(57)【要約】      （修正有）【課題】燃焼排ガスの二酸化炭素排出量を削減しながら経済効果を創出する二酸化炭素排出量削減処理方法の開発。【解決手段】苛性ソーダ水溶液を二酸化炭素吸収液とする燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理であって、苛性ソーダ合成工程と、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程と、資源化工程とから成り、苛性ソーダ合成工程が炭酸ソーダ鉱物の精製粉を水に溶解して調製した天然炭酸ソーダ水溶液を用いて、消石灰による苛性化反応で苛性ソーダ水溶液と炭酸カルシウム沈殿を生成し、固液分離して合成苛性ソーダ水溶液を得る工程であり、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程が苛性ソーダ合成工程で生成した合成苛性ソーダ水溶液と浄化した燃焼排ガスを気液向流接触させて排ガス中の二酸化炭素を合成苛性ソーダ水溶液が吸収し合成炭酸ソーダとして固定して削減する工程である燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
苛性ソーダ水溶液を二酸化炭素吸収液とする燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理であって、苛性ソーダ合成工程と、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程ととから成り、  前記苛性ソーダ合成工程が、炭酸ソーダ成分Na2CO3を99.2％以上含有する炭酸ソーダ鉱物の精製粉を水に溶解して調製した天然炭酸ソーダ水溶液を用いて、消石灰による苛性化反応で苛性ソーダ水溶液と炭酸カルシウム沈殿を生成し、固液分離して合成苛性ソーダ水溶液を得る工程であり、  前記燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程が、前記苛性ソーダ合成工程で生成した合成苛性ソーダ水溶液と浄化した燃焼排ガスを気液向流接触させて排ガス中の二酸化炭素を合成苛性ソーダ水溶液が吸収し炭酸ソーダとして固定して削減する工程であることを特徴とする燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法。
【請求項２】
更に資源化工程を含み、
前記資源化工程は、前記合成苛性ソーダ水溶液を前記燃焼排ガスと気液向流接触させて排ガス中の二酸化炭素を吸収した炭酸ソーダ水溶液を用いた合成炭酸ソーダ製造工程と重炭酸製造工程とから成ることを特徴とする燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法。
【請求項３】
前記資源化工程において、炭酸ソーダ製造工程が、前記燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程で合成苛性ソーダ水溶液が二酸化炭素を吸収して処理済み液となった合成炭酸ソーダ水溶液を原料として、濃縮し乾燥して合成炭酸ソーダ粉末製品を製造する工程であることを特徴とする請求項２に記載の燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法。
【請求項４】
前記資源化工程において、重炭酸ソーダ製造工程が、前記燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程から排出する処理済み液の炭酸ソーダ水溶液を原料として、合成炭酸ソーダ水溶液に燃焼排ガスの浄化排ガスを通気することにより炭酸化して重炭酸ソーダとして、重曹およびセスキ炭酸ソーダ製品を製造する工程であることを特徴とする請求項２または３に記載の燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法。
【請求項５】
前記苛性ソーダ合成工程において、苛性化反応で生成した苛性ソーダ水溶液と炭酸カルシウム沈殿を固液分離して得た炭酸カルシウム沈殿は、付着した苛性ソーダを水洗し乾燥処理して軽質炭酸カルシウムとし、水洗処理で発生したアルカリ性排水は前記炭酸鉱物の水溶液調製工程にリサイクルすることを特徴とする請求項１に記載の燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法。
【請求項６】
前記苛性ソーダ合成工程において、天然炭酸ソーダ水溶液が、炭酸ソーダ鉱物を精製した天然炭酸ソーダ粉を水に溶解して得られる天然炭酸ソーダ水溶液であり、
前記炭酸ソーダ鉱物が、１水和物炭酸ソーダを主成分とするテルモナトライト、重炭酸ソーダを主成分とするナーコライト、10水和物炭酸ソーダを主成分とするナトロン、および２水和物炭酸ソーダと重炭酸ソーダを主成分とし組成比が１対１の復塩から成るトロナを含むの炭酸塩鉱物から選択されることを特徴とする請求項1〜５の何れか一項に記載の燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法。
【請求項７】
苛性ソーダ水溶液を二酸化炭素吸収液とする燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理システムであって、
苛性ソーダ合成装置と、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理装置ととから成り、
前記苛性ソーダ合成装置が、炭酸ソーダ鉱物の精製粉を水に溶解して調製した天然炭酸ソーダ水溶液を用いて、消石灰による苛性化反応で苛性ソーダ水溶液と炭酸カルシウム沈殿を生成し、固液分離して合成苛性ソーダ水溶液を得る装置であり、
前記燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理装置が、前記苛性ソーダ合成装置で生成した合成苛性ソーダ水溶液と浄化した燃焼排ガスを気液向流接触させて排ガス中の二酸化炭素を合成苛性ソーダ水溶液が吸収し炭酸ソーダとして固定して削減する装置である
ことを特徴とする燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理システム。
【請求項８】
更に資源化装置を含み、
前記資源化装置は、前記合成苛性ソーダ水溶液を前記燃焼排ガスと気液向流接触させて排ガス中の二酸化炭素を吸収した合成炭酸ソーダ水溶液を用いて行われ、以下の（１）合成炭酸ソーダ製造装置及び／又は（２）重炭酸製造装置とから成ることを特徴とする、請求項６に記載の燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理装置。
（１）前記燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理装置で合成苛性ソーダ水溶液が二酸化炭素を吸収して処理済み液となった合成炭酸ソーダ水溶液を原料として、濃縮し乾燥して合成炭酸ソーダ粉末製品を製造する合成炭酸ソーダ製造装置
（２）前記燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程から排出する処理済み液の合成炭酸ソーダ水溶液を原料として、合成炭酸ソーダ水溶液に燃焼排ガスの浄化排ガスを通気することにより炭酸化して重炭酸ソーダとして、重曹およびセスキ炭酸ソーダ製品を製造する重炭酸ソーダ製造装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、苛性ソーダ合成工程と、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程と、資源化工程とから成る燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法としては、燃料の消費量を抑制して燃焼排ガスの発生を削減する省エネルギー対策や、京都議定書に基づく炭素クーポンの購入等によるものが主である。そして二酸化炭素吸収剤を用いて燃焼排ガスの二酸化炭素を直接吸収して二酸化炭素の排出量を削減する処理方法としては、特殊な二酸化炭素吸収剤を用いて燃焼排ガスから二酸化炭素を高純度に分離回収する技術と、回収した二酸化炭素を地底や海底の岩盤層に圧入して貯留する技術とから成る二酸化炭素を隔離貯留するＣＣＳ法が知られている。しかし、貯留後の安全性や埋蔵場所の選択などに未だ課題がある。
【０００３】
苛性ソーダ水溶液を二酸化炭素吸収液に用いる燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法は、例えば特許文献1、2に記載されている。この内の特許文献1は重油ボイラーの燃焼排ガスを苛性ソーダ水溶液と気液接触させて苛性ソーダ水溶液が排ガス中の二酸化炭素を吸収することにより炭酸ソーダ水溶液を製造する方法であり、結果として燃焼排ガスの二酸化炭素を削減しているのであって炭酸ソーダ水溶液を製造するだけの二酸化炭素排出量を削減する処理方法である。
【０００４】
また、特許文献２には、化石燃料の燃焼排ガスを苛性ソーダ水溶液と気液接触させて、硫酸ソーダと炭酸ソーダを生成して脱硫と脱炭を同時に行い、苛性ソーダ水溶液が二酸化炭素を吸収して生成した炭酸ソーダ水溶液を苛性ソーダ水溶液に再生してリサイクルする排煙浄化処理方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２６３４３３
【特許文献２】特許第４７４７３８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
温室効果ガスの二酸化炭素排出量削減が喫緊の課題となっているが、燃焼排ガスの二酸化炭素を直接吸収して削減する処理方法は上記したように未だ開発途上にある。その背景には処理費用の経済性にあることが判った。
そこで本発明は、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量を削減しながら経済効果を創出する二酸化炭素排出量削減処理方法を開発することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題において、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理を実現するために、本発明は以下の特徴を備える。
１．燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程において、合成苛性ソーダ水溶液を二酸化炭素吸収液として二酸化炭素排出量削減処理を行い、処理済み液となって排出する合成炭酸ソーダ水溶液を原料にして、合成炭酸ソーダ製品と重炭酸ソーダ製品を製造する資源化工程を付設することにより経済効果を創出する。
【０００８】
しかし、二酸化炭素排出量削減処理を継続するためには、資源化した炭酸ソーダ水溶液を補充して供給しつづける必要がある。そこで本発明は、その対策手段として以下の手法も提供する。
２．即ち、従来から二酸化炭素吸収液の苛性ソーダ水溶液には電解苛性ソーダが使用されている。電解苛性ソーダは塩水を電気分解する方法で製造しているので、製造時の消費電力が大きく、そのため発電所で発生する二酸化炭素排出量も大きいと言う問題がある。そこで消費電力が小さく、二酸化炭素負荷も小さい化学合成法で製造した合成苛性ソーダ水溶液を二酸化炭素吸収液として使用することが望ましいことから、本発明では合成苛性ソーダ水溶液の調達方法も提供する。
【０００９】
而して本発明においては、二酸化炭素吸収処理後に排出する合成苛性ソーダ水溶液が二酸化炭素を吸収して処理済み液となった合成炭酸ソーダ水溶液を合成炭酸ソーダおよび重炭酸ソーダ製品の製造原料として資源化しても、二酸化炭素吸収液の苛性ソーダ水溶液を継続して二酸化炭素排出量削減処理工程に供給するための手段(課題１)と、二酸化炭素吸収液の苛性ソーダ水溶液には化学合成法で製造した合成苛性ソーダ水溶液を使用する(課題２)は、下記の燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法を見出して解決した。
【００１０】
即ち、苛性ソーダ水溶液を二酸化炭素吸収液とする燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理であって、苛性ソーダ合成工程と、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程と、資源化工程とから成り、前記苛性ソーダ合成工程が、炭酸ソーダ鉱物の精製粉を水に溶解して調製した天然炭酸ソーダ水溶液を用いて、消石灰による苛性化反応で苛性ソーダ水溶液と炭酸カルシウム沈殿を生成し、固液分離して合成苛性ソーダ水溶液を得る工程であり、前記燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程が、前記苛性ソーダ合成工程で生成した合成苛性ソーダ水溶液と浄化した燃焼排ガスを気液向流接触させて排ガス中の二酸化炭素を合成苛性ソーダ水溶液が吸収して合成炭酸ソーダとして固定して削減する工程である燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法を提供する。
【００１１】
上記二酸化炭素排出量削減処理方法は、更に資源化工程を含み、前記資源化工程は、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程から排出する合成苛性ソーダが二酸化炭素を吸収して処理済み液となった合成炭酸ソーダ水溶液を原料とし、合成炭酸ソーダ製造工程と重炭酸ソーダ製造工程とから成ることができる。
【００１２】
前記資源化工程において、合成炭酸ソーダ製造工程が、前記燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程から排出する合成苛性ソーダが二酸化炭素を吸収して処理済み液となった合成炭酸ソーダ水溶液を原料として、濃縮し乾燥して合成炭酸ソーダ粉末製品を製造する工程である燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法とすることができる。
【００１３】
前記資源化工程において、重炭酸ソーダ製造工程が、前記燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程から排出する合成苛性ソーダが二酸化炭素を吸収して処理済み液となった合成炭酸ソーダ水溶液に燃焼排ガスの浄化排ガスを通気することにより炭酸化して重炭酸ソーダとし、重曹およびセスキ炭酸ソーダ製品を製造する工程である燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法とすることができる。
【００１４】
前記苛性ソーダ合成工程において、苛性化反応で生成した苛性ソーダ水溶液と炭酸カルシウム沈殿を固液分離して得た炭酸カルシウム沈殿は、付着した苛性ソーダを水洗し乾燥処理して軽質炭酸カルシウムとし、水洗処理で発生したアルカリ性排水は、前記炭酸ソーダ鉱物の水溶液調製工程にリサイクルする燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法とすることができる。
【００１５】
前記苛性ソーダ合成工程において、天然炭酸ソーダ水溶液が、炭酸ソーダ鉱物を精製した天然炭酸ソーダ粉を水に溶解して得られる天然炭酸ソーダ水溶液であり、前記炭酸ソーダ鉱物が、１水和物炭酸ソーダを主成分とするテルモナトライト、重炭酸ソーダを主成分とするナーコライト、10水和物炭酸ソーダを主成分とするナトロン、２水和物炭酸ソーダと重炭酸ソーダを主成分とし組成比が１対１の復塩から成るトロナなどの炭酸塩鉱物である燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の燃焼ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法によれば、炭酸ソーダ鉱物を清製した粉末を水に溶解した天然炭酸ソーダ水溶液と消石灰粉を原料とする苛性ソーダ合成工程をオンサイトに設置したことにより、合成苛性ソーダ水溶液の二酸化炭素吸収液を燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程に供給することができ、また、同処理工程から排出する合成苛性ソーダが二酸化炭素を吸収して処理済み液となった合成炭酸ソーダ水溶液を前記苛性ソーダ合成工程で苛性ソーダ水溶液に再生してリサイクルすることができるので、苛性ソーダ合成工程に消石灰粉を供給することにより、削減した二酸化炭素を炭酸カルシウムに固定化して排ガスの二酸化炭素排出量削減処理を継続することができる。
【００１７】
さらに、前記処理済み液の合成炭酸ソーダ水溶液を資源化して合成炭酸ソーダ製品および重炭酸ソーダ製品の製造原料とした時には、天然炭酸ソーダ水溶液を天然炭酸ソーダ水溶液貯留槽から苛性ソーダ合成工程に補給することにより、二酸化炭素吸収液の合成苛性ソーダ水溶液を燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程に供給し、所定量の燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理を継続することができる。
【００１８】
而して、上記本発明の燃焼ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法によれば、苛性ソーダ合成工程を設置し、炭酸ソーダ鉱物の精製粉を原料にしてオンサイトで生成した合成苛性ソーダ水溶液を二酸化炭素吸収液として、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程で二酸化炭素を吸収して削減した処理済み液の合成炭酸ソーダ水溶液を、苛性ソーダ合成工程で合成苛性ソーダに再生して、二酸化炭素排出量削減処理工程にリサイクルすることにより合成苛性ソーダ水溶液を循環させて燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理を継続する処理を行うことができる。そして二酸化炭素排出量削減処理工程から排出する処理済み液の合成炭酸ソーダ水溶液を資源化して合成炭酸ソーダ製品と重炭酸ソーダ製品を製造することを同時に実施できる燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法を提供することができる。
【００１９】
前記炭酸ソーダ水溶液を原料にして重炭酸ソーダを製造する方法は、以下の（式１）に示すように炭酸ソーダ水溶液に燃焼排ガスの浄化排ガスを吹き込み炭酸化することにより行うことができる。この時、炭酸ソーダ１モルに対して燃焼排ガスの二酸化炭素１モルを削減する効果がある。
Na2CO3  +  CO2  +  H2O  ―＞  2NaHCO3    ――（式１）
【００２０】
前記苛性ソーダ合成工程によれば、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程に設置してオンサイトで合成苛性ソーダ水溶液を供給することができるので、液体苛性ソーダを購入して使用する場合に比べて運搬や貯留タンクの利用などを簡素化できるので経済効果をもたらす。
【００２１】
前記苛性ソーダ合成工程において、苛性化反応処理で副生する炭酸カルシウム沈殿は、水洗し乾燥処理すると軽質炭酸カルシウムになるので製品化することができる。その際に水洗処理で発生したアルカリ性排水を天然炭酸ソーダ鉱物の水溶液調製工程にリサイクルして天然炭酸ソーダ水溶液を調製することにより、節水による省資源効果と経済効果を創出することができる。
【００２２】
本発明の燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法は、天然炭酸ソーダ水溶液を用いる苛性ソーダ合成工程と、合成苛性ソーダ水溶液が二酸化炭素を吸収して処理済み液となった合成炭酸ソーダ水溶液の資源化工程を有することにより、合成炭酸ソーダ製品と、重炭酸ソーダ製品と、合成苛性ソーダをアンモニアソーダ法（ソルベー法）より簡便な方法で量産しつつ、燃焼ガスの二酸化炭素排出量を削減することを実現した経費軽減効果のある二酸化炭素排出量削減処理方法である。
【００２３】
本発明は、二酸化炭素排出源の規模の大きな工場を中心に、その地方の産業が関わりあって燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減に取り組む産業のニューパラダイムが構築されて、さらに大きな経済効果を発揮するものと期待される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施の形態にかかる燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法の工程図である。
【図２】本実施の形態にかかる苛性ソーダ合成装置と工程フロー図である。
【図３】本実施の形態にかかる気液接触反応塔のモデルと工程フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に図面を参照しながら、本実施の形態にかかる燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法と装置を説明する。
本発明者らは、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量を削減する処理方法について永年にわたり調査、研究をかさねて下記の結果を得た。
【００２６】
即ち、燃焼排ガス中の二酸化炭素を水溶液に吸収固定化する二酸化炭素吸収液としては苛性ソーダ水溶液が適していることが知られていた。しかし、使用されている苛性ソーダは塩水の電気分解法により製造した電解苛性ソーダであった。
【００２７】
電解苛性ソーダは製造時の消費電力が大きく、大電力を得るために火力発電所で発生する二酸化炭素の排出量が大きい。しかし低炭素化が課題となっているので二酸化炭素吸収液調製用に電解苛性ソーダを使用することに疑問を感じた。
【００２８】
そして、合成苛性ソーダを使用する必要があると考え、合成苛性ソーダの市場調査をしたところ、大量生産している苛性ソーダは電気分解法によるもので、生産量は及ばないが、合成苛性ソーダがアンモニア−ソーダ法(ソルベー法)で製造されていた。
【００２９】
アンモニア−ソーダ法による合成苛性ソーダの製造法は、数種類の化学反応工程から成る複雑な製法であるが簡略すれば、まず初めに、アンモニアソーダ法で重炭酸ソーダを製造し、これを焙焼して炭酸ソーダとした後、この炭酸ソーダの水溶液と消石灰で苛性化処理して苛性ソーダを生成する方法である。
しかし、安価な工業塩を原料とする電気分解法の電解苛性ソーダが出現したことにより、アンモニアソーダ法による合成苛性ソーダの大量生産が衰退した経緯があった。
そこで、合成苛性ソーダの製造法について検討した。
【００３０】
安価な原料炭酸塩について調査した結果、炭酸塩鉱物の中に炭酸ソーダ鉱物があることを究明し、さらに調査した結果、多数の炭酸ソーダ鉱物があることを知り、その中の炭酸ソーダと重炭酸ソーダから成るトロナ鉱石は、巨大な鉱床がアメリカにあり、採掘して精製した天然ソーダ灰(天然炭酸ソーダ)が安価な工業製品として輸入されていた。
【００３１】
この天然ソーダ灰を原料にして苛性ソーダが合成すれば、電解苛性ソーダより省エネルギーで低炭素の合成苛性ソーダを使用した二酸化炭素吸収液を製造することができると考えた。
【００３２】
即ち、天然ソーダ灰Na2CO3を水に溶解して天然炭酸ソーダ水溶液を調製し、攪拌混合槽を用いて、天然炭酸ソーダ水溶液を攪拌しながら消石灰Ca(OH)2粉を投入して攪拌混合すると、下記(式２)の苛性化反応により、合成苛性ソーダ（NaOH）水溶液と炭酸カルシウム（CaCO3）沈殿を生成するので、これを固液分離して合成苛性ソーダ水溶液を得る製造方法を完成させた。
Na2CO3  +  Ca(OH)2  ―＞  2NaOH  +  CaCO3      ―――  （式２）
【００３３】
一方、排ガスの二酸化炭素を削減するためには大量の二酸化炭素吸収液が必要であり、大量の水を使用することは処理設備の大型化を招くので、二酸化炭素吸収液の合成苛性ソーダ水溶液が二酸化炭素を吸収して処理済み液となった合成炭酸ソーダ水溶液を苛性ソーダ水溶液に再生すれば、設備の大型化を回避することができると考えて、この再生処理方法について調査し検討した。
【００３４】
その結果、合成苛性ソーダ水溶液の二酸化炭素吸収液が燃焼排ガスの二酸化炭素を吸収して処理済み液となった合成炭酸ソーダ水溶液に消石灰粉を添加して攪拌混合する苛性化処理により合成苛性ソーダ水溶液を調製して、排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程にリサイクルする方法で用水の使用量を抑制することができた。
【００３５】
しかし、苛性化処理で副生した炭酸カルシウム沈殿を軽質炭酸カルシウムにするためには、沈殿に付着した苛性ソーダを水洗し乾燥処理する必要があり、この時生じるアルカリ性排水はそのまま排水することはできない。そこで本実施の形態ではアルカリ性排水の利用方法を検討した。
【００３６】
そして、苛性ソーダ合成工程で使用する天然炭酸ソーダ水溶液はアルカリ性なので、水洗排水を天然炭酸ソーダ粉の溶解用水に使用しても問題がないことが判ったので、天然炭酸ソーダ粉の溶解用水槽にリサイクルして、節水による二酸化炭素排出量削減処理コストの低減と省資源・省エネルギー化による経済効果を挙げた。
【００３７】
さらに、合成苛性ソーダ水溶液が二酸化炭素を吸収して処理済み液となった合成炭酸ソーダ水溶液を資源化して、合成炭酸ソーダ製品と重炭酸ソーダ製品を製造することを完成させた。
【００３８】
次に図1に示した本実施の形態にかかる燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法の工程図を参照しながら各処理工程を具体的に説明する。
（１）苛性ソーダ合成工程を始動して合成苛性ソーダ水溶液を生成する。
先ず、炭酸ソーダ鉱物のトロナ鉱石を精製した天然炭酸ソーダ粉を用いて、炭酸ソーダ鉱物の水溶液調製工程A1で水に溶解して所定濃度に調製した水溶液を天然炭酸ソーダ水溶液貯留槽A2に貯留する。
次に、天然炭酸ソーダ水溶液貯留槽A2から、供給ラインAで所定量の天然炭酸ソーダ水溶液を苛性ソーダ合成工程の攪拌混合反応槽MXCに移送して攪拌しながら、消石灰貯留層CASTから、供給ラインBで所定量の消石灰粉を攪拌混合反応槽MXCに投入して、所定の温度で所定時間、攪拌混合することにより合成苛性ソーダ水溶液と炭酸カルシウム沈殿を生成する。
攪拌混合槽内では下記（式２）の反応が生起する。
Na2CO3  +  Ca(OH)2   ―＞  2NaOH  +  CaCO3    ――（式２）
反応温度は高いほど反応速度が速いが、加熱温度は３０℃〜９０℃、好ましくは、５０℃〜７０℃である。また反応終点は、pH値が１２．５ 〜 １４．０に到達した時点である。
そして生成物の合成苛性ソーダ水溶液とカルシウム沈殿は固液分離処理して、合成苛性ソーダ水溶液は合成苛性ソーダ水溶液貯留槽Eに、炭酸カルシウム沈殿は炭酸カルシウム沈殿物貯留槽CAに夫々貯留する。
【００３９】
（２）燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程を始動する。
合成苛性ソーダ水溶液貯留槽Eから合成苛性ソーダ水溶液（pH値が１２．５〜１４．０）を供給ラインCにより燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程の気液接触反応塔RECに移送し、反応塔の上部から合成苛性ソーダ水溶液をシャワーして、反応塔の下部から、処理対象工程における燃焼排ガスを浄化した浄化排ガスを導入して、燃焼排ガスと気液接触させる。合成苛性ソーダ水溶液が排ガス中の二酸化炭素を吸収して二酸化炭素吸収液（合成苛性ソーダ水溶液）が処理済み液になった時、これを処理済み液の合成炭酸ソーダ水溶液として気液接触反応塔RECから取り出して、処理済み液の合成炭酸ソーダ水溶液貯留槽W1に貯留する。
前記気液接触塔内では下記（式３）の反応が生起する。
2NaOH  +  CO2  ―＞  Na2CO3  +  H2O      ――（式３）
上記（式３）の反応温度は、温度が高くなると二酸化炭素の溶解度が低下して苛性ソーダ水溶液の二酸化炭素吸収効率が低下することから、当該反応は常温で行うのが好ましい。
また反応終点は循環している二酸化炭素吸収液のpH値が低下した時点であるが、低下し過ぎると重炭酸ソーダが合成されて炭酸ソーダの溶解度が低下し、充填層に析出して閉塞するので好ましくない。よって好ましいpH値は１０．５ 〜１１．０である。
【００４０】
そして処理済み液の合成炭酸ソーダ水溶液を取り出した後に、新たな二酸化炭素吸収液の合成苛性ソーダ水溶液を合成苛性ソーダ水溶液貯留槽Eから供給ラインCで気液接触反応塔RECに移送して燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理をつづける。
【００４１】
（３）処理済み液となった合成炭酸ソーダ水溶液を苛性ソーダ水溶液に再生する。
処理済み液の合成炭酸ソーダ水溶液貯留槽W1から合成炭酸ソーダ水溶液を供給ラインDにより苛性ソーダ合成工程の攪拌混合反応槽MXCに移送し、供給ラインBから消石灰貯留槽CASTの消石灰粉を投入して攪拌混合することにより、苛性ソーダ水溶液と炭酸カルシウム沈殿を生成させ、これを固液分離した苛性ソーダ水溶液を合成苛性ソーダ水溶液貯留槽Eに貯留する。
この時、処理済み液の合成炭酸ソーダ水溶液貯留槽W1から供給ラインDで苛性ソーダ合成工程に移送する処理済み液の合成炭酸ソーダ水溶液が不足することから、不足分を天然炭酸ソーダ水溶液貯留槽A2から供給ラインAで苛性ソーダ合成工程に移送して補給することにより再生苛性ソーダ水溶液の循環に必要な量の再生苛性ソーダ水溶液を生成して、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程と資源化工程を同時に稼働する。
攪拌混合槽内で生起する反応は前記（式１）と同じであり、反応終点も同様に判定する。
貯留槽Eに貯留した再生苛性ソーダ水溶液を貯留槽Eから、供給ラインCにより燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程に移送して再生苛性ソーダ水溶液を循環することにより、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理を継続する。
【００４２】
（４）処理済み液となった合成炭酸ソーダ水溶液を資源化工程の原料にする。
処理済み液の合成炭酸ソーダ水溶液貯留槽W1から合成炭酸ソーダ水溶液を資源化工程の供給ラインEで合成炭酸ソーダ製造工程に移送して合成炭酸ソーダ製品を製造する。
また、供給ラインＦで重炭酸ソーダ製造工程に移送して燃焼排ガスの二酸化炭素で炭酸化処理して重炭酸ソーダを製造する。合成炭酸ソーダの生成に際しては、苛性ソーダ水溶液と二酸化炭素の気液接触反応により行っており、その反応水溶液のpH値は、苛性ソーダ水溶液が二酸化炭素と気液接触反応して炭酸ソーダを生成すると共に低下して、反応が進行してpH値が９．５以下になると難溶性の重炭酸ソーダ沈殿が生成する。よって処理済み液の合成炭酸ソーダ水溶液の製造段階では、気液接触反応の終点のｐHを１０．５〜１１，０として合成炭酸ソーダ（Na2CO3）の生成を管理している。このようにして合成炭酸ソーダの生成反応のpH領域から取り出した合成炭酸ソーダ水溶液に、さらに二酸化炭素を吹き込んで炭酸化することにより、水溶液のpH値がさらに低下して、９．５〜８．５で重炭酸ソーダを沈殿させることができ、これを濾別、乾燥して製品化することができる。この重炭酸ソーダの生成反応は、常温、常圧下で生起する。反応温度を高くすると二酸化炭素の溶解度が低下するので好ましくなく、常圧で正常な炭酸化反応が生起する。
【００４３】
（５）炭酸カルシウム沈殿は精製して軽質炭酸カルシウムとして製品化する。
苛性ソーダ合成工程の炭酸カルシウム沈殿貯留槽CAの炭酸カルシウム沈殿物を精製処理工程に取り出して水洗、乾燥した炭酸カルシウムは軽質炭酸カルシウムとして製品化する。
この時、水洗で生じるアルカリ性排水は炭酸ソーダ鉱物の水溶液調製工程A1にリサイクルして天然炭酸ソーダ粉の溶解用水とする。
【実施例１】
【００４４】
次に、図２と図３を参照して実験例を説明する。本実施例において、燃焼排ガスは重油炊きボイラーの脱硫、脱硝、脱塵した浄化排ガスを用いた。また炭酸ソーダ鉱物の精製粉にはトロナ鉱石を精製粉砕した天然炭酸ソーダ粉を用いた。そして沈殿物はＸ線回折法、ガス分析は吸光光度法、水溶液は電位差滴定法で夫々分析した。
【実験例１】
【００４５】
図2において、合成炭酸ソーダを原料にして生起する下記(式２)の反応が、天然炭酸ソーダのトロナ鉱石精製粉を原料にした場合でも同様に生起することを確認した。
Na2CO3  +  Ca(OH)2  ―＞  2NaOH  +  CaCO3    ――（式2） 
【００４６】
〔実験条件〕
苛性ソーダ合成工程の合成反応装置として、攪拌装置MX1と加熱装置Ｈ１と温度測定装置Ｔ２を備えた容積３０リットルの攪拌混合反応槽ＭＸＣを用いて、図1に表示した天然炭酸ソーダ鉱物の水溶液調製工程Ａ１で、トロナ鉱石の精製粉５９５０グラムを水に溶解してNa2CO3濃度２．８ mol／ｌに調製した天然炭酸ソーダ水溶液を貯留した貯留槽A2から、計量タンクA3に移送し天然炭酸ソーダ水溶液２０リットルを計量して炭酸ソーダ水溶液投入器A4に収容した。
【００４７】
一方、消石灰粉の貯留槽ＣＡＳＴから消石灰粉を計量タンクＣＡ２に移送してCa(ＯＨ)2重量で２９００グラムを計量して消石灰粉投入器ＣＡ２０に収容した。
【００４８】
次に、攪拌混合反応槽ＭＸＣの攪拌装置ＭＸ１を起動して攪拌しながら、投入器A4から２０リットルの天然炭酸ソーダ水溶液を反応槽MXCに投入した後、加熱装置Ｈ１で水溶液を加熱して、温度測定装置T2で温度を測定しながら、天然炭酸ソーダ水溶液温度が５０℃になった時、消石灰粉投入器CA20から消石灰粉２９００グラムを徐々に１０分間で投入して攪拌混合反応処理を継続した。
【００４９】
〔実験結果〕
消石灰を投入した初期の反応液は粘性のある白濁液であったが、６０分経過時には粘性が低下し、９０分経過時には白色懸濁液になった。反応の終点はこの白色懸濁液をサンプリングして白色沈殿物の沈降性が良く上澄み液が透明になった時とした。１２０分経過後に反応が終了した。
【００５０】
反応槽MXCの反応処理液抜出ラインL9から移送ポンプP５で反応処理液貯留槽ST1に移送した。白色懸濁液をサンプリングして分析用ろ紙でろ過をして透明な水溶液と白色沈殿物を得た。これらを分析したところ、水溶液は濃度が２．１mol ／l の苛性ソーダ水溶液であり、白色粉は炭酸カルシウム粉であった。
【００５１】
攪拌混合反応処理液貯留槽ST1から白色懸濁液を固液分離工程SP1に移送して、水溶液と白色沈殿物を分離した。分離して得られた濃度が２．１mol ／lの合成苛性ソーダ水溶液２０リットルを貯留槽NASTに、白色沈殿物を炭酸カルシウム沈殿物貯留槽CA1に夫々貯留した。
【００５２】
以上の工程で製造した合成苛性ソーダ水溶液２０リットルを貯留槽NASTから、移送ポンプP6で、図３に示した燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程における気液接触反応塔RECの合成苛性ソーダ水溶液貯留槽Eに移送した。
【００５３】
一方、前記の工程で製造した炭酸カルシウム沈殿物を精製処理工程CUに移送して、沈殿物に付着した苛性ソーダを水洗浄化し、乾燥して得られた５２６０グラムの軽質炭酸カルシウムを軽質炭酸カルシウム貯留槽CA１に貯留した。
【００５４】
精製処理工程CUの水洗処理で排出したアルカリ性排水はアルカリ性水洗排水貯留槽REWに貯留して、図１に示した天然炭酸ソーダ水溶液調製工程A１に移送して、トロナ鉱石粉の溶解用水としてリサイクルした。
【００５５】
〔実験例１の考察〕
トロナ鉱石精製粉の天然炭酸ソーダ水溶液は、合成炭酸ソーダ水溶液を使用した場合と同様に(式２)の苛性化反応が生起して合成苛性ソーダに転換することを確認した。
【実験例２】
【００５６】
本実験例では、図３の気液接触反応塔RECが、二酸化炭素吸収液に天然炭酸ソーダ水溶液を原料にして合成した苛性ソーダ水溶液を用いて、気液接触反応塔REC 内を循環させることにより少量の処理液で大量の燃焼排ガスを処理することができることを確認した。本実験で使用する燃焼排ガスは、重油炊きボイラーからの燃焼排ガスで脱硫、脱硝、脱塵処理後の排ガスで、組成がCO2;13 Vol％、N2;84 Vol% ,O2; 3Vol％ の排ガスを用いた。
【００５７】
〔実験条件〕
図３において、気液接触反応塔は、塔径が４００mmで高さが２０００mm の円筒形反応塔であって、反応塔の内部には、気液接触反応場の充填層F２と排ガスのミスト除去のための充填層F１を備え、充填層F２の上部空間に二酸化炭素吸収液の合成苛性ソーダ水溶液をシャワーする吹き込み装置Wと、下部空間に浄化排ガス吹き込み装置G1が設置してあり、その下の塔下部には、pH値測定装置S1と温度測定装置T1を設置している容積２５リットルの二酸化炭素吸収液循環処理１号槽C1と,２号槽C2（図には２号槽C2の装備が省略されているがC1と同じ容積で、同じ装置を装備している）があり、夫々の槽上部の天板には処理液の流入口開閉弁V1,V2があり処理液交換時には交互に開閉して、二酸化炭素吸収液の循環を行うことにより、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理を間断なく行うことができる気液接触反応塔である。
【００５８】
最初に、二酸化炭素吸収液の合成苛性ソーダ水溶液貯留槽Eから、濃度２．１mol ／lの合成苛性ソーダ水溶液２０リットルを移送ラインL1のポンプP1で補給ラインL2を通して循環液処理１号槽C1に移送した後、二酸化炭素吸収液取り出しラインL3を開いて、循環ポンプP2で、循環ラインL4から３０℃に設定した熱交換器HCを通り、二酸化炭素吸収液吹き込みラインL5を通って吹き込み装置Wから１時間に１２０リットルの二酸化炭素吸収液をシャワーのように吹き込んで、処理液循環１号槽C1の天板の処理液流入口の開閉弁V1を開いて（この時2号槽C2の開閉弁V2は閉じる）C1に処理液を捕集して、吸収液取り出しラインL3から循環ポンプP1による二酸化炭素吸収処理液の反応塔内循環を開始した。
【００５９】
同時に、二酸化炭素吸収液の移送ライン切り替え装置(図示せず)で、補給ポンプP1を処理液循環２号槽C2の二酸化炭素吸収液移送ラインに切り替えて、１号槽C1と同様に２０リットルの合成苛性ソーダ水溶液を合成苛性ソーダ水溶液貯留槽Eから処理液循環２号槽C2へ移送した。
【００６０】
つづいて、燃焼排ガスの浄化排ガスGを処理ガス導入ラインL6から排ガス送風ブロアーP4により、排ガス吹き込み装置G1から気液接触反応塔内に毎時８０リットルの流速で通気して気液接触反応を開始した。吸収液が二酸化炭素を吸収した後の排ガスは、充填層F1で処理液のミストを除去して処理ガス排出口G2から煙突に排出した。
【００６１】
〔実験結果〕
気液接触反応開始時の処理液のpH値は１４．２で、液温は３０℃であった。 (式3)の反応は発熱反応であるから熱交換機HCで３０℃に制御した。また、３０分毎にpH値測定装置S1で測定して、pH値が１０．５〜１１．０に降下した時を反応終点とした。
【００６２】
気液接触反応処理が進んで１２時間後pH値は１３．７に、２４時間後には１２．４に、３６時間後には１１．６に降下したので合成苛性ソーダ水溶液が排ガスの二酸化炭素を吸収して削減していることを確認した。その後も測定をつづけ、５０時間経過した時、pH値が１０．８に降下したので終点とし、二酸化炭素吸収液循環処理１号槽C1の処理液取り出しラインL3をC2ライン(図示せず)に切り替え、循環液流入口開閉弁V1を閉じて２号槽C2の開閉弁Ｖ２を開けて循環処理２号槽C2による二酸化炭素吸収液の循環処理をつづけた。
【００６３】
循環処理１号槽C1で処理した排ガスの二酸化炭素排出量削減処理の処理液は、処理済み液取り出しラインL7を開いて、取り出しポンプP３で炭酸ソーダ水溶液貯留槽W1に移送ラインL8で移送して貯留した。取り出し完了後の循環処理１号槽C1には、前回と同様の手順で二酸化炭素吸収液の合成苛性ソーダ水溶液２０リットルを補給した。
【００６４】
炭酸ソーダ水溶液貯留槽W1に貯留した合成炭酸ソーダ水溶液の分析を行い、水溶液濃度が２．８mol/ｌの炭酸ソーダ水溶液２０リットルであった。
【００６５】
〔実験例２の考察〕
本実験結果は、流速が毎時８０リットルの燃焼排ガスを５０時間にわたり気液接触処理したので、その燃焼排ガス量は４０００リットルであり、また、２．８mol／lの炭酸ソーダ水溶液２０リットルを生成したことは、この燃焼排ガスが含有していた１３vol%の二酸化炭素１０２０グラムを削減したことを示しており、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理に使用した二酸化炭素吸収液の合成苛性ソーダ水溶液は２０リットルであるから、２０リットルの合成苛性ソーダ水溶液で４０００リットルの燃焼排ガスの二酸化炭素を吸収して削減したことを確認した。
【実験例３】
【００６６】
図３の気液接触反応塔RECにおいて、二酸化炭素吸収液の合成苛性ソーダ水溶液が処理済み液となった合成炭酸ソーダ水溶液は処理済み液の貯留槽W1に貯留されるが、貯留槽W1の合成炭酸ソーダ水溶液は図２の苛性ソーダ合成反応槽MXCの苛性ソーダ合成用原料に、また資源化工程の合成炭酸ソーダ製造や重炭酸ソーダ製造の原料にも使用する。そこで気液接触反応塔RECに所定量の二酸化炭素吸収液の苛性ソーダ水溶液を安定供給するために、資源化工程で使用した合成炭酸ソーダ水溶液量を、天然炭酸ソーダ水溶液貯留槽A2から苛性ソーダ合成工程の攪拌混合反応槽MXCに補給して、所定量の苛性ソーダ水溶液を生成することにより、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程の気液接触反応塔RECと苛性ソーダ合成工程の攪拌混合反応槽MXCの間を二酸化炭素吸収液が循環して燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理を継続することを確認した。
【００６７】
〔実験条件〕
図１において、処理済み液となった合成炭酸ソーダ水溶液２０リットルを貯蔵している貯留槽W1から合成炭酸ソーダ水溶液を資源化工程の合成炭酸ソーダ製造工程に５リットル、重炭酸ソーダ製造工程に５リットルを夫々の原料として供給した。
【００６８】
合成炭酸ソーダ製造工程では、原料の合成炭酸ソーダ水溶液５リットルを常法により濃縮し乾燥して粉砕する処理工程で合成炭酸ソーダ粉末を生成した。水溶液濃度２．８ mol／ｌの合成炭酸ソーダ水溶液５リットルを用いて、合成炭酸ソーダ粉末１４８０グラムを得た。
【００６９】
重炭酸ソーダ製造工程では、撹拌機を備えた容積１０リットルの容器を用いて、原料の炭酸ソーダ水溶液５リットルを投入して、常温・常圧環境下で、燃焼排ガスの浄化排ガスをガスパイプで吹き込む方法で初期のpH値１０．８から９．５±０．１に降下するまで吹き込んで、下記の(式４)に示す炭酸化反応により、合成炭酸ソーダ水溶液５リットルから重炭酸ソーダ３７００グラムを生成した。この時、燃焼排ガスの二酸化炭素２６０グラムを削減し、燃焼排ガス１０２０リットルを処理した。
Na2CO3  +  CO2  +  H2O  ―＞  2NaHCO3      ――（式４） 
【００７０】
一方、貯留槽W1から残りの炭酸ソーダ水溶液１０リットルを供給ラインDで苛性ソーダ合成工程の攪拌混合反応槽MXCに移送して計量器W2で１０リットルを計量して投入器A4に収容した。
【００７１】
次に、炭酸ソーダ鉱物の水溶液調製工程A1で、処理済み液の合成炭酸ソーダ水溶液貯留槽W1の合成炭酸ソーダと同一濃度の２．８ mol ／ｌに調製したトロナ精製粉の天然炭酸ソーダ水溶液を貯留槽A2に移送して計量器A3で１０リットルを計量した後、１０リットルの天然炭酸ソーダ水溶液を投入器A4に収容して、先の合成炭酸ソーダ水溶液と混合した。
【００７２】
次に、消石灰粉貯留槽CASTから消石灰２９００グラムを計量タンクCA2で計量した後、消石灰粉投入器CA20に収容した。
【００７３】
次に、攪拌混合反応装置MXCの攪拌装置MX1を始動して、撹拌機を稼働しながら、炭酸ソーダ水溶液投入器A4の炭酸ソーダ水溶液２０リットルを攪拌混合反応装置MXCに投入して、加熱装置H1で炭酸ソーダ水溶液を加熱して昇温した。水溶液温度が５０℃に昇温した時、消石灰粉投入器CA20の消石灰２９００グラムを１０分間かけて徐々に投入して、攪拌混合反応を開始した。
【００７４】
〔実験結果〕
消石灰を投入した初期の反応液は粘性のある白濁液であったが、６０分経過時には粘性が低下し、９０分経過時には白色懸濁液になった。反応の終点はこの白色懸濁液をサンプリングして白色沈殿物の沈降性が良く上澄み液が透明になった時とした。１２０分経過後に反応が終了した。
【００７５】
図２に示すように、反応槽MXCの反応処理液抜出ラインL9から移送ポンプP５で反応処理液貯留槽ST1に移送した。白色懸濁液をサンプリングして分析用ろ紙でろ過をして透明な水溶液と白色沈殿物を得た。これらを分析したところ、水溶液は濃度が２．０５mol ／l の苛性ソーダ水溶液であり、白色粉は炭酸カルシウム粉であった。
【００７６】
攪拌混合反応処理液貯留槽ST1から白色懸濁液を固液分離工程SP1に移送して、水溶液と白色沈殿物を分離した。分離して得られた濃度が２．０５mol ／lの合成苛性ソーダ水溶液２０リットルと、炭酸カルシウム沈殿物を回収し、苛性ソーダ水溶液は貯留槽NASTに、炭酸カルシウム沈殿物は沈殿物貯留槽CA1に夫々貯留した。
【００７７】
合成苛性ソーダ水溶液貯留槽NASTから、合成苛性ソーダ水溶液２０リットルを移送ポンプP6で図３に示した気液接触反応塔RECの合成苛性ソーダ水溶液貯留槽Eに移送した。
【００７８】
炭酸カルシウム沈殿物を精製処理工程CUに移送して、沈殿物に付着した苛性ソーダを水洗し乾燥して、５２６０グラムの軽質炭酸カルシウムを得て、軽質炭酸カルシウム貯留槽CAに貯留した。
【００７９】
精製処理工程CUの水洗処理で排出したアルカリ性排水はアルカリ性水洗排水貯留槽REWに貯留して、図１に示した天然炭酸ソーダ水溶液調製工程A１に移送して、トロナ鉱石粉の溶解用水としてリサイクルした。
【００８０】
〔実験例３の考察〕
苛性ソーダ合成工程と気液接触反応塔の間を同濃度で同量の二酸化炭素吸収液の苛性ソーダ水溶液が循環して、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理が行われていることを確認した。
【００８１】
以上、実験例１，２、及び３の結果において、
炭酸ソーダ鉱物と石灰石を原料にして合成苛性ソーダを生成する苛性ソーダ合成工程は、二酸化炭素吸収液が処理済みとなった合成炭酸ソーダ水溶液を苛性ソーダに再生し、資源化工程で原料として使用した合成炭酸ソーダ量を天然炭酸ソーダ水溶液で補給することにより、所定量の再生苛性ソーダ水溶液を燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程に供給して循環する苛性ソーダ水溶液の調製工程でもあり、
燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程は、二酸化炭素吸収液の合成苛性ソーダ水溶液で反応塔内を循環しながら燃焼排ガスと気液接触するので、少量の二酸化炭素吸収液で大量の燃焼排ガスを処理することができる工程であり、
資源化工程は、合成苛性ソーダ水溶液が燃焼排ガスの二酸化炭素を吸収して生成した合成炭酸ソーダ水溶液を原料にして、合成炭酸ソーダと重炭酸ソーダ製品を製造して、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理の費用を軽減することに寄与する工程であることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量を削減するという喫緊の課題を解消するための燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法である。
燃焼排ガスの処理には、脱硫、脱硝、脱塵などの排煙浄化処理があり、実用化している。
本発明は、この浄化された後の排ガスの二酸化炭素排出量を削減する処理方法であり、用いる気液接触反応塔は前記排煙脱硫法で使用している設備と構造が類似しており、その他の設備も特殊なものがないので実施が容易である。
【符号の説明】
【００８３】
A1：炭酸ソーダ鉱物の水溶液調製工程、A2：天然炭酸ソーダ水溶液貯留槽、A3：天然炭酸ソーダ水溶液計量タンク、A4：炭酸ソーダ水溶液投入器、W：合成苛性ソーダ水溶液吹き込み装置、W1：合成炭酸ソーダ水溶液貯留槽、W2：合成炭酸ソーダ水溶液計量タンク、CAST：消石灰貯留、E：合成苛性ソーダ水溶液貯留槽、CA：軽質炭酸カルシウム貯留槽、CA1：炭酸カルシウム沈殿物貯留槽、CA2：消石灰粉計量タンク、CA20：消石灰粉投入器、 MXC：攪拌混合反応槽、MX1：攪拌装置、T1,T2：温度測定装置、S1：pH測定装置、HC：冷却用熱交換器、P1：CO2吸収液補給ポンプ、P2：CO2吸収液循環ポンプ、P3：処理済み液取り出しポンプ、P4：燃焼排ガス送風ブロアー、P5：攪拌混合反応処理液移送ポンプ、P6：移送ポンプ、NAST：合成苛性ソーダ水溶液取り出し槽、CU：炭酸カルシウム精製処理工程、REW：アルカリ性水洗排水貯留槽、ST1：攪拌混合反応処理液貯留槽、SP1：固液分離工程、REC：気液接触反応塔、C1：CO2吸収液循環処理槽１号、C2：CO2吸収液循環処理槽２号、V1：１号槽循環液流入口開閉弁、V2：２号槽循環液流入口開閉弁、F1：第１充填層、F2：第２充填層、G：燃焼排ガスの浄化排ガス、G1：浄化排ガス吹き込み装置、G2：処理ガスの排出口、L1：合成苛性ソーダ水溶液移送ライン、L2：CO2吸収液補給ライン、L3：CO2吸収液取り出しライン、L4：CO2吸収液循環ライン、L5：CO2吸収液吹き込みライン、L6：処理ガス導入ライン、L7：処理済み液合成炭酸ソーダ水溶液取り出しライン、L8：処理済み液合成炭酸ソーダ水溶液の貯留槽W1への移送ライン、L9：攪拌混合反応処理液取り出しライン。
【図１】
2019198852.tif 000003
【図２】
2019198852.tif 000004
【図３】
2019198852.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月22日(2018.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
苛性ソーダ水溶液を二酸化炭素吸収液とする燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理であって、苛性ソーダ合成工程と、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程ととから成り、
前記苛性ソーダ合成工程が、炭酸ソーダ成分Na2CO3を99.2％以上含有する炭酸ソーダ鉱物の精製粉を水に溶解して調製した天然炭酸ソーダ水溶液を用いて、消石灰による苛性化反応で苛性ソーダ水溶液と炭酸カルシウム沈殿を生成し、固液分離して合成苛性ソーダ水溶液を得る工程であり、
前記燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程が、前記苛性ソーダ合成工程で生成した合成苛性ソーダ水溶液と浄化した燃焼排ガスを気液向流接触させて排ガス中の二酸化炭素を合成苛性ソーダ水溶液が吸収し炭酸ソーダとして固定して削減する工程であり、
前記苛性ソーダ合成工程において、苛性化反応で生成した苛性ソーダ水溶液と炭酸カルシウム沈殿を固液分離して得た炭酸カルシウム沈殿は、付着した苛性ソーダを水洗し乾燥処理して軽質炭酸カルシウムとし、水洗処理で発生したアルカリ性排水は前記炭酸ソーダ鉱物の水溶液調製工程にリサイクルすることを特徴とする燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法。
【請求項２】
更に資源化工程を含み、
前記資源化工程は、前記合成苛性ソーダ水溶液を前記燃焼排ガスと気液向流接触させて排ガス中の二酸化炭素を吸収した炭酸ソーダ水溶液を用いた合成炭酸ソーダ製造工程と重炭酸製造工程とから成ることを特徴とする請求項１に記載の燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法。
【請求項３】
前記資源化工程において、炭酸ソーダ製造工程が、前記燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程で合成苛性ソーダ水溶液が二酸化炭素を吸収して処理済み液となった合成炭酸ソーダ水溶液を原料として、濃縮し乾燥して合成炭酸ソーダ粉末製品を製造する工程であることを特徴とする請求項２に記載の燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法。
【請求項４】
前記資源化工程において、重炭酸ソーダ製造工程が、前記燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程から排出する処理済み液の炭酸ソーダ水溶液を原料として、合成炭酸ソーダ水溶液に燃焼排ガスの浄化排ガスを通気することにより炭酸化して重炭酸ソーダとして、重曹およびセスキ炭酸ソーダ製品を製造する工程であることを特徴とする請求項２または３に記載の燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法。
【請求項５】
前記苛性ソーダ合成工程において、天然炭酸ソーダ水溶液が、炭酸ソーダ鉱物を精製した天然炭酸ソーダ粉を水に溶解して得られる天然炭酸ソーダ水溶液であり、
前記炭酸ソーダ鉱物が、１水和物炭酸ソーダを主成分とするテルモナトライト、重炭酸ソーダを主成分とするナーコライト、10水和物炭酸ソーダを主成分とするナトロン、および２水和物炭酸ソーダと重炭酸ソーダを主成分とし組成比が１対１の復塩から成るトロナを含む炭酸ソーダ鉱物から選択されることを特徴とする請求項1〜４の何れか一項に記載の燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理方法。
【請求項６】
苛性ソーダ水溶液を二酸化炭素吸収液とする燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理システムであって、
苛性ソーダ合成装置と、燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理装置ととから成り、
前記苛性ソーダ合成装置が、炭酸ソーダ鉱物の精製粉を水に溶解して調製した天然炭酸ソーダ水溶液を用いて、消石灰による苛性化反応で苛性ソーダ水溶液と炭酸カルシウム沈殿を生成し、固液分離して合成苛性ソーダ水溶液を得る装置であり、
前記燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理装置が、前記苛性ソーダ合成装置で生成した合成苛性ソーダ水溶液と浄化した燃焼排ガスを気液向流接触させて排ガス中の二酸化炭素を合成苛性ソーダ水溶液が吸収し炭酸ソーダとして固定して削減する装置であり、
前記苛性ソーダ合成装置における苛性化反応で生成した苛性ソーダ水溶液と炭酸カルシウム沈殿を固液分離して得た炭酸カルシウム沈殿に付着した苛性ソーダを水洗し乾燥処理して軽質炭酸カルシウムとし、水洗処理で発生したアルカリ性排水を前記苛性ソーダ合成装置にリサイクルすることを特徴とする燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理システム。
【請求項７】
更に資源化装置を含み、
前記資源化装置は、前記合成苛性ソーダ水溶液を前記燃焼排ガスと気液向流接触させて排ガス中の二酸化炭素を吸収した合成炭酸ソーダ水溶液を用いて行われ、以下の（１）合成炭酸ソーダ製造装置及び／又は（２）重炭酸製造装置とから成ることを特徴とする、請求項６に記載の燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理システム。
（１）前記燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理装置で合成苛性ソーダ水溶液が二酸化炭素を吸収して処理済み液となった合成炭酸ソーダ水溶液を原料として、濃縮し乾燥して合成炭酸ソーダ粉末製品を製造する合成炭酸ソーダ製造装置
（２）前記燃焼排ガスの二酸化炭素排出量削減処理工程から排出する処理済み液の合成炭酸ソーダ水溶液を原料として、合成炭酸ソーダ水溶液に燃焼排ガスの浄化排ガスを通気することにより炭酸化して重炭酸ソーダとして、重曹およびセスキ炭酸ソーダ製品を製造する重炭酸ソーダ製造装置