特開 2023-13167 二酸化炭素回収装置

(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】P2023013167

(43)【公開日】2023-01-26

(54)【発明の名称】二酸化炭素回収装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/14 20060101AFI20230119BHJP

   B01D 53/62 20060101ALI20230119BHJP

   B01D 53/82 20060101ALI20230119BHJP

   B01J 20/22 20060101ALI20230119BHJP

   B01J 20/28 20060101ALI20230119BHJP

   C01B 32/50 20170101ALI20230119BHJP

【ＦＩ】

B01D53/14 100

B01D53/62 ZAB

B01D53/82

B01J20/22 A

B01J20/28 A

C01B32/50

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021117149

(22)【出願日】2021-07-15

(71)【出願人】

【識別番号】000000158

【氏名又は名称】イビデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000914

【氏名又は名称】弁理士法人ＷｉｓｅＰｌｕｓ

(72)【発明者】

【氏名】國枝 雅文

(72)【発明者】

【氏名】岡田 佳史

(72)【発明者】

【氏名】栗谷 祐矢

【テーマコード（参考）】

4D002

4D020

4G066

4G146

【Ｆターム（参考）】

4D002AA09

4D002AC05

4D002AC10

4D002BA03

4D002BA13

4D002BA14

4D002CA07

4D002DA31

4D002DA32

4D002EA01

4D002EA02

4D002EA04

4D002EA08

4D002FA01

4D002GA01

4D002GA03

4D002GB11

4D002GB20

4D002HA03

4D002HA08

4D020AA03

4D020BA16

4D020BA19

4D020BB01

4D020BB07

4D020BC01

4D020CA05

4D020CC01

4D020CC09

4D020CC10

4D020CC14

4D020CD02

4D020DA01

4D020DA03

4D020DB06

4D020DB12

4G066AB13B

4G066BA02

4G066BA05

4G066BA20

4G066BA38

4G066CA35

4G066DA02

4G146JA02

4G146JB04

4G146JC08

4G146JC28

4G146JC30

(57)【要約】

【課題】 装置全体を吸脱着に適した温度にすることができ、小型化が可能な二酸化炭素回収装置を提供する。
【解決手段】 ガスに含まれる二酸化炭素を吸脱着する二酸化炭素回収装置であって、アミン化合物が担持された板が複数枚、上記ガスが流通するガス流通路となる間隔をあけて積み重ねられた吸着板と、上記吸着板に対して積み重ね方向に貫通され、熱媒体が流通する熱媒体流通路となる複数の管と、を備えることを特徴とする二酸化炭素回収装置。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスに含まれる二酸化炭素を吸脱着する二酸化炭素回収装置であって、
アミン化合物が担持された板が複数枚、前記ガスが流通するガス流通路となる間隔をあけて積み重ねられた吸着板と、
前記吸着板に対して積み重ね方向に貫通され、熱媒体が流通する熱媒体流通路となる複数の管と、
を備えることを特徴とする二酸化炭素回収装置。

【請求項2】

前記板は、平板、波板又は断面視ジグザグ状である請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。

【請求項3】

前記板は、３００～１８００枚積み重ねられる請求項１又は２に記載の二酸化炭素回収装置。

【請求項4】

前記管は、前記積み重ね方向に直交する平面１０～１００ｃｍ^２あたり１本設けられる請求項１～３のいずれかに記載の二酸化炭素回収装置。

【請求項5】

隣り合う２枚の前記板の中心間距離は、１～６ｍｍである請求項１～４のいずれかに記載の二酸化炭素回収装置。

【請求項6】

前記板の主面の表面積は、８０００～１３５０００ｃｍ^２である請求項１～５のいずれかに記載の二酸化炭素回収装置。

【請求項7】

前記ガスは、コジェネレーション発電装置から排出されるガスである請求項１～６のいずれかに記載の二酸化炭素回収装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二酸化炭素回収装置に関する。

【背景技術】

【0002】

二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度が、大気温の上昇や、台風、洪水などの自然災害の機会が上昇する地球温暖化との強い相関性を示すことが広く知られている。発電所、石油精製所、セメント工場及び鉄鋼生産プロセスなどの産業では、各プラントから多量のＣＯ_２を放出しており、このようなＣＯ_２の放出量を如何にして低減させるかは、大きな問題となっている。

【0003】

上記の問題を解決する方法として、放出するＣＯ_２を捕捉し、貯蔵することが、以前より研究、検討されている。上記の方法は、実質的にＣＯ_２排出量を減少させることができる点で優れており、基本プロセスに大きな変更を行わない種々の方法が検討されている。

【0004】

特許文献１には、特定のガス成分を含む反応ガスを流通させる反応流路層と、反応流路層と熱交換を行うための媒体ガスを流通させる媒体流路層とが交互に積層された積層体を備えた熱交換型反応器が開示されている。この熱交換型反応器における反応ガスとしてＣＯ_２が挙げられており、ＣＯ_２を吸収・放出することが可能な反応材（ＣＯ_２吸収材）としては、Ｌｉ_４ＳｉＯ_４等が挙げられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－８４５００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の熱交換型反応器では、ハニカム構造の反応流通路と媒体流通路の積層であるため、反応流路層のうち媒体流通路から離れた場所にある流路では温度の上下の追従性が悪く、ＣＯ_２の回収・放出のムラがある。また、それをなくすために、それぞれの反応流路層（ハニカム厚み）を薄く、積層数を多く設計すると、ＣＯ_２を吸収できる体積の割に反応器が大きくなってしまうという問題があった。

【0007】

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、装置全体を吸脱着に適した温度にすることができ、小型化が可能な二酸化炭素回収装置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】

【0008】

上記目的を達成するための本発明の二酸化炭素回収装置は、ガスに含まれる二酸化炭素を吸脱着する二酸化炭素回収装置であって、アミン化合物が担持された板が複数枚、上記ガスが流通するガス流通路となる間隔をあけて積み重ねられた吸着板と、上記吸着板に対して積み重ね方向に貫通され、熱媒体が流通する熱媒体流通路となる複数の管と、を備えることを特徴とする。

【0009】

本発明の二酸化炭素回収装置によれば、アミン化合物が担持された板が複数枚、上記ガスが流通するガス流通路となる間隔をあけて積み重ねられた吸着板と、上記吸着板に対して積み重ね方向に貫通され、熱媒体が流通する熱媒体流通路となる複数の管と、を備えることから、熱媒体が流通する管と吸着板全体との距離を近くできるため、熱媒体に対する吸着板の温度追従性が高く、装置全体を二酸化炭素の吸着及び脱着のそれぞれの過程において適した温度にすることができる。そのため、吸着板に担持したアミン化合物の二酸化炭素吸脱着能を充分に発揮することができる。
また、吸着板の間に熱媒体層を挟む必要がないため、装置のサイズを小さくすることができる。
なお、本明細書において、吸脱着は、吸着、脱着のほか、吸収、放出も含んだ意味として用いることとする。また、本発明の二酸化炭素回収装置では、アミン化合物が、二酸化炭素を吸着・吸収し、所定の温度で脱着・放出する。
また、熱媒体は、吸着板等の対象物を加熱又は冷却して目的の温度に制御するために熱を移動させる流体を意味し、対象物を加熱する加熱媒体（熱媒）と冷却する冷却媒体（冷媒）のいずれであってもよい。

【0010】

本発明の二酸化炭素回収装置では、上記板は、平板、波板又は断面視ジグザグ状であることが望ましい。

【0011】

本発明の二酸化炭素回収装置では、上記板は、３００～１８００枚積み重ねられることが望ましい。
本発明の二酸化炭素回収装置において、上記板が３００～１８００枚積み重ねられると、二酸化炭素を多量に吸着板に吸着させ、かつ吸着した二酸化炭素を高効率で脱着することができる。

【0012】

本発明の二酸化炭素回収装置において、上記板が３００枚未満であると、二酸化炭素を吸収するに充分なアミン化合物を担持することが難しくなる。
一方、上記板が１８００枚を超えると、熱媒体によってすべての板を吸着・脱着に適した温度にすることが難しくなる。

【0013】

本発明の二酸化炭素回収装置では、上記管は、上記積み重ね方向に直交する平面１０～１００ｃｍ^２あたり１本設けられることが望ましい。すなわち、上記積み重ね方向に直交する平面１００ｃｍ^２あたり１～１０本管が設けられていることが望ましい。
本発明の二酸化炭素回収装置において、上記管が上記積み重ね方向に直交する平面１０～１００ｃｍ^２あたり１本設けられると、熱媒体によって板全体を吸着・脱着に適した温度にすることができる。

【0014】

本発明の二酸化炭素回収装置において、上記管が上記積み重ね方向に直交する平面１００ｃｍ^２あたり１本より少なく設けられると、板全体に熱を充分に伝えることが難しくなる。
一方、上記管が上記積み重ね方向に直交する平面１００ｃｍ^２あたり１０本より多く設けられると、充分なアミン化合物を担持する面積を確保することが難しくなる。

【0015】

本発明の二酸化炭素回収装置では、隣り合う２枚の上記板の中心間距離は、１～６ｍｍであることが望ましい。
本発明の二酸化炭素回収装置において、隣り合う２枚の上記板の中心間距離が１～６ｍｍであると、二酸化炭素回収装置の単位体積あたりに充分なアミン化合物を担持することができる。

【0016】

本発明の二酸化炭素回収装置において、隣り合う２枚の上記板の中心間距離が１ｍｍ未満であると、隣り合う２枚の板の間隔が狭すぎるので、アミン化合物の層を厚く形成することが難しくなる。
一方、隣り合う２枚の上記板の中心間距離が６ｍｍを超えると、ガス流通路の幅が広すぎて、単位体積あたりに充分なアミンを担持することが難しくなる。

【0017】

本発明の二酸化炭素回収装置では、上記板の主面の表面積は、８０００～１３５０００ｃｍ^２であることが望ましい。
本発明の二酸化炭素回収装置において、上記板の主面の表面積が８０００～１３５０００ｃｍ^２であると、二酸化炭素を多量に吸着板に吸着させ、かつ吸着した二酸化炭素を高効率で脱着することができる。

【0018】

本発明の二酸化炭素回収装置において、上記板の主面の表面積が８０００ｃｍ^２未満であると、積層する板の枚数が多くなり、熱媒体によってすべての板を吸着・脱着に適した温度にすることが難しくなる。
一方、上記板の主面の表面積が１３５０００ｃｍ^２を超えると、アミン化合物を均一に担持することが難しくなる。

【0019】

本発明の二酸化炭素回収装置は、上記ガスがコジェネレーション発電装置から排出されるガスであることが望ましい。

【0020】

本発明の二酸化炭素回収装置がコジェネレーション発電装置から排出されるガスに使用されると、排気を利用して熱媒体を加熱することができ、効率よく、低コストでアミン化合物から二酸化炭素を脱着させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、本発明の二酸化炭素回収装置の一例を模式的に示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示した二酸化炭素回収装置の断面模式図であり、板の積み重ね方向に対して直交する方向から見た図である。

【図3】図３は、図１に示した二酸化炭素回収装置を板の積み重ね方向に沿って見た模式図である。

【図4】図４は、本発明の二酸化炭素回収装置の他の例を模式的に示す断面図であり、板の積み重ね方向に対して直交する方向から見た図である。

【図5】図５は、本発明の二酸化炭素回収装置のさらに他の例を模式的に示す断面図であり、板の積み重ね方向に対して直交する方向から見た図である。

【図6】図６は、本発明の二酸化炭素回収装置を備えた二酸化炭素回収システムを模式的に示す説明図である。

【0022】

（発明の詳細な説明）
以下、本発明の二酸化炭素回収装置について説明する。
本発明の二酸化炭素回収装置は、ガスに含まれる二酸化炭素を吸脱着する二酸化炭素回収装置であって、アミン化合物が担持された板が複数枚、前記ガスが流通するガス流通路となる間隔をあけて積み重ねられた吸着板と、前記吸着板に対して積み重ね方向に貫通され、熱媒体が流通する熱媒体流通路となる複数の管と、を備えることを特徴とする。

【0023】

図１は、本発明の二酸化炭素回収装置の一例を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示した二酸化炭素回収装置の断面模式図であり、板の積み重ね方向に対して直交する方向から見た図である。図３は、図１に示した二酸化炭素回収装置を板の積み重ね方向に沿って見た模式図である。
図１～図３には、ガスに含まれる二酸化炭素を吸脱着する二酸化炭素回収装置１００を示す。

【0024】

図１に示すように、二酸化炭素回収装置１００は、略四角柱形状の構造体であり、吸着板１０及び複数の管２０を備えている。
二酸化炭素回収装置１００の外形は、略四角柱形状であることが望ましいが、特に限定されるものではなく、使用状況に合わせて他の形状であってもよい。
二酸化炭素回収装置１００は、吸着板１０及び複数の管２０を収容する、例えば直方体状の容器（図示せず）をさらに備えていてもよい。この場合、管２０の両端部は容器を貫通して外部に突き出することが望ましく、また、容器の対向する一対の面には、二酸化炭素を含有するガスや二酸化炭素回収用ガスを導入・排出するための貫通孔を設けることが望ましい。

【0025】

吸着板１０は、ガスに含まれる二酸化炭素を吸脱着する機能を主に担う部材であり、図１及び図２に示すように、アミン化合物が担持された板１１が複数枚、ガスが流通するガス流通路１２となる間隔をあけて積み重ねられている。

【0026】

板１１は、吸着板１０を構成する基礎となる部材（フィン、薄板）であり、隣り合う２枚の板１１同士が接触しないように配置されている。そして、板１１のガスと接触する部分、すなわち表面に、アミン化合物が担持されており、隣り合う板１１の間に広がる隙間がガス流通路１２となる。
板１１を構成する材料は、特に限定されないが、耐蝕性及び熱伝導性に優れた材料が好ましく、例えば、チタン、アルミニウム等の金属や、ステンレス鋼等の合金、炭化珪素、窒化珪素等のセラミックスが挙げられる。

【0027】

具体的なアミン化合物としては、例えば、ポリエチレンイミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラエチレンアミンペンタミン、メチルジエタノールアミン、ジブチルアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ヘキサエチレンジアミン、ベンジルアミン、メタキシレンジアミン、ポリエチレンイミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、等が挙げられる。

【0028】

板１１にアミン化合物を担持させる方法としては、例えば、
（１）アミン化合物とバインダ等を含有する水溶液やアルコール溶液を板１１の表面に塗布した後、水やアルコールを除去する方法
（２）アミン化合物とバインダ等を含有する水溶液やアルコール溶液に板１１を浸漬した後、水やアルコールを除去する方法
（３）アミン化合物を担持した担持体（例えばシリカ粒子）を、板１１にコーティングする方法
（４）アミン化合物を含有する樹脂シートであるアミンシートを板１１に貼付する方法
（５）板１１に担持体（例えばシリカ粒子）を塗布し、その担持体にアミン化合物を担持する方法
等が挙げられる。このようにして、図２及び図３に示したように、板１１の表面上にアミン化合物を含有するアミン含有層１３が形成されてもよい。

【0029】

なお、図２ではアミン化合物（アミン含有層１３）は、管２０には担持されていないが、アミン化合物は、管２０のガスと接触する部分、すなわち管２０の外周面に担持されていてもよい。
管２０にアミン化合物を担持させる方法としては、上記（１）～（５）に示した方法と同様の方法を用いてもよい。

【0030】

管２０は、二酸化炭素の吸着及び脱着のそれぞれの過程において適した温度となるように、吸着板１０（アミン化合物）の温度を制御するための部材であり、図１及び図２に示すように、吸着板１０に対して積み重ね方向に貫通され、熱媒体が流通する熱媒体流通路となる。
管２０（熱媒体流通路）を所定の温度の熱媒体が流通することによって、管２０を介して板１１に熱を与えるか、又は管２０を介して板１１から熱を奪う。

【0031】

管２０は、例えば直線状であり、各々の板１１と交差するように、例えば直交するように、設けられている。また、図３に示すように、複数の管２０は、互いに接触しないように間隔をあけて、望ましくは略均等に、配置されている。
管２０を構成する材料は、特に限定されないが、耐蝕性及び熱伝導性に優れた材料が好ましく、例えば、チタン、アルミニウム等の金属や、ステンレス鋼等の合金、炭化珪素、窒化珪素等のセラミックスが挙げられる。

【0032】

なお、板１１を構成する材料と管２０を構成する材料は、同じであってもよし、異なっていてもよい。

【0033】

管２０は、積み重ねられた全ての板１１を貫通しており、各々の板１１との接触部分で接着又は接合されている。
管２０を板１１に接合させる方法としては、例えば、板１１に管２０よりも少し小さな貫通孔を設け、所定の間隔をあけて積み重ねられた板１１に管２０を圧入（加圧して挿入）してもよい。これにより、両者が反発し合うように圧力を生じ、両者が接合される。また、板１１の貫通孔に管２０を挿入した後、管２０を拡管してもよい。
なお、隣り合う２枚の板１１の間に柱状のスペーサを複数配置した状態で板１１に管２０を圧入してもよい。これらのスペーサは、その後取り除いてもいいし、板１１の間にそのまま残存してもよい。
また、管２０と板１１とは、例えば、接着剤や溶接等の他の手段によって接着又は接合されてもよい。

【0034】

熱媒体は、吸着板１０を加熱又は冷却するための流体である。
熱媒体は、特に限定されるものではなく、窒素、空気、水蒸気、水等が挙げられるが、加熱媒体としては水蒸気が望ましく、冷却媒体としては水が望ましい。安価であるためである。

【0035】

ここで、二酸化炭素回収装置１００の動作原理、すなわち二酸化炭素回収装置１００によってガスに含まれる二酸化炭素を吸脱着する方法について説明する。

【0036】

二酸化炭素の吸着時は、まず、通常では熱媒体として冷却媒体（好ましくは水）を管２０（熱媒体流通路）に流通させて板１１を冷却し、吸着板１０（アミン化合物）の温度を二酸化炭素の吸着に適した温度（好ましくは１０～５０℃）となるように制御する。
このとき、冷却媒体は、管２０（熱媒体流通路）を所定の一方向（例えば図１及び図２に示した黒矢印の方向）に流通される。
そして、二酸化炭素を含むガスを板１１の間のガス流通路１２に導入し、ガス中の二酸化炭素を吸着板１０に担持されたアミン化合物に吸着・吸収させる。その結果、二酸化炭素が除去されたガスがガス流通路１２から排出される。
ガスは、図１～図３に示したように、板１１の積み重ね方向に直交する所定の一方向（例えば図１～図３に示した白抜き矢印の方向）に向かって、ガス流通路１２に導入され、かつガス流通路１２から排出されることが望ましい。

【0037】

二酸化炭素の脱着時は、まず、通常では熱媒体として加熱媒体（好ましくは水蒸気）を管２０（熱媒体流通路）に流通させて板１１を加熱し、吸着板１０（アミン化合物）の温度を二酸化炭素の脱着に適した温度（好ましくは６０～２００℃）となるように制御する。
それにより、アミン化合物から二酸化炭素を脱着・放出させる。放出された二酸化炭素は、減圧して回収してよく、二酸化炭素回収用ガスを板１１の間のガス流通路１２に導入して回収してもよい。
二酸化炭素回収用ガスは、図１～図３に示したように、板１１の積み重ね方向に直交する所定の一方向（例えば図１～図３に示した白抜き矢印の方向）に向かって、ガス流通路１２に導入され、かつガス流通路１２から排出されることが望ましい。

【0038】

なお、冷却媒体が管２０内を流通する方向と、加熱媒体が管２０内を流通する方向は、同じであってもよいし、反対であってもよい。
また、二酸化炭素を含むガスをガス流通路１２に導入する方向と、二酸化炭素回収用ガスをガス流通路１２に導入する方向は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。後者の場合、それらの方向は、例えば、反対を向いていたり、交差（例えば直交）していてもよい。

【0039】

二酸化炭素回収装置１００によれば、アミン化合物が担持された板１１が複数枚、ガスが流通するガス流通路１２となる間隔をあけて積み重ねられた吸着板１０と、吸着板１０に対して積み重ね方向に貫通され、熱媒体が流通する熱媒体流通路となる複数の管２０と、を備えることから、熱媒体が流通する管２０と吸着板１０全体との距離を近くできるため、熱媒体に対する吸着板１０の温度追従性が高く、二酸化炭素回収装置１００全体を二酸化炭素の吸着及び脱着のそれぞれの過程において適した温度にすることができる。そのため、吸着板１０に担持したアミン化合物の二酸化炭素吸脱着能を充分に発揮することができる。
また、吸着板１０の間に熱媒体層を挟む必要がないため、二酸化炭素回収装置１００のサイズを小さくすることができる。

【0040】

さらに、二酸化炭素の吸脱着を行う吸着板１０とは別に熱媒体が流通する管２０を設けているので、熱媒体とアミン化合物とは直接接触しない。そのため、都度水を蒸発させる必要がなく、熱媒体として安価な水蒸気及び水を用いることができ、二酸化炭素を効率よく、低コストで吸脱着することができる。

【0041】

なお、二酸化炭素を含むガスの供給源は、特に限定されないが、コジェネレーション発電装置から排出されるガスであることが望ましい。

【0042】

図４は、本発明の二酸化炭素回収装置の他の例を模式的に示す断面図であり、板の積み重ね方向に対して直交する方向から見た図である。図５は、本発明の二酸化炭素回収装置のさらに他の例を模式的に示す断面図であり、板の積み重ね方向に対して直交する方向から見た図である。

【0043】

図１に示した二酸化炭素回収装置１００では、板１１は、図１及び図２に示したように平板であるが、板１１は、図４に示すように波板であってもよいし、図５に示すように断面視ジグザグ状であってもよいし、いずれの場合も望ましい。
板１１の断面形状は、これらに特に限定されず、その他の形状であってもよいが、すべての板１１が同じ断面形状であることが望ましく、また、隣り合う２枚の板１１は、ガス流通路１２となる間隔が略一定となるように互いに平行に配置されることが望ましい。

【0044】

また、板１１の平面形状も特に限定されないが、図１及び図３に示したように、矩形状であることが望ましい。
複数の板１１の平面形状は、互いに異なっていてもよいが、図１及び図３に示したように実質的に同じものであることが望ましく、また、板１１の積み重ね方向に沿って見たときにすべての板１１が略完全に重なり合うことが望ましい。

【0045】

板１１の枚数は、特に限定されないが、多量かつ効率的に二酸化炭素を吸脱着する観点からは、３００～１８００枚積み重ねられることが望ましく、５００～１６００枚積み重ねられることがより望ましく、７００～１３００枚積み重ねられることがさらに望ましい。

【0046】

管２０の本数は、特に限定されないが、板１１の全体を吸脱着に適した温度に制御する観点からは、管２０は、板１１の積み重ね方向に直交する平面１０～１００ｃｍ^２あたり１本設けられることが望ましく、上記平面１１．１～５０ｃｍ^２あたり１本設けられることがより望ましく、上記平面１２．５～３３．３ｃｍ^２あたり１本設けられることがさらに望ましい。
すなわち、管２０は、上記平面１００ｃｍ^２あたり１～１０本設けられていることが望ましく、上記平面１００ｃｍ^２あたり２～９本設けられていることがより望ましく、上記平面１００ｃｍ^２あたり３～８本設けられていることがさらに望ましい。

【0047】

管２０の断面積は、特に限定されないが、２～５４ｃｍ^２であることが望ましく、２～３８．５ｃｍ^２であることがより望ましく、２～２８．２ｃｍ^２であることがさらに望ましい。
なお、管２０の断面積とは、板１１の積み重ね方向に直交する方向に管２０を切断した時に当該外周によって確定される面積を示す。

【0048】

管２０の厚み（肉厚）は、特に限定されないが、１．２～１２．５ｍｍであることが望ましく、１．３～７ｍｍであることがより望ましく、１．４～４ｍｍであることがさらに望ましい。

【0049】

図１に示した二酸化炭素回収装置１００では、管２０の断面形状は、図１及び図３に示したように円形であるが、特に限定されず、円形以外の断面形状としては、例えば、楕円、オーバルのような曲線を有する形状、矩形等の多角形等が挙げられる。
複数の管２０の断面形状は、互いに異なっていてもよいが、図１及び図３に示したように実質的に同じものであることが望ましい。

【0050】

隣り合う２枚の板１１の中心間距離は、特に限定されないが、充分な量のアミン化合物を担持する観点からは、１～６ｍｍであることが望ましく、１～５ｍｍであることがより望ましく、１～４ｍｍであることがさらに望ましい。
なお、隣り合う２枚の板１１の中心間距離は、図２、図４及び図５に示したように、隣り合う２枚の板１１の中心間の、板１１の積み重ね方向における距離ｄを表す。

【0051】

板１１の主面の表面積は、特に限定されないが、多量かつ効率的に二酸化炭素を吸脱着する観点からは、８０００～１３５０００ｃｍ^２であることが望ましく、１００００～８００００ｃｍ^２であることがより望ましく、１５０００～６００００ｃｍ^２であることがさらに望ましい。
なお、「板の主面の表面積」とは、板のいずれか一方の主面の表面積であり、管が存在する領域の面積を含むものとする。

【0052】

板１１の厚み（肉厚）は、特に限定されないが、０．２～２．１ｍｍであることが望ましく、０．２～１．０ｍｍであることがより望ましく、０．２～０．５ｍｍであることがさらに望ましい。

【0053】

アミン化合物（例えばアミン含有層１３）の厚みは、５０～１０００μｍであることが望ましく７５～８５０μｍであることがより望ましく、１００～６８０μｍであることがさらに望ましい。アミン化合物の厚みを１０００μｍ以下と薄くすることで、伝熱阻害を小さくすることができ、熱媒体に対する吸着板の温度追従性により効果的である。また、アミン化合物の厚みを５０μｍ以上にすることで、二酸化炭素回収装置１００の容積あたりのアミン化合物量を増加できる。

【0054】

以下、本発明の二酸化炭素回収装置を備えた二酸化炭素回収システムについて説明する。
図６は、本発明の二酸化炭素回収装置を備えた二酸化炭素回収システムを模式的に示す説明図である。
図６に示す二酸化炭素回収システム２００は、第１の二酸化炭素回収装置２１１と第２の二酸化炭素回収装置２１２の２台の二酸化炭素回収装置を備えている。二酸化炭素回収システム２００は、３台以上の二酸化炭素回収装置を備えていてもよいが、ここでは、２台の二酸化炭素回収装置を備えているシステムとして説明する。
また、図示していないが、この二酸化炭素回収システム２００に備え付けられた第１の二酸化炭素回収装置２１１と第２の二酸化炭素回収装置２１２は、アミン化合物が担持された板が複数枚、ガスが流通するガス流通路となる間隔をあけて積み重ねられた吸着板と、吸着板に対して積み重ね方向に貫通され、熱媒体が流通する熱媒体流通路となる複数の管と、を備えている。

【0055】

発電機等から発生した二酸化炭素（ＣＯ_２）含有ガス２１０は、図示しない脱硝装置、集塵装置、脱硫装置、予備冷却器等を通過した後、第１の二酸化炭素回収装置２１１又は第２の二酸化炭素回収装置２１２のガス流通路に導入される。二酸化炭素（ＣＯ_２）含有ガス２１０が通過する配管は、切り替えバルブ２４０、２４１、２５０、２５１を備えており、切り替えバルブ２４０、２４１、２５０、２５１を切り替えることにより、二酸化炭素（ＣＯ_２）含有ガス２１０がいずれかの二酸化炭素回収装置に択一的に導入されるようになっている。二酸化炭素（ＣＯ_２）含有ガス２１０は、第１の二酸化炭素回収装置２１１又は第２の二酸化炭素回収装置２１２のガス流通路を出た後、煙突２１３を通過し、排気ガス２１４として排出される。

【0056】

一方、加熱媒体としての水蒸気を含む水蒸気ガス２３０が通過する配管は、切り替えバルブ２４４、２４５、２４７、２４８を備えており、水蒸気ガス２３０は、第１の二酸化炭素回収装置２１１又は第２の二酸化炭素回収装置２１２のいずれかの管に導入され、排気ガス２３２として排出されてもよく、循環されて使用されてもよい。

【0057】

加熱媒体としての水蒸気ガス２３０は、第１の二酸化炭素回収装置２１１及び第２の二酸化炭素回収装置のうち、二酸化炭素の脱着を行う二酸化炭素回収装置の管に流通させる。加熱媒体により二酸化炭素回収装置を加熱することによって吸着板の温度を高くして、アミン化合物に吸収させた二酸化炭素を放出させる。

【0058】

冷却媒体としての水を含む冷却水２３５が通過する配管は、切り替えバルブ２５２、２５３、２４７、２４８を備えており、冷却水２３５は、第１の二酸化炭素回収装置２１１又は第２の二酸化炭素回収装置２１２のいずれかの管に導入され、排水２３６として排出されてもよく、循環されて使用されてもよい。

【0059】

冷却媒体としての冷却水２３５は、第１の二酸化炭素回収装置２１１及び第２の二酸化炭素回収装置２１２のうち、二酸化炭素の吸着を行う二酸化炭素回収装置の管に流通させる。冷却媒体により二酸化炭素回収装置を冷却することによって吸着板の温度を低くすることにより、二酸化炭素の吸着時の発熱反応による吸着板の温度上昇を抑制して、アミン化合物の蒸発を防ぎ、二酸化炭素の吸収／放出量の減少を防止することができる。

【0060】

第１の二酸化炭素回収装置２１１又は第２の二酸化炭素回収装置２１２は、二酸化炭素（ＣＯ_２）回収用ガス２２０も導入されるようになっている。二酸化炭素（ＣＯ_２）回収用ガス２２０の配管は、切り替えバルブ２４６、２４９、２４２、２４３を備えており、第１の二酸化炭素回収装置２１１又は第２の二酸化炭素回収装置２１２のいずれかのアミン化合物から脱着・放出された二酸化炭素は、ポンプ２２１を経て、種々の方法により、二酸化炭素（ＣＯ_２）２２２として貯蔵される。

【0061】

二酸化炭素回収システム２００を稼働させる際には、まず、二酸化炭素（ＣＯ_２）含有ガス２１０が第１の二酸化炭素回収装置２１１のガス流通路に導入され、二酸化炭素が吸着板に担持されたアミン化合物に吸着・吸収された後、煙突２１３を通過して排出される。第１の二酸化炭素回収装置２１１の吸着板が飽和状態となると、切り替えバルブ２４０、２４１、２５０、２５１が操作され、二酸化炭素（ＣＯ_２）含有ガス２１０は、第２の二酸化炭素回収装置２１２のガス流通路に導入され、同様に、二酸化炭素が吸着・吸収された後、煙突２１３を通過して排出される。

【0062】

二酸化炭素（ＣＯ_２）含有ガス２１０が第２の二酸化炭素回収装置２１２に導入されている間に、二酸化炭素を充分に吸着・吸収した第１の二酸化炭素回収装置２１１の管には、水蒸気ガス２３０が導入され、管により加熱された第１の二酸化炭素回収装置２１１の吸着板から、二酸化炭素が脱着・放出される。脱着・放出された二酸化炭素は、二酸化炭素回収用ガス２２０とともに、ポンプ２２１に導入され、ポンプ２２１を出た後、二酸化炭素（ＣＯ_２）２２２として貯蔵され、発電機等で発生した二酸化炭素が回収されることとなる。

【0063】

第１の二酸化炭素回収装置２１１において、上記の二酸化炭素の回収操作が行われている間に、第２の二酸化炭素回収装置２１２の管には、冷却水２３５が導入され、第２の二酸化炭素回収装置２１２の吸着板において、二酸化炭素が充分に吸着・吸収される。従って、切り替えバルブ２４０、２４１、２５０、２５１を操作することにより、二酸化炭素（ＣＯ_２）含有ガス２１０は、再び第１の二酸化炭素回収装置２１１に導入される。一方、第２の二酸化炭素回収装置２１２では、上記した第１の二酸化炭素回収装置２１１の場合と同様に、二酸化炭素の回収操作が行われる。
上記の二酸化炭素の吸着・吸収及び脱着・放出の操作を、第１の二酸化炭素回収装置２１１と第２の二酸化炭素回収装置２１２との間で交互に繰り返すことにより、二酸化炭素の回収を効率的に行うことができる。

【符号の説明】

【0064】

１０ 吸着板
１１ 板
１２ ガス流通路
１３ アミン含有層
２０ 管
１００ 二酸化炭素回収装置
２００ 二酸化炭素回収システム
２１０ 二酸化炭素（ＣＯ_２）含有ガス
２１１ 第１の二酸化炭素回収装置
２１２ 第２の二酸化炭素回収装置
２１３ 煙突
２１４、２３２ 排気ガス
２２０ 二酸化炭素（ＣＯ_２）回収用ガス
２２１ ポンプ
２２２ 二酸化炭素（ＣＯ_２）
２３０ 水蒸気ガス
２３５ 冷却水
２３６ 排水
２４０、２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６、２４７、２４８、２４９、２５０、２５１、２５２、２５３ 切り替えバルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】