JP2013540573A5

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Publication number: JP2013540573A5
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Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2031-08-26

Description

またさらなる実施形態では、該少なくとも１つの吸着剤材料は、該第一の流体成分に対して速度論的に選択的であり、かつ該第二の流体成分の第二の物質移動速度を上回る該第一の流体成分の第一の物質移動速度を有する。任意のそのような実施形態では、温度スイング吸着は、該流体混合物を、前記第二の流体成分の該第二の物質移動速度を上回り、かつ該第一の流体成分の該第一の物質移動速度を下回る空間速度で、該並行路吸着剤接触器の該入口末端に導入することを含む。

本発明の好ましい実施形態では、並行路吸着剤接触器中に具備される少なくとも１つの吸着剤材料は、動的選択性が、第一の流体成分の選択的吸着による流体混合物の吸着分離を使用可能な程度に提供するほど十分に高いものとなるように、少なくとも１つの他の流体混合物成分よりも第一の流体成分の吸着に対して動的に選択的であり得ることが望ましい。ＴＳＡ分離法のサイクルを通じたそのような動的選択性は、第一の流体成分に対する少なくとも１つの吸着剤材料の平衡選択性、および第一の流体成分に対する少なくとも１つの吸着剤材料の速度論的選択性のうちの少なくとも１つを含むことができる。１つのそのような好ましい実施形態では、吸着工程が、吸着工程における吸着温度での吸着剤材料上の流体成分の物質移動速度に基づく少なくとも速度論的選択性を含むことができるように、供給混合物を、選択的に吸着させるべき第一の流体成分の物質移動速度（１／ｓ）を下回るが、吸着が実質的に妨げられることが望まれる希釈剤であり得る少なくとも１つの第二の流体成分の物質移動速度（１／ｓ）を上回る空間速度（Ｖｇａｓ／Ｖａｄｓ／ｔ）で吸着剤接触器に導入することができる。

第一の生成物流体のそのような回収、および任意にまた、そのような再生前パージ工程に続いて、その後、少なくとも１つの吸着剤材料に吸着した第一の流体成分の少なくとも一部を、少なくとも１つの吸着剤材料を加熱することによって脱離させ、熱を、吸着剤接触器の熱伝導性フィラメントの少なくとも一部に沿ってどちらか一方の軸方向に移動させて、脱離工程における少なくとも１つの吸着剤材料からの第一の流体成分の脱離熱（脱離に必要とされるエネルギー）および／または速度論的活性化熱（吸着した第一の成分分子を吸着表面からガス相に移動させるのに必要とされるエネルギー）の少なくとも一部を提供する。吸着剤材料の加熱は、これらに限定するものではないが、加熱された不活性ガス、再利用ガス、および／または水蒸気もしくは溶媒などの凝縮可能なガスを含み得る加熱された脱離流体またはパージ流体を吸着剤接触器に提供することと；例えば、伝導性フィラメントの電気抵抗加熱、または例えば、熱移動媒体を含むそのようなフィラメントもしくは構造材の間接的な加熱によって、吸着剤接触器構造中の熱伝導性フィラメントまたは他の材料を加熱することと：を含め、熱を少なくとも１つの熱源から供給することによって提供することができる。最後に、吸着剤材料から脱離した第一の流体成分が濃縮された脱離した第二の生成物流体を、並行路吸着剤接触器の入口末端および出口末端のうちの少なくとも１つから回収する。凝縮可能なパージ流体を用いて脱離工程における吸着剤材料の加熱の少なくとも一部を提供する本発明の一実施形態では、回収された生成物流体を後に冷却して、脱離した生成物流体から除去される（例えば、水蒸気または溶媒などの）パージ流体を凝縮し、それにより、例えば、脱離した生成物流体の純度を増大させることができる。

さらなるそのような実施形態では、並行路吸着剤接触器構造１０２の通路１１０を通して導入される供給流体混合物の第一の流体成分の少なくとも一部を吸着させる働きをすることが知られている任意の好適な活性吸着剤化合物は、この構造のセル壁１１２の中または表面に具備されることができる。例示的なそのような公知の吸着剤化合物は、限定するものではないが、乾燥剤、活性炭、炭素分子篩、炭素吸着剤、黒鉛、活性アルミナ、分子篩、アルミノリン酸塩、シリコアルミノリン酸塩、ゼオライト吸着剤、イオン交換ゼオライト、親水性ゼオライト、疎水性ゼオライト、修飾ゼオライト、天然ゼオライト、フォージャサイト、クリノプチロライト、モルデナイト、金属交換シリコアルミノリン酸塩、単極樹脂、双極樹脂、芳香族架橋ポリスチレン系マトリクス、臭素化芳香族マトリクス、メタクリル酸エステルコポリマー、黒鉛吸着剤、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、ナノ材料、金属塩吸着剤、過塩素酸塩、シュウ酸塩、アルカリ土類金属粒子、ＥＴＳ、ＣＴＳ、金属酸化物、化学吸着剤、アミン、有機金属反応剤、ハイドロタルサイト、シリカライト、ゼオライトイミダゾレートフレームワーク、および金属有機構造体（ＭＯＦ）吸着剤化合物、ならびにこれらの組合せ：を含むことができる。本発明の好ましい実施形態では、そのような好適な活性吸着剤化合物は、循環ＴＳＡプロセスを通じて、第二の流体成分よりも第一の流体成分に対する十分に高い動的選択性（平衡選択性および／または速度論的選択性のうちの少なくとも１つを含むことができる）を提供するように選択することができることが望ましい。

したがって、本ＴＳＡ法の実施形態は、接触器の入口末端３０４に向かい、かつ吸着剤接触器を通る供給流体３１４および対応する対流熱移動３１６の流れの第一の軸方向とは反対の、第二の軸方向３１８への、接触器中の熱伝導性フィラメントの少なくとも一部に沿った、並行路吸着剤接触器中の吸着剤材料への第一の流体成分の吸着熱に由来する熱の移動を提供する。接触器中の熱伝導性フィラメントの少なくとも一部に沿った、かつ接触器を通る供給流体の流れとは反対のまたは向流的な伝導による第二の軸方向３１８へのそのような熱の移動は、吸着フロントが、吸着剤接触器の入口末端３０４から出口末端３０６に向かって第一の軸方向３１４に移動するときに吸着熱によってもたらされる接触器および吸着剤材料の温度の熱による急上昇を有利に低下させ、それにより、吸着容量、したがって、吸着剤材料の有効性を増大させることができることが望ましい。さらに、並行路吸着剤接触器中の熱伝導性フィラメントの少なくとも一部に沿った伝導によるそのような向流熱移動３１８は、接触器を通る供給流体３１４の流れとともに対流３１６によって一掃され、第一の生成物流体が接触器の出口末端３０６を離れるときに接触器から取り除かれ得る熱エネルギーまたは熱の量を望ましく低下させることもでき、そうでなければ、そのような熱エネルギーまたは熱は、脱離工程または再生工程における吸着剤材料からの第一の流体成分の脱離に必要とされる所要の熱エネルギーまたは熱（脱離および／または速度論的活性化の熱を含む）を望ましくなく増大させる。

図５は、温度下限Ｔ１３１０から温度上限Ｔ２３１２までの吸着剤接触器の温度目盛り３０８に対する、入口末端３０４から出口末端３０６までの並行路吸着剤接触器の軸方向の寸法３０２に沿った吸着剤接触器中の吸着剤材料の温度のプロット５２０を示す、本発明の実施形態による吸着工程の終了時および脱離工程の開始時の並行路吸着剤接触器の軸方向熱プロファイルグラフ５００を示す。例示的なプロット５２０において、供給流体混合物は、もはや接触器に導入されておらず、第一の流体成分が激減した第一の生成物流体は、もはや出口末端３０６から回収されておらず、今度は、脱離流またはパージ流体流５３０が接触器に導入され、並行路吸着剤接触器の出口末端３０６から入口末端３０４に向かって第二の軸方向に流れる。脱離フロント５２８の先端は、接触器の出口末端３０６に進入しているところであり、脱離工程の間に、入口末端３０４に向かって、接触器に沿って軸方向に移動することになる。並行路吸着剤接触器の最高温度５２０は、出口末端で存在し、脱離工程の間に、吸着剤材料から第一の流体成分を脱離させるのに必要とされる脱離熱のために、脱離フロント５２８の先端に向かって減少する。望ましくは、本ＴＳＡ法の実施形態は、吸着剤材料から第一の流体成分を脱離させるのに必要とされる脱離および／または速度論的活性化の熱の少なくとも一部を提供するために、並行路吸着剤接触器中の軸方向の熱伝導性フィラメントの少なくとも一部に沿った伝導による熱の移動を提供する。接触器の伝導性フィラメントに沿った伝導によるそのような熱の移動５１８は、図５において、第二の軸方向に、または接触器の入口末端３０４に向かう脱離もしくはパージ流体５３０の流れと並流的に示されている。脱離フロントは入口末端３０４に向かって接触器を通過するので、吸着剤材料から第一の流体成分を脱離させるのに必要とされる脱離熱の少なくとも一部を提供するために、接触器の熱伝導性フィラメントの少なくとも一部に沿った伝導性熱移動を、第一の軸方向または第二の軸方向のどちらか、すなわち、脱離流体またはパージ流体５３０の流れと並流的にまたは向流的に提供することができる。そのような熱移動は、脱離熱による接触器中の吸着剤材料の温度の任意の熱の急降下または急上昇を望ましく低下させ、それにより、吸着剤材料からの脱離の有効性を高め、それに応じて、後続の吸着サイクルのための吸着剤材料の容量を増大させることもできる。上記のような再生前パージ工程を含む代替の実施形態では、そのような再生前工程において吸着剤材料に吸着した望ましくない吸着した第二の流体成分または希釈剤流体成分の脱離および／または速度論的活性化の熱の少なくとも一部は、例えば、接触器の熱伝導性フィラメントに沿った伝導性熱移動によって提供することもできる。

本ＴＳＡ法の一実施形態によれば、任意の好適な公知の吸着剤材料、例えば、供給流体混合物の所望の流体成分を吸着させるために使用し得る吸着剤を、並行路吸着剤接触器（複数可）のセル壁の中および／または表面に具備される吸着剤材料（複数可）としてＴＳＡ法と併せて使用することができる。好ましい実施形態では、そのような吸着剤材料は、ＴＳＡサイクルを通じて、供給流体の残存成分と比べて、第一の流体成分の十分に高い動的選択性（例えば、平衡選択性および／または速度論的選択性を具備する）を提供することができることが望ましい。本ＴＳＡ法で利用される接触器（複数可）が、２以上のセグメントまたは部分、例えば、並行路吸着剤接触器の軸方向に間隔が空いた２以上のセグメントを具備する特定の実施形態では、任意の好適な公知の吸着剤材料は、供給流体混合物からの１以上の流体成分の所望の吸着を提供するように、接触器セグメントの各々に実装することができる。１つのそのような実施形態では、吸着剤接触器は、同じ吸着剤材料または吸着剤材料の組合せを具備する多数の別々のセグメントまたは部分を具備することができ、また、別の実施形態では、吸着剤接触器は、例えば、本ＴＳＡ法の吸着工程において、供給流体混合物の異なる流体成分を選択的に吸着させるために、接触器セグメントまたは部分の各々に具備される異なる吸着剤材料（または吸着剤材料の組合せ）を具備することができる。多数の異なる吸着剤材料が吸着剤接触器のセグメントまたは部分に実装される場合、吸着剤材料は、例えば、特定の供給流体成分の吸着のために、かつ意図される吸着および脱離条件で、互いに適合するように選択することができることが望ましい。

本発明の好ましい実施形態では、並行路吸着剤接触器中に具備される少なくとも１つの二酸化炭素選択的吸着剤材料は、二酸化炭素の動的選択性が、実質的に完全な二酸化炭素分離を使用可能な程度に提供するほど十分に高いものとなるように、窒素または排気ガス混合物の他の希釈剤成分よりも二酸化炭素の吸着に対して動的に選択的であり得ることが望ましい。ＴＳＡ分離法のサイクルを通じたそのような動的選択性は、二酸化炭素用の少なくとも１つの吸着剤材料の平衡選択性、および二酸化炭素用の少なくとも１つの吸着剤材料の速度論的選択性のうちの少なくとも１つを含むことができる。１つのそのような実施形態では、吸着工程が、吸着工程における吸着温度での吸着剤材料上の二酸化炭素および窒素の物質移動速度に基づく少なくとも速度論的選択性を含むことができるように、排気ガス混合物を、二酸化炭素の物質移動速度（１／ｓ）を下回るが、窒素または他の希釈剤成分の物質移動速度（１／ｓ）を上回る空間速度（Ｖｇａｓ／Ｖａｄｓ／ｔ）で吸着剤接触器に導入することができる。

本ＴＳＡ二酸化炭素分離プロセスの特定の実施形態では、任意の好適な公知の二酸化炭素吸着剤材料を吸着分離システムの並行路吸着剤接触器（複数可）中で用いて、本プロセスの吸着工程において二酸化炭素を吸着させることができる。潜在的に好適なそのような二酸化炭素吸着剤は、限定するものではないが、活性炭吸着剤、アミン含浸吸着剤支持体（シリカ、活性炭、炭素分子篩、アルミナ、ゼオライト、ポリマー、およびセラミック支持体を含む）、金属塩、金属水酸化物、金属酸化物、ゼオライト、ハイドロタルサイト、シリカライト、金属有機構造体、およびゼオライトイミダゾレートフレームワーク吸着剤材料、ならびにこれらの組合せ：を含むことができる。特定の実施形態では、例えば、排気ガス供給混合物の任意の他のガス成分よりも二酸化炭素の吸着に対して選択的でもあり得る好適な二酸化炭素吸着剤材料を選択することができることが望ましい。特定の実施形態では、そのような好適な二酸化炭素選択的吸着剤材料は、窒素よりも二酸化炭素の高い動的選択性に合わせて作ることができることが望ましい。したがって、そのような動的選択性の高い望ましい二酸化炭素吸着剤は、そのような特性を有する吸着剤を選択するか、または並行路接触器の特性を調節し、かつ／もしくは例えば、吸着剤材料の細孔径、細孔のど（ｐｏｒｅｔｈｒｏａｔ）、窪みの大きさなどを修飾することにより、並行路接触器中に具備される吸着剤材料の表面特性を修飾して、例えば、二酸化炭素の平衡選択性および／または速度論的選択性を改善するかのいずれかによって、循環ＴＳＡプロセスにおいて窒素（および／または他の希釈剤流体種）よりも二酸化炭素に対する平衡選択性および／または速度論的選択性を最大化するように選択することができる。

本発明の別の態様では、温度スイング吸着（ＴＳＡ）二酸化炭素分離プロセスは、特に、排気ガス供給混合物の代わりに天然ガス供給混合物から二酸化炭素ガスを分離することを対象にすることができる。そのような実施形態では、天然ガス供給混合物は、少なくともメタン成分および二酸化炭素成分を含むことができ、かつ硫化水素または他の夾雑物を含むこともできる。天然ガスから二酸化炭素を分離するそのようなＴＳＡプロセスは、例えば、シェールガス、低濃度天然ガス田、または井戸寿命天然ガス供給源などの用途において見られるように、夾雑した天然ガス供給混合物から二酸化炭素および／または硫化水素の少なくとも一部を除去するように適合させることができる。そのような場合、ＴＳＡ二酸化炭素分離プロセスは、排気ガス分離のプロセスに比較的類似しており、排気ガスの代わりに天然ガス供給ストリームを用いることができる。任意の好適な吸着剤材料は、他の天然ガス成分よりも二酸化炭素および／または硫化水素に対して望ましい程度に選択的であり、かつ好ましくは、循環ＴＳＡプロセスを通じて、メタンよりも二酸化炭素および／または硫化水素（もしくは他の望ましくない希釈剤成分）に対して望ましい程度に動的に選択的である（平衡選択性および／または速度論的選択性を含む）吸着分離システムの吸着剤接触器（複数可）中に実装することができる。特定の実施形態では、そのような好適な二酸化炭素選択的吸着剤材料は、メタンに優る二酸化炭素の高い動的選択性に合わせて作ることができることが望ましい。したがって、そのような動的選択性の高い望ましい二酸化炭素吸着剤は、そのような特性を有する吸着剤を選択するか、または並行路接触器の特性を調節し、かつ／もしくは例えば、吸着剤材料の細孔径、細孔のど、窪みの大きさなどを修飾することにより、並行路接触器中に含まれる吸着剤材料の表面特性を修飾して、例えば、二酸化炭素の平衡選択性および／または速度論的選択性を改善するかのいずれかによって、循環ＴＳＡプロセスにおいてメタンよりも二酸化炭素に対する平衡選択性および速度論的選択性を最大化するように選択することができる。また、そのような天然ガス二酸化炭素分離プロセスは、通常、例えば、井戸および／またはパイプラインなどの加圧された天然ガス供給混合物供給源と関連する等圧の過大気圧で実施することができる。

Claims

少なくとも第一の流体成分および第二の流体成分を含む流体混合物を分離する温度スイング吸着法であって：
前記流体混合物を、少なくとも１つの並行路吸着剤接触器を具備する吸着分離システムであって、前記並行路吸着剤接触器が、
その入口末端と出口末端の間で第一の軸方向に配向している複数の並行な流体流路；
少なくとも１つの吸着剤材料を具備する前記流体流路の間に位置するセル壁；および
前記軸方向に配向し、かつ前記少なくとも１つの吸着剤材料と直接的に接触している複数の軸方向に連続的な熱伝導性フィラメント
を具備する、吸着分離システムに導入することと；
前記流体混合物を前記並行路吸着剤接触器の前記入口末端に導入して、前記出口末端に向かって前記第一の軸方向に流すことと；
前記第一の流体成分の少なくとも一部を前記少なくとも１つの吸着剤材料に吸着させることと；
前記少なくとも１つの吸着剤材料への前記第一の流体成分の吸着熱に由来する熱を、前記熱伝導性フィラメントの少なくとも一部に沿って、前記入口末端に向かって第二の軸方向に、かつ前記吸着させる工程における前記第一の軸方向と反対に移動させることと；
前記流体混合物と比べて前記第一の流体成分が減少した第一の生成物流体を前記出口末端から回収することと；
少なくとも１つの前記吸着剤材料を加熱することによって、少なくとも１つの前記吸着剤材料に吸着した前記第一の流体成分の少なくとも一部を脱離させることと；
熱を、前記熱伝導性フィラメントの少なくとも一部に沿って、前記第一の軸方向または第二の軸方向のどちらかに移動させて、前記脱離させる工程における前記第一の流体成分の脱離熱の少なくとも一部を提供することと；
前記第一の流体成分が濃縮された脱離した第二の生成物流体を前記入口末端および前記出口末端のうちの少なくとも１つから回収することと
を含む、方法。
再生前流体を前記並行路吸着剤接触器に導入することと、前記第一の生成物流体を回収する前に、前記少なくとも１つの吸着剤材料を再生前温度にまで加熱することによって、前記少なくとも１つの吸着剤材料に共吸着した前記第二の流体成分の少なくとも一部を脱離させることとをさらに含む、請求項１に記載の温度スイング吸着法。
前記少なくとも１つの吸着剤材料が、前記第一の流体成分に対して速度論的に選択され、かつ前記第二の流体成分の第二の物質移動速度を上回る前記第一の流体成分の第一の物質移動速度を有する、請求項１に記載の温度スイング吸着法。
前記流体混合物を導入することが、前記流体混合物を前記並行路吸着剤接触器の前記入口末端に導入して、前記出口末端に向かって前記第一の軸方向に流すことを含み、ここで、前記流体混合物が、前記第二の流体成分の前記第二の物質移動速度を上回り、かつ前記第一の流体成分の前記第一の物質移動速度を下回る空間速度で導入される、請求項３に記載の温度スイング吸着法。
少なくとも１つの前記吸着剤材料を、前記流体混合物を前記並行路吸着剤接触器に導入する前に、所望の吸着前温度に調節することをさらに含む、請求項１に記載の温度スイング吸着法。
前記吸着させることが、前記第一の流体成分の少なくとも一部を、第一の吸着剤材料温度で、前記少なくとも１つの吸着剤材料に吸着させることをさらに含み、かつ前記脱離させることが、前記吸着剤材料を第二の吸着剤材料温度で加熱することによって、前記少なくとも１つの吸着剤材料に吸着した前記第一の流体成分の少なくとも一部を脱離させることをさらに含む、請求項１に記載の温度スイング吸着法。
前記第二の吸着剤材料温度が、前記第一の吸着剤材料温度よりも高い、請求項６に記載の温度スイング吸着法。
前記再生前温度が、前記第一の吸着温度よりも高く、前記第二の吸着温度よりも低い、請求項２に記載の温度スイング吸着法。
前記吸着前温度が、前記第一の流体成分の前記吸着における第一の吸着剤材料温度よりも低い、請求項５に記載の温度スイング吸着法。
前記吸着前温度が、前記第一の流体成分の前記吸着における第一の吸着剤材料温度よりも高く、前記第一の流体成分の前記脱離における第二の吸着剤材料温度よりも低い、請求項５に記載の温度スイング吸着法。
前記並行路吸着剤接触器が、少なくとも第一の吸着剤材料および第二の吸着剤材料を具備し、かつ前記脱離させることが、前記第一の吸着剤材料を前記第二の吸着剤材料とは別々に加熱することによって、前記第一の吸着剤材料に吸着した前記第一の流体成分の少なくとも一部を脱離させることを含む、請求項１に記載の温度スイング吸着法。
前記脱離させることが、パージ流体を前記並行路吸着剤接触器に供給することをさらに含み、かつ前記回収することが、前記第一の流体成分および前記パージ流体を含む脱離した生成物流体を回収することをさらに含む、請求項１に記載の温度スイング吸着法。
前記パージ流体が凝縮可能であり、かつ前記脱離した生成物流体を回収した後に、前記脱離した生成物流体から前記パージ流体を凝縮することをさらに含む、請求項１２に記載の温度スイング吸着法。
前記脱離させることが、少なくとも１つの伝熱流体を温度を上昇させて前記並行路吸着剤接触器に供給することによって、少なくとも１つの前記吸着剤材料を加熱することをさらに含む、請求項１に記載の温度スイング吸着法。
前記脱離させることが、熱エネルギーを前記熱伝導性フィラメントに供給して、前記少なくとも１つの吸着剤材料を具備する前記セル壁を直接加熱することによって、少なくとも１つの前記吸着剤材料を直接加熱することをさらに含む、請求項１に記載の温度スイング吸着法。
前記軸方向に連続的な熱伝導性フィラメントが、軸方向に連続的な電気伝導性フィラメントをさらに含み、かつ前記脱離させることが、前記熱伝導性フィラメントおよび電気伝導性フィラメントを電気的に加熱して、前記少なくとも１つの吸着剤材料を具備する前記セル壁を直接加熱することによって、少なくとも１つの前記吸着剤材料を直接加熱することをさらに含む、請求項１に記載の温度スイング吸着法。
前記並行路吸着剤接触器が、第一の吸着剤材料および第二の吸着剤材料を具備する少なくとも第一の軸セグメントおよび第二の軸セグメントを具備し、かつ前記脱離させることが、前記第一の吸着剤材料と接触している前記第一のセグメント中の前記伝導性フィラメントを前記第二の吸着剤材料とは別々に電気的に加熱することによって、前記第一の吸着剤材料に吸着した前記第一の流体成分の少なくとも一部を脱離させることを含む、請求項１６に記載の温度スイング吸着法。
前記並行路吸着剤接触器が、第一の吸着剤材料および第二の吸着剤材料を具備する少なくとも第一の軸セグメントおよび第二の軸セグメントを具備し、かつ前記脱離させることが、前記第一の吸着剤材料と接触している前記第一のセグメント中の前記伝導性フィラメントを電気的に加熱することによって、前記第一の吸着剤材料に吸着した前記第一の流体成分の少なくとも一部を脱離させることと、その後、前記第二の吸着剤材料と接触している前記第二のセグメント中の前記伝導性フィラメントを電気的に加熱することによって、前記第二の吸着剤材料に吸着した流体成分の少なくとも一部を連続的に脱離させることとを含む、請求項１６に記載の温度スイング吸着法。
前記第一のセグメントが、前記並行路接触器の前記出口末端の最も近くに配置され、かつ前記第二のセグメントが、前記第一のセグメントから前記並行路接触器の前記入口末端に向かって配置され、かつ前記回収することが、前記第二の吸着剤材料に吸着した流体成分が濃縮された第二の脱離した生成物流体を前記入口末端および出口末端のうちの少なくとも１つから連続的に回収することをさらに含む、請求項１８に記載の温度スイング吸着法。
前記調節することが、少なくとも１つの伝熱流体を前記並行路吸着剤接触器に導入して、少なくとも１つの前記吸着剤材料を前記所望の吸着前温度に調節することをさらに含む、請求項５に記載の温度スイング吸着法。
前記調節することが、前記流体混合物を導入する前に、前記少なくとも１つの吸着剤材料の二次パージを提供することをさらに含む、請求項５に記載の温度スイング吸着法。
前記熱を、前記吸着させる工程において、前記熱伝導性フィラメントの少なくとも一部に沿って移動させることが、前記少なくとも１つの吸着剤材料への前記第一の流体成分の前記吸着に付随する前記並行路吸着剤接触器中での熱プロファイルの急上昇を低下させるように作用する、請求項１に記載の温度スイング吸着法。
前記少なくとも１つの吸着剤材料が、乾燥剤、炭素分子篩、炭素吸着剤、活性アルミナ、分子篩、アルミノリン酸塩、シリコアルミノリン酸塩、ゼオライト吸着剤、イオン交換ゼオライト、親水性ゼオライト、疎水性ゼオライト、修飾ゼオライト、天然ゼオライト、フォージャサイト、クリノプチロライト、モルデナイト、金属交換シリコアルミノリン酸塩、芳香族架橋ポリスチレン系マトリクス、臭素化芳香族マトリクス、メタクリル酸エステルコポリマー、黒鉛吸着剤、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、ナノ材料、金属塩吸着剤、過塩素酸塩、シュウ酸塩、アルカリ土類金属粒子、ＥＴＳ、ＣＴＳ、金属酸化物、化学吸着剤、アミン、有機金属反応剤、および金属有機構造体吸着剤、ならびにこれらの組合せ：を含むリストから選択される、請求項１に記載の温度スイング吸着法。
前記第一の生成物流体を導入し、吸着させ、回収し、脱離した第二の生成物流体を脱離させ、かつ回収する工程が、等圧であり、かつ大気圧および大気圧より高い気圧のうちの１つで実施される、請求項１に記載の温度スイング吸着法。
前記第一の生成物流体を導入し、吸着させ、かつ回収することが、大気圧で実施され、かつ前記脱離した第二の生成物流体を脱離させ、かつ回収する工程が、大気圧より高い気圧で実施される、請求項１に記載の温度スイング吸着法。
少なくとも二酸化炭素成分および窒素成分を含む排気ガス供給混合物から二酸化炭素を分離する温度スイング吸着法であって：
前記排気ガス供給混合物を、少なくとも１つの並行路吸着剤接触器を具備する吸着分離システムであって、前記並行路吸着剤接触器が、
その入口末端と出口末端の間で第一の軸方向に配向している複数の並行な流体流路；
少なくとも１つの二酸化炭素吸着剤材料を具備する前記流体流路の間に位置するセル壁；および
前記軸方向に配向し、かつ前記少なくとも１つの二酸化炭素吸着剤材料と直接的に接触している複数の軸方向に連続的な熱伝導性フィラメント
を具備する、吸着分離システムに導入することと；
前記排気ガスを前記並行路吸着剤接触器の前記入口末端に導入して、前記出口末端に向かって前記第一の軸方向に流すことと；
前記二酸化炭素成分の少なくとも一部を前記少なくとも１つの二酸化炭素吸着剤材料に吸着させることと；
前記少なくとも１つの二酸化炭素吸着剤材料への二酸化炭素の吸着熱に由来する熱を、前記熱伝導性フィラメントの少なくとも一部に沿って、前記入口末端に向かって第二の軸方向に、かつ前記吸着させる工程における前記第一の軸方向と反対に移動させることと；
前記排気ガス供給混合物と比べて二酸化炭素が減少した排気ガス生成物ストリームを前記出口末端から回収することと；
少なくとも１つの前記吸着剤材料を加熱することによって、少なくとも１つの前記二酸化炭素吸着剤材料に吸着した前記二酸化炭素の少なくとも一部を脱離させることと；
熱を、前記熱伝導性フィラメントの少なくとも一部に沿って、前記第一の軸方向または第二の軸方向のどちらかに移動させて、前記脱離させる工程における前記二酸化炭素の脱離熱の少なくとも一部を提供することと；
二酸化炭素が濃縮された脱離した二酸化炭素生成物を前記入口末端および前記出口末端のうちの少なくとも１つから回収することと
を含む、方法。
再生前流体を前記並行路吸着剤接触器に導入することと、前記第一の生成物流体を回収する前に、前記少なくとも１つの二酸化炭素吸着剤材料を再生前温度にまで加熱することによって、前記少なくとも１つの二酸化炭素吸着剤材料に共吸着した前記窒素成分の少なくとも一部を脱離させることとをさらに含む、請求項２６に記載の温度スイング吸着法。
前記少なくとも１つの二酸化炭素吸着剤材料が、前記二酸化炭素成分に対して速度論的に選択され、かつ前記窒素成分の第二の物質移動速度を上回る前記二酸化炭素成分の第一の物質移動速度を有する、請求項２６に記載の温度スイング吸着法。
前記排気ガスを導入することが、前記排気ガスを前記並行路吸着剤接触器の前記入口末端に導入して、前記出口末端に向かって前記第一の軸方向に流すことを含み、ここで、前記排気ガスが、前記窒素成分の前記第二の物質移動速度を上回り、かつ前記二酸化炭素成分の前記第一の物質移動速度を下回る空間速度で導入される、請求項２６に記載の温度スイング吸着法。
前記排気ガス供給混合物を前記並行路吸着剤接触器に導入する前に、少なくとも１つの前記吸着剤材料を所望の吸着前温度に調節することをさらに含む、請求項２６に記載の温度スイング吸着法。
前記吸着させることが、前記二酸化炭素の少なくとも一部を、第一の吸着剤材料温度で、前記少なくとも１つの二酸化炭素吸着剤材料に吸着させることをさらに含み、かつ前記脱離させることが、前記吸着剤材料を前記第一の吸着剤材料温度よりも高い第二の吸着剤材料温度で加熱することによって、前記少なくとも１つの吸着剤材料に吸着した前記二酸化炭素の少なくとも一部を脱離させることをさらに含む、請求項２６に記載の温度スイング吸着法。
前記再生前温度が、前記第一の吸着温度よりも高く、前記第二の吸着温度よりも低い、請求項３１に記載の温度スイング吸着法。
前記吸着前温度が、前記二酸化炭素の前記吸着における第一の吸着剤材料温度および前記二酸化炭素の前記脱離における第二の吸着剤材料温度：のうちの少なくとも１つよりも低い、請求項２６に記載の温度スイング吸着法。
前記並行路吸着剤接触器が、少なくとも第一の二酸化炭素吸着剤材料および第二の吸着剤材料を具備し、かつ前記脱離させることが、前記第一の吸着剤材料を前記第二の吸着剤材料とは別々に加熱することによって、前記第一の吸着剤材料に吸着した前記二酸化炭素の少なくとも一部を脱離させることを含む、請求項２６に記載の温度スイング吸着法。
前記脱離させることが、パージガスを前記並行路吸着剤接触器に供給することをさらに含み、かつ前記回収することが、二酸化炭素および前記パージガスを含む二酸化炭素が濃縮された生成物流体を回収することをさらに含む、請求項２６に記載の温度スイング吸着法。
前記パージガスが凝縮可能であり、かつ前記脱離した生成物流体を回収した後に、前記パージガスを前記脱離した生成物流体から凝縮することをさらに含む、請求項３５に記載の温度スイング吸着法。
前記パージガスが、周囲空気、水蒸気、および二酸化炭素が除去された排気ガス生成物ストリーム：のうちの少なくとも１つを含む、請求項３５に記載の温度スイング吸着法。
前記脱離させることが、少なくとも１つの伝熱流体を温度を上昇させて前記並行路吸着剤接触器に供給することによって、少なくとも１つの前記吸着剤材料を加熱することと、前記二酸化炭素を前記伝熱流体中に脱離させることとをさらに含む、請求項２６に記載の温度スイング吸着法。
前記伝熱流体が、周囲空気、水蒸気、二酸化炭素が濃縮された生成物ガス、および二酸化炭素が除去された排気ガス生成物ストリーム：のうちの少なくとも１つを含む、請求項３８に記載の温度スイング吸着法。
前記脱離させることが、熱エネルギーを前記熱伝導性フィラメントに供給して、前記少なくとも１つの吸着剤材料を具備する前記セル壁を直接加熱することによって、少なくとも１つの前記二酸化炭素吸着剤材料を直接加熱することをさらに含む、請求項２６に記載の温度スイング吸着法。
前記軸方向に連続的な熱伝導性フィラメントが、軸方向に連続的な電気伝導性フィラメントをさらに具備し、かつ前記脱離させることが、前記熱伝導性フィラメントおよび電気伝導性フィラメントを電気的に加熱して、前記少なくとも１つの吸着剤材料を具備する前記セル壁を直接加熱することによって、少なくとも１つの前記二酸化炭素吸着剤材料を直接加熱することをさらに含む、請求項２６に記載の温度スイング吸着法。
前記並行路吸着剤接触器が、それぞれ、第一の二酸化炭素吸着剤材料および第二の吸着剤材料を具備する少なくとも第一の軸セグメントおよび第二の軸セグメントを具備し、かつ前記脱離させることが、前記第一の吸着剤材料と接触している前記第一のセグメント中の前記伝導性フィラメントを前記第二の吸着剤材料とは別々に電気的に加熱することによって、前記第一の吸着剤材料に吸着した前記二酸化炭素の少なくとも一部を脱離させることを含む、請求項４１に記載の温度スイング吸着法。
前記並行路吸着剤接触器が、それぞれ、第一の二酸化炭素吸着剤材料および第二の吸着剤材料を具備する少なくとも第一の軸セグメントおよび第二の軸セグメントを具備し、かつ前記脱離させることが、前記第一の吸着剤材料と接触している前記第一のセグメント中の前記伝導性フィラメントを電気的に加熱することによって、前記第一の吸着剤材料に吸着した前記二酸化炭素の少なくとも一部を脱離させることと、その後、前記第二の吸着剤材料と接触している前記第二のセグメント中の前記伝導性フィラメントを電気的に加熱することによって、前記第二の吸着剤材料に吸着した排気ガスストリーム成分の少なくとも一部を脱離させることとを含む、請求項４１に記載の温度スイング吸着法。
前記第一のセグメントが、前記並行路接触器の前記出口末端の最も近くに配置され、かつ前記第二のセグメントが、前記第一のセグメントから前記並行路接触器の前記入口末端に向かって配置され、かつ前記回収することが、前記第二の吸着剤材料に吸着した排気ガス成分が濃縮された第二の脱離した生成物流体を、前記入口末端および出口末端のうちの少なくとも１つから連続的に回収することをさらに含む、請求項４３に記載の温度スイング吸着法。
前記調節することが、少なくとも１つの伝熱流体を前記並行路吸着剤接触器に導入して、少なくとも１つの前記吸着剤材料を前記所望の吸着前温度に調節することをさらに含む、請求項３０に記載の温度スイング吸着法。
前記調節することが、前記排気ガス供給混合物を導入する前に、前記少なくとも１つの二酸化炭素吸着剤材料の二次パージを提供することをさらに含む、請求項３０に記載の温度スイング吸着法。
前記熱を、前記吸着させる工程において、前記熱伝導性フィラメントの少なくとも一部に沿って移動させることが、前記少なくとも１つの二酸化炭素吸着剤材料への前記二酸化炭素の吸着に付随する前記並行路吸着剤接触器中での熱プロファイルの急上昇を低下させるように作用する、請求項２６に記載の温度スイング吸着法。
前記少なくとも１つの二酸化炭素吸着剤材料が、活性炭吸着剤、炭素分子篩、アミン含浸吸着剤支持体（シリカ、アルミナ、ゼオライト、ポリマー、およびセラミック支持体を含む）、金属塩、金属水酸化物、金属酸化物、ゼオライト、ハイドロタルサイト、シリカライト、金属有機構造体、ならびにゼオライトイミダゾレートフレームワーク吸着剤材料、ならびにこれらの組合せ：を含むリストから選択される、請求項２６に記載の温度スイング吸着法。
前記排気ガス生成物ストリームを導入し、吸着させ、回収し、脱離した二酸化炭素生成物を脱離させ、かつ回収する工程が、等圧であり、かつ大気圧および１以上の大気圧より高い気圧のうちの１つで実施される、請求項２６に記載の温度スイング吸着法。
前記排気ガス生成物ストリームを導入し、吸着させ、かつ回収することが、大気圧で実施され、かつ前記脱離した二酸化炭素生成物を脱離させ、かつ回収する工程が、大気圧より高い気圧で実施される、請求項２６に記載の温度スイング吸着法。
前記熱を、前記吸着させる工程において、前記熱伝導性フィラメントの少なくとも一部に沿って移動させることが、前記吸着させる工程から生じる熱波フロントを、前記吸着させる工程の最後に、前記並行路吸着剤接触器内に保持するように作用する、請求項２６に記載の温度スイング吸着法。
前記並行路吸着剤接触器が、それぞれ、窒素よりも二酸化炭素に対して選択的な第一の吸着剤材料、ならびに二酸化炭素よりも水、窒素酸化物、硫黄酸化物、および重金属のうちの少なくとも１つに対して選択的な第二の吸着剤材料を具備する少なくとも第一の軸セグメントおよび第二の軸セグメントを具備し、かつ前記第二の軸セグメントが、前記接触器の入口末端により近い前記第一の軸セグメントの上流に配置される、請求項２６に記載の温度スイング吸着法。
前記並行路吸着剤接触器が、二酸化炭素よりも水、窒素酸化物、硫黄酸化物、および重金属のうちの少なくとも１つに対して選択的な第三の吸着剤材料を具備する少なくとも第三の軸セグメントをさらに具備し、かつ前記第三の軸セグメントが、前記第一の軸セグメントの上流かつ前記第二の軸セグメントの下流に配置される、請求項５２に記載の温度スイング吸着法。
二酸化炭素および硫化水素のうちの少なくとも１つを、二酸化炭素成分および硫化水素成分およびメタン成分のうちの少なくとも１つを含む天然ガス供給混合物から分離する温度スイング吸着法であって：
前記天然ガス供給混合物を、少なくとも１つの並行路吸着剤接触器を具備する吸着分離システムであって、前記並行路吸着剤接触器が、
その入口末端と出口末端の間で第一の軸方向に配向している複数の並行な流体流路；
メタンよりも二酸化炭素および硫化水素のうちの少なくとも１つに対して選択的な少なくとも１つの吸着剤材料を具備する前記流体流路の間に位置するセル壁；ならびに
前記軸方向に配向し、かつ前記少なくとも１つの吸着剤材料と直接的に接触している複数の軸方向に連続的な熱伝導性フィラメント
を具備する、吸着分離システムに導入することと；
前記天然ガス供給混合物を前記並行路吸着剤接触器の前記入口末端に導入して、前記出口末端に向かって前記第一の軸方向に流すことと；
前記二酸化炭素成分および硫化水素成分のうちの少なくとも１つの少なくとも一部を前記少なくとも１つの吸着剤材料に吸着させることと；
前記少なくとも１つの吸着剤材料への吸着熱に由来する熱を、熱伝導性フィラメントの前記少なくとも一部に沿って、前記入口末端に向かって第二の軸方向に、かつ前記吸着させる工程における前記第一の軸方向と反対に移動させることと；
前記天然ガス供給混合物と比べて二酸化炭素および硫化水素のうちの少なくとも１つが減少した天然ガス生成物ストリームを前記出口末端から回収することと；
前記少なくとも１つの吸着剤材料を加熱することによって、少なくとも１つの前記吸着剤材料に吸着した前記二酸化炭素および硫化水素のうちの少なくとも１つの少なくとも一部を脱離させることと；
熱を、前記熱伝導性フィラメントの少なくとも一部に沿って、前記第一の軸方向または第二の軸方向のどちらかに移動させて、前記脱離させる工程における前記二酸化炭素または硫化水素の脱離熱の少なくとも一部を提供することと；
二酸化炭素および硫化水素のうちの少なくとも１つが濃縮された脱離した生成物を前記入口末端および前記出口末端のうちの少なくとも１つから回収することと
を含む、方法。
前記天然ガス生成物ストリームを導入し、吸着させ、回収し、脱離した生成物を脱離させ、かつ回収する工程が、等圧であり、かつ大気圧より高い気圧で実施される、請求項５４に記載の温度スイング吸着法。