(57)【要約】【課題】従来の二酸化炭素吸着材よりも二酸化炭素の吸着能力が高い吸着材を提供するとともに、吸着能力の高い吸着材を利用して二酸化炭素回収装置の効率を向上する。【解決手段】二酸化炭素を含有するガスから二酸化炭素を吸着・分離するための二酸化炭素吸着材において、この二酸化炭素吸着材の担体をメソポーラスシリカで形成し、この担体にＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ及びＬａの群から選択される少なくとも一種類の元素を担持させる。【選択図】図２０
2010184229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を含有するガスから二酸化炭素を吸着・分離するための二酸化炭素吸着材において、この二酸化炭素吸着材の担体がメソポーラスシリカで形成され、この担体にＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ及びＬａの群から選択される少なくとも一種類の元素が担持されていることを特徴とする二酸化炭素吸着材。
【請求項２】
二酸化炭素を含有するガスから二酸化炭素を吸着・分離するための二酸化炭素吸着材を設置した吸着部と、この吸着部で前記二酸化炭素吸着材に吸着させた二酸化炭素を、加熱により脱着・回収するための脱着部と、前記吸着部を通過して前記脱着部に流入するガスを加熱するためのガス加熱部とを含み、前記吸着部と前記脱着部との間で前記二酸化炭素吸着材を交換可能とし、前記二酸化炭素吸着材の担体がメソポーラスシリカで形成され、この担体にＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ及びＬａの群から選択される少なくとも一種類の元素が担持されていることを特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項３】
二酸化炭素を含有するガスから二酸化炭素を吸着・分離するための二酸化炭素吸着材を設置した吸着部と、この吸着部で前記二酸化炭素吸着材に吸着させた二酸化炭素を、減圧することにより脱着・回収するための脱着部と、前記吸着部に送る前記ガスの圧力を増加させるためのガス加圧部と、前記吸着部を通過した前記ガスの圧力を減少させるためのガス減圧部とを含み、前記吸着部と前記脱着部との間で前記二酸化炭素吸着材を交換可能とし、前記二酸化炭素吸着材の担体がメソポーラスシリカで形成され、この担体にＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ及びＬａの群から選択される少なくとも一種類の元素が担持されていることを特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項４】
二酸化炭素を含有するガスから二酸化炭素を吸着・分離するための二酸化炭素吸着材を設置した吸着部と、この吸着部で前記二酸化炭素吸着材に吸着させた二酸化炭素を、加熱することにより脱着・回収するための脱着部と、前記吸着部に送る前記ガスの圧力を増加させるためのガス加圧部と、前記吸着部を通過した前記ガスを加熱させるためのガス加熱部とを含み、前記吸着部と前記脱着部との間で前記二酸化炭素吸着材を交換可能とし、前記二酸化炭素吸着材の担体がメソポーラスシリカで形成され、この担体にＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ及びＬａの群から選択される少なくとも一種類の元素が担持されていることを特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項５】
二酸化炭素を含有するガスから二酸化炭素を吸着・分離するための二酸化炭素吸着材を設置した吸着部と、この吸着部で前記二酸化炭素吸着材に吸着させた二酸化炭素を、加熱することにより脱着・回収するための脱着部と、前記脱着部の前記二酸化炭素吸着材を加熱させるための吸着材加熱部とを含み、前記吸着部と前記脱着部との間で前記二酸化炭素吸着材を交換可能とし、前記二酸化炭素吸着材の担体がメソポーラスシリカで形成され、この担体にＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ及びＬａの群から選択される少なくとも一種類の元素が担持されていることを特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項６】
更に、前記吸着部に送る前記ガスの圧力を増加させるためのガス加圧部を含むことを特徴とする請求項５記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項７】
更に、前記吸着部の前記二酸化炭素吸着材の重量を検出するための第一の重量検出部と、前記脱着部の前記二酸化炭素吸着材の重量を検出するための第二の重量検出部と、前記第一の重量検出部及び前記第二の重量検出部で検出した値より二酸化炭素吸着材の二酸化炭素吸着量を算出し、二酸化炭素吸着材の交換時期の制御を実施するための制御部とを含むことを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項８】
更に、前記脱着部から流出したガスの一部を前記脱着部に還流させるためのガス循環部を含むことを特徴とする請求項７記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項９】
前記吸着部及び前記脱着部がそれぞれ、複数段の二酸化炭素吸着材で構成され、前記複数段の二酸化炭素吸着材それぞれの重量を検出するための重量検出部を有し、前記重量検出部はそれぞれ、前記二酸化炭素吸着材の重量を検出し、前記制御部は、前記重量検出部で検出した値より二酸化炭素吸着材の二酸化炭素吸着量を算出し、前記二酸化炭素吸着材の交換時期の制御を実施することを特徴とする請求項７又は８に記載の二酸化炭素回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素吸着材及びこれを用いた二酸化炭素回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
温室効果ガスの排出による地球温暖化の問題が広く認識されてきている。温室効果ガスとしては、二酸化炭素（ＣＯ２）、メタン（ＣＨ４）、フロン類（ＣＦＣｓ）等が挙げられるが、排出量が多く、実質的に影響が大きいものは二酸化炭素であり、その排出量の削減が緊急の課題となっている。
【０００３】
現在、二酸化炭素吸収液（特許文献１）による二酸化炭素の回収技術が利用され始めているが、二酸化炭素吸収液のメンテナンスにかかるコストが高い。
【０００４】
そこで、メンテナンスにかかるコストが比較的低い、固体状の二酸化炭素吸着材の開発（特許文献２）も進められてきている。
【０００５】
特許文献１には、ＣＯ２を含有する排ガスとＣＯ２吸収液とを接触させてＣＯ２を除去する吸収塔と、ＣＯ２を吸収したリッチ溶液を再生する再生塔と、前記再生塔でＣＯ２が除去されたリーン溶液を吸収塔で再利用するＣＯ２回収装置であって、前記吸収塔が、ＣＯ２吸収液で排ガス中のＣＯ２を吸収するＣＯ２回収部と、前記ＣＯ２回収部の上部側に設けられ、ＣＯ２を除去したガスを冷却すると共に、同伴するＣＯ２吸収液を回収する水洗部と、前記水洗部で凝縮されたＣＯ２吸収液を含む凝縮水を、前記水洗部の頂部から直接循環する循環ラインと、前記再生塔から前記吸収塔へ前記リーン溶液を供給するリーン溶液供給管に、前記ＣＯ２吸収液を含む凝縮水の余剰分を供給する余剰凝縮水供給ラインとを具備するＣＯ２回収装置が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、ＣＯ２またはＣＯ２含有ガスを約２０〜１００℃において遷移金属担持ゼオライトと接触させるＣＯ２の吸着方法が開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、ＣＯ２と水分を含有する排ガスを、シランカップリング剤を化学結合させた支持体と接触せしめ、ＣＯ２と選択的に吸着させ、脱着する排ガスの処理方法が開示されている。
【０００８】
しかし、特許文献３の固体状二酸化炭素吸着材は、ＣＯ２と化学反応し、ＣＯ２の構造を大きく変えて化合物を生成するため、活性化エネルギーの障壁が存在し、脱離に要するエネルギーも大きくなる。
【０００９】
特許文献４には、金属酸化物とＣＯ２を接触反応させて金属炭酸塩を形成する二酸化炭素吸収工程と、金属炭酸塩を熱分解して二酸化炭素を分離する工程からなる二酸化炭素の分離方法及び装置が開示されている。しかし、この特許文献４では、ＣＯ２は金属酸化物と反応するために６００℃程度の高い温度が必要であり、かつＣＯ２を金属炭酸塩から脱離させるには、更に高い温度である９００℃程度の温度が必要となり、吸収と再生にかかるエネルギーが非常に高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２８４２７２号公報
【特許文献２】特開平５−１３１１１６号公報
【特許文献３】特開２００４−２６１６７０号公報
【特許文献４】特開平８−２４５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、従来の二酸化炭素吸着材よりも二酸化炭素の吸着能力が高い吸着材を提供するとともに、吸着能力の高い吸着材を利用して二酸化炭素回収装置の効率を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の二酸化炭素吸着材は、二酸化炭素を含有するガスから二酸化炭素を吸着・分離するための二酸化炭素吸着材において、この二酸化炭素吸着材の担体がメソポーラスシリカで形成され、この担体にＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ及びＬａの群から選択される少なくとも一種類の元素が担持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、従来の二酸化炭素吸着材よりも高い吸着能力を有する二酸化炭素吸着材を提供するとともに、吸着能力の高い吸着材を利用して二酸化炭素回収装置の効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による実施例を示す加熱及び冷却操作を利用した二酸化炭素回収装置の概略構成図である。
【図２】本発明による実施例を示す加圧及び減圧操作を利用した二酸化炭素回収装置の概略構成図である。
【図３】本発明による実施例を示す加熱及び冷却操作を利用した二酸化炭素回収装置の概略構成図である。
【図４】本発明による実施例を示す加圧及び減圧操作を利用した二酸化炭素回収装置の概略構成図である。
【図５】本発明による実施例を示す加熱及び加圧操作を利用した二酸化炭素回収装置の概略構成図である。
【図６】本発明による実施例を示す加熱及び加圧操作を利用した二酸化炭素回収装置の概略構成図である。
【図７】本発明による実施例を示す加熱及び加圧操作を利用した二酸化炭素回収装置の概略構成図である。
【図８ａ】第一原理計算によって求めたシリカの分子構造を示す模式図である。
【図８ｂ】第一原理計算によって求めた二酸化炭素のシリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図８ｃ】第一原理計算によって求めた水蒸気のシリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図９ａ】第一原理計算によって求めたアミン修飾シリカの分子構造を示す模式図である。
【図９ｂ】第一原理計算によって求めた二酸化炭素のアミン修飾シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図９ｃ】第一原理計算によって求めた水蒸気のアミン修飾シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１０ａ】第一原理計算によって求めたＮａ担持シリカの分子構造を示す模式図である。
【図１０ｂ】第一原理計算によって求めた二酸化炭素のＮａ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１０ｃ】第一原理計算によって求めた水蒸気のＮａ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１１ａ】第一原理計算によって求めたＫ担持シリカの分子構造を示す模式図である。
【図１１ｂ】第一原理計算によって求めた二酸化炭素のＫ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１１ｃ】第一原理計算によって求めた水蒸気のＫ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１２ａ】第一原理計算によって求めたＲｂ担持シリカの分子構造を示す模式図である。
【図１２ｂ】第一原理計算によって求めた二酸化炭素のＲｂ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１２ｃ】第一原理計算によって求めた水蒸気のＲｂ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１３ａ】第一原理計算によって求めたＣｓ担持シリカの分子構造を示す模式図である。
【図１３ｂ】第一原理計算によって求めた二酸化炭素のＣｓ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１３ｃ】第一原理計算によって求めた水蒸気のＣｓ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１４ａ】第一原理計算によって求めたＭｇ担持シリカの分子構造を示す模式図である。
【図１４ｂ】第一原理計算によって求めた二酸化炭素のＭｇ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１４ｃ】第一原理計算によって求めた水蒸気のＭｇ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１５ａ】第一原理計算によって求めたＣａ担持シリカの分子構造を示す模式図である。
【図１５ｂ】第一原理計算によって求めた二酸化炭素のＣａ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１５ｃ】第一原理計算によって求めた水蒸気のＣａ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１６ａ】第一原理計算によって求めたＳｒ担持シリカの分子構造を示す模式図である。
【図１６ｂ】第一原理計算によって求めた二酸化炭素のＳｒ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１６ｃ】第一原理計算によって求めた水蒸気のＳｒ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１７ａ】第一原理計算によって求めたＢａ担持シリカの分子構造を示す模式図である。
【図１７ｂ】第一原理計算によって求めた二酸化炭素のＢａ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１７ｃ】第一原理計算によって求めた水蒸気のＢａ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１８ａ】第一原理計算によって求めたＹ担持シリカの分子構造を示す模式図である。
【図１８ｂ】第一原理計算によって求めた二酸化炭素のＹ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１８ｃ】第一原理計算によって求めた水蒸気のＹ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１９ａ】第一原理計算によって求めたＬａ担持シリカの分子構造を示す模式図である。
【図１９ｂ】第一原理計算によって求めた二酸化炭素のＬａ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図１９ｃ】第一原理計算によって求めた水蒸気のＬａ担持シリカへの吸着状態を示す模式図である。
【図２０】比較例１、２及び実施例１〜１０における二酸化炭素吸着エネルギー及び水蒸気吸着エネルギーを表したグラフである。
【図２１】二酸化炭素の脱離温度を測定するための熱分析装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明について詳細を説明する。
【００１６】
本発明の二酸化炭素吸着材は、比表面積が大きいシリカ（ＳｉＯ２）で形成された担体と、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｂａ（バリウム）、Ｙ（イットリウム）及びＬａ（ランタン）の群から選択される少なくとも一種類の元素である活性成分とを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の二酸化炭素回収装置は、二酸化炭素を含有するガスから二酸化炭素を吸着・分離するための二酸化炭素吸着材を設置した吸着部と、この吸着部で前記二酸化炭素吸着材に吸着させた二酸化炭素を、加熱により脱着・回収するための脱着部と、前記吸着部を通過して前記脱着部に流入するガスを加熱するためのガス加熱部とを含み、前記吸着部と前記脱着部との間で前記二酸化炭素吸着材を交換可能とし、前記二酸化炭素吸着材の担体がメソポーラスシリカで形成され、この担体にＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ及びＬａの群から選択される少なくとも一種類の元素が担持されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の二酸化炭素回収装置は、二酸化炭素を含有するガスから二酸化炭素を吸着・分離するための二酸化炭素吸着材を設置した吸着部と、この吸着部で前記二酸化炭素吸着材に吸着させた二酸化炭素を、減圧することにより脱着・回収するための脱着部と、前記吸着部に送る前記ガスの圧力を増加させるためのガス加圧部と、前記吸着部を通過した前記ガスの圧力を減少させるためのガス減圧部とを含み、前記吸着部と前記脱着部との間で前記二酸化炭素吸着材を交換可能とし、前記二酸化炭素吸着材の担体がメソポーラスシリカで形成され、この担体にＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ及びＬａの群から選択される少なくとも一種類の元素が担持されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の二酸化炭素回収装置は、二酸化炭素を含有するガスから二酸化炭素を吸着・分離するための二酸化炭素吸着材を設置した吸着部と、この吸着部で前記二酸化炭素吸着材に吸着させた二酸化炭素を、加熱することにより脱着・回収するための脱着部と、前記吸着部に送る前記ガスの圧力を増加させるためのガス加圧部と、前記吸着部を通過した前記ガスを加熱させるためのガス加熱部とを含み、前記吸着部と前記脱着部との間で前記二酸化炭素吸着材を交換可能とし、前記二酸化炭素吸着材の担体がメソポーラスシリカで形成され、この担体にＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ及びＬａの群から選択される少なくとも一種類の元素が担持されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の二酸化炭素回収装置は、二酸化炭素を含有するガスから二酸化炭素を吸着・分離するための二酸化炭素吸着材を設置した吸着部と、この吸着部で前記二酸化炭素吸着材に吸着させた二酸化炭素を、加熱することにより脱着・回収するための脱着部と、前記脱着部の前記二酸化炭素吸着材を加熱させるための吸着材加熱部とを含み、前記吸着部と前記脱着部との間で前記二酸化炭素吸着材を交換可能とし、前記二酸化炭素吸着材の担体がメソポーラスシリカで形成され、この担体にＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ及びＬａの群から選択される少なくとも一種類の元素が担持されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明の二酸化炭素回収装置は、更に、前記吸着部に送る前記ガスの圧力を増加させるためのガス加圧部を含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明の二酸化炭素回収装置は、更に、前記吸着部の前記二酸化炭素吸着材の重量を検出するための第一の重量検出部と、前記脱着部の前記二酸化炭素吸着材の重量を検出するための第二の重量検出部と、前記第一の重量検出部及び前記第二の重量検出部で検出した値より二酸化炭素吸着材の二酸化炭素吸着量を算出し、二酸化炭素吸着材の交換時期の制御を実施するための制御部とを含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明の二酸化炭素回収装置は、更に、前記脱着部から流出したガスの一部を前記脱着部に還流させるためのガス循環部を含むことを特徴とする。
【００２４】
本発明の二酸化炭素回収装置は、前記吸着部及び前記脱着部がそれぞれ、複数段の二酸化炭素吸着材で構成され、前記複数段の二酸化炭素吸着材それぞれの重量を検出するための重量検出部を有し、前記重量検出部はそれぞれ、前記二酸化炭素吸着材の重量を検出し、前記制御部は、前記重量検出部で検出した値より二酸化炭素吸着材の二酸化炭素吸着量を算出し、前記二酸化炭素吸着材の交換時期の制御を実施することを特徴とする。
【００２５】
二酸化炭素は、一般に、アルカリ金属やアルカリ土類金属と結合して塩を生成する。アルカリ金属としては、Ｎａ（ナトリウム）、Ｋ（カリウム）、Ｒｂ（ルビジウム）及びＣｓ（セシウム）があり、アルカリ土類金属としては、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）及びＢａ（バリウム）がある。また、同様に大きなイオン半径を持つ第３族元素であるＹ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）を、比表面積が大きいシリカに担持すれば、二酸化炭素吸着容量の大きな吸着材が得られる可能性がある。
【００２６】
従来の二酸化炭素吸着材（特許文献３）及び本発明の二酸化炭素吸着材について、二酸化炭素の吸着能力を比較するために、第一原理計算により二酸化炭素吸着エネルギーを算出した。第一原理計算の手法は、表１に示す通りである。
【００２７】
ただし、二酸化炭素吸着エネルギーの算出方法は下記式（１）によるものとし、吸着エネルギーの値が大きいほど二酸化炭素吸着時に安定になることを表している。
【００２８】
（二酸化炭素吸着エネルギー）
＝−〔（二酸化炭素吸着後のエネルギー）−｛（二酸化炭素吸着前のエネルギー）＋（二酸化炭素のエネルギー）｝〕          （１）
【００２９】
【表１】
2010184229.tif 000003
以下、比較例１、２及び実施例１〜１０の分子構造について説明する。
【００３０】
（比較例１）
ＡＭＣＳＤ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｍｉｎｅｒａｌｏｇｉｓｔ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｄａｔａｂａｓｅ）より、Ｓｉ（ケイ素）にＯ（酸素）が四配位しているシリカの構造を入手して担体とした。さらに、シリカの表面に水酸基（ＯＨ基）を導入し、第一原理計算による構造最適化計算を行い、比較例１の吸着材とした（図８ａ）。
【００３１】
（比較例２）
比較例１の吸着材において、２つの水酸基の水素の代わりにエチルアミンを化学結合させた構造を作成し、構造最適化計算を行った。これを比較例２の吸着材とした（図９ａ）。
【実施例１】
【００３２】
比較例１の吸着材における２つの水酸基のＨ原子をＮａ原子に置換し、構造最適化計算を行った。これを実施例１の吸着材とした（図１０ａ）。
【実施例２】
【００３３】
比較例１の吸着材における２つの水酸基のＨ原子をＫ原子に置換し、構造最適化計算を行った。これを実施例２の吸着材とした（図１１ａ）。
【実施例３】
【００３４】
比較例１の吸着材における２つの水酸基のＨ原子をＲｂ原子に置換し、構造最適化計算を行った。これを実施例３の吸着材とした（図１２ａ）。
【実施例４】
【００３５】
比較例１の吸着材における２つの水酸基のＨ原子をＣｓ原子に置換し、構造最適化計算を行った。これを実施例４の吸着材とした（図１３ａ）。
【実施例５】
【００３６】
比較例１の吸着材における２つの水酸基のＨ原子をＭｇ原子に置換し、構造最適化計算を行った。これを実施例５の吸着材とした（図１４ａ）。
【実施例６】
【００３７】
比較例１の吸着材における２つの水酸基のＨ原子をＣａ原子に置換し、構造最適化計算を行った。これを実施例６の吸着材とした（図１５ａ）。
【実施例７】
【００３８】
比較例１の吸着材における２つの水酸基のＨ原子をＳｒ原子に置換し、構造最適化計算を行った。これを実施例７の吸着材とした（図１６ａ）。
【実施例８】
【００３９】
比較例１の吸着材における２つの水酸基のＨ原子をＢａ原子に置換し、構造最適化計算を行った。これを実施例８の吸着材とした（図１７ａ）。
【実施例９】
【００４０】
比較例１の吸着材における２つの水酸基のＨ原子をＹ原子に置換し、構造最適化計算を行った。これを実施例９の吸着材とした（図１８ａ）。
【実施例１０】
【００４１】
比較例１の吸着材における２つの水酸基のＨ原子をＬａ原子に置換し、構造最適化計算を行った。これを実施例１０の吸着材とした（図１９ａ）。
【００４２】
上記の比較例１、２及び実施例１〜１０の吸着材について、二酸化炭素が吸着した構造及びエネルギーを求めるため、表１に示す条件で第一原理計算による構造最適化を行った。
【００４３】
各比較例及び各実施例の吸着材への二酸化炭素の吸着状態を示す模式図を図８ｂ、９ｂ、１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ、１５ｂ、１６ｂ、１７ｂ、１８ｂ及び１９ｂに示す。また、二酸化炭素吸着エネルギーを表２に示す。
【００４４】
図８ｂにおいて、二酸化炭素は、シリカと化学結合を形成せず、静電気的な力によって物理吸着している。このことから、シリカにおける二酸化炭素の吸着エネルギーは小さいことがわかる。
【００４５】
また、図９ｂにおいて、二酸化炭素は、二つのアミンに挟まれるように吸着している。これは、−ＮＨ２＋−ＮＨ２＋ＣＯ２→−ＮＨＣＯ２（−）＋−ＮＨ３（＋）の反応により安定している状態を示している。
【００４６】
本発明による実施例である金属担持シリカは、図１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ、１５ｂ、１６ｂ、１７ｂ、１８ｂ及び１９ｂに示すように、活性成分である金属原子（Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ及びＬａ）の二つが二酸化炭素（ＣＯ２）の二つの酸素原子（Ｏ）と結合している吸着状態で安定している。
【００４７】
表２に示す通り、アミンで修飾したシリカによる二酸化炭素吸着エネルギーと比べ、実施例５〜１０では二酸化炭素吸着エネルギーが大きくなっており、二酸化炭素吸着能力が向上している。各吸着サイトの二酸化炭素吸着能力が高ければ、二酸化炭素吸着サイトへ二酸化炭素が吸着する確率は向上し、二酸化炭素吸着量は増加することは明らかである。二酸化炭素吸着材のシリカへの担持成分としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｌａが挙げられる。
【００４８】
【表２】
2010184229.tif 000004
二酸化炭素吸着の阻害要因となる水蒸気が二酸化炭素吸着材に吸着する能力を調べるために、比較例１、２及び実施例１〜１０における水蒸気吸着エネルギー算出した。表１に示す条件で第一原理計算によって構造最適化を行った。水蒸気吸着エネルギーは、下記式（２）で与えられる。
【００４９】
（水蒸気吸着エネルギー）
＝−〔（水蒸気吸着後のエネルギー）−｛（水蒸気吸着前のエネルギー）＋（水蒸気のエネルギー）｝〕          （２）
各比較例及び各実施例の吸着材への水蒸気吸着構造を図８ｃ、９ｃ、１０ｃ、１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃ、１５ｃ、１６ｃ、１７ｃ、１８ｃ及び１９ｃに、水蒸気吸着エネルギーを表３に示す。
【００５０】
また、図２０に各比較例及び各実施例の二酸化炭素吸着エネルギー及び水蒸気吸着エネルギーをグラフに表す。
【００５１】
本図から、実施例５〜１０においては、二酸化炭素吸着エネルギーが比較的高いことがわかる。
【００５２】
また、本図から、実施例５、６、７、８及び１０においては、二酸化炭素吸着エネルギーより水蒸気吸着エネルギーが小さく、二酸化炭素を優先的に吸着することがわかる。実施例９においては、二酸化炭素吸着エネルギーに比べて水蒸気吸着エネルギーが高くなっている。
【００５３】
このことから、二酸化炭素及び水蒸気を含有するガスから二酸化炭素の吸着分離による回収を促進するためには、このガスに含まれる水蒸気を除去した後、そのガスを吸着材と接触させて二酸化炭素を吸着させることが望ましい。このことは、実施例９において顕著である。
【００５４】
また、上記の実施例の二酸化炭素吸着材においては、二酸化炭素吸着エネルギーが大きいほど二酸化炭素の吸着量が大きいことが実験的に判明している。
【００５５】
したがって、水蒸気耐性を有し、本発明に好適な二酸化炭素吸着材は、担体にＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＬａを担持したものである。さらに、担体としては、メソポーラスシリカが望ましい。
【００５６】
ここで、担体として好適なメソポーラスシリカの物性について例を挙げて説明する。
【００５７】
このメソポーラスシリカは、ＳＩＬＦＡＭ−Ａ（日本化学工業（株）製）であり、比表面積が９７７ｍ２／ｇ、細孔容積が１．０２ｃｍ３／ｇ、平均細孔径が４．２ｎｍ、平均粒子径（ｄ５０）が４９μｍである。平均細孔径付近に細孔径のピークを有する特殊な多孔体である。
【００５８】
このメソポーラスシリカを適用することにより、吸着材の内部へのガスの拡散を容易にするとともに、選択的に二酸化炭素を吸着し、且つ、二酸化炭素の吸着量が大きい吸着材を提供することができる。
【００５９】
【表３】
2010184229.tif 000005
（比較例３）
実施例６と同様にＣａを用いた材料である特許文献４の酸化カルシウム（ＣａＯ）を吸着材に用いた場合、二酸化炭素を吸収して生成する炭酸カルシウム（Ｃａ（ＣＯ３）２）の二酸化炭素の脱離温度は９００℃以上である。
【００６０】
実施例６、７及び８で作製した二酸化炭素吸着材について、一旦５０℃で二酸化炭素を飽和吸着させた後、加熱して二酸化炭素が放出される温度を測定した。
【００６１】
図２１は、二酸化炭素吸着材を加熱するとともに、放出された二酸化炭素の量の経時変化を測定するための熱分析装置を示す概略構成図である。
【００６２】
この熱分析装置は、電気炉２０１、ヒータ２０３、反応管２０４、熱電対２０５、配管２０６、Ｈｅマスフローメータ２０７及びガスクロマトグラフィ２０８で構成されている。電気炉２０１の内部に反応管２０４を設置し、その周りをヒータ２０３で加熱することができるようになっている。吸着材２０２は、反応管２０４の中央部に設置し、吸着材２０２の近傍には熱電対２０５が挿入してあり、吸着材２０２の温度を測定することができるようになっている。
【００６３】
本図においては、配管２０６により反応管２０４上部にヘリウム（Ｈｅ）ガスを供給し、吸着材２０２から放出された二酸化炭素をヘリウム（Ｈｅ）ガスとともに同伴してガスクロマトグラフィ２０８で検出することができるようになっている。
【００６４】
昇温速度は４℃／分とした。
【００６５】
表４に実施例６〜８及び比較例３の材料を用いた場合の二酸化炭素の脱離温度を示す。脱離温度は、二酸化炭素の放出速度が最大となった時の吸着材近傍の温度と定義した。
【００６６】
本表から、比較例３に比べ、実施例６〜８では二酸化炭素の脱離温度が非常に低くなっていることがわかる。この結果から、金属を酸化物として用いずに、メソポーラスシリカへ担持することで、ＣＯ２の脱離温度を著しく低減することができることは明らかである。
【００６７】
【表４】
2010184229.tif 000006
【実施例１１】
【００６８】
図１は、実施例５〜１０の二酸化炭素吸着材を用いた二酸化炭素回収装置を示す概略構成図である。
【００６９】
本図において、二酸化炭素回収装置は、上流側から順に、二酸化炭素を含有するガスを導入するための流路１と、吸着部２と、流路４と、加熱装置５と、脱着部６と、流路８とを接続した構成であり、吸着部２には二酸化炭素吸着材３が、脱着部６には二酸化炭素吸着材７がそれぞれ封入されている。吸着部２の二酸化炭素吸着材３と脱着部６の二酸化炭素吸着材７とは、それぞれの設置位置を交換できるように配置されている。
【００７０】
吸着部２及び脱着部６をそれぞれ半円筒形とし、二酸化炭素吸着材３及び二酸化炭素吸着材７を、空隙を有する一つの円柱形とし、円柱の中心軸を回転軸として回転可能としたロータとすることにより、二酸化炭素吸着材３及び二酸化炭素吸着材７が吸着部２及び脱着部６それぞれに所定時間滞留するように所定の速度で回転させるようにしてもよい。この場合、二酸化炭素吸着材３及び二酸化炭素吸着材７の温度変化の速度を検知して、ロータの回転速度を変動又は停止させてもよい。
【００７１】
流路１には、その上流側で温度を十分に下げたガスを流し、吸着部２の二酸化炭素吸着材３に二酸化炭素を吸着させる。二酸化炭素を吸着・分離されたガスは、流路４及び加熱装置５を通って加熱され、脱着部６に導入される。脱着部６においては、吸着部２において二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着材７を加熱されたガスにより加熱し、二酸化炭素を脱着・回収する。そして、二酸化炭素を回収したガスは、流路８を通って二酸化炭素処理装置又は二酸化炭素蓄積装置に送られる。また、流路４には、バイパス流路２１を設け、吸着部２において二酸化炭素を吸着・分離され、二酸化炭素濃度が低くなったガスの一部を大気に放出するようにしてもよい。ここで、加熱装置５は、ガス加熱部と呼んでもよい。
【００７２】
本実施例の二酸化炭素回収装置において、二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着材７を急速に加熱することにより二酸化炭素を急速に脱着し、流路１から導入されるガスの二酸化炭素濃度よりも、流路８の二酸化炭素濃度を高くすることができる。また、バイパス流路２１を設けることにより、二酸化炭素濃度が低くなったガスの流量を少なくすることができ、流路８の二酸化炭素濃度を更に高くすることができる。
【００７３】
また、流路１に流入するガスが、二酸化炭素だけでなく、水蒸気を含有する場合、このガスに含まれる水蒸気を、二酸化炭素に比べて水蒸気を選択的に吸着（吸収）する吸着材（乾燥材）を流路１に設置して水蒸気を除去した後、そのガスを吸着部２の二酸化炭素吸着材３に二酸化炭素を吸着させることが望ましい。これにより、二酸化炭素の吸着分離による回収を促進することができる。
【実施例１２】
【００７４】
図２は、実施例５〜１０の二酸化炭素吸着材を用いた二酸化炭素回収装置を示す概略構成図である。
【００７５】
本図において、二酸化炭素回収装置は、上流側から順に、二酸化炭素を含有するガスを導入するための流路１と、加圧装置１１と、吸着部２と、流路４と、減圧装置１２（減圧弁）と、脱着部６と、流路８とを接続した構成であり、吸着部２には二酸化炭素吸着材３が、脱着部６には二酸化炭素吸着材７がそれぞれ封入されている。吸着部２の二酸化炭素吸着材３と脱着部６の二酸化炭素吸着材７とは、それぞれの設置位置を交換できるように配置されている。ここで、加圧装置１１はガス加圧部と呼んでもよい。
【００７６】
吸着部２及び脱着部６をそれぞれ半円筒形とし、二酸化炭素吸着材３及び二酸化炭素吸着材７を、空隙を有する一つの円柱形とし、円柱の中心軸を回転軸として回転可能としたロータとすることにより、二酸化炭素吸着材３及び二酸化炭素吸着材７が吸着部２及び脱着部６それぞれに所定時間滞留するように所定の速度で回転させるようにしてもよい。この場合、吸着部２と脱着部６とで内部の圧力が異なるため、ロータの密閉性を確保することが望ましい。ロータの内部に所定の圧力を維持するための仕切り板を放射状に設けてもよい。
【００７７】
流路１には、その上流側で温度を十分に下げたガスを流し、加圧装置１１によりガスを加圧して吸着部２に供給する。そして、吸着部２の二酸化炭素吸着材３に二酸化炭素を吸着させる。二酸化炭素を吸着・分離されたガスは、流路４及び減圧装置１２を通って減圧され、脱着部６に導入される。脱着部６においては、吸着部２において二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着材７を低圧のガスにより脱着させ、二酸化炭素を回収する。そして、二酸化炭素を回収したガスは、流路８を通って二酸化炭素処理装置又は二酸化炭素蓄積装置に送られる。また、流路４には、バイパス流路２１を設け、吸着部２において二酸化炭素を吸着・分離され、二酸化炭素濃度が低くなったガスの一部を大気に放出するようにしてもよい。ここで、減圧装置１２はガス減圧部と呼んでもよい。
【００７８】
本実施例の二酸化炭素回収装置において、二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着材７は、脱着部６において吸着平衡が急激に変化するため、二酸化炭素が急速に脱着し、流路１から導入されるガスの二酸化炭素濃度よりも、流路８の二酸化炭素濃度を高くすることができる。また、バイパス流路２１を設けることにより、二酸化炭素濃度が低くなったガスの流量を少なくすることができ、流路８の二酸化炭素濃度を更に高くすることができる。
【００７９】
なお、流路１に流入するガスが、二酸化炭素だけでなく、水蒸気を含有する場合の手段については、実施例１１と同様である。
【実施例１３】
【００８０】
図３は、実施例５〜１０の二酸化炭素吸着材を用いた二酸化炭素回収装置を示す概略構成図である。
【００８１】
本図において、二酸化炭素回収装置は、上流側から順に、二酸化炭素を含有するガスを導入するための流路１０１と、二酸化炭素吸着前の二酸化炭素吸着材１０２が設置された吸着部と、二酸化炭素を除去したガスが流れる流路１０３と、加熱装置１０５、１０６及び二酸化炭素吸着後の二酸化炭素吸着材１０４の二つから構成される脱着部と、流路１０７と二酸化炭素回収部１１６を接続した構成である。吸着部の二酸化炭素吸着前の二酸化炭素吸着材１０２と脱着部の二酸化炭素吸着材１０４とは、それぞれの設置位置を交換できるように配置されている。
【００８２】
吸着部及び脱着部をそれぞれ半円筒形とし、二酸化炭素吸着材１０２及び二酸化炭素吸着材１０４を、空隙を有する一つの円柱形とし、円柱の中心軸を回転軸として回転可能としたロータとすることにより、二酸化炭素吸着材１０２及び二酸化炭素吸着材１０４が吸着部及び脱着部それぞれに所定時間滞留するように所定の速度で回転させるようにしてもよい。この場合、二酸化炭素吸着材１０２及び二酸化炭素吸着材１０４の温度変化の速度を検知して、ロータの回転速度を変動又は停止させてもよい。
【００８３】
流路１０１には、その上流側で温度を十分に下げたガスを流し、吸着部の二酸化炭素吸着材１０２に二酸化炭素を吸着させる。二酸化炭素を吸着・分離されたガスは、流路１０３から排出される。脱着部では、加熱装置１０５、１０６によって加熱された二酸化炭素吸着材１０４から、二酸化炭素が排出され、流路１０７を通って二酸化炭素回収部１１６で二酸化炭素を回収する。そして、二酸化炭素を回収したガスは、二酸化炭素処理装置又は二酸化炭素蓄積装置に送られる。また、流路１１７を通して一部の二酸化炭素を脱着部に流通させてもよい。ここで、加熱装置１０５、１０６は、吸着材加熱部と呼んでもよい。
【００８４】
また、流路１０１、１０７及び１１７にそれぞれ、バルブ１０８、１１０及び１０９を設置してガス流量を調節してもよい。
【００８５】
本実施例の二酸化炭素回収装置において、二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着材１０４を急速に加熱することにより二酸化炭素を急速に脱着し、流路１０１から導入されるガスの二酸化炭素濃度よりも、流路１０７の二酸化炭素濃度を高くすることができる。また、流路１０３を設けることにより、二酸化炭素濃度が低くなったガスを排出することができる。
【００８６】
また、流路１０１に流入するガスが、二酸化炭素だけでなく、水蒸気を含有する場合、このガスに含まれる水蒸気を、二酸化炭素に比べて水蒸気を選択的に吸着（吸収）する吸着材（乾燥材）を流路１０１に設置して水蒸気を除去した後、そのガスを吸着部の二酸化炭素吸着材１０２に二酸化炭素を吸着させることが望ましい。これにより、二酸化炭素の吸着分離による回収を促進することができる。
【実施例１４】
【００８７】
図４は、実施例５〜１０の二酸化炭素吸着材を用いた二酸化炭素回収装置を示す概略構成図である。
【００８８】
本図において、二酸化炭素回収装置は、上流側から順に、二酸化炭素を含有するガスを導入するための流路１０１と、加圧装置１１１及び二酸化炭素吸着前の二酸化炭素吸着材１０２の二つから構成される吸着部と、二酸化炭素を除去したガスが流れる流路１０３と、二酸化炭素吸着後の二酸化炭素吸着材１０４を設置した脱着部と、流路１０７と二酸化炭素回収部１１６を接続した構成である。吸着部の二酸化炭素吸着前の二酸化炭素吸着材１０２と脱着部の二酸化炭素吸着材１０４とは、それぞれの設置位置を交換できるように配置されている。
【００８９】
吸着部及び脱着部をそれぞれ半円筒形とし、二酸化炭素吸着材１０２及び二酸化炭素吸着材１０４を、空隙を有する一つの円柱形とし、円柱の中心軸を回転軸として回転可能としたロータとすることにより、二酸化炭素吸着材１０２及び二酸化炭素吸着材１０４が吸着部及び脱着部それぞれに所定時間滞留するように所定の速度で回転させるようにしてもよい。この場合、吸着部と脱着部とで内部の圧力が異なるため、ロータの密閉性を確保することが望ましい。ロータの内部に所定の圧力を維持するための仕切り板を放射状に設けてもよい。
【００９０】
流路１０１には、その上流側で温度を十分に下げたガスを流し、加圧装置１１１によりガスを加圧して二酸化炭素吸着材１０２に供給する。そして、吸着部の二酸化炭素吸着材１０２に二酸化炭素を吸着させる。二酸化炭素を吸着・分離されたガスは、流路１０３から排出される。脱着部では、少量のガスを流通させて吸着部より低い圧力下にする。脱着部では、二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着材１０４を低圧のガスにより脱着させ、流路１０７を通って二酸化炭素回収部１１６で二酸化炭素を回収する。そして、二酸化炭素を回収したガスは、二酸化炭素処理装置又は二酸化炭素蓄積装置に送られる。また、流路１１７を通して一部の二酸化炭素を脱着部に流通させてもよい。
【００９１】
本実施例の二酸化炭素回収装置において、二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着材１０４は、脱着部において吸着平衡が急激に変化するため、二酸化炭素が急速に脱着し、流路１０１から導入されるガスの二酸化炭素濃度よりも、流路１０７の二酸化炭素濃度を高くすることができる。また、流路１０３を設けることにより、二酸化炭素濃度が低くなったガスを排出することができる。
【００９２】
なお、流路１０１に流入するガスが、二酸化炭素だけでなく、水蒸気を含有する場合の手段については、実施例１３と同様である。
【実施例１５】
【００９３】
図５は、実施例５〜１０の二酸化炭素吸着材を用いた二酸化炭素回収装置を示す概略構成図である。
【００９４】
本図において、二酸化炭素回収装置は、上流側から順に、二酸化炭素を含有するガスを導入するための流路１０１と、加圧装置１１１及び二酸化炭素吸着前の二酸化炭素吸着材１０２の二つから構成される吸着部と、二酸化炭素を除去したガスが流れる流路１０３と、二酸化炭素吸着後の二酸化炭素吸着材１０４と加熱装置１０５、１０６の二つから構成される脱着部と、流路１０７と二酸化炭素回収部１１６を接続した構成である。吸着部の二酸化炭素吸着前の二酸化炭素吸着材１０２と脱着部の二酸化炭素吸着材１０４とは、それぞれの設置位置を交換できるように配置されている。
【００９５】
吸着部及び脱着部をそれぞれ半円筒形とし、二酸化炭素吸着材１０２及び二酸化炭素吸着材１０４を、空隙を有する一つの円柱形とし、円柱の中心軸を回転軸として回転可能としたロータとすることにより、二酸化炭素吸着材１０２及び二酸化炭素吸着材１０４が吸着部及び脱着部それぞれに所定時間滞留するように所定の速度で回転させるようにしてもよい。
【００９６】
流路１０１には、その上流側で温度を十分に下げたガスを流し、加圧装置１１１によりガスを加圧して二酸化炭素吸着材１０２に供給する。そして、吸着部の二酸化炭素吸着材１０２に二酸化炭素を吸着させる。二酸化炭素を吸着・分離されたガスは、流路１０３から排出される。脱着部では、少量のガスを流通させて吸着部より低い圧力下にする。脱着部では、二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着材１０４を低圧のガスにより脱着させ、流路１０７を通って二酸化炭素回収部１１６で二酸化炭素を回収する。そして、二酸化炭素を回収したガスは、二酸化炭素処理装置又は二酸化炭素蓄積装置に送られる。また、流路１１７を通して一部の二酸化炭素を脱着部に流通させてもよい。本実施例においては、流路１１７にポンプ１２２が設置してあり、二酸化炭素の循環を促進している。すなわち、脱着部から流出した高濃度の二酸化炭素を含むガスを脱着部に還流している。これらの流路１１７及びポンプ１２２をガス循環部と呼んでもよい。
【００９７】
また、流路１０７から二酸化炭素回収部１１６に二酸化炭素を送るために圧縮機１２１を設置してもよい。
【００９８】
本実施例の二酸化炭素回収装置において、吸着部の二酸化炭素吸着材１０２の前で加圧することで、二酸化炭素を急速に吸着させ、二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着材１０４を急速に加熱することにより二酸化炭素を急速に脱着し、流路１０１から導入されるガスの二酸化炭素濃度よりも、流路１０７の二酸化炭素濃度を高くすることができる。また、流路１０３を設けることにより、二酸化炭素濃度が低くなったガスを排出することができる。
【００９９】
なお、流路１０１に流入するガスが、二酸化炭素だけでなく、水蒸気を含有する場合の手段については、実施例１３と同様である。
【実施例１６】
【０１００】
図６は、実施例５〜１０の二酸化炭素吸着材を用いた二酸化炭素回収装置を示す概略構成図である。
【０１０１】
本図において、二酸化炭素回収装置は、上流側から順に、二酸化炭素を含有するガスを導入するための流路１０１と、加圧装置１１１、二酸化炭素吸着前の二酸化炭素吸着材１０２及び二酸化炭素吸着材１０２の重量を測定する重量検出部１１２（第一の重量検出部と呼ぶ。）の三つから構成される吸着部と、二酸化炭素を除去したガスが流れる流路１０３と、二酸化炭素吸着後の二酸化炭素吸着材１０４、加熱装置１０５、１０６及び二酸化炭素吸着後の二酸化炭素吸着材１０４及び二酸化炭素吸着材１０４の重量を測定する重量検出部１１３（第二の重量検出部と呼ぶ。）の三つから構成される脱着部と、流路１０７と二酸化炭素回収部１１６を接続した構成である。吸着部の二酸化炭素吸着前の二酸化炭素吸着材１０２と脱着部の二酸化炭素吸着材１０４とは、それぞれの設置位置を交換できるように配置されている。また、重量検出部１１２及び重量検出部１１３のデータは制御装置１１４に送られ、二酸化炭素吸着材１０２と二酸化炭素吸着材１０４の交換を命令する。ここで、制御装置１１４は制御部と呼んでもよい。
【０１０２】
吸着部及び脱着部をそれぞれ半円筒形とし、二酸化炭素吸着材１０２及び二酸化炭素吸着材１０４を、空隙を有する一つの円柱形とし、円柱の中心軸を回転軸として回転可能としたロータとすることにより、二酸化炭素吸着材１０２及び二酸化炭素吸着材１０４が吸着部及び脱着部それぞれに所定時間滞留するように所定の速度で回転させるようにしてもよい。
【０１０３】
流路１０１には、その上流側で温度を十分に下げたガスを流し、加圧装置１１１によりガスを加圧して二酸化炭素吸着材１０２に供給する。そして、吸着部の二酸化炭素吸着材１０２に二酸化炭素を吸着させる。二酸化炭素を吸着・分離されたガスは、流路１０３から排出される。脱着部では、少量のガスを流通させて吸着部より低い圧力下にする。脱着部では、二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着材１０４を低圧のガスにより脱着させ、流路１０７を通って二酸化炭素回収部１１６で二酸化炭素を回収する。そして、二酸化炭素を回収したガスは、二酸化炭素処理装置又は二酸化炭素蓄積装置に送られる。また、流路１１７を通して一部の二酸化炭素を脱着部に流通させてもよい。二酸化炭素吸着材１０２と二酸化炭素吸着材１０４の交換は、重量検出部１１２から制御装置１１４に送信されたデータから二酸化炭素吸着量を算出し、二酸化炭素吸着材１０２の二酸化炭素吸着量が飽和に近くなると、制御装置１１４から二酸化炭素吸着材１０２と二酸化炭素吸着材１０４の交換命令を出す。
【０１０４】
本実施例の二酸化炭素回収装置において、吸着部の二酸化炭素吸着材１０２の前で加圧することで、二酸化炭素を急速に吸着させ、二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着材１０４を急速に加熱することにより二酸化炭素を急速に脱着し、流路１０１から導入されるガスの二酸化炭素濃度よりも、流路１０７の二酸化炭素濃度を高くすることができる。また、流路１０３を設けることにより、二酸化炭素濃度が低くなったガスを排出することができる。
【０１０５】
なお、流路１０１に流入するガスが、二酸化炭素だけでなく、水蒸気を含有する場合の手段については、実施例１３と同様である。
【実施例１７】
【０１０６】
図７は、実施例１６の二酸化炭素回収装置において、二酸化炭素吸着材１０２ａ〜１０２ｃ及び二酸化炭素吸着材１０４ａ〜１０４ｃのそれぞれの段数を複数にした構成（多段式）である。各二酸化炭素吸着材１０２ａ〜１０２ｃの重量を測定する重量検出部１１２ａ〜１１２ｃ及び二酸化炭素吸着材１０４ａ〜１０４ｃの重量を測定する重量検出部１１３ａ〜１１３ｃから制御装置１１４（制御部とも呼ぶ。）にデータを送信し、実施例１６と同様、二酸化炭素吸着材１０２ａ〜１０２ｃのうち二酸化炭素吸着飽和に近くなるものがあれば、二酸化炭素吸着材１０４ａ〜１０４ｃのうち重量が減り、二酸化炭素の脱着が最も進んでいるものと交換する命令を出す。
【０１０７】
本実施例の二酸化炭素回収装置においては、実施例１６と同様の効果が得られるとともに、二酸化炭素を含むガスの流れを止めず、効率良く二酸化炭素吸着材１０２ａ〜１０２ｃと二酸化炭素吸着材１０４ａ〜１０４ｃの交換を実施することができる。
【０１０８】
本発明によれば、従来の二酸化炭素吸着材よりも高い吸着能力を有する二酸化炭素吸着材を提供するとともに、吸着能力の高い吸着材を利用して二酸化炭素回収装置の効率を向上することができ、かつ従来の二酸化炭素吸着材よりも二酸化炭素の脱離温度が低い吸着材を提供するとともに、脱離温度が低い吸着材を利用して二酸化炭素回収装置の運転コストを低減できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、二酸化炭素を含む排ガスから二酸化炭素を吸着分離して回収する目的に利用できる。
【符号の説明】
【０１１０】
１：流路、２：吸着部、３：二酸化炭素吸着材、４：流路、５：加熱装置、６：脱着部、７：二酸化炭素吸着材、８：流路、１１：加圧装置、１２：減圧装置、１０５、１０６：加熱装置、１１１：加圧装置、１１２、１１３：重量検出部、１１４：制御装置、１１６：二酸化炭素回収部、１２１：圧縮機、１２２：ポンプ。
【図１】
2010184229.tif 000007
【図２】
2010184229.tif 000008
【図３】
2010184229.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010184229.tif 000013
【図８ａ】
2010184229.tif 000014
【図８ｂ】
2010184229.tif 000015
【図８ｃ】
2010184229.tif 000016
【図９ａ】
2010184229.tif 000017
【図９ｂ】
2010184229.tif 000018
【図９ｃ】
2010184229.tif 000019
【図１０ａ】
2010184229.tif 000020
【図１０ｂ】
2010184229.tif 000021
【図１０ｃ】
2010184229.tif 000022
【図１１ａ】
2010184229.tif 000023
【図１１ｂ】
2010184229.tif 000024
【図１１ｃ】
2010184229.tif 000025
【図１２ａ】
2010184229.tif 000026
【図１２ｂ】
2010184229.tif 000027
【図１２ｃ】
2010184229.tif 000028
【図１３ａ】
2010184229.tif 000029
【図１３ｂ】
2010184229.tif 000030
【図１３ｃ】
2010184229.tif 000031
【図１４ａ】
2010184229.tif 000032
【図１４ｂ】
2010184229.tif 000033
【図１４ｃ】
2010184229.tif 000034
【図１５ａ】
2010184229.tif 000035
【図１５ｂ】
2010184229.tif 000036
【図１５ｃ】
2010184229.tif 000037
【図１６ａ】
2010184229.tif 000038
【図１６ｂ】
2010184229.tif 000039
【図１６ｃ】
2010184229.tif 000040
【図１７ａ】
2010184229.tif 000041
【図１７ｂ】
2010184229.tif 000042
【図１７ｃ】
2010184229.tif 000043
【図１８ａ】
2010184229.tif 000044
【図１８ｂ】
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【図１８ｃ】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図１９ｃ】
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【図２０】
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【図２１】
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