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(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】P2025016013
(43)【公開日】2025-01-31
(54)【発明の名称】成分分離回収装置、成分分離回収方法
(51)【国際特許分類】
B01D 53/04 20060101AFI20250124BHJP
【ＦＩ】
B01D53/04 230
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023119003
(22)【出願日】2023-07-21
(71)【出願人】
【識別番号】000005234
【氏名又は名称】富士電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110004185
【氏名又は名称】インフォート弁理士法人
(74)【代理人】
【識別番号】100121083
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 宏義
(74)【代理人】
【識別番号】100138391
【弁理士】
【氏名又は名称】天田 昌行
(74)【代理人】
【識別番号】100132067
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 喜雅
(72)【発明者】
【氏名】小川 莉玖
(72)【発明者】
【氏名】中野 彬
(72)【発明者】
【氏名】中川 匡
(72)【発明者】
【氏名】福村 琢
【テーマコード（参考）】
4D012
【Ｆターム（参考）】
4D012CA03
4D012CB16
4D012CD02
4D012CE01
4D012CE02
4D012CF08
4D012CF10
4D012CJ03
4D012CJ05
4D012CK03
(57)【要約】
【課題】高濃度かつ高回収率でガス中の特定成分の分離をすること。
【解決手段】本実施形態における一態様の成分分離回収装置は、ガス中の特定成分を吸着する吸着材および前記吸着材を充填する容器を備える複数の固定層と、前記特定成分が液相状態で貯留される液化貯留タンクと、前記液化貯留タンク内の前記特定成分の一部が貯留されるパージタンクと、前記パージタンクの後段に設けられた圧縮機と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】本実施形態における一態様の成分分離回収装置は、ガス中の特定成分を吸着する吸着材および前記吸着材を充填する容器を備える複数の固定層と、前記特定成分が液相状態で貯留される液化貯留タンクと、前記液化貯留タンク内の前記特定成分の一部が貯留されるパージタンクと、前記パージタンクの後段に設けられた圧縮機と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガス中の特定成分を吸着する吸着材および前記吸着材を充填する容器を備える複数の固定層と、
前記特定成分が液相状態で貯留される液化貯留タンクと、
前記液化貯留タンク内の前記特定成分の一部が貯留されるパージタンクと、
前記パージタンクの後段に設けられた圧縮機と、を備える
成分分離回収装置。
前記特定成分が液相状態で貯留される液化貯留タンクと、
前記液化貯留タンク内の前記特定成分の一部が貯留されるパージタンクと、
前記パージタンクの後段に設けられた圧縮機と、を備える
成分分離回収装置。
【請求項2】
前記パージタンクに貯留される前記特定成分は気相状態である請求項１に記載の成分分離回収装置。
【請求項3】
前記パージタンクに貯留される前記特定成分の量は、
前記固定層の前記吸着材の吸着帯で吸着可能な前記特定成分の量と、
前記固定層の前記吸着材以外の空間体積と同等の量と、を加算した量である請求項２に記載の成分分離回収装置。
前記固定層の前記吸着材の吸着帯で吸着可能な前記特定成分の量と、
前記固定層の前記吸着材以外の空間体積と同等の量と、を加算した量である請求項２に記載の成分分離回収装置。
【請求項4】
前記圧縮機は、前記パージタンクに貯留されている前記特定成分を圧縮する請求項３に記載の成分分離回収装置。
【請求項5】
前記複数の固定層は、吸着塔および脱離塔として機能する請求項４に記載の成分分離回収装置。
【請求項6】
前記吸着塔として機能する複数の固定層と、
前記脱離塔として機能する複数の固定層と、の機能を反転させて運転する請求項５に記載の成分分離回収装置。
前記脱離塔として機能する複数の固定層と、の機能を反転させて運転する請求項５に記載の成分分離回収装置。
【請求項7】
前記液化貯留タンクは、前記脱離塔として機能する複数の固定層の前記吸着材から脱離された前記特定成分が液化して貯留される請求項６に記載の成分分離回収装置。
【請求項8】
前記圧縮機の後段に温度センサを更に備える請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の成分分離回収装置。
【請求項9】
前記温度センサは、前記圧縮機で圧縮された前記特定成分の温度を測定し、
前記温度センサの測定値に基づいて、前記圧縮機を制御する制御部を更に備える請求項８に記載の成分分離回収装置。
前記温度センサの測定値に基づいて、前記圧縮機を制御する制御部を更に備える請求項８に記載の成分分離回収装置。
【請求項10】
前記吸着材の脱離温度を考慮した所定温度を予め設定し、
前記制御部は、前記温度センサの測定値が前記所定温度以上になるように前記圧縮機を制御する請求項９に記載の成分分離回収装置。
前記制御部は、前記温度センサの測定値が前記所定温度以上になるように前記圧縮機を制御する請求項９に記載の成分分離回収装置。
【請求項11】
ガス中の特定成分を複数の固定層内の容器に充填される吸着材で吸着する吸着工程と、
前記特定成分が吸着されている前記吸着材から前記特定成分を脱離させる脱離工程と、を並行して実行する成分分離回収方法であって、
前記吸着工程の実行期間と、前記脱離工程の実行期間は少なくとも一部が重なることを特徴とする成分分離回収方法。
前記特定成分が吸着されている前記吸着材から前記特定成分を脱離させる脱離工程と、を並行して実行する成分分離回収方法であって、
前記吸着工程の実行期間と、前記脱離工程の実行期間は少なくとも一部が重なることを特徴とする成分分離回収方法。
【請求項12】
前記吸着工程の実行後に、前記複数の固定層から前記特定成分以外の成分を排出させるパージ工程を実行する請求項１１に記載の成分分離回収方法。
【請求項13】
前記パージ工程でパージガスとして用いる前記特定成分を圧縮機で圧縮するパージ準備工程を前記吸着工程と並行して実行する成分分離回収方法であって、
前記パージ工程の実行期間と、前記吸着工程の実行期間は少なくとも一部が重なることを特徴とする請求項１２に記載の成分分離回収方法。
前記パージ工程の実行期間と、前記吸着工程の実行期間は少なくとも一部が重なることを特徴とする請求項１２に記載の成分分離回収方法。
【請求項14】
システムの終了指示を受け付けた場合に、
前記吸着材に前記特定成分が吸着されている前記複数の固定層の前記脱離工程のみを実行する請求項１３に記載の成分分離回収方法。
前記吸着材に前記特定成分が吸着されている前記複数の固定層の前記脱離工程のみを実行する請求項１３に記載の成分分離回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、成分分離回収装置、成分分離回収方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ガスから特定成分を分離する技術の必要性が増している。そこで例えば、特許文献１、２は、ガスから固体吸着材を用いてＣＯ２を分離するシステムを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－６９４１７号公報
【特許文献2】特開２０２１－３５６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ガスから特定成分を分離する技術においては、ガスから高回収率で特定成分を分離しようとすると、特定成分以外の成分が混入してしまい、特定成分の濃度が低下する問題が発生する。よって、ガスから高濃度かつ高回収率で特定成分を分離することが求められる。
【0005】
本実施形態の課題としては、高濃度かつ高回収率でガス中の特定成分の分離をすることができる成分分離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】
【0006】
本実施形態における一態様の成分分離回収装置は、ガス中の特定成分を吸着する吸着材および前記吸着材を充填する容器を備える複数の固定層と、前記特定成分が液相状態で貯留される液化貯留タンクと、前記液化貯留タンク内の前記特定成分の一部が貯留されるパージタンクと、前記パージタンクの後段に設けられた圧縮機と、を備えることを特徴とする。
【0007】
ガス中の特定成分を複数の固定層内の容器に充填される吸着材で吸着する吸着工程と、前記特定成分が吸着されている前記吸着材から前記特定成分を脱離させる脱離工程と、を並行して実行する成分分離回収方法であって、前記吸着工程の実行期間と、前記脱離工程の実行期間は少なくとも一部が重なることを特徴とする成分分離回収方法。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、高濃度かつ高回収率でガス中の特定成分の分離をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本実施の形態に係る成分分離回収装置の一例を示す概略構成図である。
【図2】本実施の形態に係る成分分離回収装置の一例を示す概略構成図である。
【図3】吸着工程中の経過時間と吸着状態の関係を示す概略図である。
【図4】吸着工程中の吸着材の吸着状態を示す概略図である。
【図5】成分分離回収装置を構成する構成部品の経過時間ごとの温度と圧力との関係を示すグラフである。
【図6A】成分分離回収装置により実行される成分分離方法の一例を示すフローチャート（その１）である。
【図6B】成分分離回収装置により実行される成分分離方法の一例を示すフローチャート（その２）である。
【図6C】成分分離回収装置により実行される成分分離方法の一例を示すフローチャート（その３）である。
【図6D】成分分離回収装置により実行される成分分離方法の一例を示すフローチャート（その４）である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１、図２は、本実施の形態に係る成分分離回収装置の一例を示す概略構成図である。なお、本実施の形態に係る成分分離回収装置としては、火力発電プラントや化学工業プラント（工場）などのプラントから排出されるガスから特定成分を分離することを目的とする装置を考える。特定成分として、本実施の形態においては、特定成分としてＣＯ２（二酸化炭素）を分離する装置を考える。ただし、これに限られず、本実施の形態に係る成分分離回収装置は、燃焼器として船舶に使用されるエンジンから排出されるガスや、廃棄物焼却施設から排出されるガスから特定成分を分離する処理に適用可能である。
【0011】
図１、図２に示すように、本実施の形態に係る成分分離回収装置１は、第１固定層１０、第２固定層２０、液化貯留タンク３０、パージタンク４０、圧縮機５０、温度センサ６０、圧力計７０、管７１ａ～管７１ｍ、および弁７２ａ～弁７２ｍ、制御部８０を備える。図１、図２の実施の形態においては、第１固定層１０および第２固定層２０（以下、特に区別して説明しない場合には単に「固定層」とも呼ぶ）の２つの固定層しか表示されていないがこの限りではない。固定層の数は、２つ以上であればよく、成分分離回収装置１は、複数の固定層を設けることができる。弁７２ａ～弁７２ｍは、制御部８０の制御に基づき、開閉される。
【0012】
第１固定層１０は、吸着材１１、および容器１２を備える。吸着材１１は、容器１２内に充填されている。第１固定層１０の容器１２内に充填された吸着材１１は、容器１２内に流入したガスから特定成分を吸着する。本実施の形態においては、吸着材１１は、特定成分としてＣＯ２を吸着する。本実施の形態において吸着とは、吸収の概念を含むものとする。したがって、吸着材１１は、特定成分を吸収する吸収剤などの材料が含まれる。本実施の形態においては、吸着材１１は、特定成分としてＣＯ２を吸着しているがこの限りではない。例えばガスに含まれる有用な成分または無用な成分を特定成分として吸着できるものあればよい。例えば、吸着材１１は、特定成分として、ＳＯＸ、ＮＯＸ、ＣＯ等を吸着してもよい。
【0013】
第２固定層２０は、吸着材２１、および容器２２を備える。吸着材２１は、容器２２内に充填されている。第２固定層２０の容器２２内に充填された吸着材２１は、容器２２内に流入したガスから特定成分を吸着する。本実施の形態においては、吸着材２１は、特定成分としてＣＯ２を吸着する。本実施の形態において吸着とは、吸収の概念を含むものとする。したがって、吸着材２１は、特定成分を吸収する吸収剤などの材料が含まれる。本実施の形態においては、吸着材２１は、特定成分としてＣＯ２を吸着しているがこの限りではない。例えばガスに含まれる有用な成分または無用な成分を特定成分として吸着できるものあればよい。例えば、吸着材２１は、特定成分として、ＳＯＸ、ＮＯＸ、ＣＯ等を吸着してもよい。
【0014】
管７１ａは、排ガス供給源８１と、第１固定層１０と、を接続する。弁７２ａは、管７１ａに配置される。管７１ｂは、第１固定層１０と、外界８２と、を接続する。弁７２ｂは、管７１ｂに配置される。管７１ｃは、排ガス供給源８１と、第２固定層２０と、を接続する。弁７２ｃは、管７１ｃに配置される。管７１ｄは、第２固定層２０と、外界８２と、を接続する。弁７２ｄは、管７１ｄに配置される。
【0015】
管７１ｅは、第１固定層１０と、再生用熱源８３と、を接続する。例えば、再生用熱源として、エンジン排熱を使用することができる。エンジン排熱を使用する場合は、熱交換器で熱交換を行って昇温させてもよい。こうすることで動力コストを下げられる。弁７２ｅは、管７１ｅに配置される。管７１ｆは、第２固定層２０と、再生用熱源８３と、を接続する。弁７２ｆは、管７１ｆに配置される。管７１ｇは、第１固定層１０と、圧縮機５０と、を接続する。弁７２ｇは、管７１ｇに配置される。管７１ｈは、第２固定層２０と、圧縮機５０と、を接続する。弁７２ｈは、管７１ｈに配置される。
【0016】
管７１ｉは、第１固定層１０と、液化貯留タンク３０と、を接続する。弁７２ｉは、管７１ｉの第１固定層１０側に配置される。管７１ｊは、第２固定層２０と、液化貯留タンク３０と、を接続する。弁７２ｊは、管７１ｊの第２固定層２０側に配置される。すなわち、液化貯留タンク３０は、第１固定層１０および第２固定層２０の後段に設けられている。
【0017】
管７１ｋは、液化貯留タンク３０と、パージタンク４０と、を接続する。弁７２ｋは、管７１ｋに配置される。すなわち、パージタンク４０は、液化貯留タンク３０の後段に設けられている。パージタンク４０には、圧力計７０が接続されている。
【0018】
管７１ｌは、パージタンク４０と、圧縮機５０と、を接続する。弁７２ｌは、管７１ｌに配置される。すなわち、圧縮機５０は、パージタンク４０の後段に設けられている。弁７２ｍは、液化貯留タンク３０の前段側に配置される。圧縮機５０と、第１固定層１０および第２固定層２０と間に、温度センサ６０が設けられている。すなわち、温度センサ６０は、パージタンク４０および圧縮機５０の後段に設けられている。温度センサ６０は、パージ工程の際に、第１固定層１０および第２固定層２０へ流入する圧縮機５０で圧縮したＣＯ２の温度を測定し、制御部８０に出力する。
【0019】
本実施の形態の成分分離回収装置１は、第１固定層１０および第２固定層２０を用いて温度変動吸着法（ＴＳＡ）によって特定成分が吸着と脱離とを繰り返すことにより、ガス中の特定成分のＣＯ２を分離することができる。
【0020】
図１を参照して、第１固定層１０においてＣＯ２の吸着を行い（以下、「吸着工程」とも呼ぶ）、第２固定層２０においてＣＯ２の脱離を行う（以下、「脱離工程」とも呼ぶ）工程（以下、「第１の工程」とも呼ぶ）について説明する。
【0021】
第１の工程では、制御部８０は、弁７２ａ、７２ｂを開放し、弁７２ｉ、７２ｅ、７２ｇ、７２ｃ、７２ｄを閉止することにより、排ガス供給源８１から供給された排ガスは、管７１ｂを通じて第１固定層１０へ流入する。排ガスに含まれるＣＯ２は容器１２内に充填された吸着材１１に吸着される。吸着材１１によるＣＯ２の吸着は、回収率が１００％に近づくまで継続して行われる。そして、ＣＯ２以外の残りの成分は、第１固定層１０から、管７１ａを通じて外界８２へ排出される。これにより、吸着搭として機能する第１固定層１０においてＣＯ２の吸着工程を行うことができる。
【0022】
続いて、制御部８０は、弁７２ｍ、弁７２ｌを閉止し、弁７２ｋを開放することにより、液化貯留タンク３０に貯留されている液相の状態（以下、「液相状態」と呼ぶ）のＣＯ２の一部をパージタンク４０へ流入させてパージ工程の準備を行うことができる。パージタンク４０へ流入したＣＯ２は気相の状態（以下、「気相状態」と呼ぶ）で貯留される。
【0023】
続いて、制御部８０は、弁７２ｋを閉止し、弁７２ｌを開放して、圧縮機５０をＯＮにすることで、パージタンク４０から圧縮機５０へ流入した気相状態のＣＯ２を圧縮機５０によって昇圧させることにより、昇温することができる。この場合、制御部８０は、温度センサ６０で測定したＣＯ２のパージガス温度が後述する温度Ｔパージ以上となるまで圧縮機５０を制御して昇圧する。そして、制御部８０は、温度センサ６０で測定したＣＯ２のパージガス温度が温度Ｔパージ以上となった場合には、圧縮機５０を制御して圧力を維持する。
【0024】
続いて、制御部８０は、弁７２ｂを閉止し、弁７２ｇを開放することにより、圧縮機５０によって昇圧していたＣＯ２を第１固定層１０へ流入させ、第１固定層１０に対しパージ工程を実行する。
【0025】
続いて、制御部８０は、パージ時間が後述するｔパージ以上となるまで第１固定層１０に対しパージ工程を実行した後に、弁７２ａを閉止する。続いて、制御部８０は、弁７２ｇ、弁７２ｌを閉止し、圧縮機５０をＯＦＦにしてパージ工程および吸着工程を終了する。
【0026】
また、第１の工程では、制御部８０は、弁７２ｆ、弁７２ｊ、弁７２ｍを開放し、弁７２ｃ、弁７２ｄ、弁７２ｈを閉止することにより、再生用熱源８３から供給された加熱蒸気は、管７１ｆを通じて第２固定層２０へ流入する。容器２２内に充填された吸着材２１に吸着されたＣＯ２は、加熱蒸気により脱離される。そして、脱離したＣＯ２は、管７１ｊを通じて液化貯留タンク３０へ送られる。これにより、脱離搭として機能する第２固定層２０においてＣＯ２の脱離工程を行うことができる。
【0027】
次に、第２固定層２０においてＣＯ２の吸着を行い（吸着工程）、第１固定層１０においてＣＯ２の脱離を行う（脱離工程）工程（以下、「第２の工程」とも呼ぶ）について説明する。
【0028】
第２の工程では、制御部８０は、弁７２ｃ、弁７２ｄを開放し、弁７２ｊ、７２ｈ、７２ｆ、７２ａ、７２ｂを閉止することにより、排ガス供給源８１から供給された排ガスは、管７１ｄを通じて第２固定層２０へ流入する。排ガスに含まれるＣＯ２は容器２２内に充填された吸着材２１に吸着される。吸着材２１によるＣＯ２の吸着は、回収率が１００％に近づくまで継続して行われる。そして、ＣＯ２以外の残りの成分は、第２固定層２０から、管７１ｃを通じて外界８２へ排出される。これにより、吸着搭として機能する第２固定層２０においてＣＯ２の吸着工程を行うことができる。
【0029】
続いて、制御部８０は、弁７２ｍ、弁７２ｌを閉止し、弁７２ｋを開放することにより、液化貯留タンク３０に貯留されている液相状態のＣＯ２の一部をパージタンク４０へ流入させてパージ工程の準備を行うことができる。パージタンク４０へ流入したＣＯ２は気相状態で貯留される。
【0030】
続いて、制御部８０は、弁７２ｋを閉止し、弁７２ｌを開放して、圧縮機５０をＯＮにすることで、パージタンク４０から圧縮機５０へ流入した気相状態のＣＯ２を昇圧（圧縮）させることにより、昇温することができる。この場合、制御部８０は、温度センサ６０で測定したＣＯ２のパージガス温度が温度Ｔパージ以上となるまで圧縮機５０を制御して昇圧する。そして、制御部８０は、温度センサ６０で測定したＣＯ２のパージガス温度が温度Ｔパージ以上となった場合には、圧縮機５０を制御して圧力を維持する。
【0031】
続いて、制御部８０は、弁７２ｄを閉止し、弁７２ｈを開放することにより、圧縮機５０によって昇圧、昇温していたＣＯ２を第２固定層２０へ流入させ、第２固定層２０に対しパージ工程を実行する。
【0032】
続いて、制御部８０は、パージ時間がｔパージ以上となるまで第２固定層２０に対しパージ工程を実行した後に、弁７２ｃを閉止する。続いて、制御部８０は、弁７２ｈ、弁７２ｌを閉止し、圧縮機５０をＯＦＦにしてパージ工程および吸着工程を終了する。
【0033】
また、第２の工程では、制御部８０は、弁７２ｅ、弁７２ｉ、弁７２ｍを開放し、弁７２ａ、弁７２ｂ、弁７２ｇを閉止することにより、再生用熱源８３から供給された加熱蒸気は、管７１ｅを通じて第１固定層１０へ流入する。容器１２内に充填された吸着材１１に吸着されたＣＯ２は、加熱蒸気により脱離される。そして、脱離したＣＯ２は、管７１ｉを通じて液化貯留タンク３０へ送られる。これにより、脱離搭として機能する第１固定層１０においてＣＯ２の脱離工程を行うことができる。
【0034】
第１の工程および第２の工程により、ＣＯ２が第１固定層１０または第２固定層２０から液化貯留タンク３０へ送られる。液化貯留タンク３０は、第１固定層１０または第２固定層２０から送られたＣＯ２などの特定成分を液相状態で貯留（以下、「液化貯留」とも呼ぶ）する。特定成分の液化手段として、弁７２ｉおよび弁７２ｊの後段かつ弁７２ｍの前段に、ＣＯ２に圧力をかけて液化させるための圧縮手段（圧縮機など）を設けてよい。また、弁７２ｉおよび弁７２ｊの後段かつ弁７２ｍの前段にはＣＯ２を液化させるための冷却手段を設けてよい。冷却手段としては、ＣＯ２を冷却するための冷凍機であってもよく、海水や真水などの冷却水との熱交換による冷却手段であってもよい。これにより、特定成分の体積を小さくして大量に保管しておくことができる。その結果、成分分離回収装置１を構成する際の省スペース化を図ることができる。
【0035】
液化貯留タンク３０に貯留されているＣＯ２をパージタンク４０へ供給する場合には、弁７２ｋを開放する。これにより、液化貯留タンク３０に液相状態で貯留されているＣＯ２は、管７１ｋを通じてパージタンク４０へ供給される。
【0036】
パージタンク４０は、ＣＯ２の一部を気相の状態で貯留する。パージタンク４０内に貯留されたＣＯ２の圧力は、圧力計７０により計測され、制御部８０へ出力される。パージタンク４０は、前段に設けられた弁７２ｋと、後段に設けられた弁７２ｌと、に基づいてパージタンク４０内の圧力を調整することができる。パージタンク４０に貯留されている特定成分の濃度が高いガスを圧縮機５０で圧縮して吸着工程中の第１固定層１０または第２固定層２０へ流すことにより、第１固定層１０および第２固定層２０内に残留する特定成分以外の成分を流すことにより、特定成分以外の成分を排出（以下、「パージ」とも呼ぶ）することができる。パージタンク４０には、パージに必要なガスの圧力（以下、「パージガス圧」とも呼ぶ）で特定成分のＣＯ２が貯留されている。
【0037】
制御部８０は、パージに用いられるＣＯ２（以下、「パージガス」とも呼ぶ）を温度センサ６０により計測した温度結果に基づいてセンシングしている。圧縮機５０は、脱離に適した温度となるまでパージタンク４０に貯留されているパージガスを圧縮して昇温する。また、このパージガスは、液化貯留タンク３０に貯留されているＣＯ２のうちの一部が気相状態（ガス状態）で貯留されている。
【0038】
パージに用いられるＣＯ２の最低圧縮率の算出方法について説明する。ＣＯ２の最低圧縮率は、下記式（１）（２）により算出される。
ＣＯ２の最低圧縮量［ｋｇ］＝パージに用いられるＣＯ２量［ｋｇ］・・・式（１）
パージに用いられるＣＯ２量［ｋｇ］＝（吸着帯Ｚ１で未反応の吸着材１１の量［ｋｇ］／吸着材１１のＣＯ２吸着率（質量割合））＋（（第１固定層１０内の体積［ｍ３］－全吸着材１１の体積［ｍ３］）×ＣＯ２密度［ｋｇ／ｍ３］）・・・式（２）
ＣＯ２の最低圧縮量［ｋｇ］＝パージに用いられるＣＯ２量［ｋｇ］・・・式（１）
パージに用いられるＣＯ２量［ｋｇ］＝（吸着帯Ｚ１で未反応の吸着材１１の量［ｋｇ］／吸着材１１のＣＯ２吸着率（質量割合））＋（（第１固定層１０内の体積［ｍ３］－全吸着材１１の体積［ｍ３］）×ＣＯ２密度［ｋｇ／ｍ３］）・・・式（２）
【0039】
上記式（２）のうち、「第１固定層１０内の体積［ｍ３］－全吸着材１１の体積［ｍ３］」は、図４に示す空間Ｚ３により表される。空間Ｚ３は、第１固定層１０を構成する容器１２内の体積のうち、吸着材１１が充填されていない領域により構成される。
【0040】
上記式（１）（２）により算出された量のパージガスを圧縮機５０により圧縮し、パージガス温度＝任意のパージガス温度Ｔパージとなった場合に、圧縮機５０による圧縮を停止する。なお、パージガス温度とは、圧縮機５０によって圧縮されたパージガスの温度をいう。
【0041】
なお、吸着材１１の再生温度Ｔ再生、任意のパージガス温度Ｔパージ、および吸着材１１の脱離温度Ｔ脱離は、それぞれ下記式（３）が成立するように設定される。
吸着材１１の再生温度Ｔ再生≦任意のパージガス温度Ｔパージ≦吸着材１１の脱離温度Ｔ脱離・・・式（３）
吸着材１１の再生温度Ｔ再生≦任意のパージガス温度Ｔパージ≦吸着材１１の脱離温度Ｔ脱離・・・式（３）
【0042】
上述のように、パージタンク４０は、液化貯留タンク３０とは別に設けられている。そして、制御部８０は、弁７２ｍ、弁７２ｌを閉止し、弁７２ｋを開放することにより、液化貯留タンク３０に貯留されているＣＯ２の一部をパージタンク４０へ流入させることで、パージタンク４０内にＣＯ２を気相状態で貯留することができる。パージタンク４０内にＣＯ２を気相状態で貯留することにより、パージタンク４０内に貯留した気相状態のＣＯ２を周囲温度に馴染ませておくことができる。その後、制御部８０は、弁７２ｋを閉止し、弁７２ｌを開放して、圧縮機５０をＯＮにすることで、パージタンク４０から圧縮機５０へ流入した気相状態のＣＯ２を昇圧させることにより、昇温することができる。このように、パージタンク４０内のＣＯ２を周囲温度に予め馴染ませておくことで、ＣＯ２の昇温に必要なエネルギーを少なくでき、パージ用の圧縮負荷を小さくすることができる。なお、上述の実施の形態においては、パージで用いられるガスをパージタンク４０により気相の状態で貯留しているがこの限りではない。液相状態で貯留している液化貯留タンク３０から必要量のみのＣＯ２を昇圧することもできる。この場合、パージタンク４０の構成を備えないで済むことから、コストの低減を図ることができる。ただし、パージタンク４０において周囲温度に馴染ませておく場合と比較して、余分なエネルギーが必要となることとなる。周囲温度は、例えば外気温度または工場等の建物内の室温である。周囲温度に馴染ませておくとは、パージタンク４０内のＣＯ２の温度が、外気温度又は工場等の建物内の室温と比較して±１０℃の範囲に収まっていることをいう。
【0043】
液化貯留タンク３０からパージタンク４０へ送られるＣＯ２の量は、パージで用いられるＣＯ２の量をパージタンク４０で待機させる。パージで用いられるＣＯ２の量は、下記（１）（２）を加算した量を設定することができる。
（１）吸着帯Ｚ１で吸着可能なＣＯ２の成分量と同等量
（２）第１固定層１０または第２固定層２０内で吸着材設置部以外の空間体積（空隙など）と同等量
（１）吸着帯Ｚ１で吸着可能なＣＯ２の成分量と同等量
（２）第１固定層１０または第２固定層２０内で吸着材設置部以外の空間体積（空隙など）と同等量
【0044】
以下、図３、図４を用いて第１固定層１０で用いられる吸着材１１の状態について説明する。図３は、吸着工程中の経過時間と吸着状態の関係を示す概略図である。図４は、吸着工程中の吸着材の吸着状態を示す概略図である。図３、図４では、第１固定層１０で用いられる吸着材１１について説明する。第２固定層２０で用いられる吸着材２１については、第１固定層１０で用いられる吸着材１１と同様であるため、図３、図４をもって説明を省略する。
【0045】
図３に示すように、吸着工程においては、排ガス供給源８１から供給された排ガスに含まれるＣＯ２が第１固定層１０の容器１２内に充填された吸着材１１に接触するように供給される。
【0046】
時間の経過とともに、吸着材１１に目的のＣＯ２が吸着されていくと、経過時間ｔａに示すように吸着帯Ｚ１と呼ばれる吸着の濃度分布を持つエリアが吸着材１１内のエリアに生成される。経過時間ｔａにおけるＣＯ２の吸着帯Ｚ１は、吸着材１１の厚さＺ０より十分少ないため、まだ十分に特定成分を吸着できる。
【0047】
時間の経過とともに、吸着材１１に目的のＣＯ２が吸着していき、飽和帯Ｚ２と呼ばれるエリアが吸着材１１内のエリアに生成される。飽和帯Ｚ２のエリアは、ＣＯ２の吸着が飽和状態となり、これ以上ＣＯ２の吸着ができないエリアとなっている。飽和帯Ｚ２の生成に伴い、経過時間ｔｂにおけるＣＯ２の吸着帯Ｚ１は、飽和帯Ｚ２の生成により出口方向に移動される。経過時間ｔｂにおけるＣＯ２の吸着帯Ｚ１の厚さと、経過時間ｔａにおける吸着帯Ｚ１の厚さとが略同様であるため、まだ十分に特定成分を吸着できる。
【0048】
時間の経過とともに、吸着材１１に目的のＣＯ２が吸着していき、飽和帯Ｚ２の厚さが増加し、吸着材１１の厚さすべてが、経過時間ｔｃのように、飽和帯Ｚ２のエリアと吸着帯Ｚ１のエリアとのエリアにより占有されると、吸着帯Ｚ１において十分に吸着することができなくなり、特定成分であるＣＯ２の通過を許してしまうことになる。この経過時間ｔｃの時間を破過時間と呼ぶ。破過時間を超えて、ＣＯ２を吸着させようとすると、経過時間ｔｄのように、目的の特定成分であるＣＯ２が第１固定層１０の外に流出してしまい、特定成分の回収率の低下を招くという課題が生じていた。一方で、ＣＯ２回収率を１００％にすると、ＣＯ２以外のガスが第１固定層１０内に残留してしまい、脱離時にＣＯ２以外のガスを含んでしまうこととなっていた。その結果、分離ガスの純度が低下してしまうという課題が生じていた。
【0049】
分離ガスは、貯留または利用されるが、高純度化が求められる場合には、後工程において追加分離や濃縮など、更なるエネルギーが必要となるため、温度変動吸着法（ＴＳＡ）による成分分離回収時点において、高純度化することが求められている。
【0050】
そこで、本実施の形態においては、制御部８０は、気相状態の特定成分を、温度センサ６０により計測された温度を監視しながら圧縮機５０で昇圧することで、設定した任意の温度まで昇温することができ、特定成分で構成されたパージガスを短時間かつ脱離温度に近づけて流すことにより、第１固定層１０で吸着する工程で特定成分以外の成分を排出することとした。
【0051】
次に、経過時間とともに推移する成分分離回収装置１を構成する構成部品の温度と圧力との関係について説明する。図５は、成分分離回収装置１を構成する構成部品の経過時間ごとの温度と圧力との関係を示すグラフである。図５においては、第１固定層１０が吸着搭として機能し、第２固定層２０が脱離搭として機能する場合について説明している。なお、第１固定層１０が脱離搭として機能し、第２固定層２０が吸着搭として機能する場合には、図５（ａ）と、図５（ｃ）とが入れ替わることとなる。
【0052】
図５（ａ）は、吸着搭として機能する第１固定層１０の経過時間ごとの温度を示し、図５（ｂ）は、吸着搭として機能する第１固定層１０の経過時間ごとの吸着率を示し、図５（ｃ）は、脱離搭として機能する第２固定層２０の経過時間ごとの温度を示し、図５（ｄ）は、脱離搭として機能する第２固定層２０の経過時間ごとの脱離率を示し、図５（ｅ）は、圧縮機５０のＯＮ、ＯＦＦの状態を示し、図５（ｆ）は、圧縮機５０によって昇圧される経過時間ごとのパージガス温度を示し、図５（ｇ）は、パージタンク４０に貯留されている経過時間ごとのパージガス圧を示す。
【0053】
図５において、時間ｔ０は工程開始時間を示し、時間ｔ１は昇温完了時間を示し、時間ｔ２は脱離温度到達時間を示し、時間ｔ３は破過到達時間を示し、時間ｔ４は脱離完了時間を示し、時間ｔ５はパージ完了時間を示し、時間ｔ６は再生完了時間を示す。工程開始時間は、第１固定層１０が吸着工程、第２固定層２０が脱離工程を開始する時間をいう。昇温完了時間は、パージタンク４０から送られ、圧縮機５０によって昇圧されたパージガス温度が、任意に設定した温度Ｔパージに到達した時間をいう。脱離温度到達時間は、第２固定層２０の温度が脱離に必要な温度Ｔ脱離に到達した時間をいう。破過到達時間は、第１固定層１０の容器１２内に充填された吸着材１１に特定成分が吸着されずに、特定成分の通過を許してしまうこととなる時間をいう。脱離完了時間は、第２固定層２０の脱離が完了するまでの時間をいう。例えば、脱離を開始してからの経過時間（脱離時間）が、脱離工程にかかる時間ｔ脱離以上になったか否かにより、脱離の完了を判断することができる。脱離完了時間ｔ４は、脱離温度到達時間ｔ２にｔ脱離が加算された時間を示す。パージ完了時間は、第１固定層１０のパージが完了するまでの時間をいう。例えば、パージを開始してからの経過時間（パージ時間）が、パージ工程にかかる時間ｔパージ以上になったか否かにより、パージの完了を判断することができる。パージ完了時間ｔ５は、破過到達時間ｔ３にｔパージが加算された時間を示す。再生完了時間は、第２固定層２０に充填された吸着材２１の再生が完了するまでの時間をいう。再生完了時間ｔ６は、脱離完了時間ｔ４に吸着材２１の再生にかかる時間が加算された時間を示す。時間ｔ１～ｔ６は、いずれも予め実験等から求めておいてもよく、任意の時間を設定してよい。
【0054】
温度Ｔパージとは、吸着材１１または吸着材２１の脱離温度を考慮して任意に設定した温度をいう。例えば、温度センサ６０で計測したパージガス温度が任意に設定した温度Ｔパージになるように圧縮機５０を制御することができる。温度Ｔ再生とは、吸着材１１または吸着材２１を吸着可能な温度まで冷却した吸着材の温度をいう。周囲温度とは、成分分離回収装置１の周辺環境における気温をいう。圧力Ｐパージとは、パージに必要なパージガスの圧力をいう。定常圧力とは、パージ前にパージタンク４０に貯留されているＣＯ２の圧力をいう。温度Ｔ脱離とは、脱離に必要な温度であり、第１固定層１０、または第２固定層２０内の温度をいう。
【0055】
吸着搭として機能する第１固定層１０による吸着が開始されると、第１固定層１０に充填された吸着材１１によるＣＯ２の吸着が開始され、図５（ｂ）に示すように、経過時間とともに吸着率が上昇する。そして、ＣＯ２の吸着に伴い、図５（ａ）に示すように、吸着搭として機能する第１固定層１０の温度が上昇する。
【0056】
第１固定層１０による吸着工程が開始されると、並行してパージ準備が開始される。パージ準備が開始すると、図５（ｅ）に示すように、圧縮機５０がＯＮとなる。圧縮機５０のＯＮに伴って昇圧されたパージガス温度が周囲温度から温度Ｔパージまで上昇するとともに、パージタンク４０内に貯留されているＣＯ２のパージガス圧が定常圧力から圧力Ｐパージまで上昇する。第１固定層１０は、吸着工程かつパージ準備が完了した場合、パージ工程が開始される。また、第１固定層１０による吸着工程が開始されるとともに、脱離塔として機能する第２固定層２０による脱離工程が開始される。第２固定層２０に充填された吸着材２１の脱離が開始されると、図５（ｄ）に示すように、経過時間とともに脱離率が上昇する。そして、ＣＯ２の脱離に伴い、図５（ｃ）に示すように、脱離搭として機能する第２固定層２０の温度が減少する。
【0057】
次に、成分分離回収装置１により実行される成分分離方法について説明する。図６Ａは、成分分離回収装置１により実行される成分分離方法の一例を示すフローチャート（その１）である。図６Ｂは、成分分離回収装置１により実行される成分分離方法の一例を示すフローチャート（その２）である。図６Ｃは、成分分離回収装置１により実行される成分分離方法の一例を示すフローチャート（その３）である。図６Ｄは、成分分離回収装置１により実行される成分分離方法の一例を示すフローチャート（その４）である。
【0058】
はじめに成分分離回収装置１は、ステップＳ１１の吸着工程と、ステップＳ２５の脱離工程と、を並行して実行する。ステップＳ１１の吸着工程において、吸着搭として機能する第１固定層１０は、吸着材１１によるＣＯ２の吸着を開始する。吸着工程が実行されると、成分分離回収装置１は、ステップＳ１２～ステップＳ１６の処理と、ステップＳ１７～ステップＳ１８の処理と、を並行して実行する。並行して実行するとは、ステップＳ１１の吸着工程の実行期間およびステップＳ２５の脱離工程の実行期間の少なくとも一部が重なることを指してもよく、ステップＳ１２～ステップＳ１６の処理の実行期間とおよびステップＳ１７～１８の処理の実行期間の少なくとも一部が重なることを指してよい。
【0059】
ステップＳ１２において、成分分離回収装置１は、パージ準備を実行する。パージ準備が実行されると、成分分離回収装置１は、弁７２ｋを開弁する（ステップＳ１３）。次に、成分分離回収装置１は、弁７２ｋを閉弁し、弁７２ｌを開弁し、圧縮機５０をＯＮすることにより、パージタンク４０から圧縮機５０に送られたＣＯ２を圧縮機５０により昇圧する（ステップＳ１４）。成分分離回収装置１は、温度センサ６０が検出した圧縮機５０後段のパージガス温度が温度Ｔパージ以上となったか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【0060】
温度センサ６０が検出した圧縮機５０後段のパージガス温度が温度Ｔパージ未満である場合（ステップＳ１５：ＮＯ）には、温度センサ６０が検出した圧縮機５０後段のパージガス温度が温度Ｔパージ以上となるまで圧縮機５０によるパージガスの圧縮を継続して実行する。温度センサ６０が検出した圧縮機５０後段のパージガス温度が温度Ｔパージ以上となった場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）には、成分分離回収装置１は、圧縮機５０を制御して圧縮機５０後段のＣＯ２の圧力を維持する（ステップＳ１６）。成分分離回収装置１は、圧力を維持するために圧縮機５０をＯＦＦにしてもよい。ステップＳ１６が実行されると、処理はステップＳ１９へ進む。
【0061】
ステップＳ１７において、成分分離回収装置１は、弁７２ａ、弁７２ｂを閉弁する。成分分離回収装置１は、吸着時間が時間ｔ３、すなわち、破過到達時間以上となったか否かを判定する（ステップＳ１８）。吸着時間が破過到達時間未満の場合（ステップＳ１８：ＮＯ）には、成分分離回収装置１は、吸着時間が破過到達時間以上となるまで吸着工程を継続して実行する。吸着時間が破過到達時間以上となった場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ１９へ進む。
【0062】
ステップＳ１９において、成分分離回収装置１は、パージ工程を実行する。パージ工程が実行されると、処理はステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０において、成分分離回収装置１は、弁７２ｂを閉弁し、弁７２ｇを開弁する。成分分離回収装置１は、パージ時間がｔパージ以上となったか否かを判定する（ステップＳ２１）。パージ時間がｔパージ未満の場合（ステップＳ２１：ＮＯ）には、パージ時間がｔパージ以上となるまでパージ工程を継続して実行する。パージ時間がｔパージ以上となった場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）には、成分分離回収装置１は、弁７２ａを閉弁する（ステップＳ２２）。次に、成分分離回収装置１は、弁７２ｇ、弁７２ｌを閉弁し、圧縮機５０をＯＦＦにする（ステップＳ２３）。ステップＳ１１～Ｓ２３の処理が終了すると、成分分離回収装置１は、吸着搭として機能する第１固定層１０による吸着工程およびパージ工程を終了する（ステップＳ２４）。吸着搭として機能する第１固定層１０による吸着工程およびパージ工程を終了すると、処理はステップＳ３６へ進む。
【0063】
ステップＳ２５の脱離工程においては、脱離搭として機能する第２固定層２０は、吸着材２１からのＣＯ２の脱離を開始する。脱離工程が実行されると、成分分離回収装置１は、弁７２ｆ、７２ｊを開弁する（ステップＳ２６）。その後、成分分離回収装置１は、弁７２ｍを開弁する（ステップＳ２７）。
【0064】
成分分離回収装置１は、脱離搭として機能する第２固定層２０の吸着材２１の温度が温度Ｔ脱離以上となったか否かを判定する（ステップＳ２８）。吸着材２１の温度が温度Ｔ脱離未満である場合（ステップＳ２８：ＮＯ）には、吸着材２１の温度が温度Ｔ脱離以上となるまでステップＳ２８を継続して実行する。吸着材２１の温度が温度Ｔ脱離以上となった場合（ステップＳ２８：ＹＥＳ）には、成分分離回収装置１は、脱離時間がｔ脱離以上となったか否かを判定する（ステップＳ２９）。
【0065】
脱離時間がｔ脱離未満の場合（ステップＳ２９：ＮＯ）には、成分分離回収装置１は、脱離工程を継続して実行する。脱離時間がｔ脱離以上となった場合（ステップＳ２９：ＹＥＳ）には、第２固定層２０の吸着材２１の再生工程が開始される（ステップＳ３０）。その後、成分分離回収装置１は、弁７２ｆ、弁７２ｊ、弁７２ｍを閉弁する（ステップＳ３１）。
【0066】
成分分離回収装置１は、脱離搭として機能する第２固定層２０の吸着材２１を冷却する（ステップＳ３２）。吸着材２１を冷却した結果、脱離搭として機能する第２固定層２０の吸着材２１の温度が温度Ｔ再生以下であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。吸着材２１の温度が温度Ｔ再生よりも高い場合（ステップＳ３３：ＮＯ）には、成分分離回収装置１は、吸着材２１の温度が温度Ｔ再生以下となるまで吸着材２１の冷却を継続して実行する。
【0067】
吸着材２１の温度が温度Ｔ再生以下となった場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）には、成分分離回収装置１は、吸着材２１の冷却を停止する（ステップＳ３４）。ステップＳ２５～Ｓ３４の処理が終了すると、成分分離回収装置１は、脱離搭として機能する第２固定層２０による脱離工程を終了する（ステップＳ３５）。脱離搭として機能する第２固定層２０による脱離工程を終了すると、処理はステップＳ３６へ進む。
【0068】
ステップＳ３６において、成分分離回収装置１は、吸着搭として機能する第１固定層１０と、脱離搭として機能する第２固定層２０を反転させて運転する。この反転処理が実行されると、吸着搭として機能する第１固定層１０は脱離搭として機能し、脱離搭として機能する第２固定層２０は吸着搭として機能する。
【0069】
ステップＳ３７において、成分分離回収装置１は、終了指示を受け付けたか否かを判定する。終了指示を受け付けた場合（ステップＳ３７：ＹＥＳ）には、成分分離回収装置１は、第１固定層１０の脱離工程を開始する（ステップＳ３８）。この工程が終了すると、第１固定層１０および第２固定層２０を含む全てのシステムを停止する。全てのシステムを停止させる場合は、第１固定層１０の容器１２内に充填された吸着材１１および第２固定層２０の容器２２内に充填された吸着材２１に吸着されているＣＯ２を全て脱離させてから終了する。すなわち、ステップＳ３５で脱離工程が完了している第２固定層２０については、新たに吸着工程は実行せず、ステップＳ２４で吸着工程およびパージ工程が完了している第１固定層１０の脱離工程のみを実行することで、吸着材に吸着されているＣＯ２を全て脱離することが可能になる。終了指示を受け付けていない場合（ステップＳ３７：ＮＯ）には、処理はステップＳ３９へ進む。
【0070】
ステップＳ３９において、成分分離回収装置１は、ステップＳ３９の吸着工程と、ステップＳ５３の脱離工程と、を並行して実行する。ステップＳ３９の吸着工程においては、吸着搭として機能する第２固定層２０は、吸着材２１によるＣＯ２の吸着を開始する。吸着工程が実行されると、成分分離回収装置１は、ステップＳ４０～ステップＳ４４の処理と、ステップＳ４５～ステップ４６の処理と、を並行して実行する。並行して実行するとは、ステップＳ３９の吸着工程の実行期間およびステップＳ５３の脱離工程の実行期間の少なくとも一部が重なることを指してもよく、ステップＳ４０～ステップＳ４４の処理の実行期間とおよびステップＳ４５～４６の処理の実行期間の少なくとも一部が重なることを指してよい。
【0071】
ステップＳ４０において、成分分離回収装置１は、パージ準備を実行する。パージ準備が実行されると、成分分離回収装置１は、弁７２ｋを開弁する（ステップＳ４１）。次に、成分分離回収装置１は、弁７２ｋを閉弁し、弁７２ｌを開弁し、圧縮機５０をＯＮすることにより、パージタンク４０から圧縮機５０に送られたＣＯ２を圧縮機５０により昇圧する（ステップＳ４２）。成分分離回収装置１は、温度センサ６０が検出した圧縮機５０後段のパージガス温度が温度Ｔパージ以上となったか否かを判定する（ステップＳ４３）。
【0072】
温度センサ６０が検出した圧縮機５０後段のパージガス温度が温度Ｔパージ未満である場合（ステップＳ４３：ＮＯ）には、温度センサ６０が検出した圧縮機５０後段のパージガス温度が温度Ｔパージ以上となるまで圧縮機５０によるパージガスの圧縮を継続して実行する。温度センサ６０が検出した圧縮機５０後段のパージガス温度が温度Ｔパージ以上となった場合（ステップＳ４３：ＹＥＳ）には、成分分離回収装置１は、圧縮機５０を制御して圧縮機５０後段のＣＯ２の圧力を維持する（ステップＳ４４）。成分分離回収装置１は、圧力を維持するために圧縮機５０をＯＦＦにしてもよい。ステップＳ４４が実行されると、処理はステップＳ４７へ進む。
【0073】
ステップＳ４５において、成分分離回収装置１は、弁７２ｃ、弁７２ｄを閉弁する。成分分離回収装置１は、吸着時間が時間ｔ３、すなわち、破過到達時間以上となったか否かを判定する（ステップＳ４６）。吸着時間が破過到達時間未満の場合（ステップＳ４６：ＮＯ）には、成分分離回収装置１は、吸着時間が破過到達時間以上となるまで吸着工程を継続して実行する。吸着時間が破過到達時間以上となった場合（ステップＳ４６：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ４７へ進む。
【0074】
ステップＳ４７において、成分分離回収装置１は、パージ工程を実行する。パージ工程が実行されると、処理はステップＳ４８へ進む。ステップＳ４８において、成分分離回収装置１は、弁７２ｄを閉弁し、弁７２ｈを開弁する。成分分離回収装置１は、パージ時間がｔパージ以上となったか否かを判定する（ステップＳ４９）。パージ時間がｔパージ未満の場合（ステップＳ４９：ＮＯ）には、パージ時間がｔパージ以上となるまでパージ工程を継続して実行する。パージ時間がｔパージ以上となった場合（ステップＳ４９：ＹＥＳ）には、成分分離回収装置１は、弁７２ｃを閉弁する（ステップＳ５０）。次に、成分分離回収装置１は、弁７２ｈ、弁７２lを閉弁し、圧縮機５０をＯＦＦにする（ステップＳ５１）。ステップＳ３９～Ｓ５１の処理が終了すると、成分分離回収装置１は、吸着搭として機能する第２固定層２０による吸着工程およびパージ工程を終了する（ステップＳ５２）。吸着搭として機能する第２固定層２０による吸着工程およびパージ工程を終了すると、処理はステップＳ６４へ進む。
【0075】
ステップＳ５３の脱離工程においては、脱離搭として機能する第１固定層１０は、吸着材１１からのＣＯ２の脱離を開始する。脱離工程が実行されると、成分分離回収装置１は、弁７２ｅ、７２ｉを開弁する（ステップＳ５４）。その後、成分分離回収装置１は、弁７２ｍを開弁する（ステップＳ５５）。
【0076】
成分分離回収装置１は、脱離搭として機能する第１固定層１０の吸着材１１の温度が温度Ｔ脱離以上となったか否かを判定する（ステップＳ５６）。吸着材２１の温度が温度Ｔ脱離未満である場合（ステップＳ５６：ＮＯ）には、吸着材１１の温度が温度Ｔ脱離以上となるまでステップＳ５６を継続して実行する。吸着材１１の温度が温度Ｔ脱離以上となった場合（ステップＳ５６：ＹＥＳ）には、成分分離回収装置１は、脱離時間がｔ脱離以上となったか否かを判定する（ステップＳ５７）。
【0077】
脱離時間がｔ脱離未満の場合（ステップＳ５７：ＮＯ）には、成分分離回収装置１は、脱離工程を継続して実行する。脱離時間がｔ脱離以上となった場合（ステップＳ５７：ＹＥＳ）には、第１固定層１０の吸着材１１の再生工程が開始される（ステップＳ５８）。その後、成分分離回収装置１は、弁７２ｅ、弁７２ｉ、弁７２ｍを閉弁する（ステップＳ５９）。
【0078】
成分分離回収装置１は、脱離搭として機能する第１固定層１０の吸着材１１を冷却する（ステップＳ６０）。吸着材１１を冷却した結果、脱離搭として機能する第１固定層１０の吸着材１１の温度が温度Ｔ再生以下であるか否かを判定する（ステップＳ６１）。吸着材１１の温度が温度Ｔ再生よりも高い場合（ステップＳ６１：ＮＯ）には、成分分離回収装置１は、吸着材１１の温度が温度Ｔ再生以下となるまで吸着材１１の冷却を継続して実行する。
【0079】
吸着材１１の温度が温度Ｔ再生以下となった場合（ステップＳ６１：ＹＥＳ）には、成分分離回収装置１は、吸着材１１の冷却を停止する（ステップＳ６２）。ステップＳ５３～Ｓ６２の処理が終了すると、成分分離回収装置１は、脱離搭として機能する第１固定層１０による脱離工程を終了する（ステップＳ６３）。脱離搭として機能する第１固定層１０による脱離工程を終了すると、処理はステップＳ６４へ進む。
【0080】
ステップＳ６４において、成分分離回収装置１は、脱離搭として機能する第１固定層１０と、吸着搭として機能する第２固定層２０を反転する。この反転処理が実行されると、脱離搭として機能する第１固定層１０は吸着搭として機能し、吸着搭として機能する第２固定層２０は脱離搭として機能する。
【0081】
ステップＳ６５において、成分分離回収装置１は、終了指示を受け付けたか否かを判定する。終了指示を受け付けた場合（ステップＳ６５：ＹＥＳ）には、成分分離回収装置１は、第２固定層２０の脱離工程を開始する（ステップＳ６６）。この工程が終了すると第１固定層１０および第２固定層２０を含む全てのシステムを停止する。全てのシステムを停止させる場合は、第１固定層１０の容器１２内に充填された吸着材１１および第２固定層２０の容器２２内に充填された吸着材２１に吸着されているＣＯ２を全て脱離させてから終了する。すなわち、ステップＳ６３で脱離工程が完了している第１固定層１０については、新たに吸着工程は実行せず、ステップＳ５２で吸着工程およびパージ工程が完了している第２固定層２０の脱離工程のみを実行することで、吸着材に吸着されているＣＯ２を全て脱離することが可能になる。終了指示を受け付けていない場合（ステップＳ６５：ＮＯ）には、処理はステップＳ１１へ戻る。
【0082】
このように、本実施の形態によれば、成分分離回収装置１は、ガス中のＣＯ２を分離することを目的として、第１固定層１０、第２固定層２０、液化貯留タンク３０、パージタンク４０、圧縮機５０、および温度センサ６０を備える。第１固定層１０は、ＣＯ２を吸着する吸着材１１および吸着材１１を充填する容器１２を備え、第２固定層２０は、ＣＯ２を吸着する吸着材２１および吸着材２１を充填する容器２２を備える。そして、液化貯留タンク３０は、脱離搭として機能する第１固定層１０の吸着材１１または脱離搭として機能する第２固定層の吸着材２１から脱離したＣＯ２を貯留する。パージタンク４０は、液化貯留タンク３０が貯留しているＣＯ２の一部を気相で貯留する。圧縮機５０は、パージタンク４０の後段に設けられるとともに、温度センサ６０は、圧縮機５０の後段に設けられる。
【0083】
これにより、気相状態のＣＯ２を、温度センサ６０により計測された温度を監視しながら圧縮機５０で昇圧することで、任意の温度まで昇温することができ、脱離温度に近づけたＣＯ２を短時間で流すことにより、第１固定層１０で吸着工程において、ＣＯ２以外の成分を排出することとした。その結果、ガスから高回収率で特定成分を分離した場合であっても、ＣＯ２以外の成分の混入を抑止し、ＣＯ２の濃度が低下する問題を防ぐことができる。これにより、高濃度かつ高回収率でガス中のＣＯ２の分離をすることができる。
【0084】
本発明の実施の形態は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。更には、技術の進歩または派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。
【0085】
上記各実施の形態では、成分分離回収装置１は、温度変動吸着法（ＴＳＡ）によって特定成分の吸着と脱離とを繰り返すことによって、ガス中の特定成分の分離を行っているがこの限りではない。例えば、成分分離回収装置１は、圧力変動吸着法（ＰＳＡ）によって特定成分の吸着と脱離とを繰り返すことによって、ガス中の特定成分の分離を行ってもよい。
【0086】
上記各実施の形態では、吸着工程からパージ工程に進む判断として、吸着時間が予め定めた破過到達時間以上になったか否かを例に挙げて説明したが、この限りではない。例えば、各固定層の後段の排ガス供給源８１から供給される排ガスが通過する管に設けた特定成分の濃度を測定する濃度センサの値によって判断してもよい。破過時間に到達した場合、固定層の容器内に充填された吸着材に特定成分が吸着されずに特定成分が通過するため、吸着塔として機能する固定層の後段の濃度センサの値が上昇する。濃度センサの値が上昇することで、破過時間に到達したと判断し、吸着工程からパージ工程に進んでもよい。
【0087】
上記各実施の形態では、第１固定層１０および第２固定層２０の２つの固定層を備える成分分離回収装置１を例に挙げて説明したが、３つ以上の固定層を備える成分分離回収装置１でもよい。本発明の実施の形態では、吸着塔として機能する固定層の吸着工程およびパージ工程が脱離塔として機能する固定層の脱離工程および再生工程よりも早く完了することが想定される。２つの固定層を備える場合では、吸着塔として機能する固定層および脱離塔として機能する固定層の機能を同時に反転させる必要があるが、３つ以上の固定層を備える場合、各固定層の機能が完了次第、随時固定層の機能を反転してもよい。
【符号の説明】
【0088】
１ ：成分分離回収装置
１０ ：第１固定層
１１ ：吸着材
１２ ：容器
２０ ：第２固定層
２１ ：吸着材
２２ ：容器
３０ ：液化貯留タンク
４０ ：パージタンク
５０ ：圧縮機
６０ ：温度センサ
７１ａ～７１ｍ：管
７２ａ～７２ｍ：弁
８１ ：排ガス供給源
８２ ：外界
８３ ：再生用熱源
Ｚ１ ：吸着帯
Ｚ２ ：飽和帯
Ｚ３ ：空間
１０ ：第１固定層
１１ ：吸着材
１２ ：容器
２０ ：第２固定層
２１ ：吸着材
２２ ：容器
３０ ：液化貯留タンク
４０ ：パージタンク
５０ ：圧縮機
６０ ：温度センサ
７１ａ～７１ｍ：管
７２ａ～７２ｍ：弁
８１ ：排ガス供給源
８２ ：外界
８３ ：再生用熱源
Ｚ１ ：吸着帯
Ｚ２ ：飽和帯
Ｚ３ ：空間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
