(57)【要約】【課題】アルカリ吸収液を再生するための熱エネルギを要せずに、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素を不溶性化合物として回収することができる排ガス中の二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法を提供すること目的とする。【解決手段】第１の吸収液噴出部１０１から噴出された吸収液１１６は、第１の充填材１０２中を下方から上方に流れる排ガス１１４と気液接触し、排ガス１１４に含まれる二酸化炭素を吸収する。二酸化炭素を吸収した吸収液１１６は、第２の吸収液噴出部１１１から噴出され、第２の充填材１１２中を下方から上方に流れる排ガス１１４と気液接触し、排ガス１１４に含まれる二酸化炭素を吸収する。そして、所定のｐＨ値になった沈殿槽１１の吸収液１１６に、沈殿剤を添加して二酸化炭素を不溶性化合物として回収する。【選択図】      図１
2004352587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス導入口、アルカリ吸収液導入口、不溶排ガス排出口およびアルカリ吸収液排出口を備え、導入された排ガスとアルカリ吸収液とを気液接触させて該アルカリ吸収液に該排ガス中の二酸化炭素を吸収させる二酸化炭素吸収塔と、
前記二酸化炭素吸収塔のアルカリ吸収液排出口から排出されるアルカリ吸収液を前記アルカリ吸収液導入口に還流させるアルカリ吸収液還流ラインと、
前記アルカリ吸収液還流ライン内に介挿され、または前記アルカリ吸収液還流ラインから分岐する配管で接続されたアルカリ吸収液を収容可能な沈殿槽と
を具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素回収システム。
【請求項２】
前記沈殿槽に沈殿剤を注入する沈殿剤注入装置と、
前記沈殿槽に収容されたアルカリ吸収液中に吸収された二酸化炭素の濃度に対応する濃度を測定する濃度測定装置と、
前記濃度測定装置で測定されたアルカリ吸収液中に吸収された二酸化炭素の濃度に対応する濃度に基づいて、前記アルカリ吸収液還流ラインおよび前記沈殿剤注入装置を制御する制御手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の排ガス中の二酸化炭素回収システム。
【請求項３】
排ガス導入口、アルカリ吸収液導入口、不溶排ガス排出口およびアルカリ吸収液排出口を備え、導入された排ガスとアルカリ吸収液とを気液接触させて該アルカリ吸収液に該排ガス中の二酸化炭素を吸収させる二酸化炭素吸収塔と、
前記二酸化炭素吸収塔のアルカリ吸収液排出口から排出されるアルカリ吸収液を前記アルカリ吸収液導入口に還流させるアルカリ吸収液還流ラインと、
前記アルカリ吸収液還流ライン内に介挿され、または前記アルカリ吸収液還流ラインから分岐する配管で接続されたアルカリ吸収液を収容可能な沈殿槽と、
前記沈殿槽において生成された不溶性化合物が供給され、該不溶性化合物を１つの反応物とするアンモニアソーダ法によって生成された副産物を、沈殿剤として前記沈殿槽に供給する炭酸ナトリウム生成装置と
を具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素回収システム。
【請求項４】
前記沈殿槽に収容されたアルカリ吸収液中に吸収された二酸化炭素の濃度に対応する濃度を測定する濃度測定装置と、
前記濃度測定装置で測定されたアルカリ吸収液中に吸収された二酸化炭素の濃度に対応する濃度に基づいて、前記アルカリ吸収液還流ラインおよび前記炭酸ナトリウム生成装置を制御する制御手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項３記載の排ガス中の二酸化炭素回収システム。
【請求項５】
前記アルカリ吸収液が、灰からアルカリ成分を溶出したものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の排ガス中の二酸化炭素回収システム。
【請求項６】
前記アルカリ吸収液が、炭酸ナトリウム水溶液であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の排ガス中の二酸化炭素回収システム。
【請求項７】
前記アルカリ吸収液が、土壌からアルカリ成分を溶出したものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の排ガス中の二酸化炭素回収システム。
【請求項８】
前記沈殿剤が、塩化カルシウムであることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項記載の排ガス中の二酸化炭素回収システム。
【請求項９】
前記沈殿槽に収容された前記二酸化炭素を吸収したアルカリ吸収液に前記沈殿剤を添加することによって生成される不溶性化合物が、炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項記載の排ガス中の二酸化炭素回収システム。
【請求項１０】
排ガスとアルカリ吸収液と気液接触させて、二酸化炭素を該アルカリ吸収液に吸収させる吸収工程と、
前記アルカリ吸収液に吸収された二酸化炭素の濃度が所定の値に達するまで、該アルカリ吸収液を排ガスに繰り返して気液接触させる吸収量増加工程と、
前記アルカリ吸収液に吸収された二酸化炭素の濃度が所定の値に達した場合に、該アルカリ吸収液に沈殿剤を添加し、該アルカリ吸収液に吸収された二酸化炭素から不溶性化合物を生成させる不溶性化合物生成工程と
を具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素回収方法。
【請求項１１】
排ガスとアルカリ吸収液と気液接触させて、二酸化炭素を該アルカリ吸収液に吸収させる吸収工程と、
前記アルカリ吸収液に吸収された二酸化炭素の濃度が所定の値に達するまで、該アルカリ吸収液を排ガスに繰り返して気液接触させる吸収量増加工程と、
前記アルカリ吸収液に吸収された二酸化炭素の濃度が所定の値に達した場合に、該アルカリ吸収液に沈殿剤を添加し、該アルカリ吸収液に吸収された二酸化炭素から不溶性化合物を生成させる不溶性化合物生成工程と、
前記生成された不溶性化合物が供給され、該不溶性化合物を１つの反応物とするアンモニアソーダ法によって生成された副産物を、前記不溶性化合物生成工程における沈殿剤として添加する沈殿剤生成工程と
を具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出される排ガス中に含まれる二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムに係り、特に、アルカリ吸収液によって二酸化炭素を回収することができる排ガス中の二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の塩基性化合物による二酸化炭素の除去方法としては、例えば、アミン化合物の水溶液を二酸化炭素の吸収液として用いることにより、二酸化炭素の回収を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
吸収液としてアミン水溶液を用いた従来の二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システム２００を図４に示す。
図４に示された二酸化炭素回収システム２００では、化石燃料を燃焼して排出された排ガス２０１は、ガス冷却塔２０２に導入され、そのガス冷却塔２０２において冷却されて、吸収塔２０３に導かれる。吸収塔２０３の上部には、吸収液２０４が供給され、この供給された吸収液２０４は、導入された排ガス２０１と接触して、排ガス２０１中の二酸化炭素を吸収する。
【０００４】
二酸化炭素を吸収した吸収液２０４は、吸収塔２０３の下部から再生塔２０６に導かれる。一方、二酸化炭素が吸収された排ガス２０１は、吸収塔２０３の上部から大気へ放出される。この際、二酸化炭素とアミン化合物との反応は発熱反応であるため、吸収塔２０３内において、吸収液２０４の一部が蒸発する。その蒸発した気体にはアミン化合物が含まれ、そのアミン化合物が、二酸化炭素が吸収された排ガス２０１とともに外部に流出するのを防ぐために、吸収塔２０３の上部に水洗部２０５を設け、二酸化炭素が吸収された排ガス２０１と洗浄水とを気液接触させることにより、アミン化合物を洗浄水に吸収し回収していた。
【０００５】
再生塔２０６では、二酸化炭素を吸収した吸収液２０４は、加熱されて、吸収した二酸化炭素が取り出され、吸収液２０４が再生される。再生された吸収液２０４は、再度、吸収塔２０３へ導かれる。一方、吸収液２０４から取り出された二酸化炭素は、二酸化炭素回収部によって回収される。
【０００６】
このように構成された従来の二酸化炭素回収システムでは、化学工業分野の二酸化炭素回収システムと比較し、排ガス２０１の流量が膨大であり、圧縮することが難しいため、吸収塔２０３に導かれる排ガス２０１中の二酸化炭素の濃度は低い。そのため、その二酸化炭素の濃度が低い排ガス２０１から吸収液２０４によって二酸化炭素を吸収しても、その吸収量は少なかった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１２６４３９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の二酸化炭素回収システムにおいては、火力発電所などで排出される膨大な流量の排ガスから二酸化炭素を回収する場合、吸収液に吸収される二酸化炭素の吸収量が少ないため、再生塔で吸収液から二酸化炭素を取り出して吸収液を再生するのに大きな熱エネルギを必要とするという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、アルカリ吸収液を再生するための熱エネルギを要せずに、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素を不溶性化合物として回収することができる排ガス中の二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法を提供すること目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の排ガス中の二酸化炭素回収システムは、排ガス導入口、アルカリ吸収液導入口、不溶排ガス排出口およびアルカリ吸収液排出口を備え、導入された排ガスとアルカリ吸収液とを気液接触させて該アルカリ吸収液に該排ガス中の二酸化炭素を吸収させる二酸化炭素吸収塔と、前記二酸化炭素吸収塔のアルカリ吸収液排出口から排出されるアルカリ吸収液を前記アルカリ吸収液導入口に還流させるアルカリ吸収液還流ラインと、前記アルカリ吸収液還流ライン内に介挿され、または前記アルカリ吸収液還流ラインから分岐する配管で接続されたアルカリ吸収液を収容可能な沈殿槽とを具備することを特徴とする。
【００１１】
この排ガス中の二酸化炭素回収システムによれば、二酸化炭素は不溶性化合物として回収され、沈殿槽に不溶性化合物とともに貯留されたアルカリ吸収液は、再生されず、不溶性化合物とともに排出されるので、アルカリ吸収液を再生するための熱エネルギが不要となり、システムとしての熱効率を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明の排ガス中の二酸化炭素回収システムは、排ガス導入口、アルカリ吸収液導入口、不溶排ガス排出口およびアルカリ吸収液排出口を備え、導入された排ガスとアルカリ吸収液とを気液接触させて該アルカリ吸収液に該排ガス中の二酸化炭素を吸収させる二酸化炭素吸収塔と、前記二酸化炭素吸収塔のアルカリ吸収液排出口から排出されるアルカリ吸収液を前記アルカリ吸収液導入口に還流させるアルカリ吸収液還流ラインと、前記アルカリ吸収液還流ライン内に介挿され、または前記アルカリ吸収液還流ラインから分岐する配管で接続されたアルカリ吸収液を収容可能な沈殿槽と、前記沈殿槽において生成された不溶性化合物が供給され、該不溶性化合物を１つの反応物とするアンモニアソーダ法によって生成された副産物を、沈殿剤として前記沈殿槽に供給する炭酸ナトリウム生成装置とを具備することを特徴とする。
【００１３】
この排ガス中の二酸化炭素回収システムによれば、一方の生成物を他方の反応物に、また、他方の生成物を一方の反応物に利用することができるので、システムの運転コストを減少させることができ、さらに廃棄物の削減を図ることができる。
【００１４】
本発明の排ガス中の二酸化炭素回収方法は、排ガスとアルカリ吸収液と気液接触させて、二酸化炭素を該アルカリ吸収液に吸収させる吸収工程と、前記アルカリ吸収液に吸収された二酸化炭素の濃度が所定の値に達するまで、該アルカリ吸収液を排ガスに繰り返して気液接触させる吸収量増加工程と、前記アルカリ吸収液に吸収された二酸化炭素の濃度が所定の値に達した場合に、該アルカリ吸収液に沈殿剤を添加し、該アルカリ吸収液に吸収された二酸化炭素から不溶性化合物を生成させる不溶性化合物生成工程とを具備することを特徴とする。
【００１５】
この排ガス中の二酸化炭素回収方法によれば、二酸化炭素は不溶性化合物として回収され、沈殿槽に不溶性化合物とともに貯留されたアルカリ吸収液は、再生されず、不溶性化合物とともに排出されるので、アルカリ吸収液を再生するための熱エネルギが不要となり、システムとしての熱効率を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の排ガス中の二酸化炭素回収方法は、排ガスとアルカリ吸収液と気液接触させて、二酸化炭素を該アルカリ吸収液に吸収させる吸収工程と、前記アルカリ吸収液に吸収された二酸化炭素の濃度が所定の値に達するまで、該アルカリ吸収液を排ガスに繰り返して気液接触させる吸収量増加工程と、前記アルカリ吸収液に吸収された二酸化炭素の濃度が所定の値に達した場合に、該アルカリ吸収液に沈殿剤を添加し、該アルカリ吸収液に吸収された二酸化炭素から不溶性化合物を生成させる不溶性化合物生成工程と、前記生成された不溶性化合物が供給され、該不溶性化合物を１つの反応物とするアンモニアソーダ法によって生成された副産物を、前記不溶性化合物生成工程における沈殿剤として添加する沈殿剤生成工程とを具備することを特徴とする。
【００１７】
この排ガス中の二酸化炭素回収方法によれば、一方の生成物を他方の反応物に、また、他方の生成物を一方の反応物に利用することができるので、システムの運転コストを減少させることができ、さらに廃棄物の削減を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１の概要を示したものである。
本発明の第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１は、主として吸収塔１０、沈殿槽１１、水溶液生成部１２、制御部１３から構成されている。なお、図１において、制御部１３は、後述する各ポンプ、各バルブ、濃度計測器と電気的に接続されているが、図の明記のため接続線を省略する。
【００２０】
吸収塔１０の下部には、火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出された二酸化炭素を含む排ガス１１４を吸収塔１０内に導くための排ガス供給部１１５が設けられている。また、吸収塔１０の内部には、排ガス供給部１１５から導入された排ガス１１４から二酸化炭素を吸収する第１の吸収部１００と第２の吸収部１１０の２層の吸収部が設けられ、第１の吸収部１００は、第２の吸収部１１０の下方部に設置されている。さらに、吸収塔１０の上部には、第１の吸収部１００と第２の吸収部１１０を通過することで、二酸化炭素が吸収された排ガス１１４を大気中に排気するための排気口１１７が設けられている。
【００２１】
第１の吸収部１００には、水溶液生成部１２から供給される吸収液１１６を噴出する第１の吸収液噴出部１０１と、第１の吸収液噴出部１０１から噴出された吸収液１１６と吸収塔１０に導入された排ガス１１４とが主として気液接触する第１の充填材１０２と、第１の充填材１０２から落下する吸収液１１６を貯留する第１の吸収液貯留部１０３とが設置されている。
【００２２】
また、第２の吸収部１１０には、沈殿槽１１から供給される吸収液１１６を噴出する第２の吸収液噴出部１１１と、第２の吸収液噴出部１１１から噴出された吸収液１１６と第１の吸収部１００を通過した排ガス１１４とが主として気液接触する第２の充填材１１２と、第２の充填材１１２から落下する吸収液１１６を貯留する第２の吸収液貯留部１１３とが設置されている。
【００２３】
第１の吸収液噴出部１０１および第２の吸収液噴出部１１１から噴出される吸収液１１６は、均一に噴出されることが好ましく、例えば、第１の吸収液噴出部１０１および第２の吸収液噴出部に、所定の噴霧粒径および噴霧パターンが得られる噴霧ノズルなどを用いてもよい。
【００２４】
また、第１の吸収液貯留部１０３および第２の吸収液貯留部１１３は、ポンプ１５３ａを備える循環用配管１５４ａを介して沈殿槽１１と接続されている。各ポンプ１５３ａは、制御部１３と電気的に接続され、制御部１３からの信号に基づいて、第１の吸収液貯留部１０３および第２の吸収液貯留部１１３から沈殿槽１１に供給する吸収液１１６の流量を調整する。
【００２５】
ここで、第１の充填材１０２および第２の充填材１１２は、例えば、多孔構造、ハニカム構造などを有するもので構成され、充填材１１２を通過するものをかく乱する作用を有するものであればよい。また、第１の吸収部１００および第２の吸収部１１０において、排ガス１１４と吸収液１１６との気液接触を効率よく行える構造ならば、充填材１１２を設置することなく構成してもよい。
【００２６】
沈殿槽１１は、吸収塔１０の第１の吸収液貯留部１０３および第２の吸収液貯留部１１３から吸収液１１６が供給される複数に分割された分割層１５０、１５１、１５２から構成される。第１の吸収液貯留部１０３および第２の吸収液貯留部１１３に一端が接続された循環用配管１５４ａの他端は、複数に分割された分割層１５０、１５１、１５２に対応して分岐され、各分割層１５０、１５１、１５２内に設置される。また、分岐された循環用配管１５４ａには、バルブ１５５が備えられている。バルブ１５５は、制御部１３と電気的に接続され、制御部１３からの信号に基づいて、各分割層１５０、１５１、１５２に対する吸収液１１６の供給の切替えを行う。
【００２７】
また、各分割層１５０、１５１、１５２には、バルブ１５５を備える分岐された循環用配管１５４ｂが設置されている。循環用配管１５４ｂの他端は、第２の吸収液噴出部１１１に接続されている。また、循環用配管１５４ｂには、ポンプ１５３ｂが備えられ、ポンプ１５３ｂは、制御部１３と電気的に接続され、制御部１３からの信号に基づいて、各分割層１５０、１５１、１５２から第２の吸収液噴出部１１１に供給する吸収液１１６の流量を調整する。
【００２８】
また、各分割層１５０、１５１、１５２には、沈殿剤供給部１５６から供給される沈殿剤（塩化カルシウム）を導くためのポンプ１５８を備えた沈殿剤注入配管１５７が設置されている。ポンプ１５８は、制御部１３と電気的に接続され、制御部１３からの信号に基づいて、各分割層１５０、１５１、１５２に供給する沈殿剤の流量を調整する。また、各沈殿剤注入配管１５７には、バルブ１５５が備えられ、バルブ１５５は、制御部１３と電気的に接続され、制御部１３からの信号に基づいて、各分割層１５０、１５１、１５２に対する吸収液１１６の供給の切替えを行う。
【００２９】
さらに、各分割層１５０、１５１、１５２には、吸収液１１６に吸収された二酸化炭素の濃度を計測する濃度計測器１５９に、吸収液１１６を導くためのバルブ１５５が備えられた計測用配管１５９ａが設置されている。この濃度計測器１５９は、吸収液１１６に吸収された二酸化炭素の濃度を直接的または間接的に測定できるものであればよく、吸収液１１６に吸収された二酸化炭素の濃度と相関を有する、例えば、ｐＨ値を測定するｐＨ測定器などが用いられる。濃度計測器１５９は、制御部１３と電気的に接続され、測定結果に基づく信号を制御部１３に出力する。
【００３０】
水溶液生成部１２は、水溶液生成部１２内に設置された石炭灰１６０に水または吸収液１１６を噴出する液体噴出部１６１と、石炭灰１６０を通過することで生成された吸収液１１６を貯留する吸収液貯留部１６２で主に構成されている。液体噴出部１６１には、水を供給する水供給配管１６３と、吸収液貯留部１６２に貯留された吸収液１１６を供給するポンプ１６４を備えた戻り配管１６５が接続されている。また、吸収液貯留部１６２と吸収塔１０の第１の吸収液噴出部１０１との間には、吸収液貯留部１６２に貯留された吸収液１１６を第１の吸収液噴出部１０１に供給するポンプ１６６を備えた吸収液供給配管１６７が設置されている。
【００３１】
水溶液生成部１２で生成される吸収液１１６は、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどを含むアルカリ水溶液で、そのｐＨ値は、１０．０〜１１．５である。このｐＨ値は、吸収液貯留部１６２に貯留された吸収液１１６をポンプ１６４によって吸引し、再度、液体噴出部１６１から石炭灰１６０に噴出することで増加させることができる。
【００３２】
ここでは、石炭灰を用いて、アルカリ水溶液である吸収液１１６を生成しているが、これに限らず、例えば、都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰、バイオマス焼却灰などを用いてもよい。また、例えば、砂漠などのアルカリ成分を含む土壌からアルカリ成分を溶出して、アルカリ水溶液である吸収液１１６を生成してもよい。さらに、吸収液１１６として、炭酸ナトリウムの水溶液を用いることもできる。この炭酸ナトリウムは、例えば、アルカリ湖の湖水を天火塩田方式で採集して得ることができる。また、吸収液１１６には、その吸収特性劣化を抑制するための劣化抑制成分としてグリシンなどのアミン化合物を添加してもよい。
【００３３】
次に、二酸化炭素回収システム１の作用について説明する。
火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出された排ガス１１４は、脱硝処理され、排ガス供給部１１５から吸収塔１０内に供給される。吸収塔１０内に排ガス１１４が供給されると、第１の吸収液噴出部１０１から水溶液生成部１２で生成された吸収液１１６が噴出される。第１の吸収液噴出部１０１から噴出される吸収液１１６の流量は、制御部１３からの信号に基づいて制御されるポンプ１６６によって調整される。
【００３４】
第１の吸収液噴出部１０１から噴出された吸収液１１６は、第１の充填材１０２を伝わって流れ落ちながら、第１の充填材１０２中を下方から上方に流れる排ガス１１４と気液接触し、排ガス１１４に含まれる二酸化炭素を吸収する。二酸化炭素を吸収した吸収液１１６は、第１の吸収液貯留部１０３に流れ落ち貯留される。
【００３５】
第１の吸収液貯留部１０３に貯留された吸収液１１６は、ポンプ１５３ａによって循環用配管１５４ａに導かれ、沈殿槽１１を構成する１つの分割槽１５０に供給される。この時には、吸収液１１６が供給された分割槽１５０に対応するバルブ１５５以外のバルブ１５５は閉じられている。
【００３６】
さらに、分割槽１５０に導かれた吸収液１１６は、循環用配管１５４ｂを通って第２の吸収液噴出部１１１に導かれ、第２の吸収液噴出部１１１から噴出される。この際、循環用配管１５４ｂに備えられたバルブ１５５は、分割槽１５０に対応するもの以外は閉じられている。第２の吸収液噴出部１１１から噴出された吸収液１１６は、第２の充填材１１２を伝わって流れ落ちながら、第１の充填材１０２を通過して第２の充填材１１２中を下方から上方に流れる排ガス１１４と気液接触し、排ガス１１４に含まれる二酸化炭素を吸収する。二酸化炭素が吸収された排ガス１１４は、排気口１１７から大気中に排気される。
【００３７】
一方、二酸化炭素を吸収した吸収液１１６は、第２の吸収液貯留部１１３に流れ落ち貯留される。第２の吸収液貯留部１１３に貯留された吸収液１１６は、ポンプ１５３ａによって循環用配管１５４ａに導かれ、第１の吸収液貯留部１０３からの吸収液１１６と混合し、沈殿槽１１を構成する１つの分割槽１５０に導かれる。
【００３８】
分割槽１５０に吸収液１１６が供給されると、分割槽１５０に設置されている計測用配管１５９ａのバルブ１５５が開き、吸収液１１６の一部が濃度計測器１５９に導かれる。濃度計測器１５９は、導かれた吸収液１１６のｐＨ値を検知し、その検知値に対応する信号を制御部１３に出力する。
【００３９】
制御部１３では、濃度計測器１５９からの信号に基づき、分割槽１５０内の吸収液１１６のｐＨ値が８〜９の範囲にあるか否かを判定する。なお、排ガス１１４に含まれる二酸化炭素を吸収したことにより吸収液１１６は、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどを含む水溶液となり、第１の吸収液噴出部１０１から噴出される前のｐＨ値（１０．０〜１１．５）は減少する。
【００４０】
制御部１３において、吸収液１１６のｐＨ値が８〜９よりも大きいと判定された場合には、さらに、分割槽１５０に導かれた吸収液１１６は、第２の吸収液噴出部１１１に導かれ、第２の吸収液噴出部１１１から噴出され、上記した動作を繰り返す。この場合に、例えば、第１の吸収液貯留部１０３に貯留された吸収液１１６の分割槽１５０に供給される流量を減少させ、第２の吸収液貯留部１１３に貯留された吸収液１１６の分割槽１５０に供給される流量を増加させることによって、分割槽１５０内の吸収液１１６のｐＨ値を減少させることもできる。
【００４１】
制御部１３において、吸収液１１６のｐＨ値が８〜９の範囲にあると判定された場合には、制御部１３は、分割槽１５０に対応する沈殿剤注入配管１５７に設けられたバルブ１５５を開く制御を行う。バルブ１５５の開かれた沈殿剤注入配管１５７には、沈殿剤供給部１５６からポンプ１５８を介して沈殿剤（塩化カルシウム）が導入され、その沈殿剤は、分割槽１５０に添加される。
【００４２】
沈殿剤が添加された分割槽１５０では、吸収液１１６と沈殿剤とが反応し、不溶性化合物（炭酸カルシウム）が生成される。その生成された不溶性化合物は、吸収液１１６中に沈殿する。なお、分割槽１５０には、沈殿剤を添加して生成する不溶性化合物（炭酸カルシウム）以外にも、吸収液１１６が二酸化炭素を吸収することによって生成される不溶性化合物を含むこともある。
【００４３】
分割槽１５０に貯留される吸収液１１６のｐＨ値が８〜９程度まで低下した際には、吸収液１１６を貯留する分割槽を分割槽１５１に切替え、上述した分割槽１５０を使用した場合と同様の動作が行われる。さらに、分割槽１５１に貯留される吸収液１１６のｐＨ値が８〜９程度まで低下した際には、吸収液１１６を貯留する分割槽を分割槽１５２に切替え、上述した分割槽１５０を使用した場合と同様の動作が行われる。
【００４４】
また、第１の実施の形態に示した二酸化炭素回収システム１の吸収塔１０は、図２に示すように、吸収塔１０から第２の吸収部１１０を取り除いた単層構造の吸収塔１７０で構成されてもよい。この吸収塔１７０では、吸収液噴出部１０１は、水溶液生成部１２で生成された吸収液１１６と沈殿槽１１からの吸収液１１６とが混合された水溶液を噴出する。
【００４５】
上記したように、本発明の二酸化炭素回収システムでは、二酸化炭素は不溶性化合物として回収され、沈殿槽に不溶性化合物とともに貯留された吸収液は、再生されず、不溶性化合物とともに排出されるので、吸収液を再生するための熱エネルギが不要となり、システムとしての熱効率を向上させることができる。
【００４６】
また、本発明では、過大なエネルギを使わずに、火力発電所や都市ごみ焼却場などから排出される大量の二酸化炭素を回収することができるので、地球温暖化防止に寄与することができる。
【００４７】
本発明では、二酸化炭素を吸収する吸収液は、廃棄処分される石炭灰などを用いて容易に生成されるので、製造コストが安価で、吸収液を量産しやすく、連続的に大量の吸収液を供給することができる。また、吸収液を生成するために用いられた石炭灰などは、アルカリ成分の大部分が除去されているため、その後埋立て処分され、雨水などに晒されてもアルカリ成分の溶出は非常に少なく、環境に与える影響は非常に少ない。
【００４８】
また、アルカリ湖の湖水などから生成された炭酸ナトリウムを吸収液に用いる場合も、石炭灰などを用いた場合と同様に、製造コストが安価で、吸収液を量産しやすく、連続的に大量の吸収液を吸収塔などに供給することができる。また、炭酸ナトリウムは、本来自然界に存在するものであるので、例えば、運搬中に漏洩しても環境に大きな影響を与えず、環境保全の観点から安全性を高めることができる。
【００４９】
さらに、アルカリ成分を含む土壌から生成されたアルカリ成分を吸収液に用いる場合も、石炭灰などを用いた場合と同様に、製造コストが安価で、吸収液を量産しやすく、連続的に大量の吸収液を吸収塔などに供給することができる。また、土壌から農耕の阻害となるアルカリ成分が除去されるため、砂漠の緑化に寄与することができる。
【００５０】
また、本発明では、沈殿剤として塩化カルシウムを用いて、炭酸カルシウムを不溶性化合物として取り出すことができ、取り出された炭酸カルシウムは、セメント原料などに用いられ、不溶性化合物の有効利用を図ることができる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１に、アンモニアソーダ法による炭酸ナトリウム製造システム１８１をさらに付加した複合システム１８０の概要図である。なお、第１の実施の形態の二酸化炭素回収システム１の構成と同一部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【００５２】
アンモニアソーダ法による炭酸ナトリウム製造システム１８１では、以下に示すように炭酸ナトリウムが生成される。
【００５３】
まず、式（１）に示すように、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を焼成し、二酸化炭素（ＣＯ２）を生成させる。
ＣａＣＯ３  →  ＣａＯ  ＋  ＣＯ２  …式（１）
【００５４】
生成した二酸化炭素を、アンモニア（ＮＨ３）を吸収させた飽和食塩水と反応させると、式（２）に示すように、塩化アンモニウム溶液中に炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）の結晶が析出する。
ＮａＣｌ  ＋  ＮＨ３ ＋  ＣＯ２＋  Ｈ２Ｏ  →  ＮａＨＣＯ３ ＋  ＮＨ４Ｃｌ  …式（２）
【００５５】
式（２）よって生成した物質を分離し、得られた炭酸水素ナトリウムを熱分解して炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）を得る。
２ＮａＨＣＯ３  →  Ｎａ２ＣＯ３  ＋  Ｈ２Ｏ  ＋  ＣＯ２  …式（３）
【００５６】
なお、式（１）で生じた酸化カルシウム（ＣａＯ）を水と懸濁させた水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）と式（２）で生じる塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）溶液とを反応させると、式（４）に示すようにアンモニアが生成する。
２ＮＨ４Ｃｌ  ＋  Ｃａ（ＯＨ）２ →  ＣａＣｌ２  ＋  ２Ｈ２Ｏ  ＋  ２ＮＨ３  …式（４）
【００５７】
式（４）よって生成した物質を分離させることにより、アンモニアを循環使用することが可能となる。従って、全体の反応式は次に示す式（５）のようになる。
２ＮａＣｌ  ＋  ＣａＣＯ３  →  Ｎａ２ＣＯ３  ＋  ＣａＣｌ２  …式（５）
【００５８】
式（５）に示されるように、炭酸ナトリウム製造システム１８１では、炭酸カルシウムが反応物の１つであり、一方、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）が生成物の１つである。
【００５９】
また、二酸化炭素回収システム１の沈殿槽１１においては、上述したように、ｐＨ値が８〜９程度まで低下した吸収液１１６に、沈殿剤である塩化カルシウムを添加することによって、不溶性化合物である炭酸カルシウムを生成する。
【００６０】
上記した二酸化炭素回収システム１および炭酸ナトリウム製造システム１８１における反応物、生成物の構成を考慮して、複合システム１８０では、二酸化炭素回収システム１の生成物である炭酸カルシウムを炭酸ナトリウム製造システム１８１の反応物として利用し、一方、炭酸ナトリウム製造システム１８１の生成物である塩化カルシウムを二酸化炭素回収システム１の反応物として利用したシステムを構成している。
【００６１】
図３に示された複合システム１８０において、沈殿槽１１の各分割層１５０、１５１、１５２の底部には、それぞれ沈殿物排出配管１８３が接続され、各分割層１５０、１５１、１５２は、その沈殿物排出配管１８３を介して炭酸ナトリウム製造システム１８１と接続されている。また、沈殿物排出配管１８３には、ポンプ１８２が備えられ、そのポンプは、制御部１３と電気的に接続され、制御部１３からの信号に基づいて、炭酸ナトリウム製造システム１８１に供給される沈殿剤の流量を調整する。また、各分割層１５０、１５１、１５２には、沈殿物である（炭酸カルシウム）以外に、吸収液１１６などが含まれているが、それらのものから炭酸カルシウムを分離するのは、炭酸ナトリウム製造システム１８１で行ってもよいし、また、沈殿物排出配管１８３の一部に、炭酸カルシウムを分離する分離装置を介挿させてもよい。
【００６２】
また、各分割層１５０、１５１、１５２には、炭酸ナトリウム製造システム１８１から供給される沈殿剤（塩化カルシウム）を導くためのポンプ１８４を備えた沈殿剤注入配管１８５が設置されている。ポンプ１８４は、制御部１３と電気的に接続され、制御部１３からの信号に基づいて、各分割層１５０、１５１、１５２に供給する沈殿剤の流量を調整する。また、各沈殿剤注入配管１８５には、バルブ１８６が備えられ、バルブ１８６は、制御部１３と電気的に接続され、制御部１３からの信号に基づいて、各分割層１５０、１５１、１５２に対する吸収液１１６の供給の切替えを行う。
【００６３】
次に、二酸化炭素回収システム１と炭酸ナトリウム製造システム１８１との間の作用について説明する。
【００６４】
濃度計測器１５９からの信号に基づき、制御部１３において、分割層１５０に貯留された吸収液１１６のｐＨ値が８〜９の範囲にあると判定された場合には、制御部１３は、分割槽１５０に対応する沈殿剤注入配管１８５に設けられたバルブ１８６を開く制御を行う。バルブ１８６の開かれた沈殿剤注入配管１８５には、炭酸ナトリウム製造システム１８１からポンプ１８４を介して沈殿剤（塩化カルシウム）が導入され、その沈殿剤は、分割槽１５０に添加される。
【００６５】
沈殿剤が添加された分割槽１５０では、吸収液１１６と沈殿剤とが反応し、不溶性化合物（炭酸カルシウム）が生成される。その生成された不溶性化合物は、吸収液１１６中に沈殿する。
【００６６】
分割槽１５０内の不溶性化合物および吸収液１１６は、ポンプ１８２に吸引され、沈殿物排出配管１８３を介して炭酸ナトリウム製造システム１８１に供給される。
【００６７】
分割槽１５０に貯留される吸収液１１６のｐＨ値が８〜９程度まで低下した際には、第１の実施の形態と同様に、吸収液１１６を貯留する分割槽を分割槽１５１に切替え、分割槽１５０を使用した場合と同様の動作が行われる。さらに、分割槽１５１に貯留される吸収液１１６のｐＨ値が８〜９程度まで低下した際には、吸収液１１６を貯留する分割槽を分割槽１５２に切替え、分割槽１５０を使用した場合と同様の動作が行われる。
【００６８】
上記したように、本発明の二酸化炭素回収システムに、アンモニアソーダ法による炭酸ナトリウム製造システムを付加した複合システムでは、第１の実施の形態の二酸化炭素回収システムの効果に加え、一方の生成物を他方の反応物に、また、他方の生成物を一方の反応物に利用することができるので、システムの運転コストを減少させることができる。さらに、それぞれのシステムにおいて副産物として生成されたものを有効利用することができるので、廃棄物の削減を図ることができ、環境保全の観点からも優れたシステムである。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の排ガス中の二酸化炭素回収システムおよび二酸化炭素回収方法によれば、アルカリ吸収液を再生するための熱エネルギを要せずに、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素を不溶性化合物として回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の二酸化炭素回収システムを示す概要図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の二酸化炭素回収システムの他の一例を示す概要図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の複合システムを示す概要図。
【図４】従来の二酸化炭素回収システムを示す概要図。
【符号の説明】
１…二酸化炭素回収システム
１０…吸収塔
１１…沈殿槽
１２…水溶液生成部
１３…制御部
１００…第１の吸収部
１０１…第１の吸収液噴出部
１０２…第１の充填材
１０３…第１の吸収液貯留部
１１０…第２の吸収部
１１１…第２の吸収液噴出部
１１２…第２の充填材
１１３…第２の吸収液貯留部
１１４…排ガス
１１５…排ガス供給部
１１６…吸収液
１１７…排気口
１５０、１５１、１５２…分割層
１５３ａ、１５３ｂ、１５８、１６４、１６６…ポンプ
１５４ａ、１５４ｂ…循環用配管
１５５…バルブ
１５６…沈殿剤供給部
１５７…沈殿剤注入配管
１５９…濃度計測器
１５９ａ…計測用配管
１６０…石炭灰
１６１…液体噴出部
１６２…吸収液貯留部
１６３…水供給配管
１６５…戻り配管
【図１】
2004352587.tif 000003
【図２】
2004352587.tif 000004
【図３】
2004352587.tif 000005
【図４】
2004352587.tif 000006