JP7774459B2 - Cold energy circulation system and cold energy circulation method - Google Patents
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Description
本発明は、冷熱エネルギー循環システム及び冷熱エネルギー循環方法に関するものである。 The present invention relates to a cold energy circulation system and a cold energy circulation method.
従来、各種工場等の内部に設置されるオンサイト型の水素製造装置や、燃料電池自動車に水素を供給するオンサイト型の水素ステーション等においては、例えば、天然ガスやメタンガス、あるいはLPガス(Liquefied Petroleum Gas)等を原料として、水蒸気改質法を用いて水素を製造する水素製造装置が設置されている場合が多い。 Conventionally, on-site hydrogen production equipment installed inside various factories and on-site hydrogen stations that supply hydrogen to fuel cell vehicles often use hydrogen production equipment that produces hydrogen using steam reforming methods using raw materials such as natural gas, methane gas, or liquefied petroleum gas (LP gas).
一般に、水素製造装置からは、目的生成物である水素ガスの他、副生成物として炭酸ガス(CO2)も生成される。一方、副生成物である炭酸ガスは、大型プラントのように炭酸ガス処理施設が併設されている場合を除き、上記のようなオンサイト型の水素製造装置においては、現状では、水素製造装置の設置構造等に関わらず、ほとんどの場合において大気放出されている。このような大気中への炭酸ガスの放出は、地球温暖化が加速されるおそれがあるという観点から非常に大きな問題となっている。 Generally, hydrogen production devices produce not only hydrogen gas as the target product but also carbon dioxide gas (CO 2 ) as a by-product. Currently, in on-site hydrogen production devices such as those described above, the by-product carbon dioxide gas is almost always released into the atmosphere, regardless of the installation structure of the hydrogen production device, except in cases where a carbon dioxide gas treatment facility is also installed, such as in large-scale plants. This release of carbon dioxide gas into the atmosphere is a major problem from the perspective of the risk of accelerating global warming.
近年、将来のカーボンニュートラルの達成に向けて、ガソリン等の化石燃料から水素燃料等へのシフトを推し進めることで、化石燃料の使用量を段階的に削減してゆくことが重要となっている。一方、現状では、当面の間は化石燃料を使用しながら、水素ガスの製造に伴って発生する炭酸ガスの回収、貯留、及び再利用を進めてゆく必要がある。 In recent years, in order to achieve carbon neutrality in the future, it has become important to gradually reduce the amount of fossil fuels used by promoting a shift from fossil fuels such as gasoline to hydrogen fuels. However, at present, it is necessary to continue using fossil fuels for the time being while promoting the capture, storage, and reuse of carbon dioxide gas generated during the production of hydrogen gas.
上述したような地球温暖化防止の観点から、これまでに、二酸化炭素回収・貯留(CCS:Carbon Capture and Storage)や、二酸化炭素回収・利用・貯留(CCUS:Carbon Capture,Utilization and Storage)といった技術が開発され、実証されている(例えば、特許文献1を参照)。 From the perspective of preventing global warming as mentioned above, technologies such as carbon dioxide capture and storage (CCS) and carbon dioxide capture, utilization, and storage (CCUS) have been developed and demonstrated (see, for example, Patent Document 1).
一方、特許文献1に記載されたようなCCS及びCCUS等の方法で二酸化炭素を回収する場合、設備が非常に大規模となり、膨大な設置コスト並びに広い設置スペースが必要となる。このため、現状、オンサイト型の水素製造装置や水素ステーションにおいては、事業の採算性や設置場所の確保等の観点から、特許文献1に記載されたような二酸化炭素(炭酸ガス)の回収や貯留まで実施することは想定されていない。 On the other hand, capturing carbon dioxide using methods such as CCS and CCUS as described in Patent Document 1 requires extremely large-scale facilities, enormous installation costs, and a large installation space. For this reason, at present, on-site hydrogen production equipment and hydrogen stations are not expected to capture and store carbon dioxide (carbon dioxide gas) as described in Patent Document 1, due to considerations such as business profitability and the availability of installation space.
一般に、二酸化炭素を回収する場合には、従来公知の構成を有する二酸化炭素液化装置等が用いられる。しかしながら、このような装置は、上述したように設備コストが莫大であるとともに、広大な設置場所が必要となり、さらに、電力消費量(液化エネルギー)も大きくなるという問題があった。 Generally, carbon dioxide capture is achieved using carbon dioxide liquefaction equipment with conventionally known configurations. However, as mentioned above, such equipment has the problems of requiring enormous equipment costs, a large installation space, and large amounts of electricity consumption (liquefaction energy).
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、付帯設備等の設置場所が制限されるオンサイト型の水素製造装置や水素ステーションの場合であっても、炭酸ガスを大気中に放出することなく、低コスト且つ簡便な構成で、省電力で効率よく炭酸ガスを液化することが可能な冷熱エネルギー循環システム及び冷熱エネルギー循環方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide a cold energy circulation system and cold energy circulation method that can liquefy carbon dioxide gas efficiently, with low cost and simple configuration, and with low power consumption, without releasing carbon dioxide gas into the atmosphere, even in the case of on-site hydrogen production equipment or hydrogen stations where the installation location of ancillary equipment is limited.
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた。この結果、まず、メタネーションプラント等のカーボンリサイクルを行う液化炭酸貯蔵施設に貯蔵された液化炭酸から、液化炭酸のリサイクル使用前の段階で冷熱エネルギーを回収して移動式冷熱回収装置に保存し、水素製造装置が設置されたオンサイトの場所まで輸送することで、冷熱エネルギーの循環による活用が可能となることを知見した。さらに、水蒸気改質型等の構成とされた水素製造装置から排出される二酸化炭素(炭酸ガス)を、移動式冷熱回収装置に保存された冷熱エネルギーによってオンサイトで液化し、液化炭酸貯蔵施設まで輸送することで、冷熱エネルギーを有効に活用しながら、液化炭酸のリサイクルが可能となることを見出し、本発明を完成させた。 The inventors conducted extensive research to solve the above-mentioned problems. As a result, they discovered that by first recovering cold energy from liquefied carbon dioxide stored in a liquefied carbon dioxide storage facility that recycles carbon, such as a methanation plant, before the liquefied carbon dioxide is used for recycling, storing it in a mobile cold energy recovery device, and transporting it to an on-site location where a hydrogen production device is installed, it is possible to utilize the cold energy through circulation. They further discovered that by liquefying carbon dioxide (carbon dioxide gas) emitted from a hydrogen production device configured, such as a steam reforming device, on-site using the cold energy stored in a mobile cold energy recovery device and transporting it to a liquefied carbon dioxide storage facility, it is possible to recycle the liquefied carbon dioxide while effectively utilizing the cold energy, and thus completed the present invention.
即ち、請求項1に係る発明は、液化炭酸貯蔵施設、二酸化炭素回収施設、及び移動式冷熱回収装置を有してなり、前記移動式冷熱回収装置は、前記液化炭酸貯蔵施設に貯蔵された液化炭酸から冷熱エネルギーを回収し、さらに、前記移動式冷熱回収装置は、前記液化炭酸貯蔵施設から回収した前記冷熱エネルギーを用いて、前記二酸化炭素回収施設から排出される二酸化炭素を液化して液化炭酸とするとともに、該液化炭酸を前記液化炭酸貯蔵施設に供給することを特徴とする冷熱エネルギー循環システムである。 That is, the invention of claim 1 is a cold energy circulation system comprising a liquefied carbon dioxide storage facility, a carbon dioxide recovery facility, and a mobile cold energy recovery device, wherein the mobile cold energy recovery device recovers cold energy from liquefied carbon dioxide stored in the liquefied carbon dioxide storage facility, and further wherein the mobile cold energy recovery device uses the cold energy recovered from the liquefied carbon dioxide storage facility to liquefy carbon dioxide emitted from the carbon dioxide recovery facility to produce liquefied carbon dioxide, and supplies the liquefied carbon dioxide to the liquefied carbon dioxide storage facility.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の冷熱エネルギー循環システムであって、前記移動式冷熱回収装置が、前記液化炭酸貯蔵施設に貯蔵された前記液化炭酸から、ブラインによって前記冷熱エネルギーを回収するブラインタンクを有することを特徴とする冷熱エネルギー循環システムである。 The invention of claim 2 is a cold energy circulation system as described in claim 1, characterized in that the mobile cold energy recovery device has a brine tank that recovers the cold energy from the liquefied carbon dioxide stored in the liquefied carbon dioxide storage facility using brine.
請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載の冷熱エネルギー循環システムであって、前記移動式冷熱回収装置が、前記ブラインタンクとして、常温ブラインタンク及び低温ブラインタンクを有するとともに、熱交換手段を有してなり、前記常温ブラインタンクと、前記熱交換手段と、前記低温ブラインタンクとが、この順で同一のラインで接続されていることにより、前記液化炭酸貯蔵施設に貯蔵された前記液化炭酸から前記冷熱エネルギーを回収するか、又は、前記二酸化炭素回収施設から排出される二酸化炭素に、前記液化炭酸貯蔵施設から回収した前記冷熱エネルギーを付与することを特徴とする冷熱エネルギー循環システムである。 The invention of claim 3 is a cold energy circulation system according to claim 1 or 2, wherein the mobile cold energy recovery device has a room temperature brine tank and a low temperature brine tank as the brine tanks, and also has a heat exchange means, and the room temperature brine tank, the heat exchange means, and the low temperature brine tank are connected in this order by the same line, thereby recovering the cold energy from the liquefied carbon dioxide stored in the liquefied carbon dioxide storage facility, or adding the cold energy recovered from the liquefied carbon dioxide storage facility to carbon dioxide emitted from the carbon dioxide recovery facility.
請求項4に係る発明は、請求項1~請求項3の何れかに記載の冷熱エネルギー循環システムであって、前記二酸化炭素回収施設が、水素製造装置を含むことを特徴とする冷熱エネルギー循環システムである。 The invention of claim 4 is a cold energy circulation system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the carbon dioxide capture facility includes a hydrogen production device.
請求項5に係る発明は、請求項1~請求項4の何れか一項に記載の冷熱エネルギー循環システムを用いて、前記液化炭酸貯蔵施設に貯蔵された前記液化炭酸から、前記移動式冷熱回収装置によって冷熱エネルギーを回収し、さらに、前記移動式冷熱回収装置により、前記液化炭酸貯蔵施設から回収した前記冷熱エネルギーを用いて、前記二酸化炭素回収施設から排出される二酸化炭素を液化して前記液化炭酸とするとともに、該液化炭酸を前記液化炭酸貯蔵施設に供給することを特徴とする冷熱エネルギー循環方法である。 The invention of claim 5 is a cold energy circulation method that uses the cold energy circulation system described in any one of claims 1 to 4 to recover cold energy from the liquefied carbon dioxide stored in the liquefied carbon dioxide storage facility using the mobile cold energy recovery device, and further uses the cold energy recovered from the liquefied carbon dioxide storage facility by the mobile cold energy recovery device to liquefy carbon dioxide emitted from the carbon dioxide recovery facility to produce the liquefied carbon dioxide, and supplies the liquefied carbon dioxide to the liquefied carbon dioxide storage facility.
本発明に係る冷熱エネルギー循環システムによれば、上記構成を採用することにより、水素製造装置等を含む二酸化炭素回収施設から回収した炭酸ガスを、液化炭酸貯蔵施設で回収した冷熱エネルギーを用いてオンサイトで液化炭酸とすることができ、さらに、この液化炭酸を液化炭酸貯蔵施設に輸送することができる。
これにより、炭酸ガスを大気中に放出することなく、且つ、循環させた冷熱エネルギーを用いて、省電力で効率よく炭酸ガスを液化し、液化炭酸を得ることが可能となる。
従って、付帯設備等の設置場所が制限されるオンサイト型の水素製造装置や水素ステーションの場合であっても、低コスト且つ簡便な構成で、環境に配慮した冷熱エネルギー循環システムを構築することが可能になる。
According to the cold energy circulation system of the present invention, by adopting the above-mentioned configuration, carbon dioxide gas recovered from a carbon dioxide recovery facility including a hydrogen production device, etc. can be converted into liquefied carbon dioxide on-site using cold energy recovered at a liquefied carbon dioxide storage facility, and this liquefied carbon dioxide can then be transported to the liquefied carbon dioxide storage facility.
This makes it possible to liquefy carbon dioxide gas efficiently and with less power consumption by using circulated cold energy without releasing the carbon dioxide gas into the atmosphere, thereby obtaining liquefied carbon dioxide.
Therefore, even in the case of on-site hydrogen production equipment or hydrogen stations where the installation location of ancillary equipment is limited, it is possible to build an environmentally friendly cold energy circulation system with a low-cost and simple configuration.
また、本発明に係る冷熱エネルギー循環方法によれば、上述した本発明に係る冷熱エネルギー循環システムを用いた方法なので、上記同様、設置場所に制限のあるオンサイト型の水素製造装置や水素ステーションの場合であっても、低コスト且つ簡便な構成で、環境に配慮した方法で運転することが可能となる。 Furthermore, the cold energy circulation method according to the present invention uses the cold energy circulation system according to the present invention described above, so even in the case of on-site hydrogen production equipment or hydrogen stations, which, like the above, have installation location limitations, it can be operated in an environmentally friendly manner with a low-cost, simple configuration.
以下、本発明を適用した一実施形態である冷熱エネルギー循環システム及び冷熱エネルギー循環方法について、図1~図5を適宜参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、その特徴をわかり易くするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。 The following describes a cold energy circulation system and cold energy circulation method, which are one embodiment of the present invention, with appropriate reference to Figures 1 to 5. Note that the drawings used in the following description may show enlarged portions of key features for ease of understanding, and the dimensional proportions of each component may not be the same as in reality. Furthermore, the materials exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not limited to them. Appropriate modifications can be made within the scope of the present invention.
以下の説明においては、本実施形態の冷熱エネルギー循環システム及び冷熱エネルギー循環方法(以下、「循環システム」又は「循環方法」と略称する場合がある。)について、その全体構成並びに運転方法の一例を挙げて具体的に説明する。 In the following explanation, the cold energy circulation system and cold energy circulation method of this embodiment (hereinafter sometimes abbreviated as the "circulation system" or "circulation method") will be specifically explained using an example of its overall configuration and operating method.
<冷熱エネルギー循環システムの全体構成>
図1は、本実施形態の循環システムを構成する移動式冷熱回収装置10の構成を示す概略図である。
また、図2は、図1に示した移動式冷熱回収装置10を、冷熱エネルギー循環システムを構成する液化炭酸貯蔵施設(図4に示す液化炭酸貯蔵施設20を参照)に接続した場合の接続形態、並びに、移動式冷熱回収装置10内における流体のフローを示す概略図であり、図3は、図1に示した移動式冷熱回収装置10を、冷熱エネルギー循環システムを構成する二酸化炭素回収施設(図5に示す二酸化炭素回収施設30を参照)に接続した場合の接続形態、並びに、移動式冷熱回収装置10内における流体のフローを示す概略図である。
また、図4は、図1に示した移動式冷熱回収装置10をトラック40に搭載して移動させ、液化炭酸貯蔵施設20に接続した場合の接続形態並びに流体のフローを示す概略図であり、図5は、図1に示した移動式冷熱回収装置10をトラック40に搭載して移動させ、二酸化炭素回収施設30に接続した場合の接続形態並びに流体のフローを示す概略図である。
<Overall configuration of the cold energy circulation system>
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a mobile cold energy recovery device 10 that constitutes the circulation system of this embodiment.
2 is a schematic diagram showing the connection configuration when the mobile cold energy recovery device 10 shown in FIG. 1 is connected to a liquefied carbon dioxide storage facility (see liquefied carbon dioxide storage facility 20 shown in FIG. 4) that constitutes a cold energy circulation system, as well as the flow of fluid within the mobile cold energy recovery device 10, and FIG. 3 is a schematic diagram showing the connection configuration when the mobile cold energy recovery device 10 shown in FIG. 1 is connected to a carbon dioxide recovery facility (see carbon dioxide recovery facility 30 shown in FIG. 5) that constitutes a cold energy circulation system, as well as the flow of fluid within the mobile cold energy recovery device 10.
4 is a schematic diagram showing the connection configuration and fluid flow when the mobile cold energy recovery device 10 shown in FIG. 1 is loaded onto a truck 40 for movement and connected to a liquefied carbon dioxide storage facility 20, and FIG. 5 is a schematic diagram showing the connection configuration and fluid flow when the mobile cold energy recovery device 10 shown in FIG. 1 is loaded onto a truck 40 for movement and connected to a carbon dioxide recovery facility 30.
なお、上述した図1~図5において、鎖線で矩形状に囲まれた範囲に含まれる設備は、本発明に係る循環システムにおけるオプション設備であり、必要に応じて適宜設置することが可能な設備であるとともに、設置しない場合であっても、本発明の効果が十分に得られるものである。
また、図1~図5において、各設備間を接続する各ラインに付与した矢印は、各々の接続・動作形態における各流体の流れ方向を示すものである。
In addition, in the above-mentioned Figures 1 to 5, the equipment included in the area surrounded by a rectangular dashed line is optional equipment in the circulation system of the present invention, and is equipment that can be installed appropriately as needed, and even if it is not installed, the effects of the present invention can be fully obtained.
In addition, in FIGS. 1 to 5, the arrows attached to the lines connecting the various pieces of equipment indicate the flow direction of each fluid in each connection and operation mode.
本実施形態の循環システムは、上記のような、移動式冷熱回収装置10、液化炭酸貯蔵施設20、及び二酸化炭素回収施設30を有し、概略構成される。
本実施形態の循環システムは、例えば、各種工場等の内部に設置されるオンサイト型の水素製造装置や、燃料電池自動車に水素を供給するオンサイト型の水素ステーション等に適用可能なものである。
The circulation system of this embodiment is generally configured to include the mobile cold energy recovery device 10, the liquefied carbon dioxide storage facility 20, and the carbon dioxide recovery facility 30 as described above.
The circulation system of this embodiment is applicable to, for example, on-site hydrogen production devices installed inside various factories, etc., and on-site hydrogen stations that supply hydrogen to fuel cell vehicles.
[移動式冷熱回収装置]
本実施形態の循環システムに備えられる移動式冷熱回収装置10は、図1に示すように(図2~図5も適宜参照)、詳細を後述する二酸化炭素回収施設30から排出される炭酸ガス(二酸化炭素)GCO2を液化して液化炭酸LCO2とするとともに、液化炭酸貯蔵施設20に貯蔵された液化炭酸LCO2から冷熱エネルギーを回収する。また、移動式冷熱回収装置10は、詳細を後述する液化炭酸貯蔵施設20から回収した冷熱エネルギーを用いて、二酸化炭素回収施設30から排出される炭酸ガスGCO2を液化して液化炭酸LCO2とするとともに、液化した液化炭酸LCO2を液化炭酸貯蔵施設20に供給する。
[Mobile cold energy recovery device]
As shown in Fig. 1 (also see Figs. 2 to 5 as appropriate), the mobile cold energy recovery device 10 provided in the circulation system of this embodiment liquefies carbon dioxide (carbon dioxide) GCO2 discharged from a carbon dioxide capture facility 30, the details of which will be described later, to form liquefied carbon dioxide LCO2 , and recovers cold energy from the liquefied carbon dioxide LCO2 stored in a liquefied carbon dioxide storage facility 20. Furthermore, the mobile cold energy recovery device 10 liquefies carbon dioxide GCO2 discharged from the carbon dioxide capture facility 30, the details of which will be described later, to form liquefied carbon dioxide LCO2 , and supplies the liquefied liquefied carbon dioxide LCO2 to the liquefied carbon dioxide storage facility 20 , using the cold energy recovered from the liquefied carbon dioxide storage facility 20, the details of which will be described later.
図1に示すように、移動式冷熱回収装置10は、CO2分離貯槽1と、熱回収用熱交換器2と、第1窒素ボンベ3と、液化熱交換器(熱交換手段)4と、常温ブラインタンク(ブラインタンク)5と、第2窒素ボンベ6と、低温ブラインタンク(ブラインタンク)7とを備える。 As shown in FIG. 1, the mobile cold energy recovery device 10 includes a CO2 separation storage tank 1, a heat recovery heat exchanger 2, a first nitrogen cylinder 3, a liquefaction heat exchanger (heat exchange means) 4, a room temperature brine tank (brine tank) 5, a second nitrogen cylinder 6, and a low temperature brine tank (brine tank) 7.
また、図1に示す例の移動式冷熱回収装置10においては、さらに、水素熱交換器8と、冷凍機熱交換器9と、冷凍機ユニット110とからなるオプション設備を備える。 The mobile cold energy recovery system 10 shown in Figure 1 is further equipped with optional equipment consisting of a hydrogen heat exchanger 8, a refrigerator heat exchanger 9, and a refrigerator unit 110.
また、移動式冷熱回収装置10は、液化炭酸貯蔵施設20における各出入口と接続するための接続口を備える。具体的には、移動式冷熱回収装置10は、詳細を後述する液化炭酸貯蔵施設20の液炭蒸発器入口26に対して接続される液炭蒸発器入口接続口11、液化炭酸貯槽入口27に対して接続される液化炭酸貯槽接続口12、及び液炭蒸発器出口28に対して接続される液炭蒸発器出口接続口13を備える(図2~図5も適宜参照)。また、移動式冷熱回収装置10は、二酸化炭素回収施設30の回収CO2出口38に対して接続される回収CO2接続口14を備える。さらに、移動式冷熱回収装置10は、液化炭酸貯蔵施設20の水素接続口29a,29b、並びに、二酸化炭素回収施設30の水素接続口39a,39bに対して接続される水素接続口15,16を備える。 The mobile cold energy recovery device 10 also has connection ports for connection to each inlet and outlet of the liquefied carbon dioxide storage facility 20. Specifically, the mobile cold energy recovery device 10 has a liquefied carbon dioxide evaporator inlet connection port 11 connected to a liquefied carbon dioxide evaporator inlet 26 of the liquefied carbon dioxide storage facility 20, which will be described in detail later, a liquefied carbon dioxide storage tank connection port 12 connected to a liquefied carbon dioxide storage tank inlet 27, and a liquefied carbon dioxide evaporator outlet connection port 13 connected to a liquefied carbon dioxide evaporator outlet 28 (see also Figures 2 to 5 as appropriate). The mobile cold energy recovery device 10 also has a recovered CO2 connection port 14 connected to a recovered CO2 outlet 38 of the carbon dioxide capture facility 30. The mobile cold energy recovery device 10 also has hydrogen connection ports 15 and 16 connected to hydrogen connection ports 29a and 29b of the liquefied carbon dioxide storage facility 20 and hydrogen connection ports 39a and 39b of the carbon dioxide capture facility 30.
CO2分離貯槽1は、後述する二酸化炭素回収施設30から回収した炭酸ガスを液化して得られた液化炭酸LCO2を貯留するとともに、この液化炭酸LCO2が外気からの侵入熱等により気化した少量の炭酸ガスGCO2を気液分離する。
CO2分離貯槽1は、液化炭酸貯槽接続口12と液化炭酸貯槽ラインF2を介して接続されており、図2中に示すように、移動式冷熱回収装置10を液化炭酸貯蔵施設20の近傍に配置した際に、液化炭酸貯槽接続口12と接続された液化炭酸貯槽入口27に対して液化炭酸LCO2を供給する。
The CO2 separation storage tank 1 stores liquefied carbon dioxide ( LCO2) obtained by liquefying carbon dioxide gas recovered from a carbon dioxide recovery facility 30 (described later), and also separates the small amount of carbon dioxide gas ( GCO2 ) that is vaporized from the liquefied carbon dioxide (LCO2 ) due to heat intrusion from the outside air, etc., into gas and liquid.
The CO2 separation storage tank 1 is connected to the liquefied carbon dioxide storage tank connection port 12 via the liquefied carbon dioxide storage tank line F2, and as shown in Figure 2, when the mobile cold energy recovery device 10 is placed near the liquefied carbon dioxide storage facility 20, liquefied carbon dioxide LCO2 is supplied to the liquefied carbon dioxide storage tank inlet 27 connected to the liquefied carbon dioxide storage tank connection port 12.
また、上記の液化炭酸貯槽ラインF2の経路には、バルブV2が設けられており、さらに、バルブV3を介して後述する液炭蒸発器ラインF1と接続するためのCO2ラインF3が接続されている。これにより、CO2分離貯槽1は、図3中に示すように、このCO2ラインF3を介して、液化後の液化炭酸LCO2がCO2分離貯槽1内に導入されるように構成されている。 A valve V2 is provided on the path of the liquefied carbon dioxide storage tank line F2, and a CO2 line F3 is connected to the liquefied carbon dioxide evaporator line F1 (described later) via a valve V3. As a result, the CO2 separation and storage tank 1 is configured so that liquefied carbon dioxide (LC02 ) is introduced into the CO2 separation and storage tank 1 via the CO2 line F3, as shown in FIG.
また、CO2分離貯槽1の上部には、一部、気液分離された炭酸ガスGCO2を外部に排出するための炭酸ガス排出ラインF12が接続されている。炭酸ガス排出ラインF12の経路には、CO2分離貯槽1からの炭酸ガスGCO2の排出量を制御するためのバルブV12が設けられており、このバルブV12のCO2分離貯槽1側には、後述の熱回収用熱交換器2と接続される熱回収ラインF10が接続されている。 A carbon dioxide gas discharge line F12 for discharging a portion of the gas-liquid separated carbon dioxide gas GCO2 to the outside is connected to the top of the CO2 separation storage tank 1. A valve V12 for controlling the amount of carbon dioxide gas GCO2 discharged from the CO2 separation storage tank 1 is provided on the carbon dioxide gas discharge line F12, and a heat recovery line F10 connected to a heat recovery heat exchanger 2 (described later) is connected to the CO2 separation storage tank 1 side of this valve V12.
さらに、図示例のCO2分離貯槽1には、内部における液化炭酸LCO2の液面を検出するための液面センサLD1と、槽内の圧力P1を検出するための圧力センサPD1と、槽内の温度T6を検出するための温度センサTD6とが設けられている。 Furthermore, the CO2 separation storage tank 1 in the illustrated example is provided with a liquid level sensor LD1 for detecting the liquid level of the liquefied carbon dioxide LCO2 inside, a pressure sensor PD1 for detecting the pressure P1 inside the tank, and a temperature sensor TD6 for detecting the temperature T6 inside the tank.
CO2分離貯槽1の材質等は特に限定されないが、例えば、ステンレス材料等からなる真空二重構造の断熱貯槽等を適宜採用することができる。また、CO2分離貯槽1のサイズとしても、液化炭酸LCO2の収容量を勘案しながら適宜設定することができる。 The material of the CO2 separation and storage tank 1 is not particularly limited, but for example, a vacuum double-structured heat-insulating tank made of stainless steel or the like can be appropriately adopted. The size of the CO2 separation and storage tank 1 can also be appropriately set taking into consideration the amount of liquefied carbon dioxide (LCCO2 ) that can be stored.
熱回収用熱交換器2は、二酸化炭素回収施設30の近傍において、熱回収ラインF10を流通する低温の炭酸ガスGCO2と、二酸化炭素回収施設30の回収CO2出口38と接続された回収CO2接続口14から、CO2回収ラインF5を介して回収された常温の炭酸ガスGCO2とを熱交換する(図1、図3及び図5を参照)。 The heat recovery heat exchanger 2 is located near the carbon dioxide recovery facility 30 and exchanges heat between low-temperature carbon dioxide GCO2 flowing through the heat recovery line F10 and room-temperature carbon dioxide GCO2 recovered via the CO2 recovery line F5 from the recovery CO2 connection port 14 connected to the recovery CO2 outlet 38 of the carbon dioxide recovery facility 30 (see Figures 1, 3, and 5).
また、熱回収用熱交換器2は、液化炭酸貯蔵施設20の近傍において、熱回収ラインF10を流通する低温の炭酸ガスGCO2と、液化炭酸貯蔵施設20の液炭蒸発器入口26と接続された液炭蒸発器入口接続口11から、液炭蒸発器ラインF1を介して導入され、後述する液化熱交換器4でブラインLBとの間で熱交換された液化炭酸LCO2とを熱交換する(図1、図2及び図4を参照)。 Further, the heat recovery heat exchanger 2 is located near the liquefied carbon dioxide storage facility 20 and exchanges heat between the low-temperature carbon dioxide gas GCO2 flowing through the heat recovery line F10 and the liquefied carbon dioxide LCO2 introduced through the liquefied carbon dioxide evaporator line F1 from the liquefied carbon dioxide evaporator inlet connection port 11 connected to the liquefied carbon dioxide evaporator inlet 26 of the liquefied carbon dioxide storage facility 20 and having exchanged heat with brine LB in the liquefaction heat exchanger 4 described later (see FIGS. 1, 2, and 4).
熱回収用熱交換器2には、後述の第1窒素ボンベ3から供給された窒素ガスGN2を排出するための排出ラインF11が接続されており、この排出ラインF11の経路には、窒素ガスGN2の排出を制御するためのバルブV11が設けられている。
また、熱回収ラインF10の経路における熱回収用熱交換器2の下流側にはバルブV10が設けられており、このバルブV10によって窒素ガスGN2の排出を制御することにより、下流側から窒素ガスGN2を適宜排出できる構成とされている。
The heat recovery heat exchanger 2 is connected to a discharge line F11 for discharging nitrogen gas GN2 supplied from a first nitrogen cylinder 3 described below, and a valve V11 for controlling the discharge of nitrogen gas GN2 is provided on the path of this discharge line F11.
In addition, a valve V10 is provided downstream of the heat recovery heat exchanger 2 in the route of the heat recovery line F10, and by controlling the discharge of nitrogen gas GN2 using this valve V10, nitrogen gas GN2 can be discharged from the downstream side as appropriate.
また、液炭蒸発器ラインF1の経路における熱回収用熱交換器2と液化熱交換器4との間には、上述した炭酸ガス排出ラインF12が接続されている。また、液炭蒸発器ラインF1の経路における熱回収用熱交換器2と炭酸ガス排出ラインF12の接続箇所との間には、炭酸ガスGCO2の温度T3を検出する温度センサTD3が設けられているとともに、炭酸ガス排出ラインF12の接続箇所と液化熱交換器4との間にも、炭酸ガスGCO2の温度T2を検出する温度センサTD2が設けられている。 The carbon dioxide gas discharge line F12 is connected to the liquefied coal evaporator line F1 between the heat recovery heat exchanger 2 and the liquefaction heat exchanger 4. A temperature sensor TD3 for detecting a temperature T3 of the carbon dioxide gas GCO2 is provided in the liquefied coal evaporator line F1 between the heat recovery heat exchanger 2 and the junction of the carbon dioxide gas discharge line F12, and a temperature sensor TD2 for detecting a temperature T2 of the carbon dioxide gas GCO2 is also provided between the junction of the carbon dioxide gas discharge line F12 and the liquefaction heat exchanger 4.
また、熱回収用熱交換器2には、排出ラインF11を介して、上述したCO2回収ラインF5、及び、液炭蒸発器出口接続口13と接続される液炭蒸発器ラインF4の共用ラインが接続されている。
CO2回収ラインF5の経路には、熱回収用熱交換器2側の位置にコントロールバルブCV5が設けられているとともに、回収CO2接続口14側には、回収された炭酸ガスGCO2の圧力P4を検出する圧力センサPD4が設けられている。
また、液炭蒸発器ラインF4の経路にはコントロールバルブCV4が設けられている。
In addition, the heat recovery heat exchanger 2 is connected via a discharge line F11 to the above-mentioned CO2 recovery line F5 and a shared line for the liquefied coal evaporator line F4, which is connected to the liquefied coal evaporator outlet connection port 13.
A control valve CV5 is provided on the CO2 recovery line F5 at a position on the heat recovery heat exchanger 2 side, and a pressure sensor PD4 is provided on the recovered CO2 connection port 14 side to detect the pressure P4 of the recovered carbon dioxide GCO2 .
In addition, a control valve CV4 is provided in the path of the liquid coal evaporator line F4.
熱回収用熱交換器2としては、特に限定されず、この分野において一般的に用いられる熱交換器を何ら制限無く採用することができる。 The heat recovery heat exchanger 2 is not particularly limited, and any heat exchanger commonly used in this field can be used without any restrictions.
第1窒素ボンベ3は、内部に窒素ガスGN2を貯蔵するものであり、図示例においては、窒素供給ラインF17及び窒素ガス導入ラインF9を介して炭酸ガス排出ラインF12と接続されることで、CO2分離貯槽1の内部に向けて窒素ガスGN2を供給可能な構成とされている。
また、第1窒素ボンベ3は、窒素供給ラインF17及び窒素ガス導入ラインF8を介して液炭蒸発器ラインF1と接続されることで、この液炭蒸発器ラインF1を流通する液化炭酸LCO2に不活性な窒素ガスGN2を導入することが可能な構成とされている。
また、窒素供給ラインF17の経路には、第1窒素ボンベ3からの窒素ガスGN2の供給圧力を制御するための減圧弁RV17が設けられている。
また、窒素ガス導入ラインF9の経路には、CO2分離貯槽1の内部に供給する窒素ガスGN2の供給量を制御するためのバルブV9が設けられている。
また、窒素ガス導入ラインF8の経路には、液炭蒸発器ラインF1に導入する窒素ガスGN2の供給量を制御するためのバルブV8が設けられている。
The first nitrogen cylinder 3 stores nitrogen gas GN2 inside, and in the illustrated example, is configured to be able to supply nitrogen gas GN2 toward the inside of the CO2 separation storage tank 1 by being connected to the carbon dioxide gas discharge line F12 via the nitrogen supply line F17 and the nitrogen gas introduction line F9.
In addition, the first nitrogen cylinder 3 is connected to the liquid carbon dioxide evaporator line F1 via a nitrogen supply line F17 and a nitrogen gas introduction line F8, so that inert nitrogen gas GN2 can be introduced into the liquefied carbon dioxide LCO2 flowing through the liquid carbon dioxide evaporator line F1.
Further, a pressure reducing valve RV17 for controlling the supply pressure of the nitrogen gas GN2 from the first nitrogen cylinder 3 is provided on the route of the nitrogen supply line F17.
Further, a valve V9 for controlling the amount of nitrogen gas GN2 supplied to the inside of the CO2 separation storage tank 1 is provided on the route of the nitrogen gas introduction line F9.
Further, the nitrogen gas introduction line F8 is provided with a valve V8 for controlling the supply amount of nitrogen gas GN2 introduced into the liquid coal evaporator line F1.
第1窒素ボンベ3としては、工業用として一般的に流通している窒素ボンベ(例えば、充填圧力:14.7MPa、窒素ガス容量:7m3)を1本又は複数本で使用することができる。 As the first nitrogen cylinder 3, one or more nitrogen cylinders that are generally available for industrial use (for example, filling pressure: 14.7 MPa, nitrogen gas volume: 7 m 3 ) can be used.
第1窒素ボンベ3に貯留される窒素ガスGN2は、例えば、N2:約99.99%(純度)のものである。 The nitrogen gas GN2 stored in the first nitrogen cylinder 3 is, for example, N2 : approximately 99.99% (purity).
液化熱交換器4は、二酸化炭素回収施設30の近傍において、回収CO2出口38と接続された回収CO2接続口14からCO2回収ラインF5を介して回収され、熱回収用熱交換器2で低温の炭酸ガスGCO2と熱交換された炭酸ガスGCO2と、液炭蒸発器ラインF1を介して導入され、後述の低温ブラインタンク7からブライン供給ラインF7を介して供給される低温のブライン(熱媒体)LBとの間で熱交換を行う(図1、図3及び図5を参照)。 The liquefaction heat exchanger 4 performs heat exchange between carbon dioxide GCO2, which is recovered via a CO2 recovery line F5 from a CO2 recovery connection port 14 connected to a CO2 recovery outlet 38 near the carbon dioxide recovery facility 30 and has been heat exchanged with low-temperature carbon dioxide GCO2 in the heat recovery heat exchanger 2 , and low-temperature brine (heat medium) LB , which is introduced via a liquefied carbon evaporator line F1 and supplied from a low-temperature brine tank 7 described below via a brine supply line F7 (see FIGS. 1, 3, and 5).
また、液化熱交換器4は、液化炭酸貯蔵施設20の近傍において、液化炭酸貯蔵施設20の液炭蒸発器入口26と接続された液炭蒸発器入口接続口11から、液炭蒸発器ラインF1を介して導入された液化炭酸LCO2と、後述する常温ブラインタンク5からブライン供給ラインF6を介して供給される常温のブラインLBとの間で熱交換を行う(図1、図2及び図4を参照)。 Further, the liquefaction heat exchanger 4 is located near the liquefied carbon dioxide storage facility 20 and performs heat exchange between liquefied carbon dioxide LCO2 introduced via a liquefied carbon dioxide evaporator line F1 from a liquefied carbon dioxide evaporator inlet connection port 11 connected to a liquefied carbon dioxide evaporator inlet 26 of the liquefied carbon dioxide storage facility 20, and room temperature brine LB supplied via a brine supply line F6 from a room temperature brine tank 5 described later (see FIGS. 1, 2, and 4).
液化熱交換器4に接続されたブライン供給ラインF7の経路には、低温のブラインLBの流量を制御するためのバルブV7が設けられている。また、ブライン供給ラインF7の経路におけるバルブV7の液化熱交換器4側には、低温ブラインタンク7から供給される低温のブラインLBの温度T5を検出するための温度センサTD5が設けられている。 A valve V7 is provided in the brine supply line F7 connected to the liquefaction heat exchanger 4 to control the flow rate of the low-temperature brine LB. Furthermore, a temperature sensor TD5 is provided on the liquefaction heat exchanger 4 side of the valve V7 in the brine supply line F7 to detect the temperature T5 of the low-temperature brine LB supplied from the low-temperature brine tank 7.
また、液化熱交換器4を介して上述したブライン供給ラインF7と連通するブライン供給ラインF6の経路には、常温のブラインLBの流量を制御するためのコントロールバルブCV6が設けられている。
また、ブライン供給ラインF6の経路におけるコントロールバルブV6の液化熱交換器4側には、常温ブラインタンク5から供給される常温のブラインLBの温度T4を検出するための温度センサTD4が設けられている。
Further, the brine supply line F6, which communicates with the brine supply line F7 via the liquefaction heat exchanger 4, is provided with a control valve CV6 for controlling the flow rate of the room temperature brine LB.
A temperature sensor TD4 for detecting the temperature T4 of the room temperature brine LB supplied from the room temperature brine tank 5 is provided on the liquefaction heat exchanger 4 side of the control valve V6 in the path of the brine supply line F6.
また、ブライン供給ラインF6の経路におけるコントロールバルブV6と温度センサTD4との間には、詳細を後述するオプション設備を構成する水素熱交換器8に接続されたブライン熱交換ラインF19が接続されている。ブライン熱交換ラインF19の経路には、オプション設備を構成する水素熱交換器8及び冷凍機熱交換器9が設けられ、他端側が、ブライン供給ラインF6の経路における、常温ブラインタンク5とコントロールバルブCV6との間に戻るように接続されている。また、ブライン熱交換ラインF19の経路における、冷凍機熱交換器9と常温ブラインタンク5との間には、ブラインLBの流量を制御するコントロールバルブCV19が設けられている。 In addition, a brine heat exchange line F19 connected to a hydrogen heat exchanger 8, an optional equipment described in detail below, is connected between the control valve V6 and the temperature sensor TD4 in the brine supply line F6. The brine heat exchange line F19 is provided with the hydrogen heat exchanger 8 and the refrigerator heat exchanger 9, both of which are optional equipment, and its other end is connected back to the brine supply line F6, between the room temperature brine tank 5 and the control valve CV6. In addition, a control valve CV19 that controls the flow rate of brine LB is provided between the refrigerator heat exchanger 9 and the room temperature brine tank 5 in the brine heat exchange line F19.
液化熱交換器4としても、特に限定されず、この分野において一般的に用いられる熱交換器を何ら制限無く採用することができる。 The liquefaction heat exchanger 4 is not particularly limited, and any heat exchanger commonly used in this field can be used without any restrictions.
常温ブラインタンク5は、液化熱交換器4で熱交換された常温のブラインLBが貯留されるものである。常温ブラインタンク5は、例えば、ブラインLBとして塩化カルシウム水溶液、塩化ナトリウム水溶液やフッ素系不活性液体等が用いられ、熱交換によって付与された冷熱エネルギーを蓄熱する。 The room-temperature brine tank 5 stores the room-temperature brine LB that has been heat exchanged in the liquefaction heat exchanger 4. The room-temperature brine tank 5 uses, for example, a calcium chloride aqueous solution, a sodium chloride aqueous solution, or a fluorine-based inert liquid as the brine LB, and stores the cold energy imparted by the heat exchange.
常温ブラインタンク5は、二酸化炭素回収施設30の近傍において、ブライン供給ラインF7及びブライン供給ラインF6を介して、これらと連通して設けられる液化熱交換器4で、回収した炭酸ガスGCO2との熱交換により、低温から常温に熱交換されたブラインLBが導入される(図1、図3及び図5を参照)。 The room-temperature brine tank 5 is located near the carbon dioxide capture facility 30 and is connected to the liquefaction heat exchanger 4 via brine supply lines F7 and F6. The liquefaction heat exchanger 4 exchanges heat with the recovered carbon dioxide gas GCO2 , thereby converting the temperature of the brine LB from low to room temperature (see Figures 1, 3, and 5).
また、常温ブラインタンク5は、液化炭酸貯蔵施設20の近傍において、ブライン供給ラインF6を介し、これと連通して設けられる液化熱交換器4に常温のブラインLBを導入する。これにより、液化熱交換器4において、常温のブラインLBと、液化炭酸貯蔵施設20の液炭蒸発器22に導入される前の液化炭酸LCO2とが熱交換され、この熱交換で低温とされたブラインLBは、ブライン供給ラインF7を介して低温ブラインタンク7に導入される(図1、図2及び図4を参照)。 The room-temperature brine tank 5 introduces room-temperature brine LB via a brine supply line F6 into the liquefaction heat exchanger 4 provided in communication with the room-temperature brine tank 5 near the liquefied carbon dioxide storage facility 20. As a result, in the liquefaction heat exchanger 4, heat exchange occurs between the room-temperature brine LB and the liquefied carbon dioxide LCO2 before it is introduced into the liquefied carbon dioxide evaporator 22 of the liquefied carbon dioxide storage facility 20, and the brine LB cooled by this heat exchange is introduced into the low-temperature brine tank 7 via a brine supply line F7 (see FIGS. 1, 2, and 4).
さらに、図示例の常温ブラインタンク5には、内部におけるブラインLBの液面を検出するための液面センサLD2と、タンク内の圧力P2を検出するための圧力センサPD2と、タンク内の温度T7を検出するための温度センサTD7とが設けられている。 Furthermore, the illustrated room temperature brine tank 5 is equipped with a liquid level sensor LD2 for detecting the liquid level of the brine LB inside, a pressure sensor PD2 for detecting the pressure P2 inside the tank, and a temperature sensor TD7 for detecting the temperature T7 inside the tank.
常温ブラインタンク5の材質等も、特に限定されず、例えば、ステンレス材料等からなる貯槽等を適宜採用することができる。また、常温ブラインタンク5のサイズとしても、ブラインLBの収容量を勘案しながら適宜設定することができる。 The material of the room-temperature brine tank 5 is not particularly limited, and a storage tank made of, for example, stainless steel or other materials can be used as appropriate. The size of the room-temperature brine tank 5 can also be set appropriately, taking into account the capacity of the brine LB.
本実施形態の循環システムにおいては、ブラインタンクとして常温ブラインタンク5が備えられているとともに、さらに、後述の低温ブラインタンク7が備えられていることにより、液化炭酸貯蔵施設20に貯蔵される液化炭酸LCO2から、ブラインLBによって冷熱エネルギーを回収・蓄熱する作用が得られる。 In the circulation system of this embodiment, a room temperature brine tank 5 is provided as a brine tank, and further, a low temperature brine tank 7 described later is provided, so that the brine LB can recover and store cold energy from the liquefied carbon dioxide LCO2 stored in the liquefied carbon dioxide storage facility 20.
第2窒素ボンベ6は、第1窒素ボンベ3と同様、内部に窒素ガスGN2を貯蔵するものであり、図示例においては、窒素供給ラインF18及び窒素ガス導入ラインF15を介して後述の低温ブラインタンク7の内部に向けて窒素ガスGN2を供給可能な構成とされている。
また、第2窒素ボンベ6は、窒素供給ラインF18及び窒素ガス導入ラインF14を介して常温ブラインタンク5の内部に向けて窒素ガスGN2を供給可能な構成とされている。
The second nitrogen cylinder 6, like the first nitrogen cylinder 3, stores nitrogen gas GN2 inside, and in the illustrated example, is configured to be able to supply nitrogen gas GN2 to the inside of a low-temperature brine tank 7 described below via a nitrogen supply line F18 and a nitrogen gas introduction line F15.
The second nitrogen cylinder 6 is configured to be able to supply nitrogen gas GN2 into the room-temperature brine tank 5 via a nitrogen supply line F18 and a nitrogen gas introduction line F14.
また、窒素供給ラインF18の経路には、第2窒素ボンベ6からの窒素ガスGN2の供給圧力を制御するための減圧弁RV18が設けられている。
また、窒素ガス導入ラインF15の経路には、低温ブラインタンク7の内部に供給する窒素ガスGN2の供給量を制御するためのバルブV15が設けられている。
また、窒素ガス導入ラインF14の経路には、常温ブラインタンク5の内部に供給する窒素ガスGN2の供給量を制御するためのバルブV14が設けられている。
Further, a pressure reducing valve RV18 for controlling the supply pressure of the nitrogen gas GN2 from the second nitrogen cylinder 6 is provided on the route of the nitrogen supply line F18.
Further, a valve V15 for controlling the amount of nitrogen gas GN2 supplied into the low-temperature brine tank 7 is provided on the nitrogen gas introduction line F15.
Further, a valve V14 for controlling the amount of nitrogen gas GN2 supplied into the room temperature brine tank 5 is provided on the nitrogen gas introduction line F14.
さらに、窒素ガス導入ラインF15の経路におけるバルブV15と低温ブラインタンク7との間には、窒素ガス排出ラインF16が接続されており、この経路に設けられるバルブV16によって窒素ガスGN2の排出を制御できるように構成されている。
同様に、窒素ガス導入ラインF14の経路におけるバルブV14と常温ブラインタンク5との間には、窒素ガス排出ラインF13が接続されており、この経路に設けられるバルブV13によって窒素ガスGN2の排出を制御できるように構成されている。
Furthermore, a nitrogen gas discharge line F16 is connected between the valve V15 in the nitrogen gas introduction line F15 and the low-temperature brine tank 7, and is configured so that the discharge of nitrogen gas GN2 can be controlled by the valve V16 provided in this line.
Similarly, a nitrogen gas discharge line F13 is connected between the valve V14 in the nitrogen gas introduction line F14 and the room temperature brine tank 5, and is configured so that the discharge of nitrogen gas GN2 can be controlled by the valve V13 provided in this line.
第2窒素ボンベ6としても、第1窒素ボンベ3と同様、工業用として一般的に流通している窒素ボンベ(例えば、充填圧力:14.7MPa、窒素ガス容量:7m3)を1本又は複数本で使用することができる。 As the second nitrogen cylinder 6, similar to the first nitrogen cylinder 3, one or more nitrogen cylinders that are commonly distributed for industrial use (for example, filling pressure: 14.7 MPa, nitrogen gas volume: 7 m 3 ) can be used.
第2窒素ボンベ6に貯留される窒素ガスGN2も、第1窒素ボンベ3の場合と同様、例えば、N2:約99.99%(純度)のものである。 The nitrogen gas GN2 stored in the second nitrogen cylinder 6 is also, like the first nitrogen cylinder 3, N2 : approximately 99.99% (purity), for example.
低温ブラインタンク7は、二酸化炭素回収施設30の近傍において、ブライン供給ラインF7を介して、これと連通して設けられる液化熱交換器4に低温のブラインLBを導入する。液化熱交換器4において、二酸化炭素回収施設30から回収した炭酸ガスGCO2との熱交換により、低温から常温に熱交換されたブラインLBは、ブライン供給ラインF6を介して常温ブラインタンク5に導入される(図1、図3及び図5を参照)。 The low-temperature brine tank 7 introduces low-temperature brine LB via a brine supply line F7 into the liquefaction heat exchanger 4 provided in communication with the low-temperature brine tank 7 near the carbon dioxide capture facility 30. In the liquefaction heat exchanger 4, the brine LB is heat-exchanged from low temperature to room temperature by heat exchange with the carbon dioxide gas GCO2 recovered from the carbon dioxide capture facility 30, and is introduced into the room-temperature brine tank 5 via a brine supply line F6 (see FIGS. 1, 3, and 5).
また、低温ブラインタンク7には、液化炭酸貯蔵施設20の近傍において、ブライン供給ラインF6及びブライン供給ラインF7を介し、これらと連通して設けられる液化熱交換器4において、二酸化炭素回収施設30の液炭蒸発器25に導入される前の液化炭酸LCO2と熱交換された低温のブラインLBが導入される(図1、図2及び図4を参照)。 Further, low-temperature brine LB that has been heat-exchanged with liquefied carbon dioxide LCO2 before being introduced into the liquefied carbon dioxide evaporator 25 of the carbon dioxide recovery facility 30 in the liquefaction heat exchanger 4 provided in communication with the liquefied carbon dioxide storage facility 20 via brine supply lines F6 and F7 is introduced into the low-temperature brine tank 7 (see FIGS. 1, 2, and 4).
さらに、図示例の低温ブラインタンク7には、内部におけるブラインLBの液面を検出するための液面センサLD3と、タンク内の圧力P3を検出するための圧力センサPD3と、タンク内の温度T8を検出するための温度センサTD8とが設けられている。 Furthermore, the low-temperature brine tank 7 in the illustrated example is provided with a liquid level sensor LD3 for detecting the liquid level of the brine LB inside, a pressure sensor PD3 for detecting the pressure P3 inside the tank, and a temperature sensor TD8 for detecting the temperature T8 inside the tank.
低温ブラインタンク7の材質等も、特に限定されず、例えば、ステンレス材料等からなる真空二重構造の断熱貯槽等を適宜採用することができる。また、低温ブラインタンク75のサイズとしても、ブラインLBの収容量を勘案しながら適宜設定することができる。 The material of the low-temperature brine tank 7 is not particularly limited; for example, a vacuum double-walled insulated tank made of stainless steel or the like can be used as appropriate. The size of the low-temperature brine tank 75 can also be set appropriately, taking into account the capacity of the brine LB.
本実施形態で説明する例の循環システムに備えられる移動式冷熱回収装置10においては、常温ブラインタンク5、液化熱交換器4及び低温ブラインタンク7を備え、これらが、この順で同一のラインで接続されている構成を採用している。これにより、液化炭酸貯蔵施設20に貯蔵された液化炭酸LCO2から、ブラインLBによって効果的に冷熱エネルギーを回収・蓄熱できる。従って、移動式冷熱回収装置10によれば、液化炭酸貯蔵施設20に貯蔵された液化炭酸LCO2から冷熱エネルギーを回収できるとともに、二酸化炭素回収施設30から排出される炭酸ガスGCO2に、液化炭酸貯蔵施設20から回収した冷熱エネルギーを付与して液化し、液化炭酸LCO2を得ることが可能となる。 The mobile cold energy recovery device 10 provided in the circulation system of the example described in this embodiment is configured to include a room temperature brine tank 5, a liquefaction heat exchanger 4, and a low temperature brine tank 7, which are connected in this order by the same line. This allows cold energy to be effectively recovered and stored from the liquefied carbon dioxide LCO2 stored in the liquefied carbon dioxide storage facility 20 by the brine LB. Therefore, the mobile cold energy recovery device 10 can recover cold energy from the liquefied carbon dioxide LCO2 stored in the liquefied carbon dioxide storage facility 20, and can also liquefy carbon dioxide GCO2 emitted from the carbon dioxide capture facility 30 by applying the cold energy recovered from the liquefied carbon dioxide storage facility 20 to liquefy it, thereby obtaining liquefied carbon dioxide LCO2 .
水素熱交換器8は、上述したように、冷凍機熱交換器9及び冷凍機ユニット110とで、移動式冷熱回収装置10におけるオプション設備を構成するものである。
水素熱交換器8は、液化炭酸貯蔵施設20の近傍において、水素接続口15に接続された水素ラインF20を介して、液化炭酸貯蔵施設20の水素接続口29aから導入される液化水素LH2と、上述したブライン熱交換ラインF19を介して導入される常温のブラインLBとを熱交換する(図1、図2及び図4を参照)。
As described above, the hydrogen heat exchanger 8 , together with the refrigerator heat exchanger 9 and the refrigerator unit 110 , constitutes optional equipment in the mobile cold energy recovery system 10 .
The hydrogen heat exchanger 8 is located near the liquefied carbon dioxide storage facility 20 and exchanges heat between the liquefied hydrogen LH2 introduced from the hydrogen connection port 29a of the liquefied carbon dioxide storage facility 20 via the hydrogen line F20 connected to the hydrogen connection port 15 and the room temperature brine LB introduced via the above-mentioned brine heat exchange line F19 (see Figures 1, 2, and 4).
また、水素熱交換器8は、二酸化炭素回収施設30の近傍において、水素接続口16に接続された水素ラインF21を介して、二酸化炭素回収施設30の水素接続口39bから導入される液化水素LH2と、ブライン熱交換ラインF19を介して導入される常温のブラインLBとを熱交換する(図1、図3及び図5を参照)。 Further, the hydrogen heat exchanger 8 is located near the carbon dioxide capture facility 30 and exchanges heat between liquefied hydrogen LH2 introduced from the hydrogen connection port 39b of the carbon dioxide capture facility 30 via a hydrogen line F21 connected to the hydrogen connection port 16 and room temperature brine LB introduced via a brine heat exchange line F19 (see Figures 1, 3 and 5).
上記のように、図1、図2及び図4に示したような、移動式冷熱回収装置10を液化炭酸貯蔵施設20に接続した場合と、図1、図3及び図5に示したような、移動式冷熱回収装置10を二酸化炭素回収施設30に接続した場合とでは、上記のブライン熱交換ラインF19におけるブラインLBの流れ方向は逆方向となる。また、移動式冷熱回収装置10を液化炭酸貯蔵施設20に接続した場合と、移動式冷熱回収装置10を二酸化炭素回収施設30に接続した場合とでは、水素熱交換器8に導入される水素ガスGH2の流れ方向は逆方向となる。 As described above, when the mobile cold energy recovery device 10 is connected to the liquefied carbon dioxide storage facility 20 as shown in Figures 1, 2 and 4, the flow direction of the brine LB in the brine heat exchange line F19 is opposite to that when the mobile cold energy recovery device 10 is connected to the carbon dioxide recovery facility 30 as shown in Figures 1, 3 and 5. Furthermore, when the mobile cold energy recovery device 10 is connected to the liquefied carbon dioxide storage facility 20, the flow direction of the hydrogen gas GH2 introduced into the hydrogen heat exchanger 8 is opposite to that when the mobile cold energy recovery device 10 is connected to the carbon dioxide recovery facility 30.
水素熱交換器8としては、特に限定されず、この分野において一般的に用いられる熱交換器を何ら制限無く採用することができる。 The hydrogen heat exchanger 8 is not particularly limited, and any heat exchanger commonly used in this field can be used without any restrictions.
冷凍機熱交換器9は、上述したブライン熱交換ラインF19の経路における、水素熱交換器8とブライン供給ラインF6との間に設けられ、且つ、後述の冷凍機ユニット110から供給される冷媒GRが流通する冷凍機ラインFR1の経路に設けられている。これにより、冷凍機熱交換器9は、ブライン熱交換ラインF19を流通するブラインLBを急冷することが可能な構成とされている。ブライン熱交換ラインF19は、冷凍機熱交換器9及び冷凍機ユニット110を通過するループ状の冷凍回路として構成されている。 The refrigerator heat exchanger 9 is located between the hydrogen heat exchanger 8 and the brine supply line F6 in the path of the brine heat exchange line F19 described above, and is also located in the path of the refrigerator line FR1 through which the refrigerant GR supplied from the refrigerator unit 110 described below flows. This allows the refrigerator heat exchanger 9 to rapidly cool the brine LB flowing through the brine heat exchange line F19. The brine heat exchange line F19 is configured as a loop-shaped refrigeration circuit that passes through the refrigerator heat exchanger 9 and the refrigerator unit 110.
上記構成により、二酸化炭素回収設備30において、詳細を後述するバックアップ用液化水素貯槽37が設置されていない設備であっても、ブラインLBを急冷することが可能となる。 With the above configuration, the brine LB can be rapidly cooled even in carbon dioxide capture equipment 30 that does not have a backup liquefied hydrogen storage tank 37, details of which will be described later.
冷凍機熱交換器9としても、特に限定されず、この分野において一般的に用いられる熱交換器を何ら制限無く採用することができる。 The refrigerator heat exchanger 9 is not particularly limited, and any heat exchanger commonly used in this field can be used without any restrictions.
冷凍機ユニット110は、詳細な図示を省略するが、例えば、従来公知の圧縮機や凝縮器等から構成され、上記のように、冷凍機ラインFR1を介して冷凍機熱交換器9に冷媒GRを供給する。 The refrigerator unit 110, although not shown in detail, is composed of, for example, a conventionally known compressor and condenser, and supplies refrigerant GR to the refrigerator heat exchanger 9 via the refrigerator line FR1, as described above.
上述したような、水素熱交換器8、冷凍機熱交換器9及び冷凍機ユニット110から構成されるオプション設備は、移動式冷熱回収装置10において、必要に応じて設けてもよいし、あるいは設けなくても構わない。 The optional equipment consisting of the hydrogen heat exchanger 8, refrigerator heat exchanger 9, and refrigerator unit 110 described above may or may not be installed in the mobile cold energy recovery system 10 as needed.
上記構成を有する移動式冷熱回収装置10は、図4及び図5に示す例のように、トラック40に搭載されて移動可能に構成されることにより、液化炭酸貯蔵施設20、又は、二酸化炭素回収施設30の近傍に適宜移動し、これらに接続して運転することができる。 The mobile cold energy recovery device 10 having the above configuration can be mounted on a truck 40 and configured for transport, as shown in the example in Figures 4 and 5, and can be moved to the vicinity of a liquefied carbon dioxide storage facility 20 or a carbon dioxide recovery facility 30 as needed, connected to them, and operated.
なお、移動式冷熱回収装置10に備えられる各出入口と、液化炭酸貯蔵施設20及び二酸化炭素回収施設30に備えられる各出入口との接続構造は、特に限定されず、詳細な図示は省略するが、例えば、フレキシブルホースを用いてカプラ接続する構成を採用できる。 The connection structure between the inlets and outlets of the mobile cold energy recovery device 10 and the inlets and outlets of the liquefied carbon dioxide storage facility 20 and carbon dioxide recovery facility 30 is not particularly limited, and although detailed illustrations are omitted, a configuration using couplers to connect the inlets and outlets using flexible hoses can be used, for example.
本実施形態では、上記構成の移動式冷熱回収装置10を備えることで、メタネーションプラント等のカーボンリサイクルを行う液化炭酸貯蔵施設20に貯蔵された液化炭酸LCO2から、液化炭酸LCO2のリサイクル使用前の段階で冷熱エネルギーを回収して移動式冷熱回収装置10に保存し、水素製造装置が設置されたオンサイトの二酸化炭素回収施設30まで輸送することで、冷熱エネルギーの循環による活用が可能となる。さらに、水蒸気改質型等の構成とされた水素製造装置から排出される炭酸ガスGCO2を、移動式冷熱回収装置10に保存された冷熱エネルギーによってオンサイトで液化して液化炭酸LCO2とし、液化炭酸貯蔵施設20まで輸送することで、冷熱エネルギーを有効に活用しながら、液化炭酸LCO2のリサイクルが可能となる。 In this embodiment, by providing the mobile cold energy recovery device 10 configured as described above, cold energy is recovered from liquefied carbon dioxide (LCO2 ) stored in a liquefied carbon dioxide storage facility 20 that performs carbon recycling in a methanation plant or the like before the liquefied carbon dioxide (LCO2 ) is used for recycling, stored in the mobile cold energy recovery device 10, and transported to an on-site carbon dioxide capture facility 30 where a hydrogen production device is installed, thereby enabling utilization through circulation of cold energy. Furthermore, carbon dioxide gas ( GCO2 ) discharged from a hydrogen production device configured as a steam reforming type or the like is liquefied on-site using the cold energy stored in the mobile cold energy recovery device 10 to form liquefied carbon dioxide (LCO2 ) , and transported to the liquefied carbon dioxide storage facility 20, making it possible to recycle the liquefied carbon dioxide (LCO2 ) while effectively utilizing cold energy.
[液化炭酸貯蔵施設]
液化炭酸貯蔵施設20は、上述したように、本実施形態の循環システムにおいて、その近傍に移動・配置される移動式冷熱回収装置10によって液化された液化炭酸LCO2を収容し、貯蔵する施設である。液化炭酸貯蔵施設20は、例えば、各種工場等で必要とされるメタン(CH4)を供給するためのメタネーション設備を含む施設である。
また、液化炭酸貯蔵施設20は、上記の液化炭酸LCO2の収容とともに、貯蔵された液化炭酸LCO2が有する冷熱エネルギーが、移動式冷熱回収装置10によって回収される施設である。
[Liquefied carbon dioxide storage facility]
As described above, the liquefied carbon dioxide storage facility 20 is a facility that accommodates and stores liquefied carbon dioxide (LCO2 ) liquefied by the mobile cold energy recovery device 10 that is moved and placed nearby in the circulation system of this embodiment. The liquefied carbon dioxide storage facility 20 is a facility that includes methanation equipment for supplying methane ( CH4 ) required in various factories, etc.
The liquefied carbon dioxide storage facility 20 is a facility that not only stores the liquefied carbon dioxide LCO 2 but also recovers the cold energy contained in the stored liquefied carbon dioxide LCO 2 by the mobile cold energy recovery device 10 .
具体的には、液化炭酸貯蔵施設20は、図4中に示すように、液化炭酸貯槽21と、液炭蒸発器22と、メタネーション設備23とを備える。 Specifically, as shown in Figure 4, the liquefied carbon dioxide storage facility 20 comprises a liquefied carbon dioxide storage tank 21, a liquefied carbon dioxide evaporator 22, and methanation equipment 23.
また、図4中に示す例の液化炭酸貯蔵施設20においては、さらに、液水蒸発器24と、液化水素貯槽25とからなるオプション設備を備える。 The liquefied carbon dioxide storage facility 20 shown in Figure 4 is further equipped with optional equipment consisting of a liquid water evaporator 24 and a liquefied hydrogen storage tank 25.
また、液化炭酸貯蔵施設20は、移動式冷熱回収装置10における各出入口と接続するための接続口を備える。具体的には、液化炭酸貯蔵施設20は、移動式冷熱回収装置10の液炭蒸発器入口接続口11が接続される液炭蒸発器入口26、液化炭酸貯槽接続口12が接続される液化炭酸貯槽入口27、及び、液炭蒸発器出口接続口13が接続される液炭蒸発器出口28を備える。さらに、液化炭酸貯蔵施設20は、移動式冷熱回収装置10の水素接続口15,16が接続される水素接続口29a,29bを備える(図1及び図2中に示す移動式冷熱回収装置10も参照)。 The liquefied carbon dioxide storage facility 20 also has connection ports for connecting to the various inlets and outlets of the mobile cold energy recovery device 10. Specifically, the liquefied carbon dioxide storage facility 20 has a liquefied carbon dioxide evaporator inlet 26 to which the liquefied carbon dioxide evaporator inlet connection port 11 of the mobile cold energy recovery device 10 is connected, a liquefied carbon dioxide storage tank inlet 27 to which the liquefied carbon dioxide storage tank connection port 12 is connected, and a liquefied carbon dioxide evaporator outlet 28 to which the liquefied carbon dioxide evaporator outlet connection port 13 is connected. The liquefied carbon dioxide storage facility 20 also has hydrogen connection ports 29a and 29b to which the hydrogen connection ports 15 and 16 of the mobile cold energy recovery device 10 are connected (see also the mobile cold energy recovery device 10 shown in Figures 1 and 2).
液化炭酸貯槽21は、移動式冷熱回収装置10において炭酸ガスGC02が液化された液化炭酸LCO2を収容して貯留するものである。
液化炭酸貯槽21は、液化炭酸貯槽入口27と液化炭酸貯槽ラインF22を介して接続されており、図4中に示すように、液化炭酸貯蔵施設20の近傍に移動式冷熱回収装置10を配置した際に、移動式冷熱回収装置10の液化炭酸貯槽接続口12から液化炭酸LCO2が供給される。
また、上記の液化炭酸貯槽ラインF222の経路には、液化炭酸LCO2の流量を制御するコントロールバルブCV22が設けられている。
The liquefied carbon dioxide storage tank 21 accommodates and stores liquefied carbon dioxide LCO 2 that is obtained by liquefying carbon dioxide gas GC0 2 in the mobile cold energy recovery device 10 .
The liquefied carbon dioxide storage tank 21 is connected to the liquefied carbon dioxide storage tank inlet 27 via a liquefied carbon dioxide storage tank line F22, and as shown in Figure 4, when the mobile cold energy recovery device 10 is placed near the liquefied carbon dioxide storage facility 20, liquefied carbon dioxide LCO2 is supplied from the liquefied carbon dioxide storage tank connection port 12 of the mobile cold energy recovery device 10.
In addition, a control valve CV22 for controlling the flow rate of the liquefied carbon dioxide LCO2 is provided in the path of the liquefied carbon dioxide storage tank line F222.
また、液化炭酸貯槽21には、液炭蒸発器22の入口側が接続されており、さらに、この液炭蒸発器22の入口側には、液炭蒸発器入口ラインF26を介して液炭蒸発器入口26が接続されている。また、液炭蒸発器入口ラインF26の経路には、液化炭酸LCO2の流量を制御するバルブV26が設けられている。 The inlet side of a liquefied carbon dioxide storage tank 21 is connected to a liquefied carbon dioxide evaporator 22, and a liquefied carbon dioxide evaporator inlet 26 is connected to the inlet side of the liquefied carbon dioxide evaporator 22 via a liquefied carbon dioxide evaporator inlet line F26. A valve V26 for controlling the flow rate of the liquefied carbon dioxide LCO2 is provided on the path of the liquefied carbon dioxide evaporator inlet line F26.
液化炭酸貯槽21の材質等としても、特に限定されず、上記同様、例えば、ステンレス材料等からなる真空二重構造の断熱貯槽等を適宜採用することができる。また、液化炭酸貯槽21のサイズとしても、液化炭酸LCO2の収容量を勘案しながら適宜設定することができる。 The material of the liquefied carbon dioxide storage tank 21 is not particularly limited, and similarly to the above, for example, a vacuum double-structured heat-insulating tank made of stainless steel or the like can be appropriately adopted. The size of the liquefied carbon dioxide storage tank 21 can also be appropriately set taking into consideration the amount of liquefied carbon dioxide (LCO2 ) that can be stored.
液炭蒸発器22は、液化炭酸貯槽21に貯留された液化炭酸LCO2を気化させ、液炭蒸発器入口ラインF26を介して出口側に接続されるメタネーション設備23に対し、気化させた炭酸ガスGCO2を導入するものである。
また、液炭蒸発器入口ラインF26における液炭蒸発器22の出口側には、液炭蒸発器出口ラインF23を介して、移動式冷熱回収装置10の液炭蒸発器出口接続口13から炭酸ガスGCO2が供給される液炭蒸発器出口28が接続されている。また、液炭蒸発器入口ラインF26の経路には、炭酸ガスGCO2の流量を制御するコントロールバルブV23が設けられている。
The liquefied carbon dioxide evaporator 22 vaporizes the liquefied carbon dioxide LCO2 stored in the liquefied carbon dioxide storage tank 21, and introduces the vaporized carbon dioxide GCO2 into the methanation equipment 23 connected to the outlet side via the liquefied carbon dioxide evaporator inlet line F26.
Furthermore, a liquefied coal evaporator outlet 28 to which carbon dioxide GCO2 is supplied from the liquefied coal evaporator outlet connection port 13 of the mobile cold recovery device 10 is connected via a liquefied coal evaporator outlet line F23 to the outlet side of the liquefied coal evaporator 22 in the liquefied coal evaporator inlet line F26. Furthermore, a control valve V23 for controlling the flow rate of carbon dioxide GCO2 is provided on the path of the liquefied coal evaporator inlet line F26.
メタネーション設備23は、上述したように、例えば、各種工場等で必要とされるメタンを供給するための設備であり、上記の液炭蒸発器22から、メタンを製造するための炭酸ガスGCO2が供給される。
また、メタネーション設備23には、後述のオプション設備を構成する液水蒸発器24の出口側が接続され、この液水蒸発器24から、メタンを製造するための水素ガスGH2が供給される。
As described above, the methanation facility 23 is a facility for supplying methane required in, for example, various factories, and carbon dioxide gas GCO2 for producing methane is supplied from the liquid coal evaporator 22.
The methanation facility 23 is also connected to the outlet side of a liquid water evaporator 24, which constitutes optional equipment described below, and hydrogen gas GH2 for producing methane is supplied from the liquid water evaporator 24.
メタネーション設備23は、上記のように、炭酸ガスGCO2及び水素ガスGH2の供給を受け、これらを反応させることでメタン(CH4)を合成する。
また、メタネーション設備23には、各種工場等におけるメタンの使用場所に向けて、合成したメタンを供給するためのメタン供給ラインFM1が接続されている。
As described above, the methanation facility 23 receives the supply of carbon dioxide gas GCO 2 and hydrogen gas GH 2 and reacts them to synthesize methane (CH 4 ).
In addition, the methanation facility 23 is connected to a methane supply line FM1 for supplying synthesized methane to locations where methane is used, such as various factories.
液水蒸発器24は、上述したように、液化水素貯槽25とで、液化炭酸貯蔵施設20におけるオプション設備を構成するものである。
液水蒸発器24は、詳細を後述する液化水素貯槽25から入口側に供給される液化水素LH2を気化させ、上述したように、メタネーション設備23に向けて、メタンの原料となる水素ガスGH2を供給する。
また、液水蒸発器24の出口側には、水素受取ラインF24を介して水素接続口29bが接続されており、この水素接続口29bには、移動式冷熱回収装置10におけるオプション設備である水素接続口16が接続される。また、水素受取ラインF24の経路には、内部を流通する水素ガスGH2の流量を制御するためのコントロールバルブCV24が設けられている。
As described above, the liquid water evaporator 24 and the liquefied hydrogen storage tank 25 constitute optional equipment in the liquefied carbon dioxide storage facility 20.
The liquid water evaporator 24 vaporizes liquefied hydrogen LH2 supplied to the inlet side from a liquefied hydrogen storage tank 25, the details of which will be described later, and supplies hydrogen gas GH2 , which is the raw material for methane, to the methanation facility 23, as described above.
A hydrogen connection port 29b is connected to the outlet side of the liquid water evaporator 24 via a hydrogen receiving line F24, and this hydrogen connection port 29b is connected to the hydrogen connection port 16, which is an optional facility in the mobile cold recovery device 10. A control valve CV24 is provided in the hydrogen receiving line F24 to control the flow rate of hydrogen gas GH2 flowing therethrough.
さらに、液水蒸発器24の入口側には、水素送出ラインF25を介して水素接続口29aが接続されており、この水素接続口29aには、移動式冷熱回収装置10におけるオプション設備である水素接続口15が接続される。また、水素送出ラインF25の経路には、内部を流通する液化水素LH2の流量を制御するためのバルブV25が設けられている。 Furthermore, a hydrogen connection port 29a is connected to the inlet side of the liquid water evaporator 24 via a hydrogen delivery line F25, and this hydrogen connection port 29a is connected to the hydrogen connection port 15, which is an optional facility in the mobile cold recovery device 10. In addition, a valve V25 is provided on the route of the hydrogen delivery line F25 to control the flow rate of the liquefied hydrogen LH2 flowing inside.
液化水素貯槽25は、上述したように、メタネーション設備23において合成されるメタンの原料となる液化水素LH2を貯留するものであり、液水蒸発器24の入口側に接続されている。 As described above, the liquefied hydrogen storage tank 25 stores liquefied hydrogen LH2 , which is the raw material for methane synthesized in the methanation facility 23, and is connected to the inlet side of the liquid water evaporator 24.
液化水素貯槽25の材質等としても、特に限定されず、上記同様、例えば、ステンレス材料等からなる真空二重構造の断熱貯槽等を適宜採用することができる。また、液化水素貯槽25のサイズとしても、液化水素LH2の収容量を勘案しながら適宜設定することができる。 The material of the liquefied hydrogen storage tank 25 is not particularly limited, and similarly to the above, for example, a vacuum double-structured heat-insulated storage tank made of stainless steel or the like can be appropriately adopted. The size of the liquefied hydrogen storage tank 25 can also be appropriately set taking into consideration the amount of liquefied hydrogen LH2 that can be stored.
[二酸化炭素回収施設]
二酸化炭素回収施設30は、上述したように、本実施形態の循環システムにおいて、移動式冷熱回収装置10によって炭酸ガスGCO2が回収される施設である。二酸化炭素回収施設30は、例えば、複生成物として炭酸ガスGCO2を排出する水素製造装置を含む施設である。本実施形態では、二酸化炭素回収施設30として、水素製造装置31を含む施設を例に挙げて説明する。
[Carbon dioxide capture facility]
As described above, the carbon dioxide capture facility 30 is a facility in which carbon dioxide GCO2 is captured by the mobile cold energy recovery device 10 in the circulation system of this embodiment. The carbon dioxide capture facility 30 is, for example, a facility including a hydrogen production device that emits carbon dioxide GCO2 as a by-product. In this embodiment, the carbon dioxide capture facility 30 will be described using a facility including a hydrogen production device 31 as an example.
二酸化炭素回収施設30は、水素製造装置31と、精製器32と、圧縮機33と、回収CO2ホルダー34と、水素ガスホルダー35とを備える。 The carbon dioxide capture facility 30 includes a hydrogen production device 31 , a purifier 32 , a compressor 33 , a captured CO 2 holder 34 , and a hydrogen gas holder 35 .
また、図5中に示す例の二酸化炭素回収施設30においては、さらに、液水蒸発器36と、バックアップ用液化水素貯槽37とからなるオプション設備を備える。 The carbon dioxide capture facility 30 shown in Figure 5 is further equipped with optional equipment consisting of a liquid water evaporator 36 and a backup liquefied hydrogen storage tank 37.
また、二酸化炭素回収施設30は、移動式冷熱回収装置10における各出入口と接続するための接続口を備える。具体的には、二酸化炭素回収施設30は、移動式冷熱回収装置10の回収CO2接続口14が接続される回収CO2出口38、及び、水素接続口15,16が接続される水素接続口39a,39bを備える(図1及び図3中に示す移動式冷熱回収装置10も参照)。 The carbon dioxide recovery facility 30 also has connection ports for connecting to the respective entrances and exits of the mobile cold energy recovery device 10. Specifically, the carbon dioxide recovery facility 30 has a recovered CO2 outlet 38 to which the recovered CO2 connection port 14 of the mobile cold energy recovery device 10 is connected, and hydrogen connection ports 39a, 39b to which the hydrogen connection ports 15, 16 are connected (see also the mobile cold energy recovery device 10 shown in Figures 1 and 3).
水素製造装置31は、上述したように、各種工場等で使用される水素ガスGH2を製造するための設備であり、図5中に示すように、水素ガスGH2の原料として、外部からメタン(CH4)及び純水(H2O)が供給される。
水素製造装置31で製造された水素ガスGH2は、水素供給ラインF27を介して、詳細を後述する水素ガスホルダー35に導入される。また、水素供給ラインF27の経路には、水素ガスGH2の流量を制御するためのコントロールバルブCV27が設けられている。
As described above, the hydrogen production device 31 is a facility for producing hydrogen gas GH2 used in various factories, etc., and as shown in FIG. 5, methane ( CH4 ) and pure water ( H2O ) are supplied from the outside as raw materials for hydrogen gas GH2 .
The hydrogen gas GH2 produced by the hydrogen production device 31 is introduced into a hydrogen gas holder 35, the details of which will be described later, via a hydrogen supply line F27. A control valve CV27 for controlling the flow rate of the hydrogen gas GH2 is provided in the hydrogen supply line F27 .
また、水素製造装置31には、水素ガスGH2の製造時に排ガスとして発生する炭酸ガスGCO2を、後述の精製器32に向けて排出するためのCO2回収ラインF29が接続されている。 In addition, the hydrogen production device 31 is connected to a CO2 recovery line F29 for discharging carbon dioxide gas GCO2 , which is generated as an exhaust gas during the production of hydrogen gas GH2 , toward a purifier 32, which will be described later.
本実施形態の二酸化炭素回収施設30に備えられる水素製造装置31は、例えば、各種工場等において、オンサイト型の水素製造装置として用いられる水蒸気改質型の設備である。 The hydrogen production device 31 provided in the carbon dioxide capture facility 30 of this embodiment is a steam reforming facility used as an on-site hydrogen production device, for example, in various factories, etc.
精製器32は、水素製造装置31において水素ガスGH2を製造する際に、排ガスとして発生する炭酸ガスGCO2を、所定の処理で精製するものである。
精製器32で精製処理された炭酸ガスHCO2は、CO2回収ラインF29により、後述の圧縮機33に導入される。
The purifier 32 purifies, through a predetermined process, carbon dioxide gas GCO 2 that is generated as an exhaust gas when hydrogen gas GH 2 is produced in the hydrogen production device 31 .
The carbon dioxide gas HCO2 purified by the purifier 32 is introduced into a compressor 33 (described later) through a CO2 recovery line F29.
精製器32としては、特に限定されないが、例えば、吸着や膜分離等の方法で炭酸ガスGCO2を精製できるものを採用することができる。
なお、上記の精製器32は、必要に応じて設置すればよく、設置しなくともよい。
The purifier 32 is not particularly limited, but may be one that can purify carbon dioxide gas GCO2 by a method such as adsorption or membrane separation.
The refiner 32 may be installed as needed, or may not be installed.
圧縮機33は、CO2回収ラインF29によって導入された精製後の炭酸ガスGCO2を圧縮ガスとするものであり、例えば、一般的なコンプレッサが用いられる。
圧縮機33で圧縮ガスとされた炭酸ガスGCO2は、CO2回収ラインF29により、後述の回収CO2ホルダー34に導入される。
The compressor 33 converts the purified carbon dioxide gas GCO2 introduced through the CO2 recovery line F29 into a compressed gas, and for example, a general compressor is used.
The carbon dioxide gas GCO2 compressed by the compressor 33 is introduced into a CO2 recovery holder 34 (described later) via a CO2 recovery line F29.
回収CO2ホルダー34は、圧縮機33で圧縮ガスとされた炭酸ガスGCO2を一時収容する容器であり、上述した回収CO2出口38から移動式冷熱回収装置10に供給する前のバッファとしても機能するものである。
また、CO2回収ラインF29の経路における、回収CO2ホルダー34と回収CO2出口38の間には、炭酸ガスGCO2の流量を制御するバルブV29が設けられている。
The recovered CO2 holder 34 is a container that temporarily stores the carbon dioxide gas GCO2 compressed by the compressor 33, and also functions as a buffer before it is supplied to the mobile cold energy recovery device 10 from the recovered CO2 outlet 38 mentioned above.
In addition, a valve V29 for controlling the flow rate of carbon dioxide gas GCO2 is provided between the recovered CO2 holder 34 and the recovered CO2 outlet 38 in the path of the CO2 recovery line F29.
回収CO2ホルダー34としては、この分野においてガスの収容に用いられる従来公知のものを何ら制限無く採用することができる。 As the recovered CO 2 holder 34, any conventionally known holder used for storing gas in this field can be used without any restrictions.
水素ガスホルダー35は、水素製造装置31で製造された水素ガスGH2を一時収容する容器であり、水素ガスGH2を、その使用場所に向けて供給する前のバッファとしても機能するものである。
水素ガスホルダー35には、水素ガスGH2を使用場所に向けて供給するための水素使用ラインF28が接続されている。また、水素使用ラインF28には、水素ガスGH2の流量を制御するバルブV28が設けられている。
The hydrogen gas holder 35 is a container that temporarily stores the hydrogen gas GH2 produced by the hydrogen production device 31, and also functions as a buffer before the hydrogen gas GH2 is supplied to the place where it is used.
A hydrogen use line F28 for supplying hydrogen gas GH2 to the place of use is connected to the hydrogen gas holder 35. In addition, a valve V28 for controlling the flow rate of the hydrogen gas GH2 is provided on the hydrogen use line F28.
液水蒸発器36は、上述したように、バックアップ用液化水素貯槽37とで、二酸化炭素回収施設30におけるオプション設備を構成するものである。
液水蒸発器36は、詳細を後述するバックアップ用液化水素貯槽37から液化水素蒸発ラインF32を介して入口側に供給される、バックアップ用の液化水素LH2を気化させて水素ガスGH2とし、出口側から水素追加ラインF30を介して上述した水素供給ラインF27に導入する。
As described above, the liquid water evaporator 36 and the backup liquefied hydrogen storage tank 37 constitute optional equipment in the carbon dioxide capture facility 30.
The liquid water evaporator 36 vaporizes backup liquefied hydrogen LH2, which is supplied to the inlet side from a backup liquefied hydrogen storage tank 37 (details of which will be described later) via a liquefied hydrogen evaporation line F32 , to produce hydrogen gas GH2 , which is introduced from the outlet side into the above-mentioned hydrogen supply line F27 via a hydrogen addition line F30.
また、液化水素蒸発ラインF32の経路には、バックアップ用の液化水素LH2の流量を制御するバルブV32が設けられている。また、液化水素蒸発ラインF32の経路におけるバルブV32と液水蒸発器36との間には、水素送出ラインF34の一端側が接続されており、この水素送出ラインF34の他端側が水素接続口39bに接続されている。また、水素送出ラインF34の経路には、水素ガスGH2の流量を制御するバルブV34が設けられている。 The liquefied hydrogen evaporation line F32 is provided with a valve V32 for controlling the flow rate of backup liquefied hydrogen LH2 . One end of a hydrogen delivery line F34 is connected to the liquefied hydrogen evaporation line F32 between the valve V32 and the liquid water evaporator 36, and the other end of the hydrogen delivery line F34 is connected to the hydrogen connection port 39b. The hydrogen delivery line F34 is also provided with a valve V34 for controlling the flow rate of hydrogen gas GH2 .
また、水素追加ラインF30の経路には、液水蒸発器36で気化された水素ガスGH2の流量を制御するバルブV30が設けられている。また、水素追加ラインF30の経路における、液水蒸発器36とバルブV30との間には、水素受取ラインF31の一端側が接続されており、その他端側が水素接続口39aに接続されている。また、水素受取ラインF31の経路には、水素ガスGH2の流量を制御するコントロールバルブCV31が設けられている。 The hydrogen addition line F30 is provided with a valve V30 that controls the flow rate of hydrogen gas GH2 vaporized in the liquid-water evaporator 36. One end of a hydrogen receiving line F31 is connected to the hydrogen addition line F30 between the liquid-water evaporator 36 and the valve V30, and the other end is connected to a hydrogen connection port 39a. The hydrogen receiving line F31 is provided with a control valve CV31 that controls the flow rate of hydrogen gas GH2 .
バックアップ用液化水素貯槽37は、水素ガスGH2の使用場所に供給する水素ガスGH2を製造するためのバックアップ用の液化水素LH2を貯留するものであり、液化水素蒸発ラインF32を介して液水蒸発器36の入口側に接続されている。 The backup liquefied hydrogen storage tank 37 stores backup liquefied hydrogen LH2 for producing hydrogen gas GH2 to be supplied to the place where hydrogen gas GH2 is used, and is connected to the inlet side of the liquid water evaporator 36 via a liquefied hydrogen evaporation line F32.
バックアップ用液化水素貯槽37の材質等としても、特に限定されず、上記同様、例えば、ステンレス材料等からなる真空二重構造の断熱貯槽等を適宜採用することができる。また、バックアップ用液化水素貯槽37のサイズとしても、液化水素LH2の収容量を勘案しながら適宜設定することができる。 The material of the backup liquefied hydrogen storage tank 37 is not particularly limited, and similarly to the above, for example, a vacuum double-walled heat-insulating storage tank made of stainless steel or the like can be appropriately adopted. The size of the backup liquefied hydrogen storage tank 37 can also be appropriately set taking into consideration the capacity of liquefied hydrogen LH2 to be stored.
<冷熱エネルギー循環方法>
次に、上述した冷熱エネルギー循環システムを用いた、本実施形態の冷熱エネルギー循環方法について説明する。
本実施形態の冷熱エネルギー循環方法(以下、単に循環方法と略称する場合がある。)は、図1~図5に示したような本実施形態の循環システムを用いて、液化炭酸貯蔵施設20に貯蔵された液化炭酸LCO2から、移動式冷熱回収装置10によって冷熱エネルギーを回収し、さらに、移動式冷熱回収装置10により、液化炭酸貯蔵施設20から回収した冷熱エネルギーを用いて、二酸化炭素回収施設30から排出される炭酸ガスGCO2を液化して液化炭酸LCO2とするとともに、該液化炭酸LCO2を液化炭酸貯蔵施設20に供給する方法である。
<Cold energy circulation method>
Next, a cold energy circulation method of this embodiment using the above-described cold energy circulation system will be described.
The cold energy circulation method of this embodiment (hereinafter sometimes simply referred to as the circulation method) is a method in which, using the circulation system of this embodiment as shown in FIGS. 1 to 5 , cold energy is recovered from liquefied carbon dioxide (LCO2 ) stored in a liquefied carbon dioxide storage facility 20 by a mobile cold energy recovery device 10, and further, the cold energy recovered from the liquefied carbon dioxide storage facility 20 by the mobile cold energy recovery device 10 is used to liquefy carbon dioxide gas (GCO2 ) emitted from a carbon dioxide recovery facility 30 to form liquefied carbon dioxide (LCO2 ) , and the liquefied carbon dioxide (LCO2 ) is supplied to the liquefied carbon dioxide storage facility 20.
以下に、本実施形態の循環方法について、特定の運転条件とした場合の一例を挙げて説明する。
本実施形態の循環方法は、以下のような各手順及び各条件で循環システムを運転して実施することができる。
The circulation method of this embodiment will be described below by taking an example in which specific operating conditions are set.
The circulation method of this embodiment can be carried out by operating the circulation system in the following procedures and under the following conditions.
[二酸化炭素回収施設における運転]
まず、移動式冷熱回収装置10を、二酸化炭素回収施設30の近傍に移動させて配置し、図5中に示した接続形態で(図1及び図3も参照)、移動式冷熱回収装置10を二酸化炭素回収施設30に接続したうえで、下記(1)~(11)に示す手順及び条件で、二酸化炭素回収施設30から炭酸ガスGCO2を回収する。
[Operation at carbon dioxide capture facility]
First, the mobile cold energy recovery device 10 is moved and placed near the carbon dioxide recovery facility 30, and connected to the carbon dioxide recovery facility 30 in the connection configuration shown in Figure 5 (see also Figures 1 and 3), and then carbon dioxide gas GCO2 is recovered from the carbon dioxide recovery facility 30 in the procedures and conditions shown in (1) to (11) below.
(炭酸ガス回収準備動作)
(1)まず、予め、第1窒素ボンベ3の圧力を、減圧弁RV17の操作によって設定圧力(例えば、0.60MPa)に調整する。
(2)次いで、圧力センサPD1で検出されるCO2分離貯槽1の圧力P1が、所定の圧力(例えば、0.58MPa;CO2昇華圧力=0.52MPa以上)であることを確認する。この際、もし、圧力P1が設定圧力以下である場合は、バルブV3及びバルブV12を開にすることで、液化炭酸LCO2を液化熱交換器4に向けて逆流、蒸発させることで、圧力P1を設定圧力まで昇圧させることが可能である。一方、上記の圧力P1が設定圧力以上である場合には、バルブV10を開にして降圧させる。
(Carbon dioxide recovery preparation operation)
(1) First, the pressure in the first nitrogen cylinder 3 is adjusted in advance to a set pressure (for example, 0.60 MPa) by operating the pressure reducing valve RV17.
(2) Next, it is confirmed that the pressure P1 in the CO2 separation storage tank 1 detected by the pressure sensor PD1 is a predetermined pressure (for example, 0.58 MPa; CO2 sublimation pressure = 0.52 MPa or more). At this time, if the pressure P1 is below the set pressure, the valves V3 and V12 are opened to allow the liquefied carbon dioxide LCO2 to flow back toward the liquefaction heat exchanger 4 and evaporate, thereby increasing the pressure P1 to the set pressure. On the other hand, if the pressure P1 is above the set pressure, the valve V10 is opened to decrease the pressure.
(ブラインタンク準備動作)
(3)次いで、第2窒素ボンベ6の圧力を、減圧弁RV18の操作によって設定圧力(例えば、0.3MPa)に調整する。
(4)次いで、窒素ガス導入ラインF15に設けられたバルブV15を開とする。その後、圧力センサPD3で検出される低温ブラインタンク7の圧力P3が設定圧力(例えば、0.28MPa)になるように、バルブV15を開閉制御する。
(5)次いで、バルブV14を開とし、5秒後に閉とする。その後、圧力センサPD2で検出される常温ブラインタンク5の圧力P2が設定圧力(例えば、0.05MPa)になるように、バルブV13を開閉制御する。
(Brine tank preparation operation)
(3) Next, the pressure in the second nitrogen cylinder 6 is adjusted to a set pressure (for example, 0.3 MPa) by operating the pressure reducing valve RV18.
(4) Next, the valve V15 provided on the nitrogen gas introduction line F15 is opened. Thereafter, the valve V15 is controlled to open and close so that the pressure P3 of the low-temperature brine tank 7 detected by the pressure sensor PD3 becomes a set pressure (e.g., 0.28 MPa).
(5) Next, the valve V14 is opened and closed after 5 seconds. After that, the valve V13 is controlled to open and close so that the pressure P2 of the room-temperature brine tank 5 detected by the pressure sensor PD2 becomes the set pressure (for example, 0.05 MPa).
(炭酸ガス(CO2)の液化・貯蔵動作)
(6)次いで、ブライン供給ラインF7に設けられたバルブV7を開にする。
(7)次いで、CO2ラインF3に設けられたバルブV3を開にする。
(8)次いで、CO2回収ラインF5に設けられたコントロールバルブCV5を、設定開度(例えば、40%)まで、設定速度(例えば、0.5%/秒)で徐々に開き、設定開度で固定する。これと同時に、ブライン供給ラインF6に設けられたコントロールバルブCV6を、設定開度(例えば、30%)まで、設定速度(例えば、3%/秒)で開き、その後、液炭蒸発器ラインF1に設けられた温度センサTD1によって検出される温度T1が設定温度(例えば、-40℃)になるように流量制御する。
(9)炭酸ガスの液化・貯蔵動作中は、常に、CO2分離貯槽1の圧力P1が設定圧力(例えば、0.58MPa;CO2昇華圧力=0.52MPa以上)になるように、バルブV10で開閉制御する。
(10)次いで、CO2分離貯槽1に設けられた液面センサLD1で検出される液面高さL1が設定値Hで、バルブV3が閉となり、炭酸ガスの液化が正常終了する。但し、液炭蒸発器ラインF4に設けられた圧力センサPD4で検出される圧力P4が設定圧力(例えば、0.65MPa)以下、又は、低温ブラインタンク7に設けられた液面センサLD3で検出される液面高さL3が設定値Lの場合には、バルブV3が閉となり、炭酸ガスの液化が途中終了する。
(Liquefaction and storage of carbon dioxide (CO 2 ))
(6) Next, the valve V7 provided on the brine supply line F7 is opened.
(7) Next, the valve V3 provided on the CO2 line F3 is opened.
(8) Next, the control valve CV5 provided on the CO2 recovery line F5 is gradually opened at a set speed (e.g., 0.5%/sec) to a set opening (e.g., 40%) and fixed at the set opening. At the same time, the control valve CV6 provided on the brine supply line F6 is opened at a set speed (e.g., 3%/sec) to a set opening (e.g., 30%), and then the flow rate is controlled so that the temperature T1 detected by the temperature sensor TD1 provided on the liquid coal evaporator line F1 becomes the set temperature (e.g., -40°C).
(9) During the liquefaction and storage of carbon dioxide gas, the valve V10 is controlled to open and close so that the pressure P1 in the CO2 separation storage tank 1 is always at a set pressure (for example, 0.58 MPa; CO2 sublimation pressure = 0.52 MPa or higher).
(10) Next, when the liquid level L1 detected by the liquid level sensor LD1 provided in the CO2 separation storage tank 1 is at the set value H, the valve V3 is closed, and the liquefaction of carbon dioxide gas is terminated normally. However, if the pressure P4 detected by the pressure sensor PD4 provided in the liquefied carbon evaporator line F4 is equal to or lower than the set pressure (for example, 0.65 MPa), or if the liquid level L3 detected by the liquid level sensor LD3 provided in the low-temperature brine tank 7 is at the set value L, the valve V3 is closed, and the liquefaction of carbon dioxide gas is terminated prematurely.
(メンテナンス動作)
(11)上記の各手順において、熱回収用熱交換器2、又は、液化熱交換器4に水分が氷着した場合には、バルブV8及びバルブV11を開とすることで、氷着物を解凍し、窒素パージを実施する。
(Maintenance operation)
(11) In each of the above steps, if water freezes onto the heat recovery heat exchanger 2 or the liquefaction heat exchanger 4, the valves V8 and V11 are opened to thaw the frozen material and perform a nitrogen purge.
[液化炭酸貯蔵施設における運転]
まず、移動式冷熱回収装置10を、カーボンリサイクル場所である液化炭酸貯蔵施設20の近傍に移動させて配置し、図4中に示した接続形態で(図1及び図2も参照)、移動式冷熱回収装置10を液化炭酸貯蔵施設20に接続したうえで、下記(1)~(10)に示す手順及び条件で、液化炭酸貯蔵施設20に液化炭酸LCO2を貯蔵させるとともに、液化炭酸LCO2から冷熱エネルギーを回収する。
[Operation at a liquefied carbon dioxide storage facility]
First, the mobile cold energy recovery device 10 is moved and placed near the liquefied carbon dioxide storage facility 20, which is the carbon recycling location, and connected to the liquefied carbon dioxide storage facility 20 in the connection configuration shown in FIG. 4 (see also FIGS. 1 and 2). After that, liquefied carbon dioxide LCO2 is stored in the liquefied carbon dioxide storage facility 20 and cold energy is recovered from the liquefied carbon dioxide LCO2 according to the procedures and conditions shown in ( 1 ) to (10) below.
(炭酸ガス準備動作)
(1)まず、CO2分離貯槽1に設けられた圧力センサPD1で検出される圧力P1が、設定圧力(例えば、0.58MPa;CO2昇華圧力=0.52MPa以上)であることを確認する。この際、もし、圧力P1が設定圧力以下である場合は、バルブV3及びバルブV12を開にすることで、液化炭酸LCO2を液化熱交換器4に向けて逆流、蒸発させることで、圧力P1を設定圧力まで昇圧させることが可能である。一方、上記の圧力P1が設定圧力以上である場合には、バルブV10を開にして降圧させる。
(Carbon dioxide preparation operation)
(1) First, it is confirmed that the pressure P1 detected by the pressure sensor PD1 provided in the CO2 separation storage tank 1 is a set pressure (for example, 0.58 MPa; CO2 sublimation pressure = 0.52 MPa or more). At this time, if the pressure P1 is below the set pressure, the valves V3 and V12 are opened to allow the liquefied carbon dioxide LCO2 to flow back toward the liquefaction heat exchanger 4 and evaporate, thereby increasing the pressure P1 to the set pressure. On the other hand, if the pressure P1 is above the set pressure, the valve V10 is opened to decrease the pressure.
(ブラインタンク準備動作)
(2)バルブV14を開とする。その後、常温ブラインタンク5に設けられた圧力センサPD2で検出された圧力P2が設定圧力(例えば、0.28MPa)となるように、バルブV13を開閉制御する。
(3)次いで、窒素ガス導入ラインF15に設けられたバルブV15を開とし、5秒後に閉とする。その後、低温ブラインタンク7に設けられた圧力センサPD3で検出される圧力P3が設定圧力(例えば、0.05MPa)となるように、窒素ガス排出ラインF16に設けられたバルブV16を開閉制御する。
(Brine tank preparation operation)
(2) The valve V14 is opened. After that, the valve V13 is controlled to open and close so that the pressure P2 detected by the pressure sensor PD2 provided in the room-temperature brine tank 5 becomes a set pressure (for example, 0.28 MPa).
(3) Next, the valve V15 provided on the nitrogen gas inlet line F15 is opened and closed after 5 seconds. After that, the valve V16 provided on the nitrogen gas outlet line F16 is controlled to open and close so that the pressure P3 detected by the pressure sensor PD3 provided on the low-temperature brine tank 7 becomes the set pressure (e.g., 0.05 MPa).
(ブラインタンク冷却動作)
(4)ブライン供給ラインF7に設けられたバルブV7を開にする。
(5)次いで、液炭蒸発器ラインF1に設けられたバルブV1を開にする。
(6)次いで、液炭蒸発器ラインF4に設けられたコントロールバルブCV4を、設定開度(例えば、40%)まで、設定速度(例えば、0.5%/秒)で徐々に開き、設定開度で固定する。これと同時に、ブライン供給ラインF6に設けられたコントロールバルブCV6を、設定開度(例えば、30%)まで、設定速度(例えば、3%/秒)で開き、その後、液炭蒸発器ラインF1に設けられた温度センサTD2によって検出される温度T2が設定温度(例えば、10℃)になるように流量制御する。
(7)常温ブラインタンク5に設けられた液面センサLD2で検出される液面高さL2が設定値L、又は、低温ブラインタンク7に設けられた液面センサLD3で検出される液面高さL3が設定値Hで、バルブV1が閉となり、ブラインLBの冷却が終了する。
(Brine tank cooling operation)
(4) Open the valve V7 provided on the brine supply line F7.
(5) Next, the valve V1 provided on the liquid coal evaporator line F1 is opened.
(6) Next, the control valve CV4 provided in the liquefied coal evaporator line F4 is gradually opened at a set speed (e.g., 0.5%/second) to a set opening (e.g., 40%) and fixed at the set opening. At the same time, the control valve CV6 provided in the brine supply line F6 is opened at a set speed (e.g., 3%/second) to a set opening (e.g., 30%), and then the flow rate is controlled so that the temperature T2 detected by the temperature sensor TD2 provided in the liquefied coal evaporator line F1 becomes the set temperature (e.g., 10°C).
(7) When the liquid level L2 detected by the liquid level sensor LD2 provided in the room temperature brine tank 5 reaches the set value L, or when the liquid level L3 detected by the liquid level sensor LD3 provided in the low temperature brine tank 7 reaches the set value H, the valve V1 closes and the cooling of the brine LB ends.
(炭酸ガス回収動作)
(8)液化炭酸貯槽ラインF2に設けられたバルブV2を開とし、炭酸ガスGCO2の回収を開始する。
(9)炭酸ガスGCO2の回収動作中は、常時、CO2分離貯槽1に設けられた圧力センサPD1で検出される圧力P1が設定圧力(例えば、0.70MPa)以上になっていることを確認する。
(10)CO2分離貯槽1に設けられた液面センサLD1で検出される液面高さL1が設定値LでバルブV2が閉となり、炭酸ガスの回収が終了する。
(Carbon dioxide recovery operation)
(8) The valve V2 installed on the liquefied carbon dioxide storage tank line F2 is opened to start the recovery of carbon dioxide gas GCO2 .
(9) During the recovery operation of carbon dioxide gas GCO2 , it is always confirmed that the pressure P1 detected by the pressure sensor PD1 provided in the CO2 separation storage tank 1 is equal to or higher than the set pressure (for example, 0.70 MPa).
(10) When the liquid level L1 detected by the liquid level sensor LD1 provided in the CO2 separation storage tank 1 reaches the set value L, the valve V2 closes and the recovery of carbon dioxide gas is completed.
<作用効果>
本実施形態の冷熱エネルギー循環システムによれば、上記のような移動式冷熱回収装置10を備えた構成を採用することにより、水素製造装置31等を含む二酸化炭素回収施設30から回収した炭酸ガスGCO2を、液化炭酸貯蔵施設20で回収した冷熱エネルギーを用いてオンサイトで液化炭酸LCO2とすることができ、さらに、この液化炭酸LCO2を液化炭酸貯蔵施設20に輸送することができる。
これにより、炭酸ガスGCO2を大気中に放出することなく、且つ、循環させた冷熱エネルギーを用いて、省電力で効率よく炭酸ガスGCO2を液化し、液化炭酸LCO2を得ることが可能となる。
従って、付帯設備等の設置場所が制限されるオンサイト型の水素製造装置や水素ステーションの場合であっても、低コスト且つ簡便な構成で、環境に配慮した冷熱エネルギー循環システムを構築することが可能になる。
<Action and effect>
According to the cold energy circulation system of the present embodiment, by adopting a configuration including the mobile cold energy recovery device 10 as described above, carbon dioxide gas GCO2 recovered from a carbon dioxide recovery facility 30 including a hydrogen production device 31 and the like can be converted on-site into liquefied carbon dioxide LCO2 using cold energy recovered in a liquefied carbon dioxide storage facility 20, and further, this liquefied carbon dioxide LCO2 can be transported to the liquefied carbon dioxide storage facility 20.
This makes it possible to liquefy carbon dioxide GCO2 efficiently and with less power consumption by using circulated cold energy without releasing carbon dioxide GCO2 into the atmosphere, thereby obtaining liquefied carbon dioxide LCO2 .
Therefore, even in the case of on-site hydrogen production equipment or hydrogen stations where the installation location of ancillary equipment is limited, it is possible to build an environmentally friendly cold energy circulation system with a low-cost and simple configuration.
また、本実施形態の冷熱エネルギー循環方法によれば、上述した本実施形態の冷熱エネルギー循環システムを用いた方法なので、上記同様、設置場所に制限のあるオンサイト型の水素製造装置や水素ステーションの場合であっても、低コスト且つ簡便な構成で、環境に配慮した方法で運転することが可能となる。 Furthermore, the cold energy circulation method of this embodiment uses the cold energy circulation system of this embodiment described above, so even in the case of on-site hydrogen production equipment or hydrogen stations that, like the above, have installation location limitations, it can be operated in an environmentally friendly manner with a low-cost, simple configuration.
さらに、本実施形態によれば、移動式冷熱回収装置10が常温ブラインタンク5及び低温ブラインタンク7を備え、ブラインLBによって冷熱エネルギーを保存して輸送する構成を採用した場合には、カーボンリサイクル場所である二酸化炭素回収施設30の近傍において、冷熱エネルギーを熱効率よく保存できる。これにより、この冷熱エネルギーを利用して、より高い効率で炭酸ガスGCO2を液化し、液化炭酸LCO2を得ることが可能となる。 Furthermore, according to this embodiment, when the mobile cold energy recovery device 10 is provided with the room temperature brine tank 5 and the low temperature brine tank 7 and adopts a configuration in which cold energy is stored and transported using the brine LB, the cold energy can be stored with high thermal efficiency near the carbon dioxide recovery facility 30, which is the carbon recycling location. This makes it possible to use this cold energy to more efficiently liquefy carbon dioxide GCO2 and obtain liquefied carbon dioxide LCO2 .
また、本実施形態によれば、炭酸ガスGCO2を液化して液化炭酸LCO2として貯蔵・回収する構成を採用することで、炭酸ガスGCO2を気体の状態で貯蔵・回収する構成に比べ、貯蔵量を増量できるとともに、同じ量の炭酸ガスGCO2を輸送する場合に比べ、輸送コストを低減できる。 Furthermore, according to this embodiment, by adopting a configuration in which carbon dioxide GCO2 is liquefied and stored and recovered as liquefied carbon dioxide LCO2 , the storage amount can be increased compared to a configuration in which carbon dioxide GCO2 is stored and recovered in a gaseous state, and transportation costs can be reduced compared to transporting the same amount of carbon dioxide GCO2 .
一般に、炭酸ガスGCO2を気体の状態で貯蔵する場合には圧縮機が必要となり、設備が複雑で大型化し、メンテナンスにも手間がかかり、設置・運転コストが増大する。これに対し、本実施形態の循環システムによれば、シンプルな構成で摺動部等が少なく、小さなスペースであっても設置することができ、また、メンテナンスも容易なので、設置・運転コストを低減できる。また、上記のようなブラインLBを用いて冷熱エネルギーを保存・輸送する構成を採用した場合、ブラインLBとして-45℃~常温で使用可能な汎用品を用いることでメンテナンスフリーが実現できるので、運転コストをさらに低減できる。 Generally, storing carbon dioxide (GCO2 ) in a gaseous state requires a compressor, which makes the equipment complex and large, requires laborious maintenance, and increases installation and operating costs. In contrast, the circulation system of this embodiment has a simple configuration with few sliding parts, allowing it to be installed in a small space and is easy to maintain, thereby reducing installation and operating costs. Furthermore, when adopting a configuration in which cold energy is stored and transported using the above-described brine LB, a general-purpose brine LB that can be used at temperatures from -45°C to room temperature can be used, thereby achieving maintenance-free operation and further reducing operating costs.
また、炭酸ガスGCO2を液化して液化炭酸LCO2とすることで、炭酸ガスGCO2中に混入した軽微な不純物を除去できるので、設備の劣化が進行するのを抑制でき、運転コストをさらに低減することが可能となる。 Furthermore, by liquefying carbon dioxide (GCO2 ) to form liquefied carbon dioxide ( LCO2) , minor impurities mixed in the carbon dioxide (GCO2 ) can be removed, which can suppress the progression of equipment deterioration and further reduce operating costs.
また、上記のような冷熱エネルギーを回収する設備構成を採用することで、運転に要する電力は計装電力のみで十分であり、大きな電気設備は必要ないことから、省電力で効率よく炭酸ガスGCO2を液化して液化炭酸LCO2とすることが可能となる。 Furthermore, by adopting the above-described equipment configuration for recovering cold energy, the power required for operation is only the power for instrumentation, and no large electrical equipment is required, making it possible to liquefy carbon dioxide GCO2 to produce liquefied carbon dioxide LCO2 efficiently and with low power consumption.
また、炭酸ガスGCO2とブラインLBとを熱交換する液化熱交換器4を、二酸化炭素回収施設30に移動式冷熱回収装置10を接続したときと、液化炭酸貯蔵施設20に移動式冷熱回収装置10を接続したときとで、内部の流れ方向を変更可能な構成を採用することで、さらなる省スペース及びコスト低減が可能となる。 Furthermore, by adopting a configuration in which the internal flow direction of the liquefaction heat exchanger 4, which exchanges heat between carbon dioxide gas GCO2 and brine LB, can be changed when the mobile cold energy recovery device 10 is connected to the carbon dioxide recovery facility 30 and when the mobile cold energy recovery device 10 is connected to the liquefied carbon dioxide storage facility 20, further space saving and cost reduction are possible.
また、移動式冷熱回収装置10は、液化炭酸貯蔵施設20と二酸化炭素回収施設30との間で移動する設備なので、図4及び図5に示す例のような大型のトラック40に固定又は脱着可能に積載することで、移動が容易になるとともに、メンテナンス性も向上する。
また、大規模な冷熱エネルギー循環システムを構築する場合には、移動式冷熱回収装置10を図示略のトレーラに積載した輸送形態を採用することも可能である。
Furthermore, since the mobile cold energy recovery device 10 is a facility that moves between the liquefied carbon dioxide storage facility 20 and the carbon dioxide recovery facility 30, by loading it onto a large truck 40 such as the example shown in Figures 4 and 5 in a fixed or detachable manner, it becomes easier to move and maintenance is also improved.
Furthermore, when a large-scale cold energy circulation system is constructed, it is also possible to adopt a transportation method in which the mobile cold energy recovery device 10 is loaded onto a trailer (not shown).
また、本実施形態においては、移動式冷熱回収装置10がオプション設備として水素熱交換器8を備えることで、二酸化炭素回収施設30におけるオプション設備として水素製造装置31のバックアップ用液化水素貯槽37を設置する場合に、バックアップ用液化水素貯槽37の侵入熱による圧力上昇分の水素冷熱を効率的に回収できる。また、二酸化炭素回収施設30において、液化水素LH2の冷熱エネルギーの一部を回収することも可能となる。 Furthermore, in this embodiment, the mobile cold energy recovery device 10 is provided with the hydrogen heat exchanger 8 as optional equipment, so that when a backup liquefied hydrogen storage tank 37 for the hydrogen production device 31 is installed as optional equipment in the carbon dioxide capture facility 30, the hydrogen cold energy corresponding to the pressure increase caused by heat intrusion into the backup liquefied hydrogen storage tank 37 can be efficiently recovered. Furthermore, it becomes possible to recover part of the cold energy of the liquefied hydrogen LH2 in the carbon dioxide capture facility 30.
さらに、本実施形態においては、移動式冷熱回収装置10が、オプション設備として冷凍機ユニット110及び冷凍機熱交換器9を備えることで、液化炭酸貯蔵施設20以外の他の設備に接続して冷熱エネルギーを回収することも可能となる。但し、この場合には、別途、電力設備が必要となり、また、追加の電力消費も生じる。 Furthermore, in this embodiment, the mobile cold energy recovery device 10 is equipped with a refrigerator unit 110 and a refrigerator heat exchanger 9 as optional equipment, making it possible to connect it to equipment other than the liquefied carbon dioxide storage facility 20 to recover cold energy. However, in this case, separate power equipment is required and additional power consumption will occur.
<本発明の他の形態>
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は上記のような特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
<Other aspects of the present invention>
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist of the present invention as set forth in the claims.
本発明の冷熱エネルギー循環システムは、付帯設備等の設置場所が制限されるオンサイト型の水素製造装置や水素ステーションの場合であっても、炭酸ガスを大気中に放出することなく、低コスト且つ簡便な構成で、省電力で効率よく炭酸ガスを液化し、液化炭酸を得ることが可能なものである。従って、本発明の冷熱エネルギー循環システムは、例えば、各種工場等の内部に設置されるオンサイト型の水素製造装置や、燃料電池自動車に水素を供給するオンサイト型の水素ステーション等、水蒸気改質法を用いて水素を製造する水素製造装置が設置されている場合において、非常に有用である。 The cold energy circulation system of the present invention is capable of liquefying carbon dioxide gas to obtain liquefied carbon dioxide efficiently, at low cost, and with a simple configuration, without releasing carbon dioxide gas into the atmosphere, even in the case of on-site hydrogen production equipment or hydrogen stations where installation locations for ancillary equipment are limited. Therefore, the cold energy circulation system of the present invention is extremely useful in cases where a hydrogen production equipment that produces hydrogen using the steam reforming method is installed, such as on-site hydrogen production equipment installed inside various factories, or on-site hydrogen stations that supply hydrogen to fuel cell vehicles.
10…移動式冷熱回収装置(冷熱エネルギー循環システム)
1…CO2分離貯槽
2…熱回収用熱交換器
3…第1窒素ボンベ
4…液化熱交換器
5…常温ブラインタンク(ブラインタンク)
6…第2窒素ボンベ
7…低温ブラインタンク(ブラインタンク)
8…水素熱交換器
9…冷凍機熱交換器
110…冷凍機ユニット
11…液炭蒸発器入口接続口
12…液化炭酸貯槽接続口
13…液炭蒸発器出口接続口
14…回収CO2接続口
15,16…水素接続口
V1,V2,V3,V7,V8,V9,V10,V11,V12,V13,V14,V15,V16…バルブ
CV4,CV5,CV6,CV19,CV20,CV21…コントロールバルブ
RV17,RV18…減圧弁
PD1,PD2,PD3,PD4…圧力センサ
TD1,TD2,TD3,TD4,TD5,TD6,TD7,TD8…温度センサ
LD1,LD2,LD3…液面センサ
F1…液炭蒸発器ライン
F2…液化炭酸貯槽ライン
F3…CO2ライン
F4…液炭蒸発器ライン
F5…CO2回収ライン
F6…ブライン供給ライン
F7…ブライン供給ライン
F8…窒素ガス導入ライン
F9…窒素ガス導入ライン
F10…熱回収ライン
F11…排出ライン
F12…炭酸ガス排出ライン
F13…窒素ガス排出ライン
F14…窒素ガス導入ライン
F15…窒素ガス導入ライン
F16…窒素ガス排出ライン
F17…窒素供給ライン
F18…窒素供給ライン
F19…ブライン熱交換ライン
F20…水素ライン
F21…水素ライン
FR1…冷凍機ライン
20…液化炭酸貯蔵施設
21…液化炭酸貯槽
22…液炭蒸発器
23…メタネーション設備
24…液水蒸発器
25…液化水素貯槽
26…液炭蒸発器入口
27…液化炭酸貯槽入口
28…液炭蒸発器出口
29a,29b…水素接続口
V25,V26…バルブ
CV22,CV23,CV24…コントロールバルブ
F22…液化炭酸貯槽ライン
F23…液炭蒸発器出口ライン
F24…水素受取ライン
F25…水素送出ライン
F26…液炭蒸発器入口ライン
FM1…メタン供給ライン
30…二酸化炭素回収施設(冷熱エネルギー循環システム)
31…水素製造装置
32…精製器
33…圧縮機
34…回収CO2ホルダー
35…水素ガスホルダー
36…液水蒸発器
37…バックアップ用液化水素貯槽
38…回収CO2出口
39a,39b…水素接続口
V28,V29,V30,V32,V33,V34…バルブ
CV27,CV31…コントロールバルブ
F27…水素供給ライン
F28…水素使用ライン
F29…CO2回収ライン
F30…水素追加ライン
F31…水素受取ライン
F32…液化水素蒸発ライン
F33…水素送出ライン
F34…水素送出ライン
40…トラック
GCO2…炭酸ガス(二酸化炭素)
LCO2…液化炭酸
GN2…窒素ガス
LB…ブライン
LH2…液化水素
GH2…水素ガス
GR…冷媒
10...Mobile cold energy recovery device (cold energy circulation system)
1... CO2 separation storage tank 2...Heat recovery heat exchanger 3...First nitrogen cylinder 4...Liquefaction heat exchanger 5...Normal temperature brine tank (brine tank)
6... Second nitrogen cylinder 7... Low temperature brine tank (brine tank)
8...Hydrogen heat exchanger 9...Refrigeration unit heat exchanger 110...Refrigeration unit unit 11...Liquefied coal evaporator inlet connection port 12...Liquefied carbon dioxide storage tank connection port 13...Liquefied coal evaporator outlet connection port 14...Recovered CO2 connection port 15, 16...Hydrogen connection ports V1, V2, V3, V7, V8, V9, V10, V11, V12, V13, V14, V15, V16...Valves CV4, CV5, CV6, CV19, CV20, CV21...Control valves RV17, RV18...Pressure reducing valves PD1, PD2, PD3, PD4...Pressure sensors TD1, TD2, TD3, TD4, TD5, TD6, TD7, TD8...Temperature sensors LD1, LD2, LD3...Liquid level sensors F1...Liquefied coal evaporator line F2...Liquefied carbon dioxide storage tank line F3... CO2 line F4...Liquefied carbon dioxide evaporator line F5... CO2 recovery line F6...Brine supply line F7...Brine supply line F8...Nitrogen gas introduction line F9...Nitrogen gas introduction line F10...Heat recovery line F11...Discharge line F12...Carbon dioxide gas exhaust line F13...Nitrogen gas exhaust line F14...Nitrogen gas introduction line F15...Nitrogen gas introduction line F16...Nitrogen gas exhaust line F17...Nitrogen supply line F18...Nitrogen supply line F19...Brine heat exchange line F20...Hydrogen line F21...Hydrogen line FR1...Refrigeration machine line 20...Liquefied carbon dioxide storage facility 21...Liquefied carbon dioxide storage tank 22...Liquefied carbon dioxide evaporator 23...Methanation equipment 24...Liquid water evaporator 25...Liquefied hydrogen storage tank 26...Liquefied carbon dioxide evaporator inlet 27...Liquefied carbon dioxide storage tank inlet 28...Liquid coal evaporator outlet 29a, 29b...Hydrogen connection ports V25, V26...Valves CV22, CV23, CV24...Control valves F22...Liquefied carbon dioxide storage tank line F23...Liquefied coal evaporator outlet line F24...Hydrogen receiving line F25...Hydrogen delivery line F26...Liquefied coal evaporator inlet line FM1...Methane supply line 30...Carbon dioxide recovery facility (cold energy circulation system)
31...Hydrogen production device 32...Purifier 33...Compressor 34...Recovered CO2 holder 35...Hydrogen gas holder 36...Liquid water evaporator 37...Backup liquefied hydrogen storage tank 38...Recovered CO2 outlet 39a, 39b...Hydrogen connection port V28, V29, V30, V32, V33, V34...Valves CV27, CV31...Control valve F27...Hydrogen supply line F28...Hydrogen use line F29... CO2 recovery line F30...Hydrogen addition line F31...Hydrogen receiving line F32...Liquefied hydrogen evaporation line F33...Hydrogen delivery line F34...Hydrogen delivery line 40...Truck GCO2 ...Carbon dioxide
LCO 2 ... liquefied carbon dioxide GN 2 ... nitrogen gas LB ... brine LH 2 ... liquefied hydrogen GH 2 ... hydrogen gas GR ... refrigerant
Claims (3)
前記移動式冷熱回収装置は、前記液化炭酸貯蔵施設に貯蔵された液化炭酸から冷熱エネルギーを回収し、
さらに、前記移動式冷熱回収装置は、前記液化炭酸貯蔵施設から回収した前記冷熱エネルギーを用いて、前記二酸化炭素回収施設から排出される二酸化炭素を液化して液化炭酸とするとともに、該液化炭酸を前記液化炭酸貯蔵施設に供給し、
前記移動式冷熱回収装置は、前記液化炭酸貯蔵施設に貯蔵された前記液化炭酸から、ブラインによって前記冷熱エネルギーを回収するブラインタンクを有し、
前記移動式冷熱回収装置は、前記ブラインタンクとして、常温ブラインタンク及び低温ブラインタンクを有するとともに、熱交換手段を有してなり、
前記常温ブラインタンクと、前記熱交換手段と、前記低温ブラインタンクとが、この順で同一のラインで接続されていることにより、前記液化炭酸貯蔵施設に貯蔵された前記液化炭酸から前記冷熱エネルギーを回収するか、又は、前記二酸化炭素回収施設から排出される二酸化炭素に、前記液化炭酸貯蔵施設から回収した前記冷熱エネルギーを付与することを特徴とする冷熱エネルギー循環システム。 The system comprises a liquefied carbon dioxide storage facility, a carbon dioxide recovery facility, and a mobile cold and heat recovery device;
The mobile cold energy recovery device recovers cold energy from the liquefied carbon dioxide stored in the liquefied carbon dioxide storage facility,
Furthermore, the mobile cold energy recovery device liquefies carbon dioxide emitted from the carbon dioxide recovery facility using the cold energy recovered from the liquefied carbon dioxide storage facility to produce liquefied carbon dioxide, and supplies the liquefied carbon dioxide to the liquefied carbon dioxide storage facility ,
The mobile cold energy recovery device has a brine tank that recovers the cold energy from the liquefied carbon dioxide stored in the liquefied carbon dioxide storage facility by brine,
The mobile cold energy recovery device has a room temperature brine tank and a low temperature brine tank as the brine tank, and also has a heat exchange means,
A cold energy circulation system characterized in that the room temperature brine tank, the heat exchange means, and the low temperature brine tank are connected in this order by the same line, thereby recovering the cold energy from the liquefied carbon dioxide stored in the liquefied carbon dioxide storage facility, or adding the cold energy recovered from the liquefied carbon dioxide storage facility to carbon dioxide emitted from the carbon dioxide recovery facility.
さらに、前記移動式冷熱回収装置により、前記液化炭酸貯蔵施設から回収した前記冷熱エネルギーを用いて、前記二酸化炭素回収施設から排出される二酸化炭素を液化して前記液化炭酸とするとともに、該液化炭酸を前記液化炭酸貯蔵施設に供給することを特徴とする冷熱エネルギー循環方法。 Using the cold energy circulation system according to claim 1 or 2 , cold energy is recovered from the liquefied carbon dioxide stored in the liquefied carbon dioxide storage facility by the mobile cold energy recovery device,
Furthermore, the cold energy circulation method is characterized in that the mobile cold energy recovery device uses the cold energy recovered from the liquefied carbon dioxide storage facility to liquefy carbon dioxide emitted from the carbon dioxide recovery facility to produce the liquefied carbon dioxide, and the liquefied carbon dioxide is supplied to the liquefied carbon dioxide storage facility.
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