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公開番号2024151074
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-24
出願番号2023064202
出願日2023-04-11
発明の名称排出ガス中の二酸化炭素及び窒素酸化物の回収方法及び回収装置
出願人サン・プラント工業株式会社
代理人個人
主分類B01D 53/62 20060101AFI20241017BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】種々の燃焼物の燃焼処理時に発生する排出ガスに含有する二酸化炭素及び窒素酸化物の分離回収能力向上、連続稼働による自動化及び後処理の課題を解決する。
【解決手段】排出ガスに含有する二酸化炭素及び窒素酸化物と周期表第I族元素のアルカリ金属のアルカリ性化合物よりなるアルカリ水溶液及び周期表第II族元素アルカリ土類金属のアルカリ性化合物の沈殿物を含有するアルカリ水溶液等とを、反応塔内にて、接触混合させることによる化学反応にて、アルカリ土類金属の炭酸塩の沈殿物及び硝酸塩の水溶液及びアルカリ金属の炭酸塩と硝酸塩の水溶液として二酸化炭素及び窒素酸化物を分離回収するもので、アルカリ水溶液及び沈殿物を含有するアルカリ水溶液等を、循環ポンプにより調整槽1→反応塔11→貯水槽2→調整槽1と循環させ、連続稼働によって二酸化炭素及び窒素酸化物を分離回収する方法及び装置を提供した。
【選択図】図1B
特許請求の範囲【請求項１】
固体燃料、液体燃料、気体燃料及び廃棄物からなる群の少なくとも一種の燃焼物の燃焼処理時に発生する排出ガスを、反応塔内に導入する工程と、
前記排出ガスに対して、アルカリ水溶液を噴射或いはシャワーの単独或いは併用にて付与し、前記排出ガス中に含有された二酸化炭素及び窒素酸化物に対して接触化学反応を行わせる反応工程とを備え、
前記反応工程は、前記アルカリ水溶液を噴射或いはシャワーの単独或いは併用により付与することで前記排出ガスと前記アルカリ水溶液との気体・液体の乱流及び／又は波動による化学反応を促進させる工程を含み、
前記アルカリ水溶液は、周期表第Ｉ族元素のアルカリ金属により構成されたアルカリ性化合物よりなるアルカリ水溶液であり、
前記反応塔は反応促進の目的の為の障害物が設置され、
前記アルカリ水溶液には「PH8.0以上」管理の下、絶えず前記アルカリ性化合物が添加されながら、前記アルカリ水溶液は調整槽→反応塔→貯水槽を経て、前記貯水槽に戻るように循環させて、連続稼働を行い、前記反応工程により生じた周期表第Ｉ族元素の前記アルカリ金属の炭酸塩及び硝酸塩を、濃縮液として前記排出ガスより分離することにより、前記二酸化炭素及び前記窒素酸化物を前記排出ガスより分離回収することを特徴とする排出ガス中の二酸化炭素及び窒素酸化物の回収方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
固体燃料、液体燃料、気体燃料及び廃棄物からなる群の少なくとも一種の燃焼物の燃焼処理時に発生する排出ガスを、反応塔内に導入する工程と、
前記排出ガスに対して、周期表第II族元素のアルカリ土類金属により構成されたアルカリ性化合物の粉体を含有するアルカリ水溶液を噴射或いはシャワーの単独或いは併用にて付与し、前記排出ガス中に含有された二酸化炭素及び窒素酸化物に対して接触化学反応を行わせる反応工程とを備え、
前記排出ガスと前記アルカリ水溶液との気体・液体の乱流及び／又は波動による化学反応を促進させる為の障害物が設置され、前記アルカリ水溶液は絶えず「PH8.0以上」の管理の下、絶えず、アルカリ土類金属の前記アルカリ性化合物が添加されながら、前記アルカリ水溶液は「調整槽→反応塔→貯水槽→前記調整槽」との間を循環させて、連続稼働を行い、前記反応工程によって、前記二酸化炭素は周期表第II族元素の前記アルカリ土類金属の炭酸塩の結晶として成長した沈殿物として、一方、前記窒素酸化物は周期表第II族元素の前記アルカリ土類金属の硝酸塩の濃縮水溶液として、それぞれ前記排出ガスより分離回収することを特徴とする排出ガス中の二酸化炭素及び窒素酸化物の回収方法。
【請求項３】
固体燃料、液体燃料、気体燃料及び廃棄物からなる群の少なくとも一種の燃焼物の燃焼処理時に発生する排出ガスを、反応塔内に導入する工程と、
前記排出ガスに対して、周期表第Ｉ族元素のアルカリ金属のアルカリ水溶液に周期表第II族元素のアルカリ土類金属の粉体を含有するアルカリ水溶液を噴射、或いはシャワーの単独或いは併用にて付与し、
前記排出ガス中に含有された二酸化炭素及び窒素酸化物に対して前記アルカリ水溶液との気体・液体の乱流及び／又は波動により、前記反応塔内での化学反応を促進の目的の為の障害物が設置され、前記アルカリ水溶液には絶えず「PH8.0以上」の管理の下で周期表第II族元素のアルカリ土類金属のアルカリ性化合物は添加され、前記アルカリ水溶液は「調整槽→反応塔→貯水槽→調整槽」と循環を繰り返し、前記反応塔内での化学反応工程によって、前記二酸化炭素は、前記アルカリ土類金属の炭酸塩の沈殿物となり、貯水槽にて沈殿物して回収され、一方、前記窒素酸化物は前記アルカリ土類金属の硝酸塩の水溶液となり「調整槽→反応塔→貯水槽→調整槽」と循環を繰り返し、前記硝酸塩の濃厚水溶液として、前記排出ガスより分離回収することを特徴とする排出ガス中の二酸化炭素及び窒素酸化物の回収方法。
【請求項４】
請求項１～３の何れかに記載の排出ガス中の二酸化炭素及び窒素酸化物の回収方法を実施するに際して用いる前記調整槽、前記反応塔、前記貯水槽を少なくとも備えたことを特徴とする排出ガス中の二酸化炭素及び窒素酸化物の回収装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体燃料、液体燃料、気体燃料、及び廃棄物の燃焼処理時に、大量に発生する燃焼排出ガス（以下、単に排出ガスという）に含有する二酸化炭素CO
2
及び窒素酸化物NO
x
を連続稼働によって分離回収する方法及び装置に関するものであり、地球の環境改善に寄与するものである。
続きを表示（約 4,000 文字）【背景技術】
【０００２】
現在、排出ガス中の二酸化炭素及び酸化窒素の除去については、様々な提案がなされている。例えば、排出ガス中の二酸化炭素及び酸化窒素の除去についての特許文献１によると、乗用車及びディーゼル車の燃焼室から外部に排出される廃棄ガスの処理について、アルカリ水溶液によるバッチ式の浄化装置及び二酸化炭素除去フイルターによる大気中の二酸化炭素及び窒素酸化物の除去に関しての提案が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－２８４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来の技術は、固体燃料、液体燃料、気体燃料、及び廃棄物の燃焼処理時に大量に発生する排出ガスに含有する二酸化炭素CO
2
及び窒素酸化物NO
x
の分離回収の能力は小さく、更に大量に発生する排出ガスに含有する二酸化炭素CO
2
及び窒素酸化物NO
x
連続稼働による自動化は望めない。又、分離回収後に発生した炭酸塩の化合物及び窒素化合物に関する後処理に付いての提示はされて無く、成分の内容によっては、処理の方法による害に繋がる恐れがある。
本発明は、この問題点を解決する為の処理方法及び装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するための本発明の方法は固体燃料、液体燃料、気体燃料及び廃棄物からなる群の少なくとも一種の燃焼物の燃焼処理時に、大量に発生する排出ガスに含有する二酸化炭素CO
2
及び窒素酸化物NO
x
と周期表第Ｉ族元素のアルカリ金属のアルカリ性化合物よりなるアルカリ水溶液及び周期表第II族元素アルカリ土類金属のアルカリ性化合物の沈殿物を含有するアルカリ水溶液等とを、反応塔内にて、接触混合させることによる化学反応にて、アルカリ土類金属の炭酸塩の沈殿物及び硝酸塩の水溶液及びアルカリ金属の炭酸塩と硝酸塩の水溶液として二酸化炭素CO
2
及び窒素酸化物NO
X
を分離回収するものであり、そのためにアルカリ水溶液及び沈殿物を含有するアルカリ水溶液等を、循環ポンプにより調整槽→反応塔→貯水槽→調整槽と循環させ、これにより連続稼働によって二酸化炭素CO
2
及び窒素酸化物NO
x
を分離回収する方法及び装置を提供したものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、連続稼働によって二酸化炭素CO
2
及び窒素酸化物NO
x
を分離回収する方法及び装置を提供し得たものである。
本発明によると、燃焼過程で発生する、二酸化炭素及び窒素酸化物と噴射又はシャワ状のアルカリ金属及びアルカリ土類金属の元素よりなるアルカリ性化合物の水溶液との接触混合による化学反応にて炭酸塩及び硝酸塩として回収し、二酸化炭素及び窒素酸化物の空中への排出を防止する事は、地球の温暖化及び酸性雨の阻止に繋がると共に、二酸化炭素及び窒素酸化物の処理工程で得られたアルカリ金属及びアルカリ土類金属の炭酸塩及び硝酸塩には土壌の改良剤としての特性があり、酸性土壌に対しては、中和作用の働きが有り、堆肥作りで炭酸塩及び硝酸塩を混合する事により中和作用と同時に発生する二酸化炭素(-CO
3
)及び硝酸塩(-NO
3
)は堆肥中のアンモニア(NH
4
OH)と結合して炭酸アンモニュウム((NH
4
)
2
CO
3
)及び硝酸アンモニゥム(NHNOg)となり土壌に固定化され、土壌のPHの安定化と共に植物の栄養元となり地球の温暖化及び酸性雨の防止に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の実施の形態に係る「反応塔」内の「排出ガス」と「アルカリ性水溶液」の流れが交差する構造の構成を示すもので、左側が全体の「側面図」、右側上が障害物１５の「上面図」、右側下が障害物１５の「側面図」である。
本発明の実施の形態に係る「反応塔」内の「排出ガス」及び「アルカリ性水溶液」の流れを示すもので、左側が全体の「側面図」、右側上が噴霧治具１６の「上面図」、右側下が絞り治具２０の「上面図」である。
本発明の実施の形態に係る「貯水槽」「調整槽」を示すもので、上がそれらの「側面図」、下がそれらの「上面図」である。
本発明の実施の形態に係る「反応塔」内の「排出ガス」と「アルカリ性水溶液」の流れが交差する構造の構成を示すもので、左側が全体の「側面図」、右側上が集配冶具１３の「上面図」、右側下が集配冶具１３「側面図」である。
本発明の実施の形態に係る「反応塔」内の「排出ガス」及び「アルカリ性水溶液」の流れを示すもので、左側が全体の「側面図」、右側上が障害物１５の「上面図」、右側下が障害物１５の「側面図」である。
本発明の実施の形態に係る「反応塔」内の「排出ガス」と「アルカリ性水溶液」の流れが交差する構造の構成を示す全体の「側面図」である。
本発明の実施の形態に係る「反応塔」内の「排出ガス」及び「アルカリ性水溶液」の流れを示す構造の構成を示す全体の「側面図」である。
本発明の実施の形態に係る「反応塔」内に設置された障害物の冶具を示すもので、上から１番目はその一例（１２－ａ）の「上面図」、上から２番目はその一例（１２－ａ）の「側面図」上から３番目は他の一例（１２－ｂ）の「上面図」、上から４番目は他の一例（１２－ｂ）の「側面図」である。
本発明の実施の形態に係る「反応塔」内に設置された障害物の冶具の他の例を示すもので、上から１番目の左側はその一例（１３）の「上面図」、上から１番目の右側はその一例（１３と１５）の「上面図」、上から２番目はその一例（１３）の「側面図」、上から３番目はその一例（１３と１５）の「側面図」である。
本発明の実施の形態に係る「反応塔」内に設置された収集通路の例を示すもので、上から１番目の左側はその一例の（収集通路１４）の「上面図」、上から１番目の右側はその一例の（収集通路１４）の「側面図」、上から２番目はその一例（帯状の障害物１５）の展開状態を示す「側面図」、上から３番目はその一例（帯状の展開状態の障害物１５の一端を収集通路１４）に取り付けた状態）を示す「上面図」、上から４番目はその一例（帯状の展開状態の障害物１５を収集通路１４の外側に巻き付けた状態）を示す「上面図」、上から５番目はその一例（帯状の展開状態の障害物１５を収集通路１４の外側に巻き付けた状態）を示す「側面図」である。
本発明の実施の形態に係る「反応塔」内の「排出ガス」と「アルカリ性水溶液」のの流れが交差する構造の構成を示すもので、左側が全体の「側面図」、右側上が絞り冶具１３の「上面図」、右側下が絞り冶具１３「側面図」である。
本発明の実施の形態に係る「反応塔」内の「排出ガス」と「アルカリ性水溶液」の流れを示すもので、左側が全体の「側面図」、右側上が障害物１５の「上面図」、右側下が障害物１５の「側面図」である。
本発明の実施の形態に係る図２、図３、図４に示す「調整槽」及び「貯水槽」の構成を示すもので、上がそれらの「側面図」、下がそれらの「上面図」である。
請求項１の発明に係る工程の流れを示す工程説明図。
請求項２の発明に係る工程の流れを示す工程説明図。
請求項３の発明に係る工程の流れを示す工程説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は以下の様々な形態で実施することができるものである。これについて図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８に基づき順次説明する。
（実施の形態１）
【０００９】
実施の形態１は、周期表第Ｉ族元素のアルカリ金属の水酸化カリウム（ＫＯＨ）のアルカリ水溶液を調整槽１にて調合し、このアルカリ水溶液を循環ポンプ７－ａにて障害物を設置した反応塔１１の上部より「図１」の場合は噴霧冶具１６、「図２、図３、図４」の場合はシャワー方式にて下方向に、一方燃焼装置の稼働時に発生する排出ガス中の二酸化炭素及び酸化窒素は「図１」の場合は反応塔１１の上部より挿入され、「図２、図３、図４」の場合は反応塔１１の下部より挿入され、「図１、図４」の反応塔１１に設置された「絞り冶具１３」或いは「図２、図３」の障害物１５とアルカリ水溶液の撒布冶具１６の組み合わせ構造により、アルカリ水溶液と排出ガス中の二酸化炭素及び酸化窒素の液体・気体の「乱流及び／又は波動」による接触化学反応の促進により二酸化炭素は炭酸カリウムの水溶液に、窒素酸化物は硝酸カリウムの水溶液となり貯水槽２の水酸化カリウムのアルカリ水溶液に混合され、調整槽１→反応塔１１→貯水槽２→調整槽１と工程の流れを「図６」に示す如く循環を繰り返す。
【００１０】
その間、循環するアルカリ性水溶液には絶えず「PH8.0以上」の管理の下で周期表第Ｉ族元素のアルカリ金属の水酸化カリウム(KOH)が添加され、濃厚な炭酸カリウム及び硝酸カリウムの水溶液を造り、貯水槽2より分離し、加熱濃縮により結晶として排出ガス中の二酸化炭素及び窒素酸化物を分離回収する方法である。
(実施の形態２）
（【００１１】以降は省略されています）

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