二氧化碳吸附剂及其制造方法、以及二氧化碳处理系统技术方案

一种二氧化碳吸附剂的制造方法，包括：配制胺化合物的浓度为5%以上且70%以下、且温度为10℃以上且100℃以下的胺水溶液的工序；使硅凝胶含浸于所述胺水溶液的工序；和对负载了所述胺化合物的所述硅凝胶进行通风干燥的工序。所述硅凝胶的粒径为1mm以上且5mm以下，平均细孔径为10nm以上且100nm以下，而且细孔容积为0.1cm

Carbon dioxide adsorbent and its manufacturing method, and carbon dioxide treatment system

The invention relates to a method for manufacturing a carbon dioxide adsorbent. The method comprises the following steps: preparing a amine compound with a concentration of more than 5% and less than 70%, and the amine water solution at temperatures above 10 degrees and below 100 degrees Celsius; making silicon gel impregnated in the amine aqueous solution process; and ventilating and drying the silica gel carrying the amine compound. Order. The size of the silica gel is above 1mm and below 5mm, the average pore diameter is more than 10nm and less than 100nm, and the pore volume is 0.1cm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二氧化碳吸附剂及其制造方法、以及二氧化碳处理系统
本专利技术涉及可逆地吸附包含于被处理气体中的二氧化碳的二氧化碳吸附剂及其制造方法、以及使用该二氧化碳吸附剂的系统。以往，公知的是使用固体二氧化碳吸附剂从由锅炉等燃烧设备排出的工艺气体等包括二氧化碳在内的被处理气体中分离去除二氧化碳的系统。专利文献1以及专利文献2公开了这种二氧化碳分离系统。专利文献1中记载的二氧化碳分离系统(二氧化碳去除系统)具备容纳二氧化碳吸附剂的容器，并且二氧化碳吸附剂从导入至容器内的被处理气体中可逆地吸附二氧化碳。该二氧化碳吸附剂含有胺、二氧化碳活化催化剂以及支撑胺和催化剂的多孔性物质。专利文献1的系统是以“批处理方式”进行处理，所述“批处理方式”重复执行包含“吸附工序”和“脱附工序”的一个循环的处理工序，所述“吸附工序”中二氧化碳吸附剂从被处理气体中吸附去除二氧化碳，所述“脱附工序”中将被吸附的二氧化碳从二氧化碳吸附剂进行脱附。另一方面，在接下来所示的专利文献2的系统是以吸附工序和脱附工序并列地连续执行的“连续处理方式”进行处理。专利文献2中记载的二氧化碳分离系统具备：在上下方向上朝下方依次排列的料斗、执行吸附工序的吸附塔、执行脱附工序的脱附塔(再生塔)、对吸附剂进行干燥的干燥塔、以及冷却吸附剂的冷却塔、和从冷却塔向料斗转移吸附剂的输送机。容纳于料斗中的二氧化碳吸附剂通过自身重力以吸附塔、脱附塔、干燥塔、冷却塔的顺序依次移动，并且通过输送机从冷却塔向料斗搬运。吸附塔和脱附塔中，通过在塔内下降的二氧化碳吸附剂和在各塔内上升的气体，形成移动层。在专利文献2的系统中，二氧化碳吸附剂是负载了胺化合物的多孔性物质，作为多孔性物质，例示活性炭、活性氧化铝等。现有技术文献：专利文献：专利文献1：日本特表2012-501831号公报；专利文献2：日本特开2013-121562号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题：在上述专利文献1的系统中，二氧化碳吸附剂相对于容器静止。另一方面，在上述专利文献2的系统中，二氧化碳吸附剂相对容器移动，二氧化碳吸附剂与容器间以及二氧化碳吸附剂彼此间发生摩擦或碰撞等。因此，尤其在连续处理方式中，相比于批处理方式，要求所使用的二氧化碳吸附剂具有更高的强度(特别是耐磨损性)。本专利技术是鉴于以上情况而形成，其目的是提供具备优异的吸附性且具备连续处理方式中耐用的强度的二氧化碳吸附剂及其制造方法、以及利用二氧化碳吸附剂的系统。解决问题的手段：根据本专利技术的二氧化碳吸附剂的制造方法包括：配制胺化合物的浓度为5％以上且70％以下、且温度为10℃以上且100℃以下的胺水溶液的工序；使硅凝胶含浸于所述胺水溶液的工序；和对负载了所述胺化合物的所述硅凝胶进行通风干燥的工序；所述硅凝胶的粒径为1mm以上且5mm以下，平均细孔径为10nm以上且100nm以下，而且细孔容积为0.1cm3/g以上且1.3cm3/g以下。然而，上述粒径、细孔容积以及平均细孔径中任意一个都是未负载胺化合物的状态下的硅凝胶中的值。而且，根据本专利技术的二氧化碳吸附剂是在粒径为1mm以上且5mm以下、平均细孔径为10nm以上且100nm以下、而且细孔容积为0.1cm3/g以上且1.3cm3/g以下的硅凝胶上负载胺化合物而形成的。而且，根据本专利技术的二氧化碳处理系统具备通过上述二氧化碳吸附剂在内部形成有移动层的吸附槽，在所述吸附槽的下部设置有供给含二氧化碳的被处理气体的被处理气体供给口，在所述吸附槽的上部设置有排出所述二氧化碳已被所述二氧化碳吸附剂吸附去除的排气的排气排出口。根据上述二氧化碳吸附剂以及其制造方法，可以提供二氧化碳吸附性能优异且具备能够经受利用于连续处理方式的二氧化碳处理系统的耐磨损性的二氧化碳吸附剂。专利技术效果：根据本专利技术，可以提供具备优异的吸附性且具备能够经受使用于连续处理方式的强度的二氧化碳吸附剂及其制造方法、以及利用二氧化碳吸附剂的系统。附图说明图1是示出能使用根据本专利技术的二氧化碳吸附剂的二氧化碳处理系统的概略结构的图；图2A是示意性示出硅凝胶粒径的图；图2B是示意性示出硅凝胶的细孔容积以及细孔径的图；图3是示出多孔物质内的二氧化碳－空气扩散阻力与细孔径之间关系的图表；图4是示出使硅凝胶负载二乙醇胺而形成的吸附剂的硅凝胶细孔容积与二氧化碳吸附量之间关系的图表；图5是示出硅凝胶的旋转磨损试验的结果的图表。实施专利技术的形态根据本专利技术的二氧化碳吸附剂(以下可能被简称为“吸附剂”)是为了从含有二氧化碳的被处理气体中可逆地吸附去除二氧化碳而进行利用的。该吸附剂具有优异的二氧化碳吸附能力以及耐磨损性，适合利用于通过连续处理方式从被处理气体中吸附去除二氧化碳的系统。(二氧化碳处理系统)图1中示出能使用二氧化碳吸附剂的二氧化碳处理系统1的概略结构。图1所示的二氧化碳处理系统1是二氧化碳分离系统1A和二氧化碳回收系统1B复合而成的连续处理方式的系统，所述二氧化碳分离系统1A使用吸附剂选择性分离被处理气体中含有的二氧化碳，所述二氧化碳回收系统1B从吸附剂脱附(脱离)并回收二氧化碳。二氧化碳处理系统1具备吸附槽11、脱附槽12、干燥槽13、和从干燥槽13出口至吸附槽11的入口搬运吸附剂的输送机15。以使吸附剂通过重力从吸附槽11移动至干燥槽13的形式，从上方以吸附槽11、脱附槽12以及干燥槽13的顺序在上下方向上排列配置。通过输送机15搬运过来的吸附剂从设置于上部的入口以规定的供给速度供给至吸附槽11。而且，吸附剂以规定的排出速度从设置于吸附槽11下部的出口被排出。在吸附槽11的下部，通过被处理气体供给管36导入由被处理气体源35产生的被处理气体。被处理气体例如是燃烧排气等含有10～30％二氧化碳的常压附近的气体。被处理气体供给管36中可以设置有至少一个前处理槽37。前处理槽37中，被处理气体冷却至适合二氧化碳吸附反应的温度。另外，对导入至吸附槽11的被处理气体，除了冷却以外，可以实施脱硫、脱尘、减温、除湿等前处理。吸附槽11中形成有向上流动的被处理气体和向下移动的吸附剂相接触的移动层。与被处理气体接触的吸附剂选择性地吸附包含于被处理气体中的二氧化碳。此时的吸附剂温度例如是40℃。二氧化碳被分离去除的被处理气体(排气)从吸附槽11的上部被排出。另一方面，吸附了二氧化碳的吸附剂从吸附槽11的下部被排出，并且通过自身重力向脱附槽12的入口移动。在脱附槽12中，从设置于上部的入口供给吸附了二氧化碳的吸附剂，并且从设置于下部的出口以规定的排出速度排出吸附剂，以此使吸附剂在槽内从上向下以规定速度移动。而且，脱附槽12的下部被供给从蒸汽发生器38输送来的脱附用水蒸气。在脱附槽12中形成有向上流动的脱附用水蒸气与向下移动的吸附剂接触的移动层。当脱附用水蒸气与吸附剂接触时，脱附用水蒸气在吸附剂的表面冷凝，此时释放出冷凝热。将该冷凝热作为脱离能量，并且使二氧化碳从吸附剂脱离。脱附槽12的上部通过二氧化碳回收管31与二氧化碳保持器17连接。在二氧化碳回收管31上设置有将脱附槽12的气体向二氧化碳保持器17送出的泵16。脱附槽12内的气体(即二氧化碳)向二氧化碳回收管31强制排气，通过泵16压缩后贮留于二氧化碳保持器17中。另一方面，二氧化碳脱附后的含有冷凝水的吸附剂从脱附槽12的下部排出，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化碳吸附剂的制造方法，其特征在于，包括：配制胺化合物的浓度为5%以上且70%以下、且温度为10℃以上且100℃以下的胺水溶液的工序；使硅凝胶含浸于所述胺水溶液的工序；和对负载了所述胺化合物的所述硅凝胶进行通风干燥的工序；所述硅凝胶的粒径为1mm以上且5mm以下，平均细孔径为10nm以上且100nm以下，而且细孔容积为0.1cm3/g以上且1.3cm3/g以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.14 JP 2016-0491031.一种二氧化碳吸附剂的制造方法，其特征在于，包括：配制胺化合物的浓度为5%以上且70%以下、且温度为10℃以上且100℃以下的胺水溶液的工序；使硅凝胶含浸于所述胺水溶液的工序；和对负载了所述胺化合物的所述硅凝胶进行通风干燥的工序；所述硅凝胶的粒径为1mm以上且5mm以下，平均细孔径为10nm以上且100nm以下，而且细孔容积为0.1cm3/g以上且1.3cm3/g以下。2.根据权利要求1所述的二氧化碳吸附剂的制造方法，其特征在于，所述硅凝胶的由下式（1）定义的耐水性N为45%以上；N=（W/W0）×100…（1）；其中，N为硅凝胶的耐水性（%）；W0为浸渍于水中的硅凝胶颗粒的全部数量（个）；W为W0中未发生破裂的硅凝胶颗粒的个数（个）。3.根据权利要求1或2所述的二氧化碳吸附剂的制造方法，其特征在于，所述胺化合物是从由具备至少一个羟基的胺类、以及聚胺类组成的组中选择的至少一种。4.一种二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述二氧化碳吸附剂是在粒径为1mm以上且5mm以下、平均细孔径为10nm以上且100nm以下、而...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥村雄志，根上将大，吉泽克浩，川野明人，野村嘉道，岩崎英和，西部祥平，
申请(专利权)人：川崎重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP