JP5745844B2

JP5745844B2 - ガス混合物の分離のためのプロセスおよび装置

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Publication number: JP5745844B2
Application number: JP2010515649A
Authority: JP
Inventors: ダルド、アルテュール; ハ、バオ; トラニエ、ジャン−ピエール
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Publication date: 2015-07-08
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Description

本発明は、二酸化炭素を主成分として含有するガス混合物の分離のためのプロセスおよび装置に関する。それは特に、例えば、酸素燃焼の化石燃料またはバイオマス発電プラントで実行されるような、炭素含有燃料の燃焼から生じる二酸化炭素を精製するためのプロセスおよび装置に関する。

炭素含有燃料(バイオマス、廃棄物、石炭、亜炭のような化石燃料、炭化水素など)の燃焼はCO₂およびSO₂、SO₃、NO_xのようなガスを生じ、それらは大気を汚染し、特にCO₂は温室効果の主な原因である。これらCO₂の排出は、発電、生産加工、運輸ならびに住宅建築および商業建築の4つの主な産業部門に集中している。主なCO₂捕捉の用途は、発電および大エネルギーを消費する産業、特にセメント、鉄鋼、化成品および精油産業が有望である。運輸および住宅建築および商業建築部門における、小規模かつ可動性の発生源から直接CO₂を捕捉することはかなり困難で、かつ値が張るものとなるはずである。発電および産業部門から大気への大抵のCO₂の排出は、今日では、CO₂濃度が典型的に4〜14体積%である燃焼からの燃焼排ガスの形態にあるが、高濃度でのCO₂は、少しの産業プロセスによってしか生じない。原則的に、燃焼排ガスは、大気へのCO₂の排出を防止するために貯蔵され得る。燃焼排ガスは典型的に100 bar(絶対圧)を超える圧力まで圧縮されなければならず、これは過剰な量のエネルギーを消費するであろう。また、大体積の燃焼排ガスは、貯蔵容器を急速にいっぱいにすることを意味するであろう。これらの理由のため、輸送および貯蔵のため比較的高純度のCO₂流を作ることが好ましく、このプロセスはCO₂捕捉と呼ばれる。この二酸化炭素は、原油の増産回収のために使用され得るか、または単に枯渇したガス田もしくは油田、または帯水層中に注入され得る。

本発明は、発電部門への応用に基礎を置いている。とはいえ、それはその他の工業プロセスから生じる50体積%(無水ベース)を超える比較的高純度な燃焼排ガスにも適用され得る。

発電プラントにおけるCO₂の捕捉のためには、3つの主な技術がある。

- 後燃焼：発電所からの燃焼排ガスが、CO₂を吸収によって除去するアミンの水溶液のような化学溶剤で洗浄される。

- 前燃焼：燃料が酸素と一緒にガス発生装置に送られ、合成ガス(混合物の主成分：H₂、COおよびCO₂)が作られる。COはその後、H₂とCO₂に変換され(CO + H₂O <> CO₂ + H₂)、CO₂は物理的に、または化学溶剤によって洗浄される。本質的にH₂およびN₂を含む混合物はガスタービンに送られて燃やされる。

- 酸素燃焼：燃焼排ガス中の二酸化炭素含有量を増やすために、燃焼排ガスが空気の代わりに主として二酸化炭素と酸素の混合物で燃やされる。この酸素と二酸化炭素の混合物は、二酸化炭素リッチな燃焼排ガスの一部をリサイクルし、それを、深冷空気分離ユニットから生じる酸素(典型的に95%の純度)と混合することによって得られる。燃焼排ガスは、その後、水および酸素のような成分を除去するために精製され、地底に注入するために100〜200 bar(絶対圧)の圧力まで圧縮される(図1参照)。燃焼排ガスのリサイクルは、ボイラーのために高温の物質を必要としないであろうことに注目すべきである。しかしながら、それらは発明の時点において存在しない。燃焼排ガスのリサイクルは、ここに開示される本発明に必須ではない。

EP-A-0503910は、酸素燃焼技術を用いた発電プラントから生じた燃焼排ガスから二酸化炭素および他の酸性ガスを回収するためにプロセスを記載する。

同じ目的についてのより最近の文献は、「「Oxy-Combustion Processes for CO₂ Capture from Power Plant」 IEA Report No. 2005/9, September 2005」である。

この発明の目的は、この特許において提案された解決策を、比エネルギーおよび/または二酸化炭素回収および/または二酸化炭素生成物の純度の点で両方とも改良することである。

本発明の目的によれば、二酸化炭素を含有する流体から二酸化炭素を分離するためのプロセスであって、
i) 該流体を圧縮機中で圧縮し、圧縮された流体を作る工程と、
ii) 該圧縮された流体の少なくとも一部を乾燥し、圧縮されかつ乾燥された流体を作る工程と、
iii) 該圧縮されかつ乾燥された流体の少なくとも一部を冷却し、圧縮されかつ乾燥されかつ冷却された流体を作る工程と、
iv) 該圧縮されかつ乾燥されかつ0℃未満に冷却された流体を、二酸化炭素リッチな流と、二酸化炭素が薄い流と、該二酸化炭素リッチな流のものよりも低く、かつ該二酸化炭素が薄い流のものよりも高い二酸化炭素純度を持った少なくとも1つの中純度液体流とに分離する工程と、
v) 少なくとも1つの中純度液体流を膨張させ、少なくとも1つの膨張された流を作る工程と、
vi) 少なくとも1つの膨張された流を用いて、工程iii)において圧縮されかつ乾燥された流体を冷却する工程と、
vii) 圧縮されかつ乾燥された流体を冷却するために使用された、該膨張された流の少なくとも一部を、工程iv)の上流地点にリサイクルする工程と
を含むプロセスが提供される。

本発明の他の任意の側面によれば、
- 該分割工程iv)は、低温蒸留工程および低温相分離工程のうちの少なくとも1つを含む。

- 該中純度液体流は、バルブ中で膨張される。

- 該中純度液体流が液体膨張装置中で膨張される。

- 単一の中純度流が膨張されて単一の膨張された流を作り、該単一の膨張された流が、該圧縮されかつ乾燥されたガスを冷却するために使用される。

- 第1の中純度流が膨張されて第1の膨張された流を作り、第2の中純度流が膨張されて第2の膨張された流を作り、該膨張された流の少なくとも1つが、該圧縮されかつ乾燥されたガスを冷却するために使用される。

- 該第1の中純度流が膨張されて第1の圧力に膨張された流を作り、該第2の中純度流が膨張されて該第1の圧力よりも高い第2の圧力に膨張された流を作り、
- 該二酸化炭素が薄い流の少なくとも一部が大気に送られる。

本発明のさらなる側面によれば、二酸化炭素含有流体から二酸化炭素を分離するための装置であって、
i) 該流体を圧縮し、圧縮された流体を作るための圧縮機と、
ii) 該圧縮された流体の少なくとも一部を乾燥させ、圧縮されかつ乾燥された流体を作るための乾燥ユニットと、
iii) 該圧縮されかつ乾燥された流体の少なくとも一部を冷却し、圧縮されかつ乾燥されかつ冷却された流体を作るように構成された熱交換器と、
iv) 該圧縮されかつ乾燥されかつ0℃未満に冷却された流体を、二酸化炭素リッチな流と、二酸化炭素が薄い流と、該二酸化炭素リッチな流のものよりも低く、かつ該二酸化炭素が薄い流のものよりも高い二酸化炭素純度を持った少なくとも1つの中純度液体流とに分離するための分離ユニットと、
v) 少なくとも1つの中純度流を膨張させて少なくとも1つの膨張された流を作るための少なくとも1つの膨張ユニットと、
vi) 該少なくとも1つの膨張された流を該熱交換器に送り、該圧縮されかつ乾燥された流体を冷却するための導管と、
vii) 該少なくとも1つの膨張された流を、該熱交換器から、該圧縮機および該乾燥ユニットのうちの少なくとも1つに送るための導管と
を含む装置が提供される。

本発明のさらに任意の側面によれば、
- 該分離ユニットは、低温蒸留カラムおよび低温相分離装置のうちの少なくとも1つを含む。

- 該膨張ユニットは少なくともバルブを含み、かつ、該中純度液体流を該バルブへと運ぶための導管を含む。

- 該膨張ユニットは少なくとも1つの液体膨張装置を含み、かつ、該中純度液体流を該液体膨張装置に運ぶための導管を含む。

- 該膨張ユニットは、第1の中純度流が膨張されて第1の膨張された流を作る第1の膨張手段と、第2の中純度流が膨張されて第2の膨張された流を作る第2の膨張手段とを含み、該膨張された流の少なくとも1つが、該圧縮されかつ乾燥されたガスを冷却するために使用される。

- 該第1の中純度流が膨張されて第1の圧力に膨張された流を作り、該第2の中純度流が膨張されて該第1の圧力よりも高い第2の圧力に膨張された流を作る。

ここで本発明は、図を参照してさらに詳細に記載され、ここで図1および3は、最も低い詳しさの図1から最も高い詳しさの図3に至るまで詳しさの程度を変えながら、本発明による装置を示す。図4および5は、それぞれ従来技術、および図3の熱交換器のうちの1つについての熱交換図を示す。

図1は、酸素燃焼プラントの模式図である。空気分離ユニット2は、典型的に95〜98 mol%の純度の酸素流10と、廃窒素流13とを生成する。酸素流10は、2つの副流11と12に分割される。主な燃焼排ガスリサイクル流15は、石炭14が粉砕される石炭ミル3を通過する。副流11は、石炭ミル3の下流でリサイクル流と混合され、該混合物はボイラー1のバーナーに導入される。副流12は、バーナーに追加のバラストを提供する二次燃焼排ガスリサイクル流16と混合され、炉内の温度を許容され得る水準に維持する。水流はボイラー1中に導入され、蒸気タービン8中で膨張される蒸気流18を作る。典型的に無水ベースで70 mol%超含有するCO₂リッチな燃焼排ガス流19は、いくらかの不純物を除去するために、いくつかの処理を通過する。ユニット4は、選択的触媒還元のようなNO_x除去システムである。ユニット5は、静電集塵装置および/またはバグハウスフィルタのような煤塵除去システムである。ユニット6は、SO₂および/またはSO₃を除去するための脱硫システムである。ユニット4および6は、CO₂製品規格に必ずしも依存しなくともよい。燃焼排ガス24は、その後、圧縮精製ユニット7に導入され、隔離可能な高CO₂純度流25および廃棄物流26を生じる。

図２は、図１においてユニット7として使用され得る圧縮精製ユニットの模式図である。燃焼排ガス流110(図1の流24に相当する)は、低圧前処理ユニット101に入り、圧縮ユニット102のために下処理される。このユニットは、例えば他の、
- ウェットスクラバーおよび/またはパルスジェットカートリッジのような動的プロセス、またはポケットおよびカートリッジのような静的プロセスいずれかのドライプロセスにおける煤塵除去工程、
- 水および/またはソーダ灰または苛性ソーダ注入によるウェットスクラバー中での(さらなる)脱硫工程、
- 両方とも流量減少および温度低下の理由から、水の凝縮を通じた流量および圧縮ユニットの電力を最小化するための冷却工程
のうちの工程を含み得る。

廃棄物流111は、復水、煤塵、およびH₂SO₄、HNO₃、Na₂SO₄、CaSO₄、Na₂CO₃、CaCOなどの溶解種から構成され得る。

圧縮ユニット102は、流112を大気圧に近い圧力から典型的に15〜60 bar(絶対圧)の高圧、好ましくはおよそ30 bar(絶対圧)まで圧縮する。この圧縮は、中間冷却を伴って数段階で実行される。この場合、いくつかの凝縮物113が作られ得る。圧縮の熱は、例えばボイラー供給水を予熱するために、これらの中間冷却工程によっても回収され得る。高温流114は圧縮ユニット102を離れ、高圧前処理ユニット103に入る。このユニットは、少なくとも、
- 温度を下げ、かつ水分含有量を減らすための1つ以上の冷却工程と、
- 例えば吸着によって殆どの水を除去するための乾燥工程と
を含み、また(限定的なリスト(non-exhaustive list))、
- 冷却および/または精製のための高圧洗浄カラムと、
- 水銀除去工程と
を含み得る。

このユニットからの流出物はガス流115(乾燥工程の再生流)であり、また、(冷却工程および/または高圧洗浄カラムからの)液体流116/117であり得る。

流114はNO₂を含有し得る。この場合、ユニット104の上流で吸着によってNO₂を除去することが好ましいこともある。この場合、流114は吸着によって処理され得、吸着剤を再生するために使用されて流114に対して富化されたNO₂の含有量を持つ再生ガスが取出される。ガス流115は、少なくとも部分的に圧縮ユニット102の上流、前処理ユニット101の上流、または燃焼ユニットのボイラー1にリサイクルされ得る。
158℃未満では、NO₂はそのポリマー/ダイマーのN₂O₄と平衡状態にある。温度がより低いほど、NO₂と比較してN₂O₄の濃度が高くなる。この文献において、NO₂という語は、NO₂だけでなく、平衡状態にあるポリマー/ダイマーのN₂O₄も指すために用いられる。

ユニット104は、低温精製ユニットである。この場合、低温とは、0℃未満、好ましくは純CO₂の三重点-56.6℃にできるだけ近い-20℃未満の、燃焼排ガスの精製のためのプロセスサイクルにおける最低の温度を意味する。このユニットにおいて、流118は冷却され、一段階(または数段階で)部分的に凝縮される。CO₂が富化された1つの(または複数の)液相流は回収され、膨張されて気化され、CO₂富化生成物119を得る。1つの(または複数の)非凝縮性高圧流120は回収され、膨張装置中で膨張され得る。

CO₂富化生成物119は、圧縮ユニット105中でさらに圧縮される。ユニット106において圧縮された流121は凝縮され、ポンプによってさらに圧縮され得、流122として高圧(典型的に100〜200 bar(絶対圧))でパイプラインへと送られ、隔離場所へと輸送される。

図３は、図２中でユニット104として使用され得る低圧精製ユニットを示す。本発明による少なくとも1つのプロセスは、このようなユニット内で作動する。

およそ30 barかつ15〜43℃の燃焼排ガスを含む流118は3で濾過され、流5を形成する。流118は主として二酸化炭素、ならびにNO₂、酸素、アルゴンおよび窒素を含む。流118は、ユニット103によって直接、高圧で生成され得るか、または破線で示される任意の圧縮機2を用いて高圧まで引き上げられ得る。流5は熱交換ライン9中で冷えて、部分的に凝縮される。流5の一部7は熱交換ライン中では冷却され得ないが、該熱交換ラインの下流で流5の残部と混合され、その温度を変える。部分的に凝縮された流は第1の相分離装置11へと送られ、気相13と液相17に分離される。気相13は2つに分割され、流15および流21を形成する。流21は熱交換器25においてカラム43を再沸するために使用され、その後、第2の相分離装置22へと送られる。流15は、再沸動作を制御するために再沸器をバイパスする。

第1の相分離装置11からの液体流17はバルブ19中で膨張され、液体流29はバルブ31中で膨張され、両方の流はその後、カラム43の頂部に送られる。カラム43は主に、仕込み流から非凝縮性成分(酸素、窒素、およびアルゴン)を除去する役目をする。

二酸化炭素減損流33はカラム43の頂部から取出され、圧縮機35へと送られる。圧縮された流37は、その後、流5へとリサイクルされる。

二酸化炭素富化流、または二酸化炭素リッチな流67はカラム43の底部から取出され、2つに分割される。一部分69はポンプ71によって膨張されて流85を形成し、さらにポンプ87中で膨張され、その後、システムから除去される。流85は図1の流25に相当する。残部73は冷却バランス(frigorific balance)を提供する。

分離される流体118からNO₂を除去するための手段を提供することが望ましい。一般に、これは、流体118の少なくとも一部を、二酸化炭素富化流と、CO₂ならびに酸素、アルゴンおよび窒素のうちの少なくとも1つを含む二酸化炭素減損流と、NO₂富化流とに分離すること、および該NO₂富化流を分離工程の上流にリサイクルすることを含む。

非凝縮物の除去工程(主にO₂および/またはN₂および/またはArを除去する)は、NO₂除去工程の前または後に実行され得る。

蒸留および/または相分離および/または吸着を含むいくつかのタイプのNO₂除去工程が想定され得る。吸着工程は、CO₂分離工程の生成物に対して、または分離の前の流体自体に対して実行され得る。

図３において、流69が取出された後、二酸化炭素富化流73の残部が熱交換ライン9中で気化され、NO₂除去カラム105へと送られる。

このカラムは、図示されるように、頂部凝縮器および底部再沸器を持ち、仕込みは中間地点に送られる。あるいは、仕込みがカラムの底部に送られる場合には底部再沸器は不要である。NO₂減損流79はカラムから取出され、熱交換ラインに送り戻される。この流はさらに加温され、圧縮機75、77中で圧縮され、熱交換器65へと送られ、交換器81、83中で冷却され、流69と混合され、流85を形成する。交換器81は、再沸器仕込み水を予熱するために使用され得る。交換器83は、R134a、アンモニア、水、グリコールと混合された水、またはその他適切な流体であり得る冷却流185を用いて冷却される。加温された流体は187と表される。NO₂富化流84は、カラム105の底部から取出される。この流84は、その後、フィルタ3の上流地点にリサイクルされる。

代替的または追加的に、分離段階は、吸着ユニット68中で、流67中に含まれるNO₂を吸着することによってNO₂富化流を作ることから構成され得る。

いずれの場合においても、先に流115について見られたように、NO₂富化流の少なくとも一部はボイラー1の燃焼領域のような、流体を生じるユニットにリサイクルされ得る。燃焼領域中にNO_xをリサイクルすることは、燃焼排ガス中のNO_x含有量を増やさないことに注目すべきである。換言すれば、NO_xを燃焼領域にリサイクルすることは、NO_xを除去するということである。

追加的または代替的に、NO₂富化流の少なくとも一部は、流体を処理するためにユニットにリサイクルされ得る。

例えば、NO₂富化流は、圧縮機2(存在する場合)、またはユニット101、102のうちの1つの上流にリサイクルされ得る。

NO₂富化流の少なくとも一部を、前処理ユニット103にあるような洗浄カラムにリサイクルすることは有利であろう。この場合、NO₂は洗浄カラム中で硝酸に変換され、引続いてシステムから除かれる。

洗浄カラムにおいて、SO₂が燃焼排ガス中に存在する場合、リサイクルされたNO₂富化流はSO₂と反応してNOとSO₃を生成し、水によって迅速にH₂SO₄に変わり、排水に除去される。それ故に、十分なNO₂がリサイクル流中に存在する場合、それは燃焼排ガスからSOxを除去し、ソーダ灰もしくは苛性ソーダのような反応物質の注入、または古典的な燃焼排ガスの脱硫さえも不要にするための手段となる。

第2の相分離装置22からの頂部ガス32は、熱交換器55中で冷却され、第3の相分離装置133に送られる。相分離装置133からの液体の一部はカラム43に送られ、中純度流45としての残部は2つの流47と141に分割される。流47は熱交換器55中で気化され、カラム43の頂部43に送られるか、または流33と混合される。

流141はバルブ中で膨張され、熱交換器55、9中で加温され、圧縮機59中で圧縮され、熱交換器60中で流91として冷却され、圧縮された流5と混合される。流141を膨張させるために使用されるバルブは液体膨張装置と置換され得る。

第3の相分離装置133からの頂部ガスは、熱交換器55中で冷却され、任意で圧縮機134によって圧縮された後に第4の相分離装置143に送られる。第4の相分離装置143からの二酸化炭素が薄い頂部ガス157は熱交換器55中で加温され、その後、流157として熱交換器9中で加温され、圧縮機35と接続された膨張装置63中で流23として膨張される。二酸化炭素が薄い頂部ガス157は、30〜45%の二酸化炭素および30〜45%の窒素を含有する。頂部ガス157は相当量の酸素およびアルゴンも含有する。相分離装置143からの底部液51は流47とともにカラムに送られる。

膨張装置63中で膨張された流は、膨張装置を通過しない流115と混合され、その後89中で加温される。加温された流の一部97は膨張装置61中で膨張され、流99、101として大気へと送られる。

任意の圧縮機2は、膨張装置61、63のうちの一つによって作動し得る。

膨張装置61は、図中で圧縮機59と接続される。

図４は、先行技術で既知の、高純度二酸化炭素流の気化と、仕込み流の冷却および凝縮との間の熱交換についての熱交換図を示す。

図５は、図３の交換器55中で観察される、中純度二酸化炭素流と、仕込み流の冷却および凝縮との間の熱交換についての熱交換図を示す。
以下に、本願発明の実施態様を付記する。
［１］二酸化炭素を含有する流体から二酸化炭素を分離するためのプロセスであって、
i) 前記流体を圧縮機中で圧縮し、圧縮された流体を作る工程と、
ii) 前記圧縮された流体の少なくとも一部を乾燥し、圧縮されかつ乾燥された流体を作る工程と、
iii) 前記圧縮されかつ乾燥された流体の少なくとも一部を冷却し、圧縮されかつ乾燥されかつ冷却された流体を作る工程と、
iv) 前記圧縮されかつ乾燥されかつ0℃未満に冷却された流体を、二酸化炭素リッチな流と、二酸化炭素が希薄な流と、前記二酸化炭素リッチな流よりも低く、かつ前記二酸化炭素が希薄な流よりも高い二酸化炭素純度を持つ少なくとも1つの中純度液体流とに分離する工程と、
v) 少なくとも1つの中純度液体流を膨張させ、少なくとも1つ膨張された流を作る工程と、
vi) 少なくとも1つの膨張された流を用いて、工程iii)において圧縮されかつ乾燥された流を冷却する工程と、
vii) 圧縮されかつ乾燥された流体を冷却するために使用される前記膨張された流の少なくとも一部を工程iv)の上流地点にリサイクルする工程とを含むプロセス。
［２］前記分離工程iv)が、低温蒸留工程および低温相分離工程のうちの少なくとも1つを含む［１］によるプロセス。
［３］前記中純度液体流がバルブ中で膨張される［１］または［２］のプロセス。
［４］前記中純度液体流が液体膨張装置中で膨張される［１］または［２］のプロセス。
［５］単一の中純度流が膨張されて単一の膨張された流を作り、前記単一の膨張された流が、前記圧縮されかつ乾燥されたガスを冷却するために使用される［１］〜［５］のいずれかのプロセス。
［６］第1の中純度流が膨張されて第1の膨張された流を作り、第2の中純度流が膨張されて第2の膨張された流を作り、前記膨張された流の少なくとも1つが、前記圧縮されかつ乾燥されたガスを冷却するために使用される［１］〜［５］のいずれかのプロセス。
［７］前記第1の中純度流が膨張されて第1の圧力に膨張された流を作り、前記第2の中純度流が膨張されて前記第1の圧力よりも高い第2の圧力に膨張された流を作る［６］のプロセス。
［８］前記二酸化炭素が希薄な流が大気に送られる［１］〜［７］のいずれかのプロセス。
［９］二酸化炭素を含有する流体から二酸化炭素を分離するための装置であって、
i) 前記流体を圧縮し、圧縮された流体を作るための圧縮機と、
ii) 前記圧縮された流体の少なくとも一部を乾燥させ、圧縮されかつ乾燥された流体を作るための乾燥ユニットと、
iii) 前記圧縮されかつ乾燥された流体の少なくとも一部を冷却し、圧縮されかつ乾燥されかつ冷却された流体を作るように構成された熱交換器と、
iv) 前記圧縮されかつ乾燥されかつ0℃未満の温度に冷却された流体を、二酸化炭素リッチな流と、二酸化炭素が希薄な流と、前記二酸化炭素リッチな流よりも低く、かつ前記二酸化炭素が希薄な流よりも高い二酸化炭素純度を持つ少なくとも1つの中純度液体流とに分離するための分離ユニットと、
v) 少なくとも1つの中純度液体流を膨張させ、少なくとも1つの膨張された流を作るための少なくとも1つの膨張ユニットと、
vi) 前記少なくとも1つの膨張された流を前記熱交換器に送り、前記圧縮されかつ乾燥された流体を冷却するための導管と、
vii) 前記少なくとも1つの圧縮された流を、前記熱交換器から前記圧縮機および前記乾燥ユニットのうちの少なくとも1つに送るための導管とを含む装置。
［１０］前記分離ユニットが、低温蒸留カラムおよび低温相分離装置のうちの少なくとも1つを含む［９］の装置。
［１１］前記膨張ユニットが少なくとも1つのバルブを含み、かつ、前記中純度液体流を前記バルブに運ぶための導管を含む［９］または［１０］の装置。
［１２］前記膨張ユニットが少なくとも1つの液体膨張装置を含み、かつ、前記中純度液体流を前記液体膨張装置に運ぶための導管を含む［９］または［１０］の装置。
［１３］前記膨張ユニットが、第1の中純度流が膨張されて第1の膨張された流を作る第1の膨張手段と、第2の中純度流が膨張されて第2の膨張された流を作る第2の膨張手段とを含み、前記膨張された流の少なくとも1つが、前記圧縮されかつ乾燥されたガスを冷却するために使用される［９］または［１０］の装置。
［１４］前記第1の中純度流が膨張されて第1の圧力に膨張された流を作り、前記第2の中純度流が膨張されて前記第1の圧力よりも高い第2の圧力に膨張された流を作る［９］〜［１３］のいずれかの装置。

Claims

二酸化炭素を含有する流体から二酸化炭素を分離するためのプロセスであって、
i) 前記流体を圧縮機中で圧縮し、圧縮された流体を作る工程と、
ii) 前記圧縮された流体の少なくとも一部を乾燥し、圧縮されかつ乾燥された流体を作る工程と、
iii) 前記圧縮されかつ乾燥された流体の少なくとも一部を冷却し、圧縮されかつ乾燥されかつ冷却された流体を作る工程と、
iv) 前記圧縮されかつ乾燥されかつ０℃未満に冷却された流体を、二酸化炭素減損流と、二酸化炭素リッチな流と、前記二酸化炭素リッチな流よりも低くかつ前記二酸化炭素減損流よりも高い二酸化炭素純度を持つ少なくとも1つの中純度液体流とに分離する工程と、
v)少なくとも１つの中純度液体流をバルブまたは液体膨張装置により膨張させ、少なくとも1つ膨張された流を作る工程と、
vi) 少なくとも1つの膨張された流の潜熱を用いて、工程iii)において圧縮されかつ乾燥された流を冷却し、このことにより、少なくとも一つの膨張された流を気化する工程と、
vii)前記気化され膨張された流体の少なくとも一部を工程iv)の上流地点にリサイクルする工程と
を含むプロセス。
前記中純度液体流がバルブ中で膨張される請求項１のプロセス。
前記中純度液体流が液体膨張装置中で膨張される請求項１のプロセス。
単一の中純度流体流が膨張されて単一の膨張された流を作り、前記単一の膨張された流が、前記圧縮されかつ乾燥されたガスを冷却するために使用される請求項１のプロセス。
第1の中純度流体流が膨張されて第1の膨張された流を作り、第２の中純度流体流が膨張されて第２の膨張された流を作り、前記膨張された流の少なくとも1つが、前記圧縮されかつ乾燥されたガスを冷却するために使用される請求項１のプロセス。
第1の中純度流体流が膨張されて、第1の圧力の第１の膨張された流を作り、前記第２の中純度流体流が膨張されて前記第1の圧力よりも高い第２の圧力の第２の膨張された流を作る請求項５のプロセス。
二酸化炭素減損流の少なくとも一部が大気に送られる請求項１のプロセス。
二酸化炭素を含有する流体から二酸化炭素を分離するための装置であって、
i) 前記流体を圧縮し、圧縮された流体を作るための圧縮機と、
ii) 前記圧縮された流体の少なくとも一部を乾燥させ、圧縮されかつ乾燥された流体を作るための乾燥ユニットと、
iii) 前記圧縮されかつ乾燥された流体の少なくとも一部を冷却し、圧縮されかつ乾燥されかつ冷却された流体を作るように構成された熱交換器と、
iv) 前記圧縮されかつ乾燥されかつ０℃未満の温度に冷却された流体を、二酸化炭素リッチな流と、二酸化炭素減損流と、前記二酸化炭素リッチな流よりも低く、かつ前記二酸化炭素減損流よりも高い二酸化炭素純度を持つ少なくとも1つの中純度液体流とに分離するための分離ユニットと、
v) 少なくとも1つの中純度液体流を膨張させ、少なくとも1つの膨張された流を作るための少なくとも1つの膨張ユニットと、
vi) 前記少なくとも1つの膨張された流を前記熱交換器に送り、前記圧縮されかつ乾燥された流体を冷却するための第１の導管と、
vii) 前記少なくとも1つの膨張された流を、前記熱交換器から前記圧縮機および前記乾燥ユニットのうちの少なくとも1つに送るための第２の導管とを含む装置。
前記分離ユニットが、低温蒸留カラムおよび低温相分離装置のうちの少なくとも1つを含む請求項８の装置。
前記膨張ユニットが少なくとも1つのバルブを含み、かつ、前記中純度液体流を前記バルブに運ぶための第３の導管を含む請求項８の装置。
前記膨張ユニットが少なくとも1つの液体膨張装置を含み、かつ、前記中純度液体流を前記液体膨張装置に運ぶための第４の導管を含む請求項８の装置。
前記膨張ユニットが、第1の中純度流体流が膨張されて第1の膨張された流を作る第1の膨張手段と、第２の中純度流体流が膨張されて第２の膨張された流を作る第２の膨張手段とを含み、前記膨張された流の少なくとも1つが、前記圧縮されかつ乾燥されたガスを冷却するために使用される請求項８の装置。
第1の中純度流体流が膨張されて第1の圧力に膨張された第１の流を作り、第２の中純度流体流が膨張されて前記第1の圧力よりも高い第２の圧力に膨張された第２の流を作る請求項８の装置。