JP2015507731A - CO2 condensation method and system - Google Patents

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Abstract

本発明の一態様によれば、二酸化炭素（ＣＯ2）流からＣＯ2を凝縮する方法が提供される。その方法は（ｉ）ＣＯ2流を圧縮及び冷却して、第１の温度まで冷却される部分冷却ＣＯ2流を形成する工程を含む。その方法は（ｉｉ）部分冷却ＣＯ2流を磁気熱量冷却により第２の温度まで冷却して、冷却ＣＯ2流を形成する工程を含む。その方法は更に（ｉｉｉ）冷却ＣＯ2流のＣＯ2の少なくとも一部を凝縮して凝縮ＣＯ2流を形成する工程を含む。二酸化炭素（ＣＯ2）流からＣＯ2を凝縮するシステムも提供される。【選択図】図１According to one aspect of the invention, a method for condensing CO2 from a carbon dioxide (CO2) stream is provided. The method includes the step of (i) compressing and cooling the CO2 stream to form a partially cooled CO2 stream that is cooled to a first temperature. The method includes the step of (ii) cooling the partially cooled CO2 stream to a second temperature by magnetocaloric cooling to form a cooled CO2 stream. The method further includes (iii) condensing at least a portion of the CO2 of the cooled CO2 stream to form a condensed CO2 stream. A system for condensing CO2 from a carbon dioxide (CO2) stream is also provided. [Selection] Figure 1

Description

本開示は磁気熱量冷却を使用する二酸化炭素（ＣＯ2）凝縮の方法及びシステムに関する。より詳細には、本開示は磁気熱量冷却を使用する中間冷却圧縮及びポンプトレーンにおけるＣＯ2凝縮の方法及びシステムに関する。 The present disclosure relates to a method and system for carbon dioxide (CO 2 ) condensation using magnetocaloric cooling. More particularly, this disclosure relates to methods and systems for CO 2 condensation in intercooled compression and pump trains using magnetocaloric cooling.

炭素を含む燃料の燃焼に基づく発電プロセスは通常、副産物としてＣＯ2を生成する。気体混合物からのＣＯ2の捕捉若しくは分離を行いＣＯ2が周囲に放出されるのを防ぐ、及び／又はＣＯ2を発電プロセス若しくは他のプロセスで利用することが望ましい。更に、分離されたＣＯ2を液化／凝縮して分離されたＣＯ2の移動及び保管を容易にすることが望ましい。ＣＯ2の圧縮、液化及びポンプトレーンが、望ましい最終使用への適用のため、ＣＯ2を液化するのに使用されてもよい。しかし、ＣＯ2の凝縮／液化の方法はエネルギーが集中する可能性がある。 Power generation processes based on the combustion of fuels containing carbon typically produce CO 2 as a byproduct. It is desirable to capture or separate CO 2 from the gas mixture to prevent CO 2 from being released to the environment and / or to utilize CO 2 in power generation processes or other processes. Furthermore, it is desirable to facilitate the movement and storage of the separated CO 2 liquefaction / condensation to separate CO 2. CO 2 compression, liquefaction and pump trains may be used to liquefy CO 2 for desired end use applications. However, CO 2 condensation / liquefaction methods can be energy intensive.

よって、ＣＯ2を凝縮する効率的な方法及びシステムが必要となる。更に、中間冷却圧縮及びポンプトレーンにおけるＣＯ2の凝縮のための効率的な方法及びシステムが必要となる。 Thus, an efficient method and system for condensing CO 2 is needed. Further, there is a need for an efficient method and system for intercooling compression and CO 2 condensation in the pump train.

米国特許出願公開第２０１０／００７７７５２号明細書US Patent Application Publication No. 2010/0077752

本発明の一態様により、二酸化炭素（ＣＯ2）流からＣＯ2を凝縮する方法が提供される。その方法は（ｉ）ＣＯ2流を圧縮及び冷却して、第１の温度まで冷却される部分冷却ＣＯ2流を形成する工程を含む。その方法は（ｉｉ）部分冷却ＣＯ2流を磁気熱量冷却により第２の温度まで冷却して、冷却ＣＯ2流を形成する工程を含む。その方法は（ｉｉｉ）冷却ＣＯ2流のＣＯ2の少なくとも一部を第２の温度で凝縮して、凝縮ＣＯ2流を形成する工程を含む。 One aspect of the invention provides a method for condensing CO 2 from a carbon dioxide (CO 2 ) stream. The method includes the step of forming the (i) compressing and cooling the CO 2 stream, partially cooling CO 2 stream is cooled to a first temperature. The method includes (ii) cooling the partially cooled CO 2 stream to a second temperature by magnetocaloric cooling to form a cooled CO 2 stream. The method includes (iii) condensing at least a portion of the CO 2 of the cooled CO 2 stream at a second temperature to form a condensed CO 2 stream.

本発明の他の態様により、二酸化炭素（ＣＯ2）流からＣＯ2を凝縮する方法が提供される。その方法は（ｉ）第１の熱交換器を備える第１の冷却段でＣＯ2流を冷却し、第１の部分冷却ＣＯ2流を形成する工程を含む。その方法は（ｉｉ）第１の部分冷却ＣＯ2流を圧縮し、第１の圧縮ＣＯ2流を形成する工程を含む。その方法は更に（ｉｉｉ）第２の熱交換器を備える第２の冷却段で第１の圧縮ＣＯ2流を冷却し、第２の部分冷却ＣＯ2流を形成する工程を含む。その方法は更に（ｉｖ）第２の部分冷却ＣＯ2流を圧縮して第２の圧縮ＣＯ2流を形成する工程を含む。その方法は更に（ｖ）第３の熱交換器を備える第３の冷却段で第２の圧縮ＣＯ2流を第１の温度まで冷却し、部分冷却ＣＯ2流を形成する工程を含む。その方法は更に（ｖｉ）磁気熱量冷却により部分冷却ＣＯ2流を第２の温度まで冷却し、冷却ＣＯ2流を形成する工程を含む。その方法は更に（ｖｉｉ）冷却ＣＯ2流のＣＯ2の少なくとも一部を第２の温度で凝縮し、凝縮ＣＯ2流を形成する工程を含む。 According to another aspect of the invention, a method for condensing CO 2 from a carbon dioxide (CO 2 ) stream is provided. The method includes (i) cooling the CO 2 stream in a first cooling stage comprising a first heat exchanger to form a first partially cooled CO 2 stream. The method includes the step of forming the (ii) compressing the first partial cooling CO 2 stream, the first compression CO 2 stream. The method further includes (iii) cooling the first compressed CO 2 stream in a second cooling stage comprising a second heat exchanger to form a second partially cooled CO 2 stream. The method further includes the step of (iv) compressing the second partially cooled CO 2 stream to form a second compressed CO 2 stream. The method further includes (v) cooling the second compressed CO 2 stream to a first temperature in a third cooling stage comprising a third heat exchanger to form a partially cooled CO 2 stream. The method further includes (vi) cooling the partially cooled CO 2 stream to a second temperature by magnetocaloric cooling to form a cooled CO 2 stream. The method further includes (vii) condensing at least a portion of the CO 2 of the cooled CO 2 stream at a second temperature to form a condensed CO 2 stream.

本発明の更に他の態様により、二酸化炭素（ＣＯ2）流からＣＯ2を凝縮するシステムが提供される。そのシステムは（ｉ）ＣＯ2流を受け取るように構成された１つ又は複数の圧縮段を含む。そのシステムは更に（ｉｉ）１つ又は複数の圧縮段と流体連通する１つ又は複数の冷却段であって、１つ又は複数の圧縮段と１つ又は複数の冷却段の組み合わせはＣＯ2流を第１の温度まで圧縮及び冷却し、部分冷却ＣＯ2流を形成するよう構成される、冷却段を含む。そのシステムは更に（ｉｉｉ）部分冷却ＣＯ2流を受け取り、部分冷却ＣＯ2流を第２の温度まで冷却して冷却ＣＯ2流を形成するよう構成された磁気熱量冷却段を含む。そのシステムは更に（ｉｖ）冷却ＣＯ2流のＣＯ2の一部を第２の温度で凝縮し、それにより冷却及び圧縮されたＣＯ2流からＣＯ2を凝縮して凝縮ＣＯ2流を形成するよう構成された凝縮段を含む。 According to yet another aspect of the invention, a system for condensing CO 2 from a carbon dioxide (CO 2 ) stream is provided. The system includes (i) one or more compression stages configured to receive a CO 2 stream. The system further includes (ii) one or more cooling stages in fluid communication with the one or more compression stages, the combination of the one or more compression stages and the one or more cooling stages being a CO 2 stream. And a cooling stage configured to compress and cool to a first temperature to form a partially cooled CO 2 stream. The system further receives (iii) partial cooling CO 2 stream, including the configured magnetocaloric cooling stage to cool the partial cooling CO 2 stream to a second temperature to form a cooled CO 2 stream. The system condenses further the (iv) a portion of the CO 2 cooling CO 2 stream at a second temperature, whereby the CO 2 stream that is cooled and compressed to condense the CO 2 to form a condensed CO 2 stream A condensing stage configured as described above.

本発明の他の実施形態、態様、特徴及び利点は以下の詳細な説明、添付の図面及び追加の請求項より当業者に明らかになるであろう。   Other embodiments, aspects, features and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description, the accompanying drawings and the additional claims.

本発明のこれらの及び他の特徴、態様及び利点は、以下の詳細な説明が添付の図面を参照して読まれる場合により良く理解されるであろう。添付の図面において、同じ符号は同じ部分を表す。   These and other features, aspects and advantages of the present invention will be better understood when the following detailed description is read with reference to the accompanying drawings, in which: In the accompanying drawings, the same reference numerals denote the same parts.

本発明の一実施形態による、ＣＯ2流からＣＯ2を凝縮する方法のフローチャートである。 2 is a flowchart of a method for condensing CO 2 from a CO 2 stream, according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による、ＣＯ2流からＣＯ2を凝縮する方法のフローチャートである。 2 is a flowchart of a method for condensing CO 2 from a CO 2 stream, according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による、ＣＯ2流からＣＯ2を凝縮するシステムのブロック図である。1 is a block diagram of a system for condensing CO 2 from a CO 2 stream according to one embodiment of the present invention. FIG. 本発明の一実施形態による、ＣＯ2流からＣＯ2を凝縮するシステムのブロック図である。1 is a block diagram of a system for condensing CO 2 from a CO 2 stream according to one embodiment of the present invention. FIG. 本発明の一実施形態による、ＣＯ2流からＣＯ2を凝縮するシステムのブロック図である。1 is a block diagram of a system for condensing CO 2 from a CO 2 stream according to one embodiment of the present invention. FIG. 本発明の一実施形態による、ＣＯ2流からＣＯ2を凝縮するシステムのブロック図である。1 is a block diagram of a system for condensing CO 2 from a CO 2 stream according to one embodiment of the present invention. FIG. 本発明の一実施形態による、ＣＯ2流からＣＯ2を凝縮するシステムのブロック図である。1 is a block diagram of a system for condensing CO 2 from a CO 2 stream according to one embodiment of the present invention. FIG. 本発明の一実施形態による、ＣＯ2流からＣＯ2を凝縮するシステムのブロック図である。1 is a block diagram of a system for condensing CO 2 from a CO 2 stream according to one embodiment of the present invention. FIG. 本発明の一実施形態による、ＣＯ2流からＣＯ2を凝縮するシステムのブロック図である。1 is a block diagram of a system for condensing CO 2 from a CO 2 stream according to one embodiment of the present invention. FIG. ＣＯ2のための圧力対温度の図表である。Figure 2 is a pressure versus temperature chart for CO2.

以下に詳細に議論するように、本発明の実施形態はＣＯ2凝縮に適した方法及びシステムを含む。前に言及した通り、ＣＯ2を液化して送り出すことは高いエネルギー入力を必要とする。例えば、約６０バールの圧力が２０℃でＣＯ2を液化するのに必要となり得る。いくつかの実施形態では、中間の磁気冷却工程は有利にＣＯ2の温度を０℃未満に低下させ、全体のシステムの必要な労力を大幅に減らす。いくつかの実施形態では、磁気熱量冷却システムの性能の係数に応じて、約１０％から約１５％の全体の効率の改善が本明細書に記載された方法及びシステムを用いて可能となり得る。 As discussed in detail below, embodiments of the present invention include methods and systems suitable for CO 2 condensation. As previously mentioned, liquefying and delivering CO 2 requires a high energy input. For example, a pressure of about 60 bar may be required to liquefy CO 2 at 20 ° C. In some embodiments, the intermediate magnetic cooling step advantageously reduces the CO 2 temperature below 0 ° C., greatly reducing the required effort of the overall system. In some embodiments, depending on the performance factor of the magnetocaloric cooling system, an overall efficiency improvement of about 10% to about 15% may be possible using the methods and systems described herein.

近似の言語が、明細書及び請求項全体に使用されるものとして、関連する基本的な機能を変化させずに許容範囲内で変化可能な定量的表現を変更するために適用可能である。したがって、例えば「約」等の１つ又は複数の用語により修正される値は、特定される正確な値に制限されない。いくつかの事例では、近似の言語は値を計測するための計器の正確さに対応してもよい。   An approximate language, as used throughout the specification and claims, can be applied to change a quantitative expression that can be varied within an acceptable range without changing the associated basic functions. Thus, a value that is modified by one or more terms such as “about” is not limited to the exact value specified. In some cases, the approximate language may correspond to the accuracy of the instrument for measuring the value.

以下の明細書及び請求項において、単一の形式の「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈において明らかに単数の意味を指示しない限り、複数のものも含む。   In the following specification and claims, the single forms “a”, “an”, and “the” include the plural unless the context clearly indicates otherwise.

図１及び３に示すように、一実施形態では、ＣＯ2流から二酸化炭素を凝縮する方法１０が提供される。本明細書で使用される「ＣＯ2流」という用語は、天然ガス、バイオマス、ガソリン、ディーゼル燃料、石炭、油頁岩、燃料油、タールサンド及びそれらの組み合わせのような燃料の加工の結果排出されるＣＯ2と気体の混合流を指す。いくつかの実施形態では、ＣＯ2流はガスタービンから排出されるＣＯ2流を含む。特定の実施形態では、ＣＯ2流は石炭又は天然ガス燃焼による発電所から排出されるＣＯ2と気体の混合体を含む。 As shown in FIGS. 1 and 3, in one embodiment, a method 10 for condensing carbon dioxide from a CO 2 stream is provided. As used herein, the term “CO 2 stream” is emitted as a result of processing of fuels such as natural gas, biomass, gasoline, diesel fuel, coal, oil shale, fuel oil, tar sand and combinations thereof. Refers to a mixed flow of CO 2 and gas. In some embodiments, the CO 2 stream comprises a CO 2 stream that is exhausted from a gas turbine. In certain embodiments, the CO 2 stream comprises a mixture of CO 2 and gas that is discharged from a power plant with coal or natural gas combustion.

いくつかの実施形態では、ＣＯ2流は更に窒素、二酸化窒素、酸素又は水蒸気の１つ以上を含む。いくつかの実施形態では、ＣＯ2流は更に不純物又は汚染物質を含み、その例は、これに限らないが、窒素、二酸化窒素、硫黄酸化物、一酸化炭素、硫化水素、未燃焼炭化水素、粒子状物質、及びそれらの組み合わせを含む。特定の実施形態では、ＣＯ2流は実質的に不純物又は汚染物質が無い。特定の実施形態では、ＣＯ2流は本質的に二酸化炭素を含む。 In some embodiments, the CO 2 stream further comprises one or more of nitrogen, nitrogen dioxide, oxygen or water vapor. In some embodiments, the CO 2 stream further includes impurities or contaminants, examples of which include, but are not limited to, nitrogen, nitrogen dioxide, sulfur oxides, carbon monoxide, hydrogen sulfide, unburned hydrocarbons, Including particulate matter, and combinations thereof. In certain embodiments, the CO 2 stream is substantially free of impurities or contaminants. In certain embodiments, the CO 2 stream essentially comprises carbon dioxide.

いくつかの実施形態では、ＣＯ2流の不純物又は汚染物質の量は約５０モルパーセント未満である。いくつかの実施形態では、ＣＯ2流の不純物又は汚染物質の量は約２０モルパーセント未満である。いくつかの実施形態では、ＣＯ2流の不純物又は汚染物質の量は約１０モルパーセントから約２０モルパーセントの範囲内にある。いくつかの実施形態では、ＣＯ2流の不純物又は汚染物質の量は約５モルパーセント未満である。 In some embodiments, the amount of impurities or contaminants in the CO 2 stream is less than about 50 mole percent. In some embodiments, the amount of impurities or contaminants in the CO 2 stream is less than about 20 mole percent. In some embodiments, the amount of impurities or contaminants in the CO 2 stream is in the range of about 10 mole percent to about 20 mole percent. In some embodiments, the amount of impurities or contaminants in the CO 2 stream is less than about 5 mole percent.

図３に示すように、一実施形態では、その方法はＣＯ2流１０１を炭化水素加工、燃焼、気化、又は同様の発電所（不図示）から受け取ることを含む。図１及び３に示すように、工程１１において、方法１０はＣＯ2流１０１を圧縮及び冷却し、部分冷却ＣＯ2流２０１を形成することを含む。いくつかの実施形態では、ＣＯ2流１０１は１つ又は複数の圧縮段１２０を用いて圧縮されてもよい。いくつかの実施形態では、ＣＯ2流は１つ又は複数の冷却段１１０を用いて冷却されてもよい。 As shown in FIG. 3, in one embodiment, the method includes receiving a CO 2 stream 101 from a hydrocarbon processing, combustion, vaporization, or similar power plant (not shown). As shown in FIGS. 1 and 3, in step 11, the method 10 includes compressing and cooling the CO 2 stream 101 to form a partially cooled CO 2 stream 201. In some embodiments, the CO 2 stream 101 may be compressed using one or more compression stages 120. In some embodiments, the CO 2 stream may be cooled using one or more cooling stages 110.

いくつかの実施形態では、ＣＯ2流１０１は、図３の１２０で示すように、１つ又は複数の圧縮段を用いることにより望ましい圧力まで圧縮されてもよい。図３に示すように、いくつかの実施形態では、圧縮段１２０は例えば１２１及び１２２等の１つ又は複数の圧縮器を含んでもよい。尚、図３において、２つの圧縮器１２１及び１２２は例示的な実施形態のみとして示され、実際の圧縮器の数とそれらの個々の構成は望まれる最終結果に応じて変化してもよい。一実施形態では、ＣＯ2流１０１は磁気冷却及び圧縮工程１２及び１３のそれぞれに望ましい圧力及び温度まで圧縮されてもよい。いくつかの実施形態では、ＣＯ2流１０１は磁気冷却工程１２の前に約１０バールから約６０バールの範囲内の圧力まで圧縮されてもよい。特定の実施形態では、ＣＯ2流１０１は磁気冷却工程１２の前に約２０バールから約４０バールの範囲内の圧力まで圧縮されてもよい。 In some embodiments, the CO 2 stream 101 may be compressed to a desired pressure by using one or more compression stages, as shown at 120 in FIG. As shown in FIG. 3, in some embodiments, the compression stage 120 may include one or more compressors, such as 121 and 122, for example. Note that in FIG. 3, the two compressors 121 and 122 are shown as exemplary embodiments only, and the actual number of compressors and their individual configurations may vary depending on the desired end result. In one embodiment, the CO 2 stream 101 may be compressed to the desired pressure and temperature for the magnetic cooling and compression steps 12 and 13, respectively. In some embodiments, the CO 2 stream 101 may be compressed to a pressure in the range of about 10 bar to about 60 bar prior to the magnetic cooling step 12. In certain embodiments, the CO 2 stream 101 may be compressed to a pressure in the range of about 20 bar to about 40 bar prior to the magnetic cooling step 12.

いくつかの実施形態では、ＣＯ2流１０１は、図３の１１０で示されるように、１つ又は複数の冷却段を使用することにより望ましい温度まで冷却されてもよい。図３に示すように、いくつかの実施形態では、冷却段１１０は更に、１１１、１１２、１１３のような１つ又は複数の熱交換器を含んでもよい。尚、図３において、３つの熱交換器１１１、１１２、１１３は例示的な実施形態のみとして示され、実際の熱交換器の数とそれらの個々の構成は望まれる最終結果に応じて変化してもよい。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の熱交換器が冷却媒体を使用して冷却されてもよい。いくつかの実施形態では、図３の１１５で示されるように、１つ又は複数の熱交換器が冷却空気、冷却水又はその両方を使用して冷却されてもよい。いくつかの実施形態では、冷却段は更に圧力に影響せずに排ガス流１０１を冷却するための１つ又は複数の中間冷却器を含んでもよい。 In some embodiments, the CO 2 stream 101 may be cooled to a desired temperature by using one or more cooling stages, as shown at 110 in FIG. As shown in FIG. 3, in some embodiments, the cooling stage 110 may further include one or more heat exchangers such as 111, 112, 113. In FIG. 3, three heat exchangers 111, 112, 113 are shown as exemplary embodiments only, and the actual number of heat exchangers and their individual configurations will vary depending on the desired end result. May be. In some embodiments, one or more heat exchangers may be cooled using a cooling medium. In some embodiments, as shown at 115 in FIG. 3, one or more heat exchangers may be cooled using cooling air, cooling water, or both. In some embodiments, the cooling stage may further include one or more intercoolers for cooling the exhaust gas stream 101 without affecting the pressure.

尚、図３において冷却段１１０と圧縮段１２０の構成は例示的な実施形態のみとして示され、実際の構成は望まれる最終結果に応じて変化してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、方法は圧縮器１２１（不図示）のＣＯ2流を圧縮する前に熱交換器１１１においてＣＯ2流を冷却することを含んでもよい。 Note that the configuration of the cooling stage 110 and the compression stage 120 in FIG. 3 is shown as an exemplary embodiment only, and the actual configuration may vary depending on the desired final result. For example, in some embodiments, the method may include cooling the CO 2 stream in the heat exchanger 111 before compressing the CO 2 stream of the compressor 121 (not shown).

いくつかの実施形態では、図８に示すように、方法は更にＣＯ2流を１つ又は複数の膨張器１２３で膨張させることにより、ＣＯ2流１０１を第１の温度まで冷却することを含む。いくつかの実施形態では、方法はＣＯ2流１０１を約２０バールより大きい絶対圧力レベルから約２０バールの圧力レベルまで低下させ、それによりＣＯ2流１０１の温度を空気又は水冷却により達することができる値より低い値まで低下させる膨張工程を含む。いかなる理論にも制約されずに、膨張工程を使用することにより、磁気熱量冷却工程１２の全体の負荷が減少すると考えられ、その理由は部分冷却ＣＯ2流の磁気熱量工程への入り口温度は膨張工程が無い場合の入り口温度より低いためである。いくつかの実施形態では、膨張工程において抽出される仕事は更に磁気熱量冷却工程１２に使用されてもよい。 In some embodiments, as shown in FIG. 8, the method further includes cooling the CO 2 stream 101 to a first temperature by expanding the CO 2 stream with one or more expanders 123. . In some embodiments, the method reduces the CO 2 stream 101 from about 20 bar greater than the absolute pressure level to a pressure level of about 20 bar, it by the temperature of the CO 2 stream 101 reached by air or water cooled An expansion step is included that lowers to a value lower than possible. Without being bound by any theory, it is believed that the use of the expansion process reduces the overall load of the magnetocaloric cooling process 12 because the inlet temperature to the magnetocaloric process of the partially cooled CO 2 stream is expanded. It is because it is lower than the inlet temperature when there is no process. In some embodiments, the work extracted in the expansion process may be further used in the magnetocaloric cooling process 12.

一実施形態では、ＣＯ2流１０１は磁気冷却及び凝縮工程１２及び１３に望ましい温度及び圧力まで冷却されてもよい。図３に示すように、一実施形態において、方法はＣＯ2流１０１を圧縮及び冷却して部分冷却ＣＯ2流２０１を形成することを含む。図８に示すように、一実施形態において、方法は更にＣＯ2流を１つ又は複数の膨張器１２３で膨張させることによりＣＯ2流１０１を第１の温度まで冷却して、部分冷却ＣＯ2流２０１を形成することを含んでもよい。 In one embodiment, the CO 2 stream 101 may be cooled to the desired temperature and pressure for the magnetic cooling and condensing steps 12 and 13. As shown in FIG. 3, in one embodiment, the method includes compressing and cooling the CO 2 stream 101 to form a partially cooled CO 2 stream 201. As shown in FIG. 8, in one embodiment, the method further cools the CO 2 stream 101 to a first temperature by expanding the CO 2 stream with one or more expanders 123 to provide a partially cooled CO 2. Forming stream 201 may be included.

一実施形態において、方法は部分冷却ＣＯ2流２０１を第１の温度まで冷却することを含む。いくつかの実施形態において、部分冷却ＣＯ2流２０１は、磁気冷却工程１２の前に、約５℃から約３５℃までの範囲の温度まで冷却されてもよい。特定の実施形態において、部分冷却ＣＯ2流２０１は、磁気冷却工程１２の前に、約１０℃から約２５℃までの範囲の温度まで冷却されてもよい。 In one embodiment, the method includes cooling the partially cooled CO 2 stream 201 to a first temperature. In some embodiments, the partially cooled CO 2 stream 201 may be cooled to a temperature in the range of about 5 ° C. to about 35 ° C. prior to the magnetic cooling step 12. In certain embodiments, the partially cooled CO 2 stream 201 may be cooled to a temperature in the range of about 10 ° C. to about 25 ° C. prior to the magnetic cooling step 12.

追加の磁気冷却工程が無い場合、前に言及した通り、部分冷却ＣＯ2流２０１のＣＯ2は通常約２０℃から約２５℃の範囲の温度で液化される。凝縮温度は冷却水又は冷却空気であり得る冷却媒体の温度により決定される。図１０に示すように、約２０℃から約２５℃の範囲の凝縮温度で、約６０バールの絶対圧力がＣＯ2を液化するのに必要となる。対照的に、ＣＯ2流を約−２５℃から約０℃の範囲の温度まで冷却することにより、部分冷却ＣＯ2流２０１からＣＯ2を凝縮するための低い圧力が有利に使用されてもよい。 If additional magnetic cooling process is not, as mentioned previously, CO 2 partial cooling CO 2 stream 201 is usually liquefied at a temperature in the range of about 20 ° C. to about 25 ° C.. The condensation temperature is determined by the temperature of the cooling medium, which can be cooling water or cooling air. As shown in FIG. 10, at a condensation temperature in the range of about 20 ° C. to about 25 ° C., an absolute pressure of about 60 bar is required to liquefy CO 2 . In contrast, by cooling the CO 2 stream from about -25 ° C. to a temperature in the range of about 0 ° C., lower pressure for condensing CO 2 from partial cooling CO 2 stream 201 may be advantageously used .

一実施形態において、図１及び３に示すように、方法は更に、工程１２において、部分冷却ＣＯ2流２０１を磁気熱量冷却により第２の温度まで冷却し、冷却ＣＯ2流３０２を形成することを含む。一実施形態において、図３に示すように、方法は磁気熱量冷却工程２００を使用して部分冷却ＣＯ2流２０１を冷却することを含む。 In one embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, the method further includes cooling the partially cooled CO 2 stream 201 to a second temperature by magnetocaloric cooling to form a cooled CO 2 stream 302 in step 12. including. In one embodiment, as shown in FIG. 3, the method includes cooling the partially cooled CO 2 stream 201 using a magnetocaloric cooling process 200.

いくつかの実施形態において、磁気熱量冷却工程２００は熱交換器２１２と外部の磁気熱量冷却装置２１１を含む。いくつかの実施形態において、図３に示すように、磁気熱量冷却装置２１１は熱交換器２１２を冷却するよう構成される。   In some embodiments, the magnetocaloric cooling process 200 includes a heat exchanger 212 and an external magnetocaloric cooling device 211. In some embodiments, the magnetocaloric cooling device 211 is configured to cool the heat exchanger 212, as shown in FIG.

一実施形態において、磁気熱量冷却装置２１１は低温及び高温の熱交換器と、永久磁石アセンブリ又は誘導コイル磁石アセンブリと、磁気熱量材料の再生器と熱伝導流体サイクルとを含む。一実施形態において、熱伝導流体は流体ポンプ（不図示）により再生器及び熱交換器を通して送り出される。   In one embodiment, the magnetocaloric cooling device 211 includes a low and high temperature heat exchanger, a permanent magnet assembly or induction coil magnet assembly, a magnetocaloric material regenerator and a heat transfer fluid cycle. In one embodiment, the heat transfer fluid is pumped through the regenerator and heat exchanger by a fluid pump (not shown).

一実施形態において、磁気熱量冷却装置は活性の磁気再生サイクル（ＡＭＲ）で動作し、反転の熱伝導流を有する磁気熱量再生器の連続した磁化及び消磁により熱伝導流体に冷却能を提供する。いくつかの実施形態において、磁気熱量再生器の連続する磁化及び消磁は、再生器が磁気システムの穴を通過する回転の設定により提供され得る。いくつかの他の実施形態において、磁気熱量再生器の連続する磁化及び消磁は往復する線形装置により提供され得る。例示的な磁気アセンブリ及び磁気熱量冷却装置は２００９年２月２５日付で出願された米国特許出願第１２／３９２，１１５号に記載され、本明細書の教示と直接矛盾しない限り、如何なる及び全ての目的のために参照により本明細書に援用される。   In one embodiment, the magnetocaloric cooler operates in an active magnetic regeneration cycle (AMR) and provides cooling capability to the heat transfer fluid by the continuous magnetization and demagnetization of a magnetocaloric regenerator with a reversing heat conduction flow. In some embodiments, continuous magnetization and demagnetization of the magnetocaloric regenerator can be provided by setting the rotation of the regenerator through the holes in the magnetic system. In some other embodiments, the continuous magnetization and demagnetization of the magnetocaloric regenerator can be provided by a reciprocating linear device. Exemplary magnetic assemblies and magnetocaloric cooling devices are described in US patent application Ser. No. 12 / 392,115 filed on Feb. 25, 2009, and any and all are not directly contradictory to the teachings herein. Incorporated herein by reference for purposes.

いくつかの実施形態において、高温の熱交換器の熱は周囲環境に伝達されてもよい。いくつかの他の実施形態において、高温の熱交換器の熱は、以下に詳しく説明するように、液体ＣＯ2の送出の後、凝縮され液化されたＣＯ2の戻り流に伝達されてもよい。 In some embodiments, the heat of the hot heat exchanger may be transferred to the surrounding environment. In some other embodiments, the heat of the hot heat exchanger may be transferred to a condensed and liquefied CO 2 return stream after delivery of liquid CO 2 , as will be described in detail below. .

前に言及した通り、磁気熱量冷却段は更に熱交換器２１２を含み、磁気熱量冷却装置２１１が熱交換器２１２を冷却するよう構成される。一実施形態において、熱交換器２１２は１つ又は複数の冷却段１１０と１つ又は複数の圧縮段１２０と流体連通する。一実施形態において、熱交換器２１２は凝縮及び冷却工程１１の後に発生した部分冷却ＣＯ2流２０１と流体連通する。 As previously mentioned, the magnetocaloric cooling stage further includes a heat exchanger 212, and the magnetocaloric cooling device 211 is configured to cool the heat exchanger 212. In one embodiment, the heat exchanger 212 is in fluid communication with one or more cooling stages 110 and one or more compression stages 120. In one embodiment, the heat exchanger 212 is in fluid communication with the partially cooled CO 2 stream 201 generated after the condensation and cooling step 11.

いくつかの実施形態において、磁気熱量冷却装置２１１は部分冷却ＣＯ2流２０１が第２の温度まで冷却されるよう熱交換器２１２を冷却するように構成される。一実施形態において、第２の温度は約０℃から約−２５℃の範囲にある。一実施形態において、第２の温度は約５℃から約−２０℃の範囲にある。前に言及した通り、磁気熱量冷却段の部分冷却ＣＯ2流を冷却する工程１３の結果、冷却ＣＯ2流が形成される。 In some embodiments, the magnetocaloric cooler 211 is configured to cool the heat exchanger 212 such that the partially cooled CO 2 stream 201 is cooled to a second temperature. In one embodiment, the second temperature is in the range of about 0 ° C to about -25 ° C. In one embodiment, the second temperature is in the range of about 5 ° C to about -20 ° C. As previously mentioned, step 13 of cooling the partially cooled CO 2 stream of the magnetocaloric cooling stage results in the formation of a cooled CO 2 stream.

いくつかの実施形態において、磁気熱量冷却装置２１１は部分冷却ＣＯ2流２０１が第２の温度まで冷却されるよう熱交換器２１２を冷却するよう構成され、その結果ＣＯ2が冷却ＣＯ2流から凝縮する。いくつかの実施形態において、前に言及した通り、方法はＣＯ2流１０１を約２０バールから約４０バールの範囲の圧力まで圧縮することを含む。図１０に示すように、４０バールの圧力レベルで、ＣＯ2は５℃の温度で凝縮する。更に、図１０に示す通り、２０バールの圧力レベルで、ＣＯ2は−２０℃の温度で凝縮する。 In some embodiments, the magnetocaloric cooler 211 is configured to cool the heat exchanger 212 such that the partially cooled CO 2 stream 201 is cooled to a second temperature, so that CO 2 is removed from the cooled CO 2 stream. Condensate. In some embodiments, as previously mentioned, the method includes compressing the CO 2 stream 101 to a pressure in the range of about 20 bar to about 40 bar. As shown in FIG. 10, at a pressure level of 40 bar, CO 2 condenses at a temperature of 5 ° C. Furthermore, as shown in FIG. 10, at a pressure level of 20 bar, CO 2 condenses at a temperature of −20 ° C.

一実施形態において、方法は更に、工程１３において、第２の温度で冷却ＣＯ2流のＣＯ2の少なくとも一部を凝縮し、それにより冷却したＣＯ2流からＣＯ2を凝縮し凝縮ＣＯ2流３０２を形成することを含む。一実施形態において、方法は約２０バールから約６０バールの範囲の圧力で、冷却ＣＯ2流のＣＯ2の少なくとも一部を凝縮することを含む。一実施形態において、方法は約２０バールから約４０バールの範囲の圧力で、冷却ＣＯ2流のＣＯ2の少なくとも一部を凝縮することを含む。したがって、いくつかの実施形態において、本発明の方法は有利に低圧でＣＯ2の凝縮を可能にする。 In one embodiment, the method further includes the step 13, at least a portion of the CO 2 in the second temperature at a cooling CO 2 stream condenses, thereby condensing CO 2 from CO 2 stream cooled condensed CO 2 stream Forming 302. In one embodiment, the method includes condensing at least a portion of the CO 2 of the cooled CO 2 stream at a pressure in the range of about 20 bar to about 60 bar. In one embodiment, the method includes condensing at least a portion of the CO 2 of the cooled CO 2 stream at a pressure in the range of about 20 bar to about 40 bar. Thus, in some embodiments, the method of the present invention advantageously allows CO 2 condensation at low pressure.

いくつかの実施形態において、方法は部分冷却ＣＯ2流を冷却して冷却ＣＯ2流を形成する工程１２と、冷却ＣＯ2流からＣＯ2を凝縮する工程１３を同時に行うことを含む。いくつかの他の実施形態において、方法は部分冷却ＣＯ2流を冷却して冷却ＣＯ2流を形成する工程１２と、冷却ＣＯ2流からＣＯ2を凝縮する工程１３を順に行うことを含む。 In some embodiments, the method includes performing a step 12 for forming a cooling CO 2 stream by cooling the partial cooling CO 2 stream, the step 13 to condense the CO 2 from the cooling CO 2 stream at the same time. In some other embodiments, the method includes performing a step 12 for forming a cooling CO 2 stream by cooling the partial cooling CO 2 stream, the step 13 to condense the CO 2 from the cooling CO 2 stream in order.

図３に示すように、いくつかの実施形態において、熱交換器２１２で部分冷却ＣＯ2流２０１から冷却ＣＯ2流が生成されてもよい。そのような実施形態では、図３に示すように、冷却ＣＯ2流からのＣＯ2の一部は発熱体自体において凝縮し、凝縮ＣＯ2流３０２を形成する。 As shown in FIG. 3, in some embodiments, a heat exchanger 212 may generate a cooled CO 2 stream from a partially cooled CO 2 stream 201. In such an embodiment, as shown in FIG. 3, a portion of the CO 2 from the cooled CO 2 stream condenses in the heating element itself to form a condensed CO 2 stream 302.

いくつかの他の実施形態において、図４に示すように、熱交換器２１２において冷却ＣＯ2流３０１が部分冷却ＣＯ2流２０１から生成される。方法は更に、図４に示すように、冷却ＣＯ2流３０１を凝縮器２１３へ移動させることを含む。そのような実施形態では、図４に示すように、冷却ＣＯ2流３０１からのＣＯ2の一部は凝縮器２１３内で凝縮し、凝縮したＣＯ2流３０２を形成する。 In some other embodiments, a cooled CO 2 stream 301 is generated from a partially cooled CO 2 stream 201 in a heat exchanger 212 as shown in FIG. The method further includes moving the cooled CO 2 stream 301 to the condenser 213 as shown in FIG. In such an embodiment, as shown in FIG. 4, a portion of the CO 2 from the cooled CO 2 stream 301 condenses in the condenser 213 to form a condensed CO 2 stream 302.

いくつかの実施形態において、方法はＣＯ2流１０１のＣＯ2の少なくとも約９５重量パーセントを凝縮させ、凝縮ＣＯ2流３０２を形成することを含む。いくつかの実施形態において、方法はＣＯ2流１０１のＣＯ2の少なくとも約９０重量パーセントを凝縮させ、凝縮ＣＯ2流３０２を形成することを含む。いくつかの実施形態において、方法はＣＯ2流１０１のＣＯ2の５０重量パーセントから約９０重量パーセントを凝縮させ、凝縮ＣＯ2流３０２を形成することを含む。いくつかの実施形態において、方法はＣＯ2流１０１のＣＯ2の少なくとも約９９重量パーセントを凝縮させ、凝縮ＣＯ2流３０２を形成することを含む。 In some embodiments, the method includes condensing at least about 95 weight percent of CO 2 in CO 2 stream 101 to form condensed CO 2 stream 302. In some embodiments, the method includes condensing at least about 90 weight percent of the CO 2 of the CO 2 stream 101 to form a condensed CO 2 stream 302. In some embodiments, the method includes condensing from 50 weight percent to about 90 weight percent of CO 2 in the CO 2 stream 101 to form a condensed CO 2 stream 302. In some embodiments, the method includes condensing at least about 99 weight percent of the CO 2 of the CO 2 stream 101 to form a condensed CO 2 stream 302.

いくつかの実施形態において、前に言及した通り、ＣＯ2流１０１は更に二酸化炭素に加えて１つ又は複数の要素を含む。いくつかの実施形態において、方法は更に、磁気熱量冷却（工程１２）及びＣＯ2凝縮（工程１３）の工程の後に希薄流（点線の矢印２０２で示される）を生成することを選択的に含む。「希薄流」２０２という用語は、ＣＯ2の含有量がＣＯ2流１０１のＣＯ2の含有量より低い流れを指す。いくつかの実施形態において、前に言及した通り、ＣＯ2流のほとんど全てのＣＯ2は工程１３で凝縮される。そのような実施形態では、希薄なＣＯ2流は実質的にＣＯ2を含まない。いくつかの他の実施形態において、前に言及した通り、ＣＯ2流の一部は工程１３において凝縮しなくてもよく、希薄流は凝縮されないＣＯ2と気体の混合物を含んでもよい。 In some embodiments, as previously mentioned, the CO 2 stream 101 further includes one or more elements in addition to carbon dioxide. In some embodiments, the method further optionally includes generating a lean stream (indicated by dotted arrow 202) after the steps of magnetocaloric cooling (step 12) and CO 2 condensation (step 13). . The term "lean stream" 202, the content of CO 2 refers to the lower stream than the content of CO 2 in the CO 2 stream 101. In some embodiments, almost all of the CO 2 in the CO 2 stream is condensed in step 13, as previously mentioned. In such embodiments, the lean CO 2 stream is substantially free of CO 2 . In some other embodiments, as previously mentioned, a portion of the CO 2 stream may not condense in step 13 and the lean stream may comprise a mixture of CO 2 and gas that is not condensed.

いくつかの実施形態において、希薄流２０２は工程１３で凝縮できない１つ又は複数の凝縮不可能な要素を含んでもよい。いくつかの実施形態において、希薄流２０２は１つ又は複数の液体要素を含んでもよい。そのような実施形態において、希薄流は更に気液分離器と流体連通するように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、希薄流２０２は窒素、酸素又は二酸化硫黄の１つ以上を含んでもよい。   In some embodiments, the lean stream 202 may include one or more non-condensable elements that cannot be condensed in step 13. In some embodiments, the lean stream 202 may include one or more liquid elements. In such embodiments, the lean stream may be further configured to be in fluid communication with the gas-liquid separator. In some embodiments, the lean stream 202 may include one or more of nitrogen, oxygen, or sulfur dioxide.

いくつかの実施形態において、方法は更に工程１１の前にＣＯ2流１０１を除湿することを含んでもよい。いくつかの実施形態において、方法は工程１１の後及び工程１２の前に部分冷却ＣＯ2流２０１を除湿することを含んでもよい。いくつかの実施形態において、システム１００は更にＣＯ2流１０１と流れが連通する（不図示）ように構成された除湿器を含んでもよい。 In some embodiments, the method may further include dehumidifying the CO 2 stream 101 prior to step 11. In some embodiments, the method may include dehumidifying the partially cooled CO 2 stream 201 after step 11 and before step 12. In some embodiments, the system 100 may further include a dehumidifier configured to be in flow communication with the CO 2 stream 101 (not shown).

いくつかの実施形態において、方法は更に凝縮したＣＯ2流３０２を、ＣＯ2流を冷却するのに使用される１つ又は複数の冷却段へ循環させることを含む。図５に示されるように、方法は更に凝縮したＣＯ2流を、循環ループ３０３を経由して熱交換器１１３に循環させることを含む。そのような実施形態において、方法は更に、磁気熱量冷却工程１２の前に部分冷却ＣＯ2流２０１を更に冷却するために、凝縮ＣＯ2流が循環して戻る回復工程を含む。いくつかの実施形態において、回復工程は磁気熱量工程の効率を高めることができる。 In some embodiments, the method further includes circulating the condensed CO 2 stream 302 to one or more cooling stages used to cool the CO 2 stream. As shown in FIG. 5, the method further includes circulating the condensed CO 2 stream to the heat exchanger 113 via the circulation loop 303. In such embodiments, the method further includes a recovery step in which the condensed CO 2 stream is circulated back to further cool the partially cooled CO 2 stream 201 prior to the magnetocaloric cooling step 12. In some embodiments, the recovery process can increase the efficiency of the magnetocaloric process.

いくつかの実施形態において、凝縮ＣＯ2流の熱交換器１１３への回復は部分冷却ＣＯ2流２０１をＣＯ2の凝縮に必要な温度より下まで冷却することになり得る。いくつかの実施形態において、図５に示すように、方法は更に部分冷却ＣＯ2流２０１のＣＯ2を凝縮し、回復した凝縮ＣＯ2流５０１を形成することを含んでもよい。 In some embodiments, the recovery of the condensed CO 2 stream to the heat exchanger 113 may cool the partially cooled CO 2 stream 201 below the temperature required for CO 2 condensation. In some embodiments, as shown in FIG. 5, the method may further include condensing the CO 2 of the partially cooled CO 2 stream 201 to form a recovered condensed CO 2 stream 501.

いくつかの実施形態において、図３に示すように、方法は更にポンプ３００を使用して凝縮ＣＯ2流３０２の圧力を増加することを含む。回復工程を含む実施形態において、図５に示すように、方法は更にポンプ３００を用いて回復した凝縮ＣＯ2流５０１の圧力を増加させることを含んでもよい。いくつかの実施形態において、方法は凝縮ＣＯ2流３０２又は回復した凝縮ＣＯ2流５０２の圧力をＣＯ2の分離又は最終使用に望ましい圧力まで増加することを含む。いくつかの実施形態において、方法は凝縮ＣＯ2流３０２又は回復した凝縮ＣＯ2流５０２の圧力を約１５０バールから約１８０バールの範囲の圧力まで増加することを含む。 In some embodiments, as shown in FIG. 3, the method further includes increasing the pressure of the condensed CO 2 stream 302 using a pump 300. In an embodiment that includes a recovery step, as shown in FIG. 5, the method may further include increasing the pressure of the recovered condensed CO 2 stream 501 using a pump 300. In some embodiments, the method includes increasing the pressure of the condensed CO 2 stream 302 or the recovered condensed CO 2 stream 502 to a pressure desired for CO 2 separation or end use. In some embodiments, the method includes increasing the pressure of the condensed CO 2 stream 302 or the recovered condensed CO 2 stream 502 to a pressure in the range of about 150 bar to about 180 bar.

いくつかの実施形態において、方法は更に、送り出し工程の後、圧縮ＣＯ2流４０１を生成することを含む。いくつかの実施形態において、方法は更に、送り出し工程の後、超臨界ＣＯ2流４０１を生成することを含む。いくつかの実施形態において、前に言及した通り、圧縮ＣＯ2流４０１は改良された油回収、ＣＯ2の保管又はＣＯ2の分離のために使用されてもよい。 In some embodiments, the method further includes generating a compressed CO 2 stream 401 after the delivery step. In some embodiments, the method further includes generating a supercritical CO 2 stream 401 after the delivery step. In some embodiments, as previously mentioned, the compressed CO 2 stream 401 may be used for improved oil recovery, CO 2 storage or CO 2 separation.

いくつかの実施形態において、図３から９に示されるように、二酸化炭素（ＣＯ2）流１０１からＣＯ2を凝縮するためのシステム１００が提供される。一実施形態において、システム１００はＣＯ2流１０１を受け取るよう構成された１つ又は複数の圧縮段１２０を含む。システム１００は更に１つ又は複数の圧縮段１２０と流体連通する１つ又は複数の冷却段１１０を含む。一実施形態において、１つ又は複数の圧縮段１２０と１つ又は複数の冷却段１１０の組み合わせは、ＣＯ2流１０１を第１の温度まで圧縮及び冷却して部分冷却ＣＯ2流２０１を形成するよう構成される。 In some embodiments, a system 100 for condensing CO 2 from a carbon dioxide (CO 2 ) stream 101 is provided, as shown in FIGS. In one embodiment, the system 100 includes one or more compression stages 120 configured to receive the CO 2 stream 101. System 100 further includes one or more cooling stages 110 that are in fluid communication with one or more compression stages 120. In one embodiment, the combination of one or more compression stages 120 and one or more cooling stages 110 compresses and cools the CO 2 stream 101 to a first temperature to form a partially cooled CO 2 stream 201. It is configured as follows.

一実施形態において、システム１００は更に部分冷却ＣＯ2流２０１を受け取り、部分冷却ＣＯ2流２０１を第２の温度まで冷却して冷却ＣＯ2流３０１を形成するように構成された磁気熱量冷却段２００を含む。前に言及した通り、磁気熱量冷却段２００は更に熱交換器２１２を含み、磁気熱量冷却装置２１１が熱交換器２１２を冷却するよう構成される。一実施形態において、熱交換器２１２は１つ又は複数の冷却段１１０及び１つ又は複数の圧縮段１２０と流体連通する。 In one embodiment, the system 100 further receives partial cooling CO 2 stream 201, partial cooling CO constructed magnetocaloric cooling stage so as to form a second flow 201 and the second cooling CO 2 stream 301 is cooled to a temperature 200. As previously mentioned, the magnetocaloric cooling stage 200 further includes a heat exchanger 212, and the magnetocaloric cooling device 211 is configured to cool the heat exchanger 212. In one embodiment, the heat exchanger 212 is in fluid communication with one or more cooling stages 110 and one or more compression stages 120.

前に言及した通り、いくつかの実施形態において、熱交換器２１２は部分冷却ＣＯ2流２０１のＣＯ2の一部を凝縮し凝縮ＣＯ2流３０２を形成するよう構成される。いくつかの他の実施形態において、システム１００は更に冷却ＣＯ2流３０１のＣＯ2の一部を第２の温度で凝縮し、それにより冷却ＣＯ2流３０１からＣＯ2を凝縮して凝縮ＣＯ2流３０２を形成するように構成される凝縮段２１３を含む。 As previously mentioned, in some embodiments, the heat exchanger 212 is configured to condense a portion of the CO 2 of the partially cooled CO 2 stream 201 to form a condensed CO 2 stream 302. In some other embodiments, the system 100 further condensing a portion of the CO 2 cooling CO 2 stream 301 at a second temperature, condensed CO 2 thereby to condense the CO 2 from the cooling CO 2 stream 301 Condensation stage 213 configured to form stream 302 is included.

いくつかの実施形態において、システム１００は更に凝縮ＣＯ2流３０２を受け取り凝縮ＣＯ2流３０２の圧力を増加するよう構成されたポンプ３００を含む。いくつかの実施形態において、システムは更に凝縮ＣＯ2流３０２の一部を１つ又は複数の冷却段１１０へ循環させるよう構成された循環ループ３０３を含む。 In some embodiments, the system 100 includes a pump 300 configured further to increase the pressure of the receiving condensed CO 2 stream 302 of condensed CO 2 stream 302. In some embodiments, the system further includes a circulation loop 303 configured to circulate a portion of the condensed CO 2 stream 302 to one or more cooling stages 110.

上述のことに留意して、本発明のいくつかの例示的な実施形態によるＣＯ2流からＣＯ2を凝縮するシステム及び方法が、本明細書に更に記載される。図２及び３を参照して、一実施形態において、ＣＯ2流１０１から二酸化炭素を凝縮する方法２０が提供される。一実施形態では、方法は工程２１において、第１の熱交換器１１１を含む第１の冷却段においてＣＯ2流１０１を冷却して第１の部分冷却ＣＯ2流１０２を形成することを含む。一実施形態では、方法は工程２２において、第１の圧縮器１２１で第１の部分冷却ＣＯ2流１０２を圧縮して第１の圧縮ＣＯ2流１０３を形成することを含む。一実施形態では、方法は工程２３において、第２の熱交換器１１２を含む第２の冷却段で第１の圧縮ＣＯ2流１０３を冷却し第２の部分冷却ＣＯ2流１０４を形成することを含む。一実施形態において、方法は工程２４において、第２の圧縮器１２２で第２の部分冷却ＣＯ2流１０４を圧縮して第２の圧縮ＣＯ2流１０５を形成することを含む。一実施形態において、方法は工程２５において、第３の熱交換器１１３を備える第３の冷却段で第２の圧縮ＣＯ2流１０５を第１の温度まで冷却して部分冷却ＣＯ2流２０１を形成することを含む。 With the above in mind, systems and methods for condensing CO 2 from a CO 2 stream according to some exemplary embodiments of the present invention are further described herein. With reference to FIGS. 2 and 3, in one embodiment, a method 20 for condensing carbon dioxide from a CO 2 stream 101 is provided. In one embodiment, the method includes, in step 21, cooling the CO 2 stream 101 in a first cooling stage that includes the first heat exchanger 111 to form a first partially cooled CO 2 stream 102. In one embodiment, the method includes, at step 22, compressing the first partially cooled CO 2 stream 102 with a first compressor 121 to form a first compressed CO 2 stream 103. In one embodiment, the method cools the first compressed CO 2 stream 103 in a second cooling stage that includes the second heat exchanger 112 to form a second partially cooled CO 2 stream 104 at step 23. including. In one embodiment, the method includes, at step 24, compressing the second partially cooled CO 2 stream 104 with a second compressor 122 to form a second compressed CO 2 stream 105. In one embodiment, the method in step 25 cools the second compressed CO 2 stream 105 to a first temperature in a third cooling stage comprising a third heat exchanger 113 to produce a partially cooled CO 2 stream 201. Forming.

一実施形態では、方法２０は工程２６において、磁気熱量冷却段２００を使用する磁気熱量冷却により部分冷却ＣＯ2流２０１を第２の温度まで冷却し冷却ＣＯ2流（不図示）を形成することを含む。いくつかの実施形態において、磁気熱量冷却段２００は熱交換器２１２と外部の磁気熱量冷却装置２１１を含む。いくつかの実施形態では、図３に示すように、磁気熱量冷却装置２１１は熱交換器２１２を冷却するよう構成される。 In one embodiment, the method 20 in step 26 cools the partially cooled CO 2 stream 201 to a second temperature by magnetocaloric cooling using the magnetocaloric cooling stage 200 to form a cooled CO 2 stream (not shown). including. In some embodiments, the magnetocaloric cooling stage 200 includes a heat exchanger 212 and an external magnetocaloric cooling device 211. In some embodiments, the magnetocaloric cooling device 211 is configured to cool the heat exchanger 212, as shown in FIG.

一実施形態では、方法は工程２７において、冷却ＣＯ2流のＣＯ2の少なくとも一部を第２の温度で凝縮し、それにより冷却ＣＯ2流からＣＯ2を凝縮して凝縮ＣＯ2流３０２を形成することを含む。いくつかの実施形態において、前に言及した通り、冷却ＣＯ2流が熱交換器２１２内の部分冷却ＣＯ2流２０１から生成される。そのような実施形態において、図３に示すように、冷却ＣＯ2流からのＣＯ2の一部が発熱体自体の内部で凝縮し、凝縮ＣＯ2流３０２を形成する。 In one embodiment, the method in step 27, at least a portion of the CO 2 cooling CO 2 stream condensed at a second temperature, the condensed CO 2 stream 302 thereby to condense the CO 2 from the cooling CO 2 stream Forming. In some embodiments, as previously mentioned, a cooled CO 2 stream is generated from the partially cooled CO 2 stream 201 in the heat exchanger 212. In such an embodiment, as shown in FIG. 3, a portion of the CO 2 from the cooled CO 2 stream condenses inside the heating element itself to form a condensed CO 2 stream 302.

いくつかの実施形態において、図３に示すように、方法は更にポンプ３００を使用して凝縮ＣＯ2流３０２の圧力を増加させることを含む。いくつかの実施形態において、方法は更にポンプ工程の後に圧縮ＣＯ2流４０１を生成することを含む。いくつかの実施形態において、前に言及した通り、圧縮ＣＯ2流４０１は改良された油回収、ＣＯ2の保管又はＣＯ2の分離のために使用されてもよい。 In some embodiments, as shown in FIG. 3, the method further includes increasing the pressure of the condensed CO 2 stream 302 using a pump 300. In some embodiments, the method further includes generating a compressed CO 2 stream 401 after the pumping process. In some embodiments, as previously mentioned, the compressed CO 2 stream 401 may be used for improved oil recovery, CO 2 storage or CO 2 separation.

図４を参照して、一実施形態において、ＣＯ2流１０１からＣＯ2を凝縮する方法及びシステムが提供される。この方法及びシステムは図３に示したシステム及び方法と同様であるが、更にこの方法は図４に示すような冷却ＣＯ2流３０１を凝縮器２１３に移動させることを含むことが加えられている。そのような実施形態では、図４に示すように、冷却ＣＯ2流３０１からのＣＯ2の一部が凝縮器２１３内で凝縮し、凝縮ＣＯ2流３０２を形成する。 With reference to FIG. 4, in one embodiment, a method and system for condensing CO 2 from a CO 2 stream 101 is provided. This method and system is similar to the system and method shown in FIG. 3, with the addition that the method further includes moving a cooled CO 2 stream 301 as shown in FIG. . In such an embodiment, as shown in FIG. 4, a portion of the CO 2 from the cooled CO 2 stream 301 condenses in the condenser 213 to form a condensed CO 2 stream 302.

図５を参照すると、一実施形態において、ＣＯ2流１０１からＣＯ2を凝縮する方法及びシステムが提供される。この方法及びシステムは図３に示したシステム及び方法と同様であるが、更にこの方法は凝縮ＣＯ2流３０２の一部を、循環ループ３０３を経由して第３の熱交換器１１３へ循環させることを含むことが加えられている。いくつかの実施形態において、前に言及した通り、凝縮ＣＯ2流の熱交換器１１３への回復は、第２の圧縮ＣＯ2流１０５をＣＯ2の凝縮に必要な温度より下に冷却することになり得る。いくつかの実施形態において、図５に示すように、方法は更に第２の圧縮ＣＯ2流１０５のＣＯ2を凝縮し、回復した凝縮ＣＯ2流５０１を形成することを含んでよい。 Referring to FIG. 5, in one embodiment, a method and system for condensing CO 2 from a CO 2 stream 101 is provided. This method and system is similar to the system and method shown in FIG. 3, but this method also circulates a portion of the condensed CO 2 stream 302 to the third heat exchanger 113 via the circulation loop 303. To include that. In some embodiments, as previously mentioned, the recovery of the condensed CO 2 stream to the heat exchanger 113 may cool the second compressed CO 2 stream 105 below the temperature required for CO 2 condensation. Can be. In some embodiments, as shown in FIG. 5, the method may further comprise condensing the CO 2 of the second compressed CO 2 stream 105 to form a recovered condensed CO 2 stream 501.

図６を参照し、一実施形態において、ＣＯ2流１０１からＣＯ2を凝縮する方法及びシステムが提供される。この方法及びシステムは図４に示したシステム及び方法と同様であるが、更にこの方法は凝縮ＣＯ2流の一部を、循環ループ３０３を経由して第３の熱交換器１１３へ循環させることを含むことが加えられている。いくつかの実施形態において、前に言及した通り、凝縮ＣＯ2の熱交換器１１３への回復は第２の圧縮ＣＯ2流１０５をＣＯ2の凝縮に必要な温度より下に冷却することになり得る。いくつかの実施形態において、図６に示すように、方法は更に第２の圧縮ＣＯ2流１０５のＣＯ2を凝縮し、回復した凝縮ＣＯ2流５０１を形成することを含む。 With reference to FIG. 6, in one embodiment, a method and system for condensing CO 2 from a CO 2 stream 101 is provided. This method and system is similar to the system and method shown in FIG. 4, but this method also circulates a portion of the condensed CO 2 stream to the third heat exchanger 113 via the circulation loop 303. Has been added. In some embodiments, as previously mentioned, recovery of the condensed CO 2 to the heat exchanger 113 will cool the second compressed CO 2 stream 105 below the temperature required for CO 2 condensation. obtain. In some embodiments, as shown in FIG. 6, the method further includes condensing the CO 2 of the second compressed CO 2 stream 105 to form a recovered condensed CO 2 stream 501.

図７を参照し、一実施形態において、ＣＯ2流１０１からＣＯ2を凝縮するための方法及びシステムが提供される。この方法及びシステムは図３に示されたシステム及び方法と同様であるが、更にこの方法は圧縮ＣＯ2流４０１の一部を、循環ループ４０３を経由して第３の熱交換器１１３へ循環させることを含むことが加えられている。いくつかの実施形態において、前に言及した通り、圧縮ＣＯ2流４０１の第３の熱交換器１１３への回復は第２の圧縮ＣＯ2流１０５をＣＯ2の凝縮に必要な温度より下に冷却することになり得る。いくつかの実施形態において、図７に示すように、方法は更に第２の圧縮ＣＯ2流１０５のＣＯ2を凝縮して回復した凝縮ＣＯ2流５０１を形成することを含んでもよい。 Referring to FIG. 7, in one embodiment, a method and system for condensing CO 2 from a CO 2 stream 101 is provided. This method and system is similar to the system and method shown in FIG. 3, but this method further circulates a portion of the compressed CO 2 stream 401 to the third heat exchanger 113 via the circulation loop 403. Including adding. In some embodiments, as previously mentioned, the recovery of the compressed CO 2 stream 401 to the third heat exchanger 113 causes the second compressed CO 2 stream 105 to fall below the temperature required for CO 2 condensation. It can be cooled. In some embodiments, as shown in FIG. 7, the method may further include condensing the CO 2 of the second compressed CO 2 stream 105 to form a recovered condensed CO 2 stream 501.

図８を参照し、一実施形態において、ＣＯ2流１０１からＣＯ2を凝縮する方法及びシステムが図示される。この方法及びシステムは図３に示されたシステム及び方法と同様であるが、更にこの方法は第３の熱交換器１１３で第３の部分冷却ＣＯ2流１０６を形成することを含むことが加えられている。図８に示すように、方法は更に、磁気熱量冷却工程の前に、１つ又は複数の膨張器１２３で第３の部分冷却ＣＯ2流１０６を膨張させることにより第３の部分冷却ＣＯ2流１０６を第１の温度まで冷却し、部分冷却ＣＯ2流２０１を形成することを含む。 Referring to FIG. 8, in one embodiment, a method and system for condensing CO 2 from a CO 2 stream 101 is illustrated. The method and system are similar to the system and method shown in FIG. 3, but the method further includes forming a third partially cooled CO 2 stream 106 in the third heat exchanger 113. It has been. As shown in FIG. 8, the method further magnetic before heat cooling step, one or more expander by 123 by inflating the third partial cooling CO 2 stream 106 third partial cooling CO 2 stream Cooling 106 to a first temperature and forming a partially cooled CO 2 stream 201.

図９を参照すると、一実施形態において、ＣＯ2流１０１からＣＯ2を凝縮する方法及びシステムが図示される。この方法及びシステムは図８に示されたシステム及び方法と同様であるが、第３の冷却段は第４の熱交換器１１４を含み、方法は更に圧縮ＣＯ2流４０１の一部を、循環ループ４０３を経由して第４の熱交換器１１４へ循環させることを含むことが加えられている。方法は更に膨張工程の後に第４の部分冷却ＣＯ2流１０７を形成することと、第４の部分冷却ＣＯ2流１０７を第４の熱交換器１１４へ移動させることを含む。いくつかの実施形態において、前に言及した通り、圧縮ＣＯ2流４０１の第４の熱交換器１１４への回復は第４の部分冷却ＣＯ2流１０７をＣＯ2の凝縮に必要な温度より下に冷却することになり得る。いくつかの実施形態において、図９に示すように、方法は更に第４の部分冷却ＣＯ2流１０７を凝縮して回復した凝縮ＣＯ2流５０１を形成することを含んでもよい。 Referring to FIG. 9, in one embodiment, a method and system for condensing CO 2 from a CO 2 stream 101 is illustrated. This method and system is similar to the system and method shown in FIG. 8, but the third cooling stage includes a fourth heat exchanger 114, which further circulates a portion of the compressed CO 2 stream 401. It has been added that includes circulating to the fourth heat exchanger 114 via the loop 403. The method further includes forming a fourth partially cooled CO 2 stream 107 after the expansion step and moving the fourth partially cooled CO 2 stream 107 to the fourth heat exchanger 114. In some embodiments, as previously mentioned, the recovery of the compressed CO 2 stream 401 to the fourth heat exchanger 114 causes the fourth partially cooled CO 2 stream 107 to be below the temperature required for CO 2 condensation. It can be cooled down. In some embodiments, as shown in FIG. 9, the method may further comprise condensing the fourth partially cooled CO 2 stream 107 to form a recovered condensed CO 2 stream 501.

前に言及した通り、有利なことに本発明のいくつかの実施形態は、超臨界ＣＯ2を低温まで冷却し、その後、例えば蒸気圧縮のような従来の冷却方法を通して利用可能な圧力より低い圧力で凝縮を行うことを可能にする。いかなる理論にも制約されず、超臨界ＣＯ2の圧縮は液体ＣＯ2を送り出すことより非効率であり得ると考えられている。よって、いくつかの実施形態において、方法は非効率なＣＯ2圧縮工程の罰則を減少する。いくつかの実施形態において、方法は、圧縮及び送り出しシステムの効率を改良することにより、ＣＯ2の液化及び送り出しの全体の罰則を減少させることができる。いくつかの実施形態において、磁気熱量冷却段は罰則を１０％以上減少させることができる。いくつかの実施形態において、磁気熱量冷却段は罰則を２０％以上減少させることができる。いくつかの実施形態において、本明細書に記載するように、１つ又は複数の方法の実施形態を使用することにより、全体の設備の効率を改良することができる。 As previously mentioned, some embodiments of the present invention advantageously cool supercritical CO 2 to a low temperature and then a pressure lower than that available through conventional cooling methods such as vapor compression. Makes it possible to condense. Without being bound by any theory, it is believed that compression of supercritical CO 2 can be less efficient than delivering liquid CO 2 . Thus, in some embodiments, the method reduces penalties for inefficient CO 2 compression processes. In some embodiments, the method can reduce the overall penalties for CO 2 liquefaction and delivery by improving the efficiency of the compression and delivery system. In some embodiments, the magnetocaloric cooling stage can reduce penalties by 10% or more. In some embodiments, the magnetocaloric cooling stage can reduce penalties by 20% or more. In some embodiments, the overall facility efficiency can be improved by using one or more method embodiments, as described herein.

更に、有利なことに本発明のいくつかの実施形態はＣＯ2圧縮及び液化システムの操作性の範囲を改良できる。従来のＣＯ2圧縮及び液化システムにおいては、冷却空気又は冷却水の周囲温度は操作性の範囲を制限し得る。超臨界ＣＯ2はＣＯ2の臨界温度である約３２℃より高い温度で液化し得ない。よって、周囲温度が３０℃より高い場合、ＣＯ2の液化は更なる外部冷却が無いと困難であり得る。有利なことにいくつかの実施形態において、磁気冷却工程はＣＯ2を未臨界範囲まで冷却することを可能にし、それにより如何なる周囲条件の下でも圧縮及び液化システムを操作可能にできる。 Furthermore, advantageously, some embodiments of the present invention can improve the range of operability of the CO 2 compression and liquefaction system. In conventional CO 2 compression and liquefaction systems, the ambient temperature of cooling air or cooling water can limit the range of operability. Supercritical CO 2 cannot liquefy at temperatures above about 32 ° C., the critical temperature of CO 2 . Thus, when the ambient temperature is higher than 30 ° C., CO 2 liquefaction can be difficult without further external cooling. Advantageously, in some embodiments, the magnetic cooling step allows the CO 2 to be cooled to a subcritical range, thereby enabling the compression and liquefaction system to operate under any ambient conditions.

この明細書が使用する例は、最良の形態を含む本発明を開示するため、また任意の当業者が、任意の装置又はシステムの製造及び使用と任意の包含された方法の実行を含む本発明を実施できるようにするためのものである。本発明の特許可能な範囲は請求項により規定され、当業者に発生する他の例を含んでもよい。そのような他の例は、それらの例が請求項の文字通りの言語と異ならない構造的要素を有するか、又はそれらの例が請求項の文字通りの言語と実体の無い相違点を有する同等の構造的要素を有する場合、請求項の範囲内であることが意図される。   The examples used in this specification are intended to disclose the invention, including the best mode, and to enable any person skilled in the art to make and use any apparatus or system and perform any contained methods. It is for making it possible to implement. The patentable scope of the invention is defined by the claims, and may include other examples that occur to those skilled in the art. Such other examples may have structural elements that do not differ from the literal language of the claims, or equivalent structures that have insubstantial differences from the literal language of the claims. If there is a technical element, it is intended to be within the scope of the claims.

１０１ ＣＯ2流／排ガス流
１０２ 第１の部分冷却ＣＯ2流
１０３ 第１の圧縮ＣＯ2流
１０４ 第２の部分冷却ＣＯ2流
１０５ 第２の圧縮ＣＯ2流
１０６ 第３の部分冷却ＣＯ2流
１０７ 第４の部分冷却ＣＯ2流
１１０ 冷却段
１１１ 第１の熱交換器
１１２ 第２の熱交換器
１１３ 第３の熱交換器
１１４ 第４の熱交換器
１２０ 圧縮段
１２１、１２２ 圧縮機
１２３ 膨張器
２０１ 部分冷却ＣＯ2流
２０２ 希薄流
２１１ 磁気熱量冷却装置
２１２ 熱交換器
２１３ 凝縮器
３００ ポンプ
３０１ 冷却ＣＯ2流
３０２ 冷却ＣＯ2流／凝縮ＣＯ2流
３０３、４０３ 循環ループ
４０１ 圧縮ＣＯ2流／超臨界ＣＯ2流
５０１、５０２ 回復した凝縮ＣＯ2流 101 CO 2 stream / exhaust gas stream 102 First partially cooled CO 2 stream 103 First compressed CO 2 stream 104 Second partially cooled CO 2 stream 105 Second compressed CO 2 stream 106 Third partially cooled CO 2 stream 107 Fourth partial cooling CO 2 stream 110 Cooling stage 111 First heat exchanger 112 Second heat exchanger 113 Third heat exchanger 114 Fourth heat exchanger 120 Compression stage 121, 122 Compressor 123 Expansion Unit 201 Partially cooled CO 2 stream 202 Lean stream 211 Magnetic calorie cooler 212 Heat exchanger 213 Condenser 300 Pump 301 Cooled CO 2 stream 302 Cooled CO 2 stream / Condensed CO 2 stream 303, 403 Circulation loop 401 Compressed CO 2 stream / Supercritical CO 2 stream 501, 502 Recovered condensed CO 2 stream

Claims (20)

二酸化炭素（ＣＯ2）流からＣＯ2を凝縮する方法であって、
（ｉ）前記ＣＯ2流を圧縮及び冷却して、第１の温度まで冷却される部分冷却ＣＯ2流を形成する工程と、
（ｉｉ）前記部分冷却ＣＯ2流を磁気熱量冷却により第２の温度まで冷却して、冷却ＣＯ2流を形成する工程と、
（ｉｉｉ）前記冷却ＣＯ2流のＣＯ2の少なくとも一部を凝縮して、凝縮ＣＯ2流を形成する工程とを含む、方法。 A method for condensing CO 2 from a carbon dioxide (CO 2 ) stream comprising:
(I) compressing and cooling the CO 2 stream, and forming a partial cooling CO 2 stream is cooled to a first temperature,
(Ii) cooling the partially cooled CO 2 stream to a second temperature by magnetocaloric cooling to form a cooled CO 2 stream;
And condensing at least a portion of CO 2 (iii) the cooling CO 2 stream, and forming a condensed CO 2 stream, the method. 工程（ｉｉｉ）は前記冷却ＣＯ2流のＣＯ2の少なくとも一部を約２０バールから約６０バールの範囲の圧力で凝縮する工程を含む、請求項１記載の方法。 The method of claim 1, wherein step (iii) comprises condensing at least a portion of the CO 2 of the cooled CO 2 stream at a pressure in the range of about 20 bar to about 60 bar. 工程（ｉｉｉ）は前記冷却ＣＯ2流のＣＯ2の少なくとも一部を約２０バールから約４０バールの範囲の圧力で凝縮する工程を含む、請求項１記載の方法。 The method of claim 1, wherein step (iii) comprises condensing at least a portion of the CO 2 of the cooled CO 2 stream at a pressure in the range of about 20 bar to about 40 bar. 前記第１の温度は約５℃から約３５℃の範囲にある、請求項１記載の方法。 The method of claim 1, wherein the first temperature is in the range of about 5 ° C to about 35 ° C. 前記第２の温度は約０℃から約−２５℃の範囲にある、請求項１記載の方法。 The method of claim 1, wherein the second temperature is in the range of about 0 ° C to about -25 ° C. 工程（ｉ）は前記ＣＯ2流を１つ又は複数の熱交換器を備える１つ又は複数の冷却段を使用して冷却する工程を含む、請求項１記載の方法。 The method of claim 1, wherein step (i) comprises cooling the CO 2 stream using one or more cooling stages comprising one or more heat exchangers. 前記凝縮ＣＯ2流の一部を、前記ＣＯ2流を冷却するのに使用される１つ又は複数の冷却段へ循環させる工程を更に含む、請求項１記載の方法。 The method of claim 1, further comprising circulating a portion of the condensed CO 2 stream to one or more cooling stages used to cool the CO 2 stream. 工程（ｉ）は１つ又は複数の膨張器で前記ＣＯ2流を膨張させることにより、前記ＣＯ2流を前記第１の温度まで冷却する工程を含む、請求項１記載の方法。 The method of claim 1, wherein step (i) comprises cooling the CO 2 stream to the first temperature by expanding the CO 2 stream with one or more expanders. 工程（ｉｉ）はロータリー式磁気熱量冷却装置を使用して前記部分冷却ＣＯ2流を冷却する工程を含む、請求項１記載の方法。 Step (ii) comprises a step of cooling the partially cooled CO 2 stream using a rotary magnetocaloric cooling device, the process of claim 1. ポンプを使用して前記凝縮ＣＯ2流の圧力を増加させ、圧縮ＣＯ2流を形成する工程を更に含む、請求項１記載の方法。 The method of claim 1, further comprising increasing the pressure of the condensed CO 2 stream using a pump to form a compressed CO 2 stream. 二酸化炭素（ＣＯ2）流からＣＯ2を凝縮する方法であって、
（ｉ）第１の熱交換器を備える第１の冷却段で前記ＣＯ2流を冷却し、第１の部分冷却ＣＯ2流を形成する工程と、
（ｉｉ）前記第１の部分冷却ＣＯ2流を圧縮し、第１の圧縮ＣＯ2流を形成する工程と、
（ｉｉｉ）第２の熱交換器を備える第２の冷却段で前記第１の圧縮ＣＯ2流を冷却し、第２の部分冷却ＣＯ2流を形成する工程と、
（ｉｖ）前記第２の部分冷却ＣＯ2流を圧縮して第２の圧縮ＣＯ2流を形成する工程と、
（ｖ）第３の熱交換器を備える第３の冷却段で前記第２の圧縮ＣＯ2流を第１の温度まで冷却し、部分冷却ＣＯ2流を形成する工程と、
（ｖｉ）磁気熱量冷却により前記部分冷却ＣＯ2流を第２の温度まで冷却し、冷却ＣＯ2流を形成する工程と、
（ｖｉｉ）前記冷却ＣＯ2流のＣＯ2の少なくとも一部を前記第２の温度で凝縮し、それにより前記冷却ＣＯ2流からＣＯ2を凝縮して凝縮ＣＯ2流を形成する工程とを含む、方法。 A method for condensing CO 2 from a carbon dioxide (CO 2 ) stream comprising:
(I) cooling the CO 2 stream in a first cooling stage comprising a first heat exchanger to form a first partially cooled CO 2 stream;
(Ii) compressing the first partial cooling CO 2 stream, a step of forming a first compressed CO 2 stream,
(Iii) cooling the first compressed CO 2 stream in a second cooling stage comprising a second heat exchanger to form a second partially cooled CO 2 stream;
(Iv) forming a second compression CO 2 stream and compressing the second partial cooling CO 2 stream,
(V) cooling the second compressed CO 2 stream to a first temperature in a third cooling stage comprising a third heat exchanger to form a partially cooled CO 2 stream;
(Vi) cooling the partially cooled CO 2 stream to a second temperature by magnetocaloric cooling to form a cooled CO 2 stream;
(Vii) condensing at least a portion of the CO 2 of the cooling CO 2 stream in the second temperature, thereby and forming the the cooling CO 2 stream to condense the CO 2 condensation CO 2 stream ,Method. 前記凝縮ＣＯ2流の一部を、前記第３の熱交換器へ循環させる工程を含む、請求項１１記載の方法。 The method of claim 11, comprising circulating a portion of the condensed CO 2 stream to the third heat exchanger. 前記第３の冷却段は膨張器を備え、工程（ｖ）は前記膨張器で前記第２の圧縮ＣＯ2流を膨張させることにより前記ＣＯ2流を第１の温度まで冷却する工程を更に含む、請求項１１記載の方法。 The third cooling stage includes an expander, and step (v) further includes cooling the CO 2 stream to a first temperature by expanding the second compressed CO 2 stream with the expander. The method according to claim 11. 前記第３の冷却段は第４の熱交換器を備え、前記方法は前記凝縮ＣＯ2流の一部を前記第４の熱交換器へ循環させる工程を更に含む、請求項１３記載の方法。 The method of claim 13, wherein the third cooling stage comprises a fourth heat exchanger, and the method further comprises circulating a portion of the condensed CO 2 stream to the fourth heat exchanger. 二酸化炭素（ＣＯ2）流からＣＯ2を凝縮するシステムであって、
（ｉ）前記ＣＯ2流を受け取るように構成された１つ又は複数の圧縮段と、
（ｉｉ）前記１つ又は複数の圧縮段と流体連通する１つ又は複数の冷却段であって、前記１つ又は複数の圧縮段と前記１つ又は複数の冷却段の組み合わせは前記ＣＯ2流を第１の温度まで圧縮及び冷却し、部分冷却ＣＯ2流を形成するよう構成される、冷却段と、
（ｉｉｉ）前記部分冷却ＣＯ2流を受け取り、前記部分冷却ＣＯ2流を第２の温度まで冷却して冷却ＣＯ2流を形成するよう構成された磁気熱量冷却段と、
（ｉｖ）前記冷却ＣＯ2流のＣＯ2の一部を前記第２の温度で凝縮し、それにより前記冷却ＣＯ2流からＣＯ2を凝縮して凝縮ＣＯ2流を形成するよう構成された凝縮段とを備える、システム。 A system for condensing CO 2 from a carbon dioxide (CO 2 ) stream,
(I) one or more compression stages configured to receive the CO 2 stream;
(Ii) one or more cooling stages in fluid communication with the one or more compression stages, wherein the combination of the one or more compression stages and the one or more cooling stages comprises the CO 2 flow A cooling stage configured to compress and cool the to a first temperature to form a partially cooled CO 2 stream;
(Iii) receive the partially cooled CO 2 stream, the magnetocaloric cooling stage that is configured to form a cooled CO 2 stream and cooling the partially cooled CO 2 stream to a second temperature,
(Iv) the part of the cooling CO 2 stream of CO 2 was condensed in the second temperature, condensation thereby configured to form a condensed CO 2 stream to condense the CO 2 from the cooled CO 2 stream A system comprising steps. 前記磁気熱量冷却段は磁気熱量冷却装置及び熱交換器を備え、
前記熱交換器は前記１つ又は複数の冷却段及び前記１つ又は複数の圧縮段と流体連通する、請求項１５記載のシステム。 The magnetocaloric cooling stage includes a magnetocaloric cooling device and a heat exchanger,
The system of claim 15, wherein the heat exchanger is in fluid communication with the one or more cooling stages and the one or more compression stages. 前記凝縮ＣＯ2流を受け取り、前記凝縮ＣＯ2流の圧力を増加させるよう構成されたポンプを更に備える、請求項１５記載のシステム。 Receiving said condensed CO 2 stream, further comprising a pump configured to increase the pressure of the condensed CO 2 stream, according to claim 15, wherein the system. 前記１つ又は複数の冷却段は膨張器を更に備える、請求項１５記載のシステム。 The system of claim 15, wherein the one or more cooling stages further comprises an expander. 前記１つ又は複数の冷却段は空気、水、又はそれらの組み合わせを使用して前記ＣＯ2流を冷却するよう構成された１つ又は複数の熱交換器を備える、請求項１５記載のシステム。 The system of claim 15, wherein the one or more cooling stages comprises one or more heat exchangers configured to cool the CO 2 stream using air, water, or a combination thereof. 前記凝縮ＣＯ2流の一部を前記１つ又は複数の冷却段へ循環させるよう構成された循環ループを更に備える、請求項１５記載のシステム。 The system of claim 15, further comprising a circulation loop configured to circulate a portion of the condensed CO 2 stream to the one or more cooling stages.
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