JP2023124239A - プラント - Google Patents

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Abstract

【課題】合成物を生成するに際し、熱エネルギーを効率的に利用する。【解決手段】プラントは、特定物質を含む原料流体を発熱化学反応させて合成物を含む反応後流体を生成する合成反応器と、合成反応器における発熱化学反応により生じる熱を回収する熱媒体供給ラインと、熱媒体供給ラインで熱を回収した熱媒体流体を、熱源として利用する熱源利用設備と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、プラントに関する。
化石燃料の燃焼等にともなって排出される二酸化炭素の大気中への放出を抑えることが望まれている。これに対し、例えば、特許文献１には、二酸化炭素排出プラントから排出される二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素と、副生水素排出プラントから排出される水素とを合成することによって、例えば、メタノール等の合成物を生成する合成プラントの構成が開示されている。
特開２０２０－１８９８１７号公報
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、二酸化炭素と水素との反応を促進させるため、触媒が活性となる温度まで二酸化炭素と水素とを混合したガスを加熱する必要がある。また、反応後の合成物は、反応熱を含め、高温であるため、冷却する必要がある。さらに、得られた合成物の純度を高めるため、蒸留、精留等の工程を経ることもある。このように、合成物を生成するに際して行われる、加熱、冷却、蒸留といった工程では、熱エネルギーが必要となる。そして、このような合成プラントにおいては、熱エネルギーを効率的に利用することが望まれている。
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、合成物を生成するに際し、熱エネルギーを効率的に利用することができるプラントを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示に係るプラントは、合成反応器と、熱媒体供給ラインと、熱源利用設備と、を備える。前記合成反応器は、特定物質を含む原料流体を発熱化学反応させて合成物を含む反応後流体を生成する。前記熱媒体供給ラインは、前記合成反応器における発熱化学反応により生じる熱を回収する。前記熱源利用設備は、前記熱媒体供給ラインで熱を回収した熱媒体流体を、熱源として利用する。
本開示に係るプラントは、燃料で駆動される駆動機と、前記駆動機の排ガス中の二酸化炭素を回収する回収部と、前記回収部で回収された前記二酸化炭素を含む原料流体を化学反応させて合成物を含む反応後流体を生成する合成反応器と、を備え、前記合成物を前記駆動機の前記燃料として用いる。
本開示に係るプラントは、原料流体を化学反応させて、合成物を含む粗製流体を生成する合成反応器と、前記粗製流体に熱を加えて蒸留し、前記合成物の濃度が高められた製品流体を得る蒸留器と、前記合成反応器と前記蒸留器との間から前記粗製流体を取り出す粗製流体払い出し配管と、前記蒸留器から蒸留後の前記製品流体を取り出す製品流体払い出し配管と、を備え、前記蒸留器で利用可能な熱量が多い場合、前記蒸留器で利用可能な熱量が少ない場合よりも、前記製品流体払い出し配管から取り出す前記製品流体の流量と前記粗製流体払い出し配管から取り出す前記粗製流体の流量の合計のうち、前記製品流体払い出し配管から取り出す前記製品流体の流量の割合を大きくする。
本開示に係るプラントは、流体を冷却し、一部を凝縮させる冷却部と、前記流体の液相を分離する分離器と、前記流体の液相を加熱し、少なくとも一部を気化させる加熱部と、前記加熱部で加熱された前記流体の液相を蒸留する蒸留器と、を備え、前記加熱部は、前記冷却部で発生する凝縮熱を用い、前記反応後流体の液相を加熱する。
本開示に係るプラントは、気相の原料流体を予熱する予熱器と、前記予熱器で予熱された前記原料流体を化学反応させて反応後流体を得る合成反応器と、を備え、前記予熱器では、高温側の前記反応後流体と低温側の前記原料流体の間の熱交換によって、前記反応後流体が冷却され、前記反応後流体の沸点は、前記原料流体の沸点よりも温度が高く、前記予熱器の高温側で、前記反応後流体の少なくとも一部が凝縮する。
本開示のプラントによれば、合成物を生成するに際し、熱エネルギーを効率的に利用することができる。
本開示の第一実施形態に係るプラントの構成を示す図である。 本開示の第二実施形態に係るプラントの構成を示す図である。 本開示の第三実施形態に係るプラントの構成を示す図である。 本開示の第四実施形態に係るプラントの構成を示す図である。
＜第一実施形態＞
以下、本開示の第一実施形態に係るプラントを図面に基づき説明する。
図１に示すように、プラント５００Ａは、ガスタービンコンバインドサイクルプラント部１００と、合成処理部２００Ａと、を備えている。
（ガスタービンコンバインドサイクルプラント部の構成）
ガスタービンコンバインドサイクルプラント部１００は、ガスタービン（駆動機）１１０と、排熱回収ボイラー１２０と、熱源利用設備１４０と、を備えている。
ガスタービン１１０は、空気圧縮機１１２と、燃焼器１１３と、タービン１１４と、を備えている。空気圧縮機１１２は、外部から取り込んだ空気を圧縮する。燃焼器１１３は、空気圧縮機１１２で圧縮された空気中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスを生成する。燃料Ｆは燃料圧縮機１１６で圧縮されて燃焼器１１３に供給される。タービン１１４は、燃焼器１１３で生成された高温高圧の燃焼ガスにより駆動される。タービン１１４のタービンローターと空気圧縮機１１２の圧縮機ローターとは相互に連結されて、ガスタービンローター１１５を構成している。ガスタービンローター１１５には、例えば、発電機１１７が接続されている。タービン１１４から排気された排ガスＥＧは、排熱回収ボイラー１２０に供給される。
排熱回収ボイラー１２０は、ガスタービン１１０から排出された排ガスＥＧの熱エネルギーを利用して蒸気を生成する。この排熱回収ボイラー１２０は、低圧節炭器（ＥＣＯ－ＬＰ）１２１、低圧蒸発器１２２、中圧ポンプ１２４、高圧ポンプ１２３、第一高圧節炭器（ＥＣＯ１－ＨＰ）１２５、中圧節炭器（ＥＣＯ－ＩＰ）１３５、中圧蒸発器（ＥＶＡ－ＩＰ）１３６、中圧過熱器（ＳＨ－ＩＰ）１３８、低圧過熱器（ＳＨ－ＬＰ）１３７、第二高圧節炭器（ＥＣＯ－ＨＰ）１２５ｉ、高圧蒸発器（ＥＶＡ－ＨＰ）１２６、第一高圧過熱器（ＳＨ１－ＨＰ）１２７、再熱器（ＲＨ－ＩＰ）１３１、第二高圧過熱器（ＳＨ２－ＨＰ）１２８を有している。ここで、排熱回収ボイラー１２０中の排ガスＥＧが流れる方向で、ガスタービン１１０に近い側を上流側、その反対の煙突２１２に近い側を下流側とする。排熱回収ボイラー１２０の内部には、下流から上流に向かって、低圧節炭器１２１、低圧蒸発器１２２、第一高圧節炭器１２５、低圧過熱器１３７、中圧節炭器１３５、中圧蒸発器１３６、中圧過熱器１３８、第二高圧節炭器１２５ｉ、高圧蒸発器１２６、第一高圧過熱器１２７、再熱器１３１、第二高圧過熱器１２８の順序で配置されている。
低圧節炭器１２１は、熱源利用設備１４０の復水器１５１から供給される水を加熱する。
低圧蒸発器１２２は、低圧節炭器１２１で加熱された水を蒸気にする。この実施形態で例示する低圧蒸発器１２２は、上部にドラムが配置された自然循環ボイラーである（以下、中圧蒸発器１３６及び高圧蒸発器１２６も同様）。
中圧ポンプ１２４は、低圧節炭器１２１で加熱された水を昇圧して中圧節炭器１３５に供給する。
中圧節炭器１３５は、中圧ポンプ１２４で昇圧された水を加熱する。
中圧蒸発器１３６は、中圧節炭器１３５で加熱された水をさらに加熱して蒸気にする。
高圧ポンプ１２３は、低圧節炭器１２１で加熱された水を昇圧して第一高圧節炭器１２５に供給する。
第一高圧節炭器１２５は、高圧ポンプ１２３で昇圧された水を加熱する。
第二高圧節炭器１２５ｉは、第一高圧節炭器１２５で加熱された高圧水を更に加熱する。
高圧蒸発器１２６は、第二高圧節炭器１２５ｉで加熱された高圧水を加熱して蒸気にする。
第一高圧過熱器１２７は、高圧蒸発器１２６で生成した蒸気を過熱する。なお、高圧蒸発器１２６は、排熱回収ボイラー１２０が有する複数の蒸発器、即ち、低圧蒸発器１２２、中圧蒸発器１３６、高圧蒸発器１２６のうち、最も圧力の高い蒸発器である。
第二高圧過熱器１２８は、第一高圧過熱器１２７で過熱した蒸気を更に過熱する。この第二高圧過熱器１２８により過熱された蒸気は、熱源利用設備１４０の高圧蒸気タービン１４１に供給される。
再熱器１３１は、熱源利用設備１４０の高圧蒸気タービン１４１から排出された蒸気を過熱する。再熱器１３１により過熱された蒸気は、熱源利用設備１４０の中圧蒸気タービン（原動機）１４２に供給される。
熱源利用設備１４０は、高圧蒸気タービン１４１、中圧蒸気タービン（原動機）１４２、低圧蒸気タービン１４３、復水器１５１、及び給水ポンプ１５３を備えている。
高圧蒸気タービン１４１、中圧蒸気タービン１４２及び低圧蒸気タービン１４３は、排熱回収ボイラー１２０で発生した蒸気を利用してそれぞれ駆動される。高圧蒸気タービン１４１のタービンローター、中圧蒸気タービン１４２のタービンローター、及び低圧蒸気タービン１４３のタービンローターは、相互に連結されて、一つのタービンローターＲを成している。このタービンローターＲは、発電機１６１に接続されている。
高圧蒸気タービン１４１は、排熱回収ボイラー１２０の第二高圧過熱器１２８により過熱された蒸気によって駆動される。中圧蒸気タービン１４２は、再熱器１３１により過熱された蒸気によって駆動される。低圧蒸気タービン１４３は、低圧過熱器１３７により過熱された蒸気及び中圧蒸気タービン１４２から排出された蒸気によって駆動される。
復水器１５１は、低圧蒸気タービン１４３から排出された蒸気を水に戻す。
給水ポンプ１５３は、復水器１５１中の水を排熱回収ボイラー１２０に戻す。具体的には、給水ポンプ１５３は、復水器１５１中の水を低圧節炭器１２１に戻す。
（合成処理部の構成）
合成処理部２００Ａは、分離部２１０と、予熱部２２０と、合成反応器２３０と、後処理部２４０と、を備えている。
分離部２１０は、排熱回収ボイラー１２０から排出される排ガスＥＧから、特定物質を含む一部の物質を分離する。本実施形態において、分離部２１０は、排ガスＥＧから、特定物質として二酸化炭素（ＣＯ２）を分離する。分離部２１０は、吸収塔（吸収部）２１１と、煙突２１２と、再生塔（回収部）２１３と、冷却器２１４と、を備えている。
吸収塔２１１は、排ガスＥＧに含まれる特定物質としての二酸化炭素を、吸収液により吸収する。吸収液は、吸収塔２１１内に液滴状に供給され、吸収塔２１１内の排ガスＥＧと接触する。本実施形態において、吸収液としては、例えば、アミン化合物を含むものが用いられる。吸収液は、排ガス中に含まれる二酸化炭素を吸収し、吸収塔２１１内の底部に落下する。ここで、吸収液としては、二酸化炭素の吸収時に、相分離を引き起こす相分離型の吸収液を用いるのが好ましい。相分離型の吸収液は、二酸化炭素を吸収することで二酸化炭素の溶解量が多い相と、二酸化炭素の溶解量が少ない相と、に分離する。二酸化炭素を吸収した吸収液は再生塔２１３に送られる。
煙突２１２は、吸収塔２１１内で、吸収液によって二酸化炭素が吸収（除去）された残りの排ガスＥＧを、外部に放出する。
再生塔２１３は、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素ガスを分離させることで、吸収液を再生させる。二酸化炭素は、再生塔２１３内の液相（吸収液）から気相へと移動する。本実施形態において、再生塔２１３には、外部から水素（Ｈ２）が供給される。水素は、再生塔２１３内の底部の、吸収液が溜まっている部分に供給される。再生塔２１３内における二酸化炭素の分圧は、外部から水素が供給されることで低下する。再生塔２１３内における二酸化炭素の分圧が低下することで、二酸化炭素が低い温度で液相から気相に移動し、吸収液の再生を低温で行うことができる。
再生塔２１３は、再生塔２１３内の吸収液を加熱する熱交換器２１７を備える。熱交換器２１７は、外部から再生塔２１３内の吸収液よりも高温の流体Ｆ１が供給される。再生塔２１３内の吸収液は、外部から送り込まれる流体Ｆ１により加熱される。本実施形態において、流体Ｆ１として、低圧蒸気タービン１４３の中間段１４３ｍから抽気管７００を通して抽気された低温（例えば６０℃程度）の蒸気が、低温蒸気配管７０１を介して再生塔２１３に送り込まれる。再生塔２１３内では、低温蒸気配管７０１を通して低温の蒸気を送り込むことで、二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱する。吸収液が加熱されることで、吸収液からの二酸化炭素の分離が促進される。
再生塔２１３は、二酸化炭素を分離することで再生された吸収液を、再生熱交換器２１５を介して吸収塔２１１に循環させる。また、再生塔２１３は、吸収液から分離させた二酸化炭素と、外部から供給した水素と、を含むガスを冷却器２１４に送り出す。
冷却器２１４は、二酸化炭素と水素とを含むガスを冷却することで、二酸化炭素と水素とを含むガスに含まれる吸収液成分を回収し、再生塔２１３に戻す。また、吸収液成分が除去された二酸化炭素及び水素を含むガスは、原料流体Ｒ１として、予熱部２２０の中間冷却圧縮機２２１に、送出配管８００を通して送り込まれる。
予熱部２２０は、原料流体Ｒ１を合成反応器２３０に送り込むに先立ち予熱する。予熱部２２０は、中間冷却圧縮機２２１と、第一予熱器２２２と、第二予熱器２２３（予熱器、冷却部）と、第三予熱器２２４と、第四予熱器２２５と、を備えている。
中間冷却圧縮機２２１は、分離部２１０から送り出された、二酸化炭素と水素とを含む原料流体Ｒ１を圧縮する。本実施形態において、中間冷却圧縮機２２１は、三段の圧縮機２２１ａ～２２１ｃと、中間冷却器２２１ｐ、２２１ｑと、を備えている。原料流体Ｒ１は、三段の圧縮機２２１ａ～２２１ｃを順次経ることで、段階的に圧縮される。
中間冷却器２２１ｐ、２２１ｑは、一段目の圧縮機２２１ａと二段目の圧縮機２２１ｂとの間、二段目の圧縮機２２１ｂと三段目の圧縮機２２１ｃとの間に配置されている。中間冷却器２２１ｐ、２２１ｑは、後述する第一予熱器２２２に循環配管７０２を介して接続されている。循環配管７０２は、ポンプ７０２ｐにより、中間冷却器２２１ｐ、２２１ｑと第一予熱器２２２との間で、循環流体Ｆ２を循環させる。中間冷却器２２１ｐ、２２１ｑは、後述する第一予熱器２２２で温度が低下した循環流体Ｆ２により、原料流体Ｒ１を冷却する。中間冷却圧縮機２２１で圧縮されるとともに冷却された原料流体Ｒ１は、予熱配管８０１を通して第一予熱器２２２に送出される。
予熱配管８０１は、中間冷却圧縮機２２１と、合成反応器２３０との間に設けられている。予熱配管８０１は、中間冷却圧縮機２２１と、合成反応器２３０との間で、第一予熱器２２２、第二予熱器２２３、第三予熱器２２４、及び第四予熱器２２５を順次通るように配置されている。
第一予熱器２２２は、中間冷却器２２１ｐ、２２１ｑで原料流体Ｒ１を冷却することによって温度上昇した循環流体Ｆ２の熱により、原料流体Ｒ１を予熱する。第一予熱器２２２で予熱された原料流体Ｒ１は、予熱配管８０１を通して第二予熱器２２３に送られる。
第二予熱器２２３は、後述する合成反応器２３０で生成された反応後流体としての粗製流体（流体）Ｒ２の排熱により、原料流体Ｒ１を予熱する。第二予熱器２２３は、粗製流体Ｒ２を冷却する第一冷却器２４１と第二冷却器（加熱部）２４２との間で、粗製流体Ｒ２の排熱により、原料流体Ｒ１を予熱する。第二予熱器２２３で予熱された原料流体Ｒ１は、予熱配管８０１を通して第三予熱器２２４に送られる。この際、第二予熱器２２３では、冷却される反応後流体としての粗製流体Ｒ２の一部が凝縮し始める。従って、凝縮熱を有効に活用して原料流体Ｒ１を予熱することができる。本実施形態で、原料流体Ｒ１は二酸化炭素、水素を主成分としており、沸点が低い。一方、合成反応器２３０で化学反応により生成する反応後流体としての粗製流体Ｒ２には、メタノールや水を多く含み、原料流体Ｒ１よりも沸点が高い。反応後流体としての粗製流体Ｒ２の一部が凝縮する一方、原料流体Ｒ１は気相の状態を維持して相変化せず、反応後流体としての粗製流体Ｒ２の凝縮熱を有効に活用して原料流体Ｒ１を効果的に加熱することができる。このように、第二予熱器２２３の高温側と低温側は、化学反応前後の同一流体であるにも関わらず、合成反応器２３０における化学反応で成分が変化することにより、沸点が高くなり、高温側の凝縮熱を用いて低温側の気相を加熱することが可能になる。
第三予熱器２２４は、低圧節炭器１２１に配管７０３、７０４を介して接続されている。低圧節炭器１２１側の配管７０３の端部（図１のＡ１）と、第三予熱器２２４側の配管７０４の一端部（図１のＡ２）とは接続されている。また、第三予熱器２２４側の配管７０４の他端部（図１のＢ１）は、後述する精留塔２４７に接続された低温蒸気配管７０１（図１のＢ２）に接続されている。第三予熱器２２４は、低圧節炭器１２１で加熱された水により、原料流体Ｒ１を予熱する。第三予熱器２２４で予熱された原料流体Ｒ１は、予熱配管８０１を通して第四予熱器２２５に送られる。
第四予熱器２２５は、後述する合成反応器２３０で生成された反応後流体としての粗製流体Ｒ２の排熱により、原料流体Ｒ１を予熱する。第四予熱器２２５は、合成反応器２３０から送り出された粗製流体Ｒ２の排熱により、原料流体Ｒ１を予熱する。第四予熱器２２５で予熱された原料流体Ｒ１は、予熱配管８０１を通して合成反応器２３０に送られる。
このように、中間冷却圧縮機２２１、第一予熱器２２２、第二予熱器２２３、第三予熱器２２４、及び第四予熱器２２５を経ることで、原料流体Ｒ１は、順次予熱され、例えば、２５０℃といった高温となる。
合成反応器２３０は、原料流体Ｒ１を化学反応させて反応後流体としての粗製流体Ｒ２を生成する。本実施形態では、合成反応器２３０は、特定物質としての二酸化炭素と、水素とを含む原料流体Ｒ１において、下式（１）の化学反応を生じさせ、合成物としてのメタノール（ＣＨ３ＯＨ）と、水（Ｈ２Ｏ）と、を得る。
ＣＯ２＋３Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ ・・・（１）
上式（１）の化学反応の際、エンタルピーの変化量は、ΔＨ＝－４９．４ｋＪ／ｍｏｌとなり、発熱が生じる。つまり、合成反応器２３０における化学反応は、発熱がともなう発熱化学反応となる。
合成反応器２３０には、合成反応器２３０における発熱化学反応により生じる熱を回収する熱媒体供給ライン７１０が接続されている。熱媒体供給ライン７１０は、中圧節炭器１３５に配管７１１を介して接続されている。中圧節炭器１３５側の配管７１１の端部（図１のＥ１）と、熱媒体供給ライン７１０の一端部７１２（図１のＥ２）とは接続されている。熱媒体供給ライン７１０の他端部７１３（図１のＥ３）は、中圧過熱器１３８側の配管７１４（図１のＥ４）に接続されている。合成反応器２３０には、中圧節炭器１３５から熱媒体供給ライン７１０を通して、熱媒体流体Ｈとして、例えば２４０℃程度の中圧の水が供給される。
ところで、合成反応器２３０における化学反応では、高温条件下である方が化学物質の活性が高まる一方、ルシャトリエの法則により、平衡は、逆反応が促進される方向に移動する。つまり、合成反応器２３０における発熱反応では、温度が過度に高くなると、生成した合成物が原料に戻る反応が促進されてしまう。そのため、合成反応器２３０における化学反応には、最適な温度が存在する。
合成反応器２３０の熱媒体供給ライン７１０に、熱媒体流体Ｈとして、中圧節炭器１３５からの中圧の水を供給すると、合成反応器２３０内における発熱化学反応にともなう反応熱により、熱媒体供給ライン７１０の水は、加熱されて蒸発する。熱媒体供給ライン７１０内で、熱媒体流体Ｈとしての水は、飽和温度付近を維持しながら蒸発することによって、発熱化学反応により生じる大量の熱を回収する。このようにして、合成反応器２３０における発熱化学反応は、温度変化を抑えつつ、反応熱を効率良く回収しながら行われる。
熱媒体供給ライン７１０内で熱媒体流体Ｈとしての水が蒸発することで生成された蒸気は、他端部７１３を通して中圧過熱器１３８に供給される。中圧過熱器１３８に供給された蒸気は、再熱器１３１を経て、中圧蒸気タービン１４２に供給される。このように、合成反応器２３０における発熱化学反応による反応熱を回収することで熱媒体流体Ｈとしての水を蒸発させて得た蒸気により、熱源利用設備１４０の中圧蒸気タービン１４２を駆動している。
合成反応器２３０における上式（１）の化学反応により、合成物としてのメタノール（ＣＨ３ＯＨ）と、水（Ｈ２Ｏ）とを含む粗製流体Ｒ２が生成される。ここで、粗製流体Ｒ２は、発熱化学反応により温度上昇しており、原料流体Ｒ１よりも温度が高い。粗製流体Ｒ２は、粗製流体流通ライン８１１を通して、合成反応器２３０から後処理部２４０に送り出される。
後処理部２４０は、第一冷却器２４１と、第二冷却器２４２と、第三冷却器２４３と、第一分離器（分離器）２４４と、第二分離器（分離器）２４５と、蒸留塔（蒸留器）２４６と、精留塔２４７と、を備えている。粗製流体流通ライン８１１は、合成反応器２３０と、後処理部２４０とを接続している。粗製流体流通ライン８１１は、合成反応器２３０と、後処理部２４０との間で、第一冷却器２４１、第二冷却器２４２、及び第三冷却器２４３を順次通るように配置されている。また、粗製流体流通ライン８１１は、合成反応器２３０と第一冷却器２４１との間で、第四予熱器２２５を通るように配置されている。粗製流体流通ライン８１１は、第一冷却器２４１と第二冷却器２４２との間で、第二予熱器２２３を通るように配置されている。
合成反応器２３０から粗製流体流通ライン８１１に送り出された粗製流体Ｒ２は、第四予熱器２２５で原料流体Ｒ１を予熱することによって、温度が低下する。温度が低下した粗製流体Ｒ２は、第一冷却器２４１に送られる。
第一冷却器２４１は、後述する蒸留塔２４６に循環配管７２１を介して接続されている。循環配管７２１は、ポンプ７２１ｐにより、第一冷却器２４１と蒸留塔２４６との間で、循環流体Ｆ３を循環させる。第一冷却器２４１は、後述する蒸留塔２４６で温度が低下した循環流体Ｆ３により、粗製流体Ｒ２を冷却する。冷却された粗製流体Ｒ２は、粗製流体流通ライン８１１を通して、第二予熱器２２３に送出される。
第二予熱器２２３に送出された粗製流体Ｒ２は、原料流体Ｒ１を予熱することで、温度が低下する。温度が低下した粗製流体Ｒ２は、粗製流体流通ライン８１１を通して、第二冷却器２４２に送られる。
第二冷却器２４２には、後述する第二分離器２４５と蒸留塔２４６とを接続する粗製流体冷却ライン８１２が通っている。第二冷却器２４２は、粗製流体Ｒ２を、粗製流体冷却ライン８１２を通る製品流体Ｒ３により冷却する。冷却された粗製流体Ｒ２は、粗製流体流通ライン８１１を通して、第三冷却器２４３に送られる。
第三冷却器２４３では、適宜の冷却熱源により、粗製流体Ｒ２をさらに冷却する。冷却された粗製流体Ｒ２は、粗製流体流通ライン８１１を通して、第一分離器２４４に送られる。
第四予熱器２２５、第一冷却器２４１、第二予熱器２２３、第二冷却器２４２、第三冷却器２４３を経ることで、合成反応器２３０から粗製流体流通ライン８１１に送り出される粗製流体Ｒ２は順次冷却される。粗製流体Ｒ２が冷却されることで、粗製流体Ｒ２に含まれるメタノールと水のうち、沸点が高い水が、例えば第二予熱器２２３付近で、先行して凝縮し始める。
第一分離器２４４は、粗製流体流通ライン８１１を通して送り込まれた粗製流体Ｒ２の気相と液相とを分離する。第一分離器２４４に到達するまでに液化されておらず、第一分離器２４４で分離された粗製流体Ｒ２の気相（主に水素と二酸化炭素）は、その一部が、循環配管８３０を通して燃料圧縮機１１６に、燃料Ｆの一部として供給される。また、第一分離器２４４で分離された粗製流体Ｒ２の気相の他の一部は、リサイクル配管８３１を通して、圧縮機８３２で圧縮された後、予熱配管８０１に送り込まれる。
第一分離器２４４と第二分離器２４５とは、接続管８３３を介して接続されている。第一分離器２４４で分離された粗製流体Ｒ２の液相は、接続管８３３を介して、第二分離器２４５に送られる。接続管８３３には、膨張弁（膨張部）２４９が設けられている。第一分離器２４４から送り出された粗製流体Ｒ２は、膨張弁２４９で膨張することで、減圧される。
減圧された粗製流体Ｒ２は、第二分離器２４５でさらに気相と液相とに分離された後、粗製流体冷却ライン８１２を通して、蒸留塔２４６へと送られる。
粗製流体冷却ライン８１２は、第二分離器２４５と蒸留塔２４６との間で、第二冷却器２４２を通るように配置されている。第二分離器２４５から粗製流体冷却ライン８１２に送出された粗製流体Ｒ２（液相）は、第二冷却器２４２で、粗製流体流通ライン８１１を通る粗製流体Ｒ２と熱交換する。第二冷却器２４２において粗製流体流通ライン８１１を通る粗製流体Ｒ２は、その一部が凝縮することで、凝縮熱が生じている。一方、粗製流体冷却ライン８１２を通る粗製流体Ｒ２は、膨張弁２４９を経ることで、減圧されているため、沸点が低下している。このため、第二冷却器２４２において、粗製流体冷却ライン８１２を通る粗製流体Ｒ２が凝縮熱によって加熱されると、粗製流体冷却ライン８１２を通る粗製流体Ｒ２の気化が促進される。
蒸留塔２４６は、粗製流体Ｒ２を蒸留し、水よりも沸点が低いメタノールを合成物として抽出する。蒸留塔２４６では、粗製流体冷却ライン８１２を通して送り込まれる粗製流体Ｒ２が、循環配管７２１を通る循環流体Ｆ３と熱交換する。循環流体Ｆ３は、第一冷却器２４１で粗製流体Ｒ２を冷却することによって温度上昇している。蒸留塔２４６は、循環配管７２１を通る循環流体Ｆ３の熱により、粗製流体Ｒ２を加熱し、製品流体Ｒ３としての合成物であるメタノールのみを蒸発させる。蒸発したメタノール（製品流体Ｒ３）は、蒸留塔頂冷却器２４８で冷却され、凝縮成分が分離されて蒸留塔２４６に戻された後、精留塔２４７に送り込まれる。蒸留塔２４６内には、粗製流体Ｒ２から製品流体Ｒ３であるメタノールが抽出されることにより、水のみが残る。蒸留塔２４６内に残存した水は、外部に排出される。
精留塔２４７は、製品流体Ｒ３を精留し、水等の不純物を除去する。精留塔２４７に送り込まれた製品流体Ｒ３は、加熱配管７３１を通る蒸気により加熱される。加熱配管７３１は、低圧蒸気タービン１４３の中間段１４３ｍから低温の蒸気を抽気する抽気管７００から分岐して設けられている。精留塔２４７内の製品流体Ｒ３は、加熱配管７３１を通る流体Ｆ１（低温の蒸気）により加熱され、製品流体Ｒ３としてのメタノールのみを精留する。精留塔２４７を経た製品流体Ｒ３は、精留塔頂冷却器２５０で後冷却され、凝縮成分が分離されて精留塔２４７に戻された後、外部に供給される。
（作用効果）
上述したようなプラント５００Ａにおいて、合成反応器２３０は、原料流体Ｒ１を用いて粗製流体Ｒ２，製品流体Ｒ３を生成する際、発熱化学反応を生じる。熱媒体供給ライン７１０は、合成反応器２３０における発熱化学反応により生じる熱を回収している。具体的には、合成反応器２３０における発熱化学反応による反応熱を回収することで熱媒体流体Ｈとしての水を蒸発させて蒸気を得ている。プラント５００Ａは、このようにして得た蒸気により、熱源利用設備１４０の中圧蒸気タービン１４２を駆動している。つまり、熱媒体供給ライン７１０で熱を回収した熱媒体流体Ｈは、熱源利用設備１４０の熱源として用いられている。
このように、合成反応器２３０における発熱化学反応により生じる熱を、熱源利用設備１４０の熱源として有効利用することにより、合成物である製品流体Ｒ３を生成するに際し、熱エネルギーを効率的に利用することができる。
また、熱媒体供給ライン７１０は、発熱化学反応により生じた熱を回収するため、合成反応器２３０で熱媒体流体Ｈを蒸発させている。
このような熱媒体流体Ｈの蒸発により、合成反応器２３０において、一定の温度で発熱化学反応により生じた熱を効率良く回収することができる。
さらに、熱源利用設備１４０は、熱媒体供給ライン７１０を経た熱媒体流体Ｈを用いて駆動される中圧蒸気タービン１４２をさらに備えている。
このように熱媒体供給ライン７１０を経た熱媒体流体Ｈを、熱源として利用することで、中圧蒸気タービン１４２を効率良く駆動することができる。
また、中圧蒸気タービン１４２は、熱媒体流体Ｈが膨張することによって駆動される。
これにより、熱媒体流体Ｈによって、中圧蒸気タービン１４２を効率良く駆動できる。
さらに、中圧蒸気タービン１４２を経て膨張することにより温度低下した熱媒体流体Ｈの熱を、原料流体Ｒ１の製造、予熱、蒸発に利用しているため、熱エネルギーを有効利用して、プラント５００Ａを効率良く運転することができる。即ち、以上のように、発熱化学反応により生じた熱を回収して蒸発させた熱媒体流体Ｈを中圧蒸気タービン１４２の駆動に用いて、温度が低下した後で原料流体Ｒ１の製造、予熱、蒸発に利用しているため、発熱化学反応により生じた熱を直接原料流体Ｒ１の製造、予熱、蒸発に利用する場合と比較して、低温の熱媒体流体Ｈで原料流体Ｒ１を製造、予熱、蒸発することができるので、熱エネルギーをより有効に利用することができるのである。
また、プラント５００Ａでは、再生塔２１３における吸収剤からの特定物質の分離に、中圧蒸気タービン１４２から取り出した熱を利用している。これにより、中圧蒸気タービン１４２から取り出した熱を有効利用して、再生塔２１３における吸収剤からの特定物質の分離を効率良く行うことができる。
さらに、上記吸収剤は、相分離型吸収液である。これにより、プラント５００Ａ内で大量に発生する比較的低温の熱を有効利用し、吸収剤からの特定物質の分離を行うことができる。したがって、プラント５００Ａの効率を高めることができる。
また、プラント５００Ａでは、第一分離器２４４と第二分離器２４５の上流の第二予熱器２２３において反応後流体Ｒ２の一部が凝縮するときの凝縮熱を用い、第一分離器２４４と第二分離器２４５の下流の反応後流体Ｒ２の液相を加熱し、少なくとも一部を気化している。したがって、大量の熱を必要とする気化を大量の熱を発生する凝縮の熱で行うことができるため、蒸留塔２４６に反応後流体Ｒ２を供給するに先立つ反応後流体Ｒ２の予熱を、効率良く行うことができる。
さらに、プラント５００Ａでは、膨張弁２４９で反応後流体Ｒ２を膨張させることで、反応後流体Ｒ２の圧力を低下させている。これにより、第二冷却器２４２の高温側、即ち、第一分離器２４４と第二分離器２４５の上流の反応後流体Ｒ２は、第二冷却器２４２の低温側、即ち、第一分離器２４４と第二分離器２４５の下流の反応後流体Ｒ２よりも圧力が高く、第二冷却器２４２の高温側の反応後流体Ｒ２が凝縮する温度を第二冷却器２４２の低温側の反応後流体Ｒ２が気化する温度よりも高くすることができ、第二冷却器２４２で大量に発生する凝縮熱を用いて、大量の熱を必要とする気化を実施することが可能となる。
また、プラント５００Ａでは、水素と、排ガスＥＧに含まれる二酸化炭素とを原料流体Ｒ１とし、粗製流体Ｒ２，製品流体Ｒ３を得ている。したがって、プラント５００Ａにおける二酸化炭素排出量を抑えることが可能となる。
さらに、プラント５００Ａでは、水素を外部から供給することによって、二酸化炭素を含むガスである排ガスＥＧから粗製流体Ｒ２，製品流体Ｒ３を得ている。したがって、水素のみを外部から供給するだけでよいため、容易にプラント５００Ａにおける二酸化炭素排出量を抑えることができる。
＜第二実施形態＞
次に、本開示の第二実施形態を図面に基づき説明する。この第二実施形態のプラントは、ヒートポンプを備える点で上述した第一実施形態のプラントと異なる。そのため、上述した第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。
図２に示すように、第二実施形態のプラント５００Ｂは、ガスタービンコンバインドサイクルプラント部１００と、合成処理部２００Ｂと、を備えている。
この第二実施形態において、合成処理部２００Ｂは、低圧蒸気タービン１４３の中間段１４３ｍに接続された抽気管７００を備えておらず、この抽気管７００に代えて、ヒートポンプ６００を備えている。
ヒートポンプ６００は、第一側配管６１０と、第二側配管６２０と、ポンプ６１０ｐと、ポンプ６２０ｐと、を備えている。第一側配管６１０は、精留塔２４７に接続されている。ポンプ６１０ｐは、第一側配管６１０に設けられ、ヒートポンプ６００と精留塔２４７との間で、第一側配管６１０内の循環流体Ｆ４を循環させている。第二側配管６２０は、蒸留塔頂冷却器２４８、及び精留塔頂冷却器２５０に接続されている。ポンプ６２０ｐは、第二側配管６２０に設けられ、ヒートポンプ６００と、蒸留塔頂冷却器２４８、及び精留塔頂冷却器２５０と、との間で、第二側配管６２０内の循環流体Ｆ５を循環させている。この第二実施形態の第一側配管６１０には、再生塔２１３内の熱交換器２１７に循環流体Ｆ４を供給する循環流体配管６２１が接続されている。なお、循環流体Ｆ４、循環流体Ｆ５としては、例えば水などを用いることができる。
ヒートポンプ６００は、第二側配管６２０及びポンプ６２０ｐにより、蒸留塔頂冷却器２４８、及び精留塔頂冷却器２５０の排熱を回収する。そして、ヒートポンプ６００は、この回収された排熱により、第一側配管６１０内の循環流体Ｆ４を昇温する。この昇温された循環流体Ｆ４の一部は、循環流体配管６２１を通して、再生塔２１３に送り込まれる。再生塔２１３内では、循環流体配管６２１を通して送り込まれた低温の蒸気により、二酸化炭素を吸収した吸収液が加熱され、吸収液が加熱されることで、吸収液からの二酸化炭素の分離が促進される。また、昇温された循環流体Ｆ４の残りは精留塔２４７内の熱交換器に送られ、精留塔２４７内の製品流体Ｒ３を加熱することにより、製品流体Ｒ３を精留し、水等の不純物を除去する。
上述したようなプラント５００Ｂでは、精留塔２４７における精留、再生塔２１３における吸収剤からの特定物質の分離に、ヒートポンプ６００によって回収した蒸留塔頂冷却器２４８、及び精留塔頂冷却器２５０の排熱を利用している。これにより、蒸留塔頂冷却器２４８、及び精留塔頂冷却器２５０の温度が低い排熱を有効利用して、精留塔２４７における精留、再生塔２１３における吸収剤からの特定物質の分離を効率良く行うことができる。
また、プラント５００Ｂでは、上記第一実施形態と同様、合成反応器２３０における発熱化学反応により生じる熱を、熱源利用設備１４０の熱源として有効利用することにより、合成物である製品流体Ｒ３を生成するに際し、熱エネルギーを効率的に利用することができる。
（第一、第二実施形態の変形例）
上記第一実施形態では、抽気管７００を備え、上記第二実施形態では、ヒートポンプ６００を備えるようにしたが、これに限られない。
例えば、図３に示す変形例のように、プラント５００Ｃの合成処理部２００Ｃが、抽気管７００と、ヒートポンプ６００との双方を備えるようにしてもよい。
上述したようなプラント５００Ｃでは、再生塔２１３における吸収剤からの特定物質の分離に、中圧蒸気タービン１４２から取り出した熱と、ヒートポンプ６００によって回収した蒸留塔頂冷却器２４８、及び精留塔頂冷却器２５０の排熱と、の双方を利用することができる。これにより、再生塔２１３における吸収剤からの特定物質の分離を、より効率良く行うことができる。
＜第三実施形態＞
次に、本開示の第三実施形態に係るプラントを図面に基づき説明する。この第三実施形態のプラントは、粗製流体及び製品流体を貯留可能とした点で、上述した第一実施形態のプラントと異なる。そのため、上述した第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。
図４に示すように、第三実施形態のプラント５００Ｄは、ガスタービンコンバインドサイクルプラント部１００と、合成処理部２００Ｄと、を備えている。この第三実施形態の合成処理部２００Ｄは、貯留部４０１Ａ～４０１Ｃを備えている。
貯留部４０１Ａは、製品流体払い出し配管４０２Ａを介して、精留塔頂冷却器２５０の出口側に接続されている。製品流体払い出し配管４０２Ａは、蒸留器２４６による蒸留、及び精留塔頂冷却器２５０による精留後の製品流体Ｒ３を取り出す。貯留部４０１Ａは、精留塔２４７を経た製品流体Ｒ３を貯留する。
貯留部４０１Ｂは、製品流体払い出し配管４０２Ｂを介して、蒸留塔頂冷却器２４８の出口側に接続されている。製品流体払い出し配管４０２Ｂは、蒸留器２４６による蒸留、後の製品流体Ｒ３を取り出す。貯留部４０１Ｂは、蒸留塔２４６を経た製品流体Ｒ３を貯留する。言い換えれば、貯留部４０１Ｂは、蒸留塔２４６を経て精留塔２４７を経ていない製品流体Ｒ３を貯留する。
貯留部４０１Ｃは、粗製流体払い出し配管４０２Ｃを介して、粗製流体冷却ライン８１２に接続されている。粗製流体払い出し配管４０２Ｃは、合成反応器２３０と蒸留器２４６との間から、粗製流体Ｒ２を取り出す。貯留部４０１Ｃは、粗製流体冷却ライン８１２を流れる粗製流体Ｒ２を貯留する。
貯留部４０１Ａ～４０１Ｃに貯留された粗製流体Ｒ２、製品流体Ｒ３は、供給ポンプ４０３により、燃焼器１１３に送られ、ガスタービン１１０の燃料として用いられる。ここで、蒸留器２４６で利用可能な熱量が多い場合、蒸留器２４６で利用可能な熱量が少ない場合よりも、製品流体払い出し配管４０２Ａ、４０２Ｂから取り出す製品流体Ｒ３の流量と粗製流体払い出し配管２０２Ｃから取り出す粗製流体Ｒ２の流量の合計のうち、製品流体払い出し配管４０２Ａ、４０２Ｂから取り出す前記製品流体Ｒ３の流量の割合を大きくする。蒸留器２４６で利用可能な熱量が少ない場合、蒸留器２４６で利用可能な熱量が覆い場合よりも、製品流体払い出し配管４０２Ａ、４０２Ｂから取り出す製品流体Ｒ３の流量と粗製流体払い出し配管２０２Ｃから取り出す粗製流体Ｒ２の流量の合計のうち、製品流体払い出し配管４０２Ａ、４０２Ｂから取り出す前記製品流体Ｒ３の流量の割合を小さくする。
このように、粗製流体Ｒ２又は製品流体Ｒ３を、ガスタービン１１０の燃料として用いることにより、プラント５００Ｄにおけるエネルギーを有効利用することができる。また、結果的に、原料流体に含まれる特定物質のプラント５００Ｄ外への流出を抑えることが可能となる。
さらに、粗製流体Ｒ２、製品流体Ｒ３を貯留する貯留部４０１Ａ～４０１Ｃを備えることで、必要に応じて、粗製流体Ｒ２又は製品流体Ｒ３を、ガスタービン１１０の燃料として用いることが可能となる。
ここで、ガスタービン１１０は、部分負荷では効率が低く、得られる動力や電力に対して発生する排熱が多い。電力等の動力の需要が小さい時間帯に、排熱を効果的に活用して粗製流体Ｒ２又は製品流体Ｒ３を貯留部４０１Ａ～４０１Ｃに貯蔵し、電力等の動力の需要が大きい時間帯に、貯留部４０１Ａ～４０１Ｃに貯蔵した粗製流体Ｒ２、製品流体Ｒ３を利用することで、動力や電力の需要に応じて動力や電力を発生させることが可能となる。
また、排ガスＥＧに含まれる二酸化炭素を原料として得た粗製流体Ｒ２、製品流体Ｒ３を、燃料として消費することで、プラント５００Ｄからの二酸化炭素排出量を抑えることができる。
以上のように、プラント５００Ｄでは、（１）ガスタービン１１０の排ガスから二酸化炭素を回収した吸収液と水素Ｈ２を再生塔２１３に供給して、（２）二酸化炭素と水素の混合ガスを取出して原料流体Ｒ１として合成反応器２３０に送り、（３）合成反応器２３０で合成物、即ち、メタノールを含む粗製流体Ｒ２を合成し、（４）この粗製流体Ｒ２や粗製流体Ｒ２を蒸留した製品流体Ｒ３をガスタービン１１０の燃料として用いる。
従って、炭素を、二酸化炭素、メタノールとして、プラント５００Ｄ内でガスタービン、再生塔、合成反応器、ガスタービンの順に循環させ、二酸化炭素の外部への放出を抑えつつ、水素を外部から供給して発電を行うことができる。特に上記水素として、太陽電池や風力発電、地熱発電等の再生可能エネルギーで発生した電力を用いて水を電気分解して製造した再生可能エネルギー由来水素を用いると、二酸化炭素の外部への放出を抑えつつ、再生可能エネルギーで得たエネルギーを合成物、本例ではメタノールとして貯蔵し、電力需要が大きいときに合成物を燃料として用いることができる。
また、このようにすることによって、燃料を液体の合成物として貯蔵することができるので、水素を貯蔵する場合と比較して、小型の貯蔵タンクで容易に貯蔵することができ、小型で設備費が低いプラントで、エネルギー貯蔵を実現できる。
また、出力が不安定な再生可能エネルギーの出力が高いときや電力需要が小さいときには、合成物を貯蔵し、再生可能エネルギーの出力が低いときや電力需要が大きいときには、貯蔵した合成物を燃料として利用して発電することが可能となる。これにより、出力が不安定な再生可能エネルギーの出力変動や電力需要の変動を調整することが可能となる。
さらに、蒸留前の粗製流体Ｒ２を燃料として利用することにより、蒸留に必要な熱を節約し、プラント５００Ｄの効率を高めることができる。また、粗製流体Ｒ２、精留塔２４７の上流の製品流体Ｒ３、精留塔２４７の下流の製品流体Ｒ３のうち、粗製流体Ｒ２が最も合成物の濃度が低く、次に精留塔２４７の上流の製品流体Ｒ３が合成物の濃度が低く、精留塔２４７の下流の製品流体Ｒ３が最も合成物の濃度が高い。合成物の濃度が高い流体ほど、精製に大量の熱を必要とする。そこで、利用可能な熱量に応じて、合成物の濃度が異なる粗製流体Ｒ２や製品流体Ｒ３を生成することが有効となる。即ち、利用可能な熱量が多いときは、合成物の濃度が高い製品流体Ｒ３を多く、利用可能な熱量が少ないときは、合成物の濃度が低い粗製流体Ｒ２を多く合成すると、利用可能な熱を高効率に活用して、効果的に合成物の濃度が異なる粗製流体Ｒ２や製品流体Ｒ３を合成することが可能となる。
（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記各実施形態では、水素と二酸化炭素を含む原料流体Ｒ１から、メタノールと水とを含む粗製流体Ｒ２、合成物としてのメタノールを製品流体Ｒ３として生成するようにしたが、これに限られない。例えば、水素と二酸化炭素を含む原料流体Ｒ１から、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）と水とを含む粗製流体Ｒ２を得て、製品流体Ｒ３としてエタノールを得ることもできる。また、水素と二酸化炭素を含む原料流体Ｒ１から、メタン（ＣＨ４）と水とを含む粗製流体Ｒ２を得て、製品流体Ｒ３としてメタンを得ることもできる。
また、水素と一酸化炭素を含む原料流体Ｒ１を用いることもできる。この場合、水素と一酸化炭素を含む原料流体Ｒ１から、メタノールを含む粗製流体Ｒ２を得て、製品流体Ｒ３としてメタノールを得ることもできる。また、水素と一酸化炭素を含む原料流体Ｒ１から、ジメチルエーテル（ＣＨ３ＯＣＨ３）と水とを含む粗製流体Ｒ２を得て、製品流体Ｒ３としてジメチルエーテルを得ることもできる。水素と一酸化炭素を含む原料流体Ｒ１から、炭化水素（ＣＨ２）と水とを含む粗製流体Ｒ２を得て、製品流体Ｒ３としてジメチルエーテルを得ることもできる。
さらに、窒素（Ｎ）と水素とを含む原料流体Ｒ１を用いることもできる。この場合、水素と窒素を含む原料流体Ｒ１から、アンモニア（ＮＨ３）を含む粗製流体Ｒ２を得て、製品流体Ｒ３としてアンモニアを得ることもできる。これにより、プラントからの窒素排出量を抑えることが可能となる。
また、上記各実施形態および変形例では、中圧節炭器１３５から得た水を、熱媒体流体Ｈとして用いるようにしたが、熱媒体流体Ｈとしての水は、中圧節炭器１３５以外から得るようにしてもよい。
また、熱媒体流体Ｈとして、水以外にも、例えば、二酸化炭素、アルゴン、アンモニア、ＨＦＣ－２４５ｆａ（冷媒）、ＨＦＯ－１２３３ｚｄ（冷媒）、ＨＣＦＯ－１２２４ｙｄ（冷媒）、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、トルエン等を用いることができる。
また、上記各実施形態および変形例では、駆動機がガスタービン、原動機が蒸気タービンの場合を示したが、これ以外でも、駆動機としてボイラー、レシプロ内燃機関、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）、等を採用することもできる。また、原動機として、有機ランキンサイクル、スターリングエンジン、レシプロ蒸気機関、等を採用することもできる。
さらに、上記各実施形態および変形例では、膨張部２４９の例として膨張弁を示したが、膨張弁の代わりに、タービンや、シリンダーとピストンとを備えるレシプロ式膨張機を採用し、反応後流体を減圧すると同時に動力を回収しても良い。
＜付記＞
各実施形態に記載のプラント５００Ａ～５００Ｄは、例えば以下のように把握される。
（１）第１の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、特定物質を含む原料流体Ｒ１を発熱化学反応させて反応後流体Ｒ２、Ｒ３を生成する合成反応器２３０と、前記合成反応器２３０における発熱化学反応により生じる熱を回収する熱媒体供給ライン７１０と、前記熱媒体供給ライン７１０で熱を回収した熱媒体流体Ｈを、熱源として利用する熱源利用設備１４０と、を備える。
特定物質の例としては、二酸化炭素、一酸化炭素や窒素が挙げられる。
原料流体Ｒ１の例としては、特定物質の他に、水素を含んだものが挙げられる。
反応後流体Ｒ２、Ｒ３の例としては、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、炭化水素、メタン、アンモニア、及びこれらのうちの少なくとも一つと水とを含むものが挙げられる。
熱媒体流体Ｈの例としては、水、二酸化炭素、アルゴン、アンモニア、ＨＦＣ－２４５ｆａ、ＨＦＯ－１２３３ｚｄ、ＨＣＦＯ－１２２４ｙｄ、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、トルエンが挙げられる。
このプラント５００Ａ～５００Ｄにおいて、合成反応器２３０は、原料流体Ｒ１を用いて反応後流体Ｒ２、Ｒ３を生成する際、発熱化学反応を生じる。熱媒体供給ライン７１０は、合成反応器２３０における発熱化学反応により生じる熱を回収する。熱媒体供給ライン７１０で熱を回収した熱媒体流体Ｈは、熱源利用設備１４０の熱源として用いられる。このように、合成反応器２３０における発熱化学反応により生じる熱を、熱源利用設備１４０の熱源として有効利用することにより、合成物である反応後流体Ｒ２、Ｒ３を生成するに際し、熱エネルギーを効率的に利用することができる。
（２）第２の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、（１）のプラント５００Ａ～５００Ｄであって、前記熱媒体供給ライン７１０は、発熱化学反応により生じた熱を回収するため、前記熱媒体流体Ｈを蒸発させる。
これにより、熱媒体流体Ｈの蒸発により、一定の温度で発熱化学反応により生じた熱を効率良く回収することができる。
（３）第３の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、（１）又は（２）のプラント５００Ａ～５００Ｄであって、前記熱源利用設備１４０が、前記熱媒体供給ライン７１０を経た前記熱媒体流体Ｈを用いて駆動される原動機１４２をさらに備える。
これにより、熱媒体供給ライン７１０で熱を回収した熱媒体流体Ｈを、熱源として利用することで、原動機１４２を効率良く駆動することができる。
（４）第４の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、（３）のプラント５００Ａ～５００Ｄであって、前記原動機１４２は、前記熱媒体流体Ｈが膨張することによって駆動される。
これにより、熱媒体流体Ｈが膨張することにより、原動機１４２を効率良く駆動できる。
（５）第５の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、（４）のプラント５００Ａ～５００Ｄであって、前記原動機１４２を経て膨張することにより温度低下した前記熱媒体流体Ｈの熱が、前記原料流体Ｒ１の製造、予熱、蒸発、及び前記反応後流体Ｒ２、Ｒ３の蒸留のうちの少なくとも一つに利用される。
これにより、熱エネルギーを有効利用して、プラント５００Ａを効率良く運転することができる。
（６）第６の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、（３）から（５）の何れか一つのプラント５００Ａ～５００Ｄであって、前記原料流体Ｒ１に含まれる前記特定物質を吸収剤により吸収する吸収部２１１と、前記吸収剤から前記特定物質を分離して回収する回収部２１３と、をさらに備え、前記回収部２１３は、前記原動機１４２から取り出した熱による加熱を行うことで、前記吸収剤から前記特定物質を分離させる。
これにより、回収部２１３における吸収剤からの特定物質の分離を、原動機１４２から取り出した熱を有効利用して、効率良く行うことができる。
（７）第７の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、（６）のプラント５００Ａ～５００Ｄであって、前記吸収剤は、相分離型吸収液である。
これにより、吸収剤が相分離型吸収液であることで、プラント内で発生する比較的低温の熱を有効利用し、吸収剤からの特定物質の分離を行うことができる。
（８）第８の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、（１）から（７）の何れか一つのプラント５００Ａ～５００Ｄであって、前記反応後流体Ｒ２を冷却し、一部を凝縮させる冷却器２１４と、前記冷却器２１４で冷却された前記反応後流体Ｒ２から前記反応後流体Ｒ２の液相を分離する分離器２４４、２４５と、前記反応後流体Ｒ２の液相を加熱する加熱部２４２と、前記加熱部２４２で加熱された前記反応後流体Ｒ２の液相を蒸留する蒸留器２４６と、をさらに備え、前記加熱部２４２は、前記冷却器２１４の排熱を用い、前記反応後流体Ｒ２の液相を加熱して、少なくとも一部を気化させる。
これにより、冷却器２１４の排熱を用い、反応後流体Ｒ２の液相を加熱して、少なくとも一部を気化させることで、蒸留器２４６に反応後流体Ｒ２を供給するに先立つ反応後流体Ｒ２の予熱を、効率良く行うことができる。
（９）第９の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、（８）のプラント５００Ａ～５００Ｄであって、前記冷却器２１４の下流に、前記反応後流体Ｒ２を膨張させる膨張部２４９をさらに備え、前記加熱部２４２は、前記膨張部２４９で膨張された前記反応後流体Ｒ２を加熱する。
これにより、反応後流体Ｒ２が膨張することで、反応後流体Ｒ２の圧力が低下する。これにより、加熱部２４２で、反応後流体Ｒ２、Ｒ３が凝縮するときの凝縮熱を用いた反応後流体Ｒ２の加熱を、効率良く行うことができる。
（１０）第１０の態様に係るプラント５００Ｄは、（１）から（９）の何れか一つのプラント５００Ｄであって、前記反応後流体Ｒ２、Ｒ３を、燃料によって駆動される駆動機１１０の燃料として用いる。
駆動機１１０の例としては、ガスタービンが挙げられる。
このプラント５００Ｄは、得られた反応後流体Ｒ２、Ｒ３を、駆動機１１０の燃料として用いることで、プラント５００Ｄにおけるエネルギーを有効利用することができる。また、結果的に、原料流体にふくまれる特定物質のプラント５００Ｄ外への流出を抑えることが可能となる。
（１１）第１１の態様に係るプラント５００Ｄは、（１０）のプラント５００Ｄであって、前記燃料として用いる前記反応後流体Ｒ２、Ｒ３を貯留する貯留部４０１Ａ～４０１Ｃをさらに備える。
これにより、反応後流体Ｒ２、Ｒ３を貯留することによって、必要に応じて、反応後流体Ｒ２、Ｒ３を駆動機１１０の燃料として用いることが可能となる。
（１２）第１２の態様に係るプラント５００Ｄは、（１０）又は（１１）のプラント５００Ｄであって、前記駆動機１１０の排ガスＥＧの熱を前記熱源利用設備１４０で利用する。
これにより、駆動機１１０の排ガスＥＧの熱を熱源利用設備１４０で利用することで、熱媒体供給ライン７１０で熱を回収した熱媒体流体Ｈを、熱源として利用することで、熱源利用設備１４０を効率良く駆動することができる。
（１３）第１３の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、（１）から（１２）の何れか一つのプラント５００Ａ～５００Ｄであって、前記原料流体Ｒ１は、前記特定物質としての二酸化炭素を含むガスである。
これにより、二酸化炭素を原料流体Ｒ１とし、粗製流体Ｒ２，製品流体Ｒ３を得ている。したがって、プラント５００Ａにおける二酸化炭素排出量を抑えることが可能となる。
（１４）第１４の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、（１３）のプラント５００Ａ～５００Ｄであって、前記特定物質としての前記二酸化炭素を、駆動機１１０の排ガスＥＧから回収する。
これにより、排ガスＥＧに含まれる二酸化炭素を原料流体Ｒ１とすることで、プラント５００Ａにおける排ガスＥＧにおける二酸化炭素排出量を抑えることが可能となる。
（１５）第１５の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、（１）から（１４）の何れか一つのプラント５００Ａ～５００Ｄであって、前記原料流体Ｒ１は、水素を含む。
これにより、水素を用いて、二酸化炭素を含むガスから反応後流体Ｒ２，Ｒ３を得ることができ、プラント５００Ａ～５００Ｄにおける二酸化炭素排出量を抑えることができる。
（１６）第１６の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、（１５）のプラント５００Ａ～５００Ｄであって、前記水素は、外部から供給される。
これにより、水素を外部から供給することによって、二酸化炭素を含むガスから反応後流体Ｒ２，Ｒ３を得て、プラント５００Ａ～５００Ｄにおける二酸化炭素排出量を抑えることができる。
（１７）第１７の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、燃料Ｆで駆動される駆動機１１０と、前記駆動機１１０の排ガスＥＧ中の二酸化炭素を回収する回収部２１３と、前記回収部２１３で回収された前記二酸化炭素を含む原料流体Ｒ１を化学反応させて合成物を含む反応後流体Ｒ２、Ｒ３を生成する合成反応器２３０と、を備え、前記合成物を前記駆動機１１０の前記燃料Ｆとして用いる。
これにより、排ガスＥＧ中の二酸化炭素を回収し、回収された二酸化炭素を含む原料流体Ｒ１から反応後流体Ｒ２、Ｒ３を得ることで、プラント５００Ａ～５００Ｄにおける二酸化炭素排出量を抑えることが可能となる。しかも、反応後流体Ｒ２、Ｒ３に含まれる合成物を、駆動機１１０の燃料Ｆとして用いることで、駆動機１１０を効率良く駆動することができる。したがって、合成物である反応後流体Ｒ２、Ｒ３を生成するに際し、熱エネルギーを効率的に利用することができる。
（１８）第１８の態様に係るプラント５００Ｄは、原料流体Ｒ１を化学反応させて、合成物を含む粗製流体Ｒ２を生成する合成反応器２３０と、前記粗製流体Ｒ２に熱を加えて蒸留し、前記合成物の濃度が高められた製品流体Ｒ３を得る蒸留器２４６と、前記合成反応器２３０と前記蒸留器２４６との間から前記粗製流体Ｒ２を取り出す粗製流体払い出し配管４０２Ｃと、前記蒸留器２４６から蒸留後の前記製品流体Ｒ３を取り出す製品流体払い出し配管４０２Ａ、４０２Ｂと、を備え、前記蒸留器２４６で利用可能な熱量が多い場合、前記蒸留器２４６で利用可能な熱量が少ない場合よりも、前記製品流体払い出し配管４０２Ａ、４０２Ｂから取り出す前記製品流体Ｒ３の流量と前記粗製流体払い出し配管２０２Ｃから取り出す前記粗製流体Ｒ２の流量の合計のうち、前記製品流体払い出し配管４０２Ａ、４０２Ｂから取り出す前記製品流体Ｒ３の流量の割合を大きくする。
これにより、蒸留器２４６では、粗製流体Ｒ２に熱を加えて蒸留し、合成物の濃度が高められた製品流体Ｒ３を得る。蒸留器２４６の上流側の粗製流体Ｒ２に比較し、蒸留器２４６の下流側の製品流体は、合成物の濃度が高い。合成物の濃度を高めるほど、蒸留、精製に大量の熱を必要とする。そこで、蒸留器２４６で利用可能な熱量が多い場合には、製品流体Ｒ３の流量を増やし、蒸留器２４６で利用可能な熱量が少ない場合には、粗製流体Ｒ２の流量を増やすことで、プラント効率を高めることができる。
（１９）第１９の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、流体Ｒ２を冷却し、一部を凝縮させる冷却部２２３と、前記流体Ｒ２の液相を分離する分離器２４４、２４５と、前記流体Ｒ２の液相を加熱し、少なくとも一部を気化させる加熱部２４２と、前記加熱部２４２で加熱された前記流体Ｒ２の液相を蒸留する蒸留器２４６と、を備え、前記加熱部２４２は、前記冷却部２２３で発生する凝縮熱を用い、前記流体Ｒ２の液相を加熱する。
これにより、加熱部２４２は、冷却部２２３で発生する凝縮熱を用い、分離器２４４、２４５の下流側の流体Ｒ２の液相を加熱し、少なくとも一部を気化している。したがって、大量の熱を必要とする気化を大量の熱を発生する凝縮の熱で行うことができるため、蒸留器２４６に流体Ｒ２を供給するに先立つ流体Ｒ２の予熱を、効率良く行うことができる。
（２０）第２０の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、（１９）のプラント５００Ａ～５００Ｄであって、前記冷却部２２３で冷却された前記流体Ｒ２を膨張させる膨張部２４９をさらに備え、前記加熱部２４２は、前記膨張部２４９で膨張された前記流体Ｒ２を加熱する。
これにより、膨張部２４９で流体Ｒ２を膨張させることで、流体Ｒ２の圧力を低下させている。これにより、加熱部２４２の高温側、即ち、分離器２４４、２４５の上流側の流体Ｒ２は、加熱部２４２の低温側、即ち、分離器２４４、２４５の下流の流体Ｒ２よりも圧力が高くなっている。したがって、加熱部２４２の高温側で流体Ｒ２が凝縮する温度を、加熱部２４２の低温側で流体Ｒ２が気化する温度よりも高くすることができる。その結果、加熱部２４２では、大量に発生する凝縮熱を用いて、大量の熱を必要とする気化を実施することが可能となる。
（２１）第２１の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、（１９）又は（２０）のプラント５００Ａ～５００Ｄであって、化学反応により、合成物を含む粗製流体Ｒ２を生成する合成反応器２３０を更に備え、前記粗製流体Ｒ２を前記流体として前記冷却部２２３に供給し、前記蒸留器２４６で合成物の濃度が高められた製品流体Ｒ３を得る。
これにより、合成反応器２３０で合成された粗製流体Ｒ２を膨張部２４９で膨張させることで、粗製流体Ｒ２の圧力を低下させている。これにより、加熱部２４２の高温側の粗製流体Ｒ２が凝縮する温度を、加熱部２４２の低温側の粗製流体Ｒ２が気化する温度よりも高くすることができる。その結果、加熱部２４２では、大量に発生する凝縮熱を用いて、大量の熱を必要とする粗製流体Ｒ２の気化を実施することが可能となる。これにより、蒸留器２４６で合成物の濃度が高められた製品流体Ｒ３を、効率良く得ることができる。
（２２）第２２の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、気相の原料流体Ｒ１を予熱する予熱器２２３と、前記予熱器２２３で予熱された前記原料流体Ｒ１を化学反応させて反応後流体Ｒ２を得る合成反応器２３０と、を備え、前記予熱器２２３では、高温側の前記反応後流体Ｒ２と低温側の前記原料流体Ｒ１の間の熱交換によって、前記反応後流体Ｒ２が冷却され、前記反応後流体Ｒ２の沸点は、前記原料流体Ｒ１の沸点よりも温度が高く、前記予熱器２２３の高温側で、前記反応後流体Ｒ２の少なくとも一部が凝縮する。
これにより、予熱器２２３における反応後流体Ｒ２の凝縮熱を有効に活用し、原料流体Ｒ１を予熱することができる。反応後流体Ｒ２の沸点は、原料流体Ｒ１の沸点よりも温度が高い。すると、予熱器２２３では、反応後流体Ｒ２の一部が凝縮する一方、原料流体Ｒ１は気相の状態を維持して相変化せず、反応後流体Ｒ２の凝縮熱を有効に活用して原料流体Ｒ１を効果的に加熱することができる。このように、予熱器２２３の高温側と低温側で、反応後流体Ｒ２は、化学反応前後の同一流体であるにも関わらず、合成反応器２３０における化学反応で成分が変化することにより、沸点が高くなり、高温側の凝縮熱を用いて低温側の気相を加熱することが可能になる。
（２３）第２３の態様に係るプラント５００Ａ～５００Ｄは、（２２）のプラント５００Ａ～５００Ｄであって、前記反応後流体Ｒ２を冷却し、一部を凝縮させる冷却部２２３と、前記反応後流体Ｒ２の液相を分離する分離器２４４、２４５と、前記冷却部２２３で発生する凝縮熱を用いて前記反応後流体Ｒ２の液相を加熱し、少なくとも一部を気化させる加熱部２４２と、前記加熱部２４２で加熱された前記反応後流体Ｒ２の液相を蒸留し、合成物の濃度が高められた製品流体Ｒ３を得る蒸留器２４６と、を備える。
これにより、加熱部２４２は、冷却部２２３で発生する凝縮熱を用い、分離器２４４、２４５の下流側の反応後流体Ｒ２の液相を加熱し、少なくとも一部を気化している。したがって、大量の熱を必要とする反応後流体Ｒ２の気化を、大量の熱を発生する凝縮の熱で行うことができるため、蒸留器２４６に流体Ｒ２を供給するに先立つ流体Ｒ２の予熱を、効率良く行うことができる。したがって、蒸留器２４６で合成物の濃度が高められた製品流体Ｒ３を、効率良く得ることができる。
１００…ガスタービンコンバインドサイクルプラント部 １１０…ガスタービン（駆動機） １１２…空気圧縮機 １１３…燃焼器 １１４…タービン １１５…ガスタービンローター １１６…燃料圧縮機 １１７…発電機 １２０…排熱回収ボイラー １２１…低圧節炭器 １２２…低圧蒸発器 １２３…高圧ポンプ １２４…中圧ポンプ １２５…第一高圧節炭器 １２５ｉ…第二高圧節炭器 １２６…高圧蒸発器 １２７…第一高圧過熱器 １２８…第二高圧過熱器 １３１…再熱器 １３５…中圧節炭器 １３６…中圧蒸発器 １３７…低圧過熱器 １３８…中圧過熱器 １４０…熱源利用設備 １４１…高圧蒸気タービン １４２…中圧蒸気タービン（原動機） １４３…低圧蒸気タービン １４３ｍ…中間段 １５１…復水器 １５３…給水ポンプ １６１…発電機 ２００Ａ～２００Ｄ…合成処理部 ２１０…分離部 ２１１…吸収塔（吸収部） ２１２…煙突 ２１３…再生塔（回収部） ２１４…冷却器 ２１５…再生熱交換器 ２１７…熱交換器 ２２０…予熱部 ２２１…中間冷却圧縮機 ２２１ａ～２２１ｃ…圧縮機 ２２１ｐ、２２１ｑ…中間冷却器 ２２２…第一予熱器 ２２３…第二予熱器（予熱器） ２２４…第三予熱器 ２２５…第四予熱器 ２３０…合成反応器 ２４０…後処理部 ２４１…第一冷却器 ２４２…第二冷却器（加熱部、冷却部） ２４３…第三冷却器 ２４４…第一分離器（分離器） ２４５…第二分離器（分離器） ２４６…蒸留塔（蒸留器） ２４７…精留塔 ２４８…蒸留塔頂冷却器 ２４９…膨張弁（膨張部） ２５０…精留塔頂冷却器 ４０１Ａ～４０１Ｃ…貯留部 ４０２Ａ、４０２Ｂ…製品流体払い出し配管 ４０２Ｃ…粗製流体払い出し配管 ４０３…供給ポンプ ５００Ａ～５００Ｄ…プラント ６００…ヒートポンプ ６１０…第一側配管 ６１０ｐ…ポンプ ６２０…第二側配管 ６２０ｐ…ポンプ ６２１…循環流体配管 ７００…抽気管 ７０１…低温蒸気配管 ７０２…循環配管 ７０２ｐ…ポンプ ７０３…配管 ７０４…配管 ７１０…熱媒体供給ライン ７１１…配管 ７１２…一端部 ７１３…他端部 ７１４…配管 ７２１…循環配管 ７２１ｐ…ポンプ ７３１…加熱配管 ８００…送出配管 ８０１…予熱配管 ８１１…粗製流体流通ライン ８１２…粗製流体冷却ライン ８３０…循環配管 ８３１…リサイクル配管 ８３２…圧縮機 ８３３…接続管 ２４９…膨張弁 ＥＧ…排ガス Ｆ…燃料 Ｆ１…流体 Ｆ２～Ｆ５…循環流体 Ｈ…熱媒体流体 Ｒ…タービンローター Ｒ１…原料流体 Ｒ２…粗製流体（反応後流体、流体） Ｒ３…製品流体（反応後流体）
第二予熱器２２３は、後述する合成反応器２３０で生成された反応後流体としての粗製流体（流体）Ｒ２の排熱により、原料流体Ｒ１を予熱する。第二予熱器２２３は、粗製流体Ｒ２を冷却する第一冷却器２４１と第二冷却器（加熱部）２４２との間で、粗製流体Ｒ２の排熱により、原料流体Ｒ１を予熱する。第二予熱器２２３で予熱された原料流体Ｒ１は、予熱配管８０１を通して第三予熱器２２４に送られる。この際、第二予熱器２２３では、冷却される反応後流体としての粗製流体Ｒ２の一部が凝縮し始める。従って、凝縮熱を有効に活用して原料流体Ｒ１を予熱することができる。本実施形態で、原料流体Ｒ１は二酸化炭素、水素を主成分としており、沸点が低い。一方、合成反応器２３０で化学反応により生成する反応後流体としての粗製流体Ｒ２は、メタノールや水を多く含み、原料流体Ｒ１よりも沸点が高い。反応後流体としての粗製流体Ｒ２の一部が凝縮する一方、原料流体Ｒ１は気相の状態を維持して相変化せず、反応後流体としての粗製流体Ｒ２の凝縮熱を有効に活用して原料流体Ｒ１を効果的に加熱することができる。このように、第二予熱器２２３の高温側と低温側は、化学反応前後の同一流体であるにも関わらず、合成反応器２３０における化学反応で成分が変化することにより、沸点が高くなり、高温側の凝縮熱を用いて低温側の気相を加熱することが可能になる。
第三予熱器２２４は、低圧節炭器１２１に配管７０３、７０４を介して接続されている。低圧節炭器１２１側の配管７０３の端部（図１のＡ１）と、第三予熱器２２４側の配管７０４の一端部（図１のＡ２）とは接続されている。また、第三予熱器２２４側の配管７０４の他端部（図１のＢ１）は、後述する精留塔２４７に接続された加熱配管７３１（図１のＢ２）に接続されている。第三予熱器２２４は、低圧節炭器１２１で加熱された水により、原料流体Ｒ１を予熱する。第三予熱器２２４で予熱された原料流体Ｒ１は、予熱配管８０１を通して第四予熱器２２５に送られる。
第二予熱器２２３に送出された粗製流体Ｒ２は、原料流体Ｒ１を予熱することで、温度が低下する。温度が低下した粗製流体Ｒ２は、粗製流体流通ライン８１１を通して、第二冷却器２４２に送られる。
第二冷却器２４２には、後述する第二分離器２４５と蒸留塔２４６とを接続する粗製流体冷却ライン８１２が通っている。第二冷却器２４２は、粗製流体Ｒ２を、粗製流体冷却ライン８１２を通る粗製流体Ｒ２により冷却する。冷却された粗製流体Ｒ２は、粗製流体流通ライン８１１を通して、第三冷却器２４３に送られる。
第三冷却器２４３では、適宜の冷却熱源により、粗製流体Ｒ２をさらに冷却する。冷却された粗製流体Ｒ２は、粗製流体流通ライン８１１を通して、第一分離器２４４に送られる。
また、プラント５００Ａでは、第一分離器２４４と第二分離器２４５の上流の第二予熱器２２３において粗製流体Ｒ２の一部が凝縮するときの凝縮熱を用い、第一分離器２４４と第二分離器２４５の下流の粗製流体Ｒ２の液相を加熱し、少なくとも一部を気化している。したがって、大量の熱を必要とする気化を大量の熱を発生する凝縮の熱で行うことができるため、蒸留塔２４６に粗製流体Ｒ２を供給するに先立つ粗製流体Ｒ２の予熱を、効率良く行うことができる。
さらに、プラント５００Ａでは、膨張弁２４９で粗製流体Ｒ２を膨張させることで、粗製流体Ｒ２の圧力を低下させている。これにより、第二冷却器２４２の高温側、即ち、第一分離器２４４と第二分離器２４５の上流の粗製流体Ｒ２は、第二冷却器２４２の低温側、即ち、第一分離器２４４と第二分離器２４５の下流の粗製流体Ｒ２よりも圧力が高く、第二冷却器２４２の高温側の粗製流体Ｒ２が凝縮する温度を第二冷却器２４２の低温側の粗製流体Ｒ２が気化する温度よりも高くすることができ、第二冷却器２４２で大量に発生する凝縮熱を用いて、大量の熱を必要とする気化を実施することが可能となる。
ヒートポンプ６００は、第一側配管６１０と、第二側配管６２０と、ポンプ６１０ｐと、ポンプ６２０ｐと、を備えている。第一側配管６１０は、精留塔２４７に接続されている。ポンプ６１０ｐは、第一側配管６１０に設けられ、ヒートポンプ６００と精留塔２４７との間で、第一側配管６１０内の循環流体Ｆ４を循環させている。第二側配管６２０は、蒸留塔頂冷却器２４８、及び精留塔頂冷却器２５０に接続されている。ポンプ６２０ｐは、第二側配管６２０に設けられ、ヒートポンプ６００と、蒸留塔頂冷却器２４８、及び精留塔頂冷却器２５０と、との間で、第二側配管６２０内の循環流体Ｆ５を循環させている。この第二実施形態の第一側配管６１０には、再生塔２１３内の熱交換器に循環流体Ｆ４を供給する循環流体配管６２１が接続されている。なお、循環流体Ｆ４、循環流体Ｆ５としては、例えば水などを用いることができる。
貯留部４０１Ａは、製品流体払い出し配管４０２Ａを介して、精留塔頂冷却器２５０の出口側に接続されている。製品流体払い出し配管４０２Ａは、蒸留器２４６による蒸留、及び精留塔頂冷却器２５０による精留後の製品流体Ｒ３を取り出す。貯留部４０１Ａは、精留塔２４７を経た製品流体Ｒ３を貯留する。
貯留部４０１Ｂは、製品流体払い出し配管４０２Ｂを介して、蒸留塔頂冷却器２４８の出口側に接続されている。製品流体払い出し配管４０２Ｂは、蒸留器２４６による蒸留後の製品流体Ｒ３を取り出す。貯留部４０１Ｂは、蒸留塔２４６を経た製品流体Ｒ３を貯留する。言い換えれば、貯留部４０１Ｂは、蒸留塔２４６を経て精留塔２４７を経ていない製品流体Ｒ３を貯留する。
貯留部４０１Ｃは、粗製流体払い出し配管４０２Ｃを介して、粗製流体冷却ライン８１２に接続されている。粗製流体払い出し配管４０２Ｃは、合成反応器２３０と蒸留器２４６との間から、粗製流体Ｒ２を取り出す。貯留部４０１Ｃは、粗製流体冷却ライン８１２を流れる粗製流体Ｒ２を貯留する。
貯留部４０１Ａ～４０１Ｃに貯留された粗製流体Ｒ２、製品流体Ｒ３は、供給ポンプ４０３により、燃焼器１１３に送られ、ガスタービン１１０の燃料として用いられる。ここで、蒸留器２４６で利用可能な熱量が多い場合、蒸留器２４６で利用可能な熱量が少ない場合よりも、製品流体払い出し配管４０２Ａ、４０２Ｂから取り出す製品流体Ｒ３の流量と粗製流体払い出し配管２０２Ｃから取り出す粗製流体Ｒ２の流量の合計のうち、製品流体払い出し配管４０２Ａ、４０２Ｂから取り出す前記製品流体Ｒ３の流量の割合を大きくする。蒸留器２４６で利用可能な熱量が少ない場合、蒸留器２４６で利用可能な熱量が多い場合よりも、製品流体払い出し配管４０２Ａ、４０２Ｂから取り出す製品流体Ｒ３の流量と粗製流体払い出し配管２０２Ｃから取り出す粗製流体Ｒ２の流量の合計のうち、製品流体払い出し配管４０２Ａ、４０２Ｂから取り出す前記製品流体Ｒ３の流量の割合を小さくする。
このプラント５００Ｄは、得られた反応後流体Ｒ２、Ｒ３を、駆動機１１０の燃料として用いることで、プラント５００Ｄにおけるエネルギーを有効利用することができる。また、結果的に、原料流体に含まれる特定物質のプラント５００Ｄ外への流出を抑えることが可能となる。

Claims (23)

  1. 特定物質を含む原料流体を発熱化学反応させて合成物を含む反応後流体を生成する合成反応器と、
    前記合成反応器における発熱化学反応により生じる熱を回収する熱媒体供給ラインと、
    前記熱媒体供給ラインで熱を回収した熱媒体流体を、熱源として利用する熱源利用設備と、を備える
    プラント。
  2. 前記熱媒体供給ラインは、発熱化学反応により生じた熱を回収するため、前記熱媒体流体を蒸発させる
    請求項１に記載のプラント。
  3. 前記熱源利用設備は、前記熱媒体供給ラインを経た前記熱媒体流体を用いて駆動される原動機をさらに備える
    請求項１又は２に記載のプラント。
  4. 前記原動機は、前記熱媒体流体が膨張することによって駆動される
    請求項３に記載のプラント。
  5. 前記原動機を経て膨張することにより温度低下した前記熱媒体流体の熱が、前記原料流体の製造、予熱、蒸発、及び前記反応後流体の蒸留のうちの少なくとも一つに利用される
    請求項４に記載のプラント。
  6. 前記原料流体に含まれる前記特定物質を吸収剤により吸収する吸収部と、
    前記吸収剤から前記特定物質を分離して回収する回収部と、をさらに備え、
    前記回収部は、前記原動機から取り出した熱による加熱を行うことで、前記吸収剤から前記特定物質を分離させる
    請求項３から５の何れか一項に記載のプラント。
  7. 前記吸収剤は、相分離型吸収液である
    請求項６に記載のプラント。
  8. 前記反応後流体を冷却し、一部を凝縮させる冷却器と、
    前記冷却器で冷却された前記反応後流体から前記反応後流体の液相を分離する分離器と、
    前記反応後流体の液相を加熱する加熱部と、
    前記加熱部で加熱された前記反応後流体を蒸留する蒸留器と、をさらに備え、
    前記加熱部は、前記冷却器の排熱を用い、前記反応後流体の液相を加熱して、少なくとも一部を気化させる
    請求項１から７の何れか一項に記載のプラント。
  9. 前記冷却器の下流に、前記反応後流体を膨張させる膨張部をさらに備え、
    前記加熱部は、前記膨張部で膨張された前記反応後流体を加熱する
    請求項８に記載のプラント。
  10. 前記反応後流体を、燃料によって駆動される駆動機の前記燃料として用いる
    請求項１から９の何れか一項に記載のプラント。
  11. 前記燃料として用いる前記反応後流体を貯留する貯留部をさらに備える
    請求項１０に記載のプラント。
  12. 前記駆動機の排ガスの熱を前記熱源利用設備で利用する
    請求項１０又は１１に記載のプラント。
  13. 前記原料流体は、前記特定物質としての二酸化炭素を含むガスである
    請求項１から１２の何れか一項に記載のプラント。
  14. 前記特定物質としての前記二酸化炭素を、駆動機の排ガスから回収する
    請求項１３に記載のプラント。
  15. 前記原料流体は、水素を含む
    請求項１から１４の何れか一項に記載のプラント。
  16. 前記水素は、外部から供給される
    請求項１５に記載のプラント。
  17. 燃料で駆動される駆動機と、
    前記駆動機の排ガス中の二酸化炭素を回収する回収部と、
    前記回収部で回収された前記二酸化炭素を含む原料流体を化学反応させて合成物を含む反応後流体を生成する合成反応器と、を備え、
    前記合成物を前記駆動機の前記燃料として用いる
    プラント。
  18. 原料流体を化学反応させて、合成物を含む粗製流体を生成する合成反応器と、
    前記粗製流体に熱を加えて蒸留し、前記合成物の濃度が高められた製品流体を得る蒸留器と、
    前記合成反応器と前記蒸留器との間から前記粗製流体を取り出す粗製流体払い出し配管と、
    前記蒸留器から蒸留後の前記製品流体を取り出す製品流体払い出し配管と、を備え、
    前記蒸留器で利用可能な熱量が多い場合、前記蒸留器で利用可能な熱量が少ない場合よりも、前記製品流体払い出し配管から取り出す前記製品流体の流量と前記粗製流体払い出し配管から取り出す前記粗製流体の流量との合計のうち、前記製品流体払い出し配管から取り出す前記製品流体の流量の割合を大きくする
    プラント。
  19. 流体を冷却し、一部を凝縮させる冷却部と、
    前記流体の液相を分離する分離器と、
    前記流体の液相を加熱し、少なくとも一部を気化させる加熱部と、
    前記加熱部で加熱された前記流体の液相を蒸留する蒸留器と、を備え、
    前記加熱部は、前記冷却部で発生する凝縮熱を用い、前記流体の液相を加熱する
    プラント。
  20. 前記冷却部で冷却された前記流体を膨張させる膨張部をさらに備え、
    前記加熱部は、前記膨張部で膨張された前記流体を加熱する
    請求項１９に記載のプラント。
  21. 化学反応により、合成物を含む粗製流体を生成する合成反応器を更に備え、
    前記粗製流体を前記流体として前記冷却部に供給し、前記蒸留器で合成物の濃度が高められた製品流体を得る請求項１９又は２０に記載のプラント。
  22. 気相の原料流体を予熱する予熱器と、
    前記予熱器で予熱された前記原料流体を化学反応させて反応後流体を得る合成反応器と、を備え、
    前記予熱器では、高温側の前記反応後流体と低温側の前記原料流体の間の熱交換によって、前記反応後流体が冷却され、
    前記反応後流体の沸点は、前記原料流体の沸点よりも温度が高く、前記予熱器の高温側で、前記反応後流体の少なくとも一部が凝縮する
    プラント。
  23. 前記反応後流体を冷却し、一部を凝縮させる冷却部と、
    前記反応後流体の液相を分離する分離器と、
    前記冷却部で発生する凝縮熱を用いて前記反応後流体の液相を加熱し、少なくとも一部を気化させる加熱部と、
    前記加熱部で加熱された前記反応後流体の液相を蒸留し、合成物の濃度が高められた製品流体を得る蒸留器と、を備える
    請求項２２に記載のプラント。
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