(57)【要約】【課題】排ガス中の二酸化炭素を不溶性化合物として捕集でき、さらに、発電用ボイラのスチームなどを用いずに、この不溶性化合物からアルカリ溶液を再生することができる排ガス中の二酸化炭素の回収システムおよび回収方法を提供すること目的とする。【解決手段】アルカリ溶液噴出部２１から噴出されたアルカリ溶液１９は、充填材２２中を下方から上方に流れる排ガス１５と気液接触し、排ガス１５に含まれる二酸化炭素を吸収する。その吸収された二酸化炭素を不溶性化合物として析出させ、その不溶性化合物を捕集槽１１で回収する。捕集槽１１で回収された不溶性化合物は、混合槽１２でアルカリ物質と混合され、アルカリ溶液１９が再生される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス導入口、アルカリ溶液導入口、残り排ガス排出口およびアルカリ溶液排出口を備え、排ガス導入口から導入された排ガスとアルカリ溶液とを気液接触させて該アルカリ溶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溶液排出口から排出されるアルカリ溶液を前記アルカリ溶液導入口に還流させるアルカリ溶液還流ラインと、
前記アルカリ溶液還流ライン内に介挿され、または前記アルカリ溶液還流ラインから分岐する配管で接続され、前記アルカリ溶液と二酸化炭素の反応生成物である不溶性化合物を捕集する捕集槽と、
前記捕集槽で捕集された不溶性化合物が導入され、該不溶性化合物にアルカリ物質を混合してアルカリ溶液を再生する混合槽と
を具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素の回収システム。
【請求項２】
前記捕集槽で捕集された不溶性化合物の一部が導入され、該不溶性化合物を乾燥する乾燥装置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の回収システム。
【請求項３】
前記アルカリ溶液の主な溶質が炭酸ナトリウムであり、前記アルカリ溶液に含有される炭酸ナトリウムの重量濃度が９〜２２％であることを特徴とする請求項１または２記載の排ガス中の二酸化炭素の回収システム。
【請求項４】
前記不溶性化合物が炭酸水素ナトリウムであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の排ガス中の二酸化炭素の回収システム。
【請求項５】
前記不溶性化合物に混合されるアルカリ物質が、水酸化ナトリウム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の回収システム。
【請求項６】
排ガスとアルカリ溶液と気液接触させて、該アルカリ溶液に該排ガス中の二酸化炭素を吸収させる吸収工程と、
前記アルカリ溶液と二酸化炭素の反応生成物である不溶性化合物を捕集する捕集工程と、
前記捕集された不溶性化合物にアルカリ物質を混合してアルカリ溶液を再生する再生工程と
を具備することを特徴とする排ガス中の二酸化炭素の回収方法。
【請求項７】
前記捕集工程で捕集された不溶性化合物の一部が導入され、該不溶性化合物を乾燥する乾燥工程をさらに具備することを特徴とする請求項６記載の排ガス中の二酸化炭素の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、アルカリ溶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の回収システムおよび回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料の燃焼生成物である二酸化炭素の温室効果による地球温暖化の問題が大きくなっている。気候変動に関する国際連合枠組条約の京都議定書において、我が国の温室効果ガス排出削減の達成目標は、１９９０年の比率マイナス６％を２００８〜２０１２年の間に達成することである。
【０００３】
このような背景の中、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の吸収液として、例えば、アルカリ物質である炭酸カリウムの水溶液を用いることにより、二酸化炭素を回収するシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
アルカリ溶液として炭酸カリウム水溶液を用い、二酸化炭素を回収する従来の二酸化炭素回収システム２００を図２に示す。
【０００５】
図２に示された従来の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、ガスブロワ２０２によって吸収塔２０３に導かれる。吸収塔２０３の上部には、アルカリ溶液２０４が供給され、この供給されたアルカリ溶液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。
【０００６】
二酸化炭素を吸収したアルカリ溶液２０４は、吸収塔２０３の下部から抜出しポンプ２０５によって熱交換器２０６を通過して、再生塔２０７に導かれる。一方、アルカリ溶液２０４に二酸化炭素を吸収された残りの排ガス２０１は、吸収塔２０３の上部から大気へ放出される。
【０００７】
再生塔２０７に導かれたアルカリ溶液２０４は、加熱器２０８のスチーム２０９によって加熱され、吸収した二酸化炭素を放散し、再び二酸化炭素を吸収できるアルカリ溶液２０４が再生される。再生されたアルカリ溶液２０４は循環ポンプ２１０により、熱交換器２０６およびクーラ２１１を介して吸収塔２０３の上部へ戻される。一方、アルカリ溶液２０４から放散された二酸化炭素は、クーラ２１２を介して分離器２１３に導かれ、分離器２１３よって水分が取り除かれた後に回収される。
【０００８】
このように構成された従来の二酸化炭素回収システム２００では、再生塔２０７において発電用ボイラのスチーム２０９を用いて、アルカリ溶液２０４を瞬時に１２０℃程度まで加熱して、二酸化炭素を吸収できるアルカリ溶液２０４を再生し、この再生したアルカリ溶液２０４を吸収塔２０３に戻していた。
【特許文献１】特開平４−３４６８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した従来の二酸化炭素回収システムにおいては、再生塔でアルカリ溶液を瞬時に所定温度まで加熱するために、発電用ボイラのスチームからの熱量を多量に使用するので、システムとしての熱効率の向上が図れないという問題があった。
【００１０】
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、排ガス中の二酸化炭素を不溶性化合物として捕集でき、さらに、発電用ボイラのスチームなどを用いずに、この不溶性化合物からアルカリ溶液を再生することができる排ガス中の二酸化炭素の回収システムおよび回収方法を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の排ガス中二酸化炭素の回収システムは、排ガス導入口、アルカリ溶液導入口、残り排ガス排出口およびアルカリ溶液排出口を備え、排ガス導入口から導入された排ガスとアルカリ溶液とを気液接触させて該アルカリ溶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溶液排出口から排出されるアルカリ溶液を前記アルカリ溶液導入口に還流させるアルカリ溶液還流ラインと、前記アルカリ溶液還流ライン内に介挿され、または前記アルカリ溶液還流ラインから分岐する配管で接続され、前記アルカリ溶液と二酸化炭素の反応生成物である不溶性化合物を捕集する捕集槽と、前記捕集槽で捕集された不溶性化合物が導入され、該不溶性化合物にアルカリ物質を混合してアルカリ溶液を再生する混合槽とを具備することを特徴とする。
【００１２】
この排ガス中の二酸化炭素の回収システムによれば、アルカリ溶液に吸収された二酸化炭素を不溶性化合物として析出させることができ、さらに析出した不溶性化合物を捕集槽で捕集することができる。また、混合槽において、この不溶性化合物とアルカリ物質を混合することによって、発電用ボイラのスチームなどの熱を利用することなく、アルカリ溶液を再生することができるので、システムとしての熱効率を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明の排ガス中の二酸化炭素の回収システムには、捕集槽で捕集された不溶性化合物の一部が導入され、該不溶性化合物を乾燥する乾燥装置をさらに具備してもよい。
【００１４】
本発明の排ガス中二酸化炭素の回収方法は、排ガスとアルカリ溶液と気液接触させて、該アルカリ溶液に該排ガス中の二酸化炭素を吸収させる吸収工程と、前記アルカリ溶液と二酸化炭素の反応生成物である不溶性化合物を捕集する捕集工程と、前記捕集された不溶性化合物にアルカリ物質を混合してアルカリ溶液を再生する再生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の回収方法によれば、吸収工程においてアルカリ溶液に吸収された二酸化炭素を不溶性化合物として析出させ、捕集工程において析出した不溶性化合物を捕集することができる。また、再生工程において、この不溶性化合物とアルカリ物質を混合することによって、発電用ボイラのスチームなどの熱を利用することなく、アルカリ溶液を再生することができるので、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の回収方法において、捕集工程で捕集された不溶性化合物の一部が導入され、該不溶性化合物を乾燥する乾燥工程をさらに具備してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の排ガス中の二酸化炭素の回収システムおよび回収方法によれば、排ガス中の二酸化炭素を不溶性化合物として捕集でき、さらに、発電用ボイラのスチームなどを用いずに、この不溶性化合物からアルカリ溶液を再生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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】
図１は、本発明の一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。
本発明の一実施の形態の二酸化炭素回収システム１は、導入された排ガスとアルカリ溶液を気液接触させる吸収塔１０と、アルカリ溶液と二酸化炭素との反応生成物である不溶性化合物を捕集する捕集槽１１と、この不溶性化合物にアルカリ物質を混合し、アルカリ溶液を再生する混合槽１２と、不溶性化合物の一部を乾燥させる乾燥装置１３と、ポンプ、バルブ、各機器などを制御する制御部１４から主に構成されている。
【００２０】
なお、図１において、制御部１４は、後述する各ポンプ、各バルブ、ペーハー計などの測定器、各構成機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。
【００２１】
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１５を吸収塔１０内に導くための排ガス導入口１６が設けられ、この排ガス導入口１６には、吸収塔１０内に排ガス１５を送気するためのガスブロワ１７が連結されている。また、吸収塔１０の上部には、捕集槽１１から送液ポンプ１８によって供給されるアルカリ溶液１９を導入するアルカリ溶液導入口２０が設けられ、さらに、このアルカリ溶液導入口２０には、アルカリ溶液１９を噴出するアルカリ溶液噴出部２１が設けられている。また、吸収塔１０の内部には、このアルカリ溶液噴出部２１から噴出されたアルカリ溶液１９と吸収塔１０に導入された排ガス１５とを主として気液接触させる充填材２２が設置されている。さらに、吸収塔１０の上端部には、充填材２２を通過することで、二酸化炭素が吸収された排ガス１５を大気中に排気するための排気口２３が設けられている。
【００２２】
また、吸収塔１０の底部には、二酸化炭素を吸収したアルカリ溶液１９を排出するためのアルカリ溶液排出口２４が設けられている。このアルカリ溶液排出口２４は、導出ポンプ２５が備えられたアルカリ溶液還流ラインとして機能する循環用配管２６の一端と接続されている。循環用配管２６の他端は、分割された各捕集槽１１に対応して分岐し、各分岐管にはそれぞれバルブ２７が備えられている。なお、導出ポンプ２５、バルブ２７は、制御部１４と電気的に接続され、制御部１４からの信号に基づいて作動する。
【００２３】
ここで、アルカリ溶液噴出部２１から噴出されるアルカリ溶液１９は、均一に噴出されることが好ましく、例えば、アルカリ溶液噴出部２１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。なお、アルカリ溶液導入口２０の構成によって、吸収塔１０内にアルカリ溶液１９をほぼ均一に分散させることができる場合には、アルカリ溶液噴出部２１を設けなくてもよい。
【００２４】
また、充填材２２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２２を通過するアルカリ溶液１９をかく乱する作用を有するものであればよい。また、充填材２２において、排ガス１５とアルカリ溶液１９との気液接触を効率よく行える構造ならば、充填材２２を設置することなく構成してもよい。
【００２５】
捕集槽１１は、複数に分割された分割槽１１ａ、１１ｂから構成される。各分割槽１１ａ、１１ｂには、上述したように、循環用配管２６の他端側の分岐管が各分割槽１１ａ、１１ｂに対応して備えられている。各分岐管に設けられたバルブ２７によって、各分割槽１１ａ、１１ｂに対するアルカリ溶液１９の供給の切替えを行う。
【００２６】
さらに、各分割槽１１ａ、１１ｂには、それぞれにバルブ２８を備え、各分割槽１１ａ、１１ｂに対応して一端側が分岐され、アルカリ溶液還流ラインとして機能する循環用配管２９が設置されている。この分岐された循環用配管２９の一端は、各分割槽１１ａ、１１ｂに貯留されたアルカリ溶液の比較的上部の位置に浸されている。これによって、各分割槽１１ａ、１１ｂからアルカリ溶液１９を循環させる場合に、各分割槽１１ａ、１１ｂの底部に沈殿する不溶性化合物を吸い上げることなく、アルカリ溶液１９を循環させることができる。また、循環用配管２９の他端は、吸収塔１０のアルカリ溶液導入口２０に接続されている。また、循環用配管２９には、送液ポンプ１８が備えられ、この送液ポンプ１８は、制御部１４と電気的に接続され、制御部１４からの信号に基づいて、各分割槽１１ａ、１１ｂからアルカリ溶液導入口２０に供給するアルカリ溶液１９の流量を調整する。
【００２７】
また、各分割槽１１ａ、１１ｂには、それぞれの分割槽１１ａ、１１ｂに対応して一端側が分岐され、混合槽１２から供給されるアルカリ溶液１９を導くための送液ポンプ３０を備えた循環用配管３１が設置されている。この循環用配管３１の他端は、混合槽１２の底部に接続されている。また、循環用配管３１の分岐された各分岐管には、バルブ３２が備えられている。ここで、送液ポンプ３０、バルブ３２は、制御部１４と電気的に接続され、制御部１４からの信号に基づいて、各分割槽１１ａ、１１ｂに供給するアルカリ溶液１９の流量の調整を行う。
【００２８】
さらに、各分割槽１１ａ、１１ｂには、アルカリ溶液１９の水素イオン指数ｐＨを計測するペーハー計３３に、アルカリ溶液１９を導くための計測用配管３４が設置され、各計測用配管３４には、バルブ３５が備えられている。このペーハー計３３は、制御部１４と電気的に接続され、測定結果に基づく信号を制御部１４に出力する。
【００２９】
また、各分割槽１１ａ、１１ｂの底部には、不溶性化合物を混合槽１２および乾燥装置１３に導くためのバルブ３６を備えた導出配管３７が接続されている。また、導出配管３７には、スラリーポンプ３８が備えられ、このスラリーポンプ３８の下流側で、導出配管３７は、混合槽１２側と乾燥装置１３側とに分岐され、それぞれ混合槽１２または乾燥装置１３に接続している。また、分岐されたスラリーポンプ３８の下流側の導出配管３７には、バルブ３９が設けられ、不溶性化合物を混合槽１２または乾燥装置１３に導くための流路の切り換えや不溶性化合物の流量の調整を行う。ここで、スラリーポンプ３８、バルブ３９は、制御部１４と電気的に接続され、制御部１４からの信号に基づいて、制御されている。
【００３０】
なお、捕集槽１１を構成する分割槽の数は限定されるものではないが、少なくとも２つあれば、二酸化炭素を回収するシステムを連続的に作動させることができる回収システムを構成することができる。
【００３１】
混合槽１２は、導入された不溶性化合物（炭酸水素ナトリウム）にアルカリ物質（水酸化ナトリウム）を混合し、アルカリ溶液（炭酸ナトリウム溶液）１９を再生するもので、少なくともその内壁面が、例えば、ＦＲＰ樹脂などの耐アルカリの材料で構成されている。また、混合槽１２の上部には、アルカリ物質（水酸化ナトリウム）を供給するアルカリ物質供給口４０が設けられ、底部には、上述したように循環用配管３１が接続されている。さらに、混合槽１２の内部には、不溶性化合物とアルカリ物質とを混合するための、例えば、攪拌機などが備えられている。この混合槽１２内で生じる炭酸水素ナトリウムと水酸化ナトリウムとの反応は、発熱反応であるため、混合槽１２の内部温度が上昇する。炭酸水素ナトリウムは、温度が７５℃より高くなると、二酸化炭素を放出するようになるので、ここでは、混合槽１２の内部温度が７５℃以上に上昇しないように、例えば、温度調整手段を設けて温度調整を行うことが好ましい。
【００３２】
乾燥装置１３は、導入された不溶性化合物（炭酸水素ナトリウム）を乾燥させ、乾燥した炭酸水素ナトリウムを得るものであり、真空乾燥方式や遠心脱水方式によって不溶性化合物を乾燥させる。ここで、乾燥後の炭酸水素ナトリウムの純度は、９８％程度である。なお、一実施の形態の二酸化炭素回収システム１では、乾燥装置１３が備えられた一例を示しているが、乾燥装置１３を備えずに二酸化炭素回収システム１を構成することもできる。
【００３３】
ここで、本発明では、システム稼動後には、混合槽１２によりアルカリ溶液が再生されるためアルカリ溶液１９を供給する必要はないが、システム稼動初期時には、捕集槽１１に予めアルカリ溶液１９を供給しておく必要がある。
【００３４】
そこで、このシステム稼動初期時に捕集槽１１に供給されるアルカリ溶液１９には、水１００ｇ当たりに１０〜２８ｇの炭酸ナトリウムを溶かして、重量濃度を９〜２２％に調整されたものが用いられる。その炭酸ナトリウムは、例えば、石炭灰、都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰、バイオマス焼却灰などから採取した不純物入り炭酸ナトリウムでもよい。また、炭酸ナトリウムは、例えば、砂漠などのアルカリ成分を含む土壌から採取した不純物入り炭酸ナトリウムでもよい。さらに、炭酸ナトリウムは、例えば、アルカリ湖の湖水から天日塩田方式で採集した不純物入り炭酸ナトリウムでもよい。ただし、不純物の重量は、炭酸ナトリウムの重量濃度（９〜２２％）に加味しない。
【００３５】
また、捕集槽１１および吸収塔１０におけるアルカリ溶液１９の温度は、４０〜７５℃に維持されている。ここで、吸収塔１０中におけるアルカリ溶液１９の温度をこの範囲に設定したのは、４０℃未満では、二酸化炭素のアルカリ溶液１９への吸収が遅く、７５℃を超えるとアルカリ溶液１９中の炭酸水素ナトリウムが二酸化炭素を放出し始めるからである。また、捕集槽１１中におけるアルカリ溶液１９の温度をこの範囲に設定したのは、４０℃未満に冷えるとアルカリ溶液１９中の炭酸水素ナトリウムが捕集槽１１の壁面に貼りつくように析出し、７５℃を超えるとアルカリ溶液１９中の炭酸水素ナトリウムが二酸化炭素を放出し始めるからである。
【００３６】
なお、アルカリ溶液１９の加熱は、例えば、循環用配管２６や循環用配管２９を発電用ボイラの排ガスの排熱などを利用して加熱することで行うことができる。なお、アルカリ溶液１９の加熱方法は、これに限られるものではなく、例えば、捕集槽１１中に熱交換器を設け、発電用のボイラの排ガスの排熱などを利用して加熱してもよい。また、加熱源としてシステムの熱効率を考慮すると、発電用のボイラの排ガスの排熱などを利用することが好ましいが、ヒータなどを加熱源として利用してもよい。さらに、温度を最適値に調節するため、捕集槽１１中に冷却手段を設けてもよい。
【００３７】
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。
【００３８】
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１５は、脱硫処理が施されないまま、ガスブロワ１７によって排ガス導入口１６から吸収塔１０内に供給される。なお、吸収塔１０内に供給される排ガス１５の温度は、５０〜６０℃となっている。
【００３９】
吸収塔１０内に排ガス１５が供給されると、捕集槽１１に収容されたアルカリ溶液１９が循環用配管２９を介してアルカリ溶液導入口２０から供給され、アルカリ溶液噴出部２１から噴出される。アルカリ溶液噴出部２１から噴出されるアルカリ溶液１９の流量は、制御部１４からの信号に基づいて制御される送液ポンプ１８によって調整される。
【００４０】
アルカリ溶液噴出部２１から噴出されたアルカリ溶液１９は、充填材２２を伝わって流れ落ちながら、充填材２２中を下方から上方に流れる排ガス１５と気液接触し、排ガス１５に含まれる二酸化炭素および硫黄酸化物を吸収する。そして、二酸化炭素および硫黄酸化物を吸収したアルカリ溶液１９は、吸収塔１０の底部に流れ落ち貯留される。一方、一部の二酸化炭素は、吸収されないまま排気口２３より大気に放出される。
【００４１】
吸収塔１０の底部に貯留されたアルカリ溶液１９は、導出ポンプ２５によって循環用配管２６に導かれ、捕集槽１１を構成する１つの分割槽１１ａに供給される。この時には、アルカリ溶液１９が供給された分割槽１１ａに対応するバルブ２７以外の分割槽１１ｂに対応するバルブ２７は閉じられている。
【００４２】
続いて、分割槽１１ａに設置されている計測用配管３４のバルブ３５が開き、アルカリ溶液１９の一部がペーハー計３３に導かれる。ペーハー計３３は、導かれたアルカリ溶液１９の水素イオン指数ｐＨを検知し、その検知値に対応する信号を制御部１４に出力する。
【００４３】
制御部１４では、ペーハー計３３からの信号に基づき、分割槽１１ａ内のアルカリ溶液１９のｐＨ値が８〜１０の範囲にあるか否かを判定する。なお、排ガス１５に含まれる二酸化炭素を吸収することによりアルカリ溶液１９は、炭酸水素ナトリウムを含む水溶液となり、ｐＨ値が１２以上であったものが１１程度まで徐々に減少し、さらに９以下まで急激に低下する。
【００４４】
制御部１４において、アルカリ溶液１９のｐＨ値が８〜１０よりも大きいと判定された場合には、分割槽１１ａに導かれたアルカリ溶液１９は、再び、循環用配管２９およびアルカリ溶液導入口２０を介してアルカリ溶液噴出部２１に導かれ、アルカリ溶液噴出部２１から噴出され、上記した動作を繰り返す。
【００４５】
一方、制御部１４において、アルカリ溶液１９のｐＨ値が８〜１０の範囲にあると判定された場合には、制御部１４は、分割槽１１ａに対応する循環用配管２６に設けられたバルブ２７を閉じる制御を行う。ｐＨ値が８〜１０の範囲にあるアルカリ溶液１９では、アルカリ溶液１９と二酸化炭素の反応生成物である不溶性化合物の炭酸水素ナトリウムがアルカリ溶液１９の中に析出する。この析出した不溶性化合物は、比重がアルカリ溶液よりも大きいため、分割槽１１ａの底部にスラリー４１として捕集される。
【００４６】
続いて、制御部１４は、分割槽１１ａに対応する導出配管３７のバルブ３６を開く制御を行う。同時に、混合槽１２および乾燥装置１３のいずれかに導入するため、対応するバルブ３９を開く制御を行う。なお、混合槽１２および乾燥装置１３の双方へ同時にスラリー４１を導いてもよい。ここで、分割槽１１ａの底部に捕集されたスラリー４１の混合槽１２、乾燥装置１３への導出は、例えば、ｐＨ値が８〜１０に達した後の経過時間に基づいて開始され、例えば、ｐＨ値が８〜１０に達してから３０分以上経過後に開始される。このｐＨ値が８〜１０に達した後の経過時間は、ｐＨ値が８〜１０に達してから３０分以上経過後に限られるものではなく、分割槽１１ａの底部にスラリー４１を十分に捕集することができる時間であればよい。
【００４７】
スラリー４１が混合槽１２に導かれる場合には、スラリー４１が混合槽１２に導入された後、制御部１４は、分割槽１１ａに対応する循環用配管３１のバルブ３２を開く制御を行う。そして、混合槽１２にアルカリ物質（水酸化ナトリウム）が供給され、スラリー４１とアルカリ物質が攪拌機によって混合されてアルカリ溶液（炭酸ナトリウム溶液）が再生される。その再生されたアルカリ溶液は、送液ポンプ３０によって循環用配管３１を介して分割槽１１ａに供給される。
【００４８】
ここで、分割槽１１ａから導かれるスラリー４１のうち、その半分程度が混合槽１２に導入される。また、混合槽１２で添加される水酸化ナトリウムの質量は、この導入されたスラリー４１に含有される炭酸水素ナトリウムと同モル質量分加えられる。また、再生された炭酸ナトリウム溶液に含有される炭酸ナトリウムの重量濃度は、９〜２２％に調整される。ここで、炭酸ナトリウム溶液に含有される炭酸ナトリウムの重量濃度を９〜２２％としたのは、炭酸ナトリウムの重量濃度が、９％より小さい場合には、不溶性化合物の炭酸水素ナトリウムが析出し難くなるからであり、２２％より大きい場合には、吸収塔１０内に設けられた充填材２２を閉塞することがあるからである。したがって、炭酸ナトリウム溶液に含有される炭酸ナトリウムの重量濃度の上限値を２２％としたことで、炭酸ナトリウムの重量濃度が高濃度（例えば、２３％以上）の場合に生じる吸収塔１０内に設けられた充填材２２の閉塞などの問題を回避することができる。
【００４９】
一方、スラリー４１が乾燥装置１３に導かれる場合には、乾燥装置１３に導かれたスラリー４１は、乾燥され、乾燥した炭酸水素ナトリウムとなる。ここで、分割槽１１ａから導かれるスラリー４１のうち、その半分程度が乾燥装置１３に導入される。
【００５０】
なお、ここでは、混合槽１２および乾燥装置１３に導入されるそれぞれのスラリー４１の流量は、分割槽１１ａから導かれるスラリー４１の流量の半分としているが、この比率は、再生すべきアルカリ溶液１９の必要量に応じて適宜に設定することができる。
【００５１】
また、分割槽１１ａに還流されるアルカリ溶液１９のｐＨ値が８〜１０程度まで低下した際には、アルカリ溶液１９を還流する分割槽を分割槽１１ｂに切替え、上述した分割槽１１ａを使用した場合と同様の動作が行われる。
【００５２】
ここで、アルカリ溶液１９は、二酸化炭素を吸収する以外にも、排ガス１５に含まれる硫黄酸化物も吸収し、アルカリ溶液１９を長期に使用するとアルカリ溶液１９中に亜硫酸イオンが蓄積する。この亜硫酸イオンの蓄積は、二酸化炭素の回収率を低下させるという観点から好ましくない。そこで、例えば、分割槽１１ａのアルカリ溶液１９に含まれる亜硫酸イオンの濃度が重量濃度で０．５％に達した場合、分割槽１１ａに塩化カルシウムを添加して、亜硫酸イオンを亜硫酸カルシウムとして沈殿させ、分割槽１１ａから取り除く。
【００５３】
なお、塩化カルシウムを添加する際のアルカリ溶液１９に含まれる亜硫酸イオンの濃度は、重量濃度で０．５％のときに限られるものではなく、０．０１〜１．０％の範囲のときでもよい。ここで、塩化カルシウムを添加する際のアルカリ溶液１９に含まれる亜硫酸イオンの濃度の範囲を０．０１〜１．０％としたのは、亜硫酸イオンの濃度が重量濃度で０．０１％より小さい場合には、硫酸カルシウム（石膏）として回収し難いためであり、１．０％より大きい場合には、二酸化炭素の回収率が低下するためである。なお、塩化カルシウムの添加にり亜硫酸カルシウムだけでなく、炭酸水素カルシウムも沈殿する。
【００５４】
亜硫酸イオンの濃度は、各分割槽１１ａ、１１ｂに設置されている計測用配管３４から分岐された配管を介して接続されたイオンクロマトグラフィ（図示しない）などのイオン濃度測定装置によって測定される。このイオン濃度測定装置は、制御部１４と電気的に接続され、亜硫酸イオンの濃度の測定情報は、制御部１４に出力される。
【００５５】
分割槽１１ａの底部に沈殿した亜硫酸カルシウムは、上述した分割槽１１ａの底部に沈殿したスラリー４１を乾燥装置１３に導く方法と同様の方法で、乾燥装置１３に導かれる。また、亜硫酸イオンを亜硫酸カルシウムとして取り除いた分割槽１１ａには、新たなアルカリ溶液１９が供給される。
【００５６】
ここで、亜硫酸カルシウムを乾燥させ短時間に硫酸カルシウムとする場合には、空気とともに加熱する必要があり、この場合には、乾燥装置１３は、そのような加熱が可能な構成を有する乾燥装置が用いられる。亜硫酸カルシウムを空気とともに乾燥させる際の雰囲気温度は、１５０〜２００℃であることが好ましい。ここで得られた亜硫酸カルシウム（炭酸カルシウムを含有）は、例えば、建材などに利用することができる。
【００５７】
なお、不溶性化合物（亜硫酸カルシウム）の除去する際、不溶性化合物（炭酸水素ナトリウム）の混入量を少なくするために、塩化カルシウムを添加して不溶性化合物（亜硫酸カルシウム）を沈殿させるのは、分割槽１１ａに貯留されているアルカリ溶液１９のｐＨ値が８〜１０に達してから３０分以上経過させた後、つまり、分割槽１１ａに不溶性化合物（炭酸水素ナトリウム）を十分に析出させ、その析出した不溶性化合物（炭酸水素ナトリウム）を分割槽１１ａから取り除いた後に行うのが好ましい。
【００５８】
上記したように、本発明の二酸化炭素回収システム１では、二酸化炭素は不溶性化合物の炭酸水素ナトリウムとして回収することができ、さらに、不溶性化合物の炭酸水素ナトリウムから加熱することなく、アルカリ溶液１９を再生することができるので、システムとしての熱効率を向上させることができる。また、この二酸化炭素回収システム１では、大気汚染物質である硫黄酸化物をも回収することができる。
【００５９】
さらに、本発明の二酸化炭素回収システム１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。また、二酸化炭素を炭酸水素ナトリウムとして固定することができ、この炭酸水素ナトリウムをｐＨ調整剤などとして利用することができる。
【００６０】
（その他の実施の形態）
図１を参照して、本発明のその他の実施の形態を説明する。
【００６１】
本発明の二酸化炭素回収システム１は、吸収塔１０と捕集槽１１が別々に分かれているが、吸収塔１０の下部のアルカリ溶液の貯留部と捕集槽１１を一体的に構成してもよい。この場合にも、二酸化炭素回収システム１と同様の作用および効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【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】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】
【００６３】
１…二酸化炭素回収システム、１０…吸収塔、１１…捕集槽、１１ａ，１１ｂ…分割槽、１２…混合槽、１３…乾燥装置、１４…制御部、１５…排ガス、１６…排ガス導入口、１７…ガスブロワ、１８，３０…送液ポンプ、１９…アルカリ溶液、２０…アルカリ溶液導入口、２１…アルカリ溶液噴出部、２２…充填材、２３…排気口、２４…アルカリ溶液排出口、２５…導出ポンプ、２６，２９，３１…循環用配管、２７，２８，３２，３６，３９…バルブ、３３…ペーハー計、３４…計測用配管、３７…導出配管、３８…スラリーポンプ、４０…アルカリ物質供給口、４１…スラリー。
【図１】
2005288313.tif 000003
【図２】
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