(57)【要約】【課題】副次的な反応生成物の処理をも考慮した、火力発電所やゴミ焼却所等のプラントから排出される二酸化炭素の吸収に対して、実用可能な方法及びシステムを提供する。【解決手段】海水にアンモニアを吹き込んで飽和させ、アンモニア飽和海水を生成し、前記アンモニア飽和海水に対して非加熱状態の排ガスを接触させ、前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させる。次いで、前記アンモニア飽和海水が、前記二酸化炭素を吸収することによって生成した炭酸水素ナトリウム及び塩化アンモニウムを含む溶液を、順次に、前記排ガスの圧力を利用して噴霧するとともに、前記溶液中の溶媒の気化熱を利用して冷却し、前記溶液中の前記炭酸水素ナトリウム及び前記塩化アンモニウムを沈殿させることにより回収する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水にアンモニアを吹き込んで飽和させ、アンモニア飽和海水を生成するステップと、
前記アンモニア飽和海水に対して非加熱状態の排ガスを接触させ、前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させるステップと、
前記アンモニア飽和海水が、前記二酸化炭素を吸収することによって生成した炭酸水素ナトリウム及び塩化アンモニウムを含む溶液を、順次に、前記排ガスの圧力を利用して噴霧するとともに、前記溶液中の溶媒の気化熱を利用して冷却し、前記溶液中の前記炭酸水素ナトリウム及び前記塩化アンモニウムを沈殿させることにより回収するステップと、
を具えることを特徴とする、海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去方法。
【請求項２】
海水を１００℃以上の温度の排ガスと接触させて水分を蒸発させ、塩分濃度を増大させた濃縮海水を生成するステップと、
前記濃縮海水にアンモニアを吹き込んで飽和させ、アンモニア飽和濃縮海水を生成するステップと、
前記アンモニア飽和濃縮海水に対して非加熱状態の排ガスを接触させ、前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させるステップと、
前記アンモニア飽和濃縮海水が前記二酸化炭素を吸収することによって生成した炭酸水素ナトリウムの沈殿物を回収するステップと、
前記アンモニア飽和濃縮海水が前記二酸化炭素を吸収することによって生成した塩化アンモニウムを含む溶液を、前記非加熱状態の排ガスの圧力を利用して噴霧するとともに、前記溶液中の溶媒の気化熱を利用して冷却し、前記塩化アンモニウムを沈殿させて回収するステップと、
を具えることを特徴とする、海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去方法。
【請求項３】
逆浸透膜法を用いた淡水化プラントにおいて、塩分濃度を増大させた濃縮海水を生成するステップと、
前記濃縮海水にアンモニアを吹き込んで飽和させ、アンモニア飽和濃縮海水を生成するステップと、
前記アンモニア飽和濃縮海水に対して非加熱状態の排ガスを接触させ、前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させるステップと、
前記アンモニア飽和濃縮海水が前記二酸化炭素を吸収することによって生成した炭酸水素ナトリウムの沈殿物を回収するステップと、
前記アンモニア飽和濃縮海水が前記二酸化炭素を吸収することによって生成した塩化アンモニウム溶液を、前記非加熱状態の排ガスの圧力を利用して噴霧するとともに、前記溶液中の溶媒の気化熱を利用して冷却し、前記塩化アンモニウムを沈殿させて回収するステップと、
を具えることを特徴とする、海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去方法。
【請求項４】
前記塩化アンモニア溶液を冷却し、前記塩化アンモニウムを沈殿させて回収することに代えて、
前記塩化アンモニウム溶液を、１００℃以上の温度の排ガスによって加熱し、化学的に分解してアンモニアを生成し、このアンモニアを再度前記海水又は前記濃縮海水に吹き込むステップを具えることを特徴とする、請求項１又は３に記載の海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去方法。
【請求項５】
前記塩化アンモニア溶液を冷却し、前記塩化アンモニウムを沈殿させて回収することに代えて、
前記塩化アンモニウム溶液を、１００℃以上の温度の排ガスによって加熱し、化学的に分解してアンモニアを生成し、このアンモニアを再度前記海水又は前記濃縮海水に吹き込むステップを具えることを特徴とする、請求項２に記載の海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去方法。
【請求項６】
前記炭酸水素ナトリウム及び前記塩化アンモニウムを含む溶液、並びに前記塩化アンモニウムを含む溶液の少なくとも一方を噴霧させた際に生じた水蒸気を冷却し、真水として回収するステップを具えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去方法。
【請求項７】
前記海水を前記１００℃以上の温度の排ガスと接触させた際に生じた水蒸気を冷却し、真水として回収するステップを具えることを特徴とする、請求項２又は５に記載の海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去方法。
【請求項８】
海水にアンモニアを吹き込んで飽和させることによって得たアンモニア飽和海水を貯留するとともに、前記アンモニア飽和海水に対して非加熱状態の排ガスを接触させ、前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させるための二酸化炭素吸収槽と、
前記アンモニア飽和海水に対して、前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させることによって生成した炭酸水素ナトリウム及び塩化アンモニウムを含む溶液を貯留する貯留槽と、
前記溶液を、前記排ガスの圧力を利用して噴霧するとともに、前記溶液中の溶媒の気化熱を利用して冷却し、前記溶液中の前記炭酸水素ナトリウムを沈殿させて回収する第１の沈殿槽と、
前記溶液を、前記排ガスの圧力を利用して噴霧するとともに、前記溶液中の前記溶媒の気化熱を利用して冷却し、前記溶液中の前記塩化アンモニウムを沈殿させて回収する第２の沈殿槽と、
を具えることを特徴とする、海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去システム。
【請求項９】
海水を１００℃以上の温度の排ガスと接触させて水分を蒸発させ、塩分濃度を増大させた濃縮海水を得るための海水濃縮槽と、
前記濃縮海水を貯留する貯留槽と、
前記濃縮海水にアンモニアを吹き込んで飽和させ、アンモニア飽和濃縮海水を生成するとともに、前記アンモニア飽和濃縮海水に対して非加熱状態の排ガスを接触させ、前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させると同時に、前記アンモニア飽和濃縮海水が前記二酸化炭素を吸収することによって生成した炭酸水素ナトリウムの沈殿物を回収する二酸化炭素吸収槽と、
前記アンモニア飽和濃縮海水が前記二酸化炭素を吸収することによって生成した塩化アンモニウムを含む溶液を、前記非加熱状態の排ガスの圧力を利用して噴霧するとともに、前記溶液中の溶媒の気化熱を利用して冷却し、前記塩化アンモニウムを沈殿させて回収する沈殿槽と、
を具えることを特徴とする、海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去システム。
【請求項１０】
塩分濃度を増大させた濃縮海水を生成するための逆浸透膜法を用いた淡水化プラントと、
前記濃縮海水を貯留する貯留槽と、
前記濃縮海水にアンモニアを吹き込んで飽和させ、アンモニア飽和濃縮海水を生成するとともに、前記アンモニア飽和濃縮海水に対して非加熱状態の排ガスを接触させ、前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させると同時に、前記アンモニア飽和濃縮海水が前記二酸化炭素を吸収することによって生成した炭酸水素ナトリウムの沈殿物を回収する二酸化炭素吸収槽と、
前記アンモニア飽和濃縮海水が前記二酸化炭素を吸収することによって生成した塩化アンモニウムを含む溶液を、前記非加熱状態の排ガスの圧力を利用して噴霧するとともに、前記溶液中の溶媒の気化熱を利用して冷却し、前記塩化アンモニウムを沈殿させて回収する沈殿槽と、
を具えることを特徴とする、海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所やゴミ焼却所は、設置場所に制約が少ないために世界中で多くの場所に作られている。また、これらのプラントからは多量の二酸化炭素が排出されてしまうため、昨今の地球温暖化問題への関心および規制強化の背景を受けて、前記二酸化炭素の排出量の削減は急務となっている。
【０００３】
前記二酸化炭素の排出量を削減すべく、前記プラントの高効率化を図る一方で、排出される二酸化炭素を吸収するための方法及びシステムの開発がなされている。例えば、特許文献１には、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）及びアンモニア（ＮＨ３）を反応させて水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）を生成し、海水とともに所定の処理装置内に導入し、水酸化アンモニウム及び海水を含む溶液に対して二酸化炭素を含む排ガスを接触させることによって、前記二酸化炭素を吸収することが開示されている。
【０００４】
しかしながら、上記方法では、水酸化カルシウムは酸化カルシウム（ＣａＯ）の加水分解で作られ、酸化カルシウムは炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の熱分解で作られる。炭酸カルシウムの熱分解に際しては、酸化カルシウムに加えて二酸化炭素も同じ割合（等モル）で生成される。したがって、上記方法では、二酸化炭素を吸収するために使用する原料である水酸化アンモニウムを生成する際にも同じ量の二酸化炭素が生成されることになり、排ガス中の二酸化炭素は吸収できても、吸収した分に相当する二酸化炭素を生成してしまい、上述した二酸化炭素の排出量の低減という課題を達成することはできない。
【０００５】
また、二酸化炭素を吸収する際には複数の反応生成物が作られるが、上記文献には前記反応生成物の処理については何ら開示されていない。したがって、上記文献に記載の技術を、実際のプラントから排出される二酸化炭素の吸収に対して実用することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】US2008/0173588 A1
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、副次的な反応生成物の処理をも考慮した、火力発電所やゴミ焼却所等のプラントから排出される二酸化炭素の吸収に対して、実用可能な方法及びシステム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】
本発明の一態様は、海水にアンモニアを吹き込んで飽和させ、アンモニア飽和海水を生成するステップと、前記アンモニア飽和海水に対して非加熱状態の排ガスを接触させ、前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させるステップと、前記アンモニア飽和海水が、前記二酸化炭素を吸収することによって生成した炭酸水素ナトリウム及び塩化アンモニウムを含む溶液を、順次に、前記排ガスの圧力を利用して噴霧するとともに、前記溶液中の溶媒の気化熱を利用して冷却し、前記溶液中の前記炭酸水素ナトリウム及び前記塩化アンモニウムを沈殿させることにより回収するステップと、を具えることを特徴とする、海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去方法に関する。
【０００９】
また、本発明の一態様は、海水を１００℃以上の温度の排ガスと接触させて水分を蒸発させ、塩分濃度を増大させた濃縮海水を生成するステップと、前記濃縮海水にアンモニアを吹き込んで飽和させ、アンモニア飽和濃縮海水を生成するステップと、前記アンモニア飽和濃縮海水に対して非加熱状態の排ガスを接触させ、前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させるステップと、前記アンモニア飽和濃縮海水が前記二酸化炭素を吸収することによって生成した炭酸水素ナトリウムの沈殿物を回収するステップと、前記アンモニア飽和濃縮海水が前記二酸化炭素を吸収することによって生成した塩化アンモニウムを含む溶液を、前記非加熱状態の排ガスの圧力を利用して噴霧するとともに、前記溶液中の溶媒の気化熱を利用して冷却し、前記塩化アンモニウムを沈殿させて回収するステップと、を具えることを特徴とする、海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去方法に関する。
【００１０】
さらに、本発明の一態様は、逆浸透膜法を用いた淡水化プラントにおいて、塩分濃度を増大させた濃縮海水を生成するステップと、前記濃縮海水にアンモニアを吹き込んで飽和させ、アンモニア飽和濃縮海水を生成するステップと、前記アンモニア飽和濃縮海水に対して非加熱状態の排ガスを接触させ、前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させるステップと、前記アンモニア飽和濃縮海水が前記二酸化炭素を吸収することによって生成した炭酸水素ナトリウムの沈殿物を回収するステップと、前記アンモニア飽和濃縮海水が前記二酸化炭素を吸収することによって生成した塩化アンモニウム溶液を、前記非加熱状態の排ガスの圧力を利用して噴霧するとともに、前記溶液中の溶媒の気化熱を利用して冷却し、前記塩化アンモニウムを沈殿させて回収するステップと、を具えることを特徴とする、海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去方法に関する。
【００１１】
また、本発明の一態様は、海水にアンモニアを吹き込んで飽和させることによって得たアンモニア飽和海水を貯留するとともに、前記アンモニア飽和海水に対して非加熱状態の排ガスを接触させ、前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させるための二酸化炭素吸収槽と、前記アンモニア飽和海水に対して、前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させることによって生成した炭酸水素ナトリウム及び塩化アンモニウムを含む溶液を貯留する貯留槽と、前記溶液を、前記排ガスの圧力を利用して噴霧するとともに、前記溶液中の溶媒の気化熱を利用して冷却し、前記溶液中の前記炭酸水素ナトリウムを沈殿させて回収する第１の沈殿槽と、前記溶液を、前記排ガスの圧力を利用して噴霧するとともに、前記溶液中の前記溶媒の気化熱を利用して冷却し、前記溶液中の前記塩化アンモニウムを沈殿させて回収する第２の沈殿槽と、を具えることを特徴とする、海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去システムに関する。
【００１２】
さらに、本発明の一態様は、海水を１００℃以上の温度の排ガスと接触させて水分を蒸発させ、塩分濃度を増大させた濃縮海水を得るための海水濃縮槽と、前記濃縮海水を貯留する貯留槽と、前記濃縮海水にアンモニアを吹き込んで飽和させ、アンモニア飽和濃縮海水を生成するとともに、前記アンモニア飽和濃縮海水に対して非加熱状態の排ガスを接触させ、前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させると同時に、前記アンモニア飽和濃縮海水が前記二酸化炭素を吸収することによって生成した炭酸水素ナトリウムの沈殿物を回収する二酸化炭素吸収槽と、前記アンモニア飽和濃縮海水が前記二酸化炭素を吸収することによって生成した塩化アンモニウムを含む溶液を、前記非加熱状態の排ガスの圧力を利用して噴霧するとともに、前記溶液中の溶媒の気化熱を利用して冷却し、前記塩化アンモニウムを沈殿させて回収する沈殿槽と、を具えることを特徴とする、海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去システムに関する。
【００１３】
また、本発明の一態様は、塩分濃度を増大させた濃縮海水を生成するための逆浸透膜法を用いた淡水化プラントと、前記濃縮海水を貯留する貯留槽と、前記濃縮海水にアンモニアを吹き込んで飽和させ、アンモニア飽和濃縮海水を生成するとともに、前記アンモニア飽和濃縮海水に対して非加熱状態の排ガスを接触させ、前記排ガス中の二酸化炭素を吸収させると同時に、前記アンモニア飽和濃縮海水が前記二酸化炭素を吸収することによって生成した炭酸水素ナトリウムの沈殿物を回収する二酸化炭素吸収槽と、前記アンモニア飽和濃縮海水が前記二酸化炭素を吸収することによって生成した塩化アンモニウムを含む溶液を、前記非加熱状態の排ガスの圧力を利用して噴霧するとともに、前記溶液中の溶媒の気化熱を利用して冷却し、前記塩化アンモニウムを沈殿させて回収する沈殿槽と、を具えることを特徴とする、海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去システムに関する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、副次的な反応生成物の処理をも考慮した、火力発電所やゴミ焼却所等のプラントから排出される二酸化炭素の吸収に対して、実用可能な方法及びシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態における海水を利用した排ガス中の二酸化炭素除去システムの概略構成を示す図である。
【図２】第２の実施形態における海水を利用した排ガス中の二酸化炭素除去システムの概略構成を示す図である。
【図３】第３の実施形態における海水を利用した排ガス中の二酸化炭素除去システムの概略構成を示す図である。
【図４】第４の実施形態における海水を利用した排ガス中の二酸化炭素除去システムの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における海水を利用した排ガス中の二酸化炭素除去システムの概略構成を示す図である。
【００１８】
図１から明らかなように、本実施形態における二酸化炭素除去システム１０は、上流側から順次に、二酸化炭素吸収槽１１、第１の貯留槽１２、第１の沈殿槽１３及び第２の沈殿槽１４が設けられている。二酸化炭素吸収槽１１は、以下に説明するように、排ガス中の二酸化炭素の吸収を行うための槽であり、第１の貯留槽１２は、二酸化炭素吸収槽１１で二酸化炭素を吸収した結果生成した炭酸水素ナトリウム及び塩化アンモニウム溶液を貯留するための槽である。また、第１の沈殿槽１３及び第２の沈殿槽１４は、それぞれ前記溶液から、炭酸水素ナトリウム及び塩化アンモニウムを沈澱させて回収するための槽である。
【００１９】
また、第２の沈殿槽１４の下流側には、前記塩化アンモニウム溶液から前記塩化アンモニウムを除去した後の、希薄塩化アンモニウム水溶液を貯留するための第２の貯留槽１５が設けられており、第２の貯留槽１５と並列に生成した水蒸気を冷却して回収するための冷却槽１６及び前記水蒸気を冷却することによって得た真水を貯留するための第３の貯留槽１７が設けられている。
【００２０】
図１に示す二酸化炭素除去システム１０を用いた二酸化炭素の除去については、以下のようにして行う。
【００２１】
最初に、二酸化炭素吸収槽１１内に、パイプ２１から海水を供給して充填するとともに、アンモニア供給タンク１８よりパイプ２３を介してアンモニアを供給し、海水に対して飽和させてアンモニア飽和海水を生成する。そして、パイプ２２を介して非加熱状態の排ガスを二酸化炭素吸収槽１１内に導入し、前記アンモニア飽和海水と接触させる。
【００２２】
すると、以下に示すような反応式（１）に従って、上記排ガス中の二酸化炭素が前記アンモニア飽和海水と化学的に反応し、このような化学的な反応を通じて吸収されることになる。なお、（１）式はアンモニアソーダ法の炭酸ナトリウムを製造する際に出現する反応式の一つと同じである。また、上記非加熱状態の排ガスにおける“非加熱状態”とは、特定の目的で積極的に加熱を実施していない状態の排ガスを意味し、例えば室温（２０℃程度）の排ガスを意味するものである。
【００２３】
ＮａＣｌ＋Ｈ２Ｏ＋ＮＨ３＋ＣＯ２→ ＮａＨＣＯ３ ＋ ＮＨ４Ｃｌ  …（１）
【００２４】
（１）式から明らかなように、二酸化炭素吸収槽１１内で二酸化炭素の吸収が行われると、それに伴って反応生成物である炭酸水素ナトリウム（重曹）及び塩化アンモニウムが生成される。したがって、続く工程では、前記炭酸水素ナトリウム（重曹）及び前記塩化アンモニウムを回収する工程が必要になる。
【００２５】
本実施形態では、二酸化炭素吸収槽１１からパイプ２６内を通って第１の沈殿槽１３に導入される前記排ガスの圧力を利用し、前記炭酸水素ナトリウム（重曹）及び前記塩化アンモニウムを含む溶液を、パイプ２４を介して一旦第１の貯留槽１２内に貯留させた後、パイプ２５を介して第１の沈殿槽１３に移送する。
【００２６】
なお、前記排ガスは、二酸化炭素吸収槽１１内を通過した後に利用されるため、二酸化炭素吸収槽１１内に導入される以前には、前記排ガスがたとえ高温の状態であっても、二酸化炭素吸収槽１１内のアンモニア飽和海水によって冷却され、第１の沈殿槽１３内に導入する際には冷却された状態で導入されるようになる。
【００２７】
塩化アンモニウムの溶解度は、炭酸水素ナトリウムの溶解度に比較して高く、例えば室温（２０℃程度）では、７倍の大きさとなる。したがって、本実施形態においては、最初に第１の沈殿槽１３において上記炭酸水素ナトリウムを沈殿させた後、回収する。具体的には、第１の沈殿槽１３において、前記炭酸水素ナトリウム及び前記塩化アンモニウムを含む溶液を噴霧させる。すると、前記溶液中の溶媒が蒸発するとともに、前記溶媒が気化するようになるので、この際の気化熱によって前記溶液が冷却され、その温度が低下するようになる。なお、前記溶媒は、主として水であるが、未反応のアンモニア等も含むことができる。
【００２８】
この結果、前記溶液を構成する海水における塩分の溶解度が、前記溶液中の前記炭酸水素ナトリウムの溶解度とほぼ同一あるいはそれを超えるようになるので、前記炭酸水素ナトリウム溶液中には最早炭酸水素ナトリウムが溶解することができず、沈殿するようになる。したがって、生成した沈殿物を回収することにより、上述のように二酸化炭素を吸収することによって生成した反応生成物である炭酸水素ナトリウムの回収を行うことができる。
【００２９】
例えば、海水の塩分濃度は３．５重量％（０．６ｍｏｌ／ｌ)であるので、上述のような排ガスを利用した噴霧によって、水分の一部を蒸発させ、さらに気化熱によって０℃ちかくまで冷却できれば、炭酸水素ナトリウムの溶解度０．７７ｍｏｌ／ｌとほぼ同等、あるいはこれを超えるようにすることができ、上記炭酸水素ナトリウムを沈殿することができるようになる。
【００３０】
次いで、第１の沈殿槽１３から、残った塩化アンモニウムを含む溶液を、パイプ２８を介して第２の沈殿槽１４内に導入する。この際にも、前記排ガスの圧力を利用して前記溶液を第２の沈殿槽１４において噴霧するようにする。これによって、上記炭酸水素ナトリウムの場合と同様に、前記溶液を構成する海水における塩分の溶解度が、前記溶液中の塩化アンモニウムの溶解度とほぼ同一あるいはそれを超えるようになるので、前記溶液中には最早塩化アンモニウムが溶解することができず、沈殿するようになる。したがって、生成した沈殿物を回収することによって、上述のように二酸化炭素を吸収することによって生成した反応生成物である塩化アンモニウムの回収を行うことができる。
【００３１】
なお、第２の沈殿槽１４内で上記塩化アンモニウムを沈殿させた後に得られる希薄塩化アンモニウム水溶液は、パイプ３１を通って第２の貯留槽１５に貯留される。
【００３２】
また、第１の沈殿槽１３及び第２の沈殿槽１４で噴霧した際に生じた水蒸気は、冷却槽１６を通って真水化され、第３の貯留槽１７に貯留されるようになる。
【００３３】
なお、二酸化炭素が除去された後の上記排ガスは、冷却槽１６からパイプ３２を通じて外部に放出される。
【００３４】
このように、本実施形態においては、海水とアンモニアとを用いたアンモニア飽和海水を用いて二酸化炭素を吸収しており、多量の二酸化炭素を副次的に生成する原料を使用していないので、別途吸収した二酸化炭素と等モルの二酸化炭素を生成してしまうようなことがなく、二酸化炭素の吸収及び回収を実際に実現させることができる。また、副次的な反応生成物である炭酸水素ナトリウム及び塩化アンモニウムの回収も行うことができるので、火力発電所やゴミ焼却所等のプラントから排出される二酸化炭素の吸収に対して、実用可能な方法及びシステムを提供することができる。
【００３５】
実際、１ｇ（０．０２３ｍｏｌ）の二酸化炭素を吸収するのに、当モルのアンモニアが必要なので、このときのアンモニアの量は０．３９ｇである。アンモニア１ｇ当たり製造するのに発生する二酸化炭素はeasy-LCA（東芝製）の原単位データ(2000年）によれば０．３６ｇであるので０．３９ｇでは０．１４ｇ発生することになる。これより他は省略すると、二酸化炭素最小発生量は１．１４ｇと見積もれ、このうち１ｇが１００％の収率で吸収固定化されるとすれば、固定化率は８７．９％となる。これはスケールが大きくなっても同じ比になるので、本実施形態では約８８％の二酸化炭素回収率（固定率）を達成することができる。
【００３６】
なお、上記炭酸水素ナトリウムは重曹として使用でき、上記塩化アンモニウムは肥料として使用することができるので、上述のようにして二酸化炭素を吸収した際に生成する反応生成物は、人体に有害な物質としてではなく、資源として再利用できるものである。さらに、本実施形態においては、上述のようにして二酸化炭素を吸収する際に、海水の一部を真水化することができる。
【００３７】
したがって、本実施形態における二酸化炭素の回収方法及びシステムは、環境破壊等を引き起こすことのない、優れた回収方法及びシステムであることが分かる。
【００３８】
なお、本実施形態において、冷却槽１６から排出された排ガスは、その二酸化炭素濃度に応じて、図１に示すシステム内を循環するようにし、複数回の処理に供するようにすることもできる。また、第１の沈殿槽１３及び第２の沈殿槽１４で噴霧を行う際に、別ルートで高温の排ガスを導入し、溶媒、すなわち水分等の蒸発を促進させるようにすることもできる。
【００３９】
（第２の実施形態）
図２は、本実施形態における海水を利用した排ガス中の二酸化炭素除去システムの概略構成を示す図である。
【００４０】
図２から明らかなように、本実施形態における二酸化炭素除去システム４０は、上流側から順次に、海水濃縮槽４１、第１の貯留槽４２、二酸化炭素吸収槽４３及び沈殿槽４４が設けられている。海水濃縮槽４１は、以下に説明するように、二酸化炭素吸収槽４３で、二酸化炭素の吸収と反応生成物である炭酸水素ナトリウムとの沈殿を同時に生ぜしめるような濃度にまで海水中の塩分濃度を増大させるための槽であり、第１の貯留槽４２は、海水濃縮槽４１で濃縮された海水を貯留するための槽である。
【００４１】
また、二酸化炭素吸収槽４３は、上述のように、二酸化炭素の吸収と反応生成物である炭酸水素ナトリウムとの沈殿を同時に生ぜしめるための槽であり、沈殿槽４４は、反応生成物である塩化アンモニウムを沈殿させて回収するための槽である。
【００４２】
また、沈殿槽４４の下流側には、前記塩化アンモニウムを含む溶液から前記塩化アンモニウムを除去した後の、希薄塩化アンモニウム水溶液を貯留するための第２の貯留槽４５が設けられている。さらに、海水濃縮槽４１の下流側には、海水を濃縮することによって生じた水蒸気を冷却し、真水化するための冷却槽４６と、得られた真水を貯留するための第３の貯留槽４７が設けられている。
【００４３】
図２に示す二酸化炭素除去システム４０を用いた二酸化炭素の除去については、以下のようにして行う。
【００４４】
最初に、海水濃縮槽４１内に、パイプ５１から海水を供給して充填するとともに、パイプ５２を介して１００℃以上の温度の排ガスを導入する。このような高温の排ガスは、例えば火力発電所やゴミ焼却所から排出された排ガスをそのまま使用することができる。この場合、海水濃縮槽４１内では、前記排ガスによって前記海水の水分が蒸発し、前記海水中の塩分濃度を３．５重量％（０．６ｍｏｌ／ｌ)から例えば２５重量％（４．３ｍｏｌ／ｌ）程度にまで増大させる。なお、食塩の飽和濃度は、３０重量％以下であるので、上記海水中の塩分濃度を、３０重量％を超えて増大させることは困難である。
【００４５】
なお、上記排ガスの温度の上限は、図２に示すシステム、特に海水濃縮槽４１に対して影響を与えないものであれば特に限定されるものではないが、現状では、２００℃程度である。
【００４６】
その後、得られた濃縮海水を、パイプ５３を介して第１の貯留槽４２内に貯留した後、パイプ５４から二酸化炭素吸収槽４３内に導入する。一方、アンモニア供給タンク４８よりパイプ５７を介してアンモニアを供給し、前記濃縮海水に対して飽和させてアンモニア飽和濃縮海水を生成する。そして、パイプ５５及び５６を介して、海水濃縮槽４１で冷却された前記排ガスを二酸化炭素吸収槽４３内に導入し、前記アンモニア飽和濃縮海水と接触させる。
【００４７】
この場合も、上述した反応式（１）に従って、上記排ガス中の二酸化炭素が前記アンモニア飽和濃縮海水と化学的に反応し、このような化学的な反応を通じて吸収されることになる。同時に、反応生成物である炭酸水素ナトリウム（重曹）は、上記アンモニア飽和濃縮海水の塩分濃度が最早２５重量％（４．３ｍｏｌ／ｌ）程度にまで増大しているので、前記炭酸水素ナトリウムは、最早前記アンモニア飽和濃縮海水中に溶解することができず、上記第１の実施形態で説明したような噴霧を行うことなく沈殿するようになる。
【００４８】
一方、同じく反応生成物である塩化アンモニウムは、上述したように、上記炭酸水素ナトリウムの７倍の溶解度を有するので、二酸化炭素吸収槽４３内では直接沈殿することはない。
【００４９】
したがって、前記塩化アンモニウムを含む溶液は、パイプ５８を介して沈殿槽４４内に導入する。この際、前記排ガスの圧力を利用して前記溶液を沈殿槽４４において噴霧するようにする。これによって、前記溶液の溶媒、主として水分が蒸発するとともに、前記溶媒が気化熱によって冷却されるようになるので、前記溶液を構成する海水における塩分の溶解度が、前記溶液中の塩化アンモニウムの溶解度とほぼ同一あるいはそれを超えるようになる。結果として、上記塩化アンモニウム塩は沈殿し、生成した沈殿物を回収することによって、前記塩化アンモニウムの回収を行うことができる。
【００５０】
なお、沈殿槽４４内で上記塩化アンモニウムを沈殿させた後に得られる希薄塩化アンモニウム水溶液は、パイプ５９を通って第２の貯留槽４５に貯留される。
【００５１】
また、海水濃縮槽４１に上記高温の排ガスを導入することによって生じた水蒸気は、冷却槽４６を通って真水化され、第３の貯留槽４７に貯留されるようになる。
【００５２】
なお、二酸化炭素が除去された後の上記排ガスは、二酸化炭素吸収槽４３からパイプ６１を通じて外部に放出される。
【００５３】
このように、本実施形態においても、海水とアンモニアとを用いたアンモニア飽和濃縮海水を用いて二酸化炭素を吸収しており、多量の二酸化炭素を副次的に生成する原料を使用していないので、別途吸収した二酸化炭素と等モルの二酸化炭素を生成してしまうようなことがなく、二酸化炭素の吸収及び回収を実際に実現させることができる。また、副次的な反応生成物である炭酸水素ナトリウム及び塩化アンモニウムの回収も行うことができるので、火力発電所やゴミ焼却所等のプラントから排出される二酸化炭素の吸収に対して、実用可能な方法及びシステムを提供することができる。
【００５４】
その他の特徴及び利点については、上記第１の実施形態と同様である。
【００５５】
（第３の実施形態）
図３は、本実施形態における海水を利用した排ガス中の二酸化炭素除去システムの概略構成を示す図である。本実施形態は、図１に関連した第１の実施形態の変形例である。具体的には、図１に示す第２の沈殿槽１４に代えて排ガス加熱槽７１が設けられ、その上方に冷却槽１６に連結するパイプ１６に代えてアンモニア供給タンク１８に連結されたパイプ７２が設けられている点で相違する。したがって、以下においては、これらの相違点についてのみ説明する。
【００５６】
二酸化炭素吸収槽１１における二酸化炭素の吸収、及び第１の沈殿槽１３における反応生成物である炭酸水素ナトリウムの沈殿回収は、上記第１の実施形態と同様に行う。
【００５７】
次いで、第１の沈殿槽１３から残った上記塩化アンモニウムを含む溶液を、パイプ２８を介して排ガス加熱槽７１内に導入する。この場合、排ガス加熱槽７１には、図示しないパイプを介して１００℃以上の温度の排ガスを接触させる。この排ガスの接触は、排ガス加熱槽７１に対して直接吹き付けることもできるが、図示しない熱交換器を介して前記排ガスの温度のみを取り出し、排ガス加熱槽７１を加熱することもできる。なお、前記排ガスの温度の上限は、上記第２の実施形態の場合と同様である。
【００５８】
この場合、排ガス加熱槽７１中の塩化アンモニウムは、反応式（２）に従って熱分解し、アンモニアが生成されるようになる。したがって、排ガス加熱槽７１で生成したアンモニアを、パイプ７２を介してアンモニア供給タンク１８に供給するようにすれば、本来、回収物として取り扱われるべき反応生成物の塩化アンモニウムを、図３に示す本実施形態のシステムに対して直接的に再利用することができる。すなわち、前記塩化アンモニウムの直接的な有効利用を実現することができる。
【００５９】
ＮＨ４Ｃｌ→ＮＨ３＋ＨＣｌ  …（２）
【００６０】
なお、生成した塩酸（ＨＣｌ）は、パイプ３１より外部に取り出される。
【００６１】
また、その他の特徴及び利点については、上記第１の実施形態と同様である。
【００６２】
（第４の実施形態）
図４は、本実施形態における海水を利用した排ガス中の二酸化炭素除去システムの概略構成を示す図である。本実施形態は、図２に関連した第２の実施形態の変形例である。
【００６３】
具体的には、図２に示す濃縮海水槽４１に代えて逆浸透膜法を用いた淡水化プラント８１を設けている点で相違する。また、これに伴って、二酸化炭素吸収以前に水蒸気が発生しないので、冷却槽４６及び第３の貯留槽４７の代わりに、上記第１の実施形態と同様に、反応生成物である塩化アンモニウム溶液から塩化アンモニウムを除去した後の、希薄塩化アンモニウム水溶液を貯留するための第２の貯留槽４５と並列に冷却槽１６及び第３の貯留槽１７が設けられている。
【００６４】
逆浸透膜法を用いた淡水化プラント８１は、浸透膜の海水側に圧力を加えて真水を反対側に染み出させる。この過程を続けると海水側は濃縮されて高濃度の塩水になる。したがって、本実施形態では、前記浸透膜の海水側の水を濃縮海水として取り出して、第２の実施形態における濃縮海水槽４１で得られた濃縮海水の代わりに使用する。なお、後の二酸化炭素の吸収及び反応生成物である炭酸水素ナトリウム、塩化アンモニウムの回収は上記第２の実施形態と同様にして実施する。
【００６５】
また、噴霧の際に生じた水蒸気は、冷却槽１６及び第３の貯留槽１７を用い、上記第１の実施形態で説明したようにして真水化し、貯留する。
【００６６】
なお、その他の特徴及び利点については、上記第１の実施形態と同様である。
【００６７】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記態様に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変更や変形が可能である。
【００６８】
例えば、上記いずれの実施形態においても、二酸化炭素の吸収及び反応生成物の回収の過程で生じた水蒸気を冷却し、真水として回収しているが、かかる工程は本発明の必須の工程ではなく、必要に応じて省略することもできる。
【符号の説明】
【００６９】
１０，４０，７０，８０  海水を利用した排ガス中の二酸化炭素除去システム
１１  二酸化炭素吸収槽
１２  第１の貯留槽
１３  第１の沈殿槽
１４  第２の沈殿槽
１５  第２の貯留槽
１６  冷却槽
１７  第３の貯留槽
１８  アンモニア供給タンク
４１  海水濃縮槽
４２  第１の貯留槽
４３  二酸化炭素吸収槽
４４  沈殿槽
４５  第２の貯留槽
４６  冷却槽
４７  第３の貯留槽
４８  アンモニア供給タンク
７１  排ガス加熱槽
８１  逆浸透膜法を用いた淡水化プラント
【図１】
2010207761.tif 000002
【図２】
2010207761.tif 000003
【図３】
2010207761.tif 000004
【図４】
2010207761.tif 000005