特開 2024-175312 二酸化炭素回収装置、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】P2024175312

(43)【公開日】2024-12-18

(54)【発明の名称】二酸化炭素回収装置、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 53/62 20060101AFI20241211BHJP

   B01D 53/82 20060101ALI20241211BHJP

   B01D 53/96 20060101ALI20241211BHJP

   B01J 20/28 20060101ALI20241211BHJP

   B01J 20/34 20060101ALI20241211BHJP

   C01B 32/50 20170101ALI20241211BHJP

【ＦＩ】

B01D53/62 ZAB

B01D53/82

B01D53/96

B01J20/28 Z

B01J20/34 D

B01J20/34 H

C01B32/50

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023092998

(22)【出願日】2023-06-06

(71)【出願人】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100170575

【弁理士】

【氏名又は名称】森 太士

(72)【発明者】

【氏名】成澤 道則

(72)【発明者】

【氏名】橋本 卓也

(72)【発明者】

【氏名】江部 郁仁

【テーマコード（参考）】

4D002

4G066

4G146

【Ｆターム（参考）】

4D002AA09

4D002AC07

4D002BA04

4D002BA12

4D002BA13

4D002BA20

4D002CA08

4D002DA01

4D002DA11

4D002DA16

4D002DA41

4D002DA45

4D002DA46

4D002DA47

4D002DA70

4D002EA05

4D002EA08

4D002GA01

4D002GB12

4D002HA08

4G066AA05B

4G066AA20B

4G066AA22B

4G066AA61B

4G066AA63B

4G066AB00

4G066BA09

4G066BA20

4G066CA35

4G066DA01

4G066DA03

4G066GA01

4G146JA02

4G146JB09

4G146JC21

4G146JD02

(57)【要約】

【課題】共通する空間内で吸着剤への二酸化炭素の吸着と脱着とを実施することが可能な二酸化炭素回収装置を提供する。
【解決手段】二酸化炭素回収装置２０は、原料ガス供給口２２と原料ガス排出口２３と脱着ガス排出口２４とを有する槽２１と、第１フィルタ２６と、第２フィルタ２７とを備え、吸着剤３３は第１フィルタ２６及び第２フィルタ２７で区画された空間内に収容され、吸着剤３３は原料ガスの気流に乗って第２フィルタ２７で捕集され、吸着剤３３が第２フィルタ２７で捕集された状態で吸着剤３３は原料ガス中の二酸化炭素を吸着する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

原料ガス供給口と原料ガス排出口と脱着ガス排出口とを有する槽と、
前記槽内に設けられた第１フィルタと、
前記第１フィルタの上方に配置され、原料ガスが通過するように前記槽内に設けられた第２フィルタと、
を備え、
原料ガスに含まれる二酸化炭素を吸着する吸着剤は、前記第１フィルタ及び前記第２フィルタで区画された空間内に収容され、
前記原料ガス供給口は前記原料ガスを前記空間内に供給し、
前記原料ガス排出口は前記原料ガス供給口から前記空間に供給された原料ガスを前記槽の外側へ排出し、
前記第１フィルタは、前記吸着剤から脱着した前記二酸化炭素を含む脱着ガスが通過するように前記槽内に設けられ、
前記脱着ガス排出口は、前記第１フィルタを通過した脱着ガスを排出し、
前記原料ガスが前記空間内に供給された場合に、前記吸着剤は前記原料ガスの気流に乗って前記第２フィルタで捕集され、前記吸着剤が前記第２フィルタで捕集された状態で前記吸着剤は前記原料ガス中の二酸化炭素を吸着し、
前記原料ガスが前記空間内へ供給されない場合に、前記吸着剤は前記第２フィルタから前記空間内の脱着領域に落下し、前記吸着剤が前記脱着領域に落下した状態で前記吸着剤に吸着された二酸化炭素が脱着される、二酸化炭素回収装置。

【請求項2】

前記原料ガスが前記空間内へ供給されない場合には、前記吸着剤は、前記第１フィルタよりも上に載置された状態で、前記吸着剤に吸着された二酸化炭素を脱着する、請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。

【請求項3】

前記原料ガスは空気である、請求項１又は２に記載の二酸化炭素回収装置。

【請求項4】

前記吸着剤のメディアン径は０．５μｍ以上３００μｍ以下である、請求項１又は２に記載の二酸化炭素回収装置。

【請求項5】

前記第２フィルタで捕集された場合に形成される前記吸着剤の層の厚さは１０ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載の二酸化炭素回収装置。

【請求項6】

前記第２フィルタの前記吸着剤が捕集された面とは反対側の面から前記吸着剤が捕集された面に向かって流れるガスを送る送風部を備える、請求項１又は２に記載の二酸化炭素回収装置。

【請求項7】

前記吸着剤を加熱する加熱装置を備える、請求項１又は２に記載の二酸化炭素回収装置。

【請求項8】

前記第１フィルタが設けられた前記脱着領域における前記槽の原料ガス流路断面積は、前記第２フィルタが設けられた吸着領域における前記槽の原料ガス流路断面積よりも小さい、請求項１又は２に記載の二酸化炭素回収装置。

【請求項9】

前記槽は水蒸気供給口を有し、前記水蒸気供給口は水蒸気を前記空間内に供給する、請求項１又は２に記載の二酸化炭素回収装置。

【請求項10】

請求項９に記載の二酸化炭素回収装置と、
気液分離装置と、
を備える二酸化炭素回収システムであって、
前記気液分離装置は、前記脱着ガス排出口から排出された脱着ガスを、二酸化炭素を含むガスと水とに分離する気液分離部を含む、二酸化炭素回収システム。

【請求項11】

前記水蒸気供給口に接続された水蒸気供給装置をさらに備え、
前記水蒸気供給装置は、前記気液分離装置で分離された水を貯留する貯留部と、前記貯留部の水から生成された水蒸気を加熱する加熱器とを含み、
前記加熱器で加熱された水蒸気は、前記水蒸気供給口を介して前記空間内に供給される、請求項１０に記載の二酸化炭素回収システム。

【請求項12】

原料ガス供給口と原料ガス排出口と脱着ガス排出口とを有する槽と、
前記槽内に設けられた第１フィルタと、
前記第１フィルタの上方に配置され、原料ガスが通過するように前記槽内に設けられた第２フィルタと、
を備える二酸化炭素回収装置を用いた二酸化炭素回収方法であって、
原料ガスに含まれる二酸化炭素を吸着する吸着剤は、前記第１フィルタ及び前記第２フィルタで区画された空間内に収容され、
前記原料ガス供給口は前記原料ガスを前記空間内に供給し、
前記原料ガス排出口は前記原料ガス供給口から前記空間に供給された原料ガスを前記槽の外側へ排出し、
前記第１フィルタは、前記吸着剤から脱着した前記二酸化炭素を含む脱着ガスが通過するように前記槽内に設けられ、
前記脱着ガス排出口は、前記第１フィルタを通過した脱着ガスを排出し、
前記二酸化炭素回収方法は、
前記原料ガスを前記空間内に供給し、前記吸着剤を前記原料ガスの気流に乗せて前記第２フィルタで捕集する工程と、
前記吸着剤が前記第２フィルタで捕集された状態で前記吸着剤によって前記原料ガス中の二酸化炭素を吸着する工程と、
前記原料ガスの前記空間内への供給を停止し、前記吸着剤を前記第２フィルタから前記空間内の脱着領域に落下させる工程と、
前記吸着剤が前記脱着領域に落下した状態で前記吸着剤に吸着された二酸化炭素を脱着する工程と、
を含む、二酸化炭素回収方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、二酸化炭素回収装置、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】

二酸化炭素は、地球温暖化の原因として問題視されており、世界的に二酸化炭素濃度の上昇を抑制する動きが広まっている。従来、二酸化炭素吸着剤を用いて二酸化炭素を分離及び回収する二酸化炭素分離回収システムが知られている。

【0003】

特許文献１には、吸着剤が流入する吸着容器と、吸着容器で二酸化炭素を吸着した吸着剤が流入する再生容器と、再生容器で二酸化炭素が離脱した吸着剤を吸着容器へ移送する移送装置とを備える二酸化炭素分離回収システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－６９４２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来技術の装置は、吸着容器と再生容器とを備え、移送装置を用いて二酸化炭素吸着剤を再生容器から吸着容器へ移送するなどして二酸化炭素の吸着と脱着とを繰り返している。このように、従来の装置は、異なる容器と移送手段を用いているため、装置が大型化してしまうおそれがある。

【0006】

そこで、本開示は、共通する空間内で吸着剤への二酸化炭素の吸着と脱着とを実施することが可能な二酸化炭素回収装置、二酸化炭素回収システム及び二酸化炭素回収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】

【0007】

本開示に係る二酸化炭素回収装置は、原料ガス供給口と原料ガス排出口と脱着ガス排出口とを有する槽と、槽内に設けられた第１フィルタと、第１フィルタの上方に配置され、原料ガスが通過するように槽内に設けられた第２フィルタとを備える。原料ガスに含まれる二酸化炭素を吸着する吸着剤は、第１フィルタ及び第２フィルタで区画された空間内に収容され、原料ガス供給口は原料ガスを空間内に供給する。原料ガス排出口は原料ガス供給口から空間に供給された原料ガスを槽の外側へ排出する。第１フィルタは、吸着剤から脱着した二酸化炭素を含む脱着ガスが通過するように槽内に設けられる、脱着ガス排出口は、第１フィルタを通過した脱着ガスを排出する。原料ガスが空間内に供給された場合に、吸着剤は原料ガスの気流に乗って第２フィルタで捕集され、吸着剤が第２フィルタで捕集された状態で吸着剤は原料ガス中の二酸化炭素を吸着する。原料ガスが空間内へ供給されない場合に、吸着剤は第２フィルタから空間内の脱着領域に落下し、吸着剤が脱着領域に落下した状態で吸着剤に吸着された二酸化炭素が脱着される。

【0008】

原料ガスが空間内へ供給されない場合には、吸着剤は、第１フィルタよりも上に載置された状態で、吸着剤に吸着された二酸化炭素を脱着してもよい。

【0009】

原料ガスは空気であってもよい。

【0010】

吸着剤のメディアン径は０．５μｍ以上３００μｍ以下であってもよい。

【0011】

第２フィルタで捕集された場合に形成される吸着剤の層の厚さは１０ｍｍ以下であってもよい。

【0012】

二酸化炭素回収装置は、第２フィルタの吸着剤が捕集された面とは反対側の面から吸着剤が捕集された面に向かって流れるガスを送る送風部を備えていてもよい。

【0013】

二酸化炭素回収装置は、吸着剤を加熱する加熱装置を備えていてもよい。

【0014】

第１フィルタが設けられた脱着領域における槽の原料ガス流路断面積は、第２フィルタが設けられた吸着領域における槽の原料ガス流路断面積よりも小さくてもよい。

【0015】

槽は水蒸気供給口を有し、水蒸気供給口は水蒸気を空間内に供給してもよい。

【0016】

本開示に係る二酸化炭素回収システムは、二酸化炭素回収装置と、気液分離装置とを備えていてもよい。気液分離装置は、脱着ガス排出口から排出された脱着ガスを、二酸化炭素を含むガスと水とに分離する気液分離部を含んでいてもよい。

【0017】

本開示に係る二酸化炭素回収システムは、水蒸気供給口に接続された水蒸気供給装置をさらに備えていてもよい。水蒸気供給装置は、気液分離装置で分離された水を貯留する貯留部と、貯留部の水から生成された水蒸気を加熱する加熱器とを含み、加熱器で加熱された水蒸気は、水蒸気供給口を介して空間内に供給されてもよい。

【0018】

本開示に係る二酸化炭素回収方法は、原料ガス供給口と原料ガス排出口と脱着ガス排出口とを有する槽と、槽内に設けられた第１フィルタと、第１フィルタの上方に配置され、原料ガスが通過するように槽内に設けられた第２フィルタとを備える二酸化炭素回収装置を用いた二酸化炭素回収方法である。原料ガスに含まれる二酸化炭素を吸着する吸着剤は、第１フィルタ及び第２フィルタで区画された空間内に収容される。原料ガス供給口は原料ガスを空間内に供給する。原料ガス排出口は原料ガス供給口から空間に供給された原料ガスを槽の外側へ排出する。第１フィルタは、吸着剤から脱着した二酸化炭素を含む脱着ガスが通過するように槽内に設けられる。脱着ガス排出口は、第１フィルタを通過した脱着ガスを排出する。二酸化炭素回収方法は、原料ガスを空間内に供給し、吸着剤を原料ガスの気流に乗せて第２フィルタで捕集する工程を含む。二酸化炭素回収方法は、吸着剤が第２フィルタで捕集された状態で吸着剤によって原料ガス中の二酸化炭素を吸着する工程を含む。二酸化炭素回収方法は、原料ガスの空間内への供給を停止し、吸着剤を第２フィルタから空間内の脱着領域に落下させる工程を含む。二酸化炭素回収方法は、吸着剤が脱着領域に落下した状態で吸着剤に吸着された二酸化炭素を脱着する工程を含む。

【発明の効果】

【0019】

本開示によれば、共通する空間内で吸着剤への二酸化炭素の吸着と脱着とを実施することが可能な二酸化炭素回収装置、二酸化炭素回収システム及び二酸化炭素回収方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】一実施形態に係る二酸化炭素回収システムの吸着工程における様子を示す概略図である。

【図2】一実施形態に係る二酸化炭素回収システムの減圧工程における様子を示す概略図である。

【図3】一実施形態に係る二酸化炭素回収システムの加熱工程における様子を示す概略図である。

【図4】一実施形態に係る二酸化炭素回収システムの水蒸気供給工程における様子を示す概略図である。

【図5】一実施形態に係る脱着領域において、原料ガスの流し始めの様子を示す概略図である。

【図6】一実施形態に係る脱着領域において、原料ガスを流してから少し時間が経過した後の様子を示す概略図である。

【図7】一実施形態に係る脱着領域における脱着の様子を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、いくつかの例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

【0022】

まず、本実施形態に係る二酸化炭素回収システム１について、図１を用いて説明する。図１は、一実施形態に係る二酸化炭素回収システム１の吸着工程における様子を示す概略図である。図１に示すように、二酸化炭素回収システム１は、原料ガス供給装置１０と、二酸化炭素回収装置２０と、気液分離装置５０と、水蒸気供給装置７０とを備えている。

【0023】

原料ガス供給装置１０は、二酸化炭素回収装置２０に原料ガスを供給する。原料ガスは、二酸化炭素を含んでおり、本実施形態においては空気である。しかしながら、原料ガスは、二酸化炭素を含んでいればよい。例えば、火力発電所及び製鉄所などのような施設で燃料が燃焼されることによって発生した燃焼排気ガス、化学工場等の施設で生成されるプロセス排気ガス、又は、石油精製及び石油化学の工程で生成される二酸化炭素を含むガスであってもよい。

【0024】

原料ガス供給装置１０は、原料ガス配管１１と、吸込みフード１２と、送風機１３と、第１ダンパ１４と、第２ダンパ１５とを含んでいる。原料ガス配管１１には、吸込みフード１２と、送風機１３と、第１ダンパ１４と、第２ダンパ１５とが接続されている。吸込みフード１２は、大気中の空気である原料ガスの吸込み口である。設置環境によっては、原料ガスに粉塵などが混在しているため、吸込みフードにはフィルタを設け、それらが槽２１内へ導入されるのを防止する。原料ガスは、送風機１３によって二酸化炭素回収装置２０に送風される。送風機１３より二酸化炭素回収装置２０側において、原料ガス配管１１は分岐しており、分岐した原料ガス配管１１は第１原料ガス供給口２２ａ及び第２原料ガス供給口２２ｂに接続されている。第１原料ガス供給口２２ａに接続された原料ガス配管１１には第１ダンパ１４が設けられている。第２原料ガス供給口２２ｂに接続された原料ガス配管１１には第２ダンパ１５が設けられている。

【0025】

二酸化炭素回収装置２０は、槽２１と、第１フィルタ２６と、第２フィルタ２７と、送風部２９と、加熱装置３０とを備えている。第１フィルタ２６及び第２フィルタ２７は槽２１内に設けられている。

【0026】

槽２１は、第１空間Ｓ１と、第１空間Ｓ１よりも上側に配置された第２空間Ｓ２と、第２空間Ｓ２よりも上側に配置された第３空間Ｓ３とを有している。第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とは、第１フィルタ２６によって区画されている。第２空間Ｓ２と第３空間Ｓ３とは第２フィルタ２７によって区画されている。吸着剤３３は、第１フィルタ２６及び第２フィルタ２７で区画された第２空間Ｓ２内に収容されている。第２空間Ｓ２は、脱着領域Ｓ２ａと、脱着領域Ｓ２ａよりも上方に配置された吸着領域Ｓ２ｂとを含んでいる。吸着領域Ｓ２ｂでは、吸着剤３３は原料ガスに含まれる二酸化炭素を吸着する。脱着領域Ｓ２ａでは、吸着剤３３に吸着された二酸化炭素が脱着される。

【0027】

槽２１は、原料ガス供給口２２と、原料ガス排出口２３と、脱着ガス排出口２４と、水蒸気供給口２５とを有している。原料ガス供給口２２は、原料ガス供給装置１０と接続されており、原料ガスを第２空間Ｓ２内に供給する。原料ガス供給口２２は、第１原料ガス供給口２２ａ及び第２原料ガス供給口２２ｂを含んでいる。第１原料ガス供給口２２ａは、第１フィルタ２６よりも鉛直方向下側に配置されており、第１空間Ｓ１に原料ガスを供給する。第２原料ガス供給口２２ｂは、第１フィルタ２６よりも鉛直方向上側に配置されており、第２空間Ｓ２に原料ガスを供給する。

【0028】

原料ガス排出口２３は、原料ガス供給口２２から第２空間Ｓ２内に供給された原料ガスを槽２１の外側へ排出する。具体的には、原料ガス排出口２３は、第２フィルタ２７の上側に配置されており、第２フィルタ２７を通過した第３空間Ｓ３内の原料ガスを槽２１の外側へ排出する。原料ガス排出口２３は原料ガス排出流路４０と接続されており、第３空間Ｓ３から原料ガス排出口２３を介して原料ガス排出流路４０に原料ガスが排出される。原料ガス排出流路４０には第３ダンパ４１が設けられている。第３ダンパ４１は、原料ガス排出流路４０内を開閉可能であり、原料ガス排出流路４０を開いている場合には原料ガスが槽２１内から排出され、原料ガス排出流路４０を閉じている場合には槽２１内から原料ガスが排出されないように構成されている。

【0029】

脱着ガス排出口２４は、第１フィルタ２６を通過した脱着ガスを排出する。脱着ガス排出口２４は第１フィルタ２６の下側に配置されている。脱着ガス排出口２４は気液分離装置５０と接続されており、吸着剤３３から脱着した二酸化炭素及び水を含む脱着ガスが第１空間Ｓ１から気液分離装置５０に脱着ガス排出口２４を介して排出される。

【0030】

水蒸気供給口２５は、水蒸気を第２空間Ｓ２内に供給する。水蒸気供給口２５から吸着剤３３に水蒸気が供給されることにより、吸着剤３３から二酸化炭素の脱着を促進することができる。水蒸気供給口２５は水蒸気供給装置７０と接続されており、水蒸気供給装置７０から水蒸気供給口２５を介して第２空間Ｓ２に水蒸気が供給される。

【0031】

第１フィルタ２６は槽２１内に設けられている。具体的には、第１フィルタ２６は、原料ガス供給口２２から供給された原料ガスが通過するように槽２１内に設けられている。また、第１フィルタ２６は、吸着剤３３から脱着した二酸化炭素を含む脱着ガスが通過するように槽２１内に設けられている。第１フィルタ２６は、本実施形態において、複数の孔を有する多孔板を含んでいる。

【0032】

第２フィルタ２７は、第１フィルタ２６の上方に配置され、原料ガスが通過するように槽内２１に設けられている。このため、後述するように、吸着工程では、第２フィルタ２７の表面に吸着剤３３が捕集され、吸着剤３３の薄い層を形成する。第２フィルタ２７は、第１フィルタ２６の上方に配置されている。本実施形態において、第２フィルタ２７は、バグフィルタのように、複数の円筒状ろ布を含んでいる。円筒状ろ布の一端はプレート２８に取り付けられており、もう一端は自由端となっている。これにより、第２フィルタ２７の表面積が大きくなるため、吸着剤３３の層が薄く形成される。したがって、粒子径が小さい吸着剤３３の層を原料ガスが通過しても圧力損失を低く抑えることができる。

【0033】

第２フィルタ２７で捕集された場合に形成される吸着剤３３の層の厚さは１０ｍｍ以下であってもよい。吸着剤３３の厚さが１０ｍｍ以下である場合、圧力損失を抑え、原料ガスを供給する送風機の動力を低減することができる。第２フィルタ２７で捕集された吸着剤３３の層の厚さは、１ｍｍ以上であってもよい。吸着剤３３の層の厚さが１ｍｍ以上である場合、吸着剤３３による二酸化炭素の吸着量を多くすることができる。なお、層の厚さは、第２フィルタ２７で捕集されて形成された吸着剤３３の層の厚さの平均値を算出することによって得ることができる。

【0034】

送風部２９は、第２フィルタ２７の吸着剤３３が捕集された面とは反対側の面から吸着剤３３が捕集された面に向かって流れるガスを送る。送風部２９のガス送風口は、第３空間Ｓ３内であって、第２フィルタ２７の上側に配置されている。第２フィルタ２７において、第３空間Ｓ３側から吸着剤３３が捕集された第２空間Ｓ２に向けて、原料ガスの流れと反対方向に送風部２９からガスが送られるため、第２フィルタ２７で捕集された吸着剤３３の落下を促進することができる。送風部２９は、圧縮空気を瞬間的に噴射するパルスジェット式で第２フィルタ２７から吸着剤３３を落下させてもよい。空気が勢いよく噴射されるため、第２フィルタ２７が振動し、第２フィルタ２７に捕集された吸着剤３３の落下をさらに促進することができる。なお、棒などを用いて第２フィルタ２７を振動させたり、第２フィルタ２７をプレート２８ごと振動させたりすることによって吸着剤３３を払い落としてもよい。また、送風部２９を用いずに、第２フィルタ２７で捕集された吸着剤３３を、自然落下によって第２フィルタ２７から落下させてもよい。

【0035】

加熱装置３０は、吸着剤３３を加熱する。吸着剤３３を加熱することにより、吸着剤３３に吸着された二酸化炭素の脱着を促進することができる。加熱装置３０は、加熱器３１と、加熱器３１に電気的に接続された交流電源３２とを含んでいる。加熱器３１は、交流電源３２から電気が流れることによって発熱する。加熱器３１は、吸着剤３３の周囲を取り囲むように設けられていてもよく、吸着剤３３の内部に埋設されていてもよい。加熱装置３０は、バンドヒータ、フィルムヒータ、プレートヒータ、シーズヒータ、チューブヒータ、ホースヒータ、プラグヒータ、及びフランジヒータからなる群より選択される少なくとも一種を含んでいてもよい。また、加熱装置３０は、誘導加熱、抵抗加熱、マイクロ波加熱、ミリ波加熱、及び、熱交換器からなる群より選択される少なくとも１種によって吸着剤３３を加熱してもよい。熱交換器は、吸着剤３３に配管を配置し配管内へ温水や蒸気を供給してもよい。なお、交流電源３２は直流電源であってもよい。

【0036】

吸着剤３３は、原料ガスに含まれる二酸化炭素を吸着する。吸着剤３３のメディアン径は０．５μｍ以上３００μｍ以下であってもよい。吸着剤３３のメディアン径が０．５μｍ以上である場合、第２フィルタ２７によって吸着剤３３を容易に捕捉することが容易になる。吸着剤３３のメディアン径が３００μｍ以下である場合、吸着剤３３が原料ガスの気流に乗って、第２フィルタ２７へ容易に移動することができる。また、吸着剤３３のメディアン径が小さいと、単位重量当たりの吸着量が大きいため、吸着剤３３の使用量を低減することができる。吸着剤３３のメディアン径は１μｍ以上であってもよく、３μｍ以上であってもよい。また、吸着剤３３のメディアン径は１００μｍ以下であってもよく、５０μｍ以下であってもよく、１０μｍ以下であってもよい。なお、メディアン径（Ｄ５０）は、レーザ回折・散乱法により測定された体積基準で５０％の値である。

【0037】

吸着剤３３は、多孔質体、アルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選択される少なくとも一種を含んでいてもよい。これらの材料は、二酸化炭素を効率的に吸着することができる。多孔質体は、ゼオライト、アルミナ、シリカ、樹脂、粘土及び活性炭からなる群より選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。アルカリ金属を含む吸着剤３３は、アルカリ金属の炭酸塩、及びリチウム遷移金属複合酸化物の少なくともいずれか一方を含んでいてもよい。アルカリ土類金属を含む吸着剤３３は、アルカリ土類金属の酸化物などを含んでいてもよい。

【0038】

吸着剤３３は、塩基性物質が表面に担持された多孔質体、及び、表面が塩基で修飾された多孔質体の少なくともいずれか一方を含んでもよい。このような材料は、比表面積が大きく、塩基の二酸化炭素に対する反応性が高いことから、多くの二酸化炭素を吸着することが可能となる。多孔質体は、上述したものを用いてもよい。また、塩基性物質は、第１級アミン化合物、第２級アミン化合物及び第３級アミン化合物からなる群より選択される少なくとも１種のアミン化合物を含んでいてもよい。また、多孔質体の表面を修飾する塩基は、アミノ基であってもよい。これらの材料は、多孔質体を上述したアミン化合物に浸漬後、乾燥させ、多孔質体の表面に塩基性物質を担持又は塩基で修飾することにより得ることができる。あるいは、これらの材料は、多孔質体表面とアミン化合物の脱アルコール反応などの化学的な反応を用い、多孔質体を塩基性物質によって修飾することで得ることができる。

【0039】

気液分離装置５０は、脱着ガス排出口２４から排出された脱着ガスを、二酸化炭素を含むガスと水とに分離する。気液分離装置５０は、冷却器５１と、気液分離部５２とを含んでいる。脱着ガス排出口２４と、気液分離部５２及び貯留部７１とは、脱着ガス配管５３によって接続されている。脱着ガス配管５３には、脱着ガスを冷却する冷却器５１が接続されている。脱着ガス配管５３は、冷却器５１よりも気液分離部５２及び貯留部７１側において分岐しており、分岐した脱着ガス配管５３は気液分離部５２及び貯留部７１にそれぞれ接続されている。気液分離部５２に接続された脱着ガス配管５３にはバルブ５４が設けられている。貯留部７１に接続された脱着ガス配管５３にはバルブ５５が設けられている。脱着ガス排出口２４から排出された脱着ガスは、脱着ガス配管５３を介して気液分離部５２に供給される。脱着ガスは冷却器５１の通過によって冷却され、脱着ガス中の水分が凝縮する。気液分離部５２は、脱着ガス排出口２４から排出された脱着ガスを、二酸化炭素を含むガスと水とに分離する。気液分離部５２は、本実施形態においてタンクである。

【0040】

気液分離部５２及び貯留部７１には、排気配管５６が分岐して接続されている。排気配管５６の一端には気液分離部５２及び貯留部７１が接続されており、排気配管５６のもう一端には二酸化炭素利用ライン及び放出ラインが接続されている。分岐して気液分離部５２に接続された排気配管５６には、バルブ５７が設けられている。分岐して貯留部７１に接続された排気配管５６には、バルブ５８が設けられている。気液分離部５２及び貯留部７１から合流した排気配管５６には、真空ポンプ５９が設けられている。真空ポンプ５９は、槽２１内の第１空間Ｓ１、第２空間Ｓ２及び第３空間Ｓ３、並びに気液分離部５２及び貯留部７１内を減圧する。真空ポンプ５９から分岐した排気配管５６には、二酸化炭素利用ライン及び放出ラインが接続されている。

【0041】

気液分離部５２には第１熱交換器８１が設けられており、第１熱交換器８１は気液分離部５２内の液体の水に接触している。第１熱交換器８１には温調水タンク８３の水が循環される。第１熱交換器８１の給水口と温調水タンク８３とは第１給水配管８４によって接続されている。第１熱交換器８１の排水口と温調水タンク８３とは第１返送配管８５によって接続されている。第１給水配管８４には、供水ポンプ８６と第４バルブ８７とが設けられている。

【0042】

貯留部７１には第２熱交換器８２が設けられており、第２熱交換器８２は貯留部７１内の液体の水に接触している。第２熱交換器８２には温調水タンク８３の水が循環される。第２熱交換器８２の給水口と温調水タンク８３とは第２給水配管８８を介して接続されている。具体的には、第２給水配管８８は、供水ポンプ８６及び第４バルブ８７の間の第１給水配管８４と、第２熱交換器８２の給水口とに接続されている。第２給水配管８８には第５バルブ８９が設けられている。第２熱交換器８２の排水口と温調水タンク８３とは第２返送配管９０を介して接続されている。具体的には、第２返送配管９０は、第２熱交換器８２の排水口と、第１返送配管８５とに接続されている。

【0043】

温調水タンク８３には加熱器９１が設けられており、加熱器９１は温調水タンク８３内の液体の水に接触している。加熱器９１には、交流電源９２が電気的に接続されている。加熱器９１に交流電源９２から電流が流れることによって、加熱器９１が発熱する。なお、交流電源９２は直流電源であってもよい。また温調水タンク８３に配管を配置し配管内へ温水や蒸気を供給する熱交換器を加熱器９１として用いてもよい。

【0044】

気液分離部５２及び貯留部７１には、水蒸気配管７２が分岐して接続されている。水蒸気配管７２の一端には気液分離部５２及び貯留部７１が接続されており、水蒸気配管７２のもう一端には二酸化炭素回収装置２０の水蒸気供給口２５が接続されている。分岐して気液分離部５２に接続された水蒸気配管７２には、バルブ７３が設けられている。分岐して貯留部７１に接続された水蒸気配管７２には、バルブ７４が設けられている。気液分離部５２及び貯留部７１から合流した水蒸気配管７２には、加熱器７５が設けられている。加熱器７５には交流電源７６が電気的に接続されている。加熱器７５は、交流電源７６から電気が流れることによって発熱する。なお、交流電源７６は直流電源であってもよい。

【0045】

水蒸気供給装置７０は、水を貯留する貯留部７１と、貯留部７１の水から生成された水蒸気を加熱する加熱器７５とを含んでいる。加熱器７５で加熱された水蒸気は、水蒸気供給口２５を介して第２空間Ｓ２内に供給される。このような構成により、脱着領域Ｓ２ａに集まった吸着剤３３を内部から加熱すると共に二酸化炭素の分圧を低くすることができるため、吸着剤３３に吸着された二酸化炭素の脱着を促進することができる。また水蒸気の供給により、槽２１内の残留酸素が排出されるため、吸着剤３３にアミン化合物を用いた場合には、残留酸素によりアミンが酸化されて劣化することを抑制することができる。貯留部７１は、気液分離装置５０で分離された水を貯留してもよい。これにより、気液分離装置５０で回収した水分を蒸気源として再利用することができる。貯留部７１は、本実施形態においては、タンクである。

【0046】

次に、図１～図４を用いて本実施形態に係る二酸化炭素回収方法について説明する。二酸化炭素回収方法は、吸着工程と、減圧工程と、加熱工程と、水蒸気供給工程とを含んでおり、この順番で繰り返し実施される。

【0047】

（吸着工程）
図１に示すように、吸着工程は、原料ガスを第２空間Ｓ２内に供給し、吸着剤３３を原料ガスの気流に乗せて第２フィルタ２７で捕集する工程を含んでいる。また、吸着工程は、吸着剤３３が第２フィルタ２７で捕集された状態で吸着剤３３によって原料ガス中の二酸化炭素を吸着する工程を含んでいる。具体的には、吸着工程では、二酸化炭素回収装置２０の送風機１３が駆動し、第１ダンパ１４及び第２ダンパ１５が開かれる。そして、原料ガス供給口２２は、原料ガスを第２空間Ｓ２内に供給する。具体的には、第１原料ガス供給口２２ａは第１空間Ｓ１に原料ガスを供給し、第２原料ガス供給口２２ｂは第２空間Ｓ２に原料ガスを供給する。また、第３ダンパ４１が開かれ、原料ガス排出口２３は、原料ガス供給口２２から第２空間Ｓ２内に供給された原料ガスを槽２１の外側へ排出する。一方、バルブ５４、バルブ５５、バルブ５７、バルブ５８、バルブ６０、バルブ６１、バルブ７３及びバルブ７４は閉じられている。

【0048】

第１原料ガス供給口２２ａから第１空間Ｓ１内に供給された原料ガスは、第１フィルタ２６を通過して第２空間Ｓ２内に供給され、第２原料ガス供給口２２ｂから第２空間Ｓ２内に供給された原料ガスと合流する。第２空間Ｓ２内に供給された原料ガスは、第２フィルタ２７を通過し、第３空間Ｓ３から槽２１の外側へ排出される。このように、第２空間Ｓ２内に供給された原料ガスは、第２フィルタ２７を通過する。そのため、原料ガスが第２空間Ｓ２内に供給された場合に、吸着剤３３は原料ガスの気流に乗って第２フィルタ２７で捕集され、吸着剤３３が第２フィルタ２７で捕集された状態で吸着剤３３は原料ガス中の二酸化炭素を吸着する。吸着剤３３は原料ガスの気流に乗って第２フィルタ２７で捕集されるため、移送コンベヤのような装置はなくてもよい。吸着剤３３は第２フィルタ２７に捕集された状態で原料ガスが吸着剤３３に供給され続けるため、吸着剤３３の層が形成され、吸着剤３３は、原料ガス中の二酸化炭素を吸着することができる。

【0049】

第１フィルタ２６が設けられた脱着領域Ｓ２ａにおける槽２１の原料ガス流路断面積は、第２フィルタ２７が設けられた吸着領域Ｓ２ｂにおける槽２１の原料ガス流路断面積よりも小さい。具体的には、槽２１の内径は、吸着領域Ｓ２ｂよりも脱着領域Ｓ２ａの方が小さい。そのため、脱着領域Ｓ２ａでは原料ガスの流速が早く、吸着剤３３が吹き飛びやすく、吸着領域Ｓ２ｂでは原料ガスの流速が遅くなり、吸着剤３３による二酸化炭素の吸着効率を高くすることができる。

【0050】

吸着工程において、原料ガスが槽２１内に供給されている状態で、送風部２９は第２フィルタ２７にガスを吹き付け、吸着剤３３を第２フィルタ２７から一時的に落下させてもよい。第２フィルタ２７に捕集された吸着剤３３は、均一な厚さの層を形成しない場合があり、この場合には吸着剤３３の層厚が薄い部分を原料ガスが通り抜ける傾向にある。そのため、吸着剤３３が吸着する二酸化炭素の吸着量にムラが生じるおそれがある。そこで、送風部２９によって第２フィルタ２７から吸着剤３３を一旦払い落とし、原料ガスの流れによって、吸着剤３３を舞わせる。これにより、吸着剤３３の層を新たに形成することができ、吸着剤３３の捕集状態の偏り、及び吸着剤３３に吸着した二酸化炭素の濃度勾配を解消することができる。

【0051】

（減圧工程）
図２に示すように、減圧工程は、原料ガスの第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２内への供給を停止し、吸着剤３３を第２フィルタ２７から第２空間Ｓ２内の脱着領域Ｓ２ａに落下させる工程である。減圧工程では、槽２１内が減圧され、吸着剤３３が第２フィルタ２７から落下する。減圧工程では、吸着工程と比較し、送風機１３の駆動が停止し、第１ダンパ１４及び第２ダンパ１５が閉じられる。また、減圧工程では、バルブ５４、バルブ５７及びバルブ６１が開かれ、真空ポンプ５９が駆動する。

【0052】

これにより、原料ガスが第２空間Ｓ２内へ供給されなくなり、吸着剤３３は第２フィルタ２７から第２空間Ｓ２内の脱着領域Ｓ２ａに落下する。また、槽２１内のガスは、脱着ガス配管５３、気液分離部５２及び排気配管５６を通って放出ラインに放出される。そのため、槽２１内の第１空間Ｓ１、第２空間Ｓ２及び第３空間Ｓ３が減圧される。減圧時の槽内の圧力は、例えば、－７０ｋＰａ（ｇ）～－９５ｋＰａ（ｇ）であってもよい。また、槽２１内のガスは冷却器５１で冷却され、ガス中の水分が凝縮する。凝縮した水は、気液分離部５２で気液分離される。

【0053】

減圧工程では、送風部２９によって、吸着剤３３が第２フィルタ２７から落下するのを促進してもよい。また、吸着剤３３による二酸化炭素の吸着が飽和に達するような時間になった場合に、送風部２９によって、吸着剤３３を第２フィルタ２７から脱着領域Ｓ２ａに落下させてもよい。第２フィルタ２７から落下した吸着剤３３は、脱着領域Ｓ２ａに集まって容積の小さい充填層を形成する。

【0054】

（加熱工程）
図３に示すように、加熱工程では、吸着剤３３が脱着領域Ｓ２ａに落下した状態で、吸着剤３３が加熱装置３０によって加熱され、吸着剤３３に吸着された二酸化炭素が脱着される。所定の圧力に減圧された状態で吸着剤３３が加熱装置３０によって加熱されるため、吸着剤３３に吸着された二酸化炭素の脱着が促進される。加熱された吸着剤３３の温度は、例えば８０℃～１００℃であってもよい。

【0055】

加熱工程では、減圧工程と比較し、バルブ６０が開かれ、バルブ６１が閉じられる。これにより、吸着剤３３から脱着した二酸化炭素を含む脱着ガスは、脱着ガス配管５３、気液分離部５２及び排気配管５６を通って二酸化炭素利用ラインに放出される。この際、吸着剤３３に吸着していた大気中の水分が二酸化炭素と共に脱着するが、脱着ガスを冷却することにより、気液分離部５２でドレンとして回収することができる。水分は気液分離部５２で回収することができるため、二酸化炭素濃度が高くなったガスを利用先である二酸化炭素利用ラインへ送ることができる。

【0056】

本実施形態では、脱着領域Ｓ２ａにおける槽２１の原料ガス流路断面積は、吸着領域Ｓ２ｂにおける槽２１の原料ガス流路断面積よりも小さい。したがって、容積の小さい脱着領域Ｓ２ａに吸着剤３３を集めて加熱装置３０で加熱するため、吸着剤３３の加熱時間を短縮することができる。

【0057】

（水蒸気供給工程）
図４に示すように、水蒸気供給工程では、吸着剤３３が脱着領域Ｓ２ａに落下した状態で、水蒸気供給装置７０によって槽２１内に水蒸気が供給され、吸着剤３３に吸着された二酸化炭素が脱着される。所定の圧力に減圧された状態で槽２１内に水蒸気が供給されることにより、水蒸気が選択的に吸着剤３３へ供給され、二酸化炭素の分圧を低くすることができるため、吸着剤３３に吸着された二酸化炭素の脱着を促進することができる。また、高温の水蒸気が吸着剤３３に供給されるため、脱着領域Ｓ２ａに集まった吸着剤３３を内部から加熱することができる。

【0058】

水蒸気供給工程では、加熱工程と比較し、バルブ７４が開かれる。バルブ７４が開いている場合には、槽２１内と貯留部７１とは連通しており、槽２１内の圧力と貯留部７１内の圧力が同じになっている。槽２１内に供給される水蒸気の温度は、槽２１内における圧力の飽和温度よりも５℃～２０℃、より好ましくは５℃～１０℃程度高い温度であってもよい。水蒸気の温度をこのような範囲とすることにより、水蒸気が槽２１内で凝縮することを抑制し、脱着領域Ｓ２ａに集まった吸着剤３３の充填層へ水蒸気を分散して流通させることができ、供給する水蒸気量を低減できる。

【0059】

貯留部７１内の水は第２熱交換器８２で加熱されて蒸発し、蒸発した水蒸気が加熱器７５でさらに加熱される。槽２１内の圧力における飽和水蒸気から過熱水蒸気を製造するため、外部環境の変化に応じて過熱のためのエネルギを変化させて安定した過熱水蒸気を供給できる。貯留部７１内の温度は、圧力条件で決まる飽和温度になるように維持されてもよい。この場合、飽和温度よりも５℃～１０℃程度高い温度の温水を供給することで水蒸気を生成することができる。なお、圧力が－８０ｋＰａ（ｇ）である場合の飽和温度は約６０℃であり、圧力が－９０ｋＰａ（ｇ）である場合の飽和温度は約４５℃である。

【0060】

水蒸気供給工程では、加熱工程と比較し、供水ポンプ８６が駆動し、第５バルブ８９が開いている。これにより、温調水タンク８３の水を用いて貯留部７１の水を加熱している。温調水タンク８３の水は、工場などの排熱で得られた温水を用いてもよい。また、貯留部７１の水は、電気ヒータで加熱してもよい。

【0061】

水蒸気供給工程が実施された後には、吸着工程に戻る。すなわち、吸着工程では、水蒸気供給工程と比較し、バルブ５４、バルブ５７、バルブ６０、バルブ７４及び第５バルブ８９が閉じられ、加熱装置３０、冷却器５１、真空ポンプ５９及び供水ポンプ８６の駆動が停止する。一方、二酸化炭素回収装置２０の送風機１３が駆動し、第１ダンパ１４、第２ダンパ１５及び第３ダンパ４１が開かれる。以上のように、吸着工程と減圧工程と加熱工程と水蒸気供給工程とが繰り返される。なお、減圧条件から吸着工程に移行する際には、図示しない真空破壊弁などを用いて槽２１内の圧力を大気圧まで回復させてもよい。

【0062】

次に、脱着領域Ｓ２ａについて、図５～図７を用いて、さらに詳細に説明する。図５は、一実施形態に係る脱着領域Ｓ２ａにおいて、原料ガスの流し始めの様子を示す概略図である。図６は、一実施形態に係る脱着領域Ｓ２ａにおいて、原料ガスを流してから少し時間が経過した後の様子を示す概略図である。図７は、一実施形態に係る脱着領域Ｓ２ａにおける脱着の様子を示す概略図である。

【0063】

図５に示すように、第１フィルタ２６の上には、吸着剤３３よりも大きい平均粒子径を有する大径粒子１１０の層が配置されてもよい。大径粒子１１０の層の上には、吸着剤３３が載置されている。吸着剤３３の下側に大径粒子１１０の層を挿入することにより、吸着剤３３が第１フィルタ２６内に詰まるのを抑制することができる。

【0064】

第１フィルタ２６には、散気ノズル１２０が貫通している。散気ノズル１２０は、配管１２１と被覆部１２２とを含んでいる。配管１２１は第１フィルタ２６及び大径粒子１１０の層を貫通している。配管１２１の第１端部は第１フィルタ２６の下側の第１空間Ｓ１に配置されており、第１端部の反対側である第２端部は大径粒子１１０の層の上側の第２空間Ｓ２に配置されている。配管１２１の第２端部には被覆部１２２が設けられている。被覆部１２２は、天板と天板の端部から下側に向かって延在する周壁とを含んでおり、断面略逆Ｕ字状の形状を有している。被覆部１２２は、配管１２１の第２端部側の開口部との間に空間を空けて、かつ、配管１２１の上端よりも被覆部１２２の周壁の下端が下側に配置されるように、配管１２１の第２端部側の開口部を覆っている。吸着剤３３が脱着領域Ｓ２ａに配置されている場合には、散気ノズル１２０の被覆部１２２は吸着剤３３に埋没するように設けられている。

【0065】

散気ノズル１２０における配管１２１の第１端部から原料ガスが供給されると、原料ガスは配管１２１の第２端部から排出される。原料ガスは、被覆部１２２の天板に当たって跳ね返り、被覆部１２２の内壁と配管１２１の外壁との間を通って、下側に向かって噴出する。散気ノズル１２０から噴出した原料ガスは、吸着剤３３を内部から吹き飛ばす。また、第２原料ガス供給口２２ｂを介して供給された原料ガスは、上方から吸着剤３３を吹き飛ばす。

【0066】

図５及び図６に示すように、第２原料ガス供給口２２ｂは、散気ノズル１２０の配管１２１の第２端部よりも上方に設けられており、被覆部１２２よりも上側の吸着剤３３を吹き飛ばす。これにより、散気ノズル１２０より上側の吸着剤３３の量を減らすことができるため、散気ノズル１２０から噴出する原料ガスの圧力損失を低減でき、被覆部１２２よりも下側の吸着剤３３を容易に吹き飛ばすことができる。また、第１フィルタ２６は、原料ガスが通過可能であるため、第１フィルタ２６上に載置された吸着剤３３が脱着領域Ｓ２ａに残留するのを抑制することができる。

【0067】

図７に示すように、加熱工程及び水蒸気供給工程では、吸着剤３３に吸着した二酸化炭素を脱着する。原料ガスが空気である場合、例えば、空気の１／１０００程度の流量の二酸化炭素が脱着され、第１フィルタ２６を通過する。第１フィルタ２６を通過させて二酸化炭素を回収するため、二酸化炭素の流量が少なくても、二酸化炭素を容易に回収することができる。

【0068】

以上の通り、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置２０は、原料ガス供給口２２と原料ガス排出口２３と脱着ガス排出口２４とを有する槽２１を備えている。二酸化炭素回収装置２０は、槽２１内に設けられた第１フィルタ２６と、第１フィルタ２６の上方に配置され、原料ガスが通過するように槽２１内に設けられた第２フィルタ２７とを備えている。原料ガスに含まれる二酸化炭素を吸着する吸着剤３３は、第１フィルタ２６及び第２フィルタ２７で区画された第２空間Ｓ２内に収容される。原料ガス供給口２２は原料ガスを第２空間Ｓ２内に供給する。原料ガス排出口２３は原料ガス供給口２２から第２空間Ｓ２に供給された原料ガスを槽２１の外側へ排出する。第１フィルタ２６は、吸着剤３３から脱着した二酸化炭素を含む脱着ガスが通過するように槽２１内に設けられる。脱着ガス排出口２４は、第１フィルタ２６を通過した脱着ガスを排出する。原料ガスが第２空間Ｓ２内に供給された場合に、吸着剤３３は原料ガスの気流に乗って第２フィルタ２７で捕集され、吸着剤３３が第２フィルタ２７で捕集された状態で吸着剤３３は原料ガス中の二酸化炭素を吸着する。原料ガスが第２空間Ｓ２内へ供給されない場合に、吸着剤３３は第２フィルタ２７から第２空間Ｓ２内の脱着領域Ｓ２ａに落下し、吸着剤３３が脱着領域Ｓ２ａに落下した状態で吸着剤３３に吸着された二酸化炭素が脱着される。

【0069】

また、本実施形態に係る二酸化炭素回収方法は、二酸化炭素回収装置２０を用いた二酸化炭素回収方法である。二酸化炭素回収装置２０は、原料ガス供給口２２と原料ガス排出口２３と脱着ガス排出口２４とを有する槽２１を備える。二酸化炭素回収方法は、槽２１内に設けられた第１フィルタ２６と、第１フィルタ２６の上方に配置され、原料ガスが通過するように槽２１内に設けられた第２フィルタ２７とを備える。原料ガスに含まれる二酸化炭素を吸着する吸着剤３３は、第１フィルタ２６及び第２フィルタ２７で区画された第２空間Ｓ２内に収容される。原料ガス供給口２２は原料ガスを第２空間Ｓ２内に供給する。原料ガス排出口２３は原料ガス供給口２２から第２空間Ｓ２に供給された原料ガスを槽２１の外側へ排出する。第１フィルタ２６は、吸着剤３３から脱着した二酸化炭素を含む脱着ガスが通過するように槽２１内に設けられる。脱着ガス排出口２４は、第１フィルタ２６を通過した脱着ガスを排出する。二酸化炭素回収方法は、原料ガスを第２空間Ｓ２内に供給し、吸着剤３３を原料ガスの気流に乗せて第２フィルタ２７で捕集する工程を含む。二酸化炭素回収方法は、吸着剤３３が第２フィルタ２７で捕集された状態で吸着剤３３によって原料ガス中の二酸化炭素を吸着する工程を含む。二酸化炭素回収方法は、原料ガスの第２空間Ｓ２内への供給を停止し、吸着剤３３を第２フィルタ２７から第２空間Ｓ２内の脱着領域Ｓ２ａに落下させる工程を含む。二酸化炭素回収方法は、吸着剤３３が脱着領域Ｓ２ａに落下した状態で吸着剤３３に吸着された二酸化炭素を脱着する工程を含む。

【0070】

本実施形態に係る二酸化炭素回収装置２０及び二酸化炭素回収方法によれば、共通する第２空間Ｓ２内で吸着剤３３への二酸化炭素の吸着と脱着とを実施することができる。したがって、二酸化炭素回収装置２０が大型化するのを抑制することができる。

【0071】

なお、上記実施形態では、原料ガスが第２空間Ｓ２内へ供給されない場合には、吸着剤３３は、第１フィルタ２６よりも上に載置された状態で、吸着剤３３に吸着された二酸化炭素を脱着した。このような構成により、槽２１内に付着した水滴を落下させ、水滴を例えば気液分離部５２で効率的に回収することができる。しかしながら、第１フィルタ２６は、脱着領域Ｓ２ａにおいて、吸着剤３３を囲うように鉛直方向に延在していてもよい。このような構成によっても、共通する第２空間Ｓ２内で吸着剤３３への二酸化炭素の吸着と脱着とを実施することができる。

【0072】

また、上記実施形態では、減圧する場合には、バルブ５４及びバルブ５７を開け、バルブ５５及びバルブ５８を閉じ、気液分離部５２を気液分離器として使用した。しかしながら、バルブ５５及びバルブ５８を開け、バルブ５４及びバルブ５７を閉じることで、貯留部７１を気液分離器として使用することができる。また、上記実施形態では、水蒸気を供給する場合には、バルブ７４を空け、バルブ７３を閉じることで貯留部７１から水蒸気を供給していた。しかしながら、バルブ７３を空け、バルブ７４を閉じることで気液分離部５２から水蒸気を供給することができる。すなわち、気液分離部５２と貯留部７１とをバルブの開閉で入れ替えることができる。そのため、水蒸気供給装置７０は、気液分離装置５０で回収した水分を蒸気源として再利用することができる。また、気液分離部５２内の水と貯留部７１内の水とを循環させる循環流路を設け、循環流路によって、水蒸気供給装置７０は、気液分離装置５０で回収した水分を蒸気源として再利用してもよい。

【0073】

いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正または変形をすることが可能である。上記実施形態のすべての構成要素、及び請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。

【0074】

本開示は、例えば、国際連合が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標１３「気候変動及びその影響を軽減するための緊急対策を講じる」に貢献することができる。また、本開示に係る二酸化炭素回収装置で回収された二酸化炭素は、水の確保が難しい地域でのハウス栽培で、二酸化炭素を施用することによって植物の光合成を促し、ハウス栽培の生産性向上を図ることができる。そのため、本開示は、ＳＤＧｓの目標２の「飢餓を終わらせ、食料安全保障及び栄養改善を実現し、持続可能な農業を促進する」に貢献することができる。

【符号の説明】

【0075】

１ 二酸化炭素回収システム
２０ 二酸化炭素回収装置
２１ 槽
２２ 原料ガス供給口
２３ 原料ガス排出口
２４ 脱着ガス排出口
２５ 水蒸気供給口
２６ 第１フィルタ
２７ 第２フィルタ
２９ 送風部
３０ 加熱装置
３３ 吸着剤
５０ 気液分離装置
５２ 気液分離部
７０ 水蒸気供給装置
７１ 貯留部
Ｓ２ 第２空間（空間）
Ｓ２ａ 脱着領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】