JP5608596B2

JP5608596B2 - Temperature and humidity control device and carbon dioxide gas separation system

Info

Publication number: JP5608596B2
Application number: JP2011071370A
Authority: JP
Inventors: 一成田中; 幹洋林
Original assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2031-03-29
Also published as: JP2012207802A

Description

本発明は、ガス体の温度と相対湿度を調節する温度湿度調節装置、およびこの温度湿度調節装置を備える二酸化炭素ガス分離システムに関する。 The present invention relates to a temperature / humidity adjusting device that adjusts the temperature and relative humidity of a gas body, and a carbon dioxide gas separation system including the temperature / humidity adjusting device.

従来、分離膜を用いた分離装置がめざましく発展してきている。
この分離装置の一つとして、たとえば、特許文献１に記載された炭酸ガスの分離装置が知られている。この分離装置は、化石燃料などを燃焼させて生じた燃焼排ガスから水を分離する除湿部と、水を分離された燃焼排ガスから二酸化炭素ガスを分離するＣＯ_２分離部とを備えている。
除湿部には、Ｈ_２Ｏの選択分離膜が設けられている。選択分離膜を挟んで燃焼排ガス側の圧力を高くすることで、選択分離膜から透過ガス（（Ｈ_２Ｏ）_４）が除去される。水を分離された燃焼排ガスはＣＯ_２分離部に導かれる。ＣＯ_２分離部には、ＣＯ_２の選択分離膜が設けられている。選択分離膜を挟んで燃焼排ガス側の圧力を高くすることで、選択分離膜から透過ガス（（Ｃ_２Ｏ）_５）が除去される。 Conventionally, a separation apparatus using a separation membrane has been remarkably developed.
As one of the separation devices, for example, a carbon dioxide gas separation device described in Patent Document 1 is known. The separation device includes a dehumidifying unit that separates water from combustion exhaust gas generated by burning fossil fuel and the like, and a CO ₂ separation unit that separates carbon dioxide gas from the combustion exhaust gas from which water has been separated.
In the dehumidifying part, a selective separation membrane of H ₂ O is provided. By increasing the pressure on the combustion exhaust gas side across the selective separation membrane, the permeated gas ((H ₂ O) ₄ ) is removed from the selective separation membrane. The combustion exhaust gas from which water has been separated is guided to the CO ₂ separation section. The CO ₂ separation unit is provided with a CO ₂ selective separation membrane. By increasing the pressure on the combustion exhaust gas side across the selective separation membrane, the permeated gas ((C ₂ O) ₅ ) is removed from the selective separation membrane.

このように、従来の分離膜を用いた分離装置では、ＣＯ_２の選択分離膜が水分に対して弱いので、分離膜でＣＯ_２を分離する前に水分を除去することが行われている。
このような従来の分離膜には、一般的に分子の大きさ程度の孔が多数形成されていて、いわゆる分子篩を構成している。このため、小さい分子ほど分離膜により分離されやすくなり、大きさがほぼ等しい分子が複数種類ある場合には分離ガスの純度が低くなったり、大きさが小さくない分子を選択して分離することができないという問題がある。 As described above, in the conventional separation apparatus using the separation membrane, the selective separation membrane of CO ₂ is weak against moisture. Therefore, moisture is removed before the separation of CO ₂ by the separation membrane.
Such a conventional separation membrane generally has a large number of pores of about the size of a molecule, and constitutes a so-called molecular sieve. For this reason, smaller molecules are more likely to be separated by the separation membrane, and when there are multiple types of molecules that are approximately the same size, the purity of the separation gas may be lowered, or molecules that are not smaller in size may be selected and separated. There is a problem that you can not.

これに対して、たとえば、特許文献２に記載された高分子膜（分離膜）は、二酸化炭素ガスだけを化学反応で選択的に透過させて分離するため、分離ガスの純度を高くできる特徴がある。その一方で、相対湿度が８０％前後とかなり高く、かつ、６０℃前後という比較的高い温度で二酸化炭素ガスの分離性能が高まるという特異な性質がある。このため、この高分子膜を用いた二酸化炭素ガス分離システムにおいては、原料ガス（ガス体）中の相対湿度と温度とを安定的に維持する必要がある。 On the other hand, for example, the polymer membrane (separation membrane) described in Patent Document 2 is characterized in that only the carbon dioxide gas is selectively permeated and separated by a chemical reaction, so that the purity of the separation gas can be increased. is there. On the other hand, the relative humidity is as high as about 80%, and the carbon dioxide gas separation performance is enhanced at a relatively high temperature of about 60 ° C. For this reason, in the carbon dioxide gas separation system using this polymer membrane, it is necessary to stably maintain the relative humidity and temperature in the raw material gas (gas body).

特開平０４−６６１０７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 04-66107 特開平２０１０−１４９０２６号公報JP 2010-149026 A

一般的に、原料ガス中の相対湿度を上げるために、原料ガス中に水蒸気を吹き込むことが行われている。しかしながら、この水蒸気を吹き込む方法では、相対湿度を高精度に調節するのは難しい。 In general, in order to increase the relative humidity in the raw material gas, water vapor is blown into the raw material gas. However, with this method of blowing water vapor, it is difficult to adjust the relative humidity with high accuracy.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、ガス体の温度および相対湿度を高精度に調節することができる温度湿度調節装置、およびこの温度湿度調節装置を備える二酸化炭素ガス分離システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and is a temperature / humidity adjustment device capable of adjusting the temperature and relative humidity of a gas body with high accuracy, and carbon dioxide provided with the temperature / humidity adjustment device. An object is to provide a gas separation system.

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の温度湿度調節装置は、水蒸気を含むガス体を目標温度に調節するとともに前記ガス体を目標相対湿度に調節する温度湿度調節装置であって、内部に水を収容し、前記ガス体を前記水に通して第一の温度調節ガス体とする収容部と、前記水の温度を調節する水温度調節部と、前記第一の温度調節ガス体を加熱して第二の温度調節ガス体とするガス体温度調節部と、前記水の温度を測定する水温度センサおよび前記第二の温度調節ガス体の温度を測定するガス体温度センサを有する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第一の温度調節ガス体の露点である第一の露点を測定する露点測定部を有し、前記制御部は、前記水温度センサで測定された温度が、前記目標温度および前記目標相対湿度における前記ガス体の露点となるように前記水温度調節部を制御するとともに、前記ガス体温度センサで測定された温度が前記目標温度となるように前記ガス体温度調節部を制御し、前記第一の露点が、前記目標温度および前記目標相対湿度における前記ガス体の露点である第二の露点より所定の値以上小さい場合には、前記第二の露点を所定の温度差分大きくすることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
A temperature / humidity adjusting apparatus according to the present invention is a temperature / humidity adjusting apparatus that adjusts a gas body containing water vapor to a target temperature and adjusts the gas body to a target relative humidity. A housing part that passes through the water and serves as a first temperature control gas body, a water temperature control part that controls the temperature of the water, and a second temperature control gas body that heats the first temperature control gas body and a body of gas temperature adjusting unit which, and a control unit having a gas body temperature sensor for measuring the temperature of the water temperature sensor and said second temperature adjusting gas body to measure the temperature of the water, wherein the control unit A dew point measuring unit that measures a first dew point that is a dew point of the first temperature control gas body, and the control unit is configured such that the temperature measured by the water temperature sensor is the target temperature and the target relative Said to be the dew point of the gas body in humidity Controls the temperature adjustment unit, the controls the gas body temperature adjusting unit so that the temperature measured by the body of gas temperature sensor becomes the target temperature, the first dew point, the target temperature and the target relative When the second dew point that is the dew point of the gas body in humidity is smaller than a predetermined value, the second dew point is increased by a predetermined temperature difference .

この発明によれば、目標温度および目標相対湿度におけるガス体の露点に調節された水をガス体が通ることで、第一の温度調節ガス体の温度はこの露点とほぼ等しくなるとともに、第一の温度調節ガス体はほぼ水分飽和する。この後で、第一の温度調節ガス体をガス体温度調節部により目標温度となるように加熱することで、第二の温度調節ガス体の相対湿度が目標相対湿度に調節される。 According to the present invention, the gas body passes the water adjusted to the dew point of the gas body at the target temperature and the target relative humidity, so that the temperature of the first temperature control gas body becomes substantially equal to the dew point, and the first The temperature control gas body is almost saturated with water. Thereafter, the relative humidity of the second temperature control gas body is adjusted to the target relative humidity by heating the first temperature control gas body to the target temperature by the gas body temperature control unit.

また、上記の温度湿度調節装置において、前記収容部内の前記水を攪拌する攪拌部を備えることがより好ましい。 In the temperature and humidity control apparatus, it is more preferable to include a stirring unit that stirs the water in the storage unit.

また、本発明の二酸化炭素ガス分離システムは、上記のいずれかに記載の温度湿度調節装置と、アミン化合物を有する分離膜と、二酸化炭素ガスを含む前記第二の温度調節ガス体を、前記分離膜の一方の面側の気圧を前記分離膜の他方の面側の気圧より高くした状態で、前記分離膜に沿って前記一方の面に供給するガス供給装置と、を備え、前記目標温度が５０℃以上１００℃以下、前記目標相対湿度が５０％以上１００％未満に設定されていることを特徴としている。この場合、分離膜のアミン化合物が効果的に二酸化炭素ガスと化学反応するようになる。 Further, the carbon dioxide gas separation system of the present invention includes the temperature and humidity control apparatus according to any one of the above, a separation membrane having an amine compound, and the second temperature control gas body containing carbon dioxide gas. while state pressure surface side was higher than the pressure on the other surface side of the separation membrane of the membrane, and a gas supply device for supplying to said one surface along said separation membrane, wherein the target temperature The target relative humidity is set to 50% or more and less than 100%. In this case, the amine compound in the separation membrane effectively chemically reacts with the carbon dioxide gas.

本発明において、請求項１に記載の温度湿度調節装置によれば、収容部において第一の温度調節ガス体をほぼ水分飽和させてから、第一の温度調節ガス体の絶対湿度を維持しつつ第一の温度調節ガス体の温度を高めることで、第二の温度調節ガス体を目標温度および目標相対湿度に精度良く調節することができる。また、ガス体温度調節部に入ってくる第一の温度調節ガス体を確実に水分飽和とすることで、ガス体温度調節部において、第二の温度調節ガス体を目標相対湿度に調節する精度をさらに高めることができる。
また、請求項２に記載の温度湿度調節装置によれば、水の温度をより均一にして、第二の温度調節ガス体を目標温度および目標相対湿度に精度良く調節することができる。
請求項３に記載の二酸化炭素ガス分離システムによれば、第二の温度調節ガス体から二酸化炭素ガスを効率良く分離することができる。 In the present invention, according to the temperature and humidity control apparatus of claim 1, the first temperature control gas body is substantially saturated with water in the housing portion, and then the absolute humidity of the first temperature control gas body is maintained. By raising the temperature of the first temperature control gas body, the second temperature control gas body can be accurately adjusted to the target temperature and the target relative humidity. In addition, by ensuring that the first temperature control gas body entering the gas body temperature control section is saturated with water, the gas body temperature control section can accurately adjust the second temperature control gas body to the target relative humidity. Can be further enhanced.
Further, according to the temperature and humidity adjusting apparatus according to claim 2, and the temperature of the water in a more uniform, it is possible to accurately adjust the second temperature regulating body of gas to the target temperature and target relative humidity.
According to the carbon dioxide gas separation system of claim 3 , carbon dioxide gas can be efficiently separated from the second temperature control gas body.

本発明の一実施形態の二酸化炭素ガス分離システムのブロック図である。It is a block diagram of the carbon dioxide gas separation system of one embodiment of the present invention. 同二酸化炭素ガス分離システムにおける温度湿度調節装置の説明図である。It is explanatory drawing of the temperature / humidity adjustment apparatus in the carbon dioxide gas separation system. 同二酸化炭素ガス分離システムの分離膜にガス体を透過させたときの、ガス体の温度に対する透過速度および選択性の関係を示す図である。It is a figure which shows the permeation | transmission speed with respect to the temperature of a gas body, and the relationship of selectivity when a gas body is permeate | transmitted to the separation membrane of the carbon dioxide gas separation system. 同二酸化炭素ガス分離システムの分離膜にガス体を透過させたときの、ガス体の相対湿度に対する選択性の関係を示す図である。It is a figure which shows the selectivity relationship with respect to the relative humidity of a gas body when making a gas body permeate | transmit the separation membrane of the carbon dioxide gas separation system.

以下、本発明に係る二酸化炭素ガス分離システム（以下、「分離システム」とも称する。）の一実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。本分離システムは、分離膜を用いて二酸化炭素ガスを含むガス体から二酸化炭素ガスを分離する装置である。分離システムは、たとえば石炭ガス化プラントや天然ガス採掘プラントなどで二酸化炭素ガスを分離するために用いることができる。このような場合には、ガス体は、二酸化炭素ガス以外に、水蒸気、水素ガス、メタンガスなどを含む。
図１に示すように、本実施形態の分離システム１は、前処理装置６と、本発明の温度湿度調節装置１０と、分離膜６０と、分離膜６０にガス体Ｇ_０を供給するガス供給装置７０とを備えている。
前処理装置６は、ガス体Ｇ_０から硫化ガスなどの不要成分を除去するためのものである。 Hereinafter, an embodiment of a carbon dioxide gas separation system (hereinafter also referred to as “separation system”) according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. This separation system is an apparatus for separating carbon dioxide gas from a gas body containing carbon dioxide gas using a separation membrane. The separation system can be used to separate carbon dioxide gas in, for example, a coal gasification plant or a natural gas mining plant. In such a case, the gas body contains water vapor, hydrogen gas, methane gas, etc. in addition to carbon dioxide gas.
As shown in FIG. 1, the separation system 1 of this embodiment includes a pretreatment device 6, a temperature and humidity control device 10 of the present invention, a separation membrane 60, and a gas supply that supplies a gas body G ₀ to the separation membrane 60. Device 70.
Preprocessing device 6 is for removing unnecessary components such as sulfide gas from the gas body G _0.

本温度湿度調節装置１０は、ガス体Ｇ_０を目標温度に調節するとともにガス体Ｇ_０を目標相対湿度に調節する装置である。この例では、分離膜６０を効果的に機能させるために、温度を調節する目標値である目標温度は５０℃以上１００℃以下に設定され、相対湿度を調節する目標値である目標相対湿度は５０％以上１００％未満に設定されている。
温度湿度調節装置１０は、図２に示すように、内部に水Ｗを収容するとともに、ガス体Ｇ_０を水Ｗに通して第一の温度調節ガス体Ｇ_１とする加湿槽（収容部）１１と、水Ｗの温度を調節する水温度調節部１２と、第一の温度調節ガス体Ｇ_１を加熱して第二の温度調節ガス体Ｇ_２とする熱交換器（ガス体温度調節部）１３と、水Ｗの温度を測定する水温度センサ１４および第二の温度調節ガス体Ｇ_２の温度を測定するガス体温度センサ１５を有する制御部１６とを備えている。 This temperature and humidity adjusting apparatus 10 is a device for adjusting the target relative humidity of the gas body G ₀ with adjusting the gas body G ₀ at the target temperature. In this example, in order for the separation membrane 60 to function effectively, the target temperature that is a target value for adjusting the temperature is set to 50 ° C. or more and 100 ° C. or less, and the target relative humidity that is the target value for adjusting the relative humidity is It is set to 50% or more and less than 100%.
As shown in FIG. 2, the temperature / humidity adjusting apparatus 10 contains water W inside, and a humidifying tank (accommodating part) that passes the gas body G ₀ through the water W to form the first temperature-controlled gas body G _1. 11, a water temperature adjusting unit 12 that adjusts the temperature of the water W, and a heat exchanger (gas body temperature adjusting unit) that heats the first temperature adjusting gas body G ₁ to form the second temperature adjusting gas body G _2. ) and 13, and a control unit 16 having a body of gas temperature sensor 15 for measuring the water temperature sensor 14 and second temperature of the temperature regulating body of gas G ₂ for measuring the temperature of the water W.

第一の温度調節ガス体Ｇ_１は、ガス体Ｇ_０が水Ｗにより加熱または冷却されるとともに水分飽和に調湿されたものである。
加湿槽１１内には、加湿槽１１内にガス体Ｇ_０を供給する第一の搬送管２１、および、加湿槽１１内から第一の温度調節ガス体Ｇ_１を搬出する第二の搬送管２２が接続されている。また、加湿槽１１内には、前述の水温度センサ１４、および水Ｗを攪拌する攪拌部２３が設けられている。 First temperature regulating body of gas G ₁ are those gases member G ₀ is moistened adjusted to moisture saturation while being heated or cooled by water W.
The humidification chamber 11, the humidifying vessel first supplying gas body G ₀ within 11 of the transfer tube 21, and a second conveying tubes for unloading the first temperature control gas body G ₁ from the humidifying tank 11 22 is connected. Further, in the humidifying tank 11, the above-described water temperature sensor 14 and a stirring unit 23 that stirs the water W are provided.

加湿槽１１内に供給されるガス体Ｇ_０は、後の工程で分離膜６０を透過させるために、ポンプや減圧弁などの圧力調節機により、たとえば、２．５〜４．０ＭＰａ程度の圧力に高められている。
水温度センサ１４としては、熱電対やサーミスタなどの公知のものを用いることができる。水温度センサ１４は、変換装置２４を介して制御部本体２５に接続されている。水温度センサ１４で電位差などとして測定された水Ｗの温度は、変換装置２４により所定の電気信号に変換されて制御部本体２５に送信される。
攪拌部２３は、本実施形態では加湿槽１１の底部に配置されたプロペラ２３ａをモータ２３ｂで回転させるものが用いられている。ただし、攪拌部２３としては、このいわゆるプロペラ式の撹拌装置以外にも、ポンプ式など様々な仕様のものを用いることができる。
加湿槽１１の外周面には、断熱部材１１ａが取り付けられている。 The gas body G ₀ supplied into the humidification tank 11 is, for example, a pressure of about 2.5 to 4.0 MPa by a pressure regulator such as a pump or a pressure reducing valve in order to permeate the separation membrane 60 in a later step. Has been enhanced.
As the water temperature sensor 14, a known one such as a thermocouple or a thermistor can be used. The water temperature sensor 14 is connected to the control unit main body 25 via the conversion device 24. The temperature of the water W measured as a potential difference by the water temperature sensor 14 is converted into a predetermined electrical signal by the conversion device 24 and transmitted to the control unit body 25.
In the present embodiment, the stirring unit 23 uses a motor 23b that rotates a propeller 23a disposed at the bottom of the humidifying tank 11. However, as the stirring unit 23, various types such as a pump type can be used in addition to the so-called propeller type stirring device.
A heat insulating member 11 a is attached to the outer peripheral surface of the humidifying tank 11.

本実施形態では、水温度調節部１２および熱交換器１３の熱源として、水やガスなどの熱媒体および冷媒体が共通に用いられている。熱媒体としてはたとえば９０℃に調節された水（湯）、冷媒体としてはたとえば１０℃に調節された水を用いることができる。
熱媒体、冷媒体は、熱媒体供給管２８、冷媒体供給管２９によりそれぞれ供給される。熱媒体供給管２８には不図示の加熱装置が設けられていて、熱媒体は加熱装置により一定の温度に加熱されている。同様に、冷媒体供給管２９には不図示の冷却装置が設けられていて、冷媒体は冷却装置により一定の温度に冷却されている。
熱媒体供給管２８中の熱媒体の温度、および、冷媒体供給管２９中の冷媒体の温度は、冷媒温度計３０により測定されている。冷媒温度計３０による測定結果は、所定の電気信号に変換されて制御部本体２５に送信される。 In the present embodiment, a heat medium such as water or gas and a refrigerant body are commonly used as heat sources for the water temperature adjusting unit 12 and the heat exchanger 13. For example, water (hot water) adjusted to 90 ° C. can be used as the heat medium, and water adjusted to 10 ° C. can be used as the refrigerant body.
The heat medium and the refrigerant body are supplied through a heat medium supply pipe 28 and a refrigerant body supply pipe 29, respectively. The heating medium supply pipe 28 is provided with a heating device (not shown), and the heating medium is heated to a constant temperature by the heating device. Similarly, the coolant supply pipe 29 is provided with a cooling device (not shown), and the coolant is cooled to a constant temperature by the cooling device.
The temperature of the heat medium in the heat medium supply pipe 28 and the temperature of the refrigerant body in the refrigerant body supply pipe 29 are measured by a refrigerant thermometer 30. A measurement result obtained by the refrigerant thermometer 30 is converted into a predetermined electric signal and transmitted to the control unit main body 25.

水温度調節部１２は、熱媒体供給管２８の端部に接続され熱媒体流量調節バルブ３３が設けられた第一の熱媒体分岐管３４、および、冷媒体供給管２９の端部に接続され冷媒体流量調節バルブ３５が設けられた第一の冷媒体分岐管３６を有している。
第一の熱媒体分岐管３４および第一の冷媒体分岐管３６は、図示はしていないが加湿槽１１の外周面に巻きつけられていて、加湿槽１１と分岐管３４、３６との間で効果的に熱交換をすることができる。
流量調節バルブ３３、３５は、それぞれ制御部本体２５に接続されている。熱媒体流量調節バルブ３３は、制御部本体２５から送信される信号に基づいて第一の熱媒体分岐管３４を流れる熱媒体の流量を調節することができる。同様に、冷媒体流量調節バルブ３５は、制御部本体２５から送信される信号に基づいて第一の冷媒体分岐管３６を流れる冷媒体の流量を調節することができる。 The water temperature adjusting unit 12 is connected to the end of the heat medium supply pipe 28 and is connected to the first heat medium branch pipe 34 provided with the heat medium flow control valve 33 and the end of the refrigerant body supply pipe 29. A first refrigerant body branch pipe 36 provided with a refrigerant body flow rate adjusting valve 35 is provided.
Although not shown, the first heat medium branch pipe 34 and the first refrigerant branch pipe 36 are wound around the outer peripheral surface of the humidification tank 11, and are between the humidification tank 11 and the branch pipes 34 and 36. Can effectively exchange heat.
The flow control valves 33 and 35 are connected to the control unit main body 25, respectively. The heat medium flow rate adjustment valve 33 can adjust the flow rate of the heat medium flowing through the first heat medium branch pipe 34 based on a signal transmitted from the control unit main body 25. Similarly, the refrigerant body flow rate adjustment valve 35 can adjust the flow rate of the refrigerant body flowing through the first refrigerant body branch pipe 36 based on a signal transmitted from the control unit main body 25.

第二の搬送管２２には、露点測定部３９が設けられている。露点測定部３９は、第二の搬送管２２により搬送される第一の温度調節ガス体Ｇ_１の露点温度を、静電容量式や冷却式などの公知の方法により測定することができる。露点測定部３９による測定結果は、制御部本体２５に送信される。 A dew point measurement unit 39 is provided in the second transport pipe 22. Dewpoint measurement unit 39 may be a second first dew-point temperature of the temperature regulating body of gas G ₁ to be transported by the transport tube 22 is measured by a known method such as an electrostatic capacity type or cooled. A measurement result by the dew point measurement unit 39 is transmitted to the control unit main body 25.

第二の搬送管２２における加湿槽１１に接続されている側とは反対側の端部には、前述の熱交換器１３が接続されている。
熱媒体供給管２８における第一の熱媒体分岐管３４が接続されている端部には、熱媒体流量調節バルブ４２が設けられた第二の熱媒体分岐管４３が接続されている。同様に、冷媒体供給管２９における第一の冷媒体分岐管３６が接続されている端部には、冷媒体流量調節バルブ４４が設けられた第二の冷媒体分岐管４５が接続されている。
流量調節バルブ４２、４４は、それぞれ制御部本体２５に接続されている。熱媒体流量調節バルブ４２は、制御部本体２５から送信される信号に基づいて第二の熱媒体分岐管４３を流れる熱媒体の流量を調節することができる。同様に、冷媒体流量調節バルブ４４は、制御部本体２５から送信される信号に基づいて第二の冷媒体分岐管４５を流れる冷媒体の流量を調節することができる。 The above-described heat exchanger 13 is connected to the end of the second transfer pipe 22 opposite to the side connected to the humidification tank 11.
A second heat medium branch pipe 43 provided with a heat medium flow control valve 42 is connected to an end of the heat medium supply pipe 28 to which the first heat medium branch pipe 34 is connected. Similarly, a second refrigerant body branch pipe 45 provided with a refrigerant body flow rate adjustment valve 44 is connected to the end of the refrigerant body supply pipe 29 to which the first refrigerant body branch pipe 36 is connected. .
The flow rate adjustment valves 42 and 44 are connected to the control unit main body 25, respectively. The heat medium flow rate adjustment valve 42 can adjust the flow rate of the heat medium flowing through the second heat medium branch pipe 43 based on a signal transmitted from the control unit main body 25. Similarly, the refrigerant body flow rate adjustment valve 44 can adjust the flow rate of the refrigerant body flowing through the second refrigerant body branch pipe 45 based on a signal transmitted from the control unit main body 25.

図示はしていないが、熱交換器１３内では、第二の熱媒体分岐管４３により搬送される熱媒体および第二の冷媒体分岐管４５により搬送される冷媒体と、第二の搬送管２２により搬送される第一の温度調節ガス体Ｇ_１とが熱交換している。一般的に、液体の熱媒体および冷媒体の熱伝達率より、気体の第一の温度調節ガス体Ｇ_１の熱伝達率の方が小さい。このため、熱交換器１３には、第一の温度調節ガス体Ｇ_１と熱交換する側に熱交換面積を拡大するためのフィンが設けられたものを用いることが好ましい。
第一の温度調節ガス体Ｇ_１が熱交換器１３により、絶対湿度が変わることなく温度を調節されたものが第二の温度調節ガス体Ｇ_２である。
熱交換器１３は、圧力と温度とを適切に調節した恒温槽４７内に配置されている。恒温槽４７内は、圧力と温度が均一になるように、充分攪拌することが好ましい。 Although not shown in the figure, in the heat exchanger 13, the heat medium conveyed by the second heat medium branch pipe 43, the refrigerant conveyed by the second refrigerant branch pipe 45, and the second conveyance pipe. Heat exchange is performed with the first temperature control gas body G ₁ conveyed by 22. Generally, from the heat transfer coefficient of the heat medium and the refrigerant of a liquid, towards the first temperature adjusting heat transfer rate for the gas body G ₁ of gas it is small. Therefore, the heat exchanger 13, it is preferable to use a fin to enlarge the heat exchange area on the side of the first temperature regulating body of gas G ₁ and the heat exchanger are provided.
The first temperature regulating body of gas G ₁ is heat exchanger 13, which was adjusted to temperature without the absolute humidity varies is the second temperature regulating body of gas G _2.
The heat exchanger 13 is disposed in a thermostatic chamber 47 in which the pressure and temperature are appropriately adjusted. It is preferable that the inside of the thermostatic chamber 47 is sufficiently stirred so that the pressure and temperature are uniform.

第一の熱媒体分岐管３４を流れる熱媒体は加湿槽１１と熱交換した後で、第二の熱媒体分岐管４３を流れる熱媒体は熱交換器１３で熱交換した後で、再び熱媒体供給管２８にそれぞれ搬送され、加熱装置により一定の温度に加熱される。第一の冷媒体分岐管３６を流れる冷媒体は加湿槽１１と熱交換した後で、第二の冷媒体分岐管４５を流れる冷媒体は熱交換器１３で熱交換した後で、再び冷媒体供給管２９にそれぞれ搬送され、冷却装置により一定の温度に冷却される。 After the heat medium flowing through the first heat medium branch pipe 34 exchanges heat with the humidifying tank 11, the heat medium flowing through the second heat medium branch pipe 43 is heat exchanged by the heat exchanger 13 and then again the heat medium. Each is conveyed to the supply pipe 28 and heated to a certain temperature by a heating device. After the refrigerant flowing through the first refrigerant branch pipe 36 exchanges heat with the humidifying tank 11, the refrigerant flowing through the second refrigerant branch pipe 45 exchanges heat with the heat exchanger 13, and then again the refrigerant body. Each is conveyed to the supply pipe 29 and cooled to a certain temperature by the cooling device.

熱交換器１３には第三の搬送管４８が接続されていて、熱交換器１３内で熱交換された第二の温度調節ガス体Ｇ_２が第三の搬送管４８により搬送される。
第三の搬送管４８内には、前述のガス体温度センサ１５が設けられている。ガス体温度センサ１５としては、水温度センサ１４と同じ種類のものを用いることができる。
ガス体温度センサ１５は変換装置４９を介して制御部本体２５に接続されていて、ガス体温度センサ１５で測定された第二の温度調節ガス体Ｇ_２の温度は制御部本体２５に送信される。
制御部本体２５には、メモリ２５ａ、ＣＰＵ２５ｂ、および入力部２５ｃが備えられている。メモリ２５ａには、圧力、温度、および相対湿度が定められたガス体Ｇ_０の露点を求めるテーブルが記憶されている。このテーブルは、二酸化炭素ガス、水蒸気、水素ガス、メタンガスなどを所定の割合で含むガス体の相対湿度を変化させて冷却試験を行うことなどにより、容易に求めることができる。
ＣＰＵ２５ｂは、メモリ２５ａに記憶された上記のテーブルに基づいて、ガス体Ｇ_０の露点を算出するとともに、流量調節バルブ３３、３５、４２、４４を制御する。
操作者は、入力部２５ｃから目標温度および目標相対湿度を入力することができる。
なお、温度センサ１４、１５、冷媒温度計３０、変換装置２４、４９、および露点測定部３９により、前述の制御部１６が構成される。 A third transport pipe 48 is connected to the heat exchanger 13, and the second temperature control gas body G ₂ heat-exchanged in the heat exchanger 13 is transported by the third transport pipe 48.
The gas body temperature sensor 15 described above is provided in the third transfer pipe 48. As the gas body temperature sensor 15, the same type as the water temperature sensor 14 can be used.
The gas body temperature sensor 15 is connected to the control unit main body 25 via the conversion device 49, and the temperature of the second temperature control gas body G ₂ measured by the gas body temperature sensor 15 is transmitted to the control unit main body 25. The
The control unit main body 25 includes a memory 25a, a CPU 25b, and an input unit 25c. The memory 25a, pressure, temperature, and a table to determine the dew point of the relative humidity gas body G ₀ defined stored. This table can be easily obtained by performing a cooling test by changing the relative humidity of a gas body containing carbon dioxide gas, water vapor, hydrogen gas, methane gas and the like at a predetermined ratio.
CPU25b, based on the above table stored in the memory 25a, calculates the dew point of the gas body _{G 0,} to control the flow control valve 33,35,42,44.
The operator can input the target temperature and the target relative humidity from the input unit 25c.
The above-described control unit 16 is configured by the temperature sensors 14 and 15, the refrigerant thermometer 30, the conversion devices 24 and 49, and the dew point measurement unit 39.

図１に示すように、分離膜６０は、支持膜６１上に機能膜６２を形成し、機能膜６２上に保護膜６３を形成した構成となっている。本実施形態では、分離膜６０は平らなシート状に形成されているが、中空糸状に形成することも可能である。
支持膜６１は、分離膜６０の両面で生じる圧力差を支えるためのもので、保護膜６３は、機能膜６２に及ぼす物理的または化学的な損傷から機能膜６２を保護するためのものである。
機能膜６２は、アミン化合物を有する高分子膜で、化学反応で二酸化炭素ガスを選択的に透過させる機能がある。
この機能膜６２としては、
式（１）
Ｍ（ＯＲ^１）ｎ（１）
（式中、Ｍは三価以上の金属原子を示し、ｎは３〜６の整数を示し、Ｒ^１は、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアルケニル基、炭素数３〜１０のシクロアルキル基、炭素数３〜１０のシクロアルケニル基、炭素数６〜１０のアリール基、炭素数７〜１２のアラルキル基、炭素数２〜７のアシル基、式−ＮＨＲ^２で示される基（式中、Ｒ^２は、炭素数１〜６のアルキル基を示す。）、式−ＮＲ^３Ｒ^４で示される基（式中、Ｒ^３およびＲ^４は、独立に、同一又は異なって、炭素数１〜６のアルキル基を示す。）、式−Ｃ（Ｏ）−ＮＨＲ^５で示される基（式中、Ｒ^５は、同一又は異なって、炭素数１〜６のアルキル基を示す。）、式−Ｃ（Ｏ）−ＮＲ^６Ｒ^７で示される基（式中、Ｒ^６およびＲ^７は、独立に、同一または異なって、炭素数１〜６のアルキル基を示す。）、又は、１〜３個の酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含む５〜１０員複素環基を示し、これらは互いに結合して環構造を形成していてもよく、これらの基又は環は置換基を有していてもよい。）で示される架橋剤で架橋されてなる、架橋部分と結晶部分とを有するポリビニルアルコール内に、式（２）

（式中、Ａ^１は炭素数１〜３の二価有機残基を示し、ｐは０又は１の整数を示す。）で示される基、式（３）

（式中、Ａ^２は炭素数１〜３の二価有機残基を示し、ｑは０又は１の整数を示す。）で示される基、式（４）

（式中、Ａ^３およびＡ^４は炭素数１〜３の二価有機残基を示し、ｒ及びｓは０又は１の整数を示す。）
で示される基、または式（５）

（式中、Ａ^５及びＡ^６は炭素数１〜３の二価有機残基を示し、ｔは０又は１の整数を示す。）で示される基を有するアミン化合物が固定化されてなる高分子膜、を好適に用いることができる。
しかし、機能膜としてはこれに限ることなく、アミン化合物を有する高分子膜であれば、将来開発されるものも含めて用いることができる。 As shown in FIG. 1, the separation membrane 60 has a configuration in which a functional film 62 is formed on a support film 61 and a protective film 63 is formed on the functional film 62. In this embodiment, the separation membrane 60 is formed in a flat sheet shape, but can also be formed in a hollow fiber shape.
The support membrane 61 is for supporting a pressure difference generated on both surfaces of the separation membrane 60, and the protective membrane 63 is for protecting the functional membrane 62 from physical or chemical damage to the functional membrane 62. .
The functional membrane 62 is a polymer membrane having an amine compound and has a function of selectively allowing carbon dioxide gas to permeate through a chemical reaction.
As this functional film 62,
Formula (1)
M (OR ¹ ) n (1)
(In the formula, M represents a trivalent or higher metal atom, n represents an integer of 3 to 6, R ¹ represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, or 3 carbon atoms. 10 cycloalkyl group, a cycloalkenyl group having 3 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, an acyl group having 2 to 7 carbon atoms, represented by the formula -NHR ² Group (wherein R ² represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms) and a group represented by the formula —NR ³ R ⁴ (wherein R ³ and R ⁴ are independently the same or different. An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), a group represented by the formula —C (O) —NHR ⁵ (wherein R ⁵ is the same or different and represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms). shown.), group (wherein the formula ^{^{-C (O) -NR 6 R 7}} , R 6 and ^{R 7,} independently, the same or different Or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), or a 5- to 10-membered heterocyclic group containing 1 to 3 oxygen atoms, nitrogen atoms or sulfur atoms, which are bonded to each other to form a ring structure. And these groups or rings may have a substituent.) In the polyvinyl alcohol having a crosslinked part and a crystal part, which is crosslinked with a crosslinking agent represented by the formula ( 2)

In the formula, A ¹ represents a divalent organic residue having 1 to 3 carbon atoms, and p represents an integer of 0 or 1. Formula (3)

In the formula, A ² represents a divalent organic residue having 1 to 3 carbon atoms, and q represents an integer of 0 or 1. Formula (4)

(Wherein, ^{A 3} and ^{A 4} represents a divalent organic residue having 1 to 3 carbon atoms, r and s is an integer of 0 or 1.)
Or a group represented by formula (5)

(Wherein A ⁵ and A ⁶ represent a divalent organic residue having 1 to 3 carbon atoms, t represents an integer of 0 or 1), and an amine compound having a group represented by A molecular film can be preferably used.
However, the functional film is not limited to this, and a polymer film having an amine compound can be used including those developed in the future.

ガス供給装置７０は、箱状や筒状に形成されている。ガス供給装置７０の内面に分離膜６０の側面全周を気密に接続することで、ガス供給装置７０の内部空間を、分離膜６０の厚さ方向の両側に形成された第一の空間Ｓ１および第二の空間Ｓ２に分けることができる。この例では、分離膜６０の保護膜６３の表面（一方の面）６３ａが第一の空間Ｓ１に面していて、支持膜６１の表面（他方の面）６１ａが第二の空間Ｓ２に面している。
ガス供給装置７０における第一の空間Ｓ１側の分離膜６０に沿った一方側Ｄ１には、第三の搬送管４８が接続されている。ガス供給装置７０における第一の空間Ｓ１側の他方側Ｄ２には、搬送配管７６の一端が接続され、搬送配管７６の他端は脱湿装置７７に接続されている。ガス供給装置７０における第二の空間Ｓ２側の他方側Ｄ２には、搬送配管７８の一端が接続され、搬送配管７８の他端は脱湿装置７９に接続されている。
脱湿装置７７、７９では、膜分離法や冷却凝縮法などによりガス中の水蒸気が分離、回収される。なお、脱湿装置７７、７９は、分離されたガスの用途によっては必要でないこともある。 The gas supply device 70 is formed in a box shape or a cylindrical shape. By connecting the entire circumference of the side surface of the separation membrane 60 to the inner surface of the gas supply device 70 in an airtight manner, the internal space of the gas supply device 70 is formed in the first space S1 formed on both sides in the thickness direction of the separation membrane 60 and It can be divided into the second space S2. In this example, the surface (one surface) 63a of the protective film 63 of the separation membrane 60 faces the first space S1, and the surface (the other surface) 61a of the support membrane 61 faces the second space S2. doing.
A third transport pipe 48 is connected to one side D1 along the separation membrane 60 on the first space S1 side in the gas supply device 70. One end of the transfer pipe 76 is connected to the other side D <b> 2 on the first space S <b> 1 side in the gas supply device 70, and the other end of the transfer pipe 76 is connected to the dehumidifier 77. One end of a transfer pipe 78 is connected to the other side D2 of the gas supply device 70 on the second space S2 side, and the other end of the transfer pipe 78 is connected to a dehumidifier 79.
In the dehumidifying devices 77 and 79, water vapor in the gas is separated and recovered by a membrane separation method, a cooling condensation method, or the like. The dehumidifying devices 77 and 79 may not be necessary depending on the use of the separated gas.

ここで、ガス供給装置７０内に取り付けられた分離膜６０の表面６３ａに、分離膜６０に沿って、水素ガスと二酸化炭素ガスから成る所定の圧力のガス体Ｇ_０を供給し、分離膜６０の第一の空間Ｓ１側の気圧を第二の空間Ｓ２側の気圧より高くして測定した結果について説明する。
図３に、ガス体Ｇ_０の温度に対する透過速度および選択性の関係を示す。
なお、ここで言う選択性とは、透過ガスにおける水素ガスに対する二酸化炭素ガスの選択性であり、値が大きい方が、分離膜６０を透過する水素ガスの物質量に比べて分離膜６０を透過する二酸化炭素ガスの物質量が増加していることを意味する。
図３において、実線は二酸化炭素ガスの透過速度、点線は水素ガスの透過速度、一点鎖線は選択性をそれぞれ示している。
ガス体Ｇ_０の温度が５０℃以上のときに選択性の値が大きくなっていることが分かる。なお、機能膜６２は高分子膜であるため、温度が８０℃を超えると分子構造が壊れやすくなり、さらに１００℃を超えると急激に分子構造の分解が進むので好ましくない。 Here, a gas body G ₀ having a predetermined pressure composed of hydrogen gas and carbon dioxide gas is supplied along the separation membrane 60 to the surface 63 a of the separation membrane 60 attached in the gas supply device 70. A description will be given of the result of measurement performed by setting the air pressure on the first space S1 side higher than the air pressure on the second space S2 side.
Figure 3 shows a permeation rate and selectivity of the relationship with respect to the temperature of the body of gas G _0.
The selectivity referred to here is the selectivity of carbon dioxide gas to hydrogen gas in the permeated gas, and a larger value permeates the separation membrane 60 than the amount of hydrogen gas that permeates the separation membrane 60. This means that the amount of carbon dioxide gas is increasing.
In FIG. 3, the solid line indicates the carbon dioxide gas permeation rate, the dotted line indicates the hydrogen gas permeation rate, and the alternate long and short dash line indicates the selectivity.
It can be seen that the selectivity value increases when the temperature of the gas body G ₀ is 50 ° C. or higher. Since the functional film 62 is a polymer film, when the temperature exceeds 80 ° C., the molecular structure is easily broken, and when the temperature exceeds 100 ° C., the molecular structure is rapidly decomposed.

図４に、ガス体Ｇ_０の相対湿度に対する選択性の関係を示す。
相対湿度が８０％のときに選択性が最も大きくなることが分かる。なお、相対湿度が１００％になると、分離膜６０に水滴が付着して分離膜６０が使用できなくなるため好ましくない。
アミン化合物において、相対湿度が５０％以上１００％未満という比較的高いときに選択性が大きくなるのは、水分子が膜中に多く存在する方が、アミン化合物と二酸化炭素ガスが反応してカーボネートやカルバネートなどを生じやすくなるためと考えられる。
このように、ガス体Ｇ_０の相対湿度は５０％以上１００％未満が好ましく、さらに、図４から明らかなように、６０％以上１００％未満がより好ましい。 Figure 4 shows the selectivity of the relationship the relative humidity of the gas body G _0.
It can be seen that the selectivity is greatest when the relative humidity is 80%. A relative humidity of 100% is not preferable because water droplets adhere to the separation membrane 60 and the separation membrane 60 cannot be used.
In an amine compound, the selectivity increases when the relative humidity is relatively high, such as 50% or more and less than 100%, because the amine compound and carbon dioxide gas react with each other when the water molecule is present in the membrane. It is thought that it becomes easy to produce and carbanate.
Thus, the relative humidity of the gas body G ₀ is preferably 50% or more and less than 100%, and more clearly 60% or more and less than 100%, as is apparent from FIG.

次に、以上のように構成された分離システム１の動作について説明する。以下では、アミン化合物が二酸化炭素ガスと効果的に化学反応して選択性が大きくなるように、目標温度を６０℃とし、目標相対湿度を８０％とした場合で説明する。
操作者が入力部２５ｃにガス体Ｇ_０を調節したい目標温度および目標相対湿度を入力すると、ＣＰＵ２５ｂは、これらの値およびガス体Ｇ_０の圧力から、メモリ２５ａに記憶されたテーブルを用いてガス体Ｇ_０の露点（第二の露点）Ｔを求める。露点Ｔは、たとえば、５５℃程度の値となる。
そして、水温度調節部１２の流量調節バルブ３３、３５により熱媒体、冷媒体の流量をそれぞれ調節することで、水温度センサ１４で測定された水Ｗの温度が露点Ｔである５５℃となるように制御する。
加湿槽１１内の水Ｗは、攪拌部２３により攪拌されることで、水Ｗの温度がほぼ均一に保たれている。 Next, the operation of the separation system 1 configured as described above will be described. In the following description, the target temperature is set to 60 ° C. and the target relative humidity is set to 80% so that the amine compound effectively reacts with carbon dioxide gas to increase the selectivity.
When the operator inputs the target temperature and target relative humidity want to adjust the gas body G ₀ to the input section 25c, CPU25b from these values and the pressure of the gas body G _0, by using the table stored in the memory 25a Gas The dew point (second dew point) T of the body G ₀ is obtained. The dew point T has a value of about 55 ° C., for example.
And the temperature of the water W measured with the water temperature sensor 14 becomes 55 degreeC which is the dew point T by adjusting the flow volume of a heat medium and a refrigerant | coolant body by the flow control valves 33 and 35 of the water temperature control part 12, respectively. To control.
The water W in the humidifying tank 11 is agitated by the agitating unit 23, so that the temperature of the water W is kept substantially uniform.

図１に示すように、石炭ガス化プラントなどから供給されたガス体Ｇ_０は、まず、前処理装置６で硫化ガスなどの不要成分を除去され、第一の搬送管２１により温度湿度調節装置１０に供給される。
第一の搬送管２１から水Ｗ内に送り出されたガス体Ｇ_０は、圧力を一定に保たれた状態で水Ｗ内を通すことでほぼ飽和するとともに約５５℃に加熱されて第一の温度調節ガス体Ｇ_１となる。
第一の温度調節ガス体Ｇ_１は、第二の搬送管２２で搬送される際に露点測定部３９により、第一の温度調節ガス体Ｇ_１の露点である第一の露点が測定される。ＣＰＵ２５ｂは、第一の露点が露点Ｔより所定の値以上小さい場合には、露点Ｔを所定の温度差分大きくして水温度調節部１２により水Ｗの温度を制御する。たとえば、第一の露点が露点Ｔより０．５℃以上低いときには、水温度調節部１２の露点Ｔを０．５℃高め、水温度センサ１４で測定される水Ｗの温度が５５．５℃となるように制御する。
このように制御することで、第一の温度調節ガス体Ｇ_１が水Ｗによりさらに加熱されるようになり、露点測定部３９により測定される第一の露点が上昇する。
以上のように、本実施形態の温度湿度調節装置１０では、第一の温度調節ガス体Ｇ_１が飽和するように水温度センサ１４および露点測定部３９でカスケード制御している。 As shown in FIG. 1, the gas body G ₀ supplied from a coal gasification plant or the like is first subjected to removal of unnecessary components such as sulfide gas by the pretreatment device 6, and the temperature and humidity control device by the first transport pipe 21. 10 is supplied.
The gas body G ₀ sent out from the first transport pipe 21 into the water W is almost saturated by passing through the water W in a state where the pressure is kept constant, and is heated to about 55 ° C. a temperature adjusting gas body _{G 1.}
First temperature regulating body of gas G ₁ is the dew point measuring unit 39 when being conveyed by the second conveying pipe 22, the first dew point is measured as a first dew-point temperature control gas body G ₁ . When the first dew point is smaller than the dew point T by a predetermined value or more, the CPU 25 b increases the dew point T by a predetermined temperature difference and controls the temperature of the water W by the water temperature adjustment unit 12. For example, when the first dew point is 0.5 ° C. or more lower than the dew point T, the dew point T of the water temperature adjusting unit 12 is increased by 0.5 ° C., and the temperature of the water W measured by the water temperature sensor 14 is 55.5 ° C. Control to be
By controlling in this manner, the first temperature regulating body of gas G ₁ is now to be further heated by the water W, the first dew point is increased as measured by the dew point measuring unit 39.
As described above, in the temperature and humidity adjusting apparatus 10 of the present embodiment, the first temperature regulating body of gas G ₁ is being cascade control with water temperature sensor 14 and the dew point measuring unit 39 to saturate.

第二の搬送管２２内で飽和した第一の温度調節ガス体Ｇ_１は、熱交換器１３に搬送される。
ＣＰＵ２５ｂは、流量調節バルブ４２、４４により熱媒体、冷媒体の流量をそれぞれ調節することで、ガス体温度センサ１５で測定される温度が目標温度である６０℃となるように熱交換器１３を制御する。
これにより、熱交換器１３で加熱された後の第二の温度調節ガス体Ｇ_２は、圧力を一定に保たれた状態で温度が目標温度である６０℃に調節されるとともに、相対湿度も目標相対湿度である８０％に正確に調節される。
温度および相対湿度を正確に調節された第二の温度調節ガス体Ｇ_２は、第三の搬送管４８によりガス供給装置７０に搬送され、第一の空間Ｓ１の一方側Ｄ１から他方側Ｄ２に向けて流れる。第一の空間Ｓ１の気圧は第二の空間Ｓ２の気圧より高められ、さらに、第二の温度調節ガス体Ｇ_２の温度と相対湿度がアミン化合物による選択性の値が大きくなるように調節されている。したがって、第二の温度調節ガス体Ｇ_２中の二酸化炭素ガスが主に分離膜６０を透過して、第一の空間Ｓ１から第二の空間Ｓ２に移るように流れる。このとき、二酸化炭素ガスとともに一定量の水蒸気も第一の空間Ｓ１から第二の空間Ｓ２に透過する。 The first temperature control gas body G ₁ saturated in the second transport pipe 22 is transported to the heat exchanger 13.
The CPU 25b controls the heat exchanger 13 so that the temperature measured by the gas body temperature sensor 15 becomes the target temperature of 60 ° C. by adjusting the flow rates of the heat medium and the refrigerant body by the flow rate adjusting valves 42 and 44, respectively. Control.
Thus, the second temperature regulating body of gas G ₂ which has been heated in the heat exchanger 13, the temperature is in a state kept the pressure constant is adjusted to 60 ° C. which is a target temperature, the relative humidity It is precisely adjusted to the target relative humidity of 80%.
Second temperature adjusting gas body G ₂ which is precisely regulated temperature and relative humidity, the third transport tube 48 is transported to the gas supply device 70, from one side D1 of the first space S1 to the other side D2 It flows toward. The pressure of the first space S1 is higher than pressure of the second space S2, further, the second temperature and the relative humidity of the temperature regulating body of gas G ₂ is adjusted so that the value of the selectivity by the amine compound is greater ing. Therefore, the carbon dioxide gas in the second temperature regulating body of gas G ₂ is transmitted through the main separation membrane 60, it flows from the first space S1 as moves to the second space S2. At this time, a certain amount of water vapor is also transmitted from the first space S1 to the second space S2 together with the carbon dioxide gas.

第二の空間Ｓ２に透過した二酸化炭素ガスおよび水蒸気は、搬送配管７８を通して脱湿装置７９に搬送され、二酸化炭素ガスと水蒸気とに分離される。分離された二酸化炭素ガスは、大気に放散されるか、地球温暖化対策として圧力を高めて地中に戻すなどの処置がされる。
分離膜６０を透過せずに第一の空間Ｓ１に残った第二の温度調節ガス体Ｇ_２は、搬送配管７６を通して脱湿装置７７に搬送され、水素ガスおよびメタンガスなどと、水蒸気とに分離される。 The carbon dioxide gas and water vapor that have permeated into the second space S2 are transported to the dehumidifying device 79 through the transport pipe 78 and separated into carbon dioxide gas and water vapor. The separated carbon dioxide gas is diffused into the atmosphere, or measures such as raising the pressure and returning it to the ground as a measure against global warming.
A second temperature regulating body of gas G ₂ remaining in the first space S1 without passing through the separation membrane 60 is transported to the dehumidifier 77 via the transport pipe 76, and such as hydrogen gas and methane gas, separated into a vapor Is done.

以上説明したように、本実施形態の温度湿度調節装置１０および分離システム１によれば、目標温度および目標相対湿度におけるガス体Ｇ_０の露点Ｔに調節された水Ｗをガス体Ｇ_０が通ることで、第一の温度調節ガス体Ｇ_１の温度はこの露点Ｔとほぼ等しくなるとともに、第一の温度調節ガス体Ｇ_１はほぼ水分飽和する。この後で、第一の温度調節ガス体Ｇ_０を熱交換器１３により目標温度となるように加熱することで、第二の温度調節ガス体Ｇ_２の相対湿度が目標相対湿度に調節される。
加湿槽１１において第一の温度調節ガス体Ｇ_１をほぼ水分飽和させてから、第一の温度調節ガス体Ｇ_１の絶対湿度を維持しつつ第一の温度調節ガス体Ｇ_１の温度を高めることで、第二の温度調節ガス体Ｇ_２を目標温度および目標相対湿度に精度良く調節することができる。 As described above, according to the temperature / humidity adjusting apparatus 10 and the separation system 1 of the present embodiment, the gas body G ₀ passes through the water W adjusted to the dew point T of the gas body G _{0 at} the target temperature and the target relative humidity. it is, first temperature of the temperature regulating body of gas G ₁ together with substantially equal to the dew point T, the first temperature regulating body of gas G ₁ is substantially moisture saturated. After this, the adjusting the first temperature regulating body of gas G ₀ by heating so that the target temperature by the heat exchanger 13, the relative humidity of the second temperature regulating body of gas G ₂ is the target relative humidity .
First temperature control gas body G ₁ from substantially by water saturated in a humidified chamber 11, increasing the first temperature of the temperature regulating body of gas G ₁ while maintaining the first absolute humidity of the temperature regulating body of gas G ₁ it is, it is possible to accurately adjust the second temperature regulating body of gas G ₂ to the target temperature and target relative humidity.

第一の温度調節ガス体Ｇ_１を飽和させる、つまり、第一の温度調節ガス体Ｇ_１の相対湿度を一度１００％にしてから低下させる相対湿度の調節方法は、目標相対湿度が高い場合には相対湿度を低下させる幅が小さいので効果的である。また、アミン化合物は、たとえば、相対湿度が５０％以上１００％未満と、比較的高いときに選択性の値が大きくなる。したがって、本発明の温度湿度調節装置１０を用いることで、アミン化合物を有する分離膜６０に目標相対湿度に精度良く調節した第二の温度調節ガス体Ｇ_２を効果的に供給することができる。 The relative humidity adjustment method for saturating the first temperature control gas body G ₁ , that is, reducing the relative humidity of the first temperature control gas body G ₁ once to 100% is performed when the target relative humidity is high. Is effective because it has a small range for reducing the relative humidity. The amine compound has a high selectivity value when the relative humidity is relatively high, for example, 50% or more and less than 100%. Accordingly, by using the temperature and humidity adjusting apparatus 10 of the present invention, it is possible to provide a second temperature regulating body of gas G ₂ was accurately adjusted to the separation membrane 60 with amine compound to the target relative humidity effectively.

制御部１６は、露点測定部３９を有するとともに、第一の温度調節ガス体Ｇ_１が飽和するように水温度センサ１４および露点測定部３９でカスケード制御している。このため、熱交換器１３に入ってくる第一の温度調節ガス体Ｇ_１を確実に水分飽和とすることで、熱交換器１３において、第二の温度調節ガス体Ｇ_２を目標相対湿度に調節する精度をさらに高めることができる。
また、攪拌部２３を備えるため、水Ｗの温度をより均一にして、第二の温度調節ガス体Ｇ_２を目標温度および目標相対湿度に精度良く調節することができる。 Control unit 16, which has a dew point measuring unit 39, a first temperature regulating body of gas G ₁ is being cascade control with water temperature sensor 14 and the dew point measuring unit 39 to saturate. Thus, the first temperature regulating body of gas G ₁ coming into the heat exchanger 13 by reliably water saturated, in the heat exchanger 13, the second temperature regulating body of gas G ₂ to the target relative humidity The accuracy of adjustment can be further increased.
Moreover, since with a stirring unit 23, and the temperature of the water W in a more uniform, it is possible to accurately adjust the second temperature regulating body of gas G ₂ to the target temperature and target relative humidity.

分離システム１は、温度湿度調節装置１０、分離膜６０、ガス供給装置７０を備え、目標温度が５０℃以上１００℃以下、目標相対湿度が５０％以上１００％未満に設定されている。したがって、分離膜６０のアミン化合物が効果的に機能するようになるため、第二の温度調節ガス体Ｇ_２から二酸化炭素ガスを効率良く分離することができる。 The separation system 1 includes a temperature / humidity adjusting device 10, a separation membrane 60, and a gas supply device 70. The target temperature is set to 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and the target relative humidity is set to 50% or higher and lower than 100%. Accordingly, since the amine compound of the separation membrane 60 is to function effectively, it is possible to efficiently separate carbon dioxide gas from the second temperature regulating body of gas G _2.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更なども含まれる。
たとえば、前記実施形態では、露点測定部３９は必須の構成ではない。水温度調節部１２だけで水Ｗの温度を充分精度良く制御できる場合があるからである。
また、水Ｗ内におけるガス体Ｇ_０の流れだけで水Ｗを充分に攪拌できる場合には、攪拌部２３は備えられなくてもよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The change of the structure of the range which does not deviate from the summary of this invention, etc. are included.
For example, in the embodiment, the dew point measurement unit 39 is not an essential configuration. This is because the temperature of the water W may be controlled with sufficient accuracy only by the water temperature adjusting unit 12.
Further, when only the flow of the gas body G ₀ in the water W can be stirred sufficiently water W, the stirring portion 23 may not be provided.

本実施形態では、温度湿度調節装置１０の周囲の空気の温度が目標温度より充分低い場合には、冷媒体供給管２９、冷媒体分岐管３６、４５、および冷媒体流量調節バルブ３５、４４は備えず、熱媒体供給管２８で搬送される熱媒体だけで水Ｗおよび熱交換器１３の温度調節を行ってもよい。また、この場合には、水温度調節部およびガス体温度調節部はヒータであってもよい。
前記実施形態では、分離膜６０を筒状に形成してもよい。この場合、分離膜６０の内周面側から第二の温度調節ガス体Ｇ_２を供給して分離膜６０の外周面側に二酸化炭素ガスを透過させてもよいし、分離膜６０の外周面側から第二の温度調節ガス体Ｇ_２を供給して分離膜６０の内周面側に二酸化炭素ガスを透過させてもよい。 In the present embodiment, when the temperature of the air around the temperature / humidity adjusting apparatus 10 is sufficiently lower than the target temperature, the refrigerant supply pipe 29, the refrigerant branch pipes 36 and 45, and the refrigerant flow adjustment valves 35 and 44 are The temperature of the water W and the heat exchanger 13 may be adjusted using only the heat medium conveyed by the heat medium supply pipe 28 without being provided. In this case, the water temperature adjusting unit and the gas body temperature adjusting unit may be heaters.
In the embodiment, the separation membrane 60 may be formed in a cylindrical shape. In this case, a temperature control gas body G ₂ from the inner circumferential surface side second separation membrane 60 may be transmitted through the carbon dioxide gas on the outer peripheral surface of the separation membrane 60 is supplied, the outer surfaces of the separation membranes 60 The second temperature control gas body G ₂ may be supplied from the side to allow the carbon dioxide gas to permeate the inner peripheral surface side of the separation membrane 60.

１分離システム（二酸化炭素ガス分離システム）
１０温度湿度調節装置
１１加湿槽（収容部）
１２水温度調節部
１４水温度センサ
１５ガス体温度センサ
１６制御部
２３攪拌部
３９露点測定部
６０分離膜
６１ａ表面（一方の面）
６３ａ表面（他方の面）
７０ガス供給装置
Ｇ_０ガス体
Ｇ_１第一の温度調節ガス体
Ｇ_２第二の温度調節ガス体
Ｗ水 1 Separation system (carbon dioxide gas separation system)
10 Temperature / Humidity Control Unit 11 Humidification Tank (Housing Section)
12 Water Temperature Control Unit 14 Water Temperature Sensor 15 Gas Body Temperature Sensor 16 Control Unit 23 Stirring Unit 39 Dew Point Measuring Unit 60 Separation Membrane 61a Surface (One Surface)
63a Surface (the other side)
70 Gas supply device G ₀ gas body G ₁ 1st temperature control gas body G ₂ 2nd temperature control gas body W Water

Claims

A temperature / humidity adjusting device for adjusting a gas body containing water vapor to a target temperature and adjusting the gas body to a target relative humidity,
Containing water therein, and containing the gas body through the water as a first temperature control gas body; and
A water temperature adjusting unit for adjusting the temperature of the water;
A gas body temperature control unit that heats the first temperature control gas body to form a second temperature control gas body;
A controller having a water temperature sensor for measuring the temperature of the water and a gas body temperature sensor for measuring the temperature of the second temperature control gas body;
With
The control unit has a dew point measurement unit that measures a first dew point that is a dew point of the first temperature control gas body,
The controller is
While controlling the water temperature adjustment unit so that the temperature measured by the water temperature sensor becomes the dew point of the gas body at the target temperature and the target relative humidity,
Controlling the gas body temperature adjusting unit so that the temperature measured by the gas body temperature sensor becomes the target temperature ;
When the first dew point is smaller than a second dew point that is the dew point of the gas body at the target temperature and the target relative humidity by a predetermined value or more, the second dew point is increased by a predetermined temperature difference. A temperature and humidity control device.

Temperature humidity control device of the serial placement in claim 1, characterized in that it comprises a stirring unit for stirring the water in the housing unit.

The temperature and humidity control apparatus according to claim 1 or 2 ,
A separation membrane having an amine compound;
Said second temperature adjusting gas comprising carbon dioxide gas, the one surface side of pressure of the separation membrane while higher than atmospheric pressure on the other surface side of the separation membrane, the one along the separation membrane A gas supply device for supplying to the surface of
With
The carbon dioxide gas separation system, wherein the target temperature is set to 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and the target relative humidity is set to 50% or higher and lower than 100%.