[发明专利]混合吸附剂及气体中的二氧化碳的回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及混合吸附剂和采用该混合吸附材料从高炉煤气或燃烧排放气体等含有二氧化碳的气体中分离回收二氧化碳的方法。

本申请基于2009年5月8日提出的日本专利申请第2009-113817号并主张其优先权，这里引用其内容。

背景技术

近年来，为了防止地球温暖化，希望早期实施有效的对策。大气中的二氧化碳是引起地球温暖化的温室效应气体的主成分。因此，一般认为只要能够通过分离回收从火力发电厂等排放的燃烧排放气体及炼铁厂的高炉煤气中的二氧化碳，并使该二氧化碳固定化或有效利用，就能够大大地抑制地球温暖化。

作为从含有二氧化碳的气体中分离回收二氧化碳的方法，采用胺系吸收液的化学吸收法及采用吸附剂的物理吸附法已经实用化。

采用胺的化学吸收法开发于1930年代，在尿素合成工厂中已经实用化。可是，如专利文献1所述，在作为吸收液采用单乙醇胺等烷醇胺的水溶液的情况下，该水溶液容易腐蚀装置，因而需要采用高价的耐蚀钢。此外，在专利文献1中，为了使二氧化碳从吸收液中解吸，需要高的能量。

关于采用活性炭或沸石作为吸附剂的吸附法，通过采用真空泵的减压而使二氧化碳从吸附剂解吸的变压吸附(PSA)法已在小规模的装置中得到普及。该PSA法如非专利文献1所述，因是干式法而具有不需要化学吸收法中所需的腐蚀对策的优点。但是，PSA法具有在采用真空泵而使二氧化碳解吸时需要高能量的缺陷。此外，如非专利文献2所述，在采用大规模的装置的情况下，装置内的填充层的层厚加厚，二氧化碳解吸时压力损失ΔP增大。因此，不能确保层上部所需的极限真空度(ultimate pressure，几kPa水平)，从而二氧化碳的回收量下降。此外，为了确保该层上部所需的极限真空度而需要高性能的真空泵。在此种情况下，出现使二氧化碳解吸所需的能量进一步增加的问题。

在专利文献2中，公开了在对工业废水处理、生活污水处理、自来水处理等水处理、溶剂回收或空气净化中使用的废旧老化的活性炭进行再生时，在微波加热下使废旧老化炭与水蒸气等活性炭激活用气体接触的方法。然而，没有公开有关二氧化碳解吸的内容，也没有公开有关微波照射方法的详细内容。

如专利文献3所示，本发明人迄今为止发现了如下的方法：它作为气体中的二氧化碳的分离回收技术，在从物理吸附法中使用的吸附剂中解吸二氧化碳时，通过照射微波，与以往的方法相比能够降低能量消耗量。在该专利文献3中，公开了作为吸附剂，沸石、活性炭、或沸石与活性炭的混合物是有效的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-240966号公报

专利文献2：日本特开昭51-43394号公报

专利文献3：日本特开2008-273821号公报

非专利文献

非专利文献1：川井利长、铃木谦一郎，化学装置，Vol.31(8)，p.54(1989)

非专利文献2：若村修、芝村谦太郎、上野山清，新日铁技报，No.345，p.55(1992)

发明内容

发明所要解决的课题

如上所述，在采用二氧化碳吸附剂的利用物理吸附的分离回收法中，作为使吸附的二氧化碳从吸附剂解吸的方法，一般采用通过使体系(填充层)内减压而从吸附剂解吸二氧化碳的变压吸附(PSA)法。但是，该PSA法因具有上述的问题而不能用于大规模作业。此外，作为从吸附剂解吸二氧化碳的方法，还可考虑提高体系(填充层)内的温度的变温吸附(TSA)法。在该TSA法中，在采用加热的二氧化碳将吸附剂加热，使吸附的二氧化碳从吸附剂解吸，采用低温的氮或空气等气体将吸附剂冷却后，通过使含有二氧化碳的气体流通来吸附二氧化碳。TSA法中的升温和降温基本上依赖于气体和固体(吸附剂)之间的传热。因此，在TSA法中，与PSA法相比有解吸二氧化碳需要时间的问题。

于是，本发明人鉴于以上的现有技术的问题，认为在TSA法中只要能够以短时间实施升温和降温，就能够比PSA法更有效地从吸附剂解吸二氧化碳。于是，本发明人反复进行了潜心的研究，结果发现：在二氧化碳的解吸时通过照射微波能够有效地使二氧化碳解吸(参照专利文献3)。可是，为了更加降低二氧化碳的回收成本，需要更加降低二氧化碳的解吸所需的能量，更加提高二氧化碳的回收量。

因此，本发明的目的在于：提供一种在通过物理吸附法从吸附剂解吸二氧化碳时，能够比以往方法降低能量消耗的气体中二氧化碳的回收方法。

用于解决课题的手段