JP7250389B1 - 二酸化炭素固定物含有液の処理装置及び二酸化炭素固定物含有液の処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記二酸化炭素固定物含有液を貯蔵する貯蔵タンクと、
前記貯蔵タンクに貯蔵された前記二酸化炭素固定物含有液を濃縮して濃縮液とする濃縮手段と、
前記濃縮液から水分を除去する乾燥手段と、
を備え、
前記濃縮手段が、遠心分離機を備え、
前記濃縮手段が、前記遠心分離機の前に、前記濃縮液を濃縮する追加濃縮部が配置され、
前記追加濃縮部は、限外ろ過膜及び当該限外ろ過膜の二次側に接続された逆浸透膜を備え、前記逆浸透膜の一次側が前記遠心分離機に接続されている、二酸化炭素固定物含有液の処理装置。
前記二酸化炭素固定物含有液を貯蔵タンクに貯蔵する液体貯蔵工程と、
前記貯蔵タンクに貯蔵された前記二酸化炭素固定物含有液を濃縮手段によって濃縮して濃縮液とする液体濃縮工程と、
前記液体濃縮工程で濃縮された前記濃縮液から水分を除去する乾燥工程と、を有し、
前記液体濃縮工程における前記濃縮手段として、遠心分離機を備えるものを用い、
前記液体濃縮工程における前記濃縮手段として、前記遠心分離機の前に、前記濃縮液を濃縮する追加濃縮部を備えるものを用い、
前記追加濃縮部が、限外ろ過膜及び当該限外ろ過膜の二次側に接続された逆浸透膜を備え、前記逆浸透膜の一次側が前記遠心分離機に接続されているものである、二酸化炭素固定物含有液の処理方法。
本発明の二酸化炭素固定物含有液の処理装置の一の実施形態は、図1に示す二酸化炭素固定物含有液の処理装置100である。この二酸化炭素固定物含有液の処理装置100は、二酸化炭素が溶け込んだ海水から連続反応器10(図2参照)によって連続的に生成される「炭酸化合物を含む液体」である二酸化炭素固定物含有液を処理する装置であり、二酸化炭素固定物含有液を貯蔵する貯蔵タンク11と、この貯蔵タンク11に貯蔵された二酸化炭素固定物含有液を濃縮して濃縮液とする濃縮手段20と、濃縮液から水分を除去する乾燥手段30と、を備えるものである。なお、図2に示すように、連続反応器10からは、二酸化炭素固定物含有液以外に、二酸化炭素濃度が低い液体(連続反応器排水)が排出され、この連続反応器排水は、二酸化炭素濃度が低く、H2O、NaCl、MgCl2などを含むものであり海洋に放出することができる。
貯蔵タンク11は、二酸化炭素固定物含有液を貯蔵するものである。この貯蔵タンク11は、特に制限はなく従来公知の貯蔵タンクを使用することができるが、海水を含む液体を貯蔵するため、例えば、耐塩性を有するものを用いることができる。
濃縮手段20は、貯蔵タンク11に貯蔵された液体(二酸化炭素固定物含有液)を濃縮して濃縮液とするものである。この濃縮手段20では、液-液分離を行う。つまり、濃縮手段20は、水分(真水など)と、炭酸化合物を含む濃縮液とに分離する。
乾燥手段30は、濃縮液から水分を除去し、乾燥された炭酸化合物(粉体)を得るものである。この乾燥手段30は、特に制限はなく従来公知の乾燥手段を採用することができ、例えば、伝熱式乾燥機、噴霧乾燥機などを挙げることができる。これらの中でも、噴霧乾燥機を用いることがよい。この噴霧乾燥機を用いると、より効率よく濃縮液を乾燥させることができる。具体的には、伝熱式乾燥機は、1台当たりの処理液量が少ないため大量に処理をしようとすると、複数台を用意する必要があるが、噴霧乾燥機を用いると、大容量の乾燥が可能であり、1台で効率良く乾燥させることができる。更に、火力発電所などの排ガスを熱源として利用することができ、資源を有効に活用し地球環境に配慮することができる。
本発明の二酸化炭素固定物含有液の処理装置は、図1に示す粗ろ過器41などのその他の機器を更に備えていてもよい。粗ろ過器41は、例えば、貯蔵タンク11と濃縮手段20との間に配置することができる。粗ろ過器41によって、二酸化炭素固定物含有液中の固形物(雑固形物)を取り除き、海水とCO2化合物の混合物にする。図1では、粗ろ過器41の後に、チェックフィルタ43を備えている。また、粗ろ過器41の前には、ろ過ポンプ51が配置され、遠心分離機23と噴霧乾燥機31の前にそれぞれポンプ(高圧ポンプ)53が配置されている。なお、粗ろ過器41とチェックフィルタ43は、限外ろ過膜21と逆浸透膜22を備える1つの装置であるものを用いることができる。つまり、遠心分離機23の前に配置する追加濃縮部25としては、粗ろ過器41、チェックフィルタ43、限外ろ過膜21、及び逆浸透膜22を備える1つの装置を用いることができる。
本発明の二酸化炭素固定物含有液の処理方法は、二酸化炭素が溶け込んだ海水から連続反応器によって連続的に生成される炭酸化合物を含む液体である二酸化炭素固定物含有液を処理する方法であり、二酸化炭素固定物含有液を貯蔵タンクに貯蔵する液体貯蔵工程と、貯蔵タンクに貯蔵された二酸化炭素固定物含有液を濃縮手段によって濃縮して濃縮液とする液体濃縮工程と、液体濃縮工程で濃縮された濃縮液から水分を除去する乾燥工程と、を有するものである。本発明の二酸化炭素固定物含有液の処理方法は、本発明の二酸化炭素固定物含有液の処理装置を用いたものとすることができる。
液体貯蔵工程は、二酸化炭素が溶け込んだ海水から連続反応器によって連続的に生成される「炭酸化合物を含む液体」である二酸化炭素固定物含有液を貯蔵タンク11(図1参照)に貯蔵する工程である。この二酸化炭素固定物含有液は、上述した本発明の二酸化炭素固定物含有液の処理装置で説明したものと同様のものである。なお、連続反応器から排出される上記二酸化炭素固定物含有液を上記貯蔵タンクに直接供給してもよいし、一旦別のタンクに貯めた後、上記貯蔵タンクに供給してもよい。
液体濃縮工程は、貯蔵タンク11に貯蔵された二酸化炭素固定物含有液を濃縮手段20(図1参照)によって濃縮して濃縮液とする工程である。本工程では、濃縮により生じた水分(真水)を得ることができ、この水分は、例えば水道水(飲料水や農業用水など)などとして利用することができる。
乾燥工程は、液体濃縮工程で濃縮された濃縮液から水分を除去する工程である。本工程によって、乾燥した炭酸化合物(粉体)を得ることができる。このように、二酸化炭素を粉体状の炭酸化合物として処理することによって、二酸化炭素を良好に固定することができる。
まず、温室効果ガス世界資料センター(WDCGC)によると、2020年の世界の大気中のCO2平均濃度は413.2ppmである。そして、大気1m3中にCO2が0.000413Nm3含まれる。更に、海水は、大気の約150倍のCO2を含んでいると言われている。このようなことから、1m3海水中に、0.000413×150倍=0.062Nm3(62L)のCO2量、即ち、重量に換算すると、62L×44g/mol÷22.4L/mol=121.8gである。つまり、海水1m3中のCO2重量=121.8gである。
濃縮前量 108,473kg/h
濃縮後 真水 41,762kg/h
濃縮後 濃縮水 66,711kg/h
濃度 12.7%
全乾物分 8,473kg/h
動力 135kw
濃縮前量 66,711kg/h
濃縮後 濃縮水 22,239kg/h
濃度 38.1%
全乾物分 8,473kg/h
動力 37kw
乾燥室内径: 7.8m
原料液量: 22,239kg/h
水分蒸発量: 13,766kg/h
乾燥CaCO3量: 8,473kg/h
乾燥必要排ガス量: 371,736m3/h(350℃)
必要動力: 合計210kw
(微粒化用155kw+原液供給ポンプ55kw)
濃縮手段を用いない場合、乾燥手段における熱効率が悪くなる。その結果、乾燥手段における熱源に必要なエネルギー量が大きくなる。また、炭酸化合物の回収効率が十分でなくなる。逆に言えば、濃縮手段を備えることによって、乾燥手段における熱効率を4.5倍程度とすることができ、火力発電等からの排ガス利用量を78%程度削減させることができる。
Claims (6)
- 二酸化炭素が溶け込んだ海水から連続反応器によって連続的に生成される炭酸化合物を含む液体である二酸化炭素固定物含有液を処理するものであり、
前記二酸化炭素固定物含有液を貯蔵する貯蔵タンクと、
前記貯蔵タンクに貯蔵された前記二酸化炭素固定物含有液を濃縮して濃縮液とする濃縮手段と、
前記濃縮液から水分を除去する乾燥手段と、
を備え、
前記濃縮手段が、遠心分離機を備え、
前記濃縮手段が、前記遠心分離機の前に、前記濃縮液を濃縮する追加濃縮部が配置され、
前記追加濃縮部は、限外ろ過膜及び当該限外ろ過膜の二次側に接続された逆浸透膜を備え、前記逆浸透膜の一次側が前記遠心分離機に接続されている、二酸化炭素固定物含有液の処理装置。 - 前記乾燥手段が、噴霧乾燥機または伝熱式乾燥機である、請求項1に記載の二酸化炭素固定物含有液の処理装置。
- 前記乾燥手段が、火力発電所の排ガスを利用したものである、請求項2に記載の二酸化炭素固定物含有液の処理装置。
- 二酸化炭素が溶け込んだ海水から連続反応器によって連続的に生成される炭酸化合物を含む液体である二酸化炭素固定物含有液を処理する方法であり、
前記二酸化炭素固定物含有液を貯蔵タンクに貯蔵する液体貯蔵工程と、
前記貯蔵タンクに貯蔵された前記二酸化炭素固定物含有液を濃縮手段によって濃縮して濃縮液とする液体濃縮工程と、
前記液体濃縮工程で濃縮された前記濃縮液から水分を除去する乾燥工程と、を有し、
前記液体濃縮工程における前記濃縮手段として、遠心分離機を備えるものを用い、
前記液体濃縮工程における前記濃縮手段として、前記遠心分離機の前に、前記濃縮液を濃縮する追加濃縮部を備えるものを用い、
前記追加濃縮部が、限外ろ過膜及び当該限外ろ過膜の二次側に接続された逆浸透膜を備え、前記逆浸透膜の一次側が前記遠心分離機に接続されているものである、二酸化炭素固定物含有液の処理方法。 - 前記乾燥工程において、乾燥手段として噴霧乾燥機または伝熱式乾燥機を用いる、請求項4に記載の二酸化炭素固定物含有液の処理方法。
- 前記乾燥工程において、火力発電所の排ガスを利用して前記濃縮液から水分を除去する、請求項5に記載の二酸化炭素固定物含有液の処理方法。
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