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特表2024-523247船舶用排気ガス浄化方法と浄化装置及びこれを備えた船舶
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-06-28
(54)【発明の名称】船舶用排気ガス浄化方法と浄化装置及びこれを備えた船舶
(51)【国際特許分類】
B01D 53/92 20060101AFI20240621BHJP
B01D 53/14 20060101ALI20240621BHJP
【ＦＩ】
B01D53/92 240
B01D53/92 ZAB
B01D53/92 331
B01D53/14 210
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023576090
(86)(22)【出願日】2021-12-21
(85)【翻訳文提出日】2023-12-07
(86)【国際出願番号】 KR2021019545
(87)【国際公開番号】W WO2022260230
(87)【国際公開日】2022-12-15
(31)【優先権主張番号】10-2021-0075099
(32)【優先日】2021-06-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2021-0158853
(32)【優先日】2021-11-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522213971
【氏名又は名称】ハンファ オーシャン カンパニー リミテッド
【住所又は居所原語表記】３３７０，Ｇｅｏｊｅ－ｄａｅｒｏ，Ｇｅｏｊｅ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｓａｎｇｎａｍ－ｄｏ ５３３０２，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(71)【出願人】
【識別番号】523462882
【氏名又は名称】ハイ エア コリア
【氏名又は名称原語表記】ＨＩ ＡＩＲ ＫＯＲＥＡ
【住所又は居所原語表記】２０４，Ｇｏｍｏ－ｒｏ ３２４ｂｅｏｎ－ｇｉｌ，Ｊｉｌｌｙｅ－ｍｙｅｏｎ Ｇｉｍｈａｅ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｓａｎｇｎａｍ－ｄｏ ５０８７５，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】100130111
【弁理士】
【氏名又は名称】新保 斉
(72)【発明者】
【氏名】キム、グン ベ
(72)【発明者】
【氏名】イ、グァン ヒョン
(72)【発明者】
【氏名】ノ、ヒョン ジュ
(72)【発明者】
【氏名】イ、ミン ウ
(72)【発明者】
【氏名】ソン、ウォン ギョン
(72)【発明者】
【氏名】ナム、ビョン タク
(72)【発明者】
【氏名】チェ、ソ ヨン
(72)【発明者】
【氏名】ジョン、スン ミン
【テーマコード（参考）】
4D002
4D020
【Ｆターム（参考）】
4D002AA09
4D002AC10
4D002BA02
4D002CA07
4D002DA07
4D002EA07
4D002FA10
4D020AA03
4D020BA30
4D020BB03
4D020BC04
4D020CB08
(57)【要約】
ＩＭＯによる排気ガス排出規制を満たせるように船舶から発生する排気ガスに含まれている二酸化炭素を回収するために用いるアンモニアガスの危険性へ船舶及び船員の露出を最小化し、アンモニア水を再生して二酸化炭素の回収に再利用が可能な船舶用排気ガス浄化装置及びこれを用いた船舶用排気ガス浄化方法に関する。また、船舶から発生する排気ガスに含まれている二酸化炭素と二酸化硫黄を反応液を用いて回収し、前記二酸化炭素と二酸化硫黄を環境に影響を与えない物質に転換して貯留した後、陸上に移送できる船舶用排気ガス浄化装置１０００及びこれを用いる船舶用排気ガス浄化方法に関する。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
船舶に備えられる排気ガス発生装置から発生する排気ガスを反応液と反応させて前記排気ガスに含まれている二酸化炭素をアンモニウム塩に転換する湿式スクラバー１１０と、前記排気ガスが前記湿式スクラバー１１０の内部に流入する流入口１１５及び前記排気ガスが前記湿式スクラバー１１０の外部に排出される排出口１１２と、
前記排気ガスと反応する反応液を製造し、これを前記湿式スクラバー１１０に供給する循環タンク１２０と、
前記流入口１１５を介して流入した排気ガスに含まれている二酸化炭素と前記反応液を反応させて生成されるアンモニウム塩を移送するための移送ポンプ１２３と、
前記湿式スクラバー１１０から移送されたアンモニウム塩と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を反応させて炭酸塩を含むスラッジとアンモニア水を生成するインペラ１３５が設けられた混合タンク１３０と、
前記混合タンク１３０からスラッジを固液分離装置１５０に移送するスラッジポンプ１３１と、
前記混合タンク１３０から移送されたスラッジから炭酸塩などの沈殿物とアンモニア水を分離する固液分離装置１５０と、
前記固液分離装置１５０で分離されたアンモニア水を貯留する第１貯留タンク１５１と、
前記固液分離装置１５０で分離された炭酸塩などの沈殿物を貯留する第２貯留タンク１６０と、
２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を供給する第３貯留タンク１４０と、
前記第１貯留タンク１５１に貯留されたアンモニア水を必要時に循環タンク１２０に移送する移送ポンプ１５２と、
を含む
ことを特徴とする船舶用排気ガス浄化装置１００。
【請求項2】
前記２価金属酸化物は、酸化カルシウム又は酸化マグネシウムであり、前記２価金属水酸化物は、水酸化カルシウム又は水酸化マグネシウムである請求項１に記載の船舶用排気ガス浄化装置１００。
【請求項3】
前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物は、粉末、水溶液又はスラッジ状で供給される請求項１に記載の船舶用排気ガス浄化装置１００。
【請求項4】
船体と、前記船体に備えられる請求項１ないし３のいずれかに記載の船舶用排気ガス浄化装置１００を含む
ことを特徴とする船舶。
【請求項5】
i）船舶から排出される排気ガスに含まれている二酸化炭素と水が反応して炭酸（Ｈ２ＣＯ３）を生成する第１段階と、ii）前記第１段階で生成された炭酸とアンモニア水が反応して炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）を生成する第２段階と、
iii）前記第２段階で生成された炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）とアンモニア水が反応して炭酸アンモニウム（ＮＨ４)２ＣＯ３）を生成する第３段階と、
iv）炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）及び炭酸アンモニウム（ＮＨ４)２ＣＯ３と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物が反応して炭酸塩とアンモニア水を生成する第４段階と、
v）前記第４段階で生成されたアンモニア水を前記第２段階に再供給する第５段階と、
を含む
ことを特徴とする船舶用排気ガス浄化方法。
【請求項6】
前記船舶用排気ガス浄化方法において、足りないアンモニア水は、無機化合物と水酸化カルシウムの反応によって生成して補充する請求項５に記載の船舶用排気ガス浄化方法。
【請求項7】
前記無機化合物は、重炭酸アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）、炭酸アンモニウム(（ＮＨ４)２ＣＯ３）、硫酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＳＯ４）、硫酸アンモニウム(（ＮＨ４)２ＳＯ４）、硝酸アンモニウム（ＮＨ４ＮＯ３）、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、スルファミン酸アンモニウム（ＮＨ４ＳＯ３ＮＨ２）、及び亜硫酸アンモニウム(（ＮＨ４)２ＳＯ３)からなるグループより選択される1つ以上である請求項６に記載の船舶用排気ガス浄化方法。
【請求項8】
前記無機化合物の使用量は、足りないアンモニア水のモル比に１.０～２.０倍を投入する請求項６に記載の船舶用排気ガス浄化方法。
【請求項9】
i）船舶から排出される排気ガスに含まれている二酸化炭素と水が反応して炭酸（Ｈ２ＣＯ３）を生成する第ａ段階（Ｓ１００）と、ii）前記排気ガスに含まれている二酸化硫黄と水が反応して亜硫酸（Ｈ２ＳＯ３）及び硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を生成する第ｂ段階（Ｓ２００）と、
iii）前記第ａ段階（Ｓ１００）で生成された炭酸（Ｈ２ＣＯ３）と第ｂ段階（Ｓ２００）で生成された亜硫酸（Ｈ２ＳＯ３）及び硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と反応液が反応して無機塩を含む反応液を生成する第ｃ段階（Ｓ３００）と、
iv）前記第ｃ段階（Ｓ３００）で生成された無機塩を含む反応液と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物が反応して炭酸塩及び硫酸塩を生成しながら同時に反応液を再生する第ｄ段階（Ｓ５００）と、
v）固液分離装置１５００を介して再生された反応液に含まれている炭酸塩及び硫酸塩を分離する第ｅ段階（Ｓ６００）と、
を含む
ことを特徴とする船舶用排気ガス浄化方法。
【請求項10】
前記反応液は、水酸化ナトリウム水溶液、アンモニア水溶液又はこれらの混合物である請求項９に記載の船舶用排気ガス浄化方法。
【請求項11】
前記反応液には、補助反応液として水酸化リチウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液及び水酸化マグネシウム水溶液のうちの何れか１つ以上が追加される請求項９に記載の船舶用排気ガス浄化方法。
【請求項12】
前記水酸化リチウム水溶液と水酸化カリウム水溶液の濃度は、反応液全体に対して１５重量％以下である請求項１１に記載の船舶用排気ガス浄化方法。
【請求項13】
前記水酸化カルシウム水溶液と水酸化マグネシウム水溶液の濃度は、全体反応液に対して２重量％以下である請求項１１に記載の船舶用排気ガス浄化方法。
【請求項14】
前記反応液は、純水又は海水を用いて製造する請求項９に記載の船舶用排気ガス浄化方法。
【請求項15】
前記２価金属酸化物は、酸化カルシウム又は酸化マグネシウムである請求項９に記載の船舶用排気ガス浄化方法。
【請求項16】
前記２価金属水酸化物は、水酸化カルシウム又は水酸化マグネシウムである請求項９に記載の船舶用排気ガス浄化方法。
【請求項17】
前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物は、粉末、水溶液又はスラッジ状で供給される請求項９に記載の船舶用排気ガス浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、船舶から排出される排気ガスに含まれている二酸化炭素を吸収して固形化することによって、これを陸上に移送するための船舶用排気ガス浄化方法と浄化装置及びこれを備えた船舶に関し、より詳しくは、湿式スクラバーの反応液として用いるアンモニア水を再生して再利用することによって、アンモニアガスを貯留するためのタンクを船舶に備えないため、船舶及び船員が露出する危険性を除去できる船舶用排気ガス浄化方法と浄化装置及びこれを備えた船舶に関する。
【0002】
また、本発明は、船舶から排出される排気ガスに含まれている二酸化炭素と二酸化硫黄を吸収して固形化することによって、これを容易に陸上に移送できる船舶用排気ガス浄化方法と浄化装置及びこれを備えた船舶に関する。
【背景技術】
【0003】
船舶から排出される排気ガスに含まれている汚染物質は、ＳＯx、ＮＯx及びＣＯ２などがあり、これらの汚染物質は、人体に有害であるだけでなく、濾過処理なしにそのまま大気中に排出される場合、環境汚染を誘発する原因となる。
【0004】
そのため、国連は全世界の全ての海域を航海する船舶の排気ガス排出規制問題を国際海事機関（Ｉｎｔｅｒａｎｔｉｏｎａｌ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ、以下ＩＭＯ）に委任しており、ＩＭＯは、２０３０年までに船舶から排出される排気ガスの排出量を２００８年に比べて４０％、２０５０年までに５０％削減することを目標に多様な排気ガス削減案を進めている。
【0005】
そのため、代表的な温室効果ガスである二酸化炭素の排出量削減に対する解決策が海運業界と造船業界に求められている。
【0006】
一方、国際エネルギー機関（ＩＥＡ）によると、２０１６年の燃料燃焼による全世界のＣＯ２排出量は３２３億トンであり、このうち海上バンカー油の燃焼によるＣＯ２排出量は６.８トンであり、全体の２.１％水準であることが知られている。
【0007】
韓国ではＩＭＯが提示した２０３０温室効果ガス削減目標４０％達成のために、中長期ロードマップを作って研究事業を行っており、船舶から排出される温室効果ガス削減技術などを開発して推進している。
【0008】
特に、２０５０年には、２００８年の排出量の５０％以上の二酸化炭素の排出量削減を目指すことで、ＣＯ２を排出しないか、又は排出されたＣＯ２を回収する技術が注目されている。
【0009】
そこで、船舶の排気ガスに含まれている代表的な汚染物質である二酸化炭素を大気中に放出せずに回収して貯留し、これを再利用する技術が非常に大きな注目を集めており、これと関連する技術を二酸化炭素の回収及び貯留技術（Ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ Ｃａｐｔｕｒｅ ａｎｄ Ｓｔｏｒａｇｅ、以下ＣＣＳ）といい、代表的な技術は、湿式吸収法、吸着法、そして膜分離法などがある。このうち、湿式吸収法は、陸上プラントにおいて技術的成熟度が高く、ＣＯ２の大量処理が容易であることから、ＣＣＳ技術の商用化に最も近い回収技術といえる。湿式吸収法の反応液としては、アミン系とアンモニアガスを主に用いる。
【0010】
前記アンモニアガスは腐食性の強い毒性ガスであって、吸入すると鼻、喉、気道粘膜などを刺激しながら激しいやけどを負い、喀血、嘔吐、鼻血などを誘発する恐れがある。
【0011】
そのため、船舶のように密閉された施設で前記アンモニアガスが漏れる危険性を除去し、また船舶から排出される排気ガスに含まれている二酸化炭素を吸収して環境に影響を与えない物質に転換して排出するか、又は貯留して陸上に移送できる技術の開発が切実に求められている。
【0012】
また、船舶から排出される排気ガスに含まれている汚染物質には、二酸化炭素（Ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ、以下ＣＯ２）、二酸化硫黄（Ｓｕｌｆｕｒ ｄｉｏｘｉｄｅ、以下ＳＯ２）などがあり、これらの汚染物質は、人体に有害であるだけでなく、濾過処理なしにそのまま大気中に排出される場合は、環境汚染を誘発する原因となる。
【0013】
そのため、国連は全世界の全ての海域を航海する船舶の排気ガス排出規制問題を国際海事機関（Ｉｎｔｅｒａｎｔｉｏｎａｌ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ、以下ＩＭＯ）に委任しており、ＩＭＯは、２０３０年までに船舶から排出される排気ガスの環境汚染物質の排出量を２００８年に比べて４０％、２０５０年までに５０％削減することを目標に多様な排気ガス削減案を進めている。
【0014】
韓国ではＩＭＯが提示した２０３０年温室効果ガス削減目標の達成のために中長期ロードマップを作って研究事業を行っており、これにより、船舶から発生する温室効果ガス削減のための積極的な技術開発により環境にやさしい船舶市場に対する先制的な進入が必要な時点である。
【0015】
このような船舶の排気ガスに対する海運業界の問題を解決するために、これまで開発された方法としては、第一に、ＩＭＯが提示した方法のように低硫黄燃料油を用いる方法がある。しかし、この方法を取り入れる場合、低硫黄燃料油と高硫黄燃料油の価格差が大きいため、経済的に不利である。
【0016】
第二に、エンジンの排気ガスに含まれている汚染物質を多量の水で溶解させる装置（Ｓｃｒｕｂｂｅｒ）を装着及び活用してＳＯxを低濃度の亜硫酸又は硫酸に変換させた後に海水に放流するか、ナトリウム又はカルシウム塩に変換させて貯留した後に廃棄する方法がある。しかし、この方法の場合は、高価な材質の特殊鋼に対する需要が高まり、非常に大きな規模のスクラバー（Ｓｃｒｕｂｂｅｒ）を船舶に装着しなければならないなど経済的な追加の負担が生じる。
【0017】
そのため、船舶から発生する排気ガスを吸収処理し、前記排気ガスに含まれている汚染物質を低減するための多様な形態の船舶排気ガスの低減装置が開発されている。しかし、ＣＯ２とＳＯ２を除去するか、又は吸収して処理する装置は、陸上に設置されて運用されているが、現在船舶では商用化された事例がない。従って、船舶から排出される排気ガス中に含まれている汚染物質を吸収して環境に影響を与えない物質に転換して排出するか、又は陸上に移送できる技術の必要性が提示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、船舶から発生する排気ガスに含まれている二酸化炭素を回収するために用いる反応液であるアンモニア水を再生して再利用が可能であることにより、アンモニアガスへの船舶及び船員の露出を最小化できる船舶用排気ガス浄化方法と浄化装置及びこれを備えた船舶に関する。
【0019】
また、本発明の他の目的は、船舶から発生する排気ガスに含まれている汚染物質であるＣＯ２とＳＯ２を、反応液を用いて回収し、これを環境に影響を与えない物質に転換して貯留した後、陸上に移送できる船舶用排気ガス浄化方法と浄化装置及びこれを備えた船舶に関する。
【課題を解決するための手段】
【0020】
前記課題を解決するための本発明の第１実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１００は、船舶に備えられて排気ガス発生装置から発生する排気ガスを処理でき、船舶に備えられる排気ガス発生装置から発生する排気ガスを反応液と反応させて前記排気ガスに含まれている二酸化炭素をアンモニウム塩に転換する湿式スクラバー１１０と、前記排気ガスが前記湿式スクラバー１１０の内部に流入する流入口１１５及び前記排気ガスが前記湿式スクラバー１１０の外部に排出される排出口１１２と、前記排気ガスと反応する反応液を製造し、これを前記湿式スクラバー１１０に供給する循環タンク１２０と、前記流入口１１５を介して流入した排気ガスに含まれている二酸化炭素と前記反応液を反応させて生成されるアンモニウム塩を移送するための移送ポンプ１２３と、前記湿式スクラバー１１０から移送されたアンモニウム塩と、２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を反応させて炭酸塩を含むスラッジとアンモニア水を生成するインペラ１３５が設けられた混合タンク１３０と、前記混合タンク１３０からスラッジを固液分離装置１５０に移送するスラッジポンプ１３１と、前記混合タンクから移送されたスラッジから炭酸塩などの沈殿物とアンモニア水を分離する固液分離装置１５０と、前記固液分離装置１５０で分離されたアンモニア水を貯留する第１貯留タンク１５１と、前記固液分離装置１５０で分離された炭酸塩などの沈殿物を貯留する第２貯留タンク１６０と、２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を供給する第３貯留タンク１４０と、前記第１貯留タンク１５１に貯留されたアンモニア水を必要時に循環タンク１２０に移送する移送ポンプ１５２とを含み、前記２価金属酸化物は、酸化カルシウム又は酸化マグネシウムであり、前記２価金属水酸化物は、水酸化カルシウム又は水酸化マグネシウムであり、前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物は、粉末、水溶液又はスラッジ状で供給されることが好ましい。
【0021】
また、本発明の第１実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１００を用いた排気ガス浄化方法は、i）船舶から排出される排気ガスに含まれている二酸化炭素と水が反応して炭酸（Ｈ２ＣＯ３）を生成する第１段階と、ii）前記第１段階で生成された炭酸とアンモニア水が反応して炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）を生成する第２段階と、iii）前記第２段階で生成された炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）とアンモニア水が反応して炭酸アンモニウム（ＮＨ４)２ＣＯ３）を生成する第３段階と、iv）炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）及び炭酸アンモニウム（ＮＨ４)２ＣＯ３と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物が反応して炭酸塩とアンモニア水を生成する第４段階と、v）前記第４段階で生成されたアンモニア水を前記第２段階に再供給する第５段階とを含み、前記船舶排気ガス浄化方法において、足りないアンモニア水は、無機化合物と水酸化カルシウムの反応によって生成して補充でき、前記無機化合物は、重炭酸アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）、炭酸アンモニウム（（ＮＨ４)２ＣＯ３）、硫酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＳＯ４）、硫酸アンモニウム（(ＮＨ４)２ＳＯ４)、 硝酸アンモニウム(ＮＨ４ＮＯ３)、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、スルファミン酸アンモニウム（ＮＨ４ＳＯ３ＮＨ２）、及び亜硫酸アンモニウム(（ＮＨ４)２ＳＯ３)からなるグループより選択される１つ以上であり、前記無機化合物の使用量は、足りないアンモニア水のモル比に１.０～２.０倍を投入することが好ましい。
【0022】
更に、本発明の第２実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１０００は、船舶に備えられて排気ガス発生装置から発生する排気ガスを処理するためのものであって、排気ガス発生装置から発生する排気ガスを水及び反応液と反応させて前記排気ガスに含まれている二酸化炭素と二酸化硫黄を無機塩に転換する湿式スクラバー１１００と、排気ガスと反応する前記反応液を貯留及び前記湿式スクラバー１１００に供給する第１１タンク１２００と、前記湿式スクラバー１１００の下部に備えられて前記無機塩を含む反応液を第１２タンク１３００に移送するための移送ポンプ１２３０と、前記湿式スクラバー１１００で生成された無機塩を含む反応液に含まれている無機塩と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を反応させて反応液を再生し、このとき生成された炭酸塩と硫酸塩を含むスラッジを生成する第１２タンク１３００と、前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物の貯留及び前記第１２タンク１３００に供給する第１３タンク１４００と、前記第１２タンク１３００から移送されたスラッジから炭酸塩と硫酸塩を分離する固液分離装置１５００と、前記第１２タンク１３００から炭酸塩と硫酸塩を固液分離装置１５００に移送するためのスラッジポンプ１３１０と、前記固液分離装置１５００で分離された炭酸塩と硫酸塩を貯留する第１４タンク１６００と、前記固液分離装置１５００で分離された再生反応液の貯留及び第１１タンク１２００に供給する第１５タンク１５１０とを含み、前記反応液は、水酸化ナトリウム水溶液、アンモニア水溶液又はこれらの混合物であり、前記反応液には、補助反応液として水酸化リチウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液及び水酸化マグネシウム水溶液のうちの何れか１つ以上が追加されることができ、このとき、前記水酸化リチウム水溶液と水酸化カリウム水溶液の濃度は、反応液全体に対して１５重量％以下で含まれることができ、前記水酸化カルシウム水溶液と水酸化マグネシウム水溶液の濃度は、反応液全体に対して２重量％以下で含まれることが好ましい。
【0023】
また、本発明の第２実施例に係る船舶排気ガス浄化方法は、i）船舶から排出される排気ガスに含まれている二酸化炭素と水が反応して炭酸（Ｈ２ＣＯ３）を生成する第ａ段階（Ｓ１００）と、ii）前記排気ガスに含まれている二酸化硫黄と水が反応して亜硫酸（Ｈ２ＳＯ３）及び硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を生成する第ｂ段階（Ｓ２００）と、iii）前記第ａ段階（Ｓ１００）で生成された炭酸（Ｈ２ＣＯ３）及び第ｂ段階（Ｓ２００）で生成された亜硫酸（Ｈ２ＳＯ３）及び硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と反応液が反応して無機塩を含む反応液を生成する第ｃ段階（Ｓ３００）と、iv）前記第ｃ段階（Ｓ３００）で生成された無機塩を含む反応液と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物が反応して炭酸塩及び硫酸塩を生成しながら同時に反応液を再生する第ｄ段階（Ｓ５００）と、v）固液分離装置１５００を介して再生された反応液に含まれている炭酸塩及び硫酸塩を分離する第ｅ段階（Ｓ６００）とを含み、前記反応液は、水酸化ナトリウム水溶液、アンモニア水溶液又はこれらの混合物であり、前記水酸化ナトリウム水溶液において前記水酸化ナトリウムは０.１～２０重量％で含まれ、前記アンモニア水溶液において前記アンモニアは０.１～２５重量％で含まれ、前記反応液には、補助反応液として水酸化リチウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液及び水酸化マグネシウム水溶液のうちの何れか１つ以上が追加されることができ、このとき、前記水酸化リチウム水溶液と水酸化カリウム水溶液の濃度は、反応液全体に対して１５重量％以下で含まれることができ、前記水酸化カルシウム水溶液と水酸化マグネシウム水溶液の濃度は、反応液全体に対して２重量％以下で含まれることが好ましい。
【0024】
そして、前記水酸化カリウム水溶液において、前記水酸化カリウムは２０重量％以下で含まれ、前記水酸化リチウム水溶液において、前記水酸化リチウムは１５重量％以下で含まれ、前記反応液は純水又は海水を用いて製造でき、前記２価金属酸化物は、酸化カルシウム又は酸化マグネシウムであり、前記２価金属水酸化物は、水酸化カルシウム又は水酸化マグネシウムであり、前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物は、粉末、水溶液、スラッジ状で供給されることができ、前記船舶排気ガス浄化方法は、前記反応液を補充する段階として、前記反応液の酸化還元電位（ＯＲＰ）、酸度（ｐＨ）又は電気伝導度を測定してこれから前記反応液の濃度を測定することによって、運転中に損失した反応液を補充する、前記反応液を補充する段階を含むことが特に好ましい。
【発明の効果】
【0025】
本発明の第１実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１００によれば、船舶から排出される排気ガスに含まれている二酸化炭素を回収し、これを固形化することによって、貯留及び陸上への移送が便利になるという効果を有する。また、前記二酸化炭素を吸収するための湿式スクラバー１１０で用いられる反応液であるアンモニア水を船舶で自律的に再生して再利用することによって、アンモニアガスへ船舶及び船員が露出する危険性を根本的に遮断するという効果を有する。これにより、アンモニア（ＮＨ３）の所要量を削減させることができるため、船舶排気ガスの浄化費用を画期的に低減できる。そして、これにより、船舶から排出される排気ガスに含まれている二酸化炭素を吸収することで、ＩＭＯによる排気ガス排出規制を満たし、海洋汚染に影響を及ぼし得る物質の流出を最小化できるという効果がある。
【0026】
また、本発明の第２実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置によれば、船舶から排出される排気ガスに含まれている汚染物質を回収して固形化することによって、貯留及び陸上への移送が便利になるという効果を有する。更に、前記汚染物質を吸収するための湿式スクラバーで用いられる反応液を船舶で自律的に再生して再利用することによって、船舶排気ガスの浄化費用を画期的に低減できる。
【0027】
そして、前記反応液の酸化還元電位、ｐＨ又は電気伝導度などを測定することによって、損失した反応液を補充でき、より高い排気ガス吸収効率が得られるという長所がある。特に、船舶から排出される排気ガスに含まれている汚染物質を吸収することで、ＩＭＯによる排気ガス排出規制を満たし、海洋汚染に影響を及ぼし得る物質の流出を最小化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の第１実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１００の概略的な構成図である。
【図2】本発明の第１実施例に係る２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を貯留及び供給する第３貯留タンク１４０の構成図である。
【図3】本発明の第１実施例に係る湿式スクラバー１１０の構成図である。
【図4】本発明の第１実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１００で生成された固形物に対する粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）分析チャートである。
【図5】本発明の第２実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置の概略的な構成図である。
【図6】本発明の第２実施例に係る２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を貯留及び供給する第１３タンクの構成図である。
【図7】本発明の第２実施例に係る湿式スクラバーの構成図である。
【図8】本発明の第２実施例に係る反応液の濃度による酸化還元電位の測定グラフである。
【図9】本発明の第２実施例に係る反応液の濃度によるｐＨの測定グラフである。
【図10】本発明の第２実施例に係る反応液の濃度による電気伝導度の測定グラフである。
【発明を実施するための形態】
【0029】
本出願における「含む」、「有する」又は「備える」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、構成要素、部分品又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品、若しくはこれらを組み合わせたものの存在又は付加の可能性を予め排除しない。
【0030】
また、異なる定義がない限り、技術的又は科学的な用語を含めてここで用いられる全ての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有している。一般に用いられる辞書に定義されているのと同じ用語は、関連技術の文脈上、有する意味と一致する意味を有するものとして解釈され、本出願において明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されない。
【0031】
以下では添付の図面を参照して、本発明の好適な実施例をより詳細に説明する。本発明を説明するにあたって、全体的な理解を容易にするために図面上の同一の構成要素に対しては同一の参照符号を付し、同一の構成要素についての重複する説明は省略する。
【0032】
以下、本発明の第１実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１００及びこれを用いた船舶用排気ガス浄化方法について添付の図面を参照して詳細に説明する。本発明に添付された図１は、本発明の第１実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１００の概略的な構成図であり、図２は、本発明の第１実施例に係る２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を貯留及び供給する第３貯留タンク１４０の構成図であり、図３は、本発明の第１実施例に係る湿式スクラバー１１０の構成図であり、図４は、本発明の第１実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１００で生成された固形物に対する粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）分析チャートである。
【0033】
図１を参照すると、本発明の第１実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１００は、船舶に備えられる排気ガス発生装置から発生する排気ガスを反応液と反応させて前記排気ガスに含まれている二酸化炭素をアンモニウム塩に転換する湿式スクラバー１１０と、前記排気ガスが前記湿式スクラバー１１０の内部に流入する流入口１１５及び前記排気ガスが前記湿式スクラバー１１０の外部に排出される排出口１１２と、前記排気ガスと反応する反応液を製造し、これを前記湿式スクラバー１１０に供給する循環タンク（Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ Ｔａｎｋ、１２０）と、前記流入口１１５を介して流入した排気ガスに含まれている二酸化炭素と前記反応液を反応させて生成されるアンモニウム塩を移送するための移送ポンプ１２３と、前記湿式スクラバー１１０から移送されたアンモニウム塩と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を反応させて炭酸塩を含むスラッジとアンモニア水を生成するインペラが設けられた混合タンク（Ｍｉｘｉｎｇ Ｔａｎｋ、１３０）と、前記混合タンク１３０からスラッジを固液分離装置１５０に移送するスラッジポンプ１３１と、前記混合タンク１３０から移送されたスラッジから炭酸塩などの沈殿物とアンモニア水を分離する固液分離装置１５０と、前記固液分離装置１５０で分離されたアンモニア水を貯留する第１貯留タンク１５１と、前記固液分離装置１５０で分離された炭酸塩などの沈殿物を貯留する第２貯留タンク１６０と、前記第１貯留タンク１５１に貯留されたアンモニア水を必要時に循環タンク１２０に移送するための移送ポンプ１５２とを含むことが好ましい。
【0034】
前記のように構成される本発明の第１実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１００は、船舶に備えられることができる。即ち、船舶の船体には、前記排気ガス発生装置が備えられることができ、前記排気ガス発生装置は、例えば船舶のメインエンジンや発電用エンジン又はボイラーなどであり得る。しかし、排気ガス発生装置は、特に限定されず、船舶に備えられて排気ガスを排出するものであれば、周知の如何なるものでも可能である。
【0035】
本発明の第１実施例に係る前記船舶用排気ガス浄化装置１００について詳察すると、前記流入口１１５は、湿式スクラバー１１０の一側に備えられて船舶に備えられる排気ガス発生装置で燃料が燃焼した後に生成される排気ガスが流入する。
【0036】
また、前記湿式スクラバー１１０の一側には、流入した排気ガスが処理された後に外部に排出される排出口１１２が共に備えられる。
【0037】
本発明の第１実施例によれば、前記湿式スクラバー１１０は、流入口１１５を介して流入した排気ガスと反応液を反応させてアンモニウム塩を生成する。そのために、前記湿式スクラバー１１０は、排気ガスに含まれているガス状汚染物質などを吸収する反応液が噴射される過程を循環繰り返しながら、湿式スクラバー１１０の下部に汚染物質がスラッジ（Ｓｌｕｄｇｅ）状で沈殿又は沈積される。前記のように、前記湿式スクラバー１１０には、排気ガスの流入と排出のために、流入口１１５及び排出口１１２を備えることが好ましい。
【0038】
前記湿式スクラバー１１０について詳察すると、図３に示すように、前記湿式スクラバー１１０では、内部上端から反応液を下方噴射できるように備えられる反応液供給ライン１１７が備えられ、前記反応液供給ライン１１７には、多数の噴射ノズル（図示せず）が備えられて前記反応液を下部に噴射する。
【0039】
このとき、前記のように噴射ノズルから下方噴射される反応液に対して排気ガスが逆方向に下部から上部へ移動する。
【0040】
また、前記湿式スクラバー１１０の内部に備えられる反応液供給ライン１１７の下部には、図３に示すように、高い表面積を有する充填部材１１９が備えられる。前記排気ガスは、前記充填部材１１９を通過することによって、前記反応液との接触効率が増大し、これにより排気ガス中に含まれている汚染物質の除去効率が増大し得る。
【0041】
そして、本発明の第１実施例によれば、前記循環タンク１２０は、第１貯留タンク１５１に貯留された、再生されたアンモニア水を用いて前記二酸化炭素と反応する反応液を製造し、前記反応液を湿式スクラバー１１０に供給する役割を果たす。
【0042】
このとき、前記循環タンク１２０では、再生されたアンモニア水と用水を適切に混合して二酸化炭素の反応液であるアンモニア水を製造する。
【0043】
また、前記湿式スクラバー１１０の下部には、下記一般式１乃至一般式４のように、前記排気ガスに含まれている二酸化炭素と反応して形成されたアンモニウム塩を混合タンク１３０に移送するための移送ポンプ１２３を備える。
【0044】
前記混合タンク１３０は、湿式スクラバー１１０から移送ポンプ１２３によって移送されたアンモニウム塩と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を反応させてアンモニア水を再生し、また炭酸塩を含むスラッジを形成する。
【0045】
本発明の第１実施例によれば、前記２価金属酸化物は、酸化カルシウム（ＣａＯ）又は酸化マグネシウム（ＭｇＯ）であり、また前記２価金属水酸化物は、水酸化カルシウム（Ｃａ(ＯＨ)２）又は水酸化マグネシウム（Ｍｇ(ＯＨ)２）であり得る。
【0046】
本発明の第１実施例によれば、前記混合タンク１３０には、前記アンモニウム塩と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物の混合を容易にするために、図２に示すように、モータによって駆動されるインペラ１３５が設けられることが好ましい。
【0047】
また、本発明の第１実施例によれば、前記混合タンク１３０でアンモニウム塩と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物が反応して下記一般式５乃至一般式６のように、炭酸塩などを含むスラッジとアンモニア水が形成される。
【0048】
前記のように反応が完了した後、前記混合タンク１３０に生成される炭酸塩などを含むスラッジを移送するために、前記混合タンク１３０の一側には、スラッジポンプ１３１を更に備えることができる。
【0049】
そして、本発明に係る船舶用排気ガス浄化装置１００には、一般式７乃至一般式１２のように、反応が完了して生成される炭酸塩などを含むスラッジとアンモニア水を分離するために、固液分離装置１５０を備えることが好ましい。
【0050】
本発明の第１実施例によれば、前記スラッジには、炭酸塩などの沈殿物と生成されたアンモニア水が混合されているので、前記アンモニア水とスラッジを分離しなければ、後で前記アンモニア水を反応液として再利用できなくなる。
【0051】
即ち、前記スラッジには、前記アンモニア水が２０～５０重量％含まれているので、前記アンモニア水をスラッジから分離するための多様な技術又は装置が提示されている。そのうち代表的な装置として固液分離装置１５０が挙げられる。
【0052】
前記のような固液分離装置１５０としては、フィルタープレス式又はベルトプレス式などがある。このようなフィルタープレス式又はベルトプレス式固液分離装置１５０は、濾過布ベルトが多数のローラを通過するように設けられ、濾過布の間にスラッジが投入移送されながらローラによって加圧されることによって、前記スラッジからアンモニア水の分離が行われるようにする方式である。
【0053】
また、本発明の第１実施例によれば、前記固液分離装置１５０で分離されたアンモニア水を排気ガスに含まれている二酸化炭素の回収時に再利用できるように、前記アンモニア水を第１貯留タンク１５１から循環タンク１２０に移送するアンモニア水移送ポンプ１５２が更に備えられることができる。
【0054】
前記のように構成される本発明の第１実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１００は、船舶に備えられることができる。即ち、船舶の船体には、前記排気ガスを発生させる排気ガス発生装置が備えられることができ、前記排気ガス発生装置は、例えば船舶のメインエンジンや発電用エンジン又はボイラーなどであり得る。しかし、排気ガス発生装置は、特に限定されず、排気ガスを排出するものであれば、周知の如何なるものでも可能である。
【0055】
前記排気ガス発生装置では、バンカーＣ油を燃料として使用できる。船舶燃料であるバンカーＣ油は、燃焼時に発熱量と効率が高いため、エネルギーを多く発生するという長所を有する。即ち、石炭の発熱量が５、０００～７、０００ｋｃａｌ／ｋｇであるのに対し、バンカーＣ油の発熱量は、１０、０００～１１、０００ｋｃａｌ／ｋｇで約２倍高い。
【0056】
また、前記バンカーＣ油は、原油（ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ）よりも価格が安いことから、船舶又は発電所などで多く用いている。
【0057】
一般に、バンカーＣ油は、炭素数１３以上の炭化水素化合物からなり、燃焼過程で汚染物質を発生させやすく、硫黄をはじめとする環境汚染物質が特に多く含まれている。
【0058】
図２を参照して、本発明の第１実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１００で排気ガスに含まれている二酸化炭素を回収するための反応液として用いるアンモニア水を２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を用いて再生して再利用する方法を具体的に説明すると、以下の通りである。
【0059】
即ち、船舶に備えられる排気ガス発生装置から発生する排気ガス中に含まれている汚染物質である二酸化炭素との反応液であるアンモニア水の反応は、下記一般式１乃至一般式４の通りである。通常、アンモニア水は、アンモニアガスを水に溶解して製造され、このとき、前記アンモニアガスの水に対する溶解度は、２９～３０重量％程度である。従って、前記アンモニア水には７０重量％程度の水が共に存在している。
【0060】
従って、一般式１のように、排気ガスに含まれている二酸化炭素は、水と反応して炭酸を形成する（第１段階）。このとき、前記二酸化炭素と反応する水は、前記アンモニア水に共に存在する水を利用することが好ましい。
【0061】
（化１）ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２ＣＯ３
【0062】
（化２）ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２ＣＯ３→ＮＨ４ＨＣＯ３＋Ｈ２Ｏ
【0063】
（化３）ＮＨ４ＯＨ＋ＮＨ４ＨＣＯ３→（ＮＨ４)２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ
【0064】
（化４）２ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２ＣＯ３→（ＮＨ４)２ＣＯ３＋２Ｈ２Ｏ
【0065】
前記一般式２のように、炭酸とアンモニア水が反応して炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）と水を形成する（第２段階）。また、前記一般式２で生成された炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）とアンモニア水が反応して一般式３のように、炭酸アンモニウム((ＮＨ４)２ＣＯ３）と水を生成する（第３段階）。
【0066】
前記のように、二酸化炭素とアンモニア水の反応生成物である炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）及び炭酸アンモニウム(（ＮＨ４)２ＣＯ３）を除去し、アンモニア水を前記湿式スクラバー１１０に供給し続けると、船舶から発生する排気ガスに含まれている汚染物質である二酸化炭素を持続的に除去できる。
【0067】
従来技術によれば、反応液であるアンモニア水を持続的に湿式スクラバー１１０に供給するためには、前記アンモニア水を製造するための多量のアンモニアガスを船舶に貯留していなければならない。ところが、前記のように船舶に多量のアンモニアガスを貯留して運行する場合、前記アンモニアガスが露出する危険性がある。
【0068】
このような問題を解決するために、本発明の第１実施例は、前記反応液であるアンモニア水と二酸化炭素との反応生成物である炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）及び炭酸アンモニウム(（ＮＨ４)２ＣＯ３）を２価金属酸化物又は２価金属水酸化物と反応させて炭酸塩を含むスラッジとアンモニア水として再生する（第４段階）。また、前記アンモニア水とスラッジを分離することによって、前記アンモニア水を排気ガスに含まれている二酸化炭素を回収するための反応液として再利用できる（第５段階）。
【0069】
また、前記炭酸塩を含むスラッジは固形化させることによって、船舶での保管が容易であり、より安全に船舶に貯留可能になる。
【0070】
即ち、前記のように炭酸塩を含むスラッジを固形化する方法は、前記二酸化炭素を最も安定的に貯留できる方法であって、前記二酸化炭素の再放出の恐れがない。
【0071】
前記のようにアンモニア水を反応液として用いて二酸化炭素と反応した後に生成される生成物である炭酸水素アンモニウム及び炭酸アンモニウムを２価金属水酸化物である水酸化カルシウムと反応させてアンモニア水を再生する反応は、下記一般式５乃至一般式６の通りである。
【0072】
（化５）ＮＨ４ＨＣＯ３＋Ｃａ(ＯＨ)２→ＮＨ４ＯＨ＋ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ
【0073】
（化６）（ＮＨ４)２ＣＯ３＋Ｃａ(ＯＨ)２→２ＮＨ４ＯＨ＋ＣａＣＯ３
【0074】
前記のように、反応液であるアンモニア水と炭酸水素アンモニウム又は炭酸アンモニウムが反応して生成されたスラッジをＸＲＤ（Ｘ-ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）で分析した結果を図４に示した。前記図４を詳察すると、生成されたスラッジは、炭酸カルシウムであることが確認できる。
【0075】
本発明の第１実施例の他の実施例によれば、前記のようにアンモニア水を反応液として用いて二酸化炭素と反応した後に生成される生成物である炭酸水素アンモニウム及び炭酸アンモニウムと２価金属酸化物である酸化カルシウムを反応させてアンモニア水を再生する一般式は、下記一般式７及び一般式８の通りである。
【0076】
（化７）ＮＨ４ＨＣＯ３＋ＣａＯ→ＮＨ４ＯＨ＋ＣａＣＯ３
【0077】
（化８）（ＮＨ４)２ＣＯ３＋ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ４ＯＨ＋ＣａＣＯ３
【0078】
また、前記のようにアンモニア水を反応液として用いて二酸化炭素と反応した後に生成される生成物である炭酸水素アンモニウム及び炭酸アンモニウムと２価金属酸化物である酸化マグネシウムを反応させてアンモニア水を再生する一般式は、下記一般式９及び一般式１０の通りである。
【0079】
（化９）ＮＨ４ＨＣＯ３＋ＭｇＯ→ＮＨ４ＯＨ＋ＭｇＣＯ３
【0080】
（化１０）（ＮＨ４)２ＣＯ３＋ＭｇＯ→２ＮＨ４ＯＨ＋ＭｇＣＯ３
【0081】
そして、前記のようにアンモニア水を反応液として用いて二酸化炭素と反応した後に生成される生成物である炭酸水素アンモニウム及び炭酸アンモニウムと２価金属水酸化物である水酸化マグネシウムを反応させてアンモニア水を再生する一般式は、下記一般式１１及び一般式１２の通りである。
【0082】
（化１１）ＮＨ４ＨＣＯ３＋Ｍｇ(ＯＨ)２→ＮＨ４ＯＨ＋ＭｇＣＯ３＋２Ｈ２Ｏ
【0083】
（化１２）（ＮＨ４)２ＣＯ３＋Ｍｇ(ＯＨ)２→２ＮＨ４ＯＨ＋ＭｇＣＯ３
【0084】
前記湿式スクラバー１１０で排気ガス中に含まれている二酸化炭素と反応した反応液を移送ポンプ１２３を介して混合タンク１３０に移送する。
【0085】
前記のように移送された排気ガスに含まれている二酸化炭素と反応した反応液が充填された前記混合タンク１３０に第３貯留タンク１４０から前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を供給する。このとき、前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物は、粉末、水溶液又はスラッジ状などの適切な形態で供給されることができる。
【0086】
本発明の第１実施例によれば、前記混合タンク１３０に供給される２価金属酸化物又は２価金属水酸化物の量は、前記一般式５乃至一般式１２から計算されることができる。即ち、前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物は、炭酸水素アンモニウム及び炭酸アンモニウムと１：１の当量比で反応するので、前記炭酸水素アンモニウム及び炭酸アンモニウムの処理量と同じ当量比で２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を供給する。
【0087】
前記のように混合タンク１３０に２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を供給すると、前記一般式５乃至一般式１２のように、前記排気ガスに含まれている二酸化炭素と反応した反応液と前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物が反応する。
【0088】
前記のように排気ガスに含まれている二酸化炭素と反応した反応液と前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物が反応すると、一般式５乃至一般式１２に表されるように、炭酸カルシウム又は炭酸マグネシウムなどの炭酸塩とアンモニア水が形成される。
【0089】
このとき、前記二酸化炭素と反応した反応液と前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物が反応する反応時間は、３０～１２０分が好ましい。
【0090】
排気ガスに含まれている二酸化炭素と反応した反応液と、前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物が反応して生成される炭酸カルシウム又は炭酸マグネシウムなどの炭酸塩は、アンモニア水と混合されてスラッジ状で前記混合タンク１３０の下部に沈殿される。前記反応時間が経過した後は、前記混合タンク１３０の下部に備えられるスラッジポンプ１３１を用いてスラッジを固液分離装置１５０に移送する。前記スラッジポンプ１３１によって移送されたスラッジは、固液分離装置１５０にて固体成分である炭酸塩と液体成分であるアンモニア水とに分離される。
【0091】
前記のように分離された炭酸塩を含む沈殿物は、第２貯留タンク１６０に移送され、分離されたアンモニア水は、第１貯留タンク１５１に移送される。
【0092】
前記のように、第１貯留タンク１５１に貯留されるアンモニア水は、必要時に移送ポンプ１５２を用いて循環タンク１２０に移送した後、反応液として製造されて排気ガスを処理する湿式スクラバー１１０に供給して反応液として再利用される。
【0093】
また、前記第２貯留タンク１６０に貯留される炭酸塩を含む沈殿物は、公知の方法を通じて固形化して貯留することが好ましい。前記のように固形化されて貯留される沈殿物は、船舶が陸上に到着すると下船して処理する。
【0094】
このとき、前記固液分離装置１５０でアンモニア水と沈殿物の分離時に沈殿物に含まれるか、又は前記湿式スクラバー１１０の上端に排気ガスと共に排出されることによって、反応液であるアンモニア水が多少損失し得る。
【0095】
前記のようにアンモニア水が損失して不足すると、排気ガス浄化装置１００の運転時間が長くなり、また排気ガス中に含まれている二酸化炭素の吸収効率が低くなる問題が発生する恐れがある。
【0096】
本発明の第１実施例では、このような問題を解決するために、運転中に足りないアンモニア水は、処理対象である前記炭酸水素アンモニウム及び炭酸アンモニウムの当量比で１.０～２.０倍を供給することによって、足りないアンモニア水を補充する。前記のようにアンモニア水を補充することによって、排気ガス浄化装置１００の運転時間を短縮でき、また二酸化炭素の吸収効率を向上させることができる。
【0097】
一般に、排気ガスと反応時に用いられる反応液であるアンモニア水を製造するためのアンモニアガスは、悪臭と毒性があり、船舶で取り扱う場合に船員に露出する恐れがある。特に、船舶で排気ガスの反応液を製造するためのアンモニアガスは、毒性が強く、船舶で漏える場合、船員の安全性を確保できなくなる恐れがある。
【0098】
このようなアンモニアガスが船員に露出するのを防止するために、本発明は、船舶に前記アンモニアガスを貯留するためのタンクを備えず、また排気ガスと反応した反応液を２価金属酸化物又は２価金属水酸化物と反応させることによって、アンモニア水として再生する。
【0099】
また、前記のように再生されたアンモニア水を湿式スクラバー１１０に供給して再利用することによって、船舶にアンモニアガスを貯留するためのタンクが不要になる。
【0100】
即ち、本発明の第１実施例によれば、排気ガスに含まれている二酸化炭素と反応したアンモニア水を再生して再利用することによって、船舶の乗務員と船舶全体の安全性を向上させることができる。
【0101】
前記混合タンク１３０には、排気ガスに含まれている二酸化炭素と反応した反応液と前記第３貯留タンク１４０から２価金属酸化物又は２価金属水酸化物が供給されて反応されることによって、反応液として再利用が可能なアンモニア水の再生反応が行われる。
【0102】
前記のように、前記第３貯留タンク１４０から混合タンク１３０に供給される２価金属酸化物又は２価金属水酸化物の供給量は、前記混合タンク１３０に供給された炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）と炭酸アンモニウム(（ＮＨ４)２ＣＯ３）などのアンモニウム塩を含むスラッジのｐＨ又はＯＲＰ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ-ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を分析することで推算が可能である。
【0103】
即ち、前記炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）と炭酸アンモニウム（ＮＨ４)２ＣＯ３）などのアンモニウム塩を含むスラッジのｐＨ又はＯＲＰ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ-ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を分析することによって、前記スラッジの酸度又は酸化還元ポテンシャルを測定し、これにより、前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物の供給量を推算できる。
【0104】
即ち、本発明によると、前記のように、２価金属酸化物又は２価金属水酸化物の供給量は、前記推算値に対して、モル比で１.０～２.０倍を供給することが好ましい。
【0105】
前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物の供給量がモル比で１.０倍未満で供給される場合は、前記アンモニア水の再生効率が不良になる。また、前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物の供給量がモル比で２.０倍を超えて供給されると、余分の２価金属酸化物又は２価金属水酸化物は、析出されて排出されるため、貯留及び荷役過程で船舶及び船員の安全に問題が発生しない。
【0106】
また、過剰供給された２価金属酸化物又は２価金属水酸化物は、アンモニア水の濃度を増加させ、これにより、二酸化炭素の吸収効率の増大を誘発し得る。
【0107】
また、本発明の第１実施例によれば、船舶にアンモニアガスを貯留するタンクを設置しないために、アンモニアガスを溶解させる方法ではなく、無機化合物を水酸化カルシウムと反応させてアンモニア水を直接製造することも可能である。
【0108】
即ち、前記のように、アンモニア水を直接製造するための無機化合物としては、重炭酸アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）、炭酸アンモニウム（(ＮＨ４)２ＣＯ３)、硫酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＳＯ４）、硫酸アンモニウム（ＮＨ４)２ＳＯ４）、硝酸アンモニウム（ＮＨ４ＮＯ３）、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、スルファミン酸アンモニウム（ＮＨ４ＳＯ３ＮＨ２）、亜硫酸アンモニウム（（ＮＨ４)２ＳＯ３）などを用いることができる。
【0109】
前記無機化合物は、水酸化カルシウムと反応してアンモニア水を生成する。前記のように製造されたアンモニア水を循環タンク１２０を介して湿式スクラバー１１０に供給することによって、船舶に反応液であるアンモニア水を製造するためのアンモニアガスの貯留タンクを備える必要がなくなる。
【0110】
本発明によると、無機化合物を用いてアンモニア水の製造時に前記無機化合物の使用量は、足りないアンモニア水のモル比に１.０～２.０倍を投入することが好ましい。
【0111】
また、本発明の第１実施例によれば、前述した船舶用排気ガス浄化装置１００を備えた船舶を提供できる。
【0112】
前述したような船舶用排気ガス浄化装置１００によって反応液であるアンモニア水の濃度を一定に維持することによって、前記湿式スクラバー１１０の吸収性能の低下を防止でき、また、ＩＭＯによる排気ガス排出規制を満たし、前記二酸化炭素を環境に影響を与えない物質に転換して分離排出又は貯留できる。
【0113】
そして、アンモニア水を再生して再利用することによって、比較的に高価なアンモニアの消費を最小化することによって、船舶排気ガスの浄化費用を画期的に低減できる。
【0114】
一方、船舶から排出される排気ガスに含まれている二酸化炭素を固形化して船舶の適切な貯留所（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ）に貯留することによって、回収された二酸化炭素の貯留と資源化及び産業的利用を容易にする効果を更に有する。
【0115】
前述したように、本発明の第１実施例に係る船舶用排気ガス浄化方法は、i）船舶から排出される排気ガスに含まれている二酸化炭素と水が反応して炭酸（Ｈ２ＣＯ３）を生成する第１段階と、
【0116】
ii）前記第１段階で生成された炭酸とアンモニア水が反応して炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）を生成する第２段階と、
【0117】
iii）前記第２段階で生成された炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）とアンモニア水が反応して炭酸アンモニウム(（ＮＨ４)２ＣＯ３）を生成する第３段階と、
【0118】
iv）炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）及び炭酸アンモニウム(（ＮＨ４)２ＣＯ３）と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物が反応して炭酸塩とアンモニア水を生成する第４段階と、
【0119】
v）前記第４段階で生成されたアンモニア水を前記第２段階に再供給する第５段階とを含むことが好ましい。
【0120】
また、本発明の第２実施例に係る船舶用排気ガス浄化方法と浄化装置及びこれを備えた船舶について添付の図面を参照して詳細に説明する。本発明に添付された図５は、本発明の第２実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１０００の概略的な構成図であり、図６は、本発明の第２実施例に係る２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を貯留及び供給する第１３タンク１４００の構成図であり、図７は、本発明の第２実施例に係る湿式スクラバー１１００の構成図であり、図８は、本発明の第２実施例に係る反応液の濃度による酸化還元電位の測定グラフであり、図９は、本発明の第２実施例に係る反応液の濃度によるｐＨの測定グラフであり、図１０は、本発明に係る反応液の濃度による電気伝導度の測定グラフである。
【0121】
図５を参照すると、本発明の第２実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１０００は、排気ガス発生装置から発生する排気ガスを水及び反応液と反応させて前記排気ガスに含まれている二酸化炭素と二酸化硫黄を無機塩に転換する湿式スクラバー１１００と、排気ガスと反応する前記反応液を貯留及び前記湿式スクラバー１１００に供給する第１１タンク１２００と、前記湿式スクラバー１１００の下部に備えられて前記無機塩を含む反応液を第１２タンク１３００に移送するための移送ポンプ１２３０と、前記湿式スクラバー１１００で生成された無機塩を含む反応液に含まれている無機塩と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を反応させて反応液を再生し、このとき生成された炭酸塩と硫酸塩を含むスラッジを生成する第１２タンク１３００と、前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物の貯留及び前記第１２タンク１３００に供給する第１３タンク１４００と、前記第１２タンク１３００から移送されたスラッジから炭酸塩と硫酸塩を分離する固液分離装置１５００と、前記第１２タンク１３００から炭酸塩と硫酸塩を固液分離装置１５００に移送するためのスラッジポンプ１３１０と、前記固液分離装置１５００で分離された炭酸塩と硫酸塩を貯留する第１４タンク１６００と、前記固液分離装置１５００で分離された再生反応液の貯留及び第１１タンク１２００に供給する第１５タンク１５１０とを含むことを特徴とする。
【0122】
前記のように構成される本発明の第２実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１０００は、船舶に備えられることができる。即ち、船舶の船体には、前記船舶用排気ガス浄化装置１０００が一側に備えられることができ、前記排気ガス発生装置は、例えば船舶のメインエンジンや発電用エンジン又はボイラーなどであり得る。しかし、排気ガス発生装置は、特に限定されず、船舶に備えられて排気ガスを排出するものであれば、周知の如何なるものでも可能である。
【0123】
本発明の第２実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１０００について詳察すると、前記船舶用排気ガス浄化装置１０００は、まず排気ガスを水及び反応液と反応させて前記排気ガスに含まれているＣＯ２及びＳＯ２を無機塩に転換させる湿式スクラバー１１００を含む。
【0124】
前記湿式スクラバー１１００の一側には、図５に示すように、船舶に備えられる排気ガス発生装置で燃料が燃焼した後に生成される排気ガスが流入する流入口１１５０を備える。また、前記湿式スクラバー１１００の一側には、流入した排気ガスが処理された後に外部に排出される排出口１１２０が共に備えられる。
【0125】
本発明の第２実施例によれば、前記湿式スクラバー１１００は、流入口１１５０を介して流入した排気ガスと水及び反応液を反応させて無機塩を生成する。このために、前記湿式スクラバー１１００は、排気ガスに含まれているガス状汚染物質などを吸収するための反応液が噴射される過程を繰り返しながら湿式スクラバー１１００の下部に汚染物質がスラッジ（Ｓｌｕｄｇｅ）の形態で沈殿又は沈積される。
【0126】
前記湿式スクラバー１１００について詳察すると、図７に示すように、前記湿式スクラバー１１００の内部上端には、反応液を下方噴射できるように備えられる反応液供給ライン１１７０が備えられ、前記反応液供給ライン１１７０には、多数の噴射ノズル（図示せず）が備えられて前記反応液を下部に噴射する。
【0127】
このとき、前記のように噴射ノズルから下方噴射される反応液に対して排気ガスが下部から上部に前記反応液と逆方向に移動する。
【0128】
また、前記湿式スクラバー１１００の内部に備えられる反応液供給ライン１１７０の下部には、図７に示すように、高い表面積を有する充填部材１１９０が備えられる。前記排気ガスは、前記充填部材１１９０を通過することによって、前記反応液との接触効率が増大し、これにより、排気ガス中に含まれている汚染物質である二酸化炭素及び二酸化硫黄の除去効率が増大し得る。
【0129】
そして、本発明の第２実施例によれば、前記第１１タンク１２００は、前記湿式スクラバー１１００に供給される反応液を貯留して供給する。
【0130】
本発明の第２実施例によれば、前記反応液は、アンモニア水溶液又は水酸化ナトリウム水溶液であり、これらを混合して使用できる。また、前記反応液は、ＣＯ２とＳＯ２の回収効率を向上させるために補助反応液として水酸化リチウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液又は水酸化マグネシウム水溶液を更に含むことができる。
【0131】
このとき、前記水酸化リチウム水溶液と水酸化カリウム水溶液の濃度は、反応液全体に対して１５重量％以下で含まれることができ、前記水酸化カルシウム水溶液と水酸化マグネシウム水溶液の濃度は、反応液全体に対して２重量％以下で含まれることが好ましい。
【0132】
即ち、前記水酸化リチウム水溶液と水酸化カリウム水溶液の濃度が反応液全体に対して１５重量％を超えるか、又は前記水酸化カルシウム水溶液と水酸化マグネシウム水溶液の濃度が反応液全体に対して２重量％を超える前記反応液の副反応を防止する効果に乏しく、前記反応液の飽和濃度に対する増大効果が少ないため、前記補助反応液の投入効果が低下する。
【0133】
前記第１１タンク１２００は、前記反応液を貯留し、必要時に前記反応液を湿式スクラバー１１００に供給する。
【0134】
また、前記湿式スクラバー１１００の下部には、前記排気ガスに含まれているＣＯ２及びＳＯ２と反応して形成された無機塩を第１２タンク１３００に移送するための移送ポンプ１２３０を備える。
【0135】
前記第１２タンク１３００は、湿式スクラバー１１００から移送ポンプ１２３０によって移送された反応液に含まれている無機塩と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を反応させて反応液を再生する。
【0136】
また、本発明によれば、前記のように、第１２タンク１３００に２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を供給するために、前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を貯留及び供給する第１３タンク１４００を備えることが好ましい。
【0137】
前記のように、第１２タンク１３００では反応液が再生されながら生成される炭酸塩と硫酸塩を含むスラッジを形成する。
【0138】
本発明の第２実施例によれば、前記無機塩と反応して反応液を再生し、炭酸塩及び硫酸塩を含むスラッジを形成する前記２価金属酸化物は、酸化カルシウム（ＣａＯ）又は酸化マグネシウム（ＭｇＯ）であり、また、前記２価金属水酸化物は、水酸化カルシウム（Ｃａ(ＯＨ)２）又は水酸化マグネシウム（Ｍｇ(ＯＨ)２）であり得る。
【0139】
本発明によれば、前記第１２タンク１３００には、前記のように生成された無機塩と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物の混合を容易にするために、図６に示すように、モータによって駆動されるインペラ１３５０が設けられることが好ましい。
【0140】
本発明の第２実施例によれば、前記第１２タンク１３００では、無機塩と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物が反応して炭酸塩と硫酸塩などを含むスラッジを生成し、また反応液を再生する。
【0141】
このとき、前記無機塩と反応した反応液と前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物が反応する反応時間は、３０～１２０分が好ましい。
【0142】
排気ガスに含まれている汚染物質であるＣＯ２及びＳＯ２と反応した反応液と、前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物が反応して生成される炭酸塩及び硫酸塩は、再生される反応液と混合されてスラッジ状で前記第１２タンク１３００の下部に沈殿される。前記反応時間が経過した後は、前記第１２タンク１３００の下部に備えられるスラッジポンプ１３１０を用いて前記スラッジを固液分離装置１５００に移送する。
【0143】
前記スラッジポンプ１３１０によって移送されたスラッジは、固液分離装置１５００で固体成分である炭酸塩及び硫酸塩と液体成分である再生反応液とに分離される。
【0144】
前記のように、固液分離装置１５００で分離された炭酸塩と硫酸塩は、第１４タンク１６００に移送され、分離された反応液は、第１５タンク１５１０に移送される。
【0145】
前記のように、再生されて第１５タンク１５１０に貯留される再生反応液は、必要時に第１１タンク１２００を経て排気ガスを処理する湿式スクラバー１１００に供給して反応液として再利用する。
【0146】
また、前記第１４タンク１６００に貯留される炭酸塩と硫酸塩などの沈殿物は、公知の方法を通じて固形化して貯留することが好ましい。前記のように固形化されて貯留される沈殿物は、船舶が陸上に到着すると下船して処理する。
【0147】
このとき、前記固液分離装置１５００で反応液と炭酸塩及び硫酸塩の分離時に沈殿物に含まれるか、又は前記湿式スクラバー１１００の上端に排気ガスと共に排出されることによって、前記反応液が多少損失し得る。
【0148】
前記のように反応液が損失して不足すると、船舶用排気ガス浄化装置１０００の運転時間が長くなり、また排気ガス中に含まれているＣＯ２及びＳＯ２の吸収効率が低くなる問題が発生する恐れがある。
【0149】
本発明の第２実施例では、このような問題を解決するために運転中に足りない反応液は、処理対象である炭酸と硫酸及び亜硫酸などの当量比で１.０～２.０倍を供給することによって、足りない反応液を補充する。
【0150】
本発明の第２実施例に係る反応液である水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水溶液は、図８～１０に示すように、前記反応液の濃度と酸化還元電位（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ、以下ＯＲＰ）とｐＨ及び電気伝導度の測定値と大まかに線形的な相関関係を示す。
【0151】
即ち、図８に示すように、前記反応液の濃度は、ＯＲＰ測定値に反比例する線形的な相関関係を示し、図９のように、前記反応液とｐＨは、比例する線形的な相関関係を示す。また、前記反応液と電気伝導度は、図１０のように比例する線形的な相関関係を示す。
【0152】
従って、反応液のＯＲＰ、ｐＨ又は電気伝導度のうちの何れか１つを測定して反応液の濃度を測定することによって、足りない反応液の濃度の計算が可能になる。これにより、足りない反応液を処理対象である炭酸と亜硫酸及び硫酸の当量比で１.０～２.０倍を供給することによって、足りない反応液を補充できる。
【0153】
前記のように反応液を補充することによって、本発明の第２実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１０００の運転時間を短縮でき、また前記汚染物質の吸収効率を向上させることができる。
【0154】
前記のように、ＣＯ２及びＳＯ２と反応液との反応が完了した後、前記第１２タンク１３００に生成される炭酸塩と硫酸塩などを含むスラッジを固液分離装置１５００に移送するために、前記第１２タンク１３００の一側には、スラッジポンプ１３１０を備えることができる。
【0155】
本発明の第２実施例によれば、前記スラッジには、炭酸塩と硫酸塩などの沈殿物と再生された反応液が混合されているので、前記反応液とスラッジを分離しなければ、後で前記反応液を再利用できなくなる。
【0156】
即ち、前記スラッジには、再生された反応液が２０～５０重量％含まれているので、前記再生された反応液をスラッジから分離するための多様な技術又は装置が提示されている。そのうち代表的な装置として固液分離装置１５００が挙げられる。
【0157】
前記のような固液分離装置１５００としては、フィルタープレス式又はベルトプレス式などがある。このようなフィルタープレス式又はベルトプレス式固液分離装置１５００は、濾過布ベルトが多数のローラを通過するように設けられ、濾過布の間にスラッジが投入移送されながらローラによって加圧されることによって、前記スラッジから反応液の分離が行われるようにする方式である。
【0158】
また、本発明の第２実施例によれば、前記固液分離装置１５００で分離された、再生された反応液を排気ガスに含まれているＣＯ２とＳＯ２の吸着時に再利用できるように、前記反応液を第１５タンク１５１０から第１１タンク１２００に移送するための反応液移送ポンプ１５２０が更に備えられることができる。
【0159】
また、本発明の第２実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１０００には、前記第１２タンク１３００に２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を供給するための第１３タンク１４００が備えられる。このとき、前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物は、粉末、水溶液又はスラッジ状などの適切な形態で供給されることができる。
【0160】
本発明の第２実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１０００には、前記のように固液分離装置１５００で分離された炭酸塩と硫酸塩などを貯留する第１４タンク１６００が備えられ、分離された再生反応液は、第１５タンク１５１０に移送されて貯留される。
【0161】
前記のように構成される本発明の第２実施例に係る船舶用排気ガス浄化装置１０００は、船舶に備えられることができる。即ち、船舶の船体には、前記排気ガスを発生させる排気ガス発生装置が備えられ、前記排気ガス発生装置は、例えば船舶のメインエンジンや発電用エンジン又はボイラーなどであり得る。しかし、排気ガス発生装置は、特に限定されず、排気ガスを排出するものであれば、周知の如何なるものでも可能である。
【0162】
前記排気ガス発生装置では、バンカーＣ油を燃料として使用できる。船舶燃料であるバンカーＣ油は、燃焼時に発熱量と効率が高いため、エネルギーを多く発生するという長所を有する。即ち、石炭の発熱量が５、０００～７、０００ｋｃａｌ／ｋｇであるのに対して、バンカーＣ油の発熱量は、１０、０００～１１、０００ｋｃａｌ／ｋｇで約２倍高い。
【0163】
また、前記バンカーＣ油は、原油（ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ）よりも価格が安いことから、船舶又は発電所などで多く用いている。
【0164】
一般に、バンカーＣ油は、炭素数１３以上の炭化水素化合物からなり、燃焼過程で汚染物質を発生させやすく、硫黄をはじめとする環境汚染物質が特に多く含まれている。
【0165】
本発明の第２実施例によれば、船舶から排出される排気ガスに含まれている汚染物質であるＣＯ２とＳＯ２などと反応して無機塩を生成することによって、回収するための反応液としては水酸化ナトリウム水溶液又はアンモニア水溶液を使用できる。または、これらの混合物も使用可能である。
【0166】
また、前記反応液は、純水又は海水を用いて製造できる。即ち、純水又は海水に前記水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）又はアンモニア（ＮＨ３）を溶解してＣＯ２とＳＯ２を吸収する反応液として製造できる。
【0167】
本発明の第２実施例によれば、前記反応液として用いられる水酸化ナトリウム水溶液において、前記水酸化ナトリウムは、０.１～２０重量％で含まれることが好ましく、またアンモニア水溶液において前記アンモニアは、０.１～２５重量％で含まれることが特に好ましい。即ち、０.１重量％未満の濃度を有する水酸化ナトリウム水溶液は、ＣＯ２及びＳＯ２に対する吸収反応速度と飽和吸収量が非常に低いため、前記ＣＯ２及びＳＯ２の回収能力が低下する。また、２０重量％を超える水酸化ナトリウム水溶液は、船舶用排気ガス浄化装置１０００を腐食させることができる。そして、０.１重量％未満の濃度を有するアンモニア水溶液は、ＣＯ２及びＳＯ２に対する飽和吸収量が大きく低下し、２５重量％を超えるアンモニア水溶液は、前記船舶用排気ガス浄化装置１０００の運転温度でアンモニア水に対する溶解度が低下し、溶解されたアンモニアがガスに転換されて排出されるためである。
【0168】
特に、本発明の第２実施例によれば、前記船舶から排出される排気ガスに含まれているＣＯ２とＳＯ２の回収効率を向上させるために、水酸化リチウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液又は水酸化マグネシウム水溶液などの補助反応液が追加されることができる。即ち、前記補助反応液は、反応液である水酸化ナトリウム水溶液又はアンモニア水溶液に比べてＣＯ２及びＳＯ２に対する吸収反応速度が遅いため、前記反応液のＣＯ２及びＳＯ２に対する急激な吸収反応を防止することによって、副反応を防止するという効果を有する。また、前記反応液が飽和濃度に到達してＣＯ２及びＳＯ２に対する吸収反応が終了しても、前記補助反応液は、持続的に前記ＣＯ２及びＳＯ２を吸収できることによって、全体としてＣＯ２及びＳＯ２に対する飽和濃度を増大させることができるという効果を有する。
【0169】
本発明の第２実施例によれば、前記反応液である水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液又はアンモニア水溶液（ＮＨ４ＯＨ）を用いて、船舶から発生する排気ガスに含まれているＣＯ２とＳＯ２を回収するための船舶排気ガス浄化方法は、i）船舶から排出される排気ガスに含まれている二酸化炭素と水が反応して炭酸（Ｈ２ＣＯ３）を生成する第ａ段階（Ｓ１００）と、ii）前記排気ガスに含まれている二酸化硫黄と水が反応して亜硫酸（Ｈ２ＳＯ３）及び硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を生成する第ｂ段階（Ｓ２００）と、iii）前記第ａ段階（Ｓ１００）で生成された炭酸（Ｈ２ＣＯ３）と第ｂ段階（Ｓ２００）で生成された亜硫酸（Ｈ２ＳＯ３）及び硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と反応液が反応して無機塩を含む反応液を生成する第ｃ段階（Ｓ３００）と、iv）前記第ｃ段階（Ｓ３００）で生成された無機塩を含む反応液と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物が反応して炭酸塩及び硫酸塩を生成しながら同時に反応液を再生する第ｄ段階（Ｓ５００）と、v）固液分離装置１５００を介して再生された反応液に含まれている炭酸塩及び硫酸塩を分離する第ｅ段階（Ｓ６００）とを含むことが好ましい。
【0170】
これを詳察すると、以下の通りである。
【0171】
＜第ａ段階（Ｓ１００）＞
【0172】
本発明の第２実施例に係る船舶から排出される排気ガスに含まれているＣＯ２とＳＯ２を回収するための第ａ段階は、前記ＣＯ２と水が反応して炭酸（Ｈ２ＣＯ３）を生成する段階である。
【0173】
前記第ａ段階は、下記の（一般式１３）のように排気ガスに含まれているＣＯ２が水と反応して炭酸（Ｈ２ＣＯ３）を形成する。このとき、前記ＣＯ２と反応する水は、前記湿式スクラバー１１００に噴射される反応液に含まれている水を用いることが好ましい。
【0174】
（化１３）ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２ＣＯ３
【0175】
＜第ｂ段階（Ｓ２００）＞
【0176】
前記第ｂ段階は、船舶の排気ガスに含まれているＳＯ２が水と反応して亜硫酸（Ｈ２ＳＯ３）又は硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を形成する段階である。即ち、前記ＳＯ２が水と反応する際に酸素がある場合は、（一般式１４）のように反応して硫酸が生成され、酸素がない場合は水と反応して（一般式１５）のように亜硫酸を形成する。
【0177】
このとき、前記ＳＯ２と反応する水は、前記第ａ段階と同様、前記湿式スクラバー１１００に噴射される反応液に含まれている水を用いることが好ましい。
【0178】
（化１４）２ＳＯ２＋Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ→２Ｈ２ＳＯ４
【0179】
（化１５）ＳＯ２＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２ＳＯ３
【0180】
＜第ｃ段階（Ｓ３００）＞
【0181】
第ｃ段階は、第ａ段階（Ｓ１００）で生成された炭酸（Ｈ２ＣＯ３）と第ｂ段階（Ｓ２００）で生成された亜硫酸（Ｈ２ＳＯ３）及び硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と反応液が前記湿式スクラバー１１００で反応して無機塩を生成する段階を示す。
【0182】
まず、第ａ段階で生成された炭酸と反応液である水酸化ナトリウム水溶液又はアンモニア水溶液との反応を詳察すると、以下の通りである。
【0183】
前記（一般式１３）のように生成される炭酸は、後で（一般式１６）及び（一般式１７）のように水酸化ナトリウム水溶液と反応して無機塩である炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）又は炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）及び水を生成する。
【0184】
（化１６）ＮａＯＨ ＋Ｈ２ＣＯ３→ＮａＨＣＯ３＋Ｈ２Ｏ
【0185】
（化１７）２ＮａＯＨ ＋Ｈ２ＣＯ３→Ｎａ２ＣＯ３＋２Ｈ２Ｏ
【0186】
また、前記（一般式１３）のように生成される炭酸は、（一般式１８）乃至（一般式１９）のようにアンモニア水溶液（ＮＨ４ＯＨ）と反応して無機塩である炭酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＣＯ３）又は炭酸アンモニウム（（ＮＨ４)２ＣＯ３）及び水を生成する。
【0187】
（化１８）ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２ＣＯ３→ＮＨ４ＨＣＯ３＋Ｈ２Ｏ
【0188】
（化１９）２ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２ＣＯ３→（ＮＨ４)２ＣＯ３＋２Ｈ２Ｏ
【0189】
また、前記（一般式１４）及び（一般式１５）のように生成される亜硫酸と硫酸は、反応液である水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液と下記の（一般式２０）乃至（一般式２３）のように行う。
【0190】
前記のように（一般式１５）のようにＳＯ２と水が反応して生成された亜硫酸は、（一般式２０）のように水酸化ナトリウムと反応して無機塩である亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ３）と水を生成するか、又は（一般式２１）のように水酸化ナトリウムと反応して無機塩である亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）と水を生成する。
【0191】
また、（一般式１４）のように生成された硫酸は、（一般式２２）のように水酸化ナトリウムと反応して無機塩である硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ４）と水を生成するか、又は（一般式２３）のように水酸化ナトリウムと反応して無機塩である硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ4）と水を生成する。
【0192】
（化２０）ＮａＯＨ＋Ｈ２ＳＯ３→ＮａＨＳＯ３＋Ｈ２Ｏ
【0193】
（化２１）２ＮａＯＨ＋Ｈ２ＳＯ３→Ｎａ２ＳＯ３＋２Ｈ２Ｏ
【0194】
（化２２）ＮａＯＨ＋Ｈ２ＳＯ４→ＮａＨＳＯ４＋Ｈ２Ｏ
【0195】
（化２３）２ＮａＯＨ＋Ｈ２ＳＯ４→Ｎａ２ＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ
【0196】
第ｃ段階としてアンモニア水溶液と亜硫酸と硫黄の反応は、下記の（一般式２４）乃至（一般式２７）のように、アンモニア水溶液と反応して無機塩である亜硫酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＳＯ３）、亜硫酸アンモニウム（（ＮＨ４)２ＳＯ３）、硫酸水素アンモニウム（ＮＨ４ＨＳＯ４）又は硫酸アンモニウム（ＮＨ４)２ＳＯ４）と水を生成する。
【0197】
（化２４）ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２ＳＯ３→ＮＨ４ＨＳＯ３＋Ｈ２Ｏ
【0198】
（化２５）２ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２ＳＯ３→（ＮＨ４)２ＳＯ３＋２Ｈ２Ｏ
【0199】
（化２６）ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２ＳＯ４→ＮＨ４ＨＳＯ４＋Ｈ２Ｏ
【0200】
（化２７）２ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２ＳＯ４→（ＮＨ４)２ＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ
【0201】
＜第ｄ段階（Ｓ４００）＞
【0202】
本発明の第２実施例に係る第ｄ段階は、前記第ｃ段階（Ｓ３００）で生成された無機塩を含む反応液と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物が反応して炭酸塩及び硫酸塩を含むスラッジを生成しながら同時に反応液を再生する段階を示す。
【0203】
このとき、本発明の第２実施例によれば、前記無機塩と反応して反応液を再生し、スラッジを形成する前記２価金属酸化物は、酸化カルシウム（ＣａＯ）又は酸化マグネシウム（ＭｇＯ）であり、また前記２価金属水酸化物は、水酸化カルシウム（Ｃａ(ＯＨ)２）又は水酸化マグネシウム（Ｍｇ(ＯＨ)２）であり得る。
【0204】
前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物は、粉末、水溶液又はスラッジ状で供給されて無機塩などと反応できる。
【0205】
本発明の第２実施例によれば、前記第１２タンク１３００には、前記のように生成された無機塩と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物の混合を容易にするために、図６に示すように、モータによって駆動されるインペラ１３５０が設けられることが好ましい。
【0206】
前記のように、第１２タンク１３００では、反応液が再生されながら生成される炭酸塩と硫酸塩を含むスラッジを形成する。
【0207】
前記のように、第ｄ段階で行われる反応液が再生されながら炭酸塩と硫酸塩を含むスラッジを形成する反応を詳察すると、以下の通りである。
【0208】
１. ＣＯ２が反応して生成された無機塩と２価金属酸化物である酸化カルシウムとの反応
【0209】
まず、水酸化ナトリウム水溶液とＣＯ２が反応して生成された無機塩と２価金属酸化物である酸化カルシウムとの反応を通じて前記水酸化ナトリウムを再生する方法は、下記の（一般式２８）乃至（一般式２９）の通りである。
【0210】
即ち、排気ガスに含まれているＣＯ２と水が反応して生成される炭酸（Ｈ２ＣＯ３）は、前述した（一般式１６）乃至（一般式１７）のように、水酸化ナトリウム水溶液と反応して無機塩である炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）又は炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）を生成する。
【0211】
（化２８）ＮａＨＣＯ３＋ＣａＯ→ＮａＯＨ＋ＣａＣＯ３
【0212】
（化２９）Ｎａ２ＣＯ３＋ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮａＯＨ＋ＣａＣＯ３
【0213】
このとき生成される無機塩である炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）又は炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）は、前記（一般式２８）乃至（一般式２９）のように酸化カルシウムと反応して水酸化ナトリウムを再生しながら炭酸塩であるＣａＣＯ３を生成する。
【0214】
また、アンモニア水溶液とＣＯ２が反応して生成された無機塩と２価金属酸化物である酸化カルシウムとの反応を通じて前記ＮＨ４ＯＨを再生する反応は、下記の（一般式３０）乃至（一般式３１）の通りである。
【0215】
即ち、排気ガスに含まれているＣＯ２と水が反応して生成される炭酸（Ｈ２ＣＯ３）は、前記（一般式１８）乃至（一般式１９）のように、アンモニア水溶液と反応して無機塩であるＮＨ４ＨＣＯ３及び（ＮＨ４)２ＣＯ３を生成する。
【0216】
（化３０）ＮＨ４ＨＣＯ３＋ＣａＯ→ＮＨ４ＯＨ＋ＣａＣＯ３
【0217】
（化３１）（ＮＨ４)２ＣＯ３＋ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ４ＯＨ＋ＣａＣＯ３
【0218】
このとき生成される無機塩であるＮＨ４ＨＣＯ３及び（ＮＨ４)２ＣＯ３は、前記（一般式３０）乃至（一般式３１）のように、酸化カルシウムと反応してアンモニア水溶液を再生しながら炭酸塩であるＣａＣＯ３を生成する。
【0219】
２.ＳＯ２が反応して生成された無機塩と２価金属酸化物である酸化カルシウムとの反応
【0220】
反応液である水酸化ナトリウム水溶液とＳＯ２が反応して生成された無機塩と２価金属酸化物である酸化カルシウムとの反応を通じて前記水酸化ナトリウムを再生する反応は、下記の（一般式３２）乃至（一般式３５）の通りである。
【0221】
即ち、排気ガスに含まれているＳＯ２と水が反応して生成される硫酸と亜硫酸は、前記（一般式２０）乃至（一般式２３）で詳察したように、水酸化ナトリウム水溶液と反応して無機塩であるＮａＨＳＯ３、Ｎａ２ＳＯ３、ＮａＨＳＯ４又はＮａ２ＳＯ４を生成する。
【0222】
前記のように生成された無機塩であるＮａＨＳＯ３、Ｎａ２ＳＯ３、ＮａＨＳＯ４又はＮａ２ＳＯ４は、下記の（一般式３２）乃至（一般式３５）のように、酸化カルシウムと反応して水酸化ナトリウムを再生しながら硫酸塩であるＣａＳＯ３又はＣａＳＯ４を生成する。
【0223】
（化３２）ＮａＨＳＯ３＋ＣａＯ→ＮａＯＨ＋ＣａＳＯ３
【0224】
（化３３）Ｎａ２ＳＯ３＋ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮａＯＨ＋ＣａＳＯ３
【0225】
（化３４）ＮａＨＳＯ４＋ＣａＯ→ＮａＯＨ＋ＣａＳＯ４
【0226】
（化３５）Ｎａ２ＳＯ４＋ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮａＯＨ＋ＣａＳＯ４
【0227】
また、反応液であるアンモニア水溶液とＳＯ２が反応して生成された無機塩と２価金属酸化物である酸化カルシウムとの反応を通じて前記アンモニア水溶液を再生する方法は、下記の（一般式３６）乃至（一般式３９）の通りである。
【0228】
即ち、排気ガスに含まれているＳＯ２と水が反応して生成される硫酸と亜硫酸は、前記（一般式２４）乃至（一般式２７）で詳察したように、アンモニア水溶液と反応して無機塩であるＮＨ４ＨＳＯ３、（ＮＨ４)２ＳＯ３、ＮＨ４ＨＳＯ４又は（ＮＨ４)２ＳＯ４を生成する。
【0229】
（化３６）ＮＨ４ＨＳＯ３＋ＣａＯ→ＮＨ４ＯＨ＋ＣａＳＯ３
【0230】
（化３７）（ＮＨ４)２ＳＯ３＋ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ４ＯＨ＋ＣａＳＯ３
【0231】
（化３８）ＮＨ４ＨＳＯ４＋ＣａＯ→ＮＨ４ＯＨ＋ＣａＳＯ４
【0232】
（化３９）（ＮＨ４)２ＳＯ４＋ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ４ＯＨ＋ＣａＳＯ４
【0233】
このとき生成される無機塩であるＮＨ４ＨＳＯ３、（ＮＨ４)２ＳＯ３、ＮＨ４ＨＳＯ４又は（ＮＨ４)２ＳＯ４は、前記（一般式３６）乃至（一般式３９）のように、酸化カルシウムと反応してアンモニア水溶液を再生しながら硫酸塩であるＣａＳＯ３又はＣａＳＯ４を生成する。
【0234】
３.ＣＯ２が反応して生成された無機塩と２価金属酸化物である酸化マグネシウムとの反応
【0235】
本発明の第２実施例によれば、反応液である水酸化ナトリウム水溶液とＣＯ２が反応して生成された無機塩と２価金属酸化物である酸化マグネシウムとの反応を通じて水酸化ナトリウムを再生する反応は、下記の（一般式４０）乃至（一般式４１）の通りである。
【0236】
即ち、排気ガスに含まれているＣＯ２と水が反応して生成される炭酸（Ｈ２ＣＯ３）は、前記（一般式１６）乃至（一般式１７）のように、水酸化ナトリウム水溶液と反応して無機塩である炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）及び炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）を生成する。
【0237】
（化４０）ＮａＨＣＯ３＋ＭｇＯ→ＮａＯＨ＋ＭｇＣＯ３
【0238】
（化４１）Ｎａ２ＣＯ３＋ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮａＯＨ＋ＭｇＣＯ３
【0239】
前記のように生成される無機塩である炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）及び炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）は、前記（一般式４０）乃至（一般式４１）のように、酸化マグネシウムと反応して水酸化ナトリウムを再生しながら炭酸塩であるＭｇＣＯ３を生成する。このとき、（一般式４１）のように水が必要になり得る。
【0240】
そして、反応液であるアンモニア水溶液とＣＯ２が反応して生成された無機塩と、２価金属酸化物である酸化マグネシウムとの反応を通じてアンモニア水溶液を再生する反応は、下記の（一般式４２）乃至（一般式４３）の通りである。
【0241】
即ち、排気ガスに含まれているＣＯ２と水が反応して生成される炭酸（Ｈ２ＣＯ３）は、前記（一般式１８）乃至（一般式１９）のように、アンモニア水溶液と反応して無機塩であるＮＨ４ＨＣＯ３及び（ＮＨ４)２ＣＯ３を生成する。
【0242】
（化４２）ＮＨ４ＨＣＯ３＋ＭｇＯ→ＮＨ４ＯＨ＋ＭｇＣＯ３
【0243】
（化４３）（ＮＨ４)２ＣＯ３＋ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ４ＯＨ＋ＭｇＣＯ３
【0244】
前記無機塩であるＮＨ４ＨＣＯ３及び（ＮＨ４)２ＣＯ３は、前記（一般式４２）乃至（一般式４３）のように、酸化マグネシウムと反応してアンモニア水溶液を再生しながら炭酸塩であるＭｇＣＯ３を生成する。このとき、（一般式４３）のように水が必要になり得る。
【0245】
４.ＳＯ２が反応して生成された無機塩と２価金属酸化物である酸化マグネシウムとの反応
【0246】
反応液である水酸化ナトリウム水溶液とＳＯ２が反応して生成された無機塩と、２価金属酸化物である酸化マグネシウムとの反応を通じて前記ＮａＯＨを再生する方法は、下記の（一般式４４）乃至（一般式４７）の通りである。
【0247】
即ち、排気ガスに含まれているＳＯ２と水が反応して生成される硫酸と亜硫酸は、前記（一般式２０）乃至（一般式２３）で詳察したように、水酸化ナトリウム水溶液と反応して無機塩であるＮａＨＳＯ３、Ｎａ２ＳＯ３、ＮａＨＳＯ４及びＮａ２ＳＯ４を生成する。
【0248】
（化４４）ＮａＨＳＯ３＋ＭｇＯ→ＮａＯＨ＋ＭｇＳＯ３
【0249】
（化４５）Ｎａ２ＳＯ３＋ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮａＯＨ＋ＭｇＳＯ３
【0250】
（化４６）ＮａＨＳＯ４＋ＭｇＯ→ＮａＯＨ＋ＭｇＳＯ４
【0251】
（化４７）Ｎａ２ＳＯ４＋ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮａＯＨ＋ＭｇＳＯ４
【0252】
このとき生成される無機塩であるＮａＨＳＯ３、Ｎａ２ＳＯ３、ＮａＨＳＯ４及びＮａ２ＳＯ４は、前記（一般式４４）乃至（一般式４７）のように、酸化マグネシウムと反応して水酸化ナトリウムを再生しながら硫酸塩であるＭｇＳＯ３又はＭｇＳＯ４を生成する。
【0253】
また、アンモニア水溶液とＳＯ２が反応して生成された無機塩と、２価金属酸化物である酸化マグネシウムとの反応を通じて、前記アンモニア水溶液を再生する方法は、下記の（一般式４８）乃至（一般式５１）の通りである。
【0254】
即ち、排気ガスに含まれているＳＯ２と水が反応して生成される硫酸と亜硫酸は、前記（一般式２４）乃至（一般式２７）で詳察したように、アンモニア水溶液と反応して無機塩であるＮＨ４ＨＳＯ３、（ＮＨ４)２ＳＯ３、ＮＨ４ＨＳＯ４又は（ＮＨ４)２ＳＯ４を生成する。
【0255】
（化４８）ＮＨ４ＨＳＯ３＋ＭｇＯ→ＮＨ４ＯＨ＋ＭｇＳＯ３
【0256】
（化４９）（ＮＨ４)２ＳＯ３＋ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ４ＯＨ＋ＭｇＳＯ３
【0257】
（化５０）ＮＨ４ＨＳＯ４＋ＭｇＯ→ＮＨ４ＯＨ＋ＭｇＳＯ４
【0258】
（化５１）（ＮＨ４)２ＳＯ４＋ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ４ＯＨ＋ＭｇＳＯ４
【0259】
このとき生成される無機塩であるＮＨ４ＨＳＯ３、（ＮＨ４)２ＳＯ３、ＮＨ４ＨＳＯ４又は（ＮＨ４)２ＳＯ４は、前記（一般式４８）乃至（一般式５１）のように、酸化マグネシウムと反応してアンモニア水溶液を再生しながら硫酸塩であるＭｇＳＯ３又はＭｇＳＯ４を生成する。このとき、（一般式４９）及び（一般式５１）のように水が必要になり得る。
【0260】
５.ＳＯ２が反応して生成された無機塩と２価金属水酸化物である水酸化カルシウムとの反応
【0261】
反応液である水酸化ナトリウム水溶液とＳＯ２が反応して生成された無機塩と、２価金属水酸化物である水酸化カルシウムとの反応を通じて前記水酸化ナトリウムを再生する反応は、下記の（一般式５２）乃至（一般式５５）の通りである。
【0262】
即ち、排気ガスに含まれているＳＯ２と水が反応して生成される硫酸と亜硫酸は、前記（一般式２０）乃至（一般式２３）で詳察したように、水酸化ナトリウム水溶液と反応して無機塩であるＮａＨＳＯ３、Ｎａ２ＳＯ３、 Ｎａ２ＳＯ４又はＮａ２ＳＯ４を生成する。
【0263】
（化５２）ＮａＨＳＯ３＋Ｃａ(ＯＨ)２→ＮａＯＨ＋ＣａＳＯ３＋Ｈ２Ｏ
【0264】
（化５３）Ｎａ２ＳＯ３＋Ｃａ(ＯＨ)２→ ２ＮａＯＨ＋ＣａＳＯ３
【0265】
（化５４）ＮａＨＳＯ４＋Ｃａ(ＯＨ)２→ ＮａＯＨ＋ＣａＳＯ４＋Ｈ２Ｏ
【0266】
（化５５）Ｎａ２ＳＯ４＋Ｃａ(ＯＨ)２→ ２ＮａＯＨ＋ＣａＳＯ４
【0267】
このとき生成される無機塩であるＮａＨＳＯ３、Ｎａ２ＳＯ３、ＮａＨＳＯ４又はＮａ２ＳＯ４は、前記（一般式５２）乃至（一般式５５）のように、水酸化カルシウムと反応して水酸化ナトリウムを再生しながら硫酸塩であるＣａＳＯ３又はＣａＳＯ４と水を生成する。
【0268】
また、アンモニア水溶液とＳＯ２が反応して生成された無機塩と、２価金属水酸化物である水酸化カルシウムとの反応を通じて前記ＮＨ４ＯＨを再生する方法は、下記の（一般式５６）乃至（一般式５９）の通りである。
【0269】
即ち、排気ガスに含まれているＳＯ２と水が反応して生成される硫酸と亜硫酸は、前記（一般式２４）乃至（一般式２７）で詳察したように、アンモニア水溶液と反応して無機塩であるＮＨ４ＨＳＯ３、（ＮＨ４)２ＳＯ３、（ＮＨ４)２ＳＯ４又はＮＨ４ＨＳＯ４を生成する。
【0270】
（化５６）ＮＨ４ＨＳＯ３＋Ｃａ(ＯＨ)２→ＮＨ４ＯＨ＋ＣａＳＯ３＋Ｈ２Ｏ
【0271】
（化５７）（ＮＨ４)２ＳＯ３＋Ｃａ(ＯＨ)２→２ＮＨ４ＯＨ＋ＣａＳＯ３
【0272】
（化５８）ＮＨ４ＨＳＯ４＋Ｃａ(ＯＨ)２→ＮＨ４ＯＨ＋ＣａＳＯ４＋Ｈ２Ｏ
【0273】
（化５９）（ＮＨ４)２ＳＯ４＋Ｃａ(ＯＨ)２→２ＮＨ４ＯＨ＋ＣａＳＯ４
【0274】
このとき生成される無機塩であるＮＨ４ＨＳＯ３、（ＮＨ４)２ＳＯ３、（ＮＨ４)２ＳＯ４又はＮＨ４ＨＳＯ４は、前記（一般式５６）乃至（一般式５９）のように、水酸化カルシウムと反応してアンモニア水溶液を再生しながら硫酸塩であるＣａＳＯ３又はＣａＳＯ４及び水を生成する。
【0275】
６.ＣＯ２が反応して生成された無機塩と２価金属水酸化物である水酸化カルシウムとの反応
【0276】
反応液である水酸化ナトリウム水溶液とＣＯ２が反応して生成された無機塩と、２価金属水酸化物である水酸化カルシウムとの反応を通じて前記水酸化ナトリウムを再生する反応は、下記の（一般式６０）乃至（一般式６１）の通りである。
【0277】
即ち、排気ガスに含まれているＣＯ２と水が反応して生成される炭酸（Ｈ２ＣＯ３）は、前記（一般式１６）乃至（一般式１７）のように、水酸化ナトリウム水溶液と反応して無機塩である炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）又は炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）を生成する。
【0278】
（化６０）ＮａＨＣＯ３＋Ｃａ(ＯＨ)２→ＮａＯＨ＋ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ
【0279】
（化６１）Ｎａ２ＣＯ３＋Ｃａ(ＯＨ)２→ ２ＮａＯＨ＋ＣａＣＯ３
【0280】
このとき生成される無機塩である炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）又は炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）は、前記（一般式６０）乃至（一般式６１）のように、水酸化カルシウムと反応して水酸化ナトリウムを再生しながら炭酸塩であるＣａＣＯ３及び水を生成する。
【0281】
また、反応液であるアンモニア水溶液とＣＯ２が反応して生成された無機塩と、２価金属水酸化物である水酸化カルシウムとの反応を通じて前記アンモニア水溶液を再生する方法は、下記の（一般式６２）乃至（一般式６３）の通りである。
【0282】
即ち、排気ガスに含まれているＣＯ２と水が反応して生成される炭酸（Ｈ２ＣＯ３）は、前記（一般式１８）乃至（一般式１９）のように、アンモニア水溶液と反応して無機塩であるＮＨ４ＨＣＯ３又は（ＮＨ４)２ＣＯ３を生成する。
【0283】
（化 ６２）ＮＨ４ＨＣＯ３＋Ｃａ(ＯＨ)２→ＮＨ４ＯＨ＋ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ
【0284】
（化６３）(ＮＨ４)２ＣＯ３＋Ｃａ(ＯＨ)２→２ＮＨ４ＯＨ＋ＣａＣＯ３
【0285】
このとき生成される無機塩であるＮＨ４ＨＣＯ３又は（ＮＨ４)２ＣＯ３は、前記（一般式６２）乃至（一般式６３）のように、水酸化カルシウムと反応してアンモニア水溶液を再生しながら炭酸塩であるＣａＣＯ３及び水を生成する。
【0286】
７.ＳＯ２が反応して生成された無機塩と２価金属水酸化物である水酸化マグネシウムとの反応
【0287】
反応液である水酸化ナトリウム水溶液と硫酸及び亜硫酸が反応して生成された無機塩と、２価金属水酸化物である水酸化マグネシウムとの反応を通じて前記水酸化ナトリウムを再生する反応は、下記の（一般式６４）乃至（一般式６７）の通りである。
【0288】
即ち、排気ガスに含まれているＳＯ２と水が反応して生成される硫酸と亜硫酸は、前記（一般式２０）乃至（一般式２３）で詳察したように、水酸化ナトリウム水溶液と反応して無機塩であるＮａＨＳＯ３、Ｎａ２ＳＯ３、ＮａＨＳＯ４又はＮａ２ＳＯ４を生成する。
【0289】
（化６４）ＮａＨＳＯ３＋Ｍｇ(ＯＨ)２→ＮａＯＨ＋ＭｇＳＯ３＋Ｈ２Ｏ
【0290】
（化６５）Ｎａ２ＳＯ３＋Ｍｇ(ＯＨ)２→ ２ＮａＯＨ＋ＭｇＳＯ３
【0291】
（化６６）ＮａＨＳＯ４＋Ｍｇ(ＯＨ)２→ ＮａＯＨ＋ＭｇＳＯ４＋Ｈ２Ｏ
【0292】
（化６７）Ｎａ２ＳＯ４＋Ｍｇ(ＯＨ)２→ ２ＮａＯＨ＋ＭｇＳＯ４
【0293】
このとき生成される無機塩であるＮａＨＳＯ３、Ｎａ２ＳＯ３、ＮａＨＳＯ４又はＮａ２ＳＯ４は、前記（一般式６４）乃至（一般式６７）のように、水酸化マグネシウムと反応して水酸化ナトリウムを再生しながら硫酸塩であるＭｇＳＯ３又はＭｇＳＯ４及び水を生成する。
【0294】
また、反応液であるアンモニア水溶液とＳＯ２が反応して生成された無機塩と、２価金属水酸化物である水酸化カルシウムとの反応を通じて前記ＮＨ４ＯＨを再生する方法は、下記の（一般式６８）乃至（一般式７１）の通りである。
【0295】
即ち、排気ガスに含まれているＳＯ２と水が反応して生成される硫酸と亜硫酸は、前記（一般式２４）乃至（一般式２７）で詳察したように、アンモニア水溶液と反応して無機塩であるＮＨ４ＨＳＯ３、（ＮＨ４)２ＳＯ３、（ＮＨ４)２ＳＯ４又はＮＨ４ＨＳＯ４を生成する。
【0296】
（化６８）ＮＨ４ＨＳＯ３＋Ｍｇ(ＯＨ)２→ＮＨ４ＯＨ＋ＭｇＳＯ３＋Ｈ２Ｏ
【0297】
（化６９）（ＮＨ４)２ＳＯ３＋Ｍｇ(ＯＨ)２→２ＮＨ４ＯＨ＋ＭｇＳＯ３
【0298】
（化７０）ＮＨ４ＨＳＯ４＋Ｍｇ(ＯＨ)２→２ＮＨ４ＯＨ＋ＭｇＳＯ４＋Ｈ２Ｏ
【0299】
（化７１）（ＮＨ４)２ＳＯ４＋Ｍｇ(ＯＨ)２→２ＮＨ４ＯＨ＋ＭｇＳＯ４
【0300】
このとき生成される無機塩であるＮＨ４ＨＳＯ３、(ＮＨ４)２ＳＯ３、ＮＨ４ＨＳＯ４又は（ＮＨ４)２ＳＯ４は、前記（一般式６８）乃至（一般式７１）のように、水酸化マグネシウムと反応してアンモニア水溶液を再生しながら硫酸塩であるＭｇＳＯ３又はＭｇＳＯ４及び水を生成する。
【0301】
８.ＣＯ２が反応して生成された無機塩と２価金属水酸化物である水酸化マグネシウムとの反応
【0302】
本発明の第２実施例によれば、反応液である水酸化ナトリウム水溶液とＣＯ２が反応して生成された無機塩と、２価金属水酸化物である水酸化マグネシウムとの反応を通じてＮａＯＨを再生する反応は、下記の（一般式７２）乃至（一般式７３）の通りである。
【0303】
即ち、排気ガスに含まれているＣＯ２と水が反応して生成される炭酸（Ｈ２ＣＯ３）は、前記（一般式１６）乃至（一般式１７）のように、水酸化ナトリウム水溶液と反応して無機塩である炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）又は炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）を生成する。
【0304】
（化７２）ＮａＨＣＯ３＋Ｍｇ(ＯＨ)２→ＮａＯＨ＋ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ
【0305】
（化７３）Ｎａ２ＣＯ３＋Ｍｇ(ＯＨ)２→ ２ＮａＯＨ＋ＭｇＣＯ３
【0306】
このとき生成される無機塩であるＮａＨＣＯ３又はＮａ２ＣＯ３は、前記（一般式７２）乃至（一般式７３）のように、水酸化マグネシウムと反応して水酸化ナトリウムを再生しながら炭酸塩であるＭｇＣＯ３及び水を生成する。
【0307】
また、反応液であるアンモニア水溶液とＣＯ２が反応して生成された無機塩と、２価金属水酸化物である水酸化マグネシウムとの反応を通じてアンモニア水溶液を再生する反応は、下記の（一般式７４）乃至（一般式７５）の通りである。
【0308】
即ち、排気ガスに含まれているＣＯ２と水が反応して生成される炭酸（Ｈ２ＣＯ３）は、前記（一般式１８）及び（一般式１９）のように、アンモニア水溶液と反応して無機塩であるＮＨ４ＨＣＯ３又は（ＮＨ４)２ＣＯ３を生成する。
【0309】
（化７４）ＮＨ４ＨＣＯ３＋Ｍｇ(ＯＨ)２→ＮＨ４ＯＨ＋ＭｇＣＯ３＋Ｈ２Ｏ
【0310】
（化７５）(ＮＨ４)２ＣＯ３＋Ｍｇ(ＯＨ)２→２ＮＨ４ＯＨ＋ＭｇＣＯ３
【0311】
前記のように生成される無機塩であるＮＨ４ＨＣＯ３又は（ＮＨ４)２ＣＯ３は、前記（一般式７４）乃至（一般式７５）のように、水酸化マグネシウムと反応してアンモニア水溶液を再生しながら炭酸塩であるＭｇＣＯ３及び水を生成する。
【0312】
前述したように、前記２価金属酸化物又は２価金属水酸化物を用いて炭酸塩及び硫酸塩を生成しながら反応液である水酸化ナトリウム水溶液又はアンモニア水溶液を再生できる。
【0313】
＜第ｅ段階（Ｓ５００）＞
【0314】
前記のように、第ｄ段階を通じて生成される炭酸塩及び硫酸塩は、再生された反応液と互いに混合されてスラッジ状で存在する。前記のように炭酸塩及び硫酸塩が混合された、再生された反応液を再利用するためには、第ｅ段階を通じて前記炭酸塩と硫酸塩を分離する。このとき、前記炭酸塩と硫酸塩の分離は、固液分離装置１５００を介して分離することが好ましい。
【0315】
前記のように再生された反応液に存在する炭酸塩は、前述したように、ＣａＣＯ３、ＣａＣＯ４、ＭｇＣＯ３及びＭｇＣＯ４などがあり、硫酸塩はＣａＳＯ３、ＣａＳＯ４、ＭｇＳＯ３及びＭｇＳＯ４などがある。
【0316】
前記のような炭酸塩と硫酸塩は、反応液である水酸化ナトリウム水溶液又はアンモニア水溶液中で容易に結晶化される。これにより、固体状態で結晶化された炭酸塩と硫酸塩は、固液分離装置１５００を介して容易に分離できる。
【0317】
前記のように、ＣＯ２及びＳＯ２と反応液が反応して生成される無機塩と、前記無機塩と２価金属酸化物又は２価金属水酸化物が反応して前記反応液を再生しながら炭酸塩及び硫酸塩などが生成される。前記のような炭酸塩、又は硫酸塩などは、無害な物質として船舶で固形化して貯留した後、陸地に到着した後、これを容易に処理できる。
【0318】
本発明の第２実施例による船舶用排気ガス浄化装置１０００によれば、船舶から排出される排気ガスに含まれている汚染物質を回収して固形化することによって、貯留及び陸上への移送が便利になり、前記汚染物質を吸収するための湿式スクラバー１１００で用いられる反応液を船舶で自律的に再生して再利用することによって、前記反応液の所要量を削減できるため、船舶排気ガスの浄化費用を画期的に低減できる。これにより、船舶から排出される排気ガスに含まれている汚染物質を吸収することで、ＩＭＯによる排気ガス排出規制を満たし、海洋汚染に影響を及ぼし得る物質の流出を最小化できる。
【0319】
本発明は、図面に示した実験例を参考として説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実験例が可能である。また、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想や必須の特徴を変更することなく、他の具体的な形態に容易に変更可能である。従って、以上で記述した実施例は、あらゆる面で例示的なものであり、限定的ではなく、本発明の真の技術的保護範囲は、添付の請求範囲の技術的思想によって定められる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】