CN103501874B - 二氧化碳分离回收装置 - Google Patents

Abstract

二氧化碳分离回收装置具备：具有使含有二氧化碳的被处理气体流通的内部空间的壳体（2）；配置在内部空间内，从在内部空间内流通的被处理气体中吸附分离二氧化碳的二氧化碳吸附材料（3）；和在内部空间中产生用于脱附回收被吸附在二氧化碳吸附材料（3）上的二氧化碳的蒸汽并向内部空间内释放的蒸汽发生单元（30）。

Description

二氧化碳分离回收装置

技术领域

本发明涉及从含有二氧化碳的被处理气体中分离二氧化碳，并且回收从被处理气体中分离的二氧化碳的二氧化碳分离回收装置。

背景技术

近年来，作为用于减少二氧化碳的排出量的技术，CCS（carbon dioxide capture and storage；二氧化碳的捕获和封存）受到关注。CCS是从含有二氧化碳的被处理气体中选择性地分离回收二氧化碳的技术，是将回收的二氧化碳贮留在地下或水下的技术。CCS有望导入至火力发电厂和油田等的大规模二氧化碳排出源，又，也可应用于密闭的居住空间的二氧化碳浓度的调节（例如，参照专利文献1及2）。

专利文献2公开了在二氧化碳的分离及回收中应用了所谓固体吸附剂法的二氧化碳分离回收装置。该二氧化碳分离回收装置具备填充了固体状的二氧化碳吸附材料的吸附材料填充槽。吸附材料填充槽与用于引入被处理气体的配管及用于引入加热气体的配管连接。加热气体供给的配管在上游端部与水蒸汽发生器连接，并且将通过水蒸汽发生器产生的水蒸汽利用于加热气体。

根据该二氧化碳分离回收装置，当被处理气体供给至吸附材料填充槽时，二氧化碳吸附在二氧化碳吸附材料上而从被处理气体中分离，由此可以制作二氧化碳的浓度下降的清洁气体。当用水蒸汽替代被处理气体供给至吸附材料填充槽时，二氧化碳吸附材料被加热。借助于此，二氧化碳从二氧化碳吸附材料上脱附，能够回收二氧化碳的同时能够再生二氧化碳吸附材料。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开2007-61777号公报；

专利文献2：国际公开第2011/013332号册。

发明内容

发明要解决的问题：

根据上述的二氧化碳分离回收装置，水蒸汽从位于吸附材料填充槽的外部的水蒸汽发生器通过加热气体供给用的配管输送至吸附材料填充槽的内部。一般情况下，配管暴露在外气中，而水蒸汽具有比外气高的温度。因此，存在水蒸汽因与配管的热交换而被冷却的担忧，并且也可根据状况考虑到在配管内冷凝的情况。在这样的情况下，有必要提高水蒸汽发生器的出口处的蒸汽的温度，从而用于二氧化碳的脱附回收（二氧化碳吸附材料的再生）所需的蒸汽量增多。

又，在吸附材料填充槽的内部，在靠近加热气体供给用的配管的出口的位置上，水蒸汽的流动比较活跃，另一方面，在离该出口远的位置上水蒸汽的流动比较缓慢。于是，在二氧化碳吸附材料上存在二氧化碳迅速结束脱附的部分、和二氧化碳难以结束脱附的部分。为了使整个二氧化碳吸附材料再生，必须继续向吸附材料填充槽供给水蒸汽直至在二氧化碳不容易脱附的位置上也使二氧化碳结束脱附。像这样，在发生水蒸汽的偏流而出现再生不均匀时，再生整个二氧化碳吸附材料所需的蒸汽量会增大。

因此，本发明的目的是降低二氧化碳的脱附回收（二氧化碳吸附材料的再生）所需的蒸汽量及该蒸汽的热损失，由此改善二氧化碳分离回收装置的效率。

解决问题的手段：

根据本发明的二氧化碳分离回收装置是从含有二氧化碳的被处理气体中分离二氧化碳，并回收从被处理气体中分离的二氧化碳的二氧化碳分离回收装置，具备：具有使被处理气体流通的内部空间的壳体；配置在所述内部空间内，从在所述内部空间内流通的被处理气体中吸附分离二氧化碳的二氧化碳吸附材料；和在所述内部空间中产生用于脱附回收被吸附在所述二氧化碳吸附材料上的二氧化碳的蒸汽并向所述内部空间内释放的蒸汽发生单元。

根据上述结构，用于脱附回收二氧化碳（二氧化碳吸附材料的再生）的蒸汽在壳体的内部空间中产生并向内部空间释放。因此，可以省略蒸汽供给用的配管。借助于此，可以防止因通过配管的蒸汽的供给所引起的蒸汽的热损失及偏流。因此，可以降低蒸汽的热损失。又，可以降低二氧化碳的脱附回收（二氧化碳吸附材料的再生）所需的蒸汽量。因此，可以改善二氧化碳分离回收装置的效率。

也可以是所述蒸汽发生单元形成为具有设置于所述壳体的内部并贮留水的贮留部，并且通过使贮留在贮留部内的水蒸发而产生蒸汽的结构。根据上述结构，可以在壳体的内部空间内简便地设置用于贮留作为蒸汽的来源的水的贮留部。又，可以将由贮留部内的水产生的蒸汽利用自然对流供给至二氧化碳吸附材料上，并且可以很好地改善二氧化碳分离回收装置的效率。

也可以是所述蒸汽发生单元具有加热贮留在所述贮留部内的水的加热部、和搅拌贮留在所述贮留部内的水的搅拌部。根据上述结构，可以简便地管理贮留部内的水的温度，可以适当地产生蒸汽。

也可以是所述蒸汽发生单元具有使所述内部空间减压的减压单元。根据上述结构，可以产生低温的蒸汽，因此可以良好地抑制二氧化碳吸附材料的热劣化。

也可以是还具备使来自于所述内部空间的二氧化碳及蒸汽流通的二氧化碳回收管路；所述减压单元为设置于所述二氧化碳回收管路上的真空泵；当所述真空泵工作时，贮留在所述贮留部内的水蒸发，且由该贮留的水产生的蒸汽与从所述二氧化碳吸附材料中脱附的二氧化碳一起被引入至所述二氧化碳回收管路内。根据上述结构，通过切换是否使真空泵工作，以此一并地切换是否产生蒸汽并执行二氧化碳的脱附回收（二氧化碳吸附材料的再生）的处理，即，是否使二氧化碳从壳体排出。因此，可以整体上简化二氧化碳分离回收装置的结构。

也可以是所述壳体具有与所述二氧化碳回收管路连接的二氧化碳排出口；所述二氧化碳吸附材料配置在所述贮留部及所述二氧化碳排出口之间。根据所述结构，由贮留部内的水产生的蒸汽供给至二氧化碳吸附材料后被引入至二氧化碳回收管路中。因此，可以很好地改善二氧化碳分离回收装置的效率。

也可以是所述贮留部设置于所述内底部的中心部。根据上述结构，可以良好地抑制壳体的内部空间中的蒸汽的偏流。因此，可以很好地改善二氧化碳分离回收装置的效率。

也可以是所述壳体具有限定所述内部空间的内壳部、覆盖所述内壳部的外侧的外壳部、由所述内壳部及所述外壳部包围的流体通路、用于使具有与所述壳体的外气相比高的温度的高热流体流入所述流体通路的流体流入口、和用于使所述高热流体从所述流体通路流出的流体流出口。根据上述结构，可以抑制蒸汽的热被壳体夺走。因此，可以很好地改善二氧化碳分离回收装置的效率。

也可以是所述高热流体为被处理气体。根据上述结构，不需要另外设置热源，因此可以良好地抑制二氧化碳分离回收装置的结构在整体上的大型化。

也可以是具备包含第一壳体及第二壳体的至少两个所述壳体；在所述第一壳体内使所述蒸汽发生单元工作而使二氧化碳被脱附回收时，被处理气体在通过所述第一壳体的所述流体通路后供给至第二壳体的所述内部空间内，在第二壳体内从被处理气体吸附分离二氧化碳。

发明效果：

根据本发明，可以降低二氧化碳的脱附回收（二氧化碳吸附材料的再生）所需的蒸汽量及该蒸汽的热损失，借助于此可以改善二氧化碳分离回收装置的效率。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施形态的二氧化碳分离回收装置的整体结构的概念图；

图2是示出图1所示的第一处理塔的结构的概念图；

图3是示出通过图2所示的控制器执行的二氧化碳分离回收处理的步骤的流程图；

图4是示出图3所示的回收再生处理的步骤的流程图；

图5是示出在第一处理塔中进行吸附处理、在第二处理塔中进行修复处理的浸渍工序时的气体等的流动的作用图；

图6是示出在第一处理塔中进行吸附处理、在第二处理塔中进行修复处理的吸附液回收工序时的气体等的流动的作用图；

图7是示出在第一处理塔中进行吸附处理、在第二处理塔中进行修复处理的干燥工序时的气体等的流动的作用图；

图8是示出在第一处理塔中进行回收再生处理的供水工序、在第二处理塔中进行吸附处理时的气体等的流动的作用图；

图9是示出在第一处理塔中进行回收再生处理的二氧化碳回收工序、在第二处理塔中进行吸附处理时的气体等的流动的作用图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施形态。另外，在所有附图中对于相同或相当的要素标以相同的符号，并省略重复的详细说明。

（被处理气体、二氧化碳吸附材料）

图1是示出根据本发明的实施形态的二氧化碳分离回收装置的整体结构的概念图。另外，在图1中，记载在线端部上的圆圈内文字表示相同文字彼此相连接。二氧化碳分离回收装置是用于从含有二氧化碳的被处理气体中选择性地分离及回收二氧化碳的装置。被处理气体例如是从火力发电厂的锅炉等中排出的燃烧排气、密闭的居住空间的室内空气、空气调节过的办公室等的室内空气。二氧化碳分离回收装置是为了分离及回收二氧化碳，而利用使可吸附二氧化碳的吸附剂负载于多孔性物质而形成的固体状的二氧化碳吸附材料。

吸附剂优选的是应用具有弱碱性的胺化合物。胺化合物例如可应用聚乙烯亚胺、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、四乙烯五胺、甲基二乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、二丁胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、六乙烯二胺、苄胺或吗啉。因能够在比较低的温度下使二氧化碳脱附，并且即使蒸发也能够容易回收的这样的理由，所以优选的是一乙醇胺及二乙醇胺，并且它们的混合物也适用。

多孔性物质，例如可适用活性炭、活性铝。它们在表面具有多个细孔，因此能够负载大量的吸附剂，借助于此可以提高二氧化碳吸附材料的吸附性能。尤其是，由于活性炭的堆积密度较小，因此对二氧化碳吸附材料的轻量化有益。将胺化合物应用于吸附剂时，活性炭在能够去除胺化合物所具有的轻微的氨臭的方面是合适的。将活性炭应用于多孔性物质时，活性炭优选的是具有20～100Å的平均细孔径、1.0～2.0cc/g的细孔容积、1000～2000m²/g的比表面积的性状。

在使多孔性物质负载吸附剂而制作二氧化碳吸附材料时，配制作为吸附剂的溶液或液相的吸附剂的吸附液，并且使吸附液分散在多孔性物质上和/或将多孔性物质浸渍在吸附液中，回收吸附液并干燥多孔性物质。在使二乙醇胺负载于活性炭时，吸附液可应用浓度调节在10～55%的范围内的二乙醇胺水溶液，此时可以制造二乙醇胺相对于活性炭的重量比为20～200%的二氧化碳吸附材料。

以下依次说明二氧化碳分离回收装置的处理塔1A、1B、与处理塔1A、1B连接的系统、在处理塔1A、1B中进行的处理。除非另有说明，假定被处理气体为燃烧排气、吸附剂为二乙醇胺、吸附液为其水溶液、多孔性物质为活性炭并进行说明，但是它们可适当变更为前述的物质。

（处理塔）

如图1所示，二氧化碳分离回收装置具备第一处理塔1A及第二处理塔1B。第二处理塔1B与第一处理塔1A相同。因此，参照图2说明第一处理塔1A，而省略第二处理塔1B的说明。另外，在本实施形态中，为了方便说明使二氧化碳分离回收装置具备两个处理塔，但是也可以具备一个或三个以上的处理塔。

图2是示出图1所示的第一处理塔1A的结构的概念图。第一处理塔1A具备壳体2及二氧化碳吸附材料3。壳体2整体上形成为圆筒状。二氧化碳吸附材料3如上所述进行制造，并且配置在该壳体2的内部空间内。在第一处理塔1A中，进行吸附处理、回收再生处理及修复处理。在吸附处理中，使被处理气体在壳体2的内部空间中流通，使二氧化碳吸附材料3吸附二氧化碳而从被处理气体中分离二氧化碳，并且将去除了二氧化碳的清洁气体从壳体2的内部空间排出。在回收再生处理中，使水蒸汽在壳体2的内部空间中流通而加热二氧化碳吸附材料3，使吸附在二氧化碳吸附材料3上的二氧化碳脱附，从而在回收二氧化碳的同时再生二氧化碳吸附材料3。在修复处理中，使吸附性能下降的二氧化碳吸附材料3浸渍在吸附液中（浸渍工序），回收吸附液（吸附液回收工序），使惰性气体在壳体2的内部空间中流通而干燥二氧化碳吸附材料3（干燥工序），借助于此使二氧化碳吸附材料3再次负载吸附剂而恢复二氧化碳吸附材料3的吸附性能。另外，惰性气体，例如可应用氮气。

壳体2具有用于选择性地引入被处理气体及惰性气体的气体流入口10、用于选择性地排出清洁气体及惰性气体的气体流出口11、用于引入作为水蒸汽来源的水的水流入口12、用于排出二氧化碳的二氧化碳流出口13、用于引入吸附液的吸附液流入口14、用于排出吸附液的吸附液流出口15、用于排出积留在内部空间的排液的内侧排液口16。气体流入口10及二氧化碳流出口13设置于壳体2的上壁部上并内部空间连通。水流入口12、吸附液流出口15及内侧排液口16设置于壳体2的底壁部并与内部空间连通。气体流出口11及吸附液流入口14设置于壳体2的侧壁部上并与内部空间连通。在这里，气体流入口10由被处理气体及惰性气体共用，但是也可以针对被处理气体及惰性气体分别设置专用的气体流入口。对于气体流出口11也是同样的。

壳体2具有双重壁结构。即，壳体2具有：限定内部空间的圆筒状的内壳部21、包围内壳部21的圆筒状的外壳部22、形成于内壳部21的外周面和外壳部22的内周面之间的具有圆环状截面的流体通路20、用于使高热流体流入流体通路20中的流体流入口17、用于使高热流体从流体通路20流出的流体流出口18、和用于排出积留在流体通路20内的排液的外侧排液口19。

高热流体与壳体2的外气相比温度高、优选的是与在回收再生处理中使用的水蒸汽相比具有较高的温度的气体或液体。当高热流体供给至流体通路20时，壳体2的温度为与外气相比较高的温度、优选的是与水蒸汽相比较高的温度。在进行回收再生处理时壳体2升温时，可以降低水蒸汽的热损失，可以改善二氧化碳分离回收装置的效率。又，流体流入口17设置于外壳部22的侧壁下端部上，流体流出口18设置于外壳部22的侧壁上端部上，并且在与流体流入口17周方向相反侧上隔开配置。由于流体流入口17及流体流出口18不论在上下方向上还是在周方向上都相互隔开配置，因此在高热流体供给至流体通路20时可以使壳体2整体升温。另外，外侧排液口19设置于壳体2的底壁部上，与流体通路20连通。

在本实施形态中，参照作为被处理气体的燃烧排气达到相对高温（例如摄氏80度左右）这一点，被处理气体适用于高热流体。此时，由于不需要用于产生高热流体的专用的热源或加热器，因此可以避免二氧化碳分离回收装置的结构整体上大型化。

各处理塔1A、1B具备容纳槽4、通路开闭机构5及喷淋器6。容纳槽4形成为上方打开的圆筒状。容纳槽4以与壳体2（内壳部21）的内周面上的上下方向中间部紧密连接的方式设置于壳体2的内部空间内。二氧化碳吸附材料3容纳于容纳槽4的内部。通路开闭机构5具有固定板23、可动板24、动力传递部25及电动机26。固定板23及可动板24为具有大致相同的半径的圆板状体，并且在固定板23及可动板24上分散设置有多个贯通孔。固定板23固定于容纳槽4的侧壁的内周面上，可动板24可旋转地与固定板23的上表面重叠，固定板23及可动板24构成容纳槽4的底壁。动力传递部25具有设置于可动板24的外周部的表面的圆弧状的从动锥齿轮27、和与从动锥齿轮啮合的主动锥齿轮28。电动机26安装于设置在固定板23上的支架29上，电动机26的旋转轴与主动锥齿轮28连接。喷淋器6配置在与容纳槽4内的二氧化碳吸附材料3相比靠近上方的位置上，向下喷射从吸附液流入口14引入的吸附液。

通过电动机26的动作，可动板24在关闭位置和打开位置之间可产生旋转位移。当可动板24位于关闭位置时，可动板24的贯通孔不与固定板23的贯通孔重叠。借助于此，可以将从喷淋器6喷射的吸附液贮留在容纳槽4内。即，在进行修复处理的浸渍工序时，可动板24位于关闭位置。另一方面，当可动板24位于打开位置时，可动板24的贯通孔与固定板23的贯通孔重叠。借助于此，可以使被处理气体、清洁气体、水蒸汽、吸附液及惰性气体穿过容纳槽4的底壁。即，在进行吸附处理、回收再生处理、修复处理的吸附液回收工序及修复处理的干燥工序时，可动板24位于打开位置。

各处理塔1A、1B具备贮留部31、加热部32及搅拌部33。贮留部31为上方打开的容器，设置于壳体2（内壳部21）的内底面的中心部上。贮留部31可以贮留从水流入口12引入的液相的水。加热部32配置在贮留部31内，加热贮留在贮留部31内的水。搅拌部33配置在贮留部31的内底部，搅拌贮留在贮留部31内的水。当加热部32及搅拌部33工作时，可以使贮留在贮留部31内的水的温度均匀地上升。在本实施形态中，通过加热并蒸发贮留在贮留部31内的水，以此将在回收再生处理中使用的水蒸汽释放至壳体2的内部空间内。像这样，贮留部31、加热部32及搅拌部33构成在壳体2的内部空间内产生水蒸汽并将该水蒸汽释放至壳体2的内部空间的蒸汽发生装置30。贮留部31被顶盖34从上侧覆盖。借助于此，可以实现将在贮留部31中产生的水蒸汽很好地释放至壳体2的内部空间内、和防止吸附液浸入贮留部31内的两者。通过防止吸附液浸入贮留部31内，以此可以使该吸附液容易积留在壳体2的内底部，可以较多地确保吸附液的回收量。

（系统）

返回到图1，二氧化碳分离回收装置具备被处理气体供给管路40、高热流体供给管路50、高热流体排出管路60、清洁气体排出管路70、供水管路80、二氧化碳回收管路90、吸附液供给管路100、吸附液回收管路110、惰性气体循环管路120、内侧排液管路130及外侧排液管路135。参照记载于管路端部的圆圈内文字即可知，任意一个管路都与第一处理塔1A的壳体2及第二吸附塔1B的壳体2连接。而且，各管路40、50、60、70、80、90、100、110均具有共通管、和从共通管的一端部分叉的两个歧管，歧管的各端部与两个壳体2并列连接。

被处理气体供给管路40是用于将被处理气体供给至壳体2的内部空间的管路。共通管41的另一端部（上游端部）与被处理气体的发生源（例如锅炉）连接。歧管42A、42B的各端部（下游端部）与气体流入口10（参照图2）连接。在共通管41的中途设置有冷凝器36及加热器37。在歧管42A、42B的中途设置有阀44A、44B。

高热流体供给管路50是用于将作为高热流体的被处理气体供给至壳体2的流体通路20（参照图2）的管路。共通管51的另一端部（上游端部）与在被处理气体供给管路4的共通管41中、比冷凝器36及加热器37靠近上游侧的部分连接。歧管52A、52B的各端部（下游端部）与流体流入口17（参照图2）连接。在共通管51的中途设置有阀53。在歧管52A、52B的中途设置有阀54A、54B。

高热流体排出管路60是用于使作为高热流体的被处理气体返回至被处理气体供给管路40的管路。歧管62A、62B的各端部（上游端部）与流体流出口18（参照图2）连接。共通管61的另一端部（下游端部）与在被处理气体供给管路40的共通管41中、比冷凝器36及加热器37靠近上游侧且比与高热流体供给管路50的连接位置靠近下游侧的部分连接。在共通管61的中途设置有阀63。在歧管62A、62B的中途设置有阀64A、64B。而且，在被处理气体供给管路40的共通管41的中途，在比与高热流体供给管路50的连接位置靠近下游侧且比与高热流体排出管路60的连接位置靠近上游侧的位置上设置有阀43。如下所述，阀43、53、63发挥作为用于切换是否向第一处理塔1A或第二处理塔1B供给高热流体的装置的功能。

清洁气体排出管路70是用于从壳体2的内部空间排出清洁气体的管路。歧管72A、72B的各端部（上游端部）与气体流出口1（参照图2）连接。共通管71的另一端部（下游端部）与烟囱（未图示）连接。在歧管72A、72B的中途设置有阀73A、73B。在共通管71的中途设置有袋式过滤器74及鼓风机75。

供水管路80是用于将为了使二氧化碳从二氧化碳吸附材料3中脱附而使用的作为水蒸汽来源的液相的水供给至贮留部31中的管路。共通管81的另一端部（上游端部）与供水源（未图示）连接。歧管82A、82B的各端部（下游端部）与水流入口12（参照图2）连接。在歧管82A、82B的中途设置有阀83A、83B。在共通管81的中途设置有供水泵84。

二氧化碳回收管路90是用于将从二氧化碳吸附材料3脱附的二氧化碳与水蒸汽一起从壳体2的内部空间排出的管路。歧管92A、92B的各端部（上游端部）与二氧化碳流出口13（参照图2）连接。共通管91的另一端部（下游端部）与回收容器（未图示）连接。在歧管92A、92B的中途设置有阀93A、93B。在共通管91的中途设置有真空泵35。真空泵35可以使壳体2的内部空间减压，借助于此可以使贮留在贮留部31内的水以低温蒸发。像这样，在本实施形态中，真空泵35也构成上述的蒸汽发生装置30。

吸附液供给管路100是用于向喷淋器6供给吸附液的管路。共通管101的另一端部（上游端部）与贮留吸附液的吸附液箱105连接。歧管102A、102B的各端部（下游端部）与吸附液流入口14（参照图2）连接。在歧管102A、102B的中途设置有阀103A、103B。在共通管101的中途设置有吸附液供给泵104。

吸附液排出管路110是用于使吸附液返回至吸附液箱105的管路。歧管112A、112B的各端部（上游端部）与吸附液流出口15（参照图2）连接。共通管111的另一端部（下游端部）与吸附液箱105连接。在歧管112A、112B的中途设置有阀113A、113B。

惰性气体循环管路120是用于以惰性气体在壳体2的内部空间流通的方式使惰性气体循环的管路。惰性气体循环管路120具有共通管121、第一歧管122A、122B以及第二歧管123A、123B。第一歧管122A、122B从共通管121的一端部分叉。第二歧管123A、123B从共通管121的另一端部分叉。第一歧管122A、122B的各端部与和被处理气体供给管路40共用的气体流出口11（参照图2）连接。第二歧管123A、123B的各端部与和清洁气体排出管路70共用的气体流入口10（参照图2）连接。在第一歧管122A、122B的中途设置有阀124A、124B，在第二歧管123A、123B的中途也设置有阀125A、125B。在共通管121的中途设置有冷凝器36、加热器37以及鼓风机26。共通管121与用于向惰性气体循环管路120填充惰性气体的惰性气体供给管路127连接。在惰性气体供给管路127的中途设置有阀128。

内侧排液管路130与内侧排液口16（参照图2）连接。在内侧排液管路130的中途设置有阀131。外侧排液管路135与外侧排液口19（参照图2）连接。在外侧排液管路135的中途设置有阀136。

（控制系统）

返回至图2，二氧化碳分离回收装置具备控制器140。控制器140与水温传感器141、加热部32、搅拌部33及真空泵35连接。水温传感器141检测贮留在贮留部31内的水的温度。控制器140根据由水温传感器141检测到的水温如下述那样地控制加热部32、搅拌部33及真空泵35的动作。又，控制器140还与电动机26、鼓风机75、126及上述的各阀连接。在以下说明中，电动机26、加热部32、搅拌部33、真空泵35、鼓风机75、126及阀的动作都是由控制器140控制。

（二氧化碳分离回收处理）

图3是示出通过图2所示的控制器140执行的二氧化碳分离回收处理的步骤的流程图，图4是示出图3所示的回收再生处理（S2）的步骤的流程图。图5是示出在第一处理塔1A中进行吸附处理、在第二处理塔1B中进行修复处理的浸渍工序时的气体等的流动的作用图，图6是示出在第一处理塔1A中进行吸附处理、在第二处理塔1B中进行修复处理的吸附液回收工序时的气体等的流动的作用图，图7是示出在第一处理塔1A中进行吸附处理、在第二处理塔1B中进行修复处理的干燥工序时的气体等的流动的作用图，图8是示出在第一处理塔1A中进行回收再生处理的供水工序、在第二处理塔1B中进行吸附处理时的气体等的流动的作用图，图9是示出在第一处理塔1A中进行回收再生处理的二氧化碳回收工序、在第二处理塔1B中进行吸附处理时的气体等的流动的作用图。

如图3所示，在各处理塔1A、1B中，重复进行吸附处理（步骤S1）及回收再生处理（步骤S2）的一系列的处理。重复的次数达到规定次数，或者吸附处理所花费的时间达到规定时间，从而需要修复处理时（S3：是），为了恢复二氧化碳吸附材料3的吸附性能而进行修复处理（步骤S4）。在本实施形态中，在第一处理塔1A及第二处理塔1B中任意一个进行再生处理或修复处理的期间，另一个进行吸附处理（参照图5～图9）。借助于此，二氧化碳分离回收装置可以不中断地连续进行吸附处理。

（吸附处理）

参照图5说明吸附处理。在这里，将第一处理塔1A作为进行吸附处理的处理塔。在进行吸附处理时，在与第一处理塔1A对应地设置的阀中，阀44A、73A打开，另外的阀关闭。然而，阀136既可以打开，也可以关闭。如果打开阀136，则可以在进行吸附处理的同时排出积留在流体通路20内的排液。

阀43、53、63的开闭状态根据第二处理塔1B中进行的处理而变化。如果在第二处理塔1B中也进行吸附处理，则第二处理塔1B的壳体2不需要保温，因此阀43打开，阀53、63关闭。如果在第二处理塔1B中进行回收再生处理，则优选的是保持该第二处理塔1B的壳体2的温度，因此阀43关闭，阀53、63打开（参照图8及图9）。对于进行修复处理时的情况在下面叙述。

于是，在第一处理塔1A中，被处理气体流入壳体2的内部空间，并且向容纳槽4内的二氧化碳吸附材料3供给。包含在被处理气体中的二氧化碳吸附在吸附剂上，借助于此被处理气体成为清洁气体。清洁气体穿过容纳槽4（参照图2）的底壁，从壳体2的内部空间排出。清洁气体在袋式过滤器74中过滤后向外气排出。此时，由于鼓风机75的驱动，被处理气体及清洁气体如上述顺利地流动。又，除了阀44A、73A以外的其他的阀为关闭，因此可以阻止被处理气体及清洁气体流入设置有该其他的阀的管路内。

（修复处理）

接着，参照图5～图7说明修复处理。在这里，将第二处理塔1B作为进行修复处理的处理塔。

如图5所示，在进行修复处理的浸渍工序时，在与第二处理塔1B对应地设置的阀中，阀103B打开，其他的阀关闭。然而，阀131、136既可以打开，也可以关闭。如果阀131、136打开，则可以在进行修复处理的同时排出排液。又，可动板24位于关闭位置，吸附液供给泵104被驱动。于是，在第二处理塔1B中，吸附液从吸附液箱105供给至喷淋器6中，并且从喷淋器6向下方喷射，逐渐积留在容纳槽4（参照图2）内。当吸附液积留至达到足够使二氧化碳吸附材料3浸渍于吸附液中的液位（液面的高度）时，阀103B关闭，吸附液供给泵104停止。借助于此，停止吸附液的供给。

如图6所示，在进行吸附处理的吸附液回收工序时，在与第二处理塔1B对应地设置的阀中，阀113B打开，其他的阀关闭。然而，阀136既可以打开也可以关闭。又，可动板24位于打开位置。于是，在第二处理塔1B中，贮留在容纳槽4内的吸附液穿过容纳槽4（参照图2）的底壁，从壳体2的内部空间排出，并返回至吸附液箱105。

如图7所示，在进行修复处理的干燥工序时，在与第二处理塔1B对应地设置的阀中，阀54B、64B、124B、125B打开，其他的阀关闭。由于阀54B、64B为打开，因此阀43为关闭而阀53、63为打开。又，可动板24位于打开位置。另外，如虚线所示，在即将进行干燥工序之前，阀128、124B、125B为打开，鼓风机126被驱动。借助于此，惰性气体填充于惰性气体循环管路120中。当向惰性气体循环管路120的惰性气体的填充结束时，阀128变为关闭。

在结束填充后，在第二处理塔1B中，惰性气体流入壳体2的内部空间内，穿过容纳槽4的底壁，并从壳体2的内部空间排出。排出的惰性气体沿着惰性气体循环管路120流动，再次供给至壳体2的内部空间内。此时，由于鼓风机126的驱动，惰性气体如上所述顺利地流动。又，由于除了阀54B、64B、124B、125B以外的其他的阀为关闭，因此可以阻止惰性气体流入设置有该其他的阀的管路中。

如上所述，在第一处理塔1A及第二处理塔1B中的任意一个（在这里时第二处理塔1B）中进行修复处理的期间，在另一个（在这里时第一处理塔1A）中进行吸附处理。当着眼于这些第一处理塔1A及第二处理塔1B的关系时，由于与第二处理塔1B对应地设置的阀44B为关闭，因此可以阻止应在第一处理塔1A中处理的被处理气体混入至第二处理塔1B的壳体2的内部空间内。又，由于与第一处理塔1A对应地设置的阀124A、125A为关闭，因此可以阻止应仅供给至第二处理塔1B的惰性气体混入至第一处理塔1A的壳体2的内部空间内。

又，在第二处理塔1B中，作为高热流体的被处理气体被供给至流体通路20（参照图2）内。从流体通路20排出的高热流体（被处理气体）返回至被处理气体供给管路40，而输送至第一处理塔1A的壳体2的内部空间内。借助于此，在进行干燥工序时，可以使壳体2升温，可以迅速地干燥二氧化碳吸附材料3。在第二处理塔1B中进行修复处理的期间，在第一处理塔1A中进行吸附处理。因此，可以避免适用于高热流体的被处理气体未经过吸附处理而向外气排出。另外，在进行浸渍工序及回收工序时，阀43打开，阀53、63关闭，被处理气体不供给至流体通路20。借助于此，可以很好地抑制吸附剂的蒸发。

（回收再生处理）

接着，参照图4、图8及图9说明回收再生处理。在这里，将第一处理塔1A作为进行回收再生处理的处理塔。另一方面，在第二处理塔1B中进行吸附处理。在该第二处理塔1B中，与上述相同地，在与第二处理塔1B对应地设置的阀中，阀44B、73B打开，其他的阀关闭（参照图8及图9）。然而，阀136既可以打开，也可以关闭。

如图4所示，在回收再生处理中，首先，开始向第一处理塔1A的贮留部31的供水（步骤S201），并向第一处理塔1A的流体通路20供给作为高热流体的被处理气体（步骤S202）。

此时，如图8所示，在与第一处理塔1A对应地设置的阀中，阀54A、64A、83A打开，其他的阀关闭。然而，阀131既可以打开，也可以关闭。阀43关闭，阀53、63打开。并且驱动供水泵84。于是，在第一处理塔1A中，液相的水逐渐积留在贮留部31内。又，作为高热流体的被处理气体供给至流体通路20（参照图2）。从流体通路20排出的高热流体（被处理气体）返回至被处理气体供给管路40内，并输送至第二处理塔1B的壳体2的内部空间内。借助于此，作为高热流体的被处理气体在第二处理塔1B中成为清洁气体，并且将该清洁气体向外气排出。

返回至图4，当供给至贮留部31内的水达到规定水位时，停止向贮留部31供水（步骤S203）。此时，阀8A关闭，供水泵84停止。接着，加热及搅拌贮留在贮留部31内的水（步骤S204）。此时，控制器140使加热部32及搅拌部33工作直至由水温传感器141检测到的水温达到规定温度（例如60摄氏度）。当水温达到规定温度时，停止加热部32及搅拌部33（步骤S205）。接着，使真空泵35工作（步骤S206）。

此时，如图9所示，在与第一处理塔1A对应地设置的阀中，阀54A、64A、93A打开，其他的阀关闭。如果将进行加热及搅拌时的阀的开闭状态作为基准，则只是阀93A由关闭切换为打开，而维持其他的阀的开闭状态。另外，可动板24在供水、加热及搅拌的期间，既可以位于打开位置也可以位于关闭位置，但是在加热及搅拌结束的时刻是位于打开位置。

于是，在第一处理塔1A中，通过真空泵35的动作使壳体2的内部空间减压。壳体2的内部空间减压至达到贮留在贮留部31内的水的饱和水蒸汽压力时，该水蒸发，水蒸汽释放至壳体2的内部空间。水蒸汽通过真空泵35的动作从壳体2的内部空间经过二氧化碳流出口13向二氧化碳回收管路90引入。

二氧化碳流出口13设置于壳体2的上壁部，而贮留部31设置在壳体2的内底部。二氧化碳吸附材料3配置在壳体2的上下方向中间部，从而配置在二氧化碳流出口13和贮留部31中间。因此，水蒸汽在被向二氧化碳回收管路90引入的过程中，穿过容纳槽4的底部及内部，与二氧化碳吸附材料3良好地接触。借助于此，二氧化碳吸附材料3被加热，而使被吸附在二氧化碳吸附材料3上的二氧化碳脱附。脱附的二氧化碳通过真空泵35工作，从壳体2的内部空间经过二氧化碳流出口13向二氧化碳回收管路90引入。借助于此，可以使二氧化碳从二氧化碳吸附材料3中脱附并进行回收，且可以再生二氧化碳吸附材料3。

返回至图4，在二氧化碳的脱附回收结束时，停止真空泵35（步骤S207），又，停止向壳体2的流体流路20供给高热流体（步骤S208）。

像这样在本实施形态中，在壳体2的内部空间配置有贮留作为在回收再生处理中使用的水蒸汽的来源的水的贮留部31。即，省略了用于从壳体外向壳体内供给水蒸汽的配管。因此，可以防止因通过配管供给蒸汽而引起的蒸汽的热损失及偏流。因此，可以降低二氧化碳的脱附回收（二氧化碳吸附材料的再生）所需的蒸汽量。又，可以降低在产生蒸汽的阶段中的水温。借助于此，可以改善二氧化碳分离回收装置的效率。

贮留作为水蒸汽的来源的液相的水的贮留部31设置于壳体2的内部，尤其是设置于内底部，在贮留部31的上方配置有二氧化碳吸附材料3。因此，可以简便地配置用于在壳体2的内部空间中产生水蒸汽的结构。又，产生的水蒸汽也通过自燃对流而供给至二氧化碳吸附材料3。

贮留部31设置于壳体2的内底部的中心部。而且，贮留部31的上方的开放部分的面积大于一般的配管的截面积，例如大于水引入口12的流路截面。因此，从贮留部31放出的水蒸汽难以发生偏流。因此，可以抑制二氧化碳吸附材料3的再生不均匀，可以降低整个二氧化碳吸附材料的再生所需的蒸汽量。因此，可以改善二氧化碳分离回收装置的效率。又，用于将二氧化碳及水蒸汽从壳体2的内部空间排出的二氧化碳流出口13也配置在壳体2的上壁部的中心部上。因此，可以进一步抑制水蒸汽的偏流，进一步改善二氧化碳分离回收装置的效率。

像这样，在壳体2的内部空间中产生水蒸汽时，壳体2的内部空间被减压。借助于此，可以产生低温的水蒸汽。因此，可以很好地抑制二氧化碳吸附材料3因水蒸汽的热而劣化的情况。又，可以谋求在加热部32中的能量消耗的降低和加热时间的缩短等。

当减压内部空间时，预先在用于回收从二氧化碳吸附材料3中脱附的二氧化碳的二氧化碳回收管路90中设置真空泵35，通过使该真空泵35工作而使壳体2的内部空间减压。如果该真空泵35停止，则壳体2的内压恢复至减压前的状态，借助于此水蒸汽停止产生，并且向二氧化碳回收管路90的二氧化碳的引入也停止。即，仅通过真空泵35的工作与否以及切换阀93A的开闭状态，即可一并地切换是否产生水蒸汽、是否进行二氧化碳的脱附回收（二氧化碳吸附材料的再生）、是否使二氧化碳及水蒸汽从壳体2的内部空间引入至二氧化碳回收管路90中并回收。因此，与设置用于向壳体2的内部空间供给蒸汽的配管的情况相比，二氧化碳分离回收装置的结构整体上小型化，又，可以简便地进行用于执行或停止回收再生处理的控制。

而且，在通过水蒸汽加热二氧化碳吸附材料3时，壳体2的温度通过高热流体而上升。因此，可以抑制水蒸汽的热被壳体2夺走的情况。因此，即使降低在产生及生成水蒸汽的时刻的水蒸汽的温度也可以使二氧化碳从二氧化碳吸附材料3中脱附。因此，可以改善二氧化碳分离回收装置的效率。

如果谋求壳体2的升温，则高热流体只要具有与壳体2的外气相比较高的温度即可。在本实施形态中，高热流体具有与水蒸汽的温度相比较高的温度，因此可以良好地抑制水蒸汽的热损失。又，在回收再生处理中，在水蒸汽产生之前，向贮留部31供水并加热及搅拌积留在贮留部31内的水时，与向贮留部31的供水开始大致同时地，向壳体2的流体通路20供给高热流体。因此，即使在壳体2为大型且壳体2的热容量较大的情况下，在产生水蒸汽时，可以使壳体2的温度提高至与高热流体大致相同的温度。因此，可以良好地抑制水蒸汽的热损失，可以良好地改善二氧化碳分离回收装置的效率。

而且，根据本实施形态的二氧化碳分离回收装置将从火力发电厂的锅炉等排出的燃烧排气作为被处理气体，参照该被处理气体原本就具有与水蒸汽相比较高的温度这一点，被处理气体适用于用于使壳体2升温的高热流体。因此，不需要为了产生高热流体而专用的加热器和热源等，可以很好地抑制二氧化碳分离回收装置的结构在整体上的大型化。

以上说明了本发明的实施形态，但是上述结构在本发明的范围内可以适当变更。例如，在根据上述实施形态的二氧化碳分离回收装置中，也可以进行二氧化碳吸附材料的制造。在制造二氧化碳吸附材料时，将多孔性物质填充于容纳槽内，并与上述修复处理同样地使阀、通路开闭机构、吸附液供给泵工作即可。然而，根据本发明的二氧化碳分离回收装置只要在壳体2的内部空间内可产生水蒸汽即可，因此也可以不进行修复处理及制造处理。此时，可以从通路开闭机构中仅预先剩下具有贯通孔的固定板，而与喷淋器一同地省略通路开闭机构的其他结构。又，尽管被处理气体适用于高热流体，但是其他的气体或液体也可以适用。

工业应用性：

本发明可以降低二氧化碳的脱附回收（二氧化碳吸附材料的再生）所需的蒸汽量及该蒸汽的热损失，借助于此发挥能够改善二氧化碳分离回收装置的效率的作用效果，利用于在二氧化碳的分离及回收中应用了所谓的固体吸附剂法的二氧化碳分离回收装置时有意义。

符号说明：

1A、1B 处理塔：

2 壳体；

3 二氧化碳吸附材料；

10 气体流入口；

11 气体流出口；

12 水流入口；

13 二氧化碳流出口；

17 流体流入口；

18 流体流出口；

20 流体通路；

21 内壳部；

22 外壳部；

30 蒸汽发生装置；

31 贮留部；

32 加热部；

33 搅拌部；

35 真空泵；

40 被处理气体供给管路；

50 高热流体供给管路；

60 高热流体排出管路；

70 清洁气体排出管路；

80 供水管路；

90 二氧化碳回收管路。

Claims (7)

1.一种二氧化碳分离回收装置，是从含有二氧化碳的被处理气体中分离二氧化碳，并回收从被处理气体中分离的二氧化碳的二氧化碳分离回收装置，具备：

具有使被处理气体流通的内部空间的壳体；

配置在所述内部空间内，从在所述内部空间内流通的被处理气体中吸附分离二氧化碳的二氧化碳吸附材料；

在所述内部空间中产生用于脱附回收被吸附在所述二氧化碳吸附材料上的二氧化碳的蒸汽并向所述内部空间内释放的蒸汽发生单元；和

使来自于所述内部空间的二氧化碳及蒸汽流通的二氧化碳回收管路；

所述蒸汽发生单元具有设置于所述壳体的内部并贮留水的贮留部、和使所述内部空间减压的减压单元，并且形成为通过使贮留在贮留部内的水蒸发而产生蒸汽的结构；

所述减压单元为设置于所述二氧化碳回收管路上的真空泵，当所述真空泵工作时，贮留在所述贮留部内的水蒸发，且由该贮留的水产生的蒸汽与从所述二氧化碳吸附材料脱附的二氧化碳一起被引入至所述二氧化碳回收管路内，当所述真空泵停止时，所述内部空间的压力恢复至减压前，贮留在所述贮留部内的水的蒸发停止，同时向所述二氧化碳回收管路的二氧化碳的引入也停止。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳分离回收装置，其特征在于，所述蒸汽发生单元具有加热贮留在所述贮留部内的水的加热部、和搅拌贮留在所述贮留部内的水的搅拌部。

3.根据权利要求1所述的二氧化碳分离回收装置，其特征在于，

所述壳体具有与所述二氧化碳回收管路连接的二氧化碳排出口；

所述二氧化碳吸附材料配置在所述贮留部及所述二氧化碳排出口之间。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的二氧化碳分离回收装置，其特征在于，所述贮留部设置于所述壳体的内底部的中心部。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的二氧化碳分离回收装置，其特征在于，所述壳体具有限定所述内部空间的内壳部、覆盖所述内壳部的外侧的外壳部、由所述内壳部及所述外壳部包围的流体通路、用于使具有与所述壳体的外气相比高的温度的高热流体流入所述流体通路的流体流入口、和用于使所述高热流体从所述流体通路流出的流体流出口。

6.根据权利要求5所述的二氧化碳分离回收装置，其特征在于，所述高热流体为被处理气体。

7.根据权利要求6所述的二氧化碳分离回收装置，其特征在于，

具备包含第一壳体及第二壳体的至少两个所述壳体；

在所述第一壳体内使所述蒸汽发生单元工作而使二氧化碳被脱附回收时，被处理气体在通过所述第一壳体的所述流体通路后供给至所述第二壳体的所述内部空间内，在所述第二壳体内从被处理气体吸附分离二氧化碳。