JPH04131688A - Ｃｏ↓２液化装置 - Google Patents
Ｃｏ↓２液化装置Info
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- JPH04131688A JPH04131688A JP2250324A JP25032490A JPH04131688A JP H04131688 A JPH04131688 A JP H04131688A JP 2250324 A JP2250324 A JP 2250324A JP 25032490 A JP25032490 A JP 25032490A JP H04131688 A JPH04131688 A JP H04131688A
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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- F28D15/0275—Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
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- F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
- F25J2240/90—Hot gas waste turbine of an indirect heated gas for power generation
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はＣＯ、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。
ガスを、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。
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 （１）供給ラ
イン、６はＬＮＧ （ｇ）排出ライン、７ハＣＯＣＯ２
（供給ライン、８１；ＩＣＯ２（１）排出ラインである
。
ライン、４は同循環ポンプ、５はＬＮＧ （１）供給ラ
イン、６はＬＮＧ （ｇ）排出ライン、７ハＣＯＣＯ２
（供給ライン、８１；ＩＣＯ２（１）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 （１
）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 （１）の蒸気潜熱により冷却して
フロン（１）に液化すると同時に、ＬＮＧ （１）はＬ
ＮＧ （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 （１）の蒸気潜熱により冷却して
フロン（１）に液化すると同時に、ＬＮＧ （１）はＬ
ＮＧ （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（１）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Ｃ（Ｌ（ｇ）はフロン
（１）の蒸発潜熱によってＣ（１２（１）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（
１）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ｌに循環される。
れ、供給ライン７より供給されるＣ（Ｌ（ｇ）はフロン
（１）の蒸発潜熱によってＣ（１２（１）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（
１）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ｌに循環される。
ＣＬ（ｇ）を液化するに際しては、ＣＯ、は第４図に示
すような温度−圧力曲線を有するため、−船釣に回収さ
れたＣＯ□ガスは圧縮しなければならないが、これを圧
縮するとＣＯＣＯ２（は高温になるので、この高温高圧
ＣＯ２（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ＣＯ□（ｇ）は平均４０℃の
温度を有している。この４０℃のＣＬ（ｇ）を通常の熱
交換器２で中間冷媒（こ−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）は約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
ＣＯ、（１）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。
すような温度−圧力曲線を有するため、−船釣に回収さ
れたＣＯ□ガスは圧縮しなければならないが、これを圧
縮するとＣＯＣＯ２（は高温になるので、この高温高圧
ＣＯ２（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ＣＯ□（ｇ）は平均４０℃の
温度を有している。この４０℃のＣＬ（ｇ）を通常の熱
交換器２で中間冷媒（こ−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）は約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
ＣＯ、（１）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ＣＯ、（ｇ）の温度は約−２０，８
℃であり、ｃｏａ（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ＣＯ２（ｇ）を２０．４ ａ
ｔａ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ＣＯ、（ｇ）の温度は約−２０，８
℃であり、ｃｏａ（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ＣＯ２（ｇ）を２０．４ ａ
ｔａ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
。
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を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。
、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を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ＣＯ，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Ｌ
ＮＧ蒸気をタービンに供給す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ＣＯ，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Ｌ
ＮＧ蒸気をタービンに供給す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。
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。
中間冷媒の具体例
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（ｔ）になるに十分
な温度であるが、凝固してＣＯａ（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（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、Ｃ
Ｏ２（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、Ｃ
ｏｗ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ガスの加圧量を低袷ることが
でき、ＣＯ、ガス圧縮に要するエネルギ量を節約するこ
とができる。
、その沸点をＣｏ２（ｇ）がＣｏ２（ｔ）になるに十分
な温度であるが、凝固してＣＯａ（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（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、Ｃ
Ｏ２（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、Ｃ
ｏｗ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ガスの加圧量を低袷ることが
でき、ＣＯ、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、ＣＯ、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。
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。
■ 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。
又はガス状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。
保つように、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Ｃ口２が固化
しない範囲に保つように比例制御する。
しない範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
。
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ＣＯ□ガス供給口、７は液化Ｃ
Ｏ２排出口、８はヒートパイプ２に封入された冷媒であ
る。
、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ＣＯ□ガス供給口、７は液化Ｃ
Ｏ２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１．０３ ａｔａから１２．７ ａｔａまで圧縮（２
段圧縮）すれば足りるので、ＣＯ２コンプレツサの動力
は６２１ ＫＷＨ／Ｈで十分であるのに対し、フロン２
２を使用する従来例ではＣＯ、ガスをｌ、 Ｑ ３ ａ
ｔａから２０． ｄ ａｔａまで圧縮（２段圧縮）する
必要があるので、７３３ ＫＷＨ／）ｌのＣＯ２コンプ
レツサの動力が必要である。
を１．０３ ａｔａから１２．７ ａｔａまで圧縮（２
段圧縮）すれば足りるので、ＣＯ２コンプレツサの動力
は６２１ ＫＷＨ／Ｈで十分であるのに対し、フロン２
２を使用する従来例ではＣＯ、ガスをｌ、 Ｑ ３ ａ
ｔａから２０． ｄ ａｔａまで圧縮（２段圧縮）する
必要があるので、７３３ ＫＷＨ／）ｌのＣＯ２コンプ
レツ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。
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。
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。
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４ ａｔａで取出した時、本発明の実施
例の条件では回収動力は３１４に両Ｈ／Ｈであった。
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４ ａｔａで取出した時、本発明の実施
例の条件では回収動力は３１４に両Ｈ／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ＣＯ，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。
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。
第１図、第２図は本発明の詳細な説明図、第３図は従来
のＣＯ８液化装置の概略図、第４図はＣＯ、ガスの液化
曲線の温度−圧力関係図表である。
のＣＯ８液化装置の概略図、第４図はＣＯ、ガスの液化
曲線の温度−圧力関係図表である。
Claims (2)
- （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ＣＯ＿２ガス供給口及び液化ＣＯ＿２排出口
を設けてなり、かつＣＯ＿２ガスと接するヒートパイプ
の伝熱面積をＣＯ＿２が固化しないように設定してなる
ことを特徴とするＣＯ＿２液化装置。 - （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ＣＯ＿２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 |
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| JPH04131688A true JPH04131688A (ja) | 1992-05-06 |
| JP2566338B2 JP2566338B2 (ja) | 1996-12-25 |
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|---|---|---|---|
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- 1990-09-21 JP JP2250324A patent/JP2566338B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| CN115095790A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-23 | 中国石油大学(华东) | 一种海上氢能储运系统 |
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