JP2021159816A - 二酸化炭素の分離・回収システム - Google Patents

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Masahisa Koizumi
大吾 伊藤
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Yoshiaki Kawajiri
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Abstract

【課題】二酸化炭素を回収するために必要なエネルギーを低く抑えることができる二酸化炭素の分離・回収システム及び分離・回収方法を提供する。【解決手段】二酸化炭素の分離・回収システム１は、冷却用熱交換器２、吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂ及び制御装置７を備える。冷却用熱交換器２は、液化天然ガスの冷熱によって対象ガスＧを冷却するためのものである。吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂは、対象ガスＧに含まれる二酸化炭素を分離して吸着するための吸着剤３１を有する。制御装置７は、冷却用熱交換器２において冷却された対象ガスＧを吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂに導入して吸着を行う吸着工程と、吸着剤３１に吸着された二酸化炭素を脱着して回収する脱着工程とを交互に行うよう構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、対象ガスから二酸化炭素を分離して回収する二酸化炭素の分離・回収システム及び分離・回収方法に関する。
燃料の燃焼後に生じる排ガス、大気等に含まれる二酸化炭素は、地球温暖化の要因となっている。地球温暖化を防止するために、排ガス、大気等から二酸化炭素を分離して回収する技術が開発されている。この二酸化炭素を分離して回収する技術の一つとして、排ガス、大気等の対象ガスから二酸化炭素を分離して吸着剤に吸着させた後、温度又は圧力を変化させて吸着剤から二酸化炭素を回収する技術がある。
吸着剤の温度をスイングさせるＴＳＡ（Temperature Swing Adsorption）法の場合においては、常温（２０℃±１５℃）において吸着剤に二酸化炭素を吸着させ、常温よりも温度が高い高温において吸着剤から二酸化炭素を脱着させることが一般的である。また、例えば、特許文献１の二酸化炭素の回収装置においては、吸着剤が配置された分離装置の圧力をスイングさせて、吸着剤に対する二酸化炭素の吸着及び脱着を行うＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）法の場合に、分離装置へ供給される排ガスを乾燥させるための吸湿剤が配置された乾燥装置を用いている。そして、液化天然ガス（ＬＮＧ）が気化するときの冷ガスを利用して排ガスを冷却し、乾燥装置に供給される排ガスを、吸湿剤による乾燥に適した温度になるようにしている。
特開２０１７−１７６９５４号公報
従来のＴＳＡ法においては、対象ガスを高温にする際に多くのエネルギーを必要とし、対象ガスから二酸化炭素を回収するために、さらに別の二酸化炭素を排出するといった悪循環を形成するおそれがある。また、特許文献１のＰＳＡ法においては、乾燥装置において、吸湿剤を乾燥させるために、吸湿剤に接触する排ガスを液化天然ガスによって冷却している。つまり、分離装置に供給される排ガスを液化天然ガスによって直接冷却していない。そして、発明者らの研究開発によって、ＴＳＡ法又はＰＳＡ法を採用する場合に、液化天然ガス等が持つ冷熱を利用して、吸着剤において吸着を行うときの温度を５℃よりも低く設定することによって、二酸化炭素を回収するために必要なエネルギーを低く抑えられることが見出された。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、二酸化炭素を回収するために必要なエネルギーを低く抑えることができる二酸化炭素の分離・回収システム及び分離・回収方法を提供しようとして得られたものである。
本発明の第１態様は、
液化天然ガス又は液体水素の冷熱によって対象ガスを冷却するための冷却用熱交換器と、
前記対象ガスに含まれる二酸化炭素を分離して吸着するための吸着剤を有する吸脱着モジュールと、
前記冷却用熱交換器において冷却された前記対象ガスを前記吸脱着モジュールに導入して、５℃よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い吸着温度において前記吸着を行う吸着工程と、前記吸着温度よりも高い脱着温度において、前記吸着剤に吸着された二酸化炭素を脱着して回収する脱着工程とを交互に行うよう制御する制御装置と、を備える二酸化炭素の分離・回収システムにある。
本発明の第２態様は、
液体窒素の冷熱によって対象ガスを冷却するための冷却用熱交換器と、
前記対象ガスに含まれる二酸化炭素を分離して吸着するための吸着剤を有する吸脱着モジュールと、
前記冷却用熱交換器において冷却された前記対象ガスを前記吸脱着モジュールに導入して、５℃よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い吸着温度において前記吸着を行う吸着工程と、前記吸着温度よりも高い脱着温度において、前記吸着剤に吸着された二酸化炭素を脱着して回収する脱着工程とを交互に行うよう制御する制御装置と、を備える二酸化炭素の分離・回収システムにある。
本発明の第３態様は、
対象ガスを加圧するための加圧装置と、
液化天然ガス又は液体水素の冷熱によって前記対象ガスを冷却するための冷却用熱交換器と、
前記対象ガスに含まれる二酸化炭素を分離して吸着するための吸着剤を有する吸脱着モジュールと、
前記吸脱着モジュール内を減圧するための減圧装置と、
前記加圧装置によって加圧されるとともに前記冷却用熱交換器において冷却された前記対象ガスを前記吸脱着モジュールに導入して、５℃よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い吸着温度において前記吸着を行う吸着工程と、前記減圧装置によって前記吸脱着モジュール内のガスを吸引し、前記吸着剤に吸着された二酸化炭素を脱着して回収する脱着工程とを交互に行うよう制御する制御装置と、を備える二酸化炭素の分離・回収システムにある。
本発明の第４態様は、
対象ガスを加圧するための加圧装置と、
液体窒素の冷熱によって前記対象ガスを冷却するための冷却用熱交換器と、
前記対象ガスに含まれる二酸化炭素を分離して吸着するための吸着剤を有する吸脱着モジュールと、
前記吸脱着モジュール内を減圧するための減圧装置と、
前記加圧装置によって加圧されるとともに前記冷却用熱交換器において冷却された前記対象ガスを前記吸脱着モジュールに導入して、５℃よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い吸着温度において前記吸着を行う吸着工程と、前記減圧装置によって前記吸脱着モジュール内のガスを吸引し、前記吸着剤に吸着された二酸化炭素を脱着して回収する脱着工程とを交互に行うよう制御する制御装置と、を備える二酸化炭素の分離・回収システムにある。
本発明の第５態様は、
液化天然ガス又は液体水素の冷熱によって冷却する対象ガスを、５℃よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い吸着温度にし、前記対象ガスに含まれる二酸化炭素を分離して吸着剤に吸着させる吸着工程と、
前記吸着温度よりも高い脱着温度において、前記吸着剤に吸着された二酸化炭素を回収する脱着工程と、を含む二酸化炭素の分離・回収方法にある。
本発明の第６態様は、
液体窒素の冷熱によって冷却する対象ガスを、５℃よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い吸着温度にし、前記対象ガスに含まれる二酸化炭素を分離して吸着剤に吸着させる吸着工程と、
前記吸着温度よりも高い脱着温度において、前記吸着剤に吸着された二酸化炭素を回収する脱着工程と、を含む二酸化炭素の分離・回収方法にある。
本発明の第７態様は、
液化天然ガス又は液体水素の冷熱によって冷却する対象ガスを加圧し、５℃よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い吸着温度において、前記対象ガスに含まれる二酸化炭素を分離して吸着剤に吸着させる吸着工程と、
前記吸着剤が配置された吸脱着モジュール内を減圧して、前記吸着剤に吸着された二酸化炭素を回収する脱着工程と、を含む二酸化炭素の分離・回収方法にある。
本発明の第８態様は、
液体窒素の冷熱によって冷却する対象ガスを加圧し、５℃よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い吸着温度において、前記対象ガスに含まれる二酸化炭素を分離して吸着剤に吸着させる吸着工程と、
前記吸着剤が配置された吸脱着モジュール内を減圧して、前記吸着剤に吸着された二酸化炭素を回収する脱着工程と、を含む二酸化炭素の分離・回収方法にある。
前記第１〜第４態様の二酸化炭素の分離・回収システム並びに前記第５〜第８態様の二酸化炭素の分離・回収方法においては、液化天然ガス、液体水素又は液体窒素によって対象ガスを冷却し、吸着工程において吸着剤に吸着を行うときの吸着温度を、５℃よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高くしている。この構成により、液化天然ガス、液体水素又は液体窒素による冷熱を利用して、５℃よりも低い温度において、吸着剤による二酸化炭素の吸着を行うことができる。そのため、二酸化炭素を回収するために必要なエネルギーを低く抑えることができる。なお、二酸化炭素の昇華点は、二酸化炭素の沸点と同じであり、−７８．５℃である。
また、常温よりも低い温度において吸着を行うことにより、対象ガスの体積が小さな状態で吸着を行うことができるとともに、吸着剤による二酸化炭素の吸着量を増加させることができる。また、対象ガスが、常温よりも低い温度に冷やされることにより、対象ガスに含まれる水蒸気を凝縮させることもできる。これにより、湿度が低下した対象ガスを吸着剤に供給することができ、吸着剤による二酸化炭素の吸着性能の低下を抑制することができる。
それ故、前記第１〜第４態様の二酸化炭素の分離・回収システム並びに前記第５〜第８態様の二酸化炭素の分離・回収方法によれば、二酸化炭素を回収するために必要なエネルギーを低く抑えることができる。
図１は、実施形態１にかかる、第１吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第２吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図２は、実施形態１にかかる、第２吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第１吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図３は、実施形態１にかかる、複数の切換弁の切り換えの制御をする制御装置の電気的構成を模式的に示す説明図である。 図４は、実施形態２にかかる、第１吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第２吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図５は、実施形態２にかかる、第２吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第１吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図６は、実施形態２にかかる、第１吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第２吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う、他の二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図７は、実施形態２にかかる、第２吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第１吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う、他の二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図８は、実施形態３にかかる、第１吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第２吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図９は、実施形態３にかかる、第２吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第１吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図１０は、実施形態４にかかる、第１吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第２吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図１１は、実施形態４にかかる、第２吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第１吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図１２は、実施形態５にかかる、第１吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第２吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図１３は、実施形態５にかかる、第２吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第１吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図１４は、実施形態６にかかる、第１吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第２吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図１５は、実施形態６にかかる、第２吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第１吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図１６は、実施形態６にかかる、第１吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第２吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う、他の二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図１７は、実施形態６にかかる、第２吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第１吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う、他の二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図１８は、実施形態７にかかる、第１吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第２吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図１９は、実施形態７にかかる、第２吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第１吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図２０は、実施形態８にかかる、第１吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第２吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図２１は、実施形態８にかかる、第２吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行うとともに第１吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図２２は、実施形態９にかかる、吸脱着モジュールにおいて吸着工程を行う二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。 図２３は、実施形態９にかかる、吸脱着モジュールにおいて脱着工程を行う二酸化炭素の分離・回収システムを示す説明図である。
前述した二酸化炭素の分離・回収システム及び二酸化炭素の分離・回収方法にかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
本形態の二酸化炭素の分離・回収方法においては、図１及び図２に示すように、吸着工程と脱着工程とを行う。吸着工程においては、液化天然ガスの冷熱によって冷却する対象ガスＧを、５℃よりも低く二酸化炭素の昇華点（沸点）よりも高い吸着温度にし、対象ガスＧに含まれる二酸化炭素を分離して吸着剤３１に吸着させる。脱着工程においては、吸着温度よりも高い脱着温度において、吸着剤３１に吸着された二酸化炭素を回収する。二酸化炭素の昇華点は二酸化炭素の沸点と同じである。
また、二酸化炭素の分離・回収方法は、二酸化炭素の分離・回収システム１を用いて行われる。分離・回収システム１は、図１〜図３に示すように、冷却用熱交換器２、吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂ及び制御装置７を備える。冷却用熱交換器２は、液化天然ガスの冷熱によって対象ガスＧを冷却するためのものである。吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂは、対象ガスＧに含まれる二酸化炭素を分離して吸着するための吸着剤３１を有する。制御装置７は、冷却用熱交換器２において冷却された対象ガスＧを吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂに導入して吸着を行う吸着工程と、吸着剤３１に吸着された二酸化炭素を脱着して回収する脱着工程とを交互に行うよう構成されている。
まず、本形態の二酸化炭素の分離・回収システム１について詳説する。
（分離・回収システム１）
図１及び図２に示すように、本形態の分離・回収システム１は、ガスタービン、ガスエンジン等の燃料の燃焼を行って動作する燃焼装置から導出される排ガスを対象ガスＧとして用いる。排ガスには、二酸化炭素が１０％程度含まれている。排ガスは、冷却された後においては、例えば、２５〜１００℃の温度の範囲内にあり、燃焼後の排熱を有している。対象ガスＧは、種々の装置等から排気される、二酸化炭素と他のガスを含む混合ガスであればよい。
本形態の分離・回収システム１においては、主に、吸着剤３１の温度を変化させて二酸化炭素の吸脱着を行う温度スイング操作が行われる。また、吸着剤３１から二酸化炭素を吸引する際に、吸着剤３１が配置された吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂ内が減圧される。そのため、吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂ内の圧力も変化し、二酸化炭素の吸脱着のための圧力スイング操作も同時に行われる。
また、本形態の分離・回収システム１においては、対象ガスＧ及び吸着剤３１の温度が氷点下（０℃以下）になる状態において、吸着剤３１による二酸化炭素の吸着が行われ、対象ガスＧ及び吸着剤３１の温度が１０〜５０℃の範囲内になる状態において、吸着剤３１から二酸化炭素の脱着が行われる。
（冷却用熱交換器２）
図１及び図２に示すように、冷却用熱交換器２は、液化天然ガスによる冷媒Ｃ１が通過する冷媒流路と、対象ガスＧが通過する対象ガス流路とを有し、冷媒Ｃ１と対象ガスＧとの熱交換を行うよう構成されている。冷却用熱交換器２の冷媒流路には、液化天然ガスの気化装置２１が接続されている。気化装置２１は、液化天然ガスを種々の方法によって気化させるものである。気化装置２１から冷却用熱交換器２には、気化装置２１において液化天然ガスが気化して生成される天然ガスが冷媒Ｃ１として供給される。
液化天然ガスは、メタン、エタン、プロパン、ブタン等のガス成分を含有し、その沸点は−１６０〜−１６７℃程度である。液化天然ガスが気化した、冷媒Ｃ１としての天然ガスは、液化天然ガスの沸点から０℃の間である氷点下の状態にある。そして、冷却用熱交換器２においては、液化天然ガスが気化するときの気化熱（潜熱）又は気化した天然ガスの顕熱を利用して、対象ガスＧを冷却することができる。
（凝縮水除去手段２２）
図１及び図２に示すように、分離・回収システム１は、冷却用熱交換器２に流れる冷媒Ｃ１によって冷却された対象ガスＧから生じる凝縮水Ｗを除去する凝縮水除去手段２２を備える。凝縮水除去手段２２は、冷却用熱交換器２における対象ガス流路の出口、又は対象ガス流路と吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂとを繋ぐ配管に配置されている。本形態の凝縮水除去手段２２は、対象ガス流路の出口又は配管から分岐して設けられた凝縮水用バルブによって構成されている。凝縮水用バルブは通常は閉じており、凝縮水用バルブが開いたときには、対象ガス流路の出口又は配管から凝縮水Ｗを排水することができる。凝縮水用バルブは、分離・回収システム１の稼働停止中又は稼働中の適宜タイミングで開けることができる。
（吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂ）
図１及び図２に示すように、本形態の吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂは、対象ガスＧに含まれる二酸化炭素を吸着剤３１に連続的に吸着させるために、第１吸脱着モジュール３Ａと第２吸脱着モジュール３Ｂとの一組の状態で使用される。各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂは、容器３２と、容器３２内に配置され、対象ガスＧに含まれる二酸化炭素を吸着するための、多孔質の構造を有する吸着剤３１とを有する。
本形態の吸着剤３１は、二酸化炭素を選択的に吸着する固体吸着剤によって構成されており、物理吸着によって二酸化炭素を吸着する。吸着剤３１には、規則正しい結晶構造を持つアルミノケイ酸塩によって構成されたゼオライト、又は金属イオンと有機配位子とが交互に結合した規則正しい結晶構造を持つ金属錯体によるＭＯＦ（Metal Organic Framework）を用いることができる。また、吸着剤３１には、化学吸着を利用する、高分子アミンをシリカゲルなどの多孔性粒子の表面に固定化した固定化アミン等を用いてもよい。
（パージガスＰ１）
図１及び図２に示すように、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂにおいて脱着を行う際には、吸着剤３１に吸着された二酸化炭素を脱着するためのパージガスＰ１が用いられる。本形態のパージガスＰ１は、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂにおける吸着によって二酸化炭素の濃度が減少した対象ガスＧである残ガスＲが用いられる。残ガスＲは二酸化炭素をほとんど含まない。そのため、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの吸着剤３１から二酸化炭素を脱着した後に、吸着剤３１に二酸化炭素が残らないようにすることができる。また、残ガスＲの湿度は、液化天然ガスによる冷媒Ｃ１と対象ガスＧとの熱交換の際に低下している。そのため、残ガスＧをパージガスＰ１として用いることにより、吸着剤３１が水を吸着しにくくすることができる。
本形態においては、図１に示すように、第１吸脱着モジュール３Ａにおいて吸着を行うときに導出される残ガスＲの一部は、第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて脱着を行うときのパージガスＰ１として使用される。また、図２に示すように、第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて吸着を行うときに導出される残ガスＲの一部は、第１吸脱着モジュール３Ａにおいて脱着を行うときのパージガスＰ１として使用される。
また、図１及び図２に示すように、二酸化炭素の濃度が低くなった対象ガスＧである残ガスＲの残部は、大気Ａに放出される。より具体的には、第１吸脱着モジュール３Ａにおいて吸着を行うときに導出される残ガスＲの一部はパージガスＰ１として使用される一方、この残ガスＲの残部は大気Ａに放出される。また、第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて吸着を行うときに導出される残ガスＲの一部はパージガスＰ１として使用される一方、この残ガスＲの残部は大気Ａに放出される。また、本形態においては、脱着工程を行う各吸脱着モジュール３Ａ，３ＢへパージガスＰ１が導入される方向は、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂへ対象ガスＧが導入される方向と同方向である。
パージガスＰ１の流量は、回収する二酸化炭素の濃度を高めるために、吸着剤３１から二酸化炭素を脱着できる限度において、できるだけ少なくした方がよい。残ガスＲをパージガスＰ１に利用する場合、残ガスＲの半分以上は大気Ａに放出し、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの脱着に使用する、パージガスＰ１としての残ガスＲの供給量を少なくする。
（加熱用熱交換器４１）
図１及び図２に示すように、分離・回収システム１は、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂから導出される残ガスＲの一部を、パージガスＰ１として加熱するための加熱用熱交換器４１を備える。加熱用熱交換器４１は、吸着剤３１の吸着温度よりも高い温度に残ガスＲの一部を加熱するものである。本形態の加熱用熱交換器４１は、例えば１０〜５０℃の範囲内の熱媒Ｈ１と残ガスＲの一部との熱交換を行い、熱媒Ｈ１によって残ガスＲの一部を加熱するよう構成されている。熱媒Ｈ１には、常温（２０℃±１５℃）程度の水などの液体、対象ガスＧとしての排ガス、大気Ａ等を用いることができる。
（減圧装置５１）
図１及び図２に示すように、分離・回収システム１は、制御装置７が脱着工程を行うときに、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂ内のガスとしてのパージガスＰ１を吸引する減圧装置５１を備える。減圧装置５１は、真空ポンプ等によって構成されている。減圧装置５１による真空引きによって、脱着工程を行う吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂ内の圧力は、吸着工程を行うときの圧力に比べて低くなる。本形態のパージガスＰ１は、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂから導出された残ガスＲの一部である。
減圧装置５１によって、脱着工程を行う各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂ内を吸引することにより、吸着工程を行った後に各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂ内に残存する対象ガスＧ又は残ガスＲをパージガスＰ１として利用できる場合もある。この場合には、残ガスＲをパージガスＰ１として使用せず、また、後述するジャケット３３によって脱着工程を行う各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの吸着剤３１を加熱することができる。
（回収タンク５２）
図１及び図２に示すように、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂから導出される、二酸化炭素を含むパージガスＰ１である二酸化炭素含有ガスＰ２は、回収タンク５２に回収される。回収タンク５２に回収された二酸化炭素は、例えば、ドライアイスの製造に用いることができる。
（制御装置７及び切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）
図１及び図２に示すように、制御装置７は、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃを操作して、第１吸脱着モジュール３Ａと第２吸脱着モジュール３Ｂとにおいて吸着及び脱着を繰り返し交互に行うよう構成されている。より具体的には、制御装置７は、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃを操作して、図１に示すように、第１吸脱着モジュール３Ａにおいて吸着工程を行うとともに第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて脱着工程を行う第１状態６０１と、図２に示すように、第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて吸着工程を行うとともに第１吸脱着モジュール３Ａにおいて脱着工程を行う第２状態６０２と、を切り換え可能である。第１吸脱着モジュール３Ａと第２吸脱着モジュール３Ｂとにおける吸着及び脱着を行う時間帯は、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃによって、対象ガスＧ及び残ガスＲの流れが切り換えられることによって切り換わる。図１及び図２における、各切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃは、開いている状態を白抜きの記号によって示し、閉じている状態を灰色にハッチングした記号によって示す。
また、制御装置７は、図１に示すように、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃによる第１状態６０１においては、第１吸脱着モジュール３Ａから導出される、二酸化炭素の濃度が減少した対象ガスＧである残ガスＲの一部を、パージガスＰ１として第２吸脱着モジュール３Ｂに導入する。また、制御装置７は、図２に示すように、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃによる第２状態６０２においては、第２吸脱着モジュール３Ｂから導出される、二酸化炭素の濃度が減少した対象ガスＧである残ガスＲの一部を、パージガスＰ１として第１吸脱着モジュール３Ａに導入する。
複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃには、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂへの対象ガスＧの導入及び導入の停止を切り換える対象ガス用切換弁６Ａ、一方の吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂから他方の吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂへの残ガスＲの一部の導入及び導入の停止を切り換える残ガス用切換弁６Ｂ、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂからの残ガスＲの残部の放出及び放出の停止、並びに二酸化炭素の回収及び回収の停止を切り換える回収用切換弁６Ｃ等がある。
対象ガス用切換弁６Ａは、冷却用熱交換器２の出口と第１吸脱着モジュール３Ａの入口及び第２吸脱着モジュール３Ｂの入口との間の配管にそれぞれ配置されている。残ガス用切換弁６Ｂは、第１吸脱着モジュール３Ａの入口及び出口と第２吸脱着モジュール３Ｂの入口及び出口との間の配管に複数配置されている。回収用切換弁６Ｃは、第１吸脱着モジュール３Ａの出口及び第２吸脱着モジュール３Ｂの出口と大気Ａ及び減圧装置５１との間に設けられた配管に複数配置されている。
図１及び図２に示すように、制御装置７は、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの脱着工程において、各吸脱着モジュール３Ａ，３ＢにパージガスＰ１を導入し、吸着剤３１からパージガスＰ１に二酸化炭素を脱着して、対象ガスＧに比べて二酸化炭素の濃度が増加した二酸化炭素含有ガスＰ２を回収するよう構成されている。より具体的には、制御装置７は、図１に示すように、第２吸脱着モジュール３Ｂの脱着工程においては、第１吸脱着モジュール３Ａから第２吸脱着モジュール３ＢにパージガスＰ１を導入し、第２吸脱着モジュール３Ｂの吸着剤３１からパージガスＰ１に二酸化炭素を脱着して、対象ガスＧに比べて二酸化炭素の濃度が増加した二酸化炭素含有ガスＰ２を回収するよう構成されている。換言すれば、制御装置７は、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃによる第１状態６０１においては、第１吸脱着モジュール３Ａから導出される、二酸化炭素の濃度が減少した対象ガスＧである残ガスＲの一部を、パージガスＰ１として第２吸脱着モジュール３Ｂに導入する。
また、制御装置７は、図２に示すように、第１吸脱着モジュール３Ａの脱着工程においては、第２吸脱着モジュール３Ｂから第１吸脱着モジュール３ＡにパージガスＰ１を導入し、第１吸脱着モジュール３Ａの吸着剤３１からパージガスＰ１に二酸化炭素を脱着して、対象ガスＧに比べて二酸化炭素の濃度が増加した二酸化炭素含有ガスＰ２を回収するよう構成されている。換言すれば、制御装置７は、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃによる第２状態６０２においては、第２吸脱着モジュール３Ｂから導出される、二酸化炭素の濃度が減少した対象ガスＧである残ガスＲの一部を、パージガスＰ１として第１吸脱着モジュール３Ａに導入する。
図１に示すように、制御装置７が第１吸脱着モジュール３Ａにおいて吸着工程を行うとともに第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて脱着工程を行うときには、加熱用熱交換器４１によって第１吸脱着モジュール３Ａから導出される残ガスＲの一部が加熱される。そして、加熱された残ガスＲの一部が第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて脱着工程を行うために使用される。
図２に示すように、制御装置７が第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて吸着工程を行うとともに第１吸脱着モジュール３Ａにおいて脱着工程を行うときには、加熱用熱交換器４１によって第２吸脱着モジュール３Ｂから導出される残ガスＲの一部が加熱される。そして、加熱された残ガスＲの一部が第１吸脱着モジュール３Ａにおいて脱着工程を行うために使用される。また、加熱用熱交換器４１によって残ガスＲの一部が加熱される温度に応じて、吸着剤３１における脱着温度が設定される。
次に、本形態の二酸化炭素の分離・回収方法について詳説する。
（分離・回収方法）
分離・回収システム１において、二酸化炭素の分離・回収を行うに当たっては、対象ガスＧとしての排ガスを冷却用熱交換器２に導入するとともに、液化天然ガスによる冷媒Ｃ１を冷却用熱交換器２に導入する。また、図１に示すように、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃを、第１吸脱着モジュール３Ａにおいて吸着工程を行うとともに第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて脱着工程を行う第１状態６０１にする。
そして、冷却用熱交換器２における冷媒Ｃ１によって冷却された対象ガスＧが第１吸脱着モジュール３Ａに導入され、第１吸脱着モジュール３Ａにおける吸着剤３１に、対象ガスＧに含まれる二酸化炭素が吸着される。第１吸脱着モジュール３Ａにおいては、氷点下に冷却された対象ガスＧによって、氷点下の吸着温度において吸着が行われる。
第１吸脱着モジュール３Ａにおいて吸着工程が行われるときには、第１吸脱着モジュール３Ａから導出される残ガスＲの一部が加熱用熱交換器４１に導入され、第１吸脱着モジュール３Ａから導出される残ガスＲの残部が大気Ａに放出される。対象ガスＧに含まれる二酸化炭素のほとんどは第１吸脱着モジュール３Ａの吸着剤３１に吸着され、残ガスＲには、二酸化炭素がほとんど含まれない。そして、加熱用熱交換器４１によって加熱された残ガスＲの一部は、パージガスＰ１として第２吸脱着モジュール３Ｂに導入される。
そして、第１吸脱着モジュール３Ａにおいて吸着工程が行われるときには、第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて脱着工程が行われる。第２吸脱着モジュール３Ｂにおいては、加熱された残ガスＲの一部が用いられて、０℃よりも高い脱着温度において、第２吸脱着モジュール３Ｂの吸着剤３１に吸着された二酸化炭素が脱着される。また、第２吸脱着モジュール３Ｂにおける吸着剤３１は、残ガスＲの一部によって加熱される。こうして、第２吸脱着モジュール３Ｂにおいては、吸着剤３１からパージガスＰ１に二酸化炭素が脱着され、対象ガスＧに比べて二酸化炭素の濃度が増加した二酸化炭素含有ガスＰ２が導出される。第２吸脱着モジュール３Ｂから導出される二酸化炭素含有ガスＰ２は、減圧装置５１によって吸引され、回収タンク５２に回収される。
なお、第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて初めて脱着工程が行われるときには、第２吸脱着モジュール３Ｂの吸着剤３１に二酸化炭素は吸着されていない。第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて２回目以降の脱着工程が行われるときに、吸着剤３１から二酸化炭素が脱着される。
次いで、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃが第１状態６０１になった後、所定時間が経過したときには、第１吸脱着モジュール３Ａの吸着剤３１に吸着された二酸化炭素の量が規定値になったとして、制御装置７は、図２に示すように、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃを第１状態６０１から第２状態６０２にする。そして、冷却用熱交換器２における冷媒Ｃ１によって冷却された対象ガスＧが第２吸脱着モジュール３Ｂに導入され、第２吸脱着モジュール３Ｂにおける吸着剤３１に、対象ガスＧに含まれる二酸化炭素が吸着される。第２吸脱着モジュール３Ｂにおいては、氷点下に冷却された対象ガスＧによって、氷点下の吸着温度において吸着が行われる。
第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて吸着工程が行われるときには、第２吸脱着モジュール３Ｂから導出される残ガスＲの一部が加熱用熱交換器４１に導入され、第２吸脱着モジュール３Ｂから導出される残ガスＲの残部が大気Ａに放出される。対象ガスＧに含まれる二酸化炭素のほとんどは第２吸脱着モジュール３Ｂの吸着剤３１に吸着され、残ガスＲには、二酸化炭素がほとんど含まれない。そして、加熱用熱交換器４１によって加熱された残ガスＲの一部は、パージガスＰ１として第１吸脱着モジュール３Ａに導入される。
そして、第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて吸着工程が行われるときには、第１吸脱着モジュール３Ａにおいて脱着工程が行われる。第１吸脱着モジュール３Ａにおいては、加熱された残ガスＲの一部が用いられて、０℃よりも高い脱着温度において、第１吸脱着モジュール３Ａの吸着剤３１に吸着された二酸化炭素が脱着される。また、第１吸脱着モジュール３Ａにおける吸着剤３１は、残ガスＲの一部によって加熱される。こうして、第１吸脱着モジュール３Ａにおいては、吸着剤３１からパージガスＰ１に二酸化炭素が脱着され、対象ガスＧに比べて二酸化炭素の濃度が増加した二酸化炭素含有ガスＰ２が導出される。第１吸脱着モジュール３Ａから導出される二酸化炭素含有ガスＰ２は、減圧装置５１によって吸引され、回収タンク５２に回収される。
次いで、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃが第２状態６０２になった後、所定時間が経過したときには、第２吸脱着モジュール３Ｂの吸着剤３１に吸着された二酸化炭素の量が規定値になったとして、制御装置７は、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃを第２状態６０２から第１状態６０１にする。以降同様に、所定時間が経過するごとに、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃが第１状態６０１と第２状態６０２との間で切り換わり、第１吸脱着モジュール３Ａと第２吸脱着モジュール３Ｂとにおいて交互に吸着工程及び脱着工程が行われる。
また、分離・回収システム１においては、適宜タイミングで凝縮水除去手段２２としての凝縮水用バルブを開け、対象ガスＧにおける水蒸気が冷媒Ｃ１によって冷却されて生じた凝縮水Ｗを排水することができる。
なお、冷却用熱交換器２には、液化天然ガスによる冷媒Ｃ１の代わりに、液体水素又は液体窒素による冷媒Ｃ１を用いてもよい。そして、液体水素又は液体窒素が有する気化熱、又は気化した水素又は気化した窒素が有する顕熱を利用して対象ガスＧを冷却することができる。また、冷却用熱交換器２においては、対象ガスＧを氷点下に冷却することができる種々の物質を、冷媒Ｃ１として用いることができる。
また、吸着剤３１がＮＯｘ（窒素酸化物）による影響を受ける場合には、冷却用熱交換器２の、対象ガスＧの流れの上流側に、ＮＯｘを除去するための脱硝装置を設けてもよい。また、吸着剤３１がＳＯｘ（硫黄酸化物）による影響を受ける場合には、冷却用熱交換器２の、対象ガスＧの流れの上流側に、ＳＯｘを除去するための脱硫装置を設けてもよい。
（作用効果）
本形態の二酸化炭素の分離・回収システム１及び分離・回収方法においては、液化天然ガスによって対象ガスＧを冷却し、吸着工程において吸着剤３１に吸着を行うときの吸着温度を、０℃よりも低く二酸化炭素の昇華点である−７８．５℃よりも高くしている。この構成により、液化天然ガスによる冷熱を利用して、例えば−２０〜−６０℃の氷点下において、吸着剤３１による二酸化炭素の吸着を行うことができる。そのため、二酸化炭素を回収するために必要なエネルギーを低く抑えることができる。
また、氷点下において吸着を行うことにより、対象ガスＧの体積が小さな状態で吸着を行うことができるとともに、吸着剤３１による二酸化炭素の吸着量を増加させることができる。また、対象ガスＧが、氷点下に冷やされることにより、対象ガスＧに含まれる水蒸気を凝縮させることもできる。これにより、湿度が低下した対象ガスＧを吸着剤３１に供給することができ、吸着剤３１による二酸化炭素の吸着性能の低下を抑制することができる。
それ故、本形態の二酸化炭素の分離・回収システム１及び分離・回収方法によれば、二酸化炭素を回収するために必要なエネルギーを低く抑えることができる。
＜実施形態２＞
本形態は、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの構成が実施形態１の構成と異なる場合について示す。
各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂは、複数の各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂによって構成してもよい。図４及び図５に示すように、第１吸脱着モジュール３Ａ及び第２吸脱着モジュール３Ｂは、複数個が直列に接続された構成としてもよい。この場合には、図４に示すように、複数の第１吸脱着モジュール３Ａにおいて吸着工程を行うとともに複数の第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて脱着工程を行うときには、対象ガスＧが先に導入される上流側の第１吸脱着モジュール３Ａと、対象ガスＧが後に導入される下流側の第１吸脱着モジュール３Ａとの間からも残ガスＲを抜き出してもよい。また、同様に、図５に示すように、複数の第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて吸着工程を行うとともに複数の第１吸脱着モジュール３Ａにおいて脱着工程を行うときには、対象ガスＧが先に導入される上流側の第２吸脱着モジュール３Ｂと、対象ガスＧが後に導入される下流側の第２吸脱着モジュール３Ｂとの間からも残ガスＲを抜き出してもよい。
また、図６及び図７に示すように、第１吸脱着モジュール３Ａ及び第２吸脱着モジュール３Ｂは、複数個が並列に接続された構成としてもよい。この場合には、図６に示すように、複数の第１吸脱着モジュール３Ａにおいて吸着工程を行うとともに複数の第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて脱着工程を行うときには、複数の第１吸脱着モジュール３Ａに並行して対象ガスＧが導入され、かつ、複数の第２吸脱着モジュール３Ｂに並行して残ガスＲの一部が導入される。また、図７に示すように、複数の第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて吸着工程を行うとともに複数の第１吸脱着モジュール３Ａにおいて脱着工程を行うときには、複数の第２吸脱着モジュール３Ｂに並行して対象ガスＧが導入され、かつ、複数の第１吸脱着モジュール３Ａに並行して残ガスＲの一部が導入される。
各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂへの対象ガスＧの供給量、吸着剤３１の特性、吸着温度等に応じて、複数の各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂを直列に接続するか、並列に接続するかを適宜選択することができる。各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの直列接続又は並列接続によって、二酸化炭素の回収効率を上げられる場合がある。
本形態の二酸化炭素の分離・回収システム１及び分離・回収方法における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の分離・回収システム１及び分離・回収方法と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の構成要素と同様である。
＜実施形態３＞
本形態は、各吸脱着モジュール３Ａ，３ＢへのパージガスＰ１の導入方向を、実施形態１の導入方向と逆方向にした場合について示す。
具体的には、本形態においては、図８及び図９に示すように、脱着工程を行う各吸脱着モジュール３Ａ，３ＢへパージガスＰ１として残ガスＲの一部が導入される方向は、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂへ対象ガスＧが導入される方向と逆方向である。本形態においては、残ガス用切換弁６Ｂは、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂへの残ガスＲの一部の導入及び導入の停止と、大気Ａへの残ガスＲの残部の放出及び放出の停止を切り換える。また、回収用切換弁６Ｃは、二酸化炭素の回収及び回収の停止を切り換える。また、対象ガス用切換弁６Ａの機能は実施形態１の場合と同様である。
図８に示すように、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃによる第１状態６０１においては、第１吸脱着モジュール３Ａの出口から第２吸脱着モジュール３Ｂの出口へ残ガスＲの一部がパージガスＰ１として導入され、減圧装置５１によって、第２吸脱着モジュール３Ｂの入口から回収タンク５２へ二酸化炭素が脱着された二酸化炭素含有ガスＰ２が回収される。また、図９に示すように、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃによる第２状態６０２においては、第２吸脱着モジュール３Ｂの出口から第１吸脱着モジュール３Ａの出口へ残ガスＲの一部がパージガスＰ１として導入され、減圧装置５１によって、第１吸脱着モジュール３Ａの入口から回収タンク５２へ二酸化炭素が脱着された二酸化炭素含有ガスＰ２が回収される。
本形態においては、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂにおける吸着剤３１に吸着された二酸化炭素を、吸着された方向と逆方向へ脱着することにより、脱着が容易になることがある。また、本形態においては、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃの使用数を少なくすることができ、分離・回収システム１の構成が簡単になる。
本形態の分離・回収システム１の構成は、実施形態２の分離・回収システム１に適用してもよい。本形態の二酸化炭素の分離・回収システム１及び分離・回収方法における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の分離・回収システム１及び分離・回収方法と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の構成要素と同様である。
＜実施形態４＞
本形態は、分離・回収システム１の構成が実施形態１の構成と異なる場合について示す。
（加圧装置１１）
本形態の分離・回収システム１は、図１０及び図１１に示すように、制御装置７が各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの吸着工程を行うときに対象ガスＧを加圧するための加圧装置１１を備える。加圧装置１１は、コンプレッサー（圧縮機）、ブロアー（送風機）等によって構成されている。加圧装置１１は、ガスタービン等から対象ガスＧとしての排ガスが冷却用熱交換器２に導入される配管に配置されている。冷却用熱交換器２には、加圧装置１１によって加圧された対象ガスＧが導入される。
対象ガスＧが加圧装置１１によって加圧されるときには、対象ガスＧに含まれる水蒸気が凝縮して凝縮水Ｗが生じると考えられる。この凝縮水Ｗは、バルブ等による排水手段によって、配管から適宜排水することができる。
本形態においても減圧装置５１が用いられる。各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの吸着工程においては、加圧装置１１によって対象ガスＧが加圧され、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの脱着工程においては、減圧装置５１によって、吸着剤３１が配置された、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの容器３２内が減圧される。加圧装置１１及び減圧装置５１が用いられることによって、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂにおいては、温度スイング操作とともに圧力スイング操作も積極的に行われる。各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂにおいては、氷点下であって加圧状態にある対象ガスＧを用いて吸着工程が行われることにより、吸着剤３１の有効吸着量を増加させることができる。また、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂにおいては、パージガスＰ１が加熱用熱交換器４１によって加熱されるとともに、パージガスＰ１が減圧状態にあることにより、吸着剤３１から二酸化炭素を脱着しやすくすることができる。
（残ガス用タンク４２）
また、図１０及び図１１に示すように、本形態の分離・回収システム１は、第１吸脱着モジュール３Ａから導出される残ガスＲの一部及び第２吸脱着モジュール３Ｂから導出される残ガスＲの一部を貯留するための残ガス用タンク４２を備える。残ガスＲの一部は、パージガスＰ１として残ガス用タンク４２に貯留される。各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂにおいて脱着工程が行われるときには、必要な流量のパージガスＰ１が残ガス用タンク４２から加熱用熱交換器４１に導入され、加熱用熱交換器４１から、脱着工程を行う各吸脱着モジュール３Ａ，３ＢにパージガスＰ１が導入される。
第２吸脱着モジュール３Ｂに導入されるパージガスＰ１としての残ガスＲ、及び第１吸脱着モジュール３Ａに導入されるパージガスＰ１としての残ガスＲは、残ガス用タンク４２に貯留されたものである。そして、脱着工程を行う各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂから導出されるそれぞれの残ガスＲは、残ガス用タンク４２内において適宜混ざり合う。残ガス用タンク４２を用いることによって、脱着工程を行う各吸脱着モジュール３Ａ，３ＢへのパージガスＰ１の導入量にばらつきが生じにくくすることができる。
（ジャケット３３）
図１０及び図１１に示すように、本形態の各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの容器３２には、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの容器３２及び吸着剤３１の温度を積極的に調整するためのジャケット３３が設けられている。ジャケット３３は、容器３２の外周に配置されており、ジャケット３３には、流体の入口及び出口が設けられている。吸着工程を行う各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂのジャケット３３には、吸着剤３１を迅速に冷却するために、液化天然ガス、液体水素、液体窒素等による冷媒Ｃ２を用いることができる。また、脱着工程を行う各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂのジャケット３３には、吸着剤３１を迅速に加熱するために、０〜５０℃程度の温水等の熱媒Ｈ２を用いることができる。
各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂのジャケット３３を用いて各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの加熱及び冷却を行うことにより、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの吸着工程における、吸着剤３１への二酸化炭素の吸着、及び各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの脱着工程における、吸着剤３１からの二酸化炭素の脱着を効果的に行うことができる。
図１０には、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃによって、第１吸脱着モジュール３Ａにおいて吸着工程を行うとともに第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて脱着工程を行う第１状態６０１が形成された状態を示す。図１１には、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃによって、第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて吸着工程を行うとともに第１吸脱着モジュール３Ａにおいて脱着工程を行う第２状態６０２が形成された状態を示す。図１０及び図１１は、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂへの、対象ガスＧの導入方向とパージガスＰ１の導入方向とを同方向にした場合を示す。図示は省略するが、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂへの対象ガスＧの導入方向とパージガスＰ１の導入方向とは、図８及び図９の場合と同様に逆方向にしてもよい。
本形態の分離・回収システム１の構成は、実施形態２，３の分離・回収システム１に適用してもよい。本形態の二酸化炭素の分離・回収システム１及び分離・回収方法における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の分離・回収システム１及び分離・回収方法と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の構成要素と同様である。
＜実施形態５＞
本形態は、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂに温度スイング操作を行う代わりに圧力スイング操作を行う場合について示す。
本形態の分離・回収システム１は、図１２及び図１３に示すように、対象ガスＧを加圧するための加圧装置１１、対象ガスＧを冷却するための冷却用熱交換器２、吸着剤３１を有する第１吸脱着モジュール３Ａ及び第２吸脱着モジュール３Ｂ、及び各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂ内を交互に減圧するための減圧装置５１を備える。また、本形態の分離・回収システム１も、実施形態１の場合と同様に、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃ、回収タンク５２等を備える。一方、本形態の分離・回収システム１は、加熱用熱交換器４１を備えていない。
制御装置７は、図１２に示すように、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃを操作して、第１吸脱着モジュール３Ａにおいて吸着工程を行うとともに第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて脱着工程を行う第１状態６０１と、図１３に示すように、第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて吸着工程を行うとともに第１吸脱着モジュール３Ａにおいて脱着工程を行う第２状態６０２とを交互に形成する。各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの吸着工程においては、加圧装置１１によって加圧されるとともに冷却用熱交換器２において冷却された対象ガスＧが各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂに導入されて、０℃よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い吸着温度において、吸着剤３１への二酸化炭素の吸着が行われる。各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの脱着工程においては、減圧装置５１によって各吸脱着モジュール３Ａ，３ＢからパージガスＰ１が吸引され、吸着剤３１に吸着された二酸化炭素がパージガスＰ１に脱着されて二酸化炭素含有ガスＰ２として回収タンク５２へ回収される。
脱着工程を行う各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂには、パージガスＰ１がほとんど導入されなくてもよい場合もある。この場合には、脱着工程を行う各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂにおいては、吸着工程を行った後に残存する対象ガスＧ又は残ガスＲに二酸化炭素を脱着させることができる。
本形態の分離・回収システム１及び分離・回収方法においては、加圧装置１１及び減圧装置５１を用いて圧力スイング操作を行うことにより、加熱用熱交換器４１及び加熱用熱交換器４１に用いる熱媒Ｈ１を不要にすることができる。一方、液化天然ガス等による冷媒Ｃ１によって冷却された対象ガスＧを用いて氷点下において吸着工程が行われることにより、吸着剤３１への二酸化炭素の有効吸着量を効果的に増加させることができる。
本形態の分離・回収システム１の構成は、実施形態２〜４の分離・回収システム１に適用してもよい。本形態の二酸化炭素の分離・回収システム１及び分離・回収方法における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１〜４の分離・回収システム１及び分離・回収方法と同様である。また、本形態においても、実施形態１〜４に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１〜４の構成要素と同様である。
＜実施形態６＞
本形態は、脱着工程を行う各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂに導入するパージガスＰ１に、二酸化炭素の昇華点よりも高い沸点を有する炭化水素又は水蒸気を用いる場合について示す。
（パージガス供給源４３、パージガス用熱交換器４４及び気液分離回収器４５）
本形態の分離・回収システム１は、図１４及び図１５に示すように、加熱用熱交換器４１及び残ガス用タンク４２の代わりに、パージガス供給源４３、パージガス用熱交換器４４及び気液分離回収器４５を備える。パージガス供給源４３は、脱着工程を行う第１吸脱着モジュール３Ａ及び脱着工程を行う第２吸脱着モジュール３Ｂへ、二酸化炭素の昇華点（沸点）よりも高い沸点を有する、ガス状態の炭化水素をパージガスＰ１として供給するものである。各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂに供給される炭化水素は、気体の状態になるよう、沸点よりも高い温度にある。
炭化水素には、プロパン、ブタン、ぺンタン、ヘキサン等を用いることができる。プロパンの沸点は−４２℃であり、ブタンの沸点は−０.５℃であり、ペンタンの沸点は３６℃であり、ヘキサンの沸点は６９℃である。
例えば、炭化水素としてのブタンを各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂに導入するパージガスＰ１とする場合には、パージガス供給源４３においては、ブタンを−０．５℃よりも高い温度、例えば１０〜４０℃にする。パージガス供給源４３においては、炭化水素を加熱して気体の状態にすることができる。
気液分離回収器４５は、脱着工程を行う第１吸脱着モジュール３Ａ又は脱着工程を行う第２吸脱着モジュール３Ｂから導出される、二酸化炭素を含むパージガスＰ１である二酸化炭素含有ガスＰ２を、炭化水素の沸点よりも低く二酸化炭素の昇華点（−７８．５℃）よりも高い温度にして、二酸化炭素含有ガスＰ２中の炭化水素を液相Ｋ１に分離するとともに、二酸化炭素含有ガスＰ２中の二酸化炭素を気相Ｋ２から回収するものである。
本形態においては、パージガス用熱交換器４４によって、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂから導出される二酸化炭素含有ガスＰ２を冷却して、この二酸化炭素含有ガスＰ２を、炭化水素の沸点よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い温度にする。例えば、炭化水素としてのブタンを各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂに導入するパージガスＰ１とする場合には、パージガス用熱交換器４４においては、ブタンを−０．５℃よりも低く−７８．５℃よりも高い温度に冷却する。
パージガス用熱交換器４４から気液分離回収器４５に二酸化炭素含有ガスＰ２が導入されるときには、液体の状態になった炭化水素と気体の状態の二酸化炭素とが液相Ｋ１と気相Ｋ２とに分離する。なお、パージガス用熱交換器４４は用いずに、気液分離回収器４５に、冷媒Ｃ２が通過するジャケットを設け、気液分離回収器４５において二酸化炭素含有ガスＰ２を冷却して、二酸化炭素含有ガスＰ２中の炭化水素を液相Ｋ１に分離するとともに、二酸化炭素含有ガスＰ２中の二酸化炭素を気相Ｋ２に分離してもよい。
図１４には、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃによって、第１吸脱着モジュール３Ａにおいて吸着工程を行うとともに第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて脱着工程を行う第１状態６０１が形成された状態を示す。図１５には、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃによって、第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて吸着工程を行うとともに第１吸脱着モジュール３Ａにおいて脱着工程を行う第２状態６０２が形成された状態を示す。図１４及び図１５は、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂへの対象ガスＧの導入方向とパージガスＰ１の導入方向とを同方向にした場合を示す。
一方、本形態においても、図１６及び図１７に示すように、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂへの対象ガスＧの導入方向とパージガスＰ１の導入方向とは逆方向にしてもよい。図１６は、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃによる第１状態６０１を示し、図１７は、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃによる第２状態６０２を示す。
本形態の分離・回収システム１及び分離・回収方法においては、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂから導出される残ガスＲは、大気Ａへ放出する。そして、残ガスＲをパージガスＰ１として用いないようにする。本形態においては、炭化水素によって構成されたパージガスＰ１を用いるとともに気液分離を行うことによって、二酸化炭素含有ガスＰ２から二酸化炭素を効果的に分離し、回収タンク５２に回収する二酸化炭素の濃度を高めることができる。
なお、パージガスＰ１としてのガス状態の炭化水素には、二酸化炭素の沸点よりも高い沸点を有する、種々のガス、混合ガス等を用いてもよい。パージガスＰ１に混合ガスを用いる場合には、混合ガスに、気液分離が可能な温度の条件があることが前提となる。また、パージガスＰ１には、水蒸気を用いてもよい。パージガスＰ１に水蒸気を用いる場合には、気液分離が容易になる。ただし、水蒸気を用いる場合には、吸着剤３１に、水蒸気を吸着しにくい性質を有するものを使用する。
本形態の二酸化炭素の分離・回収システム１及び分離・回収方法における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１〜５の分離・回収システム１及び分離・回収方法と同様である。また、本形態においても、実施形態１〜５に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１〜５の構成要素と同様である。
＜実施形態７＞
本形態は、脱着工程を行う各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂに導入するパージガスＰ１に、水素、メタン又はエタンを用いる場合について示す。
本形態の分離・回収システム１においては、図１８及び図１９に示すように、実施形態６に示すパージガス用熱交換器４４及び気液分離回収器４５は用いられない。パージガス供給源４３から脱着工程を行う各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂへは、ガス状態の水素、メタン又はエタンがパージガスＰ１として供給される。そして、回収タンク５２には、水素、メタン又はエタンと二酸化炭素とが混合された二酸化炭素含有ガスＰ２が回収される。
図１８には、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃによって、第１吸脱着モジュール３Ａにおいて吸着工程を行うとともに第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて脱着工程を行う第１状態６０１が形成された状態を示す。図１９には、複数の切換弁６Ａ，６Ｂ，６Ｃによって、第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて吸着工程を行うとともに第１吸脱着モジュール３Ａにおいて脱着工程を行う第２状態６０２が形成された状態を示す。図１８及び図１９は、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂへの対象ガスＧの導入方向とパージガスＰ１の導入方向とを逆方向にした場合を示す。
本形態の二酸化炭素の分離・回収システム１及び分離・回収方法における、その他の構成、作用効果等については、実施形態６の分離・回収システム１及び分離・回収方法と同様である。また、本形態においても、実施形態１〜６に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１〜６の構成要素と同様である。
＜実施形態８＞
本形態は、脱着工程を行う各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂにおいて、パージガスＰ１を用いずに二酸化炭素を脱着する場合について示す。
本形態の分離・回収システム１においては、図２０及び図２１に示すように、実施形態１に示す冷却用熱交換器２及び複数の残ガス用切換弁６Ｂは用いられない。本形態においては、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの脱着工程において、減圧装置５１による各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂ内の吸引が行われることにより、圧力スイング操作が行われる。各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂの吸着剤３１に吸着された二酸化炭素は、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂ内に残存する対象ガスＧ又は残ガスＲに脱着される。また、吸着工程を行う各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂから導出される残ガスＧは大気に放出される。
なお、例えば、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂに実施形態４に示すジャケット３３を設けた場合には、ジャケット３３によって脱着工程を行う各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂを加熱して、温度スイング操作を行うこともできる。
吸着剤３１からの二酸化炭素の脱着が容易に行われる場合には、本形態の構成を採用することができる。本形態によれば、回収タンク５２に回収する二酸化炭素の濃度を高めることができる。
図２０には、複数の切換弁６Ａ，６Ｃによって、第１吸脱着モジュール３Ａにおいて吸着工程を行うとともに第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて脱着工程を行う第１状態６０１が形成された状態を示す。図２１には、複数の切換弁６Ａ，６Ｃによって、第２吸脱着モジュール３Ｂにおいて吸着工程を行うとともに第１吸脱着モジュール３Ａにおいて脱着工程を行う第２状態６０２が形成された状態を示す。図２０及び図２１は、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂへの対象ガスＧの導入方向とパージガスＰ１の導入方向とを同方向にした場合を示す。本形態においても、図８及び図９と同様に、各吸脱着モジュール３Ａ，３Ｂへの対象ガスＧの導入方向とパージガスＰ１の導入方向とは逆方向にしてもよい。
本形態の二酸化炭素の分離・回収システム１及び分離・回収方法における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の分離・回収システム１及び分離・回収方法と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の構成要素と同様である。
＜実施形態９＞
本形態は、吸着工程と脱着工程とを１つの吸脱着モジュール３に対して交互に行う場合を示す。
本形態の分離・回収システム１は、図２２及び図２３に示すように、加圧装置１１及び減圧装置５１を用い、吸脱着モジュール３において圧力スイング操作を行う。図２２に示すように、吸着工程を行うときの吸脱着モジュール３には、加圧装置１１によって加圧された対象ガスＧが導入され、吸着剤３１に二酸化炭素が吸着される。また、吸脱着モジュール３から導出される残ガスＲは大気に放出される。
また、図２３に示すように、脱着工程を行うときの吸脱着モジュール３においては、減圧装置５１によって吸脱着モジュール３内が減圧される。そして、吸着剤３１から、吸脱着モジュール３内に残存する対象ガスＧ又は残ガスＲに二酸化炭素が脱着され、二酸化炭素含有ガスＰ２が回収タンク５２に回収される。
本形態の対象ガス用切換弁６Ａは、吸脱着モジュール３への対象ガスＧの導入及び導入の停止を切り換える。また、残ガス用切換弁６Ｂは、吸脱着モジュール３からの残ガスＲの大気Ａへの放出及び放出の停止を切り換える。また、回収用切換弁６Ｃは、二酸化炭素の回収及び回収の停止を切り換える。
吸着剤３１からの二酸化炭素の脱着を迅速かつ容易に行うことができる場合には、本形態の構成が有効である。本形態においては、分離・回収システム１の構成を極めて簡単にすることができる。また、本形態によれば、回収タンク５２に回収する二酸化炭素の濃度を高めることができる。
本形態の二酸化炭素の分離・回収システム１及び分離・回収方法における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の分離・回収システム１及び分離・回収方法と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の構成要素と同様である。
本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。また、本発明は、様々な変形例、均等範囲内の変形例等を含む。さらに、本発明から想定される様々な構成要素の組み合わせ、形態等も本発明の技術思想に含まれる。
１ 分離・回収システム
１１ 加圧装置
２ 冷却用熱交換器
２１ 気化装置
２２ 凝縮水除去手段
３ 吸脱着モジュール
３Ａ 第１吸脱着モジュール
３Ｂ 第２吸脱着モジュール
３１ 吸着剤
３２ 容器
３３ ジャケット
４１ 加熱用熱交換器
４２ 残ガス用タンク
４３ パージガス供給源
４４ パージガス用熱交換器
４５ 気液分離回収器
５１ 減圧装置
５２ 回収タンク
６Ａ 対象ガス用切換弁
６Ｂ 残ガス用切換弁
６Ｃ 回収用切換弁
７ 制御装置
Ｇ 対象ガス
Ｐ１ パージガス
Ｐ２ 二酸化炭素含有ガス
Ｒ 残ガス

Claims (27)

  1. 液化天然ガス又は液体水素の冷熱によって対象ガスを冷却するための冷却用熱交換器と、
    前記対象ガスに含まれる二酸化炭素を分離して吸着するための吸着剤を有する吸脱着モジュールと、
    前記冷却用熱交換器において冷却された前記対象ガスを前記吸脱着モジュールに導入して、５℃よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い吸着温度において前記吸着を行う吸着工程と、前記吸着温度よりも高い脱着温度において、前記吸着剤に吸着された二酸化炭素を脱着して回収する脱着工程とを交互に行うよう制御する制御装置と、を備える二酸化炭素の分離・回収システム。
  2. 液体窒素の冷熱によって対象ガスを冷却するための冷却用熱交換器と、
    前記対象ガスに含まれる二酸化炭素を分離して吸着するための吸着剤を有する吸脱着モジュールと、
    前記冷却用熱交換器において冷却された前記対象ガスを前記吸脱着モジュールに導入して、５℃よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い吸着温度において前記吸着を行う吸着工程と、前記吸着温度よりも高い脱着温度において、前記吸着剤に吸着された二酸化炭素を脱着して回収する脱着工程とを交互に行うよう制御する制御装置と、を備える二酸化炭素の分離・回収システム。
  3. 前記制御装置は、前記脱着工程において、前記吸脱着モジュールにパージガスを導入し、前記吸着剤から前記パージガスに二酸化炭素を脱着して、前記対象ガスに比べて二酸化炭素の濃度が増加した二酸化炭素含有ガスを回収するよう構成されている、請求項１又は２に記載の二酸化炭素の分離・回収システム。
  4. 前記制御装置が前記脱着工程を行うときに、前記吸脱着モジュール内のガスを吸引する減圧装置をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離・回収システム。
  5. 前記制御装置が前記吸着工程を行うときに前記対象ガスを加圧するための加圧装置をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離・回収システム。
  6. 対象ガスを加圧するための加圧装置と、
    液化天然ガス又は液体水素の冷熱によって前記対象ガスを冷却するための冷却用熱交換器と、
    前記対象ガスに含まれる二酸化炭素を分離して吸着するための吸着剤を有する吸脱着モジュールと、
    前記吸脱着モジュール内を減圧するための減圧装置と、
    前記加圧装置によって加圧されるとともに前記冷却用熱交換器において冷却された前記対象ガスを前記吸脱着モジュールに導入して、５℃よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い吸着温度において前記吸着を行う吸着工程と、前記減圧装置によって前記吸脱着モジュール内のガスを吸引し、前記吸着剤に吸着された二酸化炭素を脱着して回収する脱着工程とを交互に行うよう制御する制御装置と、を備える二酸化炭素の分離・回収システム。
  7. 対象ガスを加圧するための加圧装置と、
    液体窒素の冷熱によって前記対象ガスを冷却するための冷却用熱交換器と、
    前記対象ガスに含まれる二酸化炭素を分離して吸着するための吸着剤を有する吸脱着モジュールと、
    前記吸脱着モジュール内を減圧するための減圧装置と、
    前記加圧装置によって加圧されるとともに前記冷却用熱交換器において冷却された前記対象ガスを前記吸脱着モジュールに導入して、５℃よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い吸着温度において前記吸着を行う吸着工程と、前記減圧装置によって前記吸脱着モジュール内のガスを吸引し、前記吸着剤に吸着された二酸化炭素を脱着して回収する脱着工程とを交互に行うよう制御する制御装置と、を備える二酸化炭素の分離・回収システム。
  8. 複数の前記吸脱着モジュールとして、第１吸脱着モジュール及び第２吸脱着モジュールを備え、
    前記制御装置は、前記第１吸脱着モジュールにおいて前記吸着工程を行うときに、前記第２吸脱着モジュールにおいて前記脱着工程を行う一方、前記第２吸脱着モジュールにおいて前記吸着工程を行うときに、前記第１吸脱着モジュールにおいて前記脱着工程を行うよう構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離・回収システム。
  9. 前記第１吸脱着モジュールにおいて前記吸着工程を行うとともに前記第２吸脱着モジュールにおいて前記脱着工程を行うための第１状態と、前記第２吸脱着モジュールにおいて前記吸着工程を行うとともに前記第１吸脱着モジュールにおいて前記脱着工程を行うための第２状態と、に切り換え可能である複数の切換弁をさらに備え、
    前記制御装置は、
    複数の前記切換弁による前記第１状態においては、前記第１吸脱着モジュールから導出される、二酸化炭素の濃度が減少した前記対象ガスである残ガスの一部を、パージガスとして前記第２吸脱着モジュールに導入し、
    複数の前記切換弁による前記第２状態においては、前記第２吸脱着モジュールから導出される、二酸化炭素の濃度が減少した前記対象ガスである残ガスの一部を、パージガスとして前記第１吸脱着モジュールに導入するよう構成されている、請求項８に記載の二酸化炭素の分離・回収システム。
  10. 前記残ガスの一部を加熱するための加熱用熱交換器をさらに備え、
    前記制御装置が前記第１吸脱着モジュールにおいて前記吸着工程を行うとともに前記第２吸脱着モジュールにおいて前記脱着工程を行うときには、前記加熱用熱交換器によって前記第１吸脱着モジュールから導出される前記残ガスの一部が加熱され、
    前記制御装置が前記第２吸脱着モジュールにおいて前記吸着工程を行うとともに前記第１吸脱着モジュールにおいて前記脱着工程を行うときには、前記加熱用熱交換器によって前記第２吸脱着モジュールから導出される前記残ガスの一部が加熱されるよう構成されている、請求項９に記載の二酸化炭素の分離・回収システム。
  11. 前記第１吸脱着モジュールから導出される前記残ガスの一部及び前記第２吸脱着モジュールから導出される前記残ガスの一部を貯留するための残ガス用タンクをさらに備え、
    前記第２吸脱着モジュールに導入される前記残ガス及び前記第１吸脱着モジュールに導入される前記残ガスは、前記残ガス用タンクに貯留されたものである、請求項９又は１０に記載の二酸化炭素の分離・回収システム。
  12. 前記脱着工程を行う前記第１吸脱着モジュール及び前記脱着工程を行う前記第２吸脱着モジュールへ、二酸化炭素の昇華点よりも高い沸点を有する、ガス状態の炭化水素、水素又は水蒸気を、パージガスとして供給するパージガス供給源をさらに備える、請求項８に記載の二酸化炭素の分離・回収システム。
  13. 前記パージガスは、ガス状態の炭化水素又は水蒸気であり、
    前記脱着工程を行う前記第１吸脱着モジュール又は前記脱着工程を行う前記第２吸脱着モジュールから導出される、二酸化炭素が前記パージガスに脱着された二酸化炭素含有ガスを、前記パージガスの沸点よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い温度にして、前記二酸化炭素含有ガス中の前記パージガスを液相に分離するとともに、前記二酸化炭素含有ガス中の二酸化炭素を気相から回収する気液分離回収器をさらに備える、請求項１２に記載の二酸化炭素の分離・回収システム。
  14. 前記冷却用熱交換器によって冷却された前記対象ガスから生じる凝縮水を除去する凝縮水除去手段をさらに備える、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離・回収システム。
  15. 液化天然ガス又は液体水素の冷熱によって冷却する対象ガスを、５℃よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い吸着温度にし、前記対象ガスに含まれる二酸化炭素を分離して吸着剤に吸着させる吸着工程と、
    前記吸着温度よりも高い脱着温度において、前記吸着剤に吸着された二酸化炭素を回収する脱着工程と、を含む二酸化炭素の分離・回収方法。
  16. 液体窒素の冷熱によって冷却する対象ガスを、５℃よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い吸着温度にし、前記対象ガスに含まれる二酸化炭素を分離して吸着剤に吸着させる吸着工程と、
    前記吸着温度よりも高い脱着温度において、前記吸着剤に吸着された二酸化炭素を回収する脱着工程と、を含む二酸化炭素の分離・回収方法。
  17. 前記脱着工程においては、前記吸着剤からパージガスに二酸化炭素を脱着して、前記対象ガスに比べて二酸化炭素の濃度が増加した二酸化炭素含有ガスを回収する、請求項１５又は１６に記載の二酸化炭素の分離・回収方法。
  18. 前記脱着工程においては、前記パージガスに、前記吸着によって二酸化炭素の濃度が減少した前記対象ガスである残ガスの一部を用いる、請求項１７に記載の二酸化炭素の分離・回収方法。
  19. 前記脱着工程においては、前記パージガスとしての前記残ガスの一部及び前記吸着剤の少なくとも一方を加熱する、請求項１８に記載の二酸化炭素の分離・回収方法。
  20. 前記脱着工程においては、前記吸着剤が配置された吸脱着モジュール内へ、二酸化炭素の昇華点よりも高い沸点を有する、ガス状態の炭化水素、水素又は水蒸気をパージガスとして供給する、請求項１５又は１６に記載の二酸化炭素の分離・回収方法。
  21. 前記パージガスは、ガス状態の炭化水素又は水蒸気であり、
    前記吸脱着モジュールから導出される、二酸化炭素が前記パージガスに脱着された二酸化炭素含有ガスを、前記パージガスの沸点よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い温度にして、前記二酸化炭素含有ガス中の前記パージガスを液相に分離するとともに、前記パージガス中の二酸化炭素を気相から回収する、請求項２０に記載の二酸化炭素の分離・回収方法。
  22. 前記脱着工程においては、前記吸着剤が配置された吸脱着モジュール内のガスを吸引する、請求項１５〜２１のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離・回収方法。
  23. 前記吸着工程においては、前記対象ガスを加圧し、
    前記脱着工程においては、前記吸着剤が配置された吸脱着モジュール内を減圧する、請求項１５〜２２のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離・回収方法。
  24. 液化天然ガス又は液体水素の冷熱によって冷却する対象ガスを加圧し、５℃よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い吸着温度において、前記対象ガスに含まれる二酸化炭素を分離して吸着剤に吸着させる吸着工程と、
    前記吸着剤が配置された吸脱着モジュール内を減圧して、前記吸着剤に吸着された二酸化炭素を回収する脱着工程と、を含む二酸化炭素の分離・回収方法。
  25. 液体窒素の冷熱によって冷却する対象ガスを加圧し、５℃よりも低く二酸化炭素の昇華点よりも高い吸着温度において、前記対象ガスに含まれる二酸化炭素を分離して吸着剤に吸着させる吸着工程と、
    前記吸着剤が配置された吸脱着モジュール内を減圧して、前記吸着剤に吸着された二酸化炭素を回収する脱着工程と、を含む二酸化炭素の分離・回収方法。
  26. 前記吸着工程においては、前記冷却用熱交換器によって前記対象ガスを冷却するときに、前記対象ガスに含まれる水蒸気を凝縮水として脱水する、請求項１５〜２５のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離・回収方法。
  27. 前記対象ガスには、燃焼によって生じた排ガス、又は大気を用いる、請求項１５〜２６のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離・回収方法。
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