CN110582350A - 二氧化碳吸收剂及其制造方法以及二氧化碳分离*** - Google Patents

二氧化碳吸收剂及其制造方法以及二氧化碳分离*** Download PDF

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Abstract

一种二氧化碳吸收剂的制造方法，包括如下工序：将亲水性纤维、多孔粉末和亲水性粘结剂水分散液进行混炼造粒，使其干燥，生成通过亲水性粘结剂将亲水性纤维与多孔粉末复合而成的多孔颗粒的工序；以及制备胺化合物的浓度为5％以上70％以下且温度为10℃以上100℃以下的胺水溶液，使多孔颗粒浸渍在胺水溶液中，并使负载有胺化合物的多孔颗粒通风干燥的工序。二氧化碳吸收剂是在通过亲水性粘结剂将亲水性纤维与多孔粉末复合而成的多孔颗粒上负载胺化合物而成的。

Description

二氧化碳吸收剂及其制造方法以及二氧化碳分离***
技术领域
本发明涉及可逆地吸附被处理气体中所含的二氧化碳的二氧化碳吸收剂及其制造方法、以及使用了该二氧化碳吸收剂的***。
背景技术
以往，已知使用固体二氧化碳吸收剂从由锅炉等燃烧设备排出的工艺气体等含有二氧化碳的被处理气体中分离除去二氧化碳的***。在专利文献1和2中，公开了这种二氧化碳分离***。
专利文献1中记载的二氧化碳分离***具备容纳有二氧化碳吸收剂的容器，二氧化碳吸收剂从导入至容器内的被处理气体中可逆地吸附二氧化碳。该二氧化碳吸收剂含有胺、二氧化碳活化催化剂以及支撑胺和催化剂的多孔性物质而成。
在专利文献1的***中，以“分批处理方式”进行处理，该“分批处理方式”是重复进行包括“吸附工序”和“解吸工序”的一个循环的处理工序，该“吸附工序”中二氧化碳吸收剂从被处理气体中吸附除去二氧化碳，该“解吸工序”中将吸附的二氧化碳从二氧化碳吸收剂解吸。另一方面，在如下所示的专利文献2的***中，以并行地连续进行吸附工序和解吸工序的“连续处理方式”进行处理。
专利文献2中记载的二氧化碳分离***具备：在上下方向朝向下方依次排列的料斗、进行吸附工序的吸附塔、进行解吸工序的解吸塔(再生塔)、使吸收剂干燥的干燥塔、对吸收剂进行冷却的冷却塔、以及从冷却塔向料斗移送吸收剂的输送机。容纳在料斗中的二氧化碳吸收剂在自身重力的作用下按吸附塔、解吸塔、干燥塔、冷却塔的顺序移动，由输送机从冷却塔向料斗运送。在吸附塔和解吸塔中，通过在塔内下降的二氧化碳吸收剂和在各处理塔内上升的气体，形成了移动层。在专利文献2的***中，二氧化碳吸收剂是负载有胺化合物的多孔性物质，作为多孔性物质，例示出活性炭、活性氧化铝等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2012-501831号公报
专利文献2：日本特开2013-121562号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在上述专利文献1的分批处理方式的***中，二氧化碳吸收剂相对于容器是静止的。另一方面，在上述专利文献2的连续处理方式的***中，二氧化碳吸收剂相对于容器发生移动，在二氧化碳吸收剂与容器之间以及二氧化碳吸收剂彼此之间发生摩擦、碰撞。因此，尤其是在连续处理方式中，与分批处理方式中使用的二氧化碳吸收剂相比，要求更高的强度(特别是耐磨损性)。
另外，在如上所述的二氧化碳分离***中，为了增加单位时间的处理量，二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收速度越快越优选。
本发明是鉴于以上情况而完成的，其目的在于提供不仅具备优异的二氧化碳吸收性能、还具备可耐受以连续处理方式使用的磨损强度、并且与以往相比二氧化碳的吸收速度提高的二氧化碳吸收剂及其制造方法、以及利用了二氧化碳吸收剂的***。
用于解决问题的手段
本发明的一个方式的二氧化碳吸收剂的特征在于，其是在通过亲水性粘结剂将亲水性纤维与多孔粉末复合而成的多孔颗粒上负载胺化合物而成的。
在上述二氧化碳吸收剂中，平均粒径可以为1mm以上5mm以下。
另外，本发明的一个方式的二氧化碳分离***的特征在于，其具备利用上述二氧化碳吸收剂在内部形成有移动层的吸附槽和利用通过上述吸附槽后的上述二氧化碳吸收剂在内部形成有移动层的解吸槽，在上述吸附槽的下部设置有供给含有二氧化碳的被处理气体的被处理气体供给口，在上述吸附槽的上部设置有将上述二氧化碳被上述二氧化碳吸收剂吸附除去后的废气排出的废气排出口，在上述解吸槽的下部设置有供给解吸用水蒸气的水蒸气供给口，在上述解吸槽的上部设置有将从上述二氧化碳吸收剂脱离的二氧化碳排出的二氧化碳排出口。
上述二氧化碳吸收剂不仅具备可耐受以上述二氧化碳分离***那样的连续处理方式使用的磨损强度，具备良好的二氧化碳吸收性能，而且与以往作为二氧化碳吸收剂所使用的氧化铝烧结体相比二氧化碳的吸收速度快。
另外，本发明的一个方式的二氧化碳吸收剂的制造方法的特征在于，其包括如下工序：将亲水性纤维、多孔粉末和亲水性粘结剂水分散液进行混炼造粒，使其干燥，生成通过上述亲水性粘结剂将上述亲水性纤维与上述多孔粉末复合而成的多孔颗粒的工序；以及制备胺化合物的浓度为5％以上70％以下且温度为10℃以上100℃以下的胺水溶液，使上述多孔颗粒浸渍在上述胺水溶液中，并使负载有上述胺化合物的上述多孔颗粒通风干燥的工序。
根据上述二氧化碳吸收剂的制造方法，能够制造具有上述特征的二氧化碳吸收剂。
在上述二氧化碳吸收剂的制造方法中，上述多孔颗粒的平均粒径可以为1mm以上5mm以下。
另外，在上述二氧化碳吸收剂的制造方法中，上述多孔颗粒的Log微分孔容分布可以在10nm以上且小于200nm之间具有第一峰，在0.2μm以上10μm以下之间具有第二峰。
另外，在上述二氧化碳吸收剂及其制造方法中，上述多孔粉末可以为选自二氧化硅、氧化铝、沸石、活性炭和金属有机结构体中的至少一种的平均粒径为1μm以上200μm以下的粉末。
另外，在上述二氧化碳吸收剂及其制造方法中，上述胺化合物可以为选自具有至少一个羟基的胺类和多胺类中的至少一种。
发明效果
根据本发明，可以提供具备可耐受以连续处理方式使用的强度、并且与以往相比二氧化碳的吸收速度提高的二氧化碳吸收剂及其制造方法、以及利用了二氧化碳吸收剂的***。
附图说明
图1是示出可使用本发明的一个实施方式的二氧化碳吸收剂的移动层式的二氧化碳分离***的示意性构成的图。
图2是实施例1的基材的表面的SEM照片。
图3是比较例1的基材的表面的SEM照片。
图4是示出二氧化碳吸收剂的孔径与二氧化碳的孔内扩散阻力的关系的图。
图5是示出实施例1、2的基材和比较例1的基材的Log微分孔容分布的测定结果的图。
图6是示出比较例2的基材的Log微分孔容分布的测定结果的图。
图7是示出二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收量的试验结果的图。
图8是示出二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收速度的试验结果的图。
图9是示出基材的旋转磨损试验结果的图。
具体实施方式
本发明的二氧化碳吸收剂(以下有时简称为“吸收剂”)是为了从含有二氧化碳的被处理气体中可逆地吸附除去二氧化碳而使用的。该吸收剂具有优异的二氧化碳吸附能力和耐磨损性，适合在以连续处理方式从被处理气体中吸附除去二氧化碳的***中使用。
[二氧化碳分离***]
图1中示出了可使用二氧化碳吸收剂的移动层式的二氧化碳分离***1的示意性构成。
图1中所示的移动层式的二氧化碳分离***1具备：吸附槽11、解吸槽12、干燥槽13、以及将吸收剂从干燥槽13的出口运送至吸附槽11的入口的输送机15。为了使吸收剂在重力作用下从吸附槽11移动至干燥槽13，沿上下方向从上依次排列配置吸附槽11、解吸槽12和干燥槽13。
在吸附槽11中，从设置于上部的入口以规定的供给速度供给由输送机15运送来的吸收剂。另外，从设置于吸附槽11的下部的出口以规定的排出速度排出吸收剂。
在吸附槽11的下部，由被处理气体源35产生的被处理气体通过被处理气体供给管36被导入。被处理气体例如是燃烧废气等含有10～30％二氧化碳的常压附近的气体。在被处理气体供给管36中，可以设置有至少一个预处理槽37。在预处理槽37中，被处理气体被冷却至适合于二氧化碳的吸附反应的温度。需要说明的是，对于向吸附槽11导入的被处理气体，除了冷却以外，也可以实施脱硫、脱尘、降温、除湿等预处理。
在吸附槽11中，形成了向上流动的被处理气体与向下移动的吸收剂接触的移动层。与被处理气体接触后的吸收剂选择性地吸附被处理气体中所含的二氧化碳。此时的吸收剂的温度例如为40℃。分离除去二氧化碳后的被处理气体(废气)从吸附槽11的上部排出。另一方面，吸附了二氧化碳的吸收剂从吸附槽11的下部排出，在自身重力作用下向解吸槽12的入口移动。
在解吸槽12中，从设置于上部的入口供给吸附了二氧化碳的吸收剂，同时从设置于下部的出口以规定的排出速度排出吸收剂，由此，吸收剂在槽内从上向下以规定的速度移动。另外，在解吸槽12的下部，供给从蒸气发生器38给送的解吸用水蒸气。
在解吸槽12中，形成了向上流动的解吸用水蒸气与向下移动的吸收剂接触的移动层。解吸用水蒸气与吸收剂接触时，解吸用水蒸气在吸收剂的表面冷凝，此时放出冷凝热。以该冷凝热作为脱离的能量，二氧化碳从吸收剂脱离。
在解吸槽12的上部，经由二氧化碳回收管31连接有二氧化碳保持器17。在二氧化碳回收管31中，设置有将解吸槽12的气体向二氧化碳保持器17送出的泵16。解吸槽12内的气体(即二氧化碳)被强制地向二氧化碳回收管31排气，经泵16压缩后储留在二氧化碳保持器17中。另一方面，二氧化碳解吸后的含有冷凝水的吸收剂从解吸槽12的下部排出，在自身重力作用下向干燥槽13的入口移动。
在干燥槽13中，从设置于上部的入口供给含有冷凝水的吸收剂，同时从设置于下部的出口以规定的排出速度排出吸收剂，由此，吸收剂在槽内从上向下以规定的速度移动。吸收剂在干燥槽13中移动的期间内被干燥。在本实施方式中，吸收剂的干燥通过从干燥用气体源39向干燥槽13的下部供给并在槽内向上流动的干燥用气体与在槽内向下移动的吸收剂的接触来进行。在吸收剂的干燥中使用后的干燥用气体(干燥废气)从干燥槽13的上部排出。
干燥后的吸收剂从干燥槽13的下部排出，落下到输送机15上，利用输送机15一边冷却一边向吸附槽11移送，作为二氧化碳的吸收剂进行再利用。
[二氧化碳吸收剂]
上述二氧化碳分离***1中使用的吸收剂是以通过亲水性粘结剂将亲水性纤维与多孔粉末复合而成的多孔颗粒作为基材、并在该基材上负载胺化合物而成的。
<胺化合物>
上述胺化合物为选自由具有至少一个羟基的胺类和多胺类组成的组中的至少一种。即，上述胺化合物中可以含有胺类与多胺类的混合物。已知这样的胺类和多胺类可逆地解吸二氧化碳、即吸附和解吸二氧化碳。作为包含具有至少一个羟基的胺类的胺化合物，可以例示单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺。另外，作为包含多胺类的胺化合物，可以例示聚乙烯亚胺、乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺和五亚乙基六胺。
<亲水性纤维>
上述亲水性纤维使本发明的吸收剂的强度提高，并且形成吸收剂的骨架。
作为亲水性纤维的例子，可以举出由纤维素、纤维素衍生物构成的纤维素系纤维、聚乙烯醇系纤维、聚酰胺系纤维等。作为上述纤维素的具体例，可以举出木浆、废纸纸浆、棉、麻、人造丝等。作为上述纤维素衍生物的具体例，可以举出乙酸纤维素、羧甲基纤维素等。作为上述聚乙烯醇系纤维的具体例，可以举出聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛等。作为上述聚酰胺系纤维的具体例，可以举出尼龙6、尼龙66等。
亲水性纤维的纤维长度可以为0.1～10mm。亲水性纤维的纤维直径可以为1.0～20μm。亲水性纤维的含量相对于多孔颗粒的总质量可以为5质量％以上50质量％以下。其中，亲水性纤维的含量是优先考虑多孔粉末的含量并考虑与亲水性粘结剂的含量的平衡而决定的。
<多孔粉末>
多孔粉末为选自由硅胶或介孔二氧化硅等二氧化硅、活性氧化铝等氧化铝、沸石、活性炭、金属有机结构体(MOF)组成的组中的至少一种。多孔粉末的含量相对于多孔颗粒的总质量可以为30质量％以上85质量％以下。
另外，多孔粉末的平均粒径为1μm以上200μm以下、优选为5μm以上150μm以下。多孔粉末的平均粒径大于200μm时，由于与亲水性纤维的关系而难以使其均匀地分散在多孔颗粒中。另一方面，小于1μm时，小于多孔颗粒的孔径所要求的值。
为了求出多孔粉末的平均粒径，将作为试样的多孔粉末作为分散介质，使用庚烷制成适当浓度的悬浮液，使用激光衍射式粒径分布测定装置，通过湿式法测定粒度分布。基于所得到的粒径分布，分别从小径侧开始描绘体积的累积分布，将达到累积50％的粒径作为平均粒径(即体积平均粒径(D50v))。
<亲水性粘结剂>
亲水性粘结剂具有亲水性，将亲水性纤维与多孔粉末牢固地结合。亲水性粘结剂具有水不溶性，以使其在后述的吸收剂的制造过程中使多孔颗粒浸渍于胺水溶液中时不溶出。需要说明的是，具有“亲水性”是指粘结剂在20℃的水100g中溶解1g以上。亲水性粘结剂的含量相对于多孔颗粒的总质量可以为0.5～30重量％。
上述亲水性粘结剂为选自使淀粉、甲基纤维素、羧甲基纤维素、海藻酸、瓜尔胶、***胶、琼脂、卡拉胶、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙二醇等水溶性高分子进行水不溶化而得到的物质中的一种以上。需要说明的是，使水溶性高分子进行不溶化是指通过交联、盐交换、疏水性官能团的导入、相转移等进行水不溶化。
<多孔颗粒>
作为基材的多孔颗粒是平均粒径为1mm以上5mm以下的颗粒。多孔颗粒的粒径和形状可以通过后述的造粒工序进行制备。
如上所述，多孔颗粒的平均粒径为1mm以上5mm以下时，在多孔颗粒上负载胺化合物而成的二氧化碳吸收剂的平均粒径也大致为1mm以上5mm以下。
二氧化碳吸收剂的粒径小于1mm时，在较少的气体量下吸收剂就发生流动，无法形成移动层。另一方面，二氧化碳吸收剂的粒径超过5mm时，随着吸收剂的粒径的增大，重量也增大，因此，因落下时受到的冲击所致的磨损加剧，吸收剂的寿命显著缩短。因此，通过使用粒径为1mm以上5mm以下的范围内的二氧化碳吸收剂，容易形成吸收剂与被处理气体适当地对流接触的移动层，并且能够对吸收剂赋予适当的寿命。
需要说明的是，多孔颗粒和吸收剂的“粒径”是指颗粒直径。多孔颗粒和吸收剂的粒径例如可以通过下述(1)～(4)的工序进行测定。
(1)在黑色毛毡上，将100粒以上的多孔颗粒试样以尽量使颗粒彼此不接触的方式排列。
(2)在100mm×140mm的范围视野内对多孔颗粒试样的颗粒进行拍摄。
(3)利用图像处理软件ImageJ(美国国立卫生研究所NIH)对拍摄的图像进行二值化，求出各颗粒的面积。
(4)假定多孔颗粒为正球形，根据所求出的各颗粒的面积求出粒径。
需要说明的是，也可以根据所求出的粒径求出个数平均径(＝Σ(粒径)/(所评价的颗粒的数量))，使用该个数平均径作为粒径。
[二氧化碳吸收剂的制造方法]
二氧化碳吸收剂的制造工序可以大致分成制作作为基材的多孔颗粒的工序和在所制作的多孔颗粒上负载胺化合物的工序。
制作多孔颗粒的工序包括下述步骤(1)～(3)。
(1)将规定重量比例的亲水性纤维、多孔粉末和亲水性粘结剂水分散液进行混炼。在此，可以使用亲水性粘结剂水溶液代替亲水性粘结剂水分散液。
(2)将混炼物挤出成形为各规定量的颗粒状后，利用造粒器进行圆化，制造出规定粒径的粒状物。
(3)使所得到的造粒体在130°的气氛中干燥30分钟左右，得到多孔颗粒。
在多孔颗粒上负载胺化合物的工序包括下述步骤(1)～(3)。
(1)制备胺化合物的浓度为5％以上70％以下且温度为10℃以上100℃以下的胺水溶液。
(2)使所制作的多孔颗粒浸渍在所制备的胺水溶液中。多孔颗粒的浸渍时间例如可以设定为24小时。
(3)通过抽滤等方法除去附着于多孔颗粒上的剩余液体后，使负载有胺化合物的多孔颗粒在接近室温的温度下通风干燥。通过以上工序可以制造出二氧化碳吸收剂。
已知胺水溶液的粘度随着温度的上升而降低。因此，为了使胺化合物均匀地负载于多孔颗粒，优选将胺水溶液的温度设定为10℃以上。另一方面，胺水溶液的温度超过100℃时，容易发生胺化合物的氧化、蒸发。因此，胺水溶液的温度优选为10℃以上100℃以下。
胺水溶液的胺化合物的浓度优选在5％以上70％以下的范围内为与胺化合物相对应的适当值。例如，在胺化合物为二乙醇胺的情况下，胺水溶液的胺化合物的浓度为5％以上55％以下是适当的。另外，例如，在胺化合物为聚乙烯亚胺的情况下，粘度高，因此优选为10％左右的浓度。
胺水溶液中的胺化合物的浓度低于下限值时，胺化合物在多孔颗粒上的负载量不足，并且，负载处理后的排液量庞大。另一方面，胺水溶液的胺化合物的浓度超过上限值时，胺化合物有可能堵塞多孔颗粒的孔而使吸收剂的吸附性能降低。胺化合物的浓度为5～70％的范围内时，随着胺水溶液中的胺化合物的浓度的增大，多孔颗粒的胺负载量增加，并且，吸收剂的比重和吸收剂的二氧化碳吸附量也成比例地增加。因此，通过在5％以上70％以下的范围内适当地设定胺水溶液中的胺化合物的浓度，能够制造出与吸收剂的设计规格相对应的二氧化碳吸收剂。
实施例
以下，列举具体的实施例和比较例，对本发明的二氧化碳吸收剂进行评价。下表1示出了实施例1、比较例1和比较例2的二氧化碳吸收剂的构成。
[表1]
[实施例1]
首先，通过下述步骤(1)～(3)制作出作为基材的多孔颗粒。
(1)利用混炼机，分别将规定重量份的多孔粉末、亲水性纤维和亲水性粘结剂水溶液进行混炼。在此，作为多孔粉末，使用活性氧化铝微粉(平均粒径为50μm以下、UNIONSHOWA K.K.制造的VGL-15)，作为亲水性纤维，使用平均纤维长度为约3mm且纤维直径为约10μm的化学纸浆(CP)，作为亲水性粘结剂，使用聚乙烯醇。使多孔粉末为多孔颗粒总质量的72质量％，使亲水性纤维和亲水性粘结剂合计为多孔颗粒总质量的28质量％。
(2)利用挤出成形机将混炼物挤出成形为颗粒状，进而利用造粒器造粒为球状。
(3)使所得到的造粒体在130°的气氛中干燥30分钟。
通过以上步骤得到的基材(多孔颗粒)的粒径为3mm。
接着，通过下述步骤(1)～(5)使胺化合物负载于基材上。
(1)取约300mL基材，测定重量(W)。
(2)将药剂(胺化合物)稀释为规定的负载溶液浓度(％)，放入瓶中。在此，使用二乙醇胺作为药剂，负载溶液浓度设定为40％。
(3)将(1)的基材放入(2)的瓶中，在室温下放置8小时以上。在此，按照基材与药剂的重量比为1：3的方式进行。
(4)从(3)中取出基材，进行离心分离(1100rpm)。
(5)填充在容器中，流通干燥气体(40℃、15L/分钟的氮气)，使负载有药剂的基材通风干燥。需要说明的是，将从对负载有药剂的基材进行干燥的干燥槽的出口的气体温度达到稳定的时刻开始经过2小时后作为负载有药剂的基材(即二氧化碳吸收剂)的干燥结束条件。
通过以上步骤，得到二氧化碳吸收剂的试样。
[实施例2]
通过与上述实施例1同样的步骤，制作出作为基材的多孔颗粒。其中，实施例2的基材(多孔颗粒)的粒径为1.7mm。然后，在该基材上，通过与上述实施例1相同的步骤使胺化合物负载于基材，得到二氧化碳吸收剂的试样。
[比较例1]
以将活性氧化铝粉末(平均粒径为50μm以下、UNION SHOWA K.K.的VGL-15)烧结而得到的氧化铝烧结体作为基材，通过与上述实施例1相同的步骤使胺化合物负载于基材，得到二氧化碳吸收剂的试样。
[比较例2]
以硅胶(平均粒径为2.7mm、平均孔径为30μm、Fuji Silysia Chemical Ltd.的CARiACT Q-30)作为基材，通过与上述实施例1相同的步骤使胺化合物负载于基材，得到二氧化碳吸收剂的试样。
[吸收剂的基材的结构的比较]
图2是实施例1的基材的表面的SEM照片，图3是比较例1的基材的表面的SEM照片。使用这些照片，对实施例1与比较例1的基材的结构进行比较。
实施例1的基材(即多孔颗粒)中，由亲水性纤维形成骨架，多孔性粉末进入该骨架的间隙，在亲水性纤维与多孔性粉末复杂地相互缠绕的状态下通过亲水性粘结剂进行结合。即，在实施例1的基材中，亲水性纤维与多孔性粉末进行了复合。另外，在实施例1的基材中，通过相互缠绕的亲水性纤维，形成了比仅由多孔性粉末形成时更大的直径的孔。需要说明的是，根据孔容的测定结果，推测该孔连通至基材的内部。
另一方面，在比较例1的基材(即氧化铝烧结体)中，氧化铝粉末彼此熔融而结合，因此基材的表面比较平滑，并且观察到来源于氧化铝粉末彼此的间隙的孔。但是，与实施例1的基材的表面的孔的直径相比，比较例1的基材的表面的孔的直径明显较小。
[孔径分布的比较]
吸收剂的基材的平均孔径对吸收剂的吸附速度产生重大影响。吸收剂的吸附速度依赖于孔内的二氧化碳扩散速度和吸收剂的吸附反应速度。其中，与孔内的二氧化碳扩散速度相比，吸附反应速度足够快，因此，实际上吸收剂的吸附速度由孔内的二氧化碳扩散速度来限速。
图4是示出二氧化碳吸收剂的孔径与二氧化碳的孔内扩散阻力的关系的图。图4所示的二氧化碳的孔内扩散阻力随着孔径的增加而以指数函数的方式减少，孔径为小于0.2μm的值时变化大，从孔径超过0.2μm开始变化减小。
图5是示出实施例1、2的基材和比较例1的基材的Log微分孔容分布的测定结果的图。图6是示出比较例2的基材的Log微分孔容分布的测定结果的图。
Log微分孔容分布dV/d(logD)是求出用差分孔容dV除以孔径的对数处理的差分值d(logD)而得到的值、并将该值对各区间的平均孔径进行绘图而得到的。基材的孔径分布通过压汞法求出。压汞法为如下方法：利用汞的表面张力大的原理，为了使汞渗入粉体的孔而施加压力，由压力和压入的汞量求出比表面积、孔分布。实施例1、2和比较例1的基材的孔径分布使用株式会社岛津制作所制造的Micromeritics孔分布测定装置(Autopore 9520型)进行测量。另外，比较例2的基材的孔径分布使用Thermo Qurest Italia公司制造的水银测孔仪(PASCL240)进行测量。对于实施例1、2的基材，基于Log微分孔容分布，求出10～200[nm]和0.2～10[μm]的各孔径范围内的孔容的值。将实施例1、2的基材的上述各孔径范围内的孔容的值示于下表2中。
[表2]
在实施例1的基材(即多孔粉末)的Log微分孔容分布中，在孔径10～200nm(0.01～0.02μm)观察到第一峰，在孔径0.2～10μm观察到第二峰。与第一峰相比，第二峰较平缓。
在实施例2的基材(即多孔粉末)的Log微分孔容分布中，在孔径10～200nm(0.01～0.02μm)观察到第一峰，在孔径0.2～10μm观察到第二峰。与第一峰相比，第二峰较平缓。
实施例2的基材的Log微分孔容分布中所示的第二峰被认为是由下述的孔产生的，该孔来源于图2的SEM照片中观察到的相互缠绕的亲水性纤维所形成的孔。另一方面，实施例2的基材的Log微分孔容分布中所示的第一峰被认为是由下述的孔产生的，该孔来源于多孔粉末的孔。这些孔保持胺化合物，作为吸收二氧化碳的反应场所发挥作用。在此，第一峰的孔的孔径小于10nm时，气体向孔内的扩散速度显著降低，负载胺化合物时孔有可能发生堵塞，进而无法具备充分的二氧化碳吸收性能。另外，第一峰的孔的孔径超过200nm时，孔的比表面积显著减小，因此难以负载足够量的胺化合物。
另外，在比较例1的基材(即氧化铝烧结体)的Log微分孔容分布中，在孔径10～20nm(0.01～0.02μm)和孔径80～200nm(0.08～0.2μm)分别观察到峰。
另外，在比较例2的基材(即硅胶)的Log微分孔容分布中，在孔径30nm(0.03μm)观察到单独的峰。
[二氧化碳吸收量的比较]
使用实施例1、比较例1和比较例2的二氧化碳吸收剂试样，进行二氧化碳的吸收试验，进行各试样的二氧化碳吸收量的比较。
二氧化碳的吸收试验(吸附柱试验)通过下述(1)～(4)的步骤进行。
(1)在内径为25mm的吸附槽中将试样紧实地填充至300mm的高度。在此，被填充的试样为147mL。
(2)使吸附气体在旁通管线中流通，确认浓度为10.0％。在此，吸附气体是含有10体积％的二氧化碳、湿度为湿度5％RH以下且为25℃的空气。另外，吸附气体的空塔速度设定为0.05m/s。
(3)使吸附气体向吸附槽流入，测定吸附槽的出口的气体浓度。
(4)确认出口气体浓度为9.0％(即，达到饱和吸附)，结束吸附工序。
图7是示出二氧化碳吸收量的试验结果的图。如图7所示，二氧化碳吸收量的试验结果中，实施例1的二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收量为33.3kg-CO2/m3，比较例1的二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收量为37.4kg-CO2/m3，比较例2的二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收量为33.7kg-CO2/m3。在实施例1、比较例1和比较例2的二氧化碳吸收剂中，二氧化碳吸收量未观察到大的差异。即，几乎未观察到由吸收剂的基材的差异所致的二氧化碳吸收量的差异。
[二氧化碳吸收速度的比较]
利用使用了实施例1、比较例1和比较例2的二氧化碳吸收剂试样的二氧化碳的吸收试验(吸附柱试验)的结果，进行各试样的二氧化碳吸收速度的比较。
在二氧化碳的吸收试验(吸附柱试验)中得到的穿透曲线(试验时间-出口二氧化碳浓度)中，求出穿透后出口二氧化碳浓度从1％达到5％所需的时间，将该时间的倒数作为吸收速度。并且，对各试样的吸收速度进行相对比较。需要说明的是，若二氧化碳吸收量基本相同，那么吸收剂的吸收速度越快，则吸附柱内的吸附带长度越短，穿透后的出口二氧化碳浓度的上升越陡峭。
图8是示出二氧化碳吸收速度的试验结果的图。在该图中，将比较例2的二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收速度设为1，相对地示出实施例1和比较例1的二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收速度。如图8所示，二氧化碳吸收速度的试验的结果是：比较例1和比较例2的二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收速度为1，实施例1的二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收速度为2。即，与比较例1和比较例2的二氧化碳吸收剂相比，实施例1的二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收速度为2倍。
根据以上的二氧化碳吸收量的试验结果和二氧化碳吸收速度的试验结果可知，将实施例1的二氧化碳吸收剂与比较例1和比较例2的二氧化碳吸收剂进行比较时，二氧化碳吸收量在它们之间几乎未观察到差异，但前者的二氧化碳吸收速度为后者的二氧化碳吸收速度的约2倍。
推测实施例1的二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收速度如此大幅提高的原因之一是图5的实施例2的Log微分孔容分布中观察到的孔径0.2～10μm的孔的存在。需要说明的是，在实施例1和实施例2中，虽然基材的粒径不同，但认为它们的Log微分孔容分布具有类似的特征。如图4所示，二氧化碳的孔内扩散阻力在孔径为0.2μm以上时一般较低，因此认为，在实施例1的二氧化碳吸收剂中存在的孔径为0.2～10μm的孔中，二氧化碳的孔内扩散阻力小，二氧化碳快速地扩散至孔的内部，其结果是二氧化碳的吸收速度提高。另一方面，根据图5的比较例1和图6的比较例2的Log微分孔容分布可知，在比较例1和比较例2的二氧化碳吸收剂中，大部分孔的孔径小于0.2μm，因此认为，孔内的二氧化碳扩散阻力大，二氧化碳在孔内的扩散速度慢。
[旋转磨损强度的评价]
使用实施例1和比较例1的基材，进行旋转磨损试验。
旋转磨损试验通过下述(1)～(2)的步骤进行。
(1)在带有一片间壁的圆筒状滚筒中放入245ml基材，使滚筒以60rpm旋转48小时。
(2)根据上述(1)前后的基材的重量变化算出粉化率。
关于上述以外的试验步骤的细节，依据JIS K1150：1994“5.9颗粒强度-5.9.1粒度分布的下限为1.4mm以上的破碎颗粒的情况”进行。
图9是示出吸收剂的基材的旋转磨损试验结果的图。如图9所示，实施例1的基材(即多孔颗粒)的粉化率为6.0重量％/48小时。另一方面，比较例1的基材(即氧化铝烧结体)的粉化率为11.5重量％/48小时。将粉化率作为尺度时，可以评价为：与比较例1的基材相比，实施例1的基材具有约2倍的高旋转磨损强度。
作为如上所述实施例1的基材具有高旋转磨损强度的原因，认为是由于亲水性纤维提高了吸收剂的结构强度，结果具备了高磨损强度。
需要说明的是，在旋转磨损试验中，若试样的粉化率为7重量％以下，根据经验可知，在使用该试样制作二氧化碳吸收剂时，该二氧化碳吸收剂可耐受在装置内具备移动层的连续处理方式的二氧化碳分离***1中的使用。因此，在试样的粉化率为7重量％以下的情况下，评价为以该试样作为基材的二氧化碳吸收剂具备可耐受在连续处理方式的二氧化碳分离***中使用的耐磨损性。
基于上述评价标准，实施例1的基材可以被评价为以其作为基材的二氧化碳吸收剂具备可耐受在连续处理方式的二氧化碳分离***中使用的耐磨损性。即，因此，实施例1的二氧化碳吸收剂具备能够用作在二氧化碳分离***1中形成移动层的二氧化碳吸收剂的耐磨损强度。
由以上可知，与以往作为二氧化碳吸收剂使用的氧化铝烧结体或硅胶相比，本发明的二氧化碳吸收剂不仅具备同等的二氧化碳吸附性能，而且二氧化碳的吸收速度提高，此外还具备可耐受在连续处理方式的二氧化碳分离***1中使用的程度的高磨损强度。

Claims (10)

1.一种二氧化碳吸收剂，其是在通过亲水性粘结剂将亲水性纤维与多孔粉末复合而成的多孔颗粒上负载胺化合物而成的。
2.如权利要求1所述的二氧化碳吸收剂，其中，所述多孔粉末为选自由二氧化硅、氧化铝、沸石、活性炭和金属有机结构体组成的组中的至少一种。
3.如权利要求1或2所述的二氧化碳吸收剂，其中，所述胺化合物为选自由具有至少一个羟基的胺类和多胺类组成的组中的至少一种。
4.如权利要求1～3中任一项所述的二氧化碳吸收剂，其中，平均粒径为1mm以上5mm以下。
5.一种二氧化碳吸收剂的制造方法，其包括如下工序：
将亲水性纤维、多孔粉末和亲水性粘结剂水分散液进行混炼造粒，使其干燥，生成通过所述亲水性粘结剂将所述亲水性纤维与所述多孔粉末复合而成的多孔颗粒的工序；以及
制备胺化合物的浓度为5％以上70％以下且温度为10℃以上100℃以下的胺水溶液，使所述多孔颗粒浸渍在所述胺水溶液中，并使负载有所述胺化合物的所述多孔颗粒通风干燥的工序。
6.如权利要求5所述的二氧化碳吸收剂的制造方法，其中，所述多孔颗粒的平均粒径为1mm以上5mm以下。
7.如权利要求5或6所述的二氧化碳吸收剂的制造方法，其中，所述多孔粉末为选自由二氧化硅、氧化铝、沸石、活性炭和金属有机结构体组成的组中的至少一种的平均粒径为1μm以上200μm以下的粉末。
8.如权利要求5～7中任一项所述的二氧化碳吸收剂的制造方法，其中，所述胺化合物为选自由具有至少一个羟基的胺类和多胺类组成的组中的至少一种。
9.如权利要求5～8中任一项所述的二氧化碳吸收剂的制造方法，其中，所述多孔颗粒的Log微分孔容分布在10nm以上且小于200nm之间具有第一峰，在0.2μm以上10μm以下之间具有第二峰。
10.一种二氧化碳分离***，其具备利用权利要求1～4中任一项所述的二氧化碳吸收剂在内部形成有移动层的吸附槽、和利用通过所述吸附槽后的所述二氧化碳吸收剂在内部形成有移动层的解吸槽，
在所述吸附槽的下部设置有供给含有二氧化碳的被处理气体的被处理气体供给口，在所述吸附槽的上部设置有将所述二氧化碳被所述二氧化碳吸收剂吸附除去后的废气排出的废气排出口，
在所述解吸槽的下部设置有供给解吸用水蒸气的水蒸气供给口，在所述解吸槽的上部设置有将从所述二氧化碳吸收剂脱离的二氧化碳排出的二氧化碳排出口。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115996790A (zh) * 2020-09-14 2023-04-21 大金工业株式会社 吸附剂和造粒物

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7273483B2 (ja) * 2018-11-07 2023-05-15 川崎重工業株式会社 酸性ガス吸収材及びその製造方法
WO2021096958A1 (en) * 2019-11-11 2021-05-20 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Synthesis process for solid carbon capture materials
JP2021159820A (ja) * 2020-03-31 2021-10-11 京セラ株式会社 アルミナ担体
WO2021261271A1 (ja) * 2020-06-23 2021-12-30 株式会社村田製作所 複合膜構造体ならびに該複合膜構造体を用いたセンサ、ガス吸着フィルタおよびガス除去装置
EP4245407A1 (en) * 2020-11-16 2023-09-20 Agc Inc. Adsorbent
WO2022257041A1 (zh) * 2021-06-09 2022-12-15 深碳科技(深圳)有限公司 固态胺co2吸附剂及其制备方法
KR20240041926A (ko) 2021-08-05 2024-04-01 미쯔비시 가스 케미칼 컴파니, 인코포레이티드 이산화탄소 흡수제, 이산화탄소의 회수방법, 및 이산화탄소 분리회수장치
WO2023120522A1 (ja) * 2021-12-22 2023-06-29 三井金属鉱業株式会社 アミノ化合物担持多孔質基材及び酸性ガス吸着材

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2868338A1 (fr) * 2004-03-31 2005-10-07 Ceca Sa Sa Composition zeolitique adsorbante, son procede de preparation et son utilisation pour l'elimination de h20 et ou h2s contenus dans des melanges gazeux ou liquides
CN101500704A (zh) * 2006-08-10 2009-08-05 南加利福尼亚大学 用于从包括空气的气体混合物中分离二氧化碳的纳米结构负载的固体再生的多元胺和多元胺多元醇吸收剂
CN102198360A (zh) * 2011-05-26 2011-09-28 清华大学 利用胺类固体吸附剂脱除烟气中co2的工艺及设备
JP2012504050A (ja) * 2008-09-30 2012-02-16 ロディア オペレーションズ 二酸化炭素量を減らすためのガスの処理方法
CN103501876A (zh) * 2011-05-31 2014-01-08 川崎重工业株式会社 二氧化碳回收方法及装置
CN103958027A (zh) * 2011-10-06 2014-07-30 巴斯夫公司 在衬底、载体和/或涂有载体的衬底上涂覆吸附剂涂层的方法
CN104955562A (zh) * 2013-01-10 2015-09-30 恩弗里德***公司 胺-载体颗粒所形成的制品以及其制造和使用方法
JP6055134B1 (ja) * 2016-03-14 2016-12-27 川崎重工業株式会社 二酸化炭素吸着剤及びその製造方法、並びに、二酸化炭素分離回収システム

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4810266A (en) * 1988-02-25 1989-03-07 Allied-Signal Inc. Carbon dioxide removal using aminated carbon molecular sieves
JPH05161843A (ja) 1991-12-16 1993-06-29 Osaka Gas Co Ltd 炭酸ガス吸着剤
JP2001300306A (ja) * 2000-04-28 2001-10-30 Kureha Chem Ind Co Ltd 炭酸ガス吸着剤
US7820591B2 (en) * 2005-01-04 2010-10-26 Korea Electric Power Corporation Highly attrition resistant and dry regenerable sorbents for carbon dioxide capture
US8118914B2 (en) 2008-09-05 2012-02-21 Alstom Technology Ltd. Solid materials and method for CO2 removal from gas stream
EP2266680A1 (en) * 2009-06-05 2010-12-29 ETH Zürich, ETH Transfer Amine containing fibrous structure for adsorption of CO2 from atmospheric air
US8470074B2 (en) * 2009-12-22 2013-06-25 Exxonmobil Research And Engineering Company Carbon dioxide sorbents
JP5820254B2 (ja) 2011-12-09 2015-11-24 川崎重工業株式会社 二酸化炭素分離装置
JP2015077562A (ja) * 2013-10-17 2015-04-23 Tdk株式会社 二酸化炭素吸収体
US10603654B1 (en) * 2015-09-28 2020-03-31 U.S. Department Of Energy Pelletized immobilized amine sorbent for CO2 capture

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2868338A1 (fr) * 2004-03-31 2005-10-07 Ceca Sa Sa Composition zeolitique adsorbante, son procede de preparation et son utilisation pour l'elimination de h20 et ou h2s contenus dans des melanges gazeux ou liquides
CN101500704A (zh) * 2006-08-10 2009-08-05 南加利福尼亚大学 用于从包括空气的气体混合物中分离二氧化碳的纳米结构负载的固体再生的多元胺和多元胺多元醇吸收剂
JP2012504050A (ja) * 2008-09-30 2012-02-16 ロディア オペレーションズ 二酸化炭素量を減らすためのガスの処理方法
CN102198360A (zh) * 2011-05-26 2011-09-28 清华大学 利用胺类固体吸附剂脱除烟气中co2的工艺及设备
CN103501876A (zh) * 2011-05-31 2014-01-08 川崎重工业株式会社 二氧化碳回收方法及装置
CN103958027A (zh) * 2011-10-06 2014-07-30 巴斯夫公司 在衬底、载体和/或涂有载体的衬底上涂覆吸附剂涂层的方法
CN104955562A (zh) * 2013-01-10 2015-09-30 恩弗里德***公司 胺-载体颗粒所形成的制品以及其制造和使用方法
JP6055134B1 (ja) * 2016-03-14 2016-12-27 川崎重工業株式会社 二酸化炭素吸着剤及びその製造方法、並びに、二酸化炭素分離回収システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张卫风等: ""膜吸收技术捕获CO2研究进展"", 《安全与环境学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115996790A (zh) * 2020-09-14 2023-04-21 大金工业株式会社 吸附剂和造粒物

Also Published As

Publication number Publication date
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