JPH07213860A - Ｃｏ２ 回収装置及び回収方法 - Google Patents
Ｃｏ２ 回収装置及び回収方法Info
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- JPH07213860A JPH07213860A JP6008194A JP819494A JPH07213860A JP H07213860 A JPH07213860 A JP H07213860A JP 6008194 A JP6008194 A JP 6008194A JP 819494 A JP819494 A JP 819494A JP H07213860 A JPH07213860 A JP H07213860A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 各種燃焼排ガス等のＣＯ2 を含有するガスか
らＣＯ2 を回収する装置及び回収方法に関する。 【構成】 ＣＯ2 を含む圧縮された被処理ガスを冷却す
る冷却器と、圧縮・冷却された被処理ガスを断熱膨張さ
せる超音速ノズルと、前記超音速ノズルから出た被処理
ガスを前記超音速ノズルの膨張部外面に接触させて超低
温に冷却する管路と、該管路内に蓄積された固体状のＣ
Ｏ2 を取り出す回収手段を備えてなることを特徴とする
ＣＯ2 の回収装置及びそれを用いたＣＯ2 の回収方法。 【効果】 比較的低濃度のＣＯ2 含有ガスから比較的低
い圧力下でＣＯ2 を分離、固化させ回収することができ
る。
らＣＯ2 を回収する装置及び回収方法に関する。 【構成】 ＣＯ2 を含む圧縮された被処理ガスを冷却す
る冷却器と、圧縮・冷却された被処理ガスを断熱膨張さ
せる超音速ノズルと、前記超音速ノズルから出た被処理
ガスを前記超音速ノズルの膨張部外面に接触させて超低
温に冷却する管路と、該管路内に蓄積された固体状のＣ
Ｏ2 を取り出す回収手段を備えてなることを特徴とする
ＣＯ2 の回収装置及びそれを用いたＣＯ2 の回収方法。 【効果】 比較的低濃度のＣＯ2 含有ガスから比較的低
い圧力下でＣＯ2 を分離、固化させ回収することができ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は各種燃焼排ガス等のＣＯ
2 を含有するガスからＣＯ2 を回収する装置及び回収方
法に関する。
2 を含有するガスからＣＯ2 を回収する装置及び回収方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】火力発電設備などから排出される排ガス
に含まれるＣＯ2 は、地球温暖化の原因物質の一つと考
えられており、その大気中への排出量の効果的な削減方
法が望まれている。ガス中に含まれるＣＯ2 を回収する
方法としては（１）溶液のＣＯ2 吸収率が圧力によって
異なることを利用した物理吸収法、（２）吸収液に低温
でＣＯ2 を吸収させ、高温でＣＯ2 を放出させる化学吸
収法、（３）珊瑚などの生物によりＣａＣＯ3 の形で沈
着させる生物による固定法などがあるが、それぞれ高圧
を必要とする、廃液の処理を必要とする、経済性が悪い
などの問題があり、排ガス中のＣＯ2 の回収に適した方
法は知られていない。またＣＯ2 を含有するガスからＣ
Ｏ2 を分離回収する方法の一つに高圧下で冷却してＣＯ
2 を固化させて分離する方法があるが、この方法の場合
は、図３に示すようにＣＯ2 ガスを圧縮機１２で２００
気圧程度の超高圧に圧縮し、高圧容器１３中で冷媒によ
り冷却して固化させＣＯ2 固体１４としている。この方
法では１００％のＣＯ2 ガスを固化させるのにも約２０
０気圧という高圧を必要とし、排ガス中のＣＯ2 のよう
に分圧の低いものではさらに高圧にする必要があり実用
化不可能である。
に含まれるＣＯ2 は、地球温暖化の原因物質の一つと考
えられており、その大気中への排出量の効果的な削減方
法が望まれている。ガス中に含まれるＣＯ2 を回収する
方法としては（１）溶液のＣＯ2 吸収率が圧力によって
異なることを利用した物理吸収法、（２）吸収液に低温
でＣＯ2 を吸収させ、高温でＣＯ2 を放出させる化学吸
収法、（３）珊瑚などの生物によりＣａＣＯ3 の形で沈
着させる生物による固定法などがあるが、それぞれ高圧
を必要とする、廃液の処理を必要とする、経済性が悪い
などの問題があり、排ガス中のＣＯ2 の回収に適した方
法は知られていない。またＣＯ2 を含有するガスからＣ
Ｏ2 を分離回収する方法の一つに高圧下で冷却してＣＯ
2 を固化させて分離する方法があるが、この方法の場合
は、図３に示すようにＣＯ2 ガスを圧縮機１２で２００
気圧程度の超高圧に圧縮し、高圧容器１３中で冷媒によ
り冷却して固化させＣＯ2 固体１４としている。この方
法では１００％のＣＯ2 ガスを固化させるのにも約２０
０気圧という高圧を必要とし、排ガス中のＣＯ2 のよう
に分圧の低いものではさらに高圧にする必要があり実用
化不可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＣＯ2 ガスの蒸気圧は
−５０℃でも約５８００Ｔｏｒｒ（約８気圧）であり、
これを固化させるためには前記のように約２００気圧と
いう非常な高圧を必要とする。本発明の目的はこのよう
な従来技術の問題点を解決し、比較的低濃度のＣＯ2含
有ガスから比較的低い圧力下でＣＯ2 を分離、固化させ
ることができるＣＯ2の回収装置及び回収方法を提供す
ることにある。
−５０℃でも約５８００Ｔｏｒｒ（約８気圧）であり、
これを固化させるためには前記のように約２００気圧と
いう非常な高圧を必要とする。本発明の目的はこのよう
な従来技術の問題点を解決し、比較的低濃度のＣＯ2含
有ガスから比較的低い圧力下でＣＯ2 を分離、固化させ
ることができるＣＯ2の回収装置及び回収方法を提供す
ることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は（１）ＣＯ2 を
含む圧縮された被処理ガスを冷却する冷却器と、圧縮・
冷却された被処理ガスを断熱膨張させる超音速ノズル
と、前記超音速ノズルから出た被処理ガスを前記超音速
ノズルの膨張部外面に接触させて超低温に冷却する管路
と、該管路内に蓄積された固体状のＣＯ2 を取り出す回
収手段を備えてなることを特徴とするＣＯ2 の回収装置
及び（２）１０〜２０容量％のＣＯ2 を含む３〜６気圧
に圧縮した被処理ガスを冷却器に通して−５０〜−７０
℃に冷却し、冷却された被処理ガスを超音速ノズルから
噴出させて断熱膨張させることにより−１１０〜−１３
０℃の超低温として被処理ガス中のＣＯ2 の一部を固化
させ、さらに超音速ノズルを出たガスを超音速ノズルの
膨張部の外面に接触する管路を通過させて低温の膨張部
の外面により再度−１１０〜−１３０℃に冷却し固化・
分離したＣＯ2 を回収することを特徴とするＣＯ2 の回
収方法である。
含む圧縮された被処理ガスを冷却する冷却器と、圧縮・
冷却された被処理ガスを断熱膨張させる超音速ノズル
と、前記超音速ノズルから出た被処理ガスを前記超音速
ノズルの膨張部外面に接触させて超低温に冷却する管路
と、該管路内に蓄積された固体状のＣＯ2 を取り出す回
収手段を備えてなることを特徴とするＣＯ2 の回収装置
及び（２）１０〜２０容量％のＣＯ2 を含む３〜６気圧
に圧縮した被処理ガスを冷却器に通して−５０〜−７０
℃に冷却し、冷却された被処理ガスを超音速ノズルから
噴出させて断熱膨張させることにより−１１０〜−１３
０℃の超低温として被処理ガス中のＣＯ2 の一部を固化
させ、さらに超音速ノズルを出たガスを超音速ノズルの
膨張部の外面に接触する管路を通過させて低温の膨張部
の外面により再度−１１０〜−１３０℃に冷却し固化・
分離したＣＯ2 を回収することを特徴とするＣＯ2 の回
収方法である。
【０００５】本発明の装置で処理可能な被処理ガスは、
１０〜２０容量％のＣＯ2 を含むガスであって、その例
としては火力発電所ボイラなどの各種燃焼装置から出る
排ガスが挙げられる。本発明は特に石炭燃焼ボイラの排
ガスからのＣＯ2 回収に好適である。これらの被処理ガ
スを予め圧縮機などで３〜６気圧程度に圧縮し、−５０
〜−７０℃程度に冷却する。この被処理ガスを超音速ノ
ズルから噴出させ、断熱膨張させると、膨張部でガス温
度は−１１０〜−１３０℃の超低温となり、ガス中のＣ
Ｏ2 は固化しドライアイス粉末となる。本発明の装置に
用いる超音速ノズルは、亜音速の気体の流れ（音速以下
の流れ）を超音速（音速以上）に加速するノズルであ
り、管の途中にスロートをもつ中細ノズルであり、流れ
の高速化に伴い、気体の温度を低下させる作用を有する
ものである。
１０〜２０容量％のＣＯ2 を含むガスであって、その例
としては火力発電所ボイラなどの各種燃焼装置から出る
排ガスが挙げられる。本発明は特に石炭燃焼ボイラの排
ガスからのＣＯ2 回収に好適である。これらの被処理ガ
スを予め圧縮機などで３〜６気圧程度に圧縮し、−５０
〜−７０℃程度に冷却する。この被処理ガスを超音速ノ
ズルから噴出させ、断熱膨張させると、膨張部でガス温
度は−１１０〜−１３０℃の超低温となり、ガス中のＣ
Ｏ2 は固化しドライアイス粉末となる。本発明の装置に
用いる超音速ノズルは、亜音速の気体の流れ（音速以下
の流れ）を超音速（音速以上）に加速するノズルであ
り、管の途中にスロートをもつ中細ノズルであり、流れ
の高速化に伴い、気体の温度を低下させる作用を有する
ものである。
【０００６】断熱膨張後のガスは衝撃波の発生により温
度が−５０〜−７０℃程度に回復しているため、一旦生
成したドライアイスの一部は再度昇華しガスに戻るが、
これを含むガスを超音速ノズルの膨張部外面に接触させ
ることにより、再び−１１０〜−１３０℃の超低温とな
り、ドライアイスに戻り管路内に蓄積する。蓄積したド
ライアイスを連続的あるいは間欠的に系外へ取り出すこ
とによってＣＯ2 の固化、分離が達成される。ＣＯ2 の
回収率は５０〜８５％程度である。
度が−５０〜−７０℃程度に回復しているため、一旦生
成したドライアイスの一部は再度昇華しガスに戻るが、
これを含むガスを超音速ノズルの膨張部外面に接触させ
ることにより、再び−１１０〜−１３０℃の超低温とな
り、ドライアイスに戻り管路内に蓄積する。蓄積したド
ライアイスを連続的あるいは間欠的に系外へ取り出すこ
とによってＣＯ2 の固化、分離が達成される。ＣＯ2 の
回収率は５０〜８５％程度である。
【０００７】以下、本発明についてその１実施態様を示
す図１に従って説明する。図１の装置において、３〜６
気圧に圧縮された被処理ガスは被処理ガス導入配管１よ
り導入され、冷却器２で冷凍機３により冷却され、−５
０〜−７０℃となる。冷却された被処理ガスは超音速ノ
ズル４に入り断熱膨張し、膨張部９で−１１０〜−１３
０℃の超低温となり、被処理ガス中のＣＯ2 の一部は固
化しドライアイスとなる。超音速ノズル４を出たガスは
−５０〜−７０℃となっているが、配管６を通って超音
速ノズル４の膨張部９の外面に接触する管路１０に導か
れ、膨張部９の外面により再度−１１０〜−１３０℃に
冷却され、ドライアイス粉末５が分離する。分離したド
ライアイス粉末５は蓄積した時点で適宜ピストン型の押
し出し形式あるいはかき取り型のスクレーパーなどの回
収手段（図示せず）により回収口（図示せず）からから
系外へ取り出される。残りのガスはＣＯ2 濃度が２〜６
％程度となっており、配管７により冷却器２で熱交換に
より被処理ガスを冷却した後、放出ライン８より大気中
に放出される。火力発電設備などのボイラからの排ガス
組成及び各成分の分圧の１例を表１に示す。
す図１に従って説明する。図１の装置において、３〜６
気圧に圧縮された被処理ガスは被処理ガス導入配管１よ
り導入され、冷却器２で冷凍機３により冷却され、−５
０〜−７０℃となる。冷却された被処理ガスは超音速ノ
ズル４に入り断熱膨張し、膨張部９で−１１０〜−１３
０℃の超低温となり、被処理ガス中のＣＯ2 の一部は固
化しドライアイスとなる。超音速ノズル４を出たガスは
−５０〜−７０℃となっているが、配管６を通って超音
速ノズル４の膨張部９の外面に接触する管路１０に導か
れ、膨張部９の外面により再度−１１０〜−１３０℃に
冷却され、ドライアイス粉末５が分離する。分離したド
ライアイス粉末５は蓄積した時点で適宜ピストン型の押
し出し形式あるいはかき取り型のスクレーパーなどの回
収手段（図示せず）により回収口（図示せず）からから
系外へ取り出される。残りのガスはＣＯ2 濃度が２〜６
％程度となっており、配管７により冷却器２で熱交換に
より被処理ガスを冷却した後、放出ライン８より大気中
に放出される。火力発電設備などのボイラからの排ガス
組成及び各成分の分圧の１例を表１に示す。
【０００８】
【表１】
【０００９】表１に示すガスを３気圧に圧縮し、一旦−
６０℃まで冷却した後、大気圧に断熱膨張させたときの
ガス温度は断熱膨張時の温度と圧力との関係を表す
（１）式により求められ、約−１１７℃となる。そして
ＣＯ2 の−１１７℃における蒸気圧は１４．５Ｔｏｒｒ
であり、ＣＯ2分圧は９８．５Ｔｏｒｒであるから、二
酸化炭素（ＣＯ2 ）の回収率は（２）式によって計算さ
れ約８５％となる。
６０℃まで冷却した後、大気圧に断熱膨張させたときの
ガス温度は断熱膨張時の温度と圧力との関係を表す
（１）式により求められ、約−１１７℃となる。そして
ＣＯ2 の−１１７℃における蒸気圧は１４．５Ｔｏｒｒ
であり、ＣＯ2分圧は９８．５Ｔｏｒｒであるから、二
酸化炭素（ＣＯ2 ）の回収率は（２）式によって計算さ
れ約８５％となる。
【００１０】
【数１】 （Ｔ／Ｔ0 ）＝（Ｐ／Ｐ0 ）(K-1)/K ・・・（１） Ｔ0 ：膨張前のガス温度（Ｋ） Ｔ ：膨張後のガス温度（Ｋ） Ｐ0 ：膨張前のガス圧力（Ｔｏｒｒ） Ｐ ：膨張後のガス圧力（Ｔｏｒｒ） Ｋ ：比熱比 Ｋ＝１．４ Ｐ／Ｐ0 ＝１／３（圧力比３倍） Ｔ0 ＝２１３Ｋ（−６０℃） Ｔ ＝１５６Ｋ（−１１７℃） 回収率＝（（９８．５−１４．５）／９８．５）×１００＝８５％・・（２）
【００１１】図２は本発明のＣＯ2 回収装置の他の実施
態様を示す説明図である。この例では膨張部９を横断す
るように管路１１Ａ、１１Ｂ及び１１Ｃを貫通させ、断
熱膨張後の被処理ガスを−１１０〜−１３０℃に冷却す
るようにしている。各管路内に蓄積したドライアイス粉
末５は適宜蓄積した時点でピストン型などの回収手段
（図示せず）により回収口（図示せず）からから系外へ
取り出すようにする。
態様を示す説明図である。この例では膨張部９を横断す
るように管路１１Ａ、１１Ｂ及び１１Ｃを貫通させ、断
熱膨張後の被処理ガスを−１１０〜−１３０℃に冷却す
るようにしている。各管路内に蓄積したドライアイス粉
末５は適宜蓄積した時点でピストン型などの回収手段
（図示せず）により回収口（図示せず）からから系外へ
取り出すようにする。
【００１２】通常は図１又は図２に示した構成を１単位
として、これを複数系列設置し、一つの系列で蓄積した
ドライアイスの取り出し作業を行う場合には他の系列の
ノズルに切り換えるようにする。また、装置を大型化す
る場合にはこのような構成単位を複数個並列に並べるな
ど、適宜組み合わせて配置すればよい。
として、これを複数系列設置し、一つの系列で蓄積した
ドライアイスの取り出し作業を行う場合には他の系列の
ノズルに切り換えるようにする。また、装置を大型化す
る場合にはこのような構成単位を複数個並列に並べるな
ど、適宜組み合わせて配置すればよい。
【００１３】
【発明の効果】本発明のＣＯ2 回収装置及び回収方法は
次の（１）及び（２）のような優れた効果を示すもので
あり、ＣＯ2 含有ガスから効率よくＣＯ2 を回収するこ
とができ、ドライアイスの製造技術として有用であり、
また近年環境保全の観点から問題となっている各種燃焼
設備から排出される排ガス中のＣＯ2 の処理技術として
好適なものである。 （１）超音速ノズルによる断熱膨張を利用することによ
り、−５０〜−７０℃に冷却するための冷却設備を必要
とするだけで、−１１０〜−１３０℃の超低温とするこ
とができる。 （２）超音速ノズルを出たあとのガスの温度が上昇し、
一旦生成したドライアイスの一部が昇華するが、このガ
スを超音速ノズルの膨張部の外面に接触させることによ
り再度−１１０〜−１３０℃に冷却することができ、Ｃ
Ｏ2 の固化回収率を高く維持することができる。
次の（１）及び（２）のような優れた効果を示すもので
あり、ＣＯ2 含有ガスから効率よくＣＯ2 を回収するこ
とができ、ドライアイスの製造技術として有用であり、
また近年環境保全の観点から問題となっている各種燃焼
設備から排出される排ガス中のＣＯ2 の処理技術として
好適なものである。 （１）超音速ノズルによる断熱膨張を利用することによ
り、−５０〜−７０℃に冷却するための冷却設備を必要
とするだけで、−１１０〜−１３０℃の超低温とするこ
とができる。 （２）超音速ノズルを出たあとのガスの温度が上昇し、
一旦生成したドライアイスの一部が昇華するが、このガ
スを超音速ノズルの膨張部の外面に接触させることによ
り再度−１１０〜−１３０℃に冷却することができ、Ｃ
Ｏ2 の固化回収率を高く維持することができる。
【図１】本発明のＣＯ2 回収装置の１実施態様を示す説
明図。
明図。
【図２】本発明のＣＯ2 回収装置の他の実施態様を示す
説明図。
説明図。
【図３】ＣＯ2 を固化させる従来技術を示す説明図。
Claims (2)
- 【請求項１】 ＣＯ2 を含む圧縮された被処理ガスを冷
却する冷却器と、圧縮・冷却された被処理ガスを断熱膨
張させる超音速ノズルと、前記超音速ノズルから出た被
処理ガスを前記超音速ノズルの膨張部外面に接触させて
超低温に冷却する管路と、該管路内に蓄積された固体状
のＣＯ2 を取り出す回収手段を備えてなることを特徴と
するＣＯ2 の回収装置。 - 【請求項２】 １０〜２０容量％のＣＯ2 を含む３〜６
気圧に圧縮した被処理ガスを冷却器に通して−５０〜−
７０℃に冷却し、冷却された被処理ガスを超音速ノズル
から噴出させて断熱膨張させることにより−１１０〜−
１３０℃の超低温として被処理ガス中のＣＯ2 の一部を
固化させ、さらに超音速ノズルを出たガスを超音速ノズ
ルの膨張部の外面に接触する管路を通過させて低温の膨
張部の外面により再度−１１０〜−１３０℃に冷却し固
化・分離したＣＯ2 を回収することを特徴とするＣＯ2
の回収方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6008194A JPH07213860A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | Ｃｏ２ 回収装置及び回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6008194A JPH07213860A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | Ｃｏ２ 回収装置及び回収方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07213860A true JPH07213860A (ja) | 1995-08-15 |
Family
ID=11686473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6008194A Withdrawn JPH07213860A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | Ｃｏ２ 回収装置及び回収方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07213860A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002097011A (ja) * | 2000-09-20 | 2002-04-02 | Showa Tansan Co Ltd | ドライアイス等の製造装置 |
| JP2002104818A (ja) * | 1999-02-03 | 2002-04-10 | Kakubayashi Shoji Kk | ドライアイス生成装置 |
| JP2013124662A (ja) * | 2011-12-13 | 2013-06-24 | General Electric Co <Ge> | タービンエンジンシステムにおいてｃｏ２をｎ２及びｏ２から分離するための方法及びシステム |
| KR102773414B1 (ko) * | 2024-06-13 | 2025-02-25 | 고등기술연구원연구조합 | 이산화탄소 분리 포집 시스템 |
-
1994
- 1994-01-28 JP JP6008194A patent/JPH07213860A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002104818A (ja) * | 1999-02-03 | 2002-04-10 | Kakubayashi Shoji Kk | ドライアイス生成装置 |
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