(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
捕集すべき特定の気体分子を含む被処理気体と、冷却により前記特定の気体分子をゲスト分子とする第１のハイドレートを生成しうる第１の系と、冷却により第四級アンモニウム塩をゲスト分子とする第２のハイドレートを生成し前記第２のハイドレートの格子内の空隙に前記特定の気体分子を取り込みうる第２の系とを準備する工程と、
前記第１の系の環境温度を温度Ｔ１に設定して、前記特定の気体分子をゲスト分子とする第１のハイドレートを生成させることにより前記被処理気体から前記特定の気体分子を捕集する工程と、
前記第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定して、前記第四級アンモニウム塩をゲスト分子とする第２のハイドレートを生成させ、前記第２のハイドレートの格子内の空隙に前記特定の気体分子を取り込むことにより前記被処理気体から前記特定の気体分子を捕集する工程とを有し、前記温度Ｔ１は前記温度Ｔ２より低く、前記第１の系の環境温度を温度Ｔ１に設定する冷却における余剰な冷熱エネルギーを前記第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定するために用いることを特徴とする気体捕集方法。
【請求項２】
前記第１の系の環境温度を温度Ｔ１に設定するための冷熱エネルギーを冷媒物質により与え、前記冷媒物質の少なくとも一部を前記第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定するために用いることを特徴とする請求項１に記載の気体捕集方法。
【請求項３】
前記被処理気体を前記第１の系で処理した後に前記第２の系で処理することを特徴とする請求項１または２に記載の気体捕集方法。
【請求項４】
捕集すべき特定の気体分子を含む被処理気体から前記特定の気体分子を捕集する気体捕集装置であって、
冷却により前記特定の気体分子をゲスト分子とする第１のハイドレートを生成しうる第１の系の環境温度を温度Ｔ１に冷却する第１の反応器と、
冷却により第四級アンモニウム塩をゲスト分子とする第２のハイドレートを生成し前記第２のハイドレートの格子内の空隙に前記特定の気体分子を取り込みうる第２の系の環境温度を温度Ｔ２（ここで、Ｔ２＞Ｔ１）に冷却する第２の反応器と、
前記第１の反応器における冷却に用いた冷媒物質を、前記第２の反応器における冷却に用いるための経路とを有することを特徴とする気体捕集装置。
【請求項５】
捕集すべき特定の気体分子を含む被処理気体から前記特定の気体分子を捕集する気体捕集装置であって、
冷却により前記特定の気体分子をゲスト分子とする第１のハイドレートを生成しうる第１の系の環境温度を温度Ｔ１に冷却する第１の反応器と、
冷却により第四級アンモニウム塩をゲスト分子とする第２のハイドレートを生成し前記第２のハイドレートの格子内の空隙に前記特定の気体分子を取り込みうる第２の系の環境温度を温度Ｔ２（ここで、Ｔ２＞Ｔ１）に冷却する第２の反応器と、
前記被処理気体を前記第１の反応器を経由して、前記第２の反応器へ供給し、前記第１の反応器で冷却された被処理気体が有する冷熱エネルギーを前記第２の反応器へ熱伝達する被処理気体経路とを有することを特徴とする気体捕集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は捕集すべき気体分子を含む被処理気体から当該気体分子を捕集する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理気体から特定の気体分子を捕集する方法として、当該気体分子をゲスト分子とするハイドレートを生成させる技術が知られている。たとえば、パウダー状の氷と、二酸化炭素を含む混合ガスを、−３５℃以下の温度で、圧力８．０ＭＰａ以下の条件に設定し、二酸化炭素が濃縮されたガスハイドレートを得る二酸化炭素濃縮方法がある（特許文献１）。また、ガスハイドレートを貯蔵、供給または輸送する技術が知られている。例として、天然ガス水和物を−３０℃以上０℃以下の温度範囲に保ちながら保管する天然ガスの保管方法（特許文献２）、輸送容器内に水を収容し、その水を冷却すると共に上記輸送容器に天然ガスを吹き込んで（シャーベット状の）天然ガスハイドレートを生成し、その輸送容器を消費地まで輸送した後、その輸送容器を加熱して天然ガスを再ガス化する天然ガスハイドレート輸送方法（特許文献３）、被処理気体と水とを反応させて生成したガスハイドレートを需要者に配送するようにしたガスハイドレート配送方法において、前記ガスハイドレートを再ガス化ゾーンに移送すると共に、前記ガスハイドレートを氷点以下の低温に保持しながら加熱して被処理気体と、該被処理気体の抜けた氷とに分離し、抽出した被処理気体を需要者に供給すると共に、被処理気体が抜けた氷をガスハイドレート再生ゾーンに返送し、しかる後に、前記被処理気体が抜けた氷を、氷点以下の低温に維持しながら被処理気体を供給してガスハイドレートを再生する際に、ガスハイドレートの再生・分解条件を、−２０℃〜−５℃、１．５ＭＰａ〜０．１ＭＰａの範囲とするガスハイドレート配送方法（特許文献４）がある。これらの技術は、気体分子をゲスト分子とするハイドレートが構成されることに着眼し、これをガスの捕集、およびそれに引き続く貯蔵、供給、輸送などに応用したものである。
【０００３】
また、第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートの格子中に存在する空隙に気体分子を比較的安定に収容することができることに着眼し、これをガス捕集に応用する技術が知られている。例として、アルキルアンモニウム塩をゲスト分子として含む中空の籠状結晶構造を持つ包接水和物からなる気体分離剤、および混合気体からそれに含まれる特定の気体Ａを優勢的に分離濃縮するにあたり、該混合気体の存在下でアルキルアンモニウム塩を含む水溶液を冷却させて、該気体Ａと該アルキルアンモニウム塩を含む中空の籠状結晶構造を持つ包接水和物の結晶を析出させることにより、該結晶は該気体Ａを選択的に吸収する分子径の中空の籠状構造を有する混合気体から特定気体の分離濃縮方法（特許文献５）、第四級アンモニウム塩をゲスト分子として含む水和物を用いて気体を捕集し放出する方法であって、前記ゲスト分子の水溶液を気体と接触させ、０℃より高い温度で冷却することにより、気体を捕集した水和物を生成させ、更にその水和物が前記水溶液又は水に分散又は懸濁してなるスラリーを生成させる第１の工程と、第１の工程において生成されたスラリーを加熱し、その中の水和物を融解させることにより、その水和物が捕集していた気体を放出させるとともに、前記ゲスト分子の水溶液を生成させる第２の工程とを有し、第１の工程において生成されたスラリーの一部又は全部と第２の工程において生成された前記ゲスト分子の水溶液の一部又は全部とを熱交換させ、該熱交換によって冷却された前記ゲスト分子の水溶液を前記第１の工程におけるゲスト分子の水溶液の一部又は全部として利用し、前記熱交換によって加熱されたスラリーを前記第２の工程におけるスラリーの一部又は全部として利用するようにした気体を捕集し放出する方法（特許文献６）がある。
【０００４】
第四級アンモニウム塩の水溶液を冷却して当該第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートが生成する温度（以下、「Ｔｍ」という）は、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムのハロゲン化物のようなテトラ−ｎ−ブチルアンモニウム塩、テトラ−ｉｓｏ−ペンチルアンモニウム塩、トリ−ｎ−ブチルペンチルアンモニウム塩などのアルキルアンモニウム塩の場合には０℃以上である。より具体的には、アルキルアンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートを冷熱媒体または蓄熱材として空調、蓄熱などの分野で利用する場合には、温度Ｔｍは０〜２０℃またはそれ以上の温度域に設定される（特許文献７、８、９）。アルキルアンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートは、アルキルアンモニウム塩の濃度にもよるが、大気圧またはそれに近い圧力下で生成することが知られている（特許文献１０）。
【０００５】
他方、気体分子をゲスト分子とするハイドレートによりガス捕集を行う場合には、基本的には低温にしなければならないが、高圧下であれば０℃以上でも生成しうる。たとえば、３０気圧の加圧下で１０℃以下に冷却することにより、二酸化炭素ガス水和物を生成しうることが知られている（特許文献１１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３２６６４号公報
【特許文献２】特開２００３−３４３７９８号公報
【特許文献３】特開２０００−３０４１９６号公報
【特許文献４】特開２００５−２２５９０１号公報
【特許文献５】特許３８２６１７６号公報
【特許文献６】特開２０１０−１２４２０号公報
【特許文献７】特許３８８９１６３号公報
【特許文献８】特許４４９７１３０号公報
【特許文献９】特開２００７−１６３０４５号公報
【特許文献１０】特開２００７−６４５７０号公報
【特許文献１１】特開平２−８６８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、ガスハイドレートの生成、貯蔵、供給、輸送などの必要から、ガスハイドレートの生成、貯蔵、供給、輸送などを行う環境を０℃未満の温度に設定する場合、当該ガスハイドレートの生成、貯蔵、供給、輸送などのために必要な冷熱エネルギーを上回るほどに（従って０℃未満の温度よりも更に低温になるように）熱源から冷熱エネルギーを供給する必要に迫られることがある。なぜならば、当該環境をとりまく外部環境（たとえば大気）の温度は、必ずしも当該環境の温度と同じではなく、むしろ（たとえば夏季においては）０℃以上となることが多々あるからである。そのような場合には、相対的に高温の外部環境からの熱エネルギーによりガスハイドレートが昇温しないように、冷熱源からより多くの冷熱エネルギーを供給し、更に冷却しなければならない。その結果、余剰な冷熱エネルギーが発生することになる。
【０００８】
他方、０℃以上の温度Ｔｍに設定された環境下で第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートを生成し、そのハイドレートの格子内の空隙に特定の気体分子を取り込むことにより、被処理気体に含まれる当該気体分子を捕集する場合には、ガスハイドレートの生成などに必要とされる冷熱エネルギーと比較して、冷熱エネルギーを少なくすることができる。しかし、気体分子の捕集のために消費されるエネルギーの更なる節約を可能にする技術は常に求められている。
【０００９】
本発明は、以上の背景に基づきなされたものであり、捕集すべき特定の気体分子を含む被処理気体から当該気体分子を捕集するにあたり、その捕集のために消費されるエネルギーを節約できる、よりエネルギー効率の高い技術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】
【００１０】
本発明の第１の形態に係る気体捕集方法は、捕集すべき特定の気体分子を含む被処理気体と、冷却により前記特定の気体分子をゲスト分子とする第１のハイドレートを生成しうる第１の系と、冷却により第四級アンモニウム塩をゲスト分子とする第２のハイドレートを生成し前記第２のハイドレートの格子内の空隙に前記特定の気体分子を取り込みうる第２の系とを準備する工程と；前記第１の系の環境温度を温度Ｔ１に設定して、前記特定の気体分子をゲスト分子とする第１のハイドレートを生成させることにより前記被処理気体から前記特定の気体分子を捕集する工程と；前記第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定して、前記第四級アンモニウム塩をゲスト分子とする第２のハイドレートを生成させ、前記第２のハイドレートの格子内の空隙に前記特定の気体分子を取り込むことにより前記被処理気体から前記特定の気体分子を捕集する工程とを有し、前記温度Ｔ１は前記温度Ｔ２より低く、前記第１の系の環境温度を温度Ｔ１に設定する冷却における余剰な冷熱エネルギーを前記第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定するために用いることを特徴とする。
【００１１】
ここで、第１の系の環境温度として設定する温度Ｔ１は、気体分子をゲスト分子とする第１のハイドレートが生成する温度Ｔｇ以下の温度であり、第２の系の環境温度として設定する温度Ｔ２は、第四級アンモニウム塩をゲスト分子とする第２のハイドレートが生成する温度Ｔｍ以下の温度であり、第１の系の環境温度Ｔ１および第２の系の環境温度Ｔ２はＴｍ≧Ｔ２＞Ｔ１という関係にあり、第１の系の環境温度を温度Ｔ１に設定するための冷熱エネルギーの一部を第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定するために用いる。
【００１２】
なお、第１の系の環境温度を温度Ｔ１に設定して生成した、特定の気体分子をゲスト分子とする第１のハイドレートを貯蔵、供給または輸送してもよいし、第１のハイドレートとしての状態を維持してもよい。また、第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定して被処理気体から特定の気体分子を捕集するために、被処理気体を予め、温度Ｔ２又は温度Ｔ２以下に設定された環境にさらしてもよいし、第四級アンモニウム塩をゲスト分子とする第２のハイドレートが生成する温度Ｔｍ又は温度Ｔｍ以下に設定された環境にさらしてもよい。
【００１３】
本発明の第２の形態に係る気体捕集方法は、第１の形態に係る方法において、前記第１の系の環境温度を温度Ｔ１に設定するための冷熱エネルギーを冷媒物質により与え、前記冷媒の少なくとも一部を前記第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定するために用いることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第３の形態に係る気体捕集方法は、第１または第２の形態に係る方法において、前記被処理気体を前記第１の系で処理した後に前記第２の系で処理することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第４の形態に係る気体捕集装置は、捕集すべき特定の気体分子を含む被処理気体から前記特定の気体分子を捕集する気体捕集装置であって、冷却により前記特定の気体分子をゲスト分子とする第１のハイドレートを生成しうる第１の系の環境温度を温度Ｔ１に冷却する第１の反応器と；冷却により第四級アンモニウム塩をゲスト分子とする第２のハイドレートを生成し前記第２のハイドレートの格子内の空隙に前記特定の気体分子を取り込みうる第２の系の環境温度を温度Ｔ２（ここで、Ｔ２＞Ｔ１）に冷却する第２の反応器と；前記第１の反応器における冷却に用いた冷媒物質を、前記第２の反応器における冷却に用いるための経路とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の第５の形態に係る気体捕集装置は、捕集すべき特定の気体分子を含む被処理気体から前記特定の気体分子を捕集する気体捕集装置であって、冷却により前記特定の気体分子をゲスト分子とする第１のハイドレートを生成しうる第１の系を備え、その環境温度を温度Ｔ１に冷却する第１の反応器と；冷却により第四級アンモニウム塩をゲスト分子とする第２のハイドレートを生成し前記第２のハイドレートの格子内の空隙に前記特定の気体分子を取り込みうる第２の系を備え、その環境温度を温度Ｔ２（ここで、Ｔ２＞Ｔ１）に冷却する第２の反応器と；前記被処理気体を前記第１の反応器を経由して、前記第２の反応器へ供給し、前記第１の反応器で冷却された被処理気体が有する冷熱エネルギーを前記第２の反応器へ熱伝達する被処理気体経路とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の第１の形態によれば、第２のハイドレートが生成する温度Ｔｍ、第１の系の環境温度Ｔ１および第２の系の環境温度Ｔ２は、Ｔｍ≧Ｔ２＞Ｔ１という関係にあり、第１の系の環境温度を温度Ｔ１に設定するための冷熱エネルギーの一部を第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定するために用いる。より簡潔にいえば、第１の系の冷却における余剰な冷熱エネルギーを第２の系の冷却に用いるので、気体分子の捕集のために消費されるエネルギーを節約でき、気体分子の捕集をより高いエネルギー効率で実現することができる。
【００１８】
本発明の第２の形態によれば、第１の系の環境温度を温度Ｔ１に設定するための冷熱エネルギーを冷媒物質により与え、前記冷媒物質の少なくとも一部を前記第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定するために用いる。より簡潔にいえば、第１の形態の場合と同様に、冷媒物質による第１の系の冷却における余剰な冷熱エネルギーを第２の系の冷却に用いるので、気体分子の捕集のために消費されるエネルギーを節約でき、気体分子の捕集をより高いエネルギー効率で実現することができる。
【００１９】
捕集すべき気体分子を含む被処理気体を第１の系で処理すると、被処理気体は温度Ｔ１（Ｔｍ未満）の環境下に晒されてＴｍ未満またはＴｍ以上であってもかなり低温になる。そのような低温の被処理気体を第２の系で処理すると、その被処理気体が有する冷熱エネルギーの少なくとも一部を用いて、第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定することができる。従って、本発明の第３の形態によれば、第１の系の冷却における余剰な冷熱エネルギーを第２の系の冷却に用いるので、気体分子の捕集のために消費されるエネルギーを節約でき、気体分子の捕集をより高いエネルギー効率で実現することができる。
【００２０】
なお、第３の形態において、第１の系を経た被処理気体は、その役割や機能に着目すると、第２の形態における冷媒物質に相当する物質であるともいえる。
【００２１】
ところで、被処理気体から捕集すべき気体分子は、第１の系において生成するハイドレートのゲスト分子となり得る場合もあれば、なり得ない場合もある。同様に、被処理気体から捕集すべき気体分子は、第２の系において生成するハイドレートの格子内の空隙に収まり得る場合もあれば、収まり得ない場合もある。また、被処理気体から捕集すべき気体分子が、第１の系において生成するハイドレートのゲスト分子となり得る場合であっても、供給量が過大である場合にはハイドレートの生成が間に合わず、結果としてハイドレートのゲスト分子となり得ない場合もある。
【００２２】
被処理気体から捕集すべき気体分子が、第１の系において生成するハイドレートのゲスト分子となり得ず、第２の系において生成するハイドレートの格子内の空隙に収まり得る場合において、第１の系を経た当該被処理気体を第２の系で処理すると、当該被処理気体が有する冷熱エネルギーにより第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートの生成量が増加し、当該被処理気体に含まれる気体分子を捕集可能な空隙数が増加し、より多くの気体分子を捕集することができるようになる。従って、本発明の第３の形態によれば、第１の系で捕集できなかった気体分子の少なくとも一部を、第２の系で捕集することができ、そのような捕集を高いエネルギー効率で実現することができる。また、見方を変えると、この第３の形態によれば、全体として捕集可能な気体分子の種類が多い割に気体分子の捕集を高いエネルギー効率で実現することができる、ともいえる。
【００２３】
本発明の第４の形態によれば、第１のハイドレート（ガスハイドレート）を生成するための第１の反応器の冷却に用いた冷媒物質を、気体分子を取り込んだ第四級アンモニウム塩をゲスト分子とする第２のハイドレートを生成する第２の反応器の冷却に用いる、すなわち第２の形態の場合と同様に、冷媒物質による第１の系の冷却における余剰な冷熱エネルギーを第２の系の冷却に用いるので、気体分子の捕集のために消費されるエネルギーを節約でき、気体分子の捕集をより高いエネルギー効率で実現することができる。
【００２４】
本発明の第５の形態によれば、被処理気体を、第１のハイドレート（ガスハイドレート）を生成するための第１の反応器を経由して、気体分子を取り込んだ第四級アンモニウム塩をゲスト分子とする第２のハイドレートを生成する第２の反応器へ供給する、すなわち第３の形態の場合と同様に、第１の系の冷却における余剰な冷熱エネルギーを第２の系の冷却に用いるので、気体分子の捕集のために消費されるエネルギーを節約でき、気体分子の捕集をより高いエネルギー効率で実現することができる。
【００２５】
なお、本発明において、捕集すべき気体分子は、たとえばメタン、二酸化炭素、水素、硫化水素、酸素及び窒素のうちいずれか少なくとも一つが挙げられるが、当然これらに限定されない。捕集すべき気体分子を含む被処理気体は、捕集すべき気体分子とそれ以外の気体分子との混合気体であっても、捕集すべき気体分子のみからなる気体であってもよい。
【００２６】
温度Ｔ１（Ｔｍ未満）に設定された環境下で生成する気体分子をゲスト分子とするハイドレートや、温度Ｔ２（Ｔｍ以下）に設定された環境下で生成する第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートは、先の従来技術において例示したとおり公知であるので説明を省略する。
【００２７】
第１の形態において、気体分子をゲスト分子とするハイドレートを生成、貯蔵、供給、輸送またはハイドレートとしての状態を維持するために必要になる、温度Ｔ１（Ｔｍ未満）に環境温度を設定するために用いる冷熱エネルギーは、そのような環境温度に設定するために用いる冷熱源（冷凍機、熱交換器を含む）が供給するまたは放出する冷熱エネルギーであってよく、気体分子をゲスト分子とするハイドレートを生成、貯蔵、供給、輸送またはハイドレートとしての状態を維持するための設備、機器、部品、部材などから供給または放出される冷熱エネルギーであってもよい。冷熱エネルギーの供給または放出は、冷媒物質（大気、冷媒、ヒートパイプを含む）を介して行うものが典型例である。
【００２８】
第１の形態において、第１の系の環境温度を温度Ｔ１（Ｔｍ未満）に設定するために用いる冷熱エネルギーの少なくとも一部を用いて、第２の系の環境温度を温度Ｔ２（Ｔｍ以下でＴ１より高い）に設定する際（すなわち熱伝達する際）、当該冷熱エネルギーの少なくとも一部が有するエネルギー量を、第２の系における環境温度の設定に適した量に調整した後に、第２の系における環境温度の設定に用いてもよい。その場合には、この第１の形態は、エネルギー量調整装置により当該冷熱エネルギーの少なくとも一部が有するエネルギー量を調整するエネルギー量調整工程を更に有する。
【００２９】
第２の形態は、第１の形態において、気体分子をゲスト分子とするハイドレートを生成、貯蔵、供給、輸送またはハイドレートとしての状態を維持するために必要になる温度Ｔ１（Ｔｍ以下）に、環境温度を設定するために用いられる冷熱エネルギーの伝達を冷媒物質を介して行う場合に相当する。
【００３０】
第２の形態の熱伝達において、第１の系の冷却に用いた冷媒物質を、温度調整を予め行うことなく直接、第２の系の環境温度の設定に用いてもよいし、第２の系の環境温度の設定に適した温度に冷媒物質の温度を調整した後に、第２の系の環境温度の設定に用いてもよい。後者の場合、すなわち冷媒物質を第２の系の環境温度の設定に適した温度に調整する場合には、この第２の形態は温度調整装置により冷媒物質の温度を調整する調温工程を更に有する。
【００３１】
第３の形態において、捕集すべき気体分子を含む被処理気体を第１の系で処理した後に、第２の系で処理するためには、第１の系の環境温度を温度Ｔ１（Ｔｍ未満）に設定し、第２の系の環境温度を温度Ｔ２（Ｔｍ以下でＴ１より高い）に設定して、当該被処理気体が第１の系から第２の系に流れるようにすればよい。そのような被処理気体の流れを実現する手法の一例は、温度Ｔ１（Ｔｍ未満）に設定した第１の系を収容する空間と、温度Ｔ２（Ｔｍ以下でＴ１より高い）に設定した第２の系を収容する空間との間に、被処理気体を流通させる経路を設け、ポンプを用いて当該被処理気体を前者の空間から後者の空間に向けて移動させる。場合によっては、温度Ｔ１（Ｔｍ未満）に設定した第１の系の環境と温度Ｔ２（Ｔｍ以下でＴ１より高い）に設定した第２の系の環境とを互いにある程度の距離を保ちつつ同一の空間に収容して、前者の側から後者の側に向けて被処理気体を強制的に移動させるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の形態の原理を示す図。
【図２】本発明の第１の形態の変形例の原理を示す図。
【図３】本発明の第２の形態の原理を示す図。
【図４】本発明の第２の形態の変形例の原理を示す図。
【図５】本発明の第３の形態の原理を示す図。
【図６】本発明の一実施形態に係る気体捕集装置を示す系統図。
【図７】本発明の他の実施形態に係る気体捕集装置を示す系統図。
【図８】本発明の他の実施形態に係る気体捕集装置を示す系統図。
【図９】本発明の他の実施形態に係る気体捕集装置を示す系統図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３４】
図１は第１の形態の原理を示す図である。捕集すべき特定の気体分子を含む被処理気体を水に混合して、第１の系を設け、その第１の系の環境温度を温度Ｔ１（Ｔｍ未満）に設定して、気体分子をゲスト分子とするハイドレート（ガスハイドレート）を生成する。こうして、被処理気体から特定の気体分子を捕集する。また、捕集すべき特定の気体分子を含む被処理気体を、第四級アンモニウム塩の水溶液に混合して、第２の系を設け、その第２の系の環境温度を温度Ｔ２（Ｔｍ以下でＴ１より高い）に設定して、気体分子をハイドレートの格子内の空隙に取り込んだ、第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートを生成する。こうして、被処理気体から特定の気体分子を捕集する。このとき、第１の系の環境温度を温度Ｔ１に設定するための冷熱エネルギーの一部を、必要に応じてエネルギー量調整装置によりエネルギー量を調整して、第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定するために用いる。このように、第１の系の冷却における余剰な冷熱エネルギーを第２の系の冷却に用いるので、気体分子の捕集のために消費されるエネルギーを節約でき、したがって、全体として省エネルギーのガス捕集を実現することができる。また、第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定して被処理気体から特定の気体分子を捕集するために、被処理気体を予め、温度Ｔ２に設定された環境にさらしてもよいし、第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートが生成する温度Ｔｍ又は温度Ｔｍ以下に設定された環境にさらしてもよい。
【００３５】
図２は第１の形態の変形例である。図２の方法では、図１の方法に加えて、気体分子をゲスト分子とするガスハイドレートを貯蔵、供給もしくは輸送するかまたはガスハイドレートとしての状態を維持するように、ガスハイドレートを取り扱う環境の温度を温度Ｔ１に設定するための冷熱エネルギーの一部を、必要に応じてエネルギー量調整装置により調整して、第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定するために用いる。このようにすることにより、ガスハイドレートを取り扱う環境の温度を温度Ｔ１に設定するための余剰な冷熱エネルギーを第２の系の冷却に用いるので、気体分子の捕集のために消費されるエネルギーを節約でき、したがって、全体として省エネルギーのガス捕集を実現することができる。また、第１の系の環境温度を温度Ｔ１に設定するための冷熱エネルギーの一部を、第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定するために用いることを省略するか、第２の系を冷却するために用いる冷熱エネルギー量を低減するようにしてもよい。
【００３６】
図３は第２の形態の原理を示す図である。捕集すべき特定の気体分子を含む被処理気体を水に混合して、第１の系を設け、その第１の系の環境温度を温度Ｔ１（Ｔｍ未満）に設定して、気体分子をゲスト分子とするハイドレート（ガスハイドレート）を生成する。こうして、被処理気体から特定の気体分子を捕集する。また、捕集すべき特定の気体分子を含む被処理気体を、第四級アンモニウム塩の水溶液に混合して、第２の系を設け、その第２の系の環境温度を温度Ｔ２（Ｔｍ以下でＴ１より高い）に設定して、気体分子をハイドレートの格子内の空隙に取り込んだ、第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートを生成する。こうして、被処理気体から特定の気体分子を捕集する。このとき、第１の系の環境温度を温度Ｔ１に設定するための冷熱エネルギーを冷熱源から供給される冷媒物質により与え、冷媒物質の少なくとも一部を、必要に応じて温度調整装置により温度を調整して、第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定するために用いる。このように、第１の系の冷却における余剰な冷熱エネルギーを第２の系の冷却に用いるので、気体分子の捕集のために消費されるエネルギーを節約でき、したがって、全体として省エネルギーのガス捕集を実現することができる。
【００３７】
図４は第２の形態の変形例である。図４の方法では、図３の方法に加えて、気体分子をゲスト分子とするガスハイドレートを貯蔵、供給もしくは輸送するかまたはハイドレートとしての状態を維持するように、ガスハイドレートを取り扱う環境の温度を温度Ｔ１に設定するための冷熱エネルギーを、冷熱源から供給される冷媒物質により与え、冷媒物質の少なくとも一部を、必要に応じて温度調整装置により温度を調整して、第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定するために用いる。このように、ガスハイドレートを取り扱う環境の温度を温度Ｔ１に設定するための冷熱エネルギーの一部を第２の系の冷却に用いるので、気体分子の捕集のために消費されるエネルギーを節約でき、したがって、全体として省エネルギーのガス捕集を実現することができる。また、第１の系の環境温度を温度Ｔ１に設定するために供給される冷媒物質の少なくとも一部を、第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定するために用いることを省略するか、第２の系を冷却するために用いる冷媒物質量を低減するようにしてもよい。
【００３８】
図５は第３の形態の原理を示す図である。捕集すべき特定の気体分子を含む被処理気体を冷熱源により冷却し、水に混合して第１の系を設け、冷却された被処理気体が有する冷熱エネルギーにより、第１の系の環境温度を温度Ｔ１（Ｔｍ未満）に設定して、気体分子をゲスト分子とするハイドレート（ガスハイドレート）を生成する。こうして、被処理気体から特定の気体分子を捕集する。さらに、第１の系で処理された被処理気体を、必要に応じて冷熱源および／または温度調節装置を通し、第四級アンモニウム塩の水溶液に混合して第２の系を設け、冷却された被処理気体が有する冷熱エネルギーにより、第２の系の環境温度を温度Ｔ２（Ｔｍ以下でＴ１より高い）に設定して、気体分子をハイドレートの格子内の空隙に取り込んだ、第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートを生成する。こうして、被処理気体から特定の気体分子を捕集する。この形態では、冷却された被処理気体は冷媒物質として冷熱エネルギーを熱伝達する。第２の系で処理された被処理気体は、冷熱源に送られ再度第１の系に送られて循環し、一部は循環系から排出されるか別の処理系へ送られる。このように、冷却された被処理気体は冷媒物質として冷熱エネルギーを熱伝達し、第１の系の冷却における余剰な冷熱エネルギーを第２の系の冷却に用いるので、気体分子の捕集のために消費されるエネルギーを節約でき、したがって、全体として省エネルギーのガス捕集を実現することができる。
【００３９】
図６は本発明の一実施形態に係る気体捕集装置を示す系統図である。  
図６の気体捕集装置は、気体分子をゲスト分子とするハイドレート（ガスハイドレート）を生成し、被処理気体から特定の気体分子を捕集する第１の捕集部１と、気体分子を格子内の空隙に取り込んだ第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートを生成し、被処理気体から特定の気体分子を捕集する第２の捕集部２と、第１の捕集部１と第２の捕集部２との間で冷熱媒体を流通させる流路３とを備える。
【００４０】
第１の捕集部１は、被処理気体の圧力を昇圧するガス昇圧機１０１、１０２、水を供給する水ポンプ１０３、１１９、水に被処理気体を混合して溶解させるラインミキサー１０５、ラインミキサー１０５でミキシングされ被処理気体が混合された水（第１の系）を受け入れ冷却してガスハイドレートを生成する反応管路１０７、反応管路１０７で生成されたガスハイドレート、被処理気体中の未反応分、水を分離する分離器１０９を備えている。反応管路１０７は屈曲管１０７ａを有し、屈曲管１０７ａの周囲に冷熱媒体が充填されている。屈曲管１０７ａの内部に被処理気体が混合された水が供給され、屈曲管１０７ａの周面を介して、チラー１１７により冷却された冷熱媒体との熱交換により、第１の系を冷却するようになっている。分離器１０９においては、分離器１０９内の水位がレベル計１２１で検知され、分離器１０９内の水位が一定レベル以上になるように制御されている。生成したガスハイドレートは分離器１０９から取り出され、後処理工程に送られる。分離器１０９で分離された被処理気体中の未反応分は、ガス昇圧機１０２で圧力を昇圧され、新たに処理される被処理気体とともにラインミキサー１０５に供給される。各機器は図中矢印を付した実線で示した配管によって連結され、要所には圧力検出器１１０が設置され、この圧力検出器１１０の信号によって配管ラインに設置された各バルブ１１２が制御され、当該配管ラインの圧力、流量が調整されるように構成されている。
【００４１】
また、第２の捕集部２は、被処理気体の圧力を昇圧するガス昇圧機２０１、２０２、第四級アンモニウム塩水溶液を供給する水溶液ポンプ２０３、２１９、水溶液に被処理気体を混合して溶解させるラインミキサー２０５、ラインミキサー２０５でミキシングされ被処理気体が混合された水溶液（第２の系）を冷却して、気体分子を格子内の空隙に取り込んだ、第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートを生成する反応管路２０７、反応管路２０７で生成されたハイドレート、被処理気体中の未反応分、水溶液を分離する分離器２０９を備えている。反応管路２０７は屈曲管２０７ａを有し、屈曲管２０７ａの周囲に冷熱媒体が充填されている。屈曲管２０７ａの内部に被処理気体が混合された水が供給され、屈曲管２０７ａの周面を介して、チラー２１７により冷却された冷熱媒体との熱交換により、第２の系を冷却するようになっている。分離器２０９においては、分離器２０９内の水位がレベル計２２１で検知され、分離器２０９内の水位が一定レベル以上になるように制御されている。生成したハイドレートは分離器２０９から取り出され、後処理工程に送られる。分離器２０９で分離された被処理気体中の未反応分は、ガス昇圧機２０２で圧力を昇圧され、新たに処理される被処理気体とともにラインミキサー２０５に供給される。各機器は図中矢印を付した実線で示した配管によって連結され、要所には圧力検出器２１０が設置され、この圧力検出器２１０の信号によって配管ラインに設置された各バルブ２１２が制御され、当該配管ラインの圧力、流量が調整されるように構成されている。
【００４２】
また、第１の捕集部１と第２の捕集部２との間で冷熱媒体を流通させる流路３は、反応管路１０７から反応管路２０７に冷熱媒体を送る配管１３０と、反応管路２０７から反応管路１０７に冷熱媒体を戻す配管１３１を備えている。
【００４３】
図６の気体捕集装置による気体捕集方法を説明する。チラー１１７により冷却された比較的低温の冷熱媒体により、反応管路１０７で被処理気体が混合された水（第１の系）を冷却し、気体分子をゲスト分子とするハイドレート（ガスハイドレート）を生成し、被処理気体から特定の気体分子を捕集する。反応管路１０７において第１の系の冷却に用いられる冷熱媒体の少なくとも一部を、配管１３０を介して反応管路２０７に輸送する。反応管路２０７では被処理気体が混合された第四級アンモニウム塩水溶液（第２の系）を冷却し、気体分子を格子内の空隙に取り込んだ、第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートを生成する。こうして、被処理気体から特定の気体分子を捕集する。ここで、反応管路１０７から第１の系の冷却に用いられる冷熱媒体の少なくとも一部を、配管１３０を介して反応管路２０７に輸送することにより、第１の系を冷却するための冷熱エネルギーの一部を、第２の系を冷却するために用いる。これにより、第２の系を冷却するために反応管路２０７の冷熱媒体を冷却するチラー２１７を省略するか、または出力の小さい安価なものにすることができる。このように、第１の系の冷却における余剰な冷熱エネルギーを第２の系の冷却に用いるので、気体分子の捕集のために消費されるエネルギーを節約でき、したがって、全体として省エネルギーのガス捕集を実現することができる。また、ガス捕集装置の設備費用と運転費用を低減することができる。
【００４４】
図７は本発明の他の実施形態に係る気体捕集装置を示す系統図である。  
図７の気体捕集装置は、気体分子をゲスト分子とするハイドレート（ガスハイドレート）を生成し、被処理気体から特定の気体分子を捕集する第１の捕集部１と、気体分子を格子内の空隙に取り込んだ第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートを生成し、被処理気体から特定の気体分子を捕集する第２の捕集部２と、第１の捕集部１と第２の捕集部２との間で冷熱媒体を流通させる流路３とを備える。
【００４５】
第１の捕集部１は、被処理気体を所定圧力で貯留する被処理気体源１５１、水を貯留すると共に被処理気体の水への溶解を促進させる機能を有する貯留槽１５３、貯留槽１５３の水をラインミキサー１５５に供給して水の循環を行う循環ポンプ１５７、循環ポンプ１５７から供給される水と貯留槽１５３内の未溶解ガスとを混合して被処理気体の微細気泡を有する水と被処理気体の混合物を生成するラインミキサー１５５、貯留槽１５３から水と被処理気体の混合物を受け入れ所定の圧力、温度で反応させてガスハイドレートを生成する反応容器１５９（第１の系）、反応容器１５９で生成したガスハイドレート、被処理気体中の未反応分、水を分離する分離器１６０を備えている。生成したガスハイドレートは分離器１６０から取り出され、後処理工程に送られる。各機器は図中矢印を付した実線で示した配管によって連結され、要所には圧力検出器１６７が設置され、この圧力検出器１６７の信号によって配管ラインに設置された各バルブ１６９が制御され、当該配管ラインの圧力、流量が調整されるように構成されている。反応容器１５９の水と被処理気体の混合物を冷却して所定の圧力、温度とする手段として、冷熱媒体を流通させる熱交換器又は冷却ジャケットなどを備えている。反応容器１５９で生成したガスハイドレートは、分離器１６０から他の成分と分離され取り出され、後処理工程に送られる過程において、ガスハイドレートとしての状態を維持するために、冷熱エネルギーにより冷却されている。
【００４６】
また、第２の捕集部２は、被処理気体を所定圧力で貯留する被処理気体源２５１、第四級アンモニウム塩水溶液を貯留すると共に被処理気体の水溶液への溶解を促進させる機能を有する貯留槽２５３、貯留槽２５３の水溶液をラインミキサー２５５に供給して水溶液の循環を行う循環ポンプ２５７、循環ポンプ２５７から供給される水溶液と貯留槽２５３内の未溶解ガスとを混合して被処理気体の微細気泡を有する水溶液と被処理気体の混合物を生成するラインミキサー２５５、貯留槽２５３から水溶液と被処理気体の混合物を受け入れ所定の圧力、温度で反応させて、気体分子を格子内の空隙に取り込んだ、第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートを生成する反応容器２５９（第２の系）、反応容器２５９で生成したハイドレート、被処理気体中の未反応分、水溶液を分離する分離器２６０を備えている。生成したハイドレートは分離器２６０から取り出され、後処理工程に送られる。各機器は図中矢印を付した実線で示した配管によって連結され、要所には圧力検出器２６７が設置され、この圧力検出器２６７の信号によって配管ラインに設置された各バルブ２６９が制御され、当該配管ラインの圧力、流量が調整されるように構成されている。反応容器２５９の水溶液と被処理気体の混合物を冷却して所定の圧力、温度とする手段として、冷熱媒体を流通させる熱交換器又は冷却ジャケットなどを備えている。
【００４７】
第１の捕集部１と第２の捕集部２との間で冷熱媒体を流通させる流路３は、第１の捕集部１の分離器１６０から取り出されたガスハイドレートの一部を、冷熱媒体として第２の捕集部２に流通させる流路１４０、反応容器２５９に備えられ、分離器１６０から取り出されたガスハイドレートの一部を冷熱媒体として受け入れ、水溶液と被処理気体の混合物を冷却する熱交換器１４１、熱交換器１４１から排出されたガスハイドレートを後処理工程に送る流路１４２を備えている。
【００４８】
図７の気体捕集装置による気体捕集方法を説明する。第１の捕集部１の反応容器１５９で水と被処理気体の混合物（第１の系）を冷却し、気体分子をゲスト分子とするハイドレート（ガスハイドレート）を生成し、被処理気体から特定の気体分子を捕集する。生成したガスハイドレートは分離器１６０から取り出され、少なくとも一部が流路１４０を介して、第２の捕集部２の反応容器２５９に備えられた熱交換器１４１に冷熱媒体として供給され、残部が後処理工程に送られる。分離器１６０で分離されたガスハイドレートは、ガスハイドレートとしての状態を維持するために、冷熱エネルギーにより冷却され、低温状態に維持されており、冷熱エネルギーを保有している。このガスハイドレートが保有する冷熱エネルギーを用いて、第２の捕集部２の反応容器２５９に備えられた熱交換器１４１にて水溶液と被処理気体の混合物（第２の系）を冷却して、気体分子を格子内の空隙に取り込んだ、第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートを生成する。こうして、被処理気体から特定の気体分子を捕集する。
【００４９】
ここで、第１の系から生成されたガスハイドレートの少なくとも一部を、第２の捕集部２の反応容器２５９に備えられた熱交換器１４１に冷熱媒体として供給し、第２の系の冷却に用いる。第１の系から生成されたガスハイドレートを、ガスハイドレートとしての状態を維持するように用いられる冷熱エネルギー、すなわち、ガスハイドレートを取り扱う環境の温度を温度Ｔ１に設定するための冷熱エネルギーの一部を、第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定するために用いる。このようにすることにより、ガスハイドレートを取り扱う環境の温度を温度Ｔ１に設定するための冷熱エネルギーのうち余剰な冷熱エネルギーを、第２の系の冷却に用いるので、気体分子の捕集のために消費されるエネルギーを節約でき、したがって、全体として省エネルギーのガス捕集を実現することができる。また、ガス捕集装置の設備費用と運転費用を低減することができる。
【００５０】
また、図７に示す気体捕集装置に、第１の系の環境温度を温度Ｔ１に設定するための冷熱エネルギーの一部を、第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定するために用いる手段を付加してもよい。すなわち、反応容器２５９にガスハイドレートを流通させる熱交換器１４１とは別の熱交換器を備え、この熱交換器に、反応容器１５９の水と被処理気体の混合物を冷却するために備える熱交換器に流通させる冷熱媒体の少なくとも一部を、流通させるようにして、反応容器２５９の水溶液と被処理気体の混合物を冷却するために用いてもよい。
【００５１】
図８は本発明の他の実施形態に係る気体捕集装置を示す系統図である。  
図８の気体捕集装置は、気体分子をゲスト分子とするハイドレート（ガスハイドレート）を生成し、被処理気体から特定の気体分子を捕集する第１の捕集部１と、気体分子を格子内の空隙に取り込んだ第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートを生成し、被処理気体から特定の気体分子を捕集する第２の捕集部２と、第１の捕集部１と第２の捕集部２との間で冷熱媒体を流通させる流路３とを備える。
【００５２】
第１の捕集部１は、図７のガスハイドレートを生成する反応容器１５９に代えて反応管路１７５を備えている。反応管路１７５は屈曲した管を有し、この管の内部に被処理気体が混合された水が供給され、管の周面を介して、チラー１７７により冷却された冷熱媒体との熱交換により、第１の系を冷却するようになっている。反応管路１７５で生成したガスハイドレートは分離器１６０から取り出され、後処理工程に送られる。反応管路１７５で生成したガスハイドレートは、分離器１６０から他の成分と分離され取り出され、後処理工程に送られる過程において、ガスハイドレートとしての状態を維持するために、冷熱エネルギーにより冷却されている。
【００５３】
また、第２の捕集部２は、図７の気体分子を格子内の空隙に取り込んだ、第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートを生成する反応容器２５９に代えて反応管路２７５を備えている。反応管路２７５は屈曲した管を有し、この管の内部に被処理気体が混合された水溶液が供給される。反応管路２７５の内部には熱媒体が収容され、管の周面を介して、チラー２７７と、後述する熱交換器１５１により冷却された熱媒体との熱交換により、第２の系を冷却するようになっている。生成したハイドレートは分離器２６０から取り出され、後処理工程に送られる。
【００５４】
第１の捕集部１と第２の捕集部２との間で冷熱媒体を流通させる流路３は、第１の捕集部１の分離器１６０から取り出されたガスハイドレートの一部を、冷熱媒体として第２の捕集部２に流通させる流路１５０と熱交換器１５１とを備えている。熱交換器１５１は、反応管路２７５の内部に収容された熱媒体と接触するように備えられ、分離器１６０から取り出されたガスハイドレートの一部を冷熱媒体として受け入れ、反応管路２７５の内部に収容された熱媒体との熱交換により熱媒体を冷却して、屈曲した管内の水溶液と被処理気体の混合物を冷却する。また、流路３は、熱交換器１５１から排出されたガスハイドレートを後処理工程に送る流路１５２を備えている。
【００５５】
図８の気体捕集装置による気体捕集方法を説明する。第１の捕集部１の反応管路１７５で水と被処理気体の混合物（第１の系）を冷却し、気体分子をゲスト分子とするハイドレート（ガスハイドレート）を生成し、被処理気体から特定の気体分子を捕集する。生成したガスハイドレートは分離器１６０から取り出され、少なくとも一部が流路１５０を介して、第２の捕集部２の反応管路２７５に備えられた熱交換器１５１に冷熱媒体として供給され、残部が後処理工程に送られる。分離器１６０で分離されたガスハイドレートは、ガスハイドレートとしての状態を維持するために、冷熱エネルギーにより冷却され、低温状態に維持されており、冷熱エネルギーを保有している。このガスハイドレートが保有する冷熱エネルギーを用いて、第２の捕集部２の反応管路２７５に備えられた熱交換器１５１にて反応管路２７５内部の熱媒体を冷却し、その結果、水溶液と被処理気体の混合物（第２の系）を冷却して、気体分子を格子内の空隙に取り込んだ、第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートを生成する。こうして、被処理気体から特定の気体分子を捕集する。
【００５６】
ここで、第１の系から生成されたガスハイドレートの少なくとも一部を、第２の捕集部２の反応管路２７５に備えられた熱交換器１５１に冷熱媒体として供給し、第２の系の冷却に用いる。このようにすることにより、第１の系から生成されたガスハイドレートを、ガスハイドレートとしての状態を維持するように用いられる冷熱エネルギー、すなわち、ガスハイドレートを取り扱う環境の温度を温度Ｔ１に設定するための冷熱エネルギーの一部を、第２の系の環境温度を温度Ｔ２に設定するために用いる。これにより、第２の系を冷却するために反応管路２７５の熱媒体を冷却するチラー２７７を省略するか、または出力の小さい安価なものにすることができる。このように、第１の系から生成されたガスハイドレートを、ガスハイドレートとしての状態を維持するように用いられる冷熱エネルギーを第２の系の冷却に用いるので、気体分子の捕集のために消費されるエネルギーを節約でき、したがって、全体として省エネルギーのガス捕集を実現することができる。また、ガス捕集装置の設備費用と運転費用を低減することができる。
【００５７】
図９は本発明の他の実施形態に係る気体捕集装置を示す系統図である。  
図９の気体捕集装置は、図６の気体捕集装置における第１の捕集部１と第２の捕集部２との間で冷熱媒体を流通させる流路３に代えて、被処理気体を第１の捕集部１で処理した後に第２の捕集部２で処理するための流路を備えている。すなわち、気体分子をゲスト分子とするハイドレート（ガスハイドレート）を生成し、被処理気体から特定の気体分子を捕集する第１の捕集部１と、気体分子を格子内の空隙に取り込んだ第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートを生成し、被処理気体から特定の気体分子を捕集する第２の捕集部２と、被処理気体を第１の捕集部１で処理した後に第２の捕集部２で処理するための被処理気体再処理流路とを備える。
【００５８】
被処理気体再処理流路は、第１の捕集部１の分離器１０９で分離された被処理気体の未反応分をガス昇圧機２０２に送る流路に、分岐流路３０１を備えている。分岐流路３０１により被処理気体の未反応分の少なくとも一部を取り出し、バルブを介し第２の捕集部２のＱ１および／またはＱ２に送る。第２の捕集部において、Ｑ１に送られた被処理気体の未反応分は、制御バルブを介して新たに処理される被処理気体とともに、ガス昇圧機２０１に送られ圧力を昇圧され、ラインミキサー２０５に供給され、第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートを生成するために用いられる。Ｑ２に送られた被処理気体の未反応分は、分離器２０９で分離された被処理気体中の未反応分をガス昇圧機２０２に送る流路に、制御バルブを介して合流される。ガス昇圧機２０２で圧力を昇圧され、新たに処理される被処理気体とともにラインミキサー２０５に供給され、第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートを生成するために用いられる。また、ガス昇圧機２０２で圧力を昇圧された被処理気体中の未反応分の少なくとも一部は、制御バルブを介して、第１の捕集部１のＰ１に送られる。Ｐ１に送られた被処理気体中の未反応分は、制御バルブを介して新たに処理される被処理気体とともにガス昇圧機１０１に送られ、ガスハイドレートを生成するために用いられる。なお、図示しない制御装置により、上記のバルブの開閉のみならず、バルブの開度を調整して流量を制御する。
【００５９】
このように、被処理気体を第１の捕集部１で処理した後に、被処理気体中の未反応分を第２の捕集部２で処理することにより、第１の捕集部１でガスハイドレートの生成の後に抜き出される相対的に温度が低い気体が保有する冷熱エネルギーを、第２の捕集部２で第四級アンモニウム塩をゲスト分子とするハイドレートの生成において有効活用することができる。第１の系の冷却における余剰な冷熱エネルギーを第２の系の冷却に用いるので、気体分子の捕集のために消費されるエネルギーを節約でき、したがって、全体として省エネルギーのガス捕集を実現することができる。また、ガス捕集装置の設備費用と運転費用を低減することができる。
【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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