WO2001028661A1 - Separateur de dioxyde de carbone du type regenerateur et systeme de separation du dioxyde de carbone - Google Patents

Separateur de dioxyde de carbone du type regenerateur et systeme de separation du dioxyde de carbone Download PDF

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Kazushige Goto
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Alstom Power K.K.
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Definitions

  • the present invention relates to a regenerative carbon dioxide separation device and a carbon dioxide separation system. More specifically, the present invention relates to a regenerative carbon dioxide separation device and a carbon dioxide separation device capable of efficiently and economically separating carbon dioxide (co 2 ) contained in exhaust gas discharged from a combustion boiler or the like. About the system. Background art
  • Carbon dioxide emitted into the atmosphere from various industrial facilities is considered to be the cause of global warming due to the “greenhouse effect” and needs to be reduced rapidly.
  • thermal power plants petroleum fuel, coal fuel,
  • Fuel such as LNG liquefied natural gas
  • LNG liquefied natural gas
  • patent in the second 8 0 9 3 6 8 JP, C 0 method for recovering carbon dioxide using a 2 absorbing solution nonflammable alkanol ⁇ Min aqueous solution that has been disclosed.
  • Japanese Patent No. 2809381 discloses a separation method in which a heating source of a reboiler of an absorption liquid regeneration tower is optimized in a separation system using a monoethanolamine absorption liquid.
  • the method using such an “absorbent solution” has a problem that the absorption efficiency is not always high.
  • the volume of carbon dioxide that can be captured by an amine-based absorbing solution is only about 20 to 30 times the volume of the absorbing solution. Therefore, in a large-scale combustion plant, an extremely large amount of absorbent must be constantly circulated. There was a problem that not.
  • the absorption liquid and separation membrane used in these methods have an allowable temperature.
  • the temperature is around 200 ° C and the heat resistance is low. Since the temperature of exhaust gas emitted from various combustion sources, such as boilers in thermal power plants, is often 600 ° C or higher, the exhaust gas must be exhausted before being introduced into the carbon dioxide separator. There was a problem that a cooling system was required, the system became complicated, and the separation cost increased.
  • an object of the present invention is to provide a regenerative carbon dioxide separation apparatus and a carbon dioxide separation system capable of reliably separating carbon dioxide with extremely high efficiency by a configuration much simpler than in the past. Disclosure of the invention
  • a regenerative carbon dioxide separation device of the present invention includes a rotatable roasting device, a rotatable roasting device, and a device that absorbs carbon dioxide at a temperature lower than a predetermined temperature, An absorbing / separating agent that releases absorbed carbon dioxide at a temperature higher than a predetermined temperature; and a first gas that is supplied in a direction substantially parallel to a central axis of the rotation of the rotor during the reactor.
  • the temperature in the first gas flow path is lower than the predetermined temperature, and the temperature in the second gas flow path is higher than the predetermined temperature, and the rotor is rotated.
  • the carbon dioxide contained in the first gas is absorbed by the absorption / separation agent, and the carbon dioxide absorbed by the absorption / separation agent is released into the second gas.
  • a plurality of baskets which can be attached to the mouth and have openings in the gas flow direction, and wherein the absorbent / separating agent is loaded into each of the plurality of baskets. be able to.
  • the regenerative carbon dioxide separation device of the present invention comprises: a plurality of reaction chambers; and a plurality of reaction chambers, each of which holds carbon dioxide at a temperature lower than a predetermined temperature, and absorbs carbon dioxide at a temperature lower than a predetermined temperature.
  • a first gas flow path is formed and carbon dioxide contained in the first gas is removed by the absorption / separation agent.
  • a second gas flow path formed by supplying the second gas flow while maintaining the reaction chamber at a temperature higher than the predetermined temperature, and absorbing the second gas flow through the absorption / separation agent. And a regeneration cycle for releasing the carbon dioxide into the second gas, which can be performed in a substantially chained manner between the plurality of reaction chambers.
  • the reaction chamber has a heating means for heating the reaction chamber to a temperature higher than the predetermined temperature, the reaction chamber can be easily and surely heated to a temperature higher than an inflection point for regeneration. .
  • the absorption / separation agent includes lithium zirconate, an oxide of an alkali metal, and If at least one of alkaline earth metal oxides is contained, highly efficient absorption separation can be realized.
  • the absorbing / separating agent may be at least a granular, porous, massive, cylindrical, deformed planar or linear structure, and at least a bulk or planar structure having through holes in the gas flow direction. Either form can realize efficient absorption and separation of carbon dioxide.
  • the absorption / separation agent is at least one of granular, porous, massive, cylindrical, deformed surface, linear structure, and massive and planar structure having a through hole in the gas flow direction. If it is carried on such a molded article, high reliability can be obtained with high efficiency.
  • absorption / separation efficiency can be further improved.
  • a carbon dioxide separation system includes any one of the above-mentioned regenerative carbon dioxide separators, wherein the temperature in the second gas flow path of the regenerative carbon dioxide separator is higher than the predetermined temperature.
  • Heating means for increasing the temperature heat recovery means for cooling the gas discharged from the first gas flow path, and the first gas from the gas containing carbon dioxide discharged from the second gas flow path.
  • Heat transfer means for transferring heat energy to the first gas supplied to the gas flow path.
  • a circulation unit for re-supplying at least a part of the carbon dioxide-containing gas discharged from the second gas flow path to the second gas flow path is further provided, and the heating means includes: It may be a regenerative burner or an indirect heating furnace that burns and heats the gas containing carbon dioxide circulated by the circulation means.
  • the heat recovery means has a boiler for generating steam by the gas discharged from the first gas flow path
  • the heat exchange means may be any one of a plate type, a tubular type, and a rotary regenerative type heat exchanger.
  • FIG. 2 in a perspective conceptual view showing a rotary type regenerative carbon dioxide separation apparatus according to the present invention, Ru graph der representing the reaction model when the L i 2 Z r 0 3 and the absorption separating agent .
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing the operation of the regenerative carbon dioxide separator of the present invention corresponding to the specific example of FIG.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of the internal temperature distribution of gas in the gas flow direction of the regenerative carbon dioxide separator of the present invention.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a main configuration of a stationary regenerative carbon dioxide separator of the present invention.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating the configuration of an exhaust gas purification system using the rotary regenerative carbon dioxide separation device of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing a regenerative carbon dioxide separator according to the present invention. That is, the example illustrated in the figure is a rotary type regenerative carbon dioxide separator, and the separator 1 has a mouth 1b that rotates in a direction indicated by an arrow at a predetermined speed around a rotating shaft 1a; It has a compartment (sometimes referred to as "sector one") lc loaded during the night 1b. Compartment 1c is loaded with 1 g of an absorbent separating agent that reversibly absorbs and releases carbon dioxide gas depending on the temperature. Specifically, for example, a plurality of baskets ba are provided in the compartment 1c, and 1 g of the absorbing and separating agent can be loaded into these baskets ba.
  • each bus An opening is provided in the gasket ba in the gas flow direction to ensure the contact between 1 g of the absorbent separating agent and the gas.
  • the opening of the basket ba may be in the form of a mesh or grid.
  • a material having a property of absorbing carbon dioxide at a relatively low temperature and releasing the absorbed carbon dioxide at a relatively high temperature is used.
  • Id is the roof housing and 1e is the sector plate.
  • the separating apparatus 1 having the above configuration has a high temperature section lh and a low temperature section 1L which are provided separately on the rotation circumference of the mouth 1b around the rotation axis 1a. Then, exhaust gas G1 discharged from a boiler or an incinerator (not shown) is supplied to the low-temperature section 1L. On the other hand, a carrier gas A1 for carrying carbon dioxide released from the absorption / separation agent is supplied to the high-temperature section lh.
  • the carbon dioxide contained in the exhaust gas G1 is absorbed by 1 g of the absorbent separating agent loaded in the compartment 1c and separated from the exhaust gas G1 while the exhaust gas G1 passes through the low-temperature section 1L.
  • the exhaust gas G2 from which the carbon dioxide has been separated is taken out from the outlet of the device.
  • the carbon dioxide absorbed by 1 g of the absorption / separation agent moves to 1 h in the high-temperature section with rotation of the roasting lb, and contacts the hot carrier gas A 1 to 1 g of the absorption / separation agent. And discharged as gas stream A2 mixed with carrier gas.
  • 1 g of the absorbing / separating agent that released the carbon dioxide moves again to the low-temperature part 1 L with rotation of the mouth lb, and absorbs and separates the carbon dioxide from the exhaust gas G 1.
  • the high temperature section 1 h and the low temperature section 1 L are mutually sealed by a sealing system (not shown) to prevent gas leakage. Therefore, the exhaust gases Gl, G2 and the carrier gases A1, A2 do not mix.
  • the gas flow G1 and the gas flow A1 are parallel and downward in the same direction, but the gas flow G1 and the gas flow A1 may be parallel and upward in the same direction. good.
  • the heat exchanger is made of heat-resistant stainless steel on the high temperature side and mild steel on the low temperature side. Or welded structural steel is used. The entire weight of the roof is received by the mouth bearing provided below the low temperature side.
  • the roaster shaft has a structure in which the inside is air-cooled and the outer part insulates heat on the roaster side.
  • the roller bearing provided above has a structure that escapes thermal expansion in the vertical direction and supports only the horizontal direction.
  • the rotary regenerative separator may be installed so that the rotatable shaft is horizontal.
  • the high-temperature portion 1h and the low-temperature portion 1L are provided on the circumference of the rotor 1b, and the carbon dioxide in the exhaust gas can be absorbed and separated by simply rotating the rotor. Therefore, the system can be extremely simplified, the regeneration cost can be significantly reduced, and an easy-to-maintain and highly reliable absorption separation system can be realized.
  • an absorption / separation agent suitable for use in the regenerative carbon dioxide separator of the present invention will be described.
  • As 1 g of the absorption / separation agent lithium zirconate, an oxide of an alkali metal or an oxide of an alkaline earth metal can be used. Details of these compounds are disclosed in, for example, JP-A-9-199214 and JP-A-10-152230.
  • lithium zirconate that is, lithium
  • L i 2 Z r 0 3 yields a less absorption and release reaction with the carbon dioxide.
  • the L i 2 Z r 0 3 absorption separating agent 1 g which contained the low temperature section of about 40 0 ° C ⁇ 580 ° C, actively absorb carbon dioxide from the exhaust gas, the absorption separating agent Diacid absorbed when 1 g was transferred to a high temperature section of 600 ° C or higher Releases carbonized carbon.
  • Ru graph der representing the reaction model when the L i 2 Z r 0 3 and the absorption separating agent. That is, the horizontal axis in the figure represents the temperature, and the vertical axis represents the content of carbon dioxide contained in the absorbent.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing the operation of the regenerative carbon dioxide separator of the present invention corresponding to this specific example.
  • the absorption separating agent In the case of using L i 2 Z r 0 3, the absorption separating agent, the content of carbon dioxide is maximized at about 6 0 0 ° C. Assuming that this temperature is the "inflection point", the content of carbon dioxide gas decreases even when heating or cooling from the inflection point. For example, when an exhaust gas containing carbon dioxide comes into contact with the absorbing / separating agent cooled to 500 ° C., the absorption of carbon dioxide starts as expressed by the above formula (1) while releasing reaction heat. Then, when carbon dioxide comes into contact, the absorbing / separating agent is heated by thermal energy while absorbing carbon dioxide, and continues to absorb up to the inflection point of 600 ° C.
  • the carbon dioxide content shows the maximum value and the absorption stops. Then, when the absorption / separation agent is heated, the release of carbon dioxide starts as shown in the above equation (2) while absorbing the heat energy as the reaction heat. Then, the emission of carbon dioxide is continued until around 700 ° C., and the content of carbon dioxide becomes minimum around 700 ° C.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of the internal temperature distribution of gas in the gas flow direction of the regenerative carbon dioxide separator of the present invention.
  • the exhaust gas G1 at a temperature of 1450 ° C is introduced into the separation device at 1 L on the low temperature side, carbon dioxide is absorbed by the absorption separation agent 1, and as shown by the curve C1.
  • the temperature rises due to the heat of reaction.
  • the temperature of the exhaust gas G2 rises to about 3888 ° C.
  • the exhaust gas having a temperature higher than 145 ° C. and lower than the inflection point has an intermediate temperature distribution between the curve C1 and the inflection point.
  • the absorbent In terms of volume, it can absorb 400 times the volume of carbon dioxide as the absorbing and separating agent.
  • the amount of carbon dioxide that can be absorbed is about 20 times the volume of the absorbent. Therefore, by using an oxide such as an alkali metal as an absorbing and separating agent, it is possible to absorb and separate carbon dioxide more than 10 times that of the conventional absorbing solution, and to achieve a much more compact volume than before. An efficient recovery system can be realized.
  • alkali metal oxides which can be used as the absorbing separating agent lg in the present invention, in addition to the L i 2 Z R_ ⁇ 3 or L i 4 Z R_ ⁇ 4 described above, for example, Li 2 ⁇ , mention may be made of Na 2 0. Li 2 0 yields a less absorption and release reaction with the carbon dioxide.
  • the absorption reaction of the above (3) becomes remarkable in a temperature range of about 700 ° C to 1000 ° C.
  • the release reaction of the above (4) becomes remarkable in a temperature range of about 1100 ° C or more.
  • Accordance connection, L i 2 0 and containing the absorbent separating agent 1 g of about 700 ° Celsius to 1000 Contact fluff cold portion of ° C, carbon dioxide actively absorbed from the flue gas, the absorbent separating agent 1 g If moved to a high temperature section of 110 ° C or higher, absorbed carbon dioxide is released.
  • Examples of the alkaline earth metal oxide which is another type of material, include Mg 0 and CaO.
  • MgO absorption of carbon dioxide occurs remarkably in the temperature range of 300 ° C to 400 ° C, and in the temperature range of 400 ° C or more. Release of carbon dioxide.
  • CaO absorption of carbon dioxide is remarkable in the temperature range of 600 ° C to 800 ° C, and emission of carbon dioxide is remarkable in the temperature range of 800 ° C or more. Occurs.
  • the rotary regenerative carbon dioxide separator of the present invention can be configured in various temperature ranges of the exhaust gas.
  • the processing temperature range is widened, and the absorption efficiency can be further improved. That is, in the separation device of the present invention, as illustrated in FIG. 4, a temperature distribution is generated inside the gas flow. Therefore, if a material that can absorb carbon dioxide with the highest efficiency at that temperature is arranged at each position, the absorption efficiency can be further increased.
  • the material of the absorption / separation agent may be arranged such that the inflection point varies according to the temperature distribution of the exhaust gas.
  • solid L i 2 Z r 0 3 absorption separating agent 1 g which contained, as can be seen from the above equation (1), upon absorption of carbon dioxide, solid Z R_ ⁇ 2 and a liquid L i 2 C 0 3 are generated.
  • the absorbent separating agent such as powdered lithium zirconate having an average particle diameter of about 10.1 m to several ⁇ m is preferably once formed into a granular or porous form.
  • An absorption separating agent in case of the porous form, solid Z r 0 2 is a skeleton, it is possible to form a state in which the liquid L i 2 C 0 3 is adhered to the surface.
  • each of these states is chemically and mechanically stable, and can stably and reversibly absorb and release carbon dioxide.
  • these powdered, granular or porous absorbing / separating agents can be formed into a “formed product” formed into a shape such as a lump, a tube, a deformed surface, or a linear structure.
  • it may be a “formed product” formed into a block or a planar structure having through holes in the gas flow direction, such as a honeycomb shape or a briquette shape.
  • it may be a “supported article” in which an absorption / separation agent is carried on the surface of a molded article obtained by molding ceramics, metal, or the like into these shapes.
  • an absorption separating agent may be supported.
  • it can be supported on a porous substance (particles) such as an alumina.
  • the absorbent separating agent may be carried on the surface of a molded article such as a ceramic or metal formed into a block or planar structure having through holes in the gas flow direction, such as a honeycomb or briquette. good.
  • the “formed product” or “supported product” of “lump having an opening in the gas flow direction” has various cross-sectional shapes such as a circle, a square, a triangle, a honeycomb, and a star. Can be referred to as a number of element blocks having the following shape. As a document disclosing such a shape, for example, Japanese Patent Publication No. 287959/1992 can be cited.
  • the “formed product” or the “supported product” having the “surface structure having a through hole in the gas flow direction” includes, for example, a plurality of flat sheets and corrugated sheets. It can be referred to as a combination of shapes and arranged substantially parallel to the gas flow direction, or a number of element plates having a corrugated cross section.
  • Documents that disclose the shape of such a surface structure include, for example, Patent Publication No. Japanese Patent Publication No. 266 057 77, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 9-280071, Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
  • the shapes such as “cylindrical”, “deformed surface”, “linear structure”, “mass or planar structure having a through-hole in the gas flow direction”, etc. More specific examples using common terms of the industry are as follows.
  • the external size of the “formed product” or “supported product” having such a shape can be, for example, about several cm to several 10 cm. Since the outer size of the rotor 1b of the carbon dioxide separation device illustrated in FIG. 1 is usually several meters or more, a large number of "formed articles" or The “load” is loaded.
  • the height of the mouth 1b will be several meters or more. Therefore, as shown in FIG. 1, if a plurality of baskets ba are provided along the gas flow direction, the loading and replacement of the absorbent / separating agent becomes easy. At this time, if a partition such as a net or a grid is provided in each basket, the absorption / separation agent can be stably held.
  • one basket may be provided as viewed in the gas flow direction, and the inside thereof may be divided into a plurality of grids along the gas flow direction and loaded with the absorbent separating agent.
  • granular, porous, massive, cylindrical, deformed surface, and wire structure The “formed product” or “supported product” can be moved in the basket ba according to the gas flow. This is a concept similar to the “rotary fluidized bed heat exchanger” described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-123989, and it is possible to further improve the contact efficiency with gas.
  • the term “formed product” or “supported product” of “mass or planar structure having a through hole in the gas flow direction” refers to a product having the same length as the length of the basket in the depth direction (gas flow direction). May be arranged in the basket, or ones shorter than the depth of the basket may be laminated in several stages.
  • the components having different cross-sectional shapes or different external shapes may be combined and loaded in the compartment.
  • a combination of a granular material and a massive material, or a combination of a linear structure and a planar structure can be loaded in a compartment.
  • the absorption / separation agent may be in the form of an enamel element supplied by ABB AL STOM POWER.
  • the “enamel element” refers to an element in which enameled corrugated steel sheets are laminated, and the main part of the form is, for example, Patent Publication No. 2660577, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-28076. No. 1, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-316608, Design Gazette 721191 (K6-592), Similarity 1 of Design Gazette 721191 (K6-592A similar), and the like.
  • an absorbing and separating agent such as lithium zirconate is used on the surface of the enamel of these enamel elements, or in place of the enamel, on the surface of the corrugated sheet by various methods such as coating, bonding, welding or fusion.
  • the enamel element in the form of Ruby Alstom Power Co., Ltd. is advantageous in that it has a low pressure loss, can handle a large volume of air, and has a high contact efficiency with exhaust gas.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram showing a main configuration of a stationary regenerative carbon dioxide separator of the present invention. That is, the carbon dioxide separator 10 includes two reaction towers Tl and ⁇ 2, and a duct (pipe) communicating with these reaction towers, and each of the first gas and the second gas. An inlet / outlet pipe is connected, and further has switching valves V1 to V4 for shielding and switching those gases.
  • the reaction column Tl, # 2 is each loaded with 1 g of the absorption and separation agent described above with reference to Figs.
  • the exhaust gas G1 is first supplied via the switching valve VI to the reaction tower T1 which is maintained at a temperature lower than the inflection point of the absorbing / separating agent.
  • the carbon dioxide contained in the exhaust gas G 1 is absorbed by 1 g of the absorbent separating agent while the exhaust gas G 1 passes through the inside of the tower, and is separated from the exhaust gas G 1.
  • the exhaust gas G2 from which the carbon dioxide has been separated is taken out from the outlet side of the reaction tower T1 via the switching valve V2.
  • the switching valves V 1 to V 4 are switched to supply a high-temperature carrier gas A 1 to the reaction tower T 1 instead of the exhaust gas, thereby forming a regeneration cycle. Then, the carbon dioxide absorbed by the absorption / separation agent 1 g is separated and discharged as a gas stream A2 mixed with the carrier gas. At the same time, the exhaust gas G1 is supplied to the reaction tower T2, and the absorption and separation of carbon dioxide can be continued.
  • the exhaust gas is processed until the absorption / separation reaction is saturated (completed) in each of the reaction towers, the gas flow is switched by the switching valve, and the reaction tower is selected, whereby the reaction tower is continuously operated. Can be subjected to absorption and separation of carbon dioxide. In other words, by continuously performing the absorption cycle and the regeneration cycle in each reaction tower, it is possible to continuously treat the exhaust gas.
  • a mechanically movable part is not required in the reaction tower, and absorption and regeneration can be continuously performed by appropriately operating the switching valve.
  • FIG. 5 shows an example in which high-temperature carrier gas A1 is supplied to heat 1 g of the absorption / separation agent to separate absorbed carbon dioxide.
  • a heating means such as an electric heater or the like may be appropriately provided in each reaction tower, and may be used as an auxiliary heating means for heating above the inflection point.
  • the configuration of the duct connected to each reaction tower is not limited to that shown in the figure, but An appropriate switching valve can be provided to configure a processing path.
  • the number of reaction towers is not limited to the two illustrated ones, and a regenerative carbon dioxide separation apparatus can be configured by appropriately combining three or more reaction towers.
  • the number of reaction towers can be appropriately determined according to the pressure loss amount of the separation device, the flow rate of exhaust gas and carrier gas, and the like.
  • the third reaction tower can be operated for purging the duct and the exhaust gas G1 remaining in the reaction tower when the other two reaction towers are switched. In this way, it is possible to prevent the untreated exhaust gas G1 remaining in the duct ⁇ reaction tower from being released or mixed into the carrier gas.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating the configuration of an exhaust gas purification system using the regenerative carbon dioxide separation device of the present invention.
  • Table 1 shows the data of gas type, flow rate, carbon dioxide amount, temperature, specific heat and enzymatic ruby on each path of the system employing the rotary regenerative carbon dioxide separator illustrated in Fig. 1. Represents evening.
  • exhaust gas G1 discharged from a boiler or incinerator (not shown) that burns petroleum fuel, coal fuel, LNG gas, etc. first has its sulfur removed in a desulfurization unit 7. You. Thereafter, the exhaust gas G 1 is introduced into C 0 2 heat exchanger 5 via path A, it is heated to a predetermined temperature. Then the exhaust gas G 1 is a carbon dioxide separation apparatus of the present invention via the path B - is introduced into (C0 2 Separator) 1, 1 0, carbon dioxide is separated. The exhaust gas G 2 from which the carbon dioxide has been separated is cooled in the heat recovery system 2 via the route C.
  • the heat recovery system 2 for example, not only steam is generated by the heat of the exhaust gas, but also heat energy can be recovered by rotating the steam turbine to generate power.
  • the exhaust gas cooled in the heat recovery system 2 is drawn by the induction fan 6 via the path D, and finally discharged from the chimney 8 to the atmosphere.
  • the carbon dioxide separation devices 1 and 10 mass transfer is performed in which carbon dioxide is separated from the exhaust gas G1 and mixed with the carrier gas A1.
  • the carrier gas A2 discharged from the separation devices 1 and 10 is sent out by the fan 4 via the path F.
  • a part of the carrier gas A2 containing carbon dioxide sent from the fan 4 is circulated and supplied to the separation devices 1 and 10 through the route 11, the heating device 3 and the route E, thereby separating the separation device.
  • the heating device 3 can be a regenerative burner or an indirect heating furnace that mixes and burns LNG and combustion air.
  • the carrier gas containing carbon dioxide can be recirculated for several revolutions of the rotor lb.
  • the carrier gas sent from the fan 4 to the path I is introduced into the heat exchanger 5, and exchanges heat with the exhaust gas G1 before performing this process.
  • the heat exchanger 5 is preferably an indirect heating furnace or a regenerative heating furnace to prevent carrier gas (carbon dioxide) from being mixed into the exhaust gas.
  • the carrier gas (carbon dioxide) cooled in the heat exchanger 5 is recovered via the route J.
  • the carbon dioxide obtained in this way is supplied to, for example, greenhouse crops. It is supplied, or used for secondary use such as methanol synthesis by reacting with hydrogen, or reused or treated by various other methods.
  • a heat exchanger such as a "plate type”, a “tubular type”, or a “rotary regenerative type” can be used, in which there is no risk of mixing of heat exchange media.
  • the plate type is composed of a laminated structure of heat transfer element plates
  • the tuber type is composed of a group structure of heat transfer element tubes.
  • Each of the gas flow paths is provided. The heat of the high-temperature gas is transferred from the flow channel wall to the low-temperature gas via the heat transfer element plate and the heat transfer element pipe, thereby achieving heat exchange.
  • a rotary regenerative heat exchanger is provided with a heat storage element in the rotating rotor, and the heat storage element that has absorbed heat in the high-temperature gas flow performs heat exchange by releasing heat in the low-temperature gas flow.
  • Things A typical example is a product supplied by JBI BLASTOM POWER Co., Ltd. under the trade name "Jungstrom heat exchanger".
  • the cost required to recover one ton of carbon dioxide is approximately ⁇ 150. It is. Converting this to the unit cost of power generation at a power plant results in about 0.6 yen per 1 kW.
  • the cost of the conventional separation method is about 1.8 yen in terms of the unit cost of power generation
  • the cost of the physical separation method is about 1.8 yen. It was about 4.0 yen in unit price.
  • carbon dioxide can be separated at a cost of 1/6 or less of the conventional physical separation method and about 1/3 of the cost of the chemical absorption method. can do.
  • the material that can be used as the absorption / separation agent is not limited to lithium zirconate, and any material that reversibly absorbs and emits carbon dioxide depending on temperature can be used in the same manner, and the same effect can be obtained. Obtainable. It goes without saying that the temperature can be adjusted according to each material, or the material of the absorption / separation agent can be appropriately selected according to the temperature of the exhaust gas to be treated.
  • the carbon dioxide separation system illustrated in FIG. 6 is merely an example, and various gas flow paths, heating means, and heat recovery means that can be selected by those skilled in the art can be appropriately selected and used.
  • the second gas flow path may not be circulated.
  • the heating means for the second gas flow a regenerative burner or an indirect heating furnace similar to the circulation method described above can be used.
  • the present invention is not limited to exhaust gas from a combustion boiler that burns fuel, but is also applicable to various incinerators such as refuse incinerators and any other applications that emit carbon dioxide such as chemical plants that generate carbon dioxide. Can be used in the same manner to achieve the same effect.
  • the present invention is implemented in the above-described embodiment, and has the effects described below.
  • the present invention it is possible to absorb and separate carbon dioxide in exhaust gas by simply providing a high-temperature part and a low-temperature part around a roaster and simply rotating the roaster. Therefore, the system can be extremely simplified, the regeneration cost can be greatly reduced, and an easy-to-maintain and highly reliable absorption separation system can be realized. Further, the same effect can be obtained in a stationary type carbon dioxide separator.
  • an alkali metal oxide such as lithium zirconate or an oxide of an alkaline earth metal as the absorption / separation agent, it is chemically and mechanically stable, Reversible and stable generation and absorption of carbon dioxide Becomes possible.
  • the absorbent separating agent may be used in at least one of a granular, porous, lump, cylindrical, deformed planar and linear structure, and a lump and planar structure having through holes in the gas flow direction.
  • a Formed article '' having any form, or granular, porous, massive, cylindrical, deformed surface and linear structure, and massive and planar structure having a through hole in the gas flow direction.
  • the “supported product” supported by at least one of the molded products is advantageous in that the contact area with the exhaust gas is large and the absorption rate can be increased. Specifically, it is possible to absorb and separate 10 times or more carbon dioxide from the conventional absorption liquid, and it is possible to realize a highly efficient recovery system with a much smaller volume than before.
  • the regenerative carbon dioxide separation system according to the present invention can realize extremely high efficiency of carbon dioxide recovery with a much simpler configuration than before.
  • carbon dioxide can be absorbed and released only by transferring energy by heating and cooling, and by using a heat recovery system together, an economical method that minimizes energy loss can be achieved.
  • a system can be built.
  • the initial investment cost and the maintenance cost are low, the carbon dioxide can be recovered with high efficiency, and the global warming can be effectively prevented without slowing down various industrial activities.
  • the industrial benefits are extremely large.

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Description

明 細 書 再生式二酸化炭素分離装置及び二酸化炭素分離システム 技術分野
本発明は、 再生式二酸化炭素分離装置及び二酸化炭素分離システムに関する。 さらに詳細には、 本発明は、 燃焼ボイラなどから排出される排ガス中に含まれる 二酸化炭素 （c o 2 ) を効率的且つ経済的に分離することができる再生式二酸化炭 素分離装置及び二酸化炭素分離システムに関する。 背景技術
火力発電所やごみ焼却プラントなどの各種の産業設備から大気中に放出される 二酸化炭素は、 「温室効果」 による地球の温暖化の原因とされ、 その削減を急速 に進める必要がある。 例えば、 火力発電所の場合には、 石油系燃料、 石炭系燃料、
L N G (液化天然ガス） などの燃料がボイラで燃焼され、 大量の二酸化炭素が生 成される。
従来、 これらの排ガスから二酸化炭素を分離する方法として、 アミン類を含有 する 「吸収液」 を用いるものや、 酢酸セルロース膜などを使用した 「膜分離法」 などが提案されている。
例えば、 特許第 2 8 0 9 3 6 8号公報においては、 C 02吸収液として非引火性 のアルカノールァミン水溶液を用いて二酸化炭素を回収する方法が開示されてい る。 また、 特許第 2 8 0 9 3 8 1号公報においては、 モノエタノールアミン吸収 液を用いた分離システムにおいて吸収液再生塔のリボイラの加熱源を最適化した 分離方法が開示されている。
しかし、 このような 「吸収液」 を用いた方法では、 吸収効率が必ずしも高くな いという問題があった。 例えば、 アミンを用いた吸収液が捕集することができる 二酸化炭素の体積は、 吸収液の体積の約 2 0倍〜 3 0倍に過ぎない。 従って、 大 規模な燃焼プラントにおいては、 極めて多量の吸収液を常に循環させなければな らないという問題があった。
また、 このような 「吸収液」 を用いた方法においては、 二酸化炭素を吸収させ る吸収塔、 吸収液を再生する再生塔及びリボイラ、 さらにこれらの間に設けられ る循環システムなどが必要とされ、 システムが極めて複雑となるという問題があ つ Ίこ。
同様に、 「膜分離法」 においては、 分離膜の陽圧側から陰圧側に二酸化炭素の みを透過させて吸収するため、 圧力制御の機構が必要とされ、 システムが複雑と なる。
さらに、 これらの方法において用いられる吸収液や分離膜は、 その許容温度が
2 0 0 °C前後であり、 耐熱性が低い。 火力発電所のボイラーなどのように、 各種 の燃焼源から放出される排ガスの温度は、 6 0 0 °Cあるいはそれ以上である場合 が多いために、 二酸化炭素分離装置に導入する前に予め排ガスを冷却する設備が 必要とされ、 システムが複雑になるとともに、 分離コストが高くなるという問題 があった。
本発明は、 かかる課題の認識に基づいてなされたものである。 すなわち、 その 目的は、 従来よりもはるかに簡素な構成により極めて高い効率で二酸化炭素の分 離を確実に行うことができる再生式二酸化炭素分離装置及び二酸化炭素分離シス テムを提供することにある。 発明の開示
上記目的を達成するために、 本発明の再生式二酸化炭素分離装置は、 回転可能 とされたロー夕と、 前記ロータに保持され、 所定の温度よりも低い温度において は二酸化炭素を吸収し、 前記所定の温度よりも高い温度においては吸収した二酸 化炭素を放出する、 吸収分離剤と、 前記ロー夕の前記回転の中心軸に対して略平 行方向に第 1のガスを前記ロー夕中を流す第 1のガス流経路と、 前記口一夕の前 記回転の中心軸に対して略平行方向に第 2のガスを前記口一夕中を流す第 2のガ ス流経路と、 前記第 1のガスと前記第 2のガスとが混合しないように遮蔽するシ —ル機構と、 を備え、 前記第 1のガス流経路における温度を前記所定の温度よりも低く し、 前記第 2 のガス流経路における温度を前記所定の温度よりも高くしつつ、 前記ロータを回 転させることによって、 前記第 1のガスに含有される二酸化炭素を前記吸収分離 剤に吸収させ、 前記吸収分離剤に吸収された二酸化炭素を前記第 2のガス中に放 出させることを特徴とする。
上記構成によれば、 従来よりも高効率、 低コス ト且つ高信頼性を有する二酸化 炭素分離装置を実現することができる。
ここで、 前記口一夕に装着可能とされ前記ガスの流れ方向に開口を有する複数 のバスケットをさらに備え、 前記吸収分離剤は、 前記複数のバスケッ トのそれそ れに装填されるものとすることができる。
または、 本発明の再生式二酸化炭素分離装置は、 複数の反応室と、 前記複数の 反応室のそれそれに保持され、 所定の温度よりも低い温度においては二酸化炭素 を吸収し、 前記所定の温度よりも高い温度においては吸収した二酸化炭素を放出 する、 吸収分離剤と、 前記第 1のガス及び第 2のガスのいずれかを前記複数の反 応室のそれそれに選択的に供給するための切替手段と、 を備え、
反応室を前記所定の温度よりも低温に保持しつつ前記第 1のガスを供給するこ とによって第 1のガス流経路を形成し前記第 1のガスに含有される二酸化炭素を 前記吸収分離剤に吸収させる吸収サイクルと、 反応室を前記所定の温度よりも高 温に保持しつつ前記第 2のガス流を供給することによって第 2のガス流経路を形 成し前記吸収分離剤に吸収された二酸化炭素を前記第 2のガス中に放出させる再 生サイクルと、 を前記複数の反応室の間で略連鎖的に実施可能としたことを特徴 とする。
上記構成によれば、 いわゆる定置型で高効率、 低コストの再生式二酸化炭素分 離装置を実現することができる。
ここで、 前記反応室は、 前記所定の温度よりも高温に加熱するための加熱手段 を有するものとすれば、 変曲点よりも高い温度に容易且つ確実に加熱して再生す ることができる。
また、 前記吸収分離剤は、 リチウムジルコネート、 アルカリ金属の酸化物及び アルカリ土類金属の酸化物の少なくともいずれかを含むものとすれば、 高効率の 吸収分離を実現することができる。
また、 前記吸収分離剤は、 粒状、 多孔質状、 塊状、 筒状、 変型面状及び線構造 体状並びに前記ガス流れ方向に貫通孔を有する塊状及び面構造体状の形成品の少 なくともいずれかの形態を有するものとすれば、 二酸化炭素の効率良い吸収分離 を実現することができる。
さらに具体的には、 前記吸収分離剤は、 粒状、 多孔質状、 塊状、 筒状、 変型面 状及び線構造体状並びに前記ガス流れ方向に貫通孔を有する塊状及び面構造体状 の少なくともいずれかの成形品に担持されたものとすれば、 高い効率で高い信頼 性も得ることができる。
また、 前記所定の温度が互いに異なる複数の吸収分離剤を備えることにより、 さらに吸収分離効率を向上させることができる。
一方、 本発明の二酸化炭素分離システムは、 前述したいずれかの再生式二酸化 炭素分離装置と、 前記再生式二酸化炭素分離装置の前記第 2のガス流経路におけ る温度を前記所定の温度よりも高くするための加熱手段と、 前記第 1のガス流経 路から排出されたガスを冷却する熱回収手段と、 前記第 2のガス流経路から排出 された二酸化炭素を含有するガスから前記第 1のガス流経路に供給される前記第 1のガスに対して熱エネルギを移送する熱交換手段と、 を備えたことを特徴とす る。
ここで、 前記第 2のガス流経路から排出された前記二酸化炭素を含有するガス の少なくとも一部を前記第 2のガス流経路に再供給する循環手段をさらに備え、 前記加熱手段は、 燃料を燃焼させて、 前記循環手段により循環される前記二酸 化炭素を含有するガスを加熱する、 蓄熱式パーナまたは間接式加熱炉であるもの としても良い。
また、 前記熱回収手段は、 前記第 1のガス流経路から排出された前記ガスによ り蒸気を発生させるボイラを有し、
または、 前記ボイラと、 前記ボイラにおいて発生された前記蒸気により駆動さ れるスチーム夕一ビンと、 前記スチームタービンにより駆動される発電機と、 を 有するものとしても良い。
また、 前記熱交換手段は、 プレート式、 チューブラ式または回転型再生式熱交 換器のいずれかであるものとしても良い。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明にかかる回転型再生式二酸化炭素分離装置を表す斜視概念図で 図 2は、 L i 2 Z r 0 3を吸収分離剤とした時の反応モデルを表すグラフ図であ る。
図 3は、 図 2の具体例に対応して本発明の再生式二酸化炭素分離装置の動作を 表す概念図である。
図 4は、 本発明の再生式二酸化炭素分離装置のガス流れ方向におけるガスの内 部温度分布の一例を表すグラフ図である。
図 5は、 本発明の定置型再生式二酸化炭素分離装置の要部構成を表す概念図で あ O。
図 6は、 本発明の回転型再生式二酸化炭素分離装置を用いた排ガス浄化システ ムの構成を例示する概念図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に、 図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図 1は、 本発明にかかる再生式二酸化炭素分離装置を表す斜視概念図である。 すなわち、 同図に例示したものは、 回転型の再生式二酸化炭素分離装置であり、 分離装置 1は、 回転軸 1 aを中心に所定速度で矢印方向に回転する口一夕 1 bと、 口一夕 1 b中に装填されたコンパ一トメント （ 「セクタ一」 と称されることもあ る） l cとを有する。 コンパートメント 1 cには、 温度に応じて二酸化炭素ガス を可逆的に吸収 ·放出する吸収分離剤 1 gが装填されている。 具体的には、 例え ばコンパ一トメント 1 cに複数のバスケッ 卜 b aが設けられ、 吸収分離剤 1 gを、 これらのバスケッ ト b aに装填することができる。 この場合に、 それそれのバス ケット b aにはガスの流れ方向に開口が設けられ、 吸収分離剤 1 gとガスとの接 触を確保する。 このためには、 例えば、 バスケッ ト b aの開口を網状あるいは格 子状にしても良い。
吸収分離剤 l gとしては、 後に詳述するように、 相対的に低い温度において二 酸化炭素を吸収し、 吸収した二酸化炭素を相対的に高い温度において放出するよ うな特性を有する材料を用いる。 なお、 図 1において、 I dはロー夕ハウジング、 1 eはセクタプレートである。
上記構成の分離装置 1は、 回転軸 1 aを中心とした口一夕 1 bの回転円周上に 分割して設けられた高温部 l hと低温部 1 Lとを有する。 そして、 低温部 1 Lに は、 図示しないボイラまたは焼却炉などから排出された排ガス G 1が供給される。 一方、 高温部 l hには、 吸収分離剤から放出された二酸化炭素を運ぶためのキヤ リアガス A 1が供給される。
排ガス G 1に含有される二酸化炭素は、 排ガス G 1が低温部 1 Lを通過する間 にコンパ一トメント 1 cに装填された吸収分離剤 1 gに吸収され排ガス G 1と分 離される。 二酸化炭素が分離された排ガス G 2は、 装置の出口側から取り出され る。
吸収分離剤 1 gに吸収された二酸化炭素は、 ロー夕 l bの回転に伴ってコンパ —トメント 1 cが高温部 1 hに移動し、 高温のキヤリァガス A 1と接触すること により吸収分離剤 1 gから放出され、 キヤリアガスと混合されたガス流 A 2とし て排出される。 二酸化炭素を放出した吸収分離剤 1 gは、 口一夕 l bの回転に伴 つて再び低温部 1 Lに移動し、 排ガス G 1から二酸化炭素を吸収分離する。
高温部 1 hと低温部 1 Lとは、 図示しないシール系により相互にシールされ、 ガスのリークを防いでいる。 従って、 排ガス G l、 G 2とキャリアガス A 1、 A 2とが混じり合うことはない。
なお、 図 1に表した例においては、 ガス流 G 1とガス流 A 1とは平行で同方向 下向きであるが、 これとは逆に平行で同方向上向きあるいは平行で逆方向であつ ても良い。 本例の場合、 ロー夕の上部を高温側とし下部を低温側とすると、 熱交 換器の材料としては高温側には耐熱ステンレス鋼が使用され、 低温側には軟鋼ま たは溶接構造用鋼が使用される。 ロー夕全重量は低温側部の下方に設けられた口 一夕軸受で受ける。
ロー夕軸部は、 内部を空冷とし外部はロー夕側の熱を断熱する構造とする。 一 方、 上方に設けられたロー夕軸受は、 上下方向の熱膨張を逃し、 水平方向のみ支 える構造とする。
また、 ロー夕軸が水平方向となるように、 この回転型再生式分離装置が設置さ れていても良い。
本発明によれば、 ロータ 1 bの円周上に高温部 1 hと低温部 1 Lとを設け、 単 にロー夕を回転させることによって排ガス中の二酸化炭素を吸収 ·分離すること ができる。 従って、 システムを極めて簡略化でき、 再生コストが大幅に低減し、 メンテナンスが容易で信頼性の高い吸収分離システムを実現することができる。 次に、 本発明の再生式二酸化炭素分離装置に用いて好適な吸収分離剤について 説明する。 吸収分離剤 1 gとしては、 リチウムジルコネート、 アルカリ金属の酸 化物またはアル力リ土類金属の酸化物を用いることができる。 これらの化合物に ついては、 例えば、 特開平 9一 992 14号公報ゃ特開平 10— 1 5 2302号 公報において詳細が開示されている。
吸収分離剤としては、 まず、 リチウムジルコネート、 すなわちリチウム
(L i) とジルコニウム （Z r) との酸化物を挙げることができる。 具体的には、 L i2Z r 03や L i4Z r〇4を用いることができる。
L i2Z r 03は、 二酸化炭素との間で以下の吸収 ·放出反応を生ずる。
L izZ r 03 (s) +CO2 (g)→Zr02 (s) +L 12CO3 (1) ( 1) Zr02 (s) +L12CO3 (1) ->L i2Z r03 (s) +C02 (g) (2) すなわち、 上記 （ 1) の吸収反応と （2) の放出反応とによって、 二酸化炭素 を可逆的に吸収 .放出させることができる。 （ 1 ) の吸収反応は、 約 400°C〜 580°Cの温度範囲で顕著となる。 また、 上記 （2) の放出反応は、 約 6 00°C 以上の温度範囲で顕著となる。 従って、 L i2Z r 03を含有した吸収分離剤 1 g を約 40 0°C〜580°Cの低温部におけば、 排ガス中から二酸化炭素を活発に吸 収し、 この吸収分離剤 1 gを 6 00°C以上の高温部に移動させると吸収した二酸 化炭素を放出する。
図 2は、 L i 2 Z r 03を吸収分離剤とした時の反応モデルを表すグラフ図であ る。 すなわち、 同図の横軸は温度、 縦軸は吸収分離剤に含有される二酸化炭素の 含有量を表す。
また、 図 3は、 この具体例に対応して本発明の再生式二酸化炭素分離装置の動 作を表す概念図である。
L i 2 Z r 03を用いた場合には、 吸収分離剤は、 約 6 0 0 °Cにおいて二酸化炭 素の含有量が最大となる。 この温度を仮に 「変曲点」 とすると、 変曲点より加熱 しても冷却しても二酸化炭素ガスの含有量は減少する。 例えば、 5 0 0 °Cに冷却 した吸収分離剤に二酸化炭素を含む排ガスが接触すると反応熱を放出しながら上 記 （ 1 ) 式に表したように二酸化炭素の吸収が始まる。 そして、 さらに二酸化炭 素が接触すると吸収分離剤は二酸化炭素を吸収しながら熱エネルギにより加熱さ れ、 変曲点である 6 0 0 °Cまで、 吸収を続ける。
この変曲点においては、 二酸化炭素の含有量は最大値を示し、 吸収は停止する。 そこで吸収分離剤を加熱すると、 今度は、 反応熱として熱エネルギを吸収しなが ら上記 （2 ) 式に表したように二酸化炭素の放出を開始する。 そして、 7 0 0 °C 付近まで二酸化炭素の放出を続け、 7 0 0 °C付近において二酸化炭素の含有量は 最小となる。
図 4は、 本発明の再生式二酸化炭素分離装置のガス流れ方向におけるガスの内 部温度分布の一例を表すグラフ図である。 例えば、 分離装置に低温側 1 Lにおい て、 温度が 1 4 5 °Cの排ガス G 1が分離装置に導入されると、 吸収分離剤 1 に 二酸化炭素が吸収され、 曲線 C 1で表したように、 反応熱によって温度が上昇す る。 そして、 分離装置の出口付近では、 排ガス G 2の温度は約 3 8 8 °Cまで上昇 する。 また、 図 4において曲線 C 2で表したように、 1 4 5 °Cよりも高く変曲点 よりも低い温度の排ガスは、 曲線 C 1と変曲点との中間的な温度分布をとる。 一方、 分離装置の高温部 1 hにおいて、 温度が 1 0 7 2 °Cのキャリアガス A 1 が導入されると、 反応熱として熱エネルギが吸収されて吸収分離剤 1 gで二酸化 炭素の放出が生じ、 同図に曲線 C 4で表したように、 温度が低下する。 そして、 分離装置の出口付近では、 キャリアガス A 2の温度は約 795 °Cまで低下する。 また、 図 4において曲線 C3で表したように、 1072°Cよりも低く変曲点より も高い温度のキヤリァガスは、 曲線 C 4と変曲点との中間的な温度分布をとる。 前記した （1) 式から分かるように、 このような吸収分離剤は、 固体 1モルで 二酸化炭素 1モルを吸収することができる。 体積に換算すると、 吸収分離剤の 4 00倍の体積の二酸化炭素を吸収することができる。 ちなみに、 従来の技術に関 して前述したアミン類を用いた吸収液の場合には、 吸収可能な二酸化炭素の量は、 吸収液の体積の 20倍程度である。 従って、 アルカリ金属などの酸化物を吸収分 離剤として用いることにより、 従来の吸収液の 10倍以上の二酸化炭素を吸収分 離することが可能となり、 従来よりもはるかにコンパク卜な体積で高い効率の回 収システムを実現することができる。
—方、 本発明において吸収分離剤 l gとして用いることができるアルカリ金属 の酸化物としては、 上述した L i2Z r〇3や L i4Z r〇4の他にも、 例えば、 Li2〇、 Na20を挙げることができる。 Li20は、 二酸化炭素との間で以下の 吸収 ·放出反応を生ずる。
Li20 (s) +C02 (g)→L i2C03 (1) (3)
L I 2CO3 (1)→Li20 (s) +CO2 (g) (4)
上記 （3) の吸収反応は、 約 700°C〜1000°Cの温度範囲で顕著となる。 また、 上記 （4) の放出反応は、 約 1100°C以上の温度範囲で顕著となる。 従 つて、 L i20を含有した吸収分離剤 1 gを約 700°C〜 1000°Cの低温部にお けば、 排ガス中から二酸化炭素を活発に吸収し、 この吸収分離剤 1 gを 110◦ °C以上の高温部に移動させると吸収した二酸化炭素を放出する。
また、 Na20の場合には、 上記 （3) 式に対応した吸収反応は約 700°Cから 1700°Cの温度範囲で顕著となり、 上記 （4) に対応した放出反応は 1800 °C以上の温度範囲で顕著となる。
もう一種類の材料である、 アルカリ土類金属の酸化物としては、 例えば、 Mg 0、 CaOを挙げることができる。 MgOの場合には、 300°C〜400°Cの温 度範囲において二酸化炭素の吸収を顕著に生じ、 400°C以上の温度範囲におい て二酸化炭素の放出を顕著に生ずる。 C a Oの場合には、 6 0 0 °C〜8 0 0 °Cの 温度範囲において二酸化炭素の吸収を顕著に生じ、 8 0 0 °C以上の温度範囲にお いて二酸化炭素の放出を顕著に生ずる。
以上説明したような各種の材料を吸収分離剤 1 gとして適宜用いることにより、 排ガスの種々の温度領域において本発明の回転型再生式二酸化炭素分離装置を構 成することができる。
つまり、 高温の排ガスを分離処理する場合には、 変曲点の高い吸収分離剤を用 い、 低温の排ガスを分離処理する場合には変曲点の低い吸収分離剤を用いること が望ましい。
また、 2種類以上の材料を吸収分離剤として適宜配置することにより処理温度 範囲が広がり、 吸収効率もさらに向上させることもできる。 すなわち、 本発明の 分離装置は、 図 4に例示したように、 ガスの流れに沿って内部に温度分布が生ず る。 従って、 それそれの位置において、 そこでの温度において最も高い効率で二 酸化炭素を吸収することができる材料を配置すれば、 吸収効率をさらに高くする ことが可能となる。
図 4に例示した温度分布に対応させる場合には、 排ガスの温度分布に応じて変 曲点が変動するように吸収分離剤の材料を配置すれば良い。
ところで、 固体状の L i 2 Z r 03を含有した吸収分離剤 1 gは、 上記 （ 1 ) 式 から分かるように、 二酸化炭素を吸収すると、 固体状の Z r〇2と液体状の L i 2 C 03とを生成する。 通常、 平均粒径が◦. 0 1 m〜数〃 m程度として得られる 粉体のリチウムジルコネ一トなどの吸収分離剤は、 粒状または多孔質状に一旦形 成しておくと良い。
吸収分離剤を粒状とした場合には、 固体状の Z r 02がコアとなり、 その表面に 液体状の L i 2 C 03が付着した状態を形成することができる。
また、 吸収分離剤を多孔質状とした場合には、 固体状の Z r 02が骨格となり、 その表面に液体状の L i 2 C 03が付着した状態を形成することができる。
これらいずれの状態も、 化学的及び機械的に安定であり、 二酸化炭素の吸収放 出を可逆的に安定して生じさせることが可能である。 さらに、 これらの粉体、 粒状または多孔質状の吸収分離剤を、 塊状、 筒状、 変 型面状、 線構造体状などの形状に成形した 「形成品」 とすることができる。 また は、 ハニカム状や練炭状などのように、 ガスの流れ方向に貫通孔を有する塊状ま たは面構造体状に成形した 「形成品」 としても良い。
または、 セラミクスや金属などをこれらの形状に成形した成形品の表面に、 吸 収分離剤を担持させた 「担持品」 としても良い。 すなわち、 粒状、 多孔質状、 塊 状、 筒状、 変型面状及び線構造体状などの形状に成形したセラミクスや金属など の成形品の表面に塗布、 接着、 貼り付け、 コーティングなどの方法によって吸収 分離剤を担持させても良い。 例えば、 ォライ トなどの多孔質物質 （粒子） に担持 させることができる。 または、 ハニカム状や練炭状などのように、 ガスの流れ方 向に貫通孔を有する塊状または面構造体状に成形したセラミクスや金属などの成 形品の表面に吸収分離剤を担持させても良い。
これらの 「形成品」 あるいは 「担持品」 は、 ガスとの接触面積が大きく且つ充 填効率も高くなるような形状とすることが望ましい。
前述した種々の形状のうちで、 「粒状」 、 「多孔質状」 、 「塊状」 および 「変 型面状」 の 「形成品」 または 「担持品」 については、 その表面に開口を設けある いは突起を形成することによってガスとの接触効率をさらに向上させることがで ぎる。
また、 前述した種々の形状のうちで、 「ガスの流れ方向に開口を有する塊状」 の 「形成品」 または 「担持品」 は、 断面形状が円、 方形、 三角、 ハニカム、 星形 などの種々の形状を有する多数のエレメントブロックと称することができる。 こ のような形状を開示した文献としては、 例えば特許公報第 2 8 7 9 5 9 9号公報 を挙げることができる。
一方、 前述した種々の形状のうちで、 「ガスの流れ方向に貫通孔を有する面構 造体状」 の 「形成品」 または 「担持品」 は、 例えば平面シートと波形シートのよ うな複数の形状のものを組み合わせてガス流れ方向に対して略平行に配列したも の、 あるいは、 波形断面を有する多数のエレメントプレートなどと称することが できる。 このような面構造体の形状を開示した文献としては、 例えば特許公報第 2 6 6 0 5 7 7号公報、 特開平 9— 2 8 0 7 6 1号公報、 特開平 9一 3 1 6 6 0
8号公報、 意匠公報 7 2 1 1 9 1 ( K 6— 5 9 2 ) 、 意匠公報 7 2 1 1 9 1の類 似 1 ( K 6— 5 9 2 A類似） を挙げることができる。
前述した種々の形状のうちで、 「筒状」 、 「変型面状」 、 「線構造体状」 、 「ガスの流れ方向に貫通孔を有する塊状または面構造体状」 などの形状は、 当業 者の通称的な用語によってさらに具体的に例示すると以下の如くである。
すなわち、 「ラシヒリング」 、 「テラレッ ト」 、 「ポールリング」 、 「イン夕 ロックサドル」 、 「バールサドル （ベルルサドル） 」 、 「レッシングリング」 、 「パーティションリング」 、 「シングルスパイラル」 、 「ダブルスパイラル」 、 「トリプルスパイラル」 、 「インターパック」 、 「ヘリクスパッキング」 、 「デ イクソンパッキング」 、 「マクマホンパッキング」 、 「キャノンパッキング」 、 「ステツ ドマンパッキング」 、 「グヅ ドロ一パッキング」 、 「スプレーパック」 、 「パナパック」 或いは 「木格子」 などを挙げることができる。 なお、 以上列挙し た各形態は、 例えば、 「化学工場」 第 1 2卷第 9号 （ 1 9 6 8 ) 〜第 1 4卷第 7 号 （ 1 9 7 0 ) または第 1 5卷第 7号 （ 1 9 7 1 ) において具体的に表されてい る。
このような形状を有する 「形成品」 または 「担持品」 の外形サイズは、 例えば、 数 c m〜数 1 0 c m程度とすることができる。 図 1に例示した二酸化炭素分離装 置のロー夕 1 bの外形サイズは通常は数メータ以上であるので、 コンパ一トメン ト 1 cに設けられたバスケッ卜には、 多数の 「形成品」 または 「担持品」 が装填 される。
また、 口一夕 1 bの高さも数メータ以上となる。 従って、 図 1に例示したよう に、 ガスの流れ方向に沿って複数のバスケット b aを設けると吸収分離剤の装填 •交換が容易となる。 この時に、 それそれのバスケッ トに網状あるいは格子状な どの仕切りを設ければ、 吸収分離剤を安定して保持することができる。 または、 ガスの流れ方向にみてひとつのバスケットを設け、 その内部をガス流れ方向に沿 つて何段かの格子状のようなもので区分けして吸収分離剤を装填しても良い。 一方、 前述したうちの粒状、 多孔質状、 塊状、 筒状、 変型面状及び線構造体状 の 「形成品」 または 「担持品」 を、 バスケッ ト b aの中でガスの流れに応じて流 動させることも可能である。 これは、 例えば、 特開昭 55— 123989号公報 に記載されている 「回転形流動層熱交換器」 と類似した概念であり、 ガスとの接 触効率をさらに向上させることが可能となる。
また、 「ガスの流れ方向に貫通孔を有する塊状または面構造体状」 の 「形成 品」 や 「担持品」 を、 バスケッ 卜の深さ方向 （ガス流れ方向） の長さと同じ長さ のものをバスケッ ト内に並べても良く、 または、 バスケッ トの深さよりも短いも のを何段かに分けて積層させても良い。
さらに、 断面形状の異なるものや、 外形が異なるものを組み合わせてコンパ一 トメント内に装填しても良い。 例えば、 粒状のものと塊状のものを組み合わせた り、 線構造体と面構造体とを組み合わせてコンパートメント内に装填することが できる。
また、 吸収分離剤をエービ一ビーアルストムパワー （ABB AL STOM POWER) 株式会社から供給されているエナメルエレメン卜の形態としても良 い。 ここで、 「エナメルエレメント」 とは、 ほうろう引きされた波板状の鋼板を 積層させたエレメントを表すものであり、 その形態の要部は、 例えば、 特許公報 第 2660577号、 特開平 9— 28076 1号公報、 特開平 9— 3 16608 号公報、 意匠公報 72 1 19 1 (K 6— 592) 、 意匠公報 72 1 19 1の類似 1 (K 6— 592 A類似） などにおいて例示されている。
本発明においては、 これらのエナメルエレメントのほうろうの表面、 或いはほ うろうに代わつてリチウムジルコネートなどの吸収分離剤を波板の表面にコーテ イング、 接着、 溶着あるいは融着などの各種の方法によって担持させることによ り、 ガスとの接触効率が極めて高く安定した吸収分離を実現することができる。 特に、 ェ一ビービーアルストムパワー株式会社のエナメルエレメントの形態の ものは、 圧力損失も少なく大容量の風量を処理でき、 排ガスとの接触効率も高い 点で有利である。
次に、 本発明の再生式二酸化炭素分離装置の変型例として、 定置型の分離装置 について説明する。 図 5は、 本発明の定置型再生式二酸化炭素分離装置の要部構成を表す概念図で ある。 すなわち、 二酸化炭素分離装置 1 0は、 2つの反応塔 T l、 Τ 2と、 これ ら反応塔に連通したダクト （配管） とを備え、 第 1のガスと第 2のガスのそれぞ れの入出口管が接続され、 さらにそれらガスを遮蔽切り替えする切替弁 V 1〜V 4を有する。 反応塔 T l、 Τ 2には、 それそれ図 1乃至図 4に関して前述した吸 収分離剤 1 gが装填されている。
排ガス G 1は、 まず切替弁 V Iを介して、 吸収分離剤の変曲点よりも低い温度 に維持された反応塔 T 1に供給される。 この吸収サイクルにおいて、 排ガス G 1 に含有される二酸化炭素は、 排ガス G 1が塔内を通過する間に吸収分離剤 1 gに 吸収され排ガス G 1から分離される。 二酸化炭素が分離された排ガス G 2は、 反 応塔 T 1の出口側から切替弁 V 2を介して取り出される。
次に、 切替弁 V 1 ~V 4を切り替えて、 反応塔 T 1に排ガスの代わりに高温の キャリアガス A 1を供給して再生サイクルとする。 すると、 吸収分離剤 l gに吸 収された二酸化炭素は分離され、 キヤリアガスと混合されたガス流 A 2として排 出される。 この間同時に、 反応塔 T 2には、 排ガス G 1が供給されて二酸化炭素 の吸収分離を続行することができる。
このように、 本実施形態によれば、 それそれの反応塔において吸収分離反応が 飽和 （完結） するまで排ガスを処理し、 切替弁によりガス流を切り替えて反応塔 を選択することにより、 連続的に二酸化炭素の吸収分離を実施することができる。 つまり、 それそれの反応塔における吸収サイクルと再生サイクルとを連鎖的に実 施させることにより、 排ガスの連続的な処理が可能となる。
本実施形態によれば、 反応塔に機械的な可動部分が不要となり、 切替弁を適宜 操作することにより吸収と再生を連続して実施することができる。
ここで、 図 5においては、 高温のキャリアガス A 1を供給することによって、 吸収分離剤 1 gを加熱し吸収された二酸化炭素を分離する例を表したが、 これ以 外にも、 例えば、 各反応塔内に電気ヒー夕などの加熱手段を適宜設け、 変曲点よ りも高く加熱するための補助加熱手段として用いても良い。
また、 各反応塔に接続するダクトの構成は、 図示したものには限定されず、 適 宜切替弁を設けて処理経路を構成することができる。
また、 反応塔の数も図示した 2塔には限定されず、 3塔以上の反応塔を適宜組 み合わせて再生式二酸化炭素分離装置を構成することができる。 例えば、 分離装 置の圧力損失量や、 排ガスやキヤリアガスの流量などに応じて適宜反応塔の数を 決定することができる。
または、 3番目の反応塔を、 他の 2つの反応塔の切替時にダク トや反応塔内に 残留する排ガス G 1のパージ処理用として運転することもできる。 このようにす れば、 ダクトゃ反応塔内に残留する未処理の排ガス G 1の放出やキャリアガスへ の混入を防ぐことができる。
次に、 本発明の再生式二酸化炭素分離装置を用いた排ガス浄化システムについ て説明する。
図 6は、 本発明の再生式二酸化炭素分離装置を用いた排ガス浄化システムの構 成を例示する概念図である。
また、 表 1は、 図 1に例示した回転型再生式の二酸化炭素分離装置を採用した システムの各経路上におけるガス種類、 流量、 二酸化炭素量、 温度、 比熱及びェ ン夕ルビ一のデ一夕を表す。
流体 単位/ Pos A B C D E F H I J 流体 廃ガス 廃ガス 廃ガス 廃ガス C02 C02 C02 C02 C02 流量 KNm3/Hr 3,000 3,000 2,798 2,798 2, 633 2, 798 1， 633 203 203
C02流量 % 13.5¾ 13.5¾ 6.755! 6.75¾ 鶴 麵 舰 100¾ 籠
。C 100 134 557 100 1078 631 631 631 127 比熱 KCal/fWt 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 ェンタルピー MCal/Hr 279,750 305,288 580,248 260,867 889,290 632,260 594, 969 45, 765 20, 227
図 6に例示したシステムにおいては、 石油系燃料、 石炭系燃料あるいは L N G ガスなどを燃焼する図示しないボイラまたは焼却炉などから排出された排ガス G 1は、 まず、 脱硫装置 7において硫黄分を除去される。 しかる後に、 排ガス G 1 は、 経路 Aを介して C 02熱交換器 5に導入され、 所定の温度に加熱される。 次に 排ガス G 1は経路 Bを介して本発明の二酸化炭素分離装置 （C02- Separator) 1、 1 0に導入され、 二酸化炭素が分離される。 二酸化炭素が分離された排ガス G 2 は、 経路 Cを介して熱回収システム 2において冷却される。 熱回収システム 2に おいては、 例えば、 排ガスの熱により蒸気を発生させるだけではなく、 さらに、 この蒸気でスチームタービンを回転させて発電することにより、 熱エネルギを回 収することができる。 一方、 熱回収システム 2において冷却された排ガスは、 経 路 Dを介して誘引ファン 6により引かれ、 最終的には煙突 8から大気に放出され る。
一方、 二酸化炭素分離装置 1、 1 0においては、 排ガス G 1から二酸化炭素を 分離し、 キャリアガス A 1に混合するという物質移動が行われる。 分離装置 1、 1 0から排出されたキヤリアガス A 2は、 経路 Fを介してファン 4により送出さ れる。 ファン 4から送出された二酸化炭素を含むキャリアガス A 2の一部は、 経 路11、 加熱装置 3、 経路 Eを介して、 分離装置 1、 1 0に循環供給することによ り、 分離装置 1、 1 0の高温部 1 hまたは再生サイクルの反応塔の温度を所定の 高温に維持する。 加熱装置 3は、 L N Gと燃焼空気とを混合させて燃焼させる蓄 熱式バ一ナや間接式の加熱炉とすることができる。 また、 経路 E、 F、 Hの循環 経路においては、 二酸化炭素を含むキャリアガスは、 ロー夕 l bの数回転分の間 にわたつて再循環させることができる。
一方、 ファン 4から経路 Iに送られたキャリアガスは、 熱交換器 5に導入され、 本プロセスを施す前の排ガス G 1と熱交換する。 この熱交換器 5は、 間接式加熱 炉または再生式加熱炉とすることにより、 排ガスへのキャリアガス （二酸化炭 素） の混入を防ぐことが望ましい。 熱交換器 5において冷却されたキャリアガス (二酸化炭素） は、 経路 Jを介して、 回収される。
このようにして得られた二酸化炭素は、 例えば、 ビニールハウスの農作物に供 給されたり、 水素と反応させてメタノール合成などの 2次利用に供されたり、 そ の他の各種の方法により再利用または処理が施される。
ここで、 熱交換器 5としては、 「プレート式」 や 「チューブラ式」 または 「回 転型再生式」 など、 熱交換媒体どうしの混じり合いの恐れがない熱交換器を用い ることができる。 プレート式とは伝熱要素板の積層構造体からなり、 一方チュー ブラ式とは伝熱要素管の群構造体からなり、 これらの積層構造体や管群構造体の 中に、 高温ガスと低温ガスの流路がそれそれ設けられているものである。 高温ガ スの熱は、 流路壁から伝熱要素板や伝熱要素管を介して低温ガスに移送され、 熱 交換が達成される。
一方、 回転型再生式の熱交換器とは、 回転するロー夕に蓄熱エレメントが設け られ、 高温ガス流中において吸熱した蓄熱エレメン卜が低温ガス流中において熱 を放出することにより熱交換を行うものである。 その代表的なものとしては、 ェ ービ一ビ一ァルストムパワー株式会社から、 商標名 「ユングストローム熱交換 器」 として供給されているものを挙げることができる。
以上説明したように、 本発明による再生式二酸化炭素分離装置を用いると、 従 来よりもはるかに簡素な構成で、 極めて高い効率の二酸化炭素の回収を実現する ことができる。 つまり、 本発明によれば、 加熱冷却によるエネルギの授受のみに より二酸化炭素の吸収と放出を行うことができ、 熱回収システムを併用すること によってエネルギ損失を最小限に抑えた経済的なシステムを構築することができ る。
具体的には、 図 6に例示したシステムにおいて図 1に例示した回転型再生式の 分離装置を採用した場合に、 1 トンの二酸化炭素を回収するために必要な経費は 約 1 5 0 0円である。 これを、 発電所の発電単価に換算すると 1 k W当たり約 0 . 6円となる。
比較のために、 従来の分離法の場合の経費を挙げると、 化学吸収法の場合の経 費は発電単価に換算して約 1 . 8円であり、 物理的分離法の場合の経費は発電単 価に換算して約 4 . 0円であった。 つまり、 本発明によれば、 従来の物理的分離 法の 1 / 6以下、 化学的吸収法と比較しても約 1 / 3の経費で二酸化炭素を分離 することができる。
以上、 具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。 しかし、 本 発明は、 これらの具体例に限定されるものではない。 例えば、 吸収分離剤として 用いることができるものは、 リチウムジルコネートには限定されず、 温度によつ て二酸化炭素を可逆的に吸収 ·放出する、 あらゆる材料を同様に用いて同様の効 果を得ることができる。 また、 それそれの材料に合わせて温度を調節し、 または、 処理すべき排ガスの温度に合わせて吸収分離剤の材料を適宜選択できることはい うまでもない。
また、 図 6に例示した二酸化炭素分離システムも一例に過ぎず、 当業者が選択 できる各種のガス流経路、 加熱手段、 熱回収手段を適宜選択して用いることが可 能である。 例えば、 第 2のガス流経路は循環されない場合もあり、 この場合には 第 2のガス流の加熱手段として前述の循環方式と同様の蓄熱式パーナや間接式の 加熱炉も用いることができる。
さらに、 本発明は、 燃料を燃焼させる燃焼ボイラからの排ガスのみに限定され ず、 ごみ焼却炉などの各種の焼却炉や、 その他、 二酸化炭素を発生する化学ブラ ントなど二酸化炭素を排出するあらゆる用途において同様に用いて同様の効果を 奏することができる。 産業上の利用可能性
本発明は、 以上説明した形態で実施され、 以下に説明する効果を奏する。
まず、 本発明によれば、 ロー夕の周囲に高温部と低温部とを設け、 単にロー夕 を回転させることによって排ガス中の二酸化炭素を吸収 ·分離することができる。 従って、 システムを極めて簡略化でき、 再生コストが大幅に低減し、 メンテナン スが容易で信頼性の高い吸収分離システムを実現することができる。 さらに、 同 様の効果は、 定置型の二酸化炭素分離装置においても得ることができる。
また、 本発明によれば、 吸収分離剤として、 リチウムジルコネ一トなどのアル 力リ金属酸化物またはアル力リ土類金属の酸化物を用いることにより化学的及び 機械的に安定であり、 二酸化炭素の吸収放出を可逆的に安定して生じさせること が可能となる。
さらに、 これらの吸収分離剤を、 粒状、 多孔質状、 塊状、 筒状、 変型面状及び 線構造体状並びに前記ガス流れ方向に貫通孔を有する塊状及び面構造体状の形成 品の少なくともいずれかの形態を有する 「形成品」 とし、 または、 粒状、 多孔質 状、 塊状、 筒状、 変型面状及び線構造体状並びに前記ガス流れ方向に貫通孔を有 する塊状及び面構造体状の少なくともいずれかの成形品に担持された 「担持品」 とすると、 排ガスとの接触面積が大きく、 吸収速度を大きくすることができる点 でも有利である。 具体的には、 従来の吸収液の 1 0倍以上の二酸化炭素を吸収分 離することが可能となり、 従来よりもはるかにコンパク卜な体積で高い効率の回 収システムを実現することができる。
一方、 本発明による再生式二酸化炭素分離システムは、 従来よりもはるかに簡 素な構成で、 極めて高い効率の二酸化炭素の回収を実現することができる。 つま り、 本発明によれば、 加熱冷却によるエネルギの授受のみにより二酸化炭素の吸 収と放出を行うことができ、 熱回収システムを併用することによってエネルギ損 失を最小限に抑えた経済的なシステムを構築することができる。
以上詳述したように、 本発明によれば、 初期投資コストも維持メンテナンスコ ストも低く、 且つ高効率に二酸化炭素を回収でき、 各種の産業活動を減速させる ことなく地球の温暖化を効果的に抑制することができるようになり、 産業上のメ リットは極めて多大である。

Claims

請求の範囲 1 . 回転可能とされたロー夕と、
前記ロー夕に保持され、 所定の温度よりも低い温度においては二酸化炭素を吸 収し、 前記所定の温度よりも高い温度においては吸収した二酸化炭素を放出する、 吸収分離剤と、
前記ロー夕の前記回転の中心軸に対して略平行方向に第 1のガスを前記ロー夕 中を流す第 1のガス流経路と、
前記ロー夕の前記回転の中心軸に対して略平行方向に第 2のガスを前記ロー夕 中を流す第 2のガス流経路と、
前記第 1のガスと前記第 2のガスとが混合しないように遮蔽するシール機構と、 を備え、
前記第 1のガス流経路における温度を前記所定の温度よりも低くし、 前記第 2 のガス流経路における温度を前記所定の温度よりも高くしつつ、 前記口一夕を回 転させることによって、 前記第 1のガスに含有される二酸化炭素を前記吸収分離 剤に吸収させ、 前記吸収分離剤に吸収された二酸化炭素を前記第 2のガス中に放 出させることを特徴とする再生式二酸化炭素分離装置。
2 . 前記ロー夕に装着可能とされ前記ガスの流れ方向に開口を有する複数の バスケッ トをさらに備え、
前記吸収分離剤は、 前記複数のバスケッ卜のそれそれに装填されることを特徴 とする請求項 1記載の再生式二酸化炭素分離装置。
3 . 複数の反応室と、
前記複数の反応室のそれそれに保持され、 所定の温度よりも低い温度において は二酸化炭素を吸収し、 前記所定の温度よりも高い温度においては吸収した二酸 化炭素を放出する、 吸収分離剤と、
第 1のガス及び第 2のガスのいずれかを前記複数の反応室のそれそれに選択的 に供給するための切替手段と、
を備え、 反応室を前記所定の温度よりも低温に保持しつつ前記第 1のガスを供給するこ とによって第 1のガス流経路を形成し前記第 1のガスに含有される二酸化炭素を 前記吸収分離剤に吸収させる吸収サイクルと、
反応室を前記所定の温度よりも高温に保持しつつ前記第 2のガス流を供給する ことによって第 2のガス流経路を形成し前記吸収分離剤に吸収された二酸化炭素 を前記第 2のガス中に放出させる再生サイクルと、
を前記複数の反応室の間で略連鎖的に実施可能としたことを特徴とする再生式 二酸化炭素分離装置。
4 . 前記反応室は、 前記吸収分離剤を前記所定の温度よりも高温に加熱する ための加熱手段を有することを特徴とする請求項 3記載の再生式二酸化炭素分離
5 . 前記吸収分離剤は、 リチウムジルコネート、 アルカリ金属の酸化物及び アル力リ土類金属の酸化物の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項 1〜4のいずれか 1つに記載の再生式二酸化炭素分離装置。
6 . 前記吸収分離剤は、 粒状、 多孔質状、 塊状、 筒状、 変型面状及び線構造 体状並びに前記ガス流れ方向に貫通孔を有する塊状及び面構造体状の形成品の少 なくともいずれかの形態を有することを特徴とする請求項 1〜 5のいずれか 1つ に記載の再生式二酸化炭素分離装置。
7 . 前記吸収分離剤は、 粒状、 多孔質状、 塊状、 筒状、 変型面状及び線構造 体状並びに前記ガス流れ方向に貫通孔を有する塊状及び面構造体状の少なくとも いずれかの成形品に担持されたことを特徴とする請求項 1〜 6のいずれか 1つに 記載の再生式二酸化炭素分離装置。
8 . 前記所定の温度が互いに異なる複数の吸収分離剤を備えたことを特徴と する請求項 1 ~ 7のいずれか 1つに記載の再生式二酸化炭素分離装置。
9 . 請求項 1 ~ 8のいずれか 1つに記載の再生式二酸化炭素分離装置と、 前記再生式二酸化炭素分離装置の前記第 2のガス流経路における温度を前記所 定の温度よりも高くするための加熱手段と、
前記第 1のガス流経路から排出されたガスを冷却する熱回収手段と、 前記第 2のガス流経路から排出された二酸化炭素を含有するガスから前記第 1 のガス流経路に供給される前記第 1のガスに対して熱エネルギを移送する熱交換 手段と、
を備えたことを特徴とする二酸化炭素分離システム。
1 0 . 前記第 2のガス流経路から排出された前記二酸化炭素を含有するガス の少なくとも一部を前記第 2のガス流経路に再供給する循環手段をさらに備え、 前記加熱手段は、 燃料を燃焼させて、 前記循環手段により循環される前記二酸 化炭素を含有するガスを加熱する、 蓄熱式パーナまたは間接式加熱炉であること を特徴とする請求項 9記載の二酸化炭素分離システム。
1 1 . 前記熱回収手段は、
前記第 1のガス流経路から排出された前記ガスにより蒸気を発生させるボイラ を有することを特徴とする請求項 9または 1 0に記載の二酸化炭素分離システム。
1 2 . 前記熱回収手段は、
前記第 1のガス流経路から排出された前記ガスにより蒸気を発生させるボイラ と、
前記ボイラにおいて発生された前記蒸気により駆動されるスチーム夕一ビンと、 前記スチームタービンにより駆動される発電機と、
を有することを特徴とする請求項 9または 1 0に記載の二酸化炭素分離システ ム。
1 3 . 前記熱交換手段は、 プレート式、 チューブラ式または回転型再生式熱 交換器のいずれかであることを特徴とする請求項 9 ~ 1 2のいずれか 1つに記載 の二酸化炭素分離システム。
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