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公開番号2025124165
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-26
出願番号2024020037
出願日2024-02-14
発明の名称二酸化炭素液化システム
出願人JFEエンジニアリング株式会社
代理人個人
主分類F25J 1/00 20060101AFI20250819BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】液化に必要なエネルギーを最小化できる二酸化炭素液化システムを提供する。
【解決手段】本発明に係る二酸化炭素液化システム1は、液化二酸化炭素ドラム10と、液化二酸化炭素循環ラインと、液化二酸化炭素ポンプ20と、液化二酸化炭素冷却器30と、液化二酸化炭素循環ラインにおいて液化二酸化炭素ポンプ20の後流に配設され、液化二酸化炭素ポンプ20によって払い出された液化二酸化炭素を駆動流体とし、二酸化炭素を含むガスを吸引流体とするエジェクタ40と、二酸化炭素を含むガスを前記エジェクタ40に受け入れる二酸化炭素含有ガス受入ライン75と、液化二酸化炭素ドラム10から液化二酸化炭素を外部に払い出す液化二酸化炭素払出ライン78と、を有するものである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
液化二酸化炭素を貯留する液化二酸化炭素ドラムと、
前記液化二酸化炭素ドラムを起点に液化二酸化炭素が循環する液化二酸化炭素循環ラインと、
前記液化二酸化炭素循環ラインにおいて前記液化二酸化炭素ドラムの後流に配設され、前記液化二酸化炭素ドラムに貯留されている液化二酸化炭素を昇圧して払い出す液化二酸化炭素ポンプと、
前記液化二酸化炭素循環ラインに配設され、前記液化二酸化炭素ポンプによって払い出された液化二酸化炭素を冷媒との熱交換によって冷却する液化二酸化炭素冷却器と、
前記液化二酸化炭素循環ラインにおいて前記液化二酸化炭素ポンプの後流に配設され、前記液化二酸化炭素ポンプによって払い出された液化二酸化炭素を駆動流体とし、二酸化炭素含有ガスを吸引流体とするエジェクタと、
前記二酸化炭素含有ガスを前記エジェクタに受け入れる二酸化炭素含有ガス受入ラインと、
前記液化二酸化炭素ドラムから液化二酸化炭素を外部に払い出す液化二酸化炭素払出ラインと、を有することを特徴とする二酸化炭素液化システム。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
前記エジェクタを加熱するエジェクタ加熱手段を有することを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素液化システム。
【請求項３】
前記冷媒を循環する冷媒循環ラインと、
前記冷媒循環ラインに配設され、前記冷媒を昇圧して払い出す冷媒ポンプと、
前記冷媒循環ラインにおいて前記冷媒ポンプの後流に配設され、LNGとの熱交換によって前記冷媒を冷却する冷媒冷却器と、を有することを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素液化システム。
【請求項４】
前記液化二酸化炭素を駆動流体とし、前記液化二酸化炭素ドラムのガス層のガスを吸引流体とする再液化エジェクタと、
前記二酸化炭素循環ラインから分岐して前記再液化エジェクタに液化二酸化炭素を供給し、前記最液化エジェクタで再液化した流体を前記液化二酸化炭素ドラムに供給する再液化用二酸化炭素循環ラインと、
前記液化二酸化炭素ドラムのガス層のガスを前記再液化エジェクタに受け入れる再液化用ガス受入ラインと、を有することを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素液化システム。
【請求項５】
前記液化二酸化炭素ドラムの内部において、前記液化二酸化炭素循環ラインの戻り口と前記液化二酸化炭素循環ラインの入り口との間に配設され、前記液化二酸化炭素ドラムの内部の液化二酸化炭素を溢流させて前記液化二酸化炭素循環ラインの入り口に供給する堰を有することを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素液化システム。
【請求項６】
前記二酸化炭素含有ガスには窒素及び酸素が含まれ、
前記液化二酸化炭素ドラムのガス層に蓄積した窒素及び酸素を外部に排出する非凝縮ガス排出ラインと、
前記非凝縮ガス排出ラインに配設され、前記非凝縮ガス排出ラインを流れるガスを減圧及び流量調節する非凝縮ガス排出流量調節弁と、
前記液化二酸化炭素循環ラインに配設されて、前記非凝縮ガス排出ラインにおける前記非凝縮ガス排出流量調節弁を通過した非凝縮ガスによって前記液化二酸化炭素を冷却する第二液化二酸化炭素冷却器と、を有することを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素液化システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素を液化する二酸化炭素液化システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
ＣＣＳ（Carbon dioxide Capture and Storage；二酸化炭素回収・貯留技術）やＣＣＵ（Carbon dioxide capture and utilization；二酸化炭素回収・有効利用技術）のための貯蔵や運搬を目的として、気体の二酸化炭素を液化させる技術が求められている。
二酸化炭素は、温度が低いほど低い圧力で液化できるため、低温で液化できれば圧縮動力を低減できるが、最低でも0.42MPaGの圧力が必要とされている。
【０００３】
この点、特許文献１には、空気深冷分離ユニットの冷熱の一部を利用して二酸化炭素を液化する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第５９３２１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では圧力については言及がないため、最低でも0.42MPaGの圧力まで昇圧していると考えられ、二酸化炭素ガスを圧縮する工程が前流に存在する。一般的に、このような圧縮工程にはコンプレッサが用いられるが、仮に二酸化炭素ガスが大気圧の状態である場合、大気圧から少なくとも0.42MPaGまで圧縮する必要があるため、多大なエネルギーが必要となる。
【０００６】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、二酸化炭素の液化に必要なエネルギーを最小化できる二酸化炭素液化システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る二酸化炭素液化システムは、
液化二酸化炭素を貯留する液化二酸化炭素ドラムと、
前記液化二酸化炭素ドラムを起点に液化二酸化炭素が循環する液化二酸化炭素循環ラインと、
前記液化二酸化炭素循環ラインにおいて前記液化二酸化炭素ドラムの後流に配設され、前記液化二酸化炭素ドラムに貯留されている液化二酸化炭素を昇圧して払い出す液化二酸化炭素ポンプと、
前記液化二酸化炭素循環ラインに配設され、前記液化二酸化炭素ポンプによって払い出された液化二酸化炭素を冷媒との熱交換によって冷却する液化二酸化炭素冷却器と、
前記液化二酸化炭素循環ラインにおいて前記液化二酸化炭素ポンプの後流に配設され、前記液化二酸化炭素ポンプによって払い出された液化二酸化炭素を駆動流体とし、二酸化炭素含有ガスを吸引流体とするエジェクタと、
前記二酸化炭素含有ガスを前記エジェクタに受け入れる二酸化炭素含有ガス受入ラインと、
前記液化二酸化炭素ドラムから液化二酸化炭素を外部に払い出す液化二酸化炭素払出ラインと、を有することを特徴とするものである。
【０００８】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記エジェクタを加熱するエジェクタ加熱手段を有することを特徴とするものである。
【０００９】
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記冷媒を循環する冷媒循環ラインと、
前記冷媒循環ラインに配設され、前記冷媒を昇圧して払い出す冷媒ポンプと、
前記冷媒循環ラインにおいて前記冷媒ポンプの後流に配設され、LNGとの熱交換によって前記冷媒を冷却する冷媒冷却器と、を有することを特徴とするものである。
【００１０】
（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記液化二酸化炭素を駆動流体とし、前記液化二酸化炭素ドラムのガス層のガスを吸引流体とする再液化エジェクタと、
前記二酸化炭素循環ラインから分岐して前記再液化エジェクタに液化二酸化炭素を供給し、前記最液化エジェクタで再液化した流体を前記液化二酸化炭素ドラムに供給する再液化用二酸化炭素循環ラインと、
前記液化二酸化炭素ドラムのガス層のガスを前記再液化エジェクタに受け入れる再液化用ガス受入ラインと、を有することを特徴とするものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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