专利名称：二氧化碳分离方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及二氧化碳分离方法及装置，更详细地，涉及利用使具有氨基的聚合物或多孔性物质的表面承载胺化合物的二氧化碳吸附材料，交替反复进行二氧化碳的吸附和脱附，分离空气中的二氧化碳的二氧化碳分离方法及装置。
背景技术：
如所周知，潜水艇、宇宙飞船等由于不能够换气，因此在乘员居住的空间，使用将二氧化碳浓度保持于一定水平以下的二氧化碳分离装置。又，需要进行空气调节的办公室等有必要进行换气，但是随着近年来大气中的二氧化碳浓度的增大，为了将办公室内的二氧化碳浓度维持于一定值以下所需要的换气量年年增加。随着换气量的增加，制冷和供暖用的空调能量损失也增大，为了抑制这样的损失，研究了利用二氧化碳分离空调系统抑制换气量，降低空调能量损失的问题。另一方面，削减作为地球温室化气体的二氧化碳的排放量，是全球范围的课题。一方面进行太阳能、风力、地热等的开发，另一方面，对使用煤等化石燃料时排放的燃烧废气中的二氧化碳进行分离回收，贮存于地下等的技术的开发研究和实证试验在全世界范围进行。作为以燃烧废气为对象的大规模分离回收二氧化碳的技术之一，研究了将来自于炼铁厂高炉等的废气中的二氧化碳分离回收的化学吸收法，新的吸收液的开发也正在进行 (专利文献1)。另一方面，关于二氧化碳的吸附分离技术，已知有使胺化合物或碳酸钾承载于活性炭等的二氧化碳吸附材料的开发(专利文献2、3)。这样的二氧化碳吸附材料中，对使胺化合物承载于多孔性物质表面作为捕捉二氧化碳的材料，并利用该胺化合物吸附二氧化碳进行了深入的研究(专利文献3 5)。这些现有技术，公开了使氧化铝、沸石、碳分子筛、离子交换树脂、聚合物吸附剂等承载胺化合物的方法、利用加热的再生方法。胺化合物与二氧化碳的亲和性高，能够容易地吸附居住空间的低浓度二氧化碳。又，借助于100°C以下的低温加热，能够使吸附的二氧化碳容易地脱附并释放出来，因此具有吸附性能可再生的特征。这样，通过使用胺化合物的承载物，能够构建只将空气中的二氧化碳从居住空间的空气中去除、抑制新鲜空气的供给、以少量的能量净化居住空间的空气的系统。还公开了利用空调热源的废热使吸附二氧化碳的吸附材料再生，以此使二氧化碳分离装置连续运行的空调系统(专利文献6)。专利文献1 日本特开2009 — 6275号公报； 专利文献2 日本专利第3853398号；
专利文献3 日本专利第沈35446号(权利要求书)； 专利文献4 日本特表平3 - 502774号公报(权利要求书)； 专利文献5 日本特表2000 - 502289号公报(权利要求书)； 专利文献6 日本特开2006 - 275487号公报(权利要求书)。
发明内容
发明要解决的问题
然而，已知作为捕捉二氧化碳的材料使用的单乙醇胺、二乙醇胺等胺化合物会逐渐蒸散，因而长时间使用会降低二氧化碳吸附能力。又，已知这些胺的热稳定性也存在问题， 在二氧化碳与胺(R — NH)发生结合脱附反应时，氨基由于加热而氧化，或形成氨基甲酸 (R-NH-C00H),以将二氧化碳逐渐固定下来，从而二氧化碳吸附能力逐渐降低。因此每隔一定时间必须更换二氧化碳吸附材料，由于这些原因，不仅会导致装置停止运行的问题，而且会频繁产生吸附材料的更换费用。因此，尽管采用胺化合物的承载物的二氧化碳分离装置很久以来就广为人知，但是上述情况被认为是该装置不能够广泛普及的原因之一。解决问题的手段
本发明是为了解决这样的现有技术中存在的问题而作出的，本发明的目的在于，提供能够避免使用胺化合物的二氧化碳吸附材料的二氧化碳吸附能力下降，不更换吸附材料而能够长时间维持二氧化碳吸附能力的二氧化碳分离方法及装置。通常认为采用使多孔性物质表面承载胺化合物的吸附剂的二氧化碳分离装置中， 与二氧化碳发生反应的胺化合物仅限于位于二氧化碳吸附剂表面的薄层的一部分。由此可知，不与二氧化碳发生反应而从多孔性物质表面蒸散的胺化合物较多。本发明的目的在于， 提供能够回收从多孔性物质表面脱附的胺化合物，将其再度承载于多孔性物质，不更换吸附材料而能长时间维持二氧化碳吸附能力的二氧化碳分离方法及装置。本发明的二氧化碳分离方法，是使用承载有胺化合物的多孔性物质的二氧化碳吸附材料的二氧化碳分离方法，包括使上述二氧化碳吸附材料与处理对象气体接触以吸附二氧化碳的吸附过程；利用加热气流使二氧化碳从吸附二氧化碳的上述二氧化碳吸附材料脱附的脱附过程；以及使上述二氧化碳吸附材料的多孔性物质再度承载上述胺化合物的胺再承载过程。借助于此，因蒸散而从多孔性物质表面失去的胺化合物和因氧化而作为氨基甲酸 (力^ 〃 S >酸)固定于吸附材料上而消失的胺化合物能够得到补充，从而能够避免二氧化碳吸附材料的二氧化碳吸附能力的下降。又，在居住空间的空气和废气等处理气体中，除二氧化碳外，还包含挥发性有机物(V0C)，还有微量SOx和NOx等，这些物质吸附于吸附材料表面时，会使吸附材料吸附二氧化碳的能力下降，但是在本发明中，通过将胺化合物再度承载于多孔性物质，能够使下降的二氧化碳吸附能力得到恢复。这样的胺化合物在多孔性物质上的再度承载，可以在反复进行的吸附过程与脱附过程之间的适当的时期进行。也可以在上述方法中，还包括回收从上述二氧化碳吸附材料脱附的胺化合物的胺回收过程，在上述胺再承载过程中使用的上述胺化合物中，包含上述胺回收过程中回收的胺化合物。通过将回收的胺化合物再度承载于多孔性物质，能够减少胺化合物的浪费，同时能够避免吸附材料的二氧化碳吸附能力的下降。在此，上述胺回收过程可从上述脱附过程中的二氧化碳脱附后的气流回收上述胺化合物。特别是在脱附过程中使用加热的空气的情况下，由于在二氧化碳脱附的同时，胺化合物的一部分被蒸散，因此如果在二氧化碳的脱附过程中捕集胺，则能够回收几乎全部蒸散的胺化合物。
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又可以在上述方法中，还包括对在上述脱附过程中经由上述加热气流加热的上述二氧化碳吸附材料进行冷却的冷却过程，上述胺回收过程可从上述冷却过程中的冷却后的气流回收上述胺化合物。特别是，冷却过程的初期的二氧化碳吸附材料尚未充分冷却，在温度降低到常温之前的期间胺化合物的一部分被蒸散，因此通过将这些蒸散的胺化合物回收，使其再度承载于多孔性物质，能够减少胺化合物的浪费，同时能够避免吸附材料的二氧化碳吸附能力的下降。也可以在上述方法中，使用另一上述二氧化碳吸附材料，在这种情况下，还包括利用气流对在上述脱附过程中经由上述加热气流加热的上述二氧化碳吸附材料进行冷却的冷却过程；以及将对上述二氧化碳吸附材料进行冷却后的气流引入上述另一二氧化碳吸附材料，以将该气流中包含的胺化合物捕集于该另一二氧化碳吸附材料中的胺回收过程。在使用至少两吸附材料充填材料的二氧化碳分离方法中，往往将一二氧化碳吸附材料使用于二氧化碳的吸附，另一二氧化碳吸附材料处于待机状态下。对吸附二氧化碳后的二氧化碳吸附材料供给使二氧化碳脱附用的加热气流。特别是在二氧化碳脱附用的加热气流使用水蒸气的情况下，水蒸气首先凝结于二氧化碳吸附材料的端部，使温度上升，该温度上升位置依序移动，以依序使二氧化碳脱附。二氧化碳的脱附在比较短的时间完成，其后，对结束二氧化碳脱附的二氧化碳吸附材料供给冷却用气流。那时候，从该二氧化碳吸附材料出来的气流中包含蒸散的胺化合物，但是通过将该气流引入另一二氧化碳吸附材料， 能够将蒸散的胺化合物捕集于该另一二氧化碳吸附材料。借助于此，不特别设置回收胺化合物用的过程，就能够将蒸散的胺化合物回收于另一二氧化碳吸附材料。在上述二氧化碳分离方法中，胺化合物可使用单乙醇胺、二乙醇胺或其混合物。因为这些胺化合物与二氧化碳的亲和性高，在常温下容易吸附二氧化碳，同时在40°C 70°C 的较低温度下容易使二氧化碳脱附，而且不会伴随有热劣化，加热引起的蒸散量也少。又， 在使这些胺化合物冷却并将其回收的情况下，可不使用电力消耗大的冷冻机，而利用空气冷却器等简易冷却手段使其凝结。而且，由于这些胺化合物的蒸散，多孔性物质表面的细孔空间扩大，因此容易实现再承载，同时能够避免过度承载等造成吸附材料的比表面积的减少。从而，使用这些胺化合物的二氧化碳吸附材料能够借助于再承载大致恢复到最初的性能。在这里，从单乙醇胺和二乙醇胺被使用为气化防锈材料等可知，其具有挥发性，如上所述，虽然是逐渐挥发，但是其会由于加热而蒸散，从多孔性物质表面脱附。而且在上述发明中，由于在胺回收过程中能够回收蒸散的上述胺化合物，就不存在胺化合物蒸散造成二氧化碳吸附能力下降的问题。又，在上述二氧化碳分离方法中，加热气流可采用空气与水蒸气的混合气体。由于使用空气与水蒸气的混合气体，可使水蒸气具有的大量热量凝集，使用于二氧化碳的脱附， 因此可减少为使二氧化碳脱附而供给的空气流量，其结果是，可抑制与空气流量成正比的胺蒸散速度。胺蒸散速度大的情况下，再承载的频率高，而通过使用空气与水蒸气的混合气体，能够减少空气流量，减少再承载次数，因此能够实现更稳定的二氧化碳分离方法。而且减少空气流量也能够减少该气流造成的释放到外部的热损失。本发明的二氧化碳分离装置，是使用承载有胺化合物的多孔性物质的二氧化碳吸附材料的二氧化碳分离装置，具备充填上述二氧化碳吸附材料的吸附材料充填槽、对该吸附材料充填槽供给含有二氧化碳的处理对象气体的供气单元、供给使二氧化碳从吸附二氧化碳的上述二氧化碳吸附材料脱附用的加热气流的加热气流供给单元、以及将上述胺化合物供给至上述二氧化碳吸附材料的多孔性物质的胺再承载单元。利用这种结构，能够补充因蒸散、氧化等原因从二氧化碳吸附材料上消失的胺化合物，从而能够避免二氧化碳吸附材料的二氧化碳吸附能力的下降。又能够使因挥发性有机物、SOx, NOx等而下降的二氧化碳吸附能力得到恢复。这样的胺化合物在多孔性物质上的再度承载，可在装置停止时或反复进行的二氧化碳吸附和脱附之间的适当的时期进行。上述装置也可以形成为，还具备回收从上述二氧化碳吸附材料脱附的胺化合物的胺回收装置，利用上述胺再承载单元再度承载的上述胺化合物中包含在上述胺回收装置中回收的胺化合物。通过使回收的胺化合物再度承载于多孔性物质，能够减少胺化合物的浪费，同时避免吸附材料的二氧化碳吸附能力的下降。在此，上述胺回收装置可形成为能够从二氧化碳脱附后的气流回收上述胺化合物。特别是为使二氧化碳从二氧化碳吸附材料上脱附而使用加热空气的情况下，由于在脱附二氧化碳的同时，胺化合物的一部分被蒸散，因此如果从二氧化碳脱附后的气流中捕集胺，则能够回收几乎全部蒸散的胺化合物。又可以在上述装置中，还具备对脱附二氧化碳后的上述二氧化碳吸附材料供给冷却用气流的冷却气流供给单元，上述胺回收装置可形成为能够从对上述二氧化碳吸附材料进行冷却后的气流回收上述胺化合物。特别是，冷却用气流开始供给的初期的二氧化碳吸附材料尚未充分冷却，在温度降低到常温之前的期间胺化合物的一部分被蒸散，因此通过将其回收，使其再度承载于多孔性物质，能够减少胺化合物的浪费，同时能够避免吸附材料对二氧化碳的吸附能力的下降。上述装置也可以形成为，还具备另一个上述吸附材料充填槽，在这种情况下，还具备对脱附二氧化碳后的上述二氧化碳吸附材料供给冷却用气流的冷却气流供给单元、以及将对上述二氧化碳吸附材料进行冷却后的气流引入上述另一个吸附材料充填槽，以将该气流中包含的胺化合物捕集于上述另一个吸附材料充填槽内的二氧化碳吸附材料中的胺回收装置。在具备至少两个吸附材料充填槽的二氧化碳分离装置中，往往是将一个吸附材料充填槽使用于二氧化碳的吸附，另一个吸附材料充填槽处于待机状态。对吸附二氧化碳后的吸附材料充填槽，由加热气流供给单元供给使二氧化碳脱附用的加热气流。特别是在二氧化碳脱附用的加热气流采用水蒸气的情况下，水蒸气首先凝结于二氧化碳吸附材料的端部，使温度上升，该温度上升的位置依序移动，以依序使二氧化碳脱附。二氧化碳的脱附在比较短的时间完成，其后，从冷却气流供给单元对结束二氧化碳脱附的吸附材料充填槽供给冷却用气流。那时，从该吸附材料充填槽出来的气流中包含蒸散的胺化合物，通过将该气流引入另一个吸附材料充填槽，能够将该气流中含有的胺化合物捕集于该另一个吸附材料充填槽中的二氧化碳吸附材料。借助于此，不特别设置胺化合物回收用的过程，就能够将蒸散的胺化合物回收于另一二氧化碳吸附材料。最好是在本发明的二氧化碳分离装置中，上述胺化合物使用单乙醇胺、二乙醇胺或其混合物。又，在上述二氧化碳分离装置中，加热气流可采用空气与水蒸气的混合气体。通过使用空气与水蒸气的混合气体，可使水蒸气具有的大量的热量凝集，将其使用于二氧化碳的脱附，因此可减少为使二氧化碳脱附而供给的空气流量，其结果是，能够抑制与空气流量成正比的胺蒸散速度。胺蒸散速度大的情况下，再承载的频率高，而通过使用空气与水蒸气的混合气体，能够减少空气流，减少再承载次数，因此能够实现更稳定的二氧化碳分离装置。而且减少空气流量也能够减少由该气流造成的释放到外部的热损失。本发明的另一种二氧化碳分离方法，是使用具有氨基的二氧化碳吸附材料的二氧化碳分离方法，包括使上述二氧化碳吸附材料与处理对象气体接触以吸附二氧化碳的吸附过程；以及利用含有空气和水蒸气的加热气流使二氧化碳从吸附二氧化碳的上述二氧化碳吸附材料脱附的脱附过程。又，本发明的另一种结构的二氧化碳分离装置，是使用具有氨基的二氧化碳吸附材料的二氧化碳分离装置，具备充填上述二氧化碳吸附材料的吸附材料充填槽、向该吸附材料充填槽供给含有二氧化碳的处理对象气体的供气单元、以及供给使二氧化碳从吸附二氧化碳的上述二氧化碳吸附材料脱附用的加热气流的加热气流供给单元；上述加热气流是含有空气与水蒸气的混合气体。在此，所谓具有氨基的二氧化碳吸附材料，除了例如上述承载有胺化合物的多孔性物质的二氧化碳吸附材料外，还有例如具有氨基的聚合物、离子交换树脂等。这样使二氧化碳从二氧化碳吸附材料脱附的加热气流采用空气与水蒸气的混合气体，在抑制胺蒸散速度的同时，能够将加热气流具有的热的大部分使用于二氧化碳的脱附。发明的效果
如果采用本发明的二氧化碳分离方法及装置，则即使是二氧化碳的吸附与脱附交替反复进行，也能够通过使多孔性物质表面再承载胺化合物，而不降低二氧化碳吸附材料的吸附能力，而且不更换二氧化碳吸附材料就能够长时间维持该吸附能力。又，通过设置胺回收过程，能够捕捉回收蒸散的胺化合物，能够减少二氧化碳吸附材料再度承载需要的胺化合物的消耗量。而且由于胺化合物采用单乙醇胺、二乙醇胺或其混合物，能够在较低的温度下进行回收，能够进行回收而又不使蒸散的胺化合物热劣化。又，在加热气流采用空气与水蒸气的混合气体的构成的情况下，减少了为使二氧化碳脱附而供给的空气流量，其结果是，能够抑制与空气流量成正比的胺蒸散速度。又能够将加热气流具有的热的大部分使用于二氧化碳的脱附，能够抑制热损失。而且在处理对象气体中包含的二氧化硫造成的劣化等导致二氧化碳吸附能力下降的情况下，也能够通过使胺化合物再度承载于其上，使其恢复初期的二氧化碳吸附能力。 又，在使用吸附材料的二氧化碳分离装置中，为了更换固体吸附材料，操作时间和经济性都存在问题，但是如果采用本发明，则不更换吸附材料，借助于使其再度承载能够容易地使其性能恢复。
图1是本发明一实施形态的二氧化碳分离装置的概略结构图2是具有两个吸附材料充填槽的本发明另一实施形态的二氧化碳分离装置的概略结构图3是示出在图2的实施形态的装置中，将水蒸气作为加热气流使用的情况下的二氧化碳的脱附试验结果的示图4是示出使用水蒸气或空气与水蒸气的混合气体作为使二氧化碳脱附的加热气流的情况下的二氧化碳分离装置的概略结构的示图。
具体实施例方式下面参照附图对本发明的实施形态进行说明，但本发明不限定于以下记载。本发明中，作为二氧化碳吸附材料使用的多孔性物质，例如可以有活性炭、活性氧化铝等。这些材料表面上有许多细孔，胺化合物承载量大，而且也适合在承载后吸附二氧化碳。这些材料中，活性炭的体积密度小，因此适合作为轻质的二氧化碳吸附材料。又，在对胺化合物所具有的轻微的氨臭进行除臭方面也是合适的。适合作为二氧化碳吸附材料的活性炭，最好是具有平均细孔直径为20 100 ，细孔容积为1. 0 2. Occ/g,比表面积为 1000 2000m2/g的特性的活性炭。在本发明中可使用于二氧化碳吸附材料的胺化合物，例如包括聚乙烯亚胺(# 'J U y 4 ^ >)、单乙醇胺( 7工夕7 7 ^ >)、二乙醇胺(夕工夕乂 T ^ >)、
三乙醇胺(卜丨J工夕7 —卟7 S >)、四亚乙基五胺(于卜，工夕S >)、甲基二乙醇胺O子卟夕工夕7 —卟7 S >)、异丙醇胺(4 / / 口 “ 7 —卟7 S >)、二异丙醇胺 (夕4 乂 / 口 Λ J —卟T ^ >)、二丁胺(夕^ T ^ >)、二亚乙基三胺(夕工手l· >卜丨J 7 ^ >)、三亚乙基四胺(卜丨J工手> > r卜，笑 >)、己二胺(、今寸工手 > > 夕了笑>)、 苄胺>)、吗啉( >; ^」>)等。其中，单乙醇胺及二乙醇胺由于以比较低的温度加热就能够使二氧化碳脱附，同时即使蒸散也容易回收，因而是比较合适的，它们的混合物也是合适的。本发明中的胺化合物在多孔性物质上的承载，在例如二乙醇胺的情况下，是在调整到10 55%范围内的二乙醇胺水溶液中投入活性炭，经过过滤、干燥得到的，通常能够得到20 200重量％的胺承载量的二氧化碳吸附材料。图1示出本发明一实施形态的二氧化碳分离装置的概略结构。图1中，将本实施形态的二氧化碳分离装置作为分离室内空气中的二氧化碳的装置进行说明。本实施形态的二氧化碳分离装置具备充填二氧化碳吸附材料2的吸附材料充填槽1，吸附材料充填槽1通过输入管线5连接于供气管线15，供气管线15上设有阀3Α、4Α。又，吸附材料充填槽1通过输出管线6连接于回送管线16，回送管线16上设有阀:3Β、4Β。在吸附材料充填槽1的下部连接用于供给胺水溶液的供给管线7，在吸附材料充填槽1上部连接用于排出胺水溶液的排出管线8。排出管线8通过阀10连接于胺回收装置11。该胺回收装置11上，也连接有上述回送管线16。胺回收装置11是利用冷却水或冷却空气进行冷却的冷凝器，胺回收装置11上连接排放胺回收后的气流的排出空气管线25。在胺回收装置11的下部设置贮存用于承载于二氧化碳吸附材料2的胺化合物的水溶液的胺水溶液调配装置14。该胺水溶液调配装置 14中设有用于检测胺水溶液中的胺浓度、温度以及水位的传感器22，该胺水溶液的浓度利用由胺原液容器20供给的胺原液进行调节。又，在该胺水溶液调配装置14上还连接有上述供给管线7，供给管线7上设有阀9及输液泵17。又，输液泵17与阀9之间设有循环管线23、24，循环管线23上设有阀18。又，循环管线M上设有供给用于调节胺水溶液中的胺浓度的稀释水的阀19。本实施形态的二氧化碳分离装置如下所述使用。首先，打开阀3A、3B，关闭阀4A、 4B、阀10，经由供气管线15及输入管线5，将作为处理对象的室内的空气供给至吸附材料充填槽1。利用吸附材料充填槽1内部的二氧化碳吸附材料2吸附了二氧化碳的空气通过输出管线6和回送管线16返回室内。接着，在使二氧化碳从二氧化碳吸附材料2脱附进行再生时，打开阀4A、4B，关闭阀3A、3B、阀10，经由阀4A、供气管线15及输入管线5，将作为加热气流的40 70°C的加热空气供给至二氧化碳吸附材料2。利用加热空气使二氧化碳吸附材料2的温度上升，吸附的二氧化碳与加热空气一起通过输出管线6、阀4B、回送管线16、胺回收装置11及排出空气管线25向屋外排放。这时，伴随在气流中的蒸散的胺化合物在通过胺回收装置11时受到冷却而凝结。凝结的胺化合物贮存于胺水溶液调配装置14。刚刚结束二氧化碳脱附的二氧化碳吸附材料2的温度大致与脱附用的加热气流相同，为40 70°C，因此为对其进行冷却，以冷却用的气流代替二氧化碳脱附用的加热空气输送至二氧化碳吸附材料2。该冷却用的气流也可以用经由供气管线15及输入管线5的室内空气供给，在这种情况下，关闭阀4A，同时打开阀3A。对二氧化碳吸附材料2进行冷却后的气流通过输出管线6、阀4B、回送管线16、胺回收装置11及排出空气管线25向屋外排放。这时伴随在气流中的蒸散的胺化合物在通过胺回收装置11时受到冷却而凝结，贮存于胺水溶液调配装置14。二氧化碳吸附材料2的温度下降后，关闭阀4A、4B及阀10，同时打开阀3A、3B，以将室内的空气供给至二氧化碳吸附材料2，再度开始吸附二氧化碳。在回收蒸散的胺化合物的胺水溶液调配装置14中，贮存规定浓度、规定量的承载用的胺水溶液，在阀9、19关闭，阀18打开的状态下，通过使输液泵17定期地或间歇地工作，对胺水溶液进行搅拌。在二氧化碳吸附材料2上再度承载胺化合物，是通过打开阀9及阀10，关闭阀3A、 3B、阀4A、4B、阀18，使输液泵17工作实现的。使承载用的胺水溶液经由管线7供给至吸附材料充填槽1，以此将二氧化碳吸附材料2含浸于胺水溶液中。排出管线8连接于吸附材料充填槽1的上部且比吸附材料2的上表面更高的位置上，因此使供给至吸附材料充填槽 1的胺水溶液完全浸渍吸附材料2。向管线8流出的胺水溶液经由胺回收装置11返回胺水溶液调配装置14。由于胺水溶液经由胺回收装置11，能够将在胺回收装置11内残留的凝结的胺高效率地回收于胺水溶液调配装置14内。这样利用胺水溶液使吸附材料2再度承载一定时间后，使输液泵17停止，吸附材料充填槽1内的胺水溶液通过管线7返回胺水溶液调配装置14。其后，打开阀4A、4B，关闭阀3A、3B、阀9、10，通过阀4々将加热空气供给至吸附材料充填槽1，使二氧化碳吸附材料2干燥，完成使二氧化碳吸附材料2再度承载胺化合物的过程。图1所示的结构，在胺水溶液调配装置14中胺水溶液的保有量设定为比吸附材料充填槽1的容积稍多。例如，在吸附材料充填槽1的容量为100升的情况下，最好胺水溶液保持有约120升。为了再承载胺化合物而使胺水溶液循环时，一旦胺水溶液调配装置14内的胺水溶液耗尽，胺水溶液的循环就会停止。但是，像一般的气体吸附装置那样由多个吸附材料充填槽构成的情况下，可对每一吸附材料充填槽依序实施再承载，因此胺水溶液的必要保有液量是与一个吸附材料充填槽相称的保有量就足够了。例如，在上述100升的吸附材料充填槽由4个槽构成的情况下，各槽的容量为25升，因此胺水溶液为约120升的1/4 的容量，即约30升就足够了。表1示出在图1的二氧化碳分离装置中使用的二氧化碳吸附材料的制造例。二氧化碳吸附材料的制造中使用的多孔性物质是颗粒状活性炭，而承载的胺化合物采用二乙醇胺。在二氧化碳吸附材料的制造中，将活性炭在二乙醇胺的40%水溶液中浸渍对小时以使其含浸二乙醇胺后，在分离剩余的胺水溶液后使其干燥。[表 1] 二氧化碳吸附材料
权利要求
1.一种二氧化碳分离方法，该方法是使用承载有胺化合物的多孔性物质的二氧化碳吸附材料的二氧化碳分离方法，包括使所述二氧化碳吸附材料与处理对象气体接触以吸附二氧化碳的吸附过程；利用加热气流使二氧化碳从吸附二氧化碳的所述二氧化碳吸附材料脱附的脱附过程；使所述二氧化碳吸附材料的多孔性物质再度承载所述胺化合物的胺再承载过程。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳分离方法，其特征在于，还包括回收从所述二氧化碳吸附材料脱附的胺化合物的胺回收过程，在所述胺再承载过程中使用的所述胺化合物中，包含在所述胺回收过程中回收的胺化合物。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳分离方法，其特征在于，所述胺回收过程从所述脱附过程中的二氧化碳脱附后的气流回收所述胺化合物。
4.根据权利要求2所述的二氧化碳分离方法，其特征在于，还包括利用气流对在所述脱附过程中经由所述加热气流加热的所述二氧化碳吸附材料进行冷却的冷却过程，所述胺回收过程从所述冷却过程中的冷却后的气流回收所述胺化合物。
5.一种二氧化碳分离方法，该方法是使用另一所述二氧化碳吸附材料的如权利要求1 所述的二氧化碳分离方法，还包括利用气流对在所述脱附过程中经由所述加热气流加热的所述二氧化碳吸附材料进行冷却的冷却过程；将对所述二氧化碳吸附材料进行冷却后的气流引入所述另一二氧化碳吸附材料，以将该气流中包含的胺化合物捕集于该另一二氧化碳吸附材料中的胺回收过程。
6.根据权利要求1 5中的任一项所述的二氧化碳分离方法，其特征在于，所述胺化合物是单乙醇胺、二乙醇胺或其混合物。
7.根据权利要求1 6中的任一项所述的二氧化碳分离方法，其特征在于，所述加热气流是空气与水蒸气的混合气体。
8.—种二氧化碳分离装置，该装置是使用承载有胺化合物的多孔性物质的二氧化碳吸附材料的二氧化碳分离装置，具备充填所述二氧化碳吸附材料的吸附材料充填槽；对该吸附材料充填槽供给含有二氧化碳的处理对象气体的供气单元；供给使二氧化碳从吸附二氧化碳的所述二氧化碳吸附材料脱附用的加热气流的加热气流供给单元；将所述胺化合物供给至所述二氧化碳吸附材料的多孔性物质的胺再承载单元。
9.根据权利要求8所述的二氧化碳分离装置，其特征在于，还具备回收从所述二氧化碳吸附材料脱附的胺化合物的胺回收装置，利用所述胺再承载单元再度承载的所述胺化合物中包含在所述胺回收装置中回收的胺化合物。
10.根据权利要求9所述的二氧化碳分离装置，其特征在于，所述胺回收装置从二氧化碳脱附后的气流回收所述胺化合物。
11.根据权利要求9所述的二氧化碳分离装置，其特征在于，还具备对脱附二氧化碳后的所述二氧化碳吸附材料供给冷却用气流的冷却气流供给单元，所述胺回收装置从对所述二氧化碳吸附材料进行冷却后的气流回收所述胺化合物。
12.—种二氧化碳分离装置，该装置是还具备另一个所述吸附材料充填槽的如权利要求8所述的二氧化碳分离装置，还具备对脱附二氧化碳后的所述二氧化碳吸附材料供给冷却用气流的冷却气流供给单元；将对所述二氧化碳吸附材料进行冷却后的气流引入所述另一个吸附材料充填槽，以将该气流中包含的胺化合物捕集于所述另一个吸附材料充填槽内的二氧化碳吸附材料中的胺回收装置。
13.根据权利要求8 12中的任一项所述的二氧化碳分离装置，其特征在于，所述胺化合物是单乙醇胺、二乙醇胺或其混合物。
14.根据权利要求8 13中的任一项所述的二氧化碳分离装置，其特征在于，所述加热气流供给单元所供给的所述加热气流是空气与水蒸气的混合气体。
15.一种二氧化碳分离方法，该方法是使用具有氨基的二氧化碳吸附材料的二氧化碳分离方法，包括使所述二氧化碳吸附材料与处理对象气体接触以吸附二氧化碳的吸附过程；利用含有空气与水蒸气的加热气流使二氧化碳从吸附二氧化碳的所述二氧化碳吸附材料脱附的脱附过程。
16.一种二氧化碳分离装置，该装置是使用具有氨基的二氧化碳吸附材料的二氧化碳分离装置，具备充填所述二氧化碳吸附材料的吸附材料充填槽；对该吸附材料充填槽供给含有二氧化碳的处理对象气体的供气单元；供给使二氧化碳从吸附二氧化碳的所述二氧化碳吸附材料脱附用的加热气流的加热气流供给单元；所述加热气流是含有空气与水蒸气的混合气体。
全文摘要
本发明提供能够回收在运行中蒸散的胺化合物，使其再度承载于二氧化碳吸附材料，从而能够长时间维持二氧化碳吸附能力的二氧化碳分离方法及装置。充填有二氧化碳吸附材料(2)的吸附材料充填槽(1)连接于胺回收装置(11)和胺水溶液调配装置(14)，利用胺回收装置(11)将运行中从二氧化碳吸附材料(2)蒸散的胺化合物回收至胺水溶液调配装置(14)，通过供给线路(7)使回收的胺化合物再度承载于二氧化碳吸附材料(2)。
文档编号B01D53/14GK102470314SQ20108003275
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月22日 优先权日2009年7月27日
发明者岸本辉雄, 庄司恭敏, 木村朗 申请人:川崎重工业株式会社