【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業活動等の結果発生する二酸化炭素を大気中に放出せずに回収した液化二酸化炭素を深海へ送り込む方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業活動等の結果発生する二酸化炭素（ＣＯ ₂ ）の大気中における濃度が上昇すると地球の温暖化を招くので、大気中のＣＯ ₂濃度の上昇を抑える対策として種々の産業活動において発生したＣＯ ₂を大気中に放出せずに回収して深海へ送り込んでしまう種々の案が検討され始めている。 一般に水深５００ｍ以上の海底は水温が０〜４℃程度で安定しており、水深に比例して高圧が保持されている環境であるが、この深海を利用してＣＯ ₂を閉じ込める実用化可能な有用かつ具体的な方法は未だ開発されていない。

【０００３】ＣＯ ₂は常温、大気圧では気体であるが低温度、高圧力下では液体または固体化し、温度−圧力に対応したＣＯ ₂単独の状態を示す図４のように、大気圧（約０．１ｂａｒ）下では液体の状態では存在せず固体または気体であるが、５．２ｂａｒを越える圧力下ではその温度条件に対応して固体、液体または気体の状態で存在するので、ＣＯ ₂を水深５００ｍ以上の深海におくと液体の状態が保持される。 また液化ＣＯ ₂は温度、圧力に対して図５に示すような密度変化を示し、圧力３０
０bar 以上の水深３０００ｍ以上では海水密度（約１０
４０kg／ｍ ³ ）よりも液化ＣＯ ₂の密度が大きいので、
このような環境の深海に液化ＣＯ ₂を送り込めば液状のまま深海底に沈下滞留させておくことが可能である。

【０００４】液化ＣＯ ₂を深海へ送り込む方法としては、液化ＣＯ ₂を輸送船で所定の海域に運び、洋上に係留した半潜水式海洋構造物から鋼管を深海まで懸垂し、
この鋼管を用いて液化ＣＯ ₂を深海へ送り込み放出する方法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】液化ＣＯ ₂を深海へ送り込むため洋上の輸送船から深海まで懸垂する可撓性、
高圧の流体輸送管は、水深３０００ｍの深海まで懸垂する長尺管の自重に耐えることができ、かつ輸送船の海上での動揺により生ずる曲げ力に耐える必要があるので、
重量が大で可撓性に欠ける鋼管は深海用の流体輸送管として使用するには適さない。 また海上の半潜水式構造物を動揺が小さくなるように係留するのは困難であり、暴風に対しては半潜水式構造物から海中に懸垂される流体輸送管を防護するのも容易でなく、設備コストが極めて高価となる。

【０００６】また、可撓性のある高圧流体輸送管として図６に示した構造の管が知られているが、これは最内部の外圧座屈防止用のステンレスインターロックアーマー
11、その外側の液密用プラスチック内管12、その上に金属条を短ピッチで巻付けた内圧補強層13、その外側の防食用プラスチック被覆層14、その上に多数本の金属線条を撚り合わせた軸力補強層15、その外側の防食用プラスチック被覆層16よりなる構造であり、プラスチック製の内外管を除く各補強層の材料に強度保持のため金属またはＦＲＰが使用されているので、輸送管全体としての比重は２．０またはそれ以上になる。 深海に懸垂する流体輸送管は海上に浮き上がることなく自重が重過ぎることがないように比重を出来るだけ海水の密度に近くしたものを用いるのが望ましいが、水深３０００ｍの深海まで懸垂する管は比重が０．１程度の増加でも管上端に加わる自重は１０ｔ以上にも達し、これに対抗するために補強条サイズを増すとさらに輸送管の自重ガ増加するという悪循環を招く。

【０００７】本発明は、前記のような課題を解決し、流体輸送管の比重を海水の比重に近くし、自重を過大にせず、深海の水圧に耐え、長期間使用可能で、低コストにした流体輸送管を用いて液化二酸化炭素を深海へ送り込む方法を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するため本発明の方法は、少なくとも内部プラスチック管５と圧力補強層６と軸力補強層８を備え、かつ比重を１〜
１．２とした長尺、可撓性の流体輸送管10を用い、この管内に液化ＣＯ ₂を５０kg／cm ²以上に加圧して封入し、この液化ＣＯ ₂を封入した状態の流体輸送管10を水深３０００ｍの深海まで懸垂し、深海に到達した流体輸送管10の下端を開放して管内の液化ＣＯ ₂を深海へ放出することを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】流体輸送管10の内部プラスチック管５は管内に封入された液化ＣＯ ₂を液密に保持し、圧力補強層６は管内に加圧封入された液化ＣＯ ₂による管の内圧に耐えるとともに海中の水圧による管の外圧に耐え、軸力補強層８は流体輸送管が受ける軸方向の圧力に耐えるとともに洋上から深海まで懸垂される長尺の流体輸送管の自重による軸方向張力に耐えることにより、管内に封入された液化ＣＯ ₂を深海へ送り込むことを可能にする。

【００１０】流体輸送管10の比重を１〜１．２とすることにより、流体輸送管10が海上に浮いてしまうようなことがなく海中に懸垂でき、しかも流体輸送管10の自重が過大にならず、懸垂支持設備等が大型化せず、コスト高にならない。

【００１１】流体輸送管10内に封入する液化ＣＯ ₂の圧力が５０kg／cm ²以上であるから、海上の常温で液化Ｃ
Ｏ ₂を液体として保持することが容易となり、流体輸送管内に封入した液化ＣＯ ₂の圧損がなく、液化ＣＯ ₂を水深３０００ｍの深海域に送り出すことが可能となる。

【００１２】ＣＯ ₂を液化ＣＯ ₂の状態にして深海に送り込み放出することにより、地球温暖化をもたらすＣＯ
₂を水深３０００ｍ以上の深海の海水密度よりも大なる密度の液状にしたままの状態で深海底に沈下させ滞留させておくことが可能となる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例を図面により説明する。
図１は本発明の１実施例を示し、Ａは海面、Ｂは水深３
０００ｍ以上の深海域を示す。 １は洋上に係留索２で係留した半潜水式海洋構造物、３はこの海洋構造物１上に設けた種々の設備の構築物であり、４は前記海洋構造物１から液化ＣＯ ₂を深海へ送り込むために深海Ｂまで懸垂する長尺可撓性の流体輸送管10を懸垂支持する該管の端末装置である。 この海洋構造物１には陸上の施設において産業活動の結果発生したＣＯ ₂を回収して液化した液化ＣＯ ₂を輸送船に積込んで輸送しておく。

【００１４】前記の産業活動の結果発生したＣＯ ₂を回収する１つの方法としては、火力発電における液化プロセスの１例として図３に示したクローズドガスタービンサイクルのように、予熱器20内に供給される燃料ｆと空気ａによる燃焼熱でクローズされた系統の空気を加熱し、この加熱空気を空気加熱器21を経てタービン22に送り発電機23を回して発電し、この加熱空気を圧縮器24、
冷却器26に連結した熱交換器25を経て空気加熱器21に戻して循環させ、一方、予熱器20内で燃焼した燃焼ガスは熱交換器27に送り、さらに冷凍器28内で０〜１０℃に冷却し、内部を前記温度に保持できるように冷却、断熱した加圧タンク29内で一気に５０気圧以上に加圧すると燃焼ガス中のＣＯ ₂が液化しこの液化ＣＯ ₂がタンク底部に溜まるので、燃焼ガス中のＣＯ ₂を液化したＣＯ ₂として回収することができる。 このように回収した液化Ｃ
Ｏ ₂を、さらに１００〜１５０気圧に加圧したボンベや大型タンクに収容し、これを輸送車30等で輸送船の埠頭まで運搬し、輸送船で所定の海域の海洋構造物１まで輸送すれば、この輸送の間に常温まで温度が上昇しても気化することなく液状態を保持しておくことができる。

【００１５】図２は前記の液化ＣＯ ₂を深海へ送り込むために海洋構造物１から懸垂する可撓性、高圧の流体輸送管10の構造を示したものである。 同図において、５は最内側の内部プラスチック管、６は前記内部プラスチック管５の上に設けた圧力補強層であり、この層は圧力補強用プラスチック繊維テープ層の内側層6aと外側層6bとの二重巻回層である。 ７は前記圧力補強層６の上に設けた中間プラスチック管である。 ８は前記中間プラスチック管７の上に設けた軸力補強層であり、この層は軸力補強用プラスチック繊維テープ層の内側層8aと外側層8bとの二重巻回層である。 ９は前記軸力補強層８の上に設けた外部プラスチック管である。 前記の内部プラスチック管５、中間プラスチック管７、外部プラスチック管９にはポリエチレンまたはナイロン等の低比重材料を用い、
また、圧力補強層６と軸力補強層８の圧力補強用プラスチック繊維テープ層には超高密度ポリエチレン繊維またはアラミド繊維等の軽量で高抗張力のプラスチック繊維材を用いる。

【００１６】前記のように構成した長尺の流体輸送管10
はその全体の比重が１〜１．２程度となり、水深３００
０ｍの深海まで布設して液化ＣＯ ₂を深海へ送り込むのに十分耐えることができる可撓性、高圧の流体輸送管となる。 前記の流体輸送管10の比重は、１以下になると流体輸送管10の自重が海水よりも軽いので海中に布設できなくなり、１．２以上では流体輸送管10の自重が大になってその懸垂支持設備等が大型になりコスト高になる。
なお、内部プラスチック管５の内側に外圧座屈防止用内管として中空ＦＲＰリングを設けてもよいが、海洋構造物１から懸垂する流体輸送管10内にあらかじめ加圧した液化ＣＯ ₂を封入した状態で深海まで布設すれば管の内、外圧がほぼ平衡するので、外圧座屈防止用内管を設けないほうが軽くなるので望ましい。

【００１７】前記の流体輸送管10は洋上の半潜水式海洋構造物１において流体輸送管10内に液化ＣＯ ₂を加圧封入しておいて海中に懸垂するが、この流体輸送管10内に封入する液化ＣＯ ₂は海上の常温で液体を保持する必要性および水深３０００ｍの深海へ送り込むのに要する圧損の点から５０kg／cm ²以上に加圧する必要がある。 この液化ＣＯ ₂の圧力が５０kg／cm ²以下であると海上の常温で液体を保持することが困難となり、かつ、流体輸送管10にかかる海中の水圧に耐えることが困難になる。
前記の液化ＣＯ ₂を内部に封入した流体輸送管10はその下端が深海に到達するまでを海中に懸垂し、深海に到達したならば下端を開放して管内に封入した液化ＣＯ ₂をこの下端から管外の深海域に放出するので、流体輸送管
10の下端は洋上の半潜水式海洋構造物１上において遠隔操作で管下端の蓋等を開放することができるように構成する。

【００１８】前記のように本発明は、比重が１〜１．２
に構成した流体輸送管10を用い、この流体輸送管10の内部プラスチック管５内に液化ＣＯ ₂を５０kg／cm ²以上に加圧して封入し、この液化ＣＯ ₂を加圧封入した状態のままで流体輸送管10を洋上の半潜水式海洋構造物１から水深３０００ｍの深海まで懸垂し、この流体輸送管10
の下端が水深３０００ｍの深海に到達したならば流体輸送管10の下端を開放して管内に封入した液化ＣＯ ₂を深海に送り込む。 これにより大気中の濃度上昇が地球温暖化をもたらすＣＯ ₂を水深３０００ｍ以上の深海の海水密度よりも大なる密度の液化状態にして深海底に沈下滞留させておくことが可能となり、流体輸送管10は水深３
０００ｍの長さの自重に耐え、半潜水式海洋構造物１の海上での動揺により発生する曲げ力にも耐えることができ、暴風に対しても破損することがない。

【００１９】前記の実施例は洋上の半潜水式海洋構造物１で液化ＣＯ ₂を加圧封入した流体輸送管10を深海に懸垂するものとして説明したが、洋上の輸送船において流体輸送管10に液化ＣＯ ₂を加圧封入し深海に懸垂してもよい。

【００２０】なお、前記のように流体輸送管10で深海に送り込む液化ＣＯ ₂は、ＣＯ ₂水和物のように液体の状態にあるものでもよい。 ＣＯ ₂は水との共存下において水和物を形成することが知られているが、この水和物は通常の化学結合による化合物ではなく、水分子で構成されたカゴ状の包括格子の中にＣＯ ₂の分子がゲストとして包み込まれ結晶化する化合物である。 このような水和物は陸上の施設において発生したＣＯ ₂を回収して水和物にし、これを輸送船で洋上の半潜水式海洋構造物１に輸送しておき、この海洋構造物１から、もしくは輸送船から、前記のように流体輸送管10により深海に送り込む。

【００２１】

【発明の効果】前記のように本発明は、圧力、軸力補強層を備え比重を１〜１．２とした可撓性流体輸送管に液化ＣＯ ₂を５０kg／cm ²以上に加圧して封入し、この流体輸送管を深海まで懸垂して管の下端を開放し管内の液化ＣＯ ₂を深海へ放出するようにしたので、流体輸送管は液化ＣＯ ₂による管内圧と海中水圧による管外圧に耐え、洋上から深海まで懸垂される長尺の管軸方向の張力にも耐え、海上での動揺により発生する曲げ力にも耐えることができ、暴風でも破損せず、流体輸送管を安全に深海まで懸垂でき、流体輸送管の自重が過大にならず、
懸垂支持設備等の小型化と低コストを実現することができる。 また、海上の常温で液化ＣＯ ₂を液体として保持することが容易であり、液化ＣＯ ₂を水深３０００ｍの深海に送り込み放出して地球温暖化をもたらすＣＯ ₂を液状のまま深海に沈下滞留させておくことが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の説明図

【図２】本発明の流体輸送管の１実施例の斜視図

【図３】燃焼ガスからＣＯ ₂を回収する１例の図

【図４】ＣＯ ₂の気・液・固体の相平衡図

【図５】海水と液化ＣＯ ₂の水深−密度の関係を示す図

【図６】従来の流体輸送管の斜視図

【符号の説明】

５；内部プラスチック管 ６；圧力補強層 ８；軸力補強層 10；流体輸送管

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図６】

【図５】