WO2013145899A1 - 二酸化炭素回収システム - Google Patents

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WO2013145899A1
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absorption tower
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佐藤　大樹
晃平 吉川
金枝　雅人
菅野　周一
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株式会社日立製作所
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    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • the present invention relates to a carbon dioxide (CO2) recovery system using a carbon dioxide (CO2) scavenger.
  • CO2 carbon dioxide
  • the specific component in order to adsorb and separate a specific component in a sample gas, the specific component is first adsorbed on the adsorbent of the adsorption tower containing the adsorbent, and then the specific component is adsorbed in a certain amount.
  • the adsorbent is regenerated by desorbing specific components by heating and aeration of the adsorption tower.
  • the gas to be circulated is water vapor that can be easily gas-liquid separated at room temperature.
  • the CO2 scavenger is regenerated by circulation of heated steam, the steam may condense due to contact with the CO2 trap having a temperature lower than that of the heated steam, thereby generating liquid water.
  • the CO2 trapping agent is immersed in water, there is a possibility that the CO2 trapping function may not be performed.
  • Patent Document 2 discloses a CO2 recovery system using a difference in the amount of captured CO2 caused by a change in the pressure of a CO2 capturing agent.
  • An object of the present invention is to obtain CO2 generated by CO2 capture reaction heat in a CO2 recovery system that captures CO2 from a CO2-containing gas and then distributes CO2 by circulating a high-temperature regeneration gas to regenerate the CO2 capture agent.
  • the object is to suppress a decrease in the amount of CO2 trapped with the temperature rise in the absorption tower.
  • the present invention allows a carbon dioxide-containing gas to flow through a carbon dioxide absorption tower having a carbon dioxide scavenger to capture carbon dioxide, and then causes a regeneration gas that is a gas other than carbon dioxide to flow through the carbon dioxide absorption tower.
  • the carbon dioxide capture agent is dependent on the temperature dependence of the carbon dioxide capture amount or the carbon dioxide partial pressure dependence of the carbon dioxide capture amount.
  • a plurality of types of carbon dioxide scavengers, at least one of which is different, is installed from the upstream side to the downstream side of the carbon dioxide-containing gas flow direction of the carbon dioxide absorption tower.
  • the desorption peak temperature at which the amount of carbon dioxide desorption of multiple types of carbon dioxide scavenger is maximized under the same partial pressure of carbon dioxide as the carbon dioxide-containing gas is measured.
  • the scavenger is installed from the upstream side to the downstream side in the flow direction of the carbon dioxide-containing gas in the carbon dioxide absorption tower in the order of decreasing desorption peak temperature.
  • the same partial pressure of carbon dioxide as the carbon dioxide-containing gas is provided on the uppermost stream side in the direction of carbon dioxide-containing gas distribution.
  • a carbon dioxide scavenger having the largest effective loading amount AB which is the difference between the carbon dioxide trapping amount A at the same temperature as the regeneration gas and the carbon dioxide trapping amount B at the same temperature as the carbon dioxide-containing gas.
  • the carbon dioxide trapping amount C at the same carbon dioxide partial pressure as the carbon dioxide containing gas and the carbon dioxide scavenger temperature at 100 ° C., the carbon dioxide partial pressure of 50 kPa and the carbon dioxide
  • the effective loading amount (CD) which is the difference between the scavenger temperature and the carbon dioxide trapping amount D at the same temperature as the regeneration gas, is the largest. It established a carbon oxide scavengers, other carbon dioxide sorbent is characterized by being installed from the downstream side of the effective loading
  • the carbon dioxide scavenger installed upstream of the direction of carbon dioxide-containing gas distribution is zeolite, high specific surface area carbon, silica, MOF (Molecular® Organic Framework), ZIF (Zeolitic® Imidasolate® Framework) and interlayer
  • the carbon dioxide scavenger selected from at least one of the compounds and installed on the downstream side in the flow direction of the carbon dioxide-containing gas is alkali metal oxide, alkaline earth metal oxide, lanthanoid oxide, manganese oxide, alumina, titania , Zirconia, yttria, and at least one of these composite oxides.
  • a regeneration gas that is a gas other than carbon dioxide is circulated through the carbon dioxide absorption tower to generate carbon dioxide.
  • the carbon dioxide scavenger is at least one of the temperature dependency of the carbon dioxide capture amount or the carbon dioxide partial pressure dependency of the carbon dioxide capture amount.
  • Two or more types of carbon dioxide scavengers with different types are installed from the upstream side to the downstream side of the carbon dioxide-containing gas flow direction of the carbon dioxide absorption tower, and the regeneration gas in the regeneration process for recovering carbon dioxide from the carbon dioxide scavenger
  • the regenerative gas inflow line and the carbon dioxide recovery line for recovering the desorbed carbon dioxide The carbon absorption tower, characterized by being installed in a direction intersecting the flow direction of the gas containing carbon dioxide in the acquisition process.
  • a partition plate that separates the regeneration gas flowing in from each regeneration gas line from the regeneration gas flowing in from other regeneration gas lines is moved between a plurality of carbon dioxide scavengers. It is characterized by being installed freely.
  • a regeneration gas that is a gas other than carbon dioxide is circulated through the carbon dioxide absorption tower.
  • a carbon dioxide recovery system that recovers carbon dioxide by desorbing carbon dioxide from the carbon dioxide scavenger, the temperature dependence of the carbon dioxide capture amount or the carbon dioxide partial pressure dependence of the carbon dioxide capture amount as a carbon dioxide scavenger
  • recovery system of this invention The graph which shows the desorption curve of the CO2 capture
  • recovery system in Example 2 of this invention The graph which shows the desorption curve of the CO2 capture
  • 10 is a graph showing a desorption curve of the CO 2 capture agent 130 in Comparative Example 3.
  • Comparative Example 1 First, as Comparative Example 1, a CO2 recovery system using one type of CO2 scavenger shown in FIG. 11 will be described.
  • the CO2 absorption tower 124 in FIG. 11 uses one type of CO2 scavenger 125.
  • CO 2 of the CO 2 -containing gas flowing in from the CO 2 -containing gas line 126 is captured by the CO 2 capturing agent 125, and the CO 2 removal gas is discharged from the CO 2 removal gas line 127.
  • the CO2 scavenger 125 generates heat due to the CO2 capture reaction during CO2 capture.
  • the temperature of the CO2 trapping agent 125 is initially raised by the CO2 trapping reaction. However, when the trapping amount approaches the saturated state, the CO2 trapping agent 125 is always in contact with the CO2 trapping gas. Cool to temperature. On the other hand, on the downstream side of the CO2 absorption tower 124, the CO2-containing gas heated by the CO2 capture reaction heat gradually flows, and the CO2 capture reaction starts later than the upstream side. Become.
  • FIG. 13 shows the CO2 recovery rate with respect to the passage time of the CO2-containing gas.
  • the CO2 recovery rate is expressed as a percentage obtained by subtracting the leaked CO2 amount from the CO2 amount flowing into the CO2 absorption tower and dividing this by the CO2 amount flowing into the CO2 absorption tower.
  • the CO2 recovery rate is set to, for example, 90% or more, it is understood that the CO2 containing gas performance and the volume of the capturing material are preferably within 20 minutes as the CO2 containing gas circulation time.
  • FIG. 14 shows the temperature distribution with respect to the position of the CO2 scavenger in the CO2 absorption tower 124 and the change over time of the CO2 trapping amount.
  • the temperature rose to 105 ° C. in about 70% of the CO 2 capture agent, and the CO 2 capture amount decreased to 0.36 mol / L accordingly.
  • the portion near the inlet was cooled to 50 ° C., the same as the CO 2 -containing gas temperature, because it was cooled by the CO 2 -containing gas after the trapped amount was saturated.
  • Comparative Example 2 the effective loading amount when the CO2 capture agent 125 is used is calculated.
  • the effective loading amount is represented by the difference between the CO2 capture amount in the capture step and the CO2 capture amount in the regeneration step.
  • FIG. 15 shows a graph of the CO2 capture amount with respect to the temperature of the CO2 capture agent 125.
  • the amount of CO2 trapped in the trapping process was 0.95 mol / L downstream of the CO2 absorber tower downstream under the conditions upstream of the CO2 absorber tower (CO2 trapping agent temperature: 50 ° C., CO2 partial pressure: 13 kPa). It is 0.36 mol / L under the conditions on the side (CO2 scavenger temperature: 105 ° C., CO2 partial pressure: 13 kPa).
  • the regeneration gas temperature was 150 ° C.
  • the CO 2 partial pressure in the regeneration gas was 13 kPa.
  • the CO2 partial pressure on the downstream side from the middle stream of the CO2 absorption tower 124 rises due to the CO2 desorbed from the CO2 trap 125 on the upstream side of the CO2 absorption tower 124.
  • the amount of CO2 desorbed that is, the effective amount of CO2 actually recovered, was calculated.
  • the effective loading amount when the CO2 partial pressure from the middle stream to the downstream side increases to 50 kPa in the regeneration process is calculated from FIG.
  • the CO2 trapping amount in the trapping process is 0.95 mol / L on the upstream side of the CO2 absorption tower, and 0.36 mol / L on the downstream side from the middle stream. Since the CO2 partial pressure upstream of the CO2 absorption tower in the regeneration step is 13 kPa and the CO2 scavenger temperature is 150 ° C., the CO2 trapping amount is 0.12 mol / L.
  • the CO2 partial pressure on the downstream side of the CO2 absorption tower in the regeneration step is 50 kPa, and the CO2 scavenger temperature is 150 ° C., so the CO2 trapping amount is 0.36 mol / L.
  • the effective loading amounts on the upstream side and on the downstream side from the middle stream are 0.83 mol / L and 0.00 mol / L, respectively. That is, it can be seen that CO2 is not desorbed in the regeneration process from the middle stream to the downstream side.
  • Table 4 The results are summarized in Table 4.
  • the effective loading amount when the CO2 partial pressure from the middle stream to the downstream side increases to 100 kPa in the regeneration process is calculated from FIG.
  • the CO2 trapping amount in the trapping step is 0.95 mol / L on the upstream side of the CO2 absorption tower, and 0.36 mol / L on the downstream side from the middle stream. Since the CO2 partial pressure upstream of the CO2 absorption tower in the regeneration step is 13 kPa and the CO2 scavenger temperature is 150 ° C., the CO2 trapping amount is 0.12 mol / L.
  • the CO2 partial pressure on the downstream side of the CO2 absorption tower in the regeneration step is 100 kPa and the CO2 scavenger temperature is 150 ° C., so the CO2 trapping amount is 0.56 mol / L.
  • the effective loading amounts on the upstream side and on the downstream side from the middle stream are 0.83 mol / L and ⁇ 0.20 mol / L, respectively. That is, it can be seen that CO2 desorbed on the upstream side is recaptured from the middle stream to the downstream side in the regeneration step.
  • Table 5 The results are summarized in Table 5.
  • Comparative Example 3 In Comparative Example 3, the effective loading amount when the CO2 capture agent 130 is used in the CO2 absorption tower 124 shown in FIG. 8 is calculated.
  • FIG. 16A shows a graph of the desorption curve of the CO2 capture agent 130
  • FIG. 16B shows a graph of the CO2 capture amount versus temperature.
  • the CO2 partial pressure of the CO2-containing gas is 13 kPa
  • the temperature is 50C.
  • the temperature was assumed to rise to 105 ° C. in the downstream from the middle stream of the CO 2 absorption tower 124 as in Comparative Examples 1 and 2.
  • the CO2 trapping amount in the trapping step is 0.80 mol / L under the conditions upstream of the CO2 absorption tower (CO2 trapping agent temperature: 50 ° C., CO2 partial pressure: 13 kPa), CO2 It is 0.63 mol / L under conditions downstream of the absorption tower middle stream (CO2 scavenger temperature: 105 ° C., CO2 partial pressure: 13 kPa).
  • the regeneration gas temperature is 150 ° C.
  • the CO 2 partial pressure in the regeneration gas is 13 kPa.
  • the CO2 partial pressure on the downstream side from the middle stream of the CO2 absorption tower 124 rises due to the CO2 desorbed from the CO2 capture agent 125 on the upstream side of the CO2 absorption tower 124.
  • the amount of CO2 desorbed was calculated for the case where the CO2 partial pressure on the downstream side from this midstream increased to 50 kPa and the case where it increased to 100 kPa.
  • the effective loading amount when the CO2 partial pressure on the downstream side increases from the middle stream to 50 kPa in the regeneration process is calculated from FIG. 16B.
  • the CO2 trapping amount in the trapping process is 0.80 mol / L on the upstream side of the CO2 absorption tower and 0.63 mol / L on the downstream side from the middle stream. Since the CO2 partial pressure upstream of the CO2 absorption tower in the regeneration step is 13 kPa and the CO2 scavenger temperature is 150 ° C., the CO2 trapping amount is 0.26 mol / L. On the other hand, the CO2 partial pressure downstream of the CO2 absorption tower in the regeneration step is 50 kPa, and the CO2 scavenger temperature is 150 ° C., so the CO2 trapping amount is 0.52 mol / L.
  • the effective loading amount is calculated from FIG. 16B when the CO2 partial pressure on the downstream side increases from the middle stream to 100 kPa in the regeneration process.
  • the CO2 trapping amount in the trapping step is 0.80 mol / L on the upstream side of the CO2 absorption tower, and 0.63 mol / L on the downstream side from the middle stream. Since the CO2 partial pressure upstream of the CO2 absorption tower in the regeneration step is 13 kPa and the CO2 scavenger temperature is 150 ° C., the CO2 trapping amount is 0.26 mol / L.
  • the CO2 partial pressure on the downstream side of the CO2 absorption tower in the regeneration step is 100 kPa, and the CO2 scavenger temperature is 150 ° C., so the CO2 trapping amount is 0.63 mol / L.
  • the effective loading amounts on the upstream side and on the downstream side from the middle stream are 0.54 mol / L and 0.00 mol / L, respectively. That is, it can be seen that CO2 is not desorbed in the regeneration process from the middle stream to the downstream side.
  • Table 7 The results are summarized in Table 7.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a CO2 recovery system of the present invention.
  • the left side of FIG. 1 shows a CO2 absorption tower in the capturing step for capturing CO2.
  • the right side of FIG. 1 shows the regeneration process of the CO2 scavenger that desorbs CO2.
  • the CO2-containing gas flowing from the CO2-containing gas line 103 flows into the CO2 absorption tower 100.
  • the CO2-containing gas comes into contact with the CO2 capture agent B102 and the CO2 capture agent A101 to capture CO2, and is discharged from the CO2 removal gas line 104 as a gas from which CO2 has been removed.
  • the regeneration gas flows into the CO2 absorption tower 100 from the regeneration gas line 105, comes into contact with the CO2 capture agent B102 and the CO2 capture agent A101, desorbs CO2, and removes CO2 desorbed from the CO2 recovery line 106. to recover.
  • the temperatures of the CO2 capturing agent A101 and the CO2 capturing agent B102 in the CO2 absorption tower 100 rise due to the reaction heat of the CO2 capturing reaction.
  • the generated heat moves to the downstream side of the CO2 absorption tower 100 by the flow of the flowing CO2-containing gas. Since the temperature is higher on the downstream side than on the upstream side, it is desirable that the CO2 capture agent A101 installed on the downstream side has a higher CO2 capture amount at a higher temperature than the CO2 capture agent B102 installed on the upstream side.
  • the CO2 scavenger A101 and the CO2 scavenger B102 materials showing temperature-programmed desorption curves as shown in FIGS. 2A and 2B are suitable. That is, the CO2 capture agent A101 installed on the downstream side of the absorption tower has a higher peak temperature (hereinafter referred to as desorption peak temperature) with the highest CO2 desorption amount than the CO2 capture agent B102 installed on the upstream side. If the agent is used, it is possible to suppress a decrease in the amount of captured CO2 even on the downstream side where the temperature is higher than the upstream.
  • desorption peak temperature peak temperature
  • CO 2 in the CO 2 -containing gas flowing in from the CO 2 -containing gas line 103 is captured by the two types of CO 2 capturing agent A 101 and CO 2 capturing agent B 102, and the CO 2 removal gas is discharged from the CO 2 removal gas line 104.
  • CO2 capture reaction heat is generated during CO2 capture.
  • the CO2 capture agent installed upstream is cooled to the CO2-containing gas temperature by contact with the CO2-containing gas.
  • the CO2 scavenger installed downstream from the middle stream is higher than the upstream CO2-containing gas temperature due to the capture reaction heat.
  • the CO2 trapping agent temperature at the end of the trapping step is roughly divided into an upstream CO2 containing gas temperature and a middle to downstream CO2 trapping agent temperature.
  • the CO2 partial pressure at the end of the capturing step is equal to the CO2 partial pressure of the CO2-containing gas because the CO2 capturing reaction is almost completed. Therefore, as shown in FIG. 3, the upstream CO2 trapping amount when the CO2 trapping agent A101 is used is a, and the downstream CO2 trapping amount from the midstream is b.
  • the upstream CO2 capture amount is c, and the downstream CO2 capture amount from the midstream is d.
  • the regeneration gas is circulated from the regeneration gas line 105 to the CO2 absorption tower 100 to desorb the CO2 captured by the CO2 capture agent A101 and the CO2 capture agent B102.
  • the regeneration gas has a higher temperature than the CO2-containing gas in order to heat the CO2 scavenger.
  • a more desirable regeneration gas temperature is higher than the CO2 scavenger temperature downstream from the midstream in the capture step.
  • the CO2 partial pressure on the upstream side becomes almost the same as the CO2 partial pressure of the regeneration gas due to the desorption of CO2 from the upstream CO2 trapping agent.
  • the CO2 partial pressure increases. If sufficient time can be taken for the regeneration process, the CO2 partial pressure from the middle stream to the downstream side will be almost the same as the CO2 partial pressure of the regeneration gas.
  • the CO2 partial pressure downstream from the midstream at the end is higher than the CO2 partial pressure of the regeneration gas.
  • the CO2 partial pressure of the regeneration gas is assumed to be the same as the CO2 partial pressure of the CO2-containing gas.
  • the upstream CO2 capture amount when the CO2 capture agent A101 at the end of the regeneration process is used is e, and the downstream CO2 capture amount is f from the midstream.
  • the upstream CO2 capture amount is g
  • the downstream CO2 capture amount from the midstream is h.
  • the effective loading amount on the upstream side when using the CO2 scavenger A101 is (ae), and the effective loading amount on the downstream side from the midstream is (bf).
  • the effective loading amount on the upstream side is (c ⁇ g), and the effective loading amount on the downstream side from the midstream is (d ⁇ h).
  • the CO2 partial pressure on the downstream side increases from 10 to 100 kPa. If the CO2 capture agent temperature at the start of the capture process is 50 ° C, and the CO2 partial pressure of the capture process and the regeneration process is 13 kPa, the CO2 capture agent temperature downstream from the middle stream at the end of the capture process is 80 to 150 ° C, and the regeneration process is completed. The CO2 partial pressure downstream from the midstream of the time is 23 to 113 kPa.
  • the conditions for comparing the effective loading amounts of two or more types of CO2 capture agents are as follows: 100 ° C. as the temperature downstream from the midstream at the end of the capture step, 50 kPa as the partial pressure of CO2 downstream from the midstream at the end of the regeneration step It is most desirable to adopt.
  • Example 1 the effective loading amount when the two types of CO2 capture agent 125 and CO2 capture agent 130 described in Comparative Example 2 and Comparative Example 3 are used in the CO2 absorption tower shown in FIG. 4A is calculated.
  • FIG. 4B also shows the desorption curves of the CO 2 capture agent 125 and the CO 2 capture agent 130.
  • the volume of the CO2 scavenger is the same as in Comparative Examples 1 to 3.
  • the CO2 capture agent 125 is installed up to a position of 20% from the upstream side of the CO2 absorption tower 100, and the CO2 capture agent 130 is installed in a volume of 80% downstream from the remaining middle stream.
  • the CO2 partial pressure of the CO2-containing gas is 13 kPa, and the temperature is 50C.
  • the temperature rises to 105 ° C. as in Comparative Examples 1 to 3 on the downstream side from the middle stream of the tower.
  • the regeneration gas temperature is 150 ° C. and the CO 2 partial pressure in the regeneration gas is 13 kPa in the regeneration process.
  • the CO2 partial pressure on the downstream side from the middle stream of the CO2 absorption tower 100 rises due to the CO2 desorbed from the CO2 capture agent 125 on the upstream side of the CO2 absorption tower 124.
  • the amount of CO2 desorbed was calculated for the case where the CO2 partial pressure on the downstream side from this midstream increases to 50 kPa and to 100 kPa.
  • the effective loading amount when the CO2 partial pressure on the downstream side increases from the middle stream to 50 kPa is calculated according to FIG.
  • the amount of CO2 trapped in the trapping step is 0.95 mol / L for using the CO2 trapping agent 125 on the upstream side of the CO2 absorption tower, and 0.63 mol / L for using the CO2 trapping agent 130 on the downstream side from the middle stream.
  • the CO2 partial pressure on the upstream side of the CO2 absorption tower is 13 kPa and the CO2 trapping agent temperature is 150 ° C., so that the CO2 trapping amount of the CO2 trapping agent 125 installed on the upstream side is 0.12 mol / L.
  • the CO2 partial pressure on the downstream side of the CO2 absorption tower is 50 kPa and the CO2 trapping agent temperature is 150 ° C. Therefore, the CO2 trapping amount of the CO2 trapping agent 130 installed downstream from the middle stream is 0.52 mol / L. Therefore, the effective loading amounts on the upstream side and on the downstream side from the middle stream are 0.83 mol / L and 0.11 mol / L, respectively.
  • Example 8 summarizes the above results.
  • Example 1 compared with Table 4 of Comparative Example 2, the effective loading amount on the downstream side from the middle stream is increased, and compared with Table 6 of Comparative Example 3, the upstream effective loading amount is increased. . Therefore, the total effective loading amount can be increased by installing two kinds of CO2 scavengers, compared to the case of using one kind of CO2 scavengers as in Comparative Example 2 and Comparative Example 3.
  • the effective loading amount when the CO2 partial pressure from the middle stream to the downstream side increases to 100 kPa is calculated from FIG.
  • the upstream side of the CO2 absorption tower is 0.95 mol / L for using the CO2 trapping agent 125, and the downstream side from the middle stream is 0.63 mol / L for using the CO2 trapping agent 130.
  • the CO2 partial pressure on the upstream side of the CO2 absorption tower is 13 kPa and the CO2 trapping agent temperature is 150 ° C., so that the CO2 trapping amount of the CO2 trapping agent 125 installed on the upstream side is 0.12 mol / L.
  • the CO2 partial pressure on the downstream side of the CO2 absorption tower is 100 kPa and the CO2 trapping agent temperature is 150 ° C. Therefore, the CO2 trapping amount of the CO2 trapping agent 130 installed downstream from the middle stream is 0.63 mol / L. Therefore, the effective loading amounts on the upstream side and on the downstream side from the middle stream are 0.83 mol / L and 0.00 mol / L, respectively.
  • Example 9 summarizes the above results.
  • the effective loading amount on the downstream side from the middle stream is increased as compared with Table 5 in Comparative Example 2, and the upstream effective loading amount is increased as compared with Table 7 in Comparative Example 3. . Therefore, the total effective loading amount can be increased by installing two types of CO2 scavengers as compared with the case of using one type of CO2 scavengers as in Comparative Examples 2 and 3.
  • alkali metal oxides alkaline earth metal oxides, lanthanoid oxides, manganese oxides, alumina, titania, zirconia, yttria, and complex oxides thereof that bind strongly to CO2 are desirable.
  • the CO2 scavenger B102 is preferably a zeolite that binds weakly to CO2, high specific surface area carbon, silica, MOF (Molecular Organic Framework), ZIF (Zeolitic Imidasolate Framework), and an intercalation compound. Even if a CO2 scavenger having the same chemical composition is used, if the desorption peak temperature is slightly different due to the difference in the preparation method or the structure, the material having the desorption peak temperature on the high temperature side is referred to as CO2.
  • the amount of captured CO2 can be improved as compared with the case of using only one kind of the CO2 scavenger. .
  • Example 2 describes an example in which three types of CO2 scavengers, CO2 scavenger A108, CO2 scavenger B109, and CO2 scavenger C110, are installed inside the CO2 absorber 107 shown in FIG.
  • the CO 2 -containing gas flowing from the CO 2 -containing gas line 111 flows into the CO 2 absorption tower 107.
  • the CO2-containing gas comes into contact with the CO2 capture agent C110, the CO2 capture agent B109, and the CO2 capture agent A108 to capture CO2, and is discharged from the CO2 removal gas line 104 as a gas from which CO2 has been removed.
  • the regeneration gas flows into the CO2 absorption tower 107 from the regeneration gas line 113 and comes into contact with the CO2 capture agent C110, the CO2 capture agent B109, and the CO2 capture agent A108 to desorb CO2 from the CO2 recovery line 114. The desorbed CO2 is recovered.
  • the temperatures of the CO2 capturing agent A108, the CO2 capturing agent B109, and the CO2 capturing agent C110 in the CO2 absorption tower 107 are increased by the reaction heat of the CO2 capturing reaction.
  • the generated heat moves to the downstream side of the CO2 absorption tower 107 by the flow of the CO2-containing gas. Since the temperature is higher on the downstream side than on the upstream side, it is desirable that the CO2 capture agent A108 installed on the downstream side has a higher CO2 capture amount at a higher temperature than the CO2 capture agent C110 installed on the upstream side.
  • the CO2 scavenger A108, the CO2 scavenger B109, and the CO2 scavenger C110 materials showing temperature-programmed desorption curves as shown in FIGS. 8A to 8C are suitable. That is, as the CO2 scavenger A108 installed on the downstream side of the absorption tower, the CO2 capture agent having the highest peak CO2 desorption amount (hereinafter, desorption peak temperature) is higher than the CO2 scavenger C110 installed on the upstream side. If the agent is used, it is possible to suppress a decrease in the amount of captured CO2 even on the downstream side where the temperature is higher than the upstream.
  • desorption peak temperature the CO2 capture agent having the highest peak CO2 desorption amount
  • the temperature of the CO2 capture agent B109 increases due to the heat of CO2 capture reaction and the heat transfer of the gas in the CO2 capture agent C110, but the CO2 desorption peak temperature is higher than that of the CO2 capture agent C110.
  • the amount of captured CO2 increases.
  • the temperature of the CO2 trapping agent A108 rises higher than that of the CO2 trapping agent B109 due to the heat of CO2 trapping reaction and gas heat transfer in the CO2 trapping agent B109, but the CO2 desorption peak temperature is higher than that of the CO2 trapping agent B109. Therefore, the amount of captured CO2 is larger than that of the CO2 capture agent B109.
  • the CO2 capture amount at a higher temperature than the CO2 capture agent C110 can be increased, but the CO2 desorption temperature is increased, Since the energy required for regeneration also increases, it is desirable to use the CO2 scavenger B109.
  • the CO2 capture amount is increased while suppressing the thermal energy required for the regeneration process. can do.
  • the CO2 trapping amount can be improved by installing the CO2 trapping agent in the order from the lowest desorption peak temperature from the most upstream side to the downstream side of the absorption tower.
  • Example 3 shows an example of a CO2 recovery system that suppresses an increase in CO2 partial pressure on the downstream side from the middle stream due to CO2 desorption from the upstream CO2 capture agent in the regeneration step.
  • Example 3 shown in FIG. 9 an example is shown in which CO2 capture agent A116, CO2 capture agent B117, and CO2 capture agent C118, which are three types of CO2 capture agents, are installed in the CO2 absorption tower 115.
  • the desorption curves of these three types of CO2 capture agents are shown in FIGS. 10A to 10C. This is similar to FIGS. 8A-8C.
  • the CO2 containing gas is circulated from the CO2 containing gas line 119 to the CO2 absorption tower 115, and the CO2 removing gas is exhausted from the CO2 removing gas line 120.
  • a partition plate 123 is installed between the scavengers, the regeneration gas is circulated from the plurality of regeneration gas lines 121, and CO 2 is recovered from the CO 2 recovery line 122.
  • the partition plate 123 can be configured to be arbitrarily movable by providing moving means.
  • the CO2 containing gas is circulated from the CO2 containing gas line 119 to the CO2 absorption tower 115, and the CO2 removing gas is exhausted from the CO2 removing gas line 120.
  • the regeneration gas is circulated from the plurality of regeneration gas lines 121 and CO 2 is recovered from the CO 2 recovery line 122. Thereby, the movement distance of CO2 from the CO2 desorption position to the CO2 recovery line 122 can be shortened, and recapture to the CO2 capture agent can be suppressed.
  • the movement of the partition plate 123 between the CO2 capture agents only during the regeneration process by the moving means limits the movement of the desorbed CO2 and quickly collects it. Is also possible.
  • the partition plate 123 is configured to be able to enter and exit the partition position by a moving means (not shown).
  • the number of regenerative gas lines 121 and CO2 recovery lines 122 need not be the same as the number of types of CO2 capture agents, and any number may be installed.
  • various temperature sensors, pressure sensors, and the like are provided in a plurality of CO2 capture agent installation regions, and the optimal CO2 capture condition of the CO2 capture agent in each region is controlled using a control device according to the sensor output. In this case, it is possible to perform optimal control for more accurate CO2 capture.
  • the present invention not only recovers CO2, but also recovers gas species such as hydrocarbons such as methane, various gases such as hydrogen, oxygen, alcohol, etc., which recovers a gas scavenger from upstream to downstream. By arranging them in order of increasing temperature, it is possible to increase the amount of gas that can be recovered in one set of capture process and regeneration process.

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Abstract

　ＣＯ２捕捉剤を収容したＣＯ２吸収塔内において、ＣＯ２捕捉反応熱のために吸収塔内の温度が上昇することによりＣＯ２捕捉量が低下することを抑制する。ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を回収するＣＯ２回収システムにおいて、異なる二種類以上のＣＯ２捕捉剤を吸収塔に設置する。

Description

二酸化炭素回収システム
　本発明は、二酸化炭素(ＣＯ２)捕捉剤を利用した二酸化炭素（ＣＯ２）回収システムに関する。
　地球温暖化を抑制するために、温室効果ガスとして影響が大きい二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量削減が求められている。ＣＯ２排出抑制の具体的方法としては、吸収液や吸着材等を用いた分離回収技術がある。
　特許文献１に示す吸着分離技術では、試料ガス中のある特定成分を吸着分離するため、まず吸着剤を収容した吸着塔の吸着剤に特定成分を吸着させ、その後、特定成分を一定量吸着させた吸着塔への加熱と通気により、特定成分を脱離させて吸着剤を再生している。
　回収した特定成分のガス純度の低下を防止するためには、流通させるガスとして、常温で容易に気液分離が可能な水蒸気が望ましい。しかし、加熱水蒸気の流通によってＣＯ２捕捉剤を再生すると、加熱水蒸気よりも低い温度であるＣＯ２捕捉剤と接触することにより、水蒸気が凝縮して液体の水が生成する可能性がある。また、ＣＯ２捕捉剤が水に浸漬すると、ＣＯ２捕捉機能を果たさなくなる恐れがあった。
　そのため、実用化されているＣＯ２捕捉剤を用いたＣＯ２回収システムとしては、ＣＯ２捕捉剤の再生時に加熱水蒸気を流通する方式ではなく、吸着量の圧力差を利用した方式が大半である。例えば、特許文献２にはＣＯ２捕捉剤の圧力変化によって生じるＣＯ２捕捉量差を用いたＣＯ２回収システムが開示されている。
特開平６－９１１２７号公報 特開２００９－２２０１０１号公報
　本発明の目的は、ＣＯ２含有ガス中からＣＯ２を捕捉した後、ＣＯ２捕捉剤を再生するために高温の再生ガスを流通してＣＯ２を脱離させるＣＯ２回収システムにおいて、ＣＯ２捕捉反応熱で生じるＣＯ２吸収塔内の温度上昇に伴うＣＯ２捕捉量の低下を抑制することにある。
　本発明は、二酸化炭素捕捉剤を有する二酸化炭素吸収塔に二酸化炭素含有ガスを流通させて二酸化炭素を捕捉させた後、二酸化炭素吸収塔に二酸化炭素以外のガスである再生ガスを流通させることにより二酸化炭素捕捉剤から二酸化炭素を脱離させて二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムにおいて、二酸化炭素捕捉剤として、二酸化炭素捕捉量の温度依存性または二酸化炭素捕捉量の二酸化炭素分圧依存性の少なくとも一つが異なる複数種類の二酸化炭素捕捉剤を、二酸化炭素吸収塔の二酸化炭素含有ガス流通方向の上流側から下流側に沿って設置したことを特徴とする。
　また、二酸化炭素回収システムにおいて、二酸化炭素含有ガスと同一の二酸化炭素分圧下で複数種類の二酸化炭素捕捉剤の二酸化炭素脱離量が最大となる脱離ピーク温度を測定し、複数種類の二酸化炭素捕捉剤を脱離ピーク温度が低い順に従って、二酸化炭素吸収塔の二酸化炭素含有ガス流通方向の上流側から下流側へ設置したことを特徴とする。
　また、二酸化炭素回収システムにおいて、二酸化炭素吸収塔内に設置する複数種類の二酸化炭素捕捉剤のうち、二酸化炭素含有ガス流通方向の最上流側には、二酸化炭素含有ガスと同一の二酸化炭素分圧において、再生ガスと同一温度における二酸化炭素捕捉量Ａと二酸化炭素含有ガスと同一温度における二酸化炭素捕捉量Ｂの差である実効ローディング量Ａ－Ｂが最も大きい二酸化炭素捕捉剤を設置し、二酸化炭素含有ガス流通方向の最下流側には、二酸化炭素含有ガスと同一の二酸化炭素分圧下でかつ二酸化炭素捕捉剤温度が１００℃における二酸化炭素捕捉量Ｃと、二酸化炭素分圧５０ｋＰａ下でかつ二酸化炭素捕捉剤温度が再生ガスと同一温度における二酸化炭素捕捉量Ｄとの差である実効ローディング量（Ｃ－Ｄ）が最も大きい二酸化炭素捕捉剤を設置し、他の二酸化炭素捕捉剤は実効ローディング量（Ｃ－Ｄ）が大きい順に二酸化炭素含有ガス流通方向の下流側から上流側へ設置したことを特徴とする。
　また、二酸化炭素回収システムにおいて、二酸化炭素含有ガス流通方向の上流側に設置する二酸化炭素捕捉剤は、ゼオライト、高比表面積カーボン、シリカ、ＭＯＦ（Molecular Organic Framework）、ＺＩＦ（Zeolitic Imidasolate Framework）及び層間化合物の少なくとも一つから選択し、二酸化炭素含有ガス流通方向の下流側に設置する二酸化炭素捕捉剤は、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ランタノイド酸化物、マンガン酸化物、アルミナ、チタニア、ジルコニア、イットリア、及びこれらの複合酸化物の少なくとも一つから選択したことを特徴とする。
　さらに、二酸化炭素捕捉剤を有する二酸化炭素吸収塔に二酸化炭素含有ガスを流通させることにより二酸化炭素を捕捉させた後、二酸化炭素吸収塔に二酸化炭素以外のガスである再生ガスを流通させて二酸化炭素捕捉剤から二酸化炭素を脱離させて二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムにおいて、二酸化炭素捕捉剤として、二酸化炭素捕捉量の温度依存性または二酸化炭素捕捉量の二酸化炭素分圧依存性の少なくとも一つが異なる複数種類の二酸化炭素捕捉剤を、二酸化炭素吸収塔の二酸化炭素含有ガス流通方向の上流側から下流側に沿って設置するとともに、二酸化炭素捕捉剤から二酸化炭素を回収する再生工程における再生ガスを流入する再生ガス流入ライン及び脱離した二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収ラインを、二酸化炭素吸収塔内で、捕捉工程における二酸化炭素含有ガスの流通方向と交差する方向に設置したことを特徴とする。
　さらに、二酸化炭素回収システムにおいて、再生工程の際に、複数の二酸化炭素捕捉剤の間に各再生ガスラインから流入する再生ガスを他の再生ガスラインから流入する再生ガスと分離する仕切り板を移動自在に設置したことを特徴とする。
　本発明によれば、二酸化炭素捕捉剤を有する二酸化炭素吸収塔に二酸化炭素含有ガスを流通させて二酸化炭素を捕捉させた後、二酸化炭素吸収塔に二酸化炭素以外のガスである再生ガスを流通させることにより二酸化炭素捕捉剤から二酸化炭素を脱離させて二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムにおいて、二酸化炭素捕捉剤として、二酸化炭素捕捉量の温度依存性または二酸化炭素捕捉量の二酸化炭素分圧依存性の少なくとも一つが異なる複数種類の二酸化炭素捕捉剤を、二酸化炭素吸収塔の二酸化炭素含有ガス流通方向の上流側から下流側に沿って設置することにより、吸収塔内にＣＯ２が捕捉された際に捕捉反応熱で吸収塔内の温度が上昇しても、ＣＯ２捕捉量が低下することを抑制することが可能となる。
本発明のＣＯ２回収システムを示す模式図。 図１におけるＣＯ２捕捉剤Ａの脱離曲線を示すグラフ。 図１におけるＣＯ２捕捉剤Ｂの脱離曲線を示すグラフ。 ＣＯ２捕捉剤の温度に対するＣＯ２捕捉量の変化を示すグラフ。 本発明の実施例１におけるＣＯ２回収システムを示す模式図。 本発明の実施例１における２種類のＣＯ２捕捉剤の脱離曲線を示すグラフ。 本発明の実施例１のＣＯ２分圧５０ｋＰａでのＣＯ２捕捉量を示すグラフ。 本発明の実施例１のＣＯ２分圧１００ｋＰａでのＣＯ２捕捉量を示すグラフ。 本発明の実施例２におけるＣＯ２回収システムを示す模式図。 図３におけるＣＯ２捕捉剤Ａの脱離曲線を示すグラフ。 図３におけるＣＯ２捕捉剤Ｂの脱離曲線を示すグラフ。 図３におけるＣＯ２捕捉剤Ｃの脱離曲線を示すグラフ。 本発明の実施例３におけるＣＯ２回収システムを示す模式図。 図６におけるＣＯ２捕捉剤Ａの脱離曲線を示すグラフ。 図６におけるＣＯ２捕捉剤Ｂの脱離曲線を示すグラフ。 図６におけるＣＯ２捕捉剤Ｃの脱離曲線を示すグラフ。 本発明の比較例１におけるＣＯ２回収システムを示す模式図。 比較例１におけるＣＯ２捕捉剤１２５の脱離曲線を示すグラフ。 比較例１におけるＣＯ２含有ガス流通経過時間に対するＣＯ２回収率を示すグラフ。 比較例１のＣＯ２吸収塔内温度分布とＣＯ２捕捉量分布の経時変化を示す模式図。 比較例２におけるＣＯ２捕捉剤温度に対するＣＯ２捕捉量を示すグラフ。 比較例３におけるＣＯ２捕捉剤１３０の脱離曲線を示すグラフ。 比較例３におけるＣＯ２捕捉量を示すグラフ。
　以下に、本発明の比較例を説明し、次に本発明の実施例を比較例との対比で説明する。
［比較例１］
　まず、比較例１として、図１１に示す一種類のＣＯ２捕捉剤を用いたＣＯ２回収システムについて説明する。図１１のＣＯ２吸収塔１２４は、一種類のＣＯ２捕捉剤１２５を利用している。
　捕捉工程においては、ＣＯ２含有ガスライン１２６から流入したＣＯ２含有ガスのＣＯ２がＣＯ２捕捉剤１２５によって捕捉され、ＣＯ２除去ガスがＣＯ２除去ガスライン１２７から排出される。ＣＯ２捕捉剤１２５はＣＯ２捕捉時にＣＯ２捕捉反応によって発熱する。
　ＣＯ２吸収塔１２４の上流側では、最初はＣＯ２捕捉反応によってＣＯ２捕捉剤１２５の温度が上昇するが、捕捉量が飽和状態に近付くとＣＯ２含有ガスに常に接触するためＣＯ２捕捉剤１２５はＣＯ２含有ガス温度まで冷却される。一方、ＣＯ２吸収塔１２４の下流側では、ＣＯ２捕捉反応熱によって加熱されたＣＯ２含有ガスが徐々に流入し、またＣＯ２捕捉反応が上流側より遅れて始まることから、上流側よりも遅れて高温になる。
　ＣＯ２捕捉剤１２５として、図１２に示す脱離曲線を持つ材料を用いた場合のＣＯ２回収率、ＣＯ２吸収塔内温度、及びＣＯ２捕捉量の経時変化を計算した。ただし、計算の諸条件は表１～表３に示した値を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　図１３にＣＯ２含有ガス流通経過時間に対するＣＯ２回収率を示す。ここでＣＯ２回収率は、ＣＯ２吸収塔に流入したＣＯ２量から漏出したＣＯ２量を引き、これをＣＯ２吸収塔に流入したＣＯ２量で割った百分率で表す。
　ＣＯ２回収率を例えば９０％以上に設定すると、このＣＯ２捕捉剤性能及び捕捉材容積では、ＣＯ２含有ガス流通時間として２０分以内が望ましいことが分かる。
　次に、ＣＯ２吸収塔１２４内のＣＯ２捕捉剤位置に対する温度分布、及びＣＯ２捕捉量の経時変化を図１４に示す。２０分経過後にはＣＯ２捕捉剤の約７割で温度が１０５℃まで上昇しており、それに伴いＣＯ２捕捉量は０．３６ｍｏｌ／Ｌまで減少していた。一方、入口に近い部分では、捕捉量が飽和した後にＣＯ２含有ガスによって冷却されたため、ＣＯ２含有ガス温度と同一の５０℃まで低下していたことを確認した。
　この結果、５０℃においてはＣＯ２は０．９５ｍｏｌ／Ｌ捕捉可能だが、温度が１０５℃まで上昇すると５０℃の時の半分以下である０．３６ｍｏｌ／Ｌしか捕捉できないことが判明した。
［比較例２］
　比較例２では、ＣＯ２捕捉剤１２５を使用した場合の実効ローディング量を算出する。
実効ローディング量とは、捕捉工程におけるＣＯ２捕捉量と再生工程におけるＣＯ２捕捉量の差で表わされる。
　図１５に、ＣＯ２捕捉剤１２５の温度に対するＣＯ２捕捉量のグラフを示す。捕捉工程におけるＣＯ２捕捉量は比較例１で計算した通り、ＣＯ２吸収塔上流側の条件（ＣＯ２捕捉剤温度：５０℃、ＣＯ２分圧：１３ｋＰａ）で０．９５ｍｏｌ／Ｌ、ＣＯ２吸収塔中流から下流側の条件（ＣＯ２捕捉剤温度：１０５℃、ＣＯ２分圧：１３ｋＰａ）で０．３６ｍｏｌ／Ｌである。
　再生工程では、再生ガス温度を１５０℃、再生ガス中のＣＯ２分圧を１３ｋＰａとした。再生工程では、ＣＯ２吸収塔１２４の上流側でＣＯ２捕捉剤１２５より脱離したＣＯ２によって、ＣＯ２吸収塔１２４の中流から下流側のＣＯ２分圧は上昇する。中流から下流側におけるＣＯ２分圧が５０ｋＰａまで上昇する場合と、１００ｋＰａまで上昇する場合について、脱離するＣＯ２量すなわち実際に回収されたＣＯ２量である実効ローディング量を算出した。
　まず、再生工程で中流から下流側におけるＣＯ２分圧が５０ｋＰａまで上昇する場合の実効ローディング量を図１２より算出する。捕捉工程におけるＣＯ２捕捉量は、前述した通り、ＣＯ２吸収塔の上流側で０．９５ｍｏｌ／Ｌ、中流から下流側で０．３６ｍｏｌ／Ｌである。再生工程におけるＣＯ２吸収塔上流側のＣＯ２分圧は１３ｋＰａ、かつＣＯ２捕捉剤温度は１５０℃なので、ＣＯ２捕捉量は０．１２ｍｏｌ／Ｌとなる。一方、再生工程におけるＣＯ２吸収塔下流側のＣＯ２分圧は５０ｋＰａ、かつＣＯ２捕捉剤温度は１５０℃なので、ＣＯ２捕捉量は０．３６ｍｏｌ／Ｌとなる。
　従って、上流側、及び中流から下流側における実効ローディング量は、それぞれ０．８３ｍｏｌ／Ｌ、０．００ｍｏｌ／Ｌとなる。すなわち、中流から下流側においては、再生工程でＣＯ２は脱離しないことが分かる。以上の結果をまとめて表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　同様に、再生工程で中流から下流側におけるＣＯ２分圧が１００ｋＰａまで上昇する場合の実効ローディング量を図１５より算出する。捕捉工程におけるＣＯ２捕捉量は、ＣＯ２吸収塔の上流側で０．９５ｍｏｌ／Ｌ、中流から下流側で０．３６ｍｏｌ／Ｌである。
再生工程におけるＣＯ２吸収塔上流側のＣＯ２分圧は１３ｋＰａ、かつＣＯ２捕捉剤温度は１５０℃なので、ＣＯ２捕捉量は０．１２ｍｏｌ／Ｌとなる。一方、再生工程におけるＣＯ２吸収塔下流側のＣＯ２分圧は１００ｋＰａ、かつＣＯ２捕捉剤温度は１５０℃なので、ＣＯ２捕捉量は０．５６ｍｏｌ／Ｌとなる。
　従って、上流側、及び中流から下流側における実効ローディング量は、それぞれ０．８３ｍｏｌ／Ｌ、－０．２０ｍｏｌ／Ｌとなる。すなわち、再生工程では上流側で脱離したＣＯ２が中流から下流側で再捕捉されることが分かる。以上の結果をまとめて表５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
［比較例３］
　比較例３では、ＣＯ２捕捉剤１３０を図８に示すＣＯ２吸収塔１２４に使用した場合の実効ローディング量を算出する。図１６ＡにＣＯ２捕捉剤１３０の脱離曲線のグラフ、図１６Ｂに温度に対するＣＯ２捕捉量のグラフを示す。比較例１及び２の場合と同じく、ＣＯ２含有ガスのＣＯ２分圧は１３ｋＰａ、温度は５０℃とする。また捕捉工程において、ＣＯ２吸収塔１２４の中流から下流側で温度も比較例１及び２と同様に、１０５℃まで上昇すると仮定した。
　図１６Ｂの温度に対するＣＯ２捕捉量のグラフより、捕捉工程におけるＣＯ２捕捉量は、ＣＯ２吸収塔上流側の条件（ＣＯ２捕捉剤温度：５０℃、ＣＯ２分圧：１３ｋＰａ）で０．８０ｍｏｌ／Ｌ、ＣＯ２吸収塔中流から下流側の条件（ＣＯ２捕捉剤温度：１０５℃、ＣＯ２分圧：１３ｋＰａ）で０．６３ｍｏｌ／Ｌである。
　再生工程では、再生ガス温度を１５０℃、再生ガス中のＣＯ２分圧を１３ｋＰａとする。また再生工程では、ＣＯ２吸収塔１２４の上流側でＣＯ２捕捉剤１２５より脱離したＣＯ２によって、ＣＯ２吸収塔１２４の中流から下流側のＣＯ２分圧は上昇する。この中流から下流側におけるＣＯ２分圧が５０ｋＰａまで上昇する場合と、１００ｋＰａまで上昇する場合について、脱離するＣＯ２量、すなわち実効ローディング量を算出した。
　まず、再生工程で中流から下流側におけるＣＯ２分圧が５０ｋＰａまで上昇する場合の実効ローディング量を図１６Ｂより算出する。捕捉工程におけるＣＯ２捕捉量は、前述した通り、ＣＯ２吸収塔の上流側で０．８０ｍｏｌ／Ｌ、中流から下流側で０．６３ｍｏｌ／Ｌである。再生工程におけるＣＯ２吸収塔上流側のＣＯ２分圧は１３ｋＰａ、かつＣＯ２捕捉剤温度は１５０℃なので、ＣＯ２捕捉量は０．２６ｍｏｌ／Ｌとなる。一方、再生工程におけるＣＯ２吸収塔下流側のＣＯ２分圧は５０ｋＰａ、かつＣＯ２捕捉剤温度は１５０℃なので、ＣＯ２捕捉量は０．５２ｍｏｌ／Ｌとなる。
　従って、上流側、及び中流から下流側における実効ローディング量は、それぞれ０．５４ｍｏｌ／Ｌ、０．１１ｍｏｌ／Ｌとなる。以上の結果をまとめて表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　同様に、再生工程で中流から下流側におけるＣＯ２分圧が１００ｋＰａまで上昇する場合の実効ローディング量を図１６Ｂより算出する。捕捉工程におけるＣＯ２捕捉量は、ＣＯ２吸収塔の上流側で０．８０ｍｏｌ／Ｌ、中流から下流側で０．６３ｍｏｌ／Ｌである。再生工程におけるＣＯ２吸収塔上流側のＣＯ２分圧は１３ｋＰａ、かつＣＯ２捕捉剤温度は１５０℃なので、ＣＯ２捕捉量は０．２６ｍｏｌ／Ｌとなる。
　一方、再生工程におけるＣＯ２吸収塔下流側のＣＯ２分圧は１００ｋＰａ、かつＣＯ２捕捉剤温度は１５０℃なので、ＣＯ２捕捉量は０．６３ｍｏｌ／Ｌとなる。
　従って、上流側、及び中流から下流側における実効ローディング量は、それぞれ０．５４ｍｏｌ／Ｌ、０．００ｍｏｌ／Ｌとなる。すなわち、中流から下流側においては、再生工程でＣＯ２は脱離しないことが分かる。以上の結果をまとめて表７に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　次に、本発明の構成を実施例について説明する。
〔発明の基本構成〕
　本発明を実施するための基本形態として、ＣＯ２吸収塔１００の例を用いて説明する。図１は本発明のＣＯ２回収システムを示す模式図である。図１の左側には、ＣＯ２を捕捉する捕捉工程のＣＯ２吸収塔を示している。図１の右側には、ＣＯ２を脱離させるＣＯ２捕捉剤の再生工程を示している。この二つの工程をガスラインの切換で実施する。
　捕捉工程では、ＣＯ２含有ガスライン１０３から流入するＣＯ２含有ガスがＣＯ２吸収塔１００に流入する。ＣＯ２含有ガスは、ＣＯ２捕捉剤Ｂ１０２及びＣＯ２捕捉剤Ａ１０１と接触してＣＯ２を捕捉され、ＣＯ２を除去したガスとしてＣＯ２除去ガスライン１０４から排出される。また再生工程では、ＣＯ２吸収塔１００に再生ガスライン１０５から再生ガスが流入し、ＣＯ２捕捉剤Ｂ１０２及びＣＯ２捕捉剤Ａ１０１と接触してＣＯ２を脱離させ、ＣＯ２回収ライン１０６より脱離したＣＯ２を回収する。
　捕捉工程では、ＣＯ２捕捉反応の反応熱によって、ＣＯ２吸収塔１００内のＣＯ２捕捉剤Ａ１０１及びＣＯ２捕捉剤Ｂ１０２の温度が上昇する。発生した熱は流通するＣＯ２含有ガスの流れによってＣＯ２吸収塔１００の下流側へ移動する。上流側より下流側の方が温度は高くなるため、下流側に設置するＣＯ２捕捉剤Ａ１０１は、上流側に設置するＣＯ２捕捉剤Ｂ１０２よりも高温でＣＯ２捕捉量が多いことが望ましい。
　ＣＯ２捕捉剤Ａ１０１及びＣＯ２捕捉剤Ｂ１０２としては、図２Ａ、２Ｂのような昇温脱離曲線を示す材料が適当である。すなわち、吸収塔下流側に設置するＣＯ２捕捉剤Ａ１０１としては、上流側に設置するＣＯ２捕捉剤Ｂ１０２よりも、ＣＯ２脱離量が最も大きなピークの温度（以下、脱離ピーク温度）が高いＣＯ２捕捉剤を利用すれば、上流よりも高温になる下流側でもＣＯ２捕捉量の減少を抑制できる。
〔ＣＯ２捕捉剤の選択と実効ローディング量〕
　設置する複数のＣＯ２捕捉剤の選択方法としては、簡易的には前記の脱離ピーク温度の序列でも評価できるが、再生工程も考慮した実効ローディング量で評価することが最も望ましい。ここで、実効ローディング量は、捕捉工程におけるＣＯ２捕捉量と再生工程におけるＣＯ２捕捉量の差で表わされる。図３に示したＣＯ２捕捉剤Ａ１０１とＣＯ２捕捉剤Ｂ１０２における、温度に対するＣＯ２捕捉量のグラフを用いて説明する。
　捕捉工程では、ＣＯ２含有ガスライン１０３から流入したＣＯ２含有ガス中のＣＯ２が、二種類のＣＯ２捕捉剤Ａ１０１とＣＯ２捕捉剤Ｂ１０２によって捕捉され、ＣＯ２除去ガスがＣＯ２除去ガスライン１０４から排出される。ＣＯ２捕捉時にＣＯ２捕捉反応熱が発生する。ＣＯ２吸収塔１００の上流側では、捕捉工程開始時はＣＯ２捕捉反応によって温度が上昇する。しかし捕捉工程終了時には、上流側に設置したＣＯ２捕捉剤はＣＯ２含有ガスとの接触によりＣＯ２含有ガス温度まで冷却されている。一方、中流から下流側に設置したＣＯ２捕捉剤は、捕捉反応熱により上流側のＣＯ２含有ガス温度より高くなっている。
　つまり、捕捉工程終了時のＣＯ２捕捉剤温度は大きく分けて、上流側のＣＯ２含有ガス温度と、中流から下流側のＣＯ２捕捉剤温度に分けられる。また、捕捉工程終了時のＣＯ２分圧は、ＣＯ２捕捉反応がほぼ終了しているため、ＣＯ２含有ガスのＣＯ２分圧と等しくなっている。従って、図３よりＣＯ２捕捉剤Ａ１０１を使用した場合の上流側のＣＯ２捕捉量はａ、中流から下流側のＣＯ２捕捉量はｂとなる。ＣＯ２捕捉剤Ｂ１０２を使用した場合の上流側のＣＯ２捕捉量はｃ、中流から下流側のＣＯ２捕捉量はｄとなる。
　図１における再生工程では、再生ガスライン１０５より再生ガスをＣＯ２吸収塔１００に流通させることにより、ＣＯ２捕捉剤Ａ１０１及びＣＯ２捕捉剤Ｂ１０２に捕捉されたＣＯ２を脱離させる。このときＣＯ２脱離反応を促進させるためには、ＣＯ２捕捉剤を加熱するために再生ガスはＣＯ２含有ガスより高い温度のものが望ましい。より望ましい再生ガスの温度は、捕捉工程における中流から下流側のＣＯ２捕捉剤温度より高い温度である。
　再生工程におけるＣＯ２分圧に着目すると、上流側のＣＯ２捕捉剤からＣＯ２が脱離することにより、上流側のＣＯ２分圧は再生ガスのＣＯ２分圧とほぼ同じになるが、中流から下流側のＣＯ２分圧は上昇する。もし再生工程に十分な時間を取ることができれば、いずれは中流から下流側のＣＯ２分圧も再生ガスのＣＯ２分圧とほぼ同じになるが、実際には十分な時間は取れないため、再生工程終了時の中流から下流側におけるＣＯ２分圧は、再生ガスのＣＯ２分圧より高い。ここでは、再生ガスのＣＯ２分圧もＣＯ２含有ガスのＣＯ２分圧と同じと考えて説明する。
〔実効ローディング量による選択〕
　図３より、再生工程終了時のＣＯ２捕捉剤Ａ１０１を使用した場合の上流側のＣＯ２捕捉量はｅ、中流から下流側のＣＯ２捕捉量はｆとなる。ＣＯ２捕捉剤Ｂ１０２を使用した場合の上流側のＣＯ２捕捉量はｇ、中流から下流側のＣＯ２捕捉量はｈとなる。
　以上の結果をまとめると、ＣＯ２捕捉剤Ａ１０１を用いた場合の上流側の実効ローディング量は(ａ－ｅ)、中流から下流側の実効ローディング量は(ｂ－ｆ)となる。一方、ＣＯ２捕捉剤Ｂ１０２を用いた場合の上流側の実効ローディング量は(ｃ－ｇ)、中流から下流側の実効ローディング量は(ｄ－ｈ)となる。
　捕捉工程及び再生工程の一回のサイクルで、できるだけ多くのＣＯ２を回収するためには、上流側及び中流から下流側のそれぞれの場所に実効ローディング量が大きいＣＯ２捕捉剤を設置することが望ましい。すなわち、上流側では実効ローディング量が(ｃ－ｇ)＞(ａ－ｅ)であるため、ＣＯ２捕捉剤Ｂ１０２を設置し、中流から下流側では実効ローディング量が(ｂ－ｆ)＞(ｄ－ｈ)であるためＣＯ２捕捉剤Ａ１０１を設置することが望ましい。
〔ＣＯ２捕捉剤温度とＣＯ２分圧〕
　材料及び設置する量にもよるが、より具体的には、捕捉工程終了時には中流から下流側のＣＯ２捕捉剤温度は、捕捉工程開始時と比べて３０～１００℃上昇し、再生工程終了時には中流から下流側のＣＯ２分圧は１０～１００ｋＰａ上昇する。捕捉工程開始時のＣＯ２捕捉剤温度を５０℃、捕捉工程及び再生工程のＣＯ２分圧が１３ｋＰａとすると、捕捉工程終了時の中流から下流側のＣＯ２捕捉剤温度は８０～１５０℃、再生工程終了時の中流から下流側のＣＯ２分圧は２３～１１３ｋＰａとなる。
　従って、二種類以上のＣＯ２捕捉剤の実効ローディング量を比較する条件としては、捕捉工程終了時における中流から下流側の温度として１００℃、再生工程終了時における中流から下流側のＣＯ２分圧として５０ｋＰａを採用することが最も望ましい。
　実施例１では、比較例２及び比較例３に記載した二種類のＣＯ２捕捉剤１２５とＣＯ２捕捉剤１３０を、図４Ａに示すＣＯ２吸収塔に使用した場合の実効ローディング量を算出する。
　図４ＢにＣＯ２捕捉剤１２５、ＣＯ２捕捉剤１３０の脱離曲線を併せて示す。ＣＯ２捕捉剤の容積は、比較例１～３と同じとする。
　図４Ａに示すように、ＣＯ２捕捉剤１２５をＣＯ２吸収塔１００の上流側から２０％の位置まで設置し、残りの中流から下流側８０％分の容積にＣＯ２捕捉剤１３０を設置する。比較例１から３の場合と同じく、ＣＯ２含有ガスのＣＯ２分圧は１３ｋＰａ、温度は５０℃とする。また捕捉工程において、塔の中流から下流側で温度も比較例１から３と同様に１０５℃まで上昇すると仮定する。
　比較例１～３と同様に、再生工程では再生ガス温度を１５０℃、再生ガス中のＣＯ２分圧を１３ｋＰａとして想定する。また再生工程では、ＣＯ２吸収塔１２４の上流側でＣＯ２捕捉剤１２５より脱離したＣＯ２によって、ＣＯ２吸収塔１００の中流から下流側のＣＯ２分圧は上昇する。この中流から下流側におけるＣＯ２分圧が５０ｋＰａまで上昇する場合と１００ｋＰａまで上昇する場合について、脱離するＣＯ２量すなわち実効ローディング量を算出した。
　まず、再生工程において、図５により中流から下流側におけるＣＯ２分圧が５０ｋＰａまで上昇する場合の実効ローディング量を算出する。捕捉工程におけるＣＯ２捕捉量は、ＣＯ２吸収塔の上流側ではＣＯ２捕捉剤１２５を利用するため０．９５ｍｏｌ／Ｌ、中流から下流側ではＣＯ２捕捉剤１３０を利用するため０．６３ｍｏｌ／Ｌである。
　再生工程におけるＣＯ２吸収塔上流側のＣＯ２分圧は１３ｋＰａ、かつＣＯ２捕捉剤温度は１５０℃なので、上流側に設置したＣＯ２捕捉剤１２５のＣＯ２捕捉量は０．１２ｍｏｌ／Ｌとなる。一方、ＣＯ２吸収塔下流側のＣＯ２分圧は５０ｋＰａ、かつＣＯ２捕捉剤温度は１５０℃なので、中流から下流側に設置したＣＯ２捕捉剤１３０のＣＯ２捕捉量は０．５２ｍｏｌ／Ｌとなる。従って、上流側、及び中流から下流側における実効ローディング量は、それぞれ０．８３ｍｏｌ／Ｌ、０．１１ｍｏｌ／Ｌとなる。
　以上の結果をまとめて表８に示す。実施例１では、比較例２の表４と比べると、中流から下流側の実効ローディング量が増えており、比較例３の表６と比べると上流側の実効ローディング量が増えていることが分かる。従って、比較例２及び比較例３のように一種類のＣＯ２捕捉剤を用いる場合よりも、二種類のＣＯ２捕捉剤を設置した方が全体の実効ローディング量を増やすことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　同様に、再生工程において、図６より中流から下流側におけるＣＯ２分圧が１００ｋＰａまで上昇する場合の実効ローディング量を算出する。ＣＯ２吸収塔の上流側ではＣＯ２捕捉剤１２５を利用するため０．９５ｍｏｌ／Ｌ、中流から下流側ではＣＯ２捕捉剤１３０を利用するため０．６３ｍｏｌ／Ｌである。
　再生工程におけるＣＯ２吸収塔上流側のＣＯ２分圧は１３ｋＰａ、かつＣＯ２捕捉剤温度は１５０℃なので、上流側に設置したＣＯ２捕捉剤１２５のＣＯ２捕捉量は０．１２ｍｏｌ／Ｌとなる。一方、ＣＯ２吸収塔下流側のＣＯ２分圧は１００ｋＰａ、かつＣＯ２捕捉剤温度は１５０℃なので、中流から下流側に設置したＣＯ２捕捉剤１３０のＣＯ２捕捉量は０．６３ｍｏｌ／Ｌとなる。従って、上流側、及び中流から下流側における実効ローディング量は、それぞれ０．８３ｍｏｌ／Ｌ、０．００ｍｏｌ／Ｌとなる。
　以上の結果をまとめて表９に示す。実施例１では、比較例２の表５と比べると、中流から下流側の実効ローディング量が増えており、比較例３の表７と比べると上流側の実効ローディング量が増えていることが分かる。従って、やはり比較例２及び比較例３のように一種類のＣＯ２捕捉剤を用いる場合よりも、二種類のＣＯ２捕捉剤を設置した方が全体の実効ローディング量を増やすことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　ＣＯ２捕捉剤Ａ１０１としては、ＣＯ２と強く結合するアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ランタノイド酸化物、マンガン酸化物、アルミナ、チタニア、ジルコニア、イットリア、及びこれらの複合酸化物などが望ましい。
　一方、ＣＯ２捕捉剤Ｂ１０２としては、ＣＯ２と弱く結合するゼオライト、高比表面積カーボン、シリカ、ＭＯＦ（Molecular Organic Framework）、ＺＩＦ（Zeolitic Imidasolate Framework）及び層間化合物などが望ましい
　ただし、二種類のＣＯ２捕捉剤として、同じ化学組成のＣＯ２捕捉剤を用いたとしても、調製法の違いや構造の違いなどから脱離ピーク温度が少しでも異なっていれば、脱離ピーク温度が高温側に存在する材料をＣＯ２捕捉剤Ａ１０１として下流側に、低温側に存在する材料をＣＯ２捕捉剤Ｂ１０２として上流側に設置すれば、どちらか一種類のＣＯ２捕捉剤のみを用いる場合よりもＣＯ２捕捉量を向上させることができる。
　実施例２では、図７に示すＣＯ２吸収塔１０７の内部に三種類のＣＯ２捕捉剤である、ＣＯ２捕捉剤Ａ１０８、ＣＯ２捕捉剤Ｂ１０９、ＣＯ２捕捉剤Ｃ１１０を設置した例について説明する。
　図７において、左側にはＣＯ２捕捉工程のＣＯ２吸収塔１０７、右側にはＣＯ２再生工程のＣＯ２吸収塔１０７を示している。この二つの工程をガスラインの切換で実施する。
　捕捉工程では、ＣＯ２含有ガスライン１１１から流入するＣＯ２含有ガスがＣＯ２吸収塔１０７に流入する。ＣＯ２含有ガスは、ＣＯ２捕捉剤Ｃ１１０及びＣＯ２捕捉剤Ｂ１０９及びＣＯ２捕捉剤Ａ１０８と接触してＣＯ２を捕捉され、ＣＯ２を除去したガスとしてＣＯ２除去ガスライン１０４から排出される。また再生工程では、ＣＯ２吸収塔１０７に再生ガスライン１１３から再生ガスが流入し、ＣＯ２捕捉剤Ｃ１１０及びＣＯ２捕捉剤Ｂ１０９及びＣＯ２捕捉剤Ａ１０８と接触してＣＯ２を脱離させ、ＣＯ２回収ライン１１４より脱離したＣＯ２を回収する。
　捕捉工程では、ＣＯ２捕捉反応の反応熱によって、ＣＯ２吸収塔１０７内のＣＯ２捕捉剤Ａ１０８及びＣＯ２捕捉剤Ｂ１０９及びＣＯ２捕捉剤Ｃ１１０の温度が上昇する。発生した熱は、ＣＯ２含有ガスの流れによってＣＯ２吸収塔１０７の下流側へ移動する。上流側より下流側の方が温度は高くなるため、下流側に設置するＣＯ２捕捉剤Ａ１０８は、上流側に設置するＣＯ２捕捉剤Ｃ１１０よりも、高温でＣＯ２捕捉量が多いことが望ましい。
　ＣＯ２捕捉剤Ａ１０８及びＣＯ２捕捉剤Ｂ１０９及びＣＯ２捕捉剤Ｃ１１０としては、図８Ａ～８Ｃのような昇温脱離曲線を示す材料が適当である。すなわち、吸収塔下流側に設置するＣＯ２捕捉剤Ａ１０８としては、上流側に設置するＣＯ２捕捉剤Ｃ１１０よりも、ＣＯ２脱離量が最も大きなピークの温度（以下、脱離ピーク温度）が高いＣＯ２捕捉剤を利用すれば、上流よりも高温になる下流側でもＣＯ２捕捉量の減少を抑制できる。
　ＣＯ２捕捉剤Ｃ１１０におけるＣＯ２捕捉反応熱とガスの伝熱によって、ＣＯ２捕捉剤Ｂ１０９の温度は上昇するが、ＣＯ２捕捉剤Ｃ１１０よりもＣＯ２脱離ピーク温度が高温側であるため、ＣＯ２捕捉剤Ｃ１１０よりもＣＯ２捕捉量は多くなる。ＣＯ２捕捉剤Ｂ１０９におけるＣＯ２捕捉反応熱とガスの伝熱によって、ＣＯ２捕捉剤Ａ１０８の温度は、ＣＯ２捕捉剤Ｂ１０９よりも上昇するが、ＣＯ２捕捉剤Ｂ１０９よりもＣＯ２脱離ピーク温度が高温側であるため、ＣＯ２捕捉剤Ｂ１０９よりもＣＯ２捕捉量は多くなる。
　また、中流側に設置するＣＯ２捕捉剤Ｂ１０９の代わりにＣＯ２捕捉剤Ａ１０８を設置しても、ＣＯ２捕捉剤Ｃ１１０よりは高温におけるＣＯ２捕捉量を大きくすることができるが、ＣＯ２脱離温度も上がり、再生に必要なエネルギーも増えるので、ＣＯ２捕捉剤Ｂ１０９の利用が望ましい。
　以上のことから、ＣＯ２吸収塔１０７の上流側から下流側へ、脱離ピーク温度が低い順に、ＣＯ２捕捉剤を設置することにより、再生工程に必要な熱エネルギーを抑制しながらＣＯ２捕捉量を大きくすることができる。
　図７及び図８Ａ～８Ｃに示すように、吸収塔の最も上流側から下流側へ、ＣＯ２捕捉剤をその脱離ピーク温度が低い順序で設置すれば、ＣＯ２捕捉量を向上させることができる。
　実施例３では、再生工程における上流側のＣＯ２捕捉剤からのＣＯ２脱離によって、中流から下流側のＣＯ２分圧が上昇するのを抑制するＣＯ２回収システムの例を示す。
　図９に示す実施例３では、ＣＯ２吸収塔１１５の中に、三種類のＣＯ２捕捉剤であるＣＯ２捕捉剤Ａ１１６、ＣＯ２捕捉剤Ｂ１１７、及びＣＯ２捕捉剤Ｃ１１８を設置した例を示す。これら三種類のＣＯ２捕捉剤の脱離曲線を図１０Ａ～１０Ｃに示す。これは図８Ａ～８Ｃと同様である。図６において、捕捉工程では、ＣＯ２含有ガスライン１１９からＣＯ２含有ガスをＣＯ２吸収塔１１５に流通させ、ＣＯ２除去ガスライン１２０よりＣＯ２除去ガスを排気する。
　再生工程では、各捕捉剤の間に仕切り板１２３を設置して、複数の再生ガスライン１２１より再生ガスを流通させ、ＣＯ２回収ライン１２２よりＣＯ２を回収する。ただし、ＣＯ２吸収塔１１５の内径が、ＣＯ２吸収塔１１５のＣＯ２捕捉剤充填層の長さより短い場合により有効である。仕切り板１２３には移動手段を設けて任意に移動可能に構成することができる。
　図９において、捕捉工程では、ＣＯ２含有ガスライン１１９からＣＯ２含有ガスをＣＯ２吸収塔１１５に流通させ、ＣＯ２除去ガスライン１２０よりＣＯ２除去ガスを排気する。再生工程では、複数の再生ガスライン１２１より再生ガスを流通させ、ＣＯ２回収ライン１２２よりＣＯ２を回収する。これにより、ＣＯ２脱離位置からＣＯ２回収ライン１２２までのＣＯ２の移動距離を短くし、ＣＯ２捕捉剤への再捕捉を抑制できる。
　ＣＯ２分圧の上昇をさらに抑制する手段として、移動手段により再生工程の間のみ各ＣＯ２捕捉剤の間に仕切り板１２３を設置することにより、脱離したＣＯ２の移動を制限し速やかに回収することも可能である。仕切り板１２３は図示しない移動手段により仕切位置に出入り可能に構成する。
　また、再生ガスライン１２１及びＣＯ２回収ライン１２２の組数は、ＣＯ２捕捉剤の種類数と同じである必要はなく、いくつ設置してもよい。
　この方法を利用すれば、再生工程で脱離したＣＯ２が、速やかにＣＯ２回収ライン１２２で回収されるので、再生工程に要する時間を短くすることが可能となる。
　実施例３において、複数のＣＯ２捕捉剤の設置領域に各種温度センサ、圧力センサ等を設け、センサ出力に従って制御装置を用いて各領域のＣＯ２捕捉剤のＣＯ２捕捉最適条件を制御する様に構成することも可能であり、この場合にはさらに的確なＣＯ２捕捉についての最適制御が可能となる。
　また、本発明はＣＯ２の回収だけでなく、例えばメタン等の炭化水素、水素、酸素、アルコール等の各種ガスの回収においても、ガス捕捉剤を上流から下流側へ回収するガス種の脱離ピーク温度が低い順に並べて設置することにより、１セットの捕捉工程と再生工程で回収できるガスの量を増加することが可能である。
１００、１０７、１１５：ＣＯ２吸収塔，１０１、１０８、１１６：ＣＯ２捕捉剤Ａ，１０２、１０９、１１７：ＣＯ２捕捉剤Ｂ，１１０、１１８：ＣＯ２捕捉剤Ｃ，１２５、１３０：ＣＯ２捕捉剤，１０３、１１１、１１９：ＣＯ２含有ガスライン，１０４、１１２、１２０：ＣＯ２除去ガスライン，１０５、１１３、１２１：再生ガスライン，１０６、１１４、１２２：ＣＯ２回収ライン，１２３：仕切り板

Claims (6)

  1. 　二酸化炭素捕捉剤を有する二酸化炭素吸収塔に二酸化炭素含有ガスを流通させて二酸化炭素を捕捉させた後、前記二酸化炭素吸収塔に二酸化炭素以外のガスである再生ガスを流通させることにより二酸化炭素捕捉剤から二酸化炭素を脱離させて二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムにおいて、
    　前記二酸化炭素捕捉剤として、二酸化炭素捕捉量の温度依存性または二酸化炭素捕捉量の二酸化炭素分圧依存性の少なくとも一つが異なる複数種類の二酸化炭素捕捉剤を、前記二酸化炭素吸収塔の二酸化炭素含有ガス流通方向の上流側から下流側に沿って設置したことを特徴とする二酸化炭素回収システム。
  2. 　請求項１に記載の二酸化炭素回収システムにおいて、
    　前記二酸化炭素含有ガスと同一の二酸化炭素分圧下で複数種類の前記二酸化炭素捕捉剤の二酸化炭素脱離量が最大となる脱離ピーク温度を測定し、
    　複数種類の前記二酸化炭素捕捉剤を前記脱離ピーク温度が低い順に従って、前記二酸化炭素吸収塔の二酸化炭素含有ガス流通方向の上流側から下流側へ設置したことを特徴とする二酸化炭素回収システム。
  3. 　請求項１又は２に記載の二酸化炭素回収システムにおいて、
    　前記二酸化炭素吸収塔内に設置する複数種類の二前記酸化炭素捕捉剤のうち、二酸化炭素含有ガス流通方向の最上流側には、前記二酸化炭素含有ガスと同一の二酸化炭素分圧において、前記再生ガスと同一温度における二酸化炭素捕捉量Ａと前記二酸化炭素含有ガスと同一温度における二酸化炭素捕捉量Ｂの差である実効ローディング量（Ａ－Ｂ）が最も大きい二酸化炭素捕捉剤を設置し、
    　二酸化炭素含有ガス流通方向の最下流側には、前記二酸化炭素含有ガスと同一の二酸化炭素分圧下でかつ二酸化炭素捕捉剤温度が１００℃における二酸化炭素捕捉量Ｃと、二酸化炭素分圧５０ｋＰａ下でかつ二酸化炭素捕捉剤温度が再生ガスと同一温度における二酸化炭素捕捉量Ｄとの差である実効ローディング量（Ｃ－Ｄ）が最も大きい二酸化炭素捕捉剤を設置し、
    　他の二酸化炭素捕捉剤は前記実効ローディング量（Ｃ－Ｄ）が大きい順に二酸化炭素含有ガス流通方向の下流側から上流側へ設置したことを特徴とする二酸化炭素回収システム。
  4. 　請求項１乃至３のいずれかに記載の二酸化炭素回収システムにおいて、
    　前記二酸化炭素含有ガス流通方向の上流側に設置する二酸化炭素捕捉剤は、ゼオライト、高比表面積カーボン、シリカ、ＭＯＦ（Molecular Organic Framework）、ＺＩＦ（Zeolitic Imidasolate Framework）及び層間化合物の少なくとも一つから選択し、
    　前記二酸化炭素含有ガス流通方向の下流側に設置する二酸化炭素捕捉剤は、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ランタノイド酸化物、マンガン酸化物、アルミナ、チタニア、ジルコニア、イットリア、及びこれらの複合酸化物の少なくとも一つから選択したことを特徴とする二酸化炭素回収システム。
  5. 　二酸化炭素捕捉剤を有する二酸化炭素吸収塔に二酸化炭素含有ガスを流通させることにより二酸化炭素を捕捉させた後、前記二酸化炭素吸収塔に二酸化炭素以外のガスである再生ガスを流通させて二酸化炭素捕捉剤から二酸化炭素を脱離させて二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムにおいて、
    　前記二酸化炭素捕捉剤として、二酸化炭素捕捉量の温度依存性または二酸化炭素捕捉量の二酸化炭素分圧依存性の少なくとも一つが異なる複数種類の二酸化炭素捕捉剤を、前記二酸化炭素吸収塔の二酸化炭素含有ガス流通方向の上流側から下流側に沿って設置するとともに、
    　前記二酸化炭素捕捉剤から二酸化炭素を回収する再生工程における再生ガスを流入する再生ガス流入ライン及び脱離した二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収ラインを、前記二酸化炭素吸収塔内で、前記捕捉工程における二酸化炭素含有ガスの流通方向と交差する方向に設置したことを特徴とする二酸化炭素回収システム。
  6. 　請求項５に記載の二酸化炭素回収システムにおいて、
    　再生工程の際に、複数の前記二酸化炭素捕捉剤の間に各再生ガスラインから流入する再生ガスを他の再生ガスラインから流入する再生ガスと分離する仕切り板を移動自在に設置したことを特徴とする二酸化炭素回収システム。
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