JP6618840B2 - Carbon dioxide recovery system and carbon dioxide recovery method - Google Patents

Carbon dioxide recovery system and carbon dioxide recovery method Download PDF

Info

Publication number
JP6618840B2
JP6618840B2 JP2016050157A JP2016050157A JP6618840B2 JP 6618840 B2 JP6618840 B2 JP 6618840B2 JP 2016050157 A JP2016050157 A JP 2016050157A JP 2016050157 A JP2016050157 A JP 2016050157A JP 6618840 B2 JP6618840 B2 JP 6618840B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat exchanger
rich liquid
liquid
carbon dioxide
discharged
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
JP2016050157A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017165600A (en
Inventor
優介 半田
優介 半田
北村　英夫
英夫 北村
幸夫 大橋
幸夫 大橋
満 宇田津
満 宇田津
法秀 江上
法秀 江上
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.)
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions 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 Toshiba Corp, Toshiba Energy Systems and Solutions Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2016050157A priority Critical patent/JP6618840B2/en
Publication of JP2017165600A publication Critical patent/JP2017165600A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6618840B2 publication Critical patent/JP6618840B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Landscapes

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

Description

本発明の実施の形態は、二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a carbon dioxide recovery system and a carbon dioxide recovery method.

地球温暖化問題への対策として注目されている、二酸化炭素（ＣＯ２）を回収して貯留する二酸化炭素回収貯留技術（ＣＣＳ：Carbon Dioxide Capture and Storage）として、火力発電所や製鉄所、清掃工場等で排出されるプロセス排ガス（処理対象排ガス）中の二酸化炭素を、吸収液により回収する二酸化炭素回収システムが検討されている。 As a carbon dioxide capture and storage (CCS) technology that captures and stores carbon dioxide (CO 2 ), which is attracting attention as a countermeasure to the global warming problem, thermal power plants, steelworks, and incineration plants A carbon dioxide recovery system that recovers carbon dioxide in process exhaust gas (exhaust gas to be treated) discharged by an absorbing solution has been studied.

二酸化炭素回収システムは、化学吸収法により二酸化炭素を回収するように構成されている。すなわち、プロセス排ガスが供給される吸収塔においてプロセス排ガスに含有されている二酸化炭素を吸収液が吸収してリッチ液となる。吸収塔からは、吸収液に二酸化炭素を吸収されて、含有する二酸化炭素量が少なくなったプロセス排ガスは吸収塔排ガスとして排出される。一方、二酸化炭素を吸収したリッチ液は吸収塔から再生塔に供給されて加熱され、再生塔においてリッチ液から二酸化炭素が放出される。再生塔からは、放出された二酸化炭素が蒸気とともに再生塔排ガスとして排出されて、二酸化炭素が分離回収される。再生塔において加熱されたリッチ液は二酸化炭素を放出してリーン液となり、吸収塔に戻される。   The carbon dioxide recovery system is configured to recover carbon dioxide by a chemical absorption method. That is, in the absorption tower to which the process exhaust gas is supplied, the absorption liquid absorbs carbon dioxide contained in the process exhaust gas to become a rich liquid. From the absorption tower, the process exhaust gas in which carbon dioxide is absorbed by the absorption liquid and the amount of carbon dioxide contained is reduced is discharged as the absorption tower exhaust gas. On the other hand, the rich liquid that has absorbed carbon dioxide is supplied from the absorption tower to the regeneration tower and heated, and carbon dioxide is released from the rich liquid in the regeneration tower. From the regeneration tower, the released carbon dioxide is discharged together with the steam as regeneration tower exhaust gas, and the carbon dioxide is separated and recovered. The rich liquid heated in the regeneration tower releases carbon dioxide to become a lean liquid, and is returned to the absorption tower.

二酸化炭素回収システムで用いられる化学吸収法では、吸収液を加熱して再生するため、多量の熱エネルギを消費する。すなわち、上述した再生塔において吸収液を加熱するために多量の熱エネルギが再生塔に投入される。   In the chemical absorption method used in the carbon dioxide recovery system, a large amount of heat energy is consumed because the absorbing solution is heated and regenerated. That is, a large amount of heat energy is input to the regeneration tower in order to heat the absorption liquid in the regeneration tower described above.

投入される熱エネルギを低減するために、吸収塔から排出された低温のリッチ液を、再生塔から排出された高温のリーン液を用いて加熱するための熱交換器が設けられている。このことにより、吸収塔から排出されたリッチ液が予熱され、再生塔に投入されて二酸化炭素の分離に要する熱エネルギの低減を図っている。   In order to reduce the heat energy input, a heat exchanger is provided for heating the low-temperature rich liquid discharged from the absorption tower using the high-temperature lean liquid discharged from the regeneration tower. As a result, the rich liquid discharged from the absorption tower is preheated and introduced into the regeneration tower to reduce the thermal energy required for carbon dioxide separation.

特開２００４−３２３３３９号公報JP 2004-323339 A

熱交換器においてリッチ液が再生温度まで加熱されると、リッチ液から水蒸気および二酸化炭素ガスが発生して、熱交換器内でのリッチ液の流れが気液二相流となる。この場合、水蒸気の発生と二酸化炭素ガスの発生に要した熱エネルギが、リーン液から熱回収されている。この熱エネルギの回収により、再生塔への熱エネルギの投入量を低減させることができる。一方、熱交換器内でのリッチ液の流れが液体の単相流である場合には、高い伝熱効率でリッチ液を加熱することができる。このため、熱交換器内でのリッチ液の流れが、単相流から二相流に遷移する遷移点を適切な位置に調節することにより、再生塔への熱エネルギの投入量を効果的に低減させることができると考えられる。   When the rich liquid is heated to the regeneration temperature in the heat exchanger, steam and carbon dioxide gas are generated from the rich liquid, and the flow of the rich liquid in the heat exchanger becomes a gas-liquid two-phase flow. In this case, heat energy required for generation of water vapor and carbon dioxide gas is recovered from the lean liquid. By recovering this heat energy, the amount of heat energy input to the regeneration tower can be reduced. On the other hand, when the flow of the rich liquid in the heat exchanger is a liquid single-phase flow, the rich liquid can be heated with high heat transfer efficiency. For this reason, by adjusting the transition point where the flow of rich liquid in the heat exchanger transitions from a single-phase flow to a two-phase flow to an appropriate position, the amount of heat energy input to the regeneration tower is effectively reduced. It is thought that it can be reduced.

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、再生塔への熱エネルギの投入量を低減することができる二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such points, and an object thereof is to provide a carbon dioxide recovery system and a carbon dioxide recovery method capable of reducing the amount of heat energy input to the regeneration tower. .

実施の形態による二酸化炭素回収システムは、処理対象排ガスに含有される二酸化炭素を吸収液に吸収させて、吸収液をリッチ液として排出する吸収塔と、吸収塔から供給されるリッチ液を加熱して二酸化炭素を放出させて、リッチ液をリーン液として排出する再生塔と、熱交換器と、リッチ液状態測定手段と、圧力調節部と、制御部と、を備えている。熱交換器は、吸収塔から排出されたリッチ液を、リーン液を用いて加熱して排出する。リッチ液状態測定手段は、吸収塔と再生塔との間のリッチ液の状態を測定する。圧力調節部は、吸収塔と再生塔との間のリッチ液の圧力を調節する。制御部は、リッチ液状態測定手段により測定されたリッチ液の状態に基づいて圧力調節部を制御する。   The carbon dioxide recovery system according to the embodiment absorbs carbon dioxide contained in the exhaust gas to be treated by the absorption liquid, and heats the absorption liquid that is discharged as a rich liquid and the rich liquid supplied from the absorption tower. A regeneration tower that releases carbon dioxide and discharges the rich liquid as a lean liquid, a heat exchanger, a rich liquid state measuring means, a pressure adjusting unit, and a control unit. The heat exchanger heats and discharges the rich liquid discharged from the absorption tower using the lean liquid. The rich liquid state measuring means measures the state of the rich liquid between the absorption tower and the regeneration tower. The pressure adjusting unit adjusts the pressure of the rich liquid between the absorption tower and the regeneration tower. The control unit controls the pressure adjusting unit based on the rich liquid state measured by the rich liquid state measuring unit.

また、実施の形態による二酸化炭素回収方法は、二酸化炭素吸収ステップと、吸収液再生ステップと、熱交換ステップと、リッチ液状態測定ステップと、調整ステップとを備えている。二酸化炭素吸収ステップは、処理対象排ガスに含有される二酸化炭素を吸収塔で吸収液に吸収させるとともに二酸化炭素を吸収した吸収液をリッチ液として吸収塔から排出する。吸収液再生ステップは、吸収塔から供給されるリッチ液を再生塔で加熱して二酸化炭素を放出させ、二酸化炭素を放出したリッチ液をリーン液として再生塔から排出する。熱交換ステップは、吸収塔と再生塔との間で、吸収塔から排出されたリッチ液を再生塔から排出されたリーン液と熱交換し、熱交換したリッチ液を再生塔に向けて排出する。リッチ液状態測定ステップは、吸収塔と再生塔との間のリッチ液の状態を測定する、調整ステップは、測定されたリッチ液の状態に基づいて、吸収塔と再生塔との間のリッチ液の圧力を調節する。   The carbon dioxide recovery method according to the embodiment includes a carbon dioxide absorption step, an absorption liquid regeneration step, a heat exchange step, a rich liquid state measurement step, and an adjustment step. In the carbon dioxide absorption step, the carbon dioxide contained in the exhaust gas to be treated is absorbed by the absorption liquid in the absorption tower, and the absorption liquid that has absorbed the carbon dioxide is discharged as a rich liquid from the absorption tower. In the absorption liquid regeneration step, the rich liquid supplied from the absorption tower is heated in the regeneration tower to release carbon dioxide, and the rich liquid from which carbon dioxide has been released is discharged as a lean liquid from the regeneration tower. In the heat exchange step, the rich liquid discharged from the absorption tower is exchanged with the lean liquid discharged from the regeneration tower between the absorption tower and the regeneration tower, and the heat-exchanged rich liquid is discharged toward the regeneration tower. . The rich liquid state measurement step measures the state of the rich liquid between the absorption tower and the regeneration tower. The adjustment step determines the rich liquid state between the absorption tower and the regeneration tower based on the measured rich liquid state. Adjust the pressure.

本発明によれば、再生塔への熱エネルギの投入量を低減することができる。   According to the present invention, the amount of heat energy input to the regeneration tower can be reduced.

図１は、第１の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a carbon dioxide recovery system according to the first embodiment. 図２は、第２の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an overall configuration of a carbon dioxide recovery system according to the second embodiment. 図３は、第３の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an overall configuration of a carbon dioxide recovery system according to the third embodiment. 図４は、第４の実施の形態における二酸化炭素回収システムの全体構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an overall configuration of a carbon dioxide recovery system according to the fourth embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法について説明する。   Hereinafter, a carbon dioxide recovery system and a carbon dioxide recovery method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１の実施の形態）
まず、図１を用いて、第１の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法について説明する。 (First embodiment)
First, a carbon dioxide recovery system and a carbon dioxide recovery method in the first embodiment will be described with reference to FIG.

図１に示すように、二酸化炭素回収システム１は、プロセス排ガス２（処理対象排ガス）に含有される二酸化炭素を吸収液に吸収させて、当該吸収液をリッチ液４として排出する吸収塔２０と、吸収塔２０から供給されるリッチ液４を加熱して二酸化炭素を放出させて、当該リッチ液４をリーン液５として排出する再生塔３０と、を備えている。このうち吸収塔２０において二酸化炭素を吸収液に吸収させたプロセス排ガス２は、吸収塔排ガス３として吸収塔２０から排出される。また、再生塔３０から二酸化炭素が蒸気と共に再生塔排ガス８として排出される。なお、吸収塔２０に供給されるプロセス排ガス２は、特に限定されるものではないが、例えば火力発電所や、製鉄所、清掃工場等で排出される排ガスとすることができる。このような排ガスは、図示しない送風機によって吸収塔２０に供給され、その際、必要に応じて冷却処理後に吸収塔２０に供給されるようにしてもよい。   As shown in FIG. 1, the carbon dioxide recovery system 1 includes an absorption tower 20 that absorbs carbon dioxide contained in a process exhaust gas 2 (treatment exhaust gas) into an absorption liquid and discharges the absorption liquid as a rich liquid 4. And a regeneration tower 30 that heats the rich liquid 4 supplied from the absorption tower 20 to release carbon dioxide and discharges the rich liquid 4 as the lean liquid 5. Among these, the process exhaust gas 2 in which carbon dioxide has been absorbed in the absorption tower 20 is discharged from the absorption tower 20 as the absorption tower exhaust gas 3. Further, carbon dioxide is discharged from the regeneration tower 30 together with steam as regeneration tower exhaust gas 8. The process exhaust gas 2 supplied to the absorption tower 20 is not particularly limited, and can be exhaust gas discharged from, for example, a thermal power plant, a steel mill, a cleaning factory, or the like. Such exhaust gas may be supplied to the absorption tower 20 by a blower (not shown), and may be supplied to the absorption tower 20 after cooling treatment as necessary.

吸収液は、吸収塔２０と再生塔３０とを循環し、吸収塔２０において二酸化炭素を吸収してリッチ液４となり、再生塔３０において二酸化炭素を放出してリーン液５となる。なお、吸収液には、例えば、モノエタノールアミン（monoethanolamin）、ジエタノールアミン（diethanolamin）などのアミン系水溶液を好適に用いることができるが、このようなアミンの種類に限定されるものではない。また、１種類または２種類以上のアミンを含有する水溶液で構成されていてもよい。   The absorption liquid circulates between the absorption tower 20 and the regeneration tower 30, absorbs carbon dioxide in the absorption tower 20 to become the rich liquid 4, and releases carbon dioxide in the regeneration tower 30 to become the lean liquid 5. For example, an amine-based aqueous solution such as monoethanolamine or diethanolamin can be suitably used as the absorbing solution, but it is not limited to the type of amine. Moreover, you may be comprised with the aqueous solution containing 1 type, or 2 or more types of amine.

吸収塔２０は、吸収塔２０内に収容され、プロセス排ガス２とリーン液５とを接触させて、プロセス排ガス２に含有される二酸化炭素をリーン液５に吸収させる吸収部２０ａ（充填層またはトレイ）を有している。吸収塔２０は、下部からプロセス排ガス２を受け入れ、塔頂から吸収塔排ガス３が排出されるようになっている。吸収部２０ａは、向流型気液接触装置として構成されている。   The absorption tower 20 is accommodated in the absorption tower 20, makes the process exhaust gas 2 and the lean liquid 5 come into contact with each other, and absorbs carbon dioxide contained in the process exhaust gas 2 into the lean liquid 5 (a packed bed or a tray). )have. The absorption tower 20 receives the process exhaust gas 2 from the lower part, and the absorption tower exhaust gas 3 is discharged from the top of the tower. The absorber 20a is configured as a countercurrent gas-liquid contact device.

吸収塔２０の下部に供給されたプロセス排ガス２は、吸収塔２０内を吸収部２０ａに向かって上昇する。一方、再生塔３０からのリーン液５が、分散落下して吸収部２０ａに供給される。吸収部２０ａにおいて、プロセス排ガス２とリーン液５とが気液接触して、プロセス排ガス２に含有される二酸化炭素がリーン液５に吸収されてリッチ液４が生成される。   The process exhaust gas 2 supplied to the lower part of the absorption tower 20 rises in the absorption tower 20 toward the absorption section 20a. On the other hand, the lean liquid 5 from the regeneration tower 30 is dispersed and dropped and supplied to the absorption unit 20a. In the absorption part 20a, the process exhaust gas 2 and the lean liquid 5 come into gas-liquid contact, and the carbon dioxide contained in the process exhaust gas 2 is absorbed by the lean liquid 5 to generate the rich liquid 4.

生成されたリッチ液４は、吸収塔２０の下部に一端貯留され、吸収塔２０の底部から排出される。リーン液５と気液接触したプロセス排ガス２は、二酸化炭素が除去されて、吸収部２０ａから排出されて吸収塔２０内を上昇し、吸収塔排ガス３として吸収塔２０の塔頂から排出される。   The produced rich liquid 4 is once stored in the lower part of the absorption tower 20 and discharged from the bottom of the absorption tower 20. The process exhaust gas 2 in gas-liquid contact with the lean liquid 5 is removed from the carbon dioxide, discharged from the absorption section 20a, rises in the absorption tower 20, and is discharged from the top of the absorption tower 20 as the absorption tower exhaust gas 3. .

吸収塔２０と再生塔３０との間には熱交換器７０が設けられている。本実施の形態による熱交換器７０は、第１熱交換器３１と第２熱交換器３２とを備えている。吸収塔２０と第１熱交換器３１との間にはリッチ液用ポンプ３３が設けられている。このことにより、吸収塔２０から排出されたリッチ液４は、リッチ液用ポンプ３３によって第１熱交換器３１および第２熱交換器３２をこの順に通って再生塔３０に供給される。一方、再生塔３０と第２熱交換器３２との間にはリーン液用ポンプ３４が設けられている。このことにより、再生塔３０から排出されたリーン液５は、リーン液用ポンプ３４によって第２熱交換器３２および第１熱交換器３１をこの順に通って吸収塔２０に供給される。すなわち、第１熱交換器３１および第２熱交換器３２により構成された熱交換器７０は、吸収塔２０から排出されたリッチ液４を、再生塔３０から排出されたリーン液５を用いて加熱し、加熱されたリッチ液４を再生塔３０に向けて排出する。熱交換器７０においてリッチ液４を加熱して温度が低下したリーン液５は、熱交換器７０から吸収塔２０に向けて排出される。   A heat exchanger 70 is provided between the absorption tower 20 and the regeneration tower 30. The heat exchanger 70 according to the present embodiment includes a first heat exchanger 31 and a second heat exchanger 32. A rich liquid pump 33 is provided between the absorption tower 20 and the first heat exchanger 31. Thus, the rich liquid 4 discharged from the absorption tower 20 is supplied to the regeneration tower 30 through the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32 in this order by the rich liquid pump 33. On the other hand, a lean liquid pump 34 is provided between the regeneration tower 30 and the second heat exchanger 32. Thus, the lean liquid 5 discharged from the regeneration tower 30 is supplied to the absorption tower 20 through the second heat exchanger 32 and the first heat exchanger 31 in this order by the lean liquid pump 34. That is, the heat exchanger 70 configured by the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32 uses the rich liquid 4 discharged from the absorption tower 20 by using the lean liquid 5 discharged from the regeneration tower 30. The heated rich liquid 4 is discharged toward the regeneration tower 30. The lean liquid 5 whose temperature has been lowered by heating the rich liquid 4 in the heat exchanger 70 is discharged from the heat exchanger 70 toward the absorption tower 20.

第１熱交換器３１は、吸収塔２０から排出されたリッチ液４を、第２熱交換器３２から排出されたリーン液５を用いて加熱し、リッチ液４とリーン液５とを熱交換させる。このことにより、第２熱交換器３２から排出されたリーン液５が熱源となって、吸収塔２０から排出されたリッチ液４が加熱される。加熱されたリッチ液４は、第１熱交換器３１から第２熱交換器３２に向けて排出され、リーン液５は、第１熱交換器３１から吸収塔２０に向けて排出される。すなわち、第１熱交換器３１は、リッチ液４を、第２熱交換器３２から排出されたリーン液５を用いて加熱し、加熱されたリッチ液４を第２熱交換器３２に向けて排出するように構成されている。   The first heat exchanger 31 heats the rich liquid 4 discharged from the absorption tower 20 using the lean liquid 5 discharged from the second heat exchanger 32, and exchanges heat between the rich liquid 4 and the lean liquid 5. Let Thus, the lean liquid 5 discharged from the second heat exchanger 32 serves as a heat source, and the rich liquid 4 discharged from the absorption tower 20 is heated. The heated rich liquid 4 is discharged from the first heat exchanger 31 toward the second heat exchanger 32, and the lean liquid 5 is discharged from the first heat exchanger 31 toward the absorption tower 20. That is, the first heat exchanger 31 heats the rich liquid 4 using the lean liquid 5 discharged from the second heat exchanger 32, and directs the heated rich liquid 4 toward the second heat exchanger 32. It is configured to discharge.

第２熱交換器３２は、第１熱交換器３１から排出されたリッチ液４を、再生塔３０から排出されたリーン液５を用いて加熱し、リッチ液４とリーン液５とを熱交換させる。このことにより、再生塔３０から排出されたリーン液５が熱源となって、第１熱交換器３１から排出されたリッチ液４が加熱される。加熱されたリッチ液４は、第２熱交換器３２から再生塔３０に向けて排出され、リーン液５は、第２熱交換器３２から第１熱交換器３１に向けて排出される。すなわち、第２熱交換器３２は、第１熱交換器３１から排出されたリッチ液４を、リーン液５を用いて加熱し、加熱に用いられたリーン液５を第１熱交換器３１に向けて排出するように構成されている。   The second heat exchanger 32 heats the rich liquid 4 discharged from the first heat exchanger 31 using the lean liquid 5 discharged from the regeneration tower 30, and exchanges heat between the rich liquid 4 and the lean liquid 5. Let Thus, the lean liquid 5 discharged from the regeneration tower 30 serves as a heat source, and the rich liquid 4 discharged from the first heat exchanger 31 is heated. The heated rich liquid 4 is discharged from the second heat exchanger 32 toward the regeneration tower 30, and the lean liquid 5 is discharged from the second heat exchanger 32 toward the first heat exchanger 31. That is, the second heat exchanger 32 heats the rich liquid 4 discharged from the first heat exchanger 31 using the lean liquid 5, and supplies the lean liquid 5 used for heating to the first heat exchanger 31. It is configured to discharge towards.

熱交換器７０のうちの第１熱交換器３１および第２熱交換器３２に用いる熱交換器のタイプは特に限られることはなく、プレート型熱交換器や、シェルアンドチューブ型熱交換器、二重管式熱交換器など任意のタイプの熱交換器を用いることができる。なお、図１においては、一例として、プレート型熱交換器を模式的に示している。   The type of the heat exchanger used for the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32 in the heat exchanger 70 is not particularly limited, and a plate-type heat exchanger, a shell-and-tube heat exchanger, Any type of heat exchanger such as a double tube heat exchanger can be used. In addition, in FIG. 1, the plate type heat exchanger is typically shown as an example.

ところで、再生塔３０は、再生塔３０内に収容され、リッチ液４から二酸化炭素を放出させる再生部３０ａ（充填層またはトレイ）を有している。この再生部３０ａは、向流型気液接触装置として構成されている。   By the way, the regeneration tower 30 has a regeneration unit 30a (a packed bed or a tray) that is accommodated in the regeneration tower 30 and releases carbon dioxide from the rich liquid 4. The regeneration unit 30a is configured as a countercurrent gas-liquid contact device.

再生塔３０には、リボイラー３５が連結されている。このリボイラー３５は、加熱媒体６によって、再生塔３０から供給されるリーン液５を加熱して蒸気７を発生させ、発生した蒸気７が再生塔３０に供給される。より具体的には、リボイラー３５には、再生塔３０の底部から排出されるリーン液５の一部が供給されるとともに、例えばボイラー（図示せず）などの外部から加熱媒体６（高温の蒸気）が供給される。すなわち、この供給された加熱媒体６からリーン液５に熱エネルギが投入され、この熱エネルギの投入量が、再生塔３０においてリッチ液４から二酸化炭素を放出させるために再生塔３０に投入される熱エネルギの投入量に相当する。リボイラー３５に供給されたリーン液５は、加熱媒体６と熱交換することによって加熱されて、リーン液５から蒸気７が生成される。この際、リーン液５から二酸化炭素も放出され得る。生成された蒸気７は二酸化炭素とともに再生塔３０の下部に供給され、再生塔３０内のリッチ液４を加熱し、リッチ液４の温度を高めている。なお、加熱媒体６は、高温の蒸気に限られることはない。   A reboiler 35 is connected to the regeneration tower 30. The reboiler 35 heats the lean liquid 5 supplied from the regeneration tower 30 with the heating medium 6 to generate steam 7, and the generated steam 7 is supplied to the regeneration tower 30. More specifically, a part of the lean liquid 5 discharged from the bottom of the regeneration tower 30 is supplied to the reboiler 35, and the heating medium 6 (high-temperature steam) is supplied from the outside such as a boiler (not shown). ) Is supplied. That is, thermal energy is input from the supplied heating medium 6 to the lean liquid 5, and the input amount of this thermal energy is input to the regeneration tower 30 in order to release carbon dioxide from the rich liquid 4 in the regeneration tower 30. This corresponds to the amount of heat energy input. The lean liquid 5 supplied to the reboiler 35 is heated by exchanging heat with the heating medium 6, and steam 7 is generated from the lean liquid 5. At this time, carbon dioxide can also be released from the lean solution 5. The generated steam 7 is supplied together with carbon dioxide to the lower part of the regeneration tower 30 to heat the rich liquid 4 in the regeneration tower 30 and increase the temperature of the rich liquid 4. The heating medium 6 is not limited to high temperature steam.

再生塔３０の下部に供給された蒸気７は、再生塔３０内を再生部３０ａに向って上昇する。一方、吸収塔２０からのリッチ液４は、分散落下して再生部３０ａに供給される。再生部３０ａにおいて、リッチ液４と蒸気７とが気液接触して、リッチ液４から二酸化炭素が放出されてリーン液５が生成される。このようにして再生塔３０において吸収液が再生されている。   The steam 7 supplied to the lower part of the regeneration tower 30 rises in the regeneration tower 30 toward the regeneration unit 30a. On the other hand, the rich liquid 4 from the absorption tower 20 is dispersed and dropped and supplied to the regeneration unit 30a. In the regenerating unit 30a, the rich liquid 4 and the vapor 7 come into gas-liquid contact, and carbon dioxide is released from the rich liquid 4 to generate the lean liquid 5. In this way, the absorbing liquid is regenerated in the regeneration tower 30.

生成されたリーン液５は、再生塔３０の底部から排出され、リッチ液４と気液接触した蒸気７は、更に二酸化炭素を含有した再生塔排ガス８として再生塔３０の塔頂から排出される。   The produced lean liquid 5 is discharged from the bottom of the regeneration tower 30, and the steam 7 that has come into gas-liquid contact with the rich liquid 4 is further discharged from the top of the regeneration tower 30 as a regeneration tower exhaust gas 8 containing carbon dioxide. .

第１熱交換器３１と吸収塔２０との間には、第１熱交換器３１から吸収塔２０に供給されるリーン液５を冷却するリーン液用冷却器３６が設けられている。リーン液用冷却器３６には、外部から冷却水等の冷却媒体が供給され、リーン液用冷却器３６は、第１熱交換器３１において冷却されたリーン液５を更に冷却する。   A lean liquid cooler 36 that cools the lean liquid 5 supplied from the first heat exchanger 31 to the absorption tower 20 is provided between the first heat exchanger 31 and the absorption tower 20. A coolant such as cooling water is supplied to the lean liquid cooler 36 from the outside, and the lean liquid cooler 36 further cools the lean liquid 5 cooled in the first heat exchanger 31.

リーン液用冷却器３６において冷却されたリーン液５は、吸収塔２０の吸収部２０ａに供給される。吸収部２０ａにおいて、リーン液５はプロセス排ガス２と気液接触してプロセス排ガス２に含有される二酸化炭素がリーン液５に吸収されてリッチ液４となる。このようにして、二酸化炭素回収システム１では、吸収液がリーン液５となる状態とリッチ液４となる状態とを繰り返しながら循環するようになっている。   The lean liquid 5 cooled in the lean liquid cooler 36 is supplied to the absorption section 20 a of the absorption tower 20. In the absorption part 20a, the lean liquid 5 comes into gas-liquid contact with the process exhaust gas 2, and the carbon dioxide contained in the process exhaust gas 2 is absorbed by the lean liquid 5 to become the rich liquid 4. In this way, in the carbon dioxide recovery system 1, the absorption liquid is circulated while repeating the state where it becomes the lean liquid 5 and the state where it becomes the rich liquid 4.

図１に示す二酸化炭素回収装置１は、再生塔３０の塔頂から排出された再生塔排ガス８を冷却し、蒸気を凝縮して凝縮水９を生成するガス用冷却器４０と、ガス用冷却器４０により生成された凝縮水９を再生塔排ガス８から分離する気液分離器４１と、を更に備えている。このようにして、再生塔排ガス８に含有される水分が低減されて、気液分離器４１から二酸化炭素ガス１０として排出される。排出された二酸化炭素ガス１０は、図示しない設備に供給されて貯蔵される。一方、気液分離器４１において分離された凝縮水９は、その自重（または図示しない凝縮水用ポンプ）によって再生塔３０に戻され、リッチ液４と混合する。なお、ガス用冷却器４０には、外部から、再生塔排ガス８を冷却するための冷却媒体（例えば、冷却水）が供給されるようになっている。   The carbon dioxide recovery apparatus 1 shown in FIG. 1 cools the regeneration tower exhaust gas 8 discharged from the top of the regeneration tower 30, condenses the steam to produce condensed water 9, and the gas cooling And a gas-liquid separator 41 that separates the condensed water 9 produced by the vessel 40 from the regeneration tower exhaust gas 8. In this way, the moisture contained in the regeneration tower exhaust gas 8 is reduced and discharged from the gas-liquid separator 41 as the carbon dioxide gas 10. The discharged carbon dioxide gas 10 is supplied to and stored in equipment (not shown). On the other hand, the condensed water 9 separated in the gas-liquid separator 41 is returned to the regeneration tower 30 by its own weight (or a condensed water pump not shown) and mixed with the rich liquid 4. The gas cooler 40 is supplied with a cooling medium (for example, cooling water) for cooling the regeneration tower exhaust gas 8 from the outside.

吸収塔２０と再生塔３０との間には、これらの間で加熱されるリッチ液４の状態を測定するリッチ液状態測定手段が設けられている。本実施の形態においては、熱交換器７０のうち第１熱交換器３１と第２熱交換器３２との間に、リッチ液状態測定手段としてのボイド率計測器５０が設けられており、熱交換器７０での（とりわけ、第１熱交換器３１と第２熱交換器３２との間の）リッチ液４の状態（本実施形態ではボイド率）が測定（計測）されている。このボイド率計測器５０は、第１熱交換器３１から排出されて第２熱交換器３２に供給されるリッチ液４のボイド率を計測する。計測されたボイド率は、後述する制御部５２に送信される。ボイド率計測器５０に用いる計測器のタイプは特に限られることはないが、例えば、電気抵抗変化や光屈折率変化を用いてボイド率を計測可能な計測器、コリオリ式流量計などを用いることができる。   Between the absorption tower 20 and the regeneration tower 30, a rich liquid state measuring means for measuring the state of the rich liquid 4 heated between them is provided. In the present embodiment, a void ratio measuring device 50 as a rich liquid state measuring means is provided between the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32 in the heat exchanger 70, and the heat The state (in particular, the void ratio in this embodiment) of the rich liquid 4 in the exchanger 70 (in particular, between the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32) is measured (measured). The void ratio measuring device 50 measures the void ratio of the rich liquid 4 that is discharged from the first heat exchanger 31 and supplied to the second heat exchanger 32. The measured void ratio is transmitted to the control unit 52 described later. The type of measuring instrument used for the void ratio measuring instrument 50 is not particularly limited. For example, a measuring instrument capable of measuring the void ratio using a change in electrical resistance or a change in refractive index, a Coriolis flow meter, or the like is used. Can do.

第２熱交換器３２と再生塔３０との間に、圧力調節弁５１（圧力調節部）が設けられている。この圧力調節弁５１は、本実施の形態では、吸収塔２０と再生塔３０との間で加熱されるリッチ液４のうち第１熱交換器３１から排出されて第２熱交換器３２に供給されるリッチ液４の圧力を調節する。   A pressure control valve 51 (pressure control unit) is provided between the second heat exchanger 32 and the regeneration tower 30. In the present embodiment, the pressure control valve 51 is discharged from the first heat exchanger 31 and supplied to the second heat exchanger 32 in the rich liquid 4 heated between the absorption tower 20 and the regeneration tower 30. The pressure of the rich liquid 4 to be adjusted is adjusted.

上述した圧力調節弁５１は、制御部５２によって、リッチ液状態測定手段により測定された、吸収塔２０と再生塔３０との間のリッチ液４の状態に基づいて制御されるようになっている。より具体的には、制御部５２は、ボイド率計測器５０により計測されたリッチ液４のボイド率が所定の目標ボイド率になるように圧力調節弁５１を制御してリッチ液４の圧力を調節する。本実施の形態においては、制御部５２は、圧力調節弁５１に開度調節指令を送信し、圧力調節弁５１の開度を調節して、リッチ液４の圧力を調節する。   The pressure control valve 51 described above is controlled by the controller 52 based on the state of the rich liquid 4 between the absorption tower 20 and the regeneration tower 30 measured by the rich liquid state measuring means. . More specifically, the control unit 52 controls the pressure control valve 51 so that the void ratio of the rich liquid 4 measured by the void ratio measuring device 50 becomes a predetermined target void ratio, thereby controlling the pressure of the rich liquid 4. Adjust. In the present embodiment, the control unit 52 transmits an opening degree adjustment command to the pressure adjustment valve 51 and adjusts the opening degree of the pressure adjustment valve 51 to adjust the pressure of the rich liquid 4.

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用として、二酸化炭素回収方法（二酸化炭素回収システムの運転方法）について説明する。   Next, a carbon dioxide recovery method (a method of operating a carbon dioxide recovery system) will be described as an operation of the present embodiment having such a configuration.

二酸化炭素回収システム１を運転している間、プロセス排ガス２に含有される二酸化炭素は、吸収塔２０で、再生塔３０から排出されたリーン液５に吸収される。二酸化炭素を吸収したリーン液５は、リッチ液４として吸収塔２０から再生塔３０に向けて排出される。吸収塔２０から供給されたリッチ液４は、再生塔３０で加熱されて二酸化炭素を放出する。二酸化炭素を放出したリッチ液４は、リーン液５として再生塔３０から吸収塔２０に向けて排出される。   While the carbon dioxide recovery system 1 is in operation, the carbon dioxide contained in the process exhaust gas 2 is absorbed by the lean liquid 5 discharged from the regeneration tower 30 by the absorption tower 20. The lean liquid 5 that has absorbed carbon dioxide is discharged as the rich liquid 4 from the absorption tower 20 toward the regeneration tower 30. The rich liquid 4 supplied from the absorption tower 20 is heated by the regeneration tower 30 to release carbon dioxide. The rich liquid 4 from which carbon dioxide has been released is discharged as a lean liquid 5 from the regeneration tower 30 toward the absorption tower 20.

二酸化炭素回収システム１を運転している間、吸収塔２０と再生塔３０との間で、吸収塔２０から排出されたリッチ液４は、再生塔３０から排出されたリーン液５と熱交換する。より具体的には、吸収塔２０から排出されたリッチ液４は、第１熱交換器３１に供給されて、第２熱交換器３２から排出されたリーン液５を用いて加熱される。ここで、吸収塔２０から排出されるリッチ液４の温度は比較的低いため、当該リッチ液４は、液体の単相となっている。一方、第２熱交換器３２から排出されるリーン液５の温度は比較的高いため、単相のリッチ液４が第１熱交換器３１において加熱される。そして、加熱されたリッチ液４は、第１熱交換器３１から第２熱交換器３２に向けて排出される。   During operation of the carbon dioxide recovery system 1, the rich liquid 4 discharged from the absorption tower 20 exchanges heat with the lean liquid 5 discharged from the regeneration tower 30 between the absorption tower 20 and the regeneration tower 30. . More specifically, the rich liquid 4 discharged from the absorption tower 20 is supplied to the first heat exchanger 31 and heated using the lean liquid 5 discharged from the second heat exchanger 32. Here, since the temperature of the rich liquid 4 discharged from the absorption tower 20 is relatively low, the rich liquid 4 is a liquid single phase. On the other hand, since the temperature of the lean liquid 5 discharged from the second heat exchanger 32 is relatively high, the single-phase rich liquid 4 is heated in the first heat exchanger 31. The heated rich liquid 4 is discharged from the first heat exchanger 31 toward the second heat exchanger 32.

第１熱交換器３１から排出されたリッチ液４は、第２熱交換器３２に供給されて、再生塔３０から排出されたリーン液５を用いて加熱される。ここで、第１熱交換器３１から排出されるリッチ液４の温度は比較的低く、再生塔３０から排出されるリーン液５の温度は比較的高いため、リッチ液４が第２熱交換器３２において加熱される。そして、加熱されたリッチ液４は、第２熱交換器３２から再生塔３０に向けて排出される。このようにして、リーン液５と熱交換したリッチ液４は、再生塔３０に向けて排出される。   The rich liquid 4 discharged from the first heat exchanger 31 is supplied to the second heat exchanger 32 and heated using the lean liquid 5 discharged from the regeneration tower 30. Here, since the temperature of the rich liquid 4 discharged from the first heat exchanger 31 is relatively low and the temperature of the lean liquid 5 discharged from the regeneration tower 30 is relatively high, the rich liquid 4 becomes the second heat exchanger. At 32, it is heated. The heated rich liquid 4 is discharged from the second heat exchanger 32 toward the regeneration tower 30. In this way, the rich liquid 4 that has exchanged heat with the lean liquid 5 is discharged toward the regeneration tower 30.

このように、単相流として第１熱交換器３１に流入したリッチ液４は、第１熱交換器３１および第２熱交換器３２においてリーン液５によって加熱される。このことにより、リッチ液４の温度は、第１熱交換器３１内および第２熱交換器３２内を流れ進むに従って上昇する。そして、所定の温度に達すると、リッチ液４から水蒸気と二酸化炭素ガスが発生して、リッチ液４は単相流から気液二相流に遷移する。リッチ液４が二相流に遷移する遷移点は、第１熱交換器３１内および第２熱交換器３２内のリッチ液４の流路のうちのいずれかの位置にある。このため、少なくとも第１熱交換器３１に流入する際にはリッチ液４は単相流になっているとともに、少なくとも第２熱交換器３２から流出される際には、リッチ液４は二相流になっている。   As described above, the rich liquid 4 flowing into the first heat exchanger 31 as a single-phase flow is heated by the lean liquid 5 in the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32. As a result, the temperature of the rich liquid 4 increases as it flows through the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32. When a predetermined temperature is reached, water vapor and carbon dioxide gas are generated from the rich liquid 4, and the rich liquid 4 transitions from a single-phase flow to a gas-liquid two-phase flow. The transition point at which the rich liquid 4 transitions to the two-phase flow is at any position in the flow path of the rich liquid 4 in the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32. For this reason, the rich liquid 4 is in a single-phase flow at least when flowing into the first heat exchanger 31, and the rich liquid 4 is two-phase at least when flowing out from the second heat exchanger 32. It has become a flow.

リッチ液４が二相流に遷移する際の温度は、リッチ液４の二酸化炭素濃度および圧力に依存する。このため、リッチ液４の二酸化炭素濃度および圧力に応じて、リッチ液４が二相流に遷移する遷移点の位置が変化し得る。しかしながら、本実施の形態では、この遷移点の位置が、リッチ液４の圧力を調節することにより調節される。   The temperature at which the rich liquid 4 transitions to the two-phase flow depends on the carbon dioxide concentration and pressure of the rich liquid 4. For this reason, the position of the transition point at which the rich liquid 4 transitions to the two-phase flow can be changed according to the carbon dioxide concentration and the pressure of the rich liquid 4. However, in the present embodiment, the position of this transition point is adjusted by adjusting the pressure of the rich liquid 4.

より具体的には、吸収塔２０と再生塔３０との間のリッチ液４の状態、すなわち第１熱交換器３１から排出されて第２熱交換器３２に供給されるリッチ液４のボイド率が、ボイド率計測器５０により計測される。そして、計測されたリッチ液４のボイド率が所定の目標ボイド率になるように圧力調節弁５１の開度が制御部５２によって調節される。このことにより、計測されたリッチ液４のボイド率に基づいてリッチ液４の圧力が調節される。例えば、計測されたボイド率が目標ボイド率よりも小さい場合には、圧力調節弁５１の開度を大きくしてリッチ液４の圧力を低くし、計測されたボイド率が目標ボイド率よりも高い場合には、圧力調節弁５１の開度を小さくしてリッチ液４の圧力を高める。このため、リッチ液４の二酸化炭素濃度変化や圧力変化によらずに、リッチ液４のボイド率を目標ボイド率に調節することが可能になる。ここで、目標ボイド率は、リッチ液４から二酸化炭素を放出させるために再生塔３０に投入される熱エネルギの投入量が最小となるようなボイド率であることが好適である。また、リッチ液４の圧力およびボイド率の関係は、予め実験などにより求めておき、制御部５２に記憶しておくことが好ましい。このようにして記憶された関係を用いることにより、計測されたボイド率に基づいて、目標ボイド率となる目標圧力値を算出することが可能になる。   More specifically, the state of the rich liquid 4 between the absorption tower 20 and the regeneration tower 30, that is, the void ratio of the rich liquid 4 that is discharged from the first heat exchanger 31 and supplied to the second heat exchanger 32. Is measured by the void ratio measuring device 50. Then, the opening degree of the pressure control valve 51 is adjusted by the control unit 52 so that the measured void ratio of the rich liquid 4 becomes a predetermined target void ratio. Thus, the pressure of the rich liquid 4 is adjusted based on the measured void ratio of the rich liquid 4. For example, when the measured void ratio is smaller than the target void ratio, the opening degree of the pressure control valve 51 is increased to lower the pressure of the rich liquid 4, and the measured void ratio is higher than the target void ratio. In this case, the pressure of the rich liquid 4 is increased by reducing the opening degree of the pressure control valve 51. For this reason, it becomes possible to adjust the void ratio of the rich liquid 4 to the target void ratio regardless of the carbon dioxide concentration change or pressure change of the rich liquid 4. Here, the target void rate is preferably a void rate that minimizes the amount of heat energy input to the regeneration tower 30 in order to release carbon dioxide from the rich liquid 4. Further, the relationship between the pressure of the rich liquid 4 and the void ratio is preferably obtained in advance by experiments or the like and stored in the control unit 52. By using the relationship stored in this way, it becomes possible to calculate the target pressure value that becomes the target void ratio based on the measured void ratio.

ボイド率計測器５０により計測されたリッチ液４のボイド率が目標ボイド率になると、リッチ液４の二相流への遷移点を、適切な位置、すなわち、再生塔３０に投入される熱エネルギの投入量を最小にすることが可能な位置に位置づけることができる。このことにより、高い伝熱効率でリッチ液４を加熱することができる単相流のリッチ液４の流路長を長くすることができ、リッチ液４の加熱効率を向上させることができる。また、第２熱交換器３２から排出されて再生塔３０に供給されるリッチ液４のボイド率が低下することを抑制できる。例えば、遷移点は、第１熱交換器３１のリッチ液４の出口付近や第２熱交換器３２のリッチ液４の入口付近に位置づけられることが好ましいが、再生塔３０への熱エネルギの投入量を低減可能であれば、遷移点は、第１熱交換器３１内の任意の位置に位置づけられてもよく、あるいは第２熱交換器３２内の任意の位置に位置づけられていてもよい。   When the void ratio of the rich liquid 4 measured by the void ratio measuring device 50 reaches the target void ratio, the transition point of the rich liquid 4 to the two-phase flow is set at an appropriate position, that is, thermal energy input to the regeneration tower 30. It can be positioned at a position where the input amount of can be minimized. Accordingly, the flow path length of the single-phase rich liquid 4 that can heat the rich liquid 4 with high heat transfer efficiency can be increased, and the heating efficiency of the rich liquid 4 can be improved. Moreover, it can suppress that the void rate of the rich liquid 4 discharged | emitted from the 2nd heat exchanger 32 and supplied to the regeneration tower 30 falls. For example, the transition point is preferably positioned in the vicinity of the outlet of the rich liquid 4 of the first heat exchanger 31 or in the vicinity of the inlet of the rich liquid 4 of the second heat exchanger 32, but the heat energy is input to the regeneration tower 30. If the amount can be reduced, the transition point may be positioned at an arbitrary position in the first heat exchanger 31 or may be positioned at an arbitrary position in the second heat exchanger 32.

このように本実施の形態によれば、第１熱交換器３１から排出されて第２熱交換器３２に供給されるリッチ液４のボイド率が、所定の目標ボイド率になるように、第１熱交換器３１から排出されて第２熱交換器３２に供給されるリッチ液４の圧力が調節される。このことにより、リッチ液４が単相流から二相流に遷移する遷移点を、リッチ液４の流路のうち適切な位置に位置づけることができる。このため、リッチ液４を高い伝熱効率で加熱することができるとともに、第２熱交換器３２から排出される際のリッチ液４のボイド率の低下を抑制できる。この結果、再生塔３０への熱エネルギの投入量を低減することができる。   Thus, according to the present embodiment, the void ratio of the rich liquid 4 that is discharged from the first heat exchanger 31 and supplied to the second heat exchanger 32 is set to the predetermined target void ratio. The pressure of the rich liquid 4 discharged from the first heat exchanger 31 and supplied to the second heat exchanger 32 is adjusted. Thus, the transition point where the rich liquid 4 transitions from the single-phase flow to the two-phase flow can be positioned at an appropriate position in the flow path of the rich liquid 4. For this reason, while being able to heat the rich liquid 4 with high heat transfer efficiency, the fall of the void rate of the rich liquid 4 at the time of being discharged | emitted from the 2nd heat exchanger 32 can be suppressed. As a result, the amount of heat energy input to the regeneration tower 30 can be reduced.

（第２の実施の形態）
次に、図２を用いて、本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法について説明する。 (Second Embodiment)
Next, a carbon dioxide recovery system and a carbon dioxide recovery method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図２に示す第２の実施の形態においては、リッチ液状態測定手段が測定するリッチ液の状態を、吸収塔と再生塔との間のリッチ液の温度および二酸化炭素濃度とし、これらの吸収塔と再生塔との間のリッチ液の温度および二酸化炭素濃度に基づいて、リッチ液の圧力が調節される点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。   In the second embodiment shown in FIG. 2, the rich liquid state measured by the rich liquid state measuring means is the temperature and carbon dioxide concentration of the rich liquid between the absorption tower and the regeneration tower, and these absorption towers. The main difference is that the pressure of the rich liquid is adjusted based on the temperature of the rich liquid and the carbon dioxide concentration between the regenerator and the regeneration tower, and the other configuration is substantially the same as that of the first embodiment shown in FIG. Are the same. In FIG. 2, the same parts as those of the first embodiment shown in FIG.

図２に示すように、本実施の形態においては、熱交換器７０のうちの第１熱交換器３１と第２熱交換器３２との間に、リッチ液状態測定手段としての圧力計測器６０、温度計測器６１および濃度計測器６２が設けられている。図２では、圧力計測器６０、温度計測器６１および濃度計測器６２が、この順に配列されている例が示されているが、配列順はこれに限られることはない。   As shown in FIG. 2, in the present embodiment, a pressure measuring device 60 as a rich liquid state measuring means is provided between the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32 in the heat exchanger 70. A temperature measuring device 61 and a concentration measuring device 62 are provided. FIG. 2 shows an example in which the pressure measuring instrument 60, the temperature measuring instrument 61, and the concentration measuring instrument 62 are arranged in this order, but the arrangement order is not limited to this.

圧力計測器６０は、第１熱交換器３１から排出されて第２熱交換器３２に供給されるリッチ液４の圧力を計測する。計測された圧力値は、制御部５２に送信される。温度計測器６１は、第１熱交換器３１から排出されて第２熱交換器３２に供給されるリッチ液４の状態として当該リッチ液４の温度を計測する。計測された温度値は、制御部５２に送信される。濃度計測器６２は、第１熱交換器３１から排出されて第２熱交換器３２に供給されるリッチ液４の状態として当該リッチ液４の二酸化炭素濃度（以下単に「濃度」と記す）を計測する。計測された濃度値は、制御部５２に送信される。   The pressure measuring device 60 measures the pressure of the rich liquid 4 that is discharged from the first heat exchanger 31 and supplied to the second heat exchanger 32. The measured pressure value is transmitted to the control unit 52. The temperature measuring device 61 measures the temperature of the rich liquid 4 as the state of the rich liquid 4 that is discharged from the first heat exchanger 31 and supplied to the second heat exchanger 32. The measured temperature value is transmitted to the control unit 52. The concentration measuring device 62 is a state of the rich liquid 4 discharged from the first heat exchanger 31 and supplied to the second heat exchanger 32, and the carbon dioxide concentration of the rich liquid 4 (hereinafter simply referred to as “concentration”). measure. The measured density value is transmitted to the control unit 52.

本実施の形態における制御部５２は、温度計測器６１により計測されたリッチ液４の温度と、濃度計測器６２により計測されたリッチ液４の濃度とに基づいて、第１熱交換器３１から排出されて第２熱交換器３２に供給されるリッチ液４のボイド率を計算式などを用いて推定し、推定したボイド率が所定の目標ボイド率になるような目標圧力値を算出する。そして、制御部５２は、圧力計測器６０により計測されたリッチ液４の圧力が目標圧力値になるように、圧力調節弁５１を制御してリッチ液４の圧力を調節する。   Based on the temperature of the rich liquid 4 measured by the temperature measuring device 61 and the concentration of the rich liquid 4 measured by the concentration measuring device 62, the control unit 52 in the present embodiment starts from the first heat exchanger 31. The void ratio of the rich liquid 4 that is discharged and supplied to the second heat exchanger 32 is estimated using a calculation formula or the like, and a target pressure value is calculated so that the estimated void ratio becomes a predetermined target void ratio. And the control part 52 controls the pressure control valve 51, and adjusts the pressure of the rich liquid 4 so that the pressure of the rich liquid 4 measured by the pressure measuring device 60 may become a target pressure value.

本実施の形態においては、二酸化炭素回収システム１を運転している間、第１熱交換器３１から排出されて第２熱交換器３２に供給されるリッチ液４の圧力が圧力計測器６０により計測され、当該リッチ液４の温度が温度計測器６１により計測され、当該リッチ液４の濃度が濃度計測器６２により計測される。そして、計測されたリッチ液４の温度および濃度から、リッチ液４の目標圧力値が算出される。目標圧力値が算出されると、計測されたリッチ液４の圧力が、当該目標圧力値になるように圧力調節弁５１の開度が制御部５２によって調節される。このことにより、リッチ液４の圧力が調節される。例えば、計測された圧力が目標圧力値よりも小さい場合には、圧力調節弁５１の開度を小さくしてリッチ液４の圧力を高くし、計測された圧力が目標圧力値よりも大きい場合には、圧力調節弁５１の開度を大きくしてリッチ液４の圧力を低くする。このため、リッチ液４の濃度変化や圧力変化によらずに、リッチ液４のボイド率を目標ボイド率に調節することが可能になる。ここで、リッチ液４の圧力、温度、濃度、およびボイド率の関係は、予め実験などにより求めておき、制御部５２に記憶しておくことが好ましい。このようにして記憶された関係を用いることにより、計測された温度および濃度に基づいて、目標ボイド率となる目標圧力値を算出することが可能になる。   In the present embodiment, while the carbon dioxide recovery system 1 is in operation, the pressure of the rich liquid 4 that is discharged from the first heat exchanger 31 and supplied to the second heat exchanger 32 is The temperature of the rich liquid 4 is measured by the temperature measuring device 61, and the concentration of the rich liquid 4 is measured by the concentration measuring device 62. Then, the target pressure value of the rich liquid 4 is calculated from the measured temperature and concentration of the rich liquid 4. When the target pressure value is calculated, the controller 52 adjusts the opening degree of the pressure control valve 51 so that the measured pressure of the rich liquid 4 becomes the target pressure value. As a result, the pressure of the rich liquid 4 is adjusted. For example, when the measured pressure is smaller than the target pressure value, the opening degree of the pressure control valve 51 is decreased to increase the pressure of the rich liquid 4, and the measured pressure is larger than the target pressure value. Increases the opening of the pressure control valve 51 to lower the pressure of the rich liquid 4. For this reason, it becomes possible to adjust the void ratio of the rich liquid 4 to the target void ratio regardless of the concentration change or pressure change of the rich liquid 4. Here, the relationship among the pressure, temperature, concentration, and void ratio of the rich liquid 4 is preferably obtained in advance through experiments or the like and stored in the control unit 52. By using the relationship stored in this way, it becomes possible to calculate a target pressure value that becomes a target void ratio based on the measured temperature and concentration.

このように本実施の形態によれば、第１熱交換器３１から排出されて第２熱交換器３２に供給されるリッチ液４の圧力が、所定の目標圧力値になるように、第２熱交換器３２から排出されて再生塔３０に供給されるリッチ液４の圧力が調節される。このことにより、第１熱交換器３１から排出されて第２熱交換器３２に供給されるリッチ液４のボイド率を、所定の目標ボイド率にすることができ、リッチ液４が単相流から二相流に遷移する遷移点を適切な位置に位置づけることができる。このため、リッチ液４を高い伝熱効率で加熱することができるとともに、第２熱交換器３２から排出される際のリッチ液４のボイド率の低下を抑制できる。この結果、再生塔３０への熱エネルギの投入量を低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, the second liquid so that the pressure of the rich liquid 4 discharged from the first heat exchanger 31 and supplied to the second heat exchanger 32 becomes the predetermined target pressure value. The pressure of the rich liquid 4 discharged from the heat exchanger 32 and supplied to the regeneration tower 30 is adjusted. Thereby, the void ratio of the rich liquid 4 discharged from the first heat exchanger 31 and supplied to the second heat exchanger 32 can be set to a predetermined target void ratio, and the rich liquid 4 is a single-phase flow. The transition point for transition from 2 to 2 phase flow can be positioned at an appropriate position. For this reason, while being able to heat the rich liquid 4 with high heat transfer efficiency, the fall of the void rate of the rich liquid 4 at the time of being discharged | emitted from the 2nd heat exchanger 32 can be suppressed. As a result, the amount of heat energy input to the regeneration tower 30 can be reduced.

（第３の実施の形態）
次に、図３を用いて、本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法について説明する。 (Third embodiment)
Next, a carbon dioxide recovery system and a carbon dioxide recovery method according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図３に示す第３の実施の形態においては、吸収塔と再生塔との間の熱交換器を１台とし、この熱交換器内のリッチ液の状態をリッチ液状態測定手段により測定する点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図３において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。   In the third embodiment shown in FIG. 3, there is one heat exchanger between the absorption tower and the regeneration tower, and the state of the rich liquid in the heat exchanger is measured by the rich liquid state measuring means. However, the other configuration is substantially the same as that of the first embodiment shown in FIG. In FIG. 3, the same parts as those of the first embodiment shown in FIG.

図３に示すように、本実施の形態においては、吸収塔２０と再生塔３０との間には、図１に示すような第１熱交換器３１および第２熱交換器３２により構成された熱交換器７０ではなく、単一の熱交換器７０が設けられている。本実施の形態による熱交換器７０は、吸収塔２０から排出されたリッチ液４を、再生塔３０から排出されたリーン液５を用いて加熱し、リッチ液４とリーン液５とを熱交換させる。このことにより、リーン液５が熱源となって、リッチ液４が加熱される。加熱されたリッチ液４は、熱交換器７０から再生塔３０に向けて排出され、リーン液５は、熱交換器７０から吸収塔２０に向けて排出される。本実施の形態による熱交換器７０に用いる熱交換器のタイプは、第１熱交換器３１および第２熱交換器３２と同様に、特に限られることはない。なお、図３においては、一例として、プレート型熱交換器を模式的に示している。   As shown in FIG. 3, in this Embodiment, it comprised between the absorption tower 20 and the regeneration tower 30 by the 1st heat exchanger 31 and the 2nd heat exchanger 32 as shown in FIG. Instead of the heat exchanger 70, a single heat exchanger 70 is provided. The heat exchanger 70 according to the present embodiment heats the rich liquid 4 discharged from the absorption tower 20 using the lean liquid 5 discharged from the regeneration tower 30, and exchanges heat between the rich liquid 4 and the lean liquid 5. Let Thereby, the lean liquid 5 becomes a heat source, and the rich liquid 4 is heated. The heated rich liquid 4 is discharged from the heat exchanger 70 toward the regeneration tower 30, and the lean liquid 5 is discharged from the heat exchanger 70 toward the absorption tower 20. As with the first heat exchanger 31 and the second heat exchanger 32, the type of heat exchanger used in the heat exchanger 70 according to the present embodiment is not particularly limited. In addition, in FIG. 3, the plate type heat exchanger is typically shown as an example.

本実施の形態においても、吸収塔２０と再生塔３０との間で加熱されるリッチ液４の状態を測定するリッチ液状態測定手段としてボイド率計測器５０が設けられている。図３に示すように、本実施の形態によるボイド率計測器５０は、熱交換器７０内のリッチ液４のボイド率を計測する。このボイド率計測器５０は、熱交換器７０内のリッチ液４の流路のうち、入口と出口との間の所定の位置におけるリッチ液４のボイド率を計測するようになっている。ボイド率の計測位置は、熱交換器７０のタイプや構成に応じて任意とすることができる。例えば、ボイド率計測器は、熱交換器７０内のマニホールド部に設置することが好適である。   Also in the present embodiment, a void ratio measuring device 50 is provided as a rich liquid state measuring means for measuring the state of the rich liquid 4 heated between the absorption tower 20 and the regeneration tower 30. As shown in FIG. 3, the void ratio measuring device 50 according to the present embodiment measures the void ratio of the rich liquid 4 in the heat exchanger 70. The void ratio measuring device 50 measures the void ratio of the rich liquid 4 at a predetermined position between the inlet and the outlet in the flow path of the rich liquid 4 in the heat exchanger 70. The measurement position of the void ratio can be set arbitrarily according to the type and configuration of the heat exchanger 70. For example, the void ratio measuring device is preferably installed in the manifold portion in the heat exchanger 70.

また、本実施の形態による圧力調節弁５１は、熱交換器７０と再生塔３０との間に設けられており、熱交換器７０内のリッチ液４の圧力を調節する。   The pressure control valve 51 according to the present embodiment is provided between the heat exchanger 70 and the regeneration tower 30 and adjusts the pressure of the rich liquid 4 in the heat exchanger 70.

二酸化炭素回収システム１を運転している間、吸収塔２０から排出されたリッチ液４は、熱交換器７０に供給されて、再生塔３０から排出されたリーン液５を用いて加熱される。ここで、吸収塔２０から排出されるリッチ液４の温度は比較的低いため、液体の単相となっている。一方、再生塔３０から排出されるリーン液５の温度は比較的高いため、単相のリッチ液４が熱交換器７０において加熱される。そして、加熱されたリッチ液４は、熱交換器７０から再生塔３０に向けて排出される。   While the carbon dioxide recovery system 1 is operating, the rich liquid 4 discharged from the absorption tower 20 is supplied to the heat exchanger 70 and heated using the lean liquid 5 discharged from the regeneration tower 30. Here, since the temperature of the rich liquid 4 discharged from the absorption tower 20 is relatively low, it is a liquid single phase. On the other hand, since the temperature of the lean liquid 5 discharged from the regeneration tower 30 is relatively high, the single-phase rich liquid 4 is heated in the heat exchanger 70. The heated rich liquid 4 is discharged from the heat exchanger 70 toward the regeneration tower 30.

このように、単相流として熱交換器７０に流入したリッチ液４は、熱交換器７０においてリーン液５によって加熱される。このことにより、リッチ液４の温度は、熱交換器７０内を流れ進むに従って上昇する。そして、所定の温度に達すると、リッチ液４から水蒸気と二酸化炭素ガスが発生して、リッチ液４は単相流から気液二相流に遷移する。リッチ液４が二相流に遷移する遷移点は、熱交換器７０内のリッチ液４の流路のうちのいずれかの位置にある。このため、少なくとも熱交換器７０に流入する際にはリッチ液４は単相流になっているとともに、少なくとも熱交換器７０から流出される際には、リッチ液４は二相流になっている。   Thus, the rich liquid 4 that has flowed into the heat exchanger 70 as a single-phase flow is heated by the lean liquid 5 in the heat exchanger 70. As a result, the temperature of the rich liquid 4 increases as it flows through the heat exchanger 70. When a predetermined temperature is reached, water vapor and carbon dioxide gas are generated from the rich liquid 4, and the rich liquid 4 transitions from a single-phase flow to a gas-liquid two-phase flow. The transition point at which the rich liquid 4 transitions to the two-phase flow is at any position in the flow path of the rich liquid 4 in the heat exchanger 70. For this reason, the rich liquid 4 is in a single-phase flow at least when flowing into the heat exchanger 70, and the rich liquid 4 is in a two-phase flow at least when flowing out of the heat exchanger 70. Yes.

本実施の形態では、熱交換器７０内の所定の位置を流れるリッチ液４のボイド率が、ボイド率計測器５０により計測される。そして、計測されたリッチ液４のボイド率が所定の目標ボイド率になるように圧力調節弁５１の開度が制御部５２によって調節される。このことにより、熱交換器７０内のリッチ液４の圧力が調節される。例えば、計測されたボイド率が目標ボイド率よりも小さい場合には、圧力調節弁５１の開度を大きくしてリッチ液４の圧力を低くし、計測されたボイド率が目標ボイド率よりも高い場合には、圧力調節弁５１の開度を小さくしてリッチ液４の圧力を高める。このため、リッチ液４の二酸化炭素濃度変化や圧力変化によらずに、リッチ液４のボイド率を目標ボイド率に調節することが可能となる。   In the present embodiment, the void ratio of the rich liquid 4 flowing through a predetermined position in the heat exchanger 70 is measured by the void ratio measuring device 50. Then, the opening degree of the pressure control valve 51 is adjusted by the control unit 52 so that the measured void ratio of the rich liquid 4 becomes a predetermined target void ratio. Thereby, the pressure of the rich liquid 4 in the heat exchanger 70 is adjusted. For example, when the measured void ratio is smaller than the target void ratio, the opening degree of the pressure control valve 51 is increased to lower the pressure of the rich liquid 4, and the measured void ratio is higher than the target void ratio. In this case, the pressure of the rich liquid 4 is increased by reducing the opening degree of the pressure control valve 51. For this reason, it becomes possible to adjust the void ratio of the rich liquid 4 to the target void ratio regardless of the carbon dioxide concentration change or pressure change of the rich liquid 4.

ボイド率計測器５０により計測されたリッチ液４のボイド率が目標ボイド率になると、リッチ液４の二相流への遷移点を、適切な位置、すなわち、再生塔３０に投入される熱エネルギの投入量を最小にすることが可能な位置に位置づけることができる。このことにより、高い伝熱効率でリッチ液４を加熱することができる単相流のリッチ液４の流路長を長くすることができ、リッチ液４の加熱効率を向上させることができる。また、熱交換器７０から排出されて再生塔３０に供給されるリッチ液４のボイド率が低下することを抑制できる。なお、熱交換器７０を１台設けた本実施の形態における遷移点の位置は、例えば、熱交換器７０のリッチ液４の入口と出口との間となるが、再生塔３０への熱エネルギの投入量を低減可能であれば、遷移点の位置は熱交換器７０のリッチ液４の入口と出口との間に限られることはなく任意である。   When the void ratio of the rich liquid 4 measured by the void ratio measuring device 50 reaches the target void ratio, the transition point of the rich liquid 4 to the two-phase flow is set at an appropriate position, that is, thermal energy input to the regeneration tower 30. It can be positioned at a position where the input amount of can be minimized. Accordingly, the flow path length of the single-phase rich liquid 4 that can heat the rich liquid 4 with high heat transfer efficiency can be increased, and the heating efficiency of the rich liquid 4 can be improved. Moreover, it can suppress that the void rate of the rich liquid 4 discharged | emitted from the heat exchanger 70 and supplied to the regeneration tower 30 falls. Note that the position of the transition point in the present embodiment in which one heat exchanger 70 is provided is, for example, between the inlet and the outlet of the rich liquid 4 of the heat exchanger 70, but the heat energy to the regeneration tower 30 is The position of the transition point is not limited to the position between the inlet and the outlet of the rich liquid 4 of the heat exchanger 70 as long as it can be reduced.

このように本実施の形態によれば、熱交換器７０内のリッチ液４のボイド率が、所定の目標ボイド率になるように、熱交換器７０から排出されて再生塔３０に供給されるリッチ液４の圧力が調節される。このことにより、リッチ液４が単相流から二相流に遷移する遷移点を熱交換器７０内のリッチ液４の流路のうち適切な位置に位置づけることができる。このため、リッチ液４を高い伝熱効率で加熱することができるとともに、熱交換器７０から排出される際のリッチ液４のボイド率の低下を抑制できる。この結果、再生塔３０への熱エネルギの投入量を低減することができる。   Thus, according to the present embodiment, the rich liquid 4 in the heat exchanger 70 is discharged from the heat exchanger 70 and supplied to the regeneration tower 30 so that the void ratio of the rich liquid 4 becomes a predetermined target void ratio. The pressure of the rich liquid 4 is adjusted. Thereby, the transition point where the rich liquid 4 transitions from the single-phase flow to the two-phase flow can be positioned at an appropriate position in the flow path of the rich liquid 4 in the heat exchanger 70. For this reason, while being able to heat the rich liquid 4 with high heat transfer efficiency, the fall of the void rate of the rich liquid 4 at the time of being discharged | emitted from the heat exchanger 70 can be suppressed. As a result, the amount of heat energy input to the regeneration tower 30 can be reduced.

（第４の実施の形態）
次に、図４を用いて、本発明の第４の実施の形態における二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法について説明する。 (Fourth embodiment)
Next, a carbon dioxide recovery system and a carbon dioxide recovery method according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図４に示す第４の実施の形態においては、リッチ液状態測定手段が測定するリッチ液の状態を、吸収塔と再生塔との間のリッチ液の温度および二酸化炭素濃度とし、これらの吸収塔と再生塔との間のリッチ液の温度および二酸化炭素濃度に基づいて、リッチ液の圧力が調節される点が主に異なり、他の構成は、図３に示す第３の実施の形態と略同一である。なお、図４において、図３に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。   In the fourth embodiment shown in FIG. 4, the rich liquid state measured by the rich liquid state measuring means is the temperature and carbon dioxide concentration of the rich liquid between the absorption tower and the regeneration tower, and these absorption towers are used. The main difference is that the pressure of the rich liquid is adjusted based on the temperature of the rich liquid and the carbon dioxide concentration between the regenerator and the regeneration tower, and the other configuration is substantially the same as that of the third embodiment shown in FIG. Are the same. In FIG. 4, the same parts as those of the third embodiment shown in FIG.

図４に示すように、本実施の形態における二酸化炭素回収システム１は、リッチ液状態測定手段としての、例えば、図２に示すような圧力計測器６０、温度計測器６１および濃度計測器６２を備えている。   As shown in FIG. 4, the carbon dioxide recovery system 1 in the present embodiment includes, for example, a pressure measuring device 60, a temperature measuring device 61 and a concentration measuring device 62 as shown in FIG. I have.

図４に示す形態では、圧力計測器６０は、熱交換器７０内のリッチ液４の圧力を計測する。この圧力計測器６０は、熱交換器７０内のリッチ液４の流路のうち、入口と出口との間の所定の位置におけるリッチ液４の圧力を計測するようになっている。温度計測器６１は、熱交換器７０内のリッチ液４の温度を計測し、濃度計測器６２は、熱交換器７０内のリッチ液４の二酸化炭素濃度（以下単に「濃度」と記す）を計測する。これら温度計測器６１および濃度計測器６２は、熱交換器７０内のリッチ液４の流路のうち、入口と出口との間の所定の位置におけるリッチ液４の温度、濃度をそれぞれ計測するようになっている。   In the form shown in FIG. 4, the pressure measuring device 60 measures the pressure of the rich liquid 4 in the heat exchanger 70. The pressure measuring device 60 measures the pressure of the rich liquid 4 at a predetermined position between the inlet and the outlet in the flow path of the rich liquid 4 in the heat exchanger 70. The temperature measuring device 61 measures the temperature of the rich liquid 4 in the heat exchanger 70, and the concentration measuring device 62 measures the carbon dioxide concentration (hereinafter simply referred to as “concentration”) of the rich liquid 4 in the heat exchanger 70. measure. The temperature measuring device 61 and the concentration measuring device 62 respectively measure the temperature and concentration of the rich liquid 4 at a predetermined position between the inlet and the outlet in the flow path of the rich liquid 4 in the heat exchanger 70. It has become.

圧力、温度および濃度の計測位置は、熱交換器７０のタイプや構成に応じて任意とすることができる。例えば、圧力計測器、温度計測器および濃度計測器は、熱交換器７０内のマニホールド部に設置することが好適である。   The measurement position of the pressure, temperature, and concentration can be set arbitrarily according to the type and configuration of the heat exchanger 70. For example, the pressure measuring device, the temperature measuring device, and the concentration measuring device are preferably installed in the manifold section in the heat exchanger 70.

本実施の形態による制御部５２は、温度計測器６１により計測されたリッチ液４の温度と、濃度計測器６２により計測されたリッチ液４の濃度とに基づいて、熱交換器７０内のリッチ液４のボイド率を計算式などを用いて推定し、推定したボイド率が所定の目標ボイド率になるような目標圧力値を算出する。そして、制御部５２は、圧力計測器６０により計測されたリッチ液４の圧力が、目標圧力値になるように、圧力調節弁５１を制御してリッチ液４の圧力を調節する。   The control unit 52 according to the present embodiment uses the rich liquid 4 in the heat exchanger 70 based on the temperature of the rich liquid 4 measured by the temperature measuring device 61 and the concentration of the rich liquid 4 measured by the concentration measuring device 62. The void ratio of the liquid 4 is estimated using a calculation formula or the like, and a target pressure value is calculated so that the estimated void ratio becomes a predetermined target void ratio. Then, the control unit 52 controls the pressure control valve 51 to adjust the pressure of the rich liquid 4 so that the pressure of the rich liquid 4 measured by the pressure measuring device 60 becomes the target pressure value.

本実施の形態においては、二酸化炭素回収システム１を運転している間、熱交換器７０内を流れるリッチ液４の圧力が圧力計測器６０により計測され、当該リッチ液４の温度が温度計測器６１により計測され、当該リッチ液４の濃度が濃度計測器６２により計測される。そして、計測されたリッチ液４の温度および濃度から、リッチ液４の目標圧力値が算出される。目標圧力値が算出されると、計測されたリッチ液４の圧力が、当該目標圧力値になるように圧力調節弁５１の開度が制御部５２によって調節される。このことにより、リッチ液４の圧力が調節される。例えば、計測された圧力が目標圧力値よりも小さい場合には、圧力調節弁５１の開度を小さくしてリッチ液４の圧力を高くし、計測された圧力が目標圧力値よりも大きい場合には、圧力調節弁５１の開度を大きくしてリッチ液４の圧力を低くする。このため、リッチ液４の濃度変化や圧力変化によらずに、リッチ液４のボイド率を目標ボイド率に調節することが可能となる。ここで、リッチ液４の圧力、温度、濃度、およびボイド率の関係は、予め実験などにより求めておき、制御部５２に記憶しておくことが好ましい。このようにして記憶された関係を用いることにより、計測された温度および濃度に基づいて、目標ボイド率となる目標圧力値を算出することが可能となる。   In the present embodiment, while operating the carbon dioxide recovery system 1, the pressure of the rich liquid 4 flowing in the heat exchanger 70 is measured by the pressure measuring device 60, and the temperature of the rich liquid 4 is measured by the temperature measuring device. 61, and the concentration of the rich liquid 4 is measured by the concentration measuring device 62. Then, the target pressure value of the rich liquid 4 is calculated from the measured temperature and concentration of the rich liquid 4. When the target pressure value is calculated, the controller 52 adjusts the opening degree of the pressure control valve 51 so that the measured pressure of the rich liquid 4 becomes the target pressure value. As a result, the pressure of the rich liquid 4 is adjusted. For example, when the measured pressure is smaller than the target pressure value, the opening degree of the pressure control valve 51 is decreased to increase the pressure of the rich liquid 4, and the measured pressure is larger than the target pressure value. Increases the opening of the pressure control valve 51 to lower the pressure of the rich liquid 4. For this reason, the void ratio of the rich liquid 4 can be adjusted to the target void ratio regardless of the concentration change or pressure change of the rich liquid 4. Here, it is preferable that the relationship between the pressure, temperature, concentration, and void ratio of the rich liquid 4 is obtained in advance through experiments or the like and stored in the control unit 52. By using the relationship stored in this manner, it is possible to calculate a target pressure value that becomes a target void ratio based on the measured temperature and concentration.

このように本実施の形態によれば、熱交換器７０内のリッチ液４の圧力が、所定の目標圧力値になるように、熱交換器７０から排出されて再生塔３０に供給されるリッチ液４の圧力が調節される。このことにより、熱交換器７０内のリッチ液４のボイド率を、所定の目標ボイド率にすることができ、リッチ液４が単相流から二相流に遷移する遷移点を適切な位置に位置づけることができる。このため、リッチ液４を高い伝熱効率で加熱することができるとともに、熱交換器７０から排出される際のリッチ液４のボイド率の低下を抑制できる。この結果、再生塔３０への熱エネルギの投入量を低減することができる。   Thus, according to the present embodiment, the rich liquid 4 discharged from the heat exchanger 70 and supplied to the regeneration tower 30 so that the pressure of the rich liquid 4 in the heat exchanger 70 becomes a predetermined target pressure value. The pressure of the liquid 4 is adjusted. As a result, the void ratio of the rich liquid 4 in the heat exchanger 70 can be set to a predetermined target void ratio, and the transition point at which the rich liquid 4 transitions from the single-phase flow to the two-phase flow is set to an appropriate position. Can be positioned. Therefore, the rich liquid 4 can be heated with high heat transfer efficiency, and a decrease in the void ratio of the rich liquid 4 when discharged from the heat exchanger 70 can be suppressed. As a result, the amount of heat energy input to the regeneration tower 30 can be reduced.

以上述べた実施の形態によれば、再生塔への熱エネルギの投入量を低減することができる。   According to the embodiment described above, the amount of heat energy input to the regeneration tower can be reduced.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof. Moreover, as a matter of course, these embodiments can be partially combined as appropriate within the scope of the present invention.

１：二酸化炭素回収システム、４：リッチ液、５：リーン液、２０：吸収塔、３０：再生塔、３１：第１熱交換器、３２：第２熱交換器、５０：ボイド率計測器、５１：圧力調節弁、５２：制御部、６０：圧力計測器、６１：温度計測器、６２：濃度計測器、７０：熱交換器 1: carbon dioxide recovery system, 4: rich liquid, 5: lean liquid, 20: absorption tower, 30: regeneration tower, 31: first heat exchanger, 32: second heat exchanger, 50: void ratio measuring instrument, 51: Pressure regulating valve, 52: Control unit, 60: Pressure measuring device, 61: Temperature measuring device, 62: Concentration measuring device, 70: Heat exchanger

Claims (2)

処理対象排ガスに含有される二酸化炭素を吸収液に吸収させて、当該吸収液をリッチ液として排出する吸収塔と、
前記吸収塔から供給される前記リッチ液を加熱して前記二酸化炭素を放出させて、当該リッチ液をリーン液として排出する再生塔と、
第１熱交換器と第２熱交換器とを備え、前記吸収塔から排出された前記リッチ液を、前記リーン液を用いて加熱して排出する熱交換器と、
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間の前記リッチ液の状態としてボイド率を測定するリッチ液状態測定手段と、
前記吸収塔と前記再生塔との間の前記リッチ液の圧力を調節する圧力調節部と、
前記リッチ液状態測定手段により測定された前記リッチ液のボイド率に基づいて前記圧力調節部を制御する制御部と、
を備え、
前記第１熱交換器は、前記リッチ液を前記第２熱交換器から排出された前記リーン液を用いて加熱し、加熱された前記リッチ液を前記第２熱交換器に向けて排出するよう構成され、
前記第２熱交換器は、前記第１熱交換器から排出された前記リッチ液を、前記再生塔から排出された前記リーン液を用いて加熱し、加熱に用いられたリーン液を前記第１熱交換器に向けて排出するとともに、加熱された前記リッチ液を、ラインを介して前記再生塔に供給するよう構成され、
前記圧力調節部は、前記ラインに設けられていることを特徴とする二酸化炭素回収システム。 An absorption tower for absorbing carbon dioxide contained in the exhaust gas to be treated into an absorption liquid, and discharging the absorption liquid as a rich liquid;
A regeneration tower for heating the rich liquid supplied from the absorption tower to release the carbon dioxide and discharging the rich liquid as a lean liquid;
A heat exchanger comprising a first heat exchanger and a second heat exchanger, wherein the rich liquid discharged from the absorption tower is heated and discharged using the lean liquid;
Rich liquid state measuring means for measuring a void ratio as a state of the rich liquid between the first heat exchanger and the second heat exchanger ;
A pressure adjusting unit for adjusting the pressure of the rich liquid between the absorption tower and the regeneration tower;
A control unit that controls the pressure adjusting unit based on a void ratio of the rich liquid measured by the rich liquid state measuring unit;
Equipped with a,
The first heat exchanger heats the rich liquid using the lean liquid discharged from the second heat exchanger, and discharges the heated rich liquid toward the second heat exchanger. Configured,
The second heat exchanger heats the rich liquid discharged from the first heat exchanger using the lean liquid discharged from the regeneration tower, and the lean liquid used for heating is heated to the first heat exchanger. Discharging towards the heat exchanger and configured to supply the heated rich liquid to the regeneration tower via a line,
The carbon dioxide recovery system , wherein the pressure adjusting unit is provided in the line . 処理対象排ガスに含有される二酸化炭素を吸収塔で吸収液に吸収させるとともに当該吸収液をリッチ液として前記吸収塔から排出するステップと、
前記吸収塔から供給される前記リッチ液を再生塔で加熱して前記二酸化炭素を放出させ、前記二酸化炭素を放出した前記リッチ液をリーン液として前記再生塔から排出するステップと、
第１熱交換器と第２熱交換器とを備えた熱交換器において、前記吸収塔と前記再生塔との間で前記吸収塔から排出された前記リッチ液を前記再生塔から排出された前記リーン液と熱交換し、熱交換した前記リッチ液を前記再生塔に向けて排出するステップと、
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間の前記リッチ液の状態としてボイド率を測定するステップと、
測定された前記リッチ液のボイド率に基づいて、前記吸収塔と前記再生塔との間の前記リッチ液の圧力を、圧力調節部により調節するステップと、
を備え、
前記第１熱交換器は、前記リッチ液を前記第２熱交換器から排出された前記リーン液を用いて加熱し、加熱された前記リッチ液を前記第２熱交換器に向けて排出するよう構成され、
前記第２熱交換器は、前記第１熱交換器から排出された前記リッチ液を、前記再生塔から排出された前記リーン液を用いて加熱し、加熱に用いられたリーン液を前記第１熱交換器に向けて排出するとともに、加熱された前記リッチ液を、ラインを介して前記再生塔に供給するよう構成され、
前記圧力調節部は、前記ラインに設けられていることを特徴とする二酸化炭素回収方法。 Absorbing carbon dioxide contained in the exhaust gas to be treated into the absorption liquid in the absorption tower and discharging the absorption liquid from the absorption tower as a rich liquid;
Heating the rich liquid supplied from the absorption tower in a regeneration tower to release the carbon dioxide, and discharging the rich liquid from which the carbon dioxide has been released as a lean liquid from the regeneration tower;
In the heat exchanger including the first heat exchanger and the second heat exchanger, the rich liquid discharged from the absorption tower between the absorption tower and the regeneration tower is discharged from the regeneration tower. Exchanging heat with the lean liquid and discharging the rich liquid subjected to the heat exchange toward the regeneration tower;
Measuring a void ratio as a state of the rich liquid between the first heat exchanger and the second heat exchanger ;
Adjusting the pressure of the rich liquid between the absorption tower and the regeneration tower based on the measured void ratio of the rich liquid by a pressure adjusting unit ;
Equipped with a,
The first heat exchanger heats the rich liquid using the lean liquid discharged from the second heat exchanger, and discharges the heated rich liquid toward the second heat exchanger. Configured,
The second heat exchanger heats the rich liquid discharged from the first heat exchanger using the lean liquid discharged from the regeneration tower, and the lean liquid used for heating is heated to the first heat exchanger. Discharging towards the heat exchanger and configured to supply the heated rich liquid to the regeneration tower via a line,
The carbon dioxide recovery method , wherein the pressure adjusting unit is provided in the line .
JP2016050157A 2016-03-14 2016-03-14 Carbon dioxide recovery system and carbon dioxide recovery method Active JP6618840B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016050157A JP6618840B2 (en) 2016-03-14 2016-03-14 Carbon dioxide recovery system and carbon dioxide recovery method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016050157A JP6618840B2 (en) 2016-03-14 2016-03-14 Carbon dioxide recovery system and carbon dioxide recovery method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017165600A JP2017165600A (en) 2017-09-21
JP6618840B2 true JP6618840B2 (en) 2019-12-11

Family

ID=59912680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016050157A Active JP6618840B2 (en) 2016-03-14 2016-03-14 Carbon dioxide recovery system and carbon dioxide recovery method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6618840B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017165600A (en) 2017-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10173166B2 (en) Carbon dioxide recovering apparatus and method for operating the same
JP6157925B2 (en) Carbon dioxide separation and recovery device and operation method thereof
JP6180793B2 (en) Carbon dioxide recovery device and carbon dioxide recovery method
JP6659351B2 (en) Carbon dioxide separation and recovery system and operation control method thereof
JP2009214089A (en) Carbon dioxide recovery apparatus and method therefor
JP5586358B2 (en) Carbon dioxide separation and recovery system and operation method thereof
JP6847760B2 (en) How to operate the carbon dioxide capture system and the carbon dioxide capture system
JP6356589B2 (en) Carbon dioxide recovery system and operation method thereof
JP2011000529A (en) System for recovering carbon dioxide
JP2010201379A (en) Carbon dioxide recovery system
EP3020463B1 (en) Carbon dioxide capture apparatus and method of capturing carbon dioxide
JP6280475B2 (en) Carbon dioxide separation and recovery apparatus and operation control method thereof
JP2015136687A (en) Co2 recovery apparatus and co2 recovery method
US11559764B2 (en) Carbon dioxide capturing system and method of operating the same
JP6618840B2 (en) Carbon dioxide recovery system and carbon dioxide recovery method
JP5897142B2 (en) Steam supply system and CO2 recovery equipment equipped with the same
JP6941063B2 (en) Carbon dioxide capture system and its operation method

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20171129

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20171130

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180730

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190710

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190726

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190919

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: 20191015

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191113

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6618840

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150