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公開番号2025021536
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023125305
出願日2023-08-01
発明の名称吸着塔制御装置、ガス分離装置、複数の吸着塔の制御方法、及びコンピュータプログラム
出願人株式会社豊田中央研究所,株式会社豊田自動織機,トヨタ自動車株式会社,株式会社アイシン,株式会社デンソー
代理人個人,個人
主分類B01D 53/04 20060101AFI20250206BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】吸着塔に流入する混合ガスの量や濃度が変動する状況においても、被吸着ガスの回収率の低下を抑制する技術を提供する。
【解決手段】複数の吸着塔を用いて特定の被吸着ガスを回収させる吸着塔制御装置は、吸着工程塔において吸着工程を実行させると同時に脱離工程塔において脱離工程を実行させる吸脱着工程を、複数の吸着塔において推移させながら繰り返し実行させる制御部と、混合ガス性状情報および吸着工程塔の運用条件を取得する情報取得部と、脱離工程塔における脱離条件を混合ガス性状情報および運用条件とから決定する脱離条件決定部と、を備え、制御部は、脱離条件決定部によって決定された脱離条件で脱離工程を実行させ、吸着工程塔における被吸着ガスの積算量が所定の積算量閾値に達したときに、吸着工程塔および脱離工程塔を推移させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の吸着塔を用いて、特定の被吸着ガスを含有する混合ガスから前記被吸着ガスを回収させる吸着塔制御装置であって、
前記複数の吸着塔は、前記混合ガスが供給される吸着工程が行われる吸着工程塔と、前記被吸着ガスが脱離される脱離工程が行われる脱離工程塔と、を少なくとも含み、
前記吸着塔制御装置は、
前記吸着工程塔において前記吸着工程を実行させると同時に、前記脱離工程塔において前記脱離工程を実行させる吸脱着工程を、前記複数の吸着塔において推移させながら繰り返し実行させる制御部と、
前記吸着工程塔に供給される前記混合ガスの流量、前記混合ガス中の前記被吸着ガスの濃度、前記混合ガスの温度、および前記混合ガスの圧力の少なくともいずれか一つを含む混合ガス性状情報、および前記吸着工程塔の温度と前記吸着塔内の圧力との少なくともいずれか一方を含む運用条件を取得する情報取得部と、
前記脱離工程塔に対するパージガスの供給流量、前記脱離工程塔の加熱、および前記脱離工程塔の内部の減圧の少なくとも一つを含む脱離条件を、前記脱離工程と同時に行われている前記吸着工程において前記情報取得部において取得された前記混合ガス性状情報および前記運用条件とから決定する脱離条件決定部と、
を備え、
前記制御部は、
前記脱離条件決定部によって決定された前記脱離条件で前記脱離工程を実行させ、
前記吸着工程塔における前記被吸着ガスの積算量が所定の積算量閾値に達したときに、前記吸着工程塔および前記脱離工程塔を推移させる、
吸着塔制御装置。
続きを表示（約 3,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の吸着塔制御装置であって、
前記情報取得部は、前記吸着工程塔から排出される排出ガスの流量と前記排出ガス中の前記被吸着ガスの濃度との少なくともいずれか一方を含む排出ガス性状情報を、さらに取得し、
前記制御部は、
前記情報取得部において取得された前記混合ガス性状情報、および前記排出ガス性状情報を用いて、前記被吸着ガスの積算量を算出する、
吸着塔制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の吸着塔制御装置であって、
前記情報取得部は、前記混合ガス性状情報および運用条件を、逐時取得し、
前記脱離条件決定部は、前記逐時取得された混合ガス性状情報および運用条件を用いて、前記脱離条件を逐時決定する、
吸着塔制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の吸着塔制御装置であって、
前記情報取得部は、前記混合ガス性状情報および運用条件を、逐時取得し、
前記脱離条件決定部は、前記逐時取得された混合ガス性状情報および運用条件を時間平均した平均混合ガス性状情報および平均運用条件を用いて、前記脱離条件を決定する、
吸着塔制御装置。
【請求項５】
複数の吸着塔を用いて、特定の被吸着ガスを含有する混合ガスから前記被吸着ガスを回収させる吸着塔制御装置であって、
前記複数の吸着塔は、前記混合ガスが供給される吸着工程が行われる吸着工程塔と、前記被吸着ガスが脱離される脱離工程が行われる脱離工程塔と、を少なくとも含み、
前記吸着塔制御装置は、
前記吸着工程塔において前記吸着工程を実行させると同時に、前記脱離工程塔において前記脱離工程を実行させる吸脱着工程を、前記複数の吸着塔において推移させながら繰り返し実行させる制御部と、
前記吸着工程塔に供給される前記混合ガスの流量、前記混合ガス中の前記被吸着ガスの濃度、前記混合ガスの温度、および前記混合ガスの圧力の少なくともいずれか一つを含む混合ガス性状情報、および前記吸着工程塔の温度と前記吸着塔内の圧力との少なくともいずれか一方を含む運用条件を取得する情報取得部と、
前記脱離工程塔に対するパージガスの供給流量、前記脱離工程塔の加熱、および前記脱離工程塔の内部の減圧の少なくとも一つを含む脱離条件を、前記脱離工程と同時に行われている前記吸着工程において前記情報取得部において取得された前記混合ガス性状情報および前記運用条件とから決定する脱離条件決定部と、
を備え、
前記制御部は、
前記脱離条件決定部によって決定された前記脱離条件で前記脱離工程を実行させ、
前記吸着工程塔における前記被吸着ガスの積算量が所定の積算量閾値に達したときに、前記脱離工程塔における前記被吸着ガスの回収率を算出し、前記回収率が所定の回収率閾値以上の場合に前記吸着工程塔および前記脱離工程塔を推移させ、前記回収率が前記回収率閾値より小さい場合は、前記回収率以上になるまで前記吸着脱離工程を継続する、
吸着塔制御装置。
【請求項６】
ガス分離装置であって、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の吸着塔制御装置と、
混合ガス中の特定の被吸着ガスを吸着及び脱離することで、前記混合ガスから前記被吸着ガスを分離する複数の吸着塔と、
前記吸着塔に前記混合ガスを供給する混合ガス供給部と、
前記吸着塔から前記被吸着ガスを脱離させる脱離補助部と、
を備え、
前記脱離補助部は、
前記吸着塔にパージガスを供給するパージガス供給部、前記吸着塔を加熱する加熱装置、および前記吸着塔の内部を減圧する減圧装置の少なくともいずれか一つを備える、
ガス分離装置。
【請求項７】
複数の吸着塔を用いて、特定の被吸着ガスを含有する混合ガスから前記被吸着ガスを回収させる、情報処理装置による複数の吸着塔の制御方法であって、
前記複数の吸着塔は、前記混合ガスが供給される吸着工程が行われる吸着工程塔と、前記被吸着ガスが脱離される脱離工程が行われる脱離工程塔と、を少なくとも含み、
前記複数の吸着塔の制御方法は、
前記吸着工程塔において前記吸着工程を実行させると同時に、前記脱離工程塔において前記脱離工程を実行させる吸脱着工程を、前記複数の吸着塔において推移させながら繰り返し実行させる制御工程と、
前記吸着工程塔に供給される前記混合ガスの流量、前記混合ガス中の前記被吸着ガスの濃度、前記混合ガスの温度、および前記混合ガスの圧力の少なくともいずれか一つを含む混合ガス性状情報、および前記吸着工程塔の温度と前記吸着塔内の圧力との少なくともいずれか一方を含む運用条件を取得する情報取得工程と、
前記脱離工程塔に対するパージガスの供給流量、前記脱離工程塔の加熱、および前記脱離工程塔の内部の減圧の少なくとも一つを含む脱離条件を、前記脱離工程と同時に行われている前記吸着工程において前記情報取得部において取得された前記混合ガス性状情報および前記運用条件とから決定する脱離条件決定工程と、
を備え、
前記制御工程は、
前記脱離条件決定部によって決定された前記脱離条件で前記脱離工程を実行させ、
前記吸着工程塔における前記被吸着ガスの積算量が所定の積算量閾値に達したときに、前記吸着工程塔および前記脱離工程塔を推移させる、
複数の吸着塔の制御方法。
【請求項８】
複数の吸着塔を用いて、特定の被吸着ガスを含有する混合ガスから前記被吸着ガスを回収させるコンピュータプログラムであって、
前記複数の吸着塔は、前記混合ガスが供給される吸着工程が行われる吸着工程塔と、前記被吸着ガスが脱離される脱離工程が行われる脱離工程塔と、を少なくとも含み、
前記コンピュータプログラムは、情報処理装置に、
前記吸着工程塔において前記吸着工程を実行させると同時に、前記脱離工程塔において前記脱離工程を実行させる吸脱着工程を、前記複数の吸着塔において推移させながら繰り返し実行させる制御機能と、
前記吸着工程塔に供給される前記混合ガスの流量、前記混合ガス中の前記被吸着ガスの濃度、前記混合ガスの温度、および前記混合ガスの圧力の少なくともいずれか一つを含む混合ガス性状情報、および前記吸着工程塔の温度と前記吸着塔内の圧力との少なくともいずれか一方を含む運用条件を取得する情報取得機能と、
前記脱離工程塔に対するパージガスの供給流量、前記脱離工程塔の加熱、および前記脱離工程塔の内部の減圧の少なくとも一つを含む脱離条件を、前記脱離工程と同時に行われている前記吸着工程において前記情報取得部において取得された前記混合ガス性状情報および前記運用条件とから決定する脱離条件決定機能と、
を実行させ、
前記制御機能では、
前記脱離条件決定部によって決定された前記脱離条件で前記脱離工程を実行させ、
前記吸着工程塔における前記被吸着ガスの積算量が所定の積算量閾値に達したときに、前記吸着工程塔および前記脱離工程塔を推移させる、
コンピュータプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の吸着塔を制御する技術に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
燃焼装置の排気ガスから二酸化炭素（ＣＯ
2
）を分離して再利用することが知られている。例えば、特許文献１には、吸着材が収容された吸着塔により、排気ガス中の二酸化炭素を吸着回収し、水素（Ｈ
2
）と合わせてメタンを高効率で合成するシステムが提案されている。また、特許文献２には、吸着塔において吸着工程と脱離工程とを繰り返し行う制御において、次の吸着工程での吸着量を予測して、それに応じた脱離量に制御する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６７９１１７７号公報
特許第７１７３０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、実際に燃焼器から排出される排ガスの多くは、時間的に流量や濃度の変動を有しており、特許文献１では、そのような排ガスの変動に対する制御技術については検討されていなかった。また、特許文献２に記載の技術では、次の吸着工程での吸着量の予測が外れた場合に、それ以降の回収率や在庫管理に影響が大きく、安定的な運用に課題があった。
【０００５】
このような問題は、パージガスとして水素を利用するメタン製造装置に限らず、吸着材を用いて特定のガスを分離する技術に共通する課題である。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、吸着塔に流入する混合ガスの量や濃度が変動する状況においても、被吸着ガスの回収率の低下を抑制する技術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】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００８】
（１）本発明の一形態によれば、複数の吸着塔を用いて、特定の被吸着ガスを含有する混合ガスから前記被吸着ガスを回収させる吸着塔制御装置が提供される。複数の吸着塔は、前記混合ガスが供給される吸着工程が行われる吸着工程塔と、前記被吸着ガスが脱離される脱離工程が行われる脱離工程塔と、を少なくとも含む。この吸着塔制御装置は、前記吸着工程塔において前記吸着工程を実行させると同時に、前記脱離工程塔において前記脱離工程を実行させる吸脱着工程を、前記複数の吸着塔において推移させながら繰り返し実行させる制御部と、前記吸着工程塔に供給される前記混合ガスの流量、前記混合ガス中の前記被吸着ガスの濃度、前記混合ガスの温度、および前記混合ガスの圧力の少なくともいずれか一つを含む混合ガス性状情報、および前記吸着工程塔の温度と前記吸着塔内の圧力との少なくともいずれか一方を含む運用条件を取得する情報取得部と、前記脱離工程塔に対するパージガスの供給流量、前記脱離工程塔の加熱、および前記脱離工程塔の内部の減圧の少なくとも一つを含む脱離条件を、前記脱離工程と同時に行われている前記吸着工程において前記情報取得部において取得された前記混合ガス性状情報および前記運用条件とから決定する脱離条件決定部と、を備え、前記制御部は、前記脱離条件決定部によって決定された前記脱離条件で前記脱離工程を実行させ、前記吸着工程塔における前記被吸着ガスの積算量が所定の積算量閾値に達したときに、前記吸着工程塔および前記脱離工程塔を推移させる。
【０００９】
この構成によれば、一の吸着脱離工程の中で、吸着工程塔に供給される混合ガスの性状情報および運用条件を用いて脱離工程塔の脱離条件が決定される。また、この構成によれば、複数の吸着塔が吸着工程において吸着する被吸着ガスの量は、略一定である。これに対し、脱離工程の時間は、同時に行われている吸着工程の時間と同じになるため、変動する。この構成では、脱離工程が行われている脱離工程塔における脱離条件が、同時に吸着工程が行われている吸着工程塔に供給される混合ガスの流量に応じて変更されるため、脱離工程の時間内に適切に被吸着ガスの脱離を行うことができる。その結果、被吸着ガスの回収率の低下を抑制することができる。
【００１０】
（２）上記形態の吸着塔制御装置であって、前記情報取得部は、前記吸着工程塔から排出される排出ガスの流量と前記排出ガス中の前記被吸着ガスの濃度との少なくともいずれか一方を含む排出ガス性状情報を、さらに取得し、前記制御部は、前記情報取得部において取得された前記混合ガス性状情報、および前記排出ガス性状情報を用いて、前記被吸着ガスの積算量を算出してもよい。このようにすると、被吸着ガスの積算量を正確に算出することができるため、吸着脱離工程の時間を適切にすることができ、被吸着ガスの回収率を向上させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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