CN115461127A - 二氧化碳回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种二氧化碳回收装置(1A)，其具备从含有二氧化碳的被分离气体(例如燃烧废气)中分离二氧化碳的分离装置(60)，其中，从被供给被分离气体的上游侧起依序串列连接有分离装置(60)和二氧化碳升凝华器(5A、5B)，所述二氧化碳升凝华器(5A、5B)使分离装置(60)中分离出来的二氧化碳凝华(固化)，二氧化碳升凝华器(5A、5B)上连接有以具有冷能的流体为制冷剂的制冷剂回路(12A、12B)，借助制冷剂来进行二氧化碳的凝华(固化)，在进行二氧化碳的凝华(固化)时，二氧化碳升凝华器(5A、5B)被减压而成为负压，由此进行分离装置(60)中分离出来的二氧化碳的抽吸。

Description

二氧化碳回收装置
技术领域
本发明涉及具备分离装置的二氧化碳回收装置，所述分离装置从含有二氧化碳的被分离气体中分离二氧化碳。
背景技术
近年来，气候变化问题已成为紧要问题，为了避免二氧化碳放散到大气，需要用于从燃烧废气等含有二氧化碳的气体中分离、回收二氧化碳的技术。此外，焊接中使用的碳酸气、物流中使用的干冰等二氧化碳的需求在增加。在供给跟不上该需求的增加这一背景下，日本的二氧化碳的进口量呈逐年增加的趋势。但是，在以干冰的形式进口二氧化碳时，一部分干冰会在运输中溶化等，损耗大。在这样的情况下，为了充分利用发电站的燃烧废气等当中所含有的二氧化碳，需要能回收高纯度二氧化碳的装置。
作为从废气等当中回收高纯度二氧化碳的装置，已知有专利文献1揭示那样的二氧化碳回收装置，其具备吸收塔和再生塔，所述吸收塔使含有二氧化碳的被分离气体与吸收二氧化碳的吸收液作气液接触而让吸收液吸收二氧化碳，所述再生塔从吸收了二氧化碳的吸收液中将二氧化碳与水蒸气一起放散出来。
在再生塔中，通过将吸收了二氧化碳的吸收液加热到沸腾温度来进行二氧化碳和水蒸气的放散。为了抑制该加热用的耗能的量，专利文献1中是通过对再生塔进行减压来降低吸收了二氧化碳的吸收液的沸腾温度而谋求节能化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2005-270814号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，上述现有技术存在如下问题。
在专利文献1揭示的二氧化碳回收装置中，为进行再生塔的减压而使用有真空泵。为了使该真空泵进行动作，需要极大的电力，从而担忧电力成本的增加、发电所导致的新的二氧化碳的产生。因此，为了抑制电力成本的增加、发电所导致的新的二氧化碳的产生，需要能够达成进一步的节能化的二氧化碳回收装置。
本发明的目的在于提供一种能更为节能地回收二氧化碳的二氧化碳回收装置。
解决问题的技术手段
为解决上述问题，本发明的一形态的二氧化碳回收装置具有如下构成。
一种二氧化碳回收装置，其具备从含有二氧化碳的被分离气体中分离二氧化碳的分离装置，该二氧化碳回收装置的特征在于，从被供给被分离气体的上游侧起依序串列连接有分离装置和二氧化碳升凝华器，所述二氧化碳升凝华器使分离装置中分离出来的二氧化碳凝华(固化)，二氧化碳升凝华器上连接有以具有冷能的流体为制冷剂的制冷剂回路，借助制冷剂来进行二氧化碳的凝华(固化)，在进行二氧化碳的凝华(固化)时，二氧化碳升凝华器被减压而成为负压，由此进行分离装置中分离出来的二氧化碳的抽吸。
根据上述二氧化碳回收装置，从被分离气体中分离二氧化碳并将分离出来的二氧化碳加以放散的分离装置与使二氧化碳凝华(固化)的二氧化碳升凝华器串列连接在一起。分离装置中分离出来的二氧化碳从分离装置放散出去而流到二氧化碳升凝华器。到达了二氧化碳升凝华器的二氧化碳被利用具有冷能的流体的制冷剂冷却而凝华(固化)。使该二氧化碳凝华(固化)而产生的干冰再次升华(气化)等并加以回收，可以作为碳酸气等加以充分利用。
在二氧化碳凝华(固化)时，二氧化碳升凝华器被减压而成为负压。借助该负压来进行从分离装置放散出来的二氧化碳的抽吸。通过该抽吸，产生分离装置起到二氧化碳升凝华器为止的二氧化碳的流动，二氧化碳升凝华器中的二氧化碳的凝华(固化)得到促进。二氧化碳的抽吸是利用具有冷能的流体来进行，所以不需要抽吸用的泵等，能够达成节能化。并且，通过节能化，能够抑制电力成本的增大、发电所导致的新的二氧化碳的产生。
所谓具有冷能的流体，例如可列举液化燃料、液化气体。所谓液化燃料，例如可列举液化天然气(LNG)、液氢、液化甲烷等。作为民用煤气的主原料的天然气是以LNG的状态进口并在LNG接收站中再气化而通过管道运出。LNG的再气化时会释放大量的冷能，该冷能作为未利用能量而受到关注。因此，只要像上述那样在二氧化碳的抽吸中利用液化燃料的冷能，便能实现在未利用能量的充分利用这一点上照顾到了环境问题的二氧化碳回收装置。再者，作为液化燃料，除了LNG以外还可列举液氢等。此外，所谓液化气体，例如可列举液氮、液氧等。另外，作为具有冷能的流体，无须为液体，也可为气体、浆料、气液多相流。
发明的效果
通过具有上述构成，本发明的二氧化碳回收装置能更为节能地回收二氧化碳。
附图说明
图1为概略性地表示第1实施方式的二氧化碳回收装置的构成的图。
图2为概略性地表示第2实施方式的二氧化碳回收装置的构成的图。
图3为概略性地表示第3实施方式的二氧化碳回收装置的构成的图。
图4为概略性地表示第3实施方式的变形例的二氧化碳回收装置的构成的图。
图5为概略性地表示第4实施方式的二氧化碳回收装置的构成的图。
图6为概略性地表示第4实施方式的变形例的二氧化碳回收装置的构成的图。
图7为二氧化碳的状态图。
图8为按规定的每一体积比来表示相对于干冰的质量的可回收的液化二氧化碳的质量比例和气化后的二氧化碳的质量比例的表。
图9为概略性地表示第5实施方式的二氧化碳回收装置的构成的图。
图10为概略性地表示第6实施方式的二氧化碳回收装置的构成的图。
图11为表示本实施方式的胺溶液中的二氧化碳的溶解度的图表。
图12为表示往常液体中的二氧化碳的溶解度的图表。
图13为表示二氧化碳升凝华器的构成的图。
图14为表示二氧化碳升凝华器的构成的图。
图15为按被分离气体的每一种类来表示二氧化碳的分压值的范围的图表。
具体实施方式
(第1实施方式)
首先，一边参考附图，一边对本发明的二氧化碳回收装置的第1实施方式进行详细说明。
图1为概略性地表示第1实施方式的二氧化碳回收装置1A的构成的图。如图1所示，二氧化碳回收装置1A具备分离装置60、水蒸气冷凝器4A、4B以及二氧化碳升凝华器5A、5B。
分离装置60由吸收塔2和再生塔3构成。吸收塔2例如为对流型气液接触装置，在内部填充有拉西环等填充材料21。
此外，吸收塔2在填充材料21的下部配备有气体导入口22，气体导入口22上连接有气体供给通道L11。例如发电站、炼铁厂、水泥厂当中产生的燃烧废气(被分离气体的一例)从气体供给通道L11供给至吸收塔2。再者，作为被分离气体，不限定于燃烧废气，也可以使用大气。另外，还可以使用生物气，还可以利用从渗碳炉等热处理炉或化学反应装置产生的含有二氧化碳的尾气。
燃烧废气含有约10～20％的二氧化碳，另外包含氮气、氧气等。再者，认为燃烧废气中含有硫氧化物，所以也可在气体供给通道L11上设置脱硫装置而将去除了硫氧化物的燃烧废气供给至吸收塔2。
此外，吸收塔2在填充材料21的上部配备有用于导入吸收液(贫液)的吸收液导入口23。再者，作为吸收液，可以使用胺系水溶液或物理吸收液。作为胺，例如可列举单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、二乙基乙醇胺(DEEA)、二异丙胺(DIPA)、2-(2-氨基乙氧基)乙醇(AEE)以及甲基二乙醇胺(MDEA)。作为物理吸收液，可列举四氢噻吩砜(环丁砜)以及该化合物的衍生物、脂肪酰胺、NMP(N-甲基吡咯烷酮)、N-烷基化吡咯烷酮以及相应的哌啶酮、甲醇及聚乙二醇的二烷基醚类的混合物。
其中，作为吸收液最为理想的是将2-(乙胺基)乙醇和二乙二醇单乙醚以胺浓度达到30％左右的方式混合而成的胺溶液(以下称为本实施方式的胺溶液)。通过使用本实施方式的胺溶液，与以往所知晓的胺溶液(以胺浓度达到30％左右的方式混合而成的MEA溶液(以下称为往常液体))相比，能够更高效地进行已吸收的二氧化碳的再生。
图11为表示本实施方式的胺溶液中的二氧化碳的溶解度的图表，图12为表示往常液体中的二氧化碳的溶解度的图表。再者，图11、12展示的都是摄氏40度的环境下的溶解度。
例如，若将二氧化碳的吸收时的压力设为10kPa、将已吸收的二氧化碳的再生时的压力设为1kPa，则如图11及图12所示，本实施方式的胺溶液的吸收时与再生时的二氧化碳的溶解度差D11约为0.25(mol-CO2/mol-amine)，往常液体的吸收时与再生时的二氧化碳的溶解度差D12约为0.08(mol-CO2/mol-amine)。该溶解度差越大，二氧化碳的再生量便越多，本实施方式的胺溶液的溶解度差D11为往常液体的溶解度差D12的约3倍，所以与往常液体相比，能更高效地进行已吸收的二氧化碳的再生。
从气体导入口22供给到吸收塔2的燃烧废气在吸收塔2内上升，从吸收液导入口23导入到吸收塔2的吸收液(贫液)朝填充材料21落下。此外，供给到吸收塔2的燃烧废气也朝填充材料21上升而来。因此，吸收液(贫液)在从填充材料21的表面落下的期间内与燃烧废气发生气液接触，从而选择性地吸收燃烧废气中的二氧化碳。继而，去除了二氧化碳的燃烧废气(氮气及氧气)从连接于吸收塔2的顶部的排出流路L12排出，吸收了二氧化碳的吸收液(富液)从吸收塔2的底部的排出口24排出。
在吸收塔2的排出口24连接有取出管L13的一端，取出管L13的另一端连接于再生塔3。从吸收塔2排出到取出管L13的吸收液(富液)经换热器6被移送至再生塔3。
再生塔3例如为对流型气液接触装置，在内部填充有拉西环等填充材料31。
再生塔3在填充材料31的上部配备有吸收液导入口32，所述吸收液导入口32连接有取出管L13，经取出管L13移送来的吸收液(富液)从吸收液导入口32供给至。从吸收液导入口32供给的吸收液(富液)朝填充材料31落下。
继而，吸收液(富液)在落下的期间内在再生塔3内以达到沸腾温度的方式受到加热，将二氧化碳与水蒸气一起放散出来。吸收液(富液)的加热例如是借助利用废热能或环境热的热泵7或者利用吸收塔2中吸收液(贫液)吸收二氧化碳时的发热的热泵8来进行。再生塔3内例如被减压到了约4KPa(详情于后文叙述)，所以沸腾温度得以降低(在约4KPa的状况下，水的沸腾温度约为29度)。因此，能够抑制用于加热吸收液(富液)的耗能。
放散了二氧化碳后的吸收液(贫液)从再生塔3的底部的排出口33排出。从再生塔3排出到取出管L14的吸收液(贫液)经换热器6被送回至吸收塔2。取出管L14连接于吸收塔2的吸收液导入口23，所以被送回到吸收塔2的吸收液(贫液)朝填充材料21落下，被再用于吸收二氧化碳。
此外，放散出来的二氧化碳和水蒸气从再生塔3的顶部排出至第1移送管L15。该排出是通过借助二氧化碳升凝华器5A、5B中产生的负压对二氧化碳和水蒸气进行抽吸来进行(二氧化碳升凝华器5A、5B中产生的负压于后文叙述)。
第1移送管L15被切换阀11分岔为分支移送管L151A和分支移送管L151B。通过该分岔，由串列连接在一起的水蒸气冷凝器4A与二氧化碳升凝华器5A构成的二氧化碳回收线10A和由串列连接在一起的水蒸气冷凝器4B与二氧化碳升凝华器5B构成的二氧化碳回收线10B并列连接于再生塔3。于是，通过切换阀11的动作，可以选择将从再生塔3排出的二氧化碳和水蒸气流至二氧化碳回收线10A、10B中的哪一者。
对二氧化碳回收线10A(10B)的构成进行详细说明，再生塔3经由第1移送管L15和分支移送管L151A(L151B)与水蒸气冷凝器4A(4B)连接。再者，分支移送管L151A(L151B)在切换阀11与水蒸气冷凝器4A(4B)之间配备有开闭阀13A(13B)。
水蒸气冷凝器4A(4B)在内部配备有换热器41A(41B)。该换热器41A用于借助在后文叙述的制冷剂回路12A(12B)中流动的制冷剂对内部的水蒸气和二氧化碳进行冷却。水蒸气冷凝器4A(4B)进而连接有利用废热能或环境热的热泵42A(42B)和排放管43A(43B)。该排放管43A(43B)具有开闭阀15A(15B)。
此外，水蒸气冷凝器4A(4B)经由第2移送管L16A(L16B)连接于二氧化碳升凝华器5A(5B)。再者，第2移送管L16A(L16B)在水蒸气冷凝器4A(4B)与二氧化碳升凝华器5A(5B)之间配备有开闭阀14A(14B)。
二氧化碳升凝华器5A(5B)在内部配备有换热器51A(51B)。该换热器51A(51B)用于借助在后文叙述的制冷剂回路12A(12B)中流动的制冷剂对内部的二氧化碳进行冷却。二氧化碳升凝华器5A(5B)进而连接有利用废热能或环境热的热泵52A(52B)和排放管53A(53B)、取出管54A(54B)。排放管(53B)具有开闭阀16A(16B)，取出管54A(54B)为开闭阀17A(17B)。
此外，以制冷剂按照二氧化碳升凝华器5A、5B、水蒸气冷凝器4A、4B的顺序在二氧化碳回收线10A、10B各者中流动的方式构成有制冷剂回路12A、12B。进而，制冷剂回路12A、12B在通过水蒸气冷凝器4A、4B之后合流，构成为流过水蒸气冷凝器4A、4B之后的制冷剂进而流至吸收塔2。将液化燃料(流体的一例)的再气化后的冷能用于制冷剂。所谓液化燃料，例如可列举液化天然气、液氢、液化甲烷等。此外，也可以将液化气体的再气化后的冷能用于制冷剂。所谓液化气体，例如可列举液氮、液氧等。
下面，对具有以上构成的二氧化碳回收装置1中的制冷剂、水蒸气冷凝器4A(4B)以及二氧化碳升凝华器5A(5B)的功能进行说明。
制冷剂通过制冷剂回路12A(12B)而首先借助二氧化碳升凝华器5A(5B)所具有的换热器51A(51B)对二氧化碳升凝华器5A(5B)内进行冷却。使用液化天然气作为液化燃料的情况下的冷能为摄氏负162度，使用液氢的情况下的冷能为摄氏负253度，通过换热器51A(51B)的温差控制或者另行引入工作介质或制冷剂而将二氧化碳升凝华器5A(5B)内的温度冷却至适于二氧化碳的凝华(固化)的温度。例如，在使用来自炼铁厂或水泥厂的燃烧废气作为被分离气体的情况下，优选将二氧化碳升凝华器5A(5B)内的温度冷却至摄氏约负85度以下。此外，在使用来自发电站的燃烧废气作为被分离气体的情况下，优选将二氧化碳升凝华器5A(5B)内的温度冷却至摄氏约负96度以下。再有，在使用大气作为被分离气体的情况下，优选将二氧化碳升凝华器5A(5B)内的温度冷却至摄氏约负140度以下。
因被分离气体的种类而使得二氧化碳升凝华器5A(5B)内的适于二氧化碳的凝华(固化)的温度不一样的原因在于，被分离气体中的二氧化碳的分压根据被分离气体的种类而不同。此处，图15为表示来自炼铁厂或水泥厂的燃烧废气(相当于图15中的第1燃烧废气)、来自发电站的燃烧废气(相当于图15中的第2燃烧废气)以及大气的二氧化碳的分压值的范围的图表。
例如，来自炼铁厂或水泥厂的燃烧废气中的二氧化碳的最大分压值P11约为60kPa。并且，与该分压值P11相对应的、二氧化碳达到气固平衡状态的温度约为摄氏负85度。因此，在使用来自炼铁厂或水泥厂的燃烧废气作为被分离气体的情况下，优选将二氧化碳升凝华器5A(5B)内的温度冷却至摄氏约负85度以下，以使二氧化碳凝华(固化)。
此外，例如来自发电站的燃烧废气中的二氧化碳的最大分压值P12约为21kPa。并且，与该分压值P12相对应的、二氧化碳达到气固平衡状态的温度约为摄氏负96度。因此，在使用来自发电站的燃烧废气作为被分离气体的情况下，优选将二氧化碳升凝华器5A(5B)内的温度冷却至摄氏约负96度以下，以使二氧化碳凝华(固化)。
此外，例如大气中的二氧化碳的最大分压值P13约为0.045kPa。并且，与该分压值P13相对应的、二氧化碳达到气固平衡状态的温度约为摄氏负140度。因此，在使用大气作为被分离气体的情况下，优选将二氧化碳升凝华器5A(5B)内的温度冷却至摄氏约负140度以下，以使二氧化碳凝华(固化)。
通过将二氧化碳升凝华器5A(5B)内的温度冷却至适于二氧化碳的凝华(固化)的温度，二氧化碳升凝华器5A(5B)内的二氧化碳凝华(固化)而成为干冰。通过将开闭阀16A(16B)开阀，凝华(固化)时剩下的MEA溶液得以从排放管53A(53B)排出。此外，在回收已干冰化的二氧化碳时，将开闭阀17A(17B)开阀而使二氧化碳升凝华器5A(5B)回到常温，由此使干冰升华(气化)而从取出管54A(54B)加以回收。此时，开闭阀14A(14B)、16A(16B)设为闭阀状态，避免已升华(气化)的二氧化碳流入到取出管54A(54B)以外。继而，被回收的二氧化碳作为碳酸气等加以充分利用。
在回收二氧化碳时，须停止二氧化碳升凝华器5A、5B中的二氧化碳的凝华(固化)。但如上所述，可以借助切换阀11来选择将从再生塔3排出的二氧化碳和水蒸气流至二氧化碳回收线10A、10B中的哪一者，所以能在从一个二氧化碳回收线10A的二氧化碳升凝华器5A回收二氧化碳时在另一个二氧化碳回收线10B的二氧化碳升凝华器5B中继续进行二氧化碳的凝华(固化)。因此，能更高效地回收二氧化碳。
在二氧化碳升凝华器5A(5B)中进行二氧化碳的凝华(固化)时，二氧化碳升凝华器5A(5B)被减压而成为负压。由此，二氧化碳升凝华器5A(5B)起到泵的作用，得以进行再生塔3中放散出来的水蒸气及二氧化碳的抽吸。通过该抽吸，产生水蒸气及二氧化碳的去往二氧化碳回收线10A(10B)的流动。
此外，随着二氧化碳升凝华器5A(5B)被减压，串列连接在一起的再生塔3也被减压，所以再生塔3中的吸收液的沸腾温度降低。因此，能够抑制用于加热吸收液的耗能。在本实施方式中，如上所述，再生塔3被减压到约4KPa。再生塔3的压力的调整是借助第1移送管L15上设置的减压阀9来进行。
接着，制冷剂在进行二氧化碳升凝华器5A(5B)内的冷却后借助水蒸气冷凝器4A(4B)所具有的换热器41A(41B)对水蒸气冷凝器4A(4B)内进行冷却。制冷剂因换热器51A(51B)中的换热而温度上升，由此使得水蒸气冷凝器4A(4B)被冷却到摄氏约1度。
由于水蒸气冷凝器4A(4B)被设为摄氏约1度，所以，当被二氧化碳升凝华器5A(5B)中产生的负压抽吸而从再生塔3排出的二氧化碳和水蒸气流入至水蒸气冷凝器4A(4B)时，被冷却至摄氏约20度。由此，水蒸气冷凝而成为水。该水存积在水蒸气冷凝器4A(4B)的底部，通过将开闭阀15A(15B)开阀，存积起来的水被排放管43A(43B)排出。再者，也可将排放管43A(43B)连接至再生塔3而在再生塔3中予以再利用。
与水蒸气一起流入到水蒸气冷凝器4A(4B)的二氧化碳在摄氏约20度下保持气体形态不变，所以被二氧化碳升凝华器5A(5B)抽吸，由此，通过第2移送管L16A(L16B)而流入至二氧化碳升凝华器5A(5B)。继而，流入到二氧化碳升凝华器5A(5B)的二氧化碳像上述那样凝华(固化)而成为干冰。
接着，制冷剂在进行水蒸气冷凝器4A(4B)内的冷却后被用于吸收塔2的冷却。吸收液在吸收二氧化碳时会发热，所以对吸收塔2进行冷却的目的在于抑制该发热所引起的吸收塔2的温度上升。
如以上所说明，第1实施方式的二氧化碳回收装置1A是一种具备分离装置60的二氧化碳回收装置1A，所述分离装置60从含有二氧化碳的被分离气体中分离二氧化碳，该二氧化碳回收装置1A的特征在于，从被供给被分离气体的上游侧起依序串列连接有分离装置60和二氧化碳升凝华器5A、5B，所述二氧化碳升凝华器5A、5B使分离装置60中分离出来的二氧化碳凝华(固化)，二氧化碳升凝华器5A、5B上连接有以具有冷能的流体为制冷剂的制冷剂回路12A、12B，借助制冷剂来进行二氧化碳的凝华(固化)，在进行二氧化碳的凝华(固化)时，二氧化碳升凝华器5A、5B被减压而成为负压，由此进行分离装置60中分离出来的二氧化碳的抽吸。
根据上述二氧化碳回收装置1A，从被分离气体中分离二氧化碳并将分离出来的二氧化碳加以放散的分离装置60与使二氧化碳凝华(固化)的二氧化碳升凝华器5A、5B串列连接在一起。分离装置60中分离出来的二氧化碳从分离装置60放散出去而流到二氧化碳升凝华器5A、5B。到达了二氧化碳升凝华器5A、5B的二氧化碳被利用具有冷能的流体的制冷剂冷却而凝华(固化)。使该二氧化碳凝华(固化)而产生的干冰再次升华(气化)等并加以回收，可以作为碳酸气等加以充分利用。
在二氧化碳凝华(固化)时，二氧化碳升凝华器5A、5B被减压而成为负压。借助该负压来进行从分离装置60放散出来的二氧化碳的抽吸。通过该抽吸，产生分离装置60起到二氧化碳升凝华器5A、5B为止的二氧化碳的流动，二氧化碳升凝华器5A、5B中的二氧化碳的凝华(固化)得到促进。二氧化碳的抽吸是利用具有冷能的流体来进行，所以不需要抽吸用的泵等，能够达成节能化。并且，通过节能化，能够抑制电力成本的增大、发电所导致的新的二氧化碳的产生。
所谓具有冷能的流体，例如可列举液化燃料、液化气体。所谓液化燃料，例如可列举液化天然气(LNG)、液氢、液化甲烷等。作为民用煤气的主原料的天然气是以LNG的状态进口并在LNG接收站中再气化而通过管道运出。LNG的再气化时会释放大量的冷能，该冷能作为未利用能量而受到关注。因此，只要像上述那样在二氧化碳的抽吸中利用液化燃料的冷能，便能实现在未利用能量的充分利用这一点上照顾到了环境问题的二氧化碳回收装置。再者，作为液化燃料，除了LNG以外还可列举液氢等。此外，所谓液化气体，例如可列举液氮、液氧等。另外，作为具有冷能的流体，无须为液体，也可为气体、浆料、气液多相流。
此外，第1实施方式的二氧化碳回收装置1A的特征在于，分离装置60由吸收塔2和再生塔3构成，所述吸收塔2使含有二氧化碳的被分离气体与吸收二氧化碳的吸收液作气液接触而让吸收液吸收二氧化碳，所述再生塔3从吸收了二氧化碳的吸收液中将二氧化碳与水蒸气一起放散出来，再生塔3、使再生塔3中放散出来的水蒸气冷凝的水蒸气冷凝器4A、4B以及使再生塔中放散出来的二氧化碳凝华(固化)的二氧化碳升凝华器5A、5B依序串列连接在一起，水蒸气冷凝器4A、4B和二氧化碳升凝华器5A、5B上连接有以具有冷能的流体为制冷剂的制冷剂回路12A、12B，借助制冷剂来进行水蒸气的冷凝以及二氧化碳的凝华(固化)，在进行水蒸气的冷凝以及二氧化碳的凝华(固化)时，水蒸气冷凝器4A、4B及二氧化碳升凝华器5A、5B被减压而成为负压，由此进行再生塔3中放散出来的水蒸气及二氧化碳的抽吸。
根据上述二氧化碳回收装置1A，由于再生塔3、水蒸气冷凝器4A、4B以及二氧化碳升凝华器5A、5B依序串列连接在一起，所以再生塔3中放散出来的二氧化碳及水蒸气首先流到水蒸气冷凝器4A、4B，在水蒸气冷凝器4A、4B中仅水蒸气被利用具有冷能的流体的制冷剂冷却而冷凝。继而，仅二氧化碳流到接下来的二氧化碳升凝华器5A、5B。到达了二氧化碳升凝华器5A、5B的二氧化碳被利用具有冷能的流体的制冷剂冷却而凝华(固化)。使该二氧化碳凝华(固化)而产生的干冰再次升华(气化)等并加以回收，作为碳酸气等加以充分利用。
在二氧化碳凝华(固化)时，水蒸气冷凝器4A、4B及二氧化碳升凝华器5A、5B被减压而成为负压。借助该负压来进行再生塔3中放散出来的水蒸气及二氧化碳的抽吸，所以，水蒸气产生从再生塔3起到水蒸气冷凝器4A、4B为止的流动，二氧化碳产生从再生塔3通过水蒸气冷凝器4A、4B到二氧化碳升凝华器5A、5B为止的流动。
随着水蒸气冷凝器4A、4B及二氧化碳升凝华器5A、5B被减压，串列连接在一起的再生塔3也被减压，所以再生塔3中的吸收液(胺系水溶液)的沸腾温度降低。因此，能够抑制用于加热吸收液(胺系水溶液)的耗能。
进而，再生塔3的减压是利用具有冷能的流体来进行，所以再生塔3的减压不需要电力，能够达成节能化。并且，通过节能化，能够抑制电力成本的增大、发电所导致的新的二氧化碳的产生。
此外，第1实施方式的二氧化碳回收装置1A的特征在于，制冷剂回路12A、12B是以通过二氧化碳升凝华器5A、5B、水蒸气冷凝器4A、4B、吸收塔2的方式加以连接，制冷剂按照二氧化碳升凝华器5A、5B、水蒸气冷凝器4A、4B、吸收塔2的顺序流动。
根据上述二氧化碳回收装置1A，可以将用于二氧化碳的凝华(固化)的、具有冷能的流体所形成的制冷剂进而用于水蒸气的冷凝，其后能进而用于吸收塔2的冷却。吸收液(胺系水溶液)在吸收二氧化碳时会发热，所以对吸收塔2进行冷却的目的在于抑制该发热所引起的吸收塔2的温度上升。
此外，第1实施方式的二氧化碳回收装置1A的特征在于，再生塔3上并列连接有至少2个二氧化碳回收线10A、10B，所述二氧化碳回收线10A、10B由串列连接在一起的水蒸气冷凝器4A、4B和二氧化碳升凝华器5A、5B构成。因此，能更高效地回收二氧化碳。
在二氧化碳升凝华器5A、5B中，须进行使已凝华(固化)的二氧化碳即干冰再次气化等而加以回收的作业，所以，在回收时须停止二氧化碳的凝华(固化)。因此，通过再生塔3上并列连接有至少2个由串列连接在一起的水蒸气冷凝器4A、4B和二氧化碳升凝华器5A、5B构成的二氧化碳回收线10A、10B，能在从一个二氧化碳回收线10A、10B的二氧化碳升凝华器以再次升华(气化)等方式回收干冰时使另一个二氧化碳回收线10A、10B继续运行，所以能更高效地回收二氧化碳。
此外，第1实施方式的二氧化碳回收装置1A在再生塔3与水蒸气冷凝器4A、4B之间配备有减压阀9。越是对二氧化碳升凝华器5A、5B进行冷却而降低压力，便越能更快速地推进二氧化碳的干冰化，此外，对放散出来的二氧化碳及水蒸气进行抽吸的力便越是增大。但是，二氧化碳升凝华器5A、5B的压力越是降低，再生塔3的压力也越是降低，所以，当再生塔3内的压力过于降低时，再生塔3内的吸收液(胺系水溶液)有可能变为液体与固体的共存状态等，反而有二氧化碳的放散效率降低之虞。因此，较理想为在再生塔3与水蒸气冷凝器4A、4B之间设置减压阀而能够借助减压阀9来调整再生塔3的压力。
此外，第1实施方式的二氧化碳回收装置1A的特征在于，在被分离气体例如为来自炼铁厂或水泥厂的燃烧废气的情况下，二氧化碳升凝华器5A、5B被制冷剂冷却至摄氏约负85度以下，在被分离气体为来自发电站的燃烧废气的情况下，二氧化碳升凝华器5A、5B被制冷剂冷却至摄氏约负96度以下，在被分离气体为大气的情况下，二氧化碳升凝华器5A、5B被制冷剂冷却至摄氏约负140度以下。
二氧化碳达到气固平衡状态的温度根据被分离气体中的二氧化碳的分压而不同。因此，通过将二氧化碳升凝华器的内部设为与分压的值相对应的达到气固平衡状态的温度以下，能够开始二氧化碳的凝华(固化)并将二氧化碳升凝华器5A、5B设为负压。由此，可以进行再生塔3中放散出来的水蒸气及二氧化碳的抽吸。
(第2实施方式)
接着，一边参考附图，一边针对本发明的二氧化碳回收装置的第2实施方式来说明与第1实施方式的二氧化碳回收装置1的不同点。
图2为概略性地表示第2实施方式的二氧化碳回收装置1B的构成的图。吸收塔2及再生塔3的构成与第1实施方式的二氧化碳回收装置1相同。一台水蒸气冷凝器4借助第1移送管L15串列连接于再生塔3。并且，水蒸气冷凝器4上连接有用于将二氧化碳排出至二氧化碳升凝华器5A、5B的第2移送管L16。
第2移送管L16被切换阀18分岔为分支移送管L161A和分支移送管L161B。通过该分岔，二氧化碳升凝华器5A和二氧化碳升凝华器5B并列连接于水蒸气冷凝器4。于是，通过切换阀11的动作，可以选择将从再生塔3排出并通过了水蒸气冷凝器4的二氧化碳流至二氧化碳升凝华器5A、5B中的哪一者。此外，分支移送管L161A、L161B上分别设置有开闭阀14A、14B。
二氧化碳升凝华器5A、5B分别通有以液化燃料的再气化时的冷能为制冷剂的制冷剂回路12A、12B。制冷剂回路12A、12B在分别通过二氧化碳升凝华器5A、5B之后合流，构成为流过二氧化碳升凝华器5A、5B之后的制冷剂进而依序流至水蒸气冷凝器4、吸收塔2。
根据以上那样的二氧化碳回收装置1B，在二氧化碳升凝华器5A(5B)中进行二氧化碳的凝华(固化)时，二氧化碳升凝华器5A(5B)也被减压而成为负压。由此，二氧化碳升凝华器5A(5B)起到泵的作用，得以进行再生塔3中放散出来的水蒸气及二氧化碳的抽吸。通过该抽吸，水蒸气产生从再生塔3起到水蒸气冷凝器4为止的流动，二氧化碳产生从再生塔3通过水蒸气冷凝器到二氧化碳升凝华器5A(5B)为止的流动。
此外，随着二氧化碳升凝华器5A(5B)被减压，串列连接在一起的再生塔3也被减压，所以再生塔3中的吸收液的沸腾温度降低。因此，能够抑制用于加热吸收液的耗能。
进而，在从二氧化碳升凝华器5A(5B)回收已干冰化的二氧化碳时，须停止二氧化碳升凝华器5A(5B)中的二氧化碳的凝华(固化)。但如上所述，可以借助切换阀18来选择将从再生塔3排出并通过了水蒸气冷凝器4的二氧化碳流至二氧化碳升凝华器5A、5B中的哪一者，所以能在从一个二氧化碳升凝华器5A回收二氧化碳时在另一个二氧化碳升凝华器5B中继续进行二氧化碳的凝华(固化)。因此，能更高效地回收二氧化碳。
如以上所说明，第2实施方式的二氧化碳回收装置1B的特征在于，再生塔3上连接有1台水蒸气冷凝器4，水蒸气冷凝器4上并列连接有至少2台二氧化碳升凝华器5A、5B。
根据上述二氧化碳回收装置1B，再生塔3上连接有1台水蒸气冷凝器4，该水蒸气冷凝器4上并列连接有至少2台二氧化碳升凝华器5A、5B，所以能在一个二氧化碳升凝华器5A、5B中以再次气化等方式回收干冰时使另一个二氧化碳升凝华器5A、5B继续运行，因此能更高效地回收二氧化碳。
(第3实施方式)
接着，一边参考附图，一边对本发明的二氧化碳回收装置的第3实施方式进行详细说明。图3为概略性地表示第3实施方式的二氧化碳回收装置50A的构成的图。
如图3所示，二氧化碳回收装置50A具备分离装置70A、70B和二氧化碳升凝华器5A、5B。分离装置70A上串列连接有二氧化碳升凝华器5A，分离装置70B上串列连接有二氧化碳升凝华器5B。再者，分离装置70A与分离装置70B为相同装置，二氧化碳升凝华器5A与二氧化碳升凝华器5B为相同装置。
分离装置70A、70B在各自的内部收容有能吸附二氧化碳的吸附剂701A、701B。作为吸附剂，例如使用沸石(例如UNION昭和公司生产的分子筛13X、东曹公司生产的NSA-700)、浸胺固体吸附剂(担载有胺化合物的多孔物质)、门型吸附剂(ELM-11[Cu(bpy)2(BF4)2])等。此外，分离装置70A、70B各自在吸附剂701A、701B的下部配备有气体导入口702A、702B，气体导入口702A、702B上连接有用于向分离装置70A、70B供给燃烧废气(被分离气体的一例)的气体供给通道L11。更详细而言，气体供给通道L11被切换阀19分岔为分支气体供给通道L111和分支气体供给通道L112，分支气体供给通道L111连接于分离装置70A的气体导入口702A，而且分支气体供给通道L112连接于分离装置70B的气体导入口702B。
分支气体供给通道L111配备有开闭阀20A，分支气体供给通道L112配备有开闭阀20B，所以，通过将开闭阀20A、20B设为开阀状态而向分离装置70A、70B供给燃烧废气。关于该燃烧废气，充分利用发电或天然气提炼时产生的废气或者从焚烧炉、燃烧器、高炉等产生的废气。燃烧废气含有约10～20％的二氧化碳，另外包含氮气、氧气等。
此外，通过气体供给通道L11被切换阀19分岔，成为二氧化碳回收线500A和二氧化碳回收线500B并列连接于气体供给通道L11的状态。二氧化碳回收线500A是通过从被供给燃烧废气的上游侧起依序串列连接分离装置70A和二氧化碳升凝华器5A来构成。二氧化碳回收线500B是通过从被供给燃烧废气的上游侧起依序串列连接分离装置70B和二氧化碳升凝华器5B来构成。通过使切换阀19动作，可以选择将从气体供给通道L11供给的燃烧废气流至二氧化碳回收线500A和二氧化碳回收线500B中的哪一者。
从气体导入口702A(702B)供给到分离装置70A(70B)的燃烧废气在分离装置70A(70B)内上升，与分离装置70A(70B)内收容的吸附剂701A(701B)接触。于是，吸附剂701A(701B)选择性地吸附燃烧废气中所含有的二氧化碳。通过该吸附，从燃烧废气中分离出二氧化碳。再者，沸石等吸附剂701A(701B)若包含水分，则担忧吸附性能的降低，所以考虑在气体供给通道L11上设置水蒸气去除装置(未图示)而将借助水蒸气去除装置来去除了水蒸气的燃烧废气供给至分离装置70A(70B)。此外，认为燃烧废气中含有硫氧化物，所以也可在气体供给通道L11上设置脱硫装置(未图示)而将去除了硫氧化物的燃烧废气供给至分离装置70A(70B)。
继而，分离出了二氧化碳的燃烧废气(氮气及氧气)从设置于分离装置70A(70B)顶部的排出口704A(704B)排出至排出流路L12A(L12B)。
吸附剂701A(701B)由其体积等决定了能吸附的二氧化碳的量，所以，吸附了一定量的二氧化碳的吸附剂701A(701B)无法再吸附更多的二氧化碳。因此，要进一步进行二氧化碳的吸附，就需要进行吸附剂701A(701B)的解吸。解吸须将吸附剂701A(701B)置于减压下，所以通过对分离装置70A(70B)内进行减压来进行解吸。从吸附剂701A(701B)解吸出来的二氧化碳从设置于分离装置70A(70B)顶部的放散口703A(703B)放散出去。继而，解吸了二氧化碳之后的吸附剂701A(701B)与从气体导入口702A(702B)供给的燃烧废气接触，由此能进一步进行二氧化碳的吸附。
放散口703A(703B)上连接有移送管L15A(L15B)，从放散口703A(703B)放散出来的二氧化碳排出至移送管L15A(L15B)。该排出是通过借助二氧化碳升凝华器5A(5B)中产生的负压对二氧化碳进行抽吸来进行(二氧化碳升凝华器5A(5B)中产生的负压于后文叙述)。
二氧化碳升凝华器5A(5B)借助移送管L15A(L15B)与分离装置70A(70B)连接，从分离装置70A(70B)放散出来的二氧化碳能流至二氧化碳升凝华器5A(5B)。再者，移送管L15A在分离装置70A与二氧化碳升凝华器5A之间从上游侧起配备有减压阀9A和开闭阀14A，移送管L15B在分离装置2B与二氧化碳升凝华器5B之间从上游侧起配备有减压阀9B和开闭阀14B。再者，减压阀9A与减压阀9B为相同装置，开闭阀14A与开闭阀14B为相同装置。
二氧化碳升凝华器5A(5B)在内部配备有换热器51A(51B)。该换热器51A(51B)用于借助在制冷剂回路12A(12B)中流动的制冷剂对内部的二氧化碳进行冷却。二氧化碳升凝华器5A(5B)进而连接有利用废热能或环境热的热泵52A(52B)和排放管53A(53B)、取出管54A(54B)。再者，排放管53A(53B)配备有开闭阀16A(16B)，取出管54A(54B)配备有开闭阀17A(17B)。
制冷剂回路12A(12B)构成为制冷剂在二氧化碳升凝华器5A(5B)的内部流动。将液化燃料(流体的一例)的再气化后的冷能用于制冷剂。所谓液化燃料，例如可列举液化天然气、液氢、液化甲烷等。此外，也可以将液化气体的再气化后的冷能用于制冷剂。所谓液化气体，例如可列举液氮、液氧等。
下面，对具有以上构成的二氧化碳回收装置50A中的制冷剂和二氧化碳升凝华器5A(5B)的功能进行说明。
制冷剂通过制冷剂回路12A(12B)而借助二氧化碳升凝华器5A(5B)所具有的换热器51A(51B)对二氧化碳升凝华器5A(5B)内进行冷却。使用液化天然气作为液化燃料的情况下的冷能为摄氏负162度，使用液氢的情况下的冷能为摄氏负253度，通过换热器51A(51B)的温差控制或者另行引入工作介质或制冷剂而将二氧化碳升凝华器5A(5B)内的温度冷却至适于二氧化碳的凝华(固化)的温度。例如，在使用来自炼铁厂或水泥厂的燃烧废气作为被分离气体的情况下，优选将二氧化碳升凝华器5A(5B)内的温度冷却至摄氏约负85度以下。此外，在使用来自发电站的燃烧废气作为被分离气体的情况下，优选将二氧化碳升凝华器5A(5B)内的温度冷却至摄氏约负96度以下。再有，在使用大气作为被分离气体的情况下，优选将二氧化碳升凝华器5A(5B)内的温度冷却至摄氏约负140度以下。
通过将二氧化碳升凝华器5A(5B)内的温度冷却至适于二氧化碳的凝华(固化)的温度，二氧化碳升凝华器5A(5B)内的二氧化碳凝华(固化)而成为干冰。凝华(固化)时，二氧化碳升凝华器5A(5B)内有时会残留微量水分，但该残留的水分可以通过将开闭阀16A(16B)开阀而从排放管53A(53B)排出。此外，在回收已干冰化的二氧化碳时，将开闭阀17A(17B)开阀而使二氧化碳升凝华器5A(5B)回到常温，由此使干冰升华(气化)而从取出管54A(54B)加以回收。此时，开闭阀14A(14B)、16A(16B)设为闭阀状态，避免已升华(气化)的二氧化碳流入到取出管54A(54B)以外。继而，被回收的二氧化碳例如作为碳酸气等加以充分利用。
此外，在回收二氧化碳时，须停止二氧化碳升凝华器5A、5B中的二氧化碳的凝华(固化)。但如上所述，可以借助切换阀19来选择将从气体供给通道L11供给的燃烧废气流至二氧化碳回收线500A、500B中的哪一者，所以能在从一个二氧化碳回收线500A的二氧化碳升凝华器5A回收二氧化碳时在另一个二氧化碳回收线500B的二氧化碳升凝华器5B中继续进行二氧化碳的凝华(固化)，反之亦然。因此，能更高效地回收二氧化碳。
在二氧化碳升凝华器5A(5B)中进行二氧化碳的凝华(固化)时，二氧化碳升凝华器5A(5B)被减压而成为负压。由此，二氧化碳升凝华器5A(5B)起到泵的作用，得以进行从分离装置70A(70B)放散出来的二氧化碳的抽吸。通过该抽吸，产生分离装置70A(70B)起到二氧化碳升凝华器5A(5B)为止的二氧化碳的流动，二氧化碳升凝华器5A(5B)中的二氧化碳的凝华(固化)得到促进。
此外，吸附剂701A(701B)的解吸是在减压下进行，这时，随着二氧化碳升凝华器5A(5B)被减压，与二氧化碳升凝华器5A(5B)串列连接在一起的分离装置70A(70B)也被减压至约4KPa。因此，分离装置70A(70B)的减压不需要泵等。也就是说，不需要用于使泵等动作的电力，能够达成节能化。并且，通过节能化，能够抑制电力成本的增大、发电所导致的新的二氧化碳的产生。再者，分离装置70A(70B)的压力的调整是借助移送管L15A(L15B)上设置的减压阀9A(9B)来进行。
(第3实施方式的变形例)
接着，使用图4，对第3实施方式的变形例的二氧化碳回收装置50B进行详细说明。图4为概略性地表示第3实施方式的变形例的二氧化碳回收装置50B的构成的图。
上述第3实施方式的二氧化碳回收装置50A的二氧化碳回收线500A(500B)是由串列连接在一起的分离装置70A(70B)和二氧化碳升凝华器5A(5B)构成，而二氧化碳回收装置50B中的二氧化碳回收线500C(500D)是通过从被供给燃烧废气的上游侧起依序串列连接分离装置70A(70B)、水蒸气冷凝器4A(4B)以及二氧化碳升凝华器5A(5B)来构成。
沸石等吸附剂701A(701B)若包含水分，则担忧吸附性能的降低，所以二氧化碳回收装置50A中是将预先去除了水蒸气的燃烧废气供给至分离装置70A(70B)，而近年来在研究开发即便包含水分也不易导致吸附性能降低的吸附剂，在将这样的吸附剂(例如浸胺固体吸附剂)用于分离装置70A(70B)的情况下，考虑将包含水蒸气的燃烧废气供给至分离装置70A(70B)。
在将包含水蒸气的燃烧废气供给到分离装置70A(70B)的情况下，在从分离装置70A(70B)进行二氧化碳的放散时，认为水蒸气会与二氧化碳一起被放散出去。若在二氧化碳升凝华器5A(5B)中使水蒸气与二氧化碳一起固化，则二氧化碳的回收变得困难。因此，只要像二氧化碳回收装置50B这样将分离装置70A(70B)、水蒸气冷凝器4A(4B)以及二氧化碳升凝华器5A(5B)串列连接，从分离装置70A(70B)放散出来的二氧化碳及水蒸气便会首先流到水蒸气冷凝器4A(4B)，在水蒸气冷凝器4A(4B)中仅水蒸气被制冷剂冷却而冷凝。通过首先使水蒸气冷凝，仅二氧化碳流到接下来的二氧化碳升凝华器5A(5B)，在二氧化碳升凝华器5A(5B)中仅二氧化碳被制冷剂冷却而凝华(固化)。由此，二氧化碳的回收变得容易。
分离装置70A(70B)在内部收容有吸附剂701A(701B)。该吸附剂是即便包含水分也不易导致二氧化碳的吸附性能降低的类型(例如浸胺固体吸附剂)。分离装置70A(70B)的其他构成与二氧化碳回收装置50A中的分离装置70A(70B)相同，所以省略说明。
分离装置70A(70B)经由第1移送管L15A(L15B)与水蒸气冷凝器4A(4B)连接，从分离装置70A(70B)放散出来的二氧化碳和水蒸气能流至水蒸气冷凝器4A(4B)。再者，第1移送管L15A在分离装置70A与水蒸气冷凝器4A之间从上游侧起配备有减压阀9A和开闭阀13A，第1移送管L15B在分离装置70B与水蒸气冷凝器4B之间从上游侧起配备有减压阀9B和开闭阀13B。
水蒸气冷凝器4A(4B)在内部配备有换热器41A(41B)。该换热器41A用于借助在制冷剂回路12A(12B)中流动的制冷剂对从分离装置2A(2B)到达了水蒸气冷凝器4A(4B)的水蒸气和二氧化碳进行冷却。水蒸气冷凝器4A(4B)进而连接有利用废热能或环境热的热泵42A(42B)和排放管43A(43B)。该排放管43A(43B)具有开闭阀15A(15B)。
此外，水蒸气冷凝器4A(4B)经由第2移送管L16A(L16B)连接于二氧化碳升凝华器5A(5B)。再者，第2移送管L16A(L16B)在水蒸气冷凝器4A(4B)与二氧化碳升凝华器5A(5B)之间配备有开闭阀14A(14B)。
二氧化碳升凝华器5A(5B)是与二氧化碳回收装置50A中的二氧化碳升凝华器5A(5B)相同的装置，使用内部的换热器51A(51B)而借助在制冷剂回路12A(12B)中流动的制冷剂使二氧化碳凝华(固化)。
制冷剂回路12A(12B)构成为按照二氧化碳升凝华器5A(5B)、水蒸气冷凝器4A(4B)的顺序流动制冷剂。与二氧化碳回收装置50A一样，将液化燃料(流体的一例)的再气化后的冷能用于制冷剂。
下面，对具有以上构成的二氧化碳回收装置50B中的制冷剂、水蒸气冷凝器4A(4B)以及二氧化碳升凝华器5A(5B)的功能进行说明。
制冷剂通过制冷剂回路12A(12B)而首先借助二氧化碳升凝华器5A(5B)所具有的换热器51A(51B)将二氧化碳升凝华器5A(5B)内冷却至适于二氧化碳的凝华(固化)的温度，使二氧化碳升凝华器5A(5B)内的二氧化碳凝华(固化)。这与二氧化碳回收装置50A相同。再者，所谓适于二氧化碳的凝华(固化)的温度，如上所述，在使用例如来自炼铁厂或水泥厂的燃烧废气作为被分离气体的情况下为摄氏约负85度以下，在使用来自发电站的燃烧废气作为被分离气体的情况下为摄氏约负96度以下，在使用大气作为被分离气体的情况下为摄氏约负140度以下。
在二氧化碳升凝华器5A(5B)内的二氧化碳凝华(固化)时，二氧化碳升凝华器5A(5B)被减压而成为负压。由此，二氧化碳升凝华器5A(5B)起到泵的作用，得以进行从分离装置2A(2B)放散出来的水蒸气及二氧化碳的抽吸。通过该抽吸，水蒸气及二氧化碳产生去往水蒸气冷凝器4A(4B)及二氧化碳升凝华器5A(5B)的流动。
此外，随着二氧化碳升凝华器5A(5B)被减压，串列连接在一起的分离装置70A(70B)被减压至约4Kpa，这一点与二氧化碳回收装置50A相同。
制冷剂在进行二氧化碳升凝华器5A(5B)内的冷却后流到水蒸气冷凝器4A(4B)，借助水蒸气冷凝器4A(4B)所具有的换热器41A(41B)对水蒸气冷凝器4A(4B)内进行冷却。制冷剂因二氧化碳升凝华器5A(5B)的换热器51A(51B)中的换热而温度上升，所以水蒸气冷凝器4A(4B)内被冷却至摄氏约1度。
由于水蒸气冷凝器4A(4B)被设为摄氏约1度，所以，当被二氧化碳升凝华器5A(5B)中产生的负压抽吸而从分离装置70A(70B)排出的二氧化碳和水蒸气流入至水蒸气冷凝器4A(4B)时，被冷却至摄氏约20度。由此，水蒸气冷凝而成为水。该水存积在水蒸气冷凝器4A(4B)的底部，通过将开闭阀15A(15B)开阀，存积起来的水被排放管43A(43B)排出。
与水蒸气一起流入到水蒸气冷凝器4A(4B)的二氧化碳在摄氏约20度下保持气体形态不变，所以被二氧化碳升凝华器5A(5B)抽吸，由此，通过第2移送管L16A(L16B)而流入至二氧化碳升凝华器5A(5B)。继而，流入到二氧化碳升凝华器5A(5B)的二氧化碳像上述那样凝华(固化)。
如以上所说明，第3实施方式的二氧化碳回收装置50A或其变形例的二氧化碳回收装置50B的特征在于，分离装置70A、70B收容有能吸附二氧化碳的吸附剂701A、701B，吸附剂701A、701B吸附供给到分离装置70A、70B的被分离气体(例如燃烧废气)中所含有的二氧化碳，由此从被分离气体中分离出二氧化碳。
根据上述二氧化碳回收装置50A、50B，由于分离装置70A、70B收容有能吸附二氧化碳的吸附剂(例如沸石、浸胺固体吸附剂、门型吸附剂等)701A、701B，所以会吸附被分离气体中所含有的二氧化碳，由此，能从被分离气体中分离出二氧化碳。继而，吸附到吸附剂701A、701B中的二氧化碳可以通过从吸附剂701A、701B进行解吸来加以回收。该解吸通常是在减压下进行，这时，随着二氧化碳升凝华器5A、5B被制冷剂减压，串列连接在一起的分离装置70A、70B也被减压，所以分离装置70A、70B的减压不需要泵等。也就是说，不需要用于使泵等动作的电力，能够达成节能化。并且，通过节能化，能够抑制电力成本的增大、发电所导致的新的二氧化碳的产生。
此外，第3实施方式的二氧化碳回收装置50A或其变形例的二氧化碳回收装置50B的特征在于，分离装置70A、70B将水蒸气与二氧化碳一起放散出来，该二氧化碳回收装置具备使水蒸气冷凝的水蒸气冷凝器4A、4B，从被供给被分离气体(例如燃烧废气)的上游侧起依序串列连接有分离装置70A、70B、水蒸气冷凝器4A、4B以及二氧化碳升凝华器5A、5B，制冷剂回路12A、12B连接于水蒸气冷凝器4A、4B和二氧化碳升凝华器5A、5B，借助制冷剂来进行水蒸气的冷凝以及二氧化碳的凝华(固化)。
在从分离装置70A、70B将水蒸气与二氧化碳一起放散出来的情况下，若在二氧化碳升凝华器5A、5B中使水蒸气与二氧化碳一起固化，则二氧化碳的回收变得困难。因此，只要像上述(5)所述的二氧化碳回收装置50B那样将分离装置2A、2B、水蒸气冷凝器4A、4B以及二氧化碳升凝华器5A、5B串列连接，从分离装置70A、70B放散出来的二氧化碳及水蒸气便会首先流到水蒸气冷凝器4A、4B，在水蒸气冷凝器中仅水蒸气被制冷剂冷却而冷凝。通过首先使水蒸气冷凝，仅二氧化碳流到接下来的二氧化碳升凝华器5A、5B，在二氧化碳升凝华器5A、5B中仅二氧化碳被制冷剂冷却而凝华(固化)。由此，二氧化碳的回收变得容易。
(第4实施方式)
接着，一边参考图5，一边针对第4实施方式的二氧化碳回收装置100A来说明与第3实施方式的二氧化碳回收装置50A、50B的不同点。图5为概略性地表示第2实施方式的二氧化碳回收装置100A的构成的图。
如图5所示，二氧化碳回收装置100A具备分离装置80和二氧化碳升凝华器5A、5B。再者，2台二氧化碳升凝华器5A、5B为相同装置。
分离装置80在内部保持有选择性地渗透二氧化碳的渗透膜803。作为渗透膜803，例如使用沸石膜(例如高硅CHA型沸石膜、DDR型沸石膜)等无机膜、分子闸膜等有机膜等。分离装置80的内部被该渗透膜803分割为非渗透侧801和渗透侧802。在非渗透侧801设置有气体导入口804，气体导入口804上连接有气体供给通道L11。由此，能将燃烧废气供给至分离装置80(非渗透侧801)。再者，供给至该分离装置80(非渗透侧801)的燃烧废气已借助气体供给通道L11上设置的未图示的水蒸气去除装置及脱硫装置而去除了水蒸气及硫氧化物。
渗透侧802会选择性地渗透二氧化碳，所以，供给至分离装置80(非渗透侧801)的燃烧废气中所含有的成分当中，仅二氧化碳能移动至渗透侧802，二氧化碳以外的氮气、氧气等留在非渗透侧801而不会透过渗透膜803。
进而，在非渗透侧801设置有排出口806，排出口806上连接有用于将留在非渗透侧801的氮气、氧气等排出的排出流路L12。此外，排出流路L12配备有开闭阀81。
在渗透侧802设置有放散口805，透过了渗透膜803的二氧化碳从该放散口805放散出去。放散口805上连接有移送管L15，从放散口805放散出来的二氧化碳排出至移送管L15。该排出是通过借助二氧化碳升凝华器5A(5B)中产生的负压对二氧化碳进行抽吸来进行。
移送管L15被切换阀11分岔为分支移送管L151A和分支移送管L151B。通过该分岔，分离装置80(渗透侧802)经由移送管L15及分支移送管L151A与二氧化碳升凝华器5A连接、经由移送管L15及分支移送管L151B与二氧化碳升凝华器5B连接。于是，通过切换阀11的动作，可以选择将从分离装置80排出的二氧化碳流至二氧化碳升凝华器5A、5B中的哪一者。再者，分支移送管L151A(L151B)在切换阀11与二氧化碳升凝华器5A(5B)之间配备有开闭阀14A(14B)。
二氧化碳升凝华器5A(5B)是与二氧化碳回收装置50A、50B中的二氧化碳升凝华器5A(5B)相同的装置，使用内部的换热器51A(51B)而借助在制冷剂回路12A(12B)中流动的制冷剂使二氧化碳凝华(固化)。此外，制冷剂回路12A(12B)也与二氧化碳回收装置50A中的制冷剂回路12A(12B)相同，所以省略说明。
下面，对具有以上构成的二氧化碳回收装置100A中的制冷剂和二氧化碳升凝华器5A(5B)的功能进行说明。
制冷剂通过制冷剂回路12A(12B)而借助二氧化碳升凝华器5A(5B)所具有的换热器51A(51B)将二氧化碳升凝华器5A(5B)内冷却至适于二氧化碳的凝华(固化)的温度，使二氧化碳升凝华器5A(5B)内的二氧化碳凝华(固化)。这与二氧化碳回收装置50A相同。再者，所谓适于二氧化碳的凝华(固化)的温度，如上所述，在使用来自炼铁厂或水泥厂的燃烧废气作为被分离气体的情况下为摄氏约负85度以下，在使用例如来自发电站的燃烧废气作为被分离气体的情况下为摄氏负96度以下，在使用大气作为被分离气体的情况下为摄氏负140度以下。
在从二氧化碳升凝华器5A、5B回收二氧化碳时，须停止二氧化碳升凝华器5A、5B中的二氧化碳的凝华(固化)。但如上所述，可以通过切换阀11的动作来选择将从分离装置80排出的二氧化碳流至二氧化碳升凝华器5A、5B中的哪一者，所以能在从一个二氧化碳升凝华器5A回收二氧化碳时在另一个二氧化碳升凝华器5B中继续进行二氧化碳的凝华(固化)，反之亦然。因此，能更高效地回收二氧化碳。
在二氧化碳升凝华器5A(5B)内的二氧化碳凝华(固化)时，二氧化碳升凝华器5A(5B)被减压而成为负压。由此，二氧化碳升凝华器5A(5B)起到泵的作用，得以进行从分离装置80放散出来的二氧化碳的抽吸。通过该抽吸，产生分离装置80起到二氧化碳升凝华器5A(5B)为止的二氧化碳的流动，二氧化碳升凝华器5A(5B)中的二氧化碳的凝华(固化)得到促进。
此外，随着二氧化碳升凝华器5A(5B)被减压，与二氧化碳升凝华器5A(5B)串列连接在一起的分离装置80(渗透侧802)也被减压至约4KPa。因此，即便不要用于对分离装置80(渗透侧802)进行减压的泵等，供给到分离装置80的非渗透侧801的燃烧废气中所含有的二氧化碳也会被抽吸至渗透侧802，二氧化碳的分离得到促进。也就是说，不需要用于使泵等动作的电力，能够达成节能化。并且，通过节能化，能够抑制电力成本的增大、发电所导致的新的二氧化碳的产生。再者，分离装置80的压力的调整是借助移送管L15上设置的减压阀9来进行。再者，在进行该二氧化碳的分离时，为避免从排出流路L12向分离装置80产生逆流，是在将开闭阀81闭阀的状态下进行分离。于是，非渗透侧801被二氧化碳以外的氮气、氧气等填满，在已无法再将燃烧废气供给至非渗透侧801的情况下，将开闭阀81开阀而排出该氮气、氧气等。
(第4实施方式的变形例)
接着，使用图6，对第4实施方式的变形例的二氧化碳回收装置100B进行详细说明。图6为概略性地表示第2实施方式的变形例的二氧化碳回收装置100B的构成的图。
二氧化碳回收装置100B由分离装置80、二氧化碳回收线10A以及二氧化碳回收线10B构成，所述二氧化碳回收线10A是将水蒸气冷凝器4A及二氧化碳升凝华器5A串列连接而成，所述二氧化碳回收线10B是将水蒸气冷凝器4B及二氧化碳升凝华器5B串列连接而成。
在包含水蒸气的燃烧废气供给到分离装置80的情况下，在从分离装置80进行二氧化碳的放散时，认为水蒸气会与二氧化碳一起被放散出去。若在二氧化碳升凝华器5A(5B)中使水蒸气与二氧化碳一起固化，则二氧化碳的回收变得困难。因此，只要像二氧化碳回收装置100B这样将分离装置80、水蒸气冷凝器4A(4B)以及二氧化碳升凝华器5A(5B)串列连接，从分离装置80放散出来的二氧化碳及水蒸气便会首先流到水蒸气冷凝器4A(4B)，在水蒸气冷凝器4A(4B)中仅水蒸气被制冷剂冷却而冷凝。通过首先使水蒸气冷凝，仅二氧化碳流到接下来的二氧化碳升凝华器5A(5B)，在二氧化碳升凝华器5A(5B)中仅二氧化碳被制冷剂冷却而凝华(固化)。由此，二氧化碳的回收变得容易。
分离装置80是与上述二氧化碳回收装置100A中的分离装置80相同的装置。从分离装置80放散出来的二氧化碳和水蒸气排出至第1移送管L15。该排出是通过借助二氧化碳升凝华器5A、5B中的二氧化碳的凝华(固化)时产生的负压对二氧化碳和水蒸气进行抽吸来进行。
第1移送管L15被切换阀11分岔为分支移送管L151A和分支移送管L151B。通过该分岔，分离装置80(渗透侧802)经由第1移送管L15及分支移送管L151A与由水蒸气冷凝器4A及二氧化碳升凝华器5A构成的二氧化碳回收线10A连接，经由第1移送管L15及分支移送管L151B与由水蒸气冷凝器4B及二氧化碳升凝华器5B构成的二氧化碳回收线10B连接。于是，通过切换阀11的动作，可以选择将从分离装置80(渗透侧802)放散出来的二氧化碳和水蒸气流至二氧化碳回收线10A、10B中的哪一者。再者，分支移送管L151A(L151B)在切换阀11与水蒸气冷凝器4A(4B)之间配备有开闭阀13A(13B)。
水蒸气冷凝器4A(4B)是与二氧化碳回收装置50B中的水蒸气冷凝器4A(4B)相同的装置，使用内部的换热器41A(41B)而借助在制冷剂回路12A(12B)中流动的制冷剂使水蒸气冷凝。水蒸气冷凝器4A(4B)经由第2移送管L16A(L16B)连接于二氧化碳升凝华器5A(5B)。再者，第2移送管L16A(L16B)在水蒸气冷凝器4A(4B)与二氧化碳升凝华器5A(5B)之间配备有开闭阀14A(14B)。
二氧化碳升凝华器5A(5B)是与二氧化碳回收装置50A、50B、100A中的二氧化碳升凝华器5A(5B)相同的装置，使用内部的换热器51A(51B)而借助在制冷剂回路12A(12B)中流动的制冷剂使二氧化碳凝华(固化)。
此外，与二氧化碳回收装置50B一样，制冷剂回路12A(12B)构成为按照二氧化碳升凝华器5A(5B)、水蒸气冷凝器4A(4B)的顺序流动制冷剂。与二氧化碳回收装置50A、50B、100A一样，将液化燃料(流体的一例)的再气化后的冷能用于制冷剂。
下面，对具有以上构成的二氧化碳回收装置100B中的制冷剂、水蒸气冷凝器4A(4B)以及二氧化碳升凝华器5A(5B)的功能进行说明。
制冷剂通过制冷剂回路12A(12B)而首先借助二氧化碳升凝华器5A(5B)所具有的换热器51A(51B)将二氧化碳升凝华器5A(5B)内冷却至适于二氧化碳的凝华(固化)的温度，使二氧化碳升凝华器5A(5B)内的二氧化碳凝华(固化)。这与二氧化碳回收装置50A、50B、100A相同。再者，所谓适于二氧化碳的凝华(固化)的温度，如上所述，在使用例如来自炼铁厂或水泥厂的燃烧废气作为被分离气体的情况下为摄氏约负85度以下，在使用来自发电站的燃烧废气作为被分离气体的情况下为摄氏约负96度以下，在使用大气作为被分离气体的情况下为摄氏约负140度以下。
在二氧化碳升凝华器5A(5B)内的二氧化碳凝华(固化)时，二氧化碳升凝华器5A(5B)被减压而成为负压。由此，二氧化碳升凝华器5A(5B)起到泵的作用，得以进行从分离装置80放散出来的水蒸气及二氧化碳的抽吸。通过该抽吸，水蒸气及二氧化碳产生去往水蒸气冷凝器4A(4B)及二氧化碳升凝华器5A(5B)的流动。
此外，随着二氧化碳升凝华器5A(5B)被减压，串列连接在一起的分离装置80(渗透侧802)被减压至约4Kpa，这一点与二氧化碳回收装置100A相同。
制冷剂在进行二氧化碳升凝华器5A(5B)内的冷却后流到水蒸气冷凝器4A(4B)，借助水蒸气冷凝器4A(4B)所具有的换热器41A(41B)对水蒸气冷凝器4A(4B)内进行冷却。制冷剂因二氧化碳升凝华器5A(5B)的换热器51A(51B)中的换热而温度上升，所以水蒸气冷凝器4A(4B)内被冷却至摄氏约1度。
由于水蒸气冷凝器4A(4B)被设为摄氏约1度，所以，当被二氧化碳升凝华器5A(5B)中产生的负压抽吸而从分离装置80(渗透侧802)排出的二氧化碳和水蒸气流入至水蒸气冷凝器4A(4B)时，被冷却至摄氏约20度。由此，水蒸气冷凝而成为水。该水存积在水蒸气冷凝器4A(4B)的底部，通过将开闭阀15A(15B)开阀，存积起来的水被排放管43A(43B)排出。
与水蒸气一起流入到水蒸气冷凝器4A(4B)的二氧化碳在摄氏约20度下保持气体形态不变，所以被二氧化碳升凝华器5A(5B)抽吸，由此，通过第2移送管L16A(L16B)而流入至二氧化碳升凝华器5A(5B)。继而，流入到二氧化碳升凝华器5A(5B)的二氧化碳像上述那样凝华(固化)。
如以上所说明，第4实施方式的二氧化碳回收装置100A或其变形例的二氧化碳回收装置100B的特征在于，分离装置80具备选择性地渗透二氧化碳的渗透膜803，渗透膜803使供给到分离装置80的被分离气体(例如燃烧废气)中所含有的二氧化碳透过，由此从被分离气体(例如燃烧废气)中分离出二氧化碳，二氧化碳升凝华器5A、5B连接于分离装置80的渗透膜803的渗透侧802。
根据上述二氧化碳回收装置100A、100B，分离装置80配备有选择性地渗透二氧化碳的渗透膜(例如沸石膜等无机膜、分子闸膜等有机膜)803，所以供给到分离装置80的被分离气体(例如燃烧废气)中所含有的二氧化碳被分离至渗透膜803的渗透侧802。并且，二氧化碳升凝华器5A、5B连接于分离装置80的渗透膜803的渗透侧802，所以从被分离气体中分离出来的二氧化碳在二氧化碳升凝华器5A、5B中被制冷剂冷却而凝华(固化)。该凝华(固化)使得二氧化碳升凝华器5A、5B被减压，由此，连接二氧化碳升凝华器5A、5B的分离装置80的渗透侧802也被减压，所以渗透膜803对二氧化碳的分离得到促进。由于减压不需要泵等，所以不需要电力，能够达成节能化。并且，通过节能化，能够抑制电力成本的增大、发电所导致的新的二氧化碳的产生。
在前面说明过的二氧化碳回收装置1A、1B、50A、50B、100A、100B中，是在使二氧化碳凝华(固化)而得到干冰后使二氧化碳升凝华器5A(5B)的内部温度回到常温，由此使干冰升华(气化)而从取出管54A(54B)加以回收。在像这样以气体的形式回收二氧化碳的情况下，例如若是邻接于二氧化碳回收装置1A、1B、50A、50B、100A、100B而设置有化工厂，则可以将以气体的形式回收的二氧化碳通过管道供给至化工厂，所以能高效地利用二氧化碳。
但二氧化碳回收装置1A、1B、50A、50B、100A、100B中也能以液体的形式回收二氧化碳而不是以气体的形式进行回收。若考虑到在回收二氧化碳后进行运输这一情况，则优选以液体的形式进行回收，因为这样的形式易于通过载重汽车进行运输。此外，在二氧化碳升凝华器5A(5B)中，相较于使干冰气化而言，使干冰液化能够减小二氧化碳升凝华器5A(5B)内部的温度上升幅度。因此，在从二氧化碳升凝华器5A(5B)取出二氧化碳后对二氧化碳升凝华器5A、5B进行冷却以再次使二氧化碳凝华(固化)时，可以谋求用作制冷剂的冷能的节约。
图7为二氧化碳的状态图。根据该状态图，由融化线ML和气化线VL围成的区域是能够获得二氧化碳的液相(以下称为液化二氧化碳)的区域。因此，要从二氧化碳升凝华器5A(5B)回收液化二氧化碳，须使干冰的温度至少上升至融化线ML、气化线VL以及升华线SL相交的三态点TP。但是，达到三态点TP会导致一定量的二氧化碳气化，由于定容状态下的温度变化，该气化后的二氧化碳无法液化，所以就成为了损耗。因此，为了尽量减小该损耗，优选像以下那样控制二氧化碳升凝华器5A(5B)。
在二氧化碳升凝华器5A、5B中进行二氧化碳的凝华(固化)后，将二氧化碳升凝华器5A、5B的热泵52A、52B(加热介质的一例)设定为二氧化碳的三态点以上的温度。由此，对为了使二氧化碳凝华(固化)而冷却下来的二氧化碳升凝华器5A、5B的内部进行加热，使已成为干冰的二氧化碳液化。
继而，在得到的液化二氧化碳的温度变成摄氏负56.6度以上、摄氏负50度以下的时间点上停止热泵52A、52B下的加热。其目的在于进一步减少损耗、回收液化二氧化碳。
申请人通过实验来确认了以下事实：在液化二氧化碳的温度变为摄氏负50度至摄氏10度左右的范围的情况下，能以损耗更少的状态回收液化二氧化碳。但是，当二氧化碳的温度达到三态点时，温度自此急剧上升，有损耗增大之虞。因此，通过在变成摄氏负56.6度以上、摄氏负50度以下的时间点上停止加热，能将液化二氧化碳的温度设为上述的摄氏负50度至摄氏10度左右的范围。
作为停止热泵52A、52B下的加热的时刻，可设为二氧化碳升凝华器5A、5B内部的压力变成518kPa以上、800kPa以下的时间点。该压力的范围是图7中的气化线VL上的与摄氏负56.6度以上、摄氏负50度以下相对应的压力。
此外，要从二氧化碳升凝华器5A、5B回收液化二氧化碳，较理想为在进行二氧化碳的凝华(固化)直至相对于二氧化碳升凝华器5A、5B的体积的干冰的体积的比(以下称为体积比)变为0.1以上、0.3以下的范围为止之后开始热泵52A、52B下的加热。由此，能以损耗更少的状态回收液化二氧化碳。
图8是在液化二氧化碳的温度为摄氏负50度而且二氧化碳升凝华器5A、5B内部的压力约为530kPa的条件(以下记作回收条件)下回收液化二氧化碳的情况下按规定的每一体积比来表示相对于干冰的质量的可回收的液化二氧化碳的质量比例和气化后的二氧化碳的质量比例(也就是无法回收而成为损耗的二氧化碳的质量比例)的表。
例如，在将体积比设为0.12而以上述回收条件来回收液化二氧化碳的情况下，可回收的液化二氧化碳的质量比例为0.938，气化后的二氧化碳的质量比例为0.062。随着使体积比从0.12起增大，可回收的液化二氧化碳的质量比例增加，伴随于此，损耗降低。并且，在将体积比设为0.3而以上述回收条件来回收液化二氧化碳的情况下，可回收的液化二氧化碳的质量比例为0.979，气化后的二氧化碳的质量比例为0.021。也就是说，只要是使二氧化碳凝华(固化)直至体积比变为0.1以上、0.3以下的范围为止之后，便能像上述那样以液化二氧化碳的形式回收干冰的质量中的90％以上。
再者，申请人通过实验来确认了以下事实：当体积比小于0.1时，可回收的液化二氧化碳的质量比例低于0.9。若低于0.9，则损耗相应地增大，所以不理想。此外，申请人通过实验来确认了以下事实：当体积比大于0.3时，可回收的液化二氧化碳的质量比例呈饱和状态。若二氧化碳的凝华(固化)进行到体积比变为0.3以上为止，则只是凝华(固化)所需的时间增大，可回收的液化二氧化碳的质量比例并不会增大，导致二氧化碳的回收效率变差，所以不理想。
要回收像以上那样在二氧化碳升凝华器5A、5B中得到的液化二氧化碳，只须将取出管54A(54B)的开闭阀17A、17B开阀即可。对二氧化碳升凝华器5A、5B内部的加热使得二氧化碳升凝华器5A、5B内部的压力上升，所以，通过将开闭阀17A、17B开阀，已液化的二氧化碳被二氧化碳升凝华器5A、5B内部的压力挤出而从取出管54A(54B)输出。
(第5实施方式)
此外，在从二氧化碳升凝华器5A、5B回收液化二氧化碳的情况下，例如也可像图9所示的第5实施方式的二氧化碳回收装置1C那样在二氧化碳升凝华器5A、5B上连接气液分离器91A、91B。该气液分离器91A、91B例如是可以利用离心力或表面张力等将液体与气体分离的装置。再者，图9所示的二氧化碳回收装置1C除了在二氧化碳升凝华器5A、5B上连接有气液分离器91A、91B以外，具有与图1所示的二氧化碳回收装置1A相同的构成。但图9所示的构成只是一例，气液分离器91A、91B也可以连接于二氧化碳回收装置1B、50A、50B、100A、100B的二氧化碳升凝华器5A、5B。
在氮气等在摄氏-162度(上述冷能的温度)下也为气体状的气体(以下，以作为一例的氮气来进行说明)流入到二氧化碳升凝华器5A、5B的情况下，氮气在从二氧化碳升凝华器5A、5B回收液化二氧化碳时的温度和压力条件下也为气体状，所以，在从二氧化碳升凝华器5A、5B的取出管54A(54B)输出液化二氧化碳时，有氮气与液化二氧化碳一起被排出之虞。因此，只要在二氧化碳升凝华器5A、5B上连接气液分离器91A、91B，液化二氧化碳和氮气便会从取出管54A(54B)流入至气液分离器91A、91B，所以能在气液分离器91A、91B中将液化二氧化碳与氮气分离。
气液分离器91A、91B上连接有具备开闭阀92A、92B的气体排出管94A、94B，通过将开闭阀92A、92B开阀，能将分离出来的氮气从气体排出管94A、94B排出。此外，气液分离器91A、91B上连接有具备开闭阀93A、93B的液化二氧化碳排出管95A、95B，通过将开闭阀93A、93B开阀，能将分离出氮气后的液化二氧化碳从液化二氧化碳排出管95A、95B取出。
(第6实施方式)
再有，在以液体的形式回收二氧化碳的情况下，也可像图10所示的第6实施方式的二氧化碳回收装置1D那样在二氧化碳升凝华器5A、5B上连接固液分离器96A、96B。该固液分离器96A、96B例如是可以利用沉降法、离心分离法、压榨法、过滤法等将液体与固体分离的装置。再者，图10所示的二氧化碳回收装置1D除了在二氧化碳升凝华器5A、5B上连接有固液分离器96A、96B以外，具有与图1所示的二氧化碳回收装置1A相同的构成。但图10所示的构成只是一例，固液分离器96A、96B也可以连接于二氧化碳回收装置1B、50A、50B、100A、100B的二氧化碳升凝华器5A、5B。
在二氧化碳升凝华器5A、5B中，若在从干冰获得液化二氧化碳的过程中混入了水分，则该水分在从二氧化碳升凝华器5A、5B回收液化二氧化碳时的温度条件下固化而成为冰。在从二氧化碳升凝华器5A、5B的取出管54A(54B)输出液化二氧化碳时，有该冰与液化二氧化碳一起被排出之虞。因此，只要在二氧化碳升凝华器5A、5B上连接固液分离器96A、96B，液化二氧化碳和冰便会从取出管54A(54B)流入至固液分离器96A、96B，所以能在固液分离器96A、96B中将液化二氧化碳与冰分离。
固液分离器96A、96B上连接有具备开闭阀97A、97B的液化二氧化碳排出管98A、98B，通过将开闭阀97A、97B开阀，能将分离出冰之后的液化二氧化碳从液化二氧化碳排出管98A、98B取出。
再者，在上述说明中，对二氧化碳升凝华器5A、5B上连接有气液分离器91A、91B或固液分离器96A、96B的状态进行了说明，但也能按气液分离器91A、91B、固液分离器96A、96B的顺序串列连接至二氧化碳升凝华器5A、5B。
(关于二氧化碳升凝华器的构成)
上述二氧化碳回收装置1A、1B、1C、1D、50A、50B、100A、100B中使用的二氧化碳升凝华器5A、5B也可具有图13及图14所示那样的构成。再者，在图13、图14以及以下的说明中，简记作二氧化碳升凝华器5。
二氧化碳升凝华器5是将凝华室55与回收室56连结而成，所述凝华室55用于进行二氧化碳的凝华(固化)，所述回收室56用于回收已凝华(固化)的二氧化碳即干冰90。
凝华室55上连接有移送管L21，二氧化碳从该移送管L21导入至凝华室55的内部。再者，该移送管L21相当于二氧化碳回收装置1A中的第2移送管L16A、L16B(参考图1)、或者二氧化碳回收装置1B中的分支移送管L161A、L161B(参考图2)、或者二氧化碳回收装置50A中的移送管L15A、L15B(参考图3)、或者二氧化碳回收装置50B中的第2移送管L16A、L16B(参考图4)、或者二氧化碳回收装置100A中的分支移送管L151A、L151B(参考图5)、或者二氧化碳回收装置100B中的第2移送管L16A、L16B(参考图6)、或者二氧化碳回收装置1C中的第2移送管L16A、L16B(参考图9)、或者二氧化碳回收装置1D中的第2移送管L16A、L16B(参考图10)。
在凝华室55的内部配设有连接于制冷剂回路12的换热器51。由此，可以将凝华室55的内部冷却至适于二氧化碳的凝华(固化)的温度。再者，所谓适于二氧化碳的凝华(固化)的温度，如上所述，在使用来自炼铁厂或水泥厂的燃烧废气作为被分离气体的情况下为摄氏约负85度以下，在使用例如来自发电站的燃烧废气作为被分离气体的情况下为摄氏约负96度以下，在使用大气作为被分离气体的情况下为摄氏约负140度以下。此外，换热器51的外周面是供在凝华室55的内部凝华(固化)后的干冰90附着的附着面57(附着部的一例)。
此外，附着面57上连接有加热器58。该加热器58例如为筒式加热器。通过加热器58进行动作，可以对换热器51的附着面57进行局部加热。通过加热附着面57，能使附着面57上附着的干冰90的与附着面57接触那一面升华(气化)。由此，能使干冰90从附着面57上落下。
凝华室55在回收室56侧的端部配备有第1开口552。进而，凝华室55在换热器51与第1开口552之间以朝第1开口552形成下坡的方式配备有倾斜部551。
回收室56在凝华室55侧的端部配备有第2开口561。并且，凝华室55的第1开口552与回收室56的第2开口561经由截断装置59连接在一起。若将截断装置59设为闭状态，则凝华室55的内部与回收室56的内部成为被截断的状态(图13)，若将截断装置59设为开状态，则凝华室55的内部与回收室56的内部成为连通的状态(图14)。回收室56位于附着面57的下方，所以，若凝华室55的内部与回收室56的内部成为连通的状态，则可以接收从附着面57落下的干冰90。此外，回收室56上连接有取出管54。该取出管54与上述取出管54A(54B)相同。
在使用如上构成的二氧化碳升凝华器5的情况下，像以下那样进行二氧化碳的回收。
首先，借助换热器51(在制冷剂回路12中流动的制冷剂)将凝华室55的内部冷却至适于二氧化碳的凝华(固化)的温度。此时，将截断装置59设为闭状态。继而，在凝华室55的内部已冷却的状态下从移送管L21向凝华室55内导入二氧化碳。导入到凝华室55内的二氧化碳凝华(固化)，像图13所示那样附着在附着面57上。
若在附着面57上附着有干冰90的状态下使加热器58动作，则附着面57被加热，干冰90的与附着面57接触那一面升华(气化)。该升华(气化)使得附着面57上附着的干冰90在重力下像图14的箭头A11所示那样朝倾斜部551落下。继而，落到了倾斜部551的干冰90像箭头A12所示那样在重力下在倾斜部551上朝第1开口552滑去。此时，将截断装置59设为开状态，由此，干冰90从第1开口552通过第2开口561而收容至回收室56。收容到回收室56的干冰90升华(气化)或液化而从取出管54加以回收。再者，也可在回收室56的壳体上设置能进入回收室56内部的门等而从该门直接以固体形态加以回收。
要使干冰90从附着面57上落下，只要使干冰90的与附着面57的接触面升华(气化)便足够，所以加热器58下的加热时间可较短。因此，无须使已冷却到适于二氧化碳的凝华(固化)的温度的凝华室55的温度上升至干冰90气化或液化为止。也就是说，能在干冰90回收时减小凝华室55的温度变动幅度，所以能抑制施加至凝华室55的热冲击。此外，由于温度变动幅度小，在回收干冰90后在凝华室55内再次进行二氧化碳的凝华(固化)时，能够抑制对凝华室55进行冷却所需的冷却热和时间的损失。
再者，上述二氧化碳回收装置1A、1B、1C、1D、50A、50B、100A、100B各者中使用了2台二氧化碳升凝华器5A、5B(参考图1、图2、图3、图4、图5、图6、图9、图10)。其目的在于做到在一个二氧化碳升凝华器5A、5B中正在回收已完成凝华(固化)的二氧化碳的期间内能在另一个二氧化碳升凝华器5A、5B中进行二氧化碳的凝华(固化)，由此，可以提高二氧化碳的回收效率。
但是，若使用图13及图14所示的二氧化碳升凝华器5，则并非必须使用2台二氧化碳升凝华器。其原因在于，如上所述，二氧化碳升凝华器5能在干冰90回收时减小凝华室55的温度变动幅度，所以能在使干冰90从附着面57上落下后于短时间内进行下一凝华(固化)，即便不使用2台二氧化碳升凝华器，也能高效地进行二氧化碳的回收。
再者，上述二氧化碳回收装置1A、1B、1C、1D、50A、50B、100A、100B只是示例，丝毫不会限定本发明。因而，本发明当然可以在不脱离其主旨的范围内进行各种改良、变形。例如，将水蒸气冷凝器4A(4B)设为温度摄氏1度、将二氧化碳升凝华器5A(5B)设为适于二氧化碳的凝华(固化)的温度、将分离装置2A(2B)的压力减压至约4Kpa只是示例，并不限定于这些。例如，可以将二氧化碳升凝华器5A(5B)的温度设为更低温，由此来更快速地推进二氧化碳的干冰化。但若是过于降低温度，则在从二氧化碳升凝华器5A(5B)回收二氧化碳时，使干冰升华(气化)会比较耗时或者再生塔3的压力会过于下降，认为吸收液会成为液体与固体的共存状态、二氧化碳的放散效率会降低，反而有二氧化碳的回收效率降低之虞。因此，在观察二氧化碳的回收效率的情况下酌情调整二氧化碳升凝华器5A(5B)的温度。
符号说明
1A…二氧化碳回收装置
60…分离装置
5A…二氧化碳升凝华器
5B…二氧化碳升凝华器
12A…制冷剂回路
12B…制冷剂回路。

Claims (17)

1.一种二氧化碳回收装置，其具备从含有二氧化碳的被分离气体中分离所述二氧化碳的分离装置，该二氧化碳回收装置的特征在于，
从被供给所述被分离气体的上游侧起依序串列连接有所述分离装置和二氧化碳升凝华器，所述二氧化碳升凝华器使所述分离装置中分离出来的二氧化碳凝华(固化)，
所述二氧化碳升凝华器上连接有以具有冷能的流体为制冷剂的制冷剂回路，借助所述制冷剂来进行所述二氧化碳的凝华(固化)，
在进行所述二氧化碳的凝华(固化)时，所述二氧化碳升凝华器被减压而成为负压，由此进行所述分离装置中分离出来的所述二氧化碳的抽吸。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，
所述分离装置由吸收塔和再生塔构成，所述吸收塔使含有二氧化碳的被分离气体与吸收所述二氧化碳的吸收液作气液接触而让所述吸收液吸收所述二氧化碳，所述再生塔从吸收了所述二氧化碳的所述吸收液中将所述二氧化碳与水蒸气一起放散出来，
所述再生塔、使所述再生塔中放散出来的所述水蒸气冷凝的水蒸气冷凝器、以及使所述再生塔中放散出来的所述二氧化碳凝华(固化)的二氧化碳升凝华器依序串列连接在一起，
所述水蒸气冷凝器和所述二氧化碳升凝华器上连接有以具有冷能的流体为制冷剂的制冷剂回路，借助所述制冷剂来进行所述水蒸气的冷凝以及所述二氧化碳的凝华(固化)，
在进行所述水蒸气的冷凝以及所述二氧化碳的凝华(固化)时，所述水蒸气冷凝器及所述二氧化碳升凝华器被减压而成为负压，由此进行所述再生塔中放散出来的所述水蒸气及所述二氧化碳的抽吸。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，
所述制冷剂回路是以通过所述二氧化碳升凝华器、所述水蒸气冷凝器、所述吸收塔的方式加以连接，所述制冷剂按照所述二氧化碳升凝华器、所述水蒸气冷凝器、所述吸收塔的顺序流动。
4.根据权利要求2所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，
所述再生塔上并列连接有至少2个二氧化碳回收线，所述二氧化碳回收线由串列连接在一起的所述水蒸气冷凝器和所述二氧化碳升凝华器构成。
5.根据权利要求2所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，
所述再生塔上连接有1台所述水蒸气冷凝器，所述水蒸气冷凝器上并列连接有至少2台所述二氧化碳升凝华器。
6.根据权利要求2所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，
在所述再生塔与所述水蒸气冷凝器之间配备有减压阀。
7.根据权利要求1所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，
所述分离装置收容有能吸附二氧化碳的吸附剂，所述吸附剂吸附供给到所述分离装置的所述被分离气体中所含有的二氧化碳，由此从所述被分离气体中分离出二氧化碳。
8.根据权利要求1所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，
所述分离装置配备有选择性地渗透二氧化碳的渗透膜，所述渗透膜使供给到所述分离装置的所述被分离气体中所含有的二氧化碳透过，由此从所述被分离气体中分离出二氧化碳，
所述二氧化碳升凝华器连接于所述分离装置的所述渗透膜的渗透侧。
9.根据权利要求7或8所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，
所述分离装置将水蒸气与所述二氧化碳一起放散出来，
该二氧化碳回收装置具备使所述水蒸气冷凝的水蒸气冷凝器，
从被供给所述被分离气体的上游侧起依序串列连接所述分离装置、所述水蒸气冷凝器、以及所述二氧化碳升凝华器，
所述制冷剂回路连接于所述水蒸气冷凝器和所述二氧化碳升凝华器，借助所述制冷剂来进行所述水蒸气的冷凝以及所述二氧化碳的凝华(固化)。
10.根据权利要求1所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，
所述被分离气体为来自炼铁厂或水泥厂的燃烧废气，
所述二氧化碳升凝华器被所述制冷剂冷却至摄氏负85度以下。
11.根据权利要求1所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，
所述被分离气体为来自发电站的燃烧废气，
所述二氧化碳升凝华器被所述制冷剂冷却至摄氏负96度以下。
12.根据权利要求1所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，
所述被分离气体为大气，
所述二氧化碳升凝华器被所述制冷剂冷却至摄氏负140度以下。
13.根据权利要求1所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，
所述二氧化碳升凝华器配备有加热介质，
借助设为二氧化碳的三态点以上的温度的所述加热介质对所述二氧化碳升凝华器的内部进行加热，由此使二氧化碳液化而加以回收，
在已液化的二氧化碳的温度变成摄氏负56.6度以上、摄氏负50度以下的时间点或者所述二氧化碳升凝华器内部的压力变成518kPa以上、800kPa以下的时间点上停止所述加热介质下的加热。
14.根据权利要求13所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，
所述二氧化碳升凝华器进行二氧化碳的凝华(固化)直至相对于所述二氧化碳升凝华器的体积的已凝华(固化)的二氧化碳的体积的比变为0.1以上、0.3以下的范围为止。
15.根据权利要求13所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，
所述二氧化碳升凝华器上连接有气液分离器，经由所述气液分离器从所述二氧化碳升凝华器回收二氧化碳。
16.根据权利要求13所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，
所述二氧化碳升凝华器上连接有固液分离器，经由所述固液分离器从所述二氧化碳升凝华器回收二氧化碳。
17.根据权利要求1所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，
所述二氧化碳升凝华器由凝华室和回收室构成，所述凝华室用于进行凝华(固化)，所述回收室用于回收已凝华(固化)的二氧化碳即干冰，
所述凝华室在内部配备有借助所述制冷剂加以冷却而供所述干冰附着的附着部，
所述附着部上连接有能加热所述附着部的加热器，通过所述加热器进行动作而使得所述附着部上附着的干冰落下，
所述回收室位于所述附着部的下方，接收从所述附着部落下的干冰。
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