JP2961871B2 - 炭酸ガス吸収剤 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は炭酸ガス（CO2）吸収剤に係り、特に、CO2の
吸収量が著しく高いCO2吸収剤に関する。
吸収量が著しく高いCO2吸収剤に関する。
［従来の技術］ 再生可能な固体CO2吸収剤としては、酸化マグネシウ
ム（MgO）が最適であるが、そのCO2吸収容量は少なく、
このため、従来MgOのCO2吸収容量を向上させるための研
究がなされている。
ム（MgO）が最適であるが、そのCO2吸収容量は少なく、
このため、従来MgOのCO2吸収容量を向上させるための研
究がなされている。
従来、MgOの吸収容量を向上させる目的で、MgOにアル
カリ金属の水酸化物を配合してなるCO2吸収剤が提案さ
れている（USP3,557,011）。
カリ金属の水酸化物を配合してなるCO2吸収剤が提案さ
れている（USP3,557,011）。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、USP3,557,011で提案されるCO2吸収剤
であっても、十分なCO2吸収容量は得られず、その改善
が望まれている。
であっても、十分なCO2吸収容量は得られず、その改善
が望まれている。
本発明は上記従来の実情に鑑み、CO2吸収容量がより
一層向上されたCO2吸収剤を提供することを目的とす
る。
一層向上されたCO2吸収剤を提供することを目的とす
る。
［課題を解決するための手段］ 本発明のCO2吸収剤は、 MgO及び／又は水酸化マグネシウム（Mg（OH）２）50
〜90重量％と、 カリウム化合物５〜30重量％と、 ケイ酸ソーダ及び／又はジルコニア５〜20重量％と を含むことを特徴とする。
〜90重量％と、 カリウム化合物５〜30重量％と、 ケイ酸ソーダ及び／又はジルコニア５〜20重量％と を含むことを特徴とする。
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明のCO2吸収剤において、MgO及び／又はMg（OH）
２は、CO2吸収剤の主成分として作用するものである。
２は、CO2吸収剤の主成分として作用するものである。
また、カリウム化合物としては、水酸化カリウム（KO
H）、炭酸カリウム（K2CO3）、リン酸カリウム（K3P
O4）等が挙げられ、これらは１種を単独で、或いは２種
以上を併用して用いることができる。これらのカリウム
化合物の含有量が５重量％未満ではCO2吸収容量が低
く、30重量％を超えると吸収剤の成形性が悪くなる。従
って、カリウム化合物含有量は５〜30重量％とする。
H）、炭酸カリウム（K2CO3）、リン酸カリウム（K3P
O4）等が挙げられ、これらは１種を単独で、或いは２種
以上を併用して用いることができる。これらのカリウム
化合物の含有量が５重量％未満ではCO2吸収容量が低
く、30重量％を超えると吸収剤の成形性が悪くなる。従
って、カリウム化合物含有量は５〜30重量％とする。
ケイ酸ソーダ及び／又はジルコニアはその含有量が５
重量％未満では吸収剤の成形が困難であり、20重量％を
超えるとCO2吸収容量が低下する。従って、ケイ酸ソー
ダ及び／又はジルコニア含有量は５〜20重量％とする。
重量％未満では吸収剤の成形が困難であり、20重量％を
超えるとCO2吸収容量が低下する。従って、ケイ酸ソー
ダ及び／又はジルコニア含有量は５〜20重量％とする。
このような本発明のCO2吸収剤は、例えば、ケイ酸ソ
ーダの水溶液（水ガラス）及び／又はジルコニアゾルに
所定量のカリウム化合物を溶解し、次いでこれに所定量
のMgO及び／又はMg（OH）２を加えて混練し、混練物を
加熱乾燥して水を除去した後、粉砕、整粒することによ
り容易に製造することができる。
ーダの水溶液（水ガラス）及び／又はジルコニアゾルに
所定量のカリウム化合物を溶解し、次いでこれに所定量
のMgO及び／又はMg（OH）２を加えて混練し、混練物を
加熱乾燥して水を除去した後、粉砕、整粒することによ
り容易に製造することができる。
更に350〜500℃で加熱してMg（OH）２をMgOに転化し
ても良い。
ても良い。
なお、本発明において、水ガラスとしては、ケイ酸ソ
ーダ含有率が10〜50重量％程度のものを用いるのが好ま
しい。また、ジルコニア原料としては上記ジルコニアゾ
ルの他、ジルコニア微粒子の懸濁液あるいは加熱によっ
てジルコニアに転化し得るジルコニウム化合物を用いる
こともできる。
ーダ含有率が10〜50重量％程度のものを用いるのが好ま
しい。また、ジルコニア原料としては上記ジルコニアゾ
ルの他、ジルコニア微粒子の懸濁液あるいは加熱によっ
てジルコニアに転化し得るジルコニウム化合物を用いる
こともできる。
本発明のCO2吸収剤は、特に水蒸気濃度10％以上の湿
気ガス中のCO2吸収に極めて有効である。
気ガス中のCO2吸収に極めて有効である。
［作用］ MgOは下記（Ｉ）に従って、CO2と反応してこれを吸収
する。
する。
MgO＋CO2→MgCO3 …（Ｉ） このMgOの出発原料としては、Mg（OH）２の他、塩基
性炭酸マグネシウム（MgCO3・xMg（OH）２・yH2O）も考
えられるが、塩基性炭酸マグネシウムを出発原料とする
MgOでは十分なCO2吸収効率は得られず、MgO出発原料と
してはMgO又はMg（OH）２が優れていることが実験によ
り判明した。
性炭酸マグネシウム（MgCO3・xMg（OH）２・yH2O）も考
えられるが、塩基性炭酸マグネシウムを出発原料とする
MgOでは十分なCO2吸収効率は得られず、MgO出発原料と
してはMgO又はMg（OH）２が優れていることが実験によ
り判明した。
また、このようなMgO,Mg（OH）２を出発原料とするMg
Oにカリウム化合物を添加することにより、CO2吸収容量
が増加する。この理由は明らかではないがカリウム化合
物による次のような作用によるものと考えられる。
Oにカリウム化合物を添加することにより、CO2吸収容量
が増加する。この理由は明らかではないがカリウム化合
物による次のような作用によるものと考えられる。
カリウム化合物による炭酸マグネシウムの生成を促
進する作用による効果 湿気ガス中でのMgOとCO2との反応は、前記（Ｉ）式で
示すように、直接MgOとCO2が化合する反応と、下記（I
I）式で示すように、H2Oが介在してMg（OH）２を生成
し、CO2と化合する反応とが考えられる。
進する作用による効果 湿気ガス中でのMgOとCO2との反応は、前記（Ｉ）式で
示すように、直接MgOとCO2が化合する反応と、下記（I
I）式で示すように、H2Oが介在してMg（OH）２を生成
し、CO2と化合する反応とが考えられる。
MgO＋H2O→Mg（OH）２ Mg（OH）２＋CO2→MgCO3＋H2O …（II） 上記（II）式の反応においてカリウム化合物が存在す
ることにより、MgCO3生成反応が促進され、MgOのCO2吸
収効率が向上する。
ることにより、MgCO3生成反応が促進され、MgOのCO2吸
収効率が向上する。
また、湿気ガス中でのMgOとCO2との反応は、前記
（Ｉ），（II）式の他、下記（III）式で示すものも考
えられる。この場合においても、カリウム化合物による
作用により、MgOとCO2との反応は促進される。
（Ｉ），（II）式の他、下記（III）式で示すものも考
えられる。この場合においても、カリウム化合物による
作用により、MgOとCO2との反応は促進される。
4MgO＋3CO2＋4H2O→3MgOCO3・Mg（OH）２・3H2O …（III） カリウム化合物の塩基強度、塩基量増大による効果 MgOにアルカリ成分を添加すると、塩基強度及び塩基
量が増大することが報告されている。一方、CO2は強い
塩基点に吸着するといわれており、アルカリ成分である
カリウム化合物を添加することにより塩基点の増加がCO
2吸収容量の増加につながる。
量が増大することが報告されている。一方、CO2は強い
塩基点に吸着するといわれており、アルカリ成分である
カリウム化合物を添加することにより塩基点の増加がCO
2吸収容量の増加につながる。
更に、水ガラスやジルコニアを用いることにより、CO
2吸収容量が向上すると共に、CO2吸収剤の耐久性が向上
する。この理由の詳細は明らかではないが、これらを添
加することによりMgOとカリウム化合物の分散性が良く
なるためと考えられる。
2吸収容量が向上すると共に、CO2吸収剤の耐久性が向上
する。この理由の詳細は明らかではないが、これらを添
加することによりMgOとカリウム化合物の分散性が良く
なるためと考えられる。
［実施例］ 以下に本発明を挙げて本発明をより具体的に説明す
る。
る。
なお、以下において、CO2吸収条件は、特記しない限
り、以下の条件で行ない、CO2吸収容量はMgOの理論CO2
吸収量に対する吸収したCO2の割合で示した。また、CO2
濃度（％）はガス中の水分を除いた値100・［CO2］／
［CO2＋N2］で示した。
り、以下の条件で行ない、CO2吸収容量はMgOの理論CO2
吸収量に対する吸収したCO2の割合で示した。また、CO2
濃度（％）はガス中の水分を除いた値100・［CO2］／
［CO2＋N2］で示した。
CO2吸収条件 吸 収 圧 力:8.0ata （CO2分圧＝2.7ata） 吸 収 温 度:300℃ 吸収剤充填量 :450cc ガス流量:CO2＝N2＝H2O＝250Ncc/min 合計750Ncc/min ガス組成:CO2＝N2＝H2O＝33.3％ また、CO2吸収剤は原則として以下に示す方法により
製造した。
製造した。
CO2吸収剤の製造方法 水ガラス又はジルコニアゾルに水酸化カリウム等のカ
リウム化合物を溶解し、次いでこれにMgO又はMg（OH）
２（MgO原料）粉末を加えて混練する。混練物を100℃で
乾燥した後に揉みほぐし、続いて140〜150℃に加熱して
水を実質的に除去する。乾燥物を粉砕し、篩分けによっ
て0.50〜1mmの大きさの粒子を得る。この粒子を吸収管
に充填し、450℃に加熱してMg（OH）２をMgOに転化す
る。
リウム化合物を溶解し、次いでこれにMgO又はMg（OH）
２（MgO原料）粉末を加えて混練する。混練物を100℃で
乾燥した後に揉みほぐし、続いて140〜150℃に加熱して
水を実質的に除去する。乾燥物を粉砕し、篩分けによっ
て0.50〜1mmの大きさの粒子を得る。この粒子を吸収管
に充填し、450℃に加熱してMg（OH）２をMgOに転化す
る。
実施例１ 出発原料として、塩基性炭酸マグネシウム［MgCO3・x
Mg（OH）２・yH2O］、水酸化マグネシウム［Mg（O
H）２］又は酸化マグネシウム［MgO］を用い、カリウム
化合物としてKOHを８重量％、さらにケイ酸ソーダを13
重量％添加して、各々CO2吸収剤を製造し、そのCO2吸収
容量を調べた。
Mg（OH）２・yH2O］、水酸化マグネシウム［Mg（O
H）２］又は酸化マグネシウム［MgO］を用い、カリウム
化合物としてKOHを８重量％、さらにケイ酸ソーダを13
重量％添加して、各々CO2吸収剤を製造し、そのCO2吸収
容量を調べた。
結果を第１図に示す。
第１図より、出発原料としてはMg（OH）２又はMgOが
好適であることが明らかである。
好適であることが明らかである。
実施例２ カリウム化合物としてKOH,K2CO3又はK3PO48重量％を
添加してCO2吸収剤を製造し、そのCO2吸収容量を無添加
のものと比較した。なお、ケイ酸ソーダ添加量は13重量
％とした。
添加してCO2吸収剤を製造し、そのCO2吸収容量を無添加
のものと比較した。なお、ケイ酸ソーダ添加量は13重量
％とした。
結果を第２図に示す。
第２図よりカリウム化合物の添加により、CO2吸収容
量が向上することが明らかである。
量が向上することが明らかである。
実施例３ 実施例２において、カリウム化合物の種類及び添加量
を第１表に示す通りとしてCO2吸収剤を製造し、各々のC
O2吸収容量を無添加（ブランク）のものと比較した。
を第１表に示す通りとしてCO2吸収剤を製造し、各々のC
O2吸収容量を無添加（ブランク）のものと比較した。
結果を第３（ａ），（ｂ）に示す。また、破過開始時
間から推定したMgO炭酸化率を第４図に示す。
間から推定したMgO炭酸化率を第４図に示す。
第３図（ａ），（ｂ）及び第４図よりカリウム化合物
の添加量が増加するほどCO2吸収容量が増加するが、カ
リウム化合物の添加量30重量％程度でCO2吸収容量の向
上効果が頭打ちになることが明らかである。
の添加量が増加するほどCO2吸収容量が増加するが、カ
リウム化合物の添加量30重量％程度でCO2吸収容量の向
上効果が頭打ちになることが明らかである。
実施例４ 実施例２においてカリウム化合物及びケイ酸ソーダ又
はジルコニアの添加量を第２表に示す通りとしたこと以
外は同様にしてCO2吸収剤を製造し、同様にCO2吸収を行
なった後、下記条件で再生を行ない、吸収・再生サイク
ルテストを行ない、サイクル数と破過時間との関係を調
べ、結果を第５図及び第６図に示した。
はジルコニアの添加量を第２表に示す通りとしたこと以
外は同様にしてCO2吸収剤を製造し、同様にCO2吸収を行
なった後、下記条件で再生を行ない、吸収・再生サイク
ルテストを行ない、サイクル数と破過時間との関係を調
べ、結果を第５図及び第６図に示した。
第５図及び第６図より、ケイ酸ソーダ及びジルコニア
を用いた場合には、破過時間が延長され、CO2吸収容量
が増大することが明らかである。また、効果の面では、
ジルコニアよりケイ酸ソーダの方が優れていることが明
らかである。
を用いた場合には、破過時間が延長され、CO2吸収容量
が増大することが明らかである。また、効果の面では、
ジルコニアよりケイ酸ソーダの方が優れていることが明
らかである。
再生条件 温度:550℃〜750℃ 圧力:1.5ata ガス:N2（500Ncc/min）． 実施例５ 下記方法により製造したCO2吸収剤を用い、下記CO2吸
収条件にてCO2吸収容量を破過開始時間より調べ、結果
を第３表に示した。
収条件にてCO2吸収容量を破過開始時間より調べ、結果
を第３表に示した。
CO2吸収剤の製造方法 水ガラスに水酸化カリウムを溶解し、次いでこれにMg
（OH）２粉末を加えて混練した。混練物を100℃で乾燥
した後に揉みほぐし、続いて140〜150℃に加熱して水を
実質的に除去した。乾燥物を粉砕し、篩分けによって粒
径0.50〜1mmの大きさの粒子を得る。この粒子を吸収管
に充填し、下記吸収条件におけるCO2吸収容量を調べ
た、なお、吸収剤成分割合はMg（OH）279重量％、KOH8
重量％、ケイ酸ソーダ13重量％とした。
（OH）２粉末を加えて混練した。混練物を100℃で乾燥
した後に揉みほぐし、続いて140〜150℃に加熱して水を
実質的に除去した。乾燥物を粉砕し、篩分けによって粒
径0.50〜1mmの大きさの粒子を得る。この粒子を吸収管
に充填し、下記吸収条件におけるCO2吸収容量を調べ
た、なお、吸収剤成分割合はMg（OH）279重量％、KOH8
重量％、ケイ酸ソーダ13重量％とした。
CO2吸収条件 吸収温度を、130,160,200又は300℃としたこと以外
は、前述のCO2吸収条件と同様とした。
は、前述のCO2吸収条件と同様とした。
なお、NO.13〜16においては吸収剤を吸収管に充填後4
50℃に加熱してMg（OH）２をMgOに転化した。No.17〜20
はMg（OH）２のまま使用した。
50℃に加熱してMg（OH）２をMgOに転化した。No.17〜20
はMg（OH）２のまま使用した。
第３表より、低温の方がCO2吸収容量は増大し、ま
た、Mg（OH）２は低温においてMgOよりもCO2吸収容量が
大きいことが明らかである。
た、Mg（OH）２は低温においてMgOよりもCO2吸収容量が
大きいことが明らかである。
［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明のCO2吸収剤は、CO2吸収容
量が大きく、CO2吸収効率に優れ、しかも破過時間が長
く、吸収・再生の繰り返し使用の耐久性にも優れる。
量が大きく、CO2吸収効率に優れ、しかも破過時間が長
く、吸収・再生の繰り返し使用の耐久性にも優れる。
【図面の簡単な説明】 第１図は実施例１の結果を示すグラフ、第２図は実施例
２の結果を示すグラフ、第３図及び第４図は実施例３の
結果を示すグラフ、第５図及び第６図は実施例４の結果
を示すグラフである。
２の結果を示すグラフ、第３図及び第４図は実施例３の
結果を示すグラフ、第５図及び第６図は実施例４の結果
を示すグラフである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−171046（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−110744（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−177137（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−22391（ＪＰ，Ａ) 特公 昭42−2250（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B01J 20/00 - 20/34 B01D 53/34 135
Claims (1)
- 【請求項１】酸化マグネシウム及び／又は水酸化マグネ
シウム50〜90重量％と、 カリウム化合物５〜30重量％と、 ケイ酸ソーダ及び／又はジルコニア５〜20重量％とを含
むことを特徴とする炭酸ガス吸収剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2299569A JP2961871B2 (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | 炭酸ガス吸収剤 |
Applications Claiming Priority (1)
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