JPS61227820A - 炭酸ガスの除去方法 - Google Patents

炭酸ガスの除去方法

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JPS61227820A
JPS61227820A JP60069529A JP6952985A JPS61227820A JP S61227820 A JPS61227820 A JP S61227820A JP 60069529 A JP60069529 A JP 60069529A JP 6952985 A JP6952985 A JP 6952985A JP S61227820 A JPS61227820 A JP S61227820A
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JP
Japan
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adsorbent
solid
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amine
adsorption
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JP60069529A
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Hiroyuki Matsumura
宏之 松村
Takatoshi Shiyouji
恭敏 庄司
Akira Hattori
晃 服部
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
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    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

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  • Treating Waste Gases (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、潜水1鑑や宇宙船などの環境制御用装置にお
ける炭酸ガスの除去方法に関するものであり、詳しくは
多孔質表面を有する固体に炭酸ガスとの親和性の強いア
ミン系有機化合物を適正な膜厚で塗布することによって
、低濃度のCO2含有ガス中から効率よ<CO2を吸収
(吸着)せしめ、密閉空間中の呼吸ガスを浄化する、高
効率の炭酸ガスの除去方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、この種の炭酸ガス除去装置としては種々のものが
ある。最も単純な方法として苛性ソーダ(NaOH)水
溶液などのアルカリ水溶液を充てん塔の上部から散布し
、塔下力から被吸収ガスを流通して吸収液に反応させる
方法である。この場合、ガス中のCO2はNa2CO3
の水溶液となって吸収液側にほぼ完全に取り去られる。
ただしこの方法では、苛性ソーダ水溶液のアルカリ分が
除去に中和されるために、時間の経過とともに吸収力が
低下する。
そのため補給が必要となる。またこれを再生更新するだ
めには再生塔を用いて煮沸し、吸収液中のCO□を蒸発
除去する必要がありその再生エネルギーは大きなものと
なる。とりわけ、これらの強アルカリ性物質は、水溶液
では金属、非金属を問わず、装置材料に対する腐食性が
強いため加熱再生式で使用される例は少ない。
次に同様な方法として、CO2と反応性のあるアミン(
エタノールアミンなど)水溶液ヲ用いル方法がある。こ
れも液体循環式で前述の方法とほぼ同様なシステムとな
るが、強アルカリ水溶液に比べ材料に対する腐食性が小
さいため、再生更新型として実用化されている。ただし
この方法も液体循環式、加熱再生式であるため、装置が
大きく再生エネルギーも太きいという欠点を有する。さ
らに装置の傾き、重力の有無に影響ヲ受けることも、潜
水艦などに用いるときには大きな欠点となる。
こうした欠点を補うものとして固体吸収斉1を用いるも
のがあるが、これらは化学吸着材や物理吸着材をキャニ
スタ−に充てんし、処哩ガスを流通させる方式のものが
多い。この固体吸収剤を用いるものは液体循環式のもの
と比べ装置がコンパクトにできる利点を有している。た
とえば、水酸化リチウム粒体を充てん容器に詰めたもの
は、ガス中のCO2と反応してLi。CO3となり除去
される。しかし固体状のL1+、1CO3を再生するに
は、かなりの高温を要するため消耗型として使用されて
いる。また物質吸着制の例として、ゼオライト、活性炭
、シリカゲル等の多孔質物質を用いたものがある。しか
しこの場合、C02吸収力はガス中のCO2分圧に著し
く影響をうけるため、人間が生存するだめの環境のよう
にきわめてCO2分圧の低い(7,6馴HP以下)ガス
中からCO2を除去するには、CO2吸収量が小さくな
るだめあまり適していない。まだその脱着再生には、2
00〜300°C以上の加熱を要する場合が多く好まし
くない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
外部環境とほぼ隔絶した密閉空間内に生存する人間等の
生物が、その生態を維持していく上である量の酸素の供
給とともに、排出されるCO2の除去が不可欠である。
このうちCO2の除去はCO2と親和性のある物質(た
とえばNa0E(、LiOH、モノエタノールアミン、
ジェタノールアミン)ニ吸収、吸着あるいは反応させ、
呼吸気ガスから除去する方式が最も一般的である。この
場合、除去剤と吸収、吸着あるいは反応するCO2は時
間や生体重量に比例して増加するものであるだめ、長時
間の生命維持を行うだめには、除去剤の補給あるいは更
新が不可欠となる。
一方、この種の装置はたとえば潜水艇や宇宙船等に代表
されるように、比較的狭い空間において使用されるもの
であり、そのためには、小型で低エネルギー消費型高信
頼性の装置である必要があシ、したがって補給量は少な
いものが好ましく、また再生更新式の場合は、再生用エ
ネルギーの小さいものが良い。
前記のように、液体循環式の装置は傾斜すよび重力の影
響を受は易く、固体吸収剤の場合に、水酸化リチウム粒
体は消耗型として使用せざるを得ないし、ゼオライト、
活性炭、シリカゲル等の多孔、質物質を用いる場合には
、CO2分圧の著しい影響を受け、生活環境のようなき
わめてCO2分圧の低いガスを処理するには、CO2吸
収量が小さすぎる。
〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は以
上のすべての問題点を解決しようとするものである。す
なわち、本発明は潜水艦、宇宙船のように、外部環境と
ほとんど隔絶された密閉空間内において、人間等の排出
するCO2ガスを乾式で吸着除去する方法において、多
孔質材の表面にアミン系有機物質を付着させた固体を充
てんして吸着材とすることによシ、傾斜および重力の影
響を受けることなく、比較的低温で再生可能であシ(再
生エネルギーが小さい)、かつ吸着1化力の高い炭酸ガ
ス除去方法を提供しようとするものである。特に、アミ
ン系有機物質の平均膜厚を1×10〜5X10  ff
とすることにより、、CO2吸収能力を飛躍的に増大せ
しめるものである。
本発明は炭酸ガス除去装置の炭酸ガス吸着材として固体
吸着材に着目し、単位重量当り、単位時間当りのCO2
吸着量を飛躍的に向上させることを目的としだものであ
る。すなわち、本発明は、外部環境とほとんど隔絶した
密閉空間内において、人間等の排出するCo2ガスを乾
式で吸着除去する方法において、その吸着材として多孔
質材の表面に1×10〜5X10  ffiの範囲にあ
る平均膜厚をもつアミン系有機物質を付着させた固体を
用いる炭酸ガス除去方法を特徴としている。
発明者等は前記従来技術の問題点を解決するために鋭意
研究を行い、種々検討を重ねた結果、再生エネルギーの
小さい、具体的には90〜100°Cの加熱で簡単に脱
着するCO2吸着材に着目し、その最適なものを見い出
しだ。すなわち、ポリエチレンイミン、ラトラエチレン
アミンベンタミン、エタノールアミン等CO2と親和力
のあるアミンを多孔質材に塗布した吸着材において、そ
の塗布平均厚みを1×10〜5X10  clnをする
ことによって多孔質材の表面積を破壊することなく、ま
たCO2の吸着力を飛躍的に大きくできる固体吸着材を
開発することができた。
すなわち固体吸着材では液体と異なり、ガスとの接解部
5漬がC○2除去能力に大きな因子となる。
ゼオライト、活性炭などの物理吸着材は大きな表面積を
有している。一方、これらの物理吸着材はCO□と化学
的な親和力をもたないだめ、CO2分圧の低い領域でC
O2除去力が著しく低下する。その□ ためこの物理吸
着材の大きな表面積を生かし、かつとれに化学的な親和
力を加味した新しい吸着材として発明者等はきわめて優
れた固体吸着材を作り出した。
第1図は、固体吸着材を用いた本発明の実用的な基本構
成を示しだものである。そのシステムはまず、密閉空間
内の呼吸気ガスをファン1等によって固体吸着材を充て
んした充てんl1iii12に吸引し、内部の固体吸着
材3によって002を吸着せしめ、切換弁4を介して、
望ましくは、フィルター6を介して再び密閉空間へ処理
済エアとしてもどすものである。ここで、もう1つの充
てん層7は、充てん層2と同じ構造からなり、内部に固
体吸着材を充てんしたものである。ここでは、既にCO
2を吸着し終った吸着材を加熱、あるいは減圧吸引によ
ってCO□を分離脱着し、空間内エア循環流路とは異な
る流路8を通して、空間の外部へ排出、あるいは蓄積す
る構成となっている。この操作によって充てん層7は再
びCO2吸着力を回復し、充てん層2が002吸着力を
失った時点で弁4を切り換えることで、CO2の吸着を
開始する。この複数個のキャニスタ−(充てん層)を有
する第1図の002除去装置は、空間内エアの浄化とC
O2の除去を同時に連続的に行うことができる。なお5
.13はライン、10はコンプレッサー、11はCO□
タンク、12は加熱・冷却ライン、14.15は切換弁
である。
本発明の方法における固体吸着材は、第1図の充てん層
2および7に充てんすることで高性能のCO2除去装置
を提供することができる。なお云うまでもないことであ
るが、本発明の構成は第1図に示すものに限らず、その
キャニスタ−の数はその装置の使用条件に応じて1以上
任意に構成するものである。
〔実施例〕
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する
が、本発明は、これらの実施例によって  ゛限定され
るものではなく、種々応用実施できる。
実施例 第1表はこの実施例に用いた固体吸着材に用いた多孔質
物質の物性および条件とその表面に付着させたアミン系
有機物質について示したものである。このような性状の
吸着材において、表面の付着アミン平均膜厚を種々変え
たものを用い、空間中のCO2分圧を変えた条件で吸着
実験を実施しだ例を第2表に示した。この第2表の結果
をプロットしたものが第2図である。
第   1   表 (以下余白) 第   2   表 第2図に示すように、この実施例においては、アミンの
平均膜厚が10−8cm以」二になると、炭酸ガス分圧
001〜1ataの範囲内ではコア材のみの場合に比し
て吸着量50%以上多くなっており、平均膜厚10〜1
0 cmの間で吸着量のピークを示し、平均膜厚が5X
10C1n以上になると、吸着量がほぼ平均膜厚10c
rnの値以下になっている。この吸着量のピークの位置
はCO2分圧によって異なっており、002分圧が高い
程、ピークを示す平均膜厚は大きなっており、同時にC
O2吸着量も大きくなっている。このピークの位置はそ
のCO2分圧における最適膜厚を示している。すなわち
分圧が高くなる程、最適膜厚は大きくなる。これは固体
吸着利表面層へアミン膜中へのCO2拡散速度がCO7
分圧によって大きくなるため、分圧の高い場合は、より
厚い嘆でもCO2の吸着が促進されるだめである。
〔発明の効果〕
以上の如く本発明の方法を用いることにより、潜水艦、
宇宙船等のみならず、環境制御装置において、小型でか
つその吸収能力の高い安定した炭酸ガス吸収装置を提供
することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を実施する装置の一例を示すフロ
ーシート、第2図は本発明の実施結果を示すグラフであ
る。 1・・ファン、2.7・・充てん層、3・・・吸着材、
4・・切換弁、5・・・ライン、6・・・フィルター、
8・・・流路、10・・・コンプレッサー、11・・・
CO2タンク、12・・・加熱・冷却ライン、13・・
・ライン、14.15・・・切換弁

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 外部環境とほとんど隔絶した密閉空間内において、
    人間等の排出するCO_2ガスを乾式で吸着除去する方
    法において、その吸着材として多孔質材の表面に1×1
    0^−^8〜5×10^−^6cmの範囲にある平均膜
    厚をもつアミン系有機物質を付着させた固体を用いるこ
    とを特徴とする炭酸ガスの除去方法。
JP60069529A 1985-04-01 1985-04-01 炭酸ガスの除去方法 Granted JPS61227820A (ja)

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