(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素吸着材を用いて、二酸化炭素を含有する被処理気体から二酸化炭素の分離を行うとともに、二酸化炭素吸着後の前記二酸化炭素吸着材の再生を行う二酸化炭素分離装置であって、
前記二酸化炭素吸着材により被処理気体から二酸化炭素を吸着し、吸着後の被処理気体を排出するとともに、二酸化炭素を吸着した前記二酸化炭素吸着材を排出する移動層式の吸着塔と、
前記吸着塔から排出された二酸化炭素吸着後の前記二酸化炭素吸着材を受容し、該二酸化炭素吸着材に脱着用水蒸気を凝縮させることにより前記二酸化炭素吸着材から二酸化炭素を脱着させた後、前記二酸化炭素吸着材を排出する移動層式の再生塔と、
前記再生塔から排出される前記二酸化炭素吸着材を受容し、加熱により前記二酸化炭素吸着材に含まれる凝縮水を水蒸気として蒸発させて乾燥させた後、該乾燥後の二酸化炭素吸着材を排出する移動層式の乾燥塔と、
前記乾燥塔から排出される乾燥した二酸化炭素吸着材を吸着塔へ移送する移送手段と、を備え、
前記乾燥塔における加熱により前記二酸化炭素吸着材に含まれる凝縮水から生成する水蒸気を前記再生塔における前記脱着用水蒸気として利用することにより、前記再生塔と前記乾燥塔の間で水が循環利用される
二酸化炭素分離装置。
【請求項２】
前記乾燥塔における二酸化炭素吸着材に含まれる凝縮水の乾燥が間接加熱により行われ、該凝縮水から発生する水蒸気の全てが前記脱着用水蒸気として利用される請求項１に記載の二酸化炭素分離装置。
【請求項３】
前記乾燥塔における二酸化炭素吸着材に含まれる凝縮水の乾燥が過熱水蒸気を用いて行われ、該凝縮水から発生する水蒸気と、前記過熱水蒸気に由来する水蒸気との混合水蒸気の一部が、前記脱着用水蒸気として利用される請求項１に記載の二酸化炭素分離装置。
【請求項４】
前記混合水蒸気を加熱することにより得られる過熱水蒸気を、前記乾燥塔における前記過熱水蒸気として再び供給する間接加熱装置と、前記混合水蒸気及び前記過熱水蒸気を循環させる循環ポンプとを更に備えた請求項３に記載の二酸化炭素分離装置。
【請求項５】
前記再生塔から排出される脱着後の二酸化炭素を回収する回収手段を更に備えた請求項１乃至４の何れかに記載の二酸化炭素分離装置。
【請求項６】
前記再生塔と前記乾燥塔とが一体構造である請求項１乃至５の何れかに記載の二酸化炭素分離装置。
【請求項７】
前記乾燥塔から排出される二酸化炭素吸着材を冷却するための冷却塔を更に備えた請求項１乃至６の何れかに記載の二酸化炭素分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素分離装置に関し、より詳細には、アミン等を担持した固体の吸着材を用い、二酸化炭素を含有する被処理気体からの高濃度の二酸化炭素の回収と、吸着材の再生とを連続して行う二酸化炭素分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、二酸化炭素を含む被処理気体から二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離装置については、多くの検討が為されている。このような二酸化炭素分離装置には、二酸化炭素を含む被処理気体をアミン等を担持した固体の吸着材と接触させることにより、二酸化炭素を選択的に吸着させるものがある（特許文献１）。二酸化炭素を吸着した後の吸着材は、被処理気体の流れを止めた後、吸着材を加熱または減圧することにより吸着した二酸化炭素の脱着が行われる。これにより、吸着材はその吸着能を回復して再生されることになる。再生した吸着材は、再び二酸化炭素を含む被処理気体と接触させることにより、繰り返し二酸化炭素の分離に使用することができる。
【０００３】
吸着材の再生に際しては、吸着材を塔などに充填し、その内部の残留空気や二酸化炭素以外の気体を排気（減圧）した後に間接加熱するか（間接加熱方式）、吸着材の充填層に直接水蒸気が導入される（蒸気供給方式、特許文献３）。このような二酸化炭素の吸着と吸着材の再生とを連続して行う場合には、複数の吸着塔を設けて交互に吸着と脱着を行う「固定層方式」が採用されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平３−７４１３号公報（請求項１）
【特許文献２】国際公開ＷＯ２０１１／０１３３３２号公報
【特許文献３】特開平６−１３４３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の固定層方式では、複数の吸着塔において二酸化炭素の吸着と脱着とを交互に行うことが必要なため、自動化を図るには切り替え動作が煩雑となる。
【０００６】
また、上述の間接加熱方式の場合、高濃度で二酸化炭素を回収するためには、高い真空度が必要となり、ポンプ動力が過大となる。従って、吸着材を再生させるための脱着熱（間接加熱エネルギー）以外に、減圧ポンプ動力が必要となる。また、吸着材の再生に際しては、過度の加熱によるアミン等の劣化を防止するためにも、可能な限り高い真空度の下に低温で行うことが必要となる（特許文献１）。
【０００７】
また、蒸気供給方式は、二酸化炭素を脱着する際に水蒸気が吸着材表面に凝縮するため、再生後吸着材を乾燥させる必要がある。従って、蒸気供給方式の場合、二酸化炭素を放出させための脱着熱エネルギー（水蒸気発生器）以外に、吸着材を乾燥する乾燥熱が必要となる。加えて水蒸気発生用の純水が消費されることになる。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するために為されたものであり、本発明の目的は、吸着材自体を移動させることにより、定常的に二酸化炭素の回収を行うことができる移動層式の二酸化炭素分離装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、二酸化炭素の脱着の際に吸着材に凝集した水を加熱して水蒸気とし、これを再び二酸化炭素の脱着に使用することにより、エネルギー効率の高い二酸化炭素分離装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の二酸化炭素分離装置は、二酸化炭素吸着材を用いて、二酸化炭素を含有する被処理気体から二酸化炭素の分離を行うとともに、二酸化炭素吸着後の前記二酸化炭素吸着材の再生を行う二酸化炭素分離装置であって、前記二酸化炭素吸着材により被処理気体から二酸化炭素を吸着し、吸着後の被処理気体を排出するとともに、二酸化炭素を吸着した前記二酸化炭素吸着材を排出する移動層式の吸着塔と、前記吸着塔から排出された二酸化炭素吸着後の前記二酸化炭素吸着材を受容し、該二酸化炭素吸着材に脱着用水蒸気を凝縮させることにより前記二酸化炭素吸着材から二酸化炭素を脱着させた後、前記二酸化炭素吸着材を排出する移動層式の再生塔と、前記再生塔から排出される前記二酸化炭素吸着材を受容し、加熱により前記二酸化炭素吸着材に含まれる凝縮水を水蒸気として蒸発させて乾燥させた後、該乾燥後の二酸化炭素吸着材を排出する移動層式の乾燥塔と、前記乾燥塔から排出される乾燥した二酸化炭素吸着材を吸着塔へ移送する移送手段と、を備え、前記乾燥塔における加熱により前記二酸化炭素吸着材に含まれる凝縮水から生成する水蒸気を前記再生塔における前記脱着用水蒸気として利用することにより、前記再生塔と前記乾燥塔の間で水が循環利用されることを特徴としている。
【００１０】
二酸化炭素吸着材を移動層とすることにより、吸着塔において二酸化炭素の吸着を連続して行うことができるとともに、再生塔においては二酸化炭素の脱着を連続して行うことが可能となる。また、乾燥塔において二酸化炭素吸着材に含まれる凝縮水から脱着用水蒸気を得ることができるので、二酸化炭素吸着材の乾燥に使用したエネルギーを脱着用水蒸気の顕熱として二酸化炭素の脱離に使用することができる。
【００１１】
上記の二酸化炭素分離装置では、前記乾燥塔における二酸化炭素吸着材に含まれる凝縮水の乾燥が間接加熱により行われ、該凝縮水から発生する水蒸気の全てが前記脱着用水蒸気として利用されるように構成することができる。
【００１２】
また、前記乾燥塔における二酸化炭素吸着材に含まれる凝縮水の乾燥が過熱水蒸気を用いて行われ、該凝縮水から発生する水蒸気と、前記過熱水蒸気に由来する水蒸気との混合水蒸気の一部が、前記脱着用水蒸気として利用されるように構成することもできる。
【００１３】
この構成では、前記混合水蒸気を加熱することにより得られる過熱水蒸気を、前記乾燥塔における前記過熱水蒸気として再び供給する間接加熱装置と、前記混合水蒸気及び前記過熱水蒸気を循環させる循環ポンプとを更に備えていることが好ましい。
【００１４】
本発明の二酸化炭素分離装置では、前記再生塔から排出される脱着後の二酸化炭素を回収する回収手段を更に備えていてもよい。
【００１５】
また、本発明においては、前記再生塔と前記乾燥塔とを一体構造とすることができる。これにより、二酸化炭素分離装置の低コスト化及びコンパクト化を図ることができる。
【００１６】
更に、前記再生塔の直前及び／又は前記乾燥塔の直後に、気流漏洩防止手段を設けてもよい。これにより、再生塔の直前及び／又は乾燥塔の直後において圧力差が存在する場合にも、回収される二酸化炭素の濃度の低下を防止することができる。
【００１７】
また、本発明の二酸化炭素分離装置は、前記乾燥塔から排出される二酸化炭素吸着材を冷却するための冷却塔を更に備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の二酸化炭素分離装置は、二酸化炭素吸着材を移動層とすることにより、吸着塔において二酸化炭素の吸着を連続して行うことが可能となるとともに、再生塔においては二酸化炭素の脱着を連続して行うことが可能となるので、定常的な二酸化炭素の回収が可能となり、被処理気体の流路の切り替えを不要として、自動化を容易に行うことができる。また、乾燥塔において二酸化炭素吸着材に含まれる凝縮水から脱着用水蒸気を得ることができるので、吸着材の乾燥エネルギーがそのまま脱着用水蒸気に顕熱として含まれ、更に二酸化炭素の脱離に際しての生成エネルギーとして利用されるので、エネルギー効率の高い二酸化炭素分離装置となるとともに、脱着用水蒸気の循環使用により、脱着用水蒸気を発生させるための純水の補給が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の二酸化炭素分離装置の構成を示す概略図である。
【図２】（ａ）は、図１の二酸化炭素分離装置における再生塔及び乾燥塔の一体的構造を詳細に示す図であり、（ｂ）は、（ａ）における吸着材加熱部の平面図である。
【図３】図１の二酸化炭素分離装置における再生塔及び乾燥塔の他の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明するが、本発明は以下の記載に限定されるものではない。
【００２１】
本発明において使用される二酸化炭素吸着材は、多孔性物質にアミン化合物を担持させることにより調製し得る。二酸化炭素吸着材の調製に使用し得る多孔性物質としては、活性炭、活性アルミナなどを例示することができる。本実施形態では活性炭を多孔性物質として用いている。アミン化合物としては、ポリエチレンイミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラエチレンペンタミン、メチルジエタノールアミン、イソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ジブチルアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ヘキサエチレンジアミン、ベンジルアミン、モルホリン等が挙げられる。本実施形態では、ジエタノールアミンを使用している。アミン化合物の活性炭への担持は、所定の濃度に調整したジエタノールアミン水溶液に活性炭を投入し、濾過して乾燥させることにより得ることができる。
【００２２】
図１に本発明の一実施形態に係る二酸化炭素分離装置１の概略構成を示す。本実施形態の二酸化炭素分離装置は、移動層である二酸化炭素吸着材を収納する吸着塔１１を備え、吸着塔１１の上方には、二酸化炭素吸着材を供給する吸着材ホッパー１０が設けられている。吸着材ホッパー１０からは、所定の速度で二酸化炭素吸着材が供給される。また、吸着塔１１には、１０〜３０％の二酸化炭素を含む常圧近傍の被処理気体が供給され、二酸化炭素吸着材による二酸化炭素の吸着が行われる。この被処理気体が燃焼排ガスである場合には、吸着塔１１への導入に先だって、脱硫、脱塵装置、減温塔、除湿器等による前処理を行っておくことが好ましい。
【００２３】
吸着塔１１の下方には、吸着塔１１から排出された二酸化炭素吸着後の二酸化炭素吸着材を再生するための移動層式の再生塔１２と、再生後の二酸化炭素吸着材を乾燥させる移動層式の乾燥塔１３とが設けられている。再生塔１２には後述するように乾燥塔１３で生成する脱着用水蒸気が供給され、これを二酸化炭素吸着材に凝縮させることにより、二酸化炭素吸着材からの二酸化炭素の脱着が行われる。更に、本発明の二酸化炭素分離装置は、乾燥塔１３から排出される二酸化炭素吸着材を冷却するための冷却塔１４と、冷却塔１４から排出される二酸化炭素吸着材を吸着材ホッパー１０に戻送するコンベア１５とを備えており、更に、再生塔１２において脱着した二酸化炭素を回収する回収ポンプ１６と、二酸化炭素を貯留する二酸化炭素ホルダー１７とを備えている。これにより、本実施形態においては、移動層を成す二酸化炭素吸着材は二酸化炭素分離装置１内で循環し、これにより二酸化炭素の分離が連続的に行われることになる。
【００２４】
本実施形態における二酸化炭素分離装置は、以下のように機能する。まず、吸着塔１１の下部に二酸化炭素を含む被処理気体が導入されるとともに、吸着塔１１の上部に吸着材ホッパー１０から移動層である吸着材が供給される。吸着塔１１内では吸着材と被処理気体とが接触し、二酸化炭素の吸着材への吸着が起こる。その際の二酸化炭素吸着材の温度は、本実施形態では約４０℃である。移動層である吸着材は吸着塔１１の上部から下部に向かって所定の速度で移動し、最終的には二酸化炭素吸着材は吸着塔１１の下部から排出される。被処理気体の供給速度及び吸着材の移動速度は、吸着材の吸着塔１１内における滞留時間内に二酸化炭素の吸着が完了するように、また、後述するように、再生塔１２内での二酸化炭素吸着材の再生が完了するように決められる。二酸化炭素の吸着を終えると、被処理気体は吸着塔１１の上方から排出されるとともに、二酸化炭素吸着材は吸着塔１１の下部から排出される。
【００２５】
吸着塔１１から排出された二酸化炭素吸着後の吸着材は、次に再生塔１２に移送される。再生塔１２では、上方から移送されてくる二酸化炭素吸着材と、脱着用水蒸気とが接触することになる。脱着用水蒸気は、後述するように乾燥塔１３で生成され、再生塔１２の下方から導入される。二酸化炭素吸着材と脱着用水蒸気とが接触すると、脱着用水蒸気が二酸化炭素吸着材の表面で凝縮し、その際に凝縮熱を放出することになる。本実施形態では、この脱着用水蒸気の凝縮熱が二酸化炭素の脱着のエネルギーとして利用されている。
【００２６】
このような脱着用水蒸気の凝縮による二酸化炭素の脱着は、二酸化炭素吸着材と脱着用水蒸気とが接触すると短時間で完了し、定常状態では再生塔１２内はほぼ１００％の二酸化炭素で満たされることになる。また、二酸化炭素の脱着が短時間で完了することから、再生塔１２内での二酸化炭素の脱着が生じる部分は比較的狭い部分に限られていることが知られている。従って、再生塔１２（二酸化炭素吸着材）の形状が円筒である場合には、二酸化炭素の脱着は、この円筒の中心軸に直角の薄いプレート状のゾーン（再生ゾーン）で二酸化炭素の脱着が起こっている。従って、再生塔１２内での二酸化炭素吸着材の移動速度と脱着用水蒸気の供給量は、上記の再生ゾーンが再生塔１２のほぼ中央に位置するように調節することが好ましい。前述のように、移動層の移動速度は吸着塔１１内の二酸化炭素の吸着の速度とも関係しているので、本実施形態の二酸化炭素分離装置１の全体の二酸化炭素吸着材の移動速度は、二酸化炭素の吸着の速度と、二酸化炭素吸着材の再生の速度との両方を考慮して決められる。
【００２７】
再生塔１２において二酸化炭素吸着材から脱着した二酸化炭素は、本実施形態では、回収ポンプ１６により圧縮され、二酸化炭素ホルダー１７に貯留される。一方、二酸化炭素の脱着後の凝縮水を含んだ二酸化炭素吸着材は、再生塔１２の下方から排出される。
【００２８】
二酸化炭素脱着後の二酸化炭素吸着材は、次に乾燥塔１３に移送される。乾燥塔１３では、凝縮水を含んだ二酸化炭素吸着材の乾燥が行われる。二酸化炭素吸着材の乾燥は、本実施形態では、二酸化炭素吸着材を水蒸気、熱水などの熱媒を用いて間接加熱することにより行われる。二酸化炭素吸着材の間接加熱により、二酸化炭素吸着材に含まれている凝縮水は再び水蒸気となり、再生塔１２に戻送されて脱着用水蒸気として再使用されることになる。本実施形態では、このように脱着用水蒸気は再生塔１２と乾燥塔１３とを循環して再使用されるので、ロスする少量の純水を補充するだけで、二酸化炭素吸着材による二酸化炭素の吸着と脱着とを連続して行うことができる。乾燥後の二酸化炭素吸着材は、乾燥塔１３の下方から排出される。
【００２９】
次に、乾燥塔１３から排出された二酸化炭素吸着材は、冷却塔１４に移送され、吸着塔１１における二酸化炭素の吸着温度である約４０まで冷却される。なお、この冷却塔１４は、後述するコンベア１５による搬送中に二酸化炭素吸着材の温度が放熱により低下し、吸着塔１１における二酸化炭素の吸着温度まで低下する場合には不要となる。冷却後の二酸化炭素吸着材は、冷却塔１４の下方から排出される。
【００３０】
次に、冷却後の二酸化炭素吸着材は、コンベア１５により吸着材ホッパー１０に送られ、移動層として吸着塔１１に再び供給される。
【００３１】
本実施形態の二酸化炭素分離装置１では、二酸化炭素吸着材を移動層とすることにより、吸着塔１１において二酸化炭素の吸着を連続して行うことが可能となるとともに、再生塔１２においては二酸化炭素の脱着を連続して行うことが可能となるので、定常的な二酸化炭素の連続回収が可能となり、被処理気体の流路の切り替えを不要として、自動化を容易に行うことができる。また、乾燥塔１３において二酸化炭素吸着材に含まれる凝縮水から脱着用水蒸気を得ることができるので、吸着材の乾燥エネルギーがそのまま脱着用水蒸気の生成エネルギーとして利用されるので、エネルギー効率の高い二酸化炭素分離装置となり、しかも脱着用水蒸気の循環使用により、脱着用の純水の使用量を大幅に減少させることができ、ロス分の補給のみで足りることとなる。
【００３２】
なお、上記の実施形態において、再生塔１２内の圧力が外気圧より低い場合は、外部の空気が再生塔１２に流入し、回収される二酸化炭素の濃度が低下してしまう場合がある。このような場合には、吸着塔１１と再生塔１２との間に気流漏洩防止手段、具体的には、例えばロックホッパーを設けることが好ましい。
【００３３】
同様に、乾燥塔１３内の圧力が外気圧より低い場合は、外部の空気が乾燥塔１３に流入し、最終的に再生塔１２で回収される二酸化炭素の濃度が低下してしまう場合がある。このような場合には、乾燥塔１３と冷却塔１４との間にも、ロックホッパーなどの気流漏洩防止手段を設けることが好ましい。
【００３４】
図２（ａ）は、本発明における再生塔１２及び乾燥塔１３のより具体的な態様を示している。本実施形態では、再生塔１２及び乾燥塔１３が接続部１８を介して一体的に構成されており、再生塔１２から接続部１８を介して乾燥塔１３に直接二酸化炭素吸着材が移送されるとともに、乾燥塔１３から接続部１８を介して再生塔１２に直接脱着用水蒸気が戻送される。本実施形態においても、図１の吸着塔１１から排出された二酸化炭素吸着後の吸着材が再生塔１２に移送されるが、再生塔１２においては、二酸化炭素の脱着が行われる上述の再生ゾーンが再生塔１２内のどの部分でも同じ位置になるように、二酸化炭素吸着後の吸着材は再生塔１２の全体に亘って均一に供給することが好ましい。
【００３５】
図２（ａ）の実施形態においても、再生塔１２において二酸化炭素の脱着に使用される脱着用水蒸気は、二酸化炭素脱着後の凝縮水を含んだ二酸化炭素吸着材の間接加熱により生成される。この間接加熱は、具体的には、乾燥塔１３内に設置された吸着材加熱部１９により行われる。図２（ｂ）は吸着材加熱部１９の部分のみを表しており、同図に示すように、吸着材加熱部１９は多数の熱媒流路２０と多数の吸着材流路２１とが交互に形成された構造を有している。これらの熱媒流路２０と吸着材流路２１は、仕切板を等間隔で並べることにより形成されており、熱媒流路２０のそれぞれには、二酸化炭素吸着材の加熱に用いるための水蒸気、熱水などの熱媒を供給する共通の導入管２２と、熱媒流路２０から排出される二酸化炭素吸着材の加熱を終えた熱媒を集めるための共通の排出管２３とが接続されている。本実施形態では、熱媒として、例えば６０℃の飽和蒸気（約２０ｋＰａ）を用いることができ、そのために、回収ポンプ１６によって、再生塔１２内の圧力を２０ｋＰａに調整する。なお、乾燥塔１３の間接加熱に使用される熱媒の条件は、乾燥熱が流入できる条件（６０℃以上）であれば良い。このような熱媒により、吸着材流路２１を下降する二酸化炭素吸着材が間接的に加熱され、二酸化炭素吸着材に含まれる凝縮水が水蒸気となる。この水蒸気は下降する二酸化炭素吸着材の間を通過して再生塔１２に達し、そこで脱着用水蒸気として使用されることになる。
【００３６】
図２（ａ）に示す二酸化炭素分離装置を作製して実際に運転した場合、例えば、二酸化炭素吸着材の移動速度は０．０５〜０．５ｍ／分となり、再生塔１２における二酸化炭素吸着材の滞留時間は約５分、乾燥塔１３における二酸化炭素吸着材の滞留時間は約１５分となる。このような吸着材加熱部１９を設けたことにより、二酸化炭素吸着材の乾燥及び脱着用水蒸気の生成を効率よく行うことができ、この実施形態においても、脱着用水蒸気の凝縮熱が二酸化炭素の脱着のエネルギーとして利用されることになる。
【００３７】
また、図２（ａ）の実施形態においても、再生塔１２内での二酸化炭素吸着材の移動速度と脱着用水蒸気の供給量は、上述の再生ゾーンが再生塔１２のほぼ中央に位置するように調節することが好ましい。従って、前述のように、本実施形態の二酸化炭素分離装置１の全体の二酸化炭素吸着材の移動速度は、二酸化炭素の吸着の速度に加えて、二酸化炭素吸着材の再生の速度を考慮して決められる。
【００３８】
図３は、本発明における再生塔１２及び乾燥塔１３の他の具体的態様を示している。本実施形態においても、再生塔１２及び乾燥塔１３が接続部１８を介して一体的に構成されている。従って、再生塔１２から接続部１８を介して乾燥塔１３に直接二酸化炭素吸着材が移送されるとともに、乾燥塔１３から接続部１８を介して再生塔１２に直接脱着用水蒸気が戻送される。本実施形態においても、二酸化炭素の脱着が行われる再生ゾーンが再生塔１２内のどの部分でも同じ位置になるように、二酸化炭素吸着後の吸着材は再生塔１２の全体に亘って均一に供給される。
【００３９】
図３の実施形態においては、図２（ａ）の実施形態とは異なり、吸着材加熱部１９が設けられていない。本実施形態においては、二酸化炭素吸着材の再生は、二酸化炭素吸着材に過熱水蒸気を接触させることにより行われる。即ち、本実施形態では、図３に示す導入管２４を介して過熱水蒸気が再生塔１２に均一に供給される。即ち、本実施形態では、図３に示す導入管２４を介して過熱水蒸気を再生塔１２に均一に供給することにより、二酸化炭素吸着材の再生が行われる。ここで使用される過熱水蒸気は、例えば、約２０ｋｐａ，１２０℃である。本実施形態では、過熱水蒸気は二酸化炭素吸着材に直接接することになるので、乾燥塔１３の上部においては、二酸化炭素吸着材に含まれる凝縮水から発生する水蒸気と、加熱に用いた過熱水蒸気に由来する水蒸気とを混合した混合水蒸気が存在することにとなる。この混合水蒸気は、例えば６０℃の飽和水蒸気となっている。この混合水蒸気には上述のように凝縮水の乾燥蒸発に使用した水蒸気も含まれるため、乾燥塔１３の上部には必要な脱着用水蒸気よりも多量の水蒸気が存在している。従って、混合水蒸気の一部のみが再生塔１２に送られて脱着用水蒸気として利用されることになる。
【００４０】
本実施形態においては、脱着用水蒸気として利用されなかった混合水蒸気は、図３に示すように、ライン２７を介して循環ポンプ２５に送られ、間接加熱装置２６により加熱されて過熱水蒸気となり、再び導入管２４に送られる。上記の例では、混合水蒸気の約５％が脱着用水蒸気として利用され、残りの９５％は間接加熱装置２６により加熱されて再び過熱水蒸気として利用される。ここで、より高温の過熱水蒸気を使用すれば、少量で乾燥に必要な熱量が供給されるため、乾燥塔１３と間接加熱装置２６とを循環する水蒸気の量は上記の９５％より小さくすることができる。
【００４１】
図３に示す二酸化炭素分離装置を作製して実際に運転した場合、例えば、二酸化炭素吸着材の移動速度は０．０５〜０．５ｍ／分、再生塔１２における二酸化炭素吸着材の滞留時間は約５分、乾燥塔１３における二酸化炭素吸着材の滞留時間は約５分となる。このことから、図３の二酸化炭素分離装置の場合、前述の図２の装置より乾燥塔１３における二酸化炭素吸着材の滞留時間が短くなっており、装置全体の大きさを小さくすることができることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の二酸化炭素分離装置によれば、被処理気体から高濃度で二酸化炭素を回収することができるので、廃ガス処理の分野において利用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  二酸化炭素分離装置
１１  吸着塔
１０  吸着材ホッパー
１２  再生塔
１３  乾燥塔
１４  冷却塔
１５  コンベア
１６  回収ポンプ
１７  二酸化炭素ホルダー
１８  接続部
１９  吸着材加熱部
２０  熱媒流路
２１  吸着材流路
２２  導入管
２３  排出管
２４  導入管
２５  循環ポンプ
２６  間接加熱装置
２７  ライン
【図１】
0005820254.tif 000002
【図２】
0005820254.tif 000003
【図３】
0005820254.tif 000004