(57)【要約】【課題】消費エネルギを低減するとともに、吸収工程における目的成分の吸収効率を高めつつ、分離装置の大型化を防ぐ。【解決手段】分離方法は、吸収装置２内で原料ガス中の目的成分を吸収液に吸収させる吸収工程と、吸収工程で目的成分を吸収した吸収液を再生装置４内で加熱することにより吸収液から目的成分を放散させて吸収液を再生する再生工程と、再生工程において放散された目的成分と再生された吸収液とを互いに分離する再生後分離工程と、吸収工程及び再生工程に先立って、原料ガスに圧縮熱を生じさせるようにその原料ガスを圧縮する圧縮工程とを備え、再生工程では、圧縮工程で圧縮した原料ガスを再生装置４へ供給して吸収液と熱交換させることにより吸収液を加熱し、吸収工程では、圧縮工程により圧縮された状態で且つ再生装置４において吸収液と熱交換させた後の原料ガスを、吸収装置２へ吸収液に目的成分を吸収させる原料ガスとして供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離対象としての目的成分を含有する混合ガスである原料ガスから前記目的成分を吸収液に吸収させる吸収装置と、前記吸収装置において前記目的成分を吸収した吸収液から前記目的成分を放散させてその吸収液を再生する再生装置とを備えた分離装置を用いて、原料ガスから前記目的成分を分離する分離方法であって、
前記吸収装置内で原料ガスと吸収液とを互いに接触させてその原料ガス中の前記目的成分を吸収液に吸収させる吸収工程と、
前記吸収工程において前記目的成分を吸収した吸収液を前記再生装置内で加熱することによりその吸収液から前記目的成分を放散させてその吸収液を再生する再生工程と、
前記再生工程において放散された前記目的成分と再生された吸収液との混合流体を前記目的成分のガスと吸収液とに分離する再生後分離工程と、
前記吸収工程及び前記再生工程に先立って、原料ガスに圧縮熱を生じさせるようにその原料ガスを圧縮する圧縮工程とを備え、
前記再生工程では、前記圧縮工程で圧縮した原料ガスを前記再生装置へ供給して吸収液と熱交換させることにより当該吸収液を加熱し、
前記吸収工程では、前記圧縮工程により圧縮された状態で且つ前記再生装置において吸収液と熱交換させた後の原料ガスを、前記吸収装置へ吸収液に前記目的成分を吸収させる原料ガスとして供給する、分離方法。
【請求項２】
前記分離装置は、前記圧縮工程において原料ガスを圧縮するための圧縮機と、供給されるガスの膨張力により作動してエネルギを生み出す膨張機とを備えており、
前記分離方法は、前記再生後分離工程において分離された前記目的成分のガスを前記膨張機に供給してその目的成分のガスの膨張力で前記膨張機を作動させるとともに当該目的成分のガスを膨張させる膨張工程をさらに備え、
前記圧縮工程では、前記膨張機によって生み出されたエネルギを前記圧縮機に供給して原料ガスを圧縮するように前記圧縮機を作動させる、請求項１に記載の分離方法。
【請求項３】
前記分離装置は、前記圧縮工程において原料ガスを圧縮するための圧縮機と、供給されるガスの膨張力により作動してエネルギを生み出す膨張機とを備えており、
前記分離方法は、前記吸収工程において吸収液に前記目的成分を吸収された後の原料ガスを前記膨張機に供給してその原料ガスの膨張力で前記膨張機を作動させるとともに当該原料ガスを膨張させる膨張工程をさらに備え、
前記圧縮工程では、前記膨張機によって生み出されたエネルギを前記圧縮機に供給して原料ガスを圧縮するように前記圧縮機を作動させる、請求項１に記載の分離方法。
【請求項４】
前記膨張機は、供給されるガスの膨張力により回転する膨張機ロータと、この膨張機ロータの回転力を受けて発電する発電機とを有しており、
前記圧縮工程では、前記発電機によって発電された電力を前記エネルギとして前記圧縮機に供給して当該圧縮機を作動させる、請求項２又は３に記載の分離方法。
【請求項５】
前記吸収工程では、前記膨張工程で膨張した前記目的成分のガスを前記吸収装置へ供給して原料ガス及び吸収液と熱交換させることにより、原料ガスから吸収液への前記目的成分の吸収に伴って生じる吸収熱を除熱する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の分離方法。
【請求項６】
マイクロチャネルである複数の吸収流路が配列された層とマイクロチャネルである複数の吸収装置温調流路が配列された層とが積層された積層体を有する前記吸収装置を備えた前記分離装置を用い、
前記吸収工程では、前記吸収流路に原料ガスと吸収液とを互いに接触させた状態で流通させながらその原料ガスから吸収液へ前記目的成分を吸収させるとともに、前記吸収装置温調流路に原料ガス及び吸収液よりも低温の流体を流通させてその流体と前記吸収流路を流れる原料ガス及び吸収液との間で熱交換させることにより前記吸収流路での原料ガスから吸収液への前記目的成分の吸収に伴って生じる吸収熱を除熱する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の分離方法。
【請求項７】
前記吸収工程において吸収液に前記目的成分を吸収された後の原料ガスと前記目的成分を吸収した後の吸収液との混合流体を原料ガスと吸収液とに分離する吸収後分離工程をさらに備え、
前記吸収後分離工程において分離された吸収液をサイフォン現象を利用して前記再生装置へ供給する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の分離方法。
【請求項８】
マイクロチャネルである複数の再生流路が配列された層とマイクロチャネルである複数の再生装置温調流路が配列された層とが積層された積層体を有する前記再生装置を備えた前記分離装置を用い、
前記再生工程では、前記吸収工程において前記目的成分を吸収した吸収液を前記再生流路に流通させるとともに、前記圧縮工程で圧縮した原料ガスを前記再生装置温調流路に流通させてその原料ガスと前記再生流路を流れる吸収液との間で熱交換させることにより、前記再生流路を流れる吸収液を加熱してその吸収液から前記目的成分を放散させる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の分離方法。
【請求項９】
分離対象としての目的成分を含有する混合ガスである原料ガスから前記目的成分を分離する分離装置であって、
原料ガスから前記目的成分を吸収液に吸収させる吸収装置と、
前記吸収装置において前記目的成分を吸収した吸収液から前記目的成分を放散させてその吸収液を再生する再生装置と、
前記再生装置において放散された前記目的成分のガスと再生された吸収液との混合流体が導入され、その混合流体を前記目的成分のガスと吸収液とに分離する再生側分離器と、
原料ガスに圧縮熱を生じさせるようにその原料ガスを圧縮する圧縮機とを備え、
前記再生装置は、前記吸収装置において前記目的成分を吸収した吸収液が導入され、その吸収液から前記目的成分を放散させて当該吸収液を再生させる再生部と、前記圧縮機によって圧縮された原料ガスが導入され、その原料ガスと前記再生部に導入された吸収液とを熱交換させることにより前記再生部に導入された吸収液を加熱する再生装置温調部とを有し、
前記吸収装置には、前記圧縮機によって圧縮された後、前記再生装置温調部において吸収液と熱交換した後の原料ガスが導入され、当該吸収装置は、その導入された原料ガスから前記目的成分を吸収液に吸収させる、分離装置。
【請求項１０】
ガスの膨張力により回転する膨張機ロータを有していてその膨張機ロータが回転することによりエネルギを生み出す膨張機をさらに備え、
前記膨張機には前記再生側分離器において分離された前記目的成分のガスが導入され、この導入された前記目的成分のガスの膨張力によって前記膨張機ロータが回転し、
前記圧縮機は、前記膨張機によって生み出されたエネルギを受けて作動し、原料ガスを圧縮する、請求項９に記載の分離装置。
【請求項１１】
ガスの膨張力により回転する膨張機ロータを有していてその膨張機ロータが回転することによりエネルギを生み出す膨張機をさらに備え、
前記膨張機には、前記吸収装置において吸収液に前記目的成分を吸収された後の原料ガスが導入され、前記膨張機ロータは、この膨張機に導入された原料ガスの膨張力によって回転し、
前記圧縮機は、前記膨張機によって生み出されたエネルギを受けて作動し、原料ガスを圧縮する、請求項９に記載の分離装置。
【請求項１２】
前記膨張機は、前記膨張機ロータの回転力を受けて発電する発電機を有し、
前記圧縮機は、前記発電機と電気的に接続されていて、前記発電機によって発電された電力を受けて作動する、請求項１０又は１１に記載の分離装置。
【請求項１３】
前記吸収装置は、原料ガスと吸収液が導入され、その導入された原料ガスと吸収液とを互いに接触させて当該原料ガスから当該吸収液に前記目的成分を吸収させる吸収部と、前記膨張機から排出された膨張後の前記目的成分のガスが導入され、その目的成分のガスと前記吸収部に導入された原料ガス及び吸収液とを熱交換させることにより、原料ガスから吸収液への前記特定成分の吸収に伴って生じる吸収熱を除熱する吸収装置温調部とを有する、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の分離装置。
【請求項１４】
前記吸収装置は、原料ガスと吸収液が導入され、その導入された原料ガスと吸収液とを互いに接触させた状態で流通させながら当該原料ガスから当該吸収液に前記目的成分を吸収させるマイクロチャネルである複数の吸収流路が配列された層と、前記吸収流路を流れる原料ガス及び吸収液よりも低温の流体が導入され、その導入された流体を流通させながらその流体と前記吸収流路を流れる原料ガス及び吸収液との間で熱交換させることにより前記吸収流路での原料ガスから吸収液への前記特定成分の吸収に伴って生じる吸収熱を除熱するマイクロチャネルである複数の吸収装置温調流路が配列された層とが積層された積層体を備える、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の分離装置。
【請求項１５】
前記吸収装置において前記目的成分を吸収した後の吸収液とその吸収液によって前記目的成分を吸収された後の原料ガスとの混合流体が導入され、その混合流体を吸収液と原料ガスとに分離する吸収側分離器をさらに備え、
前記吸収側分離器は、前記再生装置と接続されていて、当該吸収側分離器で分離された吸収液がサイフォン現象によって前記再生装置へ流れるように前記再生側分離器の高さ位置以上の高さ位置に配置されている、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の分離装置。
【請求項１６】
前記再生部は、前記吸収装置において前記目的成分を吸収した吸収液が導入され、その導入された吸収液を流通させながらその吸収液から前記目的成分を放散させて当該吸収液を再生させるマイクロチャネルである複数の再生流路を有し、
前記再生装置温調部は、前記圧縮機によって圧縮された原料ガスが導入され、その導入された原料ガスを流通させながらその原料ガスと前記再生流路を流れる吸収液との間で熱交換させることにより前記再生流路を流れる吸収液を加熱するマイクロチャネルである複数の再生装置温調流路を有し、
前記再生装置は、複数の前記再生流路が配列された層と複数の前記再生装置温調流路が配列された層とが積層された積層体を備える、請求項９〜１５のいずれか１項に記載の分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合ガスから目的成分を分離するための分離方法及び分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、混合ガスから目的成分を分離するための分離方法が知られており、例えば、下記特許文献１にこのような分離方法の一例が開示されている。
【０００３】
下記特許文献１では、混合ガスとしての排ガスから目的成分としての二酸化炭素を分離して回収する方法が示されている。また、当該分離回収方法を実施する分離装置として、排ガス中の二酸化炭素を吸収液に吸収させるための吸収塔と、その吸収塔において二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素を分離させて回収するとともにその吸収液をフレッシュな状態に再生するための再生塔とを備えた二酸化炭素回収装置が示されている。吸収塔では、吸収液に排ガスを接触させることにより排ガス中の二酸化炭素を吸収液に吸収させ、その二酸化炭素を吸収した吸収液を再生塔において加熱することにより当該吸収液から二酸化炭素を放散させて分離させ、それによって吸収液を再生している。そして、この再生した吸収液を再び吸収塔での二酸化炭素の吸収に用いるというプロセスを繰り返し行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の分離方法では、再生塔において吸収液から二酸化炭素を放散させるために吸収液の加熱に多くのエネルギを要する。また、吸収塔における吸収液への二酸化炭素の吸収工程では、吸収液の単位液量当たりに吸収される二酸化炭素の量が少なく、吸収効率が悪い。仮にこのような吸収工程で二酸化炭素の十分な吸収量を確保しようとする場合には、吸収液の液量を増加させる必要があり、その場合には、分離装置を大型化する必要が生じる。
【０００６】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、消費エネルギを低減するとともに、吸収工程における目的成分の吸収効率を高めつつ、分離装置の大型化を防ぐことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明による分離方法は、分離対象としての目的成分を含有する混合ガスである原料ガスから前記目的成分を吸収液に吸収させる吸収装置と、前記吸収装置において前記目的成分を吸収した吸収液から前記目的成分を放散させてその吸収液を再生する再生装置とを備えた分離装置を用いて、原料ガスから前記目的成分を分離する分離方法であって、前記吸収装置内で原料ガスと吸収液とを互いに接触させてその原料ガス中の前記目的成分を吸収液に吸収させる吸収工程と、前記吸収工程において前記目的成分を吸収した吸収液を前記再生装置内で加熱することによりその吸収液から前記目的成分を放散させてその吸収液を再生する再生工程と、前記再生工程において放散された前記目的成分と再生された吸収液との混合流体を前記目的成分のガスと吸収液とに分離する再生後分離工程と、前記吸収工程及び前記再生工程に先立って、原料ガスに圧縮熱を生じさせるようにその原料ガスを圧縮する圧縮工程とを備え、前記再生工程では、前記圧縮工程で圧縮した原料ガスを前記再生装置へ供給して吸収液と熱交換させることにより当該吸収液を加熱し、前記吸収工程では、前記圧縮工程により圧縮された状態で且つ前記再生装置において吸収液と熱交換させた後の原料ガスを、前記吸収装置へ吸収液に前記目的成分を吸収させる原料ガスとして供給する。
【０００８】
この分離方法では、圧縮工程で原料ガスを圧縮することにより原料ガスに圧縮熱が生じて原料ガスが昇温し、その昇温した圧縮後の原料ガスを利用して、再生工程において吸収液から目的成分を放散させてその吸収液を再生させるために吸収液を加熱することができる。このため、再生工程で吸収液を加熱するために別途供給する熱量を低減することができ、その結果、消費エネルギを低減することができる。また、この分離方法では、圧縮工程において圧縮されて圧力が上昇した原料ガスが吸収装置に供給されるため、吸収装置における吸収工程では、圧力が高い条件下で原料ガスから目的成分を吸収液に吸収させることができる。その結果、原料ガスから吸収液への目的成分の吸収効率を高めることができる。そして、このように目的成分の吸収効率を高めることができることから、吸収液の液量を増加させる必要がなくなり、その結果、分離装置の大型化を防ぐことができる。
【０００９】
上記分離方法において、前記分離装置は、前記圧縮工程において原料ガスを圧縮するための圧縮機と、供給されるガスの膨張力により作動してエネルギを生み出す膨張機とを備えており、前記分離方法は、前記再生後分離工程において分離された前記目的成分のガスを前記膨張機に供給してその目的成分のガスの膨張力で前記膨張機を作動させるとともに当該目的成分のガスを膨張させる膨張工程をさらに備え、前記圧縮工程では、前記膨張機によって生み出されたエネルギを前記圧縮機に供給して原料ガスを圧縮するように前記圧縮機を作動させてもよい。
【００１０】
この構成によれば、再生工程で吸収液から放散され、その後、再生後分離工程で分離された目的成分のガスの膨張力を利用して膨張機でエネルギを生み出し、そのエネルギで圧縮機を作動させて原料ガスを圧縮することができる。このため、圧縮機に別途エネルギを供給して圧縮機を作動させる場合に比べて、原料ガスの圧縮のために消費するエネルギを低減することができる。
【００１１】
また、上記分離方法において、前記分離装置は、前記圧縮工程において原料ガスを圧縮するための圧縮機と、供給されるガスの膨張力により作動してエネルギを生み出す膨張機とを備えており、前記分離方法は、前記吸収工程において吸収液に前記目的成分を吸収された後の原料ガスを前記膨張機に供給してその原料ガスの膨張力で前記膨張機を作動させるとともに当該原料ガスを膨張させる膨張工程をさらに備え、前記圧縮工程では、前記膨張機によって生み出されたエネルギを前記圧縮機に供給して原料ガスを圧縮するように前記圧縮機を作動させてもよい。
【００１２】
この構成によれば、吸収工程において吸収液に目的成分を吸収された後の原料ガスの膨張力を利用して膨張機でエネルギを生み出し、そのエネルギで圧縮機を作動させて原料ガスを圧縮することができる。このため、圧縮機に別途エネルギを供給して圧縮機を作動させる場合に比べて、原料ガスの圧縮のために消費するエネルギを低減することができる。
【００１３】
上記分離方法が圧縮工程及び膨張工程を備える構成において、前記膨張機は、供給されるガスの膨張力により回転する膨張機ロータと、この膨張機ロータの回転力を受けて発電する発電機とを有しており、前記圧縮工程では、前記発電機によって発電された電力を前記エネルギとして前記圧縮機に供給して当該圧縮機を作動させることが好ましい。
【００１４】
この構成では、膨張機の発電機で発電された電力を圧縮機に供給してその圧縮機を作動させるので、その電力の供給のために発電機と圧縮機とを電気配線で接続するといった簡単な構成を採用することができる。その結果、分離装置の構成を簡素化することができる。
【００１５】
上記分離方法が膨張工程を備える構成において、前記吸収工程では、前記膨張工程で膨張した前記目的成分のガスを前記吸収装置へ供給して原料ガス及び吸収液と熱交換させることにより、原料ガスから吸収液への前記目的成分の吸収に伴って生じる吸収熱を除熱することが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、膨張工程での膨張に伴って降温した目的成分のガスを利用して、吸収工程で生じる吸収熱を除熱することができる。このため、吸収熱の除熱に用いる冷却媒体の使用量を削減することができる。
【００１７】
上記分離方法において、マイクロチャネルである複数の吸収流路が配列された層とマイクロチャネルである複数の吸収装置温調流路が配列された層とが積層された積層体を有する前記吸収装置を備えた前記分離装置を用い、前記吸収工程では、前記吸収流路に原料ガスと吸収液とを互いに接触させた状態で流通させながらその原料ガスから吸収液へ前記目的成分を吸収させるとともに、前記吸収装置温調流路に原料ガス及び吸収液よりも低温の流体を流通させてその流体と前記吸収流路を流れる原料ガス及び吸収液との間で熱交換させることにより前記吸収流路での原料ガスから吸収液への前記目的成分の吸収に伴って生じる吸収熱を除熱することが好ましい。
【００１８】
この構成では、マイクロチャネルである複数の吸収流路内で原料ガスから吸収液への目的成分の吸収を行うので、単位体積当たりの原料ガスに対する吸収液の接触面積を増やした状態で目的成分の吸収を行うことができ、目的成分の吸収効率をより高めることができる。また、この構成では、吸収装置の積層体内においてマイクロチャネルである吸収流路を流れる原料ガス及び吸収液とその積層体内において吸収流路に隣接するマイクロチャネルである吸収装置温調流路を流れる低温の流体との間で熱交換させるので、原料ガス及び吸収液と低温の流体との間での熱交換効率を高めることができ、吸収熱の除熱効率を高めることができる。
【００１９】
上記分離方法は、前記吸収工程において吸収液に前記目的成分を吸収された後の原料ガスと前記目的成分を吸収した後の吸収液との混合流体を原料ガスと吸収液とに分離する吸収後分離工程をさらに備え、前記吸収後分離工程において分離された吸収液をサイフォン現象を利用して前記再生装置へ供給することが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、吸収工程において目的成分を吸収し、吸収後分離工程において分離された吸収液を送液ポンプを用いることなく再生装置へ供給することができる。このため、分離装置の構成を簡素化できるとともに、送液ポンプの作動に要するエネルギを削減できる。
【００２１】
上記分離方法において、マイクロチャネルである複数の再生流路が配列された層とマイクロチャネルである複数の再生装置温調流路が配列された層とが積層された積層体を有する前記再生装置を備えた前記分離装置を用い、前記再生工程では、前記吸収工程において前記目的成分を吸収した吸収液を前記再生流路に流通させるとともに、前記圧縮工程で圧縮した原料ガスを前記再生装置温調流路に流通させてその原料ガスと前記再生流路を流れる吸収液との間で熱交換させることにより、前記再生流路を流れる吸収液を加熱してその吸収液から前記目的成分を放散させることが好ましい。
【００２２】
この構成では、再生装置の積層体内においてマイクロチャネルである再生流路を流れる吸収液とその積層体内において再生流路に隣接するマイクロチャネルである再生装置温調流路を流れる圧縮後の原料ガスとの間で熱交換させるので、吸収液と圧縮後の原料ガスとの間での熱交換効率を高めることができ、吸収熱の加熱効率を高めることができる。その結果、再生流路での吸収液からの目的成分の放散を促進することができる。
【００２３】
また、本発明による分離装置は、分離対象としての目的成分を含有する混合ガスである原料ガスから前記目的成分を分離する分離装置であって、原料ガスから前記目的成分を吸収液に吸収させる吸収装置と、前記吸収装置において前記目的成分を吸収した吸収液から前記目的成分を放散させてその吸収液を再生する再生装置と、前記再生装置において放散された前記目的成分のガスと再生された吸収液との混合流体が導入され、その混合流体を前記目的成分のガスと吸収液とに分離する再生側分離器と、原料ガスに圧縮熱を生じさせるようにその原料ガスを圧縮する圧縮機とを備え、前記再生装置は、前記吸収装置において前記目的成分を吸収した吸収液が導入され、その吸収液から前記目的成分を放散させて当該吸収液を再生させる再生部と、前記圧縮機によって圧縮された原料ガスが導入され、その原料ガスと前記再生部に導入された吸収液とを熱交換させることにより前記再生部に導入された吸収液を加熱する再生装置温調部とを有し、前記吸収装置には、前記圧縮機によって圧縮された後、前記再生装置温調部において吸収液と熱交換した後の原料ガスが導入され、当該吸収装置は、その導入された原料ガスから前記目的成分を吸収液に吸収させる。
【００２４】
この分離装置によれば、圧縮機が原料ガスを圧縮することにより圧縮熱が生じて原料ガスが昇温し、その昇温した圧縮後の原料ガスを利用して、再生装置において吸収液から目的成分を放散させてその吸収液を再生させるために吸収液を加熱することができる。このため、再生装置で吸収液を加熱するために別途供給する熱量を低減することができ、その結果、消費エネルギを低減することができる。また、この分離装置では、圧縮機によって圧縮されて圧力が上昇した原料ガスが吸収装置に導入されるため、吸収装置は、圧力が高い条件下で原料ガスから目的成分を吸収液に吸収させることができる。その結果、原料ガスから吸収液への目的成分の吸収効率を高めることができる。そして、このように目的成分の吸収効率を高めることができることから、吸収液の液量を増加させる必要がなくなり、その結果、分離装置の大型化を防ぐことができる。
【００２５】
上記分離装置において、ガスの膨張力により回転する膨張機ロータを有していてその膨張機ロータが回転することによりエネルギを生み出す膨張機をさらに備え、前記膨張機には前記再生側分離器において分離された前記目的成分のガスが導入され、この導入された前記目的成分のガスの膨張力によって前記膨張機ロータが回転し、前記圧縮機は、前記膨張機によって生み出されたエネルギを受けて作動し、原料ガスを圧縮してもよい。
【００２６】
この構成によれば、再生装置で吸収液から放散され、その後、再生側分離器で分離された目的成分のガスの膨張力を利用して膨張機でエネルギを生み出し、そのエネルギで圧縮機を作動させて原料ガスを圧縮することができる。このため、圧縮機に別途エネルギを供給して圧縮機を作動させる場合に比べて、原料ガスの圧縮のために消費するエネルギを低減することができる。
【００２７】
上記分離装置において、ガスの膨張力により回転する膨張機ロータを有していてその膨張機ロータが回転することによりエネルギを生み出す膨張機をさらに備え、前記膨張機には、前記吸収装置において吸収液に前記目的成分を吸収された後の原料ガスが導入され、前記膨張機ロータは、この膨張機に導入された原料ガスの膨張力によって回転し、前記圧縮機は、前記膨張機によって生み出されたエネルギを受けて作動し、原料ガスを圧縮してもよい。
【００２８】
この構成によれば、吸収装置において吸収液に目的成分を吸収された後の原料ガスの膨張力を利用して膨張機でエネルギを生み出し、そのエネルギで圧縮機を作動させて原料ガスを圧縮することができる。このため、圧縮機に別途エネルギを供給して圧縮機を作動させる場合に比べて、原料ガスの圧縮のために消費するエネルギを低減することができる。
【００２９】
上記分離装置が圧縮機及び膨張機を備える構成において、前記膨張機は、前記膨張機ロータの回転力を受けて発電する発電機を有し、前記圧縮機は、前記発電機と電気的に接続されていて、前記発電機によって発電された電力を受けて作動することが好ましい。
【００３０】
この構成では、膨張機の発電機で発電された電力を圧縮機に供給してその圧縮機を作動させるので、その電力の供給のために発電機と圧縮機とを電気配線で接続するといった簡単な構成を採用することができる。その結果、分離装置の構成を簡素化することができる。
【００３１】
上記分離装置が膨張機を備える構成において、前記吸収装置は、原料ガスと吸収液が導入され、その導入された原料ガスと吸収液とを互いに接触させて当該原料ガスから当該吸収液に前記目的成分を吸収させる吸収部と、前記膨張機から排出された膨張後の前記目的成分のガスが導入され、その目的成分のガスと前記吸収部に導入された原料ガス及び吸収液とを熱交換させることにより、原料ガスから吸収液への前記特定成分の吸収に伴って生じる吸収熱を除熱する吸収装置温調部とを有することが好ましい。
【００３２】
この構成によれば、膨張機での膨張に伴って降温した目的成分のガスを利用して、吸収部で生じる吸収熱を除熱することができる。このため、吸収熱の除熱に用いる冷却媒体の使用量を削減することができる。
【００３３】
上記分離装置において、前記吸収装置は、原料ガスと吸収液が導入され、その導入された原料ガスと吸収液とを互いに接触させた状態で流通させながら当該原料ガスから当該吸収液に前記目的成分を吸収させるマイクロチャネルである複数の吸収流路が配列された層と、前記吸収流路を流れる原料ガス及び吸収液よりも低温の流体が導入され、その導入された流体を流通させながらその流体と前記吸収流路を流れる原料ガス及び吸収液との間で熱交換させることにより前記吸収流路での原料ガスから吸収液への前記特定成分の吸収に伴って生じる吸収熱を除熱するマイクロチャネルである複数の吸収装置温調流路が配列された層とが積層された積層体を備えることが好ましい。
【００３４】
この構成では、マイクロチャネルである複数の吸収流路内で原料ガスから吸収液への目的成分の吸収を行うので、単位体積当たりの原料ガスに対する吸収液の接触面積を増やした状態で目的成分の吸収を行うことができ、目的成分の吸収効率をより高めることができる。また、この構成では、吸収装置の積層体内においてマイクロチャネルである吸収流路を流れる原料ガス及び吸収液とその積層体内において吸収流路に隣接するマイクロチャネルである吸収装置温調流路を流れる低温の流体との間で熱交換させるので、原料ガス及び吸収液と低温の流体との間での熱交換効率を高めることができ、吸収熱の除熱効率を高めることができる。
【００３５】
上記分離装置において、前記吸収装置において前記目的成分を吸収した後の吸収液とその吸収液によって前記目的成分を吸収された後の原料ガスとの混合流体が導入され、その混合流体を吸収液と原料ガスとに分離する吸収側分離器をさらに備え、前記吸収側分離器は、前記再生装置と接続されていて、当該吸収側分離器で分離された吸収液がサイフォン現象によって前記再生装置へ流れるように前記再生側分離器の高さ位置以上の高さ位置に配置されていることが好ましい。
【００３６】
この構成によれば、吸収装置において目的成分を吸収し、吸収側分離器において分離された吸収液を送液ポンプを用いることなく再生装置に供給することができる。このため、分離装置の構成を簡素化できるとともに、送液ポンプの作動に要するエネルギを削減できる。
【００３７】
上記分離装置において、前記再生部は、前記吸収装置において前記目的成分を吸収した吸収液が導入され、その導入された吸収液を流通させながらその吸収液から前記目的成分を放散させて当該吸収液を再生させるマイクロチャネルである複数の再生流路を有し、前記再生装置温調部は、前記圧縮機によって圧縮された原料ガスが導入され、その導入された原料ガスを流通させながらその原料ガスと前記再生流路を流れる吸収液との間で熱交換させることにより前記再生流路を流れる吸収液を加熱するマイクロチャネルである複数の再生装置温調流路を有し、前記再生装置は、複数の前記再生流路が配列された層と複数の前記再生装置温調流路が配列された層とが積層された積層体を備えることが好ましい。
【００３８】
この構成では、再生装置の積層体内においてマイクロチャネルである再生流路を流れる吸収液とその積層体内において再生流路に隣接するマイクロチャネルである再生装置温調流路を流れる圧縮後の原料ガスとの間で熱交換させるので、吸収液と圧縮後の原料ガスとの間での熱交換効率を高めることができ、吸収熱の加熱効率を高めることができる。その結果、再生流路での吸収液からの目的成分の放散を促進することができる。
【発明の効果】
【００３９】
以上説明したように、本発明によれば、消費エネルギを低減することができるとともに、吸収工程における目的成分の吸収効率を高めつつ、分離装置の大型化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態による分離装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示した分離装置の吸収装置の斜視図である。
【図３】図２に示した吸収装置の積層体を構成する吸収プレートの一方の板面を示す平面図である。
【図４】図３に示した吸収プレートの反対側の板面を示す平面図である。
【図５】図２に示した吸収装置の積層体を構成する吸収装置第１温調プレートの平面図である。
【図６】図２に示した吸収装置の積層体を構成する吸収装置第２温調プレートの平面図である。
【図７】図１に示した分離装置の再生装置の積層体を構成する再生プレートの平面図である。
【図８】図１に示した分離装置の再生装置の積層体を構成する再生装置第１温調プレートの平面図である。
【図９】図１に示した分離装置の再生装置の積層体を構成する再生装置第２温調プレートの平面図である。
【図１０】図１に示した分離装置の膨張機の内部構造を概略的に示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態の第１変形例による分離装置の構成を示す概略図である。
【図１２】本発明の一実施形態の第２変形例による分離装置の構成を示す概略図である。
【図１３】図１２に示した分離装置の再生装置の積層体を構成する温調プレートの平面図である。
【図１４】図１２に示した分離装置の再生装置の積層体を構成する再生プレートの平面図である。
【図１５】本発明の一実施形態の第３変形例による分離装置の構成を示す概略図である。
【図１６】本発明の一実施形態の第４変形例による分離装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００４２】
まず、図１〜図１０を参照して、本発明の一実施形態による分離方法に用いる分離装置１の構成について説明する。
【００４３】
図１には、本実施形態の分離装置１の全体構成が示されている。分離装置１は、この図１に示すように、吸収装置２と、再生装置４と、吸収側分離器６と、再生側分離器８と、吸収側ポンプ１０と、再生側ポンプ１２と、熱交換器１４と、圧縮機１６と、膨張機１８とを備える。
【００４４】
吸収装置２は、混合ガスである原料ガスから分離対象としての目的成分のガスを吸収液へ吸収させる装置である。吸収装置２は、原料ガスから吸収液への目的成分の吸収工程が行われる吸収部２２と、吸収部２２内を流れる原料ガス及び吸収液の温度を調節するための吸収装置温調部２４とを有する。図１では吸収部２２及び吸収装置温調部２４が模式的に示されているが、具体的には、吸収装置２は、図２に示すように、積層された多数のプレート１９からなる積層体２０を有し、この積層体２０内に設けられた多数の流路によって吸収部２２及び吸収装置温調部２４が形成されている。
【００４５】
詳しくは、積層体２０を形成する多数のプレート１９には、複数の吸収プレート１９ａと、複数の吸収装置第１温調プレート１９ｂと、複数の吸収装置第２温調プレート１９ｃとが含まれており、吸収部２２は、各吸収プレート１９ａに設けられた複数の吸収流路２２ａ（図３参照）を有し、吸収装置温調部２４は、各吸収装置第１温調プレート１９ｂに設けられた複数の吸収装置第１温調流路２３ａ（図５参照）及び各吸収装置第２温調プレート１９ｃに設けられた複数の吸収装置第２温調流路２４ａ（図６参照）を有する。吸収装置第１温調流路２３ａ及び吸収装置第２温調流路２４ａは、本発明における吸収装置温調流路の一例である。各吸収流路２２ａ、各吸収装置第１温調流路２３ａ及び各吸収装置第２温調流路２４ａは、いわゆるマイクロチャネル（微細流路）である。吸収装置第１温調プレート１９ｂと吸収装置第２温調プレート１９ｃと吸収プレート１９ａは、この順で繰り返し積層されており、それにより、複数の吸収装置第１温調流路２３ａが配列された層と複数の吸収装置第２温調流路２４ａが配列された層と複数の吸収流路２２ａが配列された層とが積層体２０内においてプレートの積層方向にこの順で繰り返し並ぶように配置されている。
【００４６】
各吸収プレート１９ａの厚み方向の一方の面には、図３に示すように、その面方向に並ぶ複数の溝２２ｂが形成されている。各溝２２ｂは、吸収プレート１９ａの四辺のうちの一辺に始端を有し、その始端から折り返しを繰り返しながら延び、前記始端が設けられた辺の対辺に終端を有する蛇行形状をなしている。各吸収プレート１９ａの一方の面と反対側の面である他方の面には、図４に示すように、一方の面側の複数の溝２２ｂに対応する複数の溝２２ｃが形成されている。各溝２２ｃの始端は、吸収プレート１９ａのうち前記各溝２２ｂの始端が設けられた辺の対辺に設けられている。各溝２２ｃは、その始端が設けられた吸収プレート１９ａの辺から対辺へ向かって、対応する溝２２ｂの始端から直線的に延びる部分と重なるように延びている。各溝２２ｃの終端の位置には、吸収プレート１９ａを厚み方向に貫通し、対応する溝２２ｂと繋がる貫通孔２２ｄが設けられている。そして、各吸収プレート１９ａの一方の面に形成された各溝２２ｂの開口及び各貫通孔２２ｄの開口がその一方の面に積層された他のプレートによって封止されるとともに、他方の面に形成された各溝２２ｃの開口及び各貫通孔２２ｄの開口がその他方の面に積層された他のプレートによって封止されることにより、複数の吸収流路２２ａが形成されている。
【００４７】
各吸収流路２２ａのうち前記溝２２ｂの始端に相当する部分がその吸収流路２２ａの原料ガス用の入口２２ｅとなっており、各吸収流路２２ａのうち前記溝２２ｃの始端に相当する部分がその吸収流路２２ａの吸収液用の入口２２ｆとなっている。また、各吸収流路２２ａのうち前記溝２２ｂの終端に相当する部分がその吸収流路２２ａの出口２２ｇとなっている。
【００４８】
また、各吸収装置第１温調プレート１９ｂの厚み方向の一方の面には、図５に示すように、その面方向に並ぶ複数の溝２３ｂが形成されている。各溝２３ｂは、吸収装置第１温調プレート１９ｂの四辺のうち吸収流路２２ａの原料ガス用の入口２２ｅが設けられた側の辺に直交する辺でその入口２２ｅから近い位置に始端を有し、その始端から溝２２ｂに直交する方向に延びるとともに折り返しを繰り返しながら延び、その始端が設けられた辺の対辺に終端を有する蛇行形状をなしている。そして、各吸収装置第１温調プレート１９ｂの一方の面に形成された各溝２３ｂの開口がその一方の面に積層された他のプレートによって封止されることにより、複数の吸収装置第１温調流路２３ａが形成されている。各吸収装置第１温調流路２３ａのうち前記溝２３ｂの終端に相当する部分がその吸収装置第１温調流路２３ａの入口２３ｃとなっており、各吸収装置第１温調流路２３ａのうち前記溝２３ｂの始端に相当する部分がその吸収装置第１温調流路２３ａの出口２３ｄとなっている。
【００４９】
各吸収装置第２温調プレート１９ｃの厚み方向に一方の面には、図６に示すように、その面方向に並ぶ複数の溝２４ｂが形成されている。各溝２４ｂは、吸収装置第２温調プレート１９ｃの四辺のうち吸収装置第１温調流路２３ａの入口２３ｃが設けられた側の辺に始端を有し、その始端から吸収装置第１温調プレート１９ｂに設けられた溝２３ｂと同様に折り返しを繰り返しながら延び、その始端が設けられた辺の対辺に終端を有する蛇行形状をなしている。各吸収装置第２温調プレート１９ｃの一方の面に形成された各溝２４ｂの開口がその一方の面に積層された他のプレートによって封止されることにより、複数の吸収装置第２温調流路２４ａが形成されている。各吸収装置第２温調流路２４ａのうち前記溝２４ｂの始端に相当する部分がその吸収装置第２温調流路２４ａの入口２４ｃとなっており、各吸収装置第２温調流路２４ａのうち前記溝２４ｂの終端に相当する部分がその吸収装置第２温調流路２４ａの出口２４ｄとなっている。
【００５０】
また、吸収装置２は、図２〜図６に示すように、各吸収流路２２ａに原料ガスを供給するための原料ガス供給ヘッダ２１ａと、各吸収流路２２ａに吸収液を供給するための吸収液供給ヘッダ２１ｂと、後述のように各吸収流路２２ａから排出される目的成分を吸収した後の吸収液と目的成分を吸収された後の原料ガスとの混合流体をまとめて排出するための吸収後混合流体排出ヘッダ２１ｃと、後述のように膨張機１８から排出された目的成分のガスを各吸収装置第１温調流路２３ａに温調流体として供給するための吸収装置第１温調供給ヘッダ２１ｄと、各吸収装置第１温調流路２３ａから排出される目的成分のガスをまとめて排出するための吸収装置第１温調排出ヘッダ２１ｅと、各吸収装置第２温調流路２４ａに冷却媒体を供給するための吸収装置第２温調供給ヘッダ２１ｆと、各吸収装置第２温調流路２４ａから排出される冷却媒体をまとめて排出するための吸収装置第２温調排出ヘッダ２１ｇとを備える。
【００５１】
原料ガス供給ヘッダ２１ａは、積層体２０のうち吸収流路２２ａの原料ガス用の入口２２ｅが設けられた側面に、全ての吸収流路２２ａの原料ガス用の入口２２ｅを全体的に覆うように取り付けられている。吸収液供給ヘッダ２１ｂは、積層体２０のうち吸収流路２２ａの吸収液用の入口２２ｆが設けられた側面に、全ての吸収流路２２ａの吸収液用の入口２２ｆを全体的に覆うように取り付けられている。吸収後混合流体排出ヘッダ２１ｃは、積層体２０のうち吸収流路２２ａの出口２２ｇが設けられた側面に、全ての吸収流路２２ａの出口２２ｇを全体的に覆うように取り付けられている。吸収装置第１温調供給ヘッダ２１ｄは、積層体２０のうち吸収装置第１温調流路２３ａの入口２３ｃが設けられた側面に、全ての吸収装置第１温調流路２３ａの入口２３ｃを全体的に覆うように取り付けられている。吸収装置第１温調排出ヘッダ２１ｅは、積層体２０のうち吸収装置第１温調流路２３ａの出口２３ｄが設けられた側面に、全ての吸収装置第１温調流路２３ａの出口２３ｄを全体的に覆うように取り付けられている。吸収装置第２温調供給ヘッダ２１ｆは、積層体２０のうち吸収装置第２温調流路２４ａの入口２４ｃが設けられた側面に、全ての吸収装置第２温調流路２４ａの入口２４ｃを全体的に覆うように取り付けられている。吸収装置第２温調排出ヘッダ２１ｇは、積層体２０のうち吸収装置第２温調流路２４ａの出口２４ｄが設けられた側面に、全ての吸収装置第２温調流路２４ａの出口２４ｄを全体的に覆うように取り付けられている。吸収装置２は、積層体２０のうち吸収装置第１温調排出ヘッダ２１ｅ及び吸収装置第２温調排出ヘッダ２１ｇが取り付けられた側面が下を向くとともにその側面と反対側の側面が上を向くような姿勢で設置されている。
【００５２】
吸収部２２では、原料ガスと吸収液が各吸収流路２２ａに導入されて前記貫通孔２２ｄの部分で合流し、その合流した原料ガスと吸収液の混合流体が総体的には吸収部２２（積層体２０）の下部から上部へ向かって各吸収流路２２ａ内を流れながら原料ガスから吸収液へ目的成分が吸収されるようになっている。なお、吸収部２２では、目的成分の吸収によって吸収熱が生じる。吸収装置温調部２４では、後述するように膨張機１８から排出された目的成分のガスが吸収装置第１温調流路２３ａに導入されるとともに、低温の冷却媒体が吸収装置第２温調流路２４ａに導入される。吸収装置第１温調流路２３ａに導入された目的成分のガスは、吸収装置第１温調流路２３ａを流れながら吸収流路２２ａを流れる混合流体と熱交換し、吸収装置第２温調流路２４ａに導入された冷却媒体は、吸収装置第２温調流路２４ａを流れながら吸収流路２２ａを流れる混合流体と熱交換し、それによって前記吸収熱が除熱されるようになっている。このような除熱により、吸収流路２２ａを流れる混合流体の温度が目的成分の吸収に適切な温度に調節されるようになっている。
【００５３】
再生装置４（図１参照）は、吸収装置２で目的成分を吸収した後の吸収液から目的成分を放散させて当該吸収液をフレッシュな状態に再生する装置である。再生装置４は、吸収液から目的成分を放散させてその吸収液を再生させる再生工程が行われる再生部２６と、再生部２６内を流れる吸収液の温度を調節するための再生装置温調部２８とを有する。図１では再生部２６及び再生装置温調部２８が模式的に示されているが、具体的には、再生装置４は、吸収装置２と同様、積層された多数のプレートからなる積層体を有し、この積層体内に設けられた多数の流路によって再生部２６及び再生装置温調部２８が形成されている。
【００５４】
詳しくは、再生装置４の積層体を形成する多数のプレートには、複数の再生プレート２５ａ（図７参照）と、複数の再生装置第１温調プレート２５ｂ（図８参照）と、複数の再生装置第２温調プレート２５ｃ（図９参照）とが含まれており、再生部２６は、各再生プレート２５ａに設けられた複数の再生流路２６ａ（図７参照）を有し、再生装置温調部２８は、各再生装置第１温調プレート２５ｂに設けられた複数の再生装置第１温調流路２７ａ（図８参照）及び各再生装置第２温調プレート２５ｃに設けられた複数の再生装置第２温調流路２８ａ（図９参照）を有する。再生装置第１温調流路２７ａ及び再生装置第２温調流路２８ａは、本発明における再生装置温調流路の一例である。各再生流路２６ａ、各再生装置第１温調流路２７ａ及び各再生装置第２温調流路２８ａは、いわゆるマイクロチャネル（微細流路）である。再生装置第１温調プレート２５ｂと再生装置第２温調プレート２５ｃと再生プレート２５ａとは、この順で繰り返し積層されており、それにより、複数の再生装置第１温調流路２７ａが配列された層と複数の再生装置第２温調流路２８ａが配列された層と複数の再生流路２６ａが配列された層とが再生装置４の積層体内においてプレートの積層方向にこの順で繰り返し並ぶように配置されている。
【００５５】
各再生プレート２５ａの厚み方向の一方の面には、図７に示すように、その面方向に並ぶ複数の溝２６ｂが形成されている。各溝２６ｂは、再生プレート２５ａの四辺のうちの一辺に始端を有し、その始端から折り返しを繰り返しながら延び、前記始端が設けられた辺の対辺に終端を有する蛇行形状をなしている。そして、各再生プレート２５ａの一方の面に形成された各溝２６ｂの開口がその一方の面に積層された他のプレートによって封止されることにより、複数の再生流路２６ａが形成されている。各再生流路２６ａのうち前記溝２６ｂの始端に相当する部分がその再生流路２６ａの入口２６ｃとなっており、各再生流路２６ａのうち前記溝２６ｂの終端に相当する部分がその再生流路２６ａの出口２６ｄとなっている。
【００５６】
また、各再生装置第１温調プレート２５ｂの厚み方向の一方の面には、図８に示すように、その面方向に並ぶ複数の溝２７ｂが形成されている。各溝２７ｂは、再生装置第１温調プレート２５ｂの四辺のうち再生流路２６ａの入口２６ｃが設けられた側の辺に直交する辺でその入口２６ｃから近い位置に始端を有し、その始端から溝２６ｂに直交する方向に延びるとともに折り返しを繰り返しながら延び、その始端が設けられた辺の対辺に終端を有する蛇行形状をなしている。そして、各再生装置第１温調プレート２５ｂの一方の面に形成された各溝２７ｂの開口がその一方の面に積層された他のプレートによって封止されることにより、複数の再生装置第１温調流路２７ａが形成されている。各再生装置第１温調流路２７ａのうち前記溝２７ｂの終端に相当する部分がその再生装置第１温調流路２７ａの入口２７ｃとなっており、各再生装置第１温調流路２７ａのうち前記溝２７ｂの終端に相当する部分がその再生装置第１温調流路２７ａの出口２７ｄとなっている。
【００５７】
各再生装置第２温調プレート２５ｃの厚み方向の一方の面には、図９に示すように、その面方向に並ぶ複数の溝２８ｂが形成されている。各溝２８ｂは、再生装置第２温調プレート２５ｃの四辺のうち再生装置第１温調流路２７ａの入口２７ｃが設けられた側の辺に始端を有し、その始端から再生装置第１温調プレート２５ｂに設けられた溝２７ｂと同様に折り返しを繰り返しながら延び、その始端が設けられた辺の対辺に終端を有する蛇行形状をなしている。各再生装置第２温調プレート２５ｃの一方の面に形成された各溝２８ｂの開口がその一方の面に積層された他のプレートによって封止されることにより、複数の再生装置第２温調流路２８ａが形成されている。各再生装置第２温調流路２８ａのうち前記溝２８ｂの始端に相当する部分がその再生装置第２温調流路２８ａの入口２８ｃとなっており、各再生装置第２温調流路２８ａのうち前記溝２８ｂの終端に相当する部分がその再生装置第２温調流路２８ａの出口２８ｄとなっている。
【００５８】
また、再生装置４は、吸収部２２で原料ガスから目的成分を吸収した後の吸収液を各再生流路２６ａに供給するための吸収後吸収液供給ヘッダ２９ａと、後述のように各再生流路２６ａから排出される再生後の吸収液と目的成分のガスとの混合流体をまとめて排出するための再生後混合流体排出ヘッダ２９ｂと、後述のように圧縮機１６から排出された圧縮後の原料ガスを各再生装置第１温調流路２７ａに温調流体として供給するための再生装置第１温調供給ヘッダ２９ｃと、各再生装置第１温調流路２７ａから排出される原料ガスをまとめて排出するための再生装置第１温調排出ヘッダ２９ｄと、各再生装置第２温調流路２８ａに加熱媒体を供給するための再生装置第２温調供給ヘッダ２９ｅと、各再生装置第２温調流路２８ａから排出される加熱媒体をまとめて排出するための再生装置第２温調排出ヘッダ２９ｆとを備える。
【００５９】
吸収後吸収液供給ヘッダ２９ａは、再生装置４の積層体のうち再生流路２６ａの入口２６ｃが設けられた側面に、全ての再生流路２６ａの入口２６ｃを全体的に覆うように取り付けられている。再生後混合流体排出ヘッダ２９ｂは、再生装置４の積層体のうち再生流路２６ａの出口２６ｄが設けられた側面に、全ての再生流路２６ａの出口２６ｄを全体的に覆うように取り付けられている。再生装置第１温調供給ヘッダ２９ｃは、再生装置４の積層体のうち再生装置第１温調流路２７ａの入口２７ｃが設けられた側面に、全ての再生装置第１温調流路２７ａの入口２７ｃを全体的に覆うように取り付けられている。再生装置第１温調排出ヘッダ２９ｄは、再生装置４の積層体のうち再生装置第１温調流路２７ａの出口２７ｄが設けられた側面に、全ての再生装置第１温調流路２７ａの出口２７ｄを全体的に覆うように取り付けられている。再生装置第２温調供給ヘッダ２９ｅは、再生装置４の積層体のうち再生装置第２温調流路２８ａの入口２８ｃが設けられた側面に、全ての再生装置第２温調流路２８ａの入口２８ｃを全体的に覆うように取り付けられている。再生装置第２温調排出ヘッダ２９ｆは、再生装置４の積層体のうち再生装置第２温調流路２８ａの出口２８ｄが設けられた側面に、全ての再生装置第２温調流路２８ａの出口２８ｄを全体的に覆うように取り付けられている。再生装置４は、再生装置第１温調供給ヘッダ２９ｃ及び再生装置第２温調排出ヘッダ２９ｆが当該再生装置４の下部に配置されるとともに、再生装置第１温調排出ヘッダ２９ｄ及び再生装置第２温調供給ヘッダ２９ｅが当該再生装置４の上部に配置されるような姿勢で設置されている。
【００６０】
再生部２６では、吸収部２２で原料ガスから目的成分を吸収した後の吸収液が各再生流路２６ａに導入され、その導入された吸収液が総体的には再生部２６の下部から上部へ向かって各再生流路２６ａを流れながら目的成分を放散し、フレッシュな状態に再生するようになっている。再生装置温調部２８では、後述するように圧縮機１６から排出された圧縮後の原料ガスが再生装置第１温調流路２７ａに導入されるとともに、高温の加熱媒体（スチーム等）が再生装置第２温調流路２８ａに導入される。再生装置第１温調流路２７ａに導入された原料ガスは、再生装置第１温調流路２７ａを流れながら再生流路２６ａを流れる吸収液と熱交換し、再生装置第２温調流路２８ａに導入された加熱媒体は、再生装置第２温調流路２８ａを流れながら再生流路２６ａを流れる吸収液と熱交換し、それによってその吸収液が加熱されるようになっている。このような加熱により、再生流路２６ａを流れる吸収液の温度がその吸収液から目的成分を放散させるのに適切な温度に調節されるようになっている。再生装置第１温調流路２７ａの出口２７ｄは、再生装置第１温調排出ヘッダ２９ｄ、配管、及び吸収装置２の原料ガス供給ヘッダ２１ａを介して吸収部２２の各吸収流路２２ａの原料ガス用の入口２２ｅと接続されている。このため、再生装置温調部２８の再生装置第１温調流路２７ａから排出された原料ガスは、吸収部２２の各吸収流路２２ａに導入されるようになっている。
【００６１】
吸収側分離器６（図１参照）は、吸収部２２の各吸収流路２２ａの出口２２ｇと吸収後混合流体排出ヘッダ２１ｃ及び配管を介して接続されている。各吸収流路２２ａの出口２２ｇからは、各吸収流路２２ａにおいて目的成分を吸収した後の吸収液と吸収液に目的成分を吸収された後の原料ガスとの混合流体が排出され、吸収側分離器６には、この排出された混合流体が導入される。吸収側分離器６は、当該分離器６内に導入された混合流体を吸収液と原料ガスとに両者の比重差によって分離する。吸収側分離器６としては、公知である各種の気液分離器が用いられる。吸収側分離器６の上部にはガスの出口が設けられており、当該分離器６内で分離した原料ガスは、この出口から排出される。吸収側分離器６の下部には吸収液の出口が設けられており、当該分離器６内で分離した吸収液は、この出口から排出される。吸収側分離器６の吸収液の出口は、配管を介して吸収側ポンプ１０に接続されている。
【００６２】
吸収側ポンプ１０は、吸収側分離器６から排出された吸収液を送出するものである。吸収側ポンプ１０は、吸収液を吐出する吐出部を有しており、この吐出部は、熱交換器１４と接続されている。
【００６３】
再生側分離器８は、再生部２６の各再生流路２６ａの出口２６ｄと再生後混合流体排出ヘッダ２９ｂ及び配管を介して接続されている。各再生流路２６ａの出口２６ｄからは、各再生流路２６ａにおいて再生された吸収液と各再生流路２６ａにおいて吸収液から放散された目的成分のガスとの混合流体が排出され、再生側分離器８には、この排出された混合流体が導入される。再生側分離器８は、当該分離器８内に導入された混合流体を吸収液と目的成分のガスとに両者の比重差によって分離する。再生側分離器８としては、公知である各種の気液分離器が用いられる。再生側分離器８の上部にはガスの出口が設けられており、当該分離器８内で分離した目的成分のガスは、この出口から排出される。再生側分離器８のガスの出口は、配管を介して膨張機１８の後述する膨張室３８の導入口４２に接続されている。再生側分離器８の下部には吸収液の出口が設けられており、当該分離器８内で分離した吸収液は、この出口から排出される。再生側分離器８の吸収液の出口は、配管を介して再生側ポンプ１２に接続されている。
【００６４】
再生側ポンプ１２は、再生側分離器８から排出された吸収液を送出するものである。再生側ポンプ１２は、吸収液を吐出する吐出部を有しており、この吐出部は、熱交換器１４と接続されている。
【００６５】
熱交換器１４は、間接式の熱交換器であり、吸収側分離器６から排出されて吸収側ポンプ１０によって送出された吸収液と、再生側分離器８から排出されて再生側ポンプ１２によって送出された吸収液とを熱交換させる。この熱交換により、吸収側分離器６から排出された吸収液はある程度温められ、再生側分離器８から排出された吸収液はある程度冷却されるようになっている。熱交換器１４のうち吸収側分離器６からの吸収液が流れる流路は、配管を介して再生装置４の吸収後吸収液供給ヘッダ２９ａに繋がり、それによって再生部２６の各再生流路２６ａの入口２６ｃと接続されている。熱交換器１４のうち再生側分離器８からの吸収液が流れる流路は、配管を介して吸収装置２の吸収液供給ヘッダ２１ｂに繋がり、それによって吸収部２２の各吸収流路２２ａの吸収液用の入口２２ｆと接続されている。
【００６６】
圧縮機１６は、原料ガス供給源２０と接続されており、その供給源２０から供給される原料ガスを圧縮するものである。圧縮機１６は、圧縮後の原料ガスを排出する排出口を有する。この排出口は、再生装置４の再生装置第１温調供給ヘッダ２９ｃに繋がり、それによって再生装置温調部２８の再生装置第１温調流路２７ａの入口２７ｃと繋がっている。これにより、圧縮機１６での圧縮によって圧縮熱を生じ、昇温した圧縮後の原料ガスが、再生装置温調部２８の再生装置第１温調流路２７ａに導入されるようになっている。
【００６７】
膨張機１８は、圧縮機１６を駆動するための電力をガスの膨張力を利用して生み出すものである。図１０には、膨張機１８の内部構造が概略的に示されている。膨張機１８は、この図１０に示すように、ケーシング３２と、膨張機ロータ３４と、発電機３６とを有する。
【００６８】
ケーシング３２内には、互いに隣接して配置された膨張室３８と発電機室４０とが設けられている。また、ケーシング３２には、膨張室３８内へ目的成分のガスを導入するための導入口４２と、膨張室３８から膨張後の目的成分のガスを導出するための導出口４４とが設けられている。導入口４２は、再生側分離器８のガスの出口と繋がっている。導出口４４は、吸収装置第１温調供給ヘッダ２１ｄに繋がっており、それによって吸収装置第１温調流路２３ａの入口２３ｃと繋がっている。
【００６９】
膨張機ロータ３４は、その軸回りに回転自在となるように膨張室３８内に収容されている。膨張機ロータ３４は、再生側分離器８から排出され、導入口４２を通じて膨張室３８に導入された目的成分のガスの膨張力を受けて回転する。一方、膨張室３８に導入された目的成分のガスは、膨張機ロータ３４を回転させるに伴って膨張する。この目的成分のガスは、膨張に伴って降温し、導出口４４からは、低温となった膨張後の目的成分のガスが導出されるようになっている。
【００７０】
発電機３６は、発電機室４０内に設けられている。発電機３６は、膨張機ロータ３４の回転力を受けて発電を行うものである。具体的には、発電機３６は、膨張機ロータ３４の回転軸に同軸となるように取り付けられた発電機ロータ４６と、その発電機ロータ４６の径方向外側を囲むように配置されたステータ４８とを有する。発電機ロータ４６は、膨張機ロータ３４が回転することによってその膨張機ロータ３４と共に回転する。この発電機ロータ４６の回転によって、当該発電機ロータ４６とステータ４８との間で発電が行われるようになっている。発電機３６は、電気配線を介して圧縮機１６（図１参照）と接続されている。発電機３６において発電された電力は、電気配線を通じて圧縮機１６へ供給され、圧縮機１６は、この電力が供給されることにより作動して原料ガスの圧縮を行うようになっている。
【００７１】
次に、本実施形態による分離装置１を用いた原料ガスからの目的成分の分離方法について説明する。
【００７２】
図１を参照して、分離対象の目的成分を含む原料ガスが原料ガス供給源２０から圧縮機１６へ供給される。原料ガスは、例えば、火力発電所や各種燃焼機関等から排出される排ガスであり、目的成分は、例えば、その排ガス中に含まれる二酸化炭素である。圧縮機１６は、供給された原料ガスを圧縮し、その圧縮によって圧縮熱が発生する（圧縮工程）。この圧縮熱の発生によって昇温した圧縮後の原料ガスは、圧縮機１６から再生装置温調部２８の再生装置第１温調流路２７ａ（図８参照）へ供給されてその再生装置第１温調流路２７ａを流れる。その後、再生装置第１温調流路２７ａから排出された圧縮後の原料ガスは、吸収部２２の各吸収流路２２ａ（図３参照）へ導入される。また、各吸収流路２２ａには、図略の吸収液供給源から吸収液が導入される。吸収液としては、原料ガス中の目的成分のみを選択的に吸収する液体が用いられる。具体的には、例えば目的成分が二酸化炭素である場合には、アミン系溶剤、アミン系溶剤の水溶液、イオン性液体、又は、水等が吸収液として用いられる。
【００７３】
各吸収流路２２ａに導入された原料ガスと吸収液は、合流して互いに接触した状態で各吸収流路２２ａを流れ、その過程で原料ガスから吸収液に目的成分が吸収される（吸収工程）。この吸収工程では、吸収熱が発生する。
【００７４】
一方、吸収装置第１温調流路２３ａ（図５参照）には、後述のように膨張機１８から排出された膨張後の低温の目的成分のガスが導入されて流れる。各吸収流路２２ａ（図３参照）を流れる吸収液及び原料ガスは、その目的成分のガスと熱交換する。また、吸収装置第２温調流路２４ａ（図６参照）には、低温の冷却媒体が導入されて流れ、各吸収流路２２ａを流れる吸収液及び原料ガスは、この冷却媒体とも熱交換する。これらの熱交換により、前記吸収工程で生じた吸収熱が除熱される。
【００７５】
吸収部２２の各吸収流路２２ａからは、目的成分を吸収した後の吸収液とその吸収液に目的成分を吸収された後の原料ガスとの混合流体が排出され、その排出された混合流体は吸収側分離器６（図１参照）に導入される。吸収側分離器６に導入された混合流体は、目的成分を含有する吸収液と吸収液に目的成分を吸収された後の原料ガスとに分離される（吸収後分離工程）。
【００７６】
目的成分を吸収された後の原料ガスは、吸収側分離器６の上部の出口から排出されて回収される。なお、吸収側分離器６から排出されるガスは、大気中に放出してもよい。目的成分を含有する吸収液は、吸収側分離器６の下部の出口から排出されて吸収側ポンプ１０により熱交換器１４を介して再生部２６の各再生流路２６ａ（図７参照）へ送られる。各再生流路２６ａに導入された吸収液は、その各再生流路２６ａを流れつつ、再生装置温調部２８の再生装置第１温調流路２７ａ（図８参照）を流れる前記昇温した圧縮後の原料ガスと熱交換する。また、再生装置第２温調流路２８ａ（図９参照）には、高温の加熱媒体が導入されて流れ、各再生流路２６ａを流れる吸収液は、この加熱媒体とも熱交換する。これらの熱交換によって各再生流路２６ａを流れる吸収液は加熱され、それによって当該吸収液から目的成分のガスが放散される。そして、吸収液は、目的成分のガスを放散することにより、その目的成分のガスを吸収する前のフレッシュな状態に再生される（再生工程）。
【００７７】
再生部２６の各再生流路２６ａからは、放散された目的成分のガスと再生された吸収液との混合流体が排出され、その排出された混合流体は再生側分離器８（図１参照）に導入される。再生側分離器８に導入された混合流体は、目的成分のガスと再生された吸収液とに分離される（再生後分離工程）。
【００７８】
再生側分離器８で分離された吸収液は、再生側分離器８の下部の出口から排出されて再生側ポンプ１２により熱交換器１４を介して吸収部２２の各吸収流路２２ａ（図３参照）へ送られる。これにより、再生された吸収液が、再度、各吸収流路２２ａでの原料ガスからの目的成分の吸収に用いられる。なお、再生された吸収液が熱交換器１４（図１参照）を通るときには、その吸収液は、吸収側分離器６から排出されて吸収側ポンプ１０により送出された目的成分を含有する吸収液と熱交換する。これにより、再生された吸収液は、ある程度冷却され、目的成分を含有する吸収液は、ある程度温められる。
【００７９】
一方、再生側分離器８で分離された目的成分のガスは、再生側分離器８の上部の出口から排出されて膨張機１８の導入口４２を通じて膨張室３８（図１０参照）に導入される。膨張室３８に導入された目的成分のガスは、その膨張力により膨張機ロータ３４を回転させつつ、自らは膨張する（膨張工程）。この膨張に伴って目的成分のガスは降温し、低温となる。
【００８０】
膨張機ロータ３４の回転に応じて、発電機ロータ４６が膨張機ロータ３４と一体的に回転し、ステータ４８との間で発電を行う。発電された電力は、圧縮機１６（図１参照）に供給され、圧縮機１６を作動させるのに用いられる。
【００８１】
膨張後の低温となった目的成分のガスは、膨張室３８から導出口４４を通じて排出され、吸収装置第１温調流路２３ａ（図５参照）に導入される。吸収装置第１温調流路２３ａに導入された目的成分のガスは、上述のように吸収装置第１温調流路２３ａを流れながら吸収熱の除熱を行い、その後、吸収装置第１温調流路２３ａから排出されて回収される。
【００８２】
以上のようにして、本実施形態による分離装置１を用いた原料ガスからの目的成分の分離方法が行われる。
【００８３】
本実施形態では、圧縮機１６による圧縮工程で原料ガスが圧縮されることにより原料ガスに圧縮熱が生じて原料ガスが昇温し、その昇温した圧縮後の原料ガスを利用して、再生装置４における再生工程で吸収液から目的成分を放散させてその吸収液を再生させるために吸収液を加熱することができる。このため、再生装置４で吸収液を加熱するために別途供給する熱量を低減することができ、その結果、消費エネルギを低減することができる。
【００８４】
また、本実施形態では、圧縮機１６で圧縮されて圧力が上昇した原料ガスが吸収装置２に供給されるため、吸収装置２における吸収工程では、圧力が高い条件下で原料ガスから目的成分を吸収液に吸収させることができる。その結果、吸収液の単位液量当たりでの吸収液の吸収量を増加させることができる。すなわち、原料ガスから吸収液への目的成分の吸収効率を高めることができる。そして、このように目的成分の吸収効率を高めることができることから、吸収液の液量を増加させる必要がなくなり、その結果、分離装置１の大型化を防ぐことができる。
【００８５】
また、分離装置１内で循環する吸収液の液量を削減することが可能であることから、分離装置１内での吸収液の顕熱を小さくすることができる。このため、再生部２６で吸収液を加熱してその吸収液から目的成分を放散させるときに必要な熱量を削減できる。この観点からも消費エネルギを低減することができる。
【００８６】
また、本実施形態では、再生部２６で吸収液から放散され、その後、再生側分離器８で分離された目的成分のガスの膨張力を利用して膨張機１８の発電機３６で発電が行われ、その発電された電力により圧縮機１６を作動させて原料ガスを圧縮する。このため、圧縮機１６に別途エネルギを供給して圧縮機１６を作動させる場合に比べて、原料ガスの圧縮のために消費するエネルギ（電力）を低減することができる。
【００８７】
また、本実施形態では、膨張機１８の発電機３６で発電された電力を圧縮機１６に供給するために発電機３６と圧縮機１６とを電気配線で接続するといった簡単な構成を採用することができる。このため、仮に、膨張機ロータ３４の回転力を回転軸や歯車等を用いた機械的な伝達機構によって圧縮機１６に伝達して圧縮機１６を作動させるような場合に比べて、分離装置１の構成を簡素化することができる。
【００８８】
また、本実施形態では、膨張機１８で膨張した目的成分のガスが吸収装置第１温調流路２３ａへ供給されて吸収部２２の吸収流路２２ａを流れる原料ガス及び吸収液と熱交換し、それによって、原料ガスから吸収液への目的成分の吸収に伴って生じる吸収熱が除熱される。すなわち、本実施形態では、膨張機１８での膨張に伴って降温した目的成分のガスを利用して、吸収装置２での吸収工程において生じる吸収熱を除熱することができる。このため、吸収熱の除熱に用いる冷却媒体の使用量を削減することができる。
【００８９】
また、本実施形態では、マイクロチャネルである複数の吸収流路２２ａ内で原料ガスから吸収液への目的成分の吸収を行うので、単位体積当たりの原料ガスに対する吸収液の接触面積を増やした状態で目的成分の吸収を行うことができ、目的成分の吸収効率をより高めることができる。
【００９０】
また、本実施形態では、吸収装置２の積層体２０内においてマイクロチャネルである吸収流路２２ａを流れる原料ガス及び吸収液とその積層体２０内において吸収流路２２ａに隣接するマイクロチャネルである吸収装置第１温調流路２３ａ及び吸収装置第２温調流路２４ａを流れる低温の流体（膨張後の目的成分のガス及び冷却媒体）との間で熱交換させるので、原料ガス及び吸収液と低温の流体との間での熱交換効率を高めることができ、吸収熱の除熱効率を高めることができる。
【００９１】
また、本実施形態では、再生装置４の積層体内においてマイクロチャネルである再生流路２６ａを流れる吸収液とその積層体内において再生流路２６ａに隣接するマイクロチャネルである再生装置第１温調流路２７ａ及び再生装置第２温調流路２８ａを流れる高温の流体（圧縮後の原料ガス及び加熱媒体）との間で熱交換させるので、吸収液と高温の流体との間での熱交換効率を高めることができ、吸収熱の加熱効率を高めることができる。その結果、再生流路２６ａでの吸収液からの目的成分の放散を促進することができる。
【００９２】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含む。
【００９３】
例えば、図１１に示す上記実施形態の第１変形例のように、吸収側分離器６を再生側分離器８の高さ位置以上の高さ位置に配置してもよい。この構成によれば、吸収側分離器６で分離された吸収液が、サイフォン現象によって再生側分離器８側、すなわち再生装置４の再生部２６側へ流れる。このため、上記実施形態の吸収側ポンプ１０（図１参照）を省略することができ、その吸収側ポンプ１０を省略しても再生部２６へ吸収液を供給することができる。その結果、分離装置１の構成を簡素化できるとともに、吸収側ポンプ１０の作動に要するエネルギを削減できる。
【００９４】
また、図１２に示す上記実施形態の第２変形例のように、圧縮機１６から排出された圧縮後の原料ガスは、再生装置温調部２８の上下方向の中間部から下端にかけての領域を流れ、加熱媒体は、再生装置温調部２８の上端部から上下方向の中間部にかけての領域を流れるようにしてもよい。
【００９５】
図１３には、この第２変形例における再生装置４の積層体を構成する再生装置温調プレート２５ｄの平面図が示されている。この第２変形例では、温調プレートとして１種類の再生装置温調プレート２５ｄが設けられており、その再生装置温調プレート２５ｄに再生装置第１温調流路２７ａと再生装置第２温調流路２８ａとが形成されている。
【００９６】
具体的に、圧縮後の原料ガスが流れる再生装置第１温調流路２７ａは、再生装置４の積層体の下半部、すなわち再生装置温調プレート２５ｄの下半部に形成されており、その再生装置温調プレート２５ｄの上下の中間部の一側縁から折り返しを繰り返しながら再生装置温調プレート２５ｄの下端部の他側縁へ延びている。また、加熱媒体が流れる再生装置第２温調流路２８ａは、再生装置温調部２８の積層体の上半部、すなわち再生装置温調プレート２５ｄの上半部に形成されており、その再生装置温調プレート２５ｄの上端部の一側縁から折り返しを繰り返しながら再生装置温調プレート２５ｄの上下の中間部の他側縁へ延びている。圧縮後の原料ガスを排出する圧縮機１６の排出口は、再生装置温調部２８の中間部の一側部に設けられた再生装置第１温調供給ヘッダ２９ｃを介して、各再生装置第１温調流路２７ａの入口２７ｃに接続されている。これにより、圧縮機１６から排出された圧縮後の原料ガスは、各再生装置第１温調流路２７ａに導入され、その後、総体的には再生装置温調部２８の中間部から下端部へ向かって各再生装置第１温調流路２７ａを流れる。そして、各再生装置第１温調流路２７ａを流れた圧縮後の原料ガスは、その再生装置第１温調流路２７ａの出口２７ｄから排出されるとともに再生装置温調部２８の下端部の他側部に設けられた再生装置第１温調排出ヘッダ２９ｄを通って排出される。また、加熱媒体は、再生装置温調部２８の上端部の一側部に設けられた再生装置第２温調供給ヘッダ２９ｅを介して、再生装置第２温調流路２８ａの入口２８ｃに導入される。これにより、その加熱媒体は、総体的には再生装置温調部２８の上端部から中間部へ向かって各再生装置第２温調流路２８ａを流れる。そして、各再生装置第２温調流路２８ａを流れた加熱媒体は、その再生装置第２温調流路２８ａの出口２８ｄから排出されるとともに再生装置温調部２８の中間部の他側部に設けられた再生装置第２温調排出ヘッダ２９ｆを通って排出される。
【００９７】
また、図１４には、この第２変形例における再生装置４の積層体を構成する再生プレート２５ａの平面図が示されている。再生流路２６ａは、再生プレート２５ａのうち再生装置温調プレート２５ｄの再生装置第１温調流路２７ａ及び再生装置第２温調流路２８ａが設けられた領域と概ね重なる領域に設けられている。
【００９８】
再生部２６の各再生流路２６ａには、吸収後吸収液供給ヘッダ２９ａを介してその入口２６ｃから吸収液が導入され、その後、総体的には上部へ向かって吸収液が各再生流路２６ａを通って出口２６ｄ側へ流れる。この際、再生部２６の下部では、比較的小さな熱量で吸収液から目的成分を放散させることが可能であるが、上部へ向かうに従って吸収液の加熱が進むとともに目的成分の放散が促進されると、目的成分をより放散させるために大きな熱量が必要になる。この第２変形例では、吸収液からの目的成分の放散に必要な熱量が比較的小さい再生部２６の下部から中間部にかけての領域では、吸収液と圧縮熱により昇温した圧縮後の原料ガスとを熱交換させることにより吸収液を加熱して目的成分を放散させる。そして、吸収液からの目的成分の放散に必要な熱量が大きくなる再生部２６の中間部から上部にかけての領域では、圧縮後の原料ガスよりも高温の加熱媒体と吸収液とを熱交換させることにより吸収液を加熱して目的成分を放散させる。
【００９９】
また、図１５に示す第３変形例のように、再生側分離器８から排出される目的成分のガスの代わりに、吸収側分離器６から排出される目的成分を吸収された後の原料ガスを膨張機１８へ供給するようにしてもよい。この第３変形例では、再生側分離器８のガスの出口は膨張機１８の膨張室３８の導入口４２（図１０参照）に繋がっておらず、その代わりに、吸収側分離器６のガスの出口が配管を介して膨張室３８の導入口４２に繋がる。吸収側分離器６から排出された原料ガスは、ある程度高圧であり、当該第３変形例では、この原料ガスを膨張室３８へ導入してその原料ガスの膨張力により膨張機ロータ３４（図１０参照）を回転させる。これにより、発電機ロータ４６が回転し、発電機３６にて発電が行われる。発電機３６によって発電された電力は、圧縮機１６に供給されて圧縮機１６を作動させるのに用いられる。この第３変形例によっても、原料ガスの圧縮のために消費するエネルギを低減することができる。
【０１００】
また、圧縮機１６を作動させるための電力を発電するのに、再生側分離器８から排出される目的成分のガスと吸収側分離器６から排出される目的成分を吸収された後の原料ガスとを両方とも利用してもよい。図１６には、このような場合の例である第４変形例の分離装置１が示されている。
【０１０１】
この第４変形例の分離装置１は、第１圧縮機１６と、第２圧縮機５２と、第１膨張機１８と、第２膨張機５４とを備える。
【０１０２】
第１圧縮機１６と第１膨張機１８の構成は、上記圧縮機１６及び膨張機１８の構成と同様である。第２圧縮機５２には、原料ガス供給源２０から原料ガスが供給される。第２圧縮機５２は、その供給された原料ガスを圧縮する。圧縮後の原料ガスを排出する第２圧縮機５２の排出口は、再生装置温調部２８のうち圧縮後の原料ガスを流す再生装置第１温調流路２７ａ（図１３参照）の入口２７ｃに接続されている。これにより、第１圧縮機１６から排出される圧縮後の原料ガスと第２圧縮機５２から排出される圧縮後の原料ガスの両方が、再生装置第１温調流路２７ａに導入されるようになっている。
【０１０３】
第２膨張機５４の内部構造は、上記した膨張機１８の内部構造と同様である。第１膨張機１８の膨張室３８の導入口４２（図１０参照）には、再生側分離器８のガスの出口が繋がり、第２膨張機５４の膨張室の導入口には、吸収側分離器６のガスの出口が繋がっている。第１膨張機１８では、上記膨張機１８と同様に、再生側分離器８から排出されて膨張室３８に導入された目的成分のガスの膨張力により膨張機ロータ３４（図１０参照）が回転し、それに伴って発電機３６が発電する。第１膨張機１８の発電機３６が発電した電力は、第１圧縮機１６に供給されて第１圧縮機１６を作動させるために用いられる。一方、第２膨張機５４では、吸収側分離器６から排出されてその第２膨張機５４の膨張室に導入された、目的成分を吸収された後の原料ガスの膨張力により膨張機ロータが回転し、それにともなって第２膨張機５４の発電機が発電する。第２膨張機５４の発電機は、電気配線を介して第２圧縮機５２に接続されている。第２膨張機５４の発電機が発電した電力は、第２圧縮機５２に供給されて第２圧縮機５２を作動させるために用いられる。
【０１０４】
この第４変形例によれば、再生側分離器８から排出される目的成分のガスと吸収側分離器６から排出される目的成分を吸収された後の原料ガスの両方を利用して、原料ガスを圧縮する圧縮機１６，３２を作動させるための電力を生み出すことができるため、より消費エネルギを削減することができる。
【０１０５】
また、上述のように膨張機の発電機で発電した電力を圧縮機へ供給して圧縮機を作動させる代わりに、膨張機で生み出された運動エネルギ、すなわち膨張機ロータの回転力を回転軸や歯車等からなる機械的な伝達装置により圧縮機へ伝達して圧縮機を作動させるようにしてもよい。
【０１０６】
また、分離装置は、必ずしも膨張機を備えていなくてもよい。具体的には、圧縮機に電力を供給するために、必ずしも、再生側分離器で分離された目的成分のガス、又は、吸収側分離器で分離された目的成分を吸収された後の原料ガスを利用して膨張機の発電機で発電を行わなくてもよく、圧縮機を作動させるための全ての電力を電源から圧縮機に供給してもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
１  分離装置
２  吸収装置
４  再生装置
６  吸収側分離器
８  再生側分離器
１６  圧縮機
１８  膨張機
２２  吸収部
２４  吸収装置温調部
２６  再生部
２８  再生装置温調部
３４  膨張機ロータ
３６  発電機
【図１】
2015024382.tif 000003
【図２】
2015024382.tif 000004
【図３】
2015024382.tif 000005
【図４】
2015024382.tif 000006
【図５】
2015024382.tif 000007
【図６】
2015024382.tif 000008
【図７】
2015024382.tif 000009
【図８】
2015024382.tif 000010
【図９】
2015024382.tif 000011
【図１０】
2015024382.tif 000012
【図１１】
2015024382.tif 000013
【図１２】
2015024382.tif 000014
【図１３】
2015024382.tif 000015
【図１４】
2015024382.tif 000016
【図１５】
2015024382.tif 000017
【図１６】
2015024382.tif 000018