(57)【要約】【課題】排ガス等のガスから二酸化炭素を連続的に効率よく分離し搬出できるようにする。【解決手段】ガス導入口１８及びガスを排出するガス排出口１９がその上部に形成されるとともにその内部が下方ほど縮径するように形成されてなる気室１５を有する固気分離部１０と、固気分離部１０の下部に連続し内部が気室１５に連通するドライアイス搬出部１１と、ドライアイス搬出部１１の内部に挿入される棒状スクリュ１３とを備える二酸化炭素分離搬出装置１の前記ガス導入口１８からＣＯ２含有ガスを気室１５に導入し、重力によりドライアイスを沈降させてドライアイスを気室１５の下部に堆積させ、堆積しているドライアイスは棒状スクリュ１３の回転により搬出し、脱ＣＯ２ガスについてはガス排出口１９から排出するようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライアイスを含んだガスを導入するガス導入口及びガスを排出するガス排出口がその上部に形成されるとともにその内部が下方ほど縮径するように形成されてなる気室を有する固気分離部と、前記固気分離部の下部に連続し内部が前記気室に連通する管状のドライアイス搬出部と、前記ドライアイス搬出部の内部に挿入される棒状スクリュとを備えることを特徴とする二酸化炭素分離搬出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の二酸化炭素分離搬出装置であって、前記固気分離部はその上部を板状の上蓋で封止することにより前記気室が形成されてなる漏斗状であり、前記ガス排出口が前記上蓋の所定位置に設けられていることを特徴とする二酸化炭素分離搬出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の二酸化炭素分離搬出装置であって、二酸化炭素を含んだガスを冷却して前記二酸化炭素をドライアイス化し、ドライアイス化された前記二酸化炭素を含んだ前記ガスを前記ガス導入口から前記気室に供給する冷却固化部を備えることを特徴とする二酸化炭素分離搬出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の二酸化炭素分離搬出装置であって、前記棒状スクリュのスクリュ羽根は前記ドライアイス搬出部の上端より上の位置にまで形成されていることを特徴とする二酸化炭素分離搬出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の二酸化炭素分離搬出装置であって、前記棒状スクリュのスクリュ羽根の外径を前記ドライアイス搬出部の内径にほぼ一致させてなることを特徴とする二酸化炭素分離搬出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の二酸化炭素分離搬出装置であって、前記棒状スクリュの回転軸は前記気室を通って当該気室の上方に貫通しており、前記回転軸の前記気室の上方に延出する部分に当該棒状スクリュを回転させるための動力機構が設けられてなることを特徴とする二酸化炭素分離搬出装置。
【請求項７】
ドライアイスを含んだガスを導入するガス導入口及びガスを排出するガス排出口がその上部に形成されるとともにその内部が下方ほど縮径するように形成されてなる気室を有する固気分離部と、前記固気分離部の下部に連続し内部が前記気室に連通する管状のドライアイス搬出部と、前記ドライアイス搬出部の内部に挿入される棒状スクリュと、二酸化炭素を含んだガスを冷却して前記二酸化炭素をドライアイス化する冷却固化部と、を備える二酸化炭素分離搬出装置を用いて行われる二酸化炭素分離搬出方法であって、
前記冷却固化部で生成されるドライアイスを含んだガスを前記ガス導入口から前記気室に導入し、
重力の作用により前記ドライアイスを当該気室の下部に沈降させ、
前記棒状スクリュを回転させることにより前記気室の下部に沈降した前記ドライアイスを前記ドライアイス搬出部の内部を通して搬出し、
前記気室内部のガスは前記ガス排出口から排出すること、
を特徴とする二酸化炭素分離搬出方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、二酸化炭素の分離方法及び二酸化炭素分離装置に関し、とくにガス中に含まれる二酸化炭素を連続的に効率よく分離し搬出できるようにするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止の為にガス排出源から排出される二酸化炭素（ＣＯ２）を削減することが求められており、排ガス発生源から大量に排出される二酸化炭素を効率よく回収するための技術開発が各所で進められている。
【０００３】
上記技術において、排ガスから二酸化炭素を分離する技術は重要であり、例えば特許文献１には、排ガス中の炭酸ガスをドライアイス化し、サイクロンを用いて排ガスからドライアイスを分離する方法が開示されている。図３は上記方法を具体的に実施化した例であり、熱交換器５１を通すことにより排ガス中に含まれる二酸化炭素を冷却し、冷却により生成したドライアイスをサイクロン５２により分離し、分離したドライアイスはサイクロン５２の下部に設けた捕集容器５３に捕集し、残りのガスは捕集容器５４の内部に挿入したガス排出管５４から排出するようにしている。
【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】
ところで、上記の例では、捕集容器５４に溜まったドライアイスを自動的に排出する仕組みが設けられておらず、捕集容器５４に溜まったドライアイスによりガス排出管５４が閉塞されてしまうために連続運転への適用は難しい。しかしながら火力発電所や製鉄所等の大量の排ガスを処理しなければならない場所では、二酸化炭素を連続的に効率よく分離して後続のプロセスに搬出する仕組みが必須であり、そのような技術が求められている。
【０００５】
本発明は以上のような背景に鑑みてなされたもので、ガス中に含まれる二酸化炭素を連続的に効率よく分離し搬出することができる二酸化炭素分離搬出装置及び二酸化炭素分離搬出方法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】
上記目的を達成するための本発明のうち請求項１に記載の発明は、二酸化炭素分離搬出装置であって、ドライアイスを含んだガスを導入するガス導入口及びガスを排出するガス排出口がその上部に形成されるとともにその内部が下方ほど縮径するように形成されてなる気室を有する固気分離部と、前記固気分離部の下部に連続し内部が前記気室に連通する管状のドライアイス搬出部と、前記ドライアイス搬出部の内部に挿入される棒状スクリュとを備えることとする。
【０００７】
この二酸化炭素分離搬出装置によりガスから二酸化炭素を分離しようとする場合には、まずドライアイス化された二酸化炭素を含んだガスをガス導入口から固気分離部の気室に導入し、ドライアイスは重力により気室の下部に沈降させて棒状スクリュにより搬出する。一方、ドラアイスが分離された後の気室内部のガスはガス排出口から排出させる。ここで本発明の二酸化炭素分離搬出装置にあっては、ガス排出口が気室の上部に設けられているため、ガスから分離されたドライアイスがガス排出口を閉塞することがない。また気室下部に堆積したドライアイスは棒状スクリュによってドライアイス搬出部を通って自動的に搬出される。このため、ガス中に含まれる二酸化炭素を連続的に効率よく分離し搬出することができる。
【０００８】
本発明のうち請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の二酸化炭素分離搬出装置であって、前記固気分離部はその上部を板状の上蓋で封止することにより前記気室が形成されてなる漏斗状であり、前記ガス排出口が前記上蓋の所定位置に設けられていることとする。  
固気分離部は例えばこのような構造からなり、ガス排出口は例えば上記のように上蓋に設けられる。
【０００９】
本発明のうち請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の二酸化炭素分離搬出装置であって、二酸化炭素を含んだガスを冷却して前記二酸化炭素をドライアイス化し、ドライアイス化された前記二酸化炭素を含む前記ガスを前記ガス導入口から前記気室に供給する冷却固化部を備えることとする。  
このようにドライアイスを含んだガスは例えば二酸化炭素を含んだガスを冷却固化する冷却固化部から固気分離部の気室に供給する。
【００１０】
本発明のうち請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の二酸化炭素分離搬出装置であって、前記棒状スクリュのスクリュ羽根は前記ドライアイス搬出部の上端より上の位置にまで形成されていることとする。  
スクリュ羽根がドライアイス搬出部の上端より上の位置にまで形成されていることで、ドライアイスがスクリュ羽根に絡みやすくなり、ドライアイスをスムーズに搬送することが可能となる。
【００１１】
本発明のうち請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の二酸化炭素分離搬出装置であって、前記棒状スクリュのスクリュ羽根の外径を前記ドライアイス搬出部の内径にほぼ一致させてなることとする。  
このように棒状スクリュのスクリュ羽根の外径をドライアイス搬出部の内径に一致させることでドライアイスが棒状スクリュに咬みこみやすくなり、ドライアイスを効率よく搬出することが可能となる。従ってドライアイスを後続のプロセスに連続的に効率よく搬出することが可能となる。
【００１２】
本発明のうち請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の二酸化炭素分離搬出装置であって、前記棒状スクリュの回転軸は前記気室を通って当該気室の上方に貫通しており、前記回転軸の前記気室の上方に延出する部分に当該棒状スクリュを回転させるための動力機構が設けられてなることとする。  
棒状スクリュを回転させるための動力機構をこのような位置に設けることで、気室の内容積を広く確保することができる。
【００１３】
本発明のうち請求項７に記載の発明は、ドライアイスを含んだガスを導入するガス導入口及びガスを排出するガス排出口がその上部に形成されるとともにその内部が下方ほど縮径するように形成されてなる気室を有する固気分離部と、前記固気分離部の下部に連続し内部が前記気室に連通する管状のドライアイス搬出部と、前記ドライアイス搬出部の内部に挿入される棒状スクリュと、二酸化炭素を含んだガスを冷却して前記二酸化炭素をドライアイス化する冷却固化部と、を備える二酸化炭素分離搬出装置を用いて行われる二酸化炭素分離搬出方法であって、前記冷却固化部で生成されるドライアイスを含んだガスを前記ガス導入口から前記気室に導入し、重力の作用により前記ドライアイスを当該気室の下部に沈降させ、前記棒状スクリュを回転させることにより前記気室の下部に沈降した前記ドライアイスを前記ドライアイス搬出部の内部を通して搬出し、前記気室内部のガスは前記ガス排出口から排出することとする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ガス中に含まれる二酸化炭素を連続的に効率よく分離し搬出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について詳述する。図１は本発明の一実施形態として説明する二酸化炭素分離搬出装置１の断面図である。二酸化炭素分離搬出装置１は、固気分離部１０、ドライアイス搬出部１１、熱交換器（冷却固化部）１２、棒状スクリュ１３、動力機構１４、等を備えて構成される。
【００１６】
固気分離部１０は、その内部に下方ほど縮径するように形成されてなる気室１５を有する。固気分離部１０は、その最大の外径部分が数十ｃｍ〜数ｍ程度の大きさの金属製（例えばステンレス）の漏斗状容器１６と、漏斗状容器１６の上部を封止する円形板状（円盤状）の金属製（例えばステンレス）の上蓋１７とによって構成されている。
【００１７】
上蓋１７の所定位置には、ドライアイスを含んだガス（以下、「ＣＯ２含有ガス」と称する）を導入するためのガス導入口１８と、気室１５の内部のガスを外に排出するためのガス排出口１９が設けられている。ＣＯ２含有ガスは、ガス導入口１８から気室１５内に導入され、ガス排出口１９から排出される。このようなＣＯ２含有ガスの流れは、例えばガス排出口１９や気室１５内のポンプ等による減圧や、ＣＯ２含有ガスの流路に設けられた送気ファン等の作用によって生じさせている。
【００１８】
上蓋１７のガス導入口１８の上部には熱交換器（冷却固化部）１２が結合している。熱交換器１２は中空円筒状の凝縮容器２０を有してなり、凝縮容器２０の内部には冷媒流通管２１が配管されている。冷媒流通管２１には液体窒素（Ｎ２）等の冷媒が流通されており、冷媒流通管２１の外面は二酸化炭素を固化（ドライアイス化）させる温度以下に冷却されている。図２は二酸化炭素のＴ−Ｐ（温度−圧力）線図であり、二酸化炭素の昇華点は１ａｔｍで−７８．５℃である。従って上記冷媒の温度は１ａｔｍの場合、少なくとも−７８．５℃以下に設定される。
【００１９】
凝縮容器２０の上部にはＣＯ２含有ガスを凝縮容器２０の内部に流入させるためのガス流入口２２が形成されている。ガス流入口２２から凝縮容器２０内に流入したガスは、冷媒流通管２１の冷熱によって冷却され、これによりガス中に含まれる二酸化炭素がドライアイス化する。凝縮容器２０の下部は開口しており、この開口は上蓋１７のガス導入口１８に直結されている。
【００２０】
固気分離部１０の下部には管状（円筒状）のドライアイス搬出部１１が連続して形成されている。ドライアイス搬出部１１は金属製（例えばステンレス）であり、その中空内部は気室１５に連通する。ドライアイス搬出部１１の下部は開口している。ドライアイスはドライアイス搬出部１１の中空内部を通って搬送され、前記開口から外に搬出される。
【００２１】
ドライアイス搬出部１１の中空内部にはその上方から挿入される、金属製（例えばステンレス）の棒状スクリュ１３が設けられている。棒状スクリュ１３は、円筒状の軸部材２３と、軸部材２３の下方側周囲に形成されるスクリュ羽根２４とを有してなる。
【００２２】
軸部材２３は上蓋１７に設けられた孔２５を通って気室１５の上部に貫通している。軸部材２３は孔２５に圧入されたゴムブッシュを介して上蓋１７に軸支されている。軸部材２３の上部には、モータやギア機構を有してなる動力機構１４が結合している。軸部材２３は動力機構１４から伝達される動力によって回転する。スクリュ羽根２４にドライアイスが咬みこみやすくなるように、スクリュ羽根２４はドライアイス搬出部１１の上端より上の位置にまで形成されている。またドライアイスがスクリュ羽根２４の遠心方向に逃れることがないように、スクリュ羽根２４の外径をドライアイス搬出部１１の内壁面に接触させない程度にドライアイス搬出部１１の内径にほぼ一致させている。
【００２３】
上記二酸化炭素分離装置１を用いて行われる、ガス中に含まれる二酸化炭素を分離するプロセスについて説明する。まず凝縮容器２０内に流入されたＣＯ２含有ガスが、冷媒流通管２１の冷熱によって冷却され当該ガス中に含まれる二酸化炭素（ＣＯ２）がドライアイス化される。冷却により生成したドライアイスは凝縮容器２０内を流れるガスとともに凝縮容器２０の下方へと導かれ、凝縮容器２０の開口から気室１５に導入される。気室１５に導かれたドライアイスは重力の作用により沈降し、気室１５の下部に堆積する。堆積したドライアイスは回転するスクリュ羽根２４に咬み込まれてドライアイス搬出部１１の下方に向けて搬送される。そしてドライアイスは最終的にドライアイス搬出部１１の下部に設けられている開口から外に搬出される。一方、ドライアイスとともに気室１５に導かれたガス（以下、「脱ＣＯ２ガス」と称する）については、上蓋１７に設けられているガス排出口１９から気室１５の外へと排出される。
【００２４】
このように本実施形態の二酸化炭素分離装置１を用いて行われる上記プロセスにおいては、ドライアイスは気室１５の下部に堆積するのに対し、脱ＣＯ２ガスは気室１５の上部に設けられているガス排出口１９から排出される。このため、ガスから分離されたドライアイスがガス排出口１９を閉塞してしまうことがない。また堆積したドライアイスは棒状スクリュ１３の作用によって自動的に外に搬送・搬出される。従ってガス中に含まれる二酸化炭素を連続的に効率よく分離し搬出することができる。また火力発電所や製鉄所等のように大量の排ガスを連続的に処理しなければならないような場合に適用することもできる。
【００２５】
以上本発明の一実施形態について説明したが、以上の実施形態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】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態として説明する二酸化炭素分離搬出装置１の断面図である。
【図２】二酸化炭素のＴ−Ｐ（温度−圧力）線図を示す図である。
【図３】サイクロンを用いて排ガスからドライアイスを分離する方法の一つを説明する図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    二酸化炭素分離搬出装置
１０  固気分離部
１１  ドライアイス搬出部
１２  熱交換器（冷却固化部）
１３  棒状スクリュ
１４  動力機構
１５  気室
１６  漏斗状容器
１７  上蓋
１８  ガス導入口
１９  ガス排出口
２０  凝縮容器
２１  冷媒流通管
２２  ガス流入口
２３  軸部材
２４  スクリュ羽根
２５  孔
【図１】
2005272273.tif 000003
【図２】
2005272273.tif 000004
【図３】
2005272273.tif 000005