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公開番号2024132059
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023042698
出願日2023-03-17
発明の名称排ガス処理システム
出願人富士電機株式会社
代理人インフォート弁理士法人,個人,個人,個人
主分類B01D 53/92 20060101AFI20240920BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】ガスの排出源における運転負荷の変化に対応しつつ、コストの低減を図ること。
【解決手段】排ガス処理システム1は第1分離膜ユニット81および第2分離膜ユニット91と制御部70とを備え、第1分離膜ユニット81および第2分離膜ユニット91は上流側の第1分離膜ユニット81に流入する流入ガスの圧力が第1分離膜ユニット81の透過ガスの圧力よりも大きくなるよう第1分離膜ユニット81に流入する流入ガスの圧力を調整する第1圧縮機82を備え、分離系統83a～83d、93a～93dは流入ガスの流量を調整する調整弁84a～84d、94a～94dを備え、制御部70は第1分離膜ユニット81および第2分離膜ユニット91のうち、第1分離膜ユニット81へ流入される第1流量値と第1分離膜ユニット81の下流側に流入又は排出される第2流量値とに基づいて、第2分離膜ユニット91の第2圧縮機92と調整弁94a～94dを制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直列に接続された複数の分離膜ユニットと、
前記複数の分離膜ユニットを制御する制御部と、を備え、
前記複数の分離膜ユニットは、それぞれ、
複数の分離系統と、
前記複数の分離膜ユニットのうち、上流側に接続された上流側の分離膜ユニットに流入する流入ガスの圧力が前記上流側の分離膜ユニットの透過ガスの圧力よりも大きくなるように、前記上流側の分離膜ユニットに流入する前記流入ガスの圧力を調整する圧力調整部と、を備え、
前記複数の分離系統は、それぞれ、
複数の分離膜と、
前記流入ガスの流量を調整する複数の調整弁と、を備え、
前記制御部は、
前記複数の分離膜ユニットのうち、前記上流側の分離膜ユニットへ流入される前記流入ガスの流量に応じたパラメータと、前記上流側の分離膜ユニットの透過ガス又は非透過ガスの流量に応じたパラメータと、に基づいて、前記上流側の分離膜ユニットの下流側に接続された下流側の分離膜ユニットの前記圧力調整部と前記複数の調整弁の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする排ガス処理システム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記制御部は、
前記複数の分離膜ユニットのうち、前記上流側の分離膜ユニットへ流入される前記流入ガスの流量に応じたパラメータと、前記下流側の分離膜ユニットへ流入される前記流入ガスの流量に応じたパラメータと、に基づいて、前記下流側の分離膜ユニットの前記圧力調整部と複数の前記複数の調整弁の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理システム。
【請求項３】
前記制御部は、
前記複数の分離膜ユニットのうち、前記上流側の分離膜ユニットへ流入される前記流入ガスの流量に応じたパラメータと、前記上流側の分離膜ユニットの前記非透過ガスの流量に応じたパラメータと、に基づいて、前記下流側の分離膜ユニットの前記圧力調整部と前記複数の調整弁の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理システム。
【請求項４】
前記上流側の分離膜ユニットへ流入される前記流入ガスの流量を測定し、前記制御部に第１流量値を出力する第１流量測定部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス処理システム。
【請求項５】
前記下流側の分離膜ユニットへ流入される前記流入ガスの流量を測定し、前記制御部に第２流量値を出力する第２流量測定部をさらに備える
ことを特徴とする請求項４に記載の排ガス処理システム。
【請求項６】
前記上流側の分離膜ユニットから大気中に排出される前記流入ガスの流量を測定し、前記制御部に第４流量値を出力する第４流量測定部をさらに備える
ことを特徴とする請求項４に記載の排ガス処理システム。
【請求項７】
前記制御部は、
前記第１流量測定部により測定された前記第１流量値と、前記第２流量測定部により測定された前記第２流量値と、の比に基づいて、前記下流側の分離膜ユニットの前記圧力調整部と前記複数の調整弁の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする請求項５に記載の排ガス処理システム。
【請求項８】
前記制御部は、
前記第１流量測定部により測定された前記第１流量値と、前記第４流量測定部により測定された前記第４流量値と、の差分に基づいて、前記下流側の分離膜ユニットの前記圧力調整部と前記複数の調整弁の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする請求項６に記載の排ガス処理システム。
【請求項９】
前記下流側の分離膜ユニットを透過した前記流入ガスの流量を測定し、前記制御部に第３流量値を出力する第３流量測定部と、
前記上流側の分離膜ユニットへ流入される前記流入ガスの濃度を測定し、前記制御部に第１濃度値を出力する第１濃度測定部と、
前記下流側の分離膜ユニットを透過した前記流入ガスの濃度を測定し、前記制御部に第３濃度値を出力する第３濃度測定部と、を更に備え、
前記制御部は、目標とする二酸化炭素の回収率である目標回収率と、前記目標回収率に対して前記各測定部の測定値から演算した計測回収率と、に基づいて、前記下流側の分離膜ユニットの前記圧力調整部と前記複数の調整弁の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする請求項４に記載の排ガス処理システム。
【請求項１０】
前記計測回収率は、前記第３流量値および前記第３濃度値の積と、前記第１流量値および前記第１濃度値の積と、の比に基づいて演算する
ことを特徴とする請求項９に記載の排ガス処理システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス処理システムに関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
２種類以上のガスを含む混合ガスを分離する技術の必要性が増している。そこで例えば、特許文献１は、混合ガスからガス分離膜を用いて未透過ガスを回収するガス分離システムを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－１２８８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
２種類以上のガスを処理する技術においては、ガスの排出源における運転負荷の変化に対応する必要がある。一方、２種類以上のガスを処理するにあたり、コストの低減を図ることも求められる。よって、二酸化炭素などの２種類以上のガスを処理する技術にあっては、ガスの排出源における運転負荷の変化への対応と、コストの低減とを両立することが求められる。
【０００５】
本実施形態の課題としては、ガスの排出源における運転負荷の変化に対応しつつ、コストの低減を図ることができる排ガス処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態における一態様の排ガス処理システムは、直列に接続された複数の分離膜ユニットと、前記複数の分離膜ユニットを制御する制御部と、を備え、前記複数の分離膜ユニットは、それぞれ、複数の分離系統と、前記複数の分離膜ユニットのうち、上流側に接続された上流側の分離膜ユニットに流入する流入ガスの圧力が前記上流側の分離膜ユニットの透過ガスの圧力よりも大きくなるように、前記上流側の分離膜ユニットに流入する前記流入ガスの圧力を調整する圧力調整部と、を備え、前記複数の分離系統は、それぞれ、複数の分離膜と、前記流入ガスの流量を調整する複数の調整弁と、を備え、前記制御部は、前記複数の分離膜ユニットのうち、前記上流側の分離膜ユニットへ流入される前記流入ガスの流量に応じたパラメータと、前記上流側の分離膜ユニットの透過ガス又は非透過ガスの流量に応じたパラメータと、に基づいて、前記上流側の分離膜ユニットの下流側に接続された下流側の分離膜ユニットの前記圧力調整部と前記複数の調整弁の少なくとも一方を制御することを特徴とする。
【０００７】
上述の構成によれば、複数の分離膜ユニットのうち、上流側に接続された上流側の分離膜ユニットに流入する流入ガスの圧力が上流側の分離膜ユニットの透過ガスの圧力よりも大きくなるように、上流側の分離膜ユニットに流入する流入ガスの圧力が調整される。そして、上流側の分離膜ユニットへ流入される流入ガスの流量に応じたパラメータと、上流側の分離膜ユニットの透過ガス又は非透過ガスの流量に応じたパラメータと、に基づいて、下流側の分離膜ユニットの圧力調整部と複数の調整弁の少なくとも一方が制御される。複数の分離膜ユニットが直列に接続されているため、上流側の分離膜ユニットに流入する流入ガスの圧力を調整する場合、圧縮機や真空ポンプ１台で圧縮や減圧を行い下流側の分離膜ユニットを構成する分離膜により二酸化炭素などの排ガスを分離することができる。これにより、排ガス処理システムを構成する圧縮機の数を少なくすることができ、コストの低減と省スペース化を図ることができる。更に、最小限の圧縮機を制御するだけで二酸化炭素を分離することができるためガスの排出源における運転負荷の変化に柔軟に対応して運転制御の簡素化を図ることができる。更に、上流側の分離膜ユニットにおいては、分離膜を透過しなかった非透過ガスは大気中に排出される。したがって、下流側に接続された分離膜ユニットに流入される透過ガスの流量は、上流側に接続された分離膜ユニットに流入される流入ガスの流量よりも少なくなる。このため、下流側の分離膜ユニットを構成する分離系統の機器数を上流側の分離膜ユニットを構成する分離系統の機器数よりも少なく構成することができる。これにより、排ガスに含まれる二酸化炭素の排出削減を図りつつ、コストの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、二酸化炭素の排出削減を図りつつ、コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本実施の形態に係る排ガス処理システムの一例を示す概略構成図である。
前処理部の構成の一例を示す図である。
時間と、第１流量測定部および第２流量測定部により測定された流入ガスの流量と、第１分離膜ユニットを構成する第１圧縮機の駆動および調整弁の運転数と、第２分離膜ユニットを構成する第２圧縮機の駆動および調整弁の運転数との関係の一例を示すグラフである。
排ガスの流量変動に応じた制御を説明するためのフロー図である。
計測回収率ＰＶと目標回収率ＳＶとの偏差ｅと、第１圧縮機の回転数との関係の一例を示す図である。
計測回収率ＰＶと目標回収率ＳＶとの偏差ｅと、開弁状態の調整弁の数との関係の一例を示す図である。
計測回収率ＰＶと目標回収率ＳＶとの偏差ｅと、第２圧縮機の回転数との関係の一例を示す図である。
計測回収率ＰＶと目標回収率ＳＶとの偏差ｅと、開弁状態の調整弁の数との関係の一例を示す図である。
計測回収率の制御方法の一例を示すブロック図である。
計測回収率ＰＶと目標回収率ＳＶと、の関係の変形例を示す図である。
計測回収率ＰＶと目標回収率ＳＶと、の関係の変形例を示す図である。
計測回収率ＰＶと目標回収率ＳＶと、の関係の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る排ガス処理システムの一例を示す概略構成図である。なお、本実施の形態に係る排ガス処理システムとしては、燃焼器として船舶に使用されるエンジンから排出される排ガスのＣＯ
２
（二酸化炭素）を回収するシステムを考える。ただし、これに限られず、本実施の形態に係る排ガス処理システムは、火力発電プラントや化学工業プラント、廃棄物焼却施設における排ガスの処理に適用可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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