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公開番号2025047896
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-03
出願番号2023156663
出願日2023-09-22
発明の名称排ガス再資源化システム
出願人JFEエンジニアリング株式会社
代理人個人
主分類B01D 53/62 20060101AFI20250327BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】効率的に二酸化炭素を回収すると共に空気分離装置におけるエネルギー消費を低減して、排ガスの再資源化を効率化する排ガス再資源化システムを提供する。
【解決手段】本発明に係る排ガス再資源化システム1は、化石燃料の燃焼排ガスと冷媒との熱交換によって燃焼排ガス中の二酸化炭素を固化して分離する二酸化炭素固化器30と、燃焼排ガスを二酸化炭素固化器30に送出する排ガスブロア10と、排ガスブロア10と二酸化炭素固化器30とを接続する排ガス供給路62、63と、二酸化炭素固化器30において固化しなかった余剰排ガスを放散する煙突70と、二酸化炭素固化器30と煙突70とを接続する余剰排ガス排出路64と、深冷分離によって窒素及び酸素を製造する空気分離装置40と、余剰排ガス排出路64から分岐し固化しなかった余剰排ガスを空気分離装置40の空気圧縮機41に供給する余剰排ガス分岐路65と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
化石燃料の燃焼排ガスと冷媒との熱交換によって燃焼排ガス中の二酸化炭素を固化して分離する二酸化炭素固化器と、
前記燃焼排ガスを前記二酸化炭素固化器に送出する排ガスブロアと、
前記排ガスブロアと前記二酸化炭素固化器とを接続する排ガス供給路と、
前記二酸化炭素固化器において固化しなかった余剰排ガスを放散する煙突と、
前記二酸化炭素固化器と前記煙突とを接続する余剰排ガス排出路と、
深冷分離によって窒素及び酸素を製造する空気分離装置と、
前記余剰排ガス排出路から分岐し前記固化しなかった余剰排ガスを前記空気分離装置の空気圧縮機に供給する余剰排ガス分岐路と、を有することを特徴とする排ガス再資源化システム。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
化石燃料の燃焼排ガスと冷媒との熱交換によって燃焼排ガス中の二酸化炭素を固化して分離する二酸化炭素固化器と、
前記燃焼排ガスを前記二酸化炭素固化器に送出する排ガスブロアと、
前記排ガスブロアと前記二酸化炭素固化器とを接続する排ガス供給路と、
前記排ガス供給路に配設され、前記冷媒との熱交換によって水分を固化して分離する水分固化器と、
前記二酸化炭素固化器において固化しなかった余剰排ガスを放散する煙突と、
深冷分離によって窒素及び酸素を製造する空気分離装置と、
前記排ガス供給路において前記水分固化器と前記二酸化炭素固化器との間から分岐し前記水分固化器によって水分が分離された低温排ガスを前記空気分離装置の空気圧縮機に供給する低温排ガス分岐路と、を有することを特徴とする排ガス再資源化システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスから二酸化炭素を分離回収する排ガス再資源化システムに関し、特に冷媒との熱交換によって二酸化炭素を固化することで分離回収し、さらに分離回収後の残ガスを空気分離装置によって資源化する排ガス再資源化システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、大気中に放出される二酸化炭素の多くは、化石燃料の燃焼排ガスに含まれた二酸化炭素である。二酸化炭素は地球温暖化への影響があるため、二酸化炭素の排出削減もしくは利活用が検討されている。
しかしながら、排ガス中に含まれる二酸化炭素濃度は数%～十数%と低濃度であり、利活用する上では排ガスからの二酸化炭素分離が不可欠である。
【０００３】
二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を分離する技術は古くから工業的に用いられており、熱炭酸カリウム系やアミン系の吸収液を用いる方法やガス分離膜を利用する方法、吸着剤を使用した圧力スイング（PSA）法や温度スイング（TSA）法などがよく知られている。
【０００４】
しかしながら、これらの分離技術は二酸化炭素を取り除くことによって残りのガスの価値が上がる場合や石油増進回収法（EOR）のように二酸化炭素を用いたことによるメリットがある場合にのみ用いられてきたもので、いずれの方法も二酸化炭素分離のために大量のエネルギーを消費する。そのエネルギーを作るために化石燃料を利用すれば、結局二酸化炭素の排出削減効果は小さくなってしまい、化石燃料あたりから得られるエネルギーも減ることとなり、経済的にも受け入れられない。
そのため、地球温暖化対策としての二酸化炭素分離にあたっての消費エネルギーが極力少ない新たな省エネ型の二酸化炭素分離技術が求められている。
【０００５】
一方で、省エネの観点では深冷分離によるガス製造設備においても課題が指摘されている。具体的には、深冷分離法は、ガス製造設備における省エネルギー法のベンチマーク対象拡大の業種として挙がっており、省エネの要請が強く求められている設備である。
特に、設備全体における分離プロセスのエネルギー使用割合は７９％とされており、原料空気を圧縮する原料空気圧縮機が相当割合のエネルギーを消費しているため、原料空気圧縮機の消費エネルギーの低減が課題とされている。
【０００６】
この点、特許文献１には、製品窒素の余剰分（廃窒素）と原料空気との熱交換によって原料空気を冷却し、原料空気圧縮機の消費電力を低減する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００８－２２４１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されているとおり、１０℃程度の廃窒素を使ったとしても原料空気の冷却効果は極めて限定的であり、原料空気が低温となっている冬場には効果がない。
また、廃窒素には原料空気の圧力を高める効果はないため、原料空気圧縮機の差圧を低減することはできず、原料空気圧縮機の消費電力の低減効果はやはり限定的である。
【０００９】
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、効率的に二酸化炭素を回収すると共に空気分離装置におけるエネルギー消費を低減して、排ガスの再資源化を効率化する排ガス再資源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】
【００１０】
（１）本発明に係る排ガス再資源化システムは、化石燃料の燃焼排ガスと冷媒との熱交換によって燃焼排ガス中の二酸化炭素を固化して分離する二酸化炭素固化器と、
前記燃焼排ガスを前記二酸化炭素固化器に送出する排ガスブロアと、
前記排ガスブロアと前記二酸化炭素固化器とを接続する排ガス供給路と、
前記二酸化炭素固化器において固化しなかった余剰排ガスを放散する煙突と、
前記二酸化炭素固化器と前記煙突とを接続する余剰排ガス排出路と、
深冷分離によって窒素及び酸素を製造する空気分離装置と、
前記余剰排ガス排出路から分岐し前記固化しなかった余剰排ガスを前記空気分離装置の空気圧縮機に供給する余剰排ガス分岐路と、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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