WO2005072851A1 - 排ガス中の二酸化炭素の回収システムおよび回収方法 - Google Patents

排ガス中の二酸化炭素の回収システムおよび回収方法 Download PDF

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WO2005072851A1
WO2005072851A1 PCT/JP2005/001229 JP2005001229W WO2005072851A1 WO 2005072851 A1 WO2005072851 A1 WO 2005072851A1 JP 2005001229 W JP2005001229 W JP 2005001229W WO 2005072851 A1 WO2005072851 A1 WO 2005072851A1
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alkaline solution
carbon dioxide
exhaust gas
tank
alkaline
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Application number
PCT/JP2005/001229
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Inventor
Hideshige Moriyama
Kentaro Matsunaga
Katsuya Yamashita
Original Assignee
Kabushiki Kaisha Toshiba
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/50—Carbon dioxide
    • 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
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a system for recovering carbon dioxide emitted from a thermal power plant, a municipal solid waste incineration plant, a natural gas mining plant, etc., and particularly to an exhaust gas capable of recovering carbon dioxide with an alkaline solution. And a method of recovering carbon dioxide.
  • an aqueous solution of potassium carbonate which is an alkaline substance
  • a system for recovering carbon dioxide is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-341686.
  • a system for recovering carbon dioxide by using an aqueous solution of an amine compound which is an alkaline substance is disclosed in, for example, JP-A-2002-126439.
  • FIG. 5 shows an outline of a conventional carbon dioxide recovery system 300 for recovering carbon dioxide using an aqueous potassium carbonate solution as an alkaline solution.
  • the exhaust gas 301 discharged by burning fossil fuel is guided to the absorption tower 303 by the gas blower 302.
  • An alkaline solution 304 having a temperature of about 55 ° C. is supplied to an upper portion of the absorption tower 303.
  • the supplied alkaline solution 304 comes into contact with the introduced exhaust gas 301 and absorbs carbon dioxide in the exhaust gas 301. Take it.
  • the remaining exhaust gas 301 in which carbon dioxide has been absorbed by the alkaline solution 304 is discharged from the upper part of the absorption tower 303 to the atmosphere.
  • the alkaline solution 304 that has absorbed carbon dioxide is drawn out from the lower part of the absorption tower 303, guided to the heat exchanger 306 by the pump 304, and further guided to the regeneration tower 307.
  • Anorekali melting night 304 guided by regeneration tower 307 is heated to a temperature of about 100 ° C by steam 309 of caroheater 308 and is disturbed. Then, carbon dioxide is diffused from the alkaline solution 304, and is regenerated into an alkaline solution 304 that can absorb carbon dioxide.
  • the regenerated alkaline solution 304 is returned to the upper part of the absorption tower 303 by the circulation pump 310 via the heat exchanger 306 and the cooler 311.
  • the carbon dioxide released from the alkaline solution 304 is guided to the separator 313 via the cooler 312, and is collected after the separator 313 removes water.
  • a circulation line for the alkaline solution 304 is provided between the absorption tower 303 and the regeneration tower 307, and the regeneration tower 307 uses the steam 309 of the power generation boiler.
  • the alkaline solution 304 was instantaneously heated to a temperature of about 100 ° C for regeneration, and the regenerated alkaline solution 304 was instantaneously cooled to a temperature of about 55 ° C and returned to the absorption tower 303.
  • the absorption tower 303 and the regeneration tower 307 are connected via one circulation line, they are circulated through the absorption tower 303 and the regeneration tower 307.
  • Alkaline solution 304 could not be circulated at fundamentally different rates. For this reason, the enormous flow rate of the alkaline solution 304 required in the carbon dioxide absorption step could not be reduced to a low flow rate in the regeneration step.
  • an alkaline solution in the absorption tower 303 is used.
  • the temperature of the alkali solution 304 in the regeneration tower 307 had to be set to about 120 ° C. by setting the temperature of the 304 to about 50 ° C. Therefore, a heat exchanger had to be installed between the absorption tower 303 and the regeneration tower 307, and complicated temperature adjustment of the alkaline solution 304 had to be performed.
  • Patent Document 1 JP-A-4-346816
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-126439
  • the present invention is capable of regenerating an alkaline solution without using a large amount of steam of a power generation boiler, and circulating an alkaline solution in an absorption device and a regenerating device through independent reflux lines.
  • the objective is to provide a carbon capture system and method.
  • the system for recovering carbon dioxide in exhaust gas includes an exhaust gas inlet, an alkaline solution inlet, a remaining exhaust gas outlet, and an alkaline solution outlet, and the exhaust gas introduced from the exhaust gas inlet and the alkaline solution.
  • An absorption device for bringing the alkaline solution introduced from the solution inlet into gas-liquid contact to absorb carbon dioxide in the exhaust gas with the alkaline solution, an alkaline solution jetting port, a regenerating alkaline solution outlet, and a carbon dioxide outlet.
  • a regenerating apparatus that regenerates the alkaline solution by releasing carbon dioxide from the alkaline solution that has absorbed the carbon dioxide; and a recycle apparatus that discharges the alkaline solution discharged from the alkaline solution into the alkaline solution introduction port of the absorption device.
  • the alkaline solution discharge / exhaust force of the absorber is used to return the discharged alkaline solution to the alkaline solution inlet, and the first alkaline solution reflux line for absorbing carbon dioxide.
  • a second alkaline solution reflux line for regenerating the alkaline solution by recirculating the regenerated alkaline solution discharged from the regenerating alkaline solution outlet of the regenerating device to the alkaline solution jet port and releasing carbon dioxide. It can be provided independently.
  • the flow rate of the alkaline solution flowing through each alkaline solution reflux line can be individually set, and the flow rate of the alkaline solution suitable for the carbon dioxide absorption operation and the alkaline solution regeneration operation can be set.
  • the alkaline solution is recycled. It does not require a large heating device and a large amount of heat that need to be heated instantaneously in the unit. Thus, the thermal efficiency of the system can be improved.
  • the alkali solution discharge port of the absorption device is used to convert the discharged first alkaline solution into a first divided tank of a plurality of divided tanks constituting a storage tank.
  • the solution is refluxed to the alkali solution inlet of the absorption device via a tank, and the exhaust gas is brought into gas-liquid contact with the first alkali solution to cause the first alkali solution to repeatedly absorb carbon dioxide in the exhaust gas.
  • the first absorption step and the reflux line of the first alkaline solution are switched, and the first alkaline solution that has absorbed carbon dioxide in the first absorption step is guided to an alkaline solution jet of a regenerating device, Recycled alkaline solution discharged from the regenerating device
  • the first alkaline solution to be discharged is refluxed to the alkaline solution jet through the first dividing tank, and carbon dioxide is repeatedly discharged into the regenerating device.
  • the first alkaline solution reflux line for absorbing carbon dioxide and the first alkaline solution for regenerating the first alkaline solution by releasing carbon dioxide are refluxed.
  • the first alkaline solution can be selectively refluxed to each of the reflux lines by switching the reflux line separately and independently.
  • the flow rate of the first alkaline solution flowing through each reflux line can be individually set, and the reflux flow rate of the first alkaline solution suitable for each of the carbon dioxide absorption operation and the alkaline solution regeneration operation. Settings such as can be made.
  • a large heating device that does not require an alkaline solution to be heated instantaneously by a regenerator or a large amount of heat is not required. As a result, the thermal efficiency of the system can be improved.
  • the second alkali solution stored in the second divided tank of the storage tank during the first regeneration step may be used.
  • the second alkaline solution guided to the alkaline solution inlet of the absorber and discharged from the alkaline solution outlet of the absorber is returned to the alkaline solution inlet through the second dividing tank, and the exhaust gas is discharged.
  • the second alkaline solution are brought into gas-liquid contact with each other,
  • the method may further include a second absorption step of repeatedly absorbing carbon dioxide in the exhaust gas into the lukari solution.
  • the system for recovering carbon dioxide in exhaust gas of the present invention includes an exhaust gas inlet, an alkaline solution inlet, a remaining exhaust gas outlet, and an alkaline solution outlet, and the introduced exhaust gas and the alkaline solution are separated from each other.
  • the carbon dioxide in the exhaust gas is absorbed by the alkali solution by gas-liquid contact to generate an insoluble compound as a reaction product, and the carbon dioxide is absorbed from the alkaline solution outlet of the carbon dioxide absorption tower.
  • a collection tank for collecting the compound.
  • the insoluble compound which is a reaction product generated by the absorption of carbon dioxide in the exhaust gas into the alkaline solution in the carbon dioxide absorption tower, together with the alkaline solution Flow through the alkaline solution reflux line to the collection tank. Since the specific gravity of the insoluble compound is greater than that of the alkali solution, the insoluble compound precipitates at the lower portion of the collection tank, and the precipitated insoluble compound can be collected in the collection tank. Further, the alkali solution particularly at the upper portion of the collection tank that has not contributed to the generation of the insoluble compound can be returned to the alkali solution inlet again through the alkali solution reflux line.
  • the insoluble compound is supplied, the insoluble compound is heated to release carbon dioxide, and the alkali substance forming the alkaline solution is converted from the insoluble compound.
  • a regeneration tower for regeneration may be further provided.
  • the exhaust gas is brought into gas-liquid contact with an alkaline solution to absorb the carbon dioxide in the exhaust gas into the alkaline solution to produce an insoluble compound as a reaction product. And a circulating step of repeatedly bringing the alkaline solution into gas-liquid contact with the exhaust gas, and a collecting step of collecting insoluble compounds contained in the alkaline solution.
  • the insoluble compound which is a reaction product generated by absorbing carbon dioxide in the exhaust gas into the alkaline solution in the absorption step, has a specific gravity of alkali in the collection step. Because they are larger than the solution, insoluble compounds precipitate at the bottom of the collection tank. Thereby, the precipitated insoluble compound can be collected in the collecting step. Further, the alkaline solution that has not contributed to the generation of the insoluble compound can be brought into gas-liquid contact with the exhaust gas again by the circulation step.
  • the insoluble compound captured in the capturing step is heated to release carbon dioxide, and the alkaline substance constituting the alkaline solution is converted from the insoluble compound.
  • the method may further include a reproduction step of reproducing.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a carbon dioxide recovery system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a carbon dioxide recovery system according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a carbon dioxide recovery system according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a result of measuring a carbon dioxide recovery rate with an alkaline solution.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a conventional carbon dioxide capture system.
  • FIG. 1 shows an outline of a carbon dioxide recovery system 10 according to a first embodiment of the present invention.
  • the carbon dioxide recovery system 10 includes an absorption tower 100 for bringing the introduced exhaust gas and the alkaline solution into gas-liquid contact, and a regeneration tower for regenerating the alkaline solution by releasing carbon dioxide from the alkaline solution that has absorbed carbon dioxide. 110, alkaline solution reflux lines 120a and 120b for refluxing the alkaline solution discharged from the alkaline solution outlet 101 of the absorption tower 100 to the alkaline solution inlet 102, and discharged from the regenerated alkaline solution outlet 111 of the regeneration tower 110.
  • Alkaline solution reflux line 1 21a, 121b for recycling the regenerated alkaline solution to alkaline solution jet 112, and alkaline solution reflux line 120a, 120b or alkaline solution reflux line 1 It mainly comprises a storage tank 130 composed of a plurality of divided tanks 130a and 130b interposed between 21a and 121b, and a control unit 140 for controlling pumps, valves, and devices.
  • control unit 140 is electrically connected to each pump, each valve, a measurement device, each component device, and the like, which will be described later. I do.
  • an exhaust gas inlet 104 for guiding the exhaust gas 103 containing carbon dioxide discharged from a thermal power plant or a municipal waste incineration plant to the inside of the absorption tower 100 is provided. . Further, a gas blower 105 for feeding the exhaust gas 103 into the absorption tower 100 is connected to the exhaust gas inlet 104.
  • an alkali solution inlet 102 for introducing an alkali solution 160 supplied from a storage tank 130 by a liquid feed pump 150 is provided.
  • the alkaline solution inlet 102 is provided with an alkaline solution jetting section 106 for jetting an alkaline solution 160.
  • a filler 107 is provided for bringing the alkaline solution 160 ejected from the alkaline solution ejection section 106 and the exhaust gas 103 introduced into the absorption tower 100 into gas-liquid contact mainly.
  • an exhaust port 108 for exhausting the exhaust gas 103, which has absorbed carbon dioxide by passing through the filler 107, to the atmosphere is provided.
  • an alkaline solution outlet 101 for discharging the alkaline solution 160 that has absorbed carbon dioxide is provided at the bottom of the absorption tower 100.
  • the alkaline solution outlet 101 is connected to one end of an alkaline solution reflux line 120a provided with a discharge pump 151.
  • the other end of the alkaline solution reflux line 120a is branched corresponding to each of the divided tanks 130a and 130b, and the other end of each branched alkaline solution reflux line 120a is provided with a valve 170, respectively. .
  • each of the divided tanks 130a and 130b is provided with a valve 171 and an alkali solution reflux line 120b whose one end is branched is provided corresponding to each of the divided tanks 130a and 130b.
  • One end of the branched alkaline solution reflux line 120b is immersed in a relatively lower position in the alkaline solution stored in each of the dividing tanks 130a and 130b.
  • alkaline The other end of the solution reflux line 120b is connected to the alkaline solution inlet 102 of the absorption tower 100.
  • the alkaline solution reflux line 120b is provided with a liquid sending pump 150 for pumping the alkaline solution 160 to the absorption tower 100.
  • the absorption tower 100 and the anorekari solution are refluxed at night.
  • An alkaline solution reflux path for circulating the alkaline solution 160 is formed in the order of the line 120a, the dividing tank 130a, the alkaline solution reflux line 120b, and the absorption tower 100.
  • the liquid sending pump 150, the outlet pump 151, and the valves 170 and 171 operate based on a signal from the control unit 140, and adjust the flow rate of the alkaline solution 160 flowing in the alkaline solution reflux path. .
  • the alkaline solution 160 ejected from the alkaline solution ejecting section 106 is ejected uniformly.
  • a predetermined spray particle size and a spray pattern are obtained in the alkaline solution ejecting section 106.
  • a spray nozzle or the like may be used.
  • the alkali solution 160 can be dispersed almost uniformly in the absorption tower 100 by the configuration of the alkali solution inlet 102, the alkali solution jetting section 106 may not be provided.
  • the filler 107 may be formed of, for example, one having a porous structure, a honeycomb structure, or the like, as long as it has an action of disturbing the alkaline solution 160 passing through the filler 107. Further, the filler 107 may be installed in multiple stages in the absorption tower 100. When the filler 107 is provided in multiple stages, for example, an alkaline solution jetting section 106 for jetting the alkaline solution 160 may be provided in each stage. Note that if gas-liquid contact between the exhaust gas 103 and the alkaline solution 160 can be efficiently performed in the absorption tower 100, the absorption tower 100 can be configured without the filler 107.
  • Each of the divided tanks 130a and 130b of the storage tank 130 is further provided with a valve 172, and an alkali solution reflux line 121a having one end branched in correspondence with each of the divided tanks 130a and 130b. Have been.
  • the other end of the alkaline solution reflux line 121a is It is connected to a regenerated alkaline solution outlet 111 of 110.
  • an outlet pump 152 is provided in the alkaline solution reflux line 121a.
  • each of the divided tanks 130a and 130b is provided with a valve 173, and an alkaline solution reflux line 121b whose one end is branched is provided corresponding to each of the divided tanks 130a and 130b.
  • One end of the branched alkaline solution reflux line 121b may be installed so as to be located relatively below the alkaline solution stored in each of the divided tanks 130a and 130b, for example, as shown in FIG. Alternatively, it may be provided at the bottom of each of the divided tanks 130a and 130b.
  • the other end of the alkaline solution reflux line 121b is connected to the alkaline solution jet 112 of the regeneration tower 110.
  • the alkaline solution reflux line 121b is provided with a high-pressure liquid pump 153 that pressure-feeds the alkaline solution 161 to the regeneration tower 110.
  • the regeneration tower 110 by opening the valve 172 and the valve 173 corresponding to the division tank 130b and closing the valve 172 and the vanoleb 173 corresponding to the division tank 130a, the regeneration tower 110, the alkaline solution reflux line 121a, An alkaline solution reflux path for circulating the alkaline solution 161 in the order of the division tank 130b, the alkaline solution reflux line 121b, and the regeneration tower 110 is formed.
  • the opening and closing of the valve 170, the vanoleb 171, the valve 172, and the valve 173 the alkali solution is returned to the absorption tower 100, the alkaline solution reflux line 120a, the dividing tank 130b, the alkaline solution reflux line 120b, and the absorption tower 100 in this order. Forming an alkaline solution reflux path through which 160 is circulated.
  • the number of divided tanks constituting the storage tank 130 is not limited. However, if there are at least two, for example, the absorption tower 100, the alkaline solution reflux line 120a, the divided tank 130a, and the alkali solution reflux
  • the carbon dioxide absorption line and the carbon dioxide recovery line can be operated continuously.
  • a carbon dioxide outlet 113 for taking out carbon dioxide emitted by circulating the alkaline solution 161 absorbing carbon dioxide to the outside is provided at the upper part of the regeneration tower 110.
  • the carbon dioxide outlet 113 is connected to a carbon dioxide recovery line 115 having a suction pump 114.
  • the carbon dioxide released in the regeneration tower 110 is recovered by a carbon dioxide recovery means (not shown) installed outside through the carbon dioxide recovery line 115.
  • the regeneration tower 110 is constituted by a flushing tank, and the inside thereof is set to a pressure of 180 to 20 kPa as a relative pressure with the atmospheric pressure set to 0.
  • the discharge pressure of the high-pressure liquid pump 153 for pressure-feeding the alkaline solution 161 to the regeneration tower 110 is set to a pressure of 200 to 500 kPa as a relative pressure with the atmospheric pressure being 0.
  • the regeneration tower 110 may be constituted by a stripping tower having a structure that allows steam to pass through an alkaline solution.
  • the alkaline solution used in the first embodiment a solution prepared by dissolving 1028 g of sodium carbonate per 100 g of water and adjusting the weight concentration to 9-122% is used.
  • the reason why the weight concentration of sodium carbonate is set to 9-122% is that if the weight concentration is less than 9%, absorption of carbon dioxide does not continue for a long time, and the weight concentration is larger than 22%. In such a case, the absorption rate of carbon dioxide is greatly reduced.
  • the temperature of the alkaline solution 160 in 100 and the division tank 130a is set at 60-75 ° C.
  • the temperature of the alkaline solution 160 in the absorption tower 100 and the dividing tank 130a is preferably 60 to 75 ° C, but a temperature of 60 ° C or lower can be used as long as it is 40 ° C or higher.
  • the temperature of the alkaline solution 160 in the absorption tower 100 and the dividing tank 130a is preferably set to a range of 6075 ° C, and even if the temperature is 60 ° C or lower, it is used if it is 40 ° C or higher.
  • the reason is that the absorption of carbon dioxide into the alkaline solution 160 may be slow at a temperature lower than 60 ° C in the alkaline solution 160 containing sodium carbonate as a main solute, and the absorption rate may be reduced by 40%. This is because it becomes remarkable when the temperature is lower than ° C. Further, when the temperature of the alkaline solution 160 exceeds 75 ° C., the carbon dioxide absorbed in the alkaline solution 160 starts to be diffused.
  • the temperature of the alkaline solution 161 in the regeneration tower 110 and the dividing tank 130b was set to the range of 60 to 75 ° C because the alkaline solution 161 containing sodium carbonate as a main solute was less than 60 ° C. This is because carbon emission may be delayed. Also, when the temperature of the alkaline solution 160 exceeds 75 ° C., a large amount of water is lost from the alkaline solution 161.
  • the alkaline solutions 160, 161 can be heated, for example, by using the exhaust heat of the exhaust gas from the boiler for power generation in the alkaline solution reflux lines 120a, 120b, 121a, 121b.
  • the method of heating the alkaline solutions 160 and 161 is not limited to this.
  • a heat exchanger may be provided in the divided tanks 130a and 130b and heated by utilizing the exhaust heat of the exhaust gas of the power generation boiler. Is also good.
  • cooling means may be provided in the divided tanks 130a and 130b to adjust the temperature to the optimum value.
  • each of the divided tanks 130a and 130b has a hydrogen ion exponent of the alkaline solutions 160 and 161 for measuring pH for guiding the alkaline solutions 160 and 161 to a pH meter for measuring pH.
  • One end of the line is installed.
  • the pH meter is electrically connected to the control unit 140 and outputs a signal based on the measurement result to the control unit 140.
  • the exhaust gas 103 discharged from a thermal power plant or an incineration plant for municipal waste is supplied from the exhaust gas inlet 104 into the absorption tower 100 by the gas blower 105 without being subjected to the desulfurization treatment.
  • the temperature of the exhaust gas 103 supplied into the absorption tower 100 is 50 120 ° C.
  • the alkaline solution 160 accommodated in the dividing tank 130a is supplied to the alkaline solution inlet 102 through the alkaline solution reflux line 120b, and the alkaline solution ejection section 106 Squirted from.
  • the flow rate of the alkaline solution 160 spouted from the alkali solution spouting section 106 is adjusted by a liquid sending pump 150 controlled based on a signal from the control section 140.
  • the alkaline solution 160 ejected from the alkaline solution ejecting section 106 flows down the filler 107, and comes into gas-liquid contact with the exhaust gas 103 flowing upward from below in the filler 107, and is included in the exhaust gas 103. Absorbs carbon dioxide and sulfur oxides. Then, the alkaline solution 160 that has absorbed the carbon dioxide and the sulfur oxide flows down to the bottom of the absorption tower 100. On the other hand, some carbon dioxide remains in the exhaust gas 103 without being absorbed, and is released to the atmosphere from the exhaust port 108.
  • the alkaline solution 160 that has flowed down along the filler 107 is led to an alkaline solution reflux line 120a by a discharge pump 151, and is supplied to one divided tank 130a constituting the storage tank 130.
  • the alkaline solution 160 guided to the division tank 130 a is guided to the alkaline solution reflux line 120 b by the liquid sending pump 150, and is supplied to the alkaline solution inlet 102.
  • the alkaline solution 160 is circulated in the order of the absorption tower 100, the alkaline solution reflux line 120a, the dividing tank 130a, the alkaline solution reflux line 120b, and the absorption tower 100, so that the alkali solution 160 The carbon dioxide and sulfur oxides contained in the exhaust gas 103 are efficiently absorbed.
  • a part of the refluxed alkaline solution 160 is guided to a pH meter via a measuring line (not shown). And the pH meter was led The hydrogen ion exponent pH of the alkaline solution 160 is detected, and a signal corresponding to the detected value is output to the control unit 140.
  • the control unit 140 determines whether or not the pH value of the alkaline solution 160 in the dividing tank 130a is in the range of S8.5-9.5 based on the signal from the pH meter. By absorbing the carbon dioxide contained in the exhaust gas 103, the alkaline solution 160 becomes an aqueous solution containing sodium hydrogen carbonate, and those having a pH value of 11 or more decrease.
  • the controller 140 determines that the pH value of the alkaline solution 160 is higher than 9.5, the alkaline solution 160 guided to the dividing tank 130a is again sent to the liquid sending pump 150. Then, it is led to the alkaline solution reflux line 120b, supplied to the alkaline solution inlet 102, and repeats the above-mentioned reflux operation.
  • control unit 140 determines that the pH value of the anorecali solution 160 is in the range of 8.5-9.5
  • the control unit 140 is provided in the alkaline solution reflux line 120a.
  • the valve 170 corresponding to the division tank 130a and the valve 171 corresponding to the division tank 130a provided in the alkaline solution return line 120b are controlled to be closed, and at the same time, the valve 170 corresponding to the division tank 130b provided in the alkaline solution return line 120a is controlled. Control is performed to open the valve 170 and the valve 171 corresponding to the dividing tank 130b provided in the alkaline solution reflux line 120b.
  • the alkaline solution 160 is circulated in the order of the absorption tower 100, the alkaline solution reflux line 120a, the dividing tank 130b, the alkaline solution reflux line 120b, and the absorption tower 100.
  • an alkaline solution reflux path is formed.
  • the alkaline solution 160 stored in the dividing tank 130b is refluxed in the alkaline solution reflux path, and the above-described reflux operation of absorbing carbon dioxide is repeated.
  • the control unit 140 opens the valve 172 and the valve 173 corresponding to the division tank 130a, and starts the regeneration tower 110, the alkaline solution reflux line 121a, the division tank 130a, the alkaline solution reflux line 121b, and the regeneration tower 110 in this order.
  • An alkaline solution reflux path for circulating the alkaline solution 161 is formed.
  • the alkaline solution 161 is an alkaline solution stored in the dividing tank 130a determined to have a pH value in the range of 8.5-9.5.
  • the alkaline solution 161 accommodated in the division tank 130a is guided to the alkaline solution jetting port 112 of the regeneration tower 110 via the alkaline solution reflux line 121b by the high-pressure liquid sending pump 153. .
  • the alkaline solution 161 guided to the alkaline solution jetting port 112 is jetted into the regenerator 110 under reduced pressure by using the discharge pressure of the high-pressure liquid sending pump 153, and releases carbon dioxide.
  • the flow rate of the alkaline solution 161 ejected from the alkaline solution ejection port 112 is adjusted by a high-pressure liquid sending pump 153 controlled based on a signal from the control unit 140.
  • the alkaline solution 161 ejected into the regenerating tower 110 is discharged from the regenerating alkaline solution outlet 111 provided at the bottom of the regenerating tower 110 by an outlet pump 152, through an alkaline solution recirculation line 121a, to a dividing tank 130a. Is led to.
  • the carbon dioxide released into the regeneration tower 110 is sucked by the suction pump 114, and is discharged from the carbon dioxide outlet 113 provided at the upper part of the regeneration tower 110 through the carbon dioxide recovery line 115. It is guided and collected by a collecting means (not shown).
  • the alkaline solution 161 guided to the dividing tank 130a is guided to the alkaline solution ejection port 112 of the regeneration tower 110 via the alkaline solution reflux line 121b by the high-pressure liquid sending pump 153, and the above-described reflux operation is repeated. .
  • the alkaline solution 161 in the order of the regeneration tower 110, the alkaline solution reflux line 121a, the dividing tank 130a, the alkaline solution reflux line 121b, and the regeneration tower 110 carbon dioxide is efficiently released from the alkaline solution 161. be able to.
  • a part of the refluxed alkaline solution 161 is guided to a pH meter via a measuring line (not shown). Then, the pH meter detects the hydrogen ion exponent pH of the introduced alkaline solution 161 and outputs a signal corresponding to the detected value to the control unit 140.
  • the control unit 140 Based on the signal from the pH meter, the control unit 140 semi-IJ-determines the force / force within the range of the pH value force 112 of the alkaline solution 160 in the division tank 130a. By releasing carbon dioxide from the alkaline solution 161, the pH value of the alkaline solution 161 approaches the initial pH value of the alkaline solution before absorbing carbon dioxide.
  • the controller 140 determines that the pH value of the alkaline solution 161 is smaller than 11, the alkaline solution 161 guided to the dividing tank 130a is again transported by the high-pressure liquid pump 153 to the alkaline solution. The solution is led to the alkali solution outlet 112 of the regeneration tower 110 via the solution reflux line 121b, and the above-described reflux operation is repeated.
  • the control unit 140 determines that the pH value of the alkaline solution 161 is in the range of 11 to 12
  • the control unit 140 operates the induction pump 152 provided in the alkaline solution reflux line 121a.
  • control is performed to stop the high-pressure liquid sending pump 153 provided in the alkaline solution reflux line 121b.
  • control is performed to close the valve 172 corresponding to the divided tank 130a provided in the alkaline solution reflux line 121a and the valve 173 corresponding to the divided tank 130a provided in the alkaline solution reflux line 121b.
  • control unit 140 divides the alkaline solution reflux path that circulates the alkaline solution 160 in the order of the absorption tower 100, the alkaline solution reflux line 120a, the dividing tank 130b, the alkaline solution reflux line 120b, and the absorption tower 100.
  • the hydrogen ion exponent from the pH meter of the alkaline solution 160 in the tank 130b, pH power S, is determined to be in the range of 8.5-9.5.
  • the controller 140 determines that the pH value of the alkaline solution 160 is higher than 9.5, the alkaline solution 160 guided to the dividing tank 130b is again supplied to the liquid sending pump 150. Then, it is led to the alkaline solution reflux line 120b, supplied to the alkaline solution inlet 102, and repeats the above-mentioned reflux operation.
  • the control unit 140 determines that the pH value of the alkaline solution 160 is in the range of 3 ⁇ 4.5 to 9.5, the control unit 140 is provided in the alkaline solution reflux line 120a.
  • the valve 170 corresponding to the dividing tank 130b and the valve 171 corresponding to the dividing tank 130b provided on the alkaline solution reflux line 120b are controlled to be closed, and at the same time, the valve 170 corresponding to the dividing tank 130a provided on the alkaline solution returning line 120a Control is performed to open the valve 170 and the valve 171 corresponding to the dividing tank 130a provided in the alkaline solution reflux line 120b. Further, the control unit 140 performs control to open the valves 172 and 173 corresponding to the division tank 130b.
  • the regenerated alkaline solution stored in the dividing tank 130a is supplied to the absorption tower 100, the alkaline solution reflux line 120a, the dividing tank 130a, the alkaline solution reflux line 120b, and the absorption tower 100.
  • the alkali solution 160 is sequentially led to the alkaline solution reflux path for circulating the alkaline solution 160, and again performs an operation of absorbing carbon dioxide and sulfur oxides.
  • the alkaline solution having absorbed the carbon dioxide stored in the dividing tank 130b is supplied to the regeneration tower 110, the alkaline solution reflux line 121a, the dividing tank 130b, the alkaline solution reflux line 121b,
  • the alkali solution 161 is led to the alkali solution reflux path in which the alkaline solution 161 is circulated in the living tower 110 in order to release carbon dioxide again and regenerate the original alkali solution.
  • the alkaline solution 160 in addition to absorbing carbon dioxide, the alkaline solution 160 also absorbs sulfur oxides contained in the exhaust gas 103, and when the alkaline solution 160 is used for a long time, sulfite ions accumulate in the alkaline solution 160. . This accumulation of sulfite ions is not preferable from the viewpoint of reducing the recovery rate of carbon dioxide.
  • calcium chloride is added to the dividing tank 130a to convert the sulfite ions to calcium sulfite. It is preferable to provide a structure in which the sediment is settled and removed from the separation tank 130a.
  • the concentration of the sulfite ion contained in the alkaline solution 160 when adding Shiridani calcium is not limited to the case where the concentration by weight is 0.5%. Even when in the range of%.
  • the range of the concentration of sulfite ions contained in the alkali solution 160 when adding calcium chloride was 0.01-1.0%, because the concentration of sulfite ions was 0.01% by weight. If it is less than 10%, it is difficult to recover as calcium sulfate (gypsum), and if it is more than 1.0%, the recovery rate of carbon dioxide is low. It should be noted that calcium bicarbonate that precipitates with calcium sulfite alone also precipitates when calcium chloride is added.
  • the concentration of sulfite ions is measured, for example, by an ion concentration measuring device such as ion chromatography connected via a line branched from a measurement line (not shown) provided in each of the dividing tanks 130a and 130b. Is done.
  • the ion concentration measurement device is electrically connected to the control unit 140, and the measurement information of the sulfite ion concentration is output to the control unit 140.
  • a new alkaline solution 160 is supplied to the dividing tank 130a from which the sulfite ions have been removed as calcium sulfite.
  • the alkaline solution discharged from the alkaline solution outlet 101 of the absorption tower 100 is returned to the alkaline solution inlet 102, and the carbon dioxide is recovered.
  • An alkaline solution reflux path for refluxing the outlet 112 to release carbon dioxide to regenerate the alkaline solution can be provided separately and independently.
  • the flow rate of the alkaline solution flowing through each of the alkaline solution reflux paths can be individually set, and the alkaline solution reflux flow rate suitable for each of the carbon dioxide absorption operation and the alkaline solution regeneration operation. Settings such as can be made.
  • the alkali solution 161 does not need to be instantaneously heated in the regeneration tower 110, and the flow rate of the alkali solution 161 is reduced to a small value. Since the solution is refluxed a plurality of times to regenerate the alkaline solution 161, a large heating device and a large amount of heat are not required. This can improve the thermal efficiency of the system.
  • the carbon dioxide recovery system 10 can also recover sulfur oxides, which are air pollutants. Furthermore, the carbon dioxide capture system 10 can capture a large amount of carbon dioxide emitted from thermal power plants and municipal waste incineration plants without using excessive energy, thus contributing to the prevention of global warming. Can be.
  • the carbon dioxide capture system according to the second embodiment of the present invention uses a potassium carbonate aqueous solution as the alkaline solution in the carbon dioxide capture system 10 according to the first embodiment. Therefore, the basic configuration and operation of the carbon dioxide capture system according to the second embodiment are the same as those of the carbon dioxide capture system 10 according to the first embodiment.
  • the description of the carbon dioxide capture system of the present embodiment will be described, and the description overlapping with the description of the carbon dioxide capture system 10 of the first embodiment will be omitted.
  • the alkaline solution used in the carbon dioxide capture system according to the second embodiment was prepared by dissolving 1043 g of potassium carbonate per 100 g of water to adjust the weight concentration to 9-130%. Used.
  • the reason why the weight concentration of potassium carbonate is 9-130% is that if the weight concentration is less than 9%, the absorption of carbon dioxide does not continue for a long time, and the weight concentration is more than 30%. In this case, the absorption rate of carbon dioxide is greatly reduced
  • absorption tower 100 alkaline solution reflux line 120a, divided tank 130a, alkaline solution reflux
  • the temperature of the alkaline solution 160 in the absorption tower 100 and the division tank 130a is set to about 55 ° C.
  • the regeneration tower 110 When an alkaline solution reflux path for circulating the alkaline solution 161 is formed in the order of the regeneration tower 110, the alkaline solution reflux line 121a, the dividing tank 130b, the alkaline solution reflux line 121b, and the regeneration tower 110, the regeneration tower 110 and the divided
  • the temperature of the alkaline solution 161 in the tank 130b is set to about 100 ° C.
  • the temperature of the alkaline solution 160 in the absorption tower 100 and the dividing tank 130a can be set to about 55 ° C (for example, 50-60 ° C). It can be set over a wide range of ° C.
  • the temperature of the alkaline solution 160 in the absorption tower 100 and the dividing tank 130a was set at 40 ° C to 75 ° C.
  • the temperature was lower than 40 ° C, the absorption of carbon dioxide into the alkaline solution 160 was remarkable.
  • the temperature exceeds 75 ° C. a large amount of water is remarkably lost from the alkaline solution 160.
  • the temperature of the alkaline solution 161 in the regeneration tower 110 and the dividing tank 130b was set to about 100 ° C (for example, 90 to 110 ° C) because the alkaline solution containing potassium carbonate as a main solute was used.
  • the release of carbon dioxide is slow when the temperature is significantly lower than 100 ° C.
  • the temperature is significantly higher than 100 ° C, a large amount of water vapor is generated from the alkaline solution 161 even in a pressurized state.
  • the alkaline solution 160 is circulated in the order of the absorption tower 100, the alkaline solution reflux line 120a, the dividing tank 130a, the alkaline solution reflux line 120b, and the absorption tower 100, and flows through the alkaline solution reflux path for absorbing carbon dioxide and the like.
  • the alkali solution is circulated through the regenerating tower 110, the alkaline solution return line 121a, the dividing tank 130b, the alkaline solution reflux line 121b, and the regenerating tower 110 in this order to release carbon dioxide and regenerate the alkaline solution.
  • the insulation between the division tanks 130a and 130b may be insulated, and the temperature of the anorecal solution contained in each division tank may be individually adjusted.
  • the same effect as the carbon dioxide recovery system 10 of the first embodiment can also be obtained in the carbon dioxide recovery system of the second embodiment using an aqueous potassium carbonate solution as the alkaline solution. That is, the alkaline solution discharged from the alkaline solution outlet 101 of the absorption tower 100 is returned to the alkaline solution inlet 102 to absorb carbon dioxide and the like.
  • an alkaline solution flows alternately between an absorption tower and a regeneration tower, and is heated or cooled through a heat exchanger each time. Until a predetermined treatment is completed, for example, the alkaline solution is circulated through the same alkaline solution reflux route as the alkaline solution reflux route for absorbing carbon dioxide or the like or the alkaline solution reflux route for regenerating the alkaline solution. Temperature control in the route becomes easier.
  • the force required to heat the alkaline solution is realized in one heating step.
  • the temperature control becomes easier than the above-mentioned conventional carbon dioxide recovery system in which the heating step and the cooling step are alternately repeated.
  • the force required to cool the alkaline solution should be realized in one cooling step Therefore, the temperature control becomes easier than the above-mentioned conventional carbon dioxide recovery system in which the heating step and the cooling step are alternately repeated.
  • the carbon dioxide recovery system of the present embodiment can also recover sulfur oxides, which are air pollutants.
  • the carbon dioxide capture system uses large amounts of carbon dioxide emitted from thermal power plants and municipal waste incineration plants without using excessive energy. Since the element can be recovered, it can contribute to prevention of global warming.
  • the carbon dioxide capture system according to the third embodiment of the present invention uses the amine aqueous solution as the alkaline solution in the carbon dioxide capture system 10 according to the first embodiment. Therefore, the basic configuration and operation of the carbon dioxide capture system according to the third embodiment are the same as those of the carbon dioxide capture system 10 according to the first embodiment. A description will be given of a carbon dioxide recovery system according to an embodiment, and a description overlapping with the description of the carbon dioxide recovery system 10 according to the first embodiment will be omitted.
  • the alkaline solution used in the carbon dioxide capture system according to the third embodiment was prepared by dissolving 10 43 g of the amine compound per 100 g of water to adjust the weight concentration to 9-130%. Used.
  • the amine compound used here include monoethanolamine (MEA) and 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP).
  • the weight concentration of the amine compound is set to 930% because the absorption of carbon dioxide does not continue for a long time when the weight concentration is less than 9%. This is because, in a larger case, the absorption rate of carbon dioxide is greatly reduced.
  • an alkaline solution reflux path for circulating the alkaline solution 160 in the order of the absorption tower 100, the alkaline solution reflux line 120a, the dividing tank 130a, the alkaline solution reflux line 120b, and the absorption tower 100 is formed, The temperature of the alkaline solution 160 in 100 and the division tank 130a is set to about 55 ° C.
  • an alkaline solution reflux path for circulating the alkaline solution 161 is formed in the order of the regeneration tower 110, the alkaline solution reflux line 121a, the dividing tank 130b, the alkaline solution reflux line 121b, and the regeneration tower 110, the regeneration tower 110 and the divided
  • the temperature of the alkaline solution 161 in the tank 130b is set to about 120 ° C.
  • the temperature of the alkaline solution 160 in the absorption tower 100 and the dividing tank 130a can be set to about 55 ° C (for example, 50-60 ° C). It can be set over a wide range of ° C.
  • the temperature of the alkaline solution 160 in the absorption tower 100 and the dividing tank 130a was set at 40 ° C to 75 ° C.
  • the temperature was lower than 40 ° C, the absorption of carbon dioxide into the alkaline solution 160 was remarkable.
  • the temperature exceeds 75 ° C. a large amount of water and amine compounds are remarkably lost from the alkaline solution 160.
  • the reason that the temperature of the alkaline solution 161 in the regeneration tower 110 and the dividing tank 130b is set to about 120 ° C (for example, 110 to 130 ° C) is that the alkaline solution 161 containing an amine compound as a main solute is used. In this case, the release of carbon dioxide is slow when the temperature is significantly lower than 120 ° C. When the temperature is significantly higher than 120 ° C, a large amount of water vapor is generated from the alkaline solution 161 even in a pressurized state.
  • the alkaline solution 160 is circulated in the order of the absorption tower 100, the alkaline solution reflux line 120a, the dividing tank 130a, the alkaline solution reflux line 120b, and the absorption tower 100, and flows through the alkaline solution reflux path for absorbing carbon dioxide and the like.
  • the alkali solution is circulated through the regenerating tower 110, the alkaline solution return line 121a, the dividing tank 130b, the alkaline solution reflux line 121b, and the regenerating tower 110 in this order to release carbon dioxide and regenerate the alkaline solution.
  • the insulation between the division tanks 130a and 130b may be insulated, and the temperature of the alkaline solution stored in each division tank may be individually adjusted.
  • the same effect as the carbon dioxide recovery system 10 of the first embodiment is obtained also in the carbon dioxide recovery system of the third embodiment using the amine disulfide as the main solute of the alkaline solution. be able to.
  • the alkaline solution discharged from the alkaline solution outlet 101 of the absorption tower 100 is returned to the alkaline solution inlet 102, and the alkaline solution reflux path for absorbing carbon dioxide and the like, and the regenerated alkaline solution outlet 111 of the regeneration tower 110
  • the regenerated alkaline solution discharged from the tank is refluxed to the alkaline solution outlet 112, and the alkaline solution reflux path for releasing carbon dioxide to regenerate the alkaline solution can be provided separately and independently.
  • an alkaline solution flows alternately between an absorption tower and a regeneration tower, and is heated or cooled via a heat exchanger each time. Until a predetermined treatment is completed, for example, the alkaline solution is circulated through the same alkaline solution reflux route as the alkaline solution reflux route for absorbing carbon dioxide or the like or the alkaline solution reflux route for regenerating the alkaline solution. Temperature control in the route becomes easier. It should be noted that the alkaline solution reflux route that absorbs carbon dioxide, etc.
  • the force required to heat the alkaline solution can be realized in one heating step, so the heating step and the cooling step are alternated.
  • the temperature control becomes easier than the conventional carbon dioxide recovery system described above.
  • the force required to cool the alkaline solution should be realized in one cooling step Therefore, the temperature control becomes easier than the above-mentioned conventional carbon dioxide recovery system in which the heating step and the cooling step are alternately repeated.
  • the carbon dioxide capture system can recover a large amount of carbon dioxide emitted from thermal power plants and municipal waste incineration plants without using excessive energy, thus contributing to the prevention of global warming. can do.
  • FIG. 2 shows an outline of a carbon dioxide recovery system 200 according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the carbon dioxide recovery system 200 mainly includes an absorption tower 210, a collection tank 211, and a control unit 212.
  • the control unit 212 omits connection lines for clarification of the power diagram electrically connected to each pump, each valve, and a pH meter functioning as a hydrogen ion exponent measuring device, which will be described later.
  • an exhaust gas supply unit 235 for guiding the exhaust gas 234 containing carbon dioxide discharged from a thermal power plant or a municipal waste incineration plant to the inside of the absorption tower 210 is provided. . Further, inside the absorption tower 210, there is provided an absorption section 220 for absorbing the carbon dioxide of the exhaust gas 234 introduced from the exhaust gas supply section 235. Further, the exhaust gas 234, which has absorbed carbon dioxide, is passed to the upper part of the absorption tower 210 by passing through the absorption part 220. An exhaust port 237 for exhausting inside is provided.
  • the absorption section 220 includes an alkali solution ejection section 221 for ejecting the alkaline solution 236 supplied from the collection tank 211 by the pump 243b, an alkali solution 236 ejected from the alkali solution ejection section 221 and an absorption tower.
  • a filler 222 that mainly makes gas-liquid contact with the exhaust gas 234 introduced into the 210, and an insoluble compound that is a reaction product that is generated by absorbing carbon dioxide in the exhaust gas into the alkaline solution 236, which falls from the filler 222.
  • an alkaline solution storage unit 223 for storing an alkaline solution 236 containing the same.
  • the alkaline solution 236 ejected from the alkaline solution ejection unit 221 is ejected uniformly.
  • the alkali solution ejection unit 221 is provided with a spray nozzle capable of obtaining a predetermined spray particle size and a spray pattern. Even if you use such.
  • the filler 222 may be formed of, for example, one having a porous structure, a honeycomb structure, or the like, and may have any function of disturbing the alkaline solution 236 passing through the absorbing part 220. ,.
  • the absorption section 220 may be configured without providing the filler 222.
  • the alkaline solution storage section 223 includes a pump 243a and is connected to the collection tank 211 via a circulation pipe 244a functioning as an alkaline solution reflux line.
  • Pump 243a is electrically connected to control unit 212, and adjusts the flow rate of alkaline solution 236 supplied from alkaline solution storage unit 223 to collection tank 211 based on a signal from control unit 212.
  • the collection tank 211 is composed of a plurality of divided tanks 240, 241, 242 to which the alkaline solution 236 from the alkaline solution storage section 223 is supplied.
  • the other end of the circulation pipe 244a one end of which is connected to the alkaline solution storage section 223, is branched into a plurality of parts corresponding to the division tanks 240, 241, 242, and is installed in each of the division tanks 240, 241, 242.
  • a valve 245 is provided on the branched circulatory pipe 244a.
  • the vanoleb 245 is electrically connected to the control unit 212, and switches the supply of the alkaline solution 236 to each of the divided tanks 240, 241 and 242 based on a signal from the control unit 212.
  • Each of the deionized ij sodas 240, 241, and 242 is provided with a noreb 245, and one end is branched corresponding to each of the deionized ij tanks 240, 241, and 242 to form an alkaline solution reflux line.
  • a functioning circulation pipe 2 44b is installed.
  • One end of the branched circulation pipe 244b is connected to each divided tank 240, It is installed to be located relatively high inside 241 and 242.
  • the other end of the circulation pipe 244b is connected to the alkali solution ejection part 221. Further, a pump 243b is provided in the circulation pipe 244b, and the pump 243b is electrically connected to the control unit 212. Based on a signal from the control unit 212, each of the divided tanks 240, 241 and 242 has a power. The flow rate of the alkaline solution 236 supplied to the solution jetting part 221 is adjusted.
  • an alkaline solution injection pipe 247 provided with a pump 248 for guiding the alkaline solution 236 supplied from the alkaline solution supply unit 246 is provided.
  • the pump 248 is electrically connected to the control unit 212, and adjusts the flow rate of the alkaline solution to be supplied to each of the divided tanks 240, 241 and 242 based on a signal from the control unit 212.
  • each alkali solution injection pipe 247 is provided with a valve 245, and the valve 245 is electrically connected to the control unit 212. Based on a signal from the control unit 212, each of the divided tanks 240, 241, The flow rate of the alkaline solution 236 supplied to 242 is adjusted.
  • a pH meter 249 for measuring the hydrogen ion exponent pH of the alkaline solution 236, and a measuring pipe 249a for leading the alkaline solution 236 are provided in each of the divided tanks 240, 241, 242.
  • the pipe 249a is provided with a valve 245.
  • the pH meter 249 is electrically connected to the control unit 212 and outputs a signal based on the measurement result to the control unit 212.
  • the alkaline solution 236 is obtained by dissolving sodium carbonate or sodium hydroxide, which is an alkaline substance, in water. If sodium carbonate is used as the alkali substance, adjust the weight concentration to 9-122% by dissolving 1028 g of sodium carbonate per 100 g of water. The reason why the weight concentration of sodium carbonate is set to 9-122% is that if the weight concentration is less than 9%, absorption of carbon dioxide does not continue for a long time, and sodium hydrogen carbonate as an insoluble compound does not precipitate. When the weight concentration is more than 22%, the absorption rate of carbon dioxide is greatly reduced.
  • the sodium carbonate is, for example, coal ash, municipal waste incineration ash, sewage sludge incineration ash, Sodium carbonate containing impurities collected from omas incineration ash or the like may be used. Further, the sodium carbonate may be, for example, sodium carbonate containing impurities collected from soil containing an alkaline component such as a desert. Further, the sodium carbonate may be, for example, impurity-containing sodium carbonate collected from the lake water of an alkaline lake in a solar salt field method. However, the weight of impurities does not take into account the weight concentration of sodium carbonate (9-12%).
  • the weight concentration when converting 8 to 21 g of sodium hydroxide per 100 g of water into sodium carbonate having a chemical equivalent of 53 is 9 Adjust to 22%.
  • the sodium hydroxide may be, for example, one produced by desalination of seawater by an ion exchange membrane.
  • the temperature of the alkaline solution 236 is preferably 6075 ° C. 1S Even if the temperature is 60 ° C or less, it can be used as long as it is 40 ° C or more.
  • the preferable range of the temperature of the alkaline solution 236 in the absorption tower 210 is in the range of 60 to 75 ° C., and even if the temperature is 60 ° C. or less, it can be used if it is 40 ° C. or more. If the temperature is lower than 60 ° C., the absorption of carbon dioxide into the alkaline solution 236 may be delayed, and if the rate of the absorption becomes lower than 40 ° C., it becomes remarkable. Also, when the temperature of the alkaline solution 236 exceeds 75 ° C., sodium hydrogen carbonate dissolved in the alkaline solution 236 or precipitated sodium hydrogen carbonate starts to release carbon dioxide.
  • the temperature of the alkaline solution 236 is preferably 60 to 75 ° C, but it is used even if the temperature is 60 ° C or lower and 40 ° C or higher. be able to.
  • the preferable range of the temperature of the alkaline solution 236 in the collection tank 211 is in the range of 60-75 ° C. If the temperature is lower than 40 ° C., sodium hydrogen carbonate in the alkaline solution 236 is deposited so as to stick to the wall surface of the collection tank 211. Also, when the temperature of the alkaline solution 236 exceeds 75 ° C., sodium hydrogen carbonate dissolved or precipitated in the alkaline solution 236 starts to release carbon dioxide.
  • the heating of the alkaline solution 236 is performed by, for example, the circulation pipe 244a or the circulation pipe 244b.
  • the method of heating the alkaline solution 236 is not limited to this.
  • a heat exchanger is provided in the collection tank 211, and heating is performed by utilizing the exhaust heat of the exhaust gas of a power generation boiler. Is also good.
  • Exhaust gas 234 discharged from a thermal power plant or a municipal solid waste incineration plant is supplied from the exhaust gas supply unit 235 into the absorption tower 210 without being subjected to desulfurization treatment.
  • the alkaline solution 236 stored in the collection tank 211 is ejected from the alkaline solution ejection section 221.
  • the flow rate of the alkaline solution 236 ejected from the alkaline solution ejection unit 221 is adjusted by a pump 243b controlled based on a signal from the control unit 212.
  • the alkaline solution 236 ejected from the alkaline solution ejection section 221 flows down the filler 222, makes gas-liquid contact with the exhaust gas 234 flowing upward from below in the filler 222, and is included in the exhaust gas 234. Absorbs carbon dioxide and sulfur oxides. Then, the alkaline solution 236 containing the insoluble compound (sodium bicarbonate), which is a reaction product generated by absorbing carbon dioxide and absorbing carbon dioxide in the exhaust gas, flows into the alkaline solution storage section 223 and is stored. You. Also, some carbon dioxide is released to the atmosphere from the exhaust outlet 237 without being absorbed.
  • the insoluble compound sodium bicarbonate
  • the alkaline solution 236 containing the insoluble compound stored in the alkaline solution storage unit 223 is guided to the circulation pipe 244a by the pump 243a, and is supplied to one of the division tanks 240 constituting the collection tank 211. . At this time, the valves 245 other than the valve 245 corresponding to the divided tank 240 to which the alkaline solution 236 has been supplied are closed.
  • the insoluble compound precipitates at the lower part of the collection tank because the specific gravity of the insoluble compound is larger than that of the alkali solution.
  • valve 245 of the measurement pipe 249a installed in the division tank 240 is opened, and a part of the alkali solution 236 is led to the pH meter 249.
  • a total of 249 pH It detects the hydrogen ion exponent pH of the lukali solution 236 and outputs a signal corresponding to the detected value to the control unit 212.
  • the control section 212 determines whether or not the pH value of the alkaline solution 236 in the division tank 240 is in the range of 810 based on the signal from the pH meter 249. By absorbing the carbon dioxide contained in the exhaust gas 234, the alkaline solution 236 becomes an aqueous solution containing sodium bicarbonate. Those having a pH value of 11 or more gradually decrease, and further decrease to 9 or less.
  • the controller 212 determines that the pH value of the alkaline solution 236 is higher than 8-10, the alkaline solution 236 is further guided to the dividing tank 240 and does not contribute to the generation of the insoluble compound. 236 is guided to the alkaline solution jetting section 221 and is jetted from the alkaline solution jetting section 221 to repeat the above operation. At this time, the valves 245 provided in the circulation pipe 244b are closed except for those corresponding to the division tank 240.
  • control unit 212 determines that the pH value of the alkaline solution 236 is in the range of 8 to 10.
  • the control unit 212 connects the circulation pipe 244a corresponding to the division tank 240 to the circulation pipe 244a. Control to close the provided valve 245 is performed. Then, the insoluble compound sodium bicarbonate collected at the bottom of the division tank 240 is taken out of the division tank 240. After the insoluble compound is removed, the control unit 212 performs control to open the valve 245 of the alkaline solution replenishment unit 246 corresponding to the division tank 240 and control to operate the pump 248. Then, the division tank 240 is supplied with the alkaline solution 236.
  • the alkaline solution 236 is used for a long time, sulfite ions accumulate.
  • concentration of sulfite ions contained in the alkaline solution 236 of the dividing tank 240 reaches 0.5% by weight
  • calcium chloride is added to the dividing tank 240, and the sulfite ions are It precipitates as calcium, and the carbonate ions precipitate as calcium carbonate.
  • the remaining aqueous solution is removed, and a new alkaline solution 236 is supplied from the alkaline solution supply unit 246.
  • the concentration of the sulfite ion is measured by an ion concentration measuring device such as an ion chromatography (not shown) connected through a pipe branched from a measurement pipe 249a provided in the division tank 240. Further, the ion concentration measuring device is electrically connected to the control unit 212, and the measurement information of the sulfite ion concentration is output to the control unit 212.
  • an ion concentration measuring device such as an ion chromatography (not shown) connected through a pipe branched from a measurement pipe 249a provided in the division tank 240.
  • the ion concentration measuring device is electrically connected to the control unit 212, and the measurement information of the sulfite ion concentration is output to the control unit 212.
  • carbon dioxide is recovered as an insoluble compound, and although the alkaline solution 236 is supplied but not regenerated, the alkaline solution 236 is not regenerated. Thermal energy for regeneration is not required, and the thermal efficiency of the system can be improved. Moreover, it can recover sulfur oxides, which are air pollutants.
  • a large amount of carbon dioxide emitted from a thermal power plant or an incineration plant for municipal waste can be recovered without using excessive energy. Can contribute. Also, in addition to sodium carbonate, inexpensive sodium carbonate with impurities can be used to fix carbon dioxide as value-added sodium bicarbonate.
  • the alkaline solution that absorbs carbon dioxide is easily produced using coal ash or the like that is discarded. Therefore, the production cost is low, and the alkaline solution 236 is mass-produced. As soon as possible, a large amount of alkaline solution 236 can be supplied continuously.
  • coal ash and the like used to produce the alkaline solution 236 have most of the alkaline components removed, so they are discarded afterwards, and the alkaline components are not eluted even when exposed to rainwater. Very little impact on the environment.
  • the alkaline component eluted from the soil containing the alkaline component is used for the alkaline solution 236, the production cost is low as in the case where coal ash or the like is used, and the mass production of the alkaline solution 236 is difficult. Immediately and continuously, a large amount of alkaline solution 236 can be supplied to the absorption tower 210 and the like. In addition, since an alkaline component that hinders farming is removed from the soil, it can contribute to desert greening and the like.
  • FIG. 3 shows a fifth embodiment in which a carbon dioxide recovery system 200 according to a fourth embodiment of the present invention is provided with a regeneration tower 213 for heating an insoluble compound 260 to regenerate it into an alkaline solution 236.
  • It is a schematic diagram of a carbon dioxide recovery system 201 of the form. The same parts as those of the configuration of the carbon dioxide recovery system 200 according to the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
  • an inlet 261 for an insoluble compound 260 which is a reaction product of the alkaline solution 236 and carbon dioxide, and a carbon dioxide extraction line 262 are provided.
  • a hot water pipe 263 for circulating hot water therein and heating a substance inside the regeneration tower 213 is provided.
  • the regeneration tower 213 and the circulation pipes 244 &, 244b are not connected.
  • the bottom of the regeneration tower 213 is connected to an alkaline solution supply pipe 265 having a pump 267 and a valve 245, which is connected to the alkaline solution supply section 146.
  • a filter 266 is provided at the bottom of the regeneration tower 213, and the filter 266 has such a coarseness that the insoluble compound 260 cannot pass through.
  • the insoluble compound 260 deposited at the bottom of each of the division tanks 240, 241, and 242 is led to the regeneration tower 213, so that each of the division tanks 240, 241, and 242 Between the bottom and the regeneration tower 213, for example, an insoluble compound supply pipe equipped with a pump and a valve is installed.
  • the control unit 212 determines whether the pH value of the insoluble Alkaline solution containing insoluble compound 260 via compound supply pipe (not shown) 2 36 is supplied to the regeneration tower 213. At this time, the valve of the alkaline solution supply pipe 265 installed at the bottom of the regeneration tower 213 is open.
  • the alkaline solution 236 containing the insoluble compound 260 supplied to the regeneration tower 213 is supplied to the anorekari solution f 236 by the finoleta 266 on the bottom B of the regeneration tower 213, and
  • the alkali solution 236 separated by the force S and passed through the filter 266 is returned to the division tank 240 by the alkali solution replenishing unit 146 again.
  • a pump 267 provided in the alkaline solution supply pipe 265 may be operated.
  • the inside of the regeneration tower 213 is in a state where the pressure is lower than the atmospheric pressure.
  • the valve 245 of the alkaline solution supply pipe 265 is closed, and the supply of the alkali solution 236 containing the insoluble compound 260 to the regeneration tower 213 is stopped. I do.
  • the pump 267 is also stopped.
  • the hot water 264 is led to the hot water pipe 263.
  • the temperature of the hot water 264 is set at 70-90 ° C.
  • the insoluble compound 260 (sodium bicarbonate containing some water) begins to release carbon dioxide when heated to above 60 ° C under reduced pressure with hot water 264, and carbon dioxide and alkaline substances (sodium carbonate and some Water).
  • the regenerated alkaline substance is dissolved in a predetermined amount of water to form an alkaline solution 236, and is supplied to the alkaline solution replenishing unit 146 via the alkaline solution supply pipe 265.
  • the carbon dioxide released in the regeneration tower 213 is collected via a carbon dioxide extraction line 262.
  • the supply of the insoluble compound 260 from each of the division tanks 240, 241, 242 to the regeneration tower 213 is not limited to the above-described method.
  • the insoluble compound 260 may be supplied by the following method.
  • Each of the divided tanks 240, 241, 242 can be led to the regeneration tower 213. In this case, the filter 266 provided at the bottom of the regeneration tower 213 becomes unnecessary.
  • a pump and a valve are provided between the bottom of each of the division tanks 240, 241, 242 and the regeneration tower 213.
  • the supplied insoluble compound supply piping (not shown) is provided.
  • a filter (not shown) which is installed so that the front and back surfaces can be reversed with respect to the flow is provided.
  • a return pipe (not shown) including a valve branched from the insoluble compound supply pipe is provided on the regeneration tower 213 side from the position where the filter is installed, and the return pipe is branched and divided tanks 240, 241 and 242 are installed.
  • the alkali solution 236 present in the division tank 240 is also introduced into the insoluble compound supply pipe together with the insoluble compound 260.
  • the alkali solution 236 containing the insoluble compound 260 is passed through a filter provided in the insoluble compound supply pipe to separate the insoluble compound 260 from the alkali solution 236.
  • the alkaline solution 236 that has passed through the filter is returned to the division tank 240 via the return pipe.
  • the valve provided between the branch of the return pipe of the insoluble compound supply pipe and the regeneration tower 213 in the insoluble compound supply pipe is closed.
  • the insoluble compound 260 collected in the filter can be obtained, for example, by closing a valve provided in the return pipe, inverting the direction of the filter, and flowing the alkaline solution 116 from the dividing tank 240 through the filter. Is led to the regeneration tower 213 together with the flow of the alkaline solution 236.
  • the method of introducing the insoluble compound 260 from each of the division tanks 240, 241, 242 to the regeneration tower 213 is not limited to this, and the insoluble compound 260 may be scooped out of each of the division tanks 240, 241, 242, A method of supplying it to the regeneration tower 213 through an inlet 261 provided in the upper part of the regeneration tower 213 may be adopted.
  • the carbon dioxide in the exhaust gas is absorbed.
  • Boiler steam of power generation boiler that instantly heats insoluble compounds 260 Since waste heat that does not need to be used can be used, it is possible to improve the thermal efficiency of the system.
  • the alkali substance used as the raw material of the insoluble compound 260 and the alkaline solution 236 can be purified.
  • high purity sodium carbonate or sodium carbonate can be obtained from sodium carbonate containing impurities.
  • FIG. 4 shows the result of measuring the carbon dioxide recovery rate with an alkaline solution.
  • the carbon dioxide recovery ratio of potassium carbonate water having a weight concentration of 33% is 1, the carbon dioxide recovery ratio of sodium carbonate water having a weight concentration of 9-122% may be 1 or more. all right.
  • potassium carbonate water having a weight concentration of less than 18% did not precipitate potassium bicarbonate even after absorbing sufficient carbon dioxide.
  • Aqueous sodium carbonate having a weight concentration of less than 9% did not precipitate sodium bicarbonate, but aqueous sodium carbonate having a weight concentration of 9% or more precipitated sodium bicarbonate.
  • the carbon dioxide recovery system when sodium carbonate or sodium hydroxide, which is an alkaline substance, is used as the solute of alkaline solution 236, the weight of the alkaline substance in alkaline solution 236 The concentration has been adjusted to 9-122%. If sodium hydroxide is used, it is adjusted to 9-122% in terms of sodium carbonate. For this reason, the recovery rate of carbon dioxide can be increased as compared with the case where high-concentration potassium carbonate water is used.
  • the insoluble compound 260 begins to release carbon dioxide under reduced pressure at 60 ° C or higher.
  • Sodium hydrogencarbonate dissolved or precipitated in alkaline solution 236 will not release carbon dioxide because the temperature is set to 60 75 ° C at atmospheric pressure.
  • the carbon dioxide absorbed inside the absorption tower 210 is Efficient recovery of carbon dioxide discharged into the atmosphere from the exhaust port 237 of the absorption tower 210 can be performed.
  • the absorption tower and the collection tank or the split tank are separately provided, but the alkaline solution storage section below the absorption tower and the collection tank are mainly provided.
  • the split tank may be integrally formed. Also in this case, the same operation and effect as the above-described operation and effect of each carbon dioxide recovery system can be obtained.
  • the system and method for recovering carbon dioxide in exhaust gas according to the present invention are used in a carbon dioxide recovery system or the like that recovers carbon dioxide contained in exhaust gas discharged from thermal power plants, municipal waste incineration plants, and the like. It is possible to do. Therefore, it has industrial applicability.

Abstract

　吸収塔１００のアルカリ溶液排出口１０１から排出されるアルカリ溶液をアルカリ溶液導入口１０２に還流させ、二酸化炭素などを吸収するアルカリ溶液還流経路と、再生塔１１０の再生アルカリ溶液排出口１１１から排出される再生されたアルカリ溶液をアルカリ溶液噴出口１１２に還流させ、二酸化炭素を放出させてアルカリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路とを別個に独立して設けられている。これによって、それぞれのアルカリ溶液還流経路を流れるアルカリ溶液の流量などを個々に設定することができる。

Description

明 細 書
排ガス中の二酸化炭素の回収システムおよび回収方法
技術分野
[0001] 本発明は、火力発電所、都市ごみ焼却場、天然ガス採掘場などから排出される二 酸化炭素を回収するシステムに係り、特に、アルカリ溶液によって二酸化炭素を回収 することができる排ガス中の二酸化炭素の回収システムおよび回収方法に関する。 背景技術
[0002] 近年、化石燃料の燃焼生成物である二酸化炭素の温室効果による地球温暖化の 問題が大きくなつている。気候変動に関する国際連合枠組条約の京都議定書にお いて、我が国の温室効果ガス排出削減の目標は、 1990年の比率マイナス 6%を 20 08— 2012年の間に達成することである。
[0003] このような背景の中、火力発電所、都市ごみ焼却場、天然ガス採掘場など力 排出 される二酸化炭素の吸収液として、例えば、アルカリ物質である炭酸カリウムの水溶 液を用いることにより、二酸化炭素を回収するシステムが、例えば、特開平 4一 34681 6号公報などで開示されている。また、例えば、アルカリ物質であるアミン化合物の水 溶液を用いることにより、二酸化炭素を回収するシステムが、例えば、特開 2002—12 6439号公報などで開示されている。 （特許文献 1参照）（特許文献 2参照）
[0004] ここで、図 5は、アルカリ溶液として炭酸カリウム水溶液を用レ、、二酸化炭素を回収 する従来の二酸化炭素回収システム 300の概要を示している。
[0005] 図 5に示された従来の二酸化炭素回収システム 300では、化石燃料を燃焼して排 出された排ガス 301は、ガスブロワ 302によって吸収塔 303に導かれる。吸収塔 303 の上部には、温度が 55°C程度のアルカリ溶液 304が供給され、この供給されたアル カリ溶液 304は、導入された排ガス 301と接触して、排ガス 301中の二酸化炭素を吸 収する。一方、アルカリ溶液 304に二酸化炭素を吸収された残りの排ガス 301は、吸 収塔 303の上部から大気へ放出される。
[0006] 二酸化炭素を吸収したアルカリ溶液 304は、吸収塔 303の下部から抜出しポンプ 3 05によって熱交換器 306に導かれ、更に再生塔 307に導かれる。 [0007] 再生塔 307に導力れたァノレカリ溶夜 304は、カロ熱器 308のスチーム 309によって 1 00°C程度の温度に加熱されて、撹乱される。そして、二酸化炭素がアルカリ溶液 30 4から放散され、再び二酸化炭素を吸収できるアルカリ溶液 304に再生される。再生 されたアルカリ溶液 304は、循環ポンプ 310により、熱交換器 306およびクーラ 311 を介して吸収塔 303の上部へ戻される。一方、アルカリ溶液 304から放散された二酸 化炭素は、クーラ 312を介して分離器 313に導かれ、分離器 313よって水分が取り除 かれた後に回収される。
[0008] このように構成された従来の二酸化炭素回収システム 300では、吸収塔 303と再生 塔 307の間にアルカリ溶液 304の循環ラインが設けられ、再生塔 307において発電 用ボイラのスチーム 309を用いて、アルカリ溶液 304を瞬時に 100°C程度の温度まで 加熱して再生し、再生したアルカリ溶液 304を瞬時に 55°C程度の温度まで冷却して 吸収塔 303に戻していた。
[0009] 上述した従来の二酸化炭素回収システムにおいては、再生塔 307において、膨大 な流量のアルカリ溶液 304を瞬時に所定温度まで加熱するために、発電用ボイラの スチーム 309からの熱量を多量に使用するので、システムとしての熱効率の向上が 図れないという問題があった。
[0010] さらに、従来の二酸化炭素回収システムにおいては、吸収塔 303と再生塔 307とは 、 1系統の循環ラインを介して接続されているため、吸収塔 303と再生塔 307とに循 環されるアルカリ溶液 304を基本的に異なる速度で循環させることができなかった。こ のため、二酸化炭素の吸収工程で必要とする膨大な流量のアルカリ溶液 304を再生 工程で少ない流量に絞ることができなかった。
[0011] また、この吸収塔 303と再生塔 307とが 1系統の循環ラインを介して接続された回 収するシステムでは、特に、ァミン化合物の水溶液を用いる場合において、吸収塔 3 03におけるアルカリ溶液 304の温度を 50°C程度に設定し、再生塔 307におけるアル カリ溶液 304の温度を 120°C程度に設定しなければならなかった。そのため、吸収塔 303と再生塔 307との間に熱交換器を設置し、アルカリ溶液 304の煩雑な温度調整 をしなければならなかった。
特許文献 1 :特開平 4 - 346816号公報 特許文献 2：特開 2002— 126439号公報
発明の開示
[0012] 本発明は、発電用ボイラのスチームを多量に使用することなぐアルカリ溶液を再生 でき、吸収装置と再生装置とにアルカリ溶液をそれぞれ個々に独立した還流ラインで 循環可能な排ガス中の二酸化炭素の回収システムおよび回収方法を提供すること目 的とする。
[0013] 本発明の排ガス中の二酸化炭素の回収システムは、排ガス導入口、アルカリ溶液 導入口、残り排ガス排出口およびアルカリ溶液排出口を備え、前記排ガス導入口か ら導入された排ガスと前記アルカリ溶液導入口から導入されたアルカリ溶液とを気液 接触させて前記アルカリ溶液に前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させる吸収装置と 、アルカリ溶液噴出口、再生アルカリ溶液排出口および二酸化炭素取出口を備え、 前記二酸化炭素を吸収したアルカリ溶液から二酸化炭素を放出させて前記アルカリ 溶液を再生する再生装置と、前記吸収装置のアルカリ溶液排出ロカ 排出されるァ ルカリ溶液を前記アルカリ溶液導入口に還流させる第 1のアルカリ溶液還流ラインと、 前記再生装置の再生アルカリ溶液排出口力 排出される再生されたアルカリ溶液を 前記アルカリ溶液噴出口に還流させる第 2のアルカリ溶液還流ラインと、アルカリ溶液 の還流ラインを切り替えることで、前記第 1のアルカリ溶液還流ラインおよび前記第 2 のアルカリ溶液還流ラインのいずれかに介在可能な複数の分割槽力 構成される貯 留槽とを具備することを特徴とする。
[0014] この排ガス中の二酸化炭素の回収システムによれば、吸収装置のアルカリ溶液排 出口力 排出されるアルカリ溶液をアルカリ溶液導入口に還流させ、二酸化炭素を 吸収する第 1のアルカリ溶液還流ラインと、再生装置の再生アルカリ溶液排出口から 排出される再生されたアルカリ溶液をアルカリ溶液噴出口に還流させ、二酸化炭素 を放出させてアルカリ溶液を再生する第 2のアルカリ溶液還流ラインとを別個に独立 して設けることができる。これによつて、それぞれのアルカリ溶液還流ラインを流れるァ ルカリ溶液の流量を個々に設定することができ、二酸化炭素の吸収動作やアルカリ 溶液の再生動作のそれぞれに適したアルカリ溶液の還流流量などの設定をすること ができる。また、排ガス中の二酸化炭素の回収システムでは、アルカリ溶液を再生装 置で瞬時に加熱する必要がなぐ大きな加熱装置や多くの熱量を必要としない。これ によって、システムとしての熱効率を向上させることができる。
[0015] 本発明の排ガス中の二酸化炭素の回収方法は、吸収装置のアルカリ溶液排出口 力 排出される第 1のアルカリ溶液を、貯留槽を構成する複数の分割槽のうちの第 1 の分割槽を介して前記吸収装置のアルカリ溶液導入口に還流させ、排ガスと前記第 1のアルカリ溶液とを気液接触させて、前記第 1のアルカリ溶液に前記排ガス中の二 酸化炭素を繰り返し吸収させる第 1の吸収工程と、前記第 1のアルカリ溶液の還流ラ インを切り替え、前記第 1の吸収工程において二酸化炭素を吸収した第 1のアルカリ 溶液を、再生装置のアルカリ溶液噴出口に導き、前記再生装置の再生アルカリ溶液 排出ロカ 排出される第 1のアルカリ溶液を、前記第 1の分割槽を介して前記アル力 リ溶液噴出口に還流させ、二酸化炭素を前記再生装置内に繰り返し放出させて、前 記第 1のアルカリ溶液の二酸化炭素の吸収能力を再生させる第 1の再生工程とを具 備することを特徴とする。
[0016] この排ガス中の二酸化炭素の回収方法によれば、二酸化炭素を吸収する第 1のァ ルカリ溶液の還流ラインと、二酸化炭素を放出させて第 1のアルカリ溶液を再生する アルカリ溶液の還流ラインとを別個に独立して設け、還流ラインの切り替えにより、そ れぞれの還流ラインに選択的に第 1のアルカリ溶液を還流させることができる。また、 それぞれの還流ラインを流れる第 1のアルカリ溶液の流量を個々に設定することがで き、二酸化炭素の吸収動作やアルカリ溶液の再生動作のそれぞれに適した第 1のァ ルカリ溶液の還流流量などの設定をすることができる。また、排ガス中の二酸化炭素 の回収システムでは、アルカリ溶液を再生装置で瞬時に加熱する必要がなぐ大きな 加熱装置や多くの熱量を必要としなレ、。これによつて、システムとしての熱効率を向 上させることができる。
[0017] なお、この排ガス中の二酸化炭素の回収方法において、前記第 1の再生工程を施 しているときに、前記貯留槽の第 2の分割槽に貯留された第 2のアルカリ溶液を、前 記吸収装置のアルカリ溶液導入口に導き、前記吸収装置のアルカリ溶液排出口から 排出される第 2のアルカリ溶液を、前記第 2の分割槽を介して前記アルカリ溶液導入 口に還流させ、排ガスと前記第 2のアルカリ溶液とを気液接触させて、前記第 2のァ ルカリ溶液に前記排ガス中の二酸化炭素を繰り返し吸収させる第 2の吸収工程をさら に具備してもよい。
[0018] また、本発明の排ガス中の二酸化炭素の回収システムは、排ガス導入口、アルカリ 溶液導入口、残り排ガス排出口およびアルカリ溶液排出口を備え、導入された排ガ スとアルカリ溶液とを気液接触させて該アルカリ溶液に該排ガス中の二酸化炭素を吸 収させ、反応生成物である不溶性化合物を生成する二酸化炭素吸収塔と、前記二 酸化炭素吸収塔のアルカリ溶液排出口から排出されるアルカリ溶液を前記アルカリ 溶液導入口に還流させるアルカリ溶液還流ラインと、前記アルカリ溶液還流ライン内 に介揷され、または前記アルカリ溶液還流ラインから分岐する配管で接続され、前記 アルカリ溶液に含まれる不溶性化合物を捕集する捕集槽とを具備することを特徴とす る。
[0019] この排ガス中の二酸化炭素の回収システムによれば、二酸化炭素吸収塔内におい てアルカリ溶液に排ガス中の二酸化炭素が吸収されて生成された反応生成物である 不溶性化合物は、アルカリ溶液とともにアルカリ溶液還流ラインを流れ捕集槽に達す る。不溶性化合物は、比重がアルカリ溶液よりも大きいため、不溶性化合物は捕集槽 の下部に沈殿し、捕集槽においてその沈殿した不溶性化合物を捕集することができ る。また、不溶性化合物の生成に寄与しなかった捕集槽の特に上部にあるアルカリ 溶液は、再度、アルカリ溶液還流ラインによりアルカリ溶液導入口に還流することがで きる。
[0020] なお、この排ガス中の二酸化炭素の回収システムにおいて、前記不溶性化合物が 供給され、前記不溶性化合物を加熱して二酸化炭素を放出させ、前記不溶性化合 物から前記アルカリ溶液を構成するアルカリ物質を再生させる再生塔をさらに具備し てもよい。
[0021] 本発明の排ガス中の二酸化炭素の回収方法は、排ガスとアルカリ溶液と気液接触 させて、前記アルカリ溶液に前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させ、反応生成物で ある不溶性化合物を生成する吸収工程と、前記アルカリ溶液を排ガスに繰り返し気 液接触させる循環工程と、前記アルカリ溶液に含まれる不溶性化合物を捕集する捕 集工程とを具備することを特徴とする。 [0022] この排ガス中の二酸化炭素の回収方法によれば、吸収工程においてアルカリ溶液 に排ガス中の二酸化炭素が吸収されて生成された反応生成物である不溶性化合物 は、捕集工程において比重がアルカリ溶液よりも大きいため、不溶性化合物は捕集 槽の下部に沈殿する。これによつて、捕集工程においてその沈殿した不溶性化合物 を捕集することができる。また、不溶性化合物の生成に寄与しなかったアルカリ溶液 は、再度、循環工程によって排ガスに気液接触させることができる。
[0023] なお、この排ガス中の二酸化炭素の回収方法において、前記捕集工程において捕 集された不溶性化合物を加熱して二酸化炭素を放出させ、前記不溶性化合物から 前記アルカリ溶液を構成するアルカリ物質を再生させる再生工程をさらに具備しても よい。
図面の簡単な説明
[0024] [図 1]本発明の第 1の実施の形態の二酸化炭素回収システムを示す概要図である。
[図 2]本発明の第 4の実施の形態の二酸化炭素回収システムを示す概要図である。
[図 3]本発明の第 5の実施の形態の二酸化炭素回収システムを示す概要図である。
[図 4]アルカリ溶液による二酸化炭素回収率を測定した結果を示す図である。
[図 5]従来の二酸化炭素回収システムを示す概要図である。
発明を実施するための最良の形態
[0025] 以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
[0026] (第 1の実施の形態）
図 1は、本発明の第 1の実施の形態の二酸化炭素回収システム 10の概要を示した ものである。
[0027] この二酸化炭素回収システム 10は、導入された排ガスとアルカリ溶液を気液接触さ せる吸収塔 100と、二酸化炭素を吸収したアルカリ溶液から二酸化炭素を放出させ てアルカリ溶液を再生する再生塔 110と、吸収塔 100のアルカリ溶液排出口 101から 排出されるアルカリ溶液をアルカリ溶液導入口 102に還流させるアルカリ溶液還流ラ イン 120a、 120bと、再生塔 110の再生アルカリ溶液排出口 111から排出される再生 されたアルカリ溶液をアルカリ溶液噴出口 112に還流させるアルカリ溶液還流ライン 1 21a, 121bと、アルカリ溶液還流ライン 120a、 120bまたはアルカリ溶液還流ライン 1 21a、 121bに介在する複数の分割槽 130a、 130bから構成される貯留槽 130と、ポ ンプ、バルブ、各機器などを制御する制御部 140とから主に構成されている。
[0028] なお、図 1において、制御部 140は、後述する各ポンプ、各バルブ、測定機器、各 構成機器などと電気的に接続されているが、図の明記のため接続線の記載は省略 する。
[0029] まず、吸収塔 100のアルカリ溶液排出口 101から排出されるアルカリ溶液 160をァ ルカリ溶液導入口 102に還流させるアルカリ溶液還流経路について説明する。
[0030] 吸収塔 100の下部には、火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出された二酸 化炭素を含む排ガス 103を吸収塔 100内に導くための排ガス導入口 104が設けられ ている。また、この排ガス導入口 104には、吸収塔 100内に排ガス 103を送気するた めのガスブロワ 105が連結されている。また、吸収塔 100の上部には、貯留槽 130力 ら送液ポンプ 150によって供給されるアルカリ溶液 160を導入するアルカリ溶液導入 口 102が設けられている。このアルカリ溶液導入口 102には、アルカリ溶液 160を噴 出するアルカリ溶液噴出部 106が設けられている。さらに、吸収塔 100の内部には、 このアルカリ溶液噴出部 106から噴出されたアルカリ溶液 160と吸収塔 100に導入さ れた排ガス 103とを主として気液接触させる充填材 107が設置されている。また、吸 収塔 100の上端部には、充填材 107を通過することで、二酸化炭素が吸収された排 ガス 103を大気中に排気するための排気口 108が設けられている。
[0031] さらに、吸収塔 100の底部には、二酸化炭素を吸収したアルカリ溶液 160を排出す るためのアルカリ溶液排出口 101が設けられている。このアルカリ溶液排出口 101は 、導出ポンプ 151が備えられたアルカリ溶液還流ライン 120aの一端と接続されている 。アルカリ溶液還流ライン 120aの他端は、分割された各分割槽 130a、 130bに対応 して分岐し、各分岐したアルカリ溶液還流ライン 120aの他端側には、それぞれバル ブ 170が備えられている。
[0032] さらに、各分割槽 130a、 130bには、それぞれにバルブ 171を備え、各分割槽 130 a、 130bに対応して一端側が分岐されたアルカリ溶液還流ライン 120bが設置されて いる。この分岐されたアルカリ溶液還流ライン 120bの一端は、各分割槽 130a、 130 bに貯留されたアルカリ溶液中の比較的下部の位置に浸されている。また、アルカリ 溶液還流ライン 120bの他端は、吸収塔 100のアルカリ溶液導入口 102に接続され ている。また、アルカリ溶液還流ライン 120bには、アルカリ溶液 160を吸収塔 100に 圧送する送液ポンプ 150が備えられてレ、る。
[0033] ここで、例えば、分割槽 130aに対応するバルブ 170、バルブ 171を開き、分割槽 1 30bに対応するノ ノレブ 170、 ノ ノレブ 171を閉じることで、吸収塔 100、ァノレカリ溶 f夜 還流ライン 120a、分割槽 130a、アルカリ溶液還流ライン 120b、吸収塔 100の順に アルカリ溶液 160を循環させるアルカリ溶液還流経路が形成される。
[0034] なお、送液ポンプ 150、導出ポンプ 151、各バルブ 170、 171は、制御部 140から の信号に基づいて作動し、アルカリ溶液還流経路に流れるアルカリ溶液 160の流量 などを調整している。
[0035] また、アルカリ溶液噴出部 106から噴出されるアルカリ溶液 160は、均一に噴出さ れることが好ましぐ例えば、アルカリ溶液噴出部 106に、所定の噴霧粒径および噴 霧パターンが得られる噴霧ノズルなどを用いてもよい。なお、アルカリ溶液導入口 10 2の構成によって、吸収塔 100内にアルカリ溶液 160をほぼ均一に分散させることが できる場合には、アルカリ溶液噴出部 106を設けなくてもよい。
[0036] 充填材 107は、例えば、多孔構造、ハニカム構造などを有するもので構成され、充 填材 107を通過するアルカリ溶液 160を撹乱する作用を有するものであればよい。ま た、充填材 107は、吸収塔 100内に多段に設置されてもよレ、。この充填材 107を多 段に設置した場合、例えば、各段に対応してアルカリ溶液 160を噴出するアルカリ溶 液噴出部 106を設けてもよい。なお、吸収塔 100内において、排ガス 103とアルカリ 溶液 160との気液接触を効率よく行えるならば、充填材 107を設置せずに、吸収塔 1 00を構成することも可能である。
[0037] 次に、再生塔 110の再生アルカリ溶液排出口 111から排出される再生されたアル力 リ溶液をアルカリ溶液噴出口 112に還流させるアルカリ溶液還流経路について説明 する。
[0038] 上記した貯留槽 130の各分割槽 130a、 130bには、さらに、それぞれにバルブ 172 を備え、各分割槽 130a、 130bに対応して一端側が分岐されたアルカリ溶液還流ラ イン 121aが設置されている。一方、アルカリ溶液還流ライン 121aの他端は、再生塔 110の再生アルカリ溶液排出口 111に接続されている。また、アルカリ溶液還流ライ ン 121aには、導出ポンプ 152が備えられている。
[0039] さらに、各分割槽 130a、 130bには、それぞれにバルブ 173を備え、各分割槽 130 a、 130bに対応して一端側が分岐されたアルカリ溶液還流ライン 121bが設置されて いる。この分岐されたアルカリ溶液還流ライン 121bの一端は、各分割槽 130a、 130 bに貯留されたアルカリ溶液中の比較的下部に位置するように設置されていればよく 、例えば、図 1に示すように、各分割槽 130a、 130bの底部に設けてもよい。一方、ァ ルカリ溶液還流ライン 121bの他端は、再生塔 110のアルカリ溶液噴出口 112に接続 されている。また、アルカリ溶液還流ライン 121bには、アルカリ溶液 161を再生塔 11 0に圧送する高圧送液ポンプ 153が備えられている。
[0040] ここで、例えば、分割槽 130bに対応するバルブ 172、バルブ 173を開き、分割槽 1 30aに対応するバルブ 172、バノレブ 173を閉じることで、再生塔 110、アルカリ溶液 還流ライン 121 a、分割槽 130b、アルカリ溶液還流ライン 121b、再生塔 110の順に アルカリ溶液 161を循環させるアルカリ溶液還流経路が形成される。なお、バルブ 17 0、バノレブ 171、バルブ 172およびバルブ 173の開閉を切り替えることで、吸収塔 10 0、アルカリ溶液還流ライン 120a、分割槽 130b、アルカリ溶液還流ライン 120b、吸 収塔 100の順にアルカリ溶液 160を循環させるアルカリ溶液還流経路を形成すること あでさる。
[0041] また、貯留槽 130を構成する分割槽の数は限定されるものではないが、少なくとも 2 つあれば、例えば、吸収塔 100、アルカリ溶液還流ライン 120a、分割槽 130a、アル カリ溶液還流ライン 120b、吸収塔 100の順にアルカリ溶液 160を循環させるアルカリ 溶液還流経路と、再生塔 1 10、アルカリ溶液還流ライン 121a、分割槽 130b、アル力 リ溶液還流ライン 12 lb、再生塔 110の順にアルカリ溶液 161を循環させるアルカリ溶 液還流経路とを同時に形成して、二酸化炭素の吸収ラインと二酸化炭素の回収ライ ンとを連続的に作動させることができる。
[0042] なお、導出ポンプ 152、高圧送液ポンプ 153、各バルブ 172、 173は、制御部 140 力 の信号に基づいて作動し、アルカリ溶液還流経路に流れるアルカリ溶液 161の 流量などを調整している。 [0043] また、再生塔 110の上部には、二酸化炭素を吸収したアルカリ溶液 161を循環させ ることで放散される二酸化炭素を外部に取り出すための二酸化炭素取出口 113が設 けられている。この二酸化炭素取出口 113は、吸引ポンプ 114を備えた二酸化炭素 回収ライン 115に接続されている。再生塔 110で放散された二酸化炭素は、この二 酸化炭素回収ライン 115を介して、外部に設置された二酸化炭素回収手段（図示し なレ、）によって回収される。
[0044] なお、再生塔 110は、フラッシングタンクで構成され、その内部は、大気圧を 0とした 相対圧力で一 80 — 20kPaの圧力に設定されている。また、アルカリ溶液 161を再生 塔 110に圧送する高圧送液ポンプ 153の吐出圧力は、大気圧を 0とした相対圧力で 200— 500kPaの圧力に設定されてレ、る。また、再生塔 110は、アルカリ溶液の中に スチームを通す構造を備える放散塔で構成してもよレ、。
[0045] また、第 1の実施の形態で用いられるアルカリ溶液は、水 100g当たりに 10 28gの 炭酸ナトリウムを溶力 て、重量濃度を 9一 22%に調整されたものが用いられる。ここ で、炭酸ナトリウムの重量濃度を 9一 22%としたのは、重量濃度が 9%より小さい場合 には、二酸化炭素の吸収が長時間つづかないためであり、重量濃度が 22%より大き い場合には、二酸化炭素の吸収速度が大きく低下するためである。
[0046] また、吸収塔 100、アルカリ溶液還流ライン 120a、分割槽 130a、アルカリ溶液還流 ライン 120b、吸収塔 100の順にアルカリ溶液 160を循環させるアルカリ溶液還流経 路が形成された場合に、吸収塔 100および分割槽 130aにおけるアルカリ溶液 160 の温度は、 60— 75°Cに設定されている。吸収塔 100および分割槽 130aにおけるァ ルカリ溶液 160の温度は 60— 75°Cであることが好ましいが、 60°C以下の温度でも 4 0°C以上であれば使用することができる。
[0047] また、再生塔 110、アルカリ溶液還流ライン 121a、分割槽 130b、アルカリ溶液還流 ライン 121b、再生塔 110の順にアルカリ溶液 161を循環させるアルカリ溶液還流経 路が形成された場合に、再生塔 110および分割槽 130bにおけるアルカリ溶液 161 の温度は、 60— 75°Cに設定されている。
[0048] ここで、吸収塔 100および分割槽 130aにおけるアルカリ溶液 160の温度を 60 7 5°Cの範囲を好ましい範囲とし、 60°C以下の温度でも 40°C以上であれば使用するこ とができるとしたのは、炭酸ナトリウムを主な溶質とするアルカリ溶液 160では、 60°C 未満では、二酸化炭素のアルカリ溶液 160への吸収が遅くなることがあり、その吸収 速度の低下が 40°Cより低くなると顕著になるからである。また、アルカリ溶液 160の温 度が 75°Cを超えるとアルカリ溶液 160に吸収された二酸化炭素を放散し始めるから である。
[0049] また、再生塔 110および分割槽 130bにおけるアルカリ溶液 161の温度を 60— 75 °Cの範囲としたのは、炭酸ナトリウムを主な溶質とするアルカリ溶液 161では、 60°C 未満では二酸化炭素の放出が遅くなることがあるからである。また、アルカリ溶液 160 の温度が 75°Cを超えるとアルカリ溶液 161から多量の水分が消失するからである。
[0050] なお、アルカリ溶液 160、 161の加熱は、例えば、アルカリ溶液還流ライン 120a、 1 20b, 121a, 121bを発電用ボイラの排ガスの排熱などを利用して行うことができる。 また、アルカリ溶液 160、 161の加熱方法は、これに限られるものではなぐ例えば、 分割槽 130a、 130b中に熱交換器を設け、発電用ボイラの排ガスの排熱などを利用 して加熱してもよい。また、加熱源としてシステムの熱効率を考慮すると、発電用ボイ ラの排ガスの排熱などを利用することが好ましいが、ヒータなどを加熱源として利用し てもよレ、。さらに、温度を最適値に調節するため、分割槽 130a、 130b中に冷却手段 を設けてもよい。
[0051] また、図には示していないが、各分割槽 130a、 130bには、アルカリ溶液 160、 161 の水素イオン指数 pHを計測するペーハー計に、アルカリ溶液 160、 161を導くため の計測用ラインの一端が設置されている。このペーハー計は、制御部 140と電気的 に接続され、測定結果に基づく信号を制御部 140に出力する。
[0052] 次に、二酸化炭素回収システム 10の作用について説明する。
[0053] ここで、二酸化炭素回収システム 10の稼動時には、分割槽 130aおよび分割槽 13 Obに、水 100g当たりに 10— 28gの炭酸ナトリウムを溶力、して、重量濃度を 9一 22% に調整されたアルカリ溶液が貯留されているものとして、二酸化炭素回収システム 10 の作用を説明する。また、二酸化炭素回収システム 10の稼動時には、分割槽 130a に対応するバルブ 170、バルブ 171を開き、分割槽 130bに対応するバノレブ 170、バ ルブ 171を閉じて、吸収塔 100、アルカリ溶液還流ライン 120a、分割槽 130a、アル カリ溶液還流ライン 120b、吸収塔 100の順にアルカリ溶液 160を循環させるアルカリ 溶液還流経路を形成してレ、る。
[0054] 火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出された排ガス 103は、脱硫処理が施さ れないまま、ガスブロワ 105によって排ガス導入口 104から吸収塔 100内に供給され る。なお、吸収塔 100内に供給される排ガス 103の温度は、 50 120°Cとなっている
[0055] 吸収塔 100内に排ガス 103が供給されると、分割槽 130aに収容されたアルカリ溶 液 160がアルカリ溶液還流ライン 120bを介してアルカリ溶液導入口 102に供給され 、アルカリ溶液噴出部 106から噴出される。アルカリ溶液噴出部 106から噴出される アルカリ溶液 160の流量は、制御部 140からの信号に基づいて制御される送液ボン プ 150によって調整される。
[0056] アルカリ溶液噴出部 106から噴出されたアルカリ溶液 160は、充填材 107を伝わつ て流れ落ちながら、充填材 107中を下方から上方に流れる排ガス 103と気液接触し 、排ガス 103に含まれる二酸化炭素および硫黄酸化物を吸収する。そして、二酸化 炭素および硫黄酸化物を吸収したアルカリ溶液 160は、吸収塔 100の底部に流れ落 ちる。一方、一部の二酸化炭素は、吸収されないまま排ガス 103中に残り、排気口 10 8より大気に放出される。
[0057] 充填材 107を伝わって流れ落ちたアルカリ溶液 160は、導出ポンプ 151によってァ ルカリ溶液還流ライン 120aに導かれ、貯留槽 130を構成する 1つの分割槽 130aに 供給される。
[0058] さらに、分割槽 130aに導かれたアルカリ溶液 160は、送液ポンプ 150によってアル カリ溶液還流ライン 120bに導かれ、アルカリ溶液導入口 102に供給される。
[0059] 上記したように、吸収塔 100、アルカリ溶液還流ライン 120a、分割槽 130a、アル力 リ溶液還流ライン 120b、吸収塔 100の順にアルカリ溶液 160を循環させることで、ァ ルカリ溶液 160に、排ガス 103に含まれる二酸化炭素および硫黄酸化物を効率よく 吸収させる。
[0060] ここで、分割槽 130aにおいて、還流しているアルカリ溶液 160の一部は、計測用ラ イン（図示しない）を介してペーハー計に導かれる。そして、ペーハー計は、導かれた アルカリ溶液 160の水素イオン指数 pHを検知し、その検知値に対応する信号を制御 部 140に出力する。
[0061] 制御部 140では、ペーハー計からの信号に基づき、分割槽 130a内のアルカリ溶液 160の pH値力 S8. 5-9. 5の範囲にあるか否かを判定する。なお、排ガス 103に含ま れる二酸化炭素を吸収することによりアルカリ溶液 160は、炭酸水素ナトリウムを含む 水溶液となり、 pH値が 11以上であったものが低下する。
[0062] 制御部 140において、アルカリ溶液 160の pH値が 9. 5よりも大きいと判定された場 合には、分割槽 130aに導かれたアルカリ溶液 160は、再び、送液ポンプ 150によつ てアルカリ溶液還流ライン 120bに導かれ、アルカリ溶液導入口 102に供給され、上 記した還流動作を繰り返す。
[0063] 一方、制御部 140において、ァノレカリ溶液 160の pH値力 8. 5-9. 5の範囲にある と判定された場合には、制御部 140は、アルカリ溶液還流ライン 120aに設けられた 分割槽 130aに対応するバルブ 170およびアルカリ溶液還流ライン 120bに設けられ た分割槽 130aに対応するバルブ 171を閉じる制御を行うと同時に、アルカリ溶液還 流ライン 120aに設けられた分割槽 130bに対応するバルブ 170およびアルカリ溶液 還流ライン 120bに設けられた分割槽 130bに対応するバルブ 171を開く制御を行う。
[0064] このようにバルブ 170およびバルブ 171の開閉を切り替えることで、吸収塔 100、ァ ルカリ溶液還流ライン 120a、分割槽 130b、アルカリ溶液還流ライン 120b、吸収塔 1 00の順にアルカリ溶液 160を循環させるアルカリ溶液還流経路が形成される。そして 、このアルカリ溶液還流経路を分割槽 130bに貯留されたアルカリ溶液 160が還流し 、上記した二酸化炭素を吸収する還流動作を繰り返す。
[0065] 続いて、制御部 140は、分割槽 130aに対応するバルブ 172およびバルブ 173を 開き、再生塔 110、アルカリ溶液還流ライン 121a、分割槽 130a、アルカリ溶液還流 ライン 121b、再生塔 110の順にアルカリ溶液 161を循環させるアルカリ溶液還流経 路を形成する。なお、このアルカリ溶液 161は、 pH値が 8. 5-9. 5の範囲にあると判 定された分割槽 130aに貯留されたアルカリ溶液である。
[0066] 分割槽 130aに収容されたアルカリ溶液 161は、高圧送液ポンプ 153によってアル カリ溶液還流ライン 121bを介して再生塔 110のアルカリ溶液噴出口 112に導かれる 。アルカリ溶液噴出口 112に導かれたアルカリ溶液 161は、高圧送液ポンプ 153によ る吐出圧力を利用して、減圧状態の再生塔 110内へ噴出され、二酸化炭素を放出 する。アルカリ溶液噴出口 112から噴出されるアルカリ溶液 161の流量は、制御部 14 0からの信号に基づいて制御される高圧送液ポンプ 153によって調整される。
[0067] 再生塔 110内へ噴出されたアルカリ溶液 161は、導出ポンプ 152によって、再生塔 110の底部に設けられた再生アルカリ溶液排出口 11 1からアルカリ溶液還流ライン 1 21aを介して分割槽 130aに導かれる。
[0068] ここで、再生塔 110内に放出した二酸化炭素は、吸引ポンプ 114によって吸引され 、再生塔 110の上部に設けられた二酸化炭素取出口 113から二酸化炭素回収ライ ン 115を介して二酸化炭素回収手段（図示しない）に導かれ回収される。
[0069] さらに、分割槽 130aに導かれたアルカリ溶液 161は、高圧送液ポンプ 153によって アルカリ溶液還流ライン 121bを介して再生塔 110のアルカリ溶液噴出口 112に導か れ、上記した還流動作を繰り返す。このように、再生塔 110、アルカリ溶液還流ライン 121a,分割槽 130a、アルカリ溶液還流ライン 121b、再生塔 110の順にアルカリ溶 液 161を循環させることで、アルカリ溶液 161から二酸化炭素を効率よく放出させるこ とができる。
[0070] ここで、分割槽 130aにおいて、還流しているアルカリ溶液 161の一部は、計測用ラ イン（図示しない）を介してペーハー計に導かれる。そして、ペーハー計は、導かれた アルカリ溶液 161の水素イオン指数 pHを検知し、その検知値に対応する信号を制御 部 140に出力する。
[0071] 制御部 140では、ペーハー計からの信号に基づき、分割槽 130a内のアルカリ溶液 160の pH値力 1 12の範囲にある力否力を半 IJ定する。なお、アルカリ溶液 161から 二酸化炭素を放出することにより、アルカリ溶液 161の pH値は、二酸化炭素を吸収 する前の当初のアルカリ溶液の pH値に近づく。
[0072] 制御部 140において、アルカリ溶液 161の pH値が 11よりも小さいと判定された場 合には、分割槽 130aに導かれたアルカリ溶液 161は、再び、高圧送液ポンプ 153に よってアルカリ溶液還流ライン 121bを介して再生塔 110のアルカリ溶液噴出口 112 に導かれ、上記した還流動作を繰り返す。 [0073] 一方、制御部 140において、アルカリ溶液 161の pH値が 11一 12の範囲にあると 判定された場合には、制御部 140は、アルカリ溶液還流ライン 121aに設けられた導 出ポンプ 152およびアルカリ溶液還流ライン 121bに設けられた高圧送液ポンプ 153 を停止させる制御を行う。さらに、アルカリ溶液還流ライン 121aに設けられた分割槽 130aに対応するバルブ 172およびアルカリ溶液還流ライン 121bに設けられた分割 槽 130aに対応するバルブ 173を閉じる制御を行う。
[0074] 続いて、制御部 140は、上記した吸収塔 100、アルカリ溶液還流ライン 120a、分割 槽 130b、アルカリ溶液還流ライン 120b、吸収塔 100の順にアルカリ溶液 160を循環 させるアルカリ溶液還流経路の分割槽 130bにおけるアルカリ溶液 160のペーハー 計からの水素イオン指数 pH力 S、 8. 5-9. 5の範囲にあるか否かを判定する。
[0075] 制御部 140において、アルカリ溶液 160の pH値が 9. 5よりも大きいと判定された場 合には、分割槽 130bに導かれたアルカリ溶液 160は、再び、送液ポンプ 150によつ てアルカリ溶液還流ライン 120bに導かれ、アルカリ溶液導入口 102に供給され、上 記した還流動作を繰り返す。
[0076] 一方、制御部 140において、アルカリ溶液 160の pH値力 ¾. 5— 9· 5の範囲にある と判定された場合には、制御部 140は、アルカリ溶液還流ライン 120aに設けられた 分割槽 130bに対応するバルブ 170およびアルカリ溶液還流ライン 120bに設けられ た分割槽 130bに対応するバルブ 171を閉じる制御を行うと同時に、アルカリ溶液還 流ライン 120aに設けられた分割槽 130aに対応するバルブ 170およびアルカリ溶液 還流ライン 120bに設けられた分割槽 130aに対応するバルブ 171を開く制御を行う。 さらに、制御部 140は、分割槽 130bに対応するバルブ 172およびバルブ 173を開く 制御を行う。
[0077] このバルブの開閉の切り替え操作によって、分割槽 130aに貯留された再生された アルカリ溶液は、吸収塔 100、アルカリ溶液還流ライン 120a、分割槽 130a、アルカリ 溶液還流ライン 120b、吸収塔 100の順にアルカリ溶液 160を循環させるアルカリ溶 液還流経路に導かれ、再び、二酸化炭素および硫黄酸化物を吸収する動作を行う。 一方、分割槽 130bに貯留された二酸化炭素を吸収したアルカリ溶液は、再生塔 11 0、アルカリ溶液還流ライン 121a、分割槽 130b、アルカリ溶液還流ライン 121b、再 生塔 110の順にアルカリ溶液 161を循環させるアルカリ溶液還流経路に導かれ、再 び、二酸化炭素を放出し、当初のアルカリ溶液に再生される。
[0078] ここで、アルカリ溶液 160は、二酸化炭素を吸収する以外にも、排ガス 103に含ま れる硫黄酸化物も吸収し、アルカリ溶液 160を長期に使用するとアルカリ溶液 160中 に亜硫酸イオンが蓄積する。この亜硫酸イオンの蓄積は、二酸化炭素の回収率を低 下させるという観点から好ましくない。そこで、例えば、分割槽 130aのアルカリ溶液 1 60に含まれる亜硫酸イオンの濃度が重量濃度で 0. 5%に達した場合、分割槽 130a に塩ィ匕カルシウムを添加して、亜硫酸イオンを亜硫酸カルシウムとして沈殿させ、分 割槽 130aから取り除く構成を設けることが好ましい。
[0079] なお、塩ィ匕カルシウムを添カ卩する際のアルカリ溶液 160に含まれる亜硫酸イオンの 濃度は、重量濃度で 0. 5%のときに限られるものではなぐ 0. 01 - 1. 0%の範囲の ときでもよレ、。ここで、塩化カルシウムを添カ卩する際のアルカリ溶液 160に含まれる亜 硫酸イオンの濃度の範囲を 0. 01 - 1. 0%としたのは、亜硫酸イオンの濃度が重量 濃度で 0. 01 %より小さい場合には、硫酸カルシウム (石膏）として回収し難いためで あり、 1. 0%より大きい場合には、二酸化炭素の回収率が低下するためである。なお 、塩化カルシウムの添加にり亜硫酸カルシウムだけでなぐ炭酸水素カルシウムも沈 殿する。
[0080] 亜硫酸イオンの濃度は、例えば、各分割槽 130a、 130bに設置されている計測用 ライン（図示しない）から分岐されたラインを介して接続されたイオンクロマトグラフィな どのイオン濃度測定装置によって測定される。このイオン濃度測定装置は、制御部 1 40と電気的に接続され、亜硫酸イオンの濃度の測定情報は、制御部 140に出力され る。
[0081] また、亜硫酸イオンを亜硫酸カルシウムとして取り除いた分割槽 130aには、新たな アルカリ溶液 160が供給される。
[0082] 上記したように、第 1の実施の形態の二酸化炭素回収システム 10では、吸収塔 10 0のアルカリ溶液排出口 101から排出されるアルカリ溶液をアルカリ溶液導入口 102 に還流させ、二酸化炭素などを吸収するアルカリ溶液還流経路と、再生塔 110の再 生アルカリ溶液排出口 111から排出される再生されたアルカリ溶液をアルカリ溶液噴 出口 112に還流させ、二酸化炭素を放出させてアルカリ溶液を再生するアルカリ溶 液還流経路とを別個に独立して設けることができる。これによつて、それぞれのアル力 リ溶液還流経路を流れるアルカリ溶液の流量を個々に設定することができ、二酸化炭 素の吸収動作やアルカリ溶液の再生動作のそれぞれに適したアルカリ溶液の還流 流量などの設定をすることができる。
[0083] また、第 1の実施の形態の二酸化炭素回収システム 10では、アルカリ溶液 161を再 生塔 110で瞬時に加熱する必要がなぐしかも、アルカリ溶液 161の流量を少なく絞 り込んで再生塔 110に複数回還流して、アルカリ溶液 161を再生するため、大きな加 熱装置や多くの熱量を必要としない。これによつて、システムとしての熱効率を向上さ せること力 Sできる。
[0084] また、この二酸化炭素回収システム 10では、大気汚染物質である硫黄酸化物をも 回収すること力 Sできる。さらに、二酸化炭素回収システム 10では、過大なエネルギを 使わずに、火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出される大量の二酸化炭素を 回収することができるので、地球温暖化防止に寄与することができる。
[0085] (第 2の実施の形態）
本発明の第 2の実施の形態の二酸化炭素回収システムは、上述した第 1の実施の 形態の二酸化炭素回収システム 10にアルカリ溶液として炭酸カリウム水溶液を用い たものである。したがって、第 2の実施の形態の二酸化炭素回収システムの基本構成 や動作は、第 1の実施の形態の二酸化炭素回収システム 10と同じであるので、図 1を 参照して第 2の実施の形態の二酸化炭素回収システムを説明し、第 1の実施の形態 の二酸化炭素回収システム 10における説明と重複する説明は省略する。
[0086] 第 2の実施の形態の二酸化炭素回収システムで用いられるアルカリ溶液は、水 100 g当たりに 10 43gの炭酸カリウムを溶力 て、重量濃度を 9一 30%に調整されたも のが用いられる。ここで、炭酸カリウムの重量濃度を 9一 30%としたのは、重量濃度が 9%より小さい場合には、二酸化炭素の吸収が長時間つづかないからであり、重量濃 度が 30%より大きい場合には、二酸化炭素の吸収速度が大きく低下するからである
[0087] また、吸収塔 100、アルカリ溶液還流ライン 120a、分割槽 130a、アルカリ溶液還流 ライン 120b、吸収塔 100の順にアルカリ溶液 160を循環させるアルカリ溶液還流経 路が形成された場合に、吸収塔 100および分割槽 130aにおけるアルカリ溶液 160 の温度は、 55°C程度に設定されている。また、再生塔 110、アルカリ溶液還流ライン 121a,分割槽 130b、アルカリ溶液還流ライン 121b、再生塔 110の順にアルカリ溶 液 161を循環させるアルカリ溶液還流経路が形成された場合に、再生塔 110および 分割槽 130bにおけるアルカリ溶液 161の温度は、 100°C程度に設定されている。
[0088] ここで、吸収塔 100および分割槽 130aにおけるアルカリ溶液 160の温度は、 55°C 程度（例えば、 50— 60°C)に設定することもできる力 この温度範囲は、 40°C 75°C の広い範囲で設定することが可能である。ここで、吸収塔 100および分割槽 130aに おけるアルカリ溶液 160の温度を、 40°C 75°Cとしたのは、 40°Cを下回ると、二酸 化炭素のアルカリ溶液 160への吸収が顕著に遅くなり、 75°Cを上回るとアルカリ溶液 160から多量の水分が顕著に消失するためである。
[0089] また、再生塔 110および分割槽 130bにおけるアルカリ溶液 161の温度を 100°C程 度（例えば、 90— 110°C)に設定したのは、炭酸カリウムを主な溶質とするアルカリ溶 液 161では、 100°Cを大きく下回ると二酸化炭素の放出が遅ぐ 100°Cを大きく上回 ると加圧状態でもアルカリ溶液 161から水蒸気が多量に発生するからである。
[0090] また、吸収塔 100、アルカリ溶液還流ライン 120a、分割槽 130a、アルカリ溶液還流 ライン 120b、吸収塔 100の順にアルカリ溶液 160を循環させ、二酸化炭素などを吸 収するアルカリ溶液還流経路を流れるアルカリ溶液と、再生塔 110、アルカリ溶液還 流ライン 121a、分割槽 130b、アルカリ溶液還流ライン 121b、再生塔 110の順にァ ルカリ溶液 161を循環させ、二酸化炭素を放出してアルカリ溶液を再生するアルカリ 溶液還流経路を流れるアルカリ溶液とでは、所定の温度差が生じている。ここで、分 割槽 130aと分割槽 130bとの間を断熱し、それぞれの分割槽に収容されているァノレ カリ溶液の温度を個々に調整するようにしてもょレ、。
[0091] アルカリ溶液として炭酸カリウム水溶液を用いた第 2の実施の形態の二酸化炭素回 収システムにおいても、第 1の実施の形態の二酸化炭素回収システム 10と同様の効 果を得ることができる。つまり、吸収塔 100のアルカリ溶液排出口 101から排出される アルカリ溶液をアルカリ溶液導入口 102に還流させ、二酸化炭素などを吸収するァ ルカリ溶液還流経路と、再生塔 110の再生アルカリ溶液排出口 111から排出される 再生されたアルカリ溶液をアルカリ溶液噴出口 112に還流させ、二酸化炭素を放出 させてアルカリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路とを別個に独立して設けること ができる。これによつて、それぞれのアルカリ溶液還流経路を流れるアルカリ溶液の 流量を個々に設定することができ、二酸化炭素の吸収動作やアルカリ溶液の再生動 作のそれぞれに適したアルカリ溶液の還流流量などの設定をすることができる。
[0092] さらに、本実施の形態では、従来の二酸化炭素の回収システムのように、アルカリ 溶液が吸収塔と再生塔とに交互に流れ、その都度熱交換器を介して加熱または冷 却されることがなぐ所定の処理が終了するまで、例えば、二酸化炭素などを吸収す るアルカリ溶液還流経路またはアルカリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路の同じ アルカリ溶液還流経路を循環するので、個々のアルカリ溶液還流経路における温度 管理が容易となる。なお、二酸化炭素などを吸収するアルカリ溶液還流経路からアル カリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路にアルカリ溶液の流路を切り替えるときに は、アルカリ溶液を加熱する必要がある力 1つの加熱工程で実現することができる ので、加熱工程と冷却工程を交互に繰り返す上記した従来の二酸化炭素の回収シ ステムよりも、温度管理は容易となる。同様に、アルカリ溶液を再生するアルカリ溶液 還流経路から二酸化炭素などを吸収するアルカリ溶液還流経路にアルカリ溶液の流 路を切り替えるときには、アルカリ溶液を冷却する必要がある力 1つの冷却工程で 実現することができるので、加熱工程と冷却工程を交互に繰り返す上記した従来の 二酸化炭素の回収システムよりも、温度管理は容易となる。
[0093] また、本実施の形態の二酸化炭素回収システムでは、アルカリ溶液 161を再生塔 1 10で瞬時に加熱する必要がなぐしかも、アルカリ溶液 161の流量を少なく絞り込ん で再生塔 110に複数回還流して、アルカリ溶液 161を再生するため、大きな加熱装 置や多くの熱量を必要としない。これによつて、システムとしての熱効率を向上させる こと力 Sできる。
[0094] また、本実施の形態の二酸化炭素回収システムでは、大気汚染物質である硫黄酸 化物をも回収することができる。さらに、二酸化炭素回収システムでは、過大なェネル ギを使わずに、火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出される大量の二酸化炭 素を回収することができるので、地球温暖化防止に寄与することができる。
[0095] (第 3の実施の形態）
本発明の第 3の実施の形態の二酸化炭素回収システムは、上述した第 1の実施の 形態の二酸化炭素回収システム 10にアルカリ溶液としてアミン水溶液を用いたもの である。したがって、第 3の実施の形態の二酸化炭素回収システムの基本構成や動 作は、第 1の実施の形態の二酸化炭素回収システム 10と同じであるので、図 1を参照 して第 3の実施の形態の二酸化炭素回収システムを説明し、第 1の実施の形態の二 酸化炭素回収システム 10における説明と重複する説明は省略する。
[0096] 第 3の実施の形態の二酸化炭素回収システムで用いられるアルカリ溶液は、水 100 g当たりに 10 43gのァミン化合物を溶力 て、重量濃度を 9一 30%に調整されたも のが用いられる。ここで用いられるァミン化合物として、モノエタノールァミン（MEA) や 2ァミノ 2メチル 1プロパノール (AMP)などが挙げられる。
[0097] ここで、ァミン化合物の重量濃度を 9一 30%としたのは、重量濃度が 9%より小さい 場合には、二酸化炭素の吸収が長時間つづかないためであり、重量濃度が 30%より 大きレ、場合には、二酸化炭素の吸収速度が大きく低下するからである。
[0098] また、吸収塔 100、アルカリ溶液還流ライン 120a、分割槽 130a、アルカリ溶液還流 ライン 120b、吸収塔 100の順にアルカリ溶液 160を循環させるアルカリ溶液還流経 路が形成された場合に、吸収塔 100および分割槽 130aにおけるアルカリ溶液 160 の温度は、 55°C程度に設定されている。また、再生塔 110、アルカリ溶液還流ライン 121a,分割槽 130b、アルカリ溶液還流ライン 121b、再生塔 110の順にアルカリ溶 液 161を循環させるアルカリ溶液還流経路が形成された場合に、再生塔 110および 分割槽 130bにおけるアルカリ溶液 161の温度は、 120°C程度に設定されている。
[0099] ここで、吸収塔 100および分割槽 130aにおけるアルカリ溶液 160の温度は、 55°C 程度（例えば、 50— 60°C)に設定することもできる力 この温度範囲は、 40°C 75°C の広い範囲で設定することが可能である。ここで、吸収塔 100および分割槽 130aに おけるアルカリ溶液 160の温度を、 40°C 75°Cとしたのは、 40°Cを下回ると、二酸 化炭素のアルカリ溶液 160への吸収が顕著に遅くなり、 75°Cを上回るとアルカリ溶液 160から多量の水分およびアミン化合物が顕著に消失するためである。 [0100] また、再生塔 110および分割槽 130bにおけるアルカリ溶液 161の温度を 120°C程 度（例えば、 110— 130°C)に設定したのは、ァミン化合物を主な溶質とするアルカリ 溶液 161では、 120°Cを大きく下回ると二酸化炭素の放出が遅ぐ 120°Cを大きく上 回ると加圧状態でもアルカリ溶液 161から水蒸気が多量に発生するからである。
[0101] また、吸収塔 100、アルカリ溶液還流ライン 120a、分割槽 130a、アルカリ溶液還流 ライン 120b、吸収塔 100の順にアルカリ溶液 160を循環させ、二酸化炭素などを吸 収するアルカリ溶液還流経路を流れるアルカリ溶液と、再生塔 110、アルカリ溶液還 流ライン 121a、分割槽 130b、アルカリ溶液還流ライン 121b、再生塔 110の順にァ ルカリ溶液 161を循環させ、二酸化炭素を放出してアルカリ溶液を再生するアルカリ 溶液還流経路を流れるアルカリ溶液とでは、所定の温度差が生じている。
[0102] ここで、分割槽 130aと分割槽 130bとの間を断熱し、それぞれの分割槽に収容され てレ、るアルカリ溶液の温度を個々に調整するようにしてもょレ、。
[0103] アルカリ溶液の主な溶質としてアミンィ匕合物を用いた第 3の実施の形態の二酸化炭 素回収システムにおいても、第 1の実施の形態の二酸化炭素回収システム 10と同様 の効果を得ることができる。つまり、吸収塔 100のアルカリ溶液排出口 101から排出さ れるアルカリ溶液をアルカリ溶液導入口 102に還流させ、二酸化炭素などを吸収す るアルカリ溶液還流経路と、再生塔 110の再生アルカリ溶液排出口 111から排出さ れる再生されたアルカリ溶液をアルカリ溶液噴出口 112に還流させ、二酸化炭素を 放出させてアルカリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路とを別個に独立して設ける こと力 Sできる。これによつて、それぞれのアルカリ溶液還流経路を流れるアルカリ溶液 の流量を個々に設定することができ、二酸化炭素の吸収動作やアルカリ溶液の再生 動作のそれぞれに適したアルカリ溶液の還流流量などの設定をすることができる。
[0104] さらに、本実施の形態では、従来の二酸化炭素の回収システムのように、アルカリ 溶液が吸収塔と再生塔とに交互に流れ、その都度熱交換器を介して加熱または冷 却されることがなぐ所定の処理が終了するまで、例えば、二酸化炭素などを吸収す るアルカリ溶液還流経路またはアルカリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路の同じ アルカリ溶液還流経路を循環するので、個々のアルカリ溶液還流経路における温度 管理が容易となる。なお、二酸化炭素などを吸収するアルカリ溶液還流経路からアル カリ溶液を再生するアルカリ溶液還流経路にアルカリ溶液の流路を切り替えるときに は、アルカリ溶液を加熱する必要がある力 1つの加熱工程で実現することができる ので、加熱工程と冷却工程を交互に繰り返す上記した従来の二酸化炭素の回収シ ステムよりも、温度管理は容易となる。同様に、アルカリ溶液を再生するアルカリ溶液 還流経路から二酸化炭素などを吸収するアルカリ溶液還流経路にアルカリ溶液の流 路を切り替えるときには、アルカリ溶液を冷却する必要がある力 1つの冷却工程で 実現することができるので、加熱工程と冷却工程を交互に繰り返す上記した従来の 二酸化炭素の回収システムよりも、温度管理は容易となる。
[0105] また、本実施の形態の二酸化炭素回収システムでは、アルカリ溶液 161を再生塔 1 10で瞬時に加熱する必要がなぐしかも、アルカリ溶液 161の流量を少なく絞り込ん で再生塔 110に複数回還流して、アルカリ溶液 161を再生するため、大きな加熱装 置や多くの熱量を必要としない。これによつて、システムとしての熱効率を向上させる こと力 Sできる。
[0106] さらに、二酸化炭素回収システムでは、過大なエネルギを使わずに、火力発電所や 都市ごみ焼却場などから排出される大量の二酸化炭素を回収することができるので、 地球温暖化防止に寄与することができる。
[0107] (第 4の実施の形態）
図 2は、本発明の第 4の実施の形態の二酸化炭素回収システム 200の概要を示し たものである。
[0108] 本発明の第 4の実施の形態の二酸化炭素回収システム 200は、主として吸収塔 21 0、捕集槽 211、制御部 212から構成されている。なお、図 2において、制御部 212は 、後述する各ポンプ、各バルブ、水素イオン指数測定器として機能するペーハー計と 電気的に接続されている力 図の明記のため接続線を省略する。
[0109] 吸収塔 210の下部には、火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出された二酸 化炭素を含む排ガス 234を吸収塔 210内に導くための排ガス供給部 235が設けられ ている。また、吸収塔 210の内部には、排ガス供給部 235から導入された排ガス 234 力 二酸化炭素を吸収する吸収部 220が設けられている。さらに、吸収塔 210の上 部には、吸収部 220を通過することで、二酸化炭素が吸収された排ガス 234を大気 中に排気するための排気口 237が設けられている。
[0110] 吸収部 220には、捕集槽 211からポンプ 243bによって供給されるアルカリ溶液 23 6を噴出するアルカリ溶液噴出部 221と、アルカリ溶液噴出部 221から噴出されたァ ルカリ溶液 236と吸収塔 210に導入された排ガス 234とを主として気液接触させる充 填材 222と、充填材 222から落下する、アルカリ溶液 236に排ガス中の二酸化炭素 が吸収されて生成された反応生成物である不溶性化合物を含むアルカリ溶液 236を 貯留するアルカリ溶液貯留部 223とが設置されている。
[0111] アルカリ溶液噴出部 221から噴出されるアルカリ溶液 236は、均一に噴出されること が好ましぐ例えば、アルカリ溶液噴出部 221に、所定の噴霧粒径および噴霧パター ンが得られる噴霧ノズルなどを用いてもょレ、。
[0112] ここで、充填材 222は、例えば、多孔構造、ハニカム構造などを有するもので構成さ れ、吸収部 220を通過するアルカリ溶液 236を力べ乱する作用を有するものであれば よレ、。また、吸収部 220において、排ガス 234とアルカリ溶液 236との気液接触を効 率よく行える構造ならば、充填材 222を設置することなく構成してもよい。
[0113] また、アルカリ溶液貯留部 223は、ポンプ 243aを備え、アルカリ溶液還流ラインとし て機能する循環用配管 244aを介して捕集槽 211と接続されている。ポンプ 243aは 、制御部 212と電気的に接続され、制御部 212からの信号に基づいて、アルカリ溶液 貯留部 223から捕集槽 211に供給するアルカリ溶液 236の流量を調整する。
[0114] 捕集槽 211は、アルカリ溶液貯留部 223からのアルカリ溶液 236が供給される複数 に分割された分割槽 240、 241、 242から構成される。アルカリ溶液貯留部 223に一 端が接続された循環用配管 244aの他端は、分割槽 240、 241、 242に対応して複 数に分岐され、各分割槽 240、 241、 242内に設置される。また、分岐された循環用 酉己管 244aには、バルブ 245が備えられている。バノレブ 245は、制御部 212と電気的 に接続され、制御部 212からの信号に基づいて、各分割槽 240、 241、 242に対す るアルカリ溶液 236の供給の切替えを行う。
[0115] また、各分害 ijネ曹 240、 241、 242には、ノ ノレブ 245を備え、各分害 ij槽 240、 241、 2 42に対応して一端が分岐され、アルカリ溶液還流ラインとして機能する循環用配管 2 44bが設置されている。この分岐された循環用配管 244bの一端は、各分割槽 240、 241、 242の内部の比較的上部に位置するように設置されている。これによつて、各 分割槽 240、 241、 242からアルカリ溶液 236を循環させる場合に、各分割槽 240、 241、 242の底部に沈殿する不溶性化合物を吸い上げることを防止することができる
[0116] また、循環用配管 244bの他端は、アルカリ溶液噴出部 221に接続されている。ま た、循環用配管 244bには、ポンプ 243bが備えられ、ポンプ 243bは、制御部 212と 電気的に接続され、制御部 212からの信号に基づいて、各分割槽 240、 241、 242 力 アルカリ溶液噴出部 221に供給するアルカリ溶液 236の流量を調整する。
[0117] また、各分割槽 240、 241、 242には、アルカリ溶液補給部 246から供給されるアル カリ溶液 236を導くためのポンプ 248を備えたアルカリ溶液注入配管 247が設置され ている。ポンプ 248は、制御部 212と電気的に接続され、制御部 212からの信号に基 づいて、各分割槽 240、 241、 242に供給するアルカリ溶液の流量を調整する。また 、各アルカリ溶液注入配管 247には、バルブ 245が備えられ、ノくノレブ 245は、制御部 212と電気的に接続され、制御部 212からの信号に基づいて、各分割槽 240、 241、 242に供給するアルカリ溶液 236の流量の調整を行う。
[0118] さらに、各分割槽 240、 241、 242には、アルカリ溶液 236の水素イオン指数 pHを 計測するペーハー計 249に、アルカリ溶液 236を導くための計測用配管 249aが設 置され、各計測用配管 249aには、バルブ 245が備えられている。このペーハー計 2 49は、制御部 212と電気的に接続され、測定結果に基づく信号を制御部 212に出 力する。
[0119] アルカリ溶液 236は、アルカリ物質である炭酸ナトリウムあるいは水酸化ナトリウムを 水に溶力 たものである。アルカリ物質として炭酸ナトリウムを用いる場合、水 100g当 たりに 10 28gの炭酸ナトリウムを溶力 て重量濃度を 9一 22%に調整する。ここで 、炭酸ナトリウムの重量濃度を 9一 22%としたのは、重量濃度が 9%より小さい場合に は、二酸化炭素の吸収が長時間つづかず、不溶性化合物の炭酸水素ナトリウムが析 出しないためであり、重量濃度が 22%より大きい場合には、二酸化炭素の吸収速度 が大きく低下するからである。
[0120] その炭酸ナトリウムは、例えば、石炭灰、都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰、バイ ォマス焼却灰などから採取した不純物入り炭酸ナトリウムでもよい。また、炭酸ナトリウ ムは、例えば、砂漠などのアルカリ成分を含む土壌から採取した不純物入り炭酸ナト リウムでもよい。さらに、炭酸ナトリウムは、例えば、アルカリ湖の湖水から天日塩田方 式で採集した不純物入り炭酸ナトリウムでもよい。ただし、不純物の重量は、炭酸ナト リウムの重量濃度（9一 22%)に加味しない。
[0121] 化学当量 40の水酸化ナトリウムをアルカリ物質として用いる場合、水 lOOg当たりに 8— 21gの水酸化ナトリウムを溶力 て、化学当量 53の炭酸ナトリウムに換算した場 合の重量濃度を 9一 22%に調整する。その水酸化ナトリウムは、例えば、イオン交換 膜による海水の淡水化で生じたものでもよい。
[0122] 炭酸ナトリウムと水酸化ナトリウムの混合物をアルカリ物質として用レ、る場合、炭酸ナ トリウムに換算した場合の重量濃度を 9一 22%に調整する。
[0123] 吸収塔 210の中では、アルカリ溶液 236の温度は、 60 75°Cであることが好ましい 1S 60°C以下の温度でも 40°C以上であれば使用することができる。ここで、吸収塔 2 10におけるアルカリ溶液 236の温度を 60— 75°Cの範囲を好ましい範囲とし、 60°C 以下の温度でも 40°C以上であれば使用することができるとしたのは、 60°C未満では 、二酸化炭素のアルカリ溶液 236への吸収が遅くなることがあり、その吸収速度の低 下が 40°Cより低くなると顕著になるからである。また、アルカリ溶液 236の温度が 75 °Cを超えるとアルカリ溶液 236に溶解している炭酸水素ナトリウムあるいは析出した炭 酸水素ナトリウムが二酸化炭素を放出し始めるからである。
[0124] また、捕集槽 211の中では、アルカリ溶液 236の温度は、 60— 75°Cであることが好 ましいが、 60°C以下の温度でも 40°C以上であれば使用することができる。ここで、捕 集槽 211におけるアルカリ溶液 236の温度を 60— 75°Cの範囲を好ましい範囲とし、 60°C以下の温度でも 40°C以上であれば使用することができるとしたのは、 40°Cより 低くなるとアルカリ溶液 236中の炭酸水素ナトリウムが捕集槽 211の壁面に貼りつくよ うに析出するためである。また、アルカリ溶液 236の温度が 75°Cを超えるとアルカリ溶 液 236に溶解している炭酸水素ナトリウムあるいは析出した炭酸水素ナトリウムが二 酸化炭素を放出し始めるからである。
[0125] なお、アルカリ溶液 236の加熱は、例えば、循環用配管 244aや循環用配管 244b を発電用のボイラの排ガスの排熱などを利用して加熱することで行うことができる。な お、アルカリ溶液 236の加熱方法は、これに限られるものではなぐ例えば、捕集槽 2 11中に熱交換器を設け、発電用のボイラの排ガスの排熱などを利用して加熱しても よい。また、加熱源としてシステムの熱効率を考慮すると、発電用のボイラの排ガスの 排熱などを利用することが好ましいが、ヒータなどを加熱源として利用してもよい。
[0126] 次に、二酸化炭素回収システム 200の作用について説明する。
[0127] 火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出された排ガス 234は、脱硫処理が施さ れないまま、排ガス供給部 235から吸収塔 210内に供給される。吸収塔 210内に排 ガス 234が供給されると、捕集槽 211に収容されたアルカリ溶液 236がアルカリ溶液 噴出部 221から噴出される。アルカリ溶液噴出部 221から噴出されるアルカリ溶液 23 6の流量は、制御部 212からの信号に基づいて制御されるポンプ 243bによって調整 される。
[0128] アルカリ溶液噴出部 221から噴出されたアルカリ溶液 236は、充填材 222を伝わつ て流れ落ちながら、充填材 222中を下方から上方に流れる排ガス 234と気液接触し 、排ガス 234に含まれる二酸化炭素および硫黄酸化物を吸収する。そして、二酸化 炭素を吸収し、排ガス中の二酸化炭素が吸収されて生成された反応生成物である不 溶性化合物 (炭酸水素ナトリウム）を含んだアルカリ溶液 236は、アルカリ溶液貯留部 223に流れ落ち貯留される。また、一部の二酸化炭素は吸収されないまま排気口 23 7より大気に放出される。
[0129] アルカリ溶液貯留部 223に貯留された不溶性化合物を含んだアルカリ溶液 236は 、ポンプ 243aによって循環用配管 244aに導かれ、捕集槽 211を構成する 1つの分 割槽 240に供給される。この時には、アルカリ溶液 236が供給された分割槽 240に対 応するバルブ 245以外のバルブ 245は閉じられている。
[0130] 分割槽 240に不溶性化合物を含んだアルカリ溶液 236が供給されると、不溶性化 合物は、比重がアルカリ溶液よりも大きいため、不溶性化合物は捕集槽の下部に沈 殿する。
[0131] そして、分割槽 240に設置されている計測用配管 249aのバルブ 245が開き、アル カリ溶液 236の一部がペーハー計 249に導かれる。ペーハー計 249は、導かれたァ ルカリ溶液 236の水素イオン指数 pHを検知し、その検知値に対応する信号を制御 部 212に出力する。
[0132] 制御部 212では、ペーハー計 249からの信号に基づき、分割槽 240内のアルカリ 溶液 236の pH値が 8 10の範囲にあるか否かを判定する。なお、排ガス 234に含ま れる二酸化炭素を吸収することによりアルカリ溶液 236は、炭酸水素ナトリウムを含む 水溶液となり、 pH値が 11以上であったものが徐々に減少し、さらに 9以下まで低下 する。
[0133] 制御部 212において、アルカリ溶液 236の pH値が 8— 10よりも大きいと判定された 場合には、さらに、分割槽 240に導かれ、不溶性化合物の生成に寄与しなかったァ ルカリ溶液 236は、アルカリ溶液噴出部 221に導かれ、アルカリ溶液噴出部 221から 噴出され、上記した動作を繰り返す。この際、循環用配管 244bに備えられたバルブ 245は、分割槽 240に対応するもの以外は閉じられている。
[0134] —方、制御部 212において、アルカリ溶液 236の pH値が 8— 10の範囲にあると判 定された場合には、制御部 212は、分割槽 240に対応する循環用配管 244aに設け られたバルブ 245を閉じる制御を行う。そして、分割槽 240の底部に捕集された不溶 性化合物の炭酸水素ナトリウムは、分割槽 240の外部に取り出される。不溶性化合 物が取り出された後、制御部 212は、分割槽 240に対応するアルカリ溶液補給部 24 6のバルブ 245を開く制御およびポンプ 248を作動させる制御を行う。そして、分割 槽 240にはアルカリ溶液 236が補給される。
[0135] 分割槽 240に貯留されるアルカリ溶液 236の pH値が 8— 10程度まで低下した際に は、アルカリ溶液 236を貯留する分割槽を分割槽 241に切替え、上述した分割槽 24 0を使用した場合と同様の動作が行われる。この場合には、分割槽 241に対応する バルブ 245が開かれる。さらに、分割槽 241に貯留されるアルカリ溶液 236の pH値 力 10程度まで低下した際には、アルカリ溶液 236を貯留する分割槽を分割槽 24 2に切替え、上述した分割槽 240を使用した場合と同様の動作が行われる。
[0136] ここで、アルカリ溶液 236を長期に使用すると亜硫酸イオンが蓄積する。例えば、分 割槽 240のアルカリ溶液 236に含まれる亜硫酸イオンの濃度が重量濃度で 0. 5%に 達した場合、分割槽 240には、塩ィ匕カルシウムが添加され、亜硫酸イオンが亜硫酸 カルシウムになって沈殿し、炭酸イオンが炭酸カルシウムになって沈殿する。残った 水溶液は取り除かれ、新たなアルカリ溶液 236がアルカリ溶液補給部 246から供給さ れる。
[0137] なお、亜硫酸イオンの濃度は、分割槽 240に設置されている計測用配管 249aから 分岐された配管を介して接続されたイオンクロマトグラフィ（図示しない）などのイオン 濃度測定装置によって測定される。また、イオン濃度測定装置は、制御部 212と電気 的に接続され、亜硫酸イオンの濃度の測定情報は、制御部 212に出力される。
[0138] 上記したように、第 4の実施の形態の二酸化炭素回収システム 200では、二酸化炭 素は不溶性化合物として回収され、アルカリ溶液 236は補給されるものの、再生され ないので、アルカリ溶液 236を再生するための熱エネルギが不要となり、システムとし ての熱効率を向上させることができる。しかも、大気汚染物質である硫黄酸化物をも 回収すること力 Sできる。
[0139] また、本実施の形態では、過大なエネルギを使わずに、火力発電所や都市ごみ焼 却場などから排出される大量の二酸化炭素を回収することができるので、地球温暖 化防止に寄与することができる。また、炭酸ナトリウム以外にも、低廉な不純物入り炭 酸ナトリウムを用いて、二酸化炭素を付加価値のある炭酸水素ナトリウムとして固定す ること力 Sできる。
[0140] さらに、本実施の形態では、二酸化炭素を吸収するアルカリ溶液は、廃棄処分され る石炭灰などを用いて容易に製造されるので、製造コストが安価で、アルカリ溶液 23 6を量産しやすぐ連続的に大量のアルカリ溶液 236を供給することができる。また、 アルカリ溶液 236を製造するために用いられた石炭灰などは、アルカリ成分の大部 分が除去されているため、その後坦立て処分され、雨水などに晒されてもアルカリ成 分の溶出は非常に少なぐ環境に与える影響は非常に少ない。
[0141] また、アルカリ湖の湖水などから製造された炭酸ナトリウムをアルカリ溶液 236に用 いる場合も、石炭灰などを用いた場合と同様に、製造コストが安価で、アルカリ溶液 2 36を量産しやすぐ連続的に大量のアルカリ溶液 236を吸収塔などに供給すること ができる。また、炭酸ナトリウムは、本来自然界に存在するものであるので、例えば、 運搬中に漏洩しても環境に大きな影響を与えず、環境保全の観点から安全性を高め ること力 Sできる。
[0142] さらに、アルカリ成分を含む土壌から溶出されたアルカリ成分をアルカリ溶液 236に 用いる場合も、石炭灰などを用いた場合と同様に、製造コストが安価で、アルカリ溶 液 236を量産しやすぐ連続的に大量のアルカリ溶液 236を吸収塔 210などに供給 すること力 Sできる。また、土壌から農耕の阻害となるアルカリ成分が除去されるため、 砂漠の緑ィ匕などに寄与することができる。
[0143] (第 5の実施の形態）
図 3は、本発明の第 4の実施の形態の二酸化炭素回収システム 200に、不溶性化 合物 260を加熱してアルカリ溶液 236に再生させる再生塔 213を付カ卩した、第 5の実 施の形態の二酸化炭素回収システム 201の概要図である。なお、第 4の実施の形態 の二酸化炭素回収システム 200の構成と同一部分には同一符号を付して、重複する 説明を省略する。
[0144] 再生塔 213の上部には、アルカリ溶液 236と二酸化炭素の反応性生物である不溶 性化合物 260の投入口 261および二酸化炭素取出しライン 262が設けられており、 再生塔 213の下部には、熱水が内部を循環し、再生塔 213の内部の物質を加熱す る熱水配管 263が備えられている。ただし、再生塔 213と循環用配管244&、 244bと は連結されていない。また、再生塔 213の底部には、アルカリ溶液補給部 146と接続 された、ポンプ 267およびバルブ 245を備えたアル力リ溶液供給配管 265が接続さ れている。さらに、再生塔 213の底部には、フィルタ 266力 S設けられ、このフィルタ 26 6は、不溶性化合物 260が通過できない程度の目の粗さを有している。
[0145] また、図 3に図示されていなレ、が、各分割槽 240、 241、 242の底部に堆積する不 溶性化合物 260を再生塔 213に導くため、各分割槽 240、 241、 242の底部と再生 塔 213との間には、例えば、ポンプおよびバルブが備えられた不溶性化合物供給配 管が設置される。
[0146] 次に、二酸化炭素回収システム 201の作用の一例について説明する。
[0147] ペーハー計 249からの信号に基づき、制御部 212において、ァノレカリ溶液 236の p H値が 8 10の範囲にあると判定された場合には、捕集槽 211の分割槽 240から不 溶性化合物供給配管（図示しない）を介して不溶性化合物 260を含むアルカリ溶液 2 36を再生塔 213に供給する。このとき再生塔 213の底部に設置されたアルカリ溶液 供給配管 265のバルブは開かれている。
[0148] そして、再生塔 213に供給された不溶性化合物 260を含むアルカリ溶液 236は、再 生塔 213の底咅 Bのフイノレタ 266によって、ァノレカリ溶 f夜 236と不溶十生ィ匕合物 260と力 S 分離され、フィルタ 266を通過したアルカリ溶液 236は、再度、アルカリ溶液補給部 1 46によって分割槽 240に戻される。この際、アルカリ溶液供給配管 265に設けられた ポンプ 267を作動させてもよい。なお、再生塔 213の内部は、大気圧よりも減圧され た状態となっている。
[0149] そして、再生塔 213内に少量のアルカリ溶液 236が存在する状態で、アルカリ溶液 供給配管 265のバルブ 245を閉じ、再生塔 213への不溶性化合物 260を含むアル カリ溶液 236の供給を停止する。なお、ポンプ 267が作動している場合には、ポンプ 267も停止される。
[0150] 続いて、熱水配管 263に熱水 264が導かれる。例えば、アルカリ溶液 236が炭酸ナ トリウム水であり、不溶性化合物 260が若干の水を含んだ炭酸水素ナトリウムである場 合、熱水 264の温度は 70— 90°Cに設定される。
[0151] 不溶性化合物 260 (若干の水を含んだ炭酸水素ナトリウム）は、熱水 264によって 減圧下で 60°C以上になると二酸化炭素を放出し始め、二酸化炭素とアルカリ物質（ 炭酸ナトリウムと若干の水）とに分離される。再生したアルカリ物質は、所定量の水に 溶け込んでアルカリ溶液 236となり、アルカリ溶液供給配管 265を介してアルカリ溶 液補給部 146に供給される。一方、再生塔 213の中で放出された二酸化炭素は、二 酸化炭素取出しライン 262を介して捕集される。
[0152] 二酸化炭素回収システム 201では、このようなアルカリ溶液 236の再生と不溶性化 合物 260の析出とが繰り返し行われる。
[0153] また、各分割槽 240、 241、 242から再生塔 213への不溶性化合物 260の供給は、 上記した方法に限られるものではなぐ例えば、次のような方法によっても不溶性化 合物 260を各分割槽 240、 241、 242から再生塔 213に導くことができる。この場合 には、再生塔 213の底部に設けられたフィルタ 266は不要となる。
[0154] 各分割槽 240、 241、 242の底部と再生塔 213との間にポンプおよびバルブが備え られた不溶性化合物供給配管（図示しなレ、）を設ける。この不溶性化合物供給配管 の所定の部分に、流れに対して表裏面を反転可能に設置されたフィルタ（図示しな レ、）を設ける。また、フィルタが設置された位置よりも再生塔 213側には、不溶性化合 物供給配管から分岐されたバルブを備える戻り配管（図示しない）が備えられ、その 戻り配管は分岐され各分割槽 240、 241、 242に設置される。
[0155] この場合において、ペーハー計 249からの信号に基づき、制御部 212において、ァ ルカリ溶液 236の pH値が 8— 10の範囲にあると判定された場合には、捕集槽 211の 分割槽 240から不溶性化合物供給配管を介して不溶性化合物 260を含むアルカリ 溶液 236を再生塔 213に供給する。
[0156] 分割槽 240の底部から再生塔 213に不溶性化合物 260を導く際、不溶性化合物 2 60と共に、分割槽 240に存在するアルカリ溶液 236も不溶性化合物供給配管内に 導かれる。不溶性化合物 260を含むアルカリ溶液 236を不溶性化合物供給配管内 に設けられたフィルタを通過させることで、不溶性化合物 260とアルカリ溶液 236とを 分離する。そして、このフィルタを通過したアルカリ溶液 236は、再び戻り配管を介し て分割槽 240に戻される。なお、このときには、不溶性化合物供給配管における不溶 性化合物供給配管の戻り配管の分岐部と再生塔 213との間に設けられたバルブは 閉じられている。
[0157] 一方、フィルタに採取された不溶性化合物 260は、例えば、戻り配管に設けられた バルブを閉鎖し、フィルタの向きを反転させ、分割槽 240からのアルカリ溶液 116をフ ィルタに流すことによって、そのアルカリ溶液 236の流れと共に再生塔 213に導かれ る。
[0158] なお、各分割槽 240、 241、 242から不溶性化合物 260を再生塔 213に導く方法 は、これに限るものではなぐ不溶性化合物 260を各分割槽 240、 241、 242力らすく い取り、それを再生塔 213の上部に設けられた投入口 261からに再生塔 213に供給 するなどの方法を採ることもできる。
[0159] 上記したように、第 5の実施の形態の二酸化炭素回収システム 201では、第 4の実 施の形態の二酸化炭素回収システム 200と同様に、排ガス中の二酸化炭素を吸収 することにカ卩え、不溶性化合物 260を瞬時に加熱する発電用ボイラのスチームなどを 用いる必要がなぐ廃熱を用いることができるので、システムとしての熱効率を向上さ せること力 Sできる。し力も、不溶性化合物 260の析出と加熱を繰り返すことで、不溶性 化合物 260およびアルカリ溶液 236の原料となるアルカリ物質を精製することができ る。例えば、不純物入りの炭酸ナトリウムから純度の高い炭酸ナトリウムまたは炭酸水 素ナトリウムを得ることができる。
[0160] (実施例）
図 4には、アルカリ溶液による二酸化炭素回収率を測定した結果が示されてレ、る。
[0161] この測定では、アルカリ溶液として炭酸ナトリウム水および炭酸カリウム水を用レ、、温 度 60°Cのアルカリ溶液に二酸化炭素を吹き込んで、アルカリ溶液による二酸化炭素 吸収率を測定した。
[0162] その結果、重量濃度が 33%の炭酸カリウム水の二酸化炭素回収率比を 1とすると、 重量濃度が 9一 22%の炭酸ナトリウム水の二酸化炭素回収率比は 1以上となることが わかった。
[0163] また、重量濃度が 18%未満である炭酸カリウム水は、十分な二酸化炭素を吸収し ても炭酸水素カリウムを析出しなかった。重量濃度が 9%未満である炭酸ナトリウム水 も炭酸水素ナトリウムを析出しなかったが、重量濃度が 9%以上である炭酸ナトリウム 水は、炭酸水素ナトリウムを析出した。
[0164] 本発明の実施の形態の二酸化炭素回収システムでは、アルカリ溶液 236の溶質と してアルカリ物質である炭酸ナトリウムあるいは水酸化ナトリウムを用いる場合には、 アルカリ溶液 236におけるそれらのアルカリ物質の重量濃度が 9一 22%に調整して ある。なお、水酸化ナトリウムを用いる場合には、炭酸ナトリウム換算で 9一 22%に調 整してある。このため、高濃度の炭酸カリウム水を用いた場合に比べて、二酸化炭素 の回収率を高めることができる。
[0165] また、不溶性化合物 260 (若干の水を含んだ炭酸水素ナトリウム）は、減圧下で 60 °C以上になると二酸化炭素を放出し始める力 吸収塔 210の内部では、アルカリ溶 液 236の温度を大気圧で 60 75°Cに設定してあるため、アルカリ溶液 236に溶解し ている炭酸水素ナトリウムあるいは析出した炭酸水素ナトリウムが二酸化炭素を放出 することはなレ、。換言すれば、吸収塔 210の内部でー且吸収された二酸化炭素は、 吸収塔 210の排気口 237から大気中に排出されるこなぐ効率のよい二酸化炭素の 回収を行うことができる。
[0166] (その他の実施の形態）
図 1一図 3を参照して、本発明のその他の実施の形態を説明する。
[0167] 本発明の二酸化炭素回収システムは、吸収塔と、捕集槽ほたは分割槽）とが別個 に設置されているが、吸収塔の下部のアルカリ溶液貯留部と、捕集槽ほたは分割槽 )を一体的に構成してもよい。この場合にも、上記した各二酸化炭素回収システムに おける作用および効果と同様の作用および効果を得ることができる。
産業上の利用可能性
[0168] 本発明に係る排ガス中の二酸化炭素の回収システムおよび回収方法は、火力発電 所や都市ごみ焼却場などから排出される排ガス中に含まれる二酸化炭素を回収する 二酸化炭素回収システムなどにおいて使用することが可能である。したがって、産業 上の利用可能性を有する。

Claims

請求の範囲
[1] 排ガス導入口、アルカリ溶液導入口、残り排ガス排出口およびアルカリ溶液排出口 を備え、前記排ガス導入口力 導入された排ガスと前記アルカリ溶液導入口力 導 入されたアルカリ溶液とを気液接触させて前記アルカリ溶液に前記排ガス中の二酸 化炭素を吸収させる吸収装置と、
アルカリ溶液噴出口、再生アルカリ溶液排出口および二酸化炭素取出口を備え、 前記二酸化炭素を吸収したアルカリ溶液から二酸化炭素を放出させて前記アルカリ 溶液を再生する再生装置と、
前記吸収装置のアルカリ溶液排出口から排出されるアルカリ溶液を前記アルカリ溶 液導入口に還流させる第 1のアルカリ溶液還流ラインと、
前記再生装置の再生アルカリ溶液排出口から排出される再生されたアルカリ溶液 を前記アルカリ溶液噴出口に還流させる第 2のアルカリ溶液還流ラインと、
アルカリ溶液の還流ラインを切り替えることで、前記第 1のアルカリ溶液還流ラインお よび前記第 2のアルカリ溶液還流ラインのいずれかに介在可能な複数の分割槽から 構成される貯留槽と
を具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素の回収システム。
[2] 請求項 1記載の排ガス中の二酸化炭素の回収システムにおいて、
前記アルカリ溶液の主な溶質が、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムまたはァミン化合物 であることを特徴とする排ガス中の二酸化炭素の回収システム。
[3] 吸収装置のアルカリ溶液排出口から排出される第 1のアルカリ溶液を、貯留槽を構 成する複数の分割槽のうちの第 1の分割槽を介して前記吸収装置のアルカリ溶液導 入口に還流させ、排ガスと前記第 1のアルカリ溶液とを気液接触させて、前記第 1の アルカリ溶液に前記排ガス中の二酸化炭素を繰り返し吸収させる第 1の吸収工程と、 前記第 1のアルカリ溶液の還流ラインを切り替え、前記第 1の吸収工程において二 酸化炭素を吸収した第 1のアルカリ溶液を、再生装置のアルカリ溶液噴出口に導き、 前記再生装置の再生アルカリ溶液排出ロカ 排出される第 1のアルカリ溶液を、前 記第 1の分割槽を介して前記アルカリ溶液噴出口に還流させ、二酸化炭素を前記再 生装置内に繰り返し放出させて、前記第 1のアルカリ溶液の二酸化炭素の吸収能力 を再生させる第 1の再生工程と
を具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素の回収方法。
[4] 請求項 3記載の排ガス中の二酸化炭素の回収方法において、
前記第 1の再生工程を施しているときに、前記貯留槽の第 2の分割槽に貯留された 第 2のアルカリ溶液を、前記吸収装置のアルカリ溶液導入口に導き、前記吸収装置 のアルカリ溶液排出ロカ 排出される第 2のアルカリ溶液を、前記第 2の分割槽を介 して前記アルカリ溶液導入口に還流させ、排ガスと前記第 2のアルカリ溶液とを気液 接触させて、前記第 2のアルカリ溶液に前記排ガス中の二酸化炭素を繰り返し吸収さ せる第 2の吸収工程をさらに具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素の回収 方法。
[5] 請求項 4記載の排ガス中の二酸化炭素の回収方法において、
アルカリ溶液の還流ラインを切り替え、前記第 2の吸収工程において二酸化炭素を 吸収した前記第 2のアルカリ溶液を、前記再生装置のアルカリ溶液噴出口に導き、前 記再生装置の再生アルカリ溶液排出口力 排出される前記第 2のアルカリ溶液を、 前記第 2の分割槽を介して前記アルカリ溶液噴出口に還流させ、二酸化炭素を前記 再生装置内に繰り返し放出させて、前記第 2のアルカリ溶液の二酸化炭素の吸収能 力を再生させる第 2の再生工程と、
前記第 2の再生工程における還流ラインの切り替えと同時に還流ラインを切り替え、 前記第 1の再生工程において再生された前記第 1のアルカリ溶液を、前記吸収装置 のアルカリ溶液導入口に導き、前記吸収装置のアルカリ溶液排出口から排出される 第 1のアルカリ溶液を、前記第 1の分割槽を介して前記アルカリ溶液導入口に還流さ せ、排ガスと前記第 1のアルカリ溶液とを気液接触させて、前記第 1のアルカリ溶液に 前記排ガス中の二酸化炭素を繰り返し吸収させる第 3の吸収工程と
をさらに具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素の回収方法。
[6] 排ガス導入口、アルカリ溶液導入口、残り排ガス排出口およびアルカリ溶液排出口 を備え、導入された排ガスとアルカリ溶液とを気液接触させて該アルカリ溶液に該排 ガス中の二酸化炭素を吸収させ、反応生成物である不溶性化合物を生成する二酸 化炭素吸収塔と、 前記二酸化炭素吸収塔のアルカリ溶液排出口から排出されるアルカリ溶液を前記 アルカリ溶液導入口に還流させるアルカリ溶液還流ラインと、
前記アルカリ溶液還流ライン内に介挿され、または前記アルカリ溶液還流ラインから 分岐する配管で接続され、前記アルカリ溶液に含まれる不溶性化合物を捕集する捕 集槽と
を具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素の回収システム。
[7] 請求項 6記載の排ガス中の二酸化炭素の回収システムにおいて、
前記アルカリ溶液が、炭酸ナトリウムを水に溶解して生成され、前記アルカリ溶液に 溶解している前記炭酸ナトリウムの重量濃度が、 9一 22%であることを特徴とする排 ガス中の二酸化炭素の回収システム。
[8] 請求項 6記載の排ガス中の二酸化炭素の回収システムにおいて、
前記不溶性化合物が供給され、前記不溶性化合物を加熱して二酸化炭素を放出 させ、前記不溶性化合物から前記アルカリ溶液を構成するアルカリ物質を再生させる 再生塔をさらに具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素の回収システム。
[9] 排ガスとアルカリ溶液と気液接触させて、前記アルカリ溶液に前記排ガス中の二酸 化炭素を吸収させ、反応生成物である不溶性化合物を生成する吸収工程と、 前記アルカリ溶液を排ガスに繰り返し気液接触させる循環工程と、
前記アルカリ溶液に含まれる不溶性化合物を捕集する捕集工程と
を具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素の回収方法。
[10] 請求項 9記載の排ガス中の二酸化炭素の回収方法において、
前記捕集工程において捕集された不溶性化合物を加熱して二酸化炭素を放出さ せ、前記不溶性化合物から前記アルカリ溶液を構成するアルカリ物質を再生させる 再生工程をさらに具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素の回収方法。
[11] 請求項 10記載の排ガス中の二酸化炭素の回収方法において、
前記吸収工程、前記捕集工程、前記循環工程、および前記再生工程が順次に繰 り返されることを特徴とする排ガス中の二酸化炭素の回収方法。
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