JP3203025B2 - シート状ｃｏ２吸収剤 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は吸収剤、特にシート状吸
収剤に関するものである。
収剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】密閉された環境において適当な状態を維
持するためには、約０．５％未満に維持する為の二酸化
炭素分圧が必要である。二酸化炭素（ＣＯ2）は、ソー
ダ石灰や分子ふるい、固形酸化吸収剤等の再生可能な、
または再生不可能なＣＯ2吸収剤によって、比較的低い
分圧で一般的に維持される。
持するためには、約０．５％未満に維持する為の二酸化
炭素分圧が必要である。二酸化炭素（ＣＯ2）は、ソー
ダ石灰や分子ふるい、固形酸化吸収剤等の再生可能な、
または再生不可能なＣＯ2吸収剤によって、比較的低い
分圧で一般的に維持される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＣＯ2吸収剤はペース
ト押出しあるいは錠剤化技術により、一般的にビーズや
錠剤の形状で調製される。吸収剤の吸収／脱離サイクル
に関連する化学的または物理的変化によって、これらの
吸収剤の寿命は限られている。周期的な操作により、通
常、「ダスティング」として知られるような、粒剤が劣
化し切断することになる吸収剤の量が変化する。粒剤が
劣化すると、吸収剤層両端の圧力降下が著しくなり、さ
らに強力な力が必要となり、吸収剤層の効率及び有効性
が悪化する。
ト押出しあるいは錠剤化技術により、一般的にビーズや
錠剤の形状で調製される。吸収剤の吸収／脱離サイクル
に関連する化学的または物理的変化によって、これらの
吸収剤の寿命は限られている。周期的な操作により、通
常、「ダスティング」として知られるような、粒剤が劣
化し切断することになる吸収剤の量が変化する。粒剤が
劣化すると、吸収剤層両端の圧力降下が著しくなり、さ
らに強力な力が必要となり、吸収剤層の効率及び有効性
が悪化する。
【０００４】一般的に、固形ＣＯ2吸収剤の周期寿命
は、結合剤を追加するか多孔性セラミックや多孔性炭素
のような不活性支持体へ吸収剤の活性成分を析出するこ
とで伸ばすことができた。この結合剤及び支持体は力を
与え、広いガス／固形接触面積を提供する。しかしなが
ら、重量や体積や力の重要性だけでなく、ＣＯ2充填密
度が重要な要因である用途に結合剤や支持体を使用する
ことは望ましくない。結合剤及び支持体自身が不活性で
ある「デッドな」物質であるため、単に体積を消費し、
重量を加えるにすぎない。このため、所与の量の物質を
吸収するために、支持体あるいは結合吸収剤を、不支持
の／結合されない吸収剤よりもたくさん使用する必要が
ある。本技術分野で必要なのは、高充填密度であってＣ
Ｏ2収着率が高くさらに周期寿命が長い不支持吸収剤で
ある。
は、結合剤を追加するか多孔性セラミックや多孔性炭素
のような不活性支持体へ吸収剤の活性成分を析出するこ
とで伸ばすことができた。この結合剤及び支持体は力を
与え、広いガス／固形接触面積を提供する。しかしなが
ら、重量や体積や力の重要性だけでなく、ＣＯ2充填密
度が重要な要因である用途に結合剤や支持体を使用する
ことは望ましくない。結合剤及び支持体自身が不活性で
ある「デッドな」物質であるため、単に体積を消費し、
重量を加えるにすぎない。このため、所与の量の物質を
吸収するために、支持体あるいは結合吸収剤を、不支持
の／結合されない吸収剤よりもたくさん使用する必要が
ある。本技術分野で必要なのは、高充填密度であってＣ
Ｏ2収着率が高くさらに周期寿命が長い不支持吸収剤で
ある。
【０００５】そこで、本発明の目的は、高充填密度であ
ってＣＯ2収着率が高くさらに周期寿命が長くなった不
支持吸収剤を提供することにある。
ってＣＯ2収着率が高くさらに周期寿命が長くなった不
支持吸収剤を提供することにある。
【０００６】さらに、本発明の目的は、シート状に形成
され拘束手段によって拘束された銀炭酸塩とアルカリ金
属炭酸塩との混合物から成るシート吸収剤を提供するこ
とにある。
され拘束手段によって拘束された銀炭酸塩とアルカリ金
属炭酸塩との混合物から成るシート吸収剤を提供するこ
とにある。
【０００７】またさらに、本発明のもう一つの目的は、
上記シート吸収剤の製法、シート吸収装置、ガス流から
ＣＯ2を除去するための方法を提供することにある。
上記シート吸収剤の製法、シート吸収装置、ガス流から
ＣＯ2を除去するための方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＣＯ2を吸収
するためのＣＯ2シート吸収剤に関するものである。こ
のシート吸収剤は、シート状に形成され拘束手段によっ
て拘束された銀炭酸塩とアルカリ金属炭酸塩との混合物
から成る。この吸収剤は本質的に不活性物質を含まな
い。
するためのＣＯ2シート吸収剤に関するものである。こ
のシート吸収剤は、シート状に形成され拘束手段によっ
て拘束された銀炭酸塩とアルカリ金属炭酸塩との混合物
から成る。この吸収剤は本質的に不活性物質を含まな
い。
【０００９】本発明は、上記シート吸収剤の製法にも関
する。この方法は、銀炭酸塩とアルカリ金属炭酸塩との
ペースト状の混合物を調製し、この混合物をシート状に
形成し、このシートを拘束手段内に拘束する。
する。この方法は、銀炭酸塩とアルカリ金属炭酸塩との
ペースト状の混合物を調製し、この混合物をシート状に
形成し、このシートを拘束手段内に拘束する。
【００１０】本発明は、さらにシート吸収剤装置につい
ても開示する。この装置は十分なガス透過率を満足させ
る十分な厚さと、ダスティングを抑え切断されるのを抑
制するために上記シート吸収剤を拘束する手段と、シー
ト吸収剤とガス流とを接触させるガス流路を提供する手
段とを有するシート吸収剤装置であって、このガス流路
を形成する前記手段は、金属性泡または非金属性泡、ス
クリーン、熱交換用フィン基部から成る群より選択され
る、シート吸収剤装置から成る。
ても開示する。この装置は十分なガス透過率を満足させ
る十分な厚さと、ダスティングを抑え切断されるのを抑
制するために上記シート吸収剤を拘束する手段と、シー
ト吸収剤とガス流とを接触させるガス流路を提供する手
段とを有するシート吸収剤装置であって、このガス流路
を形成する前記手段は、金属性泡または非金属性泡、ス
クリーン、熱交換用フィン基部から成る群より選択され
る、シート吸収剤装置から成る。
【００１１】さらに、ガス流からＣＯ2を除去するため
の方法も開示される。ガス流は、拘束された銀酸化物／
アルカリ金属炭酸塩と、吸収剤シートとガス流とを接触
させるガス流路を提供するための手段とを有する吸収剤
シート装置を通過する。ガス流が吸収剤シートと接触す
る場合、アルカリ金属炭酸塩は、ガス流においてＣＯ2
と反応し、アルカリ金属重炭酸塩を形成する。次に、銀
酸化物がアルカリ金属重炭酸塩と反応し、銀炭酸塩及び
再生されたアルカリ金属炭酸塩を形成する。
の方法も開示される。ガス流は、拘束された銀酸化物／
アルカリ金属炭酸塩と、吸収剤シートとガス流とを接触
させるガス流路を提供するための手段とを有する吸収剤
シート装置を通過する。ガス流が吸収剤シートと接触す
る場合、アルカリ金属炭酸塩は、ガス流においてＣＯ2
と反応し、アルカリ金属重炭酸塩を形成する。次に、銀
酸化物がアルカリ金属重炭酸塩と反応し、銀炭酸塩及び
再生されたアルカリ金属炭酸塩を形成する。
【００１２】
【実施例】本発明の吸収剤は、約６０重量％乃至約９５
重量％の金属炭酸塩と約５重量％乃至約４０重量％のア
ルカリ金属炭酸塩との混合物である。約７０重量％乃至
約９５重量％の金属炭酸塩と約５重量％乃至約３０重量
％アルカリ金属炭酸塩とすることが好ましい。金属炭酸
塩が約８０重量％乃至約９２重量％であり、アルカリ金
属炭酸塩が約８重量％乃至約２０重量％とすることが特
に好ましい。
重量％の金属炭酸塩と約５重量％乃至約４０重量％のア
ルカリ金属炭酸塩との混合物である。約７０重量％乃至
約９５重量％の金属炭酸塩と約５重量％乃至約３０重量
％アルカリ金属炭酸塩とすることが好ましい。金属炭酸
塩が約８０重量％乃至約９２重量％であり、アルカリ金
属炭酸塩が約８重量％乃至約２０重量％とすることが特
に好ましい。
【００１３】一般的に、粉末として知られる微細に分散
された固形粒子状の金属炭酸塩は、従来本技術分野にお
いて知られるＣＯ2収着反応に有効な、いかなる金属炭
酸塩であっても良い。使用可能な金属炭酸塩としては、
例えば、銀炭酸塩、亜鉛炭酸塩、マグネシウム炭酸塩、
またはそれらの混合物があり、この中で好ましいのは銀
炭酸塩である。
された固形粒子状の金属炭酸塩は、従来本技術分野にお
いて知られるＣＯ2収着反応に有効な、いかなる金属炭
酸塩であっても良い。使用可能な金属炭酸塩としては、
例えば、銀炭酸塩、亜鉛炭酸塩、マグネシウム炭酸塩、
またはそれらの混合物があり、この中で好ましいのは銀
炭酸塩である。
【００１４】図１における酸／ガス系について行われた
吸収試験に示されるように、ＣＯ2の相対除去率（収着
率）は、溶液のｐＨが増加するにつれて増加する。銀炭
酸塩のような金属炭酸塩は適度にアルカリ性でありｐＨ
は約１０であるが、アルカリ金属炭酸塩は約１２．５以
上のｐＨである。したがって、ＣＯ2収着率を高めるに
は、金属炭酸塩を収着助触媒として有効なアルカリ金属
炭酸塩と化合させることが望ましい。また、一般的には
粉末状であって、収着助触媒として有効なアルカリ金属
炭酸塩には、セシウム炭酸塩、カリウム炭酸塩、ナトリ
ウム炭酸塩、それらの混合物がある。
吸収試験に示されるように、ＣＯ2の相対除去率（収着
率）は、溶液のｐＨが増加するにつれて増加する。銀炭
酸塩のような金属炭酸塩は適度にアルカリ性でありｐＨ
は約１０であるが、アルカリ金属炭酸塩は約１２．５以
上のｐＨである。したがって、ＣＯ2収着率を高めるに
は、金属炭酸塩を収着助触媒として有効なアルカリ金属
炭酸塩と化合させることが望ましい。また、一般的には
粉末状であって、収着助触媒として有効なアルカリ金属
炭酸塩には、セシウム炭酸塩、カリウム炭酸塩、ナトリ
ウム炭酸塩、それらの混合物がある。
【００１５】吸収剤粉末から、本質的に同質な、ペース
ト状あるいはパテ状（以下、ペースト状という）混合物
を調製することでシートを調製する。この混合物はシー
ト状に形成される。シートをペースト状混合物に形成す
る方法は公知であり、その処理には従来の方法が利用さ
れる。従来の技術としては、加圧成形、モールディング
成形、ローラ／ダイスの利用などがある。
ト状あるいはパテ状（以下、ペースト状という）混合物
を調製することでシートを調製する。この混合物はシー
ト状に形成される。シートをペースト状混合物に形成す
る方法は公知であり、その処理には従来の方法が利用さ
れる。従来の技術としては、加圧成形、モールディング
成形、ローラ／ダイスの利用などがある。
【００１６】たとえば、ペースト状混合物は、アルカリ
金属炭酸塩の水溶液を調製することで形成される。この
溶液には、金属炭酸塩粉末を追加した場合に、柔軟なペ
ースト状混合物が形成されるように、十分な水が含有さ
れている。金属炭酸塩粉末は、本質的に同質のペースト
状混合物を形成するためにこの溶液へ混合される。従来
のいかなる混合手段を用いても混合は達成できる。ただ
し、もし混合物が同質でなければ、吸収剤シートの収着
効率が落ちる。ローラダイスを用いて、ペースト状混合
物をシート状に延ばす。
金属炭酸塩の水溶液を調製することで形成される。この
溶液には、金属炭酸塩粉末を追加した場合に、柔軟なペ
ースト状混合物が形成されるように、十分な水が含有さ
れている。金属炭酸塩粉末は、本質的に同質のペースト
状混合物を形成するためにこの溶液へ混合される。従来
のいかなる混合手段を用いても混合は達成できる。ただ
し、もし混合物が同質でなければ、吸収剤シートの収着
効率が落ちる。ローラダイスを用いて、ペースト状混合
物をシート状に延ばす。
【００１７】シートの厚さは重要ではなく、本技術分野
の通常の知識を有する者には公知のことであるが、十分
な質量変換率とガス透過率とを維持しながら最大充填密
度を得るために、シートの厚さが最適化されることが望
ましい。一定の系のガス分圧を維持するために、所望の
吸収率以上の質量変換率が必要である。もし質量変換率
が吸収率を超えた場合は、質量変換範囲が小さくなり、
曲線に鋭い切れ込みが入る。質量変換率が吸収率より低
ければ、所望のシステム分圧を維持するために過剰な吸
収剤を必要とする。シートの厚さは、必要な除去率や最
大分圧のような特定の用途や系のパラメータに基づき分
析的に見積もることができる。
の通常の知識を有する者には公知のことであるが、十分
な質量変換率とガス透過率とを維持しながら最大充填密
度を得るために、シートの厚さが最適化されることが望
ましい。一定の系のガス分圧を維持するために、所望の
吸収率以上の質量変換率が必要である。もし質量変換率
が吸収率を超えた場合は、質量変換範囲が小さくなり、
曲線に鋭い切れ込みが入る。質量変換率が吸収率より低
ければ、所望のシステム分圧を維持するために過剰な吸
収剤を必要とする。シートの厚さは、必要な除去率や最
大分圧のような特定の用途や系のパラメータに基づき分
析的に見積もることができる。
【００１８】シートの厚さは、０．２５インチ以上であ
る。たとえば、約０．２ポンドから０．３ポンドＣＯ2
／時までを吸収する金属炭酸塩／アルカリ金属炭酸塩吸
収剤ならば、シートの厚さは約０．０１インチから０．
２５インチのものが使用でき、約０．０４インチから約
０．１２５インチの均等な厚さであれば吸収効率のため
に好ましい。仮にシートが０．０１インチ未満の薄さな
ら、均等な厚さで製造する手間が複雑になり、所与の量
のＣＯ2を吸収するためにシートがさらに必要となる。
一方、もし吸収剤シートが厚すぎ、一般的に約０．２５
インチよりも厚くなると、ＣＯ2を厚いシートを通して
拡散させることができなくなるため、吸収効率が低下す
る。
る。たとえば、約０．２ポンドから０．３ポンドＣＯ2
／時までを吸収する金属炭酸塩／アルカリ金属炭酸塩吸
収剤ならば、シートの厚さは約０．０１インチから０．
２５インチのものが使用でき、約０．０４インチから約
０．１２５インチの均等な厚さであれば吸収効率のため
に好ましい。仮にシートが０．０１インチ未満の薄さな
ら、均等な厚さで製造する手間が複雑になり、所与の量
のＣＯ2を吸収するためにシートがさらに必要となる。
一方、もし吸収剤シートが厚すぎ、一般的に約０．２５
インチよりも厚くなると、ＣＯ2を厚いシートを通して
拡散させることができなくなるため、吸収効率が低下す
る。
【００１９】金属炭酸塩／アルカリ金属炭酸塩ペースト
状混合物を形成するためには、水が好ましい液体キャリ
アである。しかし、アルカリ金属炭酸塩が吸収剤構成要
素と反応せず、最終の吸収剤を損なう温度未満で混合物
から除去できるなら、いかなる一般的な液体でも使用で
きる。ペースト状混合物を形成するために利用するに
は、十分な液体量が必要である。液体量が過剰な場合、
粘性が低くなるため扱いにくくなる。さらに、過剰な液
体量であると、液体から除去する場合（活性化あるいは
吸収剤の蒸発）、充填効率を抑える吸収剤遊離面積（空
隙）が形成される。
状混合物を形成するためには、水が好ましい液体キャリ
アである。しかし、アルカリ金属炭酸塩が吸収剤構成要
素と反応せず、最終の吸収剤を損なう温度未満で混合物
から除去できるなら、いかなる一般的な液体でも使用で
きる。ペースト状混合物を形成するために利用するに
は、十分な液体量が必要である。液体量が過剰な場合、
粘性が低くなるため扱いにくくなる。さらに、過剰な液
体量であると、液体から除去する場合（活性化あるいは
吸収剤の蒸発）、充填効率を抑える吸収剤遊離面積（空
隙）が形成される。
【００２０】一旦吸収剤がシートに形成されると、膨張
を最小化し、ダスティングや切断を避け、さらに構造を
完全なものにし、扱いやすくするために、シートは一般
的に拘束される。シート吸収剤を拘束する手段は、吸収
剤によって分解されず、吸収剤混合物の漏れを抑えなが
らガスを透過させるいかなる手段でも良い。使用可能な
拘束手段には、保持スクリーンやガス透過膜等があり、
その中で好ましいのは、微細なメッシュ保持スクリーン
である。このスクリーンメッシュは、粒子の移動を防ぐ
ことができるように、金属炭酸塩粒子あるいは金属酸化
物粒子またはアルカリ金属炭酸塩粒子の大きさよりも、
十分なだけ小さくなくてはならない。少なくとも４００
メッシュスクリーンが、金属酸化物／アルカリ金属炭酸
塩シート吸収剤へ使用するのに適していることがわかっ
ている。
を最小化し、ダスティングや切断を避け、さらに構造を
完全なものにし、扱いやすくするために、シートは一般
的に拘束される。シート吸収剤を拘束する手段は、吸収
剤によって分解されず、吸収剤混合物の漏れを抑えなが
らガスを透過させるいかなる手段でも良い。使用可能な
拘束手段には、保持スクリーンやガス透過膜等があり、
その中で好ましいのは、微細なメッシュ保持スクリーン
である。このスクリーンメッシュは、粒子の移動を防ぐ
ことができるように、金属炭酸塩粒子あるいは金属酸化
物粒子またはアルカリ金属炭酸塩粒子の大きさよりも、
十分なだけ小さくなくてはならない。少なくとも４００
メッシュスクリーンが、金属酸化物／アルカリ金属炭酸
塩シート吸収剤へ使用するのに適していることがわかっ
ている。
【００２１】さらに、このスクリーンを被覆するテフロ
ン（商標名）が、可溶塩のような吸収剤の浸出を防ぐの
に有効である。テフロンには疎水性があるため、浸出の
原因となる水のスクリーンへの付着を妨げる。
ン（商標名）が、可溶塩のような吸収剤の浸出を防ぐの
に有効である。テフロンには疎水性があるため、浸出の
原因となる水のスクリーンへの付着を妨げる。
【００２２】吸収剤シート装置では、拘束されたシート
吸収剤がガス流路の間に積み重ねられる。シートを分離
するガス流路を提供し、ガス／シート吸収剤が接触でき
るようにするキャビティを形成するあらゆる手段が利用
できる。適当な手段として、スクリーン、金属性泡、非
金属性泡、熱交換用フィン基部、剛性多孔性物質等があ
る。
吸収剤がガス流路の間に積み重ねられる。シートを分離
するガス流路を提供し、ガス／シート吸収剤が接触でき
るようにするキャビティを形成するあらゆる手段が利用
できる。適当な手段として、スクリーン、金属性泡、非
金属性泡、熱交換用フィン基部、剛性多孔性物質等があ
る。
【００２３】吸収剤シート装置は収着処理に使用でき
る。吸収剤シート装置は、吸収剤シート装置を拘束する
ため、さらにガス流を強制的に吸収剤シート装置（以
下、反応器という）へ送り込むために容器内へ充填され
ている。図２は吸収剤シート装置５０を含む反応器が示
すが、これは説明のためのものであって発明を限定する
ものではない。吸収剤シート装置５０は、シート吸収剤
２０、保持スクリーン３０、熱交換用フィン基部４０と
から構成される。それぞれのシート吸収剤２０は、二つ
の保持スクリーン３０の間に拘束され、スクリーン３０
の間には、ガスを流しガスとシート吸収剤とを接触させ
るための熱交換用フィン基部４０が隣接して拘束され
る。圧力あるいはスペーサー６０によって、吸収剤シー
ト装置５０は、吸収剤シート装置５０と一つ以上の反応
壁１０との間でしっかりと結合される。
る。吸収剤シート装置は、吸収剤シート装置を拘束する
ため、さらにガス流を強制的に吸収剤シート装置（以
下、反応器という）へ送り込むために容器内へ充填され
ている。図２は吸収剤シート装置５０を含む反応器が示
すが、これは説明のためのものであって発明を限定する
ものではない。吸収剤シート装置５０は、シート吸収剤
２０、保持スクリーン３０、熱交換用フィン基部４０と
から構成される。それぞれのシート吸収剤２０は、二つ
の保持スクリーン３０の間に拘束され、スクリーン３０
の間には、ガスを流しガスとシート吸収剤とを接触させ
るための熱交換用フィン基部４０が隣接して拘束され
る。圧力あるいはスペーサー６０によって、吸収剤シー
ト装置５０は、吸収剤シート装置５０と一つ以上の反応
壁１０との間でしっかりと結合される。
【００２４】吸収剤として使用する前に、すべての残留
液を取り除き、吸収剤を収着可能な形状へ変換するため
に、活性化として知られる処理として吸収剤を加熱する
必要がある。たとえば、金属炭酸塩／アルカリ金属炭酸
塩シート吸収剤が、吸収剤を加熱することで活性化さ
れ、これによりすべての残留水を蒸発させ、金属炭酸塩
を金属酸化物へ変換することでＣＯ2を遊離させる。銀
炭酸塩／セシウム炭酸塩シート吸収剤の場合には、これ
はシート吸収剤装置を約摂氏１６０度乃至約２２０度で
加熱し、そして冷却することによって達成される。これ
らの温度で、銀炭酸塩は銀酸化物へ変換され、ＣＯ2と
水が遊離し、拘束されたペースト状シートを拘束された
多孔性の乾燥した固形シートへ変換する。ただし、温度
が摂氏約２５０度を超えると、不可逆的に銀炭酸塩は銀
へ変換され、吸収剤のＣＯ2容量を抑制する。
液を取り除き、吸収剤を収着可能な形状へ変換するため
に、活性化として知られる処理として吸収剤を加熱する
必要がある。たとえば、金属炭酸塩／アルカリ金属炭酸
塩シート吸収剤が、吸収剤を加熱することで活性化さ
れ、これによりすべての残留水を蒸発させ、金属炭酸塩
を金属酸化物へ変換することでＣＯ2を遊離させる。銀
炭酸塩／セシウム炭酸塩シート吸収剤の場合には、これ
はシート吸収剤装置を約摂氏１６０度乃至約２２０度で
加熱し、そして冷却することによって達成される。これ
らの温度で、銀炭酸塩は銀酸化物へ変換され、ＣＯ2と
水が遊離し、拘束されたペースト状シートを拘束された
多孔性の乾燥した固形シートへ変換する。ただし、温度
が摂氏約２５０度を超えると、不可逆的に銀炭酸塩は銀
へ変換され、吸収剤のＣＯ2容量を抑制する。
【００２５】活性化が終了すると、ガス流は反応器／吸
収剤シート装置へ導かれる。金属酸化物／アルカリ金属
炭酸塩シート吸収剤を収着するため、ガス流を含有する
ＣＯ2を反応器へ導入される。反応器において、ガス流
はガス流路を形成する手段により形成されたキャビティ
を流れる。これらのキャビティから、ガス流は拘束手段
を透過し、ＣＯ2がアルカリ金属炭酸塩に接触する吸収
剤を通過する。カリウム炭酸塩（Ｋ2ＣＯ3）のようなア
ルカリ金属炭酸塩及びＣＯ2は反応し、カリウム重炭酸
塩（ＫＨＣＯ3）のようなアルカリ金属重炭酸塩を形成
する（反応式１参照）。アルカリ金属重炭酸塩はさらに
銀酸化物（ＡｇＯ）のような金属酸化物と反応し、銀炭
酸塩（ＡｇＣＯ3）のような金属炭酸塩と再生されたア
ルカリ金属炭酸塩を形成する（反応式２参照）。この結
果、アルカリ金属炭酸塩はガス流からＣＯ2を除去し続
けることができる。
収剤シート装置へ導かれる。金属酸化物／アルカリ金属
炭酸塩シート吸収剤を収着するため、ガス流を含有する
ＣＯ2を反応器へ導入される。反応器において、ガス流
はガス流路を形成する手段により形成されたキャビティ
を流れる。これらのキャビティから、ガス流は拘束手段
を透過し、ＣＯ2がアルカリ金属炭酸塩に接触する吸収
剤を通過する。カリウム炭酸塩（Ｋ2ＣＯ3）のようなア
ルカリ金属炭酸塩及びＣＯ2は反応し、カリウム重炭酸
塩（ＫＨＣＯ3）のようなアルカリ金属重炭酸塩を形成
する（反応式１参照）。アルカリ金属重炭酸塩はさらに
銀酸化物（ＡｇＯ）のような金属酸化物と反応し、銀炭
酸塩（ＡｇＣＯ3）のような金属炭酸塩と再生されたア
ルカリ金属炭酸塩を形成する（反応式２参照）。この結
果、アルカリ金属炭酸塩はガス流からＣＯ2を除去し続
けることができる。
【００２６】 Ｋ2ＣＯ3＋ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ−−−＞２ＫＨＣＯ3 （１）
【００２７】 ２ＫＨＣＯ3＋ＡｇＯ−−−＞Ａｇ（ＣＯ3）＋Ｋ2ＣＯ3＋Ｈ2Ｏ （２）
【００２８】金属酸化物を金属炭酸塩へ変換する場合、
吸収剤ｐＨ及び収着能力は減退し、吸収剤を再生するか
取り換える必要が出てくる。活性化の場合と同じよう
に、再生するためには、シート吸収剤を加熱しＣＯ2を
遊離させることで金属炭酸塩を金属酸化物へ変換する。
さらに、銀炭酸塩の場合、摂氏約１６０度乃至約２２０
度の温度であれば、ＣＯ2を遊離させるのに十分であ
る。
吸収剤ｐＨ及び収着能力は減退し、吸収剤を再生するか
取り換える必要が出てくる。活性化の場合と同じよう
に、再生するためには、シート吸収剤を加熱しＣＯ2を
遊離させることで金属炭酸塩を金属酸化物へ変換する。
さらに、銀炭酸塩の場合、摂氏約１６０度乃至約２２０
度の温度であれば、ＣＯ2を遊離させるのに十分であ
る。
【００２９】本発明を、木炭、アルミナ、ゼオライト分
子ふるい、アルカリ金属炭酸塩のみ等の他の吸収剤と組
み合わせて利用することが予想される。上述の吸収剤と
共に使用すれば、これらの吸収剤は水（あるいは他の液
体）を加えることでペースト粘稠度が得られ、十分な厚
さのシート状に形成され、質量変換率を所望の収着率に
ほぼ等しくさせることができ、保持スクリーン内に拘束
され、活性化される。ただし、液体を蒸発させるだけで
活性化され、この活性化温度は変化する。さらに、最終
のシート吸収剤の活性面面積を増加させるために、液体
に加える前に吸収剤を粉末状に粉砕しておくと良い。
子ふるい、アルカリ金属炭酸塩のみ等の他の吸収剤と組
み合わせて利用することが予想される。上述の吸収剤と
共に使用すれば、これらの吸収剤は水（あるいは他の液
体）を加えることでペースト粘稠度が得られ、十分な厚
さのシート状に形成され、質量変換率を所望の収着率に
ほぼ等しくさせることができ、保持スクリーン内に拘束
され、活性化される。ただし、液体を蒸発させるだけで
活性化され、この活性化温度は変化する。さらに、最終
のシート吸収剤の活性面面積を増加させるために、液体
に加える前に吸収剤を粉末状に粉砕しておくと良い。
【００３０】以下の実施例は本発明のシート吸収剤の製
法を説明するために示される。しかし、これは幅広い本
発明の範囲を限定するものではない。
法を説明するために示される。しかし、これは幅広い本
発明の範囲を限定するものではない。
【００３１】実施例 以下の実施例は、１２重量％のカリウム炭酸塩と８８重
量％銀炭酸塩から成るシート状吸収剤の製法について説
明する。 １ カリウム炭酸塩の水溶液は、水２０ｍｌに対してカ
リウム炭酸塩１２ｇを分散させることで調製された。 ２ カリウム炭酸塩溶液は、同質となりペースト状混合
物を形成するまで超音波混合機で５分間、銀炭酸塩８８
ｇと混合された。 ３ ペースト状混合物は、ローラ／ダイス装置を用いて
０．０４０インチの厚い矩形シートに延ばされた。 ４ ４００メッシュテフロンで、吸収剤を拘束するため
に使用されるステンレススチール保持スクリーンを被覆
した。 ５ 拘束された吸収剤シートは、０．０２０インチの高
さの熱交換用フィン基部が装置を形成するシート（図２
参照）のそれぞれの側に配置されるように積み重ねられ
た。 ６ 装置は反応器へ充填された。 ７ 吸収剤シートは、すべての銀炭酸塩が銀酸化物に変
換されるまで空気で一掃すると同時に、摂氏２００度ま
で均等に反応器を加熱することで活性化された。流出空
気内のＣＯ2濃度が実質的に０になる時点を検出するた
めに赤外分析器が用いられた。
量％銀炭酸塩から成るシート状吸収剤の製法について説
明する。 １ カリウム炭酸塩の水溶液は、水２０ｍｌに対してカ
リウム炭酸塩１２ｇを分散させることで調製された。 ２ カリウム炭酸塩溶液は、同質となりペースト状混合
物を形成するまで超音波混合機で５分間、銀炭酸塩８８
ｇと混合された。 ３ ペースト状混合物は、ローラ／ダイス装置を用いて
０．０４０インチの厚い矩形シートに延ばされた。 ４ ４００メッシュテフロンで、吸収剤を拘束するため
に使用されるステンレススチール保持スクリーンを被覆
した。 ５ 拘束された吸収剤シートは、０．０２０インチの高
さの熱交換用フィン基部が装置を形成するシート（図２
参照）のそれぞれの側に配置されるように積み重ねられ
た。 ６ 装置は反応器へ充填された。 ７ 吸収剤シートは、すべての銀炭酸塩が銀酸化物に変
換されるまで空気で一掃すると同時に、摂氏２００度ま
で均等に反応器を加熱することで活性化された。流出空
気内のＣＯ2濃度が実質的に０になる時点を検出するた
めに赤外分析器が用いられた。
【００３２】この吸収剤は吸収剤流からＣＯ2を除去す
るために利用できる。上述の方法で調製された吸収剤シ
ートは、約１８ポンドから約２３ポンド／立方フィート
の高ＣＯ2充填密度を有することが示された。
るために利用できる。上述の方法で調製された吸収剤シ
ートは、約１８ポンドから約２３ポンド／立方フィート
の高ＣＯ2充填密度を有することが示された。
【００３３】本発明の吸収剤シートは高密度のＣＯ2充
填が可能であり、先行技術に見られたダスティングの問
題やＣＯ 2 収着率が低いという問題が、相対的に少な
い。シートは拘束されているため、結合剤、支持体、吸
収剤密度を低下させる他の不活性物質を利用する必要は
ない。本発明のシート吸収剤は、本質的に不活性物質が
不要である。先行技術の支持された吸収剤は一般的に、
約２乃至３ポンド／立方フィートのＣＯ2充填密度を有
しており、ダスティングが約２０サイクル（吸収／脱
離）から始まるが、一方、不支持の結合吸収剤は、約１
５ポンド／立方フィートまでの充填密度を有するが、初
期サイクルにダスティングの問題がある。本発明の吸収
剤シートは１８ポンド／立方フィートを上回る、一般的
に約１８ポンド乃至２３ポンド／立方フィートの充填密
度を有し、１００サイクルを超えてもダスティングの問
題はない。金属酸化物／アルカリ金属炭酸塩吸収剤のさ
まざまな製造技術を比較することで、他の技術に比べて
著しい改良が見られるシート吸収剤技術をこれまで示し
た。さらに、このシート吸収剤は支持されていないの
で、吸収剤装置は最小限の量で足り、特に密閉環境での
応用に適している。
填が可能であり、先行技術に見られたダスティングの問
題やＣＯ 2 収着率が低いという問題が、相対的に少な
い。シートは拘束されているため、結合剤、支持体、吸
収剤密度を低下させる他の不活性物質を利用する必要は
ない。本発明のシート吸収剤は、本質的に不活性物質が
不要である。先行技術の支持された吸収剤は一般的に、
約２乃至３ポンド／立方フィートのＣＯ2充填密度を有
しており、ダスティングが約２０サイクル（吸収／脱
離）から始まるが、一方、不支持の結合吸収剤は、約１
５ポンド／立方フィートまでの充填密度を有するが、初
期サイクルにダスティングの問題がある。本発明の吸収
剤シートは１８ポンド／立方フィートを上回る、一般的
に約１８ポンド乃至２３ポンド／立方フィートの充填密
度を有し、１００サイクルを超えてもダスティングの問
題はない。金属酸化物／アルカリ金属炭酸塩吸収剤のさ
まざまな製造技術を比較することで、他の技術に比べて
著しい改良が見られるシート吸収剤技術をこれまで示し
た。さらに、このシート吸収剤は支持されていないの
で、吸収剤装置は最小限の量で足り、特に密閉環境での
応用に適している。
【００３４】本発明の詳細な実施例について図示し述べ
て来たが、本技術分野において通常の知識を有する者に
よって、クレームされた発明の思想ならびに範囲を逸脱
せずに、その形式や詳細においてさまざまな変更がなさ
れうることを理解されるものとする。
て来たが、本技術分野において通常の知識を有する者に
よって、クレームされた発明の思想ならびに範囲を逸脱
せずに、その形式や詳細においてさまざまな変更がなさ
れうることを理解されるものとする。
【００３５】
【発明の効果】上記のように、本発明によれば、シート
吸収剤は、シート状に形成され拘束手段によって拘束さ
れた金属炭酸塩とアルカリ金属炭酸塩との混合物から成
り、この吸収剤は、本質的に不活性物質を含まないもの
とすることによって、高充填密度であってＣＯ2収着率
が高くさらに周期寿命が長くなった不支持吸収剤を提供
することが出来る。また、本発明による吸収剤は、支持
体または坦体を使用しないので、その寸法を小型化する
ことが出来、例えば宇宙船、潜水艦等の制限されたスペ
ースに有効に配置することが可能となる。
吸収剤は、シート状に形成され拘束手段によって拘束さ
れた金属炭酸塩とアルカリ金属炭酸塩との混合物から成
り、この吸収剤は、本質的に不活性物質を含まないもの
とすることによって、高充填密度であってＣＯ2収着率
が高くさらに周期寿命が長くなった不支持吸収剤を提供
することが出来る。また、本発明による吸収剤は、支持
体または坦体を使用しないので、その寸法を小型化する
ことが出来、例えば宇宙船、潜水艦等の制限されたスペ
ースに有効に配置することが可能となる。
【００３６】さらに、本発明の方法によれば、ガス流
を、拘束された金属酸化物／アルカリ金属炭酸塩と、吸
収剤シートとガス流とを接触させるガス流路を提供する
ための手段とを有する吸収剤シート装置を通過させ、ガ
ス流が吸収剤シートと接触するときに、アルカリ金属炭
酸塩は、ガス流においてＣＯ2と反応し、アルカリ金属
重炭酸塩を形成し、次に、金属酸化物がアルカリ金属重
炭酸塩と反応させて、金属炭酸塩及び再生されたアルカ
リ金属炭酸塩を形成することにより、ガス流からＣＯ2
を効率的に除去することが出来る。
を、拘束された金属酸化物／アルカリ金属炭酸塩と、吸
収剤シートとガス流とを接触させるガス流路を提供する
ための手段とを有する吸収剤シート装置を通過させ、ガ
ス流が吸収剤シートと接触するときに、アルカリ金属炭
酸塩は、ガス流においてＣＯ2と反応し、アルカリ金属
重炭酸塩を形成し、次に、金属酸化物がアルカリ金属重
炭酸塩と反応させて、金属炭酸塩及び再生されたアルカ
リ金属炭酸塩を形成することにより、ガス流からＣＯ2
を効率的に除去することが出来る。
【図１】ガス／液体接触器内でＣＯ2相対除去率と溶液
のｐＨとを関連づけたＣＯ2吸収試験のグラフである。
のｐＨとを関連づけたＣＯ2吸収試験のグラフである。
【図２】保持スクリーンで拘束され、反応器に熱交換用
フィン基部を交互に積み重ねた本発明によるシート吸収
剤の横断面の概要である。
フィン基部を交互に積み重ねた本発明によるシート吸収
剤の横断面の概要である。
１０ 反応壁 ２０ シート吸収剤 ３０ 保持スクリーン ４０ 熱交換用フィン基部 ５０ 吸収剤シート装置 ６０ スペーサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィリップ ジェイ．バーバラ アメリカ合衆国，コネチカット，ウイン ザー ロックス，エルム ストリート 52 (56)参考文献 特開 平２−43917（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 20/00 - 20/34
Claims (22)
- 【請求項１】 シート状に形成された銀炭酸塩及びアル
カリ金属炭酸塩の混合物と、前記シートを拘束するため
の手段とから構成され、実質的に不活性物質を含有しな
いことを特徴とする、ガス流からＣＯ2を吸収するため
のＣＯ2シート吸収剤。 - 【請求項２】 前記アルカリ金属炭酸塩が、セシウム炭
酸塩、カリウム炭酸塩、ナトリウム炭酸塩、またはそれ
らの混合物から成る群より選択されることを特徴とする
請求項１に記載のシート吸収剤。 - 【請求項３】 前記吸収剤が約６０重量％乃至約９５重
量％の銀炭酸塩及び約５重量％乃至約４０重量％のアル
カリ金属炭酸塩を有することを特徴とする請求項１に記
載のシート吸収剤。 - 【請求項４】 前記シートの厚さが約０．０１乃至約
０．２５インチであることを特徴とする請求項１に記載
のシート吸収剤。 - 【請求項５】 アルカリ金属炭酸塩及び銀炭酸塩の粒子
を有するＣＯ 2 吸収剤が、 ａ） アルカリ金属炭酸塩及び銀炭酸塩のペースト状混
合物を調製し、 ｂ） 前記ペースト状混合物をシート状に形成し、 ｃ） 粒子の漏出を防ぐ拘束手段内で前記シートを拘束
することを特徴とする再生可能なＣＯ2吸収シート吸収
剤の製法。 - 【請求項６】 前記アルカリ金属炭酸塩が、セシウム炭
酸塩、カリウム炭酸塩、ナトリウム炭酸塩、またはそれ
らの混合物から成る群より選択されることを特徴とする
請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 前記吸収剤が約６０重量％乃至約９５重
量％の銀炭酸塩及び約５重量％乃至約４０重量％のアル
カリ金属炭酸塩から構成されることを特徴とする請求項
５に記載の方法。 - 【請求項８】 前記シートが約０．０１インチ乃至０．
２５インチの厚さであることを特徴とする請求項５に記
載の方法。 - 【請求項９】 前記再生可能なシートＣＯ2吸収剤が、
銀炭酸塩を銀酸化物へ変換するために、摂氏約１６０度
乃至約２２０度で加熱されることを特徴とする請求項５
に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記拘束手段が、保持スクリーン及び
ガス透過膜より成る群より選択されることを特徴とする
請求項５に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記保持スクリーンがテフロンで被覆
されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 銀炭酸塩及びアルカリ金属炭酸塩の粒
子を有する銀炭酸塩／アルカリ金属炭酸塩吸収剤が、 ｉ） 銀炭酸塩及びアルカリ金属炭酸塩のペースト状混
合物を調製し、 ｉｉ） 前記ペースト状混合物をシート状に形成し、 ｉｉｉ） 粒子の漏出を防ぐ拘束手段内に前記シートを
拘束する方法によって製造されることを特徴とする再生
可能なＣＯ2シート吸収剤。 - 【請求項１３】 前記アルカリ金属炭酸塩が、セシウム
炭酸塩、カリウム炭酸塩、ナトリウム炭酸塩、またはそ
の混合物から成る群より選択されることを特徴とする請
求項１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記再生可能なＣＯ2シート吸収剤が
約６０重量％乃至約９５重量％の銀炭酸塩及び約５重量
％乃至約４０重量％のアルカリ金属炭酸塩から構成され
ることを特徴とする請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１５】 前記再生可能なＣＯ2シート吸収剤の
厚さが約０．０１インチ乃至約０．５インチであること
を特徴とする請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記再生可能なＣＯ2シート吸収剤
が、銀炭酸塩を銀酸化物へ変換するために、摂氏約１６
０度乃至約２２０度まで加熱されることを特徴とする請
求項１２に記載の方法。 - 【請求項１７】 ａ） 十分なガス透過率を与える十分
な厚さを有するＣＯ2シート吸収剤と、 ｂ） 前記シート吸収剤からの漏れを防ぐために前記シ
ート吸収剤を拘束するための手段と、 ｃ） 前記シート吸収剤とガス流とを接触させるガス流
路を形成する手段とから構成されるシート吸収剤装置で
あって、 前記ガス流路を形成する手段は、金属性泡または非金属
性泡、スクリーン、 熱交換用フィン基部から成る群より
選択される ことを特徴とするシート吸収剤装置。 - 【請求項１８】 前記ＣＯ2シート吸収剤が約６０重量
％乃至約９５重量％の金属炭酸塩及び約５重量％乃至約
４０重量％のアルカリ金属炭酸塩から構成されることを
特徴とする請求項１７に記載のシート吸収剤装置。 - 【請求項１９】 前記シートがそれぞれ、約０．０１イ
ンチ乃至０．２５インチの厚さを有することを特徴とす
る請求項１７に記載のシート吸収剤装置。 - 【請求項２０】 前記拘束手段が、保持スクリーン及び
ガス透過膜から成る群より選択されることを特徴とする
請求項１７に記載のシート吸収剤装置。 - 【請求項２１】 前記保持スクリーンがテフロンで被覆
されることを特徴とする請求項２０に記載のシート吸収
剤装置。 - 【請求項２２】 銀酸化物／アルカリ金属炭酸塩シート
吸収剤と、保持スクリーンと、前記シート吸収剤及び前
記ガス流を接触させるガス流路を形成する手段とを有す
るシート吸収剤装置にガス流を通過させ、前記ガス流が
前記接触手段を通過し、アルカリ金属炭酸塩がＣＯ2と
反応してアルカリ金属重炭酸塩を形成し、銀酸化物がア
ルカリ金属重炭酸塩と反応して銀炭酸塩及び再生された
アルカリ金属炭酸塩を形成することを特徴とするガス流
よりＣＯ2を除去する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US611,211 | 1990-11-08 | ||
| US07/611,211 US5454968A (en) | 1990-11-08 | 1990-11-08 | Flat sheet CO2 sorbent |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04313342A JPH04313342A (ja) | 1992-11-05 |
| JP3203025B2 true JP3203025B2 (ja) | 2001-08-27 |
Family
ID=24448069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32123391A Expired - Fee Related JP3203025B2 (ja) | 1990-11-08 | 1991-11-08 | シート状ｃｏ２吸収剤 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5454968A (ja) |
| EP (1) | EP0485322B1 (ja) |
| JP (1) | JP3203025B2 (ja) |
| DE (1) | DE69106112T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5214019A (en) * | 1992-02-24 | 1993-05-25 | United Technologies Corporation | Enhancing carbon dioxide sorption rates using hygroscopic additives |
| ES2221925T3 (es) * | 1995-09-04 | 2005-01-16 | Siemens Building Technologies Ag | Sensor de gas fotoacustico y su utilizacion. |
| US6280503B1 (en) * | 1999-08-06 | 2001-08-28 | Air Products And Chemicals, Inc. | Carbon dioxide adsorbents containing magnesium oxide suitable for use at high temperatures |
| US7442232B2 (en) | 2002-06-19 | 2008-10-28 | Georgia Tech Research Corporation | Adsorbents, methods of preparation, and methods of use thereof |
| US6797043B2 (en) * | 2002-10-03 | 2004-09-28 | Hamilton Sundstrand | Encapsulated CO2 H2O sorbent |
| US7089933B2 (en) | 2002-10-25 | 2006-08-15 | Hamilton Sundstrand | CO2 sorbent for inhalation drug therapy system |
| US6866702B2 (en) * | 2003-01-29 | 2005-03-15 | International Environmental Conservative Association, Inc. | Device for absorbing carbon dioxide, and a method for absorbing carbon dioxide |
| US7267811B2 (en) | 2003-11-26 | 2007-09-11 | Cabot Corporation | Fuel reformer catalyst and absorbent materials |
| WO2005053831A2 (en) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Cabot Corporation | Fuel reformer catalyst and absorbent materials |
| US7759275B2 (en) * | 2007-07-10 | 2010-07-20 | Hamilton Sundstrand Corporation | Sorbent system for water removal from air |
| WO2013012622A1 (en) | 2011-07-18 | 2013-01-24 | Carrier Corporation | Regenerative scrubber system with single flow diversion actuator |
| EP2814592B1 (en) | 2012-01-20 | 2019-06-05 | Saudi Arabian Oil Company | Process for removing co2 |
| US8702851B2 (en) | 2012-03-02 | 2014-04-22 | Hamilton Sundstrand Space Systems International, Inc. | Heat exchanger |
| US8696802B2 (en) | 2012-03-02 | 2014-04-15 | Hamilton Sunstrand Space Systems International, Inc. | Heat exchanger |
| CA2876023C (en) | 2012-07-19 | 2020-07-28 | Research Triangle Institute | Regenerable sorbent for carbon dioxide removal |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US224240A (en) * | 1880-02-03 | Albeet steaens | ||
| US264044A (en) * | 1882-09-05 | mooeodd en | ||
| US1111055A (en) * | 1911-08-15 | 1914-09-22 | Roessler & Hasslacher Chemical | Process of regenerating air. |
| US1961878A (en) * | 1932-02-10 | 1934-06-05 | Frigidaire Corp | Removal of tobacco smoke from air |
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