WO2005089906A1 - メタンガス濃縮装置 - Google Patents

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WO2005089906A1
WO2005089906A1 PCT/JP2005/004835 JP2005004835W WO2005089906A1 WO 2005089906 A1 WO2005089906 A1 WO 2005089906A1 JP 2005004835 W JP2005004835 W JP 2005004835W WO 2005089906 A1 WO2005089906 A1 WO 2005089906A1
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hollow fiber
gas
section
absorbing
carbon dioxide
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PCT/JP2005/004835
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Takashi Mori
Hakuei Yamamoto
Haruo Miyake
Hiromichi Sawahara
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Tsukishima Kikai Co., Ltd.
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    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the present invention provides, for example, the removal of dioxygenated carbon from digested gas containing methane gas and dioxygenated carbon, which is generated when biological treatment or the like of organic waste is performed. It relates to a methane gas concentrator for condensing methane gas.
  • Means for removing carbon dioxide from digestion gas include, for example, a method of passing digestion gas through an adsorption tower filled with a carbon dioxide adsorbent such as activated carbon, zeolite, or metal oxide, or using a gas separation membrane. Examples include a method of degassing in a vacuum and a method of separation using a porous hollow fiber. Among them, a separation method using a porous hollow fiber has attracted attention, in particular, because it is capable of selectively removing carbon dioxide and is compact and economical.
  • a carbon dioxide separation device using a hollow fiber has a hollow fiber that comes into contact with the absorbing solution, and supplies a digestion gas containing methane gas and carbon dioxide to the hollow fiber to pass through the hollow fiber.
  • An absorption section for eluting dioxygenated carbon in the absorption liquid, and a degassing section having a hollow fiber in contact with the absorption liquid and collecting the dioxinated carbon in the absorption liquid through the hollow fiber, are connected in series or in parallel.
  • the methane gas concentrator to distill the absorbed gas from the digested gas. It separated carbon (see, for example, Patent Document 1).
  • a vacuum degassing unit and a stripping degassing unit are known as degassing units.
  • the vacuum degassing unit has a hollow fiber in contact with the absorbing liquid, and the inside of the hollow fiber is depressurized by a vacuum pump or the like to separate carbon dioxide in the absorbing liquid.
  • the stripping degassing section has a hollow fiber that comes into contact with the absorbing solution, and supplies a gas other than methane gas and carbon dioxide to the hollow fiber to convert the carbon dioxide in the absorbing solution into the hollow fiber. It is collected through
  • Patent Document 1 JP-A-2002-363581
  • the present invention solves the above-mentioned problems, and can sufficiently separate carbon dioxide in an absorbing solution and can prevent methane gas from inhibiting an increase in methane gas concentration in digestive gas. It is an object to provide a concentrating device.
  • the present invention supplies a digestive gas containing methane gas and carbon dioxide into a porous hollow fiber to dissolve carbon dioxide in the absorbent from the hollow fiber.
  • the absorbing part and the absorbing liquid flowing out of the absorbing part flow into the porous hollow fiber, and methane gas and A gas other than carbon dioxide is supplied, and a stripping degassing part for recovering the carbon dioxide dissolved in the absorbing solution in which the carbon dioxide is dissolved in the absorbing part through the hollow fiber, and flows out of the stripping degassing part.
  • the absorbed liquid flows into the hollow hollow fiber, and the inside of the porous hollow fiber is depressurized, so that the gas dissolved in the absorbed liquid in the absorbing liquid and the stripping degassing section is recovered through the hollow fiber.
  • a methane gas concentrator a methane gas concentrator.
  • the carbon dioxide dissolved in the absorption liquid in the absorption section is generally recovered in the stripping degassing section. Further, the strong carbon dioxide not recovered in the stripping degassing section and the gas dissolved in the absorbing liquid in the stripping degassing section are collected in the vacuum degassing section.
  • oxygen dioxide in the absorbing solution can be sufficiently separated, and when gas other than methane gas and carbon dioxide dissolves in the absorbing solution, the dissolved gas remains in the digestion gas side in the absorbing section. Can be prevented from flowing into the digestion gas, and the increase in the methane gas concentration of the digestion gas can be prevented.
  • an absorbing solution replenishing device for replenishing the absorbing solution is provided between the stripping degassing unit and the vacuum degassing unit, and the absorbing solution replenishing device absorbs the water in the water receiving tank and the water receiving tank.
  • a replenishing unit for replenishing the liquid is provided.
  • the present invention it is possible to cope with the evaporation or reduction of the absorbing liquid by replenishing the absorbing liquid from the absorbing liquid replenishing device, and to stimulate the supply of the absorbing liquid from the replenishing unit to the water receiving tank (for example, The absorbing liquid is supplied while the replenishing section and the water receiving layer are separated from each other, and the absorbing liquid is repelled, so that the diacid in the absorbing liquid flowing from the stripping deaeration section to the absorbing liquid replenishing device is removed. Carbon can be released, and carbon dioxide in the absorbing solution can be separated.
  • air is used as the gas supplied in the stripping degassing section
  • water is used as the absorbing liquid
  • a sterilizing section is provided for sterilizing the absorbing liquid with hypochlorite. Is also good.
  • hypochlorite prevents the growth of microorganisms in the absorbing solution, and the microorganisms adhere to the absorbing section, the degassing section, etc., and inhibit methane gas concentration. Can be prevented.
  • a hollow fiber module is used as a stripping deaerator, a vacuum deaerator, and an absorber, and the hollow fiber module is provided on one side of the hollow fiber module main body.
  • a baffle plate that allows the outflowing absorbent to flow in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the hollow fiber and contact the hollow fiber.
  • the absorbing liquid flowing into the absorbing liquid flows in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the hollow fiber and comes into contact with the hollow fiber.
  • the efficiency of carbon separation can be improved, the number of hollow fiber modules in the absorption section or the deaeration section can be reduced, and the absorption section or the deaeration section can be reduced in size and simplified.
  • the carbon dioxide dissolved in the absorbing liquid in the absorbing section is generally recovered in the stripping degassing section.
  • the entrained carbon dioxide not recovered in the stripping degassing section and the gas mixed in the absorbing liquid in the stripping degassing section are collected in the vacuum degassing section. This makes it possible to sufficiently separate the oxygen in the absorbing solution, and when the gas other than methane gas and carbon is mixed into the absorbing solution, the mixed gas is digested in the absorbing section. It can be prevented from flowing to the gas side and being caught, and can prevent the methane gas concentration in the digested gas from increasing.
  • FIG. 1 is a diagram showing a methane gas concentrating device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a hollow fiber module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing flows of an absorbing liquid and a gas in a hollow fiber module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a methane gas concentrator 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the methane gas concentrating apparatus 1 according to the embodiment of the present invention includes an absorption section 2, a stripping deaeration section 3, an absorption liquid replenishing apparatus 4, a vacuum deaeration section 5, and a circulation means 33.
  • the absorption unit 2 is supplied with a digestive gas containing methane gas and carbon dioxide, preferentially dissolving carbon dioxide in the absorbing solution, and increasing the methane gas concentration in the digestive gas.
  • the absorption section 2 includes an absorption module 29, which is the main body of the absorption section, a blower 6 that feeds the digestion gas as a raw material gas into the absorption module 29, a filter 17 that filters and removes foreign substances in the digestion gas, A digestive gas line 34 through which gas flows is provided.
  • the absorption module 29 has hollow fibers that come into contact with the absorption liquid, and supplies a digestion gas containing methane gas and carbon dioxide to the hollow fibers to dissolve carbon dioxide into the absorption liquid from the hollow fibers. At the very least, methane gas is concentrated, refined and taken out.
  • the stripping degassing section 3 is a section in which the absorbing liquid flowing out of the absorbing section 2 flows in, gas other than methane gas and carbon dioxide is supplied, and the carbon dioxide in the absorbing liquid is recovered.
  • the stripping deaeration unit 3 includes a stripping module 30 as a stripping deaeration unit main body, a blower 8 that supplies a gas other than methane gas and carbon dioxide to the stripping module 30, and A filter 9 for filtering and removing foreign matter, and a gas line 35 through which gases other than methane gas and carbon dioxide flow are provided.
  • the stripping module 30 has a hollow fiber that comes into contact with the absorbing liquid, and supplies a gas other than methane gas and carbon dioxide to the hollow fiber to convert the carbon dioxide in the absorbing liquid into the hollow fiber. It is collected through. The specific configuration of the stripping module 30 and the operation of the stripping module 30 will be described later.
  • the absorbing liquid replenishing device 4 replenishes the absorbing liquid.
  • the absorbing liquid replenishing device 4 includes a water receiving tank 10, a replenishing section 11 for replenishing the receiving liquid with the absorbing liquid, and a filter 12 for removing foreign substances from the replenishing absorbing liquid.
  • the vacuum degassing unit 5 is configured such that the absorbing liquid flowing out of the stripping degassing unit 3 flows in through the replenishment of the absorbing solution by the absorbing solution replenishing device 4, and the carbon dioxide in the absorbing solution and the stripping are removed.
  • the gas mixed in the absorbing liquid is recovered by decompression in the degassing section 3, and the gas is not blown into the hollow fiber.
  • the vacuum deaeration unit 5 is a vacuum deaeration module 31, a vacuum pump 13 for reducing the pressure in the hollow fiber of the vacuum deaeration module 31, and a vacuum deaeration module 31.
  • an exhaust pipe 36 is provided for exhausting (discharging the air or sending the gas to the processing equipment) these gases. Te ru.
  • the circulation means 33 includes the pump 14 and the pipe 32.
  • the pump 14 sends the absorbing solution supplied by the absorbing solution replenishing device 4 to the vacuum degassing unit 5 through the filter 15 .
  • the pipe 32 supplies the absorbing solution sent from the pump 14 to the vacuum degassing unit 5.
  • a sterilizing section (not shown) is provided in any of the absorbing solution circulating paths. ) Is provided.
  • the sterilization by the sterilizing section is particularly effective when the absorbing liquid is water and the gas sent to the stripping deaerator 3 is air.
  • sodium hypochlorite, calcium hypochlorite, and chlorinated isocyanuric acid can be used. Among them, it is desirable to use chlorinated isocyanuric acid.
  • the residual chlorine concentration (concentration in the absorbing solution) is preferably 0.1 to 2. Oppm.
  • the raw material gas used in the methane gas concentrating apparatus various gases including methane gas and carbon dioxide can be used, and are typically generated during biological treatment of organic waste. Digestion gas is used. This type of digestion gas contains gaseous components such as nitrogen and sulfide hydrogen in addition to methane gas and carbon dioxide. Of these, sulfide hydrogen is preliminarily obtained by a desulfurization tower (not shown). It is desirable to remove them. Means for removing hydrogen sulphide from digested gas include dry desulfurization and wet desulfurization.
  • Mold desulfurizing agents are often used for dry desulfurization.
  • the molded desulfurizing agent type is one in which a molded desulfurizing agent pelletized with iron powder, clay, etc. is filled in a desulfurization tower and brought into contact with digestive gas.
  • Wet desulfurization methods include water washing, alkali washing and chemical regeneration. Of these, the water-washing method involves the countercurrent contact of sewage treatment water in the case of sewage treatment and well water, industrial water or tap water in other treatment plants with digestive gas.
  • the temperature and pressure at the time of desulfurization may be as they are in the state of digestion gas generation, and are not particularly limited.
  • the absorption liquid used in the methane gas concentrator 1 water such as industrial water, sewage treatment water, ion-exchanged water, an aqueous solution of an inorganic alkali such as NaOH or KOH, or an aqueous solution of an organic alkali is used.
  • an aqueous solution of an inorganic alkali such as NaOH or KOH
  • an aqueous solution of an organic alkali is used.
  • the absorbent since the absorbent is circulated, the amount of the absorbent used can be reduced.
  • the hollow fiber module 16 includes a hollow fiber module main body 17, an absorbent inlet (not shown) and an absorbent outlet (not shown), a gas inlet (not shown), and a gas outlet (not shown). (Not shown), a plurality of hollow fibers 24, a tube 25, and a baffle plate (a plate for preventing the absorbent from going straight) 28.
  • the hollow fiber module main body 17 is preferably cylindrical.
  • the absorbent inlet and the gas outlet are provided on one side of the hollow fiber module body 17.
  • the absorbent outlet and the gas inlet are provided on the other side of the hollow fiber module body 17.
  • the plurality of hollow fibers 24 are bundled in the hollow fiber module main body 17 in the longitudinal direction thereof in a bundled state. It is provided.
  • the tube 25 is desirably located at the center of the hollow fiber module body 17.
  • One end is an absorbing liquid inlet 19 and the other end is an absorbing liquid outlet 21.
  • a plurality of holes are formed in the circumferential portion of the tube 25 to diffuse the absorbing liquid.
  • the baffle plate 28 is provided at a central portion in the longitudinal direction inside the hollow fiber module main body 17 and is spaced from the inner peripheral surface of the hollow fiber module main body 17 to obstruct the flow of the absorbing liquid, and to remove the absorbing liquid from the hollow fiber. Contact at right angles.
  • Gas Inflow Rocker The gas that has flowed in passes through the plurality of hollow fibers 24 in the hollow fiber module main body 17 and also flows out of the gas outflow rocker.
  • the absorbent flows out of the tube 25 and enters the tube 25, it flows in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the hollow fiber 24 and contacts the hollow fiber 24.
  • a porous hollow fiber made of a hydrophobic synthetic resin is used, and no absorbing liquid enters the hollow fiber 24.
  • the absorbent flows in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the hollow fiber 24 and comes into contact with the hollow fiber 24, the flow of the absorbent can be made uniform as compared with the case where the treatment is performed in the countercurrent direction. As a result, the carbon dioxide removal efficiency is improved, the number of hollow fiber modules 16 required for methane concentration of a certain amount of gas is reduced, and the methane concentration device can be simplified and downsized.
  • the hollow fiber module 16 when used as the absorption module 29, when a digestive gas is flowed into the hollow fiber 24 in a state where the absorbing liquid is present in the hollow fiber module main body 17, carbon dioxide is Since the solubility in water is higher than that of the gas component, the carbon dioxide diffuses and dissolves in the absorption liquid through the micropores 27 of the hollow fiber 24 in a larger amount than the other gas components.
  • the hollow fiber module 16 When the hollow fiber module 16 is used as the stripping module 30, methane gas and diacid carbon are contained in the hollow fiber 24 in a state where the absorbent is present in the hollow fiber module main body 17.
  • a gas other than the above flows, due to a difference in partial pressure between the inside of the hollow fiber 24 and the outside of the hollow fiber 24, the carbon dioxide in the absorbing liquid enters the hollow fiber 24 through the fine holes 27 of the hollow fiber 24. No. Thereby, the carbon dioxide in the absorbing solution can be recovered through the hollow fiber 24.
  • the pressure in the hollow fiber 24 is reduced while the absorbing liquid is present in the hollow fiber module main body 17. This Thereby, the carbon dioxide in the absorbing solution and the gas dissolved in the absorbing solution in the stripping deaeration section enter into the hollow fiber 24. As a result, the carbon dioxide in the absorbing solution that has not been recovered in the stripping deaerator and the gas dissolved in the absorbing solution in the stripping deaerator can be recovered through the hollow fiber 24.
  • the carbon dioxide in the digestion gas is diffused and dissolved in the absorption liquid through the micropores 27 of the hollow fiber 24, and the methane gas in the digestion gas is concentrated and taken out as a purified gas.
  • the absorption liquid in which the carbon dioxide is dissolved is sent to the stripping deaeration unit 3 through the pipe 32. Gases other than methane gas and carbon dioxide are sent into the stripping deaerator 3 by a blower 8 through a filter 9.
  • carbon dioxide in the absorbing solution passes through the fine holes 27 of the hollow fiber 24, is taken into the hollow fiber 24, and then exhausted.
  • the absorbent flowing out of the stripping deaeration section 3 passes through the pipe 32 in a state containing the strong dioxin carbon not taken in by the stripping deaeration section 3 and the gas dissolved in the stripping deaeration section. And flows into the water receiving tank 10 of the absorbing liquid replenishing device 4.
  • the absorbing liquid is supplied from the absorbing liquid supply device 4.
  • the replenishing unit 11 also stimulates when replenishing the absorbent tank 10 with the absorbing liquid (for example, replenishes the absorbing liquid with the replenishing unit 11 and the receiving layer 10 separated from each other and splashes the absorbing liquid). By doing so, it is possible to release a part of the gas dissolved in the absorption liquid and the gas dissolved in the stripping deaeration unit 3.
  • the absorbent discharged from the absorbent replenishing device 4 passes through the pipe 32, is pushed out by the pump 14, and flows into the vacuum deaerator 5 through the filter 15.
  • the vacuum degassing unit 5 reduces the pressure in the hollow fiber 24 with the vacuum pump 13, thereby reducing the carbon dioxide in the absorbing solution and the gas force dissolved in the absorbing solution in the stripping degassing unit 3. After passing through the hollow fiber 24, it is exhausted.
  • the absorbing liquid flowing out of the vacuum degassing section 5 flows into the absorbing section 2 again.
  • the absorbent circulates in the methane gas concentrator 1.
  • the present invention is used for effectively utilizing digestive gas generated when biologically treating organic wastes and the like as a source of energy, and for producing hydrogen, high-performance carbon materials, and the like. It can be suitably used for effective use as a raw material for chemical industry.

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Abstract

　多孔質中空糸内にメタンガス及び二酸化炭素を含む消化ガスを供給して、中空糸から吸収液に二酸化炭素を溶解せしめる吸収部と、この吸収部を流れ出た吸収液が流れ込み、多孔質中空糸内にメタンガス及び二酸化炭素以外のガスを供給して、吸収部で二酸化炭素が溶解した吸収液中の二酸化炭素を中空糸を通して回収するストリッピング脱気部と、このストリッピング脱気部を流れ出た吸収液が流れ込み、多孔質中空糸内を減圧することにより、吸収液中の二酸化炭素およびストリッピング脱気部で吸収液に混入したガスを、中空糸を通して回収する真空脱気部と、を備えたことを特徴とするメタンガス濃縮装置。

Description

明 細 書
メタンガス濃縮装置
技術分野
[0001] 本発明は、例えば、有機性廃棄物の生物学的処理等を行った際に発生する、メタ ンガスおよび二酸ィ匕炭素を含む消化ガスから、二酸ィ匕炭素を除去してメタンガスを濃 縮するための、メタンガス濃縮装置に関する。
本願は、 2004年 03月 19日に出願された日本国特許出願第 2004— 080944号に 対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。
背景技術
[0002] 下水処理場、食品工場、ビール製造工場、家畜の飼育場等で生じる有機性廃棄物 を生物学的に処理すると、メタンガス、二酸化炭素、硫ィ匕水素等力 なる消化ガスが 発生する。
近年、カゝかる消化ガスをエネルギー源として有効利用するために、例えば、活性炭 等の吸収剤を収容した貯蔵層内に、消化ガスを吸着貯蔵する消化ガスの貯蔵方法 に関する技術が研究されて 、る。
[0003] このような消化ガスの有効利用を図るためには、消化ガス中の二酸ィ匕炭素を除去し てメタンガスを濃縮して使用することが望ましい。消化ガスから二酸化炭素を除去す るための手段としては、例えば、活性炭、ゼォライト、金属酸化物等の二酸化炭素吸 着剤が充填された吸着塔に消化ガスを通す方法、気体分離膜を用いて真空で脱気 する方法、多孔質中空糸を用いて分離する方法等が挙げられる。これらの中でも、特 に、二酸ィ匕炭素を選択的に除去でき、かつコンパクトで経済的であることから、多孔 質中空糸を用いた分離方法が注目されている。
[0004] 中空糸を用いた二酸化炭素分離装置は、吸収液に接触する中空糸を有し、この中 空糸にメタンガス及び二酸ィ匕炭素を含む消化ガスを供給して、中空糸を通してから 吸収液に二酸ィ匕炭素を溶出せしめる吸収部、及び、吸収液に接触する中空糸を有 し、吸収液中の二酸ィ匕炭素を中空糸を通して回収する脱気部を、直列または並列に 配置し、吸収液を、メタンガス濃縮装置内で循環させることで、消化ガスから二酸ィ匕 炭素を分離するものであった (例えば、特許文献 1参照。 ) o
[0005] また、脱気部としては、一般に、真空脱気部およびストリツピング脱気部が知られて いる。真空脱気部は、吸収液に接触する中空糸を有し、この中空糸内を真空ポンプ 等により減圧することで、吸収液中の二酸ィ匕炭素を分離するものである。また、ストリツ ビング脱気部は、吸収液に接触する中空糸を有し、この中空糸にメタンガス及び二 酸化炭素以外のガスを供給して、吸収液中の二酸ィ匕炭素をこの中空糸を通して回収 するものである。
特許文献 1：特開 2002-363581号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] し力しながら、真空脱気部を採用した場合、中空糸内を減圧することによって、吸収 液中の二酸化炭素を分離するものであり、中空糸内の圧力差力 、さぐ中空糸内の 二酸ィ匕炭素が中空糸の端部まで流れにくいこともあって、吸収液中の二酸化炭素を 充分に分離するためには、真空脱気部として、中空糸モジュールを多数、必要とする という問題があった。
[0007] また、ストリツピング脱気部を採用した場合、中空糸にメタンガス及び二酸ィ匕炭素以 外のガスを供給して中空糸内と中空糸外との分圧差により二酸ィ匕炭素を分離するた め、真空脱気部を採用した場合よりは二酸ィ匕炭素を中空糸端部に流しやすいが、中 空糸内に供給されたメタンガス及び二酸ィ匕炭素以外のガスが吸収液内に溶解し、溶 解したガスが吸収部において消化ガス側に放出され、これにより、消化ガスのメタン ガス濃度の上昇を阻害するという問題があった。
[0008] 本発明は、以上の問題点を解決するものであって、充分に、吸収液中の二酸化炭 素を分離でき、また、消化ガスのメタンガス濃度上昇を阻害することを防止できるメタ ンガス濃縮装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 以上の問題点を解決するため、本発明は、多孔質中空糸内にメタンガス及び二酸 化炭素を含む消化ガスを供給して、中空糸から吸収液に二酸ィ匕炭素を溶解せしめる 吸収部と、この吸収部を流れ出た吸収液が流れ込み、多孔質中空糸にメタンガス及 び二酸ィ匕炭素以外のガスを供給して、吸収部で二酸化炭素が溶解した吸収液中の 二酸ィ匕炭素を中空糸を通して回収するストリツピング脱気部と、このストリツピング脱気 部を流れ出た吸収液が流れ込み、多孔質中空糸内を減圧することにより、吸収液中 の二酸ィ匕炭素およびストリツピング脱気部で吸収液に溶解したガスを、中空糸を通し て回収する真空脱気部と、を備えたことを特徴とするメタンガス濃縮装置である。
[0010] この発明によれば、吸収部で吸収液に溶解した二酸ィ匕炭素は、ストリツピング脱気 部で概ね回収される。また、ストリツビング脱気部で回収されな力つた二酸ィ匕炭素およ びストリツピング脱気部で吸収液に溶解したガスは、真空脱気部で回収される。これ により、吸収液中の二酸ィ匕酸素を充分に分離でき、また、メタンガス及び二酸ィ匕炭素 以外のガスが吸収液内に溶解した際も、溶解したガスが吸収部において消化ガス側 に流れて 、つてしまうことを防止でき、消化ガスのメタンガス濃度上昇を阻害すること を防止できる。
[0011] また、本発明において、ストリツピング脱気部と真空脱気部との間に、吸収液を補給 する吸収液補給装置を設け、この吸収液補給装置は、受水槽およびこの受水槽に 吸収液を補給する補給部を備えて 、ても良 、。
[0012] この発明によれば、吸収液補給装置から吸収液を補給することで吸収液の蒸発、 減少に対応でき、また、補給部から受水槽に吸収液を補給する際の刺激 (例えば、 補給部と受水層を離間させた状態で吸収液を補給して、吸収液を飛びはねさせる） により、ストリツピング脱気部から吸収液補給装置に流れてきた吸収液中の二酸ィ匕炭 素を放出でき、吸収液中の二酸ィ匕炭素を分離することができる。
[0013] また、本発明にお 、て、ストリツピング脱気部で供給されるガスとして空気を用いると 共に、吸収液として水を用い、吸収液を次亜塩素により殺菌する殺菌部を備えてい ても良い。
[0014] この発明によれば、殺菌部において、次亜塩素により、吸収液中に微生物が繁殖 することを防止し、微生物が吸収部や脱気部等に付着して、メタンガス濃縮を阻害す ることを防止できる。
[0015] また、本発明にお 、て、ストリツピング脱気部、真空脱気部、吸収部として、中空糸 モジュールを用い、この中空糸モジュールは、中空糸モジュール本体の一側部に備 えられた吸収液流入口およびガス流出口と、中空糸モジュール本体の他側部に備え られた吸収液流出口およびガス流入口と、中空糸モジュール本体内に、その長手方 向に亘つて設けられ、ガス流入ロカ 流入したガス力 内部を通って、ガス流出ロカ、 ら流出する複数の中空糸と、中空糸モジュール本体内に、その長手方向に亘つて設 けられ、吸収液流入ロカ 流入した吸収液を中空糸モジュール本体内に流出させる 、もしくは、流出した吸収液を流入させる管と、中空糸モジュール本体内に設けられ、 中空糸モジュール本体内での吸収液の流れを邪魔し、管から流出した吸収液を、中 空糸の長手方向に対して直交する方向に流させて中空糸と接触させる邪魔板と、を 備えていても良い。
[0016] この発明によれば、吸収液流入ロカ 流入した吸収液力 中空糸の長手方向に対 して直交する方向に流れて中空糸と接触するので、吸収部または脱気部における二 酸ィ匕炭素分離効率を向上でき、吸収部または脱気部の中空糸モジュールの数を少 なくでき、吸収部または脱気部を小型化、簡略化できる。
発明の効果
[0017] 本発明によれば、吸収部で吸収液に溶解した二酸ィ匕炭素は、ストリツピング脱気部 で概ね回収される。また、ストリツビング脱気部で回収されな力つた二酸ィ匕炭素および ストリツピング脱気部で吸収液に混入したガスは、真空脱気部で回収される。これによ り、吸収液中の二酸ィ匕酸素を充分に分離でき、また、メタンガス及び二酸ィ匕炭素以外 のガスが吸収液内に混入した際も、混入したガスが吸収部において消化ガス側に流 れて 、つてしまうことを防止でき、消化ガスのメタンガス濃度上昇を阻害することを防 止できる。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]本発明の実施の形態によるメタンガス濃縮装置を示す図である。
[図 2]本発明の実施の形態による中空糸モジュールを示す図である。
[図 3]本発明の実施の形態による中空糸モジュール内の吸収液とガスの流れを示す 図である。
符号の説明
[0019] 1… 'メタンガス濃縮装置、 2 · · · ·吸収部、 3… 'ストリツビング脱気部、 4 · · · ·吸収液 補給装置、 5 · · · '真空脱気部、 10 · · · '受水槽、 11 · · · '補給部、 16 · · · ·中空糸モジ ユール、 17 · ·…中空糸モジュール本体、 24 · ·…中空糸、 25 · · · '管、 27 · · · '微細 孔、 28 · · · ·邪魔板、 33 · · · ·循環手段
発明を実施するための最良の形態
[0020] 以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して説明する。
図 1は、本発明の実施の形態によるメタンガス濃縮装置 1を示して ヽる。 本発明の実施の形態によるメタンガス濃縮装置 1は、吸収部 2と、ストリツピング脱気 部 3と、吸収液補給装置 4と、真空脱気部 5と、循環手段 33と、を備えている。
[0021] 吸収部 2は、メタンガス及び二酸化炭素を含む消化ガスが供給され、吸収液へ二酸 化炭素を優先的に溶解せしめ、消化ガス中のメタンガス濃度を高めるものである。吸 収部 2は、吸収部本体である吸収モジュール 29と、原料ガスとしての消化ガスを吸収 モジュール 29〖こ送り込むブロワ 6と、消化ガス内の異物を濾過して除去するフィルタ 一 7と、消化ガスが流れる消化ガス管路 34を備えている。吸収モジュール 29は、吸 収液に接触する中空糸を有し、この中空糸にメタンガス及び二酸ィ匕炭素を含む消化 ガスを供給して、中空糸から吸収液に二酸ィ匕炭素を溶解せしめ、メタンガスを濃縮、 精製して取り出すものである。
吸収モジュール 29の具体的構成、吸収モジュール 29における動作については、 後述する。
[0022] ストリツピング脱気部 3は、吸収部 2を流れ出た吸収液が流れ込み、メタンガス及び 二酸化炭素以外のガスが供給され、吸収液中の二酸ィ匕炭素を回収するものである。 ストリツピング脱気部 3は、ストリツピング脱気部本体としてのストリツビングモジュール 3 0と、ストリツビングモジュール 30に、メタンガス及び二酸ィ匕炭素以外のガスを送り込 むブロワ 8と、ガス内の異物を濾過して除去するフィルター 9と、メタンガス及び二酸 化炭素以外のガスが流れるガス管路 35を備えて 、る。ストリツビングモジュール 30は 、吸収液に接触する中空糸を有し、この中空糸にメタンガス及び二酸ィ匕炭素以外の ガスを供給して、吸収液中の二酸ィ匕炭素をこの中空糸を通して回収するものである。 ストリツビングモジュール 30の具体的構成、ストリツビングモジュール 30における動 作については、後述する。 [0023] 吸収液補給装置 4は、吸収液を補給するものである。吸収液補給装置 4は、受水槽 10、この受水槽 10に吸収液を補給する補給部 11と、補給する吸収液中から異物を 除去するフィルター 12と、を備えている。
[0024] 真空脱気部 5は、ストリツビング脱気部 3を流れ出た吸収液が、吸収液補給装置 4に よる吸収液の補給を介して流れ込み、吸収液中の二酸ィ匕炭素およびストリッピング脱 気部 3で吸収液に混入したガスを減圧して回収するものであり、中空糸内にガスを吹 き込むものではない。真空脱気部 5は、真空脱気モジュール 31と、真空脱気モジュ ール 31の中空糸内を減圧する真空ポンプ 13と、真空脱気モジュール 31で、ストリツ ビング脱気部 3で回収されな力つた二酸ィ匕炭素およびストリツピング脱気部 3で吸収 液に溶解したガスが回収された後に、これらのガスを排気（大気放出もしくは処理設 備への送気)する排気管路 36を備えて 、る。
真空脱気モジュール 31の具体的構成、真空脱気モジュール 31における動作につ いては、後述する。
[0025] 循環手段 33は、ポンプ 14および配管 32を備えている。ポンプ 14は、吸収液補給 装置 4で補給された吸収液を、真空脱気部 5に対し、フィルター 15を介して送り込む 配管 32は、ポンプ 14から送り出された吸収液を、真空脱気部 5、吸収部 2、ストリツ ビング脱気部 3、吸収液補給装置 4、真空脱気部 5、吸収部 2· · ·の順に循環させる 管路である。
[0026] 吸収液内で微生物が繁殖し、吸収液が循環する配管 32や各モジュール内の詰ま りが生じることを防止するため、吸収液の循環径路の何れかに、殺菌部（図示せず） が設けられている。この殺菌部による殺菌は、特に、吸収液が水で、ストリッピング脱 気部 3に送り込まれるガスが空気である場合に、次亜塩素による殺菌が効果的である 。使用する薬剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム、塩素化イソ シァヌ一ル酸を採用し得る。その中でも塩素化イソシァヌ一ル酸を採用することが望 ましい。残留塩素濃度（吸収液中での濃度）は、 0. 1-2. Oppmが望ましい。この濃 度は、高濃度の方が殺菌効果が高いが、高濃度の場合、中空糸モジュールの材質 を劣化させる恐れがある。 [0027] メタンガス濃縮装置 1において使用される原料ガスとしては、メタンガスと二酸化炭 素とが含まれる各種のガスを用いることができ、典型的には有機性廃棄物の生物学 的処理に際し発生する消化ガスが用いられる。この種の消化ガスは、メタンガスと二 酸化炭素の他に、窒素、硫ィ匕水素などの気体成分を含んでおり、それらのうち、硫ィ匕 水素は、脱硫塔（図示せず）により予め除去しておくことが望ましい。消化ガス中の硫 化水素を除去するための手段としては、乾式脱硫法と湿式脱硫法がある。乾式脱硫 法には成形脱硫剤式が多く使用されている。成形脱硫剤式は、鉄粉、粘土等でペレ ット状にした成形脱硫剤を脱硫塔内に充填し、消化ガスと接触させるものであり、取り 出した使用済みの脱硫剤は処分する。湿式脱硫法には、水洗浄式、アルカリ洗浄式 および薬液再生式がある。このうち、水洗浄式は、下水処理の場合は下水処理水、 その他の処理場の場合は井戸水、工業用水または水道水と、消化ガスとを向流接触 させるものである。脱硫時の温度および圧力は、消化ガス発生状態そのままでも良く 、特に制限されない。
[0028] メタンガス濃縮装置 1において使用される吸収液としては、工業用水、下水処理水 、イオン交換水などの水、 NaOH、 KOHなどの無機アルカリ水溶液あるいは有機ァ ルカリ水溶液が用いられる。本発明の実施の形態では、吸収液を循環使用するので 、吸収液の使用量を少なくすることができる。
[0029] 次に、図 2、 3を参照して、吸収モジュール 29、ストリツビングモジュール 30、及び、 真空脱気モジュール 31として使用する中空糸モジュール 16の具体的構造につき、 説明する。
[0030] 中空糸モジュール 16は、中空糸モジュール本体 17と、吸収液流入口（図示せず） および吸収液流出口（図示せず）と、ガス流入口（図示せず）およびガス流出口（図示 せず)と、複数の中空糸 24と、管 25と、邪魔板 (吸収液の直進を妨げる板) 28と、を 備えている。
[0031] 中空糸モジュール本体 17は円筒状が好ましい。吸収液流入口およびガス流出口 は、中空糸モジュール本体 17の一側部に設けられている。吸収液流出口およびガス 流入口は中空糸モジュール本体 17の他側部に設けられている。中空糸 24は、その 複数本が束ねられた状態で、中空糸モジュール本体 17内に、その長手方向に亘っ て設けられている。管 25は、中空糸モジュール本体 17内の中心部に位置する事が 望ましい。一端が吸収液流入口 19となっており、他端が吸収液流出口 21となってい る。管 25の円周部は吸収液を放散させるために複数の孔（図示せず)が形成されて いる。邪魔板 28は、中空糸モジュール本体 17内の長手方向中央部に設けられ、中 空糸モジュール本体 17の内周面と間隔を置き、吸収液の流れを邪魔し、吸収液を、 中空糸と直交に接触させる。
[0032] ガス流入ロカ 流入したガスは、中空糸モジュール本体 17内における複数の中空 糸 24内を通って、ガス流出ロカも流出する。
[0033] 吸収液は、管 25から出た際、及び、管 25に入る際、中空糸 24の長手方向に対して ほぼ直交する方向に流れて中空糸 24と接触する。中空糸 24としては、疎水性合成 榭脂で作られた多孔質中空糸が用いられ、中空糸 24内に吸収液は入ってこない。
[0034] 吸収液が、中空糸 24の長手方向に対して直交する方向に流れて中空糸 24と接触 することにより、向流方向で処理する場合に比べて、吸収液の流れが均一にできるこ と力ら、二酸化炭素除去効率が向上し、一定量のガスのメタン濃縮に必要な中空糸 モジュール 16の本数が少なくて済み、メタン濃縮装置の簡略化、小型化を図ることが できる。
[0035] ここで、中空糸モジュール 16を吸収モジュール 29として用いる場合には、中空糸 モジュール本体 17内に吸収液が存在する状態で中空糸 24内に消化ガスを流すと、 二酸化炭素は、他のガス成分と比べて水に対する溶解度が高いため、二酸化炭素 は他のガス成分よりも大量に、中空糸 24の微細孔 27を通って吸収液中に拡散、溶 解する。
[0036] また、中空糸モジュール 16をストリツビングモジュール 30として用いる場合には、中 空糸モジュール本体 17内に吸収液が存在する状態で、中空糸 24内にメタンガスお よび二酸ィ匕炭素以外のガスを流すと、中空糸 24内と中空糸 24外との分圧の差により 、中空糸 24の微細孔 27を通って、中空糸 24内に、吸収液中の二酸化炭素が入り込 む。これにより、中空糸 24を通して、吸収液中の二酸ィ匕炭素を回収できる。
[0037] また、中空糸モジュール 16を真空脱気モジュール 31として用いる場合には、中空 糸モジュール本体 17内に吸収液が存在する状態で、中空糸 24内を減圧する。これ により、中空糸 24内に、吸収液中の二酸ィ匕炭素およびストリツピング脱気部で吸収液 に溶解したガスが入り込む。これにより、中空糸 24を通して、ストリツピング脱気部で 回収されなかった吸収液中の二酸ィ匕炭素、および、ストリツピング脱気部で吸収液に 溶解したガスを回収できる。
[0038] 次に、本発明の実施の形態によるメタンガス濃縮装置 1の動作につき説明する。
原料ガスとしての消化ガスは、フィルター 7を介して、吸収部 2に流入し、また、吸収 液も吸収部 2に流入する。消化ガス中の二酸化炭素は、中空糸 24の微細孔 27を通 つて吸収液中に拡散、溶解し、消化ガス中のメタンガスが濃縮され、精製ガスとして 取り出される。二酸ィ匕炭素が溶解した吸収液は、配管 32を通って、ストリツビング脱気 部 3に送り込まれる。また、ストリツピング脱気部 3には、メタンガス、二酸化炭素以外 のガスがブロワ— 8により、フィルター 9を介して送り込まれる。これにより、吸収液中の 二酸化炭素が、中空糸 24の微細孔 27を通って、中空糸 24内に取り込まれた後に、 排気される。
[0039] ストリツピング脱気部 3から流出した吸収液は、ストリツピング脱気部 3で取り込まれな 力つた二酸ィ匕炭素およびストリツビング脱気部で溶解したガスを含んだ状態で、配管 32を通って吸収液補給装置 4の受水槽 10に流入する。吸収液補給装置 4からは吸 収液が補給される。また、補給部 11カも受水槽 10に吸収液を補給する際の刺激 (例 えば、補給部 11と受水層 10を離間させた状態で吸収液を補給して、吸収液を飛び はねさせる）により、吸収液中の二酸ィ匕炭素やストリツピング脱気部 3で溶解したガス の一部を放出できる。
[0040] 吸収液補給装置 4から出た吸収液は、配管 32を通り、ポンプ 14で押し出され、フィ ルター 15を介して、真空脱気部 5に流入する。真空脱気部 5は、中空糸 24内を真空 ポンプ 13で減圧することにより、吸収液中の二酸化炭素、および、ストリツピング脱気 部 3で吸収液に溶解したガス力 中空糸 24の微細孔 27を通って、中空糸 24内に取 り込まれた後に、排気される。
真空脱気部 5から流出した吸収液は、再度、吸収部 2に流入する。
以上のように、吸収液は、メタンガス濃縮装置 1内で循環する。
[0041] 以上、本発明の好ましい実施形態について説明した力 本発明はこれら実施形態 に限定されることはなぐ広く応用することができる。本発明の趣旨を逸脱しない範囲 で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述し た説明によって限定されることはなぐ添付のクレームの範囲によってのみ限定される 産業上の利用可能性
本発明は、有機性廃棄物等を生物学的に処理した際に発生する消化ガスを、エネ ルギ一源として有効利用するために、また、水素製造、高機能炭素材料製造等に使 用される化学工業原料として有効利用するために、好適に用いることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 多孔質中空糸内にメタンガス及び二酸ィ匕炭素を含む消化ガスを供給して、中空糸 力も吸収液に二酸ィ匕炭素を溶解せしめる吸収部と、
この吸収部を流れ出た吸収液が流れ込み、多孔質中空糸内にメタンガス及び二酸 化炭素以外のガスを供給して、吸収部で二酸化炭素が溶解した吸収液中の二酸ィ匕 炭素を中空糸を通して回収するストリツビング脱気部と、
このストリツピング脱気部を流れ出た吸収液が流れ込み、多孔質中空糸内を減圧す ることにより、吸収液中の二酸ィ匕炭素およびストリツピング脱気部で吸収液に混入した ガスを、中空糸を通して回収する真空脱気部と、
を備えたことを特徴とするメタンガス濃縮装置。
[2] 前記ストリツビング脱気部と前記真空脱気部との間に、吸収液を補給する吸収液補 給装置を設け、この吸収液補給装置は、受水槽およびこの受水槽に吸収液を補給 する補給部を備えたことを特徴とする請求項 1に記載のメタンガス濃縮装置。
[3] 前記ストリツピング脱気部で供給されるガスとして空気を用いると共に、吸収液として 水を用い、吸収液を次亜塩素により殺菌する殺菌部を備えたことを特徴とする請求項 1又は 2に記載のメタンガス濃縮装置。
[4] 前記ストリツビング脱気部、前記真空脱気部、前記吸収部として、中空糸モジユー ルを用い、この中空糸モジュールは、中空糸モジュール本体の一側部に備えられた 吸収液流入口およびガス流出口と、中空糸モジュール本体の他側部に備えられた 吸収液流出口およびガス流入口と、中空糸モジュール本体内に、その長手方向に亘 つて設けられ、ガス流入ロカ 流入したガス力 内部を通って、ガス流出口から流出 する複数の中空糸と、中空糸モジュール本体内に、その長手方向に亘つて設けられ 、吸収液流入ロカ 流入した吸収液を中空糸モジュール本体内に流出させる、もしく は、流出した吸収液を流入させる管と、中空糸モジュール本体内に設けられ、中空 糸モジュール本体内での吸収液の流れを邪魔し、管から流出した吸収液を、中空糸 の長手方向に対して直交する方向に流させて中空糸と接触させる邪魔板と、を備え たことを特徴とする請求項 1に記載のメタンガス濃縮装置。
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