(57)【要約】【課題】排ガス中のガス成分を簡易、かつ、より高精度に分析するガス採取器、ガス採取システム、排ガス分離方法および排ガス分析方法を提供する。【解決手段】本発明の第一の実施の形態に係るガス採取器１０Ａは、外筒１１Ａと、外筒１１Ａ内に挿抜自在に設けられた内筒１２Ａとからなり、内筒１２Ａの引き抜き時に所定量のオフガスを収容する収容部１３を有する注射筒１４Ａと、内筒１２Ａ内に形成され、所定量の排ガス中の特定の成分を吸収する吸収液を仕込む吸収液仕込み部１５とを有し、前記吸収液を収容部１３内に供給する。オフガスを採取する際、目的成分に応じた吸収液を吸収液仕込み部１５に仕込むことで、オフガス中の析出の主因となる成分を前記吸収液により吸収分離し、前記吸収液中の成分濃度と、残りの残ガス中の他成分濃度を分析することで、オフガスのガス組成全体のバランスを把握する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒と、前記外筒内に挿抜自在に設けられた内筒とからなり、前記内筒引き抜き時に所定量の排ガスを収容する収容部を有する注射筒と、
所定量の前記排ガス中の特定の成分を吸収する吸収液を前記収容部内に供給する吸収液供給手段と、
を有することを特徴とするガス採取器。
【請求項２】
請求項１において、
前記吸収液供給手段が、前記吸収液を仕込む吸収液仕込み部を有する内筒であることを特徴とするガス採取器。
【請求項３】
請求項２において、
前記吸収液が仕込まれた吸収液仕込み部の入口部にヘキサンが設けられてなることを特徴とするガス採取器。
【請求項４】
請求項１において、
前記吸収液供給手段が、前記収容部が形成された後に、前記吸収液を前記収容部内に送給可能な吸収液送給ラインを有する内筒であることを特徴とするガス採取器。
【請求項５】
請求項４において、
前記吸収液送給ラインが、前記収容部内に送給された排ガスをパージすることを特徴とするガス採取器。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一つにおいて、
前記吸収液が、硫酸又はエタノールであることを特徴とするガス採取器。
【請求項７】
所定量の排ガスを収容する収容部を有する外筒に送給するガス採取ラインと、
請求項１、４乃至６の何れか一つのガス採取器と、
前記ガス採取ラインに連結され、前記吸収液と前記排ガスとを混合した後、前記吸収液に吸収されず残存する成分を含む残ガスを抜出す残ガス採取ラインと、
前記残ガス採取ラインに設けられ、前記残ガスを回収する残ガス回収部とを有することを特徴とするガス採取システム。
【請求項８】
所定量の排ガスを収容する収容部を有する外筒に送給するガス採取ラインと、請求項１、４乃至６の何れか一つの排ガス採取前のガス採取器と、前記ガス採取器を収容する恒温槽とを有する排ガス採取装置と、
排ガス採取後のガス採取器と、前記ガス採取器を振とうさせる振とう器と、前記振とう器と連結し、前記吸収液と前記排ガスとを混合した後、前記吸収液に吸収されず残存する成分を含む残ガスを抜出す残ガス採取ラインと、前記残ガス採取ラインに設けられ、前記残ガスを回収する残ガス回収部とを有する採取ガス吸収・回収装置とからなることを特徴とするガス採取システム。
【請求項９】
所定量の排ガスを収容する収容部を有する外筒に送給するガス採取ラインと、
請求項１乃至６の何れか一つのガス採取器とを用い、
採取した排ガスを前記吸収液と混合して、前記排ガス中の成分を前記吸収液と前記吸収液に吸収されず残存する残ガスとに分離することを特徴とする排ガス分離方法。
【請求項１０】
所定量の排ガスを収容する収容部を有する外筒に送給するガス採取ラインと、
請求項１乃至３、６の何れか一つのガス採取器とを用い、
採取した排ガスを前記吸収液と混合して、前記排ガス中の成分を前記吸収液と前記吸収液に吸収されず残存する残ガスとに分離し、
前記残ガスと、前記排ガス中の成分を吸収した吸収液とを各々回収し、
前記残ガス中の成分と、前記排ガス中の成分を吸収した吸収液中の成分との分析を各々行うことを特徴とする排ガス分析方法。
【請求項１１】
請求項７又は８のガス採取システムを用い、
採取した排ガスを前記吸収液と混合して、前記排ガス中の成分を前記吸収液と前記残ガスとに分離し、
前記残ガスと、前記排ガス中の成分を吸収した吸収液とを各々回収し、
前記残ガス中の成分と、前記排ガス中の成分を吸収した吸収液中の成分との分析を各々行うことを特徴とする排ガス分析方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１において、
前記吸収液として硫酸を用い、
前記排ガスを前記硫酸と混合し、前記排ガス中のアンモニア、水分を前記硫酸に吸収し、前記排ガス中の硫化水素、二酸化炭素、窒素、水素、メタンは残ガスとして前記硫酸に吸収されず、
前記硫酸に吸収されたアンモニアは、イオンクロマトグラフィーによりアンモニウムイオンを定量し、アンモニア濃度を求め、
前記残ガス中の硫化水素、二酸化炭素、窒素、水素、メタンはガスクロマトグラフィーにより前記残ガスを分析し、前記残ガスの濃度を求めることを特徴とする排ガス分析方法。
【請求項１３】
請求項１０又は１１において、
前記吸収液としてエタノールを用い、
前記排ガスを前記エタノールと混合し、前記排ガス中の水、極性成分及び有機成分を前記エタノールに吸収し、
前記エタノールに吸収された水、極性成分及び有機成分は、カールフィッシャー滴定法により水分を定量し、水の濃度を求めることを特徴とする排ガス分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス中のガス成分を分析するために用いるガス採取器、ガス採取システム、排ガス分離方法および排ガス分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オフガスの組成分析は、ＩＧＣＣ（Integrated Gasification Combined Cycle）のガス精製設備などプラントの運転において非常に重要である。一般に用いられる公知の分析方法として、例えば排ガス中のアンモニア（ＮＨ3)分析方法（非特許文献１参照。）、排ガス中の硫化水素（Ｈ2Ｓ)分析方法（非特許文献２参照。）、ガス中のダスト濃度の分析方法(水分測定含む)（非特許文献３参照。）、排ガス中の二酸化炭素（ＣＯ2)自動計測器（非特許文献４参照。）、試料非吸引採取方式分析計による排ガス成分の自動計測システム（非特許文献５参照。）などがある。
【０００３】
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ｋ  ００９９
【非特許文献２】ＪＩＳ  Ｋ  ０１０８
【非特許文献３】ＪＩＳ  Ｚ  ８８０８
【非特許文献４】ＪＩＳ  Ｂ  ７９８６
【非特許文献５】ＪＩＳ  Ｂ  ７９９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えばＮＨ3を採取する際、非特許文献１の公定法に基づいた公定法ベースの吸収法に依ると、図１０に示すように、配管１０１内の排ガス１０２を排ガス吸引ライン１０３から吸引した際、リボンヒータ１０４を通過して吸収瓶１０５、１０６に送給される前に冷却されたところで炭酸アンモニウム（（ＮＨ4）２ＣＯ3）の固体が析出し吸収瓶１０５、１０６のうち第１段目の入口が閉塞し易く、ＮＨ3が非常に高濃度であるため、保持容量がオーバしてＮＨ3の回収率を大幅に低下させたり、二次吸収（ＮＨ3吸収液に捕集されたＮＨ3がＣＯ2を捕集する）を起こし、ガス計測器１０７でのメータの測定値が極端に低下する、という問題がある。
【０００５】
また、常温では（採取時にガスが冷却されると）ＣＯ2とＮＨ3が即座に反応して炭酸アンモニウム（（ＮＨ4）2ＣＯ3）化合物を生成、析出するため、正確な分析ができないという問題がある。
【０００６】
即ち、Ｈ2Ｓ、ＣＯ2を採取する際、非特許文献２に基づいた公定法ベースの吸収法に依ると、図１１に示すように、配管１０１内の排ガス１０２を排ガス吸引ライン１０３から吸引した際、パーマピュアドライアー１１０以降の冷却されるところで、炭酸アンモニウム（（ＮＨ4）２ＣＯ3）の固体が析出し、管１１１が閉塞しやすくなると共に、（ＮＨ4）２ＣＯ3の固体析出により採取ガスにおけるＣＯ2の損失が起きるため、精度が低下する、という問題がある。
【０００７】
また、Ｈ2Ｏを採取する際、非特許文献３に基づいた公定法ベースの吸収法に依ると、図１２に示すように、配管１０１内の排ガス１０２を排ガス吸引ライン１０３から吸引してリボンヒータ１０４を通過して冷却されたところで、炭酸アンモニウム（（ＮＨ4）２ＣＯ3）の固体析出により無水塩化カルシウム等の吸湿剤を充てんした塩化カルシウム吸収管１１３の入口が閉塞しやすく、採取ガス中のＮＨ3、ＣＯ2の損失が起きるため、ガス計測器１０７を通過するガス量が低下し、精度が低下する、という問題がある。
【０００８】
更に、（ＮＨ4）２ＣＯ3の固体が塩化カルシウム吸収管中に析出するため、重量が増加し、分析の精度が低下する、という問題がある。
【０００９】
また、排ガス成分としてＮＨ3以外に例えばＣＯ2などを採取する際、非特許文献４、５などに基づいて自動計測器法に依ろうとしても、濃度が高すぎてレンジオーバーとなる場合があり、共存する高濃度ガスによる妨害などが起こる、という問題がある。
【００１０】
本発明は、前記問題に鑑み、排ガス中のガス成分を簡易、かつ、より高精度に分析するガス採取器、ガス採取システム、排ガス分離方法および排ガス分析方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、外筒と、前記外筒内に挿抜自在に設けられた内筒とからなり、前記内筒引き抜き時に所定量の排ガスを収容する収容部を有する注射筒と、所定量の前記排ガス中の特定の成分を吸収する吸収液を前記収容部内に供給する吸収液供給手段と、を有することを特徴とするガス採取器にある。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記吸収液供給手段が、前記吸収液を仕込む吸収液仕込み部を有する内筒であることを特徴とするガス採取器にある。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、前記吸収液が仕込まれた吸収液仕込み部の入口部にヘキサンが設けられてなることを特徴とするガス採取器にある。
【００１４】
第４の発明は、第１の発明において、前記吸収液供給手段が、前記収容部が形成された後に、前記吸収液を前記収容部内に送給可能な吸収液送給ラインを有する内筒であることを特徴とするガス採取器にある。
【００１５】
第５の発明は、第４の発明において、前記吸収液送給ラインが、前記収容部内に送給された排ガスをパージすることを特徴とするガス採取器にある。
【００１６】
第６の発明は、第１乃至５の何れか一つの発明において、前記吸収液が、硫酸又はエタノールであることを特徴とするガス採取器にある。
【００１７】
第７の発明は、所定量の排ガスを収容する収容部を有する外筒に送給するガス採取ラインと、第１、４乃至６の何れか一つの発明のガス採取器と、前記ガス採取ラインに連結され、前記吸収液と前記排ガスとを混合した後、前記吸収液に吸収されず残存する成分を含む残ガスを抜出す残ガス採取ラインと、前記残ガス採取ラインに設けられ、前記残ガスを回収する残ガス回収部とを有することを特徴とするガス採取システムにある。
【００１８】
第８の発明は、所定量の排ガスを収容する収容部を有する外筒に送給するガス採取ラインと、第１、４乃至６の何れか一つの発明の排ガス採取前のガス採取器と、前記ガス採取器を収容する恒温槽とを有する排ガス採取装置と、排ガス採取後のガス採取器と、前記ガス採取器を振とうさせる振とう器と、前記振とう器と連結し、前記吸収液と前記排ガスとを混合した後、前記吸収液に吸収されず残存する成分を含む残ガスを抜出す残ガス採取ラインと、前記残ガス採取ラインに設けられ、前記残ガスを回収する残ガス回収部とを有する採取ガス吸収・回収装置とからなることを特徴とするガス採取システムにある。
【００１９】
第９の発明は、所定量の排ガスを収容する収容部を有する外筒に送給するガス採取ラインと、第１乃至６の何れか一つの発明のガス採取器とを用い、採取した排ガスを前記吸収液と混合して、前記排ガス中の成分を前記吸収液と前記吸収液に吸収されず残存する残ガスとに分離することを特徴とする排ガス分離方法にある。
【００２０】
第１０の発明は、所定量の排ガスを収容する収容部を有する外筒に送給するガス採取ラインと、第１乃至３、６の何れか一つの発明のガス採取器とを用い、採取した排ガスを前記吸収液と混合して、前記排ガス中の成分を前記吸収液と前記吸収液に吸収されず残存する残ガスとに分離し、前記残ガスと、前記排ガス中の成分を吸収した吸収液とを各々回収し、前記残ガス中の成分と、前記排ガス中の成分を吸収した吸収液中の成分との分析を各々行うことを特徴とする排ガス分析方法にある。
【００２１】
第１１の発明は、第７又は８の発明のガス採取システムを用い、採取した排ガスを前記吸収液と混合して、前記排ガス中の成分を前記吸収液と前記残ガスとに分離し、前記残ガスと、前記排ガス中の成分を吸収した吸収液とを各々回収し、前記残ガス中の成分と、前記排ガス中の成分を吸収した吸収液中の成分との分析を各々行うことを特徴とする排ガス分析方法にある。
【００２２】
第１２の発明は、第１０又は１１の発明において、前記吸収液として硫酸を用い、前記排ガスを前記硫酸と混合し、前記排ガス中のアンモニア、水分を前記硫酸に吸収し、前記排ガス中の硫化水素、二酸化炭素、窒素、水素、メタンは残ガスとして前記硫酸に吸収されず、前記硫酸に吸収されたアンモニアは、イオンクロマトグラフィーによりアンモニウムイオンを定量し、アンモニア濃度を求め、前記残ガス中の硫化水素、二酸化炭素、窒素、水素、メタンはガスクロマトグラフィーにより前記残ガスを分析し、前記残ガスの濃度を求めることを特徴とする排ガス分析方法にある。
【００２３】
第１３の発明は、第１０又は１１の発明において、前記吸収液としてエタノールを用い、前記排ガスを前記エタノールと混合し、前記排ガス中の水、極性成分及び有機成分を前記エタノールに吸収し、前記エタノールに吸収された水、極性成分及び有機成分は、カールフィッシャー滴定法により水分を定量し、水の濃度を求めることを特徴とする排ガス分析方法にある。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、外筒と、前記外筒内に挿抜自在に設けられた内筒とからなり、前記内筒引き抜き時に所定量の排ガスを収容する収容部を有する注射筒と、所定量の前記排ガス中の特定の成分を吸収する吸収液を前記収容部内に供給する吸収液供給手段とを有し、排ガス中の析出の主因となる成分を前記吸収液により吸収分離することができる。このため、吸収液中の成分濃度と、残りの残ガス中の他成分濃度とを分析することで、排ガスのガス組成全体のバランスを把握することができ、排ガス中のガス成分を簡易、かつ、より高精度に分析することができる。
特に、石炭ガス化ガスなどの精製オフガス系において、主成分である二酸化炭素（ＣＯ2）、窒素(Ｎ2)、水分（Ｈ2Ｏ）、アンモニア（ＮＨ3）、硫化水素（Ｈ2Ｓ）などを簡易、かつより高精度に分析することができ、プラントプロセスの運転をより最適化、安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００２６】
[第一の実施の形態]
本発明による第一の実施の形態に係るガス採取器を適用した排ガス分離方法および排ガス分析方法について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態に係るガス採取器の構成を示す断面図であり、図２は、本発明の第一の実施の形態に係るガス採取器を適用した排ガス分離方法および排ガス分析方法の工程を模式的に示す図である。
なお、本実施の形態では、石炭ガス化ガスなどの精製オフガスを用いて説明する。
ここで言うオフガスとは、石炭ガス化ガスの精製過程において、石炭ガス化ガスから除去された成分が濃縮したものであり、アンモニア（ＮＨ3）、硫化水素（Ｈ2Ｓ）、二酸化炭素（ＣＯ2）などを主要組成とする副生ガスである。
図１に示すように、本発明の第一の実施の形態に係るガス採取器１０Ａは、外筒１１Ａと、外筒１１Ａ内に挿抜自在に設けられた内筒１２Ａとからなり、内筒１２Ａの引き抜き時に所定量の排ガスＧ（図２参照）を収容する収容部１３を有する注射筒１４Ａと、所定量の排ガスＧ中の特定の成分を吸収する吸収液を収容部１３内に供給する吸収液供給手段として内筒１２Ａ内に形成され、前記吸収液を仕込む吸収液仕込み部１５とを有するものである。内筒１２Ａには空洞状に加工した吸収液仕込み部１５が設けられているため、ガス採取器１０Ａは、オフガスＧを採取する際、目的成分に応じた前記吸収液を吸収液仕込み部１５に収容することができる。
【００２７】
まず、内筒１２Ａに前記吸収液を仕込む準備をする。図２に示すように、前記吸収液として所定濃度（例えば２０％）の硫酸（Ｈ2ＳＯ4）１６を所定量（例えば２０ｍＬ）内筒１２Ａの中に仕込み、その上にヘキサン１７を数ｍＬ仕込む。即ち、吸収液仕込み部１５は、硫酸１６を収容する入口部１４ａにヘキサン１７を設けるようにしている。ヘキサン１７は、硫酸１６とオフガスＧとが混合するのを防ぐ蓋として機能し、外筒１１Ａ内に仕込まれるオフガスＧの吸引採取時にオフガスＧが前記吸収液に接触し、直ちにＮＨ3などが吸収されるのを防止し、オフガスＧの採取ガス容量の精度が悪化するのを防止することができる。
【００２８】
次に、オフガスＧを採取する。ガス採取器１０Ａのガス採取口１８をガス採取ライン１９と接続した後、所定量（例えば２００ｍＬ）のオフガスＧを予め収容部１３内に採取することができるように、内筒１２Ａを外筒１１Ａ内に設定する。そして、弁Ｖ１１、Ｖ１２を開放し、所定量（例えば２００ｍＬ）のオフガスＧを素早くガス採取器１０Ａのガス採取口１７から収容部１３内に吸引し、弁Ｖ１１を閉鎖し、採取する。また、オフガスＧを収容部１３内に収容する際、ガス採取ライン１９に設けている弁Ｖ１３を一度開放してオフガスＧをパージしてから収容部１３内にオフガスＧを吸引するようにしてもよい。
【００２９】
また、配管２０内を通過するオフガスＧは、ガス採取ライン１９の先端にろ過材２１を設け、ダストなどがオフガスＧに同伴してガス採取器１０Ａに採取されるのを防止する。また、ガス採取ライン１９は、ガス採取ライン１９の周りに設けたリボンヒータ２２で加温してオフガスＧが冷却され、炭酸アンモニウム（（ＮＨ4）2ＣＯ3）が析出するのを防止する。
【００３０】
また、オフガスＧは、吸引時に冷却されて炭酸アンモニウムが析出するのを防ぐため、例えば２００ｍＬのオフガスＧを収容部１３内に採取する場合、オフガスＧを例えば１秒程度で収容部１３内に吸引する。
【００３１】
また、ガス採取ライン１９が減圧系の場合、例えばハンディポンプなどを用いて正圧としてオフガスＧを採取するようにする。
【００３２】
次に、採取したオフガスＧを収容部１３内で十分に振とうする。硫酸１６には採取したオフガスＧ中のアンモニア（ＮＨ3）と水分（Ｈ2Ｏ）が吸収され（このＮＨ3とＨ2Ｏとが吸収された吸収液を「硫酸１６Ａ」とする。）、硫酸１６に吸収されない硫化水素（Ｈ2Ｓ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、窒素（Ｎ2）、水素（Ｈ2）、メタン（ＣＨ4）などが残ガス（非吸収ガス）２３の残ガス成分としてガス採取器１０Ａ内の収容部１３内に留まる。
【００３３】
次に、採取した残ガス２３と硫酸１６Ａとを回収する。ガス採取器１０Ａのガス採取口１８をガス採取ライン１９から取り外し、残ガス採取ライン２４と接続する。残ガス採取ライン２４には塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）２５を充填したガラスカラム２６を設け、ガラスカラム２６の入口部２６ａ側からガス採取器１０Ａからの残ガス２３を回収し、その出口部２６ｂに弁Ｖ１５が設けられている。弁Ｖ１２、Ｖ１５を開放し、ガラスカラム２６の入口部２６ａ側でガス採取器１０Ａからの残ガス２３を回収し、ガラスカラム２６内の塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）２５により残ガス２３中の残ガス成分のうちＨ2ＯとＨ2ＳＯ4ミストを除去する（残ガス２３から残ガス２３中の残ガス成分のうちＨ2ＯとＨ2ＳＯ4ミストを除去した残ガスを「残ガス２３Ａ」とする。）。
【００３４】
この残ガス２３Ａの回収に残ガス採取用採取器（残ガス回収部）２７が用いられ、出口部２６ｂから排出された残ガス２３Ａを残ガス採取用採取器２７内に移し換え確保する。この残ガス採取用採取器２７は、ガス採取器１０Ａと同様に、外筒２８と外筒２８内に挿抜自在に設けられた内筒２９とからなるものである。残ガス採取用採取器２７に採取された残ガス２３Ａは残ガス回収ライン３０より回収する。
一方、ガス採取器１０Ａの内筒１２Ａに残った硫酸１６Ａは弁Ｖ１４を開放して回収する。
【００３５】
次に、吸収液として、硫酸１６に代えてエタノール（Ｃ2Ｈ5ＯＨ）３１を用いて上述と同様の操作を行なう。
図３は、本実施の形態に係るガス採取器に吸収液としてエタノールを用いて行なうときのガス採取方法及びガス分析方法の工程を示す図である。
図３に示すように、吸収液としてエタノール３１をガス採取器１０Ａの内筒１２Ａ内に所定量（例えば２０ｍＬ）仕込んだ後、その上にヘキサン１７を数ｍＬ仕込む。そして、ガス採取器１０Ａのガス採取口１８をガス採取ライン１９に接続し、所定量（例えば２００ｍＬ）のオフガスＧを予め収容部１３内に採取することができるように、内筒１２Ａを外筒１１Ａ内に設定する。そして、ガス採取器１０Ａの採取口１７から所定量（例えば２００ｍＬ）のオフガスＧを収容部１３内に例えば１秒程度で素早く吸引し、採取する。その後、収容部１３内にオフガスＧを採取したガス採取器１０Ａを十分に振とうする。エタノール３１には、採取したオフガスＧ中のＨ2Ｏをはじめとした極性成分や有機成分が吸収される（オフガスＧ中のＨ2Ｏなどを吸収した吸収液を「エタノール３１Ａ」とする。）。一方、吸収されないＨ2Ｓ、ＣＯ2、Ｎ2、Ｈ2、ＮＨ3などは残ガスのガス成分として収容部１３内に留まる。この収容部１３内に残ったエタノール３１Ａを弁Ｖ１４を開放して回収する。
【００３６】
［ガス成分の分析］
次に、回収した残ガス２３Ａ、硫酸１６Ａ、エタノール３１Ａの分析を行う。
［残ガス２３Ａの分析］
残ガス２３Ａはガスクロマトグラフィー（ＧＣ）／熱伝導度検出器（ＴＣＤ）により分析し、残ガス２３Ａ中のＨ2Ｓ、ＣＯ2、Ｎ2、Ｈ2、ＣＨ4などの濃度を求める。
［硫酸１６Ａの分析］
吸収液Ｂはイオンクロマトグラフィー（ＩＣ）により分析してアンモニウムイオン（ＮＨ4-）を定量し、ＮＨ3濃度を求める。
［エタノール３１Ａの分析］
吸収液Ｃはカールフィッシャー滴定法（ＫＦ）により分析してＨ2Ｏを定量し、Ｈ2Ｏ濃度を求める。
［オフガスＧの主要組成の把握］
上述の結果より、硫酸１６Ａ、エタノール３１Ａ中の成分濃度と、残ガス２３Ａ中の他成分の濃度を分析することで、オフガスＧの主要組成を網羅することができる。
【００３７】
このように、本実施の形態に係るガス採取器を適用した排ガス分離方法及びガス分析方法によれば、外筒１１Ａと、外筒１１Ａ内に挿抜自在に設けられた内筒１２Ａとからなり、内筒１２Ａの引き抜き時に所定量の排ガスＧを収容する収容部１３を有する注射筒１４Ａと、所定量の排ガスＧ中の特定の成分を吸収する吸収液を収容部１３内に供給する吸収液供給手段として内筒１２Ａ内に形成され、前記吸収液を仕込む吸収液仕込み部１５とを有するガス採取器１０Ａを用い、採取したオフガスＧ中の目的とするガス成分に応じた吸収液を内筒１２Ａの吸収液仕込み部１５に予め仕込み、採取したオフガスＧと前記吸収液とを混合することで、排ガス中の析出の主因となる成分を前記吸収液により吸収分離し、前記吸収液にオフガスＧ中の目的とするガス成分のみを採取することができる。このため、前記吸収液中のガス成分の濃度と、残ガス２３中のガス成分の濃度とを分析することで、排ガスのガス組成全体のバランスを把握することができ、排ガス中のガス成分を簡易、かつ、より高精度に分析することができる。
【００３８】
したがって、ＪＩＳに基づく公定法ベースの吸収法に依ることなく、オフガスＧの採取からそのオフガスＧ中のガス成分の分析結果の算出に要する時間を従来より短時間（例えば２時間程度）で行うことができる。また、ＪＩＳに基づく公定法ベースの吸収法などよりも分析精度を大幅に向上させることができ、信頼性の高いデータを得ることができる。また、オフガスＧの採取に用いる機材としてはガス採取器１０Ａと吸収液を準備するだけでよいため、ＪＩＳに基づく公定法ベースの吸収法で用いるガスメータなどの大型機材が不要であり、非常にシンプルかつ容易に行なうことができるため、人的負担を軽減することができる。更に、オフガスＧの採取時間も非常に短時間（例えば１秒程度）で済むため、オフガスＧの採取を複数回行なう場合、オフガスＧ中のガス成分の分析を繰り返し行う場合、あるいはオフガスＧ中のガス成分の分析のやり直しを行う場合でも容易に行なうことができる。
【００３９】
また、本実施の形態に係る採取器を適用した採取方法及び排ガス分析方法を用いて行なった試験結果を表１に示す。
試料ガスとして２種類のオフガスＡ、Ｂを用いた。水分を含まないオフガスをオフガスＡとし、水分を含むオフガスをオフガスＢとした。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
表１に示すように、本実施の形態に係るガス採取器１０Ａを適用した排ガス分離方法及び排ガス分析方法を用いて行なった実施例１、２は、ＪＩＳ法に基づいて行なわれた比較例１、２よりもオフガスＡ、Ｂ中のＨ2Ｏ、ＮＨ3、Ｈ2Ｓ、ＣＯ2の濃度を正確に分析することができた。
【００４２】
よって、本実施の形態に係るガス採取器１０Ａを適用した採取方法及び排ガス分析方法を用いれば、ガス精製設備などプラントの運転条件から計画値等の分析が可能となり、信頼性の高いデータを得ることができる。
【００４３】
また、本実施の形態においては、ガス採取口１８側の外筒１１Ａの面１１ａおよび内筒１２Ａの面１２ａの形状を平面としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、ガス採取口１８側の外筒１１Ｂの面１１ａおよび内筒１２Ｂの面の形状をすり鉢状とした注射筒１４Ｂを用いるようにしてもよい。これにより、振とう後の吸収液の流れ込みが良く、オフガスＧ中の特定のガス成分を吸収した吸収液を収容部１３内から効率よく回収することができる。
【００４４】
また、図５に示すように、ガス採取口１８側の外筒１１Ｃの面１１ａおよび内筒１２Ｃの面の形状をすり鉢状とした注射筒１４Ｃを用いるようにしてもよい。これにより、振とう時に前記吸収液の分散性が良く、デッドボリュームも小さいので前記吸収液の濃度分布を均等にすることができると共に、振とう後の前記吸収液の流れ込みが良いため、オフガスＧ中の前記吸収液に回収される特定のガス成分の回収率を向上させることができる。
【００４５】
また、本実施の形態では、硫酸１６とオフガスＧとが混合するのを防ぐため、ヘキサン１７を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばデカン、流動パラフィンなどを用いることもできる。
【００４６】
また、Ｈ2Ｏをはじめとした極性成分や有機成分を吸収するための吸収液としてエタノール３１を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばメタノール（ＣＨ3ＯＨ）、イソプロピルアルコールなどを用いることもできる。
【００４７】
このように、本実施の形態に係るガス採取器１０Ａを適用した排ガス分離方法は、オフガスＧを収容する収容部１３を有する外筒１１に送給するガス採取ライン１９と、ガス採取器１０Ａとを用い、採取したオフガスＧを前記吸収液と混合して、オフガスＧ中の成分を前記吸収液と前記吸収液に吸収されず残存する残ガス２３とに分離することにより行なわれる。
【００４８】
また、排ガス分析方法は、オフガスＧを収容する収容部１３を有する外筒１１に送給するガス採取ライン１９と、ガス採取器１０Ａとを用い、採取したオフガスＧを前記吸収液と混合して、オフガスＧ中の成分を前記吸収液と前記吸収液に吸収されず残存する残ガス２３とに分離し、残ガス２３と、オフガスＧ中の成分を吸収した吸収液とを各々回収し、残ガス２３中の成分と、オフガスＧ中の成分を吸収した吸収液中の成分との分析を各々行うことにより行なわれる。
【００４９】
以上より、本実施の形態に係るガス採取器１０Ａを適用した採取方法及び排ガス分析方法を用いることにより、排ガス中の析出の主因となる成分を吸収液により吸収分離することができる。このため、吸収液中の成分濃度と、残りの残ガス中の他成分濃度を分析することで、排ガスのガス組成全体のバランスを把握することができ、排ガス中のガス成分を簡易、かつ、より高精度に分析することができる。
【００５０】
特に、石炭ガス化ガスなどの精製オフガス系において、主成分である二酸化炭素（ＣＯ2）、窒素(Ｎ2)、水分（Ｈ2Ｏ）、アンモニア（ＮＨ3）、硫化水素（Ｈ2Ｓ）などを簡易、かつより高精度に分析することができ、プラントプロセスの運転をより最適化、安定化させることができる。
【００５１】
また、本実施例では、石炭ガス化ガスなどで精製されるオフガスの場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばＩＧＣＣのガス精製設備、ＮＨ3プラントや石油精製プラントなどから排出される排ガスのモニタリング、分析などにも用いることができる。
【００５２】
[第二の実施の形態]
本発明による第二の実施の形態に係るガス採取器を適用したガス採取システムについて、図面を参照して説明する。
図６は、本発明の第二の実施の形態に係るガス採取器を適用したガス採取システムの構成を模式的に示す図であって、オフガス採取前の状態を示す図であり、図７は、オフガス採取後の状態を示す図である。
本実施の形態に係るガス採取器を適用したガス採取システムは、図１に示す第一の実施の形態のガス採取器およびこれを用いたガス採取システムの構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
なお、第一の実施の形態と同様、排ガスとして石炭ガス化ガスなどのオフガスを用いて説明する。
図６に示すように、本実施の形態に係るガス採取器を適用したガス採取システム４０は、オフガスを採取する工程と、採取したオフガス中のガス成分を吸収した吸収液と残ガスとを分離する工程とを同一のシステムで構成したものである。
即ち、図６、７に示すように、本実施の形態に係るガス採取器を適用したガス採取システム４０は、所定量のオフガスＧを収容する収容部１３を有する外筒１１Ａに送給するガス採取ライン１９と、ガス採取器４１と、ガス採取ライン１９に連結され、前記吸収液とオフガスＧとを混合した後、前記吸収液に吸収されず残存する成分を含む残ガス２３を抜出す残ガス採取ライ２４と、残ガス採取ライン２４に設けられ、残ガス２３を回収する残ガス採取用採取器（残ガス回収部）２７とを有するものである。
【００５３】
また、図６、７に示すように、本実施の形態に係るガス採取器４１は、収容部１３が形成された後に、前記吸収液を収容部１３内に送給可能な吸収液送給ライン４２を有する内筒４３を収液供給手段として用いたものであり、外筒１１Ａと、外筒１１Ａ内に挿抜自在に設けられた内筒４３とからなり、内筒４３の引き抜き時に所定量のオフガスＧを収容する収容部１３を有する注射筒４４を有するものである。内筒４３には内筒４３の内部を貫通した吸収液送給ライン４２が設けられているため、ガス採取器４１は、採取したオフガスＧ中に含まれるガス成分に応じた吸収液の収容部１３内への供給、前記吸収液の注射筒４４の外への排出、純水４５の収容部１３内への供給又は注射筒４４の外への排出を適宜行うことができる。
【００５４】
まず、図６に示すように、ガス採取器４１をガス採取ライン１９と接続した後、所定量（例えば２００ｍＬ）のオフガスＧを予め収容部１３内に採取することができるように、内筒４３を外筒１１Ａ内に設定する。そして、収容部１３内にオフガスＧを吸引するため、弁Ｖ２１〜Ｖ２４を開放し、その他の弁Ｖ２５〜Ｖ２９は閉鎖する。これにより、ガス採取ライン１９を介して収容部１３内にオフガスＧを吸引し、吸収液送給ライン４２は、外筒１１Ａ内に送給されたオフガスＧを収容部１３の外部にパージすることができる。次に、弁Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２４を閉鎖した後、弁Ｖ２３を閉鎖し、弁Ｖ２４を一度開放して弁Ｖ２３、Ｖ２４間のオフガスを抜出した後、弁Ｖ２４も閉鎖する。これにより、外筒１１Ａ内に所定量（例えば２００ｍＬ）のオフガスＧを採取することができる。
【００５５】
また、ガス採取ライン１９が減圧系の場合、例えば弁Ｖ２１の上流側にポンプ（不図示）を設け、正圧としてオフガスＧを採取するようにする。
【００５６】
また、ガス採取ライン１９にはリボンヒータ２２を設け、１００℃程度に常時加温し、炭酸アンモニウムが析出するのを防止する。
【００５７】
また、ガス採取器４１は、恒温槽４６内に設けられている。オフガスＧを採取する際、ガス採取器４１を恒温槽４６内に設け、恒温槽４６内を例えば１００℃程度とし、ガス採取ライン１９から採取したオフガスＧの温度を維持することで、炭酸アンモニウムが析出するのを防止することができると共に、温度一定条件下でオフガスＧの採取及び確保を実現することができるため、オフガスＧの採取精度を向上させることができる。
【００５８】
外筒１１Ａ内に所定量のオフガスＧを採取した後、恒温槽４６を例えば４０℃程度にまで冷却する。そして、弁Ｖ２３、Ｖ２５を開放して吸収液として所定濃度（例えば２０％）の硫酸１６を所定量（例えば２０ｍＬ）収容部１３内に仕込んだ後、弁Ｖ２３、Ｖ２５を閉鎖する。
【００５９】
次に、ガス採取器４１を振とうさせて収容部１３内で硫酸１６とオフガスＧとを混合し、硫酸１６にオフガスＧ中のＮＨ3とＨ2Ｏを吸収する（オフガスＧ中のＮＨ3とＨ2Ｏなどを吸収した吸収液を「硫酸１６Ａ」とする。）。このとき、外筒１１Ａ内は減容されるため、内筒４３は上昇する。また、残ガス２３中には、Ｈ2Ｓ、ＣＯ2、Ｎ2、Ｈ2、ＣＨ4などが残る。
また、ガス採取器４１には振とう機能（不図示）を備え、恒温槽４６内でガス採取器４１を自動で振とうさせるようにしてもよい。
【００６０】
硫酸１６とオフガスＧとを混合した後、図７に示すように、外筒１１Ａ内にある残ガス２３を回収する。具体的には、弁Ｖ２２、Ｖ２６〜Ｖ２８を開放し、その他の弁は閉鎖する。このとき、内筒４３を上昇し、収容部１３を狭くして、外筒１１Ａ内の残ガス２３をパージする。その後、弁Ｖ２８を閉鎖して、予め設定してある内筒４２の移動可能範囲の限界まで到達した後、弁Ｖ２２、Ｖ２６、Ｖ２７を閉鎖する。これにより、残ガス採取ライン２４を介してガラスカラム２６内の塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）により残ガス２３中の残ガス成分からＨ2ＯとＨ2ＳＯ4ミストを除去した残りの残ガス２３Ａを残ガス採取用採取器２７内に採取する。残ガス採取用採取器２７内に採取した残ガス２３Ａは残ガス回収ライン３０により回収する。
【００６１】
次に、収容部１３内にある硫酸１６Ａを回収する。具体的には、弁Ｖ２３、Ｖ２９を開放し、その他の弁は閉鎖したままとする。このとき、収容部１３内の硫酸１６Ａを回収するため、内筒４３を上昇させ、収容部１３を狭くする。これにより、収容部１３内にある硫酸１６Ａを回収することができる。硫酸１６Ａを回収した後、弁Ｖ２３、Ｖ２９を閉鎖する。
【００６２】
次に、収容部１３内の洗いこみを行なう。具体的には、内筒４３を移動可能とした後、弁Ｖ２３、Ｖ２５を開放し、その他の弁は閉鎖したままで、吸収液送給ライン４２を介して収容部１３内に純水４５を所定量供給し、弁Ｖ２３、Ｖ２５を閉鎖する。再び、弁Ｖ２３、Ｖ２９を開放し、その他の弁は閉鎖したまま、内筒４３を上昇させ、収容部１３を狭くして、収容部１３内の純水４５を回収する。この収容部１３内に純水４５を所定量供給し、排出する一連の操作を繰り返し行なうことにより、硫酸１６Ａを収容部１３内から完全に抜出すことができ、収容部１３内の洗いこみを行なうことができる。
【００６３】
次に、収容部１３内を洗浄する。具体的には、内筒４３を移動可能とした後、弁Ｖ２３、Ｖ２５を開放し、その他の弁は閉鎖したまま、吸収液送給ライン４２を介して収容部１３内に純水４５を所定量供給する。収容部１３内に純水４５を所定量供給した後、弁Ｖ２３、Ｖ２５を閉鎖し、ガス採取器４１を振とうさせる。その後、弁Ｖ２３、Ｖ２９を開放して内筒４３を上昇させ、収容部１３内の純水４５を抜出す。これにより、収容部１３内を洗浄することができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、収容部１３内に純水４５を所定量供給した後、ガス採取器４１を振とうさせて収容部１３内を洗浄するようにしているが、収容部１３内に純水４５を所定量供給する操作を繰り返し行ない、収容部１３内を洗浄するようにしてもよい。
【００６５】
次に、吸収液として、硫酸１６に代えてエタノール（Ｃ2Ｈ5ＯＨ）３１を用いて上述と同様の操作を行なう。
即ち、ガス採取器４１をガス採取ライン１９に接続し、所定量（例えば２００ｍＬ）のオフガスＧを予め収容部１３内に採取することができるように、内筒１２Ａを外筒１１Ａ内に設定する。そして、収容部１３内にオフガスＧを吸引し、パージした後、外筒１１Ａ内に所定量（例えば２００ｍＬ）のオフガスＧを採取する。このとき、ガス採取ライン１９にはリボンヒータ２２を設けると共に、恒温槽４６内にガス採取器４１を設けて行なう。これにより、ガス採取ライン１９から採取したオフガスＧの温度を維持し、炭酸アンモニウムが析出するのを防止することができると共に、温度一定条件下でオフガスＧを吸引し採取することができるため、オフガスＧの採取精度を向上させることができる。
【００６６】
外筒１１Ａ内に所定量のオフガスＧを採取した後、恒温槽４６を例えば４０℃程度にまで冷却する。その後、吸収液としてエタノール３１を所定量（例えば２０ｍＬ）外筒１１Ａ内に仕込み、ガス採取器４１を振とうさせて硫酸１６とオフガスＧとを混合し、エタノール３１中にオフガスＧ中のＨ2Ｏをはじめとした極性成分や有機成分を吸収する（オフガスＧ中のＨ2Ｏなどを吸収した吸収液を「エタノール３１Ａ」とする。）。
【００６７】
次に、収容部１３内にあるエタノール３１Ａを回収する。具体的には、弁Ｖ２３、Ｖ２９を開放し、その他の弁は閉鎖したままとする。このとき、収容部１３内のエタノール３１Ａを回収するため、内筒４３を上昇させ、収容部１３を狭くする。これにより、収容部１３内にあるエタノール３１Ａを回収することができる。エタノール３１Ａを回収した後、弁Ｖ２３、Ｖ２９を閉鎖する。
【００６８】
次に、収容部１３内の洗いこみを行なう。内筒４３を移動可能とした後、吸収液送給ライン４２を介して収容部１３内に純水４５を所定量供給し、内筒４３を上昇させ、収容部１３内の純水４５を回収する。この収容部１３内に純水４５を所定量供給し排出する一連の操作を繰り返し行なうことにより、収容部１３内の洗いこみを行なうことができる。
また、吸収液として、エタノール３１を用いる場合、収容部１３内にはオフガスＧ中のＨ2Ｏをはじめとした極性成分や有機成分以外を含んだ残ガスがあるが、この残ガスは分析に用いることはないため、収容部１３内にある前記残ガスを回収する必要はない。
【００６９】
次に、収容部１３内を洗浄する。内筒４３を移動可能とした後、吸収液送給ライン４２を介して収容部１３内に純水４５を所定量供給し、ガス採取器４１を振とうさせる。その後、収容部１３内の純水４５を抜出す。これにより、収容部１３内を洗浄することができる。
【００７０】
次に、残ガス２３Ａ、硫酸１６Ａ、エタノール３１Ａの分析を行う。
具体的には、第一の実施の形態において説明したのと同様の操作により行なわれる。
即ち、残ガス２３Ａは、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）／熱伝導度検出器（ＴＣＤ）により分析し、残ガス２３Ａ中のＨ2Ｓ、ＣＯ2、Ｎ2、Ｈ2、ＣＨ4などの濃度を求める。
硫酸１６Ａは、イオンクロマトグラフィー（ＩＣ）により分析してＮＨ4-イオンを定量し、ＮＨ3濃度を求める。
エタノール３１Ａは、カールフィッシャー滴定法（ＫＦ）により分析してＨ2Ｏを定量し、Ｈ2Ｏ濃度を求める。
これにより、硫酸１６Ａ、エタノール３１Ａ中のガス成分の濃度と、残ガス（非吸収ガス）２３Ａ中の他成分濃度を分析することができ、オフガスＧの主要組成を網羅することができる。
【００７１】
オフガスＧの採取、分析を手動で行う際、ＮＨ3、Ｈ2Ｓなどの非常に高濃度の有害ガスが採取対象であり、中毒の危険がある。また、高濃度Ｈ2ＳＯ4などを吸収液として使用するため、薬傷の危険がある。また、ガス採取器などを複数回使用し、かつ素早い操作が要求されるため、熟練を要する。また、分析の精度上、オフガスＧが冷却されない状態で採取することが望ましいが、吸収液を仕込んでいるガス採取器でオフガスＧを採取する必要があるため、ガス採取器Ｇを加温できないという操作上の不便があるなどの問題もある。
【００７２】
しかしながら、本実施の形態に係るガス採取器を適用したガス採取システムによれば、より安全、かつ高精度に実施することができる。即ち、オフガスＧの採取からオフガスＧ中にガス成分の分析結果の算出に要する時間をＪＩＳに基づく公定法ベースの吸収法より短時間（例えば２時間程度）で行うことができる。また、上記第一の実施の形態よりも分析精度を大幅に向上させることができ、更に信頼性の高いデータを得ることができる。また、本実施の形態に係るガス採取器を適用したガス採取システムは、システム化・ユニット化することで自動採取も可能であり、人的負担を軽減すると共に、安全性も大幅に向上させることができる。
【００７３】
更に複数回採取や繰り返し、あるいはやり直し分析も容易となる上、回収した残ガスと吸収液をそのまま分析装置へ導入する系統を追加することで、オンラインによる自動分析も可能とすることができる。
【００７４】
[第三の実施の形態]
本発明による第三の実施の形態に係るガス採取器を用いたガス採取システムについて、図面を参照して説明する。
図８は、本発明の第三の実施の形態に係るガス採取器を適用したガス採取システムの排ガス採取装置を模式的に示す図であり、図９は、本発明の第三の実施の形態に係るガス採取器を適用したガス採取システムの採取ガス吸収・回収装置を模式的に示す図である。
本実施の形態に係るガス採取器を用いたガス採取システムは、図１に示す第一の実施の形態のガス採取器を用いたガス採取システムおよび図６に示す第二の実施の形態のガス採取器を用いたガス採取システムの構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
なお、第一の実施の形態および第二の実施の形態と同様、排ガスとして石炭ガス化ガスなどの精製オフガスを用いて説明する。
【００７５】
図８、９に示すように、本実施例に係るガス採取器４１を適用したガス採取システムは、図６に示す第二の実施の形態のガス採取器を用いたガス採取システム４０のオフガスを採取する工程と、採取したオフガス中のガス成分を吸収した吸収液と残ガスとを分離する工程とを別々の場所で行なうようにしたものである。
即ち、本実施例に係るガス採取器４１を適用したガス採取システムは、所定量のオフガスＧを収容する収容部１３を有する外筒１１Ａに送給するガス採取ライン１９と、オフガスＧ採取前のガス採取器４１と、ガス採取器４１を収容する恒温槽４６とを有する排ガス採取装置５１と、オフガスＧ採取後のガス採取器４１と、ガス採取器４１を振とうさせる振とう器５２と、振とう器５２と連結し、前記吸収液とオフガスＧとを混合した後、前記吸収液に吸収されず残存する成分を含む残ガス２３を抜出す残ガス採取ライン２４と、残ガス採取ライン２３に設けられ、残ガス２３を回収する残ガス採取用採取器２７（残ガス回収部）とを有する採取ガス吸収・回収装置５３とからなるものである。
ガス採取器４１には、ガス採取ライン１９とガスパージライン５４とを各々連結する連結部５５Ａ、５５Ｂが設けられている。ガス採取器４１に連結部５５Ａ、５５Ｂを設けることで、ガス採取器４１は恒温槽４６から着脱自在とすることができる。
【００７６】
本実施の形態に係るガス採取器４１を適用したガス採取システムの排ガス採取装置５１の操作手順について説明する。
まず、収容部１３内に所定量（例えば２００ｍＬ）のオフガスＧを吸引することができるように、収容部１３内の内筒４２の位置を設定し、ガス採取器４１を恒温槽４６内に設ける。
【００７７】
収容部１３内にオフガスＧを吸引するため、弁Ｖ３１〜Ｖ３４を開放し、ガス採取器４１は収容部１３内にオフガスＧを吸引し、パージした後、弁Ｖ３１〜Ｖ３４を閉鎖する。これにより、収容部１３内に所定量（例えば２００ｍＬ）のオフガスＧを採取することができる。
【００７８】
また、ガス採取ライン１９が減圧系の場合、上述のように、例えば弁Ｖ３１の上流側にポンプ（不図示）を設け、正圧としてオフガスＧを採取するようにする。
【００７９】
また、ガス採取ライン１９にはリボンヒータ２２を設け、１００℃程度に常時加温し、炭酸アンモニウムが析出するのを防止する。
【００８０】
また、ガス採取器４１は、恒温槽４６内に設けられ、オフガスＧを採取する際には、恒温槽４６内を例えば１００℃程度とし、ガス採取ライン１９から採取したオフガスＧの温度を維持する。
【００８１】
次に、収容部１３内に所定量のオフガスＧを採取した後、内筒４３を移動可能とし、恒温槽４６を例えば４０℃程度にまで冷却する。このとき、収容部１３内は減容されるため、内筒４３は上昇する。
【００８２】
次に、ガス採取器４１は連結部５５Ａ、５５Ｂより恒温槽４６から取り外し、振とう器５２内に設け、残ガス採取ライン２４と溶液送給・排出ライン５６とを連結部５５Ａ、５５Ｂにより各々連結する。
【００８３】
次に、ＮＨ3を吸収液に回収する。具体的には、振とう器５２内にガス採取器４１を設けた後、弁Ｖ３４、Ｖ３５を開放し、その他の弁は閉鎖する。収容部１３内に吸収液として所定濃度（例えば２０％）の硫酸１６を所定量（例えば２０ｍＬ）収容部１３内に仕込んだ後、弁Ｖ３４、Ｖ３５を閉鎖する。
【００８４】
次に、ガス採取器４１を振とう器５２に設けた振とう発生部５７により自動で振とうさせて硫酸１６とオフガスＧとを混合させて、硫酸１６にオフガスＧ中のＮＨ3とＨ2Ｏを吸収させる（オフガスＧ中のＮＨ3とＨ2Ｏなどを吸収した吸収液を「硫酸１６Ａ」とする。）。このとき、外筒１１Ａ内は減容されるため、内筒４３は上昇する。また、残ガス２３中には、Ｈ2Ｓ、ＣＯ2、Ｎ2、Ｈ2、ＣＨ4などが残る。
【００８５】
次に、収容部１３内にある残ガス２３を回収する。具体的には、まず弁Ｖ３３、Ｖ３６〜Ｖ３９を開放し、その他の弁は閉鎖して、内筒４３を上昇させて収容部１３を狭くして、収容部１３内の残ガス２３をパージする。残ガス採取ライン２４には、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）２５を充填したガラスカラム２６を設け、ガラスカラム２６の入口部２６ａ側からガス採取器４１からの残ガス２３を回収し、ガラスカラム２６内の塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）２５により残ガス２３中の残ガス成分のうちＨ2ＯとＨ2ＳＯ4ミストを除去する（残ガス２３から残ガス２３中の残ガス成分のうちＨ2ＯとＨ2ＳＯ4ミストを除去した残ガスを「残ガス２３Ａ」とする。）。
【００８６】
次に、弁Ｖ３９を閉鎖して、予め設定してある内筒４３の移動可能範囲の限界まで内筒４３が到達した後、弁Ｖ３３、Ｖ３６〜Ｖ３８を閉鎖する。これにより、残ガス採取ライン２４を介して残ガス採取用採取器２７内には、ガラスカラム２６の出口部２６ｂから排出された残ガス２３Ａを残ガス採取用採取器２７内に採取する。
【００８７】
次に、収容部１３内にある硫酸１６Ａを回収する。具体的には、弁Ｖ３４、Ｖ４０を開放し、その他の弁は閉鎖したままとする。このとき、収容部１３内の硫酸１６Ａを回収するため、内筒４３を上昇させる。これにより、収容部１３内にある硫酸１６Ａを回収することができる。硫酸１６Ａを回収した後、弁Ｖ３４、Ｖ４０を閉鎖する。
【００８８】
次に、収容部１３内の洗いこみを行なう。具体的には、内筒４３を移動可能とした後、弁Ｖ３４、Ｖ３５を開放し、その他の弁は閉鎖したまま、吸収液送給ライン４２を介して純水４５を収容部１３内に所定量供給する。そして、弁Ｖ３５を閉鎖した後、弁Ｖ４０を開放し、内筒４３を上昇させ、外筒１１Ａ内の純水４５を押し出す。この収容部１３内に純水４５を所定量供給し、排出する一連の操作を繰り返し行なうことにより、硫酸１６Ａを収容部１３内から完全に抜出すことができ、収容部１３内の洗いこみを行なうことができる。
【００８９】
次に、収容部１３内を洗浄する。具体的には、内筒４３を移動可能とした後、弁Ｖ３５を開放し、その他の弁は閉鎖したまま、吸収液送給ライン４２を介して純水４５を外筒１１Ａ内に所定量供給した後、弁Ｖ３５を閉鎖する。そして、弁Ｖ４１を開放し、その他の弁は閉鎖したまま、内筒４３を上昇させ、収容部１３内の純水４５を排出する。この収容部１３内に純水４５を所定量供給し、排出する一連の操作を繰り返し行なう。これにより、外筒１１Ａ内を洗浄することができる。
【００９０】
また、本実施の形態では、収容部１３内に純水４５を所定量供給し、排出する操作を繰り返し行ない、収容部１３内を洗浄するようにしているが、収容部１３内に純水４５を所定量供給した後、ガス採取器４１を振とうさせて収容部１３内を洗浄するようにしてもよい。
【００９１】
次に、吸収液として、硫酸１６に代えてエタノール（Ｃ2Ｈ5ＯＨ）３１を用いて上述と同様の操作を行なう。
即ち、図８に示すように、外筒１１Ａ内に所定量（例えば２００ｍＬ）のオフガスＧを吸引することができるように、ガス採取器４１内の内筒４３の位置を設定し、ガス採取器４１を恒温槽４６内に設ける。ガス採取ライン１９にはリボンヒータ２２を設けると共に、恒温槽４６内にガス採取器４１を設け、ガス採取ライン１９、恒温層４６は１００℃程度となるようにして配管２０内の温度と同等にし、ガス採取ライン１９から採取したオフガスＧの温度を維持し、炭酸アンモニウムが析出するのを防止する。ガス採取器４１は収容部１３内にオフガスＧを吸引し、パージした後、収容部１３内に所定量（例えば２００ｍＬ）のオフガスＧを採取する。
【００９２】
収容部１３内に所定量のオフガスＧを採取した後、内筒４３を移動可能とし、恒温槽４６を例えば４０℃程度にまで冷却する。その後、ガス採取器４１は連結部５５Ａ、５５Ｂより恒温槽４６から取り外し、振とう器５２内に設け、連結部５５Ａ、５５Ｂで固定し、残ガス採取ライン２４と溶液送給・排出ライン５６とを連結部５５Ａ、５５Ｂにより各々連結する。
次に、弁Ｖ３４、Ｖ３５を開放し、その他の弁は閉鎖して、内筒４３内に吸収液としてエタノール３１を所定量（例えば２０ｍＬ）供給した後、弁Ｖ３４、Ｖ３５を閉鎖し、ガス採取器４１を振とうさせてエタノール３１中にオフガスＧ中のＨ2Ｏをはじめとした極性成分や有機成分を吸収する（オフガスＧ中のＨ2Ｏなどを吸収した吸収液を「エタノール３１Ａ」とする。）。
次に、収容部１３内にあるエタノール３１Ａを回収する。具体的には、弁Ｖ３４、Ｖ４０を開放し、その他の弁は閉鎖したままとする。このとき、収容部１３内のエタノール３１Ａを回収するため、内筒４３を上昇させる。これにより、収容部１３内にあるエタノール３１Ａを回収することができる。エタノール３１Ａを回収した後、弁Ｖ３４、Ｖ４０を閉鎖する。
【００９３】
次に、収容部１３内の洗いこみを行なう。内筒４３を移動可能とした後、吸収液送給ライン４２及び溶液送給・排出ライン５６を介して収容部１３内に純水４５を所定量供給した後、内筒４３を上昇させて収容部１３を狭くし、収容部１３内の純水４５を押し出し排出する。この収容部１３内に純水４５を所定量供給し排出する一連の操作を繰り返し行なうことにより、収容部１３内の洗いこみを行なうことができる。
また、吸収液として、エタノール３１を用いる場合、収容部１３内にはオフガスＧ中のＨ2Ｏをはじめとした極性成分や有機成分以外を含んだ残ガスがあるが、この残ガスは用いることはないため、収容部１３内にある前記残ガスを回収する必要はない。
【００９４】
また、収容部１３内を洗浄する。内筒４３を移動可能とした後、吸収液送給ライン４２を介して収容部１３内に純水４５を所定量供給した後、内筒４３を上昇させて収容部１３を狭くし、収容部１３内の純水４５を押し出し排出する。この外筒１１Ａ内に純水４５を所定量供給し排出する一連の操作を繰り返し行なう。これにより、収容部１３内を洗浄することができる。
【００９５】
次に、残ガス２３Ａ、硫酸１６Ａ、エタノール３１Ａの分析を行う。
残ガス２３Ａ、硫酸１６Ａ、エタノール３１Ａの分析の分析方法は、上述と同様の操作にして行なわれる。
即ち、残ガス２３Ａは、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）／熱伝導度検出器（ＴＣＤ）により分析し、残ガス２３Ａ中のＨ2Ｓ、ＣＯ2、Ｎ2、Ｈ2、ＣＨ4などの濃度を求める。
硫酸１６Ａは、イオンクロマトグラフィー（ＩＣ）により分析してＮＨ4-イオンを定量し、ＮＨ3濃度を求める。
エタノール３１Ａは、カールフィッシャー滴定法（ＫＦ）により分析してＨ2Ｏを定量し、Ｈ2Ｏ濃度を求める。
これにより、硫酸１６Ａ、エタノール３１Ａ中の成分濃度と、残ガス２３Ａ中の他成分濃度を分析することができ、オフガスＧの主要組成を網羅することができる。
【００９６】
このように、本実施の形態に係るガス採取器４１を適用したガス採取システムによれば、所定量のオフガスＧを収容する収容部１３を有する外筒１１Ａに送給するガス採取ライン１９と、オフガスＧ採取前のガス採取器４１と、ガス採取器４１を収容する恒温槽４６とを有する排ガス採取装置５１と、オフガスＧ採取後のガス採取器４１と、ガス採取器４１を振とうさせる振とう器５２と、振とう器５２と連結し、前記吸収液とオフガスＧとを混合した後、前記吸収液に吸収されず残存する成分を含む残ガス２３を抜出す残ガス採取ライン２４と、残ガス採取ライン２３に設けられ、残ガス２３を回収する残ガス採取用採取器２７とを有する採取ガス吸収・回収装置５３とにより、オフガスＧを採取する工程と、採取したオフガスＧ中の成分を吸収した吸収液と残ガス２３とを分離する工程を別々で行なっても、上記第二の実施の形態と同様に、より安全に、短時間で、かつ高精度に実施することができ、排ガスの自動採取も可能であるため、人的負担を軽減すると共に、安全性も大幅に向上させることができる。また、回収した残ガスと吸収液をそのまま分析装置へ導入する系統を追加することにより、オンラインによる自動分析も可能とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上のように、本発明に係るガス採取器を用いたガス採取システムによれば、排ガス中の複数成分の分析を簡易、且つ高精度に分析することができるため、排ガスの採取、分析を行うのに用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係るガス採取器の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態に係るガス採取器を適用した排ガス分離方法および排ガス分析方法の工程を模式的に示す図である。
【図３】本実施の形態に係るガス採取器に吸収液としてエタノールを用いて行なうときのガス採取方法及びガス分析方法の工程を示す図である。
【図４】ガス採取器の他の構成を示す図である。
【図５】ガス採取器の他の構成を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態に係るガス採取器を適用したガス採取システムの構成を模式的に示す図であって、オフガス採取前の状態を示す図である。
【図７】本発明の第二の実施の形態に係るガス採取器を適用したガス採取システムの構成を示す図であって、オフガス採取後の状態を示す図である。
【図８】本発明の第三の実施の形態に係るガス採取器を適用したガス採取システムの排ガス採取装置を模式的に示す図である。
【図９】図９は、本発明の第三の実施の形態に係るガス採取器を適用したガス採取システムの採取ガス吸収・回収装置を模式的に示す図である。
【図１０】公定法を採用した吸収法を簡単に示す図である。
【図１１】他の公定法を採用した吸収法を簡単に示す図である。
【図１２】他の公定法を採用した吸収法を簡単に示す図である。
【符号の説明】
【００９９】
１０Ａ、４１  ガス採取器
１１Ａ〜１１Ｃ、２８  外筒
１２Ａ〜１２Ｃ、２９、４２  内筒
１３  収容部
１４Ａ、４４  注射筒
１５  吸収液仕込み部（吸収液供給手段）
１５ａ  入口部
１６、１６Ａ  硫酸（吸収液）
１７  ヘキサン
１８  ガス採取口
１９  ガス採取ライン
２０  配管
２１  ろ過材
２２  リボンヒータ
２３、２３Ａ  残ガス（非吸収ガス）
２４  残ガス採取ライン
２５  塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）
２６  ガラスカラム
２６ａ  入口部
２６ｂ  出口部
２７  残ガス採取用採取器（残ガス回収部）
３０  残ガス回収ライン
３１、３１Ａ  エタノール（吸収液）
４０  ガス採取システム
４２  吸収液送給ライン
４５  純水
４６  恒温槽
５１  排ガス採取装置
５２  振とう器
５３  採取ガス吸収・回収装置
５４  ガスパージライン
５５Ａ、５５Ｂ  連結部
５６  溶液送給・排出ライン
５７  振とう発生部
Ｇ  オフガス
Ｖ１１〜Ｖ１６、Ｖ２１〜Ｖ２９、Ｖ３１〜Ｖ４１  弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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