特開 2023-129100 二酸化炭素回収システム、及び二酸化炭素回収方法

(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】P2023129100

(43)【公開日】2023-09-14

(54)【発明の名称】二酸化炭素回収システム、及び二酸化炭素回収方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/04 20060101AFI20230907BHJP

   C01B 32/50 20170101ALI20230907BHJP

【ＦＩ】

B01D53/04 230

C01B32/50

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022033888

(22)【出願日】2022-03-04

(71)【出願人】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】東海 英顯

【テーマコード（参考）】

4D012

4G146

【Ｆターム（参考）】

4D012BA01

4D012CA03

4D012CB16

4D012CD02

4D012CE01

4D012CF03

4D012CG01

4D012CG03

4D012CJ03

4G146JA02

4G146JB09

4G146JC19

4G146JC28

4G146JD06

(57)【要約】

【課題】吸着剤を用いて二酸化炭素を吸着／脱着し、二酸化炭素を回収するシステムにおいて、二酸化炭素の回収効率を向上させる。
【解決手段】二酸化炭素を吸着及び脱着する吸着剤２２が収納された複数の吸着部２０と、吸着部２０からのオフガスを洗浄オフガスとして貯留する洗浄オフガス貯留部１４と、１の吸着部２０から脱着された二酸化炭素リッチガスを洗浄オフガス貯留部へ貯留する、洗浄オフガス貯留実行部と、吸着部２０と接続され、洗浄オフガス貯留部１４に貯留された洗浄オフガスを吸着部へ供給する洗浄オフガス供給路３８と、を備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

二酸化炭素を吸着及び脱着する吸着剤が収納され、二酸化炭素を含む原料ガスを、二酸化炭素リッチガスと二酸化炭素以外の不純物を含むオフガスとに分離し、前記吸着剤を挟んで一方側に前記オフガスを送出するオフガス送出路が接続され、他方側に前記二酸化炭素リッチガスを送出する二酸化炭素ガス送出路が接続された複数の吸着部と、
前記オフガス送出路と接続され、前記吸着部からのオフガスを洗浄オフガスとして貯留する洗浄オフガス貯留部と、
１の前記吸着部から脱着された前記二酸化炭素リッチガスを他の前記吸着部へ供給して洗浄する洗浄時において、前記他の吸着部からの前記オフガスを前記洗浄オフガス貯留部へ貯留する、洗浄オフガス貯留実行部と、
前記吸着部と接続され、前記洗浄オフガス貯留部に貯留された前記洗浄オフガスを前記吸着部へ供給する洗浄オフガス供給路と、
を備えた二酸化炭素回収システム。

【請求項2】

前記洗浄オフガス供給路は、前記吸着部の前記他方側と接続されて前記吸着部へ前記洗浄オフガスを供給する、
請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項3】

前記吸着部の前記一方側から水蒸気を供給する水蒸気供給部、を備えた、
請求項１または請求項２に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項4】

二酸化炭素を吸着及び脱着する吸着剤が収納された複数の吸着部を備えた二酸化炭素回収システムを用いた二酸化炭素回収方法であって、
前記吸着部へ二酸化炭素を含む原料ガスを供給して前記吸着剤に二酸化炭素を吸着させる吸着工程と、
前記吸着剤に二酸化炭素を吸着させた状態で、前記吸着部へ二酸化炭素ガスを供給して洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程中に、前記吸着部から送出されるオフガスを洗浄オフガスとして貯留する洗浄オフガス貯留工程と、
前記洗浄工程後に、前記吸着剤から二酸化炭素を脱着させる脱着工程と、
前記吸着工程後且つ前記洗浄工程前に、前記洗浄オフガスを前記吸着部へ供給して粗洗浄する粗洗浄工程と、
を行う二酸化炭素回収方法。

【請求項5】

前記脱着工程において、前記吸着部へ水蒸気を供給する、
請求項４に記載の二酸化炭素回収方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二酸化炭素回収システム、及び二酸化炭素回収方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、吸着剤を用いて二酸化炭素を吸着／脱着し、二酸化炭素を回収するシステムが提案されている。特許文献１には、３基の吸着塔を用い、均圧、昇圧、吸着、洗浄、脱着の工程により、二酸化炭素を回収する技術が開示されている。特許文献１では、洗浄工程において、製品として回収する高濃度の二酸化炭素が洗浄用のガスとして用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開Ｈ６－１７０１４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

製品として回収する高濃度の二酸化炭素だけを洗浄用のガスとして用いるのでは、二酸化炭素の回収濃度を上げるための洗浄に多くの製品二酸化炭素を使用することになり、回収効率が低下する。二酸化炭素の回収効率を向上させることが求められる。

【0005】

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、吸着剤を用いて二酸化炭素を吸着及び脱着し、二酸化炭素を回収するシステムにおいて、二酸化炭素の回収効率を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１に係る二酸化炭素回収システムは、二酸化炭素を吸着及び脱着する吸着剤が収納され、二酸化炭素を含む原料ガスを、二酸化炭素リッチガスと二酸化炭素以外の不純物を含むオフガスとに分離し、前記吸着剤を挟んで一方側に前記オフガスを送出するオフガス送出路が接続され、他方側に前記二酸化炭素リッチガスを送出する二酸化炭素ガス送出路が接続された複数の吸着部と、前記オフガス送出路と接続され、前記吸着部からのオフガスを洗浄オフガスとして貯留する洗浄オフガス貯留部と、１の前記吸着部から脱着された前記二酸化炭素リッチガスを他の前記吸着部へ供給して洗浄する洗浄時において、前記他の吸着部からの前記オフガスを前記洗浄オフガス貯留部へ貯留する、洗浄オフガス貯留実行部と、前記吸着部と接続され、前記洗浄オフガス貯留部に貯留された前記洗浄オフガスを前記吸着部へ供給する洗浄オフガス供給路と、を備えている。

【0007】

請求項１に係る二酸化炭素回収システムは、複数の吸着部を備えている。複数の吸着部には、二酸化炭素を吸着及び脱着する吸着剤が収納されており、二酸化炭素を含む原料ガスを、二酸化炭素リッチガスと二酸化炭素以外の不純物を含むオフガスとに分離する。吸着部には、吸着剤を挟んで一方側にオフガスを送出するオフガス送出路が接続され、他方側に二酸化炭素リッチガスを送出する二酸化炭素ガス送出路が接続されている。

【0008】

オフガス送出路には、吸着部からのオフガスを洗浄オフガスとして貯留する洗浄オフガス貯留部が接続されている。洗浄オフガス貯留実行部は、１の吸着部から脱着された二酸化炭素リッチガスを他の吸着部へ供給して洗浄する洗浄時において、他の吸着部からのオフガスを洗浄オフガス貯留部へ貯留する。洗浄オフガス貯留部に貯留された洗浄オフガスは、洗浄オフガス供給路を介して吸着部へ供給される。

【0009】

請求項１の二酸化炭素回収システムによれば、洗浄時に吸着部から送出されるオフガスを洗浄オフガス貯留部に貯留して、吸着部へ供給することにより利用することができる。当該洗浄オフガスは、原料ガスを吸着部へ供給している時に送出されるオフガスよりも、二酸化炭素濃度が高いため、洗浄前に吸着部へ供給して、吸着部内の不純物（二酸化炭素以外の物質）を排出することができる。これにより、洗浄時に使用する二酸化炭素リッチガスの量を少なくすることができ、二酸化炭素の回収効率を向上させることができる。

【0010】

請求項２に係る二酸化炭素回収システムは、前記洗浄オフガス供給路は、前記吸着部の前記他方側と接続されて前記吸着部へ前記洗浄オフガスを供給する。

【0011】

請求項２の二酸化炭素回収システムによれば、オフガスが送出される側と反対側から洗浄オフガスを供給して、吸着部内の不純物をオフガス送出路から送出させることができる。

【0012】

請求項３に係る二酸化炭素回収システムは、前記吸着部の前記一方側から水蒸気を供給する水蒸気供給部、を備えている。

【0013】

請求項３の二酸化炭素回収システムによれば、吸着部の吸着剤に吸着された二酸化炭素を脱着する時に、水蒸気を供給することにより、脱着を促進することができる。

【0014】

請求項４に係る二酸化炭素回収方法は、二酸化炭素を吸着及び脱着する吸着剤が収納された複数の吸着部を備えた二酸化炭素回収システムを用いた二酸化炭素回収方法であって、前記吸着部へ二酸化炭素を含む原料ガスを供給して前記吸着剤に二酸化炭素を吸着させる吸着工程と、前記吸着剤に二酸化炭素を吸着させた状態で、前記吸着部へ二酸化炭素ガスを供給して洗浄する洗浄工程と、前記洗浄工程中に、前記吸着部から送出されるオフガスを洗浄オフガスとして貯留する洗浄オフガス貯留工程と、前記洗浄工程後に、前記吸着剤から二酸化炭素を脱着させる脱着工程と、前記吸着工程後且つ前記洗浄工程前に、前記洗浄オフガスを前記吸着部へ供給して粗洗浄する粗洗浄工程と、を行う。

【0015】

請求項４の二酸化炭素回収方法では、前記洗浄工程中に、吸着部から送出されるオフガスを洗浄オフガスとして貯留し、吸着工程後且つ洗浄工程前に、洗浄オフガスを吸着部へ供給して当該吸着部を粗洗浄する。当該洗浄オフガスは、原料ガスを吸着部へ供給している時に送出されるオフガスよりも二酸化炭素濃度が高い。したがって、当該洗浄ガスを用いて吸着部を粗洗浄することにより、洗浄前に吸着部内の不純物（二酸化炭素以外の物質）を排出することができる。これにより、洗浄時に使用する二酸化炭素リッチガスの量を少なくすることができ、二酸化炭素の回収効率を向上させることができる。

【0016】

請求項５に係る二酸化炭素回収方法は、前記脱着工程において、前記吸着部へ水蒸気を供給する。

【0017】

請求項５の二酸化炭素回収方法によれば、脱着工程において水蒸気により二酸化炭素の脱着を促進することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、吸着剤を用いて二酸化炭素を吸着／脱着し、二酸化炭素を回収するシステムにおいて、二酸化炭素の回収効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施形態に係る二酸化炭素回収システムの概略構成図である。

【図2】本実施形態に係る二酸化炭素回収システムの制御部とその接続部材とのブロック図である。

【図3】本実施形態の二酸化炭素回収処理の流れを示すフローチャートである。

【図4】本実施形態の第１工程処理の流れを示すフローチャートである。

【図5】第１工程処理におけるガスの流れを示す説明ステップ（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）である。

【図6】本実施形態の第２工程処理の流れを示すフローチャートである。

【図7】第２工程処理におけるガスの流れを示す説明ステップ（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）である。

【図8】本実施形態の第３工程処理の流れを示すフローチャートである。

【図9】第３工程処理におけるガスの流れを示す説明ステップ（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）である。

【図10】各吸着部における、第１工程、第２工程、第３工程のタイミングを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の実施形態に係る二酸化炭素回収システムの一例を図面に従って説明する。

【0021】

二酸化炭素回収システム１０は、ガスエンジンやガスボイラなどの機器や、工場から排出される二酸化炭素を含む排ガスを原料ガスとし、原料ガスから高濃度の二酸化炭素リッチガスを回収するものである。なお、図１では、二酸化炭素回収システム１０の構成を概略的に示しており、二酸化炭素回収システム１０は、他の構成を含んでいてもよい。

【0022】

本実施形態に係る二酸化炭素回収システム１０は、図１に示されるように、３つの吸着部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、ＣＯ２回収側ポンプ１２、洗浄オフガス貯留部１４、オフガスブロワ１６、水蒸気供給部１８を備えている。

【0023】

吸着部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは同一構成とされており、これらを区別なく説明する場合には、総称として「吸着部２０」とする。吸着部２０は、内部に二酸化炭素を吸着すると共に、吸着部２０内の条件を変更することにより、吸着した二酸化炭素を脱着可能な吸着剤２２が充填されている。吸着剤２２としては、例えば、アミン担持多孔質体、アミノシラン修飾多孔質体を用いることができる。本実施形態では、吸着した二酸化炭素の脱着が、水蒸気を供給することによりを促進されるアミン担持多孔質体を用いる。

【0024】

吸着部２０の吸着剤２２を挟んで一方側には、一方側接続部２４が形成され、他方側には他方側接続部２６が形成されている。一方側接続部２４には、二酸化炭素ガス送出路としての第１ガス路４０が接続され、他方側接続部２６には、オフガス送出路としての第２ガス路３０が接続されている。

【0025】

第１ガス路４０には、原料ガス供給路４２、ＣＯ２供給路４４、ＣＯ２回収路４６が接続されている。原料ガス供給路４２には原料供給バルブＶ１が設けられ、ＣＯ２供給路４４にはＣＯ２供給バルブＶ２が設けられ、ＣＯ２回収路４６にはＣＯ２回収バルブＶ３が設けられている。第１ガス路４０、原料ガス供給路４２、ＣＯ２供給路４４、ＣＯ２回収路４６、原料供給バルブＶ１、ＣＯ２供給バルブＶ２、ＣＯ２回収バルブＶ３は、吸着部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの各々に対応して設けられている。以下、吸着部２０Ａに対応する各部の符号の末尾に「Ａ」を付し、吸着部２０Ｂに対応する各部の符号の末尾に「Ｂ」を付し、吸着部２０Ｃに対応する各部の符号の末尾に「Ｃ」を付して図示すると共に、説明において区別する場合には、各部の符号末尾に当該符号を付して説明する。

【0026】

原料ガス供給路４２は、上流側が不図示の原料ガス供給源（ガスエンジン、工場排ガス路等）に接続されており、原料供給バルブＶ１よりも上流側で原料ガス供給路４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃに分岐されている。原料ガス供給路４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃの下流端が、各々、第１ガス路４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｂと接続されている。原料供給バルブＶ１は、原料ガス供給路４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃの各々に設けられている。

【0027】

ＣＯ２回収路４６には、ＣＯ２回収側ポンプ１２が設けられている。ＣＯ２回収側ポンプ１２は、一例として真空ポンプを用いることができる。ＣＯ２回収路４６はＣＯ２回収側ポンプ１２よりも吸着部２０側で、ＣＯ２回収路４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃに分岐されている。ＣＯ２回収路４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃの一端は、各々、第１ガス路４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｂと接続されている。ＣＯ２回収路４６には、ＣＯ２回収側ポンプ１２を挟んでＣＯ２回収路４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃの分岐部分と反対側には、三方弁Ｖ９を介してＣＯ２供給路４４の一端が接続されている。ＣＯ２回収バルブＶ３は、ＣＯ２回収路４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃの各々に設けられている。

【0028】

ＣＯ２供給路４４は、ＣＯ２供給バルブＶ２を挟んで吸着部２０と反対側でＣＯ２供給路４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃに分岐されている。ＣＯ２供給路４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃは、各々、第１ガス路４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｂと接続されている。ＣＯ２供給バルブＶ２は、ＣＯ２供給路４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃの各々に設けられている。

【0029】

第２ガス路３０には、オフガス送出路３２、洗浄オフガス送出路３４、水蒸気供給路３６が接続されている。オフガス送出路３２にはオフガス排出バルブＶ４が設けられ、洗浄オフガス送出路３４には洗浄オフガスバルブＶ５が設けられ、水蒸気供給路３６には水蒸気供給バルブＶ６が設けられている。第２ガス路３０、オフガス送出路３２、洗浄オフガス送出路３４、水蒸気供給路３６、オフガス排出バルブＶ４、洗浄オフガスバルブＶ５、水蒸気供給バルブＶ６は、吸着部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの各々に対応して設けられている。以下、吸着部２０Ａに対応する各部の符号の末尾に「Ａ」を付し、吸着部２０Ｂに対応する各部の符号の末尾に「Ｂ」を付し、吸着部２０Ｃに対応する各部の符号の末尾に「Ｃ」を付して図示すると共に、説明において区別する場合には、当該符号を付して説明する。

【0030】

オフガス送出路３２は、オフガス送出路３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃに分岐されて、各々第２ガス路３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃと接続されている。オフガス排出バルブＶ４Ａ、Ｖ４Ｂ、Ｖ４Ｃは、オフガス送出路３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃに各々設けられている。

【0031】

洗浄オフガス送出路３４には洗浄オフガス貯留部１４が接続されている。洗浄オフガス貯留部１４は、洗浄オフガスを貯留するタンクであり、入口部１４ＩＮに洗浄オフガス送出路３４が接続されている。オフガスブロワ１６は、洗浄オフガス貯留部１４よりも第２ガス路３０側に設けられている。

【0032】

洗浄オフガス貯留部１４の出口部１４ＯＵＴには、洗浄オフガス供給路３８の一端が接続されている。洗浄オフガス供給路３８の他端は、三方弁Ｖ８を介して、原料ガス供給路４２の分岐部分よりも上流側に接続されている。洗浄オフガス供給路３８には、洗浄オフガス供給バルブＶ７が設けられている。

【0033】

洗浄オフガス送出路３４は、三方弁Ｖ１０を介して排出路３５と接続されている。三方弁Ｖ１０は、オフガスブロワ１６よりも第２ガス路３０側に設けられている。洗浄オフガス送出路３４は、三方弁Ｖ１０よりも第２ガス路３０側で洗浄オフガス送出路３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃに分岐されている。洗浄オフガス送出路３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの一端は、各々、第２ガス路３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｂと接続されている。洗浄オフガスバルブＶ５は、洗浄オフガス送出路３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの各々に設けられている。

【0034】

水蒸気供給路３６の一端は、水蒸気供給部１８と接続されている。水蒸気供給部１８は、一例として気化器等を用いることができる。水蒸気供給路３６は、水蒸気供給バルブＶ６を挟んで吸着部２０と反対側で水蒸気供給路３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに分岐されている。水蒸気供給路３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃは、各々、第２ガス路３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｂと接続されている。水蒸気供給バルブＶ６は、水蒸気供給路３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの各々に設けられている。

【0035】

図２に示されるように、二酸化炭素回収システム１０は、制御部５０を備えている。制御部５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：プロセッサ）５０Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５０Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５０Ｃ、ストレージ５０Ｄ、入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）５０Ｅ、を有する。各構成は、バス５２を介して相互に通信可能に接続されている。

【0036】

ＣＰＵ５０Ａは、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ５０Ａは、ＲＯＭ５０Ｂまたはストレージ５０Ｄからプログラムを読み出し、ＲＡＭ５０Ｃを作業領域としてプログラムを実行する。ＣＰＵ５０Ａは、ＲＯＭ５０Ｂまたはストレージ５０Ｄに記録されているプログラムにしたがって、上記各構成の制御および各種の演算処理を行う。

【0037】

ＲＯＭ５０Ｂは、各種プログラムおよび各種データを格納する。ＲＡＭ５０Ｃは、作業領域として一時的にプログラムまたはデータを記憶する。ストレージ５０Ｄは、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）またはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、および各種データを格納する。本実施形態では、ＲＯＭ５０Ｂまたはストレージ５０Ｄには、後述する二酸化炭素回収システム１０の、吸着工程、粗洗浄工程、洗浄工程、洗浄オフガス貯留工程等を実行するためのプログラム（二酸化炭素回収処理）や、各種のデータ等が格納されている。

【0038】

入出力Ｉ／Ｆ５０Ｅは、信号線を介して、原料供給バルブＶ１、ＣＯ２供給バルブＶ２、ＣＯ２回収バルブＶ３、オフガス排出バルブＶ４、洗浄オフガスバルブＶ５、水蒸気供給バルブＶ６、洗浄オフガス供給バルブＶ７、三方弁Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０と接続されている。制御部５０により、これらのバルブの開閉、三方弁の流路の切り換えが制御されている。また、入出力Ｉ／Ｆ５０Ｅは、ＣＯ２回収側ポンプ１２、オフガスブロワ１６と接続されている。制御部５０により、ＣＯ２回収側ポンプ１２、オフガスブロワ１６の駆動が制御される。

【0039】

次に、本実施形態の二酸化炭素回収システム１０の作用について説明する。

【0040】

吸着工程では、原料供給バルブＶ１及びオフガス排出バルブＶ４が開放され、原料ガス供給路４２から第１ガス路４０を経て、吸着部２０へ原料ガスが供給される。原料ガスに含まれる二酸化炭素は、吸着剤２２に吸着される。原料ガスは、吸着部２０を一方側接続部２４側から他方側接続部２６側へ流れ、吸着剤２２に吸着されなかったガスは、オフガスとして第２ガス路３０へ送出され、オフガス送出路３２を経て大気へ放出される。このとき、吸着部２０内の圧力は、所定の吸着圧に設定されている。

【0041】

脱着工程では、ＣＯ２回収バルブＶ３及び水蒸気供給バルブＶ６が開放され、吸着部２０内の圧力は、所定の脱着圧に設定され、水蒸気供給部１８から吸着部２０へ、水蒸気供給路３６を経て水蒸気が供給される。また、ＣＯ２回収側ポンプ１２が駆動される。これにより、吸着剤２２に吸着されていた二酸化炭素は、吸着剤２２から脱着し、水蒸気と共に一方側接続部２４から第１ガス路４０を経て、ＣＯ２回収路４６へ送出される。ＣＯ２回収路４６へ送出された二酸化炭素は、不図示の凝縮器で水分離され、製品二酸化炭素として回収される。また、水分離された後の二酸化炭素は、後述する洗浄工程でも用いられる。

【0042】

洗浄工程では、ＣＯ２供給バルブＶ２及び洗浄オフガスバルブＶ５が開放され、二酸化炭素が吸着剤２２に吸着された状態の吸着部２０へ、ＣＯ２供給路４４から二酸化炭素が供給される。二酸化炭素は、前述した脱着工程でＣＯ２回収路４６へ送出された二酸化炭素が用いられる。ＣＯ２回収路４６へ送出された二酸化炭素は、三方弁Ｖ９のＣＯ２供給路４４との連通部分を開放することにより、一部がＣＯ２供給路４４へ送出される。ＣＯ２供給路４４へ送出された二酸化炭素は、第１ガス路４０を経て一方側接続部２４側から、二酸化炭素が吸着された状態の吸着部２０へ供給される。供給された二酸化炭素は、吸着部２０内の不純物と共に一方側接続部２４側から他方側接続部２６側へ流れ、洗浄オフガスとして、第２ガス路３０から洗浄オフガス送出路３４を経て洗浄オフガス貯留部１４へ貯留される。このとき、吸着部２０内の圧力は、所定の吸着圧に設定されている。

【0043】

なお、洗浄工程では、同時に洗浄オフガス回収処理が行われているが、洗浄工程の初期では洗浄オフガス中に不純物が比較的多く含まれている。そこで、洗浄工程の初期では三方弁Ｖ１０を切り換えて、排出路３５へ洗浄オフガスを排出し、洗浄工程の途中から洗浄オフガスを洗浄オフガス貯留部１４に貯留するようにしてもよい。

【0044】

粗洗浄工程では、洗浄工程後、二酸化炭素が吸着剤２２に吸着された状態の吸着部２０へ、洗浄オフガス貯留部１４から洗浄オフガスを供給する。洗浄オフガスは、洗浄オフガス供給路３８から原料ガス供給路４２、第１ガス路４０を経て、一方側接続部２４側から、二酸化炭素が吸着された状態の吸着部２０へ供給される。供給された洗浄オフガスは、吸着部２０内の不純物と共に一方側接続部２４側から他方側接続部２６側へ流れ、粗洗浄オフガスとして、第２ガス路３０からオフガス送出路３２を経て大気へ放出される。このとき、吸着部２０内の圧力は、所定の吸着圧に設定されている。

【0045】

これら、吸着工程、脱着工程、粗洗浄工程、洗浄工程は、制御部５０により、二酸化炭素回収処理のプログラムが実行されることにより行われる。二酸化炭素回収処理は、図３に示される様に、第１工程Ｓ１、第２工程Ｓ２、第３工程Ｓ３が繰り返し実行される。なお、当該プログラムの実行前、バルブＶ１～Ｖ７は、閉鎖されている。

【0046】

第１工程Ｓ１では、図４に示されるように、ステップＳ１０で、吸着部２０Ａについて、原料供給バルブＶ１Ａ及びオフガス排出バルブＶ４Ａを開放することにより、吸着工程処理が実行される。これにより、吸着部２０Ａの吸着剤２２Ａに二酸化炭素が吸着される。

【0047】

ステップＳ１２で、吸着部２０Ｃについて、ＣＯ２回収バルブＶ３Ｃ及び水蒸気供給バルブＶ６Ｃを開放すると共にＣＯ２回収側ポンプ１２を駆動させることにより、脱着工程処理が実行される。これにより、吸着部２０Ｃの吸着剤２２Ｃから二酸化炭素が脱着され、ＣＯ２回収路４６に送出された二酸化炭素を製品二酸化炭素として回収することができる。

【0048】

ステップＳ１４で、吸着部２０Ｂについて、ＣＯ２供給バルブＶ２Ｂ及び洗浄オフガスバルブＶ５Ｂ、三方弁Ｖ９の吸着部２０側の接続を開放することにより、洗浄工程処理が実行される。これにより、吸着部２０Ｂ内に滞留する不純物を、二酸化炭素に置換することができる。

【0049】

ステップＳ１６で、三方弁Ｖ１０の開放を洗浄オフガス貯留部１４へ向かう側へ切り換え、洗浄オフガスを洗浄オフガス貯留部１４へ貯留する（洗浄オフガス貯留処理）。

【0050】

図５（Ａ）には、ステップＳ１０～ステップＳ１６が実行された状態のバルブの開閉状態、ガスの流れが示されている。

【0051】

ステップＳ１８で、洗浄工程処理の実行（ステップＳ１４）から所定時間Ｔ１経過したか否かを判断する。所定時間Ｔ１は、吸着部２０Ｂの洗浄に必要とされる時間が設定される。判断が肯定された場合には、ステップＳ２０で、吸着部２０Ｂについて、ＣＯ２供給バルブＶ２Ｂ、洗浄オフガスバルブＶ５Ｂ、三方弁Ｖ９の吸着部２０側の接続を閉鎖する（閉鎖処理）（図５（Ｂ）参照）。

【0052】

次に、ステップＳ２２で、吸着工程処理の実行（ステップＳ１０）から所定時間Ｔ２経過したか否かを判断する。所定時間Ｔ２は、吸着部２０Ａの吸着剤２２Ａに二酸化炭素が充分吸着されるために必要とされる時間が設定される。判断が肯定された場合には、ステップＳ２４で、粗洗浄工程処理が実行される。粗洗浄工程処理は、原料供給バルブＶ１Ａ及びオフガス排出バルブＶ４Ａの開放が維持された状態で、洗浄オフガス供給バルブＶ７を開放し、三方弁Ｖ８を洗浄オフガス供給路３８と原料ガス供給路４２の下流側が連通するように切り換え、オフガスブロワ１６を駆動することにより実行される（図５（Ｃ）参照）。これにより、吸着部２０Ａ内に滞留する不純物を、洗浄オフガスに置換することができる。洗浄オフガスは、比較的二酸化炭素濃度が高いため、吸着部２０Ａ内の不純物を、ある程度除去することができる。

【0053】

次に、ステップＳ２６で、脱着工程処理の実行（ステップＳ１２）から所定時間Ｔ３経過したか否かを判断する。所定時間Ｔ３は、吸着部２０Ｃの吸着剤２２Ｃに吸着された二酸化炭素が充分脱着されるために必要とされる時間が設定される。判断が肯定された場合には、ステップＳ２８で、洗浄オフガス供給バルブＶ７を閉鎖すると共に三方弁Ｖ８を洗浄オフガス供給路３８と原料ガス供給路４２の下流側が連通するように切り換え、第１工程を終了する。

【0054】

第２工程では、図６に示されるように、ステップＳ３０で、吸着部２０Ｃについて、原料供給バルブＶ１Ｃ及びオフガス排出バルブＶ４Ｃを開放することにより、吸着工程処理が実行される。これにより、吸着部２０Ｃの吸着剤２２Ｃに二酸化炭素が吸着される。

【0055】

ステップＳ３２で、吸着部２０Ｂについて、ＣＯ２回収バルブＶ３Ｂ及び水蒸気供給バルブＶ６Ｂを開放すると共にＣＯ２回収側ポンプ１２を駆動させることにより、脱着工程処理が実行される。これにより、吸着部２０Ｂの吸着剤２２Ｂから二酸化炭素が脱着され、ＣＯ２回収路４６に送出された二酸化炭素を製品二酸化炭素として回収することができる。

【0056】

ステップＳ３４で、吸着部２０Ａについて、ＣＯ２供給バルブＶ２Ａ及び洗浄オフガスバルブＶ５Ａ、三方弁Ｖ９の吸着部２０側の接続を開放することにより洗浄工程処理が実行される。これにより、吸着部２０Ａ内に滞留する不純物を、二酸化炭素に置換することができる。

【0057】

ステップＳ３６で、三方弁Ｖ１０の開放を洗浄オフガス貯留部１４へ向かう側へ切り換え、洗浄オフガスを洗浄オフガス貯留部１４へ貯留する（洗浄オフガス貯留処理）。

【0058】

図７（Ａ）には、ステップＳ３０～ステップＳ３６が実行された状態のバルブの開閉状態、ガスの流れが示されている。

【0059】

ステップＳ３８で、洗浄工程処理の実行（ステップＳ３４）から所定時間Ｔ１経過したか否かを判断する。所定時間Ｔ１は、吸着部２０Ａの洗浄に必要とされる時間が設定される。判断が肯定された場合には、ステップＳ２０で、吸着部２０Ａについて、ＣＯ２供給バルブＶ２Ａ、洗浄オフガスバルブＶ５Ａ、三方弁Ｖ９の吸着部２０側の接続を閉鎖する（閉鎖処理）（図７（Ｂ）参照）。

【0060】

次に、ステップＳ４２で、吸着工程処理の実行（ステップＳ３０）から所定時間Ｔ２経過したか否かを判断する。所定時間Ｔ２は、吸着部２０Ｃの吸着剤２２Ｃに二酸化炭素が充分吸着されるために必要とされる時間が設定される。判断が肯定された場合には、ステップＳ４４で、粗洗浄工程処理が実行される。粗洗浄工程処理は、原料供給バルブＶ１Ｃ及びオフガス排出バルブＶ４Ｃの開放が維持された状態で、洗浄オフガス供給バルブＶ７を開放し、三方弁Ｖ８を洗浄オフガス供給路３８と原料ガス供給路４２の下流側が連通するように切り換え、オフガスブロワ１６を駆動することにより実行される（図７（Ｃ）参照）。これにより、吸着部２０Ｃ内に滞留する不純物を、洗浄オフガスに置換することができる。洗浄オフガスは、比較的二酸化炭素濃度が高いため、吸着部２０Ｃ内の不純物を、ある程度除去することができる。

【0061】

次に、ステップＳ４６で、脱着工程処理の実行（ステップＳ３２）から所定時間Ｔ３経過したか否かを判断する。所定時間Ｔ３は、吸着部２０Ｂの吸着剤２２Ｂに吸着された二酸化炭素が充分脱着されるために必要とされる時間が設定される。判断が肯定された場合には、ステップＳ４８で、洗浄オフガス供給バルブＶ７を閉鎖すると共に三方弁Ｖ８を洗浄オフガス供給路３８と原料ガス供給路４２の下流側が連通するように切り換え、第２工程を終了する。

【0062】

第３工程では、図８に示されるように、ステップＳ５０で、吸着部２０Ｂについて、原料供給バルブＶ１Ｂ及びオフガス排出バルブＶ４Ｂを開放することにより、吸着工程処理が実行される。これにより、吸着部２０Ｂの吸着剤２２Ｂに二酸化炭素が吸着される。

【0063】

ステップＳ５２で、吸着部２０Ａについて、ＣＯ２回収バルブＶ３Ａ及び水蒸気供給バルブＶ６Ａを開放すると共にＣＯ２回収側ポンプ１２を駆動させることにより、脱着工程処理が実行される。これにより、吸着部２０Ａの吸着剤２２Ａから二酸化炭素が脱着され、ＣＯ２回収路４６に送出された二酸化炭素を製品二酸化炭素として回収することができる。

【0064】

ステップＳ５４で、吸着部２０Ｃについて、ＣＯ２供給バルブＶ２Ｃ及び洗浄オフガスバルブＶ５Ｃ、三方弁Ｖ９の吸着部２０側の接続を開放することにより洗浄工程処理が実行される。これにより、吸着部２０Ｃ内に滞留する不純物を、二酸化炭素に置換することができる。

【0065】

ステップＳ５６で、三方弁Ｖ１０の開放を洗浄オフガス貯留部１４へ向かう側へ切り換え、洗浄オフガスを洗浄オフガス貯留部１４へ貯留する（洗浄オフガス貯留処理）。

【0066】

図９（Ａ）には、ステップＳ５０～ステップＳ５６が実行された状態のバルブの開閉状態、ガスの流れが示されている。

【0067】

ステップＳ５８で、洗浄工程処理の実行（ステップＳ５４）から所定時間Ｔ１経過したか否かを判断する。所定時間Ｔ１は、吸着部２０Ｃの洗浄に必要とされる時間が設定される。判断が肯定された場合には、ステップＳ６０で、吸着部２０Ｃについて、ＣＯ２供給バルブＶ２Ｃ、洗浄オフガスバルブＶ５Ｃ、三方弁Ｖ９の吸着部２０側の接続を閉鎖する（閉鎖処理）（図９（Ｂ）参照）。

【0068】

次に、ステップＳ６２で、吸着工程処理の実行（ステップＳ５０）から所定時間Ｔ２経過したか否かを判断する。所定時間Ｔ２は、吸着部２０Ｂの吸着剤２２Ｂに二酸化炭素が充分吸着されるために必要とされる時間が設定される。判断が肯定された場合には、ステップＳ６４で、粗洗浄工程処理が実行される。粗洗浄工程処理は、原料供給バルブＶ１Ｂ及びオフガス排出バルブＶ４Ｂの開放が維持された状態で、洗浄オフガス供給バルブＶ７を開放し、三方弁Ｖ８を洗浄オフガス供給路３８と原料ガス供給路４２の下流側が連通するように切り換え、オフガスブロワ１６を駆動することにより実行される（図９（Ｃ）参照）。これにより、吸着部２０Ｂ内に滞留する不純物を、洗浄オフガスに置換することができる。洗浄オフガスは、比較的二酸化炭素濃度が高いため、吸着部２０Ｂ内の不純物を、ある程度除去することができる。

【0069】

次に、ステップＳ６６で、脱着工程処理の実行（ステップＳ５２）から所定時間Ｔ３経過したか否かを判断する。所定時間Ｔ３は、吸着部２０Ａの吸着剤２２Ａに吸着された二酸化炭素が充分脱着されるために必要とされる時間が設定される。判断が肯定された場合には、ステップＳ６８で、洗浄オフガス供給バルブＶ７を閉鎖すると共に三方弁Ｖ８を洗浄オフガス供給路３８と原料ガス供給路４２の下流側が連通するように切り換え、第３工程を終了する。

【0070】

図１０には、吸着部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの各々における、第１工程、第２工程、第３工程のタイミングが示されている。

【0071】

本実施形態の二酸化炭素回収システム１０では、洗浄工程で吸着部２０から送出される洗浄オフガスを用いて、吸着部２０を粗洗浄する。当該洗浄オフガスは、原料ガスを吸着部２０へ供給している時に送出されるオフガスよりも、二酸化炭素濃度が高い。したがって、洗浄処理前に吸着部２０へ供給して、吸着部２０内の不純物（二酸化炭素以外の物質）を排出することができる。これにより、洗浄工程時に使用する二酸化炭素リッチガスの量を少なくすることができ、二酸化炭素の回収効率を向上させることができる。

【0072】

また、粗洗浄の時に、洗浄オフガスを一方側接続部２４側から供給するので、粗洗浄時の不純物をオフガス送出路３２から送出させることができる。

【0073】

また、本実施形態では、二酸化炭素の脱着に水蒸気を用いており、脱着後に容易に水蒸気を分離することができる。

【符号の説明】

【0074】

１０ 二酸化炭素回収システム
２０ 吸着部
２２ 吸着剤
２４ 一方側接続部（一方側）
２６ 他方側接続部（他方側）
３２ オフガス送出路
４６ ＣＯ２回収路（二酸化炭素ガス送出路）
５０ 制御部（洗浄オフガス貯留実行部）
１８ 水蒸気供給部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】