JP3004396B2 - 炭酸ガスの深海固定化装置 - Google Patents
炭酸ガスの深海固定化装置Info
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- JP3004396B2 JP3004396B2 JP3156457A JP15645791A JP3004396B2 JP 3004396 B2 JP3004396 B2 JP 3004396B2 JP 3156457 A JP3156457 A JP 3156457A JP 15645791 A JP15645791 A JP 15645791A JP 3004396 B2 JP3004396 B2 JP 3004396B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B1/00—Dumping solid waste
- B09B1/002—Sea dumping
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は炭酸ガスの深海固定化装
置に関し、特に燃焼排ガスの炭酸ガスを処理して大気へ
排出する炭酸ガスを深海に固定して大気中の炭酸ガスを
低減する装置に関する。
置に関し、特に燃焼排ガスの炭酸ガスを処理して大気へ
排出する炭酸ガスを深海に固定して大気中の炭酸ガスを
低減する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】発電用ボイラ、産業用ボイラなど化石燃
料の燃焼により発生する排ガス中の炭酸ガスは従来その
まゝ無処理で大気中に放出されており、燃焼排ガスから
炭酸ガスを分離してから排出するような炭酸ガス量（濃
度）を低減する目的の工業的手段は殆んど講じられてい
ないのが現状である。
料の燃焼により発生する排ガス中の炭酸ガスは従来その
まゝ無処理で大気中に放出されており、燃焼排ガスから
炭酸ガスを分離してから排出するような炭酸ガス量（濃
度）を低減する目的の工業的手段は殆んど講じられてい
ないのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】大気中の炭酸ガス濃度
は１９６０年：３１５ｐｐｍ，１９７０年：３２５ｐｐ
ｍ，１９８０年：３３５ｐｐｍと徐々に増加し現在は約
３５０ｐｐｍであると言われている。炭酸ガス濃度の増
加する原因は木材伐採、森林の砂漠化、サンゴ礁の破壊
あるいは人工増加を含めた種々の要因の総合結果と考え
られるが、石炭・石油など化石燃料の使用量の経年増加
と炭酸ガス濃度の経年増加傾向が類似することから化石
燃料燃焼による炭酸ガス排出が大気中濃度上昇の大きな
要因であると推論されている。
は１９６０年：３１５ｐｐｍ，１９７０年：３２５ｐｐ
ｍ，１９８０年：３３５ｐｐｍと徐々に増加し現在は約
３５０ｐｐｍであると言われている。炭酸ガス濃度の増
加する原因は木材伐採、森林の砂漠化、サンゴ礁の破壊
あるいは人工増加を含めた種々の要因の総合結果と考え
られるが、石炭・石油など化石燃料の使用量の経年増加
と炭酸ガス濃度の経年増加傾向が類似することから化石
燃料燃焼による炭酸ガス排出が大気中濃度上昇の大きな
要因であると推論されている。
【０００４】大気中の炭酸ガスの増加は大気の温度が上
昇し、気候の温暖化あるいは地球の温室効果を招き、そ
の結果南極氷山溶解、海水温上昇、海水位上昇、森林砂
漠化、食糧不足などを順次誘発し、将来の人類生命が危
ぶまれることとなる。化石燃料を現状のまゝ燃やし続け
排ガス中の炭酸ガスをそのまゝ放出すれば今後確実に大
気中の炭酸ガス濃度が増加するものと予測できる。
昇し、気候の温暖化あるいは地球の温室効果を招き、そ
の結果南極氷山溶解、海水温上昇、海水位上昇、森林砂
漠化、食糧不足などを順次誘発し、将来の人類生命が危
ぶまれることとなる。化石燃料を現状のまゝ燃やし続け
排ガス中の炭酸ガスをそのまゝ放出すれば今後確実に大
気中の炭酸ガス濃度が増加するものと予測できる。
【０００５】大気中の炭酸ガス増加現象を低減させるた
め化石燃料の燃焼排ガスからそれに含まれる炭酸ガスの
全量または一部を分離回収して炭酸ガスを深海経へ圧送
し、深海中で海水と炭酸ガスの結晶化合物（炭酸ガスク
ラスレート水和物と称する）を析出生成させる方法が提
案されている。
め化石燃料の燃焼排ガスからそれに含まれる炭酸ガスの
全量または一部を分離回収して炭酸ガスを深海経へ圧送
し、深海中で海水と炭酸ガスの結晶化合物（炭酸ガスク
ラスレート水和物と称する）を析出生成させる方法が提
案されている。
【０００６】しかしながら、炭酸ガスクラスレート水和
物生成反応には反応熱（約１５kcal／mol ）が発生する
ことが確認されており、大量の炭酸ガス処理においては
上述の提案方法では、反応に伴なう析出生成場所周囲の
海水温度上昇による生態環境破壊さらには炭酸ガスクラ
スレート水和物分解の可能性がある。
物生成反応には反応熱（約１５kcal／mol ）が発生する
ことが確認されており、大量の炭酸ガス処理においては
上述の提案方法では、反応に伴なう析出生成場所周囲の
海水温度上昇による生態環境破壊さらには炭酸ガスクラ
スレート水和物分解の可能性がある。
【０００７】本発明は上記技術水準に鑑み、大気中の炭
酸ガス増加現象を低減させる炭酸ガスクラスレート水和
法の上記欠点を解消した炭酸ガスの深海固定化装置を提
供しようとするものである。
酸ガス増加現象を低減させる炭酸ガスクラスレート水和
法の上記欠点を解消した炭酸ガスの深海固定化装置を提
供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は炭酸ガスクラス
レート水和物の安定領域である深海まで延び、入口に炭
酸ガス及び深海の低温海水を供給する手段を有し、深海
先端に炭酸ガスクラスレート水和物放出弁を有する輸送
管、該輸送管内の各部に設けられた温度測定器及び圧力
測定器、該温度測定器及び圧力測定器よりの信号により
入口炭酸ガス及び海水の供給量並びに前記炭酸ガスクラ
スレート水和物放出弁の開度を制御する手段を具備して
なることを特徴とする炭酸ガスの深海固定化装置であ
る。
レート水和物の安定領域である深海まで延び、入口に炭
酸ガス及び深海の低温海水を供給する手段を有し、深海
先端に炭酸ガスクラスレート水和物放出弁を有する輸送
管、該輸送管内の各部に設けられた温度測定器及び圧力
測定器、該温度測定器及び圧力測定器よりの信号により
入口炭酸ガス及び海水の供給量並びに前記炭酸ガスクラ
スレート水和物放出弁の開度を制御する手段を具備して
なることを特徴とする炭酸ガスの深海固定化装置であ
る。
【０００９】すなわち、本発明は陸上又は海上から深海
まで延びる輸送管内で深海の低温海水と炭酸ガス（高濃
度炭酸ガス又は液化炭酸ガス）とを反応させ、生成した
炭酸ガスクラスレート水和物を深海底へ分散固定化する
に際し、深海の低温水を冷熱源として自然の海流速を利
用して輸送管壁を介しての熱交換により炭酸ガスクラス
レート水和物の生成反応に伴って発生する熱を除去する
ようにしたものであり、この際、輸送管内の各部に設置
した温度測定器及び圧力測定器からの信号により、輸送
管内に供給する炭酸ガス及び海水の供給量並びに炭酸ガ
スクラスレート水和物放出弁の開度を制御し、輸送管内
における温度、圧力を炭酸ガスクラスレート水和物の最
適な生成条件に維持できるようにした装置である。
まで延びる輸送管内で深海の低温海水と炭酸ガス（高濃
度炭酸ガス又は液化炭酸ガス）とを反応させ、生成した
炭酸ガスクラスレート水和物を深海底へ分散固定化する
に際し、深海の低温水を冷熱源として自然の海流速を利
用して輸送管壁を介しての熱交換により炭酸ガスクラス
レート水和物の生成反応に伴って発生する熱を除去する
ようにしたものであり、この際、輸送管内の各部に設置
した温度測定器及び圧力測定器からの信号により、輸送
管内に供給する炭酸ガス及び海水の供給量並びに炭酸ガ
スクラスレート水和物放出弁の開度を制御し、輸送管内
における温度、圧力を炭酸ガスクラスレート水和物の最
適な生成条件に維持できるようにした装置である。
【００１０】このような構成の本発明装置により、炭酸
ガスクラスレート水和物の最適な生成条件が省エネルギ
的に維持することができ、かつ炭酸ガスクラスレート水
和物生成領域周囲の海水度上昇による生態環境破壊及び
炭酸ガスクラスレート水和物の分解を防止することがで
きる。
ガスクラスレート水和物の最適な生成条件が省エネルギ
的に維持することができ、かつ炭酸ガスクラスレート水
和物生成領域周囲の海水度上昇による生態環境破壊及び
炭酸ガスクラスレート水和物の分解を防止することがで
きる。
【００１１】
【作用】炭酸ガスと海水を混合しクラスレート水和物を
生成する原理を図２によって説明する。図２（縦軸は圧
力の対数目盛、横軸は温度）にＣＯ2 とＨ2 Ｏの相平衡
状態を示すが、これは温度と圧力の条件によってＣ
Ｏ2 、Ｈ2 Ｏが存在する状態（気体、液体、固体）を表
すものであり、温度０〜１０℃の範囲における斜線部分
（０℃では１２．４ａｔｍ以上、１０℃では４４ａｔｍ
以上）ではＣＯ2 とＨ 2 Ｏが次の反応によりクラスレー
ト水和物が生成する条件にある。 ＣＯ2 ＋５・3/4 Ｈ2 Ｏ＝ＣＯ2 ・５・3/4 Ｈ2 Ｏ（平衡反応）
生成する原理を図２によって説明する。図２（縦軸は圧
力の対数目盛、横軸は温度）にＣＯ2 とＨ2 Ｏの相平衡
状態を示すが、これは温度と圧力の条件によってＣ
Ｏ2 、Ｈ2 Ｏが存在する状態（気体、液体、固体）を表
すものであり、温度０〜１０℃の範囲における斜線部分
（０℃では１２．４ａｔｍ以上、１０℃では４４ａｔｍ
以上）ではＣＯ2 とＨ 2 Ｏが次の反応によりクラスレー
ト水和物が生成する条件にある。 ＣＯ2 ＋５・3/4 Ｈ2 Ｏ＝ＣＯ2 ・５・3/4 Ｈ2 Ｏ（平衡反応）
【００１２】この水和物は水の結晶体（１２面体あるい
は１４面体の３次元構造の骨格）の中にＣＯ2 分子が入
り込んだ結晶構造をもつもので水に溶け難い固化体であ
る。この水和物は比重が１．１１であり、深海水（１．
０５〜１．０７）の比重より大きいが、上記に示した温
度圧力の範囲をはずれると（例えば温度が１０℃以上の
水中）分解してＣＯ2 ガスが再分離する。
は１４面体の３次元構造の骨格）の中にＣＯ2 分子が入
り込んだ結晶構造をもつもので水に溶け難い固化体であ
る。この水和物は比重が１．１１であり、深海水（１．
０５〜１．０７）の比重より大きいが、上記に示した温
度圧力の範囲をはずれると（例えば温度が１０℃以上の
水中）分解してＣＯ2 ガスが再分離する。
【００１３】図３に代表的な海洋の水深と海水温度の関
係を示すが、水深が約６００ｍより深くなると１０℃以
下の水温となるので、この水深をもつ深海ではクラスレ
ート水和物が生成する条件が満足できる。一方圧力は水
深１０ｍごとに１ａｔｍの圧力が加わるので水深５００
ｍの深海では５０ａｔｍの圧力がありクラスレート生成
条件を満足することとなる。
係を示すが、水深が約６００ｍより深くなると１０℃以
下の水温となるので、この水深をもつ深海ではクラスレ
ート水和物が生成する条件が満足できる。一方圧力は水
深１０ｍごとに１ａｔｍの圧力が加わるので水深５００
ｍの深海では５０ａｔｍの圧力がありクラスレート生成
条件を満足することとなる。
【００１４】図４に代表的な海洋の水深と流速の関係を
示すが、深海でも自然海流速があることから、輸送管壁
を介しての管内外の熱交換を促進することができる。
示すが、深海でも自然海流速があることから、輸送管壁
を介しての管内外の熱交換を促進することができる。
【００１５】
【実施例】図１に本発明による燃焼炉排ガス中の炭酸ガ
スの深海固定化装置の全体構成の一実施例を示す。燃焼
炉１から排出する炭酸ガスを含む排ガスを炭酸ガス分離
装置２により分離・濃縮する。ついで、濃縮した炭酸ガ
スと深海から取水した低温海水３をそれぞれ海水加圧ポ
ンプ４および炭酸ガス加圧ポンプ１２を用い、輸送管５
内で６０ａｔｍ以上に加圧し混合させて炭酸ガスクラス
レート水和物の生成反応を進行させるとともに、炭酸ガ
スクラスレート水和物生成反応進行に伴なう反応熱を輸
送管５壁で自然の海流速を利用し周囲の海水の冷熱と熱
交換して除去し、生成した炭酸ガスクラスレート水和物
７を該クラスレート水和物生成条件範囲（６００ｍ以深
の海中）に炭酸ガスクラスレート放出弁１５を介して放
出・分散させる。
スの深海固定化装置の全体構成の一実施例を示す。燃焼
炉１から排出する炭酸ガスを含む排ガスを炭酸ガス分離
装置２により分離・濃縮する。ついで、濃縮した炭酸ガ
スと深海から取水した低温海水３をそれぞれ海水加圧ポ
ンプ４および炭酸ガス加圧ポンプ１２を用い、輸送管５
内で６０ａｔｍ以上に加圧し混合させて炭酸ガスクラス
レート水和物の生成反応を進行させるとともに、炭酸ガ
スクラスレート水和物生成反応進行に伴なう反応熱を輸
送管５壁で自然の海流速を利用し周囲の海水の冷熱と熱
交換して除去し、生成した炭酸ガスクラスレート水和物
７を該クラスレート水和物生成条件範囲（６００ｍ以深
の海中）に炭酸ガスクラスレート放出弁１５を介して放
出・分散させる。
【００１６】又、輸送管５内で反応に使用する海水流量
及び炭酸ガス流量は、輸送管５内の各部に設けられた温
度測定器９及び圧力測定器１４よりの信号を演算機１１
に入力し、そこからの信号により作動する海水流量調節
器６及び炭酸ガス流量調節器８によって調節される。こ
の際、供給される海水の温度測定器１３及び供給される
炭酸ガスの温度測定器１０からの信号を前記演算機１１
に入力することもできる。
及び炭酸ガス流量は、輸送管５内の各部に設けられた温
度測定器９及び圧力測定器１４よりの信号を演算機１１
に入力し、そこからの信号により作動する海水流量調節
器６及び炭酸ガス流量調節器８によって調節される。こ
の際、供給される海水の温度測定器１３及び供給される
炭酸ガスの温度測定器１０からの信号を前記演算機１１
に入力することもできる。
【００１７】更に、上記演算機１１からの信号を輸送管
５の先端に設けられた炭酸ガスクラスレート放出弁１５
に入力し、その放出弁１５の開度を制御するようにす
る。
５の先端に設けられた炭酸ガスクラスレート放出弁１５
に入力し、その放出弁１５の開度を制御するようにす
る。
【００１８】このように装置構成をすることにより、輸
送管５内の炭酸ガスクラスレート水和物の安定適切な温
度、圧力条件（１０℃以下の温度、約４４ａｔｍ以上の
圧力）が維持され、安定して炭酸ガスクラスレート水和
物を深海底に放出して炭酸ガスを固定化することができ
る。
送管５内の炭酸ガスクラスレート水和物の安定適切な温
度、圧力条件（１０℃以下の温度、約４４ａｔｍ以上の
圧力）が維持され、安定して炭酸ガスクラスレート水和
物を深海底に放出して炭酸ガスを固定化することができ
る。
【００１９】なお、上記実施例は濃縮炭酸ガスを直接輸
送管５に供給する態様について説明したが、図１にも示
してあるように該濃縮炭酸ガスを液化して液化炭酸ガス
として輸送管５に供給することもできる。この後者の場
合は洋上基地より炭酸ガスを輸送管に供給する場合、陸
上から洋上基地までの炭酸ガスの輸送を考えれば極く当
然なことである。
送管５に供給する態様について説明したが、図１にも示
してあるように該濃縮炭酸ガスを液化して液化炭酸ガス
として輸送管５に供給することもできる。この後者の場
合は洋上基地より炭酸ガスを輸送管に供給する場合、陸
上から洋上基地までの炭酸ガスの輸送を考えれば極く当
然なことである。
【００２０】又、上記実施例では海水及び炭酸ガスの輸
送管への供給を別々な加圧ポンプを使用するように説明
したが、当然、海水を炭酸ガスの混合物を１台の加圧ポ
ンプで輸送管に圧入するようにしてもよい。
送管への供給を別々な加圧ポンプを使用するように説明
したが、当然、海水を炭酸ガスの混合物を１台の加圧ポ
ンプで輸送管に圧入するようにしてもよい。
【００２１】
【発明の効果】（１）本発明によれば、反応の進行およ
び反応熱の除去を輸送管による輸送中に行なうようにな
っており、深海中へ直接に炭酸ガスを圧送し、炭酸ガス
クラスレート水和物を生成、分散させた場合に伴なう発
生反応熱による放出海域の温度上昇が及ぼす生態環境破
壊並びに炭酸ガスクラスレート水和物の分解をなくし、
安定した炭酸ガスクラスレート水和物分散を可能し、炭
酸ガスを深海に半永久的に固定することができる。
び反応熱の除去を輸送管による輸送中に行なうようにな
っており、深海中へ直接に炭酸ガスを圧送し、炭酸ガス
クラスレート水和物を生成、分散させた場合に伴なう発
生反応熱による放出海域の温度上昇が及ぼす生態環境破
壊並びに炭酸ガスクラスレート水和物の分解をなくし、
安定した炭酸ガスクラスレート水和物分散を可能し、炭
酸ガスを深海に半永久的に固定することができる。
【００２２】（２）ここで、炭酸ガスクラスレート水和
物を生成させる水として自然界に存在する深海の低温水
を利用するため低温水を製造するためのエネルギ節約を
はかることができる。
物を生成させる水として自然界に存在する深海の低温水
を利用するため低温水を製造するためのエネルギ節約を
はかることができる。
【００２３】（３）又、発生反応熱除去のために冷熱源
として自然界に存在する深海の低温水を利用し、輸送管
の管壁を介しての熱交換をはかるようにしているため、
冷熱発生エネルギの節約並びに冷熱装置および反応熱の
除去装置が不必要となるため装置の簡便化に寄与でき
る。
として自然界に存在する深海の低温水を利用し、輸送管
の管壁を介しての熱交換をはかるようにしているため、
冷熱発生エネルギの節約並びに冷熱装置および反応熱の
除去装置が不必要となるため装置の簡便化に寄与でき
る。
【００２４】（４）海水および炭酸ガス流量を調節し、
炭酸ガスクラスレート水和物生成の発生反応熱に伴なう
温度上昇による炭酸ガスクラスレート水和物の分解およ
び炭酸ガスが溶存した未反応海水を投入することによる
深海中の炭酸ガスバランス破壊の防止をはかることがで
きる。
炭酸ガスクラスレート水和物生成の発生反応熱に伴なう
温度上昇による炭酸ガスクラスレート水和物の分解およ
び炭酸ガスが溶存した未反応海水を投入することによる
深海中の炭酸ガスバランス破壊の防止をはかることがで
きる。
【００２５】（５）海水および炭酸ガス流量並びに炭酸
ガスクラスレート水和物放出弁開度を調節し、圧力低下
による炭酸ガスクラスレート水和物の分解防止をはかる
ことができる。
ガスクラスレート水和物放出弁開度を調節し、圧力低下
による炭酸ガスクラスレート水和物の分解防止をはかる
ことができる。
【図１】本発明の炭酸ガスの深海固定化装置の一実施例
の説明図。
の説明図。
【図２】炭酸ガスクラスレート水和物の生成原理の説明
図表。
図表。
【図３】代表的な海洋の海水深さと海水温度の相関々係
図表。
図表。
【図４】代表的な海洋の海水深さと流速の相関々係図
表。
表。
フロントページの続き (72)発明者 井上 俊夫 名古屋市緑区大高町字北関山20番地の１ 中部電力株式会社 技術開発本部 電 力技術研究所内 (72)発明者 堺 松成 名古屋市緑区大高町字北関山20番地の１ 中部電力株式会社 技術開発本部 電 力技術研究所内 (72)発明者 佐治 明 名古屋市緑区大高町字北関山20番地の１ 中部電力株式会社 技術開発本部 電 力技術研究所内 (72)発明者 谷井 忠明 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社 高砂研究所内 (72)発明者 根来 正明 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社 高砂研究所内 (72)発明者 川田 裕 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社 高砂研究所内 (72)発明者 北村 光 兵庫県神戸市兵庫区和田崎一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社 神戸造船所内 (72)発明者 羽田 壽夫 兵庫県神戸市兵庫区和田崎一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社 神戸造船所内 (56)参考文献 特開 平３−164420（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 19/00 C01B 31/20 B01D 53/62
Claims (1)
- 【請求項１】 炭酸ガスクラスレート水和物の安定領域
である深海まで延び、入口に炭酸ガス及び深海の低温海
水を供給する手段を有し、深海先端に炭酸ガスクラスレ
ート水和物放出弁を有する輸送管、該輸送管内の各部に
設けられた温度測定器及び圧力測定器、該温度測定器及
び圧力測定器よりの信号により入口炭酸ガス及び海水の
供給量並びに前記炭酸ガスクラスレート水和物放出弁の
開度を制御する手段を具備してなることを特徴とする炭
酸ガスの深海固定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3156457A JP3004396B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 炭酸ガスの深海固定化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3156457A JP3004396B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 炭酸ガスの深海固定化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH054042A JPH054042A (ja) | 1993-01-14 |
| JP3004396B2 true JP3004396B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=15628171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3156457A Expired - Fee Related JP3004396B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 炭酸ガスの深海固定化装置 |
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-
1991
- 1991-06-27 JP JP3156457A patent/JP3004396B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH054042A (ja) | 1993-01-14 |
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