(57)【要約】【課題】二酸化炭素を回収する際のコストを低減すると共に、二酸化炭素の排出を抑制する二酸化炭素の回収利用方法及び装置を提供する。【解決手段】原料を燃焼する燃焼手段１と、  燃焼手段１で生じる排ガスから回収された二酸化炭素と、外部から供給されたエポキシドとを反応させて合成ポリマーにする反応槽１１と、  反応槽１１で合成した合成ポリマーを原料として燃焼手段１に供給する供給ライン１２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料を燃焼手段で燃焼し、該燃焼手段で生じた排ガスから二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素と、外部から供給したエポキシドとを反応させて合成ポリマーにし、該合成ポリマーを原料として前記燃焼手段に供給することを特徴とする二酸化炭素の回収利用方法。
【請求項２】
燃焼手段で生じた排ガスから二酸化炭素を二酸化炭素吸収液に吸収させ、該二酸化炭素吸収液から二酸化炭素を放散させて回収することを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素の回収利用方法。
【請求項３】
燃焼手段で生じた排ガスを脱硝し、更に脱硫することを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素の回収利用方法。
【請求項４】
原料を燃焼する燃焼手段と、
該燃焼手段で生じる排ガスから回収された二酸化炭素と、外部から供給されたエポキシドとを反応させて合成ポリマーにする反応槽と、
該反応槽で合成した合成ポリマーを原料として前記燃焼手段に供給する供給ラインとを備えたことを特徴とする二酸化炭素の回収利用装置。
【請求項５】
燃焼手段で生じた排ガスから二酸化炭素を二酸化炭素吸収液に吸収させる二酸化炭素吸収装置と、
該二酸化炭素吸収装置から二酸化炭素吸収液が供給され且つ二酸化炭素吸収液から二酸化炭素を放散させて回収する二酸化炭素放散装置とを備えたことを特徴とする請求項４に記載の二酸化炭素の回収利用装置。
【請求項６】
燃焼手段で生じた排ガスを脱硝する脱硝装置と、該脱硝装置で脱硝した排ガスを脱硫する脱硫装置とを備えたことを特徴とする請求項４に記載の二酸化炭素の回収利用装置。
【請求項７】
排ガスから塵を取り除く集塵機を備えたことを特徴とする請求項４に記載の二酸化炭素の回収利用装置。
【請求項８】
反応槽で合成した合成ポリマーを貯留し且つ合成ポリマーを燃焼手段に供給する原料貯留槽を備えたことを特徴とする請求項４に記載の二酸化炭素の回収利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素の回収利用方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球規模の環境問題として大きく取り上げられている地球温暖化は、大気中の二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度の増加が主要因の一つであることが明らかにされており、二酸化炭素を多く排出する火力発電設備等は、二酸化炭素を回収して処理することが求められている。
【０００３】
二酸化炭素を回収する技術としては、二酸化炭素をアミン水溶液やアンモニア水溶液に化学反応で吸収させ、加熱等により二酸化炭素を回収するアミン法やアンモニア法が存在している。又、二酸化炭素を処理する技術としては、二酸化炭素を地中や海中に貯留するものがあり、更に二酸化炭素を利用する技術としては、二酸化炭素を地中へ注入して石油等を回収するＥＯＲ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｏｉｌ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）が存在している。
【０００４】
尚、二酸化炭素を回収するアミン法等の一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１があり、又、本発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、下記の特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１８４８６７号公報
【特許文献２】特開２００６−２４１２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ボイラ等から排出される二酸化炭素を回収して利用する場合には、多くのエネルギーを必要とし、通常の運転コストに対して約２割増しの運転コストがかかるという問題があった。又、二酸化炭素を地中や海中に貯留する際には、二酸化炭素の搬送及び貯留が容易でなく、多くのコストがかかると共に、貯留先から二酸化炭素が流出する懸念を確実に解消することができないという問題があった。更に、二酸化炭素をＥＯＲで利用する場合には、二酸化炭素の搬送及び地中への注入が容易でなく、多くのコストがかかるという問題があった。
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑み、二酸化炭素を回収して利用する際のコストを低減すると共に、二酸化炭素の排出を抑制する二酸化炭素の回収利用方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の二酸化炭素の回収利用方法は、原料を燃焼手段で燃焼し、該燃焼手段で生じた排ガスから二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素と、外部から供給したエポキシドとを反応させて合成ポリマーにし、該合成ポリマーを原料として前記燃焼手段に供給するものである。
【０００９】
また本発明の二酸化炭素の回収利用方法においては、燃焼手段で生じた排ガスから二酸化炭素を二酸化炭素吸収液に吸収させ、該二酸化炭素吸収液から二酸化炭素を放散させて回収することが好ましい。
【００１０】
また本発明の二酸化炭素の回収利用方法においては、燃焼手段で生じた排ガスを脱硝し、更に脱硫することが好ましい。
【００１１】
本発明の二酸化炭素の回収利用装置は、原料を燃焼する燃焼手段と、
該燃焼手段で生じる排ガスから回収された二酸化炭素と、外部から供給されたエポキシドとを反応させて合成ポリマーにする反応槽と、
該反応槽で合成した合成ポリマーを原料として前記燃焼手段に供給する供給ラインとを備えるものである。
【００１２】
また本発明の二酸化炭素の回収利用装置においては、燃焼手段で生じた排ガスから二酸化炭素を二酸化炭素吸収液に吸収させる二酸化炭素吸収装置と、
該二酸化炭素吸収装置から二酸化炭素吸収液が供給され且つ二酸化炭素吸収液から二酸化炭素を放散させて回収する二酸化炭素放散装置とを備えることが好ましい。
【００１３】
また本発明の二酸化炭素の回収利用装置においては、燃焼手段で生じた排ガスを脱硝する脱硝装置と、該脱硝装置で脱硝した排ガスを脱硫する脱硫装置とを備えることが好ましい。
【００１４】
また本発明の二酸化炭素の回収利用装置においては、排ガスから塵を取り除く集塵機を備えることが好ましい。
【００１５】
また本発明の二酸化炭素の回収利用装置においては、反応槽で合成した合成ポリマーを貯留し且つ合成ポリマーを燃焼手段に供給する原料貯留槽を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の二酸化炭素の回収利用方法及び装置によれば、燃焼手段で生じた排ガスから二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素をエポキシドと反応させて合成ポリマーにし、合成ポリマーを原料として前記燃焼手段に供給するので、二酸化炭素を処理した合成ポリマーを熱エネルギーとして利用することができ、運転コストを低減することができる。又、燃焼手段で生じた二酸化炭素を合成ポリマーとして再び燃焼手段に戻すので、二酸化炭素の搬送を簡易にしてコストを低減することができると共に、二酸化炭素の排出を抑制することができる。更に二酸化炭素を地中や海中に貯留することを不要にするので、地中等から二酸化炭素が流出する懸念を無くすことできるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の二酸化炭素の回収利用装置を示す概念図である。
【図２】本発明の二酸化炭素の回収利用方法を示すフローである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施する形態例を図１、図２を参照して説明する。
【００１９】
図１は二酸化炭素の回収利用装置の形態例である。形態例の二酸化炭素の回収利用装置は、燃焼手段であるボイラ１を備え、ボイラ１には排ガスを流す排ガスライン２が配置されている。排ガスライン２には、上流から順に、排ガスを脱硝する脱硝装置３と、排ガスから熱を利用するエアヒータ４と、排ガスから塵や煤を取り除く集塵機５と、排ガスの温度を昇温するガスヒータ６と、昇温した排ガスを脱硫する脱硫装置７とが備えられている。
【００２０】
又、排ガスライン２には、脱硫した排ガスから二酸化炭素を回収する回収ライン８が配置されている。回収ライン８には、二酸化炭素吸収液（ＣＯ２吸収液）に二酸化炭素を吸収させる二酸化炭素吸収装置９と、二酸化炭素吸収液から二酸化炭素を放散させて回収する二酸化炭素放散装置１０と、二酸化炭素をエポキシドと反応させて合成ポリマーにする反応槽１１とが備えられている。
【００２１】
更に反応槽１１には、合成ポリマーをボイラ１に供給する供給ライン１２が配置されており、供給ライン１２には原料貯留槽１３を備えている。
【００２２】
ボイラ１は、石炭等を貯留した原料貯留槽１３から石炭等の原料が投入され且つ内部で石炭等の原料を燃焼するようになっている。ここでボイラ１の種類や構造は、特に制限されるものではないが、石炭焚きボイラ１の場合には、石炭ミル（図示せず）により石炭を微細化して投入されるものが好ましい。
【００２３】
脱硝装置３は、所定の触媒を備えた構成であり、触媒によりアンモニア等の共存下で排ガス中のＮＯｘを還元処理して除去するようにしている。
【００２４】
エアヒータ４は、外気から取り込んた空気を排ガスと熱交換し得る構成を備え、加熱した酸素・空気をボイラ１に供給するエア供給ライン１４を備えている。
【００２５】
集塵機５は、電気集塵機やバグフィルタ等であり、排ガス中の煤や塵を除去するようにしている。
【００２６】
ガスヒータ６は、排ガスを昇温する構成を備え、排ガスの温度を脱硫可能な温度まで上昇させるようにしている。
【００２７】
脱硫装置７は、炭酸カルシウムを含む反応液を噴霧する噴霧手段（図示せず）を備え、反応液の噴霧により排ガス中のＳＯｘを硫酸カルシウムにして除去するようにしている。又、脱硫装置７は、二酸化炭素の回収ライン８を接続すると共に、反応液を排水処理する排水ライン１５を備えている。
【００２８】
二酸化炭素吸収装置９は、内部に充填材（図示せず）を備えた二酸化炭素吸収塔（ＣＯ２吸収塔）であり、二酸化炭素吸収装置９内では排ガスを下方から上方へ流すと共に二酸化炭素吸収液（ＣＯ２吸収液）を上方から下方へ噴霧し、排ガス中の二酸化炭素を二酸化炭素吸収液へ吸収させるようにしている。ここで二酸化炭素吸収溶液は、二酸化炭素を吸収し、昇温等により二酸化炭素を放出するものならば、特に限定されるものではないが、炭酸カリウム溶液等のアルカリ溶液が好ましい。
【００２９】
二酸化炭素放散装置１０は、二酸化炭素吸収装置９から二酸化炭素吸収液が供給される二酸化炭素放散塔（ＣＯ２放散塔）であり、二酸化炭素吸収液をヒータやスチーム等の加熱手段（図示せず）で昇温する構成を備え、二酸化炭素吸収液から二酸化炭素を放散させて回収するようになっている。又、二酸化炭素放散装置１０は、二酸化炭素を放散した後の二酸化炭素吸収液を二酸化炭素吸収装置９へ戻す循環ライン１６を備えている。
【００３０】
反応槽１１は、二酸化炭素放散装置１０から回収ライン８を介して二酸化炭素が供給されると共に、外部のエポキシドタンク１７からエポキシド供給ライン１８を介してエポキシドが供給されるようになっており、更に外部の触媒タンク１９から触媒供給ライン２０を介して触媒が供給されるようになっている。又、反応槽１１は、内部の温度及び圧力を調整し得る構成を備えて合成ポリマーを合成するようしている。更に反応槽１１には、合成ポリマーを原料貯留槽１３へ送給する供給ライン１２を接続していると共、余剰の二酸化炭素を回収する第一外部回収ライン２１と、合成ポリマーのうち有用な有価物を回収する第二外部回収ライン２２とを備えている。
【００３１】
ここで反応槽１１に供給されるエポキシドは、３員環のエーテルであるシクロプロパンを構造式中に保つ化合物であれば、特に限定されるものではないが、エチレンオキシド（ＥＯ）、プロピレンオキシド（ＰＯ）、シクロヘキサンオキシド（ＣＨＯ）等が好ましい。又、触媒は、二酸化炭素とエポキシドを合成して合成ポリマーになるものであれば、特に限定されるものではないが、金属ポルフィリン錯体触媒や有機亜鉛触媒等が好ましい。
【００３２】
原料貯留槽１３は、原料を貯留し得る容積を有し且つ原料を必要に応じてボイラ１へ供給する構成を備えている。ここで原料貯留槽１３は、予め石炭等を貯蔵するものであって、更に外部から石炭が供給されると共に反応槽１１から合成ポリマーが供給されるものが好ましい。
【００３３】
以下本発明を実施する形態例の作用を図２を用いて説明する。
【００３４】
二酸化炭素を回収して利用する際には、最初にボイラ１に石炭等の原料を投入し、燃焼によって排ガスを生じさせる（ステップＳ１）。ここで排出される排ガスは、ガス温度３００℃〜５００℃、二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度が５％〜２０％、ＮＯｘが２００ｐｐｍ〜４００ｐｐｍ、ＳＯｘが８００ｐｐｍ〜１２００ｐｐｍとなっており、更に煤や塵が含まれている。又、ボイラ１に投下される石炭等の原料は、原料貯留槽１３から供給されても良いし、他のライン（図示せず）から供給されても良い。
【００３５】
次に排ガスを脱硝装置３へ供給して排ガスを脱硝し（ステップＳ２）、ＮＯｘを４０ｐｐｍ〜８０ｐｐｍにする。そしてエアヒータ４を通過させた後、排ガスを集塵機５へ供給して排ガス中から煤や塵を取り除き（ステップＳ３）、更に排ガスをガスヒータ６により４５０℃〜６００℃に温度上昇させてから、排ガスを脱硫装置７へ供給して排ガスを脱硫し（ステップＳ４）、ＳＯｘを０ｐｐｍ〜２０ｐｐｍにする。その後、脱硫装置７は、ＳＯｘを反応液として排水ライン１５へ排水すると共に、排ガスを二酸化炭素吸収装置９へ供給する。
【００３６】
続いて、二酸化炭素吸収装置９によって排ガスから二酸化炭素を二酸化炭素吸収液に吸収させる（ステップＳ５）。そして二酸化炭素吸収液を二酸化炭素放散装置１０に供給し、昇温等により二酸化炭素吸収液から二酸化炭素を放散させて回収する（ステップＳ６）。この時、二酸化炭素放散装置１０で回収された二酸化炭素の濃度は９５％〜１００％になっている。又、二酸化炭素を放散した後の二酸化炭素吸収液は、循環ライン１６により二酸化炭素放散装置１０から二酸化炭素吸収装置９へ戻される。
【００３７】
更に続いて、二酸化炭素放散装置１０で回収した二酸化炭素を反応槽１１に供給すると共に、エポキシドタンク１７からエポキシドを反応槽１１に供給し、更に触媒タンク１９から触媒を反応槽１１に供給する。そして反応槽１１内において数十℃、数十ａｔｍの条件下で［式１］により二酸化炭素とエポキシドを反応させて合成ポリマーを合成する（ステップＳ７、Ｓ８）。
【化１】
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ここで、Ｒ１，Ｒ２は、アルキル基、アルケニル基、アリール基等であり、アルキル基は置換基を有しても良く、特に制限されるものではない。又、合成ポリマーは、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、環状カルボナート（ＣＣ）等であり、［式１］の場合にはポリカーボネート（ＰＣ）を示している。更にエポキシドには、エチレンオキシド（ＥＯ）、プロピレンオキシド（ＰＯ）、シクロヘキサンオキシド（ＣＨＯ）等のうちプロピレンオキシド（ＰＯ）を供給することが好ましい。
【００３８】
又、反応槽１１で反応に利用されなかった二酸化炭素は、余剰の二酸化炭素として第一外部回収ライン２１で回収し、他の用途へ利用し得るようにする。更にエポキシドの種類や触媒の種類を選択することによりポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の有価物となる合成ポリマーを生じる場合には、有価物の合成ポリマーを第二外部回収ライン２２により回収し、有価譲渡等の他の用途へ利用し得るようにしても良い。
【００３９】
続いて反応槽１１で生じた合成ポリマーを原料として原料貯留槽１３へ供給し、合成ポリマーを原料貯留槽１３から供給ライン１２を介してボイラ１に供給し、再度燃焼して利用する。
【００４０】
而して、このような実施の形態例によれば、ボイラ（燃焼手段）１で生じた排ガスから二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素をエポキシドと反応させて合成ポリマーにし、合成ポリマーを原料としてボイラ１に供給するので、二酸化炭素を固定処理した合成ポリマーを熱エネルギーとして利用することができ、運転コストを低減することができる。又、ボイラ１で生じた二酸化炭素を合成ポリマーとして再びボイラ１に戻すので、二酸化炭素の搬送を簡易にしてコストを低減することができると共に、二酸化炭素の排出を抑制することができる。更に二酸化炭素を地中や海中に貯留することを不要にするので、地中等から二酸化炭素が流出する懸念を無くすことができる。更に又、使用するエポキシドは、他の反応処理であるフェノール合成の副生成物として容易に生じるものであるので、安価であり、他の化合物に比較してコストを大幅に低減することができる。
【００４１】
実施の形態例において、ボイラ１で生じた排ガスから二酸化炭素を二酸化炭素吸収装置９で二酸化炭素吸収液に吸収させ、二酸化炭素吸収液から二酸化炭素を二酸化炭素放散装置１０で放散させて回収すると、排ガスから二酸化炭素を高濃度で回収し得るので、二酸化炭素とエポキシドと効率的に合成し、合成ポリマーを熱エネルギーとして利用してコストを低減することができると共に、二酸化炭素の排出を抑制することができる。
【００４２】
実施の形態例において、ボイラ１で生じた排ガスを脱硝装置３で脱硝し、更に脱硫装置７で脱硫すると、排ガスから二酸化炭素を高濃度で回収し且つ合成ポリマーへの反応の阻害要因を低減するので、二酸化炭素とエポキシドとを効率的に合成し、合成ポリマーを熱エネルギーとして利用してコストを低減することができると共に、二酸化炭素の排出を抑制することができる。
【００４３】
実施の形態例において、集塵機５で排ガスから塵や煤を取り除くと、排ガスから二酸化炭素を高濃度で回収するので、二酸化炭素とエポキシドと効率的に合成し、合成ポリマーを熱エネルギーとして利用してコストを低減することができると共に、二酸化炭素の排出を抑制することができる。
【００４４】
実施の形態例において、反応槽１１で合成した合成ポリマーを貯留し且つ合成ポリマーをボイラ１に供給する原料貯留槽１３を備えると、反応槽１１で合成した合成ポリマーを調整してボイラ１に供給するので、合成ポリマーを熱エネルギーとして効率的に利用してコストを低減することができる。
【００４５】
尚、本発明の二酸化炭素の回収利用方法及び装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、原料を燃焼して排ガスを生じるものならばボイラ以外の燃焼手段でも良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４６】
１    ボイラ（燃焼手段）
３    脱硝装置
５    集塵機
７    脱硫装置
９    二酸化炭素吸収装置
１０    二酸化炭素放散装置
１１    反応槽
１２   供給ライン
１３    原料貯留槽
【図１】
2011056372.tif 000004
【図２】
2011056372.tif 000005