特開 2022-187686 固体吸着材充填方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022187686

(43)【公開日】2022-12-20

(54)【発明の名称】固体吸着材充填方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/02 20060101AFI20221213BHJP

   C01B 32/50 20170101ALI20221213BHJP

   B01J 4/00 20060101ALI20221213BHJP

【ＦＩ】

B01D53/02 100

C01B32/50

B01J4/00 105D

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021095810

(22)【出願日】2021-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鴨谷 圭佑

(72)【発明者】

【氏名】加納 篤

【テーマコード（参考）】

4D012

4G068

4G146

【Ｆターム（参考）】

4D012AA02

4D012BA01

4D012BA03

4D012CA03

4D012CC13

4D012CD02

4D012CG01

4D012CG03

4D012CK06

4D012CK07

4G068AA01

4G068AB22

4G068AC16

4G068AD16

4G068AD36

4G068AD49

4G068AF02

4G146JA02

4G146JC21

4G146JD02

(57)【要約】

【課題】固体吸着材を二酸化炭素回収システムの容器に容易に充填することができる固体吸着材充填方法を提供する。
【解決手段】
一実施形態に係る固体吸着材充填方法は、二酸化炭素を吸着する固体吸着材１０を二酸化炭素回収システム１Ａの容器２に充填する方法である。容器２には、固体吸着材１０から放出された二酸化炭素を当該容器２から排出するための二酸化炭素配管４１とその他の配管が接続されている。二酸化炭素配管４１には真空ポンプ４３が設けられている。容器２に、固体吸着材１０が溜められたタンク１１を供給管１２を介して接続した後、前記その他の配管に設けられたバルブを閉じた状態で真空ポンプ４３を稼働させる。これにより、供給管１２を通じてタンク１１から容器２内へ固体吸着材１０が供給される。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

二酸化炭素を吸着する固体吸着材を二酸化炭素回収システムの容器に充填する方法であって、
前記容器には、前記固体吸着材から放出された二酸化炭素を当該容器から排出するための二酸化炭素配管とその他の配管が接続され、前記二酸化炭素配管には真空ポンプが設けられており、
前記容器に、前記固体吸着材が溜められたタンクを供給管を介して接続した後、前記その他の配管に設けられたバルブを閉じた状態で前記真空ポンプを稼働させることで、前記供給管を通じて前記タンクから前記容器内へ前記固体吸着材を供給する、固体吸着材充填方法。

【請求項2】

前記容器は、吸着塔、再生塔および乾燥塔として機能するものであり、
前記その他の配管は、対象ガスを前記容器へ供給するための第１対象ガス配管と、二酸化炭素が除去された前記対象ガスを前記容器から排出するための第２対象ガス配管と、乾燥ガスを前記容器へ供給するための第１乾燥ガス配管と、前記乾燥ガスを前記容器から排出するための第２乾燥ガス配管と、水蒸気を前記容器へ供給するための水蒸気配管を含む、請求項１に記載の固体吸着材充填方法。

【請求項3】

前記容器は再生塔であり、
前記その他の配管は、二酸化炭素を吸着した前記固体吸着材を吸着塔から前記再生塔へ移送するための第１吸着材配管と、二酸化炭素を放出した前記固体吸着材を前記再生塔から乾燥塔へ移送するための第２吸着材配管と、水蒸気を前記再生塔へ供給するための水蒸気配管を含む、請求項１に記載の固体吸着材充填方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二酸化炭素を吸着する固体吸着材を二酸化炭素回収システムの容器に充填する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、固体吸着材を用いて対象ガスから二酸化炭素を分離して回収する二酸化炭素回収システムが知られている。例えば、特許文献１には、固体吸着材を３つの容器（吸着塔、再生塔および乾燥塔）の間で循環させる移動層式の二酸化炭素回収システムが開示されている。

【0003】

具体的に、特許文献１に開示された二酸化炭素回収システムでは、吸着塔、再生塔および乾燥塔が上下方向に並んでおり、固体吸着材が重力を利用して吸着塔から再生塔へ移送されるとともに再生塔から乾燥塔へ移送される。乾燥塔から吸着塔へはコンベヤにより固体吸着材が移送される。

【0004】

吸着塔内では、対象ガス中の二酸化炭素が固体吸着材に吸着される。吸着塔には、対象ガスを供給するための第１対象ガス配管と、二酸化炭素が除去された対象ガスを排出するための第２対象ガス配管が接続されている。

【0005】

再生塔内では、固体吸着材から二酸化炭素が放出される。この二酸化炭素の放出には、水蒸気の凝縮熱が利用される。再生塔には、固体吸着材から放出された二酸化炭素を排出するための二酸化炭素配管が接続されている。二酸化炭素配管には、真空ポンプが設けられている。

【0006】

乾燥塔内では、固体吸着材に付着した凝縮水の蒸発が行われる。固体吸着材は、間接的または直接的に加熱される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１３－１２１５６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、二酸化炭素回収システムでは、システムの設置時または固体吸着材を交換するメンテナンス時に、容器に固体吸着材を充填する必要がある。容器に固体吸着材を充填するには、容器を上部と下部に分離可能に構成し、容器の上部を取り外して、固体吸着材が溜められたタンクから容器の下部に固体吸着材を直接流し込むことが考えられる。

【0009】

しかしながら、このような作業には多くの時間と労力がかかる。特に、固体吸着材が溜められたタンクをホイストなどの機器を用いて高い位置まで持ち上げる必要がある。

【0010】

そこで、本発明は、固体吸着材を二酸化炭素回収システムの容器に容易に充填することができる固体吸着材充填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】

【0011】

前記課題を解決するために、本発明の固体吸着材充填方法は、二酸化炭素を吸着する固体吸着材を二酸化炭素回収システムの容器に充填する方法であって、前記容器には、前記固体吸着材から放出された二酸化炭素を当該容器から排出するための二酸化炭素配管とその他の配管が接続され、前記二酸化炭素配管には真空ポンプが設けられており、前記容器に、前記固体吸着材が溜められたタンクを供給管を介して接続した後、前記その他の配管に設けられたバルブを閉じた状態で前記真空ポンプを稼働させることで、前記供給管を通じて前記タンクから前記容器内へ前記固体吸着材を供給する、ことを特徴とする。

【0012】

上記の構成によれば、真空ポンプの稼働による空気搬送によって、固体吸着材を二酸化炭素回収システムの容器に容易に充填することができる。しかも、固体吸着材が溜められたタンクを地上に設置したままで固体吸着材を容器に充填することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、固体吸着材を二酸化炭素回収システムの容器に容易に充填することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】固定層式の二酸化炭素回収システムの概略構成図である。

【図2】吸着工程を説明するための図である。

【図3】再生工程を説明するための図である。

【図4】乾燥工程を説明するための図である。

【図5】図１に示す二酸化炭素回収システムの容器に固体吸着材を充填する方法を説明するための図である。

【図6】移動層式の二酸化炭素回収システムの概略構成図である。

【図7】図６に示す二酸化炭素回収システムの容器に固体吸着材を充填する方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態に係る固体吸着材充填方法の対象となる固定層式の二酸化炭素回収システム１Ａを示す。このシステム１Ａは、対象ガスから二酸化炭素を分離して回収するものであり、吸着塔、再生塔および乾燥塔として機能する容器２を含む。なお、容器２の数は１つであっても複数であってもよい。

【0016】

容器２内には、二酸化炭素を吸着する固体吸着材１０が充填されている。固体吸着材１０は、例えば、アミン化合物を担持する多孔性物質である。多孔性物質としては、活性炭、活性アルミナなどを用いることができる。

【0017】

容器２は上下方向に延びる円筒状であり、容器２の上部には、第１対象ガス配管３１、第１乾燥ガス配管６１および二酸化炭素配管４１が接続されている。第１対象ガス配管３１、第１乾燥ガス配管６１および二酸化炭素配管４１の容器２側の部分は互いに合流して共通の流路となっている。

【0018】

第１対象ガス配管３１、第１乾燥ガス配管６１および二酸化炭素配管４１には、バルブ３２，６２，４２がそれぞれ設けられている。第１対象ガス配管３１は、容器２へ対象ガスを供給するためのものであり、第１乾燥ガス配管６１は、容器２へ乾燥ガス（例えば、乾燥空気）を供給するためのものである。

【0019】

二酸化炭素配管４１は、固体吸着材１０から放出された二酸化炭素を容器２から排出するためのものである。二酸化炭素配管４１には、バルブ４２よりも下流側に真空ポンプ４３が設けられている。

【0020】

容器２の下部には、水蒸気配管５１、第２対象ガス配管３３および第２乾燥ガス配管６３が接続されている。第２対象ガス配管３３および第２乾燥ガス配管６３の容器２側の部分は互いに合流して共通の流路となっている。

【0021】

水蒸気配管５１、第２対象ガス配管３３および第２乾燥ガス配管６３には、バルブ５２，３４，６４がそれぞれ設けられている。水蒸気配管５１は、容器２へ水蒸気を供給するためのものである。

【0022】

第２対象ガス配管３３は、二酸化炭素が除去された対象ガス（ＣＯ２フリーガス）を容器２から排出するためのものであり、第２乾燥ガス配管６３は、乾燥ガスを容器２から排出するためのものである。

【0023】

二酸化炭素回収システム１Ａでは、対象ガス中の二酸化炭素を固体吸着材１０に吸着させる吸着工程、水蒸気を用いて固体吸着材１０から二酸化炭素を放出させる再生工程、および固体吸着材１０に付着した凝縮水を蒸発させる乾燥工程が行われる。

【0024】

吸着工程では、図２に示すように、バルブ４２，５２，６２，６４が閉じられるとともにバルブ３２，３４が開かれる。これにより、対象ガスが第１対象ガス配管３１から容器２を経て第２対象ガス配管３３へ流れ、対象ガス中の二酸化炭素が固体吸着材１０に吸着される。

【0025】

再生工程では、図３に示すように、バルブ３２，３４，６２，６４が閉じられるとともにバルブ４２，５２が開かれ、真空ポンプ４３が稼働される。これにより、水蒸気が水蒸気配管５１から容器２内へ供給されるとともに、真空ポンプ４３によって容器２内が負圧とされる。容器２内では、水蒸気が固体吸着材１０の表面に凝縮し、このときの凝縮熱によって固体吸着材１０から二酸化炭素が放出される。固体吸着材１０から放出された二酸化炭素は、二酸化炭素配管４１を通じて図略の二酸化炭素ホルダーへ回収される。

【0026】

真空ポンプ４３によって容器２内を負圧とする理由は、容器２内へ供給される水蒸気の温度を１００℃未満とするためである。このような低温の水蒸気は、少ないエネルギーで生成することができる。例えば、再生工程での容器２内の圧力は、水蒸気の温度が６０～８０℃である場合、－８１．３～－５３．９ｋＰａＧである。

【0027】

乾燥工程では、図４に示すように、バルブ３２，３４，４２，５２が閉じられるとともにバルブ６２，６４が開かれる。これにより、乾燥ガスが第１乾燥ガス配管６１から容器２を経て第２乾燥ガス配管６３へ流れ、固体吸着材１０に付着した凝縮水が蒸発する。

【0028】

次に、図５を参照して、容器２に固体吸着材１０を充填する方法を説明する。

【0029】

容器２の上部には、容器２の内部と連通するノズル２１が設けられている。ノズル２１の先端は、通常時は蓋などにより閉塞されている。ノズル２１は固体吸着材１０の充填専用のものであってもよいし、内部に温度計や圧力計が配置される短管をノズル２１として用いてもよい。

【0030】

容器２に固体吸着材１０を充填する際は、まず、ノズル２１に、固体吸着材１０が溜められたタンク１１を供給管１２を介して接続する。その後、バルブ４２を開くとともにその他のバルブ３２，３４，５２，６２，６４を閉じた状態で真空ポンプ４３を稼働させる。これにより、供給管１２を通じてタンク１１から容器２内へ固体吸着材１０が供給される。このときの供給管１２内の流速は、例えば１０～１５ｍ／ｓである。

【0031】

以上説明したように、本実施形態の固体吸着材充填方法では、真空ポンプ４３の稼働による空気搬送によって、固体吸着材１０を二酸化炭素回収システム１Ａの容器２に容易に充填することができる。しかも、固体吸着材１０が溜められたタンク１１を地上に設置したままで固体吸着材１０を容器２に充填することができる。

【0032】

（第２実施形態）
図６に、本発明の第２実施形態に係る固体吸着材充填方法の対象となる移動層式の二酸化炭素回収システム１Ｂを示す。このシステム１Ｂは、対象ガスから二酸化炭素を分離して回収するものであり、３つの容器である吸着塔２Ａ、再生塔２Ｂおよび乾燥塔２Ｃを含む。

【0033】

吸着塔２Ａ、再生塔２Ｂおよび乾燥塔２Ｃは上下方向に並んでおり、固体吸着材１０が重力を利用して吸着塔２Ａから再生塔２Ｂへ移送されるとともに再生塔２Ｂから乾燥塔２Ｃへ移送される。乾燥塔２Ｃから吸着塔２Ａへはコンベヤ１５により固体吸着材１０が移送される。

【0034】

吸着塔２Ａと再生塔２Ｂの間には、二酸化炭素を吸着した固体吸着材１０を吸着塔２Ａから再生塔２Ｂへ移送するための第１吸着材配管７１が設けられている。つまり、第１吸着材配管７１は吸着塔２Ａと再生塔２Ｂの双方に接続されている。第１吸着材配管７１には、バルブ７２が設けられている。

【0035】

再生塔２Ｂと乾燥塔２Ｃの間には、二酸化炭素を放出した固体吸着材１０を再生塔２Ｂから乾燥塔２Ｃへ移送するための第２吸着材配管７３が設けられている。つまり、第２吸着材配管７３は再生塔２Ｂと乾燥塔２Ｃの双方に接続されている。第２吸着材配管７３には、バルブ７４が設けられている。

【0036】

本実施形態では、第１対象ガス配管３１および第２対象ガス配管３３が吸着塔２Ａに接続され、水蒸気配管５１および二酸化炭素配管４１が再生塔２Ｂに接続され、第１乾燥ガス配管６１および第２乾燥ガス配管６３が乾燥塔２Ｃに接続されている。

【0037】

次に、図７を参照して、再生塔２Ｂに固体吸着材１０を充填する方法を説明する。

【0038】

再生塔２Ｂの上部には、再生塔２Ｂの内部と連通するノズル２３が設けられている。ノズル２３の先端は、通常時は蓋などにより閉塞されている。ノズル２３は固体吸着材１０の充填専用のものであってもよいし、内部に温度計や圧力計が配置される短管をノズル２１として用いてもよい。

【0039】

再生塔２Ｂに固体吸着材１０を充填する際は、まず、ノズル２３に、固体吸着材１０が溜められたタンク１１を供給管１２を介して接続する。その後、バルブ４２を開くとともにその他のバルブ３２，３４，５２，６２，６４，７２，７４を閉じた状態で真空ポンプ４３を稼働させる。これにより、供給管１２を通じてタンク１１から容器２内へ固体吸着材１０が供給される。このときの供給管１２内の流速は、例えば１０～１５ｍ／ｓである。

【0040】

以上説明したように、本実施形態の固体吸着材充填方法では、真空ポンプ４３の稼働による空気搬送によって、固体吸着材１０を二酸化炭素回収システム１Ｂの再生塔２Ｂに容易に充填することができる。しかも、固体吸着材１０が溜められたタンク１１を地上に設置したままで固体吸着材１０を再生塔２Ｂに充填することができる。

【0041】

再生塔２Ｂへの固体吸着材１０の充填後は、バルブ７４を開いて固体吸着材１０を再生塔２Ｂから乾燥塔２Ｃへ移送する。その後、バルブ７４を閉じて、再生塔２Ｂへの固体吸着材１０の充填を再度行う。これを繰り返して、吸着塔２Ａ、再生塔２Ｂおよび乾燥塔２Ｃの全てに固体吸着材１０を充填する。

【0042】

（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

【0043】

（まとめ）
本発明の固体吸着材充填方法は、二酸化炭素を吸着する固体吸着材を二酸化炭素回収システムの容器に充填する方法であって、前記容器には、前記固体吸着材から放出された二酸化炭素を当該容器から排出するための二酸化炭素配管とその他の配管が接続され、前記二酸化炭素配管には真空ポンプが設けられており、前記容器に、前記固体吸着材が溜められたタンクを供給管を介して接続した後、前記その他の配管に設けられたバルブを閉じた状態で前記真空ポンプを稼働させることで、前記供給管を通じて前記タンクから前記容器内へ前記固体吸着材を供給する、ことを特徴とする。

【0044】

上記の構成によれば、真空ポンプの稼働による空気搬送によって、固体吸着材を二酸化炭素回収システムの容器に容易に充填することができる。しかも、固体吸着材が溜められたタンクを地上に設置したままで固体吸着材を容器に充填することができる。

【0045】

前記容器は、吸着塔、再生塔および乾燥塔として機能するものであり、前記その他の配管は、対象ガスを前記容器へ供給するための第１対象ガス配管と、二酸化炭素が除去された前記対象ガスを前記容器から排出するための第２対象ガス配管と、乾燥ガスを前記容器へ供給するための第１乾燥ガス配管と、前記乾燥ガスを前記容器から排出するための第２乾燥ガス配管と、水蒸気を前記容器へ供給するための水蒸気配管を含んでもよい。この構成は、固定層式の二酸化炭素回収システムに適した構成である。

【0046】

前記容器は再生塔であり、前記その他の配管は、二酸化炭素を吸着した前記固体吸着材を吸着塔から前記再生塔へ移送するための第１吸着材配管と、二酸化炭素を放出した前記固体吸着材を前記再生塔から乾燥塔へ移送するための第２吸着材配管と、水蒸気を前記再生塔へ供給するための水蒸気配管を含んでもよい。この構成は、移動層式の二酸化炭素回収システムに適した構成である。

【符号の説明】

【0047】

１Ａ，１Ｂ 二酸化炭素回収システム
１０ 固体吸着材
１１ タンク
１２ 供給管
１５ コンベヤ
２ 容器
２Ｂ 再生塔（容器）
２１，２３ ノズル
３１ 第１対象ガス配管
３２，３４，４２，５２，６２，６４ バルブ
３３ 第２対象ガス配管
４１ 二酸化炭素配管
４３ 真空ポンプ
５１ 水蒸気配管
６１ 第１乾燥ガス配管
６３ 第２乾燥ガス配管
７１ 第１吸着材配管
７２，７４ バルブ
７３ 第２吸着材配管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】