(57)【要約】【課題】ＬＮＧ焚きボイラ等から排出される排ガスに含まれる水分及び有害ガス成分を効率よく除去する。【解決手段】ＬＮＧ焚きボイラから排出される排ガスを脱水塔に収容された冷却媒体に流通させて、二酸化炭素を固化させないが水分及び窒素酸化物を固化させる温度に冷却することにより前記排ガスに含まれる水分及び窒素酸化物を固化させて前記排ガスから分離し、固化した前記水分及び前記窒素酸化物を固液分離装置に導入することにより前記水分もしくは前記窒素酸化物と前記冷却媒体とを分離し、前記冷却媒体を冷却塔に収容することにより冷却した後、再び前記脱水塔に収容することにより前記冷却媒体を循環させるようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＮＧ焚きボイラから排出される排ガスを脱水塔に収容された冷却媒体に流通させて、二酸化炭素を固化させないが水分及び窒素酸化物を固化させる温度に冷却することにより前記排ガスに含まれる水分及び窒素酸化物を固化させて前記排ガスから分離するプロセスと、
固化した前記水分及び前記窒素酸化物を固液分離装置に導入することにより前記水分もしくは前記窒素酸化物と前記冷却媒体とを分離するプロセスと、
前記冷却媒体を冷却塔に収容することにより冷却した後、再び前記脱水塔に収容することにより前記冷却媒体を循環させるプロセスと、
を含むこと
を特徴とする排ガスから水分及び有害ガス成分を除去する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の排ガスから水分及び有害ガス成分を除去する方法において、
前記冷却媒体を分離した後の前記水分及び前記窒素酸化物を分離塔に導入し、前記水分及び前記窒素酸化物を昇温することにより前記水分及び前記窒素酸化物を液化させるプロセスを含むこと
を特徴とする排ガスから水分及び有害ガス成分を除去する方法。
【請求項３】
請求項２に記載の排ガスから水分及び有害ガス成分を除去する方法において、
前記分離塔で回収される前記冷却媒体を前記冷却塔に導入するプロセスを含むこと
を特徴とする排ガスから水分及び有害ガス成分を除去する方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の排ガスから水分及び有害ガス成分を除去する方法において、
前記冷却媒体は、ジメチルエーテル、メタノール、エタノール、トルエン、エチルベンゼンのいずれかを含むこと
を特徴とする排ガスから水分及び有害ガス成分を除去する方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の排ガスから水分及び有害ガス成分を除去する方法において、
ＬＮＧをガス燃料として用いた場合に生じる気化熱により、前記冷却媒体の冷却を行うプロセスを含むこと
を特徴とする排ガスから水分及び有害ガス成分を除去する方法。
【請求項６】
ＬＮＧ焚きボイラから排出される排ガスを脱水塔に収容された冷却媒体に流通させて、二酸化炭素を固化させないが水分及び窒素酸化物を固化させる温度に冷却することにより前記排ガスに含まれる水分及び窒素酸化物を固化させて前記排ガスから分離する装置と、
固化した前記水分及び前記窒素酸化物を固液分離装置に導入することにより前記水分もしくは前記窒素酸化物と前記冷却媒体とを分離する装置と、
前記冷却媒体を冷却塔に収容することにより冷却した後、再び前記脱水塔に収容することにより前記冷却媒体を循環させる装置と、
を含むこと
を特徴とする排ガスから水分及び有害ガス成分を除去するシステム。
【請求項７】
請求項６に記載の排ガスから水分及び有害ガス成分を除去するシステムにおいて、前記冷却媒体を分離した後の前記水分及び前記窒素酸化物を分離塔に導入して昇温することにより前記水分及び前記窒素酸化物を液化させる装置を含むこと
を特徴とする排ガスから水分及び有害ガス成分を除去するシステム。
【請求項８】
請求項７に記載の排ガスから水分及び有害ガス成分を除去するシステムにおいて、前記分離塔において回収される前記冷却媒体を前記冷却塔に導入する装置を含むこと
を特徴とする排ガスから水分及び有害ガス成分を除去するシステム。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載の排ガスから水分及び有害ガス成分を除去するシステムにおいて、
前記冷却媒体は、ジメチルエーテル、メタノール、エタノール、トルエン、エチルベンゼンのいずれかを含むこと
を特徴とする排ガスから水分及び有害ガス成分を除去するシステム。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載の排ガスから水分及び有害ガス成分を除去するシステムにおいて、
ＬＮＧをガス燃料として用いた場合に生じる気化熱により前記冷却媒体の冷却を行う装置を含むこと
を特徴とする排ガスから水分及び有害ガス成分を除去するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスから水分及び有害ガス成分を除去する方法及びシステムに関し、特に、ＬＮＧ焚きボイラ等から排出される排ガスに含まれる水分及び有害ガス成分を効率よく除去する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所や化学プラント等における、ＬＮＧ焚きボイラ等から排出される排ガス中に含まれる窒素酸化物は、例えば、脱硝触媒による脱硝処理装置等を用いて分離・除去されている。また、より効率の高い有害ガス成分の分離・除去方法として、活性炭を用いる、いわゆる物理吸着法が知られている。
【０００３】
他方、昨今では大気中の二酸化炭素量が増加し、温室効果と呼ばれている大気温度の上昇との関係が問題となってきている。二酸化炭素発生量の増加の原因は、化石燃料の燃焼により生ずるものが大半である。このため、発電所や化学プラント等においては、環境面から、排ガス中に含まれる二酸化炭素をなるべく大気中に排出させないようにすることが求められている。
【特許文献１】特開２０００−３１７３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、ＬＮＧ焚きボイラ等から排出される排ガスの処理に関しては、窒素酸化物等の有害ガス成分を効率よく除去するとともに、二酸化炭素についても効率よく回収する必要があり、有害ガス成分の除去と二酸化炭素の回収とを一連の処理として効率よく連続的に行うための仕組みが必要とされている。
【０００５】
この発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、ＬＮＧ焚きボイラ等から排出される排ガスに含まれる水分及び有害ガス成分を効率よく除去することができる、排ガスから水分及び有害ガス成分を除去する方法及びシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１にかかる発明は、ＬＮＧ焚きボイラから排出される排ガスを脱水塔に収容された冷却媒体に流通させて、二酸化炭素を固化させないが水分及び窒素酸化物を固化させる温度に冷却することにより前記排ガスに含まれる水分及び窒素酸化物を固化させて前記排ガスから分離するプロセスと、固化した前記水分及び前記窒素酸化物を固液分離装置に導入することにより前記水分もしくは前記窒素酸化物と前記冷却媒体とを分離するプロセスと、前記冷却媒体を冷却塔に収容することにより冷却した後、再び前記脱水塔に収容することにより前記冷却媒体を循環させるプロセスと、を含むこととする。
【０００７】
この発明によれば、ＬＮＧ焚きボイラから排出される排ガスを脱水塔に収容される冷却媒体に流通させて、二酸化炭素を固化させないが水分及び窒素酸化物を固化させる温度に冷却することにより前記排ガスに含まれる水分及び窒素酸化物を固化させて前記排ガスから分離する。これにより排ガスから水分及び窒素酸化物を効率よく除去することができる。また、固化した前記水分及び前記窒素酸化物を固液分離装置に導入することにより、前記水分もしくは前記窒素酸化物と前記冷却媒体とを分離する。これにより冷却媒体を効率よく回収することができる。また、前記冷却媒体を冷却塔に導入することにより冷却した後、再び前記脱水塔に収容することにより前記冷却媒体を循環させて用いている。このため、冷却媒体を有効に利用することができる。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排ガスから水分及び有害ガス成分を除去する方法において、前記冷却媒体を分離した後の前記水分及び前記窒素酸化物を分離塔に導入し、前記水分及び前記窒素酸化物を昇温することにより前記水分及び前記窒素酸化物を液化させるプロセスを含むこととする。  
このように前記冷却媒体を分離した後の前記水分及び前記窒素酸化物を液化させることにより、水分及び窒素酸化物の取扱い性が向上する。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の排ガスから水分及び有害ガス成分を除去する方法において、前記分離塔で回収される前記冷却媒体を前記冷却塔に導入するプロセスを含むこととする。  
このように分離塔においても冷却媒体を回収することで、冷却媒体を有効に利用することができる。
【００１０】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の排ガスから水分及び有害ガス成分を除去する方法において、前記冷却媒体は、ジメチルエーテル、メタノール、エタノール、トルエン、エチルベンゼンのいずれかを含むこととする。  
上記冷却媒体としては、液化又は固化した有害ガス成分と冷却媒体とを分離するために、有害ガス成分を液化又は固化させる温度においても冷却媒体自身が固化してしまわない性質であることが要求される。また、冷却媒体によって効率よく有害ガス成分を液化または固化させるべく、冷却媒体としては、有害ガス成分を吸収しやすい性質であることが求められる。ジメチルエーテル、メタノール、エタノール、トルエン、エチルベンゼンは、いずれもこのような条件を満たしている。
【００１１】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の排ガスから水分及び有害ガス成分を除去する方法において、ＬＮＧをガス燃料として用いた場合に生じる気化熱により、前記冷却媒体の冷却を行うプロセスを含むこととする。  
このようにＬＮＧをガス燃料として用いた場合に生じる気化熱を利用して冷却を行うことで、冷却のためのエネルギーが節約される。
【００１２】
本発明の請求項６に記載の発明は、ＬＮＧ焚きボイラから排出される排ガスを脱水塔に収容された冷却媒体に流通させて、二酸化炭素を固化させないが水分及び窒素酸化物を固化させる温度に冷却することにより前記排ガスに含まれる水分及び窒素酸化物を固化させて前記排ガスから分離する装置と、固化した前記水分及び前記窒素酸化物を固液分離装置に導入することにより、前記水分もしくは前記窒素酸化物と前記冷却媒体とを分離する装置と、前記冷却媒体を冷却塔に収容することにより冷却した後、再び前記脱水塔に収容することにより前記冷却媒体を循環させる装置と、を含むこととする。
【００１３】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の排ガスから水分及び有害ガス成分を除去するシステムにおいて、前記冷却媒体を分離した後の前記水分及び前記窒素酸化物を分離塔に導入して昇温することにより前記水分及び前記窒素酸化物を液化させる装置を含むこととする。
【００１４】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の排ガスから水分及び有害ガス成分を除去するシステムにおいて、前記分離塔において回収される前記冷却媒体を前記冷却塔に導入する装置を含むこととする。
【００１５】
本発明の請求項９に記載の発明は、請求項６〜８のいずれかに記載の排ガスから水分及び有害ガス成分を除去するシステムにおいて、前記冷却媒体は、ジメチルエーテル、メタノール、エタノール、トルエン、エチルベンゼンのいずれかを含むこととする。
【００１６】
本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項６〜９のいずれかに記載の排ガスから水分及び有害ガス成分を除去するシステムにおいて、ＬＮＧをガス燃料として用いた場合に生じる気化熱により前記冷却媒体の冷却を行う装置を含むこととする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＬＮＧ焚きボイラ等から排出される排ガスに含まれる水分及び有害ガス成分を効率よく除去することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明にかかる排ガスの処理システム（以下、排ガス処理システムと称する）の好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
＝＝＝概略説明＝＝＝
図１に本実施例の排ガス処理システムの概略的な構成を示している。本実施例の排ガス処理システムは、発電所や化学プラント等における、ＬＮＧ焚きボイラ等の排ガス発生源１０から排出される窒素酸化物等の有害ガス成分を含んだ排ガスについて、当該排ガスに含まれる水分や有害ガス成分を効率よく除去するとともに、排ガスに含まれる二酸化炭素を効率よく回収するための仕組みを提供するものである。
【００２０】
本実施例の排ガス処理システムでは、まず前プロセスとして、排ガス発生源１０から排出される、窒素酸化物等の有害ガス成分を含んだ排ガスを、熱交換器１１及び凝縮器（コンデンサ）１３に収容される工業用水に導入することにより室温程度に冷却する。次に、第１のプロセスとして、室温程度に冷却された排ガスを、脱水塔１７において二酸化炭素を固化させない第１の温度に冷却することにより、排ガスに含まれる水分、窒素酸化物を液化または固化させて、これらを排ガスから分離する。そして、第２のプロセスとして、水分、窒素酸化物を分離した前記排ガスを、ドライアイスサブリメータ２４において前記第１の温度よりもさらに低い第２の温度に冷却することにより、前記排ガスに含まれる二酸化炭素を固化させて前記排ガスから分離する。
【００２１】
ここで上記第１のプロセスにおいて分離された、上記有害ガス成分には、上記冷却媒体が混在しており、排ガスの処理システムを効率よく運用するためには上記冷却媒体は循環させて有効に利用することが好ましい。そこで本実施例では、冷却媒体及び有害ガス成分の気化温度差を利用する蒸発法により、有害ガス成分と冷却媒体とを分離して回収し、回収した冷却媒体を再び冷却媒体として用いるようにしている。なお、蒸発法では加熱のためのエネルギーが必要であるが、冷却媒体として沸点の低いものを採用することにより、前記のエネルギーを低減させることができる。
【００２２】
排ガスに含まれる二酸化炭素を第２のプロセスにおいて効率よく回収するためには、水分や有害ガス成分を液化もしくは固化させる際に、二酸化炭素が液化又は固化してしまわないようにすることが必要である。ここでＬＮＧ焚きボイラの排ガス中の二酸化炭素は、所定の温度以下で固化してドライアイスとなる。そこで、二酸化炭素を固化させてしまわないようにするために、脱水塔１７の出口におけるガス温度は上記所定温度よりも高温とする。
【００２３】
上記第１のプロセスにおいて、液化又は固化した有害ガス成分と冷却媒体とを分離するためには、上記冷却媒体としては、有害ガス成分を液化又は固化させる温度においても冷却媒体自身が固化してしまわない性質であることが要求される。また有害ガス成分を効率よく液化または固化させるべく、上記冷却媒体としては、有害ガス成分を吸収しやすい性質であることが要求される。さらに、排ガスに含まれる二酸化炭素を効率よく上記第２のプロセスで回収するためには、上記冷却媒体としては、二酸化炭素が溶けにくい性質であることが要求される。
【００２４】
これらの要求を満たす冷却媒体の具体例としては、ジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと称する）があげられる。なお、ＤＭＥ以外の物質についても、上述した上記冷却媒体としての上記の各要求を満たせば、上記冷却媒体として用いることができる。例えば、無機塩類（塩化ナトリウム、塩化カリウム等）、臭素化合物（臭化リチウム、臭化ブロム等）、エーテル類（ジメチルエーテル、メチルエーテル等）、アルコール類（メタノール、エタノール等）、シリコンオイル類、パラフィン系炭化水素（プロパン、正ブタン等）、オレフィン系炭化水素等、上記の各要求を満たす限り、上記冷却媒体として用いることができる。上記冷却媒体から、液化もしくは固化した有害ガス成分を分離するためには、冷却媒体となる物質と有害ガス成分との沸点の差が大きい方が有利である。このような観点からは、上記冷媒としては、エーテル類、アルコール類が好適である。
【００２５】
図２Ａに二酸化炭素濃度が１０％の模擬ガスをＤＭＥに流通させた場合における、模擬ガス中の二酸化炭素の濃度変化の測定結果を示している。同図に示すように、模擬ガス中の二酸化炭素の濃度は、模擬ガスのＤＭＥへの流通開始時は模擬ガスがＤＭＥに溶け込むために一時的に低下するが、その後は時間とともに次第にＤＭＥに流通させる前の濃度（１０％）に近づいている。これはＤＭＥ中の二酸化炭素が飽和状態となると、それ以上ＤＭＥ中に二酸化炭素が溶けにくくなるからであると考えられる。また、ＤＭＥが窒素酸化物等の有害ガス成分を吸収しやすいことを確認すべく、本発明者らは、有害ガス成分を含んだ模擬ガス（二酸化窒素：６０ｐｐｍ、二酸化硫黄：８０ｐｐｍ、アンモニア：１０ｐｐｍ）をＤＭＥ中に流通させた。その結果、模擬ガスのＤＭＥへの流通開始後、１時間ほどで模擬ガス中の有害ガス成分は全て１ｐｐｍ以下となることが確認された。
【００２６】
＝＝＝詳細説明＝＝＝
次に本実施例の排ガスの処理システムの具体的な仕組みについて詳述する。まず前プロセスにおいて、ＬＮＧ焚きボイラ等の排ガス発生源１０から排出される窒素酸化物等の有害ガス成分を含んだ排ガスが熱交換器１１に導入される。熱交換器１１には、海水ポンプ１２によって供給される海水（例えば２５℃）、及び、冷凍機４０から循環されるエチレングリコール等の冷媒が導かれている。排ガス発生源１０から導かれる排ガス（例えば５５℃）は、熱交換器１１を通過することにより、これら海水や冷媒によって室温程度に冷却される。
【００２７】
熱交換器１１において、室温程度に冷却された排ガスは、次に、凝縮器（コンデンサ）１３へと導かれる。凝縮器１３に導かれた排ガスは、当該凝縮器１３に収容されている工業用水に導入される。これにより当該排ガスに含まれている水分、有害ガス成分、煤塵等が除去される。排ガスから除去された水分、有害ガス成分、煤塵等を含んだ凝縮水は、一旦、排水槽１４に貯留された後、排水ポンプ１５により排水処理装置５０へと導かれる。凝縮器１３を通過した後の排ガスは、排ガスファン１６によって次に脱水塔１７へと導かれる。なお、凝縮器１３において工業用水と熱交換されることにより、排ガスは室温程度から例えば５℃に冷却される。
【００２８】
脱水塔１７では、排ガスについて更に脱水（除湿）及び有害ガス成分の除去が行われる。なお、排ガスに含まれる水分が脱水されることで、後に排ガスに含まれる二酸化炭素の回収を効率よく行うことができる。
【００２９】
脱水塔１７において、排ガスは脱水塔１７の下方側から導入される。脱水塔１７に導入された排ガス（例えば５℃）は、脱水塔１７内に排ガスを冷却するための冷却媒体として満たされているＤＭＥ（例えば、−９０℃）にバブリング方式により流通される。なお、脱水塔１７に導入された排ガスは、ＤＭＥと熱交換することにより冷却される。このときの冷却温度は、排ガス中の水分や窒素酸化物等の有害ガス成分については液化もしくは固化させるが、二酸化炭素については固化させない温度である。このような温度に排ガスを冷却することで、有害ガス成分については液化または固化されて排ガスから分離され、二酸化炭素については気体のまま排ガス中に残留することになる。
【００３０】
ここで脱水塔１７における、有害ガス成分の排ガスからの除去機能を確認すべく、二酸化硫黄（ＳＯ２）、一酸化窒素（ＮＯ）についての冷却媒体への溶解量を測定した。図２Ｂにこの測定に用いた装置の構成を示している。同図に示すように、この装置２１０は、模擬排ガスを生成する混合器２１１、脱水塔１７に見立てた模擬排ガスを冷却するための冷却容器２１２（例えば、試験管やビーカ）、模擬排ガスを冷却容器２１２に導入するガス導入管２１３、冷却容器２１２の上方に溜まったガスを冷却容器２１２の外に排出するためのガス排出管２１４を、同図に示すが如く接続したものである。
【００３１】
冷却容器２１２には、冷却媒体として、トルエン（０〜５℃、液量１００ｃｃ）が入っている。ガス導入管の開口部は、トルエンの液面よりも下に位置するようにセットされている。また、模擬排ガスとしては、二酸化炭素（ＣＯ２）、二酸化硫黄（ＳＯ２）、一酸化窒素（ＮＯ）、窒素（Ｎ２）を混合器によって混合したものを用いた。図２Ｃに模擬排ガスの組成を示す。測定は、模擬排ガスを一定速度（１ｌ／ｈ）で冷却媒体に流通させることにより行った。
【００３２】
図２Ｄに測定結果を示す。同図では測定結果を冷却媒体（トルエン）の温度と、二酸化硫黄（ＳＯ２）、一酸化窒素（ＮＯ）の溶解量（ｐｐｍ）との関係をグラフで示している。グラフに記載されている２つの曲線は、夫々、二酸化硫黄（ＳＯ２）の溶解量（ｐｐｍ）、及び、一酸化窒素（ＮＯ）の溶解量（ｐｐｍ）を、ＳＲＫ（Soave-Redlich-Kwong）法による計算によって求めた理論値である。また、同グラフに「○」印でプロットした部分は上記測定により取得された実測値であり、二酸化硫黄（ＳＯ２）についての溶解量の実測値は４８（ｐｐｍ）、一酸化窒素（ＮＯ）についての溶解量の実測値は０．１（ｐｐｍ）である。ここでこれらプロット部分の温度に対応する二酸化硫黄（ＳＯ２）の溶解量の理論値は３６（ｐｐｍ）、一酸化窒素（ＮＯ）の溶解量の実測値は０．０７（ｐｐｍ）であり、いずれの実測値についても理論値とほぼ一致していることがわかる。
【００３３】
以上の測定によって、冷却媒体の温度に応じた二酸化硫黄（ＳＯ２）及び一酸化窒素（ＮＯ）の溶解量を理論的に求めることができることが確認できた。また脱水塔１７において、排ガスから有害ガス成分を効率よく分離できることを検証することができた。
【００３４】
脱水塔１７内のＤＭＥは、ＤＭＥ冷却塔１８から循環的に供給されている。ＤＭＥはＤＭＥ冷却塔１８で冷却される。ＤＭＥ冷却塔１８には、冷凍／熱交換器４４において冷却された冷媒（液体窒素）が、循環ポンプ１９により循環されており、ＤＭＥは、前記冷媒との間の熱交換により冷却される。
【００３５】
脱水塔１７において排ガスを流通させたことにより、液化または固化した水分及び有害ガス成分は、次に固液分離装置２２へと導かれる。水分及び有害ガス成分にはＤＭＥが混在している。この状態で水分及び有害ガス成分の固化物及びこれらに混在するＤＭＥはシャーベット状態（スラリー）である。固液分離装置２２では、水分及び有害ガス成分の固化物とＤＭＥとが分離される。固液分離装置２２により分離された後のＤＭＥは、当該ＤＭＥを再利用するために、次にＤＭＥ分離塔２０へと導かれる。なお、ＤＭＥ分離塔２０へと導かれるＤＭＥ中には、水分及び有害ガス成分が幾分残留している。
【００３６】
脱水塔１７からＤＭＥ分離塔２０に導かれたＤＭＥは、海水と間接的に熱交換されて昇温される（例えば５℃）。これにより、水分及び有害ガス成分については液体または固体であるが、ＤＭＥは気体となり、ＤＭＥはＤＭＥ分離塔２０の上方に浮上してくる。このようにしてＤＭＥが分離される。ＤＭＥ分離塔２０の上方に浮上してくるＤＭＥは、ＤＭＥ分離塔２０の上方から回収されてＤＭＥ冷却塔１８へと導かれて再び脱水塔１７へと循環的に導かれる。ＤＭＥはこのようにして循環的に再利用されることとなる。このように冷却媒体としてのＤＭＥが循環的に再利用されることで、本実施例の排ガス処理システムは、系全体として冷却媒体が効率よく利用されて運用されることとなる。一方、ＤＭＥ分離塔２０内に残留した、液体または固体の水分及び有害ガス成分は、排水処理装置５０へと導かれる。
【００３７】
脱水塔１７の上方に浮上してくる二酸化炭素を含んだ排ガスは、リバーシブル熱交換器２３へと導かれる。リバーシブル熱交換器２３に導かれた排ガスは、リバーシブル熱交換器２３において、後述するサイクロン２５から導かれる排ガスとの間での熱交換により冷却された後、ドライアイスサブリメータ２４に導かれる。ドライアイスサブリメータ２４に導かれた排ガスは、ドライアイスサブリメータ２４内に冷凍／熱交換器４０を通って循環されている冷媒（液体窒素）と間接的に熱交換されて冷却される。
【００３８】
ここでドライアイスサブリメータ２４における二酸化炭素（ＣＯ２）の回収率を確認すべく、模擬ガスの温度に対する二酸化炭素（ＣＯ２）の回収率を測定した。この測定において用いたドライアイスサブリメータ２４の構成を図２Ｅ及び図２Ｆに示している。なお、図２Ｅはドライアイスサブリメータ２４の側面図であり、一方、図２Ｆは、図２Ｅにおける矢印Ａで示す方向から見たドライアイスサブリメータ２４の側面図である。これらの図に示すように、ドライアイスサブリメータ２４は、鉛直に配置される２つの第１の円筒管２４１（材質は、例えばＳＵＳ３０４）と、これら第１の円筒管２４１の下方に水平に（すなわち、第１の円筒管２４１に対して垂直に）配置され、第１の円筒管２４１の夫々の内部と連通する、第２の円筒管２４２とを含んで構成されている。第１の円筒管２４１の内部には、その内部に冷媒（例えば液体窒素）が流通される冷媒流通管２４４（材質：銅、長さ９００ｍｍ、２０本、外側面の表面積７．１ｍ２）が挿入されている。冷媒流通管２４４の外側面には、二酸化炭素（ＣＯ２）との接触面積を稼ぐべく、図示しないスクリュー状のフインが形成されている。第１の円筒管２４１及び第２の円筒管２４２の端部は、いずれも封止栓２４６によって封止されている。
【００３９】
模擬ガスとしては、二酸化炭素（ＣＯ２）１５％、窒素（Ｎ２）８５％からなるものを用いた。測定は、模擬ガスを一方の第１の円筒管２４１の所定位置に設けられた導入口２４８から６７０（ｌ／分）の流通速度で導入し、他の第１の円筒管２４１の所定位置に設けられた排出口２４９から排出することにより流通させて行った。ドライアイスサブリメータ２４の内部空間２４７に導入された模擬ガスは、冷媒流通管２４４の外側面に接触することにより、二酸化炭素（ＣＯ２）は固化するが、窒素（Ｎ２）は固化しない温度まで冷却される。これにより模擬ガス中の二酸化炭素はドライアイスとなって第２の円筒管２４２内に堆積する。また模擬ガス中の窒素成分は排出口２４９から排出される。
【００４０】
図２Ｇに測定結果を示す。同図では、二酸化炭素（ＣＯ２）濃度が１５％の模擬ガスを用いた場合における排出口２４９から排出される模擬ガスの温度と、二酸化炭素（ＣＯ２）の回収率との関係をグラフで示している。この測定結果に示すように、ドライアイスサブリメータ２４によって二酸化炭素（ＣＯ２）を効率よく回収できることが確認できた。
【００４１】
ドライアイスサブリメータ２４において生成されたドライアイスは、次に、サイクロン２５へと導かれる。サイクロン２５では、ドライアイスと排ガスとが分離される。このうちの排ガスは、上述したようにリバーシブル熱交換器２３に導かれて冷媒として機能する。このようにドライアイスサブリメータ２４で冷却された排ガスをリバーシブル熱交換器２３において冷媒として機能させることで、本実施例の排ガス処理システムでは、冷却のために必要となる系全体としてのエネルギー消費量が抑えられ、効率的な処理が実現されることとなる。なお、リバーシブル熱交換器２３において冷媒として利用された排ガスは、熱交換器１１へと導かれる。そして、排ガスは、熱交換器１１において再び冷媒として利用された後、煙突５１から系外へと排出される。なお、排ガスの大気への放出については、系内での排ガスの蓄積を緩和するために一部を系外に逃がすものである。従って、大気放出される排ガス中の二酸化炭素の濃度は非常に低いものとなる。
【００４２】
サイクロン２５にて分離されたドライアイスは、次にドライアイス溶融機２６へと導かれる。ドライアイス溶融機２６では、ドライアイスは加圧により液化される。このようにドライアイスを液化するのは、二酸化炭素の貯留性や運搬性を良くし、かつ、取り扱いやすくするためである。なお、大量に生成されるドライアイスを効率よく液化するために、ドライアイス溶融機２６としては、例えば、特開２０００−３１７３０２号公報等に開示されるスクリュー型押出機構によるもの等が用いられる。液化された二酸化炭素は、液化炭酸貯槽２７に貯留されて液化炭酸として多目的に利用される。
【００４３】
なお、図１に示したドライアイスサブリメータ２４、サイクロン２５、及びドライアイス溶融機２６からなる構成については、図２Ｅに示した構成からなるドライアイスサブリメータ２４の構成を採用することもできる。またこの場合において、第１の円筒管２４１は必ずしも２つに限られず、３つ以上とすることができる。
【００４４】
ところで、上述した冷凍／熱交換器４４では、ＬＮＧ６０の気化熱を利用して、熱交換器１１に循環されるエチレングリコールや、ＤＭＥ冷却塔１８、ドライアイスサブリメータ２４などに循環される窒素ガス等の冷却媒体を冷却する。例えば、ＬＮＧをガス燃料として用いている発電所において、ＬＮＧは−１５０℃〜−１６５℃の液体の状態で輸送されてＬＮＧタンク等に貯留される。ここでＬＮＧをガス燃料として使用する際には、大気や海水から気化熱を得て昇温させて気化するが、冷凍／熱交換器４４は、この際の気化熱を利用してエチレングリコールや窒素ガス等の冷媒を冷却している。つまり、排ガスもしくは冷却媒体は、ＬＮＧをガス燃料として用いた場合に生じる気化熱を利用して冷却されている。なお、ＬＮＧの気化熱を利用して排ガスに含まれる二酸化炭素を固化・分離する技術については、例えば、特開平８−１２３１４号公報等に記載されている。
【００４５】
以上に説明したように、本実施例の排ガス処理システムにあっては、ＬＮＧ焚きボイラ等から排出される、窒素酸化物等の有害ガス成分を含んだ排ガスについて、当該排ガスに含まれる水分や有害ガス成分を効率よく除去することができる。また、このように水分や有害ガス成分を効率よく除去しつつ、排ガスに含まれる二酸化炭素を効率よく回収することができる。
【００４６】
なお、以上の説明において、排ガスからの除去対象となる有害ガスとしては、例えば、一酸化炭素、一酸化窒素等の他の窒素酸化物（ＮＯＸ）、フッ化水素などのハロゲン化合物等があり、二酸化炭素の固化温度及び有害ガス成分の液化又は固化温度を適切に設定し、上記の冷却媒体として適切なものを選択することにより、これらの有害ガス成分を効率よく除去することができる。
【００４７】
すなわち、これら以外の種類の有害ガスを含む排ガスを冷却媒体に流通させて第１の温度に冷却することにより、排ガスに含まれる有害ガスを液化または固化させて排ガスから分離し、排ガスを前記第１の温度よりも低い第２の温度に冷却することにより、前記排ガスに含まれる二酸化炭素を固化させて前記排ガスから分離する構成からなる排ガスの処理システムを実現することができる。
【００４８】
以上の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施例よる排ガス処理システムの概略的な構成を示す図である。
【図２Ａ】本発明の一実施例による二酸化硫黄濃度が８０ｐｐｍの模擬ガスをＤＭＥ中に流通させた場合における模擬ガス中二酸化硫黄の濃度変化の測定結果を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による二酸化硫黄、一酸化窒素についての冷却媒体への溶解量の測定に用いた装置の構成を示す図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態による模擬排ガスの組成を示す図である。
【図２Ｄ】本発明の一実施形態による二酸化硫黄、一酸化窒素についての冷却媒体への溶解量の測定結果を示す図である。
【図２Ｅ】本発明の一実施形態による模擬ガスの温度に対する二酸化炭素の回収率の測定に用いたドライアイスサブリメータ２４の構成を示す図である。
【図２Ｆ】本発明の一実施形態による図２Ｅにおける矢印Ａで示す方向から見たドライアイスサブリメータ２４の側面図である。
【図２Ｇ】本発明の一実施形態による模擬ガスの温度に対する二酸化炭素の回収率の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  排ガス発生源
１１  熱交換器
１３  凝縮器（コンデンサ）
１４  排水槽
１７  脱水塔
１８  ＤＭＥ冷却塔
２０  ＤＭＥ分離塔
２２  固液分離装置
２３  リバーシブル熱交換器
２４  ドライアイスサブリメータ
２５  サイクロン
２６  ドライアイス溶融機
２７  液化炭酸貯槽
４４  冷凍／熱交換器
５０  排水処理装置
５１  煙突
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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