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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-04
(45)【発行日】2024-06-12
(54)【発明の名称】ガス回収設備、及びガス回収方法
(51)【国際特許分類】
B01D 53/62 20060101AFI20240605BHJP
B01D 53/78 20060101ALI20240605BHJP
B01D 53/18 20060101ALI20240605BHJP
C01B 32/50 20170101ALI20240605BHJP
【ＦＩ】
B01D53/62
B01D53/78
B01D53/18 130
C01B32/50
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020083254
(22)【出願日】2020-05-11
(65)【公開番号】P2021178269
(43)【公開日】2021-11-18
【審査請求日】2023-02-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000133032
【氏名又は名称】株式会社タクマ
(73)【特許権者】
【識別番号】301021533
【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100141586
【弁理士】
【氏名又は名称】沖中 仁
(72)【発明者】
【氏名】藤川 宗治
(72)【発明者】
【氏名】藤平 弘樹
(72)【発明者】
【氏名】宍田 健一
(72)【発明者】
【氏名】金久保 光央
(72)【発明者】
【氏名】牧野 貴至
(72)【発明者】
【氏名】河野 雄樹
【審査官】宮部 裕一
(56)【参考文献】
【文献】特開平０１－２３１９２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００５－５２３８００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００９－５３９５９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２５４２３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１２－５２７９９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－２０２２９８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｄ ５３／６２
Ｂ０１Ｄ ５３／７８
Ｂ０１Ｄ ５３／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を処理液に吸収させる吸収装置と、前記吸収装置において二酸化炭素を吸収した処理液に対する減圧とストリッピングガスを用いたストリッピングとにより当該処理液から二酸化炭素を放散させる再生装置と、
を備えるガス回収設備であって、
前記再生装置は、前記吸収装置において二酸化炭素を吸収し、吸収されている二酸化炭素の一部が放散された処理液を貯留する再生塔を備え、
前記ストリッピングは、前記再生塔に貯留されている処理液の内部に、前記再生塔に接続されたストリッピングガス導入管を介して前記ストリッピングガスを送り込むことにより行われるガス回収設備。
【請求項2】
前記再生装置は、処理液から放散させた二酸化炭素を外部に排出するための第一回収ガス排出管及び第二回収ガス排出管と、
前記減圧により処理液から放散させた二酸化炭素を、前記第一回収ガス排出管を通して外部に排出する状態と、前記ストリッピングにより処理液から放散させた二酸化炭素を、前記第二回収ガス排出管を通して外部に排出する状態とを切り替える切替手段と、
を備える請求項１に記載のガス回収設備。
【請求項3】
二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を処理液に吸収させる吸収装置と、前記吸収装置において二酸化炭素を吸収した処理液に対する減圧とストリッピングガスを用いたストリッピングとにより当該処理液から二酸化炭素を放散させる再生装置と、
を備えるガス回収設備であって、
前記再生装置は、
前記二酸化炭素を吸収した処理液を減圧して二酸化炭素を放散させる減圧塔と、
前記減圧塔と並設され、前記ストリッピングガスが導入されるストリッピング塔と、
二酸化炭素が放散された処理液を前記減圧塔から前記ストリッピング塔へと供給する処理液供給手段と、
を備え、
前記ストリッピングは、前記処理液供給手段によって供給されて前記ストリッピング塔に貯留されている処理液の内部に、前記ストリッピング塔に接続されたストリッピングガス導入管を介して前記ストリッピングガスを送り込むことにより行われるガス回収設備。
【請求項4】
前記処理液の温度を調節する液温調節手段を備える請求項１～３の何れか一項に記載のガス回収設備。
【請求項5】
前記液温調節手段は、前記吸収装置における前記処理液を１０～３０℃に調節する低温処理と、前記再生装置における前記処理液を４０～８０℃に調節する高温処理とを行う請求項４に記載のガス回収設備。
【請求項6】
前記液温調節手段は、前記処理液に送り込まれる前記ストリッピングガスの温度制御によって前記処理液の温度を調節する請求項４に記載のガス回収設備。
【請求項7】
二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を処理液に吸収させる吸収工程と、前記吸収工程において二酸化炭素を吸収した処理液に対する減圧とストリッピングガスを用いたストリッピングとにより当該処理液から二酸化炭素を放散させる再生工程と、
を包含するガス回収方法であって、
前記吸収工程において二酸化炭素を吸収し、吸収されている二酸化炭素の一部が放散された処理液が再生塔又はストリッピング塔に貯留されており、
前記再生工程は、前記再生塔又は前記ストリッピング塔に貯留されている処理液の内部に、前記再生塔又は前記ストリッピング塔に接続されたストリッピングガス導入管を介して前記ストリッピングガスを送り込む導入工程を含むガス回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バイオガスや燃焼排ガス等の二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を回収するガス回収設備、及びガス回収方法に関する。
【背景技術】
【0002】
下水処理場、食品工場、ビール製造工場、家畜の飼育場等で生じる有機系廃棄物、例えば、汚泥、生ごみ、し尿等を、タンク内において３５℃程度で発酵させることなどによって生物学的に処理すると、メタン、二酸化炭素、硫化水素等を含むバイオガスが発生する。近年、かかるバイオガスをエネルギー源として有効利用するために、バイオガス中の二酸化炭素の一部又は全量を除去・回収しメタンガスを濃縮して使用することが検討されている。
【0003】
また、火力発電所や製鉄所、ボイラ等の設備では、石炭、重油、超重質油等の燃料を多量に使用しており、燃料の燃焼に伴って排出される燃焼排ガス中の硫黄酸化物や、窒素酸化物、二酸化炭素等は、大気汚染防止や地球環境保全の見地から、放出に関する量的及び濃度的制限が必要とされている。特に、二酸化炭素は地球温暖化の主原因として問題視され、世界的にも排出を抑制する動きが活発化しており、燃焼排ガス中の二酸化炭素を大気中に放出せずに回収・固定化するための様々な研究が精力的に進められている。
【0004】
二酸化炭素の回収方法として、例えば、塩基性化合物による反応吸収を利用する化学吸収法が知られている。化学吸収法において、ガスに含まれる二酸化炭素とアミン系の吸収液（処理液）とを吸収塔で接触させ、二酸化炭素を吸収した吸収液を吸収塔から再生塔へと送り、再生塔で吸収液から二酸化炭素を放散させて回収する二酸化炭素回収装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【0005】
特許文献１には、二酸化炭素を吸収した吸収液と水蒸気とを再生塔において対向流で接触させる水蒸気ストリッピングにより、吸収液から二酸化炭素を放散させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】国際公開第２００８／０８０２２１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１での二酸化炭素の放散工程は、水蒸気を用いた水蒸気ストリッピングにより行われるため、水蒸気を発生させるのに要する熱エネルギーや、吸収液の温度上昇に要する熱エネルギー、吸収液から二酸化炭素を放出するのに要する熱エネルギー、吸収液の水分蒸発による熱損失を補うための熱エネルギー等が必要である。従って、吸収した二酸化炭素の放散に要するエネルギーが大きく、エネルギーコストが嵩むという問題があった。
【0008】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、吸収した二酸化炭素の放散に要するエネルギーを低く抑えつつ、二酸化炭素の回収効率を向上することができるガス回収設備、及びガス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】
【0009】
上記課題を解決するための本発明に係るガス回収設備の特徴構成は、
二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を処理液に吸収させる吸収装置と、
前記吸収装置において二酸化炭素を吸収した処理液に対する減圧とストリッピングガスを用いたストリッピングとにより当該処理液から二酸化炭素を放散させる再生装置と、
を備えることにある。
二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を処理液に吸収させる吸収装置と、
前記吸収装置において二酸化炭素を吸収した処理液に対する減圧とストリッピングガスを用いたストリッピングとにより当該処理液から二酸化炭素を放散させる再生装置と、
を備えることにある。
【0010】
本構成のガス回収設備によれば、吸収装置において、二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素が処理液（吸収液）に吸収される。再生装置では、二酸化炭素を吸収した処理液に対する減圧により、処理液に吸収されている二酸化炭素の一部を放散させるとともに、処理液に対するストリッピングガスを用いたストリッピングにより、処理液に吸収されている残りの二酸化炭素の一部又は全部を放散させる再生処理が行われる。従って、従来の水蒸気ストリッピングによる二酸化炭素の放散と比べて、吸収した二酸化炭素の放散に要するエネルギーを低く抑えつつ、二酸化炭素の回収効率を向上することができる。また、再生装置での処理液に対する減圧とストリッピングガスを用いたストリッピングとによる処理により、処理液に吸収されている二酸化炭素を確実に放散させることができるので、二酸化炭素を十分に吸収できる状態に処理液を再生することができる。
【0011】
本発明に係るガス回収設備において、
前記再生装置は、
処理液から放散させた二酸化炭素を外部に排出するための第一回収ガス排出管及び第二回収ガス排出管と、
前記減圧により処理液から放散させた二酸化炭素を、前記第一回収ガス排出管を通して外部に排出する状態と、前記ストリッピングにより処理液から放散させた二酸化炭素を、前記第二回収ガス排出管を通して外部に排出する状態とを切り替える切替手段と、
を備えることが好ましい。
前記再生装置は、
処理液から放散させた二酸化炭素を外部に排出するための第一回収ガス排出管及び第二回収ガス排出管と、
前記減圧により処理液から放散させた二酸化炭素を、前記第一回収ガス排出管を通して外部に排出する状態と、前記ストリッピングにより処理液から放散させた二酸化炭素を、前記第二回収ガス排出管を通して外部に排出する状態とを切り替える切替手段と、
を備えることが好ましい。
【0012】
本構成のガス回収設備によれば、再生装置は、処理液から放散させた二酸化炭素を外部に排出するための第一回収ガス排出管及び第二回収ガス排出管を備え、切替手段は、減圧により処理液から放散させた二酸化炭素を、第一回収ガス排出管を通して外部に排出する状態と、ストリッピングガスを用いたストリッピングにより処理液から放散させた二酸化炭素を、第二回収ガス排出管を通して外部に排出する状態とを切り替える。このような構成により、減圧により処理液から放散させた比較的高濃度の二酸化炭素と、ストリッピングにより処理液から放散させた比較的低濃度の二酸化炭素とをそれぞれ分取して回収することができる。従って、回収した二酸化炭素を用途に応じて濃縮したり希釈したりする処理を省略又は簡素化することができる。
【0013】
本発明に係るガス回収設備において、
前記再生装置は、
前記二酸化炭素を吸収した処理液を減圧して二酸化炭素を放散させる減圧塔と、
前記減圧塔と並設され、前記ストリッピングガスが導入されるストリッピング塔と、
二酸化炭素が放散された処理液を前記減圧塔から前記ストリッピング塔へと供給する処理液供給手段と、
を備えることが好ましい。
前記再生装置は、
前記二酸化炭素を吸収した処理液を減圧して二酸化炭素を放散させる減圧塔と、
前記減圧塔と並設され、前記ストリッピングガスが導入されるストリッピング塔と、
二酸化炭素が放散された処理液を前記減圧塔から前記ストリッピング塔へと供給する処理液供給手段と、
を備えることが好ましい。
【0014】
本構成のガス回収設備によれば、二酸化炭素を吸収した処理液が減圧塔に供給される。減圧塔内は減圧されているので、処理液に吸収されている二酸化炭素の一部を放散させて、比較的高濃度の二酸化炭素を回収することができる。減圧塔で二酸化炭素が放散された処理液は、処理液供給手段により、減圧塔からストリッピング塔へと供給される。ストリッピング塔の内部には、ストリッピングガスが導入され、これにより、処理液に吸収されている残りの二酸化炭素の一部又は全部を放散させて、比較的低濃度の二酸化炭素を回収することができる。このように、減圧塔からは比較的高濃度の二酸化炭素を、ストリッピング塔からは比較低濃度の二酸化炭素を、個別に分けて回収することができるので、回収した二酸化炭素を用途に応じて濃縮したり希釈したりする処理を省略又は簡素化することができる。
【0015】
本発明に係るガス回収設備において、
前記処理液の温度を調節する液温調節手段を備えることが好ましい。
前記処理液の温度を調節する液温調節手段を備えることが好ましい。
【0016】
本構成のガス回収設備によれば、処理液の温度を調節する液温調節手段を備えるので、処理液の温度を二酸化炭素の吸収／放散に適した温度に調節することができ、二酸化炭素の回収効率をより向上することができる。
【0017】
本発明に係るガス回収設備において、
前記液温調節手段は、前記吸収装置における前記処理液を１０～３０℃に調節する低温処理と、前記再生装置における前記処理液を４０～８０℃に調節する高温処理とを行うことが好ましい。
前記液温調節手段は、前記吸収装置における前記処理液を１０～３０℃に調節する低温処理と、前記再生装置における前記処理液を４０～８０℃に調節する高温処理とを行うことが好ましい。
【0018】
本構成のガス回収設備によれば、液温調節手段は、吸収装置における処理液を１０～３０℃に調節する低温処理と、再生装置における処理液を４０～８０℃に調節する高温処理とを行う。これにより、処理液に対する二酸化炭素の吸収が１０～３０℃で行われ、処理液に対する二酸化炭素の放散が４０～８０℃で行われることになる。こうして、処理液に対する二酸化炭素の吸収／放散の温度差を比較的小さく抑えて、二酸化炭素の回収に必要なエネルギーの消費量を抑えることができる。特に、ストリッピングガスの導入や減圧操作による処理を併用することで、放散温度を低くし、二酸化炭素の回収に必要なエネルギーを削減することができる。また、処理液によっては、１００℃以上の温度で二酸化炭素の放散を繰り返し行うと、劣化が進むが、１００℃より低い、４０～８０℃の温度域で二酸化炭素の放散を行うことにより、処理液の劣化を抑えることができるとともに、処理液の揮発を抑制することもできる。なお、再生装置において、必ずしも処理液を加熱する必要はなく、再生工程の際の処理液の温度は、吸収工程の際の処理液の温度と同程度であってもよい。
【0019】
本発明に係るガス回収設備において、
前記液温調節手段は、前記ストリッピングガスの温度制御によって前記処理液の温度を調節することが好ましい。
前記液温調節手段は、前記ストリッピングガスの温度制御によって前記処理液の温度を調節することが好ましい。
【0020】
本構成のガス回収設備によれば、液温調節手段は、ストリッピングガスの温度制御によって処理液の温度を調節するので、二酸化炭素の放散が促進される温度となるように処理液の温度を容易に調節することができる。従って、ストリッピングガスによるストリッピング効果も相俟って二酸化炭素の回収効率をより向上することができる。
【0021】
次に、上記課題を解決するための本発明に係るガス回収方法の特徴構成は、
二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を処理液に吸収させる吸収工程と、
前記吸収工程において二酸化炭素を吸収した処理液に対する減圧とストリッピングガスを用いたストリッピングとにより当該処理液から二酸化炭素を放散させる再生工程と、
を包含することにある。
二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を処理液に吸収させる吸収工程と、
前記吸収工程において二酸化炭素を吸収した処理液に対する減圧とストリッピングガスを用いたストリッピングとにより当該処理液から二酸化炭素を放散させる再生工程と、
を包含することにある。
【0022】
本構成のガス回収方法によれば、吸収工程において、二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素が処理液（吸収液）に吸収される。再生工程では、二酸化炭素を吸収した処理液に対する減圧により、処理液に吸収されている二酸化炭素の一部を放散させるとともに、処理液に対するストリッピングガスを用いたストリッピングにより、処理液に吸収されている残りの二酸化炭素の一部又は全部を放散させる再生処理が行われる。従って、従来の水蒸気ストリッピングによる二酸化炭素の放散と比べて、吸収した二酸化炭素の放散に要するエネルギーを低く抑えつつ、二酸化炭素の回収効率を向上することができる。また、再生工程での処理液に対する減圧とストリッピングガスを用いたストリッピングとによる処理により、処理液に吸収されている二酸化炭素を確実に放散させることができるので、二酸化炭素を十分に吸収できる状態に処理液を再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【発明を実施するための形態】
【0024】
【0025】
〔第一実施形態〕
＜ガス回収設備の概略構成＞
図１は、本発明の第一実施形態に係るガス回収設備の概略構成を示す模式図である。図１に示すガス回収設備１Ａは、処理液（吸収液）を介して、例えば、バイオガスや燃焼排ガス等の二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を回収するものである。ガス回収設備１Ａでは、処理液中のアルカリ性化合物と二酸化炭素とを反応させることにより、処理液中に二酸化炭素を吸収させる化学吸収法を採用している。
＜ガス回収設備の概略構成＞
図１は、本発明の第一実施形態に係るガス回収設備の概略構成を示す模式図である。図１に示すガス回収設備１Ａは、処理液（吸収液）を介して、例えば、バイオガスや燃焼排ガス等の二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を回収するものである。ガス回収設備１Ａでは、処理液中のアルカリ性化合物と二酸化炭素とを反応させることにより、処理液中に二酸化炭素を吸収させる化学吸収法を採用している。
【0026】
ここで、アルカリ性化合物としては、例えば、アミン化合物が挙げられる。アミン化合物としては、例えば、モノエタノールアミン、２－アミノ－２－メチル－１－プロパノールのような第１級アミン類、ジエタノールアミン、２－メチルアミノエタノールのような第２級アミン類、トリエタノールアミン、Ｎ－メチルジエタノールアミンのような第３級アミン類、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、ジエチレントリアミンのようなポリエチレンポリアミン類、ピペラジン類、ピペリジン類、ピロリジン類のような環状アミン類、キシリレンジアミンのようなポリアミン類、メチルアミノカルボン酸のようなアミノ酸類等が挙げられ、これらを、１種単独で、又は２種以上を用いることができる。
【0027】
図１に示すように、ガス回収設備１Ａは、吸収装置１０と、再生装置２０と、熱交換器３０とを備えている。
【0028】
＜吸収装置＞
吸収装置１０は、二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を処理液に吸収させる装置であり、主として吸収塔１１及びそれに付帯する配管等により構成されている。
吸収装置１０は、二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を処理液に吸収させる装置であり、主として吸収塔１１及びそれに付帯する配管等により構成されている。
【0029】
［吸収塔］
吸収塔１１は、塔本体１２を備えている。塔本体１２は、断面円環状で鉛直方向に延び、上端側及び下端側がそれぞれ閉鎖された縦長容器状に形成されている。塔本体１２の下部には、被処理ガス導入口１３が設けられている。塔本体１２の頂部には、被処理ガス排出口１４が設けられている。塔本体１２の上部には、処理液導入口１５が設けられている。塔本体１２の底部には、処理液排出口１６が設けられている。
吸収塔１１は、塔本体１２を備えている。塔本体１２は、断面円環状で鉛直方向に延び、上端側及び下端側がそれぞれ閉鎖された縦長容器状に形成されている。塔本体１２の下部には、被処理ガス導入口１３が設けられている。塔本体１２の頂部には、被処理ガス排出口１４が設けられている。塔本体１２の上部には、処理液導入口１５が設けられている。塔本体１２の底部には、処理液排出口１６が設けられている。
【0030】
吸収塔１１は、充填材１７をさらに備えている。充填材１７は、塔本体１２の上下方向中間に位置するように塔本体１２の内部に配設されている。充填材１７は、気液接触の効率を高めるために設けられる。充填材１７としては、金属製、樹脂製の何れであってもよく、気液接触面積を大きくするために、例えば、ラシヒリング、ベルルサドル、ポールリング等の不規則充填物が用いられ、その他、多孔構造やハニカム構造を有するものであってもよい。
【0031】
吸収塔１１は、噴霧器１８をさらに備えている。噴霧器１８は、充填材１７の上方に位置するように塔本体１２の内部に配設されている。噴霧器１８は、塔本体１２の処理液導入口１５を通して供給された処理液を充填材１７に向けて噴霧することができるように構成されている。なお、吸収塔１１としては、大量の処理液を循環しながら被処理ガス中の二酸化炭素を吸収するようにした洗浄塔（スクラバー）のような構造であってもよく、充填材１７を備えていない、例えば、スプレー塔やプレート塔等であっても適用可能である。
【0032】
＜再生装置＞
再生装置２０は、吸収装置１０において二酸化炭素を吸収した処理液に対する減圧とストリッピングガスを用いたストリッピングとにより当該処理液から二酸化炭素を放散させる装置である。再生装置２０は、主として再生塔２１及びそれに付帯する配管等により構成されている。
再生装置２０は、吸収装置１０において二酸化炭素を吸収した処理液に対する減圧とストリッピングガスを用いたストリッピングとにより当該処理液から二酸化炭素を放散させる装置である。再生装置２０は、主として再生塔２１及びそれに付帯する配管等により構成されている。
【0033】
［再生塔］
再生塔２１は、塔本体２２を備えている。再生塔２１（塔本体２２）の内部は、減圧手段として機能するポンプ５３によって減圧されている。塔本体２２は、断面円環状で鉛直方向に延び、上端側及び下端側がそれぞれ閉鎖された縦長容器状に形成されている。塔本体２２の下部には、ストリッピングガス導入口２３が設けられている。塔本体２２の頂部には、回収ガス排出口２４が設けられている。塔本体２２の上部には、処理液導入口２５が設けられている。塔本体２２の底部には、処理液排出口２６が設けられている。
再生塔２１は、塔本体２２を備えている。再生塔２１（塔本体２２）の内部は、減圧手段として機能するポンプ５３によって減圧されている。塔本体２２は、断面円環状で鉛直方向に延び、上端側及び下端側がそれぞれ閉鎖された縦長容器状に形成されている。塔本体２２の下部には、ストリッピングガス導入口２３が設けられている。塔本体２２の頂部には、回収ガス排出口２４が設けられている。塔本体２２の上部には、処理液導入口２５が設けられている。塔本体２２の底部には、処理液排出口２６が設けられている。
【0034】
再生塔２１は、充填材２７をさらに備えている。充填材２７は、塔本体２２の上下方向中間に位置するように塔本体２２の内部に配設されている。充填材２７としては、前記充填材１７と同様のものが用いられる。
【0035】
再生塔２１は、噴霧器２８をさらに備えている。噴霧器２８は、充填材２７の上方に位置するように塔本体２２の内部に配設されている。噴霧器２８は、塔本体２２の処理液導入口２５を通して供給された処理液を充填材２７に向けて噴霧することができるように構成されている。
【0036】
＜熱交換器＞
熱交換器３０は、吸収塔１１と再生塔２１との間に配設されている。熱交換器３０は、伝熱管群入口３１、伝熱管群出口３２、ケーシング入口３３、及びケーシング出口３４を有し、伝熱管群入口３１から伝熱管群出口３２に向かって伝熱管群内を流れる流体と、ケーシング入口３３からケーシング出口３４に向かって流れる流体との間で熱交換を行わせる形式のものである。なお、両流体間で熱交換（加熱、冷却）を行わない場合もあり、この場合、熱交換器３０は省略される。
熱交換器３０は、吸収塔１１と再生塔２１との間に配設されている。熱交換器３０は、伝熱管群入口３１、伝熱管群出口３２、ケーシング入口３３、及びケーシング出口３４を有し、伝熱管群入口３１から伝熱管群出口３２に向かって伝熱管群内を流れる流体と、ケーシング入口３３からケーシング出口３４に向かって流れる流体との間で熱交換を行わせる形式のものである。なお、両流体間で熱交換（加熱、冷却）を行わない場合もあり、この場合、熱交換器３０は省略される。
【0037】
［ガス導入管／ガス排出管］
吸収塔１１において、被処理ガス導入口１３には、被処理ガス導入管４１が接続され、被処理ガス排出口１４には、被処理ガス排出管４２が接続されている。再生塔２１において、ストリッピングガス導入口２３には、ストリッピングガス導入管４３が接続され、回収ガス排出口２４には、回収ガス排出管４４が接続されている。
吸収塔１１において、被処理ガス導入口１３には、被処理ガス導入管４１が接続され、被処理ガス排出口１４には、被処理ガス排出管４２が接続されている。再生塔２１において、ストリッピングガス導入口２３には、ストリッピングガス導入管４３が接続され、回収ガス排出口２４には、回収ガス排出管４４が接続されている。
【0038】
［処理液供給管］
吸収塔１１、熱交換器３０及び再生塔２１において、処理液排出口１６と伝熱管群入口３１とは、処理液供給管４５によって接続され、伝熱管群出口３２と処理液導入口２５とは、処理液供給管４６によって接続されている。再生塔２１、熱交換器３０及び吸収塔１１において、処理液排出口２６とケーシング入口３３とは、処理液供給管４７によって接続され、ケーシング出口３４と処理液導入口１５とは、処理液供給管４８によって接続されている。
吸収塔１１、熱交換器３０及び再生塔２１において、処理液排出口１６と伝熱管群入口３１とは、処理液供給管４５によって接続され、伝熱管群出口３２と処理液導入口２５とは、処理液供給管４６によって接続されている。再生塔２１、熱交換器３０及び吸収塔１１において、処理液排出口２６とケーシング入口３３とは、処理液供給管４７によって接続され、ケーシング出口３４と処理液導入口１５とは、処理液供給管４８によって接続されている。
【0039】
［送風機、ポンプ］
被処理ガス導入管４１には、送風機５０が介設されている。被処理ガス排出管４２には、ポンプ５１が介設されている。ストリッピングガス導入管４３には、ポンプ５２が介設されている。回収ガス排出管４４には、ポンプ５３が介設されている。処理液供給管４５には、ポンプ５４が介設されている。処理液供給管４７には、ポンプ５５が介設されている。
被処理ガス導入管４１には、送風機５０が介設されている。被処理ガス排出管４２には、ポンプ５１が介設されている。ストリッピングガス導入管４３には、ポンプ５２が介設されている。回収ガス排出管４４には、ポンプ５３が介設されている。処理液供給管４５には、ポンプ５４が介設されている。処理液供給管４７には、ポンプ５５が介設されている。
【0040】
＜液温調節手段（低温処理）＞
処理液供給管４８には、冷却器５６が介設されている。冷却器５６は、処理液供給管４８を流れる処理液と熱媒との間での熱交換により、処理液を間接的に冷却する形式のものである。ここで、熱媒としては、例えば、空気や冷却水が用いられる。冷却器５６は、熱媒の温度制御によって処理液の温度を１０～３０℃に調節する低温処理を行う液温調節手段として機能する。
処理液供給管４８には、冷却器５６が介設されている。冷却器５６は、処理液供給管４８を流れる処理液と熱媒との間での熱交換により、処理液を間接的に冷却する形式のものである。ここで、熱媒としては、例えば、空気や冷却水が用いられる。冷却器５６は、熱媒の温度制御によって処理液の温度を１０～３０℃に調節する低温処理を行う液温調節手段として機能する。
【0041】
＜液温調節手段（高温処理）＞
ストリッピングガス導入管４３の上流端は、例えば、空気や窒素ガス、水素等のストリッピングガスを供給するストリッピングガス供給源５７に接続されている。ストリッピングガス導入管４３には、ポンプ５２の下流側に位置するように加熱器５８が介設されている。加熱器５８は、ストリッピングガス導入管４３を流れるストリッピングガスと熱媒との間での熱交換により、ストリッピングガスを間接加熱する形式のものである。ここで、熱媒としては、例えば、ごみ焼却施設等で発生する排ガスや、ボイラで生成した水蒸気等が用いられる。加熱器５８は、ストリッピングガスの温度制御によって処理液の温度を４０～８０℃に調節する高温処理を行う液温調節手段として機能する。加熱器５８は、ストリッピングガスの温度制御によって処理液の温度を調節するので、二酸化炭素の放散が促進される温度となるように処理液の温度を容易に調節することができる。
ストリッピングガス導入管４３の上流端は、例えば、空気や窒素ガス、水素等のストリッピングガスを供給するストリッピングガス供給源５７に接続されている。ストリッピングガス導入管４３には、ポンプ５２の下流側に位置するように加熱器５８が介設されている。加熱器５８は、ストリッピングガス導入管４３を流れるストリッピングガスと熱媒との間での熱交換により、ストリッピングガスを間接加熱する形式のものである。ここで、熱媒としては、例えば、ごみ焼却施設等で発生する排ガスや、ボイラで生成した水蒸気等が用いられる。加熱器５８は、ストリッピングガスの温度制御によって処理液の温度を４０～８０℃に調節する高温処理を行う液温調節手段として機能する。加熱器５８は、ストリッピングガスの温度制御によって処理液の温度を調節するので、二酸化炭素の放散が促進される温度となるように処理液の温度を容易に調節することができる。
【0042】
【0043】
ガス回収設備１Ａにおいては、吸収装置１０での吸収工程と、再生装置２０での再生工程とが連続的に行われる。
【0044】
＜吸収工程＞
図１に示すように、例えば、バイオガスや燃焼排ガス等の二酸化炭素を含む被処理ガス（ＣＯ２含有ガス）は、送風機５０により被処理ガス導入管４１を介して吸収塔１１の内部に送り込まれる。一方、後述する再生工程によって再生された再生塔２１内の処理液は、ポンプ５５により、処理液供給管４７、熱交換器３０、及び冷却器５６が介設された処理液供給管４８を介して吸収塔１１における噴霧器１８に供給される。
図１に示すように、例えば、バイオガスや燃焼排ガス等の二酸化炭素を含む被処理ガス（ＣＯ２含有ガス）は、送風機５０により被処理ガス導入管４１を介して吸収塔１１の内部に送り込まれる。一方、後述する再生工程によって再生された再生塔２１内の処理液は、ポンプ５５により、処理液供給管４７、熱交換器３０、及び冷却器５６が介設された処理液供給管４８を介して吸収塔１１における噴霧器１８に供給される。
【0045】
吸収塔１１の内部に送り込まれた被処理ガスは、充填材１７を通過するように上昇し、噴霧器１８から噴霧される処理液と気液接触する。これにより、被処理ガスに含まれる二酸化炭素が処理液に効率良く吸収される。二酸化炭素を吸収した処理液は、吸収塔１１の下部に貯留される。一方、二酸化炭素が除去された被処理ガス（ＣＯ２除去ガス）は、ポンプ５１により、被処理ガス排出管４２を介して吸収塔１１の外部に排出され、適宜処理が施されて必要に応じ有効利用される。なお、「二酸化炭素が除去された被処理ガス」とは、「含まれている二酸化炭素の全部が取り除かれた被処理ガス」と、「含まれている二酸化炭素部の一部が取り除かれた被処理ガス」との両方を包含するものである。
【0046】
吸収塔１１の下部に貯留されている処理液は、ポンプ５４により、処理液供給管４５、熱交換器３０及び処理液供給管４６を介して再生塔２１における噴霧器２８に供給される。ここで、熱交換器３０においては、処理液供給管４５から処理液供給管４６へと流れる処理液と、処理液供給管４７から処理液供給管４８へと流れる処理液との間で熱交換が行われる。これにより、処理液供給管４７から処理液供給管４８へと流れる処理液が温熱源となって、処理液供給管４５から処理液供給管４６へと流れる処理液が熱交換器３０によって、例えば、４０～８０℃に加熱される。こうして、後述する再生工程を実施する前段階において、処理液を加熱することにより、再生工程での二酸化炭素の放散効率を向上することができる。
【0047】
＜再生工程＞
熱交換器３０を介して加熱された処理液は、再生塔２１における噴霧器２８に供給される。再生塔２１の内部は、減圧手段として機能するポンプ５３によって減圧されている（減圧工程）。減圧下にある再生塔２１の内部において、噴霧器２８からは、熱交換器３０によって加熱された処理液が充填材２７に向けて噴霧される。これにより、噴霧された処理液が充填材２７を通して落下する間に、処理液に吸収されている二酸化炭素の一部が放散される。一方、充填材２７を通して落下した処理液は、再生塔２１の下部に一旦貯留される。
熱交換器３０を介して加熱された処理液は、再生塔２１における噴霧器２８に供給される。再生塔２１の内部は、減圧手段として機能するポンプ５３によって減圧されている（減圧工程）。減圧下にある再生塔２１の内部において、噴霧器２８からは、熱交換器３０によって加熱された処理液が充填材２７に向けて噴霧される。これにより、噴霧された処理液が充填材２７を通して落下する間に、処理液に吸収されている二酸化炭素の一部が放散される。一方、充填材２７を通して落下した処理液は、再生塔２１の下部に一旦貯留される。
【0048】
再生塔２１の下部に貯留されている処理液に対しては、ストリッピングガス供給源５７からのストリッピングガスが、ポンプ５２によりストリッピングガス導入管４３を介して送り込まれる（導入工程）。このとき、加熱器５８によるストリッピングガスの温度制御により、処理液の温度を、二酸化炭素の放散が促進される温度（例えば、４０～８０℃）となるよう調節すれば、ストリッピングガスによるストリッピング効果も相俟って二酸化炭素の放散効率をより向上することができる。こうして、処理液に吸収されている残りの二酸化炭素の一部又は全部が放散される。
【0049】
再生装置２０では、同一の再生塔２１において、二酸化炭素を吸収した処理液に対する減圧とストリッピングガスを用いたストリッピングとを実施することにより、処理液から二酸化炭素を放散させる再生処理が行われる。従って、第一実施形態のガス回収設備１Ａによれば、簡易な構成で再生処理を実施することができる。
【0050】
再生塔２１内で放散された二酸化炭素は、再生塔２１内に吹き込まれた若干のストリッピングガスと共に、ポンプ５３により回収ガス排出管４４を介して再生塔２１の外部に排出される（排出工程）。排出された二酸化炭素は、必要に応じて有効利用される。
【0051】
上記のように、吸収工程においては、二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素が処理液に吸収される。再生工程では、二酸化炭素を吸収した処理液に対する減圧により、処理液に吸収されている二酸化炭素の一部を放散させるとともに、処理液に対するストリッピングガスを用いたストリッピングにより、処理液に吸収されている残りの二酸化炭素の一部又は全部を放散させる再生処理が行われる。従って、従来の水蒸気ストリッピングによる二酸化炭素の放散と比べて、吸収した二酸化炭素の放散に要するエネルギーを低く抑えつつ、二酸化炭素の回収効率を向上することができる。また、再生工程での処理液に対する減圧とストリッピングガスを用いたストリッピングとによる処理により、処理液に吸収されている二酸化炭素を確実に放散させることができるので、二酸化炭素を十分に吸収できる状態に処理液を再生することができる。
【0052】
再生工程にて再生された処理液は、ポンプ５５により、処理液供給管４７、熱交換器３０、及び冷却器５６が介設された処理液供給管４８を介して吸収塔１１における噴霧器１８に供給される。ここで、熱交換器３０においては、処理液供給管４７から処理液供給管４８へと流れる処理液と、処理液供給管４５から処理液供給管４６へと流れる処理液との間で熱交換が行われる。これにより、処理液供給管４５から処理液供給管４６へと流れる処理液が冷熱源となって、処理液供給管４７から処理液供給管４８へと流れる処理液が熱交換器３０によって冷却される。熱交換器３０によって冷却された処理液は、さらに冷却器５６により、例えば、１０～３０℃に冷却される。
【0053】
第一実施形態のガス回収設備１Ａにおいて、熱交換器３０及び冷却器５６は、吸収装置１０における処理液を１０～３０℃に調節する低温処理を行い、熱交換器３０及び加熱器５８は、再生装置２０における処理液を４０～８０℃に調節する高温処理を行う。これにより、処理液に対する二酸化炭素の吸収が１０～３０℃で行われ、処理液に対する二酸化炭素の放散が４０～８０℃で行われることになる。こうして、処理液に対する二酸化炭素の吸収／放散の温度差を比較的小さく抑えて、二酸化炭素の回収に必要なエネルギーの消費量を抑えることができる。特に、ストリッピングガスの導入や減圧操作による処理を併用することで、放散温度を低くし、二酸化炭素の回収に必要なエネルギーを削減することができる。また、処理液によっては、１００℃以上の温度で二酸化炭素の放散を繰り返し行うと、劣化が進むが、１００℃より低い、４０～８０℃の温度域で二酸化炭素の放散を行うことにより、処理液の劣化を抑えることができるとともに、処理液の揮発を抑制することもできる。なお、再生装置において、必ずしも処理液を加熱する必要はなく、再生工程の際の処理液の温度は、吸収工程の際の処理液の温度と同程度であってもよい。
【0054】
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態に係るガス回収設備１Ｂについて、図２及び図３を用いて説明する。なお、第二実施形態において、第一実施形態と同一又は同様のものについては、図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては、第二実施形態に特有の部分を中心に説明することとする（後述する第三実施形態についても同様とする。）。
次に、本発明の第二実施形態に係るガス回収設備１Ｂについて、図２及び図３を用いて説明する。なお、第二実施形態において、第一実施形態と同一又は同様のものについては、図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては、第二実施形態に特有の部分を中心に説明することとする（後述する第三実施形態についても同様とする。）。
【0055】
図２は、本発明の第二実施形態に係るガス回収設備の概略構成を示す模式図であって、減圧により処理液から放散させた二酸化炭素を回収する状態図である。また、図３は、本発明の第二実施形態に係るガス回収設備の概略構成を示す模式図であって、ストリッピングガスを用いたストリッピングにより処理液から放散させた二酸化炭素を回収する状態図である。
【0056】
図２に示すように、第二実施形態のガス回収設備１Ｂにおいて、再生装置２０は、処理液から放散させた二酸化炭素を外部に排出するための第一回収ガス排出管４４ｂ及び第二回収ガス排出管４４ｃを備えている。第一回収ガス排出管４４ｂ及び第二回収ガス排出管４４ｃは、三方向切替弁４０及び主回収ガス排出管４４ａを介して、再生塔２１の回収ガス排出口２４に接続されている。第一回収ガス排出管４４ｂには、ポンプ５３が、第二回収ガス排出管４４ｃには、ポンプ５９が、それぞれ介設されている。なお、後述するストリッピングにおいて、処理液に吸収されている二酸化炭素の一部又は全部を、処理液の内部に送り込まれるストリッピングガスと共に第二回収ガス排出管４４ｃを介して排出することができる場合は、ポンプ５９を設けなくてもよい。
【0057】
三方向切替弁４０は、減圧により処理液から放散させた二酸化炭素を、再生塔２１の塔本体２２から主回収ガス排出管４４ａ及び第一回収ガス排出管４４ｂを通して外部に排出する状態と、ストリッピングにより処理液から放散させた二酸化炭素を、再生塔２１の塔本体２２から主回収ガス排出管４４ａ及び第二回収ガス排出管４４ｃを通して外部に排出する状態とを切り替える切替手段として機能する。
【0058】
＜再生工程＞
第二実施形態に係るガス回収設備１Ｂにおいて、再生工程は、まず、三方向切替弁４０の切り替え動作により、図２に示すように、主回収ガス排出管４４ａから第一回収ガス排出管４４ｂへの流路を開く一方で、主回収ガス排出管４４ａから第二回収ガス排出管４４ｃへの流路を閉じた状態で行われる。このような状態において、熱交換器３０を介して加熱された処理液は、再生塔２１における噴霧器２８に供給される。再生塔２１の内部は、減圧手段として機能するポンプ５３によって減圧されている（減圧工程）。減圧下にある再生塔２１の内部において、噴霧器２８からは、熱交換器３０によって加熱された処理液が充填材２７に向けて噴霧される。これにより、噴霧された処理液が充填材２７の表面を伝って落下する間に、処理液に吸収されている二酸化炭素の一部が放散される。一方、充填材２７を通して落下した処理液は、再生塔２１の下部に一旦貯留される。
第二実施形態に係るガス回収設備１Ｂにおいて、再生工程は、まず、三方向切替弁４０の切り替え動作により、図２に示すように、主回収ガス排出管４４ａから第一回収ガス排出管４４ｂへの流路を開く一方で、主回収ガス排出管４４ａから第二回収ガス排出管４４ｃへの流路を閉じた状態で行われる。このような状態において、熱交換器３０を介して加熱された処理液は、再生塔２１における噴霧器２８に供給される。再生塔２１の内部は、減圧手段として機能するポンプ５３によって減圧されている（減圧工程）。減圧下にある再生塔２１の内部において、噴霧器２８からは、熱交換器３０によって加熱された処理液が充填材２７に向けて噴霧される。これにより、噴霧された処理液が充填材２７の表面を伝って落下する間に、処理液に吸収されている二酸化炭素の一部が放散される。一方、充填材２７を通して落下した処理液は、再生塔２１の下部に一旦貯留される。
【0059】
減圧塔２１内で放散された二酸化炭素は、ポンプ５３により主回収ガス排出管４４ａから第一回収ガス排出管４４ｂを介して再生塔２１の外部に排出される（排出工程）。排出された二酸化炭素は、高濃度であるので、例えば、図示されない二酸化炭素貯蔵設備に貯蔵され、必要に応じ有効利用される。
【0060】
次いで、三方向切替弁４０の切り替え動作により、図３に示すように、主回収ガス排出管４４ａから第一回収ガス排出管４４ｂへの流路を閉じる一方で、主回収ガス排出管４４ａから第二回収ガス排出管４４ｃへの流路を開いた状態とする。このような状態において、再生塔２１の下部に貯留されている処理液に対し、ストリッピングガス供給源５７からのストリッピングガスが、ポンプ５２によりストリッピングガス導入管４３を介して送り込まれる（導入工程）。このとき、加熱器５８によるストリッピングガスの温度制御により、処理液の温度を、二酸化炭素の放散が促進される温度（例えば、４０～８０℃）に調節すれば、ストリッピングガスによるストリッピング効果とも相俟って二酸化炭素の放散効率をより向上することができる。こうして、処理液に吸収されている残りの二酸化炭素の一部又は全部が放散される。
【0061】
再生塔２１内で放散された二酸化炭素は、再生塔２１内に吹き込まれた若干のストリッピングガスと共に、ポンプ５９により主回収ガス排出管４４ａから第二回収ガス排出管４４ｃを介して再生塔２１の外部に排出される（排出工程）。排出された二酸化炭素は、低濃度であるので、例えば、植物育成促進等のために有効利用される。
【0062】
第二実施形態のガス回収設備１Ｂによれば、減圧により処理液から放散させた高濃度の二酸化炭素と、ストリッピングガスを用いたストリッピングにより処理液から放散させた低濃度の二酸化炭素とをそれぞれ分取して回収することができる。従って、回収した二酸化炭素を用途に応じて濃縮したり希釈したりする処理を省略又は簡素化することができる。特に、第二実施形態のガス回収設備１Ｂでは、同一の再生塔２１を用いた上記再生工程により、高濃度の二酸化炭素と低濃度の二酸化炭素とを簡易な構成で分取・回収することができる。
【0063】
〔第三実施形態〕
図４は、本発明の第三実施形態に係るガス回収設備の概略構成を示す模式図である。図４に示すように、第三実施形態のガス回収設備１Ｃにおいて、再生装置６０は、吸収装置１０において二酸化炭素を吸収した処理液が供給される減圧塔６１と、減圧塔６１と並設されるストリッピング塔７１とを備えている。
図４は、本発明の第三実施形態に係るガス回収設備の概略構成を示す模式図である。図４に示すように、第三実施形態のガス回収設備１Ｃにおいて、再生装置６０は、吸収装置１０において二酸化炭素を吸収した処理液が供給される減圧塔６１と、減圧塔６１と並設されるストリッピング塔７１とを備えている。
【0064】
［減圧塔］
減圧塔６１は、塔本体６２を備えている。減圧塔６１（塔本体６２）の内部は、減圧手段として機能するポンプ９１によって減圧されている。塔本体６２は、断面円環状で鉛直方向に延び、上端側及び下端側がそれぞれ閉鎖された縦長容器状に形成されている。塔本体６２の頂部には、回収ガス排出口６４が設けられている。塔本体６２の上部には、処理液導入口６５が設けられている。塔本体６２の底部には、処理液排出口６６が設けられている。
減圧塔６１は、塔本体６２を備えている。減圧塔６１（塔本体６２）の内部は、減圧手段として機能するポンプ９１によって減圧されている。塔本体６２は、断面円環状で鉛直方向に延び、上端側及び下端側がそれぞれ閉鎖された縦長容器状に形成されている。塔本体６２の頂部には、回収ガス排出口６４が設けられている。塔本体６２の上部には、処理液導入口６５が設けられている。塔本体６２の底部には、処理液排出口６６が設けられている。
【0065】
減圧塔６１は、充填材６７をさらに備えている。充填材６７は、塔本体６２の上下方向中間に位置するように塔本体６２の内部に配設されている。充填材６７としては、前記充填材１７，２７と同様のものが用いられる。
【0066】
減圧塔６１は、噴霧器６８をさらに備えている。噴霧器６８は、充填材６７の上方に位置するように塔本体６２の内部に配設されている。噴霧器６８は、塔本体６２の処理液導入口６５を通して供給された処理液を充填材６７に向けて噴霧することができるように構成されている。
【0067】
減圧塔６１において、回収ガス排出口６４には、回収ガス排出管８１が接続されている。減圧塔６１及び熱交換器３０において、処理液導入口６５と伝熱管群出口３２とは、処理液供給管８２によって接続されている。
【0068】
［ストリッピング塔］
ストリッピング塔７１は、断面円環状で鉛直方向に延び、上端側及び下端側がそれぞれ閉鎖された縦長容器状に形成されている。ストリッピング塔７１の下部には、ストリッピングガス導入口７３が設けられている。ストリッピング塔７１の頂部には、回収ガス排出口７４が設けられている。ストリッピング塔７１の上部には、処理液導入口７５が設けられている。ストリッピング塔７１の底部には、処理液排出口７６が設けられている。
ストリッピング塔７１は、断面円環状で鉛直方向に延び、上端側及び下端側がそれぞれ閉鎖された縦長容器状に形成されている。ストリッピング塔７１の下部には、ストリッピングガス導入口７３が設けられている。ストリッピング塔７１の頂部には、回収ガス排出口７４が設けられている。ストリッピング塔７１の上部には、処理液導入口７５が設けられている。ストリッピング塔７１の底部には、処理液排出口７６が設けられている。
【0069】
ストリッピング塔７１において、ストリッピングガス導入口７３には、ストリッピングガス導入管８３が接続され、回収ガス排出口７４には、回収ガス排出管８４が接続されている。減圧塔６１及びストリッピング塔７１において、処理液排出口６６と処理液導入口７５とは、処理液供給管８５によって接続されている。ストリッピング塔７１及び熱交換器３０において、処理液排出口７６とケーシング入口３３とは、処理液供給管８６によって接続されている。
【0070】
回収ガス排出管８１には、ポンプ９１が介設されている。回収ガス排出管８４には、ポンプ９２が介設されている。処理液供給管８５には、ポンプ９３が介設されている。処理液供給管８６には、ポンプ９４が介設されている。なお、後述するストリッピングにおいて、処理液に吸収されている二酸化炭素の一部又は全部を、処理液の内部に送り込まれるストリッピングガスと共に回収ガス排出管８４を介して排出することができる場合は、ポンプ９２を設けなくてもよい。
【0071】
【0072】
ガス回収設備１Ｃにおいても、前記ガス回収設備１Ａと同様に、吸収装置１０での吸収工程と、再生装置６０での再生工程とが連続的に行われる。
【0073】
＜吸収工程＞
図４に示すように、例えば、バイオガスや燃焼排ガス等の二酸化炭素を含む被処理ガス（ＣＯ２含有ガス）は、送風機５０により被処理ガス導入管４１を介して吸収塔１１の内部に送り込まれる。一方、後述する再生工程によって再生されたストリッピング塔７１内の処理液は、ポンプ９４により、処理液供給管８６、熱交換器３０、及び冷却器５６が介設された処理液供給管４８を介して吸収塔１１における噴霧器１８に供給される。
図４に示すように、例えば、バイオガスや燃焼排ガス等の二酸化炭素を含む被処理ガス（ＣＯ２含有ガス）は、送風機５０により被処理ガス導入管４１を介して吸収塔１１の内部に送り込まれる。一方、後述する再生工程によって再生されたストリッピング塔７１内の処理液は、ポンプ９４により、処理液供給管８６、熱交換器３０、及び冷却器５６が介設された処理液供給管４８を介して吸収塔１１における噴霧器１８に供給される。
【0074】
吸収塔１１の内部に送り込まれた被処理ガスは、充填材１７を通過するように上昇し、噴霧器１８から噴霧される処理液と気液接触する。これにより、被処理ガスに含まれる二酸化炭素が処理液に効率良く吸収される。二酸化炭素を吸収した処理液は、吸収塔１１の下部に貯留される。一方、二酸化炭素が除去された被処理ガス（ＣＯ２除去ガス）は、ポンプ５１により、被処理ガス排出管４２を介して吸収塔１１の外部に排出され、適宜処理が施されて必要に応じ有効利用される。
【0075】
吸収塔１１の下部に貯留されている処理液は、ポンプ５４により、処理液供給管４５、熱交換器３０及び処理液供給管８２を介して減圧塔６１における噴霧器６８に供給される。ここで、熱交換器３０においては、処理液供給管４５から処理液供給管８２へと流れる処理液と、処理液供給管８６から処理液供給管４８へと流れる処理液との間で熱交換が行われる。これにより、処理液供給管８６から処理液供給管４８へと流れる処理液が温熱源となって、処理液供給管４５から処理液供給管８２へと流れる処理液が熱交換器３０によって、例えば、４０～８０℃に加熱される。こうして、後述する再生工程を実施する前段階において、処理液を加熱することにより、再生工程での二酸化炭素の放散効率を向上することができる。
【0076】
＜再生工程＞
熱交換器３０を介して加熱された処理液は、減圧塔６１における噴霧器６８に供給される。減圧塔６１の内部は、減圧手段として機能するポンプ９１によって減圧されている（減圧工程）。減圧下にある減圧塔６１の内部において、噴霧器６８からは、熱交換器３０によって加熱された処理液が充填材６７に向けて噴霧される。これにより、噴霧された処理液が充填材６７を通して落下する間に、処理液に吸収されている二酸化炭素の一部が放散される。一方、充填材６７を通して落下した処理液は、減圧塔６１の下部に一旦貯留される。
熱交換器３０を介して加熱された処理液は、減圧塔６１における噴霧器６８に供給される。減圧塔６１の内部は、減圧手段として機能するポンプ９１によって減圧されている（減圧工程）。減圧下にある減圧塔６１の内部において、噴霧器６８からは、熱交換器３０によって加熱された処理液が充填材６７に向けて噴霧される。これにより、噴霧された処理液が充填材６７を通して落下する間に、処理液に吸収されている二酸化炭素の一部が放散される。一方、充填材６７を通して落下した処理液は、減圧塔６１の下部に一旦貯留される。
【0077】
減圧塔６１内で放散された二酸化炭素は、ポンプ９１により回収ガス排出管８１を介して減圧塔６１の外部に排出される（排出工程）。排出された二酸化炭素は、比較的高濃度であるので、例えば、図示されない二酸化炭素貯蔵設備で貯蔵され、必要に応じ有効利用される。
【0078】
減圧塔６１の下部に貯留されている処理液は、ポンプ９３により処理液供給管８５を介してストリッピング塔７１に供給される。ストリッピング塔７１に供給された処理液は、ストリッピング塔７１の下部に一旦貯留される。
【0079】
ストリッピング塔７１の下部に貯留されている処理液に対しては、ストリッピングガス供給源５７からのストリッピングガスが、ポンプ５２によりストリッピングガス導入管８３を介して送り込まれる（導入工程）。このとき、加熱器５８によるストリッピングガスの温度制御により、処理液の温度を、二酸化炭素の放散が促進される温度（例えば、４０～８０℃）となるよう調節すれば、ストリッピングガスによるストリッピング効果も相俟って二酸化炭素の放散効率をより向上することができる。こうして、処理液に吸収されている残りの二酸化炭素が放散される。
【0080】
ストリッピング塔７１内で放散された二酸化炭素は、ストリッピング塔７１内に吹き込まれた若干のストリッピングガスと共に、ポンプ９２により回収ガス排出管８４を介してストリッピング塔７１の外部に排出される（排出工程）。排出された二酸化炭素は、比較的低濃度であるので、例えば、植物育成促進等のために有効利用される。
【0081】
再生装置６０では、減圧塔６１において、二酸化炭素を吸収した処理液に対する減圧を実施し、ストリッピング塔７１において、二酸化炭素を吸収した処理液に対するストリッピングガスを用いたストリッピングを実施することにより、処理液から二酸化炭素を放散させる再生処理が行われる。
【0082】
第三実施形態のガス回収設備１Ｃによれば、第一実施形態のガス回収設備１Ａと同様の作用効果を得ることができるのは言うまでもない。さらに、第三実施形態のガス回収設備１Ｃによれば、減圧塔６１からは比較的高濃度の二酸化炭素を、ストリッピング塔７１からは比較低濃度の二酸化炭素を、個別に分けて回収することができるので、回収した二酸化炭素を用途に応じて濃縮したり希釈したりする処理を省略又は簡素化することができる。
【0083】
再生工程にて再生された処理液は、ポンプ９４により、処理液供給管８６、熱交換器３０及び冷却器５６が介設された処理液供給管４８を介して吸収塔１１における噴霧器１８に供給される。ここで、熱交換器３０においては、処理液供給管８６から処理液供給管４８へと流れる処理液と、処理液供給管４５から処理液供給管８２へと流れる処理液との間で熱交換が行われる。これにより、処理液供給管４５から処理液供給管８２へと流れる処理液が冷熱源となって、処理液供給管８６から処理液供給管４８へと流れる処理液が熱交換器３０によって冷却される。熱交換器３０によって冷却された処理液は、さらに冷却器５６により、例えば、１０～３０℃に冷却される。
【0084】
第三実施形態のガス回収設備１Ｃにおいても、熱交換器３０及び冷却器５６は、吸収装置１０における処理液を１０～３０℃に調節する低温処理を行い、熱交換器３０及び加熱器５８は、再生装置６０における処理液を４０～８０℃に調節する高温処理を行う。これにより、処理液に対する二酸化炭素の吸収が１０～３０℃で行われ、処理液に対する二酸化炭素の放散が４０～８０℃で行われることになる。こうして、第三実施形態のガス回収設備１Ｃにおいても、二酸化炭素の回収に必要なエネルギーの消費量を抑えることができるとともに、処理液の劣化や揮発を抑えることができる。
【0085】
以上、本発明のガス回収設備、及びガス回収方法について、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【0086】
例えば、上記各実施形態において、図１～図４に示すように、吸収塔１１、再生塔２１、減圧塔６１、及びストリッピング塔７１の下部に伝熱ジャケット１００，１０１を装着する態様もある。伝熱ジャケット１００，１０１においては、図示されない熱媒導入口から導入された熱媒が、当該伝熱ジャケット１００，１０１の内部を通って図示されない熱媒排出口から排出される間に、熱媒によって塔内の処理液を間接的に冷却したり、加熱したりすることができるようになっている。ここで、熱媒としては、冷却する場合、例えば、空気や冷却水が用いられ、加熱する場合、例えば、ごみ焼却施設等で発生する排ガスや、ボイラで生成した水蒸気等が用いられる。伝熱ジャケット１００は、熱媒の温度制御によって処理液の温度を１０～３０℃に調節する低温処理を行う液温調節手段として機能する。伝熱ジャケット１０１は、熱媒の温度制御によって処理液の温度を４０～８０℃に調節する高温処理を行う液温調節手段として機能する。なお、伝熱ジャケット１００，１０２を塔内部に設置し、塔内の処理液を直接的に冷却したり加熱したりすることで冷却効率や加熱効率を高めることが好ましい。
【0087】
上記各実施形態では、再生工程において、放散効率を向上するために、処理液を加熱する態様例を示したが、必ずしも処理液を加熱する必要はなく、再生工程の際の処理液の温度が、吸収工程の際の処理液の温度と同程度であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【0088】
本発明のガス回収設備、及びガス回収方法は、バイオガスや燃焼ガス等の二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を回収する用途において利用可能である。
【符号の説明】
【0089】
１Ａ，１Ｂ ガス回収設備
１０ 吸収装置
２０ 再生装置
３０ 熱交換器（液温調節手段）
４０ 三方向切替弁（切替手段）
４３ ストリッピングガス導入管
４４ｂ 第一回収ガス排出管
４４ｃ 第二回収ガス排出管
５３ ポンプ（減圧手段）
５６ 冷却器（液温調節手段）
５８ 加熱器（液温調節手段）
６０ 再生装置
６１ 減圧塔
７１ ストリッピング塔
８３ ストリッピングガス導入管
８５ 処理液供給管（処理液供給手段）
９３ ポンプ（処理液供給手段）
９１ ポンプ（減圧手段）
１０ 吸収装置
２０ 再生装置
３０ 熱交換器（液温調節手段）
４０ 三方向切替弁（切替手段）
４３ ストリッピングガス導入管
４４ｂ 第一回収ガス排出管
４４ｃ 第二回収ガス排出管
５３ ポンプ（減圧手段）
５６ 冷却器（液温調節手段）
５８ 加熱器（液温調節手段）
６０ 再生装置
６１ 減圧塔
７１ ストリッピング塔
８３ ストリッピングガス導入管
８５ 処理液供給管（処理液供給手段）
９３ ポンプ（処理液供給手段）
９１ ポンプ（減圧手段）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】