[发明专利]二氧化碳分离方法和二氧化碳分离装置

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化碳分离方法和二氧化碳分离装置。

背景技术

作为对燃料电池供氢的方法，有水蒸气改质。水蒸气改质中，使烃与水蒸气反应而得到一氧化碳和氢气，进而使所得一氧化碳与水蒸气反应而生成二氧化碳和氢气。通过从生成的包含二氧化碳和氢气的混合气体中分离二氧化碳，从而得到氢气。

作为从混合气体中分离二氧化碳的方法，由于实现节能化，近年来膜分离法受到关注。作为膜分离法中使用的气体分离膜，截止至今提出了各种分离膜。其中，积极地进行了利用二氧化碳与二氧化碳载体的可逆性反应的二氧化碳分离促进运输膜的开发研究(专利文献1、2)。例如，专利文献3提出了下述技术：通过将利用了促进运输机理的二氧化碳分离膜的透过侧加压至饱和水蒸气压力以上、或者向上述透过侧供给已加湿的清扫气体，从而抑制水从上述透过侧的上述二氧化碳分离膜蒸发，并提高二氧化碳分离膜的二氧化碳透过性能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本公开专利公报“日本特开2009-195900号(2009年9月3日公开)”

专利文献2：日本公开专利公报“日本特开2001-120940号(2001年5月8日公开)”

专利文献3：日本公开专利公报“日本特开2013-22581号(2013年2月40日公开)”

发明内容

发明要解决的问题

然而已知：以往的使用了二氧化碳分离膜的二氧化碳分离方法中，尚未充分发挥出二氧化碳分离膜所具有的二氧化碳的透过性能。本发明人等发现：如果将二氧化碳分离膜的透过侧过度加压，则供给侧与透过侧的压力差变小，因此，存在二氧化碳分离膜的二氧化碳透过性能降低的问题。进而，本发明人等发现下述问题：为了对二氧化碳分离膜的透过侧供给已加湿的清扫气体，需要追加清扫气体的新气体源、加湿调整工序，因此无法实现通过导入膜分离法而能够期待的节能化。本发明用于解决这些问题。

本发明的目的在于，提供通过将透过二氧化碳分离膜的透过气体的压力调整至适当的范围而确保二氧化碳分离膜的供给侧与透过侧的压力差，并且，透过了二氧化碳分离膜的水蒸气会带来清扫效果，因此使上述二氧化碳分离膜发挥出高的二氧化碳透过性能的二氧化碳分离方法。

此外，本发明的其它目的在于，提供二氧化碳分离膜的二氧化碳透过性能优异的二氧化碳分离装置。

用于解决问题的方法

为了解决上述课题，本发明包括下述技术方案。

<1>一种二氧化碳分离方法，其特征在于，其具备：

将至少包含二氧化碳和水蒸气的混合气体供给至包含亲水性树脂和二氧化碳载体的二氧化碳分离膜的混合气体供给工序；

利用上述二氧化碳分离膜从上述混合气体中分离包含二氧化碳的透过气体的二氧化碳分离工序；

调整与上述二氧化碳分离膜接触的气体的温度，使得向上述二氧化碳分离膜供给的混合气体与透过上述二氧化碳分离膜的透过气体的温度差达到0℃以上且20℃以下的范围的温度调整工序；以及

对透过上述二氧化碳分离膜的透过气体的压力进行调整的压力调整工序，

向上述二氧化碳分离膜供给的混合气体的水蒸气分压与透过上述二氧化碳分离膜的透过气体的压力满足下述式(1)。

2.5kPaA<(透过气体的压力)<(混合气体的水蒸气分压)…(1)

<2>根据<1>所述的二氧化碳分离方法，其中，透过上述二氧化碳分离膜的透过气体的压力通过压力调整单元进行调整。

<3>根据<1>所述的二氧化碳分离方法，其中，透过上述二氧化碳分离膜的透过气体的压力利用由透过气体的流路结构导致的压力损失进行调整。

<4>根据<1>～<3>中任一项所述的二氧化碳分离方法，其中，与上述二氧化碳分离膜接触的气体的温度通过温度调整单元进行调整。

<5>根据<1>～<4>中任一项所述的二氧化碳分离方法，其特征在于，向上述二氧化碳分离膜供给的混合气体的水蒸气分压与透过上述二氧化碳分离膜的透过气体的压力还满足下述式(2)。

(混合气体的水蒸气分压)×0.25<(透过气体的压力)<(混合气体的水蒸气分压)…(2)