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公開番号2025069890
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-01
出願番号2023179904
出願日2023-10-18
発明の名称再生塔、制御装置及び制御方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類B01D 53/14 20060101AFI20250423BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】サーモサイホン部が設けられた再生塔を備えるCO₂回収装置の制御を安定化する方法を提供する。
【解決手段】CO₂回収装置の再生塔であって、前記CO₂回収装置の吸収塔から前記再生塔へ供給される吸収液を貯留する第1再生部および前記第1再生部の下方に設けられた第2再生部と、前記第1再生部の下部から熱交換器を介して前記第2再生部の上部に接続される配管であるサーモサイホン部と、を有し、前記第2再生部には、前記サーモサイホン部を通じて前記第1再生部から前記吸収液が供給され、前記サーモサイホン部を構成する配管のうち、前記熱交換器の前流の液相部分に配置された配管において前記吸収液の液面高さが変動する範囲に設けられ、水平方向に配置された配管の体積が、前記第2再生部に貯留される前記吸収液について変動することが許容される体積よりも小さい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＣＯ
２
回収装置の再生塔であって、
前記ＣＯ
２
回収装置の吸収塔から前記再生塔へ供給される吸収液を貯留する第１再生部および前記第１再生部の下方に設けられた第２再生部と、
前記第１再生部の下部から熱交換器を介して前記第２再生部の上部に接続される配管であるサーモサイホン部と、
を有し、
前記第２再生部には、前記サーモサイホン部を通じて前記第１再生部から前記吸収液が供給され、
前記サーモサイホン部を構成する配管のうち、前記熱交換器の前流の液相部分に配置された配管において前記吸収液の液面高さが変動する範囲に設けられ、水平方向に配置された配管の体積が、前記第２再生部に貯留される前記吸収液について変動することが許容される体積よりも小さい、
再生塔。
続きを表示（約 2,700 文字）【請求項２】
前記水平方向に配置された配管が、前記吸収液の液面高さが変動する範囲に設けられていない、
請求項１に記載の再生塔。
【請求項３】
前記吸収液の液面高さが変動する範囲に、前記サーモサイホン部を構成する配管として垂直方向又は垂直方向を基準として傾斜した方向に配管が配置されている、
請求項２に記載の再生塔。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の前記再生塔と、吸収塔と、を備えるＣＯ
２
回収装置の制御装置であって、
前記サーモサイホン部の液面高さの変動と、前記吸収塔から前記再生塔へ供給される前記吸収液の流量である第１流量を調節する第１流量調節弁の弁開度に基づく前記第１流量と、前記サーモサイホン部を流れる前記吸収液の循環流量との関係を表した第１モデルと、前記第２再生部に貯留される前記吸収液の液面高さである塔底液面高さの変動と、前記再生塔から前記吸収塔へ供給される前記吸収液の流量である第２流量を調節する第２流量調節弁の弁開度に基づく前記第２流量と、前記循環流量との関係を表した第２モデルと、に基づいて、前記塔底液面高さが一定となるように、前記サーモサイホン部の前記液面高さを最適化する前記第１流量調節弁および前記第２流量調節弁の弁開度を計算する、
制御装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の前記再生塔と、吸収塔と、を備えるＣＯ
２
回収装置の制御装置であって、
前記第２再生部における前記液面高さの計測値が所定の閾値を上回ると、前記吸収塔から前記再生塔へ供給される前記吸収液の流量を調節する第１流量調節弁の弁開度を第１所定量だけ減少させ、および／又は、前記再生塔から前記吸収塔へ供給される前記吸収液の流量を調節する第２流量調節弁の弁開度を第２所定量だけ増大させ、
前記第２再生部における前記液面高さの計測値が所定の閾値を下回ると、前記第１流量調節弁の弁開度を第３所定量だけ増大させ、および／又は、前記第２流量調節弁の弁開度を第４所定量だけ減少させる、
制御装置。
【請求項６】
請求項１又は請求項２に記載の前記再生塔と、吸収塔と、を備えるＣＯ
２
回収装置の制御装置であって、
前記ＣＯ
２
回収装置の運転負荷が、前記熱交換器の前流の液相部分に配置された配管における前記吸収液の液面高さと、水平方向に配置された前記サーモサイホン部を構成する配管の配置位置の高さと、が同じ高さとなることが想定される所定の範囲となると、前記吸収塔から前記再生塔へ供給される前記吸収液の流量を調節する第１流量調節弁および前記再生塔から前記吸収塔へ供給される前記吸収液の流量を調節する第２流量調節弁の弁開度を変化させない、
制御装置。
【請求項７】
ＣＯ
２
回収装置の吸収塔から再生塔へ供給される吸収液を貯留する第１再生部および前記第１再生部の下方に設けられた第２再生部と、前記第１再生部の下部から熱交換器を介して前記第２再生部の上部に接続される配管であるサーモサイホン部と、を有し、前記第２再生部には、前記サーモサイホン部を通じて前記第１再生部から前記吸収液が供給される再生塔と、吸収塔とを備えるＣＯ
２
回収装置の制御方法であって、
前記サーモサイホン部の液面高さの変動と、前記吸収塔から前記再生塔へ供給される前記吸収液の流量である第１流量を調節する第１流量調節弁の弁開度に基づく前記第１流量と、前記サーモサイホン部を流れる前記吸収液の循環流量との関係を表した第１モデルと、前記第２再生部に貯留される前記吸収液の液面高さである塔底液面高さの変動と、前記再生塔から前記吸収塔へ供給される前記吸収液の流量である第２流量を調節する第２流量調節弁の弁開度に基づく前記第２流量と、前記循環流量との関係を表した第２モデルと、に基づいて、前記塔底液面高さが一定となるように、前記サーモサイホン部の前記液面高さを最適化する前記第１流量調節弁および前記第２流量調節弁の弁開度を計算し、計算した弁開度で前記第１流量調節弁と前記第２流量調節弁を制御する、
制御方法。
【請求項８】
ＣＯ
２
回収装置の吸収塔から再生塔へ供給される吸収液を貯留する第１再生部および前記第１再生部の下方に設けられた第２再生部と、前記第１再生部の下部から熱交換器を介して前記第２再生部の上部に接続される配管であるサーモサイホン部と、を有し、前記第２再生部には、前記サーモサイホン部を通じて前記第１再生部から前記吸収液が供給される再生塔と、吸収塔とを備えるＣＯ
２
回収装置の制御方法であって、
前記第２再生部に貯留される前記吸収液の液面高さの計測値が所定の閾値を上回ると、前記吸収塔から前記再生塔へ供給される前記吸収液の流量を調節する第１流量調節弁の弁開度を第１所定量だけ減少させ、および／又は、前記再生塔から前記吸収塔へ供給される前記吸収液の流量を調節する第２流量調節弁の弁開度を第２所定量だけ増大させ、
前記第２再生部に貯留される前記吸収液の液面高さの計測値が所定の閾値を下回ると、前記第１流量調節弁の弁開度を第３所定量だけ増大させ、および／又は、前記第２流量調節弁の弁開度を第４所定量だけ減少させる、
制御方法。
【請求項９】
ＣＯ
２
回収装置の吸収塔から再生塔へ供給される吸収液を貯留する第１再生部および前記第１再生部の下方に設けられた第２再生部と、前記第１再生部の下部から熱交換器を介して前記第２再生部の上部に接続される配管であるサーモサイホン部と、を有し、前記第２再生部には、前記サーモサイホン部を通じて前記第１再生部から前記吸収液が供給される再生塔と、吸収塔とを備えるＣＯ
２
回収装置の制御方法であって、
前記ＣＯ
２
回収装置の運転負荷が、前記熱交換器の前流の液相部分に配置された配管における前記吸収液の液面高さと水平方向に配置された前記サーモサイホン部を構成する配管の配置位置とが同じ高さとなることが想定される所定の範囲となると、前記吸収塔から前記再生塔へ供給される前記吸収液の流量を調節する第１流量調節弁および前記再生塔から前記吸収塔へ供給される前記吸収液の流量を調節する第２流量調節弁の弁開度を変化させない、
制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、再生塔、制御装置及び制御方法に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
ＣＯ
２
回収装置は、再生塔と吸収塔の間で吸収液を循環させ、ボイラやガスタービン等から排出された排ガスからＣＯ
２
を回収する。再生塔については、吸収液を効率よく再生するために、上下方向に複数段の再生部を備え、上段側の再生部に貯留された吸収液を下段側の再生部に供給するように構成されたものが提供されている。例えば、特許文献１によれば、各段の再生部は、上から順に液分散部、充填部、トレイ部を有しており、吸収液は、液分散部を通じて再生部に取り込まれて、下層の充填部へ供給される。充填部を流下する過程で吸収液からＣＯ
２
が放出され、ＣＯ
２
が放出された吸収液は、トレイ部に落下する。一般に、上段側の再生部に貯留された吸収液を、下段側の再生部に供給するために、ポンプによる吸収液の搬送、流量調整弁による吸収液の流量調節が行われる。これに対し、特許文献１には、上段側の第１再生部のトレイ部に貯留された吸収液を、下段側の第２再生部の上部に設けられた液分散部へと導く供給管を設け、この供給管に熱交換器を設ける構成が開示されている。この構成によれば、熱交換器の前流の吸収液及び後流の吸収液の密度差を駆動力として（サーモサイホン効果）、トレイ部から第２再生部の液分散部へと吸収液を循環させ、第２再生部へ吸収液を供給することができる。特許文献１の技術によれば、ポンプを用いることなく、上段側の第１再生部から下段側の第２再生部へ吸収液を供給することができる。以下、上段側の再生部から下段側の再生部へ吸収液を供給するために設けられた、熱交換器を備える吸収液の供給管をサーモサイホン部と呼ぶ場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５９６８４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＣＯ
２
回収装置の負荷が変動すると、供給管（サーモサイホン部）を循環する吸収液の流量が変動する。吸収液の流量が変動すると、再生塔の底に貯留される吸収液の液面高さが許容範囲を超えるなど、ＣＯ
２
回収装置の制御が不安定となる可能性がある。
【０００５】
本開示は、上記課題を解決することができる再生塔、制御装置及び制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の再生塔は、ＣＯ
２
回収装置の再生塔であって、前記ＣＯ
２
回収装置の吸収塔から前記再生塔へ供給される吸収液を貯留する第１再生部および前記第１再生部の下方に設けられた第２再生部と、前記第１再生部の下部から熱交換器を介して前記第２再生部の上部に接続される配管であるサーモサイホン部と、を有し、前記第２再生部には、前記サーモサイホン部を通じて前記第１再生部から前記吸収液が供給され、前記サーモサイホン部を構成する配管のうち、前記熱交換器前流の液相部分に配置された配管において前記吸収液の液面高さが変動する範囲に水平方向に配置された配管の体積が、前記第２再生部に貯留される前記吸収液について変動することが許容される体積よりも小さい。
【０００７】
本開示の制御装置は、上記の再生塔と、吸収塔と、を備えるＣＯ
２
回収装置の制御装置であって、前記サーモサイホン部の液面高さの変動と、前記吸収塔から前記再生塔へ供給される前記吸収液の流量である第１流量を調節する第１流量調節弁の弁開度に基づく前記第１流量と、前記サーモサイホン部を流れる前記吸収液の循環流量との関係を表した第１モデルと、前記第２再生部に貯留される前記吸収液の液面高さである塔底液面高さの変動と、前記再生塔から前記吸収塔へ供給される前記吸収液の流量である第２流量を調節する第２流量調節弁の弁開度に基づく前記第２流量と、前記循環流量との関係を表した第２モデルと、に基づいて、前記塔底液面高さが一定となるように、前記サーモサイホン部の前記液面高さを最適化する前記第１流量調節弁および前記第２流量調節弁の弁開度を計算する。
【０００８】
本開示の制御方法は、ＣＯ
２
回収装置の吸収塔から再生塔へ供給される吸収液を貯留する第１再生部および前記第１再生部の下方に設けられた第２再生部と、前記第１再生部の下部から熱交換器を介して前記第２再生部の上部に接続される配管であるサーモサイホン部と、を有し、前記第２再生部には、前記サーモサイホン部を通じて前記第１再生部から前記吸収液が供給される再生塔と、吸収塔とを備えるＣＯ
２
回収装置の制御方法であって、前記サーモサイホン部の液面高さの変動と、前記吸収塔から前記再生塔へ供給される前記吸収液の流量である第１流量を調節する第１流量調節弁の弁開度に基づく前記第１流量と、前記サーモサイホン部を流れる前記吸収液の循環流量との関係を表した第１モデルと、前記第２再生部に貯留される前記吸収液の液面高さである塔底液面高さの変動と、前記再生塔から前記吸収塔へ供給される前記吸収液の流量である第２流量を調節する第２流量調節弁の弁開度に基づく前記第２流量と、前記循環流量との関係を表した第２モデルと、に基づいて、前記塔底液面高さが一定となるように、前記サーモサイホン部の前記液面高さを最適化する前記第１流量調節弁および前記第２流量調節弁の弁開度を計算し、計算した弁開度で前記第１流量調節弁と前記第２流量調節弁を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
上述の再生塔、制御装置及び制御方法によれば、サーモサイホン部が設けられた再生塔を備えるＣＯ
２
回収装置の制御を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施形態に係るＣＯ
２
回収装置の一例を示す概略図である。
一般的なサーモサイホン部の一例を示す図である。
第一実施形態に係るサーモサイホン部の構成例を示す第１図である。
第一実施形態に係るサーモサイホン部の構成例を示す第２図である。
第一実施形態に係る液面高さの変動範囲等の計算方法について説明する図である。
第二実施形態に係る数式モデルの一例を示す図である。
第二実施形態に係る制御の一例を示すフローチャートである。
第三実施形態に係る制御の一例を示すフローチャートである。
第四実施形態に係る運転負荷に応じた流量設定値の設定例を示す図である。
第四実施形態に係る制御の一例を示すフローチャートである。
各実施形態に係る制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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