JP2007160153A - カートリッジ交換方式のリチウムシリケート及びｃｏ２流通システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成でありながらＣＯ_２を大量に吸出可能で、その吸収されたＣＯ_２を必要な用途に放出（供給）可能なリチウムシリケート及びＣＯ_２流通システムを提供する。
【解決手段】ガスを導入可能な管体の途中に設けられ、ＣＯ_２排出システムからのＣＯ_２又は燃焼前燃料からのＣＯ_２を、所定温度未満の温度域で吸収して炭酸リチウムを生成する最小機能単位のリチウムシリケート本体と、前記リチウムシリケート本体を取り出し可能に収納したリチウムシリケート収納容器を具備したカートリッジ交換方式のリチウムシリケート。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カートリッジ交換方式のリチウムシリケート及びＣＯ_２流通システムに関する。

従来、ＣＯ_２を分離回収する方法として化学吸収法が有る。その一例として、例えばアミン系水溶液を使用し、この水溶液に低温状態の排ガスを接触させて炭酸ガスを気化させて分離する方法がある（特許文献１参照）。これは、図７に示すように、材料製造プロセスは有機物の合成となるものの困難ではなく、完全にＣＯ_２を分離できると言うメリットがあるが、ＣＯ_２の吸収能力（体積当たりどれだけＣＯ_２を吸収できるか）が２０倍から３０倍と低く、また動作温度が室温付近と低いことから、ＣＯ_２を大量に処理する上では十分ではない。

また、従来物理吸着法として例えばゼオライトを炭酸ガス吸着剤として使用する方法がある（特許文献２参照）が、これは図７に示すように、材料製造プロセスは通常のセラミックス合成プロセスで容易でＣＯ_２のみを分離できると言うメリットを有するが、動作温度が室温付近と低く、かつ吸収能力が７０倍から８０倍と低いことから、ＣＯ_２を大量に処理する上では十分ではない。

さらに、ＣＯ_２の吸着材として酸化ジルコニウム（特許文献３参照）や、リチウムシリケート（特許文献４参照）があり、これらは前述の特許文献１、２で述べた問題点を改善できる。
特開平１１−１１６２２３号公報 特開平１１−２６２６３１号公報 特開２００２−１１３２６号公報 特許第３３９６４２号

しかしながら、前述した特許文献１から４にあっても、簡素な構成でありながらＣＯ_２を大量に吸出可能で、その吸収されたＣＯ_２を必要な用途に放出（供給）可能なＣＯ_２流通システムの開発が望まれている。

本発明は、このような要望を満足するリチウムシリケート及びＣＯ_２流通システムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、ガスを導入可能な管体の途中に設けられ、ＣＯ_２排出システムからのＣＯ_２又は燃焼前燃料からのＣＯ_２を、所定温度未満の温度域で吸収して炭酸リチウムを生成する最小機能単位のリチウムシリケート本体と、
前記リチウムシリケート本体を取り出し可能に収納したリチウムシリケート収納容器と、
を具備したカートリッジ交換方式のリチウムシリケートである。

前記目的を達成するため、請求項２に対応する発明は、ガスを導入可能な管体の途中に設けられ、ＣＯ_２排出システムからのＣＯ_２又は燃焼前燃料からのＣＯ_２を、所定温度以上の温度域で既に吸収されたＣＯ_２を放出する最小機能単位のリチウムシリケート本体と、
前記リチウムシリケート本体を取り出し可能に収納したリチウムシリケート収納容器と、
を具備したカートリッジ交換方式のリチウムシリケートである。

前記目的を達成するため、請求項３に対応する発明は、ガスを導入可能な管体の途中に設けられ、ＣＯ_２排出システムからのＣＯ_２又は燃焼前燃料からのＣＯ_２を、所定温度未満の温度域で吸収して炭酸リチウムを生成するか、または前記所定温度以上の温度域で既に吸収されたＣＯ_２を放出する最小機能単位のリチウムシリケート本体と、前記リチウムシリケート本体を取り出し可能に収納したリチウムシリケート収納容器とを具備したカートリッジ交換方式のリチウムシリケートである。

前記目的を達成するため、請求項５に対応する発明は、ガスを導入可能な管体の途中に設けられ、ＣＯ_２排出システムからのＣＯ_２又は燃焼前燃料からのＣＯ_２を、所定温度未満の温度域で吸収して炭酸リチウムを生成する最小機能単位のリチウムシリケート本体と、前記リチウムシリケート本体を取り出し可能に収納したリチウムシリケート収納容器を備えたカートリッジ交換方式のリチウムシリケートと、前記カートリッジ交換方式のリチウムシリケートを安全・安定的に運搬・保管が可能で、かつ必要時に必要量のＣＯ_２を前記カートリッジ交換方式のリチウムシリケートから取り出し可能にした輸送装置とを具備したことを特徴とするＣＯ_２流通システムである。

前記目的を達成するため、請求項６に対応する発明は、ガスを導入可能な管体の途中に設けられ、ＣＯ_２生産システム又はＣＯ_２起源製品供給システムからのＣＯ_２又は燃焼前燃料からのＣＯ_２を、所定温度以上の温度域で既に吸収されたＣＯ_２を放出する最小機能単位のリチウムシリケート本体と、前記リチウムシリケート本体を取り出し可能に収納したリチウムシリケート収納容器とを備えたカートリッジ交換方式のリチウムシリケートと、
前記カートリッジ交換方式のリチウムシリケートを安全・安定的に運搬・保管が可能で、かつ必要時に必要量のＣＯ_２を前記カートリッジ交換方式のリチウムシリケートから取り出し可能にした輸送装置とを具備したことを特徴とするＣＯ_２流通システムである。

本発明によれば、簡素な構成でありながらＣＯ_２を大量に吸出可能で、その吸収されたＣＯ_２を必要な用途に放出（供給）可能なリチウムシリケート及びＣＯ_２流通システムを提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態を説明するための概略システム図である。図１に示すようにガスを導入可能な管体の途中に設けられ、ＣＯ_２排出システム例えばＣＯ_２排出工場１０からのＣＯ_２又は燃焼前燃料からのＣＯ_２を、所定温度例えば７００℃未満の温度域で吸収して炭酸リチウムを生成するＣＯ_２吸収装置１が配設されている。

ＣＯ_２吸収装置１として、図５及び図６に示すように最小機能単位のリチウムシリケート本体１２２と、リチウムシリケート本体１２２を取り出し可能に収納したリチウムシリケート収納容器１２１を備えたカートリッジ交換方式のリチウムシリケート１２を備えている。ＣＯ_２吸収装置１には、ガスを導入可能な管体１１の途中に開口部が形成され、この開口部に図示しない窓が開閉可能に設けられている。この開口部内部には、複数のリチウムシリケート１２が収納可能に構成されている。そして、その開口部を有する管体１１の外周面に温度を例えば７００℃未満、７００℃以上に設定するため加熱手段１３が配設されている。

さらに、カートリッジ交換方式のリチウムシリケート１２を安全・安定的に運搬・保管が可能で、かつ必要時に必要量のＣＯ_２をカートリッジ交換方式のリチウムシリケート１２から取り出し可能にした輸送装置例えばトラック４０を具備している。

ここで、リチウムシリケートは、ＣＯ_２と可逆的に反応するリチウム含有酸化物であり、具体的には例えばリチウムシリケート(Ｌｉ４ＳｉＯ４)４からなり、Ｌｉ２ＯとＳｉＯ２の２種類の酸化物が混じったセラミックスで、ある程度使用すると交換する必要がある。

リチウムシリケート(Ｌｉ４ＳｉＯ４)４は、図２に示すように例えば７００℃未満の温度域でＣＯ_２を吸収して炭酸リチウムＬｉ２ＣＯ３を生成し、また該吸収後、７００℃以上に加熱すると、炭酸リチウム(Ｌｉ２ＣＯ３)０１が熱分解し、ＣＯ_２を放出するものである。

ここで、リチウムシリケート４の物理的・化学的特性について、説明する。リチウムシリケート本体は、気孔率が体積４０％の多孔質体で、次のようになっている。リチウムシリケート粒子は、密度が例えば２.４ｇ／ｃｍ^３で、結晶構造が単斜晶で、粒子サイズが１から５ミクロンであり、その形状は白色粉末で、リチウムシリケートの最小機能単位が
図６のようにペレット状あるいは顆粒、これ以外の様々な形でも可能である。ＣＯ_２の吸収能力は、リチウムシリケート粒子が例えば１２０ｇ（＝５０ｃｍ^３）で、ＣＯ_２を１ｍｏｌ（＝２２．４Ｌ）吸収する。
リチウムシリケート４は、従来の既存のＣＯ_２の分離技術に比べて、動作温度範囲が室温から７００℃と幅広く、ＣＯ_２の吸収能力が優れ、ガス選択性が窒素、水素に対して完全にＣＯ_２のみを分離でき、材料製造プロセスも通常のセラミックス合成プロセスで容易に可能である。

従来の既存のＣＯ_２の分離技術として、図７に示すようにゼオライト物理吸着法と、アミン液体による化学吸収法と、無機膜法があり、これらの動作温度はそれぞれ、室温付近、室温付近、３５０℃が目標であり、また吸収能力は本発明の技術では約５００倍であるのに対してこれらはそれぞれ７０倍から８０倍、２０倍から３０倍、無機膜法は原理が異なるため比較は不可である。ガス選択性については、前述の従来の各法は、それぞれＣＯ_２のみを分離でき、完全にＣＯ_２のみを分離でき、温度高いほど選択性が低下し(３００℃以上では１０％程度の窒素も混入してしまう)、さらに材料製造プロセスは前述の従来の各法は、それぞれ通常のセラミックス合成プロセスで容易、有機物の合成となるものの困難ではない、微細孔を有する薄膜作成のため困難が多い。

リチウムシリケートは、図３のようにＣＯ_２の吸収・放出反応を繰り返すことができるため、「ＣＯ_２除去ニーズ」、「ＣＯ_２利用ニーズ」双方のニーズを結ぶ、様々活用が可能となる。具体的には、除去ニーズとしては地球温暖化対策(火力発電所・工場設備)、化学反応の促進(メタン・ガソリン等の改質)、空気浄化である。利用ニーズとしては、溶接、冷却・ドライアイス、炭酸飲料・ビール、ハウス栽培、石油・メタンの増進回収、消火薬剤である。

図３において、Ｔ１は７００℃、Ｔ２は８５０℃のときのＣＯ_２の重量比の変化を示す図である。このことから、リチウムシリケートの重量を測定するだけで、ＣＯ_２の放出量（排出量）及び吸入量が容易に把握できる。

図８は、本発明の第２のＣＯ_２流通システムの第２の実施形態の概略システムであり、
これはＣＯ_２の排出量に基づくＣＯ_２排出権と、このＣＯ_２排出権を金銭（キャッシュ）に換算して取引を行う場合の例である。

本発明のＣＯ_２流通システムの第１の実施形態の概略システム図。 図１のＣＯ_２吸収装置及びＣＯ_２放出装置の原理を説明するための図。 図２のリチウムシリケートの重量比と時間の関係を示す図。 図２のリチウムシリケートの空隙率を説明するための図。 図１のＣＯ_２吸収装置及びＣＯ_２放出装置の一例を説明するための図。 図５のリチウムシリケートを説明するための図。 本発明のリチウムシリケートと従来のＣＯ_２の分離技術の比較を説明するための図。 本発明のＣＯ_２流通システムの第２の実施形態の概略システム図。

符号の説明

１、２、５…ＣＯ_２吸収装置、３、６…ＣＯ_２放出装置、４、7…リチウムシリケート、１０…ＣＯ_２排出工場、２０…ＣＯ_２生産工場、３０…ＣＯ_２起源製品工場、４０…自動車、０１…炭酸リチウム、１１…管体、１２…リチウムシリケート、１３…加熱装置、１２１…リチウムシリケート収納容器、１２２…リチウムシリケート本体。

Claims (6)

1. ガスを導入可能な管体の途中に設けられ、
   ＣＯ_２排出システムからのＣＯ_２又は燃焼前燃料からのＣＯ_２を、所定温度未満の温度域で吸収して炭酸リチウムを生成する最小機能単位のリチウムシリケート本体と、
   前記リチウムシリケート本体を取り出し可能に収納したリチウムシリケート収納容器と、
   を具備したカートリッジ交換方式のリチウムシリケート。
2. ガスを導入可能な管体の途中に設けられ、
   ＣＯ_２排出システムからのＣＯ_２又は燃焼前燃料からのＣＯ_２を、所定温度以上の温度域で既に吸収されたＣＯ_２を放出する最小機能単位のリチウムシリケート本体と、
   前記リチウムシリケート本体を取り出し可能に収納したリチウムシリケート収納容器と、
   を具備したカートリッジ交換方式のリチウムシリケート。
3. ガスを導入可能な管体の途中に設けられ、
   ＣＯ_２排出システムからのＣＯ_２又は燃焼前燃料からのＣＯ_２を、所定温度未満の温度域で吸収して炭酸リチウムを生成するか、または前記所定温度以上の温度域で既に吸収されたＣＯ_２を放出する最小機能単位のリチウムシリケート本体と、
   前記リチウムシリケート本体を取り出し可能に収納したリチウムシリケート収納容器と、
   を具備したカートリッジ交換方式のリチウムシリケート。
4. 前記リチウムシリケート本体は、気孔率が体積４０パーセントの多孔質体で構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のカートリッジ交換方式のリチウムシリケート。
5. ガスを導入可能な管体の途中に設けられ、ＣＯ_２排出システムからのＣＯ_２又は燃焼前燃料からのＣＯ_２を、所定温度未満の温度域で吸収して炭酸リチウムを生成する最小機能単位のリチウムシリケート本体と、前記リチウムシリケート本体を取り出し可能に収納したリチウムシリケート収納容器を備えたカートリッジ交換方式のリチウムシリケートと、
   前記カートリッジ交換方式のリチウムシリケートを安全・安定的に運搬・保管が可能で、かつ必要時に必要量のＣＯ_２を前記カートリッジ交換方式のリチウムシリケートから取り出し可能にした輸送装置と、
   を具備したことを特徴とするＣＯ_２流通システム。
6. ガスを導入可能な管体の途中に設けられ、ＣＯ_２生産システム又はＣＯ_２起源製品供給システムからのＣＯ_２又は燃焼前燃料からのＣＯ_２を、所定温度以上の温度域で既に吸収されたＣＯ_２を放出する最小機能単位のリチウムシリケート本体と、前記リチウムシリケート本体を取り出し可能に収納したリチウムシリケート収納容器とを備えたカートリッジ交換方式のリチウムシリケートと、
   前記カートリッジ交換方式のリチウムシリケートを安全・安定的に運搬・保管が可能で、かつ必要時に必要量のＣＯ_２を前記カートリッジ交換方式のリチウムシリケートから取り出し可能にした輸送装置と、
   を具備したことを特徴とするＣＯ_２流通システム。

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