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WO2024111579A1 - 二酸化炭素濃度低減システム、二酸化炭素濃度低減システム用設備及び二酸化炭素濃度低減方法 - Google Patents

二酸化炭素濃度低減システム、二酸化炭素濃度低減システム用設備及び二酸化炭素濃度低減方法 Download PDF

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WO2024111579A1
WO2024111579A1 PCT/JP2023/041803 JP2023041803W WO2024111579A1 WO 2024111579 A1 WO2024111579 A1 WO 2024111579A1 JP 2023041803 W JP2023041803 W JP 2023041803W WO 2024111579 A1 WO2024111579 A1 WO 2024111579A1
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WO
WIPO (PCT)
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carbon dioxide
gas
dioxide concentration
amine compound
precipitate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2023/041803
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
洋介 佐野
拓也 熊谷
裕 小山田
誠司 山添
聡一 吉川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inpex Corp
Tokyo Metropolitan Public University Corp
Original Assignee
Inpex Corp
Tokyo Metropolitan Public University Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inpex Corp, Tokyo Metropolitan Public University Corp filed Critical Inpex Corp
Publication of WO2024111579A1 publication Critical patent/WO2024111579A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/50—Carbon dioxide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • the present disclosure relates to a system for reducing the carbon dioxide concentration of a gas, equipment used therein, and a method for reducing the carbon dioxide concentration of a gas.
  • Patent Document 1 discloses a facility that captures carbon dioxide by flowing a carbon dioxide absorbing solution through a slab-shaped packing material to bring the carbon dioxide absorbing solution into contact with the atmosphere.
  • Patent Document 2 discloses a method of capturing carbon dioxide using a compound that can repeatedly absorb and release carbon dioxide.
  • the present disclosure provides a system and method capable of efficiently reducing the carbon dioxide concentration in air without using new equipment or power for transporting the air.
  • the present disclosure also provides equipment for a carbon dioxide concentration reduction system that constitutes part of the above system.
  • the system includes a gas-liquid contactor, a carbon dioxide absorption device having a flow path for supplying a solution of an amine compound that has the property of reacting with carbon dioxide to solidify into the gas-liquid contactor, and a solid-liquid separation device that separates a precipitate formed by the reaction of the carbon dioxide contained in the gas with the amine compound from the solution after the gas comes into contact with the solution in the gas-liquid contactor, and finally releases the gas with a reduced carbon dioxide concentration after the contact in the gas-liquid contactor into the atmosphere.
  • a gas e.g., air
  • the above system can reduce the carbon dioxide concentration in the air, for example, by using the cooling tower of an existing cooling device as a gas-liquid contact device.
  • Such cooling devices are installed in plants and factories around the world. This makes it possible to efficiently reduce the carbon dioxide concentration in the air on a global scale without having to build an entire new system. Note that this is not limited to existing cooling devices, and newly built cooling devices may also be used.
  • the above system is capable of reducing the carbon dioxide concentration in the air by installing a gas-liquid contact device in transportation machinery such as trains and trucks and taking in air.
  • a gas-liquid contact device can efficiently reduce the carbon dioxide concentration in the air without requiring any equipment or power to transport the air.
  • Patent Document 2 the compounds described in Patent Document 2 can be used as the amine compound.
  • Paragraphs [0017]-[0124] of Patent Document 2 describe a carbon dioxide absorption/release agent containing a specific amine compound. This amine compound has the property of becoming a carbamic acid derivative when it absorbs carbon dioxide, and then releasing carbon dioxide when heated, returning to the amine compound.
  • Paragraph [0138] of Patent Document 2 describes that "depending on the carbon dioxide absorption conditions, the solid reactant (the carbamic acid derivative) may or may not precipitate.” In this disclosure, from the viewpoint of energy efficiency, it is not reasonable to heat the entire solution after absorbing carbon dioxide to regenerate the amine compound. Therefore, in this disclosure, the reactant of carbon dioxide and the amine compound is precipitated, and the precipitate is separated from the solution by a solid-liquid separator prior to regenerating the amine compound.
  • the above system may further include a regeneration facility for heating the precipitate separated in the solid-liquid separation device to release carbon dioxide from the precipitate and obtain an amine compound, and a return path for returning the regenerated amine compound to the upstream side of the gas-liquid contact device.
  • One aspect of the present disclosure relates to equipment for a carbon dioxide concentration reduction system that constitutes the above system together with a carbon dioxide absorption device equipped with a gas-liquid contactor. That is, the equipment includes a solid-liquid separation device that separates a precipitate formed by reaction of carbon dioxide contained in the gas with the amine compound from the solution after the gas comes into contact with the solution of the amine compound in the gas-liquid contactor.
  • the above system can be constructed by incorporating the equipment in the carbon dioxide absorption device.
  • the equipment for the carbon dioxide concentration reduction system may further include a regeneration equipment for obtaining an amine compound from the precipitate separated in the solid-liquid separation device by heating the precipitate, and a return path for returning the regenerated amine compound to the upstream side of the gas-liquid contact device.
  • the precipitates obtained in multiple gas-liquid contact devices may be accumulated, and carbon dioxide may be recovered and the amine compound may be regenerated in a single regeneration facility.
  • the regenerated amine compound may be used as the amine compound in each gas-liquid contact device.
  • One aspect of the present disclosure relates to a method for reducing the carbon dioxide concentration of a gas, which efficiently reduces the carbon dioxide concentration of the gas by contacting the gas with a solution without using new equipment or power for transporting the gas. That is, the method includes the steps of: (A) contacting a gas with a solution of an amine compound that has the property of reacting with carbon dioxide to solidify in a gas-liquid contactor; (B) releasing the gas having a reduced carbon dioxide concentration from the gas-liquid contactor into the atmosphere after the contact of the solution with the gas in the gas-liquid contactor; (C) separating a precipitate formed by the reaction of the carbon dioxide contained in the gas with the amine compound after the contact in the gas-liquid contactor from the solution; and (D) supplying the solution from which the precipitate has been separated to the gas-liquid contactor.
  • the above method can reduce the carbon dioxide concentration in the air, for example, by using the cooling tower of an existing cooling system as a gas-liquid contact device.
  • Such cooling systems are installed in plants and factories around the world. This makes it possible to efficiently reduce the carbon dioxide concentration in the air on a global scale without having to build a new entire system to implement this method. Note that this method is not limited to existing cooling systems, and newly installed cooling systems may also be used.
  • the above method can reduce the carbon dioxide concentration in the air by installing a gas-liquid contact device on transportation machinery such as trains and trucks and using the wind generated during movement to bring the air into contact with the solution.
  • a gas-liquid contact device can efficiently reduce the carbon dioxide concentration in the air without requiring new equipment or power to transport the air.
  • the above method may further include a step of heating the precipitate separated from the solution (E).
  • the step (E) is carried out, for example, at the site where the steps (A) to (D) are carried out.
  • a series of processes of recovering carbon dioxide, regenerating the amine compound, and reusing the solution of the amine compound can be completed at the site.
  • a solution containing the amine compound regenerated from the precipitate through the step (E) may be supplied to the gas-liquid contact device.
  • the step (E) may be carried out at a facility other than the site where the steps (A) to (D) are carried out.
  • the precipitate obtained through the step (D) may be transported to a regeneration facility, and the step (E) may be carried out at the regeneration facility.
  • the precipitates generated at a plurality of sites may be transported to the regeneration facility, and the processes of recovering carbon dioxide and regenerating the amine compound may be carried out in an integrated manner at the regeneration facility.
  • the above method may further include a step of storing the carbon dioxide released from the precipitate through step (E) underground.
  • the captured carbon dioxide can be trapped underground.
  • the carbon dioxide captured through step (E) may be stored in a storage container such as a cylinder. By carrying out this step, the captured carbon dioxide can be transported.
  • a system and method are provided that can efficiently reduce the carbon dioxide concentration of a gas by bringing the gas into gas-liquid contact with a solution without using new equipment or power for transporting the gas.
  • equipment for a carbon dioxide concentration reduction system that constitutes part of the above system is provided.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of a carbon dioxide concentration reduction system according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a cooling device (carbon dioxide absorption device).
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing one embodiment of equipment for a carbon dioxide concentration reduction system according to the present disclosure.
  • FIG 1 is a schematic diagram showing a carbon dioxide concentration reduction system according to this embodiment.
  • the carbon dioxide concentration reduction system 100 (hereinafter referred to as "system 100") shown in this figure includes a cooling device 10 (carbon dioxide absorption device) equipped with a cooling tower 5 (gas-liquid contact device), a solid-liquid separation device 20, a heating device 30, and a storage container 40, and reduces the carbon dioxide concentration of air by utilizing gas-liquid contact between air and an aqueous solution in the cooling tower 5.
  • a cooling tower 5 gas-liquid contact device
  • solid-liquid separation device 20 solid-liquid separation device 20
  • heating device 30 a heating device 30
  • storage container 40 a storage container 40
  • the cooling device 10 cools the aqueous solution with air and allows the aqueous solution to absorb carbon dioxide from the atmosphere.
  • the cooling device 10 includes a cooling tower 5.
  • a blower 5a is provided at the top of the cooling tower 5, and as the blower 5a rotates, air is drawn into the cooling tower 5 from an air inlet (not shown) provided on the side of the cooling tower 5.
  • the thick arrows in Figure 1 indicate the flow of air.
  • Figure 2 is a schematic diagram showing the cooling device 10.
  • the cooling device 10 further comprises a flow path 1 for supplying the aqueous solution heated in the heat exchanger 15 to the cooling tower 5, a pipe 2 for spraying the aqueous solution into the cooling tower 5, a water tank 6 provided below the cooling tower 5, and a flow path 7 for supplying the aqueous solution cooled by contact with air in the cooling tower 5 from the water tank 6 to the heat exchanger 15.
  • a circulation pump 7p for sending the aqueous solution to the heat exchanger 15 is provided in the middle of the flow path 7. By operating the circulation pump 7p, the aqueous solution in the water tank 6 is circulated through the heat exchanger 15 to be supplied to the cooling tower 5, and then returns to the water tank 6.
  • the cooling tower 5 may further include a sprinkler pipe (not shown) that sprays water onto the inner wall and the surface of the filler (not shown) of the cooling tower 5.
  • the solid-liquid separator 20 is for separating the precipitate of the amine compound that has solidified in the cooling tower 5 by reacting with carbon dioxide in the air from the aqueous solution.
  • the solid-liquid separator 20 is provided downstream of the water tank 6.
  • a slurry containing the precipitate that has settled at the bottom of the water tank 6 is supplied to the solid-liquid separator 20 through a flow path 8.
  • the solid-liquid separator 20 is configured, for example, by a combination of a liquid cyclone 21 and a filter 22. The slurry containing the precipitate is sent to the liquid cyclone 21, where it is separated into the precipitate and the aqueous solution.
  • the aqueous solution is sent to the filter 22, where the precipitate remaining in the aqueous solution is filtered out by the filter 22.
  • the precipitate attached to the filter 22 is recovered by backwashing the filter 22.
  • the solid-liquid separator may be configured only by the filter 22 without using the liquid cyclone 21.
  • the precipitate may be separated from the aqueous solution by natural sedimentation, or the precipitate may be separated from the aqueous solution by a separator.
  • This separator is equipped with a partition plate and a mesh placed in the liquid phase, and by controlling the liquid level, it is possible to pass the liquid through the mesh and filter out the precipitate with the mesh.
  • the aqueous solution separated by the solid-liquid separator 20 is returned to the water tank 6 through the flow path 9.
  • the heating device 30 is for heating the precipitate separated in the solid-liquid separation device 20.
  • the precipitate is supplied to the heating device 30 through the flow path 23.
  • the precipitate releases carbon dioxide when heated.
  • the storage container 40 is for storing the carbon dioxide released from the precipitate when heated.
  • a gas containing carbon dioxide is supplied to the storage container 40 through the flow path 31.
  • An aqueous solution is prepared using the amine compound regenerated by the precipitate releasing carbon dioxide, and the aqueous solution is returned to the upstream side of the cooling tower 5 through the return path 32.
  • the tip of the return path 32 is connected to the flow path 1.
  • [Carbon dioxide concentration reduction system equipment] 3 is a schematic diagram showing equipment for a carbon dioxide concentration reduction system according to this embodiment.
  • Equipment 50 for a carbon dioxide concentration reduction system (hereinafter referred to as "equipment 50") shown in this figure constitutes a system 100 together with a cooling device 10. That is, the system 100 can be constructed by incorporating the equipment 50 shown in FIG. 3 into the cooling device 10 shown in FIG. 2.
  • the equipment 50 according to this embodiment includes a solid-liquid separation device 20, a heating device 30, and a storage container 40.
  • the carbon dioxide concentration reduction method includes the following steps.
  • the step (A) is a step of bringing an aqueous solution of an amine compound having a property of reacting with carbon dioxide to become solidified into a gas-liquid contact with air in a cooling tower 5.
  • the amine compound having a property of reacting with carbon dioxide to become solidified into a gas-liquid contact will be described.
  • the amine compound in this embodiment is a compound represented by the following formula (1).
  • m is 0 or 1;
  • R 1 and R 2 are each independently an alkyl group, an alkoxy group, a carboxy group, an alkyloxycarbonyl group, a formyl group, an alkylcarbonyl group, an alkylthio group, a sulfo group, an alkyloxysulfonyl group, a nitro group, a hydroxyl group, a thiol group, a cyano group, or a halogen atom, and the alkyl group may have a substituent;
  • p 1 and p 2 are each independently 1 or 2; when m is 0, q 1 is an integer of 0 to 11, provided that p 1 + q 1 is 12 or less, when m is 1, q 1 is an integer of 0 to 10, provided that p 1 + q 1 is 11 or less, and q 2 is an integer of 0 to 10, and
  • the compound represented by the above formula (1) is preferably a compound represented by the following general formula (11A), (12A) or (11B).
  • R 11 , R 12 , R 13 and R 21 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a carboxy group, an alkyloxycarbonyl group having 2 to 11 carbon atoms, a formyl group, an alkylcarbonyl group having 2 to 11 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, a sulfo group, an alkyloxysulfonyl group having 1 to 10 carbon atoms, a nitro group, a hydroxyl group, a thiol group, a cyano group or a halogen atom, and the alkyl group may have an amino group as the substituent; q 11 and q 12 are each independently an integer of 0 to 6, and when q 11 is an integer of 2 or more
  • the compound (11A), compound (12A) or compound (11B) is preferably a compound represented by the following general formula (111A), (121A), (122A) or (111B).
  • R 111 , R 121 , R 122 , R 131 and R 211 are each independently an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an alkyloxycarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms, a formyl group, an alkylcarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxyl group, a thiol group, a cyano group or a halogen atom, and the alkyl group may have an amino group as the substituent;
  • q 111 , q 121 and q 122 are each independently an integer of 0 to 4, and when q 111 is an integer of 2 or more, two or more R 111 may be the
  • the property of the amine compound to react with carbon dioxide and become solid is utilized. Therefore, it is preferable to carry out the step (A) under conditions in which the reaction product of the amine compound and carbon dioxide (carbamic acid derivative) is easily precipitated. Specifically, the following measures can be considered. (1) Decreasing the reaction temperature during the reaction between an amine compound and carbon dioxide. (2) The concentration of the amine compound in the aqueous solution serving as the circulating water should be as high as possible. (3) A diamine (having two amino groups) is used as the amine compound. (4) In the gas-liquid contact device, the contact area with air is increased.
  • the temperature inside the cooling tower 5 is, for example, 0 to 90°C or 5 to 60°C, and preferably 5 to 40°C.
  • the amine compound concentration in the circulating water is, for example, 0.05 to 10M, preferably 0.08 to 3M, and more preferably 0.1 to 1M.
  • concentration unit "M" stands for "mol/L.”
  • the amine compound may be used without diluting it with a solvent.
  • step (B) is a step of releasing the air with a reduced carbon dioxide concentration from the cooling tower 5 to the atmosphere after gas-liquid contact in the cooling tower 5.
  • the air with a reduced carbon dioxide concentration is released from the blower 5a to the atmosphere.
  • the carbon dioxide concentration of the air taken into the cooling tower 5 from the atmosphere is about 415 ppm by volume. By going through gas-liquid contact in the cooling tower 5, the carbon dioxide concentration of the air can be reduced to 1 to 300 ppm by volume.
  • the step (C) is a step of separating the precipitate generated by the reaction of the carbon dioxide contained in the air with the amine compound from the aqueous solution through gas-liquid contact in the cooling tower 5.
  • the aqueous solution containing the precipitate is supplied to the solid-liquid separator 20, and the slurry containing the precipitate is separated from the aqueous solution in the solid-liquid separator 20.
  • the slurry is a suspension containing water and the precipitate.
  • the mass of the precipitate relative to the total mass of the slurry is, for example, 10 to 50 mass%, preferably 20 to 40 mass%.
  • the step (D) is a step of supplying the aqueous solution from which the precipitate has been separated to the cooling tower 5.
  • the aqueous solution from which the precipitate has been separated is supplied to the cooling tower 5 from the water tank 6 via the circulating pump 7p and the heat exchanger 15.
  • step (E) is a step of heating the precipitate separated from the aqueous solution.
  • the slurry is supplied to the heating device 30 through the flow path 23, and the slurry is heated in the heating device 30.
  • the heating temperature is, for example, 50 to 150°C, preferably 60 to 140°C, and more preferably 60 to 120°C.
  • this temperature is 60°C or higher, the amine compound tends to be sufficiently regenerated from the precipitate, while when the temperature is 150°C or lower, decomposition of the amine compound tends to be suppressed.
  • the amine compound may be regenerated from the precipitate by placing the precipitate in an environment with a low partial pressure of carbon dioxide.
  • the step (F) is a step of supplying the aqueous solution containing the amine compound regenerated from the precipitate through the step (E) to the cooling tower 5.
  • the aqueous solution containing the regenerated amine compound is supplied from the heating device 30 to the flow path 1 through the return path 32.
  • the present invention is not limited to the above embodiments.
  • a counterflow type cooling tower in which the aqueous solution and the air flow opposite each other is exemplified as the cooling tower 5
  • the present disclosure may also be applied to a crossflow type cooling tower in which the aqueous solution flows from top to bottom and the air flows from the side.
  • step (C) may be transported to a regeneration facility (not shown), and step (D) may be carried out in the regeneration facility.
  • the case where the recovered carbon dioxide is stored in the storage container 40 is exemplified, but the recovered carbon dioxide may also be stored underground.
  • the case where the cooling tower 5 of the cooling device 10 is used as a gas-liquid contact device to reduce the carbon dioxide concentration in the air is exemplified, but a gas-liquid contact device installed in transportation machinery such as a train or truck may also be used. In other words, the carbon dioxide concentration in the air may be reduced by taking in air into the gas-liquid contact device as the transportation machinery moves.
  • an aqueous solution of an amine compound is exemplified, but the solvent for obtaining a solution of an amine compound is not limited to water.
  • an organic solvent may be used as the solvent.
  • organic solvents include sulfoxides such as dimethyl sulfoxide (DMSO); amides such as N,N-dimethylformamide (DMF) and N,N-dimethylacetamide (DMAc); lactams (cyclic amides) such as N-methyl-2-pyrrolidone; alcohols such as methanol, ethanol, and 2-propanol (IPA); hydrocarbons (aromatic hydrocarbons) such as toluene, o-xylene, m-xylene, and p-xylene; ethers (compounds having an ether bond) such as tetrahydrofuran (THF), 1,4-dioxane, tetrahydropyran, dibutyl
  • THF tetrahydrofur
  • the solvent has polarity.
  • the solvent has a high boiling point and a low vapor pressure at room temperature.
  • the boiling point of the solvent is preferably 100° C. or higher, and may be, for example, 190° C. or higher.
  • the upper limit of the boiling point of the solvent is, for example, 200° C., because it is relatively easy to obtain.
  • the solvent may be used alone or in combination of two or more.
  • an aqueous mixed solvent containing water and one or two or more organic solvents may be used, or a non-aqueous mixed solvent consisting of two or more organic solvents may be used.
  • the amine compound may also be used without diluting it with a solvent.
  • the target for reducing the carbon dioxide concentration may be air mixed with other gases, or exhaust gas from factories, automobiles, etc.

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Abstract

気液接触装置、及び、二酸化炭素と反応して固体化する性質を有するアミン化合物の溶液を前記気液接触装置に供給する流路を有する二酸化炭素吸収装置と、前記気液接触装置内における前記気体と前記溶液との接触を経て、前記気体に含まれる二酸化炭素と前記アミン化合物が反応して生じる析出物を前記溶液から分離する固液分離装置とを備え、前記気液接触装置内における前記気体と前記溶液の接触を経て二酸化炭素濃度が低減した気体を最終的に大気に放出する、二酸化炭素濃度低減システム。

Description

二酸化炭素濃度低減システム、二酸化炭素濃度低減システム用設備及び二酸化炭素濃度低減方法
　本開示は、気体の二酸化炭素濃度を低減するためのシステム及びこれに用いられる設備、並びに、気体の二酸化炭素濃度を低減する方法に関する。
　大気中の二酸化炭素を直接回収するシステムが知られている。例えば、特許文献１は、スラブ状の充填材に二酸化炭素吸収液を流すことによって二酸化炭素吸収液と大気とを接触させて二酸化炭素を捕集する施設を開示している。他方、特許文献２は、二酸化炭素の吸収及び放出を繰り返すことが可能な化合物を使用して二酸化炭素を回収する方法を開示している。
米国特許出願公開第２０１０／０６４８９０号明細書 国際公開第２０２２／０８５７８９号
　大気中の希薄な二酸化炭素を特許文献１に記載の施設で捕集して大気の二酸化炭素濃度を低減するには、大気を吸収液もしくは吸着剤と接触させることを必要とする。この際、ブロワなどを用いて大気の流れを作り出すことになる。ここで、大気中の二酸化炭素濃度が低いため、このブロワは回収できる二酸化炭素の容量に比べて２０００倍以上の空気を送風する必要があり、大きな動力を要する。この動力を生み出すための電力供給には、火力発電所で炭化水素を燃焼させることが必要となり、大気中の二酸化炭素を増やしてしまうため、地球全体での二酸化炭素濃度の低減への寄与は限定的になってしまうという課題がある。
　従来の吸収液を用いて電車及びトラックなどの輸送機械が生み出す空気の流れを利用して二酸化炭素を捕捉する際、吸収液中の二酸化炭素濃度が高くなるにしたがって吸収能力が低下するために吸収効率が低いという課題がある。また、吸収能力の限界まで二酸化炭素を捕捉した吸収液を再生のための設備に輸送する際、二酸化炭素を捕捉する成分に加えて溶媒も同伴せざるを得ず、結果として輸送効率が悪くなるという課題がある。
　本開示は、空気の輸送に新たな設備又は動力を用いることなく、空気の二酸化炭素濃度を効率的に低減することが可能なシステム及び方法を提供する。また、本開示は上記システムの一部を構成する二酸化炭素濃度低減システム用設備を提供する。
　本開示の一側面は、気体（例えば、空気）の二酸化炭素濃度を低減するためのシステムであって、気体の輸送に新たな設備又は動力を使用することなく、気体と溶液の接触によって気体の二酸化炭素濃度を効率的に低減するシステムに関する。すなわち、当該システムは、気液接触装置、及び、二酸化炭素と反応して固体化する性質を有するアミン化合物の溶液を気液接触装置内に供給する流路を有する二酸化炭素吸収装置と、気液接触装置内における気体と上記溶液との接触を経て、気体に含まれる二酸化炭素と上記アミン化合物が反応して生じる析出物を溶液から分離する固液分離装置とを備え、気液接触装置内における上記接触を経て二酸化炭素濃度が低減した気体を最終的に大気に放出する。
　上記システムは、例えば、既存の冷却装置の冷却塔を気液接触装置として利用して空気の二酸化炭素濃度を低減することが可能である。かかる冷却装置は、世界中のプラント及び工場などに設置されている。このため、システムの全体を新たに建設することなく、世界規模で空気の二酸化炭素濃度を効率的に低減することが可能である。なお、既存の冷却装置に限られず、新設の冷却装置を利用してもよい。
　上記システムは、電車やトラック等の輸送機械に気液接触装置を設置し、空気を取り込むことで、空気の二酸化炭素濃度を低減することが可能である。かかる気液接触装置は、空気を輸送する設備又は動力を必要とせず空気の二酸化炭素濃度を効率的に低減することが可能である。
　本開示において、アミン化合物として、例えば、特許文献２に記載の化合物を使用することができる。特許文献２の段落［００１７］－［０１２４］には特定のアミン化合物を含有する二酸化炭素吸収放出剤が記載されている。このアミン化合物は二酸化炭素を吸収するとカルバミン酸誘導体となり、その後、加熱されると二酸化炭素を放出してアミン化合物に戻る性質を有する。特許文献２の段落［０１３８］には「二酸化炭素の吸収条件に応じて、固体の前記反応物（前記カルバミン酸誘導体）が析出する場合と、析出しない場合がある。」と記載されている。本開示においては、エネルギー効率の観点から、二酸化炭素を吸収後の溶液の全体を加熱してアミン化合物を再生させることは合理的ではない。そこで、本開示においては、二酸化炭素とアミン化合物の反応物を析出させ、アミン化合物の再生に先立って溶液から析出物を固液分離装置によって分離する。
　上記システムは、固液分離装置で分離された析出物を加熱することによって析出物から二酸化炭素を放出させ、アミン化合物を得る再生設備と、再生したアミン化合物を気液接触装置の上流側に返送する返送路とを更に備えてもよい。上記システムがこれらの構成を備えることで、二酸化炭素の回収、アミン化合物の再生及びアミン化合物の溶液の再利用の一連のプロセスを当該システムにおいて完結することができる。
　本開示の一側面は、気液接触装置を備える二酸化炭素吸収装置とともに上記システムを構成する二酸化炭素濃度低減システム用設備に関する。すなわち、当該設備は、気液接触装置内における気体と上記アミン化合物の溶液との接触を経て、気体に含まれる二酸化炭素と上記アミン化合物が反応して生じる析出物を溶液から分離する固液分離装置を備える。二酸化炭素吸収装置に当該設備を組み込むことにより、上記システムを構築することができる。
　上記二酸化炭素濃度低減システム用設備は、固液分離装置で分離された析出物を加熱することによって上記析出物からアミン化合物を得る再生設備と、再生したアミン化合物を気液接触装置の上流側に返送する返送路とを更に備えてもよい。上記設備がこれらの構成を備えることで、二酸化炭素の回収、アミン化合物の再生及びアミン化合物の溶液の再利用の一連のプロセスを二酸化炭素濃度低減システムにおいて完結することができる。
　複数の気液接触装置で得られた析出物を集積し、一つの再生設備で二酸化炭素の回収、アミン化合物の再生を行ってもよい。各々の気液接触装置において使用するアミン化合物として、再生したアミン化合物を使用してもよい。
　本開示の一側面は、気体の二酸化炭素濃度を低減する方法であって、気体の輸送に新たな設備又は動力を使用することなく、気体と溶液の接触によって気体の二酸化炭素濃度を効率的に低減する方法に関する。すなわち、当該方法は、（Ａ）二酸化炭素と反応して固体化する性質を有するアミン化合物の溶液と、気体とを気液接触装置内において接触させる工程と、（Ｂ）気液接触装置内における溶液と気体の接触を経て、二酸化炭素濃度が低減した気体を気液接触装置から大気に放出する工程と、（Ｃ）気液接触装置内における上記接触を経て、気体に含まれる二酸化炭素と上記アミン化合物が反応して生じた析出物を溶液から分離する工程と、（Ｄ）析出物が分離された溶液を気液接触装置に供給する工程とを含む。
　上記方法は、例えば、既存の冷却装置の冷却塔を気液接触装置として利用して空気の二酸化炭素濃度を低減することが可能である。かかる冷却装置は、世界中のプラント及び工場などに設置されている。このため、この方法を実施するためのシステムの全体を新たに建設することなく、世界規模で空気の二酸化炭素濃度を効率的に低減することが可能である。なお、既存の冷却装置に限られず、新設の冷却装置を利用してもよい。
　上記方法は、電車やトラック等の輸送機械に気液接触装置を設置し、移動時に生じる風を利用して空気と溶液を接触させることで、空気の二酸化炭素濃度を低減することが可能である。かかる気液接触装置は、空気を輸送する新たな設備又は動力を必要とせず空気の二酸化炭素濃度を効率的に低減することが可能である。
　上記方法は、（Ｅ）溶液から分離された析出物を加熱する工程を更に含んでもよい。（Ｅ）工程は、例えば、（Ａ）～（Ｄ）工程が実施されるサイトにおいて実施される。この場合、二酸化炭素の回収、アミン化合物の再生及びアミン化合物の溶液の再利用の一連のプロセスを当該サイトにおいて完結することができる。（Ｅ）工程を経て析出物から再生したアミン化合物を含む溶液を気液接触装置に供給してもよい。他方、（Ｅ）工程は、（Ａ）～（Ｄ）工程が実施されるサイトと別の設備で実施されてもよい。すなわち、（Ｄ）工程を経て得られた析出物を再生設備に搬送し、再生設備において（Ｅ）工程を実施してもよい。この場合、複数のサイトで生じる析出物を再生設備にそれぞれ搬送し、再生設備において二酸化炭素の回収及びアミン化合物の再生のプロセスを集約して実施することができる。
　上記方法は、（Ｅ）工程を経て析出物から放出された二酸化炭素を地中に貯蔵する工程を更に含んでもよい。当該工程を実施することで、回収した二酸化炭素を地中に閉じ込めることができる。また、（Ｅ）工程を経て回収された二酸化炭素をボンベ等の貯蔵容器に貯蔵してもよい。当該工程を実施することで回収した二酸化炭素を輸送することができる。
　本開示によれば、気体の輸送に新たな設備又は動力を用いることなく、気体と溶液の気液接触を行って気体の二酸化炭素濃度を効率的に低減可能なシステム及び方法が提供される。また、本開示によれば、上記システムの一部を構成する二酸化炭素濃度低減システム用設備が提供される。
図１は本開示に係る二酸化炭素濃度低減システムの一実施形態を示す模式図である。 図２は冷却装置（二酸化炭素吸収装置）の一例を示す模式図である。 図３は本開示に係る二酸化炭素濃度低減システム用設備の一実施形態を示す模式図である。
　以下、図面を参照しながら本開示の実施形態について詳細に説明する。以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。
［二酸化炭素濃度低減システム］
　図１は本実施形態に係る二酸化炭素濃度低減システムを示す模式図である。この図に示す二酸化炭素濃度低減システム１００（以下、「システム１００」と言う。）は、冷却塔５（気液接触装置）を備える冷却装置１０（二酸化炭素吸収装置）と、固液分離装置２０と、加熱装置３０と、貯蔵容器４０とを備え、冷却塔５内における空気と水溶液の気液接触を利用して空気の二酸化炭素濃度を低減する。冷却塔５内において、二酸化炭素と反応して固体化する性質を有するアミン化合物の水溶液が空気と直接接触する。冷却塔５内における気液接触を経て二酸化炭素濃度が低減した空気が冷却塔５から大気に放出される。
　冷却装置１０は空気で水溶液を冷却するとともに、大気中の二酸化炭素を水溶液に吸収させるためのものである。冷却装置１０は冷却塔５を備える。冷却塔５の上部にはブロワ５ａが設けられており、ブロワ５ａが回転することで冷却塔５の側面に設けられた空気入口（不図示）から冷却塔５内に空気が取り込まれる。図１における太い矢印は空気の流れを示す。図２は冷却装置１０を示す模式図である。
　冷却装置１０は、熱交換器１５で加熱された水溶液を冷却塔５に供給する流路１と、冷却塔５内に水溶液を散水するパイプ２と、冷却塔５の下方に設けられた水槽６と、冷却塔５内において空気と接触して冷やされた水溶液を水槽６から熱交換器１５に供給する流路７とを更に備える。水溶液を熱交換器１５に送るための循環ポンプ７ｐが流路７の途中に設けられている。循環ポンプ７ｐを作動させることにより、水槽６内の水溶液が熱交換器１５を経て冷却塔５に供給された後、水槽６に戻る循環が生じる。図１における破線の矢印は冷却塔５内における水溶液の流れを示す。水槽６には水を供給するための給水管６ａが接続されている。給水管６ａには供給管６ｂが接続されている。供給管６ｂを通じて給水管６ａ内の水に対して新たに調製されたアミン化合物の水溶液及び循環水の水質を維持するための薬剤などを添加することができる。なお、冷却塔５は、冷却塔５の内壁及び充填材（不図示）の表面に向けて水を放出する散水パイプ（不図示）を更に備えてもよい。かかる散水パイプを冷却塔５内に設けることで、冷却塔５内で生じた析出物が内壁及び充填材の表面に付着しても、散水によって析出物を水槽６へと流すことができる。
　固液分離装置２０は、冷却塔５内において空気中の二酸化炭素と反応して固体化したアミン化合物の析出物を水溶液から分離するためのものである。固液分離装置２０は、水槽６の下流側に設けられている。水槽６の底部に沈殿した析出物を含むスラリーが流路８を通じて固液分離装置２０に供給される。図１に示すように、固液分離装置２０は、例えば、液体サイクロン２１とフィルター２２の組み合わせによって構成されている。析出物を含むスラリーは液体サイクロン２１に送られ、析出物と水溶液に分離される。水溶液はフィルター２２に送られ、水溶液に残存する析出物がフィルター２２で漉し取られる。フィルター２２の逆洗によりフィルター２２に付着した析出物が回収される。なお、ここでは液体サイクロン２１とフィルター２２の組み合わせを例示したが、液体サイクロン２１は使用せず、フィルター２２のみで固液分離装置を構成してもよい。また、自然沈降によって水溶液から析出物を分離してもよいし、セパレーターによって水溶液から析出物を分離してもよい。このセパレーターは、液相中に設けられた仕切板とメッシュとを備え、液面レベルをコントロールすることでメッシュを通過させ、析出物をメッシュで漉し取ることが可能である。固液分離装置２０で分離された水溶液は流路９を通じて水槽６に返送される。
　加熱装置３０は、固液分離装置２０で分離された析出物を加熱するためのものである。流路２３を通じて析出物が加熱装置３０に供給される。析出物は加熱させることによって二酸化炭素を放出する。貯蔵容器４０は、加熱によって析出物から放出された二酸化炭素を収容するためのものである。流路３１を通じて二酸化炭素を含むガスが貯蔵容器４０に供給される。析出物が二酸化炭素を放出することによって再生したアミン化合物を使用して水溶液が調製され、返送路３２を通じて水溶液が冷却塔５の上流側に返送される。本実施形態では、返送路３２の先端が流路１に接続されている。システム１００がこれらの構成を備えることで、二酸化炭素の回収、アミン化合物の再生及びアミン化合物の水溶液の再利用の一連のプロセスをシステム１００において完結することができる。
［二酸化炭素濃度低減システム用設備］
　図３は本実施形態に係る二酸化炭素濃度低減システム用設備を示す模式図である。この図に示す二酸化炭素濃度低減システム用設備５０（以下、「設備５０」と言う。）は冷却装置１０とともにシステム１００を構成する。すなわち、図２に示す冷却装置１０に図３に示す設備５０を組み込むことによってシステム１００を構築することができる。本実施形態に係る設備５０は、固液分離装置２０と、加熱装置３０と、貯蔵容器４０とを備える。
［二酸化炭素濃度低減方法］
　システム１００を使用して空気の二酸化炭素濃度を低減する方法について説明する。本実施形態に係る二酸化炭素濃度低減方法は以下の工程を含む。
（Ａ）二酸化炭素と反応して固体化する性質を有するアミン化合物の水溶液と、空気とを冷却塔５内において気液接触させる工程。
（Ｂ）冷却塔５内における気液接触を経て、二酸化炭素濃度が低減した空気を冷却塔５から大気に放出する工程。
（Ｃ）冷却塔５内における気液接触を経て、空気に含まれる二酸化炭素とアミン化合物が反応して生じた析出物を水溶液から分離する工程。
（Ｄ）析出物が分離された水溶液を冷却塔５に供給する工程。
（Ｅ）水溶液から分離された析出物を加熱する工程。
（Ｆ）上記（Ｅ）工程を経て析出物から再生したアミン化合物を含む水溶液を冷却塔５に供給する工程。
＜（Ａ）工程＞
　（Ａ）工程は、上記のとおり、二酸化炭素と反応して固体化する性質を有するアミン化合物の水溶液と、空気とを冷却塔５内において気液接触させる工程である。以下、二酸化炭素と反応して固体化する性質を有するアミン化合物について説明する。
（アミン化合物）
　本実施形態におけるアミン化合物は下記式（１）で表される化合物である。
　式中、ｍは０又は１であり；Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、カルボキシ基、アルキルオキシカルボニル基、ホルミル基、アルキルカルボニル基、アルキルチオ基、スルホ基、アルキルオキシスルホニル基、ニトロ基、水酸基、チオール基、シアノ基又はハロゲン原子であり、前記アルキル基は置換基を有していてもよく；ｐ１及びｐ２は、それぞれ独立に、１又は２であり；ｍが０である場合、ｑ１は０～１１の整数であり、ただし、ｐ１＋ｑ１は１２以下であり、ｍが１である場合、ｑ１は０～１０の整数であり、ただし、ｐ１＋ｑ１は１１以下であり、ｑ２は０～１０の整数であり、ｑ１が２以上の整数である場合には、２個以上のＲ１は互いに同一でも異なっていてもよく、ｑ２が２以上の整数である場合には、２個以上のＲ２は互いに同一でも異なっていてもよく、ｑ１が２以上の整数であり、かつ、２個以上のＲ１が置換基を有していてもよい前記アルキル基である場合には、前記２個以上のＲ１は相互に結合して環を形成していてもよく、ｑ２が２以上の整数であり、かつ、２個以上のＲ２が置換基を有していてもよい前記アルキル基である場合には、前記２個以上のＲ２は相互に結合して環を形成していてもよい。ただし、ｍが０であり、ｐ１が２であり、ｐ１が付されている２個のアミノ基が互いにメタ位に配置されている場合を除く。
　上記式（１）で表される化合物は下記一般式（１１Ａ）、（１２Ａ）又は（１１Ｂ）で表される化合物であることが好ましい。
　式中、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ２１は、それぞれ独立に、炭素数１～１０のアルキル基、炭素数１～１０のアルコキシ基、カルボキシ基、炭素数２～１１のアルキルオキシカルボニル基、ホルミル基、炭素数２～１１のアルキルカルボニル基、炭素数１～１０のアルキルチオ基、スルホ基、炭素数１～１０のアルキルオキシスルホニル基、ニトロ基、水酸基、チオール基、シアノ基又はハロゲン原子であり、前記アルキル基は前記置換基としてアミノ基を有していてもよく；ｑ１１及びｑ１２は、それぞれ独立に、０～６の整数であり、ｑ１１が２以上の整数である場合には、２個以上のＲ１１は互いに同一でも異なっていてもよく、ｑ１２が２以上の整数である場合には、２個以上のＲ１２は互いに同一でも異なっていてもよく、ｑ１１が２以上の整数であり、かつ、２個以上のＲ１１が前記置換基としてアミノ基を有していてもよい前記アルキル基である場合には、前記２個以上のＲ１１は相互に結合して環を形成していてもよく、ｑ１２が２以上の整数であり、かつ、２個以上のＲ１２が前記置換基としてアミノ基を有していてもよい前記アルキル基である場合には、前記２個以上のＲ１２は相互に結合して環を形成していてもよく；ｑ１３及びｑ２１は、それぞれ独立に、０～４の整数であり、ｑ１３が２以上の整数である場合には、２個以上のＲ１３は互いに同一でも異なっていてもよく、ｑ２１が２以上の整数である場合には、２個以上のＲ２１は互いに同一でも異なっていてもよく、ｑ１３が２以上の整数であり、かつ、２個以上のＲ１３が前記置換基としてアミノ基を有していてもよい前記アルキル基である場合には、前記２個以上のＲ１３は相互に結合して環を形成していてもよく、ｑ２１が２以上の整数であり、かつ、２個以上のＲ２１が前記置換基としてアミノ基を有していてもよい前記アルキル基である場合には、前記２個以上のＲ２１は相互に結合して環を形成していてもよい。ただし、前記一般式（１２Ａ）において、シクロヘキサン環骨格を構成している炭素原子に直接結合している２個のアミノ基が、互いにメタ位に配置されている場合を除く。
　化合物（１１Ａ）、化合物（１２Ａ）又は化合物（１１Ｂ）は、下記一般式（１１１Ａ）、（１２１Ａ）、（１２２Ａ）又は（１１１Ｂ）で表される化合物であることが好ましい。
　式中、Ｒ１１１、Ｒ１２１、Ｒ１２２、Ｒ１３１及びＲ２１１は、それぞれ独立に、炭素数１～５のアルキル基、炭素数１～５のアルコキシ基、炭素数２～６のアルキルオキシカルボニル基、ホルミル基、炭素数２～６のアルキルカルボニル基、炭素数１～５のアルキルチオ基、水酸基、チオール基、シアノ基又はハロゲン原子であり、前記アルキル基は前記置換基としてアミノ基を有していてもよく；ｑ１１１、ｑ１２１及びｑ１２２は、それぞれ独立に、０～４の整数であり、ｑ１１１が２以上の整数である場合には、２個以上のＲ１１１は互いに同一でも異なっていてもよく、ｑ１２１が２以上の整数である場合には、２個以上のＲ１２１は互いに同一でも異なっていてもよく、ｑ１２２が２以上の整数である場合には、２個以上のＲ１２２は互いに同一でも異なっていてもよく、ｑ１１１が２以上の整数であり、かつ、２個以上のＲ１１１が前記置換基としてアミノ基を有していてもよい前記アルキル基である場合には、前記２個以上のＲ１１１は相互に結合して環を形成していてもよく、ｑ１２１が２以上の整数であり、かつ、２個以上のＲ１２１が前記置換基としてアミノ基を有していてもよい前記アルキル基である場合には、前記２個以上のＲ１２１は相互に結合して環を形成していてもよく、ｑ１２２が２以上の整数であり、かつ、２個以上のＲ１２２が前記置換基としてアミノ基を有していてもよい前記アルキル基である場合には、前記２個以上のＲ１２２は相互に結合して環を形成していてもよく；ｑ１３１及びｑ２１１は、それぞれ独立に、０～２の整数であり、ｑ１３１が２である場合には、２個のＲ１３１は互いに同一でも異なっていてもよく、ｑ２１１が２である場合には、２個のＲ２１１は互いに同一でも異なっていてもよく、ｑ１３１が２であり、かつ、２個のＲ１３１が前記置換基としてアミノ基を有していてもよい前記アルキル基である場合には、前記２個のＲ１３１は相互に結合して環を形成していてもよく、ｑ２１１が２であり、かつ、２個のＲ２１１が前記置換基としてアミノ基を有していてもよい前記アルキル基である場合には、前記２個のＲ２１１は相互に結合して環を形成していてもよい。
　本実施形態においては、アミン化合物の二酸化炭素と反応して固体化する性質を利用する。したがって、アミン化合物と二酸化炭素の反応物（カルバミン酸誘導体）が析出しやすい条件下で（Ａ）工程を実施することが好ましい。具体的には以下の措置が考えられる。
（１）アミン化合物と二酸化炭素との反応時の反応温度を低下させること。
（２）循環水としての水溶液のアミン化合物濃度をなるべく高くすること。
（３）アミン化合物として、ジアミン（アミノ基を２個有するもの）用いること。
（４）気液接触装置において、空気との接触面積を大きくすること。
　上記（１）の観点から、冷却塔５内の温度は、例えば、０～９０℃又は５～６０℃であり、５～４０℃であることが好ましい。上記（２）の観点から、循環水のアミン化合物濃度は、例えば、０．０５～１０Ｍであり、０．０８～３Ｍが好ましく、０．１～１Ｍであることがより好ましい。なお、濃度単位「Ｍ」は「ｍｏｌ／Ｌ」を表す。なお、アミン化合物を溶媒で稀釈せずに使用してもよい。
＜（Ｂ）工程＞
　（Ｂ）工程は、上記のとおり、冷却塔５内における気液接触を経て、二酸化炭素濃度が低減した空気を冷却塔５から大気に放出する工程である。二酸化炭素濃度が低減された空気はブロワ５ａから大気に放出される。大気から冷却塔５に取り込まれる空気の二酸化炭素濃度は約４１５体積ｐｐｍである。冷却塔５内における気液接触を経ることで、空気の二酸化炭素濃度を１～３００体積ｐｐｍにまで低減することができる。
＜（Ｃ）工程＞
　（Ｃ）工程は、上記のとおり、冷却塔５内における気液接触を経て、空気に含まれる二酸化炭素とアミン化合物が反応して生じた析出物を水溶液から分離する工程である。本実施形態においては、析出物を含む水溶液が固液分離装置２０に供給され、固液分離装置２０において、析出物を含むスラリーが水溶液から分離される。スラリーは水と析出物とを含む懸濁液である。スラリーの全質量に対する析出物の質量は、例えば、１０～５０質量％であり、２０～４０質量％であることが好ましい。この値が１０質量％以上であることで、析出物からアミン化合物を再生させる工程においてスラリーの加熱に要するエネルギーが少なくて済む傾向にあり、他方、５０質量％以下であることで、固液分離に要するエネルギーが少なくて済む傾向にある。
＜（Ｄ）工程＞
　（Ｄ）工程は、上記のとおり、析出物が分離された水溶液を冷却塔５に供給する工程である。析出物が分離された水溶液は、水槽６から循環ポンプ７ｐ及び熱交換器１５を経て冷却塔５に供給される。
＜（Ｅ）工程＞
　（Ｅ）工程は、上記のとおり、水溶液から分離された析出物を加熱する工程である。本実施形態においては、流路２３を通じて加熱装置３０にスラリーが供給され、加熱装置３０においてスラリーが加熱される。加熱温度は、例えば、５０～１５０℃であり、６０～１４０℃であることが好ましく、６０～１２０℃であることがより好ましい。この温度が６０℃以上であることで、析出物からアミン化合物を十分に再生できる傾向にあり、他方、１５０℃以下であることで、アミン化合物の分解を抑制できる傾向にある。なお、二酸化炭素の分圧が低い環境下に析出物を置くことによって析出物からアミン化合物を再生してもよい。
＜（Ｆ）工程＞
　（Ｆ）工程は、上記のとおり、（Ｅ）工程を経て析出物から再生したアミン化合物を含む水溶液を冷却塔５に供給する工程である。本実施形態においては、返送路３２を通じて加熱装置３０から流路１に、再生したアミン化合物を含む水溶液が供給される。
　以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、図１の破線の矢印と太い矢印で水溶液と空気の流れをそれぞれ示したとおり、冷却塔５として、水溶液と空気が向かい合って流れる向流型（カウンターフロータイプ）の冷却塔を例示したが、上から下に流れる水溶液に対して横から空気が流れる直交流型（クロスフロータイプ）の冷却塔に本開示を適用してもよい。
　上記実施形態においては、二酸化炭素の回収、アミン化合物の再生及びアミン化合物の水溶液の再利用の一連のプロセスがシステム１００において完結可能な態様を例示したが、これらのプロセスは再生設備において実施してもよい。すなわち、（Ｃ）工程を経て得られた析出物を再生設備（不図示）に搬送し、当該再生設備において（Ｄ）工程を実施してもよい。特定のエリアに点在する二酸化炭素濃度低減システムで生じた析出物を再生設備にそれぞれ搬送することで、再生設備において二酸化炭素の回収及びアミン化合物の再生のプロセスを集約して実施することができる。
　上記実施形態においては、回収した二酸化炭素を貯蔵容器４０に収容する場合を例示したが、回収した二酸化炭素を地中に貯蔵してもよい。また、上記実施形態においては、冷却装置１０の冷却塔５を気液接触装置として利用して空気の二酸化炭素濃度を低減する場合を例示したが、電車やトラック等の輸送機械に設置された気液接触装置を使用してもよい。すなわち、輸送機械の移動に伴って気液接触装置に空気を取り込むことで、空気の二酸化炭素濃度を低減してもよい。
　上記実施形態においては、アミン化合物の水溶液を例示したが、アミン化合物の溶液を得るための溶媒は水に限定されるものではない。溶媒として、実施の態様によっては、例えば、有機溶媒を使用してもよい。有機溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等のスルホキシド；Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）等のアミド；Ｎ－メチル－２－ピロリドン等のラクタム（環状アミド）；メタノール、エタノール、２－プロパノール（ＩＰＡ）等のアルコール；トルエン、ｏ－キシレン、ｍ－キシレン、ｐ－キシレン等の炭化水素（芳香族炭化水素）；テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、１，４－ジオキサン、テトラヒドロピラン、ジブチルエーテル、１，２－ジメトキシエタン等のエーテル（エーテル結合を有する化合物）；プロピオニトリル、アセトニトリル等のニトリル（シアノ基を有する化合物）；酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル（カルボン酸エステル）等が挙げられる。溶媒は極性を有することが好ましい。また、溶媒は、高沸点であり且つ常温での蒸気圧が低いものが好ましい。このような溶媒を用いることによって、溶媒の気化を抑制することができる。かかる観点から、溶媒の沸点は、１００℃以上であることが好ましく、例えば、１９０℃以上であってもよい。溶媒の沸点の上限値は、入手が比較的容易な点から、例えば、２００℃である。溶媒は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。溶媒として、水と、１種又は２種以上の有機溶媒を含む水系混合溶媒を使用してもよいし、２種以上の有機溶媒からなる非水系混合溶媒を使用してもよい。また、アミン化合物を溶媒で稀釈せずに使用してもよい。
　上記実施形態においては、通常の空気（大気）の二酸化炭素濃度を低減する態様を例示したが、二酸化炭素濃度を低減する対象は、他のガスが混合された空気であってもよいし、工場からの排ガス、自動車等の排ガスであってもよい。
１…流路、２…パイプ、５…冷却塔（気液接触装置）、５ａ…ブロワ、６…水槽、６ａ…給水管、６ｂ…供給管、７…流路、７ｐ…循環ポンプ、８…流路、９…流路、１０…冷却装置（二酸化炭素吸収装置）、１５…熱交換器、２０…固液分離装置、２１…液体サイクロン、２２…フィルター、３０…加熱装置、３１…流路、３２…返送路、４０…貯蔵容器、５０…二酸化炭素濃度低減システム用設備、１００…二酸化炭素濃度低減システム。

 

Claims (11)

  1. 　気液接触装置、及び、二酸化炭素と反応して固体化する性質を有するアミン化合物の溶液を前記気液接触装置に供給する流路を有する二酸化炭素吸収装置と、
    　前記気液接触装置内における気体と前記溶液との接触を経て、前記気体に含まれる二酸化炭素と前記アミン化合物が反応して生じる析出物を前記溶液から分離する固液分離装置と、
    を備え、
    　前記気液接触装置内における前記接触を経て二酸化炭素濃度が低減した気体が最終的に大気に放出される、二酸化炭素濃度低減システム。
  2. 　前記固液分離装置で分離された前記析出物を加熱することによって前記析出物から二酸化炭素を放出させ、前記アミン化合物を得る再生設備と、
    　再生した前記アミン化合物を前記気液接触装置の上流側に返送する返送路と、
    を更に備える、請求項１に記載の二酸化炭素濃度低減システム。
  3. 　前記気液接触装置が冷却塔である、請求項１に記載の二酸化炭素濃度低減システム。
  4. 　前記気液接触装置が輸送機械に設置されている、請求項１に記載の二酸化炭素濃度低減システム。
  5. 　気液接触装置を備える二酸化炭素吸収装置とともに請求項１～４のいずれか一項に記載の二酸化炭素濃度低減システムを構成する設備であって、
    　前記気液接触装置内における、空気と、二酸化炭素と反応して固体化する性質を有するアミン化合物の溶液との接触を経て、空気に含まれる二酸化炭素と前記アミン化合物が反応して生じる析出物を前記溶液から分離する固液分離装置を備える、二酸化炭素濃度低減システム用設備。
  6. 　前記固液分離装置で分離された前記析出物を加熱することによって前記析出物から前記アミン化合物を得る再生設備と、
    　再生した前記アミン化合物を前記気液接触装置の上流側に返送する返送路と、
    を更に備える、請求項５に記載の二酸化炭素濃度低減システム用設備。
  7. 　気体の二酸化炭素濃度を低減する方法であって、
    （Ａ）二酸化炭素と反応して固体化する性質を有するアミン化合物の溶液と、気体とを気液接触装置内において接触させる工程と、
    （Ｂ）前記気液接触装置内における前記溶液と前記気体の接触を経て、二酸化炭素濃度が低減した気体を前記気液接触装置から大気に放出する工程と、
    （Ｃ）前記気液接触装置内における前記接触を経て、気体に含まれる二酸化炭素と前記アミン化合物が反応して生じた析出物を前記溶液から分離する工程と、
    （Ｄ）前記析出物が分離された溶液を前記気液接触装置に供給する工程と、
    を含む、二酸化炭素濃度低減方法。
  8. （Ｅ）前記溶液から分離された析出物を加熱する工程を更に含む、請求項７に記載の二酸化炭素濃度低減方法。
  9. 　（Ｅ）工程を経て前記析出物から再生したアミン化合物を含む溶液を前記気液接触装置に供給する工程を更に含む、請求項８に記載の二酸化炭素濃度低減方法。
  10. 　（Ｃ）工程を経て得られた前記析出物を再生設備に搬送し、当該再生設備において（Ｅ）工程を実施する、請求項８に記載の二酸化炭素濃度低減方法。
  11. 　（Ｅ）工程を経て前記析出物から放出された二酸化炭素を地中又は貯蔵容器に貯蔵する工程を更に含む、請求項７～１０のいずれか一項に記載の二酸化炭素濃度低減方法。

     
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