JP3021004B2 - 炭酸ガスの深海投入方法及びその装置 - Google Patents

炭酸ガスの深海投入方法及びその装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃焼排ガス等から回収した炭酸ガスを深海
に投入する方法および装置に関する。
〔従来の技術〕
大気中の炭酸ガス濃度増大に基づく地球温暖化問題が
世界的に論じられているが、この問題の対策の一つとし
て、燃焼排ガス等より炭酸ガスを工業的に回収し、これ
を深海に投入する事により、大気中の炭酸ガス濃度増大
を抑制するという考えがある。
この考えは、海洋の表層の海水は表面が大気と接して
いると共に波や海流等の動きがあって大気との関わりが
大きいが、およそ100mより深い部分の海水の動きは非常
に少なく表層の海水との交流が少ないため、もし回収し
た炭酸ガスを適切に深海に投入すれば、その炭酸ガスは
長期間にわたり或は実質的に半永久的に大気中に出てく
ることはないと推定される事に基づいている。又、さら
に深海海水中には大気中の数十倍の炭酸ガスが溶存して
おり、これに人為的な炭酸ガスの投入が加った場合の影
響は微かであると推定されている事に基づいている。
第4図は、炭酸ガスを船により海上輸送し、深海に投
入する従来技術の一例を示す全体概念図である。
火力発電設備1に於てボイラから炭酸ガスを含んだ燃
焼排ガスが発生しているが、炭酸ガス回収・処理装置2
に於て排ガス中から炭酸ガスを分離回収した後固体化す
る。即ち、固体炭酸ガス(通称ドライアイス)を製造す
る。この固体炭酸ガスの温度は体気圧下で約−78℃であ
るが、船積みされるまで固体炭酸ガス貯倉3に一時的に
貯蔵される。固体炭酸ガスは固体炭酸ガス輸送船4に積
込まれ、予定の海域まで海上輸送され、こゝで船外に投
下される。投下される固体炭酸ガスの比重は約1.5であ
り自重により沈降し、深海に達する。輸送船4は投入後
元の岸壁に帰えり、くり返し固体炭酸ガスの輸送投入作
業を行う。
第5図は炭酸ガスから固体炭酸ガスを製造するプロセ
スを示す図である。炭酸ガス11はコンプレッサーにより
圧縮12された後、冷却凝縮13されて液化炭酸ガス14にな
る。これをノズルより噴出させることにより断熱膨張15
させると、液化炭酸ガスの30〜60%は気化し、その気化
熱を奪われることにより、残りの液化炭酸ガスが雪状の
固体炭酸ガス17となりこれをプレスにより成型18して固
体炭酸ガス19(通称ドライアイス)となる。また気化し
た炭酸ガス16は再びガスコンプレッサーに送られる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
以上説明した従来技術による炭酸ガスの深海投入には
次の欠点がある。
1.回収した炭酸ガスを液化する場合に比して固体化する
場合には、その設備は高額となり、設備運転のための動
力も多く必要となる。さらに、船への積込み作業等は、
液体の場合に比して、固体はその取扱いが煩雑である。
2.船外へ投下された固体化炭酸ガスは、海水との接触に
より盛んに気化する。気化した炭酸ガスの一部は大気に
逃げてしまう。即ち、深海投入途中での損失がある。
3.船への積込作業中および輸送中での気化損失があり、
さらにまた計画されている投下海域以外の海域での投下
を行う事が容易である。上記2項の欠点と合せ炭酸ガス
の深海投入がいつ、どこに、どれだけの量が実行された
か適確な把握が困難である。
本発明は、これらの欠点を解決した炭酸ガスの深海投
入方法および装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る炭酸ガスの深海投入方法は、炭酸ガスを
液化ガス状態にて液化ガス輸送船により深海域洋上に浮
遊滞留する洋上浮体設備へ海上輸送して、前記洋上浮体
設備に設けられた深海に達する投入管を通じて前記海上
輸送された炭酸ガスを洋上より深海に投入することを特
徴とするものである。
本発明に係る炭酸ガスの深海投入装置は、炭酸ガスを
液化ガス状態にて海上輸送する液化ガス輸送船と、深海
に達する投入管を有し、かつ深海域洋上に浮遊滞留する
洋上浮体設備とを備えたことを特徴とするものである。
〔作用〕
1 船積みされる炭酸ガスの状態は液化ガスであり、固
体化する必要がない。又船積み作業時の状態も取扱いに
容易な液体である。
2 投入される炭酸ガスは深海に達するまで投入管の中
を通るので途中で失われることがない。
3 船への積込み作業中および海上輸送中での気化損失
がなく、また海上輸送中の液化炭酸ガスを深海へ送り込
む経路は深海投入管に限定される。
〔実施例〕
以下、本発明の炭酸ガスの深海投入方法および装置に
ついて図面により説明すると、第1図は本発明の一実施
例を示す全体の概念図である。火力発電所設備1にて発
生した炭酸ガスを含んだ燃焼排ガスから、炭酸ガス回収
・処理装置2に於て炭酸ガスが回収され、さらに液化さ
れる。液化された炭酸ガスは船積みされるまで貯蔵タン
ク5に1時貯蔵される。6は洋上浮体設備であり、岸壁
から例えば200マイル沖、水深4000mの海域に浮上してい
る。洋上浮体設備6には垂下している長さ約3000mの投
入管7が垂設されると共に図示は省略しているが、洋上
浮体設備6が指定海域に留まるようにダイナミックポジ
ショニング装置、また投入する液化炭酸ガスの計量装置
および各種配管設備が設けられている。陸上の貯蔵タン
ク5と洋上浮体設備6との間は液化炭酸ガス輸送船8に
より海上輸送される。
輸送される液化炭酸ガスの温度は、例えば約−50℃圧
力は約7kgf/cm2である。或は、例えば約2℃・約38kgf/
cm2,或はまた例えば約15℃、約52kgf/cm2である。これ
らの温度或は圧力は液化ガスの取扱いに慣用のレベルの
ものであり設備の設計上、製作上および運用上多くの経
験が積まれており、大量の液化ガスを取扱うのに適して
いる。
液化炭酸ガスは貯蔵タンク5近傍の岸壁から船8に積
込まれ洋上浮体設備6まで海上輸送される。船8は洋上
浮体設備6に係留され、液化炭酸ガスは投入管7を通じ
て約3000mの深海へ投入される。液化炭酸ガスの温度は
長い投入管を通る間に周囲の海水温度と同一となる。投
入管7下端より放出された液化炭酸ガスは、その一部は
周囲の海水と混合して海水に溶け込み或は水和物を生成
し又、一部は自重により更に深く沈降して深海底に到達
した後、徐々に深海海水中に溶解し拡散してゆく。
第2図は深海における海水および液化炭酸ガスの密度
の関係を示すグラフである。海水の密度に影響する主な
要素は温度,塩分濃度および圧力(=水深)であるが、
水深2,000m以上の深海の温度および塩分濃度は全ての海
域を通じて非常に均一であり、温度は約2℃,塩分濃度
は約35%である。これを基に水深に対応した海水の密度
を示す線が第2図のLである。同じ温度および圧力(=
水深)下に於ける液化炭酸ガスの密度を示す線がMであ
る。水深3000mの深海に於ては、投入管7下端より放出
された液体CO2は、その周囲の海水よりも密度が大きい
ことを示している。
第3図は炭酸ガスおよび海水の状態を説明するための
グラフであり、横軸は等間隔目盛にて温度を示し、縦軸
は対数目盛にて圧力を示している。先ず炭酸ガスの状態
を説明すると、A〜B〜CおよびB〜Dの2本の線によ
って状態が3つの区分(X,Y,Z)に分かれているが、炭
酸ガスは第3図のA〜B〜Dの左上の区分(X)の状態
では固体、D〜B〜Cの右上の区分(Y)の状態では液
体、A〜B〜Cの右下の区分(Z)の状態では気体であ
る。B点は三重点を示し、約5.3気圧、約−57℃であ
る。液化炭酸ガスはこの圧力以上の条件のものでのみ存
在する。本発明の実施例に示した海上輸送中の液化炭酸
ガスの状態はF点、G点およびH点に相当する。F点は
なるべく圧力の低い三重点Bに近い点、G点は深海海水
温度に対応した点、H点は常温に対応した点である。F
点とH点を比較すれば、液化炭酸ガス輸送船のタンクは
H点の貨物に対してはF点の貨物の場合よりさらに高圧
のタンクであるので高価となるであろうが、炭酸ガスを
液化するに要する動力は少なくて済むであろう。これら
のことを総合して最適の温度、圧力条件を決めるべきも
ので先に例示したF,G,H点に限定されるものではない。
次いで海水の状態をP,QおよびRで示す。P点は水深3
000mの海水の圧力、温度を例示し、Q点は水深500mの圧
力、温度を、またR点は水深30mの海水の圧力、温度を
例示している。
仮に投入管7の長さが短く約30mであればR点で示さ
れる海水中に液化炭酸ガスが放出される事になり、放出
された炭酸ガスは直ちに気化して浮上し大気へと出て行
ってしまう事になり炭酸ガスの深海投入の目的は達せら
れない。また仮に投入管の長さが約500mであればQ点で
示される海水中に液化炭酸ガスが放出される事になる。
この圧力、温度条件の炭酸ガスは液体であるので直ちに
気化することはないが、同じ圧力、温度条件の海水より
も密度が小さい。このため投入管下端より放出された液
化炭酸ガスは、その周囲の海水の温度、圧力の影響を受
けると浮上することになり、浮上途中で圧力が小さくな
った水深から気化が始まることとなる。このため投入さ
れた炭酸ガスの一部は海水中に溶け込むが一部は気化し
て大気へと逃げてしまうことになり、炭酸ガスの深海投
入という本来の目的に対して損失がある。
本発明の実施例では投入管の長さは約3000mとしてい
る。このためP点で示される海水中に液化炭酸ガスが放
出される事になる。この圧力、温度条件下の炭酸ガスは
同じ圧力、温度条件の海水よりも密度が大きい。このた
め投入管7下端より放出された液化炭酸ガスは、一部は
周辺の海水と混合して海水に溶け込み、或は水和物を生
成し、又周囲の海水に溶け込まなかった部分は、自重に
より更に深く沈降してゆくこととなり、約3000mの深海
に投入された炭酸ガスの全量が炭酸ガスの深海投入とい
う本来の目的に合致することとなる。
輸送船8に積込まれた液化炭酸ガスは、特別の設備な
しに船外に放出すれば直ちに大量の気化が発生すること
となり、計画海域外での投入は実質的に不可能であり、
投入管7を通じてのみ深海へ投入する事が出来る。輸送
船8の液化炭酸ガス積載量30,000t、積込みおよび投入
容量をそれぞれ3000t/hとし、3日間で一航海とすれば
1隻当り年間約300万t以上の深海投入が可能であり、
洋上浮体設備6一基に対し、輸送船8を3隻組合せる
と、この一組みの船団により年間約1000万tの深海投入
が能率よく実施出来ることとなる。
なお、船積み等の作業は液体貨物の取扱いであるの
で、固体貨物の場合に比してはるかに容易である。
以上に説明した各種数値は本発明の一実施例を示すも
ので、本発明の範囲内で巾広く変更出来ることは云うま
でもない。
〔発明の効果〕
以上詳述したように本発明の炭酸ガスの深海投入方法
および装置によれば次のような効果が得られる。
1.燃焼排ガス等から回収した炭酸ガスを船積み前に液化
を行うので固体化する場合に比し、液化の設備は低額で
あり、設備運転のための動力も少なくてよい。船積み等
の作業も固体の場合に比し容易である。
2.深海にまで達する投入管を通じて炭酸ガスを投入する
ので、投入途中での炭酸ガスの損失がなく投入効率を上
げることができる。
3.船への積込作業中および海上輸送中での気化損失がな
く、さらにまた船積みされた炭酸ガスは洋上浮体設備の
投入管を通じてのみ深海投入が実行されるので、こゝの
計量を管理することによって容易に、いつ、どこに、ど
れだけの量の炭酸ガスの深海投入が実行されたかが適確
に把握できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示す全体概念図、第2図
および第3図は炭酸ガスおよび海水の状態を示すための
グラフである。第4図は炭酸ガス深海投入の従来技術の
例を示す全体概念図である。第5図は炭酸ガスから固体
炭酸ガスを製造するプロセス図である。 1……火力発電所設備、2……炭酸ガス回収・処理装
置、3……固体炭酸ガス貯倉、4……固体炭酸ガス輸送
船、5……液化炭酸ガス貯蔵タンク、6……洋上浮体設
備、7……投入管、8……液化炭酸ガス輸送船。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭酸ガスを液化ガス状態にて液化ガス輸送
    船により深海域洋上に浮遊滞留する洋上浮体設備へ海上
    輸送して、前記洋上浮体設備に設けられた深海に達する
    投入管を通じて前記海上輸送された炭酸ガスを洋上より
    深海に投入することを特徴とする炭酸ガスの深海投入方
    法。
  2. 【請求項2】炭酸ガスを液化ガス状態にて海上輸送する
    液化ガス輸送船と、深海に達する投入管を有し、かつ深
    海域洋上に浮遊滞留する洋上浮体設備とを備えたことを
    特徴とする炭酸ガスの深海投入装置。
JP02175762A 1989-07-19 1990-07-03 炭酸ガスの深海投入方法及びその装置 Expired - Lifetime JP3021004B2 (ja)

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