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公開番号2025008568
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023110830
出願日2023-07-05
発明の名称酸性ガス分離回収システムおよび酸性ガス分離回収方法
出願人川崎重工業株式会社
代理人個人,個人
主分類B01D 53/56 20060101AFI20250109BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】本開示は、ニトロソアミンの地上への拡散量を抑制でき、環境面において好適である二酸化炭素を分離回収可能な酸性ガス分離回収システムおよび方法を提供する。
【解決手段】酸性ガス分離回収システムは、排ガス中のNOxを除去するNOx除去設備と、前記NOx除去設備のガス流れの後流側に設置されており、かつ、多孔質基材にアミンを担持させた固体吸収材を用いて前記NOx除去設備から供給される処理対象ガス中に含有される二酸化炭素を吸着および脱着する二酸化炭素分離回収設備と、を備え、前記NOx除去設備から前記二酸化炭素分離回収設備へ供給される前記処理対象ガス中のNOx濃度は、63.7ppm以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
排ガス中のＮＯｘを除去するＮＯｘ除去設備と、
前記ＮＯｘ除去設備のガス流れの後流側に設置されており、かつ、多孔質基材にアミンを担持させた固体吸収材を用いて前記ＮＯｘ除去設備から供給される処理対象ガス中に含有される二酸化炭素を吸着および脱着する二酸化炭素分離回収設備と、を備え、
前記ＮＯｘ除去設備から前記二酸化炭素分離回収設備へ供給される前記処理対象ガス中のＮＯｘ濃度は、６３．７ｐｐｍ以下である、酸性ガス分離回収システム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記ＮＯｘ除去設備は、多孔質基材にアミンを担持させた固体吸収材を用いて前記排ガス中のＮＯｘを除去する、請求項１に記載の酸性ガス分離回収システム。
【請求項３】
前記ＮＯｘ除去設備で用いられる前記固体吸収材は、前記二酸化炭素分離回収設備において二酸化炭素を吸着および脱着するために用いられた固体吸収材を含む、請求項２に記載の酸性ガス分離回収システム。
【請求項４】
排ガス中のＮＯｘを除去することと、
多孔質基材にアミンを担持させた固体吸収材を用いて、ＮＯｘ除去後の処理対象ガス中に含有される二酸化炭素を吸着および脱着し、二酸化炭素を分離回収することと、を含み、
前記ＮＯｘ除去後の処理対象ガス中のＮＯｘ濃度が、６３．７ｐｐｍ以下である、酸性ガス分離回収方法。
【請求項５】
ＮＯｘの除去では、多孔質基材にアミンを担持させた固体吸収材を用いて前記排ガス中のＮＯｘを除去する、請求項４に記載の酸性ガス分離回収方法。
【請求項６】
ＮＯｘの除去で用いられる前記固体吸収材は、前記二酸化炭素を分離回収する際において、二酸化炭素を吸着および脱着するために用いられた固体吸収材を含む、請求項５に記載の酸性ガス分離回収方法。
【請求項７】
排ガス中のＮＯｘを除去するＮＯｘ除去設備と、
前記ＮＯｘ除去設備のガス流れの後流側に設置されており、かつ、多孔質基材にアミンを担持させた固体吸収材を用いて前記ＮＯｘ除去設備から供給される処理対象ガス中に含有される二酸化炭素を吸着および脱着する二酸化炭素分離回収設備と、を備え、
前記ＮＯｘ除去設備から前記二酸化炭素分離回収設備へ供給される前記処理対象ガス中のＮＯｘ濃度は、前記二酸化炭素分離回収設備から排出される排出ガスの拡散後のニトロソアミンの最大着地濃度が予め設定された規制値以下となる値を維持できる濃度以下に設定されている、酸性ガス分離回収システム。
【請求項８】
前記処理対象ガス中のＮＯｘ濃度は、前記排出ガスの拡散後のニトロソアミンの最大着地濃度が前記二酸化炭素分離回収設備の運転時間が８０００時間となるまで１μｇ／ｍ
３
以下を維持できる濃度以下に設定されている、請求項７に記載の酸性ガス分離回収システム。
【請求項９】
排ガス中のＮＯｘを除去することと、
多孔質基材にアミンを担持させた固体吸収材を用いて、ＮＯｘ除去後の処理対象ガス中に含有される二酸化炭素を吸着および脱着し、二酸化炭素を分離回収することと、を含み、
前記ＮＯｘ除去後の処理対象ガス中のＮＯｘ濃度は、前記二酸化炭素の分離回収後に排出される排出ガスの拡散後のニトロソアミンの最大着地濃度が予め設定された規制値以下となる値を維持できる濃度以下に設定されている、酸性ガス分離回収方法。
【請求項１０】
前記処理対象ガス中のＮＯｘ濃度は、前記排出ガスの拡散後のニトロソアミンの最大着地濃度が、二酸化炭素を分離回収する合計時間が８０００時間となるまで１μｇ／ｍ
３
以下を維持できる濃度以下に設定されている、請求項９に記載の酸性ガス分離回収方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、多孔質基材にアミンを担持させた固体吸収材を用いる酸性ガス分離回収システムおよび酸性ガス分離回収方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
火力発電所、製鉄所の高炉、ボイラー等の燃焼設備からの排ガスからの酸性ガス、特に二酸化炭素の分離回収は、地球温暖化対策として重要な技術である。そのため、現在、排ガス中に含有される二酸化炭素を吸収するアミン吸収液法が実用化されている。近年、さらなる次世代の技術として、多孔質基材にアミンを担持させた固体吸収材（アミン溶液が多孔質基材の細孔表面に塗布された固体吸収材、以下単に「固体吸収材」とも称する）を用いた二酸化炭素分離回収プロセスが注目されている。固体吸収材を用いた二酸化炭素分離回収プロセスによると、低温の排熱（各種製造業、発電所等から不可避的に生じる１００℃以下の一般的には有効に利用できない低温の熱エネルギー等）を用いて二酸化炭素を脱着させることができる。そのため、低コストかつ省エネルギーで二酸化炭素を効率よく分離回収することができる。
【０００３】
一方、一般的に、燃焼設備からの排ガスは、排出基準を満たすように、ＮＯｘ（窒素酸化物）、ＳＯｘ（硫黄酸化物）、ＨＣｌ等の酸性ガス濃度を基準値以下まで除去した後、大気放出され得る。例えば、環境省によると、廃棄物焼却炉（排ガス量が４万Ｎｍ
３
／ｈ以上の焼却炉）から排出されるＮＯｘの排出基準値は、２５０ｐｐｍに設定されている。また、石炭燃焼ボイラー（２０万ｍ
３
Ｎ以上のボイラー）のＮＯｘの排出基準値は、２００ｐｐｍ～２５０ｐｐｍに設定されている。このように、ＮＯｘの排出濃度は、概ね１００ｐｐｍを超える値が許容されている。
【０００４】
ＮＯｘは、アミンと反応することによって発がん性の高い物質であるニトロソアミンを生成することが知られている（非特許文献１参照）。日本ではニトロソアミンの曝露濃度に関する規制は策定されていないが、例えば、ドイツではニトロソアミンの作業環境における曝露濃度の規制は既に設けられている。ドイツでのニトロソアミンの作業環境における曝露濃度の上限は、１μｇ／ｍ
３
とされている。そのため、将来的に日本においても環境面への配慮から曝露濃度が規制されることが当然想定される。
【０００５】
ここで、アミン吸収液法によって排ガス中の二酸化炭素を吸収する場合、溶媒である多量の水へ排ガス中のＮＯｘが吸収され、強酸（硝酸および亜硝酸）が生じ、当該強酸が二酸化炭素（弱酸）よりも優先的にアミンと反応する。その結果、吸収液中のアミンが酸化し、生成したニトロソアミンが吸収液中に溶け込んでしまう。その後、生成したニトロソアミンは、設備の運転中に発生するミストに帯同したり、または吸収液から揮発することによって、容易に系外に排出され、最終的に周囲の環境を汚染するおそれがある。
【０００６】
特許文献１には、二酸化炭素吸収液（アミン吸収液）の劣化の抑制のために、二酸化炭素回収装置の前処理装置として脱硝装置等をさらに設置した排ガス処理装置が開示されている。このような排ガス処理装置によると、アミン吸収液の劣化の抑制だけでなく、ニトロソアミンの系外への排出も抑制できることが想定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１３－１２１５６２号公報
【非特許文献】
【０００８】
青山充教、“Ｎ－ニトロソアミン（ＴＲＧＳ５５２による規制とその対応）”、日本ゴム協会誌、第８３巻、第８号、２０１０年、ｐ．２５～２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
固体吸収材を用いた二酸化炭素分離回収プロセスでは、固体吸収材自体が有する含水量が少ない。そのため、前述したようなアミン吸収液法と同様のメカニズムによって、強酸（硝酸および亜硝酸）が生じるか否か、さらには強酸との反応によりニトロソアミンが発生するか否かを予測することは困難である。また、現在までに、固体吸収材を用いた二酸化炭素分離回収プロセスにおいて、排出されたガス中にニトロソアミンが検出されたとの報告もない。
【００１０】
後の実施例で詳細に述べるが、本発明者らが固体吸収材を用いた二酸化炭素分離回収設備から排出される排出ガスを調べたところ、２種類のニトロソアミンが不明確なメカニズムによって生成されていることが分かった。
（【００１１】以降は省略されています）

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