JP2023038400A - 精製ガスの製造方法、ドライアイスの製造方法、精製ガスの製造装置およびドライアイスの製造装置 - Google Patents
精製ガスの製造方法、ドライアイスの製造方法、精製ガスの製造装置およびドライアイスの製造装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023038400A JP2023038400A JP2021145077A JP2021145077A JP2023038400A JP 2023038400 A JP2023038400 A JP 2023038400A JP 2021145077 A JP2021145077 A JP 2021145077A JP 2021145077 A JP2021145077 A JP 2021145077A JP 2023038400 A JP2023038400 A JP 2023038400A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- carbon dioxide
- dry ice
- producing
- concentration
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/50—Carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/50—Carbon dioxide
- C01B32/55—Solidifying
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/08—Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Abstract
【課題】消費エネルギーを抑制して高濃度の炭酸ガスを含む精製ガスを取り出すことが可能な精製ガスの製造方法および精製ガスの製造装置、ならびに精製ガスからのドライアイスの製造方法およびドライアイスの製造装置を提供すること。【解決手段】炭酸ガスを含む精製ガスの製造方法であって、炭酸ガスを含む対象ガスから炭酸ガスを吸着する第１吸着塔を用いた真空再生型圧力スイング吸着により前記対象ガスよりも炭酸ガスの濃度の高い中間ガスを生成する第１濃縮工程と、前記中間ガスから炭酸ガスを吸着する第２吸着塔を用いた真空再生型圧力スイング吸着または膜分離により前記中間ガスよりもさらに炭酸ガスの濃度の高い精製ガスを生成する第２濃縮工程と、を備える精製ガスの製造方法。【選択図】図３
Description
本開示は、精製ガスの製造方法、ドライアイスの製造方法、精製ガスの製造装置およびドライアイスの製造装置に関する。
近年、地球温暖化ガスの削減のために、工場等から排出される排ガス中の炭酸ガス（ＣＯ２）を回収し、再利用する方法が検討されている。その中で、ドライアイスは取扱いが簡単な冷却剤であり、食品の低温輸送以外にも多くの分野で幅広く利用されている。一方、回収した炭酸ガスは、例えば、９０体積％以上といった高濃度に濃縮することで有効利用することができる。
例えば、特許文献１（特開平５－１１６９２７号公報）および特許文献２（特開２０１０－２０８８９１号公報）では、排ガス中の水分を除去後、固化温度まで冷却することで直接炭酸ガスをドライアイス化している。また、特許文献３（特開２０１１－２５０７５９号公報）では、吸着や膜分離によって炭酸ガスを濃縮後、固化温度まで冷却することでドライアイス化しており、特許文献４（特開２００４－０８５０９９号公報）では、温度圧力スイング吸着によって炭酸ガスを濃縮後、液化することで炭酸ガスをドライアイス化している。
特許文献１～３では、固化温度まで冷却することで直接炭酸ガスをドライアイス化している。しかし、低濃度の炭酸ガスを直接固化させる場合、回収できる炭酸ガスの量に対し、原料となる排ガスが多量に必要となるため、大きな設備が必要となる。また、多量の排ガスから少量のドライアイスしか製造することができず、エネルギー効率もよくない。
また、特許文献４では、温度スイング吸着と圧力スイング吸着を組み合わせ温度圧力スイング吸着によって炭酸ガスを濃縮している。温度スイング吸着では、加温再生および冷却の工程が必要となり、熱のやり取りに時間を要し、吸着塔の切り替え周期が長くなるため、１塔あたりのガス処理量が増え、吸着塔が圧力スイング吸着に比べて大きくなる。さらに、加温には熱源が必要となるため、熱を供給する電気ヒータ等の機器を備えなければならず、熱源に要するエネルギーが大きくなる。一方、圧力スイング吸着では、炭酸ガスの回収前に吸着剤を充填した吸着塔内に製品炭酸ガスを流すことで、吸着塔内の空隙中に存在する不純物を取り除くパージ工程が必要となる。このパージ工程では、パージガス用のブロワが必要となるため大きな設備が必要となる。また、ブロワを設置することで設備電力が増大するため、エネルギー効率もよくない。
本開示の目的は、消費エネルギーを抑制して高濃度の炭酸ガスを含む精製ガスを取り出すことが可能な精製ガスの製造方法および精製ガスの製造装置、ならびに精製ガスからのドライアイスの製造方法およびドライアイスの製造装置を提供することである。
〔１〕炭酸ガスを含む精製ガスの製造方法であって、
炭酸ガスを含む対象ガスから炭酸ガスを吸着する第１吸着塔を用いた真空再生型圧力スイング吸着により前記対象ガスよりも炭酸ガスの濃度の高い中間ガスを生成する第１濃縮工程と、
前記中間ガスから炭酸ガスを吸着する第２吸着塔を用いた真空再生型圧力スイング吸着または膜分離により前記中間ガスよりもさらに炭酸ガスの濃度の高い精製ガスを生成する第２濃縮工程と、を備える精製ガスの製造方法。
炭酸ガスを含む対象ガスから炭酸ガスを吸着する第１吸着塔を用いた真空再生型圧力スイング吸着により前記対象ガスよりも炭酸ガスの濃度の高い中間ガスを生成する第１濃縮工程と、
前記中間ガスから炭酸ガスを吸着する第２吸着塔を用いた真空再生型圧力スイング吸着または膜分離により前記中間ガスよりもさらに炭酸ガスの濃度の高い精製ガスを生成する第２濃縮工程と、を備える精製ガスの製造方法。
〔２〕前記対象ガス中の炭酸ガスの濃度は、３体積％以上７０体積％以下である、〔１〕に記載の精製ガスの製造方法。
〔３〕前記中間ガス中の炭酸ガスの濃度は、５０体積％以上８０体積％以下である、〔１〕または〔２〕に記載の精製ガスの製造方法。
〔４〕前記精製ガス中の炭酸ガスの濃度は、９５体積％以上である、〔１〕から〔３〕のいずれか１項に記載の精製ガスの製造方法。
〔５〕前記第１濃縮工程および前記第２濃縮工程は、前記第１吸着塔および前記第２吸着塔内の不純物を排出するパージ工程を有しない、〔１〕から〔４〕のいずれか１項に記載の精製ガスの製造方法。
〔６〕２つ以上の前記第１吸着塔および２つ以上の前記第２吸着塔を用いる、〔１〕から〔５〕のいずれか１項に記載の精製ガスの製造方法。
〔７〕前記第２濃縮工程は、前記第１濃縮工程よりも高圧で炭酸ガスを濃縮する、〔１〕から〔６〕のいずれか１項に記載の精製ガスの製造方法。
〔８〕〔１〕から〔７〕のいずれか１項に記載の精製ガスの製造方法により前記精製ガスを得る工程と、
前記精製ガスを冷却して液化炭酸ガスを生成する液化工程と、
液化炭酸ガスを固化させてドライアイスを得るドライアイス化工程と、を備える、ドライアイスの製造方法。
前記精製ガスを冷却して液化炭酸ガスを生成する液化工程と、
液化炭酸ガスを固化させてドライアイスを得るドライアイス化工程と、を備える、ドライアイスの製造方法。
〔９〕前記液化工程の前に、前記精製ガス中の水分を除去する除湿工程を備える、〔８〕に記載のドライアイスの製造方法。
〔１０〕前記ドライアイス化工程は、ドライアイスを成形する成形工程を備える、〔８〕または〔９〕に記載のドライアイスの製造方法。
〔１１〕炭酸ガスを含む精製ガスの製造装置であって、
炭酸ガスを含む対象ガス中の炭酸ガスを真空再生型圧力スイング吸着により吸着する第１吸着塔を含み、前記対象ガスよりも炭酸ガスの濃度の高い中間ガスを生成する第１濃縮装置と、
前記中間ガス中の炭酸ガスを真空再生型圧力スイング吸着により吸着する第２吸着塔または前記中間ガス中の炭酸ガスを選択的に透過させる膜分離装置を含み、前記中間ガスよりもさらに炭酸ガスの濃度の高い精製ガスを生成する第２濃縮装置と、を備える精製ガスの製造装置。
炭酸ガスを含む対象ガス中の炭酸ガスを真空再生型圧力スイング吸着により吸着する第１吸着塔を含み、前記対象ガスよりも炭酸ガスの濃度の高い中間ガスを生成する第１濃縮装置と、
前記中間ガス中の炭酸ガスを真空再生型圧力スイング吸着により吸着する第２吸着塔または前記中間ガス中の炭酸ガスを選択的に透過させる膜分離装置を含み、前記中間ガスよりもさらに炭酸ガスの濃度の高い精製ガスを生成する第２濃縮装置と、を備える精製ガスの製造装置。
〔１２〕２つ以上の前記第１吸着塔および２つ以上の前記第２吸着塔を備える、〔１１〕に記載の精製ガスの製造装置。
〔１３〕〔１１〕または〔１２〕に記載の精製ガスの製造装置と、
前記精製ガスを冷却して液化炭酸ガスを生成する冷凍機と、
液化炭酸ガスを固化させてドライアイスを生成するドライアイス化装置と、を備える、ドライアイスの製造装置。
前記精製ガスを冷却して液化炭酸ガスを生成する冷凍機と、
液化炭酸ガスを固化させてドライアイスを生成するドライアイス化装置と、を備える、ドライアイスの製造装置。
〔１４〕液化炭酸ガスを生成する前に水分を除去する除湿部をさらに備える、〔１３〕に記載のドライアイスの製造装置。
〔１５〕前記ドライアイス化装置は、ドライアイスを成形する成形装置を含む、〔１３〕または〔１４〕に記載のドライアイスの製造装置。
本開示によれば、消費エネルギーを抑制して高濃度の炭酸ガスを含む精製ガスを取り出すことが可能な精製ガスの製造方法および精製ガスの製造装置、ならびに精製ガスからのドライアイスの製造方法およびドライアイスの製造装置を提供することができる。
以下、本開示の実施形態が説明される。ただし以下の説明は特許請求の範囲を限定するものではない。
＜精製ガスの製造方法＞
本開示に係る精製ガスの製造方法は、炭酸ガスを含む対象ガスから炭酸ガスを吸着する第１吸着塔を用いた真空再生型圧力スイング吸着により対象ガスよりも炭酸ガスの濃度の高い中間ガスを生成する第１濃縮工程と、
中間ガスから炭酸ガスを吸着する第２吸着塔を用いた真空再生型圧力スイング吸着または膜分離により中間ガスよりもさらに炭酸ガスの濃度の高い精製ガスを生成する第２濃縮工程と、を備える。
本開示に係る精製ガスの製造方法は、炭酸ガスを含む対象ガスから炭酸ガスを吸着する第１吸着塔を用いた真空再生型圧力スイング吸着により対象ガスよりも炭酸ガスの濃度の高い中間ガスを生成する第１濃縮工程と、
中間ガスから炭酸ガスを吸着する第２吸着塔を用いた真空再生型圧力スイング吸着または膜分離により中間ガスよりもさらに炭酸ガスの濃度の高い精製ガスを生成する第２濃縮工程と、を備える。
図１は、本実施形態における精製ガスの製造方法の概略フローチャートである。以下、精製ガスの製造方法の各工程について説明する。なお、本開示では第１濃縮工程と第２濃縮工程の２段階による精製ガスの製造方法を説明しているが、２段階に限定されるものではなく、さらに濃縮工程を備えていてもよい。
（第１濃縮工程）
第１濃縮工程とは、炭酸ガスを含む対象ガスから炭酸ガスを吸着する第１吸着塔を用いた真空再生型圧力スイング吸着により対象ガスよりも炭酸ガスの濃度の高い中間ガスを生成する工程である。本工程は、（１）吸着工程と、（２）真空排気工程と、（３）復圧工程と、を含む。
第１濃縮工程とは、炭酸ガスを含む対象ガスから炭酸ガスを吸着する第１吸着塔を用いた真空再生型圧力スイング吸着により対象ガスよりも炭酸ガスの濃度の高い中間ガスを生成する工程である。本工程は、（１）吸着工程と、（２）真空排気工程と、（３）復圧工程と、を含む。
本明細書において「対象ガス」とは、少なくとも炭酸ガスを含むガスを示す。対象ガス中の炭酸ガスの濃度は、３体積％以上７０体積％以下であることが好ましく、５体積％以上５０体積％以下であることがより好ましく、１０体積％以上５０体積％以下であることがさらにより好ましい。対象ガスは、炭酸ガスを含む限り、他のガスを含んでもよい。対象ガスとして、例えば、工場や農場等からの排ガスを用いてもよい。対象ガスは、例えば外部から取り入れられ、第１吸着塔へと導入される。なお、対象ガスとして排ガスを用いる場合、排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の有害物質は、適切な処理により除去されることが好ましい。
本明細書において「中間ガス」とは、対象ガスよりも炭酸ガスの濃度の高いガスを示す。対象ガス中の炭酸ガスの濃度は、５０体積％以上８０体積％以下であることが好ましく、６０体積％以上８０体積％以下であることがより好ましい。中間ガスは、炭酸ガスを含む限り、他のガスを含んでもよい。
（１）吸着工程
本工程は、第１吸着塔に対象ガスを導入し、炭酸ガスを吸着する工程である。第１吸着塔には、対象ガスに含まれる炭酸ガスを回収するための吸着剤が充填される。吸着剤としては、例えば、シリカゲル、活性アルミナ、活性炭、ゼオライト、金属有機構造体（ＭＯＦ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ）、固体アミン等が挙げられる。また、第１吸着塔では、対象ガス中に含まれる水分が吸着されてもよい。複数の吸着剤が組み合わされて第１吸着塔に充填されてもよい。
本工程は、第１吸着塔に対象ガスを導入し、炭酸ガスを吸着する工程である。第１吸着塔には、対象ガスに含まれる炭酸ガスを回収するための吸着剤が充填される。吸着剤としては、例えば、シリカゲル、活性アルミナ、活性炭、ゼオライト、金属有機構造体（ＭＯＦ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ）、固体アミン等が挙げられる。また、第１吸着塔では、対象ガス中に含まれる水分が吸着されてもよい。複数の吸着剤が組み合わされて第１吸着塔に充填されてもよい。
本工程では、２つ以上の第１吸着塔を用いることが好ましい。２つ以上の第１吸着塔を用いることで、連続的に吸着工程が実施される。なお、連続的に吸着工程は実施されないが、本工程は、１つの第１吸着塔のみを用いることでも実施することができる。
本工程は、例えば、５ｋＰａＧ以上０．１ＭＰａＧ未満の圧力下で行ってもよい。
（２）真空排気工程
本工程は、吸着工程後のガスを真空ポンプで減圧して中間ガスを回収する工程である。本工程は、負圧まで減圧され、例えば、－６０ｋＰａＧよりも高真空圧まで減圧してもよい。このように減圧することで、効率的に中間ガスを回収することができる。
本工程は、吸着工程後のガスを真空ポンプで減圧して中間ガスを回収する工程である。本工程は、負圧まで減圧され、例えば、－６０ｋＰａＧよりも高真空圧まで減圧してもよい。このように減圧することで、効率的に中間ガスを回収することができる。
（３）復圧工程
本工程は、真空排気工程後の第１吸着塔の圧力を戻す工程である。本工程は、例えば、大気圧のガスを導入することで実施される。大気圧のガスとしては、例えば、対象ガス、吸着工程で炭酸ガスを除去した後に第１吸着塔より排出される排出ガス等を用いてもよい。
本工程は、真空排気工程後の第１吸着塔の圧力を戻す工程である。本工程は、例えば、大気圧のガスを導入することで実施される。大気圧のガスとしては、例えば、対象ガス、吸着工程で炭酸ガスを除去した後に第１吸着塔より排出される排出ガス等を用いてもよい。
（４）その他
第１濃縮工程では、第１吸着塔内の炭酸ガス以外の成分を排出するパージ工程を有しないことが好ましい。ここで、「パージ工程」とは、吸着工程と真空排気工程との間で、炭酸ガスを第１吸着塔内に流し、第１吸着塔内の空隙に存在する炭酸ガス以外の成分（窒素ガス等）を取り除く工程である。パージ工程を有する場合、第１吸着塔に炭酸ガス用のブロワが必要になり、設備が大型化し、消費エネルギーが増加する。また、パージ工程を実施しなくても、後述する第２濃縮工程においてさらに炭酸ガスが濃縮されることから、パージ工程を実施しないことで、消費エネルギーを削減することができる。
第１濃縮工程では、第１吸着塔内の炭酸ガス以外の成分を排出するパージ工程を有しないことが好ましい。ここで、「パージ工程」とは、吸着工程と真空排気工程との間で、炭酸ガスを第１吸着塔内に流し、第１吸着塔内の空隙に存在する炭酸ガス以外の成分（窒素ガス等）を取り除く工程である。パージ工程を有する場合、第１吸着塔に炭酸ガス用のブロワが必要になり、設備が大型化し、消費エネルギーが増加する。また、パージ工程を実施しなくても、後述する第２濃縮工程においてさらに炭酸ガスが濃縮されることから、パージ工程を実施しないことで、消費エネルギーを削減することができる。
（第２濃縮工程）
第２濃縮工程とは、炭酸ガスを含む中間ガスから炭酸ガスを吸着する第２吸着塔を用いた真空再生型圧力スイング吸着または膜分離により中間ガスよりもさらに炭酸ガスの濃度の高い精製ガスを生成する工程である。吸着剤により精製ガスを生成する場合、本工程は、（１）吸着工程と、（２）均圧工程と、（３）大気排気行程と、（４）真空排気工程と、（５）復圧工程と、を含む。また、膜分離により精製ガスを生成する場合、本工程は、分離工程を含む。
第２濃縮工程とは、炭酸ガスを含む中間ガスから炭酸ガスを吸着する第２吸着塔を用いた真空再生型圧力スイング吸着または膜分離により中間ガスよりもさらに炭酸ガスの濃度の高い精製ガスを生成する工程である。吸着剤により精製ガスを生成する場合、本工程は、（１）吸着工程と、（２）均圧工程と、（３）大気排気行程と、（４）真空排気工程と、（５）復圧工程と、を含む。また、膜分離により精製ガスを生成する場合、本工程は、分離工程を含む。
本明細書において「精製ガス」とは、中間ガスよりも炭酸ガスの濃度の高いガスを示す。対象ガス中の炭酸ガスの濃度は、９５体積％以上であることが好ましく、９８体積％以上であることがより好ましい。精製ガスは、炭酸ガスを含む限り、他のガスを含んでもよい。
（１）吸着剤による方法
（ｉ）吸着工程
本工程は、中間ガスに含まれる炭酸ガスを吸着する工程である。第２吸着塔には、中間ガス中に含まれる炭酸ガスを回収するための吸着剤が充填される。吸着剤としては、例えば、シリカゲル、活性アルミナ、活性炭、ゼオライト、ＭＯＦ、固体アミン等が挙げられる。複数の吸着剤が組み合わされて第２吸着塔に充填されてもよい。
（ｉ）吸着工程
本工程は、中間ガスに含まれる炭酸ガスを吸着する工程である。第２吸着塔には、中間ガス中に含まれる炭酸ガスを回収するための吸着剤が充填される。吸着剤としては、例えば、シリカゲル、活性アルミナ、活性炭、ゼオライト、ＭＯＦ、固体アミン等が挙げられる。複数の吸着剤が組み合わされて第２吸着塔に充填されてもよい。
本工程では、２つ以上の第２吸着塔を用いることが好ましく、３つ以上の第２吸着塔を用いることがより好ましい。２つ以上の第２吸着塔を用いることで、連続的に吸着工程が実施される。なお、連続的に吸着工程は実施されないが、本工程は、１つの第２吸着塔のみを用いることでも実施することができる。
本工程は、中間ガスを圧縮して行う必要があり、０．１ＭＰａＧ以上まで圧縮することが好ましい。圧縮を行わない場合、第２吸着塔に吸着される炭酸ガスの量が低下する。また、本工程は、第１濃縮工程における吸着工程よりも高圧で実施することが好ましい。
（ｉｉ）均圧工程
本工程は、吸着工程後の第２吸着塔と他の第２吸着塔との間でガスを移動させて均圧する工程である。吸着工程が終了した直後の第２吸着塔内は加圧状態であるため、回収工程が終了した直後で減圧状態の他の第２吸着塔との間でガスを移動させて、両者を均圧する。
本工程は、吸着工程後の第２吸着塔と他の第２吸着塔との間でガスを移動させて均圧する工程である。吸着工程が終了した直後の第２吸着塔内は加圧状態であるため、回収工程が終了した直後で減圧状態の他の第２吸着塔との間でガスを移動させて、両者を均圧する。
（ｉｉｉ）大気排気工程
本工程は、均圧工程を経た状態である第２吸着塔からガスを排出することにより、第２吸着塔の圧力を大気圧まで減圧する工程である。なお、排出したガスは大気中に放出せず、再度第２吸着塔に導入してもよい。
本工程は、均圧工程を経た状態である第２吸着塔からガスを排出することにより、第２吸着塔の圧力を大気圧まで減圧する工程である。なお、排出したガスは大気中に放出せず、再度第２吸着塔に導入してもよい。
（ｉｖ）真空排気行程
本工程は、大気排気工程後のガスを真空ポンプで減圧することで精製ガスを回収する工程である。本工程は、負圧まで減圧され、例えば、－６０ｋＰａＧよりも高真空圧まで減圧してもよい。このように減圧することで、効率的に精製ガスを回収することができる。
本工程は、大気排気工程後のガスを真空ポンプで減圧することで精製ガスを回収する工程である。本工程は、負圧まで減圧され、例えば、－６０ｋＰａＧよりも高真空圧まで減圧してもよい。このように減圧することで、効率的に精製ガスを回収することができる。
（ｖ）復圧工程
本工程は、真空排気工程後の第２吸着塔の圧力を戻す工程である。本工程は、例えば、大気圧のガスを導入することで実施される。大気圧のガスとしては、例えば、吸着工程で炭酸ガスを除去した後に第２吸着塔より排出される排出ガス等を用いてもよい。
（ｖｉ）その他
第２濃縮工程を吸着により行う場合、第１濃縮工程と同様第１吸着塔内の炭酸ガス以外の成分を排出するパージ工程を有しないことが好ましい。なお、上述の第１濃縮工程と同様の内容であり、説明を省略する。
本工程は、真空排気工程後の第２吸着塔の圧力を戻す工程である。本工程は、例えば、大気圧のガスを導入することで実施される。大気圧のガスとしては、例えば、吸着工程で炭酸ガスを除去した後に第２吸着塔より排出される排出ガス等を用いてもよい。
（ｖｉ）その他
第２濃縮工程を吸着により行う場合、第１濃縮工程と同様第１吸着塔内の炭酸ガス以外の成分を排出するパージ工程を有しないことが好ましい。なお、上述の第１濃縮工程と同様の内容であり、説明を省略する。
（２）膜分離による方法
本方法では、炭酸ガスを選択的に透過させる分離膜に中間ガスを導入し、炭酸ガスを分離する分離工程を含む。本工程は、中間ガスを圧縮して導入し、膜間の分圧差により分離が進行する。本工程は、０．２ＭＰａＧ以上まで圧縮することが好ましい。
本方法では、炭酸ガスを選択的に透過させる分離膜に中間ガスを導入し、炭酸ガスを分離する分離工程を含む。本工程は、中間ガスを圧縮して導入し、膜間の分圧差により分離が進行する。本工程は、０．２ＭＰａＧ以上まで圧縮することが好ましい。
本開示では、消費エネルギーの観点から、第２濃縮工程は、吸着剤による方法を用いることが好ましい。
＜ドライアイスの製造方法＞
本開示に係るドライアイスの製造方法は、上述の方法により精製ガスを得る工程と、
精製ガスを冷却して液化炭酸ガスを生成する液化工程と、
液化炭酸ガスを固化させてドライアイスを得るドライアイス化工程と、を備える。
本開示に係るドライアイスの製造方法は、上述の方法により精製ガスを得る工程と、
精製ガスを冷却して液化炭酸ガスを生成する液化工程と、
液化炭酸ガスを固化させてドライアイスを得るドライアイス化工程と、を備える。
また、精製ガスを得る工程と液化工程の間に、精製ガス中の水分を除去する除湿工程を備えることが好ましい。さらに、ドライアイス化工程は、生成したドライアイスを成形する成形工程を備えることが好ましい。
図２は、本実施形態におけるドライアイスの製造方法の概略フローチャートである。以下、ドライアイスの製造方法の各工程について説明する。なお、精製ガスを得る工程は、上述の＜精製ガスの製造方法＞の内容と同様であるため、説明を省略する。
（１）除湿工程
本工程は、精製ガス中の水分を除去する工程である。除湿方法は、特に限定されないが、例えば、除湿剤を充填した吸着容器、除湿膜による方法等が挙げられる。除湿膜としては、高分子膜等が挙げられる。
本工程は、精製ガス中の水分を除去する工程である。除湿方法は、特に限定されないが、例えば、除湿剤を充填した吸着容器、除湿膜による方法等が挙げられる。除湿膜としては、高分子膜等が挙げられる。
（２）液化工程
本工程は、精製ガスを冷却して液化炭酸ガスを生成する工程である。冷却方法は、－２０℃以下の温度で２．１ＭＰａＧ以上の圧力下で行うことが好ましい。汎用の冷凍機は被冷却体を－２０℃程度まで冷却可能であり、－２０℃で炭酸ガスを液化炭酸ガスにするためには、２．１ＭＰａＧ以上の圧力とする必要があるためである。
本工程は、精製ガスを冷却して液化炭酸ガスを生成する工程である。冷却方法は、－２０℃以下の温度で２．１ＭＰａＧ以上の圧力下で行うことが好ましい。汎用の冷凍機は被冷却体を－２０℃程度まで冷却可能であり、－２０℃で炭酸ガスを液化炭酸ガスにするためには、２．１ＭＰａＧ以上の圧力とする必要があるためである。
（３）ドライアイス化工程
本工程は、液化炭酸ガスを固化させてドライアイスを得る工程である。上述の条件で生成した液化炭酸ガスを大気圧まで減圧し固化させることで、ドライアイスを得ることができる。
本工程は、液化炭酸ガスを固化させてドライアイスを得る工程である。上述の条件で生成した液化炭酸ガスを大気圧まで減圧し固化させることで、ドライアイスを得ることができる。
また、ドライアイスの成形方法は、特に限定されないが、例えば、ドライアイス製造機に炭酸ガスを導入し、該製造機内で炭酸ガスを減圧して固化させ、固化したドライアイスを圧縮することによって製造することができる。また、ドライアイス製造機の種類によって、ブロック状、ペレット状、粉末状等の各種形状に成形することができる。
＜精製ガスの製造装置＞
本開示に係る精製ガスの製造装置は、炭酸ガスを含む対象ガス中の炭酸ガスを真空再生型圧力スイング吸着により吸着する第１吸着塔を含み、対象ガスよりも炭酸ガスの濃度の高い中間ガスを生成する第１濃縮装置と、
中間ガス中の炭酸ガスを真空再生型圧力スイング吸着により吸着する第２吸着塔または中間ガス中の炭酸ガスを選択的に透過させる炭酸ガス分離膜を含み、中間ガスよりもさらに炭酸ガスの濃度の高い精製ガスを生成する第２濃縮装置と、を備える。
本開示に係る精製ガスの製造装置は、炭酸ガスを含む対象ガス中の炭酸ガスを真空再生型圧力スイング吸着により吸着する第１吸着塔を含み、対象ガスよりも炭酸ガスの濃度の高い中間ガスを生成する第１濃縮装置と、
中間ガス中の炭酸ガスを真空再生型圧力スイング吸着により吸着する第２吸着塔または中間ガス中の炭酸ガスを選択的に透過させる炭酸ガス分離膜を含み、中間ガスよりもさらに炭酸ガスの濃度の高い精製ガスを生成する第２濃縮装置と、を備える。
図３は、本実施形態における精製ガスの製造装置の構成の一例を示す概略図である。以下、精製ガスの製造装置について説明する。なお、上述の＜精製ガスの製造方法＞において説明した内容と重複する説明は省略する。また、本開示では第１濃縮装置と第２濃縮装置の２段構成による精製ガスの製造装置を説明しているが、２段構成に限定されるものではなく、さらに濃縮装置を備えていてもよい。
（第１濃縮装置）
第１濃縮装置１は、炭酸ガスを含む対象ガスから炭酸ガスを吸着する第１吸着塔１０を用いた真空再生型圧力スイング吸着により対象ガスよりも炭酸ガスの濃度の高い中間ガスを生成する装置である。すなわち、第１濃縮装置１は真空再生型圧力スイング吸着装置である。
第１濃縮装置１は、炭酸ガスを含む対象ガスから炭酸ガスを吸着する第１吸着塔１０を用いた真空再生型圧力スイング吸着により対象ガスよりも炭酸ガスの濃度の高い中間ガスを生成する装置である。すなわち、第１濃縮装置１は真空再生型圧力スイング吸着装置である。
第１吸着塔１０には、対象ガスに含まれる炭酸ガスを回収するための吸着剤が充填されている。対象ガスは、対象ガス導出配管１１を介して第１ブロワ１２により第１吸着塔１０に導出され、対象ガスに含まれる炭酸ガスが吸着剤に吸着する。その後、吸着したガスを第１真空ポンプ１３で減圧することで、中間ガスが得られる。なお、吸着されなかったガスは排出ガスとして排出される。
上述の通り、第１濃縮装置１は第１吸着塔１０を２塔以上備えていることが好ましい。図３においては、第１濃縮装置１は２つの第１吸着塔（第１吸着塔１０ａ、第１吸着塔１０ｂ）により構成されており、第１吸着塔１０ａと第１吸着塔１０ｂに対象ガスが交互に導出されることで、連続的に中間ガスを生成することができる。
（第２濃縮装置）
第２濃縮装置２は、中間ガス中の炭酸ガスを真空再生型圧力スイング吸着により吸着する第２吸着塔２０または中間ガス中の炭酸ガスを選択的に透過させる膜分離装置を含み、前記中間ガスよりもさらに炭酸ガスの濃度の高い精製ガスを生成する装置である。図３では、第２濃縮装置２は真空再生型圧力スイング吸着装置である。
第２濃縮装置２は、中間ガス中の炭酸ガスを真空再生型圧力スイング吸着により吸着する第２吸着塔２０または中間ガス中の炭酸ガスを選択的に透過させる膜分離装置を含み、前記中間ガスよりもさらに炭酸ガスの濃度の高い精製ガスを生成する装置である。図３では、第２濃縮装置２は真空再生型圧力スイング吸着装置である。
（１）真空再生型圧力スイング吸着装置
第２吸着塔２０には、中間ガスに含まれる炭酸ガスを回収するための吸着剤が充填されている。中間ガスは、中間ガス導出配管２１を介して第２ブロワ２２により第２吸着塔２０に導出され、中間ガスに含まれる炭酸ガスが吸着剤に吸着する。その後、吸着したガスを第２真空ポンプ２３で減圧することで、精製ガスが得られる。なお、吸着されなかったガスは排出ガスとして排出されるか、または中間ガスに合流させて再度第２吸着塔２０に導入される。
第２吸着塔２０には、中間ガスに含まれる炭酸ガスを回収するための吸着剤が充填されている。中間ガスは、中間ガス導出配管２１を介して第２ブロワ２２により第２吸着塔２０に導出され、中間ガスに含まれる炭酸ガスが吸着剤に吸着する。その後、吸着したガスを第２真空ポンプ２３で減圧することで、精製ガスが得られる。なお、吸着されなかったガスは排出ガスとして排出されるか、または中間ガスに合流させて再度第２吸着塔２０に導入される。
上述の通り、第２濃縮装置２は第２吸着塔２０を２塔以上備えていることが好ましい。図３においては、第２濃縮装置２は２つの第２吸着塔（第２吸着塔２０ａ、第２吸着塔２０ｂ）により構成されており、第２吸着塔２０ａと第２吸着塔２０ｂに中間ガスが交互に導出されることで、連続的に中間ガスを生成することができる。
（２）膜分離装置
膜分離装置（図示せず）には、中間ガスに含まれる炭酸ガスを選択的に透過させるための分離膜モジュールが設置されている。中間ガスは、中間ガス圧縮機により分離膜モジュールに導出され、中間ガスに含まれる炭酸ガスが分離膜により分離され、精製ガスが得られる。
膜分離装置（図示せず）には、中間ガスに含まれる炭酸ガスを選択的に透過させるための分離膜モジュールが設置されている。中間ガスは、中間ガス圧縮機により分離膜モジュールに導出され、中間ガスに含まれる炭酸ガスが分離膜により分離され、精製ガスが得られる。
＜ドライアイスの製造装置＞
本開示に係るドライアイスの製造装置は、上述の精製ガスの製造装置と、
精製ガスを冷却して液化炭酸ガスを生成する冷凍機と、
液化炭酸ガスを固化させてドライアイスを生成するドライアイス化装置と、を備える。
本開示に係るドライアイスの製造装置は、上述の精製ガスの製造装置と、
精製ガスを冷却して液化炭酸ガスを生成する冷凍機と、
液化炭酸ガスを固化させてドライアイスを生成するドライアイス化装置と、を備える。
また、精製ガスの製造後液化炭酸ガスを生成する前に水分を除去する除湿部を備えることが好ましい。さらに、ドライアイス化装置は、生成したドライアイスを成形する成形装置を備えることが好ましい。
以下、ドライアイスの製造装置について説明する。なお、精製ガスの製造装置に関しては、上述の＜精製ガスの製造装置＞の内容と同様であるため、説明を省略する。
（１）除湿部
除湿部によって、精製ガス中の水分が除去される。除湿部は、特に限定されず、例えば、除湿剤が充填された吸着容器や除湿膜が設置されている。
除湿部によって、精製ガス中の水分が除去される。除湿部は、特に限定されず、例えば、除湿剤が充填された吸着容器や除湿膜が設置されている。
（２）冷凍機
冷凍機によって、精製ガスが冷却されて液化炭酸ガスが生成される。圧縮機により２．１ＭＰａＧ以上まで昇圧後、冷凍機で－２０℃以下の温度に冷却すればよい。冷凍機は、特に限定されず、－２０℃以下に冷却できるものであればよい。
冷凍機によって、精製ガスが冷却されて液化炭酸ガスが生成される。圧縮機により２．１ＭＰａＧ以上まで昇圧後、冷凍機で－２０℃以下の温度に冷却すればよい。冷凍機は、特に限定されず、－２０℃以下に冷却できるものであればよい。
（３）ドライアイス化装置
ドライアイス化装置によって、液化炭酸ガスが固化されてドライアイスが生成される。ドライアイス化装置は、液化炭酸ガスを固化できるものであればよい。
ドライアイス化装置によって、液化炭酸ガスが固化されてドライアイスが生成される。ドライアイス化装置は、液化炭酸ガスを固化できるものであればよい。
また、ドライアイス化装置は、液化炭酸ガスの固化（ドライアイスの生成）からドライアイスの成形までを１台で実施できるものが好ましい。ドライアイス化装置としては、例えば、ブロックドライアイス製造機、ペレットドライアイス製造機、パウダードライアイス製造機等が挙げられる。
以下、実施例が説明される。ただし以下の例は、特許請求の範囲を限定するものではない。
＜実施例１＞
第１濃縮装置および第２濃縮装置共に真空再生型圧力スイング吸着装置である精製ガスの製造装置が準備された。炭酸ガスの濃度が１０体積％である対象ガスが準備された。上述の精製ガスの製造方法に従い、精製ガスが製造された。第１濃縮装置および第２濃縮装置の条件は以下の通りである。第１濃縮装置における炭酸ガス吸着剤としてはゼオライトを、水分吸着剤としては活性アルミナを、それぞれ用い、第２濃縮装置における炭酸ガス吸着剤としては活性アルミナを用いた。なお、パージ工程は実施されていない。
第１濃縮装置および第２濃縮装置共に真空再生型圧力スイング吸着装置である精製ガスの製造装置が準備された。炭酸ガスの濃度が１０体積％である対象ガスが準備された。上述の精製ガスの製造方法に従い、精製ガスが製造された。第１濃縮装置および第２濃縮装置の条件は以下の通りである。第１濃縮装置における炭酸ガス吸着剤としてはゼオライトを、水分吸着剤としては活性アルミナを、それぞれ用い、第２濃縮装置における炭酸ガス吸着剤としては活性アルミナを用いた。なお、パージ工程は実施されていない。
（第１濃縮装置の条件）
対象ガス流量：１０００ＮＬ／ｍｉｎ
吸着圧力 ：１０ｋＰａＧ
再生圧力 ：－９０ｋＰａＧ
温度 ：４０℃
（第２濃縮装置の条件）
中間ガス流量：６０ＮＬ／ｍｉｎ
吸着圧力 ：０．１ＭＰａＧ
再生圧力 ：－９０ｋＰａＧ
温度 ：４０℃
製造された精製ガスを用いて、上述のドライアイスの製造方法に従い、ドライアイス１００ｋｇが製造された。ドライアイスの製造に用いた条件は以下の通りである。除湿部としてはゼオライトを用いた。
対象ガス流量：１０００ＮＬ／ｍｉｎ
吸着圧力 ：１０ｋＰａＧ
再生圧力 ：－９０ｋＰａＧ
温度 ：４０℃
（第２濃縮装置の条件）
中間ガス流量：６０ＮＬ／ｍｉｎ
吸着圧力 ：０．１ＭＰａＧ
再生圧力 ：－９０ｋＰａＧ
温度 ：４０℃
製造された精製ガスを用いて、上述のドライアイスの製造方法に従い、ドライアイス１００ｋｇが製造された。ドライアイスの製造に用いた条件は以下の通りである。除湿部としてはゼオライトを用いた。
（ドライアイスの製造条件）
液化圧力：２ＭＰａＧ
液化温度：－２０℃
＜実施例２＞
第１濃縮装置として実施例１と同様の装置が、第２濃縮装置として膜分離装置が準備された。第１濃縮装置の条件は実施例１と同様である。第２濃縮装置の条件は以下の通りである。また、準備された対象ガスと、ドライアイスの製造に用いた装置および条件は実施例１と同様である（以下比較例１および２においても同様である）。
液化圧力：２ＭＰａＧ
液化温度：－２０℃
＜実施例２＞
第１濃縮装置として実施例１と同様の装置が、第２濃縮装置として膜分離装置が準備された。第１濃縮装置の条件は実施例１と同様である。第２濃縮装置の条件は以下の通りである。また、準備された対象ガスと、ドライアイスの製造に用いた装置および条件は実施例１と同様である（以下比較例１および２においても同様である）。
（第２濃縮装置の条件）
中間ガス流量：６０ＮＬ／ｍｉｎ
圧力 ：０．７ＭＰａＧ
温度 ：３０℃
＜比較例１＞
第１濃縮装置として実施例１と同様の装置が、第２濃縮装置として圧力スイング吸着装置が準備された。第１濃縮装置の条件は実施例１と同様である。第２濃縮装置の条件は以下の通りである。第２濃縮装置における炭酸ガス吸着剤としては活性アルミナを用いた。
中間ガス流量：６０ＮＬ／ｍｉｎ
圧力 ：０．７ＭＰａＧ
温度 ：３０℃
＜比較例１＞
第１濃縮装置として実施例１と同様の装置が、第２濃縮装置として圧力スイング吸着装置が準備された。第１濃縮装置の条件は実施例１と同様である。第２濃縮装置の条件は以下の通りである。第２濃縮装置における炭酸ガス吸着剤としては活性アルミナを用いた。
（第２濃縮装置の条件）
中間ガス流量：６０ＮＬ／ｍｉｎ
吸着圧力 ：０．７ＭＰａＧ
再生圧力 ：大気圧
温度 ：４０℃
＜比較例２＞
第１濃縮装置として実施例２の膜分離装置と同様の装置が、第２濃縮装置として実施例１の第２濃縮装置と同様の装置が準備された。第２濃縮装置の条件は実施例１と同様である。第１濃縮装置の条件は以下の通りである。なお、ドライアイスの製造工程における液化圧力は２．３ＭＰａＧであった。
中間ガス流量：６０ＮＬ／ｍｉｎ
吸着圧力 ：０．７ＭＰａＧ
再生圧力 ：大気圧
温度 ：４０℃
＜比較例２＞
第１濃縮装置として実施例２の膜分離装置と同様の装置が、第２濃縮装置として実施例１の第２濃縮装置と同様の装置が準備された。第２濃縮装置の条件は実施例１と同様である。第１濃縮装置の条件は以下の通りである。なお、ドライアイスの製造工程における液化圧力は２．３ＭＰａＧであった。
（第１濃縮装置の条件）
中間ガス流量：３０ＮＬ／ｍｉｎ
圧力 ：０．５ＭＰａＧ
温度 ：２５℃
＜評価＞
（炭酸ガスの濃度）
各実施例および各比較例において、第１濃縮装置により得られた中間ガス中の炭酸ガスの濃度および第２濃縮装置により得られた精製ガス中の炭酸ガスの濃度を、それぞれ測定した。測定には、ガスクロマトグラフィー（（株）島津製作所製、型番：ＧＣ－２０１４ＡＦ）を用いた。結果を表１の「ＣＯ２濃度」の各欄に示す。
中間ガス流量：３０ＮＬ／ｍｉｎ
圧力 ：０．５ＭＰａＧ
温度 ：２５℃
＜評価＞
（炭酸ガスの濃度）
各実施例および各比較例において、第１濃縮装置により得られた中間ガス中の炭酸ガスの濃度および第２濃縮装置により得られた精製ガス中の炭酸ガスの濃度を、それぞれ測定した。測定には、ガスクロマトグラフィー（（株）島津製作所製、型番：ＧＣ－２０１４ＡＦ）を用いた。結果を表１の「ＣＯ２濃度」の各欄に示す。
（炭酸ガスの排出量評価）
各実施例および各比較例について、炭酸ガスの排出量評価を行った。これは、第１濃縮工程～ドライアイス化工程における消費エネルギーと電力における炭酸ガス排出量から算出される評価値である。排出量評価は、以下の式（１）を用いて求められる。
各実施例および各比較例について、炭酸ガスの排出量評価を行った。これは、第１濃縮工程～ドライアイス化工程における消費エネルギーと電力における炭酸ガス排出量から算出される評価値である。排出量評価は、以下の式（１）を用いて求められる。
排出量評価＝電力（ｋＷ）×ＣＯ２係数（ｋｇ／ｋＷ）／ＣＯ２回収量(ｋｇ)・・・式（１）
式（１）中、ＣＯ２係数は０．４７とする。また、各実施例および各比較例について、ドライアイスの回収量は１００ｋｇであることから、式（１）中のＣＯ２回収量は１００ｋｇとする。
式（１）中、ＣＯ２係数は０．４７とする。また、各実施例および各比較例について、ドライアイスの回収量は１００ｋｇであることから、式（１）中のＣＯ２回収量は１００ｋｇとする。
結果を表１の「排出量評価」の欄に示す。この値が１より小さければ、炭酸ガスの排出量より回収量が上回っていることを示し、１より大きければ炭酸ガスの回収量より排出量が上回っていることを示す。本実施例では、評価値が１に近いほど良好であることとした。
＜結果＞
表１に示されるように、実施例１および２において、それぞれ９８体積％および９９体積％の炭酸ガスを含有する精製ガスを得ることができた。また、炭酸ガスの排出量評価は、実施例１および２において、２．１および２．３であり、１に近い値を示した。
表１に示されるように、実施例１および２において、それぞれ９８体積％および９９体積％の炭酸ガスを含有する精製ガスを得ることができた。また、炭酸ガスの排出量評価は、実施例１および２において、２．１および２．３であり、１に近い値を示した。
一方、比較例１では、８８体積％の炭酸ガスを含有する精製ガスを得ることができたが、これは実施例に比べて劣る結果となった。また、炭酸ガスの排出量評価は６．９と実施例に比べて高い結果となった。
比較例２では、実施例と同等の９８体積％の炭酸ガスを含有する精製ガスを得ることができた。一方、炭酸ガスの排出量評価は６．４と実施例に比べて高い結果となった。
以上の結果より、炭酸ガスの排出量評価は実施例１が最も低い値を示し、良好であることがわかる。
このように、本開示に記載の精製ガスの製造方法および精製ガスの製造装置を用いることによって、消費エネルギーを抑制して高濃度の炭酸ガスを含む精製ガスを取り出すことができる。また、本開示に記載のドライアイスの製造方法およびドライアイスの製造装置を用いることによって、該精製ガスからドライアイスを製造することもできる。そのため、地球温暖化ガスを削減することができ、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の一部活動に貢献することができる。なお、電力は再生可能エネルギーを使用してもよい。
なお、従来技術のように、対象ガス中の水分を除去後、固化温度まで冷却することで直接炭酸ガスをドライアイス化した場合、上記の炭酸ガスの排出量評価は約１０になるものと推察される。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ 第１濃縮装置、２ 第２濃縮装置、１０，１０ａ，１０ｂ 第１吸着塔、１１ 対象ガス導出配管、１２ 第１ブロワ、１３ 第１真空ポンプ、２０，２０ａ，２０ｂ 第２吸着塔、２１ 中間ガス導出配管、２２ 第２ブロワ、２３ 第２真空ポンプ。
Claims (15)
- 炭酸ガスを含む精製ガスの製造方法であって、
炭酸ガスを含む対象ガスから炭酸ガスを吸着する第１吸着塔を用いた真空再生型圧力スイング吸着により前記対象ガスよりも炭酸ガスの濃度の高い中間ガスを生成する第１濃縮工程と、
前記中間ガスから炭酸ガスを吸着する第２吸着塔を用いた真空再生型圧力スイング吸着または膜分離により前記中間ガスよりもさらに炭酸ガスの濃度の高い精製ガスを生成する第２濃縮工程と、を備える精製ガスの製造方法。 - 前記対象ガス中の炭酸ガスの濃度は、３体積％以上７０体積％以下である、請求項１に記載の精製ガスの製造方法。
- 前記中間ガス中の炭酸ガスの濃度は、５０体積％以上８０体積％以下である、請求項１または請求項２に記載の精製ガスの製造方法。
- 前記精製ガス中の炭酸ガスの濃度は、９５体積％以上である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の精製ガスの製造方法。
- 前記第１濃縮工程および前記第２濃縮工程は、前記第１吸着塔および前記第２吸着塔内の不純物を排出するパージ工程を有しない、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の精製ガスの製造方法。
- ２つ以上の前記第１吸着塔および２つ以上の前記第２吸着塔を用いる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の精製ガスの製造方法。
- 前記第２濃縮工程は、前記第１濃縮工程よりも高圧で炭酸ガスを濃縮する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の精製ガスの製造方法。
- 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の精製ガスの製造方法により前記精製ガスを得る工程と、
前記精製ガスを冷却して液化炭酸ガスを生成する液化工程と、
液化炭酸ガスを固化させてドライアイスを得るドライアイス化工程と、を備える、ドライアイスの製造方法。 - 前記液化工程の前に、前記精製ガス中の水分を除去する除湿工程を備える、請求項８に記載のドライアイスの製造方法。
- 前記ドライアイス化工程は、ドライアイスを成形する成形工程を備える、請求項８または請求項９に記載のドライアイスの製造方法。
- 炭酸ガスを含む精製ガスの製造装置であって、
炭酸ガスを含む対象ガス中の炭酸ガスを真空再生型圧力スイング吸着により吸着する第１吸着塔を含み、前記対象ガスよりも炭酸ガスの濃度の高い中間ガスを生成する第１濃縮装置と、
前記中間ガス中の炭酸ガスを真空再生型圧力スイング吸着により吸着する第２吸着塔または前記中間ガス中の炭酸ガスを選択的に透過させる膜分離装置を含み、前記中間ガスよりもさらに炭酸ガスの濃度の高い精製ガスを生成する第２濃縮装置と、を備える精製ガスの製造装置。 - ２つ以上の前記第１吸着塔および２つ以上の前記第２吸着塔を備える、請求項１１に記載の精製ガスの製造装置。
- 請求項１１または請求項１２に記載の精製ガスの製造装置と、
前記精製ガスを冷却して液化炭酸ガスを生成する冷凍機と、
液化炭酸ガスを固化させてドライアイスを生成するドライアイス化装置と、を備える、ドライアイスの製造装置。 - 液化炭酸ガスを生成する前に水分を除去する除湿部をさらに備える、請求項１３に記載のドライアイスの製造装置。
- 前記ドライアイス化装置は、ドライアイスを成形する成形装置を含む、請求項１３または請求項１４に記載のドライアイスの製造装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021145077A JP2023038400A (ja) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | 精製ガスの製造方法、ドライアイスの製造方法、精製ガスの製造装置およびドライアイスの製造装置 |
| PCT/JP2022/031509 WO2023037854A1 (ja) | 2021-09-07 | 2022-08-22 | 精製ガスの製造方法、ドライアイスの製造方法、精製ガスの製造装置およびドライアイスの製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021145077A JP2023038400A (ja) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | 精製ガスの製造方法、ドライアイスの製造方法、精製ガスの製造装置およびドライアイスの製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023038400A true JP2023038400A (ja) | 2023-03-17 |
Family
ID=85506555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021145077A Pending JP2023038400A (ja) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | 精製ガスの製造方法、ドライアイスの製造方法、精製ガスの製造装置およびドライアイスの製造装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2023038400A (ja) |
| WO (1) | WO2023037854A1 (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2994843B2 (ja) * | 1992-02-21 | 1999-12-27 | 三菱重工業株式会社 | 低濃度二酸化炭素の回収方法 |
| JPH0699035A (ja) * | 1992-09-21 | 1994-04-12 | Chubu Electric Power Co Inc | 排ガス中の二酸化炭素の分離回収方法 |
| JPH08131767A (ja) * | 1994-11-09 | 1996-05-28 | Tohoku Electric Power Co Inc | 高濃度二酸化炭素の分離回収方法 |
| JPH09187622A (ja) * | 1996-01-08 | 1997-07-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高濃度二酸化炭素の分離回収方法 |
| JP3640023B2 (ja) * | 2002-08-27 | 2005-04-20 | 株式会社前川製作所 | 排出ｃｏ２の回収システム |
| JP7372131B2 (ja) * | 2019-12-12 | 2023-10-31 | エア・ウォーター株式会社 | 二酸化炭素回収装置および方法 |
-
2021
- 2021-09-07 JP JP2021145077A patent/JP2023038400A/ja active Pending
-
2022
- 2022-08-22 WO PCT/JP2022/031509 patent/WO2023037854A1/ja unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023037854A1 (ja) | 2023-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5926292B2 (ja) | 廃棄ガスストリーム吸着により高価値成分を回収する方法及び装置 | |
| CN107789949B (zh) | 一种负压变压吸附的气体分离方法 | |
| CA2732129C (en) | Recovery of carbon dioxide from flue gas | |
| CA2875795C (en) | Process and apparatus for the separation of a stream containing carbon dioxide, water and at least one light impurity including a separation step at subambient temperature. | |
| AU2016378831A1 (en) | Method for producing biomethane by purifying biogas from non-hazardous waste storage facilities and facility for implementing the method | |
| CN102083512A (zh) | 二氧化碳回收 | |
| KR20100126660A (ko) | 이산화탄소 회수 플랜트 및 방법 | |
| US11406938B2 (en) | Process for obtaining carbon dioxide from furnace combustion fumes | |
| JPH11316082A (ja) | 清浄乾燥空気を製造する方法及び装置 | |
| CN101797442B (zh) | 甲醇弛放气回收的膜分离方法 | |
| CN113184850B (zh) | 一种高纯度二氧化碳气体提纯方法及其装置 | |
| JP4839114B2 (ja) | 液化炭酸ガス精製装置 | |
| WO2023037854A1 (ja) | 精製ガスの製造方法、ドライアイスの製造方法、精製ガスの製造装置およびドライアイスの製造装置 | |
| JP5736916B2 (ja) | 混合ガスからの二酸化炭素の回収・液化方法 | |
| CN201658935U (zh) | 甲醇弛放气回收的膜分离装置 | |
| CN105727686B (zh) | 一种吸附提纯六氟化硫的方法 | |
| CN215161044U (zh) | 一种高纯度二氧化碳气体提纯装置 | |
| CN108557787A (zh) | 一种回收粗氩气再提纯方法 | |
| CN113772673A (zh) | 一种从石灰窑尾气中回收提纯二氧化碳的工艺系统及方法 | |
| EP3858463A1 (en) | Installation and method for recovering gaseous substances from gas flows | |
| CA3158563A1 (en) | Systems and processes for heavy hydrocarbon removal | |
| CN106731497B (zh) | 一种硝酸工业尾气除碳提取n2o的纯化装置和工艺方法 | |
| JP2021137758A (ja) | 水素ガスの製造方法および水素ガスの製造装置 | |
| WO2023140238A1 (ja) | 精製ガスの製造方法およびその製造装置 | |
| CN218392962U (zh) | 氢气净化器 |