JP2631809B2 - 産業排気ガスからの炭酸ガス回収液化装置 - Google Patents

産業排気ガスからの炭酸ガス回収液化装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発電所や製鉄所等の産
業設備から排出される排気ガス中に含まれている炭酸ガ
スを回収して液化する装置に関する。
【０００２】
【従来技術】現在、大気中に放出される炭酸ガスは地球
温暖化に影響するとされ、産業設備から排出される炭酸
ガスを回収・処理することが求められている。従来、こ
の炭酸ガスを回収液化する場合、フロンやアンモニアあ
るいは液化石油ガス等を冷媒とし、この冷媒を膨張弁を
通過させることにより等エンタルピ膨張させて得た冷熱
を炭酸ガスと熱交換させて液化させるようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の等エ
ンタルピ膨張を利用した液化方法では、冷媒の臨界温度
により冷却できる温度が決まって来るので、−５０℃程
度までしか温度を下げることができなかった。これによ
り、炭酸ガスの液化圧力を１９〜２０Kg／cm2・Ｇまで上
げなければならず、炭酸ガス流路に配置する圧縮機の方
式が往復動圧縮機やスクリュー圧縮機等の形式に限定さ
れ、流量を十分得ることができず、時間当たりの処理能
力が低いという問題があった。従って、既存の炭酸ガス
液化装置の思想を発展させても大量に排出される産業排
気ガス中の炭酸ガスを効率良く液化することはできな
い。
【０００４】また、フロンは規制対象になっており、今
後全廃がスケジュール化されていることから今後は使用
することができず、また、アンモニア及び液化石油ガス
は可燃性であり、危険を伴うことから使用が難しいとい
う問題もあった。本発明はこのような点に着目して、時
間当たりの処理能力が高い炭酸ガスの回収液化装置を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明は、排気ガスから分離した炭酸ガスを５.５
〜６Kg／cm 2 ・Ｇに圧縮するターボ圧縮機と、圧縮炭酸
ガスを冷却するアフタークーラと、冷却した炭酸ガスを
除湿する除湿器と、除湿器から取り出した乾燥炭酸ガス
と液化用冷媒とを熱交換する熱交換器と、気液分離器を
直列に配置して炭酸ガス取り出し路を形成し、空気と空
気分離で得られた窒素とのいずれかのガスを圧縮する冷
媒ガス圧縮機と圧縮冷媒ガスを冷却するアフタークーラ
と、加圧冷媒ガスを除湿する除湿器と、加圧冷媒ガスを
断熱膨張させる膨張タービンとを直列に配置して冷媒ガ
ス通路を形成し、この冷媒ガス通路を液化用熱交換器に
連通接続したことを特徴としている。
【０００６】
【作用】本発明では、空気あるいは窒素ガスを冷媒ガス
とし、この冷媒ガスを断熱膨張させているので、冷媒温
度を−１７０℃程度にすることができる。したがって、
炭酸ガスの三重点温度(−５６.６℃)を容易に得ること
ができることになる。この結果、炭酸ガスを三重点圧力
である５.２８Kg／cm2・abs.で処理することができ、到
達圧力が低く大流量のターボ式の圧縮機を使用すること
が可能となり、装置構成をシンプルな設計ができ、処理
能力を高めることができることになる。
【０００７】
【実施例】図面は本発明の実施に使用する装置の一例を
示す概略構成図である。図中符号(１)は炭酸ガス取り出
し路であり、この炭酸ガス取り出し路(１)は発電所や製
鉄所等の産業設備から排出される排気ガスから分離回収
した炭酸ガスの炭酸ガス源(２)と液化炭酸ガス貯蔵容器
(３)とを連通接続するものである。
【０００８】炭酸ガス取り出し路(１)には、炭酸ガス源
(２)から順にターボ圧縮機(４)、アフタークーラ(５)、
除湿器(６)、熱交換器(７)、気液分離器(８)、過冷却器
(９)が順に配置してある。
【０００９】また図中符号(10)は、前記熱交換器(７)、
過冷却器(９)及び液化炭酸ガス貯蔵容器(３)に冷媒を供
給する冷媒ガス通路であり、この冷媒ガス通路(10)には
冷媒ガス圧縮機(11)、アフタークーラ(12)、除湿器(1
3)、膨張タービン(14)が順に配置してある。膨張タービ
ン(14)よりも下流側の冷媒ガス通路(10)は３つに分岐さ
れており、１つの分岐路(15)は前記熱交換器(７)に、１
つの分岐路(16)は過冷却器(９)に、残る１つの分岐路(1
7)は液化炭酸ガス貯蔵容器(３)にそれぞれ連通接続して
あり、熱交換器(７)と液化炭酸ガス貯蔵容器(３)からの
戻り路(18)は冷媒ガス圧縮機(11)の吸い込み口側に連通
接続してある。なお、過冷却器(９)から戻される冷媒ガ
スは液化炭酸ガス貯蔵容器(３)への分岐路(17)に合流し
て液化炭酸ガス貯蔵容器(３)に供給するようにしてあ
る。
【００１０】次に、上述の装置を使用して排気ガスから
分離回収した炭酸ガスを液化する手順を説明する。 石炭火力発電所での排気ガス中には、１４％程度の炭酸
ガスが含まれている。この排気ガスに含まれている炭酸
ガスを炭酸ガス分離装置で純度９９％程度の炭酸ガスに
し、この炭酸ガスをターボ圧縮機(４)で５.５〜６Kg/cm
2・Ｇに加圧する。加圧された炭酸ガスはアフタークーラ
(５)で圧縮熱を取り除いたのち、除湿器(６)で水分を除
去して乾燥炭酸ガスにする。
【００１１】除湿器(６)で乾燥された炭酸ガスは熱交換
器(７)に案内され、ここで冷媒ガスの冷熱と熱交換して
液化され、気液分離器(８)で分離された液体成分を過冷
却器(９)に送り込み、過冷却器(９)でさらに冷媒ガスの
冷熱を作用させて冷却し、液化炭酸ガス貯蔵容器(３)に
貯溜する。
【００１２】熱交換器(７)や過冷却器(９)で熱交換する
冷媒ガスは、空気を加圧したのち、断熱膨張することに
より、低温になったものを使用しており、空気を冷媒ガ
スとした場合には、冷媒ガス温度が−１７０℃程度まで
下がることから、炭酸ガスの圧力が５.５〜６Kg／cm2・
Ｇ程度であっても、十分に液化することになる。なお、
炭酸ガスの圧力が４.３Kg／cm2・Ｇ以下であると、炭酸
ガスは液化せずドライアイスになる。
【００１３】上記実施例では、冷媒ガスとして空気を使
用したものについて説明したが、空気分離により得られ
た窒素ガスを冷媒ガスとして使用するようにしてもよ
い。この場合、空気分離で生じる酸素ガスを酸素燃焼法
による炭酸ガス回収・処理に利用するようにすればよ
い。図中符号(19)は空気分離装置である。
【００１４】このように、冷媒ガスとして空気や空気分
離により得られた窒素ガスを使用すると、冷媒の到達温
度が低くなることから、炭酸ガスの圧力を低く設定する
ことができ、圧力３〜７Kg／cm2・Ｇ、流量５,０００〜
１００,０００ｍ3／Ｈ程度の能力のターボ圧縮機を使用
することが可能となり、大量に排出される産業設備から
の排気ガス中の炭酸ガスをほぼ全量回収して液化するこ
とができるようになる。
【００１５】
【発明の効果】本発明では、排気ガスから分離した炭酸
ガスを５.５〜６Kg／cm 2 ・Ｇに圧縮するターボ圧縮機
と、圧縮炭酸ガスを冷却するアフタークーラと、冷却し
た炭酸ガスを除湿する除湿器と、除湿器から取り出した
乾燥炭酸ガスと液化用冷媒とを熱交換する熱交換器と、
気液分離器を直列に配置して炭酸ガス取り出し路を形成
し、空気と空気分離で得られた窒素とのいずれかのガス
を圧縮する冷媒ガス圧縮機と圧縮冷媒ガスを冷却するア
フタークーラと、加圧冷媒ガスを除湿する除湿器と、加
圧冷媒ガスを断熱膨張させる膨張タービンとを直列に配
置して冷媒ガス通路を形成し、この冷媒ガス通路を液化
用熱交換器に連通接続してあるので、空気あるいは窒素
ガスの断熱膨張で十分低温の温度を得ることができ、
５.５〜６Kg／cm 2 ・Ｇ程度の低圧で炭酸ガスを液化する
ことができる。この結果、到達圧力が低く大流量のター
ボ式の圧縮機を使用することが可能となり、装置の構成
をシンプルな設計にすることができるうえ、処理能力を
高めることができることになり、産業設備からの排気ガ
ス中の炭酸ガス効率よく回収液化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の実施に使用する装置の一例を示す
概略構成図である。
【符号の説明】
１…炭酸ガス取り出し路、４…ターボ圧縮機、５…アフ
タークーラ、６…除湿器、７…熱交換器、８…気液分離
器、10…冷媒ガス通路、11…冷媒ガス圧縮機、12…アフ
タークーラ、13…除湿器、14…膨張タービン。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼装置から排出される排気ガスから炭
    酸ガスを分離回収し、この分離回収した炭酸ガスを液化
    する装置において、 排気ガスから分離した炭酸ガスを５.５〜６Kg／cm 2 ・Ｇ
    に圧縮するターボ圧縮機(４)と、圧縮炭酸ガスを冷却す
    るアフタークーラ(５)と、冷却した炭酸ガスを除湿する
    除湿器(６)と、除湿器(６)から取り出した乾燥炭酸ガス
    と液化用冷媒とを熱交換する熱交換器(７)と、気液分離
    器(８)を直列に配置して炭酸ガス取り出し路(１)を形成
    し、空気と空気分離で得られた窒素とのいずれかのガス
    を圧縮する冷媒ガス圧縮機(11)と圧縮冷媒ガスを冷却す
    るアフタークーラ(12)と、加圧冷媒ガスを除湿する除湿
    器(13)と、加圧冷媒ガスを断熱膨張させる膨張タービン
    (14)とを直列に配置して冷媒ガス通路(10)を形成し、こ
    の冷媒ガス通路(10)を液化用熱交換器(７)に連通接続し
    たことを特徴とする産業排気ガスからの炭酸ガス回収液
    化装置。
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