[发明专利]CO2的沸石膜分离回收系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜分离系统，其在回收氢气制备工艺等的CO₂的分离中，高效率地回收CO₂。

背景技术

在现有的工业性应用的氢气制备工艺中，首先通过水蒸气转化或部分氧化，将烃等转化为以氢气和一氧化碳为主要成分的气体，接下来，按照下述化学反应式使一氧化碳与水蒸气反应，从而制备氢气。

CO+H₂O→H₂+CO₂

在这样制备的气体中，在含有氢气的同时，也含有大量的CO₂，因此为了氢气的工业性应用，需要除去/回收CO₂。

作为CO₂的除去/回收技术，以往使用胺吸收法等化学吸收法、PSA（变压吸附、Pressure Swing Adsorption）等物理吸附法等。但是，这些CO₂的除去/回收技术，吸收剂、吸附剂的再生处理会消耗大量的能量，其成本占CO₂分离成本的一半以上。

与此相对，由于膜分离能够连续地操作，不需要吸收剂、吸附剂的再生处理，因此作为节能的工艺而受到期待。

在专利文献1、2中，作为CO₂促进输送膜，使用在湿润条件下起作用的有机高分子膜。

图5为表示利用如专利文献1和2中所记载的有机高分子膜的膜分离来分离回收CO₂的氢气制备工艺的流程图。

作为原料的烃或醇在水蒸气转化炉10中转化，生成H₂、CO₂、CO、CH₄（少量）和H₂O，接下来，将其导入水煤气变换反应器11，在这里将气体中的CO转换为CO₂，气体中的CO降低至少量。生成的气体输送至分离组件12，由有机高分子膜13分离回收CO₂，从而 得到H₂浓缩气体。

如上所述，通过使用有机高分子膜的分离膜，能够使CO₂/H₂分离选择性达10以上地高选择性地回收CO₂。

另一方面，这些分离膜的CO₂渗透率小，其最大为2×10^-7（mol/（m²·s·Pa））左右，如果考虑应用至大型氢制备设备，则希望CO₂渗透率为5×10^-7（mol/（m²·s·Pa））以上，且CO₂/H₂分离选择性为10以上。

此外，非专利文献1中报道有使用了疏水性沸石膜的CO₂/H₂分离结果，但其在干燥条件下，分子径小的氢气优先渗透，在湿润条件下，少量CO₂优先渗透，其CO₂/H₂分离选择性小，为2.9～6.2左右。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008-36463号公报

专利文献2：日本专利特许4264194号说明书

非专利文献1：膜科学杂志（Journal of Membrane Science），2010年，第360卷，284-291页。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明鉴于上述情况，其目的在于，提供一种CO₂膜分离回收系统，其在回收氢气制备工艺等的CO₂中，CO₂渗透率及CO₂分离选择性优异。

解决技术问题的技术手段

为解决上述技术问题，本发明的CO₂膜分离回收系统的特征在于，在CO₂膜分离装置（means）的前段具备脱水装置，并且，CO₂膜分离装置具备在具有CO₂选择渗透性的多孔质基体上成膜的亲水性沸石膜，该亲水性沸石膜通过100～800℃的加热处理进行了脱水处理，优选150～400℃。