JP7474795B2 - 吸着ガス分離プロセス - Google Patents
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Description
また、一実施形態に係る発明は、多成分流体混合物から少なくとも第1の成分を分離するための吸着ガス分離プロセスが提供される。1つのそのような実施形態では、多成分流体混合物を供給ストリームとして少なくとも1つの吸着材料を備える少なくとも1つの接触器に流入させて、供給ストリームの第1の成分の少なくとも一部を少なくとも1つの接触器内の少なくとも1つの吸着材料に吸着させるとともに、少なくとも第2の成分を更に含むとともに供給ストリームに対して第1の成分が少なくとも定期的に使い果たされる第1の生成物ストリームを少なくとも1つの接触器から回収するステップと、少なくとも第3の成分を更に含む第1の再生ストリームを少なくとも1つの接触器に流入させて、第1の再生ストリームの第3の成分の少なくとも一部を少なくとも1つの接触器内の少なくとも1つの吸着材料に吸着させるとともに、少なくとも1つの接触器内の少なくとも1つの吸着材料に吸着された第1の成分の少なくとも一部を脱着させて、供給ストリームと比べて第1の成分が豊富な第2の生成物ストリームを少なくとも1つの接触器から回収するステップと、第2の再生ストリームを少なくとも1つの接触器に流入させて、少なくとも1つの接触器内の少なくとも1つの吸着材料に吸着された第3の成分の少なくとも一部及び第1の成分の少なくとも一部を温度スイング又は分圧スイングのうちの少なくとも一方によって脱着させるとともに、第3の生成物ストリームを少なくとも1つの接触器から回収するステップと、を含むプロセスが提供される。
(a)前記多成分流体混合物を供給ストリームとして吸着材料を含む接触器に流入させて、前記供給ストリームの第1の成分の一部を前記接触器内の吸着材料に吸着させるとともに、第1の生成物ストリームを前記接触器から回収するステップであって、前記第1の生成物ストリームは、第2の成分を含む、ステップと、(b)前記接触器に再生前ストリームを流入させて、前記接触器内の前記吸着材料に共吸着された希釈剤の一部を脱着させ、逆流ストリームを回収し、前記逆流ストリームを前記接触器に再循環させるステップと、(c)第3の成分を含む第1の再生ストリームを前記接触器に流入させて、前記第3の成分の一部を前記接触器内の前記吸着材料に吸着させて吸着熱を発生させ、前記吸着熱の少なくとも一部を使用して前記接触器内の前記少なくとも1つの吸着材料に吸着された前記第1の成分の一部を脱着させるとともに、前記供給ストリームと比べて前記第1の成分が豊富な第2の生成物ストリームを前記接触器から回収するステップと、(d)第2の再生ストリームの飽和圧に対する分圧を制御するステップと、(e)前記第2の再生ストリームを前記接触器に流入させて、前記接触器内の前記吸着材料に吸着された前記第3の成分の一部を分圧スイング又は湿度スイングによって脱着させるとともに、第3の生成物ストリームを前記接触器から回収するステップとを含み、前記吸着材料に吸着された前記第3の成分の一部を前記脱着させることにより、前記吸着材料の温度を下げてもよい。
また、一実施形態に係る発明は、多成分流体混合物から少なくとも第1の成分を分離するための吸着ガス分離システムであって、少なくとも1つの吸着剤接触器を備え、該接触器が、少なくとも1つの吸着材料、第1の端部、及び、第2の端部を更に備え、第1の端部及び第2の端部が軸方向で反対側にある、吸着ガス分離システムが提供される。1つのそのような実施形態において、吸着ガス分離システムは、多成分流体混合物の少なくとも一部を供給ストリームとして少なくとも1つの接触器の第1の端部に流入させて、第1の成分の少なくとも一部を少なくとも1つの接触器内の少なくとも1つの吸着材料に吸着させるように流体接続されるとともに、少なくとも1つの接触器の第2の端部から第1の生成物ストリームを回収するように流体接続される。吸着ガス分離システムは、第1の再
生ストリームを少なくとも1つの接触器の第2の端部に流入させて、少なくとも1つの吸着材料上の第1の成分の少なくとも一部を脱着させ、それにより、第2の生成物ストリームを生成するように流体接続されるとともに、少なくとも1つの接触器の第1の端部から第2の生成物ストリームを回収するように流体接続されてもよい。吸着ガス分離システムは、多成分流体混合物を第2の再生ストリームとして少なくとも1つの接触器の第1の端部に流入させて少なくとも1つの吸着材料上の第1の再生ストリームの少なくとも一部を脱着させるように流体接続されるとともに、少なくとも1つの接触器の第2の端部から第3の生成物ストリームを回収するように流体接続されてもよい。
また、一実施形態に係る発明は、多成分流体混合物の少なくとも一部を1つ以上の成分に分離するための吸着ガス分離プロセスが提供される。1つのそのような実施形態では、多成分流体混合物を供給ストリームとして少なくとも1つの接触器に流入させて、供給ストリームの第1の成分の少なくとも一部を前記少なくとも1つの接触器内の少なくとも1つの吸着材料に吸着させるとともに、少なくとも第2の成分を更に含むとともに供給ストリームに対して第1の成分が使い果たされる第1の生成物ストリームを少なくとも1つの接触器から回収するステップと、少なくとも第3の成分を含む第1の再生ストリームを少なくとも1つの接触器に流入させて、少なくとも1つの接触器内の少なくとも1つの吸着材料に吸着される第1の成分の少なくとも一部を脱着させるとともに、供給ストリームと比べて第1の成分が豊富な第2の生成物ストリームを少なくとも1つの接触器から回収するステップと、第2の生成物ストリームを凝縮器に流入させて、第3の成分の少なくとも一部を凝縮させるとともに、第1段凝縮物ストリームと第1段の精製された第2の生成物ストリームとを形成して、前記凝縮に起因して凝縮器内及び少なくとも1つの接触器内に減圧をもたらすステップと、を含むプロセスが提供される。
吸着ガス分離プロセス(本明細書中では「吸着プロセス」と称される)は、少なくとも第1の成分(例えば、二酸化炭素、硫黄酸化物、窒素、酸素、及び/又は、重金属を含んでもよい)を含む多成分流体混合物またはストリームの吸着ガス分離のために、本開示の一実施形態にしたがって与えられる。1つのそのような実施形態において、吸着プロセスは、望ましくは、本開示の一実施形態に係る吸着ガス分離システム(本明細書中では「吸着システム」と称される)を使用するなどして、燃料燃焼器によって生み出される例えば燃焼ガスストリーム又は燃焼排ガスストリーム(本明細書中では「燃焼ガスストリーム」と称される)を含んでもよい多成分流体混合物又はストリームから第1の成分の少なくとも一部を分離してもよい。1つの態様において、吸着プロセスは、以下の状態、すなわち、供給ストリームが低圧で供給され、それにより、圧力スイング吸着プロセスがあまり望ましくないものにされる状態;供給ストリームが低濃度又は希釈濃度の対象成分を含み、その場合、例えば対象成分が供給ストリームの約3%を構成する状態;分離されるべき供給ストリームの量が多い状態;対象成分の純度が高い、純度が例えばほぼ80%よりも高い生成物ストリームの回収が望ましい状態;吸着プロセスにおける低いエネルギー及び/又は低いストリーム消費量が望ましい状態;及び/又は、低い動作コストが望ましい状態のうちの1つ以上が存在するガス分離用途に特に適していてもよい。1つの態様において、典型的なそのようなガス分離用途は、例えば、複合サイクルパワープラントの燃焼ガスストリームからの二酸化炭素の燃焼後ガス分離を含んでもよい。
Claims (25)
- 多成分流体混合物を分離するための吸着ガス分離プロセスであって、前記吸着ガス分離プロセスは、
(a)前記多成分流体混合物を供給ストリームとして吸着材料を含む接触器に流入させて、前記供給ストリームの第1の成分の一部を前記接触器内の吸着材料に吸着させるとともに、第1の生成物ストリームを前記接触器から回収するステップであって、前記第1の生成物ストリームは、第2の成分を含むステップと、
(b)第3の成分を含む第1の再生ストリームを前記接触器に流入させて、前記第3の成分の一部を前記接触器内の前記吸着材料に吸着させて吸着熱を発生させ、前記吸着熱の一部を使用して前記接触器内の前記吸着材料に吸着された前記第1の成分の一部を脱着させるとともに、前記供給ストリームと比べて前記第1の成分が豊富な第2の生成物ストリームを前記接触器から回収するステップと、
(c)第2の再生ストリームの飽和圧に対する分圧を能動的に制御するステップと、
(d)前記第2の再生ストリームを前記接触器に流入させて、前記接触器内の前記吸着材料に吸着された前記第3の成分の一部を分圧スイング又は湿度スイングによって脱着させるとともに、第3の生成物ストリームを前記接触器から回収するステップと、
を含む吸着ガス分離プロセス。 - 前記第2の再生ストリームは、燃焼ガスストリーム、気流、不活性ガスストリーム、前記供給ストリームに比べて前記第1の成分が豊富な流体ストリーム、又は前記第1の生成物ストリームの一部のうちの1つであり、相対湿度が100%未満である請求項1に記載のプロセス。
- 前記吸着材料に吸着された前記第3の成分の一部を前記脱着させることにより前記吸着材料の温度を下げる請求項1に記載のプロセス。
- 前記第3の生成物ストリームが、前記第1の成分の濃度と比べて高い濃度の前記第3の成分を含む請求項1に記載のプロセス。
- 前記吸着させることが吸着熱を放出して熱波を形成し、前記熱波が前記供給ストリームの方向とほぼ同じ方向に移動する請求項1に記載のプロセス。
- ステップ(a)の完了時、ステップ(a)の間に形成された熱波の前記接触器の端部からの破過前、前記第1の成分の前記接触器の端部からの破過時又は破過前のいずれか時にステップ(b)を開始するステップを更に含む請求項1に記載のプロセス。
- ステップ(b)の間に、前記接触器内の前記吸着材料に吸着された前記第1の成分の一部を脱着させることが、温度スイング、分圧スイング、吸着エネルギーの熱におけるスイング又は真空スイングのうちの少なくとも1つによって促進される請求項1又は6に記載のプロセス。
- 前記第1の再生ストリームが200kPaabs以下の圧力の蒸気である請求項1に記載のプロセス。
- ステップ(b)において、前記供給ストリームと比べて前記第1の成分が豊富な前記第2の生成物ストリームの第1の部分を前記接触器から回収するステップと、前記供給ストリームと比べて前記第3の成分が豊富な前記第2の生成物ストリームの第2の部分を回収するステップと、を更に含む請求項1に記載のプロセス。
- 前記第2の生成物ストリームの一部を凝縮器に流入させるステップと、凝縮物ストリームを前記凝縮器から回収するステップと、精製された第2の生成物ストリームを前記凝縮器から回収するステップと、を更に含む請求項1又は10に記載のプロセス。
- 100kPaabs以下の減圧を前記凝縮器内及び前記接触器内で引き起こすステップを更に含む請求項10に記載のプロセス。
- 前記精製された第2の生成物ストリームは、前記第1の成分の純度が80%よりも高い請求項10に記載のプロセス。
- 前記第3の生成物ストリームの一部を凝縮器に流入させるステップと、凝縮物ストリームを前記凝縮器から回収するステップと、を更に含む請求項1に記載のプロセス。
- 100kPaabs以下の減圧を前記凝縮器内及び前記接触器内で引き起こすステップを更に含む請求項13に記載のプロセス。
- 前記減圧を引き起こす前記ステップがポンプによって補助される請求項14に記載のプロセス。
- ステップ(b)の前に、前記接触器に再生前ストリームを流入させるステップと、前記接触器内の前記吸着材料に共吸着された希釈剤の一部を脱着させるステップと、逆流ストリームを回収するステップと、前記逆流ストリームを前記接触器に再循環させるステップと、を更に含む請求項1に記載のプロセス。
- ステップ(a)の間に前記第1の生成物ストリームの一部を前記供給ストリームの一部として前記接触器に流入させるステップを更に含む請求項1に記載のプロセス。
- 前記第1の成分が二酸化炭素であり、前記第3の成分が水である請求項1に記載のプロセス。
- 前記多成分流体混合物が燃焼ガスである請求項1に記載のプロセス。
- 前記接触器が複数の並行する流体流路を備える請求項1に記載のプロセス。
- 前記接触器が複数の固定領域を通じて回転する請求項1又は19に記載のプロセス。
- ステップ(b)において、前記第1の再生ストリームが、前記第1の成分を脱着するのに費やされる熱量よりも少ない熱量を含む請求項1に記載のプロセス。
- ステップ(b)において、前記接触器内の前記吸着材料に吸着された前記第1の成分の前記一部の前記脱着が、吸着エネルギーの熱におけるスイングによって促進される請求項1に記載のプロセス。
- 多成分流体混合物を分離するための吸着ガス分離プロセスであって、前記吸着ガス分離プロセスは、
(a)前記多成分流体混合物を供給ストリームとして吸着材料を含む接触器に流入させて、前記供給ストリームの第1の成分の一部を前記接触器内の前記吸着材料に吸着させるとともに、第1の生成物ストリームを前記接触器から回収するステップであって、前記第1の生成物ストリームは、第2の成分を含む、ステップと、
(b)前記接触器に再生前ストリームを流入させて、前記接触器内の前記吸着材料に共吸着された希釈剤の一部を脱着させ、逆流ストリームを回収し、前記逆流ストリームを前記接触器に再循環させるステップと、
(c)第3の成分を含む第1の再生ストリームを前記接触器に流入させて、前記第3の成分の一部を前記接触器内の前記吸着材料に吸着させて吸着熱を発生させ、前記吸着熱の少なくとも一部を使用して前記接触器内の前記少なくとも1つの吸着材料に吸着された前記第1の成分の一部を脱着させるとともに、前記供給ストリームと比べて前記第1の成分が豊富な第2の生成物ストリームを前記接触器から回収するステップと、
(d)第2の再生ストリームの飽和圧に対する分圧を制御するステップと、
(e)前記第2の再生ストリームを前記接触器に流入させて、前記接触器内の前記吸着材料に吸着された前記第3の成分の一部を分圧スイング又は湿度スイングによって脱着させるとともに、第3の生成物ストリームを前記接触器から回収するステップとを含み、前記吸着材料に吸着された前記第3の成分の一部を前記脱着させることにより、前記吸着材料の温度を下げる吸着ガス分離プロセス。 - 多成分流体混合物を分離するための吸着ガス分離プロセスであって、前記吸着ガス分離プロセスは、
(a)前記多成分流体混合物を供給ストリームとして吸着材料を含む接触器に流入させて、前記供給ストリームの第1の成分の一部を前記接触器内の前記吸着材料に吸着させるとともに、第1の生成物ストリームを前記接触器から回収するステップであって、前記第1の生成物ストリームは、第2の成分を含む、ステップと、
(b)前記第1の生成物ストリームの一部を前記供給ストリームの一部として前記接触器に流入させるステップと、
(c)第3の成分を含む第1の再生ストリームを前記接触器に流入させて、前記第3の成分の一部を前記接触器内の前記吸着材料に吸着させて吸着熱を発生させ、前記吸着熱の一部を使用して前記接触器内の前記吸着材料に吸着された前記第1の成分の一部を脱着させるとともに、前記供給ストリームと比べて前記第1の成分が豊富な第2の生成物ストリームを前記接触器から回収するステップと、
(d)第2の再生ストリームの飽和圧に対する分圧を制御するステップと、
(e)前記第2の再生ストリームを前記接触器に流入させて、前記接触器内の前記吸着材料に吸着された前記第3の成分の一部を分圧スイング又は湿度スイングによって脱着させるとともに、第3の生成物ストリームを前記接触器から回収するステップとを含み、前記吸着材料に吸着された前記第3の成分の一部を前記脱着させることにより、前記吸着材料の温度を下げる吸着ガス分離プロセス。
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