JP4915399B2 - Method and apparatus for collecting and releasing gas using a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule - Google Patents

Method and apparatus for collecting and releasing gas using a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule Download PDF

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Description

本発明は、第四級アンモニウム塩をゲスト分子として含む水和物を用いて気体を捕集し放出する技術に関し、詳しくは、第四級アンモニウム塩を溶質として含む水溶液を気体と接触させるとともに、0℃より高い温度で冷却することにより、気体を捕集した水和物を生成させ、さらにその水和物を水溶液又は水に分散又は懸濁させることにより、水和物のスラリーを生成させる第1の工程と、第1の工程において生成された水和物のスラリーを加熱することにより、その中の水和物を融解させ、これにより第1の工程において生成された水和物から気体を放出させるとともに、第四級アンモニウム塩を溶質として含む水溶液を生成させる第2の工程とを有する方法及びこの方法を実現するための装置に関する。   The present invention relates to a technique for collecting and releasing a gas using a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule, and more specifically, bringing an aqueous solution containing a quaternary ammonium salt as a solute into contact with the gas, By cooling at a temperature higher than 0 ° C., a hydrate that collects gas is generated, and further, the hydrate is dispersed or suspended in an aqueous solution or water to generate a hydrate slurry. Heating the hydrate slurry produced in step 1 and the first step to melt the hydrate therein, thereby removing gas from the hydrate produced in the first step. And a second step of generating an aqueous solution containing a quaternary ammonium salt as a solute and an apparatus for realizing the method.

なお、本発明において、次に掲げる用語の意味又は解釈は以下のとおりとする。この用語の意味又は解釈は、本発明の技術的範囲が均等の範囲にまで及ぶことを妨げるものではない。
(1) 「水和物」とは、包接水和物の略称である。ホストまたはホスト物質と呼ばれる分子又は化合物(即ち、ホスト分子)が構成するトンネル形、層状、網状、籠状などの構造(包接格子)内に、ゲスト物質と呼ばれる他の分子または化合物(即ち、ゲスト分子)が入り込む又は取り込まれることで形成され、生成される物質を包接化合物という。ゲスト分子の例としては、テトラnブチルアンモニウム塩、テトラisoペンチルアンモニウム塩、トリnブチル・ペンチルアンモニウム塩等のアルキルアンモニウム塩に代表される第四級アンモニウム塩、アルキルホスホニウム塩、アルキルスルホニウム塩などがある。ホスト分子の例としては水やシクロデキストリンがある。ホスト分子が水である包接化合物が包接水和物である。本発明における「水和物」には、準包接水和物が含まれる。
(2) 包接水和物のゲスト分子の水溶液、より詳しくは一種又は二種以上のゲスト分子を溶質とし、水を溶媒とする水溶液を、「ゲスト分子の水溶液」と略称する場合がある。
(3) 「水和物のスラリー」とは、水和物がそのゲスト分子の水溶液又は水溶媒の中に分散又は懸濁してスラリー状を呈するに至ったものをいう。水和物が少量であっても(換言すれば水和物の存在比率が低くても)当該水溶液又は水溶媒に分散又は懸濁しているのであれば、それは「水和物のスラリー」に該当する。なお、「水和物のスラリー」を、文脈上又は便宜上単に「スラリー」という場合がある。
(4)「水和物生成温度」とは、水和物のゲスト分子の水溶液を冷却したとき、その水溶液の中で水和物が生成する温度をいう。
In the present invention, the meanings or interpretations of the following terms are as follows. The meaning or interpretation of this term does not preclude the technical scope of the present invention from reaching an equivalent scope.
(1) “Hydrate” is an abbreviation for clathrate hydrate. In the structure (inclusion lattice) such as a tunnel shape, a layer shape, a network shape, and a cage shape formed by a molecule or a compound called a host or a host material (ie, host molecule) (ie, a host molecule), another molecule or compound called a guest material (ie, a host material) A substance formed and formed by entering or taking in a guest molecule) is called an inclusion compound. Examples of guest molecules include quaternary ammonium salts typified by alkyl ammonium salts such as tetra-n-butylammonium salt, tetra-isopentylammonium salt, tri-n-butyl-pentylammonium salt, alkylphosphonium salts, alkylsulfonium salts, and the like. is there. Examples of host molecules are water and cyclodextrins. An inclusion compound in which the host molecule is water is an inclusion hydrate. The “hydrate” in the present invention includes quasi-clathrate hydrate.
(2) An aqueous solution of a clathrate hydrate guest molecule, more specifically, an aqueous solution containing one or two or more guest molecules as a solute and water as a solvent may be abbreviated as an “guest molecule aqueous solution”.
(3) “Slurry of hydrate” refers to a slurry in which a hydrate is dispersed or suspended in an aqueous solution or aqueous solvent of guest molecules. Even if the amount of hydrate is small (in other words, even if the proportion of hydrate is low), if it is dispersed or suspended in the aqueous solution or aqueous solvent, it corresponds to “a slurry of hydrate”. To do. The “hydrate slurry” may be simply referred to as “slurry” in context or for convenience.
(4) “Hydrate formation temperature” refers to the temperature at which a hydrate is formed in an aqueous solution of the hydrate guest molecule when cooled.

第四級アンモニウム塩をゲスト分子として含む水和物を気体の分離剤として使用し、気体の分離や濃縮に利用する技術について検討されている(特許文献1乃至3、非特許文献1及び2)。
特許3826176号公報 特開2006−117485号公報 特開2006−206635号公報 Antoin Chapoy, Ross Anderson, and Bahman Tohidi, “Low-PressureMolecular Hydrogen Storage in Semi-clathrate Hydrates of Quaternary AmmoniumCompounds” Journal of American Chemical Society 2007, 129, pp. 746-747. Nguyen Hong Duc, Fabien Chauvy, Jean-Michel Herri,“CO2capture by hydrate crystallization - A potential solution for gas emission ofsteelmaking industry,” Available online 30 November 2006,インターネット<URL:http://www.emse.fr/spin/depscientifiques/GENERIC/hydrates/publications/abstract2006a.htm><URL:http://www.aseanenvironment.info/Abstract/43005208.pdf>
A technique of using a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule as a gas separating agent and utilizing it for gas separation or concentration has been studied (Patent Documents 1 to 3, Non-Patent Documents 1 and 2). .
Japanese Patent No. 3826176 JP 2006-117485 A JP 2006-206635 A Antoin Chapoy, Ross Anderson, and Bahman Tohidi, “Low-PressureMolecular Hydrogen Storage in Semi-clathrate Hydrates of Quaternary AmmoniumCompounds” Journal of American Chemical Society 2007, 129, pp. 746-747. Nguyen Hong Duc, Fabien Chauvy, Jean-Michel Herri, “CO2capture by hydrate crystallization-A potential solution for gas emission ofsteelmaking industry,” Available online 30 November 2006, Internet <URL: http://www.emse.fr/spin/ depscientifiques / GENERIC / hydrates / publications / abstract2006a.htm><URL:http://www.aseanenvironment.info/Abstract/43005208.pdf>

しかし、いずれの従来技術も研究段階であって、現実的な適用に耐え得る段階にはない。第四級アンモニウム塩をゲスト分子として含む水和物を気体の分離剤として使用する上で、現実的な適用に耐え得る技術が充足すべき必要条件の一つは、第四級アンモニウム塩をゲスト分子として含む水和物を用いて気体を捕集し、水和物から捕集した気体を放出することで、所望の気体を分離するとともに、当該ゲスト分子を回収するというサイクルがより効率的又は経済的に実現されることである。特許文献3及び4に記載の技術は、この必要条件を充足し得る候補の一つといえそうであるが、全体としてエネルギー効率が十分とはいえず、改善の余地がある。
また、従来、気体の分離や濃縮に利用可能な水和物のゲスト分子として、第四級アンモニウム塩に属する多くの物質名が挙げられている。しかし、実際に研究対象として採用されている第四級アンモニウム塩は、ハロゲン化テトラnブチルアンモニウム(特に臭化テトラnブチルアンモニウム(TBAB)や水酸化テトラnブチルアンモニウム(TBAOH)、フッ化テトラnブチルアンモニウム(TBAF))に概ね限定されているといってよい。
However, none of the prior arts are in the research stage and are not in a stage that can withstand realistic applications. In order to use a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule as a gas separating agent, one of the necessary conditions to be able to withstand practical applications is to use a quaternary ammonium salt as a guest. A cycle of collecting a gas using a hydrate contained as a molecule and releasing the gas collected from the hydrate to separate a desired gas and collect the guest molecule is more efficient or It is to be realized economically. Although the techniques described in Patent Documents 3 and 4 seem to be one of the candidates that can satisfy this necessary condition, the energy efficiency as a whole is not sufficient and there is room for improvement.
Conventionally, many substance names belonging to quaternary ammonium salts have been cited as hydrate guest molecules that can be used for gas separation and concentration. However, the quaternary ammonium salts actually used for research are tetra-n-butylammonium halides (particularly tetra-n-butylammonium bromide (TBAB), tetra-n-butylammonium hydroxide (TBAOH), tetra-n-fluoride). It can be said that it is generally limited to butylammonium (TBAF).

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、気体を分離するために第四級アンモニウム塩をゲスト分子として含む水和物を用いて気体を捕集し放出する技術であって、気体の捕集、放出と、ゲスト分子を回収するサイクルを効率的又は経済的に実現し得るものを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and is a technique for collecting and releasing a gas using a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule in order to separate the gas, An object of the present invention is to provide a gas that can efficiently or economically collect and release a gas and recover a guest molecule.

上記目的を達成するための、本発明の第1の形態に係る気体を捕集し放出する方法は、第四級アンモニウム塩をゲスト分子として含む水和物を用いて気体を捕集し放出する方法であって、前記ゲスト分子の水溶液を気体と接触させ、0℃より高い温度で冷却することにより、気体を捕集した水和物を生成させ、更にその水和物が前記水溶液又は水に分散又は懸濁してなるスラリーを生成させる第1の工程と、第1の工程において生成されたスラリーを加熱し、その中の水和物を融解させることにより、その水和物が捕集していた気体を放出させるとともに、前記ゲスト分子の水溶液を生成させる第2の工程とを有し、第1の工程において生成されたスラリーの一部又は全部と第2の工程において生成された前記ゲスト分子の水溶液の一部又は全部とを熱交換させ、該熱交換によって冷却された前記ゲスト分子の水溶液を前記第1の工程におけるゲスト分子の水溶液の一部又は全部として利用し、前記熱交換によって加熱されたスラリーを前記第2の工程におけるスラリーの一部又は全部として利用するようにしたことを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, a method of collecting and releasing a gas according to the first embodiment of the present invention collects and releases a gas using a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule. In this method, an aqueous solution of the guest molecule is brought into contact with a gas and cooled at a temperature higher than 0 ° C. to generate a hydrate that collects the gas, and the hydrate is further added to the aqueous solution or water. The first step for producing a slurry formed by dispersion or suspension, and the slurry produced in the first step is heated to melt the hydrate therein, thereby collecting the hydrate. And a second step of generating an aqueous solution of the guest molecule, and a part or all of the slurry generated in the first step and the guest molecule generated in the second step Part of an aqueous solution of The aqueous solution of the guest molecules cooled by the heat exchange is used as part or all of the aqueous solution of the guest molecules in the first step, and the slurry heated by the heat exchange is used as the first It is characterized in that it is used as a part or all of the slurry in step 2.

本発明の第2の形態に係る気体を捕集し放出する方法は、第1の形態に係る方法であって、第1の工程において前記ゲスト分子の水溶液と接触させる気体を、その接触前に冷却する気体冷却工程を有することを特徴とするものである。   The method for collecting and releasing the gas according to the second aspect of the present invention is the method according to the first aspect, wherein the gas to be brought into contact with the aqueous solution of the guest molecule in the first step is contacted before the contact. It has the gas cooling process to cool, It is characterized by the above-mentioned.

本発明の第3の形態に係る気体を捕集し放出する方法は、第1又は第2のいずれかの形態に係る方法であって、第1の工程が、前記ゲスト分子の水溶液と気体とを混合又は攪拌するとともに7℃以下の温度で冷却する工程を有し、第2の工程が、第1の工程において生成されたスラリーを15℃以上の温度で加熱する工程を有することを特徴とするものである。   A method for collecting and releasing a gas according to the third aspect of the present invention is a method according to any one of the first and second aspects, wherein the first step includes an aqueous solution of the guest molecule, a gas, And a step of cooling at a temperature of 7 ° C. or lower while the second step has a step of heating the slurry produced in the first step at a temperature of 15 ° C. or higher. To do.

本発明の第4の形態に係る気体を捕集し放出する方法は、第1の形態に係る方法であって、第1の工程が、前記ゲスト分子の水溶液と気体とを混合又は攪拌するとともに15℃以上の温度で冷却する工程を有することを特徴とするものである。   The method for collecting and releasing the gas according to the fourth aspect of the present invention is the method according to the first aspect, wherein the first step mixes or stirs the aqueous solution of the guest molecule and the gas. It has the process of cooling at the temperature of 15 degreeC or more, It is characterized by the above-mentioned.

本発明の第5の形態に係る気体を捕集し放出する方法は、第1乃至第4のいずれかの形態に係る方法であって、前記ゲスト分子の水溶液が、テトラisoペンチルアンモニウム塩又はテトラisoペンチルアンモニウム塩を含む二以上の種類の第四級アンモニウム塩を溶質として含むことを特徴とするものである。
ゲスト分子の水溶液が、テトラisoペンチルアンモニウム塩又はテトラisoペンチルアンモニウム塩を含む二以上の種類の第四級アンモニウム塩を溶質として含む水溶液であれば、水和物生成温度を0℃より高い温度又は15℃以上の温度に調整し易く、従って本発明に係る気体を捕集し放出する方法を容易に構成することができる。
テトラisoペンチルアンモニウム塩の典型例は、臭化テトラisoペンチルアンモニウムである。臭化テトラisoペンチルアンモニウムの水和物の調和融点は30℃であり、その水溶液の冷却を行う際(即ち水和物を生成させる際)、0℃より高い温度又は15℃以上の温度で冷却することにより水和物を生成させることができるので、格段の冷却装置を必要とせず、エネルギーの節減に資することができ、効率的又は経済的である。
A method for collecting and releasing a gas according to the fifth aspect of the present invention is the method according to any one of the first to fourth aspects, wherein the aqueous solution of the guest molecule is a tetraisopentylammonium salt or a tetra It contains two or more kinds of quaternary ammonium salts containing an isopentylammonium salt as a solute.
If the aqueous solution of the guest molecule is an aqueous solution containing two or more kinds of quaternary ammonium salts containing tetraisopentylammonium salt or tetraisopentylammonium salt as a solute, the hydrate formation temperature is higher than 0 ° C or It is easy to adjust the temperature to 15 ° C. or higher, and therefore, a method for collecting and releasing the gas according to the present invention can be easily configured.
A typical example of a tetraisopentylammonium salt is tetraisopentylammonium bromide. The harmonic melting point of tetraisopentylammonium bromide hydrate is 30 ° C., and when cooling the aqueous solution (ie, when forming a hydrate), cooling at a temperature higher than 0 ° C. or 15 ° C. or higher. By doing so, a hydrate can be generated, so that no particular cooling device is required, energy can be saved, and it is efficient or economical.

本発明においては、ゲスト分子の水溶液が、テトラisoペンチルアンモニウム塩を含む二以上の種類の第四級アンモニウム塩を溶質として含む水溶液であることも好ましいが、テトラisoペンチルアンモニウム塩以外の第四級アンモニウム塩の一つとしては、テトラnブチルアンモニウム塩であることが好ましい。テトラnブチルアンモニウム塩は比較的安価で入手し易いので、経済的に優れた気体を捕集し放出する方法を構成することができる。(第9、14、19の形態についても同様である。)
テトラnブチルアンモニウム塩の典型例は、臭化テトラnブチルアンモニウムである。臭化テトラisoペンチルアンモニウムと臭化テトラnブチルアンモニウムを溶質として含む水溶液であれば、水和物生成温度を0℃より高い温度又は15℃以上の温度に調整し易く、従って本発明に係る気体を捕集し放出する方法を容易に構成することができる。
In the present invention, the aqueous solution of the guest molecule is preferably an aqueous solution containing two or more kinds of quaternary ammonium salts containing a tetraisopentylammonium salt as a solute, but a quaternary other than the tetraisopentylammonium salt. One of the ammonium salts is preferably a tetra-n-butylammonium salt. Since tetra-n-butylammonium salt is relatively inexpensive and easily available, a method for collecting and releasing economically excellent gas can be constructed. (The same applies to the ninth, fourteenth and nineteenth embodiments.)
A typical example of a tetra n butyl ammonium salt is tetra n butyl ammonium bromide. If an aqueous solution containing tetraisopentylammonium bromide and tetra-n-butylammonium bromide as solutes, the hydrate formation temperature can be easily adjusted to a temperature higher than 0 ° C. or a temperature of 15 ° C. or higher. A method of collecting and releasing can be easily configured.

本発明の第6の形態に係る気体を捕集し放出する方法は、第1乃至第5のいずれかの形態に係る方法であって、第1の工程において前記ゲスト分子の水溶液を冷却するために用いられる熱エネルギーの一部又は全部が、冷熱を予め保有している領域から取り出される熱エネルギーであることを特徴とするものである。
なお、「冷熱を予め保有している領域」とは、ゲスト分子の水溶液の温度を水和物生成温度以下にするために必要な熱エネルギーの一部又は全部の供給源となる、熱エネルギーの蓄積している物理的に確定できる場所、区域又は空間をいい、蓄熱槽(又は蓄冷槽)、蓄熱装置(又は蓄冷装置)、蓄熱材(又は蓄冷材)を収容する容器などが典型例であるが、より具体的には、井戸、地下水を貯蔵した地層又は貯水槽、液化天然ガスの貯蔵設備又は搬送設備(搬送用配管を含む)、大気(又は外気)或いは外部若しくは周辺の環境が含まれる(第7、第8及び第16の各形態参照)。
The method for collecting and releasing a gas according to the sixth aspect of the present invention is a method according to any one of the first to fifth aspects, in order to cool the aqueous solution of the guest molecule in the first step. A part or all of the heat energy used for the heat is heat energy extracted from a region in which cold is held in advance.
In addition, the “region having cold heat in advance” refers to a part of or all of the heat energy required to bring the temperature of the aqueous solution of guest molecules below the hydrate formation temperature. It refers to a place, area, or space that can be physically determined, and is typically a heat storage tank (or cold storage tank), a heat storage device (or cold storage device), a container that stores a heat storage material (or cold storage material), or the like. More specifically, wells, geological formations or water storage tanks that store groundwater, liquefied natural gas storage facilities or transport facilities (including transport piping), air (or outside air), or external or surrounding environments are included. (Refer to the seventh, eighth and sixteenth embodiments).

本発明の第7の形態に係る気体を捕集し放出する方法は、第1乃至第6のいずれかの形態に係る方法であって、第2の工程において水和物のスラリーを加熱するために用いられる熱エネルギーの一部又は全部が、大気又はその他の外部若しくは周囲の環境から伝達される熱エネルギーであることを特徴とするものである。   The method for collecting and releasing a gas according to the seventh aspect of the present invention is a method according to any one of the first to sixth aspects, in order to heat the hydrate slurry in the second step. Part or all of the thermal energy used in the above is heat energy transmitted from the atmosphere or other external or surrounding environment.

本発明の第8の形態に係る気体を捕集し放出する方法は、第四級アンモニウム塩をゲスト分子として含む水和物を用いて気体を捕集し放出する方法であって、前記ゲスト分子の水溶液を気体と接触させ、15℃以上の温度で冷却することにより、気体を捕集した水和物を生成させ、更にその水和物が前記水溶液又は水に分散又は懸濁してなるスラリーを生成させる第1の工程と、第1の工程において生成されたスラリーを加熱し、その中の水和物を融解させることにより、その水和物が捕集していた気体を放出させるとともに、前記ゲスト分子の水溶液を生成させる第2の工程と、を有することを特徴とするものである。   A method for collecting and releasing a gas according to an eighth aspect of the present invention is a method for collecting and releasing a gas using a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule, wherein the guest molecule The aqueous solution is brought into contact with a gas and cooled at a temperature of 15 ° C. or higher to produce a hydrate that collects the gas, and a slurry in which the hydrate is dispersed or suspended in the aqueous solution or water. The first step to be generated and the slurry generated in the first step are heated to melt the hydrate therein, thereby releasing the gas collected by the hydrate, and And a second step of generating an aqueous solution of guest molecules.

本発明の第9の形態に係る気体を捕集し放出する方法は、第8の形態に係る方法であって、前記ゲスト分子の水溶液が、テトラisoペンチルアンモニウム塩又はテトラisoペンチルアンモニウム塩を含む二以上の種類の第四級アンモニウム塩を溶質として含むことを特徴とするものである。   The method for collecting and releasing a gas according to the ninth aspect of the present invention is the method according to the eighth aspect, wherein the aqueous solution of the guest molecule contains a tetraisopentylammonium salt or a tetraisopentylammonium salt. It contains two or more kinds of quaternary ammonium salts as a solute.

本発明の第10の形態に係る気体を捕集し放出する装置は、第四級アンモニウム塩をゲスト分子として含む水和物を用いて気体を捕集し放出する装置であって、前記ゲスト分子の水溶液を気体と接触させ、0℃より高い温度で冷却し、これにより気体を捕集した水和物を生成し、更にその水和物が前記水溶液又は水に分散又は懸濁してなるスラリーを生成する気体捕集装置と、該気体捕集装置において生成したスラリーを加熱し、そのスラリーの中の水和物を融解し、これにより気体を放出するとともに、前記ゲスト分子の水溶液を生成する気体放出装置と、該気体放出装置内で生成した前記ゲスト分子の水溶液の一部又は全部と前記気体捕集装置内で生成したスラリーの一部又は全部との熱交換を行う熱交換装置と、該熱交換装置によって冷却された前記ゲスト分子の水溶液を前記気体捕集装置に供給する第1供給装置と、前記熱交換装置によって加熱された前記スラリーを前記気体放出装置に供給する第2供給装置と、を備えることを特徴とするものである。   An apparatus for collecting and releasing a gas according to the tenth aspect of the present invention is an apparatus for collecting and releasing a gas using a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule, the guest molecule The aqueous solution is brought into contact with a gas and cooled at a temperature higher than 0 ° C., thereby generating a hydrate in which the gas is collected, and a slurry in which the hydrate is dispersed or suspended in the aqueous solution or water. Gas to be generated and gas that heats the slurry generated in the gas collector and melts hydrates in the slurry, thereby releasing gas and generating an aqueous solution of the guest molecule A heat exchanging device for exchanging heat between a part or all of the aqueous solution of the guest molecules generated in the gas releasing device and a part or all of the slurry generated in the gas collecting device; By heat exchange device A first supply device that supplies the rejected aqueous solution of the guest molecules to the gas collection device, and a second supply device that supplies the slurry heated by the heat exchange device to the gas release device. It is characterized by.

本発明の第11の形態に係る気体を捕集し放出する装置は、第10の形態に係る装置であって、前記気体捕集装置内で前記ゲスト分子の水溶液と接触させる気体を、その接触前に冷却する冷却装置を備えることを特徴とするものである。   An apparatus for collecting and releasing a gas according to an eleventh aspect of the present invention is the apparatus according to the tenth aspect, wherein the gas brought into contact with the aqueous solution of the guest molecule in the gas collection device is in contact therewith. A cooling device for cooling in advance is provided.

本発明の第12の形態に係る気体を捕集し放出する装置は、第10又は第11のいずれかの形態に係る装置であって、前記気体捕集装置内で前記ゲスト分子の水溶液と気体とを混合又は攪拌するとともに7℃以下の温度で冷却し、前記気体放出装置内で水和物のスラリーを15℃以上の温度で加熱することを特徴とするものである。   An apparatus for collecting and releasing a gas according to a twelfth aspect of the present invention is the apparatus according to any of the tenth and eleventh aspects, wherein the aqueous solution of the guest molecule and the gas are contained in the gas collection apparatus. Are mixed or stirred and cooled at a temperature of 7 ° C. or lower, and the hydrate slurry is heated at a temperature of 15 ° C. or higher in the gas release device.

本発明の第13の形態に係る気体を捕集し放出する装置は、第10乃至第12のいずれかの形態に係る装置であって、前記気体捕集装置内で前記ゲスト分子の水溶液と気体とを混合又は攪拌するとともに15℃以上の温度で冷却することを特徴とするものである。   An apparatus for collecting and releasing a gas according to a thirteenth aspect of the present invention is the apparatus according to any one of the tenth to twelfth aspects, wherein the aqueous solution of the guest molecule and the gas are contained in the gas collector. Are mixed or stirred and cooled at a temperature of 15 ° C. or higher.

本発明の第14の形態に係る気体を捕集し放出する装置は、第10乃至第13のいずれかの形態に係る装置であって、前記ゲスト分子の水溶液が、テトラisoペンチルアンモニウム塩又はテトラisoペンチルアンモニウム塩を含む二以上の種類の第四級アンモニウム塩を溶質として含むことを特徴とするものである。   An apparatus for collecting and releasing a gas according to a fourteenth aspect of the present invention is the apparatus according to any one of the tenth to thirteenth aspects, wherein the aqueous solution of the guest molecule is a tetraisopentylammonium salt or a tetra It contains two or more kinds of quaternary ammonium salts containing an isopentylammonium salt as a solute.

本発明の第15の形態に係る気体を捕集し放出する装置は、第10乃至第14のいずれかの形態に係る装置であって、前記気体捕集装置内で前記ゲスト分子の水溶液を冷却するために用いられる熱エネルギーの一部又は全部が、冷熱を予め保有している領域から取り出した熱エネルギーであることを特徴とするものである。   An apparatus for collecting and releasing a gas according to the fifteenth aspect of the present invention is the apparatus according to any one of the tenth to fourteenth aspects, wherein the aqueous solution of the guest molecule is cooled in the gas collection apparatus. A part or all of the heat energy used for the heat energy is heat energy extracted from a region in which cold is held in advance.

本発明の第16の形態に係る気体を捕集し放出する装置は、第15の形態に係る装置であって、前記冷熱を予め保有している領域が液化天然ガスの貯蔵設備、井戸又は地下水を貯蔵する地層であることを特徴とするものである。   An apparatus for collecting and releasing a gas according to a sixteenth aspect of the present invention is the apparatus according to the fifteenth aspect, wherein the region in which the cold is previously held is a liquefied natural gas storage facility, well or groundwater It is a stratum that stores

本発明の第17の形態に係る気体を捕集し放出する装置は、第10乃至第16のいずれかの形態に係る装置であって、前記気体放出装置内で水和物のスラリーを加熱するために用いられる熱エネルギーの一部又は全部が、大気又はその他の外部若しくは周囲の環境から伝達される熱エネルギーであることを特徴とするものである。   An apparatus for collecting and releasing a gas according to a seventeenth aspect of the present invention is the apparatus according to any one of the tenth to sixteenth aspects, and heats a hydrate slurry in the gas discharge apparatus. A part or all of the heat energy used for this purpose is heat energy transmitted from the atmosphere or other external or surrounding environment.

本発明の第18の形態に係る気体を捕集し放出する装置は、第四級アンモニウム塩をゲスト分子として含む水和物を用いて気体を捕集し放出する装置であって、前記ゲスト分子の水溶液を気体と接触させ、15℃以上の温度で冷却し、これにより気体を捕集した水和物を生成し、更にその水和物が前記水溶液又は水に分散又は懸濁してなるスラリーが生成する気体捕集装置と、該気体捕集装置において生成したスラリーを加熱し、そのスラリーの中の水和物を融解し、これにより気体を放出するとともに、前記ゲスト分子の水溶液を生成する気体放出装置と、を備えることを特徴とするものである。   An apparatus for collecting and releasing a gas according to an eighteenth aspect of the present invention is an apparatus for collecting and releasing a gas using a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule, wherein the guest molecule A slurry obtained by bringing the aqueous solution into contact with a gas and cooling at a temperature of 15 ° C. or more, thereby generating a hydrate that collects the gas, and further dispersing or suspending the hydrate in the aqueous solution or water. Gas to be generated and gas that heats the slurry generated in the gas collector and melts hydrates in the slurry, thereby releasing gas and generating an aqueous solution of the guest molecule And a discharge device.

本発明の第19の形態に係る気体を捕集し放出する装置は、第18の形態に係る装置であって、前記ゲスト分子の水溶液が、テトラisoペンチルアンモニウム塩又はテトラisoペンチルアンモニウム塩を含む二以上の種類の第四級アンモニウム塩を溶質として含むことを特徴とするものである。   An apparatus for collecting and releasing a gas according to a nineteenth aspect of the present invention is the apparatus according to the eighteenth aspect, wherein the aqueous solution of the guest molecule contains a tetraisopentylammonium salt or a tetraisopentylammonium salt. It contains two or more kinds of quaternary ammonium salts as a solute.

なお、本発明の各形態において、第四級アンモニウム塩をゲスト分子とする水和物を用いて気体を捕集する際、その捕集を起こり易くするためには圧力をかけることが望ましい。この場合、圧力は2MPa未満(通常は1MPa以下であり、好ましくは0.1〜0.7MPa程度)の圧力で足り、特段の高圧は不要である(特許文献1乃至3参照)。   In each form of the present invention, when gas is collected using a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule, it is desirable to apply pressure in order to facilitate the collection. In this case, the pressure is less than 2 MPa (usually 1 MPa or less, preferably about 0.1 to 0.7 MPa), and no special high pressure is required (see Patent Documents 1 to 3).

本発明によれば、第四級アンモニウム塩をゲスト分子として含む水和物を用いて気体を捕集し、捕集した気体を放出することで気体を分離するとともに、当該ゲスト分子を回収するというサイクルがより効率的又は経済的に実現できる、従って現実的な適用に耐え得る技術を提供することができる。
また、本発明によれば、第四級アンモニウム塩をゲスト分子として含む水和物を用いて気体を捕集し、捕集した気体を放出することで気体を分離するとともに、前記水和物のスラリーと当該ゲスト分子の水溶液との熱交換を行い、エネルギー消費を低減するというサイクルを実現できる、従って現実的な適用に耐え得る技術を提供することができる。
According to the present invention, gas is collected using a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule, the gas is separated by releasing the collected gas, and the guest molecule is recovered. A technique can be provided in which the cycle can be realized more efficiently or economically and thus can withstand realistic applications.
According to the present invention, gas is collected using a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule, and the gas is separated by releasing the collected gas. It is possible to provide a technique capable of realizing a cycle in which the heat exchange between the slurry and the aqueous solution of the guest molecule is performed to reduce energy consumption, and thus can withstand realistic applications.

さらに、本発明において、第四級アンモニウム塩をゲスト分子とする水和物の水和物生成温度が0〜30℃の範囲に属する場合には、その程度(たかだか0〜30℃前後)の温度調整により、気体の捕集と放出を制御できるので、エネルギー消費が少なく、経済的な気体分離を実現することができる。例えば、外気温が水和物生成温度より高い場合は、当該ゲスト分子の水溶液を冷却して水和物に気体を捕集させ、外気の熱エネルギーを利用して水和物の少なくとも一部を融解させ、これにより気体を放出させることができる。また、外気温が水和物生成温度より低い場合は、外気の熱エネルギーを利用して当該ゲスト分子の水溶液を冷却させ、これにより水和物の少なくとも一部に気体を捕集させ、加熱により水和物を融解させ、気体を放出させることができる。いずれの場合も、外気の熱エネルギーを利用するため、エネルギー消費が相対的に少なくなり、経済的な気体分離が可能になる。
本発明の各形態が奏する作用効果は、以下のとおりである。
Furthermore, in this invention, when the hydrate formation temperature of the hydrate which uses a quaternary ammonium salt as a guest molecule belongs to the range of 0-30 degreeC, the temperature of the extent (at most about 0-30 degreeC) By adjusting, gas collection and release can be controlled, so that energy consumption is low and economical gas separation can be realized. For example, when the outside air temperature is higher than the hydrate formation temperature, the aqueous solution of the guest molecule is cooled to collect gas in the hydrate, and at least a part of the hydrate is removed using the thermal energy of the outside air. It is possible to melt and thereby release the gas. In addition, when the outside air temperature is lower than the hydrate formation temperature, the aqueous solution of the guest molecule is cooled using the thermal energy of the outside air, thereby collecting the gas in at least a part of the hydrate, and by heating. The hydrate can be melted and the gas released. In any case, since the thermal energy of the outside air is used, energy consumption is relatively reduced, and economical gas separation becomes possible.
The effect which each form of this invention has is as follows.

本発明の第1の形態によれば、気体を捕集させた後の包接水和物のスラリーであって、気体を放出させる前のものの一部又は全部(換言すれば、第1の工程において生成されたスラリーであって、第2の工程において加熱される前のもの)と、気体を放出した後のゲスト分子の水溶液であって、気体を捕集させる前のものの一部又は全部(換言すれば、第2の工程において生成された水溶液であって、第1の工程において冷却される前のもの)とを熱交換させるので、第1の工程における冷却に要するエネルギーと第2の工程における加熱に要するエネルギーを節減することができる。また、ゲスト分子の水溶液と熱交換するものが、流動性に富む水和物のスラリーであるので、上記のような熱交換は比較的容易であり、連続的に行うことが可能である。従って、熱交換を通じて、気体を捕集し放出する際に、エネルギーを連続的に節減することができる。   According to the first aspect of the present invention, a part or all of the clathrate hydrate slurry after collecting the gas and before releasing the gas (in other words, the first step And a part or all of the aqueous solution of the guest molecule after releasing the gas and before collecting the gas (the slurry produced in step 2 before being heated in the second step) In other words, since the aqueous solution generated in the second step and before cooling in the first step) is heat-exchanged, the energy required for cooling in the first step and the second step The energy required for heating can be reduced. Moreover, since what is heat-exchanged with the aqueous solution of guest molecules is a slurry of a hydrate rich in fluidity, heat exchange as described above is relatively easy and can be performed continuously. Therefore, energy can be continuously saved when gas is collected and released through heat exchange.

ゲスト分子の水溶液を冷却する際、水溶液が温かな気体と接触すると、水溶液の温度上昇が起こり、水和物の生成効率、従って気体の捕集効率が低下してしまう。これに対し、本発明の第2の形態によれば、捕集対象の気体を予め冷却する気体冷却工程を有するので、ゲスト分子の水溶液を冷却する際、水溶液が冷却された気体と接触するので、水溶液の温度上昇が抑制され又は温度低下が起こり、包接水和物の生成効率、従って気体の捕集効率が高まる。   When the aqueous solution of the guest molecule is cooled, if the aqueous solution comes into contact with a warm gas, the temperature of the aqueous solution rises, and the hydrate formation efficiency, and hence the gas collection efficiency, is reduced. On the other hand, according to the second embodiment of the present invention, since it has a gas cooling step for cooling the gas to be collected in advance, when the aqueous solution of guest molecules is cooled, the aqueous solution comes into contact with the cooled gas. In this case, the temperature rise of the aqueous solution is suppressed or the temperature is lowered, so that the clathrate hydrate formation efficiency, and hence the gas collection efficiency is increased.

ゲスト分子の水溶液を冷却した場合、水和物生成温度未満に冷却しても包接水和物が直ちに生成してこない現象、即ち過冷却現象が起こることがある。過冷却現象が起こると、気体の捕集が予定通りに起こらず、過冷却が想定外の場所で解除された場合には、配管の内壁面、熱交換器の伝熱面等への包接水和物の付着を招来し、圧力損失の増大や設備・機器の動作不全を招来するといった問題が生じる。これに対し、本発明の第3の形態によれば、第1の工程においてゲスト分子の水溶液と気体とを混合又は攪拌するので、過冷却が速やかに解除され、生成した包接水和物が水又はゲスト分子の水溶液に分散又は懸濁し流動性の高いスラリーになり、上記の問題は生じ難くなる。また、この第4の形態には、第1の工程におけるゲスト分子の水溶液を冷却する温度が0℃より高く7℃以下であり、第2の工程における水和物のスラリーの加熱温度が15℃以上であるので、1年間のうち、外気温が7℃以下になる季節(例えば冬季)においては、格段の冷却装置を必要とすることなく又は冷却装置が必要な場合であってもその冷却装置の運転負荷を軽減しつつ、外気の熱エネルギーを利用して第1の工程を実行することができ、外気温が15℃以上になる季節(例えば春季や夏季)においては、格段の加熱装置を必要とすることなく又は加熱装置が必要な場合であってもその加熱装置の運転負荷を軽減しつつ、外気の熱エネルギーを利用して第2の工程を実行することができる。これにより、エネルギー消費が相対的に少なくなり、効率的且つ経済的で、従ってより現実的な適用に耐え得る気体捕集と放出とが可能になる。   When the aqueous solution of guest molecules is cooled, a phenomenon in which clathrate hydrates are not immediately formed even when cooled below the hydrate formation temperature, that is, a supercooling phenomenon may occur. When supercooling occurs, gas trapping does not occur as planned, and if supercooling is released at an unexpected location, it is included in the inner wall of the pipe, heat transfer surface of the heat exchanger, etc. This causes problems such as adhesion of hydrates, increased pressure loss, and malfunction of equipment / equipment. On the other hand, according to the third aspect of the present invention, since the aqueous solution of the guest molecule and the gas are mixed or stirred in the first step, the supercooling is quickly released, and the generated clathrate hydrate is Disperse or suspend in water or an aqueous solution of guest molecules to form a slurry with high fluidity, and the above-mentioned problems are hardly caused. In the fourth embodiment, the temperature for cooling the aqueous solution of guest molecules in the first step is higher than 0 ° C. and 7 ° C. or lower, and the heating temperature of the hydrate slurry in the second step is 15 ° C. As described above, in a season in which the outside air temperature is 7 ° C. or less in one year (for example, in winter), the cooling device is not required or even if a cooling device is required. The first process can be performed using the thermal energy of the outside air while reducing the operation load of the outside, and in a season where the outside air temperature is 15 ° C. or higher (for example, spring or summer) Even if it is a case where it is not required or a heating apparatus is required, a 2nd process can be performed using the thermal energy of external air, reducing the operating load of the heating apparatus. This allows for relatively low energy consumption, efficient and economical gas collection and release that can withstand more realistic applications.

本発明の第4の形態に係る気体を捕集し放出する方法は、第1の工程における水溶液を冷却する温度が15℃以上なので、例えば1年間のうち、外気温が15℃以上になる季節(例えば春季や夏季)においては、外気の熱エネルギーを利用して水溶液を、格段の冷却装置を必要とすることなく又は冷却装置が必要な場合であってもその冷却装置の運転負荷を軽減しつつ、水溶液を冷却することができ、エネルギーを節減できる。捕集対象の気体を予め冷却する気体冷却工程を実行する場合においても同様であり、格段の冷凍装置を必要とするまでもない又は冷凍装置の運転負荷を軽減することができる。   In the method for collecting and releasing the gas according to the fourth aspect of the present invention, the temperature at which the aqueous solution is cooled in the first step is 15 ° C. or higher. In the spring and summer (for example, in the spring and summer), the thermal energy of the outside air is used to reduce the operating load of the cooling device without requiring a special cooling device or even when a cooling device is required. However, the aqueous solution can be cooled and energy can be saved. The same applies to the case where a gas cooling step for preliminarily cooling the gas to be collected is performed, and it is not necessary to require a special refrigeration apparatus or to reduce the operation load of the refrigeration apparatus.

本発明の第5の形態によれば、第1の工程において冷却されるゲスト分子の水溶液が、テトラisoペンチルアンモニウム塩又はテトラisoペンチルアンモニウム塩を含む二以上の種類の第四級アンモニウム塩を溶質として含むものなので、水和物生成温度を好ましい温度に設定することができるので、本発明の種々の形態(例えば第3の形態)に対応可能なゲスト分子の水溶液や水和物のスラリーを準備することができ、延いては本発明の実効性を高めることができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the aqueous solution of the guest molecule cooled in the first step has a tetraisopentylammonium salt or two or more kinds of quaternary ammonium salts containing a tetraisopentylammonium salt as a solute. Since the hydrate formation temperature can be set to a preferable temperature, an aqueous solution of guest molecules and a slurry of hydrates that can correspond to various forms of the present invention (for example, the third form) are prepared. As a result, the effectiveness of the present invention can be enhanced.

ゲスト分子の水溶液が、テトラisoペンチルアンモニウム塩又はテトラisoペンチルアンモニウム塩を含む二以上の種類の第四級アンモニウム塩を溶質として含む水溶液であれば、水和物生成温度を0℃より高い温度又は15℃以上の温度に調整し易く、従って本発明に係る気体を捕集し放出する方法を容易に構成することができる。
テトラisoペンチルアンモニウム塩の典型例は、臭化テトラisoペンチルアンモニウムである。臭化テトラisoペンチルアンモニウムの水和物の調和融点は30℃であり、その水溶液の冷却を行う際(即ち水和物を生成させる際)、0℃より高い温度又は15℃以上の温度で冷却することにより水和物を生成させることができるので、格段の冷却装置を必要とせず、又は冷却装置が必要な場合であってもその冷却装置の運転負荷を軽減することができるため、エネルギーの節減に資することができ、効率的又は経済的である。
If the aqueous solution of the guest molecule is an aqueous solution containing two or more kinds of quaternary ammonium salts containing tetraisopentylammonium salt or tetraisopentylammonium salt as a solute, the hydrate formation temperature is higher than 0 ° C or It is easy to adjust the temperature to 15 ° C. or higher, and therefore, a method for collecting and releasing the gas according to the present invention can be easily configured.
A typical example of a tetraisopentylammonium salt is tetraisopentylammonium bromide. The harmonic melting point of tetraisopentylammonium bromide hydrate is 30 ° C., and when cooling the aqueous solution (ie, when forming a hydrate), cooling at a temperature higher than 0 ° C. or 15 ° C. or higher. Since a hydrate can be generated by doing so, no particular cooling device is required, or even if a cooling device is required, the operating load of the cooling device can be reduced. It can contribute to savings and is efficient or economical.

本発明においては、ゲスト分子の水溶液が、テトラisoペンチルアンモニウム塩を含む二以上の種類の第四級アンモニウム塩を溶質として含む水溶液であることも好ましいが、テトラisoペンチルアンモニウム塩以外の第四級アンモニウム塩の一つとしては、テトラnブチルアンモニウム塩であることが好ましい。テトラnブチルアンモニウム塩は比較的安価で入手し易いので、経済的に優れた気体を捕集し放出する方法を構成することができる。(第9、14、19の形態についても同様である。)
テトラnブチルアンモニウム塩の典型例は、臭化テトラnブチルアンモニウムである。臭化テトラisoペンチルアンモニウムと臭化テトラnブチルアンモニウムを溶質として含む水溶液であれば、水和物生成温度を0℃より高い温度又は15℃以上の温度に調整し易く、従って本発明に係る気体を捕集し放出する方法を容易に構成することができる。
In the present invention, the aqueous solution of the guest molecule is preferably an aqueous solution containing two or more kinds of quaternary ammonium salts containing a tetraisopentylammonium salt as a solute, but a quaternary other than the tetraisopentylammonium salt. One of the ammonium salts is preferably a tetra-n-butylammonium salt. Since tetra-n-butylammonium salt is relatively inexpensive and easily available, a method for collecting and releasing economically excellent gas can be constructed. (The same applies to the ninth, fourteenth and nineteenth embodiments.)
A typical example of a tetra n butyl ammonium salt is tetra n butyl ammonium bromide. If an aqueous solution containing tetraisopentylammonium bromide and tetra-n-butylammonium bromide as solutes, the hydrate formation temperature can be easily adjusted to a temperature higher than 0 ° C. or a temperature of 15 ° C. or higher. A method of collecting and releasing can be easily configured.

本発明の第6の形態によれば、第1の工程において前記ゲスト分子の水溶液を冷却するために用いられる熱エネルギーの一部又は全部が、冷熱を予め保有している領域から取り出される熱エネルギーであるので、その冷却のための熱エネルギーを特に創り出す必要がなく、エネルギーの節減に資することができる。   According to the sixth aspect of the present invention, a part or all of the thermal energy used for cooling the aqueous solution of the guest molecule in the first step is a thermal energy extracted from a region that holds the cold in advance. Therefore, it is not necessary to create heat energy for cooling, which can contribute to energy saving.

本発明の第7の形態によれば、第2の工程において水和物のスラリーを加熱するために用いられる熱エネルギーの一部又は全部が、大気又はその他の外部若しくは周囲の環境から伝達される熱エネルギーであるので、加熱のための熱エネルギーを特に創り出す必要がなく、エネルギーの節減に資することができる。   According to the seventh aspect of the invention, some or all of the thermal energy used to heat the hydrate slurry in the second step is transferred from the atmosphere or other external or ambient environment. Since it is thermal energy, it is not necessary to create heat energy for heating, which can contribute to energy saving.

本発明の第8の形態によれば、第1の工程における水溶液を冷却する温度が15℃以上なので、例えば1年間のうち、外気温が15℃以上になる季節(例えば春季や夏季)においては、水溶液を、格段の冷却装置を必要とすることなく又は冷却装置が必要な場合であってもその冷却装置の運転負荷を軽減しつつ、外気の熱エネルギーを利用して水溶液を冷却することができる。これにより、エネルギー消費が相対的に少なくなり、効率的且つ経済的で、従ってより現実的な適用に耐え得る気体捕集が可能になる。また、第1の形態において不可欠であった熱交換の工程を省略できるので、気体を捕集し放出する際に、エネルギーを連続的に節減することができる。   According to the eighth aspect of the present invention, since the temperature for cooling the aqueous solution in the first step is 15 ° C. or higher, for example, in a season in which the outside air temperature is 15 ° C. or higher in one year (for example, spring or summer). The aqueous solution can be cooled using the thermal energy of the outside air while reducing the operating load of the cooling device without requiring a special cooling device or even when a cooling device is required. it can. This allows for relatively low energy consumption, gas collection that is efficient and economical and thus can withstand more realistic applications. Further, since the heat exchange step that is indispensable in the first embodiment can be omitted, energy can be continuously saved when gas is collected and released.

本発明の第9の形態によれば、ゲスト分子の水溶液が、テトラisoペンチルアンモニウム塩又はテトラisoペンチルアンモニウム塩を含む二以上の種類の第四級アンモニウム塩を溶質として含むものなので、水和物生成温度を好ましい温度に設定することができるので、第8の形態に係る方法に対応可能なゲスト分子の水溶液や水和物のスラリーを準備することができ、延いては本発明の実効性を高めることができる。   According to the ninth aspect of the present invention, the aqueous solution of the guest molecule contains tetraisopentylammonium salt or two or more kinds of quaternary ammonium salts including tetraisopentylammonium salt as a solute. Since the generation temperature can be set to a preferable temperature, an aqueous solution or hydrate slurry of guest molecules that can be used in the method according to the eighth embodiment can be prepared, and thus the effectiveness of the present invention can be improved. Can be increased.

本発明の第10の形態によれば、第1の形態に係る方法が実行される装置を実現することができる。この場合、第1、第2及び熱交換の各工程は、それぞれ、気体捕集装置、気体放出装置及び熱交換装置において実行される。   According to the 10th form of this invention, the apparatus with which the method which concerns on a 1st form is performed is realizable. In this case, each process of a 1st, 2nd and heat exchange is performed in a gas collection device, a gas discharge device, and a heat exchange device, respectively.

本発明の第11の形態によれば、第2の形態に係る方法が実行される装置を実現することができる。この場合、気体冷却工程は、冷却装置において実行される。   According to the 11th form of this invention, the apparatus with which the method which concerns on a 2nd form is performed is realizable. In this case, the gas cooling process is performed in the cooling device.

本発明の第12の形態によれば、第3の形態に係る方法が実行される装置を実現することができる。   According to the 12th form of this invention, the apparatus with which the method which concerns on a 3rd form is performed is realizable.

本発明の第13の形態によれば、第4の形態に係る方法が実行される装置を実現することができる。   According to the thirteenth aspect of the present invention, it is possible to realize an apparatus in which the method according to the fourth aspect is executed.

本発明の第14の形態によれば、第5の形態に係る方法が実行される装置を実現することができる。   According to the fourteenth aspect of the present invention, an apparatus for executing the method according to the fifth aspect can be realized.

本発明の第15形態によれば、第6の形態に係る方法が実行される装置を実現することができる。   According to the fifteenth aspect of the present invention, it is possible to realize an apparatus in which the method according to the sixth aspect is executed.

本発明の第16の形態によれば、「冷熱を予め保有している領域」が液化天然ガスの貯蔵設備、井戸又は地下水を貯蔵する地層である第15の形態を実現することができる。「冷熱を予め保有している領域」が液化天然ガスの貯蔵設備、井戸又は地下水を貯蔵する地層であれば、それ自体が冷源として機能し得るものであるので、ゲスト分子の水溶液を冷却するための熱エネルギーを創り出すための格段の装置、設備等を設ける必要がなく、エネルギー及び設備コストの節減に資することができる。   According to the sixteenth aspect of the present invention, it is possible to realize the fifteenth aspect in which the “region holding cold heat in advance” is a storage facility for liquefied natural gas, a well, or a formation for storing groundwater. If the "cold area is pre-stored" is a liquefied natural gas storage facility, a well or a formation that stores groundwater, it can itself function as a cold source, so cool the aqueous solution of guest molecules Therefore, it is not necessary to provide a special device or facility for generating thermal energy for the purpose, and it is possible to contribute to saving of energy and facility cost.

本発明の第17の形態によれば、第7の形態に係る方法が実行される装置を実現することができる。   According to the seventeenth aspect of the present invention, an apparatus for executing the method according to the seventh aspect can be realized.

本発明の第18の形態によれば、第8の形態に係る方法が実行される装置を実現することができる。この場合、第1及び第2の各工程は、それぞれ、気体捕集装置及び気体放出装置において実行される。   According to the eighteenth aspect of the present invention, an apparatus for executing the method according to the eighth aspect can be realized. In this case, the first and second steps are executed in the gas collection device and the gas discharge device, respectively.

本発明の第19の形態によれば、第9の形態に係る方法が実行される装置を実現することができる。
なお、本発明の各形態において好適なゲスト分子は、テトラisoペンチルアンモニウム塩又は、テトラisoペンチルアンモニウム塩とその他の第4級アンモニウム塩(特に、テトラnブチルアンモニウム塩に代表されるアルキルアンモニウム塩)である。
According to the nineteenth aspect of the present invention, an apparatus for executing the method according to the ninth aspect can be realized.
In addition, a guest molecule suitable in each form of the present invention is a tetraisopentylammonium salt or a tetraisopentylammonium salt and other quaternary ammonium salts (particularly, an alkylammonium salt typified by a tetra-nbutylammonium salt). It is.

以下、実施形態により発明を詳細に説明する。なお、本発明の技術的範囲は、これらの実施形態によって限定されるものではなく、発明の要旨を変更することなく様々な形態で実施することができる。また、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。   Hereinafter, the present invention will be described in detail by embodiments. The technical scope of the present invention is not limited by these embodiments, and can be implemented in various forms without changing the gist of the invention. Further, the technical scope of the present invention extends to an equivalent range.

[実施の形態1]
図1は本発明に係る気体を捕集し放出する装置を、気体分離装置として実現した場合の機器構成を説明する説明図である。
本実施の形態に係る気体分離装置は、第四級アンモニウム塩をゲスト分子として含む水和物を用いて、捕集目的の成分である気体Aを含む混合気体から気体Aを分離して捕集し、捕集した気体Aを放出するための装置であり、図1に示すように、気体冷却装置1、気体捕集装置3、熱交換装置5、気体放出装置7を備えている。
なお、第四級アンモニウム塩の例としては臭化テトラisoペンチルアンモニウム(TiPAB)が挙げられ、臭化テトラisoペンチルアンモニウム(TiPAB)と他の第四級アンモニウム塩を含む2種類以上の混合物でもよい。他の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)が好ましい。
以下、各装置の構成をさらに詳細に説明する。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining the equipment configuration when an apparatus for collecting and releasing a gas according to the present invention is realized as a gas separation apparatus.
The gas separation device according to the present embodiment uses a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule to separate and collect the gas A from the mixed gas containing the gas A that is a component for collection. In addition, as shown in FIG. 1, the apparatus includes a gas cooling device 1, a gas collection device 3, a heat exchange device 5, and a gas release device 7.
An example of a quaternary ammonium salt is tetraisopentylammonium bromide (TiPAB), which may be a mixture of two or more types including tetraisopentylammonium bromide (TiPAB) and other quaternary ammonium salts. . As another quaternary ammonium salt, tetra-n-butylammonium bromide (TBAB) is preferable.
Hereinafter, the configuration of each device will be described in more detail.

<気体冷却装置>
気体冷却装置1は、導入された混合気体と気体捕集装置3から導入した冷却された残気体とを熱交換させ混合気体を予め冷却する。
<Gas cooling device>
The gas cooling device 1 preliminarily cools the mixed gas by exchanging heat between the introduced mixed gas and the cooled residual gas introduced from the gas collecting device 3.

<気体捕集装置>
気体捕集装置3は、熱交換装置5から導入した第四級アンモニウム塩の水溶液と予め冷却された混合気体を混合し、0℃より高い温度で冷却し、気体Aを含む水和物を生成させることによって混合気体から気体Aを捕集する。そして、気体捕集装置3は、水和物のスラリーを生成する機能を有している。
このような機能を有する気体捕集装置3は、図2に示すように、混合器9、水和物スラリー生成器11、分離器13を備えている。以下、これらの各機器について説明する。
<Gas collector>
The gas collection device 3 mixes an aqueous solution of a quaternary ammonium salt introduced from the heat exchange device 5 and a pre-cooled mixed gas, and cools it at a temperature higher than 0 ° C. to generate a hydrate containing the gas A. Gas A is collected from the mixed gas. The gas collection device 3 has a function of generating a hydrate slurry.
As shown in FIG. 2, the gas collector 3 having such a function includes a mixer 9, a hydrate slurry generator 11, and a separator 13. Hereinafter, each of these devices will be described.

〔混合器〕
熱交換装置5から第四級アンモニウム塩の水溶液(以下、単に「水溶液」という場合がある)の供給を受け、この水溶液に混合気体を供給してこれらを混合する。
水溶液への混合気体の供給は相対的なものであり、水溶液に向けて気体を放出する場合は勿論、混合気体に向けて水溶液を放出する場合もこれに該当する。前者の典型例は、水溶液が存在する領域への当該領域外からの気体のバブリングであり、その場合、気泡粒径は小さいほど好ましい。これを実現する混合器9の一つの態様としては、混合器9が水溶液を充填したタンクからなり気体が微細な気泡として水溶液中に分散されるようなものがある。この場合、気液接触面積が大きく取れるように気泡径は小さいほうが好ましい。
後者すなわち混合気体に向けて水溶液を放出する場合の典型例は、気体が存在する領域への当該領域外からの水溶液の噴霧であり、その場合水溶液滴径は小さいほど好ましい。これを実現する混合器9の態様として、気体を充填した容器内に水溶液をスプレーノズルにより噴霧して気体と接触させ水溶液に気体を溶解させるようなものがある。
前者、後者のいずれの場合においても、水溶液への気体の供給は、気体と水溶液との接触面積をより高める手法により行われることが好ましい。
[Mixer]
An aqueous solution of a quaternary ammonium salt (hereinafter sometimes simply referred to as “aqueous solution”) is supplied from the heat exchange device 5, and a mixed gas is supplied to the aqueous solution to mix them.
The supply of the mixed gas to the aqueous solution is relative, and this applies to the case where the aqueous solution is discharged toward the mixed gas as well as the case where the gas is discharged toward the aqueous solution. A typical example of the former is bubbling of gas from outside the region to the region where the aqueous solution exists. In that case, the bubble diameter is preferably as small as possible. One aspect of the mixer 9 for realizing this is that the mixer 9 is composed of a tank filled with an aqueous solution and the gas is dispersed in the aqueous solution as fine bubbles. In this case, it is preferable that the bubble diameter is small so that the gas-liquid contact area can be increased.
A typical example in the case of discharging the aqueous solution toward the latter, that is, the mixed gas, is spraying of the aqueous solution from the outside of the region to the region where the gas exists. As an aspect of the mixer 9 for realizing this, there is a type in which an aqueous solution is sprayed by a spray nozzle into a gas-filled container and brought into contact with the gas to dissolve the gas in the aqueous solution.
In both the former and the latter cases, it is preferable that the gas supply to the aqueous solution is performed by a technique for further increasing the contact area between the gas and the aqueous solution.

混合器9によって第四級アンモニウム塩の水溶液に混合気体が混合された後、混合流体はポンプによって水和物スラリー生成器11に送られる。   After the mixed gas is mixed with the aqueous solution of the quaternary ammonium salt by the mixer 9, the mixed fluid is sent to the hydrate slurry generator 11 by a pump.

〔水和物スラリー生成器〕
水和物スラリー生成器11は、冷却機能を備えており、混合器9で混合された第四級アンモニウム塩の水溶液と混合気体を含む水溶液を冷却して気体Aと第四級アンモニウム塩をゲストとして含む水和物を生成し、その水和物が水溶液又は水に分散又は懸濁してなる水和物スラリーを生成する。冷却機能としては冷媒を供給して冷却する熱交換器を備えることが好ましい。
[Hydrate slurry generator]
The hydrate slurry generator 11 has a cooling function, and cools the aqueous solution containing the quaternary ammonium salt solution mixed with the mixer 9 and the mixed gas to bring the gas A and the quaternary ammonium salt into the guest. A hydrate slurry is formed by dispersing or suspending the hydrate in an aqueous solution or water. The cooling function preferably includes a heat exchanger that supplies and cools the refrigerant.

水和物スラリー生成器11において、水溶液を冷却する冷却温度は0℃より高い温度とする。つまり生成するスラリーの温度が0℃より高い温度になるようにする。冷却温度を0℃より高い温度で冷却するようにすれば、冷媒を供給するために用いる装置として、冷凍機または外気と冷水とで熱交換させるクーリングタワーを用いることができ、容易に冷熱を得て冷媒を供給することができる。特に第四級アンモニウム塩としてTiPABを用いた場合は15℃以上で水和物が生成できるので、外気の熱エネルギーを利用することが可能であり、より経済的な手法を選択することができる。
なお、水和物スラリー生成器11には攪拌機構を設けるのが好ましい。
In the hydrate slurry generator 11, the cooling temperature for cooling the aqueous solution is higher than 0 ° C. That is, the temperature of the slurry to be generated is set to a temperature higher than 0 ° C. If the cooling temperature is cooled to a temperature higher than 0 ° C., a cooling tower that exchanges heat between the refrigerator or the outside air and cold water can be used as an apparatus used to supply the refrigerant. A refrigerant can be supplied. In particular, when TiPAB is used as a quaternary ammonium salt, a hydrate can be generated at 15 ° C. or higher, so it is possible to use the thermal energy of the outside air, and a more economical method can be selected.
The hydrate slurry generator 11 is preferably provided with a stirring mechanism.

水和物スラリー生成器11においては、冷却によって水和物が生成され、生成された水和物が攪拌されることにより、水和物粒子が水溶液に分散した水和物スラリーが生成される。また、水溶液が攪拌されながら冷却されることにより過冷却が速やかに解除されるので、水和物スラリーを効率よく生成できる。
また、水和物スラリー生成器11においては、混合気体のうち水和物に捕集されなかった残りの部分が存在するが、これは残気体として後述の分離器13によって水和物スラリーと分離され、気体捕集装置3から排出される。
In the hydrate slurry generator 11, a hydrate is generated by cooling, and the generated hydrate is stirred to generate a hydrate slurry in which hydrate particles are dispersed in an aqueous solution. Moreover, since supercooling is cancelled | released rapidly by cooling while stirring aqueous solution, a hydrate slurry can be produced | generated efficiently.
Further, in the hydrate slurry generator 11, there is a remaining portion of the mixed gas that has not been collected by the hydrate, but this is separated from the hydrate slurry by the separator 13 described later as the residual gas. And is discharged from the gas collection device 3.

〔分離器〕
分離器13は、水和物スラリー生成器11から水和物スラリーと未反応の残気体の供給を受けて前記未反応の残気体を分離する。
分離器13の形式は任意であり、例えばサイクロンセパレータなどを利用することができるが、分離した残気体中へのスラリー液滴混入を可能な限り少なくするため、例えば衝突分離式のミストセパレータを併せて用いることが望ましい。
分離器13で分離された残気体は、冷却されているため冷熱を有している。そこで、この残気体の有する冷熱を利用するために残気体は気体冷却装置1に送られる。気体冷却装置1に送られた残気体は、気体冷却装置1において、混合気体と熱交換して混合気体を予め冷却するために利用される。
[Separator]
The separator 13 receives the supply of the hydrate slurry and the unreacted residual gas from the hydrate slurry generator 11 and separates the unreacted residual gas.
The type of the separator 13 is arbitrary. For example, a cyclone separator or the like can be used. However, in order to minimize the mixing of slurry droplets into the separated residual gas, for example, a collision separation type mist separator is also used. It is desirable to use.
Since the residual gas separated by the separator 13 is cooled, it has cold heat. Therefore, the residual gas is sent to the gas cooling device 1 in order to use the cold heat of the residual gas. The residual gas sent to the gas cooling device 1 is used in the gas cooling device 1 to exchange heat with the mixed gas and cool the mixed gas in advance.

<熱交換装置>
熱交換装置5は、気体捕集装置3で生成された水和物スラリーを導入し、導入された水和物スラリーと気体放出装置7から導入した水溶液とを熱交換させ、加熱されたスラリーと、冷却された水溶液を生成する。
なお、冷却された水溶液は図示しない第1供給装置(具体的には、例えば配管とポンプ)により、気体捕集装置3に供給される。また、加熱されたスラリーは図示しない第2供給装置(具体的には、例えば配管とポンプ)により、気体放出装置7に供給される。
<Heat exchange device>
The heat exchange device 5 introduces the hydrate slurry generated by the gas collection device 3, heat-exchanges the introduced hydrate slurry and the aqueous solution introduced from the gas discharge device 7, and the heated slurry and To produce a cooled aqueous solution.
The cooled aqueous solution is supplied to the gas collection device 3 by a first supply device (specifically, for example, a pipe and a pump) (not shown). Further, the heated slurry is supplied to the gas release device 7 by a second supply device (specifically, for example, a pipe and a pump) (not shown).

<気体放出装置>
気体放出装置7は、加熱機能を備えており、熱交換装置5で加熱された水和物スラリーを導入し、これをさらに加熱して、水和物を融解させ水溶液を生成し、水和物に捕集されていた気体Aを放出させる。加熱機能としては熱媒を供給して加熱する熱交換器を備えることが好ましい。
気体Aと水溶液からなる混合流体は第2分離器に導入され、水溶液と気体Aとに分離され、水溶液は熱交換装置5に送られる。分離された気体Aは排出され、適宜貯槽等に貯留されるか、又は次の処理プロセスに導入される。
<Gas release device>
The gas release device 7 has a heating function. The hydrate slurry heated by the heat exchange device 5 is introduced, and this is further heated to melt the hydrate to produce an aqueous solution. The gas A collected in is released. As a heating function, it is preferable to provide a heat exchanger that supplies and heats a heat medium.
The mixed fluid composed of the gas A and the aqueous solution is introduced into the second separator, separated into the aqueous solution and the gas A, and the aqueous solution is sent to the heat exchange device 5. The separated gas A is discharged and appropriately stored in a storage tank or the like, or introduced into the next processing process.

図3は気体分離装置を構成する各装置の機能と各装置を通過する気体、水溶液、スラリーの様子を模式的に示したものである。以下においては、上記のように構成された気体分離装置によって混合気体から気体Aを分離する方法を、図3を参照しながら説明する。
捕集目的の成分である気体Aを含む混合気体を気体冷却装置1に導入し、混合気体と気体捕集装置3から導入した冷却された残気体(図3の破線矢印参照)とを熱交換させ混合気体を予め冷却する。分離する目的成分としての気体Aは、例えば二酸化炭素が挙げられる。
FIG. 3 schematically shows the function of each device constituting the gas separation device and the state of the gas, aqueous solution, and slurry passing through each device. Hereinafter, a method of separating the gas A from the mixed gas by the gas separation device configured as described above will be described with reference to FIG.
A mixed gas containing gas A, which is a component for collection, is introduced into the gas cooling device 1, and heat exchange is performed between the mixed gas and the cooled residual gas introduced from the gas collecting device 3 (see the broken line arrows in FIG. 3). The mixed gas is cooled in advance. Examples of the gas A as the target component to be separated include carbon dioxide.

気体冷却装置1において冷却された混合気体は、気体捕集装置3に導入され、混合器9によって第四級アンモニウム塩の水溶液と混合され、水溶液に溶解される。
る。混合器9によって第四級アンモニウム塩の水溶液に混合気体が溶解された後、混合流体はポンプによって水和物スラリー生成器11に送られる。水和物スラリー生成器11においては、混合流体を冷媒との熱交換などにより0℃よりも高い温度で冷却して気体Aと第四級アンモニウム塩をゲストとして含む水和物を生成する。水和物スラリー生成器11内で攪拌が行われることにより、水和物粒子が水溶液に分散した水和物スラリーが生成される。
水和物スラリー生成器11で生成された水和物スラリーと未反応の残気体が分離器13に供給され、水和物スラリーと未反応の残気体が分離される(図2参照)。分離された水和物スラリーは熱交換装置5に導入される。他方、分離器13で分離された残気体は、気体冷却装置1に導入されて混合気体を予め冷却するように利用される。
なお、残気体に気体Aが残存している場合には、例えば残存量が一定以下になるまで、混合気体として再循環して利用することができる。
The mixed gas cooled in the gas cooling device 1 is introduced into the gas collecting device 3, mixed with the aqueous solution of the quaternary ammonium salt by the mixer 9, and dissolved in the aqueous solution.
The After the mixed gas is dissolved in the aqueous solution of the quaternary ammonium salt by the mixer 9, the mixed fluid is sent to the hydrate slurry generator 11 by a pump. In the hydrate slurry generator 11, the mixed fluid is cooled at a temperature higher than 0 ° C. by heat exchange with a refrigerant or the like to generate a hydrate containing gas A and a quaternary ammonium salt as a guest. By stirring in the hydrate slurry generator 11, a hydrate slurry in which hydrate particles are dispersed in an aqueous solution is generated.
The hydrate slurry and unreacted residual gas generated in the hydrate slurry generator 11 are supplied to the separator 13 to separate the hydrate slurry and unreacted residual gas (see FIG. 2). The separated hydrate slurry is introduced into the heat exchange device 5. On the other hand, the residual gas separated by the separator 13 is introduced into the gas cooling device 1 and used so as to cool the mixed gas in advance.
In addition, when the gas A remains in the residual gas, it can be recirculated and used as a mixed gas, for example, until the residual amount becomes a certain amount or less.

水和物スラリー生成器11において混合流体を冷却するために用いられる熱エネルギーの一部又は全部が、冷熱を予め保有している領域から取り出される熱エネルギーであることが好ましい。
冷熱を予め保有している領域の典型例としては、蓄熱槽(又は蓄冷槽)、蓄熱装置(又は蓄冷装置)、蓄熱材(又は蓄冷材)を収容する容器などがあるが、より具体的には、井戸、地下水を貯蔵した地層又は貯水槽、液化天然ガスの貯蔵設備又は搬送設備(搬送用配管を含む)、大気(又は外気)或いは外部若しくは周辺の環境が含まれる。冷熱を予め保有している領域から取り出される熱エネルギーを利用するので、混合流体の冷却のための熱エネルギーを特に創り出す必要がなく、エネルギーの節減に資することができる。
It is preferable that a part or all of the thermal energy used for cooling the mixed fluid in the hydrate slurry generator 11 is the thermal energy extracted from the region in which the cold is previously held.
Typical examples of the area in which cold heat is stored in advance include a heat storage tank (or cold storage tank), a heat storage device (or cold storage device), a container that stores a heat storage material (or cold storage material), and the like. Includes wells, geological formations or water storage tanks that store groundwater, liquefied natural gas storage facilities or transport facilities (including transport pipes), air (or outside air), or external or surrounding environments. Since the thermal energy taken out from the region where the cold is previously held is used, it is not necessary to particularly create the thermal energy for cooling the mixed fluid, which can contribute to energy saving.

分離器13で分離された水和物スラリーは、熱交換装置5に導入される(図3参照)。熱交換装置5においては、導入した水和物スラリーと気体放出装置7から導入した水溶液とを熱交換する(図3参照)。水和物スラリーは水溶液より温度が低いことから、水溶液との熱交換により温度が上昇して加熱された水和物スラリーとなり、逆に水溶液は冷却されて冷却された水溶液となる。   The hydrate slurry separated by the separator 13 is introduced into the heat exchange device 5 (see FIG. 3). In the heat exchange device 5, heat exchange is performed between the introduced hydrate slurry and the aqueous solution introduced from the gas release device 7 (see FIG. 3). Since the temperature of the hydrate slurry is lower than that of the aqueous solution, the temperature rises due to heat exchange with the aqueous solution to become a heated hydrate slurry, and conversely, the aqueous solution is cooled to become a cooled aqueous solution.

加熱された水和物スラリーは気体放出装置7に導入され、気体放出装置7においてさらに加熱される(図3参照)。この加熱によって、水和物が融解し、水和物に捕集されていた気体Aが放出される。気体Aが放出されることにより、気体放出装置7には気体Aと水溶液からなる混合流体が存在することになり、この混合流体は図示しない第2分離器に導入され、水溶液と気体Aとに分離される(図3参照)。分離された水溶液は熱交換装置5に送られ、分離された気体Aは排出され、適宜貯槽等に貯留されるか、又は次の処理プロセスに導入される。   The heated hydrate slurry is introduced into the gas release device 7 and further heated in the gas release device 7 (see FIG. 3). By this heating, the hydrate melts and the gas A collected in the hydrate is released. By releasing the gas A, the gas release device 7 has a mixed fluid composed of the gas A and the aqueous solution, and this mixed fluid is introduced into a second separator (not shown), and the aqueous solution and the gas A are converted into the aqueous solution and the gas A. They are separated (see FIG. 3). The separated aqueous solution is sent to the heat exchange device 5, and the separated gas A is discharged and stored in a storage tank or the like as appropriate, or introduced into the next treatment process.

気体放出装置において水和物スラリーを加熱するために用いられる熱エネルギーの一部又は全部が、大気又はその他の外部若しくは周囲の環境から伝達される熱エネルギーであることが好ましい。
これにより、加熱のための熱エネルギーを特に創り出す必要がなく、エネルギーの節減に資することができる。
Preferably, some or all of the thermal energy used to heat the hydrate slurry in the gas release device is thermal energy transferred from the atmosphere or other external or ambient environment.
Thereby, it is not necessary to create heat energy for heating in particular, which can contribute to energy saving.

上記の実施の形態によれば、第四級アンモニウム塩をゲスト分子として含む水和物を用いて気体を捕集し、捕集した気体を放出することで気体を分離するとともに、当該ゲスト分子を回収するというサイクルが効率的又は経済的に実現できる。
また、本実施の形態においては、第四級アンモニウム塩をゲスト分子として含む水和物を用いて気体を捕集し、捕集した気体を放出することで気体を分離するとともに、熱交換装置5によって水和物のスラリーと水溶液との熱交換を行い、エネルギー消費を低減するというサイクルを実現しており、現実的な適用に耐え得る気体分離装置となっている。
According to the above embodiment, gas is collected using a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule, and the gas is separated by releasing the collected gas. The recovery cycle can be realized efficiently or economically.
In the present embodiment, the gas is collected using a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule, and the collected gas is released to separate the gas, and the heat exchange device 5 This realizes a cycle of exchanging heat between the hydrate slurry and the aqueous solution to reduce energy consumption, and is a gas separation device that can withstand practical applications.

なお、上記の実施の形態においては、気体捕集装置3に別途設けた混合器9によって混合気体と水溶液を混合するようにしたが、混合器9を省略して水和物スラリー生成器11内の水溶液に混合気体を供給することにより、水溶液と混合気体を混合するようにしてもよい。   In the above embodiment, the mixed gas and the aqueous solution are mixed by the mixer 9 separately provided in the gas collecting device 3, but the mixer 9 is omitted and the hydrate slurry generator 11 is mixed. The aqueous solution and the mixed gas may be mixed by supplying the mixed gas to the aqueous solution.

[実施の形態2]
図4は本発明に係る気体を捕集し放出する装置を、気体分離装置として実現した場合の機器構成を説明する説明図である。
実施の形態2に係る気体分離装置は、実施の形態1のものと同様に、第四級アンモニウム塩をゲスト分子として含む水和物を用いて、捕集目的である気体Aを含む混合気体から気体Aを分離して捕集し、捕集した気体Aを放出するための装置である。ただ、実施の形態1と異なる点は、図4に示すように、実施の形態1の装置構成として存在していた気体冷却装置及び熱交換装置を省き、気体捕集装置15において15℃以上の温度で水溶液を冷却して水和物が生成できるようにゲスト分子の水溶液を選択した点である。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the equipment configuration when the apparatus for collecting and releasing a gas according to the present invention is realized as a gas separation apparatus.
As in the first embodiment, the gas separation device according to the second embodiment uses a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule, and uses a mixed gas containing a gas A that is a collection object. It is an apparatus for separating and collecting the gas A and releasing the collected gas A. However, the difference from the first embodiment is that, as shown in FIG. 4, the gas cooling device and the heat exchange device that existed as the device configuration of the first embodiment are omitted, and the gas collection device 15 has a temperature of 15 ° C. or higher. The point is that the aqueous solution of the guest molecule is selected so that the aqueous solution can be cooled at a temperature to form a hydrate.

実施の形態2において選択する第四級アンモニウム塩の水溶液としては、臭化テトラisoペンチルアンモニウム(TiPAB)の水溶液または臭化テトラisoペンチルアンモニウムを含むニ以上の種類の第四級アンモニウム塩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、水和物生成温度を15℃以上の温度に調整することが容易であるからである。
臭化テトラisoペンチルアンモニウム以外の第四級アンモニウム塩の一つとしては、臭化テトラnブチルアンモニウムであることが好ましい。臭化テトラnブチルアンモニウムは比較的安価で入手し易いので、臭化テトラisoペンチルアンモニウムと臭化テトラnブチルアンモニウムとを適切に配合することにより、水和物生成温度を15℃以上の温度に調整することが容易であるとともに経済的に優れた気体を捕集し放出する方法を構成することができる。
以下、実施の形態2の各装置の構成を詳細に説明する。なお、各装置は実施の形態1で説明したものと基本的に同様のものであるので、以下においては実施の形態2の各装置が実施の形態1に示したものと同様であるかどうかを示すと共に特に異なる点があればこれについて説明する。
Examples of the aqueous solution of the quaternary ammonium salt selected in Embodiment 2 include an aqueous solution of tetraisopentylammonium bromide (TiPAB) or an aqueous solution of two or more kinds of quaternary ammonium salts containing tetraisopentylammonium bromide. preferable. This is because the tetraisopentylammonium bromide has a harmonic melting point of 30 ° C., and it is easy to adjust the hydrate formation temperature to a temperature of 15 ° C. or higher.
One of the quaternary ammonium salts other than tetraisopentylammonium bromide is preferably tetra-n-butylammonium bromide. Since tetra-n-butylammonium bromide is relatively inexpensive and easy to obtain, by properly blending tetraisopentylammonium bromide and tetra-n-butylammonium bromide, the hydrate formation temperature can be raised to 15 ° C or higher. A method of collecting and releasing a gas that is easy to adjust and economically excellent can be configured.
Hereinafter, the configuration of each device according to the second embodiment will be described in detail. Since each device is basically the same as that described in the first embodiment, whether each device in the second embodiment is the same as that shown in the first embodiment will be described below. This will be described if there are any differences.

<気体捕集装置>
気体捕集装置15は、気体放出装置17から導入した第四級アンモニウム塩の水溶液と混合気体を混合し、15℃より高い温度で冷却し、気体Aを含む水和物を生成させることによって混合気体から気体Aを捕集する。そして、気体捕集装置15は、水和物のスラリーを生成させる機能を有している。
このような機能を有する気体捕集装置15は、実施の形態1で説明したのと同様に、混合器、水和物スラリー生成器、分離器を備えている(図2参照)。
<Gas collector>
The gas collection device 15 is mixed by mixing an aqueous solution of a quaternary ammonium salt introduced from the gas release device 17 and a mixed gas, cooling at a temperature higher than 15 ° C., and generating a hydrate containing the gas A. Gas A is collected from the gas. The gas collection device 15 has a function of generating a hydrate slurry.
The gas collection device 15 having such a function includes a mixer, a hydrate slurry generator, and a separator as described in the first embodiment (see FIG. 2).

〔混合器〕
実施の形態1に示したものと同様である。
[Mixer]
This is the same as that shown in the first embodiment.

〔水和物スラリー生成器〕
水和物スラリー生成器は、冷却機能を備えており、混合器で混合された第四級アンモニウム塩の水溶液と混合気体を含む水溶液を冷却して気体Aと第四級アンモニウム塩をゲストとして含む包接水和物を生成する。この点は、実施の形態1のものと同様である。
[Hydrate slurry generator]
The hydrate slurry generator has a cooling function, and cools an aqueous solution containing an aqueous solution of a quaternary ammonium salt mixed with a mixer and a mixed gas, and contains gas A and a quaternary ammonium salt as a guest. Inclusion hydrate is produced. This is the same as in the first embodiment.

実施の形態2の水和物スラリー生成器においては、水溶液を冷却する冷却温度は15℃より高い温度とする。つまり生成するスラリーの温度が15℃より高い温度になるようにする。冷却温度を15℃より高い温度で冷却するようにすれば、例えば1年間のうち、外気温が15℃以上になる季節(例えば春季や夏季)においては、水溶液を、格段の冷却装置を必要とすることなく又は冷却装置が必要な場合であってもその冷却装置の運転負荷を軽減しつつ、外気の熱エネルギーを利用して水溶液を冷却することができる。
なお、水和物スラリー生成器には攪拌機構を設けるのが好ましい。
水和物スラリー生成器においては、冷却によって包接水和物が生成され、攪拌が行われることにより、包接水和物粒子が水溶液に分散した水和物スラリーが生成される。
In the hydrate slurry generator of the second embodiment, the cooling temperature for cooling the aqueous solution is higher than 15 ° C. That is, the temperature of the slurry to be generated is set to a temperature higher than 15 ° C. If the cooling temperature is set to a temperature higher than 15 ° C., for example, in a season in which the outside air temperature is 15 ° C. or more (for example, spring or summer) in one year, a special cooling device is required for the aqueous solution. Even if it is a case where a cooling device is required, the aqueous solution can be cooled using the thermal energy of the outside air while reducing the operating load of the cooling device.
The hydrate slurry generator is preferably provided with a stirring mechanism.
In the hydrate slurry generator, clathrate hydrate is produced by cooling, and stirring is performed to produce a hydrate slurry in which clathrate hydrate particles are dispersed in an aqueous solution.

〔分離器〕
分離器は、実施の形態1のものと同様である。
[Separator]
The separator is the same as that of the first embodiment.

<気体放出装置>
気体放出装置17は、実施の形態1のものと同様である。
<Gas release device>
The gas discharge device 17 is the same as that in the first embodiment.

図5は気体分離装置を構成する各装置の機能と各装置を通過する気体、水溶液、スラリーの様子を模式的に示したものである。以下においては、上記のように構成された気体分離装置によって混合気体から気体Aを分離する方法を、図5を参照しながら説明する。
捕集目的である気体A、例えば二酸化炭素を含む混合気体を気体捕集装置15に導入し(図5参照)、混合器によって第四級アンモニウム塩の水溶液と混合し、混合気体を水溶液に溶解する。
混合器によって第四級アンモニウム塩の水溶液に混合気体が溶解された後、混合流体はポンプによって水和物スラリー生成器に送られる。水和物スラリー生成器においては、混合流体を15℃より高い温度で冷却して気体Aと第四級アンモニウム塩をゲストとして含む包接水和物を生成する。生成器内で攪拌が行われることにより、包接水和物粒子が水溶液に分散した水和物スラリーが生成される。
水和物スラリー生成器で生成された水和物スラリーと未反応の残気体が分離器に供給され、水和物スラリーと未反応の残気体が分離される。この残気体に気体Aが残存している場合には、例えば残存量が一定以下になるまで、混合気体として再循環して利用する。
分離された水和物スラリーは、気体放出装置17に導入され、気体放出装置17においてさらに加熱される(図5参照)。この加熱によって、水和物が融解し、水和物に捕集されていた気体Aが放出される。気体Aが放出されることにより、気体放出装置17には気体Aと水溶液からなる混合流体が存在することになり、この混合流体は図示しない第2分離器に導入され、水溶液と気体Aとに分離される。分離された水溶液は熱交換装置に送られ、分離された気体Aは排出され、適宜貯槽等に貯留されるか、又は次の処理プロセスに導入される。
FIG. 5 schematically shows the function of each device constituting the gas separation device and the state of the gas, aqueous solution, and slurry passing through each device. Hereinafter, a method of separating the gas A from the mixed gas by the gas separation device configured as described above will be described with reference to FIG.
Gas A, which is the purpose of collection, for example, a mixed gas containing carbon dioxide is introduced into the gas collecting device 15 (see FIG. 5), mixed with an aqueous solution of a quaternary ammonium salt by a mixer, and the mixed gas is dissolved in the aqueous solution. To do.
After the mixed gas is dissolved in the aqueous solution of the quaternary ammonium salt by the mixer, the mixed fluid is sent to the hydrate slurry generator by a pump. In the hydrate slurry generator, the mixed fluid is cooled at a temperature higher than 15 ° C. to produce an clathrate hydrate containing gas A and a quaternary ammonium salt as a guest. By stirring in the generator, a hydrate slurry in which clathrate hydrate particles are dispersed in an aqueous solution is generated.
The hydrate slurry generated by the hydrate slurry generator and the unreacted residual gas are supplied to the separator, and the hydrate slurry and the unreacted residual gas are separated. When the gas A remains in the residual gas, it is recirculated and used as a mixed gas, for example, until the residual amount becomes a certain amount or less.
The separated hydrate slurry is introduced into the gas release device 17 and further heated in the gas release device 17 (see FIG. 5). By this heating, the hydrate melts and the gas A collected in the hydrate is released. When the gas A is released, a mixed fluid composed of the gas A and the aqueous solution exists in the gas release device 17, and this mixed fluid is introduced into a second separator (not shown), and the aqueous solution and the gas A are converted into the aqueous solution and the gas A. To be separated. The separated aqueous solution is sent to a heat exchange device, and the separated gas A is discharged and stored in a storage tank or the like as appropriate, or introduced into the next treatment process.

実施の形態2においては、第四級アンモニウム塩の水溶液として上記のものを用いることにより、水和物生成温度を15℃以上の温度に調整し易く、下記の効果がある。
すなわち、実施の形態2によれば、気体捕集装置15における水溶液を冷却する温度が15℃以上なので、例えば1年間のうち、外気温が15℃以上になる季節(例えば春季や夏季)においては、水溶液を、格段の冷却装置を必要とすることなく又は冷却装置が必要な場合であってもその冷却装置の運転負荷を軽減しつつ、外気の熱エネルギーを利用して水溶液を冷却することができる。これにより、エネルギー消費が相対的に少なくなり、効率的且つ経済的で、従ってより現実的な適用に耐え得る気体捕集が可能になる。また、実施形態1において不可欠であった熱交換装置を省略できるので、気体を捕集し放出する際に、エネルギーを連続的に節減することができる。
In Embodiment 2, by using the above-mentioned aqueous solution of the quaternary ammonium salt, the hydrate formation temperature can be easily adjusted to a temperature of 15 ° C. or more, and the following effects are obtained.
That is, according to the second embodiment, the temperature for cooling the aqueous solution in the gas collecting device 15 is 15 ° C. or higher, and thus, for example, in a season in which the outside air temperature is 15 ° C. or higher in one year (for example, spring or summer). The aqueous solution can be cooled using the thermal energy of the outside air while reducing the operating load of the cooling device without requiring a special cooling device or even when a cooling device is required. it can. This allows for relatively low energy consumption, gas collection that is efficient and economical and thus can withstand more realistic applications. In addition, since the heat exchange device that is indispensable in the first embodiment can be omitted, energy can be continuously saved when gas is collected and released.

図34示す気体捕集装置と気体放出装置を用いて、特定の気体を含む混合気体から該気体を分離する実験を行った。
実験方法、用いた試験水溶液、試験混合気体は以下の通りである。
Using the gas collection device and the gas release device shown in FIG. 34, an experiment was conducted to separate the gas from a mixed gas containing a specific gas.
The experimental method, the test aqueous solution used, and the test gas mixture are as follows.

[気体分離実験方法]
混合器を兼ねた水和物スラリー生成器に第四級アンモニウム塩の水溶液(以下試験水溶液という)を充填する。この試験水溶液を充填した水和物スラリー生成器に混合気体を導入し30℃にて0.5MPaに昇圧した状態で混合気体供給配管に設けたバルブを閉じ、水和物スラリー生成器の熱交換部に冷媒を供給し、水和物スラリー生成器内部の液相部を攪拌しながら30℃から試験温度(15℃、20℃)にまで冷却する。
冷却により第四級アンモニウム塩と気体を含む水和物が生成され、気体が捕集されることにより水和物スラリー生成器内部の圧力が徐々に低下する。
水和物スラリー生成器内部の圧力低下が終了した後、水和物スラリー生成器内から残留している残気体を抜き出し、残気体のガス組成をガスクロマトグラフにより測定した。また、水和物スラリー生成器から水和物スラリーを抜き出し気体放出装置へ導入し、熱交換部に熱媒体を供給して水和物スラリーを加熱して水和物を融解し、捕集した気体を放出させる。そして、放出された気体(回収気体という)を抜き出し、回収気体のガス組成をガスクロマトグラフにより測定した。
[Gas separation experiment method]
A hydrate slurry generator that also serves as a mixer is filled with an aqueous solution of a quaternary ammonium salt (hereinafter referred to as a test aqueous solution). The mixed gas was introduced into the hydrate slurry generator filled with this aqueous test solution, and the valve provided on the mixed gas supply pipe was closed while the pressure was increased to 0.5 MPa at 30 ° C., and the heat exchange part of the hydrate slurry generator The refrigerant is supplied to the hydrate slurry generator and cooled from 30 ° C. to the test temperature (15 ° C., 20 ° C.) while stirring the liquid phase part inside the hydrate slurry generator.
A hydrate containing a quaternary ammonium salt and a gas is generated by cooling, and the pressure inside the hydrate slurry generator is gradually reduced by collecting the gas.
After the pressure drop inside the hydrate slurry generator was completed, the residual gas remaining was extracted from the hydrate slurry generator, and the gas composition of the residual gas was measured by a gas chromatograph. In addition, the hydrate slurry was extracted from the hydrate slurry generator, introduced into the gas discharge device, and the hydrate slurry was melted by heating the hydrate slurry by supplying a heat medium to the heat exchange unit, and collected. The gas is released. Then, the released gas (referred to as recovered gas) was extracted, and the gas composition of the recovered gas was measured by a gas chromatograph.

[試験水溶液]
(1)臭化テトラisoペンチルアンモニウム(TiPAB)5wt%水溶液
(2)臭化テトラisoペンチルアンモニウム(TiPAB)2.5wt%と臭化テトラnブチルアンモニウム(TBAB)2.5wt%の混合水溶液
(3)比較例として、臭化テトラnブチルアンモニウム(TBAB)5wt%の混合水溶液
[Test aqueous solution]
(1) Tetraisopentyl ammonium bromide (TiPAB) 5 wt% aqueous solution (2) Tetraisopentyl ammonium bromide (TiPAB) 2.5 wt% mixed aqueous solution of tetra n butyl ammonium bromide (TBAB) 2.5 wt% (3 ) As a comparative example, a mixed aqueous solution of tetra n-butylammonium bromide (TBAB) 5 wt%

[試験混合気体]
二酸化炭素を5%含む混合気体(例えば高炉ガスを模擬した混合気体)
分離対象ガスは、二酸化炭素である。
[Test gas mixture]
Mixed gas containing 5% carbon dioxide (for example, mixed gas simulating blast furnace gas)
The separation target gas is carbon dioxide.

実験結果を表1に示す。

Figure 0004915399
The experimental results are shown in Table 1.
Figure 0004915399

表1に示すように、臭化テトラisoペンチルアンモニウム(TiPAB)5wt%水溶液又は臭化テトラisoペンチルアンモニウム(TiPAB)2.5wt%と臭化テトラnブチルアンモニウム(TBAB)2.5wt%の混合水溶液を用いて、目的気体の捕集と放出を行うことにより、混合気体から二酸化炭素を選択的に捕集し回収気体中の二酸化炭素濃度を高めて濃縮できることを確認できた。
また、冷却温度が低いほど目的気体を多く捕集できることを確認できた。
他方、比較例の臭化テトラnブチルアンモニウム(TBAB)5wt%の水溶液を用いた場合、水溶液への二酸化炭素の溶解により、回収気体中の二酸化炭素濃度が試験混合気体の実験前の濃度より若干高くなるが、冷却温度が20℃または15℃の条件では、臭化テトラnブチルアンモニウムの水和物が生成せず、水和物を生成することにより目的気体を捕集することはできなかったか、捕集できたかどうか明確に確認できなかった。
As shown in Table 1, tetraisopentylammonium bromide (TiPAB) 5 wt% aqueous solution or tetraisopentylammonium bromide (TiPAB) 2.5 wt% and tetranbutylammonium bromide (TBAB) 2.5 wt% mixed aqueous solution It was confirmed that carbon dioxide can be selectively collected from the mixed gas and concentrated by increasing the concentration of carbon dioxide in the recovered gas by collecting and releasing the target gas.
It was also confirmed that the lower the cooling temperature, the more the target gas can be collected.
On the other hand, when the aqueous solution of tetra n-butylammonium bromide (TBAB) 5 wt% of the comparative example was used, the concentration of carbon dioxide in the recovered gas was slightly higher than the concentration of the test gas mixture before the experiment due to the dissolution of carbon dioxide in the aqueous solution. Although the temperature was higher, under the conditions of cooling temperature of 20 ° C or 15 ° C, tetra n-butylammonium bromide hydrate was not formed, and could the target gas be collected by forming the hydrate? I was not able to confirm clearly whether it was able to collect.

本発明の実施の形態1に係る気体分離装置の説明図である。It is explanatory drawing of the gas separation apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1に示した気体分離装置の一部の詳細説明図である。FIG. 2 is a detailed explanatory diagram of a part of the gas separation device shown in FIG. 1. 本発明の実施の形態1における気体分離方法の説明図である。It is explanatory drawing of the gas separation method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る気体分離装置の説明図である。It is explanatory drawing of the gas separation apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における気体分離方法の説明図である。It is explanatory drawing of the gas separation method in Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 気体冷却装置
3 気体捕集装置
5 熱交換装置
7 気体放出装置
9 混合器
11 水和物スラリー生成器
13 分離器
15 気体捕集装置
17 気体放出装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas cooling device 3 Gas collection device 5 Heat exchange device 7 Gas discharge device 9 Mixer 11 Hydrate slurry generator 13 Separator 15 Gas collection device 17 Gas discharge device

Claims (10)

第四級アンモニウム塩をゲスト分子として含む水和物を用いて気体を捕集し放出する方法であって、
前記ゲスト分子の水溶液を気体と接触させ、0℃より高い温度で冷却することにより、気体を捕集した水和物を生成させ、更にその水和物が前記水溶液又は水に分散又は懸濁してなるスラリーを生成させる第1の工程と、
第1の工程において生成されたスラリーを加熱し、その中の水和物を融解させることにより、その水和物が捕集していた気体を放出させるとともに、前記ゲスト分子の水溶液を生成させる第2の工程とを有し、
第1の工程において生成されたスラリーの一部又は全部と第2の工程において生成された前記ゲスト分子の水溶液の一部又は全部とを熱交換させ、該熱交換によって冷却された前記ゲスト分子の水溶液を前記第1の工程におけるゲスト分子の水溶液の一部又は全部として利用し、前記熱交換によって加熱されたスラリーを前記第2の工程におけるスラリーの一部又は全部として利用するようにしたことを特徴とする気体を捕集し放出する方法。
A method of collecting and releasing gas using a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule,
The aqueous solution of the guest molecule is brought into contact with a gas and cooled at a temperature higher than 0 ° C. to generate a hydrate that collects the gas, and the hydrate is dispersed or suspended in the aqueous solution or water. A first step of generating a slurry comprising:
The slurry produced in the first step is heated to melt the hydrate therein, thereby releasing the gas collected by the hydrate and producing an aqueous solution of the guest molecule. 2 processes,
A part or all of the slurry generated in the first step and a part or all of the aqueous solution of the guest molecules generated in the second step are subjected to heat exchange, and the guest molecules cooled by the heat exchange The aqueous solution is used as part or all of the aqueous solution of guest molecules in the first step, and the slurry heated by the heat exchange is used as part or all of the slurry in the second step. A method of collecting and releasing a characteristic gas.
第1の工程は、前記ゲスト分子の水溶液と気体とを混合又は攪拌するとともに7℃以下の温度で冷却する工程を有し、第2の工程は、第1の工程において生成されたスラリーを15℃以上の温度で加熱する工程を有することを特徴とする請求項1に記載の気体を捕集し放出する方法。   The first step has a step of mixing or stirring the aqueous solution of the guest molecule and the gas and cooling at a temperature of 7 ° C. or less, and the second step is for the slurry generated in the first step to be 15%. The method for collecting and releasing a gas according to claim 1, further comprising a step of heating at a temperature of not lower than ° C. 第1の工程は、前記ゲスト分子の水溶液と気体とを混合又は攪拌するとともに15℃以上の温度で冷却する工程を有することを特徴とする請求項1に記載の気体を捕集し放出する方法。   The method for collecting and releasing a gas according to claim 1, wherein the first step includes a step of mixing or stirring the aqueous solution of the guest molecule and the gas and cooling at a temperature of 15 ° C. or more. . 前記ゲスト分子の水溶液が、テトラisoペンチルアンモニウム塩又はテトラisoペンチルアンモニウム塩を含む二以上の種類の第四級アンモニウム塩を溶質として含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の気体を捕集し放出する方法。   The aqueous solution of the guest molecule contains two or more kinds of quaternary ammonium salts containing tetraisopentylammonium salt or tetraisopentylammonium salt as a solute. A method of collecting and releasing gas. 第1の工程において前記ゲスト分子の水溶液を冷却するために用いられる熱エネルギーの一部又は全部が、冷熱を予め保有している領域から取り出される熱エネルギーであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の気体を捕集し放出する方法。   The thermal energy used for cooling the aqueous solution of the guest molecule in the first step is part or all of thermal energy extracted from a region in which cold is held in advance. 4. A method for collecting and releasing the gas according to any one of 4 above. 第2の工程において水和物のスラリーを加熱するために用いられる熱エネルギーの一部又は全部が、大気又はその他の外部若しくは周囲の環境から伝達される熱エネルギーであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の気体を捕集し放出する方法。   A part or all of the thermal energy used to heat the hydrate slurry in the second step is thermal energy transferred from the atmosphere or other external or ambient environment. A method for collecting and releasing the gas according to any one of 1 to 5. 第四級アンモニウム塩をゲスト分子として含む水和物を用いて気体を捕集し放出する装置であって、An apparatus for collecting and releasing gas using a hydrate containing a quaternary ammonium salt as a guest molecule,
前記ゲスト分子の水溶液を気体と接触させ、0℃より高い温度で冷却し、これにより気体を捕集した水和物を生成し、更にその水和物が前記水溶液又は水に分散又は懸濁してなるスラリーを生成する気体捕集装置と、  An aqueous solution of the guest molecule is brought into contact with a gas and cooled at a temperature higher than 0 ° C., thereby generating a hydrate that collects the gas, and the hydrate is dispersed or suspended in the aqueous solution or water. A gas collector for producing a slurry,
該気体捕集装置において生成したスラリーを加熱し、そのスラリーの中の水和物を融解し、これにより気体を放出するとともに、前記ゲスト分子の水溶液を生成する気体放出装置と、  A gas release device that heats the slurry generated in the gas collector, melts hydrates in the slurry, thereby releasing a gas, and generating an aqueous solution of the guest molecule;
該気体放出装置内で生成した前記ゲスト分子の水溶液の一部又は全部と前記気体捕集装置内で生成したスラリーの一部又は全部との熱交換を行う熱交換装置と、  A heat exchange device that performs heat exchange between a part or all of the aqueous solution of the guest molecules generated in the gas release device and a part or all of the slurry generated in the gas collector;
該熱交換装置によって冷却された前記ゲスト分子の水溶液を前記気体捕集装置に供給する第1供給装置と、  A first supply device for supplying an aqueous solution of the guest molecules cooled by the heat exchange device to the gas collection device;
前記熱交換装置によって加熱された前記スラリーを前記気体放出装置に供給する第2供給装置と、を備えることを特徴とする気体を捕集し放出する装置。  And a second supply device for supplying the slurry heated by the heat exchange device to the gas release device, and a device for collecting and releasing the gas.
前記ゲスト分子の水溶液が、テトラisoペンチルアンモニウム塩又はテトラisoペンチルアンモニウム塩を含む二以上の種類の第四級アンモニウム塩を溶質として含むことを特徴とする請求項7に記載の気体を捕集し放出する装置。  8. The gas according to claim 7, wherein the aqueous solution of the guest molecule contains tetraisopentylammonium salt or two or more kinds of quaternary ammonium salt containing tetraisopentylammonium salt as a solute. Emitting device. 前記気体捕集装置内で前記ゲスト分子の水溶液を冷却するために用いられる熱エネルギーの一部又は全部が、液化天然ガスの貯蔵設備、井戸又は地下水を貯蔵する地層から取り出した熱エネルギーであることを特徴とする請求項7又は8に記載の気体を捕集し放出する装置。Part or all of the thermal energy used for cooling the aqueous solution of the guest molecules in the gas collector is thermal energy extracted from a storage facility for liquefied natural gas, a well, or a formation for storing groundwater. An apparatus for collecting and releasing a gas according to claim 7 or 8. 前記気体放出装置内で水和物のスラリーを加熱するために用いられる熱エネルギーの一部又は全部が、大気又はその他の外部若しくは周囲の環境から伝達される熱エネルギーであることを特徴とする請求項7乃至9のいずれかに記載の気体を捕集し放出する装置。Part or all of the thermal energy used to heat the hydrate slurry in the gas release device is thermal energy transferred from the atmosphere or other external or ambient environment. Item 10. A device for collecting and releasing the gas according to any one of Items 7 to 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8647413B2 (en) * 2009-10-30 2014-02-11 General Electric Company Spray process for the recovery of CO2 from a gas stream and a related apparatus
JP2011173744A (en) * 2010-02-23 2011-09-08 Jfe Engineering Corp Device and method for separation of carbon dioxide
JP6170366B2 (en) * 2013-07-26 2017-07-26 株式会社Ihi Carbon dioxide recovery method and recovery apparatus
JP6280474B2 (en) * 2014-09-16 2018-02-14 Jfeエンジニアリング株式会社 Gas separation device and gas separation method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10213296A (en) * 1997-01-27 1998-08-11 I H I Plantec:Kk Bog disposal device of lng storing facility
JP3992774B2 (en) * 1997-02-06 2007-10-17 石川島プラント建設株式会社 Gas storage facility using natural gas hydrate
JPH10238698A (en) * 1997-02-27 1998-09-08 I H I Plantec:Kk Town gas storage satellite base based on hydrate
JP3407658B2 (en) * 1998-06-11 2003-05-19 日本鋼管株式会社 Hydrate production method and apparatus
JP3826176B2 (en) * 2001-08-23 2006-09-27 独立行政法人産業技術総合研究所 Gaseous separating agent and method and apparatus for separating and concentrating gas
JP2006206635A (en) * 2005-01-25 2006-08-10 Jfe Engineering Kk Method for separating and refining methane and apparatus for separating and refining methane
KR20080033534A (en) * 2005-08-09 2008-04-16 엑손모빌 리서치 앤드 엔지니어링 컴퍼니 Tetraorganoammonium and tetraorganophosphonium salts for acid gas scrubbing process

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