(57)【要約】【課題】簡易な分離設備により、原料ガスから特定ガス成分を省エネルギーで高精度に分離することができるガスの分離方法および装置を提供する。【解決手段】  特定ガス成分を吸収する機能を有する吸収液を用いて原料ガス中に含まれる特定ガス成分を分離するためのガス分離装置２０は、管壁により互いに隔離された第一の流路と第二の流路とを形成する中空管６と、中空管６の第一の流路に前記吸収液および原料ガスを供給するための原料ガスおよび吸収液の供給部５と、中空管６の第二の流路に、特定ガス成分を吸収した吸収液を供給して放散するための吸収液供給ライン１０および吸収液分散装置１１と、を備えている。【選択図】図１
2005246222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに隔離された第一の流路と第二の流路とを形成する工程と、前記第一の流路に対し、原料ガスに含まれる特定ガス成分を吸収するための吸収液および前記原料ガスを供給する工程と、前記第二の流路に対し、特定ガス成分を吸収した吸収液を供給し該吸収液中に吸収された特定ガス成分を放散する工程と、を含むガス分離方法。  
【請求項２】
前記第一の流路と第二の流路とを、中空管の管壁による隔離により形成することを特徴とする請求項１記載のガス分離方法。
【請求項３】
中空管の管壁により外面側と隔離された中空管の内面側に形成される第一の流路に対し、吸収液および原料ガスを上昇流で供給し、中空管の外面側に形成される第二の流路に対し、原料ガス中の特定ガス成分を吸収した吸収液を供給することを特徴とする請求項１または２記載のガス分離方法。
【請求項４】
第二の流路側の圧力を、第一の流路側の圧力より低く保つことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス分離方法。
【請求項５】
第二の流路側の温度を、第一の流路側の温度より高く保つことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス分離方法。
【請求項６】
吸収液がアミン、アミノ酸、炭酸塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス分離方法。
【請求項７】
吸収液が銀塩を含む溶液であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のガス分離方法。
【請求項８】
吸収液が水であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のガス分離方法。
【請求項９】
特定ガス成分を吸収する機能を有する吸収液を用いて原料ガス中に含まれる特定ガス成分を分離するためのガス分離装置であって、管壁により互いに隔離された第一の流路と第二の流路とを形成する中空管と、該中空管の第一の流路に前記吸収液および原料ガスを供給するための原料供給部と、該中空管の第二の流路に、特定ガス成分を吸収した吸収液を供給して放散するための再供給部と、を備えたことを特徴とするガス分離装置。
【請求項１０】
第二の流路内の圧力を、第一の流路内の圧力より低く保つための圧力調節部を備えた請求項９記載のガス分離装置。
【請求項１１】
第二の流路内の温度を、第一の流路内の温度より高く保つための温度調節部を備えた請求項９または１０記載のガス分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料ガス中に含まれる特定ガス成分を、該特定ガス成分を吸収する吸収液を用いて分離するためのガス分離方法およびガス分離装置に関するものである。より詳しくは、特に、燃焼排ガスや化学プラントで生成する二酸化炭素ガス、硫化水素ガス、亜硫酸ガスあるいは、オレフィンガス等の分離に特に好適に用いられるガス分離方法およびガス分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス分離法として、吸収法、膜分離法、吸着分離法、深冷分離法などが実用化されている。
【０００３】
吸収法は吸収のメカニズムにより、化学吸収法と物理吸収法に分類される。化学吸収法は原料ガス中に含まれる特定ガス成分（被吸収ガス）を大量に溶解できる吸収液と原料ガスを接触させて、特定ガス成分（被吸収ガス）と吸収液を反応させる分離する方法である。この分離方法は、化学反応を伴うため、吸収される特定ガス成分の分圧が低い場合でも、特定ガス成分の吸収量が高い特徴を有するが、吸収液の再生、つまり、吸収液からの特定ガス成分の脱離に多くの熱エネルギーを必要とする問題がある。上記方法では、特定ガス成分が、二酸化炭素、硫化水素、亜硫酸ガスのような酸性ガスの場合、吸収液としては、アミン類や炭酸塩が用いられている。
【０００４】
物理吸収法は、特定ガス成分（被吸収ガス）と吸収液とは反応せず、特定ガス成分の分圧に依存して吸収されるので、吸収量は少ない。しかしながら、単に減圧するだけで、特定ガス成分が脱離し吸収液が再生できるという特徴を有している。この方法では、吸収液としては、水、アルコール類、エーテル類などが使用されている。
【０００５】
吸着法は、原料ガス中に含まれる特定ガス成分と吸着剤とを接触させることにより、特定ガス成分を吸着剤に吸着し、特定ガス成分を吸着した吸着剤を低圧あるいは高温にすることにより、吸着剤を再生する方法である。圧力により吸着剤を再生する方法は圧力スイング再生法（ＰＳＡ法）、温度により吸着剤を再生する方法は加熱再生法（ＴＳＡ法）と呼ばれている。バッチ吸着により特定ガス成分の吸着と脱離を繰り返すので、回収効率は低く、回収コストは高くなる。
【０００６】
膜分離法は、ガスの透過速度の差を利用して、原料ガスから特定ガス成分を分離する手法であり、原料ガスの圧力のみを利用する連続プロセスである。使用する膜の種類により、高分子膜法、多孔質膜法、促進輸送膜法などの種類がある。しかし、特定ガス成分の分離精度は低いという問題点を有する。原料ガスの圧力のみを利用するため、省エネルギーで分離装置がシンプルである特徴を有するが、一般的に、特定ガス成分の分離精度を向上することは難しく、高精度の分離濃縮には不向きである。
【０００７】
深冷分離法は原料ガスから特定ガス成分を液化し相分離する蒸留分離であるが、ガスの液化に多大な冷熱エネルギーを必要とし、高コストの分離方法となるため、ＬＮＧの冷熱エネルギーを利用できるなどの特別な場合を除いては、適用分野が限定される。
【０００８】
原料ガスから特性ガス成分を高精度で分離するには、一般的に吸収法が用いられ、分離エネルギーを低減するには、一般的に膜分離法が用いられることが多い。高精度で省エネルギー分離法として、吸収法と膜分離法を組み合わせた方法が、特開平１０−０９９６６５号公報（特許文献１）に記載されている。この特許文献には、気体分離膜の一方の側に、特定ガス成分を吸収する吸収液を流通させて、気体分離膜の他方に流通される原料ガスから、特定ガス成分を高精度で分離している。
【０００９】
吸収法と膜分離法を組み合わせた方法で、吸収液の再生も考慮した方法としは、M.Teramoto et al.,Separation and enrichment of carbon dioxide by capillary membrane module with permeation of carrier solution, Separation and Purification Technology, 30, 215-227(2003)に記載されているように、分離膜の内面に特定ガス成分を含む原料ガスと特定ガス成分を含む吸収液を供給し、分離膜の他方の面で、ガス分離膜を透過した特定ガス成分を吸収した吸収液から、吸収液と特定ガス成分を分離すると共に、吸収液を再生している（非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−０９９６６５号公報
【非特許文献１】M.Teramoto et al., Separation and enrichment of carbon dioxide by capillary membrane module with permeation of carrier solution, Separation and Purification Technology, 30, 215-227(2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１記載の方法では、吸収液からの特定ガス成分の分離は記述されておらず、別途、吸収液から特定ガス成分を分離する吸収液の再生装置が必要となる。
【００１１】
また、分離膜を介して、特定ガス成分の吸収と脱離を行う上記方法は、吸収法の特徴を活かして、特定ガス成分の高精度の分離を行うことができ、膜分離法の特徴である省エネルギー性および分離設備が簡易である特徴を有するが、分離膜を透過する吸収液の透過速度が小さく、十分な分離速度が得られず、分離装置が大きくなってしまう可能性を有している。
【００１２】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な分離設備により、原料ガスから特定ガス成分を省エネルギーで高精度に分離することができるガスの分離方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明者等は、上記目的を達成するために鋭意検討した。その結果、本発明者は、従来技術の現状に留意しつつ鋭意研究を重ねた結果、互いに隔離された第一の流路と第二の流路とを形成する工程と、前記第一の流路に対し、原料ガスに含まれる特定ガス成分を吸収するための吸収液および該原料ガスを供給する工程と、前記第二の流路に対し、特定ガス成分を吸収した吸収液を供給し該吸収液中に吸収された特定ガス成分を放散する工程と、を含む構成とすることにより
分離設備が簡易で、高精度でエネルギー消費量が少ないガス分離を行えることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
すなわち、本発明は下記のガス分離方法および装置に関するものである。
【００１５】
請求項１記載のガス分離方法は、上記の課題を解決するために、互いに隔離された第一の流路と第二の流路とを形成する工程と、前記第一の流路に対し、原料ガスに含まれる特定ガス成分を吸収するための吸収液および前記原料ガスを供給する工程と、前記第二の流路に対し、特定ガス成分を吸収した吸収液を供給し該吸収液中に吸収された特定ガス成分を放散する工程と、を含むことを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によれば、簡易な分離設備を用いて、高精度でエネルギー消費量が少ないガス分離を行うことができる。
【００１７】
請求項２記載のガス分離方法は、上記の課題を解決するために、前記第一の流路と第二の流路とを、中空管の管壁による隔離により形成することを特徴としている。
【００１８】
上記の構成によれば、小さな容積中に効果的に隔壁を配置することができる。
【００１９】
請求項３記載のガス分離方法は、上記の課題を解決するために、中空管の管壁により外面側と隔離された中空管の内面側に形成される第一の流路に対し、吸収液および原料ガスを上昇流で供給し、中空管の外面側に形成される第二の流路に対し、原料ガス中の特定ガス成分を吸収した吸収液を供給することを特徴としている。
【００２０】
上記の構成によれば、第一の流路内で、吸収液および原料ガスを高流速で移動させることができ、高ガス吸収速度が達成できる。
【００２１】
請求項４記載のガス分離方法は、上記の課題を解決するために、第二の流路側の圧力を、第一の流路側の圧力より低く保つことを特徴としている。
【００２２】
上記の構成によれば、吸収液中に吸収された特定ガス成分を効率的に放散させることができる。
【００２３】
請求項５記載のガス分離方法は、上記の課題を解決するために、第二の流路側の温度を、第一の流路側の温度より高く保つことを特徴としている。
【００２４】
上記の構成によれば、収液中に吸収された特定ガス成分を効率的に放散させることができる。
【００２５】
特定ガス成分を放散させる側の圧力を、特定ガスを吸収する側の圧力より低く保つための圧力調節部を備えたことを特徴としている。
【００２６】
請求項６記載のガス分離方法は、上記の課題を解決するために、吸収液がアミン、アミノ酸、炭酸塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含むことを特徴としている。
【００２７】
上記の構成によれば、酸性ガスを効果的に吸収することができる。
【００２８】
請求項７記載のガス分離方法は、上記の課題を解決するために、吸収液が銀塩を含む溶液であることを特徴としている。
【００２９】
上記の構成によれば、オレフィンガスを効果的に吸収することができる。
【００３０】
請求項８記載のガス分離方法は、上記の課題を解決するために、吸収液が水であることを特徴としている。
上記の構成によれば、水以外の成分を含まないガスを得ることができる。
【００３１】
請求項９記載のガス分離装置は、上記の課題を解決するために、特定ガス成分を吸収する機能を有する吸収液を用いて原料ガス中に含まれる特定ガス成分を分離するためのガス分離装置であって、管壁により互いに隔離された内面側流路と外面側流路とを形成する中空管と、該中空管の内面側流路に前記吸収液および原料ガスを供給するための原料供給部と、該中空管の外面側流路に、特定ガス成分を吸収した吸収液を供給して放散するための再供給部と、を備えたことを特徴としている。
【００３２】
上記の構成によれば、ガス吸収操作およびガス放散操作を同じ装置内で実施することができる。
【００３３】
請求項１０記載のガス分離装置は、上記の課題を解決するために、第二の流路内の圧力を、第一の流路内の圧力より低く保つための圧力調節部を備えたことを特徴としている。
上記の構成によれば、吸収液中に吸収された特定ガス成分を効率的に放散させることができる。
【００３４】
請求項１１記載のガス分離装置は、上記の課題を解決するために、第二の流路内の温度を、第一の流路内の温度より高く保つための温度調節部を備えたことを特徴としている。
【００３５】
上記の構成によれば、収液中に吸収された特定ガス成分を効率的に放散させることができる。
【発明の効果】
【００３６】
高分離精度で、エネルギー消費量が少なく、簡易な装置とすることができ、環境分野、エネルギー分野で貢献し得るガス分離方法およびガス分離装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明すれば以下のとおりである。
本発明における原料ガスとは、吸収液に吸収される特定ガス成分を含む混合ガスである。特定ガス成分としては、二酸化炭素ガス、硫化水素ガス、亜硫酸ガスなどの酸性ガス；メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素ガス；アンモニアなどの塩基性ガス；などが例示できる。
【００３８】
吸収液は、原料ガス中の特定ガス成分を吸収することのできる液であり、特定ガス成分と可逆的反応吸収と放散、可逆的物理吸収（物理溶解）と放散を行う吸収剤を含む溶液あるいは液状の吸収剤であり、既知の化学吸収液、化学吸収剤、物理吸収液、物理吸収剤の中から選定される。
【００３９】
特定ガス成分が酸性ガスの場合の化学吸収液（剤）としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロピルアミン、メチルジエタノールアミンなどのアミン類吸収液、グリシン、2,3-ジアミノプロオン酸などのアミノ酸水溶液、炭酸カリウムなどの炭酸塩水溶液あるいは溶融塩が例示できる。また、特定ガス成分が酸性ガスの場合の物理吸収液としては、ポリエチレングリコール、ジメチルエーテル、メタノール、Ｎ−メチルー２−ピロリドン、炭酸プロピレン、水などを例示できる。
【００４０】
特定ガス成分がオレフィンの場合の吸収液としては、硝酸銀、ホウフッ化銀などの水溶液、ポリエチレングリコールなどの溶液、塩化第一銅の水溶液が例示できる。
【００４１】
本発明で用いる中空管の材質は、原料ガスおよび吸収液に対して十分な耐食性、操作温度、操作圧力における耐久性を有していれば特に限定されず、金属材料、無機材料、有機材料のいずれも使用することが可能である。
【００４２】
金属材料としては、炭素鋼、高クロム鋼、ステンレス鋼、ニッケル合金、チタン合金などを例示できる。無機材料としは、アルミナ、チタニア、ガラス、石英、炭素などを例示できる。有機材料としては、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、アクリル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂などを例示できる。また、中空管材質は単独材質のみならず、コーティングなどを施した中空管であってもかまわない。コーティング中空管としては、ポリ塩化ビニル被覆鋼管、ガラスライニング鋼管、ニッケル鋼ライニング鋼管などを例示できる。
【００４３】
中空管の内径は、原料ガスの処理量により適宜選択されるが、一般的には、0.5mmから1000mmの間で選択される。原料ガス中に含まれる特定ガス成分と吸収液との接触を向上させるためには、中空管の内径は0.5mm〜200mmであることが好ましい。中空管の外径は、特に限定されないが、中空管内外の圧力差に耐えうる厚みを有するもので、中空管の内径により適宜選択される。
【００４４】
中空管径が10mm以上の場合は、原料ガスを上昇流、吸収液を下降流で流すことも可能である。一方、中空管径が10mm以下の場合、原料ガス、吸収液ともに上昇流で流すことができる。原料ガス、吸収液ともに上昇流の場合、吸収液に対する原料ガス体積比を大きくとることができ、効果的に吸収できる。吸収液に対する原料ガス体積比は、０．０００１から０．５の範囲で選ばれるが、好ましくは、０．０１から０．２の範囲で選択される。
【００４５】
中空管の長さは、十分なガスの吸収が行えるように適宜選択されるが、一般的には、中空管内径の5倍以上の長さを有することが好ましい。
【００４６】
次に、本発明を図面を参照しながら詳述する。図１は本発明のガス分離方法を実施する場合の装置の概略構成を示す説明図である。同図に示すように、本実施の形態では、中空管の内面に原料ガスおよび吸収液を供給する構成を示しているが、これに限定されるものではない。
【００４７】
本実施の形態のガス分離装置２０は、図１に示すように、原料ガスを供給するための原料ガス供給ライン１、原料ガス分散装置２と、ガス吸収液を循環するための、吸収液循環ポンプ３、吸収液循環ライン４、吸収液供給ライン１０、吸収液分散装置１１、再生吸収液回収ライン１４と、吸収液に原料ガスの特定ガス成分を吸収させるための、原料ガスおよび吸収液の供給部５、中空管６と、吸収液と未吸収ガスを分離するための、吸収液分離部８、未吸収ガス放出ライン９、吸収液液面計１２と、吸収液から特定ガス成分を放散させるための、容器７、吸収ガス回収ライン１３、再生吸収液液面計１５とから主に構成されている。
以下に、本実施の形態のガス分離装置２０の動作について具体的に説明する。
原料ガスは、原料ガス供給ライン１を介して、特定ガス成分を含む原料ガスが原料ガスおよび吸収液の供給部５に供給される。原料ガスの圧力は特に限定されないが、特定ガス成分の吸収量を増大するには、加圧されていることが好ましい。原料ガスが圧力を有している場合は、特に原料ガスを供給するためのブロアあるいは圧縮機は必要としないが、原料ガスが圧力を有していない場合は、ブロアあるいは圧縮機（図示せず）により、適宜昇圧されて、原料ガスが供給される。原料ガスを昇圧するブロアあるいは圧縮機は特に限定されず、ターボ式、ルーツ式、レシプロ式、スキュリュー式などの中から選択される。
【００４８】
原料ガスの温度は特に限定されないが、特定ガス成分の吸収量を増大するには、低温であることが好ましい。一般的には、常温〜100℃の温度の中から適宜選択される。原料ガスが所定の温度に制御されている場合は、温度調節は必要としないが、原料ガスが所定温度と乖離している場合は、熱交換器（図示せず）を原料ガス供給ライン１に設置し、冷却あるいは加熱を行い、所定の温度に制御することが好ましい。熱交換器の型式は特に限定されず、多管式、スパイラル式、プレート式などの中から選択される。
【００４９】
吸収液は吸収液循環ポンプ３により、吸収液供給ライン４を介して、原料ガスおよび吸収液の供給部５に供給される。吸収液循環ポンプは、吸収液を循環できるものであれば特に限定はされず、渦巻き式、マグネット式、キャンド式、ギア式、ダイヤフラム式、プランジャー式などの中から適宜選択される。
【００５０】
吸収液の温度は特に限定されないが、特定ガス成分の吸収量を増大するには、低温であることが好ましい。一般的には、常温〜100℃の温度の中から適宜選択される。吸収液が所定の温度に制御されている場合は、温度調節は必要としないが、吸収液が所定温度と乖離している場合は、熱交換器（図示せず）を吸収液供給ライン４に設置し、冷却あるいは加熱を行い、所定の温度に制御することが好ましい。熱交換器の型式は特に限定されず、多管式、スパイラル式、プレート式などの中から選択される。
【００５１】
原料ガス供給ライン１により原料ガスおよび吸収液の供給部５に供給された原料ガスは、原料ガス分散装置２を介して、吸収液供給ライン４により供給された吸収液とともに、中空管６に、気液混合状態で供給される。原料ガス分散装置の形状は、中空管６に均一に原料ガスおよび吸収剤を供給できるものであれば特に限定はされないが、例えば多管式あるいは多孔質の分散装置が使用される。
【００５２】
中空管６の内部では、気液混相流となり混合ガス中の特定ガス成分の物質移動が促進され、短時間に特定ガス成分の吸収液への吸収が生じる。中空管の長さは、原料ガス中の特定ガス成分と吸収液の組み合わせ、原料ガス中の特定ガス成分中の濃度（分圧）、吸収液中の吸収剤の濃度、吸収操作の温度、圧力、ガス／液比などにより選択されることになる。
【００５３】
ガス吸収装置の容器７中に設置させる中空管６の本数は、１本以上であれば特に限定されないが、ガス吸収装置の容積効率の観点からは、多管式であることが好ましい。
【００５４】
中空管６を通過するあいだに、原料ガス中に含まれる特定ガス成分が吸収液に吸収され、未吸収ガスと特定ガス成分を吸収した吸収液は、吸収液分離部８に導入される。吸収液分離部８では、未吸収ガスと特定ガス成分を吸収した吸収液とに気液分離され、未吸収ガスは未吸収ガス放出ライン９を介して外部に導かれる。一方、特定ガス成分を吸収した吸収液は、吸収液循環ライン１０、吸収液供給分散装置１１を介して、中空管６の外面に供給される。
【００５５】
吸収液分離部８により分離される未吸収ガスは、原料ガス中の特定ガス成分の未吸収部分および特定ガス成分以外のガス成分を含む。一方、吸収液には特定ガス成分および若干量の特定ガス成分以外のガス成分を含む。
【００５６】
吸収液分離部８では、特定ガス成分を吸収した吸収液の液面制御を行うと、気液分離に好適である。ここで、使用する液面計は、特に限定されず、差圧式、静電容量式、電極式、フロート式などの中から選択される。
【００５７】
吸収液分離部８は、該ガス分離装置と一体型である必要はなく、ラインを介して分離槽（図示せず）を接続することも可能である。
【００５８】
特定ガス成分を吸収した吸収液は、吸収液循環ライン１０に設置された減圧弁（圧力調節部）により、特定ガス成分の放散に適した圧力まで減圧され、吸収液分散装置１１により、中空管の外面６と容器７との間に供給される。特定ガス成分の放散の圧力として減圧が選択される場合は、吸収ガス回収ラインに真空ポンプ（図示せず）を設置して、中空管６と容器７との間の空間を減圧にすることができる。
【００５９】
特定ガス成分を吸収した吸収液の温度を高温にして、特定ガス成分を放散する場合は、吸収液循環ライン１０に加熱器（温度調節部）を設置して所定温度まで昇温することができる。加熱器の型式は特に限定されす、多管式、スパイラル式、プレート式などの中から選択される。
【００６０】
中空管の外面６と容器７との間で、特定ガス成分を放散した吸収液は、容器７の下部に設置された再生吸収液液面計１５により液面制御され、再生吸収液は、再生吸収液再生ライン１４を介して、吸収液循環ポンプ３に供給され、再び、特定ガス成分の吸収液として使用される。
【００６１】
本発明において、原料ガス中の特定ガス成分は吸収液とともに、中空管の一方の面を移動するため、非常に速いガス吸収速度で高精度で分離することができ、中空管の別の面を利用して特定ガス成分の放散を行うため、ガス分離装置が簡易である特徴を有している。また、非常に速いガス吸収速度で高精度で分離することができるため、循環する吸収液量を小さくでき、エネルギー消費量が少ない利点も有している。
【実施例１】
【００６２】
内径0.8mm，外径1.3mm，長さ80ｃｍのポリエーテルスルホン製限外ろ過膜の外側にエポキシ接着剤を塗布して液が透過しないように処理し、これを7本，内径10ｍｍの円筒状容器に入れてエポキシ接着剤で両端部を接着封止することにより多管型吸収装置を作製し、これを用いてエチレンの分離濃縮を行った。
【００６３】
エチレン80％、エタン20％よりなる原料ガスと4M硝酸銀水溶液（吸収液）を25℃で多管型ガス吸収装置の管の内側に加圧下で供給する。図1に示すように、エチレンを吸収した液は、装置上部の気液分離器で未吸収ガスと分離されたのち、ガス吸収器上部から大気圧に保たれたシェル側（管の外側）に送られ、そこで溶存ガスを放散したのち液循環ポンプにより管の内側に循環される。
【００６４】
種々の条件での実験結果を表1にまとめた。ただし、原料ガス流量は標準状態（25℃、101.3ｋPa）での値であり、ガスの定量はガスクロマトグラフによった。また、C2H4/C2H6選択性は次式より計算した。
【００６５】
【数１】
2005246222.tif 000003
【００６６】
【表１】
2005246222.tif 000004
【００６７】
表１に示されるように、回収ガス中のエチレン濃度は0.995〜0.998と非常に高かった。また、原料ガスのモジュール内の滞留時間（＝管の内部体積÷標準状態での原料ガス体積流量）が0.48秒のとき、原料ガス中のエチレンの81.4％が回収された。ガス吸収法によるエチレン/エタンの分離に関する既往の報告では、ガス吸収と放散をすべて別個の装置で行っている。表１から明らかなように、本発明のガス分離方法によれば、第一の流路（吸収部）と第二の流路（放出部）とを兼備した単一の多管型ガス吸収装置で、ガスの分離、濃縮、吸収液の再生を同時に行い、同一装置内でより高精度にガス分離が行える。また、吸収部、放散部でそれぞれエチレンの溶解平衡が成立していると仮定して計算したエチレンの回収速度は、その実測値とほぼ一致した。よって、本発明のガス分離装置の気液接触効率は吸収部、放散部とも非常に高いといえる。
【実施例２】
【００６８】
内径0.8mm，外径1.3mm，長さ60ｃｍのポリエーテルスルホン製限外ろ過膜の外側にエポキシ接着剤を塗布して液が透過しないように処理し、これを7本，内径10ｍｍの円筒状容器に入れてエポキシ接着剤で両端部を接着封止することにより多管型吸収装置を作製し、これを用いてCO2の分離濃縮を行った。
原料ガス（CO280％、N220％）と水（吸収液）を20℃で多管型ガス吸収装置の管内に供給し、図1に示すように、CO2を吸収した液は、装置上部の気液分離器で未吸収ガスと分離されたのち、ガス吸収器上部から大気圧に保たれたシェル側（管の外側）に送られ、そこで溶存ガスを放散したのち液循環ポンプにより管の内側に循環される。原料側圧力を変化させて行った実験結果を表2にまとめた。ただし、原料ガス流量は700mL/min（20℃、101.3ｋPaでの値）、透過側圧力は大気圧であり、ガスの定量はガスクロマトグラフによった。また、CO2/N2選択性は次式より計算した。
【００６９】
【数２】
2005246222.tif 000005
【００７０】
【表２】
2005246222.tif 000006
【００７１】
原料側圧力が最大400ｋPaであるので、CO2回収率は低いが、圧力を上げると高い回収率が達成される。また、回収ガスのCO2濃度は99％以上と高い。選択性は約50であり、CO2とN2の水への溶解度比とほぼ等しい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明のガス分離方法および装置の用途としては、例えば、燃焼排ガスや化学プラントで生成する二酸化炭素ガス、硫化水素ガス、亜硫酸ガスあるいは、オレフィンガスとパラフィンガス等の分離としての用途等が挙げられる。地球温暖化ガスの原因となる二酸化炭素ガス、有害である硫化水素ガス、亜硫酸ガスを分離回収するので、地球環境問題に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施の形態に係るガス分離装置の概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  原料ガス供給ライン
２  原料ガス分散装置
３  吸収液循環ポンプ
４  吸収液供給ライン
５  原料ガスおよび吸収液の供給部（原料供給部）
６  中空管（第一の流路、第二の流路）
７  容器
８  吸収液分離部
９  未吸収ガス放出ライン
１０  吸収液供給ライン（再供給部）
１１  吸収液分散装置（再供給部）
１２  吸収液液面計
１３  吸収ガス回収ライン
１４  再生吸収液回収ライン
１５  再生吸収液液面計
２０  ガス分離装置
【図１】
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