JP2023146122A - Recovery device, recovery method and computer program - Google Patents

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Seiji Yamamoto
教文 小宅
Norifumi Koyake
和人 小笠原
Kazuto Ogasawara
裕次郎 齋藤
Yujiro Saito
哲治 永田
Tetsuji Nagata
伸光 堀部
Nobumitsu Horibe
翔 三ツ橋
Sho Mitsuhashi
義之 小野寺
Yoshiyuki Onodera
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Abstract

To provide a technique for stabilizing the quality of recovery gas in a recovery device.SOLUTION: A recovery device comprises: an adsorber which stores an adsorbent that adsorbs a specific material; an acquisition unit which acquires mixed gas information being estimation information or measurement information of a property of mixed gas including the temperature of the mixed gas and supplied to the adsorber, and an adsorption condition being estimation information or measurement information of an environmental condition affecting the adsorption performance of the adsorbent including the environmental temperature of the adsorbent; an estimation unit which estimates an adsorption amount estimation value of the adsorbent and a saturation adsorption amount of the adsorbent by using the mixed gas information and the adsorption condition; and a switching unit which switches the adsorber supplying the mixed gas according to the estimated adsorption amount estimation value and saturation adsorption amount.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、回収装置、回収方法、および、コンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a collection device, a collection method, and a computer program.

従来から、混合ガスに含まれる特定物質を回収する回収装置が知られている(例えば、特許文献1,2)。回収装置は、例えば、吸着工程において吸着材を用いて混合ガス中の特定物質を吸着し、回収工程において吸着材に吸着された特定物質を吸着材から脱離させることで、特定物質を回収する。 2. Description of the Related Art Conventionally, recovery devices for recovering specific substances contained in mixed gas have been known (for example, Patent Documents 1 and 2). The recovery device collects the specific substance by, for example, adsorbing the specific substance in the mixed gas using an adsorbent in the adsorption process, and desorbing the specific substance adsorbed by the adsorbent from the adsorbent in the recovery process. .

特許第6791177号明細書Patent No. 6791177 specification 特開2020-78860号公報JP2020-78860A

回収装置によって回収される特定物質を工業製品の製造などに利用する場合、一定の品質の製品を安定して製造するためには、吸着材から脱離させた特定物質を含む回収ガスの特定物質の濃度が安定していることが必要である。しかしながら、混合ガスの性状や吸着材が置かれている環境などによって吸着材が吸着可能な特定物質の量は変化するため、吸着材から脱離する特定物質の量が回収工程ごとに変化するおそれがある。この場合、回収ガス中の特定物質の濃度も変化するため、回収ガスの品質を安定させることは困難であった。 When using specific substances recovered by a recovery device for manufacturing industrial products, etc., in order to stably manufacture products of a certain quality, it is necessary to use specific substances in the recovered gas that contains the specific substances desorbed from the adsorbent. It is necessary that the concentration of However, the amount of specific substances that can be adsorbed by the adsorbent varies depending on the properties of the mixed gas and the environment in which the adsorbent is placed, so there is a risk that the amount of specific substances desorbed from the adsorbent may change with each recovery process. There is. In this case, the concentration of the specific substance in the recovered gas also changes, making it difficult to stabilize the quality of the recovered gas.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、回収装置において、回収ガスの品質を安定させる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a technique for stabilizing the quality of recovered gas in a recovery device.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve at least part of the above-mentioned problems, and can be realized as the following forms.

(1)本発明の一形態によれば、混合ガスに含まれる特定物質を回収する回収装置が提供される。この回収装置は、前記特定物質を吸着する吸着材を収容する吸着器と、前記混合ガスの温度を含む、前記吸着器に供給される前記混合ガスの性状の推定情報または計測情報である混合ガス情報と、前記吸着材の環境温度を含む、前記吸着材の吸着性能に影響を与える環境条件の推定情報または計測情報である吸着条件と、を取得する取得部と、前記混合ガス情報と、前記吸着条件とを用いて、前記吸着材の吸着量推定値と前記吸着材の飽和吸着量とを推定する推定部と、推定された前記吸着量推定値と前記飽和吸着量とに応じて、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替える切替部と、を備える。 (1) According to one embodiment of the present invention, a recovery device for recovering a specific substance contained in a mixed gas is provided. This recovery device includes an adsorber containing an adsorbent that adsorbs the specific substance, and a mixed gas that is estimated or measured information of the properties of the mixed gas supplied to the adsorber, including the temperature of the mixed gas. an acquisition unit that acquires information and adsorption conditions that are estimated information or measurement information of environmental conditions that affect the adsorption performance of the adsorbent, including the environmental temperature of the adsorbent; the mixed gas information; an estimator that estimates an estimated adsorption amount of the adsorbent and a saturated adsorption amount of the adsorbent using the adsorption conditions; A switching unit that switches between adsorbers that supply mixed gas.

この構成によれば、切替部は、混合ガスの温度を含む混合ガス情報と吸着材の環境温度を含む吸着条件とを用いて推定される、吸着材の吸着量推定値と飽和吸着量とに応じて、混合ガスを供給する吸着器を切り替える。吸着材の飽和吸着量は、吸着器に供給される混合ガスの性状と、吸着材の吸着性能に影響を与える環境条件とによって左右されるため、このように推定される飽和吸着量は、例えば、設定値として固定されている飽和吸着量よりも実際の状況にあった値となる。これにより、推定部によって推定された吸着材の吸着量推定値と飽和吸着量とに応じて混合ガスの供給先を切り替えることで、特定物質の系外
への漏出を抑制しながら特定物質の吸着に利用される吸着材の割合を安定させることができる。したがって、吸着材に吸着されている特定物質を回収するとき、回収ガス中の特定物質の濃度を一定にすることができるため、回収ガスの品質を安定させることができる。
According to this configuration, the switching unit is configured to adjust the estimated adsorption amount of the adsorbent and the saturated adsorption amount, which are estimated using the mixed gas information including the temperature of the mixed gas and the adsorption conditions including the environmental temperature of the adsorbent. Depending on the situation, the adsorber that supplies the mixed gas is switched. The saturated adsorption amount of the adsorbent depends on the properties of the mixed gas supplied to the adsorber and the environmental conditions that affect the adsorption performance of the adsorbent, so the saturated adsorption amount estimated in this way is, for example, , the value is more suitable for the actual situation than the saturated adsorption amount, which is fixed as a set value. As a result, by switching the supply destination of the mixed gas according to the estimated value of the adsorption amount of the adsorbent and the saturated adsorption amount estimated by the estimator, the adsorption of a specific substance while suppressing the leakage of the specific substance to the outside of the system. It is possible to stabilize the proportion of adsorbent used for Therefore, when recovering the specific substance adsorbed on the adsorbent, the concentration of the specific substance in the recovered gas can be made constant, so the quality of the recovered gas can be stabilized.

(2)上記形態の回収装置において、前記推定部は、前記混合ガス情報を用いて、前記吸着器に導入される前記特定物質の導入量推定値を推定し、推定された前記導入量推定値を用いて、特定時点における前記吸着材が吸着している前記特定物質の量を表す前記吸着量推定値を推定し、前記混合ガス情報を用いて推定された前記飽和吸着量に制御定数を乗じた切替閾値を算出し、前記切替部は、前記吸着量推定値と前記切替閾値とを比較して、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替えてもよい。この構成によれば、切替部は、吸着器に導入される特定物質の導入量推定値に基づいて特定時点における吸着材が吸着している特定物質の量を表す吸着量推定値を推定し、推定した吸着量推定値と、飽和吸着量と制御定数とを乗じて算出される切替閾値と、を比較する。切替部は、その比較結果に応じて、混合ガスを供給する吸着器を切り替える。すなわち、混合ガス情報のみを用いて推定される吸着量推定値と切替閾値との比較によって、混合ガスの供給先を切り替える。これにより、簡便に回収ガスの品質を安定させることができる。 (2) In the recovery device of the above embodiment, the estimating unit estimates an estimated amount of the specific substance introduced into the adsorber using the mixed gas information, and the estimated amount of the specific substance introduced into the adsorber. is used to estimate the adsorption amount estimate representing the amount of the specific substance adsorbed by the adsorbent at a specific time, and the saturated adsorption amount estimated using the mixed gas information is multiplied by a control constant. The switching unit may calculate a switching threshold value, and then compare the estimated adsorption amount value with the switching threshold value to switch the adsorber that supplies the mixed gas. According to this configuration, the switching unit estimates the estimated adsorption amount representing the amount of the specific substance adsorbed by the adsorbent at a specific time based on the estimated amount of the specific substance introduced into the adsorber, The estimated adsorption amount is compared with a switching threshold calculated by multiplying the saturated adsorption amount by a control constant. The switching unit switches the adsorber that supplies the mixed gas according to the comparison result. That is, the supply destination of the mixed gas is switched by comparing the adsorption amount estimate estimated using only the mixed gas information with the switching threshold. Thereby, the quality of the recovered gas can be easily stabilized.

(3)上記形態の回収装置において、前記取得部は、前記吸着器から排出される排出ガスの流量と、前記排出ガス中の前記特定物質の濃度とを含む、前記排出ガスの性状の推定情報または計測情報である排出ガス情報を取得し、前記推定部は、前記混合ガス情報を用いて、前記吸着器に導入される前記特定物質の導入量推定値を推定し、前記排出ガス情報を用いて、前記吸着器から排出される前記特定物質の排出量推定値を推定し、前記導入量推定値と前記排出量推定値との差分を用いて、特定時点における前記吸着材が吸着している前記特定物質の量を表す前記吸着量推定値を推定し、前記混合ガス情報を用いて推定された前記飽和吸着量に制御定数を乗じた切替閾値を算出し、前記切替部は、前記吸着量推定値と前記切替閾値とを比較して、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替えてもよい。この構成によれば、推定部は、吸着器に導入される特定物質の導入量推定値と吸着器から排出される特定物質の排出量推定値との差分を用いて、吸着量推定値を推定する。切替部は、吸着量推定値と切替閾値とを比較することで、混合ガスを供給する吸着器を切り替える。これにより、吸着量推定値を吸着器に導入される特定物質の導入量推定値のみから推定する場合に比べ、吸着量推定値の推定精度を向上させることができる。したがって、切替部による混合ガスの供給先の切り替えを正確に行えることができるため、回収ガスの品質をさらに安定させることができる。 (3) In the recovery device of the above embodiment, the acquisition unit includes estimated information on the properties of the exhaust gas, including the flow rate of the exhaust gas discharged from the adsorber and the concentration of the specific substance in the exhaust gas. Alternatively, the estimator obtains exhaust gas information that is measurement information, and uses the mixed gas information to estimate an estimated amount of the specific substance to be introduced into the adsorber, and uses the exhaust gas information to estimate an estimated amount of the specific substance introduced into the adsorber. Then, estimate the estimated amount of the specific substance discharged from the adsorber, and use the difference between the estimated introduction amount and the estimated amount of emission to determine whether the adsorbent is adsorbing at a specific point in time. The switching unit estimates the adsorption amount estimated value representing the amount of the specific substance, calculates a switching threshold value by multiplying the saturated adsorption amount estimated using the mixed gas information by a control constant, and The estimated value and the switching threshold may be compared to switch the adsorber that supplies the mixed gas. According to this configuration, the estimation unit estimates the estimated amount of adsorption using the difference between the estimated amount of the specific substance introduced into the adsorber and the estimated amount of the specific substance discharged from the adsorber. do. The switching unit switches the adsorber that supplies the mixed gas by comparing the estimated adsorption amount with a switching threshold. This makes it possible to improve the estimation accuracy of the estimated adsorption amount, compared to the case where the estimated adsorption amount is estimated only from the estimated amount of the specific substance introduced into the adsorber. Therefore, since the switching unit can accurately switch the supply destination of the mixed gas, the quality of the recovered gas can be further stabilized.

(4)上記形態の回収装置において、前記取得部は、前記特定物質を吸着した前記吸着材から脱離する前記特定物質の脱離量の推定情報または計測情報である脱離量情報を取得し、前記推定部は、前記脱離量情報を用いて、脱離量推定値を推定し、前記導入量推定値に対する前記脱離量推定値の割合を用いて、前記制御定数を算出してもよい。この構成によれば、推定部は、導入量推定値に対する脱離量推定値の割合、すなわち、特定物質の回収率を用いて、制御定数を算出する。これにより、回収ガスの品質の1つである特定物質の回収率を安定させることができるため、回収ガスの品質をさらに安定させることができる。 (4) In the recovery device of the above embodiment, the acquisition unit acquires desorption amount information that is estimated information or measurement information of the amount of the specific substance desorbed from the adsorbent that has adsorbed the specific substance. , the estimation unit may estimate an estimated desorption amount using the desorption amount information, and calculate the control constant using a ratio of the estimated desorption amount to the estimated introduction amount. good. According to this configuration, the estimation unit calculates the control constant using the ratio of the estimated amount of desorption to the estimated amount of introduction, that is, the recovery rate of the specific substance. Thereby, it is possible to stabilize the recovery rate of the specific substance, which is one of the qualities of the recovered gas, so that the quality of the recovered gas can be further stabilized.

(5)上記形態の回収装置において、前記推定部は、前記混合ガス情報を用いて、前記吸着器への前記混合ガスの供給を開始してから前記特定時点までの前記混合ガスの性状の平均値を算出し、前記吸着条件を用いて、前記吸着器への前記混合ガスの供給を開始してから前記特定時点までの前記環境条件の平均値を算出し、前記混合ガスの性状の平均値と前記環境条件の平均値とを用いて、前記吸着材の飽和吸着量を推定してもよい。この構成によれば、吸着材の飽和吸着量は、吸着器への混合ガスの供給を開始してから特定時点までの混合ガスの性状の平均値や環境条件の平均値を用いて推定される。これにより、吸着
器への混合ガスの供給を開始してから、混合ガスの性状や環境条件に急激な変化がある場合でも、吸着材の飽和吸着量を推定することができるため、回収ガスの品質を安定させることができる。
(5) In the recovery device of the above embodiment, the estimation unit uses the mixed gas information to average the properties of the mixed gas from the start of supply of the mixed gas to the adsorber to the specific point in time. Using the adsorption conditions, calculate the average value of the environmental conditions from the start of supply of the mixed gas to the adsorber until the specific time, and calculate the average value of the properties of the mixed gas. The saturated adsorption amount of the adsorbent may be estimated using the average value of the environmental conditions and the average value of the environmental conditions. According to this configuration, the saturated adsorption amount of the adsorbent is estimated using the average value of the properties of the mixed gas and the average value of the environmental conditions from the start of supply of the mixed gas to the adsorber up to a specific point in time. . This makes it possible to estimate the saturated adsorption amount of the adsorbent even if there is a sudden change in the properties or environmental conditions of the mixed gas after the supply of the mixed gas to the adsorber has started. Quality can be stabilized.

(6)上記形態の回収装置において、前記取得部は、前記混合ガスに含まれる前記特定物質以外の物質の濃度を含む、前記混合ガス情報を取得し、前記推定部は、前記混合ガス情報に含まれる、前記混合ガスに含まれる前記特定物質以外のガスの濃度を用いて、前記吸着材の飽和吸着量を推定してもよい。この構成によれば、取得部は、混合ガスに含まれる特定物質以外の物質の濃度を含む、混合ガス情報を取得する。吸着材には、特定物質以外の物質も吸着されるため、吸着材の飽和吸着量は低下する。特定物質以外の物質の濃度を用いて飽和吸着量を推定することで、飽和吸着量の推定精度を向上させることができる。 (6) In the recovery device of the above embodiment, the acquisition unit acquires the mixed gas information including the concentration of a substance other than the specific substance contained in the mixed gas, and the estimating unit acquires the mixed gas information. The saturated adsorption amount of the adsorbent may be estimated using the concentration of a gas other than the specific substance contained in the mixed gas. According to this configuration, the acquisition unit acquires the mixed gas information including the concentration of substances other than the specific substance contained in the mixed gas. Since substances other than the specific substance are also adsorbed by the adsorbent, the saturated adsorption amount of the adsorbent decreases. By estimating the saturated adsorption amount using the concentration of a substance other than the specific substance, the accuracy of estimating the saturated adsorption amount can be improved.

(7)本発明の別の形態によれば、混合ガスに含まれる特定物質を回収装置によって回収する回収方法が提供される。この回収方法は、前記特定物質を吸着材に吸着させる工程と、前記混合ガスの温度を含む、吸着器に供給される前記混合ガスの性状の推定情報または計測情報である混合ガス情報と、前記吸着材の環境温度を含む、前記吸着材の吸着性能に影響を与える環境条件の推定情報または計測情報である吸着条件と、を取得する工程と、前記混合ガス情報と、前記吸着条件とを用いて、前記吸着材の吸着量推定値と前記吸着材の飽和吸着量とを推定する工程と、推定された前記吸着量推定値と前記飽和吸着量とに応じて、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替える工程と、を備える。この構成によれば、回収装置は、混合ガスの温度を含む混合ガス情報と吸着材の環境温度を含む吸着条件とを用いて推定される吸着材の飽和吸着量に応じて、混合ガスを供給する吸着器を切り替える。これにより、特定物質の吸着に利用される吸着材の割合を安定させることができるため、回収ガスの品質を安定させることができる。 (7) According to another aspect of the present invention, a recovery method is provided in which a specific substance contained in a mixed gas is recovered by a recovery device. This recovery method includes a step of adsorbing the specific substance onto an adsorbent, mixed gas information that is estimated information or measurement information of the properties of the mixed gas supplied to the adsorber, including the temperature of the mixed gas, and a step of acquiring adsorption conditions that are estimated information or measurement information of environmental conditions that affect the adsorption performance of the adsorbent, including the environmental temperature of the adsorbent; and using the mixed gas information and the adsorption conditions. a step of estimating an estimated adsorption amount of the adsorbent and a saturated adsorption amount of the adsorbent; and an adsorption step of supplying the mixed gas according to the estimated adsorption amount estimate and the saturated adsorption amount. A step of switching the container. According to this configuration, the recovery device supplies the mixed gas according to the saturated adsorption amount of the adsorbent, which is estimated using the mixed gas information including the temperature of the mixed gas and the adsorption conditions including the environmental temperature of the adsorbent. Switch the adsorber to be used. This makes it possible to stabilize the ratio of the adsorbent used for adsorbing the specific substance, thereby stabilizing the quality of the recovered gas.

(8)本発明のさらに別の形態によれば、混合ガスに含まれる特定物質の回収をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムが提供される。このコンピュータプログラムは、前記特定物質を吸着材に吸着させる機能と、前記混合ガスの温度を含む、前記吸着材を収容する吸着器に供給される前記混合ガスの性状の推定情報または計測情報である混合ガス情報と、前記吸着材の環境温度を含む、前記吸着材の吸着性能に影響を与える環境条件の推定情報または計測情報である吸着条件と、を取得する機能と、前記混合ガス情報と、前記吸着条件とを用いて、前記吸着材の吸着量推定値と前記吸着材の飽和吸着量とを推定する機能と、推定された前記吸着量推定値と前記飽和吸着量とに応じて、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替える機能と、をコンピュータに実行させる。この構成によれば、コンピュータは、混合ガスの温度を含む混合ガス情報と吸着材の環境温度を含む吸着条件とを用いて推定される吸着材の飽和吸着量に応じて、混合ガスを供給する吸着器を切り替える。これにより、特定物質の吸着に利用される吸着材の割合を安定させることができるため、回収ガスの品質を安定させることができる。 (8) According to yet another aspect of the present invention, a computer program is provided that causes a computer to recover a specific substance contained in a mixed gas. This computer program is estimated information or measurement information of the properties of the mixed gas supplied to the adsorber containing the adsorbent, including the function of adsorbing the specific substance to the adsorbent and the temperature of the mixed gas. A function of acquiring mixed gas information and adsorption conditions that are estimated information or measurement information of environmental conditions that affect the adsorption performance of the adsorbent, including the environmental temperature of the adsorbent, and the mixed gas information; a function of estimating an estimated adsorption amount of the adsorbent and a saturated adsorption amount of the adsorbent using the adsorption conditions; The computer executes the function of switching the adsorber that supplies the mixed gas. According to this configuration, the computer supplies the mixed gas according to the saturated adsorption amount of the adsorbent, which is estimated using the mixed gas information including the temperature of the mixed gas and the adsorption conditions including the environmental temperature of the adsorbent. Switch adsorber. This makes it possible to stabilize the ratio of the adsorbent used for adsorbing the specific substance, thereby stabilizing the quality of the recovered gas.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、回収装置を含むシステム、これら装置およびシステムを用いた回収方法を含む制御方法、コンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、そのコンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現することができる。 Note that the present invention can be realized in various aspects, such as a system including a collection device, a control method including a collection method using these devices and systems, a server device for distributing a computer program, It can be implemented in the form of a non-transitory storage medium or the like that stores the computer program.

第1実施形態の回収装置の概略構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a recovery device according to a first embodiment. 回収システムによる回収方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the collection method by a collection system. 吸着材の設定利用率を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a set utilization rate of an adsorbent. 回収方法におけるCO2吸着量の時間変化を説明する図である。It is a figure explaining the time change of the amount of CO2 adsorption in a recovery method. 混合ガスの性状の時間変化を示した図である。It is a figure showing the time change of the property of mixed gas. 吸着材の利用率と回収ガスの品質との関係を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the utilization rate of adsorbent and the quality of recovered gas. 吸着工程の平均CO2濃度と吸着工程期間の変化を説明する図である。It is a figure explaining the average CO2 concentration of an adsorption process, and a change of an adsorption process period. 吸着材の利用率およびCO2回収率を説明する第1の図である。FIG. 2 is a first diagram illustrating the adsorbent utilization rate and CO 2 recovery rate. 吸着材の利用率およびCO2回収率を説明する第2の図である。FIG. 2 is a second diagram illustrating the adsorbent utilization rate and CO 2 recovery rate. 吸着材の環境温度の変化による影響を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the influence of a change in environmental temperature on an adsorbent. 吸着材の利用率およびCO2回収率を説明する第3の図である。FIG. 3 is a third diagram illustrating the adsorbent utilization rate and CO 2 recovery rate. 吸着材の利用率およびCO2回収率を説明する第4の図である。FIG. 4 is a fourth diagram illustrating the adsorbent utilization rate and CO 2 recovery rate. 吸着材の利用率およびCO2回収率を説明する第5の図である。FIG. 5 is a fifth diagram illustrating the utilization rate of the adsorbent and the CO 2 recovery rate. 第2実施形態の回収装置の概略構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a recovery device according to a second embodiment. 吸着材の不純物濃度の変化による影響を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the influence of a change in impurity concentration of an adsorbent. 第3実施形態の回収装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram showing the schematic structure of the recovery device of a 3rd embodiment.

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態の回収装置の概略構成を示す模式図である。第1実施形態の回収装置1は、図1に示す複数の吸着器を備える回収システム5に適用される。回収システム5は、燃焼設備6から排出される、酸素(O2)、窒素(N2)、水分(H2O)などが含まれている混合ガス中の二酸化炭素(CO2)を回収し、炭化水素合成装置7に供給する。本実施形態の回収システム5は、3つの吸着器10と、混合ガス供給流路20と、排出ガス流路30と、水素ガス供給流路40と、回収ガス流路50と、熱媒体流路60と、制御部70と、を備えている。
<First embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a recovery device according to a first embodiment. The recovery apparatus 1 of the first embodiment is applied to a recovery system 5 including a plurality of adsorbers shown in FIG. 1. The recovery system 5 recovers carbon dioxide (CO 2 ) from the mixed gas containing oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ), moisture (H 2 O), etc., which is discharged from the combustion equipment 6. , is supplied to the hydrocarbon synthesis device 7. The recovery system 5 of this embodiment includes three adsorbers 10, a mixed gas supply channel 20, an exhaust gas channel 30, a hydrogen gas supply channel 40, a recovery gas channel 50, and a heat medium channel. 60 and a control section 70.

吸着器10は、混合ガスからCO2を分離して回収するための装置である。吸着器10には、内部に吸着材11が収容されている。吸着材11は、例えば、ゼオライト、活性炭、シリカゲルであって、CO2吸蔵(吸着)性能を有する。吸着器10に、CO2を含む混合ガスが供給されると、CO2は、吸着材11に吸蔵され、混合ガスの残りの成分は、吸着器10の外部に排出される。吸着器10には、混合ガス供給流路20と、水素ガス供給流路40と、回収ガス流路50と、熱媒体流路60と、が接続されている。なお、本実施形態では、3つの吸着器10のそれぞれを区別するため、便宜的に、吸着材11A,11B,11Cのそれぞれを収容する吸着器10A,10B,10Cとする(図1参照)。また、図1には、後述する回収方法における吸着工程中の吸着器10Aと、回収工程中の吸着器10Bと、冷却工程中の吸着器10Cとのそれぞれに接続される混合ガス供給流路20と、排出ガス流路30と、水素ガス供給流路40と、回収ガス流路50について、ガスが流れている流路を実線で示し、ガスが流れていない流路を点線で示している。 The adsorber 10 is a device for separating and recovering CO 2 from a mixed gas. The adsorbent 10 houses an adsorbent 11 therein. The adsorbent 11 is, for example, zeolite, activated carbon, or silica gel, and has CO 2 storage (adsorption) performance. When a mixed gas containing CO 2 is supplied to the adsorber 10 , the CO 2 is stored in the adsorbent 11 , and the remaining components of the mixed gas are discharged to the outside of the adsorber 10 . A mixed gas supply channel 20 , a hydrogen gas supply channel 40 , a recovery gas channel 50 , and a heat medium channel 60 are connected to the adsorber 10 . In addition, in this embodiment, in order to distinguish each of the three adsorbers 10, for convenience, the adsorbers 10A, 10B, and 10C accommodate adsorbents 11A, 11B, and 11C, respectively (see FIG. 1). FIG. 1 also shows a mixed gas supply channel 20 connected to an adsorber 10A during an adsorption process, an adsorber 10B during a recovery process, and an adsorber 10C during a cooling process in a recovery method to be described later. Regarding the exhaust gas flow path 30, hydrogen gas supply flow path 40, and recovery gas flow path 50, the flow paths through which gas flows are shown by solid lines, and the flow paths through which gas does not flow are shown by dotted lines.

混合ガス供給流路20は、燃焼設備6から排出される混合ガス(図1に示す矢印Gex)を3つの吸着器10のそれぞれに供給するためのガス流路であり、複数のガス配管から構成されている。混合ガス供給流路20には、複数の混合ガス供給バルブ21,22が設けられている。燃焼設備6は、例えば、工場の燃焼炉などであり、混合ガスには、上述したように、CO2の他に、O2、N2、H2Oなどが含まれている。燃焼設備6から排出された混合ガスは、混合ガス供給バルブ21を経由して、吸着器10Aまたは混合ガス供給バルブ22に向かう。混合ガス供給バルブ22に向かう混合ガスは、混合ガス供給バルブ22を経由して、吸着器10Bまたは吸着器10Cに向かう。混合ガス供給バルブ21,22のそれぞれは、制御部70によって開閉が制御される。 The mixed gas supply channel 20 is a gas channel for supplying the mixed gas (arrow Gex shown in FIG. 1) discharged from the combustion equipment 6 to each of the three adsorbers 10, and is composed of a plurality of gas pipes. has been done. The mixed gas supply channel 20 is provided with a plurality of mixed gas supply valves 21 and 22. The combustion equipment 6 is, for example, a combustion furnace in a factory, and the mixed gas contains O 2 , N 2 , H 2 O, etc. in addition to CO 2 as described above. The mixed gas discharged from the combustion equipment 6 passes through the mixed gas supply valve 21 and heads to the adsorber 10A or the mixed gas supply valve 22. The mixed gas heading towards the mixed gas supply valve 22 passes through the mixed gas supply valve 22 and heads towards the adsorber 10B or 10C. The opening and closing of each of the mixed gas supply valves 21 and 22 is controlled by a control unit 70.

排出ガス流路30は、混合ガスからCO2を取り除いた残りのガス(排出ガス、図1に示す矢印Gm)を3つの吸着器10のそれぞれから排出するためのガス流路であり、複数のガス配管から構成されている。排出ガス流路30には、複数の排出ガスバルブ31,32が設けられている。吸着器10Aと吸着器10Bから排出された排出ガスは、排出ガス
バルブ31,32を経由して、回収システム5から排出される。吸着器10Cから排出された排出ガスは、排出ガスバルブ32を経由して、回収システム5から排出される。排出ガスバルブ31,32のそれぞれは、制御部70によって開閉が制御される。
The exhaust gas flow path 30 is a gas flow path for exhausting the remaining gas (exhaust gas, arrow Gm shown in FIG. 1) after removing CO 2 from the mixed gas from each of the three adsorbers 10. Consists of gas piping. The exhaust gas flow path 30 is provided with a plurality of exhaust gas valves 31 and 32. Exhaust gas discharged from the adsorbers 10A and 10B is discharged from the recovery system 5 via exhaust gas valves 31 and 32. The exhaust gas discharged from the adsorber 10C is discharged from the recovery system 5 via the exhaust gas valve 32. The opening and closing of each of the exhaust gas valves 31 and 32 is controlled by a control unit 70.

水素ガス供給流路40は、図示しない水素供給源の水素(H2、図1に示す矢印Gh)を3つの吸着器10のそれぞれに供給するためのガス流路であり、複数のガス配管から構成されている。水素ガス供給流路40には、複数の水素供給バルブ41,42が設けられている。水素供給源から供給されるH2は、水素供給バルブ41を経由して、吸着器10Cまたは水素供給バルブ42に向かう。水素供給バルブ42に向かうH2は、水素供給バルブ42を経由して、吸着器10Bまたは吸着器10Aに向かう。水素供給バルブ41,42のそれぞれは、制御部70によって開閉が制御される。 The hydrogen gas supply channel 40 is a gas channel for supplying hydrogen (H 2 , arrow Gh shown in FIG. 1) from a hydrogen supply source (not shown) to each of the three adsorbers 10, and is supplied from a plurality of gas pipes. It is configured. The hydrogen gas supply channel 40 is provided with a plurality of hydrogen supply valves 41 and 42. H 2 supplied from the hydrogen supply source passes through the hydrogen supply valve 41 and goes to the adsorber 10C or the hydrogen supply valve 42. H 2 heading towards the hydrogen supply valve 42 passes through the hydrogen supply valve 42 and heads towards the adsorber 10B or 10A. The opening and closing of each of the hydrogen supply valves 41 and 42 is controlled by a control unit 70.

回収ガス流路50は、3つの吸着器10のそれぞれから取り出されたCO2を含む回収ガス(図1に示す矢印Gch)を炭化水素合成装置7に供給するためのガス流路であり、複数のガス配管を含んで構成されている。回収ガス流路50には、回収ガスバルブ51が設けられている。回収ガスバルブ51は、制御部70によって開閉が制御され、3つの吸着器10のいずれかから取り出される回収ガスを炭化水素合成装置7に供給する。回収ガス流路50には、回収ガス流路50を介して、吸着器10の内部を減圧するポンプ52が設けられている。これにより、CO2が吸着材11から脱離しやすくなる。 The recovered gas flow path 50 is a gas flow path for supplying the recovered gas (arrow Gch shown in FIG. 1) containing CO 2 taken out from each of the three adsorbers 10 to the hydrocarbon synthesis apparatus 7. It consists of gas piping. The recovered gas flow path 50 is provided with a recovered gas valve 51 . The opening and closing of the recovery gas valve 51 is controlled by the control unit 70 and supplies the recovery gas taken out from any of the three adsorbers 10 to the hydrocarbon synthesis apparatus 7 . A pump 52 is provided in the recovered gas flow path 50 to reduce the pressure inside the adsorber 10 via the recovered gas flow path 50 . This makes it easier for CO 2 to desorb from the adsorbent 11 .

熱媒体流路60は、オイルなどの流体の熱媒体(熱流体)が流通する流路であり、メタン(CH4)などの炭化水素化合物の生成反応によって炭化水素合成装置7で生じた熱を3つの吸着器10に供給する。吸着器10に供給された熱媒体は、吸着材11を加熱したのち、炭化水素合成装置7に戻り、再度加熱される。これを繰り返すことによって、CO2が吸着材11から脱離しやすくなる。図1では、図面が煩雑になることを避けるため、熱媒体流路60は、炭化水素合成装置7と、回収工程中の吸着器10Bとに接続されているが、吸着器10Aと吸着器10Cについても同様に、熱媒体流路60が接続されている。 The heat medium flow path 60 is a flow path through which a fluid heat medium (thermal fluid) such as oil flows, and is used to absorb heat generated in the hydrocarbon synthesis device 7 by a reaction for producing a hydrocarbon compound such as methane (CH 4 ). Three adsorbers 10 are fed. After heating the adsorbent 11, the heat medium supplied to the adsorber 10 returns to the hydrocarbon synthesis device 7 and is heated again. By repeating this, CO 2 becomes easier to desorb from the adsorbent 11. In FIG. 1, in order to avoid complicating the drawing, the heat medium flow path 60 is connected to the hydrocarbon synthesis apparatus 7 and the adsorber 10B during the recovery process, but the adsorber 10A and the adsorber 10C Similarly, the heat medium flow path 60 is connected to the heat medium flow path 60 as well.

制御部70は、ROM、RAM、および、CPUを含んで構成されるコンピュータを含んでおり、混合ガスの性状や吸着器10の環境条件などに基づいて、回収システム5全体を制御する。制御部70は、ROMに格納されているコンピュータプログラムをRAMに展開してCPUが実行することにより機能する。制御部70は、混合ガス検出部71と、環境条件検出部72と、回収ガス検出部73と、情報取得部74と、演算部75と、指令部76と、を備える。 The control unit 70 includes a computer including a ROM, a RAM, and a CPU, and controls the entire recovery system 5 based on the properties of the mixed gas, the environmental conditions of the adsorber 10, and the like. The control unit 70 functions by loading a computer program stored in the ROM into the RAM and executing it by the CPU. The control unit 70 includes a mixed gas detection unit 71, an environmental condition detection unit 72, a recovered gas detection unit 73, an information acquisition unit 74, a calculation unit 75, and a command unit 76.

混合ガス検出部71は、混合ガス供給流路20を流れる混合ガスの性状を検出する。本実施形態では、混合ガス検出部71は、混合ガスのCO2濃度XCO2を検出する濃度検出器と、混合ガスの圧力Pgを検出する圧力検出器と、混合ガスの温度Tgを検出する熱電対と、混合ガスの流量Qを検出する流量検出器と、を備える。混合ガス検出部71が検出する混合ガスのCO2濃度XCO2、圧力Pg、混合ガスの温度Tg、および、混合ガスの流量Qを含む混合ガス情報は、情報取得部74に出力される。 The mixed gas detection unit 71 detects the properties of the mixed gas flowing through the mixed gas supply channel 20 . In this embodiment, the mixed gas detection unit 71 includes a concentration detector that detects the CO 2 concentration and a flow rate detector that detects the flow rate Q of the mixed gas. The mixed gas information including the CO 2 concentration X CO2 of the mixed gas, the pressure Pg, the temperature Tg of the mixed gas, and the flow rate Q of the mixed gas detected by the mixed gas detection unit 71 is output to the information acquisition unit 74 .

環境条件検出部72は、吸着器10内の吸着材11によるCO2の吸着に影響を与える吸着条件を検出する。本実施形態では、環境条件検出部72は、吸着器10内の圧力Paを検出する圧力検出器と、吸着器10内の温度Taを検出する熱電対と、を備える。環境条件検出部72が検出する吸着器10内の圧力Paと温度Taを含む吸着条件は、情報取得部74に出力される。 The environmental condition detection unit 72 detects adsorption conditions that affect the adsorption of CO 2 by the adsorbent 11 in the adsorber 10 . In the present embodiment, the environmental condition detection unit 72 includes a pressure detector that detects the pressure Pa within the adsorption device 10 and a thermocouple that detects the temperature Ta within the adsorption device 10. The adsorption conditions including the pressure Pa and temperature Ta inside the adsorber 10 detected by the environmental condition detection section 72 are output to the information acquisition section 74 .

回収ガス検出部73は、回収ガス流路50を流れる回収ガスの性状を検出する。本実施
形態では、回収ガスは、CO2とH2とが混合したガスであり、回収ガス検出部73は、回収ガス中のCO2濃度XrCO2を検出する濃度検出器と、回収ガスの圧力Prgを検出する圧力検出器と、回収ガスの温度Trgを検出する熱電対と、回収ガスの流量Qrを検出する流量検出器と、を備える。回収ガス検出部73が検出する回収ガス中のCO2濃度XrCO2、回収ガスの圧力Prg、回収ガスの温度Trg、および、回収ガスの流量Qrを含む回収ガス情報は、情報取得部74に出力される。
The recovered gas detection unit 73 detects the properties of the recovered gas flowing through the recovered gas flow path 50. In this embodiment, the recovered gas is a mixture of CO 2 and H 2 , and the recovered gas detection unit 73 includes a concentration detector that detects the CO 2 concentration Xr CO2 in the recovered gas, and a concentration detector that detects the CO 2 concentration It includes a pressure detector that detects Prg, a thermocouple that detects the temperature Trg of the recovered gas, and a flow rate detector that detects the flow rate Qr of the recovered gas. The recovered gas information including the CO 2 concentration Xr CO2 in the recovered gas, the recovered gas pressure Prg, the recovered gas temperature Trg, and the recovered gas flow rate Qr detected by the recovered gas detection unit 73 is output to the information acquisition unit 74. be done.

情報取得部74は、混合ガス検出部71と、環境条件検出部72と、回収ガス検出部73とのそれぞれに電気的に接続されている。情報取得部74は、混合ガス検出部71と、環境条件検出部72と、回収ガス検出部73とのそれぞれから出力されるガスの性状の計測情報であるガス情報や吸着器の環境条件の計測情報である吸着条件を取得する。情報取得部74は、これらの情報を演算部75に出力するとともに、図示しない記憶部に記憶させる。情報取得部74は、混合ガス検出部71と、環境条件検出部72と、回収ガス検出部73とのそれぞれから出力される情報に基づいて、ガスの性状や吸着器の環境条件を推定してもよい。 The information acquisition section 74 is electrically connected to the mixed gas detection section 71, the environmental condition detection section 72, and the recovered gas detection section 73, respectively. The information acquisition unit 74 collects gas information, which is measurement information of gas properties output from each of the mixed gas detection unit 71, the environmental condition detection unit 72, and the recovered gas detection unit 73, and the measurement of the environmental conditions of the adsorber. Obtain information on adsorption conditions. The information acquisition unit 74 outputs this information to the calculation unit 75 and stores it in a storage unit (not shown). The information acquisition unit 74 estimates the properties of the gas and the environmental conditions of the adsorber based on the information output from the mixed gas detection unit 71, the environmental condition detection unit 72, and the recovered gas detection unit 73. Good too.

演算部75は、情報取得部74から入力されるガスの性状や吸着器の環境条件を用いて、各種の演算や判定を行う。演算部75の詳細な機能は、後述する。 The calculation unit 75 performs various calculations and determinations using the properties of the gas and the environmental conditions of the adsorber that are input from the information acquisition unit 74. Detailed functions of the calculation unit 75 will be described later.

指令部76は、演算部75と電気的に接続されている。指令部76は、演算部75による演算や判定に応じて、回収システム5の各部に指令を出力する。 The command unit 76 is electrically connected to the calculation unit 75. The command section 76 outputs commands to each section of the collection system 5 according to calculations and determinations made by the calculation section 75.

次に、回収システム5による回収方法について説明する。本実施形態の回収システム5では、3つの吸着器10を用いることで、混合ガスからCO2を連続して回収しつつ、CO2を回収し終わった順に、吸着器10にH2を供給することで、CO2とH2とが混合された回収ガスを炭化水素合成装置7に供給する。図1に示す状態では、吸着器10Aは、混合ガスが供給されることで吸着材11AにCO2を吸着しており(吸着工程)、吸着器10BにH2が供給されることで吸着材11BからCO2を脱離させている(回収工程)。吸着器10Cは、吸着材11CからのCO2の脱離が完了したのち、熱媒体によって加熱された吸着材11Cを冷却している(冷却工程)。 Next, a collection method using the collection system 5 will be explained. In the recovery system 5 of this embodiment, by using three adsorbers 10, CO 2 is continuously recovered from the mixed gas, and H 2 is supplied to the adsorbers 10 in the order in which CO 2 has been recovered. As a result, the recovered gas containing a mixture of CO 2 and H 2 is supplied to the hydrocarbon synthesis device 7 . In the state shown in FIG. 1, the adsorber 10A adsorbs CO 2 on the adsorbent 11A by being supplied with a mixed gas (adsorption step), and the adsorbent 11A is adsorbing CO 2 by being supplied with H 2 CO 2 is desorbed from 11B (recovery step). The adsorbent 10C cools the adsorbent 11C heated by the heat medium after the desorption of CO 2 from the adsorbent 11C is completed (cooling step).

図2は、回収システムによる回収方法を説明するフローチャートである。本実施形態の回収方法では、例えば、最初に、吸着器10Aに混合ガスを供給し、CO2の回収を開始する。吸着器10Aについて、吸着器10Aに混合ガスを供給し、CO2の回収を開始した時刻をta=0とする(ステップS11)。次に、吸着器10Aに供給される混合ガスの性状を取得する(ステップS12)。ステップS12では、制御部70は、混合ガス検出部71を用いて、混合ガス供給流路20を流れる混合ガスの性状を検出する。混合ガス検出部71によって検出された混合ガスのCO2濃度XCO2、圧力Pg、混合ガスの温度Tg、および、混合ガスの流量Qは、情報取得部74に出力される。情報取得部74では、入力されたこれらの値を記憶する。 FIG. 2 is a flowchart illustrating a collection method by the collection system. In the recovery method of this embodiment, for example, first, a mixed gas is supplied to the adsorber 10A, and recovery of CO 2 is started. Regarding the adsorber 10A, the time when the mixed gas is supplied to the adsorber 10A and CO 2 recovery is started is set to ta=0 (step S11). Next, the properties of the mixed gas supplied to the adsorber 10A are acquired (step S12). In step S12, the control unit 70 uses the mixed gas detection unit 71 to detect the properties of the mixed gas flowing through the mixed gas supply channel 20. The CO 2 concentration X CO2 of the mixed gas, the pressure Pg, the temperature Tg of the mixed gas, and the flow rate Q of the mixed gas detected by the mixed gas detection unit 71 are output to the information acquisition unit 74 . The information acquisition unit 74 stores these input values.

次に、ステップS11から時間t1が経過したとき(ステップS13)、時刻t1のときに吸着器10Aに供給される混合ガスの性状を取得する(ステップS14)。ステップS14では、ステップS12と同様に、制御部70は、混合ガス検出部71を用いて、混合ガス供給流路20を流れる混合ガスの性状を検出する。 Next, when time t1 has passed since step S11 (step S13), the properties of the mixed gas supplied to the adsorber 10A at time t1 are acquired (step S14). In step S14, similarly to step S12, the control unit 70 uses the mixed gas detection unit 71 to detect the properties of the mixed gas flowing through the mixed gas supply channel 20.

次に、吸着器10Aの環境条件を取得する(ステップS15)。ステップS15では、制御部70は、環境条件検出部72を用いて、吸着器10A内の環境に関する情報、特に、吸着材11AがCO2を吸着するときに影響する項目である吸着器10内の圧力Paと温度Taを検出する。環境条件検出部72によって検出された吸着器10A内の環境条件
に関する情報は、情報取得部74に出力される。
Next, the environmental conditions of the adsorber 10A are acquired (step S15). In step S15, the control unit 70 uses the environmental condition detection unit 72 to collect information regarding the environment within the adsorber 10A, particularly information regarding the environment within the adsorber 10, which is an item that affects when the adsorbent 11A adsorbs CO2 . Detect pressure Pa and temperature Ta. Information regarding the environmental conditions within the adsorber 10A detected by the environmental condition detection section 72 is output to the information acquisition section 74.

次に、吸着器10Aに流入する混合ガスの平均CO2濃度とCO2吸着量を算出する(ステップS16)。ステップS16では、演算部75は、混合ガス検出部71によって検出された混合ガスの性状を用いて、時刻t1における吸着器10Aに流入するガスの平均CO2濃度と、時刻ta=0から時刻t1までの間に、吸着材11Aに導入されたCO2導入量を算出する。本実施形態では、吸着器10に導入されたCO2は、全て吸着材11に吸着されたと仮定してCO2吸着量を推定している。CO2導入量は、特許請求の範囲の「導入量推定値」に相当する。CO2吸着量は、特許請求の範囲の「吸着量推定値」に相当する。 Next, the average CO 2 concentration and CO 2 adsorption amount of the mixed gas flowing into the adsorber 10A are calculated (step S16). In step S16, the calculation unit 75 uses the properties of the mixed gas detected by the mixed gas detection unit 71 to determine the average CO 2 concentration of the gas flowing into the adsorber 10A at time t1, and from time ta=0 to time t1. Until then, the amount of CO 2 introduced into the adsorbent 11A is calculated. In this embodiment, the amount of CO 2 adsorption is estimated on the assumption that all of the CO 2 introduced into the adsorber 10 is adsorbed by the adsorbent 11 . The amount of CO 2 introduced corresponds to the "estimated amount of introduced amount" in the claims. The amount of CO 2 adsorption corresponds to the "estimated amount of adsorption" in the claims.

本実施形態では、時刻0から時刻tまでにおける吸着器に流入するガスの平均CO2濃度XCO2-ave(t)は、以下の式(1)を用いて算出する。平均CO2濃度XCO2-ave(t)は、吸着器における吸着工程が開始してから時刻tとなるまでの間に、吸着器に流入するガス中のCO2濃度の平均値を示している。

Figure 2023146122000002
・・・(1)
なお、式(1)において、XCO2-ave(t-Δt)は、時刻0から時刻(t-Δt)までの間の平均CO2濃度であり、Qt(t-Δt)は、時刻0から時刻(t-Δt)までの間のガスの総流量である。XCO2(t)は、時刻tにおけるガス中のCO2濃度であり、q(t)は、時刻tにおけるガスの流量である。 In this embodiment, the average CO 2 concentration X CO2-ave (t) of the gas flowing into the adsorber from time 0 to time t is calculated using the following equation (1). The average CO 2 concentration .
Figure 2023146122000002
...(1)
Note that in equation (1), X CO2-ave (t-Δt) is the average CO 2 concentration from time 0 to time (t-Δt), and Q t (t-Δt) is the average CO 2 concentration from time 0 to time It is the total flow rate of gas from time to time (t-Δt). X CO2 (t) is the CO 2 concentration in the gas at time t, and q(t) is the gas flow rate at time t.

時刻0から時刻tまでのCO2導入量Gt-CO2(t)は、以下の式(2)を用いて算出する。

Figure 2023146122000003
・・・(2)
CO2導入量Gt-CO2(t)は、式(2)に示すように、時刻0から時刻tまでの間に吸着器に流入するCO2量の積算値を示している。なお、式(2)において、CFは、CO2濃度とガス流量との積の値を質量に変換する変換係数である。 The amount of CO 2 introduced from time 0 to time t G t-CO2 (t) is calculated using the following equation (2).
Figure 2023146122000003
...(2)
The amount of CO 2 introduced G t-CO2 (t) indicates the integrated value of the amount of CO 2 flowing into the adsorber between time 0 and time t, as shown in equation (2). Note that in equation (2), CF is a conversion coefficient that converts the product of the CO 2 concentration and the gas flow rate into mass.

演算部75は、式(2)を用いて、混合ガスのCO2濃度XCO2と流量qとから、時刻t1における吸着器10AのCO2導入量Gt-CO2(t1)を算出する。本実施形態では、演算部75は、上述したように、このようにして算出されたCO2導入量を用いて、吸着材11のCO2吸着量を推定し、ステップS16以降の工程を進める。このとき、演算部75は、さらに、混合ガスの圧力Pgと混合ガスの温度Tgを用いて、時刻t1におけるCO2導入量を算出してもよい。 The calculation unit 75 calculates the amount of CO 2 introduced into the adsorber 10A G t-CO2 (t1) at time t1 from the CO 2 concentration X CO2 of the mixed gas and the flow rate q using equation (2). In this embodiment, as described above, the calculation unit 75 estimates the amount of CO 2 adsorbed by the adsorbent 11 using the amount of CO 2 introduced thus calculated, and proceeds with the steps from step S16 onwards. At this time, the calculation unit 75 may further calculate the amount of CO 2 introduced at time t1 using the pressure Pg of the mixed gas and the temperature Tg of the mixed gas.

本実施形態では、ステップS16において、吸着器10Aに流入する混合ガスについて、吸着器10Aにおける吸着工程が開始してから時刻t1までの間における平均温度Tg-ave(t1)と、平均圧力Pg-ave(t1)を算出する。平均温度Tg-ave(t1)と、平均圧力Pg-ave(t1)とは、後述のステップS19で用いる。 In this embodiment, in step S16, the average temperature Tg -ave (t1) and the average pressure Pg - of the mixed gas flowing into the adsorber 10A from the start of the adsorption process in the adsorber 10A to time t1 are determined. ave (t1) is calculated. The average temperature Tg -ave (t1) and the average pressure Pg -ave (t1) are used in step S19, which will be described later.

次に、設定利用率を変更するか否かを判定する(ステップS17)。ステップS17では、吸着器10Aに収容されている吸着材11Aについて設定されている設定利用率を変
更するか否かを判定する。
Next, it is determined whether or not to change the set usage rate (step S17). In step S17, it is determined whether or not the set utilization rate set for the adsorbent 11A accommodated in the adsorbent 10A is to be changed.

図3は、吸着材の設定利用率を説明する図である。図3には、吸着材について、CO2濃度(横軸)に対する、吸着材の単位質量当たりの吸着材のCO2吸着量(縦軸)を示している。図3に示す3本の曲線のうち、二点鎖線Lsは、吸着材がCO2を最も多く吸着可能な量(飽和吸着量)を示している。鎖線Ldは、吸着材に吸着された結果、脱離が不可能となったCO2吸着量を示しており、実線Laは、ある設定利用率にしたがって、吸着材にCO2を吸着させた場合のCO2吸着量を示している。本実施形態では、二点鎖線Lsで示す吸着量Csに対する実線Laで示す吸着量Caの割合を利用率Ksetとする。すなわち、利用率Ksetは、混合ガスからのCO2の回収のために利用される吸着材の割合を示しているといえる。 FIG. 3 is a diagram illustrating the set utilization rate of the adsorbent. FIG. 3 shows the CO 2 adsorption amount (vertical axis) of the adsorbent per unit mass of the adsorbent relative to the CO 2 concentration (horizontal axis). Among the three curves shown in FIG. 3, the two-dot chain line Ls indicates the maximum amount of CO 2 that can be adsorbed by the adsorbent (saturated adsorption amount). The dashed line Ld indicates the amount of CO 2 adsorbed by the adsorbent that makes desorption impossible, and the solid line La indicates the amount of CO 2 adsorbed by the adsorbent according to a certain set utilization rate. The amount of CO 2 adsorption is shown. In this embodiment, the ratio of the adsorption amount Ca shown by the solid line La to the adsorption amount Cs shown by the two-dot chain line Ls is defined as the utilization rate Kset. That is, it can be said that the utilization rate Kset indicates the proportion of the adsorbent used for recovering CO 2 from the mixed gas.

本実施形態の回収方法では、設定利用率の初期値が設定されており、ステップS17では、設定されている設定利用率を変更するか否かを判定する。本実施形態では、最初の吸着工程については、回収ガスについて必要とされる品質などに応じて予め設定されている初期値であるが、後述するステップS24での算出結果に応じて、吸着工程のたびに変更する。設定利用率は、最初に設定した値を固定したままであってもよい。ステップS17において、予め設定されている設定利用率を変更すると演算部75が判定する(ステップS17:Yes)と、ステップS18において、演算部75は、設定利用率を変更し(ステップS18)ステップS19に遷移する。設定利用率を変更すると演算部75が判定する(ステップS17:No)と、ステップS19に遷移する。 In the collection method of this embodiment, an initial value of the set usage rate is set, and in step S17, it is determined whether or not the set usage rate is to be changed. In this embodiment, the initial value for the first adsorption step is preset according to the required quality of the recovered gas, but the initial value for the adsorption step is change every time. The set utilization rate may remain fixed at the initially set value. In step S17, when the calculation unit 75 determines that the preset usage rate is to be changed (step S17: Yes), in step S18, the calculation unit 75 changes the setting usage rate (step S18), and in step S19 Transition to. If the calculation unit 75 determines that the set usage rate has been changed (step S17: No), the process moves to step S19.

図2に戻り、設定利用率を用いて、目標CO2吸着量としての切替閾値を算出する(ステップS19)。ステップS19では、演算部75は、最初に、吸着材11Aの飽和吸着量を算出する。一般的に、吸着材の飽和吸着量は、吸着材の基本特性に加えて、吸着材の環境条件と、吸着材に供給されるガスの性状とによって決定することができる。本実施形態では、吸着材11Aの飽和吸着量は、混合ガスのCO2濃度XCO2、温度Tgと圧力Pg、および、吸着器10A内の温度Taと圧力Pa、を用いて算出される。演算部75は、吸着材11AのCO2に対する吸着性能と、混合ガスのCO2濃度XCO2、温度Tg、混合ガスの圧力Pg、吸着器10A内の温度Ta、および、吸着器10A内の圧力Paのそれぞれとの関係を示すデータテーブルを有している。吸着材11Aの飽和吸着量を算出する場合、最初に、演算部75は、吸着器10Aにおける吸着工程が開始してから時刻t1までの間における、吸着器10A内の平均温度Ta-ave(t1)と平均圧力Pa-ave(t1)とを算出する。次に、演算部75は、算出した、吸着器10A内の平均温度Ta-ave(t1)と、吸着器10A内の平均圧力Pa-ave(t1)と、ステップS16において算出した、混合ガスの平均CO2濃度XCO2-ave(t1)と、混合ガスの平均温度Tg-ave(t1)と、混合ガスの平均圧力Pg-ave(t1)と、上述したデータテーブルとを用いて、吸着材11Aの現在の飽和吸着量を算出する。演算部75は、吸着材11Aの現在の飽和吸着量を算出すると、算出した飽和吸着量にステップS17またはステップS18において判定した設定利用率を乗じて、切替閾値を算出する。 Returning to FIG. 2, a switching threshold value as a target CO 2 adsorption amount is calculated using the set utilization rate (step S19). In step S19, the calculation unit 75 first calculates the saturated adsorption amount of the adsorbent 11A. Generally, the saturated adsorption amount of an adsorbent can be determined by the environmental conditions of the adsorbent and the properties of the gas supplied to the adsorbent, in addition to the basic characteristics of the adsorbent. In this embodiment, the saturated adsorption amount of the adsorbent 11A is calculated using the CO 2 concentration X CO2 of the mixed gas, the temperature Tg and pressure Pg, and the temperature Ta and pressure Pa in the adsorber 10A. The calculation unit 75 calculates the CO 2 adsorption performance of the adsorbent 11A, the CO 2 concentration of the mixed gas It has a data table showing the relationship with each Pa. When calculating the saturated adsorption amount of the adsorbent 11A, the calculation unit 75 first calculates the average temperature Ta -ave (t1 ) and the average pressure Pa -ave (t1) are calculated. Next, the calculation unit 75 calculates the calculated average temperature Ta -ave (t1) in the adsorber 10A, the average pressure Pa -ave (t1) in the adsorber 10A, and the mixed gas calculated in step S16. Using the average CO 2 concentration Calculate the current saturated adsorption amount of 11A. After calculating the current saturated adsorption amount of the adsorbent 11A, the calculation unit 75 calculates a switching threshold by multiplying the calculated saturated adsorption amount by the set utilization rate determined in step S17 or step S18.

次に、CO2吸着量が切替閾値より大きいか否かを判定する(ステップS20)。ステップS20では、演算部75は、ステップS16で算出したCO2吸着量が、ステップS19で算出した切替閾値より大きいか否かを判定する。CO2吸着量が切替閾値以下であると演算部75が判定する(ステップS20:No)と、ステップS21に遷移する。CO2吸着量が切替閾値より大きいと演算部75が判定する(ステップS20:Yes)と、ステップS22に遷移する。 Next, it is determined whether the amount of CO 2 adsorption is larger than the switching threshold (step S20). In step S20, the calculation unit 75 determines whether the CO 2 adsorption amount calculated in step S16 is larger than the switching threshold calculated in step S19. When the calculation unit 75 determines that the amount of CO 2 adsorption is less than or equal to the switching threshold (step S20: No), the process moves to step S21. When the calculation unit 75 determines that the amount of CO 2 adsorption is larger than the switching threshold (step S20: Yes), the process moves to step S22.

CO2吸着量が切替閾値以下であると演算部75が判定すると、吸着器10Aでの吸着工程を継続し、時刻taが時刻t1から時間Δt経過したのち(ステップS21)、時刻
(t1+Δt)を時刻t1として(ステップS13)、再び吸着器10Aに供給される混合ガスの性状を取得する(ステップS14)。その後、ステップS15からステップS19までを繰り返し、ステップS20の判定を行う。
When the calculation unit 75 determines that the amount of CO 2 adsorption is equal to or less than the switching threshold, the adsorption process in the adsorber 10A is continued, and after the time ta has passed the time Δt from the time t1 (step S21), the time ta is changed to the time (t1+Δt). At time t1 (step S13), the properties of the mixed gas supplied to the adsorber 10A are acquired again (step S14). Thereafter, steps S15 to S19 are repeated, and a determination is made in step S20.

CO2吸着量が切替閾値より大きいと演算部75が判定すると、指令部76は、工程の切り替えを指令する(ステップS22)。ステップS22では、指令部76は、混合ガス供給バルブ21の吸着器10A方向の流れを遮断し、混合ガス供給バルブ22方向への流れに切り替るとともに、混合ガス供給バルブ22の吸着器10C方向の流れを開放する。これにより、吸着工程が行われる吸着器が吸着器10Aから吸着器10Cに切り替わる。 When the calculation unit 75 determines that the amount of CO 2 adsorption is greater than the switching threshold, the command unit 76 instructs to switch the process (step S22). In step S22, the command unit 76 blocks the flow of the mixed gas supply valve 21 in the direction of the adsorber 10A, switches the flow to the direction of the mixed gas supply valve 22, and also switches the flow of the mixed gas supply valve 22 in the direction of the adsorber 10C. Open the flow. Thereby, the adsorber in which the adsorption process is performed is switched from adsorber 10A to adsorber 10C.

本実施形態の回収方法では、吸着器10Aの吸着工程が終了した場合、水素供給バルブ41の水素供給バルブ42方向の流れを開放し、水素供給バルブ42の吸着器10A方向の流れを開放する。これにより、吸着器10Aには、水素ガス供給流路40を介して、H2が供給される。吸着器10Aは、H2の供給に加えて、熱媒体流路60を介して熱媒体が供給されるため、吸着材11Aが加熱され、吸着材11Aに吸着したCO2を脱離しやすくなる。これにより、吸着器10A内で脱離したCO2と供給されたH2とが混合した回収ガスは、回収ガス流路50を介して、炭化水素合成装置7に送られる。 In the recovery method of the present embodiment, when the adsorption step of the adsorber 10A is completed, the flow of the hydrogen supply valve 41 toward the hydrogen supply valve 42 is opened, and the flow of the hydrogen supply valve 42 toward the adsorption device 10A is opened. Thereby, H 2 is supplied to the adsorber 10A via the hydrogen gas supply channel 40. In addition to the supply of H 2 , the adsorber 10A is supplied with a heat medium through the heat medium flow path 60, so that the adsorbent 11A is heated and the CO 2 adsorbed on the adsorbent 11A is easily desorbed. Thereby, the recovered gas in which the CO 2 desorbed in the adsorber 10A and the supplied H 2 are mixed is sent to the hydrocarbon synthesis device 7 via the recovered gas flow path 50.

ステップS22による工程の切り替えによって、吸着器10AにH2が供給されると、吸着材11Aに吸着されているCO2が吸着材11Aから脱離し、回収ガス流路50を流れる。回収ガス流路50を流される回収ガスは、回収ガス検出部73によって、回収ガスのCO2濃度XrCO2、圧力Prg、温度Trg、および、流量Qrが検出される。情報取得部74は、回収ガス検出部73が検出する回収ガスのCO2濃度XrCO2、圧力Prg、温度Trg、および、流量Qrを含む脱離量情報を取得する(ステップS23)。 When H 2 is supplied to the adsorber 10A by switching the process in step S22, CO 2 adsorbed on the adsorbent 11A is desorbed from the adsorbent 11A and flows through the recovered gas flow path 50. The CO 2 concentration Xr CO2 , pressure Prg, temperature Trg, and flow rate Qr of the recovered gas flowing through the recovered gas flow path 50 are detected by the recovered gas detection unit 73 . The information acquisition unit 74 acquires desorption amount information including the CO 2 concentration Xr CO2 , pressure Prg, temperature Trg, and flow rate Qr of the recovered gas detected by the recovered gas detection unit 73 (step S23).

演算部75は、混合ガス検出部71が取得した混合ガスの性状と回収ガス検出部73が検出する回収ガスの性状とを用いて、吸着器10AのCO2導入量に対するCO2脱離量の割合を算出する(ステップS24)。ステップS24において、演算部75は、脱離量情報を用いて、炭化水素合成装置7に供給されるCO2の量をCO2脱離量として算出し、ステップS16で算出したCO2導入量に対するCO2脱離量の割合を算出する。ここで、吸着器10AのCO2導入量に対するCO2脱離量の比を吸着器10AのCO2回収率という。演算部75は、算出したCO2回収率が想定の値より小さい場合、次回の吸着器10Aでの吸着工程のステップS18において、設定利用率を前回の設定利用率に比べ小さくする。演算部75は、算出したCO2回収率が想定の値より大きい場合、次回の吸着器10Aでの吸着工程のステップS18において、設定利用率を前回の設定利用率に比べ大きくする。本実施形態の回収方法では、このようにして、吸着器10の実態に合わせて、飽和吸着量および設定利用率を変更し、回収ガスのCO2濃度を安定させるとともに、CO2回収率を大きくする。CO2脱離量は、特許請求の範囲の「脱離量推定値」に相当する。 The calculation unit 75 uses the properties of the mixed gas acquired by the mixed gas detection unit 71 and the properties of the recovered gas detected by the recovered gas detection unit 73 to calculate the amount of CO 2 desorbed relative to the amount of CO 2 introduced into the adsorber 10A. A ratio is calculated (step S24). In step S24, the calculation unit 75 uses the desorption amount information to calculate the amount of CO 2 supplied to the hydrocarbon synthesis device 7 as the amount of CO 2 desorption, and calculates the amount of CO 2 to be desorbed relative to the amount of CO 2 introduced calculated in step S16. Calculate the rate of CO 2 desorption. Here, the ratio of the amount of CO 2 desorbed to the amount of CO 2 introduced into the adsorber 10A is referred to as the CO 2 recovery rate of the adsorber 10A. When the calculated CO 2 recovery rate is smaller than the expected value, the calculation unit 75 makes the set utilization rate smaller than the previous set utilization rate in step S18 of the next adsorption step in the adsorber 10A. When the calculated CO 2 recovery rate is larger than the expected value, the calculation unit 75 increases the set utilization rate compared to the previous set utilization rate in step S18 of the next adsorption step in the adsorber 10A. In this way, in the recovery method of this embodiment, the saturated adsorption amount and the set utilization rate are changed according to the actual condition of the adsorber 10, and the CO 2 concentration of the recovered gas is stabilized, and the CO 2 recovery rate is greatly increased. do. The amount of CO 2 desorption corresponds to the "estimated amount of desorption" in the claims.

図4は、本実施形態の回収方法におけるCO2吸着量の時間変化を説明する図である。図4には、回収システム5が備える3つの吸着器10A,10B,10CのそれぞれでのCO2吸着量CAと、1つの吸着器10に吸着させる目標CO2吸着量としての切替閾値STを示している。具体的には、時刻t1から時刻t2までの時間帯は、吸着器10AのCO2吸着量と切替閾値を示しており、時刻t2から時刻t3までの時間帯は、吸着器10CのCO2吸着量と切替閾値を示しており、時刻t3から時刻t4までの時間帯は、吸着器10BのCO2吸着量と切替閾値を示している。 FIG. 4 is a diagram illustrating changes over time in the amount of CO 2 adsorption in the recovery method of this embodiment. FIG. 4 shows the CO 2 adsorption amount CA in each of the three adsorbers 10A, 10B, and 10C included in the recovery system 5, and the switching threshold ST as the target CO 2 adsorption amount to be adsorbed in one adsorber 10. ing. Specifically, the time period from time t1 to time t2 indicates the CO 2 adsorption amount and switching threshold of the adsorber 10A, and the time period from time t2 to time t3 indicates the CO 2 adsorption amount of the adsorber 10C. The amount of CO 2 adsorbed by the adsorber 10B and the switching threshold are shown in the time period from time t3 to time t4.

本実施形態の回収方法では、図4に示すように、3つの吸着器10A,10B,10Cのそれぞれは、時刻t2,t3,t4において、CO2吸着量CAが切替閾値STを超過することで、吸着工程が終了する。本実施形態では、上述したように、ステップS19に
おいて、飽和吸着量に設定利用率を乗じて、切替閾値STを算出する。本実施形態では、吸着器の飽和吸着量は、混合ガスのCO2濃度XCO2と温度Tgと圧力Pg、および、吸着器10A内の温度Taと圧力Paを用いて算出されることから、切替閾値STが時間に応じて変化する。このため、図4に示すように、切替閾値STの値が混合ガスの性状と吸着材の環境条件とによって変動する。
In the recovery method of this embodiment, as shown in FIG. 4, each of the three adsorbers 10A, 10B, and 10C is activated when the CO 2 adsorption amount CA exceeds the switching threshold ST at times t2, t3, and t4. , the adsorption process is completed. In this embodiment, as described above, in step S19, the saturated adsorption amount is multiplied by the set utilization rate to calculate the switching threshold ST. In this embodiment, the saturated adsorption amount of the adsorber is calculated using the CO 2 concentration The threshold value ST changes depending on time. Therefore, as shown in FIG. 4, the value of the switching threshold ST varies depending on the properties of the mixed gas and the environmental conditions of the adsorbent.

図5は、混合ガスの性状の時間変化を示した図である。図5(a)に混合ガスのCO2濃度の時間変化を示し、図5(b)には混合ガスの流量の時間変化を示している。本実施形態では、混合ガスは、燃焼設備6から供給されるとしており、燃焼設備6の運転状態によって、混合ガスの性状が時間とともに変化する。具体的には、図5に示すように、CO2濃度であれば、5%から10%までの範囲で変化し、流量であれば、30L/minから90L/minまでの範囲で変化する。吸着器10に供給される混合ガスの性状が図5に示すように大きく変化すると、吸着材11の飽和吸着量も変化することとなる。 FIG. 5 is a diagram showing temporal changes in the properties of the mixed gas. FIG. 5(a) shows the time change in the CO 2 concentration of the mixed gas, and FIG. 5(b) shows the time change in the flow rate of the mixed gas. In this embodiment, the mixed gas is supplied from the combustion equipment 6, and the properties of the mixed gas change over time depending on the operating state of the combustion equipment 6. Specifically, as shown in FIG. 5, the CO 2 concentration varies in the range from 5% to 10%, and the flow rate varies in the range from 30 L/min to 90 L/min. If the properties of the mixed gas supplied to the adsorber 10 change significantly as shown in FIG. 5, the saturated adsorption amount of the adsorbent 11 will also change.

図6は、吸着材の利用率と回収ガスの品質との関係を説明する図である。図6に示す吸着器10では、混合ガスは、吸着器10の入口12から吸着器10内に流入する。吸着材11による吸着によってCO2が取り除かれた混合ガスの残りのガスは、出口13から排出される。このため、混合ガスに含まれるCO2は、入口12に近い吸着材11から順に吸着される。したがって、吸着材11は、吸着器10の入口12側に位置し、CO2を吸着している吸着材(図6に示す領域Ra1)と、吸着器10の出口13側に位置し、CO2は吸着していないが混合ガスに含まれるCO2以外のガスを吸着している吸着材(図6に示す領域Ra2)とを含む。ここで、混合ガスに含まれるCO2以外のガスとは、本実施形態の場合、酸素、窒素、水分などである。 FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the utilization rate of adsorbent and the quality of recovered gas. In the adsorber 10 shown in FIG. 6, the mixed gas flows into the adsorber 10 from the inlet 12 of the adsorber 10. The remaining gas in the mixed gas from which CO 2 has been removed by adsorption by the adsorbent 11 is discharged from the outlet 13. Therefore, CO 2 contained in the mixed gas is adsorbed in order from the adsorbent 11 closest to the inlet 12. Therefore, the adsorbent 11 is located on the inlet 12 side of the adsorber 10 and adsorbs CO 2 (area Ra1 shown in FIG. 6), and the adsorbent is located on the exit 13 side of the adsorber 10 and adsorbs CO 2 includes an adsorbent (area Ra2 shown in FIG. 6) that does not adsorb gases other than CO 2 contained in the mixed gas. Here, the gases other than CO 2 contained in the mixed gas include oxygen, nitrogen, moisture, etc. in this embodiment.

回収システムにおいて、CO2を吸着した吸着材11からCO2を脱離させて回収する場合、回収ガスのCO2濃度は、後工程(炭化水素生成)での利用のしやすさから、一定であることが望ましい。このため、吸着工程の終了時には、吸着材11全体に対するCO2を吸着している吸着材11の割合(利用率)が一定であることが望まれる。しかしながら、図6に示すように、CO2を吸着している吸着材11とCO2以外のガスを吸着している吸着材11との境界が境界B1と設定している場合でも、混合ガスの性状や吸着器10の運用条件によって吸着材11の飽和吸着量は変わる。このため、CO2を吸着している吸着材11とCO2以外のガスを吸着している吸着材11との境界が境界B2になる場合もある。そこで、本実施形態では、吸着材11の利用率を一定にすることを目的として、混合ガスの性状や吸着器10の吸着条件を用いて吸着材11の飽和吸着量を算出することで、吸着材11の利用率が一定となるように調整する(図2に示すステップS17からステップS19まで)。これにより、回収ガスの品質を安定させることができる。なお、吸着材の利用率を100%にすると、回収ガスの品質は安定するが、混合ガスに含まれるCO2の一部が吸着材に吸着ざれることなく排出される。このため、回収ガス中のCO2濃度を高くしつつ、CO2の漏れを少なくするためには、利用率を、例えば60%から90%程度とすることが望ましい。 In the recovery system, when CO 2 is desorbed and recovered from the adsorbent 11 that has adsorbed CO 2 , the CO 2 concentration of the recovered gas remains constant for ease of use in the subsequent process (hydrocarbon generation). It is desirable that there be. Therefore, at the end of the adsorption step, it is desirable that the ratio (utilization rate) of the adsorbent 11 adsorbing CO 2 to the entire adsorbent 11 is constant. However, as shown in FIG. 6, even if the boundary between the adsorbent 11 adsorbing CO 2 and the adsorbent 11 adsorbing gases other than CO 2 is set as boundary B1, the mixed gas The saturated adsorption amount of the adsorbent 11 changes depending on the properties and operating conditions of the adsorber 10. Therefore, the boundary between the adsorbent 11 adsorbing CO 2 and the adsorbent 11 adsorbing gases other than CO 2 may become the boundary B2. Therefore, in this embodiment, in order to keep the utilization rate of the adsorbent 11 constant, the saturated adsorption amount of the adsorbent 11 is calculated using the properties of the mixed gas and the adsorption conditions of the adsorber 10. The utilization rate of the material 11 is adjusted so as to be constant (from step S17 to step S19 shown in FIG. 2). Thereby, the quality of the recovered gas can be stabilized. Note that when the utilization rate of the adsorbent is set to 100%, the quality of the recovered gas is stabilized, but a portion of the CO 2 contained in the mixed gas is exhausted without being adsorbed by the adsorbent. Therefore, in order to reduce the leakage of CO 2 while increasing the CO 2 concentration in the recovered gas, it is desirable to set the utilization rate to about 60% to 90%, for example.

図7は、吸着工程の平均CO2濃度と吸着工程時間の変化を説明する図である。図7には、本実施形態の回収方法の吸着工程における混合ガスの平均CO2濃度(図7(a))と、1回の吸着工程の時間(図7(b))との変化を示す。図7の横軸は、工程の回数を示している。図7(a)に示すように、回収システム5では、混合ガスの平均CO2濃度XCO2-aveは、吸着工程間で異なっており、このような組成が不安定な混合ガスの場合、回収ガスの品質が安定しない場合がある。本実施形態では、上述したように、吸着材11の利用率が一定となるように、ガスの性状を用いて算出される吸着材11の飽和吸着量に基づいて、1回の吸着工程の時間Tabsを変更している(図7(b)参照)。 FIG. 7 is a diagram illustrating changes in the average CO 2 concentration in the adsorption process and the adsorption process time. FIG. 7 shows changes in the average CO 2 concentration of the mixed gas (FIG. 7(a)) and the time for one adsorption step (FIG. 7(b)) in the adsorption step of the recovery method of this embodiment. . The horizontal axis in FIG. 7 indicates the number of steps. As shown in FIG. 7(a), in the recovery system 5, the average CO 2 concentration Gas quality may be unstable. In this embodiment, as described above, the time for one adsorption process is determined based on the saturated adsorption amount of the adsorbent 11 calculated using the properties of the gas so that the utilization rate of the adsorbent 11 is constant. Tabs is changed (see FIG. 7(b)).

図8は、吸着材の利用率およびCO2回収率を説明する第1の図である。図8には、吸着工程を繰り返した場合の吸着材の利用率(図8(a))、および、CO2回収率(図8(b))のそれぞれについて、時間変化を示す。図8(a)に示すように、回収方法を開始した直後では、吸着器内にCO2が存在しないため、脱離しきれずに吸着器内にCO2残留する。このため、CO2濃度が安定せず時間とともに変化する。しかしながら、図8に示す例では、回収方法を開始してから15時間が経過した以降には、吸着材の利用率は安定することがわかる。また、吸着材の利用率が安定すると、CO2回収率も安定することが図8(b)からわかる。したがって、回収ガスの品質が安定することがわかる。なお、図8に示す実験例では、吸着材の利用率(kset)は、0.6に設定されており、CO2回収率はほぼ100%である。すなわち、混合ガスに含まれるCO2は、ほぼ全量回収することができている。なお、図8(a)に示すように、回収方法を開始してから15時間が経過した以降の実際の利用率は、設定利用率の0.6より大きい。これは、吸着材の実利用率には、吸着材に吸着された結果脱離が不可能となったCO2が吸着している吸着材は含まれているからである。 FIG. 8 is a first diagram illustrating the adsorbent utilization rate and CO 2 recovery rate. FIG. 8 shows changes over time in the utilization rate of the adsorbent (FIG. 8(a)) and the CO 2 recovery rate (FIG. 8(b)) when the adsorption process is repeated. As shown in FIG. 8(a), immediately after the recovery method is started, there is no CO 2 in the adsorber, so the CO 2 remains in the adsorber without being completely desorbed. For this reason, the CO 2 concentration is not stable and changes over time. However, in the example shown in FIG. 8, it can be seen that the utilization rate of the adsorbent becomes stable after 15 hours have passed since the start of the recovery method. Moreover, it can be seen from FIG. 8(b) that when the utilization rate of the adsorbent becomes stable, the CO 2 recovery rate also becomes stable. Therefore, it can be seen that the quality of the recovered gas is stable. Note that in the experimental example shown in FIG. 8, the utilization rate (kset) of the adsorbent is set to 0.6, and the CO 2 recovery rate is approximately 100%. That is, almost all of the CO 2 contained in the mixed gas can be recovered. Note that, as shown in FIG. 8A, the actual utilization rate after 15 hours have passed since the start of the collection method is greater than the set utilization rate of 0.6. This is because the actual utilization rate of the adsorbent includes the adsorbent adsorbing CO 2 that cannot be desorbed as a result of being adsorbed by the adsorbent.

図9は、吸着材の利用率およびCO2回収率を説明する第2の図である。図9には、吸着材の利用率(図9(a))、および、CO2回収率(図9(b))のそれぞれについて、混合ガスの平均CO2濃度に対する変化を示す。図9に示す実験例では、混合ガスの平均CO2濃度が6%より小さい値から8%より大きい値の範囲に変化しているが、図9(a)に示すように、吸着材の利用率は、0.65から0.68までの間で維持されており、CO2回収率も安定することが図9(b)からわかる。したがって、本実施形態の回収システム5では、混合ガスの平均CO2濃度が変化しても、回収工程ごとのCO2回収率は安定することが明らかとなった。 FIG. 9 is a second diagram illustrating the adsorbent utilization rate and CO 2 recovery rate. FIG. 9 shows changes in the adsorbent utilization rate (FIG. 9(a)) and the CO 2 recovery rate (FIG. 9(b)) with respect to the average CO 2 concentration of the mixed gas. In the experimental example shown in Figure 9, the average CO 2 concentration of the mixed gas changes from a value smaller than 6% to a value larger than 8%. It can be seen from FIG. 9(b) that the CO 2 recovery rate is maintained between 0.65 and 0.68, and the CO 2 recovery rate is also stable. Therefore, in the recovery system 5 of this embodiment, it has become clear that even if the average CO 2 concentration of the mixed gas changes, the CO 2 recovery rate for each recovery process is stable.

図10は、吸着材の環境温度の変化による影響を説明する図である。図10(a)は、吸着材の環境温度の変化によるCO2吸着量の変化を説明する図である。一般的に、CO2などのガスの吸着材は、環境温度の上昇によって、吸着量が減少する。すなわち、吸着材の飽和吸着量は、吸着材の環境温度の変化によって変化する。図10(b)には、複数の吸着工程のそれぞれにおける、環境温度の変化に伴う吸着材の温度の工程平均の変化を示す。図10(b)に示すように、本実施形態の回収システム5では、平均CO2濃度が変化するだけでなく、吸着材の平均温度が変化していることがわかる。 FIG. 10 is a diagram illustrating the influence of changes in environmental temperature on the adsorbent. FIG. 10(a) is a diagram illustrating changes in the amount of CO 2 adsorption due to changes in the environmental temperature of the adsorbent. Generally, the adsorption amount of gas adsorbents such as CO 2 decreases as the environmental temperature increases. That is, the saturated adsorption amount of the adsorbent changes depending on the change in the environmental temperature of the adsorbent. FIG. 10(b) shows a process average change in adsorbent temperature with a change in environmental temperature in each of a plurality of adsorption steps. As shown in FIG. 10(b), it can be seen that in the recovery system 5 of this embodiment, not only the average CO 2 concentration changes, but also the average temperature of the adsorbent.

図11は、吸着材の利用率およびCO2回収率を説明する第3の図である。図11には、吸着材の利用率(図11(a))、および、CO2回収率(図11(b))のそれぞれについて、吸着工程ごとに吸着材の環境温度が変化した場合の混合ガスのCO2濃度に対する変化を示す。図11に示す実験例では、図10(b)に示すような、吸着材の平均温度の変化があっても、図11(a)に示すように、吸着材の利用率は、0.7前後の値でほとんど維持されており、図11(b)に示すように、CO2回収率も安定することがわかる。したがって、本実施形態の回収システム5では、吸着材の環境温度が変化しても、回収工程ごとのCO2回収率は安定することが明らかとなった。 FIG. 11 is a third diagram illustrating the adsorbent utilization rate and CO 2 recovery rate. Figure 11 shows the adsorbent utilization rate (Figure 11(a)) and CO 2 recovery rate (Figure 11(b)) when the adsorbent environmental temperature changes for each adsorption process. It shows changes in gas CO 2 concentration. In the experimental example shown in FIG. 11, even if there is a change in the average temperature of the adsorbent as shown in FIG. 10(b), the utilization rate of the adsorbent is 0.7 as shown in FIG. 11(a). It can be seen that the CO 2 recovery rate is almost maintained at around the same value, and as shown in FIG. 11(b), the CO 2 recovery rate is also stable. Therefore, in the recovery system 5 of this embodiment, it has become clear that even if the environmental temperature of the adsorbent changes, the CO 2 recovery rate for each recovery process is stable.

図12は、吸着材の利用率およびCO2回収率を説明する第4の図である。図13は、吸着材の利用率およびCO2回収率を説明する第5の図である。図12には、吸着材の利用率(図12(a))、および、CO2回収率(図12(b))のそれぞれについて、熱媒体流路60によって供給される熱媒体の量が想定した量より少なくなったときの混合ガスのCO2濃度に対する変化を示す。例えば、回収システム5の不具合によって、熱媒体流路60を流れる熱媒体の流量が想定の量の40%となった場合、吸着材11の利用率Ksetを0.6のままにしておくと、回収工程において、熱量不足によるCO2の脱離不良が発生する。このため、吸着器10内のCO2に残留しやすくなり、図12(a)に示すように、利用率が0.9前後まで上昇する。利用率が上昇すると、回収工程においてC
2を回収しきれなくなるため、図12(b)に示すように、CO2回収率が低下し、排出ガス流路30に、CO2を除去しきれなかったガスが流れることとなる。
FIG. 12 is a fourth diagram illustrating the adsorbent utilization rate and CO 2 recovery rate. FIG. 13 is a fifth diagram illustrating the adsorbent utilization rate and CO 2 recovery rate. FIG. 12 shows the assumed amount of heat medium supplied by the heat medium flow path 60 for each of the adsorbent utilization rate (FIG. 12(a)) and the CO 2 recovery rate (FIG. 12(b)). This shows the change in the CO 2 concentration of the mixed gas when the amount is less than the amount. For example, if the flow rate of the heat medium flowing through the heat medium flow path 60 becomes 40% of the expected amount due to a malfunction in the recovery system 5, if the utilization rate Kset of the adsorbent 11 is left at 0.6, In the recovery process, CO 2 desorption failure occurs due to insufficient heat. Therefore, CO 2 tends to remain in the adsorber 10, and the utilization rate increases to around 0.9 as shown in FIG. 12(a). As the utilization rate increases, C
Since O 2 cannot be completely recovered, the CO 2 recovery rate decreases, and gas from which CO 2 has not been completely removed flows into the exhaust gas flow path 30, as shown in FIG. 12(b).

本実施形態では、演算部75は、情報取得部74が取得する回収ガスの性状と、混合ガス検出部71が取得する混合ガスの性状とを用いて、吸着器10のCO2回収率を算出する(図2のステップS24参照)。演算部75は、CO2回収率が低下している場合、次回の吸着工程において、設定利用率を小さくし、CO2回収率を回復させる。具体的には、図12の状況においては、利用率Ksetを0.6から0.4に変更する。これにより、図13に示すように、利用率が0.6前後となり、吸着工程の時間も短くなるため、混合ガスに含まれるCO2を確実に回収することができるようになる。したがって、図13(b)に示すように、CO2回収率を回復させることができる。 In this embodiment, the calculation unit 75 calculates the CO 2 recovery rate of the adsorber 10 using the properties of the recovered gas acquired by the information acquisition unit 74 and the properties of the mixed gas acquired by the mixed gas detection unit 71. (See step S24 in FIG. 2). When the CO 2 recovery rate has decreased, the calculation unit 75 reduces the set utilization rate in the next adsorption step to restore the CO 2 recovery rate. Specifically, in the situation shown in FIG. 12, the utilization rate Kset is changed from 0.6 to 0.4. As a result, as shown in FIG. 13, the utilization rate becomes around 0.6, and the time for the adsorption process is also shortened, making it possible to reliably recover CO 2 contained in the mixed gas. Therefore, as shown in FIG. 13(b), the CO 2 recovery rate can be restored.

以上説明した、本実施形態の回収装置1によれば、制御部70は、混合ガスの温度を含む混合ガス情報と吸着材11の環境温度を含む吸着条件とを用いて推定される、吸着材11のCO2吸着量と飽和吸着量とに応じて、混合ガスを供給する吸着器10を切り替える。吸着材11の飽和吸着量は、吸着器10に供給される混合ガスの性状と、吸着材11の吸着性能に影響を与える環境条件とによって左右されるため、このように推定される飽和吸着量は、実際の状況にあった値となる。これにより、演算部75によって推定された、吸着材11のCO2吸着量と飽和吸着量とに応じて混合ガスの供給先を切り替えることで、CO2の系外への漏出を抑制しながらCO2の吸着に利用する吸着材11の割合(利用率)を安定させることができる。したがって、吸着材11に吸着されているCO2を回収するとき、回収ガス中のCO2の濃度を一定にすることができるため、回収ガスの品質を安定させることができる。 According to the recovery device 1 of the present embodiment described above, the control unit 70 uses the mixed gas information including the temperature of the mixed gas and the adsorption conditions including the environmental temperature of the adsorbent 11 to The adsorber 10 that supplies the mixed gas is switched depending on the CO 2 adsorption amount and the saturated adsorption amount. The saturated adsorption amount of the adsorbent 11 depends on the properties of the mixed gas supplied to the adsorber 10 and the environmental conditions that affect the adsorption performance of the adsorbent 11, so the saturated adsorption amount estimated in this way is the value that matches the actual situation. Thereby, by switching the mixed gas supply destination according to the CO 2 adsorption amount and saturated adsorption amount of the adsorbent 11 estimated by the calculation unit 75, CO 2 is removed while suppressing leakage of CO 2 to the outside of the system. The ratio (utilization rate) of the adsorbent 11 used for adsorption of No. 2 can be stabilized. Therefore, when recovering the CO 2 adsorbed by the adsorbent 11, the concentration of CO 2 in the recovered gas can be made constant, so the quality of the recovered gas can be stabilized.

また、本実施形態の回収装置1によれば、演算部75は、吸着工程の開始時から特定の時刻t1までの間に吸着器10に導入されるCO2の量をCO2導入量として推定し、推定したCO2導入量を用いて、吸着材11が吸着しているCO2吸着量を推定する。演算部75は、推定したCO2吸着量と、飽和吸着量に設定利用率を乗じて算出される切替閾値とを比較する。指令部76は、その比較結果に応じて、混合ガスを供給する吸着器10を切り替える。すなわち、回収装置1は、混合ガス情報のみを用いて推定される吸着材11のCO2吸着量を推定し、切替閾値との比較によって、混合ガスの供給先を切り替えることができる。したがって、簡便に回収ガスの品質を安定させることができる。 Further, according to the recovery device 1 of the present embodiment, the calculation unit 75 estimates the amount of CO 2 introduced into the adsorber 10 from the start of the adsorption process to the specific time t1 as the amount of CO 2 introduced. Then, the amount of CO 2 adsorbed by the adsorbent 11 is estimated using the estimated amount of CO 2 introduced. The calculation unit 75 compares the estimated CO 2 adsorption amount with a switching threshold calculated by multiplying the saturated adsorption amount by the set utilization rate. The command unit 76 switches the adsorber 10 that supplies the mixed gas according to the comparison result. That is, the recovery device 1 can switch the supply destination of the mixed gas by estimating the CO 2 adsorption amount of the adsorbent 11 using only the mixed gas information and comparing it with the switching threshold. Therefore, the quality of the recovered gas can be easily stabilized.

また、本実施形態の回収装置1によれば、演算部75は、CO2導入量に対するCO2脱離量の割合、すなわち、CO2の回収率を用いて、設定利用率を算出する。これにより、回収ガスの品質の1つであるCO2の回収率を安定させることができるため、回収ガスの品質をさらに安定させることができる。 Further, according to the recovery device 1 of this embodiment, the calculation unit 75 calculates the set utilization rate using the ratio of the amount of CO 2 desorption to the amount of CO 2 introduced, that is, the recovery rate of CO 2 . This makes it possible to stabilize the recovery rate of CO 2 , which is one of the qualities of the recovered gas, so that the quality of the recovered gas can be further stabilized.

また、本実施形態の回収装置1によれば、吸着材11の飽和吸着量は、吸着器10への混合ガスの供給を開始してから特定の時刻までの混合ガスの性状の平均値や環境条件の平均値を用いて推定される。これにより、吸着器10への混合ガスの供給を開始してから、混合ガスの性状や環境条件に急激な変化がある場合でも、吸着材11の飽和吸着量を推定することができるため、回収ガスの品質を安定させることができる。 Further, according to the recovery device 1 of the present embodiment, the saturated adsorption amount of the adsorbent 11 is determined by the average value of the properties of the mixed gas from the start of supply of the mixed gas to the adsorber 10 to a specific time, or the environmental Estimated using the average value of the conditions. This makes it possible to estimate the saturated adsorption amount of the adsorbent 11 even if there is a sudden change in the properties or environmental conditions of the mixed gas after the supply of the mixed gas to the adsorber 10 is started. The quality of gas can be stabilized.

また、本実施形態の回収方法によれば、回収装置1は、混合ガス情報と吸着条件とを用いて演算される吸着材11の飽和吸着量に応じて、混合ガスを供給する吸着器10を切り替える。これにより、吸着材11の利用率を安定させることができるため、回収ガスの品質を安定させることができる。 Further, according to the recovery method of the present embodiment, the recovery device 1 controls the adsorber 10 that supplies the mixed gas according to the saturated adsorption amount of the adsorbent 11 calculated using the mixed gas information and the adsorption conditions. Switch. Thereby, the utilization rate of the adsorbent 11 can be stabilized, so the quality of the recovered gas can be stabilized.

また、本実施形態のコンピュータプログラムによれば、制御部70は、混合ガス情報と
吸着条件とを用いて演算される吸着材11の飽和吸着量に応じて、混合ガスを供給する吸着器を切り替える。これにより、吸着材の利用率を安定させることができるため、回収ガスの品質を安定させることができる。
Further, according to the computer program of this embodiment, the control unit 70 switches the adsorber that supplies the mixed gas according to the saturated adsorption amount of the adsorbent 11 calculated using the mixed gas information and the adsorption conditions. . Thereby, the utilization rate of the adsorbent can be stabilized, so the quality of the recovered gas can be stabilized.

<第2実施形態>
図14は、第2実施形態の回収装置の概略構成を示す模式図である。第2実施形態の回収装置は、第1実施形態の回収装置(図1)と比較すると、混合ガスに含まれる不純物の濃度を検出する点が異なる。
<Second embodiment>
FIG. 14 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a recovery device according to the second embodiment. The recovery device of the second embodiment differs from the recovery device of the first embodiment (FIG. 1) in that it detects the concentration of impurities contained in the mixed gas.

本実施形態の回収システム5が備える制御部70は、混合ガス検出部77と、環境条件検出部72と、情報取得部74と、演算部75と、指令部76と、を備える。混合ガス検出部77は、混合ガス供給流路20を流れる混合ガスの性状を検出する。混合ガス検出部77は、CO2濃度検出器と、圧力Pgを検出する圧力検出器と、温度Tgを検出する熱電対と、流量Qを検出する流量検出器と、混合ガスのCO2以外の成分の濃度Xipを検出する不純物濃度検出器と、を備える。混合ガス検出部77が検出するCO2濃度XCO2,不純物濃度Xip,圧力Pg,温度Tg,および、流量Qを含む混合ガス情報は、情報取得部74に出力される。 The control unit 70 included in the recovery system 5 of this embodiment includes a mixed gas detection unit 77, an environmental condition detection unit 72, an information acquisition unit 74, a calculation unit 75, and a command unit 76. The mixed gas detection unit 77 detects the properties of the mixed gas flowing through the mixed gas supply channel 20. The mixed gas detection unit 77 includes a CO 2 concentration detector, a pressure detector that detects the pressure Pg, a thermocouple that detects the temperature Tg, a flow rate detector that detects the flow rate Q, and a and an impurity concentration detector that detects the concentration X ip of the component. The mixed gas information including the CO 2 concentration X CO2 , impurity concentration X ip , pressure Pg, temperature Tg, and flow rate Q detected by the mixed gas detection unit 77 is output to the information acquisition unit 74 .

図15は、吸着材の環境温度の変化による影響を説明する図である。一般的に、CO2などのガスの吸着材は、吸着対象のガスが含まれる混合ガス中に、吸着対象とは異なるガス、いわゆる不純物ガスが含まれていると、不純物ガスも吸着する。このため、混合ガス中に不純物ガスが含まれていると、吸着材の吸着対象ガスの飽和吸着量が減少し、不純物ガスの濃度が増加すると、吸着材の吸着対象ガスの飽和吸着量が減少する(図15参照)。 FIG. 15 is a diagram illustrating the influence of changes in the environmental temperature of the adsorbent. In general, an adsorbent for a gas such as CO 2 will also adsorb an impurity gas when a gas different from the adsorption target, a so-called impurity gas, is included in a mixed gas containing the gas to be adsorbed. Therefore, if the mixed gas contains impurity gas, the saturated adsorption amount of the adsorbent gas on the adsorbent will decrease, and if the concentration of impurity gas increases, the saturated adsorption amount of the adsorption target gas on the adsorbent will decrease. (See Figure 15).

本実施形態の回収方法では、制御部70は、ステップS19(図2参照)において切替閾値を算出するとき、混合ガスの温度Tgと圧力Pg、および、吸着器10内の温度Taと圧力Paだけでなく、混合ガス検出部77が検出する混合ガスの不純物濃度Xipも用いて、飽和吸着量を算出する。本実施形態では、演算部75は、吸着材11のCO2に対する吸着性能と、混合ガスの温度Tg、混合ガスの圧力Pg、混合ガスの不純物濃度Xip、吸着器10A内の温度Ta、および、吸着器10A内の圧力Paのそれぞれとの関係を示すデータテーブルを有している。演算部75は、このデータテーブルを用いて吸着材11の飽和吸着量を算出し、設定利用率と乗じることで、切替閾値を算出する。これにより、本実施形態の回収方法では、混合ガスの不純物濃度Xipが変化に応じて切替閾値が変更される。 In the recovery method of this embodiment, when calculating the switching threshold in step S19 (see FIG. 2), the control unit 70 only uses the temperature Tg and pressure Pg of the mixed gas, and the temperature Ta and pressure Pa inside the adsorber 10. Instead, the saturated adsorption amount is calculated using also the impurity concentration Xip of the mixed gas detected by the mixed gas detection unit 77. In this embodiment, the calculation unit 75 calculates the adsorption performance of the adsorbent 11 for CO 2 , the temperature Tg of the mixed gas, the pressure Pg of the mixed gas, the impurity concentration X ip of the mixed gas, the temperature Ta inside the adsorber 10A, and , has a data table showing the relationship between the pressure Pa in the adsorber 10A and each other. The calculation unit 75 calculates the saturated adsorption amount of the adsorbent 11 using this data table, and multiplies it by the set utilization rate to calculate the switching threshold. As a result, in the recovery method of this embodiment, the switching threshold is changed in accordance with the change in the impurity concentration X ip of the mixed gas.

以上説明した、本実施形態の回収装置2によれば、混合ガス検出部77は、混合ガスに含まれるCO2以外の物質の濃度を含む、混合ガス情報を取得する。吸着材11には、CO2以外の物質、例えば、H2Oも吸着されるため、吸着材11の飽和吸着量は低下する。そこで、CO2以外の物質の濃度を用いて、吸着材11の飽和吸着量を推定することで、飽和吸着量の推定精度を向上させることができる。これにより、混合ガスの供給先を切り替えるタイミングの精度が向上するため、回収ガスの品質をさらに安定させることができる。 According to the recovery device 2 of the present embodiment described above, the mixed gas detection unit 77 acquires mixed gas information including the concentration of substances other than CO 2 contained in the mixed gas. Since the adsorbent 11 also adsorbs substances other than CO 2 , such as H 2 O, the saturated adsorption amount of the adsorbent 11 decreases. Therefore, by estimating the saturated adsorption amount of the adsorbent 11 using the concentration of a substance other than CO 2 , the accuracy of estimating the saturated adsorption amount can be improved. This improves the accuracy of the timing for switching the mixed gas supply destination, so the quality of the recovered gas can be further stabilized.

<第3実施形態>
図16は、第3実施形態の回収装置の概略構成を示す模式図である。第3実施形態の回収装置は、第1実施形態の回収装置(図1)と比較すると、排出ガスに含まれるCO2濃度を検出する点が異なる。
<Third embodiment>
FIG. 16 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a recovery device according to the third embodiment. The recovery device of the third embodiment differs from the recovery device of the first embodiment (FIG. 1) in that it detects the CO 2 concentration contained in the exhaust gas.

本実施形態の回収システム5が備える制御部70は、混合ガス検出部71と、環境条件
検出部72と、排出ガス検出部78と、情報取得部74と、演算部75と、指令部76と、を備える。排出ガス検出部78は、排出ガス流路30を流れる排出ガスの性状を検出する。排出ガス検出部78は、排出ガス中のCO2濃度XeCO2を検出する濃度検出器と、排出ガスの圧力Pegを検出する圧力検出器と、排出ガスの温度Tegを検出する熱電対と、排出ガスの流量Qeを検出する流量検出器と、を備える。排出ガス検出部78が検出するCO2濃度eXCO2、圧力Peg、温度Teg、および、流量Qeを含む排出ガス情報は、情報取得部74に出力される。
The control unit 70 included in the recovery system 5 of this embodiment includes a mixed gas detection unit 71, an environmental condition detection unit 72, an exhaust gas detection unit 78, an information acquisition unit 74, a calculation unit 75, and a command unit 76. , is provided. The exhaust gas detection unit 78 detects the properties of exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path 30. The exhaust gas detection unit 78 includes a concentration detector that detects the CO 2 concentration Xe CO2 in the exhaust gas, a pressure detector that detects the pressure Peg of the exhaust gas, a thermocouple that detects the temperature Teg of the exhaust gas, and a thermocouple that detects the temperature Teg of the exhaust gas. A flow rate detector that detects a gas flow rate Qe is provided. Exhaust gas information including CO 2 concentration eX CO 2 , pressure Peg, temperature Teg, and flow rate Qe detected by exhaust gas detection unit 78 is output to information acquisition unit 74 .

本実施形態の回収方法では、演算部75は、ステップS16(図2参照)において、混合ガス検出部71による混合ガスのCO2濃度XCO2と流量Qとを用いてCO2導入量を算出し、排出ガス検出部78による排出ガス中のCO2濃度XeCO2と流量Qeとを用いてCO2排出量を算出する。演算部75は、CO2導入量とCO2排出量との差分を用いて、CO2吸着量を算出する。演算部75は、ステップS20(図2参照)において、このようにして算出したCO2吸着量が切替閾値より大きいか否かを判定する。CO2排出量は、特許請求の範囲の「排出量推定値」に相当する。 In the recovery method of this embodiment, in step S16 (see FIG. 2), the calculation unit 75 calculates the amount of CO 2 introduced using the CO 2 concentration , the CO 2 emission amount is calculated using the CO 2 concentration Xe CO2 in the exhaust gas detected by the exhaust gas detection unit 78 and the flow rate Qe. The calculation unit 75 calculates the amount of CO 2 adsorption using the difference between the amount of CO 2 introduced and the amount of CO 2 discharged . In step S20 (see FIG. 2), the calculation unit 75 determines whether the CO 2 adsorption amount calculated in this way is larger than the switching threshold. The amount of CO 2 emissions corresponds to the "estimated amount of emissions" in the claims.

以上説明した、本実施形態の回収装置3によれば、演算部75は、吸着器10に導入されるCO2導入量と吸着器10から排出されるCO2排出量との差分を用いて、CO2吸着量を推定する。制御部70は、推定したCO2吸着量と切替閾値とを比較することで、混合ガスを供給する吸着器10を切り替える。これにより、混合ガスの供給先を判定するとき、吸着材11のCO2吸着量の推定精度を向上させることができるため、指令部76による混合ガスの供給先の切り替えを正確に行えることができる。したがって、回収ガスの品質をさらに安定させることができる。 According to the recovery device 3 of the present embodiment described above, the calculation unit 75 uses the difference between the amount of CO 2 introduced into the adsorber 10 and the amount of CO 2 discharged from the adsorber 10 to calculate Estimate the amount of CO 2 adsorption. The control unit 70 switches the adsorber 10 that supplies the mixed gas by comparing the estimated CO 2 adsorption amount with a switching threshold. Thereby, when determining the supply destination of the mixed gas, it is possible to improve the estimation accuracy of the CO 2 adsorption amount of the adsorbent 11, so that the command unit 76 can accurately switch the supply destination of the mixed gas. . Therefore, the quality of the recovered gas can be further stabilized.

<本実施形態の変形例>
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
<Modified example of this embodiment>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the spirit thereof. For example, the following modifications are also possible.

[変形例1]
上述の実施形態では、回収装置1,2,3は、水分などが含まれている混合ガスの二酸化炭素を回収する回収システム5に適用されるとした。しかしながら、回収装置が適用される分野はこれに限定されない。吸着材を用いて、混合ガスの特定物質を吸着し、回収するシステムであれば、適用可能である。
[Modification 1]
In the embodiment described above, the recovery devices 1, 2, and 3 are applied to the recovery system 5 that recovers carbon dioxide from a mixed gas containing moisture and the like. However, the field to which the recovery device is applied is not limited to this. Any system that uses an adsorbent to adsorb and recover a specific substance in a mixed gas is applicable.

[変形例2]
上述の実施形態では、演算部75は、混合ガス検出部71や環境条件検出部72などが検出(計測)した数値を用いて、飽和吸着量やCO2導入量を算出するとした。演算部75は、混合ガス検出部71や環境条件検出部72などが検出した数値から飽和吸着量やCO2導入量を推定することで求めてもよい。
[Modification 2]
In the embodiment described above, the calculation unit 75 calculates the saturated adsorption amount and the CO 2 introduction amount using the numerical values detected (measured) by the mixed gas detection unit 71, the environmental condition detection unit 72, and the like. The calculation unit 75 may estimate the saturated adsorption amount and the CO 2 introduction amount from the numerical values detected by the mixed gas detection unit 71, the environmental condition detection unit 72, and the like.

[変形例3]
上述の実施形態では、混合ガス検出部71は、混合ガスのCO2濃度、混合ガスの圧力Pg、混合ガスの温度Tg、および、混合ガスの流量Qを検出するとした。環境条件検出部72は、吸着器10内の圧力Paと温度Taを検出するとした。これらの検出部が検出する数値は、これらに限定されない。吸着材11の飽和吸着量やCO2導入量を演算または推定可能な数値であればよい。第2実施形態の混合ガス検出部77と、第3実施形態の排出ガス検出部78についても同様である。
[Modification 3]
In the embodiment described above, the mixed gas detection unit 71 detects the CO 2 concentration of the mixed gas, the pressure Pg of the mixed gas, the temperature Tg of the mixed gas, and the flow rate Q of the mixed gas. It is assumed that the environmental condition detection unit 72 detects the pressure Pa and temperature Ta inside the adsorber 10. The numerical values detected by these detection units are not limited to these. Any value may be used as long as it is possible to calculate or estimate the saturated adsorption amount of the adsorbent 11 or the amount of CO 2 introduced. The same applies to the mixed gas detection section 77 of the second embodiment and the exhaust gas detection section 78 of the third embodiment.

[変形例4]
上述の実施形態では、演算部75は、吸着器10内の平均温度と、吸着器10内の平均
圧力と、混合ガスの平均温度と、混合ガスの平均温度とを用いて、吸着材11の飽和吸着量を算出するとした。しかしながら、吸着材11の飽和吸着量を算出するために用いる数値は、平均値でなくてもよい。
[Modification 4]
In the above-described embodiment, the calculation unit 75 calculates the temperature of the adsorbent 11 using the average temperature in the adsorber 10, the average pressure in the adsorber 10, the average temperature of the mixed gas, and the average temperature of the mixed gas. The saturated adsorption amount was calculated. However, the numerical value used to calculate the saturated adsorption amount of the adsorbent 11 does not have to be an average value.

[変形例5]
上述の実施形態では、吸着材11の利用率を一定にすることを目的として、混合ガスの性状や吸着器10の吸着条件を用いて吸着材11の飽和吸着量を算出することで、吸着材11の利用率が一定となるように調整するとした。しかしながら、吸着材11の利用率は、一定でなくてもよい。例えば、混合ガスのCO2濃度や吸着材の特性に応じて吸着材の利用率を変更してもよく、例えば、吸着材の特性に応じてCO2濃度が低いほど利用率を高く設定してもよい。
[Modification 5]
In the embodiment described above, in order to keep the utilization rate of the adsorbent 11 constant, the saturated adsorption amount of the adsorbent 11 is calculated using the properties of the mixed gas and the adsorption conditions of the adsorber 10. 11 will be adjusted so that the utilization rate remains constant. However, the utilization rate of the adsorbent 11 may not be constant. For example, the utilization rate of the adsorbent may be changed depending on the CO 2 concentration of the mixed gas and the characteristics of the adsorbent. For example, the utilization rate may be set higher as the CO 2 concentration is lower depending on the characteristics of the adsorbent. Good too.

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。 Although the present aspect has been described above based on the embodiments and modified examples, the embodiments of the above-described aspect are for facilitating understanding of the present aspect, and do not limit the present aspect. This aspect may be modified and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and this aspect includes equivalents thereof. Furthermore, if the technical feature is not described as essential in this specification, it can be deleted as appropriate.

1,2,3…回収装置
10,10A,10B,10C…吸着器
11,11A,11B,11C…吸着材
70…制御部
71,77…混合ガス検出部
72…環境条件検出部
73…環境条件検出部
74…情報取得部
75…演算部
76…指令部
78…排出ガス検出部
kset…利用率
1, 2, 3... Recovery device 10, 10A, 10B, 10C... Adsorber 11, 11A, 11B, 11C... Adsorbent 70... Control section 71, 77... Mixed gas detection section 72... Environmental condition detection section 73... Environmental condition Detection unit 74... Information acquisition unit 75... Calculation unit 76... Command unit 78... Exhaust gas detection unit kset... Utilization rate

Claims (8)

混合ガスに含まれる特定物質を回収する回収装置であって、
前記特定物質を吸着する吸着材を収容する吸着器と、
前記混合ガスの温度を含む、前記吸着器に供給される前記混合ガスの性状の推定情報または計測情報である混合ガス情報と、前記吸着材の環境温度を含む、前記吸着材の吸着性能に影響を与える環境条件の推定情報または計測情報である吸着条件と、を取得する取得部と、
前記混合ガス情報と、前記吸着条件とを用いて、前記吸着材の吸着量推定値と前記吸着材の飽和吸着量とを推定する推定部と、
推定された前記吸着量推定値と前記飽和吸着量とに応じて、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替える切替部と、を備える回収装置。
A recovery device for recovering specific substances contained in mixed gas,
an adsorber containing an adsorbent that adsorbs the specific substance;
Mixed gas information that is estimated or measured information on the properties of the mixed gas supplied to the adsorber, including the temperature of the mixed gas, and environmental temperature of the adsorbent, which affects the adsorption performance of the adsorbent. an acquisition unit that acquires adsorption conditions that are estimated information or measured information of environmental conditions that give
an estimation unit that estimates an estimated adsorption amount of the adsorbent and a saturated adsorption amount of the adsorbent using the mixed gas information and the adsorption conditions;
A recovery device comprising: a switching unit that switches an adsorber that supplies the mixed gas according to the estimated adsorption amount and the saturated adsorption amount.
請求項1に記載の回収装置であって、
前記推定部は、
前記混合ガス情報を用いて、前記吸着器に導入される前記特定物質の導入量推定値を推定し、
推定された前記導入量推定値を用いて、特定時点における前記吸着材が吸着している前記特定物質の量を表す前記吸着量推定値を推定し、
前記混合ガス情報を用いて推定された前記飽和吸着量に制御定数を乗じた切替閾値を算出し、
前記切替部は、前記吸着量推定値と前記切替閾値とを比較して、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替える、
回収装置。
The recovery device according to claim 1,
The estimation unit is
using the mixed gas information to estimate an estimated amount of the specific substance introduced into the adsorber;
using the estimated introduction amount estimate to estimate the adsorption amount estimate representing the amount of the specific substance adsorbed by the adsorbent at a specific time;
calculating a switching threshold value by multiplying the saturated adsorption amount estimated using the mixed gas information by a control constant;
The switching unit compares the estimated adsorption amount with the switching threshold and switches the adsorber that supplies the mixed gas.
Collection device.
請求項1に記載の回収装置であって、
前記取得部は、前記吸着器から排出される排出ガスの流量と、前記排出ガス中の前記特定物質の濃度とを含む、前記排出ガスの性状の推定情報または計測情報である排出ガス情報を取得し、
前記推定部は、
前記混合ガス情報を用いて、前記吸着器に導入される前記特定物質の導入量推定値を推定し、
前記排出ガス情報を用いて、前記吸着器から排出される前記特定物質の排出量推定値を推定し、
前記導入量推定値と前記排出量推定値との差分を用いて、特定時点における前記吸着材が吸着している前記特定物質の量を表す前記吸着量推定値を推定し、
前記混合ガス情報を用いて推定された前記飽和吸着量に制御定数を乗じた切替閾値を算出し、
前記切替部は、前記吸着量推定値と前記切替閾値とを比較して、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替える、
回収装置。
The recovery device according to claim 1,
The acquisition unit acquires exhaust gas information that is estimated information or measurement information of the properties of the exhaust gas, including a flow rate of the exhaust gas discharged from the adsorber and a concentration of the specific substance in the exhaust gas. death,
The estimation unit is
using the mixed gas information to estimate an estimated amount of the specific substance introduced into the adsorber;
using the exhaust gas information to estimate an estimated amount of the specific substance discharged from the adsorber;
estimating the adsorption amount estimate representing the amount of the specific substance adsorbed by the adsorbent at a specific time using the difference between the introduction amount estimate and the emission amount estimate;
calculating a switching threshold value by multiplying the saturated adsorption amount estimated using the mixed gas information by a control constant;
The switching unit compares the estimated adsorption amount with the switching threshold and switches the adsorber that supplies the mixed gas.
Collection device.
請求項2または請求項3に記載の回収装置であって、
前記取得部は、前記特定物質を吸着した前記吸着材から脱離する前記特定物質の脱離量の推定情報または計測情報である脱離量情報を取得し、
前記推定部は、
前記脱離量情報を用いて、脱離量推定値を推定し、
前記導入量推定値に対する前記脱離量推定値の割合を用いて、前記制御定数を算出する、
回収装置。
The recovery device according to claim 2 or 3,
The acquisition unit acquires desorption amount information that is estimated information or measurement information of the amount of the specific substance desorbed from the adsorbent that has adsorbed the specific substance,
The estimation unit is
Using the desorption amount information, estimate an estimated desorption amount,
calculating the control constant using the ratio of the estimated desorption amount to the estimated introduced amount;
Collection device.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の回収装置であって、
前記推定部は、
前記混合ガス情報を用いて、前記吸着器への前記混合ガスの供給を開始してから前記特定時点までの前記混合ガスの性状の平均値を算出し、
前記吸着条件を用いて、前記吸着器への前記混合ガスの供給を開始してから前記特定時点までの前記環境条件の平均値を算出し、
前記混合ガスの性状の平均値と前記環境条件の平均値とを用いて、前記吸着材の飽和吸着量を推定する、
回収装置。
The collection device according to any one of claims 1 to 4,
The estimation unit is
Using the mixed gas information, calculate the average value of the properties of the mixed gas from the start of supply of the mixed gas to the adsorber to the specific point in time,
Using the adsorption conditions, calculate the average value of the environmental conditions from the start of supply of the mixed gas to the adsorber until the specific point in time,
estimating the saturated adsorption amount of the adsorbent using the average value of the properties of the mixed gas and the average value of the environmental conditions;
Collection device.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の回収装置であって、
前記取得部は、前記混合ガスに含まれる前記特定物質以外の物質の濃度を含む、前記混合ガス情報を取得し、
前記推定部は、前記混合ガス情報に含まれる、前記混合ガスに含まれる前記特定物質以外のガスの濃度を用いて、前記吸着材の飽和吸着量を推定する、
回収装置。
The recovery device according to any one of claims 1 to 5,
The acquisition unit acquires the mixed gas information including the concentration of a substance other than the specific substance contained in the mixed gas,
The estimation unit estimates the saturated adsorption amount of the adsorbent using the concentration of a gas other than the specific substance contained in the mixed gas, which is included in the mixed gas information.
Collection device.
混合ガスに含まれる特定物質を回収装置によって回収する回収方法であって、
前記特定物質を吸着材に吸着させる工程と、
前記混合ガスの温度を含む、吸着器に供給される前記混合ガスの性状の推定情報または計測情報である混合ガス情報と、前記吸着材の環境温度を含む、前記吸着材の吸着性能に影響を与える環境条件の推定情報または計測情報である吸着条件と、を取得する工程と、
前記混合ガス情報と、前記吸着条件とを用いて、前記吸着材の吸着量推定値と前記吸着材の飽和吸着量とを推定する工程と、
推定された前記吸着量推定値と前記飽和吸着量とに応じて、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替える工程と、を備える、
回収方法。
A recovery method for recovering specific substances contained in a mixed gas using a recovery device,
a step of adsorbing the specific substance to an adsorbent;
Mixed gas information that is estimated or measured information on the properties of the mixed gas supplied to the adsorber, including the temperature of the mixed gas, and mixed gas information that includes the environmental temperature of the adsorbent, which affects the adsorption performance of the adsorbent. a step of acquiring adsorption conditions that are estimated information or measured information of environmental conditions to be given;
estimating an estimated adsorption amount of the adsorbent and a saturated adsorption amount of the adsorbent using the mixed gas information and the adsorption conditions;
a step of switching an adsorber that supplies the mixed gas according to the estimated adsorption amount and the saturated adsorption amount;
Collection method.
混合ガスに含まれる特定物質の回収をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、
前記特定物質を吸着材に吸着させる機能と、
前記混合ガスの温度を含む、前記吸着材を収容する吸着器に供給される前記混合ガスの性状の推定情報または計測情報である混合ガス情報と、前記吸着材の環境温度を含む、前記吸着材の吸着性能に影響を与える環境条件の推定情報または計測情報である吸着条件と、を取得する機能と、
前記混合ガス情報と、前記吸着条件とを用いて、前記吸着材の吸着量推定値と前記吸着材の飽和吸着量とを推定する機能と、
推定された前記吸着量推定値と前記飽和吸着量とに応じて、前記混合ガスを供給する吸着器を切り替える機能と、をコンピュータに実行させる、
コンピュータプログラム。
A computer program that causes a computer to recover a specific substance contained in a mixed gas,
a function of adsorbing the specific substance to an adsorbent;
Mixed gas information that is estimated or measured information on the properties of the mixed gas supplied to the adsorber containing the adsorbent, including the temperature of the mixed gas, and the adsorbent, including the environmental temperature of the adsorbent. a function to obtain adsorption conditions, which are estimated or measured information on environmental conditions that affect the adsorption performance of the
a function of estimating an estimated adsorption amount of the adsorbent and a saturated adsorption amount of the adsorbent using the mixed gas information and the adsorption conditions;
causing a computer to execute a function of switching an adsorber that supplies the mixed gas according to the estimated adsorption amount and the saturated adsorption amount;
computer program.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024101125A1 (en) * 2022-11-11 2024-05-16 本田技研工業株式会社 Carbon dioxide recovery device
WO2024101124A1 (en) * 2022-11-11 2024-05-16 本田技研工業株式会社 Carbon dioxide recovery device

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