TWI698396B - 二氧化碳的分離回收方法及分離回收系統 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種方法及裝置,當要從含有二氧化碳及不純物的原料氣體液化回收二氧化碳時,即使原料氣體中的二氧化碳的濃度變動,也能夠以高回收率有效率地進行回收。本發明的二氧化碳的分離回收系統X1,用以對含有二氧化碳及不純物的原料氣體,在該原料氣體的二氧化碳濃度變動的狀況下分離回收二氧化碳,包括:液化回收裝置5,在低溫高壓下從該原料氣體液化回收二氧化碳,並排出廢氣;PSA氣體分離裝置6,能夠藉由PSA法將該廢氣中含有的二氧化碳濃縮分離,根據該原料氣體及該廢氣中的至少一者的狀態變化,來變更氣體分離的處理。
Description
本發明係有關於從含有二氧化碳及不純物的原料氣體液化回收二氧化碳的方法及裝置。
例如在啤酒製造工廠中,將酒精發酵時產生的發酵氣體中所包含的二氧化碳液化回收,利用於啤酒充填等的用途。啤酒發酵氣體中包含的不純物氣體大半來自空氣。更具體來說,不純物氣體來自於啤酒發酵時將原料放進發酵槽來添加酵母這段時間同時吹進去的空氣。吹進空氣是因為發酵過程初期要幫助酵母以空氣中的氧為餌而增值。此時,氧的大半被消耗,因此剩餘的幾乎都是氮(N2)。
當酵母增殖開始發酵時,二氧化碳及乙醇產生。當二氧化碳增加,會將存在於發酵槽中的來自空氣的成分擠出。因此,剩餘的來自空氣的成分被慢慢擠出,而置換成二氧化碳,同時被擠出的發酵氣體中的來自空氣的成分降低。當發酵持續進行,最後發酵槽內被置換成高純度的二氧化碳,所產生的啤酒發酵氣體也會以高純度地供給。另一方面,初期的啤酒發酵氣體,含有不純物的來自空氣的成分(主要為氮)的比例較高,而處於二氧化碳濃度相對低的狀態。而如果啤酒發酵氣體中的二氧化碳濃度太低,以精餾塔等的液化回收裝置液化
回收二氧化碳時,廢氣(不被液化的氣體成分)的量增加,液化二氧化碳的回收率下降。
做為解決二氧化碳的回收率下降的方法,有一種將二氧化碳濃度低的氣體以吸收法或吸附法等直接濃縮的方法。又,發酵氣體的二氧化碳濃度會隨著發酵的進行而上升,到達不需要濃縮的純度。因此,過去在液化回收啤酒發酵氣體中的二氧化碳的情況下,一般會在某種程度的啤酒發酵氣體中的二氧化碳濃度上升之後,才開始將啤酒發酵氣體供給到液化回收裝置。
然而,使用這種方法,直到二氧化碳的濃度上升之前的啤酒發酵氣體無法有效利用而產生浪費。又,啤酒發酵期間,在發酵過程的初期以外也有因為槽搬運等目的而執行氣體供給操作。氣體供給操作時,空氣會經過發酵槽而流入二氧化碳的液化回收裝置,因此上述液化回收裝置,也就是精餾塔內部的二氧化碳濃度會暫時地下降。這樣一來,在啤酒發酵期間,啤酒發酵氣體中的二氧化碳濃度會反覆變動(上升及下降),當啤酒發酵氣體中的二氧化碳濃度低時,會廢棄這些啤酒發酵氣體,使得浪費增加。關於經過液化回收裝置(精餾塔等)的廢氣,做為濃縮二氧化碳的方法,有一種壓力變動吸附法(例如參照專利文獻1)。然而,像啤酒發酵氣體一樣,原料氣體中的二氧化碳濃度變動的情況下,並沒有一種有效率地回收廢氣中的二氧化碳的方法被提出。
專利文獻1:日本特開平3-165809號公報
本發明是根據上述問題而思考出來,主要的目的
是提供一種方法及裝置,當要從含有二氧化碳及不純物的原料氣體液化回收二氧化碳時,即使原料氣體中的二氧化碳的濃度變動,也能夠以高回收率有效率地進行回收。
根據本發明的第1觀點所提供的二氧化碳的分離回收方法,用以對含有二氧化碳及不純物的原料氣體,在該原料氣體的二氧化碳濃度變動的狀況下分離回收二氧化碳,包括:液化步驟,在低溫高壓下從該原料氣體液化回收二氧化碳,並排出廢氣;以及PSA氣體分離步驟,藉由PSA法將該廢氣中含有的二氧化碳濃縮分離,其中因應該原料氣體的二氧化碳的濃度,變動該PSA氣體分離步驟中的氣體分離的處理量。
一個實施型態中,檢測出該原料氣體的二氧化碳濃度,當該原料氣體的二氧化碳濃度在既定值以上的情況下,減少該PSA氣體分離步驟中的氣體分離的處理量,或者是停止氣體分離的處理,當該原料氣體的二氧化碳濃度低於既定值的情況下,增加該PSA氣體分離步驟中的氣體分離的處理量,或者是實行氣體分離的處理。
另一實施型態中,檢測出該廢氣的壓力,當該廢氣的壓力在既定值以下的情況下,減少該PSA氣體分離步驟中的氣體分離的處理量,或者是停止氣體分離的處理,當該廢氣的壓力超過既定值的情況下,增加該PSA氣體分離步驟中的氣體分離的處理量,或者是實行氣體分離的處理。
又另一實施型態中,檢測出該原料氣體的流量,當該原料氣體的流量在既定值以下的情況下,減少該PSA氣體分
離步驟中的氣體分離的處理量,或者是停止氣體分離的處理,當該原料氣體的流量超過既定值的情況下,增加該PSA氣體分離步驟中的氣體分離的處理量,或者是實行氣體分離的處理。
較佳的是,更包括:追加的PSA氣體分離步驟,在該液化步驟之前,藉由PSA法將該原料氣體中含有的二氧化碳濃縮分離。
較佳的是,讓該PSA氣體分離步驟中濃縮二氧化碳而得的二氧化碳濃縮氣體,與上述原料氣體合流。
根據本發明的第2觀點所提供的二氧化碳的分離回收系統,用以對含有二氧化碳及不純物的原料氣體,在該原料氣體的二氧化碳濃度變動的狀況下分離回收二氧化碳,包括:液化裝置,在低溫高壓下從該原料氣體液化回收二氧化碳,並排出廢氣;PSA分離裝置,能夠藉由PSA法將該廢氣中含有的二氧化碳濃縮分離,根據該原料氣體及該廢氣中的至少一者的狀態變化,來變化氣體分離的處理狀態。
較佳的是,更包括以下三者中的至少一者:濃度檢測裝置,檢測出該原料氣體的二氧化碳濃度;壓力檢測裝置,檢測出該廢氣的壓力;以及流量檢測裝置,檢測出該原料氣體的流量。
較佳的是,更包括:返回線,用以讓上述PSA氣體分離裝置所濃縮分離的二氧化碳濃縮氣體,與上述原料氣體合流。
本發明的其他的特徵及優點可透過參照圖式而進行的以下的詳細說明來進一步了解。
X1、X2‧‧‧二氧化碳分離回收系統
1‧‧‧升壓風機
2‧‧‧脫臭器
3‧‧‧壓縮機
4‧‧‧冷卻器
5‧‧‧液化回收裝置
51‧‧‧精餾塔
52‧‧‧凝縮器
6‧‧‧PSA氣體分離裝置
7‧‧‧PSA氣體分離裝置
8‧‧‧壓縮機
9、10‧‧‧開閉閥
11~17‧‧‧配管
18‧‧‧配管(返回線)
21‧‧‧二氧化碳感測器(濃度檢測裝置)
22‧‧‧流量計(流量檢測裝置)
23‧‧‧壓力計(壓力檢測裝置)
24‧‧‧壓力控制閥
25‧‧‧流量控制閥
第1圖係表示實行本發明的二氧化碳的分離回收方法所能夠使用的二氧化碳分離回收系統的概略架構。
第2圖係係表示實行本發明的二氧化碳的分離回收方法所能夠使用的二氧化碳分離回收系統的其他例子的概略架構。
以下,參照圖式具體地說明本發明較佳的實施型態。
第1圖係表示實行本發明的二氧化碳的分離回收方法所能夠使用的二氧化碳分離回收系統的概略架構。二氧化碳分離回收系統X1包括:升壓風機1、脫臭器2、壓縮機3、冷卻器4、液化回收裝置5、壓力變動吸附式氣體分離裝置(PSA氣體分離裝置)6以及將這些要素連接的配管。二氧化碳分離回收系統X1的架構會做成能夠一邊連續地供給含有二氧化碳的原料氣體,一邊液化回收該原料氣體中的二氧化碳。
被供給到二氧化碳分離回收系統X1的原料氣體例如可舉出啤酒發酵氣體。啤酒發酵氣體是在啤酒發酵時從發酵槽送出的氣體,主要包含存在於發酵槽的內部空間的成分(主要是來自空氣的成分,氮)以及啤酒發酵所產生的成分(主要是二氧化碳)。
啤酒發酵氣體(原料氣體)中的二氧化碳濃度在例如發酵開始後的初期階段較低,隨著發酵進行而上升,最終到達99.9%以上。又,發酵槽有時會有因為槽搬運等目的而執
行氣體供給操作的情況,這個氣體供給操作會使不純物(主要是來自空氣的成分)增加,啤酒發酵氣體(原料氣體)中的二氧化碳濃度降低到例如80~90%。像這樣,做為原料氣體的啤酒發酵氣體中的二氧化碳濃度隨著時間經過而反覆地在既定的範圍(例如80~99.9%)內上升下降變動。
啤酒製造工廠中,會準備複數的發酵槽(例如10~20槽左右)做為發酵設備,從這些發酵槽送出的啤酒發酵氣體(原料氣體)會透過未圖示的集合管供給到二氧化碳分離回收系統X1。啤酒發酵氣體(原料氣體)對二氧化碳分離回收系統X1的的供給量會因應啤酒製造設備的規模或啤酒製造量而異,但例如在40~180Nm3/h左右。
升壓風機1將透過配管11導入的原料氣體以既定壓力送出。脫臭器2除去例如原料氣體中所含有的碳氫化物等的不純物成分。壓縮機3將經過脫臭器2的原料氣體以既定的高壓狀態送出。冷卻器4例如是殼管式(shell and tube type)熱交換器,原料氣體被流動於傳熱管內的鹽水(冷媒)冷卻。通過冷卻器4的原料氣體會透過配管12送到液化回收裝置5。
配管12設置有二氧化碳感測器21。二氧化碳感測器21會持續檢測出流過配管12內的原料氣體的二氧化碳濃度。配管12更設置有用來檢測流過該配管12的原料氣體的流量的流量計22。
另外,雖省略詳細的圖式說明,但關於供給到液化回收裝置5的原料氣體,可以在供給前適當地進行事先除去水分或氣泡等的作業。
液化回收裝置5是用來從原料氣體液化回收二氧化碳,被例如精餾塔51及凝縮器52。凝縮器52藉由將原料氣體維持在低溫高壓狀態而主要使二氧化碳液化。凝縮器52中,進行利用鹽水(冷媒)的冷卻,內部壓力被調節在2.1MPaG(G表示表壓,以下亦同)的程度以下。
通過冷卻器4的原料氣體透過配管12導入精餾塔51。精餾塔51內的氣體會透過連接在其上部的配管13而導入凝縮器52。在凝縮器52中,二氧化碳在低溫高壓下液化,該液化二氧化碳通過連接在出口側下部的配管14回到精餾塔51。滯留於精餾塔51內的液化二氧化碳會從該精餾塔51的底部當作是產品取出。
凝縮器52的出口側上部連接了用來使通過該凝縮器52的氣體(廢氣)流通的配管15。配管15設置有壓力計23。藉由這個壓力計23,能夠檢測出配管15內的廢氣的壓力。又,配管15分歧連接了用來排出廢氣的配管16。配管16設置有壓力控制閥24。壓力控制閥24在配管15、16內的廢氣的壓力超過既定值(例如2.1MPaG以上的設定值)時開放,將廢氣排放到外部。
配管15設置有流量調整閥25,配管15的下流側連接了PSA氣體分離裝置6。從凝縮器52排出的廢氣在滿足既定條件的情況下,會透過配管15及流量調整閥25送出至PSA氣體分離裝置6。
PSA氣體分離裝置6具備複數的吸附塔(圖式省略),填充了用來選擇性地吸附二氧化碳的吸附劑。PSA氣體
分離裝置6進行壓力變動吸附式氣體分離步驟(PSA氣體分離步驟)。填充於上述吸附塔的吸附劑例如能夠採用具有以椰子殼或竹子等的植物物質、石炭物質、石油物質等物做為原料的分子篩功能的CMS(Carbon Molecular Sieve)或合成ZMS(Zeolite Molecular Sieve)。
PSA氣體分離步驟中,單一的吸附塔會重複循環1個包含有例如吸附步驟、洗淨步驟及脫附步驟的週期。吸附步驟是將上述廢氣導入塔內處於既定的高壓狀態的吸附塔,使該廢氣中的二氧化碳吸附到吸附劑上,再從該吸附塔導出非附著氣體的步驟。洗淨步驟是利用處於脫附步驟中的其他的吸附塔所導出的脫附氣體的一部分,洗淨已完成吸附步驟的吸附塔的步驟。脫附步驟是將吸附塔內減壓使二氧化碳從吸附劑脫附,將塔內的二氧化碳濃縮氣體(主要是脫附氣體)導出至塔外的步驟。另外,關於吸附塔的個數,當以上述3個步驟為1個週期重複循環的情況下,較佳的是3塔。然而,也可以是具備2塔或4塔以上的吸附塔。又,PSA氣體分離步驟中,至少將包含吸附步驟及脫附步驟的複數步驟做為1個週期來重複循環即可。
PSA氣體分離裝置6連接了配管17、18。配管17是用來將從吸附塔導出的非吸附氣體排出到外部。配管18是用來將從吸附塔導出的二氧化碳濃縮氣體與原料氣體合流後回收。配管18的下流側端連接到原料氣體流通的配管11的上流側。
使用具有上述構造的二氧化碳分離回收系統X1,從啤酒發酵氣體(原料氣體)中液化回收二氧化碳。本實施型
態中,原料氣體中的二氧化碳濃度會如上所述隨著時間經過而反覆上升及下降,變動於既定範圍(例如約80~99.9%)內。原料氣體中含有的二氧化碳被液化回收裝置5液化回收時,該被液化回收的液化二氧化碳的純度幾乎是100%。因此,關於不液化而殘存於精餾塔51等的氣體(廢氣),其二氧化碳的濃度比原料氣體低。
例如,以原料氣體的供給量是165Nm3/h,廢氣量是20Nm3/h的狀態下操作的液化回收裝置5(凝縮器52)的溫度是-20℃時,在凝縮壓力為1.87MPaG的條件基礎下,當原料氣體中的二氧化碳濃度為約99.9%的情況下,廢氣中的二氧化碳濃度為約99%。又,在上述原料氣體供給態樣及冷卻加壓條件下,原料氣體的二氧化碳濃度為約99%的情況下,廢氣氣體的二氧化碳濃度為約92.7%;原料氣體的二氧化碳濃度為約98%的情況下,廢氣氣體的二氧化碳濃度為約85.7%;原料氣體的二氧化碳濃度為約97%的情況下,廢氣氣體的二氧化碳濃度為約78.7%。當廢氣的二氧化碳濃度是92.7%時,為了維持塔壓力1.87MPaG,因為二氧化碳的分壓下降,必須將液化回收裝置5(濃縮器52)的溫度下降到-22.8℃。又,當廢氣的二氧化碳濃度降低到78.7%時,溫度就必須降低到-28.3℃,運轉變得困難。
如上述,當廢氣中的二氧化碳濃度降低時,因為二氧化碳的分壓下降,所以液化變得困難。增加廢氣量的話,二氧化碳濃度會增加,但會被液化回收的二氧化碳的比例(以下,簡單稱為「液化回收率」)會反而下降。例如,設定溫度在-20℃左右,壓力在1.87MPaG左右的冷卻加壓條件,將壓力
控制閥24的廢氣的外部排放設定壓設定在2.1MPaG以上的情況下,當原料氣體的二氧化碳濃度為約99.9%時,液化回收率在95%以上。又,當原料氣體的二氧化碳濃度為約99%時,液化回收率變為約80%。當原料氣體的二氧化碳濃度為約90%時,液化回收率變為約40%。這邊的液化回收率是不使用PSA氣體分離裝置6的狀態下的液化回收率。相對於此,使用PSA氣體分離裝置6的情況下,以90%以上的高二氧化碳回收率,濃縮成比原來的原料氣體的二氧化碳濃度更高的濃度的氣體(二氧化碳濃縮氣體)會回到原料氣體線(配管11)。因此,藉由使用PSA氣體分離裝置6來進行氣體分離的處理,能夠有效率地提高液化二氧化碳的全體的回收率。
本實施型態的二氧化碳分離回收系統X1具備液化回收裝置5及PSA氣體分離裝置6。關於供給到二氧化碳分離回收系統X1的原料氣體,隨著時間經過,該原料氣體中的二氧化碳濃度會變動。在液化回收裝置5中,會持續地從原料氣體中液化回收二氧化碳。另一方面,在PSA氣體分離裝置6中,會因應於原料氣體中的二氧化碳濃度的變動,變更PSA氣體分離步驟中進行的氣體分離處理。
根據PSA氣體分離步驟中進行的氣體分離處理的第1控制態樣,以二氧化碳感測器21檢測出原料氣體中的二氧化碳濃度,當該檢測出的濃度在既定值以上的情況下(原料氣體中的二氧化碳濃度相對較高的情況下),停止PSA氣體分離裝置6的處理。另一方面,當二氧化碳感測器21檢測出的二氧化碳濃度在既定值之下的情況下(原料氣體中的二氧化碳濃度
相對較低的情況下),就執行PSA分離裝置6的處理。也就是,在PSA氣體分離裝置6中,會因應原料氣體的二氧化碳濃度來控制PSA氣體分離處理的開與關,實行間歇運轉。根據這樣的架構,利用PSA氣體分離裝置6來處理液化回收裝置5(液化步驟)中的廢氣即可,因此比起對全部的原料氣體進行PSA處理,能夠縮小PSA氣體分離裝置6的規模。因此,能夠削減PSA氣體分離裝置6(二氧化碳分離回收系統X1)的設備成本。
如上述,當原料氣體的二氧化碳濃度下降時,液化回收率會下降,因此原料氣體的二氧化碳濃度下降時廢氣量相對變多。在這個廢氣量較多的時候,因為會以PSA氣體分離裝置6對廢氣進行氣體分離處理(二氧化碳濃縮氣體的回收),所以能夠有效地提高整體的液化二氧化碳的回收率。
根據PSA氣體分離步驟的氣體分離處理的第2控制態樣,以二氧化碳感測器21檢測出原料氣體中的二氧化碳濃度,當該檢測出的濃度在既定值以上的情況下(原料氣體中的二氧化碳濃度相對較高的情況下),減少PSA氣體分離裝置6的氣體分離處理。另一方面,當二氧化碳感測器21檢測出的二氧化碳濃度在既定值之下的情況下(原料氣體中的二氧化碳濃度相對較低的情況下),就增加PSA分離裝置6的氣體分離處理。也就是,在PSA氣體分離裝置6中,也可因應原料氣體的二氧化碳濃度來增減調整氣體分離的處理量。該處理量的調整能夠藉由根據二氧化碳感測器21的二氧化碳濃度的檢測結果,控制流量調整閥25來實行。又,上述氣體分離的處理量的調整也可以因應原料氣體的二氧化碳的濃度檢出值而多階段地進行。
如上述,當原料氣體的二氧化碳濃度下降時,液化回收率會下降,因此原料氣體的二氧化碳濃度下降時廢氣量相對變多。在這個廢氣量較多的時候,因為會增加以PSA氣體分離裝置6對廢氣進行氣體分離的處理量(二氧化碳濃縮氣體的回收量),所以能夠有效地提高整體的液化二氧化碳的回收率。
根據PSA氣體分離步驟中進行的氣體分離處理的第3控制態樣,以壓力計23檢測出廢氣的壓力,當該檢測出的壓力在既定值以下的情況下,停止PSA氣體分離裝置6的處理。另一方面,當壓力計23檢測出的廢氣的壓力超過既定值的情況下,就執行PSA分離裝置6的處理。在此,當原料氣體中的二氧化碳濃度下降,精餾塔51的氣相的不純物氣體的分壓增加,廢氣的檢出壓力上升。另一方面,當原料氣體的二氧化碳濃度上升,精餾塔51的氣相的不純物氣體的分壓下降,若二氧化碳被液化,塔壓力容易下降,因而廢氣的檢出壓力下降。像這樣,在PSA氣體分離裝置6中,會因應廢氣的壓力來控制PSA氣體分離處理的開與關,實行間歇運轉。根據第3控制態樣,與上述第1控制態樣同樣地,利用PSA氣體分離裝置6來處理液化回收裝置5(液化步驟)中的廢氣即可,因此比起對全部的原料氣體進行PSA處理,能夠縮小PSA氣體分離裝置6的規模。因此,能夠削減PSA氣體分離裝置6(二氧化碳分離回收系統X1)的設備成本。
如上述,當原料氣體的二氧化碳濃度下降時,液化回收率會下降,因此原料氣體的二氧化碳濃度下降時廢氣量相對變多。在這個廢氣量較多的時候,因為會以PSA氣體分離
裝置6對廢氣進行氣體分離處理(二氧化碳濃縮氣體的回收),所以能夠有效地提高整體的液化二氧化碳的回收率。
根據PSA氣體分離步驟的氣體分離處理的第4控制態樣,以壓力計23檢測出廢氣的壓力,當該檢測出的壓力在既定值以下的情況下,減少PSA氣體分離裝置6的氣體分離處理。另一方面,當壓力計23檢測出的廢氣的壓力超過既定值的情況下,就增加PSA分離裝置6的氣體分離處理量。也就是,在PSA氣體分離裝置6中,可因應廢氣的壓力高低來增減調整氣體分離的處理量。該處理量的調整能夠藉由根據壓力計23檢測出的廢氣的壓力,控制流量調整閥25來實行。又,上述氣體分離的處理量的調整也可以因應廢氣的壓力的檢出值而多階段地進行。
如上述,當原料氣體的二氧化碳濃度下降時,液化回收率會下降,因此原料氣體的二氧化碳濃度下降時廢氣量相對變多。在這個廢氣量較多的時候,因為會增加以PSA氣體分離裝置6對廢氣進行氣體分離的處理量(二氧化碳濃縮氣體的回收量),所以能夠有效地提高整體的液化二氧化碳的回收率。
根據PSA氣體分離步驟中進行的氣體分離處理的第5控制態樣,以流量計22檢測出原料氣體的流量,當該原料氣體的流量在既定值以下的情況下(原料氣體的流量相對較少的情況下),停止PSA氣體分離裝置6的處理。另一方面,當流量計22檢測出的原料氣體的流量超過既定值的情況下(原料氣體的流量相對較多的情況下),就執行PSA分離裝置6的處理。在此,原料氣體的流量少的情況下,廢氣量相對變少,
因此也可以停止PSA分離裝置6的處理。另一方面,原料氣體的流量多的情況下,廢氣量相對變多,因此PSA氣體分離裝置6的處理的必要性也增加。像這樣,在PSA氣體分離裝置6中,會因應原料氣體的流量來控制PSA氣體分離處理的開與關,實行間歇運轉。根據第5控制態樣,與上述第1控制態樣相同地,利用PSA氣體分離裝置6來處理液化回收裝置5(液化步驟)中的廢氣即可,因此比起對全部的原料氣體進行PSA處理,能夠縮小PSA氣體分離裝置6的規模。因此,能夠削減PSA氣體分離裝置6(二氧化碳分離回收系統X1)的設備成本。
如上述,當原料氣體的二氧化碳濃度下降時,液化回收率會下降,因此原料氣體的二氧化碳濃度下降時廢氣量相對變多。在這個廢氣量較多的時候,因為會以PSA氣體分離裝置6對廢氣進行氣體分離處理(二氧化碳濃縮氣體的回收),所以能夠有效地提高整體的液化二氧化碳的回收率。
根據PSA氣體分離步驟的氣體分離處理的第6控制態樣,以流量計22檢測出原料氣體的流量,當該原料氣體的流量在既定值以下的情況下(原料氣體的流量相對少的情況下),減少PSA氣體分離裝置6的氣體分離處理。另一方面,當流量計22檢測出的原料氣體的流量超過既定值的情況下(原料氣體的流量相對多的情況下),就增加PSA分離裝置6的氣體分離處理量。也就是,在PSA氣體分離裝置6中,可因應原料氣體的流量來增減調整氣體分離的處理量。該處理量的調整能夠藉由根據流量計22檢測出的原料氣體的流量,控制流量調整閥25來實行。又,上述氣體分離的處理量的調整也可以
因應原料氣體的流量的檢出值而多階段地進行。
如上述,當原料氣體的二氧化碳濃度下降時,液化回收率會下降,因此原料氣體的二氧化碳濃度下降時廢氣量相對變多。在這個廢氣量較多的時候,因為會增加以PSA氣體分離裝置6對廢氣進行氣體分離的處理量(二氧化碳濃縮氣體的回收量),所以能夠有效地提高整體的液化二氧化碳的回收率。
以上,說明了本發明的具體的實施型態,但本發明並不限定於此,在不脫離發明思想的範圍內可做各種變更。本發明的二氧化碳的分離回收方法及二氧化碳的分離回收系統的架構也能夠做各種變更。
原料氣體的二氧化碳濃度變得相當低的情況下,也可以在原料氣體被送到液化回收裝置5(液化步驟)之前,追加設置用來將原料氣體的二氧化碳濃縮分離的PSA氣體分離裝置。第2圖表示追加設置PSA分離裝置7的情況下的二氧化碳分離回收系統X2的概略架構。同圖所示的二氧化碳分離回收系統X2中,原料氣體因應需要而適當地供給至PSA氣體分離裝置7,在二氧化碳的濃度提高之後再供給到液化回收裝置5。連接在PSA氣體分離裝置7的出口側的配管上設置有壓縮機8。又,在配管的適當位置,會設置用來切換是否流通到原料氣體的PSA氣體分離裝置7的開閉閥9、10。
X1‧‧‧二氧化碳分離回收系統
1‧‧‧升壓風機
2‧‧‧脫臭器
3‧‧‧壓縮機
4‧‧‧冷卻器
5‧‧‧液化回收裝置
51‧‧‧精餾塔
52‧‧‧凝縮器
6‧‧‧PSA氣體分離裝置
11~17‧‧‧配管
18‧‧‧配管(返回線)
21‧‧‧二氧化碳感測器(濃度檢測裝置)
22‧‧‧流量計(流量檢測裝置)
23‧‧‧壓力計(壓力檢測裝置)
24‧‧‧壓力控制閥
25‧‧‧流量控制閥
Claims (5)
- 一種二氧化碳的分離回收方法,用以對含有二氧化碳及不純物的原料氣體,在該原料氣體的二氧化碳濃度變動的狀況下分離回收二氧化碳,包括:液化步驟,在低溫高壓下從該原料氣體液化回收二氧化碳,並排出廢氣;PSA氣體分離步驟,藉由PSA法將該廢氣中含有的二氧化碳濃縮分離;以及讓該PSA氣體分離步驟中濃縮二氧化碳而得的二氧化碳濃縮氣體,與上述原料氣體合流的步驟,其中檢測出該原料氣體的二氧化碳濃度,當該原料氣體的二氧化碳濃度在既定值以上的情況下,減少該PSA氣體分離步驟中的氣體分離的處理量,或者是停止氣體分離的處理,當該原料氣體的二氧化碳濃度低於該既定值的情況下,增加該PSA氣體分離步驟中的氣體分離的處理量,或者是實行氣體分離的處理。
- 一種二氧化碳的分離回收方法,用以對含有二氧化碳及不純物的原料氣體,在該原料氣體的二氧化碳濃度變動的狀況下分離回收二氧化碳,包括:液化步驟,在低溫高壓下從該原料氣體液化回收二氧化碳,並排出廢氣;PSA氣體分離步驟,藉由PSA法將該廢氣中含有的二氧化碳濃縮分離;以及 讓該PSA氣體分離步驟中濃縮二氧化碳而得的二氧化碳濃縮氣體,與上述原料氣體合流的步驟,其中檢測出該廢氣的壓力,當該廢氣的壓力在既定值以下的情況下,減少該PSA氣體分離步驟中的氣體分離的處理量,或者是停止氣體分離的處理,當該廢氣的壓力超過該既定值的情況下,增加該PSA氣體分離步驟中的氣體分離的處理量,或者是實行氣體分離的處理。
- 一種二氧化碳的分離回收方法,用以對含有二氧化碳及不純物的原料氣體,在該原料氣體的二氧化碳濃度變動的狀況下分離回收二氧化碳,包括:液化步驟,在低溫高壓下從該原料氣體液化回收二氧化碳,並排出廢氣;PSA氣體分離步驟,藉由PSA法將該廢氣中含有的二氧化碳濃縮分離;以及讓該PSA氣體分離步驟中濃縮二氧化碳而得的二氧化碳濃縮氣體,與上述原料氣體合流的步驟,其中檢測出該原料氣體的流量,當該原料氣體的流量在既定值以下的情況下,相對減少該PSA氣體分離步驟中的氣體分離的處理量,或者是停止氣體分離的處理,當該原料氣體的流量超過該既定值的情況下,增加該PSA氣體分離步驟中的氣體分離的處理量,或者是實行氣體分 離的處理。
- 如申請專利範圍第1至3項任一項所述之二氧化碳的分離回收方法,更包括:追加的PSA氣體分離步驟,在該液化步驟之前,藉由PSA法將該原料氣體中含有的二氧化碳濃縮分離。
- 一種二氧化碳的分離回收系統,藉由如申請專利範圍第1至3項任一項所述之二氧化碳的分離回收方法,用以對含有二氧化碳及不純物的原料氣體,在該原料氣體的二氧化碳濃度變動的狀況下分離回收二氧化碳,包括:液化裝置,在低溫高壓下從該原料氣體液化回收二氧化碳,並排出廢氣;PSA分離裝置,能夠藉由PSA法將該廢氣中含有的二氧化碳濃縮分離,根據該原料氣體及該廢氣中的至少一者的狀態變化,來變化氣體分離的處理狀態;返回線,用以讓上述PSA氣體分離裝置所濃縮分離的二氧化碳濃縮氣體,與上述原料氣體合流;以及檢測出該原料氣體的二氧化碳濃度的濃度檢測裝置、檢測出該廢氣的壓力的壓力檢測裝置、以及檢測出該原料氣體的流量的流量檢測裝置中的至少一者。
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