JP2009148724A - Carbon dioxide absorbent and carbon dioxide separation method using it - Google Patents

Carbon dioxide absorbent and carbon dioxide separation method using it Download PDF

Info

Publication number
JP2009148724A
JP2009148724A JP2007330552A JP2007330552A JP2009148724A JP 2009148724 A JP2009148724 A JP 2009148724A JP 2007330552 A JP2007330552 A JP 2007330552A JP 2007330552 A JP2007330552 A JP 2007330552A JP 2009148724 A JP2009148724 A JP 2009148724A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon dioxide
absorbent
reaction
gas
dioxide gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2007330552A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideto Sato
秀人 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2007330552A priority Critical patent/JP2009148724A/en
Publication of JP2009148724A publication Critical patent/JP2009148724A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Landscapes

  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a CO<SB>2</SB>absorbent which can absorb CO<SB>2</SB>at higher temperature than in case of using lithium silicate and also discharge CO<SB>2</SB>from a lower temperature compared with the case of using Ba<SB>2</SB>TiO<SB>4</SB>. <P>SOLUTION: A material containing at least one kind of composite oxides shown by a general formula : Ba<SB>3</SB>W<SB>2</SB>O<SB>9</SB>, Ba<SB>2</SB>WO<SB>5</SB>and Ba<SB>3</SB>WO<SB>6</SB>, is used as the CO<SB>2</SB>absorbent. Then, Ba<SB>3</SB>W<SB>2</SB>O<SB>9</SB>, Ba<SB>2</SB>WO<SB>5</SB>and Ba<SB>3</SB>WO<SB>6</SB>as main components are made to contact with CO<SB>2</SB>to abosrb CO<SB>2</SB>by forming BaWO<SB>4</SB>and BaCO<SB>3</SB>. The CO<SB>2</SB>absorbent absorbing CO<SB>2</SB>is made to discharge CO<SB>2</SB>under the condition of the CO<SB>2</SB>partial pressure of 20 kPa or below and the temperature of 890°C or above to be regenerated. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、炭酸ガスを吸収し、所定の条件下で吸収した炭酸ガスを放出して再生されることにより、繰り返して使用することが可能な炭酸ガス吸収材、それを用いた炭酸ガス分離方法に関する。   The present invention relates to a carbon dioxide absorbing material that can be repeatedly used by absorbing carbon dioxide, releasing carbon dioxide absorbed under a predetermined condition, and regenerating, and a carbon dioxide separation method using the same. About.

500℃を超える温度域で炭酸ガスを吸収する材料としては、例えば、一般式:LixSiyzで表されるリチウムシリケートからなる群より選ばれる少なくとも1種以上を含有する炭酸ガス吸収材が知られている(特許文献1参照)。 Examples of the material that absorbs carbon dioxide in a temperature range exceeding 500 ° C. include a carbon dioxide absorbent containing at least one selected from the group consisting of lithium silicate represented by the general formula: Li x Si y O z Is known (see Patent Document 1).

しかしながら、リチウムシリケートを用いた場合、燃焼排ガスなどの700℃を超えるような高温のガスから炭酸ガスを効率よく吸収することは困難であるのが実情である。   However, when lithium silicate is used, it is difficult to efficiently absorb carbon dioxide gas from a high-temperature gas exceeding 700 ° C. such as combustion exhaust gas.

また、高温条件下で炭酸ガスを吸収し、所定の条件下で吸収した炭酸ガスを放出して再生されることにより、繰り返して使用することが可能な炭酸ガス吸収材として、CaO,Ba2TiO4などが提案されている。中でもBa2TiO4は600℃から800℃にかけての単位重量あたりの炭酸ガス吸収速度が大きく、600℃以上の温度における炭酸ガスの吸収用途には有効である(特許文献2参照)。 Further, as a carbon dioxide absorbing material that can be repeatedly used by absorbing carbon dioxide under a high temperature condition and releasing and regenerating the carbon dioxide absorbed under a predetermined condition, CaO, Ba 2 TiO 4 etc. have been proposed. Of these, Ba 2 TiO 4 has a high carbon dioxide absorption rate per unit weight from 600 ° C. to 800 ° C., and is effective for carbon dioxide absorption at temperatures of 600 ° C. or higher (see Patent Document 2).

このBa2TiO4を炭酸ガス吸収材として使用する際には、下記の式(A)で表される反応が利用される。
Ba2TiO4 + CO2 ⇔ BaTiO3 + BaCO3 ……(A)
この式(A)に示す反応の平衡温度は、炭酸ガス分圧によって異なるが、例えば炭酸ガス分圧5kPa(全圧100kPa)の気流から炭酸ガスを吸収する際には、式(A)の反応の平衡温度は約900℃となる。
したがって、上記炭酸ガスを含む気流を、600℃〜800℃程度に加熱された炭酸ガス吸収材(Ba2TiO4)と接触させることにより、式(A)の反応が右側に進み、炭酸ガスの反応吸収が行われる。
When this Ba 2 TiO 4 is used as a carbon dioxide absorbent, a reaction represented by the following formula (A) is used.
Ba 2 TiO 4 + CO 2 ⇔ BaTiO 3 + BaCO 3 ...... (A)
The equilibrium temperature of the reaction shown in this formula (A) varies depending on the carbon dioxide partial pressure. For example, when carbon dioxide is absorbed from an air stream having a carbon dioxide partial pressure of 5 kPa (total pressure 100 kPa), the reaction of formula (A) The equilibrium temperature is about 900 ° C.
Therefore, by bringing the gas stream containing carbon dioxide into contact with a carbon dioxide absorbent (Ba 2 TiO 4 ) heated to about 600 ° C. to 800 ° C., the reaction of formula (A) proceeds to the right side, Reaction absorption takes place.

また炭酸ガスを吸収した材料は、1000℃程度の温度で加熱することにより、式(A)の反応が左側に進み、炭酸ガスを放出する。
Ba2TiO4を炭酸ガス吸収材として用いる場合、上述のようにして、炭酸ガスの吸収・放出再生を繰り返すことにより、炭酸ガスを分離、回収することが可能である。
In addition, when the material that has absorbed carbon dioxide gas is heated at a temperature of about 1000 ° C., the reaction of formula (A) proceeds to the left side and carbon dioxide gas is released.
When Ba 2 TiO 4 is used as a carbon dioxide absorbing material, carbon dioxide can be separated and recovered by repeating carbon dioxide absorption / release regeneration as described above.

しかしながら、上記従来の炭酸ガス吸収材は、炭酸ガスの放出温度が高く、炭酸ガス分圧20kPaの雰囲気中では、1000℃以上の温度に昇温することが必要で、熱エネルギーの消費量が多いという問題点がある。
特開2000−262890号公報 国際公開第2006/013695号パンフレット
However, the above-mentioned conventional carbon dioxide absorbent has a high carbon dioxide release temperature. In an atmosphere having a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa, it is necessary to raise the temperature to 1000 ° C. or higher, and the consumption of heat energy is large. There is a problem.
JP 2000-262890 A International Publication No. 2006/013695 Pamphlet

本発明は、上記問題点を解決するものであり、リチウムシリケートを用いる場合よりも高い温度で炭酸ガスを吸収することが可能で、かつ、Ba2TiO4を用いる場合と比べて、低い温度から炭酸ガスの放出が可能な炭酸ガス吸収材、それを用いた炭酸ガス分離方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above problems, can absorb carbon dioxide gas at a higher temperature than when using lithium silicate, and from a lower temperature than when using Ba 2 TiO 4. An object of the present invention is to provide a carbon dioxide absorbent capable of releasing carbon dioxide and a carbon dioxide separation method using the same.

上記課題を解決するために、本発明(請求項1)の炭酸ガス吸収材は、
一般式:Ba329、Ba2WO5、およびBa3WO6で表される複合酸化物のうちの少なくとも一種を含有することを特徴としている。
In order to solve the above problems, the carbon dioxide absorbent of the present invention (Claim 1)
It is characterized by containing at least one of the complex oxides represented by the general formula: Ba 3 W 2 O 9 , Ba 2 WO 5 , and Ba 3 WO 6 .

また、請求項2の炭酸ガス吸収材は、前記Ba329を主たる成分とし、炭酸ガスの吸収が主として、
(a)前記Ba329と炭酸ガスとが接触してBaWO4を生成する反応
に基づいて行われることを特徴としている。
Further, the carbon dioxide absorbent of claim 2 is mainly composed of the Ba 3 W 2 O 9 and mainly absorbs carbon dioxide,
(a) It is characterized in that it is carried out based on a reaction in which Ba 3 W 2 O 9 and carbon dioxide gas contact to form BaWO 4 .

また、請求項3炭酸ガス吸収材は、前記Ba2WO5を主たる成分とし、炭酸ガスの吸収が主として、
(a)前記Ba2WO5と炭酸ガスとが接触してBa329を生成する反応、および、
(b)前記(a)の反応で生成した前記Ba329と炭酸ガスとが接触してBaWO4を生成する反応
に基づいて行われることを特徴としている。
Further, the carbon dioxide gas absorbent is mainly composed of the Ba 2 WO 5 and mainly absorbs carbon dioxide gas.
(a) a reaction in which Ba 2 WO 5 and carbon dioxide contact with each other to form Ba 3 W 2 O 9 , and
(b) It is characterized in that it is carried out based on a reaction in which the Ba 3 W 2 O 9 produced in the reaction of (a) is contacted with carbon dioxide to produce BaWO 4 .

また、請求項4の炭酸ガス吸収材は、前記Ba3WO6を主たる成分とし、炭酸ガスの吸収が主として、
(a)前記Ba3WO6と炭酸ガスとが接触してBa2WO5を生成する反応、
(b)前記(a)の反応で生成した前記Ba2WO5と炭酸ガスとが接触してBa329を生成する反応、および、
(c)前記(b)の反応で生成した前記Ba329と炭酸ガスとが接触してBaWO4を生成する反応
に基づいて行われることを特徴としている。
Further, the carbon dioxide absorbent of claim 4 is mainly composed of the Ba 3 WO 6 and mainly absorbs carbon dioxide,
(a) a reaction in which Ba 3 WO 6 and carbon dioxide contact with each other to form Ba 2 WO 5 ;
(b) a reaction in which the Ba 2 WO 5 produced in the reaction of (a) is contacted with carbon dioxide to produce Ba 3 W 2 O 9 , and
(c) It is characterized in that it is carried out based on a reaction in which the Ba 3 W 2 O 9 produced by the reaction of (b) is contacted with carbon dioxide to produce BaWO 4 .

また、請求項5の炭酸ガス分離方法は、
請求項1に記載の炭酸ガス吸収材に、炭酸ガスを吸収させる工程と、
炭酸ガスを吸収させた前記炭酸ガス吸収材から、炭酸ガス分圧20kPa以下、温度890℃以上の条件下で炭酸ガスを放出させる工程と
を具備することを特徴としている。
Further, the carbon dioxide gas separation method according to claim 5 is:
A step of absorbing carbon dioxide in the carbon dioxide absorbent according to claim 1;
And a step of releasing carbon dioxide from the carbon dioxide absorbent that has absorbed carbon dioxide under the conditions of a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa or less and a temperature of 890 ° C. or more.

また、請求項6の炭酸ガス分離方法は、
請求項2に記載の炭酸ガス吸収材に炭酸ガスを吸収させて、BaWO4とBaCO3の混合物を生成させる工程と、
前記工程で炭酸ガス吸収材に吸収させた炭酸ガスを、炭酸ガス分圧20kPa以下、温度950℃以下の条件下で放出させる工程と
を具備することを特徴としている。
Further, the carbon dioxide separation method of claim 6
A step of causing carbon dioxide gas to be absorbed by the carbon dioxide absorbent according to claim 2 to produce a mixture of BaWO 4 and BaCO 3 ;
And a step of releasing the carbon dioxide gas absorbed by the carbon dioxide absorbent in the above step under the conditions of a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa or less and a temperature of 950 ° C. or less.

また、請求項7の炭酸ガス分離方法は、
請求項3に記載の炭酸ガス吸収材に炭酸ガスを吸収させて、BaWO4とBaCO3の混合物を生成させる工程と、
前記工程で炭酸ガス吸収材に吸収させた炭酸ガスを、炭酸ガス分圧20kPa以下、温度1100℃以下の条件下で放出させる工程と
を具備することを特徴としている。
In addition, the carbon dioxide separation method of claim 7
A step of causing the carbon dioxide gas absorbent of claim 3 to absorb carbon dioxide to produce a mixture of BaWO 4 and BaCO 3 ;
And a step of releasing the carbon dioxide absorbed in the carbon dioxide absorbent in the above step under the conditions of a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa or less and a temperature of 1100 ° C. or less.

また、請求項8の炭酸ガス分離方法は、
請求項4に記載の炭酸ガス吸収材に炭酸ガスを吸収させて、BaWO4とBaCO3の混合物を生成させる工程と、
前記工程で炭酸ガス吸収材に吸収させた炭酸ガスを、炭酸ガス分圧20kPa以下、温度1150℃以下の条件下で放出させる工程と
を具備することを特徴としている。
The carbon dioxide gas separation method according to claim 8
A step of causing carbon dioxide gas to be absorbed by the carbon dioxide absorbent according to claim 4 to produce a mixture of BaWO 4 and BaCO 3 ;
And a step of releasing the carbon dioxide absorbed in the carbon dioxide absorbent in the above step under the conditions of a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa or less and a temperature of 1150 ° C. or less.

本発明(請求項1)の炭酸ガス吸収材は、一般式:Ba329、Ba2WO5、およびBa3WO6で表される複合酸化物のうちの少なくとも一種を含有しており、本発明の炭酸ガス吸収材を用いることにより、リチウムシリケートを用いる場合よりも高い温度で炭酸ガスを吸収することが可能で、かつ、Ba2TiO4を用いる場合と比べて、低い温度から炭酸ガスの放出を行うことが可能になる。 The carbon dioxide absorbent of the present invention (Claim 1) contains at least one of the complex oxides represented by the general formulas: Ba 3 W 2 O 9 , Ba 2 WO 5 , and Ba 3 WO 6. In addition, by using the carbon dioxide absorbent of the present invention, it is possible to absorb carbon dioxide at a higher temperature than when using lithium silicate, and from a lower temperature than when using Ba 2 TiO 4. Carbon dioxide can be released.

すなわち、Ba329、Ba2WO5、およびBa3WO6は、それぞれ,下記の式(1),(2),(3)の反応により炭酸ガスを吸収する。
Ba329 + CO2 ⇔ 2BaWO4 + BaCO3 ……(1)
2Ba2WO5 + CO2 ⇔ Ba329 + BaCO3 ……(2)
Ba3WO6 + CO2 ⇔ Ba2WO5 + BaCO3 ……(3)
そして、上記(1)の反応を利用する場合、気流中の炭酸ガス分圧によって異なるが、例えば、炭酸ガス分圧20kPa(全圧100kPa)の気流から炭酸ガスを吸収する際には、平衡温度は約790℃となり、上記炭酸ガスを含む気流を、600〜720℃程度に加熱された炭酸ガス吸収材と接触させることにより、式(1)の反応が右側に進み、炭酸ガスの反応吸収が行われる。
そして、炭酸ガスを吸収した材料は、例えば、炭酸ガス分圧20kPaの雰囲気中において、890℃程度の比較的低い温度で加熱することにより、式(1)の反応が左側に進み、炭酸ガスを放出する。
したがって、本発明の炭酸ガス吸収材を用いることにより、従来のBa2TiO4を用いる場合と比べて、低い温度から炭酸ガスの放出を行うことが可能になる。
That is, Ba 3 W 2 O 9 , Ba 2 WO 5 , and Ba 3 WO 6 absorb carbon dioxide gas by reactions of the following formulas (1), (2), and (3), respectively.
Ba 3 W 2 O 9 + CO 2 ⇔2BaWO 4 + BaCO 3 (1)
2Ba 2 WO 5 + CO 2 ⇔Ba 3 W 2 O 9 + BaCO 3 (2)
Ba 3 WO 6 + CO 2 B Ba 2 WO 5 + BaCO 3 ...... (3)
When the reaction (1) is used, for example, when carbon dioxide is absorbed from an air current having a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa (total pressure of 100 kPa), the equilibrium temperature is varied. Is about 790 ° C., and when the carbon dioxide-containing air stream is brought into contact with a carbon dioxide absorbent heated to about 600 to 720 ° C., the reaction of formula (1) proceeds to the right side, and the reaction absorption of carbon dioxide is Done.
The material that has absorbed the carbon dioxide gas is heated at a relatively low temperature of about 890 ° C. in an atmosphere of carbon dioxide partial pressure of 20 kPa, for example. discharge.
Therefore, by using the carbon dioxide absorbing material of the present invention, it is possible to release carbon dioxide from a lower temperature than when using the conventional Ba 2 TiO 4 .

また、上記の式(2),(3)の反応を利用する場合には、(1)の反応を利用する場合よりも炭酸ガスを吸収する際の平衡温度および炭酸ガスの放出温度は高くなる。
すなわち、上記の式(2)の反応を利用する場合の炭酸ガスの放出温度は、炭酸ガス分圧20kPaの雰囲気中において約950℃となる。しかし、その場合にも、従来のBa2TiO4を用いる場合の放出温度よりも低い温度で炭酸ガスを放出させることができる。
また、上記の式(3)の反応を利用する場合の炭酸ガスの放出開始温度は約1100℃と高いが、高温での炭酸ガスの吸収が可能であるという見地からは、Ba2TiO4と同様に有意義な炭酸ガス吸収材であるということができる。
なお、上記の式(1)の反応に基づいてBa329にCO2を吸収させるとBaWO4が生成するが、このBaWO4は、後述のように、炭酸ガス吸収能を持たない物質であることが確認されている。
Further, when the reactions of the above formulas (2) and (3) are used, the equilibrium temperature and the carbon dioxide gas releasing temperature when absorbing carbon dioxide are higher than when the reaction of (1) is used. .
That is, the release temperature of carbon dioxide when using the reaction of the above formula (2) is about 950 ° C. in an atmosphere having a partial pressure of carbon dioxide of 20 kPa. However, even in that case, the carbon dioxide gas can be released at a temperature lower than the release temperature in the case of using the conventional Ba 2 TiO 4 .
In addition, when the reaction of the above formula (3) is used, the carbon dioxide gas release start temperature is as high as about 1100 ° C., but from the viewpoint that carbon dioxide gas can be absorbed at a high temperature, Ba 2 TiO 4 and Similarly, it can be said that it is a significant carbon dioxide absorbent.
In addition, BaWO 4 is produced when Ba 3 W 2 O 9 absorbs CO 2 based on the reaction of the above formula (1). However, this BaWO 4 does not have carbon dioxide absorption ability as will be described later. It has been confirmed that it is a substance.

また、Ba(バリウム)とW(タングステン)を含む複合酸化物を、一般式BaXWO(3+X)で表した場合、Xは種々の値をとりうるが、その場合の結晶相は、X=1〜3の範囲では、後述のように、BaWO4,Ba329,Ba2WO5,およびBa3WO6の4種類の複合酸化物のいずれか1種、または、それらのうちの2以上の複合酸化物の混合物であることが確認されている。 Further, when a composite oxide containing Ba (barium) and W (tungsten) is represented by the general formula Ba X WO (3 + X) , X can take various values. In this case, the crystal phase is In the range of X = 1 to 3, as will be described later, any one of four kinds of complex oxides of BaWO 4 , Ba 3 W 2 O 9 , Ba 2 WO 5 , and Ba 3 WO 6 , or those Of these, it has been confirmed that it is a mixture of two or more complex oxides.

また、請求項2の炭酸ガス吸収材は、Ba329を主たる成分とし、Ba329と炭酸ガスとが接触してBaWO4を生成する反応、すなわち、上述の式(1)の反応に基づいて炭酸ガスの吸収が行われるので、低い温度での炭酸ガスの吸収、放出を効率よく行うことが可能になる。 The carbon dioxide absorbent of claim 2 is a reaction in which Ba 3 W 2 O 9 is a main component and Ba 3 W 2 O 9 and carbon dioxide come into contact with each other to produce BaWO 4 , that is, the above formula ( Since carbon dioxide is absorbed based on the reaction of 1), it is possible to efficiently absorb and release carbon dioxide at a low temperature.

また、請求項3炭酸ガス吸収材は、Ba2WO5を主たる成分とし、炭酸ガスの吸収が主として、上述の式(1)および(2)の反応に基づいて行われるので、炭酸ガス分圧20kPaの雰囲気中での放出温度は950℃となり、請求項2の場合よりは高くなるが、式(1)と(2)の反応の両方を利用することが可能になることから、より高い(8重量%以上)炭酸ガスの吸収・放出量を実現することが可能になる。 Further, the carbon dioxide gas absorbent is mainly composed of Ba 2 WO 5 , and the carbon dioxide gas is absorbed mainly based on the reactions of the above formulas (1) and (2). The release temperature in an atmosphere of 20 kPa is 950 ° C., which is higher than in the case of claim 2, but is higher because both reactions of formulas (1) and (2) can be used ( 8% by weight or more) It is possible to realize the absorption / release amount of carbon dioxide.

また、請求項4の炭酸ガス吸収材は、前記Ba3WO6を主たる成分とし、炭酸ガスの吸収が主として、上述の式(1),(2)および(3)の反応に基づいて行われるので、(3)の反応を利用して炭酸ガスを放出する場合には、炭酸ガスの放出温度は高くなるが(最高で1100℃を超える程度)、式(1),(2)および(3)の3つの反応を利用することが可能になることから、さらに高い炭酸ガスの吸収・放出量を実現することが可能になる。 The carbon dioxide absorbent of claim 4 is mainly composed of the Ba 3 WO 6 , and the absorption of carbon dioxide is mainly performed based on the reactions of the above formulas (1), (2) and (3). Therefore, when carbon dioxide gas is released using the reaction of (3), the carbon dioxide gas releasing temperature is high (about 1100 ° C. at the maximum), but the equations (1), (2) and (3 ) Can be utilized, and therefore, a higher carbon dioxide absorption / release amount can be realized.

また、請求項5の炭酸ガス分離方法は、請求項1に記載の炭酸ガス吸収材に、炭酸ガスを吸収させる工程と、炭酸ガスを吸収させた炭酸ガス吸収材から、炭酸ガス分圧20kPa以下、温度890℃以上の条件下で炭酸ガスを放出させる工程とを備えているため、高温下での炭酸ガスの吸収と、吸収した炭酸ガスの放出(炭酸ガス吸収材の再生)を効率よく行うことが可能で、この方法を用いることにより、気流からの炭酸ガスの分離を経済的に、しかも効率よく行うことが可能になる。   The carbon dioxide gas separation method according to claim 5 is a carbon dioxide gas absorbing material according to claim 1, wherein the carbon dioxide gas absorbing material absorbs carbon dioxide gas, and the carbon dioxide gas absorbing material absorbed carbon dioxide gas has a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa or less. And a step of releasing carbon dioxide under the condition of a temperature of 890 ° C. or higher, so that the absorption of carbon dioxide at a high temperature and the release of the absorbed carbon dioxide (regeneration of carbon dioxide absorbent) are efficiently performed. By using this method, it is possible to economically and efficiently separate carbon dioxide from the air stream.

また、請求項6の炭酸ガス分離方法は、Ba329を主たる成分とする請求項2に記載の炭酸ガス吸収材に炭酸ガスを吸収させて、BaWO4とBaCO3の混合物を生成させる工程と、前記炭酸ガス吸収材に吸収させた炭酸ガスを、炭酸ガス分圧20kPa以下、温度950℃以下の条件下で放出させる工程とを備えているので、上述の式(1)の反応を利用して、低温で、効率のよい炭酸ガスの分離を行うことが可能になる。 The carbon dioxide gas separation method according to claim 6 is characterized in that carbon dioxide gas is absorbed by the carbon dioxide gas absorbent according to claim 2 containing Ba 3 W 2 O 9 as a main component to produce a mixture of BaWO 4 and BaCO 3. And the step of releasing the carbon dioxide gas absorbed by the carbon dioxide absorbent under the conditions of a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa or less and a temperature of 950 ° C. or less, the reaction of the above formula (1) It is possible to efficiently separate carbon dioxide gas at a low temperature by using.

また、請求項7の炭酸ガス分離方法は、Ba2WO5を主たる成分とする請求項3に記載の炭酸ガス吸収材に炭酸ガスを吸収させて、BaWO4とBaCO3の混合物を生成させる工程と、前記炭酸ガス吸収材に吸収させた炭酸ガスを、炭酸ガス分圧20kPa以下、温度1100℃以下の条件下で放出させる工程とを備えているので、上述の式(1),(2)の反応を利用して、効率のよい炭酸ガスの分離を行うことが可能になる。
なお、式(1),(2)の反応の両方を利用するような条件(例えば炭酸ガス分圧20kPa、温度を1100℃まで上昇させる条件)で炭酸ガスの放出を行うようにした場合、一回の吸収、放出工程における炭酸ガスの吸収・放出量の多い、効率のよい炭酸ガスの分離を行うことが可能になる。
Further, the carbon dioxide gas separation method of claim 7 is a step of producing a mixture of BaWO 4 and BaCO 3 by absorbing carbon dioxide gas to the carbon dioxide gas absorbent material according to claim 3 containing Ba 2 WO 5 as a main component. And the step of releasing the carbon dioxide absorbed by the carbon dioxide absorbent under the conditions of a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa or less and a temperature of 1100 ° C. or less, the above formulas (1) and (2) By using this reaction, it becomes possible to efficiently separate carbon dioxide.
In the case where carbon dioxide gas is released under conditions that use both of the reactions of formulas (1) and (2) (for example, carbon dioxide partial pressure of 20 kPa and temperature is raised to 1100 ° C.), This makes it possible to perform efficient carbon dioxide gas separation with a large amount of carbon dioxide absorption / release in the single absorption / release process.

また、請求項8の炭酸ガス分離方法は、Ba3WO6を主たる成分とする請求項4に記載の炭酸ガス吸収材に炭酸ガスを吸収させて、BaWO4とBaCO3の混合物を生成させる工程と、前記炭酸ガス吸収材に吸収させた炭酸ガスを、炭酸ガス分圧20kPa以下、温度1150℃以下の条件下で放出させる工程とを備えているので、上述の式(1),(2),(3)の反応を利用して、効率のよい炭酸ガスの分離を行うことが可能になる。
なお、式(1),(2)および(3)のすべての反応を利用するような条件(例えば炭酸ガス分圧20kPa、温度を1150℃まで上昇させる条件)で炭酸ガスの放出を行うようにした場合、一回の吸収、放出工程における炭酸ガスの吸収・放出量がさらに多い、極めて効率のよい炭酸ガスの分離を行うことが可能になる。
Further, the carbon dioxide gas separation method of claim 8 is a step of producing a mixture of BaWO 4 and BaCO 3 by absorbing carbon dioxide gas to the carbon dioxide absorbent material according to claim 4 containing Ba 3 WO 6 as a main component. And the step of releasing the carbon dioxide absorbed by the carbon dioxide absorbent under the conditions of a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa or less and a temperature of 1150 ° C. or less, the above formulas (1) and (2) , (3) can be used to efficiently separate carbon dioxide.
Carbon dioxide gas is released under conditions that use all the reactions of formulas (1), (2), and (3) (for example, carbon dioxide partial pressure is 20 kPa and temperature is raised to 1150 ° C.). In this case, it is possible to perform an extremely efficient separation of carbon dioxide gas, which has a larger amount of carbon dioxide absorption / release in one absorption / release process.

以下に本発明の実施例を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。   Examples of the present invention will be described below to describe the features of the present invention in more detail.

[炭酸ガス吸収材の作製]
一般式:BaXWO(3+X)で表される複合酸化物として、X=1〜3の範囲でXの値を変化させ、本発明の炭酸ガス吸収材もその範囲に含まれる、上述の一般式:BaXWO(3+X)で表される複合酸化物を作製した。
具体的には、以下の手順で、一般式:BaXWO(3+X)で表される複合酸化物粉末である炭酸ガス吸収材を作製した。
[Production of carbon dioxide absorber]
As a composite oxide represented by the general formula: Ba X WO (3 + X) , the value of X is changed in the range of X = 1 to 3, and the carbon dioxide absorbent of the present invention is also included in the range. A composite oxide represented by the general formula: Ba X WO (3 + X) was prepared.
Specifically, a carbon dioxide absorbing material, which is a composite oxide powder represented by the general formula: Ba X WO (3 + X) , was prepared by the following procedure.

まず、BaCO3とWO3を所望の組成比X(X=1〜3)となるように容器内に装填し、これをボールミルにて2時間混合した。
それから、得られた粉末を1100℃/2時間の条件で焼成し、複合酸化物粉末を得た。
First, BaCO 3 and WO 3 were charged into a container so as to have a desired composition ratio X (X = 1 to 3), and mixed in a ball mill for 2 hours.
Then, the obtained powder was fired under conditions of 1100 ° C./2 hours to obtain a composite oxide powder.

そして、得られた複合酸化物粉末について、XRD(X線回折装置)による結晶相の同定を行った。その結果を表1に示す。   And about the obtained complex oxide powder, the crystal phase was identified by XRD (X-ray diffractometer). The results are shown in Table 1.

Figure 2009148724
Figure 2009148724

表1に示すように、それぞれのX値を有する複合酸化物が、BaWO4、Ba329、Ba2WO5、およびBa3WO6で表される複合酸化物または、その混合物であることが確認された。 As shown in Table 1, composite oxides having respective X values are composite oxides represented by BaWO 4 , Ba 3 W 2 O 9 , Ba 2 WO 5 , and Ba 3 WO 6 or mixtures thereof. It was confirmed that there was.

[特性の評価]
次に、各複合酸化物(炭酸ガス吸収材)のCO2吸収能の有無を確認するために、TG−DTA装置(熱重量分析−示差熱分析装置)を使用して、炭酸ガス分圧20kPaの雰囲気中で、700℃におけるCO2吸収能の有無を確認した。
その結果を表1に併せて示す。
[Characteristic evaluation]
Next, in order to confirm the presence or absence of CO 2 absorption ability of each composite oxide (carbon dioxide absorbent), carbon dioxide partial pressure of 20 kPa is used using a TG-DTA device (thermogravimetric analysis-differential thermal analyzer). The presence or absence of CO 2 absorption at 700 ° C. was confirmed.
The results are also shown in Table 1.

表1より、試料番号1のX=1.0の複合酸化物BaWO4は、CO2吸収能を有しないことが確認された。
また、試料番号2〜7の複合酸化物(炭酸ガス吸収材)にCO2を吸収させた後、各試料について、XRDによる結晶相の同定を行った。その結果、いずれも「BaWO4相とBaCO3相の混合物」の状態であることが確認された。
From Table 1, it was confirmed that X = 1.0 complex oxide BaWO 4 of sample number 1 did not have CO 2 absorption ability.
Further, after the CO 2 was absorbed by the composite oxides (carbon dioxide absorbers) of sample numbers 2 to 7, the crystal phase was identified by XRD for each sample. As a result, it was confirmed that all were in the state of “a mixture of BaWO 4 phase and BaCO 3 phase”.

以上の結果より、1.0<X≦3.0の範囲の組成において、一般式:BaXWO(3+X)で表される複合酸化物は炭酸ガス吸収材として機能することが確認された。 From the above results, it was confirmed that the composite oxide represented by the general formula: Ba X WO (3 + X) functions as a carbon dioxide absorbent in a composition in the range of 1.0 <X ≦ 3.0. It was.

次に、定比組成であるBa329,Ba2WO5,Ba3WO6の3種類の複合酸化物(炭酸ガス吸収材)について、700℃でCO2を吸収させた後、炭酸ガス分圧20kPaの雰囲気中でのCO2の放出挙動を調べた。
具体的には、TG−DTA装置を使用して、炭酸ガス分圧20kPaの雰囲気中で徐々に加熱しながら「700〜1200℃の間のCO2放出挙動」を測定した。その結果を図1に示す。
Next, after absorbing CO 2 at 700 ° C. with respect to three types of composite oxides (carbon dioxide absorbents) of Ba 3 W 2 O 9 , Ba 2 WO 5 , and Ba 3 WO 6 having a stoichiometric composition, The release behavior of CO 2 in an atmosphere of carbon dioxide partial pressure of 20 kPa was examined.
Specifically, using a TG-DTA apparatus, “CO 2 release behavior between 700 and 1200 ° C.” was measured while gradually heating in an atmosphere of carbon dioxide partial pressure of 20 kPa. The result is shown in FIG.

また、700〜1200℃におけるCO2放出反応の前後の結晶相をXRDにより同定した。
その結果、各放出工程において、下記の式(1),(2),(3)の左方向への反応が生起していることが確認された。なお、CO2の吸収工程では、各反応が逆向きに生起することはいうまでもない。
Ba329 + CO2 ⇔ 2BaWO4 + BaCO3 ……(1)
2Ba2WO5 + CO2 ⇔ Ba329 + BaCO3 ……(2)
Ba3WO6 + CO2 ⇔ Ba2WO5 + BaCO3 ……(3)
Further, the crystal phases before and after the CO 2 releasing reaction at 700 to 1200 ° C. were identified by XRD.
As a result, it was confirmed that reactions in the left direction of the following formulas (1), (2), and (3) occurred in each release step. In the CO 2 absorption step, it goes without saying that each reaction occurs in the opposite direction.
Ba 3 W 2 O 9 + CO 2 ⇔2BaWO 4 + BaCO 3 (1)
2Ba 2 WO 5 + CO 2 ⇔Ba 3 W 2 O 9 + BaCO 3 (2)
Ba 3 WO 6 + CO 2 B Ba 2 WO 5 + BaCO 3 ...... (3)

以上の結果より、以下のことが確認された。
まず、Ba329はCO2を吸収して2BaWO4+BaCO3となり(式(1)参照)、1段階の炭酸ガス放出反応(式(1)の左側への反応)でCO2を放出して、元のBa329に戻る。なお、図1より、1段階目のCO2放出反応は約890℃から生起することがわかる。
From the above results, the following was confirmed.
First, (see equation (1)) Ba 3 W 2 O 9 is next 2BaWO 4 + BaCO 3 absorbs CO 2, the CO 2 in the carbon dioxide gas releasing reaction in one step (reaction to the left side of equation (1)) Release and return to the original Ba 3 W 2 O 9 . It can be seen from FIG. 1 that the CO 2 release reaction in the first stage occurs from about 890 ° C.

また、Ba2WO5はCO2を吸収してBa329+BaCO3となり(式(2)参照)、生成したBa329がさらにCO2を吸収して2BaWO4+BaCO3となった後(式(1)参照)、2段階の反応(反応式(1)と(2)の左側への反応)でCO2を放出して、元のBa2WO5に戻る。なお、図1より、1段階目のCO2放出反応(式(1)の反応)は約875℃から生起し、2段階目のCO2放出反応(式(2)の反応)は約955℃から生起することがわかる。 Ba 2 WO 5 absorbs CO 2 and becomes Ba 3 W 2 O 9 + BaCO 3 (see formula (2)), and the generated Ba 3 W 2 O 9 further absorbs CO 2 to absorb 2BaWO 4 + BaCO 3. (See formula (1)), CO 2 is released in a two-stage reaction (reaction to the left side of the reaction formulas (1) and (2)), and the original Ba 2 WO 5 is restored. From FIG. 1, the first stage CO 2 release reaction (reaction of formula (1)) starts from about 875 ° C., and the second stage CO 2 release reaction (reaction of formula (2)) is about 955 ° C. It can be seen that

また、Ba3WO6はCO2を吸収してBa2WO5+BaCO3(式(3)参照)となり、生成したBa2WO5はさらにCO2を吸収してBa329+BaCO3となった後(式(2)参照)、生成したBa329がさらにCO2を吸収して2BaWO4+BaCO3となる(式(1)参照)。そして、3段階の反応(式(1),(2),(3)の左側への反応)でCO2を放出して、元のBa3WO6に戻る。なお、図1より、1段階目のCO2放出反応(式(1)の反応)は約880℃から生起し、2段階目のCO2放出反応(式(2)の反応)は約955℃から生起し、3段階目のCO2放出反応(式(3)の反応)は約1105℃から生起することがわかる。
なお、上述した、一般式:BaXWO(3+X)で表される炭酸ガス吸収材のXの値と生起するCO2放出反応の関係を表2にまとめて示す。
Ba 3 WO 6 absorbs CO 2 to become Ba 2 WO 5 + BaCO 3 (see formula (3)), and the generated Ba 2 WO 5 further absorbs CO 2 to absorb Ba 3 W 2 O 9 + BaCO 3. Then (see formula (2)), the generated Ba 3 W 2 O 9 further absorbs CO 2 and becomes 2BaWO 4 + BaCO 3 (see formula (1)). Then, CO 2 is released in a three-stage reaction (reaction to the left side of the formulas (1), (2), and (3)), and the original Ba 3 WO 6 is restored. From FIG. 1, the first stage CO 2 releasing reaction (reaction of formula (1)) starts from about 880 ° C., and the second stage CO 2 releasing reaction (reaction of formula (2)) is about 955 ° C. It can be seen that the third stage CO 2 release reaction (reaction of formula (3)) occurs from about 1105 ° C.
Table 2 summarizes the relationship between the X value of the carbon dioxide absorbent represented by the general formula: Ba X WO (3 + X) and the CO 2 release reaction that occurs.

Figure 2009148724
Figure 2009148724

以上の結果より、一般式:BaXWO(3+X)で表される複合酸化物のうち、Xが1.0を超える材料組成を選択することにより、上記の式(1)のCO2吸収・放出反応を利用することが可能になるため、例えば、700℃程度の温度でCO2を吸収した後、炭酸ガス分圧20kPaの雰囲気中において、最も低い場合には890℃からCO2を放出させて炭酸ガス吸収材を再生できることがわかる。 From the above results, by selecting a material composition in which X exceeds 1.0 among the composite oxides represented by the general formula: Ba X WO (3 + X) , CO 2 of the above formula (1) is selected. Since absorption / release reactions can be used, for example, after absorbing CO 2 at a temperature of about 700 ° C., in an atmosphere of carbon dioxide partial pressure of 20 kPa, CO 2 is reduced from 890 ° C. in the lowest case. It can be seen that the carbon dioxide absorbent can be regenerated and regenerated.

その際、1.0<X≦1.5の条件においては、炭酸ガス吸収材が吸収したCO2の全てを放出できる。一方、1.5<Xの場合には、上記の式(2)と(3)の反応による放出温度はより高い温度でしか起きないので、890℃では炭酸ガス吸収材が吸収したCO2のうちの一部のみを放出されることになる。もちろんさらに温度を上げると式(2),(3)の反応を生起させて、全てのCO2を放出させることができる。 At that time, under the condition of 1.0 <X ≦ 1.5, all of the CO 2 absorbed by the carbon dioxide absorbent can be released. On the other hand, when 1.5 <X, the release temperature due to the reaction of the above formulas (2) and (3) occurs only at a higher temperature, so at 890 ° C., the CO 2 absorbed by the carbon dioxide absorbent Only some of them will be released. Of course, when the temperature is further raised, the reactions of the formulas (2) and (3) can be caused to release all the CO 2 .

<炭酸ガスの吸収・放出試験1>
上記実施例1における炭酸ガス吸収材の作製方法に準じて、一般式:BaXWO(3+X)におけるXの値が1.5の複合酸化物であるBa329(炭酸ガス吸収材)を作製した。
それから、この炭酸ガス吸収材を用いて、被処理ガスの炭酸ガス分圧20kPa、温度700℃の条件でCO2の吸収を行った。
<Carbon dioxide absorption / release test 1>
In accordance with the method for producing the carbon dioxide absorbent in Example 1 above, Ba 3 W 2 O 9 (carbon dioxide gas), which is a composite oxide having a value of X of 1.5 in the general formula: Ba x WO (3 + X) Absorbent) was prepared.
Then, using this carbon dioxide absorbent, CO 2 was absorbed under the conditions of a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa and a temperature of 700 ° C. of the gas to be treated.

その結果、上記の式(1)の反応が進行することにより、4.8重量%のCO2吸収を行うことができた。 As a result, 4.8% by weight of CO 2 was absorbed by the progress of the reaction of the above formula (1).

次いで、温度を上昇させて、炭酸ガス分圧20kPaの雰囲気中におけるCO2放出挙動を調べた。その結果、890℃からCO2の放出が開始することが確認された。このことは、図1からも理解できるところである。 Next, the temperature was raised, and the CO 2 release behavior in an atmosphere with a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa was examined. As a result, it was confirmed that the release of CO 2 started from 890 ° C. This can be understood from FIG.

<炭酸ガスの吸収・放出試験2>
上記実施例1における炭酸ガス吸収材の作製方法に準じて、一般式:BaXWO(3+X)におけるXの値が2.0の複合酸化物であるBa2WO5(炭酸ガス吸収材)を作製した。
それから、この炭酸ガス吸収材を用いて、被処理ガスの炭酸ガス分圧20kPa、温度700℃の条件でCO2の吸収を行った。
<Carbon dioxide absorption / release test 2>
In accordance with the method for producing the carbon dioxide absorbent in Example 1 above, Ba 2 WO 5 (carbon dioxide absorbent) which is a composite oxide having a value of X of 2.0 in the general formula: Ba x WO (3 + X) ) Was produced.
Then, using this carbon dioxide absorbent, CO 2 was absorbed under the conditions of a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa and a temperature of 700 ° C. of the gas to be treated.

その結果、上記の式(1)と(2)の反応が進行することにより、8.2重量%のCO2吸収を行うことができた。
次いで、温度を上昇させて、炭酸ガス分圧20kPaの雰囲気中におけるCO2放出挙動を調べた。その結果、約890℃から第1段階のCO2の放出が開始すること、約950℃からCO2の放出が開始することが確認された。このことは、図1からも理解できるところである。
As a result, as the reactions of the above formulas (1) and (2) proceeded, it was possible to absorb 8.2% by weight of CO 2 .
Next, the temperature was raised, and the CO 2 release behavior in an atmosphere with a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa was examined. As a result, the approximately 890 ° C. for CO 2 of the first-stage release is initiated, it was confirmed that the release of CO 2 is started from about 950 ° C.. This can be understood from FIG.

<炭酸ガスの吸収・放出試験3>
また、上記の炭酸ガスの吸収・放出試験2の炭酸ガス吸収材と同じ炭酸ガス吸収材を用いて、以下の吸収・放出条件において、CO2の吸収・放出を連続して15回繰り返して行った。
なお、CO2の放出工程では、キャリアガスとしてN2ガスを供給しながらCO2の放出を行った。
(吸収条件)
温度 :700℃
被処理ガス :CO2:20vol%/N2:80vol%
吸収時間 :30分間
操作圧力 :常圧
(放出条件)
温度 :800℃
キャリアガス:N2
放出時間 :30分間
操作圧力 :常圧
<CO2 absorption / release test 3>
In addition, using the same carbon dioxide absorbent as the carbon dioxide absorbent of above carbon dioxide absorption / release test 2, CO 2 absorption / release was repeated 15 times continuously under the following absorption / release conditions. It was.
In the the CO 2 release steps were performed the release of CO 2 while supplying N 2 gas as a carrier gas.
(Absorption conditions)
Temperature: 700 ° C
Gas to be treated: CO 2 : 20 vol% / N 2 : 80 vol%
Absorption time: 30 minutes Operating pressure: Normal pressure (release conditions)
Temperature: 800 ° C
Carrier gas: N 2
Release time: 30 minutes Operating pressure: Normal pressure

上記の試験の結果、図2に示すように、繰り返しによるCO2の吸収量の減少は認められず、安定したCO2の吸収・放出挙動を示すことが確認された。
また、N2気流中においては、CO2の放出が800℃で30分以内に完了し、炭酸ガス吸収材の再生が行われることが確認できた。
As a result of the above test, as shown in FIG. 2, it was confirmed that the CO 2 absorption amount was not decreased by repetition, and stable absorption / release behavior of CO 2 was exhibited.
Further, in the N 2 gas stream, it was confirmed that the release of CO 2 was completed within 30 minutes at 800 ° C., and the carbon dioxide absorbent was regenerated.

<比較例1>
上記実施例1における炭酸ガス吸収材の作製方法に準じて、一般式:BaXWO(3+X)におけるXの値が1.0の複合酸化物であるBaWO4を作製した。
それから、このBaWO4を用いて、炭酸ガス分圧20kPaの雰囲気中、700℃の条件でCO2の吸収試験を行ったところ、CO2の吸収が認められず、BaWO4は炭酸ガス吸収能を有していないことが確認された。
<Comparative Example 1>
In accordance with the method for producing the carbon dioxide absorbent in Example 1, BaWO 4 , which is a composite oxide having a value of X of 1.0 in the general formula: Ba x WO (3 + X), was produced.
Then, using this BaWO 4, in an atmosphere of carbon dioxide gas partial pressure 20 kPa, was subjected to absorption test of CO 2 under the conditions of 700 ° C., the absorption of CO 2 is not observed, BaWO 4 is a carbon dioxide gas absorption ability It was confirmed that they do not have.

<比較例2>
比較用の炭酸ガス吸収材として、Ba2TiO4を合成した。そして、この比較用の炭酸ガス吸収材を用いて、炭酸ガス分圧20kPaの雰囲気中、700℃の条件でCO2吸収を行った。このとき、下記の式(A)の反応によりCO2が吸収され、BaTiO3とBaCO3が生成した。
Ba2TiO4 + CO2 ⇔ BaTiO3 + BaCO3 ……(A)
次いで、温度を上昇させて、炭酸ガス分圧20kPaの雰囲気中におけるCO2放出挙動を調べた。その結果を図3に示す。
なお、図3には、本発明の炭酸ガス吸収材であるBa2WO5に炭酸ガス吸収材を吸収させた後のCO2の放出挙動を併せて示している。
<Comparative example 2>
Ba 2 TiO 4 was synthesized as a carbon dioxide absorbent for comparison. Then, using the carbon dioxide gas absorbent for the comparison, in an atmosphere of carbon dioxide gas partial pressure 20 kPa, was CO 2 absorption under the condition of 700 ° C.. At this time, CO 2 was absorbed by the reaction of the following formula (A), and BaTiO 3 and BaCO 3 were produced.
Ba 2 TiO 4 + CO 2 B BaTiO 3 + BaCO 3 ...... (A)
Next, the temperature was raised, and the CO 2 release behavior in an atmosphere with a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa was examined. The result is shown in FIG.
FIG. 3 also shows the CO 2 release behavior after Ba 2 WO 5 which is the carbon dioxide absorbent of the present invention absorbs the carbon dioxide absorbent.

図3に示すように、炭酸ガス吸収材としてBa2TiO4を用いた場合には1030℃付近からCO2の放出が開始することが確認された。
これに対し、本発明の炭酸ガス吸収材であるBa2WO5を用いてCO2を吸収させた場合には、1段階目のCO2の放出が約890℃から開始し、2段階目の形の放出が約950℃から開始している。
この結果より、炭酸ガス吸収材としてBa2TiO4を用いた場合に比べて、Ba2WO5を用いた場合には、低い温度でCO2の放出が行われることがわかる。
As shown in FIG. 3, when Ba 2 TiO 4 was used as the carbon dioxide gas absorbent, it was confirmed that CO 2 emission started from around 1030 ° C.
On the other hand, when CO 2 is absorbed using Ba 2 WO 5 which is the carbon dioxide absorbent of the present invention, the first stage of CO 2 release starts at about 890 ° C., and the second stage. Form release begins at about 950 ° C.
From this result, it can be seen that CO 2 is released at a lower temperature when Ba 2 WO 5 is used than when Ba 2 TiO 4 is used as the carbon dioxide absorbent.

[本発明の炭酸ガス分離方法を実施するのに用いられる炭酸ガス分離装置]
図4は、本発明の炭酸ガス分離方法を実施する際に用いられる、本発明の炭酸ガス吸収材を用いた炭酸ガス分離装置の一例を示す概略構成図である。
[Carbon dioxide separation device used for carrying out the carbon dioxide separation method of the present invention]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of a carbon dioxide separator using the carbon dioxide absorbent of the present invention, which is used when the carbon dioxide separation method of the present invention is carried out.

この炭酸ガス分離装置は、燃焼排ガス(CO2を含有する原料ガス)中のCO2を炭酸ガス吸収材により吸収、分離した後、CO2を吸収した炭酸ガス吸収材からCO2を放出させて回収するための炭酸ガス分離装置であり、燃焼排ガスの流れを切り替える切替弁10と、炭酸ガス吸収機構部および炭酸ガス放出機構部として機能する二つの機構部A,Bを備えている。なお、図4は、切替弁10により、左側の機構部Aに炭酸ガス含有ガス(原料ガス)が供給されるように設定された状態を示しており、左側の機構部Aが炭酸ガス吸収機構部として機能し、右側の機構部BがCO2を放出させる炭酸ガス放出機構部として機能する状態を示している。 The carbon dioxide separation apparatus, the absorption of CO 2 in the (feed gas containing CO 2) flue gas by carbon dioxide gas absorbent, after separation, by releasing CO 2 from the carbon dioxide-absorbing material that has absorbed CO 2 This is a carbon dioxide separation device for recovery, and includes a switching valve 10 that switches the flow of combustion exhaust gas, and two mechanism parts A and B that function as a carbon dioxide absorption mechanism part and a carbon dioxide release mechanism part. FIG. 4 shows a state in which the switching valve 10 is set so that carbon dioxide-containing gas (raw material gas) is supplied to the left mechanism A, and the left mechanism A is the carbon dioxide absorption mechanism. It shows a state in which the right mechanism part B functions as a carbon dioxide gas release mechanism part that releases CO 2 .

各機構部AおよびBはいずれも、容器11と、ヒータ12と、容器11の内部に充填された炭酸ガス吸収材3とを備えており、ヒータ12により容器11内の炭酸ガス吸収材3を加熱することができるように構成されている。そして、機構部Aに燃焼排ガスが供給されるように切替弁10を切り替えて燃焼排ガスを供給することにより、機構部AでCO2の吸収が行なわれる。 Each mechanism A and B includes a container 11, a heater 12, and a carbon dioxide absorbent 3 filled in the container 11, and the carbon dioxide absorbent 3 in the container 11 is removed by the heater 12. It is comprised so that it can heat. Then, by switching the switching valve 10 so that the combustion exhaust gas is supplied to the mechanism part A and supplying the combustion exhaust gas, the mechanism part A absorbs CO 2 .

一方、機構部(炭酸ガス放出機構部)Bでは、ヒータ12により容器11内の炭酸ガス吸収状態の炭酸ガス吸収材3を加熱し、例えば容器11の出口側から真空吸引して、圧力を1000Pa以下の減圧状態(例えば100Pa)とすることで炭酸ガス吸収材3からCO2が放出され、放出されたCO2が高濃度で回収されるとともに、CO2を吸収した炭酸ガス吸収材3が再生され、再使用に供されることになる。なお真空吸引以外の方法として、CO2分圧の低いガスを流通させて材料を再生する方法を用いることも可能である。 On the other hand, in the mechanism part (carbon dioxide release mechanism part) B, the carbon dioxide absorbing material 3 in the carbon dioxide absorbing state in the container 11 is heated by the heater 12, and vacuum suction is performed from the outlet side of the container 11, for example, and the pressure is 1000 Pa. By setting the following reduced pressure state (for example, 100 Pa), CO 2 is released from the carbon dioxide absorbent 3, and the released CO 2 is recovered at a high concentration, and the carbon dioxide absorbent 3 that has absorbed CO 2 is regenerated. And will be used again. As a method other than vacuum suction, it is also possible to use a method of recycling a material by circulating a gas having a low CO 2 partial pressure.

この炭酸ガス分離装置を用いることにより、本発明の炭酸ガス吸収材を用いて、本発明の炭酸ガス分離方法を確実に実施することが可能になり、効率よく炭酸ガスの分離を行うことができる。   By using this carbon dioxide separation device, it becomes possible to reliably carry out the carbon dioxide separation method of the present invention using the carbon dioxide absorbent of the present invention, and the carbon dioxide can be separated efficiently. .

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の炭酸ガス吸収材を一般式:BaXWO(3+X)で表した場合におけるXの値、CO2の吸収条件および放出条件などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。 The present invention is not limited to the above examples, the general formula carbon dioxide gas absorbent of the present invention: Ba X WO value of X in the case where expressed by (3 + X), the absorption conditions of the CO 2 Various applications and modifications can be made within the scope of the invention with respect to the release conditions and the like.

本発明によれば、リチウムシリケートを用いる場合よりも高い温度でCO2を吸収することが可能で、かつ、Ba2TiO4を用いる場合と比べて、低い温度からCO2の吸収、放出が可能な炭酸ガス吸収材を提供することが可能になるとともに、該炭酸ガス吸収材を用いて効率よく炭酸ガスの分離を行うことができる。
したがって、本発明は、工場において発生する燃焼排ガス中のCO2の除去や、エンジンから排出される排ガス中のCO2の除去をはじめ、種々の分野で発生するCO2を含むガスからのCO2の分離に広く適用することが可能である。
According to the present invention, CO 2 can be absorbed at a higher temperature than when lithium silicate is used, and CO 2 can be absorbed and released at a lower temperature than when Ba 2 TiO 4 is used. In addition, it is possible to provide a carbon dioxide gas absorbent, and it is possible to efficiently separate carbon dioxide using the carbon dioxide absorbent.
Accordingly, the present invention is the removal or CO 2 in the combustion exhaust gas generated at the factory, including removal of CO 2 in the exhaust gas discharged from the engine, CO 2 from a gas containing CO 2 that occurs in a variety of fields It can be widely applied to the separation of

本発明の実施例にかかる炭酸ガス吸収材のCO2放出挙動を示す図である。It is a diagram showing a CO 2 release behavior of carbon dioxide gas absorbent according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例にかかる炭酸ガス吸収材を用いてCO2の吸収・放出を繰り返して行った場合の挙動を示す図である。It is a diagram showing the behavior when were repeated absorption and release of embodiments using such carbon dioxide absorbent in Example CO 2 of the present invention. 本発明の実施例にかかる炭酸ガス吸収材(Ba2WO5(X=2.0))と比較用の炭酸ガス吸収材(Ba2TiO4)を用いた場合のCO2放出挙動を示す図である。Shows the CO 2 release behavior in the case of using the carbon dioxide absorbent according (Ba 2 WO 5 (X = 2.0)) and carbon dioxide gas absorbent for comparison (Ba 2 TiO 4) to an embodiment of the present invention It is. 本発明の炭酸ガス吸収材を用いた炭酸ガス分離装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the carbon dioxide separator using the carbon dioxide absorber of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ガス吸収管
2 ヒータ
3 炭酸ガス吸収材
10 切替弁
11 容器
12 ヒータ
A,B 機構部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas absorption pipe 2 Heater 3 Carbon dioxide gas absorption material 10 Switching valve 11 Container 12 Heater A, B Mechanism part

Claims (8)

一般式:Ba329、Ba2WO5、およびBa3WO6で表される複合酸化物のうちの少なくとも一種を含有することを特徴とする炭酸ガス吸収材。 A carbon dioxide gas absorbent comprising at least one of complex oxides represented by the general formula: Ba 3 W 2 O 9 , Ba 2 WO 5 , and Ba 3 WO 6 . 前記Ba329を主たる成分とし、炭酸ガスの吸収が主として、
(a)前記Ba329と炭酸ガスとが接触してBaWO4を生成する反応
に基づいて行われることを特徴とする請求項1記載の炭酸ガス吸収材。
The main component is Ba 3 W 2 O 9 , and absorption of carbon dioxide gas is mainly,
2. The carbon dioxide absorbent according to claim 1, wherein the carbon dioxide absorbent is performed on the basis of (a) a reaction in which Ba 3 W 2 O 9 and carbon dioxide come into contact to produce BaWO 4 .
前記Ba2WO5を主たる成分とし、炭酸ガスの吸収が主として、
(a)前記Ba2WO5と炭酸ガスとが接触してBa329を生成する反応、および、
(b)前記(a)の反応で生成した前記Ba329と炭酸ガスとが接触してBaWO4を生成する反応
に基づいて行われることを特徴とする請求項1記載の炭酸ガス吸収材。
The main component is Ba 2 WO 5 , mainly absorbing carbon dioxide gas,
(a) a reaction in which Ba 2 WO 5 and carbon dioxide contact with each other to form Ba 3 W 2 O 9 , and
The carbon dioxide gas according to claim 1, wherein the carbon dioxide gas is formed based on (b) a reaction in which the Ba 3 W 2 O 9 produced in the reaction of (a) is contacted with carbon dioxide gas to produce BaWO 4. Absorber.
前記Ba3WO6を主たる成分とし、炭酸ガスの吸収が主として、
(a)前記Ba3WO6と炭酸ガスとが接触してBa2WO5を生成する反応、
(b)前記(a)の反応で生成した前記Ba2WO5と炭酸ガスとが接触してBa329を生成する反応、および、
(c)前記(b)の反応で生成した前記Ba329と炭酸ガスとが接触してBaWO4を生成する反応
に基づいて行われることを特徴とする請求項1記載の炭酸ガス吸収材。
The main component of the Ba 3 WO 6 is absorption of carbon dioxide gas,
(a) a reaction in which Ba 3 WO 6 and carbon dioxide contact with each other to form Ba 2 WO 5 ;
(b) a reaction in which the Ba 2 WO 5 produced in the reaction of (a) is contacted with carbon dioxide to produce Ba 3 W 2 O 9 , and
The carbon dioxide gas according to claim 1, which is carried out based on a reaction in which (c) the Ba 3 W 2 O 9 produced in the reaction of (b) and carbon dioxide gas come into contact to produce BaWO 4. Absorber.
請求項1に記載の炭酸ガス吸収材に、炭酸ガスを吸収させる工程と、
炭酸ガスを吸収させた前記炭酸ガス吸収材から、炭酸ガス分圧20kPa以下、温度890℃以上の条件下で炭酸ガスを放出させる工程と
を具備することを特徴とする炭酸ガス分離方法。
A step of absorbing carbon dioxide in the carbon dioxide absorbent according to claim 1;
And a step of releasing carbon dioxide from the carbon dioxide absorbent that has absorbed carbon dioxide under the conditions of a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa or less and a temperature of 890 ° C. or more.
請求項2に記載の炭酸ガス吸収材に炭酸ガスを吸収させて、BaWO4とBaCO3の混合物を生成させる工程と、
前記工程で炭酸ガス吸収材に吸収させた炭酸ガスを、炭酸ガス分圧20kPa以下、温度950℃以下の条件下で放出させる工程と
を具備することを特徴とする炭酸ガス分離方法。
A step of causing carbon dioxide gas to be absorbed by the carbon dioxide absorbent according to claim 2 to produce a mixture of BaWO 4 and BaCO 3 ;
And a step of releasing the carbon dioxide gas absorbed in the carbon dioxide absorbent in the above step under conditions of a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa or less and a temperature of 950 ° C. or less.
請求項3に記載の炭酸ガス吸収材に炭酸ガスを吸収させて、BaWO4とBaCO3の混合物を生成させる工程と、
前記工程で炭酸ガス吸収材に吸収させた炭酸ガスを、炭酸ガス分圧20kPa以下、温度1100℃以下の条件下で放出させる工程と
を具備することを特徴とする炭酸ガス分離方法。
A step of causing the carbon dioxide gas absorbent of claim 3 to absorb carbon dioxide to produce a mixture of BaWO 4 and BaCO 3 ;
And a step of releasing the carbon dioxide gas absorbed by the carbon dioxide absorbent in the above step under the conditions of a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa or less and a temperature of 1100 ° C. or less.
請求項4に記載の炭酸ガス吸収材に炭酸ガスを吸収させて、BaWO4とBaCO3の混合物を生成させる工程と、
前記工程で炭酸ガス吸収材に吸収させた炭酸ガスを、炭酸ガス分圧20kPa以下、温度1150℃以下の条件下で放出させる工程と
を具備することを特徴とする炭酸ガス分離方法。
A step of causing carbon dioxide gas to be absorbed by the carbon dioxide absorbent according to claim 4 to produce a mixture of BaWO 4 and BaCO 3 ;
And a step of releasing the carbon dioxide gas absorbed in the carbon dioxide absorbent in the above step under the conditions of a carbon dioxide partial pressure of 20 kPa or less and a temperature of 1150 ° C. or less.
JP2007330552A 2007-12-21 2007-12-21 Carbon dioxide absorbent and carbon dioxide separation method using it Withdrawn JP2009148724A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007330552A JP2009148724A (en) 2007-12-21 2007-12-21 Carbon dioxide absorbent and carbon dioxide separation method using it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007330552A JP2009148724A (en) 2007-12-21 2007-12-21 Carbon dioxide absorbent and carbon dioxide separation method using it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009148724A true JP2009148724A (en) 2009-07-09

Family

ID=40918550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007330552A Withdrawn JP2009148724A (en) 2007-12-21 2007-12-21 Carbon dioxide absorbent and carbon dioxide separation method using it

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009148724A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103433031A (en) * 2013-09-05 2013-12-11 桂林理工大学 Visible-light-responsive photocatalyst Ba3W2O9 and preparation method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103433031A (en) * 2013-09-05 2013-12-11 桂林理工大学 Visible-light-responsive photocatalyst Ba3W2O9 and preparation method thereof
CN103433031B (en) * 2013-09-05 2015-09-23 桂林理工大学 Visible light-responded photocatalyst Ba 3w 2o 9and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3988787B2 (en) Carbon dioxide absorbing material and carbon dioxide absorbing method using the same
JP3938212B2 (en) Carbon dioxide absorbent, carbon dioxide separation method using the same, and carbon dioxide separator
JP4427498B2 (en) Carbon dioxide absorber and carbon dioxide separator
JP5457962B2 (en) Carbon dioxide capture material
JP4648977B2 (en) Halide scavenger for high temperature applications
JP2006298707A (en) Method for separating and recovering carbon dioxide and separating and recovering apparatus of carbon dioxide
WO2018227081A1 (en) Carbon dioxide removal using lithium borate
JP4496208B2 (en) Carbon dioxide absorbent, carbon dioxide separator and reformer
JP2009106812A (en) Carbon dioxide absorber, carbon dioxide separator, reformer and producing method of carbon dioxide absorber
JPH10272336A (en) Carbon dioxide-absorbing material, and method for separating and recovering carbon dioxide in exhaust gas
JP4746457B2 (en) Carbon dioxide absorber, carbon dioxide separator and reformer
JP2009148724A (en) Carbon dioxide absorbent and carbon dioxide separation method using it
JP2004358390A (en) Carbon dioxide absorbing material
JP4819099B2 (en) Carbon dioxide absorbent, carbon dioxide separation and recovery device, and carbon dioxide separation and recovery method
JP5044973B2 (en) Carbon dioxide absorbing material, method for producing the same, and carbon dioxide absorbing method
JPH1190219A (en) Carbon dioxide absorbing material
US11305229B1 (en) CO2 sorbent materials for advanced carbon capture technologies and dielectric barrier discharge (DBD) plasma based processes
US7799720B2 (en) Method of regenerating carbon dioxide gas absorbent
JP2008080211A (en) Carbon dioxide absorber, carbon dioxide separating method using the same, and carbon dioxide separation apparatus
JP3761371B2 (en) Carbon dioxide absorber and combustion device
JP2005021781A (en) Carbon dioxide absorption material, production method for carbon dioxide absorption material, absorption method for carbon dioxide, carbon dioxide separation method, and carbon dioxide separation apparatus
JP2008104992A (en) Carbon dioxide absorber, carbon dioxide separation method and carbon dioxide separation apparatus using the same
JP3850843B2 (en) Carbon dioxide absorbing material, carbon dioxide absorbing method, carbon dioxide absorbing device, carbon dioxide separating device, and method for producing lithium composite oxide
JP2005081328A (en) Halogen gas absorbing material, removal method of halogen gas and apparatus for treating halogen gas
JP2008142635A (en) Carbon dioxide gas-absorbing material, and carbon dioxide gas separation method and apparatus using the gas-absorbing material

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20110301