JP6224112B2 - ベンチュリエジェクタを用いてガス混合物からガスを分離するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガスを含むガス混合物からガスを抽出する方法に関する。

このような方法は、例えば、余剰汚泥、有機廃棄物及び肥料などの嫌気性消化に由来する未処理バイオガスの浄化分野において既に知られている。この未処理バイオガスは、メタンと、典型的には３０％〜５０％のＣＯ₂ガスとで主に構成される。

この未処理バイオガスを天然ガス置換燃料として使用して天然ガスネットワークに投入できるようにするには、必要な分だけＣＯ₂をパージしなければならない。このようにして浄化されたガスは、化石燃料の燃焼によって生じるものとは異なり燃焼時に地球温暖化の一因にならないので、グリーンガス又はバイオメタンとも呼ばれる。

ＣＯ₂ガス吸収特性を有する吸収液の形の収着媒体に未処理バイオガスを接触させて浄化した後に、この浄化されたバイオガスと、ＣＯ₂を収着した液体収着媒体とを別個に除去する方法が既に知られている。

ガス混合物からＣＯ₂を抽出するための別の既知の方法によれば、ベンチュリエジェクタを用いて、ベンチュリエジェクタ内でガス混合物と接触した時にガス混合物から抽出対象ガスを収着できる液体収着媒体に、浄化すべきガス混合物を接触させる。

この既知の方法では、収着されたＣＯ₂を液体収着媒体から抽出することによって液体収着媒体が再生され、この収着媒体を再び未処理バイオガスの浄化に使用できるようになることも知られている。

この再生は加熱によって行われ、再生に必要な熱エネルギー量は除去しなければならないＣＯ₂の量に比例するので、多くのエネルギーを必要とする。

この熱は、低温用途では必要に応じて現場で部分的に回収することができるが、それでもなお、この熱消費量は依然として不利である。

水での洗い出し、ＰＳＡ（圧力スウィング吸着法）、ＴＳＡ（温度スウィング吸着法）及び選択膜の使用などの他の既知の技術は、それほど熱エネルギーを必要としないが、一方で多くの圧縮機電力、従って圧縮機を駆動するための多くのエネルギーを必要とする。これらの最後の技術は、未処理バイオガスからＣＯ₂を除去する効率も低く、従って供給されるグリーンバイオメタンの品質が低くなって失われるメタンも多くなり、依然としてメタンを含んでいる抽出後のＣＯ₂ガスの後処理が必要になる。メタンの放出は地球温暖化の一因になるので、この後処理は必要である。

本発明は、未処理バイオガスの浄化に関するだけでなく、より一般的には、ガス混合物から特定のガスを抽出することに関する。

この抽出の別の典型例は、水蒸気を抽出する必要がある湿った空気又は湿ったガスを乾燥させることである。

この目的で使用される乾燥機としては、低温乾燥の原理に従って動作する乾燥機、又は吸収質量体を利用して、この吸収質量体に乾燥すべき空気又は乾燥すべきガスを通す乾燥機が既に知られている。

これらの既知の技術は容量が大きく、ガスの圧力損失をもたらす。このようなガスは、その後に圧縮する必要があるので、このような圧力損失によって圧縮エネルギーが実質的に高くなる。

本発明の目的は、上述の及びその他の不利点の少なくとも１つに対する解決策を提供することである。

この目的のために、本発明は、ガス混合物からガスを抽出する方法に関し、この方法は、
ガス混合物との接触時に抽出対象ガスを少なくとも部分的に収着できる第１の液体収着媒体を用意するステップと、
浄化ステップ中に、抽出対象ガスをそれほど含まない浄化されたガス混合物と、このガス混合物からの抽出対象ガスを少なくとも部分的に収着した富化された第１の液体収着媒体とが残るようにするために、浄化ステージを通じて第１の収着媒体とガス混合物とを共に導くことによって第１の収着媒体をガス混合物に接触させ、この相互接触により、第１の収着媒体によってガス混合物から抽出対象ガスが少なくとも部分的に収着されるようにするステップと、
富化された第１の液体収着媒体との接触時にこの富化された第１の液体収着媒体から抽出対象ガスを少なくとも部分的に抽出できる第２の気体収着媒体を用意するステップと、
再生ステップ中に、第２の気体収着媒体と、浄化ステップ中に形成された富化された第１の液体収着媒体とを、再生ステージを通じて共に導くことによって第２の気体収着媒体を富化された第１の液体収着媒体に接触させ、この相互接触により、富化された第１の収着媒体内の収着された抽出対象ガスが、第２の気体収着媒体によって少なくとも部分的に収着され、再生ステージの出力部において、後続の浄化ステップに再使用することができる少なくとも部分的に再生された第１の液体収着媒体が形成されるようにするステップと、を有し、
再生ステップに、液体入力部とガス入力部とを有するベンチュリエジェクタが使用され、浄化ステップによって生じた富化された第１の液体収着媒体が、ベンチュリエジェクタの液体入力部に圧力下で供給され、第２の気体収着媒体が、ベンチュリエジェクタのガス入力部を介して引き込まれて、富化された第１の収着媒体と第２の気体収着媒体が接触するようになる。

再生ステップの場合、抽出対象ガスの抽出は、液体と引き込まれたガスとの強い摩擦接触によって強力に行われる。

この方法では、非常に多くの小さな液滴が形成されることよって第１の液体収着媒体とガスの間に大きな接触面が生じ、第１の収着媒体における抽出対象ガスの拡散距離も非常に小さいので、再生が効率的に進行するという利点がある。さらに、液滴とガスの速度差が大きいことにより、液体とガスの接触面上のガスが継続的に補給される。

ベンチュリエジェクタの動作により、富化された第１の液体収着媒体の供給中にベンチュリエジェクタ内に低圧が生じ、この低圧を利用して第２の気体収着媒体を吸引によって供給し、この目的のために必要とされる圧縮機又はその他の供給手段などの他の手段を使用しない。

浄化ステップでは、液体入力部及びガス入力部を有する別個の第２のベンチュリエジェクタを使用することにより、このベンチュリエジェクタの液体入力部に第１の収着媒体が圧力下で供給され、浄化すべきガス混合物がこのベンチュリエジェクタのガス入力部を介して引き込まれ、第１の収着媒体とガス混合物が接触するようになることが好ましい。

これにより、浄化すべきガスと第１の液体収着媒体が強く接触することによって効率的な浄化が行われるという利点が得られる。

さらに、浄化ステージのベンチュリエジェクタの作用によって第１のベンチュリエジェクタ内のガス混合物の圧力が上昇し、このことは、ガス混合物から抽出すべきガスが収着媒体によってより良好に収着される役に立つ。

具体的には、この方法は、未処理バイオガスからＣＯ₂を抽出するのに極めて適しており、すなわち本発明では、未処理バイオガスからＣＯ₂の大部分が除去され、従って比較的純粋なバイオメタンが得られるとともに、供給される未処理バイオガスの圧力に対して圧力も上昇し、バイオガスのさらなる浄化には圧力の上昇が必要であるため、このことも有利である。

このバイオガスの特定の事例では、化合物又はその塩を含むアミン又はアミン基の混合物に基づいて第１の液体収着媒体が使用されることが好ましい。ここでは、例えばアミノ塩などの、酸化しにくい第１の収着媒体が好ましい。

例えば、このバイオガスの特定の事例では、再生ステージにおける第２の収着媒体として、周囲空気又は別の（不活性）ガスが使用される。周囲空気は、約０．０４％のＣＯ₂しか含んでおらず、従って大量のＣＯ₂を収着できることが知られている。

この方法は、第１の収着媒体が回路内を第１のリザーバから第１のベンチュリエジェクタを介して第２のリザーバに導かれ、第１のベンチュリエジェクタによって引き込まれたガス混合物を浄化し、その後さらに、第２のベンチュリエジェクタを介して第１のリザーバに戻ることにより、第２のベンチュリエジェクタによって第２の収着媒体が引き込まれるような連続工程によって進行することが好ましい。

処理すべきガス混合物を連続的に供給することができ、これによって第１の収着媒体が回路内を連続的に運ばれることが利点である。

１又はそれ以上のステップにおいて少なくとも１つの追加浄化が適用され、この追加浄化において、第１のリザーバからの第１の収着流体が、抽出対象ガスを少なくとも部分的に収着した後に第１のベンチュリエジェクタのエジェクタの液体入力部に圧力下で供給され、この追加浄化において、第２のリザーバからの少なくとも部分的に浄化されたガス混合物がさらに浄化され、ガス出力部を介して追加浄化から取り出されることが好ましい。

このように、ガス混合物は、収着媒体とは逆の方向に流れ、このことは単一の浄化ステップのみの適用とは異なり、従ってより高度な浄化を実現できるようになる。

この追加浄化は、回路内の第１のリザーバと第１のベンチュリエジェクタの間に設けられた追加ベンチュリエジェクタと、後続する追加リザーバとを利用することにより、第１のリザーバからの第１の収着流体が、追加ベンチュリエジェクタを通じて追加リザーバにさらに圧送され、これによって第１の収着流体が、追加ベンチュリエジェクタのガス入力部にガス出力部が接続された第２のリザーバからの少なくとも部分的に浄化されたガスと混合され、これによってさらに浄化されたガスがガス出力部を介して追加リザーバから取り出され、これによって高効率の追加浄化がもたらされることが好ましい。同じ方法で、好ましい効果を有する複数の連続ステップで再生を行うこともできる。

本発明は、第１の液体収着媒体との接触によってガス混合物からガスを抽出するための装置にも関し、第１の液体収着媒体は、ガス混合物との接触時にこのガス混合物から抽出対象ガスを少なくとも部分的に収着することによって富化された第１の収着媒体を形成することができ、この装置は、第１の液体収着媒体が第１のリザーバから浄化ステージを通じて第２のリザーバに運ばれ、第２のリザーバから再生ステージを通じて第１のリザーバに戻る回路を備え、浄化ステージは、ガス混合物を第１の収着媒体に接触させることができ、再生ステージは、浄化ステージからの富化された第１の収着媒体を第２の気体収着媒体に接触させることができ、第２の気体収着媒体は、富化された第１の液体収着媒体との接触時に、この富化された第１の液体収着媒体から抽出対象ガスを少なくとも部分的に抽出することができ、再生ステージは、富化された第１の液体収着媒体を供給するための、第２のリザーバに接続された液体入力部と、第２の気体収着媒体を供給するためのガス入力部と、第１のリザーバに通じる液体出力部とを有するベンチュリエジェクタを含む。

この装置は、上述した本発明による方法の利点を比較的簡単な手段で実現することができる。

以下、本発明の特徴をより良く示すために、添付図面を参照しながら、本発明による装置、及びこの装置によって適用される方法のほんのいくつかの好ましい実施形態を、限定的な性質を伴わない一例として説明する。

本発明による装置を概略的に示す図である。 本発明による装置の考えられる変形例を示す図である。 本発明による装置の考えられる変形例を示す図である。

図１に示す装置１は、供給パイプ２によって供給されるガス混合物からガスを抽出するための装置に関する。

装置１は、供給パイプ２が接続された回路３を備え、この回路３内では、第１の液体収着媒体が、第１のリザーバ４から、第１のパイプ５を介し、第２のリザーバ６を通り、第２のパイプを介して再び第１のリザーバ４に、矢印Ｐの流れ方向に循環する。

この第１の収着媒体は、ガス混合物に接触した時に、例えば吸収又は吸着によってこのガス混合物から抽出対象ガスを収着できる特性を示し、例えば第１の収着媒体における抽出対象ガスの分圧は、ガス混合物における抽出対象ガスの分圧よりも低い。

上述した回路３は、抽出対象ガスを収着するために、ガス混合物が第１のリザーバ４からの第１の収着媒体に接触する浄化ステージ８、並びに第２のリザーバ６からの富化された第１の液体収着媒体が、第２の供給パイプ１０を介して供給される第２の気体収着媒体に接触し、この第２の気体収着媒体が、浄化ステージ８において第１の収着媒体に収着されたガスを、例えば脱着によってこの第１の収着媒体から再び抽出できる特性を示す再生ステージ９という２つの連続ステージをそれぞれ流れ方向Ｐに含む。第２の収着媒体は、第２の収着媒体における抽出対象ガスの分圧が、富化された第１の液体収着媒体における抽出対象ガスの分圧よりも低くなるように選択されることが好ましい。

浄化ステージ８は、第１の収着媒体を第１のリザーバ４からパイプ５及び第１のベンチュリエジェクタ１２を介して第２のリザーバ６に圧送する第１のポンプ１１を含む。

第１のベンチュリエジェクタ１２には、第１のリザーバ４からポンプ１０によって圧力下で供給される液体収着媒体のための液体入力部１４を含むエジェクタ１３が既知の方法で備えられ、液体収着媒体は、このエジェクタ１３によってベンチュリエジェクタ１２の混合チャンバ１５内に注入される。

混合チャンバ１５は、処理すべきガス混合物の供給パイプ２が接続された吸引ガス入力部１６を有する。

ベンチュリエジェクタ１２は、「ベンチュリ部」１７に至るまで混合チャンバ１５内で流れ方向に狭くなる流路を定め、流路の流れ断面は、「ベンチュリ部」１７において最小になり、その後、この流路は再び広くなり、出力部１８を介して、上述した第２のリザーバ６内の液体収着媒体の水位１９よりも高い位置で終了する。

第２のリザーバ６は、浄化されたガス混合物を除去できるガス出力部２０を有する。

再生ステージ９は、第２のリザーバ６からの第１の液体収着媒体と、この第１の液体収着媒体に収着されている抽出対象ガスとを、第２のパイプ７及び第２のベンチュリエジェクタ２２を介して再び第１のリザーバ４に導く第２のポンプ２１を含む。

第２のベンチュリエジェクタ２２は、第１のベンチュリエジェクタ１２と同様に、パイプ７に接続された液体入力部２４を含むエジェクタ２３、混合チャンバ２５、ベンチュリ部２６、及び第１のリザーバ４に通じる出力部２７を備える。

混合チャンバ２５は、上述した第２の気体収着媒体の供給パイプ１０に接続された吸引ガス入力部２８を有する。

図示の例では、第２の収着媒体の供給パイプ１０内に、好ましくは調整可能な絞り弁２９が設けられる。

装置１は、本発明の方法を以下で説明するような簡単な方法で適用することができる。

ポンプ１１を駆動すると、リザーバからの第１の液体収着媒体がベンチュリエジェクタ１２のエジェクタ１３を通じて圧送され、この第１の収着媒体が圧力下で混合チャンバ１５に注入されるようになる。

これにより、注入された液滴の同伴効果によってガス混合物が供給パイプ２を介して既知の方法で引き込まれ、第１の液体収着媒体と強く接触し、ガス混合物と第１の収着媒体の摩擦によって混合される。

この結果、浄化ステージ８における浄化ステップ中に、ガス混合物から抽出対象ガスが抽出されて第１の収着媒体に収着され、この結果、収着された抽出対象ガスの濃度が高くなる。

この点に関し、第２のリザーバ６の底部では、第１のリザーバ４内の貧弱な又は貧化された第１の収着媒体に対して濃度が高いことを特徴とする豊かな又は富化された第１の液体収着媒体が受け取られる場合がある。

ガス混合物から抽出対象ガスの少なくとも一部が除去された残りのガス又はガス混合物は、浄化ガス又は部分的浄化ガスとして第２のリザーバ６に受け取られ、第１の液体収着媒体から自然に分離する。

第１のベンチュリエジェクタ１２の作用により、ベンチュリエジェクタ１２の出力部１８における浄化ガス又は部分的浄化ガスは、供給された浄化すべきガス混合物よりも圧力が高く、従ってこのガスは、追加の圧力上昇手段を介入させることなく、ガス出力部２０を介して高い圧力で単独で除去することができる。

この圧力の上昇を考えると、リザーバ６は、この上昇した圧力に耐え得る圧力容器として構成しなければならない。

第１のベンチュリエジェクタ１２内のガス混合物と第１の液体収着媒体の混合比を制御して最適化できるようにするために、ガス混合物の供給パイプ２には、図示していない絞り弁及び／又は圧力上昇システムを任意に組み込むことができる。

再生ステージ９では、ポンプ２１の駆動により、富化された第１の収着媒体が第２のリザーバ６から第２のエジェクタ２３に圧送され、第２のベンチュリエジェクタ２２の混合チャンバ２５に注入される。

この結果、第２の収着媒体が引き込まれ、富化された第１の収着媒体と密接に接触する。

これにより、再生ステージ９の再生ステップ中に、富化された第１の収着媒体から第２の収着媒体によって抽出対象ガスが収着され、低濃度の収着された抽出対象ガスを含む貧弱な又は貧化された第１の収着媒体がリザーバ４に受け取られて残り、この第１の収着媒体は、後続する浄化ステージ８の浄化ステップのためにリザーバ４から再び使用することができる。

第２の収着媒体、及びこの第２の収着媒体に収着された抽出対象ガスは、さらなる処理又は使用のために第１のリザーバ４からガス出力部３０を介して噴出又は除去される。

引き込まれる第２の気体収着媒体は、絞り弁２９において制限されるので、第２の収着媒体における抽出対象ガスの分圧が低下し、従って第２の収着媒体における抽出対象ガスの収着能が高まって、より効率的に再生が進むようになる。

このようにして、第１の液体収着媒体が連続的に循環し、抽出対象ガスが第１の収着媒体に収着されることによって浄化ステージ８においてガス混合物が連続的に引き込まれて浄化され、抽出対象ガスを収着した第１の収着媒体を再使用可能な第１の収着媒体に再生するために第２の収着媒体が連続的に再生ステージ９に引き込まれる回路３が得られる。

浄化ステージ８の効率は、ガス混合物と第１の液体収着媒体の接触時間を増やすためにエジェクタ１２の混合チャンバ１５と出力部１８の間に図示していない接続要素を設けることによってさらに改善することができる。同様に、再生ステージ９の効率も、第２のガス収着媒体と第１の液体収着媒体の接触時間を増やすためにエジェクタ２２の混合チャンバ２５と出力部２７の間に図示していない接続要素を設けることによってさらに改善することができる。

この方法の効率は、第１の収着媒体における抽出対象ガスの分圧を低下させるために、第１の収着媒体によって収着対象ガスを発熱吸着又は発熱吸収する場合には、第１のベンチュリエジェクタ１２内を導かれる前に第１の液体収着媒体を冷却し、或いは吸熱吸着又は吸熱吸収する場合には加熱することによってさらに改善することができる。

吸熱脱着の場合には、第２のベンチュリエジェクタ２２内を圧送される前に第１の液体収着媒体を加熱し、或いは発熱脱着の場合には冷却することによっても改善が可能である。

この点に関し、加熱と冷却を同時に適用する際には、加熱に使用される１つの熱交換器と冷却に使用される他の熱交換器とを有し、発熱反応によって発生した熱を吸熱反応に圧送する熱ポンプを使用することが有用となり得る。

リザーバ６及びリザーバ４に液滴分離器などの追加手段を設けて方法をさらに改善することもできる。

上述した方法及び装置１は、典型的にはメタンとＣＯ₂のガス混合物である未処理バイオガスを浄化するために有利に使用することができ、この未処理バイオガスからは、天然ガスに取って換わるための燃料として使用できるメタンが残るようにＣＯ₂を除去しなければならない。

この目的のために、回路内を循環してバイオガスからＣＯ₂を収着できる第１の収着媒体として、水とアミンの混合物を使用することが好ましい。

これにより、第２のリザーバ６内ではＣＯ₂濃度が増した富化アミンが形成され、この富化アミンが、再生ステージ９において供給パイプ１０を介して環境から引き込まれた周囲空気の形の第２の収着媒体に接触し、リザーバ６の富化アミン内に存在する未処理バイオガスから収着されたＣＯ₂を脱着によって放出することができる。

その後、この周囲空気に収着されたＣＯ₂は、ガス出力部３０を介して周囲空気と共に環境内に噴出される。

バイオガスの浄化効率は、富化された第１の収着媒体を、再生ステージ９における再生ステップのために第２のリザーバ６又はパイプ７内で加熱し、貧化された第１の収着媒体を、浄化ステージ８における浄化のために第１のリザーバ４又はパイプ５内で冷却することによって改善することができる。

加熱中は、第１の収着媒体としてのアミンの酸化を防ぐために、温度が上昇し過ぎないことを確実にしなければならない。或いは、酸化反応を生じない又は酸化しにくいアミン塩などの収着媒体を選択することもできる。

この方法は、圧力、温度及び収着媒体などを実験的及び計算的に調整することによって最適化することができる。

用途又は用件に応じて、アミン、アミノ塩、アミノ酸などの様々な化学液又は化学液混合物を第１の収着媒体として、場合によっては異なる濃度で使用することができる。

これらの化学液に加え、メタノール、セレクソール及びＮＭＰなどの物理液又は物理液混合物、並びにスルフィノール及びアミソールなどのハイブリッド液、さらにはイオン液などの新たに登場した液体さえも第１の収着媒体として使用することができる。

第１の収着媒体をスラリー、すなわち液体と鉄粒子などの固体粒子との混合物にして、バイオガス中にＨ２Ｓとして存在するバイオガスから鉄との結合によって硫黄を抽出することもできる。結果として得られるＦｅＳ粒子はフィルタ除去する必要がある。

この方法は、バイオガスの浄化に限定されず、他のガスと共に使用することもできる。

その一例として、乾燥空気と水蒸気のガス混合物である湿った空気又は湿ったガスの乾燥があり、浄化ステージにおいて、第１の液体収着媒体として機能するプロピレングリコールなどの液体乾燥剤に湿った空気を接触させることにより、湿った空気から水蒸気を抽出することができる。

再生は、再生ステージ９において、第２の収着媒体として周囲空気を用いて行うことができる。周囲空気中の水の分圧は常に十分低いとは限らないので、この再生には加熱及び／又は絞り弁２９による圧力制限が必要になる。

この方法は、例えば１０バーグ（１Ｍｐａ）の圧力の圧縮空気などを用いて高圧で使用することができ、この場合、プロピレングリコールを用いて本発明を適用することによって圧縮空気を乾燥できると同時に、ベンチュリエジェクタ１２内の圧力が上昇することにより、この乾燥した圧縮ガスの圧力を例えば１１バーグ（１．１Ｍｐａ）に上昇させることができる。

図１の例では２つのポンプ１１及び２１を使用しているが、１つのポンプのみを使用することを排除するわけではなく、２つのポンプ１１又は２１の一方を省略することもできる。

例えば、ポンプ２１を省略し、ポンプ１１のみによって回路３全体に第１の収着媒体１１を圧送することもできる。この単一のポンプ１１は、リザーバ６内に確実に十分な圧力が生じ、この高い圧力を利用して第１の収着媒体を第２のリザーバ６から第２のベンチュリエジェクタ２２を介して第１のリザーバ４に運べるようにする。

上述した空気の乾燥の例では、第２のリザーバ内の１１バーグ（１．１Ｍｐａ）の圧力は、別のポンプを使用せずに回路３の再生ステージ９を通じてポリプロピレングリコールをさらに下流まで運び、第１のリザーバ４内にわずかな過圧又は大気圧しか残らないようにするのに十分なはずである。

回路３内で第１のポンプ１１のみを使用する代わりに、回路３内に第２のポンプ２１のみを設けることも考えられ、この場合、再生ステージ９では再生ステップを過度の圧力で行い、浄化ステージ８における浄化ステップを低い圧力で行うことができる。

図２に、本発明による装置１の変形例を示しており、この例では、回路３内に、２つの浄化ステージ８及び８’が直列に接続された後に２つの再生ステージ９及び９’が直列に接続され、第１の収着媒体は、回路３内を液体の形で流れ方向Ｐに運ばれ、また浄化ステージ８の最も下流にあるガス出力部２０が、それよりも上流に位置する浄化ステージ８’のガス入力部１６’にフィードバックされるので、浄化ガスは、浄化ステージ８及び８’を通じて第１の収着媒体の流れ方向Ｐに対して逆流する流れ方向Ｑに導かれる。

具体的には、追加浄化ステージ８’において、回路３の１又は複数の再生ステージ９と第１のベンチュリエジェクタ１２との間に設けられた追加ベンチュリエジェクタ１２’と、後続する追加リザーバ６’とを利用する追加浄化ステップが適用され、第１の収着媒体は、第１のリザーバ４又は追加の第１のリザーバ４’から追加ベンチュリエジェクタ１２’を通じて追加リザーバ６’に圧送されることにより、ガス出力部２０が追加ベンチュリエジェクタ１２’のガス入力部１６’に接続された浄化ステージ８の第２のリザーバ６からの少なくとも部分的に浄化されたガス混合物と混合され、これによってさらに浄化されたガス混合物が追加リザーバ６’のガス出力部２０’を介して取り出される。

この逆流フィードバックにより、さらに効率的な浄化を実現することができる。

追加浄化は、ガス洗浄塔におけるガス洗浄などの異なる浄化技術を用いて実施できることが明らかである。

再生に関しては、図２では、回路５の第１のリザーバ４’と１又は複数の浄化ステージ８との間に設けられた追加ベンチュリエジェクタ２２’と、後続する追加の第１のリザーバ４’ とを利用する追加再生ステージ９’が用いられ、第１の収着流体は、これに収着された部分的に抽出された抽出対象ガスと共に第１のリザーバ４から追加ベンチュリエジェクタ２２’を通じて追加リザーバ４’に圧送されることにより、絞り弁２９’を介して追加の第２のベンチュリエジェクタ２２’のガス入力部２８’に供給される第２の気体収着媒体と混合され、これによって抽出対象ガスを収着した第２の収着媒体が追加リザーバ４’からガス出力部３０’を介して噴出され又は取り出される。

追加再生は、例えばストリッパ塔における液体ストリッピングなどによる異なる再生技術を用いて実施できることが明らかである。

異なるリザーバ内の第１の収着媒体では、収着された抽出対象ガスの濃度が異なることが明らかである。

逆流フィードバックの有無に関わらず、２つよりも多くの浄化ステージ８及び／又は２つよりも多くの再生ステージ９を適用できることが明らかである。

本発明は、２種類のガスのみから成るガス混合物に関するだけでなく、１種類又はそれ以上の成分ガスから同じ方法で選択的に又は同時に２種類よりも多くのガスの混合物をパージできることも明らかである。

図３に、本発明による装置１の別の変形例を示しており、この装置は、ガス混合物からの抽出対象ガスを例えば収着によって抽出するという目的で、第１のベンチュリエジェクタ１２、ポンプ１１を有する浄化ステージ８が、浄化すべきガス混合物と、パイプ５を介して第１のリザーバ４から供給される第１の収着媒体とが接触する垂直閉鎖塔３２で構成された従来の「ガス洗浄塔」３１に置き換わっているという特徴によって図１の装置１とは異なる。

この目的のために、塔３２は、ガス入力部３３及びガス出力部３４を備え、供給パイプ２からのガス混合物は、圧縮機３５などを用いて、塔３２を通じてガス出力部３４まで垂直方向上向きに運ばれる。

第１の液体収着媒体は、塔３２の上部において噴霧器又は霧吹き３６によって逆流して分散され、重力によって雨又は霧のように下向きに降り注ぎ、塔３２の底部３７において受け取られて集められ、従って言うなれば、塔３２は、富化された第１の収着媒体を上述したような再生のために再生ステージ９のポンプ２１によって第２のベンチュリエジェクタ２２に圧送するための第２のリザーバ６として機能する。

当然ながら、ベンチュリエジェクタ２２による再生の上述した利点は維持されるとともに、バイオガス浄化の場合に第２の収着媒体として周囲空気を用いて再生を実現できるという利点も維持される。

第１及び第２のベンチュリエジェクタという表現は、浄化ステージのベンチュリエジェクタと再生ステージのベンチュリエジェクタとを区別するために使用しているにすぎず、図３の例に示すように、第１のベンチュリエジェクタが存在せずに第２のベンチュリエジェクタのみが存在し得ることを排除するものではないことが明らかである。

本発明は、一例として説明した図面に示す実施形態に決して限定されるものではなく、これらの実施形態に適用されるこのような装置及び方法は、本発明の範囲から逸脱することなくありとあらゆる変形例の形で実現することができる。

１ 装置
２ 供給パイプ
３ 回路
４ 第１のリザーバ
５ 第１のパイプ
６ 第２のリザーバ
７ 第２のパイプ
８ 浄化ステージ
９ 再生ステージ
１０ 第２の供給パイプ、ポンプ
１１ 第１のポンプ
１２ 第１のベンチュリエジェクタ
１３ エジェクタ
１４ 液体入力部
１５ 混合チャンバ
１６ ガス入力部
１７ ベンチュリ部
１９ 液体吸着媒体の水位
２０ ガス出力部
２１ 第２のポンプ
２２ 第２のベンチュリエジェクタ
２３ エジェクタ
２４ 液体入力部
２５ 混合チャンバ
２６ ベンチュリ
２７ 出力部
２８ 吸引ガス入力部
２９ 絞り弁
３０ ガス出力部

Claims (26)

1. ガス混合物からガスを抽出する方法であって、
   前記ガス混合物との接触時に抽出対象ガスを少なくとも部分的に収着できる液体収着媒体を用意するステップと、
   浄化ステップ中に、浄化されたガス混合物と、前記ガス混合物からの前記抽出対象ガスを少なくとも部分的に収着した富化された液体収着媒体とが残るようにするために、浄化ステージ（８）を通じて前記液体収着媒体と前記ガス混合物とを共に導くことによって前記液体収着媒体を前記ガス混合物に接触させ、該相互接触により、前記液体収着媒体によって前記ガス混合物から前記抽出対象ガスが少なくとも部分的に収着されるようにするステップと、
   前記富化された液体収着媒体との接触時に該富化された液体収着媒体から前記抽出対象ガスを少なくとも部分的に抽出できる気体収着媒体を用意するステップと、
   再生ステップ中に、前記気体収着媒体と、前記浄化ステップ中に形成された前記富化された液体収着媒体とを、再生ステージ（９）を通じて共に導くことによって前記気体収着媒体を前記富化された液体収着媒体に接触させ、該相互接触により、前記富化された液体収着媒体内の前記収着された抽出対象ガスが、前記気体収着媒体によって少なくとも部分的に収着され、前記再生ステージ（９）の出力部（２７）において、後続の浄化ステップに再使用することができる少なくとも部分的に再生された液体収着媒体が形成されるようにするステップと、を有し、
   前記再生ステップに、液体入力部（２４）とガス入力部（２８）とを有するベンチュリエジェクタ（２２）が使用され、前記浄化ステップによって生じた前記富化された液体収着媒体が、前記ベンチュリエジェクタ（２２）の前記液体入力部（２４）に圧力下で供給され、前記気体収着媒体が、前記ベンチュリエジェクタ（２２）の前記ガス入力部（２８）を介して引き込まれて、前記富化された液体収着媒体と前記気体収着媒体が接触するようになることを特徴とする方法。
2. 前記浄化ステップに、液体入力部（１４）とガス入力部（１６）とを有する別個のベンチュリエジェクタ（１２）が使用され、前記液体収着媒体が、前記ベンチュリエジェクタ（１２）の前記液体入力部（１４）に圧力下で供給され、前記ベンチュリエジェクタ（１２）の前記ガス入力部（２）を介して浄化すべき前記ガス混合物が引き込まれて、前記液体収着媒体と前記ガス混合物が接触するようになる請求項１記載の方法。
3. 前記液体収着媒体は、前記再生ステップ後に、後続する浄化ステップに再利用される請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記方法は、前記液体収着媒体が、第１のリザーバ（４）から、前記富化された液体収着媒体が受け取られる前記浄化ステージ（８）を通じて導かれ、該浄化ステージ（８）から、前記再生された液体収着媒体が受け取られる前記第１のリザーバ（４）に通じる前記再生ステージ（９）を通じて再生ステージポンプ（２１）によって運ばれる回路（３）を利用する請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
5. 前記方法は、前記液体収着媒体が、前記回路（３）内を前記第１のリザーバ（４）から前記浄化ステージ（８）を介して導かれ、その後に前記再生ステージ（９）を介して前記第１のリザーバ（４）に戻る連続過程に従って進行することにより、前記浄化すべきガス混合物が、前記浄化ステージ（８）に連続的に供給され、該浄化ステージ（８）からの浄化されたガスが除去され、前記気体収着媒体が、前記再生ステージ（９）の前記ベンチュリエジェクタ（２２）の前記ガス入力部（２８）を介して連続的に引き込まれるようになる請求項４記載の方法。
6. 前記気体収着媒体は、前記再生ステージ（９）の前記ベンチュリエジェクタ（２２）により、前記気体収着媒体における前記抽出対象ガスの分圧を低下させるように調整可能な又は調整不可能な流量制限部（２９）を介して引き込まれる請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法。
7. 前記液体収着媒体は、前記抽出対象ガスを吸熱抽出するために加熱され、或いは前記抽出対象ガスを発熱抽出するために冷却される請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。
8. 前記抽出対象ガスを含む前記ガス混合物の圧力は、前記気体収着媒体の圧力と異なる請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法。
9. 前記浄化すべきガス混合物は、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｓ又は別の汚染物質をパージしなければならない未処理バイオガスである請求項１乃至８の何れか１項に記載の方法。
10. 前記液体収着媒体は、濃縮されたアミン、アミン塩又はアミノ酸の液体混合物である請求項９記載の方法。
11. 前記液体収着媒体は、液体と固体粒子との混合物である請求項１乃至１０の何れか１項に記載の方法。
12. 前記固体粒子は、硫黄を鉄と結合させ、フィルタ処理によって除去できるＦｅＳを形成することにより、前記浄化すべきガス混合物からＨ₂Ｓを除去するための酸化鉄粒子である請求項９乃至１１の何れか１項に記載の方法。
13. 前記気体収着媒体は、周囲空気である請求項９乃至１２の何れか１項に記載の方法。
14. 前記浄化すべきガス混合物は、例えば空気又はメタンなどの乾燥させなければならない湿ったガスであり、前記液体収着媒体は、プロピレングリコールなどの吸湿液である請求項１乃至９の何れか１項に記載の方法。
15. １又はそれ以上の追加浄化ステージ（８’）において追加浄化が適用されることにより、前記第１のリザーバ（４）からの前記液体収着媒体が、前記追加浄化において前記抽出対象ガスを少なくとも部分的に収着した後に、前記第１のベンチュリエジェクタ（１２）の前記液体入力部（１４）に圧力下で供給され、前記第２のリザーバ（６）からの前記少なくとも部分的に浄化されたガス混合物が、前記追加浄化においてさらに浄化され、ガス出力部（２０’）を介して前記追加浄化から取り出される請求項１乃至１４の何れか１項に記載の方法。
16. 前記追加浄化の１又はそれ以上のステップは、前記回路の前記第１のリザーバ（４）と前記第１のベンチュリエジェクタ（１２）の間に設けられた追加ベンチュリエジェクタ（１２’）と、後続する追加リザーバ（６’）とを利用し、これによって前記液体収着媒体は、前記第１のリザーバ（４）から前記追加ベンチュリエジェクタ（１２’）を通じて前記追加リザーバ（６’）に圧送され、これによって前記液体収着媒体は、前記追加ベンチュリエジェクタ（１２’）のガス入力部（１６’）にガス出力部（２０）が接続された前記第２のリザーバ（６）からの前記少なくとも部分的に浄化されたガス混合物と混合され、これによって前記さらに浄化されたガス混合物が、前記追加リザーバ（６’）のガス出力部（２０’）を介して取り出される請求項１５記載の方法。
17. １又はそれ以上のステップにおいて追加再生が適用されることにより、前記第１のリザーバ（４）からの前記部分的に再生された液体収着媒体が、前記追加再生においてさらに再生され、前記浄化ステージ（８）に、又は設けられている場合には前記追加浄化ステージ（８’）に圧力下で供給される請求項１乃至１６の何れか１項に記載の方法。
18. 前記追加再生の１又はそれ以上のステップは、追加ベンチュリエジェクタ（２２’）と、後続する追加リザーバ（４’）とを利用し、これによって前記抽出対象ガスを収着した前記液体収着媒体は、前記第１のリザーバ（４）から前記追加ベンチュリエジェクタ（２２’）を通じて前記追加リザーバ（４’）に圧送され、これによって前記液体収着媒体は、前記追加ベンチュリエジェクタ（２２’）の前記ガス入力部（２８’）を介して引き込まれる気体収着媒体と混合され、これによって前記気体収着媒体及び収着された抽出対象ガスが、前記追加リザーバ（４’）のガス出力部（３０’）を介して取り出される請求項１６記載の方法。
19. 液体収着媒体との接触によってガス混合物からガスを抽出するための装置であって、前記液体収着媒体は、前記ガス混合物との接触時に該ガス混合物から抽出対象ガスを少なくとも部分的に収着することによって富化された液体収着媒体を形成することができ、前記装置は、前記液体収着媒体が第１のリザーバ（４）から浄化ステージ（８）を通じて第２のリザーバに運ばれ、該第２のリザーバから再生ステージ（９）を通じて前記第１のリザーバ（４）に戻る回路（３）を備え、前記浄化ステージ（８）は、前記ガス混合物を前記液体収着媒体に接触させることができ、前記再生ステージは、前記浄化ステージからの前記富化された液体収着媒体を気体収着媒体に接触させることができ、該気体収着媒体は、前記富化された液体収着媒体との接触時に、該富化された液体収着媒体から前記抽出対象ガスを少なくとも部分的に抽出することができ、前記再生ステージ（９）は、前記富化された液体収着媒体を供給するための、前記第２のリザーバ（６）に接続された液体入力部（２４）と、前記気体収着媒体を供給するためのガス入力部（２８）と、前記第１のリザーバ（４）に通じる液体出力部（２７）とを有するベンチュリエジェクタ（２２）を含むことを特徴とする装置。
20. 前記浄化ステージ（８）は、前記液体収着媒体を供給するための、前記第１のリザーバ（４）に接続する液体入力部（１４）と、浄化すべきガス混合物を供給するためのガス入力部（２）と、前記第２のリザーバ（６）に通じる、浄化されたガスのための出力部（１８）とを有する別個のベンチュリエジェクタ（１２）を含む請求項１９記載の装置。
21. 前記液体収着媒体を前記回路（３）全体に運ぶための少なくとも１つのポンプ（１１及び／又は２１）を備えている請求項１９又は２０に記載の装置。
22. 少なくとも２つのポンプを備え、この少なくとも２つのポンプは、それぞれ、パイプ（５）を介して前記第１のリザーバ（４）に接続され、前記第１のベンチュリエジェクタ（１２）の前記液体入力部（１４）に圧力を与える、前記浄化ステージ（８）内の浄化ステージポンプ（１１）、並びにパイプ（７）を介して前記第２のリザーバ（６）に接続され、前記第２のベンチュリエジェクタ（２２）の前記液体入力部（２４）に圧力を与える、前記洗浄ステージ（９）内の再生ステージポンプ（２１）である請求項２１記載の装置。
23. 前記第１のリザーバ（４）、及び／又は前記第１のリザーバ（４）を前記浄化ステージポンプ（１１）に接続する前記パイプ（５）は、前記抽出対象ガスが前記液体収着媒体に発熱プロセスよって収着されるか、それとも吸熱プロセスによって収着されるかに応じて冷却又は加熱を行う請求項２２記載の装置。
24. 前記第２のリザーバ（６）、及び／又は該第２のリザーバ（６）を前記再生ステージポンプ（２１）に接続する前記パイプ（７）は、前記抽出対象ガスが前記気体収着媒体に発熱プロセスによって収着されるか、それとも吸熱プロセスによって収着されるかに応じて冷却又は加熱を行う請求項２２又は２３に記載の装置。
25. 前記回路（３）の前記パイプ（５）の前記第１のリザーバ（４）と前記第１のベンチュリエジェクタ（１２）の間に設けられた追加ベンチュリエジェクタ（１２’）と、後続する追加リザーバ（６’）とを有する少なくとも１つの追加浄化ステージ（８’）が設けられ、これによって前記第２のリザーバ（６）の前記ガス出力部（２０）が、前記追加ベンチュリエジェクタ（１２’）の前記ガス入力部（１６’）に接続され、これによって浄化されたガス混合物を取り出すための、前記追加リザーバ（６’）のガス出力部（２０’）が備えられる請求項２０乃至２４の何れか１項に記載の装置。
26. 前記回路（３）の前記第１のリザーバ（４）と前記第１のベンチュリエジェクタ（１２）の間に設けられた追加ベンチュリエジェクタ（２２’）と、後続する追加リザーバ（４’）とを有する少なくとも１つの追加再生ステージ（９’）が設けられ、これによって前記抽出対象ガスを収着した前記第１の収着流体が、前記第１のリザーバ（４）から前記追加ベンチュリエジェクタ（２２’）を通じて前記追加リザーバ（４’）に圧送され、これによって前記液体収着媒体は、前記追加ベンチュリエジェクタ（２２’）の前記ガス入力部（２８’）を介して引き込まれた気体収着媒体と混合され、これによって前記気体収着媒体及び収着され部分的に生成されたガスが、前記追加リザーバ（４’）のガス出力部（３０’）を介して取り出される請求項２０乃至２５の何れか１項に記載の装置。

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