JP2024065400A - 排ガス処理方法、二酸化炭素の固定化方法、及びアルカリ土類金属の炭酸塩の精製方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＣＯ２回収場所とＣＯ２貯留場所とが離れている場合において、エネルギー効率を向上させた排ガス処理方法を提供すること。上記の方法の一部を構成する二酸化炭素の固定化方法、及びアルカリ土類金属の炭酸塩の精製方法を提供すること。【解決手段】（ａ）ＣＯ２を含む排ガスからアルカリ土類金属の炭酸塩を得る工程と、（ｂ）アルカリ土類金属の炭酸塩を第一の場所から第二の場所に輸送する工程と、（ｃ）輸送後のアルカリ土類金属の炭酸塩をアルカリ土類金属の酸化物とＣＯ２に分解する工程と、（ｄ）分解で生じたＣＯ２を地中に排出する工程と、を含む、排ガス処理方法。【選択図】図１
Description
本発明は、排ガス処理方法、二酸化炭素の固定化方法、及びアルカリ土類金属の炭酸塩の精製方法に関する。
大気中の二酸化炭素濃度の上昇を抑えるために、工場等の排ガス中の二酸化炭素（ＣＯ２）を回収して地中に貯留すること（ＣＣＳ；Ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ Ｃａｐｔｕｒｅ ａｎｄ Ｓｔｏｒａｇｅ）が検討されている。ＣＣＳでは、例えば、ＣＯ２をアミン等のアルカリ性水溶液に吸収させた後、ＣＯ２を吸収した水溶液を加熱することによりＣＯ２を高濃度で含むガスを回収して、回収されたガスが地中に排出される。
近年、ＣＣＳではエネルギー効率を高めることが検討されている。例えば、特許文献１には、ＣＯ２の吸収液を再生するために要するエネルギーを削減して操業費用を低減可能な二酸化炭素の回収方法及び回収装置が開示されている。
ＣＣＳにおいて、ＣＯ２を回収する場所（ＣＯ２回収場所）と、ＣＯ２を貯留する場所（ＣＯ２貯留場所）とが離れていることがある。このとき、回収されたＣＯ２は、低温・高圧下で液化された後、耐低温及び／又は耐高圧の容器に充填されて、船等の輸送手段によってＣＯ２回収場所からＣＯ２貯留場所に輸送される。そのため、ＣＯ２を輸送する際に低温・高圧の操作が必要となることにより、ＣＯ２の輸送には多大なエネルギーが必要となる。
そこで、本発明の一側面は、ＣＯ２回収場所とＣＯ２貯留場所とが離れている場合において、エネルギー効率を向上させた排ガス処理方法を提供することを目的とする。また、本発明の他の側面は、上記の方法の一部を構成する二酸化炭素の固定化方法、及びアルカリ土類金属の炭酸塩の精製方法を提供することを目的とする。
本発明は、例えば、以下の発明［１］～［９］を含む。
［１］（ａ）ＣＯ２を含む排ガスからアルカリ土類金属の炭酸塩を得る工程と、
（ｂ）前記アルカリ土類金属の炭酸塩を第一の場所から第二の場所に輸送する工程と、
（ｃ）輸送後の前記アルカリ土類金属の炭酸塩をアルカリ土類金属の酸化物とＣＯ２に分解する工程と、
（ｄ）分解で生じた前記ＣＯ２を地中に排出する工程と、
を含む、排ガス処理方法。
［２］前記（ａ）工程は、
（ａ１）ＣＯ２を含む排ガスからアルカリ金属の炭酸塩を得るステップと、
（ａ２）前記アルカリ金属の炭酸塩をアルカリ土類金属の水酸化物と反応させて、前記アルカリ土類金属の炭酸塩を得るステップと、
を含む、［１］に記載の排ガス処理方法。
［３］（ｅ）前記（ｃ）工程における分解で生じた前記酸化物を輸送する工程と、
（ｆ）輸送後の前記酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る工程と、
（ｇ）前記（ｆ）工程で得た前記アルカリ土類金属の水酸化物とアルカリ金属の炭酸塩を反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩を得る工程と、
を更に含む、［２］に記載の排ガス処理方法。
［４］前記（ａ２）ステップは、
前記アルカリ金属の炭酸塩と前記アルカリ土類金属の水酸化物の反応物から前記アルカリ土類金属の炭酸塩を含むウェットケーキを分離すること、及び
前記ウェットケーキを乾燥させること、
を含み、
前記ウェットケーキの乾燥に、前記（ｆ）工程における前記酸化物と前記水との反応熱を利用する、［３］に記載の排ガス処理方法。
［５］前記（ｅ）工程において、前記第二の場所から前記第一の場所に前記酸化物を輸送する、［３］又は［４］に記載の排ガス処理方法。
［６］前記排ガスが輸送によって生じた排ガスである、［１］～［５］のいずれか一つに記載の排ガス処理方法。
［７］前記排ガスが硫黄酸化物と窒素酸化物とを更に含み、
前記（ａ）工程において、前記排ガスから前記アルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ土類金属の硫酸塩、及びアルカリ土類金属の硝酸塩を含む生成物を得た後、前記生成物から前記アルカリ土類金属の炭酸塩を分離する、［１］～［６］のいずれか一つに記載の排ガス処理方法。
［８］（ｖ）ＣＯ２からアルカリ金属の炭酸塩を得る工程と、
（ｗ）アルカリ土類金属の酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る工程と、
（ｘ）前記アルカリ金属の炭酸塩を前記水酸化物と反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩を含む反応物を得る工程と、
（ｙ）前記反応物から前記アルカリ土類金属の炭酸塩を含むウェットケーキを分離する工程と、
（ｚ）前記ウェットケーキを、前記（ｗ）工程における前記酸化物と水の反応熱を利用して乾燥させる工程と、
を含む、二酸化炭素の固定化方法。
［９］（Ｖ）ＣＯ２からアルカリ金属の炭酸塩を得る工程と、
（Ｗ）アルカリ土類金属の酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る工程と、
（Ｘ）前記アルカリ金属の炭酸塩を前記水酸化物と反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩を含む反応物を得る工程と、
（Ｙ）前記反応物から前記アルカリ土類金属の炭酸塩を含むウェットケーキを分離する工程と、
（Ｚ）前記ウェットケーキを、前記（Ｗ）工程における前記酸化物と水の反応熱を利用して乾燥させる工程と、
を含む、アルカリ土類金属の炭酸塩の精製方法。
［１］（ａ）ＣＯ２を含む排ガスからアルカリ土類金属の炭酸塩を得る工程と、
（ｂ）前記アルカリ土類金属の炭酸塩を第一の場所から第二の場所に輸送する工程と、
（ｃ）輸送後の前記アルカリ土類金属の炭酸塩をアルカリ土類金属の酸化物とＣＯ２に分解する工程と、
（ｄ）分解で生じた前記ＣＯ２を地中に排出する工程と、
を含む、排ガス処理方法。
［２］前記（ａ）工程は、
（ａ１）ＣＯ２を含む排ガスからアルカリ金属の炭酸塩を得るステップと、
（ａ２）前記アルカリ金属の炭酸塩をアルカリ土類金属の水酸化物と反応させて、前記アルカリ土類金属の炭酸塩を得るステップと、
を含む、［１］に記載の排ガス処理方法。
［３］（ｅ）前記（ｃ）工程における分解で生じた前記酸化物を輸送する工程と、
（ｆ）輸送後の前記酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る工程と、
（ｇ）前記（ｆ）工程で得た前記アルカリ土類金属の水酸化物とアルカリ金属の炭酸塩を反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩を得る工程と、
を更に含む、［２］に記載の排ガス処理方法。
［４］前記（ａ２）ステップは、
前記アルカリ金属の炭酸塩と前記アルカリ土類金属の水酸化物の反応物から前記アルカリ土類金属の炭酸塩を含むウェットケーキを分離すること、及び
前記ウェットケーキを乾燥させること、
を含み、
前記ウェットケーキの乾燥に、前記（ｆ）工程における前記酸化物と前記水との反応熱を利用する、［３］に記載の排ガス処理方法。
［５］前記（ｅ）工程において、前記第二の場所から前記第一の場所に前記酸化物を輸送する、［３］又は［４］に記載の排ガス処理方法。
［６］前記排ガスが輸送によって生じた排ガスである、［１］～［５］のいずれか一つに記載の排ガス処理方法。
［７］前記排ガスが硫黄酸化物と窒素酸化物とを更に含み、
前記（ａ）工程において、前記排ガスから前記アルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ土類金属の硫酸塩、及びアルカリ土類金属の硝酸塩を含む生成物を得た後、前記生成物から前記アルカリ土類金属の炭酸塩を分離する、［１］～［６］のいずれか一つに記載の排ガス処理方法。
［８］（ｖ）ＣＯ２からアルカリ金属の炭酸塩を得る工程と、
（ｗ）アルカリ土類金属の酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る工程と、
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（Ｗ）アルカリ土類金属の酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る工程と、
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（Ｙ）前記反応物から前記アルカリ土類金属の炭酸塩を含むウェットケーキを分離する工程と、
（Ｚ）前記ウェットケーキを、前記（Ｗ）工程における前記酸化物と水の反応熱を利用して乾燥させる工程と、
を含む、アルカリ土類金属の炭酸塩の精製方法。
本発明の一側面によれば、ＣＯ２回収場所とＣＯ２貯留場所とが離れている場合において、エネルギー効率を向上させた排ガス処理方法を提供することができる。また、本発明の他の側面によれば、上記の方法の一部を構成する二酸化炭素の固定化方法、及びアルカリ土類金属の炭酸塩の精製方法を提供することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
［排ガス処理設備］
図１は、本発明に係る排ガス処理設備の一例を示す構成図である。図１に示す排ガス処理設備１００は、第一の場所側と第二の場所側とに分かれている。
図１は、本発明に係る排ガス処理設備の一例を示す構成図である。図１に示す排ガス処理設備１００は、第一の場所側と第二の場所側とに分かれている。
処理設備１０は、ＣＯ２吸収装置１１と、反応装置１２と、分離装置１３と、乾燥装置１４と、反応装置１５とを備える。
排ガスは、移送管Ｌ１１を通じてＣＯ２吸収装置１１に移送される。ＣＯ２吸収装置１１は、排ガスとアルカリ性溶液とを接触させて、排ガス中のＣＯ２を吸収する装置である。ＣＯ２吸収装置１１には、移送管Ｌ１２と移送管Ｌ１３とが接続されている。
排ガスは、例えば、工場等からの排ガスであってもよく、後述の輸送によって生じる排ガスであってもよい。排ガスは、ＣＯ２を少なくとも含む。排ガスは、硫黄酸化物（ＳＯＸ）及び／又は窒素酸化物（ＮＯＸ）を更に含んでもよい。排ガスが硫黄酸化物及び／又は窒素酸化物を含む場合、ＣＯ２吸収装置１１は、排ガス中のＣＯ２と共に硫黄酸化物及び／又は窒素酸化物を吸収する装置であってもよい。排ガスは、ＣＯ２吸収装置１１におけるＣＯ２の吸収効率を高める観点から、６０℃以上に加温されていてもよい。
アルカリ性溶液は、ＣＯ２を吸収できる溶液であれば特に制限はなく、アルカリ金属（カリウム、ナトリウム等）の水酸化物を含む水溶液、アルカリ土類金属（カルシウム、マグネシウム、バリウム等）の水酸化物を含む水溶液、アミンを含む溶液等であってもよい。アルカリ性溶液は、アルカリ金属の水酸化物を含む水溶液であってもよく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を含む水溶液であってもよい。以下、アルカリ性溶液がアルカリ金属の水酸化物を含む水溶液である場合を例示して説明する。
アルカリ金属の水酸化物を含む水溶液におけるアルカリ金属の水酸化物の濃度（固形分量）は、アルカリ金属の種類、排ガス中のＣＯ２濃度等に応じて決定することができる。例えば、排ガス中のＣＯ２濃度が７～１０質量％である場合、アルカリ金属の水酸化物の濃度は、１～２０質量％であってもよい。
排ガスと接触したアルカリ金属の水酸化物の水溶液は、移送管Ｌ１２を通じて反応装置１２に移送される。移送管Ｌ１２を通る水溶液は、アルカリ金属の水酸化物の他に、アルカリ金属の水酸化物とＣＯ２との反応物であるアルカリ金属の炭酸塩を含む。移送管Ｌ１２を通る水溶液は、アルカリ金属の炭酸塩の他に、アルカリ金属の硫酸塩（アルカリ金属の水酸化物と硫黄酸化物との反応物）、アルカリ金属の硝酸塩（アルカリ金属の水酸化物と窒素酸化物との反応物）等を含んでいてもよい。アルカリ金属がカリウムである場合、移送管Ｌ１２を通る水溶液は、炭酸カリウムを含み、硫酸カリウム、硝酸カリウム等を含んでいてもよい。一方、排ガス中の成分のうち、アルカリ金属の水酸化物の水溶液に難溶であり、且つアルカリ金属の水酸化物との反応性が低い成分（例えば、窒素）は、移送管Ｌ１３を通じてＣＯ２吸収装置１１から排出される。
反応装置１２は、移送管Ｌ１２を通じて移送されるアルカリ金属の炭酸塩と、アルカリ土類金属の水酸化物を反応させて、アルカリ土類金属の炭酸塩を生成する装置である。アルカリ金属がカリウムであり、アルカリ土類金属がカルシウムである場合、反応装置１２において、移送管Ｌ１２を通じて移送される炭酸カリウムが、水酸化カルシウムと反応して、炭酸カルシウムが生成する。反応装置１２には、移送管Ｌ１４と、移送管Ｌ１５と、移送管Ｌ１９とが接続されている。
反応装置１２において、移送管Ｌ１２を通じて移送される水溶液が、反応装置１２内のアルカリ土類金属の水酸化物と接触することにより、水溶液中のアルカリ金属の炭酸塩がアルカリ土類金属の水酸化物と反応して、アルカリ土類金属の炭酸塩が生成する。水溶液がアルカリ金属の硫酸塩及び／又は硝酸塩を含む場合、アルカリ金属の硫酸塩及び／又は硝酸塩は、アルカリ土類金属の水酸化物と反応して、アルカリ土類金属の硫酸塩及び／又は硝酸塩が生成する。アルカリ土類金属がカルシウムである場合、硫酸カルシウム及び／又は硝酸カルシウムが生成する。
反応装置１２で生成したアルカリ土類金属の炭酸塩は、移送管Ｌ１４を通じて分離装置１３に移送される。移送管Ｌ１４を通じて移送されるアルカリ土類金属の炭酸塩は、固体状であってもよく、水溶液、スラリー等の液状であってもよい。反応装置１２でアルカリ土類金属の硫酸塩及び／又は硝酸塩が生成する場合、これらも移送管Ｌ１４を通じて分離装置１３に移送される。
アルカリ金属の水酸化物の水溶液は、移送管Ｌ１５を通じて反応装置１２から排出される。移送管Ｌ１５を通じて反応装置１２から排出されるアルカリ金属の水酸化物の水溶液の一部又は全部は、ＣＯ２吸収装置１１に移送されてもよい。
図１において、アルカリ土類金属の炭酸塩を移送する移送管Ｌ１４と、アルカリ金属の水酸化物の水溶液を移送する移送管Ｌ１５とが分離しているが、反応装置からアルカリ土類金属の炭酸塩とアルカリ金属の水酸化物とを含む水溶液の状態で排出された後、水溶液を分離装置（図示せず）に移送し、分離装置においてアルカリ土類金属の炭酸塩と、アルカリ金属の水酸化物の水溶液とに分離してもよい。
分離装置１３は、反応装置１２で生成したアルカリ土類金属の炭酸塩と、アルカリ土類金属の炭酸塩以外の成分（例えば、硫酸塩、硝酸塩）とを分離する装置である。アルカリ土類金属がカルシウムである場合、分離装置１３において、炭酸カルシウムと、炭酸カルシウム以外の成分とに分離する。分離装置１３には、移送管Ｌ１６と、移送管Ｌ１７とが接続されている。
アルカリ土類金属の炭酸塩と、アルカリ土類金属の炭酸塩以外の成分とに分離する方法は、例えば、水に対する溶解度の差を利用した分離方法であってもよい。アルカリ土類金属の炭酸塩は、移送管Ｌ１６を通じて乾燥装置１４に移送される。このとき、アルカリ土類金属の炭酸塩は、アルカリ土類金属の炭酸塩と水を含むウェットケーキであってもよい。アルカリ土類金属の炭酸塩以外の成分は、移送管Ｌ１７を通じて分離装置１３から排出される。アルカリ土類金属の炭酸塩と、アルカリ土類金属の炭酸塩以外の成分とに分離するために、複数の分離装置を用いてもよい。
乾燥装置１４は、アルカリ土類金属の炭酸塩と水を含むウェットケーキを乾燥させる装置である。乾燥装置１４の乾燥温度は、例えば、６０～２００℃、又は９０～１５０℃であってもよい。乾燥装置１４には、エネルギー供給ラインＥ１が接続されており、後述の反応装置１５で発生する反応熱が供給されて、乾燥の熱源として利用される。
乾燥されたアルカリ土類金属の炭酸塩は、輸送手段Ｔ１により第一の場所から第二の場所に輸送される。輸送手段Ｔ１としては、船、ディーゼル機関車、鉄道、トラック等が挙げられる。アルカリ土類金属の炭酸塩の輸送は、常温・常圧下で行ってもよい。第一の場所は、ＣＯ２回収場所であってもよく、第二の場所はＣＯ２貯留場所であってもよい。第一の場所は、第二の場所よりもＣＯ２の排出量が多い地域、国等であってもよく、ＣＯ２の排出量が少ない地域、国等であってもよい。第二の場所は、第一の場所よりもＣＯ２の貯留可能量が多い地域、国等であってもよい。
アルカリ土類金属の炭酸塩は、例えば、第二の場所における処理設備２０に輸送される。処理設備２０は、分解装置２１を備える。
分解装置２１は、アルカリ土類金属の炭酸塩をアルカリ土類金属の酸化物とＣＯ２に分解する装置である。アルカリ土類金属がカルシウムである場合、分解装置２１において、炭酸カルシウムを酸化カルシウムとＣＯ２とに分解する。分解装置２１には、移送管Ｌ２１が接続されている。
アルカリ土類金属の炭酸塩をアルカリ土類金属の酸化物とＣＯ２に分解する方法は、例えば、熱分解であってもよい。アルカリ土類金属がカルシウムである場合、すなわちアルカリ土類金属の炭酸塩が炭酸カルシウムである場合、炭酸カルシウムを熱分解するときの温度は、例えば、７００～１０００℃であってもよい。
アルカリ土類金属の炭酸塩の分解で生じたＣＯ２は、移送管Ｌ２１を通じて移送される。分解で生じたＣＯ２は、パイプライン（図示せず）等により地中まで輸送されて排出される。ＣＯ２を地中に排出する方法（ＣＯ２を貯留する方法）は、公知の方法を適用することができる。地中に排出する前にＣＯ２の純度を高めるために、移送管Ｌ２１を通じて移送されるＣＯ２を分離装置（図示せず）等に供給してもよい。
アルカリ土類金属の炭酸塩の分解で生じたアルカリ土類金属の酸化物は、輸送手段Ｔ２により第二の場所から第一の場所に輸送される。輸送手段Ｔ２としては、船、ディーゼル機関車、鉄道、トラック等が挙げられる。アルカリ土類金属の酸化物の輸送は、常温・常圧下で行ってもよい。
アルカリ土類金属の酸化物は、例えば、輸送手段Ｔ２により第一の場所における処理設備１０の反応装置１５に輸送される。反応装置１５には、移送管Ｌ１８と、移送管Ｌ１９と、エネルギー供給ラインＥ１とが接続されている。
反応装置１５は、輸送されたアルカリ土類金属の酸化物を水と反応させて、アルカリ土類金属の水酸化物を生成する装置である。アルカリ土類金属がカルシウムである場合、反応装置１５において、酸化カルシウムを水と反応させて、水酸化カルシウムを生成する。水は、移送管Ｌ１８を通じて供給される。
反応装置１５で生成したアルカリ土類金属の水酸化物は、移送管Ｌ１９を通じて反応装置１２に移送される。これにより、ＣＯ２を固定化するために用いたアルカリ土類金属（アルカリ土類金属の水酸化物）を再利用することができる。移送管Ｌ１９を通じて移送されるアルカリ土類金属の水酸化物は、反応装置１２に移送される前に分離装置（図示せず）において未反応のアルカリ土類金属の酸化物、水等を除去してもよい。
アルカリ土類金属の酸化物と水とが反応して、アルカリ土類金属の水酸化物が生成する際に発熱する。このとき発生する反応熱は、エネルギー供給ラインＥ１を通じて乾燥装置１４に供給される。反応装置１５で発生する反応熱の全てが乾燥装置１４で利用されてもよく、一部のみが乾燥装置１４で利用されてもよい。
排ガス処理設備１００によれば、ＣＯ２回収場所とＣＯ２貯留場所とが離れている場合において、アルカリ土類金属の炭酸塩を常温・常圧下で輸送することによりＣＯ２をＣＯ２回収場所からＣＯ２貯留場所まで輸送できるため、ＣＯ２を低温及び／又は高圧下で液化した後、耐低温・耐高圧の容器に充填して輸送する場合と比べてエネルギー効率を向上させることができる。また、排ガス処理設備１００によれば、アルカリ土類金属の炭酸塩を輸送する場合、常温・常圧下での管理することができるため、ＣＯ２を液化して輸送する場合と比べて、貯蔵タンク等の設備を削減できると共に操作性が優れる。
［変形例］
排ガス処理設備は、ＣＯ２吸収装置、及びアルカリ金属の炭酸塩とアルカリ土類金属の水酸化物とを反応させる反応装置を備える代わりに、排ガスをアルカリ土類金属の水酸化物に直接接触させて、アルカリ土類金属の炭酸塩を生成する装置を備えていてもよい。
排ガス処理設備は、ＣＯ２吸収装置、及びアルカリ金属の炭酸塩とアルカリ土類金属の水酸化物とを反応させる反応装置を備える代わりに、排ガスをアルカリ土類金属の水酸化物に直接接触させて、アルカリ土類金属の炭酸塩を生成する装置を備えていてもよい。
排ガス処理設備は、分離装置を備えていなくてもよい。例えば、排ガスに含まれる硫黄酸化物及び窒素酸化物が微量である場合、アルカリ金属の炭酸塩とアルカリ土類金属の水酸化物との反応により生成したアルカリ土類金属の炭酸塩を分離装置に経由させずに、直接乾燥装置に移送してもよい。
排ガス処理設備は、乾燥装置を備えていなくてもよい。例えば、アルカリ土類金属の炭酸塩を含むウェットケーキにおける水が微量である場合、アルカリ土類金属の炭酸塩（アルカリ土類金属の炭酸塩を含むウェットケーキ）を乾燥装置に経由させずに、輸送してもよい。
排ガス処理設備は、アルカリ土類金属をリサイクルしない場合、アルカリ土類金属の酸化物と水を反応させる反応装置を備えていなくてもよい。
［排ガス処理方法］
排ガス処理設備１００を使用して排ガス中のＣＯ２を回収し、地中に排出する方法について説明する。すなわち、本発明の一実施形態は、排ガス処理方法である。排ガス処理方法は、少なくとも以下の工程を含む。
（ａ）ＣＯ２を含む排ガスからアルカリ土類金属の炭酸塩を得る工程。
（ｂ）アルカリ土類金属の炭酸塩を第一の場所から第二の場所に輸送する工程。
（ｃ）輸送後のアルカリ土類金属の炭酸塩をアルカリ土類金属の酸化物とＣＯ２に分解する工程。
（ｄ）分解で生じたＣＯ２を地中に排出する工程。
排ガス処理設備１００を使用して排ガス中のＣＯ２を回収し、地中に排出する方法について説明する。すなわち、本発明の一実施形態は、排ガス処理方法である。排ガス処理方法は、少なくとも以下の工程を含む。
（ａ）ＣＯ２を含む排ガスからアルカリ土類金属の炭酸塩を得る工程。
（ｂ）アルカリ土類金属の炭酸塩を第一の場所から第二の場所に輸送する工程。
（ｃ）輸送後のアルカリ土類金属の炭酸塩をアルカリ土類金属の酸化物とＣＯ２に分解する工程。
（ｄ）分解で生じたＣＯ２を地中に排出する工程。
本実施形態に係る排ガス処理方法は、ＣＯ２回収場所とＣＯ２貯留場所とが離れている場合において、アルカリ土類金属の炭酸塩を常温・常圧下で輸送することによりＣＯ２をＣＯ２回収場所からＣＯ２貯留場所まで輸送できるため、ＣＯ２を低温及び／又は高圧下で液化した後、耐低温及び／又は耐高圧の容器に充填して輸送する場合と比べてエネルギー効率を向上されることができる。また、本実施形態に係る排ガス処理方法は、アルカリ土類金属の炭酸塩を輸送する場合、常温・常圧下での管理することができるため、ＣＯ２を液化して輸送する場合と比べて、貯蔵タンク等の設備を削減できると共に操作性が優れる。
＜（ａ）工程＞
（ａ）工程は、ＣＯ２を含む排ガスからアルカリ土類金属の炭酸塩を得る工程である。（ａ）工程は、排ガスからＣＯ２を除去する工程ともいえる。（ａ）工程は、以下のステップを含んでもよい。
（ａ１）ＣＯ２を含む排ガスからアルカリ金属の炭酸塩を得るステップ。
（ａ２）アルカリ金属の炭酸塩をアルカリ土類金属の水酸化物と反応させて、アルカリ土類金属の炭酸塩を得るステップ。
（ａ）工程は、ＣＯ２を含む排ガスからアルカリ土類金属の炭酸塩を得る工程である。（ａ）工程は、排ガスからＣＯ２を除去する工程ともいえる。（ａ）工程は、以下のステップを含んでもよい。
（ａ１）ＣＯ２を含む排ガスからアルカリ金属の炭酸塩を得るステップ。
（ａ２）アルカリ金属の炭酸塩をアルカリ土類金属の水酸化物と反応させて、アルカリ土類金属の炭酸塩を得るステップ。
（ａ１）ステップは、ＣＯ２吸収装置１１において、排ガスとアルカリ金属の水酸化物の水溶液とを接触させて、排ガス中のＣＯ２をアルカリ金属の水酸化物と反応させてアルカリ金属の炭酸塩を得るステップである。アルカリ金属がカリウムである場合、排ガス中のＣＯ２を水酸化カリウムと反応させて炭酸カリウムを得るステップである。排ガスは、後述の輸送によって生じた排ガスであってもよい。アルカリ金属の炭酸塩は、固体状であってもよく、水溶液等の液状であってもよい。
（ａ２）ステップは、反応装置１２において、アルカリ金属の炭酸塩とアルカリ土類金属の水酸化物とを反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩を得るステップである。アルカリ土類金属としては、例えば、カルシウム、マグネシウム、バリウム等が挙げられる。アルカリ金属がカリウムであり、アルカリ土類金属がカルシウムである場合、（ａ２）ステップは、炭酸カリウムと水酸化カルシウムとを反応させて炭酸カルシウムを得るステップである。
（ａ２）ステップは、分離装置１３において、アルカリ金属の炭酸塩とアルカリ土類金属の水酸化物の反応物からアルカリ土類金属の炭酸塩を含むウェットケーキを分離すること、及び乾燥装置１４において、ウェットケーキを乾燥させることを含んでもよい。また、乾燥装置１４におけるウェットケーキの乾燥に、後述の（ｇ）工程におけるアルカリ土類金属の酸化物と水との反応熱を利用してもよい。
排ガスが硫黄酸化物と窒素酸化物とを更に含む場合、（ａ）工程において、排ガスからアルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ土類金属の硫酸塩及びアルカリ土類金属の硝酸塩を含む生成物を得た後、生成物からアルカリ土類金属の炭酸塩を分離してもよい。すなわち、（ａ）工程は、排ガスからＣＯ２、硫黄酸化物、及び窒素酸化物を除去する工程であってもよい。
排ガスが硫黄酸化物と窒素酸化物とを更に含む場合、（ａ１）ステップでは、ＣＯ２吸収装置１１において、排ガスとアルカリ金属の水酸化物の水溶液とを接触させて、排ガス中のＣＯ２、硫黄酸化物及び窒素酸化物をアルカリ金属の水酸化物と反応させてアルカリ金属の炭酸塩、硫酸塩及び硝酸塩を得る。次いで、（ａ２）ステップでは、反応装置１２において、アルカリ金属の炭酸塩、硫酸塩及び硝酸塩と、アルカリ土類金属の水酸化物とを反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩、硫酸塩及び硝酸塩を含む生成物を得る。次いで、分離装置１３において、生成物からアルカリ土類金属の炭酸塩を分離する。
＜（ｂ）工程＞
（ｂ）工程は、アルカリ土類金属の水酸化物を第一の場所から第二の場所に輸送する工程である。第一の場所は、ＣＯ２回収場所であってもよく、第二の場所はＣＯ２貯留場所であってもよい。第一の場所は、第二の場所よりもＣＯ２の排出量が多い地域、国等であってもよく、ＣＯ２の排出量が少ない地域、国等であってもよい。第二の場所は、第一の場所よりもＣＯ２の貯留可能量が多い地域、国等であってもよい。アルカリ土類金属は、船、ディーゼル機関車、鉄道、トラック等で輸送してもよい。
（ｂ）工程は、アルカリ土類金属の水酸化物を第一の場所から第二の場所に輸送する工程である。第一の場所は、ＣＯ２回収場所であってもよく、第二の場所はＣＯ２貯留場所であってもよい。第一の場所は、第二の場所よりもＣＯ２の排出量が多い地域、国等であってもよく、ＣＯ２の排出量が少ない地域、国等であってもよい。第二の場所は、第一の場所よりもＣＯ２の貯留可能量が多い地域、国等であってもよい。アルカリ土類金属は、船、ディーゼル機関車、鉄道、トラック等で輸送してもよい。
＜（ｃ）工程＞
（ｃ）工程は、分解装置２１において、輸送後のアルカリ土類金属の炭酸塩をアルカリ土類金属の酸化物とＣＯ２に分解する工程である。アルカリ土類金属がカルシウムである場合、（ｃ）工程は、輸送後の炭酸カルシウムを酸化カルシウムとＣＯ２に分解する。アルカリ土類金属の炭酸塩の分解は、熱分解であってもよい。
（ｃ）工程は、分解装置２１において、輸送後のアルカリ土類金属の炭酸塩をアルカリ土類金属の酸化物とＣＯ２に分解する工程である。アルカリ土類金属がカルシウムである場合、（ｃ）工程は、輸送後の炭酸カルシウムを酸化カルシウムとＣＯ２に分解する。アルカリ土類金属の炭酸塩の分解は、熱分解であってもよい。
＜（ｄ）工程＞
（ｄ）工程は、分解で生じたＣＯ２を地中に排出する工程である。ＣＯ２を地中に排出する方法は、公知の方法を適用することができる。
（ｄ）工程は、分解で生じたＣＯ２を地中に排出する工程である。ＣＯ２を地中に排出する方法は、公知の方法を適用することができる。
本実施形態に係る排ガス処理方法は、更に以下の工程を含んでもよい。
（ｅ）（ｃ）工程における分解で生じたアルカリ土類金属の酸化物を輸送する工程。
（ｆ）輸送後のアルカリ土類金属の酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る工程。
（ｇ）（ｆ）工程で得たアルカリ土類金属の水酸化物とアルカリ金属の炭酸塩を反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩を得る工程。
（ｅ）（ｃ）工程における分解で生じたアルカリ土類金属の酸化物を輸送する工程。
（ｆ）輸送後のアルカリ土類金属の酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る工程。
（ｇ）（ｆ）工程で得たアルカリ土類金属の水酸化物とアルカリ金属の炭酸塩を反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩を得る工程。
＜（ｅ）工程＞
（ｅ）工程は、上記の（ｃ）工程における分解で生じたアルカリ土類金属の酸化物を輸送する工程である。アルカリ土類金属の酸化物の輸送は、例えば、第二の場所から第一の場所であってもよく、第二の場所から第一の場所とは異なる第三の場所であってもよい。アルカリ土類金属の酸化物は、船、ディーゼル機関車、鉄道、トラック等で輸送してもよい。
（ｅ）工程は、上記の（ｃ）工程における分解で生じたアルカリ土類金属の酸化物を輸送する工程である。アルカリ土類金属の酸化物の輸送は、例えば、第二の場所から第一の場所であってもよく、第二の場所から第一の場所とは異なる第三の場所であってもよい。アルカリ土類金属の酸化物は、船、ディーゼル機関車、鉄道、トラック等で輸送してもよい。
＜（ｆ）工程＞
（ｆ）工程は、反応装置１５において、輸送後のアルカリ土類金属の酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る工程である。アルカリ土類金属がカルシウムである場合、（ｆ）工程は、輸送後の酸化カルシウムを水と反応させて水酸化カルシウムを得る工程である。アルカリ土類金属の酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る際に発生する反応熱は、乾燥装置１４におけるウェットケーキの乾燥に利用してもよい。
（ｆ）工程は、反応装置１５において、輸送後のアルカリ土類金属の酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る工程である。アルカリ土類金属がカルシウムである場合、（ｆ）工程は、輸送後の酸化カルシウムを水と反応させて水酸化カルシウムを得る工程である。アルカリ土類金属の酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る際に発生する反応熱は、乾燥装置１４におけるウェットケーキの乾燥に利用してもよい。
＜（ｇ）工程＞
（ｇ）工程は、上記（ｆ）工程で得たアルカリ土類金属の水酸化物とアルカリ金属の炭酸塩を反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩を得る工程である。アルカリ金属がカリウムであり、アルカリ土類金属がカルシウムである場合、（ｇ）工程は、（ｆ）工程で得た水酸化カルシウムと炭酸カリウムを反応させて炭酸カルシウムを得る工程である。（ｅ）～（ｇ）工程により、ＣＯ２を固定化するために用いたアルカリ土類金属（アルカリ土類金属の水酸化物）を再利用することができる。
（ｇ）工程は、上記（ｆ）工程で得たアルカリ土類金属の水酸化物とアルカリ金属の炭酸塩を反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩を得る工程である。アルカリ金属がカリウムであり、アルカリ土類金属がカルシウムである場合、（ｇ）工程は、（ｆ）工程で得た水酸化カルシウムと炭酸カリウムを反応させて炭酸カルシウムを得る工程である。（ｅ）～（ｇ）工程により、ＣＯ２を固定化するために用いたアルカリ土類金属（アルカリ土類金属の水酸化物）を再利用することができる。
［二酸化炭素の固定化方法］
本発明の他の実施形態は、二酸化炭素の固定化方法である。二酸化炭素の固定化方法は、少なくとも以下の工程を含む。
（ｖ）ＣＯ２からアルカリ金属の炭酸塩を得る工程。
（ｗ）アルカリ土類金属の酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る工程。
（ｘ）アルカリ金属の炭酸塩をアルカリ土類金属の水酸化物と反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩を含む反応物を得る工程。
（ｙ）反応物からアルカリ土類金属の炭酸塩を含むウェットケーキを分離する工程。
（ｚ）ウェットケーキを、（ｗ）工程におけるアルカリ土類金属の酸化物と水の反応熱を利用して乾燥させる工程。
本発明の他の実施形態は、二酸化炭素の固定化方法である。二酸化炭素の固定化方法は、少なくとも以下の工程を含む。
（ｖ）ＣＯ２からアルカリ金属の炭酸塩を得る工程。
（ｗ）アルカリ土類金属の酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る工程。
（ｘ）アルカリ金属の炭酸塩をアルカリ土類金属の水酸化物と反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩を含む反応物を得る工程。
（ｙ）反応物からアルカリ土類金属の炭酸塩を含むウェットケーキを分離する工程。
（ｚ）ウェットケーキを、（ｗ）工程におけるアルカリ土類金属の酸化物と水の反応熱を利用して乾燥させる工程。
アルカリ金属としては、例えば、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。アルカリ土類金属としては、カルシウム、マグネシウム、バリウム等が挙げられる。ＣＯ２は、排ガスに含まれるＣＯ２であってもよい。
［アルカリ土類金属の炭酸塩の精製方法（製造方法）］
二酸化炭素の固定化方法は、アルカリ土類金属の炭酸塩の精製方法（製造方法）ともいえる。すなわち、本発明の他の実施形態は、アルカリ土類金属の炭酸塩の精製方法（製造方法）である。アルカリ土類金属の炭酸塩の精製方法（製造方法）は、少なくとも以下の工程を含む。
（Ｖ）ＣＯ２をアルカリ性溶液に吸収させる工程。
（Ｗ）アルカリ土類金属の酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る工程。
（Ｘ）ＣＯ２を吸収させたアルカリ性溶液をアルカリ土類金属の水酸化物と反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩を含む反応物を得る工程。
（Ｙ）反応物からアルカリ土類金属の炭酸塩を含むウェットケーキを分離する工程。
（Ｚ）ウェットケーキを、（Ｗ）工程におけるアルカリ土類金属の酸化物と水の反応熱を利用して乾燥させる工程。
二酸化炭素の固定化方法は、アルカリ土類金属の炭酸塩の精製方法（製造方法）ともいえる。すなわち、本発明の他の実施形態は、アルカリ土類金属の炭酸塩の精製方法（製造方法）である。アルカリ土類金属の炭酸塩の精製方法（製造方法）は、少なくとも以下の工程を含む。
（Ｖ）ＣＯ２をアルカリ性溶液に吸収させる工程。
（Ｗ）アルカリ土類金属の酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る工程。
（Ｘ）ＣＯ２を吸収させたアルカリ性溶液をアルカリ土類金属の水酸化物と反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩を含む反応物を得る工程。
（Ｙ）反応物からアルカリ土類金属の炭酸塩を含むウェットケーキを分離する工程。
（Ｚ）ウェットケーキを、（Ｗ）工程におけるアルカリ土類金属の酸化物と水の反応熱を利用して乾燥させる工程。
１０，２０…処理設備、１１…ＣＯ２吸収装置、１２，１５…反応装置、１３…分離装置、１４…乾燥装置、２１…分解装置、Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１６，Ｌ１７，Ｌ１８，Ｌ１９，Ｌ２１…移送管、Ｅ１…エネルギー供給ライン、Ｔ１，Ｔ２…輸送手段、１００…排ガス処理設備。
Claims (9)
- （ａ）ＣＯ２を含む排ガスからアルカリ土類金属の炭酸塩を得る工程と、
（ｂ）前記アルカリ土類金属の炭酸塩を第一の場所から第二の場所に輸送する工程と、
（ｃ）輸送後の前記アルカリ土類金属の炭酸塩をアルカリ土類金属の酸化物とＣＯ２に分解する工程と、
（ｄ）分解で生じた前記ＣＯ２を地中に排出する工程と、
を含む、排ガス処理方法。 - 前記（ａ）工程は、
（ａ１）ＣＯ２を含む排ガスからアルカリ金属の炭酸塩を得るステップと、
（ａ２）前記アルカリ金属の炭酸塩をアルカリ土類金属の水酸化物と反応させて、前記アルカリ土類金属の炭酸塩を得るステップと、
を含む、請求項１に記載の排ガス処理方法。 - （ｅ）前記（ｃ）工程における分解で生じた前記酸化物を輸送する工程と、
（ｆ）輸送後の前記酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る工程と、
（ｇ）前記（ｆ）工程で得た前記アルカリ土類金属の水酸化物とアルカリ金属の炭酸塩を反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩を得る工程と、
を更に含む、請求項２に記載の排ガス処理方法。 - 前記（ａ２）ステップは、
前記アルカリ金属の炭酸塩と前記アルカリ土類金属の水酸化物の反応物から前記アルカリ土類金属の炭酸塩を含むウェットケーキを分離すること、及び
前記ウェットケーキを乾燥させること、
を含み、
前記ウェットケーキの乾燥に、前記（ｆ）工程における前記酸化物と前記水との反応熱を利用する、請求項３に記載の排ガス処理方法。 - 前記（ｅ）工程において、前記第二の場所から前記第一の場所に前記酸化物を輸送する、請求項３又は４に記載の排ガス処理方法。
- 前記排ガスが輸送によって生じた排ガスである、請求項１～４のいずれか一項に記載の排ガス処理方法。
- 前記排ガスが硫黄酸化物と窒素酸化物とを更に含み、
前記（ａ）工程において、前記排ガスから前記アルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ土類金属の硫酸塩、及びアルカリ土類金属の硝酸塩を含む生成物を得た後、前記生成物から前記アルカリ土類金属の炭酸塩を分離する、請求項１～４のいずれか一項に記載の排ガス処理方法。 - （ｖ）ＣＯ２からアルカリ金属の炭酸塩を得る工程と、
（ｗ）アルカリ土類金属の酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る工程と、
（ｘ）前記アルカリ金属の炭酸塩を前記水酸化物と反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩を含む反応物を得る工程と、
（ｙ）前記反応物から前記アルカリ土類金属の炭酸塩を含むウェットケーキを分離する工程と、
（ｚ）前記ウェットケーキを、前記（ｗ）工程における前記酸化物と水の反応熱を利用して乾燥させる工程と、
を含む、二酸化炭素の固定化方法。 - （Ｖ）ＣＯ２をアルカリ性溶液に吸収させる工程と、
（Ｗ）アルカリ土類金属の酸化物を水と反応させてアルカリ土類金属の水酸化物を得る工程と、
（Ｘ）前記ＣＯ２を吸収させた前記アルカリ性溶液を前記水酸化物と反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩を含む反応物を得る工程と、
（Ｙ）前記反応物から前記アルカリ土類金属の炭酸塩を含むウェットケーキを分離する工程と、
（Ｚ）前記ウェットケーキを、前記（Ｗ）工程における前記酸化物と水の反応熱を利用して乾燥させる工程と、
を含む、アルカリ土類金属の炭酸塩の精製方法。
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