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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】P2024110285
(43)【公開日】2024-08-15
(54)【発明の名称】二酸化炭素回収装置
(51)【国際特許分類】
B01D 53/14 20060101AFI20240807BHJP
B01D 53/62 20060101ALI20240807BHJP
B01D 53/78 20060101ALI20240807BHJP
C01B 32/50 20170101ALI20240807BHJP
【ＦＩ】
B01D53/14 220
B01D53/62 ZAB
B01D53/78
C01B32/50
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023014801
(22)【出願日】2023-02-02
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「ムーンショット型研究開発事業／地球環境再生に向けた持続可能な資源循環を実現／冷熱を利用した大気中二酸化炭素直接回収の研究開発」委託事業（事業期間：２０２０年度～２０２２年度）、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000221834
【氏名又は名称】東邦瓦斯株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504139662
【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構
(74)【代理人】
【識別番号】110000291
【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】増田 宗一郎
(72)【発明者】
【氏名】中山 勇輝
(72)【発明者】
【氏名】田中 洋一
(72)【発明者】
【氏名】薮下 雅崇
(72)【発明者】
【氏名】水上 忠雄
(72)【発明者】
【氏名】向江 友佑
(72)【発明者】
【氏名】神谷 健司
(72)【発明者】
【氏名】則永 行庸
(72)【発明者】
【氏名】町田 洋
(72)【発明者】
【氏名】梅田 良人
(72)【発明者】
【氏名】平山 幹朗
【テーマコード（参考）】
4D002
4D020
4G146
【Ｆターム（参考）】
4D002AA09
4D002BA02
4D002CA07
4D002DA32
4D002DA34
4D002DA57
4D002DA70
4D002EA08
4D002FA01
4D020AA03
4D020BA15
4D020BA16
4D020BA18
4D020BA19
4D020BB03
4D020BC01
4D020CB08
4D020CC09
4D020CC30
4G146JA02
4G146JA03
4G146JA04
4G146JB09
4G146JC07
4G146JC10
4G146JC18
4G146JC19
4G146JC20
4G146JC28
4G146JC29
4G146JC35
4G146JC36
4G146JC37
4G146JC39
4G146LA10
(57)【要約】
【課題】投与するエネルギー負荷を抑制すると共に、水蒸気の混在を抑えて、被分離ガスから二酸化炭素を、より高い純度で回収することができる二酸化炭素回収装置を提供する。
【解決手段】二酸化炭素回収装置１は、被分離ガスとの気液接触により、被分離ガスに含む二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔１０と、吸収液に吸収した該二酸化炭素を放散させる再生塔２０と、を備え、放散した該二酸化炭素を回収する。二酸化炭素回収装置１では、吸収塔１０と再生塔２０とを繋ぐ第１管路Ｌ８１に、二酸化炭素を吸収した状態にある吸収処理後の吸収液（リッチ液）から、混在する水分を取り除く脱水手段３０を備え、吸収液（リッチ液）は、脱水手段３０により、水分を除去した状態で、第１管路Ｌ８１を通じて再生塔に供給される。
【選択図】 図１
【解決手段】二酸化炭素回収装置１は、被分離ガスとの気液接触により、被分離ガスに含む二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔１０と、吸収液に吸収した該二酸化炭素を放散させる再生塔２０と、を備え、放散した該二酸化炭素を回収する。二酸化炭素回収装置１では、吸収塔１０と再生塔２０とを繋ぐ第１管路Ｌ８１に、二酸化炭素を吸収した状態にある吸収処理後の吸収液（リッチ液）から、混在する水分を取り除く脱水手段３０を備え、吸収液（リッチ液）は、脱水手段３０により、水分を除去した状態で、第１管路Ｌ８１を通じて再生塔に供給される。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被分離ガスとの気液接触により、該被分離ガスに含む二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、該吸収液に吸収した該二酸化炭素を放散させる再生塔と、を備え、放散した該二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置において、
前記吸収塔と前記再生塔とを連通可能に繋ぐ第１管路に、前記二酸化炭素を吸収した状態にある吸収処理後の前記吸収液から、混在する水分を取り除く脱水手段を備え、
前記吸収処理後の吸収液は、前記脱水手段により、前記水分を除去した状態で、前記第１管路を通じて前記再生塔に供給されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
前記吸収塔と前記再生塔とを連通可能に繋ぐ第１管路に、前記二酸化炭素を吸収した状態にある吸収処理後の前記吸収液から、混在する水分を取り除く脱水手段を備え、
前記吸収処理後の吸収液は、前記脱水手段により、前記水分を除去した状態で、前記第１管路を通じて前記再生塔に供給されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項2】
請求項１に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記再生塔から放散した再生処理後の前記二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収手段を、前記再生塔と連通可能に繋ぐ第２管路に備え、前記二酸化炭素回収手段は、前記再生処理後の二酸化炭素を気相から固相に昇華させる固化槽を有し、
前記固化槽では、冷媒回路を流通する冷媒により、前記再生処理後の二酸化炭素との間で熱交換が可能であり、前記再生処理後の二酸化炭素は、前記冷媒により固化した状態で、前記固化槽から回収可能であること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
前記再生塔から放散した再生処理後の前記二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収手段を、前記再生塔と連通可能に繋ぐ第２管路に備え、前記二酸化炭素回収手段は、前記再生処理後の二酸化炭素を気相から固相に昇華させる固化槽を有し、
前記固化槽では、冷媒回路を流通する冷媒により、前記再生処理後の二酸化炭素との間で熱交換が可能であり、前記再生処理後の二酸化炭素は、前記冷媒により固化した状態で、前記固化槽から回収可能であること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項3】
請求項２に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記冷媒は、二酸化炭素の凝固点より低い温度で沸点を有した物性をなす熱媒体であること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
前記冷媒は、二酸化炭素の凝固点より低い温度で沸点を有した物性をなす熱媒体であること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項4】
請求項２または請求項３に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記二酸化炭素回収手段は、前記再生処理後の二酸化炭素を気相状態で収容可能な気化槽を有し、
前記気化槽には、固化した状態にある前記再生処理後の二酸化炭素を、その臨界点より低い温度で昇温可能な第１の熱源が配設され、前記再生処理後の二酸化炭素は、前記第１の熱源により、常温に温度調節された気相状態で、前記気化槽から回収可能であること、
前記二酸化炭素回収手段では、前記固化槽の役割と前記気化槽の役割のいずれか一方を、互いに異なった役割で選択的に果たすことを可能に構成された一双の回収槽が、前記第２管路に対し、並列に接続されていること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
前記二酸化炭素回収手段は、前記再生処理後の二酸化炭素を気相状態で収容可能な気化槽を有し、
前記気化槽には、固化した状態にある前記再生処理後の二酸化炭素を、その臨界点より低い温度で昇温可能な第１の熱源が配設され、前記再生処理後の二酸化炭素は、前記第１の熱源により、常温に温度調節された気相状態で、前記気化槽から回収可能であること、
前記二酸化炭素回収手段では、前記固化槽の役割と前記気化槽の役割のいずれか一方を、互いに異なった役割で選択的に果たすことを可能に構成された一双の回収槽が、前記第２管路に対し、並列に接続されていること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項5】
請求項２または請求項３に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記脱水手段は、前記吸収処理後の吸収液を収容可能な第１の内部空間を設けた第１の脱水ユニットを有し、前記冷媒回路は、前記固化槽から前記脱水手段を経由して配設されていること、
前記冷媒は、前記脱水手段では、前記水分の凝固を可能とすると共に、前記固化槽では、前記再生処理後の二酸化炭素の固化を可能とした温度であること、
前記水分は、前記冷媒により、前記第１の内部空間で凝固した氷単体の状態で、前記第１の脱水ユニットから回収可能であること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
前記脱水手段は、前記吸収処理後の吸収液を収容可能な第１の内部空間を設けた第１の脱水ユニットを有し、前記冷媒回路は、前記固化槽から前記脱水手段を経由して配設されていること、
前記冷媒は、前記脱水手段では、前記水分の凝固を可能とすると共に、前記固化槽では、前記再生処理後の二酸化炭素の固化を可能とした温度であること、
前記水分は、前記冷媒により、前記第１の内部空間で凝固した氷単体の状態で、前記第１の脱水ユニットから回収可能であること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項6】
請求項１または請求項２に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記脱水手段は、前記吸収処理後の吸収液を収容可能な第２の内部空間を設けた第２の脱水ユニットと、水を捕捉可能な分離材とを、有し、
前記第２の内部空間に配した前記分離材が、前記第２の内部空間を通過する前記吸収処理後の吸収液から、前記水分を捕捉して除去すること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
前記脱水手段は、前記吸収処理後の吸収液を収容可能な第２の内部空間を設けた第２の脱水ユニットと、水を捕捉可能な分離材とを、有し、
前記第２の内部空間に配した前記分離材が、前記第２の内部空間を通過する前記吸収処理後の吸収液から、前記水分を捕捉して除去すること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項7】
請求項６に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記吸収塔と前記第２の脱水ユニットとを、前記第１管路と独立した系統で並列に接続した第３管路が配設されていると共に、
前記第２の内部空間からの排気を行う排気管と、前記排気管の開路または閉路が可能な開閉弁とを、前記第２の脱水ユニットに有し、
前記吸収塔で前記吸収処理後の吸収液から放たれた不要ガスは、前記第３管路を通じて前記第２の内部空間を流通し、前記排気管から排気されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
前記吸収塔と前記第２の脱水ユニットとを、前記第１管路と独立した系統で並列に接続した第３管路が配設されていると共に、
前記第２の内部空間からの排気を行う排気管と、前記排気管の開路または閉路が可能な開閉弁とを、前記第２の脱水ユニットに有し、
前記吸収塔で前記吸収処理後の吸収液から放たれた不要ガスは、前記第３管路を通じて前記第２の内部空間を流通し、前記排気管から排気されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項8】
請求項７に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記第２の脱水ユニットには、前記第２の内部空間の雰囲気を昇温可能な第２の熱源が設けられ、
前記第２の脱水ユニットでは、前記不要ガスが前記第２の内部空間に供給される場合には、前記第２の熱源は、前記第２の内部空間を加熱するＯＮ状態である一方、
前記吸収処理後の吸収液が前記第２の内部空間に供給される場合には、前記第２の熱源は、前記第２の内部空間を加熱しないＯＦＦ状態であること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
前記第２の脱水ユニットには、前記第２の内部空間の雰囲気を昇温可能な第２の熱源が設けられ、
前記第２の脱水ユニットでは、前記不要ガスが前記第２の内部空間に供給される場合には、前記第２の熱源は、前記第２の内部空間を加熱するＯＮ状態である一方、
前記吸収処理後の吸収液が前記第２の内部空間に供給される場合には、前記第２の熱源は、前記第２の内部空間を加熱しないＯＦＦ状態であること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項9】
請求項７に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記第２の脱水ユニットを複数有し、
各前記第２の脱水ユニットは、前記第１管路と並列に接続されていると共に、前記第３管路とも並列に接続されていること、
前記第１管路には、前記第２の脱水ユニットに向けた前記吸収処理後の吸収液の流れを選択的に制御する第１の流通制御弁を、
前記第３管路には、前記第２の脱水ユニットに向けた前記不要ガスの流通を選択的に制御する第２の流通制御弁を、それぞれ有し、
前記各第２の脱水ユニットでは、前記第１の流通制御弁と前記第２の流通制御弁により、前記吸収処理後の吸収液または前記不要ガスのいずれか一方の流体だけが、前記第２の内部空間に供給されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
前記第２の脱水ユニットを複数有し、
各前記第２の脱水ユニットは、前記第１管路と並列に接続されていると共に、前記第３管路とも並列に接続されていること、
前記第１管路には、前記第２の脱水ユニットに向けた前記吸収処理後の吸収液の流れを選択的に制御する第１の流通制御弁を、
前記第３管路には、前記第２の脱水ユニットに向けた前記不要ガスの流通を選択的に制御する第２の流通制御弁を、それぞれ有し、
前記各第２の脱水ユニットでは、前記第１の流通制御弁と前記第２の流通制御弁により、前記吸収処理後の吸収液または前記不要ガスのいずれか一方の流体だけが、前記第２の内部空間に供給されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項10】
請求項８に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記第２の脱水ユニットを複数有し、
各前記第２の脱水ユニットは、前記第１管路と並列に接続されていると共に、前記第３管路とも並列に接続されていること、
前記第１管路には、前記第２の脱水ユニットに向けた前記吸収処理後の吸収液の流れを選択的に制御する第１の流通制御弁を、
前記第３管路には、前記第２の脱水ユニットに向けた前記不要ガスの流通を選択的に制御する第２の流通制御弁を、それぞれ有し、
前記各第２の脱水ユニットでは、前記第１の流通制御弁と前記第２の流通制御弁により、前記吸収処理後の吸収液または前記不要ガスのいずれか一方の流体だけが、前記第２の内部空間に供給されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
前記第２の脱水ユニットを複数有し、
各前記第２の脱水ユニットは、前記第１管路と並列に接続されていると共に、前記第３管路とも並列に接続されていること、
前記第１管路には、前記第２の脱水ユニットに向けた前記吸収処理後の吸収液の流れを選択的に制御する第１の流通制御弁を、
前記第３管路には、前記第２の脱水ユニットに向けた前記不要ガスの流通を選択的に制御する第２の流通制御弁を、それぞれ有し、
前記各第２の脱水ユニットでは、前記第１の流通制御弁と前記第２の流通制御弁により、前記吸収処理後の吸収液または前記不要ガスのいずれか一方の流体だけが、前記第２の内部空間に供給されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項11】
請求項７に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記第２の脱水ユニットでは、前記不要ガスが前記第２の内部空間に供給される場合、前記第２の内部空間の雰囲気を昇温可能な第２の熱源で加熱した昇温後の前記不要ガスにより、前記水分を捕捉した状態にある前記分離材を、前記第２の内部空間で乾燥させる乾燥機能を有すること、
前記脱水手段では、前記第２の内部空間に供給された前記吸収処理後の吸収液に対し、前記分離材により前記水分の脱水処理を行う脱水機能と、前記乾燥機能とを、相互に選択的な切り替えを伴って、当該二酸化炭素回収装置は運転されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
前記第２の脱水ユニットでは、前記不要ガスが前記第２の内部空間に供給される場合、前記第２の内部空間の雰囲気を昇温可能な第２の熱源で加熱した昇温後の前記不要ガスにより、前記水分を捕捉した状態にある前記分離材を、前記第２の内部空間で乾燥させる乾燥機能を有すること、
前記脱水手段では、前記第２の内部空間に供給された前記吸収処理後の吸収液に対し、前記分離材により前記水分の脱水処理を行う脱水機能と、前記乾燥機能とを、相互に選択的な切り替えを伴って、当該二酸化炭素回収装置は運転されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項12】
請求項８に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記第２の脱水ユニットでは、前記不要ガスが前記第２の内部空間に供給される場合、前記第２の熱源で加熱した昇温後の前記不要ガスにより、前記水分を捕捉した状態にある前記分離材を、前記第２の内部空間で乾燥させる乾燥機能を有すること、
前記脱水手段では、前記第２の内部空間に供給された前記吸収処理後の吸収液に対し、前記分離材により前記水分の脱水処理を行う脱水機能と、前記乾燥機能とを、相互に選択的な切り替えを伴って、当該二酸化炭素回収装置は運転されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
前記第２の脱水ユニットでは、前記不要ガスが前記第２の内部空間に供給される場合、前記第２の熱源で加熱した昇温後の前記不要ガスにより、前記水分を捕捉した状態にある前記分離材を、前記第２の内部空間で乾燥させる乾燥機能を有すること、
前記脱水手段では、前記第２の内部空間に供給された前記吸収処理後の吸収液に対し、前記分離材により前記水分の脱水処理を行う脱水機能と、前記乾燥機能とを、相互に選択的な切り替えを伴って、当該二酸化炭素回収装置は運転されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項13】
請求項９に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記第２の脱水ユニットでは、前記不要ガスが前記第２の内部空間に供給される場合、前記第２の熱源で加熱した昇温後の前記不要ガスにより、前記水分を捕捉した状態にある前記分離材を、前記第２の内部空間で乾燥させる乾燥機能を有すること、
前記脱水手段では、前記第２の内部空間に供給された前記吸収処理後の吸収液に対し、前記分離材により前記水分の脱水処理を行う脱水機能と、前記乾燥機能とを、相互に選択的な切り替えを伴って、当該二酸化炭素回収装置は運転されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
前記第２の脱水ユニットでは、前記不要ガスが前記第２の内部空間に供給される場合、前記第２の熱源で加熱した昇温後の前記不要ガスにより、前記水分を捕捉した状態にある前記分離材を、前記第２の内部空間で乾燥させる乾燥機能を有すること、
前記脱水手段では、前記第２の内部空間に供給された前記吸収処理後の吸収液に対し、前記分離材により前記水分の脱水処理を行う脱水機能と、前記乾燥機能とを、相互に選択的な切り替えを伴って、当該二酸化炭素回収装置は運転されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項14】
請求項１０に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記第２の脱水ユニットでは、前記不要ガスが前記第２の内部空間に供給される場合、前記第２の熱源で加熱した昇温後の前記不要ガスにより、前記水分を捕捉した状態にある前記分離材を、前記第２の内部空間で乾燥させる乾燥機能を有すること、
前記脱水手段では、前記第２の内部空間に供給された前記吸収処理後の吸収液に対し、前記分離材により前記水分の脱水処理を行う脱水機能と、前記乾燥機能とを、相互に選択的な切り替えを伴って、当該二酸化炭素回収装置は運転されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
前記第２の脱水ユニットでは、前記不要ガスが前記第２の内部空間に供給される場合、前記第２の熱源で加熱した昇温後の前記不要ガスにより、前記水分を捕捉した状態にある前記分離材を、前記第２の内部空間で乾燥させる乾燥機能を有すること、
前記脱水手段では、前記第２の内部空間に供給された前記吸収処理後の吸収液に対し、前記分離材により前記水分の脱水処理を行う脱水機能と、前記乾燥機能とを、相互に選択的な切り替えを伴って、当該二酸化炭素回収装置は運転されること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項15】
請求項１または請求項２に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記脱水手段は、疎水性をなす前記吸収液を対象に用いる第３の脱水ユニットを有し、
前記第３の脱水ユニットは、前記吸収処理後の吸収液を静置状態で貯留可能な第３の内部空間と、前記第３の内部空間と連通したドレンと、を有していること、
前記ドレンは、前記第３の内部空間に貯留した前記吸収処理後の吸収液から相分離した前記水分を排水すること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
前記脱水手段は、疎水性をなす前記吸収液を対象に用いる第３の脱水ユニットを有し、
前記第３の脱水ユニットは、前記吸収処理後の吸収液を静置状態で貯留可能な第３の内部空間と、前記第３の内部空間と連通したドレンと、を有していること、
前記ドレンは、前記第３の内部空間に貯留した前記吸収処理後の吸収液から相分離した前記水分を排水すること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項16】
請求項１５に記載する二酸化炭素回収装置において、
前記第１管路のうち、前記第３の内部空間への流入側、または前記第３の内部空間からの流出側の少なくとも片側に、前記第１管路内の開路または閉路を可能とした第３の流通制御弁を有していること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
前記第１管路のうち、前記第３の内部空間への流入側、または前記第３の内部空間からの流出側の少なくとも片側に、前記第１管路内の開路または閉路を可能とした第３の流通制御弁を有していること、
を特徴とする二酸化炭素回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、燃焼排ガス、大気等、被分離ガスに混在する二酸化炭素を取り除いて回収する二酸化炭素回収装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、気候変動問題は、解決すべき喫緊の課題となっている。この問題の主因となる二酸化炭素の大気放散を回避するため、燃焼排ガス等（被分離ガス）に混在した二酸化炭素を被分離ガスから取り除いて、二酸化炭素だけを回収する技術の開発が求められている。このような実情の下、国内では、発電所の燃焼排ガス等、被分離ガスに混在した二酸化炭素を分離して活用しようと、高純度の二酸化炭素として回収可能な装置が開発されており、その一例である二酸化炭素回収装置が、特許文献１に開示されている。
【0003】
特許文献１は、被分離ガスを吸収液と気液接触させて、被分離ガスに含有した二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、この状態の吸収液を加熱することにより、水蒸気と共に、二酸化炭素を放散する再生塔とを備えるガス分離方法及び装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００５－２７０８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、燃焼排ガス、大気等の被分離ガスは、その構成成分に水蒸気を含んでおり、特許文献１のような技術では、吸収塔内において、被分離ガスが、親水性を有した吸収液に、気液接触によって吸収されると、被分離ガス中の水蒸気が吸収液に溶解してしまう。そのため、被分離ガスを吸収した吸収液が、溶解した水蒸気を含んだままの状態で、再生塔内で加熱されると、吸収液から、吸収していた二酸化炭素の蒸発のほかに、溶解していた水分の蒸発も生じる。
【0006】
このとき、水蒸気は、再生塔内の加熱により、吸収液中に液体の状態で存在していた水が、気体の状態で吸収液から放出される際に、蒸気と共存して飽和水を含む状態（湿り飽和蒸気）から、この飽和水の蒸発を完全に終えた状態（過熱蒸気）への相変化に伴い、飽和水の蒸発に必要な潜熱（蒸発熱）分の熱が、再生塔内の雰囲気から吸熱されて奪われる。その結果、再生塔内の雰囲気は冷却されて、再生塔内にある吸収液は、溶解した水分の蒸発によって冷やされ、二酸化炭素を放散するのに必要な放散温度よりも低くなってしまう。それ故に、再生塔では、沸騰温度まで吸収液を昇温させる分の熱を補う必要がある。従って、被分離ガス中の水蒸気が吸収液と溶解したことに起因して、再生塔では、外部から付与するエネルギー負荷が増大して、問題となっていた。
【0007】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、再生塔内において、投与するエネルギー負荷を抑制すると共に、水蒸気の混在を抑えて、被分離ガスから二酸化炭素を、より高い純度で回収することができる二酸化炭素回収装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様における二酸化炭素回収装置は、以下のような構成を有している。
【0009】
（１）被分離ガスとの気液接触により、該被分離ガスに含む二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、該吸収液に吸収した該二酸化炭素を放散させる再生塔と、を備え、放散した該二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置において、前記吸収塔と前記再生塔とを連通可能に繋ぐ第１管路に、前記二酸化炭素を吸収した状態にある吸収処理後の前記吸収液から、混在する水分を取り除く脱水手段を備え、前記吸収処理後の吸収液は、前記脱水手段により、前記水分を除去した状態で、前記第１管路を通じて前記再生塔に供給されること、を特徴とする。
【0010】
この態様によれば、再生塔では、二酸化炭素の放散にあたり、吸収処理後の吸収液が、予め脱水された状態となる。これにより、再生塔では、吸収処理後の吸収液に混在していた水分の気化は、ほとんど生じず、酸素、窒素等の不要ガスも前もって排気されていれば、放散（または気化）するガスの大半は、二酸化炭素となる。そのため、放散した気体に占める二酸化炭素の分圧はより高くなり、ひいては、より純度の高い二酸化炭素の回収が可能となる。また、再生塔内では、予め脱水された状態にある吸収処理後の吸収液が導入されるため、被分離ガスの混在していた水分の影響を受けて、雰囲気温度が低下するのを抑止できるようになり、水分の蒸発に依拠した雰囲気温度の低下を補う昇温の必要性はほとんどない。それ故に、再生塔で沸騰温度になるまで吸収処理後の吸収液を加熱する時に、加熱手段により投与するエネルギー負荷は抑制することができる。
【0011】
（２）（１）に記載する二酸化炭素回収装置の態様において、前記再生塔から放散した再生処理後の前記二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収手段を、前記再生塔と連通可能に繋ぐ第２管路に備え、前記二酸化炭素回収手段は、前記再生処理後の二酸化炭素を気相から固相に昇華させる固化槽を有し、前記固化槽では、冷媒回路を流通する冷媒により、前記再生処理後の二酸化炭素との間で熱交換が可能であり、前記再生処理後の二酸化炭素は、前記冷媒により固化した状態で、前記固化槽から回収可能であること、が好ましい。
【0012】
この態様によれば、固化槽内に導入される二酸化炭素（ＣＯ２ガス）は、吸収処理後の吸収液に含有していた水分（水蒸気）を脱水手段で除去した状態にある吸収液を基に、再生塔で放散され、冷媒により、この状態にある二酸化炭素（ＣＯ２ガス）が、その混在元であった被分離ガスの種別に応じて、その特有の凝固点以下に冷却されて固化される。これにより、固化槽で固化した二酸化炭素は、より純度の高いドライアイスの態様で回収することができる。
【0013】
（３）（２）に記載する二酸化炭素回収装置の態様において、前記冷媒は、二酸化炭素の凝固点より低い温度で沸点を有した物性をなす熱媒体であること、が好ましい。
【0014】
この態様によれば、例えば、液化天然ガスをガス化することに伴って大量に生じ、これまで利用されずに廃棄されてきた冷熱エネルギー等が、冷媒の冷熱として有効に活用することできる。
【0015】
なお、上記の態様において、液化ガスとは、二酸化炭素の凝固点（１．０１３×１０－１ＭＰａの下、－７８．５℃）より低い温度の沸点を有した物質として、例えば、液化天然ガス（LNG：Liquefied Natural Gas）（沸点－１６２℃）、液体水素（liquid hydrogen）（沸点－２５２．６℃）、液化メタン（liquefied methane）（沸点－１６１．６℃）、液体窒素（liquid nitrogen）（１．０１３×１０－１ＭＰａの下、沸点－１９６℃）、液体酸素（liquid oxygen）（沸点－１８３℃）等である。そして、このような液化ガスに基づいた熱媒体とは、液化ガスの冷熱を、本発明に係る二酸化炭素回収装置の固化槽に供給するにあたり、液化ガスを液相状態にして冷媒回路内を流通させるため、流通時では、液化ガスの温度を、沸点より高く、二酸化炭素の凝固点より低くした状態にある熱媒体を意味する。
【0016】
特に、公的なインフラストラクチャー（通称「インフラ」）で供給されるＬＮＧや液体水素等を整圧する施設をはじめ、液体窒素や液体酸素、液化メタンを製造・精製する施設等で、これらの液化ガスの流通を図るために敷設されている既存の冷媒回路を用いて、本発明に係る二酸化炭素回収装置の固化槽に液化ガスを供給する場合、冷媒回路を流れる上述の液化ガスは、概ね液相状態になっているからである。勿論、本発明に係る二酸化炭素回収装置の固化槽に供給する冷媒回路内の冷媒は、前述した液化ガスを、その沸点より低温の液相状態であって良い。また、冷熱を有する流体の状態は、液相、気相、気液混相、スラリーのいずれであっても良い。
【0017】
（４）（２）または（３）に記載する二酸化炭素回収装置の態様において、前記二酸化炭素回収手段は、前記再生処理後の二酸化炭素を気相状態で収容可能な気化槽を有し、前記気化槽には、固化した状態にある前記再生処理後の二酸化炭素を、その臨界点より低い温度で昇温可能な第１の熱源が配設され、前記再生処理後の二酸化炭素は、前記第１の熱源により、常温に温度調節された気相状態で、前記気化槽から回収可能であること、前記二酸化炭素回収手段では、前記固化槽の役割と前記気化槽の役割のいずれか一方を、互いに異なった役割で選択的に果たすことを可能に構成された一双の回収槽が、前記第２管路に対し、並列に接続されていること、が好ましい。
【0018】
この態様によれば、気化槽内に導入される二酸化炭素（ＣＯ２ガス）は、吸収処理後の吸収液に含有していた水分（水蒸気）を脱水手段で除去した状態にある吸収液を基に、再生塔から、より高純度な状態で放散され、例えば、一旦、固化槽での固化等を経て、気化槽内で常温に調節して回収される。これにより、気化槽で回収する二酸化炭素（ＣＯ２ガス）は、より高純度な状態となっており、例えば、メタノール、メタン等の化学物質や、炭素素材への変換、工業向けの高圧ＣＯ２ガス、飲食向けの炭酸ガス等、市販に適す品質を担保して活用することができるほか、地中に貯留（ＣＣＳ）することにより、大気放散の抑制を図ることができる。
【0019】
（５）（２）乃至（４）のいずれか１つに記載する二酸化炭素回収装置の態様において、前記脱水手段は、前記吸収処理後の吸収液を収容可能な第１の内部空間を設けた第１の脱水ユニットを有し、前記冷媒回路は、前記固化槽から前記脱水手段を経由して配設されていること、前記冷媒は、前記脱水手段では、前記水分の凝固を可能とすると共に、前記固化槽では、前記再生処理後の二酸化炭素の固化を可能とした温度であること、前記水分は、前記冷媒により、前記第１の内部空間で凝固した氷単体の状態で、前記第１の脱水ユニットから回収可能であること、が好ましい。
【0020】
この態様によれば、脱水手段は、第１の脱水ユニットを、少なくとも１基構成するだけで、水分を含んだ吸収処理後の吸収液を、乾いた状態の吸収処理後の吸収液に簡単に変換することができる。
【0021】
（６）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載する二酸化炭素回収装置の態様において、前記脱水手段は、前記吸収処理後の吸収液を収容可能な第２の内部空間を設けた第２の脱水ユニットと、水を捕捉可能な分離材とを、有し、前記第２の内部空間に配した前記分離材が、前記第２の内部空間を通過する前記吸収処理後の吸収液から、前記水分を捕捉して除去すること、が好ましい。
【0022】
この態様によれば、分離材は、吸収処理後の吸収液に含む水分をなす微細な水分子群を、精度良く捕捉漏れを抑えて取り除くことが可能になるため、脱水処理を終えた吸収処理後の吸収液は、ほとんど水分を残存していない、乾いた状態となる。
【0023】
（７）（６）に記載する二酸化炭素回収装置の態様において、前記吸収塔と前記第２の脱水ユニットとを、前記第１管路と独立した系統で並列に接続した第３管路が配設されていると共に、前記第２の内部空間からの排気を行う排気管と、前記排気管の開路または閉路が可能な開閉弁とを、前記第２の脱水ユニットに有し、前記吸収塔で前記吸収処理後の吸収液から放たれた不要ガスは、前記第３管路を通じて前記第２の内部空間を流通し、前記排気管から排気されること、が好ましい。
【0024】
この態様によれば、分離材が、捕捉した水分の受容限界に近づき、捕捉能力の低下を招いた場合、分離材は、第２の脱水ユニット内に対し、水分を含んだ吸収処理後の吸収液の流入を阻止した状態の下、第２の脱水ユニット内に晒された酸素、窒素等による不要ガスにより、乾燥することができる。
【0025】
（８）（７）に記載する二酸化炭素回収装置の態様において、前記第２の脱水ユニットには、前記第２の内部空間の雰囲気を昇温可能な第２の熱源が設けられ、前記第２の脱水ユニットでは、前記不要ガスが前記第２の内部空間に供給される場合には、前記第２の熱源は、前記第２の内部空間を加熱するＯＮ状態である一方、前記吸収処理後の吸収液が前記第２の内部空間に供給される場合には、前記第２の熱源は、前記第２の内部空間を加熱しないＯＦＦ状態であること、が好ましい。
【0026】
この態様によれば、第２の熱源がＯＦＦ状態の場合、水分を含んだ吸収処理後の吸収液が、比較的低温状態にあることから、この吸収液自体は、気化を抑えて、より安定した液相状態に維持できているため、分離材は、吸収処理後の吸収液に含んだ水分を、効果的に捕捉することができる。それ故に、分離材の捕捉能力を十分に発揮することができるほか、無駄な熱エネルギー消費も抑えることができる。また、第２の熱源がＯＮ状態の場合には、乾燥機能の役割を果たす第２の脱水ユニット内では、第２の熱源による加熱で昇温した不要ガスにより、捕捉した水分を含む分離材を乾燥させることができる。
【0027】
（９）（７）または（８）に記載する二酸化炭素回収装置の態様において、前記第２の脱水ユニットを複数有し、各前記第２の脱水ユニットは、前記第１管路と並列に接続されていると共に、前記第３管路とも並列に接続されていること、前記第１管路には、前記第２の脱水ユニットに向けた前記吸収処理後の吸収液の流れを選択的に制御する第１の流通制御弁を、前記第３管路には、前記第２の脱水ユニットに向けた前記不要ガスの流通を選択的に制御する第２の流通制御弁を、それぞれ有し、前記各第２の脱水ユニットでは、前記第１の流通制御弁と前記第２の流通制御弁により、前記吸収処理後の吸収液または前記不要ガスのいずれか一方の流体だけが、前記第２の内部空間に供給されること、が好ましい。
【0028】
この態様によれば、第１の流通制御弁と第２の流通制御弁との協働の下で、分離材により、水分を含んだ吸収処理後の吸収液から脱水した、乾いた状態の吸収処理後の吸収液を収容した第２の脱水ユニット内に、吸収塔から流通する不要ガスが混入するのを防止できる。
【0029】
（１０）（７）乃至（９）のいずれか１つに記載する二酸化炭素回収装置の態様において、前記第２の脱水ユニットでは、前記不要ガスが前記第２の内部空間に供給される場合、前記第２の熱源で加熱した昇温後の前記不要ガスにより、前記水分を捕捉した状態にある前記分離材を、前記第２の内部空間で乾燥させる乾燥機能を有すること、前記脱水手段では、前記第２の内部空間に供給された前記吸収処理後の吸収液に対し、前記分離材により前記水分の脱水処理を行う脱水機能と、前記乾燥機能とを、相互に選択的な切り替えを伴って、当該二酸化炭素回収装置は運転されること、が好ましい。
【0030】
この態様によれば、脱水手段では、脱水機能と乾燥機能を、選択的な切り替えて運転できているため、水分を含んだ吸収処理後の吸収液を、持続的に効率良く脱水して、乾いた状態の吸収処理後の吸収液を生成することができる。
【0031】
（１１）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載する二酸化炭素回収装置の態様において、前記脱水手段は、疎水性をなす前記吸収液を対象に用いる第３の脱水ユニットを有し、前記第３の脱水ユニットは、前記吸収処理後の吸収液を静置状態で貯留可能な第３の内部空間と、前記第３の内部空間と連通したドレンと、を有していること、前記ドレンは、前記第３の内部空間に貯留した前記吸収処理後の吸収液から相分離した前記水分を排水すること、が好ましい。
【0032】
この態様によれば、簡単な構造で構成される第３の脱水ユニットで、水分を含んだ吸収処理後の吸収液から、非水相の液である、乾いた状態の吸収処理後の吸収液を生成することができ、分離した水は、そのままドレンを通じて排水することができる。また、第３の脱水ユニットの構成が簡単であるため、本発明の一態様における二酸化炭素回収装置に対し、例えば、メンテナンス等、運用上の管理を行い易いメリットがある。
【0033】
（１２）（１１）に記載する二酸化炭素回収装置の態様において、前記第１管路のうち、前記第３の内部空間への流入側、または前記第３の内部空間からの流出側の少なくとも片側に、前記第１管路内の開路または閉路を可能とした第３の流通制御弁を有していること、が好ましい。
【0034】
この態様によれば、内部空間に貯留した吸収処理後の吸収液の相分離を行う間、第３の流通制御弁で第１管路内を閉路することにより、吸収処理後の吸収液が内部空間で安置し易くなる。これにより、相分離後、水は排水され、非水相の液である、乾いた状態の吸収処理後の吸収液は、水分を含んだ吸収処理後の吸収液から効率良く得られ、しかも水の混在を抑えたより純度の高い状態で、得ることができる。
【発明の効果】
【0035】
従って、本発明に係る二酸化炭素回収装置によれば、再生塔内において、投与するエネルギー負荷を抑制すると共に、水蒸気等の水分の混在を抑えて、被分離ガスから二酸化炭素を、より高い純度で回収することができる、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】第１の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の要部を示す配管系統図である。
【図3】第２の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の要部を示す配管系統図である。
【図5】第３，第４の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の要部を示す配管系統図であり、脱水器だけを略図で示した図である。
【図8】第１～第４の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の効果を検証する調査で、リッチ液からの水分除去と、リッチ液での残存水分と、再生塔での熱負荷と、回収される二酸化炭素の純度との関係について、シミュレーション結果をまとめて示すグラフである。
【図9】アミン溶液における二酸化炭素の溶解度について、雰囲気４０℃の条件下、溶解度と二酸化炭素の分圧との関係を示すグラフである。
【図10】被分離ガスの種類毎に、被分離ガスに混在する二酸化炭素の分圧を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0037】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明に係る二酸化炭素回収装置について、第１～第４の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。本発明に係る二酸化炭素回収装置は、例えば、燃焼排ガス、大気等、被分離ガスから、混在する二酸化炭素を分離して回収する目的で用いられる。以下、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置の説明にあたり、第１～第４の実施形態で共通する内容を、最初に第１の実施形態で説明した後、異なる内容の説明については、第１の実施形態から順に、実施形態毎に行う。第２の実施形態以降では、実施形態１とは異なる部分を中心に説明し、実施形態１と共通する部分の説明は、同じ符号を用いて簡略、または省略する。
以下、本発明に係る二酸化炭素回収装置について、第１～第４の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。本発明に係る二酸化炭素回収装置は、例えば、燃焼排ガス、大気等、被分離ガスから、混在する二酸化炭素を分離して回収する目的で用いられる。以下、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置の説明にあたり、第１～第４の実施形態で共通する内容を、最初に第１の実施形態で説明した後、異なる内容の説明については、第１の実施形態から順に、実施形態毎に行う。第２の実施形態以降では、実施形態１とは異なる部分を中心に説明し、実施形態１と共通する部分の説明は、同じ符号を用いて簡略、または省略する。
【0038】
本発明に係る二酸化炭素回収装置は、吸収塔及び再生塔を構成した装置である。吸収塔は、被分離ガスに含む二酸化炭素を、被分離ガスとの気液接触により、吸収液に吸収させる機能を有する。再生塔は、吸収塔で吸収液に吸収された二酸化炭素を、吸収液から放散させる機能を有する。被分離ガスからの二酸化炭素の分離処理（ガス分離処理）は、吸収塔と再生塔で担う。ガス分離処理後、再生塔で放散された二酸化炭素は、二酸化炭素回収手段により、そのままガス状で回収することや、固化させた状態（ドライアイス）で回収することを可能としているほか、一旦、固化（ドライアイス）させた後、ドライアイスを気化させた気相状態（炭酸ガス）、または液化させた状態（液化炭酸ガス）に処理されて回収することも可能である。
【0039】
＜被分離ガスについて＞
はじめに、被分離ガスと吸収液について、説明する。被分離ガスは、二酸化炭素をはじめ、不要ガスとして、酸素、窒素等を主に混在した状態で含んだ混合ガスであり、具体的には、本発明では、燃焼排ガスや大気等を総称したガスである。燃焼排ガスは、例えば、発電所や製鉄工場、セメント工場等、種々の工業施設で、燃焼により生じた排気ガス、浸炭焼入れ炉に代表される熱処理炉、メッキ等を行う化学反応装置等、工業設備から発生するオフガス、バイオガス等とした工業用ガスを主な対象としている。
はじめに、被分離ガスと吸収液について、説明する。被分離ガスは、二酸化炭素をはじめ、不要ガスとして、酸素、窒素等を主に混在した状態で含んだ混合ガスであり、具体的には、本発明では、燃焼排ガスや大気等を総称したガスである。燃焼排ガスは、例えば、発電所や製鉄工場、セメント工場等、種々の工業施設で、燃焼により生じた排気ガス、浸炭焼入れ炉に代表される熱処理炉、メッキ等を行う化学反応装置等、工業設備から発生するオフガス、バイオガス等とした工業用ガスを主な対象としている。
【0040】
燃焼排ガスがこのような工業用ガスである場合、燃焼排ガスは、当該燃焼排ガスに占める二酸化炭素の含有割合の一例として、１０～２０ｗｔ％程の二酸化炭素を構成成分に含み、それ以外にも窒素や酸素等を構成成分に含んだ混合物である。また、被分離ガスは、このような工業用のガスに限らず、二酸化炭素の含有濃度は１ｗｔ％未満であるものの、大気も被分離ガスの対象とすることができる。
【0041】
＜吸収液について＞
吸収液は、前述したガス分離処理で用いられる。吸収液は、気相の状態にある二酸化炭素と接触状態の下で、二酸化炭素を吸収可能とする一方、当該吸収液の昇温を伴って、吸収した二酸化炭素を放散可能な物性を有する液状物質である。具体的には、吸収液は、例えば、アミン系物質の溶液、物理吸収液等である。
吸収液は、前述したガス分離処理で用いられる。吸収液は、気相の状態にある二酸化炭素と接触状態の下で、二酸化炭素を吸収可能とする一方、当該吸収液の昇温を伴って、吸収した二酸化炭素を放散可能な物性を有する液状物質である。具体的には、吸収液は、例えば、アミン系物質の溶液、物理吸収液等である。
【0042】
アミン系物質の一例として、モノエタノールアミン（MEA：Monoethanolamine）（Ｃ２Ｈ７ＮＯ）、ジエタノールアミン（DEA：Diethanolamine）（Ｃ４Ｈ１１ＮＯ２）、トリエタノールアミン（TEA：Triethanolamine）（Ｃ６Ｈ１５ＮＯ３）、ジエチルエタノールアミン（DEEA：Diethylethanolamine）（Ｃ６Ｈ１５ＮＯ）、ジイソプロピルアミン（DIPA：Diisopropylamine）（Ｃ６Ｈ１５Ｎ）、アミノエトキシエタノール（AEE：2-(2-Aminoethoxy)ethanol）（Ｃ４Ｈ１１ＮＯ２）、メチルジエタノールアミン（MDEA：Methyldiethanolamine）（Ｃ５Ｈ１３ＮＯ２）等が挙げられる。
【0043】
また、物理吸収液の一例として、シクロテトラメチレンスルホン（スルホラン）（Cyclotetramethylene sulfone）（Sulfolane）（分子式Ｃ４Ｈ８Ｏ２Ｓ）及びその化合物の誘導体、脂肪酸とアミンから形成される脂肪族酸アミド（Fatty acid amide）、Ｎ－メチルピロリドン（NMP：N-methylpyrrolidone）（Ｃ５Ｈ９ＮＯ）、Ｎ－アルキル化ピロリドン及び相応するピペリドン（Piperidone）、メタノール（Methanol）及びポリエチレングリコール（Polyethylene glycol）のジアルキルエーテル類の混合物等が挙げられる。
【0044】
このような吸収液群の中で、最も好ましい吸収液は、２－（エチルアミノ）エタノール（2-(Ethylamino)ethanol）（Ｃ４Ｈ１１ＮＯ）と、ジエチレングリコールモノエチルエーテル（Ethylene glycol monoethyl ether）（Ｃ６Ｈ１４Ｏ３）により、アミン濃度を３０ｗｔ％程度に混合してなるアミン溶液（以下、本実施形態に係るアミン溶液、または特に断りが限り単にアミン溶液と称す）である。第１～第３の実施形態に係る二酸化炭素回収装置では、アミン溶液が吸収液に用いられる。
【0045】
図９は、アミン溶液における二酸化炭素の溶解度について、雰囲気４０℃の条件の下、溶解度と二酸化炭素の分圧との関係を示すグラフである。図９に示すように、燃焼排ガスに含む二酸化炭素の分圧が、例えば、アミン溶液への吸収前に１０ｋＰａで、アミン溶液に吸収後で１ｋＰａであった場合、アミン溶液に対し、吸収前後での二酸化炭素の溶解度差Ｄ１１は、約０．２５（ｍｏｌ－ＣＯ２／ｍｏｌ－ａｍｉｎｅ）である。また、アミン溶液は、周知の吸収液として、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）により、アミン濃度を３０ｗｔ％程に調整してなるＭＥＡ溶液と、同じ分圧条件の下で、吸収前後の二酸化炭素の溶解度を対比した場合でも、この溶解度差Ｄ１１は、ＭＥＡ溶液を用いた場合の一例となる溶解度差０．０８（ｍｏｌ－ＣＯ２／ｍｏｌ－ａｍｉｎｅ）の概ね３倍である。
【0046】
このように、二酸化炭素の溶解度差がより大きい吸収液では、吸収液に吸収された二酸化炭素の再生量が、より多くなるため、本実施形態で用いるアミン溶液は、吸収した二酸化炭素を、より効率良く放散して再生することができる。
【0047】
【0048】
図１に示すように、第１の実施形態に係る二酸化炭素回収装置１（１Ａ）では、大別して、前述したガス分離処理を担う分離部２と、ガス分離処理の実施により、より高純度に精製された状態で放散した二酸化炭素を、固相または液相の態様で回収を担う再生部３とからなる。分離部２には、吸収塔１０、再生塔２０、及び脱水手段３０が設けられている。再生部３には、二酸化炭素回収ライン５０（二酸化炭素回収手段）が設けられている。
【0049】
＜吸収塔について＞
はじめに、分離部２の構成について、説明する。吸収塔１０は、前述したように、燃焼排ガス（被分離ガス）に含む二酸化炭素を、被分離ガスとの気液接触により、吸収液に吸収させる機能を有する。吸収塔１０は、一例として、ラシヒリング等の充填材１１を内部空間１０Ｓに装填した向流型気液接触装置である。吸収塔１０は、内部空間１０Ｓの下方部にガス導入口１２と第１流出口１４とを有すると共に、充填材１１を挟み、内部空間１０Ｓの上方部に第１流入口１３と第２流出口１５とを有する。ガス導入口１２は、燃焼排ガスを供給するガス供給路Ｌ１と接続され、燃焼排ガスが、ガス導入口１２から吸収塔１０の内部空間１０Ｓの下方部に流入可能となっている。
はじめに、分離部２の構成について、説明する。吸収塔１０は、前述したように、燃焼排ガス（被分離ガス）に含む二酸化炭素を、被分離ガスとの気液接触により、吸収液に吸収させる機能を有する。吸収塔１０は、一例として、ラシヒリング等の充填材１１を内部空間１０Ｓに装填した向流型気液接触装置である。吸収塔１０は、内部空間１０Ｓの下方部にガス導入口１２と第１流出口１４とを有すると共に、充填材１１を挟み、内部空間１０Ｓの上方部に第１流入口１３と第２流出口１５とを有する。ガス導入口１２は、燃焼排ガスを供給するガス供給路Ｌ１と接続され、燃焼排ガスが、ガス導入口１２から吸収塔１０の内部空間１０Ｓの下方部に流入可能となっている。
【0050】
なお、硫黄酸化物が燃焼排ガス中に混在する場合には、ガス供給路Ｌ１上に設けた脱硫装置により、硫黄酸化物を除去し、脱硫した状態の燃焼排ガスが、吸収塔１０に供給されても良い。
【0051】
吸収塔１０では、燃焼排ガスが、ガス供給路Ｌ１からガス導入口１２を通じて内部空間１０Ｓの下方部に供給されると、燃焼排ガスは、内部空間１０Ｓで充填材１１に向けて上昇する。その一方で、吸収液が、二酸化炭素を吸収する前に、乾いた状態にあるリーン液として、第４管路Ｌ８４から第１流入口１３を通じて内部空間１０Ｓの上方部に導入されると、吸収液（リーン液）は、充填材１１に向けて落下する。そのため、吸収液（リーン液）は、滴下した充填材２１の表面を流れるときに生じる燃焼排ガスとの気液接触によって、燃焼排ガス中の二酸化炭素を選択的に吸収する。
【0052】
この気液接触に伴い、吸収液は、内部空間１０Ｓの下方部で、リーン液に二酸化炭素を吸収した状態にある吸収処理後の吸収液（以下、「リッチ液」と称する場合もある）となり、この吸収液（リッチ液）は、内部空間１０Ｓの下方部から第１流出口１４を通じて排出される。また、二酸化炭素が燃焼排ガスから吸収液（リーン液）に吸収されると、燃焼排ガスのうち、二酸化炭素の除去後に残存する不要ガスは、主として酸素、窒素等となり、内部空間１０Ｓの上方部から第２流出口１５を通じて排出される。
【0053】
＜再生塔について＞
再生塔２０は、前述したように、吸収塔１０で吸収液に吸収された二酸化炭素を、吸収液から放散させる機能を有する。再生塔２０は、一例として、ラシヒリング等の充填材２１を内部空間２０Ｓに装填した向流型気液接触装置である。再生塔２０は、内部空間２０Ｓの上方部に第１流入口２２と第１流出口２４を有すると共に、充填材２１を挟み、内部空間２０Ｓの下方部に第２流入口２３を有する。再生塔２０の第２流入口２３は、吸収塔１０の第１流入口１３と、第４管路Ｌ８４により、熱交換器９４を経由して接続されている。
再生塔２０は、前述したように、吸収塔１０で吸収液に吸収された二酸化炭素を、吸収液から放散させる機能を有する。再生塔２０は、一例として、ラシヒリング等の充填材２１を内部空間２０Ｓに装填した向流型気液接触装置である。再生塔２０は、内部空間２０Ｓの上方部に第１流入口２２と第１流出口２４を有すると共に、充填材２１を挟み、内部空間２０Ｓの下方部に第２流入口２３を有する。再生塔２０の第２流入口２３は、吸収塔１０の第１流入口１３と、第４管路Ｌ８４により、熱交換器９４を経由して接続されている。
【0054】
また、再生塔２０の内部空間２０Ｓの下方部には、ヒートポンプ２５とヒートポンプ９５が配設されている。ヒートポンプ２５とヒートポンプ９５は、例えば、廃温熱や環境熱等で加温された熱媒体を利用した装置であり、再生塔２０では、内部空間２０Ｓの下方部に収容された二酸化炭素吸収後の吸収液（リッチ液）を加熱する。また、このヒートポンプ９５は、吸収塔１０の内部空間１０Ｓの下方部に供給された燃焼排ガスも加熱可能に配管されている。
【0055】
＜脱水手段について＞
脱水手段３０は、吸収塔１０で、二酸化炭素を吸収した状態にある吸収処理後の吸収液（リッチ液）から、混在する水分を取り除く機能を有する。脱水手段３０は、吸収塔１０と再生塔２０とを連通可能に繋ぐ第１管路Ｌ８１（第１管路）で、吸収塔１０と再生塔２０との間に設けられている。リッチ液（吸収処理後の吸収液）は、脱水手段３０により、水分を除去した状態で、第１管路Ｌ８１を通じて再生塔２０に供給される。
脱水手段３０は、吸収塔１０で、二酸化炭素を吸収した状態にある吸収処理後の吸収液（リッチ液）から、混在する水分を取り除く機能を有する。脱水手段３０は、吸収塔１０と再生塔２０とを連通可能に繋ぐ第１管路Ｌ８１（第１管路）で、吸収塔１０と再生塔２０との間に設けられている。リッチ液（吸収処理後の吸収液）は、脱水手段３０により、水分を除去した状態で、第１管路Ｌ８１を通じて再生塔２０に供給される。
【0056】
具体的に説明する。脱水手段３０は、第１の実施形態では、吸収処理後の吸収液を収容可能な内部空間３１Ｓ（第２の内部空間）を設けた脱水ユニット３１と、水を吸着して捕捉可能な吸水材３２（分離材）とを有する。脱水手段３０は、何れも同じ仕様の脱水ユニット３１を複数セット（本実施形態では、２セット）有し、２つの脱水ユニット３１（３１Ａ、３１Ｂ）は、第１管路Ｌ８１と並列に接続されている。脱水ユニット３１は、吸水材３２を内部空間３１Ｓに装填してなる。脱水ユニット３１では、吸水材３２は、内部空間３１Ｓを通過する吸収処理後の吸収液から、吸着により水分子を捕捉して除去する機能を有する。
【0057】
吸水材３２は、本実施形態では、細孔径０．３～１ｎｍでミクロ多孔性を呈した結晶性アルミノケイ酸塩（組成式：Ｍｎ＋
１／ｎ（ＡｌＯ２）－（ＳｉＯ２）ｘ・ｙＨ２Ｏ）であるゼオライト（zeolite）等、主成分として多孔質からなる物質、またはこのような物質を構成成分の一部に含んだ混合物である。吸水材３２の一例として、市販品の「モレキュラーシーブ１３Ｘ（ユニオン昭和社製）」、「ゼオラム（登録商標）ＮＳＡ－７００（東ソー社製）」のほか、アミン含浸固体吸着剤（アミン化合物を担持させた多孔性物質）や、ゲート型吸着剤（ＥＬＭ－１１［Ｃｕ（ｂｐｙ）２（ＢＦ４）２］） 等が挙げられる。
【0058】
脱水ユニット３１は、内部空間３１Ｓの上方部に第１流入口３３と第２流出口３６とを有すると共に、吸水材３２を挟み、内部空間３１Ｓの下方部には、第１流出口３４と第２流入口３５とを有する。また、脱水ユニット３１の内部空間３１Ｓの下方部には、熱源３９（第２の熱源）が配設されている。熱源３９は、内部空間３１Ｓの下方部の雰囲気を、例えば、数十～百十℃程度に昇温可能で、内部空間３１Ｓの加熱を実行するＯＮ状態と、内部空間３１Ｓの加熱を停止するＯＦＦ状態とを自在に切替え可能な加熱装置である。
【0059】
第２流出口３６は、内部空間３１Ｓからの排気を行う排気管３７と接続されている。排気管３７には、その開路または閉路を可能とした開閉弁３８が配管されている。すなわち、後述するように、吸収塔１０で吸収処理後の吸収液から放たれた不要ガスは、第３管路Ｌ８３を通じて、脱水ユニット３１の内部空間３１Ｓに供給され、排気管３７から排気できるようになっている。
【0060】
脱水手段３０は、前述したように、第１管路Ｌ８１上で、吸収塔１０と再生塔２０との間に配管されている。第１管路Ｌ８１のうち、脱水ユニット３１よりも上流側の管路は、吸収塔１０の第１流出口１４と接続すると共に、三方弁である第１切替弁４１（第１の流通制御弁）で分岐して、各脱水ユニット３１（３１Ａ、３１Ｂ）の第１流入口３３と、それぞれ並列に接続されている。
【0061】
第１切替弁４１は、吸収塔１０から脱水手段３０に吸収処理後の吸収液を供給するにあたり、脱水ユニット３１Ａまたは脱水ユニット３１Ｂのいずれか一方に、吸収処理後の吸収液の流れを選択的に制御するために設けられている。第１管路Ｌ８１のうち、脱水ユニット３１の下流側となる管路は、各脱水ユニット３１（３１Ａ、３１Ｂ）の第１流出口３４と、それぞれ並列に接続されていると共に、熱交換器９４を経由して、再生塔２０の第１流入口２２と接続されている。
【0062】
また、第３管路Ｌ８３（第３管路）が、脱水ユニット３１よりも上流側の管路として、吸収塔１０と脱水ユニット３１との間に配管されている。第３管路Ｌ８３は、第１管路Ｌ８１と独立した系統で並列に接続されている。第３管路Ｌ８３は、吸収塔１０の第２流出口１５と接続すると共に、三方弁である第２切替弁４２（第２の流通制御弁）で分岐して、各脱水ユニット３１（３１Ａ、３１Ｂ）の第２流入口３５と、それぞれ並列に接続している。
【0063】
前述したように、燃焼排ガスに混在する二酸化炭素が、吸収塔１０で吸収液に吸収された後、二酸化炭素を除去した状態にある燃焼排ガスには、主に酸素、窒素等の不要ガスが残存する。第２切替弁４２は、このような酸素、窒素等による不要ガスを、吸収塔１０から脱水手段３０に供給するにあたり、脱水ユニット３１Ａまたは脱水ユニット３１Ｂのうち、吸収処理後の吸収液を流す脱水ユニット３１と反対側の脱水ユニット３１に、不要ガスの流れを選択的に制御するために設けられている。すなわち、各脱水ユニット３１（３１Ａ、３１Ｂ）では、第１切替弁４１と第２切替弁４２との協働により、吸収処理後の吸収液または不要ガスのいずれか一方の流体だけが、脱水ユニット３１の内部空間３１Ｓに供給される。
【0064】
具体的に説明する。図２は、図１に示す二酸化炭素回収装置の機能を説明する図である。図２に例示するように、第１切替弁４１が、吸収塔１０で生成した吸収処理後の吸収液として、水分を含んだリッチ液（図２でｗｅｔと表示）を、吸収塔１０から脱水ユニット３１Ａ（３１）の内部空間３１Ｓに向けた流れに制御した場合（第１の流れ態様）には、第２切替弁４２は、吸収塔１０で生成した不要ガスとして、乾いた吸収塔頂ガス（図２でｄｒｙと表示）を、吸収塔１０から脱水ユニット３１Ｂ（３１）の内部空間３１Ｓに向けた流れに制御する。
【0065】
その反対に、第１切替弁４１が、水分を含んだリッチ液を、吸収塔１０から脱水ユニット３１Ｂ（３１）の内部空間３１Ｓに向けた流れに制御した場合（第２の流れ態様）には、第２切替弁４２は、乾いた吸収塔頂ガスを、吸収塔１０から脱水ユニット３１Ａ（３１）の内部空間３１Ｓに向けた流れに制御する。
【0066】
リッチ液は、脱水ユニット３１Ａの内部空間３１Ｓに供給される段階では、吸収塔１０で、燃焼排ガスに含む二酸化炭素をリーン液に吸収させたことにより、燃焼排ガスに混在していた水分（水蒸気の飽和水等）も吸収してしまっている。吸水材３２は、リッチ液に含んだ水分、特に飽和水の状態にある水蒸気を、空孔内に吸着させてリッチ液から除去する。
【0067】
脱水手段３０では、水分を含んだリッチ液が内部空間３１Ｓに供給される場合（第１の流れ態様で脱水ユニット３１Ａが該当、第２の流れ態様で脱水ユニット３１Ｂが該当）には、熱源３９は、吸水材３２の吸着能力を十分に発揮すると共に、無駄な熱エネルギー消費を抑えるため、内部空間３１Ｓを加熱しないＯＦＦ状態にする。この場合、水分を含んだリッチ液が、第１流入口３３から内部空間３１Ｓの上方部に供給されると、内部空間３１Ｓを自然流下して吸水材３２と接触する。
【0068】
このとき、リッチ液に含んだ水分を吸水材３２の空孔内に吸着させるにあたり、熱源３９は、加熱を行わないＯＦＦ状態としている。そのため、比較的低温状態にあるリッチ液自体の気化が抑制され、リッチ液は、より安定した液相状態に維持できているため、吸水材３２は、リッチ液に含んだ水分に対し、吸水材３２の空孔内への吸着を促進することができる。それ故に、水分を含んだリッチ液は、内部空間３１Ｓの下方部に向けて吸水材３２を通過するまでの間に脱水されるため、内部空間３１Ｓの下方部では、リッチ液は、乾いた状態（図２でｄｒｙと表示）となる。
【0069】
その一方、不要ガスが脱水ユニット３１の内部空間３１Ｓに供給される場合（第１の流れ態様で脱水ユニット３１Ｂが該当、第２の流れ態様で脱水ユニット３１Ａが該当）には、熱源３９は、内部空間３１Ｓを加熱するＯＮ状態にして、内部空間３１Ｓに収容された不要ガスの加熱を行う。これにより、不要ガスが充満した内部空間３１Ｓでは、その雰囲気温度は、熱源３９により昇温し、内部空間３１Ｓにある吸水材３２も加熱される。このとき、内部空間３１Ｓの雰囲気温度は、例えば、数十～１００℃前後までの温度帯域で、吸水材３２に吸着された水分の乾燥に適す温度に設定されることが好ましい。
【0070】
このように、第１の実施形態に係る二酸化炭素回収装置１Ａ（１）では、水分を含んだリッチ液が内部空間３１Ｓに供給される場合、脱水手段３０は、内部空間３１Ｓに供給された、水分を含んだリッチ液（吸収処理後の吸収液）に対し、吸水材３２により、水分の脱水処理を行う脱水機能を有する（図２で脱水器と表示）。また、不要ガスが脱水ユニット３１の内部空間３１Ｓに供給される場合、脱水手段３０は、熱源３９で加熱した昇温後の不要ガスにより、水分を吸着した状態にある吸水材３２を、脱水ユニット３１の内部空間３１Ｓで乾燥させる乾燥機能を有する（図２で乾燥器と表示）。二酸化炭素回収装置１Ａ（１）は、脱水手段３０に具備した脱水機能と乾燥機能とを、選択的に相互の切り替え（スイッチ操作）を伴って、運転することができる。
【0071】
従って、脱水手段３０では、水分を含んだリッチ液（図２でｗｅｔと表示）は、脱水ユニット３１の内部空間３１Ｓの上方部に供給され、吸水材３２を通過すると、このリッチ液に含まれる水蒸気等の水分が、吸水材３２に吸着される。かくして、吸水材３２を通過したリッチ液は、水分を含んだ状態から脱水されて、乾いた状態のリッチ液（図２でｄｒｙと表示）となる。乾いた状態のリッチ液は、第１流出口３４から第１管路Ｌ８１を通じて再生塔２０の内部空間２０Ｓに移送される。一方、酸素、窒素等の不要ガスは、第３管路Ｌ８３を通じて、脱水ユニット３１の内部空間３１Ｓに流入し、吸水材３２の乾燥を遂行した後に、排気管３７から排気される。
【0072】
＜再生塔で行う二酸化炭素の放散について＞
乾いた状態のリッチ液は、脱水ユニット３１の内部空間３１Ｓの第１流出口３４から再生塔２０の内部空間２０Ｓに向けて移送される。再生塔２０では、乾いた状態のリッチ液が、第１流入口２２を通じて内部空間２０Ｓの上方部に供給されると、乾いた状態のリッチ液は、充填材２１に向けて落下する。内部空間２０Ｓでは、乾いた状態のリッチ液が、落下する間、ヒートポンプ２５とヒートポンプ９５により、沸騰温度に加熱されると、リッチ液に吸収していた二酸化炭素は放散する。再生塔２０から放散した再生処理後の二酸化炭素は、第１流出口２４から第２管路Ｌ８２（第２管路）を通じて、二酸化炭素回収ライン５０に向けて移送される。
乾いた状態のリッチ液は、脱水ユニット３１の内部空間３１Ｓの第１流出口３４から再生塔２０の内部空間２０Ｓに向けて移送される。再生塔２０では、乾いた状態のリッチ液が、第１流入口２２を通じて内部空間２０Ｓの上方部に供給されると、乾いた状態のリッチ液は、充填材２１に向けて落下する。内部空間２０Ｓでは、乾いた状態のリッチ液が、落下する間、ヒートポンプ２５とヒートポンプ９５により、沸騰温度に加熱されると、リッチ液に吸収していた二酸化炭素は放散する。再生塔２０から放散した再生処理後の二酸化炭素は、第１流出口２４から第２管路Ｌ８２（第２管路）を通じて、二酸化炭素回収ライン５０に向けて移送される。
【0073】
ところで、詳細は後述するが、二酸化炭素の放散にあたり、特に再生塔２０の内部空間２０Ｓは、一例として、４ＫＰａ程に減圧されていると良い。その理由として、４ＫＰａ程の条件下にある内部空間では、参考とする水の場合、その沸騰温度は約２９℃である。このように、再生塔２０において、４ＫＰａ程に減圧された内部空間２０Ｓでは、リッチ液の沸騰温度をより低く抑えることができるため、ひいては、吸収液（リッチ液）の加熱に必要な熱エネルギーの投与を抑制することが可能になる。
【0074】
吸収液（リッチ液）から二酸化炭素を放散後、二酸化炭素を脱ガス化した吸収液（リーン液）は、再生塔２０の内部空間２０Ｓから第２流入口２３を通じて排出される。この吸収液（リーン液）は、第４管路Ｌ８４に供給され、熱交換器９４を経て、第１流入口１３より、吸収塔１０の内部空間１０Ｓの上方部に還流される。還流した吸収液（リーン液）は、吸収塔１０の内部空間１０Ｓで、後続で供給される燃焼排ガスに二酸化炭素を吸収するのに再利用される。
【0075】
＜二酸化炭素回収ラインについて＞
次に、再生部３の構成について、説明する。図１に示すように、再生部３には、二酸化炭素回収ライン５０が設けられている。二酸化炭素回収ライン５０は、第２管路Ｌ８２により、減圧弁９３を介して、再生塔２０と連通可能に接続され、再生塔２０から放散した再生処理後の二酸化炭素を回収する処理を担う。二酸化炭素回収ライン５０は、互いに組をなした一双の回収槽６０（第１回収槽５１、第２回収槽６１）を備えている。第１回収槽５１と第２回収槽６１は、第２管路Ｌ８２に対し、並列に接続されており、固化槽の役割と気化槽の役割とのいずれか一方を、互いに異なった役割で選択的に果たすことを可能に構成されている。
次に、再生部３の構成について、説明する。図１に示すように、再生部３には、二酸化炭素回収ライン５０が設けられている。二酸化炭素回収ライン５０は、第２管路Ｌ８２により、減圧弁９３を介して、再生塔２０と連通可能に接続され、再生塔２０から放散した再生処理後の二酸化炭素を回収する処理を担う。二酸化炭素回収ライン５０は、互いに組をなした一双の回収槽６０（第１回収槽５１、第２回収槽６１）を備えている。第１回収槽５１と第２回収槽６１は、第２管路Ｌ８２に対し、並列に接続されており、固化槽の役割と気化槽の役割とのいずれか一方を、互いに異なった役割で選択的に果たすことを可能に構成されている。
【0076】
具体的に説明する。固化槽は、再生塔２０の内部空間２０Ｓに移送された再生処理後の二酸化炭素を気相から固相に昇華させる役割を果たすユニットである。回収槽６０（第１回収槽５１、第２回収槽６１）の内部空間５１Ｓ、６１Ｓには、固化槽で必要なユニット構成として、外部に敷設された冷媒回路Ｌ２が、第１回収槽５１、第２回収槽６１に経由され、冷媒回路Ｌ２の熱交換器５４、６４が、内部空間５１Ｓ、６１Ｓに配管されている。熱交換器５４、６４は、冷媒回路Ｌ２内の冷媒と内部空間２０Ｓに収容された再生処理後の二酸化炭素との間で熱交換を行う。加えて、図１及び図２に示すように、本実施形態では、一例として、熱媒体給管路Ｌ４が、三方弁である切替弁９７で、冷媒回路Ｌ２と並列に接続されている。熱交換器５４には、切替弁９７により、冷媒回路Ｌ２内の冷媒、または熱媒体給管路Ｌ４内の熱媒体のいずれか一方が、選択的に供給されるようになっており、回収槽６０が固化槽の役割を果たす場合、冷媒回路Ｌ２内の冷媒が、熱交換器５４に供給される。
【0077】
冷媒回路Ｌ２は、その支管として分岐して、吸収塔１０の内部空間１０Ｓに配管された冷媒供給管路Ｌ３を有している。吸収塔１０では、吸収液が燃焼排ガス中の二酸化炭素を吸収する際に発熱反応を呈し、吸収塔１０の内部空間１０Ｓでは、冷媒供給管路Ｌ３を流通する冷媒の冷熱により、この発熱に起因した温度上昇が抑制されている。
【0078】
冷媒回路Ｌ２を流通する冷媒は、本実施形態では、液化天然ガス（LNG：Liquefied Natural Gas）である。ＬＮＧは、天然ガス（NG：Natural Gas）を、大気圧に近い圧力下で、約－１６２℃まで冷却して液化させたものであり、無臭、無色、無毒、及び無腐食の物性である。固化槽では、冷媒回路Ｌ２を流通するＬＮＧにより、再生処理後の二酸化炭素との間で熱交換が可能である。
【0079】
具体的には、－１６２℃（沸点）以下にあるＬＮＧをガス化した状態の冷熱、すなわちＬＮＧの沸点よりやや高い温度、例えば、－１５０℃程度の天然ガスを冷媒としたその冷熱により、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）は、固化した状態で、固化槽から回収可能となっている。
【0080】
なお、冷媒を、本実施形態では、ＬＮＧとしたが、冷媒は、ＬＮＧ以外にも、例えば、液体水素や液化メタン等に挙げられる液化燃料のほか、例えば、液化窒素や液化酸素等に挙げられる液化ガスであっても良い。但し、液化燃料、液化ガスとも、本実施形態のように、ガス化した状態での流体の冷熱が、冷媒回路の熱媒体に用いられる。
【0081】
気化槽は、再生処理後の二酸化炭素を気相状態で収容可能なユニットであり、再生処理後の二酸化炭素を一旦、固化槽で固化した後、固相から再び気相に昇華させる役割を果たす。図１及び図２に示すように、本実施形態では、回収槽６０は、前述した固化槽の役割と共に、気化槽の役割を果たす。回収槽６０（第１回収槽５１、第２回収槽６１）の内部空間５１Ｓ、６１Ｓには、気化槽で必要なユニット構成として、ヒートポンプ５５、６５が配設されている。ヒートポンプ５５、６５は、固化した状態にある再生処理後の二酸化炭素を、その臨界点（約３１℃）より低い温度で昇温可能な熱源となっている。回収槽６０が気化槽の役割を果たす場合には、熱媒体給管路Ｌ４内の熱媒体が、熱交換器５４に供給される。熱媒体給管路Ｌ４を流通する媒体は、例えば、環境熱や廃温熱等を利用して加温された熱媒体である。再生処理後の二酸化炭素は、ヒートポンプ５５、６５と熱媒体給管路Ｌ４の熱媒体により、固化槽で固化した状態から、常温に温度調節された気相状態で、気化槽から回収可能となっている。
【0082】
第２管路Ｌ８２は、再生塔２０の第１流出口２４と接続すると共に、三方弁である上流側切替弁９１で分岐して、第１回収槽５１の内部空間５１Ｓの第１流入口５２、及び第２回収槽６１の内部空間６１Ｓの第１流入口６２と、それぞれ並列で接続されている。また、第１回収槽５１の内部空間５１Ｓの第１流出口５３と、第２回収槽６１の内部空間６１Ｓの第１流出口６３とが、第５管路Ｌ８５で接続されている。第５管路Ｌ８５には、三方弁である下流側切替弁９２が配管され、下流側切替弁９２で分岐した回収管路６６が接続されている。気化した状態にある再生処理後の二酸化炭素は、回収管路６６を通じて回収可能である。
【0083】
但し、第１回収槽５１の内部空間５１Ｓで固化槽の役割を果たす第１操作と、第１回収槽５１で第１操作の実行中に、第２回収槽６１の内部空間６１Ｓで気化槽の役割を果たす第２操作は、上流側切替弁９１と下流側切替弁９２との協働で制御することにより、第１回収槽５１と第２回収槽６１との間で選択的に切り替えられる。
【0084】
次に、二酸化炭素回収ライン５０により、再生塔２０で放散した二酸化炭素を回収するまでの一連の処理について、図２を用いて説明する。なお、図２では、説明の都合上、固化槽を第１回収槽５１（固化槽５１）とし、気化槽を第２回収槽６１（気化槽６１）とした場合を挙げて、以下の説明を行う。図２に示すように、再生塔２０から放散した再生処理後の二酸化炭素（図２でＣＯ２ガスと表示）は、二酸化炭素回収ライン５０に向けて第２管路Ｌ８２を流通する。回収するこのＣＯ２ガスを固化させる場合には、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）は、上流側切替弁９１を経て固化槽５１の内部空間５１Ｓに収容される。内部空間５１Ｓでは、冷媒回路Ｌ２の冷媒の冷熱ＣＨにより、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）は、昇華する温度以下に冷却されて固化する。
【0085】
ここで、被分離ガスに該当するガスの種類と、冷媒の冷熱により、内部空間５１Ｓで再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）を冷却する温度との関係について、説明する。本実施形態のように、冷媒がＬＮＧの場合、冷媒の沸点は－１６２℃であり、冷媒が液化水素の場合には、冷媒の沸点は－２５３℃である。
【0086】
他方、被分離ガスを、例えば、製鉄工場、セメント工場から出される燃焼排ガス（図１０では、第１燃焼排ガスと表記）とした場合、冷媒の冷熱により、内部空間５１Ｓで冷却する再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）の温度は、約－８５℃以下であることが好ましい。また、被分離ガスを、例えば、発電所から出される燃焼排ガス（図１０では、第２燃焼排ガスと表記）とした場合、冷媒の冷熱により、内部空間５１Ｓで冷却する再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）の温度は、約－９６℃以下であることが好ましい。また、被分離ガスを大気とした場合、冷媒の冷熱により、内部空間５１Ｓで冷却する再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）の温度は、約－１４０℃以下であることが好ましい。
【0087】
再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）の冷却温度が、被分離ガスの種類毎に異なる理由について、図１０を用いて説明する。図１０は、被分離ガスの種類毎に、被分離ガスに混在する二酸化炭素の分圧を示すグラフである。まず、製鉄工場、セメント工場等に由来する燃焼排ガスの場合、図１０に示すように、被分離ガスに占める二酸化炭素の分圧の最大値Ｐ１１は、概ね６０ｋＰａであり、最大値Ｐ１１の分圧下では、二酸化炭素は、－８５℃で気相と固相との間で平衡状態となる。このことから、二酸化炭素が、－８５℃以下で冷却されると、気相から固相に昇華して固化するため、固化槽５１の内部空間５１Ｓでは、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）の冷却温度は、約－８５℃以下としている。
【0088】
続いて、発電所等に由来する燃焼排ガスの場合、図１０に示すように、被分離ガスに占める二酸化炭素の分圧の最大値Ｐ１２は、概ね２１ｋＰａであり、最大値Ｐ１２の分圧下では、二酸化炭素は、－９６℃で気相と固相との間で平衡状態となる。このことから、二酸化炭素が、－９６℃以下で冷却されると、気相から固相に昇華して固化するため、固化槽５１の内部空間５１Ｓでは、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）の冷却温度は、約－９６℃以下としている。
【0089】
続いて、大気の場合、図１０に示すように、大気に占める二酸化炭素の分圧の最大値Ｐ１３は、概ね０．０４５ｋＰａであり、最大値Ｐ１２の分圧下では、二酸化炭素は、－１４０℃で気相と固相との間で平衡状態となる。このことから、二酸化炭素が、－１４０℃以下で冷却されると、気相から固相に昇華して固化するため、固化槽５１の内部空間５１Ｓでは、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）の冷却温度は、約－１４０℃以下としている。
【0090】
ところで、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）を、冷媒の冷熱を利用して冷却するにあたり、運用する冷媒の温度が、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）の固化に要する冷却温度と大きく乖離して、ＣＯ２ガスの冷却温度との温度差を小さく抑えることが必要となる場合がある。この場合には、ヒートポンプ５５の利用や、冷媒回路Ｌ２の冷媒とは別の冷媒を用いることで、内部空間５１Ｓの雰囲気温度を制御して、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）の固化に適す温度に調節する。
【0091】
また、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）を昇華すると、固化槽５１の内部空間５１Ｓは、負圧下になり、昇華前の状態から減圧される。再生塔２０で放散した再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）は、この負圧を利用した固化槽５１側への吸引により、内部空間５１Ｓに移送して収容される。換言すれば、固化槽５１において、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）の昇華に伴う負圧の発現により、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）が、再生塔２０から二酸化炭素回収ライン５０（固化槽５１、気化槽６１）に向けた流れで移送される。
【0092】
加えて、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）の昇華に伴う負圧の発現により、固化槽５１の内部空間５１Ｓが減圧されるのに伴って、固化槽５１と直列に接続する再生塔２０でも、内部空間２０Ｓの圧力も減圧される。それ故に、再生塔２０の内部空間２０Ｓで加熱を伴って、乾いた状態のリッチ液から、吸収していた二酸化炭素を放散させるにあたり、内部空間２０Ｓがより低い圧力下になっているため、この吸収液（リッチ液）の沸騰温度を、より低く抑えることができる。従って、前述した通り、二酸化炭素を放散する際、再生塔２０の内部空間２０Ｓは、必要に応じて減圧弁９３で圧力調整を行うことで、一例とする４ＫＰａ程まで減圧することが可能になっている。
【0093】
かくして、固化した再生処理後の二酸化炭素は、本実施形態では、次述するように、固化した再生処理後の二酸化炭素を気化させて、気相状態または液相状態にして回収される。
【0094】
すなわち、再生塔２０から放散した再生処理後の二酸化炭素（図２でＣＯ２ガスと表示）ＣＯ２ガスを、気相状態で回収する場合には、図１及び図２に示すように、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）は、上流側切替弁９１を経て、一旦、第２回収槽６１の内部空間６１Ｓに収容される。次に、第２回収槽６１の内部空間６１Ｓでは、第１回収槽５１側と同じ要領で、冷媒回路Ｌ２内の冷媒を熱交換器６４に流通させ、冷媒の冷熱ＣＨにより、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）が固化される。固化後、熱交換器６４を流通させる媒体は、切替弁９７により、冷媒回路Ｌ２の冷媒から熱媒体給管路Ｌ４の熱媒体に切り替えられる。これにより、内部空間６１Ｓでは、ヒートポンプ６５と熱媒体給管路Ｌ４の熱媒体の熱（図２で環境熱ＨＨと表示）により、固化した再生処理後の二酸化炭素は、常温に温度調節して気化され、第５管路Ｌ８５を介して、気相状態で回収管路６６に排出され、炭酸ガスとして回収される。また、あるいは、ヒートポンプ６５と熱媒体給管路Ｌ４の熱媒体の熱（図２で環境熱ＨＨと表示）により、固化した再生処理後の二酸化炭素は、加圧（５．１８×１０－１ＭＰａ以上）の下、－５６．４℃より高い温度に調節して液化させた液相状態で、第５管路Ｌ８５を介して、気化槽６１から回収管路６６に排出され、液化炭酸ガスとして回収される。
【0095】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る二酸化炭素回収装置について、図３及び図４を用いて説明する。図３は、第２の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の要部を示す配管系統図であり、図３に示す二酸化炭素回収装置の機能を説明する図を、図４に示す。
次に、第２の実施形態に係る二酸化炭素回収装置について、図３及び図４を用いて説明する。図３は、第２の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の要部を示す配管系統図であり、図３に示す二酸化炭素回収装置の機能を説明する図を、図４に示す。
【0096】
図３に示すように、二酸化炭素回収装置１Ｂ（１）では、脱水手段３０は、リッチ液（吸収処理後の吸収液）を収容可能な内部空間１３１Ｓ（第１の内部空間）を設けた脱水ユニット１３１（第１の脱水ユニット）を有する。第１の実施形態に係る脱水手段３０では、吸水材３２が、脱水ユニット３１の内部空間３１Ｓに装填されていたが、本実施形態に係る脱水手段３０では、吸水材３２に代えて、熱源１３６を有した冷媒回路Ｌ２が、脱水ユニット１３１の内部空間１３１Ｓに配設されている。脱水ユニット１３１の内部空間１３１Ｓは、第１流入口１３３で第１管路Ｌ８１の上流側管路と接続すると共に、第１流出口１３４で第１管路Ｌ８１の下流側管路と接続する。また、脱水ユニット１３１には、内部空間１３１Ｓと接続したドレン１３５が配管されている。
【0097】
冷媒回路Ｌ２は、図３に示すように、回収槽６０から脱水手段３０を経由して配設され、冷媒回路Ｌ２のうち、回収槽６０と脱水手段３０との間には、熱源１３６が配管されている。冷媒回路Ｌ２を流通する冷媒は、脱水手段３０では、脱水ユニット１３１の内部空間１３１Ｓで水分の凝固を可能とすると共に、回収槽６０の内部空間５１Ｓ、６１Ｓでは、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）の固化を可能とした温度となっている。
【0098】
具体的に説明する。回収槽６０が固化槽（一例として第１回収槽５１）の場合、冷媒は、第１の実施形態で説明したように、－１６２℃（沸点）以下にあるＬＮＧをガス化した状態の冷熱、すなわちＬＮＧの沸点よりやや高い温度として、例えば、固化槽５１（第１回収槽５１）の通過で－１５０℃程度となった天然ガスの態様で冷媒回路Ｌ２内を流通する。固化槽５１の内部空間５１Ｓでは、図４に示すように、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）は、この冷媒の冷熱ＣＨで冷却されることにより、固相へと昇華して、固化した状態（ドライアイス）になる。
【0099】
また、吸収塔１０で生成した吸収処理後の吸収液として、水分を含んだリッチ液を収容した状態にある脱水ユニット１３１の内部空間１３１Ｓでは、水分を含んだリッチ液が、冷媒回路Ｌ２内を流通する冷媒の冷熱ＣＨにより、冷却される。このとき、水分を含んだリッチ液は、例示した－１５０℃程度の冷熱下に晒されるため、リッチ液に含む水分は、冷媒の冷熱ＣＨにより、確実に凝固して氷となる。そのため、水分を含んだリッチ液のうち、氷を除去したその残部は、乾いた状態のリッチ液となる。
【0100】
ところで、水分を含んだリッチ液が、前述した温度帯域内の冷熱温度下にある冷媒に晒されたとき、吸収液の物性に起因して、水分以外の残部である成分（乾いた状態のリッチ液）も、水分と同様に、冷媒の冷熱ＣＨで凝固してしまうこともあり得る。このような場合には、熱源１３６が、固化槽５１と脱水ユニット１３１との間で、冷媒回路Ｌ２内を脱水ユニット１３１に向けて流通する冷媒を、許容範囲内にある温度まで加熱する。熱源１３６は、例えば、海水を熱媒体に熱交換可能な装置等である。
【0101】
熱源１３６により加熱する許容範囲の温度は、水分を含んだリッチ液に含む水分を確実に凝固させる温度を担保すると共に、乾いた状態にあるリッチ液を液相状態に維持できている温度条件を満たす範囲内である。換言すれば、乾いた状態のリッチ液に対する加熱条件は、冷媒であるＬＮＧの沸点と、乾いた状態のリッチ液の沸点のうち、いずれか高い方の沸点を温度下限とし、かつ水の凝固点を温度上限とした上で、温度下限と温度上限との範囲内にある温度帯域を、熱源１３６による加熱の許容温度範囲内とする。
【0102】
従って、冷媒の冷熱温度が、例示した－１５０℃程度のように、ＬＮＧの沸点より高く、かつ再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）の凝固温度（１．０１３×１０－１ＭＰａの下、－７８．５℃）以下の温度帯域内であれば、固化槽５１の内部空間５１Ｓでは、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）は固化する。また、脱水ユニット１３１の内部空間１３１Ｓでは、リッチ液に含んでいた水分は、氷となる。
【0103】
その一方で、乾いた状態のリッチ液が、このような帯域下の温度でも、必要に応じて、熱源１３６による加熱で温度調節を行って、液相状態を維持することにより、脱水手段３０では、乾いた状態のリッチ液と氷とが、周知技術によるフィルタ等を介して、分別して得ることができる。かくして、リッチ液に含んでいた水分は、図３及び図４に示すように、内部空間１３１Ｓで凝固した氷単体の状態で、脱水ユニット１３１からドレン１３５を通じて回収可能である。
【0104】
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態に係る二酸化炭素回収装置について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、第３，第４の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の要部を示す配管系統図であり、脱水器だけを略図で示した図である。図６は、第３の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の脱水器の機能に関する説明図であり、図５に示す脱水器に相当する図である。
次に、第３の実施形態に係る二酸化炭素回収装置について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、第３，第４の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の要部を示す配管系統図であり、脱水器だけを略図で示した図である。図６は、第３の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の脱水器の機能に関する説明図であり、図５に示す脱水器に相当する図である。
【0105】
図５に示すように、第３，第４の実施形態に係る二酸化炭素回収装置１Ｃ、１Ｄ（１）では、二酸化炭素回収ライン５０が、再生部３に設けられている。二酸化炭素回収ライン５０は、第２管路Ｌ８２により、減圧弁９３を介して、再生塔２０と連通可能に接続され、再生塔２０から放散した再生処理後の二酸化炭素を回収する処理を担う。二酸化炭素回収ライン５０は、並列に接続された２組の固化槽５１（５１Ａ，５１Ｂ）を有している。
【0106】
固化槽５１Ａ，５１Ｂは、第１の実施形態に係る二酸化炭素回収装置１Ａ（１）に構成した固化槽と、実質的に同じ仕様である。各固化槽５１の内部空間５１Ｓには、ヒートポンプ５５（５５Ａ，５５Ｂ）と、冷媒回路Ｌ２の支管である冷媒回路Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂと、冷媒回路Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂに設けた熱交換器５４（５４Ａ，５４Ｂ）が、それぞれ設けられている。
【0107】
図５に示すように、脱水手段３０（図５で脱水器と表示）は、吸収塔１０と再生塔２０とを連通可能に繋ぐ第１管路Ｌ８１で、吸収塔１０と再生塔２０との間に設けられている。第３の実施形態に係る二酸化炭素回収装置１Ｃ（１）では、図６に示すように、脱水手段３０は、リッチ液（吸収処理後の吸収液）を収容可能な内部空間２３１Ｓ（第２の内部空間）を設けた脱水ユニット２３１（第２の脱水ユニット）と、内部空間２３１Ｓに配した分離膜材２３２（分離材）を有する。
【0108】
分離膜材２３２は、例えば、逆浸透膜材のように、膜により、水分を含んだリッチ液（吸収処理後の吸収液）に含む水分を捕捉可能な分離材である。吸収塔１０から供給される、水分を含んだリッチ液（吸収処理後の吸収液）（図６でｗｅｔと表示）は、分離膜材２３２で捕捉した水分を除去後、乾いた状態のリッチ液（図６でｄｒｙと表示）となり、第１管路Ｌ８１の下流側管路を通じて、再生塔２０に供給される。
【0109】
＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態に係る二酸化炭素回収装置について、図５及び図７を用いて説明する。図７は、第４の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の脱水器を示す説明図であり、図５に示す脱水器に相当する図である。
次に、第４の実施形態に係る二酸化炭素回収装置について、図５及び図７を用いて説明する。図７は、第４の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の脱水器を示す説明図であり、図５に示す脱水器に相当する図である。
【0110】
第４の実施形態に係る二酸化炭素回収装置１Ｄ（１）は、親水性をなす物性の吸収液を用いた場合の第１～第３の実施形態とは異なり、疎水性をなす物性の吸収液を用いる場合の装置である。吸収液は、主成分に有機溶媒を含む疎水性の液剤である。図５に示すように、脱水手段３０（図５で脱水器と表示）は、吸収塔１０と再生塔２０とを連通可能に繋ぐ第１管路Ｌ８１で、吸収塔１０と再生塔２０との間に設けられている。
【0111】
脱水手段３０は、疎水性をなす吸収液を対象に用いる脱水ユニット３３１（第３の脱水ユニット）を有する。脱水ユニット３３１は、水分を含んだリッチ液（吸収処理後の吸収液）を静置状態で貯留可能な内部空間３３１Ｓ（第３の内部空間）を有する。第１管路Ｌ８１のうち、吸収塔１０から延びる上流側管路（図７中、左側にある第１管路Ｌ８１の一部分）が、内部空間３３１Ｓの流入口３３３（第３の内部空間への流入側）と接続している。この上流側管路には、第１開閉弁３３５（第３の流通制御弁）が配管されており、第１開閉弁３３５は、上流側管路内の開路または閉路を可能とした弁となっている。
【0112】
また、第１管路Ｌ８１のうち、再生塔２０へと延びる下流側管路（図７中、右側にある第１管路Ｌ８１の一部分）が、内部空間３３１Ｓの流出口３３４（第３の内部空間からの流出側）と接続している。この下側管路にも、第１開閉弁３３５（第３の流通制御弁）が配管されており、第１開閉弁３３５は、下流側管路内の開路または閉路を可能としている。脱水ユニット３３１は、内部空間３３１Ｓと連通したドレン３３２を有しており、ドレン３３２には、第２開閉弁３３６が配管されており、第２開閉弁３３６は、ドレン３３２内の開路または閉路を可能とした弁となっている。
【0113】
第４の実施形態に係る二酸化炭素回収装置１Ｄ（１）では、水分を含んだリッチ液（吸収処理後の吸収液）（図７でｗｅｔと表示）が、吸収塔１０から第１管路Ｌ８１を通じて、流入口３３３より供給され、内部空間３３１Ｓに貯留されると、流入口３３３と流出口３３４の双方で、第１開閉弁３３５が閉弁される。脱水ユニット３３１の内部空間３３１Ｓでは、水分を含んだリッチ液（吸収処理後の吸収液）が、所定時間の間、静置状態で放置される。
【0114】
これにより、リッチ液（吸収処理後の吸収液）は、図７に示すように、吸収液の主成分の相である有機溶媒相と、水分を含んだリッチ液に混在していた水分、特に飽和水の状態にある水蒸気で、被分離ガスに由来した水分による水相に分離する。相分離後、有機溶媒相にある液は、乾いた状態のリッチ液（図７でｄｒｙと表示）として、再生塔２０に移送される。ドレン３３２は、脱水ユニット３３１の内部空間３３１Ｓに貯留した、水分を含んだリッチ液（吸収処理後の吸収液）から相分離した水相の水を排水する。
【0115】
なお、図７に示す脱水手段３０では、第１管路Ｌ８１に接続する脱水ユニット３３１は、１つとなっているが、相分離を実行している脱水ユニット３３１のバイパスとして、例えば、複数の脱水ユニット３３１が、第１管路Ｌ８１に並列に接続されていることが好ましい。その理由として、複数の脱水ユニット３３１のうち、一の脱水ユニット３３１では、図７に示すように、水分を含んだリッチ液（図７でｗｅｔと表示）の相分離は、静置状態下にある内部空間３３１Ｓで実行できる。その一方、他の脱水ユニット３３１では、この相分離が完了するまでの間、水分を含んだリッチ液（吸収処理後の吸収液）を吸収塔１０から内部空間３３１Ｓへの流入や、相分離完了後、乾いた状態のリッチ液（図７でｄｒｙと表示）を内部空間３３１Ｓから再生塔２０への移送が実行できる。従って、二酸化炭素回収装置１Ｄ（１）は、第１管路Ｌ８１に対し、水分を含んだリッチ液の流れや、乾いた状態のリッチ液の流れを、一時的に停止させることなく、連続運転で、乾いた状態のリッチ液と水との相分離を行うことが可能になるからである。
【0116】
＜シミュレーションによる検証の実施について＞
本出願人は、第１～第４に係る実施形態に係る二酸化炭素回収装置１の効果を検証する目的で、被分離ガスに混在する水分を再生塔導入前に除去することへの有意性について、専用のソフトにより、シミュレーションを行った。シミュレーションでは、被分離ガスから水分を再生塔導入前に除去した水分の除去割合に応じて、二酸化炭素吸収処理後の吸収液（リッチ液）に占める水の残存割合と、再生塔に掛かる熱負荷と、回収される二酸化炭素の純度に、それぞれ与える影響を調査するために、解析を行った。
本出願人は、第１～第４に係る実施形態に係る二酸化炭素回収装置１の効果を検証する目的で、被分離ガスに混在する水分を再生塔導入前に除去することへの有意性について、専用のソフトにより、シミュレーションを行った。シミュレーションでは、被分離ガスから水分を再生塔導入前に除去した水分の除去割合に応じて、二酸化炭素吸収処理後の吸収液（リッチ液）に占める水の残存割合と、再生塔に掛かる熱負荷と、回収される二酸化炭素の純度に、それぞれ与える影響を調査するために、解析を行った。
【0117】
＜シミュレーション条件＞
・被分離ガス：空気
・ＣＯ２ガスの回収量（再生塔気相出口流量）：２５００ｋｇ/ｈ
・吸収塔フィード空気の相対湿度：６０％
・吸収塔におけるフィード液・ガスの流量比：０．０５ｔ／ｔ
・再生塔温度：２５℃
・再生塔でのＣＯ２の分圧：１０Ｐａ
・被分離ガス：空気
・ＣＯ２ガスの回収量（再生塔気相出口流量）：２５００ｋｇ/ｈ
・吸収塔フィード空気の相対湿度：６０％
・吸収塔におけるフィード液・ガスの流量比：０．０５ｔ／ｔ
・再生塔温度：２５℃
・再生塔でのＣＯ２の分圧：１０Ｐａ
【0118】
・回収される二酸化炭素（ＣＯ２ガス）の純度Ｐ［％］：二酸化炭素回収手段に向けた管路（図１中、第２管路Ｌ８２に相当）内を流通するガス１ｍｏｌ当たりのうち、再生処理後の二酸化炭素１ｍｏｌが占める割合を百分率で示す。
・循環液中残存水分（Ｈ２Ｏ）の割合Ｗ［％］：二酸化炭素回収手段に向けた再生塔の流出口（図１中、再生塔２０の内部空間２０Ｓの第１流出口２４に相当）で、二酸化炭素放散前の状態として、水分を含んだ状態にある二酸化炭素吸収処理後の吸収液（リッチ液）１ｍｏｌ当たり、混在している水分（Ｈ２Ｏ）１ｍｏｌが占める割合
・再生塔に掛かる熱負荷［ＧＪ／ｔ］：二酸化炭素吸収処理後の吸収液（リッチ液）を再生塔で加熱して放散させるのにあたり、二酸化炭素（ＣＯ２ガス）１ｔｏｎを放散させるのに必要な熱量
・循環液中残存水分（Ｈ２Ｏ）の割合Ｗ［％］：二酸化炭素回収手段に向けた再生塔の流出口（図１中、再生塔２０の内部空間２０Ｓの第１流出口２４に相当）で、二酸化炭素放散前の状態として、水分を含んだ状態にある二酸化炭素吸収処理後の吸収液（リッチ液）１ｍｏｌ当たり、混在している水分（Ｈ２Ｏ）１ｍｏｌが占める割合
・再生塔に掛かる熱負荷［ＧＪ／ｔ］：二酸化炭素吸収処理後の吸収液（リッチ液）を再生塔で加熱して放散させるのにあたり、二酸化炭素（ＣＯ２ガス）１ｔｏｎを放散させるのに必要な熱量
【0119】
＜シミュレーション結果＞
図８は、第１～第４の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の効果を検証する調査で、リッチ液からの水分除去と、リッチ液での残存水分と、再生塔での熱負荷と、回収される二酸化炭素の純度との関係について、シミュレーション結果をまとめて示すグラフである。
図８は、第１～第４の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の効果を検証する調査で、リッチ液からの水分除去と、リッチ液での残存水分と、再生塔での熱負荷と、回収される二酸化炭素の純度との関係について、シミュレーション結果をまとめて示すグラフである。
【0120】
シミュレーション結果を図８に示す。再生塔に導入されたリッチ液で、混在していた水分を除去した割合が増大するにつれ、回収された二酸化炭素の純度は高くなった一方で、再生塔に掛かる熱負荷は低くなった。
【0121】
＜考察＞
リッチ液は、空気に含む二酸化炭素をリッチ液に吸収させたことにより、空気（被分離ガス）に包含していた水分（水蒸気の飽和水等）も含有してしまっている。シミュレーション結果より、水分の脱水処理を行っていないリッチ液では、水分は元々、６ｗｔ％程混在していたが、再生塔に導入される前の段階で、水分の脱水処理を行うことにより、被分離ガスに由来したこの水分が、ほとんど除去されている。再生塔での熱負荷が減少傾向になった理由として、再生塔では、予め脱水した状態のリッチ液に基づいて、加熱を伴って、二酸化炭素の放散が行われている。このとき、この状態のリッチ液を加熱するにあたり、水分が前もって除去されていることから、水分の気化に必要な熱負荷はほとんど生じない。これにより、水分の除去割合が増大するにつれ、再生塔では、二酸化炭素の放散に伴った熱負荷が減少する傾向になったものと考えられる。
リッチ液は、空気に含む二酸化炭素をリッチ液に吸収させたことにより、空気（被分離ガス）に包含していた水分（水蒸気の飽和水等）も含有してしまっている。シミュレーション結果より、水分の脱水処理を行っていないリッチ液では、水分は元々、６ｗｔ％程混在していたが、再生塔に導入される前の段階で、水分の脱水処理を行うことにより、被分離ガスに由来したこの水分が、ほとんど除去されている。再生塔での熱負荷が減少傾向になった理由として、再生塔では、予め脱水した状態のリッチ液に基づいて、加熱を伴って、二酸化炭素の放散が行われている。このとき、この状態のリッチ液を加熱するにあたり、水分が前もって除去されていることから、水分の気化に必要な熱負荷はほとんど生じない。これにより、水分の除去割合が増大するにつれ、再生塔では、二酸化炭素の放散に伴った熱負荷が減少する傾向になったものと考えられる。
【0122】
また、純度を高くして二酸化炭素が回収できる理由として、再生塔では、予め脱水した状態のリッチ液を加熱して、この液中から脱気した二酸化炭素を放散しているため、リッチ液中に混在していた水分の気化が、ほとんど生じない。そのため、リッチ液の特性も鑑み、リッチ液の加熱に伴って放散（または気化）するガスの大半が、二酸化炭素（ＣＯ２ガス）に絞られることに起因して、回収される二酸化炭素の純度が高くなったものと推察される。
【0123】
次に、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置の作用・効果について説明する。
【0124】
本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）では、被分離ガスとの気液接触により、該被分離ガスに含む二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔１０と、該吸収液に吸収した該二酸化炭素を放散させる再生塔２０と、を備え、放散した該二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置において、吸収塔１０と再生塔２０とを連通可能に繋ぐ第１管路Ｌ８１に、二酸化炭素を吸収した状態にある吸収処理後の吸収液（リッチ液）から、混在する水分を取り除く脱水手段３０を備え、吸収液（リッチ液）は、脱水手段３０により、水分を除去した状態で、第１管路Ｌ８１を通じて再生塔に供給されること、を特徴とする。
【0125】
本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１によれば、再生塔２０では、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）の放散にあたり、加熱するリッチ液が、予め脱水された状態になっている。これにより、再生塔２０では、リッチ液中に混在していた水分の気化は、ほとんど生じず、酸素、窒素等の不要ガスも脱水手段３０で排気されているため、リッチ液の加熱に伴って放散（または気化）するガスの大半は、二酸化炭素（ＣＯ２ガス）となる。そのため、放散した気体に占める二酸化炭素（ＣＯ２ガス）の分圧はより高くなり、ひいては、より純度の高い二酸化炭素の回収が可能となる。
【0126】
また、再生塔２０では、加熱するリッチ液が、予め脱水された状態になっているため、被分離ガスに由来した水分（主として飽和水の状態となった水蒸気）による蒸発を排除することができている。これにより、二酸化炭素を放散するのに必要な沸騰温度にリッチ液を加熱するとき、従来、再生塔内での雰囲気温度の低下が、混在していた水分の蒸発に起因して生じていたが、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１では、このような水分の蒸発がほとんど発現しない。そのため、再生塔２０の内部空間２０Ｓでは、水分の蒸発に依拠した雰囲気温度の低下が抑制できている。ひいては、再生塔２０では、予め脱水された状態にある吸収処理後の吸収液が内部空間２０Ｓに導入されるため、被分離ガスの混在していた水分の影響を受けて、雰囲気温度が低下するのを抑止できるようになり、水分の蒸発に依拠した雰囲気温度の低下を補う昇温の必要性はほとんどない。それ故に、再生塔２０で沸騰温度になるまで吸収処理後の吸収液を加熱する時に、ヒートポンプ２５で投与するエネルギー負荷を抑制することができている。
【0127】
従って、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１によれば、再生塔２０において、投与するエネルギー負荷を抑制すると共に、水蒸気等の水分の混在を抑えて、被分離ガスから二酸化炭素を、より高い純度で回収することができる、という優れた効果を奏する。
【0128】
また、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１Ａ、１Ｂ（１）では、再生塔２０から放散した再生処理後の二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収ライン５０を、再生塔２０と連通可能に繋ぐ第２管路Ｌ８２に備え、二酸化炭素回収ライン５０は、再生処理後の二酸化炭素を気相から固相に昇華させる固化槽（例えば、第１回収槽５１を固化槽とした図２に示す固化槽５１）を有し、例示する固化槽５１等では、冷媒回路Ｌ２を流通する冷媒により、再生処理後の二酸化炭素との間で熱交換が可能であり、再生処理後の二酸化炭素は、冷媒により固化した状態で、固化槽から回収可能であること、を特徴とする。
【0129】
この特徴により、この固化槽５１の内部空間５１Ｓ等に導入する二酸化炭素（ＣＯ２ガス）は、リッチ液に混在していた水分（水蒸気）を脱水手段３０で除去した、乾いた状態のリッチ液を基に、再生塔２０で放散され、冷媒により、この状態にある二酸化炭素（ＣＯ２ガス）が、その混在元であった被分離ガスの種別に応じた特有の凝固点以下に冷却されて固化される。これにより、固化槽５１等で固化した二酸化炭素は、より純度の高いドライアイスの態様で回収することができる。
【0130】
また、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）では、冷媒は、液化天然ガス（LNG：Liquefied Natural Gas）をガス化した熱媒体であること、を特徴とする。
【0131】
この特徴により、液化天然ガスをガス化することに伴って大量に生じ、これまで利用されずに廃棄されてきた冷熱エネルギーが、冷媒の冷熱として有効に活用することできる。特に、都市ガスの主原料となる天然ガスは、ＬＮＧの状態で輸入され、ＬＮＧの受入基地でガス化されて、パイプラインを通じて需要先に向けて送出される。ＬＮＧをガス化するときには、冷熱エネルギーが、大量に放出されて未利用のまま廃棄される。このようなＬＮＧの実情に鑑みて、二酸化炭素回収装置１は、液化天然ガスをガス化した冷媒を用いることで、世界的な課題となっている環境問題の解決に向けて寄与することができる。ひいては、二酸化炭素回収装置１は、放出し廃棄していたエネルギーの有効利用を図り、持続可能な開発目標（SDGs：Sustainable Development Goals）の達成の一助として、大いに貢献できる。
【0132】
また、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１Ａ、１Ｂ（１）では、二酸化炭素回収ライン５０は、再生処理後の二酸化炭素を気相状態で収容可能な気化槽（例えば、第２回収槽６１を固化槽とした図２に示す気化槽６１）を有し、例示する気化槽６１等には、固化した状態にある再生処理後の二酸化炭素を、その臨界点より低い温度で昇温可能な熱交換器６４が配設され、再生処理後の二酸化炭素は、熱交換器６４により、常温に温度調節された気相状態で、気化槽６１から回収可能であること、二酸化炭素回収ライン５０では、固化槽５１の役割りと気化槽６１の役割りとのいずれか一方を、互いに異なった役割りで選択的に果たすことを可能に構成された一双の回収槽６０が、第２管路Ｌ８２に対し、並列に接続されていること、を特徴とする。
【0133】
この特徴により、例示した固化槽５１の内部空間５１Ｓと同様、例示した気化槽６１の内部空間６１Ｓに導入する二酸化炭素（ＣＯ２ガス）は、リッチ液に混在していた水分（水蒸気）を脱水手段３０で除去した、乾いた状態のリッチ液を基に、再生塔２０から、より高純度な状態で放散され、固化槽５１での固化を経て、気化槽６１で常温に調節して回収される。これにより、気化槽６１等で回収する二酸化炭素（ＣＯ２ガス）は、より高純度な状態となっており、例えば、メタノール、メタン等の化学物質や、炭素素材への変換、工業向けの高圧ＣＯ２ガス、飲食向けの炭酸ガス等、市販に適す品質を担保して活用することができるほか、地中に貯留（ＣＣＳ）することにより、大気放散の抑制を図ることができる。
【0134】
また、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１Ｂ（１）では、脱水手段３０は、水分を含んだ吸収液（リッチ液）を収容可能な内部空間１３１Ｓを設けた脱水ユニット１３１を有し、冷媒回路Ｌ２は、固化槽５１から脱水手段３０を経由して配設されていること、冷媒は、脱水手段３０では、リッチ液に混在する水分の凝固を可能とすると共に、固化槽５１では、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）の固化を可能とした温度であること、水分は、冷媒により、内部空間１３１Ｓで凝固した氷単体の状態で、脱水ユニット１３１から回収可能であること、が好ましい。
【0135】
この特徴により、脱水手段３０は、脱水ユニット１３１を、少なくとも１基構成するだけで、水分を含んだリッチ液を、乾いた状態のリッチ液に簡単に生成することができる。しかも、内部空間１３１Ｓでは、水分を含んだリッチ液が、冷媒との熱交換により冷却され、この冷媒を流通する冷媒回路Ｌ２が、固化槽と共用できていることから、冷媒回路Ｌ２の系統を脱水ユニット１３１に経由させるだけとなり、二酸化炭素回収装置１Ｂ（１）の構造が簡素化できている。
【0136】
また、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１Ａ（１）では、脱水手段３０は、水分を含んだリッチ液を収容可能な内部空間３１Ｓを設けた脱水ユニット３１と、水を吸着可能な吸水材３２とを、有し、内部空間３１Ｓに配した吸水材３２が、内部空間３１Ｓを通過する、水分を含んだリッチ液から、水分を吸着して除去すること、を特徴とする。また、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１Ｃ（１）では、脱水手段３０は、水分を含んだリッチ液を収容可能な内部空間２３１Ｓを設けた脱水ユニット２３１と、内部空間２３１Ｓに配した分離膜材２３２とを有し、分離膜材２３２は、膜により、液体中に含む水を分離可能な捕捉部材であり、吸収塔１０から供給される、水分を含んだリッチ液から、水分を捕捉して除去すること、を特徴とする。
【0137】
これらの特徴により、吸水材３２、分離膜材２３２は、水分を含んだリッチ液に含む水分をなす微細な水分子群を、精度良く捕捉漏れを抑えて取り除くことが可能になるため、脱水処理後のリッチ液（乾いた状態のリッチ液）は、ほとんど水分を残存していない、乾いた状態となる。
【0138】
また、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１Ａ（１）では、吸収塔１０と脱水ユニット３１とを、第１管路Ｌ８１と独立した系統で並列に接続した第３管路Ｌ８３が配設されていると共に、内部空間３１Ｓからの排気を行う排気管３７と、排気管３７の開路または閉路が可能な開閉弁３８とを、脱水ユニット３１に有し、吸収塔１０で、水分を含んだリッチ液から放たれた不要ガスは、第３管路Ｌ８３を通じて内部空間３１Ｓを流通し、排気管３７から排気されること、を特徴とする。
【0139】
この特徴により、吸水材３２が、捕捉した水分の受容限界に近づき、捕捉能力の低下を招いた場合、吸水材３２は、水分を含んだリッチ液の内部空間３１Ｓへの流入を阻止した状態の下、内部空間３１Ｓに晒された昇温後の不要ガスにより、捕捉した水分を蒸発させて、乾燥することができる。特に、水分を含んだリッチ液の内部空間３１Ｓへの流入を阻止した状態の下で、この水分の蒸気は、昇温後の不要ガスと共に、排気管３７から排気されるため、脱水処理後のリッチ液（乾いた状態のリッチ液）に再混入しない。
【0140】
また、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１Ａ（１）では、脱水ユニット３１には、内部空間３１Ｓの雰囲気を昇温可能な熱源３９が設けられ、脱水ユニット３１では、不要ガスが内部空間３１Ｓに供給される場合には、熱源３９は、内部空間３１Ｓを加熱するＯＮ状態である一方、水分を含んだリッチ液が内部空間３１Ｓに供給される場合には、熱源３９は、内部空間３１Ｓを加熱しないＯＦＦ状態であること、を特徴とする。
【0141】
この特徴により、熱源３９がＯＦＦ状態の場合、リッチ液が、比較的低温状態にあることから、リッチ液自体は、気化を抑えて、より安定した液相状態に維持できているため、吸水材３２は、リッチ液に含んだ水分に対し、吸水材３２の空孔内への吸着を促進することができる。それ故に、吸水材３２の吸着能力を十分に発揮することができるほか、無駄な熱エネルギー消費も抑えることができる。また、熱源３９がＯＮ状態の場合には、乾燥機能の役割を果たす脱水ユニット３１側の内部空間３１Ｓでは、熱源３９による加熱で昇温した不要ガスにより、捕捉した水分を含む吸水材３２を乾燥させることができる。
【0142】
また、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１Ａ（１）では、脱水ユニット３１（３１Ａ、３１Ｂ）を複数有し、各脱水ユニット３１は、第１管路Ｌ８１と並列に接続されていると共に、第３管路Ｌ８３とも並列に接続されていること、第１管路Ｌ８１には、脱水ユニット３１に向けた、水分を含んだリッチ液の流れを選択的に制御する第１切替弁４１を、第３管路Ｌ８３には、脱水ユニット３１に向けた不要ガスの流通を選択的に制御する第２切替弁４２を、それぞれ有し、各脱水ユニット３１では、第１切替弁４１と第２切替弁４２により、水分を含んだリッチ液、または不要ガスのいずれか一方の流体だけが、内部空間３１Ｓに供給されること、を特徴とする。
【0143】
この特徴により、第１切替弁４１と第２切替弁４２との協働の下で、吸水材３２により、水分を含んだリッチ液から脱水した、乾いた状態のリッチ液を収容した脱水ユニット３１の内部空間３１Ｓに、吸収塔１０から流通する不要ガスが混入するのを防止できる。
【0144】
また、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１Ａ（１）では、脱水ユニット３１では、不要ガスが内部空間３１Ｓに供給される場合、熱源３９で加熱した昇温後の不要ガスにより、水分を吸着した状態にある吸水材３２を、内部空間３１Ｓで乾燥させる乾燥機能を有すること、脱水手段３０では、内部空間３１Ｓに供給された、水分を含んだリッチ液に対し、吸水材３２により水分の脱水処理を行う脱水機能と、乾燥機能とを、相互に選択的な切り替えを伴って、当該二酸化炭素回収装置１Ａ（１）は運転されること、を特徴とする。
【0145】
この特徴により、一の脱水ユニット３１（例示する図２で、脱水ユニット３１Ｂ）が、脱水機能の役割を果たしている間、同時に他の脱水ユニット３１（例示する図２で、脱水ユニット３１Ａ）が、乾燥機能の役割を果たすことができる。そのため、脱水機能をなす一の脱水ユニット３１の吸水材３２で、捕捉した水分の受容限界に近づいて捕捉能力の低下を招いた場合には、一の脱水ユニット３１を乾燥機能の役割に、他の脱水ユニット３１を乾燥機能の役割に、双方で切り替えて、二酸化炭素回収装置１Ａを継続して運転することができる。同様に、他の脱水ユニット３１（例示する図２で、脱水ユニット３１Ａ）が、脱水機能の役割を果たしている間、同時に一の脱水ユニット３１（例示する図２で、脱水ユニット３１Ｂ）が、乾燥機能の役割を果たすことができる。従って、二酸化炭素回収装置１Ａは、脱水手段３０では、脱水機能と乾燥機能を、選択的に切り替えて運転できているため、水分を含んだリッチ液を、持続的に効率良く脱水して、乾いた状態のリッチ液を生成することができる。
【0146】
また、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１Ｄ（１）では、脱水手段３０は、疎水性をなす吸収液を対象に用いる脱水ユニット３３１を有し、脱水ユニット３３１は、水分を含んだリッチ液を静置状態で貯留可能な内部空間３３１Ｓと、内部空間３３１Ｓと連通したドレン３３２と、を有していること、ドレン３３２は、内部空間３３１Ｓに貯留した、水分を含んだリッチ液から相分離した水分を排水すること、を特徴とする。
【0147】
この特徴により、簡単な構造の脱水ユニット３３１で、水分を含んだリッチ液から、有機溶媒相の液である、乾いた状態のリッチ液を生成することができ、分離した水は、そのままドレン３３２を通じて排水することができる。また、脱水ユニット３３１の構成が簡単であるため、二酸化炭素回収装置１Ｄ（１）に対し、例えば、メンテナンス等、運用上の管理を行い易いメリットがある。
【0148】
また、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１Ｄ（１）では、第１管路Ｌ８１のうち、内部空間３３１Ｓへの流入側にある流入口３３３、または内部空間３３１Ｓからの流出側にある流出口３３４の少なくとも片側に、第１管路Ｌ８１内の開路または閉路を可能とした第１開閉弁３３５を有していること、を特徴とする。
【0149】
この特徴により、内部空間３３１Ｓに貯留したリッチ液の相分離を行う間、第１開閉弁３３５により、流入口３３３側と流出口３３４側の双方で、第１管路Ｌ８１内を閉路することで、リッチ液が内部空間３３１Ｓで安置し易くなる。これにより、相分離後、水は排水され、有機溶媒相の液である、乾いた状態のリッチ液は、水分を含んだリッチ液から、効率良く得られ、しかも水の混在を抑えたより純度の高い状態で、得ることができる。
【0150】
以上において、本発明を第１～第４の実施形態に即して説明したが、本発明は上記第１～第４の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できる。
【0151】
例えば、第１～第４の実施形態では、冷媒回路Ｌ２に流通する冷媒を、液化天然ガス（ＬＮＧ）としたが、再生処理後の二酸化炭素（ＣＯ２ガス）を冷却するのに要する冷熱は、ＬＮＧ以外にも、例えば、液体水素や液化メタン等に挙げられる液化燃料のほか、例えば、液化窒素や液化酸素等に挙げられる液化ガスであっても良い。
【0152】
また、第１の実施形態では、同じ仕様の脱水ユニット３１を２セット並列に接続した脱水手段３０を挙げたが、接続する脱水ユニットの数は、複数であれば良く、２に限らず、適宜変更可能である。但し、第１の実施形態のように、１つの脱水ユニット３１に対し、脱水機能と乾燥機能との役割を交互に可逆的に果たすため、複数の脱水ユニットのうち、一部をなすいくつかの脱水ユニットの集まりをなす第１の脱水ユニット群と、複数の脱水ユニットのうち、その残部をなすいくつかの脱水ユニットの集まりをなす第２の脱水ユニット群とが、互いに並列接続関係にあることが重要である。例えば、第１の脱水ユニット群が脱水機能の役割を果たしている時に、第２の脱水ユニット群が乾燥機能の役割を果たすことができるからである。
【0153】
また、第４の実施形態では、図７に示すように、主成分に有機溶媒を含む疎水性の吸収液として、水より大きい比重をなす有機溶媒を含んだ吸収液を用いた。しかしながら、本発明に係る二酸化炭素回収装置では、用いる吸収液が、主成分に有機溶媒を含む疎水性の液剤である場合、この吸収液に含有する有機溶媒は、水より小さい比重をなす物性であっても良い。
【0154】
但し、水より小さい比重の有機溶媒を含有した吸収液を使用する場合、図７に相当した脱水ユニットの内部空間に貯留された吸収処理後の吸収液では、吸収液の主成分の相である有機溶媒相が、混在していた水分の相である水相より上になって相分離する。そのため、本発明に係る二酸化炭素回収装置では、吸収塔から供給される吸収処理後の吸収液を、この脱水ユニットの内部空間に貯留できると共に、この内部空間で相分離後、乾いた状態となった吸収処理後の吸収液を再生塔に向けて送出できるよう、本発明に係る第１管路が、この脱水ユニットの内部空間に接続されて連通していることが重要である。
【符号の説明】
【0155】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 二酸化炭素回収装置
１０ 吸収塔
２０ 再生塔
３０ 脱水手段
３１、３１Ａ、３１Ｂ 脱水ユニット（第２の脱水ユニット）
３１Ｓ 内部空間（第２の内部空間）
３２ 吸水材（分離材）
３７ 排気管
３８ 開閉弁
３９ 熱源（第２の熱源）
４１ 第１切替弁（第１の流通制御弁）
４２ 第２切替弁（第２の流通制御弁）
５０ 二酸化炭素回収ライン（二酸化炭素回収手段）
５１ 第１回収槽（回収槽）
６０ 回収槽
６１ 第２回収槽（回収槽）
６４ 熱交換器（第１の熱源）
１３１ 脱水ユニット（第１の脱水ユニット）
１３１Ｓ 内部空間（第１の内部空間）
１３５ ドレン
２３１ 脱水ユニット（第２の脱水ユニット）
２３１Ｓ 内部空間（第２の内部空間）
２３２ 分離膜材（分離材）
３３１ 脱水ユニット（第３の脱水ユニット）
３３１Ｓ 内部空間（第３の内部空間）
３３３ 流入口（第３の内部空間への流入側）
３３４ 流出口（第３の内部空間からの流出側）
３３５ 第１開閉弁（第３の流通制御弁）
Ｌ２ 冷媒回路
Ｌ８１ 第１管路
Ｌ８２ 第２管路
Ｌ８３ 第３管路
１０ 吸収塔
２０ 再生塔
３０ 脱水手段
３１、３１Ａ、３１Ｂ 脱水ユニット（第２の脱水ユニット）
３１Ｓ 内部空間（第２の内部空間）
３２ 吸水材（分離材）
３７ 排気管
３８ 開閉弁
３９ 熱源（第２の熱源）
４１ 第１切替弁（第１の流通制御弁）
４２ 第２切替弁（第２の流通制御弁）
５０ 二酸化炭素回収ライン（二酸化炭素回収手段）
５１ 第１回収槽（回収槽）
６０ 回収槽
６１ 第２回収槽（回収槽）
６４ 熱交換器（第１の熱源）
１３１ 脱水ユニット（第１の脱水ユニット）
１３１Ｓ 内部空間（第１の内部空間）
１３５ ドレン
２３１ 脱水ユニット（第２の脱水ユニット）
２３１Ｓ 内部空間（第２の内部空間）
２３２ 分離膜材（分離材）
３３１ 脱水ユニット（第３の脱水ユニット）
３３１Ｓ 内部空間（第３の内部空間）
３３３ 流入口（第３の内部空間への流入側）
３３４ 流出口（第３の内部空間からの流出側）
３３５ 第１開閉弁（第３の流通制御弁）
Ｌ２ 冷媒回路
Ｌ８１ 第１管路
Ｌ８２ 第２管路
Ｌ８３ 第３管路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】