JP7615599B2 - Carbon Dioxide Fixation System - Google Patents

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Description

本開示は、二酸化炭素固定システムに関する。 This disclosure relates to a carbon dioxide fixation system.

二酸化炭素は、地球温暖化の原因として問題視されており、世界的に二酸化炭素の排出を抑制する動きが活発化している。大気中への二酸化炭素の排出量を削減する方法の一つとして、二酸化炭素を炭酸塩として固定する方法が提案されている。 Carbon dioxide is seen as a problematic cause of global warming, and there is a growing movement worldwide to curb carbon dioxide emissions. One method that has been proposed to reduce carbon dioxide emissions into the atmosphere is to fix carbon dioxide as carbonates.

このような方法として、特許文献１は、蛇紋岩などの岩石中のマグネシウム等を比較的低温にて最大限溶出させて安定な炭酸塩に転換できる二酸化炭素の鉱物固定システムを開示している。鉱物固定システムは、二酸化炭素を昇圧する加圧ポンプと、昇圧した二酸化炭素と鉱物とを水の存在下に加熱及び加圧反応させる圧力容器と、圧力容器から排出される流体の圧力を制御する保圧弁と、保圧弁を流通した流体を分離する気液分離器とを備えている。 As one such method, Patent Document 1 discloses a carbon dioxide mineral fixation system that can maximize the dissolution of magnesium and other elements in rocks such as serpentine at relatively low temperatures and convert them into stable carbonates. The mineral fixation system includes a pressure pump that pressurizes carbon dioxide, a pressure vessel that heats and pressurizes the pressurized carbon dioxide and minerals in the presence of water, a pressure valve that controls the pressure of the fluid discharged from the pressure vessel, and a gas-liquid separator that separates the fluid that has flowed through the pressure valve.

特開２００９－２４０８５５号公報JP 2009-240855 A

上記鉱物固定システムでは、例えば蛇紋岩の場合、温度１００℃かつ圧力１０ＭＰａの条件下において二酸化炭素の固定率が最大となる。しかしながら、二酸化炭素を加圧ポンプのような圧縮装置でこのような高い圧力にまで昇圧する場合、加圧ポンプの稼働に大きなエネルギーが必要になる。また、二酸化炭素から炭酸塩を生成するためだけに加圧ポンプを定期的にメンテナンスする必要もある。大量の二酸化炭素を固定化するためには、反応スケールを大きくする必要があり、従来のシステムでは、二酸化炭素を効率よく固定化することができないおそれがある。 In the above mineral fixation system, for example in the case of serpentine, the fixation rate of carbon dioxide is maximum under conditions of a temperature of 100°C and a pressure of 10 MPa. However, when carbon dioxide is compressed to such a high pressure using a compression device such as a pressure pump, a large amount of energy is required to operate the pressure pump. In addition, the pressure pump needs to be regularly maintained just to produce carbonate from carbon dioxide. In order to fix a large amount of carbon dioxide, the reaction scale needs to be enlarged, and there is a risk that carbon dioxide cannot be fixed efficiently with conventional systems.

そこで、本開示は、専用の圧縮装置を用いなくても炭酸塩を生成可能な二酸化炭素固定システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present disclosure aims to provide a carbon dioxide fixation system that can produce carbonates without using a dedicated compression device.

本開示に係る二酸化炭素固定システムは、気体の二酸化炭素を圧縮する圧縮装置を備える。二酸化炭素固定システムは、圧縮装置から送られる二酸化炭素を冷却して二酸化炭素を液化する冷却装置を備える。二酸化炭素固定システムは、冷却装置から供給される二酸化炭素と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくともいずれか一方の元素を含む物質と、水とを反応させて炭酸塩を生成する反応装置を備える。 The carbon dioxide fixation system according to the present disclosure includes a compression device that compresses gaseous carbon dioxide. The carbon dioxide fixation system includes a cooling device that cools the carbon dioxide sent from the compression device to liquefy the carbon dioxide. The carbon dioxide fixation system includes a reaction device that reacts the carbon dioxide supplied from the cooling device with a substance containing at least one of an alkali metal and an alkaline earth metal, and water to produce carbonate.

二酸化炭素固定システムは、空気から酸素を分離する酸素分離部と、酸素分離部で分離された酸素で燃料を燃焼し、圧縮装置に供給される気体の二酸化炭素を生成するボイラーとをさらに備えてもよい。反応装置はボイラーで生成された蒸気によって加温されてもよい。二酸化炭素固定システムは、圧縮装置で圧縮された二酸化炭素の熱と、冷却装置から反応装置に向かう二酸化炭素の熱とを交換する熱交換器をさらに備えてもよい。アルカリ金属はリチウム、ナトリウム及びカリウムからなる群より選択される少なくとも一種の元素であってもよい。アルカリ土類金属はカルシウム及びマグネシウムの少なくともいずれか一方の元素であってもよい。 The carbon dioxide fixation system may further include an oxygen separation section that separates oxygen from air, and a boiler that burns fuel with the oxygen separated by the oxygen separation section to generate gaseous carbon dioxide to be supplied to the compression device. The reaction device may be heated by steam generated by the boiler. The carbon dioxide fixation system may further include a heat exchanger that exchanges heat of the carbon dioxide compressed by the compression device with heat of the carbon dioxide flowing from the cooling device to the reaction device. The alkali metal may be at least one element selected from the group consisting of lithium, sodium, and potassium. The alkaline earth metal may be at least one element of calcium and magnesium.

本開示によれば、専用の圧縮装置を用いなくても炭酸塩を生成可能な二酸化炭素固定システムを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a carbon dioxide fixation system that can produce carbonates without using a dedicated compression device.

一実施形態に係る二酸化炭素固定システムを示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a carbon dioxide fixation system according to one embodiment. 一実施形態に係る酸素燃焼発電装置を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an oxyfuel power generation apparatus according to an embodiment; 一実施形態に係る二酸化炭素固定システムの詳細を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing details of a carbon dioxide fixation system according to one embodiment.

以下、いくつかの例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 Below, several exemplary embodiments will be described with reference to the drawings. Note that the dimensional ratios in the drawings have been exaggerated for the convenience of explanation and may differ from the actual ratios.

図１に示すように、二酸化炭素固定システム１は、酸素燃焼発電装置１０と、二酸化炭素回収装置２０と、水供給装置６０と、原料供給装置７０と、反応装置８０とを備える。 As shown in FIG. 1, the carbon dioxide fixation system 1 includes an oxygen combustion power generation device 10, a carbon dioxide capture device 20, a water supply device 60, a raw material supply device 70, and a reaction device 80.

酸素燃焼発電装置１０は、酸素を燃焼して発電する。図２に示すように、酸素燃焼発電装置１０は、燃料供給部１１と、酸素分離部１２と、ボイラー１３と、集塵装置１４とを含んでいる。 The oxyfuel combustion power generation system 10 generates electricity by burning oxygen. As shown in FIG. 2, the oxyfuel combustion power generation system 10 includes a fuel supply section 11, an oxygen separation section 12, a boiler 13, and a dust collection device 14.

燃料供給部１１は燃料をボイラー１３に供給する。ボイラー１３に供給される燃料は特に限定されないが、例えば石炭、石油又は天然ガスなどが挙げられる。これらの中でも、安価であり、供給が安定している観点から、燃料は石炭であることが好ましい。燃料として石炭を使用する場合、石炭粉砕ミルなどによって燃料に適した大きさに石炭を粉砕し、粉砕した石炭をボイラー１３に供給することが好ましい。 The fuel supply unit 11 supplies fuel to the boiler 13. The fuel supplied to the boiler 13 is not particularly limited, but examples include coal, oil, and natural gas. Among these, coal is preferable as the fuel because it is inexpensive and has a stable supply. When coal is used as the fuel, it is preferable to crush the coal into a size suitable for fuel using a coal crushing mill or the like, and supply the crushed coal to the boiler 13.

酸素分離部１２は空気から酸素を分離する。酸素分離部１２は、例えば深冷分離法又は圧力スイング法などによって空気から窒素を除去する。酸素分離部１２は、好ましくは９０モル％以上、より好ましくは９５モル％以上の酸素を生成する。酸素分離部１２で分離された酸素はボイラー１３に供給される。 The oxygen separation unit 12 separates oxygen from the air. The oxygen separation unit 12 removes nitrogen from the air, for example, by cryogenic separation or pressure swing. The oxygen separation unit 12 produces oxygen at preferably 90 mol% or more, more preferably 95 mol% or more. The oxygen separated by the oxygen separation unit 12 is supplied to the boiler 13.

ボイラー１３は、酸素分離部１２で分離された酸素で燃料を燃焼する。燃料は燃料供給部１１から供給される。燃料の燃焼によって得られたエネルギーで水が気化して水蒸気となり、水蒸気は図示しないタービンを回転させ、タービンの回転によってタービンと接続された発電機が発電する。一方、ボイラー１３は、酸素雰囲気下で燃料が燃焼されることにより、後述する圧縮装置２７に供給される気体の二酸化炭素を生成する。また、ボイラー１３では燃料が燃焼されることにより水も生成される。 The boiler 13 burns fuel with oxygen separated by the oxygen separation unit 12. The fuel is supplied from the fuel supply unit 11. The energy obtained by burning the fuel vaporizes water into steam, which rotates a turbine (not shown), and the rotation of the turbine causes a generator connected to the turbine to generate electricity. Meanwhile, the boiler 13 burns fuel in an oxygen atmosphere to generate gaseous carbon dioxide that is supplied to the compression device 27, which will be described later. Water is also generated by burning the fuel in the boiler 13.

集塵装置１４は、ボイラー１３での燃焼によって生成されたガスから粉塵のような異物を除去する。集塵装置１４で異物が除去されたガスは、二酸化炭素回収装置２０へ供給される。集塵装置１４で異物が除去されたガスの一部は、ボイラー１３へ再度供給されて再循環されてもよい。上記ガスの主成分は二酸化炭素であるため、上記ガスをボイラー１３へ供給することにより、ボイラー１３の燃焼温度が低下し、ボイラー１３の負荷が軽減される。 The dust collector 14 removes foreign matter such as dust from the gas generated by combustion in the boiler 13. The gas from which foreign matter has been removed by the dust collector 14 is supplied to the carbon dioxide capture device 20. A portion of the gas from which foreign matter has been removed by the dust collector 14 may be recirculated by being supplied again to the boiler 13. Since the main component of the gas is carbon dioxide, supplying the gas to the boiler 13 reduces the combustion temperature of the boiler 13 and reduces the load on the boiler 13.

酸素燃焼発電装置１０では、酸素分離部１２によって空気から窒素を除去して酸素を分離し、ボイラー１３はこの酸素を燃焼用ガスとして燃料を燃焼する。ボイラー１３から排出されるガスの主成分は二酸化炭素及び水であり、二酸化炭素と水とは容易に分離可能である。そのため、空気を燃焼用ガスとして燃料を燃焼する場合と比較して容易に二酸化炭素を回収することができる。 In the oxygen combustion power generation system 10, the oxygen separator 12 removes nitrogen from the air to separate the oxygen, and the boiler 13 uses this oxygen as combustion gas to burn fuel. The main components of the gas discharged from the boiler 13 are carbon dioxide and water, which can be easily separated. Therefore, carbon dioxide can be easily recovered compared to when fuel is burned using air as combustion gas.

二酸化炭素回収装置２０は、酸素燃焼発電装置１０の下流に設けられている。二酸化炭素回収装置２０は、酸素燃焼発電装置１０から供給された二酸化炭素を精製して液化することにより、酸素燃焼発電装置１０で生成された二酸化炭素を回収する。図３に示すように、二酸化炭素回収装置２０は、スクラバ２１と、圧縮装置２７と、熱交換器２９と、冷却器３０と、ドライヤ４０と、冷却装置５０とを含む。 The carbon dioxide capture device 20 is provided downstream of the oxygen combustion power generation device 10. The carbon dioxide capture device 20 captures the carbon dioxide generated in the oxygen combustion power generation device 10 by purifying and liquefying the carbon dioxide supplied from the oxygen combustion power generation device 10. As shown in FIG. 3, the carbon dioxide capture device 20 includes a scrubber 21, a compressor 27, a heat exchanger 29, a cooler 30, a dryer 40, and a cooling device 50.

スクラバ２１は、酸素燃焼発電装置１０で生成されたガスから硫黄成分を除去する。ガス中の硫黄成分を除去することにより、圧縮装置２７が腐食するのを抑制することができる。スクラバ２１は例えば湿式の脱硫装置であるが、ガス中の塩化水素も除去され得る。スクラバ２１は乾式の脱硫装置であってもよい。スクラバ２１は、吸収塔２２と、充填材２３と、循環配管２４と、循環ポンプ２５とを含んでいる。 The scrubber 21 removes sulfur components from the gas generated by the oxygen combustion power generation system 10. By removing the sulfur components from the gas, corrosion of the compression device 27 can be suppressed. The scrubber 21 is, for example, a wet desulfurization device, but hydrogen chloride from the gas can also be removed. The scrubber 21 may be a dry desulfurization device. The scrubber 21 includes an absorption tower 22, a filler 23, a circulation pipe 24, and a circulation pump 25.

吸収塔２２の内部には充填材２３が設けられている。吸収塔２２において充填材２３より下側の底部と充填材２３の上側には循環配管２４が接続されている。循環配管２４には循環ポンプ２５が設けられている。吸収塔２２には処理液が収容されており、処理液は、循環ポンプ２５によって循環配管２４を通じて充填材２３の上側に汲み上げられる。処理液は、充填材２３の上側から充填材２３に向かって噴霧され、充填材２３から吸収塔２２の底部に落下する。一方、吸収塔２２には、充填材２３の下方に、酸素燃焼発電装置１０で生成されたガスが供給される供給口が設けられている。また、吸収塔２２には、充填材２３の上側に、供給口から供給されたガスを排出する排出口が設けられている。供給口から供給されたガスは、充填材２３を通過し、処理液との気液接触によってガスから硫黄酸化物が除去されて排出口より排出される。 The absorption tower 22 is provided with a filler 23 inside. A circulation pipe 24 is connected to the bottom of the absorption tower 22 below the filler 23 and the top of the filler 23. A circulation pump 25 is provided on the circulation pipe 24. The absorption tower 22 contains a treatment liquid, and the treatment liquid is pumped up to the top of the filler 23 through the circulation pipe 24 by the circulation pump 25. The treatment liquid is sprayed from the top of the filler 23 toward the filler 23 and falls from the filler 23 to the bottom of the absorption tower 22. On the other hand, the absorption tower 22 is provided with a supply port below the filler 23 through which the gas generated by the oxygen combustion power generation device 10 is supplied. In addition, the absorption tower 22 is provided with an exhaust port above the filler 23 for discharging the gas supplied from the supply port. The gas supplied from the supply port passes through the filler 23, and sulfur oxides are removed from the gas by gas-liquid contact with the treatment liquid, and the gas is discharged from the exhaust port.

スクラバ２１の処理液は、硫黄酸化物を除去することができれば特に限定されないが、水、又は、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム若しくは炭酸マグネシウムの水溶液などであってもよい。 The treatment liquid of the scrubber 21 is not particularly limited as long as it can remove sulfur oxides, but may be water or an aqueous solution of sodium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, sodium carbonate, calcium carbonate, or magnesium carbonate.

圧縮装置２７は、スクラバ２１と配管２６を介して接続されている。圧縮装置２７は、気体の二酸化炭素を圧縮する。具体的には、圧縮装置２７は、スクラバ２１で硫黄成分が除去されたガスを例えば２．５ＭＰａまで圧縮する。圧縮装置２７は、単一の圧縮機を含んでいてもよく、複数の圧縮機を含んでいてもよい。圧縮機は、例えば遠心式圧縮機であってもよい。圧縮装置２７は、ドライヤ４０と配管２８を介して接続されている。配管２８には、熱交換器２９と、熱交換器２９よりも下流に設けられた冷却器３０とが設けられている。 The compressor 27 is connected to the scrubber 21 via a pipe 26. The compressor 27 compresses gaseous carbon dioxide. Specifically, the compressor 27 compresses the gas from which the sulfur components have been removed in the scrubber 21 to, for example, 2.5 MPa. The compressor 27 may include a single compressor or may include multiple compressors. The compressor may be, for example, a centrifugal compressor. The compressor 27 is connected to the dryer 40 via a pipe 28. The pipe 28 is provided with a heat exchanger 29 and a cooler 30 provided downstream of the heat exchanger 29.

熱交換器２９は、圧縮装置２７で圧縮された二酸化炭素の熱と、冷却装置５０から反応装置８０に向かう二酸化炭素の熱とを交換する。これにより、圧縮装置２７から送られてくる二酸化炭素を冷却して冷却装置５０で液化するのに必要なエネルギーを低減することができる。また、冷却装置５０から反応装置８０に送られる二酸化炭素を加温するのに必要なエネルギーを低減することができる。圧縮装置２７で圧縮されたガスは、熱交換器２９で冷却された後、冷却器３０で５０℃程度までさらに冷却される。なお、本実施形態では、二酸化炭素の冷却効率を向上させるために熱交換器２９及び冷却器３０によって二酸化炭素を冷却する例について説明しているが、二酸化炭素回収装置２０は熱交換器２９及び冷却器３０を備えていなくてもよい。 The heat exchanger 29 exchanges the heat of the carbon dioxide compressed by the compressor 27 with the heat of the carbon dioxide traveling from the cooling device 50 to the reaction device 80. This makes it possible to reduce the energy required to cool the carbon dioxide sent from the compressor 27 and liquefy it in the cooling device 50. It also makes it possible to reduce the energy required to warm the carbon dioxide sent from the cooling device 50 to the reaction device 80. The gas compressed by the compressor 27 is cooled by the heat exchanger 29, and then further cooled to about 50°C by the cooler 30. Note that in this embodiment, an example is described in which carbon dioxide is cooled by the heat exchanger 29 and the cooler 30 to improve the cooling efficiency of carbon dioxide, but the carbon dioxide capture device 20 does not have to be equipped with the heat exchanger 29 and the cooler 30.

ドライヤ４０は、圧縮装置２７と冷却装置５０との間に配置されており、圧縮装置２７で圧縮されたガスを乾燥させて冷却装置５０に送気する。これにより、ガス中の水分を除去し、冷却装置５０に霜が付着したり、冷却装置５０の冷却効率が低下したりすることを抑制することができる。ドライヤ４０は第１乾燥槽４１と第２乾燥槽４３とを含んでいる。第１乾燥槽４１の内部には乾燥剤４２が充填されており、第２乾燥槽４３の内部には乾燥剤４４が充填されている。乾燥剤４２及び乾燥剤４４は圧縮装置２７で圧縮されたガスが接触するように設けられている。そのため、ガスが第１乾燥槽４１内又は第２乾燥槽４３内を通過すると、ガス中の水分が乾燥剤４２又は乾燥剤４４によって吸湿され、ガスから水分が除去される。乾燥剤４２及び乾燥剤４４は、水分を吸収又は吸着することができれば特に限定されず、例えば、モレキュラーシーブ、シリカゲル、アルミナゲル、ゼオライト及び活性炭などを使用することができる。 The dryer 40 is disposed between the compressor 27 and the cooling device 50, and dries the gas compressed by the compressor 27 and sends it to the cooling device 50. This removes moisture from the gas, and prevents frost from forming on the cooling device 50 and the cooling efficiency of the cooling device 50 from decreasing. The dryer 40 includes a first drying tank 41 and a second drying tank 43. The first drying tank 41 is filled with a desiccant 42, and the second drying tank 43 is filled with a desiccant 44. The desiccant 42 and the desiccant 44 are arranged so that the gas compressed by the compressor 27 comes into contact with them. Therefore, when the gas passes through the first drying tank 41 or the second drying tank 43, the moisture in the gas is absorbed by the desiccant 42 or the desiccant 44, and the moisture is removed from the gas. The desiccants 42 and 44 are not particularly limited as long as they can absorb or adsorb moisture, and for example, molecular sieves, silica gel, alumina gel, zeolite, activated carbon, etc. can be used.

圧縮装置２７、第１乾燥槽４１及び第２乾燥槽４３は配管２８を介して接続されており、配管２８には切替弁４５が設けられる。切替弁４５は、圧縮装置２７から第１乾燥槽４１へガスを供給するか又は第２乾燥槽４３へガスを供給するようにガスの流路を切り替えることができる。第１乾燥槽４１、第２乾燥槽４３及び水供給装置６０は配管５２を介して接続されており、配管５２には切替弁４６が設けられる。切替弁４６は、冷却装置５０から第１乾燥槽４１を通じて供給されるガスを水供給装置６０へ供給するか、又は冷却装置５０から第２乾燥槽４３を通じて供給されるガスを水供給装置６０へ供給するようにガスの流路を切り替えることができる。切替弁４５と切替弁４６とは並列に配置されている。 The compression device 27, the first drying tank 41, and the second drying tank 43 are connected via a pipe 28, and a switching valve 45 is provided on the pipe 28. The switching valve 45 can switch the gas flow path so that the compression device 27 supplies gas to the first drying tank 41 or supplies gas to the second drying tank 43. The first drying tank 41, the second drying tank 43, and the water supply device 60 are connected via a pipe 52, and a switching valve 46 is provided on the pipe 52. The switching valve 46 can switch the gas flow path so that the gas supplied from the cooling device 50 through the first drying tank 41 is supplied to the water supply device 60, or the gas supplied from the cooling device 50 through the second drying tank 43 is supplied to the water supply device 60. The switching valve 45 and the switching valve 46 are arranged in parallel.

第１乾燥槽４１、第２乾燥槽４３及び冷却装置５０は配管４７を介して接続されており、配管４７には切替弁４８が設けられる。切替弁４８は、第１乾燥槽４１から冷却装置５０へガスを供給するか、又は第２乾燥槽４３から冷却装置５０へガスを供給するようにガスの流路を切り替えることができる。第１乾燥槽４１、第２乾燥槽４３及び冷却装置５０は配管５１を介して接続されており、配管５１には切替弁４９が設けられる。切替弁４９は、冷却装置５０から供給されるガスを第１乾燥槽４１へ供給するか、又は冷却装置５０から供給されるガスを第２乾燥槽４３へ供給するようにガスの流路を切り替えることができる。切替弁４８と切替弁４９とは並列に配置されている。 The first drying tank 41, the second drying tank 43, and the cooling device 50 are connected via a pipe 47, and a switching valve 48 is provided on the pipe 47. The switching valve 48 can switch the gas flow path so as to supply gas from the first drying tank 41 to the cooling device 50, or to supply gas from the second drying tank 43 to the cooling device 50. The first drying tank 41, the second drying tank 43, and the cooling device 50 are connected via a pipe 51, and a switching valve 49 is provided on the pipe 51. The switching valve 49 can switch the gas flow path so as to supply gas supplied from the cooling device 50 to the first drying tank 41, or to supply gas supplied from the cooling device 50 to the second drying tank 43. The switching valve 48 and the switching valve 49 are arranged in parallel.

第１乾燥槽４１と第２乾燥槽４３とは並列に設けられており、第１乾燥槽４１又は第２乾燥槽４３のいずれか一方の乾燥剤でガスを乾燥している間に、他方の乾燥剤を再生することができる。すなわち、第１乾燥槽４１の乾燥剤４２でガスを乾燥している間に第２乾燥槽４３の乾燥剤４４を再生し、第１乾燥槽４１の乾燥剤４２を再生している間に第２乾燥槽４３の乾燥剤４４でガスを乾燥することができる。なお、図３中、一点破線は第１乾燥槽４１の乾燥剤４２で圧縮装置２７から冷却装置５０へ供給されるガスを乾燥させる際のガスの流路を示している。また、図３中、二点鎖線は冷却装置５０から供給される乾燥された乾燥ガスで第２乾燥槽４３の乾燥剤４４の水分を水供給装置６０へ供給する際の流路を示している。 The first drying tank 41 and the second drying tank 43 are provided in parallel, and while the gas is being dried with the desiccant in either the first drying tank 41 or the second drying tank 43, the desiccant in the other drying tank can be regenerated. That is, while the gas is being dried with the desiccant 42 in the first drying tank 41, the desiccant 44 in the second drying tank 43 can be regenerated, and while the desiccant 42 in the first drying tank 41 is being regenerated, the gas can be dried with the desiccant 44 in the second drying tank 43. In addition, in FIG. 3, the dashed line indicates the flow path of the gas when the gas supplied from the compressor 27 to the cooling device 50 is dried with the desiccant 42 in the first drying tank 41. In addition, in FIG. 3, the two-dot chain line indicates the flow path when the moisture of the desiccant 44 in the second drying tank 43 is supplied to the water supply device 60 with the dried dry gas supplied from the cooling device 50.

具体的には、切替弁４５は、圧縮装置２７から供給されるガスが、第１乾燥槽４１又は第２乾燥槽４３のいずれか一方へ流れるようにガスの流路を切り替える。切替弁４８は、第１乾燥槽４１で水分が除去される場合には、第１乾燥槽４１で水分が除去されたガスを冷却装置５０に供給するようにガスの流路を切り替える。また、切替弁４８は、第２乾燥槽４３で水分が除去される場合には第２乾燥槽４３で水分が除去されたガスを冷却装置５０に供給するようにガスの流路を切り替える。このようにして、圧縮装置２７から供給されるガスからドライヤ４０で水分が除去され、冷却装置５０へ供給される。 Specifically, the switching valve 45 switches the gas flow path so that the gas supplied from the compression device 27 flows to either the first drying tank 41 or the second drying tank 43. When moisture is removed in the first drying tank 41, the switching valve 48 switches the gas flow path so that the gas from which moisture has been removed in the first drying tank 41 is supplied to the cooling device 50. When moisture is removed in the second drying tank 43, the switching valve 48 switches the gas flow path so that the gas from which moisture has been removed in the second drying tank 43 is supplied to the cooling device 50. In this way, moisture is removed from the gas supplied from the compression device 27 by the dryer 40 and the gas is supplied to the cooling device 50.

切替弁４９は、冷却装置５０から供給される乾燥ガスを第１乾燥槽４１又は第２乾燥槽４３のいずれか一方へ流れるようにガスの流路を切り替える。乾燥ガスが第１乾燥槽４１又は第２乾燥槽４３を通過することによって、乾燥剤４２又は乾燥剤４４から水分が放出されて乾燥剤４２又は乾燥剤４４が再生される。切替弁４６は、第１乾燥槽４１で乾燥剤４２が再生される場合には乾燥剤４２から放出された水分を含むガスが第１乾燥槽４１から水供給装置６０へ供給されるようにガスの流路を切り替える。切替弁４６は、第２乾燥槽４３で乾燥剤４４が再生される場合には乾燥剤４４から放出された水分を含むガスが第２乾燥槽４３から水供給装置６０へ供給されるようにガスの流路を切り替える。冷却装置５０から第１乾燥槽４１又は第２乾燥槽４３へ供給されるガスは、乾燥剤４２又は乾燥剤４４の水分が放出されやすいように加温されてもよい。 The switching valve 49 switches the gas flow path so that the dry gas supplied from the cooling device 50 flows to either the first drying tank 41 or the second drying tank 43. When the dry gas passes through the first drying tank 41 or the second drying tank 43, moisture is released from the desiccant 42 or the desiccant 44, and the desiccant 42 or the desiccant 44 is regenerated. When the desiccant 42 is regenerated in the first drying tank 41, the switching valve 46 switches the gas flow path so that the gas containing the moisture released from the desiccant 42 is supplied from the first drying tank 41 to the water supply device 60. When the desiccant 44 is regenerated in the second drying tank 43, the switching valve 46 switches the gas flow path so that the gas containing the moisture released from the desiccant 44 is supplied from the second drying tank 43 to the water supply device 60. The gas supplied from the cooling device 50 to the first drying tank 41 or the second drying tank 43 may be heated so that the moisture of the desiccant 42 or the desiccant 44 is easily released.

冷却装置５０は、圧縮装置２７から送られる二酸化炭素を冷却して二酸化炭素を液化する。冷却装置５０は、ドライヤ４０の下流に設けられ、深冷分離により二酸化炭素が精製及び液化される。冷却装置５０に供給されたガスは、例えば－２０℃～－５０℃程度に冷却されてガス中の二酸化炭素が液化し、液化しないで気体として残った不純物を含む残部ガスが分離される。これにより、ドライヤ４０で乾燥された乾燥ガスから、液化した二酸化炭素と、酸素などの二酸化炭素よりも凝縮温度が低い不純物とが分離される。例えば、二酸化炭素濃度８０～９０％、温度３０℃、２．５ＭＰａのガスが冷却装置５０に供給されると、濃度が９５～９９％程度の液化した二酸化炭素が回収され、分離精製の残渣として残部ガスが冷却装置５０から排出される。残部ガスには、例えば、窒素、アルゴン及び酸素などが含まれる。 The cooling device 50 cools the carbon dioxide sent from the compressor 27 to liquefy the carbon dioxide. The cooling device 50 is provided downstream of the dryer 40, and refines and liquefies the carbon dioxide by cryogenic separation. The gas supplied to the cooling device 50 is cooled, for example, to about -20°C to -50°C to liquefy the carbon dioxide in the gas, and the remaining gas containing impurities that remain as gas without being liquefied is separated. As a result, liquefied carbon dioxide and impurities such as oxygen that have a lower condensation temperature than carbon dioxide are separated from the dry gas dried by the dryer 40. For example, when gas with a carbon dioxide concentration of 80 to 90%, a temperature of 30°C, and 2.5 MPa is supplied to the cooling device 50, liquefied carbon dioxide with a concentration of about 95 to 99% is recovered, and the remaining gas is discharged from the cooling device 50 as a residue of separation and purification. The remaining gas includes, for example, nitrogen, argon, and oxygen.

冷却装置５０で液化した二酸化炭素には、好ましくは９５モル％以上、より好ましくは９８モル％以上、さらに好ましくは９９モル％以上の二酸化炭素が含まれる。冷却装置５０で液化した二酸化炭素は配管５３を介して反応装置８０に供給される。冷却装置５０で液化した二酸化炭素の一部は、地下の帯水層へ圧入し、貯留してもよい。また、冷却装置５０で分離されたガスには水分がほとんど含まれていないため、上述のように分離されたガスを用いてドライヤ４０の乾燥剤４２及び乾燥剤４４を再生することができる。 The carbon dioxide liquefied in the cooling device 50 preferably contains 95 mol% or more, more preferably 98 mol% or more, and even more preferably 99 mol% or more of carbon dioxide. The carbon dioxide liquefied in the cooling device 50 is supplied to the reaction device 80 via the pipe 53. A portion of the carbon dioxide liquefied in the cooling device 50 may be injected into an underground aquifer and stored. In addition, since the gas separated in the cooling device 50 contains almost no moisture, the desiccant 42 and the desiccant 44 in the dryer 40 can be regenerated using the separated gas as described above.

冷却装置５０から第１乾燥槽４１を通って乾燥剤４２から放出された水分を含むガス、及び第２乾燥槽４３を通って乾燥剤４４から放出された水分を含むガスは、配管５２に設けられた熱交換器５４で冷却される。熱交換器５４で冷却されて凝集された水は、水供給装置６０の貯水タンク６１に貯水される。 The gas containing moisture released from the desiccant 42 through the first drying tank 41 from the cooling device 50, and the gas containing moisture released from the desiccant 44 through the second drying tank 43 are cooled in a heat exchanger 54 provided in the piping 52. The water cooled and condensed in the heat exchanger 54 is stored in the water storage tank 61 of the water supply device 60.

水供給装置６０は、反応装置８０に水を供給する。水供給装置６０は、貯水タンク６１と、流量調節部６２と、流量調節部６３とを含んでいる。貯水タンク６１は、反応装置８０に供給するための水を貯水する。流量調節部６２は、貯水タンク６１の上流側に設けられ、貯水タンク６１に供給される水の流量を調節する。流量調節部６３は、貯水タンク６１の下流側に設けられ、貯水タンク６１から反応装置８０に供給する水の流量を調節する。貯水タンク６１には液面計６４が設けられており、液面計６４によって貯水タンク６１内に貯水されている水の液量が計測される。流量調節部６３は、液面計６４により計測された貯水タンク６１の液量に基づいて貯水タンク６１に供給する水の供給量を調節してもよい。 The water supply device 60 supplies water to the reaction device 80. The water supply device 60 includes a water storage tank 61, a flow rate adjustment unit 62, and a flow rate adjustment unit 63. The water storage tank 61 stores water to be supplied to the reaction device 80. The flow rate adjustment unit 62 is provided upstream of the water storage tank 61 and adjusts the flow rate of water supplied to the water storage tank 61. The flow rate adjustment unit 63 is provided downstream of the water storage tank 61 and adjusts the flow rate of water supplied from the water storage tank 61 to the reaction device 80. The water storage tank 61 is provided with a liquid level gauge 64, which measures the amount of water stored in the water storage tank 61. The flow rate adjustment unit 63 may adjust the amount of water supplied to the water storage tank 61 based on the amount of liquid in the water storage tank 61 measured by the liquid level gauge 64.

原料供給装置７０は、反応装置８０に原料の一つとなるアルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくともいずれか一方の元素を含む物質を供給する。これらの元素は、二酸化炭素及び水と反応して炭酸塩を生成することができる。原料供給装置７０は、ホッパー７１と、フィーダー７２とを含んでいる。ホッパー７１は上記物質を収容している。フィーダー７２は、ホッパー７１から反応装置８０に供給される上記物質の量を調節する。 The raw material supply device 70 supplies the reaction device 80 with a material containing at least one of the elements of an alkali metal and an alkaline earth metal, which serves as one of the raw materials. These elements can react with carbon dioxide and water to produce carbonates. The raw material supply device 70 includes a hopper 71 and a feeder 72. The hopper 71 contains the above-mentioned material. The feeder 72 adjusts the amount of the above-mentioned material supplied from the hopper 71 to the reaction device 80.

アルカリ金属は、例えば、リチウム、ナトリウム及びカリウムからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。アルカリ金属を含む物質としては、例えば、火成岩又は花崗岩を挙げることができる。 The alkali metal is, for example, at least one element selected from the group consisting of lithium, sodium, and potassium. Examples of substances containing alkali metals include igneous rocks and granite.

アルカリ土類金属は、例えば、カルシウム及びマグネシウムの少なくともいずれか一方の元素である。アルカリ土類金属を含む物質としては、例えば、廃コンクリート、鉄鋼スラグ、安山岩、玄武岩、土壌又はフライアッシュなどが挙げられる。これらは、廃材をその処理を兼ねて二酸化炭素の固定に有効活用することができる。 The alkaline earth metal is, for example, at least one of the elements calcium and magnesium. Examples of materials containing alkaline earth metals include waste concrete, steel slag, andesite, basalt, soil, and fly ash. These can be effectively used to fix carbon dioxide while also treating the waste materials.

反応装置８０は、冷却装置５０から供給される二酸化炭素と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくともいずれか一方の元素を含む物質と、水とを反応させて炭酸塩を生成する。アルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくともいずれか一方の元素を含む物質は、原料供給装置７０から供給される。水は水供給装置６０から供給される。反応装置８０により生成される炭酸塩は、化学的に安定しているため、長期間安定して二酸化炭素を固体の状態で保管することができる。したがって、二酸化炭素を反応させて炭酸塩として固定することで、長期間安定的に炭酸塩の性状が維持されるため、炭酸塩が二酸化炭素に戻りにくい。このような炭酸塩は、地下に貯蔵された場合であっても、地震等で二酸化炭素が地上に漏れ出す可能性は低いため、モニタリングする必要性が低く、二酸化炭素固定化のための管理費用を低減することができる。 The reaction device 80 generates carbonate by reacting carbon dioxide supplied from the cooling device 50 with a substance containing at least one of an alkali metal and an alkaline earth metal, and water. The substance containing at least one of an alkali metal and an alkaline earth metal is supplied from the raw material supply device 70. Water is supplied from the water supply device 60. The carbonate generated by the reaction device 80 is chemically stable, so carbon dioxide can be stored in a solid state stably for a long period of time. Therefore, by reacting carbon dioxide to fix it as a carbonate, the properties of the carbonate are maintained stably for a long period of time, so the carbonate is unlikely to return to carbon dioxide. Even if such carbonate is stored underground, there is a low possibility that carbon dioxide will leak to the ground due to an earthquake, etc., so there is little need to monitor it, and the management costs for carbon dioxide fixation can be reduced.

反応装置８０は、反応槽８１と、加温部８２と、排出弁８６とを含んでいる。反応槽８１は、冷却装置５０から二酸化炭素が供給され、原料供給装置７０からアルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくともいずれか一方の元素を含む物質が供給され、水供給装置６０から水が供給されるように設けられている。反応槽８１では、二酸化炭素、上記物質及び水が反応して炭酸塩が生成される。 The reaction device 80 includes a reaction tank 81, a heating section 82, and a discharge valve 86. The reaction tank 81 is provided so that carbon dioxide is supplied from the cooling device 50, a substance containing at least one of an alkali metal and an alkaline earth metal element is supplied from the raw material supply device 70, and water is supplied from the water supply device 60. In the reaction tank 81, the carbon dioxide, the substance, and water react with each other to produce carbonate.

加温部８２は、所定の反応温度で反応が起こるように反応槽８１を加温する。反応装置８０は、図３に示すように、ボイラー１３で生成された蒸気によって加温されてもよい。加温部８２は、具体的には、循環配管８３と、流量調節部８４と、温度計８５とを含んでいる。循環配管８３には、ボイラー１３、反応槽８１、流量調節部８４及び温度計８５が設けられている。ボイラー１３から供給された水蒸気は、反応槽８１を加温してボイラー１３へ戻される。温度計８５は反応槽８１とボイラー１３との間に配置されており、反応槽８１からボイラー１３へ戻る水蒸気の温度を測定することができる。温度計８５で得られた温度に関する信号に基づいて流量調節部８４の開度が調節されてもよい。 The heating unit 82 heats the reaction tank 81 so that the reaction occurs at a predetermined reaction temperature. The reaction device 80 may be heated by steam generated in the boiler 13, as shown in FIG. 3. The heating unit 82 specifically includes a circulation pipe 83, a flow rate adjustment unit 84, and a thermometer 85. The circulation pipe 83 is provided with the boiler 13, the reaction tank 81, the flow rate adjustment unit 84, and the thermometer 85. The steam supplied from the boiler 13 heats the reaction tank 81 and is returned to the boiler 13. The thermometer 85 is disposed between the reaction tank 81 and the boiler 13, and can measure the temperature of the steam returning from the reaction tank 81 to the boiler 13. The opening of the flow rate adjustment unit 84 may be adjusted based on a signal related to the temperature obtained by the thermometer 85.

反応装置８０は、上述のように室温程度で反応させてもよいが、反応速度を向上させる観点からは、反応温度が高い方が好ましい。反応装置８０は図示しない加温器によって加温してもよいが、本実施形態に係る二酸化炭素固定システム１は、上述のように、酸素分離部１２と、ボイラー１３とを含む酸素燃焼発電装置１０を備えている。そのため、ボイラー１３で生成された蒸気によって反応装置８０を加温することにより、二酸化炭素固定システム１全体としてエネルギー効率を向上させることができる。 As described above, the reaction in the reaction device 80 may be carried out at about room temperature, but from the viewpoint of improving the reaction rate, a higher reaction temperature is preferable. The reaction device 80 may be heated by a heater (not shown), but the carbon dioxide fixation system 1 according to this embodiment is equipped with an oxygen combustion power generation device 10 including an oxygen separation section 12 and a boiler 13, as described above. Therefore, by heating the reaction device 80 with steam generated in the boiler 13, the energy efficiency of the carbon dioxide fixation system 1 as a whole can be improved.

反応装置８０では、以下の反応式（１）に示すように水に二酸化炭素が溶解して炭酸水素イオン（ＨＣＯ３－）が生成される。
ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ→ＨＣＯ３－＋Ｈ＋ （１） In the reaction device 80, carbon dioxide dissolves in water to produce bicarbonate ions (HCO 3− ), as shown in the following reaction formula (1).
CO 2 +H 2 O→HCO 3- +H + (1)

炭酸水素イオン（ＨＣＯ３－）は、以下の反応式（２）に示すように反応して炭酸イオン（ＣＯ３ ２－）が生成される。
ＨＣＯ３－→ＣＯ３ ２－＋Ｈ＋ （２） Hydrogen carbonate ions (HCO 3− ) react as shown in the following reaction formula (2) to produce carbonate ions (CO 3 2− ).
HCO 3- →CO 3 2- +H + (2)

アルカリ金属として、例えばリチウムを含む物質が反応槽８１に投入された場合には、以下の反応式（３）に示すように反応して炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）が生成される。
２Ｌｉ＋＋ＣＯ３ ２－→Ｌｉ２ＣＯ３ （３） When a substance containing, for example, lithium as an alkali metal is introduced into the reaction vessel 81, a reaction occurs as shown in the following reaction formula (3) to produce lithium carbonate (Li 2 CO 3 ).
2Li + +CO 3 2- →Li 2 CO 3 (3)

アルカリ金属として、例えばナトリウムが反応槽８１に投入された場合には、以下の反応式（４）に示すように反応して炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）が生成される。
２Ｎａ＋＋ＣＯ３ ２－→Ｎａ２ＣＯ３ （４） When, for example, sodium is added to the reaction vessel 81 as the alkali metal, a reaction occurs as shown in the following reaction formula (4) to produce sodium carbonate (Na 2 CO 3 ).
2Na + +CO 3 2- →Na 2 CO 3 (4)

アルカリ金属として、例えばカリウムが反応槽８１に投入された場合には、以下の反応式（５）に示すように反応して炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）が生成される。
２Ｋ＋＋ＣＯ３ ２－→Ｋ２ＣＯ３ （５） When, for example, potassium is introduced into the reaction vessel 81 as the alkali metal, it reacts as shown in the following reaction formula (5) to produce potassium carbonate (K 2 CO 3 ).
2K + +CO 3 2- →K 2 CO 3 (5)

アルカリ土類金属として、例えばカルシウムを含む物質が反応槽８１に投入された場合には、以下の反応式（６）に示すように反応して炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）が生成される。
Ｃａ２＋＋ＣＯ３ ２－→ＣａＣＯ３ （６） When a substance containing, for example, calcium as an alkaline earth metal is introduced into the reaction tank 81, it reacts as shown in the following reaction formula (6) to produce calcium carbonate (CaCO 3 ).
Ca 2+ +CO 3 2- →CaCO 3 (6)

アルカリ土類金属として、例えばマグネシウムを含む物質が反応槽８１に投入された場合には、以下の反応式（７）に示すように反応して炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）が生成される。
Ｍｇ２＋＋ＣＯ３ ２－→ＭｇＣＯ３ （７） When a substance containing, for example, magnesium as an alkaline earth metal is introduced into the reaction vessel 81, a reaction occurs as shown in the following reaction formula (7) to produce magnesium carbonate (MgCO 3 ).
Mg 2+ +CO 3 2- →MgCO 3 (7)

反応装置８０の反応温度は、例えば２０℃～３００℃の範囲内である。反応装置８０の反応圧力は、例えば０．５ＭＰａ～３０ＭＰａの範囲内である。反応装置８０の反応時間は、例えば１２時間以上である。反応時間が長い程反応生成物の量が多くなる傾向があるが、反応時間がある程度以上であると反応が平衡に達するため、反応時間の上限は例えば１０日間である。 The reaction temperature of the reactor 80 is, for example, within the range of 20°C to 300°C. The reaction pressure of the reactor 80 is, for example, within the range of 0.5 MPa to 30 MPa. The reaction time of the reactor 80 is, for example, 12 hours or more. The amount of reaction product tends to increase as the reaction time increases, but if the reaction time exceeds a certain level, the reaction will reach equilibrium, so the upper limit of the reaction time is, for example, 10 days.

反応槽８１で生成された炭酸塩は、排出弁８６を開くことにより反応槽８１から排出される。排出された炭酸塩は化学的に安定であり、常温常圧で長期間保管することができる。そのため、地下の帯水層に貯留する液体の二酸化炭素の少なくとも一部を炭酸塩に変化させることにより、モニタリングの不要な炭酸塩が生成されるため、モニタリングの負担を軽減することができる。 The carbonate generated in the reaction tank 81 is discharged from the reaction tank 81 by opening the discharge valve 86. The discharged carbonate is chemically stable and can be stored for long periods at room temperature and pressure. Therefore, by converting at least a portion of the liquid carbon dioxide stored in the underground aquifer into carbonate, carbonate that does not require monitoring is generated, thereby reducing the burden of monitoring.

以上の通り、本実施形態に係る二酸化炭素固定システム１は、気体の二酸化炭素を圧縮する圧縮装置２７を備える。二酸化炭素固定システム１は、圧縮装置２７から送られる二酸化炭素を冷却して二酸化炭素を液化する冷却装置５０を備える。二酸化炭素固定システム１は、冷却装置５０から供給される二酸化炭素と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくともいずれか一方の元素を含む物質と、水とを反応させて炭酸塩を生成する反応装置８０を備える。 As described above, the carbon dioxide fixation system 1 according to this embodiment includes a compression device 27 that compresses gaseous carbon dioxide. The carbon dioxide fixation system 1 includes a cooling device 50 that cools the carbon dioxide sent from the compression device 27 to liquefy the carbon dioxide. The carbon dioxide fixation system 1 includes a reaction device 80 that reacts the carbon dioxide supplied from the cooling device 50 with a substance containing at least one of an alkali metal and an alkaline earth metal, and water to produce carbonate.

反応装置８０は、二酸化炭素と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくともいずれか一方の元素を含む物質と、水とを含む原料から炭酸塩を生成することができる。炭酸塩は、化学的に安定であるため、モニタリングの必要性が低く、二酸化炭素を安定して固定することができる。炭酸塩は圧力が高い方が効率よく生成することができるが、圧縮装置２７は、稼働に大きなエネルギーが必要になる。しかしながら、本実施形態に係る二酸化炭素固定システム１では、冷却装置５０で二酸化炭素を液化するために用いられる圧縮装置２７を兼用している。そのため、本実施形態に係る二酸化炭素固定システム１は、専用の圧縮装置を用いなくても炭酸塩を生成することができる。 The reaction device 80 can produce carbonates from raw materials including carbon dioxide, a substance containing at least one of an alkali metal and an alkaline earth metal, and water. Carbonates are chemically stable, so there is little need for monitoring, and they can stably fix carbon dioxide. Carbonates can be produced more efficiently at higher pressures, but the compression device 27 requires a large amount of energy to operate. However, in the carbon dioxide fixation system 1 according to this embodiment, the compression device 27 used to liquefy carbon dioxide in the cooling device 50 is also used. Therefore, the carbon dioxide fixation system 1 according to this embodiment can produce carbonates without using a dedicated compression device.

二酸化炭素固定システム１は、空気から酸素を分離する酸素分離部１２と、酸素分離部１２で分離された酸素で燃料を燃焼し、圧縮装置２７に供給される気体の二酸化炭素を生成するボイラー１３とをさらに備えてもよい。ボイラー１３は、酸素分離部１２で分離された酸素で燃料を燃焼するため、燃焼によって生成される二酸化炭素の濃度が高い。そのため、高濃度の二酸化炭素を圧縮装置２７に供給し、冷却装置５０で二酸化炭素を容易に液化することができる。 The carbon dioxide fixation system 1 may further include an oxygen separation section 12 that separates oxygen from air, and a boiler 13 that burns fuel with the oxygen separated by the oxygen separation section 12 to generate gaseous carbon dioxide to be supplied to the compression device 27. The boiler 13 burns fuel with the oxygen separated by the oxygen separation section 12, so that the concentration of carbon dioxide generated by the combustion is high. Therefore, high-concentration carbon dioxide can be supplied to the compression device 27, and the carbon dioxide can be easily liquefied by the cooling device 50.

反応装置８０はボイラー１３で生成された蒸気によって加温されてもよい。ボイラー１３で生成された蒸気によって反応装置８０を加温することにより、二酸化炭素固定システム１全体としてエネルギー効率を向上させることができる。 The reaction device 80 may be heated by steam generated in the boiler 13. By heating the reaction device 80 by steam generated in the boiler 13, the energy efficiency of the carbon dioxide fixation system 1 as a whole can be improved.

二酸化炭素固定システム１は、圧縮装置２７で圧縮された二酸化炭素の熱と、冷却装置５０から反応装置８０に向かう二酸化炭素の熱とを交換する熱交換器２９をさらに備えてもよい。熱交換器２９により、圧縮装置２７から送られてくる二酸化炭素を冷却して冷却装置５０で液化するのに必要なエネルギーを低減することができる。また、冷却装置５０から反応装置８０に送られる二酸化炭素を加温するのに必要なエネルギーを低減することができる。そのため、二酸化炭素固定システム１全体としてエネルギー効率を向上させることができる。 The carbon dioxide fixation system 1 may further include a heat exchanger 29 that exchanges heat between the carbon dioxide compressed by the compression device 27 and the carbon dioxide traveling from the cooling device 50 to the reaction device 80. The heat exchanger 29 can reduce the energy required to cool the carbon dioxide sent from the compression device 27 and liquefy it in the cooling device 50. It can also reduce the energy required to warm the carbon dioxide sent from the cooling device 50 to the reaction device 80. This can improve the energy efficiency of the carbon dioxide fixation system 1 as a whole.

アルカリ金属はリチウム、ナトリウム及びカリウムからなる群より選択される少なくとも一種の元素であってもよい。これらの元素は、火成岩又は花崗岩などに含まれており、容易に炭酸塩を生成することが可能である。 The alkali metal may be at least one element selected from the group consisting of lithium, sodium, and potassium. These elements are contained in igneous rocks or granite, and can easily produce carbonates.

アルカリ土類金属はカルシウム及びマグネシウムの少なくともいずれか一方の元素であってもよい。これらの元素は、廃コンクリート、鉄鋼スラグ、安山岩、玄武岩、土壌又はフライアッシュなどに含まれており、容易に炭酸塩を生成することが可能である。また、これらは、廃材をその処理を兼ねて二酸化炭素の固定に有効活用することができる。 The alkaline earth metal may be at least one of calcium and magnesium. These elements are contained in waste concrete, steel slag, andesite, basalt, soil, fly ash, etc., and can easily produce carbonates. In addition, these can be effectively used to fix carbon dioxide while also treating waste materials.

いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正または変形をすることが可能である。上記実施形態のすべての構成要素、及び請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。 Although several embodiments have been described, the embodiments can be modified or varied based on the above disclosure. All components of the above embodiments and all features described in the claims may be individually extracted and combined as long as they are not mutually inconsistent.

１ 二酸化炭素固定システム
１２ 酸素分離部
１３ ボイラー
２７ 圧縮装置
２９ 熱交換器
５０ 冷却装置
８０ 反応装置
 1 Carbon dioxide fixation system 12 Oxygen separation section 13 Boiler 27 Compression device 29 Heat exchanger 50 Cooling device 80 Reactor

Claims (4)

気体の二酸化炭素を圧縮する圧縮装置と、
前記圧縮装置から送られる二酸化炭素を冷却して二酸化炭素を液化する冷却装置と、
前記冷却装置から供給される液化した二酸化炭素と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくともいずれか一方の元素を含む物質と、水とを反応させて炭酸塩を生成する反応装置と、
空気から酸素を分離する酸素分離部と、
前記酸素分離部で分離された酸素で燃料を燃焼し、前記圧縮装置に供給される前記気体の二酸化炭素を生成するボイラーと、
を備え、
前記反応装置は前記ボイラーで生成された蒸気によって加温される、二酸化炭素固定システム。 A compressor for compressing gaseous carbon dioxide;
A cooling device that cools the carbon dioxide sent from the compression device to liquefy the carbon dioxide;
a reaction device that reacts the liquefied carbon dioxide supplied from the cooling device with a substance containing at least one of an alkali metal and an alkaline earth metal, and water to produce a carbonate;
an oxygen separation unit that separates oxygen from air;
a boiler that burns fuel with the oxygen separated by the oxygen separation unit to generate carbon dioxide gas to be supplied to the compression device;
Equipped with
A carbon dioxide fixation system, wherein the reactor is heated by steam produced in the boiler . 気体の二酸化炭素を圧縮する圧縮装置と、
前記圧縮装置から送られる二酸化炭素を冷却して二酸化炭素を液化する冷却装置と、
前記冷却装置から供給される液化した二酸化炭素と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくともいずれか一方の元素を含む物質と、水とを反応させて炭酸塩を生成する反応装置と、
前記圧縮装置で圧縮された二酸化炭素の熱と、前記冷却装置から前記反応装置に向かう二酸化炭素の熱とを交換する熱交換器と、
を備える、二酸化炭素固定システム。 A compressor for compressing gaseous carbon dioxide;
A cooling device that cools the carbon dioxide sent from the compression device to liquefy the carbon dioxide;
a reaction device that reacts the liquefied carbon dioxide supplied from the cooling device with a substance containing at least one of an alkali metal and an alkaline earth metal, and water to produce a carbonate;
a heat exchanger for exchanging heat of the carbon dioxide compressed in the compression device with heat of the carbon dioxide flowing from the cooling device to the reaction device ;
A carbon dioxide fixation system comprising : 前記アルカリ金属はリチウム、ナトリウム及びカリウムからなる群より選択される少なくとも一種の元素である、請求項１又は２に記載の二酸化炭素固定システム。 The carbon dioxide fixation system according to claim 1 or 2 , wherein the alkali metal is at least one element selected from the group consisting of lithium, sodium and potassium. 前記アルカリ土類金属はカルシウム及びマグネシウムの少なくともいずれか一方の元素である、請求項１～３のいずれか一項に記載の二酸化炭素固定システム。 The carbon dioxide fixation system according to any one of claims 1 to 3 , wherein the alkaline earth metal is at least one of calcium and magnesium.
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