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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024102927
(43)【公開日】2024-08-01
(54)【発明の名称】ＣＯ２回収装置及びその方法、ＣＯ２回収システム
(51)【国際特許分類】
B01D 53/62 20060101AFI20240725BHJP
B01D 53/78 20060101ALI20240725BHJP
B01D 53/81 20060101ALI20240725BHJP
B01D 53/04 20060101ALI20240725BHJP
B01D 53/14 20060101ALI20240725BHJP
C01B 32/50 20170101ALI20240725BHJP
【ＦＩ】
B01D53/62 ZAB
B01D53/78
B01D53/81
B01D53/04
B01D53/14 200
C01B32/50
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023007009
(22)【出願日】2023-01-20
(71)【出願人】
【識別番号】000176752
【氏名又は名称】三菱化工機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100183357
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 義美
(72)【発明者】
【氏名】谷口 浩之
(72)【発明者】
【氏名】宮島 秀樹
(72)【発明者】
【氏名】亀田 吉典
【テーマコード（参考）】
4D002
4D012
4D020
4G146
【Ｆターム（参考）】
4D002AA09
4D002AC10
4D002BA01
4D002BA04
4D002CA07
4D002DA11
4D002DA31
4D002DA41
4D002DA45
4D002EA08
4D002FA01
4D002GA02
4D002GA03
4D002GB01
4D002GB02
4D002GB03
4D002GB20
4D012BA02
4D012BA03
4D012CA03
4D012CB12
4D012CB16
4D012CD04
4D012CD07
4D012CE01
4D012CE02
4D012CF01
4D012CF02
4D012CF04
4D012CF05
4D012CF10
4D012CG01
4D020AA03
4D020BA16
4D020BB03
4D020CB08
4D020DA01
4D020DA02
4D020DB01
4D020DB02
4D020DB03
4D020DB20
4G146JA02
4G146JB09
4G146JC27
(57)【要約】
【課題】ＣＯ2排出源からＣＯ2を選択的に回収することができ、ランニングコストと、エネルギー消費量とを抑えることができるＣＯ2回収装置及びその方法、ＣＯ2回収システムを提供する。
【解決手段】
ＣＯ2回収装置１０Ａは、ＣＯ2排出源からのＣＯ2を含む導入ガスＧ１中のＣＯ2を吸着する少なくとも一つのＣＯ2回収部であるＣＯ2吸着剤充填塔１２と、ＣＯ2吸着剤充填塔１２とに高純度ＣＯ2ガスを導入する高純度ＣＯ2ガス導入装置３０と、を備える。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】
ＣＯ2回収装置１０Ａは、ＣＯ2排出源からのＣＯ2を含む導入ガスＧ１中のＣＯ2を吸着する少なくとも一つのＣＯ2回収部であるＣＯ2吸着剤充填塔１２と、ＣＯ2吸着剤充填塔１２とに高純度ＣＯ2ガスを導入する高純度ＣＯ2ガス導入装置３０と、を備える。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＣＯ2排出源からのＣＯ2を含む導入ガス中のＣＯ2を吸着又は吸収する少なくとも一つのＣＯ2回収部と、
前記ＣＯ2回収部に前記導入ガスを超えるＣＯ2濃度の高純度ＣＯ2ガスを導入する高純度ＣＯ2ガス導入装置と、を備えることを特徴とするＣＯ2回収装置。
前記ＣＯ2回収部に前記導入ガスを超えるＣＯ2濃度の高純度ＣＯ2ガスを導入する高純度ＣＯ2ガス導入装置と、を備えることを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項2】
前記ＣＯ2回収部の少なくとも出口において、
前記ＣＯ2ガスの回収状態を確認するＣＯ2ガス確認手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のＣＯ2回収装置。
前記ＣＯ2ガスの回収状態を確認するＣＯ2ガス確認手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のＣＯ2回収装置。
【請求項3】
前記高純度ＣＯ2ガスを圧縮する圧縮装置を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のＣＯ2回収装置。
【請求項4】
前記ＣＯ2回収部のＣＯ2回収材料がＣＯ2を吸着するＣＯ2吸着剤又はＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載のＣＯ2回収装置。
【請求項5】
ＣＯ2排出源からの低純度ＣＯ2の導入ガスを第１のＣＯ2回収部に導入し、ＣＯ2を回収する第１工程と、
前記第１回収工程での第１のＣＯ2回収部で破過が確認された際、第２のＣＯ2回収部で回収を行う第２工程と、
第１工程での第１のＣＯ2回収部をガス導入ラインから切り離す第３工程と、
前記切り離した第１のＣＯ2回収部に高純度ＣＯ2ガスを導入する第４工程を有することを特徴とするＣＯ2回収方法。
前記第１回収工程での第１のＣＯ2回収部で破過が確認された際、第２のＣＯ2回収部で回収を行う第２工程と、
第１工程での第１のＣＯ2回収部をガス導入ラインから切り離す第３工程と、
前記切り離した第１のＣＯ2回収部に高純度ＣＯ2ガスを導入する第４工程を有することを特徴とするＣＯ2回収方法。
【請求項6】
前記ＣＯ2回収部を複数設け、
前記第１工程から第４工程を順次繰り返すことを特徴とする請求項５に記載のＣＯ2回収方法。
前記第１工程から第４工程を順次繰り返すことを特徴とする請求項５に記載のＣＯ2回収方法。
【請求項7】
前記第４工程において高純度ＣＯ2ガスを導入する際、圧縮することを特徴とする請求項５又は６に記載のＣＯ2回収方法。
【請求項8】
船舶に請求項１又は請求項２のＣＯ2回収装置を搭載することを特徴とするＣＯ2回収システム。
【請求項9】
前記船舶に搭載したＣＯ2回収装置のＣＯ2回収部に封入された回収ＣＯ2を取り出すＣＯ2取出装置を、陸上に備えることを特徴とする請求項８に記載のＣＯ2回収システム。
【請求項10】
前記船舶に搭載した前記ＣＯ2回収装置からＣＯ2を封入したＣＯ2回収部を陸上に移動する移動手段を備えることを特徴とする請求項９に記載のＣＯ2回収システム。
【請求項11】
前記ＣＯ2取出装置から取り出したＣＯ2を原料として化成品に転換する化成品転換装置を陸上に備えることを特徴とする請求項９に記載のＣＯ2回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ＣＯ2回収装置及びその方法、ＣＯ2回収システムに関する。
【背景技術】
【0002】
現在、世界的にカーボンニュートラル対策として、各種二酸化炭素（ＣＯ2）排出源からＣＯ2を分離回収し、固定化または有効利用する取り組みが進められている。
このＣＯ2分離方法としては、例えばアミン吸収法や膜分離法、吸着分離法等の各種方法が考えられている。そして、回収したＣＯ2は液化してから、例えばタンクやボンベに貯蔵し、出荷されることが一般的である。いずれの場合も設置スペースや動力が必要なため、設置場所においてそれらの制約があると、これらの設備を設置することができない。
このＣＯ2分離方法としては、例えばアミン吸収法や膜分離法、吸着分離法等の各種方法が考えられている。そして、回収したＣＯ2は液化してから、例えばタンクやボンベに貯蔵し、出荷されることが一般的である。いずれの場合も設置スペースや動力が必要なため、設置場所においてそれらの制約があると、これらの設備を設置することができない。
【0003】
１）アミン吸収法は、回収率や回収純度に優れるが、大規模用途向きで、装置サイズも大きくなる、という問題がある。
【0004】
２）膜分離法は、操作性は簡便だが、圧力差で分離するため、ＣＯ2含有ガスの圧力がないと、圧縮機や真空ポンプ等が必要である。分離性能も高くないため、高純度・高回収率を達成するためには、複数段で分離するため、回転機器の基数も増加し、多くの動力を消費する、という問題がある。
【0005】
３）吸着分離法は、例えばＰＳＡ（圧力スイング吸着：Pressure Swing Adsorption）やＶＳＡ（真空再生式圧力スイング吸着：Vacuum Swing Adsorption)等がある。しかしながら、膜分離法に比べて分離性能は良いが、圧力差が必要なため回転機器の動力が大きくなる、という問題がある。
また、ＣＯ2の吸着能力に優れるゼオライト系吸着剤の場合は、ＣＯ2よりも水分を強く吸着する特性を持つため、ガス中の水分の除去が必要である。
また、ＣＯ2の吸着能力に優れるゼオライト系吸着剤の場合は、ＣＯ2よりも水分を強く吸着する特性を持つため、ガス中の水分の除去が必要である。
【0006】
ここで、「船上でのＣＯ2回収装置の開発」として、アミン吸収法を用いる提案がある（非特許文献１：「ＣｌａｓｓＮＫ 技報 No.５, ２０２２（I）」参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】ＣｌａｓｓＮＫ 技報 No.５, ２０２２（I） https://www.classnk.or.jp/hp/pdf/research/rd/2022/05_j03.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、非特許文献１のアミン吸収法を用いた提案では、アミン溶液を用いる場合には、船上においてＣＯ2を吸収したアミン溶液を再生する必要があり、そのための再生塔が必要となると共に、その再生の熱源が必須となり、エネルギー消費が嵩む、という問題がある。また、アミン溶液はその使用により経時劣化をするため、交換費用等のランニングコストが嵩むという、問題がある。また回収したＣＯ2を輸送する場合は、液化して容積当たりの貯蔵量を増加させる必要があるが、別途液化設備を設置する場合は、新たな設備やエネルギーが必要になる。
【0009】
本発明は従来技術の有するこのような問題点を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、ＣＯ2排出源からＣＯ2を選択的に回収することができ、ランニングコストと、エネルギー消費量とを抑えることができるＣＯ2回収装置及びその方法、ＣＯ2回収システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明に係る一つの態様のＣＯ2回収装置は、ＣＯ2排出源からのＣＯ2を含む導入ガス中のＣＯ2を吸着又は吸収する少なくとも一つのＣＯ2回収部と、前記ＣＯ2回収部に前記導入ガスを超えるＣＯ2濃度の高純度ＣＯ2ガスを導入する高純度ＣＯ2ガス導入装置と、を備えることを特徴とする。
【0011】
本発明に係る一つの態様のＣＯ2回収方法は、ＣＯ2排出源からの低純度ＣＯ2の導入ガスを第１のＣＯ2回収部に導入し、ＣＯ2を回収する第１工程と、前記第１回収工程での第１のＣＯ2回収部で破過が確認された際、第２のＣＯ2回収部で回収を行う第２工程と、第１工程での第１のＣＯ2回収部をガス導入ラインから切り離す第３工程と、前記切り離した第１のＣＯ2回収部に高純度ＣＯ2ガスを導入する第４工程を有することを特徴とする。
【0012】
本発明に係る一つの態様のＣＯ2回収システムは、船舶に前記ＣＯ2回収装置を搭載することを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、ＣＯ2吸着剤又は吸収液を充填したＣＯ2回収部にＣＯ2を含む導入ガスを流通させて、選択的にＣＯ2を吸着させてから、そのＣＯ2充填済み回収部を別途再生設備へ移送することができる。
【0014】
そして、ＣＯ2回収部からＣＯ2を回収して、その場でＣＯ2ガスとして使用するか、ＣＯ2を液化してから固定先や有効利用先に出荷するシステムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1A】本発明に係る第１の実施形態のＣＯ2回収装置の概略図である。
【図1B】本発明に係る第１の実施形態のＣＯ2回収装置の概略図である。
【図2】本発明に係る第１の実施形態の他のＣＯ2回収装置の概略図である。
【図3A】本発明に係る第２の実施形態のＣＯ2回収装置の概略図である。
【図3B】本発明に係る第２の実施形態のＣＯ2回収装置の概略図である。
【図4A】本発明に係る第３の実施形態のＣＯ2回収装置の概略図である。
【図4B】本発明に係る第３の実施形態のＣＯ2回収装置の概略図である。
【図4C】本発明に係る第３の実施形態のＣＯ2回収装置の概略図である。
【図5】本発明に係る試験結果を示すグラフである。
【図6】本発明に係る第４の実施形態のＣＯ2回収装置の概略図である。
【図7】本発明に係る第５の実施形態のＣＯ2回収システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本明細書の実施形態においては、全体を通じて、同一の部材には同一の符号を付している。
【0017】
［第１の実施形態］
図１Ａ、図１Ｂは、本発明に係る第１の実施形態のＣＯ2回収装置の概略図である。図１Ａに示すように、本実施形態のＣＯ2回収装置１０Ａは、ＣＯ2排出源１１からのＣＯ2を含む導入ガス（以下「導入ガス」ともいう）Ｇ1を導入するガス導入手段（導入ラインＬ1及びブロワＢからなる）と、導入ガスＧ1中のＣＯ2を吸着する少なくとも一つのＣＯ2回収部であるＣＯ2吸着剤充填塔１２と、を備える。ここで、図中、符号１９は除湿装置を図示する。除湿装置は水分量が少ないガスの場合や、ＣＯ2吸着剤充填塔１２の吸着剤が水分によってＣＯ2回収量に影響を受けない場合には省略することもできる。
また、ＣＯ2排出源１１のガス圧力が高い場合にはブロワＢを省略することもできる。これは、導入ガスとして、吸着剤の圧損に抗して導入できる高圧のガスを導入する場合には、不要であるからである。
図１Ａ、図１Ｂは、本発明に係る第１の実施形態のＣＯ2回収装置の概略図である。図１Ａに示すように、本実施形態のＣＯ2回収装置１０Ａは、ＣＯ2排出源１１からのＣＯ2を含む導入ガス（以下「導入ガス」ともいう）Ｇ1を導入するガス導入手段（導入ラインＬ1及びブロワＢからなる）と、導入ガスＧ1中のＣＯ2を吸着する少なくとも一つのＣＯ2回収部であるＣＯ2吸着剤充填塔１２と、を備える。ここで、図中、符号１９は除湿装置を図示する。除湿装置は水分量が少ないガスの場合や、ＣＯ2吸着剤充填塔１２の吸着剤が水分によってＣＯ2回収量に影響を受けない場合には省略することもできる。
また、ＣＯ2排出源１１のガス圧力が高い場合にはブロワＢを省略することもできる。これは、導入ガスとして、吸着剤の圧損に抗して導入できる高圧のガスを導入する場合には、不要であるからである。
【0018】
ここで、ＣＯ2排出源１１は、例えば陸上又は船舶等の各種エンジン等からの排ガスの他、タービン・ボイラーなどの燃焼排ガス、高炉ガス、バイオガス等を例示することができるが、本発明はこれには限定されるものではない。
【0019】
本実施形態のガス導入手段としては、ＣＯ2排出源１１とＣＯ2吸着剤充填塔１２とを接続し、導入ガスＧ1を導入する導入ラインＬ1と、ＣＯ2吸着剤充填塔１２内に導入ガスＧ1を押し込むブロワＢとからなる。この導入ラインＬ1には開閉弁（以下「弁」ともいう）Ｖ1が設置され、またＣＯ2吸着剤充填塔１２の排出ラインＬ2には弁Ｖ2が設置されており、ガス導入・排出の開閉操作を切り替えている。
【0020】
ＣＯ2吸着剤充填塔１２には、内部にＣＯ2ガスを選択的に吸着する例えばゼオライト等のガス吸着剤が充填されており、導入ガスＧ1中のＣＯ2を吸着処理している。また、ゼオライトを用いる場合には、除湿装置１９を用いて、ガス中の水分を除去することが好ましい。このＣＯ2吸着剤充填塔１２でＣＯ2が吸着処理された排出ガスＧ2は、ＣＯ2濃度が大幅に低減されており、排出ラインＬ2を介して処理ガス１３として外部に排出される。
ここで、ＣＯ2ガスを選択的に吸着するとして例示したゼオライト以外としては、例えば活性炭、アミンを担持した無機多孔体、無機系金属酸化物等を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
ここで、ＣＯ2ガスを選択的に吸着するとして例示したゼオライト以外としては、例えば活性炭、アミンを担持した無機多孔体、無機系金属酸化物等を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0021】
また、図２に示すように、ＣＯ2吸着剤充填塔１２の入り口側に導入ガスＧ1中のＣＯ2濃度を計測する第１のＣＯ2計測計２１Ａと、ＣＯ2吸着剤充填塔１２の出口側に排出ガスＧ2中のＣＯ2濃度を計測する第２のＣＯ2計測計２１Ｂとを設けるようにしてもよい。これにより、ＣＯ2のガス吸着の状態（パージの状態、いわゆる「破過」）を確認するようにしている。
この導入ガスＧ1及び排出ガスＧ2中のＣＯ2濃度を計測する代わりに、ガスの流量変化又はガス温度変化、ガス導入時間を計測して、ガス吸着の状態管理するようにしてもよい。このガス吸着の状態を時間で計測する場合には、排ガス組成が想定可能な場合に適用でき、時間のみの管理の場合は安価となる。
この導入ガスＧ1及び排出ガスＧ2中のＣＯ2濃度を計測する代わりに、ガスの流量変化又はガス温度変化、ガス導入時間を計測して、ガス吸着の状態管理するようにしてもよい。このガス吸着の状態を時間で計測する場合には、排ガス組成が想定可能な場合に適用でき、時間のみの管理の場合は安価となる。
【0022】
本実施形態のＣＯ2回収装置１０Ａを用いてＣＯ2ガスを吸着する操作は、先ずＣＯ2排出源１１からの導入ガスＧ1をブロワＢにて、ＣＯ2吸着剤充填塔１２に送風する。その後、導入ガスＧ1中のＣＯ2をＣＯ2吸着剤充填塔１２にて吸着回収し、ＣＯ2除去後の処理ガス１３をＣＯ2濃度が大幅に低減されたガスとして排出する。
【0023】
このとき、図２に示すＣＯ2回収装置１０Ｂのように計測計を設置する場合では、入口のＣＯ2濃度は第１のＣＯ2計測計２１Ａで分析されており、ＣＯ2吸着剤充填塔１２出口のＣＯ2濃度も第２のＣＯ2計測計２１Ｂにて測定されている。なお、この計測は、オンラインで計測するようにしてもよい。
【0024】
これにより、第２のＣＯ2計測計２１Ｂの計測値が所定の閾値となったときに、ＣＯ2吸着剤充填塔１２の吸着破過と確認することができる。
この吸着塔の破過は、第１のＣＯ2計測計２１Ａの入口ＣＯ2濃度と第２のＣＯ2計測計２１Ｂの出口ＣＯ2濃度とが濃度計測値において略同一となる場合である。
本実施形態では１塔式のＣＯ2ガス回収設備を説明したが、そのＣＯ2回収量に応じて２塔以上を設置してＣＯ2ガスを回収することができる。この実施形態は後述する。
この吸着塔の破過は、第１のＣＯ2計測計２１Ａの入口ＣＯ2濃度と第２のＣＯ2計測計２１Ｂの出口ＣＯ2濃度とが濃度計測値において略同一となる場合である。
本実施形態では１塔式のＣＯ2ガス回収設備を説明したが、そのＣＯ2回収量に応じて２塔以上を設置してＣＯ2ガスを回収することができる。この実施形態は後述する。
【0025】
また、図１Ａに示すように、本実施形態のＣＯ2回収装置１０Ａは、導入ラインＬ1から分岐した分岐ラインＬ11と、この導入ガスＧ1のガス濃度を超えるＣＯ2濃度の高純度ＣＯ2ガスＧ11に変換する高純度ＣＯ2ガス導入装置３０を設けている。
【0026】
この高純度ＣＯ2ガス導入装置３０は、導入ガスＧ1中のＣＯ2を濃縮して高純度ＣＯ2ガスＧ11とするものであり、高純度ＣＯ2ガス導入装置３０に接続された高純度ＣＯ2導入ラインＬ12を介して、高純度ＣＯ2ガスＧ11をＣＯ2吸着剤充填塔１２内に導入している。
本発明で低純度ＣＯ2ガスＧ1とは、通常のエンジン等からの排ガスをいい、ガス中のＣＯ2濃度が３～２５Ｖｏｌ％のガスである。また、高純度ＣＯ2ガスＧ11とは、高純度ＣＯ2ガス導入装置３０で変換されるガス中のＣＯ2濃度が５０Ｖｏｌ％以上好ましくは８０Ｖｏｌ％以上のガスである。
本発明で低純度ＣＯ2ガスＧ1とは、通常のエンジン等からの排ガスをいい、ガス中のＣＯ2濃度が３～２５Ｖｏｌ％のガスである。また、高純度ＣＯ2ガスＧ11とは、高純度ＣＯ2ガス導入装置３０で変換されるガス中のＣＯ2濃度が５０Ｖｏｌ％以上好ましくは８０Ｖｏｌ％以上のガスである。
【0027】
本実施形態のＣＯ2回収装置１０Ａを用いてＣＯ2ガスを吸着する操作は、第１工程と第２工程からなる。
＜第１工程＞
第１工程では、図１Ａに示すように、弁Ｖ1、Ｖ2を開き、ＣＯ2排出源１１から低純度ＣＯ2ガスである導入ガスＧ1をブロワＢにてＣＯ2吸着剤充填塔１２に送風し、導入ガスＧ1中のＣＯ2を吸着回収し、ＣＯ2除去後の処理ガス１３を排出する。
＜第１工程＞
第１工程では、図１Ａに示すように、弁Ｖ1、Ｖ2を開き、ＣＯ2排出源１１から低純度ＣＯ2ガスである導入ガスＧ1をブロワＢにてＣＯ2吸着剤充填塔１２に送風し、導入ガスＧ1中のＣＯ2を吸着回収し、ＣＯ2除去後の処理ガス１３を排出する。
【0028】
このとき、図２の変形例に示すように、ＣＯ2吸着剤充填塔１２の入口のＣＯ2濃度の確認を第１のＣＯ2計測計２１Ａで、出口のＣＯ2濃度も第２のＣＯ2計測計２１Ｂで計測している。
【0029】
そして、入口のＣＯ2濃度≒出口のＣＯ2濃度となった時点で、ＣＯ2吸着剤充填塔１２が吸着破過されたと見做し、次ステップに移行する。
【0030】
＜第２工程＞
第２工程では、図１Ｂに示すように、高純度ＣＯ2ガス導入装置３０を起動し、弁Ｖ20を開き導入ガスＧ1から高純度ＣＯ2ガス導入装置３０で分離した高純度ＣＯ2ガスＧ11を、ＣＯ2吸着剤充填塔１２に供給する。その後、弁Ｖ1を閉じる。高純度ＣＯ2ガスＧ11が供給されたＣＯ2吸着剤充填塔１２からの排出ガスＧ2のガス濃度が、目標のＣＯ2濃度に到達するまで高純度ＣＯ2ガスＧ11を導入する。
第２工程では、図１Ｂに示すように、高純度ＣＯ2ガス導入装置３０を起動し、弁Ｖ20を開き導入ガスＧ1から高純度ＣＯ2ガス導入装置３０で分離した高純度ＣＯ2ガスＧ11を、ＣＯ2吸着剤充填塔１２に供給する。その後、弁Ｖ1を閉じる。高純度ＣＯ2ガスＧ11が供給されたＣＯ2吸着剤充填塔１２からの排出ガスＧ2のガス濃度が、目標のＣＯ2濃度に到達するまで高純度ＣＯ2ガスＧ11を導入する。
【0031】
なお、高純度ＣＯ2ガスＧ11を例えばＣＯ2圧縮機（図示せず）を用いて昇圧させることにより、さらに高純度ＣＯ2置換後のＣＯ2吸着剤充填塔１２内の吸着容量を増加させることができる。なお、このＣＯ2圧縮機は無くともよい。
ただし、圧縮機を設けた場合には、最終的に高圧化によりＣＯ2を充填塔内に封入することができる（例えば２ＭＰａＧ等）。
ただし、圧縮機を設けた場合には、最終的に高圧化によりＣＯ2を充填塔内に封入することができる（例えば２ＭＰａＧ等）。
【0032】
高純度ＣＯ2ガス導入装置３０のＣＯ2吸着方法としては、例えば
ＣＯ2ＶＳＡ（真空再生式圧力スイング吸着：Vacuum Swing Adsorption)、ＣＯ2ＴＳＡ（温度スイング吸着：Thermal Swing Adsorption)、アミン吸収、膜分離等を例示することができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
ＣＯ2ＶＳＡ（真空再生式圧力スイング吸着：Vacuum Swing Adsorption)、ＣＯ2ＴＳＡ（温度スイング吸着：Thermal Swing Adsorption)、アミン吸収、膜分離等を例示することができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0033】
ここで図５において、本発明に係る試験結果を示すグラフを示す。図５は、ＣＯ2吸着剤充填塔１２の吸着剤に吸着されるＣＯ2量の時間推移の試験結果をグラフに示したものである。試験においては、先ず低純度ＣＯ2ガスを流した後に、高純度ＣＯ2ガスを流した場合のＣＯ2吸着割合状態の変化を求めた。なお図５中、横軸は時間（分）、縦軸は割合（％）を示している。
【0034】
本試験例では、低純度ＣＯ2ガスＧ1を６０分供給し、その後高純度ＣＯ2ガスＧ11を９０分供給した際のＣＯ2吸着の割合を示している。
本試験例では、低純度のＣＯ2ガス中のＣＯ2濃度は５Ｖｏｌ％、高純度のＣＯ2ガス中のＣＯ2濃度は１００Ｖｏｌ％で試験した。図５に示すように、最初の３０分程度で低純度のＣＯ2ガスの吸着が飽和となり、その後高純度ＣＯ2ガスＧ11に切り替えて流すと、ほぼ１００％まで吸着されることを確認した。
本試験例では、低純度のＣＯ2ガス中のＣＯ2濃度は５Ｖｏｌ％、高純度のＣＯ2ガス中のＣＯ2濃度は１００Ｖｏｌ％で試験した。図５に示すように、最初の３０分程度で低純度のＣＯ2ガスの吸着が飽和となり、その後高純度ＣＯ2ガスＧ11に切り替えて流すと、ほぼ１００％まで吸着されることを確認した。
【0035】
よって、本試験により、低純度ＣＯ2ガスＧ1から高純度ＣＯ2ガスＧ11に切り替えて導入することで、吸着能力が向上することが確認された。
【0036】
このようなＣＯ2回収装置１０ＡをＣＯ2排出源１１の近傍に設置することにより、例えば発電所等の燃焼排ガスからのＣＯ2回収等の大型設備や、ボイラの燃焼排ガスやバイオガスからのＣＯ2回収等の小規模設備において、カーボンニュートラル対策に適用できる。
【0037】
また、陸上だけでなく、例えば船舶等の重油やＬＮＧ燃料のエンジンからの燃焼排ガスからのＣＯ2回収にも適用できる。
【0038】
本実施形態のＣＯ2回収装置１０Ａは、排ガス中のＣＯ2を吸着剤により吸着させるだけでよいので、特に船上での排ガスからのＣＯ2ガスの回収に適している。すなわち、前述したような先行文献で開示するアミン吸収液を用いるような「吸収塔」と「再生塔」とを設置する場合のように、ＣＯ2が吸収されたアミン吸収液をその後に再生する再生塔が不要となり、各種ＣＯ2排出源からＣＯ2を選択的に回収するシステムとすることができる。また、再生塔が不要となるので、エネルギー（動力）消費量を抑えることができる。
また、回収したＣＯ2は、ＣＯ2吸着剤充填塔１２のまま輸送することができるので、ＣＯ2を液化するような場合のように、別途液化設備を設置する必要がなく、新たな設備やエネルギーが不要になる。
また、回収したＣＯ2は、ＣＯ2吸着剤充填塔１２のまま輸送することができるので、ＣＯ2を液化するような場合のように、別途液化設備を設置する必要がなく、新たな設備やエネルギーが不要になる。
【0039】
このように、本発明によれば、ＣＯ2吸着剤を充填したＣＯ2吸着剤充填塔１２にＣＯ2を含む導入ガスＧ1を流通させて、選択的にＣＯ2を吸着させてから、そのＣＯ2充填済みＣＯ2吸着剤充填塔１２を別途再生設備へ移送することができる。
【0040】
そして、ＣＯ2充填済みＣＯ2吸着剤充填塔１２からＣＯ2を回収して、その場でＣＯ2ガスとして使用するか、ＣＯ2を液化してから固定先や有効利用先に出荷するシステムを構築することができる。なお、このシステムについての実施形態は後述する。
【0041】
本実施形態では、ＣＯ2を吸着するＣＯ2吸着剤を用いて説明したが、本発明はＣＯ2吸着剤に限らず、ＣＯ2吸収液を使用することもできる。なお、この吸収液を用いる実施形態は後述する。
また、ＣＯ2を貯留したＣＯ2吸着剤充填塔１２の輸送や積込、荷下ろしが容易となる。
また、ＣＯ2を貯留したＣＯ2吸着剤充填塔１２の輸送や積込、荷下ろしが容易となる。
【0042】
［第２の実施形態］
図３Ａ、図３Ｂは、本発明に係る第２の実施形態のＣＯ2回収装置の概略図である。
図３Ａに示すように、本実施形態のＣＯ2回収装置１０Ｃは、第１の実施形態において、導入ガス１１中のＣＯ2を吸着するＣＯ2回収部であるＣＯ2吸着剤充填塔を２台（第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａ、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂ）設置した場合である。
ここで、第３のＣＯ2回収装置１０Ｃは、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａと第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２ＢとがラインＬ3で接続されており、このラインＬ3では弁Ｖ3、Ｖ4が設置されている。また、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂの出口側に接続したラインＬ4には弁Ｖ5が設置されている。
また、導入ラインＬ1からは分岐導入ラインＬ1-2が分岐され、ラインＬ3に接続されている。
図３Ａ、図３Ｂは、本発明に係る第２の実施形態のＣＯ2回収装置の概略図である。
図３Ａに示すように、本実施形態のＣＯ2回収装置１０Ｃは、第１の実施形態において、導入ガス１１中のＣＯ2を吸着するＣＯ2回収部であるＣＯ2吸着剤充填塔を２台（第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａ、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂ）設置した場合である。
ここで、第３のＣＯ2回収装置１０Ｃは、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａと第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２ＢとがラインＬ3で接続されており、このラインＬ3では弁Ｖ3、Ｖ4が設置されている。また、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂの出口側に接続したラインＬ4には弁Ｖ5が設置されている。
また、導入ラインＬ1からは分岐導入ラインＬ1-2が分岐され、ラインＬ3に接続されている。
【0043】
本実施形態のＣＯ2回収装置１０Ｃを用いてＣＯ2ガスを吸着する操作は、第１工程と第２工程とからなる。
＜第１工程＞
図３Ａに示すように、第１工程では、ガス導入初期においては、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａと第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂと接続するラインＬ3に設置された弁Ｖ3、Ｖ4、ラインＬ4に設置された弁Ｖ5は開放している。
＜第１工程＞
図３Ａに示すように、第１工程では、ガス導入初期においては、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａと第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂと接続するラインＬ3に設置された弁Ｖ3、Ｖ4、ラインＬ4に設置された弁Ｖ5は開放している。
【0044】
そして、導入ラインＬ1の弁Ｖ1を開き、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａに導入ガスＧ1を導入して、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａと第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂとに順に導入ガスＧ1を導入してガス中のＣＯ2を各々の塔の吸着剤で吸着する。
【0045】
このとき、入口のＣＯ2濃度は、第１のＣＯ2計測計２１Ａで計測されており、各充填塔出口のＣＯ2濃度も第２のＣＯ2計測計２１Ｂにて測定されている。
この際、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａからの出口ガスのＣＯ2濃度を第１のＣＯ2計測計２１Ａで計測するために、弁Ｖ21開としている。なお弁Ｖ22は閉としている。
この際、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａからの出口ガスのＣＯ2濃度を第１のＣＯ2計測計２１Ａで計測するために、弁Ｖ21開としている。なお弁Ｖ22は閉としている。
【0046】
そして、導入ガスＧ1を導入し続け、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａの、入口のＣＯ2濃度と出口のＣＯ2濃度が略同一となった時点（入口のＣＯ2濃度≒出口のＣＯ2濃度）で、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａが吸着破過されたと見做し、次ステップに移行する。
導入ガスＧ1の導入初期においては、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａの出口ＣＯ2ガスの濃度は低いものの、徐々に上昇し、最終的には破過する。
導入ガスＧ1の導入初期においては、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａの出口ＣＯ2ガスの濃度は低いものの、徐々に上昇し、最終的には破過する。
【0047】
＜第２工程＞
図３Ｂに示すように、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａが吸着破過した状態になった時点で、弁Ｖ6を開き導入ガスＧ1を第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂ内に導入してガス中のＣＯ2を吸着剤で吸着させる。次いで、弁Ｖ1、Ｖ3を閉じて、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａを切り離す。なお、Ｖ4、Ｖ5は開いたままとする。
この際、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂからの出口ガスのＣＯ2濃度を第２のＣＯ2計測計２１Ｂで計測するために、弁Ｖ22を開とし、弁Ｖ21を閉としている。
図３Ｂに示すように、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａが吸着破過した状態になった時点で、弁Ｖ6を開き導入ガスＧ1を第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂ内に導入してガス中のＣＯ2を吸着剤で吸着させる。次いで、弁Ｖ1、Ｖ3を閉じて、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａを切り離す。なお、Ｖ4、Ｖ5は開いたままとする。
この際、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂからの出口ガスのＣＯ2濃度を第２のＣＯ2計測計２１Ｂで計測するために、弁Ｖ22を開とし、弁Ｖ21を閉としている。
【0048】
ＣＯ2吸着剤充填塔１２が２塔でＣＯ2吸収量が不足の場合には、適宜ＣＯ2吸着剤充填塔１２を増設しておくことで、ＣＯ2排出源１１のＣＯ2の排出量に応じたＣＯ2の回収を行うことができる。
【0049】
なお、第２の実施形態において、第１の実施形態で説明したように、高純度ＣＯ2ガス導入装置３０を設置して、破過した充填塔内に高純度ＣＯ2ガスを導入するようにしてもよい。
【0050】
［第３の実施形態］
図４Ａ～図４Ｃは、本発明に係る第３の実施形態のＣＯ2回収装置の概略図である。
図４Ａに示すように、本実施形態のＣＯ2回収装置１０Ｄは、第２の実施形態において、導入ガスＧ1中のＣＯ2を吸着するＣＯ2回収部であるＣＯ2吸着剤充填塔を３台（第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａ、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂ、第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｃ）設置した場合である。
図４Ａ～図４Ｃは、本発明に係る第３の実施形態のＣＯ2回収装置の概略図である。
図４Ａに示すように、本実施形態のＣＯ2回収装置１０Ｄは、第２の実施形態において、導入ガスＧ1中のＣＯ2を吸着するＣＯ2回収部であるＣＯ2吸着剤充填塔を３台（第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａ、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂ、第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｃ）設置した場合である。
【0051】
ここで、ＣＯ2回収装置１０Ｄにおいては、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａからの出口ガスＧ12は、ラインＬ2-1、Ｌ2-2を介して処理ガス１３として排出される。第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂからの出口ガスＧ13は、ラインＬ4-1、Ｌ4-2を介して処理ガス１３として排出される。第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｃからの出口ガスＧ14は、ラインＬ6-1、Ｌ6-2を介して処理ガス１３として排出される。
【0052】
また、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａと第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂとは、ラインＬ2-1、ラインＬ3で接続されており、ラインＬ2-1には弁Ｖ2が設置され、ラインＬ3には弁Ｖ3、Ｖ4が設置されている。第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂと第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２ＣとはラインＬ4-1、ラインＬ5で接続されており、ラインＬ4-1には弁Ｖ5が設置され、ラインＬ5には弁Ｖ6、Ｖ7が設置されている。導入ラインＬ1からは分岐導入ラインＬ1-2が分岐され、ラインＬ3に接続されている。ラインＬ3からは分岐ラインＬ1-3が分岐され、ラインＬ5に接続されている。ラインＬ1-2には弁Ｖ9が、ラインＬ1-3には弁Ｖ10が設置されている。
【0053】
また、高純度ＣＯ2ガス導入装置３０からの高純度ＣＯ2ガスＧ11を導入する導入ラインＬ12-1、Ｌ12-2、Ｌ12-3が、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａ、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂ、第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｃに各々接続されている。この導入ラインＬ12-1、Ｌ12-2、Ｌ12-3には、弁Ｖ11、Ｖ12、Ｖ13が各々設置されている。なお、符号３３は圧縮装置、１９は除湿装置である。
第２のＣＯ2計測計２１Ｂには弁Ｖ21、Ｖ22、Ｖ23が、第３のＣＯ2計測計２１Ｃには弁Ｖ31、Ｖ32、Ｖ33が設置されている。
第２のＣＯ2計測計２１Ｂには弁Ｖ21、Ｖ22、Ｖ23が、第３のＣＯ2計測計２１Ｃには弁Ｖ31、Ｖ32、Ｖ33が設置されている。
【0054】
＜第１工程：第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａでの低純度ＣＯ2吸着＞
第１工程では、弁Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、Ｖ6、Ｖ7、Ｖ8、Ｖ16、Ｖ21が開いており、弁Ｖ9、Ｖ10、Ｖ11、Ｖ12、Ｖ13、Ｖ14、Ｖ15、Ｖ20、Ｖ22、Ｖ23、Ｖ31、～Ｖ33が閉じている。
先ず、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２ＡにＣＯ2排出源１１からの導入ガスＧ1を導入し、次いで第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂと第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｃとに順に導入ガスＧ1を導入し、低純度ＣＯ2ガスＧ1中のＣＯ2を各々の塔の吸着剤で吸着させる。
第１工程では、弁Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、Ｖ6、Ｖ7、Ｖ8、Ｖ16、Ｖ21が開いており、弁Ｖ9、Ｖ10、Ｖ11、Ｖ12、Ｖ13、Ｖ14、Ｖ15、Ｖ20、Ｖ22、Ｖ23、Ｖ31、～Ｖ33が閉じている。
先ず、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２ＡにＣＯ2排出源１１からの導入ガスＧ1を導入し、次いで第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂと第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｃとに順に導入ガスＧ1を導入し、低純度ＣＯ2ガスＧ1中のＣＯ2を各々の塔の吸着剤で吸着させる。
【0055】
このとき、入口のＣＯ2濃度は、第１のＣＯ2計測計２１Ａで分析されており、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａの出口ＣＯ2濃度も第２のＣＯ2計測計２１Ｂにて計測されている。
【0056】
＜第２工程：第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａでの低純度ＣＯ2破過＞
そして、導入ガスＧ1を導入し続け、入口のＣＯ2濃度と第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａの出口ＣＯ2濃度とが略同一（入口ＣＯ2濃度≒出口ＣＯ2濃度）となった時点で、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａが吸着破過されたと見做し、次ステップに移行する。
そして、導入ガスＧ1を導入し続け、入口のＣＯ2濃度と第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａの出口ＣＯ2濃度とが略同一（入口ＣＯ2濃度≒出口ＣＯ2濃度）となった時点で、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａが吸着破過されたと見做し、次ステップに移行する。
【0057】
＜第３工程：第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂでの低純度ＣＯ2吸着、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａは切り離す＞
図４Ｂに示すように、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａが吸着破過した状態になった時点にて、弁Ｖ9を開き、Ｖ4～Ｖ8は開いたままとして、導入ガスＧ1を第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂ、第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｃに順次導入してガス中の低純度ＣＯ2を吸着剤で吸着させる。その後、弁Ｖ1、Ｖ3を閉じ、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａは切り離す工程に移行する。
図４Ｂに示すように、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａが吸着破過した状態になった時点にて、弁Ｖ9を開き、Ｖ4～Ｖ8は開いたままとして、導入ガスＧ1を第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂ、第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｃに順次導入してガス中の低純度ＣＯ2を吸着剤で吸着させる。その後、弁Ｖ1、Ｖ3を閉じ、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａは切り離す工程に移行する。
【0058】
＜第４工程：第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａでの高純度ＣＯ2吸着＞
これと共に、図４Ｂに示すように、弁Ｖ11、弁Ｖ20、弁Ｖ14を開き、高純度ＣＯ2ガス導入装置３０を起動し、導入ガスＧ1を濃縮して高純度ＣＯ2ガスＧ11とし、この高純度ＣＯ2ガスＧ11を第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａに供給する。
この高純度ＣＯ2ガスＧ11を第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａに導入し、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２ＡのＣＯ2濃度を上げることで吸着量を増加させることができると共に、吸着剤の空隙中の不純物をパージすることができる。
これと共に、図４Ｂに示すように、弁Ｖ11、弁Ｖ20、弁Ｖ14を開き、高純度ＣＯ2ガス導入装置３０を起動し、導入ガスＧ1を濃縮して高純度ＣＯ2ガスＧ11とし、この高純度ＣＯ2ガスＧ11を第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａに供給する。
この高純度ＣＯ2ガスＧ11を第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａに導入し、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２ＡのＣＯ2濃度を上げることで吸着量を増加させることができると共に、吸着剤の空隙中の不純物をパージすることができる。
【0059】
＜第５工程：第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂでの低純度ＣＯ2破過＞
図４Ｂに示すように、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂに導入ガスＧ1を導入し、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂ出口ＣＯ2濃度と入口のＣＯ2濃度とが略同一（第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂの出口ＣＯ2濃度≒ 入口のＣＯ2濃度）となった時点で、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂが吸着破過されたと見做し、次ステップに移行する。なお、この工程の際には、弁Ｖ21を閉、弁Ｖ22を開としている。
図４Ｂに示すように、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂに導入ガスＧ1を導入し、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂ出口ＣＯ2濃度と入口のＣＯ2濃度とが略同一（第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂの出口ＣＯ2濃度≒ 入口のＣＯ2濃度）となった時点で、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂが吸着破過されたと見做し、次ステップに移行する。なお、この工程の際には、弁Ｖ21を閉、弁Ｖ22を開としている。
【0060】
＜第６工程：第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａでの高純度ＣＯ2破過＞
一方、高純度ＣＯ2ガスＧ11が供給された第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａからの出口ガスが、第３のＣＯ2計測計２１Ｃにおいて、目標のＣＯ2濃度に到達したと確認した時点（第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａ出口ＣＯ2濃度≒ 目標ＣＯ2濃度（例えば９０％）となった時点）で、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａが吸着破過されたと見做し、次ステップに移行する。これにより、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２ＡはＣＯ2吸着量が飽和状態となる。その後、高純度ＣＯ2ガス導入装置３０を停止し、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａの前後の弁Ｖ11、Ｖ2、Ｖ20を閉じて、ラインから第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａを切り離す。なお、この工程の際には、弁Ｖ31を開としている。
一方、高純度ＣＯ2ガスＧ11が供給された第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａからの出口ガスが、第３のＣＯ2計測計２１Ｃにおいて、目標のＣＯ2濃度に到達したと確認した時点（第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａ出口ＣＯ2濃度≒ 目標ＣＯ2濃度（例えば９０％）となった時点）で、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａが吸着破過されたと見做し、次ステップに移行する。これにより、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２ＡはＣＯ2吸着量が飽和状態となる。その後、高純度ＣＯ2ガス導入装置３０を停止し、第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａの前後の弁Ｖ11、Ｖ2、Ｖ20を閉じて、ラインから第１のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａを切り離す。なお、この工程の際には、弁Ｖ31を開としている。
【0061】
＜第７工程：第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｃでの導入ガス中のＣＯ2吸着＞
図４Ｃに示すように、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂが吸着破過した状態になった時点にて、弁Ｖ10を開き、弁Ｖ7、Ｖ8、Ｖ16は開いたままとして、導入ガスＧ1を第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｃに導入してガス中のＣＯ2を吸着剤で吸着させる。その後、弁Ｖ4、Ｖ6を閉じ、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂを切り離す工程に移行する。
図４Ｃに示すように、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂが吸着破過した状態になった時点にて、弁Ｖ10を開き、弁Ｖ7、Ｖ8、Ｖ16は開いたままとして、導入ガスＧ1を第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｃに導入してガス中のＣＯ2を吸着剤で吸着させる。その後、弁Ｖ4、Ｖ6を閉じ、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂを切り離す工程に移行する。
【0062】
＜第８工程：第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂでの高純度ＣＯ2吸着＞
これと共に、図４Ｃに示すように、弁Ｖ12、Ｖ20を開き、高純度ＣＯ2ガス導入装置３０を起動し、導入ガスＧ1を濃縮して高純度ＣＯ2ガスＧ11とし、この高純度ＣＯ2ガスＧ11を第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂに供給する。この高純度ＣＯ2ガスＧ11を第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂに導入することで、吸着剤充填塔のＣＯ2濃度を上げることで吸着量を増加させることができると共に、吸着剤の空隙中の不純物をパージすることができる。
これと共に、図４Ｃに示すように、弁Ｖ12、Ｖ20を開き、高純度ＣＯ2ガス導入装置３０を起動し、導入ガスＧ1を濃縮して高純度ＣＯ2ガスＧ11とし、この高純度ＣＯ2ガスＧ11を第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂに供給する。この高純度ＣＯ2ガスＧ11を第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂに導入することで、吸着剤充填塔のＣＯ2濃度を上げることで吸着量を増加させることができると共に、吸着剤の空隙中の不純物をパージすることができる。
【0063】
＜第９工程：第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｃでの低純度ＣＯ2吸着＞
図４Ｃに示すように、第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｃに導入ガスＧ1を導入し、第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｃ出口ＣＯ2濃度と入口のＣＯ2濃度とが略同一（出口ＣＯ2濃度≒ 入口のＣＯ2濃度）となった時点で、第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｃが吸着破過されたと見做し、次ステップに移行する。なお、この工程の際には、弁Ｖ22を閉、弁Ｖ23を開としている。
図４Ｃに示すように、第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｃに導入ガスＧ1を導入し、第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｃ出口ＣＯ2濃度と入口のＣＯ2濃度とが略同一（出口ＣＯ2濃度≒ 入口のＣＯ2濃度）となった時点で、第３のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｃが吸着破過されたと見做し、次ステップに移行する。なお、この工程の際には、弁Ｖ22を閉、弁Ｖ23を開としている。
【0064】
＜第１０工程：第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ａでの高純度ＣＯ2破過＞
一方、高純度ＣＯ2ガスＧ11が供給された第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂからの出口ガスＧ13が、第３のＣＯ2計測計２１Ｃにおいて、目標のＣＯ2濃度に到達したと確認した時点（出口ＣＯ2濃度≒ 目標ＣＯ2濃度（例えば９０％）となった時点）で、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂが吸着破過されたと見做し、次ステップに移行する。これにより、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２ＢはＣＯ2吸着量が飽和状態となる。その後、高純度ＣＯ2ガス導入装置３０を停止し、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂの前後の弁Ｖ12、Ｖ5を閉じて、ラインから切り離す。なお、この工程の際には、弁Ｖ31を閉、弁Ｖ32を開としている。
なお、本工程においても、前述した＜第８工程：第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂでの高純度ＣＯ2吸着＞と同様に高純度ＣＯ2を導入して飽和させる。
また、ＣＯ2吸着剤充填塔１２を３塔以上設置した場合には、上述した操作を繰り返すようにすればよい。
一方、高純度ＣＯ2ガスＧ11が供給された第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂからの出口ガスＧ13が、第３のＣＯ2計測計２１Ｃにおいて、目標のＣＯ2濃度に到達したと確認した時点（出口ＣＯ2濃度≒ 目標ＣＯ2濃度（例えば９０％）となった時点）で、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂが吸着破過されたと見做し、次ステップに移行する。これにより、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２ＢはＣＯ2吸着量が飽和状態となる。その後、高純度ＣＯ2ガス導入装置３０を停止し、第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂの前後の弁Ｖ12、Ｖ5を閉じて、ラインから切り離す。なお、この工程の際には、弁Ｖ31を閉、弁Ｖ32を開としている。
なお、本工程においても、前述した＜第８工程：第２のＣＯ2吸着剤充填塔１２Ｂでの高純度ＣＯ2吸着＞と同様に高純度ＣＯ2を導入して飽和させる。
また、ＣＯ2吸着剤充填塔１２を３塔以上設置した場合には、上述した操作を繰り返すようにすればよい。
【0065】
次に、本発明に係るＣＯ2回収方法を説明する。
本発明に係るＣＯ2回収方法は、ＣＯ2排出源１１からの低純度ＣＯ2の導入ガスＧ1を第１のＣＯ2回収部１２Ａに導入し、ＣＯ2を回収する第１回収工程（Ｓ－１）と、第１回収工程（Ｓ－１）での第１の回収部１２Ａで破過が確認された際、第２のＣＯ2回収部１２Ｂで回収を行う第２回収工程（Ｓ－２）と、第１の回収工程での第１のＣＯ2回収部１２Ａをガス導入ラインから切り離す第３工程と、を有する。
本発明に係るＣＯ2回収方法は、ＣＯ2排出源１１からの低純度ＣＯ2の導入ガスＧ1を第１のＣＯ2回収部１２Ａに導入し、ＣＯ2を回収する第１回収工程（Ｓ－１）と、第１回収工程（Ｓ－１）での第１の回収部１２Ａで破過が確認された際、第２のＣＯ2回収部１２Ｂで回収を行う第２回収工程（Ｓ－２）と、第１の回収工程での第１のＣＯ2回収部１２Ａをガス導入ラインから切り離す第３工程と、を有する。
【0066】
また、上記ＣＯ2回収方法において、切り離した第１のＣＯ2回収部１２Ａに高純度ＣＯ2ガスＧ11をパージする第４工程を有する。
【0067】
さらに、上記ＣＯ2回収方法において、高純度ＣＯ2ガスＧ11をパージする際、圧縮してＣＯ2を封入する。
【0068】
［第４の実施形態］
図６は、本発明に係る第４の実施形態のＣＯ2回収装置の概略図である。
図６に示すように、本実施形態の第４のＣＯ2回収装置１０Ｅは、第１の実施形態において、導入ガスＧ1中のＣＯ2を吸収するＣＯ2回収部である吸収液４２を充填したＣＯ2吸収液充填塔を２台（第１のＣＯ2吸収液充填塔４１Ａ、第２のＣＯ2吸収液充填塔４１Ｂ）設置した場合である。
図６は、本発明に係る第４の実施形態のＣＯ2回収装置の概略図である。
図６に示すように、本実施形態の第４のＣＯ2回収装置１０Ｅは、第１の実施形態において、導入ガスＧ1中のＣＯ2を吸収するＣＯ2回収部である吸収液４２を充填したＣＯ2吸収液充填塔を２台（第１のＣＯ2吸収液充填塔４１Ａ、第２のＣＯ2吸収液充填塔４１Ｂ）設置した場合である。
【0069】
ここで、第４のＣＯ2回収装置１０Ｅは、第１のＣＯ2吸収液充填塔４１Ａと第２のＣＯ2吸収液充填塔４１ＢとがラインＬ2で接続されており、このラインＬ2には弁Ｖ3、Ｖ4が設置されている。また、第２のＣＯ2吸収液充填塔４１Ｂの出口側に接続したラインＬ4には弁Ｖ5が設置されている。
【0070】
本実施形態のＣＯ2回収装置１０Ｅを用いてＣＯ2ガスを吸収する操作は、第１工程と第２工程とからなる。
【0071】
＜第１工程＞
第１工程では、ガス導入初期においては、第１のＣＯ2吸収液充填塔４１Ａと第２のＣＯ2吸収液充填塔４１Ｂと接続するラインＬ2に設置された弁Ｖ3、Ｖ4、ラインＬ4に設置された弁Ｖ5は開放している。
第１工程では、ガス導入初期においては、第１のＣＯ2吸収液充填塔４１Ａと第２のＣＯ2吸収液充填塔４１Ｂと接続するラインＬ2に設置された弁Ｖ3、Ｖ4、ラインＬ4に設置された弁Ｖ5は開放している。
【0072】
そして、導入ラインＬ1の弁Ｖ1を開き、第１のＣＯ2吸収液充填塔４１Ａに導入ガスＧ1を導入して、第１のＣＯ2吸収液充填塔４１Ａと第２のＣＯ2吸収液充填塔４１Ｂとに順に導入ガスＧ1を導入してガス中のＣＯ2を各々の塔の吸収液４２で吸収する。
ここで、ＣＯ2吸収液としては、例えばアミン吸収液等の公知の吸収液を用いる。なお、ガスの導入は散気管などのガス導入手段による。
ここで、ＣＯ2吸収液としては、例えばアミン吸収液等の公知の吸収液を用いる。なお、ガスの導入は散気管などのガス導入手段による。
【0073】
このとき、ＣＯ2濃度は、前述した実施形態と同様に図示しないＣＯ2計測計で分析されている。
【0074】
なお、吸収液を冷却する冷却手段を備えて、吸収効率を向上させるようにしてもよい。
【0075】
そして、導入ガスＧ1を導入し続け、入口のＣＯ2濃度と第１のＣＯ2吸収液充填塔４１Ａ出口のＣＯ2濃度が略同一となった時点で、第１のＣＯ2吸収液充填塔４１Ａの吸収液４２が飽和状態と見做し、次ステップに移行する。
【0076】
＜第２工程＞
第１のＣＯ2吸収液充填塔４１Ａが飽和状態になった時点で、弁Ｖ6を開き導入ガスＧ1を第２のＣＯ2吸収液充填塔４１Ｂ内に導入してガス中のＣＯ2を吸収液４２で吸収させる。次いで、弁Ｖ1、Ｖ3を閉じて、第１のＣＯ2吸収液充填塔４１Ａを切り離す。なお、Ｖ4、Ｖ5は開いたままとする。
第１のＣＯ2吸収液充填塔４１Ａが飽和状態になった時点で、弁Ｖ6を開き導入ガスＧ1を第２のＣＯ2吸収液充填塔４１Ｂ内に導入してガス中のＣＯ2を吸収液４２で吸収させる。次いで、弁Ｖ1、Ｖ3を閉じて、第１のＣＯ2吸収液充填塔４１Ａを切り離す。なお、Ｖ4、Ｖ5は開いたままとする。
【0077】
なお、ＣＯ2吸収液充填塔が２塔でＣＯ2吸収量が不足の場合には、適宜ＣＯ2吸収液充填塔を増設しておくことで、ＣＯ2排出源１１のＣＯ2の排出量に応じたＣＯ2の回収を行うことができる。
【0078】
なお、第４の実施形態において、第１の実施形態で説明したように、高純度ＣＯ2ガス導入装置３０を必要に応じて設置して、破過した充填塔内に高純度ＣＯ2ガスを導入するようにしてもよい。
【0079】
このＣＯ2回収装置１０Ａ～１０Ｅを用いて、ＣＯ2排出源１１からの情報（排出源の排ガスの種類、ＣＯ2濃度情報）、回収装置における情報（ＣＯ2純度に応じた回収割合の情報、破過（飽和）情報、充填塔の切替情報、各種センサ情報（ガス温度、ガス濃度等））をオンライン計測で求め、船舶又は陸上において、装置をオンラインで自動制御するようにしてもよい。
【0080】
例えば、導入ガスＧ1において、その種類やガス中の低純度ＣＯ2の情報を求め、所定の時間流した情報、センサによる濃度計測情報等から充填塔の吸着剤が破過することを事前に確認しておき、それらの情報に基づいて、自動で弁を切替制御する。
【0081】
一例として、船舶のエンジンを駆動する燃料の種類の情報、その燃料に応じた排ガス中のＣＯ2濃度情報、船舶航行時の負荷（海域、天候など）による運転モード情報、充填塔での吸着剤又は吸収液の飽和に至るまでの情報を把握でき、破過に至るまでの時間を推定できる。これと共に、破過の状況をＣＯ2計測計でオンラインにより逐次把握できる。この管理情報の蓄積データによるＡＩ判定も可能となる。
【0082】
これにより、船舶または洋上用ＣＯ2回収の実用化に向けたＣＯ2回収システムを構築することができる。この際、船舶側の作業スタッフに対しての過分な負荷が軽減される。また、陸上側において、集中管理ができるので、作業スタッフのレベル差を必要としない。ＣＯ2回収装置の適切な運転により、消費動力やＣＯ2回収量の最適化（ＣＯ2の船外排出量削減）を図ることが可能になる。また、タイムラグがない管理が可能となる。さらに、複数の船舶のＣＯ2回収管理の一元化を図ることができる。これにより、船舶環境規制対応機器の技術確立により、環境負荷低減を達成するようにしている。
なお、以上は船舶または洋上のＣＯ2回収に限定されるものではなく、広く陸上におけるＣＯ2回収においても適用することができる。
なお、以上は船舶または洋上のＣＯ2回収に限定されるものではなく、広く陸上におけるＣＯ2回収においても適用することができる。
【0083】
［第５の実施形態］
図７は、本発明に係る第５の実施形態のＣＯ2回収システムの概略図である。
図７（ａ）に示すように、本実施形態では、船舶５０に前述したＣＯ2回収装置１０Ａ～１０Ｅを格納庫５２内に搭載している。
図７は、本発明に係る第５の実施形態のＣＯ2回収システムの概略図である。
図７（ａ）に示すように、本実施形態では、船舶５０に前述したＣＯ2回収装置１０Ａ～１０Ｅを格納庫５２内に搭載している。
【0084】
そして、第５の実施形態のＣＯ2回収システムは、船舶５０に搭載したＣＯ2回収装置のＣＯ2回収部１２に封入された回収ＣＯ2を取り出すＣＯ2取出装置６２を、陸上に備えている。ＣＯ2回収部を、例えば４０ｆｔコンテナ型にモジュール化すれば、輸送性を向上させることができる。
【0085】
そして、図７（ｂ）に示すように、航海が終わり、港湾内の岸壁６１に船舶５０が接岸した際、ＣＯ2を封入した回収ＣＯ2回収部１２を陸上に例えばクレーン５３などでＣＯ2取出装置６２に移動させる。
その後、このＣＯ2取出装置６２からＣＯ2を取り出している。また取り出したＣＯ2は、化成品転換装置６３に移動し、このＣＯ2を原料として化成品（メタノール（ＭｅＯＨ）、メタン（ＣＨ4）等に転換するようにしている。なお、メタノール（ＭｅＯＨ）、メタン（ＣＨ4）以外の化成品としては、例えばオレフィン（エチレン、プロピレン、ブテン等）を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
その後、このＣＯ2取出装置６２からＣＯ2を取り出している。また取り出したＣＯ2は、化成品転換装置６３に移動し、このＣＯ2を原料として化成品（メタノール（ＭｅＯＨ）、メタン（ＣＨ4）等に転換するようにしている。なお、メタノール（ＭｅＯＨ）、メタン（ＣＨ4）以外の化成品としては、例えばオレフィン（エチレン、プロピレン、ブテン等）を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0086】
このように、船舶適用の場合は、港湾にＣＯ2液化回収設備を統合することで、プラントコストの削減が可能となる。また、回収したＣＯ2と別途調達した水素から、合成メタンを製造すれば、都市ガスやＬＮＧ燃料船に利用することができる。
【0087】
なお、岸壁に設置したクレーンの代わりに、パイプランを船舶内のＣＯ2回収部１２に直接接続して、ＣＯ2を取り出すようにしてもよい。
【0088】
このように、本発明によれば、各種二酸化炭素（ＣＯ2）排出源からＣＯ2を分離回収し、固定化または有効利用する取り組みを行うことができ、カーボンニュートラル対策に寄与することができる。また、船舶に本装置を設置した場合には、陸上と連携したＣＯ2回収システムを構築することができる。すなわち、本装置を船舶に搭載しておき、船舶航行中の排ガスからのＣＯ2を吸着又は吸収しそのまま保管する。そして、各寄港地において、ＣＯ2を吸着又は吸収した充填塔をクレーン等で陸上に移動し、またはパイプランでＣＯ2を取り出し、陸上において、ＣＯ2を取り出し、ＣＯ2ガスとしてそのまま、またはＣＯ2ガスを各種化成品に変換することで、有効利用することができる。なお、ＣＯ2を取り出した充填塔は、再度船舶に搭載して、次の航海において、ＣＯ2の回収に再利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【0089】
本発明は、ＣＯ2回収装置全般に利用可能である。
【符号の説明】
【0090】
１０Ａ～１０Ｅ ＣＯ2回収装置
１１ ＣＯ2排出源１１
１２、１２Ａ～１２Ｃ 第１～第３のＣＯ2吸着剤充填塔（ＣＯ2回収部）
２１Ａ 第１のＣＯ2計測計
２１Ｂ 第２のＣＯ2計測計
２１Ｃ 第３のＣＯ2計測計
３０ 高純度ＣＯ2ガス導入装置
３３ 圧縮装置
４１Ａ 第１のＣＯ2吸収液充填塔
４１Ｂ 第２のＣＯ2吸収液充填塔
４２ 吸収液
５０ 船舶
５２ 格納庫
５３ クレーン
６３ 化成品転換装置
Ｇ1 低純度ＣＯ2ガス（導入ガス）
Ｇ11 高純度ＣＯ2ガス
１１ ＣＯ2排出源１１
１２、１２Ａ～１２Ｃ 第１～第３のＣＯ2吸着剤充填塔（ＣＯ2回収部）
２１Ａ 第１のＣＯ2計測計
２１Ｂ 第２のＣＯ2計測計
２１Ｃ 第３のＣＯ2計測計
３０ 高純度ＣＯ2ガス導入装置
３３ 圧縮装置
４１Ａ 第１のＣＯ2吸収液充填塔
４１Ｂ 第２のＣＯ2吸収液充填塔
４２ 吸収液
５０ 船舶
５２ 格納庫
５３ クレーン
６３ 化成品転換装置
Ｇ1 低純度ＣＯ2ガス（導入ガス）
Ｇ11 高純度ＣＯ2ガス
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6】
【図7】