[发明专利]二氧化碳分离方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化碳分离方法及装置，更详细地，涉及利用使具有氨基的聚合物或多孔性物质的表面承载胺化合物的二氧化碳吸附材料，交替反复进行二氧化碳的吸附和脱附，分离空气中的二氧化碳的二氧化碳分离方法及装置。

背景技术

如所周知，潜水艇、宇宙飞船等由于不能够换气，因此在乘员居住的空间，使用将二氧化碳浓度保持于一定水平以下的二氧化碳分离装置。又，需要进行空气调节的办公室等有必要进行换气，但是随着近年来大气中的二氧化碳浓度的增大，为了将办公室内的二氧化碳浓度维持于一定值以下所需要的换气量年年增加。随着换气量的增加，制冷和供暖用的空调能量损失也增大，为了抑制这样的损失，研究了利用二氧化碳分离空调系统抑制换气量，降低空调能量损失的问题。

另一方面，削减作为地球温室化气体的二氧化碳的排放量，是全球范围的课题。一方面进行太阳能、风力、地热等的开发，另一方面，对使用煤等化石燃料时排放的燃烧废气中的二氧化碳进行分离回收，贮存于地下等的技术的开发研究和实证试验在全世界范围进行。

作为以燃烧废气为对象的大规模分离回收二氧化碳的技术之一，研究了将来自于炼铁厂高炉等的废气中的二氧化碳分离回收的化学吸收法，新的吸收液的开发也正在进行（专利文献1）。另一方面，关于二氧化碳的吸附分离技术，已知有使胺化合物或碳酸钾承载于活性炭等的二氧化碳吸附材料的开发（专利文献2、3）。

这样的二氧化碳吸附材料中，对使胺化合物承载于多孔性物质表面作为捕捉二氧化碳的材料，并利用该胺化合物吸附二氧化碳进行了深入的研究（专利文献3～5）。这些现有技术，公开了使氧化铝、沸石、碳分子筛、离子交换树脂、聚合物吸附剂等承载胺化合物的方法、利用加热的再生方法。胺化合物与二氧化碳的亲和性高，能够容易地吸附居住空间的低浓度二氧化碳。又，借助于100℃以下的低温加热，能够使吸附的二氧化碳容易地脱附并释放出来，因此具有吸附性能可再生的特征。这样，通过使用胺化合物的承载物，能够构建只将空气中的二氧化碳从居住空间的空气中去除、抑制新鲜空气的供给、以少量的能量净化居住空间的空气的系统。还公开了利用空调热源的废热使吸附二氧化碳的吸附材料再生，以此使二氧化碳分离装置连续运行的空调系统（专利文献6）。

专利文献1 ：日本特开2009－6275号公报；

专利文献2 ：日本专利第3853398号；

专利文献3 ：日本专利第2635446号（权利要求书）；

专利文献4 ：日本特表平3－502774号公报（权利要求书）；

专利文献5 ：日本特表2000－502289号公报（权利要求书）；

专利文献6 ：日本特开2006－275487号公报（权利要求书）。

发明内容

发明要解决的问题

然而，已知作为捕捉二氧化碳的材料使用的单乙醇胺、二乙醇胺等胺化合物会逐渐蒸散，因而长时间使用会降低二氧化碳吸附能力。又，已知这些胺的热稳定性也存在问题，在二氧化碳与胺（R－NH）发生结合脱附反应时，氨基由于加热而氧化，或形成氨基甲酸（R-NH-COOH），以将二氧化碳逐渐固定下来，从而二氧化碳吸附能力逐渐降低。因此每隔一定时间必须更换二氧化碳吸附材料，由于这些原因，不仅会导致装置停止运行的问题，而且会频繁产生吸附材料的更换费用。因此，尽管采用胺化合物的承载物的二氧化碳分离装置很久以来就广为人知，但是上述情况被认为是该装置不能够广泛普及的原因之一。

解决问题的手段

本发明是为了解决这样的现有技术中存在的问题而作出的，本发明的目的在于，提供能够避免使用胺化合物的二氧化碳吸附材料的二氧化碳吸附能力下降，不更换吸附材料而能够长时间维持二氧化碳吸附能力的二氧化碳分离方法及装置。

通常认为采用使多孔性物质表面承载胺化合物的吸附剂的二氧化碳分离装置中，与二氧化碳发生反应的胺化合物仅限于位于二氧化碳吸附剂表面的薄层的一部分。由此可知，不与二氧化碳发生反应而从多孔性物质表面蒸散的胺化合物较多。本发明的目的在于，提供能够回收从多孔性物质表面脱附的胺化合物，将其再度承载于多孔性物质，不更换吸附材料而能长时间维持二氧化碳吸附能力的二氧化碳分离方法及装置。