JP2022109656A - 二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アミンの排出量を低減することができる二酸化炭素回収システムを提供する。【解決手段】実施の形態による二酸化炭素回収システムは、二酸化炭素回収部と、吸収液再生部と、第１洗浄部と、第２洗浄部と、吸収液ラインと、を備えている。第１洗浄部は、二酸化炭素回収部から排出される燃焼排ガスを、第１噴射器で噴射した第１洗浄液のミストで洗浄して、燃焼排ガスに同伴するアミンを回収する。吸収液ラインは、吸収液再生部において再生された吸収液を、第１洗浄液として第１噴射器に供給する。第１噴射器で噴射された第１洗浄液は、吸収液として二酸化炭素回収部に供給される。【選択図】図１

Description

本発明の実施の形態は、二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法に関する。

近年、地球温暖化の原因の一つとして、化石燃料を燃焼させる際に生成される燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素の温室効果が指摘されている。

このような状況の下、多量の化石燃料を使用する火力発電所等において、化石燃料を燃焼して生成された燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を大気中へ排出することを抑制するための二酸化炭素回収システムが研究されている。二酸化炭素回収システムでは、燃焼排ガスをアミン系吸収液と接触させ、燃焼排ガスから二酸化炭素を分離して回収する。

より具体的には、二酸化炭素回収システムは、吸収塔と、再生塔と、を備えている。吸収塔は、燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミン系吸収液に吸収させるように構成されている。再生塔には、二酸化炭素を吸収した吸収液（リッチ液）が吸収塔から供給され、再生塔において、供給されたリッチ液が加熱されて、リッチ液から二酸化炭素が放出されると共に吸収液が再生される。再生塔において、熱源を供給するリボイラーが連結されており、再生塔内でリッチ液が加熱される。再生塔において再生された吸収液（リーン液）は吸収塔に供給され、このシステム内で吸収液は循環するように構成されている。

しかしながら、このような二酸化炭素回収システムでは、アミン系吸収液に二酸化炭素を吸収させた燃焼排ガス（脱炭酸燃焼排ガス）が吸収塔から大気へ排出される際に、アミンを同伴するという課題があった。すなわち、火力発電所などでは多量の燃焼排ガスが排出されることから、脱炭酸燃焼排ガスに同伴して多量のアミノ基含有化合物（アミン）が排出される可能性がある。一方、再生塔から、二酸化炭素を含有した二酸化炭素含有ガスが排出される際に、アミンを同伴するという課題もある。このため、火力発電所において二酸化炭素回収システムを利用する際には、二酸化炭素回収システムから排出されるアミンを効果的に低減することが望まれる。

特開２００４－３２３３３９号公報

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、アミンの排出量を低減することができる二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法を提供することを目的とする。

実施の形態による二酸化炭素回収システムは、二酸化炭素回収部と、吸収液再生部と、第１洗浄部と、第２洗浄部と、吸収液ラインと、を備えている。二酸化炭素回収部は、燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる。吸収液再生部は、二酸化炭素回収部から排出される吸収液から二酸化炭素を放出させることにより、吸収液を再生する。第１洗浄部は、二酸化炭素回収部から排出される燃焼排ガスを、第１噴射器で噴射した第１洗浄液のミストで洗浄して、燃焼排ガスに同伴するアミンを回収する。第２洗浄部は、第１洗浄部から排出される燃焼排ガスを第２洗浄液で洗浄して、燃焼排ガスに同伴するアミンを回収する。吸収液ラインは、吸収液再生部において再生された吸収液を、第１洗浄液として第１噴射器に供給する。第１噴射器で噴射された第１洗浄液は、吸収液として二酸化炭素回収部に供給される。

実施の形態による二酸化炭素回収システムは、二酸化炭素回収部と、吸収液再生部と、再生洗浄部と、を備えている。二酸化炭素回収部は、燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる。吸収液再生部は、二酸化炭素回収部から排出される吸収液から二酸化炭素を放出させることにより、二酸化炭素を含有する再生排ガスを排出するとともに吸収液を再生する。再生洗浄部は、吸収液再生部から排出される再生排ガスを、再生噴射器で噴射した再生洗浄液のミストで洗浄して、再生排ガスに同伴するアミンを回収する。

実施の形態による二酸化炭素回収システムの運転方法は、二酸化炭素回収部において、燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる工程を備えている。この運転方法は、二酸化炭素回収部から排出される吸収液から二酸化炭素を放出させることにより、吸収液を再生する工程を備えている。この運転方法は、二酸化炭素回収部から排出される燃焼排ガスを、第１洗浄部において噴射器から噴射された第１洗浄液のミストで洗浄する工程であって、燃焼排ガスに同伴するアミンを回収する工程を備えている。この運転方法は、第１洗浄部から排出される燃焼排ガスを第２洗浄液で洗浄する工程であって、燃焼排ガスに同伴するアミンを回収する工程と備えている。吸収液を再生する工程において再生された吸収液が、第１洗浄液として第１噴射器に供給される。第１噴射器で噴射された第１洗浄液は、吸収液として二酸化炭素回収部に供給される。

実施の形態による二酸化炭素回収システムの運転方法は、二酸化炭素回収部において、燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる工程を備えている。この運転方法は、吸収液再生部において、二酸化炭素回収部から排出される吸収液から二酸化炭素を放出させることにより、二酸化炭素を含有する再生排ガスを排出するとともに吸収液を再生する工程を備えている。この運転方法は、吸収液再生部から排出される再生排ガスを、再生洗浄部において再生噴射器から噴射された再生洗浄液のミストで洗浄する工程であって、再生排ガスに同伴するアミンを回収する工程を備えている。

本発明によれば、アミンの排出量を低減することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。 図２は、図１に示す二酸化炭素回収システムにおいて、第１洗浄液の流量とミスト状アミンの除去率との関係を示すグラフである。 図３は、本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。 図４は、本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。 図５は、本発明の第４の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。 図６は、本発明の第５の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。 図７は、本発明の第６の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。 図８は、本発明の第７の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。 図９は、本発明の第８の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。 図１０は、本発明の第９の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。 図１１は、本発明の第１０の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

（第１の実施の形態）
まず、図１および図２を用いて、本発明の第１の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

図１に示すように、二酸化炭素回収システム１は、燃焼排ガス２に含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる吸収塔２０と、吸収塔２０から排出される吸収液から二酸化炭素を放出させて吸収液を再生する再生塔３０と、を備えている。吸収塔２０において二酸化炭素を吸収液に吸収させた燃焼排ガス２は、脱炭酸燃焼排ガス３（後述）として吸収塔２０から排出される。また、再生塔３０から二酸化炭素を含有する二酸化炭素含有ガス８（再生排ガス）が排出される。なお、吸収塔２０に供給される燃焼排ガス２は、特に限定されるものではないが、例えば火力発電所のボイラー（図示せず）の燃焼排ガスや、プロセス排ガス等であってもよく、必要に応じて冷却処理後に吸収塔２０に供給されるようにしてもよい。

吸収液は、吸収塔２０と再生塔３０とを循環する。吸収液は、吸収塔２０において二酸化炭素を吸収してリッチ液４となり、再生塔３０において二酸化炭素を放出してリーン液５となる。吸収塔２０と再生塔３０とは、リッチ液ライン１５およびリーン液ライン１６によって連結されている。リッチ液ライン１５は、吸収塔２０から排出されるリッチ液４を再生塔３０に供給する。リーン液ライン１６（吸収液ライン）は、再生塔３０から排出されるリーン液５を吸収塔２０の第１噴射器２１ｂに供給する。

吸収液には、特に限られるものではないが、例えば、モノエタノールアミン、２－アミノ－２－メチル－１－プロパノールのようなアルコール性水酸基含有１級アミン類、ジエタノールアミン、２－メチルアミノエタノールのようなアルコール性水酸基含有２級アミン類、トリエタノールアミン、Ｎ－メチルジエタノールアミンのようなアルコール性水酸基含有３級アミン類、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ジエチレントリアミンのようなポリエチレンポリアミン類、ピペラジン類、ピペリジン類、ピロリジン類のような環状アミン類、キシリレンジアミンのようなポリアミン類、メチルアミノカルボン酸のようなアミノ酸類等及びこれらの混合物を用いることができる。これらのアミン化合物は通常１０～７０重量％の水溶液として使用される。また、吸収液には二酸化炭素吸収促進剤あるいは腐食防止剤、更には、その他の媒体としてメタノール、ポリエチレングリコール、スルフォラン等を加えることができる。

吸収塔２０は、二酸化炭素回収部２０ａと、二酸化炭素回収部２０ａを収容する吸収塔容器２０ｃと、を有している。

二酸化炭素回収部２０ａは、向流型気液接触装置として構成されている。一例として、二酸化炭素回収部２０ａは、二酸化炭素回収充填層２０ｄを含んでいる。二酸化炭素回収充填層２０ｄは、気液接触面積を増やすために内部に充填された充填物や粒子等の内部構造物で構成されている。この内部構造物の表面に再生塔３０から供給されるリーン液５を流下させながら、燃焼排ガス２に含有される二酸化炭素と気液接触させ、この二酸化炭素をリーン液５に吸収させる。これにより、燃焼排ガス２から二酸化炭素が回収（または除去）される。

本実施の形態においては、後述する図３等に示す液分散器２０ｂは設けられていない。二酸化炭素回収部２０ａには、後述する第１噴射器２１ｂからリーン液５が供給される。第１噴射器２１ｂには、上述したリーン液ライン１６が連結されており、第１噴射器２１ｂには、第１洗浄液１１としてリーン液５が供給される。すなわち、第１噴射器２１ｂから噴射される第１洗浄液１１は、リーン液５で構成されている。第１噴射器２１ｂから第１洗浄液１１が噴射されることにより、第１洗浄液１１のミストが、二酸化炭素回収部２０ａに向けて分散させて落下する。二酸化炭素回収部２０ａに達した第１洗浄液１１は、リーン液５として、二酸化炭素回収充填層２０ｄの内部構造物の表面に供給される。第１噴射器２１ｂに供給されるリーン液５の圧力は、リーン液用ポンプ３４によって高められる。

吸収塔容器２０ｃには、二酸化炭素回収充填層２０ｄとともに、後述する第１洗浄部２１、第２洗浄部２２、および各デミスター８１、８２が収容されている。吸収塔容器２０ｃは、吸収塔容器２０ｃの下部から燃焼排ガス２を受け入れ、燃焼排ガス２を吸収塔容器２０ｃの頂部から、後述する脱炭酸燃焼排ガス３として排出するように構成されている。

吸収塔２０の下部には、上述したボイラーなどの二酸化炭素回収システム１の外部から排出された二酸化炭素を含有する燃焼排ガス２が、送風機（図示せず）によって供給される。供給された燃焼排ガス２は、吸収塔２０内を二酸化炭素回収部２０ａの二酸化炭素回収充填層２０ｄに向かって上昇する。一方、再生塔３０からのリーン液５が第１噴射器２１ｂから噴射される。このことにより、リーン液５のミストが落下し、二酸化炭素回収充填層２０ｄに供給される。このため、リーン液５が二酸化炭素回収充填層２０ｄの内部構造物の表面を流下する。二酸化炭素回収充填層２０ｄにおいて、燃焼排ガス２とリーン液５とが気液接触して、燃焼排ガス２に含有される二酸化炭素がリーン液５に吸収されてリッチ液４が生成される。

生成されたリッチ液４は、吸収塔容器２０ｃの下部に一端貯留され、当該下部からリッチ液ライン１５に排出される。リーン液５と気液接触した燃焼排ガス２は、二酸化炭素が除去されて、脱炭酸燃焼排ガス３として二酸化炭素回収充填層２０ｄから吸収塔２０内を更に上昇する。

吸収塔２０と再生塔３０との間には熱交換器３１が設けられている。熱交換器３１には、上述したリッチ液ライン１５およびリーン液ライン１６が通過している。リッチ液ライン１５にはリッチ液用ポンプ３２が設けられており、吸収塔２０から排出されたリッチ液４は、リッチ液用ポンプ３２によって熱交換器３１を介して再生塔３０に供給される。熱交換器３１は、吸収塔２０から再生塔３０に供給されるリッチ液４を、再生塔３０から吸収塔２０に供給されるリーン液５と熱交換させる。このことにより、リーン液５が熱源となって、リッチ液４が所望の温度まで加熱される。言い換えると、リッチ液４が冷熱源となって、リーン液５が所望の温度まで冷却される。

再生塔３０は、アミン再生部３０ａ（吸収液再生部）と、アミン再生部３０ａの上方に設けられた液分散器３０ｂと、アミン再生部３０ａおよび液分散器３０ｂを収容する再生塔容器３０ｃと、を有している。

アミン再生部３０ａは、向流型気液接触装置として構成されている。一例として、アミン再生部３０ａは、アミン再生充填層３０ｄを含んでいる。アミン再生充填層３０ｄは、気液接触面積を増やすために内部に充填された充填物や粒子等の内部構造物で構成されている。この内部構造物の表面に吸収塔２０から供給されるリッチ液４を流下させながら、後述する蒸気７と気液接触させ、リッチ液４から二酸化炭素を放出させる。これにより、リッチ液４から二酸化炭素が回収（または除去）される。

液分散器３０ｂは、リッチ液４をアミン再生部３０ａに向けて分散させて落下させるように構成されている。アミン再生充填層３０ｄの内部構造物の表面にリッチ液４が供給される。液分散器３０ｂに供給されるリッチ液４の圧力は再生塔３０内の圧力に対してそれほど高くない圧力であり、液分散器３０ｂは、実質的には強制的ではなく主に重力の作用によってリッチ液４をアミン再生部３０ａに落下させる。

再生塔容器３０ｃには、アミン再生充填層３０ｄおよび液分散器３０ｂとともに、後述する再生洗浄部３７、および各デミスター８６、８７が収容されている。再生塔容器３０ｃは、リッチ液４から放出された二酸化炭素含有ガス８を、再生塔容器３０ｃの頂部から排出するように構成されている。

再生塔３０には、リボイラー３３が連結されている。このリボイラー３３は、加熱媒体６によって、再生塔３０から供給されるリーン液５を加熱して蒸気７を発生させ、発生した蒸気７を再生塔３０に供給する。より具体的には、リボイラー３３には、再生塔３０の下部から排出されるリーン液５の一部が供給されるとともに、例えばタービン（図示せず）などの外部から加熱媒体６としての高温の蒸気が供給される。リボイラー３３に供給されたリーン液５は、加熱媒体６と熱交換することによって加熱されて、リーン液５から蒸気７が生成される。生成された蒸気７は再生塔３０の下部に供給され、再生塔３０内のリーン液５を加熱する。なお、リボイラー３３に供給される加熱媒体６は、タービンからの高温の蒸気に限られることはない。

再生塔３０の下部には、リボイラー３３から蒸気７が供給され、再生塔３０内をアミン再生部３０ａのアミン再生充填層３０ｄに向って上昇する。一方、吸収塔２０からのリッチ液４は、液分散器３０ｂに供給されて落下し、アミン再生充填層３０ｄに供給されてその内部構造物の表面を流下する。アミン再生充填層３０ｄにおいて、リッチ液４と蒸気７とが気液接触して、リッチ液４から二酸化炭素ガスを放出してリーン液５が生成される。このようにして再生塔３０において吸収液が再生される。

生成されたリーン液５は、再生塔３０の下部からリーン液ライン１６に排出され、リッチ液４と気液接触した蒸気７は、二酸化炭素を含有して、二酸化炭素含有ガス８として再生塔３０の頂部から排出される。排出される二酸化炭素含有ガス８には蒸気も含有される。

リーン液ライン１６には、リーン液用ポンプ３４が設けられている。再生塔３０から排出されたリーン液５は、リーン液用ポンプ３４によって上述した熱交換器３１を介して吸収塔２０に供給される。熱交換器３１は、上述したように、再生塔３０から吸収塔２０に供給されるリーン液５を、吸収塔２０から再生塔３０に供給されるリッチ液４と熱交換させて冷却する。また、リーン液ライン１６には、再生塔３０から二酸化炭素回収部２０ａに供給されるリーン液５を冷却するリーン液冷却器３５（吸収液冷却器）が設けられている。リーン液冷却器３５は、外部から冷却水（例えば、クリーングタワーの冷却水や、海水）等の冷却媒体が供給され、熱交換器３１において冷却されたリーン液５を所望の温度まで更に冷却する。

リーン液冷却器３５において冷却されたリーン液５は、吸収塔２０の第１噴射器２１ｂに第１洗浄液１１として供給される。第１噴射器２１ｂから第１洗浄液１１のミストが落下し、後述する第１洗浄回収空間２１ａを通過する。第１洗浄液１１のミストは、リーン液５として、二酸化炭素回収部２０ａの二酸化炭素回収充填層２０ｄに供給されて、その内部構造物の表面を流下する。二酸化炭素回収充填層２０ｄにおいて、リーン液５は、燃焼排ガス２と気液接触する。このことにより、燃焼排ガス２に含有される二酸化炭素を吸収することにより、リーン液５がリッチ液４となる。このようにして、二酸化炭素回収システム１では、吸収液がリーン液５となる状態とリッチ液４となる状態とを繰り返しながら循環するようになっている。

図１に示す二酸化炭素回収システム１は、再生塔３０の頂部から排出された二酸化炭素含有ガス８を冷却して蒸気を凝縮して凝縮水９を生成するガス用冷却器４０と、ガス用冷却器４０により生成された凝縮水９を二酸化炭素含有ガス８から分離する気液分離器４１と、を更に備えている。このようにして、二酸化炭素含有ガス８に含有される水分量が低減され、二酸化炭素含有ガス８が、二酸化炭素ガス１０として気液分離器４１から排出される。排出された二酸化炭素ガス１０は、図示しない設備に供給されて貯蔵される。一方、気液分離器４１において分離された凝縮水９は、凝縮水用ポンプ４２によって再生塔３０に供給され、吸収液に混入される。なお、ガス用冷却器４０には、外部から、二酸化炭素含有ガス８を冷却するための冷却媒体（例えば、クリーングタワーの冷却水や、海水）が供給される。

ところで、吸収塔２０内には、第１洗浄部２１と、第２洗浄部２２と、が収容されている、このうち第１洗浄部２１は、二酸化炭素回収部２０ａから排出された脱炭酸燃焼排ガス３を第１洗浄液１１のミストで洗浄して、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する吸収液成分であるアミンを回収する。第１洗浄部２１は、二酸化炭素回収部２０ａの上方に設けられている。

第１洗浄部２１は、第１洗浄回収空間２１ａと、第１洗浄回収空間２１ａの上方に設けられた第１噴射器２１ｂと、を有している。

第１洗浄回収空間２１ａは、第１噴射器２１ｂの下方に設けられた空間である。本実施の形態における第１洗浄回収空間２１ａは、第１噴射器２１ｂから二酸化炭素回収部２０ａにわたって設けられた空間である。この第１洗浄回収空間２１ａには、第１洗浄液１１が第１噴射器２１ｂから噴射される。噴射された第１洗浄液１１は、第１洗浄回収空間２１ａにおいて、ミストの状態で自由落下（すなわち、空間内の構造物等の表面に接触することがないまま落下）しながら、上昇する脱炭酸燃焼排ガス３と接触する。これにより、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンが回収される。第１洗浄部２１では、ミスト状アミンを効果的に回収することができるが、ガス状アミンも効果的に回収することができる。

本実施の形態では、上述したように、第１噴射器２１ｂと二酸化炭素回収部２０ａとの間には第１洗浄回収空間２１ａが形成されている。第１洗浄回収空間２１ａには、第１洗浄液１１が表面を流下しながら脱炭酸燃焼排ガス３と接触させるための充填層や棚段等の構造物は設けられていない。第1噴射器２１ｂは、第１洗浄回収空間２１ａを介して、二酸化炭素回収部２０ａに対向している。すなわち、第１噴射器２１ｂと二酸化炭素回収部２０ａとの間には、第１洗浄液１１が表面を流下するような構造物等は設けられておらず、第１噴射器２１ｂから二酸化炭素回収部２０ａにわたって第１洗浄回収空間２１ａが形成されている。このことにより、第１洗浄回収空間２１ａは、第１洗浄液１１が自由落下しながら脱炭酸燃焼排ガス３と接触するように構成されている。第１噴射器２１ｂから噴射された第１洗浄液１１のミストは、脱炭酸燃焼排ガス３が上昇する第１洗浄回収空間２１ａを落下して、二酸化炭素回収部２０ａに直接的に達する。すなわち、第１洗浄回収空間２１ａを通過した第１洗浄液１１は、直接的に二酸化炭素回収部２０ａに達する。落下している間、第１洗浄液１１が脱炭酸燃焼排ガス３と接触し、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンが第１洗浄液１１のミストに物理的に衝突して回収される。

第１噴射器２１ｂは、第１洗浄液１１を第１洗浄回収空間２１ａに向けて噴射して落下させる。第１噴射器２１ｂは、複数のスプレーノズル孔（図示せず）を含み、後述する第１循環ポンプ５１によって圧力が高められて供給された第１洗浄液１１をスプレーノズル孔から噴射（スプレー）する。これにより、第１洗浄液１１は、ミスト状となって第１噴射器２１ｂから高速噴射され、第１洗浄回収空間２１ａに均等に行き渡りながら自由落下する。すなわち、第１噴射器２１ｂは、第１洗浄液１１に鉛直方向の速度成分として第１鉛直方向初速度を与えて第１洗浄回収空間２１ａ内を鉛直方向の速度成分を持たせて強制的に自由落下させる（噴射する）。

本実施の形態においては、後述する図３等に示すような第１受け部２１ｃは設けられていない。第１噴射器２１ｂは、第１洗浄回収空間２１ａを介して、二酸化炭素回収部２０ａに対向している。第１噴射器２１ｂから噴射された第１洗浄液１１のミストは、第１洗浄回収空間２１ａを落下して、二酸化炭素回収部２０ａに達する。

第２洗浄部２２は、第１洗浄部２１から排出される脱炭酸燃焼排ガス３を第２洗浄液１２（または第２洗浄水）で洗浄して、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収する。第２洗浄部２２は第１洗浄部２１の上方に設けられている。

第２洗浄部２２は、洗浄回収部２２ａと、洗浄回収部２２ａの上方に設けられた洗浄液分散器２２ｂと、洗浄回収部２２ａの下方に設けられた第２受け部２２ｃと、を有している。

洗浄回収部２２ａは、向流型気液接触装置として構成されている。一例として、洗浄回収部２２ａは、洗浄回収充填層２２ｄを含んでいる。洗浄回収充填層２２ｄは、気液接触面積を増やすために内部に充填された充填物や粒子等の内部構造物で構成されている。この内部構造物の表面に第２洗浄液１２を流下させながら脱炭酸燃焼排ガス３と気液接触させて脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収（または除去）する。第２洗浄部２２では、ガス状アミンを効果的に回収することができるが、ミスト状アミンも効果的に回収することができる。

洗浄液分散器２２ｂは、第２洗浄液１２を洗浄回収部２２ａに向けて分散させて落下させるように構成されている。洗浄回収部２２ａの内部構造物の表面を流下するように第２洗浄液１２が供給される。洗浄液分散器２２ｂに供給される第２洗浄液１２の圧力は、第１噴射器２１ｂに供給される第１洗浄液１１の圧力よりも低い。洗浄液分散器２２ｂに供給される第２洗浄液１２の圧力は、吸収塔２０内の圧力に対してそれほど高くない圧力である。洗浄液分散器２２ｂが第２洗浄液１２に与える鉛直方向の速度成分である第２鉛直方向初速度は、第１洗浄部２１の第１噴射器２１ｂが第１洗浄液１１に与える鉛直方向の速度成分である第１鉛直方向初速度よりも小さい。実質的には第２洗浄液１２に与えられる第２鉛直方向初速度はほぼ０（ゼロ）であり、洗浄液分散器２２ｂは、重力の作用によって非強制的に第２洗浄液１２を洗浄回収部２２ａに自由落下させる。

第２受け部２２ｃは、洗浄回収部２２ａの内部構造物の表面を流下した第２洗浄液１２を受け取って貯留するとともに、第１洗浄部２１の第１洗浄回収空間２１ａから排出されて上昇する脱炭酸燃焼排ガス３が通過可能に構成されている。すなわち、第２受け部２２ｃは、第２洗浄液１２を受け取って貯留する受け部本体と、受け部本体の間に設けられた、脱炭酸燃焼排ガス３が通過する開口部と、開口部を上方から覆い、第２洗浄液１２が開口部を通過することを抑制するためのカバーと、によって構成されている。

第２洗浄部２２には、第２洗浄液１２を循環させる第２循環ライン５４が連結されている。すなわち、第２循環ライン５４には、第２循環ポンプ５５が設けられており、第２受け部２２ｃに貯留されている第２洗浄液１２を抜き出して洗浄液分散器２２ｂに供給する。このようにして、第２洗浄液１２が循環するようになっている。

本実施の形態では、第２循環ライン５４に、第２洗浄液１２を冷却する第２洗浄液冷却器５６が設けられている。第２洗浄液冷却器５６には、第２洗浄液１２を冷却するための冷却媒体として、二酸化炭素回収システム１の外部から冷却媒体（例えば、クリーングタワーの冷却水や、海水）が供給される。このようにして、第２洗浄液冷却器５６は、第２循環ライン５４を流れる第２洗浄液１２を冷却するように構成されており、第２洗浄液１２の温度を、第１洗浄液１１の温度よりも低くしている。しかしながら、第２洗浄液１２の温度と第１洗浄液１１の温度は、ほぼ同等となるように構成してもよい。

第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との間には、第１洗浄部出口デミスター８１が設けられている。第１洗浄部出口デミスター８１は、第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との間（より詳細には、第１噴射器２１ｂと第２受け部２２ｃとの間）に設けられている。このことにより、第１洗浄部２１から排出された脱炭酸燃焼排ガス３は、第１洗浄部出口デミスター８１を通過して上昇する。第１洗浄部出口デミスター８１は、通過する脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミストを捕捉する。第１洗浄部出口デミスター８１は、ミスト状アミンと第１洗浄液１１のミストを効果的に捕捉することができる。

第２洗浄部２２の上方には、第２洗浄部出口デミスター８２が設けられている。第２洗浄部出口デミスター８２は、第２洗浄部２２の上方（より詳細には、洗浄液分散器２２ｂと吸収塔容器２０ｃの頂部との間）に設けられている。このことにより、第２洗浄部２２から排出された脱炭酸燃焼排ガス３は、第２洗浄部出口デミスター８２を通過して上昇する。第２洗浄部出口デミスター８２は、通過する脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミストを捕捉する。第２洗浄部出口デミスター８２は、ミスト状アミンと第２洗浄液１２のミストを効果的に捕捉することができる。また、第２洗浄部出口デミスター８２に、第２洗浄液１２が付着するため、第２洗浄部出口デミスター８２は、ガス状アミンも捕捉することができる。

本実施の形態においては、第２洗浄部２２の洗浄回収充填層２２ｄは、第２洗浄部出口デミスター８２よりも通過する脱炭酸燃焼排ガス３の流れに生じる圧力損失が低減可能に構成されていてもよい。例えば、洗浄回収充填層２２ｄの空間率は、第２洗浄部出口デミスター８２の空間率よりも大きくなっていてもよい。言い換えると、洗浄回収充填層２２ｄの比表面積は、第２洗浄部出口デミスター８２の比表面積よりも小さくなっていてもよい。

図１に示すように、二酸化炭素回収部２０ａと第１洗浄部２１との間には、デミスターは設けられていない。一般的には、二酸化炭素回収部２０ａと第１洗浄部２１との間には、デミスターが設けられることが多い。しかしながら、本実施の形態においては、第１洗浄液１１がリーン液５で構成されており、二酸化炭素回収部２０ａにおけるリーン液５のアミン濃度と、第１洗浄部２１における第１洗浄液１１のアミン濃度との差は小さい。このため、脱炭酸燃焼排ガス３の流れに対する圧力損失を低減することを目的に、二酸化炭素回収部２０ａと第１洗浄部２１との間には、デミスターが設けられていない。

ところで、第１洗浄部２１の第１噴射器２１ｂから噴射される第１洗浄液１１の単位面積・単位時間当たりの流量（第１流量）は、第２洗浄部２２の洗浄液分散器２２ｂから分散される第２洗浄液１２の単位面積・単位時間当たりの流量（第２流量）よりも大きくなっている。第１噴射器２１ｂから噴射される第１洗浄液１１の流量は、上述した第１循環ポンプ５１（流量調整部）により調整される。同様に、洗浄液分散器２２ｂから分散される第２洗浄液１２の流量は、上述した第２循環ポンプ５５により調整される。

なお、ここで示した単位面積とは、第１噴射器２１ｂが第１洗浄液１１を噴射する水平断面積（または第１洗浄部２１の水平断面積）、および洗浄液分散器２２ｂが第２洗浄液１２を分散する水平断面積（または第２洗浄部２２の水平断面積）に対する単位面積である。本実施の形態においては第１洗浄部２１および第２洗浄部２２の水平断面積は実質的に等しいため各洗浄部（第１洗浄部２１および第２洗浄部２２）の水平断面積の違いは考慮せず、単位時間当たりの流量により第１流量および第２流量を設定してもよい。

各洗浄部２１、２２の水平断面積が異なる場合も含めて一般化すると、例えば、第１噴射器２１ｂから噴射される第１洗浄液１１の単位面積・単位時間当たりの流量（第１流量）を、２００Ｌ／分／ｍ^２以上としてもよく、３００Ｌ／分／ｍ^２以上としてもよい。洗浄液分散器２２ｂから分散される第２洗浄液１２の単位面積・単位時間当たりの流量（第２流量）を、５０Ｌ／分／ｍ^２～１５０Ｌ／分／ｍ^２（図２に示す通常流量範囲）としてもよい。

洗浄液分散器２２ｂから分散される第２洗浄液１２は、洗浄回収充填層２２ｄを構成する内部構造物の表面を流下しながら脱炭酸燃焼排ガス３と気液接触する。このため、第２洗浄液１２の単位面積・単位時間当たりの流量を１５０Ｌ／分／ｍ^２より大きくしても、脱炭酸燃焼排ガス３の洗浄効率向上への貢献は限られてしまう。また必要以上に第２洗浄液１２の流量を増大させることは第２循環ポンプ５５の容量を増大させ、運転コストを増大させることになり、好ましくない。しかしながら、第１洗浄部２１では、充填層等の部材を設けずに、第１噴射器２１ｂから噴射された第１洗浄液１１をミストの状態で脱炭酸燃焼排ガス３と接触させている。第１洗浄液１１の単位面積・単位時間当たりの流量を増大させることは、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンへの物理的な衝突確率を高めることに寄与することができ、脱炭酸燃焼排ガス３の洗浄効率を高めることができる。このことが、図２に示されている。

図２は、第１洗浄液１１の流量と、ミスト状アミンの除去率（回収効率）との関係を示したグラフである。このデータは、以下に示す試験条件下で得られた。
・試験装置内径（吸収塔容器２０ｃのうち第１洗浄部２１が設けられた部分の内径に相当）・・・１５７ｍｍ
・処理ガス流速（脱炭酸燃焼排ガス３の流速に相当）・・・０．７ｍ／ｓ
・ミスト状アミン個数濃度（粒径０．６１μｍ～０．９５μｍ）
・・・約１００００個／ｃｃ
・洗浄液ミスト中心粒径・・・約３００μｍ
・洗浄液の圧力・・・０．２ＭＰａ

図２に示されているように、第２洗浄液１２の通常流量範囲では、ミスト状アミンの除去率は低いが、この範囲を超えると除去率は増大していく。流量が３００Ｌ／分／ｍ^２以上になると有意な除去効果が表れ、流量が３００Ｌ／分／ｍ^２以上になると除去効果を高めることができる。流量が３００Ｌ／分／ｍ^２以上になると除去率が７０％を越え、ミスト状アミンの除去率を高めることができる。

また、図１に示すように、再生塔３０は、上述したアミン再生部３０ａから排出された二酸化炭素含有ガス８を、凝縮水９で洗浄して、二酸化炭素含有ガス８に同伴するアミンを回収する再生洗浄部３７を有している。再生洗浄部３７は、アミン再生部３０ａの上方に設けられている。

再生洗浄部３７は、再生塔回収部３７ａと、再生塔回収部３７ａの上方に設けられた液分散器３７ｂと、を有している。

再生塔回収部３７ａは、向流型気液接触装置として構成されている。一例として、再生塔回収部３７ａは、再生塔回収充填層３７ｄを含んでいる。再生塔回収充填層３７ｄは、気液接触面積を増やすために内部に充填された充填物や粒子等の内部構造物で構成されている。この内部構造物の表面に凝縮水９を流下させながら二酸化炭素含有ガス８と気液接触させ、二酸化炭素含有ガス８からアミンを回収（または除去）する。

液分散器３７ｂは、凝縮水９を再生塔回収部３７ａに向けて分散させて落下させるように構成されている。再生塔回収充填層３７ｄの内部構造物の表面に凝縮水９が供給される。液分散器３７ｂに供給される凝縮水９の圧力は再生塔３０内の圧力に対してそれほど高くない圧力であり、液分散器３７ｂは、実質的には強制的ではなく主に重力の作用によって凝縮水９を再生塔回収充填層３７ｄに落下させる。

ところで、再生塔３０のアミン再生部３０ａの上方には、第１再生塔デミスター８６が設けられている。第１再生塔デミスター８６は、アミン再生部３０ａと再生洗浄部３７との間（より詳細には、液分散器３０ｂと再生塔回収部３７ａとの間）に設けられている。このことにより、アミン再生部３０ａから排出された二酸化炭素含有ガス８は、第１再生塔デミスター８６を通過して上昇する。第１再生塔デミスター８６は、通過する二酸化炭素含有ガス８に同伴するミストを捕捉する。第１再生塔デミスター８６は、ミスト状アミンを効果的に捕捉することができる。また、第１再生塔デミスター８６に液分散器３７ｂから落下した凝縮水９が付着するため、第１再生塔デミスター８６は、ガス状アミンも捕捉することができる。

再生洗浄部３７の上方には、第２再生塔デミスター８７が設けられている。第２再生塔デミスター８７は、再生洗浄部３７の液分散器３７ｂの上方（より詳細には、液分散器３７ｂと再生塔容器３０ｃの頂部との間）に設けられている。このことにより、再生洗浄部３７から排出された二酸化炭素含有ガス８は、第２再生塔デミスター８７を通過して上昇する。第２再生塔デミスター８７は、通過する二酸化炭素含有ガス８に同伴するミスト状アミンと凝縮水９のミストを効果的に捕捉することができる。また、第２再生塔デミスター８７に、凝縮水９が付着するため、第２再生塔デミスター８７は、ガス状アミンも捕捉することができる。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

図１に示す二酸化炭素回収システムの運転中、吸収塔２０の二酸化炭素回収部２０ａの二酸化炭素回収充填層２０ｄにおいて、リーン液冷却器３５から供給されたリーン液５は、第１洗浄液１１として、第１噴射器２１ｂから噴射されて第１洗浄回収空間２１ａ内を落下する。第１洗浄回収空間２１ａを通過した第１洗浄液１１は、二酸化炭素回収部２０ａに達する。そして、第１洗浄液１１は、リーン液５として、二酸化炭素回収充填層２０ｄの内部構造物の表面を流下しながら燃焼排ガス２と気液接触する。燃焼排ガス２に含有される二酸化炭素は、リーン液５に吸収される。燃焼排ガス２は、脱炭酸燃焼排ガス３として二酸化炭素回収部２０ａから排出される。

二酸化炭素回収部２０ａを通過した脱炭酸燃焼排ガス３は、第１洗浄部２１の第１洗浄回収空間２１ａに達する。

第１洗浄回収空間２１ａには、上述したように、第１噴射器２１ｂのスプレーノズル孔から噴射された第１洗浄液１１が落下し、二酸化炭素回収部２０ａに直接的に達する。この間、第１洗浄液１１はミストの状態で落下しながら脱炭酸燃焼排ガス３と物理的に衝突し、脱炭酸燃焼排ガス３が第１洗浄液１１で洗浄される。このことにより、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンが第１洗浄液１１に効果的に回収される。

図１に示すように、第１洗浄液１１で洗浄された脱炭酸燃焼排ガス３は、第１洗浄部２１の第１洗浄回収空間２１ａから排出される。そして、脱炭酸燃焼排ガス３は、第２洗浄部２２内を更に上昇し、第２洗浄部出口デミスター８２を通過する。この際、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンおよび第１洗浄液１１のミストなどが、第２洗浄部出口デミスター８２で捕捉される。

第２洗浄部出口デミスター８２を通過した脱炭酸燃焼排ガス３は、吸収塔容器２０ｃの頂部から大気に排出される。

ここで、二酸化炭素回収システム１において、脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄する際の一般的な課題について説明する。

一般に、二酸化炭素回収システム１において、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収するために、表面に洗浄液を流下させる充填層や棚段が設けられる場合がある。この場合、脱炭酸燃焼排ガス３と洗浄液との接触面積が増加し、効果的にアミンを回収することが可能になる。

脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンは、ガス状アミンとミスト状アミンとに大別される。このうちガス状アミンは、洗浄液と充填層等を用いた洗浄で回収されやすい。一方、ミスト状アミンは、洗浄液と充填層等を用いた洗浄では回収されにくい。ミスト状アミンは、デミスターで捕捉されやすいが、ミストの粒径が５μｍ以下になるとデミスターでも捕捉されにくくなる。粒径が５μｍ以下のミスト状アミンの除去率を向上させるために、高密度のデミスターを用いることが考えられるが、高密度のデミスターは、通過する脱炭酸燃焼排ガス３の流れに生じる圧力損失を高めるおそれがある。この場合、吸収塔２０に燃焼排ガス２を供給する送風機の動力の上昇を招き、運転コストが高くなってしまう。また、高密度のデミスターを用いた場合には、デミスターの目詰まりが生じるという問題も考えられる。

そこで、本実施の形態では、洗浄液をミスト化することで、ミスト状アミンの除去率（回収効率）の向上を図っている。すなわち、本実施の形態では、第１洗浄部２１の第１噴射器２１ｂに供給される第１洗浄液１１の圧力が高められ、第１噴射器２１ｂのスプレーノズル孔から第１洗浄液１１が、（噴射直後は特に）高速で噴射される。このことにより、第１洗浄液１１のミストが、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンに物理的に衝突し、ミスト状アミンが第１洗浄液１１のミストに捕捉されて回収される。ミスト状アミンを回収した第１洗浄液１１は二酸化炭素回収部２０ａに落下する。このようにして、洗浄液と充填層等を用いた洗浄では捕捉されにくいミスト状アミンが、第１洗浄液１１に回収され、脱炭酸燃焼排ガス３が効果的に洗浄される。また、上述したような高密度のデミスターを用いたときに生じる圧力損失の問題を回避することができる。

ここで、一般的な洗浄液には、吸収液４、５ではなく純水を用いる場合がある。この場合の洗浄液のアミン濃度は低く、アミンを捕捉した場合であっても洗浄液のアミン濃度は、吸収液４、５のアミン濃度よりも低い。このいため、このような洗浄液を吸収液として利用することが困難であるという課題がある。アミン濃度を高めるためには、洗浄液を蒸留処理または膜を用いた濃縮処理を行うことが考えられるが、この場合には、エネルギ消費量が増大するという問題がある。

これに対して本実施の形態においては、第１洗浄液１１にリーン液５を用いて、リーン液５を第１噴射器２１ｂから噴射させている。第１噴射器２１ｂから噴射されたリーン液５のミストは、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンに物理的に衝突する。このことにより、リーン液５のミストにより、ミスト状アミンを効果的に捕捉することができる。ミスト状アミンを捕捉したリーン液５は、二酸化炭素回収部２０ａに供給されて、吸収液として利用される。

また、本実施の形態では、第１洗浄部２１の第１噴射器２１ｂに、圧力を高めた第１洗浄液１１を供給し、第１噴射器２１ｂから第１洗浄液１１を噴射させている。このことにより、第１洗浄液１１のミストを形成することができ、第１洗浄部２１の洗浄効率を向上させることができる。例えば、超音波振動エネルギを用いて第１洗浄液１１のミストを形成する場合、第１洗浄液１１は微細化された噴霧状態となり、第１洗浄液１１のミストに鉛直方向の十分な速度成分を持たせることが困難になり得る。また、超音波振動エネルギを用いる場合、第１洗浄液１１の圧力は、後述するように０．１ＭＰａ以下となるため、この点においても、第１洗浄液１１のミストに鉛直方向の十分な速度成分を持たせることが困難になり得る。これに対して、本実施の形態では、後述するように、第１噴射器２１ｂに供給される第１洗浄液１１の圧力を、例えば０．１ＭＰａ～１．０ＭＰａまで高めているため、第１洗浄液１１を高速で噴射してミスト化することができ、第１洗浄部２１の洗浄効率を向上させることができる。

また、上述したように、第１噴射器２１ｂから噴射された第１洗浄液１１は、充填層等が設けられていない第１洗浄回収空間２１ａ内を構造物等の表面に接触することなく自由落下する。この場合、第１洗浄液１１のミストが、構造物等の部材に衝突することなく、二酸化炭素回収部２０ａに直接的に達するため、第１洗浄液１１のミストが微細化されることを抑制できる。

すなわち、第１洗浄部２１または第２洗浄部２２のように充填層等により構成される回収部（後述する図３に示す洗浄回収部２２ａ）を有している場合、第１噴射器２１ｂから高速で噴射された第１洗浄液１１のミストが充填層等に衝突し、微細化される。この場合、第１洗浄液１１のミストの粒径が小さくなり、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴して逆流しやすくなる。このため、アミンを回収した第１洗浄液１１が脱炭酸燃焼排ガス３に同伴して大気に排出されることになり、大気中へのアミンの排出量が増大し得るという問題がある。

しかしながら、本実施の形態では、第１噴射器２１ｂの下方に第１洗浄回収空間２１ａが形成されており、充填層等の構造物等の部材が設けられていない。このため、第１洗浄液１１のミストが微細化されることを抑制でき、第１洗浄部２１の洗浄効率の低下を抑制できる。例えば、第１噴射器２１ｂから二酸化炭素回収充填層２０ｄまでの距離を少なくとも１ｍ以上、好ましくは１．５ｍ以上にすることで、十分な第１洗浄回収空間２１ａを設けることができる。この場合、第１洗浄液１１のミストが二酸化炭素回収充填層２０ｄに達する際には減速することができ、二酸化炭素回収充填層２０ｄに衝突して微細化されることを抑制できる。また、噴射された第１洗浄液１１のミストが脱炭酸燃焼排ガス３に同伴することを抑制するために、第１噴射器２１ｂから二酸化炭素回収充填層２０ｄまでの距離は、５ｍ以下にしてもよい。

このように本実施の形態によれば、二酸化炭素回収部２０ａから排出される脱炭酸燃焼排ガス３が、第１洗浄部２１の第１噴射器２１ｂで噴射した第１洗浄液１１で洗浄されて、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンが回収される。このことにより、第１洗浄液１１をミスト化することができ、第１洗浄液１１のミストが、二酸化炭素回収部２０ａから排出された脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンに物理的に衝突することができる。このため、第１洗浄液１１にミスト状アミンを効果的に回収することができ、脱炭酸燃焼排ガス３の洗浄効率を向上させることができる。この結果、大気中へのアミンの排出量を低減することができ、二酸化炭素回収システム１の外部へのアミンの排出量を低減することができる。

また、本実施の形態によれば、リーン液ライン１６が、再生塔３０のアミン再生部３０ａから排出されるリーン液５を、第１洗浄液１１として第１噴射器２１ｂに供給することができる。このことにより、リーン液５を用いた第１洗浄液１１を第１噴射器２１ｂから噴射させて、第１洗浄液１１のミストを、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンに物理的に衝突させることができる。このため、洗浄水のようなリーン液５とは別の液体を用いなくても、リーン液５でミスト状アミンを捕捉することができる。捕捉されたアミンは、リーン液５に含有され、吸収液として利用することができる。この結果、脱炭酸燃焼排ガス３から回収されたアミンを、容易に利用することができる。

また、本実施の形態によれば、第１洗浄部２１が、第１噴射器２１ｂから噴射された第１洗浄液１１のミストが自由落下しながら脱炭酸燃焼排ガス３と接触する第１洗浄回収空間２１ａを有している。このことにより、第１噴射器２１ｂから噴射された第１洗浄液１１のミストが、構造物等の部材に衝突することを抑制できる。このため、第１洗浄液１１のミストが微細化されて脱炭酸燃焼排ガス３に同伴することを抑制できる。

また、本実施の形態によれば、第１噴射器２１ｂは、二酸化炭素回収部２０ａに対向している。このことにより、第１噴射器２１ｂから噴射された第１洗浄液１１のミストは、第１洗浄回収空間２１ａを通過して、二酸化炭素回収部２０ａに達することができる。そして、第１洗浄液１１を、リーン液５として二酸化炭素回収部２０ａに供給することができる。このため、洗浄水のようなリーン液５とは別の液体を用いなくても、リーン液５で、二酸化炭素回収部２０ａから排出された脱炭酸燃焼排ガス３を洗浄することができる。この場合、図３等に示す第１循環ライン５０等の構成を不要とすることができる。この結果、二酸化炭素回収部２０ａから第１洗浄部２１にわたる構成を簡素化することができる。

なお、上述した本実施の形態においては、二酸化炭素回収部２０ａが、二酸化炭素回収充填層２０ｄを含んでいる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、二酸化炭素回収部２０ａは、棚段（図示せず）によって構成されていてもよい。洗浄回収部２２ａ、アミン再生部３０ａおよび再生塔回収部３７ａについても同様である。

（第２の実施の形態）
次に、図３を用いて、本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

図３に示す第２の実施の形態においては、吸収液ラインが、第１受け部内の第１洗浄液を第１噴射器に供給する第１循環ラインに連結されている点が主に異なり、他の構成は、図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図３において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、図３に示すように、第１洗浄部２１は、第１洗浄回収空間２１ａの下方に設けられた第１受け部２１ｃを更に有している。第１洗浄回収空間２１ａは、第１噴射器２１ｂから二酸化炭素回収部２０ａにわたって形成されている。第１噴射器２１ｂから噴射された第１洗浄液１１のミストは、第１洗浄回収空間２１ａを落下して第１受け部２１ｃに直接的に達する。すなわち、第１洗浄回収空間２１ａを通過した第１洗浄液１１は、直接的に第１受け部２１ｃにより受け取られる。第１受け部２１ｃは、第１洗浄液１１を受け取って貯留する受け部本体と、受け部本体の間に設けられた、脱炭酸燃焼排ガス３が通過する開口部と、開口部を上方から覆い、第１洗浄液１１が開口部を通過することを抑制するためのカバーと、によって構成されている。

第１洗浄部２１には、第１洗浄液１１を循環させる第１循環ライン５０が連結されている。すなわち、第１循環ライン５０には、第１循環ポンプ５１が設けられている。第１受け部２１ｃに貯留された第１洗浄液１１の一部は、第１循環ポンプ５１によって第１受け部２１ｃから抜き出され、第１循環ライン５０を通って第１噴射器２１ｂに供給される。このようにして、第１洗浄液１１が循環するようになっている。第１噴射器２１ｂに供給される第１洗浄液１１の圧力は、第１循環ポンプ５１によって高められる。

本実施の形態による第１洗浄回収空間２１ａは、第１噴射器２１ｂから第１受け部２１ｃまでの距離で画定することができる。この場合、第１噴射器２１ｂから第１受け部２１ｃまでの距離を少なくとも１ｍ以上、好ましくは１．５ｍ以上にすることで、十分な第１洗浄回収空間２１ａを設けることができる。また、第１噴射器２１ｂから第１受け部２１ｃまでの距離は、５ｍ以下にしてもよい。

本実施の形態によるリーン液ライン１６は、第１循環ライン５０に連結されている。リーン液ライン１６は、第１循環ライン５０のうち第１循環ポンプ５１よりも上流側の位置に連結されていてもよい。より具体的には、リーン液ライン１６の下流端が、第１循環ライン５０のうち第１循環ポンプ５１よりも上流側の位置に連結されていてもよい。リーン液ライン１６から供給されるリーン液５は、第１循環ライン５０を流れる第１洗浄液１１に混入される。リーン液５が混入された第１洗浄液１１は、第１循環ポンプ５１を通過して、第１噴射器２１ｂに供給される。

また、本実施の形態においては、二酸化炭素回収部２０ａの上方に、液分散器２０ｂが設けられている。液分散器２０ｂは、後述するバイパスライン６０から供給される第１洗浄液１１を、リーン液５として、二酸化炭素回収部２０ａに向けて分散させて落下させるように構成されている。この液分散器２０ｂから、二酸化炭素回収充填層２０ｄの内部構造物の表面にリーン液５が供給される。液分散器２０ｂに供給されるリーン液５の圧力は、吸収塔２０内の圧力に対してそれほど高くない圧力であり、液分散器２０ｂは、実質的には強制的ではなく主に重力の作用によってリーン液５を二酸化炭素回収充填層２０ｄに落下させる。

第１受け部２１ｃと液分散器２０ｂとが、バイパスライン６０によって連結されている。バイパスライン６０は、第１受け部２１ｃ内の第１洗浄液１１の一部を、液分散器２０ｂに供給する。バイパスライン６０には、図示しないポンプが設けられていてもよいが、設けられていなくてもよい。後者の場合であっても、重力の作用により、第１受け部２１ｃに貯留されている第１洗浄液１１を、液分散器２０ｂに供給することができる。

このように本実施の形態によれば、リーン液ライン１６が、第１受け部２１ｃ内の第１洗浄液１１を第１噴射器２１ｂに供給する第１循環ライン５０に連結されている。このことにより、リーン液５を第１洗浄液１１に混入させて第１噴射器２１ｂに供給することができる。このため、第１噴射器２１ｂから噴射した第１洗浄液１１のミストで、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンを捕捉することができる。

また、本実施の形態によれば、第１噴射器２１ｂから噴射された第１洗浄液１１のミストは、第１受け部２１ｃで受け取られる。このことにより、ミスト状アミンを捕捉したリーン液５を、第１受け部２１ｃで貯留することができる。第１循環ライン５０およびバイパスライン６０の少なくとも一方に、図示しない流量調整弁を設けた場合には、第１噴射器２１ｂに供給される第１洗浄液１１の供給量と、液分散器２０ｂから供給されるリーン液５の供給量を、調整することができる。このため、状況に応じた適切な運転を行うことができる。例えば、第１噴射器２１ｂからの第１洗浄液１１の噴射量を、液分散器２０ｂから供給されるリーン液５の供給量よりも多くしてもよい。この場合、第１噴射器２１ｂからの第１洗浄液１１の噴射量を増大させることができ、ミスト状アミンの捕捉能力を高めることができる。

また、本実施の形態によれば、リーン液ライン１６は、第１循環ライン５０のうち第１循環ポンプ５１よりも上流側の位置に連結されている。このことにより、リーン液ライン１６内において、リーン液５が逆流することを防止できる。すなわち、第１噴射器２１ｂからの第１洗浄液１１の噴射量を増大させる場合、第１循環ポンプ５１の吐出量が増大する。リーン液ライン１６を、第１循環ライン５０のうち第１循環ポンプ５１よりも下流側の位置に連結させた場合には、第１循環ポンプ５１の吐出量によっては、リーン液ライン１６内をリーン液５が逆流する可能性が考えられる。しかしながら、本実施の形態によれば、リーン液ライン１６は、第１循環ポンプ５１よりも上流側の位置に連結されている。このことにより、リーン液ライン１６内においてリーン液５が逆流することを抑制できる。

また、本実施の形態によれば、バイパスライン６０は、第１受け部２１ｃ内の第１洗浄液１１を二酸化炭素回収部２０ａに供給する。このことにより、ミスト状アミンを捕捉した第１洗浄液１１を、バイパスライン６０によって、液分散器２０ｂに供給することができ、吸収液として利用することができる。このため、脱炭酸燃焼排ガス３から回収されたアミンを、容易に利用することができる。

（第３の実施の形態）
次に、図４を用いて、本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

図４に示す第３の実施の形態においては、第１循環ラインに、第１噴射器への第１洗浄液の供給量と、二酸化炭素回収部への第１洗浄液の供給量を調整可能な洗浄液分配器が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図３に示す第２の実施の形態と略同一である。なお、図４において、図３に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、図４に示すように、第１循環ライン５０に、洗浄液分配器６１が設けられている。洗浄液分配器６１は、第１循環ライン５０とリーン液ライン１６との連結位置よりも下流側に配置されている。洗浄液分配器６１に、第１洗浄液１１を二酸化炭素回収部２０ａに供給する洗浄液分配ライン６２が連結されている。洗浄液分配ライン６２の上流端が洗浄液分配器６１に連結され、洗浄液分配ライン６２の下流端が液分散器２０ｂに連結されている。本実施の形態においては、図３に示すバイパスライン６０は設けられていない。

洗浄液分配器６１は、第１洗浄液１１を第１噴射器２１ｂと二酸化炭素回収部２０ａに分配可能になっている。より具体的には、洗浄液分配器６１は、第１噴射器２１ｂへの第１洗浄液１１の供給量と、二酸化炭素回収部２０ａへの第１洗浄液１１の供給量を調整可能になっている。すなわち、洗浄液分配器６１は、第１噴射器２１ｂに供給される第１洗浄液１１の供給量と、液分散器２０ｂに供給される第１洗浄液１１の供給量とを、調整可能になっている。例えば、第１噴射器２１ｂへの第１洗浄液１１の供給量が、液分散器２０ｂに供給される第１洗浄液１１の供給量よりも多くしてもよい。

また、例えば、吸収液４、５の水分量（より具体的には水の含有率）に基づいて、第１洗浄液１１を分配する量を調整してもよい。吸収液４、５に流入する水分としては、燃焼排ガス２に含まれる水分が挙げられる。一方、吸収液４、５から流出する水分としては、脱炭酸燃焼排ガス３に含まれる水分またはアミン等が挙げられる。また、吸収液４、５の水分量調整のために、吸収液４、５から二酸化炭素回収システム１の外部に排出される水分も挙げられる。このため、二酸化炭素回収部２０ａに供給されるリーン液５の流量と、再生塔３０から排出されるリーン液５の流量とは、一致させていなくてもよい。洗浄液分配器６１は、吸収液４、５の水分量を一定に保つことを目的として、洗浄液分配器６１によって分配される第１洗浄液１１の流量を調整してもよい。この場合、図示しないバッファタンクに貯留されているリーン液５の貯留量を計測して、この貯留量に基づいて、洗浄液分配器６１が分配する量を調整してもよい。例えば、貯留量が多い場合には、第１噴射器２１ｂへの第１洗浄液１１の供給量を増大し、貯留量が少ない場合には、二酸化炭素回収部２０ａへの第１洗浄液１１の供給量を増大する。リーン液５の貯留量の代わりに、リーン液５に含まれる水分量を計測して、洗浄液分配器６１が分配する量を調整してもよい。例えば、水分量の計測には、カールフィッシャー滴定法またはガスクロマトグラフィーの原理を利用した計測器を用いてもよい。この場合、計測値は、吸収液４、５の水分量を調整することにより、二酸化炭素の回収能力の低下を抑制できるとともに、吸収液４、５の粘度が増大することを抑制できる。バッファタンクは、例えば、リーン液ライン１６のうち熱交換器３１とリーン液冷却器３５との間に配置されていてもよい。

このように本実施の形態によれば、第１循環ライン５０に、第１噴射器２１ｂへの第１洗浄液１１の供給量と、二酸化炭素回収部２０ａへの第１洗浄液１１の供給量を調整可能な洗浄液分配器６１が設けられている。このことにより、第１噴射器２１ｂへの第１洗浄液１１の供給量と二酸化炭素回収部２０ａへの第１洗浄液１１の供給量を調整することができる。このため、吸収液４、５の水分量を調整することができ、二酸化炭素回収システム１の運転を安定化させることができる。

（第４の実施の形態）
次に、図５を用いて、本発明の第４の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

図５に示す第４の実施の形態においては、吸収液ラインに、第１循環ラインへの吸収液の供給量と、二酸化炭素回収部への吸収液の供給量を調整可能な吸収液分配器が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図３に示す第２の実施の形態と略同一である。なお、図５において、図３に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、図５に示すように、リーン液ライン１６に、吸収液分配器６３が設けられている。吸収液分配器６３は、リーン液ライン１６のうちリーン液冷却器３５よりも下流側に配置されている。吸収液分配器６３に、リーン液５を二酸化炭素回収部２０ａに供給する吸収液分配ライン６４が連結されている。吸収液分配ライン６４の上流端が吸収液分配器６３に連結され、吸収液分配ライン６４の下流端が液分散器２０ｂに連結されている。

吸収液分配器６３は、リーン液５を第１循環ライン５０と二酸化炭素回収部２０ａに分配可能になっている。より具体的には、吸収液分配器６３は、第１循環ライン５０へのリーン液５の供給量と、二酸化炭素回収部２０ａへのリーン液５の供給量を調整可能になっている。すなわち、吸収液分配器６３は、第１循環ライン５０に供給されるリーン液５の供給量と、液分散器２０ｂに供給されるリーン液５の供給量とを、調整可能になっている。例えば、第１受け部２１ｃに貯留される第１洗浄液１１の貯留量が一定になるように、リーン液５を分配する量を調整してもよい。この場合、第１受け部２１ｃに貯留された第１洗浄液１１の液面を計測し、液面が一定となるように、リーン液５を分配する量を調整してもよい。例えば、貯留量が多い場合には、二酸化炭素回収部２０ａへのリーン液５の供給量を増大し、貯留量が少ない場合には、第１循環ライン５０へのリーン液５の供給量を増大する。このようにして、第１噴射器２１ｂからの第１洗浄液１１の噴射量を確保し、ミスト状アミンの捕捉能力を確保することができる。

このように本実施の形態によれば、リーン液ライン１６に、第１循環ライン５０へのリーン液５の供給量と、二酸化炭素回収部２０ａへのリーン液５の供給量を調整可能な吸収液分配器６３が設けられている。このことにより、第１循環ライン５０へのリーン液５の供給量と二酸化炭素回収部２０ａへのリーン液５の供給量を調整することができる。このため、例えば、第１受け部２１ｃに貯留される第１洗浄液１１の貯留量を一定にすることができ、第１噴射器２１ｂからの第１洗浄液１１の噴射量を確保し、ミスト状アミンの捕捉能力を確保することができる。

また、本実施の形態によれば、吸収液分配器６３が、リーン液冷却器３５よりも下流側に配置されている。このことにより、熱交換器３１から排出されたリーン液５の温度が高い場合であっても、二酸化炭素回収部２０ａに供給されるリーン液５の温度を、二酸化炭素の回収効率の良い温度まで低下させることができる。このため、二酸化炭素回収部２０ａにおいて、燃焼排ガス２からの二酸化炭素の回収効率を向上させることができる。

（第５の実施の形態）
次に、図６を用いて、本発明の第５の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

図６に示す第５の実施の形態においては、吸収液冷却器が、吸収液分配ラインに配置されている点が主に異なり、他の構成は、図５に示す第４の実施の形態と略同一である。なお、図６において、図５に示す第４の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、図６に示すように、リーン液ライン１６に、吸収液分配器６５が設けられている。吸収液分配器６５に、リーン液５を二酸化炭素回収部２０ａに供給する吸収液分配ライン６６が連結されている。吸収液分配ライン６６の上流端が吸収液分配器６５に連結され、吸収液分配ライン６６の下流端が液分散器２０ｂに連結されている。

吸収液分配器６５は、第１循環ライン５０へのリーン液５の供給量と、二酸化炭素回収部２０ａへのリーン液５の供給量を調整可能になっている。すなわち、吸収液分配器６５は、第１循環ライン５０に供給されるリーン液５の供給量と、液分散器２０ｂに供給されるリーン液５の供給量とを、調整可能になっている。

本実施の形態によるリーン液冷却器３５は、吸収液分配ライン６６に設けられている。吸収液分配器６５は、リーン液冷却器３５よりも上流側に配置されている。より具体的には、吸収液分配器６５は、熱交換器３１とリーン液冷却器３５との間に配置されている。

ここで、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンは、洗浄液と充填層等を用いた洗浄では回収されにくい。このため、本実施の形態では、第１洗浄部２１の第１噴射器２１ｂから噴射された第１洗浄液１１のミストを、ミスト状アミンに衝突させて、ミスト状アミンを第１洗浄液１１のミストに回収している。しかしながら、ミスト状アミンの粒径が小さくなると（例えば、０．５μｍ以下になると）、ミスト状アミンの回収効率が低下する。このため、ミスト状アミンの回収効率を高めるためには、ミスト状アミンの粒径を大きくすることが効果的である。

ミスト状アミンの粒径を大きくする方法としては、第２洗浄部２２の温度を第１洗浄部２１の温度よりも低くして、両者の温度差を拡大させることが考えられる。この場合、第２洗浄部２２内を脱炭酸燃焼排ガス３が通過する際に冷却されて、脱炭酸燃焼排ガス３が含有する水蒸気が凝縮し、凝縮した水分がミスト状アミンに捕捉されてミスト状アミンの粒径を増大させることができる。

第１洗浄部２１の温度よりも第２洗浄部２２の温度を低くする方法としては、２つ考えられる。一つ目は、第１洗浄部２１を加熱する方法、二つ目は、第２洗浄部２２を冷却する方法である。

洗浄液中のアミン蒸気圧を低減することを目的として、洗浄液を冷却することがある。しかしながら、一般的な洗浄液の運用温度が３０℃～４０℃程度であるのに対し、冷却された洗浄液の温度は２０℃～３０℃程度に留まり、冷却によって得られる温度差は小さくなる。このことから、第２洗浄液１２を冷却することによって第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との温度差を拡大させることは困難となる。また、温度差を拡大するために第２洗浄液１２を冷却能力の高いチラーなどを用いて冷却した場合には、洗浄液の温度をより一層下げることができるものの、冷却に要するエネルギが急増してしまう。二酸化炭素回収システム１の大きな課題の一つが、二酸化炭素を回収するために要するエネルギをいかに低減するかである。このため、脱炭酸燃焼排ガス３を冷却するためのエネルギが増大することは好ましくない。

そこで、本実施の形態では、熱交換器３１から排出されたリーン液５がリーン液冷却器３５で冷却されていることに着目する。すなわち、運転時における第１洗浄部２１の温度は、３０℃～４０℃程度であるが、熱交換器３１から排出されたリーン液５の温度は、５０℃～６０℃程度である。この第１洗浄部２１に、リーン液冷却器３５で冷却される前のリーン液５を供給する。このことにより、第１洗浄液１１の温度が高められ、第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との温度差を拡大させることができる。このため、第２洗浄部２２における凝縮水分量を増大させることができる。第１洗浄部２１の温度は、二酸化炭素回収部２０ａの上端部での温度よりも５℃～５０℃高いことが好ましく、１０℃～３０℃高いことがより一層好ましい。

また、図６に示すように、バイパスライン６０に、第１洗浄液１１を冷却するバイパス冷却器６７が設けられている。上述したように、第１洗浄液１１の温度が高められているため、第１受け部２１ｃから液分散器２０ｂに供給される第１洗浄液１１は冷却することが好ましい。このため、バイパスライン６０にバイパス冷却器６７が設けられている。第１受け部２１ｃに貯留された第１洗浄液１１は、バイパス冷却器６７によって冷却されて、その後に液分散器２０ｂに供給される。バイパス冷却器６７は、図１等に示すリーン液冷却器３５において冷却されたリーン液５の温度と同程度まで第１洗浄液１１を冷却するようにしてもよい。

このように本実施の形態によれば、リーン液ライン１６に、第１循環ライン５０へのリーン液５の供給量と、二酸化炭素回収部２０ａへのリーン液５の供給量を調整可能な吸収液分配器６５が設けられている。このことにより、第１循環ライン５０に供給されるリーン液５の温度を高めることができ、第１洗浄液１１の温度を、第２洗浄液１２の温度よりも高くすることができる。このため、第１洗浄液１１の温度と第２洗浄液１２の温度との差を増大させることができ、ミスト状アミンの粒径を大きくすることができる。この結果、ミスト状アミンの回収効率を向上させることができる。大気中へのアミンの排出量をより一層低減することができる。

また、本実施の形態によれば、バイパスライン６０に、第１洗浄液１１を冷却するバイパス冷却器６７が設けられている。このことにより、液分散器２０ｂに供給される第１洗浄液１１を、冷却することができ、第１洗浄液１１の温度を低くすることができる。このため、二酸化炭素回収部２０ａにおいて、燃焼排ガス２からの二酸化炭素の回収効率を向上させることができる。

（第６の実施の形態）
次に、図７を用いて、本発明の第６の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

図７に示す第６の実施の形態においては、第１洗浄部出口デミスターが、第２洗浄部出口デミスターよりも疎に形成されている点が主に異なり、他の構成は、図６に示す第５の実施の形態と略同一である。なお、図７において、図６に示す第５の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、図７に示すように、第１洗浄部出口デミスター８１は、第２洗浄部出口デミスターよりも疎に形成されている。

デミスターが疎または密に形成されているということは、例えば、デミスターの空間率で説明することができる。より具体的には、デミスターの空間率の大小をデミスターの疎または密に対応させてもよい。この場合、第１洗浄部出口デミスター８１が第２洗浄部出口デミスター８２よりも疎に形成されているということは、第１洗浄部出口デミスター８１の空間率が、第２洗浄部出口デミスター８２の空間率よりも大きくなっていることと同義となる。このことにより、第１洗浄部出口デミスター８１のうち脱炭酸燃焼排ガス３が通過する空間が増え、脱炭酸燃焼排ガス３が通過しやすくなっている。このため、脱炭酸燃焼排ガス３の流れに生じる圧力損失を低減することができる。例えば、第１洗浄部出口デミスター８１および第２洗浄部出口デミスター８２がメッシュ状のデミスターである場合には、第１洗浄部出口デミスター８１のメッシュを、第２洗浄部出口デミスター８２のメッシュよりも粗くしてもよい。

また、デミスターが疎または密に形成されているということは、例えば、デミスターによるミストの除去（または回収）率特性で説明することもできる。より具体的には、所定の粒径範囲（例えば、０．１μｍ～１０μｍ）におけるミストの除去率でデミスターの特性が示されている場合には、除去率の大小をデミスターの疎または密に対応させてもよい。この場合、第１洗浄部出口デミスター８１が第２洗浄部出口デミスター８２よりも疎に形成されているということは、第１洗浄部出口デミスター８１における所定の粒径範囲のミストの除去率が、第２洗浄部出口デミスター８２の除去率よりも小さいことと同義となる。

第１噴射器２１ｂから噴射される第１洗浄液１１のミストは、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンの粒径よりも大きく、例えば、直径１００μｍ以上である。本実施の形態による第１洗浄部出口デミスター８１は、第２洗浄部出口デミスター８２よりも疎に形成されている。このことにより、第１洗浄部出口デミスター８１を第２洗浄部出口デミスター８２よりも粗いデミスターで構成することができる。このため、圧力損失の増加を抑制することができ、吸収塔２０に燃焼排ガス２を供給する送風機の動力の上昇を抑制できる。また、粒径が大きい第１洗浄液１１のミストが脱炭酸燃焼排ガス３に同伴した場合であっても、第１洗浄部出口デミスター８１で目詰まりが発生することを抑制できる。また、多くの第１洗浄液１１のミストが脱炭酸燃焼排ガス３に同伴した場合であっても、第１洗浄部出口デミスター８１で目詰まりが発生することを抑制できる。

一方、第２洗浄部出口デミスター８２は、目の細かいデミスターで構成することができ、第１洗浄部出口デミスター８１で捕捉できなかったミスト状アミンを効果的に捕捉することが可能になる。すなわち、第２洗浄部出口デミスター８２は、第２洗浄液１２のミストだけでなく、比較的粒径が小さい第１洗浄液１１のミストを除去することができる。また、第２洗浄部出口デミスター８２は、第１洗浄部出口デミスター８１を通過した比較的粒径が小さいアミン状ミストを捕捉することができる。第２洗浄部２２を通過する際に、水分の凝縮によって粒径が拡大してアミン状ミストも第２洗浄部出口デミスター８２で捕捉される。

このように本実施の形態によれば、第１洗浄部出口デミスター８１は、第２洗浄部出口デミスター８２よりも疎に形成されている。このことにより、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンおよび第１洗浄液１１のミストを効果的に捕捉しながら、第１洗浄部出口デミスター８１における圧力損失の増加を抑制することができるとともに、目詰まりの発生を抑制できる。この場合、吸収塔２０に燃焼排ガス２を供給するための送風機の動力を低減することができ、運転コストを低減することができる。

（第７の実施の形態）
次に、図８を用いて、本発明の第７の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

図８に示す第７の実施の形態においては、第１洗浄部と第２洗浄部との間に設けられた洗浄液ミスト回収部が、第１洗浄液のミストを回収するミスト回収充填層を有している点が主に異なり、他の構成は、図６に示す第５の実施の形態と略同一である。なお、図８において、図６に示す第５の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、図８に示すように、第１洗浄部２１と第２洗浄部２２との間に、洗浄液ミスト回収部８３が設けられている。洗浄液ミスト回収部８３は、第１噴射器２１ｂの上方であって、第２受け部２２ｃの下方に設けられている。洗浄液ミスト回収部８３は、第１洗浄部２１から排出される脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する第１洗浄液１１のミストを回収するように構成されている。

洗浄液ミスト回収部８３は、向流型気液接触装置として構成されていてもよい。一例として、洗浄液ミスト回収部８３は、ミスト回収充填層８３ａを含んでいる。ミスト回収充填層８３ａは、気液接触面積を増やすために内部に充填された充填物や粒子等の内部構造物で構成されている。この内部構造物の表面に、第１洗浄部２１から排出された脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する第１洗浄液１１のミストを接触させ、付着させる。これにより、脱炭酸燃焼排ガス３から第１洗浄液１１のミストが回収（または除去）される。

本実施の形態においては、洗浄液ミスト回収部８３のミスト回収充填層８３ａは、第２洗浄部出口デミスター８２よりも通過する脱炭酸燃焼排ガス３の流れに生じる圧力損失が低減可能に構成されていてもよい。例えば、ミスト回収充填層８３ａの空間率は、第２洗浄部出口デミスター８２の空間率よりも大きくなっていてもよい。言い換えると、ミスト回収充填層８３ａの比表面積は、第２洗浄部出口デミスター８２の比表面積よりも小さくなっていてもよい。すなわち、ミスト回収充填層８３ａは、比較的粒径が大きい第１洗浄液１１のミストを捕捉することを目的としている。一方、第２洗浄部出口デミスター８２は、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンを捕捉することを目的としているが、ミスト状アミンの粒径は比較的小さい。このことから、圧力損失の低減を図るために、ミスト回収充填層８３ａの空間率は、第２洗浄部出口デミスター８２の空間率よりも大きくなっていてもよく、第１洗浄液１１のミストを効果的に捕捉することができる。

このように本実施の形態によれば、第１洗浄部２１１と第２洗浄部２２との間に設けられた洗浄液ミスト回収部８３は、第１洗浄液１１のミストを回収するミスト回収充填層８３ａを有している。このことにより、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンおよび第１洗浄液１１のミストを効果的に捕捉しながら、洗浄液ミスト回収部８３における圧力損失の増加を抑制することができるとともに、目詰まりの発生を抑制できる。この場合、吸収塔２０に燃焼排ガス２を供給するための送風機の動力を低減することができ、運転コストを低減することができる。

（第８の実施の形態）
次に、図９を用いて、本発明の第８の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

図９に示す第８の実施の形態においては、第２洗浄部が、第２噴射器で第２洗浄液を噴射して、第２洗浄液のミストで燃焼排ガスに同伴するアミンを回収する点が主に異なり、他の構成は、図６に示す第５の実施の形態と略同一である。なお、図９において、図６に示す第５の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、図９に示すように、第２洗浄部２２は、第２噴射器２２ｆで第２洗浄液１２を噴射して、第２洗浄液１２のミストで脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンを回収する。より具体的には、第２洗浄部２２は、第２洗浄回収空間２２ｅと、第２洗浄回収空間２２ｅの上方に設けられた第２噴射器２２ｆと、第２洗浄回収空間２２ｅの下方に設けられた第２受け部２２ｃと、を有している。

第２洗浄回収空間２２ｅは、第２噴射器２２ｆの下方に設けられた空間である。本実施の形態においては、第２洗浄回収空間２２ｅは、第２噴射器２２ｆから第２受け部２２ｃにわたって設けられた空間である。この第２洗浄回収空間２２ｅには、第２洗浄液１２が第２噴射器２２ｆから噴射される。噴射された第２洗浄液１２は、第２洗浄回収空間２２ｅにおいて、ミストの状態で自由落下（すなわち、空間内の構造物等の表面に接触することがないまま落下）しながら、上昇する脱炭酸燃焼排ガス３と接触する。これにより、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンが回収される。第２洗浄部２２では、ミスト状アミンを効果的に回収することができるが、ガス状アミンも効果的に回収することができる。

本実施の形態では、上述したように、第２噴射器２２ｆと第２受け部２２ｃとの間には第２洗浄回収空間２２ｅが形成されている。第２洗浄回収空間２２ｅには、第２洗浄液１２が表面を流下しながら脱炭酸燃焼排ガス３と接触させるための充填層や棚段等の構造物は設けられていない。すなわち、第２噴射器２２ｆと第２受け部２２ｃとの間には、第２洗浄液１２が表面を流下するような構造物等は設けられておらず、第２噴射器２２ｆから第２受け部２２ｃにわたって第２洗浄回収空間２２ｅが形成されている。このことにより、第２洗浄回収空間２２ｅは、第２洗浄液１２が自由落下しながら脱炭酸燃焼排ガス３と接触するように構成されている。第２噴射器２２ｆから噴射された第２洗浄液１２のミストは、脱炭酸燃焼排ガス３が上昇する第２洗浄回収空間２２ｅを落下して、第２受け部２２ｃに直接的に達する。すなわち、第２洗浄回収空間２２ｅを通過した第２洗浄液１２は、直接的に第２受け部２２ｃにより受け取られる。落下している間、第２洗浄液１２が脱炭酸燃焼排ガス３と接触し、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンが第２洗浄液１２のミストに物理的に衝突して回収される。

第２噴射器２２ｆは、第２洗浄液１２を第２洗浄回収空間２２ｅに向けて噴射して落下させる。第２噴射器２２ｆは、第１噴射器２１ｂと同様に構成されていてもよい。第２受け部２２ｃは、第２洗浄回収空間２２ｅを落下した第２洗浄液１２を受け取って貯留する。第２受け部２２ｃには、第２洗浄液１２を循環させる第２循環ライン５４が連結されている。第２受け部２２ｃに貯留されている第２洗浄液１２を抜き出して、第２噴射器２２ｆに供給する。このようにして、第２洗浄液１２が循環するようになっている。

このように本実施の形態によれば、第２噴射器２２ｆで第２洗浄液１２を噴射して、第２洗浄液１２のミストで脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するアミンが回収される。このことにより、第２洗浄液１２のミストが、第１洗浄部２１から排出された脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するミスト状アミンに物理的に衝突することができる。このため、第２洗浄液１２にミスト状アミンを効果的に回収することができる。また、第２洗浄液１２は、第１洗浄液１１よりもアミン濃度が低いため、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するガス状アミンも回収することができる。このため、脱炭酸燃焼排ガス３の洗浄効率をより一層向上させることができ、大気中へのアミンの排出量をより一層低減することができる。

（第９の実施の形態）
次に、図１０を用いて、本発明の第９の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

図１０に示す第９の実施の形態においては、第２洗浄部から排出される燃焼排ガスを第３洗浄液で洗浄して、燃焼排ガスに同伴するアミンを回収する第３洗浄部を更に備えている点が主に異なり、他の構成は、図９に示す第８の実施の形態と略同一である。なお、図１０において、図９に示す第８の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、図１０に示すように、吸収塔２０内に、第３洗浄部２３が更に収容されている。第３洗浄部２３は、第２洗浄部２２から排出された脱炭酸燃焼排ガス３を第３洗浄液１３（または第３洗浄水）で洗浄して、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴する吸収液成分であるアミンを回収する。第３洗浄部２３は、第２洗浄部２２の上方に設けられている。

第３洗浄部２３は、図１等に示す第２洗浄部２２と同様に構成されていてもよい。すなわち、第３洗浄部２３は、洗浄回収部２３ａと、洗浄回収部２３ａの上方に設けられた洗浄液分散器２３ｂと、洗浄回収部２３ａの下方に設けられた第３受け部２３ｃと、を有している。

洗浄回収部２３ａは、向流型気液接触装置として構成されている。一例として、洗浄回収部２３ａは、洗浄回収充填層２３ｄを含んでいる。第３洗浄部２３では、ガス状アミンを効果的に回収することができるが、ミスト状アミンも効果的に回収することができる。

第３洗浄部２３には、第３洗浄液１３を循環させる第３循環ライン５７が連結されている。すなわち、第３循環ライン５７には、第３循環ポンプ５８が設けられており、第３受け部２３ｃに貯留されている第３洗浄液１３を抜き出して洗浄液分散器２３ｂに供給する。このようにして、第３洗浄液１３が循環するようになっている。第３循環ライン５７に、第３洗浄液１３を冷却する第３洗浄液冷却器５９が設けられている。第３洗浄液冷却器５９は、第２洗浄液冷却器５６と同様に構成することができる。

このように本実施の形態によれば、第２洗浄部２２から排出される脱炭酸燃焼排ガス３が第３洗浄液１３で洗浄される。このことにより、第３洗浄部２３は、主として、脱炭酸燃焼排ガス３に同伴するガス状アミンを回収することができる。より具体的には、第１洗浄部２１において、第１洗浄液１１がミスト状アミンを回収することができ、ミスト状アミンを回収した第１洗浄液１１を、リーン液５として利用することができる。第２洗浄部２２において、第２洗浄液１２が第１洗浄部２１において回収できなかったミスト状アミンを回収するとともに、ガス状アミンを回収することができる。第３洗浄部２３においては、主として、ガス状アミンを回収することができる。第３洗浄液１３のアミン濃度は、第２洗浄液１２のアミン濃度よりも低いため、第３洗浄部２３において、第３洗浄液１３が、ガス状アミンを効果的に回収することができる。この結果、大気中へのアミンの排出量をより一層低減することができ、二酸化炭素回収システム１の外部へのアミンの排出量をより一層低減することができる。

（第１０の実施の形態）
次に、図１１を用いて、本発明の第１０の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収システムの運転方法について説明する。

図１１に示す第１０の実施の形態においては、吸収液再生部から排出される再生排ガスを、再生噴射器で噴射した再生洗浄液のミストで洗浄して、再生排ガスに同伴するアミンを回収する再生洗浄部を更に備えている点が主に異なり、他の構成は、図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１１において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、図９に示すように、再生洗浄部３７は、再生噴射器３７ｆで凝縮水９（再生洗浄液）を噴射して、凝縮水９のミストで二酸化炭素含有ガス８に同伴するアミンを回収する。より具体的には、再生洗浄部３７は、第２洗浄回収空間２２ｅと、洗浄回収空間３７ｅの上方に設けられた再生噴射器３７ｆと、を有している。

洗浄回収空間３７ｅは、再生噴射器３７ｆの下方に設けられた空間である。本実施の形態においては、洗浄回収空間３７ｅは、再生噴射器３７ｆから第１再生塔デミスター８６にわたって設けられた空間である。この洗浄回収空間３７ｅには、凝縮水９が再生噴射器３７ｆから噴射される。噴射された凝縮水９は、洗浄回収空間３７ｅにおいて、ミストの状態で自由落下（すなわち、空間内の構造物等の表面に接触することがないまま落下）しながら、上昇する二酸化炭素含有ガス８と接触する。これにより、二酸化炭素含有ガス８に同伴するアミンが回収される。再生洗浄部３７では、ミスト状アミンを効果的に回収することができるが、ガス状アミンも効果的に回収することができる。

本実施の形態では、上述したように、再生噴射器３７ｆと第１再生塔デミスター８６との間には洗浄回収空間３７ｅが形成されている。洗浄回収空間３７ｅには、凝縮水９が表面を流下しながら二酸化炭素含有ガス８と接触させるための充填層や棚段等の構造物は設けられていない。すなわち、再生噴射器３７ｆと第１再生塔デミスター８６との間には、凝縮水９が表面を流下するような構造物等は設けられておらず、再生噴射器３７ｆから第１再生塔デミスター８６にわたって洗浄回収空間３７ｅが形成されている。このことにより、洗浄回収空間３７ｅは、凝縮水９が自由落下しながら二酸化炭素含有ガス８と接触するように構成されている。再生噴射器３７ｆから噴射された凝縮水９のミストは、二酸化炭素含有ガス８が上昇する洗浄回収空間３７ｅを落下して、第１再生塔デミスター８６に直接的に達する。すなわち、洗浄回収空間３７ｅを通過した凝縮水９は、直接的に第１再生塔デミスター８６に達する。落下している間、凝縮水９が二酸化炭素含有ガス８と接触し、二酸化炭素含有ガス８に同伴するミスト状アミンが凝縮水９のミストに物理的に衝突して回収される。

再生噴射器３７ｆは、凝縮水９を洗浄回収空間３７ｅに向けて噴射して落下させる。再生噴射器３７ｆは、第１噴射器２１ｂまたは第２噴射器２２ｆと同様に構成されていてもよい。

このように本実施の形態によれば、再生噴射器３７ｆで凝縮水９を噴射して、凝縮水９のミストで二酸化炭素含有ガス８に同伴するアミンが回収される。このことにより、凝縮水９のミストが、アミン再生部３０ａから排出された二酸化炭素含有ガス８に同伴するミスト状アミンに物理的に衝突することができる。このため、凝縮水９にミスト状アミンを効果的に回収することができる。また、凝縮水９は、アミン濃度が低いため、二酸化炭素含有ガス８に同伴するガス状アミンも回収することができる。このため、二酸化炭素含有ガス８の洗浄効率をより一層向上させることができ、大気中へのアミンの排出量をより一層低減することができる。また、二酸化炭素含有ガス８からアミンを除去できるため、二酸化炭素含有ガス中の二酸化炭素の純度を高めることができる。このため、二酸化炭素の用途を広げることができる。

なお、上述した本実施の形態による再生洗浄部３７は、図１１に示す二酸化炭素回収システム１に適用されることに限られることはなく、種々の二酸化炭素回収システム１に適用することができる。例えば、図１１に示す再生洗浄部３７は、図３～図１０に示す二酸化炭素回収システム１にも適用することができる。また、吸収塔２０内の第１洗浄部２１は、第１噴射器２１ｂを含む構成を有していることに限られることはない。例えば、第１洗浄部２１は、図１に示す第２洗浄部２２と同様な構成であってもよく、二酸化炭素回収部２０ａには、図３等に示す液分散器２０ｂからリーン液５が供給されるようにしてもよい。この場合、液分散器２０ｂには、リーン液ライン１６から直接的にリーン液５が供給されるようにしてもよく、図３等に示すバイパスライン６０は連結されていなくてもよい。

以上述べた実施の形態によれば、アミンの排出量を低減することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。

１：二酸化炭素回収システム、２：燃焼排ガス、３：脱炭酸燃焼排ガス、４：リッチ液、５：リーン液、８：二酸化炭素含有ガス、９：凝縮水、１１：第１洗浄液、１２：第２洗浄液、１３：第３洗浄液、１６：リーン液ライン、２０：吸収塔、２０ａ：二酸化炭素回収部、２１：第１洗浄部、２１ａ：第１洗浄回収空間、２１ｂ：第１噴射器、２１ｃ：第１受け部、２２：第２洗浄部、２２ａ：洗浄回収部、２２ｄ：洗浄回収充填層、２２ｅ：第２洗浄回収空間、２２ｆ：第２噴射器、２３：第３洗浄部、３０ａ：アミン再生部、３５：リーン液冷却器、３７：再生洗浄部、３７ｆ：再生噴射器、５０：第１循環ライン、５１：第１循環ポンプ、６０：バイパスライン、６１：洗浄液分配器、６２：洗浄液分配ライン、６３：吸収液分配器、６４：吸収液分配ライン、６５：吸収液分配器、６６：吸収液分配ライン、６７：バイパス冷却器、８１：第１洗浄部出口デミスター、８２：第２洗浄部出口デミスター、８３：洗浄液ミスト回収部、８３ａ：ミスト回収充填層

Claims (18)

1. 燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる二酸化炭素回収部と、
   前記二酸化炭素回収部から排出される前記吸収液から前記二酸化炭素を放出させることにより、前記吸収液を再生する吸収液再生部と、
   前記二酸化炭素回収部から排出される前記燃焼排ガスを、第１噴射器で噴射した第１洗浄液のミストで洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第１洗浄部と、
   前記第１洗浄部から排出される前記燃焼排ガスを第２洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第２洗浄部と、
   前記吸収液再生部において再生された前記吸収液を、前記第１洗浄液として前記第１噴射器に供給する吸収液ラインと、を備え、
   前記第１噴射器で噴射された前記第１洗浄液は、前記吸収液として前記二酸化炭素回収部に供給される、二酸化炭素回収システム。
2. 前記第１洗浄部は、前記第１噴射器の下方に設けられた、前記第１噴射器から噴射された前記第１洗浄液のミストが自由落下しながら前記燃焼排ガスと接触する第１洗浄回収空間を有している、請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。
3. 前記第１洗浄部は、前記第１噴射器の下方に設けられた、前記第１噴射器から噴射した前記第１洗浄液のミストを受け取る第１受け部と、前記第１受け部内の前記第１洗浄液を前記第１噴射器に供給する第１循環ラインと、を有し、
   前記吸収液ラインは、前記第１循環ラインに連結されている、請求項１または２に記載の二酸化炭素回収システム。
4. 前記第１循環ラインに、第１循環ポンプが設けられ、
   前記吸収液ラインは、前記第１循環ラインのうち前記第１循環ポンプよりも上流側の位置に連結されている、請求項３に記載の二酸化炭素回収システム。
5. 前記第１循環ラインに、前記第１洗浄液を前記第１噴射器と前記二酸化炭素回収部に分配可能な洗浄液分配器が設けられ、
   前記洗浄液分配器は、前記第１循環ラインと前記吸収液ラインとの連結位置よりも下流側に配置され、
   前記洗浄液分配器に、前記第１洗浄液を前記二酸化炭素回収部に供給する洗浄液分配ラインが連結され、
   前記洗浄液分配器は、前記第１噴射器への前記第１洗浄液の供給量と、前記二酸化炭素回収部への前記第１洗浄液の供給量を調整可能である、請求項３または４に記載の二酸化炭素回収システム。
6. 前記第１受け部内の前記第１洗浄液を前記二酸化炭素回収部に供給するバイパスラインを更に備えた、請求項３または４に記載の二酸化炭素回収システム。
7. 前記吸収液ラインに、前記吸収液を前記第１循環ラインと前記二酸化炭素回収部に分配可能な吸収液分配器が設けられ、
   前記吸収液分配器に、前記吸収液を前記二酸化炭素回収部に供給する吸収液分配ラインが連結され、
   前記吸収液分配器は、前記第１循環ラインへの前記吸収液の供給量と、前記二酸化炭素回収部への前記吸収液の供給量を調整可能である、請求項６に記載の二酸化炭素回収システム。
8. 前記吸収液再生部から前記二酸化炭素回収部に供給される前記吸収液を冷却する吸収液冷却器を更に備え、
   前記吸収液冷却器は、前記吸収液ラインに設けられ、
   前記吸収液分配器は、前記吸収液冷却器よりも下流側に配置されている、請求項７に記載の二酸化炭素回収システム。
9. 前記吸収液再生部から前記二酸化炭素回収部に供給される前記吸収液を冷却する吸収液冷却器を更に備え、
   前記吸収液冷却器は、前記吸収液分配ラインに設けられている、
   請求項７に記載の二酸化炭素回収システム。
10. 前記バイパスラインに、前記第１洗浄液を冷却するバイパス冷却器が設けられている、請求項９に記載の二酸化炭素回収システム。
11. 前記第２洗浄部は、第２噴射器で前記第２洗浄液を噴射して、前記第２洗浄液のミストで前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。
12. 前記第１洗浄部と前記第２洗浄部との間に設けられ、前記第１洗浄部から排出される前記燃焼排ガスに同伴する前記第１洗浄液のミストを捕捉する第１洗浄部出口デミスターと、
    前記第２洗浄部から排出される前記燃焼排ガスに同伴するミストを捕捉する第２洗浄部出口デミスターと、を更に備え、
    前記第１洗浄部出口デミスターは、前記第２洗浄部出口デミスターよりも疎に形成されている、請求項１～１１のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。
13. 前記第１洗浄部と前記第２洗浄部との間に設けられ、前記第１洗浄部から排出される前記燃焼排ガスに同伴する前記第１洗浄液のミストを回収する洗浄液ミスト回収部を更に備え、
    前記洗浄液ミスト回収部は、前記第１洗浄液のミストを回収するミスト回収充填層を有している、請求項１～１１のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。
14. 前記第２洗浄部から排出される前記燃焼排ガスを第３洗浄液で洗浄して、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する第３洗浄部を更に備えた、請求項１～１３のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。
15. 再生洗浄部を更に備え、
    前記吸収液再生部は、前記二酸化炭素を含有する再生排ガスを排出し、
    前記再生洗浄部は、前記吸収液再生部から排出される前記再生排ガスを、再生噴射器で噴射した再生洗浄液のミストで洗浄して、前記再生排ガスに同伴するアミンを回収する、請求項１～１４のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収システム。
16. 燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる二酸化炭素回収部と、
    前記二酸化炭素回収部から排出される前記吸収液から前記二酸化炭素を放出させることにより、前記二酸化炭素を含有する再生排ガスを排出するとともに前記吸収液を再生する吸収液再生部と、
    前記吸収液再生部から排出される前記再生排ガスを、再生噴射器で噴射した再生洗浄液のミストで洗浄して、前記再生排ガスに同伴するアミンを回収する再生洗浄部と、を備えた、二酸化炭素回収システム。
17. 二酸化炭素回収部において、燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる工程と、
    前記二酸化炭素回収部から排出される前記吸収液から前記二酸化炭素を放出させることにより、前記吸収液を再生する工程と、
    前記二酸化炭素回収部から排出される前記燃焼排ガスを、第１洗浄部において第１噴射器から噴射された第１洗浄液のミストで洗浄する工程であって、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する工程と、
    前記第１洗浄部から排出される前記燃焼排ガスを第２洗浄液で洗浄する工程であって、前記燃焼排ガスに同伴する前記アミンを回収する工程と、を備え、
    前記吸収液を再生する工程において再生された前記吸収液が、前記第１洗浄液として前記第１噴射器に供給され、
    前記第１噴射器で噴射された前記第１洗浄液は、前記吸収液として前記二酸化炭素回収部に供給される、二酸化炭素回収システムの運転方法。
18. 二酸化炭素回収部において、燃焼排ガスに含有される二酸化炭素を、アミンを含有する吸収液に吸収させる工程と、
    吸収液再生部において、前記二酸化炭素回収部から排出される前記吸収液から前記二酸化炭素を放出させることにより、前記二酸化炭素を含有する再生排ガスを排出するとともに前記吸収液を再生する工程と、
    前記吸収液再生部から排出される前記再生排ガスを、再生洗浄部において再生噴射器から噴射された再生洗浄液のミストで洗浄する工程であって、前記再生排ガスに同伴する前記アミンを回収する工程と、を備えた、二酸化炭素回収システムの運転方法。

Images