JPH1085552A - 炭酸ガス分離方法および炭酸ガス分離膜 - Google Patents
炭酸ガス分離方法および炭酸ガス分離膜Info
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- JPH1085552A JPH1085552A JP8245057A JP24505796A JPH1085552A JP H1085552 A JPH1085552 A JP H1085552A JP 8245057 A JP8245057 A JP 8245057A JP 24505796 A JP24505796 A JP 24505796A JP H1085552 A JPH1085552 A JP H1085552A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
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- Treating Waste Gases (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 エネルギープラントや化学プラント等の排気
ガス中の炭酸ガスを低エネルギー消費量、高効率で分離
回収することが可能な炭酸ガス分離方法を提供しようと
するものである。 【解決手段】 相対的に高い分圧の炭酸ガスを含む第１
の気体と相対的に低い分圧の炭酸ガスを含む第２の気体
とを複合酸化物を含む領域で区画する第１工程と、前記
領域中の複合酸化物を５００℃以上に加熱して前記第１
の気体と前記領域との接触部において前記第１の気体中
の前記炭酸ガスと前記複合酸化物とを反応させて溶融炭
酸塩を生成する第２工程と、前記領域と前記第２の気体
を接触部において、前記領域中の溶融炭酸塩を分解させ
て炭酸ガスを生成し、前記領域から前記第２の気体に放
出すると共に前記領域中に再び複合酸化物を生成する第
３工程とを具備し、前記第２、第３の工程とを複数回繰
り返すことを特徴とする。
ガス中の炭酸ガスを低エネルギー消費量、高効率で分離
回収することが可能な炭酸ガス分離方法を提供しようと
するものである。 【解決手段】 相対的に高い分圧の炭酸ガスを含む第１
の気体と相対的に低い分圧の炭酸ガスを含む第２の気体
とを複合酸化物を含む領域で区画する第１工程と、前記
領域中の複合酸化物を５００℃以上に加熱して前記第１
の気体と前記領域との接触部において前記第１の気体中
の前記炭酸ガスと前記複合酸化物とを反応させて溶融炭
酸塩を生成する第２工程と、前記領域と前記第２の気体
を接触部において、前記領域中の溶融炭酸塩を分解させ
て炭酸ガスを生成し、前記領域から前記第２の気体に放
出すると共に前記領域中に再び複合酸化物を生成する第
３工程とを具備し、前記第２、第３の工程とを複数回繰
り返すことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、炭酸ガス分離方法
および炭酸ガス分離膜に関し、特に炭化水素を主成分と
する燃料を利用するエネルギープラントや化学プラント
等から発生する排出ガス中の炭酸ガスを分離回収する方
法および炭酸ガス分離膜に係わる。
および炭酸ガス分離膜に関し、特に炭化水素を主成分と
する燃料を利用するエネルギープラントや化学プラント
等から発生する排出ガス中の炭酸ガスを分離回収する方
法および炭酸ガス分離膜に係わる。
【０００２】
【従来の技術】炭酸ガスの分離方法としては、従来より
酢酸セルロースを用いる方法、アルカノールアミン系溶
媒による化学吸収方法等が知られている。しかしなが
ら、前述した分離方法はいずれも導入ガス温度を２００
℃以下に抑える必要がある。したがって、高温度のリサ
イクルを要する排気ガスに対しては一旦、熱交換器等に
より２００℃以下に冷却する必要があり、結果的に炭酸
ガス分離ためのエネルギー消費量が多くなるという問題
があった。
酢酸セルロースを用いる方法、アルカノールアミン系溶
媒による化学吸収方法等が知られている。しかしなが
ら、前述した分離方法はいずれも導入ガス温度を２００
℃以下に抑える必要がある。したがって、高温度のリサ
イクルを要する排気ガスに対しては一旦、熱交換器等に
より２００℃以下に冷却する必要があり、結果的に炭酸
ガス分離ためのエネルギー消費量が多くなるという問題
があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、エネルギー
プラントや化学プラント等の排気ガス中の炭酸ガスを低
エネルギー消費量、高効率で分離回収することが可能な
炭酸ガス分離方法並びに安定性の高い炭酸ガス分離膜を
提供しようとするものである。
プラントや化学プラント等の排気ガス中の炭酸ガスを低
エネルギー消費量、高効率で分離回収することが可能な
炭酸ガス分離方法並びに安定性の高い炭酸ガス分離膜を
提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる炭酸ガス
分離方法は、複合酸化物を含む領域を挟んで相対的に高
い分圧の炭酸ガスを含む第１の気体と相対的に低い分圧
の炭酸ガスを含む第２の気体をそれぞれ流す第１工程
と、前記領域中の複合酸化物を５００℃以上に加熱して
前記第１の気体と前記領域との接触部において前記第１
の気体中の前記炭酸ガスと前記複合酸化物とを反応させ
て溶融炭酸塩を生成する第２工程と、前記領域と前記第
２の気体を接触部において、前記領域中の溶融炭酸塩を
分解させて炭酸ガスを生成し、前記領域から前記第２の
気体に放出すると共に前記領域中に再び複合酸化物を生
成する第３工程とを具備し、前記第２、第３の工程とを
複数回繰り返すことを特徴とするものである。
分離方法は、複合酸化物を含む領域を挟んで相対的に高
い分圧の炭酸ガスを含む第１の気体と相対的に低い分圧
の炭酸ガスを含む第２の気体をそれぞれ流す第１工程
と、前記領域中の複合酸化物を５００℃以上に加熱して
前記第１の気体と前記領域との接触部において前記第１
の気体中の前記炭酸ガスと前記複合酸化物とを反応させ
て溶融炭酸塩を生成する第２工程と、前記領域と前記第
２の気体を接触部において、前記領域中の溶融炭酸塩を
分解させて炭酸ガスを生成し、前記領域から前記第２の
気体に放出すると共に前記領域中に再び複合酸化物を生
成する第３工程とを具備し、前記第２、第３の工程とを
複数回繰り返すことを特徴とするものである。
【０００５】本発明に係わる別の炭酸ガス分離方法は、
リチウムジルコネートを含む領域を挟んで相対的に高い
分圧の炭酸ガスを含む第１の気体および相対的に低い分
圧の炭酸ガスを含む第２の気体をそれぞれ流す第１工程
と、前記領域中のリチウムジルコネートを５００℃以上
に加熱して前記第１の気体と前記領域との接触部におい
て前記第１の気体中の前記炭酸ガスと前記リチウムジル
コネートとを反応させて溶融炭酸リチウムとジルコニア
を生成する第２工程と、前記領域と前記第２の気体を接
触部において、前記領域中の溶融炭酸リチウムを分解さ
せて炭酸ガスを生成して前記領域から前記第２の気体に
放出すると共に、分離されたリチウムを前記領域を拡散
させて前記第１の気体側でジルコニアと反応してリチウ
ムジルコネートを再び生成する第３工程とを具備し、前
記第２、第３の工程とを複数回繰り返すことを特徴とす
るものである。
リチウムジルコネートを含む領域を挟んで相対的に高い
分圧の炭酸ガスを含む第１の気体および相対的に低い分
圧の炭酸ガスを含む第２の気体をそれぞれ流す第１工程
と、前記領域中のリチウムジルコネートを５００℃以上
に加熱して前記第１の気体と前記領域との接触部におい
て前記第１の気体中の前記炭酸ガスと前記リチウムジル
コネートとを反応させて溶融炭酸リチウムとジルコニア
を生成する第２工程と、前記領域と前記第２の気体を接
触部において、前記領域中の溶融炭酸リチウムを分解さ
せて炭酸ガスを生成して前記領域から前記第２の気体に
放出すると共に、分離されたリチウムを前記領域を拡散
させて前記第１の気体側でジルコニアと反応してリチウ
ムジルコネートを再び生成する第３工程とを具備し、前
記第２、第３の工程とを複数回繰り返すことを特徴とす
るものである。
【０００６】本発明に係わる炭酸ガス分離膜は、炭酸ガ
スと反応して炭酸塩を生成する複合酸化物および／また
は５００℃以上で溶融するアルカリ炭酸塩からなる分離
膜本体と、この本体の両側に配置された多孔質支持部材
とを具備し、前記複合酸化物とアルカリ炭酸塩とが可逆
反応するように構成したことを特徴とするものである。
スと反応して炭酸塩を生成する複合酸化物および／また
は５００℃以上で溶融するアルカリ炭酸塩からなる分離
膜本体と、この本体の両側に配置された多孔質支持部材
とを具備し、前記複合酸化物とアルカリ炭酸塩とが可逆
反応するように構成したことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図１を参照して詳
細に説明する。図１は、本発明の炭酸ガス分離膜を示す
概略図である。図中の１は、分離膜本体である。この分
離膜本体１は、５００℃以上で溶融するリチウムを主体
とするアルカリ炭酸塩、例えば炭酸リチウム（Ｌｉ2 Ｃ
Ｏ3 ）と炭酸カリウム（Ｋ2 ＣＯ3 ）との混合炭酸塩２
またはこの混合炭酸塩２に分散された炭酸ガスと反応し
て炭酸塩を生成する複合酸化物、例えばリチウムジルコ
ネート（Ｌｉ2 ＺｒＯ3）粒子３から構成される。な
お、前記分離膜本体１は前記混合炭酸塩２にジルコニア
（ＺｒＯ2 ）粒子を分散させて、前記混合炭酸塩２中の
炭酸リチウムとＺｒＯ2 粒子とを反応させて複合酸化物
であるＬｉ2 ＺｒＯ3 粒子を生成してもよい。前記分離
膜本体１は、前記混合炭酸塩に対して安定な材料、例え
ばリチウムアルミネートからなる多孔質支持部材４、５
により両側から支持されている。
細に説明する。図１は、本発明の炭酸ガス分離膜を示す
概略図である。図中の１は、分離膜本体である。この分
離膜本体１は、５００℃以上で溶融するリチウムを主体
とするアルカリ炭酸塩、例えば炭酸リチウム（Ｌｉ2 Ｃ
Ｏ3 ）と炭酸カリウム（Ｋ2 ＣＯ3 ）との混合炭酸塩２
またはこの混合炭酸塩２に分散された炭酸ガスと反応し
て炭酸塩を生成する複合酸化物、例えばリチウムジルコ
ネート（Ｌｉ2 ＺｒＯ3）粒子３から構成される。な
お、前記分離膜本体１は前記混合炭酸塩２にジルコニア
（ＺｒＯ2 ）粒子を分散させて、前記混合炭酸塩２中の
炭酸リチウムとＺｒＯ2 粒子とを反応させて複合酸化物
であるＬｉ2 ＺｒＯ3 粒子を生成してもよい。前記分離
膜本体１は、前記混合炭酸塩に対して安定な材料、例え
ばリチウムアルミネートからなる多孔質支持部材４、５
により両側から支持されている。
【０００８】前記Ｌｉ2 ＺｒＯ3 粒子は、０．４〜１．
０μｍの粒径を有することが好ましい。前記Ｌｉ2 Ｚｒ
Ｏ3 粒子の粒径を０．４μｍ未満にすると、粒子の安定
性が低下して相互の凝集・粒成長を起こす恐れがある。
一方、前記Ｌｉ2 ＺｒＯ3 粒子の粒径が１．０μｍを越
えると炭酸ガスとの反応面積が小さくなって、炭酸リチ
ウム（Ｌｉ2 ＣＯ3 ）の生成速度が低下して、結果とし
て炭酸ガスの分離性能が低下する恐れがある。
０μｍの粒径を有することが好ましい。前記Ｌｉ2 Ｚｒ
Ｏ3 粒子の粒径を０．４μｍ未満にすると、粒子の安定
性が低下して相互の凝集・粒成長を起こす恐れがある。
一方、前記Ｌｉ2 ＺｒＯ3 粒子の粒径が１．０μｍを越
えると炭酸ガスとの反応面積が小さくなって、炭酸リチ
ウム（Ｌｉ2 ＣＯ3 ）の生成速度が低下して、結果とし
て炭酸ガスの分離性能が低下する恐れがある。
【０００９】前記混合炭酸塩は、炭酸リチウム（Ｌｉ2
ＣＯ3 ）５５〜７０モル％と炭酸カリウム（Ｋ2 ＣＯ
3 ）３０〜４５モル％とからなることが好ましい。前記
混合炭酸塩の量は、前記Ｌｉ2 ＺｒＯ3 粒子に対して１
０〜３３重量％にすることが好ましい。
ＣＯ3 ）５５〜７０モル％と炭酸カリウム（Ｋ2 ＣＯ
3 ）３０〜４５モル％とからなることが好ましい。前記
混合炭酸塩の量は、前記Ｌｉ2 ＺｒＯ3 粒子に対して１
０〜３３重量％にすることが好ましい。
【００１０】前記分離膜本体は、例えば次のような方法
により作製される。まず、０．４〜１．０μｍの粒径の
Ｌｉ2 ＺｒＯ3 粒子を例えば溶媒である２−ブタノー
ル、フタル酸ジブチル、およびバインダであるポリビニ
ルブチラールと共に湿式混合してスチラリーを調製し、
ドクターブレード法によりフィルム化し、加熱脱脂し
て、Ｌｉ2 ＺｒＯ3 粒子を含む多孔質体を形成する。次
いで、この多孔質体に例えば炭酸リチウム（Ｌｉ2 ＣＯ
3 ）６２モル％と炭酸カリウム（Ｋ2 ＣＯ3 ）３８モル
％からなる混合炭酸塩を前記Ｌｉ2 ＺｒＯ3 に対して１
０〜３３重量％になるように溶融含浸することにより分
離膜本体を作製する。
により作製される。まず、０．４〜１．０μｍの粒径の
Ｌｉ2 ＺｒＯ3 粒子を例えば溶媒である２−ブタノー
ル、フタル酸ジブチル、およびバインダであるポリビニ
ルブチラールと共に湿式混合してスチラリーを調製し、
ドクターブレード法によりフィルム化し、加熱脱脂し
て、Ｌｉ2 ＺｒＯ3 粒子を含む多孔質体を形成する。次
いで、この多孔質体に例えば炭酸リチウム（Ｌｉ2 ＣＯ
3 ）６２モル％と炭酸カリウム（Ｋ2 ＣＯ3 ）３８モル
％からなる混合炭酸塩を前記Ｌｉ2 ＺｒＯ3 に対して１
０〜３３重量％になるように溶融含浸することにより分
離膜本体を作製する。
【００１１】前記分離膜本体の作製において、多孔質体
中にリチウムアルミネート粒子を共存させることを許容
する。前記分離膜本体の作製において、前記多孔質体は
ドクターブレード法の他に、ゾル・ゲル法またはＣＶＤ
法により多孔質支持部材上に形成してもよい。
中にリチウムアルミネート粒子を共存させることを許容
する。前記分離膜本体の作製において、前記多孔質体は
ドクターブレード法の他に、ゾル・ゲル法またはＣＶＤ
法により多孔質支持部材上に形成してもよい。
【００１２】次に、前述した炭酸ガス分離膜による炭酸
ガス分離方法を説明する。ジルコニウムとリチウムを主
体とする酸化物とリチウムを主体とするアルカリ炭酸塩
との系において、例えば下記（１）式によって炭酸ガス
を吸収し、（２）式によって炭酸ガスを放出する。
ガス分離方法を説明する。ジルコニウムとリチウムを主
体とする酸化物とリチウムを主体とするアルカリ炭酸塩
との系において、例えば下記（１）式によって炭酸ガス
を吸収し、（２）式によって炭酸ガスを放出する。
【００１３】 Ｌｉ2 ＺｒＯ3 （固体）＋ＣＯ2 （気体） →ＺｒＯ2 （固体）＋Ｌｉ2 ＣＯ3 （液体） …（１） ＺｒＯ2 （固体）＋Ｌｉ2 ＣＯ3 （液体） →Ｌｉ2 ＺｒＯ3 （固体）＋ＣＯ2 （気体） …（２） 前記系が５００〜９００℃の温度域において、相対的に
高い炭酸ガス分圧の下では前記（１）式の反応が特に起
こり易く、相対的に低い炭酸ガス分圧の下では前記
（２）式の反応が特に起こり易い。
高い炭酸ガス分圧の下では前記（１）式の反応が特に起
こり易く、相対的に低い炭酸ガス分圧の下では前記
（２）式の反応が特に起こり易い。
【００１４】前述した図１において多孔質支持体４側を
相対的に高い分圧（例えば０．７ａｔｍ）の炭酸ガスを
含む第１の気体６とし、多孔質支持体５側を相対的に低
い分圧（例えば０．２ａｔｍ）の炭酸ガスを含む第２の
気体７とする。
相対的に高い分圧（例えば０．７ａｔｍ）の炭酸ガスを
含む第１の気体６とし、多孔質支持体５側を相対的に低
い分圧（例えば０．２ａｔｍ）の炭酸ガスを含む第２の
気体７とする。
【００１５】前記多孔質支持体４、５で両側から支持さ
れた分離膜本体１を５００℃以上に加熱すると、炭酸ガ
ス分圧の高い第１の気体６との接触部において前記第１
の気体６中の前記炭酸ガスは前記（１）式に従って分離
膜本体１のＬｉ2 ＺｒＯ3 粒子３と反応してＬｉ2 ＣＯ
3 （液体）として吸収され、Ｌｉ2 ＺｒＯ3 粒子はＺｒ
Ｏ2 粒子に変換される。このような反応により、溶融状
態の混合炭酸塩２が存在する分離膜本体１において、炭
酸ガス分圧の高い第１の気体６の接触部で溶融炭酸リチ
ウムの濃度が炭酸ガス分圧の低い第２の気体７の接触部
に比べて高くなる濃度勾配を示すため、溶融炭酸リチウ
ムは前記混合炭酸塩２部分で第１の気体６の接触部側か
ら第２の気体７の接触部側に移動する。
れた分離膜本体１を５００℃以上に加熱すると、炭酸ガ
ス分圧の高い第１の気体６との接触部において前記第１
の気体６中の前記炭酸ガスは前記（１）式に従って分離
膜本体１のＬｉ2 ＺｒＯ3 粒子３と反応してＬｉ2 ＣＯ
3 （液体）として吸収され、Ｌｉ2 ＺｒＯ3 粒子はＺｒ
Ｏ2 粒子に変換される。このような反応により、溶融状
態の混合炭酸塩２が存在する分離膜本体１において、炭
酸ガス分圧の高い第１の気体６の接触部で溶融炭酸リチ
ウムの濃度が炭酸ガス分圧の低い第２の気体７の接触部
に比べて高くなる濃度勾配を示すため、溶融炭酸リチウ
ムは前記混合炭酸塩２部分で第１の気体６の接触部側か
ら第２の気体７の接触部側に移動する。
【００１６】前記分離膜本体１の前記第２の気体７との
接触部において、前記（２）式に従ってＺｒＯ2 （固
体）の存在下でＬｉ2 ＣＯ3 （液体）が分解されて炭酸
ガス（ＣＯ2 ）を生成し、その炭酸ガスは前記分離膜本
体１から前記第２の気体７に放出されると共にリチウム
は前記分離膜本体１中でＬｉ2 ＺｒＯ3 （固体）の形態
で取り込まれる。
接触部において、前記（２）式に従ってＺｒＯ2 （固
体）の存在下でＬｉ2 ＣＯ3 （液体）が分解されて炭酸
ガス（ＣＯ2 ）を生成し、その炭酸ガスは前記分離膜本
体１から前記第２の気体７に放出されると共にリチウム
は前記分離膜本体１中でＬｉ2 ＺｒＯ3 （固体）の形態
で取り込まれる。
【００１７】すなわち、前記多孔質支持体４、５で両側
から支持された分離膜本体１を５００℃以上に加熱する
と、炭酸ガス分圧の高い第１の気体６との接触部におい
て炭酸ガスが吸収されると、溶融炭酸リチウムの高濃度
化がなされると共に、複合酸化物粒子３はジルコニア
（ＺｒＯ2 ）のようなリチウムを放出した形態になる。
一方、前記分離膜本体１における炭酸ガス分圧の低い第
２の気体７との接触部において炭酸ガスが放出される
と、溶融炭酸リチウムの低濃度化がなされると共に、複
合酸化物粒子３はＬｉ2 ＺｒＯ3 リチウムのようなリチ
ウムを取り込んだ形態になる。
から支持された分離膜本体１を５００℃以上に加熱する
と、炭酸ガス分圧の高い第１の気体６との接触部におい
て炭酸ガスが吸収されると、溶融炭酸リチウムの高濃度
化がなされると共に、複合酸化物粒子３はジルコニア
（ＺｒＯ2 ）のようなリチウムを放出した形態になる。
一方、前記分離膜本体１における炭酸ガス分圧の低い第
２の気体７との接触部において炭酸ガスが放出される
と、溶融炭酸リチウムの低濃度化がなされると共に、複
合酸化物粒子３はＬｉ2 ＺｒＯ3 リチウムのようなリチ
ウムを取り込んだ形態になる。
【００１８】したがって、溶融炭酸リチウムは分離膜本
体１中での濃度勾配により前記第１の気体６との接触部
から前記第２の気体７に向かって移動する、つまり前記
第２の気体７との接触部に前記（２）式の炭酸ガスの放
出を担うように補給され、一方、リチウムは分離膜本体
１中での濃度勾配により前記第２の気体７との接触部か
ら前記第１の気体６との接触部に向かって固相拡散し、
前記第１の気体６との接触部で前記反応式（１）の炭酸
ガスの吸収を担うＬｉ2 ＺｒＯ3 を生成するという循環
がなされる。特に、リチウムは固相拡散速度が高いめに
前記第１の気体６の接触部にＬｉ2 ＺｒＯ3 の形態で存
在させるためのリチウムの供給を迅速に行うことができ
る。このような５００℃以上の分離膜における溶融炭酸
リチウムの移動およびリチウムの固相拡散により第１の
気体６中の炭酸ガスを吸収し、第２の気体７に炭酸ガス
を放出することができるため、第１の気体６中の炭酸ガ
スを前記分離膜を通して第２の気体７側に分離回収する
ことができる。
体１中での濃度勾配により前記第１の気体６との接触部
から前記第２の気体７に向かって移動する、つまり前記
第２の気体７との接触部に前記（２）式の炭酸ガスの放
出を担うように補給され、一方、リチウムは分離膜本体
１中での濃度勾配により前記第２の気体７との接触部か
ら前記第１の気体６との接触部に向かって固相拡散し、
前記第１の気体６との接触部で前記反応式（１）の炭酸
ガスの吸収を担うＬｉ2 ＺｒＯ3 を生成するという循環
がなされる。特に、リチウムは固相拡散速度が高いめに
前記第１の気体６の接触部にＬｉ2 ＺｒＯ3 の形態で存
在させるためのリチウムの供給を迅速に行うことができ
る。このような５００℃以上の分離膜における溶融炭酸
リチウムの移動およびリチウムの固相拡散により第１の
気体６中の炭酸ガスを吸収し、第２の気体７に炭酸ガス
を放出することができるため、第１の気体６中の炭酸ガ
スを前記分離膜を通して第２の気体７側に分離回収する
ことができる。
【００１９】以上説明した本発明によれば、従来では困
難であった５００℃以上の高温の排気ガス中の炭酸ガス
を高効率、低コストで分離できる炭酸ガス分離方法、お
よび分離性能が安定した炭酸ガス分離膜を提供できる。
難であった５００℃以上の高温の排気ガス中の炭酸ガス
を高効率、低コストで分離できる炭酸ガス分離方法、お
よび分離性能が安定した炭酸ガス分離膜を提供できる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を詳細に説明
する。 （実施例）まず、平均粒径１．０μｍ程度のＬｉ2 Ｚｒ
Ｏ3 粒子をフタル酸ジブチルおよびポリビニルブチラー
ルと共に２０時間湿式混合してスチラリーを調製し、ド
クターブレード法により厚さ１０μｍ程度のフィルムと
した。
する。 （実施例）まず、平均粒径１．０μｍ程度のＬｉ2 Ｚｒ
Ｏ3 粒子をフタル酸ジブチルおよびポリビニルブチラー
ルと共に２０時間湿式混合してスチラリーを調製し、ド
クターブレード法により厚さ１０μｍ程度のフィルムと
した。
【００２１】また、平均粒径１０μｍ程度のリチウムア
ルミネート粒子をフタル酸ジブチルおよびポリビニルブ
チラールと共に２０時間湿式混合してスチラリーを調製
し、ドクターブレード法により厚さ１００μｍ程度のフ
ィルムとした。
ルミネート粒子をフタル酸ジブチルおよびポリビニルブ
チラールと共に２０時間湿式混合してスチラリーを調製
し、ドクターブレード法により厚さ１００μｍ程度のフ
ィルムとした。
【００２２】次いで、前記Ｌｉ2 ＺｒＯ3 粒子を服務フ
ィルムをリチウムアルミネート粒子を含む２枚のフィル
ムで挟み込むようにして積層し、加熱脱脂した後、炭酸
リチウム（Ｌｉ2 ＣＯ3 ）６２モル％と炭酸カリウム
（Ｋ2 ＣＯ3 ）３８モル％からなる混合炭酸塩を前記Ｌ
ｉ2 ＺｒＯ3 に対して２０重量％になるように溶融含浸
し、さらに１００ｃｍ2 の大きさに切り出すことにより
前述した図１に分離膜本体１の両側をリチウアムアルミ
ネートからなる多孔質支持体４、５で支持した炭酸ガス
分離膜を作製した。
ィルムをリチウムアルミネート粒子を含む２枚のフィル
ムで挟み込むようにして積層し、加熱脱脂した後、炭酸
リチウム（Ｌｉ2 ＣＯ3 ）６２モル％と炭酸カリウム
（Ｋ2 ＣＯ3 ）３８モル％からなる混合炭酸塩を前記Ｌ
ｉ2 ＺｒＯ3 に対して２０重量％になるように溶融含浸
し、さらに１００ｃｍ2 の大きさに切り出すことにより
前述した図１に分離膜本体１の両側をリチウアムアルミ
ネートからなる多孔質支持体４、５で支持した炭酸ガス
分離膜を作製した。
【００２３】次いで、図２に示すように得られた炭酸ガ
ス分離膜８を図２に示すように容器９の中央部に配置し
て室１０、１１に上下に区画した。前記容器９の右側面
に連結された上部側ガス導入菅１２から上部室１０に６
００℃、３気圧、ＣＯ2 １０体積％、Ｎ2 ７５体積％、
Ｏ2 ３体積％、Ｈ2 Ｏ１２体積％からなるガスを導入
し、左側面に連結された排気管１３から排気した。同時
に、前記容器９の左側面に連結された下部側ガス導入菅
１４から下部室１１に６００℃、０．８気圧のＮ2 を３
２００ｃｍ3 満たした。このような状態を１４分間保持
した後、排気管１５から下部室１１のガスを取り出して
その状態を調べた。その結果、６００℃、１気圧でＣＯ
2 ２０体積％、Ｎ2 ８０体積％担っており、標準状態で
２００ｃｍ3 の炭酸ガスの透過が認められた。
ス分離膜８を図２に示すように容器９の中央部に配置し
て室１０、１１に上下に区画した。前記容器９の右側面
に連結された上部側ガス導入菅１２から上部室１０に６
００℃、３気圧、ＣＯ2 １０体積％、Ｎ2 ７５体積％、
Ｏ2 ３体積％、Ｈ2 Ｏ１２体積％からなるガスを導入
し、左側面に連結された排気管１３から排気した。同時
に、前記容器９の左側面に連結された下部側ガス導入菅
１４から下部室１１に６００℃、０．８気圧のＮ2 を３
２００ｃｍ3 満たした。このような状態を１４分間保持
した後、排気管１５から下部室１１のガスを取り出して
その状態を調べた。その結果、６００℃、１気圧でＣＯ
2 ２０体積％、Ｎ2 ８０体積％担っており、標準状態で
２００ｃｍ3 の炭酸ガスの透過が認められた。
【００２４】また、前記容器９の上部室１０内に前記組
成の炭酸ガスを含むガスを１０００時間流通した後、下
部室１１に０．８気圧のＮ2 を３２００ｃｍ3 満たし
た。その結果、同等の炭酸ガス透過性を示した。
成の炭酸ガスを含むガスを１０００時間流通した後、下
部室１１に０．８気圧のＮ2 を３２００ｃｍ3 満たし
た。その結果、同等の炭酸ガス透過性を示した。
【００２５】（比較例）図２に示す分離膜の代わりに酢
酸セルロース膜を用いたところ、前記組成のガスを２０
０℃に昇温することができなかった。
酸セルロース膜を用いたところ、前記組成のガスを２０
０℃に昇温することができなかった。
【００２６】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、エ
ネルギープラントや化学プラント等の排気ガス中の炭酸
ガスを低エネルギー消費量、高効率で分離回収すること
が可能な炭酸ガス分離方法並びに安定性の高い炭酸ガス
分離膜を提供することができる。
ネルギープラントや化学プラント等の排気ガス中の炭酸
ガスを低エネルギー消費量、高効率で分離回収すること
が可能な炭酸ガス分離方法並びに安定性の高い炭酸ガス
分離膜を提供することができる。
【図１】本発明に係わる炭酸ガス分離膜および分離方法
を説明するための概略図。
を説明するための概略図。
【図２】本発明の実施例における炭酸ガス分離装置を示
す概略図。
す概略図。
１…分離膜本体、 ２…混合炭酸塩、 ３…リチウムジルコネート粒子、 ４、５…多孔質支持部材、 ６…第１の気体、 ７…第２の気体、 ８…炭酸ガス分離膜、 ９…容器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富松 師浩 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内
Claims (3)
- 【請求項１】 複合酸化物を含む領域を挟んで相対的に
高い分圧の炭酸ガスを含む第１の気体と相対的に低い分
圧の炭酸ガスを含む第２の気体をそれぞれ流す第１工程
と、 前記領域中の複合酸化物を５００℃以上に加熱して前記
第１の気体と前記領域との接触部において前記第１の気
体中の前記炭酸ガスと前記複合酸化物とを反応させて溶
融炭酸塩を生成する第２工程と、 前記領域と前記第２の気体を接触部において、前記領域
中の溶融炭酸塩を分解させて炭酸ガスを生成し、前記領
域から前記第２の気体に放出すると共に前記領域中に再
び複合酸化物を生成する第３工程とを具備し、 前記第２、第３の工程とを複数回繰り返すことを特徴と
する炭酸ガス分離方法。 - 【請求項２】 リチウムジルコネートを含む領域を挟ん
で相対的に高い分圧の炭酸ガスを含む第１の気体および
相対的に低い分圧の炭酸ガスを含む第２の気体をそれぞ
れ流す第１工程と、 前記領域中のリチウムジルコネートを５００℃以上に加
熱して前記第１の気体と前記領域との接触部において前
記第１の気体中の前記炭酸ガスと前記リチウムジルコネ
ートとを反応させて溶融炭酸リチウムとジルコニアを生
成する第２工程と、 前記領域と前記第２の気体を接触部において、前記領域
中の溶融炭酸リチウムを分解させて炭酸ガスを生成して
前記領域から前記第２の気体に放出すると共に、分離さ
れたリチウムを前記領域を拡散させて前記第１の気体側
でジルコニアと反応してリチウムジルコネートを再び生
成する第３工程とを具備し、 前記第２、第３の工程とを複数回繰り返すことを特徴と
する炭酸ガス分離方法。 - 【請求項３】 炭酸ガスと反応して炭酸塩を生成する複
合酸化物および／または５００℃以上で溶融するアルカ
リ炭酸塩からなる分離膜本体と、この本体の両側に配置
された多孔質支持部材とを具備し、 前記複合酸化物とアルカリ炭酸塩とが可逆反応するよう
に構成したことを特徴とする炭酸ガス分離膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24505796A JP3737574B2 (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 炭酸ガス分離方法および炭酸ガス分離膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24505796A JP3737574B2 (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 炭酸ガス分離方法および炭酸ガス分離膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1085552A true JPH1085552A (ja) | 1998-04-07 |
| JP3737574B2 JP3737574B2 (ja) | 2006-01-18 |
Family
ID=17127951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24505796A Expired - Fee Related JP3737574B2 (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 炭酸ガス分離方法および炭酸ガス分離膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3737574B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004069739A1 (de) * | 2003-02-05 | 2004-08-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zur abtrennung von co2 aus h2-haltigen gasgemischen |
| EP1254073A4 (en) * | 1999-12-07 | 2005-03-30 | Eltron Research Inc | MIXED CONDUCTIVE MEMBRANE FOR SEPARATING CARBON DIOXIDE AND PARTIAL OXIDATION REACTIONS |
-
1996
- 1996-09-17 JP JP24505796A patent/JP3737574B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1254073A4 (en) * | 1999-12-07 | 2005-03-30 | Eltron Research Inc | MIXED CONDUCTIVE MEMBRANE FOR SEPARATING CARBON DIOXIDE AND PARTIAL OXIDATION REACTIONS |
| WO2004069739A1 (de) * | 2003-02-05 | 2004-08-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zur abtrennung von co2 aus h2-haltigen gasgemischen |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3737574B2 (ja) | 2006-01-18 |
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