气体回收浓缩装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种耐久性较高的变温吸附二氧化碳回收浓缩装置，在从烟道气体等中回收二氧化碳等气体的蜂窝转子回收浓缩装置中，尽可能以较高的回收率进行回收、尽可能浓缩成较高的浓度、能够小型化、能够利用100℃以下的低温废热且尽可能减少用于回收浓缩的能量的量。在本发明专利技术中，通过使具有酸性气体吸附能力的非水溶性吸附材料如固态胺等以湿润的状态与包含二氧化碳的混合气体接触来吸附二氧化碳的工序、使已吸附二氧化碳的所述吸附材料如固态胺等与温水接触来脱附高浓度二氧化碳的工序及脱附二氧化碳并分离所述吸附材料如固态胺等与温水而再次返回吸附工序，从而能够连续地大幅度提高酸性气体如二氧化碳的回收率及回收浓度。

Gas recovery concentrator

【技术实现步骤摘要】
气体回收浓缩装置
本专利技术涉及一种变温吸附二氧化碳回收浓缩装置，其以较高的回收率进行回收、能够以较高的浓度进行浓缩、能够小型化、耐久性较高、能够利用100℃以下的废热且耗能较少。
技术介绍
作为全球变暖的解决方案，全世界都在进行为了尽可能地减少从工业、汽车及家庭排出的二氧化碳的行动。为此，将耗能设备改良为节能设备，且进行替换旧设备的行动。并且，作为发电等的产生能量的设备，使用利用了太阳光或风力等可再生能源的设备或进行提高火力发电厂的发电效率的改良，将来还研发出对从火力发电厂排出的二氧化碳进行回收浓缩来储存于地下或深海的技术等。在如上所述的行动中，本案专利技术尤其涉及一种由从火力发电厂或燃烧炉等中排出的气体回收浓缩二氧化碳的技术。作为火力发电厂，燃料中最普遍使用石油或天然气或煤炭，除此以外，有焚烧城市排放垃圾的发电厂等。在这种火力发电厂中，作为燃料使用煤炭的发电厂具有如下特征。即，燃料廉价，煤炭的世界储量远远多于石油，储藏场所也在世界各地而容易获取，因此具有能够稳定地供给电力的特征。然而，相较于石油或天然气，煤炭存在燃烧时所排出的二氧化碳较多，而且硫化物也多的问题。而且，不仅煤炭，重质石油与煤炭存在同样的问题。因此，在将煤炭或重质油作为燃料的发电厂等中，设置去除硫磺氧化物或氮氧化物的装置来防止环境污染。然而，即使去除硫磺氧化物、氮氧化物来防止环境污染，也依然排出大量二氧化碳，存在加剧全球变暖的问题。作为该改善方案，研发有对排气中的二氧化碳进行分离回收浓缩，并将所回收的二氧化碳储存于地下或深海的技术。作为该二氧化碳的分离回收浓缩方法，提出有深冷法、吸收法、吸附法、膜分离法等各种方案。深冷法为对原料气体进行加压，并利用加压下的各气体的液化温度的差来对二氧化碳进行液化分离的方法。需要压缩气体的压缩机的电力及进行深冷的制冷机的电力，例如在二氧化碳浓度为10％左右的情况下，二氧化碳以外的无需进行回收的其他90％的气体也必须一同进行压缩、深冷，因此存在能耗变得过大的缺陷。吸收法为使二氧化碳吸收于单乙醇胺等胺系碱溶液来进行回收，并通过进行加热来脱离二氧化碳而浓缩的方法，其已被实际使用，但由于处理碱溶液而需要耐蚀性的昂贵的材料，因此成本较高。并且，胺水溶液的浓度为30％左右，70％左右为水，由于所处理的液体的热容庞大，因此即使在所需要的位置配置换热器来进行热回收也接近节能化的极限。(非专利文献2)而且，单乙醇胺等为进行蒸发的药品，因此存在向大气中排气而导致的二次污染也成为忧患等问题。吸附法使用沸石或活性碳等气体吸附材料，且具有利用压力差进行吸附脱附的变压吸附法(以下PSA法)与利用温度差进行吸附脱附的变温吸附法(以下TSA法)。PSA法为利用通过压力而二氧化碳的吸附量发生变化的原理而进行加压来仅分离吸附二氧化碳，且进行减压来脱附回收二氧化碳的方法，因此需要耐压容器，作为外围设备还需要电磁阀、压缩机、真空泵等精密机器，存在难以大型化的问题。TSA法为在摄氏50℃(以后，温度全部称为“摄氏”)以下的温度下吸附二氧化碳，且加热至100～200℃左右的温度来脱附二氧化碳并进行回收的方法。在对填充有二氧化碳吸附材料的多个吸附塔进行吸附与再生的交替切换的多塔式中，气体的压力损失较高，且无法避免基于塔的切换的浓度、压力的变动，存在难以大型化的缺陷。在TSA法之中，通过使用旋转型吸附蜂窝转子来低压力损失化或能够大型化的方法记载于专利文献3～5。然而，在二氧化碳的回收率、浓缩浓度、回收能量的节能性方面不够充分。专利文献1：日本特开平4-83509号公报；专利文献2：日本特开平6-91128号公报；专利文献3：日本特开2001-205045号公报；专利文献4：日本特开2003-181242号公报；专利文献5：日本特开2004-344703号公报；非专利文献1：“使用蜂窝吸附剂的燃烧排气中的CO2去除/浓缩系统优化方法的研究”化学工学论文集，第33卷，pp.218～229，2007。
技术实现思路
本专利技术涉及一种二氧化碳回收浓缩方法，该方法提出以较高的回收率进行回收、能够浓缩成高浓度、能够小型化、耐久性较高、能够再生利用100℃以下的废热且能耗较少的变温吸附二氧化碳回收浓缩装置。并且，应用本专利技术的原理，还能够实现更实用的转子式二氧化碳回收浓缩装置。在专利文献1、2中公开有使用将粒状二氧化碳吸附材料分割容纳于铲斗状容器而成的圆筒形容器的转子，使转子进行旋转或使导管装置进行旋转来在吸附区吸附二氧化碳，且在脱附区通过加热气体来脱附回收高浓度二氧化碳的方法。在该技术中，气体的压力损失较高，也没有考虑到节能性。在专利文献2中，公开有将原料气体的热利用为二氧化碳的脱附气体的热源的方法，但没有考虑到回收浓缩装置其本身的节能性。专利文献3中提出有蜂窝结构的转子，降低了压力损失。并且，公开有随着转子进行旋转而依次经过吸附区、基于加热二氧化碳气体的脱附区、气体净化区、再生冷却区(以下，表示为冷却区)而再次返回吸附区的流程。在通过脱附区并转移至下一个区的阶段，内含于蜂窝空隙中的高浓度二氧化碳气体随着转子的旋转而移动至下一个区，在下一个区为冷却区的情况下，高浓度气体释放于冷却气体中而降低二氧化碳回收率。作为该方案设置净化区。并且，在继脱附区而通过净化区之后，蜂窝也通过蓄热维持高温状态，因此二氧化碳的吸附力减弱，即使在此排放原料气体，二氧化碳气体也不被吸附而流出。在此，在吸附区的前方设置冷却区来构成为对蜂窝进行冷却之后转移至吸附区。由此，能够提高二氧化碳的回收率。在脱附区，构成气体加热线圈与脱附区的循环回路，并努力回收利用从锅炉等中排出的高温气体的热来提高节能性。并且，在冷却区构成气体冷却线圈与冷却区的循环回路，并努力提高冷却效果。然而，由于各自的循环气体量较多，因此存在需要更大型的蜂窝转子的缺陷。专利文献4提出将锅炉、脱硫装置、消除器、蜂窝转子除湿装置、蜂窝转子二氧化碳回收浓缩装置设为一个系统来对整个系统进行优化，但关于二氧化碳回收浓缩装置，不具有来自专利文献3的创造性。专利文献5公开了作为二氧化碳吸附转子的吸附材料，使用将Li、Mg、Na、Ca、Sr作为阳离子的SiO2/Al2O3比为2～2.5的范围的X型沸石，但关于二氧化碳浓缩装置，不具有来自专利文献3的创造性。在非专利文献1所公开的图1的二氧化碳回收浓缩装置中，用与专利文献3～5相关的物质使二氧化碳吸附蜂窝转子1通过转子驱动马达2并经由转子驱动带(或链)3，以1小时几～十几的转速进行旋转。随着转子1的旋转方向，以经过吸附区4、脱附区5、气体净化区6、冷却区7返回吸附区4的循环构成。构成有冷却区7、气体冷却线圈8及冷却气体鼓风机9之类的循环回路。脱附区5、脱附气体加热线圈10及脱附气体循环鼓风机11构成循环回路。对专利文献3～5及非专利文献1所公开的二氧化碳回收浓缩系统的结构进行说明。烟道气体为高温高湿度且还包含硫磺氧化物、氮氧化物、粉尘等污染气体，因此设置脱硝装置、湿式洗涤器、脱硫装置、袋式过滤器等如专利文献4所公开的前处理装置来去除处理有害气体或粉尘。在二氧化碳浓缩中使用载持沸石系吸附材料的蜂窝转子，因此与二氧化碳相比沸石优先吸附水蒸气而二氧化碳吸附能力降低，由此如专利文献4所公开，在基于蜂窝转子除湿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酸性气体、碱性气体的回收方法，其特征在于，该方法包括如下工序：使具有酸性气体吸附能力的非水溶性二氧化碳吸附材料以湿润的状态与包含二氧化碳的混合气体接触来进行气化冷却的同时吸附二氧化碳的工序；使已吸附二氧化碳的所述非水溶性二氧化碳吸附材料与温水接触来脱附高浓度二氧化碳的工序；及分离已脱附二氧化碳的所述非水溶性二氧化碳吸附材料与温水而再次返回二氧化碳吸附工序。

【技术特征摘要】
2016.10.11 JP 2016-1996651.一种酸性气体、碱性气体的回收方法，其特征在于，该方法包括如下工序：使具有酸性气体吸附能力的非水溶性二氧化碳吸附材料以湿润的状态与包含二氧化碳的混合气体接触来进行气化冷却的同时吸附二氧化碳的工序；使已吸附二氧化碳的所述非水溶性二氧化碳吸附材料与温水接触来脱附高浓度二氧化碳的工序；及分离已脱附二氧化碳的所述非水溶性二氧化碳吸附材料与温水而再次返回二氧化碳吸附工序。2.根据权利要求1所述的酸性气体、碱性气体的回收方法，其特征在于，所述非水溶性二氧化碳吸附剂为载持非水溶性胺的固态吸收剂。3.一种气体回收浓缩装置，其特征在于，相对于由具有酸性气体吸附能力的非水溶性吸附材料构成的转子的转子旋转方向，以经过吸附区、气体排放区、温水脱附区及液体排放区而再次返回所述吸附区的方式构成，对所述吸附区排放包含酸性气体的原料气体来吸附酸性气体，且在所述脱附区中使温水流入来脱附吸附于吸附材料的酸性气体，从而作为高浓度酸性气体而向外部输出。4.根据权利要求3所述的气体回收浓缩装置，其特征在于，相对于所述转子旋转方向，以经过吸附区、气体排放区、温水脱附区及液体排放区而再次返回所述吸附区的方式构成。5.根据权利要求3所述的气体回收浓缩装置，其特征在于，相...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈野浩志，
申请(专利权)人：株式会社西部技研，
类型：发明
国别省市：日本,JP