二酸化炭素吸収分離システム及び水素製造システム
【課題】加熱冷却サイクルのためのエネルギーの消費や金属疲労を生じることがないとともに、サイクル外へのエネルギーの無駄を回避することを課題とする。
【解決手段】リチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、供給される排ガス中のＣＯ２を吸収するＣＯ２吸収装置１，２と、ＣＯ２を吸収したリチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、リチウムシリケートからＣＯ２を放出させるＣＯ２放出装置３と、前記ＣＯ２吸収装置から、ＣＯ２を吸収したリチウムシリケートを、前記ＣＯ２放出装置へ搬送する第１の搬送手段７１，７２と、前記ＣＯ２放出装置から、ＣＯ２を放出後のリチウムシリケートを、前記ＣＯ２吸収装置へ搬送する第２の搬送手段８とを具備することを特徴とする二酸化炭素吸収分離システム。
【解決手段】リチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、供給される排ガス中のＣＯ２を吸収するＣＯ２吸収装置１，２と、ＣＯ２を吸収したリチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、リチウムシリケートからＣＯ２を放出させるＣＯ２放出装置３と、前記ＣＯ２吸収装置から、ＣＯ２を吸収したリチウムシリケートを、前記ＣＯ２放出装置へ搬送する第１の搬送手段７１，７２と、前記ＣＯ２放出装置から、ＣＯ２を放出後のリチウムシリケートを、前記ＣＯ２吸収装置へ搬送する第２の搬送手段８とを具備することを特徴とする二酸化炭素吸収分離システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電所、セメント工場などからの排ガスから二酸化炭素を分離回収するための二酸化炭素吸収分離システム、及び二酸化炭素の吸収分離特性を利用して天然ガス、炭化水素ガス、バイオ系燃料等から改質を行う水素製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化を防止するため、温室ガスの二酸化炭素（ＣＯ２）の発生および大気への放出を削減する様々な対策が検討されている。これまでに、燃焼排ガスからＣＯ２の排出を抑えるために、アミンなどのアルカリ溶液や吸着性能を持つゼオライト粒子を使った吸収または吸着による分離法や、燃料を純酸素燃焼させる酸素燃焼法などが検討されている。
【０００３】
また、固体吸収材を用いたＣＯ２吸収分離方法についての検討がされている。例えば、特許文献１には、エネルギープラントや化学プラント、自動車から発生する排気ガス中の炭素ガスを吸収材としてのリチウムシリケートを用いて処理する炭酸ガス分離装置について開示されている。また、特許文献２には、燃焼ガスなどから排出された高温の炭酸ガスの吸収・放出に優れたリチウムシリケートを用いた炭酸ガス分離装置について開示されている。
【０００４】
リチウムシリケート（Ｌｉ４ＳＯ４、以下ＬＳ4と呼ぶ）は、二酸化珪素と炭酸リチウムの混合粉末を熱処理することで得られるセラミックス材料である。ＬＳ4は自重の約３６％、自己体積の２００倍に相当する量のＣＯ２を吸収することができる。リチウムシリケート結晶中の酸化リチウム（ＬｉＯ２）がＣＯ２と直接反応し、炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）を生成することによりＣＯ２吸収が行なわれる。ＬＳ4とＣＯ２との反応は下記式のとおりである。
Ｌｉ４ＳｉＯ４＋ＣＯ２→Ｌｉ２ＣＯ３＋Ｌｉ２ＳｉＯ３
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３９６６４２号公報
【特許文献２】特許第３５９１７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、固体吸収材を用いた炭酸ガス吸収分離装置では、加熱冷却サイクルのためにエネルギーを消費するうえに、それに伴って金属疲労が生じるという問題があった。また、サイクル外への排熱などのエネルギーを無駄にするという問題があった。
【０００７】
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、加熱冷却サイクルのためのエネルギーの消費や金属疲労を生じることがないとともに、サイクル外へのエネルギーの無駄を回避しえる二酸化炭素吸収分離システム及び水素製造システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、ＬＳ4が室温から７００℃程度までの幅広い温度域でＣＯ２を吸収でき、繰り返し吸収・放出することができるという特徴に注目し、様々な研究を重ねた結果、本発明を究明するに至った。
【０００９】
本発明に係る二酸化炭素吸収分離システムは、リチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、供給される排ガス中のＣＯ２を吸収するＣＯ２吸収装置と、ＣＯ２を吸収したリチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、リチウムシリケートからＣＯ２を放出させるＣＯ２放出装置と、前記ＣＯ２吸収装置から、ＣＯ２を吸収したリチウムシリケートを、前記ＣＯ２放出装置へ搬送する第１の搬送手段と、前記ＣＯ２放出装置から、ＣＯ２を放出後のリチウムシリケートを、前記ＣＯ２吸収装置へ搬送する第２の搬送手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る水素製造システムは、燃料を改質する触媒およびリチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、燃料および水蒸気が供給されて改質により水素およびＣＯ２を発生させるとともに発生したＣＯ２を吸収する改質装置と、改質に用いられた触媒およびＣＯ２を吸収したリチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、触媒を再生するとともにリチウムシリケートからＣＯ２を放出させる再生装置と、前記改質装置から触媒およびリチウムシリケートを前記再生装置へ搬送する第１の搬送手段と、前記再生装置から触媒およびリチウムシリケートを前記改質装置へ搬送する第２の搬送手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、加熱冷却サイクルのためのエネルギーの消費および金属疲労を生じることがないとともに、サイクル外へのエネルギーの無駄を回避しえる二酸化炭素吸収分離システム及び水素製造システムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に係る二酸化炭素吸収分離システムの説明図。
【図２】本発明の実施例１に係る二酸化炭素吸収分離システムであり、図１と比べ開閉弁の開閉状態が異なる場合の説明図。
【図３】図１のシステムの一構成であるＣＯ２吸収装置の詳細な説明図。
【図４】本発明の実施例２に係る水素製造システムの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明に係る二酸化炭素吸収分離システム及び水素製造システムについて詳細に説明する。
本発明の二酸化炭素（ＣＯ２）吸収分離システムにおいては、ＣＯ２吸収装置によるＣＯ２吸収プロセスとＣＯ２放出装置によるＣＯ２放出プロセスが行われる。ここで、ＣＯ２吸収装置は加熱手段により５００〜６５０℃に設定され、ＣＯ２放出装置は別な加熱手段によりＣＯ２吸収装置より高い温度（６５０〜７５０℃）に設定される。ＣＯ２吸収装置からのＣＯ２吸収済みＬＳ4は第１の搬送手段（例えばバケットコンベア）によりＣＯ２放出装置へ搬送され、ＣＯ２放出装置ではＣＯ２を放出した後、第２の搬送手段（例えばバケットコンベア）によりＣＯ２吸収装置へ戻される。
【００１４】
ここで、搬送手段としてバケットコンベアを用いた場合、このバケットコンベアの耐熱温度は３００℃であるので、ＣＯ２吸収装置やＣＯ２放出手段のＬＳ4排出口側に熱交換器を設けて、コンベアの耐熱温度以下まで冷やして搬送することが好ましい。なお、熱交換器を設けることにより、回収した高温の排熱を蒸気タービンの発電等に利用することができる。
【００１５】
本発明においては、ＣＯ２吸収装置は複数例えば２機配置し、各ＣＯ２吸収装置は排ガス流入側にガス流入切り替え用の開閉バルブを備えていることが好ましい。このような切り替え方式にすれば、一方のＣＯ２吸収装置からＬＳ4をＣＯ２放熱装置へ搬送するときは、排ガスを他方のＣＯ２吸収装置へ供給し、他方のＣＯ２吸収装置からＬＳ4をＣＯ２放熱装置へ搬送するときは、排ガスを一方のＣＯ２吸収装置へ供給できるので、連続して排ガスからＣＯ２を吸収することができる。従って、ＣＯ２吸収装置の稼働率を上げることができる。このとき、ＣＯ２吸収装置では、次の吸収反応（発熱反応）が生じる。なお、反応熱は７５ｋＪ／ｍｏｌ−Ｌｉ４ＳｉＯ４である。
【００１６】
吸収反応（放熱）：Ｌｉ４ＳｉＯ４＋ＣＯ２→Ｌｉ２ＣＯ３＋Ｌｉ２ＳｉＯ３
また、ＣＯ２放出装置では、次の放出反応が行われる。
放出反応（吸熱）：Ｌｉ２ＣＯ３＋Ｌｉ２ＳｉＯ３→Ｌｉ４ＳｉＯ４＋ＣＯ２
本発明において、前記ＣＯ２吸収装置へのガスの流入路，流出路の夫々に、開閉バルブの切り替えを行うためのＣＯ２濃度計を設けることが好ましい。これにより、ＣＯ２吸収装置へのガスの流入路及び流出路におけるＣＯ２濃度を正確に計測でき、ＣＯ２吸収装置におけるＬＳ4によるＣＯ２の吸収度合いを確認することができる。
【００１７】
本発明において、ＣＯ２放出装置では、ＣＯ２放出装置に窒素を入れ、ＣＯ２放出装置のＣＯ２放出口に吸引ブロアを設置し、吸引しながらＣＯ２を放出させ、回収することができる。この場合、ＣＯ２の放出過程は常圧の状態で行う。また、窒素を入れずにＣＯ２放出装置のＣＯ２放出口に減圧手段としての吸引ポンプ（真空ポンプ）を設置し、減圧状態でＣＯ２を放出することもできる。この場合、圧力は例えば０．１気圧とする。また、窒素の代りにＣＯ２をＣＯ２放出装置に入れることができる。ＣＯ２を回収する目的とすれば、ＣＯ２を入れることにより、純度の高いＣＯ２を回収できる。純度の高いＣＯ２を回収できれば、ＣＯ２を製品として飲料メーカー等に再利用することができる。
【００１８】
本発明の水素製造システムも、二酸化炭素吸収分離システムと同様に構成することができる。例えば、改質装置及び再生装置のＬＳ4排出側に熱交換器を設けることにより、高温の排熱を有効に利用することができる。但し、メタンなどの燃料及び水蒸気がニッケル，ルテニウム，ロジウムなどの触媒を有する改質装置に供給され、改質装置からは改質後の水素が収集される。改質装置では、下記の主な水素製造反応が行なわれる。
２ＣｘＨｙ＋２Ｈ２Ｏ→（ｙ＋２）Ｈ２＋２ｘＣＯ
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋ＣＯ２
次に、本発明の二酸化炭素吸収分離システム及び水素製造システムの具体例について説明する。
（実施例１）
本発明に係る二酸化炭素吸収分離システムについて図１、図２及び図３を参照して説明する。ここで、図１、図２は同システムの全体を示す説明図であり、図１は第１のＣＯ２吸収装置でＣＯ２を吸収し、ＣＯ２放出装置でＣＯ２を放出するときの開閉バルブの状態を、図２は第２のＣＯ２吸収装置でＣＯ２を吸収し、ＣＯ２放出装置でＣＯ２を放出するときの開閉バルブの状態を示す。また、図３はＣＯ２吸収装置の要部の説明図を示す。
【００１９】
このシステムは、並列に配置された，リチウムシリケート（ＬＳ4）を収容して二酸化炭素（ＣＯ２）の吸収を行う第１・第２のＣＯ２吸収装置１，２と、ＬＳ4からＣＯ２の放出を行うＣＯ２放出装置３と、ＣＯ２吸収装置１，２及びＣＯ２放出装置３のＬＳ4排出口側に夫々配置された冷却機４，５，６と、ＣＯ２を吸収したＬＳ4を搬送するための第１の搬送手段としての第１のバケットコンベア７１・７２と、ＣＯ２放出後のＬＳ4を搬送するための第２の搬送手段としての第２のバケットコンベア８と、減圧手段としての真空ポンプ９を備えている。第１・第２のＣＯ２吸収装置１，２内には、図示しないＬＳ4が収納されている。
【００２０】
第１のＣＯ２吸収装置１は、図３に示すようなロータリキルン方式の構成になっている。
図中の符番３１は、第１のＣＯ２吸収装置１の一構成である筒状の吸収装置本体を示す。この吸収装置本体３１の中心軸方向には、シール部３２よりシールされた回転軸３３が配置されている。この回転軸３３には、排ガスを吸収装置本体３１内に導入するための連通孔３４が設けられ、更にこの連通孔３４に連通する噴射口３５が回転軸３２の周方向に例えば４個ずつ設けられている。前記回転軸３３には、被処理物３７を図中の右側から左側に搬送するためのスクリュー羽根３６が設けられている。
【００２１】
吸収装置本体３１の外周部には、図１，２に示すように、シリンダ部内を５００〜６５０℃に維持するための加熱手段としてのヒータ２３ａが設けられている。また、吸収装置本体３１には、ＬＳ4を吸収装置本体３１内に供給するための供給口１９ａが設けられ、排ガスを流入するための流入口２０ａ、処理後のガスを排出するための排出口２１ａ、ＣＯ２を吸収したＬＳ4を排出するための排出口２２ａが設けられている。
第２のＣＯ２吸収装置２も、第１のＣＯ２吸収装置１と同様な構成になっており、ＬＳ4の供給口１９ｂ，排出口２２ｂと、排ガスの流入口２０ｂ，流出口２１ｂと、ヒータ２３ｂ等を備えている。
【００２２】
前記ＣＯ２放出装置３は、第１のＣＯ２吸収装置１と比較して、ガス通路及び噴射口を有した回転軸の代りに中実の回転軸を用いる点、排ガスの流入・流出のための部材（流入口等）を設けない点、及びＣＯ２の放出口を設ける点を除いて、第１のＣＯ２吸収装置１と実質的に同様なロータリキルン方式の構成を採用している。但し、ＣＯ２放出装置３の外周部には加熱手段としてのヒータ２４が設けられ、このヒータ２４によりＣＯ２放出装置３は６５０〜７５０℃に維持される。ＣＯ２放出装置３にも、ＬＳ4の供給口１９ｃ，排出口２２ｃが設けられている。
【００２３】
第１のＣＯ２吸収装置１のＬＳ4排出口２２ａ及び第２のＣＯ２吸収装置２のＬＳ4排出口２２ｂと、ＣＯ２放出装置３のＬＳ4供給口１９ｃ間のラインには、ＣＯ２を吸収したＬＳ４を投入するための第１のホッパー２５１が配置されている。前記排出口２２ａと冷却機４，排出口２２ｂと冷却機５間は、開閉バルブ２６ａを介装した配管２７ａ，開閉バルブ２６ｂを介装した配管２７ｂにより夫々接続されている。冷却機４と第１のホッパー２５１間は前記第１のバケットコンベア７１により接続され、冷却機５と第１のホッパー２５１間は前記第１のバケットコンベア７２により接続されている。
【００２４】
ＣＯ２放出装置３のＬＳ4排出口２２ｃと、第１のＣＯ２吸収装置１のＬＳ4供給口１９ａ及び第２のＣＯ２吸収装置２のＬＳ4供給口１９ｂ間のラインには、ＣＯ２放出後のＬＳ４を投入するための第２のホッパー２５２が配置されている。前記排出口２２ｃ側の冷却機６と第２のホッパー２５２間は、前記第２のバケットコンベア８により接続されている。第２のホッパー２５２と第１のＣＯ２吸収装置１のＬＳ4供給口１９ａ間は、開閉バルブ２６ｃを介装した配管２７ｃにより接続されている。第２のホッパー２５２と第２のＣＯ２吸収装置２のＬＳ4供給口１９ｂ間は、配管２７ｃと該配管２７ｃから分岐した，開閉バルブ２６ｄを介装した配管２７ｄにより夫々接続されている。
【００２５】
ＣＯ２吸収装置１，２の各排ガスの流入口２０ａ，２０ｂに接続される配管２７ｅ，２７ｆには、夫々開閉バルブ２６ｅ，２６ｆが設けられている。ＣＯ２放出装置３のＣＯ２放出口２８と真空ポンプ９は、開閉バルブ２６ｇを介装した配管２７ｇにより接続されている。第１のＣＯ２吸収装置１の排出口２１ａには、開閉バルブ２６ｈを介装した配管２７ｈが接続されている。第２のＣＯ２吸収装置２の排出口２１ｂには、開閉バルブ２６ｉを介装した配管２７ｉが接続されている。なお、第１のＣＯ２吸収装置１でＣＯ２を処理するときに、放出装置３でＣＯ２を放出するので、第２のＣＯ２吸収装置２の排ガスの流入口２０ｂ，流出口２１ｂの夫々の開閉バルブ２６ｆ，２６ｉは閉じる状態となる。
【００２６】
次に、上記二酸化炭素吸収分離システムの作用について説明する。
(1) 第１のＣＯ２吸収装置１でＣＯ２ガスを吸収し、ＣＯ２放出装置３でＣＯ２ガスを放出する場合（図１参照）。
まず、第１のＣＯ２吸収装置１，２をヒータ２３ａ，２３ｂにより夫々５００〜６５０℃に設定するとともに、ＣＯ２放出装置３をヒータ２４により６５０〜７５０℃に設定する。次に、開閉弁２６ｂ，２６ｅ，２６ｇ，２６ｈ（但し、開閉弁２６ｈはＣＯ２吸収時に閉める）を開け、開閉弁２６ａ，２６ｃ，２６ｆ，２６ｉを閉じた状態で、ＣＯ２を含む排ガスをＣＯ２吸収装置１の流入口２０ａからＣＯ２吸収装置１へ供給する。但し、開閉弁２６ｂは、ＬＳ4を第２のＣＯ２吸収装置２から放出装置３に移動するときだけに開けられ、移動終了後に直に閉める。また、開閉弁２６ｄは、ＬＳ4を放出装置３から第２のＣＯ２吸収装置２に移動するときだけに開けられ、移動終了後に直に閉める。更に、開閉弁２６ｇは、ＬＳ4を第２のＣＯ２吸収装置２から放出装置３に全て移動した後に開け、その後真空ポンプ９を起動する。ＣＯ２吸収装置１では、既述したように、ＬＳ4結晶中のＬｉＯ２がＣＯ２と直接反応し、Ｌｉ２ＣＯ３を生成することによりＣＯ２の吸収が行われる。この際、ＬＳ4で吸収されたＣＯ２以外のガスは、排出口２１ａより処理後ガスとして収集される。
【００２７】
(2) 第２のＣＯ２吸収装置２でＣＯ２ガスを吸収し、ＣＯ２放出装置３でＣＯ２ガスを放出する場合（図２参照）。
開閉弁２６ｄ，２６ｅ，２６ｈを閉じ、開閉弁２６ｃ，２６ｆを開けた状態で、ＣＯ２を含む排ガスをＣＯ２吸収装置２の流入口２０ｂからＣＯ２吸収装置２へ供給し、ＬＳ4によるＣＯ２吸収を行う。この際、ＬＳ4で吸収されたＣＯ２以外のガスは、排出口２１ｂより処理後ガスとして収集される。また、排ガスをＣＯ２吸収装置２へ供給しているとき、第１のＣＯ２吸収装置１でＣＯ２を吸収したＬＳ4は、配管２７ａを経て冷却機４に送られ、ここで３００℃以下まで冷却された後、第１のバケットコンベア７１により第１のホッパー２５１を経てＣＯ２放出装置３に送られる。
【００２８】
一方、第２のＣＯ２吸収装置２でＣＯ２を吸収したＬＳ4も、配管２７ｂを経て冷却機５に送られ、ここで３００℃以下まで冷却された後、第１のバケットコンベア７２により第１のホッパー２５１を経てＣＯ２放出装置３に送られる。
【００２９】
(3) 次に、ＣＯ２放出装置３では、真空ポンプ９を用いてＣＯ２放出口２８より減圧（０．１気圧）の状態でＣＯ２を放出する。また、ＣＯ２放出装置３でＣＯ２が放出された後のＬＳ4は、冷却機６に送られ、ここで３００℃以下まで冷却された後、第２のバケットコンベア８により第２のホッパー２５２を経て第１のＣＯ２吸収装置１又は第２のＣＯ２吸収装置２に送られる。
【００３０】
(4) 上記（１）、（２）による各開閉バルブの切り替えは、第１のＣＯ２吸収装置１からＣＯ２を吸収したＬＳ4をＣＯ２放出装置３へ搬送させるときには、排ガスを第２のＣＯ２吸収装置２へ送り、また第２のＣＯ２吸収装置２からＣＯ２を吸収したＬＳ4をＣＯ２放出装置３へ搬送させるときには、排ガスを第１のＣＯ２吸収装置２へ送るようにして、連続して排ガスからＣＯ２を吸収するように構成されている。
【００３１】
実施例１に係る二酸化炭素吸収分離システムによれば、ＣＯ２吸収装置１，２及びＣＯ２放出装置３を備え、ＣＯ２吸収装置１，２からＣＯ２を吸収したＬＳ4をＣＯ２放出装置３に移動させ、またＣＯ２放出後のＬＳ4をＣＯ２放出装置３からＣＯ２吸収装置１，２へ戻してＬＳ4を繰り返し使用できるような構成にしたので、ＣＯ２吸収装置１，２及びＣＯ２放出装置３の温度を切り替える必要がなく、より少ないエネルギーでＣＯ２の吸収分離を行うことができる。従って、従来のように加熱冷却サイクルのためのエネルギーの消費もなく、それに伴う金属疲労を回避できる。また、ＣＯ２吸収装置１，２やＣＯ２放出装置３のＬＳ4排出口側に冷却機４，５，６を配置することにより、回収した高温の排熱を蒸気タービンの発電等に利用することができる。
【００３２】
（実施例２）
本発明の水素製造システムについて図４を参照して説明する。但し、図１、図２と同部材は同符番を付して説明を省略し、要部のみ説明する。
水素製造システムは、燃料を改質する触媒を含み、かつリチウムシリケート（ＬＳ4）を収容し、燃料および水蒸気が供給されて改質により水素およびＣＯ２を発生させるとともに、発生したＣＯ２を吸収する改質装置を備えている。
具体的には、並列に配置された第１・第２のＣＯ２吸収型改質装置４１，４２と、触媒を再生させるとともにＬＳ4からＣＯ２の放出を行う再生装置４３と、改質装置４１，４２及び再生装置４３のＬＳ4排出口側に夫々配置された冷却機４，５，６と、触媒およびＣＯ２を吸収したＬＳ4を搬送するための第１の搬送手段としての第１のバケットコンベア７１・７２と、触媒およびＣＯ２を放出後のＬＳ4を搬送するための第２の搬送手段としての第２のバケットコンベア８と、吸引ポンプ４４を備えている。改質装置４１，４２及び再生装置４３は、前記ＣＯ２吸収装置と同様にロータリキルン方式の構成となっている。改質装置４１，４２は、夫々燃料を改質する触媒およびＬＳ4を収容する装置本体（図示せず）と、加熱手段２３ａ，２３ｂを備えている。再生装置４３は、改質に用いられた触媒およびＣＯ２を吸収したＬＳ4を収容する装置本体（図示せず）と、ヒータ２４とを備えている。
【００３３】
図３の水素製造システムの作用は、図１のシステムと比べ、ＬＳ4を繰り返し使用しようする点で同じであり、次の３点のみ相違する。
（１）まず、改質装置４１，４２は触媒（ニッケル等）及びＬＳ4を有し、流入口２０ａ，２０ｂよりメタン等の燃料及び水蒸気が夫々供給され、改質装置４１，４２では既述した水素製造反応が行われる。
（２）改質装置４１，４２の夫々の排出口２１ａ，２１ｂからは改質反応後の水素が収集される。
（３）再生装置４３にはＮ２が導入され、再生装置４３からは吸引ポンプ４４によりＣＯ２とＮ２が放出され、この後再生装置４３から改質装置４１，４２に触媒とＬＳ4の供給が行われる。
【００３４】
実施例２に係る水素製造システムによれば、実施例１と同様な理由により、より少ないエネルギーでＣＯ２の吸収、水素の収集を行うことができる。従って、従来のように加熱冷却サイクルのためのエネルギーの消費もなく、それに伴う金属疲労を回避できる。また、改質装置４１，４２や再生装置４３のＬＳ4排出口側に冷却機４，５，６を配置することにより、回収した高温の排熱を蒸気タービンの発電等に利用することができる。
【００３５】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００３６】
具体的には、上記実施例では、ＣＯ２吸収装置や改質装置としてロータリキルン方式の装置を用いた場合について述べたが、これに限らず、縦型充填層を反応機器として適用できる。また、上記実施例では、２機のＣＯ２吸収装置や改質装置を並列して配置する場合について述べたが、これに限らず、３機以上配置してもよいし、１機で稼動することも可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１，２…ＣＯ２吸収装置、３…ＣＯ２放出装置、４，５，６…冷却機（熱交換器）、７１，７２，８…バケットコンベア（搬送手段）、９…真空ポンプ（減圧手段）、１１…回転体（装置本体）、１２…羽根、１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…供給口、２０ａ，２０ｂ…流入口、２１ａ，２１ｂ…排出口、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…流出口、２３ａ，２３ｂ，２４…ヒータ（加熱手段）、２５１，２５２…ホッパー、２６ａ〜２６ｉ…開閉バルブ、２７ａ〜２７ｉ…配管、２８…ＣＯ２排出口、３１…吸収装置本体、３３…回転軸、３４…連通孔、３５…噴射口、３６…スクリュー羽根、４１，４２…ＣＯ２吸収型改質装置、４３…再生装置、４４…吸引ポンプ（減圧手段）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電所、セメント工場などからの排ガスから二酸化炭素を分離回収するための二酸化炭素吸収分離システム、及び二酸化炭素の吸収分離特性を利用して天然ガス、炭化水素ガス、バイオ系燃料等から改質を行う水素製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化を防止するため、温室ガスの二酸化炭素（ＣＯ２）の発生および大気への放出を削減する様々な対策が検討されている。これまでに、燃焼排ガスからＣＯ２の排出を抑えるために、アミンなどのアルカリ溶液や吸着性能を持つゼオライト粒子を使った吸収または吸着による分離法や、燃料を純酸素燃焼させる酸素燃焼法などが検討されている。
【０００３】
また、固体吸収材を用いたＣＯ２吸収分離方法についての検討がされている。例えば、特許文献１には、エネルギープラントや化学プラント、自動車から発生する排気ガス中の炭素ガスを吸収材としてのリチウムシリケートを用いて処理する炭酸ガス分離装置について開示されている。また、特許文献２には、燃焼ガスなどから排出された高温の炭酸ガスの吸収・放出に優れたリチウムシリケートを用いた炭酸ガス分離装置について開示されている。
【０００４】
リチウムシリケート（Ｌｉ４ＳＯ４、以下ＬＳ4と呼ぶ）は、二酸化珪素と炭酸リチウムの混合粉末を熱処理することで得られるセラミックス材料である。ＬＳ4は自重の約３６％、自己体積の２００倍に相当する量のＣＯ２を吸収することができる。リチウムシリケート結晶中の酸化リチウム（ＬｉＯ２）がＣＯ２と直接反応し、炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）を生成することによりＣＯ２吸収が行なわれる。ＬＳ4とＣＯ２との反応は下記式のとおりである。
Ｌｉ４ＳｉＯ４＋ＣＯ２→Ｌｉ２ＣＯ３＋Ｌｉ２ＳｉＯ３
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３９６６４２号公報
【特許文献２】特許第３５９１７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、固体吸収材を用いた炭酸ガス吸収分離装置では、加熱冷却サイクルのためにエネルギーを消費するうえに、それに伴って金属疲労が生じるという問題があった。また、サイクル外への排熱などのエネルギーを無駄にするという問題があった。
【０００７】
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、加熱冷却サイクルのためのエネルギーの消費や金属疲労を生じることがないとともに、サイクル外へのエネルギーの無駄を回避しえる二酸化炭素吸収分離システム及び水素製造システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、ＬＳ4が室温から７００℃程度までの幅広い温度域でＣＯ２を吸収でき、繰り返し吸収・放出することができるという特徴に注目し、様々な研究を重ねた結果、本発明を究明するに至った。
【０００９】
本発明に係る二酸化炭素吸収分離システムは、リチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、供給される排ガス中のＣＯ２を吸収するＣＯ２吸収装置と、ＣＯ２を吸収したリチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、リチウムシリケートからＣＯ２を放出させるＣＯ２放出装置と、前記ＣＯ２吸収装置から、ＣＯ２を吸収したリチウムシリケートを、前記ＣＯ２放出装置へ搬送する第１の搬送手段と、前記ＣＯ２放出装置から、ＣＯ２を放出後のリチウムシリケートを、前記ＣＯ２吸収装置へ搬送する第２の搬送手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る水素製造システムは、燃料を改質する触媒およびリチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、燃料および水蒸気が供給されて改質により水素およびＣＯ２を発生させるとともに発生したＣＯ２を吸収する改質装置と、改質に用いられた触媒およびＣＯ２を吸収したリチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、触媒を再生するとともにリチウムシリケートからＣＯ２を放出させる再生装置と、前記改質装置から触媒およびリチウムシリケートを前記再生装置へ搬送する第１の搬送手段と、前記再生装置から触媒およびリチウムシリケートを前記改質装置へ搬送する第２の搬送手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、加熱冷却サイクルのためのエネルギーの消費および金属疲労を生じることがないとともに、サイクル外へのエネルギーの無駄を回避しえる二酸化炭素吸収分離システム及び水素製造システムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に係る二酸化炭素吸収分離システムの説明図。
【図２】本発明の実施例１に係る二酸化炭素吸収分離システムであり、図１と比べ開閉弁の開閉状態が異なる場合の説明図。
【図３】図１のシステムの一構成であるＣＯ２吸収装置の詳細な説明図。
【図４】本発明の実施例２に係る水素製造システムの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明に係る二酸化炭素吸収分離システム及び水素製造システムについて詳細に説明する。
本発明の二酸化炭素（ＣＯ２）吸収分離システムにおいては、ＣＯ２吸収装置によるＣＯ２吸収プロセスとＣＯ２放出装置によるＣＯ２放出プロセスが行われる。ここで、ＣＯ２吸収装置は加熱手段により５００〜６５０℃に設定され、ＣＯ２放出装置は別な加熱手段によりＣＯ２吸収装置より高い温度（６５０〜７５０℃）に設定される。ＣＯ２吸収装置からのＣＯ２吸収済みＬＳ4は第１の搬送手段（例えばバケットコンベア）によりＣＯ２放出装置へ搬送され、ＣＯ２放出装置ではＣＯ２を放出した後、第２の搬送手段（例えばバケットコンベア）によりＣＯ２吸収装置へ戻される。
【００１４】
ここで、搬送手段としてバケットコンベアを用いた場合、このバケットコンベアの耐熱温度は３００℃であるので、ＣＯ２吸収装置やＣＯ２放出手段のＬＳ4排出口側に熱交換器を設けて、コンベアの耐熱温度以下まで冷やして搬送することが好ましい。なお、熱交換器を設けることにより、回収した高温の排熱を蒸気タービンの発電等に利用することができる。
【００１５】
本発明においては、ＣＯ２吸収装置は複数例えば２機配置し、各ＣＯ２吸収装置は排ガス流入側にガス流入切り替え用の開閉バルブを備えていることが好ましい。このような切り替え方式にすれば、一方のＣＯ２吸収装置からＬＳ4をＣＯ２放熱装置へ搬送するときは、排ガスを他方のＣＯ２吸収装置へ供給し、他方のＣＯ２吸収装置からＬＳ4をＣＯ２放熱装置へ搬送するときは、排ガスを一方のＣＯ２吸収装置へ供給できるので、連続して排ガスからＣＯ２を吸収することができる。従って、ＣＯ２吸収装置の稼働率を上げることができる。このとき、ＣＯ２吸収装置では、次の吸収反応（発熱反応）が生じる。なお、反応熱は７５ｋＪ／ｍｏｌ−Ｌｉ４ＳｉＯ４である。
【００１６】
吸収反応（放熱）：Ｌｉ４ＳｉＯ４＋ＣＯ２→Ｌｉ２ＣＯ３＋Ｌｉ２ＳｉＯ３
また、ＣＯ２放出装置では、次の放出反応が行われる。
放出反応（吸熱）：Ｌｉ２ＣＯ３＋Ｌｉ２ＳｉＯ３→Ｌｉ４ＳｉＯ４＋ＣＯ２
本発明において、前記ＣＯ２吸収装置へのガスの流入路，流出路の夫々に、開閉バルブの切り替えを行うためのＣＯ２濃度計を設けることが好ましい。これにより、ＣＯ２吸収装置へのガスの流入路及び流出路におけるＣＯ２濃度を正確に計測でき、ＣＯ２吸収装置におけるＬＳ4によるＣＯ２の吸収度合いを確認することができる。
【００１７】
本発明において、ＣＯ２放出装置では、ＣＯ２放出装置に窒素を入れ、ＣＯ２放出装置のＣＯ２放出口に吸引ブロアを設置し、吸引しながらＣＯ２を放出させ、回収することができる。この場合、ＣＯ２の放出過程は常圧の状態で行う。また、窒素を入れずにＣＯ２放出装置のＣＯ２放出口に減圧手段としての吸引ポンプ（真空ポンプ）を設置し、減圧状態でＣＯ２を放出することもできる。この場合、圧力は例えば０．１気圧とする。また、窒素の代りにＣＯ２をＣＯ２放出装置に入れることができる。ＣＯ２を回収する目的とすれば、ＣＯ２を入れることにより、純度の高いＣＯ２を回収できる。純度の高いＣＯ２を回収できれば、ＣＯ２を製品として飲料メーカー等に再利用することができる。
【００１８】
本発明の水素製造システムも、二酸化炭素吸収分離システムと同様に構成することができる。例えば、改質装置及び再生装置のＬＳ4排出側に熱交換器を設けることにより、高温の排熱を有効に利用することができる。但し、メタンなどの燃料及び水蒸気がニッケル，ルテニウム，ロジウムなどの触媒を有する改質装置に供給され、改質装置からは改質後の水素が収集される。改質装置では、下記の主な水素製造反応が行なわれる。
２ＣｘＨｙ＋２Ｈ２Ｏ→（ｙ＋２）Ｈ２＋２ｘＣＯ
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋ＣＯ２
次に、本発明の二酸化炭素吸収分離システム及び水素製造システムの具体例について説明する。
（実施例１）
本発明に係る二酸化炭素吸収分離システムについて図１、図２及び図３を参照して説明する。ここで、図１、図２は同システムの全体を示す説明図であり、図１は第１のＣＯ２吸収装置でＣＯ２を吸収し、ＣＯ２放出装置でＣＯ２を放出するときの開閉バルブの状態を、図２は第２のＣＯ２吸収装置でＣＯ２を吸収し、ＣＯ２放出装置でＣＯ２を放出するときの開閉バルブの状態を示す。また、図３はＣＯ２吸収装置の要部の説明図を示す。
【００１９】
このシステムは、並列に配置された，リチウムシリケート（ＬＳ4）を収容して二酸化炭素（ＣＯ２）の吸収を行う第１・第２のＣＯ２吸収装置１，２と、ＬＳ4からＣＯ２の放出を行うＣＯ２放出装置３と、ＣＯ２吸収装置１，２及びＣＯ２放出装置３のＬＳ4排出口側に夫々配置された冷却機４，５，６と、ＣＯ２を吸収したＬＳ4を搬送するための第１の搬送手段としての第１のバケットコンベア７１・７２と、ＣＯ２放出後のＬＳ4を搬送するための第２の搬送手段としての第２のバケットコンベア８と、減圧手段としての真空ポンプ９を備えている。第１・第２のＣＯ２吸収装置１，２内には、図示しないＬＳ4が収納されている。
【００２０】
第１のＣＯ２吸収装置１は、図３に示すようなロータリキルン方式の構成になっている。
図中の符番３１は、第１のＣＯ２吸収装置１の一構成である筒状の吸収装置本体を示す。この吸収装置本体３１の中心軸方向には、シール部３２よりシールされた回転軸３３が配置されている。この回転軸３３には、排ガスを吸収装置本体３１内に導入するための連通孔３４が設けられ、更にこの連通孔３４に連通する噴射口３５が回転軸３２の周方向に例えば４個ずつ設けられている。前記回転軸３３には、被処理物３７を図中の右側から左側に搬送するためのスクリュー羽根３６が設けられている。
【００２１】
吸収装置本体３１の外周部には、図１，２に示すように、シリンダ部内を５００〜６５０℃に維持するための加熱手段としてのヒータ２３ａが設けられている。また、吸収装置本体３１には、ＬＳ4を吸収装置本体３１内に供給するための供給口１９ａが設けられ、排ガスを流入するための流入口２０ａ、処理後のガスを排出するための排出口２１ａ、ＣＯ２を吸収したＬＳ4を排出するための排出口２２ａが設けられている。
第２のＣＯ２吸収装置２も、第１のＣＯ２吸収装置１と同様な構成になっており、ＬＳ4の供給口１９ｂ，排出口２２ｂと、排ガスの流入口２０ｂ，流出口２１ｂと、ヒータ２３ｂ等を備えている。
【００２２】
前記ＣＯ２放出装置３は、第１のＣＯ２吸収装置１と比較して、ガス通路及び噴射口を有した回転軸の代りに中実の回転軸を用いる点、排ガスの流入・流出のための部材（流入口等）を設けない点、及びＣＯ２の放出口を設ける点を除いて、第１のＣＯ２吸収装置１と実質的に同様なロータリキルン方式の構成を採用している。但し、ＣＯ２放出装置３の外周部には加熱手段としてのヒータ２４が設けられ、このヒータ２４によりＣＯ２放出装置３は６５０〜７５０℃に維持される。ＣＯ２放出装置３にも、ＬＳ4の供給口１９ｃ，排出口２２ｃが設けられている。
【００２３】
第１のＣＯ２吸収装置１のＬＳ4排出口２２ａ及び第２のＣＯ２吸収装置２のＬＳ4排出口２２ｂと、ＣＯ２放出装置３のＬＳ4供給口１９ｃ間のラインには、ＣＯ２を吸収したＬＳ４を投入するための第１のホッパー２５１が配置されている。前記排出口２２ａと冷却機４，排出口２２ｂと冷却機５間は、開閉バルブ２６ａを介装した配管２７ａ，開閉バルブ２６ｂを介装した配管２７ｂにより夫々接続されている。冷却機４と第１のホッパー２５１間は前記第１のバケットコンベア７１により接続され、冷却機５と第１のホッパー２５１間は前記第１のバケットコンベア７２により接続されている。
【００２４】
ＣＯ２放出装置３のＬＳ4排出口２２ｃと、第１のＣＯ２吸収装置１のＬＳ4供給口１９ａ及び第２のＣＯ２吸収装置２のＬＳ4供給口１９ｂ間のラインには、ＣＯ２放出後のＬＳ４を投入するための第２のホッパー２５２が配置されている。前記排出口２２ｃ側の冷却機６と第２のホッパー２５２間は、前記第２のバケットコンベア８により接続されている。第２のホッパー２５２と第１のＣＯ２吸収装置１のＬＳ4供給口１９ａ間は、開閉バルブ２６ｃを介装した配管２７ｃにより接続されている。第２のホッパー２５２と第２のＣＯ２吸収装置２のＬＳ4供給口１９ｂ間は、配管２７ｃと該配管２７ｃから分岐した，開閉バルブ２６ｄを介装した配管２７ｄにより夫々接続されている。
【００２５】
ＣＯ２吸収装置１，２の各排ガスの流入口２０ａ，２０ｂに接続される配管２７ｅ，２７ｆには、夫々開閉バルブ２６ｅ，２６ｆが設けられている。ＣＯ２放出装置３のＣＯ２放出口２８と真空ポンプ９は、開閉バルブ２６ｇを介装した配管２７ｇにより接続されている。第１のＣＯ２吸収装置１の排出口２１ａには、開閉バルブ２６ｈを介装した配管２７ｈが接続されている。第２のＣＯ２吸収装置２の排出口２１ｂには、開閉バルブ２６ｉを介装した配管２７ｉが接続されている。なお、第１のＣＯ２吸収装置１でＣＯ２を処理するときに、放出装置３でＣＯ２を放出するので、第２のＣＯ２吸収装置２の排ガスの流入口２０ｂ，流出口２１ｂの夫々の開閉バルブ２６ｆ，２６ｉは閉じる状態となる。
【００２６】
次に、上記二酸化炭素吸収分離システムの作用について説明する。
(1) 第１のＣＯ２吸収装置１でＣＯ２ガスを吸収し、ＣＯ２放出装置３でＣＯ２ガスを放出する場合（図１参照）。
まず、第１のＣＯ２吸収装置１，２をヒータ２３ａ，２３ｂにより夫々５００〜６５０℃に設定するとともに、ＣＯ２放出装置３をヒータ２４により６５０〜７５０℃に設定する。次に、開閉弁２６ｂ，２６ｅ，２６ｇ，２６ｈ（但し、開閉弁２６ｈはＣＯ２吸収時に閉める）を開け、開閉弁２６ａ，２６ｃ，２６ｆ，２６ｉを閉じた状態で、ＣＯ２を含む排ガスをＣＯ２吸収装置１の流入口２０ａからＣＯ２吸収装置１へ供給する。但し、開閉弁２６ｂは、ＬＳ4を第２のＣＯ２吸収装置２から放出装置３に移動するときだけに開けられ、移動終了後に直に閉める。また、開閉弁２６ｄは、ＬＳ4を放出装置３から第２のＣＯ２吸収装置２に移動するときだけに開けられ、移動終了後に直に閉める。更に、開閉弁２６ｇは、ＬＳ4を第２のＣＯ２吸収装置２から放出装置３に全て移動した後に開け、その後真空ポンプ９を起動する。ＣＯ２吸収装置１では、既述したように、ＬＳ4結晶中のＬｉＯ２がＣＯ２と直接反応し、Ｌｉ２ＣＯ３を生成することによりＣＯ２の吸収が行われる。この際、ＬＳ4で吸収されたＣＯ２以外のガスは、排出口２１ａより処理後ガスとして収集される。
【００２７】
(2) 第２のＣＯ２吸収装置２でＣＯ２ガスを吸収し、ＣＯ２放出装置３でＣＯ２ガスを放出する場合（図２参照）。
開閉弁２６ｄ，２６ｅ，２６ｈを閉じ、開閉弁２６ｃ，２６ｆを開けた状態で、ＣＯ２を含む排ガスをＣＯ２吸収装置２の流入口２０ｂからＣＯ２吸収装置２へ供給し、ＬＳ4によるＣＯ２吸収を行う。この際、ＬＳ4で吸収されたＣＯ２以外のガスは、排出口２１ｂより処理後ガスとして収集される。また、排ガスをＣＯ２吸収装置２へ供給しているとき、第１のＣＯ２吸収装置１でＣＯ２を吸収したＬＳ4は、配管２７ａを経て冷却機４に送られ、ここで３００℃以下まで冷却された後、第１のバケットコンベア７１により第１のホッパー２５１を経てＣＯ２放出装置３に送られる。
【００２８】
一方、第２のＣＯ２吸収装置２でＣＯ２を吸収したＬＳ4も、配管２７ｂを経て冷却機５に送られ、ここで３００℃以下まで冷却された後、第１のバケットコンベア７２により第１のホッパー２５１を経てＣＯ２放出装置３に送られる。
【００２９】
(3) 次に、ＣＯ２放出装置３では、真空ポンプ９を用いてＣＯ２放出口２８より減圧（０．１気圧）の状態でＣＯ２を放出する。また、ＣＯ２放出装置３でＣＯ２が放出された後のＬＳ4は、冷却機６に送られ、ここで３００℃以下まで冷却された後、第２のバケットコンベア８により第２のホッパー２５２を経て第１のＣＯ２吸収装置１又は第２のＣＯ２吸収装置２に送られる。
【００３０】
(4) 上記（１）、（２）による各開閉バルブの切り替えは、第１のＣＯ２吸収装置１からＣＯ２を吸収したＬＳ4をＣＯ２放出装置３へ搬送させるときには、排ガスを第２のＣＯ２吸収装置２へ送り、また第２のＣＯ２吸収装置２からＣＯ２を吸収したＬＳ4をＣＯ２放出装置３へ搬送させるときには、排ガスを第１のＣＯ２吸収装置２へ送るようにして、連続して排ガスからＣＯ２を吸収するように構成されている。
【００３１】
実施例１に係る二酸化炭素吸収分離システムによれば、ＣＯ２吸収装置１，２及びＣＯ２放出装置３を備え、ＣＯ２吸収装置１，２からＣＯ２を吸収したＬＳ4をＣＯ２放出装置３に移動させ、またＣＯ２放出後のＬＳ4をＣＯ２放出装置３からＣＯ２吸収装置１，２へ戻してＬＳ4を繰り返し使用できるような構成にしたので、ＣＯ２吸収装置１，２及びＣＯ２放出装置３の温度を切り替える必要がなく、より少ないエネルギーでＣＯ２の吸収分離を行うことができる。従って、従来のように加熱冷却サイクルのためのエネルギーの消費もなく、それに伴う金属疲労を回避できる。また、ＣＯ２吸収装置１，２やＣＯ２放出装置３のＬＳ4排出口側に冷却機４，５，６を配置することにより、回収した高温の排熱を蒸気タービンの発電等に利用することができる。
【００３２】
（実施例２）
本発明の水素製造システムについて図４を参照して説明する。但し、図１、図２と同部材は同符番を付して説明を省略し、要部のみ説明する。
水素製造システムは、燃料を改質する触媒を含み、かつリチウムシリケート（ＬＳ4）を収容し、燃料および水蒸気が供給されて改質により水素およびＣＯ２を発生させるとともに、発生したＣＯ２を吸収する改質装置を備えている。
具体的には、並列に配置された第１・第２のＣＯ２吸収型改質装置４１，４２と、触媒を再生させるとともにＬＳ4からＣＯ２の放出を行う再生装置４３と、改質装置４１，４２及び再生装置４３のＬＳ4排出口側に夫々配置された冷却機４，５，６と、触媒およびＣＯ２を吸収したＬＳ4を搬送するための第１の搬送手段としての第１のバケットコンベア７１・７２と、触媒およびＣＯ２を放出後のＬＳ4を搬送するための第２の搬送手段としての第２のバケットコンベア８と、吸引ポンプ４４を備えている。改質装置４１，４２及び再生装置４３は、前記ＣＯ２吸収装置と同様にロータリキルン方式の構成となっている。改質装置４１，４２は、夫々燃料を改質する触媒およびＬＳ4を収容する装置本体（図示せず）と、加熱手段２３ａ，２３ｂを備えている。再生装置４３は、改質に用いられた触媒およびＣＯ２を吸収したＬＳ4を収容する装置本体（図示せず）と、ヒータ２４とを備えている。
【００３３】
図３の水素製造システムの作用は、図１のシステムと比べ、ＬＳ4を繰り返し使用しようする点で同じであり、次の３点のみ相違する。
（１）まず、改質装置４１，４２は触媒（ニッケル等）及びＬＳ4を有し、流入口２０ａ，２０ｂよりメタン等の燃料及び水蒸気が夫々供給され、改質装置４１，４２では既述した水素製造反応が行われる。
（２）改質装置４１，４２の夫々の排出口２１ａ，２１ｂからは改質反応後の水素が収集される。
（３）再生装置４３にはＮ２が導入され、再生装置４３からは吸引ポンプ４４によりＣＯ２とＮ２が放出され、この後再生装置４３から改質装置４１，４２に触媒とＬＳ4の供給が行われる。
【００３４】
実施例２に係る水素製造システムによれば、実施例１と同様な理由により、より少ないエネルギーでＣＯ２の吸収、水素の収集を行うことができる。従って、従来のように加熱冷却サイクルのためのエネルギーの消費もなく、それに伴う金属疲労を回避できる。また、改質装置４１，４２や再生装置４３のＬＳ4排出口側に冷却機４，５，６を配置することにより、回収した高温の排熱を蒸気タービンの発電等に利用することができる。
【００３５】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００３６】
具体的には、上記実施例では、ＣＯ２吸収装置や改質装置としてロータリキルン方式の装置を用いた場合について述べたが、これに限らず、縦型充填層を反応機器として適用できる。また、上記実施例では、２機のＣＯ２吸収装置や改質装置を並列して配置する場合について述べたが、これに限らず、３機以上配置してもよいし、１機で稼動することも可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１，２…ＣＯ２吸収装置、３…ＣＯ２放出装置、４，５，６…冷却機（熱交換器）、７１，７２，８…バケットコンベア（搬送手段）、９…真空ポンプ（減圧手段）、１１…回転体（装置本体）、１２…羽根、１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…供給口、２０ａ，２０ｂ…流入口、２１ａ，２１ｂ…排出口、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…流出口、２３ａ，２３ｂ，２４…ヒータ（加熱手段）、２５１，２５２…ホッパー、２６ａ〜２６ｉ…開閉バルブ、２７ａ〜２７ｉ…配管、２８…ＣＯ２排出口、３１…吸収装置本体、３３…回転軸、３４…連通孔、３５…噴射口、３６…スクリュー羽根、４１，４２…ＣＯ２吸収型改質装置、４３…再生装置、４４…吸引ポンプ（減圧手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、供給される排ガス中のＣＯ２を吸収するＣＯ２吸収装置と、
ＣＯ２を吸収したリチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、リチウムシリケートからＣＯ２を放出させるＣＯ２放出装置と、
前記ＣＯ２吸収装置から、ＣＯ２を吸収したリチウムシリケートを、前記ＣＯ２放出装置へ搬送する第１の搬送手段と、
前記ＣＯ２放出装置から、ＣＯ２を放出後のリチウムシリケートを、前記ＣＯ２吸収装置へ搬送する第２の搬送手段と
を具備することを特徴とする二酸化炭素吸収分離システム。
【請求項２】
前記ＣＯ２放出装置はＣＯ２放出側に減圧手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素吸収分離システム。
【請求項３】
前記ＣＯ２吸収装置を複数備え、各ＣＯ２吸収装置は排ガス流入側に開閉バルブを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の二酸化炭素吸収分離システム。
【請求項４】
前記ＣＯ２吸収装置は排ガスの流入路および流出路に、ＣＯ２濃度計を備えていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の二酸化炭素吸収分離システム。
【請求項５】
前記ＣＯ２吸収装置及びＣＯ２放出装置はリチウムシリケート排出側に夫々熱交換器を備えていることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の二酸化炭素吸収分離システム。
【請求項６】
燃料を改質する触媒およびリチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、燃料および水蒸気が供給されて改質により水素およびＣＯ２を発生させるとともに発生したＣＯ２を吸収する改質装置と、
改質に用いられた触媒およびＣＯ２を吸収したリチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、触媒を再生するとともにリチウムシリケートからＣＯ２を放出させる再生装置と、
前記改質装置から触媒およびリチウムシリケートを前記再生装置へ搬送する第１の搬送手段と、
前記再生装置から触媒およびリチウムシリケートを前記改質装置へ搬送する第２の搬送手段と
を具備することを特徴とする水素製造システム。
【請求項７】
前記改質装置及び再生装置はリチウムシリケート排出側に夫々熱交換器を備えていることを特徴とする請求項６記載の水素製造システム。
【請求項１】
リチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、供給される排ガス中のＣＯ２を吸収するＣＯ２吸収装置と、
ＣＯ２を吸収したリチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、リチウムシリケートからＣＯ２を放出させるＣＯ２放出装置と、
前記ＣＯ２吸収装置から、ＣＯ２を吸収したリチウムシリケートを、前記ＣＯ２放出装置へ搬送する第１の搬送手段と、
前記ＣＯ２放出装置から、ＣＯ２を放出後のリチウムシリケートを、前記ＣＯ２吸収装置へ搬送する第２の搬送手段と
を具備することを特徴とする二酸化炭素吸収分離システム。
【請求項２】
前記ＣＯ２放出装置はＣＯ２放出側に減圧手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素吸収分離システム。
【請求項３】
前記ＣＯ２吸収装置を複数備え、各ＣＯ２吸収装置は排ガス流入側に開閉バルブを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の二酸化炭素吸収分離システム。
【請求項４】
前記ＣＯ２吸収装置は排ガスの流入路および流出路に、ＣＯ２濃度計を備えていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の二酸化炭素吸収分離システム。
【請求項５】
前記ＣＯ２吸収装置及びＣＯ２放出装置はリチウムシリケート排出側に夫々熱交換器を備えていることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の二酸化炭素吸収分離システム。
【請求項６】
燃料を改質する触媒およびリチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、燃料および水蒸気が供給されて改質により水素およびＣＯ２を発生させるとともに発生したＣＯ２を吸収する改質装置と、
改質に用いられた触媒およびＣＯ２を吸収したリチウムシリケートを収容する装置本体と、加熱手段とを備え、触媒を再生するとともにリチウムシリケートからＣＯ２を放出させる再生装置と、
前記改質装置から触媒およびリチウムシリケートを前記再生装置へ搬送する第１の搬送手段と、
前記再生装置から触媒およびリチウムシリケートを前記改質装置へ搬送する第２の搬送手段と
を具備することを特徴とする水素製造システム。
【請求項７】
前記改質装置及び再生装置はリチウムシリケート排出側に夫々熱交換器を備えていることを特徴とする請求項６記載の水素製造システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１６１３３２（Ｐ２０１１−１６１３３２Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４５２３（Ｐ２０１０−２４５２３）
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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