[发明专利]气体回收浓缩装置

说明书

本发明涉及一种耐久性高的变温吸附二氧化碳回收浓缩装置，在从烟道气体等中回收二氧化碳气体的蜂窝转子回收浓缩装置中，尽可能以高回收率进行回收、尽可能浓缩成高浓度、能够小型化、能够利用100℃以下的低温废热且能够减少用于回收浓缩的能量。使载持有具有二氧化碳气体的吸附能力的吸着材料(固态胺等)粒子的蜂窝转子在至少区分密封为吸着区和解吸区的壳体内旋转，以吸着区的蜂窝浸湿的状态，与包含二氧化碳的原料接触，一边蒸发冷却水，一边吸着二氧化碳气体，并通过旋转使吸着有二氧化碳气体的蜂窝移动到解吸区，且与低压蒸汽接触来解吸高浓度的二氧化碳气体，从而能够以高回收率及高浓度连续地回收二氧化碳气体。

技术领域

本发明涉及一种变温吸附二氧化碳回收浓缩装置，其以高回收率进行回收、能够浓缩成高浓度、能够小型化、耐久性高、能够利用100℃以下的废热且耗能少。

背景技术

作为全球变暖的应对措施，全世界都在努力尽可能地减少从工业、汽车及家庭排出的二氧化碳。为此，正进行将耗能设备改良为节能设备，且进行替换旧设备的努力。并且，作为发电等的产生能量的设备，使用利用了太阳光或风力等可再生能源的设备或进行提高火力发电厂的发电效率的改良，将来还研发出对从火力发电厂排出的二氧化碳进行回收浓缩来储存于地下或深海的技术等。

在如上所述的努力中，本案发明尤其涉及一种由从火力发电厂或燃烧炉等中排出的气体回收浓缩二氧化碳的技术。

作为火力发电厂，燃料中最普遍使用石油或天然气或煤炭，除此以外，有焚烧城市所排出的垃圾的发电厂等。在这种火力发电厂中，作为燃料使用煤炭的发电厂具有如下特征。即，燃料廉价，煤炭的世界储量远远多于石油，储藏场所也在世界各地而容易获取，因此具有能够稳定地供给电力的特征。

然而，相较于石油或天然气，煤炭存在燃烧时所排出的二氧化碳较多，而且硫化物也多的问题。而且，不仅煤炭，重质石油也存在与煤炭同样的问题。因此，在将煤炭或重质油作为燃料的发电厂等中，设置去除硫氧化物或氮氧化物的装置来防止环境污染。

然而，即使去除硫氧化物、氮氧化物来防止环境污染，也依然存在排出大量二氧化碳并促进全球变暖的问题。

作为该改善方案，研发有对废气中的二氧化碳进行分离回收浓缩，并将所回收的二氧化碳储存于地下或深海的技术。作为该二氧化碳的分离回收浓缩方法，提出有深冷法、吸收法、吸附法、膜分离法等各种方案。

深冷法为对原料气体进行加压，并利用加压下的各气体的液化温度的差来对二氧化碳进行液化分离的方法。需要压缩气体的压缩机的电力及进行深冷的制冷机的电力，例如在二氧化碳浓度为10％左右的情况下，二氧化碳以外的无需进行回收的其他90％的气体也必须一同进行压缩、深冷，因此存在能耗变得过大的缺陷。

吸收法为使二氧化碳吸收于单乙醇胺等胺系碱溶液来进行回收，并通过进行加热来脱离二氧化碳而浓缩的方法，其已被实际使用，但由于处理碱溶液而需要耐蚀性的昂贵的材料，因此成本较高。并且，胺水溶液的浓度为30％左右，70％左右为水，由于所处理的液体的热容庞大，因此即使在所需要的位置配置换热器来进行热回收也接近节能化的极限。(非专利文献2)而且，单乙醇胺等为进行蒸发的药品，因此存在向大气中排气而导致的二次污染也成为忧患等问题。

吸附法使用沸石或活性碳等气体吸附材料，且具有利用压力差进行吸附解吸的变压吸附法(以下PSA法)与利用温度差进行吸附解吸的变温吸附法(以下TSA法)。PSA法为利用通过压力而使二氧化碳的吸附量发生变化的原理而进行加压来仅吸附二氧化碳，且进行减压来解吸分离回收二氧化碳的方法，因此需要耐压容器，作为外围设备还需要电磁阀、压缩机、真空泵等精密机器，存在难以大型化的问题。

TSA法为在摄氏50℃(以后，温度全部称为“摄氏”)以下的温度下吸附二氧化碳，且加热至100～200℃左右的温度来解吸二氧化碳并进行回收的方法。在对填充有二氧化碳吸附材料的多个吸附塔进行吸附与再生的交替切换的多塔式中，气体的压力损失较高，且无法避免基于塔的切换的浓度、压力的变动，存在难以大型化等的缺陷。