JPH10249152A - 炭酸ガス分離装置 - Google Patents
炭酸ガス分離装置Info
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- JPH10249152A JPH10249152A JP9062860A JP6286097A JPH10249152A JP H10249152 A JPH10249152 A JP H10249152A JP 9062860 A JP9062860 A JP 9062860A JP 6286097 A JP6286097 A JP 6286097A JP H10249152 A JPH10249152 A JP H10249152A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 炭酸ガス分離のために消費するエネルギーを
低減して、エネルギープラントの４００℃を越える高温
ガスの中から高効率、低コストで炭酸ガスを吸収し濃縮
することが可能な炭酸ガス分離装置を提供することを目
的とする。 【解決手段】 炭酸ガスとの反応により炭酸塩を生成す
るリチウム化ジルコニアが収納され、ガスの出入口を有
する複数の反応容器を具備し、前記各反応容器は、炭酸
ガスの吸収と放出が交互になされ、かつ充填されるリチ
ウム化ジルコニアのモル数に対して時間当たり４倍〜５
０倍のモル数である炭酸ガスを含むガスを流通すること
を特徴とする。
低減して、エネルギープラントの４００℃を越える高温
ガスの中から高効率、低コストで炭酸ガスを吸収し濃縮
することが可能な炭酸ガス分離装置を提供することを目
的とする。 【解決手段】 炭酸ガスとの反応により炭酸塩を生成す
るリチウム化ジルコニアが収納され、ガスの出入口を有
する複数の反応容器を具備し、前記各反応容器は、炭酸
ガスの吸収と放出が交互になされ、かつ充填されるリチ
ウム化ジルコニアのモル数に対して時間当たり４倍〜５
０倍のモル数である炭酸ガスを含むガスを流通すること
を特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素を主成分
とする燃料を利用するエネルギープラントにおける排気
ガス中から炭酸ガスを分離する炭酸ガス分離装置に関
し、特に５００℃を越える高温の排気ガスを利用できる
炭酸ガス分離装置に係わる。
とする燃料を利用するエネルギープラントにおける排気
ガス中から炭酸ガスを分離する炭酸ガス分離装置に関
し、特に５００℃を越える高温の排気ガスを利用できる
炭酸ガス分離装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】炭酸ガス分離方法としては、酢酸セルロ
ース膜による方法、アルカノールアミン系溶媒による化
学吸収プロセスによる方法等が知られている。しかしな
がら、いずれの方法も導入ガス温度の上限が２００℃程
度に限られる。このため、高温の排気ガスから炭酸ガス
を分離する場合、排気ガスが持つ熱を利用できるにもか
かわらず、熱交換等による冷却を必要とし、結果的に炭
酸ガス分離のために消費するエネルギーが大きくなると
いう問題があった。
ース膜による方法、アルカノールアミン系溶媒による化
学吸収プロセスによる方法等が知られている。しかしな
がら、いずれの方法も導入ガス温度の上限が２００℃程
度に限られる。このため、高温の排気ガスから炭酸ガス
を分離する場合、排気ガスが持つ熱を利用できるにもか
かわらず、熱交換等による冷却を必要とし、結果的に炭
酸ガス分離のために消費するエネルギーが大きくなると
いう問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、比較的温度
の高い炭酸ガス含有ガスの処理が可能で、かつ炭酸ガス
分離のために消費するエネルギーを低減して、高効率、
低コストでエネルギープラント等の排気ガス中の炭酸ガ
スを吸収・濃縮することが可能な炭酸ガス分離装置を提
供しようとするものである。
の高い炭酸ガス含有ガスの処理が可能で、かつ炭酸ガス
分離のために消費するエネルギーを低減して、高効率、
低コストでエネルギープラント等の排気ガス中の炭酸ガ
スを吸収・濃縮することが可能な炭酸ガス分離装置を提
供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる炭酸ガス
分離装置は、炭酸ガス導入口および生成ガス排出口を有
する反応容器と、この反応容器に収納されるＭモルのリ
チウム化ジルコニアとを具備し、前記導入口を通して前
記容器内に導入されるガスの流量が４Ｍモル／時間〜５
０Ｍモル／時間の範囲であることを特徴とするものであ
る。
分離装置は、炭酸ガス導入口および生成ガス排出口を有
する反応容器と、この反応容器に収納されるＭモルのリ
チウム化ジルコニアとを具備し、前記導入口を通して前
記容器内に導入されるガスの流量が４Ｍモル／時間〜５
０Ｍモル／時間の範囲であることを特徴とするものであ
る。
【０００５】本発明に係わる別の炭酸ガス分離装置は、
炭酸ガス導入口および生成ガス排出口を有する反応容器
と、この反応容器に収納されるリチウム化ジルコニア
と、前記反応容器の熱を放出する手段とを具備したこと
を特徴とするものである。
炭酸ガス導入口および生成ガス排出口を有する反応容器
と、この反応容器に収納されるリチウム化ジルコニア
と、前記反応容器の熱を放出する手段とを具備したこと
を特徴とするものである。
【０００６】本発明に係わるさらに別の炭酸ガス分離装
置は、炭酸ガスとの反応により炭酸塩を生成するリチウ
ム化ジルコニアが収納され、ガスの出入口を有する複数
の反応容器を具備し、前記各反応容器は、炭酸ガスの吸
収と放出が交互になされ、かつ前記各反応容器のうち、
炭酸塩から炭酸ガスを回収する反応容器は熱を供給する
手段を有することを特徴とするものである。
置は、炭酸ガスとの反応により炭酸塩を生成するリチウ
ム化ジルコニアが収納され、ガスの出入口を有する複数
の反応容器を具備し、前記各反応容器は、炭酸ガスの吸
収と放出が交互になされ、かつ前記各反応容器のうち、
炭酸塩から炭酸ガスを回収する反応容器は熱を供給する
手段を有することを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる炭酸ガス分
離装置を図１を参照して詳細に説明する。反応容器であ
る第１、第２の吸収筒１1 、１2 は、内管２1 、２2 と
外管３1、３2 とからなる二重管構造になっている。例
えば薄片状をなすリチウム化ジルコニア（炭酸ガス吸収
・放出材）４1 、４2 は、前記第１、第２の吸収筒１
1 、１2 の内管２1 、２2 内にそれぞれ充填されてい
る。炭酸ガス含有ガス供給管５から分岐された第１、第
２の炭酸ガス含有ガス供給分岐管６1 、６2 は、前記第
１、第２の吸収筒１1 、１2 の内管２1 、２2 の上部に
それぞれ連結されている。第１、第２のバルブ７1 、７
2 は、前記第１、第２のガス供給分岐管６1 、６2 にそ
れぞれ介装されている。
離装置を図１を参照して詳細に説明する。反応容器であ
る第１、第２の吸収筒１1 、１2 は、内管２1 、２2 と
外管３1、３2 とからなる二重管構造になっている。例
えば薄片状をなすリチウム化ジルコニア（炭酸ガス吸収
・放出材）４1 、４2 は、前記第１、第２の吸収筒１
1 、１2 の内管２1 、２2 内にそれぞれ充填されてい
る。炭酸ガス含有ガス供給管５から分岐された第１、第
２の炭酸ガス含有ガス供給分岐管６1 、６2 は、前記第
１、第２の吸収筒１1 、１2 の内管２1 、２2 の上部に
それぞれ連結されている。第１、第２のバルブ７1 、７
2 は、前記第１、第２のガス供給分岐管６1 、６2 にそ
れぞれ介装されている。
【０００８】炭酸ガス回収用ガス供給管８から分岐され
た第１、第２のガス供給分岐管９1、９2 は、前記各吸
収筒１1 、１2 の内管２1 、２2 の上部にそれぞれ連結
されている。第３、第４のバルブ７3 、７4 は、前記第
２のガス供給分岐管９1 、９2 にそれぞれ介装されてい
る。
た第１、第２のガス供給分岐管９1、９2 は、前記各吸
収筒１1 、１2 の内管２1 、２2 の上部にそれぞれ連結
されている。第３、第４のバルブ７3 、７4 は、前記第
２のガス供給分岐管９1 、９2 にそれぞれ介装されてい
る。
【０００９】第１、第２のガス排出分岐管１０1 、１０
2 は、前記吸収筒１1 、１2 の内管２1 、２2 の下部に
それぞれ連結され、かつこれらの分岐管１０1 、１０2
の他端は処理ガス排出管１１に連結されている。第５バ
ルブ７5 は、前記排出管１１に介装されている。第１、
第２の回収ガス排出分岐管１２1 、１２2 は、前記吸収
筒１1 、１2 の内管２1 、２2 の下部にそれぞれ連結さ
れ、かつこれらの分岐管１２1 、１２2 の他端は回収ガ
ス排出管１３に連結されている。第６バルブ７6 は、前
記回収ガス排出管１３に介装されている。
2 は、前記吸収筒１1 、１2 の内管２1 、２2 の下部に
それぞれ連結され、かつこれらの分岐管１０1 、１０2
の他端は処理ガス排出管１１に連結されている。第５バ
ルブ７5 は、前記排出管１１に介装されている。第１、
第２の回収ガス排出分岐管１２1 、１２2 は、前記吸収
筒１1 、１2 の内管２1 、２2 の下部にそれぞれ連結さ
れ、かつこれらの分岐管１２1 、１２2 の他端は回収ガ
ス排出管１３に連結されている。第６バルブ７6 は、前
記回収ガス排出管１３に介装されている。
【００１０】燃料ガスを燃焼する燃焼器１４は、前記第
１吸収筒１1 に隣接して配置されている。一端が前記燃
焼器１４に連結された燃焼ガス供給管１５から分岐され
た第１、第２の燃焼ガス供給分岐管１６1 、１６2 は、
前記吸収筒１1 、１2 の外管３1 、３2 の下部側面にそ
れぞれ連結されている。第７、第８のバルブ７7 、７8
は、前記第１、第２の燃焼ガス供給分岐管１６1 、１６
2 にそれぞれ介装されている。第１、第２の排気管１７
1 、１７2 は、前記内管２1 、２2 と前記外管３1 、３
2 で形成される環状空間と連通するように前記第１、第
２の吸収筒１1、１2 の上部にそれぞれ連結されてい
る。前記燃焼器１４に燃料ガスを導入すると、ここで燃
焼された燃焼ガスは、前記燃焼ガス供給管１５および前
記第１、第２の供給分岐管１６1 、１６2 を通して前記
吸収筒１1 、１2 の前記環状空間にそれぞれ供給され、
これら空間を流通して前記第１、第２の排気管１７1 、
１７2 から排気される。前記燃焼ガスが前記空間を流通
する間に前記内管２1 、２2内に充填された炭酸ガス吸
収・放出材４1 、４2 が加熱される。前記吸収筒１1、
１2 の内管２1 、２2 に流通するガスの時間当たりの流
通モル数は、前記炭酸ガス吸収・放出材４1 、４2 であ
るリチウム化ジルコニアの充填モル数に対して４倍以
上、５０倍以下に設定している。前記ガスの時間当たり
の流通モル数が５０倍を越えると、前記吸収筒１1 、１
2 の容積利用効率の観点から炭酸ガス吸収を効率よく行
うことが困難になる。一方、前記ガスの時間当たりの流
通モル数を４倍未満にすると、吸収反応に伴う発熱量が
大きくなりすぎ、通過ガスの温度上昇のため吸収反応自
体が阻害される恐れがある。吸収筒容積の利用効率と速
やかな吸収反応の進行という両者の観点から前記ガスの
時間当たりの流通モル数は、８倍以上、３０倍未満にす
ることが好ましい。
１吸収筒１1 に隣接して配置されている。一端が前記燃
焼器１４に連結された燃焼ガス供給管１５から分岐され
た第１、第２の燃焼ガス供給分岐管１６1 、１６2 は、
前記吸収筒１1 、１2 の外管３1 、３2 の下部側面にそ
れぞれ連結されている。第７、第８のバルブ７7 、７8
は、前記第１、第２の燃焼ガス供給分岐管１６1 、１６
2 にそれぞれ介装されている。第１、第２の排気管１７
1 、１７2 は、前記内管２1 、２2 と前記外管３1 、３
2 で形成される環状空間と連通するように前記第１、第
２の吸収筒１1、１2 の上部にそれぞれ連結されてい
る。前記燃焼器１４に燃料ガスを導入すると、ここで燃
焼された燃焼ガスは、前記燃焼ガス供給管１５および前
記第１、第２の供給分岐管１６1 、１６2 を通して前記
吸収筒１1 、１2 の前記環状空間にそれぞれ供給され、
これら空間を流通して前記第１、第２の排気管１７1 、
１７2 から排気される。前記燃焼ガスが前記空間を流通
する間に前記内管２1 、２2内に充填された炭酸ガス吸
収・放出材４1 、４2 が加熱される。前記吸収筒１1、
１2 の内管２1 、２2 に流通するガスの時間当たりの流
通モル数は、前記炭酸ガス吸収・放出材４1 、４2 であ
るリチウム化ジルコニアの充填モル数に対して４倍以
上、５０倍以下に設定している。前記ガスの時間当たり
の流通モル数が５０倍を越えると、前記吸収筒１1 、１
2 の容積利用効率の観点から炭酸ガス吸収を効率よく行
うことが困難になる。一方、前記ガスの時間当たりの流
通モル数を４倍未満にすると、吸収反応に伴う発熱量が
大きくなりすぎ、通過ガスの温度上昇のため吸収反応自
体が阻害される恐れがある。吸収筒容積の利用効率と速
やかな吸収反応の進行という両者の観点から前記ガスの
時間当たりの流通モル数は、８倍以上、３０倍未満にす
ることが好ましい。
【００１１】前記炭酸ガス吸収・放出材４1 、４2 であ
るリチウム化ジルコニアは、平均粒径０．４〜１．０μ
のＬｉ2 ＺｒＯ3 粒子もしくはＬｉ4 ＺｒＯ4 粒子の形
態、またはこれらの粒子を有機バインダーと混合した
後、脱脂することにより得られた多孔質体の形態で前記
第１、第２の内管２1 、２2 内に充填される。
るリチウム化ジルコニアは、平均粒径０．４〜１．０μ
のＬｉ2 ＺｒＯ3 粒子もしくはＬｉ4 ＺｒＯ4 粒子の形
態、またはこれらの粒子を有機バインダーと混合した
後、脱脂することにより得られた多孔質体の形態で前記
第１、第２の内管２1 、２2 内に充填される。
【００１２】前記燃焼器１４としては、６５０℃以上、
好ましくは６５０〜８００℃の温度で前記（２）式に基
づく吸熱を補填できる燃焼ガスを生成する構造であるこ
とが好ましい。
好ましくは６５０〜８００℃の温度で前記（２）式に基
づく吸熱を補填できる燃焼ガスを生成する構造であるこ
とが好ましい。
【００１３】次に、本発明に係わる炭酸ガス分離装置の
動作を説明する。前記炭酸ガス吸収・放出材４1 、４2
であるリチウム化ジルコニアは、下記（１）式によって
炭酸ガスを吸収し、（２）式によって炭酸ガスを放出す
る。
動作を説明する。前記炭酸ガス吸収・放出材４1 、４2
であるリチウム化ジルコニアは、下記（１）式によって
炭酸ガスを吸収し、（２）式によって炭酸ガスを放出す
る。
【００１４】 Ｌｉ2 ＺｒＯ3 ＋ＣＯ2 →ＺｒＯ2 ＋Ｌｉ2 ＣＯ3 ＋発熱…（１） ＺｒＯ2 ＋Ｌｉ2 ＣＯ3 →Ｌｉ2 ＺｒＯ3 ＋ＣＯ2 ＋吸熱…（２） ここで、（１）式の反応は５５０℃以下の温度で特に起
こり易く、（２）式の反応は６５０℃以上の温度で特に
起こり易い。
こり易く、（２）式の反応は６５０℃以上の温度で特に
起こり易い。
【００１５】前記炭酸ガス吸収・放出材４1 ，４2 が収
納された前記２つの吸収筒１1 ，１2 の内管２1 、２2
において、次の手順で前記（１）式、（２）式の反応を
交互に行わせて炭酸ガスの吸収・回収を連続して実施す
る。
納された前記２つの吸収筒１1 ，１2 の内管２1 、２2
において、次の手順で前記（１）式、（２）式の反応を
交互に行わせて炭酸ガスの吸収・回収を連続して実施す
る。
【００１６】(1-1) 第１吸収筒１1 での炭酸ガス吸収操
作 まず、第１吸収筒１1 の内管２1 に連結された第１の分
岐管６1 に介装された第１バルブ７1 および処理ガス排
出管１１に介装された第５バルブ７5 をそれぞれ開き、
これ以外のバルブ７2 、７3 、７4 、７6 、７7 、７8
を閉じる。炭酸ガス含有ガス供給管５から炭酸ガス含有
ガスを前記第１の分岐管６1 を通して前記第１吸収筒１
1 の内管２1 に供給する。この時、前記吸収筒１1 、１
2 の内管２1 、２2 に流通するガスの時間当たりの流通
モル数は、前述したように前記炭酸ガス吸収・放出材４
1 、４2 であるリチウム化ジルコニアの充填モル数に対
して４倍以上、５０倍以下に設定しているため、前記ガ
ス中の炭酸ガスは炭酸ガス吸収・放出材４1 と前記
（１）式にしたがって速やかに吸収・保持される。炭酸
ガス濃度が低減されたガスは、前記第１のガス分岐管１
０1 および処理ガス排出管１１を通して排出される。
作 まず、第１吸収筒１1 の内管２1 に連結された第１の分
岐管６1 に介装された第１バルブ７1 および処理ガス排
出管１１に介装された第５バルブ７5 をそれぞれ開き、
これ以外のバルブ７2 、７3 、７4 、７6 、７7 、７8
を閉じる。炭酸ガス含有ガス供給管５から炭酸ガス含有
ガスを前記第１の分岐管６1 を通して前記第１吸収筒１
1 の内管２1 に供給する。この時、前記吸収筒１1 、１
2 の内管２1 、２2 に流通するガスの時間当たりの流通
モル数は、前述したように前記炭酸ガス吸収・放出材４
1 、４2 であるリチウム化ジルコニアの充填モル数に対
して４倍以上、５０倍以下に設定しているため、前記ガ
ス中の炭酸ガスは炭酸ガス吸収・放出材４1 と前記
（１）式にしたがって速やかに吸収・保持される。炭酸
ガス濃度が低減されたガスは、前記第１のガス分岐管１
０1 および処理ガス排出管１１を通して排出される。
【００１７】(1-2) 第２吸収筒１2 での炭酸ガス吸収操
作 まず、第２吸収筒１2 の内管２2 に連結された第２の分
岐管６2 に介装された第２バルブ７2 および処理ガス排
出管１１に介装された第５バルブ７5 をそれぞれ開き、
これ以外のバルブ７1 、７3 、７4 、７6 、７7 、７8
を閉じる。炭酸ガス含有ガス供給管５から炭酸ガス含有
ガスを前記第２の分岐管７2 を通して前記第２吸収筒１
2 の内管２2 に供給する。この時、前記吸収筒１1 、１
2 の内管２1 、２2 に流通するガスの時間当たりの流通
モル数は、前述したように前記炭酸ガス吸収・放出材４
1 、４2 であるリチウム化ジルコニアの充填モル数に対
して４倍以上、５０倍以下に設定しているため、前記ガ
ス中の炭酸ガスは炭酸ガス吸収・放出材４2 と前記
（１）式にしたがって速やかに吸収・保持される。炭酸
ガス濃度が低減されたガスは、前記第２のガス分岐管１
０2 および処理ガス排出管１１を通して排出される。
作 まず、第２吸収筒１2 の内管２2 に連結された第２の分
岐管６2 に介装された第２バルブ７2 および処理ガス排
出管１１に介装された第５バルブ７5 をそれぞれ開き、
これ以外のバルブ７1 、７3 、７4 、７6 、７7 、７8
を閉じる。炭酸ガス含有ガス供給管５から炭酸ガス含有
ガスを前記第２の分岐管７2 を通して前記第２吸収筒１
2 の内管２2 に供給する。この時、前記吸収筒１1 、１
2 の内管２1 、２2 に流通するガスの時間当たりの流通
モル数は、前述したように前記炭酸ガス吸収・放出材４
1 、４2 であるリチウム化ジルコニアの充填モル数に対
して４倍以上、５０倍以下に設定しているため、前記ガ
ス中の炭酸ガスは炭酸ガス吸収・放出材４2 と前記
（１）式にしたがって速やかに吸収・保持される。炭酸
ガス濃度が低減されたガスは、前記第２のガス分岐管１
０2 および処理ガス排出管１１を通して排出される。
【００１８】(1-3) 第１吸収筒１1 からの炭酸ガス回収
操作 前記(1-2) で説明した第２吸収筒１2 での炭酸ガス吸収
操作を行っている間に、前記第１吸収筒１1 の内管２1
に連結された第１の分岐管９1 に介装された第３バルブ
７3 、回収ガス排出管１３に介装された第６バルブ７6
および第１燃焼ガス供給分岐管１６1 に介装された第７
バルブ７7 をそれぞれ開く。この後、燃焼器１４から燃
焼ガスを燃焼ガス供給管１５および第１燃焼ガス供給分
岐管１６1 を通して前記内管２1 と外管３1 で形成され
る環状空間に燃焼ガスを流通することにより前記第１吸
収筒１1 の内管２1 内に充填した第１炭酸ガス吸収・放
出材４1 を６５０℃以上に加熱する。この加熱と共に、
回収用ガス供給管８から所望の炭酸ガス回収用ガスを前
記第１の分岐管９1 を通して前記第１吸収筒１1 の内管
２1 に供給する。この時、前記炭酸ガス吸収・放出材４
1 に既に吸収された炭酸ガスは前記（２）式にしたがっ
て吸熱を伴いながら放出されるが、前記炭酸ガス吸収・
放出材４1 は６５０℃以上に加熱されているため、炭酸
ガスは前記（２）式にしたがって速やかに放出される。
高濃度の炭酸ガスを含むガスは、第１回収ガス排出分岐
管１２1 および回収ガス排出管１３を通して回収され
る。
操作 前記(1-2) で説明した第２吸収筒１2 での炭酸ガス吸収
操作を行っている間に、前記第１吸収筒１1 の内管２1
に連結された第１の分岐管９1 に介装された第３バルブ
７3 、回収ガス排出管１３に介装された第６バルブ７6
および第１燃焼ガス供給分岐管１６1 に介装された第７
バルブ７7 をそれぞれ開く。この後、燃焼器１４から燃
焼ガスを燃焼ガス供給管１５および第１燃焼ガス供給分
岐管１６1 を通して前記内管２1 と外管３1 で形成され
る環状空間に燃焼ガスを流通することにより前記第１吸
収筒１1 の内管２1 内に充填した第１炭酸ガス吸収・放
出材４1 を６５０℃以上に加熱する。この加熱と共に、
回収用ガス供給管８から所望の炭酸ガス回収用ガスを前
記第１の分岐管９1 を通して前記第１吸収筒１1 の内管
２1 に供給する。この時、前記炭酸ガス吸収・放出材４
1 に既に吸収された炭酸ガスは前記（２）式にしたがっ
て吸熱を伴いながら放出されるが、前記炭酸ガス吸収・
放出材４1 は６５０℃以上に加熱されているため、炭酸
ガスは前記（２）式にしたがって速やかに放出される。
高濃度の炭酸ガスを含むガスは、第１回収ガス排出分岐
管１２1 および回収ガス排出管１３を通して回収され
る。
【００１９】(1-4) 第２吸収筒１2 からの炭酸ガス回収
操作 前記(1-1) で説明した第１吸収筒１1 での炭酸ガス吸収
操作を行っている間に、前記第２吸収筒１2 に連結され
た第２の分岐管９2 に介装された第４バルブ７4 、回収
ガス排出管１３に介装された第６バルブ７6 および第２
燃焼ガス供給分岐管１６2 に介装された第８バルブ７8
をそれぞれ開く。この後、燃焼器１４から燃焼ガスを燃
焼ガス供給管１５および第２燃焼ガス供給分岐管１６2
を通して前記内管２2 と外管３2 で形成される環状空間
に燃焼ガスを流通することにより前記第２吸収筒１2 の
内管２2 内に充填した第２炭酸ガス吸収・放出材４2 を
６５０℃以上に加熱すると共に、回収用ガス供給管８か
ら所望の回収用ガス炭酸ガスを前記第２の分岐管９2 を
通して前記第２吸収筒１2 の内管２2 に供給する。この
時、前記炭酸ガス吸収・放出材４2 に既に吸収された炭
酸ガスは前述した(1-3) の操作と同様に前記炭酸ガス吸
収・放出材４2 が６５０℃以上の温度に加熱されている
ため、前記（２）式にしたがって速やかに放出され、高
濃度の炭酸ガスを含むガスは、第２回収ガス排出分岐管
１２2 および前記回収ガス排出管１３を通して回収され
る。
操作 前記(1-1) で説明した第１吸収筒１1 での炭酸ガス吸収
操作を行っている間に、前記第２吸収筒１2 に連結され
た第２の分岐管９2 に介装された第４バルブ７4 、回収
ガス排出管１３に介装された第６バルブ７6 および第２
燃焼ガス供給分岐管１６2 に介装された第８バルブ７8
をそれぞれ開く。この後、燃焼器１４から燃焼ガスを燃
焼ガス供給管１５および第２燃焼ガス供給分岐管１６2
を通して前記内管２2 と外管３2 で形成される環状空間
に燃焼ガスを流通することにより前記第２吸収筒１2 の
内管２2 内に充填した第２炭酸ガス吸収・放出材４2 を
６５０℃以上に加熱すると共に、回収用ガス供給管８か
ら所望の回収用ガス炭酸ガスを前記第２の分岐管９2 を
通して前記第２吸収筒１2 の内管２2 に供給する。この
時、前記炭酸ガス吸収・放出材４2 に既に吸収された炭
酸ガスは前述した(1-3) の操作と同様に前記炭酸ガス吸
収・放出材４2 が６５０℃以上の温度に加熱されている
ため、前記（２）式にしたがって速やかに放出され、高
濃度の炭酸ガスを含むガスは、第２回収ガス排出分岐管
１２2 および前記回収ガス排出管１３を通して回収され
る。
【００２０】このような前記(1-1) および前記(1-4) の
操作と、前記(1-2) および前記(1-3) の操作を繰り返す
ことによって連続的な炭酸ガスの分離を実現することが
できる。
操作と、前記(1-2) および前記(1-3) の操作を繰り返す
ことによって連続的な炭酸ガスの分離を実現することが
できる。
【００２１】以上説明したように本発明によれば、前記
吸収筒１1 、１2 の内管２1 、２2に流通するガスの時
間当たりの流通モル数を前記炭酸ガス吸収・放出材４
1 、４2 であるリチウム化ジルコニアの充填モル数に対
して４倍以上、５０倍以下に設定することによって、前
記吸収筒に冷却手段を付設することなく、炭酸ガスの吸
収反応を進めることができる。その結果、構造が簡素化
された低コストで、連続的な炭酸ガスの分離が可能な炭
酸ガス分離装置を提供できる。
吸収筒１1 、１2 の内管２1 、２2に流通するガスの時
間当たりの流通モル数を前記炭酸ガス吸収・放出材４
1 、４2 であるリチウム化ジルコニアの充填モル数に対
して４倍以上、５０倍以下に設定することによって、前
記吸収筒に冷却手段を付設することなく、炭酸ガスの吸
収反応を進めることができる。その結果、構造が簡素化
された低コストで、連続的な炭酸ガスの分離が可能な炭
酸ガス分離装置を提供できる。
【００２２】また、本発明によればリチウム化ジルコニ
アからなる炭酸ガス吸収・放出材が充填された複数の反
応容器（例えば第１、第２の吸収筒１1 、１2 ）を加熱
する加熱手段を設けた構造を有する。例えば、第１、第
２の吸収筒１1 、１2 を内管２1 、２2 と外管３1 、３
2 とからなる二重管構造にし、かつ燃焼器１４を配設
し、前記燃焼器１４から燃焼ガスを前記内管２1 、２2
と外管３1 、３2 との間に導入して前記(1-3) 、(1-4)
の操作で第１、第２の吸収筒１1 、１2 の内管２1 、２
2 に充填され、既に炭酸ガスが吸収された炭酸ガス吸収
・放出材４1 、４2 を６５０℃以上に加熱することによ
って、炭酸ガス吸収・放出材４1 、４2 からの炭酸ガス
の放出を速やかに行うことができる。その結果、炭酸ガ
ス分離に係わる運転コストの低減化が可能な炭酸ガス分
離装置を提供できる。
アからなる炭酸ガス吸収・放出材が充填された複数の反
応容器（例えば第１、第２の吸収筒１1 、１2 ）を加熱
する加熱手段を設けた構造を有する。例えば、第１、第
２の吸収筒１1 、１2 を内管２1 、２2 と外管３1 、３
2 とからなる二重管構造にし、かつ燃焼器１４を配設
し、前記燃焼器１４から燃焼ガスを前記内管２1 、２2
と外管３1 、３2 との間に導入して前記(1-3) 、(1-4)
の操作で第１、第２の吸収筒１1 、１2 の内管２1 、２
2 に充填され、既に炭酸ガスが吸収された炭酸ガス吸収
・放出材４1 、４2 を６５０℃以上に加熱することによ
って、炭酸ガス吸収・放出材４1 、４2 からの炭酸ガス
の放出を速やかに行うことができる。その結果、炭酸ガ
ス分離に係わる運転コストの低減化が可能な炭酸ガス分
離装置を提供できる。
【００２３】なお、本発明に係わる炭酸ガス分離装置は
前述した図１に示すように二重管構造の吸収筒を用い、
かつ燃焼器を付設して、ここから燃焼ガスを二重管構造
の吸収筒に流通させる構造に限定されない。例えば、単
一の吸収筒の周囲に円筒状または線状のヒータを配設し
て吸収筒の内部に充填した炭酸ガス吸収・放出材を加熱
する構造にしてもよい。
前述した図１に示すように二重管構造の吸収筒を用い、
かつ燃焼器を付設して、ここから燃焼ガスを二重管構造
の吸収筒に流通させる構造に限定されない。例えば、単
一の吸収筒の周囲に円筒状または線状のヒータを配設し
て吸収筒の内部に充填した炭酸ガス吸収・放出材を加熱
する構造にしてもよい。
【００２４】次に、本発明に係わる別の炭酸ガス分離装
置を図２を参照して詳細に説明する。なお、前述した図
１と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。図２
に示す炭酸ガス分離装置は、冷却用熱交換器１８が付設
されている。一端が前記冷却用熱交換器１８に連結され
た冷却用燃焼ガス供給管１９から分岐された第１、第２
の供給分岐管２０1 、２０2 は、前記吸収筒１1 、１2
の外管３1、３2 の底部にそれぞれ連結されている。第
９、第１０のバルブ７9 、７10は、前記第１、第２の供
給分岐管２０1 、２０2 にそれぞれ介装されている。前
記冷却用熱交換器１８に燃料ガスを導入すると、ここで
燃焼された冷却用ガスは、前記供給管１９および前記第
１、第２の供給分岐管２０1 、２０2 を通して前記吸収
筒１1 、１2 の前記環状空間にそれぞれ供給され、これ
ら空間を流通して前記第１、第２の排気管１７1 、１７
2 から排気される。これらの排気は、戻し配管２１を通
して再度前記熱交換器１８に戻される。前記冷却用ガス
が前記空間を流通する間に前記内管２1 、２2 内に充填
された炭酸ガス吸収・放出材４1 、４2が例えば６００
℃以下に冷却される。
置を図２を参照して詳細に説明する。なお、前述した図
１と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。図２
に示す炭酸ガス分離装置は、冷却用熱交換器１８が付設
されている。一端が前記冷却用熱交換器１８に連結され
た冷却用燃焼ガス供給管１９から分岐された第１、第２
の供給分岐管２０1 、２０2 は、前記吸収筒１1 、１2
の外管３1、３2 の底部にそれぞれ連結されている。第
９、第１０のバルブ７9 、７10は、前記第１、第２の供
給分岐管２０1 、２０2 にそれぞれ介装されている。前
記冷却用熱交換器１８に燃料ガスを導入すると、ここで
燃焼された冷却用ガスは、前記供給管１９および前記第
１、第２の供給分岐管２０1 、２０2 を通して前記吸収
筒１1 、１2 の前記環状空間にそれぞれ供給され、これ
ら空間を流通して前記第１、第２の排気管１７1 、１７
2 から排気される。これらの排気は、戻し配管２１を通
して再度前記熱交換器１８に戻される。前記冷却用ガス
が前記空間を流通する間に前記内管２1 、２2 内に充填
された炭酸ガス吸収・放出材４1 、４2が例えば６００
℃以下に冷却される。
【００２５】前記冷却用熱交換器１８は、６００℃以
下、好ましくは５００〜６００℃の間で前記（１）式に
基づいて発生した熱を放出（除去）し得るガス、例えば
３００〜４００℃程度の燃焼ガスを生成できることが好
ましい。熱交換の対象となる流体としては、例えば蒸気
タービンに供給されるべき蒸気を挙げることができる。
下、好ましくは５００〜６００℃の間で前記（１）式に
基づいて発生した熱を放出（除去）し得るガス、例えば
３００〜４００℃程度の燃焼ガスを生成できることが好
ましい。熱交換の対象となる流体としては、例えば蒸気
タービンに供給されるべき蒸気を挙げることができる。
【００２６】次に、本発明に係わる別の炭酸ガス分離装
置の動作を説明する。前記炭酸ガス吸収・放出材４1 、
４2 であるリチウム化ジルコニアは、前述したように
（１）式によって炭酸ガスを吸収し、（２）式によって
炭酸ガスを放出し、（１）式の反応は５５０℃以下の温
度で特に起こり易く、（２）式の反応は６５０℃以上の
温度で特に起こり易い。このような炭酸ガスの吸収・放
出材４1，４2 が充填された前記２つの吸収筒１1 ，１2
において、次の手順で前記（１）式、（２）式の反応
を交互に行わせて炭酸ガスの吸収・回収を連続して実施
する。
置の動作を説明する。前記炭酸ガス吸収・放出材４1 、
４2 であるリチウム化ジルコニアは、前述したように
（１）式によって炭酸ガスを吸収し、（２）式によって
炭酸ガスを放出し、（１）式の反応は５５０℃以下の温
度で特に起こり易く、（２）式の反応は６５０℃以上の
温度で特に起こり易い。このような炭酸ガスの吸収・放
出材４1，４2 が充填された前記２つの吸収筒１1 ，１2
において、次の手順で前記（１）式、（２）式の反応
を交互に行わせて炭酸ガスの吸収・回収を連続して実施
する。
【００２７】(2-1) 第１吸収筒１1 での炭酸ガス吸収操
作 まず、第１吸収筒１1 の内管２1 に連結された第１の分
岐管６1 に介装された第１バルブ７1 、処理ガス排出管
１１に介装された第５バルブ７5 および第１の供給分岐
管２０1 に介装された第９バルブ７9 をそれぞれ開き、
これ以外のバルブ７2 、７3 、７4 、７6 、７7 、７
8 、７10を閉じる。この後、冷却用熱交換器１８から３
００〜４００℃の冷却用ガスを冷却用ガス供給管１９お
よび第１のガス供給分岐管２０1 を通して前記第１吸収
筒１1 の内管２1 と外管３1 で形成される環状空間に冷
却ガスを流通することにより前記第１吸収筒１1 の内管
２1内に充填した第１炭酸ガス吸収・放出材４1 を６０
０℃以下に冷却する。この冷却操作と共に、炭酸ガス含
有ガス供給管５から炭酸ガス含有ガスを前記第１の分岐
管６1 を通して前記第１吸収筒１1 の内管２1 に供給す
る。この時、前記ガス中の炭酸ガスは炭酸ガス吸収・放
出材４1 と前記（１）式にしたがって発熱を伴いながら
吸収されるが、前記吸収・放出材４1 が冷却されている
ため、前記炭酸ガスは前記吸収・放出材４1 に速やかに
吸収・保持される。炭酸ガス濃度が低減されたガスは、
前記第１のガス分岐管１０1 および処理ガス排出管１１
を通して排出される。
作 まず、第１吸収筒１1 の内管２1 に連結された第１の分
岐管６1 に介装された第１バルブ７1 、処理ガス排出管
１１に介装された第５バルブ７5 および第１の供給分岐
管２０1 に介装された第９バルブ７9 をそれぞれ開き、
これ以外のバルブ７2 、７3 、７4 、７6 、７7 、７
8 、７10を閉じる。この後、冷却用熱交換器１８から３
００〜４００℃の冷却用ガスを冷却用ガス供給管１９お
よび第１のガス供給分岐管２０1 を通して前記第１吸収
筒１1 の内管２1 と外管３1 で形成される環状空間に冷
却ガスを流通することにより前記第１吸収筒１1 の内管
２1内に充填した第１炭酸ガス吸収・放出材４1 を６０
０℃以下に冷却する。この冷却操作と共に、炭酸ガス含
有ガス供給管５から炭酸ガス含有ガスを前記第１の分岐
管６1 を通して前記第１吸収筒１1 の内管２1 に供給す
る。この時、前記ガス中の炭酸ガスは炭酸ガス吸収・放
出材４1 と前記（１）式にしたがって発熱を伴いながら
吸収されるが、前記吸収・放出材４1 が冷却されている
ため、前記炭酸ガスは前記吸収・放出材４1 に速やかに
吸収・保持される。炭酸ガス濃度が低減されたガスは、
前記第１のガス分岐管１０1 および処理ガス排出管１１
を通して排出される。
【００２８】(2-2) 第２吸収筒１2 での炭酸ガス吸収操
作 まず、第２吸収筒１2 の内管２2 に連結された第２の分
岐管６2 に介装された第２バルブ７2 、処理ガス排出管
１１に介装された第５バルブ７5 および第２の供給分岐
管２０2 に介装された第１０バルブ７10をそれぞれ開
き、これ以外のバルブ７1 、７3 、７4 、７6 、７7 、
７8 、７9 を閉じる。この後、冷却燃焼器１８から３０
０〜４００℃の冷却用ガスを冷却用ガス供給管１９およ
び第２のガス供給分岐管２０2 を通して前記内管２2 と
外管３2 で形成される環状空間に冷却ガスを流通するこ
とにより前記第２吸収筒１2 の内管２2 内に充填した第
２炭酸ガス吸収・放出材４2 を６００℃以下に冷却す
る。この冷却操作と共に、炭酸ガス含有ガス供給管５か
ら炭酸ガス含有ガスを前記第２の分岐管６2 を通して前
記第２吸収筒１2 の内管２2 に供給する。この時、前記
炭酸ガス吸収・放出材４2 は冷却されているため、前記
ガス中の炭酸ガスは前記(2-1) で説明したように炭酸ガ
ス吸収・放出材４2 に前記（１）式にしたがって速やか
に吸収・保持される。炭酸ガス濃度が低減されたガス
は、前記第２のガス分岐管１０2 および処理ガス排出管
１１を通して排出される。
作 まず、第２吸収筒１2 の内管２2 に連結された第２の分
岐管６2 に介装された第２バルブ７2 、処理ガス排出管
１１に介装された第５バルブ７5 および第２の供給分岐
管２０2 に介装された第１０バルブ７10をそれぞれ開
き、これ以外のバルブ７1 、７3 、７4 、７6 、７7 、
７8 、７9 を閉じる。この後、冷却燃焼器１８から３０
０〜４００℃の冷却用ガスを冷却用ガス供給管１９およ
び第２のガス供給分岐管２０2 を通して前記内管２2 と
外管３2 で形成される環状空間に冷却ガスを流通するこ
とにより前記第２吸収筒１2 の内管２2 内に充填した第
２炭酸ガス吸収・放出材４2 を６００℃以下に冷却す
る。この冷却操作と共に、炭酸ガス含有ガス供給管５か
ら炭酸ガス含有ガスを前記第２の分岐管６2 を通して前
記第２吸収筒１2 の内管２2 に供給する。この時、前記
炭酸ガス吸収・放出材４2 は冷却されているため、前記
ガス中の炭酸ガスは前記(2-1) で説明したように炭酸ガ
ス吸収・放出材４2 に前記（１）式にしたがって速やか
に吸収・保持される。炭酸ガス濃度が低減されたガス
は、前記第２のガス分岐管１０2 および処理ガス排出管
１１を通して排出される。
【００２９】(2-3) 第１吸収筒１1 からの炭酸ガス回収
操作 前記(2-2) で説明した第２吸収筒１2 での炭酸ガス吸収
操作を行っている間に、前記第１吸収筒１1 の内管２1
に連結された第１の分岐管９1 に介装された第３バルブ
７3 、回収ガス排出管１３に介装された第６バルブ７6
および第１燃焼ガス供給分岐管１６1 に介装された第７
バルブ７7 をそれぞれ開く。この後、燃焼器１４から燃
焼ガスを燃焼ガス供給管１５および第１燃焼ガス供給分
岐管１６1 を通して前記第１吸収筒１1 の内管２1 と外
管３1 で形成される環状空間に燃焼ガスを流通すること
により前記第１吸収筒１1 の内管２1 内に充填した第１
炭酸ガス吸収・放出材４1 を６５０℃以上に加熱する。
この加熱操作と共に、回収用ガス供給管８から所望の回
収用ガス炭酸ガスを前記第１の分岐管９1 を通して前記
第１吸収筒１1 の内管２1 に供給する。この時、前記炭
酸ガス吸収・放出材４1 に既に吸収された炭酸ガスは前
記（２）式にしたがって速やかに放出され、高濃度の炭
酸ガスを含むガスは、第１回収ガス排出分岐管１２1 お
よび前記回収ガス排出管１３を通して回収される。
操作 前記(2-2) で説明した第２吸収筒１2 での炭酸ガス吸収
操作を行っている間に、前記第１吸収筒１1 の内管２1
に連結された第１の分岐管９1 に介装された第３バルブ
７3 、回収ガス排出管１３に介装された第６バルブ７6
および第１燃焼ガス供給分岐管１６1 に介装された第７
バルブ７7 をそれぞれ開く。この後、燃焼器１４から燃
焼ガスを燃焼ガス供給管１５および第１燃焼ガス供給分
岐管１６1 を通して前記第１吸収筒１1 の内管２1 と外
管３1 で形成される環状空間に燃焼ガスを流通すること
により前記第１吸収筒１1 の内管２1 内に充填した第１
炭酸ガス吸収・放出材４1 を６５０℃以上に加熱する。
この加熱操作と共に、回収用ガス供給管８から所望の回
収用ガス炭酸ガスを前記第１の分岐管９1 を通して前記
第１吸収筒１1 の内管２1 に供給する。この時、前記炭
酸ガス吸収・放出材４1 に既に吸収された炭酸ガスは前
記（２）式にしたがって速やかに放出され、高濃度の炭
酸ガスを含むガスは、第１回収ガス排出分岐管１２1 お
よび前記回収ガス排出管１３を通して回収される。
【００３０】(2-4) 第２吸収筒１2 からの炭酸ガス回収
操作 前記(2-1) で説明した第１吸収筒１1 での炭酸ガス吸収
操作を行っている間に、前記第２吸収筒１2 に連結され
た第２の分岐管９2 に介装された第４バルブ７4 、回収
ガス排出管１３に介装された第６バルブ７6 および第２
燃焼ガス供給分岐管１６2 に介装された第８バルブ７8
をそれぞれ開く。この後、燃焼器１４から燃焼ガスを燃
焼ガス供給管１５および第２燃焼ガス供給分岐管１６2
を通して前記第２吸収筒１2 の内管２2 と外管３2 で形
成される環状空間に燃焼ガスを流通することにより前記
第２吸収筒１2 の内管２2 内に充填した第２炭酸ガス吸
収・放出材４2 を６５０℃以上に加熱する。この加熱操
作と共に、回収用ガス供給管８から所望の回収用ガス炭
酸ガスを前記第２の分岐管９2 を通して前記第２吸収筒
１2 の内管２2 に供給する。この時、前記炭酸ガス吸収
・放出材４2 に既に吸収された炭酸ガスは前述した(1-
3) の操作と同様に前記炭酸ガス吸収・放出材４2 が６
５０℃以上の温度に加熱されているため、前記（２）式
にしたがって速やかに放出され、高濃度の炭酸ガスを含
むガスは、第２回収ガス排出分岐管１２2 および前記回
収ガス排出管１３を通して回収される。
操作 前記(2-1) で説明した第１吸収筒１1 での炭酸ガス吸収
操作を行っている間に、前記第２吸収筒１2 に連結され
た第２の分岐管９2 に介装された第４バルブ７4 、回収
ガス排出管１３に介装された第６バルブ７6 および第２
燃焼ガス供給分岐管１６2 に介装された第８バルブ７8
をそれぞれ開く。この後、燃焼器１４から燃焼ガスを燃
焼ガス供給管１５および第２燃焼ガス供給分岐管１６2
を通して前記第２吸収筒１2 の内管２2 と外管３2 で形
成される環状空間に燃焼ガスを流通することにより前記
第２吸収筒１2 の内管２2 内に充填した第２炭酸ガス吸
収・放出材４2 を６５０℃以上に加熱する。この加熱操
作と共に、回収用ガス供給管８から所望の回収用ガス炭
酸ガスを前記第２の分岐管９2 を通して前記第２吸収筒
１2 の内管２2 に供給する。この時、前記炭酸ガス吸収
・放出材４2 に既に吸収された炭酸ガスは前述した(1-
3) の操作と同様に前記炭酸ガス吸収・放出材４2 が６
５０℃以上の温度に加熱されているため、前記（２）式
にしたがって速やかに放出され、高濃度の炭酸ガスを含
むガスは、第２回収ガス排出分岐管１２2 および前記回
収ガス排出管１３を通して回収される。
【００３１】このような前記(2-1) および前記(2-4) の
操作と、前記(2-2) および前記(2-3) の操作を繰り返す
ことによって連続的な炭酸ガスの分離を実現することが
できる。
操作と、前記(2-2) および前記(2-3) の操作を繰り返す
ことによって連続的な炭酸ガスの分離を実現することが
できる。
【００３２】以上説明したように本発明によれば、リチ
ウム化ジルコニアからなる炭酸ガス吸収・放出材が充填
された複数の反応容器に冷却手段を設けた構造を有す
る。例えば第１、第２の吸収筒１1 、１2 を内管２1 、
２2 と外管３1 、３2 とからなる二重管構造にし、かつ
冷却用熱交換器１８を配設し、前記冷却用熱交換器１８
から冷却用燃焼ガスを前記内管２1 、２2 と外管３1 、
３2 との間に導入して前記(2-1) 、(2-2) の操作で第
１、第２の吸収筒１1 、１2 内の炭酸ガス吸収・放出材
４1 、４2 を冷却することによって、前述した炭酸ガス
分離装置のように前記炭酸ガス吸収・放出材の時間当た
り流通する炭酸ガスを含むガスに対するのモル比を規定
することなく、つまり前記第１吸収筒１1 内に充填され
る炭酸ガス吸収・放出材の量が規制されることなく、炭
酸ガスが吸収される前記（１）式の反応を速やかに行う
ことができる。その結果、炭酸ガス分離に係わる運転コ
ストの低減化が可能な炭酸ガス分離装置を提供できる。
ウム化ジルコニアからなる炭酸ガス吸収・放出材が充填
された複数の反応容器に冷却手段を設けた構造を有す
る。例えば第１、第２の吸収筒１1 、１2 を内管２1 、
２2 と外管３1 、３2 とからなる二重管構造にし、かつ
冷却用熱交換器１８を配設し、前記冷却用熱交換器１８
から冷却用燃焼ガスを前記内管２1 、２2 と外管３1 、
３2 との間に導入して前記(2-1) 、(2-2) の操作で第
１、第２の吸収筒１1 、１2 内の炭酸ガス吸収・放出材
４1 、４2 を冷却することによって、前述した炭酸ガス
分離装置のように前記炭酸ガス吸収・放出材の時間当た
り流通する炭酸ガスを含むガスに対するのモル比を規定
することなく、つまり前記第１吸収筒１1 内に充填され
る炭酸ガス吸収・放出材の量が規制されることなく、炭
酸ガスが吸収される前記（１）式の反応を速やかに行う
ことができる。その結果、炭酸ガス分離に係わる運転コ
ストの低減化が可能な炭酸ガス分離装置を提供できる。
【００３３】また、本発明によれば吸収筒の二重管の環
状空間を流通させて内管内に充填した炭酸ガス吸収・放
出材を冷却した後の排出ガスは熱エネルギーを受取るた
め、この排出ガスを再利用することができる。
状空間を流通させて内管内に充填した炭酸ガス吸収・放
出材を冷却した後の排出ガスは熱エネルギーを受取るた
め、この排出ガスを再利用することができる。
【００３４】なお、本発明に係わる別の炭酸ガス分離装
置は前述した図２に示すように二重管構造の吸収筒を用
い、かつ燃焼器および冷却用熱交換器をそれぞれ付設し
て、燃焼器から燃焼ガスを二重管構造の吸収筒に流通さ
せたり、前記冷却用熱交換器から冷却用ガスを二重管構
造の吸収筒に流通させたりする構造に限定されない。例
えば、単一の吸収筒の周囲に加熱用線状ヒータおよび冷
却用蒸気配管を直接交互に巻回するか、または温度が異
なる燃焼ガスが流通する加熱用配管および冷却用配管を
交互に巻回するか、いずれかにより吸収筒の内部に充填
した炭酸ガス吸収・放出材を加熱もしくは冷却できる構
造にしてもよい。
置は前述した図２に示すように二重管構造の吸収筒を用
い、かつ燃焼器および冷却用熱交換器をそれぞれ付設し
て、燃焼器から燃焼ガスを二重管構造の吸収筒に流通さ
せたり、前記冷却用熱交換器から冷却用ガスを二重管構
造の吸収筒に流通させたりする構造に限定されない。例
えば、単一の吸収筒の周囲に加熱用線状ヒータおよび冷
却用蒸気配管を直接交互に巻回するか、または温度が異
なる燃焼ガスが流通する加熱用配管および冷却用配管を
交互に巻回するか、いずれかにより吸収筒の内部に充填
した炭酸ガス吸収・放出材を加熱もしくは冷却できる構
造にしてもよい。
【００３５】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 （実施例１〜３、比較例１，２）まず、平均粒径０．５
μｍのＬｉ2 ＺｒＯ3 を主成分とする粉末をメチルエチ
ルケトン、ポリビニルブチラール、フタル酸ジブチルと
共に２０時間湿式混合してスラリーを調合し、フィルム
上に展開することによって厚さ１ｍｍ程度のシートを作
製した。つづいて、このシートを電気炉において大気
中、６００℃で加熱脱脂することにより気孔率５０％の
リチウム化ジルコニアを含む多孔質体とした。この多孔
質体を平均面積１００ｍｍ2 に粉砕して炭酸ガス吸収・
放出材を調製し、この炭酸ガス吸収・放出材を内径３０
０ｍｍ、外径４００ｍｍ、長さ２５００ｍｍの二重管構
造のニッケル系吸収筒の内管内に１５３ｋｇ充填した。
μｍのＬｉ2 ＺｒＯ3 を主成分とする粉末をメチルエチ
ルケトン、ポリビニルブチラール、フタル酸ジブチルと
共に２０時間湿式混合してスラリーを調合し、フィルム
上に展開することによって厚さ１ｍｍ程度のシートを作
製した。つづいて、このシートを電気炉において大気
中、６００℃で加熱脱脂することにより気孔率５０％の
リチウム化ジルコニアを含む多孔質体とした。この多孔
質体を平均面積１００ｍｍ2 に粉砕して炭酸ガス吸収・
放出材を調製し、この炭酸ガス吸収・放出材を内径３０
０ｍｍ、外径４００ｍｍ、長さ２５００ｍｍの二重管構
造のニッケル系吸収筒の内管内に１５３ｋｇ充填した。
【００３６】前記吸収筒を前述した図１の炭酸ガス分離
装置の第１吸収筒として組み込み、前述した(1-1) の操
作にしたがって炭酸ガスの吸収を行った。この時、炭酸
ガス含有ガスとしては、５００℃の温度で、水素、炭酸
ガス、水蒸気がそれぞれ体積比が１／３：１／３：１／
３の混合ガスを用い、これら混合ガスを下記表１に示す
流量で前記第１吸収筒の内管に３時間流通させた。
装置の第１吸収筒として組み込み、前述した(1-1) の操
作にしたがって炭酸ガスの吸収を行った。この時、炭酸
ガス含有ガスとしては、５００℃の温度で、水素、炭酸
ガス、水蒸気がそれぞれ体積比が１／３：１／３：１／
３の混合ガスを用い、これら混合ガスを下記表１に示す
流量で前記第１吸収筒の内管に３時間流通させた。
【００３７】このような炭酸ガス吸収操作において、吸
収筒出口のガス温度を測定した。また、リチウム化ジル
コニウムの重量増加を測定し、式（１）に基づく理論値
に対する吸収材としての反応率（利用率）を求めた。さ
らに炭酸ガス捕集率を測定した。これらの結果を下記表
１の併記する。
収筒出口のガス温度を測定した。また、リチウム化ジル
コニウムの重量増加を測定し、式（１）に基づく理論値
に対する吸収材としての反応率（利用率）を求めた。さ
らに炭酸ガス捕集率を測定した。これらの結果を下記表
１の併記する。
【００３８】
【表１】
【００３９】前記表１から明らかなように、冷却手段を
備えない炭酸ガス分離装置において吸収筒の内管に流通
するガスの時間当たりの流通モル数は、前記炭酸ガス吸
収・放出材４1 、４2 であるリチウム化ジルコニアの充
填モル数に対して４倍以上、５０倍以下に設定した実施
例１〜３では、前記範囲から外れる時間当たりの流量モ
ル量で炭酸ガスを含有するガスを吸収筒に流通させた比
較例１、２に比べてリチウム化ジルコニアの利用率が高
く、かつ効率よく炭酸ガスの吸収がなされることがわか
る。
備えない炭酸ガス分離装置において吸収筒の内管に流通
するガスの時間当たりの流通モル数は、前記炭酸ガス吸
収・放出材４1 、４2 であるリチウム化ジルコニアの充
填モル数に対して４倍以上、５０倍以下に設定した実施
例１〜３では、前記範囲から外れる時間当たりの流量モ
ル量で炭酸ガスを含有するガスを吸収筒に流通させた比
較例１、２に比べてリチウム化ジルコニアの利用率が高
く、かつ効率よく炭酸ガスの吸収がなされることがわか
る。
【００４０】（実施例４、５）前記実施例１〜３で調製
した炭酸ガス吸収・放出材１５３ｋｇを内径３００ｍ
ｍ、外径４００ｍｍ、長さ２５００ｍｍの二重管構造の
ニッケル系吸収筒の内管内に充填した。
した炭酸ガス吸収・放出材１５３ｋｇを内径３００ｍ
ｍ、外径４００ｍｍ、長さ２５００ｍｍの二重管構造の
ニッケル系吸収筒の内管内に充填した。
【００４１】前記吸収筒を前述した図２の炭酸ガス分離
装置の第１吸収筒として組み込み、前述した(2-1) の操
作にしたがって炭酸ガスの吸収装置を行った。この時、
炭酸ガス含有ガスとしては、温度が５００℃で、水素、
炭酸ガス、水蒸気がそれぞれ体積比が１／３：１／３：
１／３の混合ガスを用い、これら混合ガスを下記表２に
示す流量（標準状態換算）で前記吸収筒の内管に３時間
流通させるた。また、温度４５０℃の冷却用燃焼ガスを
吸収筒の内管と外管の環状空間に流通させて吸収筒出口
の温度が下記表２に示すようになるように内管内の炭酸
ガス吸収・放出材を冷却した。
装置の第１吸収筒として組み込み、前述した(2-1) の操
作にしたがって炭酸ガスの吸収装置を行った。この時、
炭酸ガス含有ガスとしては、温度が５００℃で、水素、
炭酸ガス、水蒸気がそれぞれ体積比が１／３：１／３：
１／３の混合ガスを用い、これら混合ガスを下記表２に
示す流量（標準状態換算）で前記吸収筒の内管に３時間
流通させるた。また、温度４５０℃の冷却用燃焼ガスを
吸収筒の内管と外管の環状空間に流通させて吸収筒出口
の温度が下記表２に示すようになるように内管内の炭酸
ガス吸収・放出材を冷却した。
【００４２】このような炭酸ガス吸収操作において、吸
収筒出口のガス温度を測定した。また、リチウム化ジル
コニウムの重量増加を測定し、式（１）に基づく理論値
に対する吸収材としての反応率（利用率）を求めた。さ
らに炭酸ガス捕集率を測定した。これらの結果を下記表
２の併記する。なお、表２には前述した比較例１の結果
を併記する。
収筒出口のガス温度を測定した。また、リチウム化ジル
コニウムの重量増加を測定し、式（１）に基づく理論値
に対する吸収材としての反応率（利用率）を求めた。さ
らに炭酸ガス捕集率を測定した。これらの結果を下記表
２の併記する。なお、表２には前述した比較例１の結果
を併記する。
【００４３】
【表２】
【００４４】前記表２から明らかなように冷却手段を備
えた実施例４、５は、ガス流量によらず吸収筒出口のガ
ス温度を前記（１）式の炭酸ガス吸収反応が進行し易い
温度域に制御できるため、優れた炭酸ガス吸収能力を有
することがわかる。
えた実施例４、５は、ガス流量によらず吸収筒出口のガ
ス温度を前記（１）式の炭酸ガス吸収反応が進行し易い
温度域に制御できるため、優れた炭酸ガス吸収能力を有
することがわかる。
【００４５】（実施例６、７）前記実施例１〜３で調製
した炭酸ガス吸収・放出材１５３ｋｇを内径３００ｍ
ｍ、外径４００ｍｍ、長さ２５００ｍｍの二重管構造の
ニッケル系吸収筒の内管内に充填した。
した炭酸ガス吸収・放出材１５３ｋｇを内径３００ｍ
ｍ、外径４００ｍｍ、長さ２５００ｍｍの二重管構造の
ニッケル系吸収筒の内管内に充填した。
【００４６】前記吸収筒を前述した図２の炭酸ガス分離
装置の第１吸収筒として組み込み、前述した(2-1) の操
作にしたがって炭酸ガスの吸収を行った。なお、炭酸ガ
ス含有ガスとしては、温度が５００℃で、空気７０体積
％および炭酸ガス３０体積％の混合ガスを用い、これら
混合ガスを毎時１．９７×１０5 リットル（標準状態換
算）の流量で前記第１吸収筒の内管に３時間流通させる
と共に、温度４５０℃の冷却用燃焼ガスを内管と外管の
環状空間に流通させて吸収筒出口の温度が５４０℃に保
持されるように前記内管内の炭酸ガス吸収・放出材を冷
却した。
装置の第１吸収筒として組み込み、前述した(2-1) の操
作にしたがって炭酸ガスの吸収を行った。なお、炭酸ガ
ス含有ガスとしては、温度が５００℃で、空気７０体積
％および炭酸ガス３０体積％の混合ガスを用い、これら
混合ガスを毎時１．９７×１０5 リットル（標準状態換
算）の流量で前記第１吸収筒の内管に３時間流通させる
と共に、温度４５０℃の冷却用燃焼ガスを内管と外管の
環状空間に流通させて吸収筒出口の温度が５４０℃に保
持されるように前記内管内の炭酸ガス吸収・放出材を冷
却した。
【００４７】次いで、前述した(2-3) の操作にしたがっ
て炭酸ガスの回収を行った。この時、下記表３に示す流
量および温度の窒素ガスを吸収筒の内管に流通させると
共に、温度７５０℃の燃焼ガスを吸収筒の内管と外管の
環状空間に流通させて吸収筒出口の温度が下記表３に示
すようになるように前記内管内の炭酸ガス吸収・放出材
を加熱した。
て炭酸ガスの回収を行った。この時、下記表３に示す流
量および温度の窒素ガスを吸収筒の内管に流通させると
共に、温度７５０℃の燃焼ガスを吸収筒の内管と外管の
環状空間に流通させて吸収筒出口の温度が下記表３に示
すようになるように前記内管内の炭酸ガス吸収・放出材
を加熱した。
【００４８】このような炭酸ガス回収操作を１時間続行
した後に吸収筒出口における炭酸ガス濃度を測定した。
その結果を下記表３に併記する。 （比較例３、４）前記実施例１〜３で調製した炭酸ガス
吸収・放出材１５３ｋｇを内径３００ｍｍ、外径４００
ｍｍ、長さ２５００ｍｍの二重管構造のニッケル系吸収
筒の内管内に充填した。
した後に吸収筒出口における炭酸ガス濃度を測定した。
その結果を下記表３に併記する。 （比較例３、４）前記実施例１〜３で調製した炭酸ガス
吸収・放出材１５３ｋｇを内径３００ｍｍ、外径４００
ｍｍ、長さ２５００ｍｍの二重管構造のニッケル系吸収
筒の内管内に充填した。
【００４９】前記吸収筒を前述した図２の炭酸ガス分離
装置の第１吸収筒として組み込み、前記実施例６、７と
同様な条件で前述した(2-1) の操作にしたがって炭酸ガ
スの吸収を行った。
装置の第１吸収筒として組み込み、前記実施例６、７と
同様な条件で前述した(2-1) の操作にしたがって炭酸ガ
スの吸収を行った。
【００５０】次いで、吸収筒の内管内の炭酸ガス吸収・
放出材を加熱することなく、下記表３に示す流量および
温度の窒素ガスを吸収筒の内管に流通させて炭酸ガスの
回収を行った。
放出材を加熱することなく、下記表３に示す流量および
温度の窒素ガスを吸収筒の内管に流通させて炭酸ガスの
回収を行った。
【００５１】このような炭酸ガス回収操作において、吸
収筒出口のガス温度を測定した。また、炭酸ガス回収操
作を１時間続行した後に吸収筒出口における炭酸ガス濃
度を測定した。これらの結果を下記表３に併記する。
収筒出口のガス温度を測定した。また、炭酸ガス回収操
作を１時間続行した後に吸収筒出口における炭酸ガス濃
度を測定した。これらの結果を下記表３に併記する。
【００５２】
【表３】
【００５３】前記表３から明らかなように加熱手段を用
いて吸収筒の内管内の炭酸ガス吸収・放出材を加熱する
実施例６、７は、炭酸ガスを回収する窒素ガスの流量に
関係せずに吸収筒出口のガス温度を前記（２）式の炭酸
ガス放出反応が進行し易い温度域に制御できるため、吸
収筒の内管内の炭酸ガス吸収・放出材を加熱しない比較
例３、４と比べて、優れた炭酸ガス回収能力を有するこ
とがわかる。
いて吸収筒の内管内の炭酸ガス吸収・放出材を加熱する
実施例６、７は、炭酸ガスを回収する窒素ガスの流量に
関係せずに吸収筒出口のガス温度を前記（２）式の炭酸
ガス放出反応が進行し易い温度域に制御できるため、吸
収筒の内管内の炭酸ガス吸収・放出材を加熱しない比較
例３、４と比べて、優れた炭酸ガス回収能力を有するこ
とがわかる。
【００５４】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば比
較的温度の高い炭酸ガス含有ガスの処理が可能で、かつ
炭酸ガス分離のために消費するエネルギーを低減して、
高効率、低コストでエネルギープラント等の排気ガス中
の炭酸ガスを吸収・濃縮することが可能な炭酸ガス分離
装置を提供できる。
較的温度の高い炭酸ガス含有ガスの処理が可能で、かつ
炭酸ガス分離のために消費するエネルギーを低減して、
高効率、低コストでエネルギープラント等の排気ガス中
の炭酸ガスを吸収・濃縮することが可能な炭酸ガス分離
装置を提供できる。
【図１】本発明に係わる炭酸ガス分離装置を示す概略
図。
図。
【図２】本発明に係わる別の炭酸ガス分離装置を示す概
略図。
略図。
１1 、１2 …吸収筒、 ４1 、４2 …リチウム化ジルコニア（炭酸ガス吸収・放
出材）、 ７1 〜７10…バルブ、 １４…燃焼器、 １８…冷却用熱交換器。
出材）、 ７1 〜７10…バルブ、 １４…燃焼器、 １８…冷却用熱交換器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤坂 芳浩 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 富松 師浩 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内
Claims (3)
- 【請求項１】 炭酸ガス導入口および生成ガス排出口を
有する反応容器と、この反応容器に収納されるＭモルの
リチウム化ジルコニアとを具備し、 前記導入口を通して前記容器内に導入されるガスの流量
が４Ｍモル／時間〜５０Ｍモル／時間の範囲であること
を特徴とする炭酸ガス分離装置。 - 【請求項２】 炭酸ガス導入口および生成ガス排出口を
有する反応容器と、 この反応容器に収納されるリチウム化ジルコニアと、 前記反応容器の熱を放出する手段とを具備したことを特
徴とする炭酸ガス分離装置。 - 【請求項３】 炭酸ガスとの反応により炭酸塩を生成す
るリチウム化ジルコニアが収納され、ガスの出入口を有
する複数の反応容器を具備し、 前記各反応容器は、炭酸ガスの吸収と放出が交互になさ
れ、かつ前記各反応容器のうち、炭酸塩から炭酸ガスを
回収する反応容器は熱を供給する手段を有することを特
徴とする炭酸ガス分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06286097A JP3544818B2 (ja) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | 炭酸ガス分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06286097A JP3544818B2 (ja) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | 炭酸ガス分離装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10249152A true JPH10249152A (ja) | 1998-09-22 |
| JP3544818B2 JP3544818B2 (ja) | 2004-07-21 |
Family
ID=13212480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06286097A Expired - Fee Related JP3544818B2 (ja) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | 炭酸ガス分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3544818B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001028661A1 (en) * | 1999-10-20 | 2001-04-26 | Alstom Power K.K. | Regenerative type carbon dioxide separator and carbon dioxide separating system |
| US7744845B2 (en) | 2005-08-25 | 2010-06-29 | Magnesium Elektron Limited | Synthesis of lithium zirconate |
| CN106139882A (zh) * | 2015-04-02 | 2016-11-23 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种化学吸附器结构 |
| JP2017109884A (ja) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | 株式会社東芝 | 二酸化炭素回収システム |
-
1997
- 1997-03-17 JP JP06286097A patent/JP3544818B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001028661A1 (en) * | 1999-10-20 | 2001-04-26 | Alstom Power K.K. | Regenerative type carbon dioxide separator and carbon dioxide separating system |
| US6521026B1 (en) | 1999-10-20 | 2003-02-18 | Alstom K.K. | Regenerative type carbon dioxide separator and carbon dioxide separating system |
| KR100728170B1 (ko) * | 1999-10-20 | 2007-06-13 | 알스톰 가부시키가이샤 | 이산화탄소 분리 시스템 |
| US7744845B2 (en) | 2005-08-25 | 2010-06-29 | Magnesium Elektron Limited | Synthesis of lithium zirconate |
| CN106139882A (zh) * | 2015-04-02 | 2016-11-23 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种化学吸附器结构 |
| JP2017109884A (ja) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | 株式会社東芝 | 二酸化炭素回収システム |
| CN106943848A (zh) * | 2015-12-14 | 2017-07-14 | 株式会社东芝 | 二氧化碳捕获系统和操作二氧化碳捕获系统的方法 |
| CN106943848B (zh) * | 2015-12-14 | 2021-04-13 | 株式会社东芝 | 二氧化碳捕获系统和操作二氧化碳捕获系统的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3544818B2 (ja) | 2004-07-21 |
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