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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】P2024155562
(43)【公開日】2024-10-31
(54)【発明の名称】二酸化炭素回収設備
(51)【国際特許分類】
B01D 53/14 20060101AFI20241024BHJP
B01D 53/62 20060101ALI20241024BHJP
B01D 53/78 20060101ALI20241024BHJP
C01B 32/50 20170101ALI20241024BHJP
C25B 9/00 20210101ALI20241024BHJP
C25B 1/46 20060101ALI20241024BHJP
C25B 1/04 20210101ALI20241024BHJP
【ＦＩ】
B01D53/14 210
B01D53/62 ZAB
B01D53/78
C01B32/50
C25B9/00 E
C25B1/46
C25B1/04
C25B9/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023070375
(22)【出願日】2023-04-21
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】317015294
【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001092
【氏名又は名称】弁理士法人サクラ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】太原 俊男
(72)【発明者】
【氏名】井上 翔太
(72)【発明者】
【氏名】柳生 基茂
(72)【発明者】
【氏名】斎藤 聡
(72)【発明者】
【氏名】岡部 寛史
(72)【発明者】
【氏名】山下 雄生
(72)【発明者】
【氏名】太田 行俊
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 健介
(72)【発明者】
【氏名】西村 芙美
【テーマコード（参考）】
4D002
4D020
4G146
4K021
【Ｆターム（参考）】
4D002AA09
4D002AC10
4D002BA02
4D002CA06
4D002CA07
4D002DA02
4D002DA12
4D002EA03
4D002EA07
4D002EA13
4D002FA01
4D002GA01
4D002GB09
4D002GB11
4D020AA03
4D020BA01
4D020BA08
4D020BB03
4D020BC04
4D020CB01
4D020CB08
4D020CD04
4D020DA03
4D020DB06
4D020DB08
4G146JA02
4G146JB09
4G146JC22
4G146JC29
4G146JC36
4K021AA01
4K021AA03
4K021AB01
4K021BA02
4K021BA03
4K021CA08
4K021CA09
4K021DB31
4K021DC03
4K021DC15
(57)【要約】
【課題】熱エネルギを使用せずに二酸化炭素の吸収および分離が可能な二酸化炭素回収設備を提供することである。
【解決手段】実施形態の二酸化炭素回収設備１は、塩化ナトリム水溶液を電気分解して水酸化ナトリウム水溶液、塩素ガス、水素ガスを生成する電気分解装置１０と、電気分解装置１０で生成された水酸化ナトリウム水溶液を含む吸収液を用いて二酸化炭素を含む気体から二酸化炭素を吸収して、炭酸ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウムを含む二酸化炭素吸収水溶液を生成する吸収装置２０と、吸収装置２０で生成された二酸化炭素吸収水溶液に電気分解装置１０で生成された塩素ガスを反応させて二酸化炭素吸収水溶液から二酸化炭素を分離するとともに、塩化ナトリム水溶液を生成する分離装置４０と、分離装置４０で生成された塩化ナトリム水溶液を電気分解装置１０に導入する配管７０とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】実施形態の二酸化炭素回収設備１は、塩化ナトリム水溶液を電気分解して水酸化ナトリウム水溶液、塩素ガス、水素ガスを生成する電気分解装置１０と、電気分解装置１０で生成された水酸化ナトリウム水溶液を含む吸収液を用いて二酸化炭素を含む気体から二酸化炭素を吸収して、炭酸ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウムを含む二酸化炭素吸収水溶液を生成する吸収装置２０と、吸収装置２０で生成された二酸化炭素吸収水溶液に電気分解装置１０で生成された塩素ガスを反応させて二酸化炭素吸収水溶液から二酸化炭素を分離するとともに、塩化ナトリム水溶液を生成する分離装置４０と、分離装置４０で生成された塩化ナトリム水溶液を電気分解装置１０に導入する配管７０とを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
塩化ナトリム水溶液を電気分解して水酸化ナトリウム水溶液、塩素ガス、水素ガスを生成する電気分解装置と、
前記電気分解装置で生成された水酸化ナトリウム水溶液を含む吸収液を用いて二酸化炭素を含む気体から二酸化炭素を吸収して、炭酸ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウムを含む二酸化炭素吸収水溶液を生成する吸収装置と、
前記吸収装置で生成された前記二酸化炭素吸収水溶液に前記電気分解装置で生成された塩素ガスを反応させて前記二酸化炭素吸収水溶液から二酸化炭素を分離するとともに、塩化ナトリム水溶液を生成する分離装置と、
前記分離装置で生成された塩化ナトリム水溶液を前記電気分解装置に導入する塩化ナトリム水溶液導入系統と
を具備することを特徴とする二酸化炭素回収設備。
前記電気分解装置で生成された水酸化ナトリウム水溶液を含む吸収液を用いて二酸化炭素を含む気体から二酸化炭素を吸収して、炭酸ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウムを含む二酸化炭素吸収水溶液を生成する吸収装置と、
前記吸収装置で生成された前記二酸化炭素吸収水溶液に前記電気分解装置で生成された塩素ガスを反応させて前記二酸化炭素吸収水溶液から二酸化炭素を分離するとともに、塩化ナトリム水溶液を生成する分離装置と、
前記分離装置で生成された塩化ナトリム水溶液を前記電気分解装置に導入する塩化ナトリム水溶液導入系統と
を具備することを特徴とする二酸化炭素回収設備。
【請求項2】
前記電気分解装置で生成された水酸化ナトリウム水溶液が２５～３５ｗｔ％水酸化ナトリウム水溶液であることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素回収設備。
【請求項3】
前記吸収装置は、
前記吸収液を上部から導入する吸収液導入部、前記気体を導入する気体導入部、および前記二酸化炭素吸収水溶液を底部に貯留する二酸化炭素吸収水溶液貯留部を備える吸収塔と、
前記二酸化炭素吸収水溶液貯留部から導出された前記二酸化炭素吸収水溶液から析出物を分離する析出物分離部と、
前記析出物分離部において前記析出物が分離された前記二酸化炭素吸収水溶液の一部と前記電気分解装置で生成された水酸化ナトリウム水溶液とを混合して生成された前記吸収液を前記吸収塔の前記吸収液導入部に導入する吸収液導入系統と
を備えることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素回収設備。
前記吸収液を上部から導入する吸収液導入部、前記気体を導入する気体導入部、および前記二酸化炭素吸収水溶液を底部に貯留する二酸化炭素吸収水溶液貯留部を備える吸収塔と、
前記二酸化炭素吸収水溶液貯留部から導出された前記二酸化炭素吸収水溶液から析出物を分離する析出物分離部と、
前記析出物分離部において前記析出物が分離された前記二酸化炭素吸収水溶液の一部と前記電気分解装置で生成された水酸化ナトリウム水溶液とを混合して生成された前記吸収液を前記吸収塔の前記吸収液導入部に導入する吸収液導入系統と
を備えることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素回収設備。
【請求項4】
前記気体導入部は、前記二酸化炭素吸収水溶液貯留部に貯留されている前記二酸化炭素吸収水溶液に前記気体を吹き込むことを特徴とする請求項３記載の二酸化炭素回収設備。
【請求項5】
前記二酸化炭素吸収水溶液の水素イオン濃度指数ｐＨが８～１２であることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素回収設備。
【請求項6】
前記二酸化炭素吸収水溶液の温度が３０～６０℃であることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素回収設備。
【請求項7】
前記分離装置は、
前記析出物分離部から前記二酸化炭素吸収水溶液を導入する二酸化炭素吸収水溶液導入部と、
前記二酸化炭素吸収水溶液導入部から導入された前記二酸化炭素吸収水溶液を貯留する第２の二酸化炭素吸収水溶液貯留部と、
前記第２の二酸化炭素吸収水溶液貯留部の前記二酸化炭素吸収水溶液に前記電気分解装置で生成された塩素ガスを吹き込む塩素ガス導入部と、
前記二酸化炭素吸収水溶液から分離された二酸化炭素を排出する二酸化炭素排出部と
を備えることを特徴とする請求項３記載の二酸化炭素回収設備。
前記析出物分離部から前記二酸化炭素吸収水溶液を導入する二酸化炭素吸収水溶液導入部と、
前記二酸化炭素吸収水溶液導入部から導入された前記二酸化炭素吸収水溶液を貯留する第２の二酸化炭素吸収水溶液貯留部と、
前記第２の二酸化炭素吸収水溶液貯留部の前記二酸化炭素吸収水溶液に前記電気分解装置で生成された塩素ガスを吹き込む塩素ガス導入部と、
前記二酸化炭素吸収水溶液から分離された二酸化炭素を排出する二酸化炭素排出部と
を備えることを特徴とする請求項３記載の二酸化炭素回収設備。
【請求項8】
前記二酸化炭素吸収水溶液と塩素ガスとが反応する前記第２の二酸化炭素吸収水溶液貯留部内の水溶液の水素イオン濃度指数ｐＨが６～１０であることを特徴とする請求項７記載の二酸化炭素回収設備。
【請求項9】
前記二酸化炭素吸収水溶液導入部は、前記第２の二酸化炭素吸収水溶液貯留部よりも上方に設けられていることを特徴とする請求項７記載の二酸化炭素回収設備。
【請求項10】
前記分離装置は、
前記二酸化炭素排出部から排出された二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収部を備えることを特徴とする請求項７記載の二酸化炭素回収設備。
前記二酸化炭素排出部から排出された二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収部を備えることを特徴とする請求項７記載の二酸化炭素回収設備。
【請求項11】
前記電気分解装置で生成された水素ガスを回収する水素回収部を備えることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素回収設備。
【請求項12】
前記電気分解装置で生成された塩素ガスを回収する塩素回収部を備えることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素回収設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、二酸化炭素回収設備に関する。
【背景技術】
【0002】
地球温暖化対策の一つとして、火力発電設備などから排出される二酸化炭素（ＣＯ２）を回収する技術が求められている。従来の二酸化炭素回収技術として、アミン溶液を吸収剤とする大規模な二酸化炭素回収設備が検討されている。この二酸化炭素回収設備において、二酸化炭素は、アミン溶液によって吸収される。二酸化炭素を吸収したアミン溶液は、加熱されることによって二酸化炭素を放出する。そして、放出された二酸化炭素は、回収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許５７０１９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来のアミン溶液を用いた二酸化炭素回収設備では、二酸化炭素を吸収したアミン溶液から二酸化炭素を分離する際、大量の熱エネルギを必要とする。例えば、高効率ＬＮＧ火力発電設備においては、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素の濃度は３～５％程度と低いため、アミン溶液による二酸化炭素の吸収効率および分離効率は低い。そのため、二酸化炭素を吸収および分離する工程でより多くの熱エネルギを必要とする。
【0005】
アミン溶液を用いた二酸化炭素回収設備を備えた火力発電設備においては、熱エネルギとして蒸気が使用される。そして、二酸化炭素を吸収したアミン溶液から二酸化炭素を分離する際、火力発電設備で生成した蒸気の数十％が消費される場合もある。そのため、二酸化炭素を分離するために使用される蒸気を余分に生成しなければならず、それによって二酸化炭素の排出量は増加する。
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、熱エネルギを使用せずに二酸化炭素の吸収および分離が可能な二酸化炭素回収設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
実施形態の二酸化炭素回収設備は、塩化ナトリム水溶液を電気分解して水酸化ナトリウム水溶液、塩素ガス、水素ガスを生成する電気分解装置と、前記電気分解装置で生成された水酸化ナトリウム水溶液を含む吸収液を用いて二酸化炭素を含む気体から二酸化炭素を吸収して、炭酸ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウムを含む二酸化炭素吸収水溶液を生成する吸収装置と、前記吸収装置で生成された前記二酸化炭素吸収水溶液に前記電気分解装置で生成された塩素ガスを反応させて前記二酸化炭素吸収水溶液から二酸化炭素を分離するとともに、塩化ナトリム水溶液を生成する分離装置と、前記分離装置で生成された塩化ナトリム水溶液を前記電気分解装置に導入する塩化ナトリム水溶液導入系統とを備える。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施の形態の二酸化炭素回収設備の構成の概要を模式的に示す系統図である。
【図2】実施の形態の二酸化炭素回収設備における電気分解装置の構成の概要を模式的に示した図である。
【図3】実施の形態の二酸化炭素回収設備における吸収装置の構成の概要を模式的に示した図である。
【図4】実施の形態の二酸化炭素回収設備における分離装置の構成の概要を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0010】
図１は、実施の形態の二酸化炭素回収設備１の構成の概要を模式的に示す系統図である。まず、ここでは、二酸化炭素回収設備１の構成の概要について説明し、二酸化炭素回収設備１の各構成部については、後に詳しく説明する。
【0011】
図１に示すように、二酸化炭素回収設備１は、電気分解装置１０と、吸収装置２０と、分離装置４０とを備える。二酸化炭素回収設備１は、例えば、二酸化炭素を含む排ガスを排出する火力発電設備などに備えられる。また、二酸化炭素回収設備１は、例えば、大気中の二酸化炭素を回収するために設置されてもよい。なお、二酸化炭素回収設備１の用途はこれらに限られない。二酸化炭素回収設備１は、二酸化炭素を含む気体から二酸化炭素を回収する用途で使用可能である。
【0012】
電気分解装置１０は、塩化ナトリム水溶液を電気分解して水酸化ナトリウム水溶液、塩素ガス、水素ガスを生成する。電気分解装置１０は、塩化ナトリム水溶液を供給する供給管６１を備える。この供給管６１は、分離装置４０で生成（再生）された塩化ナトリム水溶液を導入する配管７０と連結されている。また、電気分解装置１０は、水を供給する水供給管６２を備える。供給される水は、純水、軟水である。
【0013】
電気分解装置１０で生成された水酸化ナトリウム水溶液は、配管６３を介して吸収装置２０に導入される。ここでは、水酸化ナトリウム水溶液を貯留可能なバッファタンク８０が配管６３に介在する一例を示している。例えば、バッファタンク８０の上流側および下流側において配管６３にバルブを備えてもよい。これによって、バッファタンク８０は、水酸化ナトリウム水溶液の回収部としての機能を備える。なお、配管６３は、バッファタンク８０を備えない構成でもよい。
【0014】
電気分解装置１０で生成された水素ガスは、配管６４を介して水素回収部８１に導入される。電気分解装置１０で生成された塩素ガスは、配管６５を介して分離装置４０に導入される。ここでは、塩素ガスを貯留可能なバッファタンク８２が配管６５に介在する一例を示している。例えば、バッファタンク８２の上流側および下流側において配管６５にバルブを備えてもよい。これによって、バッファタンク８２は、塩素ガスの回収部としての機能を備える。なお、配管６５は、バッファタンク８２を備えない構成でもよい。
【0015】
吸収装置２０は、電気分解装置１０で生成された水酸化ナトリウム水溶液を含む吸収液を用いて二酸化炭素を含む気体から二酸化炭素を吸収して、炭酸ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウムを含む二酸化炭素吸収水溶液を生成する。二酸化炭素を含む気体は、導入管６６から吸収装置２０に導入される。また、二酸化炭素が除去された気体は、排気管６７を介して排出される。生成された二酸化炭素吸収水溶液は、配管６８を介して分離装置４０に導入される。
【0016】
ここで、二酸化炭素を含む気体として、例えば、二酸化炭素を含む燃焼ガス、大気などが例示される。二酸化炭素を含む燃焼ガスとして、例えば、火力発電設備のボイラなどからの排ガスが例示される。二酸化炭素吸収水溶液は、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、または炭酸水素ナトリウムの結晶を含む炭酸水素ナトリウム水溶液などで構成される。例えば、結晶を含む炭酸水素ナトリウム水溶液は、スラリー状であってもよい。なお、炭酸水素ナトリウムの結晶は、析出物として機能する。
【0017】
分離装置４０は、吸収装置２０で生成された二酸化炭素吸収水溶液に電気分解装置１０で生成された塩素ガスを反応させて二酸化炭素吸収水溶液から二酸化炭素を分離するとともに、塩化ナトリム水溶液を生成する。分離装置４０において分離された気体の二酸化炭素は、配管６９を介して二酸化炭素回収部８３に導入されて回収される。
【0018】
分離装置４０において生成された塩化ナトリム水溶液は、配管７０を介して供給管６１に導入される。ここでは、塩化ナトリム水溶液を貯留可能なバッファタンク８４が配管７０に介在する一例を示している。例えば、バッファタンク８４の上流側および下流側において配管７０にバルブを備えてもよい。これによって、バッファタンク８４は、塩化ナトリウム水溶液の回収部としての機能を備える。なお、配管７０は、バッファタンク８４を備えない構成でもよい。ここで、配管７０（バッファタンク８４を備える場合も含む）は、分離装置４０で生成（再生）された塩化ナトリム水溶液を電気分解装置に導入する塩化ナトリム水溶液導入系統として機能する。
【0019】
次に、二酸化炭素回収設備１の各構成部について説明する。
【0020】
（電気分解装置１０）
図２は、実施の形態の二酸化炭素回収設備１における電気分解装置１０の構成の概要を模式的に示した図である。図２に示すように、電気分解装置１０は、装置容器１１と、陽極室１２と、陰極室１３と、イオン交換膜１４とを備える。装置容器１１内は、イオン交換膜１４によって陽極室１２と陰極室１３とが区画されている。
図２は、実施の形態の二酸化炭素回収設備１における電気分解装置１０の構成の概要を模式的に示した図である。図２に示すように、電気分解装置１０は、装置容器１１と、陽極室１２と、陰極室１３と、イオン交換膜１４とを備える。装置容器１１内は、イオン交換膜１４によって陽極室１２と陰極室１３とが区画されている。
【0021】
陽極室１２は、陽極１５を備え、塩化ナトリウム水溶液が供給されて塩素ガスを生成する区画である。陽極室１２を構成する装置容器１１の下部には、塩化ナトリウム水溶液を導入する導入口１２ａが形成されている。陽極室１２を構成する装置容器１１の上部には、塩化ナトリウム水溶液を排出する排出口１２ｂが形成されている。電気分解装置１０は、陽極室１２に塩化ナトリウム水溶液を循環させる循環配管１６を備える。循環配管１６の一端は、導入口１２ａに連結され、循環配管１６の他端は、排出口１２ｂに連結されている。循環配管１６には、塩化ナトリウム水溶液を供給する供給管６１が連結されている。
【0022】
ここで、導入口１２ａには、水素イオン濃度指数（以下、ｐＨと示す。）が調整された塩化ナトリウム水溶液が供給される。塩化ナトリウム水溶液のｐＨは、塩酸によって調整される。なお、ｐＨは、市販のｐＨ計測器を用いて計測される。そのため、循環配管１６には、塩酸を供給する塩酸供給管１７が連結されている。塩酸供給管１７は、循環配管１６と供給管６１との連結部よりも導入口１２ａ側で循環配管１６に連結されている。
【0023】
また、陽極室１２を構成する装置容器１１の上部には、塩素ガスを排出するための排出口１２ｃが形成されている。この排出口１２ｃは、前述した配管６５に連結されている。
【0024】
陰極室１３は、陰極１８を備え、水が供給されて水素ガスを生成するとともに、水酸化ナトリウム水溶液を生成する区画である。陰極室１３を構成する装置容器１１の下部には、水を導入する導入口１３ａが形成されている。陰極室１３を構成する装置容器１１の上部には、水酸化ナトリウム水溶液を排出する排出口１３ｂが形成されている。排出口１３ｂは、水酸化ナトリウム水溶液を吸収装置２０に導く配管６３に連結されている。
【0025】
導入口１３ａには、水を導入口１３ａに供給する水供給管６２が連結されている。また、電気分解装置１０は、配管６３と水供給管６２とを連結し、配管６３から一部の水酸化ナトリウム水溶液を水供給管６２に導入する配管１９を備える。
【0026】
また、陰極室１３を構成する装置容器１１の上部には、水素ガスを排出するための排出口１３ｃが形成されている。この排出口１３ｃは、前述した配管６４に連結されている。
【0027】
イオン交換膜１４は、ナトリウムイオンを選択的に透過させる膜である。イオン交換膜１４として、陽イオン交換膜が採用される。
【0028】
次に、電気分解装置１０における作用について説明する。
【0029】
電気分解装置１０において、陽極１５と陰極１８との間には、所定の電圧が印加されている。ここで、陽極室１２に導入される塩化ナトリウム水溶液は、塩酸供給管１７から供給された塩酸と混合してｐＨ０．５～ｐＨ１．５に調整される。この範囲にｐＨを調整することで、陽極室１２において塩素ガスを生成することができる。なお、導入口１２ａから導入される塩化ナトリウム水溶液は、飽和水溶液の状態である。
【0030】
ここで、塩酸供給管１７から供給される塩酸は、例えば、陽極室１２において生成される塩素ガスと、陰極室１３において生成される水素ガスとを反応させて生成されてもよい。
【0031】
ｐＨが調整された塩化ナトリウム水溶液は、導入口１２ａを介して循環配管１６から陽極室１２に導入される。塩化ナトリウム水溶液の電気分解によって、塩素ガスが生成される。塩素ガスは、排出口１２ｃを介して配管６５に排出される。
【0032】
陽極室１２を通過した塩化ナトリウム水溶液は、排出口１２ｂから循環配管１６に排出される。排出口１２ｂから排出される塩化ナトリウム水溶液のｐＨは、３～５となる。排出口１２ｂにおける塩化ナトリウム水溶液のｐＨの範囲を上記範囲とすることで、陽極室１２において塩素ガスを生成可能な条件を維持することができる。
【0033】
排出口１２ｂから排出された塩化ナトリウム水溶液は、供給管６１から供給される塩化ナトリウム水溶液と混合され、飽和水溶液の状態となる。そして、循環配管１６を流れる塩化ナトリウム水溶液は、上記したようにｐＨが調整され、陽極室１２に導入される。
【0034】
陰極室１３には、導入口１３ａを介して水供給管６２から水が供給される。なお、陰極室１３に供給される水には、配管１９から水供給管６２に導入される水酸化ナトリウム水溶液が混在している。
【0035】
陰極室１３に供給された水の電気分解によって、水素ガスが生成される。水素ガスは、排出口１３ｃを介して配管６４に排出される。水酸化ナトリウム水溶液によって硫黄分や窒素酸化物などの不純物が除去されるため、水素ガスの純度は、９９．９％以上（水分を除く）となる。生成された水素ガスは、例えば、火力発電設備のボイラの燃料として利用されてもよい。
【0036】
また、陰極室１３では、水酸化ナトリウム水溶液が生成される。ここで、生成された水酸化ナトリウム水溶液は、２５～３５ｗｔ％水酸化ナトリウム水溶液である。陽極室１２に塩化ナトリウムの飽和水溶液を供給することで、陰極室１３において上記した濃度の水酸化ナトリウム水溶液を生成することができる。水酸化ナトリウム水溶液における水酸化ナトリウムの濃度を上記範囲とすることで、吸収装置２０において効率よく二酸化炭素を吸収できるような調整が可能となる。
【0037】
陰極室１３で生成された水酸化ナトリウム水溶液は、排出口１３ｂから配管６３に排出される。ここで、配管６３に排出された水酸化ナトリウム水溶液のうちの一部は、配管１９を介して水供給管６２に導入される。
【0038】
上記したように、電気分解装置１０では、陽極室１２において塩素ガスが生成される。また、陰極室１３において、高濃度の水素ガスおよび水酸化ナトリウム水溶液が生成される。
【0039】
（吸収装置２０）
図３は、実施の形態の二酸化炭素回収設備１における吸収装置２０の構成の概要を模式的に示した図である。図３に示すように、吸収装置２０は、吸収塔２１と、析出物分離部２２と、吸収液供給管２３と、二酸化炭素吸収水溶液供給管２４とを備える。
図３は、実施の形態の二酸化炭素回収設備１における吸収装置２０の構成の概要を模式的に示した図である。図３に示すように、吸収装置２０は、吸収塔２１と、析出物分離部２２と、吸収液供給管２３と、二酸化炭素吸収水溶液供給管２４とを備える。
【0040】
吸収塔２１は、装置容器２１０と、吸収液導入部２１１と、気体導入部２１２と、多孔質体構成部２１３と、二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４とを備える。
【0041】
吸収液導入部２１１は、水酸化ナトリウム水溶液を含む吸収液を装置容器２１０の上部から導入する。吸収液導入部２１１は、吸収液供給管２３に連結されている。吸収液は、二酸化炭素を吸収するための液体である。吸収液は、配管６３から導入された水酸化ナトリウム水溶液と、二酸化炭素吸収水溶液供給管２４を介して供給された析出物分離部２２からの二酸化炭素吸収水溶液とが混合された水溶液である。
【0042】
吸収液導入部２１１は、例えば、多孔質体構成部２１３の上部から吸収液を下方に噴出する噴出部２１１ａを備える。噴出部２１１ａは、例えば、吸収液を液滴として滴下する。噴出部２１１ａは、例えば、吸収液を微粒子として噴出してもよい。
【0043】
気体導入部２１２は、二酸化炭素を含む気体を装置容器２１０内に導入する。気体導入部２１２は、図３に示すように、二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４に設けられる。気体導入部２１２は、気体を噴出する噴出部２１２ａを備える。
【0044】
少なくとも噴出部２１２ａは、二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４に貯留された二酸化炭素吸収水溶液に浸かるように設けられる。なお、気体導入部２１２全体が二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４の二酸化炭素吸収水溶液に浸かるように設けられてもよい。噴出部２１２ａから噴出された気体は、二酸化炭素吸収水溶液に直接吹き込まれる。換言すると、噴出部２１２ａから噴出された気体は、二酸化炭素吸収水溶液にバブリングされる。そして、吹き込まれ気体は、上方に向かって流れる。
【0045】
多孔質体構成部２１３は、吸収液導入部２１１と二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４との間の装置容器２１０の断面に亘って配置される。多孔質体構成部２１３は、所定の厚さ（高さ）を有する。多孔質体構成部２１３は、多孔質体構成部２１３の表面において吸収液と気体との接触面積を増加するために多孔質体で構成される。多孔質体として、例えば、ポーラス構造体、ハニカム構造体なども含む。
【0046】
二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４は、装置容器２１０の底部に設けられる。二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４は、吸収液導入部２１１から噴出され、流下しながら二酸化炭素を吸収した吸収液を貯留する。二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４に貯留された吸収液は、気体導入部２１２の噴出部２１２ａから噴出される気体からも二酸化炭素を吸収する。噴出部２１２ａから噴出される気体からも二酸化炭素を吸収した吸収液は、二酸化炭素吸収水溶液として機能する。二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４の二酸化炭素吸収水溶液は、配管２５を介して析出物分離部２２に導かれる。
【0047】
析出物分離部２２は、二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４から導出された二酸化炭素吸収水溶液から析出物２２１を分離する。図３に示すように、析出物２２１は、析出物分離部２２を構成する装置容器２２０の底部に沈殿する。なお、析出物分離部２２における析出物２２１の沈殿を促進するために、析出物分離部２２の二酸化炭素吸収水溶液に高分子ポリマーを添加してもよい。この場合、例えば、高分子ポリマーは、析出物分離部２２内の二酸化炭素吸収水溶液に直接添加されてもよい。また、配管２５に高分子ポリマーを導入する導入管を連結して、二酸化炭素吸収水溶液に高分子ポリマーを添加してもよい。
【0048】
析出物２２１としては、例えば、吸収液と二酸化炭素とが反応して生成された炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）の結晶などが例示される。また、析出物２２１の上部には、析出物２２１が分離された二酸化炭素吸収水溶液が存在する。なお、析出物分離部２２は、二酸化炭素吸収水溶液を貯留する貯留部としての機能も備える。二酸化炭素吸収水溶液は、例えば、大気圧下で貯留することができる。
【0049】
例えば、装置容器２２０の底部には、析出物２２１、二酸化炭素吸収水溶液を分離装置４０に導く配管６８が連結されている。また、装置容器２２０の側部または上部には、析出物２２１が分離された二酸化炭素吸収水溶液を吸収液供給管２３に導入する二酸化炭素吸収水溶液供給管２４の一端が連結されている。二酸化炭素吸収水溶液供給管２４の他端は、吸収液供給管２３に連結されている。二酸化炭素吸収水溶液供給管２４には、析出物分離部２２の二酸化炭素吸収水溶液を吸収液供給管２３に圧送するためのポンプ２４ａが介在している。
【0050】
また、吸収液供給管２３は、電気分解装置１０で生成された水酸化ナトリウム水溶液を導く配管６３と連結されている。吸収液供給管２３は、配管６３および二酸化炭素吸収水溶液供給管２４に連結されることで、電気分解装置１０で生成された水酸化ナトリウム水溶液と析出物分離部２２における二酸化炭素吸収水溶液とが混合された吸収液を吸収液導入部２１１に供給することができる。なお、配管６３、配管６３に連結された吸収液供給管２３および吸収液供給管２３に連結された二酸化炭素吸収水溶液供給管２４は、吸収液導入系統として機能する。
【0051】
装置容器２１０の上部には、二酸化炭素が吸収された気体を外部に排出するための排出口２１０ａが設けられている。そして、排出口２１０ａは、排気管６７に連結されている。
【0052】
次に、吸収装置２０における作用について説明する。
【0053】
ここでは、導入管６６から導入される二酸化炭素を含む気体が、燃焼排ガスの場合と大気の場合とに分けて説明する。なお、二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４は、二酸化炭素吸収水溶液で満たされている状態を前提に説明する。
【0054】
まず、気体が燃焼排ガスの場合について説明する。
【0055】
ここで、例えば、ＬＮＧ火力発電設備から排出される燃焼排ガスは、３～５％程度の二酸化炭素を含有する。なお、導入管６６は、火力発電設備などの燃焼ガスを排気する排気管に連結されている。
【0056】
吸収液供給管２３から吸収液導入部２１１に供給された吸収液は、噴出部２１１ａから下方に噴出される。また、導入管６６から気体導入部２１２に導入された二酸化炭素を含む気体（燃焼排ガス）は、二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４に貯留された二酸化炭素吸収水溶液に、噴出部２１２ａから直接噴出される。噴出された気体は、上方に向かって流れる。
【0057】
噴出部２１１ａから噴出された吸収液は、上方に流れる気体と気液接触して二酸化炭素を吸収する。多孔質体構成部２１３においては、多孔質体構成部２１３の表面を利用して吸収液と気体との気液接触が促進される。
【0058】
二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４の上方では、主として次の式（１）で示す反応が生じる。
２ＮａＯＨ ＋ ＣＯ２ → Ｎａ２ＣＯ３ ＋ Ｈ２Ｏ ・・・（１）
２ＮａＯＨ ＋ ＣＯ２ → Ｎａ２ＣＯ３ ＋ Ｈ２Ｏ ・・・（１）
【0059】
上記反応により生成された炭酸ナトリウム水溶液は、流下して二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４に貯留される。上記反応により二酸化炭素が吸収された気体は、排出口２１０ａを介して排気管６７に排出される。例えば、火力発電設備などにおいては、排気管６７から排出された気体は、煙突から大気中に放出される。
【0060】
二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４に貯留された炭酸ナトリウム水溶液に噴出部２１２ａから二酸化炭素を含む気体（燃焼排ガス）を噴出することで、次の式（２）に示す反応が生じる。
Ｎａ２ＣＯ３ ＋ ＣＯ２ ＋ Ｈ２Ｏ → ２ＮａＨＣＯ３ ・・・（２）
Ｎａ２ＣＯ３ ＋ ＣＯ２ ＋ Ｈ２Ｏ → ２ＮａＨＣＯ３ ・・・（２）
【0061】
この反応によって、二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４には、炭酸水素ナトリウム水溶液が生成される。この炭酸水素ナトリウム水溶液には、炭酸水素ナトリウムの結晶を含有する炭酸水素ナトリウム水溶液も含まれる。なお、炭酸水素ナトリウム水溶液は、二酸化炭素吸収水溶液として機能する。
【0062】
ここで、炭酸水素ナトリウムは、炭酸ナトリウムよりも２倍の二酸化炭素と反応して生成される。すなわち、炭酸水素ナトリウムとすることで二酸化炭素の吸収量を増加することができる。また、吸収液のｐＨは、二酸化炭素を溶解すると低下する。二酸化炭素を吸収した吸収液において、吸収液のｐＨが中性に近くなるほど、炭酸ナトリウムの割合は減少し、炭酸水素ナトリウムの割合が増加する。
【0063】
そこで、吸収液導入部２１１の噴出部２１１ａから噴出される吸収液は、高濃度の水酸化ナトリウムを含み、二酸化炭素と反応する。二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４における反応終了時の二酸化炭素吸収水溶液のｐＨは、８～１０に調整される。なお、吸収液および二酸化炭素吸収水溶液のｐＨは、配管６３から供給される水酸化ナトリウム水溶液の流量を調整することで調整される。
【0064】
また、噴出部２１２ａから噴出される気体である燃焼排ガスの温度を調整することで、二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４内の二酸化炭素吸収水溶液の温度を３０～６０℃とすることが好ましい。二酸化炭素吸収水溶液の温度をこの範囲に維持することで、上記した式（２）における反応を促進することができる。
【0065】
二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４の二酸化炭素吸収水溶液は、配管２５を介して析出物分離部２２に導かれる。析出物分離部２２において、二酸化炭素吸収水溶液に含まれる炭酸水素ナトリウムの結晶は、析出物分離部２２の底部に析出物２２１として沈殿する。なお、析出物２２１および二酸化炭素吸収水溶液は、配管６８を通り分離装置４０に導入される。なお、析出物２２１は、二酸化炭素吸収水溶液に含まれた状態で配管６８を介して分離装置４０に導入される。
【0066】
析出物分離部２２における析出物２２１よりも上部の、析出物２２１を含まないまたは微量に析出物を含む二酸化炭素吸収水溶液の一部は、二酸化炭素吸収水溶液供給管２４を通り吸収液供給管２３に導かれる。二酸化炭素吸収水溶液は、配管６３から吸収液供給管２３に供給された水酸化ナトリウム水溶液と混合する。そして、二酸化炭素吸収水溶液が混合した水酸化ナトリウム水溶液は、吸収液として吸収液供給管２３から吸収液導入部２１１に供給される。
【0067】
ここで、吸収液供給管２３内において、二酸化炭素吸収水溶液である炭酸水素ナトリウムは、水酸化ナトリウムの一部と次の式（３）に示す反応を生じる。
ＮａＯＨ ＋ ＮａＨＣＯ３ → Ｎａ２ＣＯ３ ＋ Ｈ２Ｏ ・・・（３）
ＮａＯＨ ＋ ＮａＨＣＯ３ → Ｎａ２ＣＯ３ ＋ Ｈ２Ｏ ・・・（３）
【0068】
式（３）に示す反応によって、吸収液は、炭酸ナトリウムを含む水素ナトリウム水溶液で構成される。
【0069】
次に、気体が大気の場合について説明する。
【0070】
気体が大気の場合の吸収装置２０における作用は、基本的には、気体が燃焼排ガスの場合、吸収装置２０における作用と同じである。ここでは、気体が大気の場合の吸収装置２０における作用において、上記した気体が燃焼排ガスの場合の吸収装置２０における作用と異なる作用について主に説明する。
【0071】
ここで、大気は、０．０４％程度の二酸化炭素を含有する。なお、大気は、導入管６６の一端から導入される。
【0072】
二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４に貯留された炭酸ナトリウム水溶液に噴出部２１２ａから二酸化炭素を含む気体（大気）を噴出しても、気体に含まれる二酸化炭素の濃度が低いため、上記した式（２）の反応はほとんど生じない。そのため、二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４には、式（１）の反応で生成された炭酸ナトリウム水溶液が貯留する。この場合、炭酸ナトリウム水溶液において、炭酸ナトリウムは溶解し、結晶などは含まない。なお、二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４に貯留される炭酸ナトリウム水溶液は、二酸化炭素吸収水溶液として機能する。
【0073】
また、気体に含まれる二酸化炭素の濃度が低いため、二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４内においてｐＨの変化速度は遅い。そのため、二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４における反応終了時の二酸化炭素吸収水溶液のｐＨは、９～１２となる。
【0074】
二酸化炭素吸収水溶液貯留部２１４の二酸化炭素吸収水溶液は、配管２５を介して析出物分離部２２に導かれる。上記したように、二酸化炭素吸収水溶液は、結晶などの析出物を含まないため、析出物の沈殿も生じない。なお、析出物分離部２２は、二酸化炭素吸収水溶液のバッファタンクまたは貯留部として機能する。
【0075】
析出物分離部２２における二酸化炭素吸収水溶液の一部は、二酸化炭素吸収水溶液供給管２４を通り吸収液供給管２３に導かれる。二酸化炭素吸収水溶液は、配管６３から吸収液供給管２３に供給された水酸化ナトリウム水溶液と混合する。そして、二酸化炭素吸収水溶液が混合した水酸化ナトリウム水溶液は、吸収液として吸収液供給管２３から吸収液導入部２１１に供給される。
【0076】
二酸化炭素吸収水溶液は、炭酸ナトリウム水溶液であるため、吸収液は、炭酸ナトリウムを含む水素ナトリウム水溶液で構成される。
【0077】
（分離装置４０）
図４は、実施の形態の二酸化炭素回収設備１における分離装置４０の構成の概要を模式的に示した図である。図４に示すように、分離装置４０は、装置容器４１と、二酸化炭素吸収水溶液導入部４２と、二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３と、塩素ガス導入部４４とを備える。なお、二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３は、第２の二酸化炭素吸収水溶液貯留部として機能する。
図４は、実施の形態の二酸化炭素回収設備１における分離装置４０の構成の概要を模式的に示した図である。図４に示すように、分離装置４０は、装置容器４１と、二酸化炭素吸収水溶液導入部４２と、二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３と、塩素ガス導入部４４とを備える。なお、二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３は、第２の二酸化炭素吸収水溶液貯留部として機能する。
【0078】
二酸化炭素吸収水溶液導入部４２は、吸収装置２０の析出物分離部２２から導入された二酸化炭素吸収水溶液を装置容器４１内に導入する。ここでは、二酸化炭素吸収水溶液導入部４２を二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３よりも上方、すなわち、装置容器４１の上部に備えた一例を示している。二酸化炭素吸収水溶液導入部４２は、配管６８に連結されている。ここで、前述したように、吸収装置２０に導入される気体が燃焼排ガスの場合、二酸化炭素吸収水溶液導入部４２に導入される二酸化炭素吸収水溶液は、炭酸水素ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウムの結晶を含有する炭酸水素ナトリウム水溶液である。また、吸収装置２０に導入される気体が大気の場合、二酸化炭素吸収水溶液導入部４２に導入される二酸化炭素吸収水溶液は、炭酸ナトリウム水溶液である。
【0079】
二酸化炭素吸収水溶液導入部４２は、二酸化炭素吸収水溶液を下方に噴出する噴出部４２ａを備える。噴出部４２ａは、例えば、二酸化炭素吸収水溶液を液滴として滴下する。噴出部４２ａは、例えば、二酸化炭素吸収水溶液を微粒子として噴出してもよい。
【0080】
二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３は、装置容器４１の底部に設けられる。二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３は、二酸化炭素吸収水溶液導入部４２から噴出されて流下した二酸化炭素吸収水溶液を貯留する。
【0081】
塩素ガス導入部４４は、電気分解装置１０で生成された塩素ガスを装置容器４１内に導入する。塩素ガス導入部４４は、配管６５に連結されている。塩素ガス導入部４４は、図４に示すように、二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３に設けられる。塩素ガス導入部４４は、塩素ガスを噴出する噴出部４４ａを備える。
【0082】
少なくとも噴出部４４ａは、二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３に貯留された二酸化炭素吸収水溶液に浸かるように設けられる。なお、塩素ガス導入部４４全体が二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３の二酸化炭素吸収水溶液に浸かるように設けられてもよい。噴出部４４ａから噴出された塩素ガスは、二酸化炭素吸収水溶液に直接吹き込まれる。換言すると、噴出部４４ａから噴出された塩素ガスは、二酸化炭素吸収水溶液にバブリングされる。
【0083】
なお、二酸化炭素吸収水溶液は、塩素ガスと大気圧下で反応して、気体の二酸化炭素を放出するとともに塩化ナトリム水溶液を生成（再生）する。これによって、二酸化炭素吸収水溶液から二酸化炭素が分離される。
【0084】
装置容器４１の上部には、分離された二酸化炭素を外部に排出するための排出口４５が設けられている。また、二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３を構成する装置容器４１の底部には、再生された塩化ナトリム水溶液を供給管６１に導入する配管７０が連結されている。なお、配管７０は、塩化ナトリウム水溶液導入系統として機能する。
【0085】
次に、分離装置４０における作用について説明する。
【0086】
配管６８から二酸化炭素吸収水溶液導入部４２に供給された二酸化炭素吸収水溶液は、噴出部４２ａから下方に噴出される。噴出部４２ａから噴出された二酸化炭素吸収水溶液は、装置容器４１内を流下して二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３に貯留される。
【0087】
配管６５から塩素ガス導入部４４に導入された塩素ガスは、二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３に貯留された二酸化炭素吸収水溶液に、噴出部４４ａから直接噴出される。二酸化炭素吸収水溶液は、噴出された塩素ガスと大気圧下で次の式（４）または式（５）で示す反応を生じる。
【0088】
なお、二酸化炭素吸収水溶液が炭酸水素ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウムの結晶を含有する炭酸水素ナトリウム水溶液で構成される場合は、式（４）の反応を生じる。二酸化炭素吸収水溶液が炭酸ナトリウム水溶液で構成される場合は、式（５）の反応を生じる。
２ＮａＨＣＯ３ ＋ Ｃｌ２ → ＮａＣｌ ＋ ２ＣＯ２ ＋ Ｈ２Ｏ ＋ ＮａＣｌＯ ・・・（４）
Ｎａ２ＣＯ３ ＋ Ｃｌ２ → ＮａＣｌ ＋ ＣＯ２ ＋ ＮａＣｌＯ ・・・（５）
２ＮａＨＣＯ３ ＋ Ｃｌ２ → ＮａＣｌ ＋ ２ＣＯ２ ＋ Ｈ２Ｏ ＋ ＮａＣｌＯ ・・・（４）
Ｎａ２ＣＯ３ ＋ Ｃｌ２ → ＮａＣｌ ＋ ＣＯ２ ＋ ＮａＣｌＯ ・・・（５）
【0089】
上記反応で分離された気体の二酸化炭素は、排出口４５から配管６９に流れる。そして、二酸化炭素は、配管６９を介して二酸化炭素回収部８３に導入されて回収される。
【0090】
なお、式（４）、式（５）の反応において生成されるＮａＣｌＯは、触媒や活性炭により還元分解され、また塩酸との反応や真空による脱気により、塩素ガスとして分離することもできる。
【0091】
ここで、二酸化炭素吸収水溶液導入部４２を二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３よりも上方、すなわち、装置容器４１の上部に設けることで、例えば、分離された二酸化炭素に塩素ガスが混在する場合であっても、噴出部４２ａから噴出された二酸化炭素吸収水溶液と塩素ガスが気液接触して、上記式（４）、式（５）の反応が生じて塩素ガスはなくなる。なお、二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３において塩素ガスが完全に反応する場合には、二酸化炭素吸収水溶液導入部４２は、例えば、二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３を構成する装置容器４１の底部に設けられてもよい。
【0092】
ここで、二酸化炭素吸収水溶液と塩素ガスとが反応する二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３内の水溶液のｐＨは、６～１０に調整されることが好ましい。また、この二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３内の水溶液のｐＨは、６～８に調整されることがさらに好ましい。この水溶液のｐＨは、二酸化炭素吸収水溶液導入部４２に導入される二酸化炭素吸収水溶液の流量、塩素ガス導入部４４に導入される塩素ガスの流量を調整することで調整される。二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３内の水溶液のｐＨを上記範囲に設定することで、二酸化炭素吸収水溶液と塩素ガスとの反応が促進される。
【0093】
また、上記式（４）、式（５）の反応によって、ナトリウムイオンと塩素イオンが共存する塩化ナトリウム水溶液と次亜塩素酸化合物が生成される。すなわち、上記式（４）、式（５）の反応が完了した後の二酸化炭素吸収水溶液貯留部４３に存在する水溶液は、塩化ナトリウム水溶液と次亜塩素酸化合物の混合液である。
【0094】
生成された塩化ナトリウム水溶液は、配管７０を介してバッファタンク８４、供給管６１に導入される。すなわち、生成された塩化ナトリウム水溶液は、電気分解装置１０に供給される。
【0095】
上記した本実施の形態の二酸化炭素回収設備１によれば、塩化ナトリウム水溶液の電気分解によって生成された水酸化ナトリウム水溶液、塩素ガスを利用して、蒸気などの熱エネルギを使用せずに、二酸化炭素の吸収および分離が可能である。
【0096】
また、二酸化炭素回収設備１によれば、塩化ナトリウム水溶液の電気分解によって高濃度の水素ガスを生成することができる。生成された水素ガスは、例えば、火力発電設備の燃料として利用できる。生成された水素ガスを貯留し、例えば、火力発電量の比率が増加するときに火力発電設備の燃料として利用できる。
【0097】
二酸化炭素回収設備１では、使用する原料は、主に、塩化ナトリウムと水のみであり、従来の二酸化炭素回収設備に使用される特殊な廃棄処理が必要なアミンなどの物質を利用しない。また、二酸化炭素の回収と水素製造を同時に実施する従来の設備に比べて、二酸化炭素回収設備１では、設備の運用に必要なエネルギを低減することができる。
【0098】
また、季節により余剰となる再生エネルギを使用して電気分解装置１０を稼働して、水酸化ナトリウム水溶液、水素ガス、塩素ガスを貯留することができる。そして、火力発電設備において二酸化炭素の排出量が増加するときに、貯留された水酸化ナトリウム水溶液、塩素ガスを利用して、二酸化炭素を吸収および回収することができる。また、貯留された水素ガスを燃料として利用することで、ＣＯ２を排出しない火力発電設備が実現できる。また、貯留された水素ガスを火力発電設備の燃料の一部として利用することで、ＣＯ２の排出量を削減することができる。
【0099】
さらに、二酸化炭素回収設備１では、二酸化炭素吸収水溶液に塩素ガスを反応させることで、二酸化炭素を分離するとともに、塩化ナトリウム水溶液を生成することができる。そして、生成された塩化ナトリウム水溶液を電気分解装置１０において利用できる。このように、二酸化炭素回収設備１では、塩化ナトリウム水溶液を再生して利用する機能を備える。
【0100】
以上説明した実施形態によれば、熱エネルギを使用せずに二酸化炭素の吸収および分離が可能となる。
【0101】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0102】
１…二酸化炭素回収設備、１０…電気分解装置、１１、４１、２１０、２２０…装置容器、１２…陽極室、１２ａ、１３ａ…導入口、１２ｂ、１２ｃ、１３ｂ、１３ｃ、４５、２１０ａ…排出口、１３…陰極室、１４…イオン交換膜、１５…陽極、１６…循環配管、１７…塩酸供給管、１８…陰極、１９、２５、６３、６４、６５、６８、６９、７０…配管、２０…吸収装置、２１…吸収塔、２２…析出物分離部、２３…吸収液供給管、２４…二酸化炭素吸収水溶液供給管、２４ａ…ポンプ、４０…分離装置、４２…二酸化炭素吸収水溶液導入部、４２ａ、４４ａ、２１１ａ、２１２ａ…噴出部、４３、２１４…二酸化炭素吸収水溶液貯留部、４４…塩素ガス導入部、６６…導入管、６１…供給管、６２…水供給管、６７…排気管、８０、８２、８４…バッファタンク、８１…水素回収部、８３…二酸化炭素回収部、２１１…吸収液導入部、２１２…気体導入部、２１３…多孔質体構成部、２２１…析出物。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】