(57)【要約】【課題】炭酸ガス回収効率の向上と低コスト化をはかり、地球環境保全に貢献。【解決手段】水平な煙道ドラム内において、等速回転する籠型回転円筒体の外周面に一定間隔毎に取り付けられた掬い上げ樋が下部液槽内より汲み上げた吸収液を籠型回転円筒体の上方位置において籠型回転円筒体内に順次散布し、該籠型回転円筒体内部に装填された多数の気・液接触用充填物により排ガスとの気・液接触を促進して炭酸ガスの回収をおこなわせるようにしたために、炭酸ガス吸収液を籠型回転円筒体上方へ揚液するポンプや配管、ディストリビュータ不要で、主要構造部材をライニングするだけで耐食性が維持でき、結果炭酸ガス吸収水溶液の濃度を上げて省エネ・低コストを実現。液槽内の各液室内には各々液温コントロール手段が設けられ、反応熱の悪影響を防止するための温度コントロールも自在、炭酸ガス吸収液の炭酸ガス吸収能力を略１００％近く発揮させることが可能になる。【選択図】図１
2011057493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アミン系有機化合物水溶液もしくは炭酸カリウム水溶液を吸収剤とする炭酸ガス回収装置であって、該装置は片側にガス導入口を、また反対側にガス排出口を設けた水平な煙道ドラムと、該煙道ドラム内の略中心に位置し、ガス導入口側からガス排出口に向けて水平に設置された回転軸を中心に等速回転可能に保持された籠型回転円筒体と、該籠型回転円筒体の外周面に沿って周方向一定間隔毎に取り付けられた多数の掬い上げ樋と、前記煙道ドラムの内底部であって、回転する籠型回転円筒体の下部を順次浸漬可能とした液槽とからなり、籠型回転円筒体は内部に多数の気・液接触用充填物が装填されているとともに、液槽は排ガスの流れ方向に向けて複数の仕切り壁が設けられ、仕切り壁により仕切られた各液室内にはそれぞれ液温コントロール手段が設けられていることを特徴とした炭酸ガス回収装置。
【請求項２】
上記液槽が排ガス導入口側もしくは排ガス排出口側から排ガスの流れ方向に向けて仕切り壁により仕切られた液室が第１区分からｎ区分の複数区分帯からなり、各液室内にはそれぞれ液温コントロール手段として熱交換装置が設けられていることを特徴とした請求項１に記載の炭酸ガス回収装置。
【請求項３】
気・液接触用充填物が、少なくとも片側に切欠き部を周方向に複数個所形成した短円筒状体からなるものであることを特徴とした請求項１または請求項２に記載の炭酸ガス回収装置。
【請求項４】
気・液接触用充填物が、少なくとも片側に切欠き部を周方向に複数個所形成した短円筒状体を、各短円筒体の軸方向に多数もしくは複数連設させてなるものであることを特徴とした請求項１または請求項２に記載の炭酸ガス回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、とくに発電所、セメント工場、製鉄所、石油化学工業などから排出されるＣＯ２（炭酸ガス）の回収装置に関し、炭酸ガス回収効率の向上と低コスト化をはかり、ひいては地球環境保全に貢献することを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
排ガス処理装置としては従来比較的小規模のものが多かった。その後排煙脱硫装置が用いられるようになり、次第に大型化してきており、最近ではＣＯ２回収についても注目されるに至った。ＣＯ２回収については、例えば関西電力や三菱重工グループがＫＳ−１吸収剤を用いた化学吸収法をすでに実用化している。
【０００３】
これは排ガスを吸収最適温度にまで冷却した後、これを吸収塔内に導入し、アルカノールアミンなどアミン系の吸収剤を用いて排ガス中のＣＯ２を吸収剤に吸収させてアミン炭酸塩を生成し、このアミン炭酸塩水溶液を再生塔内に送り込んで、１１０℃〜１３０℃程度の加熱によりＣＯ２ガスを放出させることにより吸収能力を回復させるとともに、放出されたＣＯ２ガスをＣＯ２ガス分離機により分離させて水分を除去した後、高濃度ＣＯ２として回収されるというものであり、当然のことながら装置が大型化する傾向にある。
【０００４】
具体的にあらわすと、
吸収    Ｒ-ＮＨ２＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ  −→  Ｒ-ＮＨ３ ＨＣＯ３
（吸収温度40〜50℃）
再生    Ｒ-ＮＨ３ ＨＣＯ３ −−−−−−→  Ｒ-ＮＨ２＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ
（再生温度110〜130℃）
となる。
【０００５】
なお、ここで用いられる吸収剤としては上記したＫＳ−１以外に、モノエタノールアミンや炭酸カリウム等も知られている。なおこの場合に処理する排ガス中に亜硫酸ガス等が存在するとＣＯ２ガス吸収剤と亜硫酸ガスとが反応して再生不能な物質を生成してＣＯ２回収を阻害するおそれがあるので、この場合における処理排ガスとしてはあらかじめ集塵、脱硫処理が施されているのが好ましい。
【０００６】
さらに上記炭酸カリウムの反応式を示すと、
吸収    Ｋ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ  −→  ２ＫＨＣＯ３
（吸収温度60〜70℃）
再生    ２ＫＨＣＯ３−−−−−−→  Ｋ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ
（再生温度110〜130℃）
である。またこれらの吸収剤の使用にあたっては、化学反応を促進させるための触媒の使用や腐蝕防止剤の使用など高度の化学的知識が必要である。
【０００７】
上記の化学式により理解できるようにＫＳ−１吸収剤を用いた化学吸収法による場合には、再生する温度については１１０〜１３０℃程度で比較的低く抑えられるものの、ＣＯ２ガスを１モル回収するのに１モル以上のアルカノールアミンと水を必要とするから、例えば４４ｋｇのＣＯ２を回収するのにアルカノールアミン：７５ｋｇ以上＋水：１８ｋｇ以上からなる大量の吸収液を循環させる必要があることになり、これを実施するために要する熱エネルギーもかなり大きくなることは明らかである。
【０００８】
また本発明者は、さきに実公昭５３−１９１７１号公報、特開２００７−２１３１７号公報、特開２００８−１２４０１号公報等に開示された排煙脱硫装置を提案している。これらのものは、一端に被処理ガス入り口を有する環状エンド・プレートを、また他端に出口を有する環状エンド・プレートを、それぞれ設けたところの内壁に脱硫剤を汲み上げる樋Ｕ字状の多数のリフターを軸方向に平行に取り付けるとともに、内部全空間に空隙あるいは空孔を有する多数の独立した充填物を充填した回転円筒を水平かつ回転可能に配設し、かつ該回転円筒の一端に脱硫剤スラリー供給手段を、また他端にその排出口を設けたものであり、回転円筒を回転させつつ被処理ガスと脱硫剤スラリーとを向流又は並流接触させて気液接触させるようにしたものである。
【０００９】
これらのものは何れも排ガスの流れを水平にするとともに、脱硫のための吸収剤を収容した吸収剤充填層自体を常時回転させるものであるが、その直径の２乗に比例して処理ガス量が増加するにもかかわらず設備費用については１乗に比例するに過ぎないために設備を大型化するにつれ、単位あたりの設備費が安くなる。また直径が大きくなるにつれて吸収液の落下距離が大きくなるので吸収液の１回流下当たりの吸収反応量が増加し、液ーガス比が低下していくといったメリットもあり、さらに吸収液の循環動力も減少させることが可能となるものである。
【００１０】
また、これまで排煙脱硫が主流であった排ガス処理の分野において、最近になってＣＯ２の分離回収の問題が次第に脚光を浴びるようになった。ＣＯ２の分離回収に関しては、上記のほかにも経産省のＣＣＳ研究会、地球環境産業技術研究機構等をはじめとし、各種の研究がおこなわれている。例えばその主なものとしては物理吸収液へのＣＯ２溶解量が圧力に比例して多くなるという物理吸収特性を利用してＣＯ２を分離・回収する方法や、あるいはＣＯ２とアミン系あるいは炭酸カリウム溶液等の吸収液との化学反応を利用して分離・回収する方法も開発されている。
【００１１】
またＣＯ２を吸着しやすい固体吸着剤（例えばゼオライトや活性炭等）を用い、吸着量が圧力や温度により差があることを利用してＣＯ２を分離・回収する方法や、あるいは処理ガスを加圧・冷却し、液化させた後に減圧して蒸留し、各成分の沸点の違いによりＣＯ２を選択・分離する方法、さらには高分子膜に対するガスの透過速度の違いを利用してＣＯ２の分離・回収をおこなう方法なども知られているが、決定的な評価は得られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】実公昭５３−１９１７１号公報
【特許文献２】特開２００７−２１３１７号公報
【特許文献３】特開２００８−１２４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、三菱重工方式や東芝方式などＫＳ−１吸収剤を用いた化学吸収法は、共にガス吸収装置および再生装置について、これらを吸収塔および再生塔と呼び、直立した塔を用いている（図６を参照）。ここでは吸収液を下向きに流下させるのに対し、排ガスをこれに対向させて上向きに流す方式を採用している。このため水平方向に流れ出る排ガスの一般的な水平排出高さがある程度の高さにある場合においては、これを上記した吸収塔内に導入すためには吸収塔下部の高さにまで排ガスの排出方向を一端下向きに変換した後、再度直角に方向転換をし、全体として略Ｕ字状に迂回させて吸収塔下部の内部に連通させる必要がある。
【００１４】
また、吸収塔を出た後の排ガスの流れを入口側のもとの高さでの水平方向高さへ戻すためには吸収塔上端から上方に向けて排出されたガスを直角水平方向に変え、その後さらに直角下方に向けて方向を変え、入口側のもとの高さに匹敵する高さで再度直角水平方向に変換することになる。したがって吸収塔の高さが高くなればなるほど排ガスを入口側と等しい水平高さに戻すのに要する排気ダクトの長さが長くなり、結局は入口側で３回、出口側で３回と、合計６回の方向転換を必要とすることになる。
【００１５】
一方上記の吸収塔は俗に充填塔とも呼ばれるものであるが、炭酸ガス吸収目的のために処理する排ガス中の炭酸ガス濃度が１５〜２５％と高濃度であり、そのうちの９０％を吸収できるとしても、あまりにも過大な量であるために必然的に充填塔の高さは相当高いものになる。そのため処理装置の規模が大きくなるほどきわめて大きな問題であり、排ガス流れの圧力損失が増大するばかりでなく排ガスダクトの設置スペースの大型化や処理コストの著しい増大が避けられないことになる。
【００１６】
そればかりでなく、充填層内での偏流によりガス道と液道とに分かれて気・液接触性が悪化するのを防ぐために、図６にもあらわしたように充填層を複数段に分割し、各段充填層毎に流下させる吸収液をいちいち再配分する必要がでてくる。つまり、図６ではディストリビュータのほかにリディストリビュータが２〜４セット（図６では２セット）程度は必要となり、著しい設備費の高騰が避けられない。
【００１７】
またこの場合に必要なポンプのヘッド（水頭差）について考えてみると、充填層を分割した場合においてはサポートプレートとリディストリビュータとの間の部分的な高さが加算され、さらに処理排ガス量が増加すると、それに伴って前記図６にあらわした吸収塔の高さｈ１が大きくなり、大規模になるほど処理液を送るポンプの必要動力が増大するという不都合がある。
【００１８】
なお図６では排ガス吸収のために有効に働く高さはｌであり、またポンプヘッドを高めてポンプ動力を高めるだけという高さをｈであらわしている。したがってこの場合ｈの和（ｈ１＋ｈ２＋ｈ３）が大きくなるということは設備として不合理であることを意味するものであって、このことについては図７にあらわしたように既に特表２００１−５２０１０７号公報の図１・２を中心とした解説においても指摘されている通りである。
【００１９】
つぎに充填層内での気・液接触時間について考えてみても、吸収塔の上部から下部に至るまでの落下時間は塔の高さを高くしても僅か数秒程度であって反応時間としては短いものである。そのため吸収液（処理液）の炭酸ガス吸収力を１００％近く利用することは殆ど不可能であり、ある程度のレベルにて妥協をすることになる。
【００２０】
さらに再生塔について考えてみると、再生すべき吸収液が加熱を受け、炭酸ガスを放出する時間は再生塔内を落下する僅かな時間に限られるところから、１００％の炭酸ガスを放出して炭酸ガス吸収能力を回復することは殆ど望めないといえる。因みに東芝ではこれらの事情を踏まえて「ＣＯ２リッチ」あるいは「リーン」という言葉を使っている。また三菱重工では既述したＫＳ−１のモノエタノールに対する優位性の説明として再生率が高いことを誇っている。
【００２１】
たとえば吸収塔での吸収液の吸収能力の利用率および再生塔での再生率をそれぞれ９０％とすると吸収ー再生を通じての全体の吸収液の利用率は８１％程度となるから、吸収液の吸収能力１００％、再生率１００％の場合と比べると吸収液の循環量は１．２３倍となる。この装置全体のエネルギー消費は吸収液を低温から高温へ上昇させる熱エネルギー及び高温から低温へ温度を下げる冷却水ポンプの動力が大きいのであるから、ここで循環する液量が増加することは大きな欠点であるといわなければならない。
【００２２】
上記したプロセスの本質的な問題として、回収される炭酸ガスと吸収液として用いられるモノエタノールアミン、炭酸カリウムとの間には先に述べた反応式に示される定量的な関係があり、両者ともに水溶液として使用する。しかもこの場合腐食性が強いので濃度をあまり上げられないという事情がある。そのために装置を単純化して装置の耐食性を向上させると、モノエタノールアミン水溶液や炭酸カリウム水溶液の濃度を上げて循環する吸収液量を減少させることになり、またエネルギー消費を大幅に減少することができ、しかも再生装置の小型化も可能になる。
【００２３】
また、既述した反応式に示した温度は範囲として示されたもので、吸収装置の性能、再生装置の性能如何によっては変化する可能性がある。吸収時の温度を高い温度で、また再生時の温度を低い温度で処理できるようにすれば両者の温度差が縮小するので省エネルギーにも繋がる。炭酸水素カリウム（重炭酸カリウム）は摂氏１００℃を超えれば炭酸ガスを発生し始める（「理化学辞典」参照）ことから、時間をかければ低温度で炭酸ガスの放出を完了できる可能性が高い。
【００２４】
燃焼排ガス中の炭酸ガス回収の過程で処理される炭酸ガスの濃度については排煙脱硫に比べると、少なくとも１５〜２０％と２桁も大きく、また化学反応量も多いため、反応に伴う反応熱を処理する必要がある。すなわち発熱反応であれば、その熱を除去するための冷却装置を備えるのが有効である。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
そこで、本発明は上記したプロセスの本質的な課題を解決し、小規模から大規模に至るすべての炭酸ガス吸収設備として低コスト、省エネルギー化を可能にし、地球環境保全に貢献するようにしたものであって、具体的には本発明における第１の発明は、アミン系有機化合物水溶液もしくは炭酸カリウム水溶液を吸収剤とする炭酸ガス回収装置であって、該装置は、片側にガス導入口を、また反対側にガス排出口を設けた水平な煙道ドラムと、該煙道ドラム内の略中心に位置し、ガス導入口側からガス排出口に向けて水平に設置された回転軸を中心に等速回転可能に保持された籠型回転円筒体と、該籠型回転円筒体の外周面に沿って周方向一定間隔毎に取り付けられた多数の掬い上げ樋と、前記煙道ドラムの内底部であって、回転する籠型回転円筒体の下部を順次浸漬可能とした液槽とからなり、籠型回転円筒体は内部に多数の気・液接触用充填物が装填されているとともに、液槽は排ガスの流れ方向に向けて複数の仕切り壁が設けられているとともに、仕切り壁により仕切られた各液室内にはそれぞれ液温コントロール手段が設けられていることを特徴とした炭酸ガス回収装置に関する。
【００２６】
また本発明における第２の発明は、前記した気・液接触用充填物が、片側又は両側に切り欠き部を設けた短円筒状体からなり、あるいは該短円筒体を水平方向に多数連続させて長円筒状にして用いられるものであることを特徴とした炭酸ガス回収装置に関する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明における第１の発明は、上記した通り水平な煙道ドラム内において、等速回転する籠型回転円筒体の外周面に一定間隔毎に取り付けられた掬い上げ樋が下部液槽内より汲み上げた吸収液を籠型回転円筒体の上方位置において籠型回転円筒体内に順次散布し、該籠型回転円筒体内部に装填された多数の気・液接触用充填物により排ガスとの気・液接触を促進して炭酸ガスの回収をおこなわせるようにしたために、炭酸ガス吸収液を籠型回転円筒体上方へ揚液するポンプや配管、ディストリビュータを必要とせず、装置の全体が比較的単純であるので主要構造部材をライニングするだけで耐食性が維持でき、その結果炭酸ガス吸収液の濃度を上げて省ネネルギー・低コストを実現することができる。
【００２８】
また炭酸ガス吸収液の装置内における滞留時間も長く、しかも液槽内の各液室内にはそれぞれ液温コントロール手段が設けられているために、反応熱の悪影響を防止するための温度コントロールも自在であり、炭酸ガス吸収液の炭酸ガス吸収能力を略１００％近く発揮させることが可能になる。
【００２９】
またそのために起こる反応熱の悪影響を防止するための温度コントロールも可能になっているため、必要に応じて適正な温度条件を選ぶことが可能であり、炭酸ガス吸収液の吸収能力を略１００％近くにまで利用することが可能になる。またこの場合に炭酸ガス吸収温度を意識的に上昇させることも可能である。
【００３０】
さらに本発明における第２の発明は、水平方向に流れる排ガス中の炭酸ガス吸収効率を高めるように、気・液接触用充填物が、片側又は両側に切り欠き部を設けた短円筒状体からなり、あるいは該短円筒体を水平方向に多数連続させて長円筒状にして用いられるものであるために、圧損失が少なく、また気・液接触用充填物の中空内にクリーニング手段や、さらに機械的強度は比較的弱くても小サイズで表面積の大きい充填物を充填するなどにより、気・液接触用充填物全体としての表面積を増大させることも可能であり、これにより高効率の炭酸ガス回収を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施例である炭酸ガス吸収装置および再生装置とその各接続についての要部概略縦断面図。
【図２】図１におけるＡーＡ線矢視方向の断面図。
【図３】掬い上げ樋の各種断面形状をあらわした部分断面図。
【図４】図１の再生装置部分の縦断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）、および（Ａ）の縦断面図におけるＢーＢ線矢視方向断面図。
【図５】気・液接触用充填物の各種実施例をあらわした拡大斜面図。
【図６】従来公知の充填塔の概略をあらわした縦断面図。
【図７】従来公知のスプレー塔の概略構造をあらわした説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下において本発明の実施の形態について詳細に説明をする。図１〜４には本発明の第１実施例があらわされており、１は水平な煙道ドラム、７は籠型回転円筒体、１１は掬い上げ樋、４は液槽、１８Ａは再生装置をそれぞれあらわしている。さらに煙道ドラム１は水平方向に一定の長さ（籠型回転円筒体７を回転自在に内蔵可能な長さ）を有すると共に、片側にガス導入口２を、また反対側にガス排出口３を、それぞれ備えている。
【００３３】
液槽４は固定の煙道ドラム１の内底部において、排ガス排出口３側、および排ガス導入口２側のそれぞれの端部にエンドプレート４ａ・４ｂを備えることにより、底部から一定の高さの液面にまで炭酸ガス吸収液を貯留可能とし、しかもその貯留高さが排ガス排出口３側から排ガス導入口２側にかけて次第に浅くなるように形成され、しかも該液槽４内には煙道ドラム１内で回転する籠型回転円筒体７の下部が常時浸漬可能に構成されている。
【００３４】
なお液槽４は貯留液の容量（貯留量）を増すために水平な煙道ドラム１の下まで伸張されており液槽４の長さ方向にむけて一定間隔毎に仕切り壁１４が入っている。仕切り壁１４により仕切られた各液室４−１、４−２、４−３内にはそれぞれ熱交換装置１５−１、１５−２、１５−３などの液温コントロール手段が設けられており、それぞれの温度コントロールが可能となっている。
【００３５】
さらに籠型回転円筒体７は、両端面を遮蔽板で遮蔽されているとともに外周面には丸棒などを内部に充填する充填物よりも小さい間隔の多数の通孔を有した多孔質板で覆われていることにより内部充填物のこぼれ落ちを規制するとともに、さらにその外周面には籠型回転円筒体７の外周面に沿って周方向一定間隔毎に多数の掬い上げ樋１１が取り付けられている。なおこの場合における掬い上げ樋１１の設置数については、各掬い上げ樋１１間の間隔を好ましくは５０〜６０ｍｍ程度の間隔を確保したうえで、できるだけ多く設置するのが好ましい。なおこの場合の掬い上げ樋１１の断面形状については図３の（ａ）〜（ｃ）に例示したもの等が用いられる。
【００３６】
また掬い上げ樋１１については図３（ｂ）にあらわしたように、開口部１２を形成する樋体の片側（基部と反対側）の自由端辺を開口部１２側に幾分折り曲げることによって開口部１２を若干狭くすることにより保持する炭酸ガス吸収水溶液をこぼれにくくすることができる。これらの掬い上げ樋１１は籠型回転円筒体７の回転速度などの条件を勘案して適宜選択的に用いることができる。
【００３７】
籠型回転円筒体７は、水平な煙道ドラム１内の略中心に位置し、ガス導入口２側からガス排出口３側に向けて水平に設置された回転軸８によって貫通され等速回転可能に保持され、しかも籠型回転円筒体７の左右両端側に突き出した回転軸８は、煙道ドラム１内に設置した軸受９ａ・９ｂに支承させることによって、固定した水平な煙道ドラム１内に回転自在に構成される。なお図において１０は回転軸８の一端を煙道ドラム１の外部に突出させるとともに、該回転軸８を介して籠型回転円筒体７を回転させるための駆動手段（モータ）をあらわしている。
【００３８】
さらに上記籠型回転円筒体７の充填物充填空間内には多数の気・液接触用充填物１３が充填される。ここで用いられる気・液接触用充填物１３は、籠型回転円筒体７の回転に伴って、その下部に位置した気・液接触用充填物１３が順次液槽４中に浸漬し、あるいは籠型回転円筒体７の外周に備えている掬い上げ樋１１によって汲み上げられて籠型回転円筒体７の頂上付近で撒かれた炭酸ガス吸収水溶液が籠型回転円筒体７の内部において液膜を形成しやすく炭酸ガス吸収液と十分に気・液接触させることが可能なものが用いられる。
【００３９】
気・液接触用充填物１３の具体的な構造としては、図５に例示したように、プラスチック等の耐蝕性のある材料を用い、両側に切欠き部１３ａ・１３ｂを周方向に複数個所形成した短円筒状体（Ａ）とし、あるいは片側にのみ切欠き部１３ａを周方向に複数個所形成した短円筒状体（Ｂ）（Ｃ）の構成としたもの、あるいはこれらの短円筒状体を、各短円筒体の軸方向に多数もしくは複数連設させて用いてもよい。
【００４０】
このような形状の気・液接触用充填物１３を用いた場合には、籠型回転円筒体７内において、炭酸ガス吸収液が各気・液接触用充填物１３の円筒内に十分に流入して隅々まで行き渡らせて攪拌し、十分な気・液接触を可能とするとともに、また排出させることができる。
【００４１】
なお、ここで用いられる炭酸ガス吸収液としては、モノエタノールアミン（アルカノールアミン）などのアミン系有機化合物水溶液もしくは炭酸カリウム水溶液などの炭酸ガス吸収ー再生サイクル吸収剤である。
【００４２】
上記した構成において、供給管５により液槽４内に炭酸ガス吸収水溶液を定量継続的に供給する。供給された炭酸ガス吸収液はエンドプレート４ａより４ｂ側が低く、炭酸ガス吸収水溶液の貯留高さがガス排出口３側からガス導入口２側にかけて次第に浅くなるように形成された液槽４内を、ガス排出口３側からガス導入口２側に向けて流れ、エンドプレート４ｂを乗り越えてオーバーフローし、煙道ドラム１の内底部へとこぼれ落ち、さらに排出管６により煙道ドラム１の外部へと排出される。
【００４３】
さらに駆動手段（モータ）１０を駆動させて籠型回転円筒体７を例えば４〜５ｒｐｍ程度の速さでゆっくり回転させると、籠型回転円筒体７の下方部が液槽４内に順次浸漬して籠型回転円筒体７内に炭酸ガス吸収水溶液が浸入するとともに、掬い上げ樋１１が炭酸ガス吸収水溶液を汲み上げ、籠型回転円筒体７の回転により上方位置に達したところで炭酸ガス吸収水溶液が籠型回転円筒体７内に散布され、籠型回転円筒体７内に充填されている気・液接触用充填物１３を介して炭酸ガス吸収水溶液の液膜が形成される。
【００４４】
つまり、籠型回転円筒体７の外周部に設けられたところの、図３に例示した如き下方に位置する掬い上げ樋１１内に、その開口部１２から炭酸ガス吸収水溶液が入り、籠型回転円筒体７の回転に伴って、掬い上げ樋１１が液槽４内から立ち上がり側の真横位置（１１ａ）、真上位置（１１ｂ）、そして沈み側の真横位置（１１ｃ）へと達する間に、内部の炭酸ガス吸収水溶液が籠型回転円筒体７内部へと排出され、内部の気・液接触用充填物１３へと順次浸透して炭酸ガス吸収水溶液が籠型回転円筒体７の内部全体に常時保持されることになる。
【００４５】
この状態において、図示しない送風機によりガス導入口２から煙道ドラム１内に排ガスを導入すると、排ガスは籠型回転円筒体７内を通過する際に広い面積で気・液接触がおこなわれるばかりでなく、水平方向に向けてある程度の長さを有する籠型回転円筒体７内を、マクロ的には図１において、排ガスは左から右水平方向に移動するのに対し、炭酸ガス吸収水溶液が右から左方向へと、互いに逆方向に流れて向流の態様をなし、またミクロ的には円筒断面で炭酸ガス吸収水溶液が上から下へ、排ガスは左から右水平方向へと流れることになるために交差流の態様を呈して気・液接触がおこなわれる。
【００４６】
従って、この場合には所謂吸収塔を多段直列に配置した既述した公知の化学装置と同様の機能、作用効果が期待できることになる。このように構成されているので、炭酸ガス吸収水溶液は適正な温度に管理された状態で十分な時間をかけて、先入り、先出しを原則とした向流気・液接触を可能とし、炭酸ガス吸収水溶液はその吸収能力を十分に発揮した後、再生装置に導入される。
【００４７】
一方、再生装置１８Ａは図１の下方部および図４に示した構造からなる。すなわち再生装置１８Ａは炭酸ガス放出室１８、炭酸ガス吸収水溶液加熱タンク１９、回転充填層２０、回転軸２１、流路規制板２２、加熱装置２３ａ〜２３ｆ、および冷却装置１６と熱交換器１７より構成されており、さらに炭酸ガス放出室１８には、その長さ方向に向けて一定間隔毎に仕切り板２２が、平面より見た場合に図４（Ｂ）のように左右の壁面に対して片側だけ固定して取り付けられ、反対側端部（自由端）と壁面との間には炭酸ガス吸収水溶液の流路が形成されている結果、炭酸ガス吸収水溶液の流れが炭酸ガス放出室１８内においてその長さ方向に向けて蛇行して流れるように構成されている。
【００４８】
上記のように、炭酸ガス吸収水溶液の流れが炭酸ガス放出室１８内においてその長さ方向に向けて蛇行して流れる結果、矢印にて示したように先に入った炭酸ガス吸収水溶液が先に出ていく仕組みとなり、これによって低温の熱源を有効利用することが出来る。なお炭酸ガス放出室１８内の仕切り板２２により区画された各室内に設けられた各回転充填層２０は回転軸２１によって支承され、図示しない駆動モータにより回転することができる。
【００４９】
上記の再生装置１８Ａの構成において、煙道ドラム１内で用いられた炭酸ガス吸収水溶液は排出管６により煙道ドラム１の外部へと排出された後、ポンプを介して熱交換器１７を通って再生装置１８Ａの炭酸ガス放出室１８内に送り込まれ、加熱装置２３ａ〜２３ｆにより温度調節された炭酸ガス放出室１８内を通過する際に効率よく炭酸ガスの分離処理がなされ、排出側から排出された処理済みの炭酸ガス吸収水溶液は、ポンプ２４により熱交換器１７および冷却装置１６を通って供給管５により煙道ドラム１の液槽４内に循環供給される。
【００５０】
さらに本発明の第２実施例について以下に説明をする。すなわち籠型回転円筒体７の直径を１０ｍ、排ガス流量を１．５Nm3/sec とすると、籠型回転円筒体７の長さについては吸収する炭酸ガス量如何により変化するとして、
４２０，０００  Nm3/h
回収する炭酸ガスの濃度を５％とすると、回収する炭酸ガスの量は
２１０００  Nm3/h
炭酸ガス重量は
４１．６  t/h
この場合に必要な炭酸ガス吸収水溶液の量は、純粋物質として
モノエタノールアミンの場合で、５７．６  t/h
炭酸カリウムの場合で、      １３０．０  t/h
回収する炭酸ガスの量を５、１０、１５、２０％と次第に多くした場合には、前記した籠型回転円筒体７の長さを長くするだけでよいから、長さはそれぞれ２、４、６、８ｍとなる。
【００５１】
上記の計算を基にして纏めてみると、
回収する炭酸ガス濃度（％）          ５        １０        １５        ２０
籠型回転円筒体長さ（m）             ２          ４          ６          ８
圧損（mm水柱）                    ４０        ８０      １２０      １６０
炭酸ガス回収量（t/h）             41.6        83.2       124.8       166.4
炭酸ガス吸収水溶液必要循環量（t/h）〔純粋物質として〕
モノエタノールアミンの場合    57.6       115.2       172.8       230.4
炭酸カリウムの場合           130.4       260.8       391.2       521.6
【００５２】
さらに炭酸ガス吸収水溶液の濃度を１０〜４０％とした場合の必要循環水溶液量（t/h）を求めると、
〔モノエタノールアミンの場合〕
［回収する炭酸ガス（％）］    ５        １０        １５        ２０
［水溶液濃度（％）］
１０                             576        1152        1728        2304
２０                             288         576         864        1152
３０                             192         384         576         768
４０                             144         288         432         576
【００５３】
〔炭酸カリウムの場合〕
［回収する炭酸ガス（％）］    ５        １０        １５        ２０
［水溶液濃度（％）］
１０                            1304        2608        3912        5216
２０                             652        1304        1956        2608
３０                             432         868        1302        1736
４０                             326         652         978        1304
【００５４】
上記にみられるように、モノエタノールアミンの場合も、また炭酸カリウムの場合も必要循環水溶液量は水溶液の濃度が増加すると減少する関係にある。それに伴って低温の炭酸ガス吸収水溶液を高温にするエネルギー、および高温の再生液の温度を低下させるエネルギーが減少する。このような努力は従来から腐蝕防止剤の使用の分野においては行われていたが、本発明においてはその装置自体の耐腐食性を高めて、さらに改善されることになる。
【００５５】
すなわち、これまで１０〜２０％程度に低く抑えられていた炭酸ガス吸収水溶液の濃度を３０〜４０％程度にまで引き上げて省エネルギー化することが可能となるのである。このように積極的に炭酸ガス吸収装置の耐蝕性を高めることにより炭酸ガス吸収水溶液の濃度を４０％以上にすることも可能であり、また循環する炭酸ガス吸収水溶液の使用量を減少させることができるために上記吸収水溶液の再生装置の小型化も可能となり、しかも炭酸ガス吸収装置の駆動力低減にも繋がることになる。
【符号の説明】
【００５６】
１            煙道ドラム
２            排ガス導入口
３            ガス排出口
４            液槽
４ａ          エンドプレート
４ｂ          エンドプレート
５            供給管
６            排出管
７            籠型回転円筒体
８            回転軸
９ａ          軸受
９ｂ          軸受
１０          駆動手段（モータ）
１１          掬い上げ樋
１２          開口部
１３          気・液接触用充填物
１４          仕切り壁
１５−１〜３  熱交換装置
１６          冷却装置
１７          熱交換器
１７          熱交換器
１８Ａ        再生装置
１８          炭酸ガス放出室
１９          加熱タンク
２０          回転充填層
２１          回転軸
２２          仕切り板
２３ａ〜ｆ    加熱装置
２４          ポンプ
【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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