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公開番号2025043448
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-01
出願番号2023150723
出願日2023-09-19
発明の名称二酸化炭素吸着装置
出願人株式会社西部技研
代理人
主分類B01D 53/04 20060101AFI20250325BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】吸脱着の繰り返しによって吸着性能が低下する二酸化炭素吸着材を対象とし、簡便な方法で吸着材を再担持することによって再生し、長期に渡って吸着性能を維持できる二酸化吸着装置を提供する。
【解決手段】二酸化炭素吸着材を担持したロータを有する連続式の二酸化炭素吸着装置において、吸着材の性能低下が生じた際に、ロータを再担持用溶液に含浸する方法、ロータに再担持用溶液の液滴を滴下する方法、ロータに再担持用ミストや再担持ガスを流通する方法、ロータを密閉機構に入れ再担持用ミストや再担持用ガスを燻蒸して充満させる方法等を用いて、二酸化炭素吸着材の吸着性能を再生させる。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
二酸化炭素吸着材を担持したロータを再担持用溶液に含浸する含浸工程と、前記ロータに付着した前記再担持用溶液を乾燥する乾燥工程とを有し、前記含浸工程と前記乾燥工程を１回又は交互に複数回繰り返すことを特徴とする二酸化炭素吸着材の再生方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
二酸化炭素吸着材を担持したロータに再担持用溶液の液滴を滴下する滴下工程と、前記ロータに付着した前記再担持用溶液の液滴を乾燥する乾燥工程とを有し、前記滴下工程と前記乾燥工程を１回又は交互に複数回繰り返すことを特徴とする二酸化炭素吸着材の再生方法。
【請求項３】
二酸化炭素吸着材を担持したロータに再担持用ミスト及び／又は再担持用ガスを流通する流通工程と、前記ロータに付着した前記再担持用ミスト及び／又は再担持用ガスを乾燥する乾燥工程とを有し、前記流通工程と前記乾燥工程を１回又は交互に複数回繰り返すことを特徴とする二酸化炭素吸着材の再生方法。
【請求項４】
二酸化炭素吸着材を担持したロータを密閉機構内に密閉し、前記密閉機構内に再担持用ミスト及び／又は再担持用ガスを燻蒸して充満させる燻蒸工程と、前記ロータに付着した前記再担持用ミスト及び／又は再担持用ガスを乾燥する乾燥工程とを有し、前記燻蒸工程と前記乾燥工程を１回又は交互に複数回繰り返すことを特徴とする二酸化炭素吸着材の再生方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の二酸化炭素吸着材の再生方法において、ロータの水洗工程を有することを特徴とする二酸化炭素吸着材の再生方法。
【請求項６】
二酸化炭素吸着材を担持したロータを、少なくとも吸着ゾーンと脱着ゾーンに分割し、前記吸着ゾーンに吸着対象ガスを通風して、前記吸着対象ガスに含まれる二酸化炭素を前記二酸化炭素吸着材に吸着させ、前記脱着ゾーンに加熱した脱着用ガスを通風して、吸着した二酸化炭素を脱着させる二酸化炭素吸着装置において、前記吸着ゾーン及び／又は前記脱着ゾーンに再担持用溶液の液滴を滴下する、及び／又は再担持用ミスト及び／又は再担持用ガスを流通することによって、前記二酸化炭素吸着材を再生させることを特徴とする二酸化炭素濃縮装置。
【請求項７】
二酸化炭素吸着材を担持したロータを、少なくとも吸着ゾーンと脱着ゾーンと再担持ゾーンに分割し、前記吸着ゾーンに吸着対象ガスを通風して、前記吸着対象ガスに含まれる二酸化炭素を前記二酸化炭素吸着材に吸着させ、前記脱着ゾーンに加熱した脱着用ガスを通風して、吸着した二酸化炭素を脱着させる二酸化炭素吸着装置において、前記再担持ゾーンに再担持用溶液の液滴を滴下する、及び／又は再担持用ミスト及び／又は再担持用ガスを流通することによって、前記二酸化炭素吸着材を再生させることを特徴とする二酸化炭素濃縮装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素吸着材を担持したロータを用いた二酸化炭素吸着装置及び二酸化炭素吸着材の性能を回復する方法（以下、「再生方法」という。）に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、多方面で空気清浄へのニーズが高い。例えば、二酸化炭素を除去して、清浄な空気を居住空間に維持することへのニーズがある。また、ビニルハウスや植物工場等に濃縮した高濃度の二酸化炭素を供給することへのニーズもある。さらに、大気に放出される燃焼排気ガス中の二酸化炭素を分離回収し、二酸化炭素排出量を削減するカーボンニュートラルへのニーズも高い。このような社会的ニーズに応えるべく、二酸化炭素を除去、分離回収する装置が求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、二酸化炭素吸収機能を持つ二酸化炭素吸着材を保持したハニカムロータを用い、このロータを少なくとも吸着（処理）ゾーンと脱着（再生）ゾーンとに分割し、吸着（処理）対象空気を吸着ゾーンに通風して、吸着対象空気から二酸化炭素を分離除去し、脱着（再生）用空気を脱着ゾーンに通風して、二酸化炭素を脱離させ、吸着対象空気と脱着用空気の何れか、又は両方にエンタルピ―（温・湿度）調整手段を設けて、吸着対象空気と脱着用空気とのエンタルピ―差を制御することにより、二酸化炭素除去・濃縮性能を制御する二酸化炭素吸収式除去・濃縮装置が開示されている。
【０００４】
このような二酸化炭素吸着装置では、二酸化炭素吸着材として、ゼオライト、シリカゲル、活性炭等が用いられる。また、アミノ基を有するポリマーやイオン交換樹脂、無機アルカリ性化合物やアミン化合物を多孔質担体（アルミナ、ゼオライト、活性炭、イオン交換樹脂、ポリマー吸着材、シリカゲル、メソポーラスシリカ等）に担持させた吸着材が用いられる。
【０００５】
アルカリ金属又はアルカリ土類金属の炭酸塩や水酸化物といった無機アルカリ性化合物のうち、特にアルカリ金属炭酸塩である炭酸カリウムや炭酸ナトリウムといった炭酸塩を多孔質担体に担持した二酸化炭素吸着材（以下、「炭酸塩系吸着材」という。）は、二酸化炭素の吸着性が高く、高温でも極めて安定で、１００～２００℃で熱再生できる。特許文献２には、アルミナ、シリカゲル及びゼオライトからなる群より選ばれた少なくとも１つの多孔質担体に、炭酸カリウム及び炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムからなる群より選ばれた、少なくとも１つの炭酸塩を添着した炭酸塩系吸着材が開示されている。
【０００６】
アミノ基を有するポリマーやイオン交換樹脂、アミン化合物（トリエタノールアミンやモノエタノールアミン等）を多孔質担体に担持した二酸化炭素吸着材（以下、「アミン系吸着材」という。）は、二酸化炭素の吸着性が高く、居住空間や大気中の低濃度の二酸化炭素を常温で容易に吸着する。また、４０～７０℃の比較的低温での加熱によって吸着した二酸化炭素を容易に脱着する。
【０００７】
しかしながら、この加熱によって、アミン系吸着材を構成するアミノ基が酸化又は脱離してしまう。すなわち、二酸化炭素とアミン（Ｒ－ＮＨ）との結合脱着反応の際に、アミノ基が加熱によって酸化されたり（例えばラジカル機構）、脱離したり（例えばホフマン脱離）、カルバミン酸（Ｒ－ＮＨ－ＣＯＯＨ）を形成して二酸化炭素が徐々に固定される。このため、アミン系吸着材を使った二酸化炭素吸着材は、長期間使用することで、経年的な酸化等により容易に劣化してしまい、二酸化炭素の吸着性能が低下してしまう。
【０００８】
アミン系吸着材を二酸化炭素吸着材として用いる場合、一定期間毎に二酸化炭素吸着材を交換しなければならず、これにより、装置の運転停止といった支障をきたすだけでなく、吸着材の交換費用が頻繁に発生することとなる。このため、高い耐久性を持つ吸着材、吸着材を交換することなく性能を長期間に渡って維持する方法や吸着材の再生（性能を回復）する方法が開発検討されている。
【０００９】
特許文献３には、二酸化炭素吸着材を充填した吸着材充填槽を用いて、二酸化炭素の吸着と脱着を交互に繰り返して空気中の二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離装置が開示されている。多孔質担体として活性炭にアミン化合物としてジエタノールアミンを担持した二酸化炭素吸着材を充填した吸着材充填槽に、アミン回収装置とアミン水溶液調合装置とを接続し、稼働中に二酸化炭素吸着材から蒸散したアミン化合物を回収して、再担持過程においてアミン水溶液を二酸化炭素吸着材に含浸することによって、多孔質担体にアミン化合物を再担持し乾燥させることで、低下した二酸化炭素の吸着能を回復し、吸着材を交換することなく二酸化炭素吸着能を維持するようにしている。
【００１０】
また、特許文献４には、アミン化合物の化学構造に工夫を凝らし、経年劣化の発生を抑制し、二酸化炭素吸着処理の繰り返し使用に対しても高い耐久性を発揮できるアミン系吸着材が開示されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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