(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ２を捕捉するＣＯ２捕捉材を備える捕捉材容器と、
ＣＯ２含有ガスを前記捕捉材容器に流通させる第１の配管と、
前記ＣＯ２捕捉材によりＣＯ２が除去されたガスを前記捕捉材容器から排出させる第２の配管と、
水蒸気含有ガスを前記捕捉材容器の内部に導入する第３の配管と、
前記水蒸気含有ガスの流通により前記ＣＯ２捕捉材から脱離したＣＯ２含有脱離ガスを前記捕捉材容器から排出させる第４の配管とを備え、
前記ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を回収するＣＯ２分離回収装置であって、
水蒸気を圧縮する圧縮機と、
前記捕捉材容器と前記圧縮機の吸い込み口とを接続する第５の配管と、
前記圧縮機の吐き出し口と前記第３の配管とを接続する第６の配管とを、
さらに備え、
前記捕捉材容器は、内部に伝熱管を備え、
前記第３の配管は、前記水蒸気含有ガスを前記伝熱管に流通させ、
前記第５の配管は、前記伝熱管と前記圧縮機の吸い込み口とを接続し、
前記圧縮機は、前記伝熱管の内部を減圧することで発生した水蒸気を圧縮し、
前記圧縮機で圧縮された水蒸気は、前記第６の配管を通って前記第３の配管に導入され、前記捕捉材容器に流通する、
ことを特徴とするＣＯ２分離回収装置。
【請求項２】
ＣＯ２を捕捉するＣＯ２捕捉材を備える捕捉材容器と、
ＣＯ２含有ガスを前記捕捉材容器に流通させる第１の配管と、
前記ＣＯ２捕捉材によりＣＯ２が除去されたガスを前記捕捉材容器から排出させる第２の配管と、
水蒸気含有ガスを前記捕捉材容器の内部に導入する第３の配管と、
前記水蒸気含有ガスの流通により前記ＣＯ２捕捉材から脱離したＣＯ２含有脱離ガスを前記捕捉材容器から排出させる第４の配管とを備え、
前記ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を回収するＣＯ２分離回収装置であって、
水蒸気を圧縮する圧縮機と、
前記捕捉材容器と前記圧縮機の吸い込み口とを接続する第５の配管と、
前記圧縮機の吐き出し口と前記第３の配管とを接続する第６の配管とを、
さらに備え、
前記捕捉材容器は、内部に伝熱管を備え、
前記第３の配管は、２つに分岐し、一方の分岐で前記水蒸気含有ガスを前記伝熱管に流通させ、他方の分岐で前記第３の配管の内部の空間と前記捕捉材容器の内部の空間とを連続させ、前記水蒸気含有ガスと前記ＣＯ２捕捉材とを直接接触させ、
前記第５の配管は、２つに分岐し、一方の分岐で前記伝熱管と前記圧縮機の吸い込み口とを接続し、他方の分岐で前記捕捉材容器と前記圧縮機の吸い込み口とを接続する、
ことを特徴とするＣＯ２分離回収装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＣＯ２分離回収装置において、
前記圧縮機は、前記捕捉材容器の内部を減圧することで発生した水蒸気と前記伝熱管の内部を減圧することで発生した水蒸気とを圧縮し、
前記圧縮機で圧縮された水蒸気は、前記第６の配管を通って前記第３の配管に導入され、前記捕捉材容器に流通するＣＯ２分離回収装置。
【請求項４】
請求項１に記載のＣＯ２分離回収装置において、
前記圧縮機は、前記捕捉材容器の内部を減圧することで発生した水蒸気を圧縮し、
前記圧縮機で圧縮された水蒸気は、前記第６の配管を通って前記第３の配管に導入され、前記捕捉材容器に流通するＣＯ２分離回収装置。
【請求項５】
請求項１又は４に記載のＣＯ２分離回収装置において、
前記第３の配管の内部の空間と前記捕捉材容器の内部の空間とが連続しており、前記水蒸気含有ガスと前記ＣＯ２捕捉材とが直接接触できるＣＯ２分離回収装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のＣＯ２分離回収装置において、
前記第４の配管と接続され、前記ＣＯ２含有脱離ガスから水蒸気を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器から凝縮した水を排出させる第７の配管と、
前記第７の配管と接続され、前記凝縮した水を減圧して水蒸気を発生させるフラッシャ容器と、
水蒸気を圧縮する第２の圧縮機と、
前記フラッシャ容器と前記第２の圧縮機の吸い込み口とを接続する第８の配管と、
前記第２の圧縮機の吐き出し口と前記第３の配管とを接続する第９の配管とを、
さらに備えるＣＯ２分離回収装置。
【請求項７】
請求項６に記載のＣＯ２分離回収装置において、
前記第２の圧縮機は、前記フラッシャ容器で発生した水蒸気を圧縮し、
前記第２の圧縮機で圧縮された水蒸気は、前記第９の配管を通って前記第３の配管に導入され、前記捕捉材容器に流通するＣＯ２分離回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯ２捕捉材を用いて、ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を回収するためのＣＯ２分離回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
温室効果ガスの排出による地球温暖化が世界的な問題となっている。温室効果ガスには二酸化炭素（ＣＯ２）、メタン（ＣＨ４)、フロン類（ＣＦＣｓ）等がある。これらの中で影響が最も大きいものはＣＯ２であり、ＣＯ２の排出量の削減が緊急の課題となっている。ＣＯ２の排出量を削減するためにＣＯ２を分離回収する方法としては、化学吸収法、物理吸収法、膜分離法、捕捉分離法、及び深冷分離法などがある。さらに、ＣＯ２を分離回収する方法の一例として、固体のＣＯ２捕捉材を用いたＣＯ２捕捉分離法が挙げられる。
【０００３】
ＣＯ２捕捉材を用いたＣＯ２分離回収装置では、ＣＯ２捕捉材を充填した捕捉材容器にＣＯ２を含むガス（ＣＯ２含有ガス）を導入し、ＣＯ２捕捉材とＣＯ２含有ガスを接触させることで、ＣＯ２捕捉材にＣＯ２を捕捉させて除去する。その後、ＣＯ２捕捉材を加熱することで捕捉したＣＯ２を脱離させ、回収する。ＣＯ２分離回収方法の一例は、特許文献１に記載されている。
【０００４】
ＣＯ２捕捉材を加熱してＣＯ２を脱離させて再生する方法には、加熱したガスをＣＯ２捕捉材と直接接触させて加熱する方法と、加熱したガスを伝熱管に流通させ、ＣＯ２捕捉材を間接的に加熱する方法とがある。加熱したガスとしては、水蒸気が利用される。ただし、水蒸気を使用するとＣＯ２の分離回収に要するエネルギーが多くなるため、水蒸気の使用量は少ない方が好ましい。水蒸気の使用量を低減させる方法としては、加熱方法の改善と使用した水蒸気の再利用とが挙げられる。
【０００５】
ＣＯ２捕捉材の加熱方法としては、例えば、特許文献２及び３に記載の技術が挙げられる。特許文献２に記載の技術では、ゼオライトを原料としたドラム状のＣＯ２捕捉材を回転させることで、吸着工程、再生工程、及び冷却工程を順次行う。このシステムでは、再生時には循環する高温のＣＯ２でＣＯ２捕捉材を加熱し、ＣＯ２を脱離させている。また、特許文献３に記載の技術では、活性炭に炭酸カリウム及び炭酸ナトリウムを添加したＣＯ２捕捉材を用いてＣＯ２を捕捉した後、ＣＯ２捕捉材に水蒸気を直接接触させることでＣＯ２を脱離させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−６９３９８号公報
【特許文献２】特開２００４−３４４７０３号公報
【特許文献３】特開平８−４０７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載されている高温のＣＯ２の循環を利用してＣＯ２捕捉材を加熱するＣＯ２分離回収方法では、ＣＯ２ガスの熱容量がＣＯ２捕捉材と比べ小さいため、加熱に必要なＣＯ２の体積が大きく、ガス流通に消費する電力が多くなる。また、特許文献３に記載されている水蒸気の流通によりＣＯ２捕捉材を加熱するＣＯ２分離回収方法では、加熱に使用する水蒸気の量の低減については考慮されていない。
【０００８】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、固体のＣＯ２捕捉材を用いて、ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を回収するためのＣＯ２分離回収装置に関し、水蒸気の使用量を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明によるＣＯ２分離回収装置は、次のような特徴を有する。
【００１０】
ＣＯ２を捕捉するＣＯ２捕捉材を備える捕捉材容器と、ＣＯ２含有ガスを前記捕捉材容器に流通させる第１の配管と、前記ＣＯ２捕捉材によりＣＯ２が除去されたガスを前記捕捉材容器から排出させる第２の配管と、水蒸気含有ガスを前記捕捉材容器の内部に導入する第３の配管と、前記水蒸気含有ガスの流通により前記ＣＯ２捕捉材から脱離したＣＯ２含有脱離ガスを前記捕捉材容器から排出させる第４の配管とを備え、前記ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を回収するＣＯ２分離回収装置であって、水蒸気を圧縮する圧縮機と、前記捕捉材容器と前記圧縮機の吸い込み口とを接続する第５の配管と、前記圧縮機の吐き出し口と前記第３の配管とを接続する第６の配管とをさらに備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によるＣＯ２分離回収装置では、従来のＣＯ２分離回収装置と比較し、水蒸気の使用量を低減できる。従って、ＣＯ２の分離回収に要するエネルギーを減らすことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１によるＣＯ２分離回収装置の構成例を示す図である。
【図２】実施例２によるＣＯ２分離回収装置の構成例を示す図である。
【図３】実施例３によるＣＯ２分離回収装置の構成例を示す図である。
【図４】実施例４によるＣＯ２分離回収装置の構成例を示す図である。
【図５】従来のＣＯ２分離回収装置の構成例を示す図である。
【図６】複数の捕捉材容器を用いてＣＯ２を回収するＣＯ２分離回収装置の構成例を示す図である。
【図７】複数の捕捉材容器を用いてＣＯ２を回収する従来のＣＯ２分離回収装置の構成例を示す図である。
【図８】比較例２と実施例５の水蒸気の使用量を比較するグラフである。
【図９】本発明によるＣＯ２分離回収装置を用いた、ボイラ排ガスからのＣＯ２分離回収の工程を示すフローである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者らは、上記課題を鋭意検討した結果、ＣＯ２を捕捉するＣＯ２捕捉材を備える捕捉材容器と、ＣＯ２含有ガスを前記捕捉材容器に流通させる第１の配管と、前記ＣＯ２捕捉材によりＣＯ２が除去されたガスを前記捕捉材容器から排出させる第２の配管と、水蒸気含有ガスを前記捕捉材容器の内部に導入する第３の配管と、前記水蒸気含有ガスの流通により前記ＣＯ２捕捉材から脱離したＣＯ２含有脱離ガスを前記捕捉材容器から排出させる第４の配管とを備え、前記ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を回収するＣＯ２分離回収装置において、水蒸気を圧縮する圧縮機と、前記捕捉材容器と前記圧縮機の吸い込み口とを接続する第５の配管と、前記圧縮機の吐き出し口と前記第３の配管とを接続する第６の配管とをさらに備えることにより、水蒸気の使用量を低減できることを見出した。これは、本発明によるＣＯ２分離回収装置は、従来のＣＯ２分離回収装置では再利用しなかった水蒸気を再利用するためである。また、凝縮した水の気化にＣＯ２捕捉材の顕熱を利用しているため、ＣＯ２捕捉材の冷却を加速することができる。
【００１４】
本発明によるＣＯ２分離回収装置では、水蒸気によってＣＯ２捕捉材を加熱するときに、水蒸気が凝縮することを利用する。凝縮した水は、その温度に依存した圧力の飽和水蒸気を発生させる。そこで、捕捉材容器の内部を減圧させることで、凝縮した水から飽和水蒸気を発生させ、この飽和水蒸気を捕捉材容器外に排出させ、その後この飽和水蒸気を圧縮することで加熱水蒸気を発生させる。発生した加熱水蒸気は、ＣＯ２捕捉材の加熱に再利用される。これにより、従来のＣＯ２分離回収装置よりも水蒸気の使用量を低減できる。
【００１５】
ＣＯ２捕捉材の加熱には、水蒸気を直接ＣＯ２捕捉材に接触させる方法、捕捉材容器の内部に設けた伝熱管に水蒸気を流通させ、水蒸気により加熱された伝熱管を利用する方法、及びこれら２つの方法を併用する方法が挙げられる。水蒸気を直接ＣＯ２捕捉材に接触させる方法には、加熱速度が速いという利点がある。しかし、水蒸気との接触によりＣＯ２捕捉材のＣＯ２捕捉性能が低下する場合には、伝熱管を利用し、水蒸気とＣＯ２捕捉材との直接の接触を避ける方が好ましい。
【００１６】
ＣＯ２捕捉材の加熱時にＣＯ２捕捉材から発生するＣＯ２含有脱離ガスは、水蒸気を含有するため、冷却の際には凝縮水が発生する。この凝縮水をフラッシャ容器に送り、減圧することで水蒸気を得ることができる。この水蒸気を圧縮し、ＣＯ２捕捉材の加熱用の水蒸気含有ガスとして使用することで、水蒸気の使用量をさらに低減できる。
【００１７】
ＣＯ２含有脱離ガスのＣＯ２濃度が低い場合には、ＣＯ２の捕捉後に捕捉材容器に９０体積％以上の濃度の高いＣＯ２含有ガスを流通させ、捕捉材容器の内部に残留したＮ２、Ｏ２などの不純ガスを捕捉材容器外に排出させることで、回収するＣＯ２の純度を高めることが好ましい。
【００１８】
この場合、濃度の高いＣＯ２含有ガスを、ＣＯ２分離回収装置の外部から新たに補充すると、補充コストが発生する。従って、濃度の高いＣＯ２含有ガスとして、凝縮器で得た水蒸気除去後のガスを使用することが好ましい。
【００１９】
捕捉材容器の内部を減圧するときには、捕捉材容器内で凝縮した水は、ＣＯ２捕捉材の顕熱を奪い気化するため、ＣＯ２捕捉材は冷却される。捕捉材容器の内部の減圧時に冷却が不十分である場合には、捕捉材容器に冷却ガスを流通することが好ましい。冷却ガスの例としては、大気が挙げられる。大気の湿度が高く、流通によりＣＯ２捕捉材の捕捉性能が劣化する場合には、大気の代わりにＣＯ２捕捉時に排出されるＣＯ２除去後のガスを流通させることが好ましい。ＣＯ２の捕捉時において起こる脱離を少なくするためには、ＣＯ２捕捉材の温度は低い方が好ましい。しかし、捕捉温度を外気温度よりも低下させる場合には、冷却動力が必要となる。このため、ＣＯ２捕捉材の温度は、２０〜７０℃が好ましい。
【００２０】
ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を連続的に回収する場合には、捕捉材容器を複数使用し、少なくとも一つの捕捉材容器がＣＯ２を捕捉するように運用すれば良い。
【００２１】
ＣＯ２分離回収装置に用いる固体のＣＯ２捕捉材としては、Ｎａ、Ｋなどのアルカリ金属を含む酸化物または炭酸塩、Ｍｇ、Ｂａ、Ｃａなどのアルカリ土類金属を含む酸化物または炭酸塩、Ｃｅ、Ｙ、ランタノイドなどの希土類金属を含む酸化物または炭酸塩、ゼオライト、活性炭、多孔性錯体、及び固体アミンなどが挙げられる。ＣＯ２捕捉時において捕捉材容器に流通させるガスには水蒸気が含まれるため、水蒸気雰囲気下で捕捉性能の低減がないＣＯ２捕捉材が好ましい。ＣＯ２捕捉材には、一つの成分を単独で用いても良いし、二つ以上の成分を混合させて用いても構わない。
【００２２】
ＣＯ２捕捉材を加熱するために流通させる水蒸気含有ガスは、捕捉工程におけるＣＯ２捕捉材よりも高温であれば良い。高温の水蒸気を使用すれば加熱は容易になるが、水蒸気の使用によるエネルギー消費量が多くなる。上記のＣＯ２捕捉材のうち、Ｍｇ酸化物、Ｃｅ酸化物、ゼオライト、固体アミン等では、２００℃程度でＣＯ２を脱離できることから、水蒸気含有ガスの温度は、特に１００℃以上２００℃以下であることが好ましい。この場合、水蒸気含有ガスの圧力は、１．０気圧以上１５．６気圧以下であればよい。水蒸気の凝縮熱によりＣＯ２捕捉材を加熱するためには、水蒸気含有ガスの温度での飽和水蒸気圧まで加圧された水蒸気含有ガスを使用することが好ましい。
【００２３】
ＣＯ２含有ガスの例としては、石炭焚きボイラ、製鉄所、及びセメント工場からの排ガスなどが考えられる。
【００２４】
本ＣＯ２分離回収装置は、ＣＯ２含有ガスとしてどのようなガスを使用してもよい。ＣＯ２と共存するガス成分としてはＯ２、Ｎ２、水蒸気、ＮＯｘ、及びＳＯｘなどが挙げられるが、ＣＯ２捕捉材の被毒を抑制するためにＣＯ２以外の酸性ガスの含有量が低いことが望ましい。この観点から、捕捉材容器の前段には、脱硝装置及び脱硫装置を備えることが好ましい。また、ＣＯ２捕捉材への塵灰の堆積を防ぐため、集塵装置を備えることが好ましい。
【００２５】
以下、本発明の実施例を、図を用いて説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の実施例１によるＣＯ２分離回収装置の構成例を示す図である。本装置は、ＣＯ２捕捉材を内部に充填した捕捉材容器１と、ＣＯ２含有ガスを捕捉材容器１に流通させる配管２ａと、ＣＯ２を除去したガスを捕捉材容器１から排出させる配管２ｂと、水蒸気含有ガスを捕捉材容器１の内部に流通させる配管２ｃと、水蒸気含有ガスの流通によりＣＯ２捕捉材から脱離したＣＯ２含有脱離ガスを捕捉材容器１から排出させる配管２ｄと、水蒸気を圧縮する圧縮機４ａと、捕捉材容器１と圧縮機４ａの吸込み口を接続する配管２ｅと、圧縮機４ａの吐き出し口と配管２ｃを接続する配管２ｆと、ガスの流量と圧力を制御するための弁３ａ〜弁３ｆを備える。
【００２７】
配管２ｃの内部の空間と捕捉材容器１の内部の空間とは連続しており、捕捉材容器１の内部で、配管２ｃにより導入された水蒸気含有ガスとＣＯ２捕捉材とは直接接触する。
【００２８】
圧縮機４ａは、配管２ｅから導入される水蒸気を圧縮して、ＣＯ２捕捉材からＣＯ２を脱離させるために必要な温度と圧力に、水蒸気を加熱し加圧する。
【００２９】
弁３ａ〜３ｆは、それぞれ配管２ａ、配管２ｃ、配管２ｅ、配管２ｂ、配管２ｄ、及び配管２ｆに設けられる。
【００３０】
図１において、配管２ａ、配管２ｃ、及び配管２ｅは、中継点Ａにて合流または分岐する。配管２ｂ及び配管２ｄは、中継点Ｂにて合流または分岐する。すなわち、中継点Ａと捕捉材容器１の間の配管は、配管２ａ、配管２ｃ、及び配管２ｅで共通であり、捕捉材容器１と中継点Ｂの間の配管は、配管２ｂ及び配管２ｄで共通である。なお、中継点Ａと捕捉材容器１の間に、配管２ａ、配管２ｃ、及び配管２ｅのそれぞれに対して専用の配管を設けてもよい。捕捉材容器１と中継点Ｂの間に、配管２ｂ及び配管２ｄのそれぞれに対して専用の配管を設けてもよい。配管２ｆは、中継点Ｃにて、配管２ｃと合流する。
【００３１】
本装置でＣＯ２含有ガスのＣＯ２をＣＯ２捕捉材で捕捉する際には、弁３ａ及び弁３ｄを開放し、弁３ｂ、弁３ｃ、弁３ｅ、及び弁３ｆを閉止して、配管２ａから弁３ａを介して捕捉材容器１にＣＯ２含有ガスを導入する。捕捉材容器１に充填されたＣＯ２捕捉材は、ＣＯ２を捕足し、ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を除去する。捕捉材容器１でＣＯ２を除去されたガスは、弁３ｄを介して配管２ｂに排出される。
【００３２】
ＣＯ２を捕足したＣＯ２捕捉材からＣＯ２を脱離させる際には、弁３ｂ及び弁３ｅを開放し、弁３ａ、弁３ｃ、弁３ｄ、及び弁３ｆを閉止する。配管２ｃから弁３ｂを介して捕捉材容器１の内部に水蒸気含有ガスを導入し、ＣＯ２捕捉材を加熱する。水蒸気含有ガスに加熱されたＣＯ２捕捉材は、捕捉材容器１の内部でＣＯ２を脱離する。ＣＯ２捕捉材から脱離したＣＯ２を含むＣＯ２含有脱離ガスは、捕捉材容器１から弁３ｅを介して配管２ｄに排出される。
【００３３】
水蒸気含有ガスを導入した後の捕捉材容器１の内部には、凝縮した水が残留する。そこで、凝縮した水を水蒸気含有ガスとして再利用する際は、弁３ｃ及び弁３ｆを開放し、弁３ａ、弁３ｂ、弁３ｄ、及び弁３ｅを閉止して、捕捉材容器１の内部を減圧して内部の水を気化して水蒸気にさせる。気化した水蒸気は、配管２ｅから弁３ｃを介して圧縮機４ａに導入して圧縮し、ＣＯ２捕捉材からＣＯ２を脱離させるために必要な温度と圧力に加熱し加圧する。このように圧縮された水蒸気は、水蒸気含有ガスとして、配管２ｆと弁３ｆを介して配管２ｃに導入される。
【００３４】
本実施例によるＣＯ２分離回収装置では、使用した水蒸気の一部を再利用しているため、水蒸気の使用量の低減が可能である。また、水蒸気を直接ＣＯ２捕捉材に接触させるので、加熱速度が速いという利点がある。
【実施例２】
【００３５】
図２は、本発明の実施例２によるＣＯ２分離回収装置の構成例を示す図である。図２において、図１と同一の符号は、実施例１と同一または共通する要素を示す。実施例１と同一または共通する要素や構成については、説明を省略する。
【００３６】
本装置は、捕捉材容器１の内部に伝熱管５が設置されており、伝熱管５に水蒸気含有ガスを流通させて伝熱管を加熱することで、ＣＯ２捕捉材を加熱する。配管２ｃは、水蒸気含有ガスを、捕捉材容器１の内部に設置された伝熱管５に導入する。配管２ｅは、伝熱管５と圧縮機４ａの吸込み口を接続する。
【００３７】
図２において、配管２ｃ及び配管２ｅは、中継点Ａにて合流または分岐する。すなわち、中継点Ａと伝熱管５の間の配管は、配管２ｃ及び配管２ｅで共通である。なお、中継点Ａと伝熱管５の間に、配管２ｃ及び配管２ｅのそれぞれに対して専用の配管を設けてもよい。
【００３８】
本装置でＣＯ２含有ガスのＣＯ２をＣＯ２捕捉材で捕捉する際には、弁３ａ及び弁３ｄを開放し、弁３ｂ、弁３ｃ、弁３ｅ、及び弁３ｆを閉止して、配管２ａから弁３ａを介して捕捉材容器１にＣＯ２含有ガスを導入する。捕捉材容器１に充填されたＣＯ２捕捉材は、ＣＯ２を捕足し、ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を除去する。捕捉材容器１でＣＯ２を除去されたガスは、弁３ｄを介して配管２ｂに排出される。
【００３９】
ＣＯ２を捕足したＣＯ２捕捉材からＣＯ２を脱離させる際には、弁３ｂ及び弁３ｅを開放し、弁３ａ、弁３ｃ、弁３ｄ、及び３弁ｆを閉止する。配管２ｃから弁３ｂを介して伝熱管５に水蒸気含有ガスを導入して伝熱管５を加熱することで、ＣＯ２捕捉材を加熱する。伝熱管５に加熱されたＣＯ２捕捉材は、捕捉材容器１の内部でＣＯ２を脱離する。ＣＯ２捕捉材から脱離したＣＯ２を含むＣＯ２含有脱離ガスは、捕捉材容器１から弁３ｅを介して配管２ｄに排出される。
【００４０】
水蒸気含有ガスを導入した後の伝熱管５の内部には、凝縮した水が残留する。そこで、凝縮した水を水蒸気含有ガスとして再利用する際は、弁３ｃ及び弁３ｆを開放し、弁３ａ、弁３ｂ、弁３ｄ、及び弁３ｅを閉止して、伝熱管５の内部を減圧して内部の水を気化して水蒸気にさせる。気化した水蒸気は、配管２ｅから弁３ｃを介して圧縮機４ａに導入して圧縮し、ＣＯ２捕捉材からＣＯ２を脱離させるために必要な温度と圧力に加熱し加圧する。このように圧縮された水蒸気は、水蒸気含有ガスとして、配管２ｆと弁３ｆを介して配管２ｃに導入される。
【００４１】
本実施例によるＣＯ２分離回収装置では、使用した水蒸気の一部を再利用しているため、実施例１と同様に、水蒸気の使用量の低減が可能である。また、水蒸気とＣＯ２捕捉材とが直接接触しないので、ＣＯ２捕捉材のＣＯ２捕捉性能の低下を防止できるという利点がある。
【実施例３】
【００４２】
図３は、本発明の実施例３によるＣＯ２分離回収装置の構成例を示す図である。図３において、図１及び図２と同一の符号は、実施例１及び実施例２と同一または共通する要素を示す。実施例１及び実施例２と同一または共通する要素や構成については、説明を省略する。
【００４３】
本装置は、ＣＯ２捕捉材を充填した捕捉材容器１と、捕捉材容器１の内部に設置された伝熱管５を備える。配管２ｃは、中継点Ａで２つに分岐し、一方の分岐で水蒸気含有ガスを捕捉材容器１に流通させ、他方の分岐で水蒸気含有ガスを伝熱管５に流通させる。配管２ｅは、中継点Ａで２つに分岐し、一方の分岐で捕捉材容器１と圧縮機４ａの吸込み口を接続し、他方の分岐で伝熱管５と圧縮機４ａの吸込み口とを接続する。弁３ａ〜弁３ｆの他に、中継点Ａと捕捉材容器１の間に弁３ｈを、中継点Ａと伝熱管５の間に弁３ｇを備える。弁３ａ〜弁３ｈは、ガスの流量と圧力を制御する。
【００４４】
図３において、配管２ｃ及び配管２ｅは、中継点Ａにて合流または分岐する。すなわち、中継点Ａと捕捉材容器１の間の配管、及び中継点Ａと伝熱管５の間の配管は、配管２ｃ及び配管２ｅで共通である。なお、中継点Ａと捕捉材容器１の間、及び中継点Ａと伝熱管５の間に、配管２ｃ及び配管２ｅのそれぞれに対して専用の配管を設けてもよい。
【００４５】
本装置でＣＯ２含有ガスのＣＯ２をＣＯ２捕捉材で捕捉する際には、弁３ａ及び弁３ｄを開放し、弁３ｂ、弁３ｃ、弁３ｅ、弁３ｆ、弁３ｇ、及び弁３ｈを閉止して、配管２ａから弁３ａを介して捕捉材容器１にＣＯ２含有ガスを導入する。捕捉材容器１に充填されたＣＯ２捕捉材は、ＣＯ２を捕足し、ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を除去する。捕捉材容器１でＣＯ２を除去されたガスは、弁３ｄを介して配管２ｂに排出される。
【００４６】
ＣＯ２を捕足したＣＯ２捕捉材からＣＯ２を脱離させる際には、弁３ｂ、弁３ｅ、弁３ｇ、及び弁３ｈを開放し、弁３ａ、弁３ｃ、弁３ｄ、及び弁３ｆを閉止する。配管２ｃから弁３ｂと弁３ｈを介して捕捉材容器１に水蒸気含有ガスを導入するとともに、配管２ｃから弁３ｂと弁３ｇを介して伝熱管５に水蒸気含有ガスを導入して伝熱管５を加熱することで、ＣＯ２捕捉材を加熱する。水蒸気含有ガスと伝熱管５に加熱されたＣＯ２捕捉材は、捕捉材容器１の内部でＣＯ２を脱離する。ＣＯ２捕捉材から脱離したＣＯ２を含むＣＯ２含有脱離ガスは、捕捉材容器１から弁３ｅを介して配管２ｄに排出される。
【００４７】
水蒸気含有ガスを導入した後の捕捉材容器１の内部及び伝熱管５の内部には、凝縮した水が残留する。そこで、凝縮した水を水蒸気含有ガスとして再利用する際は、弁３ｃ、弁３ｆ、弁３ｇ、及び弁３ｈを開放し、弁３ａ、弁３ｂ、弁３ｄ、及び弁３ｅを閉止して、捕捉材容器１及び伝熱管５の内部を減圧して内部の水を気化して水蒸気にさせる。気化した水蒸気は、配管２ｅから弁３ｈ、弁３ｇ、及び弁３ｃを介して圧縮機４ａに導入して圧縮し、ＣＯ２捕捉材からＣＯ２を脱離させるために必要な温度と圧力に加熱し加圧する。このように圧縮された水蒸気は、水蒸気含有ガスとして、配管２ｆと弁３ｆを介して配管２ｃに導入される。
【００４８】
本実施例によるＣＯ２分離回収装置では、使用した水蒸気の一部を再利用しているため、実施例１や実施例２と同様に、水蒸気の使用量の低減が可能である。また、水蒸気を直接ＣＯ２捕捉材に接触させて加熱するとともに、加熱した伝熱管５によってＣＯ２捕捉材を加熱するので、加熱速度がさらに速いという利点がある。ＣＯ２捕捉材の種類により、本実施例によるＣＯ２分離回収装置の構成をとることができる。
【実施例４】
【００４９】
図４は、本発明の実施例４によるＣＯ２分離回収装置の構成例を示す図である。図４において、図１と同一の符号は、実施例１と同一または共通する要素を示す。実施例１と同一または共通する要素や構成については、説明を省略する。
【００５０】
本装置は、実施例１に示したＣＯ２分離回収装置において、配管２ｄに流通したＣＯ２含有脱離ガスから水蒸気を凝縮して除去するための凝縮器６と、凝縮器６から凝縮した水を排出する配管２ｇと、凝縮器６から水蒸気を除去したガスを排出する配管２ｈと、凝縮器６から排出した凝縮した水を減圧により気化させて水蒸気を発生させるフラッシャ容器７と、水蒸気を圧縮する圧縮機４ｂと、フラッシャ容器７と圧縮機４ｂの吸い込み口を接続する配管２ｉと、圧縮機４ｂで圧縮した水蒸気を配管２ｃに流通させる配管２ｊと、ガスの流量と圧力を制御するための弁３ｉ、弁３ｊを、さらに備える。配管２ｊは、中継点Ｄにて、配管２ｃと合流する。弁３ｉと弁３ｊは、それぞれ配管２ｇと配管２ｊに設けられる。
【００５１】
圧縮機４ｂは、配管２ｉから導入される水蒸気を圧縮して、ＣＯ２捕捉材からＣＯ２を脱離させるために必要な温度と圧力に、水蒸気を加熱し加圧する。
【００５２】
本装置でＣＯ２含有ガスのＣＯ２をＣＯ２捕捉材で捕捉する際には、弁３ａ及び弁３ｄを開放し、弁３ｂ、弁３ｃ、弁３ｅ、弁３ｆ、弁３ｇ、及び弁３ｈを閉止して、配管２ａから弁３ａを介して捕捉材容器１にＣＯ２含有ガスを導入する。捕捉材容器１に充填されたＣＯ２捕捉材は、ＣＯ２を捕足し、ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を除去する。捕捉材容器１でＣＯ２を除去されたガスは、弁３ｄを介して配管２ｂに排出される。
【００５３】
ＣＯ２を捕足したＣＯ２捕捉材からＣＯ２を脱離させる際には、弁３ｂ、弁３ｅ、弁３ｉ、弁３ｊを開放し、弁３ａ、弁３ｃ、弁３ｄ、及び弁３ｆを閉止する。配管２ｃから弁３ｂを介して捕捉材容器１に水蒸気含有ガスを導入し、ＣＯ２捕捉材を加熱する。水蒸気含有ガスに加熱されたＣＯ２捕捉材は、捕捉材容器１の内部でＣＯ２を脱離する。ＣＯ２捕捉材から脱離したＣＯ２を含むＣＯ２含有脱離ガスは、捕捉材容器１から弁３ｅを介して配管２ｄに排出される。
【００５４】
配管２ｄに排出されたＣＯ２含有脱離ガスは、凝縮器６で冷却されて水蒸気が除去される。凝縮器６で水蒸気が除去されたガスは、配管２ｈに排出される。凝縮器６で凝縮した水は、配管２ｇと弁３ｉを介してフラッシャ容器７に送られる。フラッシャ容器７の内部を減圧することで、凝縮した水の一部を気化して水蒸気にさせる。気化した水蒸気は、配管２ｉから圧縮機４ｂに導入して圧縮し、ＣＯ２捕捉材からＣＯ２を脱離させるために必要な温度と圧力に加熱し加圧する。このように圧縮された水蒸気は、水蒸気含有ガスとして、配管２ｊと弁３ｊを介して配管２ｃに導入される。
【００５５】
水蒸気含有ガスを導入した後の捕捉材容器１の内部には、凝縮した水が残留する。そこで、凝縮した水を水蒸気含有ガスとして再利用する際は、弁３ｃ及び弁３ｆを開放し、弁３ａ、弁３ｂ、弁３ｄ、弁３ｅ、弁３ｉ、及び弁３ｊを閉止して、捕捉材容器１の内部を減圧して内部の水を気化して水蒸気にさせる。気化した水蒸気は、配管２ｅから弁３ｃを介して圧縮機４ａに導入して圧縮し、ＣＯ２捕捉材からＣＯ２を脱離させるために必要な温度と圧力に加熱し加圧する。このように圧縮された水蒸気は、水蒸気含有ガスとして、配管２ｆと弁３ｆを介して配管２ｃに導入される。
【００５６】
本実施例によるＣＯ２分離回収装置では、捕捉材容器１の内部に残留している凝縮した水から得られる水蒸気だけでなく、ＣＯ２含有脱離ガスに含まれる水蒸気も再利用しているため、実施例１〜実施例３によるＣＯ２分離回収装置よりも、水蒸気の使用量をさらに低減することが可能である。
【００５７】
（比較例１）
図５は、従来のＣＯ２分離回収装置の構成例を示す図である。従来のＣＯ２分離回収装置は、ＣＯ２捕捉材を内部に充填した捕捉材容器１と、ＣＯ２含有ガスを捕捉材容器１に流通させる配管２ａと、ＣＯ２を除去したガスを捕捉材容器１から排出させる配管２ｂと、水蒸気含有ガスを捕捉材容器１に流通させる配管２ｃと、水蒸気含有ガスの流通によりＣＯ２捕捉材から脱離したＣＯ２含有脱離ガスを捕捉材容器１から排出させる配管２ｄと、ガスの流量と圧力を制御するための弁３ａ、弁３ｂ、弁３ｄ、及び弁３ｅを備える。弁３ａ、弁３ｂ、弁３ｄ、及び弁３ｅは、それぞれ配管２ａ、配管２ｃ、配管２ｂ、及び配管２ｄに設けられる。
【００５８】
本装置でＣＯ２含有ガスのＣＯ２をＣＯ２捕捉材で捕捉する際には、弁３ａ及び弁３ｄを開放し、弁３ｂ及び弁３ｅを閉止して、配管２ａから弁３ａを介して捕捉材容器１にＣＯ２含有ガスを導入する。捕捉材容器１に充填されたＣＯ２捕捉材は、ＣＯ２を捕足し、ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を除去する。捕捉材容器１でＣＯ２を除去されたガスは、弁３ｄを介して配管２ｂに排出される。
【００５９】
ＣＯ２を捕足したＣＯ２捕捉材からＣＯ２を脱離させる際には、弁３ｂ及び弁３ｅを開放し、弁３ａ及び弁３ｄを閉止する。配管２ｃから弁３ｂを介して捕捉材容器１に水蒸気含有ガスを導入し、ＣＯ２捕捉材を加熱する。水蒸気含有ガスに加熱されたＣＯ２捕捉材は、捕捉材容器１の内部でＣＯ２を脱離する。ＣＯ２捕捉材から脱離したＣＯ２を含むＣＯ２含有脱離ガスは、捕捉材容器１から弁３ｅを介して配管２ｄに排出される。
【実施例５】
【００６０】
図６は、複数の捕捉材容器を用いてＣＯ２を回収するＣＯ２分離回収装置の構成例を示す図である。本装置は、ＣＯ２捕捉材を内部に充填した捕捉材容器１ａ〜１ｄと、ＣＯ２含有ガスを捕捉材容器１ａ〜１ｄに流通させる配管８ａと、パージ用ＣＯ２含有ガスを捕捉材容器１ａ〜１ｄに流通させる配管８ｂと、水蒸気含有ガスを捕捉材容器１ａ〜１ｄに流通させる配管８ｃと、大気（乾燥空気）を捕捉材容器１ａ〜１ｄに流通させ、または捕捉材容器１ａ〜１ｄの内部を減圧させる配管８ｄと、ＣＯ２を除去したガスを捕捉材容器１ａ〜１ｄから排出させる配管８ｅと、不純ガス（捕捉材容器１ａ〜１ｄの内部に残留したＮ２、Ｏ２など）を捕捉材容器１ａ〜１ｄから排出させる配管８ｆと、ＣＯ２と水蒸気の混合ガスを捕捉材容器１ａ〜１ｄから排出させる配管８ｇと、冷却に用いた大気（乾燥空気）を捕捉材容器１ａ〜１ｄから排出させる配管８ｈとを備える。さらに、ＣＯ２と水蒸気の混合ガスから水蒸気を除去するための凝縮器６と、ＣＯ２を液化圧縮するための圧縮機４ｃと、液化圧縮したＣＯ２を流通させる配管８ｉと、水蒸気を圧縮するための圧縮機４ａと、大気（乾燥空気）を流通させる配管８ｊとを備える。配管８ａ〜配管８ｊは、弁の開閉により配管内の流通を切り替えることができる。なお、図６には、本装置に必要な全ての弁を図示していない。
【００６１】
凝縮器６は、配管８ｂ、配管８ｇ、及び圧縮機４ｃと接続されている。圧縮機４ｃは、液化圧縮したＣＯ２を流通させる配管８ｉと接続されている。
【００６２】
配管８ｄは、乾燥空気を流通させる配管８ｊ、及び圧縮機４ａと接続されている。圧縮機４ａは、配管８ｃと接続されている。
【００６３】
次に、本装置を使用してＣＯ２を回収する方法を示す。捕捉材容器１ａ〜１ｄは、捕捉工程、パージ工程、再生工程、減圧工程、圧縮工程、及び冷却工程という６工程を１サイクルとして繰り返すことで、ＣＯ２を回収する。
【００６４】
捕捉工程では、配管８ａ及び配管８ｅに接続された弁を開放し、捕捉材容器１ａ〜１ｄにＣＯ２含有ガスを導入し、ＣＯ２捕捉材でＣＯ２を捕捉し、ＣＯ２を除去したガスを捕捉材容器１ａ〜１ｄから排出する。
【００６５】
パージ工程では、配管８ｂ及び配管８ｆに接続された弁を開放し、パージ用ＣＯ２含有ガスを捕捉材容器１ａ〜１ｄに流通させ、不純ガス（捕捉材容器１ａ〜１ｄの内部に残留したＮ２、Ｏ２など）を捕捉材容器１ａ〜１ｄから排出する。
【００６６】
再生工程では、配管８ｃ及び配管８ｇに接続された弁を開放し、水蒸気含有ガスを捕捉材容器１ａ〜１ｄに流通させ、ＣＯ２を脱離させてＣＯ２捕捉材を再生し、ＣＯ２と水蒸気の混合ガスを捕捉材容器１ａ〜１ｄから排出する。
【００６７】
減圧工程と圧縮工程は、同時に行われる。減圧工程と圧縮工程では、配管８ｄに接続された弁を開放し、捕捉材容器１ａ〜１ｄの内部を減圧し、発生した水蒸気を圧縮機４ａで圧縮する。圧縮機４ａと配管８ｃの間に接続された弁を開放し、圧縮機４ａで圧縮された水蒸気を配管８ｃに導入する。
【００６８】
冷却工程では、配管８ｄ、配管８ｈ及び配管８ｊに接続された弁を開放し、大気（乾燥空気）を流通させて捕捉材容器１ａ〜１ｄの内部のＣＯ２捕捉材を冷却し、冷却に用いた大気を捕捉材容器１ａ〜１ｄから排出する。
【００６９】
本実施例では、捕捉材容器１ａが捕捉工程、捕捉材容器１ｂがパージ工程、捕捉材容器１ｃが再生工程、捕捉材容器１ｄが減圧工程及び圧縮工程の後に冷却工程を、それぞれ実施する例を示す。ＣＯ２捕捉材としては、セリウム酸化物を用い、以下に示す水蒸気量の計算では、かさ密度を１４００ｋｇ／ｍ３、比熱を３８５Ｊ／ｋｇ・Ｋ、ＣＯ２捕捉エネルギーを６０ｋＪ／ｍｏｌ‐ＣＯ２、限界ＣＯ２捕捉量を５００ｍｍｏｌ／ｋｇとして計算した。また、捕捉材容器１ａ〜１ｄの高さを２．０ｍ、捕捉材容器１ａ〜１ｄの断面積を１．０ｍ２とした。また、捕捉材容器１ａの内部のＣＯ２捕捉材は、捕捉工程の前に、冷却工程により５０℃に冷却されるとした。
【００７０】
捕捉工程では、配管８ａを介して捕捉材容器１ａに、圧力が１．０気圧、温度が５０℃のＣＯ２含有ガスを合計７５００ｍｏｌ流通させた。ＣＯ２含有ガスは、７３体積％のＮ２、１４体積％のＣＯ２、３体積％のＯ２、及び１０体積％の水蒸気を含む。捕捉材容器１ａの内部のＣＯ２捕捉材とＣＯ２含有ガスとが接触することにより、ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を捕捉して除去した。ＣＯ２を除去したガスは、配管８ｅを介して捕捉材容器１ａから排出した。
【００７１】
パージ工程では、配管８ｂを介して捕捉材容器１ｂに、温度が２５℃、純度が１００体積％、圧力が５．０気圧のＣＯ２ガスを４３０ｍｏｌ流通させた。このＣＯ２ガスにより、Ｎ２、Ｏ２などの捕捉工程の後に捕捉材容器１ｂの内部に残留したＣＯ２以外のガス（不純ガス）を、配管８ｆを介して捕捉材容器１ｂから排出させた。
【００７２】
再生工程では、配管８ｃを介して捕捉材容器１ｃに、圧力が５．０気圧、温度が１５５℃の水蒸気を４９００ｍｏｌ流通させた。水蒸気の流通により、捕捉材容器１ｃの内部のＣＯ２捕捉材を１００〜１５５℃の温度に加熱することで、ＣＯ２捕捉材からＣＯ２を脱離させた。捕捉材容器１ｃの内部のＣＯ２及び水蒸気は、配管８ｇを介して捕捉材容器１ｃから排出した。その後、凝縮器６で、排出したＣＯ２及び水蒸気を２５℃に冷却し、水蒸気を凝縮させて除去した。凝縮器６から排出された温度が２５℃、濃度が１００体積％、圧力が５．０気圧のＣＯ２含有ガスのうち、一部のＣＯ２をパージ工程に用いるＣＯ２として抜き出し、配管８ｂに流通させた。残りのＣＯ２は、圧縮機４ｃに送って液化圧縮した後、配管８ｉを介して排出し、本装置の外部へ輸送した。
【００７３】
減圧工程では、配管８ｄを介して捕捉材容器１ｄと圧縮機４ａとを接続し、捕捉材容器１ｄの内部を５．０気圧から１．０気圧まで減圧した。減圧工程において気化する水蒸気量を計算した結果、１６２４ｍｏｌとなった。
【００７４】
圧縮工程では、減圧工程で発生し捕捉材容器１ｄから排出された水蒸気を、圧縮機４ａによって５．０気圧まで圧縮し、配管８ｃに流通させた。これにより、減圧工程で発生した１６２４ｍｏｌの水蒸気を再利用することができた。
【００７５】
その後、冷却工程では、配管８ｊと配管８ｄを介して捕捉材容器１ｄに、温度が２５℃の冷却用の大気（乾燥空気）を流通させた。捕捉材容器１ｄでの熱交換により加熱された大気は、配管８ｈから排出した。
【００７６】
（比較例２）
図７は、複数の捕捉材容器を用いてＣＯ２を回収する従来のＣＯ２分離回収装置の構成例を示す図である。本装置は、ＣＯ２捕捉材を内部に充填した捕捉材容器１ａ〜１ｄと、ＣＯ２含有ガスを捕捉材容器１ａ〜１ｄに流通させる配管８ａと、パージ用ＣＯ２含有ガスを捕捉材容器１ａ〜１ｄに流通させる配管８ｂと、水蒸気含有ガスを捕捉材容器１ａ〜１ｄに流通させる配管８ｃと、大気（乾燥空気）を捕捉材容器１ａ〜１ｄに流通させる配管８ｄと、ＣＯ２を除去したガスを捕捉材容器１ａ〜１ｄから排出させる配管８ｅと、不純ガス（捕捉材容器１ａ〜１ｄの内部に残留したＮ２、Ｏ２など）を捕捉材容器１ａ〜１ｄから排出させる配管８ｆと、ＣＯ２と水蒸気の混合ガスを捕捉材容器１ａ〜１ｄから排出させる配管８ｇと、冷却に用いた大気（乾燥空気）を捕捉材容器１ａ〜１ｄから排出させる配管８ｈとを備える。さらに、ＣＯ２と水蒸気の混合ガスから水蒸気を除去するための凝縮器６と、ＣＯ２を液化圧縮するための圧縮機４ｃと、液化圧縮したＣＯ２を流通させる配管８ｉとを備える。配管８ａ〜配管８ｉは、弁の開閉により配管内の流通を切り替えることができる。なお、図７には、本装置に必要な全ての弁を図示していない。
【００７７】
凝縮器６は、配管８ｂ、配管８ｇ、及び圧縮機４ｃと接続されている。圧縮機４ｃは、液化圧縮したＣＯ２を流通させる配管８ｉと接続されている。
【００７８】
次に、本装置を使用してＣＯ２を回収する方法を示す。捕捉材容器１ａ〜１ｄは、捕捉工程、パージ工程、再生工程、及び冷却工程という４工程を１サイクルとして繰り返すことで、ＣＯ２を回収する。
【００７９】
捕捉工程では、配管８ａ及び配管８ｅに接続された弁を開放し、捕捉材容器１ａ〜１ｄにＣＯ２含有ガスを導入し、ＣＯ２捕捉材でＣＯ２を捕捉し、ＣＯ２を除去したガスを捕捉材容器１ａ〜１ｄから排出する。
【００８０】
パージ工程では、配管８ｂ及び配管８ｆに接続された弁を開放し、パージ用ＣＯ２含有ガスを捕捉材容器１ａ〜１ｄに流通させ、不純ガス（捕捉材容器１ａ〜１ｄの内部に残留したＮ２、Ｏ２など）を捕捉材容器１ａ〜１ｄから排出する。
【００８１】
再生工程では、配管８ｃ及び配管８ｇに接続された弁を開放し、水蒸気含有ガスを捕捉材容器１ａ〜１ｄに流通させ、ＣＯ２を脱離させてＣＯ２捕捉材を再生し、ＣＯ２と水蒸気の混合ガスを捕捉材容器１ａ〜１ｄから排出する。
【００８２】
冷却工程では、配管８ｄ及び配管８ｈに接続された弁を開放し、大気（乾燥空気）を流通させて捕捉材容器１ａ〜１ｄの内部のＣＯ２捕捉材を冷却し、冷却に用いた大気を捕捉材容器１ａ〜１ｄから排出する。
【００８３】
本比較例では、捕捉材容器１ａが捕捉工程、捕捉材容器１ｂがパージ工程、捕捉材容器１ｃが再生工程、捕捉材容器１ｄが冷却工程を、それぞれ実施する例を示す。ＣＯ２捕捉材は、実施例５と同様のものを用いた。捕捉材容器１ａ〜１ｄの寸法も、実施例５と同様である。また、捕捉材容器１ａの内部のＣＯ２捕捉材は、捕捉工程の前に、冷却工程により５０℃に冷却されるとした。
【００８４】
捕捉工程では、配管８ａを介して捕捉材容器１ａに、圧力が１．０気圧、温度が５０℃のＣＯ２含有ガスを合計７５００ｍｏｌ流通させた。ＣＯ２含有ガスは、７３体積％のＮ２、１４体積％のＣＯ２、３体積％のＯ２、及び１０体積％の水蒸気を含む。捕捉材容器１ａの内部のＣＯ２捕捉材とＣＯ２含有ガスとが接触することにより、ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を捕捉して除去した。ＣＯ２を除去したガスは、配管８ｅを介して捕捉材容器１ａから排出した。
【００８５】
パージ工程では、配管８ｂを介して捕捉材容器１ｂに、温度が２５℃、純度が１００体積％、圧力が５．０気圧のＣＯ２ガスを４３０ｍｏｌ流通させた。このＣＯ２ガスにより、Ｎ２、Ｏ２などの捕捉工程の後に捕捉材容器１ｂの内部に残留したＣＯ２以外のガス（不純ガス）を、配管８ｆを介して捕捉材容器１ｂから排出させた。
【００８６】
再生工程では、配管８ｃを介して捕捉材容器１ｃに、圧力が５．０気圧、温度が１５５℃の水蒸気を４９００ｍｏｌ流通させた。水蒸気の流通により、捕捉材容器１ｃの内部のＣＯ２捕捉材を１００〜１５５℃の温度に加熱することで、ＣＯ２捕捉材からＣＯ２を脱離させた。捕捉材容器１ｃの内部のＣＯ２及び水蒸気は、配管８ｇを介して捕捉材容器１ｃから排出した。その後、凝縮器６で、排出したＣＯ２及び水蒸気を２５℃に冷却し、水蒸気を凝縮させて除去した。凝縮器６から排出された温度が２５℃、濃度が１００体積％、圧力が５．０気圧のＣＯ２含有ガスのうち、一部のＣＯ２をパージ工程に用いるＣＯ２として抜き出し、配管８ｂに流通させた。残りのＣＯ２は、圧縮機４ｃに送って液化圧縮した後、配管８ｉを介して排出し、本装置の外部へ輸送した。
【００８７】
冷却工程では、配管８ｄを介して捕捉材容器１ｄに、温度が２５℃の冷却用の大気（乾燥空気）を流通させた。捕捉材容器１ｄでの熱交換により加熱された大気は、配管８ｈから排出した。
【００８８】
図８は、比較例２と実施例５の水蒸気の使用量を比較するグラフである。比較例２と実施例５では、ともに、再生工程で４９００ｍｏｌの水蒸気を流通させた。しかし、実施例５では、１６２４ｍｏｌの水蒸気を再利用できた。従って、実施例５では、ＣＯ２分離回収装置に導入する水蒸気の量は、３２７６ｍｏｌ（＝４９００ｍｏｌ−１６２４ｍｏｌ）だけでよい。すなわち、ＣＯ２分離回収装置への水蒸気の導入量は、比較例２の６７％となり、水蒸気の使用量を低減できることがわかった。
【実施例６】
【００８９】
図９は、本発明によるＣＯ２分離回収装置を用いた、ボイラ排ガスからのＣＯ２分離回収の工程を示すフローである。ボイラの排ガス流路に、脱硝装置、集塵装置、脱硫装置、及び本発明によるＣＯ２分離回収装置を設置する。ＣＯ２分離回収装置によりＣＯ２を捕捉したのち、排ガスを大気へと排出する。ＣＯ２分離回収装置を脱硝装置、集塵装置、及び脱硫装置の下流に設置することで、ＣＯ２分離回収装置に流入するＳＯｘ、及びＮＯｘの量を減少させることができ、これらのガスによるＣＯ２捕捉材の被毒を抑制することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１，１ａ〜１ｄ…捕捉材容器、２ａ〜２ｊ…配管、３ａ〜３ｊ…弁、４ａ〜４ｃ…圧縮機、５…伝熱管、６…凝縮器、７…フラッシャ容器、８ａ〜８ｊ…配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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