JP4469635B2 - ガス分離方法およびガス分離装置 - Google Patents
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Description
分離設備が簡易で、高精度でエネルギー消費量が少ないガス分離を行えることを見出し、本発明を完成するに至った。
容器の中に複数の中空管を配し、
前記中空管の内面側に第一の流路を形成し、前記容器と前記中空管の外面側との間に第二の流路を形成することにより管壁により互いに隔離された第一の流路と第二の流路とを形成し、
前記第一の流路の一端に原料ガスに含まれる特定ガス成分を吸収するための吸収液および前記原料ガスを供給するための原料供給部と、前記第一の流路の他端に未吸収ガスと特定ガス成分を吸収した吸収液を分離する吸収液分離部を設け、
前記吸収液分離部と前記第二の流路の一端が接続され、前記第二の流路に特定ガス成分を吸収した吸収液を供給し特定ガス成分を放散し、特定ガス成分を放散した吸収液を前記原料供給部に供給するために前記第二の流路の他端が原料供給部に接続されていることを特徴としている。
また、上記の構成によれば、ガス吸収操作およびガス放散操作を同じ装置内で実施することができる。
請求項1から6に記載のいずれかのガス分離装置を用いて、
互いに隔離された第一の流路と第二の流路とを形成する工程と、前記第一の流路に対し、原料ガスに含まれる特定ガス成分を吸収するための吸収液および前記原料ガスを上昇流で供給する工程と、前記第二の流路に対し、特定ガス成分を吸収した吸収液を供給し該吸収液中に吸収された特定ガス成分を放散する工程と、を含むことを特徴としている。
本発明における原料ガスとは、吸収液に吸収される特定ガス成分を含む混合ガスである。特定ガス成分としては、二酸化炭素ガス、硫化水素ガス、亜硫酸ガスなどの酸性ガス;メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素ガス;アンモニアなどの塩基性ガス;などが例示できる。
以下に、本実施の形態のガス分離装置20の動作について具体的に説明する。
原料ガスは、原料ガス供給ライン1を介して、特定ガス成分を含む原料ガスが原料ガスおよび吸収液の供給部5に供給される。原料ガスの圧力は特に限定されないが、特定ガス成分の吸収量を増大するには、加圧されていることが好ましい。原料ガスが圧力を有している場合は、特に原料ガスを供給するためのブロアあるいは圧縮機は必要としないが、原料ガスが圧力を有していない場合は、ブロアあるいは圧縮機(図示せず)により、適宜昇圧されて、原料ガスが供給される。原料ガスを昇圧するブロアあるいは圧縮機は特に限定されず、ターボ式、ルーツ式、レシプロ式、スキュリュー式などの中から選択される。
原料ガス(CO280%、N220%)と水(吸収液)を20℃で多管型ガス吸収装置の管内に供給し、図1に示すように、CO2を吸収した液は、装置上部の気液分離器で未吸収ガスと分離されたのち、ガス吸収器上部から大気圧に保たれたシェル側(管の外側)に送られ、そこで溶存ガスを放散したのち液循環ポンプにより管の内側に循環される。原料側圧力を変化させて行った実験結果を表2にまとめた。ただし、原料ガス流量は700mL/min(20℃、101.3kPaでの値)、透過側圧力は大気圧であり、ガスの定量はガスクロマトグラフによった。また、CO2/N2選択性は次式より計算した。
2 原料ガス分散装置
3 吸収液循環ポンプ
4 吸収液供給ライン
5 原料ガスおよび吸収液の供給部(原料供給部)
6 中空管(第一の流路、第二の流路)
7 容器
8 吸収液分離部
9 未吸収ガス放出ライン
10 吸収液供給ライン(再供給部)
11 吸収液分散装置(再供給部)
12 吸収液液面計
13 吸収ガス回収ライン
14 再生吸収液回収ライン
15 再生吸収液液面計
20 ガス分離装置
Claims (11)
- 特定ガス成分を吸収する機能を有する吸収液を用いて原料ガス中に含まれる特定ガス成分を分離するためのガス分離装置であって、
容器の中に複数の中空管を配し、
前記中空管の内面側に第一の流路を形成し、前記容器と前記中空管の外面側との間に第二の流路を形成することにより管壁により互いに隔離された第一の流路と第二の流路とを形成し、
前記第一の流路の一端に前記吸収液および原料ガスを供給するための原料供給部と、前記第一の流路の他端に未吸収ガスと特定ガス成分を吸収した吸収液を分離する吸収液分離部を設け、
前記吸収液分離部と前記第二の流路の一端が接続され、前記第二の流路に特定ガス成分を吸収した吸収液を供給し特定ガス成分を放散し、特定ガス成分を放散した吸収液を前記原料供給部に供給するために前記第二の流路の他端が原料供給部に接続されていることを特徴とするガス分離装置。 - 前記吸収液分離部と前記第二の流路が、吸収液循環ラインを介して吸収液分散装置により前記第二の流路の一端に接続されることを特徴とする請求項1に記載のガス分離装置。
- 第二の流路内の圧力を第一の流路内の圧力より低く保つための圧力調節部を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載のガス分離装置。
- 前記圧力調整部が、前記吸収液分離部と前記第二の流路の間が減圧弁であり、および/または前記第二の流路と前記原料供給部の間が循環ポンプであることを特徴とする請求項3記載のガス分離装置。
- 前記中空管の内径が0.5mmから10mmであることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のガス分離装置。
- 第二の流路内の温度を第一の流路内の温度より高く保つための温度調節部を備えたことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のガス分離装置。
- 特定ガス成分を吸収する機能を有する吸収液を用いて原料ガス中に含まれる特定ガス成分を分離するためのガス分離方法であって、
請求項1から6に記載のいずれかのガス分離装置を用いて、
互いに隔離された第一の流路と第二の流路とを形成する工程と、前記第一の流路に対し、原料ガスに含まれる特定ガス成分を吸収するための吸収液および前記原料ガスを上昇流で供給する工程と、前記第二の流路に対し、特定ガス成分を吸収した吸収液を供給し該吸収液中に吸収された特定ガス成分を放散する工程と、を含むガス分離方法。 - 前記中空管の内径が0.5mmから10mmであることを特徴とする請求項7に記載のガス分離方法。
- 吸収液がアミン、アミノ酸、炭酸塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含むことを特徴とする請求項7又は8に記載のガス分離方法。
- 吸収液が銀塩を含む溶液であることを特徴とする請求項7又は8に記載のガス分離方法。
- 吸収液が水であることを特徴とする請求項7又は8に記載のガス分離方法。
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