JP7388567B2 - 二酸化炭素回収システム - Google Patents
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Description
本開示は、二酸化炭素回収システムに関する。
例えば、化石燃料を使用する火力発電所などにおいて化石燃料を燃焼させることで生成された排ガスには、二酸化炭素（ＣＯ２）が含まれる。そこで、従来、外気への二酸化炭素の排出量を削減するために、火力発電所でいう排ガスのような二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を回収するシステムが提案されている。
特許文献１は、吸収塔内で、二酸化炭素を吸収する吸収液と二酸化炭素含有ガスとを接触させることで、二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を吸収させる二酸化炭素回収システムに関する技術を開示している。吸収液は、アミン化合物の水溶液である。また、この二酸化炭素回収システムでは、吸収塔で二酸化炭素を吸収した吸収液は、再生塔へと導かれて、吸収液から二酸化炭素が分離された後、再生塔で二酸化炭素が分離された吸収液は、吸収塔へと戻される。
このように吸収塔と再生塔との間を循環する吸収液は、循環利用が進むにつれて、徐々に劣化物を含む状態となる。劣化物は、例えば熱安定性塩（ＨＳＳ：Heat Stable Salt）である。熱安定性塩の蓄積は、吸収液の二酸化炭素との反応性を低下させることに繋がる。そこで、特許文献１に開示されている二酸化炭素回収システムには、例えばｐＨ測定器を用いて測定された、吸収液に含まれる熱安定性塩の濃度に基づいて、蒸留法により吸収液から熱安定性塩を除去するリクレーマが設けられている。
特許文献１に開示されているリクレーマでは、ｐＨの値に基づいて熱安定性塩の濃度が特定されるが、熱安定性塩以外の窒素酸化物（ＮＯｘ）や硫黄酸化物（ＳＯｘ）などの酸性ガスを劣化物として考慮したい場合に対応することができない。一方で、二酸化炭素回収システムが、例えば、これらの酸性ガスの濃度を個別に検出する複数の分析器を備える場合には、構成や制御の複雑化を招くおそれがある。
そこで、本開示は、簡易的な構成又は制御で吸収液から劣化物を除去するのに有利な二酸化炭素回収システムを提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る二酸化炭素回収システムは、二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、吸収塔で二酸化炭素を吸収した吸収液を導入し、再生蒸気を用いて吸収液から二酸化炭素を分離させることで吸収液を再生させる再生塔と、再生塔で再生された吸収液を吸収塔に供給する第１供給配管と、再生塔で再生された吸収液の一部を導入して劣化物を除去し、劣化物が除去された吸収液を再生塔又は前記第１供給配管に供給するリクレーマと、第１供給配管を流通する吸収液の粘度を測定するインライン粘度計と、インライン粘度計が測定した粘度に基づいて、リクレーマでの吸収液の処理量を制御する制御部と、を備える。
上記の二酸化炭素回収システムでは、制御部は、インライン粘度計が測定した粘度が予め規定された閾値を超えたときに、リクレーマでの吸収液の処理量を変化させてもよい。具体的には、制御部は、インライン粘度計が測定した粘度が閾値を超えたときに、リクレーマでの吸収液に対する処理を開始させてもよい。又は、制御部は、インライン粘度計が測定した粘度が閾値を超えたときに、リクレーマでの吸収液の処理量を増加させてもよい。また、上記の二酸化炭素回収システムは、再生塔で再生された吸収液の一部をリクレーマに供給する第２供給配管と、第２供給配管に設置される第１流量調整弁と、を備え、制御部は、第１流量調整弁に吸収液の流量を調整させることで、リクレーマでの吸収液の処理量を変化させてもよい。更に、上記の二酸化炭素回収システムは、第１供給配管に設置され、第１供給配管を流通している吸収液の一部を導入し、再度、第１供給配管に戻す第３供給配管と、第３供給配管の上流側に設置される第２流量調整弁と、第３供給配管の下流側に設置されるフィルターと、を備え、制御部は、インライン粘度計が測定した粘度が予め規定された閾値を超えたときに、第２流量調整弁に吸収液の流量を調整させることで、フィルターでの吸収液の通液量を増加させてもよい。
本開示によれば、簡易的な構成又は制御で吸収液から劣化物を除去するのに有利な二酸化炭素回収システムを提供することができる。
以下、例示的ないくつかの実施形態について、図面を参照して説明する。各実施形態に示す寸法、材料、その他、具体的な数値等は例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。また、実質的に同一の機能及び構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、本開示に直接関係のない要素については図示を省略する。
図１は、一実施形態に係る二酸化炭素回収システム１の構成を示す概略図である。二酸化炭素回収システム１は、例えば、化石燃料を多量に使用する火力発電所や製鉄所などに設置され、化石燃料を燃焼させることで生成された排ガスから二酸化炭素を回収する。以下、火力発電所等でいう排ガスのような、二酸化炭素回収システム１が処理対象とするガスを「二酸化炭素含有ガス」と表記する。なお、二酸化炭素含有ガスは、その他、天然ガス、アンモニア製造等の化学プラントで製造されるプロセスガス、又は、石炭ガス化ガス等の合成ガスであってもよい。
二酸化炭素回収システム１は、前処理塔１０と、吸収塔２０と、再生塔３０と、気液分離器４０と、熱交換器５０と、リクレーマ６０と、インライン粘度計７０と、第１流量調整弁７１と、制御部８０とを備える。
前処理塔１０は、二酸化炭素含有ガスを吸収塔２０に導入する前に冷却する。前処理塔１０に導入された二酸化炭素含有ガスは、充填部１１において、第１冷却器１２で冷却された冷却水を用いて冷却される。前処理塔１０は、その頂部に、冷却された二酸化炭素含有ガスを吸収塔２０に供給する第１配管１３を備える。また、前処理塔１０は、第１冷却器１２と第１ポンプ１４とを接続し、冷却水を循環させる第１循環配管１５を備える。前処理塔１０の底部に溜まった冷却水は、第１ポンプ１４の駆動により、第１冷却器１２で冷却され、再度、前処理塔１０に導入される。
吸収塔２０は、二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素と、二酸化炭素を吸収する吸収液とを接触させて、二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる。吸収液は、アミン化合物の水溶液である。アミン化合物としては、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどの塩基性のアミンを用いることができる。また、二酸化炭素含有ガスが二酸化炭素の他にＨ２Ｓ等の酸性ガスを含む場合には、これら酸性ガスも吸収液に吸収される。吸収塔２０は、下部充填部２１と、上部充填部２２と、下部充填部２１と上部充填部２２との間に設置される水受部２３とを備える。また、吸収塔２０において、前処理塔１０から延設されている第１配管１３は、下部充填部２１よりも下方に接続されている。
下部充填部２１は、第１配管１３から導入された二酸化炭素含有ガスを吸収液と向流接触させて、二酸化炭素含有ガス中の二酸化炭素を吸収液に吸収させることにより、二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を除去する。以下、吸収塔２０で二酸化炭素を吸収した吸収液を「リッチ溶液」と呼ぶ。
上部充填部２２は、下部充填部２１で吸収液と接触した後の二酸化炭素除去ガスと、洗浄液とを気液接触させる。下部充填部２１で吸収液と接触した後の二酸化炭素除去ガスは、二酸化炭素の吸収に起因した発熱反応により、高温下で蒸発した水分とアミン化合物とを同伴している。そこで、上部充填部２２は、二酸化炭素除去ガスと洗浄液とを気液接触させることで、水分とアミン化合物とを凝縮して洗浄液に回収させる。そして、洗浄後の二酸化炭素除去ガスは、吸収塔２０の頂部から外部に排出される。
水受部２３は、上部充填部２２で水分とアミン化合物とを含有した洗浄液を一時的に溜める。水受部２３は、下方から上方へ気体を通過させることができ、一方、上方から下方へ液体を通過させることができない構成を有する。また、吸収塔２０は、第２冷却器２４と第２ポンプ２５とを接続し、洗浄液を循環させる第２循環配管２６を備える。水受部２３に溜まった洗浄液は、第２ポンプ２５の駆動により、第２冷却器２４で冷却され、再度、吸収塔２０に導入される。
また、吸収塔２０は、その底部に、リッチ溶液を再生塔３０に供給する第２配管２７を備える。第２配管２７には、リッチ溶液を送給するための第３ポンプ２８が接続されている。
再生塔３０は、吸収塔２０からリッチ溶液を導入し、再生蒸気を用いてリッチ溶液から二酸化炭素を分離させて、吸収液を再生させる。再生塔３０は、下部充填部３１と、上部充填部３２とを備える。また、再生塔３０において、吸収塔２０から延設されている第２配管２７は、下部充填部３１と上部充填部３２との間に接続されている。
下部充填部３１は、吸熱反応により、第２配管２７から導入されたリッチ溶液から二酸化炭素を放出させる。ここで、再生塔３０は、リボイラー３３と、リボイラー３３に加熱用の飽和蒸気を供給する蒸気配管３４とを備える。リボイラー３３は、リッチ溶液から二酸化炭素を放出させるためにリッチ溶液を加熱する。また、再生塔３０は、リボイラー３３を接続し、下部充填部３１の下方でリッチ溶液を循環させる第３循環配管３５を備える。再生塔３０から一旦排出されたリッチ溶液は、第３循環配管３５を通じてリボイラー３３に導かれて加熱され、再度、再生塔３０に導入される。以下、再生塔３０で二酸化炭素が放出された吸収液を「リーン溶液」と呼ぶ。リーン溶液は、再生塔３０の底部に溜まる。
上部充填部３２は、リッチ溶液から放出された二酸化炭素ガスを、後述する気液分離器４０から戻された還流水と気液接触させることで、未だ二酸化炭素ガスに同伴しているリッチ溶液を除去する。なお、上部充填部３２の具体的な構成の説明については省略する。
また、再生塔３０は、その頂部に、リッチ溶液から放出された二酸化炭素ガスを排出する第１排出配管３６を備える。第１排出配管３６には、未だ二酸化炭素ガスに同伴している水蒸気を凝縮させるための第３冷却器３７が接続されている。
気液分離器４０は、第１排出配管３６の出口側の開口部に接続され、第３冷却器３７における冷却により生じた凝縮水と、二酸化炭素ガスとを分離する。気液分離器４０で分離された二酸化炭素ガスは、気液分離器４０の頂部から系外へ排出され、最終的に回収される。一方、気液分離器４０は、分離した凝縮水を、還流水として再生塔３０内の上部充填部３２の上方へ供給する第４循環配管４１を備える。第４循環配管４１には、還流水を送給するための第４ポンプ４２が接続されている。
更に、再生塔３０は、その底部に、リーン溶液を吸収塔２０に供給する第３配管３８を備える。第３配管３８には、リーン溶液を送給するための第５ポンプ３９が接続されている。第３配管３８の出口側の開口部は、吸収塔２０内の下部充填部２１の上方で、かつ、上部充填部２２の下方に接続されている。また、第３配管３８には、第２配管２７を流通するリッチ溶液との間で熱交換させる熱交換器５０と、熱交換器５０の下流でリーン溶液を冷却する第４冷却器５１とが接続されている。
熱交換器５０は、リッチ溶液と熱交換させることでリーン溶液を冷却する。熱交換器５０を通過したリーン溶液は、更に下流側の第４冷却器５１で冷却された後、吸収塔２０に供給される。つまり、熱交換器５０及び第４冷却器５１における稼働設定を適宜変更することにより、吸収塔２０に供給されるリーン溶液の温度を調整することができる。このように、二酸化炭素回収システム１では、吸収液は、吸収塔２０で二酸化炭素を吸収し、再生塔３０で二酸化炭素を放出した後、再び、吸収塔２０で二酸化炭素を吸収するように、循環利用される。
リクレーマ６０は、再生塔３０から吸収液（リーン溶液）の一部を導入して、吸収液に含まれる劣化物を除去する。本実施形態では、リクレーマ６０で再生された吸収液は、再生塔３０に供給される。この場合、リクレーマ６０は、再生塔３０から吸収液を導入する導入配管６１ａと、再生された吸収液を再生塔３０に導出する導出配管６１ｂとを含む。また、本実施形態で想定されている劣化物は、熱安定性塩、又は、窒素酸化物や硫黄酸化物などの酸性ガスである。リクレーマ６０が採用し得る劣化物の除去方式としては、蒸留法、イオン交換法又は電気透析法などが挙げられる。例えば、リクレーマ６０が蒸留法を採用するものである場合、まず、熱安定性塩は、中和剤の添加によりアミン化合物と中和塩とに分離される。その後、吸収液は、蒸気を用いた加熱により蒸発して再生塔３０に戻され、一方、劣化物は、外部に排出される。なお、リクレーマ６０で再生された吸収液が再生塔３０に戻されることは、熱の有効利用の観点から望ましい。一方で、リクレーマ６０で再生された吸収液は、例えば、第３配管３８に戻されてもよい。
インライン粘度計７０は、第３配管３８を流通するリーン溶液の粘度を測定する。インライン粘度計７０は、第３配管３８のいずれの位置に設置されてもよい。ただし、例えば、リーン溶液の温度が比較的低く、吸収塔２０でのフラッディングの懸念に対して応答性が早くなることから、インライン粘度計７０は、第３配管３８における吸収塔２０との接続位置の近傍に設置されることが望ましい。ここで、フラッディングとは、吸収塔２０内で吸収液の粘度が上昇することにより吸収塔２０内の圧力損失が過大となって運転不能に陥る現象をいう。インライン粘度計７０は、制御部８０に電気的に接続される。インライン粘度計７０が測定した結果は、制御部８０に送信される。
第１流量調整弁７１は、リクレーマ６０へ吸収液を導入する導入配管６１ａに設置され、導入配管６１ａ内を流通する吸収液の流量を調整する電磁弁である。第１流量調整弁７１は、本実施形態においてリクレーマ６０での吸収液の処理量を変化させるための装置又は機構に相当する。第１流量調整弁７１は、制御部８０に電気的に接続される。第１流量調整弁７１の開度は、制御部８０からの制御信号により変更される。
制御部８０は、二酸化炭素回収システム１全体の動作を制御する。本実施形態では、制御部８０は、インライン粘度計７０が測定したリーン溶液の粘度に基づいて、リクレーマ６０での吸収液の処理量を制御し得る。
次に、二酸化炭素回収システム１の作用について説明する。
二酸化炭素回収システム１において、前処理塔１０で取り込まれた二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を除去し、回収する基本動作については、上記の各構成要素の説明と併せて説明したとおりである。この基本動作中、吸収塔２０と再生塔３０との間を循環する吸収液は、徐々に劣化物を含む状態となるので、二酸化炭素回収システム１では、リクレーマ６０を用いて吸収液に含まれる劣化物が除去される。ここで、吸収液の循環利用が進むと、吸収液には様々な劣化物が生じ、結果として吸収液の粘度が大きくなる。
図２は、一例としての吸収液に含まれる熱安定性塩の濃度と動粘度との関係を示すグラフである。図中のプロット点は、熱安定性塩の濃度（ｗｔ％）の値ごとに特定された動粘度を示している。ただし、表示の動粘度は、温度が５０（℃）の場合で、かつ、熱安定性塩の濃度が０（ｗｔ％）のときの動粘度を「１」とした場合の相対値である。これらの値を参照すると、熱安定性塩の濃度と動粘度との関係は、図中に示すように直線状の近似式で表される。このように、熱安定性塩の濃度が上昇するほど、動粘度も上昇する。このような傾向は、図２に示す結果が得られた吸収液とは異なる吸収液を用いた場合でも同様である。また、図２では、劣化物として熱安定性塩のみに着目しているが、劣化物に窒素酸化物や硫黄酸化物などの酸性ガスが含まれる場合でも、図２に示す傾向と同様の傾向が見られる。
そこで、本実施形態では、リクレーマ６０での吸収液の処理量は、以下に示すように、インライン粘度計７０が測定した吸収液の粘度に基づいて決定されるものとする。
図３は、リクレーマ６０の作動の流れを示すフローチャートである。なお、二酸化炭素回収システム１の基本動作は、すでに開始されているものとする。また、リクレーマ６０は、二酸化炭素回収システム１の基本動作の開始に合わせて、劣化物の除去処理を開始することができる状態にあるものとする。具体的には、リクレーマ６０が例えば蒸留法を採用しているならば、リクレーマ６０に含まれる熱源は、すでに稼働状態にある。一方、第１流量調整弁７１は、現段階では「閉」となっており、吸収液はリクレーマ６０へ導入されていない。つまり、現段階では、リクレーマ６０は、劣化物の除去処理を開始していない。
まず、制御部８０は、二酸化炭素回収システム１の基本動作に合わせて、インライン粘度計７０から測定結果を連続的に受信する。そして、制御部８０は、インライン粘度計７０から得られた測定結果に基づいて、吸収液（具体的にはリーン溶液）の粘度を求め、粘度が閾値を超えたかどうかを判断する（ステップＳ１０１）。ここで、粘度の閾値は、例えば、予め得られた図２に示すような測定値を参照し、熱安定性塩の総量の管理値から導き出してもよい。管理値は、アミン化合物の種類や、二酸化炭素回収システム１における構成部分の材質や各機器の仕様などを考慮すると種々採用し得るが、例えば、０．５～２．０ｗｔ％の範囲に設定されてもよい。
ここで、制御部８０は、ステップＳ１０１において粘度が閾値を超えていないと判断している間は（ＮＯ）、更なる判断を繰り返す。
一方、制御部８０は、ステップＳ１０１において粘度が閾値を超えたと判断した場合には（ＹＥＳ）、次に、リクレーマ６０の作動を開始させる（ステップＳ１０２）。ここでいうリクレーマ６０の作動とは、リクレーマ６０が吸収液から劣化物を除去する処理を実際に行う作動である。したがって、ステップＳ１０２では、具体的には、制御部８０は、第１流量調整弁７１をある程度「開」とさせることで、吸収液をリクレーマ６０へ導入させて、すでに熱源が稼働中であるリクレーマ６０に劣化物の除去処理を行わせる。リクレーマ６０は、例えば蒸留法を採用している場合、以後のステップＳ１０６にて作動が停止されるまでの間、連続して劣化物の除去処理を行う。ここで、蒸留法を採用する一般的なリクレーマでの通常処理量は、循環液量の１～３％程度である。これに対して、本実施形態では、現段階でのリクレーマ６０による処理量を循環液量の１～３％よりもさらに少なく設定してもよい。
次に、制御部８０は、インライン粘度計７０から得られた測定結果に基づいて、吸収液の粘度が閾値を超えたかどうかを判断する（ステップＳ１０３）。ここでの閾値は、ステップＳ１０１での判断に用いられた閾値と同一である。
ここで、リクレーマ６０による劣化物の除去処理はすでに開始されているので、循環している吸収液全体から劣化物が減少していれば、吸収液の粘度は、いずれ閾値を下回るはずである。そこで、制御部８０は、ステップＳ１０３において粘度が閾値を超えていないと判断した場合には（ＮＯ）、リクレーマ６０の作動を停止させる（ステップＳ１０６）。
一方、制御部８０は、ステップＳ１０３において粘度が閾値を超えたと判断した場合には（ＹＥＳ）、次に、リクレーマ６０での劣化物を除去する処理量を増加させる（ステップＳ１０４）。このとき、制御部８０は、第１流量調整弁７１を、ステップＳ１０２における「開」の程度よりもさらに「開」とさせて、リクレーマ６０への吸収液の供給量を増加させることで、リクレーマ６０での処理量を増加させてもよい。この段階での処理量の目安として、例えば、ステップＳ１０２において、処理量を循環液量の１～３％よりもさらに少なく設定していたとすると、このステップＳ１０４では、処理量を循環液量の１～３％と設定してもよい。更に、ステップＳ１０４では、制御部８０は、蒸気発生量を増加させるなど、リクレーマ６０に含まれる熱源の動作設定を適宜調整することで、処理量を増加させてもよい。
次に、制御部８０は、インライン粘度計７０から得られた測定結果に基づいて、吸収液の粘度が閾値を超えたかどうかを判断する（ステップＳ１０５）。ここでの閾値も、ステップＳ１０１での判断に用いられた閾値と同一である。
ここで、リクレーマ６０での劣化物を除去する処理量を増加させているので、循環している吸収液全体から劣化物が減少していれば、吸収液の粘度は、いずれ閾値を下回るはずである。そこで、制御部８０は、ステップＳ１０５において粘度が閾値を超えていないと判断した場合には（ＮＯ）、リクレーマ６０の作動を停止させる（ステップＳ１０６）。
一方、制御部８０は、ステップＳ１０５において粘度が閾値を超えたと判断した場合には（ＹＥＳ）、引き続き、リクレーマ６０に、ステップＳ１０４で設定された処理量を維持しながら劣化物を除去させる。
ステップＳ１０６では、具体的には、制御部８０は、第１流量調整弁７１を「閉」とさせることで、リクレーマ６０の作動を停止させることができる。
そして、制御部８０は、ステップＳ１０６の後、インライン粘度計７０による吸収液の粘度の測定を続行するかを判断し（ステップＳ１０７）、続行すると判断した場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ１０１に戻る。一方、制御部８０は、ステップＳ１０７において粘度の測定を続行しないと判断した場合には（ＮＯ）、粘度の測定を終了し、リクレーマ６０による劣化物の除去処理を終了する。
次に、二酸化炭素回収システム１による効果について説明する。
本実施形態に係る二酸化炭素回収システム１は、二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔２０を備える。二酸化炭素回収システム１は、吸収塔２０で二酸化炭素を吸収した吸収液を導入し、再生蒸気を用いて吸収液から二酸化炭素を分離させることで吸収液を再生させる再生塔３０を備える。二酸化炭素回収システム１は、再生塔３０で再生された吸収液を吸収塔に供給する第１供給配管と、再生塔３０で再生された吸収液の一部を導入して劣化物を除去し、劣化物が除去された吸収液を再生塔３０又は第１供給配管に供給するリクレーマ６０を備える。また、二酸化炭素回収システム１は、第１供給配管を流通する吸収液の粘度を測定するインライン粘度計７０と、インライン粘度計７０が測定した粘度に基づいて、リクレーマ６０での吸収液の処理量を制御する制御部８０とを備える。
ここで、第１供給配管は、上記例示した二酸化炭素回収システム１の構成に含まれる第３配管３８に相当する。
二酸化炭素回収システム１によれば、リクレーマ６０を用いることで、吸収液に含まれる劣化物を除去することができる。このとき、制御部８０は、インライン粘度計７０が測定した吸収液の粘度に基づいてリクレーマ６０での吸収液の処理量を制御するので、劣化物の除去対象を熱安定性塩に限定しない。具体的には、例えば、別の二酸化炭素回収システムとして、何らかの方法により吸収液中の熱安定性塩の濃度を特定し、当該濃度に基づいて劣化物の除去の程度を判断する場合、劣化物の除去対象は、熱安定性塩に限定される。つまり、吸収液中の熱安定性塩の濃度が許容範囲にあったとしても、熱安定性塩以外の窒素酸化物や硫黄酸化物などの酸性ガスの吸収液中の濃度が上昇していた場合には、これらの酸性ガスは、劣化物として判断されず、吸収液に含まれたままとなる。これに対して、本実施形態に係る二酸化炭素回収システム１では、酸性ガスの吸収液中の濃度が上昇した場合も吸収液の粘度の上昇として把握されるので、劣化物として除去することができる。
また、二酸化炭素回収システム１では、リクレーマ６０での吸収液の処理量を制御するために制御部８０が参照するのは、インライン粘度計７０による測定結果のみである。つまり、二酸化炭素回収システム１は、吸収液中の酸性ガスの濃度を個別に検出する複数の分析器などを備える必要がないので、構成や制御の複雑化を招かない。
このように、本実施形態によれば、簡易的な構成又は制御で吸収液から劣化物を除去するのに有利な二酸化炭素回収システム１を提供することができる。
更に、上記説明したとおり、吸収塔２０内で吸収液の粘度が上昇するとフラッディングの発生が懸念される。しかし、二酸化炭素回収システム１によれば、制御部８０は、インライン粘度計７０から経時的な粘度データを直接的に取得することができるので、粘度値を常時モニタリングすることでフラッディングの発生のリスクを低減させることができる。
また、二酸化炭素回収システム１では、制御部８０は、インライン粘度計７０が測定した粘度が予め規定された閾値を超えたときに、リクレーマ６０での吸収液の処理量を変化させてもよい。
このような二酸化炭素回収システム１によれば、制御部８０は、リクレーマ６０での吸収液の処理量を変化させるかどうかを、インライン粘度計７０が測定した粘度が閾値を超えたかどうかで判断するので、制御がより簡易化される。また、制御部８０は、インライン粘度計７０が測定した粘度が閾値を超えたときに、即座にリクレーマ６０での吸収液の処理量を変化させることができるので、反応性の高い制御となる。
また、二酸化炭素回収システム１では、制御部８０は、インライン粘度計７０が測定した粘度が閾値を超えたときに、リクレーマ６０での吸収液に対する処理を開始させてもよい。
従来、例えば蒸留法を採用するリクレーマは、二酸化炭素回収システムの基本動作が行われている間、連続的に劣化物の除去処理を行う。これに対して、本実施形態に係る二酸化炭素回収システム１によれば、吸収液の粘度が閾値を超えない段階では、リクレーマ６０は劣化物の除去処理を行わないので、リクレーマ６０の作動に要するエネルギーを低減させることができる。また、リクレーマ６０の作動に要するエネルギーを低減させることができるので、リクレーマ６０の構造の簡易化や小型化を図ることができ、結果として、装置サイズの適正化による設備コストの低減が期待できる。
また、二酸化炭素回収システム１では、制御部８０は、インライン粘度計７０が測定した粘度が閾値を超えたときに、リクレーマ６０での吸収液の処理量を増加させてもよい。
従来、上記のとおり、蒸留法を採用するリクレーマでの通常処理量は、循環液量の１～３％程度である。この従来の通常処理量は、吸収液中にさほど劣化物が含まれていないときには、必要以上に過大となり得る。これに対して、本実施形態に係る二酸化炭素回収システム１によれば、リクレーマ６０は、吸収液の粘度が閾値を超えたときに吸収液の処理量を増加させるので、当初の処理量を抑えることができる。つまり、例えば、吸収液の粘度が閾値を超えていないときは、処理量を循環液量の１～３％よりも少なく設定し、吸収液の粘度が閾値を超えたときに、処理量を循環液量の１～３％と設定することができる。したがって、このような二酸化炭素回収システム１によっても、リクレーマ６０の作動に要するエネルギーを低減させることができる。
また、二酸化炭素回収システム１は、再生塔３０で再生された吸収液の一部をリクレーマ６０に供給する第２供給配管と、第２供給配管に設置される第１流量調整弁７１とを備えてもよい。ここで、制御部８０は、第１流量調整弁７１に吸収液の流量を調整させることで、リクレーマ６０での吸収液の処理量を変化させてもよい。
ここで、第２供給配管は、上記例示した二酸化炭素回収システム１の構成に含まれる導入配管６１ａに相当する。
このような二酸化炭素回収システム１によれば、第１流量調整弁７１の作動のみでリクレーマ６０での吸収液の処理量を変化させることができるので、より簡易的な構成又は制御とすることができる。
図４は、他の実施形態に係る二酸化炭素回収システム１の構成を示す概略図である。図４に示す二酸化炭素回収システム１の基本構成は、図１に示す二酸化炭素回収システム１の基本構成と同一であるので、同一の符号を付し、詳細説明を省略する。
図４に示す二酸化炭素回収システム１は、更に、第１供給配管としての第３配管３８に設置され、第１供給配管を流通している吸収液の一部を導入し、再度、第１供給配管に戻す第３供給配管としての迂回配管９０を備える。また、図４に示す二酸化炭素回収システム１は、第３供給配管の下流側に設置されるフィルター９１と、第３供給配管の上流側に設置される第２流量調整弁９２とを備える。この場合、制御部８０は、インライン粘度計７０が測定した粘度が予め規定された閾値を超えたときに、第２流量調整弁９２に吸収液の流量を調整させることで、フィルター９１での吸収液の通液量を増加させてもよい。
フィルター９１は、吸収液（具体的にはリーン溶液）に含まれる固形分又は油分等を除去するものであり、具体的な種類や材質は問わない。
吸収液の粘度が上昇する以外にも、例えば、吸収液に含まれる固形分や油分等の増加によっても、吸収液が発泡しやすくなることから、吸収塔２０でのフラッディングの発生の要因となる場合がある。これに対して、図４に示す二酸化炭素回収システム１によれば、制御部８０は、インライン粘度計７０による測定結果が発泡しやすい粘度値となった場合に、フィルター９１での吸収液の通液量を増加させることができる。これにより、フィルター９１は、吸収液から固形分又は油分等を除去し、予め発泡性の低減を図ることができる。
いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正又は変形をすることが可能である。
特願２０２０－１４５４９６号（出願日：２０２０年８月３１日）の全内容は、ここに援用される。
１ 二酸化炭素回収システム
２０ 吸収塔
３０ 再生塔
３８ 第３配管
６０ リクレーマ
６１ａ 導入配管
７０ インライン粘度計
７１ 第１流量調整弁
８０ 制御部
９０ 迂回配管
９１ フィルター
９２ 第２流量調整弁
２０ 吸収塔
３０ 再生塔
３８ 第３配管
６０ リクレーマ
６１ａ 導入配管
７０ インライン粘度計
７１ 第１流量調整弁
８０ 制御部
９０ 迂回配管
９１ フィルター
９２ 第２流量調整弁
Claims (6)
- 二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、
前記吸収塔で二酸化炭素を吸収した前記吸収液を導入し、再生蒸気を用いて前記吸収液から二酸化炭素を分離させることで前記吸収液を再生させる再生塔と、
前記再生塔で再生された前記吸収液を前記吸収塔に供給する第１供給配管と、
前記再生塔で再生された前記吸収液の一部を導入して劣化物を除去し、前記劣化物が除去された前記吸収液を前記再生塔又は前記第１供給配管に供給するリクレーマと、
前記第１供給配管を流通する前記吸収液の粘度を測定するインライン粘度計と、
前記インライン粘度計が測定した前記粘度に基づいて、前記リクレーマでの前記吸収液の処理量を制御する制御部と、
を備える、二酸化炭素回収システム。 - 前記制御部は、前記インライン粘度計が測定した前記粘度が予め規定された閾値を超えたときに、前記リクレーマでの前記吸収液の前記処理量を変化させる、請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。
- 前記制御部は、前記インライン粘度計が測定した前記粘度が前記閾値を超えたときに、前記リクレーマでの前記吸収液に対する処理を開始させる、請求項２に記載の二酸化炭素回収システム。
- 前記制御部は、前記インライン粘度計が測定した前記粘度が前記閾値を超えたときに、前記リクレーマでの前記吸収液の前記処理量を増加させる、請求項２に記載の二酸化炭素回収システム。
- 前記再生塔で再生された前記吸収液の一部を前記リクレーマに供給する第２供給配管と、
前記第２供給配管に設置される第１流量調整弁と、
を備え、
前記制御部は、前記第１流量調整弁に前記吸収液の流量を調整させることで、前記リクレーマでの前記吸収液の前記処理量を変化させる、請求項１～４のいずれか１項に記載の二酸化炭素回収システム。 - 前記第１供給配管に設置され、前記第１供給配管を流通している前記吸収液の一部を導入し、再度、前記第１供給配管に戻す第３供給配管と、
前記第３供給配管の上流側に設置される第２流量調整弁と、
前記第３供給配管の下流側に設置されるフィルターと、
を備え、
前記制御部は、前記インライン粘度計が測定した前記粘度が予め規定された閾値を超えたときに、前記第２流量調整弁に前記吸収液の流量を調整させることで、前記フィルターでの前記吸収液の通液量を増加させる、請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。
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