JPH0914831A - Ｃｏ２ 回収装置及び回収方法 - Google Patents
Ｃｏ２ 回収装置及び回収方法Info
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- JPH0914831A JPH0914831A JP7160605A JP16060595A JPH0914831A JP H0914831 A JPH0914831 A JP H0914831A JP 7160605 A JP7160605 A JP 7160605A JP 16060595 A JP16060595 A JP 16060595A JP H0914831 A JPH0914831 A JP H0914831A
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- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 各種燃焼排ガスなどのＣＯ2 を含有するガス
からＣＯ2 を回収する装置及び回収方法に関する。 【構成】 ＣＯ2 を含む圧縮された被処理ガスを冷却す
る冷却器と、圧縮・冷却された被処理ガスを断熱膨張さ
せる超音速ノズルと、この超音速ノズルから出た被処理
ガスを冷却する前記超音速ノズルの膨張部に設けられた
超低温流体が流れる超低温冷却管路と、該管路外面に蓄
積された固体状のＣＯ2 を取出す回収手段とを備えてな
ることを特徴とするＣＯ2 の回収装置及びこの装置によ
るＣＯ2 の回収方法。 【効果】 ＣＯ2 含有ガスから効率よくＣＯ2 を回収す
ることができ、ドライアイスの製造技術、排ガス中のＣ
Ｏ2 の処理技術として好適なものである。
からＣＯ2 を回収する装置及び回収方法に関する。 【構成】 ＣＯ2 を含む圧縮された被処理ガスを冷却す
る冷却器と、圧縮・冷却された被処理ガスを断熱膨張さ
せる超音速ノズルと、この超音速ノズルから出た被処理
ガスを冷却する前記超音速ノズルの膨張部に設けられた
超低温流体が流れる超低温冷却管路と、該管路外面に蓄
積された固体状のＣＯ2 を取出す回収手段とを備えてな
ることを特徴とするＣＯ2 の回収装置及びこの装置によ
るＣＯ2 の回収方法。 【効果】 ＣＯ2 含有ガスから効率よくＣＯ2 を回収す
ることができ、ドライアイスの製造技術、排ガス中のＣ
Ｏ2 の処理技術として好適なものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は各種燃焼排ガスなどのＣ
Ｏ2 を含有するガスからＣＯ2 を回収する装置及び回収
方法に関する。
Ｏ2 を含有するガスからＣＯ2 を回収する装置及び回収
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】火力発電設備などから排出される排ガス
に含まれるＣＯ2 は地球温暖化の原因物質の一つと考え
られており、その大気中への排出量の効果的な削減方法
が望まれている。ガス中に含まれるＣＯ2 を回収する方
法としては（１）溶液のＣＯ2 吸収率が圧力によって異
なることを利用した物理吸収法、（２）吸収液に低温で
ＣＯ2 を吸収させ、高温でＣＯ2 を放出させる化学吸収
法、（３）珊瑚などの生物によりＣａＣＯ3 の形で沈着
させる生物による固定法などがあるが、それぞれ高圧を
必要とする、廃液の処理を必要とする、経済性が悪いな
どの問題があり、排ガス中のＣＯ2 の回収に適した方法
は知られていない。また、ＣＯ2 を含有するガスからＣ
Ｏ2 を分離回収する方法の一つに高圧下で冷却してＣＯ
2 を固化させて分離する方法があるが、この方法の場合
は、図３に示すようにＣＯ2 ガスを圧縮機１２で２００
気圧程度の超高圧に圧縮し、高圧容器１３中で冷媒によ
り冷却して固化させＣＯ2 固体１４としている。この方
法では１００％のＣＯ2 ガスを固化させるのにも約２０
０気圧という高圧を必要とし、排ガス中のＣＯ2 のよう
に分圧の低いものではさらに高圧にする必要があり実用
化不可能である。
に含まれるＣＯ2 は地球温暖化の原因物質の一つと考え
られており、その大気中への排出量の効果的な削減方法
が望まれている。ガス中に含まれるＣＯ2 を回収する方
法としては（１）溶液のＣＯ2 吸収率が圧力によって異
なることを利用した物理吸収法、（２）吸収液に低温で
ＣＯ2 を吸収させ、高温でＣＯ2 を放出させる化学吸収
法、（３）珊瑚などの生物によりＣａＣＯ3 の形で沈着
させる生物による固定法などがあるが、それぞれ高圧を
必要とする、廃液の処理を必要とする、経済性が悪いな
どの問題があり、排ガス中のＣＯ2 の回収に適した方法
は知られていない。また、ＣＯ2 を含有するガスからＣ
Ｏ2 を分離回収する方法の一つに高圧下で冷却してＣＯ
2 を固化させて分離する方法があるが、この方法の場合
は、図３に示すようにＣＯ2 ガスを圧縮機１２で２００
気圧程度の超高圧に圧縮し、高圧容器１３中で冷媒によ
り冷却して固化させＣＯ2 固体１４としている。この方
法では１００％のＣＯ2 ガスを固化させるのにも約２０
０気圧という高圧を必要とし、排ガス中のＣＯ2 のよう
に分圧の低いものではさらに高圧にする必要があり実用
化不可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＣＯ2 ガスの蒸気圧は
−５０℃でも約５８００Ｔｏｒｒ（約８気圧）であり、
これを固化させるためには前記のように約２００気圧と
いう非常な高圧を必要とする。本発明の目的はこのよう
な従来技術の問題点を解決し、比較的低濃度のＣＯ2含
有ガスから比較的低い圧力下でＣＯ2 を分離、固化させ
ることができるＣＯ2の回収装置及び回収方法を提供す
ることにある。
−５０℃でも約５８００Ｔｏｒｒ（約８気圧）であり、
これを固化させるためには前記のように約２００気圧と
いう非常な高圧を必要とする。本発明の目的はこのよう
な従来技術の問題点を解決し、比較的低濃度のＣＯ2含
有ガスから比較的低い圧力下でＣＯ2 を分離、固化させ
ることができるＣＯ2の回収装置及び回収方法を提供す
ることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は（１）ＣＯ2 を
含む圧縮された被処理ガスを冷却する冷却器と、圧縮・
冷却された被処理ガスを断熱膨張させる超音速ノズル
と、この超音速ノズルから出た被処理ガスを冷却する前
記超音速ノズルの膨張部に設けられた超低温流体が流れ
る超低温冷却管路と、該管路外面に蓄積された固体状の
ＣＯ2 を取出す回収手段とを備えてなることを特徴とす
るＣＯ2 の回収装置及び（２）１０〜２０容量％のＣＯ
2 を含む３〜６気圧に圧縮した被処理ガスを冷却器に通
して−５０〜−７０℃に冷却し、冷却された被処理ガス
を超音速ノズルから噴出させて断熱膨張させ、超音速ノ
ズルの膨張部に設けられた超低温流体が流れる−１５０
〜−１９０℃に冷却された超低温冷却管路の外面に接触
させることによって固化・分離したＣＯ2 を回収するこ
とを特徴とするＣＯ2 の回収方法である。
含む圧縮された被処理ガスを冷却する冷却器と、圧縮・
冷却された被処理ガスを断熱膨張させる超音速ノズル
と、この超音速ノズルから出た被処理ガスを冷却する前
記超音速ノズルの膨張部に設けられた超低温流体が流れ
る超低温冷却管路と、該管路外面に蓄積された固体状の
ＣＯ2 を取出す回収手段とを備えてなることを特徴とす
るＣＯ2 の回収装置及び（２）１０〜２０容量％のＣＯ
2 を含む３〜６気圧に圧縮した被処理ガスを冷却器に通
して−５０〜−７０℃に冷却し、冷却された被処理ガス
を超音速ノズルから噴出させて断熱膨張させ、超音速ノ
ズルの膨張部に設けられた超低温流体が流れる−１５０
〜−１９０℃に冷却された超低温冷却管路の外面に接触
させることによって固化・分離したＣＯ2 を回収するこ
とを特徴とするＣＯ2 の回収方法である。
【０００５】本発明の装置及び方法で処理可能な被処理
ガスは１０〜２０容量％のＣＯ2 を含むガスであって、
その例としては火力発電所ボイラなどの各種燃焼装置か
ら出る排ガスがあげられる。本発明は特に石炭燃焼ボイ
ラの排ガスからのＣＯ2 回収に好適である。これらの被
処理ガスを予め圧縮機などで３〜６気圧程度に圧縮し、
−５０〜−７０℃程度に冷却する。この被処理ガスを超
音速ノズルから噴出させ、断熱膨張させると、膨張部で
ガス温度は−１１０〜−１３０℃の超低温となり、ガス
中のＣＯ2 は固化しドライアイス粉末となる。本発明の
装置に用いる超音速ノズルは、亜音速の気体の流れ（音
速以下の流れ）を超音速（音速以上）に加速するノズル
であり、管の途中にスロートをもつ中細ノズルであっ
て、流れの高速化に伴い、気体の温度を低下させる作用
を有するものである。
ガスは１０〜２０容量％のＣＯ2 を含むガスであって、
その例としては火力発電所ボイラなどの各種燃焼装置か
ら出る排ガスがあげられる。本発明は特に石炭燃焼ボイ
ラの排ガスからのＣＯ2 回収に好適である。これらの被
処理ガスを予め圧縮機などで３〜６気圧程度に圧縮し、
−５０〜−７０℃程度に冷却する。この被処理ガスを超
音速ノズルから噴出させ、断熱膨張させると、膨張部で
ガス温度は−１１０〜−１３０℃の超低温となり、ガス
中のＣＯ2 は固化しドライアイス粉末となる。本発明の
装置に用いる超音速ノズルは、亜音速の気体の流れ（音
速以下の流れ）を超音速（音速以上）に加速するノズル
であり、管の途中にスロートをもつ中細ノズルであっ
て、流れの高速化に伴い、気体の温度を低下させる作用
を有するものである。
【０００６】断熱膨張後のガスは一旦−１１０〜−１３
０℃の超低温となり、ＣＯ2 は固化しドライアイスとな
るが衝撃波の発生により温度が−５０〜−７０℃程度に
回復する。温度が上昇した直後のガス中のＣＯ2 はなお
過渡的にドライアイスの状態を維持しているが、そのま
までは生成したドライアイスは再度昇華しガスに戻る。
そのため、超音速ノズルの膨張部に設けられた超低温流
体が流れる−１５０〜−１９０℃に冷却された超低温冷
却管路を設け、その外面に過渡的にドライアイスの状態
を維持しているＣＯ2 を含む膨張後のガスを接触させて
冷却して、過渡的なドライアイス状態のＣＯ2 の昇華を
防止する。このようにして固化、蓄積したドライアイス
を連続的あるいは間欠的に系外へ取り出すことによって
ＣＯ2 の固化、分離が達成される。ＣＯ2 の回収率は５
０〜８５％程度である。
０℃の超低温となり、ＣＯ2 は固化しドライアイスとな
るが衝撃波の発生により温度が−５０〜−７０℃程度に
回復する。温度が上昇した直後のガス中のＣＯ2 はなお
過渡的にドライアイスの状態を維持しているが、そのま
までは生成したドライアイスは再度昇華しガスに戻る。
そのため、超音速ノズルの膨張部に設けられた超低温流
体が流れる−１５０〜−１９０℃に冷却された超低温冷
却管路を設け、その外面に過渡的にドライアイスの状態
を維持しているＣＯ2 を含む膨張後のガスを接触させて
冷却して、過渡的なドライアイス状態のＣＯ2 の昇華を
防止する。このようにして固化、蓄積したドライアイス
を連続的あるいは間欠的に系外へ取り出すことによって
ＣＯ2 の固化、分離が達成される。ＣＯ2 の回収率は５
０〜８５％程度である。
【０００７】以下、本発明についてその１実施態様を示
す図１に従って説明する。図１の装置において、３〜６
気圧に圧縮された被処理ガスは被処理ガス導入配管１よ
り導入され、冷却器２で冷凍機３により冷却され、−５
０〜−７０℃となる。冷却された被処理ガスは超音速ノ
ズル４に入り断熱膨張し、膨張部９で−１１０〜−１３
０℃の超低温となり、被処理ガス中のＣＯ2 は固化しド
ライアイスとなる。超音速ノズル４を出たドライアイス
を含むガスを超音速ノズルの膨張部に設けられた液体窒
素や液化天然ガスなどの超低温流体が流れる−１５０〜
−１９０℃に冷却された超低温冷却管路６の外面に接触
させてドライアイス粉末５を分離させる。分離したドラ
イアイス粉末５は蓄積した時点で適宜ピストン型の押出
し形式あるいはかき取り型のスクレーパなどの回収手段
（図示せず）により回収口（図示せず）から系外へ取出
される。
す図１に従って説明する。図１の装置において、３〜６
気圧に圧縮された被処理ガスは被処理ガス導入配管１よ
り導入され、冷却器２で冷凍機３により冷却され、−５
０〜−７０℃となる。冷却された被処理ガスは超音速ノ
ズル４に入り断熱膨張し、膨張部９で−１１０〜−１３
０℃の超低温となり、被処理ガス中のＣＯ2 は固化しド
ライアイスとなる。超音速ノズル４を出たドライアイス
を含むガスを超音速ノズルの膨張部に設けられた液体窒
素や液化天然ガスなどの超低温流体が流れる−１５０〜
−１９０℃に冷却された超低温冷却管路６の外面に接触
させてドライアイス粉末５を分離させる。分離したドラ
イアイス粉末５は蓄積した時点で適宜ピストン型の押出
し形式あるいはかき取り型のスクレーパなどの回収手段
（図示せず）により回収口（図示せず）から系外へ取出
される。
【０００８】液体窒素や液化天然ガスなどの超低温流体
は、超低温流体入口７Ａから流入し、超低温冷却管路６
を経て膨張部９の被処理ガスを超低温（−１５０〜−１
９０℃）に冷却した後、超低温流体出口７Ｂから流出す
るようになっている。残りのガスはＣＯ2 濃度が２〜６
％程度となっており、放出ライン８より大気中に放出さ
れる。このとき放出ライン８からのガスを被処理ガスの
予冷却に使用することもできる。火力発電設備などのボ
イラからの排ガス組成及び各成分の分圧の１例を表１に
示す。
は、超低温流体入口７Ａから流入し、超低温冷却管路６
を経て膨張部９の被処理ガスを超低温（−１５０〜−１
９０℃）に冷却した後、超低温流体出口７Ｂから流出す
るようになっている。残りのガスはＣＯ2 濃度が２〜６
％程度となっており、放出ライン８より大気中に放出さ
れる。このとき放出ライン８からのガスを被処理ガスの
予冷却に使用することもできる。火力発電設備などのボ
イラからの排ガス組成及び各成分の分圧の１例を表１に
示す。
【０００９】
【表１】
【００１０】表１に示すガスを３気圧に圧縮し、いった
ん−６０℃まで冷却した後、大気圧に断熱膨張させたと
きのガス温度は断熱膨張時の温度と圧力との関係を表す
（１）式により求められ、約−１１７℃となる。そして
ＣＯ2 の−１１７℃における蒸気圧は１４．５Ｔｏｒｒ
であり、ＣＯ2分圧は９８．５Ｔｏｒｒであるから、二
酸化炭素（ＣＯ2 ）の回収率は（２）式によって計算さ
れ約８５％となる。
ん−６０℃まで冷却した後、大気圧に断熱膨張させたと
きのガス温度は断熱膨張時の温度と圧力との関係を表す
（１）式により求められ、約−１１７℃となる。そして
ＣＯ2 の−１１７℃における蒸気圧は１４．５Ｔｏｒｒ
であり、ＣＯ2分圧は９８．５Ｔｏｒｒであるから、二
酸化炭素（ＣＯ2 ）の回収率は（２）式によって計算さ
れ約８５％となる。
【００１１】
【数１】 （Ｔ／Ｔ0 ）＝（Ｐ／Ｐ0 ）(K-1)/K ・・・（１） Ｔ0 ：膨張前のガス温度（Ｋ） Ｔ ：膨張後のガス温度（Ｋ） Ｐ0 ：膨張前のガス圧力（Ｔｏｒｒ） Ｐ ：膨張後のガス圧力（Ｔｏｒｒ） Ｋ ：比熱比 Ｋ＝１．４ Ｐ／Ｐ0 ＝１／３（圧力比３倍） Ｔ0 ＝２１３Ｋ（−６０℃） Ｔ ＝１５６Ｋ（−１１７℃） 回収率＝（（９８．５−１４．５）／９８．５）×１００＝８５％・・（２）
【００１２】図２は本発明のＣＯ2 回収装置の他の実施
態様を示す説明図である。図１の装置と異なる点は、液
体窒素や液化天然ガスなどの超低温流体をＣＯ2 の固化
に利用した後、超低温流体出口７Ｂから予冷却器１１内
の冷却コイル１０に通し、被処理ガスの予冷却に利用し
ている点である。その他の構成は図１と同様である。ま
た、放出ライン８からの被処理ガスも別の熱交換器（図
示せず）に流して前記の予冷却とは別に被処理ガスの予
冷却に利用することもできる。
態様を示す説明図である。図１の装置と異なる点は、液
体窒素や液化天然ガスなどの超低温流体をＣＯ2 の固化
に利用した後、超低温流体出口７Ｂから予冷却器１１内
の冷却コイル１０に通し、被処理ガスの予冷却に利用し
ている点である。その他の構成は図１と同様である。ま
た、放出ライン８からの被処理ガスも別の熱交換器（図
示せず）に流して前記の予冷却とは別に被処理ガスの予
冷却に利用することもできる。
【００１３】通常は図１又は図２に示した構成を１単位
として、これを複数系列設置し、一つの系列で蓄積した
ドライアイスの取出し作業を行う場合には他の系列のノ
ズルに切換えるようにする。また、装置を大型化する場
合にはこのような構成単位を複数個並列に並べるなど、
適宜組合わせて配置すればよい。
として、これを複数系列設置し、一つの系列で蓄積した
ドライアイスの取出し作業を行う場合には他の系列のノ
ズルに切換えるようにする。また、装置を大型化する場
合にはこのような構成単位を複数個並列に並べるなど、
適宜組合わせて配置すればよい。
【００１４】
【発明の効果】本発明のＣＯ2 回収装置及び回収方法は
次の（１）ないし（３）のような優れた効果を示すもの
であり、ＣＯ2 含有ガスから効率よくＣＯ2 を回収する
ことができ、ドライアイスの製造技術として有用であ
り、また近年環境保全の観点から問題となっている各種
燃焼設備から排出される排ガス中のＣＯ2 の処理技術と
して好適なものである。 （１）超音速ノズルによる断熱膨張を利用することによ
り、−５０〜−７０℃に冷却するための冷却設備を必要
とするだけで、−１１０〜−１３０℃の超低温とするこ
とができる。 （２）超音速ノズルを出た後のガスの温度が上昇し、そ
のままにするといったん生成したドライアイスは昇華す
るが、超音速ノズルの膨張部に設置した−１５０〜−１
９０℃の超低温に冷却された管路に接触させることによ
り過渡的にドライアイス状態となっているＣＯ2 の昇華
を抑えて固化、付着させることができ、ＣＯ2 の固化回
収率を高く維持することができる。 （３）超低温冷却管路に流す超低温流体の量は付着した
ドライアイスの昇華を防止するに必要な量のみでよく、
運転費を低く抑えることができる。
次の（１）ないし（３）のような優れた効果を示すもの
であり、ＣＯ2 含有ガスから効率よくＣＯ2 を回収する
ことができ、ドライアイスの製造技術として有用であ
り、また近年環境保全の観点から問題となっている各種
燃焼設備から排出される排ガス中のＣＯ2 の処理技術と
して好適なものである。 （１）超音速ノズルによる断熱膨張を利用することによ
り、−５０〜−７０℃に冷却するための冷却設備を必要
とするだけで、−１１０〜−１３０℃の超低温とするこ
とができる。 （２）超音速ノズルを出た後のガスの温度が上昇し、そ
のままにするといったん生成したドライアイスは昇華す
るが、超音速ノズルの膨張部に設置した−１５０〜−１
９０℃の超低温に冷却された管路に接触させることによ
り過渡的にドライアイス状態となっているＣＯ2 の昇華
を抑えて固化、付着させることができ、ＣＯ2 の固化回
収率を高く維持することができる。 （３）超低温冷却管路に流す超低温流体の量は付着した
ドライアイスの昇華を防止するに必要な量のみでよく、
運転費を低く抑えることができる。
【図１】本発明のＣＯ2 回収装置の１実施態様を示す説
明図。
明図。
【図２】本発明のＣＯ2 回収装置の他の実施態様を示す
説明図。
説明図。
【図３】ＣＯ2 を固化させる従来技術を示す説明図。
Claims (2)
- 【請求項１】 ＣＯ2 を含む圧縮された被処理ガスを冷
却する冷却器と、圧縮・冷却された被処理ガスを断熱膨
張させる超音速ノズルと、この超音速ノズルから出た被
処理ガスを冷却する前記超音速ノズルの膨張部に設けら
れた超低温流体が流れる超低温冷却管路と、該管路外面
に蓄積された固体状のＣＯ2 を取出す回収手段とを備え
てなることを特徴とするＣＯ2 の回収装置。 - 【請求項２】 １０〜２０容量％のＣＯ2 を含む３〜６
気圧に圧縮した被処理ガスを冷却器に通して−５０〜−
７０℃に冷却し、冷却された被処理ガスを超音速ノズル
から噴出させて断熱膨張させ、超音速ノズルの膨張部に
設けられた超低温流体が流れる−１５０〜−１９０℃に
冷却された超低温冷却管路の外面に接触させることによ
って固化・分離したＣＯ2 を回収することを特徴とする
ＣＯ2の回収方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7160605A JPH0914831A (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | Ｃｏ２ 回収装置及び回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7160605A JPH0914831A (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | Ｃｏ２ 回収装置及び回収方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0914831A true JPH0914831A (ja) | 1997-01-17 |
Family
ID=15718563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7160605A Withdrawn JPH0914831A (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | Ｃｏ２ 回収装置及び回収方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0914831A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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