二酸化炭素の循環利用方法及びそのシステム
【課題】処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させて、異物を処理用二酸化炭素から確実に分離し、再利用される処理用二酸化炭素の精製効率を高める。
【解決手段】先ず処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物に含まれる異物を処理用二酸化炭素に吸収させ被処理物を処理する。次いで異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて気体状態等の処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させ気体状態等の処理用二酸化炭素１１を精製する。次に精製された処理用二酸化炭素１１を被処理物の処理工程に戻し、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液を異物１３と液体状態の処理用二酸化炭素１１と吸収液１４とに分離する。更に分離された処理用二酸化炭素１１を被処理物の処理工程に戻し、分離された吸収液１４を処理用二酸化炭素の精製工程に戻す。
【解決手段】先ず処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物に含まれる異物を処理用二酸化炭素に吸収させ被処理物を処理する。次いで異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて気体状態等の処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させ気体状態等の処理用二酸化炭素１１を精製する。次に精製された処理用二酸化炭素１１を被処理物の処理工程に戻し、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液を異物１３と液体状態の処理用二酸化炭素１１と吸収液１４とに分離する。更に分離された処理用二酸化炭素１１を被処理物の処理工程に戻し、分離された吸収液１４を処理用二酸化炭素の精製工程に戻す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体、液体又は超臨界流体のいずれかの状態の二酸化炭素、具体的には、高圧気体、亜臨界液体、亜臨界以外の液体又は超臨界流体のいずれかの状態の二酸化炭素を利用する分野に、上記二酸化炭素を利用した後の使用済みの二酸化炭素を回収して精製し再利用する循環利用方法とそのシステムに関する。更に詳しくは、被処理物に含まれる不純物の抽出や被処理物に付着した汚染物質の除去などに上記二酸化炭素を利用した後に、使用済みの二酸化炭素を回収して精製し再利用する循環利用方法とそのシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、使用済みの二酸化炭素を回収して精製し再利用するシステムとして、貯槽がポンプ及び加熱器を介して供給槽に接続され、この供給槽がバルブを介して洗浄槽に接続され、洗浄槽の下部の滞留部がフラッシュ槽に接続され、更にフラッシュ槽の下端が有機物回収槽に接続されるとともに、フラッシュ槽の上端が冷却器に接続された洗浄システムが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
このように構成された洗浄システムでは、先ず有機物の付着している被洗浄物を洗浄槽内の洗浄容器に収容し、貯槽からポンプ及び加熱器を介して供給槽に二酸化炭素を供給する。ここで、供給槽内及び洗浄槽内の温度条件及び圧力条件は、超臨界状態となる温度３１℃以上かつ圧力７ＭＰａ以上に維持する。次に供給槽からバルブを介して洗浄槽に超臨界二酸化炭素を導入し、洗浄槽内で被洗浄物を洗浄して有機物を被洗浄物から分離する。被洗浄物の洗浄終了後、有機物を含む二酸化炭素を減圧バルブにより減圧してフラッシュ槽で二酸化炭素と有機物とを分離する。更に分離した二酸化炭素は冷却器を通して貯槽に送ってリサイクルし、汚染物は有機物回収槽に送るようになっている。
【０００３】
一方、先ず表面が高分子有機物で汚染された被処理物を洗浄槽に入れた後にこの洗浄槽を密閉し、次に洗浄槽に液体二酸化炭素又は二酸化炭素ガスとオゾンを供給し洗浄槽内の圧力又は温度を上昇させて液体二酸化炭素等を超臨界二酸化炭素に状態変化させて、有機物をオゾンにより分解した後に、低分子化した有機物を超臨界二酸化炭素により抽出する超臨界二酸化炭素とオゾンによる洗浄方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。この洗浄方法では、洗浄槽内で低分子有機物を抽出した超臨界二酸化炭素を減圧分離槽に供給して減圧し、超臨界二酸化炭素を液体二酸化炭素又は二酸化炭素ガスに状態変化させる。これにより超臨界二酸化炭素に溶解していた低分子有機物を二酸化炭素ガスから分離し、洗浄槽におけるオゾンによる高分子有機物の低分子化により発生した水は低分子有機物ととともに回収される。上記低分子有機物を分離した二酸化炭素ガスには、僅かに低分子有機物が含まれ、またオゾンが残存しているため、４０〜２００℃に加熱することにより、低分子有機物のオゾンによる分解が促進され、上記僅かな低分子有機物の多くは二酸化炭素と水に分解される。この二酸化炭素ガスは冷却・圧縮して供給槽に再び貯留されるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−１１７５０４号公報（段落［００２６］、段落［００３３］〜段落［００３５］、図３）
【特許文献２】特開２００５−１３８０６３号公報（請求項１、段落［００１１］、段落［００１２］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の特許文献１に示された洗浄システムや特許文献２に示された洗浄方法では、洗浄槽から排出された有機物を含む二酸化炭素中の成分の大部分が二酸化炭素であるため、有機物の分圧が非常に低い。これにより減圧した後に有機物の分圧が更に低くなり、低い分圧下での有機物の沸点が低くなるため、多くの有機物が気化して二酸化炭素ガスに同伴してしまい、有機物の二酸化炭素からの分離性が低下し、再利用される二酸化炭素を十分に精製できない不具合があった。特に、不純物である有機物の沸点が相対的に低い場合、大気圧近くまで減圧すると、有機物が揮発し易くなって二酸化炭素ガスに同伴する有機物の量が増えてしまい、有機物の二酸化炭素からの分離性が更に低下する問題点があった。
また、上記従来の特許文献１に示された洗浄システムでは、被洗浄物の洗浄終了後、有機物を含む二酸化炭素を減圧バルブにより減圧してフラッシュ槽で二酸化炭素と有機物とを分離しており、また上記従来の特許文献２に示された洗浄方法では、洗浄槽内で低分子有機物を抽出した超臨界二酸化炭素を減圧分離槽に供給して減圧し、超臨界二酸化炭素を液体二酸化炭素又は二酸化炭素ガスに状態変化させているため、有機物が分離された二酸化炭素を再び利用するためには、二酸化炭素を圧縮して超臨界状態にしなければならず、多くのエネルギを必要とする不具合があった。
【０００５】
本発明の第１の目的は、処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させることにより、異物を処理用二酸化炭素から確実に分離でき、被処理物の処理に再利用される処理用二酸化炭素の精製効率を高めることができる、二酸化炭素の循環利用方法及びそのシステムを提供することにある。
本発明の第２の目的は、異物を吸収した吸収液から異物を確実に分離でき、二酸化炭素の精製に再利用される吸収液の精製効率を高めることができる、二酸化炭素の循環利用方法及びそのシステムを提供することにある。
本発明の第３の目的は、異物を含む処理用二酸化炭素を高圧ガス、液体又は超臨界流体の状態で精製することにより、精製後の処理用二酸化炭素を圧縮するためのエネルギを低減できる、二酸化炭素の循環利用方法及びそのシステムを提供することにある。
本発明の第４の目的は、異物を含む処理用二酸化炭素を高圧の液体状態で精製しかつ液体状態のまま被処理物の処理工程又は処理手段に戻すことにより、処理用二酸化炭素の循環動力を低減できる、二酸化炭素の循環利用方法及びそのシステムを提供することにある。
本発明の第５の目的は、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液から処理用二酸化炭素を分離し、この処理用二酸化炭素を液体状態になるように調整して被処理物の処理工程又は処理手段に戻すことにより、処理用二酸化炭素の循環動力を低減できる、二酸化炭素の循環利用方法及びそのシステムを提供することにある。
本発明の第６の目的は、異物が有機物であり、異物を含む処理用二酸化炭素が液体状態である場合、吸収液への有機物の吸収率（溶解度）が液体状態の処理用二酸化炭素への有機物の吸収率（溶解度）より大きいため、有機物を液体状態の処理用二酸化炭素から効率良く分離できる、二酸化炭素の循環利用方法及びそのシステムを提供することにある。
本発明の第７の目的は、イオン性液体を主成分とする吸収液を用いた場合、精製された高圧ガス状態の処理用二酸化炭素に吸収液が全く含まれず、処理用二酸化炭素の精製効率を更に高めることができ、精製後の二酸化炭素の純度を更に向上できる、二酸化炭素の循環利用方法及びそのシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、気体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させ被処理物を処理する工程と、異物を含む処理用二酸化炭素を気体状態又は超臨界状態で回収した後にこの異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させ気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素１１を精製する工程と、この精製された処理用二酸化炭素１１を被処理物の処理工程に戻す工程と、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液を回収した後にこの吸収液を異物１３と液体状態の処理用二酸化炭素１１と吸収液１４とに分離する工程と、この分離された処理用二酸化炭素１１を被処理物の処理工程に戻す工程と、上記分離された吸収液１４を処理用二酸化炭素の精製工程に戻す工程とを含む二酸化炭素の循環利用方法である。
この請求項１に記載された二酸化炭素の循環利用方法では、処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させた後に、この異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させる。これにより処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させることができるので、異物を処理用二酸化炭素１１から確実に分離できる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、図２に示すように、気体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させ被処理物を処理する工程と、異物を含む処理用二酸化炭素を気体状態又は超臨界状態になるように調整して回収した後にこの異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させ気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素１１を精製する工程と、この精製された処理用二酸化炭素１１を被処理物の処理工程に戻す工程と、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液を回収した後にこの吸収液を液体状態の処理用二酸化炭素１１と上記異物を吸収した吸収液８７とに分離する第１の分離工程と、この分離された処理用二酸化炭素１１を被処理物の処理工程に戻す工程と、異物を吸収した吸収液８７を回収した後にこの吸収液８７を異物と吸収液１４とに分離する第２の分離工程と、この分離された吸収液１４を処理用二酸化炭素の精製工程に戻す工程とを含む二酸化炭素の循環利用方法である。
この請求項２に記載された二酸化炭素の循環利用方法では、処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させることができるので、異物を処理用二酸化炭素から確実に分離できるとともに、第１の分離工程で異物と吸収液とを分相できなくても、第２の分離工程で異物と吸収液１４を確実に分離できるので、処理用二酸化炭素１１の精製に再利用される吸収液１４の精製効率を高めることができる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、図３に示すように、液体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させ被処理物を処理する工程と、異物を含む処理用二酸化炭素を液体状態になるように調整して回収した後にこの異物を含む液体状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて液体状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を吸収液に吸収させ液体状態の処理用二酸化炭素１１を精製する工程と、この精製された液体状態の処理用二酸化炭素１１を被処理物の処理工程に戻す工程と、異物を吸収した吸収液１２７を回収した後にこの異物を吸収した吸収液１２７を異物と吸収液１２４とに分離する工程と、この分離された吸収液１２４を処理用二酸化炭素の精製工程に戻す工程とを含む二酸化炭素の循環利用方法である。
この請求項３に記載された二酸化炭素の循環利用方法では、異物を含む処理用二酸化炭素を高圧の液体状態で精製し、液体状態のままで被処理物の処理工程に戻すので、処理用二酸化炭素１１の循環動力を低減できる。また液体状態の二酸化炭素と吸収液との相互溶解度が非常に小さいため、液体状態の処理用二酸化炭素１１と、異物を吸収した吸収液１２７とが精製工程で速やかに分相（相分離）する。更に異物が有機物であれば、吸収液への有機物の吸収率（溶解度）が液体状態の処理用二酸化炭素１１への有機物の吸収率（溶解度）より大きいため、有機物を液体状態の処理用二酸化炭素１１から効率良く分離できる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、更に図１に示すように、分離工程で分離された一部の処理用二酸化炭素１１を液体状態になるように調整して回収することを特徴とする。
この請求項４に記載された二酸化炭素の循環利用方法では、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液から分離工程で処理用二酸化炭素を液体状態で分離し、この処理用二酸化炭素１１を液体状態のままで処理工程に戻すので、気体状態の処理用二酸化炭素１１を処理工程に戻す場合より、処理用二酸化炭素１１の循環動力を低減できる。
請求項５に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１に示すように、精製工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ１〜３５ＭＰａ及び１０〜１５０℃であり、分離工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ３〜２５ＭＰａ及び０〜１００℃であることを特徴とする。
この請求項５に記載された二酸化炭素の循環利用方法では、上記温度条件及び圧力条件の精製工程で、異物を含む処理用二酸化炭素を高圧ガス又は超臨界流体の状態で精製するので、精製後の処理用二酸化炭素１１を圧縮するためのエネルギを低減できる。また上記温度条件及び圧力条件の分離工程で、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液から分離工程で処理用二酸化炭素１１を液体状態で分離し、この処理用二酸化炭素１１を液体状態のままで処理工程に戻すので、分離後の処理用二酸化炭素１１を圧縮するためのエネルギを低減できる。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項２に係る発明であって、更に図２に示すように、精製工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ１〜３５ＭＰａ及び１０〜１５０℃であり、第１分離工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ３〜２５ＭＰａ及び０〜１００℃であり、第２分離工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ０．１〜１０ＭＰａ及び３０〜３００℃であることを特徴とする。
この請求項６に記載された二酸化炭素の循環利用方法では、上記温度条件及び圧力条件の精製工程で、異物を含む処理用二酸化炭素を高圧ガス又は超臨界流体の状態で精製するので、精製後の処理用二酸化炭素１１を圧縮するためのエネルギを低減できる。また上記温度条件及び圧力条件の第１分離工程で、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液から処理用二酸化炭素１１を分離し、この処理用二酸化炭素１１を液体状態のままで処理工程に戻すので、分離後の処理用二酸化炭素１１を圧縮するためのエネルギを低減できる。更に上記温度条件及び圧力条件の第２分離工程で、異物を吸収した吸収液８７から異物を分離し、この異物８７の分離除去された吸収液１４を処理用二酸化炭素の精製工程に戻すので、吸収液１４の精製効率を向上できる。
【００１１】
請求項７に係る発明は、請求項１ないし４いずれか１項に係る発明であって、更に吸収液が、イオン性液体を主成分とする組成物であることを特徴とする。
この請求項７に記載された二酸化炭素の循環利用方法では、吸収液がイオン性液体であるので、異物である有機物の吸収液への吸収率（溶解度）が、二酸化炭素の吸収液への吸収率（溶解度）より桁違いに大きく、また異物である有機物の吸収液への吸収速度（溶解速度）も、二酸化炭素の吸収液への吸収速度（溶解速度）より速い。このため吸収時（溶解時）の温度、圧力及び時間を調整することにより、処理用二酸化炭素の吸収液への吸収率（溶解度）が異物の吸収液への吸収率（溶解度）と比べて非常に小さくなる。また吸収液であるイオン性液体は蒸気圧が略ゼロである。この結果、精製された処理用二酸化炭素に吸収液が殆ど含まれなくなり、処理用二酸化炭素の精製効率を高めることができる。更に吸収液であるイオン性液体は蒸気圧が略ゼロであるので、分離手段は多段の複雑な構造の蒸留塔等を用いずに、１段の簡単な構造の蒸発器又は加熱器を用いるだけで済む。
請求項９に係る発明は、請求項１ないし３いずれか１項に係る発明であって、更に吸収液が水又は高分子有機物であることを特徴とする。
この請求項９に記載された二酸化炭素の循環利用方法では、吸収液が水であれば、吸収液の液体状態の処理用二酸化炭素との相互溶解度が小さいので、精製後の処理用二酸化炭素に吸収液が殆ど含まれず、吸収液が液体状態の異物と相互溶解しないので、分離後の吸収液に異物が含まれない。また吸収液が高分子有機物であれば、吸収液の沸点が高く、吸収液の蒸気圧が低く、吸収液の密度が大きく、更に吸収液の液体状態の処理用二酸化炭素との相互溶解度が小さいので、精製後の処理用二酸化炭素に吸収液が殆ど含まれず、また吸収液と液体状態の異物との沸点差が大きいので、加熱によって吸収液と異物とを分離できる。
請求項１１に係る発明は、請求項７、８又は１０いずれか１項に係る発明であって、更に水、アルコール類、エーテル類及びフェノール類からなる群より選ばれた１種又は２種以上の添加剤を、吸収液１００重量％に対して１〜５０重量％添加することを特徴とする。
この請求項１１に記載された二酸化炭素の循環利用方法では、上記添加剤を吸収液に添加することにより、吸収液の粘性を低下させることができる。この添加剤を含む吸収液を処理用二酸化炭素の精製工程に供給すると、添加剤を含む吸収液が異物を吸収する能力を殆ど低下させずにスムーズに流れて異物を速やかに吸収できるとともに、添加剤を含む吸収液の取扱いが容易になる。
【００１２】
請求項１２に係る発明は、図１に示すように、気体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とが供給され処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させ被処理物を処理する処理手段１２と、処理手段１２から気体状態又は超臨界状態で排出されかつ異物を含む処理用二酸化炭素と吸収液とが供給され上記異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と上記吸収液とを接触させて気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させ気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素を精製する精製手段１６と、精製手段１６から排出された気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素をそのまま或いは液体状態にして処理手段１２に供給する第１供給手段７１と、精製手段１６から排出されかつ異物及び処理用二酸化炭素を吸収した吸収液を異物１３と液体状態の処理用二酸化炭素１１と吸収液１４とにそれぞれ分離する分離手段１８と、分離手段１８から排出された液体状態の処理用二酸化炭素１１を処理手段１２に供給する第２供給手段７２と、分離手段１８から排出された吸収液１４を精製手段１６に供給する第３供給手段７３とを備えた二酸化炭素の循環利用システムである。
この請求項１２に記載された二酸化炭素の循環利用システムでは、処理手段１２で処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させた後に、異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを精製手段で接触させて異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させる。これにより処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させることができるので、異物１３を処理用二酸化炭素から確実に分離できる。
【００１３】
請求項１３に係る発明は、図２に示すように、気体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とが供給され処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させ被処理物を処理する処理手段１２と、処理手段１２から気体状態又は超臨界状態で排出されかつ異物を含む処理用二酸化炭素と吸収液とが供給され上記異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させ気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素を精製する精製手段１６と、精製手段１６から排出された気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素をそのままの状態或いは液体状態にして処理手段１２に供給する第１供給手段７１と、精製手段１６から排出されかつ異物及び処理用二酸化炭素を吸収した吸収液を液体状態の処理用二酸化炭素１１と異物を吸収した吸収液８７とにそれぞれ分離する第１分離手段８１と、第１分離手段８１から排出された液体状態の処理用二酸化炭素１１を処理手段１２に供給する第２供給手段７２と、第１分離手段８１から排出されかつ異物を吸収した吸収液８７を異物と吸収液１４とにそれぞれ分離する第２分離手段８２と、第２分離手段８２から排出された吸収液１４を精製手段１６に供給する第３供給手段７３とを備えた二酸化炭素の循環利用システムである。
この請求項１３に記載された二酸化炭素の循環利用システムでは、精製手段１６で処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させることができるので、異物を処理用二酸化炭素から確実に分離できるとともに、第１分離手段８１での異物と吸収液とを分相できなくても、第２分離手段８２で異物と吸収液１４を確実に分離できるので、処理用二酸化炭素１１の精製に再利用される吸収液１４の精製効率を高めることができる。
【００１４】
請求項１４に係る発明は、図３に示すように、液体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とが供給され処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させ被処理物を処理する処理手段１２と、処理手段１２から液体状態になるように調整して排出されかつ異物を含む処理用二酸化炭素と吸収液とが供給され上記異物を含む液体状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて液体状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を吸収液に吸収させ液体状態の処理用二酸化炭素１１を精製する精製手段１０６と、精製手段１０６から排出された液体状態の処理用二酸化炭素１１を処理手段１２に供給する第１供給手段１４１と、精製手段１０６から排出されかつ異物を吸収した吸収液１２７を異物と吸収液１２４とにそれぞれ分離する分離手段１０８と、分離手段１０８から排出された吸収液１２４を精製手段１０６に供給する第２供給手段１４２とを備えた二酸化炭素の循環利用システムである。
この請求項１４に記載された二酸化炭素の循環利用システムでは、精製手段１０６で異物を含む処理用二酸化炭素を高圧の液体状態で精製し、高圧の液体状態のままで処理手段１２に戻すので、処理用二酸化炭素１１の循環動力を低減できる。また液体状態の二酸化炭素と吸収液との相互溶解度が非常に小さいため、液体状態の処理用二酸化炭素１１と、異物を吸収した吸収液１２７とが精製手段１０６で速やかに分相（相分離）する。更に異物が有機物であれば、吸収液への有機物の吸収率（溶解度）が液体状態の処理用二酸化炭素１１への有機物の吸収率（溶解度）より大きいため、有機物を液体状態の処理用二酸化炭素１１から効率良く分離できる。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたように、本発明によれば、処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させた後に、この異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させるので、処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させることができる。この結果、異物を処理用二酸化炭素から確実に分離できるので、被処理物の処理に再利用される処理用二酸化炭素の精製効率を高めることができる。
また処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させた後に、この異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させ、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液を第１の分離工程で液体状態の処理用二酸化炭素と上記異物を吸収した吸収液とに分離し、更に異物を吸収した吸収液を第２の分離工程で異物と吸収液とに分離すれば、処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させることができるので、異物を処理用二酸化炭素から確実に分離できるとともに、第１の分離工程での異物と吸収液とを分相できなくても、第２の分離工程で異物と吸収液を確実に分離できるので、二酸化炭素の精製に再利用される吸収液の精製効率を高めることができる。
また処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させた後に、この異物を含む液体状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて液体状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を吸収液に吸収させ、異物を吸収した吸収液を異物と吸収液とに分離すれば、異物を含む処理用二酸化炭素を高圧の液体状態で精製し、液体状態のままで被処理物の処理工程に戻すので、処理用二酸化炭素の循環動力を低減できる。また液体状態の二酸化炭素と吸収液との相互溶解度が非常に小さいため、液体状態の処理用二酸化炭素と、異物を吸収した吸収液とを精製工程で速やかに分相できる。また異物が有機物であれば、吸収液への有機物の吸収率が液体状態の処理用二酸化炭素への有機物の吸収率より大きいため、有機物を液体状態の処理用二酸化炭素から効率良く分離できる。
【００１６】
また分離工程で分離された処理用二酸化炭素を液体状態で回収すれば、気体状態の処理用二酸化炭素を処理工程に戻す場合より、処理用二酸化炭素の循環動力を低減できる。
また精製工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ１〜３５ＭＰａ及び１０〜１５０℃であれば、異物を含む処理用二酸化炭素を高圧ガス又は超臨界流体の状態で精製するので、精製後の処理用二酸化炭素を圧縮するためのエネルギを低減でき、分離工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ３〜２５ＭＰａ及び０〜１００℃であれば、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液から分離工程で処理用二酸化炭素を液体状態で分離し、この処理用二酸化炭素を液体状態のままで処理工程に戻すので、分離後の処理用二酸化炭素を圧縮するためのエネルギを低減できる。
また精製工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ１〜３５ＭＰａ及び１０〜１５０℃であれば、上記と同様に異物を含む処理用二酸化炭素を高圧ガス又は超臨界流体の状態で精製するので、精製後の処理用二酸化炭素を圧縮するためのエネルギを低減でき、第１分離工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ３〜２５ＭＰａ及び０〜１００℃であれば、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液から第１分離工程で処理用二酸化炭素を液体状態で分離し、この処理用二酸化炭素を液体状態のままで被処理物の処理工程に戻すので、分離後の処理用二酸化炭素を圧縮するためのエネルギを低減でき、更に第２分離工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ０．１〜１０ＭＰａ及び３０〜３００℃であれば、異物を吸収した吸収液から異物を第２分離工程で分離し、この異物の分離除去された吸収液を処理用二酸化炭素の精製工程に戻すので、吸収液の精製効率を向上できる。
【００１７】
また吸収液が、イオン性液体を主成分とする組成物であれば、異物である有機物の吸収液への吸収率が、二酸化炭素の吸収液への吸収率より桁違いに大きく、また異物である有機物の吸収液への吸収速度も、二酸化炭素の吸収液への吸収速度より速いため、吸収時の温度、圧力及び時間を調整することにより、処理用二酸化炭素の吸収液への吸収率が異物の吸収液への吸収率（溶解度）と比べて非常に小さくなり、更に吸収液であるイオン性液体の蒸気圧が略ゼロである。この結果、精製された処理用二酸化炭素に吸収液が殆ど含まれなくなり、処理用二酸化炭素の精製効率を高めることができる。また吸収液であるイオン性液体は蒸気圧が略ゼロであるので、分離手段は多段の複雑な構造の蒸留塔等を用いずに、１段の簡単な構造の蒸発器又は加熱器を用いるだけで済む。
また吸収液が水であれば、吸収液のが液体状態の処理用二酸化炭素との相互溶解度が小さいので、精製後の処理用二酸化炭素に吸収液が殆ど含まれず、吸収液が高分子有機物であれば、吸収液の沸点が高く、吸収液の蒸気圧が低く、吸収液の密度が大きく、更に吸収液の液体状態の処理用二酸化炭素との相互溶解度が小さいので、精製後の処理用二酸化炭素に吸収液が殆ど含まれず、また吸収液と液体状態の異物との沸点差が大きいので、加熱によって吸収液と異物とを分離できる。
また水、アルコール類、エーテル類及びフェノール類からなる群より選ばれた１種又は２種以上の添加剤を、吸収液１００重量％に対して１〜５０重量％添加すれば、吸収液の粘性を低下させることができる。この結果、添加剤を含む吸収液を処理用二酸化炭素の精製工程に供給すると、添加剤を含む吸収液が異物を吸収する能力を殆ど低下させずにスムーズに流れて異物を速やかに吸収できるとともに、添加剤を含む吸収液の取扱いが容易になる。
【００１８】
また処理手段で気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させた後に、異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを精製手段で接触させて異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させれば、処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させることができるので、異物を処理用二酸化炭素から確実に分離できる。
また処理手段で気体又は超臨界の状態の処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させた後に、異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを精製手段で接触させて異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させ、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液を第１分離手段で液体状態の処理用二酸化炭素と上記異物を吸収した吸収液とに分離し、更に異物を吸収した吸収液を第２分離手段で異物と吸収液とに分離すれば、精製手段で処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させることができる。即ち、異物を処理用二酸化炭素から確実に分離できるとともに、第１分離手段での異物と吸収液とを分相できなくても、第２分離手段で異物と吸収液を確実に分離できる。この結果、二酸化炭素の精製に再利用される吸収液の精製効率を高めることができる。
更に処理手段で被処理物又は液体状態若しくは超臨界状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物をこの処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させ、精製手段で液体状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を吸収液に吸収させ、精製された液体状態の処理用二酸化炭素を第１供給手段により処理手段に供給し、異物を吸収した吸収液を分離手段で異物と吸収液とにそれぞれ分離し、分離された吸収液を第２供給手段により精製手段に供給すれば、精製手段で異物を含む処理用二酸化炭素を高圧の液体状態で精製し、高圧の液体状態のままで処理手段に戻すので、処理用二酸化炭素の循環動力を低減できる。上記液体状態の二酸化炭素と吸収液との相互溶解度が非常に小さいため、液体状態の処理用二酸化炭素と、異物を吸収した吸収液とが精製手段で速やかに分相し、また異物が有機物であれば、吸収液への有機物の吸収率が液体状態の処理用二酸化炭素への有機物の吸収率より大きいため、有機物を液体状態の処理用二酸化炭素から効率良く分離できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１に示すように、二酸化炭素の循環利用システムは、処理用二酸化炭素と被処理物とが供給される処理手段１２と、処理手段１２から排出された異物を含む処理用二酸化炭素と吸収液とが供給される精製手段１６と、精製手段１６から排出された気体状態の処理用二酸化炭素を液体状態になるように調整して貯留するタンク１７と、タンク１７に貯留された処理用二酸化炭素１１を処理手段１２に供給する第１供給手段２１と、精製手段１６から排出されかつ異物１３及び処理用二酸化炭素１１を吸収した吸収液１４を異物１３と処理用二酸化炭素１１と吸収液１４とにそれぞれ分離する分離手段１８と、分離手段１８から排出された液体状態の処理用二酸化炭素１１をタンク１７に供給する第２供給手段２２と、分離手段１８から排出された吸収液１４を精製手段１６に供給する第３供給手段２３とを備える。処理手段１２に供給される処理用二酸化炭素の状態は、気体又は超臨界流体のいずれかの状態であり、処理用二酸化炭素は、圧力１〜３５ＭＰａかつ温度１０〜１５０℃の高圧ガス状態であることが好ましい。
【００２０】
一方、上記処理手段１２で行われる処理工程、即ち処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させ被処理物を処理する工程には、次の(1)〜(8)で示すような工程がある。
(1) 添加剤等の異物を含む樹脂成形体等の被処理物を処理用二酸化炭素に接触させることにより、被処理物から処理用二酸化炭素にて異物を抽出する工程。
(2) 表面に有機物等の異物（汚染物質）が付着した繊維、半導体基板等の被処理物を処理用二酸化炭素に接触させることにより、被処理物の内部又は表面から異物を処理用二酸化炭素にて除去（洗浄）する工程。
(3) 樹脂成形体、繊維等の被処理物を、着色剤又は機能性剤のいずれか一方又は双方を溶解した処理用二酸化炭素に接触させることにより、処理用二酸化炭素に溶解している着色剤等の異物を被処理物の内部又は表層に付与（染色）する工程。
(4) 添加剤等の異物を含む処理用二酸化炭素を樹脂等の被処理物に接触させることにより、被処理物を処理用二酸化炭素にて発泡させる工程。
(5) 担体等の被処理物を、担持金属又は金属化合物等の異物の溶解した処理用二酸化炭素に接触させることにより、処理用二酸化炭素に溶解している担持金属又は金属化合物等の異物を被処理物に担持する工程。
(6) 高分子等の被処理物を、強度増強剤等の異物の溶解した処理用二酸化炭素に接触させることにより、処理用二酸化炭素に溶解している強度増強剤等の異物を被処理物に組込んで高分子等の被処理物を改質する工程。
(7) モノマー等の第１被処理物とモノマー等の第２被処理物とを混合した後に、この混合物を処理用二酸化炭素に接触させることにより、未反応モノマー等の異物を処理用二酸化炭素に吸収して第１及び第２被処理物を重合する工程。
(8) 低分子等の第１被処理物と低分子等の第２被処理物とを、処理用二酸化炭素の雰囲気中で反応させ、反応物、生成物或いは副生物等の異物を処理用二酸化炭素に吸収して第１及び第２被処理物から新しい化合物を合成する工程。
【００２１】
処理手段１２の上面は第１排出管３１により精製手段１６の側面下部に接続され、この第１排出管３１には熱交換器１９が設けられる。この精製手段１６は、高圧ガス状態の処理用二酸化炭素と吸収液との接触を効率良く行わせる複数の棚段で構成される棚段塔、又は容器内に複数の固体を充填してこれらの固体の隙間に上記高圧ガス状態の処理用二酸化炭素及び吸収液を流通させる充填塔であることが好ましい。また精製手段１６の上面は第２排出管３２によりタンク１７の上面に接続され、タンク１７の側面下部は第１供給管２１により処理手段１２の下面に接続される。第２排出管３２には、精製手段１６からタンク１７に向って順に、３方切換弁２６及び第１冷却器４１が設けられ、第１供給管２１には、タンク１７から処理手段１２に向って順に、第１開閉弁５１、第１ポンプ６１、加熱器２７及び３方切換弁２８が設けられる。第２供給管２２、第１開閉弁５１、第１ポンプ６１、加熱器２７及び３方切換弁２８により第１供給手段７１が構成される。また精製手段１６の下面は第３排出管３３により分離手段１８の側面上部に接続され、分離手段１８の側面上部は第２供給管２２によりタンク１７の側面下部に接続される。第３排出管３３には第２冷却器４２が設けられ、第２供給管２２には第２開閉弁５２が設けられる。第２供給管２２及び第２開閉弁５２により第２供給手段７２が構成される。また分離手段１８は３５ＭＰａ程度の圧力に耐える耐圧液槽である。更に分離手段１８の下面は第３供給管２３により精製手段１６の側面上部に接続され、分離手段１８の側面中央部には第４排出管３４が接続される。第３供給管２３には、分離手段１８から精製手段１６に向って順に、第３開閉弁５３及び第２ポンプ６２が設けられ、第４排出管３４には第４開閉弁５４が設けられる。第３供給管２３、第３開閉弁５３及び第２ポンプ６２により第３供給手段７３が構成される。なお、図１中の符号２４は３方切換弁２６と３方切換弁２８とを接続する第４供給管である。この第４供給管２４は、精製手段１６で精製された処理用二酸化炭素１１を、タンク１７を通さずに処理手段１２に直接供給する場合に用いられる。
【００２２】
一方、吸収液１４は、イオン性液体（低温溶融有機塩）又はこれをを主成分とする組成物であることが好ましい。このイオン性液体はカチオン及びアニオンを有する。カチオンは、[Ｒ,Ｒ’−Ｎ2Ｃ3Ｈ3]+（N,N’-ジアルキルイミダゾリウム）、[ＮＲXＨ4-X]+（アルキルアンモニウム）、[Ｒ−ＮＣ5Ｈ5]+（N-アルキルピリジニウム）、[Ｒ−ＮＣ4Ｈ8]+（N-アルキルピロリジニウム）及び[ＰＲXＨ4-X]+（アルキルフォスフォニウム）からなる群より選ばれた１種又は２種以上のカチオンであることが好ましく、[Ｒ,Ｒ’−Ｎ2Ｃ3Ｈ3]+（N,N’-ジアルキルイミダゾリウム）又は[Ｒ−ＮＣ5Ｈ5]+（N-アルキルピリジニウム）のいずれか一方又は双方からなるカチオンであることが更に好ましい。アニオンは、ＰＦ6-、ＢＦ4-、ＮＯ3-、ＥｔＳＯ4-、ＡｌＣｌ4-及びＡｌＢｒ4-からなる群より選ばれた１種又は２種以上のアニオンであることが好ましく、ＰＦ6-又はＢＦ4-のいずれか一方又は双方からなるアニオンであることが更に好ましい。上記カチオン中のＲ及びＲ’は炭素数１〜１８のアルキル基又は水素であり、カチオン中のＸは１〜３である。また吸収液は水又は高分子有機物であることができる。高分子有機物からなる吸収液は、ポリエチレングリコール(polyethylene glycol)、ポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol)、ポリエーテル(polyether)、ポリエステル(polyester)、ポリアルカン(polyalkane)及びポリオレフィン(polyolefine)からなる群より選ばれた１種又は２種以上のポリマーであることが好ましい。なお、吸収液がイオン性液体からなる組成物、イオン性液体を主成分とする組成物、或いは高分子有機物である場合には、吸収液に、水、アルコール類、エーテル類及びフェノール類からなる群より選ばれた１種又は２種以上の添加剤を添加することが好ましい。この添加剤は吸収液１００重量％に対して１〜５０重量％、好ましくは５〜１０重量％添加される。ここで、添加剤を１〜５０重量％の範囲に限定したのは、１重量％未満では吸収液の粘性を低減する効果があまり得られず、５０重量％を越えると吸収液による異物の吸収性能に悪影響を及ぼすからである。
【００２３】
このように構成された二酸化炭素の循環利用システムを用いて二酸化炭素の循環利用方法を説明する。
処理手段１２で処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させた後に、異物を含む気体状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを精製手段１６で接触させて異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させる。処理手段１２の上面から排出されかつ異物を含む処理用二酸化炭素は、熱交換器１９により、圧力及び温度がそれぞれ処理手段１２内の圧力及び温度と同じか或いはそれより低い値に調整されて、即ち、好ましくは１〜３５ＭＰａの圧力かつ１０〜１５０℃の温度、更に好ましくは５〜１０ＭＰａの圧力かつ２０〜５０℃の温度の高圧ガス状態に調整されて、精製手段１６に供給される。これにより精製手段１６内の雰囲気の圧力及び温度はそれぞれ上記圧力及び温度の範囲内となる。ここで、処理手段１２の上面から排出されかつ異物を含む処理用二酸化炭素を、熱交換器１９により、圧力１〜３５ＭＰａかつ温度１０〜１５０℃の範囲に調整したのは、圧力及び温度を下げることによって精製手段１６の設備費を低減できるけれども、圧力及び温度をこれらの範囲より下げてしまうと、処理用二酸化炭素を処理工程に戻すときに大幅に加圧及び昇温する必要が生じ、エネルギ消費や設備コストが高くなるためである。上記雰囲気下の精製手段１６で、異物を含む処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させると、処理用二酸化炭素に含まれる異物が吸収液に吸収され、処理用二酸化炭素が精製される。この精製された高圧ガス状態の処理用二酸化炭素は第２排出管３２を通り、第１冷却器４１で０〜３０℃、好ましくは１５〜２０℃に冷却し液体状態になるように調整してタンク１７に貯留される。これにより精製後の処理用二酸化炭素を圧縮するためのエネルギを低減できる。
【００２４】
吸収液１４として、イオン性液体からなる組成物又はイオン性液体を主成分とする組成物を用い、精製手段１６内の圧力及び温度をそれぞれ１〜３５ＭＰａ及び１０〜１５０℃に調整した状態で、異物（有機物）を含む処理用二酸化炭素を吸収液に接触させると、有機物の吸収液への吸収率（溶解度）が、二酸化炭素の吸収液への吸収率（溶解度）より桁違いに大きく、また異物である有機物の吸収液への吸収速度（溶解速度）も、二酸化炭素の吸収液への吸収速度（溶解速度）より速いため、吸収時（溶解時）の温度、圧力及び時間を調整することにより、処理用二酸化炭素の吸収液への吸収率（溶解度）が異物の吸収液への吸収率（溶解度）と比べて非常に小さくなる。また吸収液であるイオン性液体は蒸気圧が略ゼロである。この結果、精製された処理用二酸化炭素に吸収液が殆ど含まれなくなるので、処理用二酸化炭素の精製効率を高めることができる。更に吸収液であるイオン性液体は蒸気圧が略ゼロであるので、分離手段は多段の複雑な構造の蒸留塔等を用いずに、１段の簡単な構造の蒸発器又は加熱器を用いるだけで済む。
また水、アルコール類、エーテル類及びフェノール類からなる群より選ばれた１種又は２種以上の添加剤を、吸収液１００重量％に対して１〜５０重量％添加すると、吸収液の粘性を低下させることができる。この添加剤を含む吸収液を処理用二酸化炭素の精製手段１６に供給すると、添加剤を含む吸収液が異物を吸収する能力を殆ど低下させずにスムーズに流れて異物を速やかに吸収できるとともに、添加剤を含む吸収液の取扱いが容易になる。
【００２５】
一方、タンク１７に貯留された液体状態の処理用二酸化炭素１１は第１供給管２１を通って第１ポンプ６１により所定の圧力まで昇圧されて処理手段１２に供給される。このとき処理用二酸化炭素１１は加熱器２７により加熱され、処理手段１２内の被処理物に最適な圧力条件及び温度条件、例えば圧力５〜１５ＭＰａかつ温度２０〜１００℃の気体、液体又は超臨界流体のいずれかの状態になるように調整して供給される。また精製手段１６で異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液は第３排出管３３を通り、第２冷却器４２で冷却されて分離手段１８に供給される。分離手段１８に供給される上記吸収液の圧力及び温度、即ち分離工程における分離手段１８内の雰囲気の圧力及び温度は、それぞれ３〜２５ＭＰａかつ０〜１００℃であることが好ましく、それぞれ５〜１０ＭＰａかつ１０〜３０℃であることが更に好ましい。ここで、分離手段１８内の雰囲気の圧力及び温度をそれぞれ３〜２５ＭＰａ及び温度０〜１００℃の範囲に限定したのは、分離手段１８内で処理用二酸化炭素１１を液化でき、異物１３と液体状態の処理用二酸化炭素１１と吸収液１４とをこれらの相互不溶解性及び比重差で分離し易くするためである。異物１３がパラフィン系炭化水素等の液体であると、吸収液１４の比重が１．３〜１．６と最も大きく、異物１３の比重が０．８〜１．０とその次に大きく、液体状態の処理用二酸化炭素１１の比重が０．７程度と最も小さいため、分離手段１８内では下から上に向かって順に、吸収液１４、異物１３及び液体状態の処理用二酸化炭素１１の３つの相に分離（分相）される。上相（最も上の相）の液体状態の処理用二酸化炭素１１は第２供給管２２を通ってタンク１７に貯留される。このとき分離手段１８で分離された処理用二酸化炭素１１が液体状態であるため、この液体状態の処理用二酸化炭素１１を処理手段１２に戻すための圧縮に必要なエネルギは、気体状態の処理用二酸化炭素１１を処理手段１２に戻すための圧縮に必要なエネルギと比べ、桁違いに少なくて済む。また下相（最も下の相）の吸収液１４は第３供給管２３を通って第２ポンプ６２により精製手段１６に供給され、中相（液体状態の処理用二酸化炭素１１と吸収液１４との間の相）の異物１３（液体）は第４排出管３４を通って異物回収槽（図示せず）に回収される。
なお、この実施の形態では、タンクに処理用二酸化炭素を液体状態になるように調整して貯留したが、高圧ガス又は超臨界流体の状態になるように調整して貯留してもよい。
【００２６】
＜第２の実施の形態＞
図２は本発明の第２の実施の形態を示す。図２において図１と同一符号は同一部品を示す。
この実施の形態では、第１の実施の形態の分離手段に替えて、第１及び第２分離手段８１，８２が用いられる。精製手段１６の下面は第３排出管３３により第１分離手段８１の上面に接続され、第１分離手段８１の側面上部は第２供給管２２によりタンク１７に接続される。また第１分離手段８１の側面下部は連結管８３により第２分離手段８２の側面中央部に接続され、第２分離手段８２の下面は第３供給管２３により精製手段１６の側面上部に接続される。連結管８３には、第１分離手段８１から第２分離手段８２に向って順に、第５開閉弁８５及び加熱器８６が設けられる。更に第２分離手段８２の側面上部には第４排出管３４が接続される。なお、上記第１分離手段８１は３５ＭＰａ程度の圧力に耐える耐圧液槽であり、上記第２分離手段８２は低圧下で操作する蒸発器或いは蒸留塔である。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。
【００２７】
このように構成された二酸化炭素の循環利用システムを用いて二酸化炭素の循環利用方法を説明する。
処理手段１２での被処理物の処理と、精製手段１６での処理用二酸化炭素の精製は、上記第１の実施の形態と同様に行われるので、繰返しの説明を省略する。精製手段１６で異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液は第３排出管３３を通り、第２冷却器４２で冷却されて第１分離手段８１に供給される。第１分離手段８１に供給される上記吸収液の圧力及び温度、即ち第１分離工程における第１分離手段８１内の雰囲気の圧力及び温度は、それぞれ３〜２５ＭＰａかつ０〜１００℃であることが好ましく、それぞれ５〜１０ＭＰａかつ１０〜３０℃であることが更に好ましい。ここで、第１分離手段８１内の雰囲気の圧力及び温度をそれぞれ３〜２５ＭＰａ及び温度０〜１００℃の範囲に限定したのは、第１分離手段８１内で処理用二酸化炭素１１を液化でき、液体状態の処理用二酸化炭素１１と異物を吸収した吸収液８７とをこれらの相互不溶解性及び比重差で分離し易くするためである。異物が芳香族系炭化水素等の液体であると、上記圧力及び温度範囲で異物の比重と吸収液が相互溶解して分相できず、異物を含む吸収液８７（比重：０．８〜１．５）と液体状態の処理用二酸化炭素１１（比重：約０．７）に分離される。即ち、第１分離手段８１段内では下から上に向かって順に、異物を含む吸収液８７と液体状態の処理用二酸化炭素１１の２つの相に分離（分相）される。上相（上側の相）の液体状態の処理用二酸化炭素１１は第２供給管２２を通ってタンク１７に貯留される。このとき第１分離手段８１で分離された処理用二酸化炭素１１が液体状態であるため、この液体状態の処理用二酸化炭素１１を処理手段１２に戻すための圧縮に必要なエネルギは、気体状態の処理用二酸化炭素１１を処理手段１２に戻すための圧縮に必要なエネルギと比べ、桁違いに少なくて済む。
【００２８】
また下相（下側の相）の異物を吸収した吸収液８７は連結管８３を通り、加熱器８６により加熱されて第２分離手段８２に供給される。第２分離手段８２に供給される上記異物を吸収した吸収液８７の圧力及び温度、即ち第２分離工程における第２分離手段８２内の雰囲気の圧力及び温度は、異物の沸点にもよるけれども、それぞれ０．１〜１０ＭＰａかつ３０〜３００℃であることが好ましく、それぞれ０．１〜１ＭＰａかつ１００〜２００℃であることが更に好ましい。ここで、第２分離手段８２内の雰囲気の圧力及び温度をそれぞれ０．１〜１０ＭＰａ及び温度３０〜３００℃の範囲に限定したのは、第２分離手段８２内で異物１３と吸収液１４とをこれらの沸点差で蒸発し易く、即ち蒸留分離し易くするためである。第２分離手段８２内の液体状態の吸収液１４は第２分離手段８２の下面から第３供給管２３を通って第２ポンプ６２により精製手段１６に供給され、第２分離手段８２内の気体状態の異物１３は第２分離手段８２の上面から第４排出管３４を通って異物回収槽（図示せず）に回収される。このように、第１分離手段８１で異物と吸収液とを分相できなくても、第２分離手段８２で異物１３と吸収液１４を確実に分離できるので、処理用二酸化炭素１１の精製に再利用される吸収液１４の精製効率を高めることができる。
【００２９】
＜第３の実施の形態＞
図３は本発明の第３の実施の形態を示す。図３において図１と同一符号は同一部品を示す。
この実施の形態では、処理手段１２の上面が第１排出管１０１により精製手段１０６の側面下部に接続され、精製手段１０６の側面上部が第２排出管１０２によりタンク１７の側面下部に接続される。第１排出管１０１には冷却器１０７が設けられ、第２排出管１０２には第１開閉弁１１１が設けられる。またタンク１７の側面下部は第１供給管１３１により処理手段１２の下面に接続される。第１供給管１３１には、タンク１７から処理手段１２に向って順に、第２開開弁１１２、第１ポンプ６１及び第１加熱器１２１が設けられる。第１供給管１３１、第２開閉弁１１２、第１ポンプ６１及び第１加熱器１２１により第１供給手段１４１が構成される。精製手段１０６の下面は第３排出管１０３により分離手段１０８の側面中央部に接続され、分離手段１０８の下面は第２供給管１３２により精製手段１０６の側面中央部に接続される。この分離手段１０８は第２の実施の形態の第２分離手段８２と同一に構成される。第３排出管１０３には、精製手段１０６から分離手段１０８に向って順に、第３開閉弁１１３及び第２加熱器１２２が設けられ、第２供給管１３２には、分離手段１０８から精製手段１０６に向って順に、第４開閉弁１１４及び第２ポンプ６２が設けられる。第２供給管１３２、第４開閉弁１１４及び第２ポンプ６２により第２供給手段１４２が構成される。また分離手段１０８の側面上部には第４排出管１０４が接続され、この第４排出管１０４には第４開閉弁１１４が設けられる。上記精製手段１０６及び分離手段１０８はそれぞれ３５ＭＰａ程度の圧力に耐える耐圧液槽である。更に吸収液１２４として、イオン性液体、水又は高分子有機物を用いることが好ましい。高分子有機物としては、ポリエチレングリコール(polyethylene glycol)、ポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol)、ポリエーテル(polyether)、ポリエステル(polyester)、ポリアルカン(polyalkane)及びポリオレフィン(polyolefine)からなる群より選ばれた１種又は２種以上のポリマーを挙げることができる。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。
【００３０】
このように構成された二酸化炭素の循環利用システムを用いて二酸化炭素の循環利用方法を説明する。
処理手段１２で液体又は超臨界流体の状態の処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させた後に、異物を含む液体状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを精製手段で接触させて異物を吸収液に吸収させる。処理手段１２の上面から排出されかつ異物を含む処理用二酸化炭素が液体状態である場合には、そのまま精製手段１０６に供給される。また処理手段１２の上面から排出されかつ異物を含む処理用二酸化炭素が超臨界流体状態である場合には、冷却器１０７により、圧力及び温度がそれぞれ、好ましくは４〜１０ＭＰａかつ０〜３０℃、更に好ましくは６〜８ＭＰａかつ１０〜２０℃の液体状態に調整されて、精製手段１０６に供給される。これにより精製手段１０６内の雰囲気の圧力及び温度はそれぞれ上記圧力及び温度の範囲内となる。ここで、処理手段１２の上面から排出されかつ異物を含む処理用二酸化炭素を、冷却器１０７により、圧力４〜１０ＭＰａかつ温度０〜３０℃の範囲に調整したのは、上記異物を含む処理用二酸化炭素を液体状態にするためである。上記雰囲気下の精製手段１０６で、異物を含む処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させると、処理用二酸化炭素に含まれる異物が吸収液に吸収されるとともに、異物の除去された処理用二酸化炭素１１の比重が約０．７と小さく、異物を吸収した吸収液１２７の比重が１〜１．５と大きく、かつ液体状態の処理用二酸化炭素と吸収液とが相互に不溶解であるため、精製手段１０６内では下から上に向かって順に、異物を吸収した吸収液１２７と精製された処理用二酸化炭素１１との２つの相に分離（分相）される。下相（下側の相）の異物を吸収した吸収液１２７は第３排出管１０３を通って分離手段１０８に供給され、上相（上側の相）の処理用二酸化炭素１１は第２排出管１０２を通ってタンク１７に供給される。精製手段１０６で処理用二酸化炭素に含まれる殆どの異物を吸収液に吸収させることができるので、異物を処理用二酸化炭素から確実に分離できるとともに、精製された処理用二酸化炭素１１は液体状態になるように調整してタンク１７に貯留されるので、精製後の処理用二酸化炭素１１を処理手段１２に戻すために必要な圧縮エネルギを大幅に削減できる。
【００３１】
なお、吸収液１２４はイオン性液体、水又は高分子有機物であることが好ましい。吸収液が水である場合、上記圧力及び温度条件で吸収液が液体状態の処理用二酸化炭素と相互溶解しないので、精製後の処理用二酸化炭素には吸収液が殆ど含まれない。また吸収液が高分子有機物である場合、吸収液の密度が大きく、また上記圧力及び温度条件で吸収液が液体状態の処理用二酸化炭素と殆ど相互溶解しないので、精製後の処理用二酸化炭素に吸収液は殆ど含まれない。また吸収液がイオン性液体又は高分子有機物である場合、水、アルコール類、エーテル類及びフェノール類からなる群より選ばれた１種又は２種以上の添加剤を、吸収液１００重量％に対して１〜５０重量％添加すると、吸収液の粘性を低下させることができる。この添加剤を含む吸収液を処理用二酸化炭素の精製手段に供給すると、添加剤を含む吸収液が異物を吸収する能力を殆ど低下させずにスムーズに流れて異物を速やかに吸収できるとともに、添加剤を含む吸収液の取扱いが容易になる。更に異物が有機物であれば、吸収液への有機物の吸収率（溶解度）が液体状態の処理用二酸化炭素への有機物の吸収率（溶解度）より大きいため、有機物を液体状態の処理用二酸化炭素から効率良く分離できる。
【００３２】
一方、タンク１７に貯留された液体状態の処理用二酸化炭素１１は第１供給管１３１を通って第１ポンプ６１により処理手段１２に供給される。このとき処理用二酸化炭素１１は第１加熱器１２１により加熱され、処理手段１２内の被処理物に最適な圧力条件及び温度条件、例えば圧力５〜１０ＭＰａかつ温度２０〜５０℃の液体又は超臨界流体の状態になるように調整して供給される。また精製手段１０６で異物を吸収した吸収液１２７は第３排出管１０３を通り、第２加熱器１２２で加熱されて分離手段１０８に供給される。分離手段１０８に供給される上記異物を吸収した吸収液１２７の圧力及び温度、即ち分離工程における分離手段１０８内の雰囲気の圧力及び温度は、異物の沸点にもよるけれども、それぞれ０．１〜１０ＭＰａかつ３０〜３００℃であることが好ましく、それぞれ０．１〜１ＭＰａかつ１００〜２００℃であることが更に好ましい。ここで、分離手段１０８内の雰囲気の圧力及び温度をそれぞれ０．１〜１０ＭＰａ及び温度３０〜３００℃の範囲に限定したのは、分離手段１０８内で異物１３と吸収液１２４とをこれらの沸点差で分離し易く、即ち蒸留分離し易くするためである。分離手段１０８内の液体状態の吸収液１２４は分離手段１０８の下面から第２供給管１３２を通って第２ポンプ６２により精製手段１０６に供給され、分離手段１０８内の気体状態の異物１３は分離手段１０８の上面から第４排出管１０４を通って異物回収槽（図示せず）に回収される。上述のように、異物を含む処理用二酸化炭素を高圧の液体状態で精製し、液体又は超臨界流体の状態になるように調整して被処理物の処理工程に戻すので、処理用二酸化炭素の循環動力を低減できる。
【実施例】
【００３３】
次に本発明の実施例を詳しく説明する。
＜実施例１＞
図４に示すように、先ず精製手段１５６として圧力容器を用い、この圧力容器１５６にイオン性液体（1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate,[BMIM][PF6]）を貯留した。次に上記イオン性液体を貯留した圧力容器内の温度及び圧力をそれぞれ５０℃及び１０ＭＰａに維持した状態で、圧縮機１５１を用いて混合ガスを圧力容器１５６にその下面から導入した。この混合ガスは、９８重量％の二酸化炭素と、１重量％のベンゼン（Benzene）と、１重量％のトルエン（Toluene）とを混合したガスであった。更に開閉弁１５２を開いて圧力容器１５６の上面からガスを減圧して排出した。圧力容器１５６から排出されたガスの成分をガスクロマトグラフ（ＧＣ）を用いて分析した。その結果、圧力容器１５６に導入する前の混合ガス中には、１重量％のベンゼンと１重量％のトルエンが含まれていたのに対し、圧力容器１５６から排出されたガス中のベンゼン及びトルエンの濃度は７２ｐｐｍ及び５６ｐｐｍにそれぞれ減少した。即ち、原料の混合ガス中の大部分のベンゼン及トルエンが除去されたことが分かった。なお、圧力容器１５６から排出されたガス中にはイオン性液体は全く検出されなかった。
＜実施例２＞
圧力容器にイオン性液体（1-decyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate）,[DMIM][PF6]）を貯留し、圧力容器に導入する前の混合ガスが、９８重量％の二酸化炭素と、１重量％のデカン（Decane）と、１重量％のドデカン（Dodecane）とを混合したガスであったこと以外は、実施例１と同様に混合ガスを圧力容器にその下面から導入した後に、バルブを開いて圧力容器の上面からガスを減圧して排出した。圧力容器から排出されたガスの成分をガスクロマトグラフ（ＧＣ）を用いてそれぞれ分析した。その結果、圧力容器に導入する前の混合ガス中には、１重量％のデカンと１重量％のドデカンが含まれていたのに対し、圧力容器から排出されたガス中のデカン及びドデカンの濃度は１２４ｐｐｍ及び１０７ｐｐｍにそれぞれ減少した。即ち、原料の混合ガス中の大部分のデカン及ドデカンが除去されたことが分かった。なお、圧力容器から排出されたガス中にはイオン性液体は全く検出されなかった。
＜実施例３＞
圧力容器に水を貯留し、圧力容器に導入する前の混合ガスが、９５重量％の二酸化炭素と、３重量％のプロパノール（Propanol）と、１重量％のエタノール（Ethanol）とを混合したガスであったこと以外は、実施例１と同様に混合ガスを圧力容器にその下面から導入した後に、バルブを開いて圧力容器の上面からガスを減圧して排出した。圧力容器から排出されたガスの成分をガスクロマトグラフ（ＧＣ）を用いてそれぞれ分析した。その結果、圧力容器に導入する前の混合ガス中には、３重量％のプロパノールと１重量％のエタノールが含まれていたのに対し、圧力容器から排出されたガス中のプロパノール、エタノール及び水の濃度は３００ｐｐｍ、１００ｐｐｍ及び１７００ｐｐｍにそれぞれ減少した。即ち、原料の混合ガス中の大部分のプロパノール及びエタノールが除去されたことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態の二酸化炭素の循環利用システムを示す構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態の二酸化炭素の循環利用システムを示す構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態の二酸化炭素の循環利用システムを示す構成図である。
【図４】実施例の精製手段の構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１ 処理用二酸化炭素
１２ 処理手段
１３ 異物
１４，１２４ 吸収液
１６，１０６ 精製手段
１７ タンク
１８，１０８ 分離手段
７１，１４１ 第１供給手段
７２，１４２ 第２供給手段
７３ 第３供給手段
８１ 第１分離手段
８２ 第２分離手段
８７，１２７ 異物を吸収した吸収液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体、液体又は超臨界流体のいずれかの状態の二酸化炭素、具体的には、高圧気体、亜臨界液体、亜臨界以外の液体又は超臨界流体のいずれかの状態の二酸化炭素を利用する分野に、上記二酸化炭素を利用した後の使用済みの二酸化炭素を回収して精製し再利用する循環利用方法とそのシステムに関する。更に詳しくは、被処理物に含まれる不純物の抽出や被処理物に付着した汚染物質の除去などに上記二酸化炭素を利用した後に、使用済みの二酸化炭素を回収して精製し再利用する循環利用方法とそのシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、使用済みの二酸化炭素を回収して精製し再利用するシステムとして、貯槽がポンプ及び加熱器を介して供給槽に接続され、この供給槽がバルブを介して洗浄槽に接続され、洗浄槽の下部の滞留部がフラッシュ槽に接続され、更にフラッシュ槽の下端が有機物回収槽に接続されるとともに、フラッシュ槽の上端が冷却器に接続された洗浄システムが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
このように構成された洗浄システムでは、先ず有機物の付着している被洗浄物を洗浄槽内の洗浄容器に収容し、貯槽からポンプ及び加熱器を介して供給槽に二酸化炭素を供給する。ここで、供給槽内及び洗浄槽内の温度条件及び圧力条件は、超臨界状態となる温度３１℃以上かつ圧力７ＭＰａ以上に維持する。次に供給槽からバルブを介して洗浄槽に超臨界二酸化炭素を導入し、洗浄槽内で被洗浄物を洗浄して有機物を被洗浄物から分離する。被洗浄物の洗浄終了後、有機物を含む二酸化炭素を減圧バルブにより減圧してフラッシュ槽で二酸化炭素と有機物とを分離する。更に分離した二酸化炭素は冷却器を通して貯槽に送ってリサイクルし、汚染物は有機物回収槽に送るようになっている。
【０００３】
一方、先ず表面が高分子有機物で汚染された被処理物を洗浄槽に入れた後にこの洗浄槽を密閉し、次に洗浄槽に液体二酸化炭素又は二酸化炭素ガスとオゾンを供給し洗浄槽内の圧力又は温度を上昇させて液体二酸化炭素等を超臨界二酸化炭素に状態変化させて、有機物をオゾンにより分解した後に、低分子化した有機物を超臨界二酸化炭素により抽出する超臨界二酸化炭素とオゾンによる洗浄方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。この洗浄方法では、洗浄槽内で低分子有機物を抽出した超臨界二酸化炭素を減圧分離槽に供給して減圧し、超臨界二酸化炭素を液体二酸化炭素又は二酸化炭素ガスに状態変化させる。これにより超臨界二酸化炭素に溶解していた低分子有機物を二酸化炭素ガスから分離し、洗浄槽におけるオゾンによる高分子有機物の低分子化により発生した水は低分子有機物ととともに回収される。上記低分子有機物を分離した二酸化炭素ガスには、僅かに低分子有機物が含まれ、またオゾンが残存しているため、４０〜２００℃に加熱することにより、低分子有機物のオゾンによる分解が促進され、上記僅かな低分子有機物の多くは二酸化炭素と水に分解される。この二酸化炭素ガスは冷却・圧縮して供給槽に再び貯留されるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−１１７５０４号公報（段落［００２６］、段落［００３３］〜段落［００３５］、図３）
【特許文献２】特開２００５−１３８０６３号公報（請求項１、段落［００１１］、段落［００１２］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の特許文献１に示された洗浄システムや特許文献２に示された洗浄方法では、洗浄槽から排出された有機物を含む二酸化炭素中の成分の大部分が二酸化炭素であるため、有機物の分圧が非常に低い。これにより減圧した後に有機物の分圧が更に低くなり、低い分圧下での有機物の沸点が低くなるため、多くの有機物が気化して二酸化炭素ガスに同伴してしまい、有機物の二酸化炭素からの分離性が低下し、再利用される二酸化炭素を十分に精製できない不具合があった。特に、不純物である有機物の沸点が相対的に低い場合、大気圧近くまで減圧すると、有機物が揮発し易くなって二酸化炭素ガスに同伴する有機物の量が増えてしまい、有機物の二酸化炭素からの分離性が更に低下する問題点があった。
また、上記従来の特許文献１に示された洗浄システムでは、被洗浄物の洗浄終了後、有機物を含む二酸化炭素を減圧バルブにより減圧してフラッシュ槽で二酸化炭素と有機物とを分離しており、また上記従来の特許文献２に示された洗浄方法では、洗浄槽内で低分子有機物を抽出した超臨界二酸化炭素を減圧分離槽に供給して減圧し、超臨界二酸化炭素を液体二酸化炭素又は二酸化炭素ガスに状態変化させているため、有機物が分離された二酸化炭素を再び利用するためには、二酸化炭素を圧縮して超臨界状態にしなければならず、多くのエネルギを必要とする不具合があった。
【０００５】
本発明の第１の目的は、処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させることにより、異物を処理用二酸化炭素から確実に分離でき、被処理物の処理に再利用される処理用二酸化炭素の精製効率を高めることができる、二酸化炭素の循環利用方法及びそのシステムを提供することにある。
本発明の第２の目的は、異物を吸収した吸収液から異物を確実に分離でき、二酸化炭素の精製に再利用される吸収液の精製効率を高めることができる、二酸化炭素の循環利用方法及びそのシステムを提供することにある。
本発明の第３の目的は、異物を含む処理用二酸化炭素を高圧ガス、液体又は超臨界流体の状態で精製することにより、精製後の処理用二酸化炭素を圧縮するためのエネルギを低減できる、二酸化炭素の循環利用方法及びそのシステムを提供することにある。
本発明の第４の目的は、異物を含む処理用二酸化炭素を高圧の液体状態で精製しかつ液体状態のまま被処理物の処理工程又は処理手段に戻すことにより、処理用二酸化炭素の循環動力を低減できる、二酸化炭素の循環利用方法及びそのシステムを提供することにある。
本発明の第５の目的は、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液から処理用二酸化炭素を分離し、この処理用二酸化炭素を液体状態になるように調整して被処理物の処理工程又は処理手段に戻すことにより、処理用二酸化炭素の循環動力を低減できる、二酸化炭素の循環利用方法及びそのシステムを提供することにある。
本発明の第６の目的は、異物が有機物であり、異物を含む処理用二酸化炭素が液体状態である場合、吸収液への有機物の吸収率（溶解度）が液体状態の処理用二酸化炭素への有機物の吸収率（溶解度）より大きいため、有機物を液体状態の処理用二酸化炭素から効率良く分離できる、二酸化炭素の循環利用方法及びそのシステムを提供することにある。
本発明の第７の目的は、イオン性液体を主成分とする吸収液を用いた場合、精製された高圧ガス状態の処理用二酸化炭素に吸収液が全く含まれず、処理用二酸化炭素の精製効率を更に高めることができ、精製後の二酸化炭素の純度を更に向上できる、二酸化炭素の循環利用方法及びそのシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、気体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させ被処理物を処理する工程と、異物を含む処理用二酸化炭素を気体状態又は超臨界状態で回収した後にこの異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させ気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素１１を精製する工程と、この精製された処理用二酸化炭素１１を被処理物の処理工程に戻す工程と、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液を回収した後にこの吸収液を異物１３と液体状態の処理用二酸化炭素１１と吸収液１４とに分離する工程と、この分離された処理用二酸化炭素１１を被処理物の処理工程に戻す工程と、上記分離された吸収液１４を処理用二酸化炭素の精製工程に戻す工程とを含む二酸化炭素の循環利用方法である。
この請求項１に記載された二酸化炭素の循環利用方法では、処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させた後に、この異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させる。これにより処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させることができるので、異物を処理用二酸化炭素１１から確実に分離できる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、図２に示すように、気体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させ被処理物を処理する工程と、異物を含む処理用二酸化炭素を気体状態又は超臨界状態になるように調整して回収した後にこの異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させ気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素１１を精製する工程と、この精製された処理用二酸化炭素１１を被処理物の処理工程に戻す工程と、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液を回収した後にこの吸収液を液体状態の処理用二酸化炭素１１と上記異物を吸収した吸収液８７とに分離する第１の分離工程と、この分離された処理用二酸化炭素１１を被処理物の処理工程に戻す工程と、異物を吸収した吸収液８７を回収した後にこの吸収液８７を異物と吸収液１４とに分離する第２の分離工程と、この分離された吸収液１４を処理用二酸化炭素の精製工程に戻す工程とを含む二酸化炭素の循環利用方法である。
この請求項２に記載された二酸化炭素の循環利用方法では、処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させることができるので、異物を処理用二酸化炭素から確実に分離できるとともに、第１の分離工程で異物と吸収液とを分相できなくても、第２の分離工程で異物と吸収液１４を確実に分離できるので、処理用二酸化炭素１１の精製に再利用される吸収液１４の精製効率を高めることができる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、図３に示すように、液体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させ被処理物を処理する工程と、異物を含む処理用二酸化炭素を液体状態になるように調整して回収した後にこの異物を含む液体状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて液体状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を吸収液に吸収させ液体状態の処理用二酸化炭素１１を精製する工程と、この精製された液体状態の処理用二酸化炭素１１を被処理物の処理工程に戻す工程と、異物を吸収した吸収液１２７を回収した後にこの異物を吸収した吸収液１２７を異物と吸収液１２４とに分離する工程と、この分離された吸収液１２４を処理用二酸化炭素の精製工程に戻す工程とを含む二酸化炭素の循環利用方法である。
この請求項３に記載された二酸化炭素の循環利用方法では、異物を含む処理用二酸化炭素を高圧の液体状態で精製し、液体状態のままで被処理物の処理工程に戻すので、処理用二酸化炭素１１の循環動力を低減できる。また液体状態の二酸化炭素と吸収液との相互溶解度が非常に小さいため、液体状態の処理用二酸化炭素１１と、異物を吸収した吸収液１２７とが精製工程で速やかに分相（相分離）する。更に異物が有機物であれば、吸収液への有機物の吸収率（溶解度）が液体状態の処理用二酸化炭素１１への有機物の吸収率（溶解度）より大きいため、有機物を液体状態の処理用二酸化炭素１１から効率良く分離できる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、更に図１に示すように、分離工程で分離された一部の処理用二酸化炭素１１を液体状態になるように調整して回収することを特徴とする。
この請求項４に記載された二酸化炭素の循環利用方法では、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液から分離工程で処理用二酸化炭素を液体状態で分離し、この処理用二酸化炭素１１を液体状態のままで処理工程に戻すので、気体状態の処理用二酸化炭素１１を処理工程に戻す場合より、処理用二酸化炭素１１の循環動力を低減できる。
請求項５に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１に示すように、精製工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ１〜３５ＭＰａ及び１０〜１５０℃であり、分離工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ３〜２５ＭＰａ及び０〜１００℃であることを特徴とする。
この請求項５に記載された二酸化炭素の循環利用方法では、上記温度条件及び圧力条件の精製工程で、異物を含む処理用二酸化炭素を高圧ガス又は超臨界流体の状態で精製するので、精製後の処理用二酸化炭素１１を圧縮するためのエネルギを低減できる。また上記温度条件及び圧力条件の分離工程で、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液から分離工程で処理用二酸化炭素１１を液体状態で分離し、この処理用二酸化炭素１１を液体状態のままで処理工程に戻すので、分離後の処理用二酸化炭素１１を圧縮するためのエネルギを低減できる。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項２に係る発明であって、更に図２に示すように、精製工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ１〜３５ＭＰａ及び１０〜１５０℃であり、第１分離工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ３〜２５ＭＰａ及び０〜１００℃であり、第２分離工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ０．１〜１０ＭＰａ及び３０〜３００℃であることを特徴とする。
この請求項６に記載された二酸化炭素の循環利用方法では、上記温度条件及び圧力条件の精製工程で、異物を含む処理用二酸化炭素を高圧ガス又は超臨界流体の状態で精製するので、精製後の処理用二酸化炭素１１を圧縮するためのエネルギを低減できる。また上記温度条件及び圧力条件の第１分離工程で、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液から処理用二酸化炭素１１を分離し、この処理用二酸化炭素１１を液体状態のままで処理工程に戻すので、分離後の処理用二酸化炭素１１を圧縮するためのエネルギを低減できる。更に上記温度条件及び圧力条件の第２分離工程で、異物を吸収した吸収液８７から異物を分離し、この異物８７の分離除去された吸収液１４を処理用二酸化炭素の精製工程に戻すので、吸収液１４の精製効率を向上できる。
【００１１】
請求項７に係る発明は、請求項１ないし４いずれか１項に係る発明であって、更に吸収液が、イオン性液体を主成分とする組成物であることを特徴とする。
この請求項７に記載された二酸化炭素の循環利用方法では、吸収液がイオン性液体であるので、異物である有機物の吸収液への吸収率（溶解度）が、二酸化炭素の吸収液への吸収率（溶解度）より桁違いに大きく、また異物である有機物の吸収液への吸収速度（溶解速度）も、二酸化炭素の吸収液への吸収速度（溶解速度）より速い。このため吸収時（溶解時）の温度、圧力及び時間を調整することにより、処理用二酸化炭素の吸収液への吸収率（溶解度）が異物の吸収液への吸収率（溶解度）と比べて非常に小さくなる。また吸収液であるイオン性液体は蒸気圧が略ゼロである。この結果、精製された処理用二酸化炭素に吸収液が殆ど含まれなくなり、処理用二酸化炭素の精製効率を高めることができる。更に吸収液であるイオン性液体は蒸気圧が略ゼロであるので、分離手段は多段の複雑な構造の蒸留塔等を用いずに、１段の簡単な構造の蒸発器又は加熱器を用いるだけで済む。
請求項９に係る発明は、請求項１ないし３いずれか１項に係る発明であって、更に吸収液が水又は高分子有機物であることを特徴とする。
この請求項９に記載された二酸化炭素の循環利用方法では、吸収液が水であれば、吸収液の液体状態の処理用二酸化炭素との相互溶解度が小さいので、精製後の処理用二酸化炭素に吸収液が殆ど含まれず、吸収液が液体状態の異物と相互溶解しないので、分離後の吸収液に異物が含まれない。また吸収液が高分子有機物であれば、吸収液の沸点が高く、吸収液の蒸気圧が低く、吸収液の密度が大きく、更に吸収液の液体状態の処理用二酸化炭素との相互溶解度が小さいので、精製後の処理用二酸化炭素に吸収液が殆ど含まれず、また吸収液と液体状態の異物との沸点差が大きいので、加熱によって吸収液と異物とを分離できる。
請求項１１に係る発明は、請求項７、８又は１０いずれか１項に係る発明であって、更に水、アルコール類、エーテル類及びフェノール類からなる群より選ばれた１種又は２種以上の添加剤を、吸収液１００重量％に対して１〜５０重量％添加することを特徴とする。
この請求項１１に記載された二酸化炭素の循環利用方法では、上記添加剤を吸収液に添加することにより、吸収液の粘性を低下させることができる。この添加剤を含む吸収液を処理用二酸化炭素の精製工程に供給すると、添加剤を含む吸収液が異物を吸収する能力を殆ど低下させずにスムーズに流れて異物を速やかに吸収できるとともに、添加剤を含む吸収液の取扱いが容易になる。
【００１２】
請求項１２に係る発明は、図１に示すように、気体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とが供給され処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させ被処理物を処理する処理手段１２と、処理手段１２から気体状態又は超臨界状態で排出されかつ異物を含む処理用二酸化炭素と吸収液とが供給され上記異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と上記吸収液とを接触させて気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させ気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素を精製する精製手段１６と、精製手段１６から排出された気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素をそのまま或いは液体状態にして処理手段１２に供給する第１供給手段７１と、精製手段１６から排出されかつ異物及び処理用二酸化炭素を吸収した吸収液を異物１３と液体状態の処理用二酸化炭素１１と吸収液１４とにそれぞれ分離する分離手段１８と、分離手段１８から排出された液体状態の処理用二酸化炭素１１を処理手段１２に供給する第２供給手段７２と、分離手段１８から排出された吸収液１４を精製手段１６に供給する第３供給手段７３とを備えた二酸化炭素の循環利用システムである。
この請求項１２に記載された二酸化炭素の循環利用システムでは、処理手段１２で処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させた後に、異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを精製手段で接触させて異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させる。これにより処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させることができるので、異物１３を処理用二酸化炭素から確実に分離できる。
【００１３】
請求項１３に係る発明は、図２に示すように、気体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とが供給され処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させ被処理物を処理する処理手段１２と、処理手段１２から気体状態又は超臨界状態で排出されかつ異物を含む処理用二酸化炭素と吸収液とが供給され上記異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させ気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素を精製する精製手段１６と、精製手段１６から排出された気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素をそのままの状態或いは液体状態にして処理手段１２に供給する第１供給手段７１と、精製手段１６から排出されかつ異物及び処理用二酸化炭素を吸収した吸収液を液体状態の処理用二酸化炭素１１と異物を吸収した吸収液８７とにそれぞれ分離する第１分離手段８１と、第１分離手段８１から排出された液体状態の処理用二酸化炭素１１を処理手段１２に供給する第２供給手段７２と、第１分離手段８１から排出されかつ異物を吸収した吸収液８７を異物と吸収液１４とにそれぞれ分離する第２分離手段８２と、第２分離手段８２から排出された吸収液１４を精製手段１６に供給する第３供給手段７３とを備えた二酸化炭素の循環利用システムである。
この請求項１３に記載された二酸化炭素の循環利用システムでは、精製手段１６で処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させることができるので、異物を処理用二酸化炭素から確実に分離できるとともに、第１分離手段８１での異物と吸収液とを分相できなくても、第２分離手段８２で異物と吸収液１４を確実に分離できるので、処理用二酸化炭素１１の精製に再利用される吸収液１４の精製効率を高めることができる。
【００１４】
請求項１４に係る発明は、図３に示すように、液体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とが供給され処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させ被処理物を処理する処理手段１２と、処理手段１２から液体状態になるように調整して排出されかつ異物を含む処理用二酸化炭素と吸収液とが供給され上記異物を含む液体状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて液体状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を吸収液に吸収させ液体状態の処理用二酸化炭素１１を精製する精製手段１０６と、精製手段１０６から排出された液体状態の処理用二酸化炭素１１を処理手段１２に供給する第１供給手段１４１と、精製手段１０６から排出されかつ異物を吸収した吸収液１２７を異物と吸収液１２４とにそれぞれ分離する分離手段１０８と、分離手段１０８から排出された吸収液１２４を精製手段１０６に供給する第２供給手段１４２とを備えた二酸化炭素の循環利用システムである。
この請求項１４に記載された二酸化炭素の循環利用システムでは、精製手段１０６で異物を含む処理用二酸化炭素を高圧の液体状態で精製し、高圧の液体状態のままで処理手段１２に戻すので、処理用二酸化炭素１１の循環動力を低減できる。また液体状態の二酸化炭素と吸収液との相互溶解度が非常に小さいため、液体状態の処理用二酸化炭素１１と、異物を吸収した吸収液１２７とが精製手段１０６で速やかに分相（相分離）する。更に異物が有機物であれば、吸収液への有機物の吸収率（溶解度）が液体状態の処理用二酸化炭素１１への有機物の吸収率（溶解度）より大きいため、有機物を液体状態の処理用二酸化炭素１１から効率良く分離できる。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたように、本発明によれば、処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させた後に、この異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させるので、処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させることができる。この結果、異物を処理用二酸化炭素から確実に分離できるので、被処理物の処理に再利用される処理用二酸化炭素の精製効率を高めることができる。
また処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させた後に、この異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させ、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液を第１の分離工程で液体状態の処理用二酸化炭素と上記異物を吸収した吸収液とに分離し、更に異物を吸収した吸収液を第２の分離工程で異物と吸収液とに分離すれば、処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させることができるので、異物を処理用二酸化炭素から確実に分離できるとともに、第１の分離工程での異物と吸収液とを分相できなくても、第２の分離工程で異物と吸収液を確実に分離できるので、二酸化炭素の精製に再利用される吸収液の精製効率を高めることができる。
また処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させた後に、この異物を含む液体状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて液体状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を吸収液に吸収させ、異物を吸収した吸収液を異物と吸収液とに分離すれば、異物を含む処理用二酸化炭素を高圧の液体状態で精製し、液体状態のままで被処理物の処理工程に戻すので、処理用二酸化炭素の循環動力を低減できる。また液体状態の二酸化炭素と吸収液との相互溶解度が非常に小さいため、液体状態の処理用二酸化炭素と、異物を吸収した吸収液とを精製工程で速やかに分相できる。また異物が有機物であれば、吸収液への有機物の吸収率が液体状態の処理用二酸化炭素への有機物の吸収率より大きいため、有機物を液体状態の処理用二酸化炭素から効率良く分離できる。
【００１６】
また分離工程で分離された処理用二酸化炭素を液体状態で回収すれば、気体状態の処理用二酸化炭素を処理工程に戻す場合より、処理用二酸化炭素の循環動力を低減できる。
また精製工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ１〜３５ＭＰａ及び１０〜１５０℃であれば、異物を含む処理用二酸化炭素を高圧ガス又は超臨界流体の状態で精製するので、精製後の処理用二酸化炭素を圧縮するためのエネルギを低減でき、分離工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ３〜２５ＭＰａ及び０〜１００℃であれば、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液から分離工程で処理用二酸化炭素を液体状態で分離し、この処理用二酸化炭素を液体状態のままで処理工程に戻すので、分離後の処理用二酸化炭素を圧縮するためのエネルギを低減できる。
また精製工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ１〜３５ＭＰａ及び１０〜１５０℃であれば、上記と同様に異物を含む処理用二酸化炭素を高圧ガス又は超臨界流体の状態で精製するので、精製後の処理用二酸化炭素を圧縮するためのエネルギを低減でき、第１分離工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ３〜２５ＭＰａ及び０〜１００℃であれば、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液から第１分離工程で処理用二酸化炭素を液体状態で分離し、この処理用二酸化炭素を液体状態のままで被処理物の処理工程に戻すので、分離後の処理用二酸化炭素を圧縮するためのエネルギを低減でき、更に第２分離工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ０．１〜１０ＭＰａ及び３０〜３００℃であれば、異物を吸収した吸収液から異物を第２分離工程で分離し、この異物の分離除去された吸収液を処理用二酸化炭素の精製工程に戻すので、吸収液の精製効率を向上できる。
【００１７】
また吸収液が、イオン性液体を主成分とする組成物であれば、異物である有機物の吸収液への吸収率が、二酸化炭素の吸収液への吸収率より桁違いに大きく、また異物である有機物の吸収液への吸収速度も、二酸化炭素の吸収液への吸収速度より速いため、吸収時の温度、圧力及び時間を調整することにより、処理用二酸化炭素の吸収液への吸収率が異物の吸収液への吸収率（溶解度）と比べて非常に小さくなり、更に吸収液であるイオン性液体の蒸気圧が略ゼロである。この結果、精製された処理用二酸化炭素に吸収液が殆ど含まれなくなり、処理用二酸化炭素の精製効率を高めることができる。また吸収液であるイオン性液体は蒸気圧が略ゼロであるので、分離手段は多段の複雑な構造の蒸留塔等を用いずに、１段の簡単な構造の蒸発器又は加熱器を用いるだけで済む。
また吸収液が水であれば、吸収液のが液体状態の処理用二酸化炭素との相互溶解度が小さいので、精製後の処理用二酸化炭素に吸収液が殆ど含まれず、吸収液が高分子有機物であれば、吸収液の沸点が高く、吸収液の蒸気圧が低く、吸収液の密度が大きく、更に吸収液の液体状態の処理用二酸化炭素との相互溶解度が小さいので、精製後の処理用二酸化炭素に吸収液が殆ど含まれず、また吸収液と液体状態の異物との沸点差が大きいので、加熱によって吸収液と異物とを分離できる。
また水、アルコール類、エーテル類及びフェノール類からなる群より選ばれた１種又は２種以上の添加剤を、吸収液１００重量％に対して１〜５０重量％添加すれば、吸収液の粘性を低下させることができる。この結果、添加剤を含む吸収液を処理用二酸化炭素の精製工程に供給すると、添加剤を含む吸収液が異物を吸収する能力を殆ど低下させずにスムーズに流れて異物を速やかに吸収できるとともに、添加剤を含む吸収液の取扱いが容易になる。
【００１８】
また処理手段で気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させた後に、異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを精製手段で接触させて異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させれば、処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させることができるので、異物を処理用二酸化炭素から確実に分離できる。
また処理手段で気体又は超臨界の状態の処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させた後に、異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを精製手段で接触させて異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させ、異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液を第１分離手段で液体状態の処理用二酸化炭素と上記異物を吸収した吸収液とに分離し、更に異物を吸収した吸収液を第２分離手段で異物と吸収液とに分離すれば、精製手段で処理用二酸化炭素に含まれる殆ど全ての異物を吸収液に吸収させることができる。即ち、異物を処理用二酸化炭素から確実に分離できるとともに、第１分離手段での異物と吸収液とを分相できなくても、第２分離手段で異物と吸収液を確実に分離できる。この結果、二酸化炭素の精製に再利用される吸収液の精製効率を高めることができる。
更に処理手段で被処理物又は液体状態若しくは超臨界状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物をこの処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させ、精製手段で液体状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を吸収液に吸収させ、精製された液体状態の処理用二酸化炭素を第１供給手段により処理手段に供給し、異物を吸収した吸収液を分離手段で異物と吸収液とにそれぞれ分離し、分離された吸収液を第２供給手段により精製手段に供給すれば、精製手段で異物を含む処理用二酸化炭素を高圧の液体状態で精製し、高圧の液体状態のままで処理手段に戻すので、処理用二酸化炭素の循環動力を低減できる。上記液体状態の二酸化炭素と吸収液との相互溶解度が非常に小さいため、液体状態の処理用二酸化炭素と、異物を吸収した吸収液とが精製手段で速やかに分相し、また異物が有機物であれば、吸収液への有機物の吸収率が液体状態の処理用二酸化炭素への有機物の吸収率より大きいため、有機物を液体状態の処理用二酸化炭素から効率良く分離できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１に示すように、二酸化炭素の循環利用システムは、処理用二酸化炭素と被処理物とが供給される処理手段１２と、処理手段１２から排出された異物を含む処理用二酸化炭素と吸収液とが供給される精製手段１６と、精製手段１６から排出された気体状態の処理用二酸化炭素を液体状態になるように調整して貯留するタンク１７と、タンク１７に貯留された処理用二酸化炭素１１を処理手段１２に供給する第１供給手段２１と、精製手段１６から排出されかつ異物１３及び処理用二酸化炭素１１を吸収した吸収液１４を異物１３と処理用二酸化炭素１１と吸収液１４とにそれぞれ分離する分離手段１８と、分離手段１８から排出された液体状態の処理用二酸化炭素１１をタンク１７に供給する第２供給手段２２と、分離手段１８から排出された吸収液１４を精製手段１６に供給する第３供給手段２３とを備える。処理手段１２に供給される処理用二酸化炭素の状態は、気体又は超臨界流体のいずれかの状態であり、処理用二酸化炭素は、圧力１〜３５ＭＰａかつ温度１０〜１５０℃の高圧ガス状態であることが好ましい。
【００２０】
一方、上記処理手段１２で行われる処理工程、即ち処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させ被処理物を処理する工程には、次の(1)〜(8)で示すような工程がある。
(1) 添加剤等の異物を含む樹脂成形体等の被処理物を処理用二酸化炭素に接触させることにより、被処理物から処理用二酸化炭素にて異物を抽出する工程。
(2) 表面に有機物等の異物（汚染物質）が付着した繊維、半導体基板等の被処理物を処理用二酸化炭素に接触させることにより、被処理物の内部又は表面から異物を処理用二酸化炭素にて除去（洗浄）する工程。
(3) 樹脂成形体、繊維等の被処理物を、着色剤又は機能性剤のいずれか一方又は双方を溶解した処理用二酸化炭素に接触させることにより、処理用二酸化炭素に溶解している着色剤等の異物を被処理物の内部又は表層に付与（染色）する工程。
(4) 添加剤等の異物を含む処理用二酸化炭素を樹脂等の被処理物に接触させることにより、被処理物を処理用二酸化炭素にて発泡させる工程。
(5) 担体等の被処理物を、担持金属又は金属化合物等の異物の溶解した処理用二酸化炭素に接触させることにより、処理用二酸化炭素に溶解している担持金属又は金属化合物等の異物を被処理物に担持する工程。
(6) 高分子等の被処理物を、強度増強剤等の異物の溶解した処理用二酸化炭素に接触させることにより、処理用二酸化炭素に溶解している強度増強剤等の異物を被処理物に組込んで高分子等の被処理物を改質する工程。
(7) モノマー等の第１被処理物とモノマー等の第２被処理物とを混合した後に、この混合物を処理用二酸化炭素に接触させることにより、未反応モノマー等の異物を処理用二酸化炭素に吸収して第１及び第２被処理物を重合する工程。
(8) 低分子等の第１被処理物と低分子等の第２被処理物とを、処理用二酸化炭素の雰囲気中で反応させ、反応物、生成物或いは副生物等の異物を処理用二酸化炭素に吸収して第１及び第２被処理物から新しい化合物を合成する工程。
【００２１】
処理手段１２の上面は第１排出管３１により精製手段１６の側面下部に接続され、この第１排出管３１には熱交換器１９が設けられる。この精製手段１６は、高圧ガス状態の処理用二酸化炭素と吸収液との接触を効率良く行わせる複数の棚段で構成される棚段塔、又は容器内に複数の固体を充填してこれらの固体の隙間に上記高圧ガス状態の処理用二酸化炭素及び吸収液を流通させる充填塔であることが好ましい。また精製手段１６の上面は第２排出管３２によりタンク１７の上面に接続され、タンク１７の側面下部は第１供給管２１により処理手段１２の下面に接続される。第２排出管３２には、精製手段１６からタンク１７に向って順に、３方切換弁２６及び第１冷却器４１が設けられ、第１供給管２１には、タンク１７から処理手段１２に向って順に、第１開閉弁５１、第１ポンプ６１、加熱器２７及び３方切換弁２８が設けられる。第２供給管２２、第１開閉弁５１、第１ポンプ６１、加熱器２７及び３方切換弁２８により第１供給手段７１が構成される。また精製手段１６の下面は第３排出管３３により分離手段１８の側面上部に接続され、分離手段１８の側面上部は第２供給管２２によりタンク１７の側面下部に接続される。第３排出管３３には第２冷却器４２が設けられ、第２供給管２２には第２開閉弁５２が設けられる。第２供給管２２及び第２開閉弁５２により第２供給手段７２が構成される。また分離手段１８は３５ＭＰａ程度の圧力に耐える耐圧液槽である。更に分離手段１８の下面は第３供給管２３により精製手段１６の側面上部に接続され、分離手段１８の側面中央部には第４排出管３４が接続される。第３供給管２３には、分離手段１８から精製手段１６に向って順に、第３開閉弁５３及び第２ポンプ６２が設けられ、第４排出管３４には第４開閉弁５４が設けられる。第３供給管２３、第３開閉弁５３及び第２ポンプ６２により第３供給手段７３が構成される。なお、図１中の符号２４は３方切換弁２６と３方切換弁２８とを接続する第４供給管である。この第４供給管２４は、精製手段１６で精製された処理用二酸化炭素１１を、タンク１７を通さずに処理手段１２に直接供給する場合に用いられる。
【００２２】
一方、吸収液１４は、イオン性液体（低温溶融有機塩）又はこれをを主成分とする組成物であることが好ましい。このイオン性液体はカチオン及びアニオンを有する。カチオンは、[Ｒ,Ｒ’−Ｎ2Ｃ3Ｈ3]+（N,N’-ジアルキルイミダゾリウム）、[ＮＲXＨ4-X]+（アルキルアンモニウム）、[Ｒ−ＮＣ5Ｈ5]+（N-アルキルピリジニウム）、[Ｒ−ＮＣ4Ｈ8]+（N-アルキルピロリジニウム）及び[ＰＲXＨ4-X]+（アルキルフォスフォニウム）からなる群より選ばれた１種又は２種以上のカチオンであることが好ましく、[Ｒ,Ｒ’−Ｎ2Ｃ3Ｈ3]+（N,N’-ジアルキルイミダゾリウム）又は[Ｒ−ＮＣ5Ｈ5]+（N-アルキルピリジニウム）のいずれか一方又は双方からなるカチオンであることが更に好ましい。アニオンは、ＰＦ6-、ＢＦ4-、ＮＯ3-、ＥｔＳＯ4-、ＡｌＣｌ4-及びＡｌＢｒ4-からなる群より選ばれた１種又は２種以上のアニオンであることが好ましく、ＰＦ6-又はＢＦ4-のいずれか一方又は双方からなるアニオンであることが更に好ましい。上記カチオン中のＲ及びＲ’は炭素数１〜１８のアルキル基又は水素であり、カチオン中のＸは１〜３である。また吸収液は水又は高分子有機物であることができる。高分子有機物からなる吸収液は、ポリエチレングリコール(polyethylene glycol)、ポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol)、ポリエーテル(polyether)、ポリエステル(polyester)、ポリアルカン(polyalkane)及びポリオレフィン(polyolefine)からなる群より選ばれた１種又は２種以上のポリマーであることが好ましい。なお、吸収液がイオン性液体からなる組成物、イオン性液体を主成分とする組成物、或いは高分子有機物である場合には、吸収液に、水、アルコール類、エーテル類及びフェノール類からなる群より選ばれた１種又は２種以上の添加剤を添加することが好ましい。この添加剤は吸収液１００重量％に対して１〜５０重量％、好ましくは５〜１０重量％添加される。ここで、添加剤を１〜５０重量％の範囲に限定したのは、１重量％未満では吸収液の粘性を低減する効果があまり得られず、５０重量％を越えると吸収液による異物の吸収性能に悪影響を及ぼすからである。
【００２３】
このように構成された二酸化炭素の循環利用システムを用いて二酸化炭素の循環利用方法を説明する。
処理手段１２で処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させた後に、異物を含む気体状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを精製手段１６で接触させて異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収液に吸収させる。処理手段１２の上面から排出されかつ異物を含む処理用二酸化炭素は、熱交換器１９により、圧力及び温度がそれぞれ処理手段１２内の圧力及び温度と同じか或いはそれより低い値に調整されて、即ち、好ましくは１〜３５ＭＰａの圧力かつ１０〜１５０℃の温度、更に好ましくは５〜１０ＭＰａの圧力かつ２０〜５０℃の温度の高圧ガス状態に調整されて、精製手段１６に供給される。これにより精製手段１６内の雰囲気の圧力及び温度はそれぞれ上記圧力及び温度の範囲内となる。ここで、処理手段１２の上面から排出されかつ異物を含む処理用二酸化炭素を、熱交換器１９により、圧力１〜３５ＭＰａかつ温度１０〜１５０℃の範囲に調整したのは、圧力及び温度を下げることによって精製手段１６の設備費を低減できるけれども、圧力及び温度をこれらの範囲より下げてしまうと、処理用二酸化炭素を処理工程に戻すときに大幅に加圧及び昇温する必要が生じ、エネルギ消費や設備コストが高くなるためである。上記雰囲気下の精製手段１６で、異物を含む処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させると、処理用二酸化炭素に含まれる異物が吸収液に吸収され、処理用二酸化炭素が精製される。この精製された高圧ガス状態の処理用二酸化炭素は第２排出管３２を通り、第１冷却器４１で０〜３０℃、好ましくは１５〜２０℃に冷却し液体状態になるように調整してタンク１７に貯留される。これにより精製後の処理用二酸化炭素を圧縮するためのエネルギを低減できる。
【００２４】
吸収液１４として、イオン性液体からなる組成物又はイオン性液体を主成分とする組成物を用い、精製手段１６内の圧力及び温度をそれぞれ１〜３５ＭＰａ及び１０〜１５０℃に調整した状態で、異物（有機物）を含む処理用二酸化炭素を吸収液に接触させると、有機物の吸収液への吸収率（溶解度）が、二酸化炭素の吸収液への吸収率（溶解度）より桁違いに大きく、また異物である有機物の吸収液への吸収速度（溶解速度）も、二酸化炭素の吸収液への吸収速度（溶解速度）より速いため、吸収時（溶解時）の温度、圧力及び時間を調整することにより、処理用二酸化炭素の吸収液への吸収率（溶解度）が異物の吸収液への吸収率（溶解度）と比べて非常に小さくなる。また吸収液であるイオン性液体は蒸気圧が略ゼロである。この結果、精製された処理用二酸化炭素に吸収液が殆ど含まれなくなるので、処理用二酸化炭素の精製効率を高めることができる。更に吸収液であるイオン性液体は蒸気圧が略ゼロであるので、分離手段は多段の複雑な構造の蒸留塔等を用いずに、１段の簡単な構造の蒸発器又は加熱器を用いるだけで済む。
また水、アルコール類、エーテル類及びフェノール類からなる群より選ばれた１種又は２種以上の添加剤を、吸収液１００重量％に対して１〜５０重量％添加すると、吸収液の粘性を低下させることができる。この添加剤を含む吸収液を処理用二酸化炭素の精製手段１６に供給すると、添加剤を含む吸収液が異物を吸収する能力を殆ど低下させずにスムーズに流れて異物を速やかに吸収できるとともに、添加剤を含む吸収液の取扱いが容易になる。
【００２５】
一方、タンク１７に貯留された液体状態の処理用二酸化炭素１１は第１供給管２１を通って第１ポンプ６１により所定の圧力まで昇圧されて処理手段１２に供給される。このとき処理用二酸化炭素１１は加熱器２７により加熱され、処理手段１２内の被処理物に最適な圧力条件及び温度条件、例えば圧力５〜１５ＭＰａかつ温度２０〜１００℃の気体、液体又は超臨界流体のいずれかの状態になるように調整して供給される。また精製手段１６で異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液は第３排出管３３を通り、第２冷却器４２で冷却されて分離手段１８に供給される。分離手段１８に供給される上記吸収液の圧力及び温度、即ち分離工程における分離手段１８内の雰囲気の圧力及び温度は、それぞれ３〜２５ＭＰａかつ０〜１００℃であることが好ましく、それぞれ５〜１０ＭＰａかつ１０〜３０℃であることが更に好ましい。ここで、分離手段１８内の雰囲気の圧力及び温度をそれぞれ３〜２５ＭＰａ及び温度０〜１００℃の範囲に限定したのは、分離手段１８内で処理用二酸化炭素１１を液化でき、異物１３と液体状態の処理用二酸化炭素１１と吸収液１４とをこれらの相互不溶解性及び比重差で分離し易くするためである。異物１３がパラフィン系炭化水素等の液体であると、吸収液１４の比重が１．３〜１．６と最も大きく、異物１３の比重が０．８〜１．０とその次に大きく、液体状態の処理用二酸化炭素１１の比重が０．７程度と最も小さいため、分離手段１８内では下から上に向かって順に、吸収液１４、異物１３及び液体状態の処理用二酸化炭素１１の３つの相に分離（分相）される。上相（最も上の相）の液体状態の処理用二酸化炭素１１は第２供給管２２を通ってタンク１７に貯留される。このとき分離手段１８で分離された処理用二酸化炭素１１が液体状態であるため、この液体状態の処理用二酸化炭素１１を処理手段１２に戻すための圧縮に必要なエネルギは、気体状態の処理用二酸化炭素１１を処理手段１２に戻すための圧縮に必要なエネルギと比べ、桁違いに少なくて済む。また下相（最も下の相）の吸収液１４は第３供給管２３を通って第２ポンプ６２により精製手段１６に供給され、中相（液体状態の処理用二酸化炭素１１と吸収液１４との間の相）の異物１３（液体）は第４排出管３４を通って異物回収槽（図示せず）に回収される。
なお、この実施の形態では、タンクに処理用二酸化炭素を液体状態になるように調整して貯留したが、高圧ガス又は超臨界流体の状態になるように調整して貯留してもよい。
【００２６】
＜第２の実施の形態＞
図２は本発明の第２の実施の形態を示す。図２において図１と同一符号は同一部品を示す。
この実施の形態では、第１の実施の形態の分離手段に替えて、第１及び第２分離手段８１，８２が用いられる。精製手段１６の下面は第３排出管３３により第１分離手段８１の上面に接続され、第１分離手段８１の側面上部は第２供給管２２によりタンク１７に接続される。また第１分離手段８１の側面下部は連結管８３により第２分離手段８２の側面中央部に接続され、第２分離手段８２の下面は第３供給管２３により精製手段１６の側面上部に接続される。連結管８３には、第１分離手段８１から第２分離手段８２に向って順に、第５開閉弁８５及び加熱器８６が設けられる。更に第２分離手段８２の側面上部には第４排出管３４が接続される。なお、上記第１分離手段８１は３５ＭＰａ程度の圧力に耐える耐圧液槽であり、上記第２分離手段８２は低圧下で操作する蒸発器或いは蒸留塔である。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。
【００２７】
このように構成された二酸化炭素の循環利用システムを用いて二酸化炭素の循環利用方法を説明する。
処理手段１２での被処理物の処理と、精製手段１６での処理用二酸化炭素の精製は、上記第１の実施の形態と同様に行われるので、繰返しの説明を省略する。精製手段１６で異物を処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液は第３排出管３３を通り、第２冷却器４２で冷却されて第１分離手段８１に供給される。第１分離手段８１に供給される上記吸収液の圧力及び温度、即ち第１分離工程における第１分離手段８１内の雰囲気の圧力及び温度は、それぞれ３〜２５ＭＰａかつ０〜１００℃であることが好ましく、それぞれ５〜１０ＭＰａかつ１０〜３０℃であることが更に好ましい。ここで、第１分離手段８１内の雰囲気の圧力及び温度をそれぞれ３〜２５ＭＰａ及び温度０〜１００℃の範囲に限定したのは、第１分離手段８１内で処理用二酸化炭素１１を液化でき、液体状態の処理用二酸化炭素１１と異物を吸収した吸収液８７とをこれらの相互不溶解性及び比重差で分離し易くするためである。異物が芳香族系炭化水素等の液体であると、上記圧力及び温度範囲で異物の比重と吸収液が相互溶解して分相できず、異物を含む吸収液８７（比重：０．８〜１．５）と液体状態の処理用二酸化炭素１１（比重：約０．７）に分離される。即ち、第１分離手段８１段内では下から上に向かって順に、異物を含む吸収液８７と液体状態の処理用二酸化炭素１１の２つの相に分離（分相）される。上相（上側の相）の液体状態の処理用二酸化炭素１１は第２供給管２２を通ってタンク１７に貯留される。このとき第１分離手段８１で分離された処理用二酸化炭素１１が液体状態であるため、この液体状態の処理用二酸化炭素１１を処理手段１２に戻すための圧縮に必要なエネルギは、気体状態の処理用二酸化炭素１１を処理手段１２に戻すための圧縮に必要なエネルギと比べ、桁違いに少なくて済む。
【００２８】
また下相（下側の相）の異物を吸収した吸収液８７は連結管８３を通り、加熱器８６により加熱されて第２分離手段８２に供給される。第２分離手段８２に供給される上記異物を吸収した吸収液８７の圧力及び温度、即ち第２分離工程における第２分離手段８２内の雰囲気の圧力及び温度は、異物の沸点にもよるけれども、それぞれ０．１〜１０ＭＰａかつ３０〜３００℃であることが好ましく、それぞれ０．１〜１ＭＰａかつ１００〜２００℃であることが更に好ましい。ここで、第２分離手段８２内の雰囲気の圧力及び温度をそれぞれ０．１〜１０ＭＰａ及び温度３０〜３００℃の範囲に限定したのは、第２分離手段８２内で異物１３と吸収液１４とをこれらの沸点差で蒸発し易く、即ち蒸留分離し易くするためである。第２分離手段８２内の液体状態の吸収液１４は第２分離手段８２の下面から第３供給管２３を通って第２ポンプ６２により精製手段１６に供給され、第２分離手段８２内の気体状態の異物１３は第２分離手段８２の上面から第４排出管３４を通って異物回収槽（図示せず）に回収される。このように、第１分離手段８１で異物と吸収液とを分相できなくても、第２分離手段８２で異物１３と吸収液１４を確実に分離できるので、処理用二酸化炭素１１の精製に再利用される吸収液１４の精製効率を高めることができる。
【００２９】
＜第３の実施の形態＞
図３は本発明の第３の実施の形態を示す。図３において図１と同一符号は同一部品を示す。
この実施の形態では、処理手段１２の上面が第１排出管１０１により精製手段１０６の側面下部に接続され、精製手段１０６の側面上部が第２排出管１０２によりタンク１７の側面下部に接続される。第１排出管１０１には冷却器１０７が設けられ、第２排出管１０２には第１開閉弁１１１が設けられる。またタンク１７の側面下部は第１供給管１３１により処理手段１２の下面に接続される。第１供給管１３１には、タンク１７から処理手段１２に向って順に、第２開開弁１１２、第１ポンプ６１及び第１加熱器１２１が設けられる。第１供給管１３１、第２開閉弁１１２、第１ポンプ６１及び第１加熱器１２１により第１供給手段１４１が構成される。精製手段１０６の下面は第３排出管１０３により分離手段１０８の側面中央部に接続され、分離手段１０８の下面は第２供給管１３２により精製手段１０６の側面中央部に接続される。この分離手段１０８は第２の実施の形態の第２分離手段８２と同一に構成される。第３排出管１０３には、精製手段１０６から分離手段１０８に向って順に、第３開閉弁１１３及び第２加熱器１２２が設けられ、第２供給管１３２には、分離手段１０８から精製手段１０６に向って順に、第４開閉弁１１４及び第２ポンプ６２が設けられる。第２供給管１３２、第４開閉弁１１４及び第２ポンプ６２により第２供給手段１４２が構成される。また分離手段１０８の側面上部には第４排出管１０４が接続され、この第４排出管１０４には第４開閉弁１１４が設けられる。上記精製手段１０６及び分離手段１０８はそれぞれ３５ＭＰａ程度の圧力に耐える耐圧液槽である。更に吸収液１２４として、イオン性液体、水又は高分子有機物を用いることが好ましい。高分子有機物としては、ポリエチレングリコール(polyethylene glycol)、ポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol)、ポリエーテル(polyether)、ポリエステル(polyester)、ポリアルカン(polyalkane)及びポリオレフィン(polyolefine)からなる群より選ばれた１種又は２種以上のポリマーを挙げることができる。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。
【００３０】
このように構成された二酸化炭素の循環利用システムを用いて二酸化炭素の循環利用方法を説明する。
処理手段１２で液体又は超臨界流体の状態の処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて被処理物又は処理用二酸化炭素に含まれる異物を処理用二酸化炭素又は被処理物に吸収させた後に、異物を含む液体状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを精製手段で接触させて異物を吸収液に吸収させる。処理手段１２の上面から排出されかつ異物を含む処理用二酸化炭素が液体状態である場合には、そのまま精製手段１０６に供給される。また処理手段１２の上面から排出されかつ異物を含む処理用二酸化炭素が超臨界流体状態である場合には、冷却器１０７により、圧力及び温度がそれぞれ、好ましくは４〜１０ＭＰａかつ０〜３０℃、更に好ましくは６〜８ＭＰａかつ１０〜２０℃の液体状態に調整されて、精製手段１０６に供給される。これにより精製手段１０６内の雰囲気の圧力及び温度はそれぞれ上記圧力及び温度の範囲内となる。ここで、処理手段１２の上面から排出されかつ異物を含む処理用二酸化炭素を、冷却器１０７により、圧力４〜１０ＭＰａかつ温度０〜３０℃の範囲に調整したのは、上記異物を含む処理用二酸化炭素を液体状態にするためである。上記雰囲気下の精製手段１０６で、異物を含む処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させると、処理用二酸化炭素に含まれる異物が吸収液に吸収されるとともに、異物の除去された処理用二酸化炭素１１の比重が約０．７と小さく、異物を吸収した吸収液１２７の比重が１〜１．５と大きく、かつ液体状態の処理用二酸化炭素と吸収液とが相互に不溶解であるため、精製手段１０６内では下から上に向かって順に、異物を吸収した吸収液１２７と精製された処理用二酸化炭素１１との２つの相に分離（分相）される。下相（下側の相）の異物を吸収した吸収液１２７は第３排出管１０３を通って分離手段１０８に供給され、上相（上側の相）の処理用二酸化炭素１１は第２排出管１０２を通ってタンク１７に供給される。精製手段１０６で処理用二酸化炭素に含まれる殆どの異物を吸収液に吸収させることができるので、異物を処理用二酸化炭素から確実に分離できるとともに、精製された処理用二酸化炭素１１は液体状態になるように調整してタンク１７に貯留されるので、精製後の処理用二酸化炭素１１を処理手段１２に戻すために必要な圧縮エネルギを大幅に削減できる。
【００３１】
なお、吸収液１２４はイオン性液体、水又は高分子有機物であることが好ましい。吸収液が水である場合、上記圧力及び温度条件で吸収液が液体状態の処理用二酸化炭素と相互溶解しないので、精製後の処理用二酸化炭素には吸収液が殆ど含まれない。また吸収液が高分子有機物である場合、吸収液の密度が大きく、また上記圧力及び温度条件で吸収液が液体状態の処理用二酸化炭素と殆ど相互溶解しないので、精製後の処理用二酸化炭素に吸収液は殆ど含まれない。また吸収液がイオン性液体又は高分子有機物である場合、水、アルコール類、エーテル類及びフェノール類からなる群より選ばれた１種又は２種以上の添加剤を、吸収液１００重量％に対して１〜５０重量％添加すると、吸収液の粘性を低下させることができる。この添加剤を含む吸収液を処理用二酸化炭素の精製手段に供給すると、添加剤を含む吸収液が異物を吸収する能力を殆ど低下させずにスムーズに流れて異物を速やかに吸収できるとともに、添加剤を含む吸収液の取扱いが容易になる。更に異物が有機物であれば、吸収液への有機物の吸収率（溶解度）が液体状態の処理用二酸化炭素への有機物の吸収率（溶解度）より大きいため、有機物を液体状態の処理用二酸化炭素から効率良く分離できる。
【００３２】
一方、タンク１７に貯留された液体状態の処理用二酸化炭素１１は第１供給管１３１を通って第１ポンプ６１により処理手段１２に供給される。このとき処理用二酸化炭素１１は第１加熱器１２１により加熱され、処理手段１２内の被処理物に最適な圧力条件及び温度条件、例えば圧力５〜１０ＭＰａかつ温度２０〜５０℃の液体又は超臨界流体の状態になるように調整して供給される。また精製手段１０６で異物を吸収した吸収液１２７は第３排出管１０３を通り、第２加熱器１２２で加熱されて分離手段１０８に供給される。分離手段１０８に供給される上記異物を吸収した吸収液１２７の圧力及び温度、即ち分離工程における分離手段１０８内の雰囲気の圧力及び温度は、異物の沸点にもよるけれども、それぞれ０．１〜１０ＭＰａかつ３０〜３００℃であることが好ましく、それぞれ０．１〜１ＭＰａかつ１００〜２００℃であることが更に好ましい。ここで、分離手段１０８内の雰囲気の圧力及び温度をそれぞれ０．１〜１０ＭＰａ及び温度３０〜３００℃の範囲に限定したのは、分離手段１０８内で異物１３と吸収液１２４とをこれらの沸点差で分離し易く、即ち蒸留分離し易くするためである。分離手段１０８内の液体状態の吸収液１２４は分離手段１０８の下面から第２供給管１３２を通って第２ポンプ６２により精製手段１０６に供給され、分離手段１０８内の気体状態の異物１３は分離手段１０８の上面から第４排出管１０４を通って異物回収槽（図示せず）に回収される。上述のように、異物を含む処理用二酸化炭素を高圧の液体状態で精製し、液体又は超臨界流体の状態になるように調整して被処理物の処理工程に戻すので、処理用二酸化炭素の循環動力を低減できる。
【実施例】
【００３３】
次に本発明の実施例を詳しく説明する。
＜実施例１＞
図４に示すように、先ず精製手段１５６として圧力容器を用い、この圧力容器１５６にイオン性液体（1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate,[BMIM][PF6]）を貯留した。次に上記イオン性液体を貯留した圧力容器内の温度及び圧力をそれぞれ５０℃及び１０ＭＰａに維持した状態で、圧縮機１５１を用いて混合ガスを圧力容器１５６にその下面から導入した。この混合ガスは、９８重量％の二酸化炭素と、１重量％のベンゼン（Benzene）と、１重量％のトルエン（Toluene）とを混合したガスであった。更に開閉弁１５２を開いて圧力容器１５６の上面からガスを減圧して排出した。圧力容器１５６から排出されたガスの成分をガスクロマトグラフ（ＧＣ）を用いて分析した。その結果、圧力容器１５６に導入する前の混合ガス中には、１重量％のベンゼンと１重量％のトルエンが含まれていたのに対し、圧力容器１５６から排出されたガス中のベンゼン及びトルエンの濃度は７２ｐｐｍ及び５６ｐｐｍにそれぞれ減少した。即ち、原料の混合ガス中の大部分のベンゼン及トルエンが除去されたことが分かった。なお、圧力容器１５６から排出されたガス中にはイオン性液体は全く検出されなかった。
＜実施例２＞
圧力容器にイオン性液体（1-decyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate）,[DMIM][PF6]）を貯留し、圧力容器に導入する前の混合ガスが、９８重量％の二酸化炭素と、１重量％のデカン（Decane）と、１重量％のドデカン（Dodecane）とを混合したガスであったこと以外は、実施例１と同様に混合ガスを圧力容器にその下面から導入した後に、バルブを開いて圧力容器の上面からガスを減圧して排出した。圧力容器から排出されたガスの成分をガスクロマトグラフ（ＧＣ）を用いてそれぞれ分析した。その結果、圧力容器に導入する前の混合ガス中には、１重量％のデカンと１重量％のドデカンが含まれていたのに対し、圧力容器から排出されたガス中のデカン及びドデカンの濃度は１２４ｐｐｍ及び１０７ｐｐｍにそれぞれ減少した。即ち、原料の混合ガス中の大部分のデカン及ドデカンが除去されたことが分かった。なお、圧力容器から排出されたガス中にはイオン性液体は全く検出されなかった。
＜実施例３＞
圧力容器に水を貯留し、圧力容器に導入する前の混合ガスが、９５重量％の二酸化炭素と、３重量％のプロパノール（Propanol）と、１重量％のエタノール（Ethanol）とを混合したガスであったこと以外は、実施例１と同様に混合ガスを圧力容器にその下面から導入した後に、バルブを開いて圧力容器の上面からガスを減圧して排出した。圧力容器から排出されたガスの成分をガスクロマトグラフ（ＧＣ）を用いてそれぞれ分析した。その結果、圧力容器に導入する前の混合ガス中には、３重量％のプロパノールと１重量％のエタノールが含まれていたのに対し、圧力容器から排出されたガス中のプロパノール、エタノール及び水の濃度は３００ｐｐｍ、１００ｐｐｍ及び１７００ｐｐｍにそれぞれ減少した。即ち、原料の混合ガス中の大部分のプロパノール及びエタノールが除去されたことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態の二酸化炭素の循環利用システムを示す構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態の二酸化炭素の循環利用システムを示す構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態の二酸化炭素の循環利用システムを示す構成図である。
【図４】実施例の精製手段の構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１ 処理用二酸化炭素
１２ 処理手段
１３ 異物
１４，１２４ 吸収液
１６，１０６ 精製手段
１７ タンク
１８，１０８ 分離手段
７１，１４１ 第１供給手段
７２，１４２ 第２供給手段
７３ 第３供給手段
８１ 第１分離手段
８２ 第２分離手段
８７，１２７ 異物を吸収した吸収液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて前記被処理物又は前記処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素又は前記被処理物に吸収させ前記被処理物を処理する工程と、
前記異物を含む処理用二酸化炭素を気体状態又は超臨界状態で回収した後にこの異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて前記気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素の一部とともに前記吸収液に吸収させ前記気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素を精製する工程と、
前記精製された処理用二酸化炭素(11)を前記被処理物の処理工程に戻す工程と、
前記異物を前記処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液を回収した後にこの吸収液を前記異物(13)と液体状態の処理用二酸化炭素(11)と前記吸収液(14)とに分離する工程と、
前記分離された処理用二酸化炭素(11)を前記被処理物の処理工程に戻す工程と、
前記分離された吸収液(14)を前記処理用二酸化炭素の精製工程に戻す工程と
を含む二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項２】
気体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて前記被処理物又は前記処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素又は前記被処理物に吸収させ前記被処理物を処理する工程と、
前記異物を含む処理用二酸化炭素を気体状態又は超臨界状態になるように調整して回収した後にこの異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて前記気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素の一部とともに前記吸収液に吸収させ前記気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素を精製する工程と、
前記精製された処理用二酸化炭素(11)を前記被処理物の処理工程に戻す工程と、
前記異物を前記処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液を回収した後にこの吸収液を液体状態の処理用二酸化炭素(11)と前記異物を吸収した吸収液(87)とに分離する第１の分離工程と、
前記分離された処理用二酸化炭素(11)を前記被処理物の処理工程に戻す工程と、
前記異物を吸収した吸収液(87)を回収した後にこの吸収液(87)を異物と吸収液(14)とに分離する第２の分離工程と、
前記分離された吸収液(14)を前記処理用二酸化炭素の精製工程に戻す工程と
を含む二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項３】
液体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて前記被処理物又は前記処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素又は前記被処理物に吸収させ前記被処理物を処理する工程と、
前記異物を含む処理用二酸化炭素を液体状態になるように調整して回収した後にこの異物を含む液体状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて前記液体状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記吸収液に吸収させ前記液体状態の処理用二酸化炭素(11)を精製する工程と、
前記精製された液体状態の処理用二酸化炭素(11)を前記被処理物の処理工程に戻す工程と、
前記異物を吸収した吸収液(127)を回収した後にこの異物を吸収した吸収液(127)を異物と吸収液(124)とに分離する工程と、
前記分離された吸収液(124)を前記処理用二酸化炭素の精製工程に戻す工程と
を含む二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項４】
分離工程で分離された一部の処理用二酸化炭素(11)を液体状態になるように調整して回収する請求項１又は２記載の二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項５】
精製工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ１〜３５ＭＰａ及び１０〜１５０℃であり、分離工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ３〜２５ＭＰａ及び０〜１００℃である請求項１記載の二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項６】
精製工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ１〜３５ＭＰａ及び１０〜１５０℃であり、第１分離工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ３〜２５ＭＰａ及び０〜１００℃であり、第２分離工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ０．１〜１０ＭＰａ及び３０〜３００℃である請求項２記載の二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項７】
吸収液が、イオン性液体を主成分とする組成物である請求項１ないし４いずれか１項に記載の二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項８】
イオン性液体がカチオン及びアニオンを有し、
前記カチオンが、[Ｒ,Ｒ’−Ｎ2Ｃ3Ｈ3]+（N,N’-ジアルキルイミダゾリウム）、[ＮＲXＨ4-X]+（アルキルアンモニウム）、[Ｒ−ＮＣ5Ｈ5]+（N-アルキルピリジニウム）、[Ｒ−ＮＣ4Ｈ8]+（N-アルキルピロリジニウム）及び[ＰＲXＨ4-X]+（アルキルフォスフォニウム）からなる群より選ばれた１種又は２種以上のカチオンであり、
前記アニオンが、ＰＦ6-、ＢＦ4-、ＮＯ3-、ＥｔＳＯ4-、ＡｌＣｌ4-及びＡｌＢｒ4-からなる群より選ばれた１種又は２種以上のアニオンであり、
前記カチオン中のＲ及びＲ’が炭素数１〜１８のアルキル基又は水素であり、
前記カチオン中のＸが１〜３である請求項７記載の二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項９】
吸収液が水又は高分子有機物である請求項１ないし３いずれか１項に記載の二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項１０】
高分子有機物が、ポリエチレングリコール(polyethylene glycol)、ポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol)、ポリエーテル(polyether)、ポリエステル(polyester)、ポリアルカン(polyalkane)及びポリオレフィン(polyolefine)からなる群より選ばれた１種又は２種以上のポリマーである請求項９記載の二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項１１】
水、アルコール類、エーテル類及びフェノール類からなる群より選ばれた１種又は２種以上の添加剤を、吸収液１００重量％に対して１〜５０重量％添加する請求項７、８又は１０いずれか１項に記載の二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項１２】
気体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とが供給され前記処理用二酸化炭素と前記被処理物とを接触させて前記被処理物又は前記処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素又は前記被処理物に吸収させ前記被処理物を処理する処理手段(12)と、
前記処理手段(12)から気体状態又は超臨界状態で排出されかつ前記異物を含む処理用二酸化炭素と吸収液とが供給され前記異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と前記吸収液とを接触させて前記気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素の一部とともに前記吸収液に吸収させ前記気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素を精製する精製手段(16)と、
前記精製手段(16)から排出された気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素をそのままの状態で或いは液体状態にして前記処理手段(12)に供給する第１供給手段(71)と、
前記精製手段(16)から排出されかつ前記異物及び処理用二酸化炭素を吸収した吸収液を前記異物(13)と液体状態の処理用二酸化炭素(11)と前記吸収液(14)とにそれぞれ分離する分離手段(18)と、
前記分離手段(18)から排出された前記液体状態の処理用二酸化炭素(11)を前記処理手段(12)に供給する第２供給手段(72)と、
前記分離手段(18)から排出された吸収液(14)を前記精製手段(16)に供給する第３供給手段(73)と
を備えた二酸化炭素の循環利用システム。
【請求項１３】
気体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とが供給され前記処理用二酸化炭素と前記被処理物とを接触させて前記被処理物又は前記処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素又は前記被処理物に吸収させ前記被処理物を処理する処理手段(12)と、
前記処理手段(12)から気体状態又は超臨界状態で排出されかつ前記異物を含む処理用二酸化炭素と吸収液とが供給され前記異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と前記吸収液とを接触させて前記気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素の一部とともに前記吸収液に吸収させ前記気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素(11)を精製する精製手段(16)と、
前記精製手段(16)から排出された気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素をそのまま或いは液体状態にして前記処理手段(12)に供給する第１供給手段(71)と、
前記精製手段(16)から排出されかつ前記異物及び処理用二酸化炭素を吸収した吸収液を液体状態の処理用二酸化炭素(11)と前記異物を吸収した吸収液(87)とにそれぞれ分離する第１分離手段(81)と、
前記第１分離手段(81)から排出された液体状態の処理用二酸化炭素(11)を前記処理手段(12)に供給する第２供給手段(72)と、
前記第１分離手段(81)から排出されかつ前記異物を吸収した吸収液(87)を前記異物と前記吸収液(14)とにそれぞれ分離する第２分離手段(82)と、
前記第２分離手段(82)から排出された吸収液(14)を前記精製手段(16)に供給する第３供給手段(73)と
を備えた二酸化炭素の循環利用システム。
【請求項１４】
液体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とが供給され前記処理用二酸化炭素と前記被処理物とを接触させて前記被処理物又は前記処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素又は前記被処理物に吸収させ前記被処理物を処理する処理手段(12)と、
前記処理手段(12)から液体状態になるように調整して排出されかつ前記異物を含む処理用二酸化炭素と吸収液とが供給され前記異物を含む液体状態の処理用二酸化炭素と前記吸収液とを接触させて前記液体状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記吸収液に吸収させ前記液体状態の処理用二酸化炭素(11)を精製する精製手段(106)と、
前記精製手段(106)から排出された液体状態の処理用二酸化炭素(11)を前記処理手段(12)に供給する第１供給手段(141)と、
前記精製手段(106)から排出されかつ前記異物を吸収した吸収液(127)を前記異物と前記吸収液(124)とにそれぞれ分離する分離手段(108)と、
前記分離手段(108)から排出された吸収液(124)を前記精製手段(106)に供給する第２供給手段(142)と
を備えた二酸化炭素の循環利用システム。
【請求項１】
気体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて前記被処理物又は前記処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素又は前記被処理物に吸収させ前記被処理物を処理する工程と、
前記異物を含む処理用二酸化炭素を気体状態又は超臨界状態で回収した後にこの異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて前記気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素の一部とともに前記吸収液に吸収させ前記気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素を精製する工程と、
前記精製された処理用二酸化炭素(11)を前記被処理物の処理工程に戻す工程と、
前記異物を前記処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液を回収した後にこの吸収液を前記異物(13)と液体状態の処理用二酸化炭素(11)と前記吸収液(14)とに分離する工程と、
前記分離された処理用二酸化炭素(11)を前記被処理物の処理工程に戻す工程と、
前記分離された吸収液(14)を前記処理用二酸化炭素の精製工程に戻す工程と
を含む二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項２】
気体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて前記被処理物又は前記処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素又は前記被処理物に吸収させ前記被処理物を処理する工程と、
前記異物を含む処理用二酸化炭素を気体状態又は超臨界状態になるように調整して回収した後にこの異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて前記気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素の一部とともに前記吸収液に吸収させ前記気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素を精製する工程と、
前記精製された処理用二酸化炭素(11)を前記被処理物の処理工程に戻す工程と、
前記異物を前記処理用二酸化炭素の一部とともに吸収した吸収液を回収した後にこの吸収液を液体状態の処理用二酸化炭素(11)と前記異物を吸収した吸収液(87)とに分離する第１の分離工程と、
前記分離された処理用二酸化炭素(11)を前記被処理物の処理工程に戻す工程と、
前記異物を吸収した吸収液(87)を回収した後にこの吸収液(87)を異物と吸収液(14)とに分離する第２の分離工程と、
前記分離された吸収液(14)を前記処理用二酸化炭素の精製工程に戻す工程と
を含む二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項３】
液体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とを接触させて前記被処理物又は前記処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素又は前記被処理物に吸収させ前記被処理物を処理する工程と、
前記異物を含む処理用二酸化炭素を液体状態になるように調整して回収した後にこの異物を含む液体状態の処理用二酸化炭素と吸収液とを接触させて前記液体状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記吸収液に吸収させ前記液体状態の処理用二酸化炭素(11)を精製する工程と、
前記精製された液体状態の処理用二酸化炭素(11)を前記被処理物の処理工程に戻す工程と、
前記異物を吸収した吸収液(127)を回収した後にこの異物を吸収した吸収液(127)を異物と吸収液(124)とに分離する工程と、
前記分離された吸収液(124)を前記処理用二酸化炭素の精製工程に戻す工程と
を含む二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項４】
分離工程で分離された一部の処理用二酸化炭素(11)を液体状態になるように調整して回収する請求項１又は２記載の二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項５】
精製工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ１〜３５ＭＰａ及び１０〜１５０℃であり、分離工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ３〜２５ＭＰａ及び０〜１００℃である請求項１記載の二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項６】
精製工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ１〜３５ＭＰａ及び１０〜１５０℃であり、第１分離工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ３〜２５ＭＰａ及び０〜１００℃であり、第２分離工程における雰囲気の圧力及び温度がそれぞれ０．１〜１０ＭＰａ及び３０〜３００℃である請求項２記載の二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項７】
吸収液が、イオン性液体を主成分とする組成物である請求項１ないし４いずれか１項に記載の二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項８】
イオン性液体がカチオン及びアニオンを有し、
前記カチオンが、[Ｒ,Ｒ’−Ｎ2Ｃ3Ｈ3]+（N,N’-ジアルキルイミダゾリウム）、[ＮＲXＨ4-X]+（アルキルアンモニウム）、[Ｒ−ＮＣ5Ｈ5]+（N-アルキルピリジニウム）、[Ｒ−ＮＣ4Ｈ8]+（N-アルキルピロリジニウム）及び[ＰＲXＨ4-X]+（アルキルフォスフォニウム）からなる群より選ばれた１種又は２種以上のカチオンであり、
前記アニオンが、ＰＦ6-、ＢＦ4-、ＮＯ3-、ＥｔＳＯ4-、ＡｌＣｌ4-及びＡｌＢｒ4-からなる群より選ばれた１種又は２種以上のアニオンであり、
前記カチオン中のＲ及びＲ’が炭素数１〜１８のアルキル基又は水素であり、
前記カチオン中のＸが１〜３である請求項７記載の二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項９】
吸収液が水又は高分子有機物である請求項１ないし３いずれか１項に記載の二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項１０】
高分子有機物が、ポリエチレングリコール(polyethylene glycol)、ポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol)、ポリエーテル(polyether)、ポリエステル(polyester)、ポリアルカン(polyalkane)及びポリオレフィン(polyolefine)からなる群より選ばれた１種又は２種以上のポリマーである請求項９記載の二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項１１】
水、アルコール類、エーテル類及びフェノール類からなる群より選ばれた１種又は２種以上の添加剤を、吸収液１００重量％に対して１〜５０重量％添加する請求項７、８又は１０いずれか１項に記載の二酸化炭素の循環利用方法。
【請求項１２】
気体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とが供給され前記処理用二酸化炭素と前記被処理物とを接触させて前記被処理物又は前記処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素又は前記被処理物に吸収させ前記被処理物を処理する処理手段(12)と、
前記処理手段(12)から気体状態又は超臨界状態で排出されかつ前記異物を含む処理用二酸化炭素と吸収液とが供給され前記異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と前記吸収液とを接触させて前記気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素の一部とともに前記吸収液に吸収させ前記気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素を精製する精製手段(16)と、
前記精製手段(16)から排出された気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素をそのままの状態で或いは液体状態にして前記処理手段(12)に供給する第１供給手段(71)と、
前記精製手段(16)から排出されかつ前記異物及び処理用二酸化炭素を吸収した吸収液を前記異物(13)と液体状態の処理用二酸化炭素(11)と前記吸収液(14)とにそれぞれ分離する分離手段(18)と、
前記分離手段(18)から排出された前記液体状態の処理用二酸化炭素(11)を前記処理手段(12)に供給する第２供給手段(72)と、
前記分離手段(18)から排出された吸収液(14)を前記精製手段(16)に供給する第３供給手段(73)と
を備えた二酸化炭素の循環利用システム。
【請求項１３】
気体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とが供給され前記処理用二酸化炭素と前記被処理物とを接触させて前記被処理物又は前記処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素又は前記被処理物に吸収させ前記被処理物を処理する処理手段(12)と、
前記処理手段(12)から気体状態又は超臨界状態で排出されかつ前記異物を含む処理用二酸化炭素と吸収液とが供給され前記異物を含む気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素と前記吸収液とを接触させて前記気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素の一部とともに前記吸収液に吸収させ前記気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素(11)を精製する精製手段(16)と、
前記精製手段(16)から排出された気体状態又は超臨界状態の処理用二酸化炭素をそのまま或いは液体状態にして前記処理手段(12)に供給する第１供給手段(71)と、
前記精製手段(16)から排出されかつ前記異物及び処理用二酸化炭素を吸収した吸収液を液体状態の処理用二酸化炭素(11)と前記異物を吸収した吸収液(87)とにそれぞれ分離する第１分離手段(81)と、
前記第１分離手段(81)から排出された液体状態の処理用二酸化炭素(11)を前記処理手段(12)に供給する第２供給手段(72)と、
前記第１分離手段(81)から排出されかつ前記異物を吸収した吸収液(87)を前記異物と前記吸収液(14)とにそれぞれ分離する第２分離手段(82)と、
前記第２分離手段(82)から排出された吸収液(14)を前記精製手段(16)に供給する第３供給手段(73)と
を備えた二酸化炭素の循環利用システム。
【請求項１４】
液体又は超臨界流体のいずれかの状態の処理用二酸化炭素と被処理物とが供給され前記処理用二酸化炭素と前記被処理物とを接触させて前記被処理物又は前記処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記処理用二酸化炭素又は前記被処理物に吸収させ前記被処理物を処理する処理手段(12)と、
前記処理手段(12)から液体状態になるように調整して排出されかつ前記異物を含む処理用二酸化炭素と吸収液とが供給され前記異物を含む液体状態の処理用二酸化炭素と前記吸収液とを接触させて前記液体状態の処理用二酸化炭素に含まれる異物を前記吸収液に吸収させ前記液体状態の処理用二酸化炭素(11)を精製する精製手段(106)と、
前記精製手段(106)から排出された液体状態の処理用二酸化炭素(11)を前記処理手段(12)に供給する第１供給手段(141)と、
前記精製手段(106)から排出されかつ前記異物を吸収した吸収液(127)を前記異物と前記吸収液(124)とにそれぞれ分離する分離手段(108)と、
前記分離手段(108)から排出された吸収液(124)を前記精製手段(106)に供給する第２供給手段(142)と
を備えた二酸化炭素の循環利用システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２０３１９２（Ｐ２００７−２０３１９２Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５１７０（Ｐ２００６−２５１７０）
【出願日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
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