JP2003230812A - 燃料および気体放出用の二酸化炭素スクラバー - Google Patents
燃料および気体放出用の二酸化炭素スクラバーInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 気体供給源から発散される二酸化炭素(CO
2)放出を制御する装置および方法を提供する。 【解決手段】 装置10および方法は、再生可能な吸収
剤を有するCO2吸収剤床20、22を備える。排出ガ
ス18は、大気中へ解放される前に吸収剤床20、22
を通って流れる。吸収剤床20、22は、排出ガス18
中に含まれるCO 2を閉じ込めて、最終的に大気中に排
出されるCO2量を制御する。1つの吸収剤床20、2
2が気体の流れからCO2を吸収する間に別の吸収剤床
22、20が再生されるように、少なくとも2つのCO
2吸収剤床20、22が使用される。吸収剤床20、2
2は、他の処理で使用するまたは処分するために、閉じ
込められたCO2を解放するように再生される。CO2吸
収剤床20、22は、CO2の吸収とCO2の吸収を最適
化する再生との間で循環される。
2)放出を制御する装置および方法を提供する。 【解決手段】 装置10および方法は、再生可能な吸収
剤を有するCO2吸収剤床20、22を備える。排出ガ
ス18は、大気中へ解放される前に吸収剤床20、22
を通って流れる。吸収剤床20、22は、排出ガス18
中に含まれるCO 2を閉じ込めて、最終的に大気中に排
出されるCO2量を制御する。1つの吸収剤床20、2
2が気体の流れからCO2を吸収する間に別の吸収剤床
22、20が再生されるように、少なくとも2つのCO
2吸収剤床20、22が使用される。吸収剤床20、2
2は、他の処理で使用するまたは処分するために、閉じ
込められたCO2を解放するように再生される。CO2吸
収剤床20、22は、CO2の吸収とCO2の吸収を最適
化する再生との間で循環される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定発生源(st
ationary source)からの二酸化炭素の
放出を最小限に抑える、特に化石燃料の燃焼または天然
ガスの採収から発散される二酸化炭素の放出を最小限に
抑える、装置に関する。
ationary source)からの二酸化炭素の
放出を最小限に抑える、特に化石燃料の燃焼または天然
ガスの採収から発散される二酸化炭素の放出を最小限に
抑える、装置に関する。
【0002】(関連出願の相互参照)本発明は、200
0年8月17日に出願された現在係属中の米国特許出願
第09/640、440号の一部継続出願である。
0年8月17日に出願された現在係属中の米国特許出願
第09/640、440号の一部継続出願である。
【0003】
【従来の技術】現在、大気中への二酸化炭素(CO2)
ガスの放出を低減することに大きな関心が持たれてい
る。空気中へのCO2ガスの放出量は、地球温暖化の一
因となる要因として言及される。CO2ガスは、電力を
発生させるために発電所で使用される石炭燃焼炉、自動
車エンジンなどで化石燃料が燃焼されるときには必ず放
出される。そのような処理で放出されるCO2ガス量の
低減は、重要性が増しており、政府の規制機関が特に強
調する点である。これは、大量の化石燃料を燃焼し大気
中に大量のCO2を放出する発電所に対して、特にそう
である。
ガスの放出を低減することに大きな関心が持たれてい
る。空気中へのCO2ガスの放出量は、地球温暖化の一
因となる要因として言及される。CO2ガスは、電力を
発生させるために発電所で使用される石炭燃焼炉、自動
車エンジンなどで化石燃料が燃焼されるときには必ず放
出される。そのような処理で放出されるCO2ガス量の
低減は、重要性が増しており、政府の規制機関が特に強
調する点である。これは、大量の化石燃料を燃焼し大気
中に大量のCO2を放出する発電所に対して、特にそう
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】現在、呼吸に適した空
気供給源からCO2を制御しかつ除去する装置が、潜水
艦、宇宙船、宇宙服などに使用されている。これらの装
置は、容器内に配置された複数のアミン吸収剤ビーズ
(beads)から構成されるCO2吸収剤床(sor
bent bed)を使用する。CO2を含有する空気
の流れが、容器およびアミン吸収剤ビーズを通して流さ
れる。アミン吸収剤ビーズに接触するCO2は、それと
反応して、容器内に閉じ込め(trap)られる。残り
の呼吸に適した空気は、制御された環境内へ再循環す
る。一旦、CO2をさらに吸収するには効率が悪くなる
ほど容器がCO2で飽和してしまうと、呼吸に適した空
気の流れは、第2の容器に切り換えられる。飽和した容
器は、次に、熱または減圧(reduced pres
sure)に曝されて、閉じ込められたCO2を他の装
置で使用するまたは処分(disposal)するため
に放出または解放する。このような装置は、密閉環境内
のCO2含有量を制御するのに効果的かつ効率的である
ことは判明しているが、この技術は、発電所の運転また
は天然ガスの採収で遭遇するような環境には適用されて
いない。
気供給源からCO2を制御しかつ除去する装置が、潜水
艦、宇宙船、宇宙服などに使用されている。これらの装
置は、容器内に配置された複数のアミン吸収剤ビーズ
(beads)から構成されるCO2吸収剤床(sor
bent bed)を使用する。CO2を含有する空気
の流れが、容器およびアミン吸収剤ビーズを通して流さ
れる。アミン吸収剤ビーズに接触するCO2は、それと
反応して、容器内に閉じ込め(trap)られる。残り
の呼吸に適した空気は、制御された環境内へ再循環す
る。一旦、CO2をさらに吸収するには効率が悪くなる
ほど容器がCO2で飽和してしまうと、呼吸に適した空
気の流れは、第2の容器に切り換えられる。飽和した容
器は、次に、熱または減圧(reduced pres
sure)に曝されて、閉じ込められたCO2を他の装
置で使用するまたは処分(disposal)するため
に放出または解放する。このような装置は、密閉環境内
のCO2含有量を制御するのに効果的かつ効率的である
ことは判明しているが、この技術は、発電所の運転また
は天然ガスの採収で遭遇するような環境には適用されて
いない。
【0005】従って、化石燃料の燃焼および天然ガスの
採収に付随する排気放出を制御するように、密閉環境内
のCO2を制御するのに関連する技術を使用するのが望
ましい。
採収に付随する排気放出を制御するように、密閉環境内
のCO2を制御するのに関連する技術を使用するのが望
ましい。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の開示される実施
態様は、再生可能な(regenerable)吸収剤
を含有する吸収剤床を用いて、気体発生源から発散され
る二酸化炭素(CO2)放出を制御する装置および方法
である。
態様は、再生可能な(regenerable)吸収剤
を含有する吸収剤床を用いて、気体発生源から発散され
る二酸化炭素(CO2)放出を制御する装置および方法
である。
【0007】装置は、気体の流れからCO2を吸収する
ことによって、天然ガスまたは石炭の燃焼から形成され
るCO2放出を制御する。装置は、排出ガスが大気中に
解放される前にCO2吸収剤を通って連通するように設
置される。CO2吸収剤床は、新たにCO2が最小限に抑
えられた気体が最終的に大気中に排出されるように、排
出ガス中に含有されるCO2を閉じ込める。本発明の別
の実施態様は、井戸から採収される天然ガス中のCO2
含有量を制御するように設置される。天然ガス井戸から
採収された気体は、最終生成物内に含有されるCO2量
を制御するように、本発明のCO2吸収剤床を通して流
される。
ことによって、天然ガスまたは石炭の燃焼から形成され
るCO2放出を制御する。装置は、排出ガスが大気中に
解放される前にCO2吸収剤を通って連通するように設
置される。CO2吸収剤床は、新たにCO2が最小限に抑
えられた気体が最終的に大気中に排出されるように、排
出ガス中に含有されるCO2を閉じ込める。本発明の別
の実施態様は、井戸から採収される天然ガス中のCO2
含有量を制御するように設置される。天然ガス井戸から
採収された気体は、最終生成物内に含有されるCO2量
を制御するように、本発明のCO2吸収剤床を通して流
される。
【0008】装置は、1つの吸収剤床が排出ガスの流れ
と作動可能に関連する、少なくとも2つの吸収剤床を含
む。特定の吸収剤床が、入口導管および入口弁によって
排出ガスの流れと連通する。入口弁は、CO2が吸収さ
れかつ閉じ込められるように、吸収剤床を通して排出ガ
スの流れを導く。出口弁が、吸収剤床から気体を導き出
す。1つの吸収剤床がCO2を吸収する間、別の吸収剤
床が再生されて、他の処理で使用するまたは処分するた
めに、閉じ込められたCO2を貯蔵容器内へ解放する。
と作動可能に関連する、少なくとも2つの吸収剤床を含
む。特定の吸収剤床が、入口導管および入口弁によって
排出ガスの流れと連通する。入口弁は、CO2が吸収さ
れかつ閉じ込められるように、吸収剤床を通して排出ガ
スの流れを導く。出口弁が、吸収剤床から気体を導き出
す。1つの吸収剤床がCO2を吸収する間、別の吸収剤
床が再生されて、他の処理で使用するまたは処分するた
めに、閉じ込められたCO2を貯蔵容器内へ解放する。
【0009】閉じ込められたCO2を解放するために所
定の温度を超える熱を加えることで、吸収剤床を再生す
る。真空源(vacuum source)が、再生す
るCO2吸収剤床に作動可能に連通されて、解放される
CO2を吸収剤床から引き出す。あるいは、水蒸気供給
源が、水蒸気入口弁を通して導かれて、吸収剤床を加熱
し、CO2を解放する。水蒸気は、所定の温度を超える
温度に吸収剤床を加熱して、吸収剤床からCO2を解放
し、同時に、出口弁を通してCO2を追い出す。
定の温度を超える熱を加えることで、吸収剤床を再生す
る。真空源(vacuum source)が、再生す
るCO2吸収剤床に作動可能に連通されて、解放される
CO2を吸収剤床から引き出す。あるいは、水蒸気供給
源が、水蒸気入口弁を通して導かれて、吸収剤床を加熱
し、CO2を解放する。水蒸気は、所定の温度を超える
温度に吸収剤床を加熱して、吸収剤床からCO2を解放
し、同時に、出口弁を通してCO2を追い出す。
【0010】制御器が、熱源および真空源の作動を制御
する。制御器は、入口弁および出口弁にも連通して、ど
の吸収剤床を気体の流れが流れるかを切り換える。制御
器は、吸収剤床の1つが常に再生されながら、別の吸収
剤床が気体の流れと連通するように、吸収剤床の間で気
体の流れを交替させる。
する。制御器は、入口弁および出口弁にも連通して、ど
の吸収剤床を気体の流れが流れるかを切り換える。制御
器は、吸収剤床の1つが常に再生されながら、別の吸収
剤床が気体の流れと連通するように、吸収剤床の間で気
体の流れを交替させる。
【0011】冷却器が、気体の流れと目下連通している
吸収剤床に作動可能に連通し、吸収剤床内の温度を調節
する。CO2の吸収は、多量の熱を発生し、しかも、吸
収剤床は、より低い温度で最も効率的に機能する。冷却
器は、制御器からの信号に応答して作動し、吸収剤床に
対する所望の最適温度を維持する。
吸収剤床に作動可能に連通し、吸収剤床内の温度を調節
する。CO2の吸収は、多量の熱を発生し、しかも、吸
収剤床は、より低い温度で最も効率的に機能する。冷却
器は、制御器からの信号に応答して作動し、吸収剤床に
対する所望の最適温度を維持する。
【0012】吸収剤床は、再生可能なCO2吸収剤を含
む。再生可能なCO2吸収剤は、多数回繰り返してCO2
を閉じ込めかつ解放することができ、従って、煙突から
排出される排出ガスを含むCO2除去用途に適してい
る。吸収剤は、複数のアミン吸収剤ビーズを形成するよ
うに支持構造(support structure)
に付着されたアミン吸収剤が好ましい。アミン吸収剤ビ
ーズは、気体の流れと接触するように各吸収剤床内に充
填(pack)される。
む。再生可能なCO2吸収剤は、多数回繰り返してCO2
を閉じ込めかつ解放することができ、従って、煙突から
排出される排出ガスを含むCO2除去用途に適してい
る。吸収剤は、複数のアミン吸収剤ビーズを形成するよ
うに支持構造(support structure)
に付着されたアミン吸収剤が好ましい。アミン吸収剤ビ
ーズは、気体の流れと接触するように各吸収剤床内に充
填(pack)される。
【0013】作動において、装置の制御器は、入口弁お
よび出口弁を作動させて、少なくとも1つの吸収剤床を
通して気体の流れを導く。吸収剤床内に配置された吸収
剤は、CO2と緩い分子結合(loose molec
ular bond)を形成して、吸収剤床内にCO2
を閉じ込める。残りの気体は、貯蔵タンクへまたは煙突
を通るように、吸収剤床から導き出される。制御器は、
冷却器を作動させて、最適温度を維持するように、気体
の流れと接触する吸収剤床の温度を制御する。
よび出口弁を作動させて、少なくとも1つの吸収剤床を
通して気体の流れを導く。吸収剤床内に配置された吸収
剤は、CO2と緩い分子結合(loose molec
ular bond)を形成して、吸収剤床内にCO2
を閉じ込める。残りの気体は、貯蔵タンクへまたは煙突
を通るように、吸収剤床から導き出される。制御器は、
冷却器を作動させて、最適温度を維持するように、気体
の流れと接触する吸収剤床の温度を制御する。
【0014】CO2吸収剤床は、CO2吸収を最適化する
ように計算された所定の継続時間、気体の流れの中に配
置される。制御器は、次に、入口弁および出口弁を作動
させて、別の吸収剤床に気体の流れを切り換えることに
なる。CO2が飽和した吸収剤床は、次に、別の吸収サ
イクルに備えて再生される。
ように計算された所定の継続時間、気体の流れの中に配
置される。制御器は、次に、入口弁および出口弁を作動
させて、別の吸収剤床に気体の流れを切り換えることに
なる。CO2が飽和した吸収剤床は、次に、別の吸収サ
イクルに備えて再生される。
【0015】本発明の装置および方法は、化石燃料の燃
焼および天然ガスの産出に付随する排気放出を制御する
ように、密閉環境内でCO2を制御する技術を使用す
る。
焼および天然ガスの産出に付随する排気放出を制御する
ように、密閉環境内でCO2を制御する技術を使用す
る。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明のさまざまな特徴、利点
が、一般に好ましい実施態様の以下の詳細な説明から、
当業者には明らかになるであろう。詳細な説明に付随す
る図面も以下に簡潔に説明される。
が、一般に好ましい実施態様の以下の詳細な説明から、
当業者には明らかになるであろう。詳細な説明に付随す
る図面も以下に簡潔に説明される。
【0017】図1を参照すると、本発明の開示された実
施態様は、気体発生源からの二酸化炭素(CO2)の放
出を制御する装置および方法である。装置10が、図1
に概略示されており、電気エネルギーを発生させるため
の発電所による石炭または天然ガスの燃焼から形成され
るCO2の放出を制御するように設置される。石炭また
は天然ガスの燃焼から生成される廃ガスは、排出用煙突
を通して、次に、大気へと導き出される。装置10は、
18に示される排出ガスが大気中に解放される前にCO
2吸収剤床20を通して連通されるように設置される。
CO2吸収剤床20は、新たにCO2が最小限に抑えられ
た気体が導管26を通って最終的に大気中に排出される
ように、排出ガス18中に含有されるCO2を閉じ込め
る。
施態様は、気体発生源からの二酸化炭素(CO2)の放
出を制御する装置および方法である。装置10が、図1
に概略示されており、電気エネルギーを発生させるため
の発電所による石炭または天然ガスの燃焼から形成され
るCO2の放出を制御するように設置される。石炭また
は天然ガスの燃焼から生成される廃ガスは、排出用煙突
を通して、次に、大気へと導き出される。装置10は、
18に示される排出ガスが大気中に解放される前にCO
2吸収剤床20を通して連通されるように設置される。
CO2吸収剤床20は、新たにCO2が最小限に抑えられ
た気体が導管26を通って最終的に大気中に排出される
ように、排出ガス18中に含有されるCO2を閉じ込め
る。
【0018】装置10は、一度に1つの吸収剤床のみが
排出ガスの流れ18と作動可能に関連する、少なくとも
2つの吸収剤床20、22を含む。特定の吸収剤床2
0、22が、入口導管24および入口弁38によって排
出ガスの流れ18と連通する。入口弁38は、CO2が
吸収されかつ閉じ込められるように、吸収剤床20を通
して排出ガスの流れ18を導く。出口弁40が、吸収剤
床20から第2の導管26へ、大気中へと流れを導く。
排出ガスの流れ18と作動可能に関連する、少なくとも
2つの吸収剤床20、22を含む。特定の吸収剤床2
0、22が、入口導管24および入口弁38によって排
出ガスの流れ18と連通する。入口弁38は、CO2が
吸収されかつ閉じ込められるように、吸収剤床20を通
して排出ガスの流れ18を導く。出口弁40が、吸収剤
床20から第2の導管26へ、大気中へと流れを導く。
【0019】1つの吸収剤床20がCO2を吸収する
間、第2の吸収剤床22が再生されている。吸収剤床の
再生は、他の処理で使用するまたは処分するために、閉
じ込められたCO2を貯蔵容器内へ解放する。2つの吸
収剤床20、22が例示されているけれども、特定の適
用に基づき必要に応じてどのような数の吸収剤床20、
22を使用することも本発明の考慮の中に入る。
間、第2の吸収剤床22が再生されている。吸収剤床の
再生は、他の処理で使用するまたは処分するために、閉
じ込められたCO2を貯蔵容器内へ解放する。2つの吸
収剤床20、22が例示されているけれども、特定の適
用に基づき必要に応じてどのような数の吸収剤床20、
22を使用することも本発明の考慮の中に入る。
【0020】吸収剤床22は、熱源30によって熱を加
えることにより再生される。吸収剤床22は、閉じ込め
られたCO2が、所定の温度を超える温度で解放される
ように、形成される。熱源30は、概略例示されてお
り、当業技術の熟練した技術者に知られているどのよう
な種類のものでもよい。熱源30は、吸収剤床22に熱
を加えて、CO2を解放するように所定の温度を超える
温度に収剤床22の温度を上昇させる。真空源32が、
CO2吸収剤床22に作動可能に連通されて、解放され
るCO2を吸収剤床22から、貯蔵部または分配供給源
へと引き出す。再生は、熱を加えずに真空などの減圧を
適用することによって実現することもできる。
えることにより再生される。吸収剤床22は、閉じ込め
られたCO2が、所定の温度を超える温度で解放される
ように、形成される。熱源30は、概略例示されてお
り、当業技術の熟練した技術者に知られているどのよう
な種類のものでもよい。熱源30は、吸収剤床22に熱
を加えて、CO2を解放するように所定の温度を超える
温度に収剤床22の温度を上昇させる。真空源32が、
CO2吸収剤床22に作動可能に連通されて、解放され
るCO2を吸収剤床22から、貯蔵部または分配供給源
へと引き出す。再生は、熱を加えずに真空などの減圧を
適用することによって実現することもできる。
【0021】あるいは、水蒸気供給源34が、水蒸気入
口弁42を通して導かれて、吸収剤床22を加熱し、C
O2を解放する。水蒸気供給源34からの水蒸気は、所
定の温度を超える温度に吸収剤床22を加熱して、吸収
剤床22からCO2を解放する。使用される再生方法
は、熱、真空、水蒸気のうちの1つまたはこれらの組み
合わせを含むことができる。吸収剤床22、22の再生
のための特定の構成が、各特定の適用のために適合可能
である。
口弁42を通して導かれて、吸収剤床22を加熱し、C
O2を解放する。水蒸気供給源34からの水蒸気は、所
定の温度を超える温度に吸収剤床22を加熱して、吸収
剤床22からCO2を解放する。使用される再生方法
は、熱、真空、水蒸気のうちの1つまたはこれらの組み
合わせを含むことができる。吸収剤床22、22の再生
のための特定の構成が、各特定の適用のために適合可能
である。
【0022】制御器36が、熱源30および真空源32
の作動を制御する。制御器36は、入口弁38および出
口弁40にも連通して、どの吸収剤床20、22を気体
の流れ18が流れるかを切り換える。制御器36は、吸
収剤床20、22の1つが常に再生されながら、別の吸
収剤床20、22が常に気体の流れ18と連通するよう
に、吸収剤床20、22の間で気体の流れ18を交替さ
せる。
の作動を制御する。制御器36は、入口弁38および出
口弁40にも連通して、どの吸収剤床20、22を気体
の流れ18が流れるかを切り換える。制御器36は、吸
収剤床20、22の1つが常に再生されながら、別の吸
収剤床20、22が常に気体の流れ18と連通するよう
に、吸収剤床20、22の間で気体の流れ18を交替さ
せる。
【0023】装置10の一実施態様において、冷却器2
8が、気体の流れ18と目下連通している吸収剤床20
に作動可能に連通し、吸収剤床20内の温度を調節す
る。CO2の吸収は、多量の熱を発生し、しかも、吸収
剤床は、より低い温度で最も効率的に機能する。冷却器
28は、制御器からの信号に応答して作動し、吸収剤床
20に対する所望の最適温度を維持する。吸収剤床20
の最適温度は、吸収剤床の各特定の構成に対し、気体の
流れ18の特性、吸収剤の種類、大きさの違いに関連さ
せて決定される。
8が、気体の流れ18と目下連通している吸収剤床20
に作動可能に連通し、吸収剤床20内の温度を調節す
る。CO2の吸収は、多量の熱を発生し、しかも、吸収
剤床は、より低い温度で最も効率的に機能する。冷却器
28は、制御器からの信号に応答して作動し、吸収剤床
20に対する所望の最適温度を維持する。吸収剤床20
の最適温度は、吸収剤床の各特定の構成に対し、気体の
流れ18の特性、吸収剤の種類、大きさの違いに関連さ
せて決定される。
【0024】図1、図2を参照すると、吸収剤床20、
22のそれぞれは、再生可能なCO 2吸収剤を含むのが
好ましい。再生可能なCO2吸収剤は、多数回繰り返し
てCO 2を閉じ込めかつ解放することができ、従って、
煙突を通る排出ガスを含むCO2除去用途に適してい
る。吸収剤は、44に示される複数のアミン吸収剤ビー
ズを形成するように支持構造に付着されたアミン吸収剤
が好ましい。支持構造は、高分子材料、活性炭材料、ア
ルミナ材料、知識のある当業技術の技術者に知られてい
るどのような他の多孔質材料などからも形成することが
できる。アミン吸収剤ビーズ44は、気体の流れ18と
接触するように各吸収剤床20、22内に充填される。
22のそれぞれは、再生可能なCO 2吸収剤を含むのが
好ましい。再生可能なCO2吸収剤は、多数回繰り返し
てCO 2を閉じ込めかつ解放することができ、従って、
煙突を通る排出ガスを含むCO2除去用途に適してい
る。吸収剤は、44に示される複数のアミン吸収剤ビー
ズを形成するように支持構造に付着されたアミン吸収剤
が好ましい。支持構造は、高分子材料、活性炭材料、ア
ルミナ材料、知識のある当業技術の技術者に知られてい
るどのような他の多孔質材料などからも形成することが
できる。アミン吸収剤ビーズ44は、気体の流れ18と
接触するように各吸収剤床20、22内に充填される。
【0025】吸収剤は、主に第二級アミンと1つまたは
複数のニトリル官能基から構成されるのが好ましい。好
ましい吸収剤は、テトラエチレンペンタミン(TEP
A)とアクリロニトリル(AN)の反応生成物である。
TEPAのANとの反応は、TEPA中に含まれる第一
級アミンを第二級アミンに変換させる。第一級アミンの
第二級アミンへの変換は、アミンの揮発性を低減すると
ともに、他の吸収剤に比較してCO2吸着能力(sor
ption capacity)を向上させる。TEP
AとANの1つの反応生成物は、TEPANと呼ばれ、
以下に示すTEPANの枝分かれしたアクリル酸形(b
ranched acrylic form)を形成す
る、1.0モルのTEPAと3モルのANとの組み合わ
せから生じる反応生成物である。
複数のニトリル官能基から構成されるのが好ましい。好
ましい吸収剤は、テトラエチレンペンタミン(TEP
A)とアクリロニトリル(AN)の反応生成物である。
TEPAのANとの反応は、TEPA中に含まれる第一
級アミンを第二級アミンに変換させる。第一級アミンの
第二級アミンへの変換は、アミンの揮発性を低減すると
ともに、他の吸収剤に比較してCO2吸着能力(sor
ption capacity)を向上させる。TEP
AとANの1つの反応生成物は、TEPANと呼ばれ、
以下に示すTEPANの枝分かれしたアクリル酸形(b
ranched acrylic form)を形成す
る、1.0モルのTEPAと3モルのANとの組み合わ
せから生じる反応生成物である。
【0026】
【化1】
【0027】TEPAとANの別の反応生成物は、1.
0モルのTEPAと2モルのANとの組み合わせから生
じる。この反応は、以下に示す枝分かれしていないアク
リル酸形を形成する。
0モルのTEPAと2モルのANとの組み合わせから生
じる。この反応は、以下に示す枝分かれしていないアク
リル酸形を形成する。
【0028】
【化2】
【0029】TEPANの使用は、吸収剤床を再生する
のに水蒸気が使用される適用に使用するのは好ましくな
い。さらに、吸収剤としてTEPANの使用が開示され
ているけれども、当業者に知られているであろう他の種
類の吸収剤を使用することも、本発明の考慮の中に入
る。そのような吸収剤は、好ましいアミン官能基(am
ine functionality)を有する固体弱
塩基イオン交換樹脂として当業技術内で知られる吸収剤
を含む。この種類の吸収剤は、高いCO2吸収の特性を
有するアミンを含む。
のに水蒸気が使用される適用に使用するのは好ましくな
い。さらに、吸収剤としてTEPANの使用が開示され
ているけれども、当業者に知られているであろう他の種
類の吸収剤を使用することも、本発明の考慮の中に入
る。そのような吸収剤は、好ましいアミン官能基(am
ine functionality)を有する固体弱
塩基イオン交換樹脂として当業技術内で知られる吸収剤
を含む。この種類の吸収剤は、高いCO2吸収の特性を
有するアミンを含む。
【0030】CO2吸収剤床20、22のそれぞれを構
成する特定の吸収剤は、用途に特定される多くの要因に
関して選択される。これらの要因は、限定されるわけで
はないが、排出ガスの流れ18の温度とともに、吸収剤
床20、22のそれぞれを通って流れる排出ガスの内容
を含む。さらに、使用される再生装置の種類によって、
特定の適用にどの種類の吸収剤を選択するかを決定する
ことになる。例えば、水蒸気供給源34を使用する装置
は、吸収剤床20、22からCO2を解放するために熱
および真空を用いる吸収剤のように、異なる種類の吸収
剤を使用する必要がある。
成する特定の吸収剤は、用途に特定される多くの要因に
関して選択される。これらの要因は、限定されるわけで
はないが、排出ガスの流れ18の温度とともに、吸収剤
床20、22のそれぞれを通って流れる排出ガスの内容
を含む。さらに、使用される再生装置の種類によって、
特定の適用にどの種類の吸収剤を選択するかを決定する
ことになる。例えば、水蒸気供給源34を使用する装置
は、吸収剤床20、22からCO2を解放するために熱
および真空を用いる吸収剤のように、異なる種類の吸収
剤を使用する必要がある。
【0031】図3を参照すると、装置10の別の実施態
様が、天然ガス井戸50から発散される天然ガスの流れ
と連通する。天然ガスの流れ52は、メタンとCO2の
混合物を含み、吸収剤床20を通して流されて、CO2
が除去され、残りの気体は、54に示される供給ライン
へと送り出される。装置10は、天然ガス井戸50から
採収される気体の流れの中に入れられかつ気体の流れの
中から出されるように循環される少なくとも2つの吸収
剤床20、22を含む。この装置10は、導管54を通
って流れる排出ガスが、作動の最終生成物であることを
除いて、図1に示される実施態様と全く同様に作動す
る。
様が、天然ガス井戸50から発散される天然ガスの流れ
と連通する。天然ガスの流れ52は、メタンとCO2の
混合物を含み、吸収剤床20を通して流されて、CO2
が除去され、残りの気体は、54に示される供給ライン
へと送り出される。装置10は、天然ガス井戸50から
採収される気体の流れの中に入れられかつ気体の流れの
中から出されるように循環される少なくとも2つの吸収
剤床20、22を含む。この装置10は、導管54を通
って流れる排出ガスが、作動の最終生成物であることを
除いて、図1に示される実施態様と全く同様に作動す
る。
【0032】図1、図3を参照すると、作動において、
装置10の制御器36は、入口弁38および出口弁40
を作動させて、少なくとも1つの吸収剤床20、22を
通して気体の流れ18、52を導く。吸収剤床20内に
配置された吸収剤ビーズ44は、CO2と緩い分子結合
を形成して、それによって、CO2を閉じ込める。残り
の気体は、図3において54に示されるように貯蔵タン
クへまたは図1において26に示されるように煙突を通
るように、吸収剤床から導き出される。制御器36は、
冷却器28を作動させて、最適温度を維持するように、
気体の流れ18、52と接触する吸収剤床20の温度を
制御する。CO2の吸収は、熱を発生し、CO2吸収剤床
20、22により吸収されるCO2の量は、吸収剤床2
0がより低い温度であるほどより多量のCO2を吸収で
きるように、温度に比例する。CO2吸収剤床20は、
再生サイクルの間、CO2吸収を最適化するように計算
された所定の継続時間、気体の流れ18、52の中に配
置される。制御器36は、次に、入口弁38および出口
弁40を作動させて、別の吸収剤床20、22に気体の
流れ18、52を切り換えることになる。
装置10の制御器36は、入口弁38および出口弁40
を作動させて、少なくとも1つの吸収剤床20、22を
通して気体の流れ18、52を導く。吸収剤床20内に
配置された吸収剤ビーズ44は、CO2と緩い分子結合
を形成して、それによって、CO2を閉じ込める。残り
の気体は、図3において54に示されるように貯蔵タン
クへまたは図1において26に示されるように煙突を通
るように、吸収剤床から導き出される。制御器36は、
冷却器28を作動させて、最適温度を維持するように、
気体の流れ18、52と接触する吸収剤床20の温度を
制御する。CO2の吸収は、熱を発生し、CO2吸収剤床
20、22により吸収されるCO2の量は、吸収剤床2
0がより低い温度であるほどより多量のCO2を吸収で
きるように、温度に比例する。CO2吸収剤床20は、
再生サイクルの間、CO2吸収を最適化するように計算
された所定の継続時間、気体の流れ18、52の中に配
置される。制御器36は、次に、入口弁38および出口
弁40を作動させて、別の吸収剤床20、22に気体の
流れ18、52を切り換えることになる。
【0033】吸収剤床20、22の再生は、CO2との
結合を解放するように熱を加えることによって生じる。
熱は、熱源30または水蒸気供給源34によって加える
ことができる。解放されるCO2を吸収剤床22、20
から引き出しかつ貯蔵または処分場所へと導くことがで
きるように、吸収剤床20、22に熱を加えるどのよう
な手段とともにも真空を適用することもできる。制御器
36は、吸収剤床20、22を脱着または再生するよう
に熱が加えられる継続時間を制御することになる。継続
時間は、吸収剤ビーズ44の量、吸収剤床20、22の
大きさなどの適用の特定の要因に依存することになる。
CO2の解放は、次の吸収サイクルに吸収剤床20、2
2を備えさせる。
結合を解放するように熱を加えることによって生じる。
熱は、熱源30または水蒸気供給源34によって加える
ことができる。解放されるCO2を吸収剤床22、20
から引き出しかつ貯蔵または処分場所へと導くことがで
きるように、吸収剤床20、22に熱を加えるどのよう
な手段とともにも真空を適用することもできる。制御器
36は、吸収剤床20、22を脱着または再生するよう
に熱が加えられる継続時間を制御することになる。継続
時間は、吸収剤ビーズ44の量、吸収剤床20、22の
大きさなどの適用の特定の要因に依存することになる。
CO2の解放は、次の吸収サイクルに吸収剤床20、2
2を備えさせる。
【0034】上述した説明は、例示であって、具体的詳
細というにとどまらない。本発明は、例示的な方法で説
明されており、使用される用語は、限定というより説明
のための言葉という性質を帯びることが意図されている
ことが、理解される必要がある。本発明の多くの変形
物、変更物が、上述した教示に照らして可能である。本
発明の好ましい実施態様は、開示されているが、当業者
ならば、特定の変形物が本発明の範囲内にあることを理
解するであろう。具体的に説明される以外にも、特許請
求の範囲内において、本発明を実施できることが理解さ
れる。この理由により、本発明の範囲および内容を決定
するために特許請求の範囲を検討する必要がある。
細というにとどまらない。本発明は、例示的な方法で説
明されており、使用される用語は、限定というより説明
のための言葉という性質を帯びることが意図されている
ことが、理解される必要がある。本発明の多くの変形
物、変更物が、上述した教示に照らして可能である。本
発明の好ましい実施態様は、開示されているが、当業者
ならば、特定の変形物が本発明の範囲内にあることを理
解するであろう。具体的に説明される以外にも、特許請
求の範囲内において、本発明を実施できることが理解さ
れる。この理由により、本発明の範囲および内容を決定
するために特許請求の範囲を検討する必要がある。
【図1】化石燃料の燃焼によりCO2を発生する発電所
に設置された装置の概略図である。
に設置された装置の概略図である。
【図2】吸収剤床内の吸収剤ビーズの概略図である。
【図3】CO2を含有する天然ガスを採収する井戸に設
置された装置の別の実施態様の概略図である。
置された装置の別の実施態様の概略図である。
10…装置
18…排出ガスの流れ
20…CO2吸収剤床
22…CO2吸収剤床
24…入口導管
26…導管
28…冷却器
30…熱源
32…真空源
34…水蒸気供給源
36…制御器
38…入口弁
40…出口弁
42…水蒸気入口弁
44…アミン吸収剤ビーズ
50…天然ガス井戸
52…天然ガスの流れ
54…供給ライン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(71)出願人 500107762
One Hamilton Road,
Windsor Locks, CT
06096−1010, U.S.A.
(72)発明者 ティモシー ナレット
アメリカ合衆国,コネチカット,ウエスト
スタッフォード,ギルバート ロード
77
(72)発明者 ウィリアム ペイパル
アメリカ合衆国,コネチカット,シムズベ
リー,センターウッド ロード 7
(72)発明者 トム フルバーン
アメリカ合衆国,コネチカット,グランビ
ー,ハルウッド ドライブ 74
Fターム(参考) 4D002 AA09 AC01 AC10 BA03 CA07
CA13 DA70 EA07 EA08 FA01
GA03 GB02 GB20
4D020 AA03 BA16 BA21 BB01 BC01
BC02 CA05 CC01 DA01 DB03
4G066 AB10B AC27B AC33B AD07B
AD10B AD20B AE10B BA09
CA35 DA02 DA04 GA01 GA07
GA14
Claims (25)
- 【請求項1】 エネルギー抽出措置において生成される
気体から二酸化炭素(CO2)を除去する装置であっ
て、 CO2吸収剤を有するCO2吸収剤床と、 CO2を含有する気体供給源を前記吸収剤床に連通させ
る導管と、 前記吸収剤床を出口に連通させる導管と、 前記CO2吸収剤床からCO2を放出させる再生装置と、 前記吸収剤床の中へおよび中から気体の流れを制御する
ように配置された少なくとも1つの弁と、 を備えることを特徴とする装置。 - 【請求項2】 前記吸収剤は、アミン/ニトリルCO2
吸収剤であり、前記吸収剤のアミン部分の大部分が、第
二級アミン基および少なくとも1つのニトリル官能基か
ら形成されることを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 前記吸収剤は、少なくとも60%の第二
級アミン基、10%以下の第一級アミン基、20%以下
の第三級アミン基から構成されるアミン成分を含むこと
を特徴とする請求項2記載の装置。 - 【請求項4】 前記吸収剤には、複数のニトリル官能基
が存在することを特徴とする請求項2記載の装置。 - 【請求項5】 前記吸収剤は、固体弱塩基イオン交換樹
脂であることを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項6】 前記吸収剤床は、複数のアミン吸収剤ビ
ーズを有し、このアミン吸収剤ビーズは、CO2と反応
して、前記吸収剤床内にCO2を閉じ込めることを特徴
とする請求項1記載の装置。 - 【請求項7】 前記装置は、複数の吸収剤床を備え、前
記複数の吸収剤床の1つが飽和すると別の飽和していな
い吸収剤床が前記気体の流れと連通するよう配置される
ように、前記弁の少なくとも1つが、前記複数の吸収剤
床の間で前記気体の流れを切り換えるように作動するこ
とを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項8】 前記再生装置は、CO2を放出するのに
十分な温度に前記吸収剤床を加熱するように加熱器を備
えることを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項9】 前記再生装置は、吸収されたCO2を前
記吸収剤床から追い出すように前記吸収剤床の中へ水蒸
気を放出する水蒸気供給源を備えることを特徴とする請
求項1記載の装置。 - 【請求項10】 前記再生装置は、前記放出されるCO
2を前記吸収剤床から引き出すように真空源を備えるこ
とを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項11】 前記再生装置と前記少なくとも1つの
弁の作動を調整するように制御器を備えることを特徴と
する請求項1記載の装置。 - 【請求項12】 前記気体の流れは、天然ガス井戸から
発散されることを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項13】 前記気体の流れは、化石燃料の燃焼に
より生成されることを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項14】 CO2の吸収中に前記吸収剤床内で所
定の温度を維持するように前記吸収剤床に作動可能に関
連する冷却装置を、さらに備えることを特徴とする請求
項1記載の装置。 - 【請求項15】 前記吸収剤床から放出されるCO2が
貯蔵タンクの中へ引き込まれるように前記少なくとも1
つの弁によって制御される、前記吸収剤床に作動可能に
連通する貯蔵タンクを、さらに備えることを特徴とする
請求項1記載の装置。 - 【請求項16】 放出されるCO2を運び出すように前
記吸収剤床に作動可能に関連する排出導管を、さらに備
えることを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項17】 エネルギー発生装置から抽出されたC
O2を含有する気体から二酸化炭素(CO2)を除去する
方法であって、 a.CO2吸収剤床をCO2を含有する気体に連通させ、 b.前記気体中に含有されるCO2を前記吸収剤床に吸
収させ、 c.前記吸収剤床内でCO2を濃縮し、 d.所定のCO2濃度に到達すると、前記吸収剤床から
CO2を放出する、 ことを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項18】 前記所定のCO2濃度に到達するまで
気体の流れの中に少なくとも2つの吸収剤床の1つを配
置することによってステップ(a)がさらに規定される
ように、少なくとも2つの吸収剤床を、さらに備えるこ
とを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項19】 前記少なくとも2つの吸収剤床の1つ
が前記所定のCO2濃度に到達すると、前記少なくとも
2つの吸収剤床の1つから気体の流れを切り換えること
を、さらに含むことを特徴とする請求項17記載の方
法。 - 【請求項20】 前記ステップ(d)は、所定のCO2
濃度において前記吸収剤床からCO2を放出することに
よってさらに規定されることを特徴とする請求項18記
載の方法。 - 【請求項21】 前記ステップ(d)は、前記吸収剤床
からCO2を解放するように所定の温度を超える温度に
前記吸収剤床の温度を上昇させることによってさらに規
定されることを特徴とする請求項18記載の方法。 - 【請求項22】 前記ステップ(d)は、前記吸収剤床
からCO2を解放するように所定の温度を超える温度に
おいて水蒸気を適用することによってさらに規定される
ことを特徴とする請求項18記載の方法。 - 【請求項23】 前記ステップ(d)は、放出されるC
O2を前記吸収剤床から引き出すように真空を適用する
ことによってさらに規定されることを特徴とする請求項
18記載の方法。 - 【請求項24】 前記吸収剤床は、複数のアミン吸収剤
ビーズを備えることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項25】 前記吸収剤床内のCO2濃度を最適化
するように決定された所定の時間間隔で前記少なくとも
2つの吸収剤床の間で切り換えることを、さらに含むこ
とを特徴とする請求項18記載の方法。
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