(57)【要約】  本発明は、気体の作動媒体（２）から水を分離する方法に関し、少なくとも以下のステップ：反応チャンバ（３）内に吸湿性のイオン液体（４）を用意する、ステップと、含水の作動媒体（２）を供給し、イオン液体（４）を通して作動媒体（２）を案内し、その際、水が、イオン液体（４）により結合され、これにより作動媒体（２）から分離される、ステップと、乾燥した作動媒体（７）を導出する、ステップと、を行う。さらに本発明は、これに対応する水分離器（１）および水分離システム（１５）に関する。
2017538571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の作動媒体（２）から水を分離する方法であって、
少なくとも以下のステップ：
反応チャンバ（３）内に吸湿性のイオン液体（４）を用意する、ステップａ）と、
含水の作動媒体（２）を前記反応チャンバ（３）に供給し、イオン液体（４）を通して作動媒体（２）を案内し、その際、水が、イオン液体（４）と結合され、これにより作動媒体（２）から分離される、ステップｂ）と、
乾燥した作動媒体（７）を導出する、ステップｃ）と、
を行うことを特徴とする、気体の作動媒体（２）から水を分離する方法。
【請求項２】
当該方法を連続法として行い、その際、含水の作動媒体（２）を前記反応チャンバ（３）へ入れるための作動媒体入口（５）および乾燥した作動媒体（２）を前記反応チャンバ（３）から出すための純媒体出口（６）が、前記反応チャンバ（３）に設けられており、好適には、乾燥させるべき作動媒体（２）を、重力に逆らって、前記反応チャンバ（３）内のイオン液体（４）を通して上方へ案内する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
イオン液体（４）を再処理するために、前記反応チャンバ（３）を加熱し、蒸気の状態で分離された水を、水出口（９）を介して導出し、その際好適には、水分が予め規定された値へと低減するまでイオン液体（４）を加熱し、特にそのためにイオン液体を経験に基づいて求められた加熱時間にわたって加熱するか、または水分を、以下の手段：
イオン液体（４）の充填レベルを決定する、
イオン液体（４）の質量を決定する、
分離される水の質量を決定する、
イオン液体（４）の導電率を決定する、
のうちの少なくとも１つの手段により決定する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
イオン液体（４）を再処理のために交換し、その際、特に水を含んだイオン液体（４）を前記反応チャンバ（３）から抜き出し、再処理されたイオン液体（４）を前記反応チャンバ（３）に供給し、好適には、イオン液体（４）を連続的に交換し、特に好適には、その際、分離処理に際して捕集された粒子をろ過除去する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
再処理で得られた蒸留水を捕集し、好適には予めイオン液体（４）から少なくとも１つのフィルタにより粒子を除去する、請求項３または４記載の方法。
【請求項６】
所望の程度にまで、特に前記純媒体出口（６）および／または前記水出口（９）に対する予め規定された安全間隔（１９）にまで、イオン液体（４）の液面（１８）を上昇させることにより、前記反応チャンバ（３）内のデットスペースを低減する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
導出されるべき乾燥した作動媒体（７）を、少なくとも１つの合体フィルタ（１４）を通して案内して、水分の微細分離を行い、その後で、作動媒体を純媒体（２０）として導出し、特に後続のプロセスに提供する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
ステップｂ）において、前記反応チャンバ（３）内の作動媒体（２）からの水の分離を、１ｂａｒ〜５５１ｂａｒの範囲、特に２０ｂａｒ〜３３０ｂａｒの範囲、特に１６ｂａｒ〜２５０ｂａｒの範囲の前記反応チャンバ（３）内の圧力で、かつ／または＋６０℃〜＋２５０℃の範囲、特に＋６０℃〜＋１６０℃の範囲、特に＋６０℃〜＋１５０℃の範囲の前記反応チャンバ（３）内の温度で行う、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
乾燥させるべき気体の作動媒体（２）用の水分離器（１）であって、
当該水分離器（１）は、少なくとも以下の構成要素：
吸湿性のイオン液体（４）を収容する液密の反応チャンバ（３）であって、特に該反応チャンバ（３）に吸湿性のイオン液体（４）が充填されており、特に前記反応チャンバ（３）は、該反応チャンバ（３）を囲繞する雰囲気に対して過圧に耐えるように設計されている、反応チャンバ（３）と、
乾燥させるべき気体で含水の作動媒体（２）を前記反応チャンバ（３）に導入するための遮断可能な作動媒体入口（５）であって、特に該作動媒体入口（５）は、前記反応チャンバ（３）の下部に配置されている、作動媒体入口（５）と、
前記反応チャンバ（３）から乾燥した作動媒体（７）を導出するための遮断可能な純媒体出口（６）であって、特に該純媒体出口（６）は、前記反応チャンバ（３）の上部に配置されている、純媒体出口（６）と、
を有することを特徴とする、乾燥させるべき気体の作動媒体（２）用の水分離器（１）。
【請求項１０】
さらに、少なくとも１つの好適には遮断可能な水出口（９）が、前記反応チャンバ（３）の上部に配置されており、完全に蒸発している水が、前記水出口（９）を介して、特に前記反応チャンバ（３）内でのイオン液体（４）の再処理時に前記反応チャンバ（３）から導出可能であり、前記反応チャンバ（３）は、水を完全に沸騰させる好適には少なくとも１つの加熱要素（１０）を有する、請求項９記載の水分離器（１）。
【請求項１１】
前記反応チャンバにイオン液体（４）を供給するとともに前記反応チャンバ（３）からイオン液体を導出するために、好適には前記反応チャンバ（３）の下部に、さらに少なくとも１つの交換用出口（１１）が設けられている、請求項９または１０記載の水分離器（１）。
【請求項１２】
イオン液体用の少なくとも１つの入口（１２）および少なくとも１つの、該入口（１２）に対して別体の出口（１３）が、前記反応チャンバ（３）に設けられており、特にイオン液体は、前記反応チャンバ（３）内で連続的に交換可能である、請求項９から１１までのいずれか１項記載の水分離器（１）。
【請求項１３】
前記純媒体出口（６）は、乾燥した作動媒体（７）から水分を微細分離するように構成された合体フィルタ（１４）と流れ接続されている、または流れ接続可能である、請求項９から１２までのいずれか１項記載の水分離器（１）。
【請求項１４】
作動媒体（２）を乾燥させる水分離システム（１５）であって、
当該水分離システム（１５）は、請求項９から１３までのいずれか１項記載の少なくとも１つの水分離器（１）と、反応チャンバ（３）のためのイオン液体（４）を再処理する少なくとも１つの再処理装置（１６）とを備え、該再処理装置（１６）は、粒子状の汚染物をろ過除去する好適には少なくとも１つの粒子フィルタ（１７）と、分離された水を蒸発させる好適には少なくとも１つの加熱要素（１０）と、蒸発された水を導出するための好適には少なくとも１つの水出口（９）とを有することを特徴とする、作動媒体（２）を乾燥させる水分離システム（１５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体の作動媒体から水を分離する方法および特にたとえば天然ガスまたは水素用のコンプレッサステーションに使用するためのそのような作動媒体用の水分離システムに関する。
【０００２】
たとえば天然ガスまたは水素用のコンプレッサステーションは、原則として、乾燥した作動ガスを用いて運転するように設計されている。このようなコンプレッサステーションに含水の作動ガスが供給される場合、この含水のガス混合物の再処理が、特に重要な作業ステップを成している。水分の分離は、一方では、後続の機器および結合管路内の不都合な凝縮を阻止するために役立つ。他方では、高すぎる水割合は、内燃機関での燃焼ガスの後続の使用時に問題である。というのも、腐食損傷が生じ得るからである。したがって、乾燥システムが使用される。
【０００３】
たとえば、従来技術に基づく乾燥システムは、たとえばシリカゲルなどの多孔質の材料から成る粒状物を用いて作動する。そのような高多孔質の材料は、作動ガスから水分を吸収する。背景技術による乾燥設備における多孔質の粒状物は、原理的に、極めて大きな容積を必要とする。粒状物の再生は、乾燥した不飽和の天然ガスの通流、粒状物の加熱または交換により行うことができる。粒状物を交換するために、従来技術による乾燥設備では、容器を開放する必要があり、これにより粒状物を残さずに交換することができる。この場合、作動ガスの大部分が使用されずに抜き出される。多孔質の粒状物では、作動媒体から粒子を除去することが条件付きでしか可能ではなく、これにより、作動媒体の最終的なろ過が必要である。さらに、多孔質の粒状物は、外部荷重が掛けられると容易に破砕してしまう。この場合、たとえば特に高い圧力で圧力を掛ければ既に事足りてしまう。これにより、最大運転圧が制限されている。
【０００４】
最大吸水量は、従来技術の粒状材料では、粒状物の固有重量の約３０％付近にある。これにより、吸水は、大きく制限されている。別の方法は、作動ガスの除湿するためにトリエチレングリコール（ＴＥＧ）を使用し、この場合、プロセスは、たいてい、所望の純度に達するために、多段階で行わなければならない。
【０００５】
これを起点として、本発明の根底を成す課題は、従来技術において知られた欠点を少なくとも部分的に解消することである。
【０００６】
本発明による特徴は、独立請求項から明らかであり、その好適な態様は、従属請求項に示されている。請求項に記載の特徴は、技術的に意義のある各々の形で組み合わせることができ、この場合、これに関して本発明の補足的な態様を含む以下の記述の説明および図面から得られる特徴を参照することができる。
【０００７】
本発明による課題は、少なくとも以下のステップ：
反応チャンバ内に吸湿性のイオン液体を用意する、ステップａ）と、
含水で気体の作動媒体を反応チャンバに供給し、イオン液体を通して作動媒体を案内し、その際、水が、イオン液体により結合される、ステップｂ）と、
乾燥した作動媒体を導出する、ステップｃ）と、
を有する、気体の作動媒体から水を分離する方法により解決される。
【０００８】
この方法のために、反応チャンバが設けられ、反応チャンバには、（特に高い）吸湿性のイオン液体（イオン液体は特に任意の比で水と混合可能である、たとえば≧９０％、つまり材料混合物は１０重量％のイオン液体と９０重量％の水とを有する）が保持される。原則として、好適には使用されるイオン液体から形成される材料混合物は、＞０重量％〜＜１００重量％の水割合を含んでよい。反応チャンバは、気体の作動媒体、好適には天然ガスまたは水素を導入し、イオン液体を通して案内し、再び導出することができるように、調整されている。イオン液体は、（特に有機）塩であり、その格子エネルギは、この塩が好適には−２５℃〜その熱分解点（好適には２５０℃以上である）の温度範囲で液体である程度に小さく、その際、塩がたとえば水などの溶剤に溶解されることはない。イオン液体は、特にメタンスルホン酸またはエタンスルホン酸（たとえばそれぞれ５０重量パーセント）、たとえば１−エチル−３−メチルイミダゾリウムメタンスルホナート（ＣＡＳ番号：１４５０２２−４５−３）、トリス（２−ヒドロキシエチル）メチルアンモニウムメチルスルファート（ＣＡＳ番号：２９４６３−０６−７、２−ヒドロキシ−Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−メチル−エタンアミニウム・メチルスルファートとも称される）、または１−エチル−３−メチルイミダゾリウムエチルスルファート（ＣＡＳ番号：３４２５７３−７５−５、１−エチル−３−メチル−１Ｈ−イミダゾリウム・エチルスルファートとも称される）である。さらに、イオン液体は、特にＣＡＳ番号：３４２５７３−７５−５およびＣＡＳ番号：２９４６３−０６−７から成る上述の成分の混合物であってよい。
【０００９】
同様に別の吸湿性のイオン液体を使用してもよい。
【００１０】
そのようなイオン液体の格別な利点によれば、イオン液体は、鋼と比べてほとんど測定されない蒸気圧を有し、極めて良好な溶解特性を有し、つまり高い吸湿性を有する。要するに、イオン液体は、水と結合して、これに相応して湿った気体の作動媒体から水を分離することができる。イオン液体のわずかな、ほぼ測定されない蒸気圧により、作動媒体は、イオン液体の通過後に（少なくとも一定の）高い純度で得られる。この場合、特に、作動媒体中の粒子も分離され、イオン液体により留め置かれる。この方法の格別な利点によれば、イオン液体を液体の材料として容易に反応チャンバから導出することができ、簡単に浄化または再生することができる。さらにこの方法の大きな利点によれば、イオン液体を用いた作動媒体の浄化を、本発明の好適な態様に基づいて、大気に対して過圧下で行うことができる。というのも、イオン液体は（技術的に）非圧縮性であり、粒状物と比べて機械的な影響を受けにくいからである。したがって本態様では、好適には反応チャンバ内に、少なくとも水分離中、反応チャンバの周囲における大気圧に対する過圧が保持される。特に好適には、この方法は、１ステップで行われる。これは、イオン液体の低い蒸気圧とイオン液体の極めて高い溶解力とに基づいて実施可能である。
【００１１】
作動媒体は、通常は、気体、または特に、好適には９０体積パーセント超の極めて大きな気体の割合を有する二相流体であり、この場合、固体の（汚染−）粒子を含有していることがある。好適な作動媒体は、天然ガスまたは水素である。
【００１２】
方法の別の好適な態様によれば、方法を連続法として行い、その際、含水の作動媒体を入れるための作動媒体入口および乾燥した作動媒体を出すための純媒体出口が設けられており、好適には、乾燥させるべき作動媒体は、重力に逆らって、イオン液体を通して上方へ移動するまたは案内される。しかし、別の移動方法も考えられる。
【００１３】
方法の好適な態様では、好適には連続的に、気体の作動媒体がイオン液体を通して導かれるので、作動媒体のこの浄化または乾燥は、連続的な（またはほぼ連続的な）プロセスに組み込まれてよく、作動媒体は、（ほぼ）連続的に、たとえば圧縮へと（特に後置のコンプレッサステーション）に供給可能である。
【００１４】
特に好適には、作動媒体が下方からイオン液体に供給され、イオン液体中の、イオン液体に対して小さな作動媒体の密度に基づいて、（地球の）重力に逆らってイオン液中を上昇し、純媒体出口を介してイオン液体の液面の上方に放出される。この場合、乾燥した、場合により粒子を除去された作動媒体が、純媒体と称される。しかも、鉛直線に沿った作動媒体の流れ方向に対して択一的に、水平線に沿った作動媒体の流れ案内を行ってもよい。
【００１５】
方法の別の好適な態様によれば、イオン液体を再処理するために、反応チャンバが加熱され、蒸気の状態で分離された水が、水出口を介して導出され、その際、イオン液体が予め決定された（たとえば経験に基づいて求められる）加熱時間にわたって加熱されることにより、好適には所望の乾燥度が得られる。択一的に、水分を含んだイオン液体を所望の乾燥度が生じるまで加熱することができる。これは、以下の手段：
イオン液体の質量を決定する、
分離された水の質量を決定する、
水の再処理前および／または水の分離前の、かつ再処理中のイオン液体の初期質量を決定し、イオン液体の残留質量と初期質量とを比較する、または、
イオン液体の導電率または抵抗を決定する、
のうちの１つの手段により決定することができる。
【００１６】
再処理は、作動媒体から水を分離するための前述のステップを有しない別の方法として行うことも可能である。
【００１７】
前述の好適な態様では、反応チャンバは、同時にイオン液体を再処理（再生とも称される）するために使用され、この場合、作動媒体の（大きな）損失が形成されないようにするために、好適には作動媒体の通過案内が中断される。十分に水分を含んだ洗浄媒体、つまりイオン液体が、反応チャンバ内で加熱され、これにより結合された水がイオン液体から別れて、蒸気の状態で分離される。そのために好適には、水出口が設けられており、水出口は、好適にはイオン液体の上方に配置されているので、好適には、ほぼ蒸気の状態の水（イオン液体の低い蒸気圧に基づく）だけが導出される。
【００１８】
方法の択一的な態様によれば、イオン液体が再処理のために交換され、その際、好適には、イオン液体は連続的に交換され、特に好適には、分離処理に際して捕集された粒子がろ過除去される。
【００１９】
方法のこの態様では、イオン液体、または好適にはイオン液体の一部が、再処理のために交換され（つまり反応チャンバから抜き出され、再生され、再び供給される）、この場合、好適には、作動媒体を、水を分離するために、引き続き連続的に（残存する）イオン液体を通して案内することができる。好適な態様では、常に、浄化されるべきイオン液体が導出されるのと同量の浄化されたイオン液体が供給される。とりわけ格別に好適には、イオン液体が連続的に交換されるので、特にイオン液体の充填度は、ほぼ一定である、または所定の境界内に維持することができる。好適には、その際に捕集された粒子は、イオン液体から連続的に、たとえば反応チャンバの下流側で（たとえば管路および／または再処理装置内で）少なくとも１つのフィルタにより、ろ過除去される。
【００２０】
方法の別の好適な態様によれば、再処理で得られた蒸留水が捕集され、好適には予めイオン液体から１つまたは複数のフィルタにより粒子が除去される。
【００２１】
方法のこの好適な態様では、得られた水は、たとえば後続のプロセスに提供される。とりわけ格別に好適には、この場合、イオン液体から、１つまたは複数のフィルタにより、予め粒子が除去されるので、高純度の蒸留水が得られる。分離および再生のために１つだけの容器または反応チャンバが使用される本発明の態様では、好適には、交互に開かれる純媒体出口と水出口とを介して、水の捕集が行われる。分離と再処理とが空間的に分離されている場合、水の連続的な導出が可能である。
【００２２】
方法の別の好適な態様によれば、反応チャンバ内のデッドスペースが、イオン液体の交換開始前に、液面の上昇により所望の程度にまで低減され、この場合、存在する（上部の）出口に対する安全間隔を考慮する（イオン液体がたとえば溢流しないように）ことができる。
【００２３】
この好適な態様では、反応チャンバ内のデッドスペース、つまりイオン液体が充填されていない空間は、好適には、特にプロセス確実性が可能である限り低減される。これにより、作動媒体が処理されない容積が小さく保持されるので、この方法の容積効率が、特に粒状物の場合と比べて極めて高くなっている。さらに、イオン液体の交換前および／または交換中、デッドスペースは、作動媒体の（過度に）大きな割合が浄化プロセス時に放出され、ひいては失われることを回避するために、可能な限り小さく保持される、または可能な限り小さく低減される。
【００２４】
方法の別の好適な態様によれば、導出されるべき乾燥した作動媒体は、少なくとも１つの合体フィルタを通して案内され、これにより水分の微細分離が行われ、その後で、作動媒体は、純媒体として導出され、特に後続のプロセスに提供される。
【００２５】
方法の別の好適な態様によれば、反応チャンバ内に、少なくとも水分離中、雰囲気の正圧が保持される。
【００２６】
大気に対して過圧の使用により、一方では乾燥させるべき作動媒体のより大きな量を反応チャンバ内で処理することができる。さらに、イオン液体の蒸気圧がさらに低減され、先行するかつ／または後続のプロセスの正圧レベルへの組込みが大きく簡単化される。
【００２７】
本発明の別の態様によれば、気体の作動媒体用の水分離器が提案され、この水分離器は、少なくとも以下の構成要素：
吸湿性のイオン液体を収容する液密の反応チャンバであって、特に反応チャンバに吸湿性のイオン液体が充填されており（この場合反応チャンバは水分離器の構成要素を形成する）、特に反応チャンバは、反応チャンバを囲繞する雰囲気に対する正圧に耐えるように設計されている、反応チャンバと、
乾燥させるべき気体で含水の作動媒体を反応チャンバに導入するための遮断可能な作動媒体入口であって、特に作動媒体入口は、反応チャンバの下部に配置されている、作動媒体入口と、
反応チャンバから乾燥した作動媒体を導出するための遮断可能な純媒体出口であって、特に純媒体出口は、反応チャンバの上部に配置されている、純媒体出口と、
を有する。
【００２８】
つまり水分離器は、液密の反応チャンバを有し、反応チャンバは、好適には、さらに気密に構成されている。既に上述されたように、この反応チャンバ内に好適には、（高い）吸湿性のイオン液体が含まれている、または反応チャンバ内に収容可能である。
【００２９】
特に、作動媒体入口と純媒体出口とは、反応チャンバの縦軸線に沿って互いに反対側に位置し、反応チャンバの縦軸線に沿って、反応チャンバが延在する、または最大延伸長さを有するので、作動媒体の処理区間は可能な限り長くなっている。とりわけ格別に好適には、純媒体出口は、（地球の）重力場に関して反応チャンバの上部に配置されていて、作動媒体入口は、反応チャンバの下部に配置されている。要するに、反応チャンバの縦軸線は、好適には鉛直線に沿って延在する。しかも、反応チャンバは、水平線に沿って方向付けられてもよいので、縦軸線は、水平に延在する（作動媒体は相応に左側から右側へまたはその逆に流れる）。
【００３０】
反応チャンバを鉛直に方向付ける場合、通常はイオン液体よりも低い密度を有する気体の作動媒体は、重力に逆らって、イオン液体内で自動的に、つまりエネルギの能動的な供給なく上昇し、この場合、作動媒体の水分の少なくとも大部分は、吸湿性のイオン液体により結合される。したがって、イオン液体の、既に上述された低い蒸気圧に基づいて、純媒体出口では、（ほぼ）高純度で乾燥した作動媒体が、イオン液体から流出し、その作動媒体は、そこで別のプロセスに供給することができる。
【００３１】
反応チャンバは、好適には耐圧性に構成されているので、方法は、周囲雰囲気に対して明確な正圧でも行うことができる。
【００３２】
水分離器は、好適には、上述の方法を実施するように調整されている。
【００３３】
水分離器の別の好適な態様によれば、さらに少なくとも１つの水出口が、好適には反応チャンバの上部に設けられており、または配置されており、この場合、完全に蒸発した水が、水出口を介して、反応チャンバ内でのイオン液体の再処理時に導出可能である。
【００３４】
さらに、反応チャンバは、加熱要素を有してよく、加熱要素は、分離された、イオン液体と結合された水の完全な沸騰のために用いられる。したがって、この態様では、イオン液体の再処理／再生が、反応チャンバ自体の中で可能である。
【００３５】
前述の複数の態様のうちの１つの態様による水分離器の別の好適な態様によれば、さらに少なくとも１つの交換用出口が、好適には反応チャンバの下部に設けられており、交換用出口は、反応チャンバからイオン液体を供給するかつ／または導出するように調整されている、かつ設けられている。
【００３６】
交換用出口を通じて、イオン液体は、特に搬送チャンバから導出可能であるので、たとえばイオン液体の再処理を搬送チャンバの外側で行うことができる。これにより、たとえば液体ポンプを用いた供給および／または導出が、特に簡単に実施可能である。
【００３７】
水分離器の別の好適な態様によれば、少なくとも１つの入口および少なくとも１つの出口が設けられており、入口および出口を介して、イオン液体は連続的に交換可能である。したがってこの場合、イオン液体を、出口を介して抜き出すことができるとともに、再生されて、入口を介して反応チャンバに供給することができる。
【００３８】
したがって、イオン液体の充填を好適には調整することができ、水分離器の連続的な運転が可能である。したがって、水分離器を、好適には連続的なプロセス構造に組み込むことができる。
【００３９】
水分離器の別の好適な態様によれば、純媒体出口が、反応チャンバ側で、少なくとも１つの合体フィルタを有する、またはそのようなフィルタと流れ結合されている。この場合、合体フィルタは、好適には乾燥した作動媒体から依然として存在する水分を分離するように設計されている。
【００４０】
本発明の別の態様によれば、気体の作動媒体を乾燥させる水分離システムが提案され、この場合、水分離システムは、少なくとも１つの、本発明に係る水分離器（たとえば本明細書に記述される態様に基づく）と、別体の少なくとも１つの再処理装置とを有し、再処理装置は、イオン液体を再処理する（再生する）ように構成されているので、イオン液体を再び反応チャンバに導入することができる。
【００４１】
再処理装置は、イオン液体から粒子状の汚染物をろ過除去する少なくとも１つの粒子フィルタを有してよい。さらに、再処理装置は、好適はイオン液体を加熱するまたはイオン液体に結合された水を蒸発させる少なくとも１つの加熱要素を有する。さらに、再処理ユニットは、好適には蒸発した水を導出するための少なくとも１つの水出口を有する。
【００４２】
再処理装置は、好適には少なくとも１つの流路を介して、好適には反応チャンバの入口と出口とを介して、反応チャンバと流れ結合されているので、イオン液体の連続的な再処理が可能である。この場合、イオン液体は、出口を介して反応チャンバから抜き出され、再処理装置内で再生され、入口を介して、再び反応チャンバに戻される。
【００４３】
反応チャンバ内の作動媒体からの水の分離を、１ｂａｒ（または０ｂａｒａ）〜５５１ｂａｒ（または５５０ｂａｒａ）の範囲、特に２０ｂａｒ〜３００ｂａｒの範囲、特に１６ｂａｒ〜２５０ｂａｒの範囲の反応チャンバ内の圧力で、かつ特に＋６０℃〜＋２５０℃の範囲、特に＋６０℃〜＋１６０℃の範囲、特に＋６０℃〜＋１５０℃の範囲の反応チャンバ内の温度で行うことができる。
【００４４】
作動媒体が天然ガスである、または作動媒体が天然ガスを含むとき、作動媒体からの水の分離は、好適には＋６０℃〜＋１５０℃の範囲の反応チャンバ内の温度で、かつ２０ｂａｒ〜３３０ｂａｒの範囲の反応チャンバ内の圧力で行われる。
【００４５】
作動媒体が水素である、または作動媒体が水素を含むとき、作動媒体から水の分離は、好適には＋６０℃〜＋１６０℃の範囲の反応チャンバ内の温度で、かつ１６ｂａｒ〜２５０ｂａｒの範囲の反応チャンバ内の圧力で行われる。
【００４６】
以下、該当する技術的な背景をふまえて、上述の発明を、好適な態様を示す添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】加熱要素を備える水分離器を示す。
【図２】別体の再処理装置を備える水分離システムを示す。
【００４８】
図１には、水分離器１が示されており、水分離器１において、反応チャンバ３が設けられており、反応チャンバ３に、液面１８までイオン液体４が充填されている。反応チャンバ３内へ加熱要素１０が突出しており、加熱要素１０により、イオン液体４が加温可能である。反応チャンバ３の下部に、作動媒体入口５が設けられており、作動媒体入口５を介して、乾燥させるべき（含水の）気体の作動媒体２、好適には天然ガスまたは水素が、反応チャンバ３内へ導入可能である。
【００４９】
さらに、純媒体出口６が反応チャンバ３の上部に設けられており、純媒体出口６は、本態様では、反応チャンバ３の蓋２９（下記参照）に配置されている。純媒体出口６を介して、乾燥した作動媒体７が導出可能である。
【００５０】
反応チャンバ３は、好適には運転中、鉛直の縦軸線または円筒軸線に沿って延在しており、この場合、作動媒体入口５と純媒体出口６とは、縦軸線に沿って反対側に位置する。反応チャンバ３は、円筒の、縦軸線に沿って延在するチャンバ壁８を有し、下向きに、壁と結合された底部により閉鎖することができる（場合により存在する入口および出口を除く）。上向きに、反応チャンバ３は、好適には蓋または円筒頭部２９により閉鎖されており、蓋または円筒頭部２９は、ねじ結合部を介して壁８とねじ止め可能であり、ねじ結合部のうち、図面ではねじ止め用孔２３だけが略示されている。
【００５１】
さらに、反応チャンバ３の上部に、水出口９が設けられており、水出口を介して、水蒸気が、イオン液体４の再処理時、たとえば加熱要素１０によるイオン液体４の加熱により導出可能である。純媒体出口６および水出口９（下記参照）は、好適には蓋２９に形成されている。
【００５２】
さらに、交換用出口１１が、反応チャンバ３の下部に配置されており、交換用出口１１を介して、イオン液体４を反応チャンバ３に供給するとともに反応チャンバ３から導出することができる。本態様では、純媒体出口６は、たとえばイオン液体４が（加熱により）再処理されるとき、純媒体遮断弁２１により遮断可能である。さらに、水出口９も、たとえば分離段階中に含水の作動媒体２が乾燥されるとき、水遮断弁２２により遮断可能である。さらに、好適な本態様では、反応チャンバ３の下流側で、合体フィルタ１４が、純媒体出口６と流れ結合されており、合体フィルタ１４は、乾燥した作動媒体７に残った水分を微細分離するように構成されているかつ設けられている。その後で、純媒体２０は、後続のプロセスまたは貯蔵部に供給可能である。この場合、反応チャンバ３のデッドスペースは、極めて小さく、特に液面１８と蓋２９との間の安全間隔１９だけに縮小されている。したがって、反応チャンバ３内のデッドスペースは、たとえば粒状物の場合のデッドスペースよりも著しく小さい。ここに示された水分離器１は、特にコンパクトであり、気体の作動媒体からの水分離の連続的な実施を可能にする。
【００５３】
図２には、水分離器１と別体の再処理装置１６とを備える水分離システム１５が設けられており、この場合、水分離器１は、図１に示されたようにこれと同様に構成されていて、ここでも好適にはチャンバ壁８は、周囲の雰囲気に対して過圧に耐えるように設計されている。この場合、図１とは異なり、入口１２および出口１３が反応チャンバ３に設けられており、したがって、入口１２と出口１３とは、２つの交換用接続部１１を形成する。入口１２は、再処理されて再処理装置１６から供給されるイオン液体４の供給を可能にする。出口１３が水分離器１と再処理装置１６とを結合するので、イオン液体４は、ここではたとえばポンプ２４により、再処理装置１６における再処理へと供給可能である。この場合、反応チャンバ３の下流側にまたは出口１３に粒子フィルタ１７が設けられており、これにより、含水の作動媒体２により運ばれた粒子が、イオン液体４から分離可能である。再処理装置１６に加熱要素１０が設けられており、加熱要素１０によって、再処理用入口２５を介して導入可能なイオン液体４が加温可能であるので、水が蒸気の状態で放出され、水蒸気２８として、再処理装置１６の水出口９を介して導出可能である。乾燥したイオン液体は、その後、再処理用出口２６を介して導出され、再び戻し案内路２７と入口１２とを介して反応チャンバ３に供給される。これにより、図１と比べて、連続的な分離法および再生法が実施可能であるので、この水分離システム１５は、特に連続的なプロセスに適しており、その際、通常は、水分離の中断は行われない。
【００５４】
この場合、方法は、可能な限り以下のように行われる：含水の気体の作動媒体２が、下方から作動媒体入口５を介して反応チャンバ３に供給され、より小さな密度または保持される圧力の結果、反応チャンバ３内で上昇し、その際、その水分をイオン液体に放出する。これに続いて、乾燥した気体の作動媒体は、イオン液体４から上昇し、純媒体出口６を介して導出される。これに対してイオン液体４は、連続的にまたは間欠的に導出され、加温され、したがって水分が蒸気の状態で分離され、再生されたイオン液体は、再び反応チャンバ３に好適には冷却されて供給される。
【００５５】
本発明の第１の態様によれば、水は、天然ガスを含む作動媒体２から、上述のイオン液体のうちの１種のイオン液体を用いて分離され、その際、作動媒体からの水の分離は、＋６０℃〜＋１５０℃の範囲の反応チャンバ内の温度で、かつ２０ｂａｒ〜３３０ｂａｒの範囲の反応チャンバ３内の圧力で行われる。
【００５６】
本発明の第２の態様によれば、水は、含水の作動媒体２から、上述のイオン液体のうちの１種のイオン液体を用いて分離され、その際、作動媒体からの水の分離は、＋６０℃〜＋１６０℃の範囲の反応チャンバ３内の温度で、かつ１６ｂａｒ〜２５０ｂａｒの範囲の反応チャンバ内の圧力で行われる。
【００５７】
ここで提案される水分離器およびこれに対応する方法により、縮小された構成容量で、かつ過圧で、含水の作動媒体を場合により連続的に乾燥させることが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１  水分離器
２  含水の作動媒体
３  反応チャンバ
４  イオン液体
５  作動媒体入口
６  純媒体出口
７  乾燥した作動媒体
８  チャンバ壁
９  水出口
１０  加熱要素
１１  交換用接続部
１２  入口
１３  出口
１４  合体フィルタ
１５  水分離システム
１６  再処理装置
１７  粒子フィルタ
１８  液面
１９  安全間隔
２０  純媒体
２１  純媒体遮断弁
２２  水遮断弁
２３  ねじ結合用孔
２４  ポンプ
２５  再処理用入口
２６  再処理用出口
２７  戻し案内路
２８  水蒸気
２９  蓋（ねじ止め可能な円筒頭部）
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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