(57)【要約】【課題】二酸化炭素の回収に際して熱収支の面で有利な二酸化炭素回収用組成物および二酸化炭素回収方法を提供する。【解決手段】イオン液体を含有する二酸化炭素回収用組成物であって、二酸化炭素を吸収した状態でのイオン液体の融点である吸収状態融点が５０℃以上１１０℃以下であり、二酸化炭素を脱離した状態でのイオン液体の融点または分解温度が吸収状態融点よりも高い。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン液体を含有する二酸化炭素回収用組成物であって、二酸化炭素を吸収した状態での前記イオン液体の融点である吸収状態融点が５０℃以上１１０℃以下であり、二酸化炭素を脱離した状態での前記イオン液体の融点または分解温度が前記吸収状態融点よりも高い、二酸化炭素回収用組成物。
【請求項２】
前記イオン液体が、テトラエチルアンモニウムベンゾイミダゾリドを含む請求項１に記載の二酸化炭素回収用組成物。
【請求項３】
前記イオン液体が、テトラエチルアンモニウムイミダゾリドを含む請求項１に記載の二酸化炭素回収用組成物。
【請求項４】
前記イオン液体が、テトラブチルアンモニウムカルバゾリドを含む請求項１に記載の二酸化炭素回収用組成物。
【請求項５】
吸収工程を有する二酸化炭素回収方法であって、
前記吸収工程は、二酸化炭素を含有する処理ガスをイオン液体を含有する二酸化炭素回収用組成物に接触させて、二酸化炭素を前記イオン液体に吸収させる工程であり、
二酸化炭素を吸収した状態での前記イオン液体の融点である吸収状態融点が５０℃以上１１０℃以下であり、二酸化炭素を脱離した状態での前記イオン液体の融点または分解温度が前記吸収状態融点よりも高く、
前記吸収工程が行われる吸収工程温度は前記吸収状態融点よりも高い、二酸化炭素回収方法。
【請求項６】
再生工程を有し、
前記再生工程は、前記二酸化炭素回収用組成物を加熱して二酸化炭素を脱離させる工程であり、前記吸収工程の次に行われ、
前記再生工程が行われる再生工程温度は、前記吸収工程温度よりも高く、前記イオン液体の融点および分解温度よりも低い、請求項５に記載の二酸化炭素回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン液体を含有する二酸化炭素回収用組成物、および二酸化炭素回収用組成物を利用した二酸化炭素回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでの研究（非特許文献１、２）により、イオン液体は、従来の物理吸収液より、優れた二酸化炭素吸収量を持つことが明らかにされている。特許文献１では、イオン液体吸収液を用いた物理吸収法により、多成分混合ガスからＣＯ２を分離回収する二酸化炭素分離回収方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４６７３９４号明細書
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】金久保光央、ＲＩＴＥ  Ｈ１９プログラム方式二酸化炭素固定化・有効利用技術開発「先端的研究」成果報告書、「イオン液体物理吸収法による高圧ガス再生に関する研究」、２００７
【非特許文献２】金久保光央、ＲＩＴＥ  Ｈ２０プログラム方式二酸化炭素固定化・有効利用技術開発「先端的研究」成果報告書、「イオン液体物理吸収法による高圧ＣＯ２ガス再生に関する研究」、２００８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、イオン液体への二酸化炭素の吸収は発熱反応であるが、発熱によりイオン液体の温度が上昇すると、二酸化炭素の吸収率が低下してしまい好ましくない。
【０００６】
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、二酸化炭素の回収に際して熱収支の面で有利な二酸化炭素回収用組成物および二酸化炭素回収方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための二酸化炭素回収用組成物の特徴構成は、イオン液体を含有する二酸化炭素回収用組成物であって、二酸化炭素を吸収した状態での前記イオン液体の融点である吸収状態融点が５０℃以上１１０℃以下であり、二酸化炭素を脱離した状態での前記イオン液体の融点または分解温度が前記吸収状態融点よりも高い点にある。
【０００８】
二酸化炭素の回収は、工場や発電所等のエンジンやボイラー等の排気ガス等（以下、処理ガス）に対して行われる。これらの処理ガスの温度は一般に、６０℃〜１２０℃程度である。発明者らは、この温度域での二酸化炭素の吸収に伴う発熱の悪影響を、イオン液体の相転移に伴う発熱・吸熱を利用して緩和することに想到した。そして幾つかのイオン液体の、二酸化炭素を吸収した状態でのイオン液体の融点を測定し、それらイオン液体が一般的な処理ガスの温度範囲で相転移を起こすことを確認して、二酸化炭素回収の用途に好適に用い得ることを見出し、本発明を完成したのである。
【０００９】
すなわち上述の特徴構成によれば、二酸化炭素を吸収した状態でのイオン液体の融点である吸収状態融点が５０℃以上１１０℃以下であり、二酸化炭素を脱離した状態でのイオン液体の融点または分解温度が吸収状態融点よりも高いことによって、固体状態のイオン液体が６０℃〜１２０℃程度の処理ガスに接触して二酸化炭素を吸収すると、融点が低下して、固体状態のイオン液体は融解する。その際にイオン液体は融解熱を吸収するから、二酸化炭素吸収に伴う発熱の影響を緩和することができる。また液体状態のイオン液体から二酸化炭素が脱離すると、融点が上昇して、液体状態のイオン液体は凝固する。その際にイオン液体は凝固熱を放出するから、二酸化炭素脱離に伴う吸熱の影響を緩和することができる。以上の作用機序により、上述のイオン液体を含有する二酸化炭素回収用組成物は、二酸化炭素の回収の用途に好適に用い得る。
【００１０】
本発明に係る二酸化炭素回収用組成物の別の特徴構成は、前記イオン液体が、テトラエチルアンモニウムベンゾイミダゾリドを含む点にある。
【００１１】
発明者によって測定された、テトラエチルアンモニウムベンゾイミダゾリド（以下「Ｎ２Ｂｎ」と記す場合がある。）の吸収状態融点は５５℃である。そうすると、５５℃より高い温度の処理ガスに二酸化炭素回収用組成物が接触すると、固体状態のイオン液体が二酸化炭素を吸収して融点が５５℃となり、融解する。すなわち上述の特徴構成によれば、二酸化炭素回収用組成物を、５５℃より高い温度の処理ガスからの二酸化炭素の回収用途に好適に用い得る。
【００１２】
本発明に係る二酸化炭素回収用組成物の別の特徴構成は、前記イオン液体が、テトラエチルアンモニウムイミダゾリドを含む点にある。
【００１３】
発明者によって測定された、テトラエチルアンモニウムイミダゾリド（以下「Ｎ２Ｉｍ」と記す場合がある。）の吸収状態融点は７０℃である。そうすると、７０℃より高い温度の処理ガスに二酸化炭素回収用組成物が接触すると、固体状態のイオン液体が二酸化炭素を吸収して融点が７０℃となり、融解する。すなわち上述の特徴構成によれば、二酸化炭素回収用組成物を、７０℃より高い温度の処理ガスからの二酸化炭素の回収用途に好適に用い得る。
【００１４】
本発明に係る二酸化炭素回収用組成物の別の特徴構成は、前記イオン液体が、テトラブチルアンモニウムカルバゾリドを含む点にある。
【００１５】
発明者によって測定された、テトラブチルアンモニウムカルバゾリド（以下「Ｎ４Ｃｚ」と記す場合がある。）の吸収状態融点は１００℃である。そうすると、１００℃より高い温度の処理ガスに二酸化炭素回収用組成物が接触すると、固体状態のイオン液体が二酸化炭素を吸収して融点が１００℃となり、融解する。すなわち上述の特徴構成によれば、二酸化炭素回収用組成物を、１００℃より高い温度の処理ガスからの二酸化炭素の回収用途に好適に用い得る。
【００１６】
上記目的を達成するための二酸化炭素回収方法の特徴構成は、吸収工程を有する二酸化炭素回収方法であって、
前記吸収工程は、二酸化炭素を含有する処理ガスをイオン液体を含有する二酸化炭素回収用組成物に接触させて、二酸化炭素を前記イオン液体に吸収させる工程であり、
二酸化炭素を吸収した状態での前記イオン液体の融点である吸収状態融点が５０℃以上１１０℃以下であり、二酸化炭素を脱離した状態での前記イオン液体の融点または分解温度が前記吸収状態融点よりも高く、
前記吸収工程が行われる吸収工程温度は前記吸収状態融点よりも高い点にある。
【００１７】
二酸化炭素の回収は、工場や発電所等のエンジンやボイラー等の排気ガス等（以下、処理ガス）に対して行われる。これらの処理ガスの温度は一般に、６０℃〜１２０℃程度である。発明者らは、この温度域での二酸化炭素の吸収に伴う発熱の悪影響を、イオン液体の相転移に伴う発熱・吸熱を利用して緩和することに想到した。そして幾つかのイオン気体の、二酸化炭素を吸収した状態でのイオン液体の融点を測定し、それらイオン液体が一般的な処理ガスの温度範囲で相転移を起こすことを確認して、二酸化炭素回収の用途に好適に用い得ることを見出し、本発明を完成したのである。
【００１８】
二酸化炭素を吸収した状態でのイオン液体の融点である吸収状態融点が５０℃以上１１０℃以下であり、二酸化炭素を脱離した状態でのイオン液体の融点または分解温度が吸収状態融点よりも高いことによって、固体状態のイオン液体が６０℃〜１２０℃程度の処理ガスに接触して二酸化炭素を吸収すると、融点が低下して、固体状態のイオン液体は融解する。その際にイオン液体は融解熱を吸収するから、二酸化炭素吸収に伴う発熱の影響を緩和することができる。すなわち上述の特徴構成によれば、イオン液体を含有する二酸化炭素回収用組成物を用いて吸収工程を行い、吸収工程が行われる吸収工程温度は吸収状態融点よりも高いことにより、熱収支の面で有利な状態で二酸化炭素の回収を行うことができる。
【００１９】
本発明に係る二酸化炭素回収方法の別の特徴構成は、再生工程を有し、
前記再生工程は、前記二酸化炭素回収用組成物を加熱して二酸化炭素を脱離させる工程であり、前記吸収工程の次に行われ、
前記再生工程が行われる再生工程温度は、前記吸収工程温度よりも高く、前記イオン液体の融点および分解温度よりも低い点にある。
【００２０】
上記の特徴構成によれば、再生工程温度が吸収工程温度よりも高くイオン液体の融点および分解温度よりも低いことによって、再生工程で二酸化炭素回収用組成物から二酸化炭素が脱離し、融点が上昇して液体状態のイオン液体は凝固する。その際にイオン液体は凝固熱を放出するから、二酸化炭素脱離に伴う吸熱の影響を緩和することができる。したがって熱収支の面で有利な状態で二酸化炭素の回収を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】二酸化炭素回収用組成物を用いた二酸化炭素回収方法が行われる温度スイング吸着装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
まず本実施形態に係る二酸化炭素回収用組成物およびイオン液体について説明する。イオン液体とは、常温でも結晶化せずに溶融している有機塩である。本実施形態に係る二酸化炭素回収用組成物は、上述のイオン液体を含有して構成される。
【００２３】
本実施形態に係るイオン液体は、二酸化炭素を吸収した状態でのイオン液体の融点である吸収状態融点が５０℃以上１１０℃以下であり、二酸化炭素を脱離した状態でのイオン液体の融点または分解温度が吸収状態融点よりも高いものが用いられる。
【００２４】
このような特性を有するイオン液体としては、テトラエチルアンモニウムベンゾイミダゾリド（Ｎ２Ｂｎ）、テトラエチルアンモニウムイミダゾリド（Ｎ２Ｉｍ）、テトラブチルアンモニウムカルバゾリド（Ｎ４Ｃｚ）を例示することができる。
【００２５】
テトラエチルアンモニウムベンゾイミダゾリド（tetraethyl ammoniumbenzimidazolide、Ｎ２Ｂｎ）は、カチオン：テトラエチルアンモニウム（tetraethylammonium、Ｎ2222）と、アニオン：ベンゾイミダゾール（benzimidazole、ＢｎＩｍ）との塩であり、以下の化１で表されるイオン液体である。
【００２６】
【化１】
2018089569.tif 000002
【００２７】
Ｎ２Ｂｎは、テトラエチルアンモニウムヒドロキシドとベンゾイミダゾールとを反応させて合成することができる。具体的には、以下の手順で合成することができる。
【００２８】
滴下漏斗と三方コックを装着した１００ｍｌ三つ口反応器にベンゾイミダゾール２．００ｇ（９８％品であるため実質、１．９６ｇ，１６．６ｍｍｏｌ）、メタノール５．５ｍｌを仕込み、室温撹拌する。滴下漏斗より３５％テトラエチルアンモニウムヒドロキシド溶液６．９８ｇ（３５％品であるため２．４４ｇ、１６．６ｍｍｏｌ）を滴下する。その後、滴下漏斗をメタノール（２．８ｍｌ）で洗い、そのメタノール溶液も反応系中に滴下する。室温で１日撹拌したのち、この反応混合液の溶媒を溜去して減圧乾燥（６０℃１７ｈｒ）することで白色固体３．７２ｇを得る。
【００２９】
Ｎ２Ｂｎの吸収状態融点（Ｔｍａｄ）と、二酸化炭素を脱離した状態でのイオン液体の融点または分解温度（Ｔｍｄｅ）は、次の様にして測定された。
【００３０】
（Ｔｍａｄ）
フラスコに約１ｇのＮ２Ｂｎを入れて、フラスコ内を０．１ｋＰａ以下の真空状態とした後、１４ｋＰａの二酸化炭素ガスを供給した状態で、フラスコを室温から１５０℃まで０．５℃／ｍｉｎの速度で昇温した。目視でＮ２Ｂｎを観察し、Ｎ２Ｂｎが液化して約半量が透明化した時点の温度をＴｍａｄとした。Ｎ２ＢｎのＴｍａｄは５５℃と測定された。
【００３１】
（Ｔｍｄｅ）
フラスコに約１ｇのＮ２Ｂｎを入れて、フラスコ内を０．１ｋＰａ以下の真空状態とした後、１０１ｋＰａの窒素ガスを供給した状態で、フラスコを室温から１５０℃まで０．５℃／ｍｉｎの速度で昇温した。目視でＮ２Ｂｎを観察したところ、１５０℃に到達するまでＮ２Ｂｎは液化せず、１５０℃でＮ２Ｂｎは分解した。よってＮ２ＢｎのＴｍｄｅ（分解温度）は１５０℃と測定された。
【００３２】
テトラエチルアンモニウムイミダゾリド（tetraethylammoniumimidazolide、Ｎ２Ｉｍ）は、カチオン：テトラエチルアンモニウム（tetraethylammonium、Ｎ2222）と、アニオン：イミダゾール（imidazole、Ｉｍ）との塩であり、以下の化２で表されるイオン液体である。
【００３３】
【化２】
2018089569.tif 000003
【００３４】
Ｎ２Ｉｍは、テトラエチルアンモニウムヒドロキシドとイミダゾールとを反応させて合成することができる。具体的には、以下の手順で合成することができる。
【００３５】
滴下漏斗と三方コックを装着した１００ｍｌ三つ口反応器にイミダゾール０．８２ｇ（９８％品であるため実質、０．８０ｇ，１１．８ｍｍｏｌ）、メタノール４．０ｍｌを仕込み、室温撹拌する。滴下漏斗より３５テトラエチルアンモニウムヒドロキシド溶液４．９４ｇ（３５％品であるため１．７３ｇ、１１．８ｍｍｏｌ）を滴下する。その後、滴下漏斗をメタノール（２．０ｍｌ）で洗い、そのメタノール溶液も反応系中に滴下する。室温で１日撹拌したのち、この反応混合液の溶媒を溜去して減圧乾燥（６０℃１７ｈｒ）することで白色固体１．４５ｇを得る。
【００３６】
Ｎ２Ｉｍの吸収状態融点（Ｔｍａｄ）と、二酸化炭素を脱離した状態でのイオン液体の融点または分解温度（Ｔｍｄｅ）は、Ｎ２Ｂｎと同様に、次の様にして測定された。
【００３７】
（Ｔｍａｄ）
フラスコに約１ｇのＮ２Ｉｍを入れて、フラスコ内を０．１ｋＰａ以下の真空状態とした後、１４ｋＰａの二酸化炭素ガスを供給した状態で、フラスコを室温から１５０℃まで０．５℃／ｍｉｎの速度で昇温した。目視でＮ２Ｉｍを観察し、Ｎ２Ｉｍが液化して約半量が透明化した時点の温度をＴｍａｄとした。Ｎ２ＩｍのＴｍａｄは７０℃と測定された。
【００３８】
（Ｔｍｄｅ）
フラスコに約１ｇのＮ２Ｉｍを入れて、フラスコ内を０．１ｋＰａ以下の真空状態とした後、１０１ｋＰａの窒素ガスを供給した状態で、フラスコを室温から１５０℃まで０．５℃／ｍｉｎの速度で昇温した。目視でＮ２Ｉｍを観察したところ、１２５℃に到達するまでＮ２Ｉｍは液化せず、１２５℃でＮ２Ｉｍは分解した。よってＮ２ＩｍのＴｍｄｅ（分解温度）は１２５℃と測定された。
【００３９】
テトラブチルアンモニウムカルバゾリド（tetrabuthylammoniumcarbazolide、Ｎ４Ｃｚ）は、カチオン：テトラブチルアンモニウム（tetrabuthylammonium、Ｎ4444）と、アニオン：カルバゾール（carbazole、Ｃｚ）との塩であり、以下の化３で表されるイオン液体である。
【００４０】
【化３】
2018089569.tif 000004
【００４１】
Ｎ４Ｃｚは、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドとカルバゾールとを反応させて合成することができる。具体的には、以下の手順で合成することができる。
【００４２】
滴下漏斗と三方コックを装着した１００ｍｌ三つ口反応器にカルバゾール０．６７ｇ（９６％品であるため実質、０．６４ｇ，３．８５ｍｍｏｌ）、ＴＨＦ５．０ｍｌを仕込み、室温撹拌する。滴下漏斗より１０％テトラブチルアンモニウムヒドロキシドメタノール溶液１０．００ｇ（１０％品であるため１．００ｇ、３．８５ｍｍｏｌ）を滴下する。その後、滴下漏斗をＴＨＦ（２．０ｍｌ）で洗い、そのＴＨＦ溶液も反応系中に滴下する。室温で２日撹拌した後、この反応混合液の溶媒を溜去して減圧乾燥（６０℃１７ｈｒ）することで黄色固体１．２６ｇを得る。
【００４３】
Ｎ４Ｃｚの吸収状態融点（Ｔｍａｄ）と、二酸化炭素を脱離した状態でのイオン液体の融点または分解温度（Ｔｍｄｅ）は、Ｎ２Ｂｎと同様に、次の様にして測定された。
【００４４】
（Ｔｍａｄ）
フラスコに約１ｇのＮ４Ｃｚを入れて、フラスコ内を０．１ｋＰａ以下の真空状態とした後、１４ｋＰａの二酸化炭素ガスを供給した状態で、フラスコを室温から１５０℃まで０．５℃／ｍｉｎの速度で昇温した。目視でＮ４Ｃｚを観察し、Ｎ４Ｃｚが液化して約半量が透明化した時点の温度をＴｍａｄとした。Ｎ４ＣｚのＴｍａｄは１００℃と測定された。
【００４５】
（Ｔｍｄｅ）
フラスコに約１ｇのＮ４Ｃｚを入れて、フラスコ内を０．１ｋＰａ以下の真空状態とした後、１０１ｋＰａの窒素ガスを供給した状態で、フラスコを室温から１５０℃まで０．５℃／ｍｉｎの速度で昇温した。目視でＮ４Ｃｚを観察した。１５０℃に到達するまで、Ｎ４Ｃｚは溶融および分解しなかった。よってＮ４ＣｚのＴｍｄｅ（分解温度）は１５０℃以上と測定された。
【００４６】
上述したイオン液体を含む二酸化炭素回収用組成物は、液体の状態で二酸化炭素の回収に用いることが可能である。また、イオン液体を含む二酸化炭素回収用組成物を、担体に担持させた状態で二酸化炭素の回収に用いるとより好適である。適用可能な担体としては、例えば、カプセルや多孔質無機粒子等が挙げられる。
【００４７】
カプセルとしては、例えば、コアシェル型カプセルや、海島構造型カプセルなど、ガス吸収材料が表面に露出しないよう構成されるものが好ましい。即ち、ガス吸収材料が内側に配置され、ガス吸収材料の外側が膜や外殻で覆われる状態となる。
【００４８】
多孔質無機粒子としては、表面まで貫通しているが、孔径が小さくてガス吸収材料が液化しても溶出しないものが好ましい。
【００４９】
多孔質無機粒子を形成する無機物としては、例えば、ケイ酸塩、リン酸塩、酸化物等が挙げられる。ケイ酸塩としては、例えばケイ酸カルシウム、ケイ酸バリウム、ケイ酸マグネシウム、ゼオライト等が挙げられる。リン酸塩としては、例えば、リン酸カルシウム、リン酸バリウム、リン酸マグネシウム、リン酸ジルコニウム、アパタイト等が挙げられる。酸化物としては、例えば、二酸化ケイ素や一酸化ケイ素などの酸化ケイ素、アルミナ等が挙げられる。好ましくは酸化物であり、より好ましくは酸化ケイ素であり、さらにより好ましくは二酸化ケイ素である。
【００５０】
次に本実施形態に係る二酸化炭素回収方法と、二酸化炭素回収方法が行われる設備の一例としての温度スイング吸着装置１について図１を参照して説明する。
【００５１】
本実施形態における温度スイング吸着装置１は、第１吸収槽２、第２吸収槽３、蒸気供給ライン４、処理ガス供給ライン５、二酸化炭素回収ライン６、排気ライン７、及びブロワー８を備えて構成されており、ガス吸収材９が、第１吸収槽２及び第２吸収槽３のそれぞれの内部に充填されている。ガス吸収材９は、上述の二酸化炭素回収用組成物を担体に担持させたものである。
【００５２】
温度スイング吸着装置１に適用可能な処理ガスとしては、例えば、火力発電所、製鉄所高炉、自動車等から排出される産業処理ガスが挙げられる。
【００５３】
処理ガス供給ライン５を介して処理ガスを第１吸収槽２に所定時間供給して、処理ガス中に含まれる二酸化炭素をガス吸収材９に吸収させる（吸収工程）。残りのガス成分は排気ライン７を介して排出される。
【００５４】
所定時間経過後、処理ガス供給ライン５を切り替えて、処理ガスを第２吸収槽３に所定時間供給すると共に、蒸気供給ライン４を介して高温の蒸気を第１吸収槽２に所定時間供給して加熱し、二酸化炭素を脱離させてガス吸収材９を再生させる（再生工程）。脱離した二酸化炭素は二酸化炭素回収ライン６を介して回収される。
【００５５】
さらに所定時間経過後、処理ガス供給ライン５を切り替えて、処理ガスを再び第１吸収槽２に所定時間供給すると共に、蒸気供給ライン４を切り替えて、蒸気を第２吸収槽３に所定時間供給して加熱し、二酸化炭素を脱離させてガス吸収材９を再生させる。
【００５６】
即ち、第１吸収槽２及び第２吸収槽３のいずれか一方において、処理ガスと接触して二酸化炭素をガス吸収材９に吸収させる吸収工程が運転され、他方において、加熱により二酸化炭素を脱離させてガス吸収材９を再生させる再生工程が運転され、所定時間ごとに切り替わるように構成されている。従って、処理ガス中の二酸化炭素を連続的に分離・回収することができる。
【００５７】
ここで上述の吸収工程および再生工程におけるイオン液体の相変化について、イオン液体としてテトラエチルアンモニウムベンゾイミダゾリド（Ｎ２Ｂｎ）を使用する場合を例として説明する。
【００５８】
本実施形態の吸収工程は、二酸化炭素を含有する処理ガスを二酸化炭素回収用組成物に接触させて、二酸化炭素をイオン液体に吸収させる工程であり、吸収工程が行われる吸収工程温度Ｔａｄは吸収状態融点よりも高い。具体的には処理ガスの温度をＮ２Ｂｎの吸収状態融点Ｔｍａｄ＝５５℃よりも高く、例えば７０℃として、吸収工程を行う。二酸化炭素を吸収する前のＮ２Ｂｎは、Ｔｍｄｅ（二酸化炭素を脱離した状態でのイオン液体の融点または分解温度）＝１５０℃であることから、固体である。７０℃の処理ガスと接触して二酸化炭素を吸収すると、Ｎ２Ｂｎの融点はＴｍａｄ＝５５℃まで下がり、吸収工程温度Ｔａｄよりも低くなるから、Ｎ２Ｂｎは融解する。このときＮ２Ｂｎは融解熱を放出する。
【００５９】
本実施形態の再生工程は、二酸化炭素回収用組成物を加熱して二酸化炭素を脱離させる工程であり、吸収工程の次に行われ、再生工程が行われる再生工程温度Ｔｄｅは、吸収工程温度Ｔａｄよりも高く、イオン液体の融点および分解温度（Ｔｍｄｅ）よりも低い。具体的には蒸気の温度（再生工程温度）をＴａｄ＝７０℃よりも高く、かつＮ２ＢｎのＴｍｄｅ＝１５０℃よりも低くして行う。例えば再生工程温度Ｔｄｅ＝１２０℃として再生工程を行う。二酸化炭素を脱離する前のＮ２Ｂｎは、Ｔｍａｄ＝５５℃であることから、液体である。１２０℃の蒸気と接触して二酸化炭素を脱離すると、Ｎ２Ｂｎの融点は上昇してＴｍｄｅ＝１５０℃以上となり、再生工程温度Ｔｄｅ＝１２０℃よりも高くなるから、Ｎ２Ｂｎは凝固する。このときＮ２Ｂｎは凝固熱を放出する。
【００６０】
イオン液体としてテトラエチルアンモニウムイミダゾリド（Ｎ２Ｉｍ）を使用する場合、Ｎ２ＩｍのＴｍａｄ＝７０℃、Ｔｍｄｅ＝１２５℃であることから、吸収工程を、吸収工程温度ＴａｄがＴｍａｄ＝７０℃より高い状態、例えば８０℃で行う。再生工程を、再生工程温度ＴｄｅがＴａｄ＝８０℃より高くＴｍｄｅ＝１２５℃より低い状態、例えば１００℃で行う。
【００６１】
イオン液体としてテトラブチルアンモニウムカルバゾリド（Ｎ４Ｃｚ）を使用する場合、Ｎ４ＣｚのＴｍａｄ＝１００℃、Ｔｍｄｅ＝１５０℃であることから、吸収工程を、吸収工程温度ＴａｄがＴｍａｄ＝１００℃より高い状態、例えば１１０℃で行う。再生工程を、再生工程温度ＴｄｅがＴａｄ＝１１０℃より高くＴｍｄｅ＝１５０℃より低い状態、例えば１３０℃で行う。
【００６２】
（他の実施形態）
（１）上述の温度スイング吸着装置１において、第１吸収槽２、及び第２吸収槽３の２つの吸収槽を使用しているが、この構成に限定されるものではなく、さらにより多くの吸収槽を設置してもよい。
【００６３】
（２）上述の温度スイング吸着装置１が、さらに凝縮器を備えるように構成してもよい。回収された二酸化炭素は水分を含むため、凝縮器によって水分を除去して、二酸化炭素のみを分離・回収することができる。尚、取り除かれた水分は、蒸気として再利用することができる。
【００６４】
（３）上述の温度スイング吸着装置に対して、必要に応じて圧力スイング法を組み合わせてもよいし、あるいは温度スイング法に替えて圧力スイング法のみを採用するようにしてもよい。圧力スイング法では、再生工程中に、二酸化炭素回収ラインをポンプで引いて吸収槽内を減圧気味にするため、ガス吸収材の再生を促すことができる。
【００６５】
（４）上述の温度スイング吸着装置では、ガス吸収材９は第１吸収槽２および第２吸収槽３に充填され、ガス吸収材９が移動しない状態で二酸化炭素の回収が行われる。そして第１吸収槽２および第２吸収槽３では、吸収工程と再生工程とが交互に行われる。これを改変し、一方の槽（吸収塔）で吸収工程を行わせ、他方の槽（再生塔）で再生工程を行わせ、ガス吸収材９（イオン液体を担持した担体）を２つの槽に循環させてもよい。具体的には、吸収塔でガス吸収材９が処理ガスと接触して、イオン液体が二酸化炭素を吸収し、融解する。そしてガス吸収材９が再生塔に移され、高温の蒸気により加熱されて、イオン液体が二酸化炭素を放出し、凝固する。そしてガス吸収材９が再び吸収塔に移される。この場合でも、温度スイング法に加えて圧力スイング法を組み合わせてもよいし、あるいは温度スイング法に替えて圧力スイング法のみを採用するようにしてもよい。
【００６６】
（５）上述の実施形態では、イオン液体を担体に担持させて固体として取り扱う例を説明したが、イオン液体を溶解させない溶媒を用いて、その液中にイオン液体をスラリー状に分散させ、全体として液体の状態のガス吸収材９を構成してもよい。そして液体状態のガス吸収剤９を、上述の吸収塔・再生塔に循環させてもよい。
【００６７】
なお上述の実施形態（他の実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１        ：温度スイング吸着装置
２        ：第１吸収槽
３        ：第２吸収槽
４        ：蒸気供給ライン
５        ：処理ガス供給ライン
６        ：二酸化炭素回収ライン
７        ：排気ライン
８        ：ブロワー
９        ：ガス吸収材
【図１】
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