[發(fā)明專利]二氧化碳液化裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380070412.6
• 申請(qǐng)日: 2013-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104937358B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 橋爪啟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三菱重工壓縮機(jī)有限公司
• 主分類號(hào): F25J1/00
• 分類號(hào): F25J1/00;C01B32/50;F25J3/04
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司11021
• 代理人: 雒運(yùn)樸

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種使二氧化碳液化的二氧化碳液化裝置。

背景技術(shù)

近年來(lái)，為了防止全球變暖等，有去除火力發(fā)電廠等的廢氣中含有的二氧化碳的各種技術(shù)。

例如，專利文獻(xiàn)1中記載了在煤炭火力發(fā)電廠等中，使用氧燃燒鍋爐系統(tǒng)提高廢氣中含有的二氧化碳的濃度而進(jìn)行液化分離的技術(shù)。

專利文獻(xiàn)2中記載了使用煤炭火力發(fā)電廠的廢氣中含有的二氧化碳通過(guò)熔融碳酸鹽型燃料電池進(jìn)行發(fā)電，同時(shí)利用熔融碳酸鹽型燃料電池中的二氧化碳濃縮作用來(lái)濃縮廢氣中含有的二氧化碳并進(jìn)行回收的系統(tǒng)。并且，專利文獻(xiàn)2中記載了作為從廢氣中分離二氧化碳的方法，有化學(xué)吸收法、物理吸附法、膜分離法及低溫分離法。其中，關(guān)于化學(xué)吸收法、物理吸附法、膜分離法，為了分離二氧化碳需要昂貴的吸收劑、吸附劑、高分子膜。并且，化學(xué)吸收法、物理吸附法、膜分離法的情況下，由于系統(tǒng)的大型化受到限制，因此被處理的廢氣受到限制。

關(guān)于上述的化學(xué)吸收法、物理吸附法、膜分離法，以氣體回收二氧化碳。以該氣體回收的二氧化碳在輸送和積存時(shí)被設(shè)為高壓狀態(tài)。作為獲得該高壓狀態(tài)的二氧化碳的方法，有將回收的低壓氣態(tài)二氧化碳以氣體的狀態(tài)進(jìn)行升壓的方法，及在氣態(tài)二氧化碳升壓過(guò)程中進(jìn)行液化，然后通過(guò)泵對(duì)二氧化碳進(jìn)行升壓的方法。通常，以液體升壓的能量比以氣體升壓的能量小很多，因此通過(guò)用泵對(duì)液化二氧化碳進(jìn)行升壓，能夠降低能量。

但是，對(duì)上述氣態(tài)二氧化碳進(jìn)行液化時(shí)，需要用于冷卻氣態(tài)二氧化碳的較大的能量，因此期望能夠使該氣態(tài)二氧化碳的液化相關(guān)的能量成為低能量化。

因此，上述專利文獻(xiàn)2中提出了設(shè)置利用燃料電池的廢氣的排熱驅(qū)動(dòng)的吸收式制冷機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)降低氣態(tài)二氧化碳的液化相關(guān)的能量的技術(shù)。

另一方面，作為去除煤氣化氣體內(nèi)的二氧化碳的二氧化碳回收裝置，有使用化學(xué)吸收法的裝置。但是，化學(xué)吸收法中也需要較大的二氧化碳回收動(dòng)力，因而成為難以提高系統(tǒng)整體效率的狀況。因此，專利文獻(xiàn)3中記載了使用液態(tài)氧及液態(tài)氮來(lái)冷卻煤氣化氣體并對(duì)煤氣化氣體內(nèi)的二氧化碳進(jìn)行液化的技術(shù)，所述液態(tài)氧及液態(tài)氮是通過(guò)用于生成氣化爐的燃燒中使用的氣態(tài)氧的低溫分離裝置而生成的。

并且，已知在二氧化碳的液化設(shè)備中具備將包含二氧化碳和氫的合成氣流分離成氫蒸氣流及液態(tài)二氧化碳流的裝置。這種二氧化碳的液化設(shè)備中，要求進(jìn)一步減少能量消耗。因此，專利文獻(xiàn)4中記載了在通過(guò)熱交換器冷卻壓力增加過(guò)的合成氣體并氣液分離成高壓氫蒸氣流和液態(tài)二氧化碳的系統(tǒng)中，通過(guò)膨脹機(jī)使高壓氫蒸氣流膨脹而獲得壓縮機(jī)等的動(dòng)力，并且使通過(guò)膨脹而溫度下降的氫蒸氣流和合成氣流進(jìn)行熱交換的技術(shù)。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利公開(kāi)2009-270753號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利公開(kāi)2011-141967號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本專利公開(kāi)2010-184994號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本專利公表2011-529434號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

然而，具備吹氧氣化爐和鍋爐的設(shè)備中，分離回收二氧化碳之后對(duì)氣體的二氧化碳進(jìn)行壓縮而得到高壓二氧化碳的設(shè)備中，使用氣體壓縮機(jī)對(duì)二氧化碳進(jìn)行壓縮。由于以氣體的狀態(tài)壓縮二氧化碳，因此需要較大的壓縮動(dòng)力。

另一方面，當(dāng)具有為了使二氧化碳液化所需的冷熱源時(shí)，能夠在將所回收的氣體的二氧化碳?jí)嚎s至液化壓力之后，使用該冷熱源進(jìn)行冷卻液化，通過(guò)泵以低動(dòng)力將液化的二氧化碳?jí)嚎s至需要的壓力。因此，與上述使用氣體壓縮機(jī)的情況相比，能夠?qū)崿F(xiàn)低動(dòng)力化。

但是，由于一般的冷卻水溫度較高而無(wú)法利用為使所回收的二氧化碳液化的冷熱源。因此，通過(guò)泵對(duì)液態(tài)二氧化碳進(jìn)行升壓時(shí)，為了得到低溫的冷熱源，需要重新準(zhǔn)備冷熱源設(shè)備或利用現(xiàn)有的冷熱源設(shè)備。但是，重新準(zhǔn)備冷熱源設(shè)備并制造冷熱源時(shí)，需要較大的制造能量，因此難以低動(dòng)力化。利用現(xiàn)有的冷熱源設(shè)備時(shí)，通常也需要重新制造冷卻二氧化碳所需的冷熱源，因此需要較大的能量且難以低動(dòng)力化。而且，即使能夠?qū)F(xiàn)有的冷熱源設(shè)備中被廢棄的冷熱源利用為使二氧化碳液化的冷熱源時(shí)，近年來(lái)也進(jìn)一步要求節(jié)能化。

本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)低動(dòng)力化的二氧化碳液化裝置。

用于解決課題的方法