JP2022161050A - Carbon dioxide separation recovery device, and operation method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、二酸化炭素分離回収装置、及びその運転方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to carbon dioxide capture devices and methods of operating the same.
特許文献1は、二酸化炭素分離膜を具備した二酸化炭素分離器と、複数の吸着器を有するPSA方式の二酸化炭素吸着装置を組み合わせた二酸化炭素分離回収装置を開示している。
この二酸化炭素分離回収装置は、二酸化炭素濃度が3~75%の二酸化炭素含有ガスを二酸化炭素分離器に導入し、分離膜の透過側に二酸化炭素濃度が80%以上の第一回収ガスを生じさせるとともに、分離膜を透過せずに二酸化炭素分離器から排出される二酸化炭素含有ガスの二酸化炭素濃度を3~15%まで低減する。 This carbon dioxide separation and recovery apparatus introduces a carbon dioxide-containing gas with a carbon dioxide concentration of 3 to 75% into a carbon dioxide separator, and produces a first recovery gas with a carbon dioxide concentration of 80% or more on the permeate side of the separation membrane. At the same time, the carbon dioxide concentration of the carbon dioxide-containing gas discharged from the carbon dioxide separator without permeating the separation membrane is reduced to 3 to 15%.
ついで、この二酸化炭素濃度が3~15%の二酸化炭素含有ガスを二酸化炭素吸着装置の吸着工程の吸着器に導入し、吸着工程の吸着器の吸着材に吸着された後に再生工程で吸着材から脱離する二酸化炭素濃度が80%以上の第二回収ガスを生じさせるとともに、吸着工程の吸着器の吸着材に吸着されずに吸着器から排出される二酸化炭素濃度が2%以下の排気ガスを生じさせるものである。 Next, the carbon dioxide-containing gas having a carbon dioxide concentration of 3 to 15% is introduced into the adsorber of the adsorption step of the carbon dioxide adsorption device, and after being adsorbed by the adsorbent of the adsorber of the adsorption step, the gas is removed from the adsorbent in the regeneration step. A second recovery gas having a desorbed carbon dioxide concentration of 80% or more is generated, and an exhaust gas having a carbon dioxide concentration of 2% or less discharged from the adsorber without being adsorbed by the adsorbent of the adsorber in the adsorption step. It is what causes it.
本開示は、長時間に渡って安定して高い純度の二酸化炭素を回収できる二酸化炭素分離回収装置を提供する。 The present disclosure provides a carbon dioxide separation and recovery apparatus capable of stably recovering high-purity carbon dioxide over a long period of time.
本開示における二酸化炭素分離回収装置は、二酸化炭素含有ガス供給流路と、二酸化炭素分離器と、減圧ポンプと、第一回収ガス流路と、複数の吸着器と、排気ガス流路と、回収ポンプと、第二回収ガス流路と、複数の開閉弁と、制御器と、を備えている。 The carbon dioxide separation and recovery apparatus according to the present disclosure includes a carbon dioxide-containing gas supply channel, a carbon dioxide separator, a decompression pump, a first recovery gas channel, a plurality of adsorbers, an exhaust gas channel, and a recovery A pump, a second recovery gas flow path, a plurality of on-off valves, and a controller are provided.
二酸化炭素含有ガス供給流路は、少なくとも二酸化炭素を含む二酸化炭素含有ガスが通流するように構成された流路である。 The carbon dioxide-containing gas supply channel is a channel configured to allow a carbon dioxide-containing gas containing at least carbon dioxide to flow.
二酸化炭素分離器は、二酸化炭素含有ガス供給流路の途中に介在する第一空間と、二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を選択的に透過させて分離するように構成された分離膜と、分離膜により第一空間と区画された第二空間と、を有する。 The carbon dioxide separator comprises a first space interposed in the middle of the carbon dioxide-containing gas supply channel, a separation membrane configured to selectively permeate and separate carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing gas, It has a first space and a second space separated by a separation membrane.
減圧ポンプは、第二空間を減圧し、分離膜を透過して第一空間から第二空間に移動した二酸化炭素からなる第一回収ガスを回収するように構成されている。 The decompression pump is configured to reduce the pressure in the second space and recover the first recovery gas composed of carbon dioxide that has permeated the separation membrane and moved from the first space to the second space.
第一回収ガス流路は、第二空間と減圧ポンプとを接続する流路であって、減圧ポンプが作動したときに、第二空間が減圧されて、第一回収ガスが流路に流入して減圧ポンプに回収されるように、第二空間と減圧ポンプの吸込口とを連通させる流路である。 The first collected gas flow path is a flow path that connects the second space and the decompression pump, and when the decompression pump operates, the second space is decompressed and the first collected gas flows into the flow path. It is a channel that communicates the second space with the suction port of the decompression pump so that the decompression pump can recover the decompression pump.
複数の吸着器は、分離膜を透過せずに第一空間から二酸化炭素含有ガス供給流路に排出された二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を吸着するように、吸着材が充填され、二酸化炭素分離器よりも下流側の二酸化炭素含有ガス供給流路に第一流路切替弁を介して接続されている。 The plurality of adsorbers are filled with an adsorbent so as to adsorb carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing gas discharged from the first space to the carbon dioxide-containing gas supply channel without permeating the separation membrane, and the carbon dioxide is It is connected to the carbon dioxide-containing gas supply channel on the downstream side of the carbon separator via the first channel switching valve.
排気ガス流路は、吸着器に供給された二酸化炭素含有ガスのうちで吸着器に吸着されなかったガスを外部に排気できるように、複数の吸着器の下流側に第二流路切替弁を介して接続されている。 The exhaust gas flow path has a second flow switching valve on the downstream side of the plurality of adsorbers so that the carbon dioxide-containing gas supplied to the adsorber that has not been adsorbed by the adsorber can be exhausted to the outside. connected through
回収ポンプは、吸着器を減圧し、吸着材から脱離した二酸化炭素からなる第二回収ガスを回収するように構成されている。 The recovery pump is configured to depressurize the adsorber and recover a second recovery gas consisting of carbon dioxide desorbed from the adsorbent.
第二回収ガス流路は、複数の吸着器と回収ポンプとを接続する流路であって、回収ポンプが作動して吸着器が減圧されるときに、第二回収ガスが流路に流入して回収ポンプに回収されるように、複数の吸着器における二酸化炭素含有ガスの流入口の近傍と回収ポンプの吸込口とを連通させている。 The second recovery gas channel is a channel that connects the plurality of adsorbers and the recovery pump, and the second recovery gas flows into the channel when the recovery pump operates and the adsorber is decompressed. The vicinity of the inflow port of the carbon dioxide-containing gas in the plurality of adsorbers and the suction port of the recovery pump are communicated so that the carbon dioxide-containing gas is recovered by the recovery pump as soon as possible.
複数の開閉弁は、第二回収ガス流路における複数の吸着器に対応して分岐した複数の分岐流路を個別に開閉する弁であって、対応する吸着器に二酸化炭素含有ガスが供給されるときは閉状態で、対応する吸着器が減圧されて吸着材から二酸化炭素が脱離するときは開状態である。 The plurality of on-off valves are valves that individually open and close a plurality of branched flow paths branched corresponding to the plurality of adsorbers in the second recovered gas flow path, and the carbon dioxide-containing gas is supplied to the corresponding adsorbers. , and open when the corresponding adsorber is depressurized to desorb carbon dioxide from the adsorbent.
制御器は、二酸化炭素分離器から第一回収ガスを回収し吸着器から第二回収ガスを回収するように、減圧ポンプと回収ポンプを制御するように構成されている。 A controller is configured to control the vacuum pump and the recovery pump to recover a first recovered gas from the carbon dioxide separator and a second recovered gas from the adsorber.
また、制御器は、少なくとも1つの吸着器に、第一空間から二酸化炭素含有ガス供給流路に排出された二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を吸着材に吸着させる吸着工程を行わせ、少なくとも1つの吸着器が吸着工程を行っている間に、残りの少なくとも1つの吸着器に吸着材から二酸化炭素を脱離させる再生工程を行わせ、それぞれの吸着器が吸着工程と再生工程とを交互に繰り返すように、第一流路切替弁と第二流路切替弁と開閉弁を制御するように構成されている。 Further, the controller causes the at least one adsorber to perform an adsorption step of causing the adsorbent to adsorb carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing gas discharged from the first space to the carbon dioxide-containing gas supply channel, While one adsorber is performing an adsorption step, at least one remaining adsorber is subjected to a regeneration step to desorb carbon dioxide from the adsorbent, each adsorber alternating between adsorption steps and regeneration steps. , the first channel switching valve, the second channel switching valve, and the on-off valve are controlled.
また、制御器は、回収ポンプの運転時間の積算値をカウントし、積算値に応じて吸着工程の間に吸着器に供給される二酸化炭素含有ガス供給量が所定の範囲内になるように、減圧ポンプの能力と、吸着工程を継続する時間の少なくとも一方を制御するように構成されている。 In addition, the controller counts the integrated value of the operation time of the recovery pump, and according to the integrated value, the amount of carbon dioxide-containing gas supplied to the adsorber during the adsorption step is within a predetermined range. It is configured to control at least one of the capacity of the vacuum pump and the duration of the adsorption step.
本開示における二酸化炭素分離回収装置は、長時間の運転により分離膜が劣化した場合であっても、吸着器に供給される二酸化炭素含有ガス量を所定の範囲内にできるので、例えば、分離膜が、運転時間が長くなるほど、分離膜を透過する不純物量が増加する特性を有していても、吸着器の再生工程で回収される第二回収ガスの二酸化炭素濃度を低下させることなく運転できる。 The carbon dioxide separation and capture device in the present disclosure can keep the amount of carbon dioxide-containing gas supplied to the adsorber within a predetermined range even when the separation membrane deteriorates due to long-term operation. However, even if the amount of impurities permeating the separation membrane increases as the operation time increases, the operation can be performed without reducing the carbon dioxide concentration of the second recovery gas recovered in the regeneration process of the adsorber. .
そのため、長時間に渡って安定して高い純度の二酸化炭素を回収できる二酸化炭素分離回収装置を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a carbon dioxide separation and recovery apparatus capable of stably recovering carbon dioxide of high purity over a long period of time.
(本開示の基礎になった知見等)
発明者らが本開示に想到するに至った当時、二酸化炭素分離膜を具備した二酸化炭素分離器と、複数の吸着器を有するPSA方式の二酸化炭素吸着装置を組み合わせた二酸化炭素分離回収装置があった。
(Knowledge, etc. on which this disclosure is based)
At the time when the inventors came up with the present disclosure, there was a carbon dioxide separation and recovery apparatus that combined a carbon dioxide separator equipped with a carbon dioxide separation membrane and a PSA type carbon dioxide adsorption apparatus having a plurality of adsorbers. rice field.
この二酸化炭素分離回収装置は、二酸化炭素濃度が3~75%の二酸化炭素含有ガスを二酸化炭素分離器に導入し、分離膜の透過側に二酸化炭素濃度が80%以上の第一回収ガスを生じさせるとともに、分離膜を透過せずに二酸化炭素分離器から排出される二酸化炭素含有ガスの二酸化炭素濃度を3~15%まで低減する。 This carbon dioxide separation and recovery apparatus introduces a carbon dioxide-containing gas with a carbon dioxide concentration of 3 to 75% into a carbon dioxide separator, and produces a first recovery gas with a carbon dioxide concentration of 80% or more on the permeate side of the separation membrane. At the same time, the carbon dioxide concentration of the carbon dioxide-containing gas discharged from the carbon dioxide separator without permeating the separation membrane is reduced to 3 to 15%.
ついで、この二酸化炭素濃度が3~15%の二酸化炭素含有ガスを二酸化炭素吸着装置の吸着工程の吸着器に導入し、吸着工程の吸着器の吸着材に吸着された後に再生工程で吸着材から脱離する二酸化炭素濃度が80%以上の第二回収ガスを生じさせるとともに、吸着工程の吸着器の吸着材に吸着されずに吸着器から排出される二酸化炭素濃度が2%以下の排気ガスを生じさせるものである。 Next, the carbon dioxide-containing gas having a carbon dioxide concentration of 3 to 15% is introduced into the adsorber of the adsorption step of the carbon dioxide adsorption device, and after being adsorbed by the adsorbent of the adsorber of the adsorption step, the gas is removed from the adsorbent in the regeneration step. A second recovery gas having a desorbed carbon dioxide concentration of 80% or more is generated, and an exhaust gas having a carbon dioxide concentration of 2% or less discharged from the adsorber without being adsorbed by the adsorbent of the adsorber in the adsorption step. It is what causes it.
この二酸化炭素分離回収装置は、回収した二酸化炭素を安定的に利用するため、第一回収ガス、第二回収ガスともに、安定した純度の二酸化炭素を排出することが求められる。 In order to stably utilize the recovered carbon dioxide, this carbon dioxide separation and recovery device is required to discharge carbon dioxide of stable purity in both the first recovered gas and the second recovered gas.
しかしながら、二酸化炭素分離器と吸着器を併用した二酸化炭素分離回収装置を長時間運転すると、二酸化炭素分離器の分離膜の水濡れや不純物の流入等によって分離膜の分離性能が経時的に低下して第一回収ガスの純度が低下するとともに、後段の吸着器への二酸化炭素含有ガス供給量が低下するため、吸着器内の二酸化炭素以外のガス濃度が相対的に増加し、吸着器から脱離する第二回収ガスの純度も低下するという課題があった。 However, when a carbon dioxide separation and capture device using both a carbon dioxide separator and an adsorber is operated for a long time, the separation performance of the separation membrane deteriorates over time due to water wetting of the separation membrane of the carbon dioxide separator and inflow of impurities. As a result, the purity of the first recovered gas decreases and the amount of carbon dioxide-containing gas supplied to the subsequent adsorber decreases, so the concentration of gases other than carbon dioxide in the adsorber relatively increases, desorbing from the adsorber. There is a problem that the purity of the separated second recovery gas is also lowered.
そうした状況下において、発明者らは、二酸化炭素分離回収装置の二酸化炭素回収量の積算値から二酸化炭素分離器の分離膜の性能低下を予測し、二酸化炭素分離器での二酸化炭素含有ガス処理量(第一回収ガス量)および吸着器への二酸化炭素含有ガス供給量を所定の範囲内に保つことで、二酸化炭素分離回収装置の運転開始初期から長時間運転後まで安定した純度の二酸化炭素を得られるという着想を得た。 Under such circumstances, the inventors predicted the deterioration of the performance of the separation membrane of the carbon dioxide separator from the integrated value of the amount of carbon dioxide recovered by the carbon dioxide separation and recovery device, and calculated the amount of carbon dioxide-containing gas processed by the carbon dioxide separator. By keeping the (first recovery gas amount) and the carbon dioxide-containing gas supply amount to the adsorber within a predetermined range, carbon dioxide with a stable purity can be obtained from the beginning of operation of the carbon dioxide capture unit to after long-term operation. I got the idea to get it.
そして、発明者らは、その着想を実現し、吸着器への二酸化炭素供給量を所定の範囲内に保つことが必要であるという課題があることを発見し、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。 Then, the inventors realized the idea, discovered that there was a problem that it was necessary to keep the amount of carbon dioxide supplied to the adsorber within a predetermined range, and in order to solve the problem, have come to form the subject matter of this disclosure.
そこで、本開示は、長時間に渡って安定して高い純度の二酸化炭素を回収できる二酸化炭素分離回収装置を提供する。 Therefore, the present disclosure provides a carbon dioxide separation and recovery apparatus capable of stably recovering high-purity carbon dioxide over a long period of time.
以下、図面を参照しながら実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説
明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of well-known matters or redundant descriptions of substantially the same configurations may be omitted.
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。 It should be noted that the accompanying drawings and the following description are provided to allow those skilled in the art to fully understand the present disclosure and are not intended to limit the claimed subject matter thereby.
(実施の形態1)
以下、図1~図6を用いて、実施の形態1を説明する。
(Embodiment 1)
[1-1.構成]
図1に示すように、本実施の形態における二酸化炭素分離回収装置400は、二酸化炭素分離器1と、吸着器3a,3bと、第一流路切替弁11と、第二流路切替弁12と、開閉弁13a,13bと、二酸化炭素含有ガス供給流路21と、第一回収ガス流路22と、第二回収ガス流路23と、排気ガス流路24と、減圧ポンプ31と、回収ポンプ32と、圧力検知器33と、制御器200と、を備えている。
[1-1. Constitution]
As shown in FIG. 1, a carbon dioxide separation and
分離膜2は、二酸化炭素分離器1の内部を第一空間と第二空間とに仕切っている。吸着材4aは吸着器3a内に充填され、吸着材4bは吸着器3b内に充填されている。
The
ここで、これらの構成要素の符号の添え字について、吸着器3a,3bを例に挙げて説明する。3aは1つ目の吸着器に付けた符号であり、3bは2つ目の吸着器に付けた符号である。複数の吸着器3a,3bのうちの吸着器3aを他と区別して説明する場合は、吸着器3aと記載して説明する。複数の吸着器3a,3bのうちの吸着器3bを他と区別して説明する場合は、吸着器3bと記載して説明する。
Here, the suffixes of the reference numerals of these components will be explained by taking the
複数の吸着器3a,3bを同時に同等に説明する場合は、吸着器3a,3bと記載し、複数の吸着器3a,3bのいずれでも構わない場合を説明するときには、吸着器3のように、小文字の英字を省略した符号を付けて説明する。
When describing a plurality of
二酸化炭素含有ガス供給流路21は、少なくとも二酸化炭素を含む二酸化炭素含有ガスが通流するように構成された流路である。二酸化炭素含有ガス供給流路21は、流路の上流端が装置外の二酸化炭素含有ガスの供給源に接続され、流路の下流端が二酸化炭素分離器1の下流で第一流路切替弁11を介して吸着器3a,3bに接続されている。
The carbon dioxide-containing
二酸化炭素分離器1の第一空間は、二酸化炭素含有ガス供給流路21の途中に介在する空間である。分離膜2は、二酸化炭素含有ガス供給流路21を通流する二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を選択的に透過させて分離するように構成されている。分離膜2は、アルカノールアミンの一種であるモノエタノールアミンを含有する。二酸化炭素分離器1の第二空間は、分離膜2により第一空間と区画された空間である。
The first space of the
減圧ポンプ31は、第一回収ガス流路22内を減圧することによって二酸化炭素分離器1の第二空間を減圧し、分離膜2を透過して第一空間から第二空間に移動した二酸化炭素からなる第一回収ガスを回収するように構成されている。減圧ポンプ31は、排気口から第一回収ガスを排出する、排気速度を調整可能なポンプである。
The
第一回収ガス流路22は、第二空間と減圧ポンプ31とを接続する流路であって、減圧ポンプ31が作動したときに、第二空間が減圧されて、第一回収ガスが第一回収ガス流路22に流入して減圧ポンプ31に回収されるように、第二空間と減圧ポンプ31の吸込口とを連通させる流路である。
The first collected
複数(2つ)の吸着器3a,3bは、分離膜2を透過せずに第一空間から二酸化炭素含有ガス供給流路21に排出された二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を吸着するように、吸着材4a,4bが充填され、二酸化炭素分離器1よりも下流側の二酸化炭素含有ガス供給流路21に第一流路切替弁11を介して接続されている。
The plurality (two) of
本実施の形態では、二酸化炭素を吸着する吸着材4a,4bとして、多孔性シリカにアミン化合物を担持したアミン系吸着材を用いた。
In this embodiment, an amine-based adsorbent in which an amine compound is supported on porous silica is used as the
排気ガス流路24は、吸着器3a,3bに供給された二酸化炭素含有ガスのうちで吸着器3a,3bに吸着されなかったガス(二酸化炭素低減排気ガス)を外部に排気できるように、複数(2つ)の吸着器3a,3bの下流側に第二流路切替弁12を介して接続されている。
The exhaust
回収ポンプ32は、吸着器3a,3b内を減圧し、吸着材4a,4bから脱離した二酸化炭素からなる第二回収ガスを回収するように構成されている。
The
第二回収ガス流路23は、複数(2つ)の吸着器3a,3bと回収ポンプ32とを接続する流路であって、回収ポンプ32が作動して吸着器3a,3b内が減圧されるときに、第二回収ガスが第二回収ガス流路23に流入して回収ポンプ32に回収されるように、複数(2つ)の吸着器3a,3bにおける二酸化炭素含有ガスの流入口の近傍と回収ポンプ32の吸込口とを連通させている。
The second recovery
開閉弁13aは、第二回収ガス流路23における吸着器3aに対応して分岐した分岐流路を個別に開閉する弁であって、吸着器3aに二酸化炭素含有ガスが供給されるときは閉状態で、吸着器3aが減圧されて吸着材4aから二酸化炭素が脱離するときは開状態である。
The on-off
開閉弁13bは、第二回収ガス流路23における吸着器3bに対応して分岐した分岐流路を個別に開閉する弁であって、吸着器3bに二酸化炭素含有ガスが供給されるときは閉状態で、吸着器3bが減圧されて吸着材4bから二酸化炭素が脱離するときは開状態である。
The on-off
圧力検知器33は、第一回収ガス流路22内の第一回収ガスの圧力を検知できるように第二空間と減圧ポンプ31とを接続する第一回収ガス流路22の途中に設けられた圧力計である。
The
減圧ポンプ31の排気口から排出された第一回収ガスと、回収ポンプ32の排気口から排出された第二回収ガスとは、合流して二酸化炭素濃縮ガスとして装置外に供給できるように、減圧ポンプ31の排気口と回収ポンプ32の排気口に二酸化炭素濃縮ガス流路が接続されている。
The first recovered gas discharged from the exhaust port of the
制御器200は、二酸化炭素分離回収装置400の運転を制御する。制御器200は、信号入出力部(図示せず)と、演算処理部(図示せず)と、制御プログラムを記憶する記憶部(図示せず)とを備える。
圧力検知器33と、減圧ポンプ31と、回収ポンプ32と、第一流路切替弁11と、第二流路切替弁12と、開閉弁13は、制御器200からの指令により動作する。
The
制御器200は、二酸化炭素分離器1から第一回収ガスを回収し吸着器3a,3bから
第二回収ガスを回収するように、減圧ポンプ31と回収ポンプ32を制御するように構成されている。
The
また、制御器200は、少なくとも1つの吸着器3に、二酸化炭素分離器1の第一空間から二酸化炭素含有ガス供給流路21に排出された二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を吸着材4に吸着させる吸着工程を行わせ、少なくとも1つの吸着器3が吸着工程を行っている間に、残りの少なくとも1つの吸着器3に吸着材4から二酸化炭素を脱離させる再生工程を行わせ、それぞれの吸着器3が吸着工程と再生工程とを交互に繰り返すように、第一流路切替弁11と第二流路切替弁12と開閉弁13a,13bを制御するように構成されている。
In addition, the
また、制御器200は、回収ポンプ32または減圧ポンプ31の運転時間の積算値をカウントし、積算値に応じて吸着工程の間に吸着器3に供給される二酸化炭素含有ガス供給量が所定の範囲内になるように、減圧ポンプ31の能力と、吸着工程を継続する時間を制御するように構成されている。
In addition, the
[1-2.動作]
以上のように構成された二酸化炭素分離回収装置400について、その動作を図2~図6を参照して詳細に説明する。
[1-2. motion]
The operation of the carbon dioxide separation and
図2は、二酸化炭素分離回収装置400の動作を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flow chart showing the operation of the carbon
図3は、二酸化炭素分離回収装置400において吸着器3aが吸着工程で吸着器3bが再生工程を行う場合のガスの流れを説明するための説明図であり、図4は、二酸化炭素分離回収装置400において吸着器3bが吸着工程で吸着器3aが再生工程を行う場合のガスの流れを説明するための説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the gas flow when the
以下の動作は、制御器200が二酸化炭素分離回収装置400を制御することによって行われ、二酸化炭素分離器1による膜分離と吸着器3a、吸着器3bによる吸着分離操作がそれぞれ行われる。そのため、図2では吸着器3aの動作を示すが、吸着器3bも同様に動作する。
The following operations are performed by the
つまり、図3に示すように、吸着器3aが吸着工程を行っている間に、吸着器3bが再生工程を行い、逆に、図4に示すように、吸着器3bが吸着工程を行っている間に、吸着器3aが再生工程を行う。それぞれの吸着器3が吸着工程と再生工程とを(図3に示す状態と図4に示す状態とを)交互に繰り返すように動作する。
That is, as shown in FIG. 3, while the
まず、制御器200は、二酸化炭素分離回収装置400に対して運転開始要求が有るか否かを確認する(S101)。S101の確認の結果、運転開始要求が無ければ、運転開始要求が入るまで、S101をNo側に分岐して、S101の確認を繰り返す。
First, the
S101において、運転開始要求が入ると、S101をYes側に分岐して、減圧ポンプ31を作動させる(S102)。 In S101, when an operation start request is received, S101 is branched to the Yes side to operate the decompression pump 31 (S102).
次に、回収ポンプ32の累積運転時間T1が20000hr以上であるかを判定する(S103)。
Next, it is determined whether or not the accumulated operation time T1 of the
回収ポンプ32の累積運転時間T1が20000hrに到達するまでは、S103をNo側に分岐して、圧力検知器33で検知される第一回収ガス流路22の圧力Pmが10kPaになるように減圧ポンプ31の能力を調節する。
Until the accumulated operation time T1 of the
そして、回収ポンプ32の累積運転時間T1が20000hrに到達した後は、S103をYes側に分岐して、圧力検知器33で検知される第一回収ガス流路22の圧力Pmが(0.0005T1)kPaとなるように減圧ポンプ31の能力を調節する。
After the cumulative operation time T1 of the
図5は、二酸化炭素分離回収装置400における回収ポンプ32の累積運転時間T1と圧力検知器33で検知される第一回収ガス流路22の圧力Pmとの関係を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the cumulative operating time T1 of the
ここで、本実施の形態における第一回収ガス流路22の圧力Pmの目標値は、回収ポンプ32の累積運転時間T1が20000hrに到達するまでは10kPaに、20000hrに到達した後は(0.0005T1)kPaに、それぞれ設定したが、これは、事前に実験によって求められた圧力であり、一例にすぎない。
Here, the target value of the pressure Pm in the first recovery
具体的には、二酸化炭素分離器1に供給される二酸化炭素含有ガスが分離膜2を透過する流量と、分離膜2を透過せずに後段の吸着器3に供給される流量のバランスによって決定される。
Specifically, it is determined by the balance between the flow rate at which the carbon dioxide-containing gas supplied to the
回収ポンプ32の累積運転時間T1、つまり、二酸化炭素分離器1への累積二酸化炭素含有ガス供給時間と分離膜2の二酸化炭素の分離性能との間には、相関があり、二酸化炭素分離器1に二酸化炭素含有ガスを初めて供給したときからある時間までは一定の制御により一定流量の第一回収ガスが回収される。
There is a correlation between the cumulative operation time T 1 of the
一方、二酸化炭素分離器1への累積二酸化炭素含有ガス供給時間が長くなると、分離膜2に含有されるアミンの溶解や二酸化炭素含有ガス中の二酸化炭素以外の不純物による物理的破壊などにより、分離膜2の膜厚が薄くなる(劣化する)ため、分離膜2を透過する二酸化炭素含有ガス流量が大きくなる。
On the other hand, if the accumulated carbon dioxide-containing gas supply time to the
このとき、二酸化炭素含有ガス中の窒素などの不純物も分離膜2を透過しやすくなるため、減圧ポンプ31の能力が一定であれば、第一回収ガス中の二酸化炭素濃度が低下してしまう。また、同時に、分離膜2を透過せずに後段の吸着器3に供給される二酸化炭素含有ガス流量が低下する。
At this time, impurities such as nitrogen in the carbon dioxide-containing gas also easily permeate the
本実施の形態においては、回収ポンプ32の累積運転時間T1が20000hrに到達するまでは分離膜2の二酸化炭素の分離性能に変化がなく、第一回収ガス流路22の圧力Pmが10kPaのとき、一定流量の第一回収ガスが回収される。
In the present embodiment, until the cumulative operation time T1 of the
そして、回収ポンプ32の累積運転時間T1が20000hrに到達後は、運転時間が長くなるにつれて、分離膜2の劣化による影響が大きくなるため、第一回収ガス流路22の圧力Pmが(0.0005T1)kPaとなるように減圧ポンプ31の能力を調節(制御)することで、分離膜2を透過する二酸化炭素含有ガス流量および第一回収ガス中の二酸化炭素濃度を一定に保つことができる。その結果、分離膜2を透過せずに後段の吸着器3に供給される二酸化炭素含有ガス流量も一定に保つことができる。
After the cumulative operation time T1 of the
ここで、二酸化炭素濃度を一定に保つための第一回収ガス流路22の圧力Pmおよび回収ポンプ32の累積運転時間T1は、本実施の形態において実験により求めたもので、定量的に確定的なものではない。
Here, the pressure Pm of the first recovery
次に、二酸化炭素の含有比率が20%で水蒸気の含有比率が5%の二酸化炭素含有ガスを、二酸化炭素含有ガスの供給源から二酸化炭素含有ガス供給流路21を介して、二酸化
炭素分離器1の第一空間に供給する。また、同時に、前回運転時の吸着器3a,3bのフラグ情報および動作ステップの情報、第一流路切替弁11と第二流路切替弁12と開閉弁13a,13bの開閉情報を読み出して反映する(回収ポンプ32も作動させる)ことで前回運転時の状態を復元する(S106)。
Next, a carbon dioxide-containing gas having a carbon dioxide content of 20% and a water vapor content of 5% is supplied from the carbon dioxide-containing gas supply source through the carbon dioxide-containing
これにより、二酸化炭素分離器1における分離膜2で仕切られた第一空間と第二空間の二酸化炭素の分圧差によって、二酸化炭素含有ガスの供給源から二酸化炭素含有ガス供給流路21を介して二酸化炭素分離器1の第一空間に供給された二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素が、分離膜2を選択的に透過して、第二空間において、分離膜2を透過した二酸化炭素からなる二酸化炭素濃度が95%(dry条件)の第一回収ガスが生成される。
As a result, due to the partial pressure difference between the carbon dioxide in the first space and the second space partitioned by the
次に、制御器200は、吸着工程フラグがONになっている吸着器3の有無を判定し(S107)、吸着工程フラグがONになっている吸着器3が有れば、S107の判定を繰り返す。
Next, the
S107の判定の結果、吸着工程フラグがONになっている吸着器3が無ければ、S107をNo側に分岐して、吸着器3aの吸着工程フラグをONにする(S108)。
As a result of the determination in S107, if there is no adsorber 3 whose adsorption process flag is ON, S107 is branched to the No side, and the adsorption process flag of the
ここで、フラグとは、それぞれの吸着器3a,3bの状態に対して制御器200が設定する判定値である。
Here, the flag is a determination value set by the
次に、制御器200は、図3に示すように、開閉弁13aを閉め、第一流路切替弁11および第二流路切替弁12を吸着器3a側に切り替えることによって、吸着器3aを介して、二酸化炭素含有ガス供給流路21と排気ガス流路24とが連通するようにして、二酸化炭素含有ガスを吸着器3aに供給する(S109)。
Next, as shown in FIG. 3, the
この結果、吸着器3aに供給された二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素および水蒸気は、吸着器3a内の吸着材4aに吸着される。そして、吸着器3aに供給された二酸化炭素含有ガスのうちで吸着材4aに吸着されなかったガスは、二酸化炭素低減排気ガスとして排気ガス流路24を経由して外部に排気される。
As a result, carbon dioxide and water vapor contained in the carbon dioxide-containing gas supplied to the
次に、制御器200は、回収ポンプ32の累積運転時間T1が60000hr以上であるかを判定する(S110)。
Next, the
回収ポンプ32の累積運転時間T1が60000hrに到達するまでは、S110をNo側に分岐して、吸着工程フラグがONの時間Iaが、所定吸着運転時間として設定された60minに達するまで、S111をNo側に分岐して吸着器3aの吸着工程を継続する。
Until the accumulated operation time T1 of the
そして、回収ポンプ32の累積運転時間T1が60000hrに到達した後は、S110をYes側に分岐して、吸着工程フラグがONの時間Iaが、所定吸着運転時間として設定された(0.001T1)minに達するまで、S112をNo側に分岐して吸着器3aの吸着工程を継続する。
After the cumulative operation time T1 of the
図6は、二酸化炭素分離回収装置400における回収ポンプ32の累積運転時間T1と所定吸着運転時間との関係を示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the cumulative operation time T1 of the
S111またはS112において、吸着工程フラグがONの時間Iaが所定吸着運転時間を超える(吸着器3aの吸着工程を開始してから所定吸着運転時間が経過する)と、S
111またはS112をYes側に分岐して、制御器200は、吸着器3aの吸着工程フラグをOFFにし、第一流路切替弁11および第二流路切替弁12を吸着器3a側から切り離す(吸着器3bを介して、二酸化炭素含有ガス供給流路21と排気ガス流路24とが連通するように、第一流路切替弁11および第二流路切替弁12を吸着器3b側に切り替える)(S113)。
In S111 or S112, when the time Ia during which the adsorption process flag is ON exceeds the predetermined adsorption operation time (the predetermined adsorption operation time has elapsed since the adsorption process of the
111 or S112 branches to the Yes side, the
ここで、本実施の形態における所定吸着運転時間は、回収ポンプ32の累積運転時間T1が60000hr未満の場合に(60000hrに到達するまでは)60minに、回収ポンプ32の累積運転時間T1が60000hr以上の場合に(60000hrに到達した後は)(0.001T1)minに、それぞれ設定したが、これはあくまで一例にすぎない。
Here, the predetermined adsorption operating time in the present embodiment is 60 minutes when the cumulative operating time T1 of the
ここで所定吸着運転時間とは、事前に実験によって求められた時間であり、吸着材4が吸着可能な二酸化炭素量から決定される時間である。 Here, the predetermined adsorption operation time is a time obtained by experiments in advance, and is a time determined from the amount of carbon dioxide that the adsorbent 4 can adsorb.
図5に示すように、回収ポンプ32の累積運転時間T1が20000hr未満の場合に(20000hrに到達するまでは)、第一回収ガス流路22の圧力Pmが10kPaとなり、回収ポンプ32の累積運転時間T1が20000hr以上の場合に(20000hrに到達した後は)、第一回収ガス流路22の圧力Pmが(0.0005T1)kPaとなるよう制御することにより、分離膜2を透過せずに、後段の吸着器3に供給される二酸化炭素含有ガス流量を所定の範囲内に保つことができるため、吸着器3には、吸着工程フラグがONの時間Iaが所定吸着運転時間である60minで、吸着材4が吸着可能な二酸化炭素量(二酸化炭素供給流量×供給時間)が供給される。
As shown in FIG. 5, when the cumulative operating time T1 of the
一方、回収ポンプ32の累積運転時間T1が60000hr以上の場合に(60000hrに到達した後は)、分離膜2の劣化が加速して、吸着材4に供給される二酸化炭素量が、吸着工程フラグがONになっている時間Iaがそれまでの所定吸着運転時間である60minの時点では吸着材4が吸着可能な二酸化炭素量よりも少なく、吸着器3内部のガスは二酸化炭素以外のガスの濃度が相対的に高くなる可能性が有る。
On the other hand, when the cumulative operating time T1 of the
このため、図6に示すように、回収ポンプ32の累積運転時間T1が60000hr以上の場合に(60000hrに到達した後は)、所定吸着運転時間を(0.001T1)minとすることで、吸着材4に供給される二酸化炭素量を確実に吸着材4が吸着可能な二酸化炭素量と同等以上になるようにする。
Therefore, as shown in FIG. 6, when the cumulative operation time T1 of the
この結果、以降の再生工程(S114~S118)で回収される第二回収ガスの二酸化炭素濃度を一定に保つことができる。ここでは、実験により所定吸着運転時間(60minもしくは(0.001T1)min)のときに必要な二酸化炭素濃度の第二回収ガスが得られるとして所定吸着運転時間を決定したが、この値は一例にすぎず、定量的に確定的なものではない。 As a result, the carbon dioxide concentration of the second recovery gas recovered in the subsequent regeneration steps (S114 to S118) can be kept constant. Here, the predetermined adsorption operation time was determined by experiment assuming that the second recovery gas with the required carbon dioxide concentration was obtained at the predetermined adsorption operation time (60 min or (0.001 T 1 ) min), but this value is an example. However, it is not quantitatively deterministic.
次に、制御器200は、再生工程フラグがONになっている吸着器3の有無を判定し(S114)、再生工程フラグがONになっている吸着器3が有れば、S114の判定を繰り返す。
Next, the
S114の判定の結果、再生工程フラグがONになっている吸着器3が無ければ、S114をNo側に分岐して、吸着器3aの再生工程フラグをONにする(S115)。
As a result of the determination in S114, if there is no adsorber 3 whose regeneration process flag is ON, S114 is branched to the No side, and the regeneration process flag of the
次に、制御器200は、開閉弁13aを開ける(S116)。この結果、第二回収ガス流路23を介して吸着器3aが回収ポンプ32によって減圧されて、開閉弁13aを開け
る時点までに吸着材4aに吸着されていた二酸化炭素および水蒸気が脱離する。そして、吸着器3a(吸着材4a)からの脱離ガスである第二回収ガスは、第二回収ガス流路23を介して、回収ポンプ32に吸引される。
Next, the
次に、制御器200は、再生工程フラグがONになっている時間Idが、所定再生運転時間(60min)を超えたか否かを確認する(S117)。
Next, the
S117において、再生工程フラグがONになっている時間Idが、所定再生運転時間(60min)を超えていなければ、所定再生運転時間(60min)を超えるまで、S117をNo側に分岐して、S117の確認を繰り返す。 In S117 , if the time Id during which the regeneration process flag is ON does not exceed the predetermined regeneration operation time (60 min), S117 is branched to the No side until the predetermined regeneration operation time (60 min) is exceeded. The confirmation of S117 is repeated.
S117の確認の結果、再生工程フラグがONになっている時間Idが、所定再生運転時間(60min)を超えていれば、S117をYes側に分岐して、制御器200は、吸着器3aの再生工程フラグをOFFにして、開閉弁13aを閉める(S118)。
As a result of confirmation in S117 , if the time Id during which the regeneration process flag is ON exceeds the predetermined regeneration operation time (60 min), S117 branches to the Yes side, and the
なお、ここで、本実施の形態における所定再生運転時間は60minに設定したが、これはあくまで一例にすぎない。所定再生時間は事前に実験によって求められた値であり、再生工程の直前の吸着工程において吸着材4に吸着された二酸化炭素の吸着材4からの脱離が完了したか否かを判定できる値であればよい。 Here, although the predetermined regeneration operation time in the present embodiment is set to 60 minutes, this is merely an example. The predetermined regeneration time is a value obtained in advance by experiments, and is a value that can determine whether or not the desorption of the carbon dioxide adsorbed by the adsorbent 4 from the adsorbent 4 in the adsorption step immediately before the regeneration step has been completed. If it is
よって、定量的に確定的なものではない。つまり、ここでは、再生工程フラグがONになった時点からの経過時間が60minに到達すると、再生工程の直前の吸着工程において吸着材4に吸着された二酸化炭素の吸着材4からの脱離が完了したと判定し、再生工程フラグがONになった時点からの経過時間が60minに到達する前では、再生工程の直前の吸着工程において吸着材4に吸着された二酸化炭素の吸着材4からの脱離が完了していないと判定しているが、この判定基準は一例にすぎない。 Therefore, it is not quantitatively definitive. That is, here, when the elapsed time from the time when the regeneration process flag is turned ON reaches 60 minutes, the carbon dioxide adsorbed by the adsorbent 4 in the adsorption process immediately before the regeneration process is desorbed from the adsorbent 4. It is determined that the regeneration process is completed, and before the elapsed time reaches 60 minutes from the time when the regeneration process flag is turned ON, the carbon dioxide adsorbed by the adsorbent 4 in the adsorption process immediately before the regeneration process is released from the adsorbent 4. Although it is determined that desorption is not complete, this criterion is only an example.
次に、制御器200は、二酸化炭素分離回収装置400に対して運転停止要求が有るか否かを確認する(S119)。
Next, the
S119の確認の結果、運転停止要求が無ければ、運転停止要求が入るまで、S119をNo側に分岐して、S107に移行し、運転を継続する。 As a result of confirmation in S119, if there is no operation stop request, S119 is branched to the No side, the process proceeds to S107, and operation is continued until an operation stop request is received.
S119の確認の結果、運転停止要求が有れば、S119をYes側に分岐して、吸着器3a,3bのフラグ情報および動作ステップの情報、第一流路切替弁11と第二流路切替弁12と開閉弁13a,13bの開閉情報と、回収ポンプ32の累積運転時間T1を、制御器200のメモリに保存し、二酸化炭素分離回収装置400の運転を停止する。
As a result of the confirmation in S119, if there is an operation stop request, S119 is branched to the Yes side, flag information and operation step information of the
[1-3.効果等]
以上のように、本実施の形態において、二酸化炭素分離回収装置400は、二酸化炭素含有ガス供給流路21と、二酸化炭素分離器1と、減圧ポンプ31と、第一回収ガス流路22と、複数の吸着器3a,3bと、排気ガス流路24と、回収ポンプ32と、第二回収ガス流路23と、複数の開閉弁13a,13bと、制御器200と、を備えている。
[1-3. effects, etc.]
As described above, in the present embodiment, the carbon dioxide separation and
二酸化炭素含有ガス供給流路21は、少なくとも二酸化炭素を含む二酸化炭素含有ガスが通流するように構成された流路である。二酸化炭素分離器1は、二酸化炭素含有ガス供給流路21の途中に介在する第一空間と、二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を選択的に透過させて分離するように構成された分離膜2と、分離膜2により第一空間と区画された第二空間と、を有する。
The carbon dioxide-containing
減圧ポンプは31、二酸化炭素分離器1の第二空間を減圧し、分離膜2を透過して二酸化炭素分離器1の第一空間から第二空間に移動した二酸化炭素からなる第一回収ガスを回収するように構成されている。
A
第一回収ガス流路22は、二酸化炭素分離器1の第二空間と減圧ポンプ31とを接続する流路であって、減圧ポンプ31が作動したときに、第二空間が減圧されて、第一回収ガスが第一回収ガス流路22に流入して減圧ポンプ31に回収されるように、二酸化炭素分離器1の第二空間と減圧ポンプ31の吸込口とを連通させる流路である。
The first recovered
複数の吸着器3a,3bは、分離膜2を透過せずに二酸化炭素分離器1の第一空間から二酸化炭素含有ガス供給流路21に排出された二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を吸着するように、吸着材4a,4bが充填され、二酸化炭素分離器1よりも下流側の二酸化炭素含有ガス供給流路21に第一流路切替弁11を介して接続されている。
The plurality of
排気ガス流路24は、吸着器3a,3bに供給された二酸化炭素含有ガスのうちで吸着器3a,3bに吸着されなかったガスを外部に排気できるように、複数の吸着器3a,3bの下流側に第二流路切替弁12を介して接続されている。
The exhaust
回収ポンプ32は、吸着器3a,3bを減圧し、吸着材4a,4bから脱離した二酸化炭素からなる第二回収ガスを回収するように構成されている。
The
第二回収ガス流路23は、複数の吸着器3a,3bと回収ポンプ32とを接続する流路であって、回収ポンプ32が作動して吸着器3a,3bが減圧されるときに、第二回収ガスが第二回収ガス流路23に流入して回収ポンプ32に回収されるように、複数の吸着器3a,3bにおける二酸化炭素含有ガスの流入口の近傍と回収ポンプ32の吸込口とを連通させている。
The second recovery
複数の開閉弁13a,13bは、第二回収ガス流路23における複数の吸着器3a,3bに対応して分岐した複数の分岐流路を個別に開閉する弁であって、対応する吸着器3に二酸化炭素含有ガスが供給されるときは閉状態で、対応する吸着器3が減圧されて吸着材4から二酸化炭素が脱離するときは開状態である。
The plurality of on-off
制御器200は、二酸化炭素分離器1から第一回収ガスを回収し吸着器3から第二回収ガスを回収するように、減圧ポンプ31と回収ポンプ32を制御するように構成されている。
The
また、制御器200は、少なくとも1つの吸着器3に、二酸化炭素分離器1の第一空間から二酸化炭素含有ガス供給流路21に排出された二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を吸着材4に吸着させる吸着工程を行わせ、少なくとも1つの吸着器3が吸着工程を行っている間に、残りの少なくとも1つの吸着器3に吸着材4から二酸化炭素を脱離させる再生工程を行わせ、それぞれの吸着器3が吸着工程と再生工程とを交互に繰り返すように、第一流路切替弁11と第二流路切替弁12と開閉弁13a,13bを制御するように構成されている。
In addition, the
また、制御器200は、回収ポンプ32の運転時間の積算値(累積運転時間T1)をカウントし、回収ポンプ32の累積運転時間T1に応じて吸着工程の間に吸着器3に供給される二酸化炭素含有ガス供給量が所定の範囲内になるように、減圧ポンプ31の能力を制御するように構成されている。
In addition, the
これにより、二酸化炭素分離回収装置400の長時間の運転により二酸化炭素分離器1
の分離膜2が劣化した場合であっても、吸着器3に供給される二酸化炭素含有ガス量を所定の範囲内にできるので、吸着器3の再生工程で回収される第二回収ガスの二酸化炭素濃度を低下させることなく運転できる。
As a result, the
Even if the
例えば、分離膜2が、回収ポンプ32の累積運転時間T1が長くなるほど、分離膜2を透過する不純物量が増加する特性を有していても、回収ポンプ32の累積運転時間T1に応じて吸着工程の間に吸着器3に供給される二酸化炭素含有ガス供給量が所定の範囲内になるように、分離膜2を透過するガス量を低下させて吸着器3に供給される二酸化炭素含有ガス量を所定の範囲内にできるので、吸着器3の再生工程で回収される第二回収ガスの二酸化炭素濃度を低下させることなく運転できる。
For example, even if the separation membrane 2 has a characteristic that the amount of impurities permeating through the separation membrane 2 increases as the cumulative operating time T1 of the
そのため、長時間に渡って安定して高い純度の二酸化炭素を回収できる二酸化炭素分離回収装置400を提供することができる。
Therefore, it is possible to provide the carbon dioxide separation and
また、本実施の形態のように、二酸化炭素分離回収装置400は、分離膜2が、回収ポンプ32の運転時間が長くなるほど、分離膜2を透過する不純物量が増加する特性を有している場合には、制御器200が、回収ポンプ32の累積運転時間T1が所定値を超えた場合の減圧ポンプ31の能力を、回収ポンプ32の累積運転時間T1が所定値を超える前よりも低下させてもよい。
In addition, as in the present embodiment, the carbon dioxide separation and
その場合は、分離膜2が、回収ポンプ32の累積運転時間T1が長くなるほど、分離膜2を透過する不純物量が増加する特性を有していても、制御器200が、回収ポンプ32の累積運転時間T1が所定値を超えた場合の減圧ポンプ31の能力を、回収ポンプ32の累積運転時間T1が所定値を超える前よりも低下させることによって、吸着器3に供給される二酸化炭素含有ガス量を所定の範囲内にできるので、吸着器3の再生工程で回収される第二回収ガスの二酸化炭素濃度を低下させることなく運転できる。
In that case, even if the
そのため、長時間に渡って安定して高い純度の二酸化炭素を回収できる二酸化炭素分離回収装置400を提供することができる。
Therefore, it is possible to provide the carbon dioxide separation and
また、本実施の形態のように、二酸化炭素分離回収装置400は、(回収ポンプ32の累積運転時間T1が所定値を超えた後は、)累積運転時間T1が長くなるにつれて、減圧ポンプ31の能力を低下させていってもよい。
Further, as in the present embodiment, the carbon dioxide separation and capture device 400 (after the cumulative operating time T1 of the
その場合でも、吸着器3に供給される二酸化炭素含有ガス量を所定の範囲内にできるので、吸着器3の再生工程で回収される第二回収ガスの二酸化炭素濃度を低下させることなく運転できる。 Even in that case, the amount of carbon dioxide-containing gas supplied to the adsorber 3 can be kept within a predetermined range, so operation can be performed without lowering the carbon dioxide concentration of the second recovery gas recovered in the regeneration process of the adsorber 3. .
そのため、長時間に渡って安定して高い純度の二酸化炭素を回収できる二酸化炭素分離回収装置400を提供することができる。
Therefore, it is possible to provide the carbon dioxide separation and
また、本実施の形態のように、二酸化炭素分離回収装置400は、制御器200が、回収ポンプ32の運転時間の積算値(累積運転時間T1)をカウントし、回収ポンプ32の累積運転時間T1に応じて吸着工程の間に吸着器3に供給される二酸化炭素含有ガス供給量が所定の範囲内になるように、吸着工程を継続する時間を制御するように構成されてもよい。
Further, as in the present embodiment, in the carbon dioxide separation and
その場合でも、二酸化炭素分離回収装置400の長時間の運転により二酸化炭素分離器1の分離膜2が劣化しても、吸着工程の間に吸着器3に供給される二酸化炭素含有ガス量を所定の範囲内にできるので、吸着器3の再生工程で回収される第二回収ガスの二酸化炭
素濃度を低下させることなく運転できる。
Even in that case, even if the
例えば、分離膜2が、回収ポンプ32の累積運転時間T1が長くなるほど、分離膜2を透過する不純物量が増加する特性を有していても、回収ポンプ32の累積運転時間T1に応じて吸着工程の間に吸着器3に供給される二酸化炭素含有ガス供給量が所定の範囲内になるように、吸着工程を継続する時間を長くしていって吸着工程の間に吸着器3に供給される二酸化炭素含有ガス量を所定の範囲内にできるので、吸着器3の再生工程で回収される第二回収ガスの二酸化炭素濃度を低下させることなく運転できる。
For example, even if the separation membrane 2 has a characteristic that the amount of impurities permeating through the separation membrane 2 increases as the cumulative operating time T1 of the
そのため、長時間に渡って安定して高い純度の二酸化炭素を回収できる二酸化炭素分離回収装置400を提供することができる。
Therefore, it is possible to provide the carbon dioxide separation and
また、本実施の形態のように、二酸化炭素分離回収装置400は、分離膜2が、回収ポンプ32の運転時間が長くなるほど、分離膜2を透過する不純物量が増加する特性を有している場合には、制御器200が、回収ポンプ32の累積運転時間T1が所定値を超えた場合の吸着工程を継続する時間を、回収ポンプ32の累積運転時間T1が所定値を超える前よりも長くしてもよい。
In addition, as in the present embodiment, the carbon dioxide separation and
その場合は、分離膜2が、回収ポンプ32の累積運転時間T1が長くなるほど、分離膜2を透過する不純物量が増加する特性を有していても、制御器200が、回収ポンプ32の累積運転時間T1が所定値を超えた場合の吸着工程を継続する時間を、回収ポンプ32の累積運転時間T1が所定値を超える前よりも長くすることによって、吸着工程の間に吸着器3に供給される二酸化炭素含有ガス量を所定の範囲内にできるので、吸着器3の再生工程で回収される第二回収ガスの二酸化炭素濃度を低下させることなく運転できる。
In that case, even if the
そのため、長時間に渡って安定して高い純度の二酸化炭素を回収できる二酸化炭素分離回収装置400を提供することができる。
Therefore, it is possible to provide the carbon dioxide separation and
また、本実施の形態のように、二酸化炭素分離回収装置400は、(回収ポンプ32の累積運転時間T1が所定値を超えた後は、)累積運転時間T1が長くなるにつれて、吸着工程を継続する時間を長くしていってもよい。
Further, as in the present embodiment, the carbon dioxide separation and capture apparatus 400 (after the cumulative operating time T1 of the
その場合でも、吸着工程の間に吸着器3に供給される二酸化炭素含有ガス量を所定の範囲内にできるので、吸着器3の再生工程で回収される第二回収ガスの二酸化炭素濃度を低下させることなく運転できる。 Even in that case, the amount of carbon dioxide-containing gas supplied to the adsorber 3 during the adsorption step can be kept within a predetermined range, so the carbon dioxide concentration of the second recovery gas recovered in the regeneration step of the adsorber 3 is reduced. You can drive without worrying.
そのため、長時間に渡って安定して高い純度の二酸化炭素を回収できる二酸化炭素分離回収装置400を提供することができる。
Therefore, it is possible to provide the carbon dioxide separation and
また、本実施の形態のように、二酸化炭素分離回収装置400は、回収ポンプ32の累積運転時間T1が第一の所定値(例えば20000hr)を超えた後は、累積運転時間T1が長くなるにつれて、減圧ポンプ31の能力を低下させていき、さらに、回収ポンプ32の累積運転時間T1が第二の所定値(例えば60000hr)を超えた後は、累積運転時間T1が長くなるにつれて、吸着工程を継続する時間を長くしていってもよい。
Further, as in the present embodiment, the carbon dioxide separation and
その場合は、回収ポンプ32の累積運転時間T1が第二の所定値を超えると、分離膜2の劣化が加速するような場合でも、吸着工程の間に吸着器3に供給される二酸化炭素含有ガス量を所定の範囲内にできるので、吸着器3の再生工程で回収される第二回収ガスの二酸化炭素濃度を低下させることなく運転できる。
In that case, if the accumulated operation time T1 of the
そのため、長時間に渡って安定して高い純度の二酸化炭素を回収できる二酸化炭素分離回収装置400を提供することができる。
Therefore, it is possible to provide the carbon dioxide separation and
なお、本実施の形態では、二酸化炭素分離回収装置400では、回収ポンプ32の累積運転時間を基に、減圧ポンプ31の能力と、吸着工程を継続する時間を制御しているが、減圧ポンプ31の累積運転時間を基に、減圧ポンプ31の能力と、吸着工程を継続する時間の少なくとも一方を制御してもよい。
In the present embodiment, the carbon dioxide separation and
(他の実施の形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、不可、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
(Other embodiments)
As described above, the embodiment has been described as an example of the technology disclosed in the present application. However, the technology in the present disclosure is not limited to this, and can also be applied to embodiments in which changes, replacements, impossibility, omissions, etc. are made. Further, it is also possible to combine the constituent elements described in the above embodiments to form a new embodiment.
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。 Therefore, other embodiments will be exemplified below.
本実施の形態では、分離膜2の一例として、アルカノールアミンの一種であるモノエタノールアミンを含んだ促進輸送膜を説明した。分離膜2は、二酸化炭素を選択的に透過する、あるいは二酸化炭素含有ガス中に二酸化炭素と共存する不純物ガスを選択的に透過するものであればよい。
In the present embodiment, as an example of the
したがって、分離膜2は、アミン化合物のモノエタノールアミンに限定されない。例えば、分離膜2として、他のアミン化合物からなる分離膜、イオン液体を含んだ分離膜、アルカリ炭酸塩を含んだ分離膜であれば、高い二酸化炭素の透過速度が得られる。
Therefore, the
なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換えに、付加、省略などを行うことができる。 It should be noted that the above-described embodiment is for illustrating the technology of the present disclosure, and various modifications, substitutions, additions, omissions, etc. can be made within the scope of the claims or equivalents thereof.
本開示は、二酸化炭素分離膜を具備した二酸化炭素分離器と、複数の吸着器を組み合わせた二酸化炭素分離回収装置に適用可能で、特に、長時間に渡って安定して高い純度の二酸化炭素を回収することが求められる用途の二酸化炭素分離回収装置に最適である。具体的には、炭化水素を燃料とする水素製造装置、燃料電池発電システムなどに、本開示は適用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present disclosure is applicable to a carbon dioxide separator equipped with a carbon dioxide separation membrane and a carbon dioxide separation and recovery device combining a plurality of adsorbers. It is most suitable for carbon dioxide separation and recovery equipment for applications that require recovery. Specifically, the present disclosure is applicable to a hydrogen production device using hydrocarbon as fuel, a fuel cell power generation system, and the like.
1 二酸化炭素分離器
2 分離膜
3,3a,3b 吸着器
4,4a,4b 吸着材
11 第一流路切替弁
12 第二流路切替弁
13,13a,13b 開閉弁
21 二酸化炭素含有ガス供給流路
22 第一回収ガス流路
23 第二回収ガス流路
24 排気ガス流路
31 減圧ポンプ
32 回収ポンプ
33 圧力検知器
200 制御器
400 二酸化炭素分離回収装置
1
Claims (5)
前記二酸化炭素含有ガス供給流路の途中に介在する第一空間と、前記二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を選択的に透過させて分離するように構成された分離膜と、前記分離膜により前記第一空間と区画された第二空間と、を有する二酸化炭素分離器と、
前記第二空間を減圧し、前記分離膜を透過して前記第一空間から前記第二空間に移動した二酸化炭素からなる第一回収ガスを、回収するように構成された減圧ポンプと、
前記第二空間と前記減圧ポンプとを接続する流路であって、前記減圧ポンプが作動したときに、前記第二空間が減圧されて、前記第一回収ガスが流路に流入して前記減圧ポンプに回収されるように、前記第二空間と前記減圧ポンプの吸込口とを連通させる第一回収ガス流路と、
前記分離膜を透過せずに前記第一空間から前記二酸化炭素含有ガス供給流路に排出された前記二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を吸着するように、吸着材が充填され、前記二酸化炭素分離器よりも下流側の前記二酸化炭素含有ガス供給流路に第一流路切替弁を介して接続された複数の吸着器と、
前記吸着器に供給された前記二酸化炭素含有ガスのうちで前記吸着器に吸着されなかったガスを外部に排気できるように、複数の前記吸着器の下流側に第二流路切替弁を介して接続された排気ガス流路と、
前記吸着器を減圧し、前記吸着材から脱離した二酸化炭素からなる第二回収ガスを回収するように構成された回収ポンプと、
複数の前記吸着器と前記回収ポンプとを接続する流路であって、前記回収ポンプが作動して前記吸着器が減圧されるときに、前記第二回収ガスが流路に流入して前記回収ポンプに回収されるように、複数の前記吸着器における前記二酸化炭素含有ガスの流入口の近傍と前記回収ポンプの吸込口とを連通させる第二回収ガス流路と、
前記第二回収ガス流路における複数の前記吸着器に対応して分岐した複数の分岐流路を個別に開閉する弁であって、対応する前記吸着器に前記二酸化炭素含有ガスが供給されるときは閉状態で、対応する前記吸着器が減圧されて前記吸着材から二酸化炭素が脱離するときは開状態の複数の開閉弁と、
前記二酸化炭素分離器から前記第一回収ガスを回収し前記吸着器から前記第二回収ガスを回収するように、前記減圧ポンプと前記回収ポンプを制御するとともに、少なくとも1つの前記吸着器に、前記第一空間から前記二酸化炭素含有ガス供給流路に排出された前記二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を前記吸着材に吸着させる吸着工程を行わせ、少なくとも1つの前記吸着器が前記吸着工程を行っている間に、残りの少なくとも1つの前記吸着器に前記吸着材から二酸化炭素を脱離させる再生工程を行わせ、それぞれの前記吸着器が前記吸着工程と前記再生工程とを交互に繰り返すように、前記第一流路切替弁と前記第二流路切替弁と前記開閉弁を制御するように構成された制御器と、を備え、
前記制御器は、前記回収ポンプの運転時間の積算値をカウントし、前記積算値に応じて前記吸着工程の間に前記吸着器に供給される二酸化炭素含有ガス供給量が所定の範囲内になるように前記減圧ポンプの能力を制御するように構成された二酸化炭素分離回収装置。 a carbon dioxide-containing gas supply channel configured to allow a carbon dioxide-containing gas containing at least carbon dioxide to flow;
A first space interposed in the middle of the carbon dioxide-containing gas supply channel, a separation membrane configured to selectively permeate and separate carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing gas, and the separation membrane a carbon dioxide separator having the first space and a partitioned second space;
a decompression pump configured to depressurize the second space and recover a first recovery gas composed of carbon dioxide that has permeated the separation membrane and moved from the first space to the second space;
A flow path connecting the second space and the decompression pump, wherein when the decompression pump is operated, the second space is decompressed, and the first recovery gas flows into the flow path to reduce the decompression. a first recovered gas flow path that communicates the second space with a suction port of the decompression pump so as to be recovered by the pump;
An adsorbent is filled so as to adsorb carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing gas discharged from the first space to the carbon dioxide-containing gas supply channel without permeating the separation membrane, and the carbon dioxide a plurality of adsorbers connected via a first channel switching valve to the carbon dioxide-containing gas supply channel on the downstream side of the separator;
Via a second flow switching valve on the downstream side of the plurality of adsorbers so that, among the carbon dioxide-containing gas supplied to the adsorber, the gas that is not adsorbed by the adsorber can be exhausted to the outside. a connected exhaust gas flow path;
a recovery pump configured to depressurize the adsorber and recover a second recovery gas composed of carbon dioxide desorbed from the adsorbent;
A flow path connecting the plurality of adsorbers and the recovery pump, wherein the second recovery gas flows into the flow path and the recovery pump is decompressed when the recovery pump operates to reduce the pressure in the adsorber. a second recovery gas flow path that communicates the vicinity of the inlet of the carbon dioxide-containing gas in the plurality of adsorbers with the suction port of the recovery pump so that the carbon dioxide-containing gas is recovered by the pump;
A valve that individually opens and closes a plurality of branched flow paths branched corresponding to the plurality of adsorbers in the second recovered gas flow path, wherein the carbon dioxide-containing gas is supplied to the corresponding adsorbers is in a closed state, and a plurality of on-off valves in an open state when the corresponding adsorber is decompressed and carbon dioxide is desorbed from the adsorbent;
controlling the vacuum pump and the recovery pump to recover the first recovered gas from the carbon dioxide separator and the second recovered gas from the adsorber; An adsorption step of causing the adsorbent to adsorb carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing gas discharged from the first space to the carbon dioxide-containing gas supply flow path is performed, and at least one of the adsorbers performs the adsorption step. during which time at least one remaining said adsorber undergoes a regeneration step to desorb carbon dioxide from said adsorbent, each said adsorber alternating between said adsorption step and said regeneration step. a controller configured to control the first flow switching valve, the second flow switching valve, and the on-off valve;
The controller counts the integrated value of the operation time of the recovery pump, and the amount of carbon dioxide-containing gas supplied to the adsorber during the adsorption step falls within a predetermined range according to the integrated value. A carbon dioxide capture device configured to control the capacity of the vacuum pump as described above.
前記制御器は、前記積算値が所定値を超えた場合の前記減圧ポンプの能力を、前記積算値が所定値を超える前よりも低下させる、請求項1記載の二酸化炭素分離回収装置。 The separation membrane has a characteristic that the amount of impurities permeating through the separation membrane increases as the operation time of the recovery pump increases,
2. The carbon dioxide separation and capture apparatus according to claim 1, wherein said controller lowers the performance of said decompression pump when said integrated value exceeds a predetermined value compared to before said integrated value exceeds a predetermined value.
前記二酸化炭素含有ガス供給流路の途中に介在する第一空間と、前記二酸化炭素含有ガ
スに含まれる二酸化炭素を選択的に透過させて分離するように構成された分離膜と、前記分離膜により前記第一空間と区画された第二空間と、を有する二酸化炭素分離器と、
前記第二空間を減圧し、前記分離膜を透過して前記第一空間から前記第二空間に移動した二酸化炭素からなる第一回収ガスを、回収するように構成された減圧ポンプと、
前記第二空間と前記減圧ポンプとを接続する流路であって、前記減圧ポンプが作動したときに、前記第二空間が減圧されて、前記第一回収ガスが流路に流入して前記減圧ポンプに回収されるように、前記第二空間と前記減圧ポンプの吸込口とを連通させる第一回収ガス流路と、
前記分離膜を透過せずに前記第一空間から前記二酸化炭素含有ガス供給流路に排出された前記二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を吸着するように、吸着材が充填され、前記二酸化炭素分離器よりも下流側の前記二酸化炭素含有ガス供給流路に第一流路切替弁を介して接続された複数の吸着器と、
前記吸着器に供給された前記二酸化炭素含有ガスのうちで前記吸着器に吸着されなかったガスを外部に排気できるように、複数の前記吸着器の下流側に第二流路切替弁を介して接続された排気ガス流路と、
前記吸着器を減圧し、前記吸着材から脱離した二酸化炭素からなる第二回収ガスを回収するように構成された回収ポンプと、
複数の前記吸着器と前記回収ポンプとを接続する流路であって、前記回収ポンプが作動して前記吸着器が減圧されるときに、前記第二回収ガスが流路に流入して前記回収ポンプに回収されるように、複数の前記吸着器における前記二酸化炭素含有ガスの流入口の近傍と前記回収ポンプの吸込口とを連通させる第二回収ガス流路と、
前記第二回収ガス流路における複数の前記吸着器に対応して分岐した複数の分岐流路を個別に開閉する弁であって、対応する前記吸着器に前記二酸化炭素含有ガスが供給されるときは閉状態で、対応する前記吸着器が減圧されて前記吸着材から二酸化炭素が脱離するときは開状態の複数の開閉弁と、
前記二酸化炭素分離器から前記第一回収ガスを回収し前記吸着器から前記第二回収ガスを回収するように、前記減圧ポンプと前記回収ポンプを制御するとともに、少なくとも1つの前記吸着器に、前記第一空間から前記二酸化炭素含有ガス供給流路に排出された前記二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を前記吸着材に吸着させる吸着工程を行わせ、少なくとも1つの前記吸着器が前記吸着工程を行っている間に、残りの少なくとも1つの前記吸着器に前記吸着材から二酸化炭素を脱離させる再生工程を行わせ、それぞれの前記吸着器が前記吸着工程と前記再生工程とを交互に繰り返すように、前記第一流路切替弁と前記第二流路切替弁と前記開閉弁を制御するように構成された制御器と、を備え、
前記制御器は、前記回収ポンプの運転時間の積算値をカウントし、前記積算値に応じて前記吸着工程の間に前記吸着器に供給される二酸化炭素含有ガス供給量が所定の範囲内になるように前記吸着工程を継続する時間を制御するように構成された二酸化炭素分離回収装置。 a carbon dioxide-containing gas supply channel configured to allow a carbon dioxide-containing gas containing at least carbon dioxide to flow;
A first space interposed in the middle of the carbon dioxide-containing gas supply channel, a separation membrane configured to selectively permeate and separate carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing gas, and the separation membrane a carbon dioxide separator having the first space and a partitioned second space;
a decompression pump configured to depressurize the second space and recover a first recovery gas composed of carbon dioxide that has permeated the separation membrane and moved from the first space to the second space;
A flow path connecting the second space and the decompression pump, wherein when the decompression pump is operated, the second space is decompressed, and the first recovery gas flows into the flow path to reduce the decompression. a first recovered gas flow path that communicates the second space with a suction port of the decompression pump so as to be recovered by the pump;
An adsorbent is filled so as to adsorb carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing gas discharged from the first space to the carbon dioxide-containing gas supply channel without permeating the separation membrane, and the carbon dioxide a plurality of adsorbers connected via a first channel switching valve to the carbon dioxide-containing gas supply channel on the downstream side of the separator;
Via a second flow switching valve on the downstream side of the plurality of adsorbers so that, among the carbon dioxide-containing gas supplied to the adsorber, the gas that is not adsorbed by the adsorber can be exhausted to the outside. a connected exhaust gas flow path;
a recovery pump configured to depressurize the adsorber and recover a second recovery gas composed of carbon dioxide desorbed from the adsorbent;
A flow path connecting the plurality of adsorbers and the recovery pump, wherein the second recovery gas flows into the flow path and the recovery pump is decompressed when the recovery pump operates to reduce the pressure in the adsorber. a second recovery gas flow path that communicates the vicinity of the inlet of the carbon dioxide-containing gas in the plurality of adsorbers with the suction port of the recovery pump so that the carbon dioxide-containing gas is recovered by the pump;
A valve that individually opens and closes a plurality of branched flow paths branched corresponding to the plurality of adsorbers in the second recovered gas flow path, wherein the carbon dioxide-containing gas is supplied to the corresponding adsorbers is in a closed state, and a plurality of on-off valves in an open state when the corresponding adsorber is decompressed and carbon dioxide is desorbed from the adsorbent;
controlling the vacuum pump and the recovery pump to recover the first recovered gas from the carbon dioxide separator and the second recovered gas from the adsorber; An adsorption step of causing the adsorbent to adsorb carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing gas discharged from the first space to the carbon dioxide-containing gas supply flow path is performed, and at least one of the adsorbers performs the adsorption step. during which time at least one remaining said adsorber undergoes a regeneration step to desorb carbon dioxide from said adsorbent, each said adsorber alternating between said adsorption step and said regeneration step. a controller configured to control the first flow switching valve, the second flow switching valve, and the on-off valve;
The controller counts the integrated value of the operation time of the recovery pump, and the amount of carbon dioxide-containing gas supplied to the adsorber during the adsorption step falls within a predetermined range according to the integrated value. a carbon dioxide capture device configured to control the duration of the adsorption step.
前記制御器は、前記積算値が所定値を超えた場合の前記吸着工程を継続する時間を、前記積算値が所定値を超える前よりも長くする、請求項3記載の二酸化炭素分離回収装置。 The separation membrane has a characteristic that the amount of impurities permeating through the separation membrane increases as the operation time of the recovery pump increases,
4. The carbon dioxide separation and capture apparatus according to claim 3, wherein said controller makes the time during which said adsorption step is continued when said integrated value exceeds a predetermined value longer than before said integrated value exceeds a predetermined value.
前記二酸化炭素含有ガス供給流路の途中に介在する第一空間と、前記二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を選択的に透過させて分離するように構成された分離膜と、前記分離膜により前記第一空間と区画された第二空間と、を有する二酸化炭素分離器と、
前記第二空間を減圧し、前記分離膜を透過して前記第一空間から前記第二空間に移動した二酸化炭素からなる第一回収ガスを、回収するように構成された減圧ポンプと、
前記第二空間と前記減圧ポンプとを接続する流路であって、前記減圧ポンプが作動したときに、前記第二空間が減圧されて、前記第一回収ガスが流路に流入して前記減圧ポンプに回収されるように、前記第二空間と前記減圧ポンプの吸込口とを連通させる第一回収ガス流路と、
前記分離膜を透過せずに前記第一空間から前記二酸化炭素含有ガス供給流路に排出された前記二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を吸着するように、吸着材が充填され、前記二酸化炭素分離器よりも下流側の前記二酸化炭素含有ガス供給流路に第一流路切替弁を介して接続された複数の吸着器と、
前記吸着器に供給された前記二酸化炭素含有ガスのうちで前記吸着器に吸着されなかったガスを外部に排気できるように、複数の前記吸着器の下流側に第二流路切替弁を介して接続された排気ガス流路と、
前記吸着器を減圧し、前記吸着材から脱離した二酸化炭素からなる第二回収ガスを回収するように構成された回収ポンプと、
複数の前記吸着器と前記回収ポンプとを接続する流路であって、前記回収ポンプが作動して前記吸着器が減圧されるときに、前記第二回収ガスが流路に流入して前記回収ポンプに回収されるように、複数の前記吸着器における前記二酸化炭素含有ガスの流入口の近傍と前記回収ポンプの吸込口とを連通させる第二回収ガス流路と、
前記第二回収ガス流路における複数の前記吸着器に対応して分岐した複数の分岐流路を個別に開閉する弁であって、対応する前記吸着器に前記二酸化炭素含有ガスが供給されるときは閉状態で、対応する前記吸着器が減圧されて前記吸着材から二酸化炭素が脱離するときは開状態の複数の開閉弁と、を備え、
前記二酸化炭素分離器から前記第一回収ガスを回収し前記吸着器から前記第二回収ガスを回収するように、前記減圧ポンプと前記回収ポンプを作動させるとともに、少なくとも1つの前記吸着器に、前記第一空間から前記二酸化炭素含有ガス供給流路に排出された前記二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を前記吸着材に吸着させる吸着工程を行わせ、少なくとも1つの前記吸着器が前記吸着工程を行っている間に、残りの少なくとも1つの前記吸着器に前記吸着材から二酸化炭素を脱離させる再生工程を行わせ、それぞれの前記吸着器が前記吸着工程と前記再生工程とを交互に繰り返すように、前記第一流路切替弁と前記第二流路切替弁と前記開閉弁が操作される、二酸化炭素分離回収装置の運転方法であって、
前記回収ポンプの運転時間の積算値をカウントし、前記積算値に応じて前記吸着工程の間に前記吸着器に供給される二酸化炭素含有ガス供給量が所定の範囲内になるように、前記減圧ポンプの能力と、前記吸着工程を継続する時間の少なくとも一方を変化させる二酸化炭素分離回収装置の運転方法。 a carbon dioxide-containing gas supply channel configured to allow a carbon dioxide-containing gas containing at least carbon dioxide to flow;
A first space interposed in the middle of the carbon dioxide-containing gas supply channel, a separation membrane configured to selectively permeate and separate carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing gas, and the separation membrane a carbon dioxide separator having the first space and a partitioned second space;
a decompression pump configured to depressurize the second space and recover a first recovery gas composed of carbon dioxide that has permeated the separation membrane and moved from the first space to the second space;
A flow path connecting the second space and the decompression pump, wherein when the decompression pump is operated, the second space is decompressed, and the first recovery gas flows into the flow path to reduce the decompression. a first recovered gas flow path that communicates the second space with a suction port of the decompression pump so as to be recovered by the pump;
An adsorbent is filled so as to adsorb carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing gas discharged from the first space to the carbon dioxide-containing gas supply channel without permeating the separation membrane, and the carbon dioxide a plurality of adsorbers connected via a first channel switching valve to the carbon dioxide-containing gas supply channel on the downstream side of the separator;
Via a second flow switching valve on the downstream side of the plurality of adsorbers so that, among the carbon dioxide-containing gas supplied to the adsorber, the gas that is not adsorbed by the adsorber can be exhausted to the outside. a connected exhaust gas flow path;
a recovery pump configured to depressurize the adsorber and recover a second recovery gas composed of carbon dioxide desorbed from the adsorbent;
A flow path connecting the plurality of adsorbers and the recovery pump, wherein the second recovery gas flows into the flow path and the recovery pump is decompressed when the recovery pump operates to reduce the pressure in the adsorber. a second recovery gas flow path that communicates the vicinity of the inlet of the carbon dioxide-containing gas in the plurality of adsorbers with the suction port of the recovery pump so that the carbon dioxide-containing gas is recovered by the pump;
A valve that individually opens and closes a plurality of branched flow paths branched corresponding to the plurality of adsorbers in the second recovered gas flow path, wherein the carbon dioxide-containing gas is supplied to the corresponding adsorbers is closed and is open when the corresponding adsorber is decompressed and carbon dioxide is desorbed from the adsorbent,
The vacuum pump and the recovery pump are operated to recover the first recovered gas from the carbon dioxide separator and the second recovered gas from the adsorber, and at least one adsorber is supplied with the An adsorption step of causing the adsorbent to adsorb carbon dioxide contained in the carbon dioxide-containing gas discharged from the first space to the carbon dioxide-containing gas supply flow path is performed, and at least one of the adsorbers performs the adsorption step. during which time at least one remaining said adsorber undergoes a regeneration step to desorb carbon dioxide from said adsorbent, each said adsorber alternating between said adsorption step and said regeneration step. 2. A method of operating a carbon dioxide separation and capture device, wherein the first flow switching valve, the second flow switching valve, and the on-off valve are operated,
The integrated value of the operation time of the recovery pump is counted, and the pressure reduction is performed so that the amount of carbon dioxide-containing gas supplied to the adsorber during the adsorption step is within a predetermined range according to the integrated value. A method of operating a carbon dioxide separation and capture apparatus in which at least one of the capacity of a pump and the duration of the adsorption step is changed.
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---|---|---|---|
JP2021065567A JP2022161050A (en) | 2021-04-08 | 2021-04-08 | Carbon dioxide separation recovery device, and operation method of the same |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7323227B1 (en) | 2022-06-22 | 2023-08-08 | 株式会社フクハラ | CO2 separation means in compressed air circuits |
-
2021
- 2021-04-08 JP JP2021065567A patent/JP2022161050A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7323227B1 (en) | 2022-06-22 | 2023-08-08 | 株式会社フクハラ | CO2 separation means in compressed air circuits |
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