JP5693368B2 - 二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法 - Google Patents

二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5693368B2
JP5693368B2 JP2011108548A JP2011108548A JP5693368B2 JP 5693368 B2 JP5693368 B2 JP 5693368B2 JP 2011108548 A JP2011108548 A JP 2011108548A JP 2011108548 A JP2011108548 A JP 2011108548A JP 5693368 B2 JP5693368 B2 JP 5693368B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon dioxide
membrane
separation
moisture
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
JP2011108548A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012236181A (ja
JP2012236181A5 (ja
Inventor
健一 澤村
健一 澤村
藤田　優
優 藤田
正信 相澤
正信 相澤
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.)
Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen 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 Hitachi Zosen Corp filed Critical Hitachi Zosen Corp
Priority to JP2011108548A priority Critical patent/JP5693368B2/ja
Priority to PCT/JP2012/062031 priority patent/WO2012157525A1/ja
Priority to US14/117,161 priority patent/US9656211B2/en
Priority to CN201280023648.XA priority patent/CN103619443B/zh
Publication of JP2012236181A publication Critical patent/JP2012236181A/ja
Publication of JP2012236181A5 publication Critical patent/JP2012236181A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5693368B2 publication Critical patent/JP5693368B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/06—Tubular membrane modules
    • 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/96—Regeneration, reactivation or recycling of reactants
    • 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
    • B01D53/14—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 absorption
    • B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
    • 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
    • B01D53/14—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 absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1475—Removing carbon dioxide
    • 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/36—Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
    • B01D61/362—Pervaporation
    • B01D61/3621—Pervaporation comprising multiple pervaporation steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/028—Molecular sieves
    • B01D71/0281—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20—Organic absorbents
    • B01D2252/204—Amines
    • B01D2252/20478—Alkanolamines
    • B01D2252/20484—Alkanolamines with one hydroxyl group
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24—Hydrocarbons
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/05—Biogas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/04—Specific process operations in the feed stream; Feed pretreatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
    • B01D2311/2626—Absorption or adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2317/00—Membrane module arrangements within a plant or an apparatus
    • B01D2317/02—Elements in series
    • B01D2317/022—Reject series
    • 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
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Description

本発明は、例えば、燃焼排ガス、天然ガス、バイオガス、化学プロセスガスなどの各種ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法に関するものである。
近年、地球の温暖化現象の原因の一つとして、二酸化炭素による温室効果が指摘され、地球環境を守る上で国際的にもその対策が急務となっている。
従来、例えばボイラの燃焼排ガスをアミン系二酸化炭素吸収液と接触させ、燃焼排ガス中の二酸化炭素を除去、回収する方法が一般的に実施されている。
このような場合、従来は、例えばモノエタノールアミン（ＭＥＡ）や立体障害アミンなどの吸収液を用いた化学吸収法により、二酸化炭素を吸収・再生（二酸化炭素放散）させることで二酸化炭素が分離されていた。
下記の特許文献１には、上記のようなアミン系二酸化炭素吸収液を用い、燃焼排ガスから二酸化炭素を除去・回収する工程として、吸収塔において燃焼排ガスと二酸化炭素吸収液とを接触させ、二酸化炭素を吸収した吸収液を再生塔において加熱し、二酸化炭素を遊離させると共に吸収液を再生して再び吸収塔に循環して再使用する方法が開示されている。
特開平３−１９３１１６号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来法によれば、二酸化炭素の分離操作では、吸収液に二酸化炭素が吸収された後に再生する工程で、大量の熱エネルギーが必要となっており、これが二酸化炭素分離にかかるコストを引き上げる主要因となっているという問題があった。
しかし、現状では、二酸化炭素の大規模処理設備としては、アミン系二酸化炭素吸収液を用いる方法が最もポピュラーな分離操作であり、この再生に必要な熱エネルギーを如何に小さくするかが、この分野における一つの大きな課題となっている。その課題の克服方法としては吸収液の選定により、二酸化炭素を吸収・解離する時の反応熱の低減を図る検討が多かった。
本発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、二酸化炭素を吸収したリッチ溶液を吸収液に再生する再生工程において、二酸化炭素と吸収液の平衡反応（吸収・放散）状態で、ゼオライト膜を具備する膜分離装置を使用して、その平衡状態を遷移させて効果的に反応を促進させる、いわゆるメンブレンリアクターという機能を使うことにより、化学吸収法とゼオライト膜を組み合わせた省エネルギー型ハイブリッドシステムを構築し、吸収液の再生に必要な熱エネルギーを小さくすることができて、二酸化炭素の分離除去コストを大幅に低減することができる、二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法を提供することにある。
上記の目的を達成するために、請求項１の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法の発明は、二酸化炭素を含有する被処理ガスと二酸化炭素吸収液とを接触させて被処理ガス中の二酸化炭素を除去する二酸化炭素吸収工程と、二酸化炭素吸収工程で二酸化炭素を吸収したリッチ溶液中の二酸化炭素を除去し、再生する再生工程とを具備する二酸化炭素回収方法において、二酸化炭素を吸収したリッチ溶液を液状のまま、二酸化炭素を選択的に透過させる二酸化炭素分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置へ導き、浸透気化法により二酸化炭素を分離除去して、二酸化炭素吸収液を再生することを特徴としている。
請求項２の発明は、請求項１に記載の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法であって、二酸化炭素を吸収したリッチ溶液を液状のまま、二酸化炭素を選択的に透過させる膜分離装置へ導く前に、二酸化炭素を吸収したリッチ溶液に含まれる水分をリッチ溶液吸収液から分離させるために、リッチ溶液を液状のまま、水分を選択的に透過させる水分分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置へ導き、浸透気化法により水分を分離・除去することを特徴としている。
請求項３の発明は、請求項１に記載の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法であって、浸透気化法により二酸化炭素を膜分離するために、二酸化炭素分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置の二次（透過）側を減圧することを特徴としている。
請求項４の発明は、請求項２に記載の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法であって、浸透気化法により水分を膜分離するために、水分分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置の二次（透過）側に透過してくる水分を冷却源によって凝縮させることにより、膜分離装置の二次（透過）側を減圧することを特徴としている。
請求項５の発明は、請求項１または３に記載の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法であって、浸透気化法により二酸化炭素を膜分離する際に必要な熱量として、元来処理すべき高温の被処理ガスを二酸化炭素分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置に熱源として導入することを特徴としている。
請求項６の発明は、請求項２または４に記載の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法であって、浸透気化法により水分を膜分離する際に必要な熱量として、元来処理すべき高温の被処理ガスを水分分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置に熱源として導入することを特徴としている。
請求項７の発明は、請求項５または６に記載の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法であって、膜分離装置が、浸透気化法により二酸化炭素または水分を膜分離する際に必要な熱量として、元来処理すべき高温の被処理ガスを熱源として受け入れる高温被処理ガス流路を具備することを特徴としている。
請求項１の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法の発明は、二酸化炭素を含有する被処理ガスと二酸化炭素吸収液とを接触させて被処理ガス中の二酸化炭素を除去する二酸化炭素吸収工程と、二酸化炭素吸収工程で二酸化炭素を吸収したリッチ溶液中の二酸化炭素を除去し、再生する再生工程とを具備する二酸化炭素回収方法において、二酸化炭素を吸収したリッチ溶液を液状のまま、二酸化炭素を選択的に透過させる二酸化炭素分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置へ導き、浸透気化法により二酸化炭素を分離除去して、二酸化炭素吸収液を再生することを特徴とするもので、請求項１の発明によれば、二酸化炭素を吸収したリッチ溶液を吸収液に再生する再生工程において、二酸化炭素と吸収液の平衡反応（吸収・放散）状態で、ゼオライト膜を具備する膜分離装置を使用して、その平衡状態を遷移させて効果的に反応を促進させる、いわゆるメンブレンリアクターという機能を使うことにより、化学吸収法とゼオライト膜を組み合わせた省エネルギー型ハイブリッドシステムを構築し、吸収液の再生に必要な熱エネルギーを小さくすることができて、二酸化炭素の分離除去コストを大幅に低減することができるという効果を奏する。また、平衡状態の遷移により、吸収液が再生される温度を低下させることができ、吸収液そのものの耐久性アップにも効果が期待できる。
請求項２の発明は、請求項１に記載の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法であって、二酸化炭素を吸収したリッチ溶液を液状のまま、二酸化炭素を選択的に透過させる膜分離装置へ導く前に、二酸化炭素を吸収したリッチ溶液に含まれる水分をリッチ溶液吸収液から分離させるために、リッチ溶液を液状のまま、水分を選択的に透過させる水分分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置へ導き、浸透気化法により水分を分離・除去することを特徴とするもので、請求項２の発明によれば、請求項１に記載の二酸化炭素を浸透気化法にて膜分離する際に、水分の存在が二酸化炭素の膜透過を阻害する要因となるため、二酸化炭素分離の前に予め水分を除去することで、二酸化炭素の分離性能を十分に発揮できるとともに、吸収液の成分も水分を増加させることなく安定させることができるという効果を奏する。
請求項３の発明は、請求項１に記載の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法であって、浸透気化法により二酸化炭素を膜分離するために、二酸化炭素分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置の二次（透過）側を減圧することを特徴とするもので、請求項３の発明によれば、二酸化炭素の膜を透過する駆動力である分圧差が確保されることで膜面積を少なくできるとともに、分離回収した二酸化炭素の輸送動力になるという効果を奏する。
請求項４の発明は、請求項２に記載の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法であって、浸透気化法により水分を膜分離するために、水分分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置の二次（透過）側に透過してくる水分を冷却源によって凝縮させることにより、膜分離装置の二次（透過）側を減圧することを特徴とするもので、請求項４の発明によれば、水分の膜を透過する駆動力である分圧差が確保されることで膜面積を少なくできるとともに、請求項３の真空ポンプのような電気動力が不要になるという効果を奏する。
請求項５の発明は、請求項１または３に記載の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法であって、浸透気化法により二酸化炭素を膜分離する際に必要な熱量として、元来処理すべき高温の被処理ガスを二酸化炭素分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置に熱源として導入することを特徴とするもので、請求項５の発明によれば、これまで廃棄されていた排ガスの熱を利用することで、二酸化炭素吸収液再生に新たな熱源が不要となり、大幅なエネルギー削減が可能という効果を奏する。
請求項６の発明は、請求項２または４に記載の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法であって、浸透気化法により水分を膜分離する際に必要な熱量として、元来処理すべき高温の被処理ガスを水分分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置に熱源として導入することを特徴とするもので、請求項６の発明によれば、請求項５と同様に、これまで廃棄されていた排ガスの熱を利用することで、水分の吸収液再生に新たな熱源が不要となり、大幅なエネルギー削減が可能という効果を奏する。
請求項７の発明は、請求項５または６に記載の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法であって、膜分離装置が、浸透気化法により二酸化炭素または水分を膜分離する際に必要な熱量として、元来処理すべき高温の被処理ガスを熱源として受け入れる高温被処理ガス流路を具備することを特徴とするもので、請求項７の発明によれば、浸透気化分離に必要な熱エネルギーを、膜分離しているその場で加えることが可能であり、結果的に吸収液が加熱される温度を下げることができるとともに、新たな加熱器が不要にもなるという効果を奏する。
本発明の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法の実施形態を示すフローシートである。 本発明の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法に使用する膜分離装置の拡大縦断面図である。 従来の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法の実施形態を示すフローシートである。
つぎに、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１は、本発明の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法の実施形態を示すフローシートである。
同図を参照すると、本発明二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法の発明は、二酸化炭素を含有する排ガス等の被処理ガスと二酸化炭素吸収液とを吸収塔（１）で接触させて、排ガス等の被処理ガス中の二酸化炭素を除去する二酸化炭素吸収工程と、二酸化炭素吸収工程で二酸化炭素を吸収したリッチ溶液中の二酸化炭素を除去し、再生する再生工程とを具備する二酸化炭素回収方法において、二酸化炭素を吸収したリッチ溶液を液状のまま、二酸化炭素を選択的に透過させる二酸化炭素分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置（５）へ導き、浸透気化法により二酸化炭素を分離除去して、二酸化炭素吸収液を再生することを特徴としている。
本発明の方法では、二酸化炭素と吸収液の平衡反応（吸収・放散）状態において、ゼオライト膜を使用することで、その平衡状態を遷移させて効果的に反応を促進させる、いわゆるメンブレンリアクターという機能を使う。
ここで、二酸化炭素の大規模処理設備としては、アミン系二酸化炭素吸収液を用いる方法が最もポピュラーな分離操作であるが、アミン吸収法において、アミン系二酸化炭素吸収液として用いられているモノエタノールアミン（ＭＥＡ）と二酸化炭素の反応式は、下記の通りである。
この反応式において、右向きが吸収工程となり発熱反応であり、左向きが再生工程となり吸熱反応となる。
２Ｒ-ＮＨ２＋ＣＯ２ ←→ Ｒ-（ＮＨ３）＋＋Ｒ-ＮＨ-ＣＯＯ−＋８７kJ/mol
再生工程は、温度１００〜１３０℃程度（吸収工程は、温度４０〜５０℃）で反応が起こることになるが、その再生工程において、膜分離により二酸化炭素を優先的に抜く（分離する）と、上記反応式において二酸化炭素が相対的に薄くなる分、左向きの反応が促進されることになり、その結果、それまでの反応平衡関係に変化（遷移）が起こることになる。
この場合、吸熱反応への方向が促進されることから、反応温度を低下させて平衡状態へ向かうことになり、例えば従来、温度１３０℃で再生が行われていたものが、温度１００℃で行われるということになる。これによって、吸収液を再生するための必要熱量の一要素である、吸収液の顕熱加熱分（例えば、温度５０℃の吸収液を、１３０℃まで引き上げる熱量）を削減できることに寄与できる。また再生に必要な熱源の温度も下げることができ、これまで使用できず排出されていた低位熱源を利用する可能性を見出すことができる。また、吸収液再生の温度低下により、吸収液そのものの耐久性アップにも効果が期待できる。
ここで、二酸化炭素透過性の膜分離装置（分離膜モジュール）（５）に搭載されるゼオライト膜としては、シリカライト型ゼオライト膜や、ＤＤＲ型ゼオライト膜といったゼオライト膜、あるいはそれらとＹ型ゼオライト膜との複合ゼオライト膜などが挙げられる。
二酸化炭素を回収する被処理ガスとしては、燃焼排ガスに限らず、天然ガスやバイオガス、化学プロセスガスなど、各種ガスが挙げられる。
本発明の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法によれば、二酸化炭素を吸収したリッチ溶液を吸収液に再生する再生工程において、二酸化炭素と吸収液の平衡反応（吸収・放散）状態で、ゼオライト膜を具備する膜分離装置を使用して、その平衡状態を遷移させて効果的に反応を促進させる、いわゆるメンブレンリアクターという機能を使うことにより、化学吸収法とゼオライト膜を組み合わせた省エネルギー型ハイブリッドシステムを構築し、吸収液の再生に必要な熱エネルギーを小さくすることができて、二酸化炭素の分離除去コストを大幅に低減することができる。また、平衡状態の遷移により、吸収液が再生される温度を低下させることができ、吸収液そのものの耐久性アップにも効果が期待できる。
そして、本発明の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法においては、二酸化炭素を吸収したリッチ溶液を液状のまま、二酸化炭素を選択的に透過させる膜分離装置（５）へ導く前に、二酸化炭素を吸収したリッチ溶液に含まれる水分をリッチ溶液吸収液から分離させるために、リッチ溶液を液状のまま、水分を選択的に透過させる水分分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置（分離膜モジュール）（４）へ導き、浸透気化法により水分を分離・除去することが好ましい。
これにより、二酸化炭素を浸透気化法にて膜分離する際に、水分の存在が二酸化炭素の膜透過を阻害する要因となるため、二酸化炭素分離の前に予め水分を除去することで、二酸化炭素の分離性能を十分に発揮できるとともに、吸収液の成分も水分を増加させることなく安定させることができるという利点がある。
この水透過性の膜分離装置（分離膜モジュール）（４）に搭載されるゼオライト膜としては、例えば、ＺＳＭ−５型ゼオライト膜、またはＭＯＲ型ゼオライト膜が好ましい。
また、本発明の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法においては、浸透気化法により二酸化炭素を膜分離するために、二酸化炭素分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置（分離膜モジュール）（５）の二次（透過）側を、例えば真空ポンプ（７）によって減圧することが好ましい。
これにより、二酸化炭素の膜を透過する駆動力である分圧差が確保されることで膜面積を少なくできるとともに、分離回収した二酸化炭素の輸送動力になるという利点がある。
本発明の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法においては、浸透気化法により水分を膜分離するために、水分分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置（分離膜モジュール）（４）の二次（透過）側に透過してくる水分を、凝縮器（６）等の冷却源によって凝縮させることにより、膜分離装置の二次（透過）側を減圧することが好ましい。
これにより、水分の膜を透過する駆動力である分圧差が確保されることで膜面積を少なくできるとともに、真空ポンプのような電気動力が不要になるという利点がある。
本発明の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法においては、浸透気化法により二酸化炭素を膜分離する際に必要な熱量として、元来処理すべき高温の排ガス等の被処理ガスを二酸化炭素分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置（分離膜モジュール）（５）に熱源として導入することが好ましい。
これにより、これまで廃棄されていた排ガスの熱を利用することで、二酸化炭素吸収液再生に新たな熱源が不要となり、大幅なエネルギー削減が可能という利点がある。
本発明の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法においては、浸透気化法により水分を膜分離する際に必要な熱量として、元来処理すべき高温の排ガス等の被処理ガスを水分分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置（分離膜モジュール）（４）に熱源として導入することが好ましい。
これにより、これまで廃棄されていた排ガスの熱を利用することで、水分の吸収液再生に新たな熱源が不要となり、大幅なエネルギー削減が可能という利点がある。
本発明の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法においては、膜分離装置（分離膜モジュール）（４）または（５）が、浸透気化法により二酸化炭素または水分を膜分離する際に必要な熱量として、元来処理すべき高温の排ガス等の被処理ガスを熱源として受け入れる高温被処理ガス流路（２１）を具備することが好ましい。
これにより、浸透気化分離に必要な熱エネルギーを、膜分離しているその場で加えることが可能であり、結果的に吸収液が加熱される温度を下げることができるという利点がある。そして新たな加熱器が不要にもなる。
以下、本発明の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法の実施形態を、二酸化炭素を回収する被処理ガスとして燃焼排ガスを例に挙げて、図１に基づいて具体的に説明する。
同図において、処理すべきボイラ等の燃焼排ガスを吸収塔（１）下部へ導入する。一方、アミン系二酸化炭素吸収液を吸収塔（１）上部より降らせることで、排ガスと吸収液を対向流で接触させ、吸収液に二酸化炭素を吸収させる。このとき水分も吸収液に吸収される。
つぎに、二酸化炭素リッチになった吸収液は、吸収塔（１）の底部から排出され、ポンプ（２）の作動によって流送される。二酸化炭素リッチになった吸収液は熱交換器（３）において、後述する再生された吸収液と熱交換して予熱される。
その後、二酸化炭素リッチの吸収液を、吸収液を再生する工程の前段において、吸収液に含まれた水分を吸収液から分離させるために、吸収液を液状のまま、水分を選択的に透過させるゼオライト膜分離装置（分離膜モジュール）（４）へ導き、浸透気化法により、二酸化炭素リッチの吸収液に含まれる水分を分離・除去する。
この浸透気化法による水分の分離には、加熱が必要である。すなわち、吸収液と水分を解離させるための反応熱、および透過したあと水分が気化するための気化熱が必要である。そこで、その加熱源として、処理すべき排ガスの一部を使い、直接、分離膜モジュール（４）内部を加熱するように導入するのが好ましい。
分離膜モジュール（４）のゼオライト膜を透過した水分は、その後流にある凝縮器（６）で凝縮することにより、膜二次（透過）側の圧力が真空を保つことができ、膜透過の駆動力を得ることができる。
この水分を優先的に透過させる分離膜モジュール（４）は、後段に配置する二酸化炭素を選択的に透過させるゼオライト膜分離装置（分離膜モジュール）（５）において吸収液中に水分が存在すると、そこのゼオライト膜で水分が優先的に選択透過して、二酸化炭素の透過を阻害する可能性があるため、後段の分離膜モジュール（５）による二酸化炭素分離の性能を十分に発揮することができるように設けるものであり、また、排ガスなど処理すべきガスに元々水分がある場合には、それが吸収液に含まれてしまい、吸収液の成分を変化させてしまうことを防ぐためにも設けるものである。
この水透過性の分離膜モジュール（４）に搭載されるゼオライト膜としては、例えば、ＺＳＭ−５型ゼオライト膜、またはＭＯＲ型ゼオライト膜が好ましい。
水透過性の分離膜モジュール（４）によって脱水された二酸化炭素リッチの吸収液を液状のまま、二酸化炭素を選択的に透過させる二酸化炭素分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置（分離膜モジュール）（５）へ導き、浸透気化法により、二酸化炭素リッチ吸収液から二酸化炭素を分離除去して、二酸化炭素吸収液を再生する。
この浸透気化法による二酸化炭素の分離にも、前段の水透過性分離膜モジュール（４）の場合と同様に、加熱が必要である。すなわち、二酸化炭素リッチの吸収液と二酸化炭素を解離させるための反応熱が必要である。そこで、その加熱源として、処理すべき排ガスの一部を使い、直接、分離膜モジュール（５）内部を加熱するように導入するのが好ましい。
この加熱機能を含んだ二酸化炭素分離膜モジュール（５）で、吸収液から二酸化炭素を優先的に分離除去することにより、その解離（再生）反応が従来技術より低い反応温度で推移することが可能となる。
ここで、二酸化炭素透過性の膜分離装置（分離膜モジュール）（５）に搭載されるゼオライト膜としては、シリカライト型ゼオライト膜や、ＤＤＲ型ゼオライト膜といったゼオライト膜、あるいはそれらとＹ型ゼオライト膜との複合ゼオライト膜などを用いるのが好ましい。
二酸化炭素透過性の分離膜モジュール（５）の後流に設けられた真空ポンプ（７）は、二酸化炭素分離用ゼオライト膜を透過した二酸化炭素を回収するための輸送動力であるとともに、膜二次（透過）側の圧力を真空に保つことで、膜透過の駆動力を得る機能も有する。
二酸化炭素透過性の分離膜モジュール（５）で二酸化炭素が解離・再生された再生二酸化炭素吸収液（リーン溶液）は、上記熱交換器（３）に流送されて、吸収塔（１）からの二酸化炭素リッチの吸収液を予熱させることで自らが冷却される。さらにリーン溶液は、ポンプ（８）の作動によって流送されて、冷却器（９）において吸収機能を強くするために冷却された上で、再度、吸収塔（１）に供給されることで、被処理排ガスからの二酸化炭素吸収工程と、二酸化炭素吸収液の再生工程よりなるプロセスが、繰り返されることになる。
本発明の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法によれば、二酸化炭素を吸収した吸収液の再生において、従来技術より低い温度での解離反応が可能である。
この二酸化炭素の解離反応の温度低下に伴い、吸収液の顕熱分の加熱量が削減される。またこれまで使えなかった低位熱源の使用が可能であり、排ガスが使える条件となれば、再生に必要な熱エネルギーが大幅に削減されることになる。さらに吸収液そのものの耐久性アップにも効果が期待できる。
そして、二酸化炭素の吸収塔（１）と、二酸化炭素選択的透過分離膜モジュール（５）との間を循環する吸収液同士の熱交換器（３）、および吸収塔（１）に入る前の再生二酸化炭素吸収液（リーン溶液）を冷却する冷却器（９）の熱負荷が低減し、サイズが小さくなる。また二酸化炭素の解離反応の平衡状態温度がさらに下がれば、この熱交換器（３）そのものが不要となり、二酸化炭素の分離除去コストを大幅に低減することができる。
図２は、本発明の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法において、二酸化炭素選択的透過膜分離装置（５）として、あるいはまた水分選択的透過膜分離装置（４）として使用する多管式分離膜モジュール（１０）の一例を示す拡大縦断面図である。
まず、多管式分離膜モジュール（１０）を、二酸化炭素選択的透過膜分離装置（５）として使用する場合について、説明する。
同図を参照すると、多管式分離膜モジュール（１０）は、管状の二酸化炭素分離用ゼオライト膜エレメント（１３）と対になる外管（１４）をもつ二重管型構造を有するものであり、外管（１４）の外側のシェル空間（ケーシング空間）に熱源（ここでは排ガス）を流し、外管（１４）および管状二酸化炭素分離用ゼオライト膜エレメント（１３）を加熱する機能を有するものである。
多管式分離膜モジュール（１０）は、縦断面長円形のケーシング（１１）内に、一端（１３ａ）が封止されかつ他端（１３ｂ）が開放された複数個の管状二酸化炭素分離用ゼオライト膜エレメント（１３）を搭載している。
この実施形態では、ケーシング（１１）内に、管状ゼオライト膜エレメント取付用管板（１２）が設けられ、この管板（１２）に対して各管状膜エレメント（１３）が略垂直状にかつその開放端（１３ｂ）を貫通した状態で片持ち状に取り付けられている。
ここで、管状ゼオライト膜エレメント（１３）としては、例えばセラミックス、有機高分子または金属からなる管状の多孔質基体に、ゼオライト膜を製膜したものを使用する。ゼオライト膜としては、具体的には、シリカライト型ゼオライト膜や、ＤＤＲ型ゼオライト膜といったゼオライト膜、あるいはそれらとＹ型ゼオライト膜との複合ゼオライト膜などが挙げられる。
管状二酸化炭素分離用ゼオライト膜エレメント（１３）のサイズは、実用的には、長さ３０〜３００ｃｍ、外径１０〜３０ｍｍ、厚さ１〜４ｍｍ程度のものを使用する。一枚の管板（１２）で支持する管状ゼオライト膜エレメント（１３）の数は、実用的には、２〜３０００本ほどである。
ケーシング（１１）内に、左右一対の外管取付用管板（１５）（１６）が相互に所定間隔をおいて対向状に配置され、これらの外管取付用管板（１５）（１６）に、管状二酸化炭素分離用ゼオライト膜エレメント（１３）と同数の外管（１４）が渡し止められ、各外管（１４）内に管状ゼオライト膜エレメント（１３）が挿通されている。左右一対の外管取付用管板（１５）（１６）は、ケーシング（１１）の内面に気密に係合している。
そして、二酸化炭素リッチ吸収液の導入口（２２）は、膜エレメント取付用管板（１２）と右側外管取付用管板（１６）との間においてケーシング（１１）の管壁下端部に接続されている。膜エレメント取付用管板（１２）と右側外管取付用管板（１６）との間においてケーシング（１１）内の空間部に形成された吸収液収容室（１７）は、ケーシング（１１）の高さの中央部に水平状に渡し止められた仕切り壁（１８）によって、下部の吸収液流入室（１７ａ）と上部の吸収液排出室（１７ｂ）とに区分されている。
また、ケーシング（１１）の左端部の管壁（１１ｂ）と左側外管取付用管板（１５）との間の空間部は、吸収液ターン部（１９）となされている。
一方、吸収液の排出口（２３）は、膜エレメント取付用管板（１２）と右側外管取付用管板（１６）との間においてケーシング（１１）の管壁上端部に接続されている。ケーシング（１１）の右端部の管壁（１１ａ）には、各管状二酸化炭素分離用ゼオライト膜エレメント（１３）の二酸化炭素分離用ゼオライト膜を透過した二酸化炭素を回収するための二酸化炭素排出口（２４）が接続されている。
そして、分離膜モジュール（１０）は、浸透気化法により二酸化炭素を膜分離する際に必要な熱量として、元来処理すべき高温の被処理ガス（例えば、排ガス）を熱源として受け入れる高温被処理ガス流路（２１）を具備している。ここで、高温被処理ガスの導入口（２５）は、左側外管取付用管板（１５）寄り部分のケーシング（１１）の管壁上端部に接続され、高温被処理ガスの排出口（２６）は、右側外管取付用管板（１６）寄り部分のケーシング（１１）の管壁下端部に接続されている。
このように、二酸化炭素分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置（５）として用いられる多管式分離膜モジュール（１０）に、浸透気化法により二酸化炭素を膜分離する際に必要な熱量として、元来処理すべき高温の被処理ガスを熱源として導入することにより、二酸化炭素吸収液再生に新たな熱源が不要となり、大幅なエネルギー削減が可能という利点がある。
つぎに、上記図２に示す多管式分離膜モジュール（１０）を、二酸化炭素選択的透過膜分離装置（５）へ導く前に、二酸化炭素を吸収したリッチ溶液に含まれる水分をリッチ溶液吸収液から分離させるために、リッチ溶液を液状のまま、水分を選択的に透過させる水分分離用膜分離装置（分離膜モジュール）（４）として使用する場合について、説明する。
この場合、水分透過性の膜分離装置（分離膜モジュール）（４）に搭載される管状ゼオライト膜エレメント（１３）としては、例えばセラミックス、有機高分子または金属からなる管状の多孔質基体に、ゼオライト膜を製膜したものを使用する。水分透過性のゼオライト膜としては、具体的には、例えば、ＺＳＭ−５型ゼオライト膜、またはＭＯＲ型ゼオライト膜が好ましい。
そして、分離膜モジュール（１０）は、浸透気化法により水分を膜分離する際に必要な熱量として、元来処理すべき高温の被処理ガス（例えば、排ガス）を熱源として受け入れる高温被処理ガス流路（２１）を具備している。
このように、二酸化炭素を選択的に透過させる膜分離装置（５）の前段において、水分分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置（４）として用いられる多管式分離膜モジュール（１０）に、浸透気化法により水分を膜分離する際に必要な熱量として、元来処理すべき高温の被処理ガスを熱源として導入することにより、水分の吸収液再生に新たな熱源が不要となり、大幅なエネルギー削減が可能という利点がある。
つぎに、本発明の実施例を比較例と共に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
実施例１
アミン系二酸化炭素吸収液を用いる二酸化炭素回収方法において、本発明の二酸化炭素吸収液の再生方法を、図１にフローシートを示す装置により、実施した。
同図において、処理すべきボイラからの温度１５０℃の燃焼排ガスを吸収塔（１）下部へ導入する。一方、温度３０℃のアミン系二酸化炭素吸収液を吸収塔（１）上部より降らせることで、排ガスと吸収液を対向流で接触させ、吸収液に二酸化炭素を吸収させる。このとき水分も吸収液に吸収される。
なお、アミン系二酸化炭素吸収液として、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）溶液（日本触媒社製）を使用した。
つぎに、二酸化炭素リッチになった温度５０℃の吸収液は、吸収塔（１）の底部から排出され、ポンプ（２）の作動によって流送される。二酸化炭素リッチになった吸収液は、熱交換器（３）において、後述する再生された温度１００℃の再生二酸化炭素吸収液（リーン溶液）と熱交換して予熱される。
その後、熱交換器（３）からの温度８０℃の二酸化炭素リッチの吸収液を、吸収液を再生する工程の前段において、吸収液に含まれた水分を吸収液から分離させるために、吸収液を液状のまま、水分を選択的に透過させるゼオライト膜分離装置（分離膜モジュール）（４）へ導き、浸透気化法により、二酸化炭素リッチの吸収液に含まれる水分を分離・除去した。
ここで、この水透過性分離膜モジュール（４）には、ＺＳＭ−５型ゼオライト膜を搭載した。
この浸透気化法による水分の分離には、吸収液と水分を解離させるための反応熱、および透過したあと水分が気化するための気化熱が必要である。そこで、その加熱源として、処理すべき温度１５０℃の排ガスの一部を使い、直接、分離膜モジュール（４）内部を加熱するように導入した。このとき、水分選択的透過ゼオライト膜分離装置（分離膜モジュール）（４）として、上記図２に示す多管式分離膜モジュール（１０）を用いた。
分離膜モジュール（４）のゼオライト膜を透過した水分は、その後流にある凝縮器（６）で凝縮することにより、膜二次（透過）側の圧力が真空を保つことができ、膜透過の駆動力を得ることができた。
この水分を優先的に透過させる分離膜モジュール（４）は、後段に配置する二酸化炭素を選択的に透過させるゼオライト膜分離装置（分離膜モジュール）（５）において吸収液中に水分が存在すると、そこのゼオライト膜で水分が優先的に選択透過して、二酸化炭素の透過を阻害する可能性があるため、後段の分離膜モジュール（５）による二酸化炭素分離の性能を十分に発揮することができるように設けたものであり、また、処理すべき排ガスに元々水分がある場合には、それが吸収液に含まれてしまい、吸収液の成分を変化させてしまうことを防ぐためにも設けたものである。
つぎに、水透過性の分離膜モジュール（４）によって脱水された二酸化炭素リッチの吸収液を液状のまま、二酸化炭素を選択的に透過させる二酸化炭素分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置（分離膜モジュール）（５）へ導き、浸透気化法により、二酸化炭素リッチ吸収液から二酸化炭素を分離除去して、二酸化炭素吸収液を再生した。
ここで、二酸化炭素透過性の膜分離装置（分離膜モジュール）（５）には、ＤＤＲ型ゼオライト膜（日本ガイシ社製）を搭載した。
この浸透気化法による二酸化炭素の分離にも、二酸化炭素リッチの吸収液と二酸化炭素を解離させるための反応熱が必要である。そこで、その加熱源として、処理すべき温度１５０℃の排ガスの一部を使い、直接、分離膜モジュール（５）内部を加熱するように導入した。このとき、二酸化炭素選択的透過ゼオライト膜分離装置（分離膜モジュール）（５）として、上記図２に示す多管式分離膜モジュール（１０）を用いた。
この加熱機能を含んだ二酸化炭素分離膜モジュール（５）で、吸収液から二酸化炭素を優先的に分離除去することにより、その解離（再生）反応が従来技術より低い反応温度で推移することが可能となり、再生された再生二酸化炭素吸収液（リーン溶液）の温度は、１００℃であった。
二酸化炭素透過性の分離膜モジュール（５）の後流に真空ポンプ（７）を設け、二酸化炭素分離用ゼオライト膜を透過した二酸化炭素を回収するための輸送動力とするとともに、膜二次（透過）側の圧力を真空に保つことで、膜透過の駆動力を得る機能をも果たした。
二酸化炭素透過性の分離膜モジュール（５）で二酸化炭素が解離・再生された再生二酸化炭素吸収液（リーン溶液）は、上記熱交換器（３）に流送されて、吸収塔（１）からの二酸化炭素リッチの吸収液を予熱させることで自らが冷却される。熱交換器（３）から出たリーン溶液は温度７０℃を有するものであり、このリーン溶液をポンプ（８）の作動によって流送して、冷却器（９）において吸収機能を強くするために冷却した。冷却後のリーン溶液は、温度３０℃を有するものであり、これを再度、吸収塔（１）に供給した。こうして、被処理排ガスからの二酸化炭素吸収工程と、二酸化炭素吸収液の再生工程よりなるプロセスを繰り返し実施した。
比較例１
比較のために、図３にそのフローシートを示す従来のアミン系二酸化炭素吸収液を用いる二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生装置により、ボイラからの燃焼排ガスから二酸化炭素を分離除去する方法を実施した。
同図を参照すると、処理すべきボイラからの温度１５０℃の燃焼排ガスを吸収塔（３１）下部へ導入する。一方、温度３０℃のアミン系二酸化炭素吸収液を吸収塔（３１）上部より降らせることで、排ガスと吸収液を対向流で接触させ、吸収液に二酸化炭素を吸収させる。このとき水分も吸収液に吸収される。
つぎに、二酸化炭素リッチになった温度５０℃の吸収液は、吸収塔（３１）の底部から排出され、ポンプ（３２）の作動によって流送される。二酸化炭素リッチになった吸収液は、熱交換器（３３）において、後述する再生された温度１３０℃の再生二酸化炭素吸収液（リーン溶液）と熱交換して予熱される。
その後、熱交換器（３３）からの温度１００℃の二酸化炭素リッチの吸収液を、再生塔（３４）の頂部に導入し、再生塔（３４）においてリボイラー（３５）によって加熱し、二酸化炭素を遊離させるとともに、吸収液を再生した。再生された再生二酸化炭素吸収液（リーン溶液）の温度は、１３０℃であった。
そして、再生塔（３４）で再生された再生二酸化炭素吸収液（リーン溶液）は、上記熱交換器（３３）に流送されて、吸収塔（３１）からの二酸化炭素リッチの吸収液を予熱させることで自らが冷却される。熱交換器（３３）から出たリーン溶液は温度８０℃を有するものであり、このリーン溶液をポンプ（３８）の作動によって流送して、冷却器（３９）において冷却した。冷却後のリーン溶液は、温度３０℃を有するものであり、これを再度、吸収塔（３１）に供給した。こうして、被処理排ガスからの二酸化炭素吸収工程と、二酸化炭素吸収液の再生工程よりなるプロセスを繰り返し実施した。
上記実施例１による本発明の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法によれば、二酸化炭素を吸収した吸収液の再生において、比較例１の従来技術よりも低い温度での解離反応が可能であることが分かる。
この二酸化炭素の解離反応の温度低下に伴い、吸収液の顕熱分の加熱量が削減される。またこれまで使えなかった低位熱源の使用が可能であり、排ガスが使える条件となれば、再生に必要な熱エネルギーが大幅に削減されることになる。さらに吸収液そのものの耐久性アップにも効果が期待できる。
そうして、二酸化炭素の吸収塔（１）と、二酸化炭素選択的透過分離膜モジュール（５）との間を循環する吸収液同士の熱交換器（３）、および吸収塔（１）に入る前の再生二酸化炭素吸収液（リーン溶液）を冷却する冷却器（９）の熱負荷が低減するために、そのサイズを小さくすることができる。また、二酸化炭素の解離反応の平衡状態温度がさらに下がれば、この熱交換器（３）そのものが不要となり、二酸化炭素の分離除去コストを大幅に低減することができるものである。
１：吸収塔
２：ポンプ
３：熱交換器
４：水分分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置（分離膜モジュール）
５：二酸化炭素分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置（分離膜モジュール）
６：凝縮器
７：真空ポンプ
８：ポンプ
９：冷却器
１０：多管式分離膜モジュール
１３：二酸化炭素分離用ゼオライト膜エレメント
２１：排ガス等を熱源として受け入れる高温被処理ガス流路

Claims (6)

  1. 二酸化炭素を含有する被処理ガスと二酸化炭素吸収液とを接触させて被処理ガス中の二酸化炭素を除去する二酸化炭素吸収工程と、二酸化炭素吸収工程で二酸化炭素を吸収したリッチ溶液中の二酸化炭素を除去し、二酸化炭素吸収液を再生する再生工程とを具備する二酸化炭素回収方法において、二酸化炭素を吸収したリッチ溶液に含まれる水分をリッチ溶液吸収液から分離させるために、リッチ溶液を液状のまま、水分を選択的に透過させる水分分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置（４）へ導き、浸透気化法により水分を分離・除去した後に、二酸化炭素を吸収したリッチ溶液を液状のまま、二酸化炭素を選択的に透過させる二酸化炭素分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置（５）へ導き、浸透気化法により二酸化炭素を分離除去して、二酸化炭素吸収液を再生することを特徴とする、二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法。
  2. 浸透気化法により二酸化炭素を膜分離するために、二酸化炭素分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置（５）の二次（透過）側を減圧することを特徴とする、請求項１に記載の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法。
  3. 浸透気化法により水分を膜分離するために、水分分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置（４）の二次（透過）側に透過してくる水分を冷却源によって凝縮させることにより、膜分離装置の二次（透過）側を減圧することを特徴とする、請求項１に記載の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法。
  4. 浸透気化法により二酸化炭素を膜分離する際に必要な熱量として、元来処理すべき高温の被処理ガスを二酸化炭素分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置（５）に熱源として導入す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回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法。
  5. 浸透気化法により水分を膜分離する際に必要な熱量として、元来処理すべき高温の被処理ガスを水分分離用ゼオライト膜を具備する膜分離装置（４）に熱源として導入することを特徴とする、請求項１または３に記載の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法。
  6. 膜分離装置（４）または膜分離装置（５）が、浸透気化法により二酸化炭素または水分を膜分離する際に必要な熱量として、元来処理すべき高温の被処理ガスを熱源として受け入れる高温被処理ガス流路（２１）を具備することを特徴とする、請求項４または５に記載の二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法。
JP2011108548A 2011-05-13 2011-05-13 二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法 Active JP5693368B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011108548A JP5693368B2 (ja) 2011-05-13 2011-05-13 二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法
PCT/JP2012/062031 WO2012157525A1 (ja) 2011-05-13 2012-05-10 二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法
US14/117,161 US9656211B2 (en) 2011-05-13 2012-05-10 Method for regenerating carbon dioxide absorbing liquid in carbon dioxide recovery method
CN201280023648.XA CN103619443B (zh) 2011-05-13 2012-05-10 二氧化碳回收方法中的二氧化碳吸收液的再生方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011108548A JP5693368B2 (ja) 2011-05-13 2011-05-13 二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2012236181A JP2012236181A (ja) 2012-12-06
JP2012236181A5 JP2012236181A5 (ja) 2014-02-20
JP5693368B2 true JP5693368B2 (ja) 2015-04-01

Family

ID=47176849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011108548A Active JP5693368B2 (ja) 2011-05-13 2011-05-13 二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9656211B2 (ja)
JP (1) JP5693368B2 (ja)
CN (1) CN103619443B (ja)
WO (1) WO2012157525A1 (ja)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6001673B2 (ja) * 2012-03-14 2016-10-05 日本碍子株式会社 膜分離システム及び膜分離方法
GB201322606D0 (en) * 2013-12-19 2014-02-05 Capture Ltd C System for capture and release of acid gases
JP6440156B2 (ja) 2014-07-29 2018-12-19 オルガノ株式会社 有機溶剤精製システム及び方法
US10005023B2 (en) * 2015-03-25 2018-06-26 Praxair Technology, Inc. Method and system for CO2 rejection with a two stage membrane process
CN105169890B (zh) * 2015-05-19 2018-07-27 北京化工大学 一种实现胺基二氧化碳富液再生的电化学方法
JP5942030B1 (ja) 2015-10-29 2016-06-29 千代田化工建設株式会社 二酸化炭素の分離方法
CN105396425A (zh) * 2015-11-30 2016-03-16 成都三壹八科技有限公司 一种车用二氧化碳吸收剂
CN106482355A (zh) * 2016-10-10 2017-03-08 郑州大学 一种耦合吸附热变换器制备及干燥过热蒸汽的方法
US9782718B1 (en) * 2016-11-16 2017-10-10 Membrane Technology And Research, Inc. Integrated gas separation-turbine CO2 capture processes
KR101875290B1 (ko) * 2016-12-15 2018-07-05 울산과학기술원 이산화탄소 분리 방법 및 이산화탄소 분리 장치
CN108339563A (zh) * 2018-01-23 2018-07-31 湖南大学 一种氧化铝-分子筛催化剂的制备方法
CN108392950B (zh) * 2018-01-23 2020-06-16 湖南大学 氧化物-分子筛催化剂在催化二氧化碳解吸中的应用
CN108246345A (zh) * 2018-01-23 2018-07-06 湖南大学 一种氧化物-分子筛催化剂的制备方法
CN108339373B (zh) * 2018-01-23 2020-06-16 湖南大学 氧化铝-分子筛催化剂在催化二氧化碳解吸中的应用
US10442546B2 (en) * 2018-03-15 2019-10-15 Hamilton Sundstrand Corporation Cavitation mitigation in catalytic oxidation fuel tank inerting systems
CN111467940B (zh) * 2019-01-24 2022-02-01 中石化南京化工研究院有限公司 一种脱除反应气中二氧化碳的方法、***及其应用
WO2021066461A2 (ko) 2019-10-01 2021-04-08 한국조선해양 주식회사 배기가스 처리장치
CN111871159A (zh) * 2020-07-15 2020-11-03 中石化南京化工研究院有限公司 一种膜分离耦合醇胺溶液捕集烟气co2装置和方法
CN115069069A (zh) * 2022-07-15 2022-09-20 重庆远达烟气治理特许经营有限公司科技分公司 耦合碳捕集***和燃气发电***

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3937796A1 (de) * 1989-11-14 1991-05-16 Basf Ag Verfahren zur abtrennung von wasser aus einem wasser, co(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts) und amine enthaltenden gemisch
JPH0779950B2 (ja) 1989-12-25 1995-08-30 三菱重工業株式会社 燃焼排ガス中のｃｏ▲下２▼の除去方法
JP2993348B2 (ja) * 1994-02-01 1999-12-20 株式会社大林組 二酸化炭素処理方法及び二酸化炭素を含む排ガス処理方法とその処理設備
JP3670852B2 (ja) * 1998-07-27 2005-07-13 三井造船株式会社 混合物分離膜の製法
JP3929723B2 (ja) * 2001-06-06 2007-06-13 月島機械株式会社 メタン濃縮装置
MXPA04002508A (es) * 2001-09-17 2004-05-31 Ngk Insulators Ltd Metodo para preparar membrana de zeolita tipo ddr, membrana de zeolita tipo ddr y membrana de zeolita tipo ddr compuesta y metodo para preparar las mismas.
JP2005262146A (ja) * 2004-03-19 2005-09-29 Japan Sewage Works Agency メタンガス濃縮装置
JP4621575B2 (ja) * 2005-10-17 2011-01-26 メタウォーター株式会社 ガス回収方法および装置
WO2007116908A1 (ja) * 2006-04-04 2007-10-18 Taiyo Nippon Sanso Corporation メタン分離方法、メタン分離装置及びメタン利用システム
US7718151B1 (en) 2006-04-07 2010-05-18 Liang Hu Methods and systems for deacidizing gaseous mixtures
JP2008104953A (ja) * 2006-10-25 2008-05-08 Research Institute Of Innovative Technology For The Earth ガス分離方法及びガス分離装置
EP2087930A1 (de) * 2008-02-05 2009-08-12 Evonik Degussa GmbH Verfahren zur Absorption eines flüchtigen Stoffes in einem flüssigen Absorptionsmittel
JP2010005509A (ja) * 2008-06-25 2010-01-14 Toshiba Corp 二酸化炭素分離装置及びその方法
US8007570B2 (en) * 2009-03-11 2011-08-30 General Electric Company Systems, methods, and apparatus for capturing CO2 using a solvent

Also Published As

Publication number Publication date
US20150147252A1 (en) 2015-05-28
CN103619443B (zh) 2015-11-25
WO2012157525A1 (ja) 2012-11-22
JP2012236181A (ja) 2012-12-06
US9656211B2 (en) 2017-05-23
CN103619443A (zh) 2014-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5693368B2 (ja) 二酸化炭素回収方法における二酸化炭素吸収液の再生方法
JP5658243B2 (ja) Ｃｏ２吸収剤の再生利用のための方法および再生利用器
CA2804627C (en) A gas pressurized separation column and process to generate a high pressure product gas
WO2010010720A1 (ja) 排ガス中の二酸化炭素回収装置
CA2866816C (en) Process for removing carbon dioxide from a gas stream
JP4625478B2 (ja) アミン回収方法及び装置並びにこれを備えた脱炭酸ガス装置
KR20110085983A (ko) 암모니아 스트라이퍼 오프가스용 재흡수장치
US10040023B2 (en) Process and apparatus for heat integrated liquid absorbent regeneration through gas desorption
WO2011068007A1 (ja) 二酸化炭素分離回収装置
WO2014042529A1 (en) Compact membrane gas desorption
CA2715893C (en) Regenerator configurations and methods with reduced steam demand
KR20130010253A (ko) 산성가스 포집을 위한 탈거장치의 에너지원 재사용 방법
KR101951047B1 (ko) 화학적 흡수제를 이용한 이산화탄소의 흡수 및 탈거 장치
JP4861729B2 (ja) 水素製造方法および水素製造装置
KR101958293B1 (ko) 이산화탄소 포집을 위한 이산화탄소 제거장치
JP2018515327A (ja) ガス流から二酸化炭素を分離するための装置及び方法
WO2013067648A1 (en) Co2 capture with carbonic anhydrase and membrane filtration
US20240050890A1 (en) Method for capturing a molecule of interest and associated capture system
JP2011125824A (ja) 二酸化炭素分離回収システム
JP2018034109A (ja) 有機溶剤回収システム
JP5829168B2 (ja) 二酸化炭素回収システム及びこれを用いた二酸化炭素回収方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131225

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140924

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141125

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150203

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5693368

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250