JP2018051505A - Method for producing adsorbent body, and carbon dioxide removing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸着体の製造方法、及び、二酸化炭素の除去方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an adsorbent and a method for removing carbon dioxide.
近年、温室効果ガスの排出による地球温暖化が世界的な問題となっている。温室効果ガスとしては、二酸化炭素(CO2)、メタン(CH4)、フロン類(CFCs等)などが挙げられる。温室効果ガスの中でも二酸化炭素の影響が最も大きく、二酸化炭素(例えば、火力発電所、製鉄所等から排出される二酸化炭素)の除去方法の構築が求められている。 In recent years, global warming due to greenhouse gas emissions has become a global problem. Examples of the greenhouse gas include carbon dioxide (CO 2 ), methane (CH 4 ), and chlorofluorocarbons (CFCs and the like). Among the greenhouse gases, carbon dioxide has the greatest influence, and construction of a method for removing carbon dioxide (for example, carbon dioxide discharged from thermal power plants, steelworks, etc.) is required.
また、二酸化炭素は人体に影響を与えることが知られており、例えば、二酸化炭素を高濃度に含むガスを吸引した場合には、眠気、健康被害等を引き起こす。人の密度が高い空間(ビル、車輛等)においては、人の呼気により室内の二酸化炭素濃度(以下、場合により「CO2濃度」という)が上昇しやすく、換気することでCO2濃度を調整する場合がある。 Carbon dioxide is known to affect the human body. For example, when a gas containing carbon dioxide at a high concentration is sucked, drowsiness, health damage and the like are caused. In spaces with high human density (buildings, vehicles, etc.), the concentration of carbon dioxide in the room (hereinafter referred to as “CO 2 concentration” in some cases) is likely to increase due to human expiration, and the CO 2 concentration is adjusted by ventilation. There is a case.
室内空気と外気とを素早く換気するためには、ブロア等の送風装置を稼働させる必要がある。また、外から取り込む空気(外気)は温度及び湿度が調整されていないため、夏季には冷房を稼働させ、冬季には暖房を稼働させる必要がある。これらの理由から、室内のCO2濃度上昇は、空調に伴う消費電力の増加の要因となっている。 In order to quickly ventilate indoor air and outside air, it is necessary to operate a blower such as a blower. Moreover, since the temperature and humidity of the air taken in from the outside (outside air) are not adjusted, it is necessary to operate the cooling in the summer and to operate the heating in the winter. For these reasons, an increase in indoor CO 2 concentration is a factor in increasing power consumption associated with air conditioning.
換気による室内の二酸化炭素の減少量(CO2減少量)は、下記式で表される。下記式において、左辺のCO2減少量が、人の呼気によるCO2増加量と同等であればCO2濃度を一定に保つことができる。
CO2減少量=(室内のCO2濃度−外気のCO2濃度)×換気量
The amount of reduction of carbon dioxide in the room due to ventilation (CO 2 reduction amount) is expressed by the following equation. In the following equation, the CO 2 concentration can be kept constant if the amount of CO 2 decrease on the left side is equivalent to the amount of CO 2 increase due to human expiration.
CO 2 reduction amount = (CO 2 concentration in the chamber - external air CO 2 concentration) × ventilation
しかしながら、近年では、外気のCO2濃度が増加しているため、室内とのCO2濃度差が小さくなっている。そのため、CO2濃度を調整するために必要な換気量も増加している。今後、外気のCO2濃度が更に増加した場合、換気によるCO2濃度の調整では消費電力が増加すると考えられる。 However, in recent years, since the CO 2 concentration in the outside air has increased, the difference in CO 2 concentration from the room has become smaller. For this reason, the amount of ventilation required to adjust the CO 2 concentration is also increasing. In the future, when the CO 2 concentration in the outside air further increases, it is considered that the power consumption increases by adjusting the CO 2 concentration by ventilation.
前記課題は、外気との換気により生じるものである。そのため、換気以外の方法を用いて二酸化炭素を選択的に除去できれば、換気量を低減でき、結果として、空調に伴う消費電力を低減できる可能性がある。 The said subject arises by ventilation with external air. Therefore, if carbon dioxide can be selectively removed using a method other than ventilation, the amount of ventilation can be reduced, and as a result, power consumption associated with air conditioning may be reduced.
また、空気の存在する外気から遮蔽された空間(宇宙ステーション、潜水艇等)においては、外気と室内空気との換気が困難であるため、換気以外の方法により二酸化炭素を選択的に除去する必要がある。 Also, in spaces (air stations, submersibles, etc.) shielded from the outside air in which air exists, it is difficult to ventilate the outside air and room air, so it is necessary to selectively remove carbon dioxide by methods other than ventilation. There is.
前記課題の解決策としては、例えば、化学吸収法、物理吸収法、膜分離法、吸着分離法、深冷分離法等により二酸化炭素を除去する方法が挙げられる。例えば、CO2吸着剤(以下、単に「吸着剤」という。)を用いて二酸化炭素を分離及び回収する方法(CO2分離回収法)が挙げられる。吸着剤としては、例えば、ゼオライトが知られている(例えば、下記特許文献1参照)。
Examples of a solution to the problem include a method of removing carbon dioxide by a chemical absorption method, a physical absorption method, a membrane separation method, an adsorption separation method, a cryogenic separation method, or the like. For example, a method of separating and recovering carbon dioxide using a CO 2 adsorbent (hereinafter simply referred to as “adsorbent”) (CO 2 separation and recovery method) can be mentioned. For example, zeolite is known as an adsorbent (see, for example,
ところで、吸着剤を用いて処理対象ガスから二酸化炭素を除去する場合、吸着剤が付着した基材を備える吸着体を用いることがある。この場合、吸着剤を基材に付着させやすい観点から、バインダーを用いて吸着剤を基材に付着させることがある。そして、吸着体を用いた二酸化炭素の除去方法に対しては、二酸化炭素の除去効率を向上させる観点から、吸着剤に対する二酸化炭素の吸着量を向上させることが求められており、バインダーを用いつつ二酸化炭素の吸着量を向上させることが求められている。 By the way, when removing carbon dioxide from the gas to be treated using an adsorbent, an adsorbent including a base material to which the adsorbent is attached may be used. In this case, from the viewpoint of easily adsorbing the adsorbent to the substrate, the adsorbent may be adhered to the substrate using a binder. And, for the carbon dioxide removal method using an adsorbent, from the viewpoint of improving the carbon dioxide removal efficiency, it is required to improve the amount of carbon dioxide adsorbed to the adsorbent, while using a binder. There is a need to improve the amount of carbon dioxide adsorbed.
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、バインダーを用いつつ、二酸化炭素の吸着量を向上させることが可能な吸着体の製造方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、前記吸着体を用いた二酸化炭素の除去方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the manufacturing method of the adsorbent which can improve the adsorption amount of a carbon dioxide, using a binder. Furthermore, an object of the present invention is to provide a method for removing carbon dioxide using the adsorbent.
本発明に係る吸着体の製造方法は、基材と、当該基材に付着した吸着剤と、を備える吸着体の製造方法であって、バインダーが付着した基材と、セリウム化合物(セリウム酸化物を除く)と、を接触させる接触工程と、前記セリウム化合物を焼成して、セリウム酸化物を含有する吸着剤を得る工程と、を備える。 The method for producing an adsorbent according to the present invention is a method for producing an adsorbent comprising a base material and an adsorbent attached to the base material, the base material having a binder attached thereto, and a cerium compound (cerium oxide). And a step of contacting the cerium compound to obtain an adsorbent containing cerium oxide.
本発明に係る吸着体の製造方法によれば、バインダーを用いつつ、吸着剤に対する二酸化炭素の吸着量を向上させることができる。本発明に係る吸着体の製造方法によれば、バインダーを用いつつ、優れたCO2吸着性(二酸化炭素の吸着性、二酸化炭素の捕捉能)を得ることができる。 According to the method for producing an adsorbent according to the present invention, the amount of carbon dioxide adsorbed on the adsorbent can be improved while using the binder. According to the method for producing an adsorbent according to the present invention, it is possible to obtain excellent CO 2 adsorbability (carbon dioxide adsorbability, carbon dioxide scavenging ability) while using a binder.
ところで、ゼオライト等の従来の吸着剤を用いる方法では、処理対象ガスのCO2濃度が低い場合において、二酸化炭素の除去効率が低下する傾向がある。一方、本発明に係る吸着体の製造方法によれば、処理対象ガスのCO2濃度が低い場合において、吸着剤に対する二酸化炭素の吸着量を向上させることができる。この場合、処理対象ガスのCO2濃度が低い場合において、効率的に二酸化炭素を除去することができる。 By the way, in the method using a conventional adsorbent such as zeolite, when the CO 2 concentration of the gas to be treated is low, the carbon dioxide removal efficiency tends to decrease. On the other hand, according to the method for producing an adsorbent according to the present invention, the amount of carbon dioxide adsorbed on the adsorbent can be improved when the CO 2 concentration of the gas to be treated is low. In this case, carbon dioxide can be efficiently removed when the CO 2 concentration of the gas to be treated is low.
本発明に係る吸着体の製造方法は、接触工程の前に、基材とバインダーとを接触させる工程を更に備えていてもよい。 The manufacturing method of the adsorbent according to the present invention may further include a step of bringing the base material and the binder into contact before the contacting step.
前記セリウム化合物は、セリウムの炭酸塩、セリウムの炭酸水素塩、セリウムのシュウ酸塩及びセリウムの水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでいてもよい。 The cerium compound may contain at least one selected from the group consisting of cerium carbonate, cerium bicarbonate, cerium oxalate, and cerium hydroxide.
前記バインダーは、シリカを含んでいてもよい。 The binder may contain silica.
本発明に係る吸着体の製造方法は、セリウム化合物を150℃以上で焼成する態様であってもよく、セリウム化合物を250℃以上で焼成する態様であってもよい。 The method for producing an adsorbent according to the present invention may be an embodiment in which the cerium compound is baked at 150 ° C. or higher, or an embodiment in which the cerium compound is baked at 250 ° C. or higher.
本発明に係る二酸化炭素の除去方法は、上述した吸着体の製造方法により得られる吸着体の前記吸着剤を、二酸化炭素を含有する処理対象ガスに接触させて二酸化炭素を吸着剤に吸着させる工程を備える。本発明に係る二酸化炭素の除去方法によれば、吸着剤に対する二酸化炭素の吸着量を向上させることが可能であり、二酸化炭素の除去効率を向上させることができる。 The method for removing carbon dioxide according to the present invention comprises the step of bringing the adsorbent of the adsorbent obtained by the above-described adsorbent production method into contact with a gas to be treated containing carbon dioxide to adsorb carbon dioxide to the adsorbent. Is provided. According to the carbon dioxide removal method of the present invention, the amount of carbon dioxide adsorbed on the adsorbent can be improved, and the carbon dioxide removal efficiency can be improved.
本発明によれば、バインダーを用いつつ、吸着剤に対する二酸化炭素の吸着量を向上させることができる。特に、本発明によれば、処理対象ガスのCO2濃度が低い場合において、吸着剤に対する二酸化炭素の吸着量を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the adsorption amount of the carbon dioxide with respect to adsorption agent can be improved, using a binder. In particular, according to the present invention, when the CO 2 concentration of the gas to be processed is low, the amount of carbon dioxide adsorbed on the adsorbent can be improved.
本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。 In this specification, the numerical range indicated using “to” indicates a range including the numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively. In the numerical ranges described stepwise in the present specification, the upper limit value or lower limit value of a numerical range of a certain step may be replaced with the upper limit value or lower limit value of the numerical range of another step.
本明細書において、「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。本明細書において、組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。本明細書において、バインダーの含有量は、バインダーの固形分の含有量を意味する。 In this specification, the term “process” is not limited to an independent process, and is included in this term if the intended purpose of the process is achieved even when it cannot be clearly distinguished from other processes. It is. The materials exemplified in the present specification can be used singly or in combination of two or more unless otherwise specified. In the present specification, the content of each component in the composition is the total amount of the plurality of substances present in the composition unless there is a specific notice when there are a plurality of substances corresponding to each component in the composition. Means. In this specification, content of a binder means content of the solid content of a binder.
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
<吸着体及びその製造方法>
本実施形態に係る吸着体(吸着構造体)は、基材(担体、支持体)と、当該基材に付着(担持)した吸着剤と、を備える。本実施形態に係る吸着体の製造方法は、バインダーが付着した基材と、セリウム化合物(セリウム酸化物を除く。以下同様。)と、を接触させる接触工程と、セリウム化合物を焼成して、セリウム酸化物を含有する吸着剤を得る焼成工程と、を備える。本実施形態に係る吸着体、及び、当該吸着体が備える吸着剤は、二酸化炭素を含有する処理対象ガス(処理の対象となるガス)から二酸化炭素を除去(例えば回収)するために用いられる吸着体及び吸着剤(二酸化炭素捕捉剤)である。
<Adsorbent and production method thereof>
The adsorbent (adsorption structure) according to the present embodiment includes a base material (carrier, support) and an adsorbent attached (supported) to the base material. The method for producing an adsorbent according to the present embodiment includes a contact step in which a base material to which a binder is attached and a cerium compound (excluding cerium oxide; the same applies hereinafter) is contacted, and the cerium compound is baked to cerium. And a firing step for obtaining an adsorbent containing an oxide. The adsorbent according to the present embodiment and the adsorbent included in the adsorbent are adsorptions used for removing (for example, recovering) carbon dioxide from a gas to be treated (gas to be treated) containing carbon dioxide. Body and adsorbent (carbon dioxide scavenger).
本実施形態に係る吸着体及びその製造方法によれば、バインダーを用いつつ、二酸化炭素の吸着量を向上させることができる。このように優れたCO2吸着性が得られる原因は明らかではないが、本発明者は、下記のとおりであると推測している。すなわち、基材に付着した吸着剤が、二酸化炭素が吸着可能な細孔を有していると、優れたCO2吸着量を得やすい。ここで、セリウム酸化物及びバインダーを含む原料混合物(例えば、セリウム酸化物及びバインダーを含む分散液)を基材に接触させる場合、予めセリウム酸化物に形成されている細孔がバインダーに塞がれてしまい、二酸化炭素が吸着可能な細孔の残存量が少なくなり、吸着量が低い。これに対し、バインダーが付着した基材にセリウム化合物を接触させた後にセリウム化合物を焼成する場合、セリウム酸化物及びバインダーを混合して同時に供給する態様と比較してセリウム酸化物とバインダーとの接触箇所が少なくなると推測される。そのため、セリウム酸化物が生成するに際し、細孔がバインダーに塞がれることなく、二酸化炭素が吸着可能な細孔がセリウム酸化物に形成されると推測される。この場合、二酸化炭素が吸着可能な充分量の細孔が得られ、優れたCO2吸着量が得られる。 According to the adsorbent and the manufacturing method thereof according to the present embodiment, the amount of carbon dioxide adsorbed can be improved while using a binder. The reason why such excellent CO 2 adsorptivity is obtained is not clear, but the present inventor presumes that it is as follows. That is, if the adsorbent attached to the substrate has pores capable of adsorbing carbon dioxide, it is easy to obtain an excellent CO 2 adsorption amount. Here, when a raw material mixture containing cerium oxide and a binder (for example, a dispersion containing cerium oxide and a binder) is brought into contact with the substrate, pores previously formed in the cerium oxide are blocked by the binder. As a result, the residual amount of pores capable of adsorbing carbon dioxide decreases, and the adsorption amount is low. On the other hand, when the cerium compound is fired after contacting the cerium compound with the substrate to which the binder is attached, the contact between the cerium oxide and the binder is compared with the aspect in which the cerium oxide and the binder are mixed and supplied simultaneously. It is estimated that there will be fewer places. Therefore, when cerium oxide is produced, it is presumed that pores capable of adsorbing carbon dioxide are formed in cerium oxide without the pores being blocked by the binder. In this case, a sufficient amount of pores capable of adsorbing carbon dioxide can be obtained, and an excellent CO 2 adsorption amount can be obtained.
本実施形態によれば、特に、処理対象ガスのCO2濃度が低い場合において優れたCO2吸着性が得られる。また、本実施形態によれば、使用時にセリウム化合物を焼成してセリウム酸化物を得ることにより、セリウム酸化物をそのまま長期保存する場合に比してセリウム酸化物の劣化を抑制しやすい。 According to the present embodiment, excellent CO 2 adsorption is obtained particularly when the CO 2 concentration of the gas to be processed is low. Further, according to the present embodiment, the cerium compound is fired at the time of use to obtain a cerium oxide, so that the deterioration of the cerium oxide can be easily suppressed as compared with the case where the cerium oxide is stored for a long period of time.
基材の形状としては、板状、ハニカム状、球状等が挙げられる。基材の材質としては、シリカゲル等の無機材料などが挙げられる。 Examples of the shape of the substrate include a plate shape, a honeycomb shape, and a spherical shape. Examples of the material of the substrate include inorganic materials such as silica gel.
吸着剤におけるセリウム酸化物としては、CeOx(x=1.5〜2.0)等が挙げられ、具体的には、CeO2、Ce2O3等が挙げられる。吸着剤におけるセリウム酸化物の含有量は、例えば、吸着剤の全質量基準で50〜99質量%であってもよい。セリウム酸化物の前記含有量が多いほど、二酸化炭素の吸着量を更に向上させることができる。セリウム酸化物の含有量は、例えば、吸着剤を得るためのセリウム化合物の使用量によって調整することができる。 Examples of the cerium oxide in the adsorbent include CeOx (x = 1.5 to 2.0), and specific examples include CeO 2 and Ce 2 O 3 . The content of cerium oxide in the adsorbent may be, for example, 50 to 99% by mass based on the total mass of the adsorbent. The greater the content of cerium oxide, the more the carbon dioxide adsorption can be improved. The content of cerium oxide can be adjusted by, for example, the amount of cerium compound used to obtain an adsorbent.
吸着剤は、セリウム酸化物以外の酸化物を更に含有してもよい。セリウム酸化物以外の酸化物は、例えば、バインダー由来の酸化物である。セリウム酸化物以外の酸化物としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア等が挙げられ、二酸化炭素の吸着量が更に向上する観点から、シリカを用いることができる。吸着剤におけるセリウム酸化物以外の酸化物(シリカ等)の含有量は、例えば、吸着剤の全質量基準で1〜50質量%であってもよい。 The adsorbent may further contain an oxide other than cerium oxide. The oxide other than cerium oxide is, for example, an oxide derived from a binder. Examples of oxides other than cerium oxide include silica, alumina, zirconia, and the like. From the viewpoint of further improving the amount of carbon dioxide adsorbed, silica can be used. The content of oxides (silica and the like) other than cerium oxide in the adsorbent may be, for example, 1 to 50% by mass based on the total mass of the adsorbent.
接触工程において、バインダーが付着した基材と、セリウム化合物と、を接触させる方法は、特に限定されず、バインダーが付着した基材に、固体状のセリウム化合物、又は、セリウム化合物を含む液を吹き付ける方法;セリウム化合物を含む液に、バインダーが付着した基材を浸漬させる方法等が挙げられる。セリウム化合物は、基材に直接付着してもよく、バインダーを介して間接的に基材に付着してもよい。接触工程の後に、バインダー及びセリウム化合物が付着した基材を乾燥させてもよい。 In the contacting step, the method for bringing the base material to which the binder is attached into contact with the cerium compound is not particularly limited, and a solid cerium compound or a liquid containing the cerium compound is sprayed onto the base material to which the binder is attached. Method: Examples include a method of immersing a substrate to which a binder is attached in a liquid containing a cerium compound. The cerium compound may be directly attached to the substrate or indirectly attached to the substrate via a binder. You may dry the base material to which the binder and the cerium compound adhered after the contact process.
セリウム化合物は、例えば固体状である。セリウム化合物としては、焼成することによりセリウム酸化物を得ることが可能なセリウム化合物を用いることができる。セリウム化合物としては、二酸化炭素の吸着量が更に向上する観点から、セリウムの炭酸塩、セリウムの炭酸水素塩、セリウムのシュウ酸塩及びセリウムの水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることができる。セリウム化合物は、公知の方法により作製することができる。また、セリウム化合物として、市販されている化合物を用いてもよい。 The cerium compound is, for example, solid. As the cerium compound, a cerium compound capable of obtaining a cerium oxide by firing can be used. As the cerium compound, at least one selected from the group consisting of cerium carbonate, cerium bicarbonate, cerium oxalate, and cerium hydroxide is used from the viewpoint of further improving the amount of carbon dioxide adsorbed. Can do. The cerium compound can be produced by a known method. Moreover, you may use the compound marketed as a cerium compound.
セリウム化合物は、例えば、セリウムイオンと、炭酸イオン及び炭酸水素イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種のイオンと、を含む化合物であってもよい。セリウムの炭酸塩は、例えば、セリウムイオンと、炭酸イオンと、を含む化合物である。セリウムの炭酸水素塩は、例えば、セリウムイオンと、炭酸水素イオンと、を含む化合物である。 The cerium compound may be, for example, a compound containing cerium ions and at least one ion selected from the group consisting of carbonate ions and hydrogen carbonate ions. The cerium carbonate is a compound containing, for example, cerium ions and carbonate ions. Cerium hydrogen carbonate is a compound containing, for example, cerium ions and hydrogen carbonate ions.
セリウムの炭酸塩としては、炭酸セリウム、オキシ炭酸セリウム等が挙げられる。セリウムの炭酸水素塩としては、炭酸水素セリウム等が挙げられる。セリウム化合物は、二酸化炭素の吸着量が更に向上する観点から、炭酸セリウム、炭酸水素セリウム及びオキシ炭酸セリウムからなる群より選ばれる少なくとも一種であってもよい。 Examples of the cerium carbonate include cerium carbonate and cerium oxycarbonate. Examples of cerium bicarbonate include cerium bicarbonate. The cerium compound may be at least one selected from the group consisting of cerium carbonate, cerium bicarbonate, and cerium oxycarbonate from the viewpoint of further improving the amount of carbon dioxide adsorbed.
セリウムのシュウ酸塩としては、シュウ酸セリウム、シュウ酸セリウム水和物等が挙げられる。シュウ酸セリウム水和物としては、シュウ酸セリウム9水和物等が挙げられる。 Examples of cerium oxalate include cerium oxalate and cerium oxalate hydrate. Examples of cerium oxalate hydrate include cerium oxalate nonahydrate.
接触工程におけるセリウム化合物の使用量は、二酸化炭素の吸着量が更に向上する観点から、セリウム化合物及びバインダーの合計100質量部に対して、50質量部以上であってもよく、60質量部以上であってもよく、70質量部以上であってもよく、80質量部以上であってもよく、85質量部以上であってもよく、90質量部以上であってもよい。接触工程におけるセリウム化合物の使用量は、基材に対する吸着剤の接着性が向上する観点から、セリウム化合物及びバインダーの合計100質量部に対して、97質量部以下であってもよく、95質量部以下であってもよく、93質量部以下であってもよい。 The amount of the cerium compound used in the contacting step may be 50 parts by mass or more and 60 parts by mass or more with respect to a total of 100 parts by mass of the cerium compound and the binder from the viewpoint of further improving the carbon dioxide adsorption amount. It may be 70 mass parts or more, 80 mass parts or more, 85 mass parts or more, or 90 mass parts or more. The amount of the cerium compound used in the contacting step may be 97 parts by mass or less, and 95 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the cerium compound and the binder, from the viewpoint of improving the adhesion of the adsorbent to the substrate. Or 93 parts by mass or less.
バインダーとしては、無機バインダー及び有機バインダーからなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることができる。無機バインダーとしては、例えば、セリウム酸化物以外の酸化物が挙げられる。無機バインダーとしては、シリカ、アルミナ、ジルコニア等が挙げられ、二酸化炭素の吸着量が更に向上する観点から、シリカを用いることができる。シリカとしては、コロイダルシリカを用いてもよい。有機バインダーとしては、エポキシ樹脂、ポリアミドイミド等が挙げられる。 As the binder, at least one selected from the group consisting of an inorganic binder and an organic binder can be used. Examples of the inorganic binder include oxides other than cerium oxide. Examples of the inorganic binder include silica, alumina, zirconia, and the like, and silica can be used from the viewpoint of further improving the adsorption amount of carbon dioxide. As silica, colloidal silica may be used. Examples of the organic binder include epoxy resin and polyamideimide.
接触工程におけるバインダーの使用量は、基材に対する吸着剤の接着性が向上する観点から、セリウム化合物及びバインダーの合計100質量部に対して、3質量部以上であってもよく、5質量部以上であってもよく、7質量部以上であってもよい。接触工程におけるバインダーの使用量は、二酸化炭素の吸着量が更に向上する観点から、セリウム化合物及びバインダーの合計100質量部に対して、50質量部以下であってもよく、40質量部以下であってもよく、30質量部以下であってもよく、20質量部以下であってもよく、15質量部以下であってもよく、10質量部以下であってもよい。 The amount of the binder used in the contacting step may be 3 parts by mass or more and 5 parts by mass or more with respect to a total of 100 parts by mass of the cerium compound and the binder from the viewpoint of improving the adhesion of the adsorbent to the substrate. It may be 7 mass parts or more. The amount of binder used in the contacting step may be 50 parts by mass or less and 40 parts by mass or less with respect to a total of 100 parts by mass of the cerium compound and the binder from the viewpoint of further improving the amount of carbon dioxide adsorbed. It may be 30 parts by mass or less, 20 parts by mass or less, 15 parts by mass or less, or 10 parts by mass or less.
本実施形態に係る吸着体の製造方法では、接触工程の後に焼成工程を行う。焼成工程では、基材に直接又は間接的に付着したセリウム化合物を焼成して、セリウム酸化物を含有する吸着剤を得る。セリウム化合物を焼成することにより、セリウム化合物が分解すると共にセリウムが酸化してセリウム酸化物が得られる。 In the method for manufacturing an adsorbent according to the present embodiment, the firing step is performed after the contact step. In the firing step, the cerium compound adhering directly or indirectly to the substrate is fired to obtain an adsorbent containing cerium oxide. By firing the cerium compound, the cerium compound is decomposed and cerium is oxidized to obtain a cerium oxide.
焼成工程における焼成温度は、セリウム化合物を分解できる温度であれば特に限定されない。焼成温度は、セリウム化合物の分解が進行しやすいことから吸着剤の製造時間を短縮できる観点から、150℃以上であってもよく、175℃以上であってもよく、200℃以上であってもよく、225℃以上であってもよく、250℃以上であってもよい。焼成温度は、セリウム酸化物の焼結が起こりにくいことから吸着剤の比表面積が大きくなりやすい観点から、600℃以下であってもよく、500℃以下であってもよく、400℃以下であってもよく、350℃以下であってもよく、300℃以下であってもよい。これらの観点から、焼成温度は、150〜600℃であってもよく、175〜500℃であってもよく、175〜400℃であってもよく、200〜400℃であってもよく、200〜350℃であってもよく、225〜300℃であってもよく、250〜300℃であってもよい。 The firing temperature in the firing step is not particularly limited as long as it is a temperature at which the cerium compound can be decomposed. The firing temperature may be 150 ° C. or higher, 175 ° C. or higher, or 200 ° C. or higher from the viewpoint of shortening the production time of the adsorbent because decomposition of the cerium compound is likely to proceed. It may be 225 ° C or higher, or 250 ° C or higher. The firing temperature may be 600 ° C. or lower, 500 ° C. or lower, or 400 ° C. or lower from the viewpoint that the specific surface area of the adsorbent tends to increase because sintering of cerium oxide hardly occurs. May be 350 degrees C or less, and 300 degrees C or less may be sufficient. From these viewpoints, the firing temperature may be 150 to 600 ° C, 175 to 500 ° C, 175 to 400 ° C, 200 to 400 ° C, 200 -350 degreeC may be sufficient, 225-300 degreeC may be sufficient, and 250-300 degreeC may be sufficient.
焼成工程における焼成時間は、10分以上であってもよく、1時間以上であってもよく、2時間以上であってもよい。焼成時間は、10時間以下であってもよく、5時間以下であってもよい。 The firing time in the firing step may be 10 minutes or longer, 1 hour or longer, or 2 hours or longer. The firing time may be 10 hours or less, or 5 hours or less.
焼成工程は、一段階で行ってもよく、二段階以上の多段階で行ってもよい。なお、多段階の焼成を行う場合、少なくとも一つの段階が前記焼成温度及び/又は焼成時間であることが好ましい。焼成工程は、空気雰囲気下、酸素雰囲気下又は還元雰囲気下で行うことができる。 The firing process may be performed in one stage or in multiple stages including two or more stages. In addition, when performing multi-stage baking, it is preferable that at least one stage is the said baking temperature and / or baking time. The firing step can be performed in an air atmosphere, an oxygen atmosphere, or a reducing atmosphere.
本実施形態に係る吸着体の製造方法は、接触工程の前に、基材とバインダーとを接触させて、バインダーが付着した基材を得る工程を更に備えていてもよい。基材とバインダーとを接触させる方法は、特に限定されず、基材に、固体状のバインダー、又は、バインダーを含む液を吹き付ける方法;バインダーを含む液に基材を浸漬させる方法等が挙げられる。バインダーを基材に接触させた後に基材を乾燥させてもよい。 The manufacturing method of the adsorbent according to the present embodiment may further include a step of obtaining a base material to which the binder is attached by bringing the base material and the binder into contact before the contacting step. The method for bringing the substrate and the binder into contact with each other is not particularly limited, and examples thereof include a method of spraying a solid binder or a liquid containing a binder on the substrate; a method of immersing the substrate in a liquid containing the binder, and the like. . The substrate may be dried after contacting the binder with the substrate.
<二酸化炭素の除去方法>
本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法は、本実施形態に係る吸着体の吸着剤を、二酸化炭素を含有する処理対象ガスに接触させて二酸化炭素を当該吸着剤に吸着させる吸着工程を備える。
<Method for removing carbon dioxide>
The carbon dioxide removal method according to the present embodiment includes an adsorption step in which the adsorbent of the adsorbent according to the present embodiment is brought into contact with a processing target gas containing carbon dioxide to adsorb carbon dioxide to the adsorbent.
処理対象ガスにおけるCO2濃度は、処理対象ガスの全体積基準で5000ppm以下(0.5体積%以下)であってもよい。本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法によれば、CO2濃度が5000ppm以下である場合において、効率的に二酸化炭素を除去することができる。このような効果が奏される理由は、明らかでないが、以下の通りであると本発明者らは推察している。吸着工程では、二酸化炭素がセリウム酸化物の表面に物理吸着するのではなく、二酸化炭素がセリウム酸化物の表面と化学結合することにより二酸化炭素が吸着剤に吸着されると考えられる。この場合、本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法では、吸着剤への吸着における二酸化炭素の分圧依存性が小さく、処理対象ガスのCO2濃度が5000ppm以下であっても、効率的に二酸化炭素を除去することが可能であると推察される。 The CO 2 concentration in the processing target gas may be 5000 ppm or less (0.5% by volume or less) based on the total volume of the processing target gas. According to the carbon dioxide removal method according to the present embodiment, carbon dioxide can be efficiently removed when the CO 2 concentration is 5000 ppm or less. The reason why such an effect is achieved is not clear, but the present inventors speculate that it is as follows. In the adsorption step, carbon dioxide is not physically adsorbed on the surface of the cerium oxide, but carbon dioxide is considered to be adsorbed to the adsorbent by chemically bonding with the surface of the cerium oxide. In this case, in the carbon dioxide removal method according to this embodiment, the carbon dioxide partial pressure dependency in the adsorption to the adsorbent is small, and even if the CO 2 concentration of the gas to be treated is 5000 ppm or less, the carbon dioxide is efficiently removed. It is assumed that carbon can be removed.
CO2濃度は、CO2濃度が低い場合であっても効率的に二酸化炭素を除去する効果が確認されやすい観点から、処理対象ガスの全体積基準で、2000ppm以下であってもよく、1500ppm以下であってもよく、1000ppm以下であってもよく、750ppm以下であってもよく、500ppm以下であってもよい。CO2濃度は、二酸化炭素の除去量が多くなりやすい観点から、処理対象ガスの全体積基準で、100ppm以上であってもよく、200ppm以上であってもよく、400ppm以上であってもよい。これらの観点から、CO2濃度は、処理対象ガスの全体積基準で、100〜5000ppmであってもよく、100〜2000ppmであってもよく、100〜1500ppmであってもよく、100〜1000ppmであってもよく、200〜1000ppmであってもよく、400〜1000ppmであってもよく、400〜750ppmであってもよく、400〜500ppmであってもよい。なお、労働安全衛生法の事務所衛生基準規則において室内のCO2濃度は5000ppm以下に調整されるべきことが規定されている。また、CO2濃度が1000ppmを超える場合には眠気を誘発することが知られており、建築物環境衛生管理基準においてCO2濃度は1000ppm以下に調整されるべきことが規定されている。そのため、CO2濃度が5000ppm又は1000ppmを超過しないように換気することでCO2濃度を調整する場合がある。処理対象ガスにおけるCO2濃度は、前記範囲に限られず、500〜5000ppmであってもよく、750〜5000ppmであってもよい。 CO 2 concentration from the viewpoint of even if the CO 2 concentration is low the effect of removing efficiently the carbon dioxide easily identified, based on the total volume of untreated gas may also be 2000ppm or less, 1500 ppm or less It may be 1000 ppm or less, 750 ppm or less, or 500 ppm or less. The CO 2 concentration may be 100 ppm or more, 200 ppm or more, or 400 ppm or more on the basis of the total volume of the gas to be treated from the viewpoint of easily increasing the amount of carbon dioxide removed. From these viewpoints, the CO 2 concentration may be 100 to 5000 ppm, 100 to 2000 ppm, 100 to 1500 ppm, or 100 to 1000 ppm, based on the total volume of the gas to be treated. It may be 200 to 1000 ppm, 400 to 1000 ppm, 400 to 750 ppm, or 400 to 500 ppm. In addition, the office hygiene standard rule of the Industrial Safety and Health Law stipulates that the indoor CO 2 concentration should be adjusted to 5000 ppm or less. In addition, it is known that sleepiness is induced when the CO 2 concentration exceeds 1000 ppm, and the building environmental hygiene management standard stipulates that the CO 2 concentration should be adjusted to 1000 ppm or less. Therefore, the CO 2 concentration may be adjusted by ventilating so that the CO 2 concentration does not exceed 5000 ppm or 1000 ppm. The CO 2 concentration in the gas to be treated is not limited to the above range, and may be 500 to 5000 ppm or 750 to 5000 ppm.
処理対象ガスは、二酸化炭素を含有するガスであれば特に限定されず、二酸化炭素以外のガス成分を含有していてもよい。二酸化炭素以外のガス成分としては、水(水蒸気、H2O)、酸素(O2)、窒素(N2)、一酸化炭素(CO)、SOx、NOx、揮発性有機物(VOC)等が挙げられる。処理対象ガスの具体例としては、例えば、ビル、車輛等の室内における空気が挙げられる。吸着工程において、処理対象ガスが水、一酸化炭素、SOx、NOx、揮発性有機物等を含有する場合、これらのガス成分は吸着剤に吸着される場合がある。 The gas to be treated is not particularly limited as long as it contains carbon dioxide, and may contain a gas component other than carbon dioxide. Examples of gas components other than carbon dioxide include water (water vapor, H 2 O), oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ), carbon monoxide (CO), SOx, NOx, and volatile organic substances (VOC). It is done. Specific examples of the processing target gas include air in a room such as a building or a vehicle. In the adsorption step, when the gas to be treated contains water, carbon monoxide, SOx, NOx, volatile organic matter, etc., these gas components may be adsorbed by the adsorbent.
ところで、ゼオライト等の従来の吸着剤では、処理対象ガスが水を含有する場合にCO2吸着性が大幅に低下する傾向がある。そのため、従来の吸着剤を用いる方法において吸着剤のCO2吸着性を向上させるためには、処理対象ガスを吸着剤に接触させる前に処理対象ガスから水分を取り除く除湿工程を行う必要がある。除湿工程は、例えば、除湿装置を用いて行われるため、設備の増加及びエネルギー消費量の増加につながる。一方、本実施形態に係る吸着体の吸着剤は、処理対象ガスが水を含有する場合であっても、従来の吸着剤と比較して優れたCO2吸着性を有する。そのため、本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法では、除湿工程が不要であり、処理対象ガスが水を含有する場合であっても効率的に二酸化炭素を除去することができる。 By the way, in the conventional adsorbents such as zeolite, when the gas to be treated contains water, the CO 2 adsorptivity tends to be greatly reduced. Therefore, in order to improve the CO 2 adsorptivity of the adsorbent in the conventional method using the adsorbent, it is necessary to perform a dehumidification step of removing moisture from the target gas before bringing the target gas into contact with the adsorbent. The dehumidifying step is performed using, for example, a dehumidifying device, which leads to an increase in equipment and an increase in energy consumption. On the other hand, the adsorbent of the adsorbent according to the present embodiment has excellent CO 2 adsorptivity compared to conventional adsorbents even when the gas to be treated contains water. Therefore, the carbon dioxide removal method according to the present embodiment does not require a dehumidification step, and carbon dioxide can be efficiently removed even when the gas to be treated contains water.
処理対象ガスの露点は、0℃以上であってもよい。処理対象ガスの相対湿度は、30%以上であってもよく、50%以上であってもよく、80%以上であってもよい。 The dew point of the gas to be processed may be 0 ° C. or higher. The relative humidity of the gas to be processed may be 30% or more, 50% or more, or 80% or more.
吸着工程において処理対象ガスを吸着剤に接触させる際の吸着剤の温度T1を調整することにより、二酸化炭素の吸着量を調整することができる。温度T1が高いほど吸着剤のCO2吸着量が少なくなる傾向がある。温度T1は、−20〜100℃であってもよく、10〜40℃であってもよい。 By adjusting the temperature T 1 of the adsorbent at the time of contact with the adsorbent untreated gas in the adsorption process, it is possible to adjust the amount of adsorption of carbon dioxide. The higher the temperature T 1, the lower the amount of CO 2 adsorbed by the adsorbent. Temperatures T 1 may be a -20 to 100 ° C., it may be 10 to 40 ° C..
吸着剤の温度T1は、吸着剤を加熱又は冷却することにより調整されてもよく、加熱及び冷却を併用してもよい。また、処理対象ガスを加熱又は冷却することにより間接的に吸着剤の温度T1を調整してもよい。吸着剤を加熱する方法としては、熱媒(例えば、加熱されたガス又は液体)を直接吸着剤に接触させる方法;伝熱管等に熱媒(例えば、加熱されたガス又は液体)を流通させ、伝熱面からの熱伝導により吸着剤を加熱する方法;電気的に発熱させた電気炉等により吸着剤を加熱する方法などが挙げられる。吸着剤を冷却する方法としては、冷媒(例えば、冷却されたガス又は液体)を直接吸着剤に接触させる方法;伝熱管等に冷媒(例えば、冷却されたガス又は液体)を流通させ、伝熱面からの熱伝導により冷却する方法などが挙げられる。 Temperature T 1 of the adsorbent may be adjusted by heating or cooling the adsorbent may be used in combination of heating and cooling. Further, the temperature T 1 of the indirect adsorbent may be adjusted by heating or cooling the processed gas. As a method of heating the adsorbent, a method in which a heat medium (for example, heated gas or liquid) is brought into direct contact with the adsorbent; a heat medium (for example, heated gas or liquid) is circulated through a heat transfer tube, Examples include a method of heating the adsorbent by heat conduction from the heat transfer surface; a method of heating the adsorbent by an electric furnace that generates heat electrically, and the like. As a method for cooling the adsorbent, a method in which a refrigerant (for example, a cooled gas or liquid) is directly brought into contact with the adsorbent; a refrigerant (for example, a cooled gas or liquid) is circulated through a heat transfer tube or the like, and heat transfer is performed. The method of cooling by the heat conduction from a surface etc. is mentioned.
吸着工程において、吸着剤の存在する雰囲気の全圧を調整することにより、二酸化炭素の吸着量を調整することができる。全圧が高いほど吸着剤のCO2吸着量が多くなる傾向がある。全圧は、二酸化炭素の除去効率が更に向上する観点から、1気圧以上であってもよい。全圧は、省エネルギーの観点から、10気圧以下であってもよく、2気圧以下であってもよく、1.3気圧以下であってもよい。全圧は、5気圧以上であってもよい。 In the adsorption step, the amount of carbon dioxide adsorbed can be adjusted by adjusting the total pressure of the atmosphere in which the adsorbent is present. As the total pressure is higher, the amount of CO 2 adsorbed by the adsorbent tends to increase. The total pressure may be 1 atm or more from the viewpoint of further improving the carbon dioxide removal efficiency. The total pressure may be 10 atm or less, 2 atm or less, or 1.3 atm or less from the viewpoint of energy saving. The total pressure may be 5 atmospheres or more.
吸着剤の存在する雰囲気の全圧は、加圧又は減圧することにより調整されてもよく、加圧及び減圧を併用してもよい。全圧を調整する方法としては、ポンプ、コンプレッサー等により機械的に圧力を調整する方法;吸着剤の周辺雰囲気の圧力とは異なる圧力を有するガスを導入する方法などが挙げられる。 The total pressure of the atmosphere in which the adsorbent is present may be adjusted by pressurization or depressurization, and pressurization and depressurization may be used in combination. Examples of a method for adjusting the total pressure include a method in which the pressure is mechanically adjusted by a pump, a compressor, and the like; a method in which a gas having a pressure different from the pressure in the ambient atmosphere of the adsorbent is introduced.
本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法では、吸着剤を基材の表面に担持して用いてもよく、吸着剤を基材(ハニカム状の基材等)の内部に充填して用いてもよい。吸着剤の使用方法は、必要となる反応速度、圧力損失、吸着剤の吸着量、吸着剤に吸着されるガス(吸着ガス)の純度(CO2純度)等を勘案して決定すればよい。 In the carbon dioxide removal method according to this embodiment, the adsorbent may be used by being supported on the surface of the substrate, or the adsorbent may be used by filling the inside of the substrate (honeycomb-like substrate). Good. The use method of the adsorbent may be determined in consideration of the required reaction rate, pressure loss, the amount of adsorbent adsorbed, the purity of the gas (adsorbed gas) adsorbed on the adsorbent (CO 2 purity), and the like.
吸着剤を基材の内部に充填して用いる場合、吸着ガス中の二酸化炭素の純度を高める場合には、空隙率が小さいほど好ましい。この場合、空隙内に残留する二酸化炭素以外のガス量が少なくなるため、吸着ガス中の二酸化炭素の純度を高めることができる。一方、圧力損失を小さくする場合には、空隙率が大きいほど好ましい。 In the case of using the adsorbent filled in the base material, when the purity of carbon dioxide in the adsorbed gas is increased, it is preferable that the porosity is smaller. In this case, since the amount of gas other than carbon dioxide remaining in the gap is reduced, the purity of carbon dioxide in the adsorbed gas can be increased. On the other hand, when reducing the pressure loss, it is preferable that the porosity is large.
本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法は、前記吸着工程後に、二酸化炭素を吸着剤から脱着(脱離)させる脱着工程を更に備えていてもよい。 The carbon dioxide removal method according to the present embodiment may further include a desorption step of desorbing (desorbing) carbon dioxide from the adsorbent after the adsorption step.
二酸化炭素を吸着剤から脱着させる方法としては、吸着量の温度依存性を利用する方法(温度スイング法。温度変化に伴う吸着剤の吸着量差を利用する方法);吸着量の圧力依存性を利用する方法(圧力スイング法。圧力変化に伴う吸着材の吸着量差を利用する方法)等が挙げられ、これらの方法を併用してもよい(温度・圧力スイング法)。 As a method for desorbing carbon dioxide from the adsorbent, a method using the temperature dependence of the adsorption amount (temperature swing method; a method utilizing the difference in the adsorption amount of the adsorbent with temperature change); Examples include a method of using (pressure swing method, a method of using a difference in the amount of adsorbent adsorbed due to pressure change) and the like, and these methods may be used in combination (temperature / pressure swing method).
吸着量の温度依存性を利用する方法では、例えば、脱着工程における吸着剤の温度を吸着工程よりも高くする。吸着剤を加熱する方法としては、上述した吸着工程において吸着剤を加熱する方法と同様の方法;周辺の排熱を利用する方法等が挙げられる。加熱に要するエネルギーを抑える観点からは、周辺の排熱を利用することが好ましい。 In the method using the temperature dependency of the adsorption amount, for example, the temperature of the adsorbent in the desorption process is set higher than that in the adsorption process. Examples of the method for heating the adsorbent include the same method as the method for heating the adsorbent in the above-described adsorption step; the method using the peripheral exhaust heat, and the like. From the viewpoint of reducing the energy required for heating, it is preferable to use the peripheral exhaust heat.
吸着工程における吸着剤の温度T1と、脱着工程における吸着剤の温度T2との温度差(T2−T1)は、省エネルギーの観点から、200℃以下であってもよく、100℃以下であってもよく、50℃以下であってもよい。温度差(T2−T1)は、吸着剤に吸着した二酸化炭素を脱着しやすい観点から、10℃以上であってもよく、20℃以上であってもよく、30℃以上であってもよい。脱着工程における吸着剤の温度T2は、例えば、40〜300℃であってもよく、50〜200℃であってもよく、80〜120℃であってもよい。 The temperature difference (T 2 −T 1 ) between the adsorbent temperature T 1 in the adsorption step and the adsorbent temperature T 2 in the desorption step may be 200 ° C. or less, or 100 ° C. or less from the viewpoint of energy saving. It may be 50 degrees C or less. The temperature difference (T 2 −T 1 ) may be 10 ° C. or higher, 20 ° C. or higher, or 30 ° C. or higher from the viewpoint of easy desorption of carbon dioxide adsorbed on the adsorbent. Good. Temperature T 2 of the adsorbent in the desorption step, for example, may be 40 to 300 ° C., may be 50 to 200 ° C., may be 80 to 120 ° C..
吸着量の圧力依存性を利用する方法では、吸着剤の存在する雰囲気の全圧が高いほどCO2吸着量が多くなることから、吸着工程の全圧よりも脱着工程の全圧が低圧となるように変化させることが好ましい。全圧は、加圧又は減圧することにより調整されてもよく、加圧及び減圧を併用してもよい。全圧を調整する方法としては、例えば、上述した吸着工程と同様の方法が挙げられる。脱着工程における全圧は、CO2脱離量が多くなる観点から、周辺大気の圧力(例えば1気圧)であってもよく、1気圧未満であってもよい。 In the method using the pressure dependency of the adsorption amount, the higher the total pressure in the atmosphere in which the adsorbent is present, the larger the CO 2 adsorption amount. It is preferable to change it. The total pressure may be adjusted by pressurizing or depressurizing, and pressurization and depressurization may be used in combination. As a method for adjusting the total pressure, for example, a method similar to the adsorption step described above can be used. The total pressure in the desorption process may be the ambient atmospheric pressure (for example, 1 atmosphere) or less than 1 atmosphere from the viewpoint of increasing the amount of CO 2 desorption.
脱着工程により脱着して回収された二酸化炭素は、そのまま外気に排出してもよいが、二酸化炭素を利用する分野において再利用してもよい。例えば、温室栽培向けハウス等では、CO2濃度を高めることで植物の成長が促進されることから、CO2濃度を1000ppmレベルに高める場合があるため、回収された二酸化炭素を、CO2濃度を高めることに再利用してもよい。 The carbon dioxide desorbed and recovered by the desorption process may be discharged to the outside as it is, but may be reused in the field using carbon dioxide. For example, in greenhouse cultivation for house or the like, since the plant growth by increasing the CO 2 concentration is accelerated, because they may increase the CO 2 concentration 1000ppm level, the recovered carbon dioxide, the CO 2 concentration May be reused to enhance.
吸着剤にSOx、NOx、煤塵等が吸着した場合、吸着工程における吸着剤のCO2吸着性が低下する可能性があるため、処理対象ガスはSOx、NOx、煤塵等を含有しないことが好ましい。処理対象ガスがSOx、NOx、煤塵等を含有する場合(例えば、処理対象ガスが、石炭火力発電所等から排出される排ガスである場合)、本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法は、吸着剤のCO2吸着性を保持しやすい観点から、吸着工程の前に、処理対象ガスからSOx、NOx、煤塵等の不純物を除去する不純物除去工程を更に備えることが好ましい。不純物除去工程では、吸着剤を加熱することにより、吸着剤に吸着した不純物を除去することができる。また、不純物除去工程は、脱硝装置、脱硫装置、脱塵装置等の除去装置を用いて行うことが可能であり、これらの装置の下流側において、処理対象ガスを吸着剤に接触させることができる。 When SOx, NOx, dust, or the like is adsorbed on the adsorbent, the CO 2 adsorptivity of the adsorbent in the adsorption process may be lowered. Therefore, it is preferable that the gas to be treated does not contain SOx, NOx, dust, or the like. When the gas to be treated contains SOx, NOx, dust, or the like (for example, when the gas to be treated is exhaust gas discharged from a coal-fired power plant or the like), the carbon dioxide removal method according to this embodiment uses adsorption. From the viewpoint of easily maintaining the CO 2 adsorptivity of the agent, it is preferable to further include an impurity removal step of removing impurities such as SOx, NOx, and dust from the gas to be treated before the adsorption step. In the impurity removing step, the impurities adsorbed on the adsorbent can be removed by heating the adsorbent. The impurity removal step can be performed using a removal device such as a denitration device, a desulfurization device, or a dust removal device, and the gas to be treated can be brought into contact with the adsorbent on the downstream side of these devices. .
脱着工程後の吸着剤は、再度、吸着工程に用いることができる。本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法では、脱着工程後、吸着工程及び脱着工程を繰り返し行ってもよい。脱着工程において吸着剤を加熱した場合、上述の方法により吸着剤を冷却して吸着工程に用いてもよい。二酸化炭素を含有するガス(例えば、二酸化炭素を含有する処理対象ガス)を吸着剤に接触させることにより吸着剤を冷却してもよい。 The adsorbent after the desorption process can be used again in the adsorption process. In the carbon dioxide removal method according to this embodiment, the adsorption step and the desorption step may be repeatedly performed after the desorption step. When the adsorbent is heated in the desorption step, the adsorbent may be cooled by the above-described method and used in the adsorption step. The adsorbent may be cooled by bringing a gas containing carbon dioxide (for example, a treatment target gas containing carbon dioxide) into contact with the adsorbent.
本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法は、CO2濃度の管理が必要な密閉された空間において好適に実施することができる。CO2濃度の管理が必要な空間としては、例えば、ビル;車輛;自動車;宇宙ステーション;潜水艇;食品又は化学製品の製造プラント等が挙げられる。本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法は、特に、CO2濃度が5000ppm以下に制限される空間(例えば、ビル、車輛等の人の密度が高い空間)において好適に実施することができる。また、食品又は化学製品等の製造時において二酸化炭素が悪影響を与える可能性があることから、本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法は、食品又は化学製品の製造プラント等において好適に実施することができる。 The carbon dioxide removal method according to the present embodiment can be preferably carried out in a sealed space where the CO 2 concentration needs to be managed. Examples of the space in which the CO 2 concentration needs to be managed include a building, a vehicle, an automobile, a space station, a submersible, a food or chemical production plant, and the like. The carbon dioxide removal method according to this embodiment can be preferably carried out particularly in a space where the CO 2 concentration is limited to 5000 ppm or less (for example, a space where the density of people such as buildings and vehicles is high). In addition, since carbon dioxide may adversely affect the production of food or chemical products, the carbon dioxide removal method according to the present embodiment is preferably implemented in a food or chemical production plant or the like. Can do.
<空調装置及び空調システム>
本実施形態に係る空調装置は、二酸化炭素を含有する処理対象ガスを含む空調対象空間に用いられる空調装置である。本実施形態に係る空調装置は、空調対象空間に接続された流路を備え、処理対象ガスに含まれる二酸化炭素を除去する除去部(二酸化炭素除去部)が流路に配置されている。本実施形態に係る空調装置において、本実施形態に係る吸着体が除去部に配置されており、吸着体の吸着剤が処理対象ガスに接触して二酸化炭素が吸着剤に吸着する。本実施形態によれば、空調対象空間の処理対象ガスを吸着剤に接触させて二酸化炭素を吸着剤に吸着させる吸着工程を備える空調方法が提供される。なお、二酸化炭素を含有する処理対象ガスの詳細は、上述した二酸化炭素の除去方法における処理対象ガスと同様である。以下、図1を用いて、空調装置の一例について説明する。
<Air conditioning equipment and air conditioning system>
The air conditioner according to the present embodiment is an air conditioner used in an air conditioning target space including a processing target gas containing carbon dioxide. The air conditioner according to the present embodiment includes a flow path connected to the air conditioning target space, and a removal unit (carbon dioxide removal unit) that removes carbon dioxide contained in the processing target gas is disposed in the flow path. In the air conditioner according to the present embodiment, the adsorbent according to the present embodiment is disposed in the removing unit, and the adsorbent of the adsorbent comes into contact with the gas to be treated and carbon dioxide is adsorbed by the adsorbent. According to the present embodiment, there is provided an air conditioning method including an adsorption process in which a processing target gas in an air conditioning target space is brought into contact with an adsorbent to adsorb carbon dioxide to the adsorbent. The details of the processing target gas containing carbon dioxide are the same as the processing target gas in the carbon dioxide removal method described above. Hereinafter, an example of the air conditioner will be described with reference to FIG.
図1に示すように、本実施形態に係る空調装置100は、流路10と、排気ファン(排気手段)20と、濃度測定器(濃度測定部)30と、電気炉(温度制御手段)40と、コンプレッサー(圧力制御手段)50と、制御装置(制御部)60と、を備えている。
As shown in FIG. 1, an
流路10は、二酸化炭素を含有する処理対象ガス(室内ガス)を含む空調対象空間Rに接続されている。流路10は、流路部10aと、流路部10bと、除去部(流路部。二酸化炭素除去部)10cと、流路部10dと、流路部(循環流路)10eと、流路部(排気流路)10fとを有しており、除去部10cは、流路10に配置されている。流路10には、除去部10cにおける処理対象ガスの流入の有無を調整するバルブ70aと、処理対象ガスの流れ方向を調整するバルブ70bとが配置されている。
The
流路部10aの上流端は、空調対象空間Rに接続されており、流路部10aの下流端は、バルブ70aを介して流路部10bの上流端に接続されている。除去部10cの上流端は、流路部10bの下流端に接続されている。除去部10cの下流端は、流路部10dの上流端に接続されている。流路10における流路部10dより下流側は、流路部10e及び流路部10fに分岐している。流路部10dの下流端は、バルブ70bを介して流路部10eの上流端及び流路部10fの上流端に接続されている。流路部10eの下流端は、空調対象空間Rに接続されている。流路部10fの下流端は、外気に接続されている。
The upstream end of the
除去部10cには、本実施形態に係る吸着体である吸着体80が配置されている。吸着体80は、除去部10cの中央部に配置されている。除去部10cには、吸着体80が配置された空間を介して2つの空間が形成されており、除去部10cは、上流側の空間S1と、吸着体80が配置された中央部S2と、下流側の空間S3とを有している。空間S1は、流路部10a,10b及びバルブ70aを介して空調対象空間Rに接続されており、二酸化炭素を含有する処理対象ガスが空調対象空間Rから除去部10cの空間S1に供給される。除去部10cに供給された処理対象ガスは、中央部S2を経由して空間S1から空間S3へ移動した後、除去部10cから排出される。
An adsorbent 80 that is an adsorbent according to the present embodiment is disposed in the removing
空調対象空間Rから排出された処理対象ガスは、除去部10cにおいて二酸化炭素の少なくとも一部が除去される。二酸化炭素が除去された処理対象ガスは、バルブ70bを調整することにより、空調対象空間Rに戻されてもよく、空調装置100の外部における外気へ排出されてもよい。例えば、空調対象空間Rから排出された処理対象ガスは、上流から下流にかけて、流路部10a、流路部10b、除去部10c、流路部10d及び流路部10eを経由して空調対象空間Rに流入することができる。また、空調対象空間Rから排出された処理対象ガスは、上流から下流にかけて、流路部10a、流路部10b、除去部10c、流路部10d及び流路部10fを経由して外気に排出されてもよい。
At least part of the carbon dioxide is removed from the processing target gas discharged from the air conditioning target space R in the removing
排気ファン20は、空調対象空間Rにおける処理対象ガスの排出位置に配置されている。排気ファン20は、処理対象ガスを空調対象空間Rから排出して除去部10cへ供給する。
The
濃度測定器30は、空調対象空間Rの二酸化炭素濃度を測定する。濃度測定器30は、空調対象空間R内に配置されている。
The
電気炉40は、空調装置100の除去部10cの外部に配置されており、吸着剤の温度を昇温させることができる。コンプレッサー50は、空調装置100の除去部10cに接続されており、除去部10c内の圧力を調整することができる。
The
制御装置60は、空調装置100の運転制御を行うことが可能であり、例えば、濃度測定器30で測定される二酸化炭素濃度に基づいて、除去部10cにおける処理対象ガスの流入の有無を制御することができる。具体的には、呼気等により空調対象空間R内の二酸化炭素濃度が上昇して所定濃度に達したことが濃度測定器30により検出された場合、濃度測定器30から制御装置60に濃度情報が送信される。濃度情報を受信した制御装置60は、バルブ70aを開放すると共に、除去部10cから排出されるガスが流路部10d及び流路部10eを介して空調対象空間Rに流入するように調整する。そして、制御装置60は、排気ファン20を稼働させて、空調対象空間Rから処理対象ガスを除去部10cへ供給する。さらに、制御装置60は、必要に応じて、電気炉40及び/又はコンプレッサー50を稼働させて、吸着剤の温度、除去部10c内の圧力等を調整する。
The
除去部10cに供給された処理対象ガスが中央部S2を経由して空間S1から空間S3へ移動するに際して、処理対象ガスが吸着剤に接触し、処理対象ガス中の二酸化炭素が吸着剤に吸着する。これにより、処理対象ガスから二酸化炭素が除去される。この場合、二酸化炭素が除去されたガスは、流路部10d及び流路部10eを介して空調対象空間Rに供給される。
When the processing target gas supplied to the
吸着剤に吸着した二酸化炭素は、吸着剤から脱着させることなく、吸着剤に吸着した状態で回収されてもよく、吸着剤から脱着させて回収してもよい。脱着工程においては、電気炉40及び/又はコンプレッサー50を稼働させて吸着剤の温度、除去部10c内の圧力等を調整することにより、上述した温度スイング法、圧力スイング法等により、吸着剤から二酸化炭素を脱着させることができる。この場合、例えば、バルブ70bは、除去部10cから排出されるガス(脱着した二酸化炭素を含有するガス)が流路部10fを介して外気に排出されるように調整されており、必要に応じて、排出される二酸化炭素を回収することができる。
The carbon dioxide adsorbed on the adsorbent may be recovered in a state of being adsorbed on the adsorbent without being desorbed from the adsorbent, or may be recovered after being desorbed from the adsorbent. In the desorption process, by operating the
本実施形態に係る空調システムは、本実施形態に係る空調装置を複数備える。本実施形態に係る空調システムは、複数の空調装置の空調運転を制御する制御部を備えていてもよい。例えば、本実施形態に係る空調システムは、複数の空調装置の空調運転を統括的に制御する。 The air conditioning system according to the present embodiment includes a plurality of air conditioning apparatuses according to the present embodiment. The air conditioning system which concerns on this embodiment may be provided with the control part which controls the air conditioning driving | operation of several air conditioner. For example, the air conditioning system according to the present embodiment comprehensively controls the air conditioning operation of a plurality of air conditioners.
例えば、図2に示すように、本実施形態に係る空調システム1は、第1の空調装置100aと、第2の空調装置100bと、制御装置(制御部)62と、を備えている。制御装置62は、第1の空調装置100a及び第2の空調装置100bにおける上述の制御装置60を制御することにより、第1の空調装置100a及び第2の空調装置100bの空調運転を制御する。例えば、制御装置62は、第1の空調装置100a及び第2の空調装置100bの空調運転を同条件で行うように調整してもよく、第1の空調装置100a及び第2の空調装置100bの空調運転を異なる条件で行うように調整してもよい。制御装置62は、除去部10cにおける処理対象ガスの流入の有無等に関する情報を制御装置60に送信することができる。
For example, as shown in FIG. 2, the
空調装置及び空調システムは、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を行ってもよい。例えば、空調装置の制御部の制御内容は、除去部における処理対象ガスの流入の有無を制御することに限られず、制御部は、除去部における処理対象ガスの流入量を調整してもよい。 The air conditioner and the air conditioning system are not limited to the above-described embodiment, and may be appropriately changed without departing from the spirit thereof. For example, the control content of the control unit of the air conditioner is not limited to controlling the presence or absence of the inflow of the processing target gas in the removal unit, and the control unit may adjust the inflow amount of the processing target gas in the removal unit.
空調装置において、排気ファンに代えて送風機を用いて処理対象ガスを二酸化炭素除去部へ供給してもよく、自然対流により処理対象ガスが二酸化炭素除去部へ供給される場合には、排気手段を用いなくてもよい。また、温度制御手段及び圧力制御手段は、電気炉及びコンプレッサーに限定されるものでなく、吸着工程及び脱着工程において上述した各種の手段を用いることができる。温度制御手段は、加熱手段に限られず、冷却手段であってもよい。 In the air conditioner, the gas to be processed may be supplied to the carbon dioxide removing unit using a blower instead of the exhaust fan, and when the gas to be processed is supplied to the carbon dioxide removing unit by natural convection, an exhaust means is provided. It may not be used. Further, the temperature control means and the pressure control means are not limited to the electric furnace and the compressor, and various means described above can be used in the adsorption process and the desorption process. The temperature control means is not limited to the heating means, and may be a cooling means.
空調装置において、空調対象空間、二酸化炭素除去部、排気手段、温度制御手段、圧力制御手段、濃度測定部、制御装置等のそれぞれは、一つに限られるものではなく、複数配置されていてもよい。空調装置は、処理対象ガスの露点及び相対湿度を調整するための調湿器;空調対象空間の湿度を測定する湿度測定器;脱硝装置、脱硫装置、脱塵装置等の除去装置などを備えていてもよい。 In the air conditioner, each of the air-conditioning target space, the carbon dioxide removal unit, the exhaust unit, the temperature control unit, the pressure control unit, the concentration measurement unit, the control device, etc. is not limited to one, and a plurality of them may be arranged. Good. The air conditioner includes a humidity controller for adjusting the dew point and relative humidity of the gas to be treated; a humidity measuring device for measuring the humidity of the air conditioning target space; a removal device such as a denitration device, a desulfurization device, and a dust removal device. May be.
1…空調システム、10…流路、10a,10b,10d,10e,10f…流路部、10c…除去部、20…排気ファン、30…濃度測定器(濃度測定部)、40…電気炉、50…コンプレッサー、60,62…制御装置(制御部)、70a,70b…バルブ、80…吸着体、100,100a,100b…空調装置、R…空調対象空間、S1,S3…空間、S2…中央部。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
バインダーが付着した基材と、セリウム化合物(セリウム酸化物を除く)と、を接触させる接触工程と、
前記セリウム化合物を焼成して、セリウム酸化物を含有する吸着剤を得る工程と、を備える、吸着体の製造方法。 An adsorbent manufacturing method comprising a base material and an adsorbent attached to the base material,
A contact step of bringing the base material to which the binder is attached into contact with the cerium compound (excluding cerium oxide);
Calcining the cerium compound to obtain an adsorbent containing a cerium oxide.
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JP7248202B1 (en) * | 2022-10-18 | 2023-03-29 | 住友電気工業株式会社 | Carbon dioxide absorption module, carbon dioxide absorption tower, carbon dioxide absorption device and carbon dioxide absorption method |
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Legal Events
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A761 | Written withdrawal of application |
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