(57)【要約】【課題】従来の二酸化炭素回収方法よりも二酸化炭素の回収に要するエネルギーを低減できる二酸化炭素回収方法及び二酸化炭素回収装置を提供することにある。【解決手段】本発明の二酸化炭素回収方法は、膨張性鉱物から成る粘土を含む二酸化炭素捕捉材を用いて、燃焼排ガス中の二酸化炭素を選択的に捕捉し、二酸化炭素脱離ガスを接触させて、二酸化炭素を脱離させることを特徴とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張性鉱物から成る粘土を含む二酸化炭素捕捉材を用いて、燃焼排ガス中の二酸化炭素を選択的に捕捉し、二酸化炭素脱離ガスを接触させて、二酸化炭素を脱離させることを特徴とする二酸化炭素回収方法。
【請求項２】
請求項１の二酸化炭素回収方法において、該粘土が層状ケイ酸塩を含むことを特徴とする二酸化炭素回収方法。
【請求項３】
請求項２の二酸化炭素回収方法において、層状ケイ酸塩内の層間に、少なくとも層状ケイ酸塩１ｇ当たり０.００１ｇ以上の水を有する粘土を含む二酸化炭素捕捉材を利用することを特徴とする二酸化炭素回収方法。
【請求項４】
請求項３の二酸化炭素回収方法において、窒素吸着法で測定したＢＥＴ比表面積値よりもエチレングリコールモノエチルエーテル吸着法で測定した比表面積値の方が大きい粘土を含む二酸化炭素捕捉材を利用することを特徴とする二酸化炭素回収方法。
【請求項５】
請求項４の二酸化炭素回収方法において、二酸化炭素捕捉材としてモンモリロナイト，ベントナイト，スメクタイト，ルーセンタイトの内いずれか一つ以上を含有する粘土を利用することを特徴とする二酸化炭素回収方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の二酸化炭素回収方法で用いた二酸化炭素捕捉材を内包する二酸化炭素吸収塔を二基以上、前記二酸化炭素吸収塔への水蒸気供給ラインを具備する二酸化炭素回収装置。
【請求項７】
請求項６に記載の二酸化炭素回収装置において、二酸化炭素吸収塔で回収した二酸化炭素の一部を貯蔵する貯蔵タンクと、貯蔵タンクから二酸化炭素吸収塔へ二酸化炭素を送るパージ流路を有する二酸化炭素回収装置。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれかに記載の二酸化炭素回収方法で用いた二酸化炭素捕捉材を利用して排ガス流路内に膜を作製し、膜の片側では排ガスを流通させ、もう一方側では排ガスの全圧よりも減圧した二酸化炭素を流通させて、減圧側より二酸化炭素を回収することを特徴とする二酸化炭素回収方法。
【請求項９】
請求項１乃至５のいずれかに記載の二酸化炭素回収方法で用いた二酸化炭素捕捉材による膜、及び二酸化炭素を回収する流路において減圧するための減圧装置を具備する二酸化炭素回収装置。
【請求項１０】
請求項１乃至５のいずれかに記載の二酸化炭素回収方法で用いた二酸化炭素捕捉材による膜、及び排ガスを加圧するための加圧装置を具備することを特徴とする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、二酸化炭素回収方法及び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、二酸化炭素吸収液は吸収液再生時の液の揮発損失等の問題により、メンテナンスにかかるコストが高いといわれている。
【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捕捉材の開発（特許文献１）も進められてきている。特許文献１には、ＣＯ2またはＣＯ2含有ガスを約２０〜１００℃において、Ｎｉ，Ｃｏ、及びＣｕ等の遷移金属を担持したゼオライトと接触させるＣＯ2の捕捉方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２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と選択的に捕捉させ、脱着する排ガスの処理方法が開示されている。
【０００６】
しかし、いずれの固体二酸化炭素捕捉材もＣＯ2回収に必要なエネルギーの試算まではされておらず、ＣＯ2回収に必要なエネルギーの低減が課題となっている。
【０００７】
なお捕捉とは、吸着反応及び吸収反応のどちらについても含むものとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１３１１１６号公報
【特許文献２】特開２００４−２６１６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、従来の二酸化炭素回収方法よりも二酸化炭素の回収に要するエネルギーを低減できる二酸化炭素回収方法及び二酸化炭素回収装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
膨張性鉱物から成る粘土を含む二酸化炭素捕捉材を用いて、燃焼排ガス中の二酸化炭素を選択的に捕捉し、二酸化炭素脱離ガスを接触させて、二酸化炭素を脱離させることを特徴とする二酸化炭素回収方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来の二酸化炭素回収方法よりも二酸化炭素の回収に要するエネルギーを低減できる二酸化炭素回収方法及び二酸化炭素回収装置を提供することで、二酸化炭素の回収コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例４の測定に利用した二酸化炭素捕捉量測定試験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二酸化炭素捕捉材のＣＯ2捕捉量測定結果である。
【図３】本発明による実施例を示す二酸化炭素捕捉材のＣＯ2捕捉量及び脱離量測定結果である。
【図４】本発明による実施例を示す二酸化炭素捕捉材の脱離時間に対する脱離率の変化のグラフである。
【図５】本発明による実施例を示す二酸化炭素捕捉材を用い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二酸化炭素分離膜を用い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二酸化炭素分離膜及び排ガス加圧手段を用いた二酸化炭素回収装置のＣＯ2分離塔の概略構成図である。
【図８】本発明による実施例を示す二酸化炭素分離膜及びＣＯ2ガス減圧手段を用いた二酸化炭素回収装置のＣＯ2分離塔の概略構成図である。
【図９】本発明による実施例を示す二酸化炭素捕捉材を用いた二酸化炭素回収装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について詳細を説明する。
【００１４】
本発明の二酸化炭素回収方法及び二酸化炭素回収装置は、二酸化炭素捕捉材として粘土を含み、燃焼排ガス中の二酸化炭素を選択的に捕捉し、二酸化炭素脱離ガスを接触させて、二酸化炭素を脱離させることを特徴とする。本発明の二酸化炭素回収方法によって、窒素，酸素，二酸化炭素及び水蒸気を主成分とする燃焼排ガスから二酸化炭素を高い選択率で捕捉し、脱離することが可能である。本発明者らは、二酸化炭素回収に必要なエネルギーを大幅に低減すべく、鋭意検討を行った結果、粘土を含む二酸化炭素捕捉材に燃焼排ガスを接触せしめることで、二酸化炭素を低コストで回収できることを見出した。二酸化炭素を捕捉する時の温度としては、０〜１００℃の範囲にあることが好ましく、さらに発生する燃焼排ガスの温度の観点から２５℃〜７５℃がより好ましい。また、二酸化炭素の脱離温度としては、捕捉温度プラス０〜５０℃が好ましく、二酸化炭素回収にかかるコストを低減する目的から捕捉温度プラス０〜２５℃がより好ましい。また、二酸化炭素捕捉材の形状は、燃焼排ガスとの接触効率が高い形状であれば、例えば粒状型でもハニカム型でもよい。
【００１５】
粘土は、国際土壌学会では直径が０.００２mmより小さい土壌の無機質粒子として定義されている。水を含むと体積が増加する膨潤性という性質を持つのも特徴の一つである。粘土の中でも層状ケイ酸塩は、数〜数十Å程度の層間を有し、水を含むことで層間距離が広がる性質をもつものがある。また、層状ケイ酸塩の分子内電荷によって、無極性分子は層間に入りにくく、極性分子のみ層間に入りやすいという性質がある。排ガス中のＣＯ2の回収において、排ガス中のＮ2分子やＯ2分子を捕捉せず、ＣＯ2分子のみを選択的に捕捉する必要がある。Ｎ2分子やＯ2分子は無極性分子であるが、ＣＯ2分子は分子内で電荷の偏りを有する四重極なので弱い極性を持つ。従って、ＣＯ2のみ、粘土内の層間に選択的に侵入できる可能性がある。
【００１６】
そこで、以下の粘土を用いた二酸化炭素捕捉材についてＣＯ2の捕捉量を測定した。
【実施例１】
【００１７】
Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（株）製のモンモリロナイトＫ１０を大気中１５０℃で１時間乾燥後、０.５mm〜１mmの粒径に整粒し、Ｈｅガスを流通させて１５０℃で前処理を行い、実施例１の二酸化炭素捕捉材とした。
【実施例２】
【００１８】
クニミネ工業（株）製のクニピアＦ（ベントナイトを主成分）を大気中１５０℃で１時間乾燥後、０.５mm〜１mmの粒径に整粒し、Ｈｅガスを流通させて１５０℃で前処理を行い、実施例２の二酸化炭素捕捉材とした。
【実施例３】
【００１９】
コープケミカル（株）製のルーセンタイトを大気中１５０℃で１時間乾燥後、０.５mm〜１mmの粒径に整粒し、Ｈｅガスを流通させて１５０℃で前処理を行い、実施例３の二酸化炭素捕捉材とした。
【００２０】
〔比較例１〕
高比表面積を有するメソポーラスシリカＳＢＡ−１５を大気中１５０℃で１時間乾燥後、０.５mm〜１mmの粒径に整粒し、Ｈｅガスを流通させて１５０℃で前処理を行い、比較例１の二酸化炭素捕捉材とした。（特許文献３：特開２００４−２６１６７０参照）
【００２１】
〔比較例２〕
Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（株）製のモンモリロナイトＫ１０を大気中４００℃で１時間焼成後、０.５mm〜１mmの粒径に整粒し、Ｈｅガスを流通させて４００℃で前処理を行い、比較例２の二酸化炭素捕捉材とした。
【００２２】
〔比較例３〕
クニミネ工業（株）製のクニピアＦを大気中１５０℃で１時間乾燥後、０.５mm〜１mmの粒径に整粒し、Ｈｅガスを流通させて４００℃で前処理を行い、比較例３の二酸化炭素捕捉材とした。
【００２３】
〔比較例４〕
コープケミカル（株）製のルーセンタイトを大気中１５０℃で１時間乾燥後、０.５mm〜１mmの粒径に整粒し、Ｈｅガスを流通させて４００℃で前処理を行い、比較例４の二酸化炭素捕捉材とした。
【実施例４】
【００２４】
実施例１〜３、及び比較例２〜４の二酸化炭素捕捉材についてＣＯ2捕捉量を測定した。測定試験装置を図１に示す。まず、実施例１〜３、及び比較例２〜４の二酸化炭素捕捉材２ccを反応管内に設置し、比較例２〜４及び実施例１〜３に記載した温度条件でＨｅガスを流通させて前処理を実施し、二酸化炭素捕捉材の不純物及び水を一部除去した。その後、四方コックを切り替え、１２％ＣＯ2／Ｈｅを流速６０cc／minで反応管内に流通させ、反応管出口ガス内のＣＯ2濃度をガスクロマトグラフィで連続的に検出し、飽和した時のＣＯ2捕捉量を算出した。実施例１〜３及び比較例１（特許文献３）の二酸化炭素捕捉材のＣＯ2捕捉量を図２に示す。続いて飽和後に、四方コックを切り替え、反応管内にＨｅガスを流通させ、加熱せずに脱離するＣＯ2をガスクロマトグラフィで検出し、ＣＯ2脱離量を算出した。実施例１〜３及び比較例２〜４の二酸化炭素捕捉材のＣＯ2捕捉量及びＣＯ2脱離量を図３に示す。
【００２５】
比較例１と比べて実施例１〜３はＣＯ2捕捉量が多いことが分かった。また、実施例１と比較例２，実施例２と比較例３、及び実施例３と比較例４の二酸化炭素捕捉材を比べると、いずれの比較例もＣＯ2捕捉量及びＣＯ2脱離量が実施例より小さくなった。これは、４００℃でＨｅガスを流通させて前処理を行ったため、粘土の層間内に存在する水が各実施例と比べて少なくなったためであり、粘土層間内に水が存在することでＣＯ2捕捉量が増加することが判明した。従って、例えばＣＯ2を脱離させるために流通させるガスとして低温の水蒸気を利用すれば、再生した二酸化炭素捕捉材には相関内に水が存在しているので、ＣＯ2捕捉量はより高くなることは明らかである。各粘土によって、Ｈ2Ｏの捕捉量の上限は膨潤度によって決定される。少なくとも粘土１ｇ当たり０.００１ｇの水があることが望ましく、モンモリロナイトの単位格子に一分子の水を有することがさらに望ましいため、層間内水分量は１ｇの粘土当たり、０.０１ｇ以上であることが望ましい。
【００２６】
実施例１〜３の二酸化炭素捕捉材は、いずれもＣＯ2分圧変化のみで加熱を必要とせずにＣＯ2が脱離している。特に、実施例１及び実施例２の二酸化炭素捕捉材は、捕捉量と同量のＣＯ2が加熱なしに脱離しており、ＣＯ2の吸脱着が二酸化炭素脱離ガスへの切り替えだけで行うことが可能である。従って、ＣＯ2回収に必要なコストを大幅に低減できる。また、二酸化炭素捕捉材の加熱及び冷却過程が不要であるため、二基以上の二酸化炭素吸収塔で、一方が捕捉を、もう一方が脱離を行う場合、短い間隔で捕捉及び脱離を切り替えることが可能となり、一式当たりの二酸化炭素捕捉材の量を低減可能である。二酸化炭素脱離ガスは、Ｈｅガス，水蒸気など、粘度からＣＯ2を脱離させるために流通させるガスである。実施例１及び実施例２の二酸化炭素捕捉材において、二酸化炭素の脱離に要する時間を図４に示す。例えば、実施例１の二酸化炭素捕捉材においては、捕捉量４３８ｍｍｏｌ／kgの８０％である３５０ｍｍｏｌ／kgのＣＯ2を脱離するために要する時間は１１３秒であり、１００％である４３８ｍｍｏｌ／kgのＣＯ2を脱離するために要する時間は２６９.５秒であり、それぞれ約２分サイクルで３５０ｍｍｏｌ／kg、約４.５分サイクルで４３８ｍｍｏｌ／kgの二酸化炭素を回収することが可能であることを示している。同様に、実施例２の二酸化炭素捕捉材においては、捕捉量１４０ｍｍｏｌ／kgの８０％である１１２ｍｍｏｌ／kgのＣＯ2を脱離するために要する時間は５５秒であり、１００％である１４０ｍｍｏｌ／kgのＣＯ2を脱離するために要する時間は８１.５秒であり、それぞれ約１分サイクルで１１２ｍｍｏｌ／kg、約１.５分サイクルで１４０ｍｍｏｌ／kgの二酸化炭素を回収することが可能であることを示している。
【００２７】
従来の二酸化炭素捕捉材では、ＣＯ2脱離のために昇温する必要があり、またＣＯ2捕捉のために減温する必要がある。従って、昇温及び減温に必要な時間は長く、少なくとも３０分程度は必要であった。そこで、二酸化炭素吸収塔サイズを小さくするため、大きなＣＯ2捕捉容量を持った二酸化炭素捕捉材の探索が行われてきたが、本検討の二酸化炭素捕捉材は昇温及び減温するための時間が不要であり、かつガス切り替えによる脱離に要する時間が短いため、ガス切り替え頻度を大きくすることが可能である。すなわち、二酸化炭素捕捉材のＣＯ2捕捉容量が小さくても、二酸化炭素吸収塔サイズを従来の試算より小さくできる可能性がある。
【００２８】
排ガスからＣＯ2を回収するために必要なエネルギーは、二酸化炭素吸収液を用いた二酸化炭素回収方法で報告されている。（非特許文献１：（財）地球環境産業技術研究機構  平成１８年１２月２７日  「低品位廃熱を利用する二酸化炭素分離回収技術開発」中間評価資料  ｐ６６）
【００２９】
〔比較例５〕
非特許文献１に記載のＭＥＡ液を用いた二酸化炭素回収方法を比較例５の二酸化炭素回収方法とした。
【００３０】
〔比較例６〕
非特許文献１に記載のＫＳ液を用いた二酸化炭素回収方法を比較例６の二酸化炭素回収方法とした。
【００３１】
〔比較例７〕
非特許文献１に記載のＲＩＴＥ−３Ａ液を用いた二酸化炭素回収方法を比較例７の二酸化炭素回収方法とした。
【００３２】
〔比較例８〕
非特許文献１に記載のＲＩＴＥ−４Ａ液を用いた二酸化炭素回収方法を比較例８の二酸化炭素回収方法とした。
【００３３】
〔比較例９〕
非特許文献１に記載のＲＩＴＥ−４Ｂ液を用いた二酸化炭素回収方法を比較例９の二酸化炭素回収方法とした。
【実施例５】
【００３４】
実施例１〜３の二酸化炭素捕捉材を用いた二酸化炭素回収方法におけるＣＯ2を回収するために必要なエネルギーと、比較例５〜９の二酸化炭素回収方法のＣＯ2を回収するために必要なエネルギーを表１に示した。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
実施例１〜３は、二酸化炭素捕捉材からのＣＯ2脱離時に、外からエネルギーを与える加熱や減圧等の操作を行わず、ガスラインの切り替えと排ガスと同程度の温度のガス、例えば水蒸気などを流通させればよく、ＣＯ2吸収液を加熱してＣＯ2を回収する比較例５〜９と比べてＣＯ2を回収するために必要なエネルギーを非常に小さくほぼゼロに抑えることが可能である。
【実施例６】
【００３７】
図５は、実施例１〜３の二酸化炭素捕捉材、及び実施例５の二酸化炭素回収方法を用いた二酸化炭素回収装置を示す概略構成図である。
【００３８】
本図において、二酸化炭素回収装置は、上流側から順に、ＣＯ2を含有する排ガス流路９と、排ガスの流通先を決定するコック１０と、二酸化炭素捕捉材を設置した吸収塔１１と、二酸化炭素を吸収塔で除いたガスを大気に排出する大気開放流路１２と、吸収塔１１の二酸化炭素捕捉材に捕捉したＣＯ2を脱離させるために吸収塔に流通させる水蒸気流路１３と、水蒸気によって脱離したＣＯ2を回収するＣＯ2回収流路１４と、脱離したＣＯ2の一部を吸収塔１１のパージ用として利用するためのＣＯ2ガス流路１５、パージ流路１５−２と、パージ用ＣＯ2ガスを貯留するＣＯ2ガスタンク１６から構成される。各コック１０では、ガスの流れる先を自由に設定可能である。また、ＣＯ2捕捉の選択性が高い場合は、ＣＯ2によるパージを必要としないため、吸収塔はＣＯ2捕捉とＣＯ2脱離のための二塔で構成してもよい。
【００３９】
ＣＯ2を含む排ガスは、排ガス流路９を経由してコック１０によって、吸収塔１１の一基（Ａ）に流入する。吸収塔１１内の二酸化炭素吸収材によってＣＯ2を除去された排ガスは、大気開放流路１２から排出される。同時に、吸収塔１１の一基（Ｂ）には、排ガスは流入せず、回収したＣＯ2ガスをＣＯ2ガスタンク１６から流通させて、吸収塔１１の一基（Ｂ）内をＣＯ2ガスでパージし、ＣＯ2ガス純度を高める。さらに同時に、吸収塔１１の一基（Ｃ）には、水蒸気流路１３より水蒸気を流通させて、二酸化炭素捕捉材に捕捉しているＣＯ2を脱離させる。脱離したＣＯ2はＣＯ2回収流路１４から回収され、冷却過程を経て水と分離される。また、一部のＣＯ2はＣＯ2ガス流路１５よりＣＯ2ガスタンク１６に送られ、吸収塔のＣＯ2パージ用として利用する。各吸収塔１１へのガス流通が所定時間経過したらコック１０を操作して、吸収塔１１の一基（Ａ）にはＣＯ2ガスタンク１６からＣＯ2を流通させてパージを行い、吸収塔１１の一基（Ｂ）には水蒸気流路１３より水蒸気を流通させて二酸化炭素捕捉材に捕捉しているＣＯ2を脱離させ、吸収塔１１の一基（Ｃ）には排ガス流路より排ガスを流通させて、二酸化炭素捕捉材によってＣＯ2を除去する。さらに一定時間経過後には、各吸収塔１１の役割を（Ａ）水蒸気流通によるＣＯ2脱離、（Ｂ）排ガス流入によるＣＯ2捕捉、（Ｃ）ＣＯ2ガス流通によるパージ、に変更する。各吸収塔１１を上記処理サイクルで運転することで、ＣＯ2回収にほとんどエネルギーを必要とせずに、排ガス中のＣＯ2を連続的に分離・回収することが可能である。
【実施例７】
【００４０】
ＣＯ2分離膜としては、Ｎ2分子を用いて測定したＢＥＴ比表面積よりも、エチレングリコールモノエチルエーテル（ＥＧＭＥ）を用いて測定した比表面積の方が大きい膨張性鉱物を用いた。Ｎ2分子は非極性分子であり、膨張性鉱物の層間に侵入できないためである。一方、ＣＯ2は四重極の分子であり、弱いものの極性を有するため、Ｎ2と比べて膨張性鉱物の層間に侵入が容易である。同じ１気圧におけるモンモリロナイトのＣＯ2捕捉量／Ｎ2捕捉量の比は３／１以上であった。従って、粘土を用いて分離膜を形成し、燃焼排ガス側の圧力を、分離膜を挟んで反対側より高く設定しておけば、粘土の層間に侵入できないＮ2よりも、層間に侵入できるＣＯ2の方が容易に分離膜を透過することが可能である。従って、燃焼排ガス側より高い純度のＣＯ2を回収することができる。
【００４１】
膨張性鉱物は非極性分子であるＮ2と極性分子であるＣＯ2を分離可能である。排ガス中に存在するガスは、主にＮ2，ＣＯ2，Ｈ2Ｏ、及びＯ2であり、本実施例のＣＯ2分離膜を利用すれば、極性分子であるＣＯ2及びＨ2Ｏ、と非極性分子であるＮ2及びＯ2、に分離することが可能である。
【実施例８】
【００４２】
図６は、実施例７のＣＯ2分離膜を用いた二酸化炭素回収装置を示す概略構成図である。
【００４３】
本図において、二酸化炭素回収装置は、ＣＯ2含有ガスを導入するための排ガス流路１７と、排ガスを加圧するためのコンプレッサ１８と、実施例７の二酸化炭素捕捉材で作られたＣＯ2分離膜１９と、ＣＯ2分離膜１９でしきられたＣＯ2分離塔２０と、ＣＯ2を除去した排ガスが流通する大気開放流路２１と、ＣＯ2分離膜１９によって分離したＣＯ2が流通するＣＯ2回収流路２２と、一定量のＣＯ2をＣＯ2循環流路２４に流通させるための流量調節装置２３と、ＣＯ2循環流路２４から構成される。ただし、ＣＯ2分離膜２０は排ガスと接する距離が長いほどＣＯ2回収率が向上するため、例えばＣＯ2分離塔２０が図７に示すような形状がさらに望ましい。
【００４４】
排ガス流路１７を流通するＣＯ2を含有する排ガスは、コンプレッサ１８を経由し加圧される。加圧された排ガスは、ＣＯ2分離膜１９で加圧側と常圧側に分離されているＣＯ2分離塔２０の加圧側に流入する。ＣＯ2分離膜１９は、実施例７に示す特性より極性分子であるＣＯ2やＨ2Ｏを透過するが、Ｎ2及びＯ2を透過しない。また、排ガス流路に接続している上流側のガスは加圧されているが、ＣＯ2分離膜１９を挟んで反対側であるＣＯ2回収流路側は常圧であるため、加圧側の排ガス中のＣＯ2及びＨ2ＯのみがＣＯ2分離膜１９を透過してＣＯ2回収流路側へ流入する。ＣＯ2を除去した排ガスは、大気開放流路２１から大気に放出される。また、ＣＯ2分離膜１９を透過したＣＯ2は流量調節装置２３によって、一部がＣＯ2回収流路２２へ流通し、もう一部がＣＯ2循環流路２４へ流通する。上記の回収方法によって、排ガスからのＣＯ2を連続的に分離・回収することが可能であることは明らかである。
【実施例９】
【００４５】
図８は、実施例７のＣＯ2分離膜を用いた二酸化炭素回収装置を示す概略構成図である。
【００４６】
本図において、二酸化炭素回収装置は、ＣＯ2含有ガスを導入するための排ガス流路３２と、実施例７の二酸化炭素捕捉材で作られたＣＯ2分離膜３３と、ＣＯ2分離膜３３でしきられたＣＯ2分離塔３４と、ＣＯ2を除去した排ガスが流通する大気開放流路３５と、分離したＣＯ2をひくためのポンプ３６と、ＣＯ2分離膜３３によって分離したＣＯ2が流通するＣＯ2回収流路３７から構成される。ただし、ＣＯ2分離膜３３は排ガスと接する距離が長いほどＣＯ2回収率は向上するため、例えばＣＯ2分離塔３４が図７のような形状であればさらに望ましい。
【００４７】
排ガス流路３２を流通するＣＯ2を含有する排ガスは、ＣＯ2分離膜３３で常圧側と減圧側に分離されているＣＯ2分離塔３４の常圧側に流入する。ＣＯ2分離膜３３は、実施例７に示す特性より極性分子であるＣＯ2やＨ2Ｏを透過するが、Ｎ2及びＯ2を透過しない。また、排ガス流路に接続している上流側のガスは常圧だが、分離膜３３を挟んで反対側であるＣＯ2回収流路側はポンプ３６によって減圧されているため、常圧側の排ガス中のＣＯ2及びＨ2ＯのみがＣＯ2分離膜３３を透過してＣＯ2回収流路側へ流入する。ＣＯ2を除去した排ガスは、大気開放流路３５から大気に放出される。また、ＣＯ2分離膜３３を透過したＣＯ2は、ＣＯ2回収流路３７を経由して冷却及び圧縮工程を経て液化される。上記の回収方法によって、排ガスからのＣＯ2を連続的に分離・回収することが可能であることは明らかである。
【実施例１０】
【００４８】
図９は、本発明による実施例を示す二酸化炭素捕捉材を用いた二酸化炭素回収装置の概略構成図である。図５の装置と比較して、ＣＯ2ガス流路１５，パージ流路１５−２，ＣＯ2ガスタンク１６を削除している。図５の装置と比較して、パージ流路などがないので、ＣＯ2ガス純度を高めることができないが、装置構成としては少なくて済み簡便に設置することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、二酸化炭素を含む排ガスから二酸化炭素を捕捉分離して回収する目的に利用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１  反応管
２  二酸化炭素捕捉材
３  電気炉
４  Ｈｅガスライン
５  ＣＯ2／Ｈｅガスライン
６  排気ライン
７  四方コック
８  ガスクロマトグラフィ
９，１７，２５，３２  排ガス流路
１０  コック
１１  吸収塔
１２，２１，２８  大気開放流路
１３  水蒸気流路
１４，２２，２９  ＣＯ2回収流路
１５  ＣＯ2ガス流路
１５−２  パージ流路
１６  ＣＯ2ガスタンク
１８  コンプレッサ
１９，２６  ＣＯ2分離膜
２０，２７  ＣＯ2分離塔
２３，３０  流量調節装置
２４，３１  ＣＯ2循環流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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