CCUS炭素捕捉集積ヘッダ装置内部部品の生産

かがくきゅうしゅうほう

• 設備とプロセス：煙道ガスはまず脱硫、脱硝を経て、換気機によって吸収塔の底部から入り、吸収液は吸収塔の頂部から噴霧されており、煙道ガスと吸収液は塔内で接触反応し、吸収液は煙道ガス中のCOを吸収して富液になる。富液は富液ポンプを経て脱着塔に送られ、再沸器は富液を100℃-120℃に加熱し、富液は分解してCOタンパを放出し、COタンパ分離と回収を実現し、吸収液は循環再生する。
• きゅうしゅうとう：化学吸収法の核心設備の一つであり、気液二相に十分な接触物質移動空間を提供し、吸収剤がタバコ中のCOタンパを効果的に吸収できるようにする。吸収塔の構造と操作条件、例えば塔径、塔高、充填材または塔板のタイプなどは、吸収効率と圧力降下に影響を与える。アルコールアミン、カリウム塩基、アンモニア水などのアルカリ性の化学吸収液が一般的に選択される。
• かいせきとう：再生塔とも呼ばれ、その作用は富液中のCOガリウムを解析し、吸収剤を再生して循環使用することである。解析塔内の温度、圧力、気液比などの条件は解析効果とエネルギー消費に重要な影響を与える。

ぶつりてききゅうしゅうほう

• 原理と流れ：加圧条件下で有機溶媒で酸性ガス中のCOガリウムを吸収し、溶媒の再生は降圧によって実現し、必要な再生エネルギーは相対的に少ない。その流れは化学吸収法と似ており、吸収塔で吸収してから解析塔で解析することもあるが、使用する吸収剤と操作条件は異なる。
• 吸収塔と解析塔：物理吸収法における吸収塔と解析塔は化学吸収法におけるものと類似しているが、その吸収と解析過程は主に化学反応ではなく物理作用に基づいている。物理吸収剤のCOタンパに対する溶解度は圧力の変化によって大きく変化するため、吸収塔内ではCOタンパの溶解度を高めるために高い圧力が必要であり、解析塔内では降圧によってCOタンパを溶液から放出する。

きゅうちゃくほう

• プロセス：吸着法は通常固体吸着剤を用いてCOタンパを吸着する。COを含むタンパのガスは吸着塔を通過し、COタンパは吸着剤に吸着され、浄化後のガスは排出される。吸着剤の吸着が飽和した後、減圧、加熱または置換などの方法でCOガリウムを脱着させ、吸着剤の吸着能力を回復させ、脱着したCOガリウムはさらに圧縮、貯蔵または利用することができる。
• きゅうちゃくとう：吸着法の重要な設備であり、その構造と操作条件は吸着効果と吸着剤の使用寿命に重要な影響を与える。吸着塔には固体吸着剤が入っており、一般的な吸着剤には活性炭、モレキュラーシーブ、活性炭繊維などがある。

まくぶんりほう

• プロセス：異なる気体成分の膜中の溶解度と拡散速度の違いを利用して、膜の選択的浸透作用によってCOガリウムを他の気体から分離する。混合ガスは一定圧力で膜分離塔を通過し、COタンパは膜を優先的に透過し、膜の透過側に濃縮されるが、他のガスは膜の非透過側に遮断され、分離を実現する。
• 膜分離塔：膜分離過程の核心設備であり、その内部構造と膜の性能は分離効果と安定性に重要な影響を与える。膜分離塔の操作圧力、温度、ガス流速などのパラメータは、具体的な膜材料と分離要求に基づいて最適化する必要がある。

②CCUS（炭素捕獲、利用、貯蔵）すなわち、炭素捕捉、利用、封じ込めは、世界の気候変動に対応し、温室効果ガス排出を削減するための重要な技術革新であり、以下はその詳細な紹介である：

基本原理

ワークフロー

• カーボントラップ：これはCCUSの主要な一環であり、主に以下の3つの技術方法がある：
• ねんしょう後捕集：化学吸収法などの手段を通じて、化石燃料を燃焼した後に発生した煙から二酸化炭素を分離し、この方法は技術が成熟しており、多種の燃焼設備に適しているが、一定のエネルギーを消費し、発電効率を下げることができる。
• ねんしょうまえトラップ：化石燃料を気化し、二酸化炭素と水素を豊富に含む合成ガスに変換し、変換反応と低温分離などのステップを通じて二酸化炭素を捕捉する。その利点は二酸化炭素濃度が高く、分離しやすいが、設備に対する要求が高く、投資コストが大きいことである。
• 酸素富化燃焼：酸素富化環境下で燃料を燃焼し、燃焼生成物を主に二酸化炭素と水蒸気にし、凝縮して水を除いた後、高濃度二酸化炭素を得ることができるが、追加の酸素調製システムが必要で、エネルギー消費コストが高い。
• カーボン輸送：捕集された二酸化炭素を圧縮、液化などの処理を行った後、適切な輸送方式を選択し、例えばパイプライン輸送、船舶輸送、鉄道輸送または道路輸送など、その中のパイプライン輸送は現在最も経済的で効率的で、技術的に成熟した方式であり、船舶輸送は長距離、大輸送量の二酸化炭素輸送に適している。
• 炭素利用と封止：CCUSの核心部分であり、具体的には以下の通り：
• 地質保全：二酸化炭素を地質構造中に注入し、例えば枯渇油ガス貯蔵、深部塩水層、採掘不可炭鉱など、構造封印、水動力封印などのメカニズムを通じて長期封印を実現し、その中で枯渇油ガス貯蔵の封印潜在力が大きく、安全性が高く、深部塩水層の分布は広いが長期安全性検証などの挑戦に存在し、採掘不可炭鉱は二酸化炭素封印とガス排出削減を同時に実現することができる。
• 強化採油：一部の枯渇した石油貯蔵に二酸化炭素を注入し、原油密度を下げ、石油貯蔵圧力を高め、原油流動性を高め、追加の原油採掘を実現し、現在約80%の捕獲二酸化炭素を石油採掘の強化に用いているが、その効果は石油貯蔵条件の影響を大きく受け、一定の環境リスクが存在する。
• 工業利用：二酸化炭素は化学肥料、炭酸飲料、プラスチックなどの工業生産に用いることができ、場合によっては化学工業原料としてメタノール、合成ガスなどを生産することもでき、二酸化炭素の部分固定を実現するが、現在の利用量は比較的に小さい。
• 食品レベルの二酸化炭素：処理精製後の二酸化炭素は食品工業における冷媒、鮮度保持剤などとして、例えば飲料の炭酸化、食品の冷蔵と輸送などに用いられ、その純度要求は高く、一般的に99.9%以上に達する必要がある。

技術上の利点

• 炭素排出削減：工業生産過程における二酸化炭素の直接排出を効果的に減らすことができ、鉄鋼、セメントなどの排出削減が困難な業界に対して深い脱炭素を実現することは重要な意義があり、世界の気候目標の達成に役立つ。
• 経済効果を創出する.：採油などの利用方式を強化することは石油の採集率を高め、石油の生産量を増やし、経済収益をもたらし、同時に二酸化炭素の工業と食品などの分野での利用も一定の経済価値を創造することができる。
• エネルギーの安全保障：CCUS技術を通じて、伝統的な化石エネルギー業界を低炭素転換において引き続き役割を発揮させ、エネルギー供給の安定性と安全性を保障し、再生可能エネルギーの大規模な応用に過渡時間を提供することができる。
• 資源利用効率の向上：二酸化炭素の排気ガスから資源への転換を実現し、資源の利用効率を高め、循環経済の発展を促進し、自然資源への依存を減らす。

挑戦に直面する.

• 技術的成熟度：一部のCCUS技術はすでに進展しているが、燃焼前捕集技術の複雑性と高コスト、酸素富化燃焼技術の酸素製造などの技術的難題に直面し、その大規模な普及を制限している。
• コストの問題：CCUSプロジェクトの投資コストは高く、設備の購入、建設と運営などの費用を含み、同時に運営コストも軽視できない、例えば炭素捕捉過程におけるエネルギー消費コスト、輸送と封印の維持コストなど、企業の経済負担を増加させた。
• 公衆の認知と受け入れ度：公衆はCCUS技術の安全性と環境影響に疑問があり、二酸化炭素漏れなどのリスクを懸念し、プロジェクトの立地と推進に影響を与え、科学普及宣伝を強化し、公衆の認知と受け入れ度を高める必要がある。
• 政策法規と標準体系：現在、CCUS産業の政策法規と標準体系はまだ完全ではなく、プロジェクトの審査、環境保護、安全管理などの面で明確な規範が不足し、産業の健全な発展に影響を与えている。
• アドレス指定と監視：地質封じ込めには適切な地質構造が必要であり、立地が難しく、二酸化炭素の移動と潜在的な漏洩リスクを長期的に監視する必要があり、監視技術とコスト面の挑戦も無視できない。

アプリケーションの現状

2024年現在、世界では複数のCCUSプロジェクトが運営されており、異なる国や地域に分布している。米国のCCUSプロジェクトは数が多く、採油強化に広く使われており、8000キロを超える。