JP2004292298A - 二酸化炭素の分離回収方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】大規模二酸化炭素発生源から排出される二酸化炭素を、コンパクトな設備で効率的かつ安価に分離回収する技術を提供する。
【解決手段】製鉄所で発生する副生ガスなどから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収する方法であって、
当該ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに製鉄所で発生する低品位排熱を利用または活用することを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法。
【選択図】 図１
【解決手段】製鉄所で発生する副生ガスなどから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収する方法であって、
当該ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに製鉄所で発生する低品位排熱を利用または活用することを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二酸化炭素（以下、単にＣＯ２とも略記する。）を分離回収する方法および装置に関するものである。詳しくは、化学吸収法を用いてＣＯ２を分離回収する際、複数のＣＯ２（発生）源から供給されるＣＯ２含有ガスからＣＯ２の吸収を終えた吸収媒体をまとめて１箇所で再生して設備効率を高めたり、ＣＯ２（発生）源と異なる場所にある排熱を利用することを可能とするＣＯ２の分離回収方法および装置に関するものである。更には大規模ＣＯ２発生源を持つ製鉄所において、排熱として熱回収にしても回収利用の難しいとされる低品位（低温）の排熱を利用または活用した、副生ガス（未燃ガス）、その燃焼排ガスまたはその改質プロセスガス等のＣＯ２含有ガスからのＣＯ２の分離回収方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地球温暖化問題に対して、製造段階や利用段階における省エネルギーの推進、太陽光、風力、バイオマス等新エネルギーの活用、天然ガス等低環境負荷燃料への転換を中心として強力に推進されている。
【０００３】
一方、発生してしまった地球温暖化ガス（二酸化炭素）を分離回収して隔離、固定化しようとする研究も鋭意推進されている。例えば、火力発電所の燃焼廃ガスから、化学吸収法を用いて二酸化炭素を分離回収する方法が提案されており（例えば、非特許文献１参照）、これによれば、条件にもよるが二酸化炭素の分離回収率９０％が達成できるとしている。
【０００４】
【非特許文献１】
清原正高、「発電用ボイラー排ガスからのＣＯ２回収試験」、エネルギー・資源、エネルギー・資源学会、１９９３年、第１４巻、第１号、ｐ．９１−９７
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした火力発電所の燃焼排ガス（発電用ボイラー排ガス）から化学吸収法で二酸化炭素を分離回収する場合、火力発電所の燃焼排ガス中に含まれている二酸化炭素濃度が数〜十数体積％と低く、化学吸収法に用いる設備が大規模なものとなっていた。また、化学吸収法で二酸化炭素を分離回収する際、熱エネルギーがランニングコストの支配要因となっている。しかしながら、発電という単一プロセスの為に最適化された火力発電所では、化学吸収法に活用できるような排熱はなく、新たに熱エネルギー発生設備を設けるか、もしくは発電用に用いている蒸気を活用することで発電効率を下げる方法を取らざるを得なかった。
【０００６】
その一方で、分離回収された二酸化炭素を地中や海洋中に隔離する場合、経済上のメリットはなく（単純なコスト増）、化学原料などへ有効活用しようとしても、国内マーケットは小さくかつ需要を概ね満たしており、経済面での牽引力が働かないといった構造上の問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、大規模二酸化炭素発生源の１つである製鉄所から排出される二酸化炭素を、火力発電所と比較して小規模な設備で効率的かつ安価に分離回収する技術を提供するものである。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって、効率的かつ安価に二酸化炭素発生源から二酸化炭素を分離回収する技術を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、上記目的を達成すべく、大規模二酸化炭素発生源から排出される二酸化炭素を分離回収する技術につき、鋭意検討した結果、大規模二酸化炭素発生源である製鉄所で発生する高炉ガス等の副生ガス（未燃ガス）は、化石燃料を空気燃焼した燃焼排ガスと異なり、二酸化炭素の比率（濃度）が二十数％〜三十数％と高い。そのため、化学吸収を用いて二酸化炭素を分離回収する場合、火力発電所と比較して同量の二酸化炭素を分離回収するための設備を格段に小型化することができることを知得した。また、製鉄所は、高炉、転炉、焼結、コークス炉、加熱炉、鋳造、圧延など数多くのプロセスから成り立ってきており、既に省エネルギーの為の様々な改善が進んでおり、製鉄プロセスには活用の余地がない低品位熱エネルギーしか残されていないと考えられていたが、これを運転コストの支配的要因になっている化学吸収液の加熱に利用または活用すると化学吸収法のランニングコストを大幅に低減できることも知得した。更に、上記副生ガスは、製鉄プロセスの中で燃料ガスとして使用されているが、その途中で二酸化炭素を抽出することで、当ガスのエネルギー密度を上げ、後段のプロセスの熱効率を改善することができることも知得した。更にまた転炉ガス等の副生ガスを製鉄所内で燃焼利用した後の燃焼排ガスでは、三十数％に及ぶ高い比率でＣＯ２が含まれており、二酸化炭素を分離回収するための設備を更に小型化することができることをも知得した。これらの知見に基づき、本発明を完成するに至ったものである。
【００１０】
さらに、本発明者らが化学吸収法による二酸化炭素分離回収コストを分析してみると、最も大きなコスト要因となっているのは二酸化炭素吸収媒体の再生熱源であり、この効率化が二酸化炭素を効率的かつ安価に分離回収するという目的を達成するにあたって有効であるとの結論に至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、下記（１）〜（２２）に記載の二酸化炭素の分離回収方法および装置により達成できる。
【００１２】
（１） 製鉄所で発生する副生ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収する方法であって、
当該ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用することを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法。
【００１３】
（２） 製鉄所で発生する副生ガスの燃焼排ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収する方法であって、
当該ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用することを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法。
【００１４】
（３） 製鉄所で発生する副生ガスから水素を製造するための改質プロセスの中で産生されるプロセスガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収する方法であって、
当該ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用することを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法。
【００１５】
（４） 前記化学吸収法に供する前記副生ガス、燃焼排ガスないしプロセスガス中の二酸化炭素濃度が、１５体積％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００１６】
（５） 前記副生ガスが、高炉ガス、コークス炉ガスおよび転炉ガスの少なくとも１種であることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００１７】
（６） 前記化学吸収液の再生に必要な熱量の全量または一部を、製鉄所で発生する排熱を利用することを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００１８】
（７） 前記化学吸収液の特性に応じて、化学吸収液の再生のために製鉄所で発生する適当な排熱を多段階に活用することを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００１９】
（８） 化学吸収液の再生のために、極力製鉄所で発生する排熱を利用または活用すると共に、工場用蒸気を使用することを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００２０】
（９） 二酸化炭素発生源から二酸化炭素を分離回収する装置であって、
二酸化炭素発生源から供給される二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素吸収媒体で二酸化炭素を吸収するための二酸化炭素吸収設備と、
二酸化炭素を吸収した吸収媒体から吸収媒体再生用の熱源を利用して二酸化炭素を分離し吸収媒体を再生するための吸収媒体再生設備と、
二酸化炭素の輸送媒体として両者間を循環する二酸化炭素吸収媒体と、
二酸化炭素吸収媒体の輸送のための送り出し配管と戻り配管とを具備して構成されており、
前記二酸化炭素吸収設備が、二酸化炭素発生源に近接して設置されており、前記吸収媒体再生設備が、二酸化炭素発生源と異なる場所に設置されてなることを特徴とする二酸化炭素の分離回収装置。
【００２１】
（１０） 前記二酸化炭素発生源と二酸化炭素吸収設備との距離Ａおよび吸収媒体再生設備と吸収媒体再生用の熱源との距離Ｂと、二酸化炭素吸収設備と吸収媒体再生設備との距離Ｃとが、Ａ＜ＣかつＢ＜Ｃの関係式を満足することを特徴とする上記（９）に記載の二酸化炭素の分離回収装置。
【００２２】
（１１） 前記二酸化炭素発生源から二酸化炭素吸収設備に二酸化炭素含有ガスを供給するための配管距離Ｘと、前記二酸化炭素吸収媒体の送り出し配管距離Ｙと戻り配管距離Ｚと、吸収媒体再生用の熱源から吸収媒体再生設備に熱を供給するための配管距離Ｗとが、２Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）の関係式または（Ｘ＋Ｗ）＜（Ｙ＋Ｚ）の関係式のうち少なくとも一方の関係式を満足することを特徴とする上記（９）または（１０）に記載の二酸化炭素の分離回収装置。
【００２３】
（１２） 前記吸収媒体再生設備が、吸収媒体再生用の熱源に利用されるプロセス排熱源に近接して設置されていることを特徴とする上記（９）〜（１１）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収装置。
【００２４】
（１３） 前記吸収液再生用の熱源の一部または全部として、プロセス排熱を利用することを特徴とする上記（９）〜（１２）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収装置。
【００２５】
（１４） １つまたは複数の二酸化炭素吸収設備と、１つまたは複数の吸収液再生設備とを具備してなることを特徴とする上記（９）〜（１３）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収装置。
【００２６】
（１５） 吸収液再生用の熱源の一部または全部として、異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階に利用することを特徴とする上記（９）〜（１４）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収装置。
【００２７】
（１６） 二酸化炭素発生源から二酸化炭素を分離回収する方法であって、
二酸化炭素発生源に近接した二酸化炭素吸収設備にて当該二酸化炭素発生源から供給される二酸化炭素含有ガスから、二酸化炭素吸収媒体を用いて二酸化炭素を吸収後、
吸収液再生用の熱源を利用して該二酸化炭素吸収媒体を加熱し二酸化炭素発生源とは異なる場所の吸収液再生設備にて二酸化炭素を分離させることを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法。
【００２８】
（１７） 前記二酸化炭素発生源と二酸化炭素吸収設備との距離Ａおよび吸収媒体再生設備と吸収媒体再生用の熱源との距離Ｂと、二酸化炭素吸収設備と吸収媒体再生設備との距離Ｃとが、Ａ＜ＣかつＢ＜Ｃの関係式を満足することを特徴とする上記（１６）に記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００２９】
（１８） 前記二酸化炭素発生源から二酸化炭素吸収設備に二酸化炭素含有ガスを供給するための配管距離Ｘと、前記二酸化炭素吸収媒体の送り出し配管距離Ｙと戻り配管距離Ｚと、吸収媒体再生用の熱源から吸収媒体再生設備に熱を供給するための配管距離Ｗとが、２Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）の関係式または（Ｘ＋Ｗ）＜（Ｙ＋Ｚ）の関係式のうち少なくとも一方の関係式を満足することを特徴とする上記（１６）または（１７）に記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００３０】
（１９） 前記吸収媒体再生設備が、吸収媒体再生用の熱源に利用されるプロセス排熱源に近接して設置されていることを特徴とする上記（１６）〜（１８）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００３１】
（２０） 吸収液再生用の熱源の一部または全部にプロセス排熱を利用することを特徴とする上記（１６）〜（１９）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００３２】
（２１） １つまたは複数の二酸化炭素吸収設備と、１つまたは複数の吸収液再生設備とを用いることを特徴とする上記（１６）〜（２０）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００３３】
（２２） 吸収液再生用の熱源の一部または全部に異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階に利用することを特徴とする上記（１６）〜（２１）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明につき、具体的な実施形態（ないし実施例）を挙げて各要件ごと説明するが、本発明がこれらの実施形態に制限されるべきものでないことは言うまでもない。
【００３５】
本発明の第１の実施形態は、製鉄所で発生する原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収する方法において、
原料ガスに、製鉄所で発生する副生ガス、該副生ガスの燃焼排ガス及び該副生ガスから水素を製造するための改質プロセスの中で生じるプロセスガスから選ばれてなる少なくとも１種を用い、
当該原料ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに、製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用することを特徴とするものである。
【００３６】
（本実施形態の分離回収方法が適用可能なプラント）
本実施形態の分離回収方法が適用可能なプラントとしては、高炉、転炉、コークス炉等の副生ガスが発生し、かつ５００℃以下の低品位排熱が供給可能な製鉄所であれば、特に制限されるべきものではない。
【００３７】
（原料ガス）
また、本実施形態の分離回収方法に用いられる原料ガスとしては、製鉄所で発生する副生ガス（未燃ガス）であればよく、上記製鉄所の構成によっても異なるが高炉一貫製鉄所を例に取れば、高炉ガス（ＢＦＧ）、コークス炉ガス（ＣＯＧ）、転炉ガス（ＬＤＧ）が挙げられるほか、ＣＯＧやＬＤＧ等の上記副生ガスを水素製造目的で改質する過程（プロセス）の中で産生されるガス（プロセスガス）も含まれるものとする。これらの副生ガスは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合したミックス状態で用いてもよい。また、本実施形態の分離回収方法では、上記副生ガスの燃焼排ガスを原料ガスとして二酸化炭素の分離回収に供してもよい。これら原料ガス（製鉄所で発生する副生ガスないしその燃焼排ガス）は、高品位の排熱として利用可能な場合には、その利用後のものを使用する。化学吸収法による二酸化炭素吸収時の温度条件が常温付近でよいためである。これらの原料ガスは、それぞれ１種単独で二酸化炭素の分離回収に供してもよいし、２種以上を混合して二酸化炭素の分離回収に供してもよい。２種以上の混合形態には、副生ガス同士の混合形態、副生ガスの燃焼排ガス同士の混合形態のほか、副生ガスの燃焼排ガスと副生ガスとの混合形態も含まれるものとする。
【００３８】
これら原料ガスのうちＢＦＧは、二酸化炭素比率が二十数％と高く、その他に燃料成分である水素が数％、一酸化炭素が二十数％含まれている。次に、ＣＯＧは、燃料ガスとして適した水素とメタンを豊富に含んでおり、燃焼後の排ガス（燃焼排ガスともいう）における二酸化炭素濃度は二十数％になる。一方、ＬＤＧは、十数％の二酸化炭素と共に七十％前後の一酸化炭素を含んでおり、燃焼後の排ガス（燃焼排ガス）の二酸化炭素濃度は三十数％と非常に高いものとなっている。したがって、原料ガスとして好ましくは、火力発電所の二酸化炭素よりも二酸化炭素比率が高い、ＢＦＧ、ＢＦＧの燃焼排ガス、ＣＯＧの燃焼排ガス、ＬＤＧの燃焼排ガス、およびこれらのガスと他のガスとの混合ガスを用いるのがよい。更に後述するようなＣＯＧやＬＤＧを改質して水素製造を行う過程で産生されるガスも好適に用いることができる。具体的には、これら製鉄所から発生する原料ガス中の二酸化炭素比率（濃度）は、１５体積％以上、好ましくは１８体積％以上、より好ましくは２０体積％以上、更に好ましくは２２体積％以上、特に好ましくは２５体積％以上である。これらの二酸化炭素比率が高いガスから化学吸収法等の手段で二酸化炭素を分離回収する場合、火力発電所の二酸化炭素低濃度燃焼排ガス（天然ガス火力発電所で約８％、石炭火力発電所で約１２％）を原料ガスとして使用する場合に比べ、設備の規模を大幅に小さくすることが可能なためである（例えば、石炭火力発電所の二酸化炭素低濃度燃焼排ガスに対して、製鉄所のＢＦＧを原料ガスに使用した場合、二酸化炭素を分離回収する化学吸収法の設備費にして３割程度削減可能である。）。
【００３９】
（二酸化炭素の分離回収プロセス）
本実施形態の分離回収方法では、原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するものである。これは、地球温暖化対策として大規模二酸化炭素排出源である製鉄所から二酸化炭素を分離回収する場合、１００万ｔ／年といった大規模な設備能力が必要となってくる。その場合現在最も開発、普及が進んでいる二酸化炭素の分離回収方法が化学吸収法であることによる。以下、図面を用いて、化学吸収法のプロセス原理を示す。図１は、二酸化炭素を含む原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスの原理図である。
【００４０】
図１に示すように、化学吸収法は、アミン類などの化学吸収液を用い、二酸化炭素吸収設備である吸収塔１と呼ばれる反応塔で二酸化炭素を含む原料ガス３と二酸化炭素吸収媒体である化学吸収液５を５０℃前後で接触させ、化学吸収液に二酸化炭素を吸収させた後、当液を吸収液再生設備である再生塔７に送り出し配管６を通じて送り、１２０℃前後に吸収液再生用の熱源である加熱媒体９を用いて加熱し、再生塔７にて化学吸収液から二酸化炭素を分離回収し、再生された化学吸収液は戻り配管８を通じて吸収塔１に戻すことで、化学吸収液は吸収塔１と再生塔７の間を循環して循環利用する方法である。
【００４１】
上記化学吸収液には、アミン類などを含有する水溶液を用いることができるなど、従来公知のものを適宜利用することができるものであり、特に制限されるべきものではない。
【００４２】
本実施形態の分離回収方法では、上記再生塔での加熱に要する熱エネルギーが、本法の運転コストの支配的要因になっている。そこで、本実施形態の分離回収方法では、吸収液再生用の熱源として、製鉄所で発生する５００℃以下、好ましくは４００℃以下の低品位排熱を利用または活用するものである。すなわち、本実施形態の分離回収方法では、製鉄プロセスには利用が困難な低品位の熱エネルギー（該低品位の熱エネルギーの中では、できるだけ高温のものを利用または活用するのが望ましい。）を使用又は活用することで、火力発電所のように熱エネルギー発生設備を設けて加熱蒸気（加熱媒体９）を発生させたり、発電用に用いている蒸気を活用しなくてもよい。そのため、化学吸収法による二酸化炭素分離回収コストを大幅に低減できる。また、前述したように原料ガスの二酸化炭素濃度が高いため、設備がコンパクトにできるばかりでなく、設備に必要なユーティリティ（電力や用水）の使用量も削減できるため、運転コストを更に低減することができる。
【００４３】
ここで、二酸化炭素を分離させるプロセスに利用または活用する製鉄所で発生する低品位排熱を５００℃以下としたのは、５００℃を超える排熱は、現在の製鉄所では高品位排熱として使用されており、これを用いる場合には、火力発電所での発電用の蒸気を利用（転用）するのと同様の生産効率の低下をもたらすか、転用分を補うための新たな熱エネルギー発生設備を設ける必要があり、安価に二酸化炭素を分離回収する目的を達成するのが困難となる。ただし、例えば、二酸化炭素を分離させるプロセスに、ほとんどは製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用し、本発明を逃れるために、製鉄プロセス側に影響しない程度に僅かに５００℃を超える高品位排熱や燃料の燃焼熱を併用して利用又は活用する場合には、本発明の技術範囲に含まれるものとする。すなわち、本実施形態の分離回収方法では、二酸化炭素を分離させるプロセスに、製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱のみしか利用または活用し得ないと狭く解釈されるべきではなく、本発明の目的の範囲を逸脱しない範囲においては、５００℃を超える高品位排熱や燃料の燃焼熱の利用もあり得るものである。
【００４４】
製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱としては、例えば、焼結成品クーラーからの排熱（約３５０℃）、焼結主排気ガス（約２８０℃）、熱風炉排ガス（約２３０℃）、焼結主排気ガス（約１８０℃）、高炉スラグの水砕に用いた排水（約９０℃）といった製鉄プロセスには利用が困難な低品位の熱エネルギーを挙げることができるが、これらに制限されるべきものではない。すなわち、現在の製鉄所（製鉄プラント）では、副生ガスのＣＯＧやＬＤＧから水素リッチガスに水蒸気改質するための酸素燃焼併用の水蒸気改質装置などを用いて高純度の水素を回収すると同時に水素回収後の排ガスを製鉄プラント内の転炉等に利用するなど、より高度化・複雑化してきている。したがって、製鉄所（製鉄プラントないしプロセス）に組み込まれた設備を介して発生する低品位排熱に関しても本実施形態の分離回収方法の低品位排熱に含まれるものである。好ましくは、焼結成品クーラーからの排熱温度以下の低品位排熱を利用または活用するのが望ましい。該焼結成品クーラーからの排熱（約３５０℃）温度を超えるものは、製鉄所の構成にもよるが、現在のエネルギー回収技術が非常に進んだ製鉄プラントでは、既に高品位熱源として有効利用されているためである。なお、具体的な温度（数値）を規定しなかったのは、焼結成品クーラーでの設定条件や、焼結成品クーラーからの排熱を化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するプロセス（ないし設備）まで運ぶ距離や外気温等の変化により、該化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するプロセスで利用または活用に供される際の温度も若干の変動があるためである。より好ましくは、再生塔での化学吸収液の加熱温度（１２０℃前後）よりもなるべく高い温度の排熱を利用又は活用して蒸気加熱するのが望ましい。これは、化学吸収液と排熱の温度差が大きい程、熱交換に必要な設備を小さくすることが可能であり、しいてはＣＯ２の分離回収コストを低減できるからである。
【００４５】
また、こうした低品位排熱を「利用または活用する」としたのは、再生塔の加熱に使用する加熱媒体（熱エネルギー）として当該低品位排熱を直接利用してもよいし、加熱媒体（例えば、蒸気など）を所定の温度に加熱保持するのに当該低品位排熱を活用してもよいためである。装置構成が簡便でかつ熱損失が少ない点では前者が望ましく、再生塔の化学吸収液を一定温度に保持する制御のし易さの点では後者が望ましいといえる。また、加熱媒体に低品位排熱を通じる場合には、当該低品位排熱（排水や排ガス）中に含まれる腐食成分や不純物により配管内の腐食や不純物堆積による熱伝達率の低下がないように、これらを除去しておくのが望ましい。
【００４６】
また、本実施形態の分離回収方法では、上記低品位の排熱（熱エネルギー）を（単一排熱として）単独で使用または活用してもよいし、２種以上の低品位排熱を併用して使用または活用してもよい。併用する実施態様としては、加熱媒体を所定温度まで加熱する際に、２種以上の低品位排熱を温度の低いものからブーストアップしていってもよい。この際、最後に熱エネルギーが足りなければ、燃料を用いて燃焼してもよい。すなわち、本実施形態の分離回収方法では、必ずしも低品位排熱のみを化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するプロセスに利用または活用する場合に制限されるものではなく、製鉄プラント内で自家消費される以外に、都市ガス用等として販売されている燃料ガスの一部を補助燃料として利用することも可能である。こうした実施形態を図面を用いて簡単に説明する。なお、以下に示す図２〜４では、図１、更には図２〜３と同じ装置等に関しては、同じ符号を付した。
【００４７】
先ず、図２は、前記化学吸収液の再生に必要な熱量の全量（または一部）を、製鉄所で発生する排熱を利用した、製鉄所で発生する原料ガス（図２では副生ガスの例を示す）から化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスを模式的に表した図面である。
【００４８】
先ず、図２に示す実施形態では、アミン類などの化学吸収液５を用い、吸収塔１で二酸化炭素を含む原料ガスの副生ガス３と化学吸収液５を常温付近（例えば、５０℃前後）で接触させ、化学吸収液に二酸化炭素を吸収させた後、当液を再生塔７に送り、所定の再生温度（例えば、１２０℃前後）に加熱媒体９を用いて加熱する際に、該化学吸収液の再生に必要な熱量の全量を、製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱（例えば、焼結成品クーラーからの排熱など）を利用又は活用して、化学吸収液から二酸化炭素１１を分離回収する例を示すものである。なお、上記低品位排熱は、上述したように加熱蒸気などの加熱媒体９を加熱するのに活用してもよいし、直接加熱媒体９として利用してもよく、その利用又は活用形態に関しては特に制限されるべきものではない。
【００４９】
なお、吸収塔１で化学吸収液５に二酸化炭素を吸収させた後の、二酸化炭素分離後の副生ガス１３は、副生ガス配管１５に戻され、後段のプロセスに燃料ガスなどとして利用される。また、再生塔７で加熱され二酸化炭素が抽出された化学吸収液は、再生吸収液５’として吸収塔１に戻される。
【００５０】
また、本実施形態では、化学吸収液の再生に必要な熱量の全量を、製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用又は活用する例を示したが、化学吸収液の再生に必要な熱量の一部を利用する例については、後述する図４で説明する。
【００５１】
次に、図３に示す実施形態では、アミン類などの化学吸収液５を用い、吸収塔１で二酸化炭素を含む原料ガスの副生ガス３と化学吸収液５を常温付近（例えば、５０℃前後）で接触させ、化学吸収液に二酸化炭素を吸収させた後、当液を再生塔７に送り、所定の再生温度（例えば、１２０℃前後）に加熱媒体９を用いて加熱する際に、化学吸収液の特性に応じて、化学吸収液の再生のために製鉄所で発生する適当な５００℃以下の低品位排熱を多段階に、図３では、３段階として温度の低い排熱からブーストアップしていくものであり、最も温度の低い低品位な排熱（例えば、高炉スラグの水砕に用いた排水（約９０℃）等）、次に温度の低い低品位な排熱（例えば、焼結主排気ガス（約２８０℃）等）、最も温度の高い低品位な排熱（例えば、焼結成品クーラーからの排熱（約３５０℃）等）を利用又は活用して、化学吸収液から二酸化炭素１１を分離回収する例を示すものである。なお、上記３種類の低品位排熱は、上述したように加熱蒸気などの加熱媒体９を加熱するのに、順次活用してもよいし、直接加熱媒体９として順次利用してもよく、その利用又は活用形態に関しては特に制限されるべきものではない。
【００５２】
なお、吸収塔１で化学吸収液５に二酸化炭素を吸収させた後の、二酸化炭素分離後の副生ガス１３は、副生ガス配管１５に戻され、後段のプロセスに燃料ガスなどとして利用される。また、再生塔７で加熱され二酸化炭素が抽出された化学吸収液は、再生吸収液５’として吸収塔１に戻される。
【００５３】
本実施形態で、「化学吸収液の特性に応じて」としたのは、使用する化学吸収液の特性により、化学吸収液の再生に必要な熱量等が大きく異なる、使用温度範囲が制約される化学吸収液もあるため、排熱を組み合わせる際に、この点を十分に考慮する必要があるためである。なお、この点は、他の実施形態でも同様に考慮するのが望ましい。
【００５４】
更に図４は、化学吸収液の再生のために、製鉄所で発生する排熱を活用すると共に、工場用蒸気を活用して、製鉄所で発生する原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスを模式的に表した図面である。
【００５５】
更に図４に示す実施形態では、アミン類などの化学吸収液５を用い、吸収塔１で二酸化炭素を含む原料ガスの副生ガス３と化学吸収液５を常温付近（例えば、５０℃前後）で接触させ、化学吸収液に二酸化炭素を吸収させた後、当液を再生塔７に送り、所定の再生温度（例えば、１２０℃前後）に加熱媒体９を用いて加熱する際に、化学吸収液の再生のために、極力、製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱（例えば、焼結成品クーラーからの排熱など）を利用又は活用すると共に、不足分に工場用蒸気等を使用して化学吸収液から二酸化炭素１１を分離回収する例を示すものである。本実施形態では、極力製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を使用することで、工場用蒸気の必要量の低減を図ることができるものである。なお、図４では、便宜的に、製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱に焼結成品クーラーからの排熱などを１段階で用いる例を示したが、図３に示すように多段階に利用又は活用してもよいことは言うまでもない。なお、上記低品位排熱は、上述したように加熱蒸気などの加熱媒体９を加熱するのに活用してもよいし、直接加熱媒体９として利用してもよく、その利用又は活用形態に関しては特に制限されるべきものではない。また、工場用蒸気等は、直接加熱蒸気（加熱媒体９）として活用してもよいし、加熱媒体９を加熱するのに活用してもよい。
【００５６】
なお、吸収塔１で化学吸収液５に二酸化炭素を吸収させた後の、二酸化炭素分離後の副生ガス１３は、副生ガス配管１５に戻され、後段のプロセスに燃料ガスなどとして利用される。また、再生塔７で加熱され二酸化炭素が抽出された化学吸収液は、再生吸収液５’として吸収塔１に戻される。
【００５７】
また、本実施態様で、「極力」としたのは、上記図３に示されるように、利用または活用可能な製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を全て利用した上で尚且つ、化学吸収液の再生に必要な熱量が一部不足する場合も生じ得るためである。そうした場合に工場用蒸気を用いるとしたのは、製鉄所内で現に多く利用されている工場用蒸気の使用（転用）が最も簡便且つ安価に入手可能なためである。ただし、本発明では、かかる工場用蒸気以外の他の排熱等の熱源利用を排除するものではなく、他の排熱等も本発明の目的を損なわない範囲であれば十分に使用することができる。
【００５８】
また、本発明では、化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するプロセスに、製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用するものであればよく、上述してきた再生塔での加熱に要する熱エネルギーに使用または活用するものだけに何ら制限されるべきものではない。すなわち、運転コストの支配的要因になっている再生塔での加熱に要する熱エネルギーに使用または活用するのが望ましいが、現在最も開発、普及が進んでいる二酸化炭素の分離回収方法である化学吸収法においては、図１に示すようなプロセス原理（装置構成）に制約されるものではない。そのため再生塔での加熱に要する熱エネルギーほどではないが、実際に使用するプロセスでは、他にも熱交換や加熱を要する場合もあり、こうした部分に製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用してもよいといえる。
【００５９】
なお、本実施形態の分離回収方法で適用し得る、化学吸収法を用いた二酸化炭素の分離回収プロセスとしては、上述した「製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用する」との要件を満足するものであれば、特に制限されるべきものではない。したがって、他の要件である、二酸化炭素を含む原料ガス（製鉄所で発生する副生ガスやその燃焼排ガス）から化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに用いられる化学吸収液の種類や濃度や液量、該プロセスの装置構成、該プロセスでの温度や圧力等の条件や各種制御方法など、化学吸収法を用いた二酸化炭素の分離回収技術は既に公知であり、また数多くの改良がなされているものであり、こうした改良技術も含めて本実施形態の分離回収方法で適用し得ることはいうまでもないが、これらの技術は多くの公知文献や特許公報に掲載されているため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６０】
（二酸化炭素抽出後の副生ガスの利用方法）
前述の製鉄所副生ガスは、熱量に違いがあるものの、既に何れも燃料として所内で熱利用されている。この中でＢＦＧから先ず二酸化炭素を抽出しプロセスガスとして再利用する場合、１）ガスタービンの燃料、２）高炉への再注入、３）半還元鋼製造プロセスへの活用といった利用方法がある。
【００６１】
上記１）の利用方法では、ＢＦＧの熱量が７５０→１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ３と上がり、軽油等の補助燃料を加える必要がなくなる。また、上記２）の利用方法では、高炉に再度注入することで、二酸化炭素がなくなった分、化学的に平衡に達する鉄の還元反応に寄与することができ、還元剤であるコークスの使用量を低減することもできる。また上記３）の利用方法では、従来、天然ガスや石炭を用いて高炉の前段で鉄鉱石の予備還元を行っているプロセスに、当還元性ガスを用いることで、天然ガスや石炭の使用量を削減することができる。このように、二酸化炭素を抽出しプロセスガスとして再利用する場合には、現在の所内での熱利用に比して有用な作用効果を発現し得るものである。これらの作用効果は、従来の化石燃料を空気燃焼した燃焼排ガスから二酸化炭素を抽出し大気放散されていた排ガスでは得られない有用な利用が可能である点で優れている。
【００６２】
また、ＣＯＧやＬＤＧを改質し水素製造を行う場合、その途中で不要となる二酸化炭素を抽出すると、水素製造コストを低減することが可能となる。なお、ＣＯＧやＬＤＧを燃料として所内で熱利用する場合には、上記ＢＦＧから二酸化炭素を抽出しプロセスガスとして再利用する場合と同様の作用効果が得られる。
【００６３】
（分離回収した二酸化炭素の使用方法）
分離回収した二酸化炭素は、大量固定化を目的として帯水層や枯渇天然ガス田といった地中もしくは海中へ貯留することが地球環境産業技術研究機構を中心として検討されている。この他に海外を中心としてＥＯＲ（石油強制回収法）やＥＣＢＭ（石炭埋蔵メタンガスの強制回収法）への利用も進み始めている。また、水溶性天然ガス田でも天然ガスの強制回収用として二酸化炭素を注入、固定化することも可能である。
【００６４】
このうち、大量固定化を目的として帯水層や枯渇天然ガス田といった地中もしくは海中へ貯留するような場合には、当該二酸化炭素は無価値であり、回収コストはでき得る限り安価である方が望ましい。この点において、従来の電力発電所の燃焼排ガスから分離回収した二酸化炭素よりも安価に二酸化炭素を分離回収できる。
【００６５】
一方で、一製鉄所当り１万ｔ／年程度の量ではあるが、製鉄所の転炉で底吹き羽口用として二酸化炭素が使用されており、現在市場から購入しているものを、分離回収した二酸化炭素を所内循環利用することで、二酸化炭素の排出量を削減することができる。
【００６６】
次に、本発明の第２の実施形態は、二酸化炭素源から二酸化炭素の分離回収方法および装置に関するものである。
【００６７】
このうち、二酸化炭素の分離回収方法装置は、二酸化炭素発生源から二酸化炭素を分離回収する装置であって、二酸化炭素発生源の二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を吸収するための二酸化炭素吸収設備と、二酸化炭素を吸収した吸収媒体から吸収媒体再生用の熱源を利用して二酸化炭素を分離し吸収媒体を再生するための吸収媒体再生設備と、二酸化炭素の輸送媒体として両者間を循環する二酸化炭素吸収媒体と、二酸化炭素吸収媒体の輸送のための送り出し配管と戻り配管とを具備して構成されており、前記二酸化炭素吸収設備が、二酸化炭素発生源に近接して設置されており、前記吸収媒体再生設備が、二酸化炭素発生源と異なる場所に設置されてなることを特徴とするものである。
【００６８】
また、二酸化炭素の分離回収方法は、二酸化炭素源から二酸化炭素を分離回収する方法であって、二酸化炭素発生源に近接した二酸化炭素吸収設備にて当該二酸化炭素発生源から供給される二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素吸収媒体を用いて二酸化炭素を吸収後、吸収液再生用の熱源を利用して該二酸化炭素吸収媒体を加熱し二酸化炭素吸収設備とは異なる場所の吸収液再生設備にて二酸化炭素を分離させることを特徴とするものである。
【００６９】
これら本実施形態の分離回収方法及び装置では、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって、効率的かつ安価に二酸化炭素を分離回収することができるものである。例えば、隣接する火力発電所（二酸化炭素発生源）と製鉄所内の排熱源（吸収液再生熱源）とを組み合わせることにより従来より安価に二酸化炭素の分離を可能とすることができる。なお、本実施形態では、第１の実施形態と同様の化学吸収法を用いることができるが、これらに何ら制限されるべきものではなく、他の熱を必要とする二酸化炭素の分離回収方法を用いてもよいが、好ましくは化学吸収法であることから、以下では、かかる化学吸収法を中心に説明する。
【００７０】
以下、図面を用いて、本実施形態を詳しく説明するが、これらに制限されるものではない。図５〜９は、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。なお、これらの図面においては、同様の装置等の構成要件に関しては、同様の符号を付しており、図６以降では、重複を避けるためその説明を省略している場合もある。
【００７１】
図５に示すように、本実施形態のＣＯ２発生源からＣＯ２を分離回収する装置５０は、ＣＯ２発生源５３から配管を通じて供給されるＣＯ２含有ガスからＣＯ２吸収媒体５７によりＣＯ２を吸収するためのＣＯ２吸収設備５３と、ＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収媒体５５から吸収媒体再生用の熱源６３を利用してＣＯ２を分離しＣＯ２吸収媒体を再生するための吸収媒体再生設備６１と、ＣＯ２の輸送媒体としてＣＯ２吸収設備５３及びＣＯ２吸収設備５３間を循環するＣＯ２吸収媒体５７と、ＣＯ２吸収媒体５７の輸送のための送り出し配管５９と戻り配管６５とを具備して構成されており、前記ＣＯ２吸収設備５５が、ＣＯ２発生源５３に近接して設置されており、前記吸収媒体再生設備６１が、ＣＯ２発生源５３と異なる場所に設置されている。
【００７２】
したがって、上記装置５１を用いた、本実施形態のＣＯ２発生源からＣＯ２を分離回収する方法は、ＣＯ２発生源に近接したＣＯ２吸収設備５５にて当該ＣＯ２発生源５３から供給されるＣＯ２含有ガスから、ＣＯ２の輸送媒体５７としてＣＯ２吸収設備５５と吸収液再生設備６１との間を循環するＣＯ２吸収媒体５７を用いてＣＯ２を吸収後、ＣＯ２吸収媒体５７の輸送のための送り出し配管５９にて吸収液再生設備６１に送出し、吸収液再生用の熱源６３を利用して該ＣＯ２吸収媒体５７を加熱しＣＯ２発生源とは異なる場所の吸収液再生設備６１にてＣＯ２を分離させＣＯ２吸収媒体５７の輸送のための戻り配管６５にてＣＯ２吸収設備５５に戻すことで循環させるものである。
【００７３】
（本実施形態の分離回収方法が適用可能なプラント）
本実施形態の分離回収方法及び装置を適用することのできるプラントとしては、大規模ＣＯ２発生源を持つ製鉄所、火力発電所、セメント製造所などが挙げられるが、これらに制限されるべきものではない。本実施形態では、第１の実施形態で説明した製鉄所以外の大規模ＣＯ２発生源を持つプラントにも適用し得るものである。例えば、異なる場所にある二酸化炭素発生源（例えば、火力発電所の）と吸収液再生熱源（火力発電所に隣接する他のプラントで発生する排熱）を組み合わせることによって効率的かつ安価に提供し得るものである。
【００７４】
（二酸化炭素発生源）
本実施形態でいう二酸化炭素発生源としては、第１の実施形態と同様に、上記プラント内で二酸化炭素を発生する設備および該設備から次工程に二酸化炭素含有ガスを輸送する配管などがこれに該当する。また、次工程に輸送することなく排出する場合には、該排出設備（煙突など）も二酸化炭素発生源に含まれるものとする。上記二酸化炭素を発生する設備としては、例えば、高炉一貫製鉄所を例に取れば、高炉、コークス炉、転炉などが該当し、セメント製造所では、例えば、セメントキルンなどが該当するが、これらに何ら制限されるべきものではない。また、配管としては、例えば、高炉一貫製鉄所を例に取れば、高炉ガス（ＢＦＧ）配管、コークス炉ガス（ＣＯＧ）配管、転炉ガス（ＬＤＧ）配管などが該当するが、これらに何ら制限されるべきものではない。
【００７５】
（二酸化炭素含有ガス（原料ガス））
また、本実施形態でいう二酸化炭素含有ガスとしては、二酸化炭素発生源で発生する二酸化炭素含有ガスであればよく、例えば、上記製鉄所の場合、その構成によっても異なるが高炉一貫製鉄所を例に取れば、高炉ガス（ＢＦＧ）、コークス炉ガス（ＣＯＧ）、転炉ガス（ＬＤＧ）などの副生ガス（未燃ガス）が挙げられるほか、ＣＯＧやＬＤＧ等の上記副生ガスを水素製造目的で改質する過程（プロセス）の中で産生されるガス（プロセスガス）も含まれるものとする。また、本実施形態では、上記副生ガスの燃焼排ガスを二酸化炭素含有ガス（原料ガス）としてもよい。また、セメント製造所では、例えば、サスペンションプレヒーター出口ガス、電気集塵器出口ガスなどが該当し、火力発電所では燃焼排ガスなどが該当するが、これらに何ら制限されるべきものではない。
【００７６】
これら原料ガス（二酸化炭素発生源で発生する副生ガスや燃焼排ガス）は、高品位の排熱として利用可能な場合には、その利用後のものを使用するのが望ましい。二酸化炭素吸収時の温度条件が常温付近でよいためである。これらの原料ガスは、それぞれ１種単独で二酸化炭素の分離回収に供してもよいし、２種以上を混合してもよい。２種以上の混合形態には、副生ガス同士の混合形態、副生ガスの燃焼排ガス同士の混合形態のほか、副生ガスの燃焼排ガスと副生ガスとの混合形態も含まれるものとする。すなわち、本実施形態では、複数の二酸化炭素発生源に近接して複数の二酸化炭素吸収設備を設け、複数の原料ガスを取り扱うことができる。
【００７７】
これら原料ガスのうち、ＢＦＧ、ＣＯＧ、ＬＤＧのＣＯ２濃度等に関しては、第１の実施形態で説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。また、セメント製造所で発生するサスペンションプレヒーター出口ガスのＣＯ２濃度は、約１４体積％であり、電気集塵器出口ガスのＣＯ２濃度は約９体積％である。更に火力発電所で発生する燃焼排ガスのＣＯ２濃度は、数〜十数体積％である。本実施形態では、これらのいずれの原料ガスに対しても好適に利用することができる。原料ガスとして好ましくは、二酸化炭素濃度の高い原料ガスが望ましく、ＢＦＧ、ＢＦＧの燃焼排ガス、ＣＯＧの燃焼排ガス、ＬＤＧの燃焼排ガス、およびこれらのガスと他のガスとの混合ガスを用いるのがよいといえる。更に後述するようなＣＯＧやＬＤＧを改質して水素製造を行う過程で産生されるガスも好適に用いることができる。これらの二酸化炭素濃度の高い原料ガスから化学吸収法等の手段で二酸化炭素を分離回収する場合には、第１の実施形態で説明したと同様の作用効果が得られるためである。
【００７８】
上記ＣＯ２吸収媒体は、第１の実施形態で説明した化学吸収液と同様のものを用いることができるものであり、特に制限されるべきものではない。
【００７９】
また、二酸化炭素を吸収するための二酸化炭素吸収設備としては、第１の実施形態で説明した吸収塔と同様のものを用いることができるものであるが、これらに特に制限されるべきものではない。
【００８０】
また、二酸化炭素を吸収した吸収媒体から吸収媒体再生用の熱源を利用して二酸化炭素を分離し吸収媒体を再生するための吸収媒体再生設備としては、第１の実施形態で説明した再生塔と同様のものを用いることができるものであるが、これらに特に制限されるべきものではない。
【００８１】
更に、送り出し配管及び戻り配管は、二酸化炭素吸収設備と吸収媒体再生設備との間を循環する二酸化炭素吸収媒体の輸送のために、両者間に設置されているものである。
【００８２】
更に、吸収媒体再生用の熱源としては、プロセス排熱を用いるのが望ましい。具体的には、製鉄プロセスで発生する排熱やセメント製造プロセスで発生する排熱であり、好ましくは５００℃以下、より好ましくは４００℃以下の低品位排熱であるがこれらに制限されるべきものではない。このうち製鉄プロセスで発生する排熱に関しては、第１の実施形態で説明したと同様であるので、ここでの説明は省略する。またセメント製造プロセスで発生する排熱としては、例えば、サスペンションプレヒーターの排ガス（約３８０℃）、クリンカクーラー排ガス（約３５０℃）、電気集塵器出口排ガス（約２００℃）が挙げられるが、これらに制限されるべきものではない。また、本実施形態でも、吸収媒体再生用の熱源としてや燃料の燃焼熱を一部に利用又は活用する場合にも本発明の技術範囲に含まれるものとする。
【００８３】
よって、吸収媒体再生用の熱源としては、製鉄プロセスでは、例えば、焼結成品クーラー、熱風炉、高炉水砕スラグ冷却装置、焼結炉などが挙げられ（後述する具体例１〜５参照のこと）、セメント製造プロセスでは、サスペンションプレヒーター、クリンカクーラー、電気集塵器などが挙げられるが、これらに何ら制限されるべきものではない。
【００８４】
すなわち、本実施形態では、図６に示すように、前記吸収液再生用の熱源（の一部または全部）として、プロセス排熱６３ａを用いるのが望ましい。これは、第１の実施形態で説明したように製鉄所やセメント製造所で利用が困難な低品位の熱エネルギー（該低品位の熱エネルギーの中では、できるだけ高温のものを利用または活用するのが望ましい。）を使用又は活用することで、二酸化炭素の分離回収コストを大幅に低減できるためである。また、吸収液再生用の熱源として５００℃以下の低品位排熱が望ましいとしたのは、第１の実施形態で説明したのと同様の理由による。
【００８５】
また、本実施形態では、吸収媒体再生用の熱源として、一つの熱源を単独で使用または活用してもよいし、２種以上の熱源を併用して使用または活用してもよい。併用する実施態様としては、加熱媒体を所定温度まで加熱する際に、例えば、２種以上の排熱を温度の低いものからブーストアップしていってもよい。この際、最後に熱エネルギーが足りなければ、燃料を用いて燃焼してもよい。すなわち、本実施形態では、必ずしもプロセス排熱のみを化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するプロセスに利用または活用する場合に制限されるものではなく、例えば、製鉄プラント内で自家消費される以外に、都市ガス用等として販売されている燃料ガスの一部を補助燃料として利用することなども可能である。こうした例は、第１の実施形態の図２〜４で説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。
【００８６】
次に、本実施形態では、前記二酸化炭素吸収設備が、前記二酸化炭素発生源に近接して設置されており、前記吸収媒体再生設備が、前記二酸化炭素発生源と異なる場所に設置されてなることを特徴とするものである。本発明では、吸収媒体として化学吸収液を用いるため、配管距離が長くなっても該媒体を送る動力は、原料ガス（気体）に比べて圧倒的に少なくてよい。一方、二酸化炭素発生源と二酸化炭素吸収設備とを近接することなく異なる場所に設けた場合（離した場合）には、原料ガスをＣＯ２吸収設備に供給するための原料ガス供給配管距離が長くなり、該輸送媒体であるガスを送る動力は液体に比べて圧倒的に大きくなる。また、吸収媒体再生設備の設置場所が、二酸化炭素発生源と異なる場所とは、具体的には、吸収媒体再生用の熱源の近傍であることが望ましい。これは吸収媒体再生用の熱源から吸収媒体再生設備に熱媒（プロセス廃ガスや燃焼ガスなど）を配管を通じて引き回す配管距離が長くなることで、熱媒輸送中に温度が低下し熱効率が低下するのを防止するためである。
【００８７】
すなわち、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収媒体再生熱源を組み合わせる際に、二酸化炭素発生源に二酸化炭素吸収設備を近接することで、吸収媒体（吸収液）に比して大きな輸送動力を要する原料ガスの配管を引き回す距離を短くし、吸収媒体（吸収液）を異なる場所の二酸化炭素吸収設備と吸収媒体再生設備との間で引き回す方が効率的かつ安価に二酸化炭素を分離回収することができる。また、異なる場所にある吸収媒体再生熱源に吸収媒体再生設備を近接する方が、二酸化炭素発生源に吸収媒体再生設備を近接し、異なる場所にある吸収媒体再生用の熱源から熱媒を輸送するよりも、再生用熱源の熱媒を配管を通じて引き回す距離が大幅に短くできる。そのため、熱源の温度が下がるのを抑制することができ、効率的かつ安価に二酸化炭素を分離回収することができる。
【００８８】
具体的には、前記二酸化炭素発生源と二酸化炭素吸収設備との距離Ａおよび吸収媒体再生設備と吸収媒体再生用の熱源との距離Ｂと、二酸化炭素吸収設備と吸収媒体再生設備との距離Ｃとが、Ａ＜ＣかつＢ＜Ｃの関係式を満足することが望ましい（例えば、図１０〜１４参照のこと）。ここで、二酸化炭素吸収設備と吸収媒体再生設備とが１対１の関係にある場合には、上記の通りであるが、１対多、多対１、多対多の場合には、個々の二酸化炭素吸収設備と吸収媒体再生設備との間で、上記関係を全て満足するのが望ましい。また、吸収媒体再生用の熱源として、異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階に設けているような場合には、吸収媒体再生設備と温度レベルの最も高い熱源との距離をＢとする（例えば、図１２、１４参照のこと）。
【００８９】
より具体的には、前記二酸化炭素発生源から二酸化炭素吸収設備に二酸化炭素含有ガスを供給するための配管距離Ｘと、前記二酸化炭素吸収媒体の送り出し配管距離Ｙと戻り配管距離Ｚとが、２Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）の関係式を満足することが望ましく、更には吸収媒体再生用の熱源から吸収媒体再生設備まで熱（例えば、プロセス排ガスや燃料の燃焼排ガス）を供給するための配管距離Ｗとすると、（Ｘ＋Ｗ）＜（Ｙ＋Ｚ）の関係式を満足することがより望ましい。この場合にも、吸収媒体再生用の熱源として、異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階に設けているような場合には、吸収媒体再生設備と温度レベルの最も高い熱源との間の配管距離をＷとする（例えば、図１２、１４参照のこと）。
【００９０】
また、本実施形態では、１つまたは複数の二酸化炭素吸収設備と、１つまたは複数の吸収液再生設備とを具備してもよい。例えば、二酸化炭素発生源が複数ある場合、これらに近接してそれぞれ二酸化炭素吸収設備を設置してもよい。同様に、吸収媒体再生用の熱源として利用可能なプロセス排熱が複数箇所に分かれてあるような場合には、これらに近接してそれぞれ吸収媒体再生設備を設置してもよい。すなわち、二酸化炭素吸収設備と吸収液再生設備とは、１対１、多対１、１対多、多対多の関係のいずれもとり得るが、吸収液再生設備については、吸収媒体再生用の熱源の熱量に併せて集約するのが設備費やランニングコストの点で望ましい。
【００９１】
例えば、多対１の例として図７に示すように、２つの二酸化炭素発生源５３ａ、５３ｂの夫々に近接して２つの二酸化炭素吸収設備５５ａ、５５ｂが設けられており、それぞれの独立して送り出し配管５９ａと戻り配管６５ａ、並びに送り出し配管５９ｂと戻り配管６５ｂとが、これとは異なる場所、具体的には再生熱源６３に近接して設置された１つの吸収液再生設備６３との間に設けられている。図７では、送り出し配管と戻り配管が２系統独立して形成した例を示しているが、２系統の配管を途中で１系統に統合して１つの吸収液再生設備６３に吸収媒体５７を輸送し、２つの二酸化炭素吸収設備５５ａ、５５ｂに戻す際に再び２系統に分配するようにしてもよいことは言うまでもない。
【００９２】
また、二酸化炭素吸収設備と吸収液再生設備のいずれかが複数設けられている場合、例えば、多対多の例として図８に示すように、３つの二酸化炭素発生源５３ａ〜５３ｃの夫々に近接して二酸化炭素吸収設備５５ａ〜５５ｃが、これとは異なる場所、具体的には再生熱源６３ａ、６３ｂの夫々に近接して吸収媒体再生設備６１ａ、６１ｂが設置されている。この場合の両者間に設置される送り出し配管及び戻り配管としては、３つの二酸化炭素吸収設備５５ａ〜５５ｃ側に連結された３つの送り出し配管５９ａ〜５９ｃ同士及び戻り配管６５ａ〜６５ｃ同士を途中で統合させ、再分配することで、２つの送り出し配管５９ｄ〜５９ｅ及び戻り配管６５ｄ〜６５ｅとして各吸収媒体再生設備６１ａ〜６１ｂに連結するようにしてもよい。
【００９３】
こうした場合、３つの二酸化炭素吸収設備に要求されるＣＯ２吸収能力、例えば、各二酸化炭素吸収設備で取り扱う原料ガス量や該ガス中のＣＯ２濃度がそれぞれ異なる場合には、対応する吸収媒体量を供給することができるように送り出し配管５９ａ〜５９ｃ及び戻り配管６５ａ〜６５ｃの配管径（面積）や輸送ポンプなどの輸送能力を調整すればよい。具体的には、各二酸化炭素吸収設備５５ａ：５５ｂ：５５ｃの二酸化炭素吸収量が５：３：２となる場合には、例えば、送り出し配管５９ａ：５９ｂ：５９ｃ（戻り配管６５ａ：６５ｂ：６５ｃ）の配管面積ないし輸送能力も５：３：２となるようにすればよい。同様に、２つの吸収媒体再生設備での再生能力、例えば、各吸収媒体再生設備で利用される吸収媒体再生用の熱源等が異なる場合には、対応する吸収媒体量を供給することができるように配管径（面積）や輸送能力を調整すればよい。具体的には、各吸収媒体再生設備６１ａ：６１に供給される吸収媒体再生用の熱源量が６：４となる場合には、例えば、送り出し配管５９ｄ：５９ｅ（戻り配管６５ｄ：６５ｅ）の配管面積ないし輸送能力も６：４となるようにすればよい。
【００９４】
また、本実施例では、吸収液再生用の熱源（の一部または全部）として、異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階に設けてもよい。これは第１の実施形態で説明したのと同様である（図３参照のこと。）。なお、第１の実施形態および本実施形態のいずれにおいても、吸収液再生用の熱源を利用して吸収媒体を加熱する箇所は、直接吸収媒体再生設備内の吸収媒体に制限されるものではなく、送り出し配管および吸収媒体再生設備に異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階に設けることで、吸収媒体を加熱し得るように設置してもよい。この際には、図９に示すように、温度の低いプロセス排熱からブーストアップしていくことが望ましい。言い換えれば、これらの再生用の熱源として利用可能な熱源が複数箇所に点在する場合には、図９に示すように、送り出し配管をこれら熱源の近傍を通るように引き回して、再生用熱源として利用すればよい。この際に、温度の低いプロセス排熱からブーストアップしていけばよく、温度の低い熱源であるプロセス排熱６３ａ（熱源温度Ｔ１）からより高い温度の熱源であるプロセス排熱６３ｂ（熱源温度Ｔ２）の順にその近傍を送り配管が通過するように配置する。さらに、最も温度の高い熱源であるプロセス排熱６３ｃ（熱源温度Ｔ３）の近傍に吸収媒体再生設備６１を設置する。ここで、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３である。これにより、送り配管５９内を吸収液が通過する過程で該吸収媒体が徐々に高温に予熱されて吸収媒体再生設備６１に送られ、ここで再生に必要な熱量が与えられて二酸化炭素の分離がなされる。なお、送り配管内を通過する吸収媒体は、通常液体であるが、上記のように送り配管を熱源を利用して加熱する場合には、一部気化したり、該吸収媒体から二酸化炭素ガスが分離した気体を含む状態で輸送され得る場合もあるが、輸送動力の低減の観点からは、送り配管の加熱に用いる熱源としては、吸収媒体が気化したり二酸化炭素が分離しない程度の温度を持つものが望ましい。言い換えれば、吸収媒体としては、気体単独よりも密度の高いものが望ましく、特に液体である。輸送動力に重大な影響を与えない範囲内であれば、液体の一部に固体や気体をガスを有するものであってもよい。
【００９５】
また、第１の実施形態および本実施形態のいずれにおいても、戻り配管に冷熱源を利用して戻り配管内の吸収媒体を冷却してもよい。すなわち、戻り配管内の吸収媒体は、二酸化炭素吸収設備に戻されるまでに、より低温に冷やされているのが二酸化炭素の吸収効率がよいため望ましい。そこで、通常は、第１の実施形態の図１〜４に示すように、送り出し配管内の吸収媒体との間で熱交換を行って冷却されているが、さらに、製鉄所等の大規模プラントでは、冷熱源が豊富に使用されているケースもあり、一部を利用可能な場合もあるためである。ただし、本発明では、二酸化炭素吸収設備と吸収媒体再生設備との距離が異なる場所（離れた場所）にあるため、自然放冷により外気温付近まで冷まされている。したがって、夏季など、外気温が高い場合に、上記冷熱源を利用するのが特に有効といる。
【００９６】
以上が本実施形態の説明であるが、以下に具体例を図面を用いて簡単に説明するが、本発明がこれらに何ら制限されるべきものでないことは言うまでもない。図１０〜１３は、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための具体例を模式的に表した装置（プロセス）図である。なお、これらの図面においては、同様の装置等の構成要件に関しては、同様の符号を付しており、図１１以降では、重複を避けるためその説明を省略している場合もある。
【００９７】
（具体例１）
図１０に示すＣＯ２分離回収装置１００は、
ＣＯ２発生源であるＢＦＧ本管９３から配管９４を通じて供給されるＣＯ２含有ガスであるＢＦＧ（ＣＯ２濃度２０〜２５体積％）からＣＯ２吸収媒体９７によりＣＯ２を吸収するためのＣＯ２吸収設備（単に吸収塔ともいう）９５と、
ＣＯ２を吸収した吸収媒体９７から吸収媒体再生用の熱源である焼結クーラー排熱（２５０〜３５０℃）を利用してＣＯ２を分離し吸収媒体９７を再生するための吸収媒体再生設備（再生塔）１０１と、
ＣＯ２の輸送媒体として吸収塔９５及び再生塔１０１間を循環する吸収媒体９７と、
吸収媒体９７の輸送のための送り出し配管９９と戻り配管１０５とを具備して構成されており、
前記吸収塔９５がＢＦＧ本管９３に近接して設置されており、前記再生塔１０１がＢＦＧ本管９３と異なる場所、詳しくは吸収媒体再生用の熱源である焼結クーラー１０３ａに近接して設置されている。
【００９８】
したがって、上記装置１００を用いたＣＯ２分離回収方法は、ＢＦＧ本管９３に近接した吸収塔９５にてＢＦＧ本管９３から供給されるＢＦＧから、ＣＯ２の輸送媒体として吸収塔９５と再生塔１０１との間を循環する吸収媒体９７を用いてＣＯ２を吸収後、
吸収媒体９７の輸送のための送り出し配管９９にて再生塔１０１に送出し、焼結クーラー排熱を利用して該吸収媒体９７を加熱しＢＦＧ本管９３とは異なる場所の再生塔１０１にてＣＯ２を分離させ吸収媒体９７の輸送のための戻り配管１０５にて吸収塔９５に戻して循環利用される。
【００９９】
ここで、ＢＦＧ本管９３から吸収塔９５にＢＦＧを供給するための配管９４の距離Ｘ＝ＢＦＧ本管９３と吸収塔９５との距離Ａであり、焼結クーラー１０３ａから再生塔１０１まで焼結クーラー排熱を供給するための配管９６の距離Ｗ＝焼結クーラー１０３ａと吸収塔９５との距離Ｂであり、送り出し配管９９の距離Ｙ＝戻り配管１０５の距離Ｚ＝吸収塔９５と再生塔１０１との距離Ｃとなっており、これらの関係は２Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）、（Ｘ＋Ｗ）＜（Ｙ＋Ｚ）、及びＡ＜ＣかつＢ＜Ｃの何れも満足するように構成されている。
【０１００】
なお、高炉で発生したＢＦＧはＢＦＧ本管を通じて製鉄所内の自家発電所や隣接する火力発電所に燃料ガスとして供給されるものであり、ここでは、ＢＦＧ本管にバルブを設け、ＢＦＧの一部または全部をＣＯ２分離回収装置１００を通じて二酸化炭素の除去し燃焼効率の高い燃料として自家発電所や火力発電所に供給することができる点で有利である（この点は第１の実施形態で説明したと同様の効果が得られる）。
【０１０１】
（具体例２）
図１１に示すＣＯ２分離回収装置１１０は、吸収媒体再生用の熱源として熱風炉排ガス（１５０〜３００℃）（の一部または全部）を利用するものであり、再生塔１０１が吸収媒体再生用の熱源である熱風炉１０３ｂに近接して設置されている点を除いて、図１０に示すＣＯ２分離回収装置１００と同様の構成である。
【０１０２】
したがって、上記装置１１０を用いたＣＯ２分離回収方法では、熱風炉排ガスを利用して吸収媒体９７を加熱する点を除いて、図１０に示すＣＯ２分離回収装置１００を用いたＣＯ２分離回収方法と同様である。
【０１０３】
ここで、配管９４の距離Ｘ＝ＢＦＧ本管９３と吸収塔９５との距離Ａであり、熱風炉１０３ｂから再生塔１０１まで熱風炉排ガスを供給するための配管９６の距離Ｗ＝熱風炉１０３ｂと吸収塔９５との距離Ｂであり、送り出し配管９９の距離Ｙ＝戻り配管１０５の距離Ｚ＝吸収塔９５と再生塔１０１との距離Ｃとなっており、これらの関係は２Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）、（Ｘ＋Ｗ）＜（Ｙ＋Ｚ）、及びＡ＜ＣかつＢ＜Ｃの何れも満足するように構成されている。
【０１０４】
（具体例３）
図１２に示すＣＯ２分離回収装置１２０は、吸収液再生用の熱源の一部または全部として、異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階（２段階）に設けている例であり、吸収媒体再生用の熱源のうち温度レベルの高い熱源として熱風炉排ガス（１５０〜３００℃）（の一部または全部）を、また温度レベルの低い熱源として高炉水砕スラグ排水（６０〜９０℃）を利用し、再生塔１０１が吸収媒体再生用の熱源である熱風炉１０３ｂに近接して設置されており、送り出し配管９９が高炉水砕スラグ冷却装置１０３ｃに近接する位置を通るように配置されている点を除いて、図１０に示すＣＯ２分離回収装置１００と同様の構成である。
【０１０５】
したがって、上記装置１２０を用いたＣＯ２分離回収方法では、まず、高炉水砕スラグ排水を利用して送り出し配管９９内の吸収媒体９７を加熱（予熱）した後、熱風炉排ガスを利用して吸収媒体９７を加熱する点を除いて、図１０に示すＣＯ２分離回収装置１００を用いたＣＯ２分離回収方法と同様である。
【０１０６】
ここで、配管９４の距離Ｘ＝ＢＦＧ本管９３と吸収塔９５との距離Ａであり、熱風炉１０３ｂから再生塔１０１まで熱風炉排ガスを供給するための配管９６の距離Ｗ＝熱風炉１０３ｂと吸収塔９５との距離Ｂであり、送り出し配管９９の距離Ｙ＝戻り配管１０５の距離Ｚ＝吸収塔９５と再生塔１０１との距離Ｃとなっており、これらの関係は２Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）、（Ｘ＋Ｗ）＜（Ｙ＋Ｚ）、及びＡ＜ＣかつＢ＜Ｃの何れも満足するように構成されている。
【０１０７】
（具体例４）
図１３に示すＣＯ２分離回収装置１３０は、ＣＯ２発生源である製鉄所内の自家発電所（共同火力発電所）９３ａから配管９４ａを通じてＣＯ２含有ガスである燃焼排ガス（ＣＯ２濃度８〜２０体積％）が吸収塔９５に供給される構成である点を除いて、図１０に示すＣＯ２分離回収装置１００と同様の構成である。
【０１０８】
したがって、上記装置１３０を用いたＣＯ２分離回収方法では、製鉄所内の自家発電所９３ａに近接した吸収塔９５にて、該自家発電所９３ａから供給される燃焼排ガスから吸収媒体９７を用いてＣＯ２を吸収する点を除いて、図１０に示すＣＯ２分離回収装置１００を用いたＣＯ２分離回収方法と同様である。
【０１０９】
ここで、配管９４ａの距離Ｘ＝自家発電所９３ａと吸収塔９５との距離Ａであり、焼結クーラー１０３ａから再生塔１０１まで焼結クーラー排熱を供給するための配管９６の距離Ｗ＝焼結クーラー１０３ａと吸収塔９５との距離Ｂであり、送り出し配管９９の距離Ｙ＝戻り配管１０５の距離Ｚ＝吸収塔９５と再生塔１０１との距離Ｃとなっており、これらの関係は２Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）、（Ｘ＋Ｗ）＜（Ｙ＋Ｚ）、及びＡ＜ＣかつＢ＜Ｃの何れも満足するように構成されている。
【０１１０】
なお、製鉄所内の自家発電所では、ＢＦＧまたは先の図１０〜１２のＣＯ２分離回収装置を用いて二酸化炭素が除去されたＢＦＧと、重油を燃料として、火力発電を行うことができる。上記燃焼排ガスのＣＯ２濃度８〜２０体積％は、通常のＢＦＧと重油を用いたときの例である。
【０１１１】
（具体例５）
図１４に示すＣＯ２分離回収装置１４０は、ＣＯ２発生源である（製鉄所に隣接する）火力発電所９３ｂから配管９４ｂを通じてＣＯ２含有ガスである燃焼排ガス（ＣＯ２濃度８〜１５体積％）が吸収塔９５に供給される構成であり、
さらに吸収液再生用の熱源として、異なる温度レベルの製鉄所のプロセス排熱を多段階（３段階）に設けている例であり、吸収媒体再生用の熱源のうち温度レベルの最も高い熱源として焼結クーラー排熱（２５０〜３５０℃）を、次に温度レベルの高い熱源として熱風炉排ガス（１５０〜３００℃）（の一部または全部）を、また温度レベルのより低い熱源として高炉水砕スラグ冷却水（６０〜９０℃）を利用し、再生塔１０１が火力発電所９３ｂと異なる場所、詳しくは吸収媒体再生用の熱源である焼結クーラー１０３ａに近接して設置されており、送り出し配管９９が高炉水砕スラグ冷却装置１０３ｃおよび熱風炉１０３ｂに近接する位置を通るように配置されている点を除いて、図１０に示すＣＯ２分離回収装置１００と同様の構成である。
【０１１２】
したがって、上記装置１４０を用いたＣＯ２分離回収方法では、製鉄所に隣接する火力発電所９３ｂに近接した吸収塔９５にて、該火力発電所９３ｂから供給される燃焼排ガスから吸収媒体９７を用いてＣＯ２を吸収し、さらに温度の低いプロセス排熱からブーストアップして利用すべく、高炉水砕スラグ排水、続いて熱風炉排ガスを利用して送り出し配管９９内の吸収媒体９７を加熱（予熱）した後、焼結クーラー排熱を利用して吸収媒体９７を加熱する点を除いて、図１０に示すＣＯ２分離回収装置１００を用いたＣＯ２分離回収方法と同様である。
【０１１３】
ここで、配管９４ｂの距離Ｘ＝火力発電所９３ｂと吸収塔９５との距離Ａであり、焼結クーラー１０３ａから再生塔１０１まで焼結クーラー排熱を供給するための配管９６の距離Ｗ＝焼結クーラー１０３ａと吸収塔９５との距離Ｂであり、送り出し配管９９の距離Ｙ＝戻り配管１０５の距離Ｚ＝吸収塔９５と再生塔１０１との距離Ｃとなっており、これらの関係は２Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）、（Ｘ＋Ｗ）＜（Ｙ＋Ｚ）、及びＡ＜ＣかつＢ＜Ｃの何れも満足するように構成されている。
【０１１４】
なお、本実施形態で適用し得る、化学吸収法を用いた二酸化炭素の分離回収プロセス（装置及び方法）としては、上述した「二酸化炭素吸収設備が、二酸化炭素発生源に近接して設置されており、前記吸収媒体再生設備が、二酸化炭素発生源と異なる場所に設置されてなる」との要件を満足するものであれば、特に制限されるべきものではない。したがって、他の要件である、二酸化炭素を含む原料ガス（製鉄所で発生する副生ガスやその燃焼排ガス）から化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに用いられる化学吸収液の種類や濃度や液量、該プロセスの装置構成、該プロセスでの温度や圧力等の条件や各種制御方法など、化学吸収法を用いた二酸化炭素の分離回収技術は既に公知であり、また数多くの改良がなされているものであり、こうした改良技術も含めて本実施形態の分離回収プロセスで適用し得ることはいうまでもないが、これらの技術は多くの公知文献や特許公報に掲載されているため、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１１５】
（二酸化炭素抽出後の副生ガスの利用方法）
これに関しては、第１の実施形態で説明したと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１１６】
（二酸化炭素抽出後の原料ガスの利用方法）
主に、製鉄所以外のセメント製造所や火力発電所では、二酸化炭素抽出後の原料ガスとしては、製鉄所での副生ガスと同様に利用できるものに関しては、同じように利用すればよいし、利用することができなければ、利用することなく排気することになる（図１３、１４参照のこと）。
【０１１７】
（分離回収した二酸化炭素の使用方法）
これに関しては、第１の実施形態で説明したと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１１８】
【発明の効果】
本発明の第１の実施形態により、次の効果が得られる。
【０１１９】
１）火力発電所の燃焼排ガスに比して二酸化炭素比率が高い製鉄所の副生ガス（未燃ガス）から二酸化炭素を化学吸収法で分離回収することにより、分離回収設備をコンパクトにできる。使用する原料ガスにもよるが、例えば、石炭火力発電所の二酸化炭素低濃度燃焼排ガスに対して、製鉄所のＢＦＧを原料ガスに使用した場合、設備費で３割以上削減可能である。
【０１２０】
２）製鉄所にある０〜５００℃、好ましくは３５０℃以下の低品位エネルギーを利用又は活用することにより、化学吸収法による二酸化炭素分離回収のランニングコストを低減することができる。具体的には、化学吸収法に用いる再生塔での化学吸収液の加熱に要する熱エネルギーが、本法の運転コストの支配的要因（５〜８割程度）になっており、これに製鉄所内の低品位排熱を利用又は活用できるため、全ランニングコストを大幅に低減できる。
【０１２１】
３）上記副生ガスやその燃焼排ガスから二酸化炭素を分離回収することにより、後段で副生ガスを燃料として使用する際の熱効率を改善できる。使用する原料ガスにもよるが、例えば、製鉄所のＢＦＧを原料ガスに使用した場合、２〜３割程度改善できる。
【０１２２】
４）更に上記副生ガス（未燃ガス）を燃料ガスとして使用した後の燃焼排ガスに関しては、二酸化炭素比率が更に高いため、二酸化炭素の分離回収設備をより一層小型化でき、製鉄所からの二酸化炭素の排出削減量（分離回収量）を高めることができる。
【０１２３】
また、本発明では、上記１）〜４）の効果を一度に享受し得るため、極めて安価に二酸化炭素を分離回収できるため、コスト競争の厳しい製鉄プラントにおいても産業上利用可能となり得る有効かつ有用な技術である。更に回収した二酸化炭素を製鉄所内、例えば、高炉のトップガスリサイクルに還元ガスとして利用することも可能である。そのため還元剤を減らすことができ、さらに高炉でのコークス使用量及びＣＯ２発生量も減らすことができるなど、製鉄所でのトータルコストの上昇を格段に抑える（場合によっては、コストを削減する）ことができる。また、回収した二酸化炭素が有価値製品化できる技術も上述したように数多く提案されており（本発明者らが新たに見出した技術を含む）、こうした技術との組み合わせにより、製品コストの上昇を抑え（二酸化炭素の商品価値によっては、トータルコストの削減も可能である）、尚且つ地球温暖化防止に有効に寄与できる極めて有用な技術を提供できるものである。
【０１２４】
本発明の第２の実施形態により、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって、効率的かつ安価に二酸化炭素発生源から二酸化炭素を分離回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】二酸化炭素を含む原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスの原理図である。
【図２】前記化学吸収液の再生に必要な熱量の全量を、製鉄所で発生する排熱を利用して、製鉄所で発生する原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスを模式的に表した図面である。
【図３】化学吸収液の特性に応じて、化学吸収液の再生のために製鉄所で発生する適当な排熱を多段階に活用して、製鉄所で発生する原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスを模式的に表した図面である。
【図４】化学吸収液の再生のために、製鉄所で発生する排熱を活用すると共に、工場用蒸気を活用して、製鉄所で発生する原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスを模式的に表した図面である。
【図５】本発明の第２の実施形態の代表的な装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の他の代表的な装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の更に他の代表的な装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の更にまた他の代表的な装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の別の代表的な装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の具体例１に用いた装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の具体例２に用いた装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の具体例３に用いた装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態の具体例４に用いた装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態の具体例５に用いた装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【符号の説明】
１…吸収塔、 ３…原料ガス（副生ガス）、
５…化学吸収液、 ５’…再生吸収液、
６…送り出し配管、 ７…再生塔、
８…戻り配管、 ９…加熱媒体、
１０…熱交換器、 １１…分離回収された二酸化炭素、
１３…二酸化炭素分離後の副生ガス、 １５…副生ガス配管、
５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０…ＣＯ２分離回収装置、
５３、５３ａ、５３ｂ、５３ｃ…ＣＯ２発生源、
５５、５５ａ、５５ｂ、５５ｃ…ＣＯ２吸収設備、
５７、５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄ、５７ｅ…ＣＯ２吸収媒体、
５９、５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄ、５９ｅ…送り出し配管、
６１、６１ａ、６１ｂ…吸収媒体再生設備、
６３…吸収媒体再生用の熱源、 ６３ａ、６３ｂ…プロセス排熱、
６５、６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ、６５ｅ…戻り配管、
９３…ＢＦＧ本管、 ９３ａ…自家発電所（共同火力発電所）、
９３ｂ…火力発電所、 ９４、９４ａ、９４ｂ…配管、
９５…ＣＯ２吸収設備（吸収塔）、 ９７…吸収媒体、
９９…送り出し配管、 １０１…吸収媒体再生設備（再生塔）、
１０３ａ…焼結クーラー、 １０３ｂ…熱風炉、
１０３ｃ…高炉水砕スラグ冷却装置、 １０５…戻り配管。
【発明の属する技術分野】
本発明は、二酸化炭素（以下、単にＣＯ２とも略記する。）を分離回収する方法および装置に関するものである。詳しくは、化学吸収法を用いてＣＯ２を分離回収する際、複数のＣＯ２（発生）源から供給されるＣＯ２含有ガスからＣＯ２の吸収を終えた吸収媒体をまとめて１箇所で再生して設備効率を高めたり、ＣＯ２（発生）源と異なる場所にある排熱を利用することを可能とするＣＯ２の分離回収方法および装置に関するものである。更には大規模ＣＯ２発生源を持つ製鉄所において、排熱として熱回収にしても回収利用の難しいとされる低品位（低温）の排熱を利用または活用した、副生ガス（未燃ガス）、その燃焼排ガスまたはその改質プロセスガス等のＣＯ２含有ガスからのＣＯ２の分離回収方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地球温暖化問題に対して、製造段階や利用段階における省エネルギーの推進、太陽光、風力、バイオマス等新エネルギーの活用、天然ガス等低環境負荷燃料への転換を中心として強力に推進されている。
【０００３】
一方、発生してしまった地球温暖化ガス（二酸化炭素）を分離回収して隔離、固定化しようとする研究も鋭意推進されている。例えば、火力発電所の燃焼廃ガスから、化学吸収法を用いて二酸化炭素を分離回収する方法が提案されており（例えば、非特許文献１参照）、これによれば、条件にもよるが二酸化炭素の分離回収率９０％が達成できるとしている。
【０００４】
【非特許文献１】
清原正高、「発電用ボイラー排ガスからのＣＯ２回収試験」、エネルギー・資源、エネルギー・資源学会、１９９３年、第１４巻、第１号、ｐ．９１−９７
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした火力発電所の燃焼排ガス（発電用ボイラー排ガス）から化学吸収法で二酸化炭素を分離回収する場合、火力発電所の燃焼排ガス中に含まれている二酸化炭素濃度が数〜十数体積％と低く、化学吸収法に用いる設備が大規模なものとなっていた。また、化学吸収法で二酸化炭素を分離回収する際、熱エネルギーがランニングコストの支配要因となっている。しかしながら、発電という単一プロセスの為に最適化された火力発電所では、化学吸収法に活用できるような排熱はなく、新たに熱エネルギー発生設備を設けるか、もしくは発電用に用いている蒸気を活用することで発電効率を下げる方法を取らざるを得なかった。
【０００６】
その一方で、分離回収された二酸化炭素を地中や海洋中に隔離する場合、経済上のメリットはなく（単純なコスト増）、化学原料などへ有効活用しようとしても、国内マーケットは小さくかつ需要を概ね満たしており、経済面での牽引力が働かないといった構造上の問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、大規模二酸化炭素発生源の１つである製鉄所から排出される二酸化炭素を、火力発電所と比較して小規模な設備で効率的かつ安価に分離回収する技術を提供するものである。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって、効率的かつ安価に二酸化炭素発生源から二酸化炭素を分離回収する技術を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、上記目的を達成すべく、大規模二酸化炭素発生源から排出される二酸化炭素を分離回収する技術につき、鋭意検討した結果、大規模二酸化炭素発生源である製鉄所で発生する高炉ガス等の副生ガス（未燃ガス）は、化石燃料を空気燃焼した燃焼排ガスと異なり、二酸化炭素の比率（濃度）が二十数％〜三十数％と高い。そのため、化学吸収を用いて二酸化炭素を分離回収する場合、火力発電所と比較して同量の二酸化炭素を分離回収するための設備を格段に小型化することができることを知得した。また、製鉄所は、高炉、転炉、焼結、コークス炉、加熱炉、鋳造、圧延など数多くのプロセスから成り立ってきており、既に省エネルギーの為の様々な改善が進んでおり、製鉄プロセスには活用の余地がない低品位熱エネルギーしか残されていないと考えられていたが、これを運転コストの支配的要因になっている化学吸収液の加熱に利用または活用すると化学吸収法のランニングコストを大幅に低減できることも知得した。更に、上記副生ガスは、製鉄プロセスの中で燃料ガスとして使用されているが、その途中で二酸化炭素を抽出することで、当ガスのエネルギー密度を上げ、後段のプロセスの熱効率を改善することができることも知得した。更にまた転炉ガス等の副生ガスを製鉄所内で燃焼利用した後の燃焼排ガスでは、三十数％に及ぶ高い比率でＣＯ２が含まれており、二酸化炭素を分離回収するための設備を更に小型化することができることをも知得した。これらの知見に基づき、本発明を完成するに至ったものである。
【００１０】
さらに、本発明者らが化学吸収法による二酸化炭素分離回収コストを分析してみると、最も大きなコスト要因となっているのは二酸化炭素吸収媒体の再生熱源であり、この効率化が二酸化炭素を効率的かつ安価に分離回収するという目的を達成するにあたって有効であるとの結論に至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、下記（１）〜（２２）に記載の二酸化炭素の分離回収方法および装置により達成できる。
【００１２】
（１） 製鉄所で発生する副生ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収する方法であって、
当該ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用することを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法。
【００１３】
（２） 製鉄所で発生する副生ガスの燃焼排ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収する方法であって、
当該ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用することを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法。
【００１４】
（３） 製鉄所で発生する副生ガスから水素を製造するための改質プロセスの中で産生されるプロセスガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収する方法であって、
当該ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用することを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法。
【００１５】
（４） 前記化学吸収法に供する前記副生ガス、燃焼排ガスないしプロセスガス中の二酸化炭素濃度が、１５体積％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００１６】
（５） 前記副生ガスが、高炉ガス、コークス炉ガスおよび転炉ガスの少なくとも１種であることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００１７】
（６） 前記化学吸収液の再生に必要な熱量の全量または一部を、製鉄所で発生する排熱を利用することを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００１８】
（７） 前記化学吸収液の特性に応じて、化学吸収液の再生のために製鉄所で発生する適当な排熱を多段階に活用することを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００１９】
（８） 化学吸収液の再生のために、極力製鉄所で発生する排熱を利用または活用すると共に、工場用蒸気を使用することを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００２０】
（９） 二酸化炭素発生源から二酸化炭素を分離回収する装置であって、
二酸化炭素発生源から供給される二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素吸収媒体で二酸化炭素を吸収するための二酸化炭素吸収設備と、
二酸化炭素を吸収した吸収媒体から吸収媒体再生用の熱源を利用して二酸化炭素を分離し吸収媒体を再生するための吸収媒体再生設備と、
二酸化炭素の輸送媒体として両者間を循環する二酸化炭素吸収媒体と、
二酸化炭素吸収媒体の輸送のための送り出し配管と戻り配管とを具備して構成されており、
前記二酸化炭素吸収設備が、二酸化炭素発生源に近接して設置されており、前記吸収媒体再生設備が、二酸化炭素発生源と異なる場所に設置されてなることを特徴とする二酸化炭素の分離回収装置。
【００２１】
（１０） 前記二酸化炭素発生源と二酸化炭素吸収設備との距離Ａおよび吸収媒体再生設備と吸収媒体再生用の熱源との距離Ｂと、二酸化炭素吸収設備と吸収媒体再生設備との距離Ｃとが、Ａ＜ＣかつＢ＜Ｃの関係式を満足することを特徴とする上記（９）に記載の二酸化炭素の分離回収装置。
【００２２】
（１１） 前記二酸化炭素発生源から二酸化炭素吸収設備に二酸化炭素含有ガスを供給するための配管距離Ｘと、前記二酸化炭素吸収媒体の送り出し配管距離Ｙと戻り配管距離Ｚと、吸収媒体再生用の熱源から吸収媒体再生設備に熱を供給するための配管距離Ｗとが、２Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）の関係式または（Ｘ＋Ｗ）＜（Ｙ＋Ｚ）の関係式のうち少なくとも一方の関係式を満足することを特徴とする上記（９）または（１０）に記載の二酸化炭素の分離回収装置。
【００２３】
（１２） 前記吸収媒体再生設備が、吸収媒体再生用の熱源に利用されるプロセス排熱源に近接して設置されていることを特徴とする上記（９）〜（１１）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収装置。
【００２４】
（１３） 前記吸収液再生用の熱源の一部または全部として、プロセス排熱を利用することを特徴とする上記（９）〜（１２）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収装置。
【００２５】
（１４） １つまたは複数の二酸化炭素吸収設備と、１つまたは複数の吸収液再生設備とを具備してなることを特徴とする上記（９）〜（１３）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収装置。
【００２６】
（１５） 吸収液再生用の熱源の一部または全部として、異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階に利用することを特徴とする上記（９）〜（１４）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収装置。
【００２７】
（１６） 二酸化炭素発生源から二酸化炭素を分離回収する方法であって、
二酸化炭素発生源に近接した二酸化炭素吸収設備にて当該二酸化炭素発生源から供給される二酸化炭素含有ガスから、二酸化炭素吸収媒体を用いて二酸化炭素を吸収後、
吸収液再生用の熱源を利用して該二酸化炭素吸収媒体を加熱し二酸化炭素発生源とは異なる場所の吸収液再生設備にて二酸化炭素を分離させることを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法。
【００２８】
（１７） 前記二酸化炭素発生源と二酸化炭素吸収設備との距離Ａおよび吸収媒体再生設備と吸収媒体再生用の熱源との距離Ｂと、二酸化炭素吸収設備と吸収媒体再生設備との距離Ｃとが、Ａ＜ＣかつＢ＜Ｃの関係式を満足することを特徴とする上記（１６）に記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００２９】
（１８） 前記二酸化炭素発生源から二酸化炭素吸収設備に二酸化炭素含有ガスを供給するための配管距離Ｘと、前記二酸化炭素吸収媒体の送り出し配管距離Ｙと戻り配管距離Ｚと、吸収媒体再生用の熱源から吸収媒体再生設備に熱を供給するための配管距離Ｗとが、２Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）の関係式または（Ｘ＋Ｗ）＜（Ｙ＋Ｚ）の関係式のうち少なくとも一方の関係式を満足することを特徴とする上記（１６）または（１７）に記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００３０】
（１９） 前記吸収媒体再生設備が、吸収媒体再生用の熱源に利用されるプロセス排熱源に近接して設置されていることを特徴とする上記（１６）〜（１８）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００３１】
（２０） 吸収液再生用の熱源の一部または全部にプロセス排熱を利用することを特徴とする上記（１６）〜（１９）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００３２】
（２１） １つまたは複数の二酸化炭素吸収設備と、１つまたは複数の吸収液再生設備とを用いることを特徴とする上記（１６）〜（２０）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００３３】
（２２） 吸収液再生用の熱源の一部または全部に異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階に利用することを特徴とする上記（１６）〜（２１）のいずれか１つに記載の二酸化炭素の分離回収方法。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明につき、具体的な実施形態（ないし実施例）を挙げて各要件ごと説明するが、本発明がこれらの実施形態に制限されるべきものでないことは言うまでもない。
【００３５】
本発明の第１の実施形態は、製鉄所で発生する原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収する方法において、
原料ガスに、製鉄所で発生する副生ガス、該副生ガスの燃焼排ガス及び該副生ガスから水素を製造するための改質プロセスの中で生じるプロセスガスから選ばれてなる少なくとも１種を用い、
当該原料ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに、製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用することを特徴とするものである。
【００３６】
（本実施形態の分離回収方法が適用可能なプラント）
本実施形態の分離回収方法が適用可能なプラントとしては、高炉、転炉、コークス炉等の副生ガスが発生し、かつ５００℃以下の低品位排熱が供給可能な製鉄所であれば、特に制限されるべきものではない。
【００３７】
（原料ガス）
また、本実施形態の分離回収方法に用いられる原料ガスとしては、製鉄所で発生する副生ガス（未燃ガス）であればよく、上記製鉄所の構成によっても異なるが高炉一貫製鉄所を例に取れば、高炉ガス（ＢＦＧ）、コークス炉ガス（ＣＯＧ）、転炉ガス（ＬＤＧ）が挙げられるほか、ＣＯＧやＬＤＧ等の上記副生ガスを水素製造目的で改質する過程（プロセス）の中で産生されるガス（プロセスガス）も含まれるものとする。これらの副生ガスは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合したミックス状態で用いてもよい。また、本実施形態の分離回収方法では、上記副生ガスの燃焼排ガスを原料ガスとして二酸化炭素の分離回収に供してもよい。これら原料ガス（製鉄所で発生する副生ガスないしその燃焼排ガス）は、高品位の排熱として利用可能な場合には、その利用後のものを使用する。化学吸収法による二酸化炭素吸収時の温度条件が常温付近でよいためである。これらの原料ガスは、それぞれ１種単独で二酸化炭素の分離回収に供してもよいし、２種以上を混合して二酸化炭素の分離回収に供してもよい。２種以上の混合形態には、副生ガス同士の混合形態、副生ガスの燃焼排ガス同士の混合形態のほか、副生ガスの燃焼排ガスと副生ガスとの混合形態も含まれるものとする。
【００３８】
これら原料ガスのうちＢＦＧは、二酸化炭素比率が二十数％と高く、その他に燃料成分である水素が数％、一酸化炭素が二十数％含まれている。次に、ＣＯＧは、燃料ガスとして適した水素とメタンを豊富に含んでおり、燃焼後の排ガス（燃焼排ガスともいう）における二酸化炭素濃度は二十数％になる。一方、ＬＤＧは、十数％の二酸化炭素と共に七十％前後の一酸化炭素を含んでおり、燃焼後の排ガス（燃焼排ガス）の二酸化炭素濃度は三十数％と非常に高いものとなっている。したがって、原料ガスとして好ましくは、火力発電所の二酸化炭素よりも二酸化炭素比率が高い、ＢＦＧ、ＢＦＧの燃焼排ガス、ＣＯＧの燃焼排ガス、ＬＤＧの燃焼排ガス、およびこれらのガスと他のガスとの混合ガスを用いるのがよい。更に後述するようなＣＯＧやＬＤＧを改質して水素製造を行う過程で産生されるガスも好適に用いることができる。具体的には、これら製鉄所から発生する原料ガス中の二酸化炭素比率（濃度）は、１５体積％以上、好ましくは１８体積％以上、より好ましくは２０体積％以上、更に好ましくは２２体積％以上、特に好ましくは２５体積％以上である。これらの二酸化炭素比率が高いガスから化学吸収法等の手段で二酸化炭素を分離回収する場合、火力発電所の二酸化炭素低濃度燃焼排ガス（天然ガス火力発電所で約８％、石炭火力発電所で約１２％）を原料ガスとして使用する場合に比べ、設備の規模を大幅に小さくすることが可能なためである（例えば、石炭火力発電所の二酸化炭素低濃度燃焼排ガスに対して、製鉄所のＢＦＧを原料ガスに使用した場合、二酸化炭素を分離回収する化学吸収法の設備費にして３割程度削減可能である。）。
【００３９】
（二酸化炭素の分離回収プロセス）
本実施形態の分離回収方法では、原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するものである。これは、地球温暖化対策として大規模二酸化炭素排出源である製鉄所から二酸化炭素を分離回収する場合、１００万ｔ／年といった大規模な設備能力が必要となってくる。その場合現在最も開発、普及が進んでいる二酸化炭素の分離回収方法が化学吸収法であることによる。以下、図面を用いて、化学吸収法のプロセス原理を示す。図１は、二酸化炭素を含む原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスの原理図である。
【００４０】
図１に示すように、化学吸収法は、アミン類などの化学吸収液を用い、二酸化炭素吸収設備である吸収塔１と呼ばれる反応塔で二酸化炭素を含む原料ガス３と二酸化炭素吸収媒体である化学吸収液５を５０℃前後で接触させ、化学吸収液に二酸化炭素を吸収させた後、当液を吸収液再生設備である再生塔７に送り出し配管６を通じて送り、１２０℃前後に吸収液再生用の熱源である加熱媒体９を用いて加熱し、再生塔７にて化学吸収液から二酸化炭素を分離回収し、再生された化学吸収液は戻り配管８を通じて吸収塔１に戻すことで、化学吸収液は吸収塔１と再生塔７の間を循環して循環利用する方法である。
【００４１】
上記化学吸収液には、アミン類などを含有する水溶液を用いることができるなど、従来公知のものを適宜利用することができるものであり、特に制限されるべきものではない。
【００４２】
本実施形態の分離回収方法では、上記再生塔での加熱に要する熱エネルギーが、本法の運転コストの支配的要因になっている。そこで、本実施形態の分離回収方法では、吸収液再生用の熱源として、製鉄所で発生する５００℃以下、好ましくは４００℃以下の低品位排熱を利用または活用するものである。すなわち、本実施形態の分離回収方法では、製鉄プロセスには利用が困難な低品位の熱エネルギー（該低品位の熱エネルギーの中では、できるだけ高温のものを利用または活用するのが望ましい。）を使用又は活用することで、火力発電所のように熱エネルギー発生設備を設けて加熱蒸気（加熱媒体９）を発生させたり、発電用に用いている蒸気を活用しなくてもよい。そのため、化学吸収法による二酸化炭素分離回収コストを大幅に低減できる。また、前述したように原料ガスの二酸化炭素濃度が高いため、設備がコンパクトにできるばかりでなく、設備に必要なユーティリティ（電力や用水）の使用量も削減できるため、運転コストを更に低減することができる。
【００４３】
ここで、二酸化炭素を分離させるプロセスに利用または活用する製鉄所で発生する低品位排熱を５００℃以下としたのは、５００℃を超える排熱は、現在の製鉄所では高品位排熱として使用されており、これを用いる場合には、火力発電所での発電用の蒸気を利用（転用）するのと同様の生産効率の低下をもたらすか、転用分を補うための新たな熱エネルギー発生設備を設ける必要があり、安価に二酸化炭素を分離回収する目的を達成するのが困難となる。ただし、例えば、二酸化炭素を分離させるプロセスに、ほとんどは製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用し、本発明を逃れるために、製鉄プロセス側に影響しない程度に僅かに５００℃を超える高品位排熱や燃料の燃焼熱を併用して利用又は活用する場合には、本発明の技術範囲に含まれるものとする。すなわち、本実施形態の分離回収方法では、二酸化炭素を分離させるプロセスに、製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱のみしか利用または活用し得ないと狭く解釈されるべきではなく、本発明の目的の範囲を逸脱しない範囲においては、５００℃を超える高品位排熱や燃料の燃焼熱の利用もあり得るものである。
【００４４】
製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱としては、例えば、焼結成品クーラーからの排熱（約３５０℃）、焼結主排気ガス（約２８０℃）、熱風炉排ガス（約２３０℃）、焼結主排気ガス（約１８０℃）、高炉スラグの水砕に用いた排水（約９０℃）といった製鉄プロセスには利用が困難な低品位の熱エネルギーを挙げることができるが、これらに制限されるべきものではない。すなわち、現在の製鉄所（製鉄プラント）では、副生ガスのＣＯＧやＬＤＧから水素リッチガスに水蒸気改質するための酸素燃焼併用の水蒸気改質装置などを用いて高純度の水素を回収すると同時に水素回収後の排ガスを製鉄プラント内の転炉等に利用するなど、より高度化・複雑化してきている。したがって、製鉄所（製鉄プラントないしプロセス）に組み込まれた設備を介して発生する低品位排熱に関しても本実施形態の分離回収方法の低品位排熱に含まれるものである。好ましくは、焼結成品クーラーからの排熱温度以下の低品位排熱を利用または活用するのが望ましい。該焼結成品クーラーからの排熱（約３５０℃）温度を超えるものは、製鉄所の構成にもよるが、現在のエネルギー回収技術が非常に進んだ製鉄プラントでは、既に高品位熱源として有効利用されているためである。なお、具体的な温度（数値）を規定しなかったのは、焼結成品クーラーでの設定条件や、焼結成品クーラーからの排熱を化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するプロセス（ないし設備）まで運ぶ距離や外気温等の変化により、該化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するプロセスで利用または活用に供される際の温度も若干の変動があるためである。より好ましくは、再生塔での化学吸収液の加熱温度（１２０℃前後）よりもなるべく高い温度の排熱を利用又は活用して蒸気加熱するのが望ましい。これは、化学吸収液と排熱の温度差が大きい程、熱交換に必要な設備を小さくすることが可能であり、しいてはＣＯ２の分離回収コストを低減できるからである。
【００４５】
また、こうした低品位排熱を「利用または活用する」としたのは、再生塔の加熱に使用する加熱媒体（熱エネルギー）として当該低品位排熱を直接利用してもよいし、加熱媒体（例えば、蒸気など）を所定の温度に加熱保持するのに当該低品位排熱を活用してもよいためである。装置構成が簡便でかつ熱損失が少ない点では前者が望ましく、再生塔の化学吸収液を一定温度に保持する制御のし易さの点では後者が望ましいといえる。また、加熱媒体に低品位排熱を通じる場合には、当該低品位排熱（排水や排ガス）中に含まれる腐食成分や不純物により配管内の腐食や不純物堆積による熱伝達率の低下がないように、これらを除去しておくのが望ましい。
【００４６】
また、本実施形態の分離回収方法では、上記低品位の排熱（熱エネルギー）を（単一排熱として）単独で使用または活用してもよいし、２種以上の低品位排熱を併用して使用または活用してもよい。併用する実施態様としては、加熱媒体を所定温度まで加熱する際に、２種以上の低品位排熱を温度の低いものからブーストアップしていってもよい。この際、最後に熱エネルギーが足りなければ、燃料を用いて燃焼してもよい。すなわち、本実施形態の分離回収方法では、必ずしも低品位排熱のみを化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するプロセスに利用または活用する場合に制限されるものではなく、製鉄プラント内で自家消費される以外に、都市ガス用等として販売されている燃料ガスの一部を補助燃料として利用することも可能である。こうした実施形態を図面を用いて簡単に説明する。なお、以下に示す図２〜４では、図１、更には図２〜３と同じ装置等に関しては、同じ符号を付した。
【００４７】
先ず、図２は、前記化学吸収液の再生に必要な熱量の全量（または一部）を、製鉄所で発生する排熱を利用した、製鉄所で発生する原料ガス（図２では副生ガスの例を示す）から化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスを模式的に表した図面である。
【００４８】
先ず、図２に示す実施形態では、アミン類などの化学吸収液５を用い、吸収塔１で二酸化炭素を含む原料ガスの副生ガス３と化学吸収液５を常温付近（例えば、５０℃前後）で接触させ、化学吸収液に二酸化炭素を吸収させた後、当液を再生塔７に送り、所定の再生温度（例えば、１２０℃前後）に加熱媒体９を用いて加熱する際に、該化学吸収液の再生に必要な熱量の全量を、製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱（例えば、焼結成品クーラーからの排熱など）を利用又は活用して、化学吸収液から二酸化炭素１１を分離回収する例を示すものである。なお、上記低品位排熱は、上述したように加熱蒸気などの加熱媒体９を加熱するのに活用してもよいし、直接加熱媒体９として利用してもよく、その利用又は活用形態に関しては特に制限されるべきものではない。
【００４９】
なお、吸収塔１で化学吸収液５に二酸化炭素を吸収させた後の、二酸化炭素分離後の副生ガス１３は、副生ガス配管１５に戻され、後段のプロセスに燃料ガスなどとして利用される。また、再生塔７で加熱され二酸化炭素が抽出された化学吸収液は、再生吸収液５’として吸収塔１に戻される。
【００５０】
また、本実施形態では、化学吸収液の再生に必要な熱量の全量を、製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用又は活用する例を示したが、化学吸収液の再生に必要な熱量の一部を利用する例については、後述する図４で説明する。
【００５１】
次に、図３に示す実施形態では、アミン類などの化学吸収液５を用い、吸収塔１で二酸化炭素を含む原料ガスの副生ガス３と化学吸収液５を常温付近（例えば、５０℃前後）で接触させ、化学吸収液に二酸化炭素を吸収させた後、当液を再生塔７に送り、所定の再生温度（例えば、１２０℃前後）に加熱媒体９を用いて加熱する際に、化学吸収液の特性に応じて、化学吸収液の再生のために製鉄所で発生する適当な５００℃以下の低品位排熱を多段階に、図３では、３段階として温度の低い排熱からブーストアップしていくものであり、最も温度の低い低品位な排熱（例えば、高炉スラグの水砕に用いた排水（約９０℃）等）、次に温度の低い低品位な排熱（例えば、焼結主排気ガス（約２８０℃）等）、最も温度の高い低品位な排熱（例えば、焼結成品クーラーからの排熱（約３５０℃）等）を利用又は活用して、化学吸収液から二酸化炭素１１を分離回収する例を示すものである。なお、上記３種類の低品位排熱は、上述したように加熱蒸気などの加熱媒体９を加熱するのに、順次活用してもよいし、直接加熱媒体９として順次利用してもよく、その利用又は活用形態に関しては特に制限されるべきものではない。
【００５２】
なお、吸収塔１で化学吸収液５に二酸化炭素を吸収させた後の、二酸化炭素分離後の副生ガス１３は、副生ガス配管１５に戻され、後段のプロセスに燃料ガスなどとして利用される。また、再生塔７で加熱され二酸化炭素が抽出された化学吸収液は、再生吸収液５’として吸収塔１に戻される。
【００５３】
本実施形態で、「化学吸収液の特性に応じて」としたのは、使用する化学吸収液の特性により、化学吸収液の再生に必要な熱量等が大きく異なる、使用温度範囲が制約される化学吸収液もあるため、排熱を組み合わせる際に、この点を十分に考慮する必要があるためである。なお、この点は、他の実施形態でも同様に考慮するのが望ましい。
【００５４】
更に図４は、化学吸収液の再生のために、製鉄所で発生する排熱を活用すると共に、工場用蒸気を活用して、製鉄所で発生する原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスを模式的に表した図面である。
【００５５】
更に図４に示す実施形態では、アミン類などの化学吸収液５を用い、吸収塔１で二酸化炭素を含む原料ガスの副生ガス３と化学吸収液５を常温付近（例えば、５０℃前後）で接触させ、化学吸収液に二酸化炭素を吸収させた後、当液を再生塔７に送り、所定の再生温度（例えば、１２０℃前後）に加熱媒体９を用いて加熱する際に、化学吸収液の再生のために、極力、製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱（例えば、焼結成品クーラーからの排熱など）を利用又は活用すると共に、不足分に工場用蒸気等を使用して化学吸収液から二酸化炭素１１を分離回収する例を示すものである。本実施形態では、極力製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を使用することで、工場用蒸気の必要量の低減を図ることができるものである。なお、図４では、便宜的に、製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱に焼結成品クーラーからの排熱などを１段階で用いる例を示したが、図３に示すように多段階に利用又は活用してもよいことは言うまでもない。なお、上記低品位排熱は、上述したように加熱蒸気などの加熱媒体９を加熱するのに活用してもよいし、直接加熱媒体９として利用してもよく、その利用又は活用形態に関しては特に制限されるべきものではない。また、工場用蒸気等は、直接加熱蒸気（加熱媒体９）として活用してもよいし、加熱媒体９を加熱するのに活用してもよい。
【００５６】
なお、吸収塔１で化学吸収液５に二酸化炭素を吸収させた後の、二酸化炭素分離後の副生ガス１３は、副生ガス配管１５に戻され、後段のプロセスに燃料ガスなどとして利用される。また、再生塔７で加熱され二酸化炭素が抽出された化学吸収液は、再生吸収液５’として吸収塔１に戻される。
【００５７】
また、本実施態様で、「極力」としたのは、上記図３に示されるように、利用または活用可能な製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を全て利用した上で尚且つ、化学吸収液の再生に必要な熱量が一部不足する場合も生じ得るためである。そうした場合に工場用蒸気を用いるとしたのは、製鉄所内で現に多く利用されている工場用蒸気の使用（転用）が最も簡便且つ安価に入手可能なためである。ただし、本発明では、かかる工場用蒸気以外の他の排熱等の熱源利用を排除するものではなく、他の排熱等も本発明の目的を損なわない範囲であれば十分に使用することができる。
【００５８】
また、本発明では、化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するプロセスに、製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用するものであればよく、上述してきた再生塔での加熱に要する熱エネルギーに使用または活用するものだけに何ら制限されるべきものではない。すなわち、運転コストの支配的要因になっている再生塔での加熱に要する熱エネルギーに使用または活用するのが望ましいが、現在最も開発、普及が進んでいる二酸化炭素の分離回収方法である化学吸収法においては、図１に示すようなプロセス原理（装置構成）に制約されるものではない。そのため再生塔での加熱に要する熱エネルギーほどではないが、実際に使用するプロセスでは、他にも熱交換や加熱を要する場合もあり、こうした部分に製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用してもよいといえる。
【００５９】
なお、本実施形態の分離回収方法で適用し得る、化学吸収法を用いた二酸化炭素の分離回収プロセスとしては、上述した「製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用する」との要件を満足するものであれば、特に制限されるべきものではない。したがって、他の要件である、二酸化炭素を含む原料ガス（製鉄所で発生する副生ガスやその燃焼排ガス）から化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに用いられる化学吸収液の種類や濃度や液量、該プロセスの装置構成、該プロセスでの温度や圧力等の条件や各種制御方法など、化学吸収法を用いた二酸化炭素の分離回収技術は既に公知であり、また数多くの改良がなされているものであり、こうした改良技術も含めて本実施形態の分離回収方法で適用し得ることはいうまでもないが、これらの技術は多くの公知文献や特許公報に掲載されているため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６０】
（二酸化炭素抽出後の副生ガスの利用方法）
前述の製鉄所副生ガスは、熱量に違いがあるものの、既に何れも燃料として所内で熱利用されている。この中でＢＦＧから先ず二酸化炭素を抽出しプロセスガスとして再利用する場合、１）ガスタービンの燃料、２）高炉への再注入、３）半還元鋼製造プロセスへの活用といった利用方法がある。
【００６１】
上記１）の利用方法では、ＢＦＧの熱量が７５０→１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ３と上がり、軽油等の補助燃料を加える必要がなくなる。また、上記２）の利用方法では、高炉に再度注入することで、二酸化炭素がなくなった分、化学的に平衡に達する鉄の還元反応に寄与することができ、還元剤であるコークスの使用量を低減することもできる。また上記３）の利用方法では、従来、天然ガスや石炭を用いて高炉の前段で鉄鉱石の予備還元を行っているプロセスに、当還元性ガスを用いることで、天然ガスや石炭の使用量を削減することができる。このように、二酸化炭素を抽出しプロセスガスとして再利用する場合には、現在の所内での熱利用に比して有用な作用効果を発現し得るものである。これらの作用効果は、従来の化石燃料を空気燃焼した燃焼排ガスから二酸化炭素を抽出し大気放散されていた排ガスでは得られない有用な利用が可能である点で優れている。
【００６２】
また、ＣＯＧやＬＤＧを改質し水素製造を行う場合、その途中で不要となる二酸化炭素を抽出すると、水素製造コストを低減することが可能となる。なお、ＣＯＧやＬＤＧを燃料として所内で熱利用する場合には、上記ＢＦＧから二酸化炭素を抽出しプロセスガスとして再利用する場合と同様の作用効果が得られる。
【００６３】
（分離回収した二酸化炭素の使用方法）
分離回収した二酸化炭素は、大量固定化を目的として帯水層や枯渇天然ガス田といった地中もしくは海中へ貯留することが地球環境産業技術研究機構を中心として検討されている。この他に海外を中心としてＥＯＲ（石油強制回収法）やＥＣＢＭ（石炭埋蔵メタンガスの強制回収法）への利用も進み始めている。また、水溶性天然ガス田でも天然ガスの強制回収用として二酸化炭素を注入、固定化することも可能である。
【００６４】
このうち、大量固定化を目的として帯水層や枯渇天然ガス田といった地中もしくは海中へ貯留するような場合には、当該二酸化炭素は無価値であり、回収コストはでき得る限り安価である方が望ましい。この点において、従来の電力発電所の燃焼排ガスから分離回収した二酸化炭素よりも安価に二酸化炭素を分離回収できる。
【００６５】
一方で、一製鉄所当り１万ｔ／年程度の量ではあるが、製鉄所の転炉で底吹き羽口用として二酸化炭素が使用されており、現在市場から購入しているものを、分離回収した二酸化炭素を所内循環利用することで、二酸化炭素の排出量を削減することができる。
【００６６】
次に、本発明の第２の実施形態は、二酸化炭素源から二酸化炭素の分離回収方法および装置に関するものである。
【００６７】
このうち、二酸化炭素の分離回収方法装置は、二酸化炭素発生源から二酸化炭素を分離回収する装置であって、二酸化炭素発生源の二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を吸収するための二酸化炭素吸収設備と、二酸化炭素を吸収した吸収媒体から吸収媒体再生用の熱源を利用して二酸化炭素を分離し吸収媒体を再生するための吸収媒体再生設備と、二酸化炭素の輸送媒体として両者間を循環する二酸化炭素吸収媒体と、二酸化炭素吸収媒体の輸送のための送り出し配管と戻り配管とを具備して構成されており、前記二酸化炭素吸収設備が、二酸化炭素発生源に近接して設置されており、前記吸収媒体再生設備が、二酸化炭素発生源と異なる場所に設置されてなることを特徴とするものである。
【００６８】
また、二酸化炭素の分離回収方法は、二酸化炭素源から二酸化炭素を分離回収する方法であって、二酸化炭素発生源に近接した二酸化炭素吸収設備にて当該二酸化炭素発生源から供給される二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素吸収媒体を用いて二酸化炭素を吸収後、吸収液再生用の熱源を利用して該二酸化炭素吸収媒体を加熱し二酸化炭素吸収設備とは異なる場所の吸収液再生設備にて二酸化炭素を分離させることを特徴とするものである。
【００６９】
これら本実施形態の分離回収方法及び装置では、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって、効率的かつ安価に二酸化炭素を分離回収することができるものである。例えば、隣接する火力発電所（二酸化炭素発生源）と製鉄所内の排熱源（吸収液再生熱源）とを組み合わせることにより従来より安価に二酸化炭素の分離を可能とすることができる。なお、本実施形態では、第１の実施形態と同様の化学吸収法を用いることができるが、これらに何ら制限されるべきものではなく、他の熱を必要とする二酸化炭素の分離回収方法を用いてもよいが、好ましくは化学吸収法であることから、以下では、かかる化学吸収法を中心に説明する。
【００７０】
以下、図面を用いて、本実施形態を詳しく説明するが、これらに制限されるものではない。図５〜９は、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。なお、これらの図面においては、同様の装置等の構成要件に関しては、同様の符号を付しており、図６以降では、重複を避けるためその説明を省略している場合もある。
【００７１】
図５に示すように、本実施形態のＣＯ２発生源からＣＯ２を分離回収する装置５０は、ＣＯ２発生源５３から配管を通じて供給されるＣＯ２含有ガスからＣＯ２吸収媒体５７によりＣＯ２を吸収するためのＣＯ２吸収設備５３と、ＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収媒体５５から吸収媒体再生用の熱源６３を利用してＣＯ２を分離しＣＯ２吸収媒体を再生するための吸収媒体再生設備６１と、ＣＯ２の輸送媒体としてＣＯ２吸収設備５３及びＣＯ２吸収設備５３間を循環するＣＯ２吸収媒体５７と、ＣＯ２吸収媒体５７の輸送のための送り出し配管５９と戻り配管６５とを具備して構成されており、前記ＣＯ２吸収設備５５が、ＣＯ２発生源５３に近接して設置されており、前記吸収媒体再生設備６１が、ＣＯ２発生源５３と異なる場所に設置されている。
【００７２】
したがって、上記装置５１を用いた、本実施形態のＣＯ２発生源からＣＯ２を分離回収する方法は、ＣＯ２発生源に近接したＣＯ２吸収設備５５にて当該ＣＯ２発生源５３から供給されるＣＯ２含有ガスから、ＣＯ２の輸送媒体５７としてＣＯ２吸収設備５５と吸収液再生設備６１との間を循環するＣＯ２吸収媒体５７を用いてＣＯ２を吸収後、ＣＯ２吸収媒体５７の輸送のための送り出し配管５９にて吸収液再生設備６１に送出し、吸収液再生用の熱源６３を利用して該ＣＯ２吸収媒体５７を加熱しＣＯ２発生源とは異なる場所の吸収液再生設備６１にてＣＯ２を分離させＣＯ２吸収媒体５７の輸送のための戻り配管６５にてＣＯ２吸収設備５５に戻すことで循環させるものである。
【００７３】
（本実施形態の分離回収方法が適用可能なプラント）
本実施形態の分離回収方法及び装置を適用することのできるプラントとしては、大規模ＣＯ２発生源を持つ製鉄所、火力発電所、セメント製造所などが挙げられるが、これらに制限されるべきものではない。本実施形態では、第１の実施形態で説明した製鉄所以外の大規模ＣＯ２発生源を持つプラントにも適用し得るものである。例えば、異なる場所にある二酸化炭素発生源（例えば、火力発電所の）と吸収液再生熱源（火力発電所に隣接する他のプラントで発生する排熱）を組み合わせることによって効率的かつ安価に提供し得るものである。
【００７４】
（二酸化炭素発生源）
本実施形態でいう二酸化炭素発生源としては、第１の実施形態と同様に、上記プラント内で二酸化炭素を発生する設備および該設備から次工程に二酸化炭素含有ガスを輸送する配管などがこれに該当する。また、次工程に輸送することなく排出する場合には、該排出設備（煙突など）も二酸化炭素発生源に含まれるものとする。上記二酸化炭素を発生する設備としては、例えば、高炉一貫製鉄所を例に取れば、高炉、コークス炉、転炉などが該当し、セメント製造所では、例えば、セメントキルンなどが該当するが、これらに何ら制限されるべきものではない。また、配管としては、例えば、高炉一貫製鉄所を例に取れば、高炉ガス（ＢＦＧ）配管、コークス炉ガス（ＣＯＧ）配管、転炉ガス（ＬＤＧ）配管などが該当するが、これらに何ら制限されるべきものではない。
【００７５】
（二酸化炭素含有ガス（原料ガス））
また、本実施形態でいう二酸化炭素含有ガスとしては、二酸化炭素発生源で発生する二酸化炭素含有ガスであればよく、例えば、上記製鉄所の場合、その構成によっても異なるが高炉一貫製鉄所を例に取れば、高炉ガス（ＢＦＧ）、コークス炉ガス（ＣＯＧ）、転炉ガス（ＬＤＧ）などの副生ガス（未燃ガス）が挙げられるほか、ＣＯＧやＬＤＧ等の上記副生ガスを水素製造目的で改質する過程（プロセス）の中で産生されるガス（プロセスガス）も含まれるものとする。また、本実施形態では、上記副生ガスの燃焼排ガスを二酸化炭素含有ガス（原料ガス）としてもよい。また、セメント製造所では、例えば、サスペンションプレヒーター出口ガス、電気集塵器出口ガスなどが該当し、火力発電所では燃焼排ガスなどが該当するが、これらに何ら制限されるべきものではない。
【００７６】
これら原料ガス（二酸化炭素発生源で発生する副生ガスや燃焼排ガス）は、高品位の排熱として利用可能な場合には、その利用後のものを使用するのが望ましい。二酸化炭素吸収時の温度条件が常温付近でよいためである。これらの原料ガスは、それぞれ１種単独で二酸化炭素の分離回収に供してもよいし、２種以上を混合してもよい。２種以上の混合形態には、副生ガス同士の混合形態、副生ガスの燃焼排ガス同士の混合形態のほか、副生ガスの燃焼排ガスと副生ガスとの混合形態も含まれるものとする。すなわち、本実施形態では、複数の二酸化炭素発生源に近接して複数の二酸化炭素吸収設備を設け、複数の原料ガスを取り扱うことができる。
【００７７】
これら原料ガスのうち、ＢＦＧ、ＣＯＧ、ＬＤＧのＣＯ２濃度等に関しては、第１の実施形態で説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。また、セメント製造所で発生するサスペンションプレヒーター出口ガスのＣＯ２濃度は、約１４体積％であり、電気集塵器出口ガスのＣＯ２濃度は約９体積％である。更に火力発電所で発生する燃焼排ガスのＣＯ２濃度は、数〜十数体積％である。本実施形態では、これらのいずれの原料ガスに対しても好適に利用することができる。原料ガスとして好ましくは、二酸化炭素濃度の高い原料ガスが望ましく、ＢＦＧ、ＢＦＧの燃焼排ガス、ＣＯＧの燃焼排ガス、ＬＤＧの燃焼排ガス、およびこれらのガスと他のガスとの混合ガスを用いるのがよいといえる。更に後述するようなＣＯＧやＬＤＧを改質して水素製造を行う過程で産生されるガスも好適に用いることができる。これらの二酸化炭素濃度の高い原料ガスから化学吸収法等の手段で二酸化炭素を分離回収する場合には、第１の実施形態で説明したと同様の作用効果が得られるためである。
【００７８】
上記ＣＯ２吸収媒体は、第１の実施形態で説明した化学吸収液と同様のものを用いることができるものであり、特に制限されるべきものではない。
【００７９】
また、二酸化炭素を吸収するための二酸化炭素吸収設備としては、第１の実施形態で説明した吸収塔と同様のものを用いることができるものであるが、これらに特に制限されるべきものではない。
【００８０】
また、二酸化炭素を吸収した吸収媒体から吸収媒体再生用の熱源を利用して二酸化炭素を分離し吸収媒体を再生するための吸収媒体再生設備としては、第１の実施形態で説明した再生塔と同様のものを用いることができるものであるが、これらに特に制限されるべきものではない。
【００８１】
更に、送り出し配管及び戻り配管は、二酸化炭素吸収設備と吸収媒体再生設備との間を循環する二酸化炭素吸収媒体の輸送のために、両者間に設置されているものである。
【００８２】
更に、吸収媒体再生用の熱源としては、プロセス排熱を用いるのが望ましい。具体的には、製鉄プロセスで発生する排熱やセメント製造プロセスで発生する排熱であり、好ましくは５００℃以下、より好ましくは４００℃以下の低品位排熱であるがこれらに制限されるべきものではない。このうち製鉄プロセスで発生する排熱に関しては、第１の実施形態で説明したと同様であるので、ここでの説明は省略する。またセメント製造プロセスで発生する排熱としては、例えば、サスペンションプレヒーターの排ガス（約３８０℃）、クリンカクーラー排ガス（約３５０℃）、電気集塵器出口排ガス（約２００℃）が挙げられるが、これらに制限されるべきものではない。また、本実施形態でも、吸収媒体再生用の熱源としてや燃料の燃焼熱を一部に利用又は活用する場合にも本発明の技術範囲に含まれるものとする。
【００８３】
よって、吸収媒体再生用の熱源としては、製鉄プロセスでは、例えば、焼結成品クーラー、熱風炉、高炉水砕スラグ冷却装置、焼結炉などが挙げられ（後述する具体例１〜５参照のこと）、セメント製造プロセスでは、サスペンションプレヒーター、クリンカクーラー、電気集塵器などが挙げられるが、これらに何ら制限されるべきものではない。
【００８４】
すなわち、本実施形態では、図６に示すように、前記吸収液再生用の熱源（の一部または全部）として、プロセス排熱６３ａを用いるのが望ましい。これは、第１の実施形態で説明したように製鉄所やセメント製造所で利用が困難な低品位の熱エネルギー（該低品位の熱エネルギーの中では、できるだけ高温のものを利用または活用するのが望ましい。）を使用又は活用することで、二酸化炭素の分離回収コストを大幅に低減できるためである。また、吸収液再生用の熱源として５００℃以下の低品位排熱が望ましいとしたのは、第１の実施形態で説明したのと同様の理由による。
【００８５】
また、本実施形態では、吸収媒体再生用の熱源として、一つの熱源を単独で使用または活用してもよいし、２種以上の熱源を併用して使用または活用してもよい。併用する実施態様としては、加熱媒体を所定温度まで加熱する際に、例えば、２種以上の排熱を温度の低いものからブーストアップしていってもよい。この際、最後に熱エネルギーが足りなければ、燃料を用いて燃焼してもよい。すなわち、本実施形態では、必ずしもプロセス排熱のみを化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するプロセスに利用または活用する場合に制限されるものではなく、例えば、製鉄プラント内で自家消費される以外に、都市ガス用等として販売されている燃料ガスの一部を補助燃料として利用することなども可能である。こうした例は、第１の実施形態の図２〜４で説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。
【００８６】
次に、本実施形態では、前記二酸化炭素吸収設備が、前記二酸化炭素発生源に近接して設置されており、前記吸収媒体再生設備が、前記二酸化炭素発生源と異なる場所に設置されてなることを特徴とするものである。本発明では、吸収媒体として化学吸収液を用いるため、配管距離が長くなっても該媒体を送る動力は、原料ガス（気体）に比べて圧倒的に少なくてよい。一方、二酸化炭素発生源と二酸化炭素吸収設備とを近接することなく異なる場所に設けた場合（離した場合）には、原料ガスをＣＯ２吸収設備に供給するための原料ガス供給配管距離が長くなり、該輸送媒体であるガスを送る動力は液体に比べて圧倒的に大きくなる。また、吸収媒体再生設備の設置場所が、二酸化炭素発生源と異なる場所とは、具体的には、吸収媒体再生用の熱源の近傍であることが望ましい。これは吸収媒体再生用の熱源から吸収媒体再生設備に熱媒（プロセス廃ガスや燃焼ガスなど）を配管を通じて引き回す配管距離が長くなることで、熱媒輸送中に温度が低下し熱効率が低下するのを防止するためである。
【００８７】
すなわち、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収媒体再生熱源を組み合わせる際に、二酸化炭素発生源に二酸化炭素吸収設備を近接することで、吸収媒体（吸収液）に比して大きな輸送動力を要する原料ガスの配管を引き回す距離を短くし、吸収媒体（吸収液）を異なる場所の二酸化炭素吸収設備と吸収媒体再生設備との間で引き回す方が効率的かつ安価に二酸化炭素を分離回収することができる。また、異なる場所にある吸収媒体再生熱源に吸収媒体再生設備を近接する方が、二酸化炭素発生源に吸収媒体再生設備を近接し、異なる場所にある吸収媒体再生用の熱源から熱媒を輸送するよりも、再生用熱源の熱媒を配管を通じて引き回す距離が大幅に短くできる。そのため、熱源の温度が下がるのを抑制することができ、効率的かつ安価に二酸化炭素を分離回収することができる。
【００８８】
具体的には、前記二酸化炭素発生源と二酸化炭素吸収設備との距離Ａおよび吸収媒体再生設備と吸収媒体再生用の熱源との距離Ｂと、二酸化炭素吸収設備と吸収媒体再生設備との距離Ｃとが、Ａ＜ＣかつＢ＜Ｃの関係式を満足することが望ましい（例えば、図１０〜１４参照のこと）。ここで、二酸化炭素吸収設備と吸収媒体再生設備とが１対１の関係にある場合には、上記の通りであるが、１対多、多対１、多対多の場合には、個々の二酸化炭素吸収設備と吸収媒体再生設備との間で、上記関係を全て満足するのが望ましい。また、吸収媒体再生用の熱源として、異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階に設けているような場合には、吸収媒体再生設備と温度レベルの最も高い熱源との距離をＢとする（例えば、図１２、１４参照のこと）。
【００８９】
より具体的には、前記二酸化炭素発生源から二酸化炭素吸収設備に二酸化炭素含有ガスを供給するための配管距離Ｘと、前記二酸化炭素吸収媒体の送り出し配管距離Ｙと戻り配管距離Ｚとが、２Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）の関係式を満足することが望ましく、更には吸収媒体再生用の熱源から吸収媒体再生設備まで熱（例えば、プロセス排ガスや燃料の燃焼排ガス）を供給するための配管距離Ｗとすると、（Ｘ＋Ｗ）＜（Ｙ＋Ｚ）の関係式を満足することがより望ましい。この場合にも、吸収媒体再生用の熱源として、異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階に設けているような場合には、吸収媒体再生設備と温度レベルの最も高い熱源との間の配管距離をＷとする（例えば、図１２、１４参照のこと）。
【００９０】
また、本実施形態では、１つまたは複数の二酸化炭素吸収設備と、１つまたは複数の吸収液再生設備とを具備してもよい。例えば、二酸化炭素発生源が複数ある場合、これらに近接してそれぞれ二酸化炭素吸収設備を設置してもよい。同様に、吸収媒体再生用の熱源として利用可能なプロセス排熱が複数箇所に分かれてあるような場合には、これらに近接してそれぞれ吸収媒体再生設備を設置してもよい。すなわち、二酸化炭素吸収設備と吸収液再生設備とは、１対１、多対１、１対多、多対多の関係のいずれもとり得るが、吸収液再生設備については、吸収媒体再生用の熱源の熱量に併せて集約するのが設備費やランニングコストの点で望ましい。
【００９１】
例えば、多対１の例として図７に示すように、２つの二酸化炭素発生源５３ａ、５３ｂの夫々に近接して２つの二酸化炭素吸収設備５５ａ、５５ｂが設けられており、それぞれの独立して送り出し配管５９ａと戻り配管６５ａ、並びに送り出し配管５９ｂと戻り配管６５ｂとが、これとは異なる場所、具体的には再生熱源６３に近接して設置された１つの吸収液再生設備６３との間に設けられている。図７では、送り出し配管と戻り配管が２系統独立して形成した例を示しているが、２系統の配管を途中で１系統に統合して１つの吸収液再生設備６３に吸収媒体５７を輸送し、２つの二酸化炭素吸収設備５５ａ、５５ｂに戻す際に再び２系統に分配するようにしてもよいことは言うまでもない。
【００９２】
また、二酸化炭素吸収設備と吸収液再生設備のいずれかが複数設けられている場合、例えば、多対多の例として図８に示すように、３つの二酸化炭素発生源５３ａ〜５３ｃの夫々に近接して二酸化炭素吸収設備５５ａ〜５５ｃが、これとは異なる場所、具体的には再生熱源６３ａ、６３ｂの夫々に近接して吸収媒体再生設備６１ａ、６１ｂが設置されている。この場合の両者間に設置される送り出し配管及び戻り配管としては、３つの二酸化炭素吸収設備５５ａ〜５５ｃ側に連結された３つの送り出し配管５９ａ〜５９ｃ同士及び戻り配管６５ａ〜６５ｃ同士を途中で統合させ、再分配することで、２つの送り出し配管５９ｄ〜５９ｅ及び戻り配管６５ｄ〜６５ｅとして各吸収媒体再生設備６１ａ〜６１ｂに連結するようにしてもよい。
【００９３】
こうした場合、３つの二酸化炭素吸収設備に要求されるＣＯ２吸収能力、例えば、各二酸化炭素吸収設備で取り扱う原料ガス量や該ガス中のＣＯ２濃度がそれぞれ異なる場合には、対応する吸収媒体量を供給することができるように送り出し配管５９ａ〜５９ｃ及び戻り配管６５ａ〜６５ｃの配管径（面積）や輸送ポンプなどの輸送能力を調整すればよい。具体的には、各二酸化炭素吸収設備５５ａ：５５ｂ：５５ｃの二酸化炭素吸収量が５：３：２となる場合には、例えば、送り出し配管５９ａ：５９ｂ：５９ｃ（戻り配管６５ａ：６５ｂ：６５ｃ）の配管面積ないし輸送能力も５：３：２となるようにすればよい。同様に、２つの吸収媒体再生設備での再生能力、例えば、各吸収媒体再生設備で利用される吸収媒体再生用の熱源等が異なる場合には、対応する吸収媒体量を供給することができるように配管径（面積）や輸送能力を調整すればよい。具体的には、各吸収媒体再生設備６１ａ：６１に供給される吸収媒体再生用の熱源量が６：４となる場合には、例えば、送り出し配管５９ｄ：５９ｅ（戻り配管６５ｄ：６５ｅ）の配管面積ないし輸送能力も６：４となるようにすればよい。
【００９４】
また、本実施例では、吸収液再生用の熱源（の一部または全部）として、異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階に設けてもよい。これは第１の実施形態で説明したのと同様である（図３参照のこと。）。なお、第１の実施形態および本実施形態のいずれにおいても、吸収液再生用の熱源を利用して吸収媒体を加熱する箇所は、直接吸収媒体再生設備内の吸収媒体に制限されるものではなく、送り出し配管および吸収媒体再生設備に異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階に設けることで、吸収媒体を加熱し得るように設置してもよい。この際には、図９に示すように、温度の低いプロセス排熱からブーストアップしていくことが望ましい。言い換えれば、これらの再生用の熱源として利用可能な熱源が複数箇所に点在する場合には、図９に示すように、送り出し配管をこれら熱源の近傍を通るように引き回して、再生用熱源として利用すればよい。この際に、温度の低いプロセス排熱からブーストアップしていけばよく、温度の低い熱源であるプロセス排熱６３ａ（熱源温度Ｔ１）からより高い温度の熱源であるプロセス排熱６３ｂ（熱源温度Ｔ２）の順にその近傍を送り配管が通過するように配置する。さらに、最も温度の高い熱源であるプロセス排熱６３ｃ（熱源温度Ｔ３）の近傍に吸収媒体再生設備６１を設置する。ここで、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３である。これにより、送り配管５９内を吸収液が通過する過程で該吸収媒体が徐々に高温に予熱されて吸収媒体再生設備６１に送られ、ここで再生に必要な熱量が与えられて二酸化炭素の分離がなされる。なお、送り配管内を通過する吸収媒体は、通常液体であるが、上記のように送り配管を熱源を利用して加熱する場合には、一部気化したり、該吸収媒体から二酸化炭素ガスが分離した気体を含む状態で輸送され得る場合もあるが、輸送動力の低減の観点からは、送り配管の加熱に用いる熱源としては、吸収媒体が気化したり二酸化炭素が分離しない程度の温度を持つものが望ましい。言い換えれば、吸収媒体としては、気体単独よりも密度の高いものが望ましく、特に液体である。輸送動力に重大な影響を与えない範囲内であれば、液体の一部に固体や気体をガスを有するものであってもよい。
【００９５】
また、第１の実施形態および本実施形態のいずれにおいても、戻り配管に冷熱源を利用して戻り配管内の吸収媒体を冷却してもよい。すなわち、戻り配管内の吸収媒体は、二酸化炭素吸収設備に戻されるまでに、より低温に冷やされているのが二酸化炭素の吸収効率がよいため望ましい。そこで、通常は、第１の実施形態の図１〜４に示すように、送り出し配管内の吸収媒体との間で熱交換を行って冷却されているが、さらに、製鉄所等の大規模プラントでは、冷熱源が豊富に使用されているケースもあり、一部を利用可能な場合もあるためである。ただし、本発明では、二酸化炭素吸収設備と吸収媒体再生設備との距離が異なる場所（離れた場所）にあるため、自然放冷により外気温付近まで冷まされている。したがって、夏季など、外気温が高い場合に、上記冷熱源を利用するのが特に有効といる。
【００９６】
以上が本実施形態の説明であるが、以下に具体例を図面を用いて簡単に説明するが、本発明がこれらに何ら制限されるべきものでないことは言うまでもない。図１０〜１３は、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための具体例を模式的に表した装置（プロセス）図である。なお、これらの図面においては、同様の装置等の構成要件に関しては、同様の符号を付しており、図１１以降では、重複を避けるためその説明を省略している場合もある。
【００９７】
（具体例１）
図１０に示すＣＯ２分離回収装置１００は、
ＣＯ２発生源であるＢＦＧ本管９３から配管９４を通じて供給されるＣＯ２含有ガスであるＢＦＧ（ＣＯ２濃度２０〜２５体積％）からＣＯ２吸収媒体９７によりＣＯ２を吸収するためのＣＯ２吸収設備（単に吸収塔ともいう）９５と、
ＣＯ２を吸収した吸収媒体９７から吸収媒体再生用の熱源である焼結クーラー排熱（２５０〜３５０℃）を利用してＣＯ２を分離し吸収媒体９７を再生するための吸収媒体再生設備（再生塔）１０１と、
ＣＯ２の輸送媒体として吸収塔９５及び再生塔１０１間を循環する吸収媒体９７と、
吸収媒体９７の輸送のための送り出し配管９９と戻り配管１０５とを具備して構成されており、
前記吸収塔９５がＢＦＧ本管９３に近接して設置されており、前記再生塔１０１がＢＦＧ本管９３と異なる場所、詳しくは吸収媒体再生用の熱源である焼結クーラー１０３ａに近接して設置されている。
【００９８】
したがって、上記装置１００を用いたＣＯ２分離回収方法は、ＢＦＧ本管９３に近接した吸収塔９５にてＢＦＧ本管９３から供給されるＢＦＧから、ＣＯ２の輸送媒体として吸収塔９５と再生塔１０１との間を循環する吸収媒体９７を用いてＣＯ２を吸収後、
吸収媒体９７の輸送のための送り出し配管９９にて再生塔１０１に送出し、焼結クーラー排熱を利用して該吸収媒体９７を加熱しＢＦＧ本管９３とは異なる場所の再生塔１０１にてＣＯ２を分離させ吸収媒体９７の輸送のための戻り配管１０５にて吸収塔９５に戻して循環利用される。
【００９９】
ここで、ＢＦＧ本管９３から吸収塔９５にＢＦＧを供給するための配管９４の距離Ｘ＝ＢＦＧ本管９３と吸収塔９５との距離Ａであり、焼結クーラー１０３ａから再生塔１０１まで焼結クーラー排熱を供給するための配管９６の距離Ｗ＝焼結クーラー１０３ａと吸収塔９５との距離Ｂであり、送り出し配管９９の距離Ｙ＝戻り配管１０５の距離Ｚ＝吸収塔９５と再生塔１０１との距離Ｃとなっており、これらの関係は２Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）、（Ｘ＋Ｗ）＜（Ｙ＋Ｚ）、及びＡ＜ＣかつＢ＜Ｃの何れも満足するように構成されている。
【０１００】
なお、高炉で発生したＢＦＧはＢＦＧ本管を通じて製鉄所内の自家発電所や隣接する火力発電所に燃料ガスとして供給されるものであり、ここでは、ＢＦＧ本管にバルブを設け、ＢＦＧの一部または全部をＣＯ２分離回収装置１００を通じて二酸化炭素の除去し燃焼効率の高い燃料として自家発電所や火力発電所に供給することができる点で有利である（この点は第１の実施形態で説明したと同様の効果が得られる）。
【０１０１】
（具体例２）
図１１に示すＣＯ２分離回収装置１１０は、吸収媒体再生用の熱源として熱風炉排ガス（１５０〜３００℃）（の一部または全部）を利用するものであり、再生塔１０１が吸収媒体再生用の熱源である熱風炉１０３ｂに近接して設置されている点を除いて、図１０に示すＣＯ２分離回収装置１００と同様の構成である。
【０１０２】
したがって、上記装置１１０を用いたＣＯ２分離回収方法では、熱風炉排ガスを利用して吸収媒体９７を加熱する点を除いて、図１０に示すＣＯ２分離回収装置１００を用いたＣＯ２分離回収方法と同様である。
【０１０３】
ここで、配管９４の距離Ｘ＝ＢＦＧ本管９３と吸収塔９５との距離Ａであり、熱風炉１０３ｂから再生塔１０１まで熱風炉排ガスを供給するための配管９６の距離Ｗ＝熱風炉１０３ｂと吸収塔９５との距離Ｂであり、送り出し配管９９の距離Ｙ＝戻り配管１０５の距離Ｚ＝吸収塔９５と再生塔１０１との距離Ｃとなっており、これらの関係は２Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）、（Ｘ＋Ｗ）＜（Ｙ＋Ｚ）、及びＡ＜ＣかつＢ＜Ｃの何れも満足するように構成されている。
【０１０４】
（具体例３）
図１２に示すＣＯ２分離回収装置１２０は、吸収液再生用の熱源の一部または全部として、異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階（２段階）に設けている例であり、吸収媒体再生用の熱源のうち温度レベルの高い熱源として熱風炉排ガス（１５０〜３００℃）（の一部または全部）を、また温度レベルの低い熱源として高炉水砕スラグ排水（６０〜９０℃）を利用し、再生塔１０１が吸収媒体再生用の熱源である熱風炉１０３ｂに近接して設置されており、送り出し配管９９が高炉水砕スラグ冷却装置１０３ｃに近接する位置を通るように配置されている点を除いて、図１０に示すＣＯ２分離回収装置１００と同様の構成である。
【０１０５】
したがって、上記装置１２０を用いたＣＯ２分離回収方法では、まず、高炉水砕スラグ排水を利用して送り出し配管９９内の吸収媒体９７を加熱（予熱）した後、熱風炉排ガスを利用して吸収媒体９７を加熱する点を除いて、図１０に示すＣＯ２分離回収装置１００を用いたＣＯ２分離回収方法と同様である。
【０１０６】
ここで、配管９４の距離Ｘ＝ＢＦＧ本管９３と吸収塔９５との距離Ａであり、熱風炉１０３ｂから再生塔１０１まで熱風炉排ガスを供給するための配管９６の距離Ｗ＝熱風炉１０３ｂと吸収塔９５との距離Ｂであり、送り出し配管９９の距離Ｙ＝戻り配管１０５の距離Ｚ＝吸収塔９５と再生塔１０１との距離Ｃとなっており、これらの関係は２Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）、（Ｘ＋Ｗ）＜（Ｙ＋Ｚ）、及びＡ＜ＣかつＢ＜Ｃの何れも満足するように構成されている。
【０１０７】
（具体例４）
図１３に示すＣＯ２分離回収装置１３０は、ＣＯ２発生源である製鉄所内の自家発電所（共同火力発電所）９３ａから配管９４ａを通じてＣＯ２含有ガスである燃焼排ガス（ＣＯ２濃度８〜２０体積％）が吸収塔９５に供給される構成である点を除いて、図１０に示すＣＯ２分離回収装置１００と同様の構成である。
【０１０８】
したがって、上記装置１３０を用いたＣＯ２分離回収方法では、製鉄所内の自家発電所９３ａに近接した吸収塔９５にて、該自家発電所９３ａから供給される燃焼排ガスから吸収媒体９７を用いてＣＯ２を吸収する点を除いて、図１０に示すＣＯ２分離回収装置１００を用いたＣＯ２分離回収方法と同様である。
【０１０９】
ここで、配管９４ａの距離Ｘ＝自家発電所９３ａと吸収塔９５との距離Ａであり、焼結クーラー１０３ａから再生塔１０１まで焼結クーラー排熱を供給するための配管９６の距離Ｗ＝焼結クーラー１０３ａと吸収塔９５との距離Ｂであり、送り出し配管９９の距離Ｙ＝戻り配管１０５の距離Ｚ＝吸収塔９５と再生塔１０１との距離Ｃとなっており、これらの関係は２Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）、（Ｘ＋Ｗ）＜（Ｙ＋Ｚ）、及びＡ＜ＣかつＢ＜Ｃの何れも満足するように構成されている。
【０１１０】
なお、製鉄所内の自家発電所では、ＢＦＧまたは先の図１０〜１２のＣＯ２分離回収装置を用いて二酸化炭素が除去されたＢＦＧと、重油を燃料として、火力発電を行うことができる。上記燃焼排ガスのＣＯ２濃度８〜２０体積％は、通常のＢＦＧと重油を用いたときの例である。
【０１１１】
（具体例５）
図１４に示すＣＯ２分離回収装置１４０は、ＣＯ２発生源である（製鉄所に隣接する）火力発電所９３ｂから配管９４ｂを通じてＣＯ２含有ガスである燃焼排ガス（ＣＯ２濃度８〜１５体積％）が吸収塔９５に供給される構成であり、
さらに吸収液再生用の熱源として、異なる温度レベルの製鉄所のプロセス排熱を多段階（３段階）に設けている例であり、吸収媒体再生用の熱源のうち温度レベルの最も高い熱源として焼結クーラー排熱（２５０〜３５０℃）を、次に温度レベルの高い熱源として熱風炉排ガス（１５０〜３００℃）（の一部または全部）を、また温度レベルのより低い熱源として高炉水砕スラグ冷却水（６０〜９０℃）を利用し、再生塔１０１が火力発電所９３ｂと異なる場所、詳しくは吸収媒体再生用の熱源である焼結クーラー１０３ａに近接して設置されており、送り出し配管９９が高炉水砕スラグ冷却装置１０３ｃおよび熱風炉１０３ｂに近接する位置を通るように配置されている点を除いて、図１０に示すＣＯ２分離回収装置１００と同様の構成である。
【０１１２】
したがって、上記装置１４０を用いたＣＯ２分離回収方法では、製鉄所に隣接する火力発電所９３ｂに近接した吸収塔９５にて、該火力発電所９３ｂから供給される燃焼排ガスから吸収媒体９７を用いてＣＯ２を吸収し、さらに温度の低いプロセス排熱からブーストアップして利用すべく、高炉水砕スラグ排水、続いて熱風炉排ガスを利用して送り出し配管９９内の吸収媒体９７を加熱（予熱）した後、焼結クーラー排熱を利用して吸収媒体９７を加熱する点を除いて、図１０に示すＣＯ２分離回収装置１００を用いたＣＯ２分離回収方法と同様である。
【０１１３】
ここで、配管９４ｂの距離Ｘ＝火力発電所９３ｂと吸収塔９５との距離Ａであり、焼結クーラー１０３ａから再生塔１０１まで焼結クーラー排熱を供給するための配管９６の距離Ｗ＝焼結クーラー１０３ａと吸収塔９５との距離Ｂであり、送り出し配管９９の距離Ｙ＝戻り配管１０５の距離Ｚ＝吸収塔９５と再生塔１０１との距離Ｃとなっており、これらの関係は２Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）、（Ｘ＋Ｗ）＜（Ｙ＋Ｚ）、及びＡ＜ＣかつＢ＜Ｃの何れも満足するように構成されている。
【０１１４】
なお、本実施形態で適用し得る、化学吸収法を用いた二酸化炭素の分離回収プロセス（装置及び方法）としては、上述した「二酸化炭素吸収設備が、二酸化炭素発生源に近接して設置されており、前記吸収媒体再生設備が、二酸化炭素発生源と異なる場所に設置されてなる」との要件を満足するものであれば、特に制限されるべきものではない。したがって、他の要件である、二酸化炭素を含む原料ガス（製鉄所で発生する副生ガスやその燃焼排ガス）から化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに用いられる化学吸収液の種類や濃度や液量、該プロセスの装置構成、該プロセスでの温度や圧力等の条件や各種制御方法など、化学吸収法を用いた二酸化炭素の分離回収技術は既に公知であり、また数多くの改良がなされているものであり、こうした改良技術も含めて本実施形態の分離回収プロセスで適用し得ることはいうまでもないが、これらの技術は多くの公知文献や特許公報に掲載されているため、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１１５】
（二酸化炭素抽出後の副生ガスの利用方法）
これに関しては、第１の実施形態で説明したと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１１６】
（二酸化炭素抽出後の原料ガスの利用方法）
主に、製鉄所以外のセメント製造所や火力発電所では、二酸化炭素抽出後の原料ガスとしては、製鉄所での副生ガスと同様に利用できるものに関しては、同じように利用すればよいし、利用することができなければ、利用することなく排気することになる（図１３、１４参照のこと）。
【０１１７】
（分離回収した二酸化炭素の使用方法）
これに関しては、第１の実施形態で説明したと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１１８】
【発明の効果】
本発明の第１の実施形態により、次の効果が得られる。
【０１１９】
１）火力発電所の燃焼排ガスに比して二酸化炭素比率が高い製鉄所の副生ガス（未燃ガス）から二酸化炭素を化学吸収法で分離回収することにより、分離回収設備をコンパクトにできる。使用する原料ガスにもよるが、例えば、石炭火力発電所の二酸化炭素低濃度燃焼排ガスに対して、製鉄所のＢＦＧを原料ガスに使用した場合、設備費で３割以上削減可能である。
【０１２０】
２）製鉄所にある０〜５００℃、好ましくは３５０℃以下の低品位エネルギーを利用又は活用することにより、化学吸収法による二酸化炭素分離回収のランニングコストを低減することができる。具体的には、化学吸収法に用いる再生塔での化学吸収液の加熱に要する熱エネルギーが、本法の運転コストの支配的要因（５〜８割程度）になっており、これに製鉄所内の低品位排熱を利用又は活用できるため、全ランニングコストを大幅に低減できる。
【０１２１】
３）上記副生ガスやその燃焼排ガスから二酸化炭素を分離回収することにより、後段で副生ガスを燃料として使用する際の熱効率を改善できる。使用する原料ガスにもよるが、例えば、製鉄所のＢＦＧを原料ガスに使用した場合、２〜３割程度改善できる。
【０１２２】
４）更に上記副生ガス（未燃ガス）を燃料ガスとして使用した後の燃焼排ガスに関しては、二酸化炭素比率が更に高いため、二酸化炭素の分離回収設備をより一層小型化でき、製鉄所からの二酸化炭素の排出削減量（分離回収量）を高めることができる。
【０１２３】
また、本発明では、上記１）〜４）の効果を一度に享受し得るため、極めて安価に二酸化炭素を分離回収できるため、コスト競争の厳しい製鉄プラントにおいても産業上利用可能となり得る有効かつ有用な技術である。更に回収した二酸化炭素を製鉄所内、例えば、高炉のトップガスリサイクルに還元ガスとして利用することも可能である。そのため還元剤を減らすことができ、さらに高炉でのコークス使用量及びＣＯ２発生量も減らすことができるなど、製鉄所でのトータルコストの上昇を格段に抑える（場合によっては、コストを削減する）ことができる。また、回収した二酸化炭素が有価値製品化できる技術も上述したように数多く提案されており（本発明者らが新たに見出した技術を含む）、こうした技術との組み合わせにより、製品コストの上昇を抑え（二酸化炭素の商品価値によっては、トータルコストの削減も可能である）、尚且つ地球温暖化防止に有効に寄与できる極めて有用な技術を提供できるものである。
【０１２４】
本発明の第２の実施形態により、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって、効率的かつ安価に二酸化炭素発生源から二酸化炭素を分離回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】二酸化炭素を含む原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスの原理図である。
【図２】前記化学吸収液の再生に必要な熱量の全量を、製鉄所で発生する排熱を利用して、製鉄所で発生する原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスを模式的に表した図面である。
【図３】化学吸収液の特性に応じて、化学吸収液の再生のために製鉄所で発生する適当な排熱を多段階に活用して、製鉄所で発生する原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスを模式的に表した図面である。
【図４】化学吸収液の再生のために、製鉄所で発生する排熱を活用すると共に、工場用蒸気を活用して、製鉄所で発生する原料ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収するためのプロセスを模式的に表した図面である。
【図５】本発明の第２の実施形態の代表的な装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の他の代表的な装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の更に他の代表的な装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の更にまた他の代表的な装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の別の代表的な装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の具体例１に用いた装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の具体例２に用いた装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の具体例３に用いた装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態の具体例４に用いた装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態の具体例５に用いた装置を模式的に表した図面であって、異なる場所にある二酸化炭素発生源と吸収液再生熱源を組み合わせることによって二酸化炭素を分離回収するための装置（プロセス）図である。
【符号の説明】
１…吸収塔、 ３…原料ガス（副生ガス）、
５…化学吸収液、 ５’…再生吸収液、
６…送り出し配管、 ７…再生塔、
８…戻り配管、 ９…加熱媒体、
１０…熱交換器、 １１…分離回収された二酸化炭素、
１３…二酸化炭素分離後の副生ガス、 １５…副生ガス配管、
５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０…ＣＯ２分離回収装置、
５３、５３ａ、５３ｂ、５３ｃ…ＣＯ２発生源、
５５、５５ａ、５５ｂ、５５ｃ…ＣＯ２吸収設備、
５７、５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄ、５７ｅ…ＣＯ２吸収媒体、
５９、５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄ、５９ｅ…送り出し配管、
６１、６１ａ、６１ｂ…吸収媒体再生設備、
６３…吸収媒体再生用の熱源、 ６３ａ、６３ｂ…プロセス排熱、
６５、６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ、６５ｅ…戻り配管、
９３…ＢＦＧ本管、 ９３ａ…自家発電所（共同火力発電所）、
９３ｂ…火力発電所、 ９４、９４ａ、９４ｂ…配管、
９５…ＣＯ２吸収設備（吸収塔）、 ９７…吸収媒体、
９９…送り出し配管、 １０１…吸収媒体再生設備（再生塔）、
１０３ａ…焼結クーラー、 １０３ｂ…熱風炉、
１０３ｃ…高炉水砕スラグ冷却装置、 １０５…戻り配管。
Claims (22)
- 製鉄所で発生する副生ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収する方法であって、
当該ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに、製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用することを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法。 - 製鉄所で発生する副生ガスの燃焼排ガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収する方法であって、
当該ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用することを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法。 - 製鉄所で発生する副生ガスから水素を製造するための改質プロセスの中で産生されるプロセスガスから化学吸収法にて二酸化炭素を分離回収する方法であって、
当該ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収後、化学吸収液を加熱し二酸化炭素を分離させるプロセスに製鉄所で発生する５００℃以下の低品位排熱を利用または活用することを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法。 - 前記化学吸収法に供する前記副生ガス、燃焼排ガスないしプロセスガス中の二酸化炭素濃度が、１５体積％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離回収方法。
- 前記副生ガスが、高炉ガス、コークス炉ガスおよび転炉ガスの少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離回収方法。
- 前記化学吸収液の再生に必要な熱量の全量または一部を、製鉄所で発生する排熱を利用または活用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離回収方法。
- 前記化学吸収液の特性に応じて、化学吸収液の再生のために製鉄所で発生する適当な排熱を多段階に利用または活用することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離回収方法。
- 化学吸収液の再生のために、極力製鉄所で発生する排熱を利用または活用すると共に、工場用蒸気を使用することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離回収方法。
- 二酸化炭素発生源から二酸化炭素を分離回収する装置であって、
二酸化炭素発生源から供給される二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素吸収媒体で二酸化炭素を吸収するための二酸化炭素吸収設備と、
二酸化炭素を吸収した吸収媒体から吸収媒体再生用の熱源を利用して二酸化炭素を分離し吸収媒体を再生するための吸収媒体再生設備と、
二酸化炭素の輸送媒体として両者間を循環する二酸化炭素吸収媒体と、
二酸化炭素吸収媒体の輸送のための送り出し配管と戻り配管とを具備して構成されており、
前記二酸化炭素吸収設備が、二酸化炭素発生源に近接して設置されており、前記吸収媒体再生設備が、二酸化炭素発生源と異なる場所に設置されてなることを特徴とする二酸化炭素の分離回収装置。 - 前記二酸化炭素発生源と二酸化炭素吸収設備との距離Ａおよび吸収媒体再生設備と吸収媒体再生用の熱源との距離Ｂと、二酸化炭素吸収設備と吸収媒体再生設備との距離Ｃとが、Ａ＜ＣかつＢ＜Ｃの関係式を満足することを特徴とする請求項９に記載の二酸化炭素の分離回収装置。
- 前記二酸化炭素発生源から二酸化炭素吸収設備に二酸化炭素含有ガスを供給するための配管距離Ｘと、前記二酸化炭素吸収媒体の送り出し配管距離Ｙと戻り配管距離Ｚと、吸収媒体再生用の熱源から吸収媒体再生設備に熱を供給するための配管距離Ｗとが、２Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）の関係式または（Ｘ＋Ｗ）＜（Ｙ＋Ｚ）の関係式のうち少なくとも一方の関係式を満足することを特徴とする請求項９または１０に記載の二酸化炭素の分離回収装置。
- 前記吸収媒体再生設備が、吸収媒体再生用の熱源に利用されるプロセス排熱源に近接して設置されていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離回収装置。
- 前記吸収液再生用の熱源の一部または全部として、プロセス排熱を利用することを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離回収装置。
- １つまたは複数の二酸化炭素吸収設備と、１つまたは複数の吸収液再生設備とを具備してなることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離回収装置。
- 吸収液再生用の熱源の一部または全部として、異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階に利用することを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離回収装置。
- 二酸化炭素発生源から二酸化炭素を分離回収する方法であって、
二酸化炭素発生源に近接した二酸化炭素吸収設備にて当該二酸化炭素発生源から供給される二酸化炭素含有ガスから、二酸化炭素吸収媒体を用いて二酸化炭素を吸収後、
吸収液再生用の熱源を利用して該二酸化炭素吸収媒体を加熱し二酸化炭素発生源とは異なる場所の吸収液再生設備にて二酸化炭素を分離させることを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法。 - 前記二酸化炭素発生源と二酸化炭素吸収設備との距離Ａおよび吸収媒体再生設備と吸収媒体再生用の熱源との距離Ｂと、二酸化炭素吸収設備と吸収媒体再生設備との距離Ｃとが、Ａ＜ＣかつＢ＜Ｃの関係式を満足することを特徴とする請求項１６に記載の二酸化炭素の分離回収方法。
- 前記二酸化炭素発生源から二酸化炭素吸収設備に二酸化炭素含有ガスを供給するための配管距離Ｘと、前記二酸化炭素吸収媒体の送り出し配管距離Ｙと戻り配管距離Ｚと、吸収媒体再生用の熱源から吸収媒体再生設備に熱を供給するための配管距離Ｗとが、２Ｘ＜（Ｙ＋Ｚ）の関係式または（Ｘ＋Ｗ）＜（Ｙ＋Ｚ）の関係式のうち少なくとも一方の関係式を満足することを特徴とする請求項１６または１７に記載の二酸化炭素の分離回収方法。
- 前記吸収媒体再生設備が、吸収媒体再生用の熱源に利用されるプロセス排熱源に近接して設置されていることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離回収方法。
- 吸収液再生用の熱源の一部または全部にプロセス排熱を利用することを特徴とする請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離回収方法。
- １つまたは複数の二酸化炭素吸収設備と、１つまたは複数の吸収液再生設備とを用いることを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離回収方法。
- 吸収液再生用の熱源の一部または全部に異なる温度レベルのプロセス排熱を多段階に利用することを特徴とする請求項１６〜２１のいずれか１項に記載の二酸化炭素の分離回収方法。
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