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公開番号2025008460
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023110650
出願日2023-07-05
発明の名称CO2吸着システムおよびCO2吸着方法
出願人国立大学法人東京大学
代理人弁理士法人フィールズ国際特許事務所
主分類B01D 53/047 20060101AFI20250109BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】小型化を図ることができ、かつCO₂含有ガス中のCO₂分圧が低い場合において、前処理としてCO₂含有ガスから水分を取り除かなくても、ゼオライトによるCO₂吸着量の低下を抑制できるCO₂吸着システムおよびCO₂吸着方法を提供する。
【解決手段】
本発明の一の態様によれば、ゼオライトが充填された吸着塔21、22と、吸着塔21、22にCO₂含有ガスG1を供給するCO₂含有ガス供給ライン31と、CO₂含有ガス供給ライン31に設けられた圧縮機41と、CO₂含有ガスG1から製品ガスG2を取り出す製品ガス取出ライン32と、CO₂含有ガスG1中のCO₂分圧が0.001kPa以上100kPa未満となるように圧縮機41を制御する圧力制御部72と、を備え、温度25℃および相対水蒸気圧0.5の環境下でのゼオライトの水分吸着率が5重量%以下である、CO₂吸着システム10が提供される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ゼオライトを用いてＣＯ
２
含有ガス中のＣＯ
２
を吸着するＣＯ
２
吸着システムであって、
ＣＯ
２
含有ガス中のＣＯ
２
を吸着するゼオライトが充填された１以上の吸着塔と、
前記吸着塔に接続され、前記吸着塔に前記ＣＯ
２
含有ガスを供給するＣＯ
２
含有ガス供給ラインと、
前記ＣＯ
２
含有ガス供給ラインに設けられ、前記ＣＯ
２
含有ガスを加圧する圧縮機と、
前記吸着塔に接続され、前記ＣＯ
２
含有ガスからＣＯ
２
が分離された製品ガスを取り出す製品ガス取出ラインと、
前記ＣＯ
２
含有ガス中のＣＯ
２
分圧が０．００１ｋＰａ以上１００ｋＰａ未満となるように前記圧縮機を制御する圧力制御部と、を備え、
温度２５℃および相対水蒸気圧０．５の環境下での前記ゼオライトの水分吸着率が５重量％以下である、ＣＯ
２
吸着システム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記ゼオライトがＡｌを含まない、または前記ゼオライトのＳｉ／Ａｌの原子比が５０以上である、請求項１に記載のＣＯ
２
吸着システム。
【請求項３】
前記ＣＯ
２
含有ガス供給ラインに介在した開閉弁と、前記開閉弁を制御する開閉弁制御部とをさらに備え、前記開閉弁制御部が、前記ＣＯ
２
含有ガスの供給時間が１秒以上１２０秒以下となるように前記開閉弁を制御する、請求項１に記載のＣＯ
２
吸着システム。
【請求項４】
前記吸着塔が２以上存在し、前記製品ガス取出ラインから分岐し、各前記吸着塔に接続され、かつ前記製品ガスの一部を再生ガスとして各前記吸着塔に供給する再生ガス供給ラインと、前記製品ガス取出ラインに介在し、かつ前記製品ガスの流量を調節する製品ガス流量調節部と、前記製品ガス流量調節部を制御する製品ガス流量制御部と、をさらに備え、前記製品ガス流量制御部が、前記製品ガス取出ラインにおける前記再生ガス供給ラインの分岐点よりも下流側から取り出される前記製品ガスと前記ＣＯ
２
含有ガスの流量比が１：１．１～１：２０となるように前記製品ガス流量調節部を制御する、請求項１に記載のＣＯ
２
吸着システム。
【請求項５】
ゼオライトを用いてＣＯ
２
含有ガス中のＣＯ
２
を吸着するＣＯ
２
吸着方法であって、
ゼオライトが充填された１以上の吸着塔を準備する工程と、
前記吸着塔内にＣＯ
２
分圧が０．００１ｋＰａ以上１００ｋＰａ未満のＣＯ
２
含有ガスを供給し、前記ゼオライトによって前記ＣＯ
２
含有ガス中のＣＯ
２
を吸着させて分離し、前記吸着塔から製品ガスを取り出す工程と、を備え、
温度２５℃および相対水蒸気圧０．５の環境下での前記ゼオライトの水分吸着率が５重量％以下である、ＣＯ
２
吸着方法。
【請求項６】
前記ゼオライトがＡｌを含まない、または前記ゼオライトのＳｉ／Ａｌの原子比が５０以上である、請求項５に記載のＣＯ
２
吸着方法。
【請求項７】
前記ＣＯ
２
含有ガスの供給時間が１秒以上１２０秒以下である、請求項５に記載のＣＯ
２
吸着方法。
【請求項８】
前記吸着塔が２以上存在し、前記製品ガスの一部を再生ガスとして各前記吸着塔に供給し、各前記吸着塔の前記ゼオライトからＣＯ
２
を脱着させて、前記ゼオライトを再生する工程をさらに備える、請求項５に記載のＣＯ
２
吸着方法。
【請求項９】
前記再生ガスとして前記製品ガスの一部を取り除いた後の前記製品ガスの残部と前記ＣＯ
２
含有ガスの流量比が、１：１．１～１：２０である、請求項８に記載のＣＯ
２
吸着方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯ
２
吸着システムおよびＣＯ
２
吸着方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、カーボンニュートラルの観点および新型コロナウィルスの感染対策から、ＣＯ
２
の回収技術が注目されている。現在、ゼオライトが充填された吸着塔を用いたＣＯ
２
吸着システムが開発されているが、ゼオライトは水分を吸着しやすいため、吸着塔に供給するＣＯ
２
の含むガスが水分を含んでいると、ゼオライトが水分を吸着することによりＣＯ
２
の吸着量が減少してしまうことがある。
【０００３】
このため、ゼオライトによる水分吸着を抑制するために、ゼオライトにＣＯ
２
含有ガスを供給する前処理として、ＣＯ
２
含有ガスから水分を除去している。しかしながら、前処理として、ＣＯ
２
含有ガスを除くためには、除湿装置が必要となるので、システムが大型化してしまう。
【０００４】
一方で、ＣＯ
２
を含有し、かつＣＯ
２
分圧が１００～４０００ｋＰａの高圧ガスを用い、またゼオライトとしてピュアシリカゼオライトを用いることによって、水分の吸着を抑えて、ＣＯ
２
を分離する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第５１８６４１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のようにＣＯ
２
含有ガス中のＣＯ
２
分圧が高い場合、すなわちＣＯ
２
含有ガス中のＣＯ
２
の量が多い場合には、ＣＯ
２
が水分を撥ね退けてゼオライトに吸着するが、ＣＯ
２
分圧が低い場合、すなわちＣＯ
２
含有ガス中のＣＯ
２
の量が少ない場合には、水分でゼオライトの細孔が充填されてしまうために吸着しにくい。このため、ＣＯ
２
分圧が低い場合においては、未だ、前処理としてＣＯ
２
含有ガスから水分を取り除く必要がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものである。すなわち、小型化を図ることができ、かつＣＯ
２
含有ガス中のＣＯ
２
分圧が低い場合において、前処理としてＣＯ
２
含有ガスから水分を取り除かなくても、ゼオライトによるＣＯ
２
吸着量の低下を抑制できるＣＯ
２
吸着システムおよびＣＯ
２
吸着方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
[１]ゼオライトを用いてＣＯ
２
含有ガス中のＣＯ
２
を吸着するＣＯ
２
吸着システムであって、ＣＯ
２
含有ガス中のＣＯ
２
を吸着するゼオライトが充填された１以上の吸着塔と、前記吸着塔に接続され、前記吸着塔に前記ＣＯ
２
含有ガスを供給するＣＯ
２
含有ガス供給ラインと、前記ＣＯ
２
含有ガス供給ラインに設けられ、前記ＣＯ
２
含有ガスを加圧する圧縮機と、前記吸着塔に接続され、前記ＣＯ
２
含有ガスからＣＯ
２
が分離された製品ガスを取り出す製品ガス取出ラインと、前記ＣＯ
２
含有ガス中のＣＯ
２
分圧が０．００１ｋＰａ以上１００ｋＰａ未満となるように前記圧縮機を制御する圧力制御部と、を備え、温度２５℃および相対水蒸気圧０．５の環境下での前記ゼオライトの水分吸着率が５重量％以下である、ＣＯ
２
吸着システム。
【０００９】
［２］前記ゼオライトがＡｌを含まない、または前記ゼオライトのＳｉ／Ａｌの原子比が５０以上である、上記［１］に記載のＣＯ
２
吸着システム。
【００１０】
［３］前記ＣＯ
２
含有ガス供給ラインに介在した開閉弁と、前記開閉弁を制御する開閉弁制御部とをさらに備え、前記開閉弁制御部が、前記ＣＯ
２
含有ガスの供給時間が１秒以上１２０秒以下となるように前記開閉弁を制御する、上記[１]または［２］に記載のＣＯ
２
吸着システム。
（【００１１】以降は省略されています）

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