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公開番号2025166983
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2024071205
出願日2024-04-25
発明の名称二酸化炭素固化システム
出願人JFEエンジニアリング株式会社
代理人個人
主分類F25J 3/00 20060101AFI20251030BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】極低温の冷熱を利用して、短時間で、かつ連続的に処理できる二酸化炭素固化システムを提供する。
【解決手段】本発明に係る二酸化炭素固化システム1は、窒素を含むガスを冷却して液化窒素含有ガスを生成する空気液化装置30と、液化窒素含有ガスと二酸化炭素含有ガスとを混合して二酸化炭素を気層中で固化する二酸化炭素固化ドラム70と、空気液化装置30によって生成された液化窒素含有ガスを二酸化炭素固化ドラム70に供給する液化窒素含有ガス供給ラインと、二酸化炭素固化ドラム70に二酸化炭素含有ガスを供給する二酸化炭素含有ガス供給ラインと、二酸化炭素固化ドラム70において生成された固体二酸化炭素を外部に排出するドライアイス出口ライン181と、二酸化炭素固化ドラム70において固化しなかった余剰冷ガスを外部に排出する余剰冷ガス排出ライン182と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
窒素を含むガスを冷却して液化窒素含有ガスを生成する窒素含有ガス冷却装置と、
前記窒素含有ガス冷却装置によって生成された液化窒素含有ガスと二酸化炭素含有ガスとを混合して二酸化炭素を気層中で固化する二酸化炭素固化装置と、
前記窒素含有ガス冷却装置と前記二酸化炭素固化装置とに接続され、前記窒素含有ガス冷却装置によって生成された液化窒素含有ガスを前記二酸化炭素固化装置に供給する液化窒素含有ガス供給ラインと、
前記二酸化炭素固化装置に二酸化炭素含有ガスを供給する二酸化炭素含有ガス供給ラインと、
前記二酸化炭素固化装置において生成された固体二酸化炭素を外部に排出する固体二酸化炭素排出ラインと、
前記二酸化炭素固化装置において固化しなかった余剰冷ガスを外部に排出する余剰冷ガス排出ラインと、を有することを特徴とする二酸化炭素固化システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
窒素を含むガスを冷却して液化窒素含有ガスを生成する窒素含有ガス冷却装置と、
前記窒素含有ガス冷却装置において生成された液化窒素含有ガスを昇圧して払い出す液化窒素含有ガスポンプと、
前記液化窒素含有ガスポンプによって払い出された液化窒素含有ガスを蒸発させる窒素含有ガス蒸発装置と、
前記窒素含有ガス蒸発装置によって生成された気体の窒素含有ガスによってタービンを回して発電する窒素含有ガス膨張タービンと、
前記窒素含有ガス膨張タービンの出口から排出される出口窒素含有ガスが流れるタービン出口窒素含有ガスラインと、
前記タービン出口窒素含有ガスラインに設けられて、前記液化窒素含有ガスポンプによって払い出された液化窒素含有ガスとの熱交換によって、前記タービン出口窒素含有ガスラインを流れる前記出口窒素含有ガスを冷却する出口窒素含有ガス冷却装置と、
前記窒素含有ガス冷却装置によって冷却された出口窒素含有ガスと二酸化炭素含有ガスとを混合して二酸化炭素を気層中で固化する二酸化炭素固化装置と、
前記二酸化炭素固化装置に二酸化炭素含有ガスを供給する二酸化炭素含有ガス供給ラインと、
前記二酸化炭素固化装置において生成された固体二酸化炭素を外部に排出する固体二酸化炭素排出ラインと、
前記二酸化炭素固化装置において固化しなかった余剰冷ガスを外部に排出する余剰冷ガス排出ラインと、を有することを特徴とする二酸化炭素固化システム。
【請求項３】
前記出口窒素含有ガス冷却装置は、前記出口窒素含有ガスの少なくとも一部が液化するまで冷却することを特徴とする請求項２に記載の二酸化炭素固化システム。
【請求項４】
LNGを貯留するLNG貯槽と、
前記LNG貯槽に貯留されているLNGを昇圧して払い出すLNGポンプと、
前記LNGポンプによって払い出されたLNGを流すLNG払出ラインと、を有し、
前記窒素含有ガス冷却装置は、前記LNG払出ラインを流れるLNGの冷熱を利用することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の二酸化炭素固化システム。
【請求項５】
前記窒素含有ガス冷却装置は、前記余剰冷ガス排出ラインを流れる余剰冷ガスの冷熱を利用することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の二酸化炭素固化システム。
【請求項６】
前記余剰冷ガス排出ラインは前記窒素含有ガス冷却装置に接続され、前記余剰冷ガスを前記窒素ガス冷却装置の吸気に原料ガスとして供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の二酸化炭素固化システム。
【請求項７】
前記余剰冷ガス排出ラインを流れる余剰冷ガスが前記二酸化炭素含有ガス供給ラインを流れる二酸化炭素含有ガスと熱交換を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の二酸化炭素固化システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温の冷熱を利用して二酸化炭素含有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システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
再生可能エネルギーの普及に伴い、二酸化炭素固化システムのニーズが高まっており、液化空気による二酸化炭素固化もその方法の一つとして提案されている。
【０００３】
この点、特許文献１には、空気を液化空気に吹き込み、凝固した水分および二酸化炭素を耐熱フィルタで濾過することで除去する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－０００８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、二酸化炭素を回収するために、耐熱フィルタに凝着した水と二酸化炭素を加熱して水の融点（０℃）以上まで昇温させるとの記述がある。
しかしながら、液化空気の温度（－１９０℃）との往復には膨大な時間がかかること、常温と極低温との間での２００℃近い熱サイクル疲労により部材の強度低下の懸念があること、および、バッチ式でしか処理できないこと等が課題となっていた。
【０００６】
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、極低温の冷熱を利用して二酸化炭素含有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システムにおいて、短時間で、かつ連続的に処理できる二酸化炭素固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】
【０００７】
（１）本発明に係る二酸化炭素固化システムは、窒素を含むガスを冷却して液化窒素含有ガスを生成する窒素含有ガス冷却装置と、
前記窒素含有ガス冷却装置によって生成された液化窒素含有ガスと二酸化炭素含有ガスとを混合して二酸化炭素を気層中で固化する二酸化炭素固化装置と、
前記窒素含有ガス冷却装置と前記二酸化炭素固化装置とに接続され、前記窒素含有ガス冷却装置によって生成された液化窒素含有ガスを前記二酸化炭素固化装置に供給する液化窒素含有ガス供給ラインと、
前記二酸化炭素固化装置に二酸化炭素含有ガスを供給する二酸化炭素含有ガス供給ラインと、
前記二酸化炭素固化装置において生成された固体二酸化炭素を外部に排出する固体二酸化炭素排出ラインと、
前記二酸化炭素固化装置において固化しなかった余剰冷ガスを外部に排出する余剰冷ガス排出ラインと、を有することを特徴とするものである。
【０００８】
（２）また、本発明に係る二酸化炭素固化システムは、窒素を含むガスを冷却して液化窒素含有ガスを生成する窒素含有ガス冷却装置と、
前記窒素含有ガス冷却装置において生成された液化窒素含有ガスを昇圧して払い出す液化窒素含有ガスポンプと、
前記液化窒素含有ガスポンプによって払い出された液化窒素含有ガスを蒸発させる窒素含有ガス蒸発装置と、
前記窒素含有ガス蒸発装置によって生成された気体の窒素含有ガスによってタービンを回して発電する窒素含有ガス膨張タービンと、
前記窒素含有ガス膨張タービンの出口から排出される出口窒素含有ガスが流れるタービン出口窒素含有ガスラインと、
前記タービン出口窒素含有ガスラインに設けられて、前記液化窒素含有ガスポンプによって払い出された液化窒素含有ガスとの熱交換によって、前記タービン出口窒素含有ガスラインを流れる前記出口窒素含有ガスを冷却する出口窒素含有ガス冷却装置と、
前記窒素含有ガス冷却装置によって冷却された出口窒素含有ガスと二酸化炭素含有ガスとを混合して二酸化炭素を気層中で固化する二酸化炭素固化装置と、
前記二酸化炭素固化装置に二酸化炭素含有ガスを供給する二酸化炭素含有ガス供給ラインと、
前記二酸化炭素固化装置において生成された固体二酸化炭素を外部に排出する固体二酸化炭素排出ラインと、
前記二酸化炭素固化装置において固化しなかった余剰冷ガスを外部に排出する余剰冷ガス排出ラインと、を有することを特徴とするものである。
【０００９】
（３）また、上記（２）に記載のものにおいて、前記出口窒素含有ガス冷却装置は、前記出口窒素含有ガスの少なくとも一部が液化するまで冷却することを特徴とするものである。
【００１０】
（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、LNGを貯留するLNG貯槽と、
前記LNG貯槽に貯留されているLNGを昇圧して払い出すLNGポンプと、
前記LNGポンプによって払い出されたLNGを流すLNG払出ラインと、を有し、
前記窒素含有ガス冷却装置は、前記LNG払出ラインを流れるLNGの冷熱を利用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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