JP2006102696A

JP2006102696A - 二酸化炭素回収方法

Info

Publication number: JP2006102696A
Application number: JP2004295324A
Authority: JP
Inventors: Shinji Fujimoto; 真司藤本; Hisaaki Hanaoka; 寿明花岡; Yoshiyuki Sasaki; 義之佐々木; Tomoaki Minowa; 智朗美濃輪; Kiyohide Yoshida; 清英吉田; Hiroyuki Taniguchi; 寛之谷口
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2004-10-07
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】本発明の目的は、燃焼排ガス中の二酸化炭素を、ＣＯ_２吸収特性の高いカルシウム含有化合物に効果的に吸収させて、炭酸カルシウムにして効率よく二酸化炭素を回収する方法を提供する。
【解決手段】燃焼排ガス中の二酸化炭素をＣＯ_２吸収特性の高いカルシウム含有化合物で効果的に吸収させて炭酸カルシウムとして効率よく回収する方法であって、ＣａＯを水又は水蒸気と反応させて得られたＣａ（ＯＨ）_２を更に加熱脱水して生成したＣＯ_２を、３０気圧未満、室温〜８００℃の条件下にある燃焼排ガス中の二酸化炭素と共存させて炭酸カルシウムにして二酸化炭素を回収する。また、前記燃焼排ガス中から取り出したＣａＣＯ_３を分解してＣａＯを生成し、該ＣａＯを水又は水蒸気と反応させてＣａ（ＯＨ）_２に変え、該Ｃａ（ＯＨ）_２を更に加熱脱水してＣａＯに変え、この得られたＣａＯを再び前記燃焼排ガス中に戻す。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼排ガス中の二酸化炭素回収方法に関し、更に詳しくは、燃焼排ガス中の二酸化炭素を、ＣＯ_２吸収特性の高いカルシウム含有化合物に効果的に吸収させて、炭酸カルシウムにして二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収方法に関する。

従来、二酸化炭素吸収物質（以下ＣＯ_２吸収物質という）の共存下で、石炭、石油、プラスチック又はバイオマス等の有機物を水蒸気と反応させガス化して生成する二酸化炭素を固定して水素を製造する方法が提案されている（特許文献１，２参照）。

この特許文献１，２では、２２０気圧以上、６００〜９００℃の条件で、生成する二酸化炭素をＣＯ_２吸収物質に効果的に固定することができることが見出されている。

更に、２２０気圧未満、６００〜９００℃の条件でも、生成する二酸化炭素をＣＯ_２吸収物質に固定できることが見出されている（特許文献３，４参照）。
また、出発物質としてバイオマス又はバイオマスを含む廃材を用い、水蒸気によりガス化する場合、３０気圧未満、５００〜８００℃の条件で、生成する二酸化炭素をほとんどＣＯ_２吸収物質に固定できることが見出されている（特許文献５，６参照）。

また、水蒸気が反応系に存在し、且つＣＯ_２吸収物質の出発物質がＣａＯである場合、３０気圧以上、６００〜９００℃の条件であれば、常にＣａ（ＯＨ）_２を経てから二酸化炭素を吸収し最終的にＣａＣＯ_３になることが見出されている（特許文献４参照）。
また、この特許文献４では、その後のＣＯ_２吸収物質の再生（熱分解によるＣＯ_２の脱離）とＣＯ_２吸収を繰り返しても、このＣＯ_２吸収物質は高いＣＯ_２吸収特性を保持することが見出されている。

しかしながら、特許文献４の条件（３０気圧以上、６００〜９００℃）と異なり、３０気圧未満、６００〜９００℃の条件で二酸化炭素を吸収する場合、水蒸気が存在しても、ＣＯ_２吸収物質であるＣａＯは必ずしもＣａ（ＯＨ）_２を経ないで、最終的にＣａＣＯ_３になることが知られている。
この場合は、反応式（１）に示すように、ＣａＯが直接ＣＯ_２と反応し、ＣａＣＯ_３を生成する。
ＣａＯ＋ＣＯ_２ → ＣａＣＯ_３（ＣＯ_２吸収物質によるＣＯ_２吸収） …（１）
また逆に、ＣＯ_２を吸収したＣａＣＯ３を分解しＣＯ_２吸収物質として再生すると、
反応式（２）に示すようになる。
ＣａＣＯ_３ → ＣａＯ＋ＣＯ_２（ＣＯ_２吸収物質の再生） …（２）

そして、反応式（１）で示すようなＣＯ_２吸収物質によるＣＯ_２の吸収と、反応式（２）で示すようなＣＯ_２吸収で生成したＣａＣＯ_３の分解によるＣＯ_２吸収物質の再生と、を繰り返すと、確実に且つ顕著にＣＯ_２吸収物質のＣＯ_２吸収特性が低下する。
このＣＯ_２吸収特性の低下は、ＣＯ_２の吸収とＣａＣＯ_３の再生との繰返しによりＣＯ_２吸収物質の表面積や細孔容積が小さくなるからである（非特許文献１参照）。
なお、ＣＯ_２吸収を阻害するその他の要因としては、ＣＯ_２吸収物質が適切な粒径を有していないことが挙げられる。
この場合は、最初から効果的なＣＯ_２吸収は達成されない。

ところで、ＣＯ_２吸収物質として使用することができるカルシウム含有化合物は、水蒸気を用いた多孔体の製造方法によって作製できることが見出されている（特許文献７，８参照）。
しかし、水蒸気による処理が表面近傍に限られており、三次元的に効果的且つ適切な水蒸気処理条件は見出されておらず、表面積の大きな増加は得られてない。

また特許文献７では、出発物質としてカルシウム含有化合物を含むホタテ、牡蠣等を、空気を遮断した雰囲気中で６５０〜９００℃で加熱処理（乾留）し、酸化カルシウムが主成分となるようにし、これを水蒸気処理する方法が行われているが、この場合でも表面積の大幅な増大は見出されていないのである。

従って、３０気圧未満、６００〜９００℃を含む広範囲の温度条件下で燃焼排ガス中の二酸化炭素を効果的（効率的）に吸収することができるようにし、またこの二酸化炭素を吸収したＣＯ_２吸収物質の再生を可能にするには、ＣＯ_２吸収物質に対する適切な水又は水蒸気を用いた前処理が望まれる。
特開２０００−１４３２０２号公報特開２０００−１５３２５２号公報特開２００１−１９４０２号公報特開２００１−３０２２０６号公報特願２００３−２０２６２６号公報特願２００３−３５２１９７号公報特開２００１−２４１４号公報特開２００２−２４１１８３号公報 A. SILABAN and D.P. Harrison, Chemical Engineering Communications, Vol.137,1995,p.177-190

本発明は、かかる背景技術をもとになされたもので、上記の背景技術の問題点を克服するためになされたものである。
すなわち、本発明は、燃焼排ガス中の二酸化炭素を、ＣＯ_２吸収特性の高いカルシウム含有化合物に効果的（効率的）に吸収させて、炭酸カルシウムにして二酸化炭素を回収できるようにし、また炭酸カルシウムの再生も可能にする二酸化炭素回収方法を提供することを目的とする。

かくして、本発明者は、このような課題背景に対して鋭意研究を重ねた結果、表面積の低いＣＯ_２吸収物質であっても、排ガス中への供給前に、水又は水蒸気を用いた適切な条件での処理を施すことにより、まず表面積の大きいＣａ（ＯＨ）_２に変えられ、この変えられたＣａ（ＯＨ）_２を更に処理を施すことにより、より表面積の大きいＣａＯに変えられることを見出した。
このような表面積を大きくしたＣａＯにより３０気圧未満、室温〜８００℃の条件下でも排ガス中の二酸化炭素を効果的に吸収し、二酸化炭素を効果的に回収することができることを見出した。

すなわち、本発明は、（１）、燃焼排ガス中の二酸化炭素を、ＣＯ_２吸収特性の高いカルシウム含有化合物に効果的に吸収させる二酸化炭素回収方法であって、ＣａＯを水又は水蒸気と反応させて生成したＣａ（ＯＨ）_２を更に加熱脱水して得られたＣａＯを、３０気圧未満、室温〜８００℃の条件下にある燃焼排ガス中の二酸化炭素と反応させてＣａＣＯ_３にして二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収方法に存する。

そして、（２）、前記ＣａＯは、表面積が１０ｍ^２／ｇ以上のＣａＯである上記（１）記載の二酸化炭素回収方法に存する。

そして、（３）、前記燃焼排ガス中から取り出したＣａＣＯ_３を分解してＣａＯを生成し、該ＣａＯを水又は水蒸気と反応させてＣａ（ＯＨ）_２に変え、該Ｃａ（ＯＨ）_２を更に加熱脱水してＣａＯに変え、この得られたＣａＯを再び前記燃焼排ガス中に戻す上記（１）記載の二酸化炭素回収方法に存する。

そして、（４）、前記ＣａＣＯ_３は、表面積が１０ｍ^２／ｇ以上のＣａＯである上記（３）記載の二酸化炭素回収方法に存する。

そして、（５）、前記該Ｃａ（ＯＨ）_２の加熱脱水は、大気圧、４００〜６００℃の温度範囲で行うこと上記（１）記載の二酸化炭素回収方法に存する。

そして、（６）、前記Ｃａ（ＯＨ）_２は、ＣａＯを大気圧〜４０気圧、１００〜２００℃の条件で前記水蒸気と反応させた生成したものである上記（１）記載の二酸化炭素回収方法に存する。

そして、（７）、前記Ｃａ（ＯＨ）_２は、ＣａＯを大気圧下、１００℃以下で、十分な前記水と反応させて生成したものである上記（１）記載の二酸化炭素回収方法に存する。

本発明はこの目的に沿ったものであれば、上記（１）〜（７）の中から選ばれた２つ以上を組み合わせた構成も当然採用可能である。

本発明の燃焼排ガス中の二酸化炭素回収方法は、３０気圧未満、室温〜８００℃の条件下で、燃焼排ガス中の二酸化炭素を効果的に吸収することができる上、二酸化炭素を吸収したＣＯ_２吸収物質を再生して使用することもでき効率の良いＣＯ_２吸収特性を発揮することができる。

以下、図面に基づいて、本発明のＣＯ_２吸収物質の共存下、燃焼排ガス中の二酸化炭素を広い温度範囲において、効果的に吸収して固定する方法の最良の形態について述べる。

本発明においては、ＣＯ_２吸収物質共存下、３０気圧未満、室温〜８００℃の条件下にある燃焼排ガス中の二酸化炭素を反応式（３）に従って吸収して固定することができる。
ここで、ＣＯ_２吸収物質をＸで表せば、この反応は、
Ｘ＋ＣＯ_２ → （ＸＣＯ_２） …（３）
と表すことができる。
因みに、（ＸＣＯ_２）はＣＯ_２吸収物質（Ｘ）がＣＯ_２を吸収して生成した化合物を示し、例えば、ＣＯ_２吸収物質がＣａＯであれば、（ＸＣＯ_２）は、反応式（２）で示した反応で生じるＣａＣＯ_３のことを指す。

排ガス条件（温度、圧力）によってＣＯ_２吸収物質のＣＯ_２吸収特性は大きく左右される。
大気圧下では、４５０℃以上でＣＯ_２吸収特性は高くなり、効果的に二酸化炭素を吸収することができる。
また、圧力が高くなれば４５０℃より低い温度でもＣＯ_２吸収特性は向上する。
そのため、排ガス条件に従って、排ガス中の全ての二酸化炭素を吸収可能な十分な量のＣＯ_２吸収物質を予め排ガス中に存在させておけば、排ガス中の二酸化炭素を余さず吸収することができ好ましい。

上記反応式（３）に示すように、カルシウム含有化合物のＣＯ_２吸収物質と二酸化炭素とは、閉鎖系では、通常１対１で反応し、供給するＣＯ_２吸収物質の量は、存在するＣＯ_２のモル数［Ｃ］に対して、ＣＯ_２吸収物質のモル数の比が１以上であることが必要である。
しかし、反応時間が短い流通系では、全排ガス中のＣＯ_２のモル数［Ｃ］に対して、排ガス中に供給するＣＯ_２吸収物質のモル数の比は１．５以上が好ましい。

ＣＯ_２吸収物質の表面積や細孔容積が小さい場合は、ＣＯ_２吸収特性が低下し、ＣＯ_２吸収特性が低下すると、多量のＣＯ_２吸収物質が必要になる。
従って、排ガス中の二酸化炭素を効果的に吸収して固定するにはＣＯ_２吸収物質と二酸化炭素とが、極力、１対１で反応するような、高いＣＯ_２吸収特性を有するＣＯ_２吸収物質を排ガス中に供給することが好ましい。

常に、高いＣＯ_２吸収特性を保持させるためには、ＣＯ_２吸収物質であるＣａＯを排ガス中に供給する前に、下記の反応式（４）、及び（５）で示すような処理を行うことが重要である。
ＣａＯ＋Ｈ_２Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）_２ …（４）
Ｃａ（ＯＨ）_２ → ＣａＯ＋Ｈ_２Ｏ …（５）

すなわち、まず、出発材料であるＣａＯを１００〜２００℃、大気圧〜４０気圧の条件下での水蒸気と反応させ表面積の大きいＣａ（ＯＨ）_２に変える。
又は、ＣａＯを１００℃以下の大気圧下で、開放系で十分な水と反応させ表面積の大きいＣａ（ＯＨ）_２に変える。
ここで十分な水の量は、ＣａＯと同じモル数以上の量の水であるのが好ましく、より好ましくは、ＣａＯのモル数の２倍以上である。

このようないずれかの方法で得られたＣａ（ＯＨ）_２を更に４００〜６００℃、大気圧〜４０気圧の条件下で脱水反応を行ってより表面積の大きいＣａＯに変える。
ここで４００℃以下では脱水が困難であり、６００℃以上では焼結して表面積が少なくなる。
なお、より好ましい温度条件は４００〜４５０℃である。
因みに、Ｃａ（ＯＨ）_２は、大気圧下では、４００℃以上の燃焼排ガス下で脱水され容易にＣａＯに変わる。
このような処理により、例えば、ＣＯ_２吸収物質であるＣａＯのＣＯ_２吸収特性が低くとも処理されたＣａＯの表面積や細孔容積が大きくなる。
従って、後述するように、このような処理を行ったＣａＯをＣＯ_２を含む排ガス中に戻して供給することで、全体としてより効率的に二酸化炭素を吸収することができるのである。
そして、このような処理を行ったＣａＯとしては、二酸化炭素を吸収処理する効率の観点から１０ｍ^２／ｇ以上が好ましく、また１５ｍ^２／ｇ以上であることがより好ましい。

上述したように、排ガス中に供給する表面積の大きい（すなわちＣＯ_２吸収特性の高い）ＣＯ_２吸収物質を得るためには、カルシウム含有化合物の場合、ＣａＯを大気圧〜４０気圧、１００〜２００℃の条件で水蒸気と反応させ、Ｃａ（ＯＨ）_２に変えたり、或いはＣａＯを大気圧下、１００℃以下の条件の開放系で十分な水と反応させ、表面積の広いＣａ（ＯＨ）_２に変えたりする。

そして、このＣａ（ＯＨ）_２を、大気圧、４００〜６００℃の条件で加熱脱水して表面積の大きなＣａＯを得ることとなる。
本発明は、このような表面積の大きいＣＯ_２吸収物質を二酸化炭素の吸収に寄与せしめていることでも特徴を有するものである。

さて、このような表面積を大きくすることはリサイクルの点からも利用性がある。
すなわち、二酸化炭素を吸収したＣＯ_２吸収物質は、このＣＯ_２吸収物質炭酸塩として反応場から取り出し、この炭酸塩を加熱等により分解して二酸化炭素を除去し（反応式（２））、再びＣＯ_２吸収物質に変えて反応場に戻して用いることができる。
しかし、従来においては、反応式（１）、（２）で示したＣＯ_２吸収物質のＣＯ_２吸収とＣＯ_２吸収物質への再生とを繰り返すと、再生されたＣＯ_２吸収物質であるＣａＯの表面積や細孔容積は徐々に小さくなってＣＯ_２吸収特性が低下していく欠点があった。

本発明では、炭酸塩を加熱等により分解して再生したＣａＯを、上述したように水又は水蒸気と反応させて（反応式（４））表面積の大きいＣａ（ＯＨ）_２に変えて、更にこのＣａ（ＯＨ）_２に脱水反応を行って表面積の大きいＣａＯを得ることでそのようなデメリットが解消されるものである。

ところで、Ｃａを有するＣＯ_２吸収物質としては、Ｃａ分を含み特徴的な多孔性三次元構造を有する牡蠣、ホタテ等の貝殻のバイオマスを出発物質として、この物質から得られた酸化物（ＣａＯ）を用いることも当然可能である。
例えば貝殻を水洗して乾燥した後にそれら細かく粉砕したものを空気中で９００℃以上に加熱処理し、主としてＣａＯに変えて後に、上述したような水又は水蒸気と反応させ表面積の大きいＣａ（ＯＨ）_２にし、このＣａ（ＯＨ）_２を更に加熱処理してより表面積の大きいＣａＯにすることができる。

本発明において実際にＣＯ_２吸収物質を使用する場合は、ＣＯ_２吸収物質を、顆粒状、板状、ハニカム形状、又は発泡体状等の形態にし、排ガス中に配置することができる。
排ガス流中で用いる場合に圧力損失を小さくするには、ＣＯ_２吸収物質をこのような形態にした方が良いことが実験で分かっている。
なお、板状、ハニカム形状又は発泡体形状の耐熱性のあるセラミックスや金属等にＣＯ_２吸収物質をコートして用いても良い。

以上、本発明を説明してきたが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、その本質を逸脱しない範囲で、他の種々の更に変形例が可能であることはいうまでもない。
例えば、上記の説明では、ＣＯ_２吸収物質としてＣａＯを燃焼排ガス中に共存させて排ガス中の二酸化炭素を吸収する方法について述べたが、カルシウム含有化合物であれば、適用可能である。

〔実施例〕
高いＣＯ_２吸収特性を有する比表面積の大きいＣＯ_２吸収物質は、以下に記載するような水処理法又は水蒸気処理法により作成できる。
ＣＯ_２吸収物質の大気圧下のＣＯ_２吸収特性評価は、図１に示すＴＧ−ＤＴＡ（差動型示差熱天秤）装置１を用いて、ＣＯ_２吸収反応時間に対するＣＯ_２吸収物質のＣＯ_２吸収率を求めて行った。
ここでＣＯ_２吸収率とは、試料ホルダー２に充填したＣＯ_２吸収物質のモル数［Ｃａ］に対する吸収されたＣＯ_２のモル数［ＣＯ_２］の割合（［ＣＯ_２］／［Ｃａ］）をいう。
ＣＯ_２吸収反応によるＣＯ_２吸収物質の重量増加はＣＯ_２の吸収によるものとみなし、重量変化からＣＯ_２吸収率を求めた。

ここで、実験装置について説明する。
このＣＯ_２吸収率を求めるための装置は、上述したようにＴＧ−ＤＴＡ装置１を備えている。
このＴＧ−ＤＴＡ装置１内には試料ホルダー２が設けられ、この試料ホルダー２にＣＯ_２吸収物質が担持されている。
またＴＧ−ＤＴＡ装置１には、計測用パソコン３が接続されており、計測結果をモニタリングすることができるようにされている。

更に、ＴＧ−ＤＴＡ装置１には流量計４が接続されており、この流量計４にはキャリアガス切替用三方コック５を介してＮ_２ボンベ６とＣＯ_２ボンベ７とが接続されている。
すなわち、Ｎ_２ボンベ６とＣＯ_２ボンベ７とから、Ｎ_２とＣＯ_２とが、ＴＧ−ＤＴＡ装置１に送られ、試料ホルダー２に保持されたＣＯ_２吸収物質と接触する。
次に実施例について述べる。

〔実施例１−１〕
水処理法（開放系）では、比表面積の小さい市販のＣａＯ（１０〜２０μｍ、０．７４ｍ^２／ｇ）を２０ｇ（０．３５７モル）ビーカに入れ、水５０ｇ（２．７８モル）を加え、十分に攪拌して反応を促進させた。
その後、１０５℃に設定した乾燥機中で乾燥し、吸着している水を完全に蒸発させた。
このような水処理されて得たものは、図１に示すＴＧ−ＤＴＡ装置１での分析により、９９％以上がＣａ（ＯＨ）_２であることが確認された。
このＣａ（ＯＨ）_２の比表面積は１６．２ｍ^２／ｇであった。
この水処理で作成されたＣａ（ＯＨ）_２を４５０℃に設定したマッフル炉中に１時間放置し、脱水反応を行いＣａＯに変えて、その後真空デシケータ中で冷却した。
このＣａＯは、ＴＧ−ＤＴＡ装置１での分析により、９９％以上がＣａＯであり、比表面積は更に３４．６ｍ^２／ｇに増大していることが分かった。

〔実施例１−２〕
水蒸気処理（流通・開放系））では、市販のＣａＯ（１０〜２０μｍ、０．７４ｍ^２／ｇ）を２０ｇ（０．３５７モル）メッシュ上に保持し、底部から１００℃の水蒸気を流通させた。
十分に水和反応を促進させた後、１０５℃に設定した乾燥機中で乾燥し、吸着している水を完全に蒸発させた。
このような水蒸気処理されて得たものは、ＴＧ−ＤＴＡ装置１での分析により、９９％以上がＣａ（ＯＨ）_２であることが確認された。
このＣａ（ＯＨ）_２の比表面積は１２．２ｍ^２／ｇであった。
この水蒸気処理で作成されたＣａ（ＯＨ）_２を４５０℃に設定したマッフル炉中に１時間放置し、脱水反応を行いＣａＯに変化させ、その後真空デシケータ中で冷却した。
このＣａＯは、ＴＧ−ＤＴＡ装置１での分析により、９９％以上がＣａＯであり、比表面積は更に２４．９ｍ^２／ｇに増大していることが分かった。

〔実施例１−３〕
水洗されたホタテ貝殻を、乾燥後数十μｍに粉砕し、９５０℃に設定されたマッフル炉で１時間焼成して、ＣａＯを得た。
このようにして得られたものは、ＴＧ−ＤＴＡ装置１を使った分析により、９９％以上がＣａＯであることが確認された。
このＣａＯを実施例１−１と同様な処理法で処理すると、Ｃａ（ＯＨ）_２（１８．０ｍ^２／ｇ）を経て更に比表面積の大きいＣａＯ（３８．９ｍ^２／ｇ）に変わった。

〔実施例２−１〕
実施例１−１で水処理されたＣＯ_２吸収物質（ＣａＯ、１０〜２０μｍ、３４．６ｍ^２／ｇ）をＴＧ−ＤＴＡ内に約１３ｍｇ充填して、キャリアガスとしてＮ_２を２００ｍｌ／ｍｉｎの流量で流通させながら２０℃／ｍｉｎの昇温速度で室温から６５０℃まで昇温した。
その後、６５０℃で温度を一定にした。
キャリアガスをＮ_２からＣＯ_２に切り替えて、該ＣＯ_２を２００ｍｌ／ｍｉｎの流量で流通させ、反応式（１）のＣＯ_２吸収反応を進行させて６５０℃でのＣＯ_２吸収率を観察した。
このときのＣａＯの時間に対するＣＯ_２吸収率（ＴＧ−ＤＴＡ装置１を使った分析）を図２に示す。

〔実施例２−２〕
実施例１−２のように水蒸気処理された後のＣＯ_２吸収物質（ＣａＯ、２４．９ｍ^２／ｇ）をＴＧ−ＤＴＡ内に約１３ｍｇ充填して、大気圧下で、キャリアガスとしてＮ_２を２００ｍｌ／ｍｉｎの流量で流通させながら２０℃／ｍｉｎの昇温速度で室温から各所定温度（４５０〜７５０℃）まで昇温した。
その後、その各所定温度を一定にした。
キャリアガスをＮ_２からＣＯ_２に切り替えて、該ＣＯ_２を２００ｍｌ／ｍｉｎの流量で流通させて時間に対する各所定温度でのＣＯ_２吸収率を観察した。
各温度での時間に対するＣＯ_２吸収率を図３に示す。

〔比較例〕
水処理前の実施例１−１のＣａＯ（０．７４ｍ^２／ｇ、１３ｍｇ）のＣＯ_２吸収率も実施例２−１と同様な方法で測定し、その結果を併せて図２に示す。

［評価］
本発明の方法でＣＯ_２吸収物質を処理すれば、比表面積の大きいＣＯ_２吸収物質が得られ（実施例１−１〜１−３）、また、水処理なしの比表面積の小さいＣＯ_２吸収物質のＣＯ_２吸収特性は著しく低い（比較例１）。
また、本発明で得られた比表面積の大きいＣＯ_２吸収物質をＣＯ_２吸収に用いれば大気圧、６５０℃の条件でのＣＯ_２吸収特性が顕著に高くなる（実施例２−１）。
また、大気圧、５００℃近傍の条件では、ＣＯ_２吸収物質内での孔の形成の拡散は不十分と思われるが、比表面積が１２．０ｍ^２／ｇ程度あれば、広い温度範囲（４５０〜７５０℃）で二酸化炭素は容易に表面近傍で吸収される（実施例２−２）と考えられる。
また、圧力が高くなると、ＣＯ_２吸収率が大きくなることが分かった。

本発明は、燃焼排ガス中の二酸化炭素を、ＣＯ_２吸収特性の高いカルシウム含有化合物に効果的に吸収させて、炭酸カルシウムにして二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収方法に関するものであるが、この原理を利用する限り、その他のＣＯ_２吸収特性の高い物質に適用することも当然可能である。

図１は、ＴＧ−ＤＴＡ（差動型示差熱天秤）装置を用いたＣＯ_２吸収特性評価装置の模式図である。図２は、ＣＯ_２吸収物質の６５０℃でのＣＯ_２吸収特性である。図３は、ＣＯ_２吸収物質の各温度でのＣＯ_２吸収特性である。

符号の説明

１ＴＧ−ＤＴＡ（差動型示差熱天秤）装置
２試料ホルダー
３計測用パソコン
４流量計
５キャリアガス切替用三方コック
６Ｎ_２ボンベ
７ＣＯ_２ボンベ

Claims

燃焼排ガス中の二酸化炭素を、ＣＯ_２吸収特性の高いカルシウム含有化合物に効果的に吸収させる二酸化炭素回収方法であって、
ＣａＯを水又は水蒸気と反応させて生成したＣａ（ＯＨ）_２を更に加熱脱水して得られたＣａＯを、３０気圧未満、室温〜８００℃の条件下にある燃焼排ガス中の二酸化炭素と反応させてＣａＣＯ_３にして二酸化炭素を回収することを特徴とする二酸化炭素回収方法。
前記ＣａＯは、表面積が１０ｍ^２／ｇ以上のＣａＯであることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素回収方法。
前記燃焼排ガス中から取り出したＣａＣＯ_３を分解してＣａＯを生成し、該ＣａＯを水又は水蒸気と反応させてＣａ（ＯＨ）_２に変え、該Ｃａ（ＯＨ）_２を更に加熱脱水してＣａＯに変え、この得られたＣａＯを再び前記燃焼排ガス中に戻すことを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素回収方法。
前記ＣａＣＯ_３は、表面積が１０ｍ^２／ｇ以上のＣａＯであることを特徴とする請求項３記載の二酸化炭素回収方法。
前記該Ｃａ（ＯＨ）_２の加熱脱水は、大気圧、４００〜６００℃の温度範囲で行うことを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素回収方法。
前記Ｃａ（ＯＨ）_２は、ＣａＯを大気圧〜４０気圧、１００〜２００℃の条件で前記水蒸気と反応させた生成したものであることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素回収方法。
前記Ｃａ（ＯＨ）_２は、ＣａＯを大気圧下、１００℃以下で、十分な前記水と反応させて生成したものであることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素回収方法。