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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】P2024063462
(43)【公開日】2024-05-13
(54)【発明の名称】二酸化炭素回収システム及び二酸化炭素回収方法
(51)【国際特許分類】
B01D 53/62 20060101AFI20240502BHJP
B01D 53/96 20060101ALI20240502BHJP
B01D 53/78 20060101ALI20240502BHJP
B01D 53/82 20060101ALI20240502BHJP
F25J 1/00 20060101ALI20240502BHJP
C01B 32/50 20170101ALI20240502BHJP
【ＦＩ】
B01D53/62
B01D53/96
B01D53/78
B01D53/82
F25J1/00 A
F25J1/00 D
C01B32/50
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022171434
(22)【出願日】2022-10-26
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】田中 俊光
(72)【発明者】
【氏名】中道 憲治
【テーマコード（参考）】
4D002
4D047
4G146
【Ｆターム（参考）】
4D002AA09
4D002AC10
4D002BA02
4D002BA04
4D002CA01
4D002CA07
4D002DA31
4D002DA45
4D002EA01
4D002EA07
4D002EA08
4D002FA01
4D002GA01
4D002GB11
4D002HA08
4D047AA05
4D047BA07
4D047CA08
4D047CA11
4D047CA19
4G146JA04
4G146JB09
4G146JC08
4G146JC10
4G146JC28
(57)【要約】
【課題】排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するための設備の大型化や複雑化を抑制できる二酸化炭素回収システム及び二酸化炭素回収方法を提供する。
【解決手段】二酸化炭素回収システムは、燃焼装置から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液又は吸着材に付着させる二酸化炭素抽出装置と、吸収液又は吸着材を熱媒体との間の熱交換により加熱する加熱器を含み、吸収液又は吸着材から二酸化炭素ガスを分離する分離装置と、二酸化炭素ガスを液化させる液化装置と、を備え、液化装置は、二酸化炭素ガスを圧縮する圧縮機と、加熱器に導入される熱媒体と圧縮された二酸化炭素ガスとの間で熱交換を行う熱交換器と、圧縮された二酸化炭素ガスと第１冷熱媒体との間で熱交換を行い、二酸化炭素ガスを冷却する冷却器と、熱交換器及び冷却器を通過した二酸化炭素ガスと第２冷熱媒体との間で熱交換を行い、二酸化炭素ガスを液化させる液化器と、を含む。
【選択図】図１
【解決手段】二酸化炭素回収システムは、燃焼装置から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液又は吸着材に付着させる二酸化炭素抽出装置と、吸収液又は吸着材を熱媒体との間の熱交換により加熱する加熱器を含み、吸収液又は吸着材から二酸化炭素ガスを分離する分離装置と、二酸化炭素ガスを液化させる液化装置と、を備え、液化装置は、二酸化炭素ガスを圧縮する圧縮機と、加熱器に導入される熱媒体と圧縮された二酸化炭素ガスとの間で熱交換を行う熱交換器と、圧縮された二酸化炭素ガスと第１冷熱媒体との間で熱交換を行い、二酸化炭素ガスを冷却する冷却器と、熱交換器及び冷却器を通過した二酸化炭素ガスと第２冷熱媒体との間で熱交換を行い、二酸化炭素ガスを液化させる液化器と、を含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃焼装置から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するように構成された二酸化炭素回収システムであって、
前記排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる、又は、前記二酸化炭素を吸着材に吸着させるように構成された二酸化炭素抽出装置と、
前記二酸化炭素抽出装置において前記二酸化炭素が付着した前記吸収液又は前記吸着材を加熱して、前記吸収液又は前記吸着材から二酸化炭素ガスを分離するように構成された分離装置であって、前記吸収液又は前記吸着材と熱媒体との間で熱交換を行い、前記吸収液又は前記吸着材を加熱するように構成された加熱器を含む分離装置と、
前記分離装置において前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを冷却して、前記二酸化炭素ガスを液化させるように構成された液化装置と、を備え、
前記液化装置は、
前記分離装置において前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを圧縮するように構成された少なくとも１つの圧縮機と、
前記加熱器に導入される前記熱媒体と、前記少なくとも１つの圧縮機において圧縮された前記二酸化炭素ガスとの間で熱交換を行うように構成された少なくとも１つの熱交換器と、
前記少なくとも１つの圧縮機において圧縮された前記二酸化炭素ガスと第１冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを冷却するように構成された少なくとも１つの冷却器と、
前記少なくとも１つの熱交換器及び前記少なくとも１つの冷却器を通過した前記二酸化炭素ガスと第２冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを液化させるように構成された液化器と、を含む、
二酸化炭素回収システム。
前記排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる、又は、前記二酸化炭素を吸着材に吸着させるように構成された二酸化炭素抽出装置と、
前記二酸化炭素抽出装置において前記二酸化炭素が付着した前記吸収液又は前記吸着材を加熱して、前記吸収液又は前記吸着材から二酸化炭素ガスを分離するように構成された分離装置であって、前記吸収液又は前記吸着材と熱媒体との間で熱交換を行い、前記吸収液又は前記吸着材を加熱するように構成された加熱器を含む分離装置と、
前記分離装置において前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを冷却して、前記二酸化炭素ガスを液化させるように構成された液化装置と、を備え、
前記液化装置は、
前記分離装置において前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを圧縮するように構成された少なくとも１つの圧縮機と、
前記加熱器に導入される前記熱媒体と、前記少なくとも１つの圧縮機において圧縮された前記二酸化炭素ガスとの間で熱交換を行うように構成された少なくとも１つの熱交換器と、
前記少なくとも１つの圧縮機において圧縮された前記二酸化炭素ガスと第１冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを冷却するように構成された少なくとも１つの冷却器と、
前記少なくとも１つの熱交換器及び前記少なくとも１つの冷却器を通過した前記二酸化炭素ガスと第２冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを液化させるように構成された液化器と、を含む、
二酸化炭素回収システム。
【請求項2】
前記液化装置は、
前記分離装置において前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを前記液化器に送るための二酸化炭素ガスラインであって、前記少なくとも１つの圧縮機、前記少なくとも１つの熱交換器、及び前記少なくとも１つの冷却器の各々が設けられた二酸化炭素ガスラインをさらに含み、
前記少なくとも１つの圧縮機は、
第１圧縮機と、
前記第１圧縮機よりも前記二酸化炭素ガスラインの下流側に配置された第２圧縮機と、を含む、
請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。
前記分離装置において前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを前記液化器に送るための二酸化炭素ガスラインであって、前記少なくとも１つの圧縮機、前記少なくとも１つの熱交換器、及び前記少なくとも１つの冷却器の各々が設けられた二酸化炭素ガスラインをさらに含み、
前記少なくとも１つの圧縮機は、
第１圧縮機と、
前記第１圧縮機よりも前記二酸化炭素ガスラインの下流側に配置された第２圧縮機と、を含む、
請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項3】
前記少なくとも１つの熱交換器は、
前記二酸化炭素ガスラインの前記第１圧縮機と前記第２圧縮機の間に配置された第１熱交換器と、
前記二酸化炭素ガスラインの前記第２圧縮機よりも下流側に配置された第２熱交換器と、を含む、
請求項２に記載の二酸化炭素回収システム。
前記二酸化炭素ガスラインの前記第１圧縮機と前記第２圧縮機の間に配置された第１熱交換器と、
前記二酸化炭素ガスラインの前記第２圧縮機よりも下流側に配置された第２熱交換器と、を含む、
請求項２に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項4】
前記少なくとも１つの圧縮機に導入される二酸化炭素ガスと第１加熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを加熱するように構成された予加熱器をさらに備える、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の二酸化炭素回収システム。
請求項１乃至３の何れか１項に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項5】
前記二酸化炭素抽出装置は、
前記排ガスに含まれる前記二酸化炭素を前記吸収液に吸収させるように構成された、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の二酸化炭素回収システム。
前記排ガスに含まれる前記二酸化炭素を前記吸収液に吸収させるように構成された、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項6】
前記二酸化炭素抽出装置は、
前記排ガスに含まれる前記二酸化炭素を前記吸着材に吸着させるように構成された、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の二酸化炭素回収システム。
前記排ガスに含まれる前記二酸化炭素を前記吸着材に吸着させるように構成された、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項7】
燃焼装置から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するための二酸化炭素回収方法であって、
前記排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる、又は、前記二酸化炭素を吸着材に吸着させる二酸化炭素抽出ステップと、
前記吸収液又は前記吸着材と熱媒体との間で熱交換を行うことにより、前記吸収液又は前記吸着材を加熱して、前記吸収液又は前記吸着材から二酸化炭素ガスを分離する分離ステップと、
前記分離ステップにおいて前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを冷却して、前記二酸化炭素ガスを液化させる液化ステップと、を備え、
前記液化ステップは、
前記分離ステップにおいて前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを圧縮する圧縮ステップと、
前記分離ステップにおいて熱交換が行われる前の前記熱媒体と、前記圧縮ステップにおいて圧縮された前記二酸化炭素ガスとの間で熱交換を行う熱交換ステップと、
前記圧縮ステップにおいて圧縮された前記二酸化炭素ガスと第１冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを冷却する冷却ステップと、
前記熱交換ステップにおいて前記熱媒体との間で熱交換が行われ、且つ前記冷却ステップにおいて冷却された前記二酸化炭素ガスと第２冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを液化させる液化ステップと、を含む、
二酸化炭素回収方法。
前記排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる、又は、前記二酸化炭素を吸着材に吸着させる二酸化炭素抽出ステップと、
前記吸収液又は前記吸着材と熱媒体との間で熱交換を行うことにより、前記吸収液又は前記吸着材を加熱して、前記吸収液又は前記吸着材から二酸化炭素ガスを分離する分離ステップと、
前記分離ステップにおいて前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを冷却して、前記二酸化炭素ガスを液化させる液化ステップと、を備え、
前記液化ステップは、
前記分離ステップにおいて前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを圧縮する圧縮ステップと、
前記分離ステップにおいて熱交換が行われる前の前記熱媒体と、前記圧縮ステップにおいて圧縮された前記二酸化炭素ガスとの間で熱交換を行う熱交換ステップと、
前記圧縮ステップにおいて圧縮された前記二酸化炭素ガスと第１冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを冷却する冷却ステップと、
前記熱交換ステップにおいて前記熱媒体との間で熱交換が行われ、且つ前記冷却ステップにおいて冷却された前記二酸化炭素ガスと第２冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを液化させる液化ステップと、を含む、
二酸化炭素回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、燃焼装置から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するための二酸化炭素回収システム及び二酸化炭素回収方法に関する。
【背景技術】
【0002】
燃焼装置から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を、アミン等の液状の吸収液に吸収させる、又は、吸着材に吸着させることで、排ガスから二酸化炭素ガスを分離することが行われている（例えば、特許文献１参照。）排ガスから回収した二酸化炭素は、ガス状態であるため、遠隔の集積地に二酸化炭素を効率良く輸送するためには、二酸化炭素の液化、高密度化が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第２６３５５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
排ガスから二酸化炭素を回収して液化するためには、排ガスから二酸化炭素ガスを分離させるための過熱源を供給する設備と、二酸化炭素を液化させるための冷熱源を供給する設備の両方が必要となる。この両方の設備を導入するためには、中小事業者にとって負担が大きすぎる可能性が高い。上記負担を軽減するために、排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するための設備の大型化や複雑化を抑制することが望まれている。
【0005】
上述した事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するための設備の大型化や複雑化を抑制できる二酸化炭素回収システム及び二酸化炭素回収方法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】
【0006】
本開示の少なくとも一実施形態に係る二酸化炭素回収システムは、
燃焼装置から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するように構成された二酸化炭素回収システムであって、
前記排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる、又は、前記二酸化炭素を吸着材に吸着させるように構成された二酸化炭素抽出装置と、
前記二酸化炭素抽出装置において前記二酸化炭素が付着した前記吸収液又は前記吸着材を加熱して、前記吸収液又は前記吸着材から二酸化炭素ガスを分離するように構成された分離装置であって、前記吸収液又は前記吸着材と熱媒体との間で熱交換を行い、前記吸収液又は前記吸着材を加熱するように構成された加熱器を含む分離装置と、
前記分離装置において前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを冷却して、前記二酸化炭素ガスを液化させるように構成された液化装置と、を備え、
前記液化装置は、
前記分離装置において前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを圧縮するように構成された少なくとも１つの圧縮機と、
前記加熱器に導入される前記熱媒体と、前記少なくとも１つの圧縮機において圧縮された前記二酸化炭素ガスとの間で熱交換を行うように構成された少なくとも１つの熱交換器と、
前記少なくとも１つの圧縮機において圧縮された前記二酸化炭素ガスと第１冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを冷却するように構成された少なくとも１つの冷却器と、
前記少なくとも１つの熱交換器及び前記少なくとも１つの冷却器を通過した前記二酸化炭素ガスと第２冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを液化させるように構成された液化器と、を含む。
燃焼装置から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するように構成された二酸化炭素回収システムであって、
前記排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる、又は、前記二酸化炭素を吸着材に吸着させるように構成された二酸化炭素抽出装置と、
前記二酸化炭素抽出装置において前記二酸化炭素が付着した前記吸収液又は前記吸着材を加熱して、前記吸収液又は前記吸着材から二酸化炭素ガスを分離するように構成された分離装置であって、前記吸収液又は前記吸着材と熱媒体との間で熱交換を行い、前記吸収液又は前記吸着材を加熱するように構成された加熱器を含む分離装置と、
前記分離装置において前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを冷却して、前記二酸化炭素ガスを液化させるように構成された液化装置と、を備え、
前記液化装置は、
前記分離装置において前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを圧縮するように構成された少なくとも１つの圧縮機と、
前記加熱器に導入される前記熱媒体と、前記少なくとも１つの圧縮機において圧縮された前記二酸化炭素ガスとの間で熱交換を行うように構成された少なくとも１つの熱交換器と、
前記少なくとも１つの圧縮機において圧縮された前記二酸化炭素ガスと第１冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを冷却するように構成された少なくとも１つの冷却器と、
前記少なくとも１つの熱交換器及び前記少なくとも１つの冷却器を通過した前記二酸化炭素ガスと第２冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを液化させるように構成された液化器と、を含む。
【0007】
本開示の少なくとも一実施形態に係る二酸化炭素回収方法は、
燃焼装置から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するための二酸化炭素回収方法であって、
前記排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる、又は、前記二酸化炭素を吸着材に吸着させる二酸化炭素抽出ステップと、
前記吸収液又は前記吸着材と熱媒体との間で熱交換を行うことにより、前記吸収液又は前記吸着材を加熱して、前記吸収液又は前記吸着材から二酸化炭素ガスを分離する分離ステップと、
前記分離ステップにおいて前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを冷却して、前記二酸化炭素ガスを液化させる液化ステップと、を備え、
前記液化ステップは、
前記分離ステップにおいて前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを圧縮する圧縮ステップと、
前記分離ステップにおいて熱交換が行われる前の前記熱媒体と、前記圧縮ステップにおいて圧縮された前記二酸化炭素ガスとの間で熱交換を行う熱交換ステップと、
前記圧縮ステップにおいて圧縮された前記二酸化炭素ガスと第１冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを冷却する冷却ステップと、
前記熱交換ステップにおいて前記熱媒体との間で熱交換が行われ、且つ前記冷却ステップにおいて冷却された前記二酸化炭素ガスと第２冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを液化させる液化ステップと、を含む。
燃焼装置から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するための二酸化炭素回収方法であって、
前記排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる、又は、前記二酸化炭素を吸着材に吸着させる二酸化炭素抽出ステップと、
前記吸収液又は前記吸着材と熱媒体との間で熱交換を行うことにより、前記吸収液又は前記吸着材を加熱して、前記吸収液又は前記吸着材から二酸化炭素ガスを分離する分離ステップと、
前記分離ステップにおいて前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを冷却して、前記二酸化炭素ガスを液化させる液化ステップと、を備え、
前記液化ステップは、
前記分離ステップにおいて前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを圧縮する圧縮ステップと、
前記分離ステップにおいて熱交換が行われる前の前記熱媒体と、前記圧縮ステップにおいて圧縮された前記二酸化炭素ガスとの間で熱交換を行う熱交換ステップと、
前記圧縮ステップにおいて圧縮された前記二酸化炭素ガスと第１冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを冷却する冷却ステップと、
前記熱交換ステップにおいて前記熱媒体との間で熱交換が行われ、且つ前記冷却ステップにおいて冷却された前記二酸化炭素ガスと第２冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを液化させる液化ステップと、を含む。
【発明の効果】
【0008】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するための設備の大型化や複雑化を抑制できる二酸化炭素回収システム及び二酸化炭素回収方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【0011】
（二酸化炭素回収システム）
図１及び図２の各々は、本開示の一実施形態に係る二酸化炭素回収システム１を模式的に示す図である。本開示の幾つかの実施形態に係る二酸化炭素回収システム１は、エンジン等の燃焼装置１１から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するように構成されている。二酸化炭素回収システム１では、排ガスから回収した二酸化炭素ガスを効率良く貯蔵や輸送を行うために液化させるように構成されている。二酸化炭素回収システム１は、図１及び図２に示されるように、二酸化炭素抽出装置２と、加熱器４を含む分離装置３と、液化装置５と、を備える。
図１及び図２の各々は、本開示の一実施形態に係る二酸化炭素回収システム１を模式的に示す図である。本開示の幾つかの実施形態に係る二酸化炭素回収システム１は、エンジン等の燃焼装置１１から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するように構成されている。二酸化炭素回収システム１では、排ガスから回収した二酸化炭素ガスを効率良く貯蔵や輸送を行うために液化させるように構成されている。二酸化炭素回収システム１は、図１及び図２に示されるように、二酸化炭素抽出装置２と、加熱器４を含む分離装置３と、液化装置５と、を備える。
【0012】
（二酸化炭素抽出装置）
二酸化炭素抽出装置２は、燃焼装置１１から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる、又は、上記排ガスに含まれる二酸化炭素を吸着材に吸着させるように構成されている。図１及び図２に示される実施形態では、二酸化炭素抽出装置２は、上記排ガスに含まれる二酸化炭素を液状の吸収液に吸収させるように構成されている。吸収液として、例えば、液体アミンが挙げられる。なお、吸収液は、二酸化炭素を吸収できる液体であればよく、液体アミンに限定されない。
二酸化炭素抽出装置２は、燃焼装置１１から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる、又は、上記排ガスに含まれる二酸化炭素を吸着材に吸着させるように構成されている。図１及び図２に示される実施形態では、二酸化炭素抽出装置２は、上記排ガスに含まれる二酸化炭素を液状の吸収液に吸収させるように構成されている。吸収液として、例えば、液体アミンが挙げられる。なお、吸収液は、二酸化炭素を吸収できる液体であればよく、液体アミンに限定されない。
【0013】
図１及び図２に示される実施形態では、二酸化炭素抽出装置２は、燃焼装置１１から排出された排ガスと吸収液とを気液接触させるように構成された吸収塔２１を含む。吸収塔２１では、吸収塔２１の内部に吸収液を散布し、吸収塔２１の内部に導かれた排ガスと吸収液とを気液接触させることで、排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させるようになっている。
【0014】
図１及び図２に示される実施形態では、二酸化炭素回収システム１は、冷却塔２２と、再生塔２５と、をさらに備える。冷却塔２２は、冷却塔２２の内部に貯留された冷却水を冷却塔２２から抜き出して、冷却塔２２の内部に散布するための冷却水循環ライン２３と、冷却水循環ライン２３を流れる冷却水を冷熱媒体により冷却するための冷却水冷却器２４と、が設けられている。
【0015】
燃焼装置１１から排出された排ガスは、冷却塔２２に導入される。冷却塔２２では、冷却塔２２の内部に導かれた排ガスと冷却水循環ライン２３を介して冷却塔２２の内部に散布される冷却水とを気液接触させることで、排ガスを常温程度まで冷却するようになっている。冷却塔２２において冷却された排ガスが吸収塔２１に導入される。再生塔２５には、吸収塔２１において二酸化炭素を吸収した吸収液が導入され、再生塔２５の内部に貯留される。
【0016】
（分離装置）
分離装置３は、二酸化炭素抽出装置２において二酸化炭素が付着した吸収液又は吸着材を加熱して、吸収液又は吸着材から二酸化炭素ガスを分離させるように構成されている。分離装置３は、吸収液又は吸着材と熱媒体との間で熱交換を行い、吸収液又は吸着材を加熱するように構成された加熱器４を含む。
分離装置３は、二酸化炭素抽出装置２において二酸化炭素が付着した吸収液又は吸着材を加熱して、吸収液又は吸着材から二酸化炭素ガスを分離させるように構成されている。分離装置３は、吸収液又は吸着材と熱媒体との間で熱交換を行い、吸収液又は吸着材を加熱するように構成された加熱器４を含む。
【0017】
図１及び図２に示される実施形態では、分離装置３は、吸収液と該吸収液よりも高温の熱媒体との間で熱交換を行い、吸収液を加熱させる加熱器４により、二酸化炭素が付着した吸収液を加熱することで、吸収液から二酸化炭素ガスを分離させるようになっている。図１及び図２に示される実施形態では、再生塔２５の内部に貯留された吸収液が、加熱器４に導入される熱媒体の熱エネルギにより加熱されることで、吸収液から二酸化炭素ガスが分離されるようになっている。吸収液は、所定温度（例えば、１４０℃）以上に加熱することにより、吸収液に吸収された二酸化炭素ガスが分離するようになっている。分離装置３において二酸化炭素ガスが分離することで、吸収液による二酸化炭素の吸収性能が回復する。
【0018】
（液化装置）
液化装置５は、分離装置３において吸収液又は吸着材から分離した二酸化炭素ガスを冷却し、二酸化炭素ガスを液化させるように構成されている。液化装置５は、図１及び図２に示されるように、少なくとも１つの圧縮機６と、少なくとも１つの熱交換器７と、少なくとも１つの冷却器８と、液化器９と、を含む。
液化装置５は、分離装置３において吸収液又は吸着材から分離した二酸化炭素ガスを冷却し、二酸化炭素ガスを液化させるように構成されている。液化装置５は、図１及び図２に示されるように、少なくとも１つの圧縮機６と、少なくとも１つの熱交換器７と、少なくとも１つの冷却器８と、液化器９と、を含む。
【0019】
図１及び図２に示される実施形態では、二酸化炭素回収システム１は、液化器９において液化した液状の二酸化炭素（液体二酸化炭素）を貯留するように構成された貯留タンク１３をさらに備える。液化装置５は、再生塔２５（分離装置３）において吸収液又は吸着材から分離した二酸化炭素ガスを、液化器９に送るための二酸化炭素ガスライン１２と、液化器９において液化した液状の二酸化炭素を貯留タンク１３に送るための液体二酸化炭素ライン１４と、をさらに含む。上述した少なくとも１つの圧縮機６、少なくとも１つの熱交換器７及び少なくとも１つの冷却器８の各々は、二酸化炭素ガスライン１２に設けられる。二酸化炭素ガスライン１２に設けられた圧縮機６を駆動させることで、再生塔２５（分離装置３）から二酸化炭素ガスライン１２に二酸化炭素ガスが吸引され、圧縮機６に導かれる。そして、圧縮機６において圧縮された二酸化炭素ガスは、圧縮機６の駆動により、二酸化炭素ガスライン１２を液化器９に向かって送られ、液化器９において液化した後に、液体二酸化炭素ライン１４を介して貯留タンク１３に導かれ、貯留タンク１３に貯留される。
【0020】
（圧縮機）
上述した少なくとも１つの圧縮機６は、二酸化炭素ガスを圧縮するように構成されている。圧縮機６を駆動させることで、二酸化炭素ガスライン１２の圧縮機６よりも上流側から圧縮機６に吸引された二酸化炭素ガスが圧縮される。圧縮機６において圧縮された二酸化炭素ガスは、圧縮機６に導入される前よりも昇温昇圧され、高温高圧の気体になる。
上述した少なくとも１つの圧縮機６は、二酸化炭素ガスを圧縮するように構成されている。圧縮機６を駆動させることで、二酸化炭素ガスライン１２の圧縮機６よりも上流側から圧縮機６に吸引された二酸化炭素ガスが圧縮される。圧縮機６において圧縮された二酸化炭素ガスは、圧縮機６に導入される前よりも昇温昇圧され、高温高圧の気体になる。
【0021】
（熱交換器、加熱器）
上述した少なくとも１つの熱交換器７は、上述した加熱器４に導入される熱媒体と、上述した圧縮機６において圧縮された二酸化炭素ガスとの間で熱交換を行うように構成されている。圧縮機６において圧縮された二酸化炭素ガスは、加熱器４に導入前の熱媒体よりも高温になっている。熱交換器７における熱交換により、二酸化炭素ガスライン１２を流れる二酸化炭素ガスが冷却されるとともに、加熱器４に導入される熱媒体が加熱される。換言すると、熱交換器７では、圧縮機６において圧縮された二酸化炭素ガスの排熱（熱エネルギ）を、加熱器４に導入前の熱媒体に伝達し、該熱媒体を加熱させるようになっている。
上述した少なくとも１つの熱交換器７は、上述した加熱器４に導入される熱媒体と、上述した圧縮機６において圧縮された二酸化炭素ガスとの間で熱交換を行うように構成されている。圧縮機６において圧縮された二酸化炭素ガスは、加熱器４に導入前の熱媒体よりも高温になっている。熱交換器７における熱交換により、二酸化炭素ガスライン１２を流れる二酸化炭素ガスが冷却されるとともに、加熱器４に導入される熱媒体が加熱される。換言すると、熱交換器７では、圧縮機６において圧縮された二酸化炭素ガスの排熱（熱エネルギ）を、加熱器４に導入前の熱媒体に伝達し、該熱媒体を加熱させるようになっている。
【0022】
加熱器４には、熱交換器７において加熱された熱媒体が導入されるようになっている。図１及び図２に示される実施形態では、再生塔２５は、吸収液を貯留するように構成された再生塔本体２６と、再生塔本体２６の内部に貯留された吸収液を、再生塔本体２６から抜き出した後に再生塔本体２６に戻す吸収液循環ライン２７が設けられている。二酸化炭素回収システム１は、熱交換器７において加熱された熱媒体を加熱器４に送るための熱媒体導入ライン４２をさらに備える。加熱器４は、吸収液循環ライン２７を流れる吸収液と、熱媒体導入ライン４２を介して加熱器４（熱交換器４１）に導入された熱媒体と、の間で熱交換を行うように構成された熱交換器４１を含む。
【0023】
熱交換器４１における熱交換により、吸収液循環ライン２７を流れる吸収液が加熱され、熱交換器４１に導入された熱媒体が冷却される。熱交換器４１において加熱された吸収液が吸収液循環ライン２７を介して再生塔本体２６に導かれることで、再生塔本体２６の内部の吸収液が加熱されるようになっている。再生塔本体２６又は吸収液循環ライン２７において、吸収液が所定温度以上に加熱されると、吸収液に吸収された二酸化炭素が分離される。
【0024】
（冷却器）
上述した少なくとも１つの冷却器８は、上述した少なくとも１つの圧縮機６において圧縮された二酸化炭素ガスと第１冷熱媒体との間で熱交換を行い、二酸化炭素ガスを冷却するように構成されている。冷却器８に導入される第１冷熱媒体は、冷却器８に導入される二酸化炭素ガスよりも低温（例えば、０℃以上２０℃以下）になっている。第１冷熱媒体としては、例えば、水等の冷却液が挙げられる。なお、第１冷熱媒体は、水以外の熱媒体であってもよい。冷却器８には、不図示のポンプにより第１冷熱媒体が導入される。
上述した少なくとも１つの冷却器８は、上述した少なくとも１つの圧縮機６において圧縮された二酸化炭素ガスと第１冷熱媒体との間で熱交換を行い、二酸化炭素ガスを冷却するように構成されている。冷却器８に導入される第１冷熱媒体は、冷却器８に導入される二酸化炭素ガスよりも低温（例えば、０℃以上２０℃以下）になっている。第１冷熱媒体としては、例えば、水等の冷却液が挙げられる。なお、第１冷熱媒体は、水以外の熱媒体であってもよい。冷却器８には、不図示のポンプにより第１冷熱媒体が導入される。
【0025】
冷却器８における熱交換により、二酸化炭素ガスライン１２を液化器９に向かって流れる二酸化炭素ガスが、第１冷熱媒体により冷却される。液化器９には、圧縮機６において昇圧後に、熱交換器７及び冷却器８により冷却された二酸化炭素ガスが二酸化炭素ガスライン１２を通じて導入される。
【0026】
（液化器）
上述した液化器９は、上述した少なくとも１つの熱交換器７及び上述した少なくとも１つの冷却器８を通過した二酸化炭素ガスと第２冷熱媒体との間で熱交換を行い、二酸化炭素ガスを液化させるように構成されている。液化器９に導入される第２冷熱媒体は、冷却器８に導入される第１冷熱媒体よりも低温（例えば、－４０℃以上－２０℃以下）になっている。第２冷熱媒体としては、例えば、水等の冷却液が挙げられる。なお、第２冷熱媒体は、水以外の熱媒体であってもよい。液化器９には、不図示のポンプにより第２冷熱媒体が導入される。液化器９における熱交換により、二酸化炭素ガスライン１２を介して液化器９に導入された二酸化炭素ガスが、第２冷熱媒体により冷却される。
上述した液化器９は、上述した少なくとも１つの熱交換器７及び上述した少なくとも１つの冷却器８を通過した二酸化炭素ガスと第２冷熱媒体との間で熱交換を行い、二酸化炭素ガスを液化させるように構成されている。液化器９に導入される第２冷熱媒体は、冷却器８に導入される第１冷熱媒体よりも低温（例えば、－４０℃以上－２０℃以下）になっている。第２冷熱媒体としては、例えば、水等の冷却液が挙げられる。なお、第２冷熱媒体は、水以外の熱媒体であってもよい。液化器９には、不図示のポンプにより第２冷熱媒体が導入される。液化器９における熱交換により、二酸化炭素ガスライン１２を介して液化器９に導入された二酸化炭素ガスが、第２冷熱媒体により冷却される。
【0027】
幾つかの実施形態に係る二酸化炭素回収システム１は、図１及び図２に示されるように、上述した二酸化炭素抽出装置２と、加熱器４を含む上述した分離装置３と、上述した液化装置５と、を備え、液化装置５は、上述した少なくとも１つの圧縮機６と、上述した少なくとも１つの熱交換器７と、上述した少なくとも１つの冷却器８と、液化器９と、を含む。
【0028】
上記の構成によれば、少なくとも１つの圧縮機６により、二酸化炭素ガスを昇圧することで、二酸化炭素ガスの液化温度を上げることができる。そして、少なくとも１つの熱交換器７及び少なくとも１つの冷却器８により、液化器９に導入される二酸化炭素ガスの温度を予め低下させることで、液化器９における熱交換に用いられる第２冷熱媒体の温度を比較的高いものとすることができる。この場合には、第２冷熱媒体を冷却するための設備の小型化が図れる。
【0029】
また、上記の構成によれば、分離装置３において、上述した少なくとも１つの圧縮機６において圧縮された二酸化炭素ガスの熱エネルギを加熱源として利用することにより、吸収液又は吸着材から二酸化炭素ガスを分離できる。この場合には、圧縮機６の排熱を利用するので、分離装置３に加熱源を供給するボイラ設備の負荷を低減、もしくはボイラ設備を不要とすることができる。よって、上記の構成によれば、排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するための設備である二酸化炭素回収システム１の大型化や複雑化を抑制できる。
【0030】
幾つかの実施形態では、図１及び図２に示されるように、上述した二酸化炭素抽出装置２は、排ガスに含まれる二酸化炭素を液状の吸収液に吸収させるように構成されている。この場合には、二酸化炭素抽出装置２において液状の吸収液に吸収させた二酸化炭素を、分離装置３により吸収液から分離でき、吸収液から分離した二酸化炭素ガスを、液化装置５により液化できる。
【0031】
幾つかの実施形態では、図１及び図２に示されるように、上述した少なくとも１つの圧縮機６は、第１圧縮機６Ａと、第１圧縮機６Ａよりも二酸化炭素ガスライン１２の下流側（液化器９側）に配置された第２圧縮機６Ｂと、を含む。
【0032】
上記の構成によれば、二酸化炭素ガスライン１２に多段式の圧縮機（第１圧縮機６Ａ、第２圧縮機６Ｂ）を設けることで、各段を構成する圧縮機６Ａ、６Ｂの出力を小さなものとすることができるため、各段を構成する圧縮機６Ａ、６Ｂの大型化を抑制できる。
【0033】
幾つかの実施形態では、図１及び図２に示されるように、上述した少なくとも１つの熱交換器７は、二酸化炭素ガスライン１２の第１圧縮機６Ａと第２圧縮機６Ｂの間に配置された第１熱交換器７Ａと、二酸化炭素ガスライン１２の第２圧縮機６Ｂよりも下流側に配置された第２熱交換器７Ｂと、を含む。
【0034】
図１及び図２に示される実施形態では、液化装置５は、加熱器４の熱交換器４１から第２熱交換器７Ｂに熱媒体（加熱媒体）を送るための熱媒体戻しライン４３と、第２熱交換器７Ｂから第１熱交換器７Ａに上記熱媒体（加熱媒体）を送るための熱媒体供給ライン４４と、をさらに含む。熱媒体導入ライン４２、熱媒体戻しライン４３又は熱媒体供給ライン４４の何れかに熱媒体を送るためのポンプが設けられる。熱媒体は、熱媒体導入ライン４２、熱交換器４１、熱媒体戻しライン４３、第２熱交換器７Ｂ、熱媒体供給ライン４４及び第１熱交換器７Ａをこの順に循環するようになっている。熱交換器４１に導入される熱媒体（加熱媒体）として、例えば、水（水が気化した蒸気）が挙げられる。なお、熱交換器４１に導入される熱媒体（加熱媒体）は、水以外の熱媒体であってもよい。
【0035】
図１に示される実施形態では、上述した少なくとも１つの冷却器８は、二酸化炭素ガスライン１２の第１熱交換器７Ａと第２圧縮機６Ｂの間に配置された第１冷却器８Ａと、二酸化炭素ガスライン１２の第２熱交換器７Ｂよりも下流側に配置された第２冷却器８Ｂと、を含む。二酸化炭素ガスライン１２は、再生塔２５と第１圧縮機６Ａとを繋ぐ配管１２Ａと、第１圧縮機６Ａと第１熱交換器７Ａとを繋ぐ配管１２Ｂと、第１熱交換器７Ａと第１冷却器８Ａとを繋ぐ配管１２Ｃと、第１冷却器８Ａと第２圧縮機６Ｂとを繋ぐ配管１２Ｄと、第２圧縮機６Ｂと第２熱交換器７Ｂとを繋ぐ配管１２Ｅと、第２熱交換器７Ｂと第２冷却器８Ｂとを繋ぐ配管１２Ｆと、第２冷却器８Ｂと液化器９とを繋ぐ配管１２Ｇと、を含む。
【0036】
上記の構成によれば、第１熱交換器７Ａにより、第１圧縮機６Ａにおいて圧縮された二酸化炭素ガスの熱エネルギを加熱源として、分離装置３に供給することができる。また、第２熱交換器７Ｂにより、第２圧縮機６Ｂにおいて圧縮された二酸化炭素ガスの熱エネルギを加熱源として、分離装置３に供給することができる。この場合には、多段式の圧縮機の各段を構成する圧縮機６Ａ、６Ｂの排熱を、分離装置３の加熱源として効果的に利用可能である。
【0037】
幾つかの実施形態では、図１に示されるように、上述した液化装置５は、第１熱交換器７Ａに導入される二酸化炭素ガスと冷熱媒体との間で熱交換を行い、二酸化炭素ガスを冷却するように構成された予冷却器１０Ａをさらに含んでいてもよい。予冷却器１０Ａに導入される冷熱媒体は、予冷却器１０Ａに導入される二酸化炭素ガスよりも低温（例えば、０℃以上２０℃以下）になっている。予冷却器１０Ａに導入される冷熱媒体としては、例えば、水等の冷却液が挙げられる。なお、予冷却器１０Ａに導入される冷熱媒体は、水以外の熱媒体であってもよい。予冷却器１０Ａには、不図示のポンプにより冷熱媒体が導入される。この場合には、予冷却器１０Ａにより、第１熱交換器７Ａに導入される二酸化炭素ガスを冷却することで、少なくとも１つの熱交換器７を介して分離装置３に供給される熱量を調整できる。
【0038】
幾つかの実施形態では、図２に示されるように、上述した液化装置５は、少なくとも１つの圧縮機６に導入される二酸化炭素ガスと第１加熱媒体との間で熱交換を行い、二酸化炭素ガスを加熱するように構成された少なくとも１つの予加熱器１０Ｂ、１０Ｃをさらに含んでいてもよい。
【0039】
図２に示される実施形態では、少なくとも１つの予加熱器１０Ｂ、１０Ｃは、再生塔２５と第１圧縮機６Ａとを繋ぐ配管１２Ａに配置される第１予加熱器１０Ｂと、上述した第１冷却器８Ａの代わりに、配管１２Ｃと配管１２Ｄの間に配置される第２予加熱器１０Ｃと、を含む。第１予加熱器１０Ｂ及び第２予加熱器１０Ｃの各々には、例えば、二酸化炭素回収システム１における未利用排熱の供給源１５、１６から、常温よりも高温（例えば、６０℃以上８０℃以下）の第１加熱媒体が導入される。第１加熱媒体は、高温空気や排ガスなどであってもよい。
【0040】
上記の構成によれば、少なくとも１つの予加熱器１０Ｂ、１０Ｃにより、少なくとも１つの圧縮機６に導入される二酸化炭素ガスを加熱することで、少なくとも１つの熱交換器７を介して分離装置３に供給される熱量を増大できる。
【0041】
上述した幾つかの実施形態では、排ガスに含まれる二酸化炭素を液状の吸収液に吸収させることにより、二酸化炭素を抽出していたが、上記二酸化炭素を固形状の吸着材に吸着させることにより、二酸化炭素を抽出してもよい。
【0042】
（二酸化炭素抽出装置）
二酸化炭素抽出装置２は、燃焼装置１１から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を固体状の吸着材に吸着させるように構成されていてもよい。分離装置３は、吸着材を加熱するように構成された加熱器４を含み、該加熱器４により二酸化炭素抽出装置２において二酸化炭素が付着した吸着材を加熱して、吸着材から二酸化炭素ガスを分離させるように構成されていてもよい。液化装置５は、分離装置３において吸着材から分離した二酸化炭素ガスを冷却して、二酸化炭素ガスを液化させるように構成されていてもよい。この場合には、二酸化炭素抽出装置２において固体状の吸着材に吸着させた二酸化炭素を、加熱器４を含む分離装置３により吸着材から分離でき、吸着材から分離した二酸化炭素ガスを、液化装置５により液化できる。
二酸化炭素抽出装置２は、燃焼装置１１から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を固体状の吸着材に吸着させるように構成されていてもよい。分離装置３は、吸着材を加熱するように構成された加熱器４を含み、該加熱器４により二酸化炭素抽出装置２において二酸化炭素が付着した吸着材を加熱して、吸着材から二酸化炭素ガスを分離させるように構成されていてもよい。液化装置５は、分離装置３において吸着材から分離した二酸化炭素ガスを冷却して、二酸化炭素ガスを液化させるように構成されていてもよい。この場合には、二酸化炭素抽出装置２において固体状の吸着材に吸着させた二酸化炭素を、加熱器４を含む分離装置３により吸着材から分離でき、吸着材から分離した二酸化炭素ガスを、液化装置５により液化できる。
【0043】
二酸化炭素抽出装置２は、吸着材を収容するケーシングを有し、燃焼装置１１から排出された排ガスを該吸着材に吸着させるように構成されていてもよい。吸着材は、温度スイング、又は、圧力スイングの何れかにより、該吸着材に二酸化炭素を吸着、又は分離させるように構成されている。吸着材として、例えば、ゼオライト等の固体吸着材が挙げられる。なお、吸着材は、二酸化炭素を吸着できる固体であればよく、ゼオライトに限定されない。
【0044】
幾つかの実施形態に係る二酸化炭素回収方法は、上述した燃焼装置１１から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するための二酸化炭素回収方法である。上記二酸化炭素回収方法は、二酸化炭素抽出ステップと、分離ステップと、液化ステップと、を備える。二酸化炭素回収方法における幾つかのステップは、上述した二酸化炭素回収システム１を構成する各機器が行ってもよいし、二酸化炭素回収システム１を構成しない機器や手動により行われてもよい。
【0045】
上記二酸化炭素抽出ステップでは、燃焼装置１１から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる、又は、前記二酸化炭素を吸着材に吸着させることが行われる。上記分離ステップでは、吸収液又は吸着材と熱媒体との間で熱交換を行うことにより、吸収液又は吸着材を加熱して、吸収液又は吸着材から二酸化炭素ガスを分離させることが行われる。上記液化ステップでは、分離ステップにおいて吸収液又は吸着材から分離した二酸化炭素ガスを冷却して、二酸化炭素ガスを液化させることが行われる。
【0046】
上記液化ステップは、分離ステップにおいて吸収液又は吸着材から分離した二酸化炭素ガスを圧縮する圧縮ステップと、分離ステップにおいて熱交換が行われる前の熱媒体と、圧縮ステップにおいて圧縮された二酸化炭素ガスとの間で熱交換を行う熱交換ステップと、圧縮ステップにおいて圧縮された二酸化炭素ガスと第１冷熱媒体との間で熱交換を行い、二酸化炭素ガスを冷却する冷却ステップと、熱交換ステップにおいて熱媒体との間で熱交換が行われ、且つ冷却ステップにおいて冷却された二酸化炭素ガスと第２冷熱媒体との間で熱交換を行い、二酸化炭素ガスを液化させる液化ステップと、を含む。
【0047】
上記の方法によれば、圧縮ステップにより、二酸化炭素ガスを昇圧することで、二酸化炭素ガスの液化温度を上げることができる。そして、熱交換ステップ及び冷却ステップにより、液化ステップにより熱交換が行われる二酸化炭素ガスの温度を予め低下させることで、液化ステップにおける熱交換に用いられる第２冷熱媒体の温度を比較的高いものとすることができる。この場合には、第２冷熱媒体を冷却するための設備の小型化が図れる。
【0048】
また、上記の方法によれば、圧縮ステップにおいて圧縮された二酸化炭素ガスの熱エネルギを、分離ステップにおける加熱源として利用することにより、吸収液又は吸着材から二酸化炭素ガスを分離できる。この場合には、圧縮ステップにおいて生じた排熱を利用するので、分離ステップにおいて加熱源を供給するボイラ設備の負荷を低減、もしくはボイラ設備を不要とすることができる。よって、上記の方法によれば、排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するための設備の大型化や複雑化を抑制できる。
【0049】
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【0050】
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【0051】
上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。
【0052】
１）本開示の少なくとも一実施形態に係る二酸化炭素回収システム（１）は、
燃焼装置（１１）から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するように構成された二酸化炭素回収システム（１）であって、
前記排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる、又は、前記二酸化炭素を吸着材に吸着させるように構成された二酸化炭素抽出装置（２）と、
前記二酸化炭素抽出装置（２）において前記二酸化炭素が付着した前記吸収液又は前記吸着材を加熱して、前記吸収液又は前記吸着材から二酸化炭素ガスを分離させるように構成された分離装置（３）であって、前記吸収液又は前記吸着材と熱媒体との間で熱交換を行い、前記吸収液又は前記吸着材を加熱するように構成された加熱器（４）を含む分離装置（３）と、
前記分離装置（３）において前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを冷却して、前記二酸化炭素ガスを液化させるように構成された液化装置（５）と、を備え、
前記液化装置（５）は、
前記分離装置（３）において前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを圧縮するように構成された少なくとも１つの圧縮機（６）と、
前記加熱器（４）に導入される前記熱媒体と、前記少なくとも１つの圧縮機（６）において圧縮された前記二酸化炭素ガスとの間で熱交換を行うように構成された少なくとも１つの熱交換器（７）と、
前記少なくとも１つの圧縮機（６）において圧縮された前記二酸化炭素ガスと第１冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを冷却するように構成された少なくとも１つの冷却器（８）と、
前記少なくとも１つの熱交換器（７）及び前記少なくとも１つの冷却器（８）を通過した前記二酸化炭素ガスと第２冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを液化させるように構成された液化器（９）と、を含む。
燃焼装置（１１）から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するように構成された二酸化炭素回収システム（１）であって、
前記排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる、又は、前記二酸化炭素を吸着材に吸着させるように構成された二酸化炭素抽出装置（２）と、
前記二酸化炭素抽出装置（２）において前記二酸化炭素が付着した前記吸収液又は前記吸着材を加熱して、前記吸収液又は前記吸着材から二酸化炭素ガスを分離させるように構成された分離装置（３）であって、前記吸収液又は前記吸着材と熱媒体との間で熱交換を行い、前記吸収液又は前記吸着材を加熱するように構成された加熱器（４）を含む分離装置（３）と、
前記分離装置（３）において前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを冷却して、前記二酸化炭素ガスを液化させるように構成された液化装置（５）と、を備え、
前記液化装置（５）は、
前記分離装置（３）において前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを圧縮するように構成された少なくとも１つの圧縮機（６）と、
前記加熱器（４）に導入される前記熱媒体と、前記少なくとも１つの圧縮機（６）において圧縮された前記二酸化炭素ガスとの間で熱交換を行うように構成された少なくとも１つの熱交換器（７）と、
前記少なくとも１つの圧縮機（６）において圧縮された前記二酸化炭素ガスと第１冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを冷却するように構成された少なくとも１つの冷却器（８）と、
前記少なくとも１つの熱交換器（７）及び前記少なくとも１つの冷却器（８）を通過した前記二酸化炭素ガスと第２冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを液化させるように構成された液化器（９）と、を含む。
【0053】
上記１）の構成によれば、少なくとも１つの圧縮機（６）により、二酸化炭素ガスを昇圧することで、二酸化炭素ガスの液化温度を上げることができる。そして、少なくとも１つの熱交換器（７）及び少なくとも１つの冷却器（８）により、液化器（９）に導入される二酸化炭素ガスの温度を予め低下させることで、液化器（９）における熱交換に用いられる第２冷熱媒体の温度を比較的高いものとすることができる。この場合には、第２冷熱媒体を冷却するための設備の小型化が図れる。
【0054】
また、上記１）の構成によれば、分離装置（３）において、上述した少なくとも１つの圧縮機（６）において圧縮された二酸化炭素ガスの熱エネルギを加熱源として利用することにより、吸収液又は吸着材から二酸化炭素ガスを分離できる。この場合には、圧縮機（６）の排熱を利用するので、分離装置（３）に加熱源を供給するボイラ設備の負荷を低減、もしくはボイラ設備を不要とすることができる。よって、上記１）の構成によれば、排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するための設備である二酸化炭素回収システム（１）の大型化や複雑化を抑制できる。
【0055】
２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の二酸化炭素回収システム（１）であって、
前記液化装置（５）は、
前記分離装置（３）において前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを前記液化器（９）に送るための二酸化炭素ガスライン（１２）であって、前記少なくとも１つの圧縮機（６）、前記少なくとも１つの熱交換器（７）、及び前記少なくとも１つの冷却器（８）の各々が設けられた二酸化炭素ガスライン（１２）をさらに含み、
前記少なくとも１つの圧縮機（６）は、
第１圧縮機（６Ａ）と、
前記第１圧縮機（６Ａ）よりも前記二酸化炭素ガスラインの下流側に配置された第２圧縮機（６Ｂ）と、を含む。
前記液化装置（５）は、
前記分離装置（３）において前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを前記液化器（９）に送るための二酸化炭素ガスライン（１２）であって、前記少なくとも１つの圧縮機（６）、前記少なくとも１つの熱交換器（７）、及び前記少なくとも１つの冷却器（８）の各々が設けられた二酸化炭素ガスライン（１２）をさらに含み、
前記少なくとも１つの圧縮機（６）は、
第１圧縮機（６Ａ）と、
前記第１圧縮機（６Ａ）よりも前記二酸化炭素ガスラインの下流側に配置された第２圧縮機（６Ｂ）と、を含む。
【0056】
上記２）の構成によれば、二酸化炭素ガスライン（１２）に多段式の圧縮機（６Ａ、６Ｂ）を設けることで、各段を構成する圧縮機（６Ａ、６Ｂ）の出力を小さなものとすることができるため、各段を構成する圧縮機（６Ａ、６Ｂ）の大型化を抑制できる。
【0057】
３）幾つかの実施形態では、上記２）に記載の二酸化炭素回収システム（１）であって、
前記少なくとも１つの熱交換器（７）は、
前記二酸化炭素ガスライン（１２）の前記第１圧縮機（６Ａ）と前記第２圧縮機（６Ｂ）の間に配置された第１熱交換器（７Ａ）と、
前記二酸化炭素ガスライン（１２）の前記第２圧縮機（６Ｂ）よりも下流側に配置された第２熱交換器（７Ｂ）と、を含む。
前記少なくとも１つの熱交換器（７）は、
前記二酸化炭素ガスライン（１２）の前記第１圧縮機（６Ａ）と前記第２圧縮機（６Ｂ）の間に配置された第１熱交換器（７Ａ）と、
前記二酸化炭素ガスライン（１２）の前記第２圧縮機（６Ｂ）よりも下流側に配置された第２熱交換器（７Ｂ）と、を含む。
【0058】
上記３）の構成によれば、第１熱交換器（７Ａ）により、第１圧縮機（６Ａ）において圧縮された二酸化炭素ガスの熱エネルギを加熱源として、分離装置（３）に供給することができる。また、第２熱交換器（７Ｂ）により、第２圧縮機（６Ｂ）において圧縮された二酸化炭素ガスの熱エネルギを加熱源として、分離装置（３）に供給することができる。この場合には、多段式の圧縮機の各段を構成する圧縮機（６Ａ、６Ｂ）の排熱を、分離装置（３）の加熱源として効果的に利用可能である。
【0059】
４）幾つかの実施形態では、上記１）から上記３）の何れかに記載の二酸化炭素回収システム（１）であって、
前記少なくとも１つの圧縮機（６）に導入される二酸化炭素ガスと第１加熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを加熱するように構成された少なくとも１つの予加熱器（１０Ｂ、１０Ｃ）をさらに備える。
前記少なくとも１つの圧縮機（６）に導入される二酸化炭素ガスと第１加熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを加熱するように構成された少なくとも１つの予加熱器（１０Ｂ、１０Ｃ）をさらに備える。
【0060】
上記４）の構成によれば、少なくとも１つの予加熱器（１０Ｂ、１０Ｃ）により、少なくとも１つの圧縮機（６）に導入される二酸化炭素ガスを加熱することで、少なくとも１つの熱交換器（７）を介して分離装置（３）に供給される熱量を増大できる。
【0061】
５）幾つかの実施形態では、上記１）から上記４）の何れかに記載の二酸化炭素回収システム（１）であって、
前記二酸化炭素抽出装置（２）は、
前記排ガスに含まれる前記二酸化炭素を前記吸収液に吸収させるように構成された。
前記二酸化炭素抽出装置（２）は、
前記排ガスに含まれる前記二酸化炭素を前記吸収液に吸収させるように構成された。
【0062】
上記５）の構成によれば、二酸化炭素抽出装置（２）において吸収液に吸収させた二酸化炭素を、分離装置（３）により吸収液から分離でき、吸収液から分離した二酸化炭素ガスを、液化装置（５）により液化できる。
【0063】
６）幾つかの実施形態では、上記１）から上記４）の何れかに記載の二酸化炭素回収システム（１）であって、
前記二酸化炭素抽出装置（２）は、
前記排ガスに含まれる前記二酸化炭素を前記吸着材に吸着させるように構成された。
前記二酸化炭素抽出装置（２）は、
前記排ガスに含まれる前記二酸化炭素を前記吸着材に吸着させるように構成された。
【0064】
上記６）の構成によれば、二酸化炭素抽出装置（２）において吸着材に吸着させた二酸化炭素を、分離装置（３）により吸着材から分離でき、吸着材から分離した二酸化炭素ガスを、液化装置（５）により液化できる。
【0065】
７）本開示の少なくとも一実施形態に係る二酸化炭素回収方法は、
燃焼装置（１１）から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するための二酸化炭素回収方法であって、
前記排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる、又は、前記二酸化炭素を吸着材に吸着させる二酸化炭素抽出ステップと、
前記吸収液又は前記吸着材と熱媒体との間で熱交換を行うことにより、前記吸収液又は前記吸着材を加熱して、前記吸収液又は前記吸着材から二酸化炭素ガスを分離させる分離ステップと、
前記分離ステップにおいて前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを冷却して、前記二酸化炭素ガスを液化させる液化ステップと、を備え、
前記液化ステップは、
前記分離ステップにおいて前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを圧縮する圧縮ステップと、
前記分離ステップにおいて熱交換が行われる前の前記熱媒体と、前記圧縮ステップにおいて圧縮された前記二酸化炭素ガスとの間で熱交換を行う熱交換ステップと、
前記圧縮ステップにおいて圧縮された前記二酸化炭素ガスと第１冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを冷却する冷却ステップと、
前記熱交換ステップにおいて前記熱媒体との間で熱交換が行われ、且つ前記冷却ステップにおいて冷却された前記二酸化炭素ガスと第２冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを液化させる液化ステップと、を含む。
燃焼装置（１１）から排出された排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するための二酸化炭素回収方法であって、
前記排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる、又は、前記二酸化炭素を吸着材に吸着させる二酸化炭素抽出ステップと、
前記吸収液又は前記吸着材と熱媒体との間で熱交換を行うことにより、前記吸収液又は前記吸着材を加熱して、前記吸収液又は前記吸着材から二酸化炭素ガスを分離させる分離ステップと、
前記分離ステップにおいて前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを冷却して、前記二酸化炭素ガスを液化させる液化ステップと、を備え、
前記液化ステップは、
前記分離ステップにおいて前記吸収液又は前記吸着材から分離した前記二酸化炭素ガスを圧縮する圧縮ステップと、
前記分離ステップにおいて熱交換が行われる前の前記熱媒体と、前記圧縮ステップにおいて圧縮された前記二酸化炭素ガスとの間で熱交換を行う熱交換ステップと、
前記圧縮ステップにおいて圧縮された前記二酸化炭素ガスと第１冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを冷却する冷却ステップと、
前記熱交換ステップにおいて前記熱媒体との間で熱交換が行われ、且つ前記冷却ステップにおいて冷却された前記二酸化炭素ガスと第２冷熱媒体との間で熱交換を行い、前記二酸化炭素ガスを液化させる液化ステップと、を含む。
【0066】
上記７）の方法によれば、圧縮ステップにより、二酸化炭素ガスを昇圧することで、二酸化炭素ガスの液化温度を上げることができる。そして、熱交換ステップ及び冷却ステップにより、液化ステップにより熱交換が行われる二酸化炭素ガスの温度を予め低下させることで、液化ステップにおける熱交換に用いられる第２冷熱媒体の温度を比較的高いものとすることができる。この場合には、第２冷熱媒体を冷却するための設備の小型化が図れる。
【0067】
また、上記７）の方法によれば、圧縮ステップにおいて圧縮された二酸化炭素ガスの熱エネルギを、分離ステップにおける加熱源として利用することにより、吸収液又は吸着材から二酸化炭素ガスを分離できる。この場合には、圧縮ステップにおいて生じた排熱を利用するので、分離ステップにおいて加熱源を供給するボイラ設備の負荷を低減、もしくはボイラ設備を不要とすることができる。よって、上記７）の方法によれば、排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するための設備の大型化や複雑化を抑制できる。
【符号の説明】
【0068】
１ 二酸化炭素回収システム
２ 二酸化炭素抽出装置
３ 分離装置
４ 加熱器
５ 液化装置
６，６Ａ，６Ｂ 圧縮機
７，７Ａ，７Ｂ 熱交換器
８，８Ａ，８Ｂ 冷却器
９ 液化器
１０Ａ 予冷却器
１０Ｂ，１０Ｃ 予加熱器
１１ 燃焼装置
１２ 二酸化炭素ガスライン
１２Ａ～１２Ｇ 配管
１３ 貯留タンク
１４ 液体二酸化炭素ライン
１５ 供給源
２１ 吸収塔
２２ 冷却塔
２３ 冷却水循環ライン
２４ 冷却水冷却器
２５ 再生塔
２６ 再生塔本体
２７ 吸収液循環ライン
４１ 熱交換器
４２ 熱媒体導入ライン
４３ 熱媒体戻しライン
４４ 熱媒体供給ライン
２ 二酸化炭素抽出装置
３ 分離装置
４ 加熱器
５ 液化装置
６，６Ａ，６Ｂ 圧縮機
７，７Ａ，７Ｂ 熱交換器
８，８Ａ，８Ｂ 冷却器
９ 液化器
１０Ａ 予冷却器
１０Ｂ，１０Ｃ 予加熱器
１１ 燃焼装置
１２ 二酸化炭素ガスライン
１２Ａ～１２Ｇ 配管
１３ 貯留タンク
１４ 液体二酸化炭素ライン
１５ 供給源
２１ 吸収塔
２２ 冷却塔
２３ 冷却水循環ライン
２４ 冷却水冷却器
２５ 再生塔
２６ 再生塔本体
２７ 吸収液循環ライン
４１ 熱交換器
４２ 熱媒体導入ライン
４３ 熱媒体戻しライン
４４ 熱媒体供給ライン
【図1】
【図2】