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JP2000117039A - 気体分離装置 - Google Patents

気体分離装置

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Publication number
JP2000117039A
JP2000117039A JP10293792A JP29379298A JP2000117039A JP 2000117039 A JP2000117039 A JP 2000117039A JP 10293792 A JP10293792 A JP 10293792A JP 29379298 A JP29379298 A JP 29379298A JP 2000117039 A JP2000117039 A JP 2000117039A
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JP
Japan
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gas
rotating body
carbon dioxide
separation device
absorbing
Prior art date
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Pending
Application number
JP10293792A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Sasaki
隆 佐々木
Shoichi Hisa
彰一 檜佐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP10293792A priority Critical patent/JP2000117039A/ja
Priority to US09/417,918 priority patent/US6783738B1/en
Priority to EP99120566A priority patent/EP0993856B1/en
Priority to DE69924335T priority patent/DE69924335T2/de
Publication of JP2000117039A publication Critical patent/JP2000117039A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/10—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by stirrers or by rotary drums or rotary receptacles or endless belts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/06—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J8/0242—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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

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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】所定の温度になると混合気体から特定の気体を
吸収し、所定の温度になるとその特定の気体を放出する
性質を持った気体吸収放出材を利用して上記特定の気体
を効果的に分離処理する。 【解決手段】互いに独立した第１および第２の流路が形
成された回転体２を有し、第１の流路内には混合気体か
ら特定の気体の吸収および放出を異なる温度帯で行う気
体吸収放出材５ａを設ける一方、第２の流路には回転体
２の回転位置で互いに異なる温度の流体を流すととも
に、これら第１および第２の流路間を熱伝達可能とし、
回転体２の回転位置に基づいて気体吸収放出材５ａの温
度を変化させて特定の気体の吸収および放出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力エネルギープ
ラントや化学プラントにおいて二酸化炭素を含む混合気
体から二酸化炭素を分離する気体分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ガスタービンプラントなどの電
力エネルギープラントにおいては、天然ガス，石油ガス
または石炭ガスなどの炭素成分を含む化石燃料を燃料と
して用いており、この化石燃料は、通常一酸化炭素、炭
素または他の水素炭化物から組成されている。
【０００３】したがって、空気の存在の下、燃料を燃焼
した後の燃焼ガスは、窒素ガスおよび酸素ガスに加えて
二酸化炭素，酸化窒素，酸化硫黄などのガスを含んでい
る。このような二酸化炭素，酸化窒素，酸化硫黄などの
ような有害なガスを大気中に排出することは、地球の温
暖化または環境汚染上、地球レベルでの社会問題になっ
ている。
【０００４】ところで、酸化窒素，酸化硫黄などのガス
の処理方法は、技術の進展に伴って既に法律規制値以内
に収めることができるようになっているが、二酸化炭素
の処理方法は、その取扱い量が膨大であるため、未だ良
好な解決手段が見い出されていないのが現状である。
【０００５】最近、燃焼後に大気中に排出されるガスか
ら二酸化炭素を処理する手段として排ガス中から二酸化
炭素を選択的に吸収する溶剤が提案されている。この溶
剤は、吸収した二酸化炭素を加熱すると、容易に二酸化
炭素を放出する性質を利用したものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したような溶剤を
利用して二酸化炭素を処理する手段は、以下のような課
題がある。すなわち、第１に二酸化炭素は、溶剤に接触
させることにより吸収されるものの、接触時間を無限に
とることができないため、発電プラントの稼動中、常に
排ガスと溶剤とを接触させておくことが困難である。こ
のため、二酸化炭素の成分は排ガス中に回収されないま
ま残り、大気中に放出される可能性がある。
【０００７】第２に、発電プラントにおいては、膨大量
の二酸化炭素が発生するため、二酸化炭素を回収するの
に要する溶剤も膨大な量となり、その溶剤を加熱するた
めに多大な熱エネルギーが必要となる。
【０００８】したがって、従来の方法において、二酸化
炭素回収システムそれ自体が非常にコスト高となり、そ
れを駆動するためのコストも莫大となる。
【０００９】一方、別の観点から観た場合、太陽エネル
ギーなどの再生可能エネルギーを利用して水素を生成
し、その水素を燃料に使用する手段や、閉ループにおい
て二酸化炭素に水蒸気を加え、その混合気を循環させる
間に水蒸気を凝縮させて二酸化炭素を分離する手段など
が提案されているものの、構造が複雑化し、未だ実験室
レベルの段階であり、実用化への途は遠い。
【００１０】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、所定の温度になると混合気体から特定の気体を吸
収し、所定の温度になるとその特定の気体を放出する性
質を持った気体吸収放出材を利用して上記特定の気体を
効果的に分離処理する気体分離装置を提供することを目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、混合気体から特定の気体を分離
する気体分離装置において、互いに独立した第１および
第２の流路が形成された回転体を有し、前記第１の流路
内には前記混合気体から特定の気体の吸収および放出を
異なる温度帯で行う気体吸収放出材を設ける一方、前記
第２の流路には前記回転体の回転位置で互いに異なる温
度の流体を流すとともに、これら第１および第２の流路
間を熱伝達可能とし、前記回転体の回転位置に基づいて
前記気体吸収放出材の温度を変化させて前記特定の気体
の吸収および放出を行うことを特徴とする。
【００１２】請求項１の発明によれば、回転体の回転位
置で互いに異なる温度の流体を流し、所定の温度になる
と混合気体から特定の気体を吸収し、所定の温度になる
とその特定の気体を放出する性質を持った気体吸収放出
材の温度を変化させて特定の気体の吸収および放出を行
うことにより、特定の気体を効果的に分離処理すること
ができる。
【００１３】請求項２の発明は、請求項１記載の気体分
離装置において、回転体は扇形で中空のブロックを周方
向に複数配置して形成され、これらのブロックの内面に
それぞれ混合気体から特定の気体の吸収および放出を異
なる温度帯で行う気体吸収放出材を設けたことを特徴と
する。
【００１４】請求項３の発明は、請求項１記載の気体分
離装置において、回転体はケーシング内に回転可能に設
置され、その回転体の回転中心部分を中空の静止部とし
たことを特徴とする。
【００１５】請求項４の発明は、請求項１ないし３のい
ずれかに記載の気体分離装置において、静止部を周方向
に２分割してそれぞれ異なる温度の流体を導入する導入
路を形成する一方、前記静止部と回転体との間およびこ
の回転体とケーシングとの間にそれぞれシール部を設置
して複数のブロック間に形成した複数の供給路を２分割
し、この２分割された供給路と前記２分割された導入路
とをそれぞれ連通させて第２の流路を形成したことを特
徴とする。
【００１６】請求項５の発明は、請求項１ないし３のい
ずれかに記載の気体分離装置において、回転体の第１の
回転位置で気体吸収放出材に混合気体を流す一方、第２
の回転位置で前記気体吸収放出材から特定の気体を放出
し、前記第１の回転位置と前記第２の回転位置との間で
気体の連通を阻止する閉止部をケーシングに設置したこ
とを特徴とする。
【００１７】請求項６の発明は、請求項１または４記載
の気体分離装置において、複数のブロックは、特定の気
体の吸収反応と放出反応のうち時間がかかる方の反応に
関わるブロックが多くなるように、シール部にて第２の
流路を分割したことを特徴とする。
【００１８】請求項７の発明は、請求項１記載の気体分
離装置において、第１および第２の流路にハニカムやフ
ィンのいずれかを設けたことを特徴とする。
【００１９】請求項７の発明によれば、第１および第２
の流路にハニカムやフィンのいずれかを設けたことによ
り、伝熱面積や気体吸収放出材の設置面積を増加させ、
伝熱性能や気体分離性能を向上させることができる。
【００２０】請求項８の発明は、請求項４記載の気体分
離装置において、ケーシングは、回転体の第１の流路内
に特定の気体を含む混合気体を供給する供給口と、前記
特定の気体を吸収した後の混合気体を排出する排出口と
を形成したことを特徴とする。
【００２１】請求項９の発明は、請求項４記載の気体分
離装置において、ケーシングは、放出した特定の気体を
高濃度に含む混合気体を回収する回収口を形成したこと
を特徴とする。
【００２２】請求項１０の発明は、混合気体から特定の
気体を分離する気体分離装置において、互いに独立した
第１および第２の流路が形成された回転体を有し、前記
第１の流路内には前記混合気体から特定の気体の吸収お
よび放出を異なる温度帯で行う気体吸収放出材を設ける
とともに、前記回転体の第１の回転位置で前記特定の気
体の吸収反応に必要な温度帯に設定した混合気体を流す
一方、前記第２の流路には前記回転体の第２の回転位置
で特定の気体の放出反応に必要な温度の流体を流すとと
もに、これら第１および第２の流路間を熱伝達可能と
し、前記回転体の回転位置に基づいて前記気体吸収放出
材の温度を変化させて前記特定の気体の吸収および放出
を行うことを特徴とする。
【００２３】請求項１０の発明によれば、混合流体の温
度を気体吸収放出材が特定の気体を吸収する温度帯に予
め調整しておくことにより、請求項１と比較して、温度
調整用流体を導入する必要がなくなり、構造を著しく簡
素化することができる。
【００２４】請求項１１の発明は、請求項１０記載の気
体分離装置において、回転体の回転中心部分を中空の静
止部とし、この静止部から特定の気体の放出反応に必要
な温度となる流体を導入する一方、前記回転体は扇形で
中空のブロックを周方向に複数配置して形成し、これら
のブロック間に形成した供給路と前記静止部とをそれぞ
れ連通させて第２の流路を形成したことを特徴とする。
【００２５】請求項１２の発明は、混合気体から特定の
気体を分離する気体分離装置において、前記特定の気体
の吸収および放出を異なる温度帯で行う気体吸収放出材
を備えた回転体を有し、この回転体の回転位置によって
前記気体吸収放出材の温度を変える流体を流す流路を設
置し、前記回転体の回転位置に基づいて前記特定の気体
の吸収および放出を行うことを特徴とする。
【００２６】請求項１２の発明によれば、回転体の回転
位置によって気体吸収放出材の温度を変える流体を流す
流路を設置し、回転体の回転位置に基づいて特定の気体
の吸収および放出を行うことにより、構造を一段と簡素
化することができる。
【００２７】請求項１３の発明は、請求項１，１０また
は１２記載の気体分離装置において、混合気体が二酸化
炭素を含む気体である一方、特定の気体が二酸化炭素で
あって、気体吸収放出材は、前記二酸化炭素と反応して
炭酸リチウムを生成することで二酸化炭素を吸収し、か
つ前記炭酸リチウムが分解することで二酸化炭素を放出
する物質であることを特徴とする。
【００２８】請求項１４の発明は、請求項１３記載の気
体分離装置において、二酸化炭素の吸収反応に必要な温
度は、５００℃である一方、前記二酸化炭素の放出反応
に必要な温度が、７００℃以上であることを特徴とす
る。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
【００３０】［第１実施形態］図１は本発明に係る気体
分離装置の第１実施形態を示す概略横断面図、図２は図
１のＡ−Ａ線における概略断面図、図３は図１のＢ−Ｂ
線における概略断面図、図４は図１のＣ−Ｃ線における
概略断面図、図５は図１の回転体のブロックを示す斜視
図、図６は図５のブロックを２つ組み合わせた状態を示
す斜視図である。なお、本実施形態の気体分離装置は、
ガスタービンプラントから排出される排ガスから二酸化
炭素を分離する装置に適用したものである。
【００３１】図１および図２に示すように、ほぼ箱状に
形成されたケーシング１内には回転体２が設置されてお
り、この回転体２は、ケーシング１内の底部中央に配置
された支持装置３により支持されるとともに、ケーシン
グ１の底部に配置されたモータなどの回転駆動装置４を
駆動することにより一方向に定速回転する。
【００３２】回転体２は、図５および図６に示すように
平面扇形で中空のブロック５を周方向に複数個（本実施
形態では８個）配置して形成され、これらブロック５の
内面には、それぞれ二酸化炭素を含む混合気体から特定
の気体（二酸化炭素）の吸収および放出を異なる温度帯
で行う気体吸収放出材としての二酸化炭素吸収放出材５
ａが接着されている。そして、各ブロック５内は、排ガ
スなど二酸化炭素を含む混合気体が供給され、その混合
気体から特定の気体の吸収および放出を異なる温度帯で
行うための第１の流路が構成される。
【００３３】二酸化炭素吸収放出材５ａは、圧力１ata
，５００℃付近で二酸化炭素と反応して炭酸リチウム
を生成して二酸化炭素を吸収し、圧力１ata ，７００℃
付近で前記炭酸リチウムが分解することにより二酸化炭
素を放出する性質を有する。なお、吸収と放出に適する
圧力帯，温度帯は、二酸化炭素濃度に依存するため、ケ
ースに応じて最適値を選択する必要がある。この化学式
を以下に示す。
【００３４】
【化１】
【００３５】また、回転体２の回転中心部分には、支持
装置３に支持された中空の静止部６が配置され、この静
止部６には、図２に示すように静止部６の周方向を２分
割するように分離板７が軸方向中央に沿って固定され、
この分離板７により２つの導入路８ａ，８ｂが形成され
る。これらの導入路８ａ，８ｂには、互いに異なる温度
の温度調整用流体が導入され、導入路８ａには５００℃
程度の温度調整用流体（一点鎖線で示す）が導入される
一方、導入路８ｂには７００℃程度の温度調整用流体
（点線で示す）が導入される。
【００３６】静止部６と回転体２との間および回転体２
とケーシング１との間には、図１および図２に示すよう
にそれぞれシール部９が複数設置され、これらのシール
部９により複数のブロック５間に形成された複数の供給
路１０が２分割され、この２分割された供給路１０と２
分割された導入路８ａ，８ｂとがそれぞれ対応して連通
状態とされる。
【００３７】ケーシング１の両側面には、温度調整用流
体を排出する排出口１１ａ，１１ｂがそれぞれ形成され
ており、導入路８ａから導入された５００℃程度の温度
調整用流体が供給路１０を経て排出口１１ａから排出さ
れる一方、導入路８ｂから導入された７００℃程度の温
度調整用流体が供給路１０を経て排出口１１ｂから排出
される。したがって、２分割された導入路８ａ，８ｂお
よび供給路１０により回転体２の回転位置で互いに異な
る温度の流体を流す第２の流路が構成される。そして、
供給路１０により構成される第２の流路と、各ブロック
５内の第１の流路とは、互いに熱伝達可能に構成されて
いる。
【００３８】また、ケーシング１の底面には、図３に示
すように例えばガスタービンプラントから排出される排
ガスなど、二酸化炭素を含む混合気体を供給する供給口
１２が形成されており、ケーシング１の上面には、二酸
化炭素を吸収した後の混合気体を排出する排出口１３
と、放出した二酸化炭素を高濃度に含む混合気体を回収
する回収口１４とがそれぞれ形成されている。
【００３９】そして、供給口１２および排出口１３は、
図１において回転体２の右半分、つまり４つのブロック
５に対応して形成される一方、回収口１４は２つのブロ
ック５に対応して形成されている。すなわち、複数のブ
ロック５は、二酸化炭素の吸収反応と放出反応のうち時
間がかかる方の反応、つまり吸収反応に関わるブロック
が多くなるように、第２の流路である供給路１０がシー
ル部９により分割されている。このシール部９の周方向
の幅は、供給路１０よりも広く、あらゆる回転位置でシ
ールが可能となっている。
【００４０】さらに、ケーシング１の上下両面には、図
１および図４に示すように回転体２において気体吸収放
出材５ａに混合気体を流す第１の回転位置と、気体吸収
放出材５ａから特定の気体を放出する第２の回転位置と
の間でブロック５内の気体の連通を阻止する扇形の閉止
部１５がそれぞれ２枚づつ設置されている。すなわち、
この閉止部１５は、回転体２の回転位置において二酸化
炭素の吸収を行う位置と、放出を行う位置との間にそれ
ぞれ配置されている。
【００４１】このように回転体２は、その回転位置によ
り供給路１０が導入路８ａから導入された５００℃程度
の温度調整用流体を流してブロック５ａ内を５００℃程
度にする状態と、導入路８ｂから導入された７００℃程
度の温度調整用流体を流してブロック５ａ内を７００℃
程度にする状態とを交互に繰り返すとともに、これに伴
いブロック５内も、二酸化炭素の吸収および放出の状態
を交互に繰り返すことになる。なお、シール装置１６
は、図２および図３に示すようにブロック５内の流路、
供給路１０をそれぞれシールするものである。
【００４２】したがって、本実施形態では、互いに独立
したブロック５内の流路および供給路１０が形成された
回転体２を有し、ブロック５内には二酸化炭素を含む混
合気体から二酸化炭素の吸収および放出を異なる温度帯
で行う二酸化炭素吸収放出材５ａを設ける一方、供給路
１０には回転体２の回転位置で互いに異なる温度の流体
を流すとともに、これらブロック５内と供給路１０間を
熱伝達可能とし、回転体２の回転位置に基づいて二酸化
炭素吸収放出材５ａの温度を変化させて二酸化炭素の吸
収および放出を行うようにしたものである。
【００４３】次に、本実施形態の作用を説明する。
【００４４】回転駆動装置４を駆動して回転体２を一方
向に定速回転させ、ケーシング１の供給口１２からブロ
ック５内に二酸化炭素を含む混合気体を供給する一方、
導入路８ａから５００℃程度の温度調整用流体が供給路
１０に流入すると、ブロック５に熱伝達され、ブロック
５内の二酸化炭素吸収放出材５ａが５００℃程度になっ
て二酸化炭素と反応して炭酸リチウムを生成して二酸化
炭素を吸収する。そして、供給路１０を出た温度調整用
流体は、排出口１１ａから排出される一方、二酸化炭素
を吸収した後の混合気体が排出口１３から排出される。
【００４５】続いて、回転体２が回転して二酸化炭素を
吸収したブロック５が閉止部１５を経てケーシング１の
回収口１４の位置に達すると、導入路８ｂから７００℃
程度の温度調整用流体が供給路１０に流入する。する
と、ブロック５内の二酸化炭素吸収放出材５ａは７００
℃程度になって炭酸リチウムが分解することにより吸収
した二酸化炭素を放出する。これにより、ブロック５内
は二酸化炭素が高濃度となり、この高濃度二酸化炭素を
含む混合気体が回収口１４から回収される。ここで、供
給路１０を出た温度調整用流体は、排出口１１ｂから排
出される。
【００４６】このように本実施形態によれば、ブロック
５内には二酸化炭素を含む混合気体から二酸化炭素の吸
収および放出を異なる温度帯で行う二酸化炭素吸収放出
材５ａを設ける一方、供給路１０には回転体２の回転位
置で互いに異なる温度の流体を流すとともに、これらブ
ロック５内と供給路１０間を熱伝達可能とし、回転体２
の回転位置に基づいて二酸化炭素吸収放出材５ａの温度
を変化させて二酸化炭素の吸収および放出を行うように
したので、簡単な構造で二酸化炭素を効果的に分離処理
することができる。
【００４７】なお、本実施形態においては、各ブロック
５内の第１の流路と、供給路１０により構成される第２
の流路に、それぞれハニカムやフィンのいずれかを設け
るようにすれば、伝熱面積や二酸化炭素吸収放出材５ａ
の設置面積を増加させ、伝熱性能や二酸化炭素分離性能
を向上させることができる。
【００４８】［第２実施形態］図７は本発明に係る気体
分離装置の第２実施形態を示す概略横断面図、図８は図
７のＤ−Ｄ線における概略断面図である。なお、前記第
１実施形態と同一の部分には、同一の符号を付して説明
する。
【００４９】本実施形態では、前記第１実施形態と同様
に互いに独立したブロック５内の流路および供給路１０
が形成された回転体２を有し、ブロック５内には二酸化
炭素を含む混合気体から二酸化炭素の吸収および放出を
異なる温度帯で行う二酸化炭素吸収放出材５ａが設けら
れている。
【００５０】また、本実施形態では、回転体２の二酸化
炭素の吸収を行う位置（第１の回転位置）おいて、二酸
化炭素の吸収反応に必要な５００℃程度の温度帯に設定
した混合気体が供給口１２から供給される。そして、回
転体２の回転中心部分を中空の静止部６とし、この静止
部６は第１実施形態のように周方向に分離されておら
ず、導入路８ｂだけが形成され、この導入路８ｂから７
００℃程度の温度調整用流体（一点鎖線で示す）が導入
される。
【００５１】静止部６と回転体２との間および回転体２
とケーシング１との間には、図７および図８に示すよう
にそれぞれシール部９が複数設置され、これらのシール
部９により複数のブロック５間に形成された複数の供給
路１０が２分割され、回収口１４の位置にある供給路１
０と導入路８ｂとが連通して第２の流路が形成される。
これにより、供給路１０が回収口１４の位置に達する
と、二酸化炭素の放出反応に必要な７００℃程度の温度
調整用流体が流入する。
【００５２】次に、本実施形態の作用を説明する。
【００５３】回転駆動装置４を駆動して回転体２を一方
向に定速回転させ、ケーシング１の供給口１２からブロ
ック５内に二酸化炭素を吸収する温度帯に予め調整され
た混合気体を供給すると、ブロック５内は５００℃程度
になり二酸化炭素吸収放出材５ａが二酸化炭素と反応し
て炭酸リチウムを生成して二酸化炭素を吸収する。そし
て、この二酸化炭素を吸収した後の混合気体は排出口１
３から排出される。
【００５４】続いて、回転体２が回転して二酸化炭素を
吸収したブロック５が閉止部１５を経てケーシング１の
回収口１４の位置に達すると、導入路８ｂから７００℃
程度の温度調整用流体が供給路１０に流入すると、ブロ
ック５に熱伝達され、ブロック５内は７００℃程度の雰
囲気になって二酸化炭素吸収放出材５ａの炭酸リチウム
が分解し、吸収した二酸化炭素を放出する。すると、ブ
ロック５内は二酸化炭素が高濃度となり、この高濃度二
酸化炭素を含む混合気体が回収口１４から回収される。
ここで、供給路１０を出た温度調整用流体は、排出口１
１ｂから排出される。
【００５５】このように本実施形態によれば、二酸化炭
素を含む混合流体の温度を二酸化炭素吸収放出材５ａが
二酸化炭素を吸収する温度帯に予め調整しておくことに
より、前記第１実施形態と比較して、５００℃程度の温
度調整用流体を導入する必要がなくなるとともに、分離
板７および排出口１１ａが不要になり、構造を著しく簡
素化することができ、またケーシングの小型化も図れ
る。その他の構成および作用は、前記第１実施形態と同
様であるのでその説明を省略する。
【００５６】［第３実施形態］図９は本発明に係る気体
分離装置の第３実施形態を示す概略横断面図である。
【００５７】本実施形態では、前記第１，第２実施形態
と同様に回転体２が平面扇形で中空のブロック５を周方
向に８個配置して形成され、これらブロック５の内面に
は、それぞれ二酸化炭素を含む混合気体から二酸化炭素
の吸収および放出を異なる温度帯で行う二酸化炭素吸収
放出材５ａが接着されている。
【００５８】また、本実施形態では、流路が図９におい
て紙面の表裏の方向のみに形成されており、図示しない
ケーシングに平面十字状配置された閉止部１５によって
機能を４つに分けている。すなわち、本実施形態では、
ブロック５内の二酸化炭素吸収放出材５ａに対して二酸
化炭素を吸収する温度（５００℃程度）に調整するため
の流体を流す温度調整用流路２１と、二酸化炭素を含む
混合気体から二酸化炭素を吸収する吸収流路２２と、二
酸化炭素を放出する温度（７００℃程度）に調整するた
めの流体を流す温度調整用流路２３と、吸収した二酸化
炭素を放出し二酸化炭素を高濃度に含む混合気体とする
ための放出流路２４との４つの機能を回転体１２を回転
させることで行う。
【００５９】したがって、本実施形態では、回転体２を
回転させて、あるブロック５が温度調整用流路２１に位
置した場合には、そのブロック５内の二酸化炭素吸収放
出材５ａが二酸化炭素を吸収する５００℃程度に調整さ
れる。次いで、この温度調整されたブロック５が閉止部
１５を経て吸収流路２２に回転すると、二酸化炭素吸収
放出材５ａが二酸化炭素を含む混合気体から二酸化炭素
を吸収する。
【００６０】さらに、二酸化炭素を吸収した二酸化炭素
吸収放出材５ａのブロック５が閉止部１５を経て温度調
整用流路２３に回転すると、二酸化炭素を放出する温度
７００℃程度に調整される。次いで、この温度調整され
たブロック５が閉止部１５を経て放出流路２４に回転す
ると、二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収放出材５ａ
が二酸化炭素を放出することになる。
【００６１】このように本実施形態によれば、回転体２
に互いに独立した第１および第２の流路を設けた前記第
１，第２実施形態と比較して、流路が図９において紙面
の表裏の方向のみに形成されているため、構造を一段と
簡素化することができる。
【００６２】なお、本発明は上記各実施形態に限定する
ことなく種々の変更が可能である。例えば、上記各実施
形態ではケーシング１内に回転体２を１つ設置した場合
について説明したが、回転体２を軸方向に多段に設置す
れば、分離処理する機能を大幅に高めることが可能とな
る。
【００６３】また、上記各実施形態では、混合気体とし
て二酸化炭素を含む排ガスから特定の気体として二酸化
炭素を分離する装置に適用した例について説明したが、
これに限らず気体吸収放出材を変更すれば、他の気体を
分離する装置にも適用可能である。
【００６４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転体の回転位置で互いに異なる温度の流体を流し、所
定の温度になると混合気体から特定の気体を吸収し、所
定の温度になるとその特定の気体を放出する性質を持っ
た気体吸収放出材の温度を変化させて特定の気体の吸収
および放出を行うことにより、特定の気体を効果的に分
離処理することができる。
【００６５】また、混合流体の温度を気体吸収放出材が
特定の気体を吸収する温度帯に予め調整しておくことに
より、温度調整用流体を導入する必要がなくなり、構造
を著しく簡素化することができる。
【００６６】さらに、回転体の回転位置によって気体吸
収放出材の温度を変える流体を流す流路を設置し、回転
体の回転位置に基づいて特定の気体の吸収および放出を
行うことにより、構造を一段と簡素化することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る気体分離装置の第１実施形態を示
す概略横断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線における概略断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線における概略断面図。
【図４】図１のＣ−Ｃ線における概略断面図。
【図５】図１の回転体のブロックを示す斜視図。
【図６】図５のブロックを２つ組み合わせた状態を示す
斜視図。
【図７】本発明に係る気体分離装置の第２実施形態を示
す概略横断面図。
【図８】図７のＤ−Ｄ線における概略断面図。
【図９】本発明に係る気体分離装置の第３実施形態を示
す概略横断面図。
【符号の説明】
１ ケーシング ２ 回転体 ３ 支持装置 ４ 回転駆動装置 ５ ブロック ５ａ 二酸化炭素吸収放出材（気体吸収放出材） ６ 静止部 ７ 分離板 ８ａ，８ｂ 導入路 ９ シール部 １０ 供給路 １１ａ，１１ｂ 排出口 １２ 供給口 １３ 排出口 １４ 回収口 １５ 閉止部 １６ シール装置 ２１ 温度調整用流路 ２２ 吸収流路 ２３ 温度調整用流路 ２４ 放出流路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D002 AA09 AB01 AC01 BA03 CA05 DA01 DA11 DA21 EA05 EA08 FA01 GA01 GB03 GB11 4D012 CA03 CA12 CC03 CC06 CD01 CE03 CF04 CF08 CG01 4D020 AA03 BA01 BA11 BB01 BC01 CA06 CC01 CC06 CC09 CC21 DA03 DB02 DB06

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 混合気体から特定の気体を分離する気体
    分離装置において、互いに独立した第１および第２の流
    路が形成された回転体を有し、前記第１の流路内には前
    記混合気体から特定の気体の吸収および放出を異なる温
    度帯で行う気体吸収放出材を設ける一方、前記第２の流
    路には前記回転体の回転位置で互いに異なる温度の流体
    を流すとともに、これら第１および第２の流路間を熱伝
    達可能とし、前記回転体の回転位置に基づいて前記気体
    吸収放出材の温度を変化させて前記特定の気体の吸収お
    よび放出を行うことを特徴とする気体分離装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の気体分離装置において、
    回転体は扇形で中空のブロックを周方向に複数配置して
    形成され、これらのブロックの内面にそれぞれ混合気体
    から特定の気体の吸収および放出を異なる温度帯で行う
    気体吸収放出材を設けたことを特徴とする気体分離装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の気体分離装置において、
    回転体はケーシング内に回転可能に設置され、その回転
    体の回転中心部分を中空の静止部としたことを特徴とす
    る気体分離装置。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の気
    体分離装置において、静止部を周方向に２分割してそれ
    ぞれ異なる温度の流体を導入する導入路を形成する一
    方、前記静止部と回転体との間およびこの回転体とケー
    シングとの間にそれぞれシール部を設置して複数のブロ
    ック間に形成した複数の供給路を２分割し、この２分割
    された供給路と前記２分割された導入路とをそれぞれ連
    通させて第２の流路を形成したことを特徴とする気体分
    離装置。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれかに記載の気
    体分離装置において、回転体の第１の回転位置で気体吸
    収放出材に混合気体を流す一方、第２の回転位置で前記
    気体吸収放出材から特定の気体を放出し、前記第１の回
    転位置と前記第２の回転位置との間で気体の連通を阻止
    する閉止部をケーシングに設置したことを特徴とする気
    体分離装置。
  6. 【請求項６】 請求項１または４記載の気体分離装置に
    おいて、複数のブロックは、特定の気体の吸収反応と放
    出反応のうち時間がかかる方の反応に関わるブロックが
    多くなるように、シール部にて第２の流路を分割したこ
    とを特徴とする気体分離装置。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の気体分離装置において、
    第１および第２の流路にハニカムやフィンのいずれかを
    設けたことを特徴とする気体分離装置。
  8. 【請求項８】 請求項４記載の気体分離装置において、
    ケーシングは、回転体の第１の流路内に特定の気体を含
    む混合気体を供給する供給口と、前記特定の気体を吸収
    した後の混合気体を排出する排出口とを形成したことを
    特徴とする気体分離装置。
  9. 【請求項９】 請求項４記載の気体分離装置において、
    ケーシングは、放出した特定の気体を高濃度に含む混合
    気体を回収する回収口を形成したことを特徴とする気体
    分離装置。
  10. 【請求項１０】 混合気体から特定の気体を分離する気
    体分離装置において、互いに独立した第１および第２の
    流路が形成された回転体を有し、前記第１の流路内には
    前記混合気体から特定の気体の吸収および放出を異なる
    温度帯で行う気体吸収放出材を設けるとともに、前記回
    転体の第１の回転位置で前記特定の気体の吸収反応に必
    要な温度帯に設定した混合気体を流す一方、前記第２の
    流路には前記回転体の第２の回転位置で特定の気体の放
    出反応に必要な温度の流体を流すとともに、これら第１
    および第２の流路間を熱伝達可能とし、前記回転体の回
    転位置に基づいて前記気体吸収放出材の温度を変化させ
    て前記特定の気体の吸収および放出を行うことを特徴と
    する気体分離装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載の気体分離装置におい
    て、回転体の回転中心部分を中空の静止部とし、この静
    止部から特定の気体の放出反応に必要な温度となる流体
    を導入する一方、前記回転体は扇形で中空のブロックを
    周方向に複数配置して形成し、これらのブロック間に形
    成した供給路と前記静止部とをそれぞれ連通させて第２
    の流路を形成したことを特徴とする気体分離装置。
  12. 【請求項１２】 混合気体から特定の気体を分離する気
    体分離装置において、前記特定の気体の吸収および放出
    を異なる温度帯で行う気体吸収放出材を備えた回転体を
    有し、この回転体の回転位置によって前記気体吸収放出
    材の温度を変える流体を流す流路を設置し、前記回転体
    の回転位置に基づいて前記特定の気体の吸収および放出
    を行うことを特徴とする気体分離装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１，１０または１２記載の気体
    分離装置において、混合気体が二酸化炭素を含む気体で
    ある一方、特定の気体が二酸化炭素であって、気体吸収
    放出材は、前記二酸化炭素と反応して炭酸リチウムを生
    成することで二酸化炭素を吸収し、かつ前記炭酸リチウ
    ムが分解することで二酸化炭素を放出する物質であるこ
    とを特徴とする気体分離装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３記載の気体分離装置におい
    て、二酸化炭素の吸収反応に必要な温度は、５００℃で
    ある一方、前記二酸化炭素の放出反応に必要な温度が、
    ７００℃以上であることを特徴とする気体分離装置。
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