JP6248813B2 - Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus - Google Patents

Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP6248813B2
JP6248813B2 JP2014110021A JP2014110021A JP6248813B2 JP 6248813 B2 JP6248813 B2 JP 6248813B2 JP 2014110021 A JP2014110021 A JP 2014110021A JP 2014110021 A JP2014110021 A JP 2014110021A JP 6248813 B2 JP6248813 B2 JP 6248813B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
carbon dioxide
absorption
temperature
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014110021A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015223555A (en
Inventor
至高 中村
至高 中村
真也 奥野
真也 奥野
健司 高野
健司 高野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP2014110021A priority Critical patent/JP6248813B2/en
Publication of JP2015223555A publication Critical patent/JP2015223555A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6248813B2 publication Critical patent/JP6248813B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/133Renewable energy sources, e.g. sunlight
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Landscapes

  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

本発明は、燃焼ガスなどの二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を分離回収し、清浄なガスを大気に還元するための二酸化炭素の回収方法及び回収装置に関する。   The present invention relates to a carbon dioxide recovery method and recovery device for separating and recovering carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide such as combustion gas and reducing clean gas to the atmosphere.

火力発電所や製鉄所、ボイラーなどの設備では、石炭、重油、超重質油などの燃料を多量に使用しており、燃料の燃焼によって排出される硫黄酸化物、窒素酸化物及び二酸化炭素は、大気汚染防止や地球環境保全の見地から放出に関する量的及び濃度的制限が必要とされている。近年、二酸化炭素は地球温暖化の主原因として問題視され、世界的にも排出を抑制する動きが活発化している。このため、燃焼排ガスやプロセス排ガスの二酸化炭素を大気中に放出せずに回収・貯蔵を可能とするために、様々な研究が精力的に進められ、二酸化炭素の回収方法として、例えば、PSA(圧力スウィング)法、膜分離濃縮法や、塩基性化合物による反応吸収を利用する化学吸収法などが知られている。   Facilities such as thermal power plants, steelworks, and boilers use large amounts of fuel such as coal, heavy oil, and super heavy oil. Sulfur oxides, nitrogen oxides, and carbon dioxide emitted by the combustion of fuel are There is a need for quantitative and concentration restrictions on emissions from the perspective of air pollution prevention and global environmental protection. In recent years, carbon dioxide has been seen as a major cause of global warming, and movements to suppress emissions have become active worldwide. For this reason, in order to enable the recovery and storage of carbon dioxide from combustion exhaust gases and process exhaust gases without releasing them into the atmosphere, various researches have been vigorously advanced. As a carbon dioxide recovery method, for example, PSA ( Known are pressure swinging), membrane separation and concentration, and chemical absorption using reaction absorption by basic compounds.

化学吸収法においては、主にアルカノールアミン系の塩基性化合物を吸収剤として用い、その処理プロセスでは、概して、吸収剤を含む水性液を吸収液として、ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収工程と、吸収された二酸化炭素を吸収液から放出させて吸収液を再生する再生工程とを交互に繰り返すように吸収液を循環させる(例えば、下記特許文献1参照)。再生工程においては、二酸化炭素を放出させるための加熱が必要であり、二酸化炭素回収の操業費用を削減するために、再生時の加熱に要するエネルギーを低減するように回収装置の構成に工夫が施される。   In the chemical absorption method, mainly alkanolamine-based basic compounds are used as the absorbent. In the treatment process, an aqueous liquid containing the absorbent is generally used as the absorbent, and carbon dioxide contained in the gas is absorbed into the absorbent. The absorbing solution is circulated so as to alternately repeat the absorbing step to be performed and the regeneration step of regenerating the absorbing solution by releasing the absorbed carbon dioxide from the absorbing solution (see, for example, Patent Document 1 below). In the regeneration process, heating to release carbon dioxide is necessary, and in order to reduce the operating cost of carbon dioxide recovery, the recovery device configuration is devised to reduce the energy required for heating during regeneration. Is done.

二酸化炭素の回収装置においては、吸収塔内において吸収液による二酸化炭素の吸収が適正温度で良好に進行するように、吸収塔に導入される排ガスを適正温度に調節するための冷却器が設けられる。例えば、特許文献1に記載されるように、吸収塔の前段に排ガス冷却装置を設けて、吸収塔に導入される排ガスの入口温度が40℃前後になるように冷却する。吸収塔内に導入された排ガスは、吸収液が二酸化炭素を吸収する反応熱によって温度が上昇するので、二酸化炭素が除去されたガスを吸収塔からそのまま排出すると、多量の水蒸気が塔外に放出されて、塔内の吸収液から水分が奪われる。これを防止するためには、吸収塔から排出されるガスを冷却して水蒸気を凝縮させることが必要であり、特許文献1では、ガスの出口温度は40℃前後となるように冷却している。その際に、吸収液の濃度を計測し、吸収液の濃度が設定範囲内になるように、ガスの出口温度を変動させる制御を行うことが記載される。又、下記特許文献2は、脱炭酸設備の吸収液の制御方法に関し、吸収塔のアミン回収部への循環水戻り温度を調節して、吸収塔の出口ガスに同伴して失われる水分量を操作することを記載している。   In the carbon dioxide recovery device, a cooler is provided for adjusting the exhaust gas introduced into the absorption tower to an appropriate temperature so that the absorption of carbon dioxide by the absorbent proceeds well at the appropriate temperature in the absorption tower. . For example, as described in Patent Document 1, an exhaust gas cooling device is provided in the front stage of the absorption tower, and cooling is performed so that the inlet temperature of the exhaust gas introduced into the absorption tower is about 40 ° C. Since the temperature of the exhaust gas introduced into the absorption tower rises due to the reaction heat that the absorbing solution absorbs carbon dioxide, if the gas from which carbon dioxide has been removed is discharged directly from the absorption tower, a large amount of water vapor is released outside the tower. As a result, moisture is taken away from the absorption liquid in the tower. In order to prevent this, it is necessary to cool the gas discharged from the absorption tower to condense the water vapor, and in Patent Document 1, cooling is performed so that the gas outlet temperature is about 40 ° C. . At that time, it is described that the concentration of the absorbing solution is measured and control is performed to vary the gas outlet temperature so that the concentration of the absorbing solution falls within the set range. Patent Document 2 below relates to a method of controlling the absorption liquid of the decarboxylation facility, adjusting the circulating water return temperature to the amine recovery section of the absorption tower, and the amount of water lost accompanying the outlet gas of the absorption tower. The operation is described.

特許5383339号公報Japanese Patent No. 5383339 特許4523691号公報Japanese Patent No. 4523691

二酸化炭素の回収装置において使用される冷却器は、一般的に、冷却水を冷媒とする熱交換によって冷却する。二酸化炭素の回収装置は、上述した冷却器だけではなく、再生塔から吸収塔に還流される吸収液の温度を適正温度に調節するための冷却器や、再生塔から放出される高温の二酸化炭素ガスを冷却するための冷却器なども備えているので、多数の冷却器を簡易に管理するために、共通の冷却水を各冷却器に供給する冷却システムが概して採用される。冷却器における冷却温度や冷却効率は、設置状況によって異なるが、冷却水の流量によって冷却効率を調節することで、同じ冷却水を用いて冷却器毎に異なる冷却条件に適合させることができる。各冷却器において温度が上昇した冷却水は、放熱器に回収して元の温度に低下させて再度使用し、放熱器として、通常、気化放熱器が利用される。つまり、冷却水の温度は、外気温度に依存し、季節及び時間帯によって変化するため、夏期及び昼間は高く、冬期及び夜間は低くなるような水温変動がある。又、天候によってもこのような水温変動が生じる。従来は、二酸化炭素の回収装置を一定の処理条件で操業するために、各冷却器において所定の冷却温度が維持されるように、季節、時間帯等によって冷却水の流量を変更する。従って、昼間と夜間、夏期と冬期とでは冷却水の流量が異なる。   The cooler used in the carbon dioxide recovery device is generally cooled by heat exchange using cooling water as a refrigerant. The carbon dioxide recovery device is not limited to the above-described cooler, but also a cooler for adjusting the temperature of the absorption liquid refluxed from the regeneration tower to the absorption tower to an appropriate temperature, and high-temperature carbon dioxide released from the regeneration tower. Since a cooler for cooling the gas is also provided, a cooling system that supplies common cooling water to each cooler is generally employed in order to easily manage a large number of coolers. Although the cooling temperature and the cooling efficiency in the cooler vary depending on the installation situation, by adjusting the cooling efficiency according to the flow rate of the cooling water, it is possible to adapt to different cooling conditions for each cooler using the same cooling water. The cooling water whose temperature has risen in each cooler is collected in a radiator, lowered to the original temperature, and reused. A vaporized radiator is usually used as the radiator. In other words, the temperature of the cooling water depends on the outside air temperature and varies depending on the season and time zone. Therefore, there is a water temperature fluctuation that is high in summer and daytime and low in winter and nighttime. Also, such a water temperature fluctuation occurs depending on the weather. Conventionally, in order to operate the carbon dioxide recovery device under a certain processing condition, the flow rate of the cooling water is changed depending on the season, time zone, etc. so that a predetermined cooling temperature is maintained in each cooler. Therefore, the flow rate of the cooling water differs between daytime and nighttime, and in summer and winter.

しかし、上述のような操業においては、冬期、夜間等のような外気温度が低い時の冷却水の流量が低く、冷却水の使用には余裕がある。つまり、冷却水は十分に使用されていないので、処理効率には未だ改善の余地がある。   However, in the operation as described above, the flow rate of the cooling water is low when the outside air temperature is low, such as in winter and at night, and there is room for the use of the cooling water. In other words, since the cooling water is not sufficiently used, there is still room for improvement in the processing efficiency.

本発明の課題は、上述の問題を解決し、二酸化炭素の回収において使用される冷却器の冷媒である冷却水の使用形態を改善して、処理効率及び経済効率の向上や、吸収液及び装置における負担の低減が可能な二酸化炭素の回収方法及び回収装置を提供することである。   The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, improve the usage pattern of cooling water, which is a refrigerant of a cooler used in the recovery of carbon dioxide, and improve the processing efficiency and economic efficiency, and the absorbing liquid and apparatus It is providing the recovery method and recovery apparatus of the carbon dioxide which can reduce the burden in.

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、外気温度が低い時の冷却水の流量を低下させずに操業することが可能であり、更に、再生エネルギーの低減や吸収液等の負担の軽減が可能であることを見出し、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, can operate without lowering the flow rate of cooling water when the outside air temperature is low, and further reduce the regenerative energy. The present inventors have found that it is possible to reduce the burden on the liquid and the absorbing solution, and have completed the present invention.

本発明の一態様によれば、二酸化炭素の回収装置は、ガスを予め冷却するための第1冷却器を有する前処理装置と、前記前処理装置で冷却された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気液接触部と、前記気液接触部を経た処理後ガスを冷却するための第2冷却器とを有する吸収装置と、熱を冷媒から放散する放熱器を有し、前記第1冷却器及び前記第2冷却器の各々と前記放熱器との間で冷媒を循環させて前記第1冷却器及び前記第2冷却器に冷却された冷媒を供給する冷却システムと、前記吸収装置で二酸化炭素を吸収した吸収液を再生するために、吸収液を加熱して二酸化炭素を放出させる再生装置と、前記吸収液を加熱するエネルギーを前記再生装置へ供給するエネルギー源と、前記放熱器の周囲の温度の変化に起因して前記冷媒の冷却温度が変動した時に、前記冷媒の冷却温度の変動に従って変動する前記吸収装置における吸収液の二酸化炭素吸収容量に対応して、前記再生装置の吸収液から放出される二酸化炭素量を維持可能な範囲内で前記エネルギー源から前記再生装置へのエネルギー供給を最適化する供給制御装置とを有することを要旨とする。   According to one aspect of the present invention, a carbon dioxide recovery device includes a pretreatment device having a first cooler for preliminarily cooling a gas, and a gas cooled by the pretreatment device is brought into contact with an absorption liquid. An absorption device having a gas-liquid contact portion that absorbs carbon dioxide contained in the gas into the absorption liquid, and a second cooler for cooling the gas after treatment that has passed through the gas-liquid contact portion; A refrigerant that has a radiator that dissipates and that is circulated between each of the first cooler and the second cooler and the radiator and is cooled by the first cooler and the second cooler. A cooling system for supplying carbon dioxide, a regeneration device for heating the absorption liquid to release carbon dioxide in order to regenerate the absorption liquid that has absorbed carbon dioxide in the absorption apparatus, and energy for heating the absorption liquid to the regeneration apparatus Energy source to supply to the heat dissipation When the cooling temperature of the refrigerant fluctuates due to a change in the ambient temperature of the refrigerant, the regenerating apparatus The present invention includes a supply control device that optimizes the energy supply from the energy source to the regeneration device within a range in which the amount of carbon dioxide released from the absorbing liquid can be maintained.

上記二酸化炭素の回収装置は、更に、前記吸収装置と前記再生装置との間で前記吸収液を循環させる循環システムと、前記放熱器の周囲の温度の変化に起因して前記冷媒の冷却温度が変動した時に、前記冷媒の冷却温度の変動に従って変動する前記吸収装置における吸収液の二酸化炭素吸収容量に対応して、前記吸収装置の吸収液が吸収する二酸化炭素量を維持可能な範囲内で前記循環システムによる前記吸収液の循環を最適化するための循環制御装置とを有するように構成できる。   The carbon dioxide recovery device further includes a circulation system that circulates the absorbing liquid between the absorption device and the regenerator, and a cooling temperature of the refrigerant caused by a change in temperature around the radiator. Corresponding to the carbon dioxide absorption capacity of the absorption liquid in the absorption device that fluctuates according to the change in the cooling temperature of the refrigerant when changed, the amount of carbon dioxide absorbed by the absorption liquid of the absorption device is within a range that can be maintained. And a circulation control device for optimizing the circulation of the absorbent by the circulation system.

また、上記二酸化炭素の回収装置は、更に、前記循環システムが循環させる前記吸収液の総量が、前記吸収装置から排出される前記処理後ガスに伴う水分に起因して変動するのを防止する吸収液監視装置を有するようにするとよい。   Further, the carbon dioxide recovery device further includes an absorption for preventing the total amount of the absorption liquid circulated by the circulation system from fluctuating due to moisture accompanying the treated gas discharged from the absorption device. It is preferable to have a liquid monitoring device.

上記吸収液監視装置は、前記前処理装置で冷却されたガスの温度、及び、前記第2冷却器によって冷却された処理後ガスの温度を測定する測定システムと、前記第1冷却器における冷媒の流量を調整する第1調整弁、及び、前記第2冷却器における冷媒の流量を調整する第2調整弁を有する流量調整システムとを有し、前記測定システムによって測定される前記ガスの温度と前記処理後ガスの温度とが実質的に等しくなるように、前記第1調整弁及び前記第2調整弁のうちの一方の調節によって冷媒の流量が調整される。   The absorption liquid monitoring device is configured to measure the temperature of the gas cooled by the pretreatment device and the temperature of the treated gas cooled by the second cooler; and the refrigerant in the first cooler. A first regulating valve that regulates the flow rate, and a flow regulating system that has a second regulating valve that regulates the flow rate of the refrigerant in the second cooler, and the temperature of the gas measured by the measuring system, The flow rate of the refrigerant is adjusted by adjusting one of the first adjustment valve and the second adjustment valve so that the temperature of the treated gas becomes substantially equal.

上記吸収液監視装置は、更に、前記吸収液の総量の変動を検知する検知装置を有し、前記流量調整システムは、前記検知装置が前記吸収液の総量の変動を検知した時に、前記第1調整弁及び前記第2調整弁のうちの一方を調節して冷媒の流量を調整することによって、前記吸収液の総量が回復するように前記ガスの温度又は前記処理後ガスの温度について温度補整を行うように構成可能である。   The absorption liquid monitoring apparatus further includes a detection device that detects a change in the total amount of the absorption liquid, and the flow rate adjusting system detects the change in the total amount of the absorption liquid when the detection device detects a change in the total amount of the absorption liquid. By adjusting one of the adjusting valve and the second adjusting valve to adjust the flow rate of the refrigerant, the temperature of the gas or the temperature of the treated gas is adjusted so that the total amount of the absorbing liquid is recovered. Can be configured to do.

上記第1調整弁及び上記第2調整弁のうちの少なくとも一方を自動制御弁として、前記吸収液監視装置は、前記検知装置に検知される変動に基づいて前記自動制御弁を自動的に調節することによって前記温度補整を行う制御装置を有するようにするとよい。   Using at least one of the first adjustment valve and the second adjustment valve as an automatic control valve, the absorption liquid monitoring device automatically adjusts the automatic control valve based on fluctuation detected by the detection device. Thus, it is preferable to have a control device that performs the temperature compensation.

上記流量調整システムは、前記温度補整における温度変化が±2℃の範囲内となるように前記冷媒の流量を調整するとよい。また、上記流量調整システムは、前記温度補整において、前記第1冷却器及び前記第2冷却器の何れかにおける冷媒の流量が最大流量になるように調整するとよい。   The flow rate adjusting system may adjust the flow rate of the refrigerant so that a temperature change in the temperature compensation is within a range of ± 2 ° C. Further, the flow rate adjusting system may be adjusted so that the flow rate of the refrigerant in either the first cooler or the second cooler becomes a maximum flow rate in the temperature compensation.

又、本発明の一態様によれば、二酸化炭素の回収方法は、第1冷却器を用いてガスを予め冷却する前処理と、前記前処理で冷却された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気液接触と、前記気液接触を経た処理後ガスを第2冷却器を用いて冷却する冷却とを行う吸収処理と、熱を冷媒から放散する放熱器を用い、前記第1冷却器及び前記第2冷却器の各々と前記放熱器との間で冷媒を循環させて前記第1冷却器及び前記第2冷却器に供給する冷媒を冷却する冷媒冷却と、前記吸収処理で二酸化炭素を吸収した吸収液を再生するために、吸収液を加熱して二酸化炭素を放出させる再生処理と、前記吸収液を加熱するエネルギーを前記再生処理へ供給するエネルギー供給と、前記放熱器の周囲の温度の変化に起因して前記冷媒の冷却温度が変動した時に、前記冷媒の冷却温度の変動に従って変動する前記吸収処理における吸収液の二酸化炭素吸収容量に対応して、前記再生処理で吸収液から放出される二酸化炭素量を維持可能な範囲内で前記エネルギー供給を最適化する供給制御とを有することを要旨とする。   Further, according to one aspect of the present invention, a method for recovering carbon dioxide includes a pretreatment in which a gas is preliminarily cooled using a first cooler, and the gas cooled in the pretreatment is brought into contact with an absorption liquid, thereby An absorption process for performing gas-liquid contact for absorbing carbon dioxide contained in the gas into the absorption liquid, cooling for cooling the treated gas that has undergone the gas-liquid contact using a second cooler, and dissipating heat from the refrigerant. And using the radiator to circulate refrigerant between each of the first cooler and the second cooler and the radiator to cool the refrigerant supplied to the first cooler and the second cooler. In order to regenerate the cooling liquid and the absorption liquid that has absorbed carbon dioxide in the absorption process, the absorption liquid is heated to release carbon dioxide, and the energy for heating the absorption liquid is supplied to the regeneration process. Energy supply and ambient temperature of the radiator When the cooling temperature of the refrigerant fluctuates due to the change, it is released from the absorbing liquid in the regeneration process corresponding to the carbon dioxide absorption capacity of the absorbing liquid in the absorption process that fluctuates according to the fluctuation of the cooling temperature of the refrigerant. And a supply control that optimizes the energy supply within a range in which the amount of carbon dioxide can be maintained.

上記二酸化炭素の回収方法は、更に、前記吸収処理と前記再生処理との間で吸収液を循環させる循環処理と、前記放熱器の周囲の温度の変化に起因して前記冷媒の冷却温度が変動した時に、前記冷媒の冷却温度の変動に従って変動する前記吸収処理における吸収液の二酸化炭素吸収容量に対応して、前記吸収処理で吸収液が吸収する二酸化炭素量を維持可能な範囲内で前記循環処理における吸収液の循環を最適化するための循環制御とを有するように構成することができる。   In the carbon dioxide recovery method, the cooling temperature of the refrigerant fluctuates due to a circulation process in which an absorption liquid is circulated between the absorption process and the regeneration process, and a change in temperature around the radiator. The circulation within a range in which the amount of carbon dioxide absorbed by the absorption liquid in the absorption process can be maintained corresponding to the carbon dioxide absorption capacity of the absorption liquid in the absorption process, which fluctuates according to fluctuations in the cooling temperature of the refrigerant. And a circulation control for optimizing the circulation of the absorbing liquid in the treatment.

本発明によれば、外気温度の変動によって冷却水の温度が変化した時に、冷却水の使用率を可能な限り維持したまま、吸収液の循環や加熱/冷却に関する条件を適正に変更することによって、エネルギー供給を必要最低限に抑えて再生エネルギーを削減することが可能であり、不必要に加熱することを回避して熱による吸収液や回収装置の負担を軽減することが可能になるので、燃焼排ガス等の二酸化炭素の回収処理の実施を促進する上で有利な二酸化炭素の回収方法及び回収装置が提供される。特殊な装備や高価な装置を必要とせず、一般的な設備を利用して簡易に実施できるので、経済的に有利であり、環境保護において有用である。   According to the present invention, when the temperature of the cooling water changes due to fluctuations in the outside air temperature, by appropriately changing the conditions regarding the circulation and heating / cooling of the absorbing liquid while maintaining the usage rate of the cooling water as much as possible. , It is possible to reduce the energy supply by minimizing the regenerative energy, avoid unnecessary heating, and reduce the burden on the absorption liquid and recovery device due to heat, Provided are a carbon dioxide recovery method and a recovery apparatus that are advantageous in promoting the implementation of a recovery process of carbon dioxide such as combustion exhaust gas. It is economically advantageous and useful for environmental protection because it can be carried out easily using general equipment without requiring special equipment or expensive equipment.

本発明に係る二酸化炭素の回収装置の一実施形態を示す概略構成図。The schematic structure figure showing one embodiment of the recovery device of carbon dioxide concerning the present invention. 図1の回収装置における循環及びエネルギー供給の調整を説明するための概略構成図。The schematic block diagram for demonstrating adjustment of the circulation and energy supply in the collection | recovery apparatus of FIG.

化学吸収法による二酸化炭素の回収プロセスは、排ガスに含まれる二酸化炭素を低温の吸収液に吸収させる吸収工程と、吸収された二酸化炭素を吸収液から放出させて吸収液を再生する高温の再生工程とを有し、これらを交互に繰り返すために、吸収工程を実施する吸収装置と再生工程を実施する再生装置との間で吸収液を循環させる。回収プロセスによって二酸化炭素を回収する排ガスの温度は、通常、50℃程度又はそれ以上であるが、吸収液への吸収効率の観点から吸収装置内の温度は低いことが好ましいので、屡々、排ガスの温度を吸収処理に適した温度に冷却するための前処理塔が設けられ、40℃程度以下に排ガスを冷却した後に吸収装置に導入する。又、吸収液は、二酸化炭素を吸収する際の反応熱により発熱するので、吸収装置内を通過するガスの温度も上昇する。従って、二酸化炭素を除去した後のガスをそのまま吸収装置から放出すると、ガスと共に水蒸気が放出され、吸収装置内の吸収液は濃縮される。これを防止するために、吸収装置内のガスを塔外へ放出する前に、排ガスを吸収装置へ導入する温度と同程度の40℃前後に冷却する必要がある。上述の冷却器を含み、回収装置全体では多数の冷却器が使用されるので、これらの冷却器に冷媒を供給する冷却システムは、冷媒として単一の冷却水を各冷却器に供給し、温度上昇した冷却水は、放熱器において熱を放散した後に循環再利用される。冷却器に求められる冷却効率は設置される箇所によって異なるので、冷却器毎に冷却水の流量を調整して冷却効率を設定することによって、同じ冷却水を用いて各冷却器毎に好適な温度に冷却することができる。通常、放熱器として気化放熱器が利用され、冷却水の温度は、放熱器の周囲の温度(外気温度)に依存するので、季節、時間帯及び天候によって放熱後の冷却水の温度が変化し、夏期及び昼間は高く、冬期及び夜間は低くなる。冷却水の温度が変化すると、冷却されるガス、吸収液等の温度も変化し、二酸化炭素の吸収/再生状況も変化する。従って、処理条件を一定に維持するには、冷却水の流量を変更して各冷却器における冷却効率を調整することによって温度条件を維持する。   The carbon dioxide recovery process by the chemical absorption method consists of an absorption process in which carbon dioxide contained in exhaust gas is absorbed by a low-temperature absorption liquid, and a high-temperature regeneration process in which the absorbed carbon dioxide is released from the absorption liquid to regenerate the absorption liquid. In order to repeat these alternately, the absorption liquid is circulated between the absorption device that performs the absorption step and the regeneration device that performs the regeneration step. The temperature of the exhaust gas for recovering carbon dioxide by the recovery process is usually about 50 ° C. or higher, but the temperature in the absorption device is preferably low from the viewpoint of the absorption efficiency into the absorption liquid, so often the exhaust gas A pretreatment tower for cooling the temperature to a temperature suitable for the absorption treatment is provided, and the exhaust gas is cooled to about 40 ° C. or less and then introduced into the absorption device. Moreover, since the absorbing liquid generates heat due to reaction heat when absorbing carbon dioxide, the temperature of the gas passing through the absorbing device also rises. Therefore, when the gas after removing carbon dioxide is released from the absorber as it is, water vapor is released together with the gas, and the absorbing liquid in the absorber is concentrated. In order to prevent this, it is necessary to cool the exhaust gas to around 40 ° C., which is the same as the temperature at which the exhaust gas is introduced into the absorber, before releasing the gas in the absorber outside the tower. Since a large number of coolers are used in the entire recovery apparatus including the coolers described above, a cooling system that supplies refrigerant to these coolers supplies a single cooling water as the refrigerant to each cooler, and the temperature The rising cooling water is circulated and reused after heat is dissipated in the radiator. The cooling efficiency required for a cooler varies depending on the location where it is installed, so by adjusting the flow rate of cooling water for each cooler and setting the cooling efficiency, a suitable temperature for each cooler using the same cooling water Can be cooled to. Normally, a vaporized radiator is used as a radiator, and the temperature of the cooling water depends on the ambient temperature (outside air temperature) of the radiator, so the temperature of the cooling water after heat dissipation changes depending on the season, time zone and weather. It is high in summer and daytime and low in winter and nighttime. When the temperature of the cooling water changes, the temperature of the gas to be cooled, the absorbing liquid, etc. also changes, and the carbon dioxide absorption / regeneration status also changes. Therefore, in order to maintain the processing conditions constant, the temperature conditions are maintained by adjusting the cooling efficiency in each cooler by changing the flow rate of the cooling water.

本発明では、温度条件を一定に維持するのではなく、季節、時間帯等により冷却水の温度が変化しても、冷却水の流量は可能な限り維持し、処理条件の調整、つまり、再生装置へ供給するエネルギー量や吸収液の循環流量の調整によって、冷却水の温度変化による吸収液の二酸化炭素吸収容量の変動に対応する。吸収液の二酸化炭素吸収容量は低温において高く、温度によって変化するので、冷却器への冷却水の供給量を固定した状態で冷却水の温度が低下すると、吸収装置へ導入されるガスの温度が低下し、これに伴って吸収装置における吸収液の二酸化炭素吸収容量は増加する。吸収装置へのガスの導入流量が一定である状況では、ガスから回収する時間当たりの二酸化炭素量は一定であり、吸収液から二酸化炭素を放出する反応に要するエネルギー量は変わらない。一方、吸収装置における吸収温度の低下に伴って、再生装置での再生温度の低下が可能であるので、気化潜熱として再生装置への供給が必要なエネルギー量が低下する。また、冷却水の温度低下によって吸収装置における吸収液の二酸化炭素吸収容量が増加すると、一定量の二酸化炭素を吸収するのに要する吸収液の量も減少するので、吸収液の循環流量を減少させることが可能であり、この場合は、顕熱として再生装置への供給が必要なエネルギー量が低下する。従って、夏期又は昼間を基準として回収装置の処理条件を設定すると、冬期又は夜間においては、冷却水の使用を夏期又は昼間と同レベルに維持した状態で、再生装置へのエネルギー供給量を削減することができ、更に、吸収液の吸収容量を最大限に利用するように吸収液の循環流量を低下させて、循環に要する駆動エネルギーの低減や吸収液の消耗抑制が可能である。つまり、冬期又は夜間においては、再生装置へのエネルギー供給の最適化、及び、吸収液の使用効率の最適化を行うことが可能である。冷却水の使用率を可能な限り最大に近づける観点から、周囲の温度が最も高い夏期又は昼間の回収装置の処理条件を基準とすると、最適化設定が容易である。天候に関しても、晴天時を基準として、曇天又は雨天において前述と同様の最適化を行うことができる。以下に、上述のように構成された本発明の二酸化炭素の回収方法及び回収装置について、図面を参照して詳細に説明する。   In the present invention, the temperature condition is not maintained constant, but the flow rate of the cooling water is maintained as much as possible even if the temperature of the cooling water changes depending on the season, time zone, etc., and the processing conditions are adjusted, that is, regenerated. By adjusting the amount of energy supplied to the device and the circulation flow rate of the absorbing liquid, it is possible to cope with fluctuations in the carbon dioxide absorption capacity of the absorbing liquid due to temperature changes of the cooling water. Since the carbon dioxide absorption capacity of the absorption liquid is high at low temperatures and changes depending on the temperature, if the temperature of the cooling water decreases while the amount of cooling water supplied to the cooler is fixed, the temperature of the gas introduced into the absorption device Along with this, the carbon dioxide absorption capacity of the absorption liquid in the absorption device increases. In a situation where the flow rate of the gas introduced into the absorber is constant, the amount of carbon dioxide recovered per hour from the gas is constant, and the amount of energy required for the reaction for releasing carbon dioxide from the absorbent is unchanged. On the other hand, as the absorption temperature in the absorption device decreases, the regeneration temperature in the regeneration device can be lowered, so that the amount of energy that needs to be supplied to the regeneration device as vaporization latent heat decreases. Further, if the carbon dioxide absorption capacity of the absorption liquid in the absorption device increases due to the cooling water temperature decrease, the amount of absorption liquid required to absorb a certain amount of carbon dioxide also decreases, so the circulation flow rate of the absorption liquid is reduced. In this case, the amount of energy that needs to be supplied to the regenerator as sensible heat is reduced. Therefore, if the processing conditions of the recovery device are set based on summer or daytime, the amount of energy supplied to the regenerator is reduced in the winter or night while maintaining the use of cooling water at the same level as in summer or daytime. Further, it is possible to reduce the circulating flow rate of the absorbing liquid so as to make maximum use of the absorbing capacity of the absorbing liquid, thereby reducing the driving energy required for circulation and suppressing the consumption of the absorbing liquid. That is, in winter or at night, it is possible to optimize the energy supply to the regenerator and optimize the use efficiency of the absorbent. From the viewpoint of making the usage rate of the cooling water as close to the maximum as possible, the optimization setting is easy based on the processing conditions of the collection device in the summer or daytime when the ambient temperature is the highest. As for the weather, the same optimization as described above can be performed in cloudy or rainy weather on the basis of a fine weather. The carbon dioxide recovery method and recovery apparatus of the present invention configured as described above will be described in detail below with reference to the drawings.

図1は、本発明の二酸化炭素の回収方法及びそれを実施する回収装置の一実施形態を示す。回収装置1は、二酸化炭素を含有するガスGを吸収液に接触させて二酸化炭素を吸収液に吸収させるための吸収装置10と、二酸化炭素を吸収した吸収液を再生するために吸収液を加熱して二酸化炭素を吸収液から放出させる再生装置20とを有する。更に、吸収装置10に供給されるガスGを予め冷却して二酸化炭素の吸収に適した適正温度に調整する冷却装置としての機能を有する前処理装置30が設けられ、これにより、高温の排ガスの処理にも対応可能である。回収装置1に供給されるガスGについて特に制限はなく、燃焼排ガスやプロセス排ガスなどの様々なガスの取扱いが可能である。吸収装置10、再生装置20及び前処理装置30は、各々、塔形の向流型気液接触装置として構成され、接触面積を大きくするための充填材で構成される気液接触部11,21,31を各々内部に保持している。気液接触部11,21,31を構成する充填材は、概して、ステンレス鋼、炭素鋼等の鉄系金属材料製のものが用いられるが、特に限定されず、処理温度における耐久性及び耐腐食性を有する素材で、所望の接触面積を提供し得る形状のものを適宜選択して使用できる。吸収液として、アルカノールアミン類等の二酸化炭素に親和性を有する化合物を吸収剤として含有する水性液が用いられる。吸収液は、吸収装置10の気液接触部11上方に供給され、気液接触部11を通過する間にガスGとの気液接触でガスG中の二酸化炭素を吸収する。二酸化炭素を吸収した吸収液(リッチ液)A1は、吸収装置10底部に貯溜され、ポンプ12によって、吸収装置10底部と再生装置20上部とを接続する供給路16を通じて再生装置20へ供給される。再生装置20で再生された吸収液(リーン液)A2は、ポンプ23によって、再生装置20底部から還流路17を通じて吸収装置10の気液接触部11上方に還流される。つまり、供給路16、還流路17及びポンプ12,23によって、吸収液を吸収装置と再生装置との間で循環させる循環システムが構築される。   FIG. 1 shows an embodiment of the carbon dioxide recovery method and the recovery apparatus for carrying out the same according to the present invention. The recovery device 1 heats the absorption liquid in order to regenerate the absorption liquid 10 that has absorbed the carbon dioxide and the absorption apparatus 10 for bringing the gas G containing carbon dioxide into contact with the absorption liquid and absorbing the carbon dioxide in the absorption liquid. And a regenerating device 20 for releasing carbon dioxide from the absorbing solution. Furthermore, a pretreatment device 30 having a function as a cooling device for preliminarily cooling the gas G supplied to the absorption device 10 and adjusting the gas G to an appropriate temperature suitable for carbon dioxide absorption is provided. It can also handle processing. There is no restriction | limiting in particular about the gas G supplied to the collection | recovery apparatus 1, Handling of various gas, such as combustion exhaust gas and process exhaust gas, is possible. The absorber 10, the regenerator 20, and the pretreatment device 30 are each configured as a tower-shaped counter-current gas-liquid contact device, and gas-liquid contact portions 11 and 21 configured with a filler for increasing the contact area. , 31 are held inside. The fillers constituting the gas-liquid contact parts 11, 21, 31 are generally made of ferrous metal materials such as stainless steel and carbon steel, but are not particularly limited, and are durable and corrosion resistant at the processing temperature. A material having a property that can provide a desired contact area can be appropriately selected and used. As the absorbing liquid, an aqueous liquid containing a compound having an affinity for carbon dioxide such as alkanolamines as an absorbent is used. The absorption liquid is supplied above the gas-liquid contact part 11 of the absorption device 10 and absorbs carbon dioxide in the gas G by gas-liquid contact with the gas G while passing through the gas-liquid contact part 11. Absorbing liquid (rich liquid) A1 that has absorbed carbon dioxide is stored at the bottom of the absorber 10 and supplied to the regenerator 20 by a pump 12 through a supply path 16 that connects the bottom of the absorber 10 and the top of the regenerator 20. . The absorption liquid (lean liquid) A2 regenerated by the regenerator 20 is refluxed by the pump 23 from the bottom of the regenerator 20 through the reflux path 17 to above the gas-liquid contact portion 11 of the absorber 10. That is, a circulation system that circulates the absorbing liquid between the absorber and the regenerator is constructed by the supply path 16, the reflux path 17, and the pumps 12 and 23.

前処理装置30には、気液接触部31を通過するガスGを冷却するために、循環水W1を搬送するためのポンプ32、水冷式の第1冷却器33及びこれらを接続する循環路34が外部に付設され、前処理装置30底部の循環水W1は、ポンプ32の駆動によって循環路34を通じて第1冷却器33に供給され、第1冷却器33で冷却された循環水W1は前処理装置30内の気液接触部31上方に還流する。前処理装置30下部から供給されるガスGは、気液接触部31を通過する間に、上部から供給される循環水W1によって冷却された後に、微小液滴を除去するデミスタ35を通過して、前処理装置30頂部と吸収装置10底部とを接続する送気管18を通じて吸収装置10に供給される。尚、ガスGの冷却によってガスGから凝縮水が発生するので、循環水W1は徐々に増加する。この増加分は、循環路34から適宜排出するように構成することができ、又、循環路34を介して水酸化ナトリウム等のアルカリ剤を循環水W1に添加可能に構成すると、前処理装置30にガスG中の酸性成分を除去する機能を付加することができる。   In the pretreatment device 30, in order to cool the gas G passing through the gas-liquid contact part 31, a pump 32 for conveying the circulating water W 1, a water-cooled first cooler 33, and a circulation path 34 connecting them. Is attached to the outside, and the circulating water W1 at the bottom of the pretreatment device 30 is supplied to the first cooler 33 through the circulation path 34 by driving the pump 32, and the circulating water W1 cooled by the first cooler 33 is pretreated. It recirculates above the gas-liquid contact part 31 in the apparatus 30. The gas G supplied from the lower part of the pretreatment device 30 passes through the demister 35 for removing fine droplets after passing through the gas-liquid contact part 31 and being cooled by the circulating water W1 supplied from the upper part. The absorber 10 is supplied to the absorber 10 through the air pipe 18 connecting the top of the pretreatment device 30 and the bottom of the absorber 10. Since condensed water is generated from the gas G by cooling the gas G, the circulating water W1 gradually increases. This increased amount can be configured to be appropriately discharged from the circulation path 34, and when an alkali agent such as sodium hydroxide can be added to the circulation water W1 via the circulation path 34, the pretreatment device 30 is configured. A function of removing acidic components in the gas G can be added.

前処理装置30を通過して冷却された二酸化炭素を含んだガスGは、吸収装置10の下部から供給される。ガスG及び吸収液が気液接触部11を向流通過する間に、気液接触によりガスG中の二酸化炭素が吸収液に吸収される。気液接触部11において、吸収液は二酸化炭素の吸収によって発熱して液温が上昇するので、吸収液から水分が蒸発して吸収液が濃縮され、二酸化炭素が除去された処理後ガスG’も水蒸気量が増加し温度が上昇する。このため、処理後ガスG’に含まれる水蒸気等を凝縮して回収するための冷却部13が、気液接触部11の上方に充填材を用いて形成され、気液接触部11で二酸化炭素を除去された処理後ガスG’は、冷却部13を通過する間に冷却されて水蒸気量が減少した後に、吸収装置10頂部から排出される。冷却部13における冷却形態は、前処理装置30の気液接触部31の形態と同様になるように構成される。具体的には、冷却部13に循環水W2を供給するためのポンプ15、循環水W2を冷却するための水冷式の第2冷却器14、及び、これらを接続する循環路37が吸収装置10の外部に付設され、冷却部13の下方には区画部材19が設けられる。区画部材19は、水平環状板と、その中央穴周縁に立設される管状壁と、管状壁の上端穴の上方を覆う傘部とを有し、吸収装置10の内側壁と区画部材19の管状壁との間において水平環状板上に液溜まりが形成されるように構成され、気液接触部11と冷却部13との間を区画する。区画部材19とポンプ15及び第2冷却器14とは循環路37によって接続され、ポンプ15の駆動によって循環水W2が区画部材19を介して冷却部13と第2冷却器14とを循環する。冷却部13を流下する循環水W2は、区画部材19上に落下して液溜まりに収容され、循環路37を通じて第2冷却器14に送られて冷却され、再度冷却部13に供給される。循環路37は、冷却部13と第2冷却器14とを循環する循環水W2の量が一定に保たれるように構成され、増加した循環水W2の超過分は、循環路37から分岐する分岐路38によって分流される。気液接触部11から区画部材19の管状壁を通って冷却部13に到達した処理後ガスG’が冷却されると、凝縮水(吸収剤を含み得る)が生じ、循環水W2と共に区画部材19上に落下して、液溜まりにおいて循環水W2と一体になり、循環水W2は増加する。従って、冷却部13で凝縮した凝縮水は冷却用循環水として利用される。循環路37において冷却部13と第2冷却器14とを循環する循環水W2の量は一定に保たれるので、増加した循環水W2の増量分、つまり、処理後ガスG’の冷却によって冷却部13で生じる凝縮水分の循環水が、分岐路38によって分流されて、供給路16を流れる吸収液A1に添加される。分岐路38によって増量分が分別された後の循環水W2は、第2冷却器14に供給されて冷却され、冷却部13に供給される。   The gas G containing carbon dioxide cooled through the pretreatment device 30 is supplied from the lower part of the absorption device 10. While the gas G and the absorption liquid pass counter-current through the gas-liquid contact portion 11, carbon dioxide in the gas G is absorbed by the absorption liquid by the gas-liquid contact. In the gas-liquid contact portion 11, the absorption liquid generates heat due to the absorption of carbon dioxide and the liquid temperature rises. Therefore, water is evaporated from the absorption liquid, the absorption liquid is concentrated, and the treated gas G ′ from which carbon dioxide is removed. However, the amount of water vapor increases and the temperature rises. For this reason, the cooling unit 13 for condensing and recovering the water vapor or the like contained in the treated gas G ′ is formed above the gas-liquid contact unit 11 using a filler, and carbon dioxide in the gas-liquid contact unit 11 The treated gas G ′ from which the gas is removed is cooled while passing through the cooling unit 13 to reduce the amount of water vapor, and then discharged from the top of the absorber 10. The cooling mode in the cooling unit 13 is configured to be the same as that of the gas-liquid contact unit 31 of the pretreatment device 30. Specifically, the absorption device 10 includes a pump 15 for supplying the circulating water W2 to the cooling unit 13, a water-cooled second cooler 14 for cooling the circulating water W2, and a circulation path 37 connecting them. A partition member 19 is provided below the cooling unit 13. The partition member 19 includes a horizontal annular plate, a tubular wall standing on the periphery of the center hole thereof, and an umbrella portion covering the upper end hole of the tubular wall, and the inner wall of the absorber 10 and the partition member 19 A liquid pool is formed on the horizontal annular plate between the tubular wall and partitions between the gas-liquid contact part 11 and the cooling part 13. The partition member 19, the pump 15, and the second cooler 14 are connected by a circulation path 37, and the circulating water W <b> 2 circulates between the cooling unit 13 and the second cooler 14 through the partition member 19 by driving the pump 15. The circulating water W <b> 2 flowing down the cooling unit 13 falls on the partition member 19 and is stored in the liquid pool, is sent to the second cooler 14 through the circulation path 37, is cooled, and is supplied to the cooling unit 13 again. The circulation path 37 is configured such that the amount of the circulating water W2 circulating through the cooling unit 13 and the second cooler 14 is kept constant, and the excess excess of the circulating water W2 branches from the circulation path 37. The current is diverted by the branch path 38. When the treated gas G ′ that has reached the cooling unit 13 from the gas-liquid contact unit 11 through the tubular wall of the partition member 19 is cooled, condensed water (which may include an absorbent) is generated and the partition member together with the circulating water W2. It falls on 19 and unites with the circulating water W2 in the liquid pool, and the circulating water W2 increases. Therefore, the condensed water condensed in the cooling unit 13 is used as circulating water for cooling. Since the amount of the circulating water W2 that circulates between the cooling unit 13 and the second cooler 14 in the circulation path 37 is kept constant, the cooling water is cooled by cooling the post-treatment gas G ′. The condensed water circulating water generated in the section 13 is divided by the branch path 38 and added to the absorbing liquid A1 flowing through the supply path 16. The circulating water W <b> 2 after the increased amount is separated by the branch path 38 is supplied to the second cooler 14, cooled, and supplied to the cooling unit 13.

吸収装置10下部から供給される温度T1のガスGは、塔内を上昇して気液接触部11を通過して二酸化炭素回収処理を経ると共に温度が上昇した後に、処理後ガスG’として、微小液滴を除去するデミスタ39及び区画部材19の管状壁内孔を通って冷却部13で温度T2に冷却され、デミスタ40を経て外部へ放出される。   The gas G at the temperature T1 supplied from the lower part of the absorber 10 passes through the gas-liquid contact part 11 through the gas-liquid contact part 11 and undergoes a carbon dioxide recovery process. After passing through the demister 39 for removing the fine droplets and the tubular wall inner hole of the partition member 19, the cooling unit 13 cools the temperature to T 2, and the mist is discharged to the outside through the demister 40.

吸収装置10底部の吸収液A1は、供給路16上で分岐路38から添加される水によって元の濃度に回復し、再生装置20の上部に供給され、気液接触部21の充填材上を流下して底部に貯溜される。再生装置20の底部には、リボイラーが付設される。即ち、吸収液を加熱する熱エネルギーを供給するために再生装置20外に付設されるスチームヒーター22と、吸収液をスチームヒーター22を介して循環させる循環路22’とが付設される。塔底部の吸収液A2の一部が循環路22’を通してスチームヒーター22に分流され、高温蒸気との熱交換によって加熱された後に塔内へ還流される。この加熱によって、底部の吸収液から二酸化炭素が放出され、又、気液接触部21の充填材も間接的に加熱され、充填材上での気液接触により吸収液からの二酸化炭素の放出が促進される。   The absorption liquid A1 at the bottom of the absorption device 10 is restored to its original concentration by the water added from the branch path 38 on the supply path 16 and is supplied to the upper part of the regenerator 20, over the filler of the gas-liquid contact section 21. It flows down and is stored at the bottom. A reboiler is attached to the bottom of the playback device 20. That is, a steam heater 22 provided outside the regenerator 20 in order to supply heat energy for heating the absorbing liquid, and a circulation path 22 ′ for circulating the absorbing liquid through the steam heater 22 are provided. A part of the absorption liquid A2 at the bottom of the column is diverted to the steam heater 22 through the circulation path 22 ', heated by heat exchange with high-temperature steam, and then refluxed into the column. Due to this heating, carbon dioxide is released from the absorption liquid at the bottom, and the filler in the gas-liquid contact portion 21 is also indirectly heated, and carbon dioxide is released from the absorption liquid by gas-liquid contact on the filler. Promoted.

再生装置20で二酸化炭素を放出して再生された吸収液(リーン液)A2は、還流路17を通じてポンプ23によって吸収装置10に還流される。供給路16と還流路17との間で熱交換を行う熱交換器24が設けられており、吸収装置10から再生装置20に供給される供給路16の吸収液A1は、再生装置20から還流する吸収液A2によって加熱され、吸収液A2は逆に冷却される。還流路17の吸収液A2は、更に、水冷式の第3冷却器25によって、二酸化炭素の吸収に適した温度(T1程度)まで充分に冷却される。熱交換器には、スパイラル式、プレート式、二重管式、多重円筒式、多重円管式、渦巻管式、渦巻板式、タンクコイル式、タンクジャケット式、直接接触液−液式等、様々な種類があり、このようなものから適したものを適宜選択して本発明における熱交換器24として使用する。装置の簡素化及び清掃分解の容易さの点ではプレート式のものが優れている。   The absorption liquid (lean liquid) A2 regenerated by releasing carbon dioxide in the regenerator 20 is refluxed to the absorber 10 by the pump 23 through the reflux path 17. A heat exchanger 24 that performs heat exchange between the supply path 16 and the reflux path 17 is provided, and the absorbent A1 in the supply path 16 that is supplied from the absorber 10 to the regenerator 20 is refluxed from the regenerator 20. The absorbing liquid A2 is heated, and the absorbing liquid A2 is cooled on the contrary. Further, the absorption liquid A2 in the reflux path 17 is sufficiently cooled by the water-cooled third cooler 25 to a temperature suitable for carbon dioxide absorption (about T1). There are various types of heat exchangers such as spiral type, plate type, double pipe type, multiple cylinder type, multiple circular pipe type, spiral tube type, spiral plate type, tank coil type, tank jacket type, direct contact liquid-liquid type, etc. There are various types, and a suitable one from these is appropriately selected and used as the heat exchanger 24 in the present invention. The plate type is superior in terms of simplification of the apparatus and ease of cleaning and disassembly.

再生装置20における加熱で放出される二酸化炭素を含むガスは、回収ガスCとして再生装置20上部の凝縮部26を通って頂部から排出される。凝縮部26は、回収ガスCに含まれる水蒸気を凝縮させて過度の放出を抑制し、また、吸収剤の放出も抑制する。再生装置20の外部には、回収ガスCを冷却するための水冷式の第4冷却器27、気液分離器28及び調圧弁29が設けられ、再生装置20の頂部のデミスタ41を通って放出される回収ガスCは、排気管42を通って第4冷却器27で充分に冷却され、含まれる水蒸気等が可能な限り凝縮される。凝縮した水等は、気液分離器28において分離され、ポンプ43によって流路44から再生装置20の凝縮部26上へ供給され、冷却用として使用される。排気管42から排出される回収ガスCに含まれる二酸化炭素は、例えば、地中又は油田中に注入することによって、地中での炭酸ガス固定及び再有機化が可能である。尚、気液分離器28の気体排出側に設けられる調圧弁29は、再生装置20内の圧力調節等に利用可能であり、加圧状態での再生処理が可能になるが、省略してもよい。   The gas containing carbon dioxide released by heating in the regenerator 20 is exhausted from the top as the recovered gas C through the condensing unit 26 at the top of the regenerator 20. The condensing unit 26 condenses the water vapor contained in the recovered gas C to suppress excessive release, and also suppresses the release of the absorbent. A water-cooled fourth cooler 27 for cooling the recovered gas C, a gas-liquid separator 28 and a pressure regulating valve 29 are provided outside the regenerator 20, and discharged through a demister 41 at the top of the regenerator 20. The recovered gas C is sufficiently cooled by the fourth cooler 27 through the exhaust pipe 42, and the contained water vapor is condensed as much as possible. Condensed water or the like is separated in the gas-liquid separator 28 and is supplied from the flow path 44 onto the condensing unit 26 of the regenerator 20 by the pump 43 and used for cooling. Carbon dioxide contained in the recovered gas C discharged from the exhaust pipe 42 can be fixed and reorganized in the ground by injecting it into the ground or an oil field, for example. Incidentally, the pressure regulating valve 29 provided on the gas discharge side of the gas-liquid separator 28 can be used for adjusting the pressure in the regenerator 20 and can be regenerated in a pressurized state. Good.

図2は、図1の回収装置における冷却水及び吸収液の循環に関する調整、及び、熱エネルギー源であるスチームの供給に関する調整を説明するための図である。図2中、破線は電気的接続を表し、図1と同じ符号のものは同じ要素を示す。
回収装置1は、第1冷却器33、第2冷却器14、第3冷却器25及び第4冷却器27の各々へ冷媒として冷却水を供給するために、図2に示すような冷却システム50を有する。冷却システム50は、気化放熱を利用して熱を放散する放熱器51とポンプ52とを有し、これらは、並列に分岐する流路で接続され、ポンプ52の駆動によって上記冷却器の各々と放熱器51との間で冷却水が循環して、放熱器51によって冷却された冷却水が各冷却器へ供給される。第1冷却器33、第2冷却器14、第3冷却器25及び第4冷却器27の各々へ供給される冷却水の流量は、第1調整弁53、第2調整弁54、第3調整弁55及び第4調整弁56の各々によって調整可能であり、これらの調整弁によって、冷却水の流量を調整する流量調整システムが構成される。
FIG. 2 is a diagram for explaining the adjustment related to the circulation of the cooling water and the absorption liquid and the adjustment related to the supply of steam as the thermal energy source in the recovery device of FIG. In FIG. 2, broken lines represent electrical connections, and the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same elements.
In order to supply cooling water as a refrigerant to each of the first cooler 33, the second cooler 14, the third cooler 25, and the fourth cooler 27, the recovery device 1 has a cooling system 50 as shown in FIG. Have The cooling system 50 includes a radiator 51 that dissipates heat using vaporization heat dissipation, and a pump 52, which are connected by a flow path that branches in parallel. Cooling water circulates between the radiator 51 and the cooling water cooled by the radiator 51 is supplied to each cooler. The flow rate of the cooling water supplied to each of the first cooler 33, the second cooler 14, the third cooler 25, and the fourth cooler 27 is the first adjustment valve 53, the second adjustment valve 54, and the third adjustment. Each of the valve 55 and the fourth adjustment valve 56 can be adjusted, and these adjustment valves constitute a flow rate adjustment system that adjusts the flow rate of the cooling water.

吸収装置10及び再生装置20を循環する吸収液の総量は、吸収装置10から排出される処理後ガスG’に伴う水分の過剰/過小に起因する濃縮又は希釈によって変動し得る。これを防止するために、回収装置1は、ガスの温度を測定する測定システムと、上述の流量調整システムと、吸収液の総量の変動を検知する検知装置とによって構成される吸収液監視装置を有する。吸収液監視装置は、測定システムによって測定される温度情報に基づいて、冷却器へ供給される冷却水の流量を流量調整システムを用いて調整する。詳細には、測定システムとして、送気管18に設けられる温度センサーS1、及び、吸収装置10の排気管に設けられる温度センサーS2を備えており、これらによって、第1冷却器33を用いて前処理装置30で冷却されたガスGの温度T1、及び、第2冷却器14を用いて冷却された処理後ガスG’の温度T2が測定される。又、吸収装置10の底部には液面計S3が設置され、これは、底部に貯留される吸収液A1の液面レベルを検出し、液面レベルの変動によって吸収液の総量の変動を検知する検知装置として機能する。温度センサーS1及び温度センサーS2によって測定される温度情報に基づいて、第1調整弁53及び第2調整弁54のうちの一方を調節して冷却水の流量を調整することによって、ガスGの温度T1と処理後ガスG’の温度T2とが実質的に等しくなるように調節することができ、これにより、処理後ガスG’に伴う水分の過剰又は過小による吸収液の濃縮又は希釈が生じない条件になり、吸収液の液量変動が防止される。更に、吸収液の総量が変化して液面計S3が吸収装置10底部の吸収液A1の液面レベルの変化を検知した時に、第1調整弁53及び第2調整弁54のうちの一方を調節して冷却水の流量を調整することによって、吸収液の総量が回復するようにガスGの温度又は処理後ガスG’の温度について温度補整を行うことができる。   The total amount of the absorption liquid circulating through the absorption device 10 and the regenerator 20 may vary depending on the concentration or dilution due to the excess / underflow of water accompanying the treated gas G ′ discharged from the absorption device 10. In order to prevent this, the recovery device 1 includes an absorption liquid monitoring device that includes a measurement system that measures the temperature of the gas, the above-described flow rate adjustment system, and a detection device that detects fluctuations in the total amount of the absorption liquid. Have. The absorbing liquid monitoring device adjusts the flow rate of the cooling water supplied to the cooler based on the temperature information measured by the measurement system, using the flow rate adjusting system. Specifically, as a measurement system, a temperature sensor S1 provided in the air supply pipe 18 and a temperature sensor S2 provided in the exhaust pipe of the absorption device 10 are provided, and by these, pretreatment using the first cooler 33 is performed. The temperature T1 of the gas G cooled by the apparatus 30 and the temperature T2 of the treated gas G ′ cooled by using the second cooler 14 are measured. Further, a liquid level gauge S3 is installed at the bottom of the absorption device 10, which detects the liquid level of the absorbing liquid A1 stored at the bottom, and detects the fluctuation of the total amount of the absorbing liquid by the fluctuation of the liquid level. Functions as a detection device. Based on the temperature information measured by the temperature sensor S1 and the temperature sensor S2, the temperature of the gas G is adjusted by adjusting one of the first adjustment valve 53 and the second adjustment valve 54 to adjust the flow rate of the cooling water. T1 and the temperature T2 of the treated gas G ′ can be adjusted to be substantially equal, so that the absorption liquid does not concentrate or dilute due to excessive or too little water accompanying the treated gas G ′. It becomes a condition, and the liquid volume fluctuation | variation of an absorption liquid is prevented. Further, when the total amount of the absorbing liquid changes and the liquid level gauge S3 detects a change in the liquid level of the absorbing liquid A1 at the bottom of the absorbing device 10, one of the first adjusting valve 53 and the second adjusting valve 54 is turned on. By adjusting the flow rate of the cooling water by adjusting the temperature, the temperature of the gas G or the temperature of the post-treatment gas G ′ can be compensated so that the total amount of the absorbing liquid is recovered.

回収装置1は、演算処理装置60を有し、図2の実施形態では、上述の第1〜第4調整弁53〜56として自動制御弁又は手動弁が使用される。自動制御弁の作動形式は、電気式、油圧式、空圧式等の一般的な形式から適宜選択してよい。上述の第1〜第4調整弁53〜56、温度センサーS1,S2及び液面計S3を演算処理装置60と電気的に接続して、上述の吸収液監視装置における動作制御を自動化することにより、演算処理装置60は、液面計S3の液面情報に基づいて第1及び第2調整弁53,54の一方を自動的に調節して温度補整を行う制御装置として機能させることが可能であり、吸収液の総量の変動を自動的に回復できる。この自動制御の目的に関しては、第3及び第4調整弁55,56は手動弁であって良く、又、第1及び第2調整弁53,54の一方のみが自動制御弁であっても可能である。   The collection device 1 includes an arithmetic processing device 60, and in the embodiment of FIG. 2, automatic control valves or manual valves are used as the first to fourth adjustment valves 53 to 56 described above. The operation type of the automatic control valve may be appropriately selected from general types such as electric type, hydraulic type, and pneumatic type. By electrically connecting the first to fourth adjustment valves 53 to 56, the temperature sensors S1 and S2 and the liquid level meter S3 to the arithmetic processing unit 60, and automating the operation control in the above-described absorption liquid monitoring device. The arithmetic processing device 60 can function as a control device that automatically adjusts one of the first and second adjustment valves 53 and 54 based on the liquid level information of the liquid level gauge S3 to compensate the temperature. Yes, it can automatically recover fluctuations in the total amount of absorbent. For the purpose of this automatic control, the third and fourth adjustment valves 55 and 56 may be manual valves, or only one of the first and second adjustment valves 53 and 54 is an automatic control valve. It is.

回収装置1は、更に、スチームヒーター22へのスチームの供給(つまり、再生装置20へのエネルギー供給)を調整可能な調整弁61を有し、演算処理装置60は、調整弁61及びポンプ12,23とも電気的に接続される。この演算処理装置60は、再生装置20へのエネルギー供給を最適化するための供給制御装置、及び、吸収液の循環を最適化するための循環制御装置としての役割も兼ね備える。   The recovery apparatus 1 further includes an adjustment valve 61 that can adjust the supply of steam to the steam heater 22 (that is, the energy supply to the regenerating apparatus 20), and the arithmetic processing unit 60 includes the adjustment valve 61, the pump 12, 23 is also electrically connected. The arithmetic processing device 60 also serves as a supply control device for optimizing the energy supply to the regeneration device 20 and a circulation control device for optimizing the circulation of the absorbing liquid.

供給制御装置としては、放熱器51の周囲の温度の変化に起因して冷却水の冷却温度が変動した時に、再生装置20へのエネルギー供給を最適化する。具体的には、冷却水の冷却温度の変動に従ってガスG及び処理後ガスG’の温度T1,T2が変動すると、吸収装置10における吸収液の二酸化炭素吸収容量が変動するので、温度センサーS1,S2の温度情報に基づいて、再生装置20へのエネルギー供給を最適化、即ち、再生装置20の吸収液から放出される二酸化炭素量を維持可能な範囲内で供給エネルギーの量が最小量になるように調整弁61が調節される。従って、夏期(又は昼間)から冬期(夜間)へ移行する際には、放熱器51から供給される冷却水の温度が低下し、吸収装置10における吸収液の二酸化炭素吸収容量は増加するので、再生装置20への熱エネルギーの供給量は削減され、夏期(又は昼間)へ移行すると、熱エネルギーの供給量は元の量に増加される。   The supply control device optimizes the energy supply to the regenerator 20 when the cooling temperature of the cooling water fluctuates due to a change in the temperature around the radiator 51. Specifically, when the temperatures T1 and T2 of the gas G and the treated gas G ′ vary according to the variation in the cooling temperature of the cooling water, the carbon dioxide absorption capacity of the absorbent in the absorber 10 varies, so the temperature sensors S1, Based on the temperature information of S2, the energy supply to the regenerator 20 is optimized, that is, the amount of supplied energy becomes the minimum amount within a range in which the amount of carbon dioxide released from the absorbent of the regenerator 20 can be maintained. Thus, the regulating valve 61 is adjusted. Therefore, when shifting from summer (or daytime) to winter (nighttime), the temperature of the cooling water supplied from the radiator 51 decreases, and the carbon dioxide absorption capacity of the absorption liquid in the absorption device 10 increases. The amount of heat energy supplied to the regenerator 20 is reduced, and the amount of heat energy supplied is increased to the original amount when shifting to the summer (or daytime).

更に、循環制御装置としては、放熱器51の周囲の温度の変化に起因して冷却水の冷却温度が変動した時に、吸収液の循環を最適化する。具体的には、冷却水の冷却温度の変動に従ってガスG及び処理後ガスG’の温度T1,T2が変動すると、吸収装置10における吸収液の二酸化炭素吸収容量が変動するので、温度センサーS1,S2の温度情報に対応して、循環システムによる吸収液の循環流量を最適化、つまり、吸収装置10の吸収液が吸収する二酸化炭素量を維持可能な範囲内で循環システムによる吸収液の循環流量が最小量になるようにポンプ12,23の駆動が制御される。従って、夏期(又は昼間)から冬期(夜間)へ移行する際には、放熱器51から供給される冷却水の温度が低下し、吸収装置10における吸収液の二酸化炭素吸収容量は増加するので、この二酸化炭素吸収容量に基づいて吸収液の循環流量を低下させ、夏期(又は昼間)へ移行すると、循環流量は元の流量に増加される。吸収液の循環流量を最適化する場合、この後に、最適化された吸収液の循環流量に基づいて、再生装置20へのエネルギー供給の最適化が行われる。従って、再生装置20の吸収液は、夏期(又は昼間)の温度に維持されるが、循環流量の減少に応じて熱エネルギーの供給量が低下する。   Further, the circulation control device optimizes the circulation of the absorbing liquid when the cooling temperature of the cooling water fluctuates due to a change in the temperature around the radiator 51. Specifically, when the temperatures T1 and T2 of the gas G and the treated gas G ′ vary according to the variation in the cooling temperature of the cooling water, the carbon dioxide absorption capacity of the absorbent in the absorber 10 varies, so the temperature sensors S1, Corresponding to the temperature information of S2, the circulation flow rate of the absorption liquid by the circulation system is optimized, that is, the circulation flow rate of the absorption liquid by the circulation system within a range in which the amount of carbon dioxide absorbed by the absorption liquid of the absorption device 10 can be maintained. The driving of the pumps 12 and 23 is controlled so as to be a minimum amount. Therefore, when shifting from summer (or daytime) to winter (nighttime), the temperature of the cooling water supplied from the radiator 51 decreases, and the carbon dioxide absorption capacity of the absorption liquid in the absorption device 10 increases. When the circulating flow rate of the absorbing liquid is reduced based on the carbon dioxide absorption capacity and the transition to summer (or daytime) is made, the circulating flow rate is increased to the original flow rate. In the case of optimizing the circulating flow rate of the absorbing liquid, the energy supply to the regenerator 20 is optimized based on the optimized circulating flow rate of the absorbing liquid. Therefore, although the absorption liquid of the regenerator 20 is maintained at the summer temperature (or daytime), the supply amount of the thermal energy is reduced as the circulating flow rate is reduced.

演算処理装置60が上述のような供給制御装置及び循環制御装置として機能する際には、吸収液の温度と二酸化炭素吸収容量との相関、吸収液の吸収温度と最適再生温度及びエネルギー供給量との相関、吸収液の二酸化炭素吸収容量と最適循環流量との相関などに関するデータが必要であるので、このようなデータは、記録媒体を介して演算処理装置60に適宜供給するか、又は、内蔵の記録装置に予め格納して利用される。尚、吸収液の温度については、温度センサーS1,S2から得られるガスG及び処理後ガスG’の温度T1又はT2による代用や、温度T1,T2から論理的に計算される値の使用が可能であり、或いは、液面計S3に温度センサーを併設して吸収液A1の温度を測定して用いても良い。又、再生装置20から回収される二酸化炭素量が維持されることを確認するために、二酸化炭素を測定するガス測定器を排気管42に付設すると、より的確なエネルギー供給及び循環制御が可能になる。   When the arithmetic processing unit 60 functions as the supply control device and the circulation control device as described above, the correlation between the temperature of the absorption liquid and the carbon dioxide absorption capacity, the absorption temperature of the absorption liquid, the optimum regeneration temperature, and the energy supply amount Therefore, such data is appropriately supplied to the processing unit 60 via a recording medium or built-in. Are previously stored in a recording apparatus. As for the temperature of the absorbing liquid, it is possible to substitute the gas G obtained from the temperature sensors S1 and S2 and the treated gas G ′ with the temperature T1 or T2 or use a value logically calculated from the temperatures T1 and T2. Alternatively, a temperature sensor may be provided in addition to the liquid level gauge S3 to measure and use the temperature of the absorbing liquid A1. Further, if a gas measuring device for measuring carbon dioxide is attached to the exhaust pipe 42 in order to confirm that the amount of carbon dioxide recovered from the regenerator 20 is maintained, more accurate energy supply and circulation control are possible. Become.

図1及び図2の回収装置1において実施される回収方法について説明する。
前処理装置30において、燃焼排ガスやプロセス排ガスなどの二酸化炭素を含有するガスGを底部から一定の流量で供給すると、前処理工程として、ガスGは、気液接触部31において、循環路34を循環する循環水W1によって初期温度T0から温度T1へ冷却され、飽和水蒸気圧の低下によりガスGから凝縮水が生じる。前処理装置30における冷却によって温度T1に低下したガスGは吸収装置10に導入され、吸収処理が行われる。
A collection method performed in the collection apparatus 1 of FIGS. 1 and 2 will be described.
When the gas G containing carbon dioxide such as combustion exhaust gas and process exhaust gas is supplied at a constant flow rate from the bottom in the pretreatment device 30, the gas G passes through the circulation path 34 in the gas-liquid contact portion 31 as a pretreatment step. The circulating water W1 is cooled to the temperature T1 from the initial temperature T0, and condensed water is generated from the gas G due to a decrease in the saturated water vapor pressure. The gas G that has been lowered to the temperature T1 by cooling in the pretreatment device 30 is introduced into the absorption device 10 and an absorption process is performed.

吸収装置10において、ガスGを底部から供給し、吸収液を上部から供給すると、気液接触部11上でガスGと吸収液とが気液接触し、吸収液に二酸化炭素が吸収される。二酸化炭素は、低温において良好に吸収されるので、吸収液の液温又は吸収装置10(特に気液接触部11)の温度が40℃程度以下となるように温度を管理することが好ましい。吸収液は二酸化炭素の吸収によって発熱するので、これによる液温上昇を考慮し、液温が60℃を超えないように配慮することが望ましい。吸収液として、二酸化炭素に親和性を有する化合物を吸収剤として含有する水性液が用いられる。吸収剤としては、アルカノールアミン類やアルコール性水酸基を有するヒンダードアミン類などが挙げられ、具体的には、アルカノールアミンとして、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ジグリコールアミン等を例示することができ、アルコール性水酸基を有するヒンダードアミンとしては、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール(AMP)、2−(エチルアミノ)エタノール(EAE)、2−(メチルアミノ)エタノール(MAE)等を例示できる。通常、モノエタノールアミン(MEA)の使用が好まれ、上記のような化合物の複数種を混合使用しても良い。吸収液の吸収剤濃度は、処理対象とするガスに含まれる二酸化炭素量や処理速度等に応じて適宜設定することができ、吸収液の流動性や消耗損失抑制などの点を考慮すると、概して、10〜50質量%程度の濃度が適用され、例えば、二酸化炭素含有量が20%程度のガスGの処理に対して、濃度が30質量%程度の吸収液が好適に使用される。ガスG及び吸収液の供給速度は、ガスに含まれる二酸化炭素量及び気液接触効率等に応じて、吸収が充分に進行するように適宜設定される。   In the absorber 10, when the gas G is supplied from the bottom and the absorbing liquid is supplied from the top, the gas G and the absorbing liquid come into gas-liquid contact on the gas-liquid contact portion 11, and carbon dioxide is absorbed by the absorbing liquid. Since carbon dioxide is well absorbed at low temperatures, the temperature is preferably controlled so that the liquid temperature of the absorbing liquid or the temperature of the absorbing device 10 (particularly the gas-liquid contact portion 11) is about 40 ° C. or lower. Since the absorbing liquid generates heat due to absorption of carbon dioxide, it is desirable to take into consideration the increase in liquid temperature caused by this, so that the liquid temperature does not exceed 60 ° C. An aqueous liquid containing a compound having affinity for carbon dioxide as an absorbent is used as the absorbent. Examples of the absorbent include alkanolamines and hindered amines having an alcoholic hydroxyl group. Specific examples of the alkanolamine include monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, methyldiethanolamine, diisopropanolamine, diisopropanol. Examples of the hindered amine having an alcoholic hydroxyl group include 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP), 2- (ethylamino) ethanol (EAE), and 2- (methylamino). ) Ethanol (MAE) and the like can be exemplified. Usually, the use of monoethanolamine (MEA) is preferred, and a plurality of the above compounds may be used in combination. The absorbent concentration of the absorption liquid can be appropriately set according to the amount of carbon dioxide contained in the gas to be processed, the processing speed, etc. The concentration of about 10 to 50% by mass is applied. For example, for the treatment of the gas G having a carbon dioxide content of about 20%, an absorbing solution having a concentration of about 30% by mass is preferably used. The supply rates of the gas G and the absorbing liquid are appropriately set so that the absorption proceeds sufficiently according to the amount of carbon dioxide contained in the gas, the gas-liquid contact efficiency, and the like.

気液接触部11において二酸化炭素が除去された処理後ガスG’は、反応熱による温度上昇に伴って水蒸気量が増加するが、冷却部13を通過する間に循環水W2によって温度T2に冷却されて水蒸気量が減少した後に、吸収装置10頂部から排出される。前処理装置30に導入されるガスGに含まれる水蒸気量と、吸収装置10から放出される処理後ガスG’に含まれる水蒸気量とが実質的に等しくなるように、冷却部13で冷却される処理後ガスG’の温度T2が、前処理装置30によってガスGが冷却される温度T1に実質的に等しい温度(実用的にはT1±3℃以内、好ましくはT1±2℃以内)になるように温度T1,T2を設定する。   The post-treatment gas G ′ from which carbon dioxide has been removed in the gas-liquid contact portion 11 increases in water vapor amount as the temperature rises due to reaction heat, but is cooled to the temperature T2 by the circulating water W2 while passing through the cooling portion 13. After the amount of water vapor is reduced, the water is discharged from the top of the absorber 10. Cooled by the cooling unit 13 so that the amount of water vapor contained in the gas G introduced into the pretreatment device 30 and the amount of water vapor contained in the post-treatment gas G ′ released from the absorber 10 are substantially equal. The temperature T2 of the treated gas G ′ is substantially equal to the temperature T1 at which the gas G is cooled by the pretreatment device 30 (practically within T1 ± 3 ° C., preferably within T1 ± 2 ° C.). The temperatures T1 and T2 are set so that

二酸化炭素の回収処理を施すガスGの初期温度T0は、通常、50℃程度であり、温度T1は、従来は40℃程度に常時維持されるが、本発明では、放熱器51からの冷却水の供給流量(冷熱量)を可能な限り減少させずに回収処理を行うので、温度T1は変動する。夏期の昼間における外気温度が30℃である時、放熱器51による冷却水の冷却温度は35℃程度となり、ガスGの温度T1は40℃程度まで低下可能であり、夏期の夜間における外気温度が20℃である時、放熱器51による冷却水の冷却温度は25℃程度となり、ガスGの温度T1は30℃程度まで低下可能である。また、冬期の夜間における外気温度が5℃である時、放熱器51による冷却水の冷却温度は10℃程度となり、ガスGの温度T1は15℃程度まで低下可能である。従って、温度T1,T2は、上述のように季節及び時間帯に応じて可能な限り低温になるように第1及び第2調整弁53,54の開度を最大にする。同時に、第3及び第4調整弁55,56についても最大開度に設定する。この際、温度T1,T2にずれが生じる場合は、第1及び第2調整弁53,54の一方を調整して温度T1,T2のずれを解消するための調整を行う。この調整は、冷却水の流量を可能な限り維持するために、温度が低い側において冷却器における流量を低下させるように調整することによって、温度が高い側の冷却器における冷却水の流量が最大に維持される。   The initial temperature T0 of the gas G subjected to the carbon dioxide recovery process is normally about 50 ° C., and the temperature T1 is conventionally maintained at about 40 ° C., but in the present invention, the cooling water from the radiator 51 is used. Since the recovery process is performed without reducing the supply flow rate (cooling heat amount) as much as possible, the temperature T1 varies. When the outdoor temperature in the daytime in summer is 30 ° C., the cooling temperature of the cooling water by the radiator 51 is about 35 ° C., and the temperature T1 of the gas G can be reduced to about 40 ° C. When the temperature is 20 ° C., the cooling temperature of the cooling water by the radiator 51 is about 25 ° C., and the temperature T1 of the gas G can be lowered to about 30 ° C. When the outside air temperature at night in winter is 5 ° C., the cooling temperature of the cooling water by the radiator 51 is about 10 ° C., and the temperature T1 of the gas G can be lowered to about 15 ° C. Accordingly, the opening degrees of the first and second regulating valves 53 and 54 are maximized so that the temperatures T1 and T2 are as low as possible according to the season and time zone as described above. At the same time, the third and fourth adjustment valves 55 and 56 are also set to the maximum opening. At this time, if the temperatures T1 and T2 are deviated, one of the first and second regulating valves 53 and 54 is adjusted to make an adjustment for eliminating the deviation of the temperatures T1 and T2. In order to maintain the flow rate of the cooling water as much as possible, this adjustment is made so that the flow rate in the cooler on the higher temperature side is maximized by adjusting the flow rate in the cooler on the lower temperature side. Maintained.

冷却部13において生じる凝縮水は、循環水W2と共に下方の区画部材19に貯留され、ポンプ15によって区画部材19から第2冷却器14を介して循環路37を循環する。増加した循環水W2の増量分は、分岐路38を通じて循環している吸収液A1に添加され、濃縮された吸収液A1を希釈して元の濃度に回復する。   The condensed water generated in the cooling unit 13 is stored in the lower partition member 19 together with the circulating water W2, and circulates in the circulation path 37 from the partition member 19 via the second cooler 14 by the pump 15. The increased amount of the increased circulating water W2 is added to the absorbing liquid A1 circulating through the branch path 38, and the concentrated absorbing liquid A1 is diluted to recover the original concentration.

吸収装置10で二酸化炭素を吸収した吸収液A1は、供給路16を通じてポンプ12の駆動力によって再生装置20へ供給され、一方、再生装置20で再生された吸収液A2は、還流路17を通じてポンプ23の駆動力によって吸収装置10に還流される(循環処理)。吸収液の循環流量によって吸収装置10内での滞留時間(気液接触時間)が決まるので、一定流量で供給されるガスGに含まれる二酸化炭素を好適に吸収可能な循環流量となるように、ポンプ12,23の駆動が調節される。熱交換器24において、吸収液A1は、再生装置20から還流する吸収液A2と熱交換される。熱交換器24における吸収液A1の出口温度と吸収液A2の入口温度との差は10℃程度以下となるように構成可能であり、吸収液A1は、再生装置20での加熱温度に近い温度に昇温される。再生装置20における吸収液A2の加熱温度は、使用する吸収液組成や再生条件によって異なるが、概して100〜130℃程度に設定され、これに基づけば、熱交換において吸収液A1の熱交換器出口温度は95〜125℃程度に上昇可能である。   The absorbing liquid A1 having absorbed carbon dioxide in the absorbing device 10 is supplied to the regenerator 20 through the supply path 16 by the driving force of the pump 12, while the absorbing liquid A2 regenerated in the regenerator 20 is pumped through the reflux path 17. It is returned to the absorption device 10 by the driving force 23 (circulation processing). Since the residence time (gas-liquid contact time) in the absorption device 10 is determined by the circulation flow rate of the absorption liquid, so that the circulation flow rate can suitably absorb carbon dioxide contained in the gas G supplied at a constant flow rate, The drive of the pumps 12 and 23 is adjusted. In the heat exchanger 24, the absorption liquid A <b> 1 is heat-exchanged with the absorption liquid A <b> 2 refluxed from the regenerator 20. The difference between the outlet temperature of the absorbing liquid A1 and the inlet temperature of the absorbing liquid A2 in the heat exchanger 24 can be configured to be about 10 ° C. or less, and the absorbing liquid A1 is a temperature close to the heating temperature in the regenerator 20. The temperature is increased. The heating temperature of the absorbent A2 in the regenerator 20 varies depending on the absorbent composition used and the regeneration conditions, but is generally set to about 100 to 130 ° C. Based on this, the heat exchanger outlet of the absorbent A1 in heat exchange The temperature can be raised to about 95-125 ° C.

高温で再生装置20に供給される吸収液A1は、気液接触部21を流下しつつ二酸化炭素を放出する。気液接触部21の充填材上での気液接触によって二酸化炭素の放出が促進されると共に、再生装置20底部での加熱によって更に昇温及び二酸化炭素の放出が進行する。底部に貯留される吸収液A2は、部分循環加熱によって沸点付近に加熱され、吸収液の沸点は組成(吸収剤濃度)及び再生装置20内の圧力に依存する。この際、吸収液から失われる水の気化潜熱及び吸収液の顕熱の供給が必要であり、加圧によって気化を抑制すると、沸点上昇により顕熱が増加するので、これらのバランスを考慮して、夏期(又は昼間)においては、再生装置20内を50〜100kPaG程度に加圧し、吸収液を110〜120℃に加熱する条件設定を用いると、エネルギー効率上有効である。再生装置20内の加圧は、排気管42の出口に設けられる調圧弁29の制御によって調整可能である。   The absorbing liquid A1 supplied to the regenerator 20 at a high temperature releases carbon dioxide while flowing down the gas-liquid contact portion 21. The release of carbon dioxide is promoted by the gas-liquid contact on the filler of the gas-liquid contact portion 21, and the temperature rise and the release of carbon dioxide further progress by heating at the bottom of the regenerator 20. The absorbent A2 stored in the bottom is heated to the vicinity of the boiling point by partial circulation heating, and the boiling point of the absorbent depends on the composition (absorbent concentration) and the pressure in the regenerator 20. At this time, it is necessary to supply the latent heat of vaporization of water lost from the absorption liquid and the sensible heat of the absorption liquid.Suppressing the vaporization by pressurization increases the sensible heat due to the rise in boiling point. In the summer (or daytime), it is effective in terms of energy efficiency to use a condition setting in which the inside of the regenerator 20 is pressurized to about 50 to 100 kPaG and the absorbent is heated to 110 to 120 ° C. Pressurization in the regenerator 20 can be adjusted by controlling a pressure regulating valve 29 provided at the outlet of the exhaust pipe 42.

再生装置20の上部の温度は、投入される吸収液A1の温度に近くなるため、凝縮部26を通過した回収ガスを第4冷却器27において冷却水(冷媒)により十分に冷却する。回収ガスCから凝縮する水分及び吸収剤は気液分離器28において回収ガスCから分離され、これを凝縮部26に供給することによって、凝縮部26を冷却すると共に、再生装置20における吸収液の濃度上昇及び吸収剤の気化放散を抑制する。   Since the temperature of the upper part of the regenerator 20 is close to the temperature of the absorbing liquid A1 charged, the recovered gas that has passed through the condensing unit 26 is sufficiently cooled by the cooling water (refrigerant) in the fourth cooler 27. Moisture and absorbent condensing from the recovered gas C are separated from the recovered gas C in the gas-liquid separator 28, and by supplying this to the condensing unit 26, the condensing unit 26 is cooled and the absorption liquid in the regenerator 20 Suppresses increase in concentration and evaporation of absorbent.

再生装置20で再生された吸収液A2は、還流路17を通じて吸収装置10に還流され、その間に熱交換器24及び第3冷却器25によって冷却される。このようにして、吸収液は吸収装置10と再生装置20との間で循環して、吸収工程と再生工程とが交互に繰り返される。尚、図1の回収装置では、再生装置20の排気管42に調圧弁29が設けられ、必要に応じて再生装置20内を加圧して圧力を調節可能なように構成されている。又、吸収装置10内のガス圧力は大気圧に設定されているが、再生装置20と同様にして圧力調節弁を用いて圧力を調節可能に構成してもよく、吸収液の二酸化炭素回収率を上げる必要がある場合には、常圧を超える120kPaG程度以下、好ましくは10〜100kPaG程度の圧力範囲に調整するとよい。   The absorbent A2 regenerated by the regenerator 20 is refluxed to the absorber 10 through the reflux path 17, and is cooled by the heat exchanger 24 and the third cooler 25 during that time. In this way, the absorption liquid circulates between the absorption device 10 and the regeneration device 20, and the absorption process and the regeneration process are alternately repeated. In the recovery device of FIG. 1, a pressure regulating valve 29 is provided in the exhaust pipe 42 of the regenerator 20 so that the pressure can be adjusted by pressurizing the regenerator 20 as necessary. Further, although the gas pressure in the absorption device 10 is set to atmospheric pressure, it may be configured so that the pressure can be adjusted using a pressure control valve in the same manner as the regeneration device 20, and the carbon dioxide recovery rate of the absorption liquid When it is necessary to increase the pressure, the pressure may be adjusted to a pressure range of about 120 kPaG or less exceeding normal pressure, preferably about 10 to 100 kPaG.

回収装置1において、第1〜第4冷却器33,14,25,27が使用され、各冷却器と冷媒冷却用の放熱器51との間で冷媒として冷却水を循環させて、冷却された冷却水を各冷却器に供給する。各冷却器における冷却効率(冷却水の流量)は、上述のように可能な限り最大に近づけるように調整される。操業時間帯が昼間から夜間へ、或いは、夜間から昼間へ移行するにつれて、周囲の温度の変化に起因して放熱器51による冷却水の冷却温度が変動し、各冷却器におけるガスG及び処理後ガスG’の温度T1,T2が変化する。この際、温度T1,T2が異なるために吸収液の濃縮又は希釈による液量変化が起こる場合、液面計S3が液面レベルの変動、つまり、吸収液の総量の変動を検知するので、前述と同様に、第1調整弁53及び第2調整弁54のうちの一方を調節して、冷却水の流量が可能な限り最大量に近くなるように調整することによって、温度T1,T2が実質的に同じ温度になるように再調整し、吸収液の総量を回復させる。つまり、温度が高い側における冷却器への冷却水の流量が最大である場合は、温度が低い側における冷却器への流量を低下させ、温度が高い側における冷却水の流量を増加可能である場合は、これを増加させる。   In the recovery device 1, the first to fourth coolers 33, 14, 25, and 27 are used, and cooled by circulating cooling water as a refrigerant between each cooler and the radiator 51 for cooling the refrigerant. Supply cooling water to each cooler. The cooling efficiency (cooling water flow rate) in each cooler is adjusted to be as close as possible to the maximum as described above. As the operating time zone shifts from daytime to nighttime or from nighttime to daytime, the cooling temperature of the cooling water by the radiator 51 fluctuates due to changes in ambient temperature, and the gas G and after treatment in each cooler The temperatures T1 and T2 of the gas G ′ change. At this time, when the liquid level change due to the concentration or dilution of the absorption liquid occurs because the temperatures T1 and T2 are different, the liquid level gauge S3 detects the fluctuation of the liquid level, that is, the fluctuation of the total amount of the absorption liquid. Similarly, the temperature T1, T2 is substantially adjusted by adjusting one of the first regulating valve 53 and the second regulating valve 54 so that the flow rate of the cooling water is as close to the maximum amount as possible. To adjust the temperature to the same temperature and restore the total amount of the absorbent. In other words, if the flow rate of cooling water to the cooler on the higher temperature side is maximum, the flow rate to the cooler on the lower temperature side can be reduced and the flow rate of cooling water on the higher temperature side can be increased. If this increases this.

周囲の温度の変化に起因して放熱器51による冷却水の冷却温度が変動した時に、ガスG及び処理後ガスG’の温度T1,T2の変動に従って吸収処理における吸収液の二酸化炭素吸収容量も変動する。従って、吸収液の二酸化炭素吸収容量に対応して、再生装置20へのエネルギー供給を最適化する供給制御を行って、再生処理で吸収液から放出される二酸化炭素量を維持可能な範囲内で最小量のエネルギーが供給されるように調整弁61によってスチームの供給流量を調節する。この供給制御によって、再生装置20へ供給されるエネルギーは、昼間に比べて夜間の方が削減される。つまり、再生エネルギー(二酸化炭素1モルの再生に要するエネルギー)が削減される。   When the cooling temperature of the cooling water by the radiator 51 fluctuates due to a change in ambient temperature, the carbon dioxide absorption capacity of the absorption liquid in the absorption treatment also varies according to the fluctuations in the temperatures T1 and T2 of the gas G and the treated gas G ′. fluctuate. Therefore, in accordance with the carbon dioxide absorption capacity of the absorption liquid, supply control that optimizes the energy supply to the regenerator 20 is performed, so that the amount of carbon dioxide released from the absorption liquid during the regeneration process can be maintained. The supply flow rate of steam is adjusted by the regulating valve 61 so that the minimum amount of energy is supplied. With this supply control, the energy supplied to the regenerator 20 is reduced at night compared to daytime. That is, the regenerative energy (energy required for regenerating 1 mol of carbon dioxide) is reduced.

周囲の温度の変化に起因して放熱器51による冷却水の冷却温度が変動した時に、上述の供給制御を行う前に、吸収液の循環を最適化する循環制御を行うと、再生エネルギーの削減だけでなく、駆動エネルギーの削減や吸収液の負担軽減も可能になるので好ましい。この場合、吸収処理における吸収液の温度変化によって変動する二酸化炭素吸収容量によって、ガスGから二酸化炭素を好適に吸収するのに要する滞留時間(気液接触時間)が変化するので、これに対応して、循環処理における吸収液の循環を最適化し、吸収処理で吸収液が吸収する二酸化炭素量を維持可能な範囲内で最小の循環流量になるように調節する。この循環制御によって、吸収液の循環流量は、昼間に比べて夜間の方が減少する。つまり、ポンプ12,23の駆動に要するエネルギーが削減され、吸収液に対する熱による負荷が軽減される。この後、変更された吸収液の循環流量に基づいて、再生装置20へのエネルギー供給を最適化する供給制御を行う。吸収液の二酸化炭素吸収容量を最大限利用する設定になると、例えば、昼間から夜間へ移行した場合、周囲の温度の低下によって吸収液の温度が低下しても、吸収液が吸収する二酸化炭素量は増加するので、再生処理における再生温度は、循環制御を行わない場合より高くなるが、循環流量の減少による供給エネルギーの減少を総合すると、再生処理に要するエネルギー量は減少する。   When the cooling temperature of the cooling water by the radiator 51 fluctuates due to a change in the ambient temperature, the circulation control for optimizing the absorption liquid circulation is performed before the above supply control, thereby reducing the regeneration energy. In addition, it is preferable because driving energy can be reduced and the burden of the absorbing liquid can be reduced. In this case, the residence time (gas-liquid contact time) required for suitably absorbing carbon dioxide from the gas G changes depending on the carbon dioxide absorption capacity that fluctuates due to the temperature change of the absorption liquid in the absorption treatment. Thus, the circulation of the absorption liquid in the circulation process is optimized, and the amount of carbon dioxide absorbed by the absorption liquid in the absorption process is adjusted so as to be the minimum circulation flow rate within a range that can be maintained. By this circulation control, the circulation flow rate of the absorbing liquid is reduced at night compared to daytime. That is, the energy required to drive the pumps 12 and 23 is reduced, and the heat load on the absorbing liquid is reduced. Thereafter, supply control for optimizing the energy supply to the regenerator 20 is performed based on the changed circulating flow rate of the absorbing liquid. When setting to maximize the carbon dioxide absorption capacity of the absorption liquid, for example, when shifting from daytime to nighttime, the amount of carbon dioxide absorbed by the absorption liquid even if the temperature of the absorption liquid decreases due to a decrease in ambient temperature Therefore, the regeneration temperature in the regeneration process is higher than that in the case where the circulation control is not performed, but the total amount of energy required for the regeneration process is reduced when the reduction of the supply energy due to the decrease in the circulation flow rate is combined.

上述のように、周囲の温度の変化による影響に対して、放熱器51から供給される冷却水の流量を可能な限り最大に近づけたまま、吸収液の循環流量を最適化する時の循環流量の変化を、吸収液として30質量%MEA水溶液を用いる条件でシミュレーションによる計算によって調べると、温度T1が40℃の時の値を基準として、温度T1が34℃の時は7%減少し、14℃の時は11%減少する。尚、供給制御に関しては、循環流量の調整幅を半分程度に抑えて、その分、再生処理における加熱温度を低下させるような設定も可能であり、これにより、吸収液の熱負担が軽減される。   As described above, the circulation flow rate when optimizing the circulation flow rate of the absorbing liquid while keeping the flow rate of the cooling water supplied from the radiator 51 as close to the maximum as possible with respect to the influence due to the change in the ambient temperature. When the temperature T1 is 34 ° C., the change is 7% with reference to the value when the temperature T1 is 40 ° C. It decreases by 11% at ℃. Regarding the supply control, it is possible to set the circulating flow rate to be adjusted to about a half and to reduce the heating temperature in the regeneration process, thereby reducing the heat burden of the absorbing liquid. .

ガスG及び処理後ガスG’の温度T1,T2として同じ温度が検出されるにも拘わらず、装置設計等に起因して吸収液の液量変化が生じる場合、温度補整を行う。液面計S3が液面レベルの変動、つまり、吸収液の総量の変動を検知した時、前述の再調整と同様に、第1調整弁53及び前記第2調整弁54のうちの一方を調節して、冷却水の流量が可能な限り最大量に近くなるように冷却水の流量を調整することによって、吸収液の総量が回復するようにガスGの温度又は処理後ガスG’の温度について温度補整を行う。第1調整弁53及び第2調整弁54の両方において流量の増加が可能である場合は、両方を調節することによって、第1冷却器33及び第2冷却器14の少なくとも一方における冷却水の流量が最大流量になるように調整することができる。温度補整のための冷却水の流量調整は、温度の補整幅が±2℃の範囲内(温度T1,T2の差が2℃以内)となるように行うことが好ましい。   Even when the same temperature is detected as the temperatures T1 and T2 of the gas G and the treated gas G ′, the temperature compensation is performed when a change in the amount of the absorbing liquid occurs due to the device design or the like. When the liquid level gauge S3 detects a change in the liquid level, that is, a change in the total amount of the absorption liquid, one of the first adjustment valve 53 and the second adjustment valve 54 is adjusted in the same manner as the above-described readjustment. Then, by adjusting the flow rate of the cooling water so that the flow rate of the cooling water is as close as possible to the maximum amount, the temperature of the gas G or the temperature of the treated gas G ′ is recovered so that the total amount of the absorbing liquid is recovered. Perform temperature compensation. When the flow rate can be increased in both the first regulating valve 53 and the second regulating valve 54, the flow rate of the cooling water in at least one of the first cooler 33 and the second cooler 14 is adjusted by adjusting both. Can be adjusted to a maximum flow rate. It is preferable to adjust the flow rate of the cooling water for temperature compensation so that the temperature compensation range is within a range of ± 2 ° C. (the difference between the temperatures T1 and T2 is within 2 ° C.).

上述の液面計S3を用いた吸収液の総量の監視は常時行うことができ、随時、冷却システム50における冷却水の流量調整によって吸収液の総量が維持される。一方、回収温度に起因する冷却システム50の冷却水の温度変動比較的緩やかであるので、冷却水の温度変動に伴うエネルギーの供給制御(及び吸収液の循環制御)は、数時間程度の間隔をおいて行っても好適に実施可能である。従って、所定時間毎に温度T1,T2を測定して、温度T1,T2が異なる場合は、第1及び第2調整弁53,54の一方の調整によって温度T1,T2が等しくなるよう流量調整を行う。この後、この温度における吸収液の二酸化炭素吸収容量に基づいてポンプ12,23による循環制御を行って循環流量を調整し、調整弁61によるエネルギーの供給制御を行ってスチームの熱供給量を調整する。液面計S3において吸収液の総量の変動が検出される場合は、吸収液の総量が回復するように温度補整を行う。上述の手順からポンプ12,23による循環制御を省略すれば、エネルギー供給の最適化のみが行われる。   Monitoring of the total amount of absorbing liquid using the above-described liquid level gauge S3 can be performed at any time, and the total amount of absorbing liquid is maintained by adjusting the flow rate of cooling water in the cooling system 50 as needed. On the other hand, since the temperature fluctuation of the cooling water of the cooling system 50 caused by the recovery temperature is relatively gentle, the energy supply control (and the absorption liquid circulation control) accompanying the temperature fluctuation of the cooling water has an interval of about several hours. However, it can be suitably carried out. Therefore, when the temperatures T1 and T2 are measured every predetermined time and the temperatures T1 and T2 are different, the flow rate is adjusted so that the temperatures T1 and T2 become equal by adjusting one of the first and second regulating valves 53 and 54. Do. Thereafter, based on the carbon dioxide absorption capacity of the absorbing liquid at this temperature, circulation control by the pumps 12 and 23 is performed to adjust the circulation flow rate, and energy supply control is performed by the regulating valve 61 to adjust the heat supply amount of the steam. To do. When a change in the total amount of the absorbing liquid is detected in the liquid level gauge S3, temperature correction is performed so that the total amount of the absorbing liquid is recovered. If the circulation control by the pumps 12 and 23 is omitted from the above procedure, only energy supply optimization is performed.

吸収液の循環流量やエネルギー供給量には上限があるので、これらが最大となる季節及び時間帯における処理条件を基準とすると、設定及び変更が行い易い。従って、予め、夏期及び冬期の昼間(晴天)における最適な処理状況を把握しておき、昼間(晴天)の処理状況を基準として、随時吸収液の総量監視を行いながら、所定時間毎に上述のようにエネルギーの供給制御及び吸収液の循環制御を行うことによって、冬期及び夜間におけるエネルギー供給が削減され、吸収液の熱負担が軽減される。   Since there is an upper limit to the circulating flow rate and energy supply amount of the absorbing liquid, setting and changing are easy if the processing conditions in the season and time zone in which these are the maximum are used as a reference. Accordingly, in advance, the optimum processing situation in the daytime (sunny day) in summer and winter is grasped in advance, and the total amount of the absorbing solution is monitored at any given time based on the processing situation in the daytime (sunny day). By performing the energy supply control and the absorption liquid circulation control as described above, the energy supply in winter and at night is reduced, and the heat burden of the absorption liquid is reduced.

上述においては説明を省略しているが、吸収液の循環流量又は再生装置への供給熱エネルギー量を変更させることによって、第3冷却器25において冷却される吸収液、及び、第4冷却器27において冷却する回収ガスCの温度も変化し得る。夏期(昼間)から冬期(夜間)への移行に伴う冷却水の温度が低下すると、再生装置20へのエネルギー供給量の低下に伴って、第3冷却器25から吸収装置10へ供給される吸収液の温度も低下し、回収ガスCの温度も低下する。第4冷却器27の下流側の排気管42に温度センサーを設けて、ガスG及び処理後ガスG’の温度T1,T2が等しくなるように調整する際に、回収ガスCの温度も等しくなるように第4調整弁56による冷却水の流量調整を行うように構成しても良い。又、吸収液の総量の変動を液面計S3が検知した時に、ガスG及び処理後ガスG’の温度T1,T2の補整を行うと共に、第4調整弁56による冷却水の流量調整も行うように構成しても良い。上述の冷却器以外の冷却器を追加して使用する場合にも、調整弁を用いて同様の流量調整を行うことができる。   Although the description is omitted in the above description, the absorption liquid cooled in the third cooler 25 and the fourth cooler 27 are changed by changing the circulation flow rate of the absorption liquid or the amount of heat energy supplied to the regenerator. The temperature of the recovered gas C to be cooled can also change. When the temperature of the cooling water associated with the transition from summer (daytime) to winter (nighttime) decreases, the absorption supplied from the third cooler 25 to the absorption device 10 as the energy supply amount to the regeneration device 20 decreases. The temperature of the liquid also decreases, and the temperature of the recovered gas C also decreases. When the temperature sensor is provided in the exhaust pipe 42 on the downstream side of the fourth cooler 27 and the temperature T1 and T2 of the gas G and the treated gas G ′ are adjusted to be equal, the temperature of the recovered gas C is also equal. As described above, the flow rate of the cooling water may be adjusted by the fourth adjustment valve 56. Further, when the level gauge S3 detects a change in the total amount of the absorption liquid, the temperature T1 and T2 of the gas G and the treated gas G ′ are compensated, and the flow rate of the cooling water is also adjusted by the fourth adjustment valve 56. You may comprise as follows. Even when a cooler other than the above-described coolers is additionally used, the same flow rate can be adjusted using the adjustment valve.

尚、上述においては、外気へ熱放散する放熱器として説明しているが、河川水や海水へ熱放散するような構造の放熱器を使用するものでも、季節や時間帯によって冷媒の温度が変動する点では同じであるので、本発明を適用して二酸化炭素の回収を実施することができる。又、水以外の冷媒を利用する冷却システムの放熱器についても同様に適用可能である。   In the above description, it is described as a radiator that dissipates heat to the outside air, but even if a radiator that has a structure that dissipates heat to river water or seawater is used, the temperature of the refrigerant varies depending on the season and time zone. Therefore, the present invention can be applied to recover carbon dioxide. Further, the present invention can be similarly applied to a radiator of a cooling system that uses a refrigerant other than water.

本発明は、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利用して、その二酸化炭素放出量や環境に与える影響などの軽減に有効である。特に、二酸化炭素の回収処理において使用する冷却水の温度が低い季節又は時間において冷却水を最大限に使用して、エネルギー使用量の削減や吸収液及び装置への負担を軽減することが可能な回収装置が提供され、二酸化炭素の回収処理の実施促進に寄与し、環境保護に貢献することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is effective for reducing the amount of carbon dioxide released and its influence on the environment by using it for the treatment of carbon dioxide-containing gas discharged from facilities such as thermal power plants, steelworks, and boilers. In particular, it is possible to reduce the amount of energy used and reduce the burden on the absorption liquid and equipment by using the cooling water to the maximum in the season or time when the temperature of the cooling water used in the carbon dioxide recovery process is low. A recovery device is provided, which contributes to promoting the implementation of carbon dioxide recovery processing and can contribute to environmental protection.

1 回収装置、 10 吸収装置、 20 再生装置、 30 前処理装置、
11,21,31 気液接触部、
12,15,23,32,43,52 ポンプ、 13 冷却部、
33 第1冷却器、 14 第2冷却器、
25 第3冷却器、 27 第4冷却器、
16 供給路、 17 還流路、 18 送気管、 19 区画部材、
22 スチームヒーター、 22’,34,37 循環路、
24 熱交換器、 26 凝縮部、 28 気液分離器、 29 調圧弁、
35,39,40,41 デミスタ、 38 分岐路、
42 排気管、 50 冷却システム、 51 放熱器、
53 第1調整弁、 54 第2調整弁、 55 第3調整弁、
56 第4調整弁、 60 演算処理装置、 61 調整弁、
S1,S2 温度センサー、 S3 液面計、
G ガス、 G’ 処理後ガス、 A1,A2 吸収液、 C 回収ガス、
W1,W2 循環水。
1 recovery device, 10 absorption device, 20 regeneration device, 30 pretreatment device,
11, 21, 31 Gas-liquid contact part,
12, 15, 23, 32, 43, 52 pump, 13 cooling section,
33 1st cooler, 14 2nd cooler,
25 3rd cooler, 27 4th cooler,
16 supply path, 17 reflux path, 18 air supply pipe, 19 partition member,
22 steam heater, 22 ', 34, 37 circuit,
24 heat exchanger, 26 condensing section, 28 gas-liquid separator, 29 pressure regulating valve,
35, 39, 40, 41 demister, 38 branch,
42 exhaust pipe, 50 cooling system, 51 radiator,
53 1st regulating valve, 54 2nd regulating valve, 55 3rd regulating valve,
56 4th adjustment valve, 60 arithmetic processing unit, 61 adjustment valve,
S1, S2 temperature sensor, S3 level gauge,
G gas, G ′ gas after treatment, A1, A2 absorbent, C recovered gas,
W1, W2 Circulating water.

Claims (10)

ガスを予め冷却するための第1冷却器を有する前処理装置と、
前記前処理装置で冷却された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気液接触部と、前記気液接触部を経た処理後ガスを冷却するための第2冷却器とを有する吸収装置と、
熱を冷媒から放散する放熱器を有し、前記第1冷却器及び前記第2冷却器の各々と前記放熱器との間で冷媒を循環させて前記第1冷却器及び前記第2冷却器に冷却された冷媒を供給する冷却システムと、
前記吸収装置で二酸化炭素を吸収した吸収液を再生するために、吸収液を加熱して二酸化炭素を放出させる再生装置と、
前記吸収液を加熱するエネルギーを前記再生装置へ供給するエネルギー源と、
前記放熱器の周囲の温度の変化に起因して前記冷媒の冷却温度が変動した時に、前記冷媒の冷却温度の変動に従って変動する前記吸収装置における吸収液の二酸化炭素吸収容量に対応して、前記再生装置の吸収液から放出される二酸化炭素量を維持可能な範囲内で前記エネルギー源から前記再生装置へのエネルギー供給を最適化する供給制御装置と
を有する二酸化炭素の回収装置。
A pretreatment device having a first cooler for precooling the gas;
In order to cool the gas cooled by the pretreatment device and the gas-liquid contact part that makes the absorption liquid absorb the carbon dioxide contained in the gas by bringing the gas cooled into contact with the liquid, and the gas after treatment that has passed through the gas-liquid contact part An absorber having a second cooler of
A radiator that dissipates heat from the refrigerant, and circulates the refrigerant between each of the first cooler and the second cooler and the radiator to the first cooler and the second cooler; A cooling system for supplying a cooled refrigerant;
In order to regenerate the absorption liquid that has absorbed carbon dioxide in the absorption apparatus, a regeneration apparatus that releases the carbon dioxide by heating the absorption liquid;
An energy source for supplying the regeneration device with energy for heating the absorbing liquid;
When the cooling temperature of the refrigerant fluctuates due to a change in the ambient temperature of the radiator, corresponding to the carbon dioxide absorption capacity of the absorbing liquid in the absorber that fluctuates according to the fluctuation of the cooling temperature of the refrigerant, And a supply control device that optimizes energy supply from the energy source to the regeneration device within a range in which the amount of carbon dioxide released from the absorbent of the regeneration device can be maintained.
更に、前記吸収装置と前記再生装置との間で前記吸収液を循環させる循環システムと、
前記放熱器の周囲の温度の変化に起因して前記冷媒の冷却温度が変動した時に、前記冷媒の冷却温度の変動に従って変動する前記吸収装置における吸収液の二酸化炭素吸収容量に対応して、前記吸収装置の吸収液が吸収する二酸化炭素量を維持可能な範囲内で前記循環システムによる前記吸収液の循環を最適化するための循環制御装置と
を有する請求項1に記載の二酸化炭素の回収装置。
A circulation system for circulating the absorbent between the absorber and the regenerator;
When the cooling temperature of the refrigerant fluctuates due to a change in the ambient temperature of the radiator, corresponding to the carbon dioxide absorption capacity of the absorbing liquid in the absorber that fluctuates according to the fluctuation of the cooling temperature of the refrigerant, The carbon dioxide recovery device according to claim 1, further comprising: a circulation control device for optimizing circulation of the absorption liquid by the circulation system within a range in which the amount of carbon dioxide absorbed by the absorption liquid of the absorption device can be maintained. .
更に、前記循環システムが循環させる前記吸収液の総量が、前記吸収装置から排出される前記処理後ガスに伴う水分に起因して変動するのを防止する吸収液監視装置を有する請求項2に記載の二酸化炭素の回収装置。   Furthermore, it has an absorption liquid monitoring apparatus which prevents that the total amount of the said absorption liquid which the said circulation system circulates changes by the water | moisture content accompanying the said processed gas discharged | emitted from the said absorption apparatus. Carbon dioxide recovery equipment. 前記吸収液監視装置は、
前記前処理装置で冷却されたガスの温度、及び、前記第2冷却器によって冷却された処理後ガスの温度を測定する測定システムと、
前記第1冷却器における冷媒の流量を調整する第1調整弁、及び、前記第2冷却器における冷媒の流量を調整する第2調整弁を有する流量調整システムと
を有し、前記測定システムによって測定される前記ガスの温度と前記処理後ガスの温度とが実質的に等しくなるように、前記第1調整弁及び前記第2調整弁のうちの一方の調節によって冷媒の流量が調整される請求項3に記載の二酸化炭素の回収装置。
The absorption liquid monitoring device is:
A measurement system for measuring the temperature of the gas cooled by the pretreatment device and the temperature of the gas after treatment cooled by the second cooler;
A first adjustment valve that adjusts the flow rate of the refrigerant in the first cooler, and a flow rate adjustment system that has a second adjustment valve that adjusts the flow rate of the refrigerant in the second cooler, and is measured by the measurement system. The flow rate of the refrigerant is adjusted by adjusting one of the first adjustment valve and the second adjustment valve so that the temperature of the gas to be processed and the temperature of the processed gas are substantially equal. 3. The carbon dioxide recovery apparatus according to 3.
前記吸収液監視装置は、更に、前記吸収液の総量の変動を検知する検知装置を有し、前記流量調整システムは、前記検知装置が前記吸収液の総量の変動を検知した時に、前記第1調整弁及び前記第2調整弁のうちの一方を調節して冷媒の流量を調整することによって、前記吸収液の総量が回復するように前記ガスの温度又は前記処理後ガスの温度について温度補整を行う請求項4に記載の二酸化炭素の回収装置。   The absorption liquid monitoring apparatus further includes a detection device that detects a change in the total amount of the absorption liquid, and the flow rate adjusting system detects the change in the total amount of the absorption liquid when the detection device detects a change in the total amount of the absorption liquid. By adjusting one of the adjusting valve and the second adjusting valve to adjust the flow rate of the refrigerant, the temperature of the gas or the temperature of the treated gas is adjusted so that the total amount of the absorbing liquid is recovered. The carbon dioxide recovery apparatus according to claim 4 to be performed. 前記第1調整弁及び前記第2調整弁のうちの少なくとも一方は自動制御弁であり、前記吸収液監視装置は、前記検知装置に検知される変動に基づいて前記自動制御弁を自動的に調節することによって前記温度補整を行う制御装置を有する請求項5に記載の二酸化炭素の回収装置。   At least one of the first adjustment valve and the second adjustment valve is an automatic control valve, and the absorption liquid monitoring device automatically adjusts the automatic control valve based on a change detected by the detection device. The carbon dioxide recovery device according to claim 5, further comprising a control device that performs the temperature compensation. 前記流量調整システムは、前記温度補整における温度変化が±2℃の範囲内となるように前記冷媒の流量を調整する請求項5又は6に記載の二酸化炭素の回収装置。   The carbon dioxide recovery device according to claim 5 or 6, wherein the flow rate adjustment system adjusts the flow rate of the refrigerant so that a temperature change in the temperature compensation is within a range of ± 2 ° C. 前記流量調整システムは、前記温度補整において、前記第1冷却器及び前記第2冷却器の何れかにおける冷媒の流量が最大流量になるように調整する請求項5〜7の何れか一項に記載の二酸化炭素の回収装置。   The flow rate adjusting system according to any one of claims 5 to 7, wherein the flow rate of the refrigerant in any one of the first cooler and the second cooler is adjusted to a maximum flow rate in the temperature compensation. Carbon dioxide recovery equipment. 第1冷却器を用いてガスを予め冷却する前処理と、
前記前処理で冷却された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気液接触と、前記気液接触を経た処理後ガスを第2冷却器を用いて冷却する冷却とを行う吸収処理と、
熱を冷媒から放散する放熱器を用い、前記第1冷却器及び前記第2冷却器の各々と前記放熱器との間で冷媒を循環させて前記第1冷却器及び前記第2冷却器に供給する冷媒を冷却する冷媒冷却と、
前記吸収処理で二酸化炭素を吸収した吸収液を再生するために、吸収液を加熱して二酸化炭素を放出させる再生処理と、
前記吸収液を加熱するエネルギーを前記再生処理へ供給するエネルギー供給と、
前記放熱器の周囲の温度の変化に起因して前記冷媒の冷却温度が変動した時に、前記冷媒の冷却温度の変動に従って変動する前記吸収処理における吸収液の二酸化炭素吸収容量に対応して、前記再生処理で吸収液から放出される二酸化炭素量を維持可能な範囲内で前記エネルギー供給を最適化する供給制御と
を有する二酸化炭素の回収方法。
A pretreatment for precooling the gas using the first cooler;
Using the second cooler, the gas cooled by the pretreatment is brought into contact with an absorption liquid to cause the absorption liquid to absorb carbon dioxide contained in the gas, and the gas after the treatment that has undergone the gas-liquid contact is used as a second cooler. Absorption treatment to cool and cool,
A heat radiator that dissipates heat from the refrigerant is used, and the refrigerant is circulated between each of the first cooler and the second cooler and the heat radiator to be supplied to the first cooler and the second cooler. Refrigerant cooling to cool the refrigerant,
In order to regenerate the absorption liquid that has absorbed carbon dioxide in the absorption process, a regeneration process for heating the absorption liquid to release carbon dioxide;
An energy supply for supplying energy for heating the absorbent to the regeneration process;
When the cooling temperature of the refrigerant fluctuates due to a change in the ambient temperature of the radiator, corresponding to the carbon dioxide absorption capacity of the absorption liquid in the absorption process that fluctuates according to the fluctuation of the cooling temperature of the refrigerant, And a supply control for optimizing the energy supply within a range in which the amount of carbon dioxide released from the absorbing solution in the regeneration process can be maintained.
更に、前記吸収処理と前記再生処理との間で吸収液を循環させる循環処理と、
前記放熱器の周囲の温度の変化に起因して前記冷媒の冷却温度が変動した時に、前記冷媒の冷却温度の変動に従って変動する前記吸収処理における吸収液の二酸化炭素吸収容量に対応して、前記吸収処理で吸収液が吸収する二酸化炭素量を維持可能な範囲内で前記循環処理における吸収液の循環を最適化するための循環制御と
を有する請求項9に記載の二酸化炭素の回収方法。
Furthermore, a circulation process for circulating an absorption liquid between the absorption process and the regeneration process;
When the cooling temperature of the refrigerant fluctuates due to a change in the ambient temperature of the radiator, corresponding to the carbon dioxide absorption capacity of the absorption liquid in the absorption process that fluctuates according to the fluctuation of the cooling temperature of the refrigerant, The carbon dioxide recovery method according to claim 9, further comprising: circulation control for optimizing circulation of the absorbing liquid in the circulation processing within a range in which the amount of carbon dioxide absorbed by the absorbing liquid in the absorption processing can be maintained.
JP2014110021A 2014-05-28 2014-05-28 Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus Active JP6248813B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014110021A JP6248813B2 (en) 2014-05-28 2014-05-28 Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014110021A JP6248813B2 (en) 2014-05-28 2014-05-28 Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015223555A JP2015223555A (en) 2015-12-14
JP6248813B2 true JP6248813B2 (en) 2017-12-20

Family

ID=54840750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014110021A Active JP6248813B2 (en) 2014-05-28 2014-05-28 Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6248813B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6639918B2 (en) * 2016-01-14 2020-02-05 三菱重工エンジニアリング株式会社 CO2 recovery device and recovery method
JP6830413B2 (en) * 2017-01-13 2021-02-17 日鉄エンジニアリング株式会社 Carbon dioxide recovery equipment and carbon dioxide recovery method
JP7332404B2 (en) * 2019-09-12 2023-08-23 株式会社東芝 CO2 RECOVERY SYSTEM AND METHOD OF OPERATION THEREOF

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3212524B2 (en) * 1996-12-16 2001-09-25 関西電力株式会社 Control method of flue gas decarbonation equipment
JP4523691B2 (en) * 2000-03-10 2010-08-11 三菱重工業株式会社 Method and apparatus for controlling absorbent of decarbonation equipment
GB0721488D0 (en) * 2007-11-01 2007-12-12 Alstom Technology Ltd Carbon capture system
FR2942729B1 (en) * 2009-03-05 2011-08-19 Inst Francais Du Petrole METHOD FOR DEACIDIFYING GAS BY ABSORBENT SOLUTION WITH OPTIMIZED WATER WASHING SECTION
JP2011005368A (en) * 2009-06-23 2011-01-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Co2 recovering apparatus and method
JP2012000539A (en) * 2010-06-14 2012-01-05 Ihi Corp Method and apparatus for recovering carbon dioxide
JP2013059726A (en) * 2011-09-13 2013-04-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Co2 recovery device and co2 recovery method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015223555A (en) 2015-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5741690B2 (en) Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus
CA2902309C (en) Recovery method and recovery apparatus of carbon dioxide
AU2012209946B2 (en) Method of recovering carbon dioxide and recovery apparatus
AU2013201091B2 (en) Carbon dioxide recovery apparatus and carbon dioxide recovery method
JP6064770B2 (en) Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus
KR101534801B1 (en) High-concentration carbon dioxide capture system
US10786781B2 (en) Carbon dioxide separation and capture apparatus and method of controlling operation of carbon dioxide separation and capture apparatus
JP2012000538A (en) Method and apparatus for recovering carbon dioxide
JP6248813B2 (en) Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus
JP5707894B2 (en) Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus
JP6225572B2 (en) Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus
JP5720463B2 (en) Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus
JP5897142B2 (en) Steam supply system and CO2 recovery equipment equipped with the same
JP5724600B2 (en) Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus
CN102575619B (en) The low-yield waste gas utilizing direct contact type condenser cools down
JP6225574B2 (en) Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus
JP2012196603A (en) Method and device for recovering carbon dioxide
JP6618840B2 (en) Carbon dioxide recovery system and carbon dioxide recovery method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170223

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171012

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171024

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171106

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6248813

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151