JPS63294923A - 空気より或るガス成分を除去する方法及び装置 - Google Patents

空気より或るガス成分を除去する方法及び装置

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JPS63294923A
JPS63294923A JP63107485A JP10748588A JPS63294923A JP S63294923 A JPS63294923 A JP S63294923A JP 63107485 A JP63107485 A JP 63107485A JP 10748588 A JP10748588 A JP 10748588A JP S63294923 A JPS63294923 A JP S63294923A
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ハーラン・フレデリック・ブローズ
アルフレッド・オマー・ブルイレット
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    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

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、二酸化炭素除去装置に係り、更に詳細には再
生可能な材料を使用する二酸化炭素除去装置に係る。
従来の技術 二酸化炭素除去装置に於ては、固体アミンの如き再生可
能な材料が使用されている。固体アミンの表面は二酸化
炭素と脆弱な化学的ボンドを形成することによって空気
の塊より二酸化炭素を吸着する。固体アミンに熱が与え
られるとボンドが破壊され、これにより二酸化炭素が脱
着される。一般に熱は固体アミンを水蒸気に曝すことに
よって与えられる。水蒸気は固体アミン上にて凝縮し、
その熱を二酸化炭素に与え、これにより二酸化炭素と固
体アミンとの間のボンドを破壊する。水蒸気は固体アミ
ン上にて凝縮するので、ボンドが破壊された二酸化炭素
及び水蒸気は殆ど混合せず、従ってボンドが破壊された
二酸化炭素は容易に除去される。典型的な二酸化炭素除
去装置に於ては、他の床が二酸化炭素を脱着している間
に固体アミンの床が空気より二酸化炭素を吸着する。床
が水蒸気が与えられることによって二酸化炭素を脱着し
た後には、その床は再度二酸化炭素を吸着し得るよう、
固体アミン上に形成された凝縮液が除去（除水）されな
ければならない。空気の塊より二酸化炭素を連続的に除
去し得るよう、他の床に於て二酸化炭素の脱着及び凝縮
液の除水が行なわれている間に一つの床に於て二酸化炭
素を吸着することが行なわれる。
かかる従来の再生装置に於ては多量のエネルギが必要で
ある。各床の二酸化炭素を脱着させるために水蒸気が発
生される。次いで脱着された各床上に形成された凝縮液
を除去すべく各床は除水される。この除水プロセスによ
り凝縮液より形成された水蒸気が空気中に含まされる。
かくして空気中に含まされた水蒸気はコンデンサにより
空気より除去され、これにより空気の塊の湿度が不快な
レベルにまで上昇することが防止される。かかる水蒸気
発生装置、除水プロセス、及びコンデンサに於ては非常
に多量のエネルギが必要である。
発明の開示 本発明の目的は、一つの床を脱着するために使用された
水蒸気を再利用して他の床を脱着することにより、経済
的に運転させることのできる再生可能な二酸化炭素除去
方法及び装置を提供することである。
本発明によれば、空気より或るガス成分を除去する方法
及び装置には、複数個の床であって、それぞれ空気より
前記ガス成分を吸着する吸着状態と、水蒸気の如き再生
可能なガスが床よりガス成分を脱着させ、その再生可能
なガスが床を脱着させている間にその床内に於て凝縮液
を形成する脱着状態と、凝縮液が床より除去される除水
状態との三つの状態を取り得る複数個の床が使用される
。
本発明の方法は除水状態にある床内の圧力を低下させて
凝縮液を蒸発させ、蒸発された凝縮液を脱着状態にある
床内へ移動させてその床より二酸化炭素を脱着させ、空
気を吸着状態にある床内に導いてその空気より二酸化炭
素を除去することを特徴としている。
また本発明の装置は除水状態にある床内の圧力を低下さ
せてその床上の凝縮液を蒸発させると共に、蒸発された
凝縮液を脱着状態にある床内へ移動させてその床よりガ
ス成分を脱着させる圧縮機の如き手段と、空気を吸着状
態にある床内へ導いてその空気より二酸化炭素を除去す
る手段とを有している。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
発明を実施するための最良の形態 第１図に再生可能な二酸化炭素除去装置１０の最良の実
施例が図示されている。図示の装置は潜水艦の如き密閉
された空気の塊１２より二酸化炭素を連続的に除去する
よう設計されている。しかし本発明の装置は他の密閉さ
れた大気の用途に適用されてよいことが理解されよう。
図示の装置は、空気の塊１２より二酸化炭素を除去する
複数個の固体アミンの床１４Ａ〜１４Ｄと、空気の塊よ
り床内へ空気を導入するための空気導入装置１６と、各
床より空気の塊へ濾過された空気を戻す空気排出装置１
８と、各床より脱着された二酸化炭素を除去する二酸化
炭素排出装置２０と、各床へ水蒸気を導いて各床を脱着
させると共に除水するための圧縮機２４を含む水蒸気供
給装置２２と、各床へ供給されまた各床より供給される
空気、水蒸気、及び二酸化炭素を導くことを制御し、こ
れにより後に説明する如く二酸化炭素除去装置を運転さ
せる制御装置２６とを含んでいる。
第１図には固体アミンの四つの床１４Ａ〜１４Ｄが解図
的に図示されている。各床はそれらを通過するガスの流
れを制御する五個の弁、即ち空気導入弁２７Ａ〜２７Ｄ
と、空気排出装置８Ａ〜２８Ｄと、二酸化炭素排出弁３
０Ａ〜３０Ｄと、水蒸気導入弁３２Ａ〜３２Ｄと、蒸気
排出弁３４Ａ〜３４Ｄとを有している。各床は約３５ポ
ンド／ｆ’ｔ３（０，５９ｋｇ／ｒｒ＋’）　ノ密度ニ
テ約１００ポンド（４５ｋｇ）の固体アミンを保持して
いる。
空気導入装置１６は二酸化炭素を含む空気を各床へ導く
ようになっている。導入導管３６がマニホールド３８に
接続されており、該マニホールドは導管４０Ａ〜４０Ｄ
を介して各床の空気導入弁２７Ａ〜２７Ｄに接続されて
いる。導入導管３６内には床の健全性を損ねたり床を損
傷する虞れのある粒状物質を除去するフィルタ４２が配
置されている。フィルタ４２が栓塞された場合にそのフ
ィルタをバイパスして空気を導く導管４３が設けられて
いる。
空気は排出装置１８により各床を経て吸引される。各排
出弁２８Ａ〜２８Ｄが導管４２Ａ〜４２Ｄを介して排出
マニホールド４４に接続されている。ブロア４６が各床
より排出マニホールド４４を経て空気を吸引し、その空
気を空気の塊へ戻すようになっている。空気は二酸化炭
素除去装置内に於て発生される騒音を低減すべく、途中
に消音器５０を有する導管４８を経てブロア４６より導
かれる。各床を横切る圧力降下をチェックして二酸化炭
素除去装置が適正に作動することを確保すべく、マニホ
ールド３８と排出マニホールド４４との間には導管５１
が設けられている。
各二酸化炭素排出弁３０Ａ〜３０Ｄは導管５２Ａ〜５２
Ｄを介して二酸化炭素マニホールド５４に接続されてお
り、これにより各床より脱着された二酸化炭素が除去さ
れるようになっている。潜水艦の如、き用途によっては
、二酸化炭素は図には示されていない船体を貫通して排
出させるようガスを圧縮する圧縮機５６により各床より
吸引されてよい。また他の用途に於ては、二酸化炭素は
その成分元素を還元すべく蓄えられてよく、あるいは圧
縮することなく空気の塊より排除されてよい。
本発明の再生式二酸化炭素除去装置の重要な装置は圧縮
機２４である。圧縮機２４は導管５８を介して蒸気マニ
ホールド６０に接続されており、マニホールド６０はそ
れぞれ導管６２Ａ〜６２Ｄを介して各床の蒸気排出弁３
４Ａ〜３４Ｄに接続されている。圧縮機２４の吐出側は
導管６４を介して水蒸気マニホールド６６に接続されて
おり、該マニホールドは導管６８Ａ〜６８Ｄを介して各
床の水蒸気導入弁に接続されている。水蒸気圧縮機２４
には、該圧縮機を冷却し、また後に説明する如く二酸化
炭素除去装置内に於て減少した水蒸気を補充するための
水導管７０が接続されている。
圧縮機２４は約１０分間のうちに各床より二酸化炭素を
脱着させるべく、１５．０±０　、２　ｐｓｌａ（１，
０５±０．０１４ｋｇ／ｃシ）の圧力及び２５０±３０
’　Ｆ　（１２１±１６．７°Ｃ）の温度にて２５ポン
ド（１１，３ｋｇ）の過熱水蒸気を供給するよう設計さ
れている。更に圧縮機は脱着されている床より約１．３
ｐｓｌａ　（０，０９１ｋｇ／ｃＪ）の圧力にて少なく
とも約１６，５ポンド（７，４８ｋｇ）の蒸気を吸引す
るものでなければならない。
当技術分野に於て良く知られている圧縮機の如く、これ
らの基準に適合する任意の圧縮機が使用されてよい。こ
れらのうち自己潤滑性を有し、従って水を汚染する虞れ
が少ない点に於てカーボンベーン型の圧縮機が好ましい
。導管よりの水が図には示されていない圧縮機の入口内
へ噴霧され、圧縮機の排気中へ噴霧され、圧縮機の周り
の図には示されていないジャケット内にて蒸発され、或
るいはこれらの方法の組合せにて圧縮機が冷却される。
但しこれらのうち圧縮機の入口内へ水を噴霧することが
好ましい。圧縮機を冷却することにより生成される水蒸
気は、圧縮機より流出する水蒸気がその温度及び重量の
点で上述の如き設計基準内にあることが確保されるよう
使用される。
制御装置２６は、適当な時間に適当な経路へガスを分配
し、水を圧縮機へ供給してこれを冷却し、また後に説明
する如く減少した水蒸気を補充するよう設けられている
。
作動に於ては、各床は吸着、脱着、除水等の一連の工程
に従って作動する。しかし各床の一連の作動工程は、装
置全体が連続的に作動するよう、互に他の床より互違い
に配列されている（第２図参照）。
床１４Ａの作動順序は以下の如くである。制御装置２６
により空気導入弁２８Ａ及び空気排出弁２８Ａが開弁さ
れ、二酸化炭素排出弁３０Ａ、水蒸気弁３２Ａ、蒸気弁
３４Ａが閉弁される。ブロア４６が連続的に運転される
ことにより、空気の塊１２より二酸化炭素を含む空気が
導管３６、床１４Ａ（この床により空気より二酸化炭素
が吸着される）、導管４２Ａ１排出マニホールド４４を
経て導かれ、しかる後空気の塊へ戻される。
約２０分経過後に、制御装置２６により空気導入弁２７
Ａ及び空気排出弁２８Ａが閉弁され、水蒸気導入弁３２
Ａ及び二酸化炭素排出弁３０Ａが開弁される。圧縮機２
４により水蒸気の流れが水蒸気マニホールドを経て床内
の固体アミンへ導かれる。水蒸気は固体アミン上にて凝
縮して固体アミンに熱を与え、これにより二酸化炭素が
脱着される。二酸化炭素は二酸化炭素圧縮機５６により
床１４Ａより開弁状態にある二酸化炭素排出弁３０Ａ、
導管５２Ａに酸化炭素マニホールド５４を経て吸引され
る。水蒸気は床上にて凝縮するので、脱着した二酸化炭
素とは殆ど混合しない。
更に１０分経過した後、制御装置２６により二酸化炭素
排出弁３０Ａ及び水蒸気導入弁３２Ａが閉弁され、蒸気
排出弁３４Ａが開弁される。圧縮機２４により開弁した
蒸気排出弁３０Ａ１導管６２Ａ、及び蒸気マニホールド
６０を経て床１４Ａ内に真空が創成される。この真空（
約１　、　３　ｐｓｉａ（０，０９１ｋｇ／ｃＪ）　）
により床１４Ａ上に形成された凝縮液が蒸発せしめられ
る。かくして形成された蒸気は圧縮機により床より吸引
され、これにより床が効果的に除水される。更に約１０
分間一 経過した後、次ぎの作動工程が繰返される。
第２図に示されている如く、二酸化炭素除去装置が全体
として連続的に作動するよう、各床の作動工程は互に他
の床より互違いに配列されている。
例えば最初の１０分間に於ては、床１４Ａ及び１４Ｄが
二酸化炭素を吸着し、床１４Ｃが脱着状態にあり、床１
４Ｂが除水される状態にある。圧縮機２４は除水状態に
ある床より脱着されるべき床へ蒸気を導くことによって
脱着及び除水を同時に行なわせる。一般に圧縮機は水蒸
気を大気圧に維持するに必要な温度よりも幾分か低い温
度にて除水されている床より１６．５ボンド（７，４８
ｋｇ）の蒸気を吸引する。同時に床１４Ｃを脱着させる
べく、蒸気の温度及び重量が増大される。圧縮機は蒸気
を圧縮し、これによりその温度を上昇させる。制御装置
２６は導管６４内の水蒸気の重量及び温度を検出する。
次いで制御装置は弁７２を制御して圧縮機を冷却するた
めのある量の水を導入する。水はそれが圧縮機を冷却す
る過程に於て水蒸気に転換され、約２５０°Ｆ（１２１
℃）にて２５ポンド（１１，３ｋｇ）の水蒸気が床１４
Ｃへ供給されてその床が脱着されることを確保すべく、
導管６４内の水蒸気の流れに添加される。
二酸化炭素除去装置を始動させる際には、制御装置２６
により弁７２が作動され、これにより圧縮機２４へ水が
供給され、圧縮機は上述の如くその水によって冷却され
、これにより水が水蒸気に転換される。二酸化炭素除去
装置は圧縮機が２５ボンド（１１，３ｋｇ）の水蒸気を
床へ供給し得るようになるまで幾つかのサイクルに亘り
運転され、その時点に於て二酸化炭素除去装置は完全に
運転可能な状態になる。
脱着された各床内に於て凝縮された水蒸気により与えら
れる潜熱を再利用することにより、蒸発された凝縮液の
温度を上昇させてそれを水蒸気に転換するに必要な熱量
が少なくて済む。かくして非効率性が低減され、水蒸気
圧縮機により行なわれる仕事が固体アミンの床内に残る
水を補充するに必要な水蒸気を形成するために使用され
る。固体アミンの床内に残存する大部分の水を再利用す
ることにより、従来のコンデンサ及び除水プロセスが排
除される。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による再生式二酸化炭素除去装置の一つ
の実施例を示す概略構成図である。 第２図は第１図に示された実施例の作動サイクルを示す
解図である。 １０・・・二酸化炭素除去装置、１２・・・空気の塊。 １４Ａ〜１４Ｄ・・・固体アミンの床、１６・・・空気
導入装置、１８・・・空気排出装置、２０・・・二酸化
炭素排出装置、２２・・・水蒸気供給装置、２４・・・
圧縮機。 ２６・・・制御装置、２７Ａ〜２７Ｄ・・・空気導入弁
。 ２８Ａ〜２８Ｄ・・・空気排出弁、３０Ａ〜３０Ｄ・・
・二酸化炭素排出弁、３２Ａ〜３２Ｄ・・・水蒸気導入
弁、３４Ａ〜３４Ｄ・・・蒸気排出弁、３６・・・導入
導管、３８・・・マニホールド、４０Ａ〜４０Ｄ・・・
導管。 ４２・・・フィルタ、４３・・・導管、４４・・・排出
マニホールド、４６・・・ブロア、４８・・・導管、５
０・・・消音器、５１．５２Ａ〜５２Ｄ・・・導管、５
４・・・二酸化炭素マニホールド、５６・・・圧縮機、
５８・・・導管。 ６０・・・蒸気マニホールド、６２．６４・・・導管、
６６・・・水蒸気マニホールド、６８Ａ〜６８Ｄ・・・
導管。 ７０・・・水導管 特許出願人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）複数個の床を使用して空気より或るガス成分を除
    去する方法であって、各床はそれぞれ前記空気より前記
    ガス成分を吸着する吸着状態と、再生可能なガスが前記
    床より前記ガス成分を脱着して前記ガスが前記ガス成分
    と共に前記床上に凝縮液を形成する脱着状態と、前記凝
    縮液が前記床より除去される除水状態とを取り得る方法
    にして、前記除水状態に於て床内の圧力を低下して前記
    凝縮液を蒸発させると共に、前記蒸発された凝縮液を脱
    着状態にある床内へ移動させてその床より前記ガス成分
    を脱着させる過程と、 吸着状態にある床に空気を通し、これにより前記空気よ
    り前記ガス成分を除去する過程と、を含む方法。
  2. （２）空気の塊より二酸化炭素を除去する方法にして、 前記空気の塊より空気を固体アミンの第一の床に通し、
    これにより前記固体アミンによって前記空気より二酸化
    炭素を吸着させる過程と、 前記空気の塊より空気を固体アミンの第二の床に通し、
    前記固体アミンによって前記空気より二酸化炭素を吸着
    させ、これにより前記第一の床が二酸化炭素にて飽和す
    ることを防止する過程と、蒸気を前記第一の床に導入し
    て前記第一の床より前記二酸化炭素を脱着させ、前記蒸
    気が前記第一の床上に凝縮液を形成する過程と、 前記空気の塊より空気を固体アミンの第三の床に通し、
    前記固体アミンによって前記空気より二酸化炭素を吸着
    させ、これにより前記第二の床が二酸化炭素にて飽和す
    ることを防止する過程と、前記第一の床内に於て前記凝
    縮液を蒸発させる過程と、 前記蒸発された凝縮液を前記第一の床より前記第二の床
    へ移動させ、前記第二の床より前記二酸化炭素を脱着さ
    せ、前記蒸気が前記第二の床上に凝縮液を形成する過程
    と、 前記空気の塊より空気を前記第一の床に通し、前記固体
    アミンによって前記空気より二酸化炭素を吸着させる過
    程と、 前記第二の床内にて前記凝縮液を蒸発させる過程と、 前記蒸発された凝縮液を前記第二の床より前記第三の床
    へ移動させ、前記第三の床より前記二酸化炭素を脱着さ
    せ、前記蒸発された凝縮液が前記第三の床上に凝縮液を
    形成する過程と、 前記空気の塊より空気を前記第二の床に通し、前記固体
    アミンによって前記空気より二酸化炭素を吸着させる過
    程と、 前記第三の床内に於て前記凝縮液を蒸発させる過程と、 前記蒸発された凝縮液を前記第三の床より前記第一の床
    へ移動させ、前記第一の床より前記二酸化炭素を脱着さ
    せ、前記蒸発された凝縮液が前記第一の床上に凝縮液を
    形成する過程と、 前記各過程を繰返すことと、 を含む方法。
  3. （３）複数個の床を使用して空気より或るガス成分を除
    去する装置であって、各床はそれぞれ前記空気より前記
    ガス成分を吸着する吸着状態と、再生可能なガスが前記
    床より前記ガス成分を脱着して前記ガスが前記ガス成分
    と共に前記床上に凝縮液を形成する脱着状態と、前記凝
    縮液が前記床より除去される除水状態とを取り得る装置
    にして、除水状態にある床内の圧力を低下させて前記凝
    縮液を蒸発させ、前記蒸発された凝縮液を脱着状態にあ
    る床内へ移動させて前記床より前記ガス成分を脱着させ
    る手段と、 空気を吸着状態にある床内へ導いて前記空気より前記ガ
    ス成分を除去させる手段と、 を含む装置。
JP63107485A 1987-04-30 1988-04-28 空気より或るガス成分を除去する方法及び装置 Pending JPS63294923A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/044,091 US4822383A (en) 1987-04-30 1987-04-30 Method and apparatus for removing carbon dioxide from air
US044,091 1987-04-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63294923A true JPS63294923A (ja) 1988-12-01

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ID=21930487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63107485A Pending JPS63294923A (ja) 1987-04-30 1988-04-28 空気より或るガス成分を除去する方法及び装置

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US (1) US4822383A (ja)
EP (1) EP0289446B1 (ja)
JP (1) JPS63294923A (ja)
CA (1) CA1307473C (ja)
DE (2) DE289446T1 (ja)

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