JP7841784B1 - 二酸化炭素吸着剤およびその評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低真空条件で再生し、性能を維持できる材料を選択可能とする。
【解決手段】
二酸化炭素吸着剤を評価する方法であって、（ａ）前記二酸化炭素吸着剤を加熱又は減圧処理した後、前記二酸化炭素吸着剤に二酸化炭素を含む気体を供給し、供給開始から所定時間における二酸化炭素の吸着量Ｑ０を測定する工程と、（ｂ）前記二酸化炭素吸着剤を１０^２～１０^４Ｐａの低真空条件で再生処理する工程と、（ｃ）前記二酸化炭素吸着剤に再度二酸化炭素を含む気体を供給し、前記所定時間における二酸化炭素の吸着量ＱＬｏｗを測定する工程と、を含み、前記ＱＬｏｗの前記Ｑ０に対する比率ＲＬｏｗが７０％以上であるか否かを評価する評価方法。
【選択図】図３

Description

本発明は、二酸化炭素吸着剤およびその評価方法に関する。

近年、大気中の二酸化炭素を直接回収する技術（以下、ＤＡＣ技術）が注目されている。ＤＡＣ技術においては、二酸化炭素吸着剤が繰り返して二酸化炭素の吸着と再生を高効率かつ低コストで行うことが重要となる。

例えば、特許文献１には、Ｙ型ゼオライトを用いて二酸化炭素の吸着性能を高める技術が開示されている。

特開２０１７－７７５４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術を含む多くのＤＡＣ技術では、吸着剤の再生処理に高温処理や高真空処理が広く用いられてきた。これらの方法は再生効率に優れる一方で、再生自体に多大なエネルギーを要し、その結果として運転コストの増大を招くという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑み、低真空条件における再生後の二酸化炭素吸着剤の吸着性能を評価可能な評価方法を提供するとともに、この評価方法により有効性が確認された二酸化炭素吸着剤を提供し、低真空条件で再生し、性能を維持できる材料を選択可能とすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１態様によれば、以下の評価方法が提供される。この評価方法は、二酸化炭素吸着剤を評価する方法であって、
（ａ） 前記二酸化炭素吸着剤を加熱又は減圧処理した後、前記二酸化炭素吸着剤に二酸化炭素を含む気体を供給し、供給開始から所定時間における二酸化炭素の吸着量Ｑ０を測定する工程と、
（ｂ） 前記二酸化炭素吸着剤を１０^２～１０^４Ｐａの低真空条件で再生処理する工程と、
（ｃ） 前記二酸化炭素吸着剤に再度二酸化炭素を含む気体を供給し、前記所定時間における二酸化炭素の吸着量ＱＬｏｗを測定する工程と、
を含み、前記ＱＬｏｗの前記Ｑ０に対する比率ＲＬｏｗが７０％以上であるか否かを評価する評価方法。

本発明によれば、低真空条件で再生し、性能を維持できる材料を選択可能とする。

本発明の実施形態に係る二酸化炭素吸着剤の評価装置の構成例を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係る評価方法を模式的に示すブレークスルー試験結果のグラフである。 本発明の実施例に係るゼオライト系の二酸化炭素吸着剤を用いた評価結果を示すグラフである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る二酸化炭素吸着剤の評価装置１の構成例を概略的に示す図である。

評価装置１は、気体を供給するエアポンプ１０と、供給気体中の水分を除去する除湿塔２０と、二酸化炭素吸着剤を充填した吸着塔３０と、ガスの流量を一定に制御する流量計４０と、二酸化炭素濃度を測定する二酸化炭素濃度計５０とから構成される。

運転に際しては、所定の二酸化炭素濃度に調整された気体がエアポンプ１０に供給され、ここから装置内に送り込まれる。なお、エアポンプ１０に供給される気体は、必ずしも二酸化炭素濃度が調整された気体に限られるものではなく、未調整の空気であってもよい。

次に、供給された気体は除湿塔２０に導入され、露点が例えば－４０℃～２０℃程度に調整された後、吸着塔３０に送られる。吸着塔３０内に充填された吸着剤によって、供給された気体に含まれる二酸化炭素が吸着される。

次に、流量計４０により気体の流量が測定され、二酸化炭素濃度計５０により吸着塔の出口における気体の二酸化炭素濃度が測定される。また、気体の流量を調整する場合には、必要に応じて流量調整弁等を別途設けてもよい。

また、吸着塔３０は装置本体から取り外し可能に構成されており、取り外した吸着塔３０を外部の加熱装置や減圧装置に接続して再生処理を行うことができる。

この構成により、吸着塔３０における二酸化炭素の吸着挙動を定量的に把握することができ、低真空条件下での再生後の吸着性能を評価可能である。なお、本装置の構成要素は上記に限定されるものではなく適宜設計変更が可能である。例えば、流量計４０を省略してもよく、あるいは他の測定機器を用いてもよい。

例えば、本発明の評価方法において、供給される気体の二酸化炭素濃度は、好ましくは３００～１０００ｐｐｍの範囲に調整される。この範囲は大気中の実際の二酸化炭素濃度に近似しており、ＤＡＣ用途に即した評価を行う上で適切である。一方で、評価条件はこれに限定されるものではなく、例えば２００～１２００ｐｐｍのように幅を広げて設定してもよい。また、特定の用途やシミュレーション条件に応じて、より狭い範囲、例えば３５０～４５０ｐｐｍに限定して調整することも可能である。このように二酸化炭素濃度は、対象とする環境条件や評価目的に応じて任意に設定し得る。

また、供給された気体の露点は、好ましくは－４０℃～０℃に調整される。この範囲に設定することで、吸着剤（特にゼオライト）への水分の影響を低減できる。一般にゼオライトは、二酸化炭素よりも水分を優先的に吸着する傾向があり、水分が存在すると二酸化炭素の吸着能が低下する（いわゆる吸着サイトの競合吸着が生じる）ことが知られている。したがって、露点を下げ乾燥空気を用いることで、二酸化炭素の吸着特性を安定的に評価することができる。ただし、用途や試験条件に応じて、例えばより乾燥度を高めるために－５０℃程度まで低減させてもよく、また比較的高湿の条件を模擬するために＋１０℃程度まで露点を上昇させてもよい。本発明は、特定の露点範囲に限定されるものではなく、目的に応じて調整され得る。

以下、本発明の評価方法について、図１に示す評価装置１を用いた場合を例に詳細に説明する。

まず、吸着塔３０を評価装置１から取り外し、加熱装置に接続して再生処理を行う。具体的には、吸着塔３０内の吸着剤を加熱処理に付し、吸着剤の表面および細孔内に保持された吸着物を実質的に除去する。ここで「実質的に除去」とは、後続の測定に影響を与えるレベルの吸着物が残存しない状態を意味する。

次いで、吸着塔３０を再び評価装置１に接続し、エアポンプ１０から供給された気体を導入する。供給された気体は除湿塔２０を通過して水分が除去され、露点が－２０℃～０℃程度まで低減される。その後、気体は吸着塔３０に導入され、吸着塔３０内の吸着剤によって二酸化炭素が吸着される。出口側では流量計４０によりガス流量が測定され、二酸化炭素濃度計５０により排出ガス中の二酸化炭素濃度が連続的に測定される。このとき、供給開始後の所定時間ｔ１における吸着量を吸着量Ｑ０とする。ここでＱ０は、供給された二酸化炭素のうち、所定時間ｔ１までに出口側へ到達せず吸着塔３０内の吸着剤に捕捉された二酸化炭素の比率を意味する。「所定時間ｔ１」とは、実質的に吸着の大部分が進行した時間範囲を意味する。具体的には、例えば９０秒であり、例えば３０～１８０秒の範囲で任意に設定してもよい。必要に応じて、飽和吸着容量を別途測定してもよい。温度、露点、二酸化炭素濃度、流量といった供給条件も併せて記録される。

上記の吸着後、吸着塔３０を再度装置本体から取り外し、吸着塔３０を１０^２～１０^４Ｐａの低真空条件での圧力範囲に減圧し、３０分間保持することにより低真空再生を行う。

再生処理後、再び吸着塔３０を評価装置１に接続し、二酸化炭素を含む調整済みの気体を供給して出口側の二酸化炭素濃度変化を測定する。このとき、Ｑ０の測定時と同一の所定時間ｔ１における吸着量を再生後の吸着量ＱＬｏｗとする。ここでＱＬｏｗは、Ｑ０と同様供給された二酸化炭素のうち、所定時間ｔ１までに出口側へ到達せず吸着塔３０内の吸着剤に捕捉された二酸化炭素の比率を意味する。

最後に、ＱＬｏｗをＱ０で除した比率ＲＬｏｗ＝（ＱＬｏｗ／Ｑ０）×１００［％］を算出する。このＲＬｏｗが７０％以上であれば、吸着剤は低真空再生条件においても一定の性能を保持するものと判定できる。さらに、ＲＬｏｗが８０％以上であればさらに好ましく、９０％以上であればより好ましい。なお、飽和吸着容量を用いた場合も同様に比較を行い、吸着剤の低真空再生後の吸着性能（再生性能）を評価可能である。

以上の評価方法により、従来は高温又は高真空での処理を前提としていた吸着剤の再生性能の判定を、低真空条件下においても客観的かつ再現性よく実施できる。

本明細書において「二酸化炭素吸着剤」又は「吸着剤」とは、二酸化炭素を物理的に吸着する機能を有する材料又はその成形体の総称である。すなわち、二酸化炭素吸着剤は、ゼオライト、金属有機構造体（ＭＯＦ）、活性炭、メソポーラスシリカなどの多孔質構造体を含有し、必要に応じて、機械的強度や成形性を付与するためのバインダー、担体、補助材などを含んでいてもよい。また、例えば「二酸化炭素吸着剤」は多孔質構造体のみから形成されていてもよい。

ここで、「多孔質構造体」は、規則的または不規則的に細孔を有する材料の総称であり、例えばゼオライト（天然又は合成ゼオライト、Y型、MFI型、BEA型等）、MOF（金属有機構造体、例えばZIF等）、活性炭やメソポーラスカーボンなどの炭素系多孔質体、メソポーラスシリカ、さらにアルミナ、チタニア等の酸化物系多孔質体を含む。これらの材料は単独で、または混合して用いることができる。

さらに、本発明の評価方法は、中真空条件における再生処理にも適用可能である。すなわち、吸着剤を加熱処理により実質的に吸着物を除去した後、１０^‐１～１０^２Ｐａの中真空条件に減圧して３０分間保持することにより吸着剤の再生を行う。その後、再び二酸化炭素を含む気体を供給し、供給開始から所定時間ｔ１における吸着量を測定することで、再生後の吸着量Ｑｍｉｄｄｌｅを測定する。Ｑｍｉｄｄｌｅを、低真空条件における再生後の吸着量ＱＬｏｗと比較することにより、再生条件の違いが吸着性能に及ぼす影響を評価可能である。これにより、吸着剤の再生特性を低真空条件と中真空条件の双方から把握でき、用途や設計要件に応じて最適な吸着剤を選択することができる。

さらに、本発明の評価方法では、低真空条件で再生処理した後にＲＬｏｗが７０％以上であると評価された二酸化炭素吸着剤を選別することができる。そして、このように選別された吸着剤をＤＡＣ装置に組み込むことにより、低真空条件での再生を前提として効率的に運転可能なＤＡＣ装置を製造できる。かかる構成のＤＡＣ装置は、高真空再生を要する従来の装置に比べて消費エネルギーを低減でき、かつ大気中の二酸化炭素を効率的に回収できる。

図２は、本発明の評価方法に係るブレークスルー試験の結果を模式的に示すグラフである。横軸は時間（秒）、縦軸は吸着塔出口側の二酸化炭素濃度（ｐｐｍ）を表している。

供給開始後、吸着塔３０の出口の二酸化炭素濃度は、徐々に上昇して平衡に向かうブレークスルー挙動を示す。本評価方法では、図２に示すように、供給開始から所定の時間ｔ１における二酸化炭素の吸着量を測定する。

供給開始後においては、吸着が進行するにつれて出口濃度は徐々に上昇し、最終的に入口濃度と等しくなる。この挙動がいわゆるブレークスルー曲線であり、出口濃度の時間変化を解析することにより、吸着剤の性能を定量的に評価できる。

図２では、再生条件の違いによりブレークスルー曲線の形状が変化する傾向を表している。再生条件が十分であれば供給開始直後の吸着量が大きく、初期吸着速度が高い挙動を示す。一方、再生が不十分な場合には、初期の吸着能が低い。図２では、加熱再生条件での吸着能が最も大きく、中真空再生条件、低真空再生条件では徐々に吸着能が低下していることを意味している。

例えば、低真空再生条件又は中真空再生条件と加熱再生条件との間でブレークスルー曲線の差異がほとんど見られない場合には、低真空又は中真空でも吸着剤の再生が十分に行われ、より高コストな高真空再生、加熱再生を行う必要がないことを意味する。

以下に、本発明の評価方法を用いて各種ゼオライトを含む吸着剤を評価した実施例について説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

本実施例では、複数種類の吸着剤を評価した。吸着剤の評価は、図１に示した評価装置１を用いて行った。供給ガスの二酸化炭素濃度は５００ｐｐｍに設定し、湿度は除湿塔２０によって露点―２５℃に調整した。評価装置１に導入する気体流量は５０Ｌ／ｍｉｎに保持した。また、吸着量Ｑ０、ＱＬｏｗ、Ｑｍｉｄｄｌｅは二酸化炭素供給開始後９０秒の間の吸着量である。

表１は、本実施例で評価した各種ゼオライトを含む吸着剤の特性及び各種再生条件における二酸化炭素の吸着量を示す。表１は、２００℃で３時間加熱で吸着物を実質的に除去した後の二酸化炭素を吸着させた場合の吸着量Ｑ０、中真空条件（ポンプ：樫山工業株式会社製、ＮｅｏＤｒｙ１５Ｇ、到達圧力１Ｐａ）で吸着剤を再生させた場合の吸着量Ｑｍｉｄｄｌｅ、及び低真空条件（ポンプ：アルバック機工株式会社製、ＤＡ－２０Ｄ、到達圧力５．３３×１０^３Ｐａ）で吸着剤を再生させた場合の吸着量を示すとともに、右欄に総合的な吸着剤性能評価を付した。吸着剤性能のランク付けは、主として以下の指標に基づいて行った。
（ｉ）ＲＬｏｗが７０％以上であること。
（ｉｉ）吸着量Ｑ０が５０％以上を維持していること。
（ｉｉｉ）ただし用途に応じて、Ｑ０が３０％以上を維持していれば実用的に利用可能と評価できる場合がある。
すなわち、（ｉ）、（ｉｉ）をいずれも満たす吸着剤はＳ、（ｉ）、（ｉｉｉ）を満たすが、（ｉｉ）を満たさない吸着剤をＡ、（ｉ）を満たすが、（ｉｉｉ））を満たさない吸着剤をＢ、（ｉ）を満たさない吸着剤をＣとした。

図３は、表１に示した各種吸着剤の吸着量を再生条件ごとに並べたグラフである。縦軸は二酸化炭素の吸着量、横軸は再生条件を示す。また、図中では、各吸着剤を以下の色及びマーカ形状で示した。
ＺＣｌ ＭＦＩ－Ｓ：黒色、太線、×
ＨＳＺ－６４２ＮＡＤ１Ｃ：白色、四角
ＨＳＺ－３２０ＮＡＤ１Ｗ：黒色、三角
ＨＳＺ－５００ＫＯＤＡＣ：黒色、四角
ＨＳＺ－７２０ＫＯＤ１Ｃ：黒色、ひし形
ＨＳＺ－８２２ＨＯＤ１Ａ：黒色、×
ＨＳＺ－９３１ＨＯＤ１Ａ：白色、三角

図３から明らかなように、ＨＳＺ－３２０ＮＡＤ１Ｗ及びＨＳＺ－５００ＫＯＤＡＣは、いずれの再生条件においても高い吸着量を維持しており、特に低真空条件及び中真空条件の再生条件でも７０％前後の吸着量を保持した。一方で、ＨＳＺ－８２２ＨＯＤ１Ａは吸着性能が低く、さらに低真空条件では急激な性能低下を示した。また、ＨＳＺ－７２０ＫＯＤ１Ｃは、再生条件ごとの吸着量の変動が大きく、その吸着性能は再生条件に強く依存することを示す。

以上、本実施形態に係る二酸化炭素吸着剤は、大気中の二酸化炭素を回収する用途に用いられる二酸化炭素吸着剤であって、（ａ）前記二酸化炭素吸着剤を加熱又は減圧処理した後、前記二酸化炭素吸着剤に二酸化炭素を含む気体を供給し、供給開始から所定時間における二酸化炭素の吸着量Ｑ０を測定する工程と、（ｂ）前記二酸化炭素吸着剤を１０^２～１０^４Ｐａの低真空条件で再生処理する工程と、（ｃ）前記二酸化炭素吸着剤に再度二酸化炭素を含む気体を供給し、前記所定時間における二酸化炭素の吸着量ＱＬｏｗを測定する工程と、を含む評価方法により、評価した場合に、前記ＱＬｏｗの前記Ｑ０に対する比率ＲＬｏｗが７０％以上である二酸化炭素吸着剤である。

この構成によれば、二酸化炭素吸着剤は低真空条件における再生処理後であっても高い吸着性能を維持できる。その結果、実用上のコスト削減と効率的なＤＡＣ運用に寄与する。さらに、本発明によれば、低真空条件での再生性能を備えた二酸化炭素吸着剤をＤＡＣ装置に適用することで、消費エネルギーを低減しつつ大気中の二酸化炭素を効率的に回収可能なＤＡＣ装置を実現できる。

また、本実施形態に係る評価方法は、二酸化炭素吸着剤を評価する方法であって、（ａ）前記二酸化炭素吸着剤を加熱又は減圧処理した後、前記二酸化炭素吸着剤に二酸化炭素を含む気体を供給し、供給開始から所定時間における二酸化炭素の吸着量Ｑ０を測定する工程と、（ｂ）前記二酸化炭素吸着剤を１０^２～１０^４Ｐａの低真空条件で再生処理する工程と、（ｃ）前記二酸化炭素吸着剤に再度二酸化炭素を含む気体を供給し、前記所定時間における二酸化炭素の吸着量ＱＬｏｗを測定する工程と、
を含み、前記ＱＬｏｗの前記Ｑ０に対する比率ＲＬｏｗが７０％以上であるか否かを評価する。

この構成によれば、低真空条件下においても吸着剤の再生性能を定量的に判定でき、材料選定や開発に有効に活用できる。

また、本実施形態に係る評価方法では、二酸化炭素吸着剤は、ゼオライトを含む。

この構成によれば、ＤＡＣ用途に適した吸着剤の選定が容易となる。

また、本実施形態に係る評価方法は、前記気体の露点が－４０℃以上０℃以下である。

この構成によれば、供給された気体中の水分の吸着による影響を低減でき、安定した二酸化炭素の吸着特性の評価が可能となる

また、本実施形態に係る評価方法は、二酸化炭素を含む気体の供給時の二酸化炭素濃度が２００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下である。

この構成によれば、大気中の実際の濃度条件に即した吸着評価が可能である。

また、本実施形態に係る評価方法は、工程（ｂ）における再生処理時間が１０分以上６０分以下である。

この構成によれば、短時間かつ低エネルギーでの再生性能を評価可能である。

また、本実施形態に係る評価方法は、（ｄ）工程（ａ）により吸着物を実質的に除去した後、二酸化炭素吸着剤を１０^‐１～１０^２Ｐａの中真空条件で再生処理する工程と、（ｅ）工程（ｄ）により再生処理された二酸化炭素吸着剤に再度二酸化炭素を含む気体を供給し、供給開始から所定時間における二酸化炭素の吸着量Ｑｍｉｄｄｌｅを測定する工程と、をさらに含み、ＱｍｉｄｄｌｅとＱＬｏｗとを比較して、その比較結果に基づいて評価する。

この構成によれば、低真空条件と中真空条件を比較することで吸着剤の適用範囲や最適条件を評価可能である。

また、本実施形態に係るＤＡＣ装置の製造方法は、前述の評価方法で評価された二酸化炭素吸着剤の内、ＲＬｏｗが７０％以上である二酸化炭素吸着剤をＤＡＣ装置に組み込む。

この構成によれば、低真空で吸着剤の再生が可能なＤＡＣ装置（低真空再生型ＤＡＣ装置）が提供される。このような低真空再生型ＤＡＣ装置は、以下のような顕著な効果を奏する。すなわち、（ｉ）高真空条件下で生じやすい継手部からの大気混入が低減され、回収ガス中の二酸化炭素濃度が安定して高濃度に維持される。（ｉｉ）低真空条件では到達圧力に達するまでの時間が短いため、吸着塔の脱離処理が迅速化し、無駄な吸着停止時間が減少する。（ｉｉｉ）消費エネルギーを抑制でき、再生処理に伴う二酸化炭素排出を低減できる。その結果、本発明によるＤＡＣ装置は、従来の高真空方式に比べ、効率性および環境適合性に優れた二酸化炭素回収を可能とする。

また、本実施形態に係るＤＡＣ装置は、前記二酸化炭素吸着剤の内、前記ＲＬｏｗが７０％以上である二酸化炭素吸着剤を組み込まれる。

この構成によれば、上述の低真空再生型ＤＡＣ装置が提供される。

また、本実施形態に係る二酸化炭素吸着剤は、前記Ｑ０が５０％以上である。

この構成によれば、初期の吸着容量が十分に確保されているため、少量の二酸化炭素吸着剤でも効率的に二酸化炭素を回収でき、装置の小型化や省エネルギー化に寄与する。

＜変形例＞
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例が可能である。以下にその具体例を示す。

例えば、評価指標として、所定時間での吸着量に代えて飽和吸着容量を用いてもよい。すなわち、二酸化炭素吸着剤は、ゼオライトを含有する二酸化炭素吸着剤であって、（ａ）当該吸着剤を加熱又は減圧処理により実質的に吸着物を除去した後、二酸化炭素を吸着させて飽和吸着容量Ｑｓ＿０を測定する工程と、（ｂ）当該吸着剤を１０^２～１０^４Ｐａの低真空条件で再生処理する工程と、（ｃ）再度二酸化炭素を吸着させ、再生後の飽和吸着容量Ｑｓ＿Ｌｏｗを測定する工程とを含む評価方法により評価した場合に、Ｑｓ＿ＬｏｗのＱｓ＿０に対する比率Ｒｓ＿Ｌｏｗが一定比率以上であるものであってもよい。上記構成によれば、吸着剤の性能をより多角的に評価できる。

また吸着剤の評価基準は一例であり、評価範囲は適宜変更可能である。例えば、実施形態では、ＲＬｏｗを７０％以上で評価する基準を採用したが、用途や要求性能に応じてＲＬｏｗが８０％以上、８５％以上、あるいは９０％以上と設定してもよい。また、吸着量Ｑ０についても、５０％以上で評価する基準を採用したが、６０％以上、７０％以上、あるいは用途に応じて４０％以上などと設定可能である。本発明はこれらに限定されず、補正や適用条件に応じて広く適用し得る。

また、再生時間については３０分に限定されるものではなく、例えば１０分～６０分のいずれかの時間に設定してもよい。再生時間は吸着剤の種類に応じて再生条件を選択することができる。また、吸着物を実質的に除去する処理は、加熱処理に限らず、高真空条件に減圧して行ってもよい。

また、吸着量Ｑ０や吸着量ＱＬｏｗに加えて、濃度低下の勾配を指標として用いてもよい。これにより、吸着速度を評価指標に取り込むことができる。さらに、単一回の測定に限定されるものではなく、複数回の吸着・再生サイクルを繰り返してもよい。これにより、長期耐久性を評価できる。

また、除湿塔は単一に限らず、異なる除湿材を充填した複数段の除湿塔を直列に配置してもよい。この構成により、供給された気体の露点をより安定的かつ精密に制御することができる。

また、吸着塔の周囲に恒温槽等の温度制御部を設けてもよい。これにより、吸着塔の温度を一定に保持でき、温度依存性を排除した条件下で二酸化炭素の吸着性能を比較することが可能となる。

なお、本発明のＤＡＣ装置は、圧力スイング方式（ＰＳＡ方式）を採用してもよい。高真空条件を用いた従来のＰＳＡ方式では、脱離完了までに要する時間が吸着完了までの時間より長く、切替時に無駄なガス排出が生じ、回収効率が低下するおそれがあった。これに対し、本発明で用いられる低真空条件で再生可能な吸着剤を用いれば、到達圧力に至るまでの時間が短縮されるため、脱離時間を大幅に短縮できる。その結果、片方の塔で脱離処理中にもう一方の塔で吸着処理を停止せざるを得ない時間が減少し、１日当たりの二酸化炭素回収量が向上するという効果を奏する。さらに、低真空で再生できることにより、高真空条件で問題となる継手部からの大気混入が抑制され、回収ガス中の二酸化炭素濃度が高く維持される。また、高真空に比べ消費エネルギーを低減できるため、二酸化炭素回収プロセス全体の環境負荷を軽減することができる。

１：評価装置、１０：エアポンプ、２０：除湿塔、３０：吸着塔、４０：流量計、５０：二酸化炭素濃度計、Ｑ０，ＱＬｏｗ，Ｑｍｉｄｄｌｅ：吸着量

Claims (10)

1. 二酸化炭素吸着剤を評価する方法であって、
   （ａ） 前記二酸化炭素吸着剤を加熱又は減圧処理した後、前記二酸化炭素吸着剤に二酸化炭素濃度が２００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下の気体を供給し、供給開始から３０～１８０秒の所定時間における二酸化炭素の吸着量Ｑ０を測定する工程と、
   （ｂ） 前記二酸化炭素吸着剤を１０^２～１０^４Ｐａの低真空条件で１０分以上６０分以下再生処理する工程と、
   （ｃ） 前記二酸化炭素吸着剤に再度二酸化炭素を含む気体を供給し、前記所定時間における二酸化炭素の吸着量ＱＬｏｗを測定する工程と、
   を含み、前記ＱＬｏｗの前記Ｑ０に対する比率ＲＬｏｗが７０％以上であるか否かを評価する評価方法。
2. 前記二酸化炭素吸着剤は、ゼオライトを含む請求項１に記載の評価方法。
3. 前記気体の露点が－４０℃以上０℃以下である請求項１に記載の評価方法。
4. （ｄ） 工程（ａ）の後、前記二酸化炭素吸着剤を１０^-１～１０^２Ｐａの中真空条件で再生処理する工程と、
   （ｅ） 工程（ｄ）により再生処理された前記二酸化炭素吸着剤に再度二酸化炭素を含む気体を供給し、供給開始から所定時間における二酸化炭素の吸着量Ｑｍｉｄｄｌｅを測定する工程と、
   をさらに含み、前記Ｑｍｉｄｄｌｅと前記ＱＬｏｗとを比較して、その比較結果に基づいて評価する請求項１から３のいずれか一項に記載の評価方法。
5. 請求項１から３の何れか一項に記載の評価方法で評価された前記二酸化炭素吸着剤の内、前記ＲＬｏｗが７０％以上である二酸化炭素吸着剤をＤＡＣ装置に組み込む、低真空で吸着剤の再生が可能な低真空再生型ＤＡＣ装置の製造方法。
6. 請求項１から３の何れか一項に記載の評価方法で評価された前記二酸化炭素吸着剤の内、前記ＲＬｏｗが７０％以上である二酸化炭素吸着剤を組み込んだ、低真空で吸着剤の再生が可能な低真空再生型ＤＡＣ装置。
7. 低真空で吸着剤の再生が可能な低真空再生型ＤＡＣ装置に用いられる二酸化炭素吸着剤であって、
   （ａ） 前記二酸化炭素吸着剤を加熱又は減圧処理した後、前記二酸化炭素吸着剤に二酸化炭素濃度が２００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下の気体を供給し、供給開始から３０～１８０秒の所定時間における二酸化炭素の吸着量Ｑ０を測定する工程と、
   （ｂ） 前記二酸化炭素吸着剤を１０^２～１０^４Ｐａの低真空条件で１０分以上６０分以下再生処理する工程と、
   （ｃ） 前記二酸化炭素吸着剤に再度二酸化炭素濃度が２００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下の気体を供給し、前記所定時間における二酸化炭素の吸着量ＱＬｏｗを測定する工程と、
   を含む評価方法により、評価した場合に、前記ＱＬｏｗの前記Ｑ０に対する比率ＲＬｏｗが７０％以上である二酸化炭素吸着剤。
8. 前記Ｑ０が５０％以上である、請求項７に記載の二酸化炭素吸着剤。
9. 前記二酸化炭素吸着剤は、ゼオライトを含む請求項７に記載の二酸化炭素吸着剤。
10. （ｄ） 工程（ａ）の後、前記二酸化炭素吸着剤を１０ ^-１ ～１０ ^２ Ｐａの中真空条件で再生処理する工程と、
    （ｅ） 工程（ｄ）により再生処理された前記二酸化炭素吸着剤に再度二酸化炭素濃度が２００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下の気体を供給し、供給開始から所定時間における二酸化炭素の吸着量Ｑｍｉｄｄｌｅを測定する工程と、
    をさらに含み、前記ＱＬｏｗの前記Ｑｍｉｄｄｌｅに対する比率Ｒｍｉｄｄｌｅが９０％以上である請求項７に記載の二酸化炭素吸着剤。