JP2016059835A - 気体分離装置及び気体分離方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
水和物生成装置1は、水和物生成物の水溶液を冷却して水和物を生成する冷却手段と、水和物の生成に至らなかった水溶液を脱水除去する脱水手段とを有し、造粒装置2は、水溶液脱水除去後の水和物を造粒して粒状水和物を製造し、気体捕集放出装置3は、粒状水和物の充填層を形成する充填塔3Aと、上記充填層の粒状水和物を減圧する減圧手段3Cとを有し、充填塔3Aは、目的気体を含む混合気体が送入される送気口3A−2と、混合気体から目的気体が粒状水和物に捕集された後の目的気体以外の気体を排出する排出口3A−3とを有し、減圧手段3Cは、目的気体を捕集した後の上記充填層の粒状水和物を減圧して目的気体を放出させる。
【選択図】図1
Description
目的気体を含む混合気体から該目的気体を分離する気体分離装置であって、
水和物を生成する水和物生成装置と、水和物生成装置で生成された水和物を造粒して所定の粒径の粒状水和物を製造する造粒装置と、該造粒装置で造粒された粒状水和物に混合気体を接触させて該粒状水和物に目的気体を捕集させて目的気体以外の気体を放出した後、該目的気体を捕集した該粒状水和物から目的気体を放出させる気体捕集放出装置とを有し、
水和物生成装置は、水和物生成物の水溶液を冷却して水和物を生成する冷却手段と、水和物の生成に至らなかった水溶液を脱水除去する脱水手段とを有し、
気体捕集放出装置は、造粒装置で造粒された粒状水和物を受け入れて該粒状水和物の充填層を形成する充填塔と、上記充填層に目的気体を含む混合気体を送入する送入手段と、上記充填層の粒状水和物を減圧する減圧手段とを有し、
充填層の粒状水和物に送入手段により送入された混合気体を接触させ、混合気体から目的気体を粒状水和物に捕集させ、目的気体を捕集した後の粒状水和物を減圧手段により減圧して該粒状水和物から目的気体を放出させることを特徴とする気体分離装置。
目的気体を含む混合気体から該目的気体を分離する気体分離方法であって、
水和物を生成する水和物生成工程と、該水和物生成工程で生成された水和物を造粒して所定の粒径の粒状水和物を製造する造粒工程と、該造粒工程で造粒された粒状水和物に混合気体を接触させて該粒状水和物に目的気体を捕集させて目的気体以外の気体を放出した後、該目的気体を捕集した該粒状水和物から目的気体を放出させる気体捕集放出工程とを有し、
水和物生成工程は、水和物生成物の水溶液を冷却して水和物を生成するとともに、水和物の生成に至らなかった水溶液を脱水除去し、
気体捕集放出工程は、造粒工程で造粒された粒状水和物を受け入れて該粒状水和物の充填層を形成し、目的気体を含む混合気体を上記充填層に送入し、粒状水和物に混合気体を接触させ混合気体から目的気体を粒状水和物に捕集させ目的気体以外の気体を放出し、目的気体を捕集した粒状水和物を減圧して該粒状水和物から目的気体を放出させることを特徴とする気体分離方法。
水和物を生成するゲスト物質(水和物生成物)としては、第四級アンモニウム塩、第四級ホスホニウム塩、第四級スルホニウム塩などを用いることができる。第四級アンモニウム塩としては、臭化テトラnブチルアンモニウム(TBAB)、臭化テトラisoペンチルアンモニウム(TiPAB)、臭化トリnブチルペンチルアンモニウム(TBPAB)、フッ化テトラnブチルアンモニウム(TBAF)、塩化テトラnブチルアンモニウム(TBACl)、ヨウ化テトラnブチルアンモニウム(TBAI)などのテトラアルキルアンモニウム塩などが代表的な例として挙げられるが、これらに限定されるものではない。
水和物を生成する液体としての水和物生成物を含む水溶液としては、上記の水和物生成物を含む水溶液を用いることができる。また、水和物生成物を含む水溶液として、臭化テトラisoペンチルアンモニウム(TiPAB)の水溶液が好ましい。臭化テトラisoペンチルアンモニウムの調和融点は30℃であり、水溶液の濃度を調整して水和物生成温度を0〜30℃の範囲に調整することが容易であるからである。
混合気体から水和物により選択的に捕集し分離する目的気体としては、例えば、二酸化炭素、酸素、硫化水素、二酸化硫黄、メタンなどが挙げられる。
図1に示される本実施形態の気体分離装置は、水和物を用いて目的気体を含む混合気体から目的気体を分離するために、該目的気体が含まれない環境の下で水和物を生成する水和物生成装置1と、水和物生成装置1で生成された水和物を造粒して所定の粒径の粒状水和物(後述の「大粒径水和物」)を製造する造粒装置2と、造粒装置2で製造された粒状水和物に混合気体を接触させて該水和物に目的気体を捕集させて目的気体以外の気体を放出した後、該目的気体を捕集した該粒状水和物から目的気体を放出させる気体捕集放出装置3とを有している。これらの各装置の詳細については、以下において、その工程と共に詳述する。
本実施形態における水和物生成装置1は、水和物生成物を含む水溶液を冷却して水和物を生成して、水和物が水溶液中に分散又は懸濁してなる水和物スラリを得る水和物スラリ製造部1Aと、水和物スラリを脱水し後述の塊状水和物や小粒径水和物を得る脱水部1Bとを順に有している。
造粒装置2は、水和物生成装置1の脱水部1Bから受けた塊状水和物や小粒径水和物を造粒して、塊状水和物よりも小さく小粒径水和物よりも大きい所定の粒径の粒状水和物(大粒径水和物)を製造する。ここで、「所定の粒径」とは、粒径が所定値に設定されている場合のみならず、所定範囲をもって設定されている場合をも含む。既述したように、脱水部1Bで生成された水和物は塊状や小粒径の細粒状である。塊状の水和物をそのまま気体捕集放出装置3で気体捕集に用いても、該塊状の水和物の比表面積は小さく、目的気体との接触効率が低く捕集効率が低い。一方、小粒径の細粒状の水和物をそのまま気体捕集放出装置3で気体捕集に用いる場合、気体捕集放出装置3で気体捕集を行う前に、該細粒状の水和物が崩壊してさらに細粒化するおそれがある。
気体捕集放出装置3は、造粒装置2で製造された大粒径水和物を受け入れて収容し該大粒径水和物の充填層を形成する充填塔3Aと、上記充填層へ目的気体を含む混合気体を送入する送入手段としてのブロワ3Bと、上記充填層の大粒径水和物を減圧する減圧手段としての減圧ブロワ3Cを有している。
造粒装置2で製造された大粒径水和物は、気体捕集放出装置3に移送され、充填塔3A内へ受入口3A−1から充填されて、該充填塔3A内で固定床としての充填層が形成される。そして、ブロワ3Bの作動によって目的気体を含む混合気体を送気口3A−2から上記充填層に供給して、大粒径水和物と目的気体を含む混合気体とを接触させることで、大粒径水和物に混合気体から目的気体が選択的に取り込まれ、該目的気体が捕集され、目的気体を捕集した後の気体である目的気体以外の気体が排出口3A−3から充填塔3A外へ排出される。
気体捕集工程にて混合気体から目的気体が上記充填層の大粒径水和物に捕集された後、減圧ブロワ3Cの作動によって上記大粒径水和物を減圧することにより該大粒径水和物から目的気体が抜き出され、該目的気体が放出口3A−4から充填塔3A外へ放出される。目的気体を放出した大粒径水和物は充填塔3A内に留まり気体捕集工程で再利用される。
2 造粒装置
3 気体捕集放出装置
3A 充填塔
3A−2 送気口
3A−3 排出口
3B ブロワ(送入手段)
3C 減圧ブロワ(減圧手段)
Claims (2)
- 目的気体を含む混合気体から該目的気体を分離する気体分離装置であって、
水和物を生成する水和物生成装置と、水和物生成装置で生成された水和物を造粒して所定の粒径の粒状水和物を製造する造粒装置と、該造粒装置で造粒された粒状水和物に混合気体を接触させて該粒状水和物に目的気体を捕集させて目的気体以外の気体を放出した後、該目的気体を捕集した該粒状水和物から目的気体を放出させる気体捕集放出装置とを有し、
水和物生成装置は、水和物生成物の水溶液を冷却して水和物を生成する冷却手段と、水和物の生成に至らなかった水溶液を脱水除去する脱水手段とを有し、
気体捕集放出装置は、造粒装置で造粒された粒状水和物を受け入れて該粒状水和物の充填層を形成する充填塔と、上記充填層に目的気体を含む混合気体を送入する送入手段と、上記充填層の粒状水和物を減圧する減圧手段とを有し、
充填層の粒状水和物に送入手段により送入された混合気体を接触させ、混合気体から目的気体を粒状水和物に捕集させ、目的気体を捕集した後の粒状水和物を減圧手段により減圧して該粒状水和物から目的気体を放出させることを特徴とする気体分離装置。 - 目的気体を含む混合気体から該目的気体を分離する気体分離方法であって、
水和物を生成する水和物生成工程と、該水和物生成工程で生成された水和物を造粒して所定の粒径の粒状水和物を製造する造粒工程と、該造粒工程で造粒された粒状水和物に混合気体を接触させて該粒状水和物に目的気体を捕集させて目的気体以外の気体を放出した後、該目的気体を捕集した該粒状水和物から目的気体を放出させる気体捕集放出工程とを有し、
水和物生成工程は、水和物生成物の水溶液を冷却して水和物を生成するとともに、水和物の生成に至らなかった水溶液を脱水除去し、
気体捕集放出工程は、造粒工程で造粒された粒状水和物を受け入れて該粒状水和物の充填層を形成し、目的気体を含む混合気体を上記充填層に送入し、粒状水和物に混合気体を接触させ混合気体から目的気体を粒状水和物に捕集させ目的気体以外の気体を放出し、目的気体を捕集した粒状水和物を減圧して該粒状水和物から目的気体を放出させることを特徴とする気体分離方法。
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