JP2010188334A

JP2010188334A - 混合気体中の二酸化炭素の処理方法

Info

Publication number: JP2010188334A
Application number: JP2009060200A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Fujimoto; 達男藤本; Shigenobu Fujimoto; 重信藤本; Kunihiko Kawamura; 邦彦河村; Chieko Kawamura; チヱ子河村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2010-09-02

Abstract

【課題】従来、混合気体中に，例えば二酸化炭素［化１］ＣＯ_２だけを混合割合に関係なく，分離抽出して捕捉、無公害化し，放出する技術、方法はなかった。
【解決の手段】二酸化炭素［化１］ＣＯ_２は、元々の性質として、１気圧常温の下で等量の水に溶融する事を解決の手段にした。
水を霧化して同相の気体とし、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２が混合し易くし、勾配形状の向流状態で等量溶融を近づけてから、露点下にして、液化し、浄化した混合ガス体と二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を溶かし込んだ水を分離抽出処理する手段である。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼などにより混合気体の状態で排出されるガスの中の二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を、霧状の気相状態にした水に溶融させて補足分離、抽出し元の水に戻して無公害に排出する方法に係わる。

技術の背景

従来、混合気体の状態で排出されるガスの中の二酸化炭素［化１］ＣＯ_２だけを、容易に補足分離、抽出し無公害処理する技術、方法はなかった。

二酸化炭素［化１］ＣＯ_２の単体ガスは、常温［数１］１気圧の元で、水と同体積だけ溶け込み微酸性を示すが、石灰水［化４］Ｃａ（ＯＨ_２）に二酸化炭素［化１］ＣＯ_２に通すと、炭酸カルシューム［化５］ＣａＣＯ_３と水［化６］Ｈ_２Ｏの不溶性沈殿を生じ白濁することは知られ、それは消火剤として利用されている。
更に加圧して水に溶かし、発泡性の清涼飲料や、スパークリングワインに、又固体は，ドライアイスとして冷却剤［数２］（約−８０℃）に使用されることも既知であるが、この時の二酸化炭素［化１］ＣＯ_２は全て１００％か、又は殆どであり、混合気体ではない。

二酸化炭素［化１］ＣＯ_２は、大気中に［数３］（約−０．０３５％）含まれているが、重さは大気即ち空気の［数４］１．５倍強であり、大気の底辺、即ち地表面か海表面近くに存在し、海面の動き、波の動きが、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を海水に溶かし込み、海中に生息する珊瑚は、海水に溶け込んだ二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を吸収し、炭素［化２］Ｃを骨格に使い、酸素［化３］Ｏ_２を排出する。地上では、植物の炭酸同化作用で両者が地表面上の二酸化炭素［化１］ＣＯ_２の量的バランスが保たれている。
因みに、大気即ち空気は、酸素［化３］Ｏ_２［数５］（約２０．９％）窒素［化３］Ｎ_２［数６］（約７８．１０％）二酸化炭素［化１］ＣＯ_２は［数３］（約−０．０３％）その他アルゴン［数７］（約０．９３％）他ネオン、ヘリュウム、クリプトン、水素、キセノンなど微量に含んだ混合気体である。
対流圏で排出される二酸化炭素［化１］ＣＯ_２は、対流圏内で上昇下降を繰り返し、地表の植物による炭酸同化作用及び、海洋面では、波の動きによって海水に溶け込み、更には、海中の珊瑚礁に吸収されて、骨格を炭素［化２］Ｃで形成し、酸素［化３］Ｏ_２を排出して、対流圏の内側では、蓄熱効果の高い二酸化炭素［化１］ＣＯ_２の自然とのバランスを破る排出量こそが、地球温暖化を促進しているものと考えられる。
但し、強い上昇気流に乗って、成層圏迄押し上げられる二酸化炭素［化１］ＣＯ_２も多く、対流圏内で多量排出すればする程、上昇気流に乗る確率は高くなる。
地球温暖化の大きな要因は、成層圏及びオゾン層の近くに停滞する二酸化炭素［化１］ＣＯ_２の薄い層であり、近くを飛行する航空機が排出する高温高濃度の二酸化炭素［化１］ＣＯ_２は、大気高度の希薄空圧内で、急速に断熱膨張させられ、空気より極めて比重を下げられた異質の二酸化炭素［化１］ＣＯ_２がオゾン層の内外、場合によっては電離層の影響を受け、卵の薄い殻の様な、シェル状に構成され、排熱性の悪い膜が、地球温暖化を更に促進しているのではないかと予想される。
本発明は、地球温暖化の原因と考えられている二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を、分離抽出して、水に溶かし無害化して自然に還元する方法で、地球温暖化を阻止する方法の発明である。

排出された混合気体の中から、地球温暖化の大きな原因と考えられている二酸化炭素［化１］ＣＯ_２だけを分離抽出して、実験的な少量ではなく、多量且つ容易に捕捉して水に溶融し、中和無公害化して放水する方法は従来なかった。
混合割合が全く分からない、しかも分離抽出する、例えば色分けされた如きインデックスもない、他のガスと同様な状態のガスの中から、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２だけを分離抽出し、捕捉することが課題である。

二酸化炭素［化１］ＣＯ_２単体を利用する従来技術は、前述の如く、消火剤、清涼飲料水、スパークリングワイン、ドライアイスなどよく知られているが、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２がガス状の中に、任意の割合で混在する場合は、純物質を化学的に分離、抽出することは技術的にも極めて困難である。
つまり屏風に描いた虎を退治して見ろと云われた一休禅師、屏風の虎を追い出してくれたら退治すると云う、頓知逸話の話通り、混合ガス体を屏風に例えると、絵に描いた虎は、さしずめ混合気体中の二酸化炭素［化１］ＣＯ_２である。この二酸化炭素［化１］ＣＯ_２だけを連続して多量に分離抽出し、更に捕捉して水に溶かし無公害化して放水出来る様にする事も課題である。

〔０００３〕で記載の如く、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２は常温［数１］１気圧のもとで水と同じ体積だけ、その水に溶け込む性質を利用し、容器内に於いて、混合気体と同じ気相状態に水を霧状にノズルで気化して、溶融割合が向流状態の中で、勾配状の会合断面に沿って等分量になるような容器構造にし、混ざり合った気体を露点以下にして、液化し二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を溶融した、微酸性の水を作り出す。その水を容器外に中和して、無公害の状態にし放流する。

課題を解決するための第一の手段が、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を混合する気体、つまり一休禅師の屏風であり、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２が絵に描かれた虎である。容器は屏風、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を含む混合ガス、噴霧水は同じ気相にあり、溶融混合を容易にする。そして均等化する為に、断面積が勾配状に変化させてある。二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を溶融した霧状の水は、露点下に冷却し液化する。この水は微酸性を示す。
この一連の構成は、捕捉除去したい二酸化炭素［化１］ＣＯ_２の持つ水溶性であり、その天佑の性質を分離抽出に応用したのである。
因みに空気に混合するガスは、主として窒素［化８］Ｎ_２、酸素［化３］Ｏ_２、水素［化９］Ｈ_２、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２であるが，低温では二酸化窒素［化１１］ＮＯ_２が二酸化炭素［化１］ＣＯ_２に近い水溶性を示すが、混在の割合は［数１１］（０．０００００２％）と極めて低く、しかも温度が低い場合に限定され、燃焼などの高温気体内では、熱平衡移動した四酸化二窒素［化１０］Ｎ_２Ｏ_４となり，全く水溶性がなくなる。

課題を解決するための第二の手段が、容器内に於いて、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を適宜含む混合ガスと、溶融する水を霧状の同相にし向流の勾配混合で等量に近い混合を目指した機構の構成である。

課題を解決するための第三の手段が、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２は、溶融混合した霧状のガスを露点下に冷却し液化される。他方二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を分離抽出され、除去された排出気体は、別に構成したフィルターで気体の儘、液化された水とは分離して排出する気体と、水を分離排出する機構手段である。

課題を解決する第四の手段は、処理容器内に二酸化炭素［化１］ＣＯ_２混合排出気体が容器内で逆流しない状態で供給され、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を除去された処理済みの気体が容器内に留まらない様に、逆止弁構造の逆流防止排出口が必要であり、更に液化した二酸化炭素［化１］ＣＯ_２水溶液は、一定の水位を維持する機構により、処理水を容器外部に放出する水位計のバランスによる仕組みの処理気体と、処理水のバランスを保ちながら定量的に、且つ連続して処理する手段である。

以上課題解決の四手段を用いた方法により、任意に混在する二酸化炭素［化１］ＣＯ_２は、容器内で、霧状化した水とほぼ等容量溶け合い、余剰混合気体、液化した微酸性の水を容器外に放出され、目的の二酸化炭素［化１］ＣＯ_２は、混合気体から分離抽出され別に放出排除され、当初の目的を達成する。
四つの構成機構は、機能が同じであれば、基本的に水に等量溶融させる事に変わりなく、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を水に溶かして分離抽出することにより、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２の本来持つ天佑の性質を利用する事に変わりなく、課題解決の模倣手段でしかない。

以上説明の如く、本発明の方法は、任意の混合気体から、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２だけを選択、分離抽出が極めて困難とされていたものを、その水溶性を利用して、当該二酸化炭素［化１］ＣＯ_２気体だけを抜き取る方法で、地球温暖化の元凶と考えられている、その二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を自在に除去出来る方法であり、温暖化防止対策に直接つながる発明の効果は充分発揮される。

この効果を連続的に可能にする為に、流体の入出部に水位に連携作動する逆止弁を用いて、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を連続処理する効果を更に高めた。

以下、本発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。
本発明の主体は、１，２，３の密閉される容器内で構成される。
三つの容器に固着それた１０の混合気体パイプから、１２の排出気体パイプにより、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を含んだ気体を注入するが、１６の逆止弁が開いてガスは内部へ噴出する。他方気体だけだから、２０のフロートは下がりっぱなしであり、２１の電磁水位スイッチは、ＯＮの状態にあり、１１の電磁弁は開いて、１２の混合気体ポンプを稼働し続け、３３の集塵装置、１４の脱硫装置を経た混合気体は、容器内に入り続ける。
この混合気体の容器内に入る量を、図示していないが時間計等で定量に測定して、混合気体の注入を制限し、直ぐ切り返して、２２の電磁スイッチがＯＮになると、７の送水電磁弁が開き、８の清水ポンプが稼働して、９の清水タンクから吸い上げて、５の水パイプを通し、６の噴霧ノズルより水の霧を噴霧する。
水を霧化する目的は、混合気体と同相の気相にし、同体積混合を近づけるためである。この２０のフロートによる２１の電磁水位スイッチは、ＯＮ−ＯＦＦのタイミングを２２と２３の調整ねじで行う。
容器内に充満した二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を含む気体は、１５の勾配向流溶融促進器に、やや阻まれながらも１６の気体吐出逆止弁より混合気体を吐出し、水の霧と向流、断面積の変化する勾配に沿って等容積状態に混合される。
二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を除去された気体は、１８の冷却パイプで液化され処理水と分離され、３４のフィルターを通して、１３の放出逆止弁より、容器外に３１の矢印の如く放出される。
二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を溶融した霧は、１８の冷却パイプ、１９の冷却ポンプで露点下にされ液化して、３の容器下方に溜まる。この水位が２０のフロートを押し上げると、２１の電磁水位スイッチがＯＦＦに入り、１７の電磁弁を開き、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を溶融する処理水は、２９の中和タンクに３０の矢印の如く放出する。同時に２４の電磁バルブが開いて、２６のポンプより、２５の中和剤を２９の中和タンクに供給し、無公害化してから図示していないがタイマー設定により、２７の電磁弁操作により３２の矢印の如く放水する。４は、１、２、３の容器を密閉するパッキンである。

本発明の実施形態を示す縦断面図である。

１、２、３、４・・・密閉容器
６・・・・・・・・・噴霧ノズル
１３・・・・・・・・・処理気体放出逆止弁
１５・・・・・・・・・勾配向流溶融促進器
１６・・・・・・・・・混合気体吐出逆止弁
１７・・・・・・・・・処理液排出電磁弁
１８・・・・・・・・・冷却パイプ

Claims

混合気体又は、燃焼排出気体中の二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を容器内で同じ気相にするために霧化した水を相互に向流させ、等容量に近づく様に、勾配会合せしめて、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を混合した霧は、冷却して露点下にし、元の液状の水に戻す。
他方、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を分離抽出された混合気体は、気体吐出の逆止弁から容器外部に放出され、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を分離抽出し溶融状態で捕捉した水は、同様に電磁弁を開いて容器外部に放出されるが、必要により中和して排水する如き、混合気体中の混合割合に関係なく、二酸化炭素［化１］ＣＯ_２を分離抽出捕捉する方法である。