JPH0725530B2 - Ｃｏ２の回収装置 - Google Patents
Ｃｏ２の回収装置Info
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- JPH0725530B2 JPH0725530B2 JP2188290A JP18829090A JPH0725530B2 JP H0725530 B2 JPH0725530 B2 JP H0725530B2 JP 2188290 A JP2188290 A JP 2188290A JP 18829090 A JP18829090 A JP 18829090A JP H0725530 B2 JPH0725530 B2 JP H0725530B2
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- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
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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CO2の回収装置に関し、より詳しくはLNGの冷熱
を利用した燃焼排ガスからのCO2回収方法及びその装置
に関する。
を利用した燃焼排ガスからのCO2回収方法及びその装置
に関する。
［従来技術と課題］ 近年、化石燃料の大半を海外からの輸入に頼らざるを得
ないわが国においては、発電所の発生電力の安定のため
に、燃料の多様化と各発電方式の併用が検討されてい
る。この一環として、天然ガスを液化して輸送・貯蔵
し、これを燃料として用いた高効率ガスタービン複合発
電による発電所の建設が推進されている。
ないわが国においては、発電所の発生電力の安定のため
に、燃料の多様化と各発電方式の併用が検討されてい
る。この一環として、天然ガスを液化して輸送・貯蔵
し、これを燃料として用いた高効率ガスタービン複合発
電による発電所の建設が推進されている。
しかしながら、液化天然ガス（LNG）をガス燃料として
利用する際に、必要な気化熱を大気あるいは海水から得
る従来の方法では、LNGの保有する冷熱が自然環境に放
出され、液化エネルギーの損失となっている。
利用する際に、必要な気化熱を大気あるいは海水から得
る従来の方法では、LNGの保有する冷熱が自然環境に放
出され、液化エネルギーの損失となっている。
一方、最近大気中の炭酸ガス（CO2）量が増加し、温室
効果と呼ばれている大気温度の上昇との関係が問題視さ
れている。炭酸ガス発生量増加の原因は、化石燃料の燃
焼により生ずるものが大半である。
効果と呼ばれている大気温度の上昇との関係が問題視さ
れている。炭酸ガス発生量増加の原因は、化石燃料の燃
焼により生ずるものが大半である。
従来は、排ガス中の一部の炭酸ガスを濃縮し、ガス状・
液状化またはドライアイス化したり、該ガスを出発原料
として尿素・安息香酸を製造していたが、1987年におけ
る炭酸ガスの上記用途の市場は100万トン／年であっ
た。一方、国内で排出している炭酸ガスの総量は78,000
万トン／年であり、実質的には当該ガスの回収をぼとん
ど行っておらず、そのまま大気へ放出していた。
液状化またはドライアイス化したり、該ガスを出発原料
として尿素・安息香酸を製造していたが、1987年におけ
る炭酸ガスの上記用途の市場は100万トン／年であっ
た。一方、国内で排出している炭酸ガスの総量は78,000
万トン／年であり、実質的には当該ガスの回収をぼとん
ど行っておらず、そのまま大気へ放出していた。
また、大気中へ放出された炭酸ガスの1/2は海洋等に吸
収され、残りは大気中に残存すると云われているが、近
年は燃焼排ガスの量の増加のために海洋等の吸収では追
いつかず、次第に大気中に蓄積される傾向がある。
収され、残りは大気中に残存すると云われているが、近
年は燃焼排ガスの量の増加のために海洋等の吸収では追
いつかず、次第に大気中に蓄積される傾向がある。
従って、大気中の炭酸ガス量の増加により、近年、温室
効果と呼ばれる大気温度の上昇が問題視されている。
効果と呼ばれる大気温度の上昇が問題視されている。
そこでCO2を燃焼排ガスより回収する手段が再検討され
た結果、前述のLNGの冷熱を利用したCO2の回収手段が環
境対策からも望ましいと判断された。
た結果、前述のLNGの冷熱を利用したCO2の回収手段が環
境対策からも望ましいと判断された。
従来技術を調べると、類似技術として冷熱を利用したCO
2の固化手段が「ドライアイスの製造（方）法」という
名称で既に2,3提案されている。
2の固化手段が「ドライアイスの製造（方）法」という
名称で既に2,3提案されている。
例えば特開昭54−138892に記載の発明は、「常圧以上３
重点圧力未満の圧力で炭酸ガスをLNG等の低温ガス中に
吹き込んで冷却固化して分離するドライアイスの製造方
法」であり、また特開昭59−35013に記載の発明は、
「炭酸ガス等の圧力を３重点圧力未満の圧力に加圧し、
低温液化ガスと直接接触させ、炭酸ガスを固化（分離）
するドライアイスの製造法」である。
重点圧力未満の圧力で炭酸ガスをLNG等の低温ガス中に
吹き込んで冷却固化して分離するドライアイスの製造方
法」であり、また特開昭59−35013に記載の発明は、
「炭酸ガス等の圧力を３重点圧力未満の圧力に加圧し、
低温液化ガスと直接接触させ、炭酸ガスを固化（分離）
するドライアイスの製造法」である。
従って、これらはいずれも予め炭酸ガス等を加圧する事
が要件となり、一般の燃焼排ガスの処理には適しないも
のである。
が要件となり、一般の燃焼排ガスの処理には適しないも
のである。
また炭酸ガスを含む排ガスにLNGを直接混合して冷却す
るという手段は、その希釈されたLNGを燃料ガスとして
再使用しようとすると低カロリーとなって経済性が悪く
なり、実用性を欠くという問題点があった。
るという手段は、その希釈されたLNGを燃料ガスとして
再使用しようとすると低カロリーとなって経済性が悪く
なり、実用性を欠くという問題点があった。
従って、これらの提案技術は燃焼排ガスからCO2を回収
する手段としてそのまま採用する事は出来なかった。
する手段としてそのまま採用する事は出来なかった。
そこで本発明者等は燃焼排ガスを常圧付近で冷却処理し
てCO2を固化分離する手段につき鋭意研究の結果本発明
に到達した。
てCO2を固化分離する手段につき鋭意研究の結果本発明
に到達した。
［発明の目的］ 本発明の目的はLNGの冷熱を利用して常圧付近で燃焼排
ガスを冷却処理する事によりCO2をドライアイスとして
固化分離する連続運転可能な工業規模のCO2の回収の装
置を提供するにある。
ガスを冷却処理する事によりCO2をドライアイスとして
固化分離する連続運転可能な工業規模のCO2の回収の装
置を提供するにある。
本発明の他の目的は限られた冷熱エネルギーを有効利用
する事の可能な燃焼排ガスからのCO2の回収方法及びそ
の装置を提供するにある。
する事の可能な燃焼排ガスからのCO2の回収方法及びそ
の装置を提供するにある。
［発明の構成］ 本発明により、 燃焼排ガスと低温循環ガスとを混合する混合槽と固気分
離槽とLNGの冷熱で循環ガスを冷却する熱交換器とをガ
ス循環系に備えて成るCO2の回収装置において、該混合
槽が入口側で内管である排ガス管を外管である低温循環
ガス管が包む二重管であり、径大混合部で内管が外管中
に開口する構造のドライアイスクリスタライザである事
を特徴とするCO2の回収装置 が提供される。
離槽とLNGの冷熱で循環ガスを冷却する熱交換器とをガ
ス循環系に備えて成るCO2の回収装置において、該混合
槽が入口側で内管である排ガス管を外管である低温循環
ガス管が包む二重管であり、径大混合部で内管が外管中
に開口する構造のドライアイスクリスタライザである事
を特徴とするCO2の回収装置 が提供される。
以下に本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の系統図である。
第１図において、ボイラ１の燃焼排ガス中には水分が含
まれているので、該排ガスを除湿装置２を用いて伝熱面
に氷が着霜しない湿度領域まで除湿した後、残存する水
分と炭酸ガスを含む排ガスを配管2Bを経て混合槽である
ドライアイスクリスタライザ３に導き、低温循環ガス配
管４（及び同供給ノズル4A）を経て導入される、LNG冷
熱と熱交換された低温の再循環乾きガスとの直接接触に
よりドライアイスを生成する。
まれているので、該排ガスを除湿装置２を用いて伝熱面
に氷が着霜しない湿度領域まで除湿した後、残存する水
分と炭酸ガスを含む排ガスを配管2Bを経て混合槽である
ドライアイスクリスタライザ３に導き、低温循環ガス配
管４（及び同供給ノズル4A）を経て導入される、LNG冷
熱と熱交換された低温の再循環乾きガスとの直接接触に
よりドライアイスを生成する。
生成したドライアイスは、循環ガスに同伴されて固気分
離槽であるサイクロン５に導かれ、ガスと固化したドラ
イアイスが分離される。
離槽であるサイクロン５に導かれ、ガスと固化したドラ
イアイスが分離される。
分離されたドライアイスは、サイクロン５の下部から系
外へ抜き出される。
外へ抜き出される。
一方、炭酸ガスをドライアイスとして固化・分離された
後の大半の循環ガス（N2、O2が主体）は熱交換器６に導
かれる。
後の大半の循環ガス（N2、O2が主体）は熱交換器６に導
かれる。
ここで、LNG冷熱と間接熱交換されて低温（約−150〜−
165℃）の乾きガスとなり、ドライアイスクリスタライ
ザ３に循環供給され、炭酸ガスを含む排ガスと直接接触
し、炭酸ガスをドライアイスとして固化する。
165℃）の乾きガスとなり、ドライアイスクリスタライ
ザ３に循環供給され、炭酸ガスを含む排ガスと直接接触
し、炭酸ガスをドライアイスとして固化する。
循環ガスの経路は第１図上Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅである。
循環ガスの一部は、配管７を経て煙突10を通って系外に
排出される。
排出される。
［作用］ 純炭酸ガスの固化により生成するドライアイスの昇華温
度は−78.5℃（1atm）である。そこで排ガスと低温ガス
を直接混合して混合ガスの温度を昇華温度以下に保持す
ることにより炭酸ガスを固化できる。しかしながら、排
ガス中には炭酸ガス以外のN2、O2、H2O等が含まれてい
るので炭酸ガスの分圧は低い。従って、−78.5℃以下に
冷却しないと排ガス中の炭酸ガスの固化は生じない。
度は−78.5℃（1atm）である。そこで排ガスと低温ガス
を直接混合して混合ガスの温度を昇華温度以下に保持す
ることにより炭酸ガスを固化できる。しかしながら、排
ガス中には炭酸ガス以外のN2、O2、H2O等が含まれてい
るので炭酸ガスの分圧は低い。従って、−78.5℃以下に
冷却しないと排ガス中の炭酸ガスの固化は生じない。
実際のCO2固化率と温度の関係を見ると、固化率90％以
上を達成するためには、−130℃以下に冷却する必要が
あった。
上を達成するためには、−130℃以下に冷却する必要が
あった。
本発明においては低温ガスがCO2よりも凝縮温度の低い
ガスでなければならないが、その理由は次の通りであ
る。
ガスでなければならないが、その理由は次の通りであ
る。
すなわち、低温（循環）ガスが若しCO2よりも凝縮温度
の高いガス成分（例えば水蒸気）を含む場合、そのガス
成分が先に凝縮し、凝結し終わる迄は全体のガス温度が
下がらない事になるからである。
の高いガス成分（例えば水蒸気）を含む場合、そのガス
成分が先に凝縮し、凝結し終わる迄は全体のガス温度が
下がらない事になるからである。
しかも冷熱エネルギーもその間浪費されるので冷熱源に
限りがあるときには不具合である。
限りがあるときには不具合である。
LNGは−150〜−165℃の低温状態にあり、これを気化す
る時に発生する潜熱を有効利用することにより、炭酸ガ
スを固化温度以下に冷却できる。排ガスとLNGの気化ガ
スを直接混合する場合には、LNGのガス組成が変化して
低発熱量ガスになるため、LNGと冷却用低温ガスは、熱
交換器を使用して間接熱交換する。
る時に発生する潜熱を有効利用することにより、炭酸ガ
スを固化温度以下に冷却できる。排ガスとLNGの気化ガ
スを直接混合する場合には、LNGのガス組成が変化して
低発熱量ガスになるため、LNGと冷却用低温ガスは、熱
交換器を使用して間接熱交換する。
そこで、本発明では、排ガス中の炭酸ガスを固化・分離
した後のN2及びO2を主成分とする残留ガスを冷却用ガス
として循環使用する事にした。
した後のN2及びO2を主成分とする残留ガスを冷却用ガス
として循環使用する事にした。
炭酸ガスを含む燃焼排ガスは、LNGと熱交換されて低温
になった該冷却用低温循環ガスとドライアイスクリスタ
ライザ内で直接混合されて炭酸ガスの固化温度以下にお
なり、ドライアイスを生成する。生成したドライアイス
の固体粒子は、サイクロンでガス中から分離・除去され
る。
になった該冷却用低温循環ガスとドライアイスクリスタ
ライザ内で直接混合されて炭酸ガスの固化温度以下にお
なり、ドライアイスを生成する。生成したドライアイス
の固体粒子は、サイクロンでガス中から分離・除去され
る。
本発明に係るドライアイスクリスタライザは、入口部で
二重管、混合部で拡径単管となるもので、外管が低温ガ
ス導入部であり、内管が外管中に混合部で開口する排ガ
ス導入部であるところの工夫された一種の混合槽であ
る。
二重管、混合部で拡径単管となるもので、外管が低温ガ
ス導入部であり、内管が外管中に混合部で開口する排ガ
ス導入部であるところの工夫された一種の混合槽であ
る。
ドライアイスを分離した後のガスは、前記LNG熱交換器
に導かれて低温に冷却された後、再度ドライアイスクリ
スタライザに循環使用する。
に導かれて低温に冷却された後、再度ドライアイスクリ
スタライザに循環使用する。
一方、循環ガスは徐々に蓄積されるので一部を排ガスと
して系外に抜き出す。この排ガス中の炭酸ガス濃度は非
常に低い。
して系外に抜き出す。この排ガス中の炭酸ガス濃度は非
常に低い。
［発明の効果］ 本発明を実施する事により前記目的のすべてが達成され
る。
る。
すなわち、LNG冷熱を用いて排ガス中の炭酸ガスを効率
良く固化分離することが出来る。
良く固化分離することが出来る。
本発明装置によると、低温ガスと排ガスが装置入口部で
完全混合し、固化に必要な滞留時間を十分に維持しなが
ら装置後部に移動する過程でガス状CO2が固体として析
出する。さらに、直接冷却のため、間接冷却の場合に発
生し易い伝熱管への凝結等のトラブルがないので、連続
運転が可能であり、工業規模で炭酸ガスを固化する事が
出来る。
完全混合し、固化に必要な滞留時間を十分に維持しなが
ら装置後部に移動する過程でガス状CO2が固体として析
出する。さらに、直接冷却のため、間接冷却の場合に発
生し易い伝熱管への凝結等のトラブルがないので、連続
運転が可能であり、工業規模で炭酸ガスを固化する事が
出来る。
従って本発明は工業上極めて有益である。
本発明を以下の実施例により更に詳細に説明する。
［実施例］ 小型装置を使用して排ガス中の炭酸ガスの固化・回収を
行った。
行った。
（１）装置仕様 ドライアイスクリスタライザ＊：径100×660mm サイクロン：径30×140H （２）運転条件 排ガス量:0.48〜0.72Nm3/h CO2濃度:3.5〜10vol.％ 排ガスとして、N2、CO2、H2Oの混合模擬ガスを使用し
た。
た。
CO2濃度は、LNG焚ボイラの排ガスの一般的な組成を参考
にした。
にした。
冷却ガス量：6Nm3/h 冷却ガスとして、液化窒素を蒸発させて得た低温N2ガス
（−140〜−160℃）を使用した。
（−140〜−160℃）を使用した。
（３）運転方法 上記仕様の小型装置を製作し、模擬排ガスと低温ガスと
を直接混合することにより、CO2をドライアイスとして
固化・回収した。
を直接混合することにより、CO2をドライアイスとして
固化・回収した。
第１表に運転条件及び運転結果を示す。この結果、燃焼
排ガス中の炭酸ガスの約90vol％以上をドライアイスと
して固化・回収する事が出来た。
排ガス中の炭酸ガスの約90vol％以上をドライアイスと
して固化・回収する事が出来た。
＊ドライアイスクリスタライザ 第２図は実験室規模のドライアイスクリスタライザの断
面図である。
面図である。
内部のドライアイス形成状態を観察し易い様に本体を強
化ガラスで作った。ドライアイスクリスタライザの周囲
は断熱材で覆うか、ドライアイスクリスタライザ自体を
恒温槽に入れ温度が上がらないようにする。
化ガラスで作った。ドライアイスクリスタライザの周囲
は断熱材で覆うか、ドライアイスクリスタライザ自体を
恒温槽に入れ温度が上がらないようにする。
クリスタライザ入口に燃焼排ガス供給ノズルと低温循環
ガス供給ノズル4Aが接続してあり、排ガス供給ノズル2B
Bから吹込まれる排ガス（10〜45℃）と低温循環ガス供
給ノズル4Aから吹込まれる低温循環ガス（本実験ではN2
使用、−150〜−160℃）とがクリスタライザ内部で混合
され、ドライアイスが生成するようになっている。
ガス供給ノズル4Aが接続してあり、排ガス供給ノズル2B
Bから吹込まれる排ガス（10〜45℃）と低温循環ガス供
給ノズル4Aから吹込まれる低温循環ガス（本実験ではN2
使用、−150〜−160℃）とがクリスタライザ内部で混合
され、ドライアイスが生成するようになっている。
第１図および第２図は夫々本発明系統図およびドライア
イスクリスタライザの断面図である。 １……ボイラ、２……除湿装置、2B……燃焼排ガス用配
管、３……混合槽（ドライアイスクリスタライザ）、４
……低温循環ガス用配管、５……固気分離槽、６……熱
交換器、７……循環排ガス用配管。
イスクリスタライザの断面図である。 １……ボイラ、２……除湿装置、2B……燃焼排ガス用配
管、３……混合槽（ドライアイスクリスタライザ）、４
……低温循環ガス用配管、５……固気分離槽、６……熱
交換器、７……循環排ガス用配管。
フロントページの続き (72)発明者 勝部 博充 広島県広島市中区小町４番33号 中国電力 株式会社内 (72)発明者 島田 裕 広島県広島市中区小町４番33号 中国電力 株式会社内 (72)発明者 森保 博孝 広島県広島市中区小町４番33号 中国電力 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−123812（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−176113（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−40808（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】燃焼排ガスと低温循環ガスとを混合する混
合槽と固気分離槽とLNGの冷熱で循環ガスを冷却する熱
交換器とをガス循環系に備えて成るCO2の回収装置にお
いて、該混合槽が入口側で内管である排ガス管を外管で
ある低温循環ガス管が包む二重管であり、径大混合部で
内管が外管中に開口する構造のドライアイスクリスタラ
イザである事を特徴とするCO2の回収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2188290A JPH0725530B2 (ja) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | Ｃｏ２の回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2188290A JPH0725530B2 (ja) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | Ｃｏ２の回収装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0477308A JPH0477308A (ja) | 1992-03-11 |
| JPH0725530B2 true JPH0725530B2 (ja) | 1995-03-22 |
Family
ID=16221043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2188290A Expired - Lifetime JPH0725530B2 (ja) | 1990-07-16 | 1990-07-16 | Ｃｏ２の回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0725530B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2749976B2 (ja) * | 1990-08-06 | 1998-05-13 | 三菱重工業株式会社 | 炭酸ガスの回収方法 |
| JP4979138B2 (ja) * | 2001-01-31 | 2012-07-18 | 株式会社前川製作所 | ドライアイス製造方法とその装置 |
| JP2005283094A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-10-13 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 排ガスの処理方法及びシステム |
| WO2005082493A1 (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-09 | The Chugoku Electric Power Co., Inc. | 排ガスの処理方法、排ガスの処理システム、二酸化炭素の分離方法、及び二酸化炭素分離装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57123812A (en) * | 1981-01-23 | 1982-08-02 | Tokyo Gas Co Ltd | Production of solid carbon dioxide from a waste gas containing carbon dioxide |
| JPS58176113A (ja) * | 1982-04-06 | 1983-10-15 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 固体炭酸ガスおよび液化炭酸ガスの製造方法 |
| JPS6140808A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-27 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 固形二酸化炭素製造方法 |
-
1990
- 1990-07-16 JP JP2188290A patent/JPH0725530B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0477308A (ja) | 1992-03-11 |
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