JP2566338B2 - Ｃｏ▲下２▼液化装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、CO2ガスの液化装置に関し、特に回収CO2ガ
スを液化して減容化する装置に関する。
スを液化して減容化する装置に関する。
従来より、LNGの冷熱を利用し、中間冷媒であるハロ
ゲン化炭化水素（以下、フロンと略称する）を冷却し、
冷却したフロンによりCO2ガスを冷却液化する方法が知
られている。
ゲン化炭化水素（以下、フロンと略称する）を冷却し、
冷却したフロンによりCO2ガスを冷却液化する方法が知
られている。
以下、第３図によって、中間冷媒としてフロンを使用
してCO2ガスを液化する方法を説明する。
してCO2ガスを液化する方法を説明する。
第３図において、1,2は熱交換器、３はフロンの循環
ライン、４は同循環ポンプ、５はLNG（ｌ）供給ライ
ン、６はLNG（ｇ）排出ライン、７はCO2（ｇ）供給ライ
ン、８はCO2（ｌ）排出ラインである。
ライン、４は同循環ポンプ、５はLNG（ｌ）供給ライ
ン、６はLNG（ｇ）排出ライン、７はCO2（ｇ）供給ライ
ン、８はCO2（ｌ）排出ラインである。
供給ライン５から熱交換器１に供給されたLNG（ｌ）
は熱交換器１で循環ライン３を介して循環してくるフロ
ン（ｇ）をLNG（ｌ）の蒸気潜熱により冷却してフロン
（ｌ）に液化すると同時に、LNG（ｌ）はLNG（ｇ）に蒸
発して排出ライン６より系外に取出され、LNG（ｇ）使
用源に供給される。
は熱交換器１で循環ライン３を介して循環してくるフロ
ン（ｇ）をLNG（ｌ）の蒸気潜熱により冷却してフロン
（ｌ）に液化すると同時に、LNG（ｌ）はLNG（ｇ）に蒸
発して排出ライン６より系外に取出され、LNG（ｇ）使
用源に供給される。
フロン（ｌ）は循環ポンプ４により熱交換器２に供給
され、供給ライン７より供給されるCO2（ｇ）はフロン
（ｌ）の蒸発潜熱によってCO2（ｌ）に冷却液化されて
排出ライン８より系外に取出され、同時にフロン（ｌ）
はフロン（ｇ）となって循環ライン３を介して上記した
ように熱交換器１に循環される。
され、供給ライン７より供給されるCO2（ｇ）はフロン
（ｌ）の蒸発潜熱によってCO2（ｌ）に冷却液化されて
排出ライン８より系外に取出され、同時にフロン（ｌ）
はフロン（ｇ）となって循環ライン３を介して上記した
ように熱交換器１に循環される。
CO2（ｇ）を液化するに際しては、CO2は第４図に示す
ような温度−圧力曲線を有するため、一般的に回収され
たCO2ガスは圧縮しなければならないが、これを圧縮す
るとCO2（ｇ）は高温になるので、この高温高圧CO
2（ｇ）は空気又は水により冷却され、上記第３図の系
に供給される時には該CO2（ｇ）は平均40℃の温度を有
している。この40℃のCO2（ｇ）は通常の熱交換器２で
中間冷媒（こゝではフロン）によって冷却する時には、
中間冷媒温度と冷却CO2温度の差（一般に、アプローチ
温度という）に約20℃であるように熱交換器２は一般的
に設計されているので、CO2（ｇ）をCO2（ｌ）に液化す
るには供給ライン７より供給されるCO2（ｇ）の圧力を
第４図に示した温度−圧力曲線に見合った圧力にまで圧
縮する必要がある。
ような温度−圧力曲線を有するため、一般的に回収され
たCO2ガスは圧縮しなければならないが、これを圧縮す
るとCO2（ｇ）は高温になるので、この高温高圧CO
2（ｇ）は空気又は水により冷却され、上記第３図の系
に供給される時には該CO2（ｇ）は平均40℃の温度を有
している。この40℃のCO2（ｇ）は通常の熱交換器２で
中間冷媒（こゝではフロン）によって冷却する時には、
中間冷媒温度と冷却CO2温度の差（一般に、アプローチ
温度という）に約20℃であるように熱交換器２は一般的
に設計されているので、CO2（ｇ）をCO2（ｌ）に液化す
るには供給ライン７より供給されるCO2（ｇ）の圧力を
第４図に示した温度−圧力曲線に見合った圧力にまで圧
縮する必要がある。
この際、フロンの代表的なフロン22を中間冷媒とする
時には、フロン22の大気圧下の沸点は−40.8℃であるの
で、得られるCO2（ｇ）の温度は約−20.8℃であり、CO2
（ｇ）を液化するためには供給CO2（ｇ）の圧力は約20.
4ataにしておかねばならない。このため、大気圧下のCO
2（ｇ）を20.4ataまで圧縮するエネルギは相当なものと
なる。
時には、フロン22の大気圧下の沸点は−40.8℃であるの
で、得られるCO2（ｇ）の温度は約−20.8℃であり、CO2
（ｇ）を液化するためには供給CO2（ｇ）の圧力は約20.
4ataにしておかねばならない。このため、大気圧下のCO
2（ｇ）を20.4ataまで圧縮するエネルギは相当なものと
なる。
更に、フロンは地球大気層のオゾン層を破壊する原因
物質として近年その使用が禁止されようとする傾向にあ
る。
物質として近年その使用が禁止されようとする傾向にあ
る。
本発明は上記技術水準に鑑み、本発明はフロンに代わ
り、フロンのような欠点がなく、しかもフロンを中間冷
媒としてCO2ガスを液化するよりもエネルギ消費を少な
くし得る中間冷媒を使用したCO2液化装置を提供し、併
せて中間冷媒を冷却するのに使用して得られるLNG
（ｇ）の有する圧力エネルギが動力として回収し得る同
装置を提供しようとするものである。
り、フロンのような欠点がなく、しかもフロンを中間冷
媒としてCO2ガスを液化するよりもエネルギ消費を少な
くし得る中間冷媒を使用したCO2液化装置を提供し、併
せて中間冷媒を冷却するのに使用して得られるLNG
（ｇ）の有する圧力エネルギが動力として回収し得る同
装置を提供しようとするものである。
本発明は （１） 容器内にLNGでは凝固しないハロゲン元素を含
まない炭化水素系中間冷媒を封入した多数のヒートパイ
プを断熱材を介して設置し、断熱材で区切られた一方の
容器空間部にLNG供給口及びLNG排出口を、他方容器空間
部にCO2ガス供給口及び液化CO2排出口を設けてなり、か
つCO2ガスと接するヒートパイプの伝熱面積をCO2が固化
しないように設定してなるCO2液化装置、 （２） 上記の装置において、LNG排出口からの高圧LNG
蒸気をタービンに供給る配管を設けてなるCO2液化装置 である。
まない炭化水素系中間冷媒を封入した多数のヒートパイ
プを断熱材を介して設置し、断熱材で区切られた一方の
容器空間部にLNG供給口及びLNG排出口を、他方容器空間
部にCO2ガス供給口及び液化CO2排出口を設けてなり、か
つCO2ガスと接するヒートパイプの伝熱面積をCO2が固化
しないように設定してなるCO2液化装置、 （２） 上記の装置において、LNG排出口からの高圧LNG
蒸気をタービンに供給る配管を設けてなるCO2液化装置 である。
本発明において使用し得るハロゲン元素を含まない液
体炭化水素系中間冷媒としてはLNGの沸点（約161.5℃）
においても凝固しない下表のものがあげられ、それぞれ
単独又は混合して使用される。
体炭化水素系中間冷媒としてはLNGの沸点（約161.5℃）
においても凝固しない下表のものがあげられ、それぞれ
単独又は混合して使用される。
なお、上記中間冷媒を単独又は混合して使用する時に
は、その沸点をCO2（ｇ）がCO2（ｌ）になるに十分な温
度であるが、凝固してCO2（ｓ）にならないように、中
間冷媒のヒートパイプ内への圧力を高めておく必要があ
る。このような中間冷媒を単独又は混合し、ヒートパイ
プ内に適宜の圧力に封入しておくことにより、CO
2（ｇ）と熱交換するヒートパイプの中間冷媒蒸発部に
存在する中間冷媒の温度を例えば従来のフロン22の沸点
（−40.8℃）よりも十数℃も下げることができるので
（勿論、それ以上低下させることもできるが、CO2の凝
固を避けるためには、これ以上沸点低下をもたらすこと
は許されない）それだけヒートパイプの中間冷媒凝縮部
に供給するCO2ガスの加圧量を低めることができ、CO2ガ
ス圧縮に要するエネルギ量を節約することができる。
は、その沸点をCO2（ｇ）がCO2（ｌ）になるに十分な温
度であるが、凝固してCO2（ｓ）にならないように、中
間冷媒のヒートパイプ内への圧力を高めておく必要があ
る。このような中間冷媒を単独又は混合し、ヒートパイ
プ内に適宜の圧力に封入しておくことにより、CO
2（ｇ）と熱交換するヒートパイプの中間冷媒蒸発部に
存在する中間冷媒の温度を例えば従来のフロン22の沸点
（−40.8℃）よりも十数℃も下げることができるので
（勿論、それ以上低下させることもできるが、CO2の凝
固を避けるためには、これ以上沸点低下をもたらすこと
は許されない）それだけヒートパイプの中間冷媒凝縮部
に供給するCO2ガスの加圧量を低めることができ、CO2ガ
ス圧縮に要するエネルギ量を節約することができる。
本発明のCO2液化装置を作動させる時には、CO2が固化
しないように次のいずれかの操作手段を採用すべきであ
る。
しないように次のいずれかの操作手段を採用すべきであ
る。
液化CO2の温度を固化温度以上に保つように液状又
はガス状LNGの流量を調節する。
はガス状LNGの流量を調節する。
ヒートパイプ熱交換器内のLNG側の液面を一定に保
つように、液状又はガス状LNGの流量を調節する。
つように、液状又はガス状LNGの流量を調節する。
LNGとCO2ガスとの流量比を液化CO2が固化しない範
囲に保つように比例制御する。
囲に保つように比例制御する。
〔実施例１〕 以下、第１図により本発明の一実施例としてヒートパ
イプ内の中間冷媒としてエタンを使用した場合と、従来
の方法（第３図）の中間冷媒としてフロン22を使用した
場合とを下表に対比して示し、本発明の効果を立証す
る。
イプ内の中間冷媒としてエタンを使用した場合と、従来
の方法（第３図）の中間冷媒としてフロン22を使用した
場合とを下表に対比して示し、本発明の効果を立証す
る。
なお、第１図において、１は容器（ヒートパイプ容
器）、２はヒートパイプ、３は断熱材、４はLNG供給
口、５はLNG排出口、６はCO2ガス供給口、７は液化CO2
排出口、８はヒートパイプ２に封入された冷媒である。
器）、２はヒートパイプ、３は断熱材、４はLNG供給
口、５はLNG排出口、６はCO2ガス供給口、７は液化CO2
排出口、８はヒートパイプ２に封入された冷媒である。
上表の条件下において、本発明の実施例ではCO2ガス
を1.03ataから12.7ataまで圧縮（２段圧縮）すれば足り
るので、CO2コンプレッサの動力は621KWH/Hで十分であ
るのに対し、フロン22を使用する従来例ではCO2ガスを
1.03ataから20.4ataまで圧縮（２段圧縮）する必要があ
るので、733KWH/HのCO2コンプレッサの動力が必要であ
る。
を1.03ataから12.7ataまで圧縮（２段圧縮）すれば足り
るので、CO2コンプレッサの動力は621KWH/Hで十分であ
るのに対し、フロン22を使用する従来例ではCO2ガスを
1.03ataから20.4ataまで圧縮（２段圧縮）する必要があ
るので、733KWH/HのCO2コンプレッサの動力が必要であ
る。
この結果、本発明実施例では従来法に比し大幅な動力
の節減が達成される。
の節減が達成される。
上記実施例では中間冷媒としてエタンを使用する場合
の例を示したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、第１表に示した他の中間冷媒を単独又は混合し、適
宜ヒートパイプ内の中間冷媒封入圧力を設定することに
より、それ相当の動力消費量の節減が可能である。
の例を示したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、第１表に示した他の中間冷媒を単独又は混合し、適
宜ヒートパイプ内の中間冷媒封入圧力を設定することに
より、それ相当の動力消費量の節減が可能である。
〔実施例２〕 第２図に示すフローに従って、本発明のLNGガスより
動力回収の実施例を従来法と対比し、本発明の効果を立
証する。第２図において、符号１〜８は第１図と同じで
あるので説明は省略する。第２図に加わった符号９は熱
交換器、10は膨張タービンである。
動力回収の実施例を従来法と対比し、本発明の効果を立
証する。第２図において、符号１〜８は第１図と同じで
あるので説明は省略する。第２図に加わった符号９は熱
交換器、10は膨張タービンである。
第２図において、熱交換器１より排出ライン６を介し
て排出される低温のLNG（ｇ）は熱交換器９により、例
えば水などと熱交換された後、膨張タービン10に供給さ
れて動力を回収される。
て排出される低温のLNG（ｇ）は熱交換器９により、例
えば水などと熱交換された後、膨張タービン10に供給さ
れて動力を回収される。
実施例１に対比して示した条件を操作し、排出口５よ
り排出される低温のLNG（ｇ）を熱交換器９で20℃に昇
温し、膨張タービン10に入口圧力10ataで供給し、出口
圧力4ataで取出した時、本発明の実施例の条件では回収
動力は314KWH/Hであった。
り排出される低温のLNG（ｇ）を熱交換器９で20℃に昇
温し、膨張タービン10に入口圧力10ataで供給し、出口
圧力4ataで取出した時、本発明の実施例の条件では回収
動力は314KWH/Hであった。
該実施例２によっても本発明方法はCO2ガスの液化に
際し、動力回収が増加し、工業的に有利なことが判る。
際し、動力回収が増加し、工業的に有利なことが判る。
本発明によればCO2ガスの液化に際し、CO2ガス圧縮に
よる動力エネルギが従来法に比し大幅に節減できる効果
を奏すると共に、動力エネルギも十分回収でき、その工
業的価値は極めて顕著である。
よる動力エネルギが従来法に比し大幅に節減できる効果
を奏すると共に、動力エネルギも十分回収でき、その工
業的価値は極めて顕著である。
第１図、第２図は本発明の実施例の説明図、第３図は従
来のCO2液化装置の概略図、第４図はCO2ガスの液化曲線
の温度−圧力関係図表である。
来のCO2液化装置の概略図、第４図はCO2ガスの液化曲線
の温度−圧力関係図表である。
Claims (2)
- 【請求項１】容器内にLNGでは凝固しないハロゲン元素
を含まない炭化水素系中間冷媒を封入した多数のヒート
パイプを断熱材を介して設置し、断熱材で区切られた一
方の容器空間部にLNG供給口及びLNG排出口を、他方容器
空間部にCO2ガス供給口及び液化CO2排出口を設けてな
り、かつCO2ガスと接するヒートパイプの伝熱面積をCO2
が固化しないように設定してなることを特徴とするCO2
液化装置。 - 【請求項２】上記請求項（１）の装置において、LNG排
出口からの高圧LNG蒸気をタービンに供給する配管を設
けてなることを特徴とするCO2液化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2250324A JP2566338B2 (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | Ｃｏ▲下２▼液化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2250324A JP2566338B2 (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | Ｃｏ▲下２▼液化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04131688A JPH04131688A (ja) | 1992-05-06 |
| JP2566338B2 true JP2566338B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=17206217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2250324A Expired - Lifetime JP2566338B2 (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | Ｃｏ▲下２▼液化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2566338B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2869238A1 (fr) * | 2004-04-27 | 2005-10-28 | Inst Francais Du Petrole | Procede de liquefaction du dioxyde de carbone solide. |
| FR2869404A1 (fr) * | 2004-04-27 | 2005-10-28 | Inst Francais Du Petrole | Procede de liquefaction du dioxyde de carbone gazeux. |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6668562B1 (en) | 2000-09-26 | 2003-12-30 | Robert A. Shatten | System and method for cryogenic cooling using liquefied natural gas |
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