多孔体担持炭酸カリの固定床サイクルによる湿性二酸化炭素の効率的捕集技術の開発

火力発電所の煙道ガスは、通常9-15%CO_2とともに8-17%の水蒸気を含んでいるため、除湿塔なしにはCO_2捕捉に固定床吸着技術を応用することがむずかしい。本研究では、多孔質担体にK_2CO_3を分散、保持することにより固定床吸着と同じ操作を行う「湿性CO_2捕集技術」を提案し、申請計画のとおり、下記の各項目に所期の成果を得た。1 担持K_2CO_3の走査電顕(SEM)観察と担体の選定 K_2CO_3は潮解性であるから担体の選定は重要な課題である。この場合の分散状態はCO_2捕捉の機能発現ならびに放散の難易と密接に関連し、シリカゲルやα-アルミナのような親水性担体、活性炭のような疎水性担体についてSEM観察/EPMA分析を行った。2 水蒸気の存在における担体上のK_2CO_3の相状態のXRD研究 担体上のK_2CO_3の結晶相が潮解するとXRDのブロード・パターンとして検出され、担体の種類、H_2O%および通気温度に応じて結晶相から溶液への移行条件を明かにした。3 固定床における湿性CO_2の破過曲線の測定とCO_2捕捉の化学 煙道ガスの模擬条件で破過曲線を測定するとともに、水蒸気フラッシュで放散されるCO_2を定量し、K_2CO_3担持量とCO_2捕捉の化学量論を調べた。KHCO_3の生成によるCO_2の化学的捕捉であることをXRDで示した。4 連続サイクルによるCO_2の捕捉と放散の実証試験 煙道ガス条件で担体の種類による連続サイクル試験の挙動を比較した。

火力発電所の煙道ガスは、通常9-15%CO_2とともに8-17%の水蒸気を含んでいるため、除湿塔なしにはCO_2捕捉に固定床吸着技術を応用することがむずかしい。本研究では、多孔質担体にK_2CO_3を分散、保持することにより固定床吸着と同じ操作を行う「湿性CO_2捕集技術」を提案し、申請計画のとおり、下記の各項目に所期の成果を得た。1 担持K_2CO_3の走査電顕(SEM)観察と担体の選定 K_2CO_3は潮解性であるから担体の選定は重要な課題である。この場合の分散状態はCO_2捕捉の機能発現ならびに放散の難易と密接に関連し、シリカゲルやα-アルミナのような親水性担体、活性炭のような疎水性担体についてSEM観察/EPMA分析を行った。2 水蒸気の存在における担体上のK_2CO_3の相状態のXRD研究 担体上のK_2CO_3の結晶相が潮解するとXRDのブロード・パターンとして検出され、担体の種類、H_2O%および通気温度に応じて結晶相から溶液への移行条件を明かにした。3 固定床における湿性CO_2の破過曲線の測定とCO_2捕捉の化学 煙道ガスの模擬条件で破過曲線を測定するとともに、水蒸気フラッシュで放散されるCO_2を定量し、K_2CO_3担持量とCO_2捕捉の化学量論を調べた。KHCO_3の生成によるCO_2の化学的捕捉であることをXRDで示した。4 連続サイクルによるCO_2の捕捉と放散の実証試験 煙道ガス条件で担体の種類による連続サイクル試験の挙動を比較した。