二氧化碳捕捉材料及使用其的二氧化碳回收裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及二氧化碳捕捉材料及使用其的二氧化碳回收裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]因溫室效果氣體的排出引起的全球變暖成為世界性問(wèn)題。溫室效果氣體有二氧化碳(C02)、甲烷(CH4)、氟利昂類(lèi)(CFCs)等。其中影響最大的是C02，其排出量的削減成為緊迫的課題。
[0003]作為上述課題的解決對(duì)策，有化學(xué)吸收法、物理吸收法、膜分離法、吸附分離法、深冷分離法等。其中，可以舉出使用了固體的C02捕捉材料的C02分離回收法。
[0004]在使用了C02捕捉材料的C02分離回收系統(tǒng)中，向填充了C02捕捉材料的捕捉材料容器導(dǎo)入含co2氣體，使co2捕捉材料與氣體接觸，由此捕捉除去co2。然后，加熱捕捉材料、或者將捕捉材料容器內(nèi)減壓，由此使捕捉的co2脫離、回收。脫離了 co2的co2捕捉材料在冷卻后再次供給含co2氣體而用于co2的捕捉除去。
[0005]在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，著眼于平均細(xì)孔直徑，以高效地捕捉二氧化碳為目的，記載了二氧化碳捕捉材料，其為含有Ce和選自K、Mg、Al及Pr中的元素的氧化物，其中，總計(jì)含有以金屬換算計(jì)相對(duì)于Ce以摩爾比計(jì)為0.01以上1.00以下的選自K、Mg、Al及Pr的元素。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:特開(kāi)2013-59703號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明所要解決的課題
[0010]進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果，可知:在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載的二氧化碳捕捉材料最初的比表面積為100m2/g以上，在500°c燒成時(shí)比表面積成為80m2/g左右。即，該二氧化碳捕捉材料因燒成所致的比表面積的減少大，在耐熱性方面有改善的余地。一般存在比表面積越大二氧化碳捕捉量越變多的傾向。
[0011]本發(fā)明的目的在于，提供:二氧化碳捕捉量多、且因燒成所致的二氧化碳捕捉量的降低小、耐熱性高的二氧化碳捕捉材料。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]本發(fā)明的二氧化碳捕捉材料為用于從含二氧化碳?xì)怏w中分離回收二氧化碳的二氧化碳捕捉材料，其特征在于，其為含有Ce及A1的氧化物，含有的金屬元素之中含量最多的元素為Ce，且A1的含量為0.01mol%以上40mol%以下。
[0014]發(fā)明效果
[0015]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供:二氧化碳捕捉量多、且因燒成所致的二氧化碳捕捉量的降低小、耐熱性高的二氧化碳捕捉材料。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為表不C02捕捉材料中的A1含量和C02捕捉量的相互關(guān)系的圖。
[0017]圖2為表示C02捕捉材料中的A1、Fe、Cu、V及Mo的含量和C02捕捉量的相互關(guān)系的圖。
[0018]圖3為表示C02捕捉材料中的Fe、Cu、V及Mo的含量和C02捕捉量的降低量的相互關(guān)系的圖。
[0019]圖4為表示使用本發(fā)明的C02捕捉材料，且具備向傳熱管通入水蒸氣進(jìn)行加熱的機(jī)構(gòu)的C02回收裝置的例子的概略構(gòu)成圖。
[0020]圖5為表示使用本發(fā)明的C02捕捉材料，且具備將反應(yīng)容器內(nèi)減壓的機(jī)構(gòu)的C02回收裝置的例子的概略構(gòu)成圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明涉及用于從燃燒排氣等的含C02氣體(含二氧化碳?xì)怏w)中分離回收C02的二氧化碳捕捉材料(以下，也稱(chēng)為“C02捕捉材料”)，特別是涉及使C02捕捉量增加的技術(shù)。在此，含二氧化碳?xì)怏w假設(shè)二氧化碳濃度為3?18體積％的燃燒排氣，但并不限定于此，處理碳酸鈣等的固體反應(yīng)的化學(xué)設(shè)備的排氣等也可成為對(duì)象。此時(shí)，二氧化碳濃度可成為18體積％以上。另外，二氧化碳濃度越高越容易回收。另外，含二氧化碳?xì)怏w的二氧化碳濃度并不限定于3體積％以上，即使是二氧化碳濃度比其低的氣體也可成為對(duì)象。
[0022]以下，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，本發(fā)明的范圍并不限定于下述舉出的例子。
[0023]本發(fā)明的C02捕捉材料為含有Ce和A1的氧化物，含有的金屬元素之中含量最多的元素為Ce，且A1的含量為0.0lmol %以上40mol %以下(0.01?40mol % )。確認(rèn)了該構(gòu)成的C02捕捉材料能夠增加C02捕捉量。
[0024]作為可得到效果的理由，認(rèn)為:(l)Ce及A1形成復(fù)合氧化物，形成容易捕捉C02的尺寸;及(2)捕捉材料的比表面積增加。另外，在A1含量超過(guò)40mol %的情況下、或僅A1的氧化物的情況下，與僅Ce的氧化物的情況下相比，C02捕捉量降低。另外，即使在A1含量為40mol%的情況下，金屬元素之中含量最多的元素為Ce，因此，只要含有至少40mol%以上的Ce即可。在此，“含量最多的元素”也可以為2種。
[0025]在本說(shuō)明書(shū)中，作為金屬元素的含量的單位的表示將C02捕捉材料中含有的金屬元素的總量設(shè)為lOOmo 1 %時(shí)的比例。即，以摩爾基準(zhǔn)表示將C02捕捉材料中含有的全部金屬元素的含量設(shè)為分母、將各金屬元素的含量設(shè)為分子而求出的比例。
[0026]另外，進(jìn)一步優(yōu)選的A1的含量為0.0lmol %以上30mol %以下(0.01?30mol % )，特別優(yōu)選的A1的含量為5mol %以上20mol %以下(5?20mol % )。
[0027]C02捕捉材料也可以為除Ce及A1以外還含有0.01mol%以上的Fe、Cu、V及Mo中的至少1種金屬元素的氧化物。若這些金屬元素的含量增加，則C02捕捉量降低，但通過(guò)含有Aim致的C02捕捉量的增加，與僅Ce氧化物的情況相比，可增加C02捕捉量。
[0028]Fe的含量?jī)?yōu)選為10mol%以下、Cu的含量?jī)?yōu)選為7mol%以下、V的含量?jī)?yōu)選為3mol %以下、Mo的含量?jī)?yōu)選為3mol %以下。在含有2種以上這些金屬元素的情況下，優(yōu)選形成滿(mǎn)足由各元素的含有比例與C02捕捉量的降低量相關(guān)關(guān)系加權(quán)而得到的下述式(1)的組成。
[0029](Fe含量)X1.0+(Cu含量)X1.3+(V含量)Χ3.3+(Μο含量)Χ3.3< 10...(1)
[0030]在此，式中的單位為mol%。
[0031]通過(guò)使用本發(fā)明的C02捕捉材料帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)為可使用純度低的原料、及可以減少用于除去雜質(zhì)的精制工序，作為結(jié)果，可降低原料及設(shè)備成本。
[0032]作為為了合成本發(fā)明的C02捕捉材料而用作原料的化合物，可以舉出:氧化物、硝酸鹽、氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、氫氧化物、草酸鹽、乙酸鹽、甲酸鹽等。
[0033]另外，Ce的原料也可以為獨(dú)居石、氟碳鈰礦等礦物。礦物有時(shí)含有Ce以外的鑭系元素(1^、？廣制、？111、3111411、6(1、113、07、!10 4廣1'111、￥13及1^)。含有06和這些鑭系元素的氧化物與僅Ce的氧化物相比，C02捕捉量增加，因此，未必需要用于降低Ce以外的鑭系元素的含量的精制。這些鑭系元素的優(yōu)選的含量總計(jì)為0.0lmol %以上50mol %以下，更優(yōu)選為0.0lmol %以上30mol%以下。在使用這樣的原料的情況下，可以降低精制成本，且可增加C02捕捉量。
[0034]作為合成本發(fā)明的C02捕捉材料的方法，可以舉出:含浸法、混煉法、共沉淀法、溶膠凝膠法等化學(xué)制備方法，或蒸鍍法等物理制備方法。例如可以在含有Ce及A1的硝酸鹽的溶液中加入氨水、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鈣(Ca(0H)2)等堿性的化合物，由此將pH調(diào)節(jié)至7?10，使Ce和A1共沉淀。此時(shí)，氫氧化鋁(A1(0H)3)形成凝聚體(絮凝物)，由此使合成物的沉降速度上升，可縮短合成所需的時(shí)間。
[0035]進(jìn)而，在本發(fā)明的二氧化碳捕捉材料(后述的實(shí)施例1)的情況下，即使在600°C進(jìn)行燒成后，比表面積也為130m2/g。因此，認(rèn)為二氧化碳捕捉量的降低小。
[0036]與此相對(duì)，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1的實(shí)施例5中記載的二氧化碳捕捉材料的情況下，若在5001進(jìn)行燒成，則比表面積降低至80m2/g左右。因此，認(rèn)為二氧化碳捕捉量的降低也大。
[0037]在此，上述的燒成溫度比實(shí)際的再生溫度更高，作為用于在早期判定二氧化碳捕捉材料的吸附、再生的重復(fù)中二氧化碳捕捉材料是否劣化的加速試驗(yàn)，進(jìn)行高溫度的燒成試驗(yàn)。實(shí)際上，即使為使用溫度為200°C左右，也會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間的使用而緩慢劣化。
[0038]600°C的燒成遠(yuǎn)比500°C的燒