JPH04347307A - 排ガスから二酸化炭素を分離する方法及び装置 - Google Patents
排ガスから二酸化炭素を分離する方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二酸化炭素（ＣＯ２）
を含むガスからＣＯ２を効率よく分離する方法及び装置
、詳しくは、ＣＯ２を含むガスを冷却した後、膨張機に
導入し膨張させて低温にすることにより、ＣＯ２ととも
に、水、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）
、一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）の１種以上を液化又は／及び
固化させて分離するか、又はＣＯ２を吸着分離する方法
及び装置に関するものである。
を含むガスからＣＯ２を効率よく分離する方法及び装置
、詳しくは、ＣＯ２を含むガスを冷却した後、膨張機に
導入し膨張させて低温にすることにより、ＣＯ２ととも
に、水、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）
、一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）の１種以上を液化又は／及び
固化させて分離するか、又はＣＯ２を吸着分離する方法
及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】炭素系燃料を燃焼させると、燃焼ガス中
にＣＯ２が含まれる。地球温暖化の最大の原因と目され
ているＣＯ２の燃焼ガスからの分離技術は、いまだ模索
段階で、各種の方法が試みられているが、いずれも実用
化に程遠い。炭素系燃料、例えば石炭には硫黄分や窒素
分が多量に含まれており、燃焼時に発生するＳＯｘ、Ｎ
Ｏｘの除去も、設置スペースやコストの点で大きな課題
となっている。そこで、現在検討されている方式として
、ボイラ等の燃焼系を圧力容器内に収納し、３〜２０ｋ
ｇ／ｃｍ２ Ａの高圧下で燃料を燃焼させ、かつ、ボイ
ラ内に脱硫剤を投入して炉内脱硫する加圧ボイラ方式、
例えば加圧流動床方式が知られている。このように、加
圧することにより、ボイラ部が大幅にコンパクト化でき
ることも特徴となっている。炉内脱硫するには、燃焼部
分である流動層の温度を８５０℃前後にすることが有効
で、従来の常圧の流動床ボイラは、殆ど８５０℃前後の
温度が選定されている。一方、ＮＯｘは、温度が高いと
多く発生し、その点８５０℃は他の燃焼方式の１６００
〜１７００℃に比べると大幅に温度が下がっており、通
常の微粉炭焚きボイラがＮＯｘ濃度２００ｐｐｍ位が下
限といわれているのに比べ、一般にＮＯｘ濃度１００ｐ
ｐｍ以下にすることも難しくない。この加圧ボイラ方式
を構成するには、燃焼用の空気を高圧にすることが必要
で、ガスタービンが使用される。
にＣＯ２が含まれる。地球温暖化の最大の原因と目され
ているＣＯ２の燃焼ガスからの分離技術は、いまだ模索
段階で、各種の方法が試みられているが、いずれも実用
化に程遠い。炭素系燃料、例えば石炭には硫黄分や窒素
分が多量に含まれており、燃焼時に発生するＳＯｘ、Ｎ
Ｏｘの除去も、設置スペースやコストの点で大きな課題
となっている。そこで、現在検討されている方式として
、ボイラ等の燃焼系を圧力容器内に収納し、３〜２０ｋ
ｇ／ｃｍ２ Ａの高圧下で燃料を燃焼させ、かつ、ボイ
ラ内に脱硫剤を投入して炉内脱硫する加圧ボイラ方式、
例えば加圧流動床方式が知られている。このように、加
圧することにより、ボイラ部が大幅にコンパクト化でき
ることも特徴となっている。炉内脱硫するには、燃焼部
分である流動層の温度を８５０℃前後にすることが有効
で、従来の常圧の流動床ボイラは、殆ど８５０℃前後の
温度が選定されている。一方、ＮＯｘは、温度が高いと
多く発生し、その点８５０℃は他の燃焼方式の１６００
〜１７００℃に比べると大幅に温度が下がっており、通
常の微粉炭焚きボイラがＮＯｘ濃度２００ｐｐｍ位が下
限といわれているのに比べ、一般にＮＯｘ濃度１００ｐ
ｐｍ以下にすることも難しくない。この加圧ボイラ方式
を構成するには、燃焼用の空気を高圧にすることが必要
で、ガスタービンが使用される。
【０００３】また、特開昭６０−４０７３３号公報には
、閉サイクル・ガスタービン装置において、発生するＣ
Ｏ２を、炭酸カリウム溶液等の吸収性液体媒質に吸収さ
せて除去する装置が記載されている。
、閉サイクル・ガスタービン装置において、発生するＣ
Ｏ２を、炭酸カリウム溶液等の吸収性液体媒質に吸収さ
せて除去する装置が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、ＣＯ２
を吸収液に吸収させて除去する方式では、吸収されたＣ
Ｏ２と吸収液とを分離する装置、すなわち吸収液再生装
置が必要である。燃焼ガス中に含まれる各種ガス化合物
の物性は、表１の通りである。なお各数値は常圧下の値
である。
を吸収液に吸収させて除去する方式では、吸収されたＣ
Ｏ２と吸収液とを分離する装置、すなわち吸収液再生装
置が必要である。燃焼ガス中に含まれる各種ガス化合物
の物性は、表１の通りである。なお各数値は常圧下の値
である。
【０００５】
【表１】
【０００６】また、燃焼ガス中に含まれる固化物質の物
性は、表２の通りである。
性は、表２の通りである。
【０００７】
【表２】
【０００８】ＣＯ２は−６０℃前後で液化し（加圧下で
はもっと高い温度、例えば、−５０℃前後で液化する）
、−７８．９℃で固化し、ドライアイスとなる。他の公
害物質（Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、ＮＯ、ＳＯ２）も、ＮＯを除
いて−１００℃位までに液化する。本発明者は、上記の
諸点に鑑み、加圧燃焼装置から排出される燃焼ガスの温
度を熱交換等により下げた後、ガスタービンに導入し膨
張させて、−６０℃前後より低温にすることにより、Ｃ
Ｏ２等を液化又は／及び固化させて、効率よく容易に分
離することができる方法及び装置を開発し、平成３年５
月２日付で既に特許出願している。
はもっと高い温度、例えば、−５０℃前後で液化する）
、−７８．９℃で固化し、ドライアイスとなる。他の公
害物質（Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、ＮＯ、ＳＯ２）も、ＮＯを除
いて−１００℃位までに液化する。本発明者は、上記の
諸点に鑑み、加圧燃焼装置から排出される燃焼ガスの温
度を熱交換等により下げた後、ガスタービンに導入し膨
張させて、−６０℃前後より低温にすることにより、Ｃ
Ｏ２等を液化又は／及び固化させて、効率よく容易に分
離することができる方法及び装置を開発し、平成３年５
月２日付で既に特許出願している。
【０００９】しかし、この既出願の方式は、加圧するこ
とにより高温となる空気の熱がボイラや炉において有効
に利用できること、燃焼ガスは多量の水分を含んでおり
、加圧状態の方が水分を除去しやすい（４０℃位でも圧
力によっては、水分を無視できる位まで除去できる）こ
と、という利点を有しているが、加圧系にしか適用でき
ないという制約がある。
とにより高温となる空気の熱がボイラや炉において有効
に利用できること、燃焼ガスは多量の水分を含んでおり
、加圧状態の方が水分を除去しやすい（４０℃位でも圧
力によっては、水分を無視できる位まで除去できる）こ
と、という利点を有しているが、加圧系にしか適用でき
ないという制約がある。
【００１０】本発明者は、さらに研究を進めて、加圧系
、常圧系を問わずＣＯ２を含むあらゆるガスに適用する
方法及び装置を開発するために、以下のような種々の検
討を行なった。まず、ＣＯ２を分離するときに必要な動
力、熱量について検討した。 （１） 凝縮及び固化の熱量 温度、圧力によって若干変化するが、１ｋｇのＣＯ２が
凝縮するときに８８．１２ｋｃａｌの熱量を放出し、ま
た液体から固体に変化するときに４５．５６ｋｃａｌの
熱量を放出する。逆にＣＯ２が固体からガスになるとき
、１３６．８９ｋｃａｌの熱量を他から奪う（８８．１
２＋４５．５６＝１３３．６８）。 （２） 燃焼ガス中のＣＯ２の量 燃焼の種類、燃焼装置の種類により相当の幅があるが、
モル濃度で４〜１５％位（重量では６〜２０％位）とみ
てよい。一般にボイラは空気過剰率が小さいので、ＣＯ
２の濃度は高い。 （３） ＣＯ２分離の従来の方法 従来は、２０％以上の高濃度のＣＯ２を含むガスか、大
気中のきわめて低濃度のＣＯ２を除去することが行なわ
れている。高濃度の場合は、化学的吸収や物理的吸着、
膜分離の方法がとられているが、これらはいずれにして
も５〜２０ｋｇ／ｃｍ２にガスを圧縮して、高圧下で分
離を行なっている。低濃度の場合には、極低温に保持さ
れた蓄冷剤上に凝縮・付着させるか、高圧下で吸着剤に
吸着させる方法がとられている。高濃度のＣＯ２含有ガ
スでは、分離したＣＯ２の量に対する動力の割合は小さ
くなるが、低濃度ガスでは不利である。一方、極低温で
微量のＣＯ２を凝固させ付着させて分離する方法も、極
低温のための動力が大きく、分離ＣＯ２の割に動力使用
量が大きい。したがって、これも低ＣＯ２濃度ガスから
のＣＯ２の分離としては有利ではないが、極低温装置で
は低温の熱源があり、また低ＣＯ２濃度であるから、Ｃ
Ｏ２の凝縮、固化の熱量が少ないので、このようなケー
スにのみ許容される方法といえる。つまり、低濃度ＣＯ
２のガスにこの方法を適用してＣＯ２を分離することは
、経済的にもエネルギー利用又はＣＯ２削減の点からみ
て有利な方法とはいえない。本発明は上記の諸点に鑑み
なされたもので、ボイラ、炉、内燃機関等から排出され
るＣＯ２を含むガスからＣＯ２を効率よく容易に分離す
る方法及び装置を提供することを目的とするものである
。
、常圧系を問わずＣＯ２を含むあらゆるガスに適用する
方法及び装置を開発するために、以下のような種々の検
討を行なった。まず、ＣＯ２を分離するときに必要な動
力、熱量について検討した。 （１） 凝縮及び固化の熱量 温度、圧力によって若干変化するが、１ｋｇのＣＯ２が
凝縮するときに８８．１２ｋｃａｌの熱量を放出し、ま
た液体から固体に変化するときに４５．５６ｋｃａｌの
熱量を放出する。逆にＣＯ２が固体からガスになるとき
、１３６．８９ｋｃａｌの熱量を他から奪う（８８．１
２＋４５．５６＝１３３．６８）。 （２） 燃焼ガス中のＣＯ２の量 燃焼の種類、燃焼装置の種類により相当の幅があるが、
モル濃度で４〜１５％位（重量では６〜２０％位）とみ
てよい。一般にボイラは空気過剰率が小さいので、ＣＯ
２の濃度は高い。 （３） ＣＯ２分離の従来の方法 従来は、２０％以上の高濃度のＣＯ２を含むガスか、大
気中のきわめて低濃度のＣＯ２を除去することが行なわ
れている。高濃度の場合は、化学的吸収や物理的吸着、
膜分離の方法がとられているが、これらはいずれにして
も５〜２０ｋｇ／ｃｍ２にガスを圧縮して、高圧下で分
離を行なっている。低濃度の場合には、極低温に保持さ
れた蓄冷剤上に凝縮・付着させるか、高圧下で吸着剤に
吸着させる方法がとられている。高濃度のＣＯ２含有ガ
スでは、分離したＣＯ２の量に対する動力の割合は小さ
くなるが、低濃度ガスでは不利である。一方、極低温で
微量のＣＯ２を凝固させ付着させて分離する方法も、極
低温のための動力が大きく、分離ＣＯ２の割に動力使用
量が大きい。したがって、これも低ＣＯ２濃度ガスから
のＣＯ２の分離としては有利ではないが、極低温装置で
は低温の熱源があり、また低ＣＯ２濃度であるから、Ｃ
Ｏ２の凝縮、固化の熱量が少ないので、このようなケー
スにのみ許容される方法といえる。つまり、低濃度ＣＯ
２のガスにこの方法を適用してＣＯ２を分離することは
、経済的にもエネルギー利用又はＣＯ２削減の点からみ
て有利な方法とはいえない。本発明は上記の諸点に鑑み
なされたもので、ボイラ、炉、内燃機関等から排出され
るＣＯ２を含むガスからＣＯ２を効率よく容易に分離す
る方法及び装置を提供することを目的とするものである
。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するために、請求項１の排ガスから二酸化炭素を分離
する方法は、図１、図３及び図４に示すように、排ガス
を冷却した後、膨張機１０に導入し膨張させて二酸化炭
素の凝固温度以下にし、ついで、凝縮又は凝固した二酸
化炭素を分離することを特徴としている。また、請求項
２の方法は、請求項１の方法において、ＣＯ２を分離し
た残ガスを圧縮機１８で圧縮・昇圧して大気に放出する
ことを特徴としている。圧縮後のガス圧力は、一例とし
て、大気圧より若干高い圧力（例えば大気圧＋１００ｍ
ｍＡｑ）である。なお、１００ｍｍＡｑは大気へ放出す
るための抵抗分である。膨張機１０では、膨張後の排ガ
ス温度がＣＯ２の凝固温度（−７８．９℃）以下になる
ように膨張比εを選定して膨張させる。図５は、一例と
して膨張比εが１０〜３０の場合の膨張機入口ガス温度
と膨張機出口ガス温度との関係を示している。なお効率
ηＴが０．８７の場合の値である。
成するために、請求項１の排ガスから二酸化炭素を分離
する方法は、図１、図３及び図４に示すように、排ガス
を冷却した後、膨張機１０に導入し膨張させて二酸化炭
素の凝固温度以下にし、ついで、凝縮又は凝固した二酸
化炭素を分離することを特徴としている。また、請求項
２の方法は、請求項１の方法において、ＣＯ２を分離し
た残ガスを圧縮機１８で圧縮・昇圧して大気に放出する
ことを特徴としている。圧縮後のガス圧力は、一例とし
て、大気圧より若干高い圧力（例えば大気圧＋１００ｍ
ｍＡｑ）である。なお、１００ｍｍＡｑは大気へ放出す
るための抵抗分である。膨張機１０では、膨張後の排ガ
ス温度がＣＯ２の凝固温度（−７８．９℃）以下になる
ように膨張比εを選定して膨張させる。図５は、一例と
して膨張比εが１０〜３０の場合の膨張機入口ガス温度
と膨張機出口ガス温度との関係を示している。なお効率
ηＴが０．８７の場合の値である。
【００１２】請求項３の方法は、図６に示すように、排
ガスを冷却した後、圧縮機１８に導入して圧縮し、つい
で、圧縮された排ガスを膨張機１０に導入し膨張させて
二酸化炭素の液化温度以下又は凝固温度以下にし、凝縮
又は凝固した二酸化炭素を分離することを特徴としてい
る。請求項３の方法において、圧縮工程を多段として、
中間冷却を行なうようにする場合もある。
ガスを冷却した後、圧縮機１８に導入して圧縮し、つい
で、圧縮された排ガスを膨張機１０に導入し膨張させて
二酸化炭素の液化温度以下又は凝固温度以下にし、凝縮
又は凝固した二酸化炭素を分離することを特徴としてい
る。請求項３の方法において、圧縮工程を多段として、
中間冷却を行なうようにする場合もある。
【００１３】請求項５の方法は、図９に示すように、内
燃機関７０からの排ガスを圧力を減ずることなく排熱回
収ボイラ７２へ導き給水及び蒸気を加熱した後、冷却し
、ついで膨張機１０に導入し膨張させて二酸化炭素の凝
固温度以下にし、凝縮又は凝固した二酸化炭素を分離す
ることを特徴としている。そして、排熱回収ボイラ７２
で発生した蒸気を蒸気タービン７８に導入して発電する
ことや、蒸気タービン７８の復水器８０に捨てる熱を第
２の発電装置の高温熱源とし、膨張機出口の低温ガスを
第２の発電装置の低温熱源とすることが行なわれる。
燃機関７０からの排ガスを圧力を減ずることなく排熱回
収ボイラ７２へ導き給水及び蒸気を加熱した後、冷却し
、ついで膨張機１０に導入し膨張させて二酸化炭素の凝
固温度以下にし、凝縮又は凝固した二酸化炭素を分離す
ることを特徴としている。そして、排熱回収ボイラ７２
で発生した蒸気を蒸気タービン７８に導入して発電する
ことや、蒸気タービン７８の復水器８０に捨てる熱を第
２の発電装置の高温熱源とし、膨張機出口の低温ガスを
第２の発電装置の低温熱源とすることが行なわれる。
【００１４】請求項８の方法は、図１０及び図１１に示
すように、排ガスを冷却した後、圧縮機１８に導入して
圧縮し、ついで、圧縮された排ガスをさらに冷却した後
、温度の低下した排ガスを膨張機１０に導入し膨張させ
てさらに温度を下げ、この低温ガスを二酸化炭素吸着材
８４と接触させることを特徴としている。請求項８の方
法において、二酸化炭素吸着材８４を加熱流体で加熱し
て吸着されていた二酸化炭素を分離し、分離した二酸化
炭素を二酸化炭素収納容器１０２に移送する。また、二
酸化炭素が分離された残ガスで、膨張機１０入口の排ガ
スを予冷する。さらに、二酸化炭素吸着材８４の加熱に
、予冷した後の残ガスを用いる。また、二酸化炭素吸着
材８４を加熱して自らは低温になった残ガスを、他の冷
却設備１０４の冷熱源とすることもある。
すように、排ガスを冷却した後、圧縮機１８に導入して
圧縮し、ついで、圧縮された排ガスをさらに冷却した後
、温度の低下した排ガスを膨張機１０に導入し膨張させ
てさらに温度を下げ、この低温ガスを二酸化炭素吸着材
８４と接触させることを特徴としている。請求項８の方
法において、二酸化炭素吸着材８４を加熱流体で加熱し
て吸着されていた二酸化炭素を分離し、分離した二酸化
炭素を二酸化炭素収納容器１０２に移送する。また、二
酸化炭素が分離された残ガスで、膨張機１０入口の排ガ
スを予冷する。さらに、二酸化炭素吸着材８４の加熱に
、予冷した後の残ガスを用いる。また、二酸化炭素吸着
材８４を加熱して自らは低温になった残ガスを、他の冷
却設備１０４の冷熱源とすることもある。
【００１５】請求項１３の方法は、図１２に示すように
、排ガスを冷却した後、膨張機１０に導入し膨張させて
二酸化炭素の凝固温度以下にし、ついで、凝縮又は凝固
した二酸化炭素の一部を分離した後、残ガスを二酸化炭
素吸着材８４に接触させて、残ガス中の残りの二酸化炭
素を吸着・除去することを特徴としている。また、二酸
化炭素の一部を分離した残ガスで、膨張機１０入口の排
ガスを予冷した後、この残ガスを二酸化炭素吸着材８４
に接触させることもある。
、排ガスを冷却した後、膨張機１０に導入し膨張させて
二酸化炭素の凝固温度以下にし、ついで、凝縮又は凝固
した二酸化炭素の一部を分離した後、残ガスを二酸化炭
素吸着材８４に接触させて、残ガス中の残りの二酸化炭
素を吸着・除去することを特徴としている。また、二酸
化炭素の一部を分離した残ガスで、膨張機１０入口の排
ガスを予冷した後、この残ガスを二酸化炭素吸着材８４
に接触させることもある。
【００１６】請求項１５の排ガスから二酸化炭素を分離
する装置は、図１、図３及び図４に示すように、排ガス
を冷却する予冷却器１４と、冷却された排ガスを膨張さ
せる膨張機１０と、膨張後の温度の下がった排ガスから
、凝縮又は凝固した二酸化炭素を分離するＣＯ２セパレ
ータ１６と、を包含することを特徴としている。また、
二酸化炭素を分離した残ガスを圧縮する圧縮機１８を設
けるのが実用的である。上記の装置において、図２に示
すように、ＣＯ２セパレータ１６に、前後に仕切弁２６
、２８を備えたＣＯ２分離槽３０を接続し、このＣＯ２
分離槽３０に、ＣＯ２セパレータ内の二酸化炭素を導入
できるように真空ポンプ３２を接続する。さらに、ＣＯ
２セパレータ１６にＣＯ２レベル検出装置３６を介して
シーケンス制御指示装置３８を接続し、このシーケンス
制御指示装置の信号により、真空ポンプ３２の作動と仕
切弁２６、２８の開閉をコントロールするように構成す
る。そして、ＣＯ２分離槽３０を密閉できる構造とする
か、又はＣＯ２分離槽にＣＯ２収納容器３４を接続し、
ＣＯ２を充填した後のＣＯ２分離槽又はＣＯ２収納容器
の外面に、海水に対する保護被覆層を設けるようにする
のが望ましい。さらに、図３に示すように、膨張機１０
と圧縮機１８とを同軸にして、原動機４６で駆動するよ
うにし、原動機４６の排気導管４８を膨張機１０入口の
排ガス導管に接続するように構成する場合もある。
する装置は、図１、図３及び図４に示すように、排ガス
を冷却する予冷却器１４と、冷却された排ガスを膨張さ
せる膨張機１０と、膨張後の温度の下がった排ガスから
、凝縮又は凝固した二酸化炭素を分離するＣＯ２セパレ
ータ１６と、を包含することを特徴としている。また、
二酸化炭素を分離した残ガスを圧縮する圧縮機１８を設
けるのが実用的である。上記の装置において、図２に示
すように、ＣＯ２セパレータ１６に、前後に仕切弁２６
、２８を備えたＣＯ２分離槽３０を接続し、このＣＯ２
分離槽３０に、ＣＯ２セパレータ内の二酸化炭素を導入
できるように真空ポンプ３２を接続する。さらに、ＣＯ
２セパレータ１６にＣＯ２レベル検出装置３６を介して
シーケンス制御指示装置３８を接続し、このシーケンス
制御指示装置の信号により、真空ポンプ３２の作動と仕
切弁２６、２８の開閉をコントロールするように構成す
る。そして、ＣＯ２分離槽３０を密閉できる構造とする
か、又はＣＯ２分離槽にＣＯ２収納容器３４を接続し、
ＣＯ２を充填した後のＣＯ２分離槽又はＣＯ２収納容器
の外面に、海水に対する保護被覆層を設けるようにする
のが望ましい。さらに、図３に示すように、膨張機１０
と圧縮機１８とを同軸にして、原動機４６で駆動するよ
うにし、原動機４６の排気導管４８を膨張機１０入口の
排ガス導管に接続するように構成する場合もある。
【００１７】請求項２１の装置は、図６に示すように、
排ガスを冷却する予冷却器１４と、予冷却された排ガス
を加圧する圧縮機１８と、圧縮された排ガスを冷却する
少なくとも１個の冷却器５０、５２と、冷却された排ガ
スを膨張させる膨張機１０と、膨張後の温度の下がった
排ガスから、凝縮又は凝固した二酸化炭素を分離するＣ
Ｏ２セパレータ１６と、を包含することを特徴としてい
る。請求項２１の装置において、図７に示すように、Ｃ
Ｏ２セパレータ１６が、側部に接線方向の冷却排ガス入
口５４を有し、上部に排ガス出口５６を有するサイクロ
ン本体５７と、このサイクロン本体５７の下部に水平方
向に設けられた凝縮・凝固ＣＯ２排出用のピストン６０
と、このピストン６０の進行方向に設けられたＣＯ２排
出口６１と、このＣＯ２排出口６１に接続された密閉可
能な容器６２とからなるように構成される。そして、図
８に示すように、凝縮・凝固ＣＯ２を充填した密閉可能
な容器６２を密閉し、この容器６２の周囲にコンクリー
ト被覆層６８を設けるように構成するのが望ましい。
排ガスを冷却する予冷却器１４と、予冷却された排ガス
を加圧する圧縮機１８と、圧縮された排ガスを冷却する
少なくとも１個の冷却器５０、５２と、冷却された排ガ
スを膨張させる膨張機１０と、膨張後の温度の下がった
排ガスから、凝縮又は凝固した二酸化炭素を分離するＣ
Ｏ２セパレータ１６と、を包含することを特徴としてい
る。請求項２１の装置において、図７に示すように、Ｃ
Ｏ２セパレータ１６が、側部に接線方向の冷却排ガス入
口５４を有し、上部に排ガス出口５６を有するサイクロ
ン本体５７と、このサイクロン本体５７の下部に水平方
向に設けられた凝縮・凝固ＣＯ２排出用のピストン６０
と、このピストン６０の進行方向に設けられたＣＯ２排
出口６１と、このＣＯ２排出口６１に接続された密閉可
能な容器６２とからなるように構成される。そして、図
８に示すように、凝縮・凝固ＣＯ２を充填した密閉可能
な容器６２を密閉し、この容器６２の周囲にコンクリー
ト被覆層６８を設けるように構成するのが望ましい。
【００１８】請求項２４の装置は、図９に示すように、
内燃機関７０からの排ガスを熱源とする排熱回収ボイラ
７２と、排熱回収ボイラ７２からの排ガスを冷却する少
なくとも１個の冷却器７４、７６と、冷却された排ガス
を膨張させる膨張機１０と、膨張後の温度の下がった排
ガスから、凝縮又は凝固した二酸化炭素を分離するＣＯ
２セパレータ１６と、を包含することを特徴としている
。
内燃機関７０からの排ガスを熱源とする排熱回収ボイラ
７２と、排熱回収ボイラ７２からの排ガスを冷却する少
なくとも１個の冷却器７４、７６と、冷却された排ガス
を膨張させる膨張機１０と、膨張後の温度の下がった排
ガスから、凝縮又は凝固した二酸化炭素を分離するＣＯ
２セパレータ１６と、を包含することを特徴としている
。
【００１９】請求項２５の装置は、図１０に示すように
、排ガスを圧縮する圧縮機１８と、圧縮された排ガスを
冷却する予冷却器５２と、予冷却された排ガスを膨張さ
せる膨張機１０と、膨張後の温度の下がった排ガスを導
入して、二酸化炭素を吸着分離するＣＯ２吸着分離器８
６と、を包含することを特徴としている。請求項２５の
装置において、図１１に示すように、ＣＯ２吸着分離器
８６が、一方に冷却排ガス入口８８を有し、他方に排ガ
ス出口９０を有する本体９２と、この本体９２内に収納
された二酸化炭素吸着材８４を保持する伝熱管９４群と
からなり、二酸化炭素吸着材と冷却排ガスとが接触する
ように構成される。また、ＣＯ２吸着分離器８６を複数
基並列に設け、ＣＯ２吸着分離器８６の前後に仕切弁９
８、１００を設けて、二酸化炭素の吸着が飽和して吸着
能力の低下したとき、仕切弁で遮断し、排ガスを他のＣ
Ｏ２吸着分離器へ導くようにする。さらに、仕切弁９８
、１００で遮断されたＣＯ２吸着分離器８６の伝熱管９
４群の吸着材保持面と異なる面側に、加熱流体を流通で
きるように、本体９２の一方に加熱流体入口９７を設け
、本体９２の他方に加熱流体出口９９を設け、排ガス出
口９０にＣＯ２収納容器１０２を接続するとともに、本
体９２に真空ポンプ又は圧縮機を接続して、真空ポンプ
又は圧縮機で脱着した二酸化炭素をＣＯ２収納容器１０
２に移すように構成するのが望ましい。
、排ガスを圧縮する圧縮機１８と、圧縮された排ガスを
冷却する予冷却器５２と、予冷却された排ガスを膨張さ
せる膨張機１０と、膨張後の温度の下がった排ガスを導
入して、二酸化炭素を吸着分離するＣＯ２吸着分離器８
６と、を包含することを特徴としている。請求項２５の
装置において、図１１に示すように、ＣＯ２吸着分離器
８６が、一方に冷却排ガス入口８８を有し、他方に排ガ
ス出口９０を有する本体９２と、この本体９２内に収納
された二酸化炭素吸着材８４を保持する伝熱管９４群と
からなり、二酸化炭素吸着材と冷却排ガスとが接触する
ように構成される。また、ＣＯ２吸着分離器８６を複数
基並列に設け、ＣＯ２吸着分離器８６の前後に仕切弁９
８、１００を設けて、二酸化炭素の吸着が飽和して吸着
能力の低下したとき、仕切弁で遮断し、排ガスを他のＣ
Ｏ２吸着分離器へ導くようにする。さらに、仕切弁９８
、１００で遮断されたＣＯ２吸着分離器８６の伝熱管９
４群の吸着材保持面と異なる面側に、加熱流体を流通で
きるように、本体９２の一方に加熱流体入口９７を設け
、本体９２の他方に加熱流体出口９９を設け、排ガス出
口９０にＣＯ２収納容器１０２を接続するとともに、本
体９２に真空ポンプ又は圧縮機を接続して、真空ポンプ
又は圧縮機で脱着した二酸化炭素をＣＯ２収納容器１０
２に移すように構成するのが望ましい。
【００２０】請求項２９の装置は、図１２に示すように
、排ガスを冷却する少なくとも１個の冷却器５０、５２
と、冷却された排ガスを膨張させる膨張機１０と、膨張
後の温度の下がった排ガスから、凝縮又は凝固した二酸
化炭素を分離するＣＯ２セパレータ１６と、ＣＯ２セパ
レータからの排ガスを導入して排ガス中に残存する二酸
化炭素を吸着分離するＣＯ２吸着分離器８６と、を包含
することを特徴としている。ＣＯ２は水などと異なり、
相変化につき特殊な挙動を示す。つまり、−５６．６℃
以下では、液体状態は過冷状態以外は存在しない。低温
の加圧状態においては、圧力が５．１１ａｔａ以下にな
ると液状のＣＯ２はガスと固体とに変化して液状では存
在しない。つまり、大気圧から膨張させて低温にしても
、液状態にはならず直接固体となる。一方、高圧の状態
から膨張させると、膨張機入口の状態（温度、圧力）に
よっては一時液化し、その後、過冷状態で液で存在する
か、ガスと固体に分かれるかどちらかの挙動をする。例
えば、入口圧力２０ａｔａから膨張させるとき、入口温
度が２５℃位だと液化しないが、０℃以下位から膨張さ
せれば、必ず一時５．１１ａｔａ以上で−５６．６℃以
下となるから液化する。
、排ガスを冷却する少なくとも１個の冷却器５０、５２
と、冷却された排ガスを膨張させる膨張機１０と、膨張
後の温度の下がった排ガスから、凝縮又は凝固した二酸
化炭素を分離するＣＯ２セパレータ１６と、ＣＯ２セパ
レータからの排ガスを導入して排ガス中に残存する二酸
化炭素を吸着分離するＣＯ２吸着分離器８６と、を包含
することを特徴としている。ＣＯ２は水などと異なり、
相変化につき特殊な挙動を示す。つまり、−５６．６℃
以下では、液体状態は過冷状態以外は存在しない。低温
の加圧状態においては、圧力が５．１１ａｔａ以下にな
ると液状のＣＯ２はガスと固体とに変化して液状では存
在しない。つまり、大気圧から膨張させて低温にしても
、液状態にはならず直接固体となる。一方、高圧の状態
から膨張させると、膨張機入口の状態（温度、圧力）に
よっては一時液化し、その後、過冷状態で液で存在する
か、ガスと固体に分かれるかどちらかの挙動をする。例
えば、入口圧力２０ａｔａから膨張させるとき、入口温
度が２５℃位だと液化しないが、０℃以下位から膨張さ
せれば、必ず一時５．１１ａｔａ以上で−５６．６℃以
下となるから液化する。
【００２１】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
を詳細に説明する。ただし、この実施例に記載されてい
る構成機器の形状、その相対配置、図面に記載されてい
る温度などは、とくに特定的な記載がない限りは、本発
明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、
単なる説明例にすぎない。図１は、本発明の排ガスから
二酸化炭素を分離する装置の一実施例で、膨張機１０で
膨張させ、低温にしてＣＯ２を除去する装置を示してい
る。図１において、ＣＯ２を含むガスをできるだけ冷却
水や空気などで低温にして水分を除去した後で、膨張機
１０で膨張させる。図５に示すように、膨張機入口ガス
温度と膨張比εを適当に選定すれば、膨張機出口ガス温
度はＣＯ２が凝固する温度に達する。しかし、ＣＯ２の
分圧は低圧になったために低下しており、膨張比１５の
ときには膨張後の全圧は７６０／１５＝５０．７ｍｍＨ
ｇとなる。したがって、入口でＣＯ２モル濃度１５％で
あったものは、膨張後７６０×０．１５／１５＝７．６
ｍｍＨｇとなる。この圧力のＣＯ２の飽和温度は−１２
０．２℃であり、膨張機出口温度をこれ以下に下げる必
要がある。 これを満足するには、膨張機入口の温度を１０℃まで下
げる必要がある。ただし、−１２０．２℃のときの固体
ＣＯ２の蒸気圧は１０ｍｍＨｇであるから、実際には凝
固しない。
を詳細に説明する。ただし、この実施例に記載されてい
る構成機器の形状、その相対配置、図面に記載されてい
る温度などは、とくに特定的な記載がない限りは、本発
明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、
単なる説明例にすぎない。図１は、本発明の排ガスから
二酸化炭素を分離する装置の一実施例で、膨張機１０で
膨張させ、低温にしてＣＯ２を除去する装置を示してい
る。図１において、ＣＯ２を含むガスをできるだけ冷却
水や空気などで低温にして水分を除去した後で、膨張機
１０で膨張させる。図５に示すように、膨張機入口ガス
温度と膨張比εを適当に選定すれば、膨張機出口ガス温
度はＣＯ２が凝固する温度に達する。しかし、ＣＯ２の
分圧は低圧になったために低下しており、膨張比１５の
ときには膨張後の全圧は７６０／１５＝５０．７ｍｍＨ
ｇとなる。したがって、入口でＣＯ２モル濃度１５％で
あったものは、膨張後７６０×０．１５／１５＝７．６
ｍｍＨｇとなる。この圧力のＣＯ２の飽和温度は−１２
０．２℃であり、膨張機出口温度をこれ以下に下げる必
要がある。 これを満足するには、膨張機入口の温度を１０℃まで下
げる必要がある。ただし、−１２０．２℃のときの固体
ＣＯ２の蒸気圧は１０ｍｍＨｇであるから、実際には凝
固しない。
【００２２】これから逆算すると、膨張比ε＝１５で膨
張機入口温度１０℃のときには、ＣＯ２の膨張機入口で
の濃度が１０．０／７．６×１５＝２０％モル濃度以上
の場合でないと凝固しない。この場合はεをもっと大き
くするか、膨張機入口温度を下げて膨張機出口温度を下
げる必要がある。ε＝３０で膨張機入口を−７５℃とす
ると、膨張機出口温度は−１８０．４℃位まで下げられ
る。−１４０℃でＣＯ２の蒸気圧は０．５ｍｍＨｇであ
るから、７６０×０．１５／３０＝３．８ｍｍＨｇであ
る。つまり３．８−０．５＝３．３ｍｍＨｇ分だけＣＯ
２を凝固することができる。しかし、全体のガスの流量
１ｋｇに対し、ＣＯ２が０．２５ｋｇ位含まれたもの（
１５％モル濃度ガス）であり、ガスが−１８０．４℃か
ら−１４０℃まで昇温するのがＣＯ２の固化熱によると
考えると、ガス比熱０．２４ｋｃａｌ／ｋｇとして、（
−１４０＋１８０．４）×０．２４×１＝９．７ｋｃａ
ｌの熱が必要となる。一方、ＣＯ２の固化熱が１３６．
８９×０．２５×３．３／３．８＝２９．７ｋｃａｌで
ＣＯ２の固化熱の方がはるかに大きく、ガス温度は−１
４０℃より高くなる。つまり、ＣＯ２は３．３ｍｍＨｇ
分固化できず、−１４０℃より高い温度でバランスする
。これを求めると、−１２９℃位でバランスし、１．４
ｍｍＨｇ分、つまり１．４／３．８＝０．３７（３７％
）だけＣＯ２が固化し、６３％はＮ２やＯ２とともに残
ガスとして放出される。図１における方式は、ＣＯ２の
含有率が高い場合に有利になることがわかる。さらにＣ
Ｏ２の割合が高く除去するＣＯ２が多いということは、
残ガス量が減じ、大気圧まで圧縮する動力が減るので、
この点でもＣＯ２濃度が高いとき有利である。しかし実
際には、膨張機入口のガスに含まれていた水分が多いと
（４０℃まで冷やしても、大気圧では除去した後も水蒸
気の分圧は高い）、これが凝縮して、又は雪状となって
発熱するので、上記試算より不利になる。 したがって水分の含有量の少ないガスに適用できる。
張機入口温度１０℃のときには、ＣＯ２の膨張機入口で
の濃度が１０．０／７．６×１５＝２０％モル濃度以上
の場合でないと凝固しない。この場合はεをもっと大き
くするか、膨張機入口温度を下げて膨張機出口温度を下
げる必要がある。ε＝３０で膨張機入口を−７５℃とす
ると、膨張機出口温度は−１８０．４℃位まで下げられ
る。−１４０℃でＣＯ２の蒸気圧は０．５ｍｍＨｇであ
るから、７６０×０．１５／３０＝３．８ｍｍＨｇであ
る。つまり３．８−０．５＝３．３ｍｍＨｇ分だけＣＯ
２を凝固することができる。しかし、全体のガスの流量
１ｋｇに対し、ＣＯ２が０．２５ｋｇ位含まれたもの（
１５％モル濃度ガス）であり、ガスが−１８０．４℃か
ら−１４０℃まで昇温するのがＣＯ２の固化熱によると
考えると、ガス比熱０．２４ｋｃａｌ／ｋｇとして、（
−１４０＋１８０．４）×０．２４×１＝９．７ｋｃａ
ｌの熱が必要となる。一方、ＣＯ２の固化熱が１３６．
８９×０．２５×３．３／３．８＝２９．７ｋｃａｌで
ＣＯ２の固化熱の方がはるかに大きく、ガス温度は−１
４０℃より高くなる。つまり、ＣＯ２は３．３ｍｍＨｇ
分固化できず、−１４０℃より高い温度でバランスする
。これを求めると、−１２９℃位でバランスし、１．４
ｍｍＨｇ分、つまり１．４／３．８＝０．３７（３７％
）だけＣＯ２が固化し、６３％はＮ２やＯ２とともに残
ガスとして放出される。図１における方式は、ＣＯ２の
含有率が高い場合に有利になることがわかる。さらにＣ
Ｏ２の割合が高く除去するＣＯ２が多いということは、
残ガス量が減じ、大気圧まで圧縮する動力が減るので、
この点でもＣＯ２濃度が高いとき有利である。しかし実
際には、膨張機入口のガスに含まれていた水分が多いと
（４０℃まで冷やしても、大気圧では除去した後も水蒸
気の分圧は高い）、これが凝縮して、又は雪状となって
発熱するので、上記試算より不利になる。 したがって水分の含有量の少ないガスに適用できる。
【００２３】具体的には、図１に示すように、ＣＯ２を
含む排ガスを発生する排ガス発生源（例えば、ボイラ、
炉、その他の燃焼装置）１２からの排ガスを、予冷却器
１４で空気又は冷却水等の冷却源で冷却（例えば０℃付
近まで）して、排ガス中の水分を除去し、かつ、膨張機
１０での膨張比をＣＯ２の凝固点（−７８．９℃）以下
に燃焼ガス温度を下げるよう選び、膨張させた後、ＣＯ
２を凝固させてＣＯ２セパレータ１６で分離し、ＣＯ２
を分離した残ガスを圧縮機１８で所定の圧力まで昇圧し
て、大気に放出する。２０は発電機、２２は駆動機、２
４は排気筒である。
含む排ガスを発生する排ガス発生源（例えば、ボイラ、
炉、その他の燃焼装置）１２からの排ガスを、予冷却器
１４で空気又は冷却水等の冷却源で冷却（例えば０℃付
近まで）して、排ガス中の水分を除去し、かつ、膨張機
１０での膨張比をＣＯ２の凝固点（−７８．９℃）以下
に燃焼ガス温度を下げるよう選び、膨張させた後、ＣＯ
２を凝固させてＣＯ２セパレータ１６で分離し、ＣＯ２
を分離した残ガスを圧縮機１８で所定の圧力まで昇圧し
て、大気に放出する。２０は発電機、２２は駆動機、２
４は排気筒である。
【００２４】膨張機１０出口におけるＣＯ２の分離にお
いて、図２に示すように、仕切弁２６、２８で切り離し
できるように前後に仕切弁をもつＣＯ２分離槽３０を設
け、このＣＯ２分離槽３０に真空ポンプ３２を接続し、
真空ポンプ３２でＣＯ２分離槽３０内を低圧にし、膨張
機１０の出口の分離されたＣＯ２を、低圧のＣＯ２分離
槽３０内に導き、燃焼ガス系から分離する。また、ＣＯ
２セパレータ１６内のＣＯ２の貯留量（例えばレベル）
を検知して、その信号によりＣＯ２分離槽３０の真空ポ
ンプ３２の作動と仕切弁２６、２８の開閉をコントロー
ルするように構成する。さらに、ＣＯ２分離槽３０を密
閉できる構造とするか、又はＣＯ２分離槽３０にＣＯ２
収納容器３４を接続し、ＣＯ２を充填した後のＣＯ２分
離槽３０又はＣＯ２収納容器３４の外面に、海水に対す
る保護被覆層（例えばコンクリートで固める等）を設け
る。３６はＣＯ２レベル検出装置（例えばレベル計）、
３８はシーケンス制御指示装置、４０は圧縮空気供給管
、４２、４４は制御弁である。
いて、図２に示すように、仕切弁２６、２８で切り離し
できるように前後に仕切弁をもつＣＯ２分離槽３０を設
け、このＣＯ２分離槽３０に真空ポンプ３２を接続し、
真空ポンプ３２でＣＯ２分離槽３０内を低圧にし、膨張
機１０の出口の分離されたＣＯ２を、低圧のＣＯ２分離
槽３０内に導き、燃焼ガス系から分離する。また、ＣＯ
２セパレータ１６内のＣＯ２の貯留量（例えばレベル）
を検知して、その信号によりＣＯ２分離槽３０の真空ポ
ンプ３２の作動と仕切弁２６、２８の開閉をコントロー
ルするように構成する。さらに、ＣＯ２分離槽３０を密
閉できる構造とするか、又はＣＯ２分離槽３０にＣＯ２
収納容器３４を接続し、ＣＯ２を充填した後のＣＯ２分
離槽３０又はＣＯ２収納容器３４の外面に、海水に対す
る保護被覆層（例えばコンクリートで固める等）を設け
る。３６はＣＯ２レベル検出装置（例えばレベル計）、
３８はシーケンス制御指示装置、４０は圧縮空気供給管
、４２、４４は制御弁である。
【００２５】また、図３に示すように、膨張機１０の軸
と圧縮機１８の軸とを同軸にして、原動機４６で駆動す
るようにし、原動機４６の排気ガスを排ガス導管４８を
介して膨張機１０の入口に導入することもある。さらに
、図４に示すように、ＣＯ２セパレータ１６からの低温
ガスと、膨張機１０入口の排ガスとを予冷器４９で熱交
換させることもある。
と圧縮機１８の軸とを同軸にして、原動機４６で駆動す
るようにし、原動機４６の排気ガスを排ガス導管４８を
介して膨張機１０の入口に導入することもある。さらに
、図４に示すように、ＣＯ２セパレータ１６からの低温
ガスと、膨張機１０入口の排ガスとを予冷器４９で熱交
換させることもある。
【００２６】図６は本発明の他の実施例で、圧縮機１８
で圧縮してから膨張させる方式を示している。水分が多
いガスは、凝縮するときに放出する熱量が多いので、予
め分離してから膨張工程を行なってガスの温度を下げる
方が有利である。特に、天然ガスなどのガス体燃料や、
水分を多量に含む石炭などを燃焼させる場合がこれに該
当する。そして、中間冷却を行なうことにより、圧縮機
１８の動力が減って、駆動機２２の動力が少なくて済む
。具体的には、図６に示すように、排ガスを予冷却器１
４を通して冷却した後、圧縮機１８で例えば２０〜３０
ｋｇ／ｃｍ２ Ａに圧縮し、ついで冷却器５０で冷却し
た後、さらに冷却器５２でＣＯ２セパレータ１６からの
冷却ガスにより冷却し、膨張機１０の入口での排ガス温
度ができるだけ０℃近くになるように冷却してから膨張
機１０に導き、膨張させ、かつその膨張比をＣＯ２の凝
縮点又は凝固点（−７８．９℃）以下にガス温度を下げ
るように選定し、凝縮又は凝固したＣＯ２をＣＯ２セパ
レータ１６で分離する。圧縮機１８で圧縮する際、圧縮
工程を多段として、中間冷却を行なうように構成する場
合もある。図７はＣＯ２セパレータ１６の一例を示して
いる。 低温排ガス入口５４から接線方向に導入された低温燃焼
ガスは、旋回している間に固体ＣＯ２（ドライアイス）
又は液化ＣＯ２が分離され、清浄ガスは排ガス出口５６
から排出される。下部に溜った分離ＣＯ２５８は、ピス
トン６０により押し出され、密閉可能な容器６２に落下
する。６４は断熱材である。５７はサイクロン本体、６
１はＣＯ２排出口である。図８に示すように、分離され
たドライアイス又は液化ＣＯ２を密閉可能な容器６２に
入れ、フランジ６６で密閉するか、又は破線で示すよう
に栓をして周りを溶接した後、容器６２の周りをコンク
リート被覆層６８で固めて放置する。場合によっては、
深海に投棄する。万一、容器６２が破損しても、深海の
圧力のため、ＣＯ２は洩れ出さない。仮に少量ずつ洩れ
出しても、海水中に吸収されたり、液体のまま深海に滞
留する。
で圧縮してから膨張させる方式を示している。水分が多
いガスは、凝縮するときに放出する熱量が多いので、予
め分離してから膨張工程を行なってガスの温度を下げる
方が有利である。特に、天然ガスなどのガス体燃料や、
水分を多量に含む石炭などを燃焼させる場合がこれに該
当する。そして、中間冷却を行なうことにより、圧縮機
１８の動力が減って、駆動機２２の動力が少なくて済む
。具体的には、図６に示すように、排ガスを予冷却器１
４を通して冷却した後、圧縮機１８で例えば２０〜３０
ｋｇ／ｃｍ２ Ａに圧縮し、ついで冷却器５０で冷却し
た後、さらに冷却器５２でＣＯ２セパレータ１６からの
冷却ガスにより冷却し、膨張機１０の入口での排ガス温
度ができるだけ０℃近くになるように冷却してから膨張
機１０に導き、膨張させ、かつその膨張比をＣＯ２の凝
縮点又は凝固点（−７８．９℃）以下にガス温度を下げ
るように選定し、凝縮又は凝固したＣＯ２をＣＯ２セパ
レータ１６で分離する。圧縮機１８で圧縮する際、圧縮
工程を多段として、中間冷却を行なうように構成する場
合もある。図７はＣＯ２セパレータ１６の一例を示して
いる。 低温排ガス入口５４から接線方向に導入された低温燃焼
ガスは、旋回している間に固体ＣＯ２（ドライアイス）
又は液化ＣＯ２が分離され、清浄ガスは排ガス出口５６
から排出される。下部に溜った分離ＣＯ２５８は、ピス
トン６０により押し出され、密閉可能な容器６２に落下
する。６４は断熱材である。５７はサイクロン本体、６
１はＣＯ２排出口である。図８に示すように、分離され
たドライアイス又は液化ＣＯ２を密閉可能な容器６２に
入れ、フランジ６６で密閉するか、又は破線で示すよう
に栓をして周りを溶接した後、容器６２の周りをコンク
リート被覆層６８で固めて放置する。場合によっては、
深海に投棄する。万一、容器６２が破損しても、深海の
圧力のため、ＣＯ２は洩れ出さない。仮に少量ずつ洩れ
出しても、海水中に吸収されたり、液体のまま深海に滞
留する。
【００２７】図９は本発明の他の実施例で、ディーゼル
エンジンなどの内燃機関７０の膨張工程から高圧・高温
のガスを排出せしめ、ボイラ等で熱回収して低温となっ
たガスを膨張させる方式を示している。通常、内燃機関
では大気圧よりかなり高い圧力でシリンダーからガスが
放出されている。本発明は、従来の排出圧力より、若干
排出圧力を上げて排出させ、圧力の上昇した分だけ排ガ
ス温度が高くなるので、図９のごとく排気系に排熱回収
ボイラ７２を設けて、燃焼ガスの温度を下げた後に、必
要に応じて他の冷却器７４、７６で、さらに温度を下げ
、ついで、膨張機１０で膨張させガスを低温にして、Ｃ
Ｏ２を凝縮・固化させる方法である。本実施例では、排
ガスを過給用のタービンを通すか、過給用のタービンの
ないときは、圧力を減ずることなく排熱回収ボイラ７２
へ導く。１６はＣＯ２セパレータ、７８は蒸気タービン
、８０はコンデンサ、８２は発電機である。なお、内燃
機関の場合、排ガス中のＣＯ２の濃度が低いことがあり
、本実施例は、あまり濃度の低いケースには不適である
。
エンジンなどの内燃機関７０の膨張工程から高圧・高温
のガスを排出せしめ、ボイラ等で熱回収して低温となっ
たガスを膨張させる方式を示している。通常、内燃機関
では大気圧よりかなり高い圧力でシリンダーからガスが
放出されている。本発明は、従来の排出圧力より、若干
排出圧力を上げて排出させ、圧力の上昇した分だけ排ガ
ス温度が高くなるので、図９のごとく排気系に排熱回収
ボイラ７２を設けて、燃焼ガスの温度を下げた後に、必
要に応じて他の冷却器７４、７６で、さらに温度を下げ
、ついで、膨張機１０で膨張させガスを低温にして、Ｃ
Ｏ２を凝縮・固化させる方法である。本実施例では、排
ガスを過給用のタービンを通すか、過給用のタービンの
ないときは、圧力を減ずることなく排熱回収ボイラ７２
へ導く。１６はＣＯ２セパレータ、７８は蒸気タービン
、８０はコンデンサ、８２は発電機である。なお、内燃
機関の場合、排ガス中のＣＯ２の濃度が低いことがあり
、本実施例は、あまり濃度の低いケースには不適である
。
【００２８】図１０は本発明の他の実施例で、低温にお
いてＣＯ２吸着材に吸着させる方式を示している。ＣＯ
２を吸着する物質として、活性炭、ゼオライト、モレキ
ュラーシーブなどが知られている。また、これらの吸着
材の性質は、共通して圧力が高いほど、温度が低いほど
吸着しやすいことは一般によく知られたことである。排
ガスに含有されているＣＯ２を、すべて液化分離又は固
化分離することは、発電効率の低下を招いたり、装置の
大型化やコストアップ、さらには必要な圧縮動力が大き
くなるなど不利な点が生じてくる。本実施例の発明は、
これらを解決することができる。図１０で説明すると、
図１０は、図６の場合と同じく、ＣＯ２を含むガスを予
冷却器１４で可能なかぎり冷却水などで冷却して、水分
の除去も含め圧縮動力を減らしてから、圧縮機１８で圧
縮し、高圧になったガスをさらに冷却水等で冷却し、水
分を除去した後に、必要により冷却器５２で予冷し、つ
いで、膨張機１０で膨張し、ガス温度を下げる。膨張比
と膨張機入口ガス温度を与えたときの膨張後のガス温度
は、図５のごとくである。この低温のガスを、図１１の
ような、二酸化炭素吸着材８４を収納したＣＯ２吸着分
離器８６に導く。
いてＣＯ２吸着材に吸着させる方式を示している。ＣＯ
２を吸着する物質として、活性炭、ゼオライト、モレキ
ュラーシーブなどが知られている。また、これらの吸着
材の性質は、共通して圧力が高いほど、温度が低いほど
吸着しやすいことは一般によく知られたことである。排
ガスに含有されているＣＯ２を、すべて液化分離又は固
化分離することは、発電効率の低下を招いたり、装置の
大型化やコストアップ、さらには必要な圧縮動力が大き
くなるなど不利な点が生じてくる。本実施例の発明は、
これらを解決することができる。図１０で説明すると、
図１０は、図６の場合と同じく、ＣＯ２を含むガスを予
冷却器１４で可能なかぎり冷却水などで冷却して、水分
の除去も含め圧縮動力を減らしてから、圧縮機１８で圧
縮し、高圧になったガスをさらに冷却水等で冷却し、水
分を除去した後に、必要により冷却器５２で予冷し、つ
いで、膨張機１０で膨張し、ガス温度を下げる。膨張比
と膨張機入口ガス温度を与えたときの膨張後のガス温度
は、図５のごとくである。この低温のガスを、図１１の
ような、二酸化炭素吸着材８４を収納したＣＯ２吸着分
離器８６に導く。
【００２９】このＣＯ２吸着分離器８６は、一方の側部
に冷却排ガス入口８８を、他方の側部に排ガス出口９０
を有する本体９２と、この本体９２内に収納された二酸
化炭素吸着材８４を表面又は内面に保持（図面では一例
として表面に保持）する伝熱管９４群とからなっている
。９６は盲板、９７は加熱流体入口、９９は加熱流体出
口である。伝熱管９４の外面（必ずしも外面でなくても
よい。図１０及び図１１では一例として外面）に、活性
炭、ゼオライト、モレキュラーシーブなどの二酸化炭素
吸着材８４が設けられており、この吸着材８４が、低温
になったガスにより冷却されるので低温となり、ＣＯ２
を多量に吸着する。低温故にガス中のＣＯ２を殆ど吸着
することができる。しかし、ＣＯ２を吸着するとき凝縮
熱を出すので、ガス温度も吸着材の温度も上昇する。先
の例と同じく、１ｋｇの燃焼ガス中に０．２５ｋｇのＣ
Ｏ２ガスが含まれているケースで、０．２５ｋｇのＣＯ
２が全て吸着されて凝縮すると、８８．１２ｋｃａｌ／
ｋｇ×０．２５＝２０．０３ｋｃａｌの熱が発生する。 １ｋｇのガスの顕熱でこの熱の分をバランスさせると、
２０．０３＝０．２４×Δｔ×１よりΔｔ＝８３．５℃
となる。つまり、０℃まで吸着材の温度が上昇しても、
吸着能力を有するだけの吸着材の重量があれば、ガス温
度を−８３．５℃まで下げておけばよいことになる。か
りに、この吸着材としてモレキュラーシーブを使用する
場合は、平衡圧力は１ｍｍＨｇを選ぶことができる。つ
まり、ＣＯ２１５％モル濃度では１１４ｍｍＨｇである
から、ほぼ９９％吸着除去できる（モレキュラーシーブ
の重量が少ないと平衡圧力が上昇する）。ＣＯ２を含む
ガスが連続的にＣＯ２吸着分離器８６に流入すると、最
終的には、飽和して吸収しなくなるので、このときには
切り替えて、別のＣＯ２吸着分離器で分離する。一方、
飽和したＣＯ２吸着分離器は仕切弁９８、１００で仕切
って遮断し、付属の真空ポンプで内部を真空にしながら
、伝熱管の内面に加熱流体を流すと、吸着されていたＣ
Ｏ２が気化する。このとき、加熱される伝熱管の温度と
真空ポンプの到達真空度で特性が決まるが、真空ポンプ
の到達真空度は、１０−２ｍｍＨｇとすることが十分に
可能であるから、殆ど全てのＣＯ２を回収することがで
きる。この場合、真空ポンプで移送する先のＣＯ２収納
容器１０２を予め真空にしておけば、ほぼ１００％の純
度のＣＯ２ガスが得られる。このガスを圧縮機で圧縮し
てボンベなどに充填することができる。
に冷却排ガス入口８８を、他方の側部に排ガス出口９０
を有する本体９２と、この本体９２内に収納された二酸
化炭素吸着材８４を表面又は内面に保持（図面では一例
として表面に保持）する伝熱管９４群とからなっている
。９６は盲板、９７は加熱流体入口、９９は加熱流体出
口である。伝熱管９４の外面（必ずしも外面でなくても
よい。図１０及び図１１では一例として外面）に、活性
炭、ゼオライト、モレキュラーシーブなどの二酸化炭素
吸着材８４が設けられており、この吸着材８４が、低温
になったガスにより冷却されるので低温となり、ＣＯ２
を多量に吸着する。低温故にガス中のＣＯ２を殆ど吸着
することができる。しかし、ＣＯ２を吸着するとき凝縮
熱を出すので、ガス温度も吸着材の温度も上昇する。先
の例と同じく、１ｋｇの燃焼ガス中に０．２５ｋｇのＣ
Ｏ２ガスが含まれているケースで、０．２５ｋｇのＣＯ
２が全て吸着されて凝縮すると、８８．１２ｋｃａｌ／
ｋｇ×０．２５＝２０．０３ｋｃａｌの熱が発生する。 １ｋｇのガスの顕熱でこの熱の分をバランスさせると、
２０．０３＝０．２４×Δｔ×１よりΔｔ＝８３．５℃
となる。つまり、０℃まで吸着材の温度が上昇しても、
吸着能力を有するだけの吸着材の重量があれば、ガス温
度を−８３．５℃まで下げておけばよいことになる。か
りに、この吸着材としてモレキュラーシーブを使用する
場合は、平衡圧力は１ｍｍＨｇを選ぶことができる。つ
まり、ＣＯ２１５％モル濃度では１１４ｍｍＨｇである
から、ほぼ９９％吸着除去できる（モレキュラーシーブ
の重量が少ないと平衡圧力が上昇する）。ＣＯ２を含む
ガスが連続的にＣＯ２吸着分離器８６に流入すると、最
終的には、飽和して吸収しなくなるので、このときには
切り替えて、別のＣＯ２吸着分離器で分離する。一方、
飽和したＣＯ２吸着分離器は仕切弁９８、１００で仕切
って遮断し、付属の真空ポンプで内部を真空にしながら
、伝熱管の内面に加熱流体を流すと、吸着されていたＣ
Ｏ２が気化する。このとき、加熱される伝熱管の温度と
真空ポンプの到達真空度で特性が決まるが、真空ポンプ
の到達真空度は、１０−２ｍｍＨｇとすることが十分に
可能であるから、殆ど全てのＣＯ２を回収することがで
きる。この場合、真空ポンプで移送する先のＣＯ２収納
容器１０２を予め真空にしておけば、ほぼ１００％の純
度のＣＯ２ガスが得られる。このガスを圧縮機で圧縮し
てボンベなどに充填することができる。
【００３０】吸着していたＣＯ２が蒸発するとき熱を奪
うので、吸着材の温度が下がる。したがって、水分のあ
るガスでは氷結の可能性がある。このため、ＣＯ２を除
去した冷却器５２を出るガス（水分は除去されている）
を使用すると、水分の氷結の問題から開放されるし、こ
の乾燥した低温のガスは他の用途に活用できる。例えば
、他の冷却設備（冷熱利用設備）１０４の冷熱源とする
ことができる。なお、吸着が０℃で行なわれると、ＣＯ
２吸着分離器８６を出るガスは０℃となり、これで膨張
機１０入口のガスを予冷すると１０℃位までしか下げら
れない。しかし、１０℃であれば、−８３．５℃まで膨
張機出口ガスの温度を容易に下げることができる。
うので、吸着材の温度が下がる。したがって、水分のあ
るガスでは氷結の可能性がある。このため、ＣＯ２を除
去した冷却器５２を出るガス（水分は除去されている）
を使用すると、水分の氷結の問題から開放されるし、こ
の乾燥した低温のガスは他の用途に活用できる。例えば
、他の冷却設備（冷熱利用設備）１０４の冷熱源とする
ことができる。なお、吸着が０℃で行なわれると、ＣＯ
２吸着分離器８６を出るガスは０℃となり、これで膨張
機１０入口のガスを予冷すると１０℃位までしか下げら
れない。しかし、１０℃であれば、−８３．５℃まで膨
張機出口ガスの温度を容易に下げることができる。
【００３１】図１２は本発明のさらに他の実施例で、図
１０及び図１１に示す実施例と、他の実施例とを組み合
わせた方式を示している。例えば、図６に示す圧縮後に
膨張させる方式で、ＣＯ２を含むガスを低温にして一部
のガスは図６に示す方法でＣＯ２を分離し、他のガスは
冷却器５２に入るガス（ＣＯ２セパレータからのガス）
と混合して、冷却器５２の後流でＣＯ２を図１０及び図
１１に示す方法で吸着分離することができる。また、図
１２に示すように、排ガスを冷却器５２で冷却した後、
膨張機１０に導入し、低温状態でＣＯ２を凝縮又は凝固
させて、ＣＯ２セパレータ１６でＣＯ２を一部除去した
ガスを、ＣＯ２吸着分離器８６に導き、残りのＣＯ２を
除去する。この場合、ＣＯ２の一部が除去された残ガス
で、膨張機１０入口の排ガスを冷却器５２で予冷した後
、この残ガスをＣＯ２吸着分離器８６に導くようにする
のが望ましい。１０６は、他の物質、例えば空調用の空
気などを冷却する冷却設備である。
１０及び図１１に示す実施例と、他の実施例とを組み合
わせた方式を示している。例えば、図６に示す圧縮後に
膨張させる方式で、ＣＯ２を含むガスを低温にして一部
のガスは図６に示す方法でＣＯ２を分離し、他のガスは
冷却器５２に入るガス（ＣＯ２セパレータからのガス）
と混合して、冷却器５２の後流でＣＯ２を図１０及び図
１１に示す方法で吸着分離することができる。また、図
１２に示すように、排ガスを冷却器５２で冷却した後、
膨張機１０に導入し、低温状態でＣＯ２を凝縮又は凝固
させて、ＣＯ２セパレータ１６でＣＯ２を一部除去した
ガスを、ＣＯ２吸着分離器８６に導き、残りのＣＯ２を
除去する。この場合、ＣＯ２の一部が除去された残ガス
で、膨張機１０入口の排ガスを冷却器５２で予冷した後
、この残ガスをＣＯ２吸着分離器８６に導くようにする
のが望ましい。１０６は、他の物質、例えば空調用の空
気などを冷却する冷却設備である。
【００３２】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 排ガスを冷却した状態でＣＯ２を分離するの
で、排ガス中のＣＯ２を効率よく分離することができ、
しかも、ＣＯ２は液体状又は固体状で分離できるので、
取り扱いが容易である（なお図１０の場合も、最終的に
は、圧縮機によりＣＯ２を液化して容器に収納する）。 （２） ＣＯ２分離の際に、低温排ガスが発生するの
で、この低温排ガスを発電装置等の冷熱源として有効に
利用することができる。
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 排ガスを冷却した状態でＣＯ２を分離するの
で、排ガス中のＣＯ２を効率よく分離することができ、
しかも、ＣＯ２は液体状又は固体状で分離できるので、
取り扱いが容易である（なお図１０の場合も、最終的に
は、圧縮機によりＣＯ２を液化して容器に収納する）。 （２） ＣＯ２分離の際に、低温排ガスが発生するの
で、この低温排ガスを発電装置等の冷熱源として有効に
利用することができる。
【図１】本発明の排ガスから二酸化炭素を分離する方法
を実施する装置の一実施例を示すフローシートである。
を実施する装置の一実施例を示すフローシートである。
【図２】図１におけるＣＯ２セパレータ周りの詳細を示
す説明図である。
す説明図である。
【図３】本発明の装置の他の実施例を示すフローシート
である。
である。
【図４】本発明の装置の他の実施例を示すフローシート
である。
である。
【図５】膨張比を変えた場合の膨張機入口ガス温度と膨
張機出口ガス温度との関係を示すグラフである。
張機出口ガス温度との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の装置の他の実施例を示すフローシート
である。
である。
【図７】本発明の装置において用いられるＣＯ２セパレ
ータの一例を示す断面図である。
ータの一例を示す断面図である。
【図８】本発明において分離したＣＯ２の処置方法の一
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
【図９】本発明の装置の他の実施例を示すフローシート
である。
である。
【図１０】本発明の装置の他の実施例を示すフローシー
トである。
トである。
【図１１】図１０におけるＣＯ２吸着分離器の一例を示
す拡大断面図である。
す拡大断面図である。
【図１２】本発明の装置のさらに他の実施例を示すフロ
ーシートである。
ーシートである。
１０ 膨張機
１２ 排ガス発生源
１４ 予冷却器
１６ ＣＯ２セパレータ
１８ 圧縮機
２６ 仕切弁
２８ 仕切弁
３０ ＣＯ２分離槽
３２ 真空ポンプ
３４ ＣＯ２収納容器
３６ ＣＯ２レベル検出装置
３８ シーケンス制御指示装置
４６ 原動機
４８ 排気導管
５０ 冷却器
５２ 冷却器
５４ 冷却排ガス入口
５６ 排ガス出口
５７ サイクロン本体
６０ ピストン
６１ ＣＯ２排出口
６２ 密閉可能な容器
６８ コンクリート被覆層
７０ 内燃機関
７２ 排熱回収ボイラ
７４ 冷却器
７６ 冷却器
７８ 蒸気タービン
８０ 復水器
８４ 二酸化炭素吸着材
８６ ＣＯ２吸着分離器
８８ 冷却排ガス入口
９０ 排ガス出口
９２ 本体
９４ 伝熱管
９７ 加熱流体入口
９８ 仕切弁
９９ 加熱流体出口
１００ 仕切弁
１０２ ＣＯ２収納容器
１０４ 冷却設備
Claims (29)
- 【請求項１】 排ガスを冷却した後、膨張機（１０）
に導入し膨張させて二酸化炭素の凝固温度以下にし、つ
いで、凝縮又は凝固した二酸化炭素を分離することを特
徴とする排ガスから二酸化炭素を分離する方法。 - 【請求項２】 二酸化炭素を分離した残ガスを圧縮・
昇圧して大気に放出することを特徴とする請求項１記載
の排ガスから二酸化炭素を分離する方法。 - 【請求項３】 排ガスを冷却した後、圧縮機（１８）
に導入して圧縮し、ついで、圧縮された排ガスを膨張機
（１０）に導入し膨張させて二酸化炭素の液化温度以下
又は凝固温度以下にし、凝縮又は凝固した二酸化炭素を
分離することを特徴とする排ガスから二酸化炭素を分離
する方法。 - 【請求項４】 圧縮工程を多段として、中間冷却を行
なうことを特徴とする請求項３記載の排ガスから二酸化
炭素を分離する方法。 - 【請求項５】 内燃機関（７０）からの排ガスを圧力
を減ずることなく排熱回収ボイラ（７２）へ導き給水及
び蒸気を加熱した後、冷却し、ついで膨張機（１０）に
導入し膨張させて二酸化炭素の凝固温度以下にし、凝縮
又は凝固した二酸化炭素を分離することを特徴とする排
ガスから二酸化炭素を分離する方法。 - 【請求項６】 排熱回収ボイラ（７２）で発生した蒸
気を蒸気タービン（７８）に導入して発電することを特
徴とする請求項５記載の排ガスから二酸化炭素を分離す
る方法。 - 【請求項７】 蒸気タービン（７８）の復水器（８０
）に捨てる熱を第２の発電装置の高温熱源とし、膨張機
出口の低温ガスを第２の発電装置の低温熱源とすること
を特徴とする請求項６記載の排ガスから二酸化炭素を分
離する方法。 - 【請求項８】 排ガスを冷却した後、圧縮機（１８）
に導入して圧縮し、ついで、圧縮された排ガスをさらに
冷却した後、温度の低下した排ガスを膨張機（１０）に
導入し膨張させてさらに温度を下げ、この低温ガスを二
酸化炭素吸着材（８４）と接触させることを特徴とする
排ガスから二酸化炭素を分離する方法。 - 【請求項９】 二酸化炭素吸着材（８４）を加熱流体
で加熱して吸着されていた二酸化炭素を分離し、分離し
た二酸化炭素を二酸化炭素収納容器（１０２）に移送す
ることを特徴とする請求項８記載の排ガスから二酸化炭
素を分離する方法。 - 【請求項１０】 二酸化炭素が分離された残ガスで、
膨張機（１０）入口の排ガスを予冷することを特徴とす
る請求項８又は９記載の排ガスから二酸化炭素を分離す
る方法。 - 【請求項１１】 二酸化炭素吸着材（８４）の加熱に
、予冷した後の残ガスを用いることを特徴とする請求項
１０記載の排ガスから二酸化炭素を分離する方法。 - 【請求項１２】 二酸化炭素吸着材（８４）を加熱し
て自らは低温になった残ガスを、他の冷却設備（１０４
）の冷熱源とすることを特徴とする請求項１１記載の排
ガスから二酸化炭素を分離する方法。 - 【請求項１３】 排ガスを冷却した後、膨張機（１０
）に導入し膨張させて二酸化炭素の凝固温度以下にし、
ついで、凝縮又は凝固した二酸化炭素の一部を分離した
後、残ガスを二酸化炭素吸着材（８４）に接触させて、
残ガス中の残りの二酸化炭素を吸着・除去することを特
徴とする排ガスから二酸化炭素を分離する方法。 - 【請求項１４】 二酸化炭素の一部を分離した残ガス
で、膨張機（１０）入口の排ガスを予冷した後、この残
ガスを二酸化炭素吸着材（８４）に接触させることを特
徴とする請求項１３記載の排ガスから二酸化炭素を分離
する方法。 - 【請求項１５】 排ガスを冷却する予冷却器（１４）
と、冷却された排ガスを膨張させる膨張機（１０）と、
膨張後の温度の下がった排ガスから、凝縮又は凝固した
二酸化炭素を分離するＣＯ２セパレータ（１６）と、を
包含することを特徴とする排ガスから二酸化炭素を分離
する装置。 - 【請求項１６】 二酸化炭素を分離した残ガスを圧縮
する圧縮機（１８）を設けたことを特徴とする請求項１
５記載の排ガスから二酸化炭素を分離する装置。 - 【請求項１７】 ＣＯ２セパレータ（１６）に、前後
に仕切弁（２６）、（２８）を備えたＣＯ２分離槽（３
０）を接続し、このＣＯ２分離槽（３０）に、ＣＯ２セ
パレータ内の二酸化炭素を導入できるように真空ポンプ
（３２）を接続したことを特徴とする請求項１５又は１
６記載の排ガスから二酸化炭素を分離する装置。 - 【請求項１８】 ＣＯ２セパレータ（１６）にＣＯ２
レベル検出装置（３６）を介してシーケンス制御指示装
置（３８）を接続し、このシーケンス制御指示装置の信
号により、真空ポンプ（３２）の作動と仕切弁（２６）
、（２８）の開閉をコントロールするようにしたことを
特徴とする請求項１７記載の排ガスから二酸化炭素を分
離する装置。 - 【請求項１９】 ＣＯ２分離槽（３０）を密閉できる
構造とするか、又はＣＯ２分離槽にＣＯ２収納容器（３
４）を接続し、ＣＯ２を充填した後のＣＯ２分離槽又は
ＣＯ２収納容器の外面に、海水に対する保護被覆層を設
けることを特徴とする請求項１７又は１８記載の排ガス
から二酸化炭素を分離する装置。 - 【請求項２０】 膨張機（１０）と圧縮機（１８）と
を同軸にして、原動機（４６）で駆動するようにし、原
動機（４６）の排気導管（４８）を膨張機（１０）入口
の排ガス導管に接続したことを特徴とする請求項１５、
１６、１７、１８又は１９記載の排ガスから二酸化炭素
を分離する装置。 - 【請求項２１】 排ガスを冷却する予冷却器（１４）
と、予冷却された排ガスを加圧する圧縮機（１８）と、
圧縮された排ガスを冷却する少なくとも１個の冷却器（
５０）、（５２）と、冷却された排ガスを膨張させる膨
張機（１０）と、膨張後の温度の下がった排ガスから、
凝縮又は凝固した二酸化炭素を分離するＣＯ２セパレー
タ（１６）と、を包含することを特徴とする排ガスから
二酸化炭素を分離する装置。 - 【請求項２２】 ＣＯ２セパレータ（１６）が、側部
に接線方向の冷却排ガス入口（５４）を有し、上部に排
ガス出口（５６）を有するサイクロン本体（５７）と、
このサイクロン本体（５７）の下部に水平方向に設けら
れた凝縮・凝固ＣＯ２排出用のピストン（６０）と、こ
のピストン（６０）の進行方向に設けられたＣＯ２排出
口（６１）と、このＣＯ２排出口（６１）に接続された
密閉可能な容器（６２）とからなることを特徴とする請
求項２１記載の排ガスから二酸化炭素を分離する装置。 - 【請求項２３】 凝縮・凝固ＣＯ２を充填した密閉可
能な容器（６２）を密閉し、この容器（６２）の周囲に
コンクリート被覆層（６８）を設けたことを特徴とする
請求項２２記載の排ガスから二酸化炭素を分離する装置
。 - 【請求項２４】 内燃機関（７０）からの排ガスを熱
源とする排熱回収ボイラ（７２）と、排熱回収ボイラ（
７２）からの排ガスを冷却する少なくとも１個の冷却器
（７４）、（７６）と、冷却された排ガスを膨張させる
膨張機（１０）と、膨張後の温度の下がった排ガスから
、凝縮又は凝固した二酸化炭素を分離するＣＯ２セパレ
ータ（１６）と、を包含することを特徴とする排ガスか
ら二酸化炭素を分離する装置。 - 【請求項２５】 排ガスを圧縮する圧縮機（１８）と
、圧縮された排ガスを冷却する予冷却器（５２）と、予
冷却された排ガスを膨張させる膨張機（１０）と、膨張
後の温度の下がった排ガスを導入して、二酸化炭素を吸
着分離するＣＯ２吸着分離器（８６）と、を包含するこ
とを特徴とする排ガスから二酸化炭素を分離する装置。 - 【請求項２６】 ＣＯ２吸着分離器（８６）が、一方
に冷却排ガス入口（８８）を有し、他方に排ガス出口（
９０）を有する本体（９２）と、この本体（９２）内に
収納された二酸化炭素吸着材（８４）を保持する伝熱管
（９４）群とからなり、二酸化炭素吸着材と冷却排ガス
とが接触するように構成されたことを特徴とする請求項
２５記載の排ガスから二酸化炭素を分離する装置。 - 【請求項２７】 ＣＯ２吸着分離器（８６）を複数基
並列に設け、ＣＯ２吸着分離器（８６）の前後に仕切弁
（９８）、（１００）を設けて、二酸化炭素の吸着が飽
和して吸着能力の低下したとき、仕切弁で遮断し、排ガ
スを他のＣＯ２吸着分離器へ導くようにしたことを特徴
とする請求項２５又は２６記載の排ガスから二酸化炭素
を分離する装置。 - 【請求項２８】 仕切弁（９８）、（１００）で遮断
されたＣＯ２吸着分離器（８６）の伝熱管（９４）群の
吸着材保持面と異なる面側に、加熱流体を流通できるよ
うに、本体（９２）の一方に加熱流体入口（９７）を設
け、本体（９２）の他方に加熱流体出口（９９）を設け
、排ガス出口（９０）にＣＯ２収納容器（１０２）を接
続するとともに、本体（９２）に真空ポンプ又は圧縮機
を接続して、真空ポンプ又は圧縮機で脱着した二酸化炭
素をＣＯ２収納容器（１０２）に移すようにしたことを
特徴とする請求項２７記載の排ガスから二酸化炭素を分
離する装置。 - 【請求項２９】 排ガスを冷却する少なくとも１個の
冷却器（５０）、（５２）と、冷却された排ガスを膨張
させる膨張機（１０）と、膨張後の温度の下がった排ガ
スから、凝縮又は凝固した二酸化炭素を分離するＣＯ２
セパレータ（１６）と、ＣＯ２セパレータからの排ガス
を導入して排ガス中に残存する二酸化炭素を吸着分離す
るＣＯ２吸着分離器（８６）と、を包含することを特徴
とする排ガスから二酸化炭素を分離する装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3145434A JPH04347307A (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 排ガスから二酸化炭素を分離する方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3145434A JPH04347307A (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 排ガスから二酸化炭素を分離する方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04347307A true JPH04347307A (ja) | 1992-12-02 |
Family
ID=15385159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3145434A Pending JPH04347307A (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 排ガスから二酸化炭素を分離する方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04347307A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1991
- 1991-05-21 JP JP3145434A patent/JPH04347307A/ja active Pending
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