JP5115923B2

JP5115923B2 - 二酸化炭素ガス回収装置

Info

Publication number: JP5115923B2
Application number: JP2007194402A
Authority: JP
Inventors: 滿小澤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2027-07-26
Also published as: CN101353166B; JP2009028622A; CN101353166A

Description

本発明は排気ガス中に含まれる二酸化炭素ガスを回収する装置に関し、特に空気中の炭酸ガスを炭酸カルシウムの形で回収する二酸化炭素ガス回収装置に関する。

従来、地球温暖化の原因となる二酸化炭素ガスや工場排気ガス中に含まれる二酸化炭素ガスを吸収・除去するには、特開平１０−２３０１３１号公報により水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）水溶液と二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを反応させて、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）として回収することが提案されている。

つまり、この公報では、水酸化カルシウム水溶液を薄層状として連続流下するか、薄膜状にして循環散水することが提案されている。
特開平１０−２３０１３１

しかしながら、前記公報では、水酸化カルシウム水溶液を薄層状として連続流下するか、薄膜状にして循環散水することのみが開示されているだけで、具体的にどのような装置で、二酸化炭素ガスを省エネルギ的に反応・吸収させるのかについては全く開示がなく、実用化できなかった。
本発明の目的は、以上に述べたような従来の水酸化ナトリウムを用いた二酸化炭素ガスの回収方法の現状に鑑み、環境温暖化抑制の点からも要請が高まっている二酸化炭素ガスを省エネルギ的に、しかも効率的に吸収・回収できる具体的な装置を得るにある。

本発明によれば、この目的は、二酸化炭素ガスを含む排気ガスが導入される吸気口の上部に配置される水酸化カルシウム水溶液のシャワーノズル及び同シャワーノズルからの散水を受けるフィルタを内蔵する反応槽と、この反応槽の底部から炭酸カルシウムを含んだ処理液を流入されると同時に前記反応槽の内部液面と内部液面を同一液面レベルに保たれかつ内部に炭酸カルシウム分離用エリミネータを組み込まれた回収槽と、前記回収槽と前記シャワーノズルとの間に設けられる水酸化カルシウム水溶液を循環させる循環管路とを備える二酸化炭素ガス回収装置であって、前記反応槽は内部処理液の上部空間をそらせ板で排気ガス導入室及び除湿室に分割されると共に、同そらせ板の下端部は処理液水面の上方で終端されて反動水車で処理液上方空間を前記排気ガス導入室と前記除湿室の２つの空間に区画され、同反動水車は前記循環管路から分岐された反動スプレーからの吹付け水の噴射エネルギにより反動され、処理済空気が排出される前記除湿室中には排出処理済空気の除湿を行うエリミネータが配置される二酸化炭素ガス回収装置により達成される。

本発明によれば、排気ガス中の二酸化炭素ガスの大部分は反応槽内フィルタを通過する間に水酸化カルシウム水溶液に吸収され、残る二酸化炭素ガスも、無動力で回転される反動水車の回転運動に伴って処理液中を通る間に処理液中に確実に吸収され、回収槽で炭酸カルシュウムを除去・回収させた処理液を反応槽に再循環させるため、省エネルギで排気ガス中の二酸化炭素ガスを吸収・除去できると共に、機能維持や洗浄等の維持・管理が簡単な二酸化炭素ガス回収装置を得ることができる。

本発明の好ましい実施例の説明においては、
1)前記循環管路の循環ポンプ下流には必要に応じて石灰水または酸性水を混入するミキシング管路が付設され、同循環ポンプ上流には必要に応じて洗浄水を前記循環管路に導入できる洗浄管路が付設されることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素ガス回収装置、
2)前記循環管路には必要に応じて前記回収槽の下部及び循環管路に圧縮空気を圧入できる圧縮空気導入管路が付設されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の二酸化炭素ガス回収装置、
3)反応槽の内部空間内に直接に洗浄水を導入できる前記洗浄管路から分岐された補助管路が設けられることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の二酸化炭素ガス回収装置
が説明される。

以下、図１について本発明の実施例の詳細を説明する。
図１中、符号「１」は工場排気ガス中の二酸化炭素ガスと水酸化カルシウムを反応させる反応槽を、符号「２」は処理液中に含まれる水酸化カルシウムを除去・吸収する回収槽を、符号「３」は水酸化カルシウムを除かれた処理液を反応槽１に再循環させる循環管路をそれぞれ示している。

詳細を説明すると、反応槽１の吸気口１ａには二酸化炭素ガスを含んだ工場排ガス等の排気ガスが供給され、送風機Ｆに繋がれた同反応槽１の排気口１ｂからは、除湿・ペーハ調整後の浄化空気が吸引排出される。
前記反応槽１の内部は、斜降そらせ板４により上部空間を排気ガス導入室５と除湿室６に仕切られ、吸気口１ａに連絡した排気ガス導入室５の上部には水酸化カルシウムの水溶液を噴射するシャワーノズル８が配置される。

そして、前記排気ガス導入室５の高さ方向中間部にはシャワーノズル８からの噴射水を受けて二酸化炭素ガスと水酸化カルシウムとの反応を促進させるフィルタ９が横架され、前記そらせ板４の下端部は排気ガス導入室５下部の処理液水面の上方で終端される。そらせ板４の下端部と処理液水面との間は図１の紙面と直角な方向に延長する反動水車１１で区画される。
反応槽１は後述する循環管路３から分岐される反動スプレー１２からの吹付け水により回転力が与えられ、同反動水車１１の回転により排気ガス導入室５中の排気ガスが除湿室６中へ移行される。

そして、除湿室６の内部は上下２層の一次エリミネータ１４及び二次エリミネータ１６により仕切られ、同一次エリミネータ１４及び二次エリミネータ１６の間には必要に応じて排気のペーハ（ｐＨ）を整える調整シャワーノズル１７が位置される。したがって、調整シャワーノズル１７からの噴霧により酸性度を調整された排気ガスは二次エリミネータ１６を通過する間に除湿され、排気口１ｂから外気に放出される。なお、前記反応槽１中の処理液水面のレベルＷ．Ｌは電極式レベルセンサ１９で略一定高さに維持される。

前記反応槽１の下部空間と前記回収槽２の高さ方向中間部との間は中間管路２１により結合され、この中間管路２１を介して反応槽１の下部空間中の処理液が回収槽２中へ移行される。回収槽２の内部には炭酸カルシウム分離用エリミネータ２２が位置されて処理液中の炭酸化カルシウムが同炭酸カルシウム分離用エリミネータ２２に捕集されるが、同回収槽２の内部には処理液の流路を規制する複数のバッフル板２３，２４，２５が配置される。なお、前記回収槽２の下部には排水管２７が付設され、回収槽２の内部に捕集された炭酸カルシュウム液が排水管２７を通して外部へ取出され、セメントへの混入等の廃棄物処理やリサイクルが行われる。

内部液面レベルを共通な状態に保たれる前記回収槽２と反応槽１との間には、一端を回収槽２の上部に、他端を前記シャワーノズル８に繋がれた循環管路３が設けられ、中間部に循環ポンプ２９を組み込まれた循環管路３を通して回収槽２の内部処理液が反応槽１へ循環される。
また、循環管路３には、循環ポンプ２９の下流側に位置したミキシング管路３１が付設され、このミキシング管路３１に対しては必要に応じて石灰水タンク３３または酸性水タンク３４から水酸化カルシウム水溶液または酢酸などの洗浄用酸性水を圧送することができる。

前記循環管路３には、循環ポンプ２９の上流に結合された洗浄管路３５が付設され、この洗浄管路３５を通して給水タンク３６に貯留された洗浄水が循環管路３の水洗時に流入される。また、同循環管路３からは第１補助管路３７が分岐され、前記調整シャワーノズル１７に繋がれる第１補助管路３７から除湿室６の内部に洗浄水が送り込まれる。さらに、洗浄水源からの洗浄水を給水タンク３６へ導く給水管４５には第２補助管路３８が付設され、前記反応槽１の下部空間に連絡する同第２補助管路３８から反応槽１の内部へ直接に洗浄水を導入できる。

一方、圧縮空気源に一端を結合される圧縮空気導入管路４１は、前記回収槽２の下部及びバイパス管４３を介して循環ポンプ２９の上流側に洗浄時に圧縮空気を圧送できる。即ち、圧縮空気導入管路４１は、反応槽１、回収槽２、循環管路３の洗浄時に、これらに泡状の圧縮空気を圧入して槽内や管内にキャビテーションを生起させ、槽内や管内に付着した水酸化カルシウム等の異物剥離のために用いられる。

前記中間管路２１と循環管路３との間にはバイパス管４３が付設され、反応槽１のみの洗浄時に、回収槽２とは無関係に同バイパス管４３を介して短絡的に洗浄水を循環させることができる。

なお、図１中、符号５１〜５６は必要に応じて手動または電磁的に操作される三方弁または二方弁であるが、これらの機能は後述の動作説明から明らかになる。

図示実施例による二酸化炭素ガス回収装置は、以上のような構造であるので、通常運転時、全体洗浄時、部分洗浄時の動作は次の通りである。

通常運転時
送風機Ｆの吸引力及び反動水車１１の回転により、二酸化炭素ガスを含んだ排気ガスが吸気口１ａから反応槽１の内部へ吸込まれる。即ち、シャワーノズル８からの処理液シャワー中の水酸化カルシウムと二酸化炭素ガスとが排気ガス導入室５中で反応されるが、排気ガス導入室５内では、循環管路３から供給される水酸化カルシウム水溶液のシャワーがシャワーノズル８から導入排気ガスに散布され、フィルタ９を通る間に、接触面積の増加により水酸化カルシウムと二酸化炭素ガスとの反応が促進され、反応後の炭酸カルシウムを含んだ処理液はフィルタ９から滴下し、反応槽１の下部空間中に溜まる。

反応槽１の下部空間中に貯留された処理液は、循環管路３の循環ポンプ２９の吸引により中間管路２１を通って回収槽２中に流入し、回収槽２の内部を貫流した後、循環ポンプ２９の上流側に戻る。この場合、回収槽２の内部では、炭酸カルシウム分離用エリミネータ２２を通る際に処理液中に含まれる炭酸化カルシウムが除去されると同時に、炭酸カルシウム分離用エリミネータ２２では捕集されなかった細かな炭酸カルシウムが回収槽２の内部で沈殿され、これらの捕集炭酸カルシウムは排水管２７から外部へ定期的または不定期に排出される。

そして、回収槽２を流下した処理液は回収槽２の上部から循環管路３中へ流入され、循環ポンプ２９による圧送で再度反応槽１へ戻されるが、反応槽１の下部に設けるペーハセンサの監視で石灰水タンク３３から循環処理液中に水酸化カルシウムが混入され、処理液中の水酸化カルシウムの状態が略一定の状態になるように制御される。

一方、フィルタ９を通った排気ガスは反動水車１１の回転により反応槽１の下部空間中に貯留された処理液に接触されて含まれた炭酸カルシウムや他の不純物を除かれ、除湿室６に到達した排気ガス中の残留二酸化炭素ガスが、一次エリミネータ１４を通過する間に、ペーハセンサで監視されるシャワーノズル８からの洗浄水散布で除去される。そして、一次エリミネータ１４を通過した処理済排気ガス中の過剰水分が二次エリミネータ１６を通る間に取り除かれ、排気口１ｂから外気へ放出される。

全体洗浄時
洗浄開始時にあっては、吸気口１ａ及び排気口１ｂがダンパーでそれぞれ閉じられ、循環管路３に対する石灰水タンク３３からの水酸化カルシウムの供給が停止され、代わって酸性水タンク３４から酸性水が循環管路３中へ流入され、シャワーノズル８から酸性水入りの処理液散布が行われる。
このため、酸性の処理液流過で循環管路３の管内、反応槽１のフィルタ９、そらせ板４、反動水車１１の表面、中間管路２１の管内、炭酸カルシウム分離用エリミネータ２２及びバッフル板２３，２４，２５の表面に付着した炭酸カルシウム等の付着物が溶解され、循環洗浄水が排水管２７から外部へ排出され、排水処理が行われる。
この酸化洗浄の際、圧縮空気を圧縮空気導入管路４１から回収槽２の下部及び循環管路３中に圧送でき、泡状となる圧縮空気でキャビテーション現象を起し、回収槽２及び循環管路３内異物の剥離洗浄を行うことができる。
酸化洗浄工程の後、三方弁５６が切換えられ、給水タンク３６から循環管路３及びシャワーノズル８に、給水管４５から反応槽１の下部空間に洗浄水が送り込まれ、水洗が行われる。

部分洗浄
反応槽１内部のみの洗浄‐この場合は三方弁５３，５４の切換により中間管路２１の処理液がバイパス管４３を通り循環ポンプ２９の上流側に側路される。この結果、反応槽１中の処理液がバイパス管４３及び循環管路３により循環状態におかれ、反応槽１の内部のみの洗浄が行われる。

また、回収槽２内部のみの洗浄の場合は、三方弁５６の切換により循環管路３中の洗浄水が中間管路２１に供給され、循環管路３、中間管路２１、回収槽２で構成される閉ループの洗浄水の循環により回収槽２の内部の洗浄が行われることになる。

前述した本発明の実施例の説明では、二酸化炭素ガス回収装置を工場排気ガスの処理に使用する場合について説明したけれども、本発明の二酸化炭素ガス回収装置は、ゴム・カーボン・石炭とうの引火性粉塵混入空気の処理装置、車両用トンネル内の空気浄化設備、火山灰や火山性ガス発生場所の空気浄化設備として活用できる。

本発明の二酸化炭素ガス回収装置の全体構成図である。

符号の説明

１反応槽
２回収槽
３循環管路
４そらせ板
５排気ガス導入室
６除湿室
８シャワーノズル
９フィルタ

Claims

二酸化炭素ガスを含む排気ガスが導入される吸気口の上部に配置される水酸化カルシウム水溶液のシャワーノズル及び同シャワーノズルからの散水を受けるフィルタを内蔵する反応槽と、この反応槽の底部から炭酸カルシウムを含んだ処理液を流入されると同時に前記反応槽の内部液面と内部液面を同一液面レベルに保たれかつ内部に炭酸カルシウム分離用エリミネータを組み込まれた回収槽と、前記回収槽と前記シャワーノズルとの間に設けられる水酸化カルシウム水溶液を循環させる循環管路とを備える二酸化炭素ガス回収装置であって、前記反応槽は内部処理液の上部空間をそらせ板で排気ガス導入室及び除湿室に分割されると共に、同そらせ板の下端部は処理液水面の上方で終端されて反動水車で処理液上方空間を前記排気ガス導入室と前記除湿室の２つの空間に区画され、同反動水車は前記循環管路から分岐された反動スプレーからの吹付け水の噴射エネルギにより反動され、処理済空気が排出される前記除湿室中には排出処理済空気の除湿を行うエリミネータが配置されることを特徴とする二酸化炭素ガス回収装置。
前記循環管路の循環ポンプ下流には必要に応じて石灰水または酸性水を混入するミキシング管路が付設され、同循環ポンプ上流には必要に応じて洗浄水を前記循環管路に導入できる洗浄管路が付設されることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素ガス回収装置。
前記循環管路には必要に応じて前記回収槽の下部及び循環管路に圧縮空気を圧入できる圧縮空気導入管路が付設されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の二酸化炭素ガス回収装置。
反応槽の内部空間内に直接に洗浄水を導入できる前記洗浄管路から分岐された補助管路が設けられることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の二酸化炭素ガス回収装置。