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公開番号2025157638
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-16
出願番号2024052997
出願日2024-03-28
発明の名称二酸化炭素回収装置及び二酸化炭素回収方法
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人
主分類B01D 53/047 20060101AFI20251008BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】二酸化炭素及び過熱水蒸気を含む高温ガスの冷却を利用したエネルギー効率の高い二酸化炭素回収装置及び二酸化炭素回収方法を提供する。
【解決手段】二酸化炭素回収装置1は、リアクター11と、リアクター11に対して温水を供給する加熱及び冷水を供給する冷却を実行可能な熱交換装置70と、脱離工程で脱離した二酸化炭素と水蒸気を含むガスを冷却する第1インタークーラ51と、脱離工程で脱離した二酸化炭素と水蒸気を含むガスを冷却する第2インタークーラ52と、を備え、熱交換装置70は、ヒートポンプ式の熱源器81と、リアクター11を加熱した温水を熱源器81で加熱するとともに、温水により第1インタークーラ51から排熱回収を行う熱源高温水回路85と、リアクター11を冷却した冷水を熱源器81で冷却するとともに、冷水により第2インタークーラ52から排熱回収を行う熱源低温水回路86と、を有する。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項１】
吸着材を内部に有し、前記吸着材に対して二酸化炭素を含む気体を吸引して前記二酸化炭素を吸着させる吸着工程と、前記吸着材の周囲を減圧した状態で加熱することにより当該吸着材から前記二酸化炭素を脱離する脱離工程と、を実行するリアクターと、
前記リアクターに対して加熱用熱媒体を供給する加熱及び冷却用熱媒体を供給する冷却を実行可能な熱交換装置と、
前記脱離工程で脱離した前記二酸化炭素と水蒸気を含むガスを冷却する第１冷却機と、
前記脱離工程で脱離した前記二酸化炭素と水蒸気を含むガスを冷却する第２冷却機と、
を備え、
前記熱交換装置は、
前記加熱用熱媒体を加熱するとともに前記冷却用熱媒体を冷却するヒートポンプ式の熱源器と、
前記リアクターを加熱した前記加熱用熱媒体を前記熱源器で加熱するとともに、前記加熱用熱媒体により前記第１冷却機から排熱回収を行う熱源高温水回路と、
前記リアクターを冷却した前記冷却用熱媒体を前記熱源器で冷却するとともに、前記冷却用熱媒体により前記第２冷却機から排熱回収を行う熱源低温水回路と、
を有する、
二酸化炭素回収装置。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記熱源高温水回路にかかる加熱負荷と前記熱源低温水回路での排熱回収量のバランスに基づいて前記第１冷却機に流す前記加熱用熱媒体の流量と前記第２冷却機に流す前記冷却用熱媒体の流量を制御する制御装置を更に備える、
請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
外気の環境条件に基づいて前記二酸化炭素及び水の回収量を算出し、
予測した前記二酸化炭素及び前記水の回収量に基づいて前記加熱負荷を算出し、
前記吸着工程又は前記脱離工程を実行する対象機器の冷却要求又は前記リアクターの冷却要求に基づいて前記熱源低温水回路の前記排熱回収量を算出し、
前記熱源器に供給される前記加熱用熱媒体及び前記冷却用熱媒体のそれぞれの温度と前記加熱負荷に基づいて前記熱源器の運転時の加熱ＣＯＰを予測し、
前記加熱ＣＯＰを向上できる場合は前記第１冷却機及び前記第２冷却機のそれぞれで排熱回収を行う第１熱回収モードを選択し、前記第１熱回収モードを選択しても前記加熱ＣＯＰを向上できない場合は前記第２冷却機で排熱回収を行う第２熱回収モードを選択する、
請求項２に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項４】
前記第１熱回収モードでは、
前記熱源高温水回路で回収する熱量と温度は、前記熱源器の前記加熱ＣＯＰが最大化するように、前記第１冷却機に流れる前記加熱用熱媒体の流量及び前記第２冷却機に流れる前記冷却用熱媒体の流量の少なくとも何れか一方を制御する、
請求項３に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項５】
前記第２冷却機は前記第１冷却機で冷却されたガスを冷却する、
請求項１から３の何れかに記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項６】
前記熱源高温水回路は、
前記加熱用熱媒体を貯留する加熱用熱媒体タンクと、
前記加熱用熱媒体タンクから前記熱源器に前記加熱用熱媒体を送る加熱用熱媒体側熱源往ラインと、
前記熱源器から前記加熱用熱媒体タンクに前記加熱用熱媒体を戻す加熱用熱媒体側熱源復ラインと、を有し、
前記第１冷却機は、
前記加熱用熱媒体タンクから前記リアクターに前記加熱用熱媒体を供給する加熱用熱媒体往ライン又は前記加熱用熱媒体側熱源復ラインに配置される、
請求項１から３の何れかに記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項７】
前記熱源低温水回路は、
前記冷却用熱媒体を貯留する冷却用熱媒体タンクと、
前記冷却用熱媒体タンクから前記熱源器に前記冷却用熱媒体を送る冷却用熱媒体側熱源往ラインと、
前記熱源器から前記冷却用熱媒体タンクに前記冷却用熱媒体を戻す冷却用熱媒体側熱源復ラインと、
前記熱源低温水回路から分岐し、前記吸着工程又は前記脱離工程を行うための対象機器を経由して前記熱源低温水回路の前記熱源器への流入側に接続され、前記対象機器から排熱回収を行った前記冷却用熱媒体を前記熱源器に戻す機器熱回収回路と、
を有し、
前記第２冷却機は、
前記リアクターから前記冷却用熱媒体タンクに前記冷却用熱媒体を戻す冷却用熱媒体復ライン又は前記機器熱回収回路に前記対象機器として配置される、
請求項１から３の何れかに記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項８】
前記対象機器は、前記リアクターに吸引力を作用させるポンプであり、
前記第２冷却機は、
前記機器熱回収回路における前記ポンプの下流側に配置される、
請求項７に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項９】
吸着材を内部に有し、前記吸着材に対して二酸化炭素を含む気体を吸引して前記二酸化炭素を吸着させる吸着工程と、前記吸着材の周囲を減圧した状態で加熱することにより当該吸着材から前記二酸化炭素を脱離する脱離工程と、を実行するリアクターと、
前記リアクターに対して加熱用熱媒体を供給する加熱及び冷却用熱媒体を供給する冷却を実行可能な熱交換装置と、
前記脱離工程で脱離した前記二酸化炭素と水蒸気を含むガスを冷却する第１冷却機と、
前記脱離工程で脱離した前記二酸化炭素と水蒸気を含むガスを冷却する第２冷却機と、
を備える二酸化炭素回収装置を用いた二酸化炭素回収方法であって、
前記熱交換装置が有するヒートポンプ式の熱源器により前記加熱用熱媒体を加熱するとともに前記冷却用熱媒体を冷却し、
前記リアクターを加熱した前記加熱用熱媒体を前記熱源器で加熱するとともに、前記加熱用熱媒体により前記第１冷却機から排熱回収を行い、
前記リアクターを冷却した前記冷却用熱媒体を前記熱源器で冷却するとともに、前記冷却用熱媒体により前記第２冷却機から排熱回収を行う、
二酸化炭素回収方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素回収装置及び二酸化炭素回収方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、吸着材を保持するリアクターに対し、二酸化炭素を含む空気等の気体を吸引して吸着材に吸着させ、吸着材を減圧加熱して吸着した二酸化炭素を脱離して二酸化炭素の回収を行う二酸化炭素回収装置が知られている。この種の技術が記載されるものとして例えば特許文献１がある。特許文献１には、内燃機関の排気系に設けられ、排気ガスからＣＯ２を分離する内燃機関のＣＯ
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分離装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１５２３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、二酸化炭素回収装置の脱離工程では、二酸化炭素及び過熱水蒸気を含む高温ガスをインタークーラ等の冷却機によって冷却し、気液分離を行っている。高温の過熱水蒸気には高い熱エネルギーが含まれているため、十分な冷却を行うための低温の熱媒体やそれを供給する構成が必要となる。一方、吸着材を保持するリアクターにはヒートポンプ等の熱源器により熱を供給する必要もあり、過熱水蒸気の冷却はエネルギーロスと考えることもできる。従来技術にはエネルギー効率の向上という観点で改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、二酸化炭素及び過熱水蒸気を含む高温ガスの冷却を利用したエネルギー効率の高い二酸化炭素回収装置及び二酸化炭素回収方法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】
（１）本発明は、吸着材（例えば、後述する吸着材１２）を内部に有し、前記吸着材に対して二酸化炭素を含む気体を吸引して前記二酸化炭素を吸着させる吸着工程と、前記吸着材の周囲を減圧した状態で加熱することにより当該吸着材から前記二酸化炭素を脱離する脱離工程と、を実行するリアクター（例えば、後述するリアクター１１）と、前記リアクターに対して加熱用熱媒体（例えば、後述する温水）を供給する加熱及び冷却用熱媒体（例えば、後述する冷水）を供給する冷却を実行可能な熱交換装置（例えば、後述する熱交換装置７０）と、前記脱離工程で脱離した前記二酸化炭素と水蒸気を含むガスを冷却する第１冷却機（例えば、後述する第１インタークーラ５１）と、前記脱離工程で脱離した前記二酸化炭素と水蒸気を含むガスを冷却する第２冷却機（例えば、後述する第２インタークーラ５２）と、を備え、前記熱交換装置は、前記加熱用熱媒体を加熱するとともに前記冷却用熱媒体を冷却するヒートポンプ式の熱源器（例えば、後述する熱源器８１）と、前記リアクターを加熱した前記加熱用熱媒体を前記熱源器で加熱するとともに、前記加熱用熱媒体により前記第１冷却機から排熱回収を行う熱源高温水回路（例えば、後述する熱源高温水回路８５）と、前記リアクターを冷却した前記冷却用熱媒体を前記熱源器で冷却するとともに、前記冷却用熱媒体により前記第２冷却機から排熱回収を行う熱源低温水回路（例えば、後述する熱源低温水回路８６）と、を有する、二酸化炭素回収装置（例えば、後述する二酸化炭素回収装置１）である。
【０００７】
（２）上記（１）に記載の二酸化炭素回収装置において、前記熱源高温水回路にかかる加熱負荷と前記熱源低温水回路での排熱回収量のバランスに基づいて前記第１冷却機に流す前記加熱用熱媒体の流量と前記第２冷却機に流す前記冷却用熱媒体の流量を制御する制御装置（例えば、後述する制御装置９０）を更に備える。
【０００８】
（３）上記（２）に記載の二酸化炭素回収装置において、前記制御装置は、外気の環境条件に基づいて前記二酸化炭素及び水の回収量を算出し、予測した前記二酸化炭素及び前記水の回収量に基づいて前記加熱負荷を算出し、前記吸着工程又は前記脱離工程を実行する対象機器の冷却要求又は前記リアクターの冷却要求に基づいて前記熱源低温水回路の前記排熱回収量を算出し、前記熱源器に供給される前記加熱用熱媒体及び前記冷却用熱媒体のそれぞれの温度と前記加熱負荷に基づいて前記熱源器の運転時の加熱ＣＯＰを予測し、前記加熱ＣＯＰを向上できる場合は前記第１冷却機及び前記第２冷却機のそれぞれで排熱回収を行う第１熱回収モード（例えば、後述するカスケード熱回収モード）を選択し、前記第１熱回収モードを選択しても前記加熱ＣＯＰを向上できない場合は前記第２冷却機で排熱回収を行う第２熱回収モード（例えば、後述する低温側熱回収モード）を選択してもよい。
【０００９】
（４）上記（３）に記載の二酸化炭素回収装置において、前記第１熱回収モードでは、前記熱源高温水回路で回収する熱量と温度は、前記熱源器の前記加熱ＣＯＰが最大化するように、前記第１冷却機に流れる前記加熱用熱媒体の流量及び前記第２冷却機に流れる前記冷却用熱媒体の流量の少なくとも何れか一方を制御してもよい。
【００１０】
（５）上記（１）から（３）の何れかに記載の二酸化炭素回収装置において、前記第２冷却機は前記第１冷却機で冷却されたガスを冷却してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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