JPH0564722A - 燃焼排気ガス中の炭酸ガスの分離方法 - Google Patents
燃焼排気ガス中の炭酸ガスの分離方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】化石燃料の燃焼装置から排出される排気ガス中
の炭酸ガスの分離と液化を一つの装置の操作で実施す
る。また、残余ガスのエネルギを回収し、所要動力を低
減する。 【構成】圧縮機１，２，３で排気ガスを加圧し、熱交換
器１３で炭酸ガスの過冷却範囲となる圧力と温度にす
る。容器２３で液化炭酸ガスと残余ガスとに分離させ
る。残余ガスは、膨張機関３０で温度とエンタルピを下
げ、熱交換器１４で炭酸ガスと熱交換させ、液化炭酸ガ
スは容器２１より抜き出す。 【効果】排気ガス中の炭酸ガスの分離と液化に要する圧
縮機の動力を低減できる。また、ドライアイスが生成し
ない条件で残余ガスのエネルギを回収できる。
の炭酸ガスの分離と液化を一つの装置の操作で実施す
る。また、残余ガスのエネルギを回収し、所要動力を低
減する。 【構成】圧縮機１，２，３で排気ガスを加圧し、熱交換
器１３で炭酸ガスの過冷却範囲となる圧力と温度にす
る。容器２３で液化炭酸ガスと残余ガスとに分離させ
る。残余ガスは、膨張機関３０で温度とエンタルピを下
げ、熱交換器１４で炭酸ガスと熱交換させ、液化炭酸ガ
スは容器２１より抜き出す。 【効果】排気ガス中の炭酸ガスの分離と液化に要する圧
縮機の動力を低減できる。また、ドライアイスが生成し
ない条件で残余ガスのエネルギを回収できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼排気ガス中の炭酸
ガスを分離，回収する方法に係り、特に、炭酸ガスを液
化させることにより排気ガス中の他のガス成分と分離す
る方法に関する。
ガスを分離，回収する方法に係り、特に、炭酸ガスを液
化させることにより排気ガス中の他のガス成分と分離す
る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】化石燃料を燃焼させる際に発生する炭酸
ガスは、発生量が膨大であり、地球温暖化の要因になる
とされている。この問題に対応するため種々の努力がな
されており、例えば、燃焼排気ガス中の炭酸ガスを回収
して貯蔵する方法，回収した炭酸ガスを再資源化する方
法等が検討されている。これらの方法を採用する場合に
は、排気ガス中の炭酸ガスは他の排気ガス成分と分離さ
れていることが望ましい。また、分離した炭酸ガスが液
化されていると、貯蔵や取り扱いの点で有利である。
ガスは、発生量が膨大であり、地球温暖化の要因になる
とされている。この問題に対応するため種々の努力がな
されており、例えば、燃焼排気ガス中の炭酸ガスを回収
して貯蔵する方法，回収した炭酸ガスを再資源化する方
法等が検討されている。これらの方法を採用する場合に
は、排気ガス中の炭酸ガスは他の排気ガス成分と分離さ
れていることが望ましい。また、分離した炭酸ガスが液
化されていると、貯蔵や取り扱いの点で有利である。
【０００３】一般に、他成分の混合ガスから炭酸ガスを
分離する方法には、吸着剤や吸収剤を用いる方法，高分
子膜を用いる方法等がある。また、炭酸ガスの液化に
は、化学反応の過程で発生する炭酸ガスを前記方法で他
の成分ガスから分離し、水分等の不純物を除去した後に
加圧，冷却する方法が用いられている。
分離する方法には、吸着剤や吸収剤を用いる方法，高分
子膜を用いる方法等がある。また、炭酸ガスの液化に
は、化学反応の過程で発生する炭酸ガスを前記方法で他
の成分ガスから分離し、水分等の不純物を除去した後に
加圧，冷却する方法が用いられている。
【０００４】従来の排気ガス中の炭酸ガスの分離及び液
化方法は前記方法をそのまま踏襲し、組み合わせたもの
である。即ち、炭酸ガスは排気ガスから吸着法や吸収法
で分離され、その後に加圧，冷却されて液化される。
化方法は前記方法をそのまま踏襲し、組み合わせたもの
である。即ち、炭酸ガスは排気ガスから吸着法や吸収法
で分離され、その後に加圧，冷却されて液化される。
【０００５】化石燃料を酸素で燃焼させると排気ガス中
の炭酸ガス濃度を大幅に上昇させることができるため、
酸素燃焼が排気ガス中の炭酸ガスの分離方法に代用でき
るといわれている。仮に、化石燃料を理論酸素量の酸素
ガスで燃焼させ、燃焼排気ガス中の水蒸気を凝縮除去し
たとすると、理論的には約１００％の炭酸ガスが得られ
ることになる。この場合の液化も、約１００％の濃度の
炭酸ガスが供給されることを前提にしている。
の炭酸ガス濃度を大幅に上昇させることができるため、
酸素燃焼が排気ガス中の炭酸ガスの分離方法に代用でき
るといわれている。仮に、化石燃料を理論酸素量の酸素
ガスで燃焼させ、燃焼排気ガス中の水蒸気を凝縮除去し
たとすると、理論的には約１００％の炭酸ガスが得られ
ることになる。この場合の液化も、約１００％の濃度の
炭酸ガスが供給されることを前提にしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、排気
ガス中の炭酸ガスの分離と液化を従来は別々の装置で実
施していたのに対し、一つの装置の操作で実施し、か
つ、操作の所要動力を低減できる排気ガス中の炭酸ガス
の分離方法を提供することにある。
ガス中の炭酸ガスの分離と液化を従来は別々の装置で実
施していたのに対し、一つの装置の操作で実施し、か
つ、操作の所要動力を低減できる排気ガス中の炭酸ガス
の分離方法を提供することにある。
【０００７】請求項２の目的は、化石燃料と酸素との燃
焼方法において、燃焼を安定に行わせるために酸素ガス
を理論酸素量よりも過剰に加えたり、また、燃焼装置へ
の空気の漏れ込みによって、排気ガス中に炭酸ガス以外
のガス成分の割合が増える事態が生じても、排気ガス中
の炭酸ガスの分離と液化を効率よく実施できる方法を提
供することにある。また、化石燃料と酸素富化空気との
燃焼排気ガスに対しても有効な炭酸ガスの分離，液化方
法を提供し、酸素ガスの製造動力や燃焼装置の操作によ
り柔軟性を持たせることにある。
焼方法において、燃焼を安定に行わせるために酸素ガス
を理論酸素量よりも過剰に加えたり、また、燃焼装置へ
の空気の漏れ込みによって、排気ガス中に炭酸ガス以外
のガス成分の割合が増える事態が生じても、排気ガス中
の炭酸ガスの分離と液化を効率よく実施できる方法を提
供することにある。また、化石燃料と酸素富化空気との
燃焼排気ガスに対しても有効な炭酸ガスの分離，液化方
法を提供し、酸素ガスの製造動力や燃焼装置の操作によ
り柔軟性を持たせることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では、燃焼装置か
ら排出される排気ガスを炭酸ガスの過冷却範囲の圧力と
温度に加圧，冷却して該排気ガス中の炭酸ガスを液化さ
せて分離容器に供給し、液化炭酸ガスと残余のガスとに
分離する。この液化操作では、排気ガスを加圧，冷却す
るための所要動力が、濃度１００％の炭酸ガスを液化す
る場合に比べ、前記残余ガスの分だけ余分に必要になる
ことが問題である。本発明では、この問題を解決するた
めに、前記液化炭酸ガスと分離した残余ガスを断熱自由
膨張および／または断熱膨張させて温度を低下させ、前
記低温となった残余ガスを前記排気ガスおよび／または
前記分離した炭酸ガスと熱交換させて、前記排気ガスお
よび／または該分離した炭酸ガスのエンタルピを低減
し、これによってガスの加圧に要する圧縮機の動力を低
減する。
ら排出される排気ガスを炭酸ガスの過冷却範囲の圧力と
温度に加圧，冷却して該排気ガス中の炭酸ガスを液化さ
せて分離容器に供給し、液化炭酸ガスと残余のガスとに
分離する。この液化操作では、排気ガスを加圧，冷却す
るための所要動力が、濃度１００％の炭酸ガスを液化す
る場合に比べ、前記残余ガスの分だけ余分に必要になる
ことが問題である。本発明では、この問題を解決するた
めに、前記液化炭酸ガスと分離した残余ガスを断熱自由
膨張および／または断熱膨張させて温度を低下させ、前
記低温となった残余ガスを前記排気ガスおよび／または
前記分離した炭酸ガスと熱交換させて、前記排気ガスお
よび／または該分離した炭酸ガスのエンタルピを低減
し、これによってガスの加圧に要する圧縮機の動力を低
減する。
【０００９】請求項２の場合も、上記と同様の手段によ
って排気ガス中の炭酸ガスの分離と液化を達成するもの
である。
って排気ガス中の炭酸ガスの分離と液化を達成するもの
である。
【００１０】
【作用】排気ガス中の炭酸ガス以外のガス成分は、水蒸
気を凝縮除去した後には、窒素と酸素が大部分をしめ
る。炭酸ガスを液化させる場合には、三重点での温度
(−５６.６℃）以上で装置を運転し、ドライアイスの生
成を防止するが、この温度条件では窒素と酸素は圧力に
かかわらず気体である。したがって、炭酸ガスが過冷却
状態になる圧力と温度にコントロールした容器内で気液
分離すれば、液化炭酸ガスと残余のガスとに分離するこ
とができる。この時の容器内の圧力は、冷却源の温度で
の飽和圧力以上に設定される。冷却源は、水，空気，冷
媒が用いられ、例えば、冷却源の温度を２５℃の時に
は、炭酸ガスの飽和圧力は６４.４atmであるから、容器
内の圧力は７０ａｔｍ程度に設定される。
気を凝縮除去した後には、窒素と酸素が大部分をしめ
る。炭酸ガスを液化させる場合には、三重点での温度
(−５６.６℃）以上で装置を運転し、ドライアイスの生
成を防止するが、この温度条件では窒素と酸素は圧力に
かかわらず気体である。したがって、炭酸ガスが過冷却
状態になる圧力と温度にコントロールした容器内で気液
分離すれば、液化炭酸ガスと残余のガスとに分離するこ
とができる。この時の容器内の圧力は、冷却源の温度で
の飽和圧力以上に設定される。冷却源は、水，空気，冷
媒が用いられ、例えば、冷却源の温度を２５℃の時に
は、炭酸ガスの飽和圧力は６４.４atmであるから、容器
内の圧力は７０ａｔｍ程度に設定される。
【００１１】このように加圧された残余ガスを断熱自由
膨張および／または断熱膨張させると該残余ガスの温度
が低下するから、残余ガスと炭酸ガスを分離する前の排
気ガスおよび／または排気ガスより分離した炭酸ガスと
で熱交換することにより、排気ガスおよび／または炭酸
ガスのエンタルピを低減させることができる。
膨張および／または断熱膨張させると該残余ガスの温度
が低下するから、残余ガスと炭酸ガスを分離する前の排
気ガスおよび／または排気ガスより分離した炭酸ガスと
で熱交換することにより、排気ガスおよび／または炭酸
ガスのエンタルピを低減させることができる。
【００１２】排気ガスは液化するまでに数段階に分けて
加圧されるが、各段の圧縮機の上流には容器が設置さ
れ、各圧縮機に供給されるガスを液化炭酸ガスと分離す
る。容器に流出入する排気ガス及び排気ガスより分離し
た炭酸ガスの熱収支から、次の関係が得られる。
加圧されるが、各段の圧縮機の上流には容器が設置さ
れ、各圧縮機に供給されるガスを液化炭酸ガスと分離す
る。容器に流出入する排気ガス及び排気ガスより分離し
た炭酸ガスの熱収支から、次の関係が得られる。
【００１３】 ΣＧi・ｈi＝ΣＧo・ｈo …(１） ここで、Ｇi：容器に流入する排気ガスまたは炭酸ガス
の重量流量 Ｇo：容器から流出する排気ガスまたは炭酸ガスの重量
流量 ｈi：容器に流入する排気ガスまたは炭酸ガスのエンタ
ルピ ｈo：容器から流出する排気ガスまたは炭酸ガスのエン
タルピ 前記排気ガスおよび／または炭酸ガスのエンタルピの低
減は、容器に流入するエンタルピｈi の低減になるか
ら、この式から、容器から流出する排気ガスの重量流量
Ｇo が低減される。従って、上記の操作によって燃焼排
気ガスの加圧に要する動力を低減できる。
の重量流量 Ｇo：容器から流出する排気ガスまたは炭酸ガスの重量
流量 ｈi：容器に流入する排気ガスまたは炭酸ガスのエンタ
ルピ ｈo：容器から流出する排気ガスまたは炭酸ガスのエン
タルピ 前記排気ガスおよび／または炭酸ガスのエンタルピの低
減は、容器に流入するエンタルピｈi の低減になるか
ら、この式から、容器から流出する排気ガスの重量流量
Ｇo が低減される。従って、上記の操作によって燃焼排
気ガスの加圧に要する動力を低減できる。
【００１４】請求項２では、排気ガス中の炭酸ガス以外
のガス成分を加圧するために余分な動力が必要になる問
題に対し、酸素または酸素富化空気で化石燃料を燃焼さ
せることにより排気ガス中の炭酸ガスの割合を増大さ
せ、加圧動力を低減する。
のガス成分を加圧するために余分な動力が必要になる問
題に対し、酸素または酸素富化空気で化石燃料を燃焼さ
せることにより排気ガス中の炭酸ガスの割合を増大さ
せ、加圧動力を低減する。
【００１５】
〈実施例１〉図１に本発明による一実施例を示す。本実
施例では、排気ガスを三段階に圧縮する。装置の主な構
成要素は、圧縮機，熱交換器，容器，膨張弁，膨張機関
である。燃焼排気ガス中の水蒸気は、圧縮機１に供給す
る前に凝縮除去する。排気ガスを圧縮機１で第一段目の
加圧をした後、熱交換器１１で冷却し、容器２１に供給
する。容器２１内のガスを圧縮機２で第二段目の加圧を
した後、熱交換器１２で冷却し、容器２２に供給する。
容器２２内のガスを圧縮機３で第三段目の加圧をした
後、熱交換器１３で冷却し、容器２３に供給する。ここ
で、熱交換器１１，１２，１３の冷却源としては冷却水
を用いるのが通常であるが、空気あるいは他の冷媒を用
いることも可能である。
施例では、排気ガスを三段階に圧縮する。装置の主な構
成要素は、圧縮機，熱交換器，容器，膨張弁，膨張機関
である。燃焼排気ガス中の水蒸気は、圧縮機１に供給す
る前に凝縮除去する。排気ガスを圧縮機１で第一段目の
加圧をした後、熱交換器１１で冷却し、容器２１に供給
する。容器２１内のガスを圧縮機２で第二段目の加圧を
した後、熱交換器１２で冷却し、容器２２に供給する。
容器２２内のガスを圧縮機３で第三段目の加圧をした
後、熱交換器１３で冷却し、容器２３に供給する。ここ
で、熱交換器１１，１２，１３の冷却源としては冷却水
を用いるのが通常であるが、空気あるいは他の冷媒を用
いることも可能である。
【００１６】熱交換器１３出口での圧力と温度は、炭酸
ガスが過冷却範囲に入るように設定され、ここで排気ガ
ス中の炭酸ガスの液化が加速される。容器２３は液化炭
酸ガスと残余のガスとを分離するために設置される。分
離を促進するために、多孔板の仕切板や棚段を内部に設
けることも有効である。炭酸ガスと分離した残余ガスは
膨張機関３０に供給し、断熱膨張させる。膨張機３０に
は発電機３１が連結されており、動力を回収する。
ガスが過冷却範囲に入るように設定され、ここで排気ガ
ス中の炭酸ガスの液化が加速される。容器２３は液化炭
酸ガスと残余のガスとを分離するために設置される。分
離を促進するために、多孔板の仕切板や棚段を内部に設
けることも有効である。炭酸ガスと分離した残余ガスは
膨張機関３０に供給し、断熱膨張させる。膨張機３０に
は発電機３１が連結されており、動力を回収する。
【００１７】容器２３内の液化炭酸ガスは膨張弁４１で
断熱自由膨張され、減圧されると同時に自身の温度を低
下させて容器２２に供給される。容器２２の圧力と温度
は、排気ガス中の炭酸ガスの一部が液化されている状
態、即ち、飽和状態になるように設定される。容器２２
で、膨張弁４１を通過した炭酸ガスの一部は再び気体と
なる。
断熱自由膨張され、減圧されると同時に自身の温度を低
下させて容器２２に供給される。容器２２の圧力と温度
は、排気ガス中の炭酸ガスの一部が液化されている状
態、即ち、飽和状態になるように設定される。容器２２
で、膨張弁４１を通過した炭酸ガスの一部は再び気体と
なる。
【００１８】容器２２内の液化炭酸ガスは膨張弁４２で
断熱自由膨張され、熱交換器１４に供給される。この過
程で、液化炭酸ガスは減圧されると同時に一部が気化
し、自身の温度を低下させる。熱交換器１４には、前記
膨張機関３０で断熱膨張され、減圧されると同時に自身
の温度が低下した残余ガスが供給される。ここで、熱交
換器１４に供給される残余ガス側の温度が炭酸ガス側の
温度よりも低くなるように、膨張機関３０の出口圧力を
設定する。炭酸ガスは、容器２２を飽和状態で流出した
後、膨張弁４２で等エンタルピ変化するが、熱交換器１
４での熱交換によりエンタルピが低下する。この場合、
炭酸ガスのエンタルピがドライアイスの生成領域に入ら
ないように熱交換量を設定することが重要である。炭酸
ガスは熱交換器１４を出て容器２１に供給される。
断熱自由膨張され、熱交換器１４に供給される。この過
程で、液化炭酸ガスは減圧されると同時に一部が気化
し、自身の温度を低下させる。熱交換器１４には、前記
膨張機関３０で断熱膨張され、減圧されると同時に自身
の温度が低下した残余ガスが供給される。ここで、熱交
換器１４に供給される残余ガス側の温度が炭酸ガス側の
温度よりも低くなるように、膨張機関３０の出口圧力を
設定する。炭酸ガスは、容器２２を飽和状態で流出した
後、膨張弁４２で等エンタルピ変化するが、熱交換器１
４での熱交換によりエンタルピが低下する。この場合、
炭酸ガスのエンタルピがドライアイスの生成領域に入ら
ないように熱交換量を設定することが重要である。炭酸
ガスは熱交換器１４を出て容器２１に供給される。
【００１９】以上の動作が定常状態になった時、容器２
１の圧力と温度は炭酸ガスが飽和状態になるように設定
され、液化炭酸ガスは該容器２１から抜き出される。
１の圧力と温度は炭酸ガスが飽和状態になるように設定
され、液化炭酸ガスは該容器２１から抜き出される。
【００２０】以上で説明した装置の構成と動作に対し
て、圧力と温度の設定値の具体例を以下に説明する。圧
縮機１，２，３の出口圧力をそれぞれ７ａｔａ，３２ａ
ｔａ，７２ａｔａとする。また、熱交換器１１，１２，
１３の出口排気ガス温度をいずれも２５℃とする。圧縮
機と熱交換器での圧力，温度条件と前述の動作により、
各容器の圧力と温度は以下のようになる。容器２１で
は、圧力７ａｔａ，温度は圧力の飽和温度−５０℃，容
器２２では、圧力３２ａｔａ，温度は圧力の飽和温度−
４℃，容器２３では、圧力７２ａｔａ，温度２５℃とな
る。膨張機関３０では排気ガス中の炭酸ガスを分離した
残余ガスを７２ａｔａから２ａｔａまで断熱膨張させ
る。ここで、残余ガスの成分が空気と同じであるとする
と、膨張機関３０が効率６０％で作動すると、残余ガス
は熱交換器１４へ温度−９８℃で供給される。一方、膨
張弁４２で炭酸ガスは容器２１の圧力７ａｔａにまで減
圧され、圧力の飽和温度−５０℃になる。従って、熱交
換器１４で炭酸ガスが残余ガスと熱交換されると炭酸ガ
スのエンタルピが低下する。
て、圧力と温度の設定値の具体例を以下に説明する。圧
縮機１，２，３の出口圧力をそれぞれ７ａｔａ，３２ａ
ｔａ，７２ａｔａとする。また、熱交換器１１，１２，
１３の出口排気ガス温度をいずれも２５℃とする。圧縮
機と熱交換器での圧力，温度条件と前述の動作により、
各容器の圧力と温度は以下のようになる。容器２１で
は、圧力７ａｔａ，温度は圧力の飽和温度−５０℃，容
器２２では、圧力３２ａｔａ，温度は圧力の飽和温度−
４℃，容器２３では、圧力７２ａｔａ，温度２５℃とな
る。膨張機関３０では排気ガス中の炭酸ガスを分離した
残余ガスを７２ａｔａから２ａｔａまで断熱膨張させ
る。ここで、残余ガスの成分が空気と同じであるとする
と、膨張機関３０が効率６０％で作動すると、残余ガス
は熱交換器１４へ温度−９８℃で供給される。一方、膨
張弁４２で炭酸ガスは容器２１の圧力７ａｔａにまで減
圧され、圧力の飽和温度−５０℃になる。従って、熱交
換器１４で炭酸ガスが残余ガスと熱交換されると炭酸ガ
スのエンタルピが低下する。
【００２１】ここで、ボイラで石炭を燃焼させた時の燃
焼排気ガス中の炭酸ガスを分離する場合について説明す
る。排気ガスの組成の一例は、体積割合で炭酸ガス１６
％，水蒸気６％，酸素２％，窒素７６％である。排気ガ
スから水蒸気を凝縮除去した時、炭酸ガスの重量割合は
２４.５％ となる。水蒸気を除去した排気ガスを上記の
動作による装置に供給した場合、圧縮機１に供給する排
気ガスの流量を単位流量１とした時、圧縮機２の重量流
量比は０.５０ となり、圧縮機３の重量流量比は０.９
８ となる。また、熱交換器１４に流入する炭酸ガスの
エンタルピは97.5kcal／kgであるが、膨張機関３０から
供給される残余ガスとの熱交換により出口では７９.６k
cal／kg になる。
焼排気ガス中の炭酸ガスを分離する場合について説明す
る。排気ガスの組成の一例は、体積割合で炭酸ガス１６
％，水蒸気６％，酸素２％，窒素７６％である。排気ガ
スから水蒸気を凝縮除去した時、炭酸ガスの重量割合は
２４.５％ となる。水蒸気を除去した排気ガスを上記の
動作による装置に供給した場合、圧縮機１に供給する排
気ガスの流量を単位流量１とした時、圧縮機２の重量流
量比は０.５０ となり、圧縮機３の重量流量比は０.９
８ となる。また、熱交換器１４に流入する炭酸ガスの
エンタルピは97.5kcal／kgであるが、膨張機関３０から
供給される残余ガスとの熱交換により出口では７９.６k
cal／kg になる。
【００２２】本実施例を、容器２３で排気ガス中の炭酸
ガスを液化し、残余ガスをそのまま排出する場合と比較
する。この場合には、容器２１に流入する炭酸ガスのエ
ンタルピが大きいので、圧縮機２の重量流量比は０.６
５ となり、圧縮機３の重量流量比は１.２４ となる。
従って、上記の重量流量比との比較から、熱交換器１４
による効果は明らかである。
ガスを液化し、残余ガスをそのまま排出する場合と比較
する。この場合には、容器２１に流入する炭酸ガスのエ
ンタルピが大きいので、圧縮機２の重量流量比は０.６
５ となり、圧縮機３の重量流量比は１.２４ となる。
従って、上記の重量流量比との比較から、熱交換器１４
による効果は明らかである。
【００２３】本実施例によれば、排気ガス中の炭酸ガス
を分離するとともに液化でき、かつ、圧縮機動力を大幅
に低減できる効果がある。また、膨張機関３０に連結さ
れた発電機３１によって動力を回収できる効果がある。
を分離するとともに液化でき、かつ、圧縮機動力を大幅
に低減できる効果がある。また、膨張機関３０に連結さ
れた発電機３１によって動力を回収できる効果がある。
【００２４】〈実施例２〉本実施例では、化石燃料を酸
素または酸素富化空気によって燃焼させ、燃焼排気ガス
中の炭酸ガスを分離する。装置の構成は図１と同様であ
る。ボイラで石炭を供給酸素濃度８０％の酸素富化空気
で燃焼させる。排気ガス組成の一例は、体積割合で炭酸
ガス５９％，水蒸気２２％，酸素２％，窒素１７％であ
る。この排気ガスから水蒸気を凝縮除去した時、炭酸ガ
スの重量割合は８２.７％ となる。実施例１と比較する
と、同種類の石炭を同じ供給量で燃焼した場合、排気ガ
ス中の炭酸ガス流量は同じであるが、排気ガスの総流量
は重量比で３０％に低減する。
素または酸素富化空気によって燃焼させ、燃焼排気ガス
中の炭酸ガスを分離する。装置の構成は図１と同様であ
る。ボイラで石炭を供給酸素濃度８０％の酸素富化空気
で燃焼させる。排気ガス組成の一例は、体積割合で炭酸
ガス５９％，水蒸気２２％，酸素２％，窒素１７％であ
る。この排気ガスから水蒸気を凝縮除去した時、炭酸ガ
スの重量割合は８２.７％ となる。実施例１と比較する
と、同種類の石炭を同じ供給量で燃焼した場合、排気ガ
ス中の炭酸ガス流量は同じであるが、排気ガスの総流量
は重量比で３０％に低減する。
【００２５】水蒸気を除去した排気ガスを図１の装置に
供給する。図１の圧縮機１，２，３，熱交換器１１，１
２，１３、容器２１，２２，２３での圧力と温度の設定
値は実施例１と同様にでき、容器２３で排気ガス中の炭
酸ガスを液化できるので、固液分離により残余ガスと分
離できる。
供給する。図１の圧縮機１，２，３，熱交換器１１，１
２，１３、容器２１，２２，２３での圧力と温度の設定
値は実施例１と同様にでき、容器２３で排気ガス中の炭
酸ガスを液化できるので、固液分離により残余ガスと分
離できる。
【００２６】圧縮機１に供給する排気ガスの流量を単位
流量とした時、圧縮機２の重量流量比は１.４２ 、圧縮
機３の重量流量比は２.４４ である。また、熱交換器１
４に流入する炭酸ガスのエンタルピは９７.５kcal／kg
であるが、膨張機関３０から供給される残余ガスとの熱
交換により、熱交換器１４出口では９６.１kcal／kgに
なる。ここでも、実施例１と同様に膨張機関３０に連結
した発電機３１による動力の回収が可能である。熱交換
器１４で熱交換を実施しない時の圧縮機２，３の重量流
量比はそれぞれ１.４５，２.５０と増大するから、熱交
換の効果は明らかである。
流量とした時、圧縮機２の重量流量比は１.４２ 、圧縮
機３の重量流量比は２.４４ である。また、熱交換器１
４に流入する炭酸ガスのエンタルピは９７.５kcal／kg
であるが、膨張機関３０から供給される残余ガスとの熱
交換により、熱交換器１４出口では９６.１kcal／kgに
なる。ここでも、実施例１と同様に膨張機関３０に連結
した発電機３１による動力の回収が可能である。熱交換
器１４で熱交換を実施しない時の圧縮機２，３の重量流
量比はそれぞれ１.４５，２.５０と増大するから、熱交
換の効果は明らかである。
【００２７】本実施例によれば、化石燃料を酸素富化空
気で燃焼させた排気ガス中の炭酸ガスを残余ガスと分離
するとともに液化できる効果があり、また、圧縮機１に
流入する排気ガスの流量が低減するので、圧縮機の所要
動力を低減できる効果がある。
気で燃焼させた排気ガス中の炭酸ガスを残余ガスと分離
するとともに液化できる効果があり、また、圧縮機１に
流入する排気ガスの流量が低減するので、圧縮機の所要
動力を低減できる効果がある。
【００２８】〈実施例３〉図２に、本発明による他の実
施例を示す。図１の実施例の構成と異なるのは、熱交換
器１５を設けたことにある。本実施例の動作は、熱交換
器１５での熱交換を除き、実施例１，２で説明した動作
と同様であるので、ここでは熱交換器１５の役割につい
てのみ説明する。熱交換器１４では、前述のように容器
２１に流入する炭酸ガスと、容器２３で排気ガス中から
炭酸ガスを分離した残余ガスが熱交換される。残余ガス
の熱交換器１４の出口温度は容器２１の温度である−５
０℃に近い値に設定される。一方、熱交換器１５での炭
酸ガスの温度は容器２２の圧力の飽和温度である−４℃
であるから、熱交換器１４を流出した残余ガスは十分に
炭酸ガスと熱交換でき、炭酸ガスのエンタルピを低減す
る。
施例を示す。図１の実施例の構成と異なるのは、熱交換
器１５を設けたことにある。本実施例の動作は、熱交換
器１５での熱交換を除き、実施例１，２で説明した動作
と同様であるので、ここでは熱交換器１５の役割につい
てのみ説明する。熱交換器１４では、前述のように容器
２１に流入する炭酸ガスと、容器２３で排気ガス中から
炭酸ガスを分離した残余ガスが熱交換される。残余ガス
の熱交換器１４の出口温度は容器２１の温度である−５
０℃に近い値に設定される。一方、熱交換器１５での炭
酸ガスの温度は容器２２の圧力の飽和温度である−４℃
であるから、熱交換器１４を流出した残余ガスは十分に
炭酸ガスと熱交換でき、炭酸ガスのエンタルピを低減す
る。
【００２９】本実施例によれば、容器２１に流入する炭
酸ガスだけでなく、容器２２に流入する炭酸ガスのエン
タルピを低減できるので、圧縮機２，３に供給される排
気ガスの流量を低減でき、所要動力を低減することがで
きる。
酸ガスだけでなく、容器２２に流入する炭酸ガスのエン
タルピを低減できるので、圧縮機２，３に供給される排
気ガスの流量を低減でき、所要動力を低減することがで
きる。
【００３０】〈実施例４〉図３に、本発明による他の実
施例を示す。図１の実施例の構成と異なるのは、膨張機
関３０の代わりに膨張弁４３を設け、熱交換器１４を容
器２３の出口に設けたことである。ここでは、変更した
部分の動作についてのみ説明する。容器２３で液化した
排気ガス中の炭酸ガスと残余ガスとを分離し、残余ガス
を膨張弁４３で２ａｔａまで断熱自由膨張させる。この
時、残余ガスはジュ−ル・トムソン効果によって自身の
温度を下げ、約１０℃になる。容器２３を流出する炭酸
ガスの温度は２５℃であるから、残余ガスと熱交換する
と炭酸ガスのエンタルピが低減する。
施例を示す。図１の実施例の構成と異なるのは、膨張機
関３０の代わりに膨張弁４３を設け、熱交換器１４を容
器２３の出口に設けたことである。ここでは、変更した
部分の動作についてのみ説明する。容器２３で液化した
排気ガス中の炭酸ガスと残余ガスとを分離し、残余ガス
を膨張弁４３で２ａｔａまで断熱自由膨張させる。この
時、残余ガスはジュ−ル・トムソン効果によって自身の
温度を下げ、約１０℃になる。容器２３を流出する炭酸
ガスの温度は２５℃であるから、残余ガスと熱交換する
と炭酸ガスのエンタルピが低減する。
【００３１】本実施例によれば、膨張弁を用いるので、
膨張機関に比べて簡単な装置になる効果がある。また、
残余ガスの温度が１０℃であり、炭酸ガスの三重点の温
度(−５６.６℃）であるので、ドライアイスの生成防止
に特別な考慮が不要になる効果がある。
膨張機関に比べて簡単な装置になる効果がある。また、
残余ガスの温度が１０℃であり、炭酸ガスの三重点の温
度(−５６.６℃）であるので、ドライアイスの生成防止
に特別な考慮が不要になる効果がある。
【００３２】〈実施例５〉図４に、本発明による他の実
施例を示す。図１の実施例の構成と異なるのは、膨張機
関３０の前段に膨張弁４３を設け、熱交換器１４で容器
２１に流入する炭酸ガスと熱交換させ、さらに、熱交換
器１５で容器２２に流入する炭酸ガスと熱交換させる点
である。膨張弁４３を膨張機関３０の前段に配置するこ
とで、熱交換器１４に供給する残余ガスの温度を上げる
ことができる。熱交換器１４は、熱交換によってドライ
アイスが生じないように設計するので、残余ガスの温度
が高い程この危険を回避しやすくなる。ドライアイスが
生じないための設計の観点から、膨張弁の流出ガスの一
部のみを膨張機関に送っても良く、また、容器２３から
の流出ガスを分割して、膨張弁及び膨張機関に分割して
供給することも有効である。
施例を示す。図１の実施例の構成と異なるのは、膨張機
関３０の前段に膨張弁４３を設け、熱交換器１４で容器
２１に流入する炭酸ガスと熱交換させ、さらに、熱交換
器１５で容器２２に流入する炭酸ガスと熱交換させる点
である。膨張弁４３を膨張機関３０の前段に配置するこ
とで、熱交換器１４に供給する残余ガスの温度を上げる
ことができる。熱交換器１４は、熱交換によってドライ
アイスが生じないように設計するので、残余ガスの温度
が高い程この危険を回避しやすくなる。ドライアイスが
生じないための設計の観点から、膨張弁の流出ガスの一
部のみを膨張機関に送っても良く、また、容器２３から
の流出ガスを分割して、膨張弁及び膨張機関に分割して
供給することも有効である。
【００３３】本実施例によれば、膨張弁及び膨張機関で
発生する温度に応じてドライアイスが生じない領域で残
余ガスを熱交換器に供給することができる。
発生する温度に応じてドライアイスが生じない領域で残
余ガスを熱交換器に供給することができる。
【００３４】〈実施例６〉図５に、本発明による他の実
施例を示す。図１の実施例の構成と異なるのは、膨張弁
４３を設け、低温にした残余ガスを熱交換器１４で排気
ガスと熱交換する点である。排気ガスは熱交換器１３で
炭酸ガスの過冷却の温度範囲に冷却され、更に熱交換器
１４で冷却されることになる。
施例を示す。図１の実施例の構成と異なるのは、膨張弁
４３を設け、低温にした残余ガスを熱交換器１４で排気
ガスと熱交換する点である。排気ガスは熱交換器１３で
炭酸ガスの過冷却の温度範囲に冷却され、更に熱交換器
１４で冷却されることになる。
【００３５】本実施例によれば、排気ガスの過冷却の度
合いを高くできるので、炭酸ガスの液化と残余ガスから
の分離を促進できる効果がある。
合いを高くできるので、炭酸ガスの液化と残余ガスから
の分離を促進できる効果がある。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、一つの装置の操作で排
気ガス中の炭酸ガスの分離液化を実施でき、かつ、操作
の所要動力を低減できる効果がある。また、排気ガス中
の炭酸ガスを分離した後の残余ガスを断熱自由膨張ある
いは断熱膨張により、もしくは、両者を組み合わせるこ
とにより残余ガスを所要の温度とエンタルピにできるの
で、操作中で炭酸ガスがドライアイスにならない条件で
残余ガスのエネルギを回収することができる。
気ガス中の炭酸ガスの分離液化を実施でき、かつ、操作
の所要動力を低減できる効果がある。また、排気ガス中
の炭酸ガスを分離した後の残余ガスを断熱自由膨張ある
いは断熱膨張により、もしくは、両者を組み合わせるこ
とにより残余ガスを所要の温度とエンタルピにできるの
で、操作中で炭酸ガスがドライアイスにならない条件で
残余ガスのエネルギを回収することができる。
【図１】本発明の第一の実施例による排気ガス中の炭酸
ガスの分離，液化装置のフローチャート。
ガスの分離，液化装置のフローチャート。
【図２】本発明の第二の実施例による排気ガス中の炭酸
ガスの分離，液化装置のフローチャート。
ガスの分離，液化装置のフローチャート。
【図３】本発明の第三の実施例による排気ガス中の炭酸
ガスの分離，液化装置のフローチャート。
ガスの分離，液化装置のフローチャート。
【図４】本発明の第四の実施例による排気ガス中の炭酸
ガスの分離，液化装置のフローチャート。
ガスの分離，液化装置のフローチャート。
【図５】本発明の第五の実施例による排気ガス中の炭酸
ガスの分離，液化装置のフローチャート。
ガスの分離，液化装置のフローチャート。
１，２，３……圧縮機、１１，１２，１３，１４，１５
……熱交換器、２１，２２，２３……容器、３０……膨
張機関、３１……発電機、４１，４２，４３……膨張
弁。
……熱交換器、２１，２２，２３……容器、３０……膨
張機関、３１……発電機、４１，４２，４３……膨張
弁。
Claims (2)
- 【請求項１】化石燃料の燃焼装置から排出される排気ガ
スに、数段階の圧縮と冷却を行い、少なくとも最終段の
圧力と温度が炭酸ガスが過冷却範囲に入るようにして前
記排気ガス中の炭酸ガスを液化させ、前記液化炭酸ガス
と残余のガスを容器内で分離し、前記残余ガスを断熱自
由膨張および／または断熱膨張させて温度を低下させ、
前記低温となった残余ガスを前記排気ガスおよび／また
は前記分離した炭酸ガスと熱交換させることを特徴とす
る燃焼排気ガス中の炭酸ガスの分離方法。 - 【請求項２】請求項１において、前記化石燃料の燃焼装
置から排出される排気ガスは、酸素または酸素富化空気
によって前記化石燃料を燃焼させた燃焼排気ガスである
燃焼排気ガス中の炭酸ガスの分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227850A JPH0564722A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 燃焼排気ガス中の炭酸ガスの分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227850A JPH0564722A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 燃焼排気ガス中の炭酸ガスの分離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0564722A true JPH0564722A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=16867356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3227850A Pending JPH0564722A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 燃焼排気ガス中の炭酸ガスの分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0564722A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008506620A (ja) * | 2004-07-16 | 2008-03-06 | スタットオイル エイエスエイ | 二酸化炭素の液化法及び装置 |
| JP2008214190A (ja) * | 2001-01-31 | 2008-09-18 | Mayekawa Mfg Co Ltd | ドライアイス製造方法とその装置 |
| JP2010507773A (ja) * | 2006-10-26 | 2010-03-11 | フォスター・ホイーラー・エナージイ・コーポレイション | 酸素燃焼におけるｃｏ２回収の方法及び装置 |
| JP2010208891A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 排ガスからの二酸化炭素回収システム |
| JP2012032145A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | General Electric Co <Ge> | Ｃｏ２を回収するためのシステム及び方法 |
| CN102575895A (zh) * | 2009-04-01 | 2012-07-11 | 西门子公司 | 用于具有回热的工艺气体设备的压缩机系统以及用于二氧化碳气体分离的工艺气体设备 |
| CN102597672A (zh) * | 2009-07-13 | 2012-07-18 | 阿尔斯通技术有限公司 | 用于气体处理的系统 |
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| CN102678393A (zh) * | 2012-04-23 | 2012-09-19 | 北京建筑工程学院 | 内燃机co2捕捉装置 |
| JP2012526962A (ja) * | 2009-05-15 | 2012-11-01 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | 合成ガス又は燃焼排ガスからｃｏ２を分離するための方法及びシステム |
| JP2013063434A (ja) * | 2005-12-28 | 2013-04-11 | Jupiter Oxygen Corp | 統合型汚染制御を備えた酸素燃料燃焼 |
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| EP2526046B1 (en) | 2010-01-21 | 2017-04-19 | BP Alternative Energy International Limited | Separation of carbon dioxide from a synthesis gas |
| NO20240488A1 (en) * | 2024-05-14 | 2025-11-17 | Knutsen Nyk Carbon Carriers As | A plant, method, and facility for liquefying a gas at elevated pressures |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP3227850A patent/JPH0564722A/ja active Pending
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| JP2012032145A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | General Electric Co <Ge> | Ｃｏ２を回収するためのシステム及び方法 |
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| WO2012101502A3 (en) * | 2011-01-26 | 2014-03-27 | Alstom Technology Ltd | Method and arrangement for expanding a gas stream comprising carbon dioxide |
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