JP2019155301A - Gas recovery concentration apparatus and gas recovery concentration method - Google Patents
Gas recovery concentration apparatus and gas recovery concentration method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019155301A JP2019155301A JP2018047640A JP2018047640A JP2019155301A JP 2019155301 A JP2019155301 A JP 2019155301A JP 2018047640 A JP2018047640 A JP 2018047640A JP 2018047640 A JP2018047640 A JP 2018047640A JP 2019155301 A JP2019155301 A JP 2019155301A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- water vapor
- adsorption
- air
- humidity
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Landscapes
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ガス回収濃縮装置およびガス回収濃縮方法に関し、さらに詳しくは、回転式の吸着部材を用いて、空気中からガスを回収して濃縮するガス回収濃縮装置およびそれを利用したガス回収濃縮方法に関するものである。 The present invention relates to a gas recovery and concentration apparatus and a gas recovery and concentration method, and more particularly, a gas recovery and concentration apparatus that recovers and concentrates gas from the air using a rotary adsorption member, and a gas recovery and concentration using the same. It is about the method.
近年、火力発電所や各種燃焼施設等では、環境保護の観点から、排気中に含まれる二酸化炭素や硫黄酸化物、窒素酸化物等の物質を分離、回収して処分することが求められている。 In recent years, thermal power plants and various combustion facilities have been required to separate, recover and dispose of substances such as carbon dioxide, sulfur oxides and nitrogen oxides contained in exhaust gas from the viewpoint of environmental protection. .
例えば、二酸化炭素を分離回収する方法としては、アミン等のアルカリ液による吸収法や、ゼオライトや活性炭などの吸着材による吸着法などが知られている。また、空気中や家庭用の発電、給湯用の燃焼器の排気等から二酸化炭素を分離濃縮することで、例えば、ビニールハウス等の園芸用温室での、作物の生育の促進に役立てることも行われている。 For example, as a method for separating and recovering carbon dioxide, an absorption method using an alkali solution such as an amine, an adsorption method using an adsorbent such as zeolite or activated carbon, and the like are known. In addition, by separating and concentrating carbon dioxide from the air, household power generation, hot water combustor exhaust, etc., it is also useful for promoting the growth of crops in horticultural greenhouses such as greenhouses. It has been broken.
大規模な発電所や工場の燃焼施設のみではなく、家庭用の発電、給湯用の燃焼器での利用や、上記のような園芸用温室での利用への展開にあたり、例えば、特許文献1に記載されているような、回転式の吸着ロータを用いる温度スイング法(TSA法)を利用して、ガス回収濃縮装置の簡素化、小型化が可能である。特許文献1では、吸着ロータに、吸着ゾーン、予熱ゾーン、低濃度ガスパージゾーン、脱離ゾーン、高濃度ガスパージゾーン、予冷ゾーン、冷却ゾーンを設け、吸着ロータを回転させながらガスの吸着、脱離および吸着ロータの加熱、冷却を行うことにより、ガスの回収濃縮に要するエネルギーを削減している。
Not only in large-scale power plants and factory combustion facilities, but also for use in household power generation, hot water combustors, and in horticultural greenhouses as described above, By using a temperature swing method (TSA method) using a rotary adsorption rotor as described, the gas recovery and concentration device can be simplified and downsized. In
しかしながら、特許文献1の方法は温度差を利用してガスの吸着、脱離するため、吸着材からガスを脱離し、吸着材を再生させるための加熱空気が必須であり、その後、吸着材を冷却するなどの目的にエネルギーを使用している。特許文献1においても、エネルギーを削減する余地はまだある。
However, since the method of
本発明は、吸着したガスの脱離に加熱空気を必要としないガス回収濃縮装置およびそれを利用したガス回収濃縮方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a gas recovery and concentration apparatus that does not require heated air for desorption of the adsorbed gas, and a gas recovery and concentration method using the same.
本発明にかかるガス回収濃縮装置は、水蒸気と水蒸気以外の気体からなる対象ガスとを可逆的に吸着することができ、水蒸気に対する吸着能が対象ガスに対する吸着能よりも大きい吸着材を含んで成る吸着ロータを備え、前記吸着ロータに対し、前記対象ガスを含むガス含有空気を供給し、前記対象ガスを前記吸着材に吸着させるガス吸着部と、前記ガス含有空気よりも湿度の高い高湿度空気を供給し、吸着材に吸着された前記対象ガスを前記高湿度空気中の水蒸気で置換するガス置換部と、を有し、前記吸着ロータ上の各部位は、前記吸着ロータの回転により、前記ガス吸着部と、前記ガス置換部と、を繰り返し移動することを要旨とする。 The gas recovery and concentration apparatus according to the present invention includes an adsorbent capable of reversibly adsorbing water vapor and a target gas composed of a gas other than water vapor, and having an adsorption capacity for water vapor that is greater than that for the target gas. An adsorption rotor, a gas adsorption unit that supplies gas-containing air containing the target gas to the adsorption rotor, and adsorbs the target gas to the adsorbent; and high-humidity air having a higher humidity than the gas-containing air And a gas replacement unit that replaces the target gas adsorbed by the adsorbent with water vapor in the high-humidity air, and each part on the adsorption rotor is rotated by the rotation of the adsorption rotor. The gist is to repeatedly move the gas adsorption unit and the gas replacement unit.
ここで、「高湿度空気」および「低湿度空気」は、他と比較して相対的に「高湿度」および「低湿度」であるものをいい、絶対的な湿度を示す概念ではない。 Here, “high-humidity air” and “low-humidity air” refer to those that are “high-humidity” and “low-humidity” relative to others, and are not a concept indicating absolute humidity.
前記ガス回収濃縮装置は、前記吸着ロータに対し、前記高湿度空気よりも湿度の低い低湿度空気を供給し、前記吸着材に吸着された前記水蒸気を脱離させる水蒸気脱離部をさらに有し、前記吸着ロータ上の各部位は、前記吸着ロータの回転により、前記ガス吸着部と、前記ガス置換部と、前記水蒸気脱離部と、をこの順で繰り返し移動することが好ましい。 The gas recovery and concentration apparatus further includes a water vapor desorption unit that supplies low humidity air having a lower humidity than the high humidity air to the adsorption rotor and desorbs the water vapor adsorbed on the adsorbent. Preferably, each part on the adsorption rotor repeatedly moves the gas adsorption unit, the gas replacement unit, and the water vapor desorption unit in this order by the rotation of the adsorption rotor.
前記ガス吸着部において、前記ガス含有空気が前記吸着ロータを通過して生じた気体は、前記低湿度空気として、前記水蒸気脱離部に供給されることが好ましい。 In the gas adsorption part, it is preferable that the gas generated when the gas-containing air passes through the adsorption rotor is supplied to the water vapor desorption part as the low-humidity air.
本発明にかかるガス回収濃縮装置によって、回収濃縮される対象ガスは、二酸化炭素であることが好ましい。 The target gas to be recovered and concentrated by the gas recovery and concentration apparatus according to the present invention is preferably carbon dioxide.
前記ガス置換部において、前記高湿度空気が前記吸着ロータを通過して生じた気体は、園芸用温室に供給されることが好ましい。 In the gas replacement unit, the gas generated when the high-humidity air passes through the adsorption rotor is preferably supplied to a horticultural greenhouse.
本発明にかかるガス回収濃縮方法は、上記のガス回収濃縮装置を用いるガス回収濃縮方法であって、前記吸着ロータを回転させながら、前記ガス吸着部に、前記ガスを含むガス含有空気が供給し、前記対象ガスを前記吸着材に吸着させるガス吸着工程と、前記ガス置換部に、前記ガス含有空気よりも湿度の高い高湿度空気を供給し、前記吸着材に吸着された前記対象ガスを、前記高湿度空気中の水蒸気で置換するガス置換工程とを備えることを要旨とする。 A gas recovery and concentration method according to the present invention is a gas recovery and concentration method using the gas recovery and concentration apparatus described above, wherein gas-containing air containing the gas is supplied to the gas adsorption unit while rotating the adsorption rotor. A gas adsorption step for adsorbing the target gas to the adsorbent, and supplying the high-humidity air having a higher humidity than the gas-containing air to the gas replacement unit, and the target gas adsorbed on the adsorbent, And a gas replacement step of replacing with water vapor in the high-humidity air.
本発明にかかるガス回収濃縮方法は、前記水蒸気脱離部に、前記高湿度空気よりも湿度の低い低湿度空気を供給し、前記吸着材に吸着された前記水蒸気を低湿度空気中に脱離させる水蒸気脱離工程をさらに備えることが好ましい。 In the gas recovery and concentration method according to the present invention, low-humidity air having a humidity lower than that of the high-humidity air is supplied to the water vapor desorption section, and the water vapor adsorbed on the adsorbent is desorbed into the low-humidity air. It is preferable to further comprise a water vapor desorption step.
本発明にかかる吸着ロータは、水蒸気に対する吸着能が対象ガスに対する吸着能よりも大きい吸着材を含む。これにより、ガス置換部において、湿度が高く、水蒸気を多く含む高湿度空気が供給されると、吸着材に吸着されていた対象ガスが、吸着能の大きい水蒸気(水)と置換され、吸着ロータから脱離する。本発明にかかるガス回収濃縮装置によれば、水蒸気と回収濃縮する対象ガスとの吸着能の差による、吸着分子の置換を利用することにより、加熱空気を用いることなく、吸着したガスを脱離することができ、省エネルギー性に優れる。 The adsorption rotor according to the present invention includes an adsorbent having an adsorption ability for water vapor that is larger than an adsorption ability for a target gas. As a result, when high humidity air with high humidity and a large amount of water vapor is supplied in the gas replacement unit, the target gas adsorbed by the adsorbent is replaced with water vapor (water) having a large adsorption capacity, and the adsorption rotor. Detach from. The gas recovery and concentration apparatus according to the present invention desorbs adsorbed gas without using heated air by using substitution of adsorbed molecules due to the difference in adsorption ability between water vapor and the target gas to be recovered and concentrated. It can be used and is excellent in energy saving.
ガス置換部において、吸着材に吸着された水は、低湿度空気を供給することにより、蒸発(脱離)し、吸着ロータの吸着性能が再生する。低湿度空気は、例えば、ガス吸着部において、対象ガスを含むガス含有空気として供給してもよいし、ガス吸着部とは別に、水蒸気脱離部を設けてガス含有空気とは別に供給してもよい。ガス吸着部と水蒸気脱離部とをそれぞれ独立して設け、水蒸気脱離部に低湿度空気を供給すると、水の蒸発(脱離)および対象ガスの吸着が、個々のエリアで効率的に進行し、対象ガスの回収濃縮および水蒸気の脱離による吸着材の再生の能率が向上する。 In the gas replacement unit, the water adsorbed by the adsorbent is evaporated (desorbed) by supplying low-humidity air, and the adsorption performance of the adsorption rotor is regenerated. The low-humidity air may be supplied as gas-containing air containing the target gas, for example, in the gas adsorption unit, or provided separately from the gas-containing air by providing a water vapor desorption unit separately from the gas adsorption unit. Also good. When a gas adsorption part and a water vapor desorption part are provided independently and low humidity air is supplied to the water vapor desorption part, water evaporation (desorption) and adsorption of the target gas proceed efficiently in each area. Thus, the efficiency of regeneration of the adsorbent by collecting and concentrating the target gas and desorbing water vapor is improved.
吸着ロータ上の各部位が、吸着ロータの回転により、ガス吸着部と、ガス置換部と、水蒸気脱離部とを、この順で繰り返し移動すると、例えば、各部に適した組成や温度等を有する空気を供給することができ、対象ガスの吸着、水蒸気と対象ガスとの置換、および水蒸気の脱離が各部において効率的に繰り返され、対象ガスの回収濃縮性能が向上する。 When each part on the adsorption rotor is repeatedly moved in this order by the rotation of the adsorption rotor, the gas adsorption part, the gas replacement part, and the water vapor desorption part have, for example, a composition or temperature suitable for each part. Air can be supplied, and adsorption of the target gas, replacement of water vapor with the target gas, and desorption of water vapor are efficiently repeated in each part, and the recovery and concentration performance of the target gas is improved.
水蒸気脱離部に供給する低湿度空気には、ガス吸着部において吸着ロータを通過した空気を用いることができる。ガス吸着部において吸着ロータを通過した空気は、回収濃縮する対象ガスが除去され、かつ低湿度の状態であるため、これを水蒸気脱離部に供給すると、水蒸気脱離部において、対象ガスの吸着が起こりにくく、かつ、水蒸気の脱離しやすいため、吸着材の対象ガスに対する吸着能が十分に回復し、続くガス吸着部において、効率的に対象ガスを吸着することができる。 As the low-humidity air supplied to the water vapor desorption section, air that has passed through the adsorption rotor in the gas adsorption section can be used. The air that has passed through the adsorption rotor in the gas adsorption unit is in a low humidity state where the target gas to be recovered and concentrated is removed. When this is supplied to the water vapor desorption unit, the target gas is adsorbed in the water vapor desorption unit. Therefore, the adsorption ability of the adsorbent to the target gas is sufficiently recovered, and the target gas can be efficiently adsorbed in the subsequent gas adsorption section.
吸着ロータを構成する吸着材としては、水蒸気と対象ガスとを可逆的に吸着することができ、水蒸気に対する吸着能が対象ガスに対する吸着能よりも大きいものであれば特に限定されず、回収濃縮する対象ガスに応じて適当なものを選択すればよい。具体的には、ゼオライト、シリカゲル、活性アルミナなどの多孔質体を例示することができる。例えばゼオライトを用いて吸着ロータ10を構成すると、耐水性、耐熱性、吸着物質の選択性に優れ、また、ガス回収濃縮装置の使用条件等に応じて、細孔の径や形状、シリカ/アルミナ比等を適宜調整することで所望の吸着特性を付与することができる。
The adsorbent constituting the adsorption rotor is not particularly limited as long as it is capable of reversibly adsorbing water vapor and the target gas, and has an ability to adsorb water vapor larger than that for the target gas. What is necessary is just to select an appropriate thing according to object gas. Specifically, porous bodies, such as a zeolite, a silica gel, activated alumina, can be illustrated. For example, if the
本発明にかかるガス回収濃縮装置によって、回収濃縮される対象ガスとしては、水蒸気以外の気体であれば特に限定されない。例えば、二酸化炭素、バイオガス、メタン、窒素酸化物などを例示することができる。特に、二酸化炭素は、環境保護の観点から燃焼施設の排気中から回収されることが望まれるとともに、農業分野において、作物の生育促進や、品質向上などの観点から、園芸用温室に供給することが望まれている。例えば、本発明にかかるガス回収濃縮装置をビニールハウス等の園芸用温室に接続し、ガス置換部において吸着ロータを通過した空気を園芸用温室に供給することで、空気中、または暖房、発電用の燃焼施設等の排気中に含まれる二酸化炭素ガスを回収濃縮し、園芸用温室内の二酸化炭素濃度を増大させることができる。 The target gas to be recovered and concentrated by the gas recovery and concentration apparatus according to the present invention is not particularly limited as long as it is a gas other than water vapor. For example, carbon dioxide, biogas, methane, nitrogen oxide and the like can be exemplified. In particular, carbon dioxide is desired to be recovered from the exhaust of combustion facilities from the viewpoint of environmental protection. In the agricultural field, carbon dioxide should be supplied to a horticultural greenhouse from the viewpoint of promoting the growth of crops and improving quality. Is desired. For example, the gas recovery and concentration apparatus according to the present invention is connected to a greenhouse for horticulture such as a greenhouse, and the air passing through the adsorption rotor in the gas replacement unit is supplied to the horticultural greenhouse, so that the air or heating or power generation It is possible to collect and concentrate the carbon dioxide gas contained in the exhaust gas from the combustion facility, etc. to increase the carbon dioxide concentration in the horticultural greenhouse.
本発明にかかるガス回収濃縮方法によれば、水蒸気と回収濃縮する対象ガスとの吸着能の差による吸着分子の置換を利用することにより、加熱空気を用いることなく、吸着した対象ガスを脱離することができ、省エネルギー性に優れる。 According to the gas recovery and concentration method according to the present invention, the adsorbed target gas is desorbed without using heated air by utilizing the substitution of adsorbed molecules due to the difference in adsorption ability between the water vapor and the target gas to be recovered and concentrated. It can be used and is excellent in energy saving.
次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態では、二酸化炭素を対象ガスとして回収濃縮する二酸化炭素回収濃縮装置を例に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the embodiment, a carbon dioxide recovery and concentration apparatus that recovers and concentrates carbon dioxide as a target gas will be described as an example.
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態にかかるガス回収濃縮装置の概略を示す図である。図2は、第1の実施形態にかかるガス回収濃縮装置の構成と気体の流れを示すブロック図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a gas recovery and concentration apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration and gas flow of the gas recovery and concentration apparatus according to the first embodiment.
本実施形態にかかるガス回収濃縮装置1は、モータ24及び動力ベルト25によって回転する吸着ロータ10を備え、吸着ロータ10に対して、二酸化炭素を含むガス含有空気を供給するガス吸着部11と、前記ガス含有空気よりも湿度の高い高湿度空気を供給するガス置換部12とを有する。図中のガス吸着部11およびガス置換部12は、相互に区画され、吸着ロータ10の各部位がその中を移動することができる空間として形成されており、吸着ロータ10上の各部位は、吸着ロータ10の回転に伴って、ガス吸着部11とガス置換部12とを交互に移動する。
The gas recovery and
ガス吸着部11は、二酸化炭素を含むガス含有空気を供給するガス供給管14と、ガス吸着部11を通過した空気を排出する残留空気排出管15に接続され、ガス置換部12は、高湿度空気を供給する水蒸気供給管16と、吸着材から脱離した二酸化炭素を含む空気を回収するガス回収管17に接続される。水蒸気供給管16の上流側は、バルブ35を介して家屋21に接続され、高湿度空気が供給される。一方、ガス回収管17の下流側は、バルブ34を介して園芸用温室であるビニールハウス20に接続され、濃縮された二酸化炭素をビニールハウス20に供給することができる。
The
吸着ロータ10は、水蒸気と二酸化炭素とを吸着する性能を有する各種吸着材を用いて構成することができる。例えば、吸着材を含む材料をロータ状に成形して用いてもよいし、ロータ状の容器に吸着材を充填して用いてもよい。また、吸着ロータ10の各部位には、その回転に伴って、経時的に異なる組成の空気が流入する。流入した空気がロータ内部で拡散、混合することを防ぐ目的から、吸着ロータ10は、その構造内に、回転軸を中心とした放射状の内壁を設けることが好ましい。内壁を設けることで、各エリアから流入する空気が混合を防止でき、ガスの回収濃縮効率が向上する。また、吸着材の吸着性能は、温度にも依存し、例えば、ガス吸着部11では低温である方が好ましいし、ガス置換部12では、高温である方が好ましい。各エリア間での温度管理等の観点から、内壁に断熱性を有する部材を用いてもよい。
The
吸着材としては、水蒸気と二酸化炭素とを可逆的に吸着することができ、水蒸気に対する吸着能が二酸化炭素に対する吸着能よりも大きいものであれば特に限定されない。具体的には、ゼオライト、シリカゲル、活性アルミナなどを例示することができる。例えばゼオライトを用いて吸着ロータ10を構成すると、耐水性、耐熱性、吸着物質の選択性に優れ、また、ガス回収濃縮装置の使用条件等に応じて、細孔の径や形状、シリカ/アルミナ比等を適宜調整することで所望の吸着性能を付与することができる。また、吸着材は、ハニカム構造を有することが好ましい。ハニカム構造とは、貫通孔を有する柱状の吸着材を略平行に並べた構造である。ハニカム構造を有する吸着材は、吸着材自体がハニカム構造となったものでもよいし、ハニカム構造を有する基材の表面に吸着材を配置したものでもよい。吸着材がハニカム構造を有すると、表面積が大きく、流入する空気の圧力損失が小さいことから、対象ガスおよび水蒸気の吸着、脱離を効率よく行うことができる。
The adsorbent is not particularly limited as long as it can reversibly adsorb water vapor and carbon dioxide, and has an ability to adsorb water vapor larger than that for carbon dioxide. Specific examples include zeolite, silica gel, activated alumina, and the like. For example, if the
ガス吸着部11に接続されたガス供給管14は、ブロワ31により、外気または、燃焼施設の排気等、二酸化炭素を含む空気を吸入し、ガス吸着部11にガス含有空気を供給する。ガス吸着部11において、二酸化炭素が吸着ロータ10に含まれる吸着材に吸着され、ガス含有空気から二酸化炭素の少なくとも一部が除去された空気が残留空気排出管15より排出される。
The
ガス吸着部11において吸着材に吸着された二酸化炭素は、吸着ロータ10の回転に伴って、ガス置換部12に移行される。ガス置換部12では、水蒸気供給管16により水蒸気を多く含む高湿度空気が供給され、二酸化炭素と水蒸気との吸着能の差により、二酸化炭素と水蒸気とが置換し、水蒸気が吸着材に吸着するとともに二酸化炭素が吸着材から脱離する。脱離した二酸化炭素は、ガス回収管17により回収され、ビニールハウス20に供給される。また、例えば、ビニールハウス20の二酸化炭素濃度が高くなりすぎたときや、二酸化炭素濃度をより高めたいときなどには、図3に示すように、ガス回収管17の一部を分岐させて水蒸気供給管16と接続し、バルブ34を絞ることにより、ガス置換部12を通過し、ガス回収管17に回収された気体の一部を、水蒸気供給管16とガス回収管17とを含む環状の経路内に循環させ、家屋21から供給される水蒸気を多く含む空気と混合した後、再びガス置換部12に供給してもよい。
The carbon dioxide adsorbed by the adsorbent in the
水蒸気供給管16により供給される高湿度空気は、ガス吸着部11に供給されるガス含有空気よりも湿度が高いものであればよい。例えば、家屋21や園芸用温室などの比較的湿度が高くなる施設の室内空気を用いることができる。また、ガス置換部12における二酸化炭素の脱離を促進する観点から、高湿度空気は、ガス含有空気よりも二酸化炭素濃度が低いことが好ましい。ガス含有空気に燃焼器等の排気を用いる場合、家屋21や園芸用温室などの室内空気の方が二酸化炭素濃度が低く、効率的に二酸化炭素を脱離することができる。そのような施設内の高湿度空気を利用すると、高湿度空気の二酸化炭素濃度を低下させたり、湿度を高くしたりするなどの特別な手段を必要とせず、二酸化炭素を効率的に脱離することができ、省エネルギー性に優れる。
The high-humidity air supplied from the water
ガス置換部12において吸着材に吸着された水蒸気は、吸着ロータ10の回転に伴って、ガス吸着部11に移行される。本実施形態では、ガス吸着部11において、ガス含有空気による、二酸化炭素の吸着と水蒸気の脱離とが並行して発生する。すなわち、吸着材に吸着されていた水が、比較的湿度の低いガス含有空気中に脱離(蒸発)することで、吸着材の吸着性能が回復し、空いた吸着サイトに二酸化炭素が吸着する。
The water vapor adsorbed by the adsorbent in the
ガス回収濃縮装置1により回収濃縮された二酸化炭素は、ビニールハウス20に供給され、作物の光合成を促進することができる。ビニールハウス20は、主に、気温が低下し、作物が生育しにくくなる冬季に用いられることが多い。一般に、吸着材は低温であるほど対象物質の吸着量が大きくなることから、冬季に、本実施形態にかかるガス回収濃縮装置1を使用する場合、ガス吸着部11およびガス供給管14の一部または全部を外気により冷却することにより、吸着ロータ10を冷却することができ、ガス吸着部11における二酸化炭素の吸着効率が向上する。また、冬季は大気中の湿度が低下するため、外気を直接取り込み、ガス吸着部11に供給することができる。この際、例えば、ブロワ31の出力を増大し、ガス吸着部11に供給されるガス流量を大きくすることにより、多くの二酸化炭素を吸着ロータ10に含まれる吸着材に吸着させることができ、効率的にビニールハウス20内の二酸化炭素濃度を増大することができる。
The carbon dioxide recovered and concentrated by the gas recovery and
吸着ロータ10の回転に用いられるモータ24およびブロワ31、32等の動力源は、特に限定されるものではないが、例えば、太陽光発電による電力を用いることができる。太陽光発電システムは、省エネルギー性に優れるとともに、日照時に発電するため、植物の光合成促進を目的とした場合に、本発明にかかるガス回収濃縮装置1と太陽光発電システムとの親和性が高い。
The power sources such as the
<第2の実施形態>
第2の実施形態について説明する。図4は第2の実施形態にかかるガス回収濃縮装置の構成と気体の流れを示すブロック図である。なお、以下の説明では、先の実施形態と同一または同様の機能を有する構成についてはその詳細な説明を一部省略する。本実施形態は、水蒸気脱離部13およびこれに接続される低湿度空気供給管18と水蒸気排出管19を有する点で、先の第1の実施形態と異なる。
<Second Embodiment>
A second embodiment will be described. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration and gas flow of the gas recovery and concentration apparatus according to the second embodiment. In the following description, part of the detailed description of the configuration having the same or similar functions as those of the previous embodiment is omitted. The present embodiment is different from the first embodiment in that it has a water
本実施形態にかかるガス回収濃縮装置1は、モータ24及び動力ベルト25によって回転する吸着ロータ10を備え、吸着ロータ10に対して、対象ガスを含むガス含有空気を供給するガス吸着部11と、前記ガス含有空気よりも湿度の高い高湿度空気を供給するガス置換部12と、高湿度空気よりも湿度の低い低湿度空気を供給する水蒸気脱離部13とを有する。図中のガス吸着部11、ガス置換部12および水蒸気脱離部13は、相互に区画され、吸着ロータ10の各部位がその中を移動することができる空間として形成されており、吸着ロータ10上の各部位は、吸着ロータ10の回転に伴って、ガス吸着部11とガス置換部12と水蒸気脱離部13とをこの順に移動する。
The gas recovery and
ガス吸着部11は、二酸化炭素を含むガス含有空気を供給するガス供給管14と、吸着後の空気を排出する残留空気排出管15に接続され、ガス置換部12は、高湿度空気を供給する水蒸気供給管16と、脱離した二酸化炭素を含む気体を回収するガス回収管17に接続され、水蒸気脱離部13は、低湿度空気を供給する低湿度空気供給管18と、脱離した水蒸気を含む気体を排出する水蒸気排出管19に接続される。水蒸気供給管16およびガス回収管17は、ともに園芸用温室であるビニールハウス20に接続され、環状の経路を形成する。
The
ビニールハウス20の内部は、作物の生育のために水分が十分にある上に、比較的高温に保たれ、さらに、作物からの蒸散の作用などにより、高湿度になる。よって、ビニールハウス20は、回収濃縮された二酸化炭素を消費するのみではなく、水蒸気供給管16に高湿度空気を供給する機能も有する。水蒸気供給管16およびガス回収管17の両方を、ビニールハウス20に接続し、環状の経路内で空気を循環させることにより、簡素な構成で、外気等から二酸化炭素を回収し、作物の光合成を促進することができる。
The inside of the
ガス置換部12において吸着材に吸着された水蒸気は、吸着ロータの回転に伴って、水蒸気脱離部13に移行される。水蒸気脱離部13は、高湿度空気よりも湿度の低い低湿度空気を供給する低湿度空気供給管18に接続される。水蒸気脱離部13に、低湿度空気が供給されると、吸着材に吸着されていた水が、比較的湿度の低い低湿度空気中に脱離し、水蒸気排出管19より排出される。これにより、吸着ロータ10の二酸化炭素に対する吸着性能が回復し、続くガス吸着部11へと移行する。
The water vapor adsorbed by the adsorbent in the
本実施形態では、ガス吸着部11と水蒸気脱離部13とを別に設け、吸着ロータ10上の点が、吸着ロータ10の回転に伴って、ガス吸着部11とガス置換部12と水蒸気脱離部13とを順に移動する構成とすることにより、水蒸気脱離部13において、十分に水蒸気を脱離させた後、ガス吸着部において、二酸化炭素を吸着材に吸着させることができる。
In the present embodiment, the
水蒸気脱離部13に供給される低湿度空気は、ガス置換部12に供給される高湿度空気よりも湿度の低いものであれば特に限定されず、ガス吸着部11に供給されるガス含有空気と同じであってもよいし、異なってもよい。水蒸気脱離部13での水の脱離効率や、続くガス吸着部11でのガス吸着効率の観点から、低湿度空気は、水蒸気および二酸化炭素、その他の吸着性を有する物質の含有量が少ないことが好ましい。このような観点から、低湿度空気供給管18の上流側に水蒸気またはその他の吸着性を有する物質を除去する除去装置を設けてもよい。冬季であれば、吸着性の不純物の比較的少ない乾燥空気が外気から入手できることから、外気を直接取り込んで低湿度空気としてもよい。また、後述の第3の実施形態のように、残留空気排出管15と低湿度空気供給管を連通させ、ガス吸着部11において吸着ロータ10を通過した空気を、水蒸気脱離部13に供給してもよい。
The low-humidity air supplied to the water
水蒸気脱離部13に供給される低湿度空気は、水蒸気脱離部13における水蒸気の脱離効率の観点からは、ある程度の高温であることが好ましい。一方、吸着材は低温であるほど対象物質の吸着量が大きくなることから、ガス吸着部11において、吸着ロータ10が高温になりすぎることは好ましくない。このような観点から、水蒸気脱離部13に供給される低湿度空気は、ガス吸着部11に供給されるガス含有空気よりも高温で、ガス置換部12に供給される高湿度空気よりも低温であることが好ましい。低湿度空気が上記の範囲内であると、水蒸気脱離部13において、吸着ロータ10が冷却されるとともに、水蒸気が十分に脱離し、ガス吸着部11における二酸化炭素の吸着性能が向上する。
The low-humidity air supplied to the water
<第3の実施形態>
第3の実施形態について説明する。図5は第3の実施形態にかかるガス回収濃縮装置の構成と気体の流れを示すブロック図である。なお、以下の説明では、先の実施形態と同一または同様の機能を有する構成についてはその詳細な説明を一部省略する。本実施形態は、ガス供給管14の上流側に脱水装置26を有する点、ビニールハウス20に代えてガス回収容器23を有する点、家屋21またはビニールハウス20に代えて水蒸気発生装置22を有する点、残留空気排出管15と、低湿度空気供給管18とを連続して設けている点で、先の第1、2の実施形態と異なる。
<Third Embodiment>
A third embodiment will be described. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration and gas flow of the gas recovery and concentration apparatus according to the third embodiment. In the following description, part of the detailed description of the configuration having the same or similar functions as those of the previous embodiment is omitted. This embodiment has a
本実施形態にかかるガス回収濃縮装置1は、モータ24及び動力ベルト25によって回転する吸着ロータ10を備え、吸着ロータ10に対して、対象ガスを含むガス含有空気を供給するガス吸着部11と、前記ガス含有空気よりも湿度の高い高湿度空気を供給するガス置換部12と、高湿度空気よりも湿度の低い低湿度空気を供給する水蒸気脱離部13とを有する。図中のガス吸着部11、ガス置換部12および水蒸気脱離部13は、相互に区画され、吸着ロータ10の各部位がその中を移動することができる空間として形成されており、吸着ロータ10上の各部位は、吸着ロータ10の回転に伴って、ガス吸着部11とガス置換部12と水蒸気脱離部13とをこの順に移動する。
The gas recovery and
ガス吸着部11は、二酸化炭素を含むガス含有空気を供給するガス供給管14と、吸着後の空気を排出する残留空気排出管15に接続され、ガス置換部12は、高湿度空気を供給する水蒸気供給管16と、脱離した二酸化炭素を回収するガス回収管17に接続され、水蒸気脱離部13は、低湿度空気を供給する低湿度空気供給管18と、脱離した水蒸気を排出する水蒸気排出管19に接続される。水蒸気供給管16とガス回収管17とは、環状に接続された経路を形成する。水蒸気供給管16の上流側には、水蒸気発生器22が接続され、水蒸気供給管16に水蒸気が供給される。また、ガス回収管17の下流側の一部が分岐し、バルブ36を介してガス回収容器23に接続される。バルブ34を解放することにより濃縮された二酸化炭素をガス回収容器23に収容することができる。ガス回収容器23に収容された二酸化炭素は、産業利用に供することもできるし、無害化処理の後に廃棄することもできる。
The
ガス供給管14の上流側には、脱水装置26が備えられ、ブロワ31によって吸入したガスを含む空気中に含まれる水分が除去される。脱水装置26は、空気中の水分を除去できるものであれば特に限定されない。例えば、吸湿性を有する吸着材を用いて濾過する方法や、気体分離膜を用いる方法、空気を冷却または圧縮し、凝縮水を抜き取る方法、遠心分離による方法などを例示することができる。脱水装置26を設けることにより、対象ガスよりも吸着能の大きい水蒸気が除去され、夏季の外気や、燃焼排ガス等に水蒸気が多く含まれる場合であっても、ガス吸着部11において効率的に二酸化炭素を吸着することができる。このような観点から、脱水装置26の他にも、対象ガスの吸着の妨げとなりうる物質や、有害物質等を予め除去する装置を設けてもよい。一方で、ガス含有空気中に、水蒸気やその他の対象ガスの吸着の妨げとなりうる物質を含まないか無視できる程度である場合には、脱水装置26およびその他の除去装置を設ける必要はない。
A
水蒸気供給管16の上流側には、水蒸気発生器22が備えられ、水蒸気供給管16内に水蒸気が送られる。これにより、ガス置換部12に供給される空気が高湿度に保たれる。水蒸気発生装置22は、環状の経路内に設置されてもよいし、図3における家屋21のように、環状の経路の外に設置されてもよい。水蒸気発生器22としては、水蒸気を供給できるものであれば特に限定されず、従来知られる方法により水蒸気を発生させるものを用いることができる。例えば、加熱式、超音波式、気化式あるいはこれらの組合せによるものを例示することができる。また、十分に水蒸気を含む高湿度空気が供給可能であれば、水蒸気発生器22を設けずに、外気や、園芸用温室などの施設から空気を供給してもよい。
A
本実施形態においては、ガス吸着部11に接続される残留空気排出管15と、水蒸気脱離部13に接続される低湿度空気供給管18とを連続して設け、ガス吸着部11の排気を水蒸気脱離部13に供給する。残留空気排出管15から排出される空気は、二酸化炭素と水蒸気とが除去されており、このような空気を水蒸気脱離部13に供給すると、水蒸気脱離部13において、二酸化炭素の吸着が起こりにくく、水蒸気の脱離をスムーズに行うことができ、また、ガス吸着部11におけるガスの吸着もスムーズに進行する。
In the present embodiment, a residual
本実施形態にかかるガス回収濃縮装置1は、吸着ロータ10に供給する空気の組成をコントロールすることができ、対象ガスを高度に濃縮することが可能となる。一方、先の第1、2の実施形態では、外気や、ビニールハウス20または家屋21の室内空気等を有効に活用することにより、省エネルギー性に優れる。要求される省エネルギー性や、使用環境、対象ガスの濃縮程度等に応じて、各実施形態の構成を組み合わせて、ガス回収濃縮装置1を構築することができる。
The gas recovery and
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、吸着ロータ10に含まれる吸着材とガス含有空気を適切に選択することにより、二酸化炭素以外の対象ガスを回収濃縮することも可能である。回収濃縮されたガスは、例えば、産業利用に供することもできるし、無害化処理の後に廃棄することもできる。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the target gas other than carbon dioxide can be recovered and concentrated by appropriately selecting the adsorbent and gas-containing air contained in the
1 ガス回収濃縮装置
10 吸着ロータ
11 ガス吸着部
12 ガス置換部
13 水蒸気脱離部
14 ガス供給管
15 残留空気排出管
16 水蒸気供給管
17 ガス回収管
18 低湿度空気供給管
19 水蒸気排出管
20 ビニールハウス
21 家屋
22 水蒸気発生器
23 ガス回収容器
24 モータ
25 動力ベルト
26 脱水装置
31 ブロワ
32 ブロワ
33 ブロワ
34 バルブ
35 バルブ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記吸着ロータに対し、
前記対象ガスを含むガス含有空気を供給し、前記対象ガスを前記吸着材に吸着させるガス吸着部と、
前記ガス含有空気よりも湿度の高い高湿度空気を供給し、吸着材に吸着された前記対象ガスを前記高湿度空気中の水蒸気で置換するガス置換部と、を有し、
前記吸着ロータ上の各部位は、前記吸着ロータの回転により、前記ガス吸着部と、前記ガス置換部と、を繰り返し移動することを特徴とするガス回収濃縮装置。 It is possible to reversibly adsorb water vapor and a target gas composed of a gas other than water vapor, and includes an adsorption rotor including an adsorbent having an adsorption capacity for water vapor larger than that for the target gas,
For the adsorption rotor,
A gas adsorbing unit that supplies gas-containing air containing the target gas and adsorbs the target gas to the adsorbent;
A high-humidity air having a higher humidity than the gas-containing air, and a gas replacement unit that replaces the target gas adsorbed by an adsorbent with water vapor in the high-humidity air,
Each part on the adsorption rotor repeatedly moves the gas adsorption unit and the gas replacement unit by the rotation of the adsorption rotor.
前記高湿度空気よりも湿度の低い低湿度空気を供給し、前記吸着材に吸着された前記水蒸気を脱離させる水蒸気脱離部をさらに有し、
前記吸着ロータ上の各部位は、前記吸着ロータの回転により、前記ガス吸着部と、前記ガス置換部と、前記水蒸気脱離部と、をこの順で繰り返し移動することを特徴とする請求項1に記載のガス回収濃縮装置。 The gas recovery and concentrating device is connected to the adsorption rotor.
Supplying low-humidity air whose humidity is lower than that of the high-humidity air, further comprising a water vapor desorption part for desorbing the water vapor adsorbed on the adsorbent,
2. The respective portions on the adsorption rotor repeatedly move the gas adsorption unit, the gas replacement unit, and the water vapor desorption unit in this order by the rotation of the adsorption rotor. A gas recovery and concentration apparatus as described in 1.
前記ガス吸着部に、前記対象ガスを含むガス含有空気を供給し、前記対象ガスを前記吸着材に吸着させるガス吸着工程と、
前記ガス置換部に、前記ガス含有空気よりも湿度の高い高湿度空気を供給し、前記吸着材に吸着された前記対象ガスを、前記高湿度空気中の水蒸気で置換するガス置換工程と、
を備えることを特徴とするガス回収濃縮方法。 A gas recovery and concentration method using the gas recovery and concentration apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the adsorption rotor is rotated,
A gas adsorption step of supplying gas-containing air containing the target gas to the gas adsorption unit, and adsorbing the target gas to the adsorbent;
A gas replacement step of supplying high-humidity air having a higher humidity than the gas-containing air to the gas replacement unit, and replacing the target gas adsorbed by the adsorbent with water vapor in the high-humidity air;
A gas recovery and concentration method comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018047640A JP2019155301A (en) | 2018-03-15 | 2018-03-15 | Gas recovery concentration apparatus and gas recovery concentration method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018047640A JP2019155301A (en) | 2018-03-15 | 2018-03-15 | Gas recovery concentration apparatus and gas recovery concentration method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019155301A true JP2019155301A (en) | 2019-09-19 |
Family
ID=67996657
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018047640A Pending JP2019155301A (en) | 2018-03-15 | 2018-03-15 | Gas recovery concentration apparatus and gas recovery concentration method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019155301A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023167260A1 (en) * | 2022-03-04 | 2023-09-07 | 日東電工株式会社 | Acidic gas recovery system and recovery method |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012005943A (en) * | 2010-06-24 | 2012-01-12 | Seibu Giken Co Ltd | Carbon dioxide collecting apparatus |
JP2013202595A (en) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Takasago Thermal Eng Co Ltd | Adsorbing device |
-
2018
- 2018-03-15 JP JP2018047640A patent/JP2019155301A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012005943A (en) * | 2010-06-24 | 2012-01-12 | Seibu Giken Co Ltd | Carbon dioxide collecting apparatus |
JP2013202595A (en) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Takasago Thermal Eng Co Ltd | Adsorbing device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023167260A1 (en) * | 2022-03-04 | 2023-09-07 | 日東電工株式会社 | Acidic gas recovery system and recovery method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6179915B2 (en) | Carbon dioxide supply equipment for horticultural facilities using carbon dioxide in combustion exhaust gas | |
JP6181835B1 (en) | Gas recovery concentrator | |
JP5578469B2 (en) | Carbon dioxide supply system for horticultural facilities by pressure swing method using carbon dioxide in combustion exhaust gas | |
EP2874727B1 (en) | Device for temperature swing process | |
JP6408082B1 (en) | Gas recovery concentrator | |
TWI702080B (en) | Absorption removal/concentration device | |
JP7036414B2 (en) | Carbon dioxide concentrator | |
JP2019171256A (en) | Gas recovery concentration device | |
JP2001205045A (en) | Method of removing carbon dioxide and carbon dioxide removing apparatus | |
JP2016117052A (en) | Absorption type removal/condensation device | |
CN106123128A (en) | A kind of indoor harmful gas removal device based on low temperature cold source | |
JP2019155301A (en) | Gas recovery concentration apparatus and gas recovery concentration method | |
JP2011025219A (en) | Exhaust gas cleaning method containing water-soluble volatile hydrocarbon of large amount and high humidity | |
EP1683563A2 (en) | Method and system for treating a gaseous stream containing organic and inorganic volatile compounds | |
WO2021181579A1 (en) | Absorption-type removal and concentration device | |
CN206008364U (en) | A kind of volatility organic tail gas processing meanss | |
JP2013132582A (en) | Organic solvent-containing gas treatment system | |
KR100381789B1 (en) | Direction of the wind separated by rotation type rotor for v.o.c treatment equipment | |
JP6458465B2 (en) | Organic solvent recovery system | |
JPH0290921A (en) | Concentrator for fluorocarbon-containing gas | |
JP6578492B1 (en) | Integrated generator for carbon dioxide recovery | |
US20230024571A1 (en) | Carbon dioxide and humidity capture system and method | |
CN213885609U (en) | VOCs exhaust-gas treatment system | |
Lashaki | Adsorption-Based Carbon Capture Applications | |
NO20221044A1 (en) | A method and system for removing CO2 from a gas |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200611 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210527 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210608 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20211130 |