation column, liquid heating method, and carbon dioxide recovery apparatus and carbon dioxide recovery method using the same - Google Patents

Distillation column, liquid heating method, and carbon dioxide recovery apparatus and carbon dioxide recovery method using the same Download PDF

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知哉 村本
裕一 西山
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裕一 西山
真也 奥野
Masaya Okuno
真也 奥野
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俊一朗 上野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus configuration and a liquid heating method capable of dispensing with regulation of flow balance at a time of heating a liquid using a plurality of heating elements in a distillation column or the like.SOLUTION: In a distillation column including: a column storing therein a liquid; and a heating system heating the liquid so as to release a target component contained in the liquid from the liquid, the heating system includes a plurality of heat exchangers for heating provided outside the column; a circulation passage connecting the heat exchangers in series so that the liquid in the column circulates while sequentially passing through the heat exchangers; and at least one separation passage provided to be branched off from the circulation passage so as to separate gas generated from the liquid from the liquid in the circulation passage and to return the gas into the column.

Description

本発明は、加熱によって液体に含まれる目的成分を分離又は精製したり、化学吸収法によって排ガスから二酸化炭素を分離回収する際に使用する吸収液を再生するための再生塔等として利用可能な蒸留塔、蒸留塔における液体の加熱方法、並びに、それを用いた二酸化炭素回収装置及び二酸化炭素回収方法に関する。   The present invention is a distillation that can be used as a regeneration tower or the like for separating or purifying a target component contained in a liquid by heating, or for regenerating an absorbing solution used when separating and recovering carbon dioxide from exhaust gas by a chemical absorption method. The present invention relates to a column, a liquid heating method in a distillation column, and a carbon dioxide recovery device and a carbon dioxide recovery method using the same.

液体を加熱して沸騰させることにより液体に含まれる成分をガス化して分離回収する蒸留塔は、物質の蒸留精製に使用するだけでなく、加熱によって混合系から特定成分をガス化分離する形態の各種処理に利用することができる。例えば、化学吸収法によって排ガスから二酸化炭素を回収する際に、二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱して二酸化炭素を放出し再生させるための再生塔として使用され、火力発電所や製鉄所、精油所、ボイラーなどの様々な設備において、蒸留塔は幅広く利用されている。   Distillation towers that gasify and separate and recover components contained in liquids by heating and boiling the liquid are used not only for distillation purification of substances, but also for gasifying and separating specific components from mixed systems by heating. It can be used for various processes. For example, when recovering carbon dioxide from exhaust gas by the chemical absorption method, it is used as a regeneration tower for heating and absorbing carbon dioxide-absorbed liquid to release and regenerate carbon dioxide. Distillation towers are widely used in various facilities such as boilers and boilers.

蒸留塔には、塔外の高温熱媒を熱源として用いて塔内に貯留される液体を加熱するための加熱装置が塔底部に付設される。蒸留塔の加熱装置は、一般に、他の施設等から放出される排熱の回収によって得られる高温液との熱交換を行う熱交換器、又は、燃焼施設等から排出される高温スチームを熱媒として用いるリボイラを加熱要素として構成される。   In the distillation tower, a heating device for heating a liquid stored in the tower using a high-temperature heat medium outside the tower as a heat source is attached to the bottom of the tower. Generally, a heating device for a distillation tower is a heat exchanger that performs heat exchange with a high-temperature liquid obtained by collecting exhaust heat released from other facilities, or high-temperature steam discharged from a combustion facility. The reboiler used as a heating element is configured.

下記特許文献１には、複数の加熱要素を用いた蒸留塔が記載される。この文献においては、２つの熱交換器が蒸留塔の塔底部に並列に接続され、この蒸留塔を二酸化炭素回収装置の再生塔として用いている。各熱交換器において、再生塔から排出される二酸化炭素を含むガスとの熱交換によって再生塔から導出する吸収液を加熱し、加熱後に各々再生塔へ還流するように構成されている。   Patent Document 1 below describes a distillation column using a plurality of heating elements. In this document, two heat exchangers are connected in parallel to the bottom of a distillation column, and this distillation column is used as a regeneration column for a carbon dioxide recovery device. In each heat exchanger, the absorption liquid led out from the regeneration tower is heated by heat exchange with a gas containing carbon dioxide discharged from the regeneration tower, and is heated to reflux to the regeneration tower after heating.

特開２０１０−２３５３９５号公報JP 2010-235395 A

このように複数の加熱要素を用いる構成は、蒸留塔内の液に充分な熱量を供給する上で有効であり、複数の加熱要素を並列に接続することによって、熱交換を効率良く行うことができる。しかし、並列接続における液体の流れは、分岐後の流量バランスが変動し易く、各加熱要素を流れる液体の流量を一定に維持するには、各加熱要素への流量を規制するために流量計や制御弁を設ける必要がある。又、加熱温度（熱源温度）が異なる加熱要素を用いると、接続構成の設計が煩雑になり、流量バランスの制御が更に難しくなる。   Thus, the configuration using a plurality of heating elements is effective in supplying a sufficient amount of heat to the liquid in the distillation column, and the heat exchange can be efficiently performed by connecting the plurality of heating elements in parallel. it can. However, the flow of liquid in parallel connection tends to fluctuate the flow rate balance after branching, and in order to keep the flow rate of liquid flowing through each heating element constant, a flow meter or a flowmeter is used to regulate the flow rate to each heating element. It is necessary to provide a control valve. In addition, when heating elements having different heating temperatures (heat source temperatures) are used, the design of the connection configuration becomes complicated, and the control of the flow rate balance becomes more difficult.

本発明の課題は、複数の加熱要素を用いて液体を加熱するために流量計や制御弁による流量バランスの調整を必要としない蒸留塔及びそれにおける液体の加熱方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a distillation column that does not require adjustment of a flow rate balance with a flow meter or a control valve in order to heat the liquid using a plurality of heating elements, and a method for heating the liquid therewith.

又、本発明の課題は、複雑な装置構成や煩雑な調整作業を伴わずに、効率良く充分に液体を加熱可能な蒸留塔及びそれにおける液体の加熱方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a distillation tower capable of efficiently and sufficiently heating a liquid without involving a complicated apparatus configuration and complicated adjustment work, and a liquid heating method therefor.

更に、上述の蒸留塔及び液体の加熱方法を用いて効率的に二酸化炭素を回収可能な二酸化炭素回収装置及び二酸化炭素回収方法を提供することである。   It is another object of the present invention to provide a carbon dioxide recovery device and a carbon dioxide recovery method capable of efficiently recovering carbon dioxide using the above-described distillation tower and liquid heating method.

上記課題を解決するために、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、蒸留塔の液体を加熱する複数の加熱要素を直列に接続する構成に基づいて、流量バランスの問題を解決すると共に、蒸留塔の目的成分のガス化及び液体からの分離を効率的に進めることが可能となる手法を見出し、本発明を完成するに至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted extensive research and as a result, solved the problem of flow rate balance based on a configuration in which a plurality of heating elements for heating the liquid in the distillation column are connected in series. The inventors have found a technique that enables efficient gasification of the target component of the distillation column and separation from the liquid, and have completed the present invention.

本発明の一態様によれば、蒸留塔は、液体を収容するための塔と、前記液体に含まれる目的成分を前記液体から分離するために前記目的成分を加熱によって前記液体から放出させる加熱システムとを有する蒸留塔であって、前記加熱システムは、加熱のために前記塔に外設される複数の熱交換器と、前記塔に収容される液体を前記複数の熱交換器との間で循環させる循環路であって、前記塔の液体が前記複数の熱交換器を順次通過するように前記複数の熱交換器を直列に接続する前記循環路と、前記循環路において液体から発生するガスを前記液体から分離して前記塔内に還流させるために前記循環路から分岐して設けられる少なくとも１つの分別路とを有することを要旨とする。   According to one aspect of the present invention, the distillation column includes a tower for storing a liquid, and a heating system that releases the target component from the liquid by heating in order to separate the target component contained in the liquid from the liquid. The heating system includes a plurality of heat exchangers installed outside the tower for heating, and a liquid stored in the tower between the plurality of heat exchangers. A circulation path to circulate, wherein the circulation path connects the plurality of heat exchangers in series so that the liquid in the tower sequentially passes through the plurality of heat exchangers, and gas generated from the liquid in the circulation path And at least one separation path that is branched from the circulation path so as to be separated from the liquid and refluxed in the column.

又、本発明の一態様によれば、二酸化炭素回収装置は、ガスを吸収液と接触させて前記ガスに含まれる二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる吸収塔と、上記の蒸留塔を用い、二酸化炭素を前記目的成分とし、吸収液を前記液体として、前記吸収塔において二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素を放出させて前記吸収液を再生するように構成される再生塔と、前記吸収塔と前記再生塔との間で前記吸収液を循環させる循環システムとを有することを要旨とする。   Moreover, according to one aspect of the present invention, a carbon dioxide recovery device uses an absorption tower that brings gas into contact with an absorption liquid and absorbs carbon dioxide contained in the gas into the absorption liquid, and the distillation tower described above. A regeneration tower configured to regenerate the absorbing liquid by releasing carbon dioxide from the absorbing liquid that has absorbed carbon dioxide in the absorption tower, using carbon dioxide as the target component and the absorbing liquid as the liquid, and the absorbing The gist of the invention is to have a circulation system for circulating the absorbent between the tower and the regeneration tower.

更に、本発明の一態様によれば、液体の加熱方法は、塔に収容される液体に含まれる目的成分を前記液体から分離するために、前記目的成分を加熱によって前記液体から放出させる蒸留塔における液体の加熱方法であって、前記液体を加熱するための複数の熱交換器を前記塔に外設し、前記複数の熱交換器を直列に接続する循環路を用いて、前記塔の液体が前記複数の熱交換器を順次通過するように液体を循環させて加熱し、前記循環路から分岐する少なくとも１つの分別路を用いて、前記循環路を循環する液体から発生するガスを前記液体から分離して前記塔に還流させることを要旨とする。   Furthermore, according to one aspect of the present invention, a method for heating a liquid includes a distillation column in which the target component contained in the liquid contained in the column is released from the liquid by heating in order to separate the target component from the liquid. A method of heating a liquid according to claim 1, wherein a plurality of heat exchangers for heating the liquid are externally installed in the tower, and a circulation path connecting the plurality of heat exchangers in series is used. Circulates and heats the liquid so as to sequentially pass through the plurality of heat exchangers, and uses at least one separation path branched from the circulation path to generate gas generated from the liquid circulating in the circulation path. The main point is that it is separated from the water and refluxed to the tower.

又、本発明の一態様によれば、二酸化炭素回収方法は、ガスを吸収液と接触させて前記ガスに含まれる二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる吸収工程と、上記の液体の加熱方法を用いて、二酸化炭素を前記目的成分とし、吸収液を前記液体として、前記吸収工程において二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素を放出させて前記吸収液を再生する再生工程と、前記吸収工程と前記再生工程との間で前記吸収液を循環させる循環工程とを有することを要旨とする。   Further, according to one aspect of the present invention, a carbon dioxide recovery method includes an absorption step in which a gas is brought into contact with an absorption liquid and carbon dioxide contained in the gas is absorbed by the absorption liquid, and the liquid heating method described above. And using the carbon dioxide as the target component and the absorbing liquid as the liquid, the regeneration step of regenerating the absorbing liquid by releasing carbon dioxide from the absorbing liquid that has absorbed carbon dioxide in the absorbing step, and the absorbing step. And a circulation step of circulating the absorption liquid between the regeneration step.

本発明によれば、複数の加熱要素を用いて液体を加熱する際に、各加熱要素への液体の流量について配慮する必要がなく、充分な加熱を効率良く行うことができるので、目的成分のガス化及び液体からの分離を効率的且つ簡易に進めることができる液体の加熱方法及びそれを実施する蒸留塔が提供される。又、特殊な装備や高価な装置を必要とせず、一般的な機器を利用して簡易な構成で加熱効率及びエネルギー効率が良い蒸留塔であるので、これを利用してエネルギー効率の良い二酸化炭素回収方法が実施でき、経済的に有利な二酸化炭素回収装置が提供可能である。   According to the present invention, when a liquid is heated using a plurality of heating elements, it is not necessary to consider the flow rate of the liquid to each heating element, and sufficient heating can be performed efficiently. Provided are a liquid heating method and a distillation column for carrying out the method, which can efficiently and easily proceed to gasification and separation from the liquid. In addition, since it is a distillation column that does not require special equipment or expensive equipment and uses general equipment and has a simple structure and good heating efficiency and energy efficiency, it can be used to make energy efficient carbon dioxide. A recovery method can be implemented, and an economically advantageous carbon dioxide recovery device can be provided.

本発明の第１の実施形態に係る蒸留塔を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the distillation tower which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る蒸留塔を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the distillation tower which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. サーモサイフォン型リボイラの使用形態を説明する概略構成図。The schematic block diagram explaining the usage pattern of a thermosiphon type reboiler. 本発明の第３の実施形態に係る蒸留塔を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the distillation tower which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

蒸留塔は、塔外から供給されるエネルギーを利用して塔内の液体を加熱し、加熱された液体から目的成分を放出して液体から分離する。一般的な蒸留塔では、目的成分は常温で液体又は固体であり、加熱により気化して放出された目的成分を冷却することにより凝縮されて精製された目的成分が、液状又は固体状で回収される。目的成分が常温で気体の場合、蒸留塔は、ガスに含まれる目的成分の分離回収に利用できる。例えば、二酸化炭素の回収装置では、吸収塔においてガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる工程と、再生塔において吸収液を加熱・再生することにより吸収液から放出される二酸化炭素を回収する再生工程とを繰り返す二酸化炭素回収方法が実行されるが、蒸留塔は、吸収液を再生させる再生塔として用いて、目的成分として二酸化炭素を分離回収することができる。この場合、再生塔において、二酸化炭素が溶解している吸収液の水分も加熱によって気化して二酸化炭素と共に放出されるので、冷却によって凝縮した水と二酸化炭素とを気液分離することにより、二酸化炭素が分離回収される。   The distillation tower uses the energy supplied from the outside of the tower to heat the liquid in the tower, releases the target component from the heated liquid, and separates it from the liquid. In a general distillation tower, the target component is liquid or solid at room temperature, and the target component condensed and purified by cooling the target component that has been vaporized and released by heating is recovered in liquid or solid form. The When the target component is a gas at normal temperature, the distillation column can be used for separation and recovery of the target component contained in the gas. For example, in the carbon dioxide recovery device, the absorption tower absorbs carbon dioxide contained in the gas in the absorption tower, and the carbon dioxide released from the absorption liquid is recovered by heating and regenerating the absorption liquid in the regeneration tower. A carbon dioxide recovery method that repeats the regeneration step is executed, and the distillation tower can be used as a regeneration tower for regenerating the absorption liquid, and can separate and recover carbon dioxide as a target component. In this case, in the regeneration tower, the water in the absorption liquid in which carbon dioxide is dissolved is also vaporized by heating and released together with carbon dioxide. Therefore, the water condensed by cooling and carbon dioxide are separated from each other by gas-liquid separation. Carbon is separated and recovered.

上述のように、蒸留塔は、塔内の液体を加熱するために底部に付設される加熱装置を有する。加熱装置には様々な種類のものがあるが、蒸留塔の加熱装置では、屡々、燃焼施設等から排出される高温スチーム等を外部熱源として利用するリボイラが加熱要素として用いられる。リボイラは、外部から供給されるスチームを熱媒体（つまり熱源）として、熱交換器を用いた熱媒体との熱交換によって液体を沸点近傍の温度に加熱する加熱手段である。つまり、リボイラは、熱交換器の一種と見なされ、蒸留塔のリボイラにおいては、目的の流体である蒸留塔の液体と、加熱用熱源として外部から供給されるスチームとの熱交換が熱交換器によって行われる。リボイラには、ケトル型リボイラ、サーモサイフォン型リボイラ等があり、ケトル型リボイラは、沸点近傍に加熱された液体から発生するガスを、液体とは別途排出することができる気液分離機能を有する。サーモサイフォン型リボイラは、リボイラ内で加熱によって生じる流体の上昇流を液体移送の動力源として利用できるので、循環ポンプを省略した循環系の設計が可能であるという特性がある。   As described above, the distillation column has a heating device attached to the bottom for heating the liquid in the column. There are various types of heating devices, but in heating devices for distillation towers, reboilers that use high-temperature steam or the like discharged from a combustion facility as an external heat source are often used as heating elements. The reboiler is a heating means that heats a liquid to a temperature near the boiling point by heat exchange with a heat medium using a heat exchanger using steam supplied from the outside as a heat medium (that is, a heat source). In other words, the reboiler is regarded as a kind of heat exchanger, and in the reboiler of the distillation tower, heat exchange is performed between the liquid of the distillation tower, which is the target fluid, and steam supplied from the outside as a heat source for heating. Is done by. The reboiler includes a kettle-type reboiler, a thermosiphon-type reboiler, and the like. The kettle-type reboiler has a gas-liquid separation function capable of discharging a gas generated from a liquid heated near the boiling point separately from the liquid. The thermosiphon-type reboiler has a characteristic that it is possible to design a circulation system in which the circulation pump is omitted because the upward flow of fluid generated by heating in the reboiler can be used as a power source for liquid transfer.

本発明においては、このような熱交換器（つまり、狭義の熱交換器及びリボイラを含む）を加熱要素とし、複数の熱交換器を用いて塔内の液体を加熱する加熱システムを有する蒸留塔を提案する。加熱システムにおいて、複数の熱交換器は直列に配列され、塔内の液体は、複数の熱交換器を順次通過するので、この加熱システムによって実施される液体の加熱方法では、循環の間に液体への熱供給が繰り返し行われる。この構成は、液体を十分に加熱することができる点において優れているが、加熱された液体からのガス発生に対処することが重要である。本発明においては、熱交換器の直列配列に基づいて、発生したガスを液から分離して別途還流するための分別路を形成する。この点に関して、加熱システムの構成は、熱交換器（リボイラ）の方式に応じて適宜変更することが可能であるので、本発明の実施形態を熱交換器の方式に応じて説明する。   In the present invention, such a heat exchanger (that is, including a narrowly defined heat exchanger and reboiler) is used as a heating element, and the distillation column has a heating system that heats the liquid in the column using a plurality of heat exchangers. Propose. In the heating system, a plurality of heat exchangers are arranged in series, and the liquid in the tower sequentially passes through the plurality of heat exchangers. Therefore, in the liquid heating method performed by this heating system, the liquid is circulated during circulation. The heat supply to is repeatedly performed. Although this configuration is excellent in that the liquid can be sufficiently heated, it is important to cope with gas generation from the heated liquid. In the present invention, based on the series arrangement of heat exchangers, a separation path for separating the generated gas from the liquid and separately refluxing is formed. In this regard, the configuration of the heating system can be appropriately changed according to the system of the heat exchanger (reboiler), so the embodiment of the present invention will be described according to the system of the heat exchanger.

以下に、図面を参照して本発明の蒸留塔の実施形態について説明する。尚、以下の実施形態においては、蒸留塔を二酸化炭素回収装置の再生塔として用いた実施形態として説明するが、一般的な蒸留塔や、各種プロセスにおいて分離・精製工程を実施するための装置にこれらを適用可能であることは勿論である。又、複数の熱交換器として、３つのリボイラを使用するが、リボイラ（加熱要素）の数は必要に応じて任意に変更可能である。   Hereinafter, embodiments of a distillation column of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the distillation column will be described as an embodiment using the carbon dioxide recovery device as a regeneration column. However, the distillation column may be a general distillation column or an apparatus for carrying out separation / purification steps in various processes. Of course, these are applicable. Moreover, although three reboilers are used as a plurality of heat exchangers, the number of reboilers (heating elements) can be arbitrarily changed as necessary.

図１は、本発明の蒸留塔の第１の実施形態を示し、加熱システムを構成する複数の熱交換器として、３つのケトル型リボイラを用いている。図１の蒸留塔１は、液体Ｌを内部に収容する塔２と、塔２内に装填される充填材Ｆと、塔２の底部に設けられる加熱システム３とを有する。塔２は、上端及び下端が半球状に閉鎖された円管形であり、底部に液体Ｌが貯留される。充填材Ｆは、一般的な蒸留においては気化した目的成分の精留を進め、再生塔としての利用においては、気液接触面積の増加によって液体からの目的成分放出を促進する。   FIG. 1 shows a first embodiment of the distillation column of the present invention, and three kettle-type reboilers are used as a plurality of heat exchangers constituting the heating system. The distillation column 1 in FIG. 1 includes a column 2 that contains the liquid L therein, a filler F that is loaded in the column 2, and a heating system 3 that is provided at the bottom of the column 2. The tower 2 has a circular tube shape whose upper end and lower end are closed in a hemispherical shape, and the liquid L is stored at the bottom. The filler F promotes rectification of the vaporized target component in general distillation, and promotes the release of the target component from the liquid by increasing the gas-liquid contact area when used as a regeneration tower.

蒸留塔を目的成分の蒸留に使用する場合には、加熱システムによって沸点近傍に加熱された液体から生じるガスは、充填材上での精留を経て塔頂から放出され、冷却器を用いて凝縮回収されるが、図１の実施形態では、蒸留塔１を二酸化炭素回収装置の再生塔として使用するために、吸収塔（図示省略）において二酸化炭素を吸収した吸収液を液体Ｌとして蒸留塔２の上部に供給するための供給路４と、蒸留塔２における加熱によって再生された吸収液を塔２底部から吸収塔へ還流させるための環流路５とが接続され、吸収塔と蒸留塔１との間で吸収液を循環させる循環システムを形成している。加熱システム３によって液体Ｌを沸点近傍（概して１００〜１３０℃程度）に加熱すると、塔２内において液体Ｌから放出されるガスの上昇に伴い、充填材Ｆも下側から間接的に加熱される。供給路４から供給される吸収液は、充填材Ｆ間を流下する間に加熱されると共に表面積が増加して二酸化炭素の放出が促進される。尚、供給路４から供給される液体Ｌは、塔２に供給される前に、環流路５を通じて塔２から吸収塔へ還流する液体Ｌと熱交換器（図示省略）によって熱交換されて、塔２での加熱温度に近い温度（概して７０〜９０℃程度）に昇温され、二酸化炭素が放出され易い状態の液体Ｌが塔２に投入される。蒸留塔２において液体Ｌから放出される二酸化炭素を含むガスは、排気路６を通じて塔外へ放出され、冷却器（図示省略）によって適正温度に冷却されてガス中の水蒸気が凝縮し、気液分離器（図示省略）によって凝縮水を除去した後に二酸化炭素が回収される。   When the distillation column is used for distillation of the target component, the gas generated from the liquid heated near the boiling point by the heating system is discharged from the top of the column through rectification on the packing material, and condensed using a cooler. In the embodiment shown in FIG. 1, in order to use the distillation column 1 as a regeneration column of the carbon dioxide recovery device, the absorption liquid that has absorbed carbon dioxide in the absorption tower (not shown) is used as the liquid L and the distillation column 2. Are connected to a supply path 4 for supplying to the upper part of the column and an annular flow path 5 for refluxing the absorption liquid regenerated by heating in the distillation column 2 from the bottom of the column 2 to the absorption column. A circulation system that circulates the absorption liquid between the two is formed. When the liquid L is heated to near the boiling point (generally about 100 to 130 ° C.) by the heating system 3, the packing material F is also indirectly heated from the lower side as the gas released from the liquid L rises in the tower 2. . The absorbing liquid supplied from the supply path 4 is heated while flowing down between the fillers F, and the surface area is increased to promote the release of carbon dioxide. The liquid L supplied from the supply path 4 is heat-exchanged with the liquid L refluxed from the tower 2 to the absorption tower through the annular flow path 5 by a heat exchanger (not shown) before being supplied to the tower 2. The temperature is raised to a temperature close to the heating temperature in the tower 2 (generally about 70 to 90 ° C.), and the liquid L in a state in which carbon dioxide is easily released is charged into the tower 2. The gas containing carbon dioxide released from the liquid L in the distillation tower 2 is discharged outside the tower through the exhaust path 6, cooled to an appropriate temperature by a cooler (not shown), and water vapor in the gas is condensed. Carbon dioxide is recovered after the condensed water is removed by a separator (not shown).

蒸留塔１の加熱システム３は、液体Ｌの加熱のために塔２の外に設けられる複数の熱交換器として３つのケトル型リボイラＴ１，Ｔ２，Ｔ３を有し、３つのリボイラＴ１〜Ｔ３は、流路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４によって構成される循環路によって直列に接続される。循環路の両端は塔２底部の下端及び側部に接続され、流路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３上にはポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３が各々設けられ、ポンプＰ１〜Ｐ３の駆動によって、塔２底部の液体Ｌは、塔２の下端から導出され、流路Ｒ１〜Ｒ４を通じて３つのリボイラＴ１〜Ｔ３に順次供給され通過した後に、底側部から塔２内に還流する。従って、液体Ｌは、循環路を通じて塔２内と３つのリボイラＴ１〜Ｔ３との間で循環し、この間に、リボイラＴ１〜Ｔ３においてスチーム（概して１２０〜２００℃程度）による加熱が繰り返される。この際、加熱の繰り返しによって循環路内の液体Ｌから、二酸化炭素及び水蒸気を含むガスが発生し得るので、ガスを液体から分離することが望ましい。特に、二酸化炭素回収装置の再生塔として用いる実施形態では、液体Ｌから二酸化炭素ガスを積極的に放出させるために加熱するので、液体Ｌから発生するガスを分離して塔２内に還流させることが有意義である。本発明では、これを目的として、循環路から分岐する分別路Ｓ１〜Ｓ３が設けられる。   The heating system 3 of the distillation column 1 includes three kettle-type reboilers T1, T2, and T3 as a plurality of heat exchangers provided outside the column 2 for heating the liquid L, and the three reboilers T1 to T3 are Are connected in series by a circulation path constituted by the flow paths R1, R2, R3, R4. Both ends of the circulation path are connected to the lower end and the side of the bottom of the tower 2, and pumps P1, P2, and P3 are provided on the flow paths R1, R2, and R3, respectively. The liquid L is led out from the lower end of the tower 2 and sequentially supplied to and passed through the three reboilers T1 to T3 through the flow paths R1 to R4, and then refluxed into the tower 2 from the bottom side. Therefore, the liquid L is circulated between the inside of the tower 2 and the three reboilers T1 to T3 through the circulation path, and during this time, heating by steam (generally about 120 to 200 ° C.) is repeated in the reboilers T1 to T3. At this time, since the gas containing carbon dioxide and water vapor can be generated from the liquid L in the circulation path by repeated heating, it is desirable to separate the gas from the liquid. In particular, in the embodiment used as a regeneration tower of the carbon dioxide recovery device, heating is performed in order to positively release carbon dioxide gas from the liquid L. Therefore, the gas generated from the liquid L is separated and refluxed in the tower 2. Is meaningful. In the present invention, for this purpose, separation paths S1 to S3 branching from the circulation path are provided.

具体的には、リボイラＴ１上で流路Ｒ２から分岐する分別路Ｓ１と、リボイラＴ２上で流路Ｒ３から分岐する分別路Ｓ２と、リボイラＴ３上で流路Ｒ４から分岐する分別路Ｓ３とを有する。分別路Ｓ１，Ｓ２は分別路Ｓ３と共に１つに統合され、リボイラＴ１〜Ｔ３と塔２内とを連通させるように塔２の底部側壁に接続される。従って、リボイラＴ１〜Ｔ３内で加熱された液体Ｌから発生するガスは、液体Ｌから分離されて分別路Ｓ１〜Ｓ３を通じて塔２へ還流され、塔２底部に貯留される液体Ｌの上方に放出される。故に、リボイラＴ１での加熱によって発生するガスは、下流側のリボイラＴ２，Ｔ３には供給されず、同様に、リボイラＴ２で発生するガスもリボイラＴ３には供給されないので、リボイラＴ２，Ｔ３における加熱は効率的に液体Ｌに加えられ、一旦液体Ｌから放出されたガスが塔２へ戻る前に液体Ｌ中に再溶解したり、熱量がガスの過熱に消費されるのを防止できる。尚、分別路Ｓ１〜Ｓ３の一部を省略することは可能であり、少なくとも１つの分別路があれば、それに応じた効果が得られるが、図１の実施形態のように、リボイラの数に対応して等しい数の分別路Ｓ１〜Ｓ３を設けてリボイラＴ１〜Ｔ３の全てを分別路によって塔２と接続すると効果が大きいので好ましい。分別路Ｓ１〜Ｓ３は個別に塔２に接続しても良いが、複数の分別路を１つに統合して塔２に接続する構成は構造設計上等において好ましい。   Specifically, a separation path S1 branched from the flow path R2 on the reboiler T1, a separation path S2 branched from the flow path R3 on the reboiler T2, and a separation path S3 branched from the flow path R4 on the reboiler T3. Have. The separation paths S1 and S2 are integrated together with the separation path S3, and are connected to the bottom side wall of the tower 2 so as to allow the reboilers T1 to T3 and the inside of the tower 2 to communicate with each other. Therefore, the gas generated from the liquid L heated in the reboilers T1 to T3 is separated from the liquid L, returned to the tower 2 through the separation paths S1 to S3, and discharged above the liquid L stored at the bottom of the tower 2. Is done. Therefore, the gas generated by heating in the reboiler T1 is not supplied to the downstream reboilers T2 and T3. Similarly, the gas generated in the reboiler T2 is not supplied to the reboiler T3. Is efficiently added to the liquid L, so that the gas once released from the liquid L can be prevented from being redissolved in the liquid L before returning to the tower 2 or the amount of heat being consumed by the overheating of the gas. It is possible to omit a part of the sorting paths S1 to S3, and if there is at least one sorting path, an effect corresponding to that can be obtained. However, as in the embodiment of FIG. Correspondingly, it is preferable to provide an equal number of separation paths S1 to S3 and connect all of the reboilers T1 to T3 to the tower 2 through the separation paths because the effect is great. The separation paths S1 to S3 may be individually connected to the tower 2, but a configuration in which a plurality of separation paths are integrated into one and connected to the tower 2 is preferable in terms of structural design.

ケトル型リボイラは、リボイラ内で加熱された液から発生するガスを液とから分離して排出できる構造であり、熱交換器と気液分離器とを兼ね備えるので、この実施形態においては、分別路Ｓ１〜Ｓ３は、リボイラＴ１〜Ｔ３上で流路Ｒ２〜Ｒ４から分岐するように構成されている。この点に関し、加熱された液及びガスを分離せずに一緒に移送するタイプのリボイラ（サーモサイフォン型など）を使用すると、分別路は、リボイラＴ１〜Ｔ３より下流側の流路Ｒ２〜Ｒ４上に各々設けられる。この場合、流路Ｒ２〜Ｒ４上に分岐点として気液分離器を各々設けて、気液分離器から分別路を分岐させるようにすると良い（後述の図４参照）。分岐点は、ポンプＰ２，Ｐ３より上流側であり、リボイラＴ１〜Ｔ３に近い方が好ましい。尚、気液分離器は、上下方向に分岐する三差流路によって代用することも可能である。   The kettle-type reboiler is a structure that can separate and discharge the gas generated from the liquid heated in the reboiler from the liquid, and has both a heat exchanger and a gas-liquid separator. S1 to S3 are configured to branch from the flow paths R2 to R4 on the reboilers T1 to T3. In this regard, when a reboiler (such as a thermosiphon type) that transfers heated liquid and gas together without being separated is used, the separation path is above the flow paths R2 to R4 on the downstream side of the reboilers T1 to T3. Are provided respectively. In this case, it is preferable to provide a gas-liquid separator as a branch point on each of the flow paths R2 to R4 and branch the separation path from the gas-liquid separator (see FIG. 4 described later). The branch point is upstream of the pumps P2 and P3, and is preferably close to the reboilers T1 to T3. The gas-liquid separator can be replaced by a three-difference channel that branches in the vertical direction.

図１の蒸留塔１において、リボイラＴ１は塔２の底部より低い位置に配置されているので、ポンプＰ１を省略しても、重力による流下を利用して塔２からリボイラＴ１へ液体Ｌを移送することができる。又、リボイラＴ２，Ｔ３の液体はポンプＰ２，Ｐ３の動力によって強制的に移送されるので、リボイラＴ２，Ｔ３の位置をリボイラＴ１の位置より高く配置してもよい。   In the distillation column 1 of FIG. 1, the reboiler T1 is disposed at a position lower than the bottom of the column 2, so that even if the pump P1 is omitted, the liquid L is transferred from the column 2 to the reboiler T1 using gravity flow. can do. Further, since the liquids in the reboilers T2 and T3 are forcibly transferred by the power of the pumps P2 and P3, the positions of the reboilers T2 and T3 may be arranged higher than the position of the reboiler T1.

図１の蒸留塔１においては、リボイラＴ１〜Ｔ３は、水平方向に並べられ、実質的に同じ高さ（つまり、誤差程度の高さのズレは許容される）に配置されるが、リボイラの配置の変更によって、ポンプ数を減らして液体Ｌの循環に要する動力を削減することが可能となる。そのような加熱システムの構成を、図２を参照して説明する。   In the distillation column 1 of FIG. 1, the reboilers T1 to T3 are arranged in the horizontal direction and arranged at substantially the same height (that is, the deviation of the height of the error level is allowed). By changing the arrangement, it is possible to reduce the number of pumps and reduce the power required to circulate the liquid L. The configuration of such a heating system will be described with reference to FIG.

図２は、本発明の蒸留塔の第２の実施形態を示し、蒸留塔１０の加熱システム１３を構成する熱交換器は、図１と同様にケトル型リボイラであり、循環路によって直列に接続されるが、３つのリボイラＴ１，Ｔ２’，Ｔ３’は、下流に至るに従って位置が低くなるように設置される。具体的には、リボイラＴ１は、図１と同様に、流路Ｒ１によって塔２底部の下端と接続され、流路Ｒ１上にポンプＰ１が設けられるが、リボイラＴ２’は、リボイラＴ１より低い位置に配置され、流路Ｒ２’上にはポンプは設けられず、リボイラＴ１とリボイラＴ２’とを直接接続する。同様に、リボイラＴ３’も、リボイラＴ２’より低い位置に配置されて、流路Ｒ３’によってリボイラＴ２’と直接接続され、流路Ｒ３’上にポンプは設けられない。リボイラＴ１からリボイラＴ２’，Ｔ３’への液体Ｌの移送には、重力落下による液体流動が動力として利用される。塔２からリボイラＴ１への液体Ｌの移送自体は、重力落下による流動を動力としても可能であるが、リボイラＴ３から塔２への還流のための動力源としてポンプＰ１の駆動が利用される。これに関し、循環路の液体Ｌの流量はガスの分離によって下流側において減少するので、ポンプＰ１の流路Ｒ１上への配置は、液体Ｌの循環流量を適正に制御する点において好ましいが、ポンプＰ１の配置を流路Ｒ１から流路Ｒ４へ変更してもよい。リボイラＴ１，Ｔ２’，Ｔ３’で液体Ｌから分離されるガスは、図１と同様に、リボイラＴ１，Ｔ２’，Ｔ３’上で流路Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４から分岐する分別路Ｓ１〜Ｓ３を通じて移送され、統合されて塔２底部の液体Ｌの上方へ還流される。図１の実施形態と同様に、分別路Ｓ１〜Ｓ３の一部を省略することは可能である。   FIG. 2 shows a second embodiment of the distillation column of the present invention, and the heat exchanger constituting the heating system 13 of the distillation column 10 is a kettle type reboiler as in FIG. 1, and is connected in series by a circulation path. However, the three reboilers T1, T2 ′, T3 ′ are installed such that their positions become lower as they go downstream. Specifically, the reboiler T1 is connected to the lower end of the bottom of the tower 2 by the flow path R1 and the pump P1 is provided on the flow path R1 as in FIG. 1, but the reboiler T2 ′ is lower than the reboiler T1. The reboiler T1 and the reboiler T2 ′ are directly connected without providing a pump on the flow path R2 ′. Similarly, the reboiler T3 'is also disposed at a lower position than the reboiler T2' and is directly connected to the reboiler T2 'by the flow path R3', and no pump is provided on the flow path R3 '. For the transfer of the liquid L from the reboiler T1 to the reboilers T2 'and T3', liquid flow due to gravity drop is used as power. The liquid L itself can be transferred from the tower 2 to the reboiler T1 by using a flow caused by gravity drop as a power, but the drive of the pump P1 is used as a power source for the reflux from the reboiler T3 to the tower 2. In this regard, since the flow rate of the liquid L in the circulation path decreases on the downstream side due to gas separation, the arrangement of the pump P1 on the flow path R1 is preferable in terms of properly controlling the circulation flow rate of the liquid L. The arrangement of P1 may be changed from the flow path R1 to the flow path R4. The gas separated from the liquid L by the reboilers T1, T2 ′, T3 ′ passes through the separation paths S1 to S3 branched from the flow paths R2, R3, R4 on the reboilers T1, T2 ′, T3 ′ as in FIG. It is transferred, integrated and refluxed above the liquid L at the bottom of the tower 2. As in the embodiment of FIG. 1, it is possible to omit a part of the sorting paths S1 to S3.

図２の加熱システム１３において、リボイラを加熱された液及びガスを分離せずに一緒に移送するタイプのリボイラに変更すると、図１の実施形態の変更において説明したように、分別路Ｓ１〜Ｓ３は、リボイラＴ１，Ｔ２’，Ｔ３’より下流側の流路Ｒ２〜Ｒ４上で各々分岐するように変更され、各分岐点に気液分離器が用いられ、気液分離器は、上限方向に分岐する三差流路によって代用可能である。   In the heating system 13 of FIG. 2, when the reboiler is changed to a type of reboiler that transfers heated liquid and gas together without separation, as described in the modification of the embodiment of FIG. Is changed so as to branch on the flow paths R2 to R4 downstream from the reboilers T1, T2 ′, T3 ′, and a gas-liquid separator is used at each branch point. It can be substituted by a branched three-difference channel.

図２の蒸留塔１０に関して、上述の点以外は、図１の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。   Since the distillation column 10 in FIG. 2 is the same as the embodiment in FIG. 1 except for the points described above, description thereof will be omitted.

サーモサイフォン型リボイラは、上下方向に液が移動可能な管を熱源によって加熱する構造であり、加熱によって液中に生じる気泡の上昇と共に管内の液に上昇流が生じ、これを動力源として液を移送することができる。このため、蒸留塔における加熱要素としてサーモサイフォン型リボイラを用いる場合、サーモサイフォン機能を活かしてリボイラを直列に接続すると、図３に示すような構成となる。つまり、図３の蒸留塔２０における加熱システム２３では、リボイラＴ４，Ｔ５，Ｔ６は、鉛直方向に並べて配置されて、流路Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８によって構成される循環路によって直列に接続される。塔２底部の下端から流下する液体Ｌは、最下位置のリボイラＴ４に流入して加熱されると上昇し、流路Ｒ６を通じて中位置のリボイラＴ５に流入し、同様に加熱により上昇して流路Ｒ７を通じて最上位置のリボイラＴ６で更に加熱される。この間に、加熱された液体Ｌ中に気泡が生じ、リボイラＴ６から流路Ｒ８を通じて塔２へ還流される液体Ｌには気泡が共存する。   A thermosiphon-type reboiler is a structure that heats a tube in which liquid can move in the vertical direction with a heat source, and as the air bubbles rise in the liquid due to heating, an upward flow is generated in the liquid in the tube. Can be transported. For this reason, when using a thermosiphon-type reboiler as a heating element in a distillation column, if a reboiler is connected in series using a thermosiphon function, it will become a structure as shown in FIG. That is, in the heating system 23 in the distillation column 20 of FIG. 3, the reboilers T4, T5, and T6 are arranged side by side in the vertical direction and are connected in series by a circulation path constituted by the flow paths R5, R6, R7, and R8. The The liquid L flowing down from the lower end of the bottom of the tower 2 rises when it flows into the lowest reboiler T4 and is heated, flows into the reboiler T5 at the middle position through the flow path R6, and rises and flows in the same manner due to heating. It is further heated by the reboiler T6 at the uppermost position through the path R7. During this time, bubbles are generated in the heated liquid L, and the bubbles coexist in the liquid L refluxed from the reboiler T6 to the tower 2 through the flow path R8.

図３の構成には、加熱された液体Ｌから発生するガスの分離が含まれていない。しかし、サーモサイフォン型リボイラを用いた場合にも、加熱された液から発生するガスを分離して塔に戻すように蒸留塔を構成することが可能である。例えば、図４に示すように、加熱システム３３に気液分離器Ｇ１，Ｇ２を組み込んで、加熱した液体Ｌからガスを分離して塔２に戻すように蒸留塔３０を構成することができる。   The configuration of FIG. 3 does not include separation of gas generated from the heated liquid L. However, even when a thermosyphon reboiler is used, the distillation tower can be configured to separate the gas generated from the heated liquid and return it to the tower. For example, as shown in FIG. 4, the distillation column 30 can be configured to incorporate gas-liquid separators G <b> 1 and G <b> 2 in the heating system 33 so that the gas is separated from the heated liquid L and returned to the column 2.

具体的には、水平方向に並べられ、実質的に同じ高さ（つまり、誤差程度の高さのズレは許容される）に位置する３つのリボイラＴ４’，Ｔ５’，Ｔ６’の間に２つの気液分離器Ｇ１，Ｇ２を介在させ、塔２底部に貯留する液体Ｌを循環させる循環路は、塔２底部の下端とリボイラＴ４’とを接続する流路Ｒ１１、リボイラＴ４’と気液分離器Ｇ１とを接続する流路Ｒ１２、気液分離器Ｇ１とリボイラＴ５’とを接続する流路Ｒ１３、リボイラＴ５’と気液分離器Ｇ２とを接続する流路Ｒ１４、気液分離器Ｇ２とリボイラＴ６’とを接続する流路Ｒ１５、及び、リボイラＴ６’と塔２底部の側壁とを接続する流路Ｒ１１によって構成される。塔２底部に貯留する液体Ｌは、重力によって流路Ｒ１１を流下し、リボイラＴ４’へ下側から導入されて加熱される。リボイラＴ４’で加熱された液体Ｌは、気泡の発生と共に上昇して流路Ｒ１２から気液分離器Ｇ１に流入する。気液分離器Ｇ１において気泡を放出した液体Ｌは、流路Ｒ１３を流下して、リボイラＴ５’へ下側から導入されて加熱される。リボイラＴ５’においても同様に、加熱された液体Ｌは、気泡の発生と共に上昇して流路Ｒ１４から気液分離器Ｇ２に流入する。気液分離器Ｇ２において気泡を放出した液体Ｌは、流路Ｒ１５を流下してリボイラＴ６’へ下側から導入されて加熱される。リボイラＴ６’で加熱された液体Ｌは、気泡の発生と共に流路Ｒ１６を上昇して塔２の底部へ還流される。一方、気液分離器Ｇ１，Ｇ２においては、液体Ｌから発生するガスが分離され、分別路Ｓ４，Ｓ５を通って合流し、塔２底部に貯留する液体Ｌの上方へ放出される。   Specifically, 2 between three reboilers T4 ′, T5 ′, and T6 ′ arranged in the horizontal direction and positioned at substantially the same height (that is, the deviation of the height of the error level is allowed). The circulation path for circulating the liquid L stored in the bottom of the tower 2 through the two gas-liquid separators G1 and G2 is a flow path R11 connecting the lower end of the bottom of the tower 2 and the reboiler T4 ′, the reboiler T4 ′ and the gas-liquid. A flow path R12 connecting the separator G1, a flow path R13 connecting the gas-liquid separator G1 and the reboiler T5 ′, a flow path R14 connecting the reboiler T5 ′ and the gas-liquid separator G2, and a gas-liquid separator G2. And the flow path R15 connecting the reboiler T6 'and the side wall of the bottom of the tower 2 and the flow path R11. The liquid L stored at the bottom of the tower 2 flows down the flow path R11 by gravity, and is introduced into the reboiler T4 'from below and heated. The liquid L heated by the reboiler T4 'rises with the generation of bubbles and flows into the gas-liquid separator G1 from the flow path R12. The liquid L that has released the bubbles in the gas-liquid separator G1 flows down the flow path R13, is introduced into the reboiler T5 'from below, and is heated. Similarly, in the reboiler T5 ', the heated liquid L rises with the generation of bubbles and flows into the gas-liquid separator G2 from the flow path R14. The liquid L from which the bubbles are released in the gas-liquid separator G2 flows down the flow path R15, is introduced into the reboiler T6 'from the lower side, and is heated. The liquid L heated by the reboiler T <b> 6 ′ rises in the flow path R <b> 16 with the generation of bubbles and is refluxed to the bottom of the tower 2. On the other hand, in the gas-liquid separators G1 and G2, the gas generated from the liquid L is separated, merges through the separation paths S4 and S5, and is discharged above the liquid L stored at the bottom of the tower 2.

図４の蒸留塔３０において、リボイラＴ４’〜Ｔ６’及び気液分離器Ｇ１，Ｇ２の位置は、塔２の底部（貯留する液体Ｌ）と同程度の高さに配置することもできるが、図４のように、リボイラＴ４’〜Ｔ６’の位置が塔２の底部より低く、気液分離器Ｇ１，Ｇ２の位置がリボイラＴ５’，Ｔ６’の位置より高くなるように設置すると、重力による流動及びリボイラのサーモサイフォン機能を液体Ｌの移送に有効に利用することができる。リボイラＴ４’〜Ｔ６’の位置は、下流に向かって順次低くなるように配置しても良い。尚、最下流に位置するリボイラＴ６’によって加熱される液体Ｌは、気泡と共に塔２へ移送される。この点に関して、図示の都合上、リボイラＴ６’は塔２から最も離れるように記載されるが、実際には、リボイラＴ６’と塔２とを近接させて流路Ｒ１６が短くなるようにリボイラＴ４’〜Ｔ６’の配置を設定することができ、その場合、リボイラＴ６’の加熱によって発生するガスは、塔２内へ即時放出することができる。   In the distillation column 30 of FIG. 4, the positions of the reboilers T4 ′ to T6 ′ and the gas-liquid separators G1 and G2 can be arranged at the same height as the bottom of the column 2 (stored liquid L). As shown in FIG. 4, when the reboilers T4 ′ to T6 ′ are installed such that the positions of the reboilers T4 ′ to T6 ′ are lower than the bottom of the tower 2 and the positions of the gas-liquid separators G1 and G2 are higher than the positions of the reboilers T5 ′ and T6 ′. The thermosiphon function of the flow and reboiler can be effectively used for transferring the liquid L. The positions of the reboilers T4 'to T6' may be arranged so as to decrease sequentially toward the downstream. Note that the liquid L heated by the reboiler T6 'located on the most downstream side is transferred to the tower 2 together with the bubbles. In this regard, for convenience of illustration, the reboiler T6 ′ is described as being farthest from the tower 2, but in reality, the reboiler T4 is such that the reboiler T6 ′ and the tower 2 are brought close to each other and the flow path R16 is shortened. The arrangement of “˜T6” can be set, in which case the gas generated by heating the reboiler T6 ′ can be immediately released into the tower 2.

図４の実施形態において、リボイラＴ６’の後段に気液分離器を設けてガスを分離するように変更すると、液体Ｌを移送する動力源を失い、液体Ｌは循環されないので、その場合には、気液分離器から塔２へ液体を移送するためのポンプが必要となる。従って、ポンプを利用せずに図４の加熱システムにおける液の移送を実施するには、最下流に位置するリボイラの下流においては気液分離器によるガス分離を行わないことが必要である。従って、気液分離器の数は、リボイラの数より少なくとも１つ少なくなる。尚、この実施形態においても、図１又は図２の実施形態と同様に、気液分離器Ｇ１，Ｇ２及び分別路Ｓ４，Ｓ５の一部を省略することは可能であるが、より大きい効果を得るには分別路を省略しないことが好ましい。   In the embodiment of FIG. 4, if a gas-liquid separator is provided at the subsequent stage of the reboiler T6 ′ to change the gas to be separated, the power source for transferring the liquid L is lost and the liquid L is not circulated. A pump for transferring the liquid from the gas-liquid separator to the tower 2 is required. Therefore, in order to transfer the liquid in the heating system of FIG. 4 without using a pump, it is necessary not to perform gas separation by the gas-liquid separator downstream of the reboiler located at the most downstream. Therefore, the number of gas-liquid separators is at least one less than the number of reboilers. In this embodiment as well, it is possible to omit a part of the gas-liquid separators G1 and G2 and the separation paths S4 and S5, as in the embodiment of FIG. 1 or FIG. In order to obtain, it is preferable not to omit the separation path.

サーモサイフォン機能の利用は、図１又は図２の実施形態に適用することも可能である。例えば、図２の蒸留塔１０の加熱システム１３において、循環路の最下流に位置するリボイラＴ３’を、ケトル型リボイラからサーモサイフォン型リボイラに変更して、液体Ｌを下側から上側へ上昇させるように循環路（流路Ｒ３，Ｒ３’）を配置することによって、サーモサイフォン機能を利用できるので、ポンプＰ１の省略が可能になる。この際、リボイラＴ３’においてガス分離は行われないので、分別路Ｓ３は当然省略される。   The use of the thermosiphon function can also be applied to the embodiment of FIG. 1 or FIG. For example, in the heating system 13 of the distillation column 10 of FIG. 2, the reboiler T3 ′ located at the most downstream side of the circulation path is changed from a kettle reboiler to a thermosiphon reboiler to raise the liquid L from the lower side to the upper side. By arranging the circulation paths (flow paths R3, R3 ′) as described above, the thermosiphon function can be used, and therefore the pump P1 can be omitted. At this time, since the gas separation is not performed in the reboiler T3 ', the separation path S3 is naturally omitted.

図１〜図４の実施形態においては、加熱要素として同種のリボイラを用いて加熱システムを構成しているが、異なる種類の加熱要素を組みあわせて用いて加熱システムを構成してもよい。例えば、図１，２の実施形態におけるリボイラの少なくとも１つをサーモサイフォン型リボイラに変更しても良い。但し、その場合には図４のようにサーモサイフォン型リボイラの下流側に気液分離器を伴うように組み込んで、気液分離器から分別路が分岐するように構成する必要がある。或いは、図４の実施形態において、リボイラＴ４’及び／又はリボイラＴ５’をケトル型リボイラに変更しても良く、その場合、気液分離器Ｇ１及び／又は気液分離器Ｔ５’、つまり、ケトル型に変更したリボイラの直下流の気液分離器を省略して、分別路Ｓ４及び／又は分別路Ｓ５がケトル型リボイラから分岐するように構成する。これにより、塔２から流下する液体Ｌは、ケトル型リボイラにおいて、加熱されると共に発生するガスから分離されて移送され、その後、液体Ｌはサーモサイフォン型のリボイラＴ６’に導入され、リボイラＴ６’中の上昇流を利用して塔２に還流される。   In the embodiment of FIGS. 1 to 4, the heating system is configured using the same type of reboiler as the heating element, but the heating system may be configured using a combination of different types of heating elements. For example, at least one of the reboilers in the embodiment of FIGS. 1 and 2 may be changed to a thermosiphon reboiler. In this case, however, it is necessary to incorporate the gas-liquid separator downstream of the thermosiphon-type reboiler as shown in FIG. 4 so that the separation path branches from the gas-liquid separator. Alternatively, in the embodiment of FIG. 4, the reboiler T4 ′ and / or the reboiler T5 ′ may be changed to a kettle type reboiler, in which case the gas-liquid separator G1 and / or the gas-liquid separator T5 ′, that is, the kettle. The gas-liquid separator immediately downstream of the reboiler changed to the mold is omitted, and the separation path S4 and / or the separation path S5 is configured to branch from the kettle-type reboiler. As a result, the liquid L flowing down from the tower 2 is heated and separated from the generated gas in the kettle-type reboiler and transferred, and then the liquid L is introduced into the thermosiphon-type reboiler T6 ′ and the reboiler T6 ′. It is refluxed to column 2 using the upward flow inside.

二酸化炭素回収装置の再生塔として蒸留塔を使用する際に、再生塔から放出される回収二酸化炭素から熱量を回収して再利用することができるが、このような回収熱量を上述の実施形態における加熱要素の熱源として利用することも可能である。例えば、塔２から排気路６を通じて放出される二酸化炭素を含むガスは、圧縮器等を用いて加圧すると圧縮熱により温度が上昇して高温になり、この高温ガスの熱量を熱交換器を用いて回収することができるので、このような熱量回収用の熱交換器を、リボイラの代わりに組み込むことによって、加熱システムの加熱要素として利用することができる。この際、図１，２のケトル型リボイラの代わりに組み込む場合には、熱量回収用の熱交換器と共に気液分離器も導入し、図４のサーモサイフォン型リボイラについては等価交換が可能である。具体的には、図１又は図２の加熱システム３，１３に熱量回収用の熱交換器を導入する場合は、前述のサーモサイフォン型リボイラへの変更の場合と同様に、熱量回収用の熱交換器と共に、その下流に配置される気液分離器も組み込んで、図４の構成のように、熱交換器で加熱された液体から放出されるガスを気液分離器によって分離するように接続する。図４の実施形態では、加熱システム３３のリボイラＴ４’、Ｔ５’の何れかの代わりに組み込むことによって、加熱システムの加熱要素として利用することができる。   When a distillation column is used as a regeneration tower of a carbon dioxide recovery device, the amount of heat can be recovered from the recovered carbon dioxide released from the regeneration tower and reused. It can also be used as a heat source for the heating element. For example, when the gas containing carbon dioxide released from the tower 2 through the exhaust passage 6 is pressurized using a compressor or the like, the temperature rises due to compression heat and becomes high temperature. Since the heat exchanger for recovering the amount of heat can be used instead of the reboiler, it can be used as a heating element of the heating system. At this time, when incorporating in place of the kettle type reboiler of FIGS. 1 and 2, a gas-liquid separator is also introduced together with a heat exchanger for recovering heat, and the thermosiphon type reboiler of FIG. 4 can be equivalently exchanged. . Specifically, when a heat exchanger for heat recovery is introduced into the heating systems 3 and 13 of FIG. 1 or FIG. 2, the heat for heat recovery is the same as in the case of the change to the thermosiphon reboiler described above. A gas-liquid separator arranged downstream of the exchanger is also incorporated, and the gas-liquid separator separates the gas emitted from the liquid heated by the heat exchanger as shown in the configuration of FIG. To do. In the embodiment of FIG. 4, the heating system 33 can be used as a heating element of the heating system by being incorporated in place of any of the reboilers T <b> 4 ′ and T <b> 5 ′.

このように異なる種類の加熱要素（熱源）を用いて液体を繰り返し加熱するように構成する際に、熱源の温度が異なる場合には、液体Ｌの循環路において後段（下流）に位置するに従って熱源の温度が高くなるように配置するとよい。従って、排気路６のガスから熱回収する際のエネルギー効率を勘案して設定される圧縮ガス温度に応じて、熱回収用の熱交換器に変更するリボイラを選択することができる。例えば、図４においては、排気路６のガスから熱量を回収する熱交換器をリボイラＴ４’の代わりに利用すると、ガスの圧縮率は最も低く設定可能である。   When the liquid is repeatedly heated using different types of heating elements (heat sources) as described above, if the temperature of the heat source is different, the heat source is located in the latter stage (downstream) in the circulation path of the liquid L. It is good to arrange so that the temperature of is high. Therefore, a reboiler to be changed to a heat exchanger for heat recovery can be selected according to the compressed gas temperature set in consideration of energy efficiency when heat is recovered from the gas in the exhaust passage 6. For example, in FIG. 4, when a heat exchanger that recovers the amount of heat from the gas in the exhaust passage 6 is used instead of the reboiler T4 ', the gas compression rate can be set to the lowest.

複数のリボイラは、スチーム供給源に対して並列に接続されれば、各々の熱源温度は同一になるが、スチームが複数のリボイラを順次通過するように直列に接続すると、スチーム供給源から下流に位置するほど熱源温度は下がる。本発明の加熱システムは、熱源の温度が異なる加熱要素の利用が可能であるので、熱源温度が必要とする温度に達する限り、このようなスチーム源に対して直列に接続したリボイラの使用も可能である。その場合、循環路を流れる液体Ｌがリボイラを通過する順序と、スチームがリボイラを流れる順序は逆になる。   If the reboilers are connected in parallel to the steam supply source, the temperature of each heat source will be the same, but if the steam is connected in series so as to pass through the reboilers in sequence, the reboiler will be downstream from the steam supply source. The heat source temperature decreases as the position increases. Since the heating system of the present invention can use heating elements with different temperatures of the heat source, as long as the heat source temperature reaches the required temperature, a reboiler connected in series to such a steam source can also be used. It is. In that case, the order in which the liquid L flowing through the circulation path passes through the reboiler and the order in which steam flows through the reboiler are reversed.

上述したような、複数の加熱要素を直列に接続して用いる加熱システムは、熱源の温度が異なる加熱要素を利用できる点において、加熱要素を並列に接続するものとは異なる。つまり、他の施設の廃熱や装置内で回収される熱を利用し易い構造であるので、熱効率及びエネルギー効率の改善において極めて有利である。又、沸点近辺に加熱された液体は、発生するガスを気泡として含んだままの状態では、圧力上昇による沸点上昇を生じて液体中成分の分解・変質が進行し易くなるが、本発明のようにガスを分離することによって、このような成分の分解・変質は抑制され、又、加熱に消費される熱量の削減にも貢献できる。従って、本発明の蒸留塔は、アルカノールアミン類等のアミン化合物の水溶液を吸収液として用いる二酸化炭素回収装置の再生塔として非常に有用である。   The heating system using a plurality of heating elements connected in series as described above is different from the heating system in which the heating elements are connected in parallel in that heating elements having different heat source temperatures can be used. In other words, the structure is easy to use the waste heat of other facilities and the heat recovered in the apparatus, which is extremely advantageous in improving thermal efficiency and energy efficiency. In addition, the liquid heated near the boiling point, when the generated gas is contained in the form of bubbles, causes an increase in boiling point due to an increase in pressure, and the decomposition / degeneration of components in the liquid is likely to proceed. By separating the gas, it is possible to suppress such decomposition and alteration of the components and to contribute to the reduction of the amount of heat consumed for heating. Therefore, the distillation column of the present invention is very useful as a regeneration column for a carbon dioxide recovery apparatus using an aqueous solution of an amine compound such as alkanolamines as an absorbing solution.

本発明は、一般的な分離・精製プロセスに用いる蒸留塔だけでなく、火力発電所や製鉄所、ボイラーなどの設備から排出される二酸化炭素含有ガスの処理等に用いられる二酸化炭素回収装置の再生塔等として利用でき、加熱効率の改善や省エネルギーに有利で、環境保護に貢献可能な蒸留塔を提供できる。   The present invention is not limited to distillation towers used in general separation and purification processes, but also regeneration of carbon dioxide recovery equipment used for the treatment of carbon dioxide-containing gases discharged from facilities such as thermal power plants, steelworks, and boilers. A distillation column that can be used as a column, etc., is advantageous in improving heating efficiency and energy saving, and can contribute to environmental protection.

１，１０，２０，３０ 蒸留塔、 ２ 塔、
３，１３，２３，３３ 加熱システム、 ４ 供給路、
５ 環流路、 ６ 排気路、 Ｆ 充填材、
Ｒ１〜Ｒ８，Ｒ２’，Ｒ３’，Ｒ１１〜Ｒ１６ 流路、
Ｓ１〜Ｓ５ 分別路、 Ｔ１〜Ｔ６，Ｔ２’〜Ｔ６’ リボイラ、
Ｐ１〜Ｐ３ ポンプ、 Ｇ１，Ｇ２ 気液分離器。 1, 10, 20, 30 Distillation tower, 2 towers,
3, 13, 23, 33 heating system, 4 supply path,
5 ring channel, 6 exhaust channel, F filler,
R1-R8, R2 ′, R3 ′, R11-R16 flow paths,
S1-S5 sorting road, T1-T6, T2′-T6 ′ reboiler,
P1-P3 pump, G1, G2 gas-liquid separator.

Claims (14)

液体を収容するための塔と、前記液体に含まれる目的成分を前記液体から分離するために前記目的成分を加熱によって前記液体から放出させる加熱システムとを有する蒸留塔であって、前記加熱システムは、
加熱のために前記塔に外設される複数の熱交換器と、
前記塔に収容される液体を前記複数の熱交換器との間で循環させる循環路であって、前記塔の液体が前記複数の熱交換器を順次通過するように前記複数の熱交換器を直列に接続する前記循環路と、
前記循環路において液体から発生するガスを前記液体から分離して前記塔内に還流させるために前記循環路から分岐して設けられる少なくとも１つの分別路と
を有する蒸留塔。 A distillation column having a tower for containing a liquid, and a heating system for releasing the target component from the liquid by heating in order to separate the target component contained in the liquid from the liquid, the heating system comprising: ,
A plurality of heat exchangers external to the tower for heating;
A circulation path for circulating the liquid contained in the tower to and from the plurality of heat exchangers, wherein the plurality of heat exchangers are arranged so that the liquid in the tower sequentially passes through the plurality of heat exchangers. The circuit connected in series;
A distillation column comprising: at least one fractionation path provided to be branched from the circulation path in order to separate a gas generated from the liquid in the circulation path from the liquid and reflux the gas into the tower. 前記複数の熱交換器は、各々、リボイラを用いて構成される請求項１記載の蒸留塔。   The distillation tower according to claim 1, wherein each of the plurality of heat exchangers is configured using a reboiler. 前記リボイラは、ケトル型リボイラ又はサーモサイフォン型リボイラを含む請求項２に記載の蒸留塔。   The distillation tower according to claim 2, wherein the reboiler includes a kettle reboiler or a thermosiphon reboiler. 前記複数の熱交換器は、各々、ケトル型リボイラであって実質的に同じ高さに配置される請求項１〜３の何れかに記載の蒸留塔。   The distillation tower according to claim 1, wherein each of the plurality of heat exchangers is a kettle-type reboiler and is disposed at substantially the same height. 前記複数の熱交換器は、各々、ケトル型リボイラであって前記循環路の下流に向かって順次低く位置するように配置される請求項１〜３の何れかに記載の蒸留塔。   The distillation tower according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the plurality of heat exchangers is a kettle-type reboiler and is disposed so as to be sequentially lowered toward the downstream side of the circulation path. 前記分別路は、前記複数のケトル型リボイラと前記塔とを接続し、前記循環路にポンプが設けられる請求項４又は５に記載の蒸留塔。   The distillation column according to claim 4 or 5, wherein the separation path connects the plurality of kettle-type reboilers and the tower, and a pump is provided in the circulation path. 前記複数の熱交換器は、各々、サーモサイフォン型リボイラであって、前記循環路は、前記複数の熱交換器の間に介在する気液分離器が設けられ、前記分別路は前記気液分離器において前記循環路から分岐する請求項１〜３の何れかに記載の蒸留塔。   Each of the plurality of heat exchangers is a thermosiphon-type reboiler, and the circulation path is provided with a gas-liquid separator interposed between the plurality of heat exchangers, and the separation path is the gas-liquid separation The distillation column according to any one of claims 1 to 3, wherein the distillation vessel branches from the circulation path. 前記分別路は、前記気液分離器と前記塔とを接続する請求項７に記載の蒸留塔。   The distillation column according to claim 7, wherein the separation path connects the gas-liquid separator and the column. 前記複数の熱交換器は、実質的に同じ高さに配置される請求項７又は８に記載の蒸留塔。   The distillation tower according to claim 7 or 8, wherein the plurality of heat exchangers are arranged at substantially the same height. 二酸化炭素を前記目的成分とし、吸収液を前記液体として、二酸化炭素を含む吸収液から二酸化炭素を放出させて前記吸収液を再生するための再生塔として使用される請求項１〜９の何れかに記載の蒸留塔。   The carbon dioxide is used as the target component, the absorption liquid is used as the liquid, and the carbon dioxide is released from the absorption liquid containing carbon dioxide to be used as a regeneration tower for regenerating the absorption liquid. A distillation column as described in 1. ガスを吸収液と接触させて前記ガスに含まれる二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる吸収塔と、
請求項1〜９の何れかに記載の蒸留塔を用い、二酸化炭素を前記目的成分とし、吸収液を前記液体として、前記吸収塔において二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素を放出させて前記吸収液を再生するように構成される再生塔と、
前記吸収塔と前記再生塔との間で前記吸収液を循環させる循環システムと
を有する二酸化炭素回収装置。 An absorption tower in which gas is brought into contact with an absorption liquid and carbon dioxide contained in the gas is absorbed by the absorption liquid;
The distillation column according to any one of claims 1 to 9, wherein carbon dioxide is used as the target component, an absorption liquid is used as the liquid, and carbon dioxide is released from the absorption liquid that has absorbed carbon dioxide in the absorption tower. A regeneration tower configured to regenerate the absorbing liquid;
A carbon dioxide recovery device comprising: a circulation system for circulating the absorption liquid between the absorption tower and the regeneration tower. 塔に収容される液体に含まれる目的成分を前記液体から分離するために、前記目的成分を加熱によって前記液体から放出させる蒸留塔における液体の加熱方法であって、前記液体を加熱するための複数の熱交換器を前記塔に外設し、前記複数の熱交換器を直列に接続する循環路を用いて、前記塔の液体が前記複数の熱交換器を順次通過するように液体を循環させて加熱し、前記循環路から分岐する少なくとも１つの分別路を用いて、前記循環路を循環する液体から発生するガスを前記液体から分離して前記塔に還流させることを特徴とする液体の加熱方法。   A method for heating a liquid in a distillation tower, wherein the target component is released from the liquid by heating in order to separate the target component contained in the liquid contained in the tower from the liquid, and a plurality of methods for heating the liquid The heat exchanger is externally installed in the tower, and the liquid is circulated so that the liquid in the tower sequentially passes through the plurality of heat exchangers using a circulation path that connects the plurality of heat exchangers in series. Heating the liquid and separating the gas generated from the liquid circulating in the circulation path from the liquid and refluxing it to the tower using at least one separation path branched from the circulation path Method. 二酸化炭素を前記目的成分とし、吸収液を前記液体として、二酸化炭素を含む吸収液から二酸化炭素を放出させて前記吸収液を再生するための再生塔における吸収液の加熱方法として使用される請求項１２に記載の液体の加熱方法。   The carbon dioxide is used as the target component, the absorbent is used as the liquid, and the absorbent is used as a heating method for the absorbent in a regeneration tower for regenerating the absorbent by releasing carbon dioxide from the absorbent containing carbon dioxide. 12. The method for heating a liquid according to 12. ガスを吸収液と接触させて前記ガスに含まれる二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる吸収工程と、
請求項1２に記載の液体の加熱方法を用いて、二酸化炭素を前記目的成分とし、吸収液を前記液体として、前記吸収工程において二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素を放出させて前記吸収液を再生する再生工程と、
前記吸収工程と前記再生工程との間で前記吸収液を循環させる循環工程と
を有する二酸化炭素回収方法。 An absorption step in which a gas is brought into contact with an absorption liquid and carbon dioxide contained in the gas is absorbed by the absorption liquid;
13. The method for heating a liquid according to claim 12, wherein carbon dioxide is used as the target component, an absorption liquid is used as the liquid, and carbon dioxide is released from the absorption liquid that has absorbed carbon dioxide in the absorption step. A reproduction process for reproducing
A carbon dioxide recovery method comprising: a circulation step of circulating the absorption liquid between the absorption step and the regeneration step.
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