JPH04290526A - 炭酸ガス分離再資源化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃焼排ガスなどに含まれ
る炭酸ガスを分離、再資源化することにより、炭酸ガス
の大気への放出量を削減する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、炭酸ガスによる地球の温暖化は世
界的な問題となっており、各国が協力して解決策を見出
そうとしている。それらの解決策を大別すると、（１）
省エネルギ化の推進、（２）新エネルギの開発と導入、
（３）炭酸ガスの分離再資源化があげられる。分離再資
源化に当たっては化石燃料排ガス等として排出された炭
酸ガスを分離濃縮ししかる後にメタン等の有価物に還元
して再資源化する方法が考えられる。

【０００３】炭酸ガスの分離濃縮に有効な方法として、
炭酸カリウムなどのアルカリ性溶液で炭酸ガスを吸収し
、その後、溶液を加熱して高濃度の炭酸ガスを回収する
と同時に回収液を再生する、例えば、熱炭酸カリ法（文
献添付）がある。この方法では、再生に熱エネルギを必
要とし、その低減が重要な技術課題となっている。 一方、炭酸ガスの再資源化にあたっては、炭酸ガス−水
系から有機化合物を合成する方法が有望視される。この
方法に含まれる化学反応は自由エネルギの増加する反応
であり、電気化学的手法に好都合である。そこで炭酸ガ
スの電気化学的還元手法の開発が活発に進められている
。しかし、この分野の検討の多くは特開平２−２０７８
４４　号公報に示してあるような炭酸ガス電解還元反応
に関するもので工業プロセスとしての検討にまだ至って
いないのが実情である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、燃焼
排ガス等からの炭酸ガス分離、濃縮から還元物質への転
換による再資源化に至る工業プロセスとして有効な一貫
システムを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、以下の
方法により達成できる。すなわち、燃焼排ガス等から炭
酸ガスを吸収除去する炭酸ガス吸収工程と、吸収液中の
炭酸ガスを電気化学的に還元する電解還元工程をもち、
吸収工程で炭酸ガスを吸収して得た吸収液を電解還元工
程へ供給し、ここで炭酸ガスを電気化学的に還元してメ
タン等へ変換し、還元後の吸収液は炭酸ガス吸収工程へ
リサイクルして再び吸収液として利用する方法。

【０００６】本発明の方法は、また、以下の方法により
達成できる。

【０００７】電解還元工程において、電解液に炭酸ガス
含有ガスを接触させ、炭酸ガスの吸収と電解による炭酸
ガス再資源化と吸収液の再生を同一容器内で行わせる方
法。本発明における吸収液は、アルカリ性水溶液、特に
アルカリ金属の炭酸塩および／もしくは水酸化物、特に
好ましくはＫ２ＣＯ３、ＫＯＨ、ＮａＯＨの少なくとも
一種を含む水溶液が効果的に適用できる。

【０００８】また、本発明の方法では、電解還元工程に
おいて、電解生成物としてメタン、ＣＯ等の気体のみな
らずＣ２Ｈ５ＯＨ等の常温において液体の物質を得る場
合がある。この様な場合には、電解還元工程で得られた
吸収液を液中還元生成物分離工程を経た後吸収工程へリ
サイクルすることにより本発明の目的は達せられる。液
中還元生成物分離工程には蒸留法、膜分離法等の分離操
作が適用できる。

【０００９】

【作用】本発明の作用を吸収液としてＫ２ＣＯ３水溶液
を用いた場合を例にとって説明する。Ｋ２ＣＯ３水溶液
と炭酸ガス含有ガスを接触させると、炭酸ガスは次式に
よりＫ２ＣＯ３水溶液に吸収される。

【００１０】Ｋ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ＋炭酸ガス⇒２ＫＨＣ
Ｏ３得られたＫＨＣＯ３は、電解還元工程で陰極還元反
応に供すると次式等により炭酸ガスの還元生成物を生成
するとともに吸収液は再生される。

【００１１】 　　　　　　　　　２ＫＨＣＯ３＋８Ｈ＋８ｅ‐⇒　　
ＣＨ４＋３Ｈ２Ｏ＋Ｋ２ＣＯ３　　　　　　　　　４Ｋ
ＨＣＯ３＋１２Ｈ＋１２ｅ‐⇒Ｃ２Ｈ４＋６Ｈ２Ｏ＋２
Ｋ２ＣＯ３ 　　　　　２ＫＨＣＯ３＋２Ｈ＋２ｅ‐⇒　　ＣＯ＋２
Ｈ２Ｏ＋Ｋ２ＣＯ３ 　　再生されたＫ２ＣＯ３水溶液は、再び、吸収工程で
炭酸ガスの吸収に供することができる。

【００１２】また、電解還元工程で吸収液を炭酸ガス含
有ガスと接触させることにより、吸収反応と還元反応を
同一容器内で行わせることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。図１は電解還元槽１と吸収塔１４およびこれらを接
続する吸収液流路１１及び再生液液流路１２等からなる
。電解還元槽はガラスあるいは高分子材料、例えば、塩
ビ，ポリエチレン，テフロン等の材質、または、これら
の材料を金属材料に内張りして構成される。槽は隔膜、
例えば、陽イオン交換膜２で二室に仕切って、陰極室３
と陽極室４を構成してある。陰電極室にはＣｕ電極板５
、陽電極室にはＰｔ電極板６が陽イオン交換膜２を中間
に両電極板を平行位置するように相対して設けてあり、
両極板からはリード線が電解用電源（太陽光発電装置）
１０に接続してある。陰電極室には電極板が充分に浸漬
する量のＫ２ＣＯ３水溶液に炭酸ガスを吸収させて得た
ＫＨＣＯ３　を主成分とする水溶液を満たし、陽極室に
は、通電が可能な様に電解質水溶液を満たす、電源１０
から両電極板間へ直流電流を流すと、陰極室では、還元
反応により上部から再資源の燃料となるＨ２，ＣＨ４，
Ｃ２Ｈ４，ＣＯ等のガス生成物７が、電解液中にはＣＨ
３ＯＨ、Ｃ２Ｈ５ＯＨ　などの液生成物１６が生成する
と同時にＫＨＣＯ３の少なくとも一部は炭酸ガス吸収能
を持つＫ２ＣＯ３　に再生される。再生された吸収液は
液中還元生成物分離器８でＣＨ３ＯＨやＣ２Ｈ５ＯＨ　
の液中生成物を分離した後、流路１１を経て吸収塔１４
へ送られる。

【００１４】吸収塔で、再生吸収液は流路１３より導入
される炭酸ガス含有ガスと接触し、再び、ＫＨＣＯ３　
を主成分とする吸収液となる。この吸収液は流路１２を
経て電解還元槽へ送る。

【００１５】本発明の他の実施例を図２に示す。図２の
方法は図１の方法の変形例であり、炭酸ガス含有ガスが
流路１３を通じて電解槽１の陰極室３に、直接、導びか
れる点が図１の方法との最大の相違点である。図２にお
いて、炭酸ガス含有ガスは電解槽の陰極室において吸収
液に吸収され、吸収された炭酸ガスは、直ちに、メタン
等に還元されると同時に吸収液は再生され、再び、炭酸
ガスの吸収能を持つようになる。電解還元生成物として
液中生成物が存在する場合、吸収液は流路１１を経て液
中還元生成物分離器８に導かれ、ここで液中生成物を除
去した後、陰極室にもどされる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、炭酸ガスの分離再資源
化、特に、アルカリ性吸収剤を利用した炭酸ガス分離工
程を含む方法において、吸収剤の再生と炭酸ガスの還元
を同時に行わせる簡易なシステムが実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の炭酸ガス吸収工程と電解還
元工程を含む炭酸ガス分離再資化方法の系統図。

【図２】図１の方法の変形例を示す炭酸ガス分離再資源
化方法の系統図。

【符号の説明】

１…電解還元槽、２…隔膜（陽イオン交換膜）、３…陰
極室、４…陽極室、５…Ｃｕ電極、６…Ｐｔ電極、７…
ガス生成物、８…液中還元生成物分離器、９…分解ガス
、１０…電解用電源、１１…吸収液流路、１２…再生吸
収液流路、１３…炭酸ガス含有ガス流路、１４…吸収塔
、１５…精製ガス、１６…液中還元生成物。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルカリ性水溶液を吸収液とし、前記吸収
   液と燃焼排ガス等の炭酸ガス含有ガスを接触せしめ炭酸
   ガスを前記吸収液中に固定する炭酸ガス吸収工程と、前
   記吸収液中の炭酸ガスを電気化学的に還元する電解還元
   工程をもち、吸収工程で炭酸ガスを吸収して得た前記吸
   収液を電解還元工程へ供給し、その炭酸ガスを電気化学
   的に還元物へ変換すると同時に、還元処理後の前記吸収
   液は炭酸ガス吸収工程へリサイクルすることを特徴とす
   る炭酸ガスの分離再資源化方法。
2. 【請求項２】請求項１において、電解液と炭酸ガス含有
   ガスを接触させ、炭酸ガスの吸収と電解還元による再資
   源化を同一容器内で行なう方法。
3. 【請求項３】アルカリ性吸収液として、アルカリ金属の
   炭酸塩および／もしくは水酸化物、特にＫ２ＣＯ３、Ｋ
   ＯＨ、ＮａＯＨの少なくとも一種を含む水溶液を用いる
   炭酸ガス分離再資源化方法。
4. 【請求項４】請求項１または２において、前記電解還元
   工程で得られた前記吸収液を液中還元生成物分離工程を
   経た後、吸収工程へリサイクルする炭酸ガス分離資源化
   方法。
5. 【請求項５】請求項４において、液中還元生成物分離工
   程に蒸留法、膜分離法を適用する炭酸ガス分離資源化方
   法。