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公開番号2024110285
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-15
出願番号2023014801
出願日2023-02-02
発明の名称二酸化炭素回収装置
出願人東邦瓦斯株式会社,国立大学法人東海国立大学機構
代理人弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
主分類B01D 53/14 20060101AFI20240807BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】投与するエネルギー負荷を抑制すると共に、水蒸気の混在を抑えて、被分離ガスから二酸化炭素を、より高い純度で回収することができる二酸化炭素回収装置を提供する。
【解決手段】二酸化炭素回収装置1は、被分離ガスとの気液接触により、被分離ガスに含む二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔10と、吸収液に吸収した該二酸化炭素を放散させる再生塔20と、を備え、放散した該二酸化炭素を回収する。二酸化炭素回収装置1では、吸収塔10と再生塔20とを繋ぐ第1管路L81に、二酸化炭素を吸収した状態にある吸収処理後の吸収液(リッチ液)から、混在する水分を取り除く脱水手段30を備え、吸収液(リッチ液)は、脱水手段30により、水分を除去した状態で、第1管路L81を通じて再生塔に供給される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
被分離ガスとの気液接触により、該被分離ガスに含む二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、該吸収液に吸収した該二酸化炭素を放散させる再生塔と、を備え、放散した該二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置において、
前記吸収塔と前記再生塔とを連通可能に繋ぐ第１管路に、前記二酸化炭素を吸収した状態にある吸収処理後の前記吸収液から、混在する水分を取り除く脱水手段を備え、
前記吸収処理後の吸収液は、前記脱水手段により、前記水分を除去した状態で、前記第１管路を通じて前記再生塔に供給されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
続きを表示（約 2,400 文字）【請求項２】
請求項１に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記再生塔から放散した再生処理後の前記二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収手段を、前記再生塔と連通可能に繋ぐ第２管路に備え、前記二酸化炭素回収手段は、前記再生処理後の二酸化炭素を気相から固相に昇華させる固化槽を有し、
前記固化槽では、冷媒回路を流通する冷媒により、前記再生処理後の二酸化炭素との間で熱交換が可能であり、前記再生処理後の二酸化炭素は、前記冷媒により固化した状態で、前記固化槽から回収可能であること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項３】
請求項２に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記冷媒は、二酸化炭素の凝固点より低い温度で沸点を有した物性をなす熱媒体であること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記二酸化炭素回収手段は、前記再生処理後の二酸化炭素を気相状態で収容可能な気化槽を有し、
前記気化槽には、固化した状態にある前記再生処理後の二酸化炭素を、その臨界点より低い温度で昇温可能な第１の熱源が配設され、前記再生処理後の二酸化炭素は、前記第１の熱源により、常温に温度調節された気相状態で、前記気化槽から回収可能であること、
前記二酸化炭素回収手段では、前記固化槽の役割と前記気化槽の役割のいずれか一方を、互いに異なった役割で選択的に果たすことを可能に構成された一双の回収槽が、前記第２管路に対し、並列に接続されていること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記脱水手段は、前記吸収処理後の吸収液を収容可能な第１の内部空間を設けた第１の脱水ユニットを有し、前記冷媒回路は、前記固化槽から前記脱水手段を経由して配設されていること、
前記冷媒は、前記脱水手段では、前記水分の凝固を可能とすると共に、前記固化槽では、前記再生処理後の二酸化炭素の固化を可能とした温度であること、
前記水分は、前記冷媒により、前記第１の内部空間で凝固した氷単体の状態で、前記第１の脱水ユニットから回収可能であること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記脱水手段は、前記吸収処理後の吸収液を収容可能な第２の内部空間を設けた第２の脱水ユニットと、水を捕捉可能な分離材とを、有し、
前記第２の内部空間に配した前記分離材が、前記第２の内部空間を通過する前記吸収処理後の吸収液から、前記水分を捕捉して除去すること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項７】
請求項６に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記吸収塔と前記第２の脱水ユニットとを、前記第１管路と独立した系統で並列に接続した第３管路が配設されていると共に、
前記第２の内部空間からの排気を行う排気管と、前記排気管の開路または閉路が可能な開閉弁とを、前記第２の脱水ユニットに有し、
前記吸収塔で前記吸収処理後の吸収液から放たれた不要ガスは、前記第３管路を通じて前記第２の内部空間を流通し、前記排気管から排気されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項８】
請求項７に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記第２の脱水ユニットには、前記第２の内部空間の雰囲気を昇温可能な第２の熱源が設けられ、
前記第２の脱水ユニットでは、前記不要ガスが前記第２の内部空間に供給される場合には、前記第２の熱源は、前記第２の内部空間を加熱するＯＮ状態である一方、
前記吸収処理後の吸収液が前記第２の内部空間に供給される場合には、前記第２の熱源は、前記第２の内部空間を加熱しないＯＦＦ状態であること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項９】
請求項７に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記第２の脱水ユニットを複数有し、
各前記第２の脱水ユニットは、前記第１管路と並列に接続されていると共に、前記第３管路とも並列に接続されていること、
前記第１管路には、前記第２の脱水ユニットに向けた前記吸収処理後の吸収液の流れを選択的に制御する第１の流通制御弁を、
前記第３管路には、前記第２の脱水ユニットに向けた前記不要ガスの流通を選択的に制御する第２の流通制御弁を、それぞれ有し、
前記各第２の脱水ユニットでは、前記第１の流通制御弁と前記第２の流通制御弁により、前記吸収処理後の吸収液または前記不要ガスのいずれか一方の流体だけが、前記第２の内部空間に供給されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項１０】
請求項８に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記第２の脱水ユニットを複数有し、
各前記第２の脱水ユニットは、前記第１管路と並列に接続されていると共に、前記第３管路とも並列に接続されていること、
前記第１管路には、前記第２の脱水ユニットに向けた前記吸収処理後の吸収液の流れを選択的に制御する第１の流通制御弁を、
前記第３管路には、前記第２の脱水ユニットに向けた前記不要ガスの流通を選択的に制御する第２の流通制御弁を、それぞれ有し、
前記各第２の脱水ユニットでは、前記第１の流通制御弁と前記第２の流通制御弁により、前記吸収処理後の吸収液または前記不要ガスのいずれか一方の流体だけが、前記第２の内部空間に供給されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、燃焼排ガス、大気等、被分離ガスに混在する二酸化炭素を取り除いて回収する二酸化炭素回収装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、気候変動問題は、解決すべき喫緊の課題となっている。この問題の主因となる二酸化炭素の大気放散を回避するため、燃焼排ガス等（被分離ガス）に混在した二酸化炭素を被分離ガスから取り除いて、二酸化炭素だけを回収する技術の開発が求められている。このような実情の下、国内では、発電所の燃焼排ガス等、被分離ガスに混在した二酸化炭素を分離して活用しようと、高純度の二酸化炭素として回収可能な装置が開発されており、その一例である二酸化炭素回収装置が、特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１は、被分離ガスを吸収液と気液接触させて、被分離ガスに含有した二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、この状態の吸収液を加熱することにより、水蒸気と共に、二酸化炭素を放散する再生塔とを備えるガス分離方法及び装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００５－２７０８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、燃焼排ガス、大気等の被分離ガスは、その構成成分に水蒸気を含んでおり、特許文献１のような技術では、吸収塔内において、被分離ガスが、親水性を有した吸収液に、気液接触によって吸収されると、被分離ガス中の水蒸気が吸収液に溶解してしまう。そのため、被分離ガスを吸収した吸収液が、溶解した水蒸気を含んだままの状態で、再生塔内で加熱されると、吸収液から、吸収していた二酸化炭素の蒸発のほかに、溶解していた水分の蒸発も生じる。
【０００６】
このとき、水蒸気は、再生塔内の加熱により、吸収液中に液体の状態で存在していた水が、気体の状態で吸収液から放出される際に、蒸気と共存して飽和水を含む状態（湿り飽和蒸気）から、この飽和水の蒸発を完全に終えた状態（過熱蒸気）への相変化に伴い、飽和水の蒸発に必要な潜熱（蒸発熱）分の熱が、再生塔内の雰囲気から吸熱されて奪われる。その結果、再生塔内の雰囲気は冷却されて、再生塔内にある吸収液は、溶解した水分の蒸発によって冷やされ、二酸化炭素を放散するのに必要な放散温度よりも低くなってしまう。それ故に、再生塔では、沸騰温度まで吸収液を昇温させる分の熱を補う必要がある。従って、被分離ガス中の水蒸気が吸収液と溶解したことに起因して、再生塔では、外部から付与するエネルギー負荷が増大して、問題となっていた。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、再生塔内において、投与するエネルギー負荷を抑制すると共に、水蒸気の混在を抑えて、被分離ガスから二酸化炭素を、より高い純度で回収することができる二酸化炭素回収装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様における二酸化炭素回収装置は、以下のような構成を有している。
【０００９】
（１）被分離ガスとの気液接触により、該被分離ガスに含む二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、該吸収液に吸収した該二酸化炭素を放散させる再生塔と、を備え、放散した該二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置において、前記吸収塔と前記再生塔とを連通可能に繋ぐ第１管路に、前記二酸化炭素を吸収した状態にある吸収処理後の前記吸収液から、混在する水分を取り除く脱水手段を備え、前記吸収処理後の吸収液は、前記脱水手段により、前記水分を除去した状態で、前記第１管路を通じて前記再生塔に供給されること、を特徴とする。
【００１０】
この態様によれば、再生塔では、二酸化炭素の放散にあたり、吸収処理後の吸収液が、予め脱水された状態となる。これにより、再生塔では、吸収処理後の吸収液に混在していた水分の気化は、ほとんど生じず、酸素、窒素等の不要ガスも前もって排気されていれば、放散（または気化）するガスの大半は、二酸化炭素となる。そのため、放散した気体に占める二酸化炭素の分圧はより高くなり、ひいては、より純度の高い二酸化炭素の回収が可能となる。また、再生塔内では、予め脱水された状態にある吸収処理後の吸収液が導入されるため、被分離ガスの混在していた水分の影響を受けて、雰囲気温度が低下するのを抑止できるようになり、水分の蒸発に依拠した雰囲気温度の低下を補う昇温の必要性はほとんどない。それ故に、再生塔で沸騰温度になるまで吸収処理後の吸収液を加熱する時に、加熱手段により投与するエネルギー負荷は抑制することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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