(57)【要約】【課題】通気性を高めると共に、比表面積を大きくして反応性を高め、かつ、機械的強度を格段に高め得る炭酸ガス吸収体を提供する。【解決手段】ほぼ球形状の気孔の隣接するもの同士が連通孔を介して連通する三次元網目状の骨格構造を有するセラミック多孔体において、骨格部を構成する材質が、アルミニウム、シリコン、ジルコニウム、チタン、鉄、ニッケルの少なくとも一種からえらばれる少なくとも一種のリチウム化酸化物の焼結体からなる。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ球形状の気孔の隣接するもの同士が連通孔を介して連通する三次元網目状の骨格構造を有するセラミック多孔体において、骨格部を構成する材質が、アルミニウム、シリコン、ジルコニウム、チタン、鉄、ニッケルの少なくとも一種から選ばれる少なくとも一種のリチウム化酸化物の焼結体からなることを特徴とする炭酸ガス吸収体。
【請求項２】
前記リチウム化酸化物が、炭酸ナトリウム及び／又は炭酸カリウムを含有することを特徴とする請求項１記載の炭酸ガス吸収体。
【請求項３】
前記炭酸ナトリウム及び／又は炭酸カリウムの含有量が、リチウム化酸化物の０．５〜４０ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項２記載の炭酸ガス吸収体。
【請求項４】
前記ほぼ球形状の気孔の占める体積が、５０〜９０％であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の炭酸ガス吸収体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、炭化水素を主成分とする燃料、原料を利用するエネルギープラントや化学プラント、自動車等から発生する排出ガス、燃料ガス、原料ガス中から炭酸ガス（二酸化炭素）を分離回収するシステム、又は燃料や原料の供給部における炭酸ガスの分離回収に用いられる炭酸ガス吸収体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の炭酸ガス吸収体としては、炭酸ガス（ＣＯ2）と反応して炭酸リチウム（Ｌ１2ＣＯ3）を生成する粉末の炭酸ガス吸収材を、炭酸ガスを透過する多孔質材料で形成された容器に収容してなるもの（特開２０００−２６２８３７号公報参照）、炭酸ガスとの反応により炭酸塩を生成するリチウムシリケート粉末を加圧成形してなる薄片状（ペレット状）の多孔質体からなるもの（特開２０００−２６２８９０号公報参照）、及び炭酸ガスと反応して炭酸リチウムを生成する粉末の炭酸ガス吸収材を、貫通した開口部を有する構造の均一なセラミックスからなる多孔質成形体としてなるもの（特開２００１−２３２１４８号公報参照）が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の炭酸ガス吸収体における粉末の炭酸ガス吸収材を多孔資材料で形成された容器に収容してなるものは、容器内の炭酸ガス吸収材粉末に十分なガス流路が確保できないと共に、多孔質材料からなる容器を必要とするため、それを用いた装置構成が複雑になる不具合がある。
又、薄片状（ペレット状）の多孔質体からなるものは、装置構成を簡単にし得るものの、通気性が低いため、炭酸ガスの吸収反応が遅くなる不貝合がある。
更に、貫通した開口部を有する多孔質成形体からなるものは、薄片状の多孔質体からなるものに比べて、通気性を高め得るものの、十分な通気性を有しておらず、かつ機械的強度が低い不具合がある。
【０００４】
そこで、本発明は、通気性を高めると共に、比表面積を大きくして反応性を高め、かつ、機械的強度を高め得る炭酸ガス吸収体を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の炭酸ガス吸収体は、ほぼ球形状の気孔の隣接するもの同士が連通孔を介して連通する三次元網目状の骨格構造を有するセラミック多孔体において、骨格部を構成する材質が、アルミニウム、シリコン、ジルコニウム、チタン、鉄、ニッケルの少なくとも一種から選ばれる少なくとも一種リチウム化酸化物の焼結体からなることを特徴とする。
【０００６】
前記リチウム化酸化物は、炭酸ナトリウム及び／又は炭酸カリウムを含有することが好ましい。
【０００７】
前記炭酸ナトリウム及び／又は炭酸カリウムの含有量は、リチウム化酸化物の0 ．5 〜４０ｍｏｌ％であることが好ましい。
【０００８】
又、前記ほぼ球形状の気孔の占める体積は、５０〜９０％であることが好ましい。
【０００９】
【作用】
本発明の炭酸ガス吸収体においては、炭酸ガスの通過の際の圧力損失が格段に低減すると共に、気孔率が大幅に向上し、かつ、炭酸ガス吸収材としてのリチウム化酸化物の粒子同士が強固に接合する。
【００１０】
リチウム化酸化物が炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）及び／又は炭酸カリウム（Ｋ2ＣＯ3）を含有することにより、炭酸ガスの吸収反応が５００℃以下の低温域でも反応速度が速い。
【００１１】
炭酸ナトリウム及び／又は炭酸カリウムの含有量が、リチウム化酸化物の０．５ｍｏｌ％未満であると、炭酸ガスの吸収反応の促進効果を十分に発揮させることが困難となる。一方、リチウム化酸化物の４０ｍｏｌ％を超えると、炭酸ガスの吸収反応の促進効果が飽和するばかりか、相対的にリチウム化酸化物の量が低下し、炭酸ガス吸収量が低下する。
炭酸ナトリウム及び／又は炭酸カリウムの含有量は、リチウム化酸化物の１〜１０ｍｏｌ％がより好ましい。
【００１２】
又、ほぼ球形状の多数の気孔の占める体積が５０％未満であると、ほぼ球形状の気孔が連通されないため、通気性が低下する。一方、９０％を超えると、骨格部を構成するリチウム化酸化物の量が低下し、炭酸ガス吸収量が低下し、かつ、機械的強度が低下する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について具体的な実施例及び比較例を参照して説明する。
【００１４】
実施例１
先ず、炭酸リチウム粉末とシリカを２ｍｏｌ：１ｍｏｌの比率になるように秤量し、水を媒体として、ポットミルで粉砕混合してスラリーを調製し、このスラリーを乾燥して混合粉を作製した後、混合粉１００重量部に対して、炭酸カリウム１．３重量部、純水１００重量部、ポリエチレンイミン１５重量部、及び起泡剤としてラウリル硫酸トリエタノールアミン３重量部を添加し、攪拌機で混合攪拌しながら空気を導入して泡立て、泡状のスラリーを調製した。
次に、泡状のスラリーを攪拌しながら、ゲル化硬化剤としてエポキシ樹脂を５重量部添加し、それを樹脂製の型に流し込んだところ、１時間後、十分にゲル化が進行しゲル化体となった。
【００１５】
次いで、ゲル化体を型から取り外し、６０℃の温度で一昼夜乾燥し、成形体を得た。
得られた成形体は、ほぼ球状の多数の気孔の隣接するもの同士が連通孔を介し互いに連通する三次元網目状の骨格構造を有していた。
次に、成形体を大気中で、８００℃で８時間加熱して熱処理し、炭酸ガス吸収体を得た。
【００１６】
得られた炭酸ガス吸収体の気孔分布を水銀ポロシメータで測定したところ、１〜３μｍと、１０〜３０μｍにピークが見られた。
又、組織観察したところ、骨格部の一次粒子の隙間が１〜３μｍで、ほぼ球形状の多数の気孔の径が約１００μｍ、連通孔の径が約２０μｍであることが分かった。
得られた炭酸ガス吸収体におけるほぼ球形状の多数の気孔が占める体積、圧縮強度、炭酸ガス吸収率は、ほぼ球形状の気孔径を併記する表１に示すようになった。
なお、気孔率は、水銀ポロシメータの測定値より算出した。ここで、５μｍ以下の空隙の占める体積を骨格部の気孔率、５μｍを超える空隙を球形状の気孔が占める体積とした。
又、圧縮強度は、炭酸ガス吸収体から直径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱状のテストピースを切り出し、測定した。
更に、炭酸ガス吸収率は、内径５０ｍｍの管状炉に炭酸ガス吸収体を入れ、１００ｍｌの炭酸ガスと４００ｍｌの窒素ガスを流し、５００℃で３時間保持したときの炭酸ガス吸収体の重量増加より算出した。
【００１７】
【表１】
2004195328.tif 000002
【００１８】
実施例２〜５、比較例１〜２
攪拌時間を変えることによって、スラリーの泡立て量を変えた他は、実施例１と同様にしてほぼ球形状の多数の気孔の体積が表１に示すように異なる各種の炭酸ガス吸収体を得た。
【００１９】
得られた各炭酸ガス吸収体のほぼ球形状の多数の占める体積、圧縮強度、炭酸ガス吸収率を、実施例１と同様にして測定したところ、ほぼ球形状の気孔径を併記する表１に示すようになった。
【００２０】
実施例６〜１０、比較例３〜４
炭酸カリウムの添加量を変えた他は、実施例１と同様にしてほぼ球形状の多数の気孔の占める体積が表１に示すように異なる各種の炭酸ガス吸収体を得た。
【００２１】
得られた各炭酸ガス吸収体の炭酸ガス吸収率を、実施例１と同様にして測定したところ、実施例１のそれを併記する表２に示すようになった。
【表２】
2004195328.tif 000003
【００２２】
なお、上述した各実施例においては、リチウム化酸化物としてリチウムシリケートを用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、リチウムアルミネート、リチウムジルコネート、リチウムチタネート、リチウムフェライト、リチウム化酸化ニッケルであってもよく、あるいはそれらの２種以上のリチウム化合物であってもよい。
又、リチウム化酸化物が炭酸カリウムを含有する場合に限らず、リチウム化酸化物が炭酸ナトリウムを含有していてもよく、あるいはリチウム化酸化物が炭酸カリウムと炭酸ナトリウムの両方を含有していてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の炭酸ガス吸収体によれば、炭酸ガスの通過の際の圧力損失が格段に低減すると共に、気孔率が大幅に向上し、かつ、炭酸ガス吸収材としてのリチウム化酸化物の粒子同士が強固に接合するので、従来に比べて通気性を十分に高めることができると共に、比表面積を大幅に大きくして反応性を高めることができ、かつ、機械的強度を格段に高めることができる。
【００２４】
又、リチウム化酸化物が炭酸ナトリウム及び／又は炭酸カリウムを含有することにより、炭酸ガスの吸収反応が低温でも促進される。