CCS：Carbon dioxide Capture and Storage

「二酸化炭素回収・貯留」
発電所や化学工場などから排出されたCO₂を、ほかの気体から分離して集め、地中深くに貯留・圧入する

出典：経済産業省 資源エネルギー庁
https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/ccus.html

参考：環境省 (1)環境省CCS事業の成果等について①分離回収技術について資料1-1-1
https://www.env.go.jp/earth/ccs/ccus-kaigi/ccus2021.html

化学吸収法によるCO₂の分離・回収プロセスでエアロゾルが及ぼす影響

化学吸収法
…CO₂吸収液の化学反応を利用して CO₂を分離する技術で、炭酸ガスを選択的に大量溶解できる液体と排ガスを接触させ、反応吸収の原理によって液体中に CO₂を取り込む方法 。
アルカリ性の吸収液にCO₂を吸収させるアミン法 モノエタノールアミン法：MEA法の利用が中心 。
　　　　　　

吸収塔(CO₂分離設備)で、アミン溶媒がエアロゾルに凝集し、ミスト形成を引き起こしてしまう
・吸収塔によるアミンでの CO₂分離・回収における効率の低下
・排ガス中に同伴し、微量なミスト状のアミンが大気へ放出

排ガス中の気相評価・リアルタイムモニタリング装置として
電子式低圧インパクターELPI+

ELPI＋の使用例　～エアロゾル個数濃度と粒径に基づくアミンミスト形成の予測～

吸収塔(CO₂分離設備)の上流でELPI＋、吸収塔の下流でFTIR(ガス分析装置)を使用し、粒子個数濃度と粒径によって、エアロゾル(ミスト)の形成にどのような影響があるかを確認。

ELPI+のインパクタープレートでの結露は、測定結果の誤差を引き起してしまうため、高湿度の排ガスでELPI+を使用することはできない。そのため、ELPI+に入る前に排ガスを希釈する必要があり、上左図に示すように、1段階の加熱希釈ステップを使用して排ガスを希釈し、測定を実施。

Flue gas１および2には多数のPM /エアロゾルが含まれており、アミンミストが形成され、吸収装置の上部から大量のアミンが排出された。PM /エアロゾルが少ないFlue gas 3は、アミンミストの形成が防止され、吸収塔から出るアミン排出量が非常に少ないことが明らかになった。

ミスト形成を引き起こすのは、排ガスのエアロゾル以外の影響ではないという事実を確認するため、Flue gas 2 filteredは、Flue gas 2のパラメータを一定に保った状態でろ過を行った。その結果、Flue gas 3と同様であり、少ない数値となった。

Jan Mertensa ; Leonie Brachertb , Dominique Desaghera , Bernd Schallertc , Purvil Khakhariad , Earl Goetheerd . GHGT 12. Predicting amine mist formation based on aerosol number concentration and size measurements in flue gas. Energy Procedia 63 ( 2014 ) 893-901. より抜粋

ELPI+の使用例　～CO2分離・回収設備の粒子測定～

電子式低圧インパクターELPI+シリーズ

カスケードインパクター原理～空気動力学径～

ELPI＋ カスケードインパクター捕集プレート

粒子検出の仕組み　～ コロナチャージ×エレクトロメーター～

HT-ELPI＋［高温対応電子式低圧インパクター］

HT-ELPI＋は、チャージャ部およびインパクタ捕集部を最高180℃まで加熱できるので、高温のエアロゾルを冷やすことなくダイレクトに測定することができる。これによりサンプル粒子の水分凝縮等を抑えながら測定を行う。

チャージャ部およびインパクタ捕集部はELPI＋本体から分離され、専用のヒータユニットに組込まれる。
HT-ELPI＋はオプションで最高500チャンネルの高分解能を有するHR/HT-ELPI＋にアップグレードすることも可能。

測定データ例（個数濃度粒径評価）

その他基礎研究事例(CO₂) 吸着液イオン液体の粒径分布計測

イオン液体：アニオンおよびカチオンのみで構成される液体。揮発性が無い、燃えない、電気を通すなどの性質を持つ。
CO₂吸着能力を有するものもあり、単体利用やアミンと混合させた利用法などの研究が進んでいる。
イオン液体をミスト化し比表面積を向上させることにより、効率的に CO₂を回収することが可能となるため 、ミスト化手法による粒径分布への影響を知るために粒径分布計測が求められる。

　　　　　　　　　　　　　　　　計測上の課題
　　　　　　　　　　　　　　　　・イオン液体は揮発しないため 、 計測装置内に残留し 、 故障の原因となる可能性がある 。
　　　　　　　　　　　　　　　　・腐食性を有するイオン液体の場合 、 計測装置内部の耐腐食性が求められる 。

イオン液体ミストの粒径分布計測装置として
エアロゾルスペクトロメーターPromo シリーズ

Promoシリーズ［エアロゾルスペクトロメーター］

PALAS社 Promo シリーズは、0.2～105 µmのエアロゾルの粒径分布計測装置 。
256チャンネルの粒径分解能を有する 。
最大の特徴は、エアロゾルセンサーと 光源やスペクトロメータを有するコントローラーユニットが切り離された構造を有すること。これにより、エアロゾルセンサー内の清掃をユーザーサイドで簡易に行うことができる 。

エアロゾルセンサー内部でサンプルエアロゾルと接触するのはステンレス(またはアルミニウム)とガラスのみの為、ミスト状のイオン液体やオイル、腐食性ガス中の微粒子計測を行った場合も、使用後すぐにクリーニング可能 。 簡易校正もユーザーサイドで実施可能なため、継続的でシームレスな運用が可能 。

測定データ例（粒径分布評価）

光散乱法(welas digital※Promoシリーズの同型機)で計測されたエレクトロスプレー法により生成されたイオン液体微粒子の粒径分布
（左：印加電圧別、右：印加電圧と流量別）

粒子計測に関する装置は当社にご相談ください
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