[发明专利]回收废气中的二氧化碳的二氧化碳回收方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用LNG(液化天然气)的冷能(冷熱)在低温下使废气与粒状的冰接触生成二氧化碳水合物，将废气中的二氧化碳(CO₂)固定在气体水合物内，从而回收废气中的二氧化碳的二氧化碳分离回收方法以及装置。 

背景技术

近年来，从地球环境保护等方面考虑，开发了回收废气中所含的二氧化碳(CO₂)的方法。作为这些方法，例如有化学吸收法、物理吸附法、膜分离法等。 

化学吸收法是利用在摄氏40℃～50℃下吸收二氧化碳、在摄氏100℃～120℃下释放二氧化碳的胺吸收液的性质分离回收二氧化碳的方法。物理吸附法是利用若施加压力则吸附二氧化碳、若减压则分离的沸石的性质分离回收二氧化碳的方法。此外，膜分离法是使用多孔质空心纤维膜(糸膜)对二氧化碳进行膜分离的方法。 

但是，化学吸收法或物理吸附法由于必须进行吸收剂或吸附材料的再生，能量消耗大，所以作为用于固定二氧化碳的二氧化碳分离方法，未必合适。 

另一方面，膜分离法是基于分子尺寸进行分离的方法，但是燃烧废气中所含的氮气分子与二氧化碳分子的尺寸为同等程度，所以两者的分离困难。此外，回收的二氧化碳的纯度也低。 

此外，提出了利用气体水合物的二氧化碳分离方法(例如，日本特开2001-96133号公报、日本特开平5-38429号公报。)。 

但是，利用气体水合物的二氧化碳分离方法，在任意一种情况下都难以从如燃气轮机废气那样二氧化碳的含量稀薄的废气生成含有高浓度的二氧化碳的气体水合物。 

发明内容

此外，通过气体水合物的研究表明，例如在摄氏-70℃～-100℃ 的低温下生成的二氧化碳水合物中，浓缩有60％～80％左右的二氧化碳，在实验室规模的实验中也得到确认。 

本发明是基于相关的研究和实验结果而提出的，其目的在于，提供提高一般生成速度极慢的低温下的气体水合物生成反应，并通过有效地利用将燃气轮机复合循环发电设备中用作燃料的LNG气化时舍弃的未利用的冷能，能量消耗少的二氧化碳回收方法以及装置。 

为了解决上述问题，本发明如下构成。 

方案1涉及的发明是回收废气中的二氧化碳的二氧化碳回收方法，该方法是将废气中的二氧化碳形成气体水合物并回收的二氧化碳回收方法，包括：利用液化天然气的冷能将上述废气冷却至规定温度的步骤，向利用上述液化天然气的冷能冷却至规定温度了的微细冰生成器内喷雾水生成微细冰的步骤，将上述微细冰与冷却后的废气导入到气体水合物生成器中、使上述微细冰与废气中的二氧化碳在该气体水合物生成器内反应生成二氧化碳水合物的步骤。 

根据该二氧化碳回收方法，在低温下，例如摄氏-70℃～-100℃的低温下，使难以形成气体水合物的冰形成微细冰(例如，0.1μm～10μm)，由此可以在较短的时间内气体水合物化至微细冰的芯。结果是可以有效地回收废气、特别是二氧化碳的含量低(例如3％～4％)的燃气轮机废气中的二氧化碳。 

此外，根据该方法，回收将LNG气化时舍弃的未利用的冷能，并有效地利用该冷能，由此可以用能量消耗比以往少的新型方法有效地回收二氧化碳水合物。 

方案2涉及的发明是回收废气中的二氧化碳的二氧化碳分离回收方法，其特征在于，在方案1中，使利用液化天然气的冷能冷却至约-70℃～-100℃的废气与粒径为约0.1μm～10μm的微细冰接触生成二氧化碳水合物。 

利用该方法，如方案1涉及的发明中所述，即使是二氧化碳含量低的燃气轮机废气中的二氧化碳也可以有效地回收。 

此外，利用该方法，回收将LNG气化时舍弃的未利用的冷能，并有效地利用该冷能，由此可以用能量消耗比以往少的新型方法有效地回收二氧化碳水合物。 

另一方面，方案3涉及的发明是回收废气中的二氧化碳的二氧化碳回收装置，该装置是将废气中的二氧化碳形成气体水合物并回收的二氧化碳回收装置，包括：喷雾嘴、利用液化天然气的冷能使从该喷雾嘴喷雾的微粒状水滴结冰生成微细冰的微细冰生成器、导入上述微细冰和利用液化天然气的冷能冷却了的废气生成二氧化碳水合物的气体水合物生成器。

利用上述发明，与方法的发明同样地，在低温下、例如摄氏-70℃～-100℃的低温下，使难以形成气体水合物的冰形成微细冰，由此可以在较短时间内气体水合物化至微细冰的芯。结果可以有效地回收废气、特别是二氧化碳的含量为3％～4％左右的燃气轮机废气中的二氧化碳。