特開 2024-158173 二酸化炭素の回収装置

(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】P2024158173

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】二酸化炭素の回収装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/053 20060101AFI20241031BHJP

   B01D 53/62 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

B01D53/053 ZAB

B01D53/62

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073147

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000534

【氏名又は名称】弁理士法人真明センチュリー

(72)【発明者】

【氏名】後藤 佑太

【テーマコード（参考）】

4D002

4D012

【Ｆターム（参考）】

4D002AA09

4D002AC04

4D002AC10

4D002CA07

4D002DA41

4D002DA45

4D002DA46

4D002DA70

4D002EA02

4D002EA04

4D002EA07

4D002FA01

4D002GA01

4D002GA02

4D002GA03

4D002GB01

4D002GB02

4D002GB20

4D012BA01

4D012BA02

4D012BA03

4D012CA03

4D012CB16

4D012CB17

4D012CD07

4D012CE01

4D012CE02

4D012CE03

4D012CF02

4D012CF05

4D012CF10

4D012CG01

4D012CG02

4D012CJ03

(57)【要約】

【課題】高濃度の二酸化炭素の回収率を高くできる回収装置を提供する。
【解決手段】回収装置は、二酸化炭素を含むガスから圧力スイング吸着により二酸化炭素を分離する第１の分離装置と、第１の分離装置の下流に接続された第２の分離装置と、を備える二酸化炭素の回収装置であって、第１の分離装置は、吸着塔と、ガスを加圧して得られた第１加圧ガスを吸着塔に供給する第１の加圧装置と、吸着塔の中の吸着剤から脱離した二酸化炭素を含む脱離ガスを吸引する真空ポンプと、脱離ガスの一部を洗浄用ガスとして吸着塔に導入する導入管と、を含む。第２の分離装置は、濃縮部と、脱離ガスを加圧して得られた第２加圧ガスを濃縮部に供給する第２の加圧装置と、を含み、濃縮部は第２加圧ガスに含まれる二酸化炭素を濃縮し、第２加圧ガスの圧力は第１加圧ガスの圧力よりも高い。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

二酸化炭素を含むガスから圧力スイング吸着により二酸化炭素を分離する第１の分離装置と、
前記第１の分離装置の下流に接続された第２の分離装置と、を備える二酸化炭素の回収装置であって、
前記第１の分離装置は、
吸着塔と、
前記ガスを加圧して得られた第１加圧ガスを前記吸着塔に供給する第１の加圧装置と、
前記吸着塔の中の吸着剤から脱離した二酸化炭素を含む脱離ガスを吸引する真空ポンプと、
前記脱離ガスの一部を洗浄用ガスとして前記吸着塔に導入する導入管と、を含み、
前記第２の分離装置は、
濃縮部と、
前記脱離ガスを加圧して得られた第２加圧ガスを前記濃縮部に供給する第２の加圧装置と、を含み、
前記濃縮部は、前記第２加圧ガスに含まれる二酸化炭素を濃縮し、
前記第２加圧ガスの圧力は、前記第１加圧ガスの圧力よりも高い回収装置。

【請求項2】

前記真空ポンプと前記濃縮部とを接続する管に配置された調整機構を備え、
前記調整機構は、前記第２の加圧装置の吸い込み側と吐出側とを迂回するバイパス管と、
前記バイパス管に配置された調節弁と、を含む請求項１記載の回収装置。

【請求項3】

前記真空ポンプと前記濃縮部とを接続する管に配置された調整機構を備え、
前記調整機構は、前記真空ポンプと前記濃縮部との間に配置された第１のガスタンクと、
前記第１のガスタンクと前記濃縮部との間に配置され前記第１のガスタンクから前記管に流れる前記脱離ガスの流量を調節する調節弁と、を含む請求項１記載の回収装置。

【請求項4】

前記真空ポンプと前記濃縮部とを接続する管に配置された調整機構を備え、
前記調整機構は、前記真空ポンプと前記濃縮部との間に配置された第２のガスタンクを含む請求項１記載の回収装置。

【請求項5】

前記調整機構は、前記第２の加圧装置の吸い込み側に配置された圧力計を含み、
前記圧力計が検知した圧力に基づいて前記調節弁の開度を調節する制御装置をさらに備える請求項２記載の回収装置。

【請求項6】

前記調整機構は、前記第１のガスタンクの下流側に配置された流量計を含み、
前記流量計が検知した流量に基づいて前記調節弁の開度を調節する制御装置をさらに備える請求項３記載の回収装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は圧力スイング吸着を利用した二酸化炭素の回収装置に関する。

【背景技術】

【0002】

吸着剤に対する二酸化炭素の親和性を圧力により変化させる圧力スイング吸着を利用した二酸化炭素の回収装置において、特許文献１に開示された先行技術は、大気圧付近で吸着操作し真空ポンプで減圧して脱離再生するＶＰＳＡ方式の分離装置の下流に、ＶＰＳＡ方式の別の分離装置が接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３０８４２４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＶＰＳＡ方式の分離装置は、吸着塔の中の吸着剤から脱離したガスの一部を洗浄用ガスとして吸着塔へ導入し、吸着塔内の二酸化炭素濃度を高めることによって高濃度の二酸化炭素を回収する。そのため吸着塔へ導入する洗浄用ガスの量が多くなると、回収できる二酸化炭素の濃度は高くなるが、回収できるガスの量は少なくなる（回収率は低くなる）。一方、洗浄用ガスの量を少なくすると、回収率は高くなるが二酸化炭素の濃度は低下する。高濃度の二酸化炭素の回収と高い回収率とを両立するには、洗浄用ガスの量や吸着塔の圧力の細かな制御が必要である。

【0005】

先行技術は、上流の分離装置および下流の分離装置に送風機が接続されているため、下流の吸着塔の圧力は、上流の吸着塔の圧力と同程度、又は、上流の吸着塔の圧力に比べて低くなる。先行技術では高濃度の二酸化炭素の回収と高い回収率との両立が十分ではなかった。

【0006】

本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、高濃度の二酸化炭素の回収率を高くできる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】

【0007】

この目的を達成するための第１の態様は、二酸化炭素を含むガスから圧力スイング吸着により二酸化炭素を分離する第１の分離装置と、第１の分離装置の下流に接続された第２の分離装置と、を備える二酸化炭素の回収装置であって、第１の分離装置は、吸着塔と、ガスを加圧して得られた第１加圧ガスを吸着塔に供給する第１の加圧装置と、吸着塔の中の吸着剤から脱離した二酸化炭素を含む脱離ガスを吸引する真空ポンプと、脱離ガスの一部を洗浄用ガスとして吸着塔に導入する導入管と、を含む。第２の分離装置は、濃縮部と、脱離ガスを加圧して得られた第２加圧ガスを濃縮部に供給する第２の加圧装置と、を含み、濃縮部は第２加圧ガスに含まれる二酸化炭素を濃縮し、第２加圧ガスの圧力は第１加圧ガスの圧力よりも高い。

【0008】

第２の態様は、第１の態様において、真空ポンプと濃縮部とを接続する管に配置された調整機構を備え、調整機構は、第２の加圧装置の吸い込み側と吐出側とを迂回するバイパス管と、バイパス管に配置された調節弁と、を含む。

【0009】

第３の態様は、第１又は第２の態様において、真空ポンプと濃縮部とを接続する管に配置された調整機構を備え、調整機構は、真空ポンプと濃縮部との間に配置された第１のガスタンクと、第１のガスタンクと濃縮部との間に配置され第１のガスタンクから管に流れる脱離ガスの流量を調節する調節弁と、を含む。

【0010】

第４の態様は、第１から第３の態様のいずれかにおいて、真空ポンプと濃縮部とを接続する管に配置された調整機構を備え、調整機構は、真空ポンプと濃縮部との間に配置された第２のガスタンクを含む。

【0011】

第５の態様は、第２の態様において、調整機構は、第２の加圧装置の吸い込み側に配置された圧力計を含み、圧力計が検知した圧力に基づいて調節弁の開度を調節する制御装置をさらに備える。

【0012】

第６の態様は、第３の態様において、調整機構は、第１のガスタンクの下流側に配置された流量計を含み、流量計が検知した流量に基づいて調節弁の開度を調節する制御装置をさらに備える。

【発明の効果】

【0013】

回収装置によれば、二酸化炭素を含むガスを第１の加圧装置が加圧して得た第１加圧ガスが吸着塔に供給され、吸着塔の中の吸着剤は二酸化炭素を吸着する。吸着剤から脱離した二酸化炭素を含む脱離ガスが真空ポンプに吸引され、脱離ガスの一部が、洗浄用ガスとして吸着塔に導入される。洗浄用ガスの量を少なくすることにより、二酸化炭素に富んだ多量の脱離ガスを第２の分離装置へ供給できる。脱離ガスを第２の加圧装置が加圧して得た第２加圧ガスが濃縮部に供給され、第２加圧ガスに含まれる二酸化炭素を濃縮部が濃縮する。第２加圧ガスの圧力は第１加圧ガスの圧力よりも高いため、回収するガス中の二酸化炭素の濃度を高められる。従って高濃度の二酸化炭素の回収率を高くできる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施の形態における回収装置の配管系統図である。

【図2】第２実施の形態における回収装置の配管系統図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は第１実施の形態における回収装置１０の配管系統図である。回収装置１０は、圧力スイング吸着を利用して、ガスに含まれる二酸化炭素を回収する装置である。ガスは、例えば発電所、工場、廃棄物処理施設、天然ガス田、油田などから出る排ガスが例示される。回収装置１０は、第１の分離装置１１と、第１の分離装置１１の下流に管１３で接続された第２の分離装置１２と、を備えている。

【0016】

第１の分離装置１１は、吸着塔１４，１５，１６と、第１の加圧装置１７と、真空ポンプ１８と、を備えたＶＰＳＡ方式の分離装置である。第１の加圧装置１７は二酸化炭素を含むガスを加圧して給気管１９に送る。第１の加圧装置１７によって加圧されたガス（第１加圧ガス）は給気管１９を通って吸着塔１４，１５，１６へ送られる。第１の加圧装置１７は吸着塔１４，１５，１６を適切な圧力に設定するための装置であり、圧縮機やブロワーが例示される。

【0017】

吸着塔１４，１５，１６の中には二酸化炭素を吸着する吸着剤が収容されている。吸着剤は、活性炭、ゼオライト、メソポーラスシリカ、金属－有機構造体（ＭＯＦ）、多孔性配位高分子（ＰＣＰ）が例示される。吸着塔１４，１５，１６に入った第１加圧ガスに含まれる二酸化炭素は吸着剤に吸着され、オフガス（第１加圧ガスに比べて二酸化炭素分圧が低いガス）は排気管２０から排出される（吸着操作）。

【0018】

回収管２１に接続された真空ポンプ１８によって吸着塔１４，１５，１６が減圧されると吸着剤から二酸化炭素が脱離し、二酸化炭素が濃縮された吸着塔１４，１５，１６の中のガス（第１脱離ガス）は回収管２１から第１のガスタンク２２へ入る（脱離操作）。第１のガスタンク２２に接続された導入管２３から、第１脱離ガスの一部が洗浄用ガスとして吸着塔１４，１５，１６へ導入され、吸着塔１４，１５，１６内の不要な成分を排気管２０から排出する（洗浄操作）。これにより吸着塔１４，１５，１６内の二酸化炭素濃度が高められる。

【0019】

調節弁２４，２５，２６は吸着塔１４，１５，１６毎に給気管１９に配置され、調節弁２７，２８，２９は吸着塔１４，１５，１６毎に排気管２０に配置されている。調節弁３０，３１，３２は吸着塔１４，１５，１６毎に回収管２１に配置され、調節弁３３，３４，３５は吸着塔１４，１５，１６毎に導入管２３に配置されている。従って吸着操作、脱離操作、洗浄操作を吸着塔１４，１５，１６が順に行うように調節弁を開閉することにより、二酸化炭素に富む第１脱離ガスを回収管２１から連続的に回収できる。調節弁２４－３５は制御装置５８からの電気信号を受け取って作動する。

【0020】

第２の分離装置１２は、二酸化炭素を濃縮する濃縮部３６と、第１の分離装置１１で得られた第１脱離ガスを加圧して濃縮部３６へ供給する第２の加圧装置３９と、を備えている。本実施形態では第２の分離装置１２は、濃縮部３６が、吸着塔３７，３８を含むＰＳＡ方式の分離装置である。

【0021】

管１３に接続された第２の加圧装置３９は、第１脱離ガスを加圧して吸着塔３７，３８を適切な圧力に設定するための装置であり、圧縮機やブロワーが例示される。吸着塔３７，３８には二酸化炭素を吸着する吸着剤が収容されている。

【0022】

第２の加圧装置３９によって加圧された第１脱離ガス（第２加圧ガス）は、給気管４０，４１を通って吸着塔３７へ送られ、給気管４０，４２を通って吸着塔３８へ送られる。吸着塔３７，３８に入った第２加圧ガスに含まれる二酸化炭素は吸着剤に吸着され、オフガスは排気管４７，４８，４９から排出される。第１の加圧装置１７及び第２の加圧装置３９は、第２加圧ガスの圧力が、第１加圧ガスの圧力よりも高くなるように設定されている。

【0023】

給気管４１，４２にはそれぞれ三方弁（３ポート弁）４３，４４が配置されている。三方弁４３の２つのポートは給気管４１に接続されており、残りの１つのポートは回収管４５に接続されている。三方弁４３は、制御装置５８からの電気信号により、給気管４０から給気管４１を通って吸着塔３７へ第２加圧ガスを流す流路と、吸着塔３７から回収管４５へガスを流す流路と、に切り替わる。

【0024】

三方弁４４の２つのポートは給気管４２に接続されており、残りの１つのポートは回収管４５に接続されている。三方弁４４は、制御装置５８からの電気信号により、給気管４０から給気管４２を通って吸着塔３８へ第２加圧ガスを流す流路と、吸着塔３８から回収管４５へガスを流す流路と、に切り替わる。三方弁４３，４４を互いに接続する回収管４５の中間の位置に回収管４６が接続されている。

【0025】

排気管４７と排気管４８との間に可変絞り弁５０が接続されている。排気管４７，４８，４９及び可変絞り弁５０は、給気管４１又は給気管４２の流量と排気管４９の流量との比が、例えば１０：２から１０：４の範囲になるように設定されている。可変絞り弁５０はニードル弁形であり、開度を変えることにより排気管４７と排気管４８との間の流量を無段階に調整できる。可変絞り弁５０は、通常は開度が一定に設定されている。

【0026】

第２の分離装置１２の操作方法の一例を説明する。三方弁４３，４４に流路を設定し、第２の加圧装置３９を作動して吸着塔３８を第２加圧ガスで加圧した後、三方弁４３，４４に異なる流路を設定し、第２加圧ガスを吸着塔３７へ送ると、第２加圧ガスに含まれる二酸化炭素は吸着剤に吸着され、オフガス（第２加圧ガスに比べて二酸化炭素分圧が低いガス）は排気管４７，４９から排出される（吸着操作）。オフガスの一部は、可変絞り弁５０を通って吸着塔３８に入る。

【0027】

一方、吸着塔３８の圧力は大気圧付近まで低下する。これにより吸着塔３８の吸着剤から二酸化炭素は脱離する（脱離操作）。吸着剤から脱離した二酸化炭素を含む第２脱離ガスは、給気管４２、回収管４５を通って回収管４６から回収される。吸着塔３７から可変絞り弁５０を経て吸着塔３８に入ったオフガスは、吸着塔３８の二酸化炭素分圧を相対的に下げ、吸着剤から二酸化炭素の脱離を進め、吸着塔３８の中の第２脱離ガスを回収管４６へ押し出し、吸着塔３８を浄化する（パージ操作）。

【0028】

制御装置５８によって三方弁４３，４４の流路の設定を繰り返し切り替えると、吸着塔３７の吸着操作と吸着塔３８の脱離操作およびパージ操作と、吸着塔３７の脱離操作およびパージ操作と吸着塔３８の吸着操作と、が交互に行われる。これにより濃縮された二酸化炭素を含む第２脱離ガスを回収管４６から連続的に回収できる。

【0029】

回収装置１０には、回収管４６を流れる第２脱離ガスの流量や二酸化炭素の濃度を検知するセンサ（図示せず）が設けられている。制御装置５８はセンサの検知結果に基づき、第２脱離ガスの流量や二酸化炭素の濃度が目標値に近づくように、加圧装置１７，３９等の各種装置や調節弁等を制御する。

【0030】

回収装置１０によれば、第１の分離装置１１の吸着剤から脱離した二酸化炭素を含む第１脱離ガスが真空ポンプ１８に吸引され、第１脱離ガスの一部が、洗浄用ガスとして導入管２３から吸着塔１４，１５，１６に導入される。洗浄用ガスの量を適度に少なくすることにより、二酸化炭素に富んだ多量の第１脱離ガスを第２の分離装置１２へ供給できる。第２の加圧装置３９は第１脱離ガスを加圧し、第１脱離ガスが加圧された第２加圧ガスが濃縮部３６に供給され、第２加圧ガスに含まれる二酸化炭素を濃縮部３６が濃縮する。第２加圧ガスの圧力は第１加圧ガスの圧力よりも高いため、濃縮部３６による処理を経た第２脱離ガス中の二酸化炭素の濃度を高められる。従って高濃度の二酸化炭素の回収率を高くできる。

【0031】

ＰＳＡ方式の第２の分離装置１２は、ＶＰＳＡ方式の第１の分離装置１１に比べて吸着塔３７，３８に充填される吸着剤の量を少なくできるため、吸着塔３７，３８の体積を吸着塔１４，１５，１６の体積よりも小さくできる。従って第１の分離装置１１に比べて第２の分離装置１２を小型化できる。第１加圧ガスの圧力は第２加圧ガスの圧力よりも低いため、第１加圧ガスを作る第１の加圧装置１７等を含む第１の分離装置１１の電力原単位を、第２の分離装置１２の電力原単位に比べて小さくできる。従って回収装置１０の小型化と電力原単位の低減とを実現できる。

【0032】

第２の分離装置１２は、第２脱離ガスの一部を洗浄用ガスとして吸着塔３７，３８へ導入する機構がないため、第２脱離ガスの一部が洗浄用ガスとして消費されない分だけ、二酸化炭素の回収率を高くできる。

【0033】

第１の分離装置１１と第２の分離装置１２とを接続する管１３に調整機構５１が配置されている。調整機構５１は、第１の分離装置１１の処理能力と第２の分離装置１２の処理能力とを緩衝する機構である。調整機構５１により、第２の分離装置１２が必要とするときに十分量の第１脱離ガスを第２の分離装置１２に供給できる。

【0034】

調整機構５１は、第２の加圧装置３９の吸い込み側と吐出側とを迂回するバイパス管５２と、バイパス管５２に配置された調節弁５３と、が例示される。別の調整機構５１は、回収管２１と導入管２３との間に配置された第１のガスタンク２２と、第１のガスタンク２２の下流の管１３に配置された調節弁５５と、が例示される。別の調整機構５１は、真空ポンプ１８と第２の加圧装置３９との間の管１３に配置された第２のガスタンク５７が例示される。

【0035】

本実施形態では調整機構５１は、第１のガスタンク２２の下流にバイパス管５２が配置され、第１のガスタンク２２とバイパス管５２との間に第２のガスタンク５７が配置されているが、これに限られるものではない。第２のガスタンク５７とバイパス管５２とを省いて、第１のガスタンク２２及び調節弁５５を配置したり、第１のガスタンク２２及び調節弁５５とバイパス管５２とを省いて第２のガスタンク５７を配置したり、第１のガスタンク２２及び調節弁５５と第２のガスタンク５７とを省いて、バイパス管５２及び調節弁５３を配置したりすることは当然可能である。

【0036】

第１のガスタンク２２は、第１の分離装置１１が二酸化炭素を濃縮した第１脱離ガスを蓄え、調節弁５５は、第１のガスタンク２２に蓄えられた第１脱離ガスを管１３へ流す流量を設定する。調節弁５５の開度は、第２の分離装置１２が必要とする第１脱離ガスの流量に設定される。第１の分離装置１１の処理能力を第２の分離装置１２の処理能力よりも大きくしておけば、第１のガスタンク２２及び調節弁５５によって第１の分離装置１１の処理能力と第２の分離装置１２の処理能力とを緩衝できる。

【0037】

調節弁５５の下流の管１３に流量計５６が配置されている。制御装置５８は流量計５６が検知した流量に基づき、調節弁５５の開度を調整する。制御装置５８は、流量計５６が検知した流量が、第２の分離装置１２が必要とする流量よりも少ないときは、調節弁５５の開度を大きくする。制御装置５８は、流量計５６が検知した流量が、第２の分離装置１２が必要とする流量（閾値）よりも多いときは、調節弁５５の開度を小さくする。これにより第１の分離装置１１の処理能力と第２の分離装置１２の処理能力とが均衡しているときも、第１の分離装置１１の処理能力と第２の分離装置１２の処理能力とを緩衝できる。

【0038】

第２のガスタンク５７は、第１の分離装置１１が二酸化炭素を濃縮した第１脱離ガスを蓄える。第２のガスタンク５７の下流の管１３の太さにより、第２のガスタンク５７に蓄えられた第１脱離ガスを第２の加圧装置３９へ流す流量が設定される。第２のガスタンク５７が第２の加圧装置３９へ流す流量は、第２の分離装置１２が必要とする第１脱離ガスの流量に設定される。第１の分離装置１１の処理能力を第２の分離装置１２の処理能力よりも大きくしておけば、第２のガスタンク５７によって第１の分離装置１１の処理能力と第２の分離装置１２の処理能力とを緩衝できる。

【0039】

第２の加圧装置３９の吸い込み側と吐出側とを迂回するバイパス管５２に配置された調節弁５３が開いていると、圧力の高い側から低い側へバイパス管５２を通って第１脱離ガスが移動する。第２の加圧装置３９の吸い込み側の圧力が吐出側の圧力よりも低いときは、バイパス管５２を通って吐出側から吸い込み側へ第１脱離ガスが移動し、吸い込み側の圧力を高くすることができる。吸込み側の圧力は導入管２３の圧力とほぼ等しいため、吸い込み側の圧力が低いときは、吸着操作のときの吸着塔１４，１５，１６の圧力が低くなり、吸着剤に吸着される二酸化炭素の量が少なくなり、第１脱離ガス中の二酸化炭素濃度が低下するおそれがある。バイパス管５２が配置されていると、第１の分離装置１１の吸着塔１４，１５，１６の圧力を確保できるため、第１脱離ガス中の二酸化炭素濃度を確保できる。

【0040】

第２の加圧装置３９の吸い込み側の管１３に圧力計５４が配置されている。制御装置５８は圧力計５４が検知した圧力に基づき、調節弁５３を開閉する。制御装置５８は、圧力計５４が検知した圧力が、吸着操作のときの吸着塔１４，１５，１６の圧力の目標値以上のときは調節弁５３を閉じ、吸着操作のときの吸着塔１４，１５，１６の圧力の目標値よりも低いときは調節弁５３を開く。これにより第２の加圧装置３９の吸い込み側の圧力および導入管２３の圧力を上げることができるため、第１の分離装置１１の吸着塔１４，１５，１６の圧力を確保し、第１脱離ガス中の二酸化炭素濃度を確保できる。

【0041】

図２を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施形態では第２の分離装置１２の濃縮部３６が、吸着剤（固体吸収材）が充填された吸着塔３７，３８を備える場合について説明した。これに対し第２実施形態では、濃縮部６２が二酸化炭素の分離膜を備える場合について説明する。第２実施形態は、第１実施形態で説明した部分と同一の部分に同一の符号を付して以下の説明を省略する。

【0042】

図２は第２実施の形態における回収装置６０の配管系統図である。回収装置６０は、第１の分離装置１１と、管１３で第１の分離装置１１の下流に接続された第２の分離装置６１と、を備えている。第１の分離装置１１と第２の分離装置６１との間に調整機構５１が配置されている。第２の分離装置６１は、第１の分離装置１１で得られた第１脱離ガスを加圧して濃縮部６２へ供給する第２の加圧装置３９と、二酸化炭素を濃縮する濃縮部６２と、を備えている。

【0043】

濃縮部６２は、二酸化炭素の選択透過性を有する分離膜を含む。分離膜は、分子サイズや膜材料への親和性の違いに基づくガス移動速度の違いを利用して二酸化炭素を分離する。供給側のガスの圧力を透過側のガスの圧力よりも高くする。分離膜は、分子ふるい膜、デンドリマー膜、アミン基含有膜など、公知のものから適宜選択して用いることができる。分離膜の形状に制限はなく、板状、筒状、中空糸状など任意の形状を選択できる。

【0044】

回収装置６０は、第２の加圧装置３９が第１脱離ガスを加圧し、第１脱離ガスが加圧された第２加圧ガスが濃縮部６２に供給され、濃縮部６２は、第２加圧ガスに含まれる二酸化炭素を濃縮する。第２加圧ガスの圧力は第１加圧ガスの圧力よりも高いため、濃縮部６２による処理を経た第２脱離ガス中の二酸化炭素の濃度を高められる。従って高濃度の二酸化炭素の回収率を高くできる。

【0045】

分離膜を含む濃縮部６２は、第１実施の形態におけるＰＳＡ方式の濃縮部３６に比べ、電力原単位を低減できる。従って電力原単位の小さい回収装置６０を実現できる。

【0046】

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

【0047】

例えば回収装置１０の配管系統は一例であり、適宜設定できる。実施形態では第１の分離装置１１が３つの吸着塔１４，１５，１６を備え、第２の分離装置１２が２つの吸着塔３７，３８を備える場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１の分離装置１１及び第２の分離装置１２の吸着塔は１つ以上の数に適宜設定される。

【0048】

第１実施形態ではＶＰＳＡ方式の第１の分離装置１１の下流にＰＳＡ方式の第２の分離装置１２を設ける場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ＶＰＳＡ方式の第１の分離装置１１の下流にＶＰＳＡ方式の第２の分離装置を設けることは当然可能である。

【0049】

実施形態では第２の分離装置１２が、可変絞り弁５０を用いて排気管４７と排気管４８との間をつなぐ場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。可変絞り弁５０に代えて、排気管４７と排気管４８との間を複数のオリフィスで並列につなぎ、開閉弁をオリフィス毎に設けても良い。この場合も開閉弁を制御して排気管４７と排気管４８との間の流量を調節できる。排気管４７と排気管４８との間の流量を調節しなくても済むように、開度が一定のオリフィスを用いて排気管４７と排気管４８との間をつなぐことは当然可能である。また、三方弁４３，４４に代えて、三方弁の機能を実現するための複数のバルブを配置することは当然可能である。

【符号の説明】

【0050】

１０，６０ 回収装置
１１ 第１の分離装置
１２，６１ 第２の分離装置
１３ 管
１４，１５，１６ 吸着塔
１７ 第１の加圧装置
１８ 真空ポンプ
２３ 導入管
３６，６２ 濃縮部
３９ 第２の加圧装置
２２ 第１のガスタンク
５１ 調整機構
５２ バイパス管
５３ 調節弁
５４ 圧力計
５５ 調節弁
５６ 流量計
５７ 第２のガスタンク
５８ 制御装置

【図1】

【図2】