JP7291649B2 - Carbon dioxide recovery device, hydrocarbon production device, and carbon dioxide recovery method - Google Patents

Carbon dioxide recovery device, hydrocarbon production device, and carbon dioxide recovery method Download PDF

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Description

本発明は、二酸化炭素の回収に関する。 The present invention relates to carbon dioxide recovery.

従来、ゼオライトやシリカゲル等が充填された吸着塔を用いて、排ガスから二酸化炭素を吸着分離、回収する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、吸着塔に排ガスを導入した後、吸着塔内の圧力を３段階に制御することにより高い純度の二酸化炭素を回収する技術が開示されている。また、吸着塔を通過して二酸化炭素が除去された後の通過ガスを、脱離終了後の吸着塔に戻し、残存する二酸化炭素をパージして取り除くことにより、残存二酸化炭素を減らして、二酸化炭素回収率を高める技術も開示されている。 Conventionally, a technique for adsorbing, separating, and recovering carbon dioxide from exhaust gas using an adsorption tower filled with zeolite, silica gel, or the like has been disclosed (see, for example, Patent Document 1). Patent Literature 1 discloses a technique for recovering high-purity carbon dioxide by controlling the pressure in the adsorption tower in three steps after exhaust gas is introduced into the adsorption tower. In addition, the passing gas after the carbon dioxide has been removed by passing through the adsorption tower is returned to the adsorption tower after the desorption is completed, and the remaining carbon dioxide is purged and removed, thereby reducing the residual carbon dioxide and reducing the carbon dioxide. Techniques for increasing carbon recovery have also been disclosed.

特開平１－３４４２２号公報JP-A-1-34422

特許文献１に記載の技術では、吸着塔内の圧力を変動させるものの、予め定められた３段階であるため、例えば、外気温が変化する等の外乱が生じた場合には、それに伴い、二酸化炭素回収率は変動する。 In the technique described in Patent Document 1, although the pressure in the adsorption tower is varied, since there are three predetermined stages, for example, when a disturbance such as a change in the outside temperature occurs, the dioxide Carbon recovery varies.

例えば、二酸化炭素回収装置の後段に炭化水素合成装置を設けて、回収された二酸化炭素と水素とを用いて炭化水素を合成する場合がある。この場合、二酸化炭素の回収率が変動すると、炭化水素の合成の効率や純度が低下するおそれがある。そのため、二酸化炭素回収装置において、二酸化炭素回収率を安定化させる技術が望まれている。 For example, there is a case where a hydrocarbon synthesizing device is provided after the carbon dioxide recovery device and the recovered carbon dioxide and hydrogen are used to synthesize hydrocarbons. In this case, if the recovery rate of carbon dioxide fluctuates, the efficiency and purity of hydrocarbon synthesis may decrease. Therefore, there is a demand for a technique for stabilizing the carbon dioxide recovery rate in the carbon dioxide recovery device.

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、二酸化炭素回収装置において、二酸化炭素の回収率を安定化させる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technique for stabilizing the recovery rate of carbon dioxide in a carbon dioxide recovery device.

本発明は、上述の課題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できる。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be implemented as the following modes.

（１）本発明の一形態によれば、二酸化炭素回収装置が提供される。この二酸化炭素回収装置は、二酸化炭素を吸着可能な吸着材を内部に収容する吸着器と、前記吸着器の内部を減圧する減圧ポンプと、熱を生成し、生成した熱を前記吸着器に投入する熱供給部と、前記減圧ポンプおよび前記熱供給部を制御して、前記吸着材に吸着された二酸化炭素を前記吸着器から取り出す脱離工程を、繰り返し実行可能な制御部と、前記脱離工程により回収された二酸化炭素回収量を取得する二酸化炭素回収量取得部と、を備え、前記脱離工程は、前記減圧ポンプにより前記吸着器の内圧を所定の減圧量で減圧する減圧工程と、前記熱供給部により前記吸着器へ所定の投入熱量の熱を投入する熱投入工程と、を含み、前記制御部は、さらに、１工程の前記脱離工程における前記二酸化炭素回収量が目標範囲より小さい場合に、前記減圧量が最大減圧量より小さければ、次の前記脱離工程における前記減圧量を、最大減圧量までの範囲で増加させ、前記減圧量が前記最大減圧量であれば、次の前記脱離工程における前記投入熱量を増加させる、脱離条件決定工程を実行可能である。 (1) According to one aspect of the present invention, a carbon dioxide capture device is provided. This carbon dioxide recovery apparatus includes an adsorber containing an adsorbent capable of adsorbing carbon dioxide, a decompression pump for decompressing the inside of the adsorber, and generating heat and inputting the generated heat into the adsorber. a control unit capable of repeatedly executing a desorption step of removing carbon dioxide adsorbed by the adsorbent from the adsorber by controlling the heat supply unit, the decompression pump and the heat supply unit; a carbon dioxide recovery amount acquisition unit that acquires the carbon dioxide recovery amount recovered in the step, wherein the desorption step includes a decompression step of reducing the internal pressure of the adsorber by a predetermined decompression amount with the decompression pump; a heat input step of inputting heat of a predetermined input heat amount to the adsorber by the heat supply unit, wherein the control unit further controls the amount of carbon dioxide recovered in one step of the desorption step to be lower than a target range. If the amount of pressure reduction is smaller than the maximum amount of pressure reduction, the amount of pressure reduction in the next desorption step is increased within the range up to the maximum amount of pressure reduction, and if the amount of pressure reduction is the maximum amount of pressure reduction, It is possible to execute a desorption condition determination step of increasing the input heat amount in the desorption step of.

この構成によれば、二酸化炭素回収量が目標範囲より小さい場合に、脱離工程における減圧量、および投入熱量を、１工程ごとに増加させることができる。そのため、二酸化炭素の回収量を安定化させることができる。また、この構成によれば、減圧量、投入熱量の順に増加されるため、目標範囲内の二酸化炭素を回収するために消費される動力を低下させることができる。 According to this configuration, when the amount of recovered carbon dioxide is smaller than the target range, the amount of pressure reduction and the amount of input heat in the desorption process can be increased for each process. Therefore, the recovery amount of carbon dioxide can be stabilized. In addition, according to this configuration, since the pressure reduction amount and the input heat amount are increased in order, the power consumed for recovering the carbon dioxide within the target range can be reduced.

（２）上記形態の二酸化炭素回収装置において、前記脱離条件決定工程は、さらに、１工程の前記脱離工程における前記二酸化炭素回収量が前記目標範囲より大きい場合に、前記投入熱量が０より大きければ、次の前記脱離工程における前記投入熱量を減少させ、前記投入熱量が０であれば、次の前記脱離工程における前記減圧量を減少させてもよい。このようにすると、１工程の脱離工程における二酸化炭素回収量が目標範囲より大きい場合には、投入熱量、減圧量の順に減少される。投入熱量、減圧量の順に投入エネルギーを減少させると、目標範囲内の二酸化炭素を回収するために消費される動力を低下させることができる。 (2) In the carbon dioxide recovery apparatus of the above aspect, the desorption condition determination step further includes: when the amount of carbon dioxide recovered in the desorption step of one step is greater than the target range, the input heat amount is greater than 0 If it is larger, the amount of heat input in the next desorption step may be decreased, and if the amount of heat input is zero, the amount of pressure reduction in the next desorption step may be decreased. In this way, when the amount of carbon dioxide recovered in one desorption process is larger than the target range, the input heat amount and the pressure reduction amount are decreased in order. If the input energy is decreased in the order of the input heat amount and the pressure reduction amount, the power consumed to recover the carbon dioxide within the target range can be reduced.

（３）上記形態の二酸化炭素回収装置において、さらに、前記二酸化炭素回収装置の外で生成された外部熱を前記吸着器に投入する外部熱供給部を備え、前記脱離工程は、さらに、前記外部熱供給部により前記吸着器へ所定の外部熱量の前記外部熱を投入する外部熱投入工程を含み、前記脱離条件決定工程は、１工程の前記脱離工程における前記二酸化炭素回収量が前記目標範囲より小さい場合、前記外部熱量が最大外部熱量より小さければ、減圧量を増加させる前に、次の前記脱離工程における前記外部熱量を最大外部熱量までの範囲で増加させてもよい。このようにすると、酸化炭素回収装置において生成エネルギーを要さない排熱を利用しているため、二酸化炭素回収装置において、目標範囲内の二酸化炭素を回収するために消費される動力を低下させることができる。また、１工程の脱離工程における二酸化炭素回収量が目標範囲より小さい場合には、外部熱量、減圧量、投入熱量の順に増加される、目標範囲内の二酸化炭素を回収するために消費される動力を低下させることができる。 (3) The carbon dioxide recovery device of the above aspect further includes an external heat supply unit for supplying external heat generated outside the carbon dioxide recovery device to the adsorber, and the desorption step further includes the An external heat input step of inputting a predetermined external heat amount of the external heat to the adsorber by an external heat supply unit, and the desorption condition determination step includes the step of determining the amount of carbon dioxide recovered in the desorption step of one step. If the amount of external heat is smaller than the target range and the amount of external heat is smaller than the maximum amount of external heat, the amount of external heat in the subsequent desorption step may be increased within the range up to the maximum amount of external heat before increasing the pressure reduction amount. In this way, since the exhaust heat that does not require generated energy is used in the carbon dioxide recovery device, the power consumed for recovering carbon dioxide within the target range in the carbon dioxide recovery device can be reduced. can be done. In addition, if the amount of carbon dioxide recovered in one desorption step is smaller than the target range, the amount of external heat, the amount of pressure reduction, and the amount of input heat are increased in order, and are consumed to recover carbon dioxide within the target range. power can be reduced.

（４）上記形態の二酸化炭素回収装置において、前記脱離条件決定工程は、さらに、１工程の前記脱離工程における前記二酸化炭素回収量が前記目標範囲より大きく、前記投入熱量が０、かつ前記減圧量が０のとき、前記外部熱量を減少させてもよい。このようにすると、１工程の脱離工程における二酸化炭素回収量が目標範囲より大きい場合には、投入熱量、減圧量、外部熱量の順に減少される。上述の通り、外部熱は二酸化炭素回収装置における生成エネルギーが要さないため、投入熱量、減圧量、外部熱量の順に投入エネルギーを減少させると、目標範囲内の二酸化炭素を回収するために消費される動力を低下させることができる。 (4) In the carbon dioxide recovery device of the above aspect, the desorption condition determination step further includes: When the amount of pressure reduction is 0, the amount of external heat may be decreased. In this way, when the amount of carbon dioxide recovered in one desorption process is larger than the target range, the amount of input heat, the amount of pressure reduction, and the amount of external heat are decreased in this order. As described above, external heat does not require energy generated by the carbon dioxide capture device, so if the input energy is decreased in the order of input heat amount, pressure reduction amount, and external heat amount, it will be consumed to recover carbon dioxide within the target range. power consumption can be reduced.

（５）上記形態の二酸化炭素回収装置において、さらに、前記吸着器にパージガスを供給するパージガス供給部を備え、前記脱離工程は、さらに、前記パージガス供給部により前記吸着器へ所定のパージガス量の前記パージガスを供給するパージガス供給工程を含み、前記脱離条件決定工程は、さらに、１工程の前記脱離工程における前記二酸化炭素回収量が前記目標範囲より小さい場合、前記パージガス量が最大パージガス量より小さければ、減圧量の増加の前に、次の前記脱離工程における前記パージガス量を最大パージガス量までの範囲で増加させてもよい。このようにすると、パージガスを吸着器に供給することにより、吸着器内に吸着された二酸化炭素の分圧を低下させることができるため、二酸化炭素をより脱離しやすくすることができる。また、１工程の脱離工程における二酸化炭素回収量が目標範囲より小さい場合には、パージガス量、減圧量、投入熱量の順に増加される。パージガスの供給に要する動力は小さいため、パージガス量、減圧量、投入熱量の順に投入エネルギーを増加させると、目標範囲内の二酸化炭素を回収するために消費される動力を低下させることができる。 (5) The carbon dioxide recovery apparatus of the above aspect may further include a purge gas supply unit for supplying a purge gas to the adsorber, and the desorption step may further include supplying a predetermined amount of purge gas to the adsorber by the purge gas supply unit. a purge gas supplying step of supplying the purge gas, and the desorption condition determining step further comprising: when the amount of carbon dioxide recovered in one step of the desorption step is smaller than the target range, the amount of purge gas is greater than the maximum amount of purge gas; If it is small, the purge gas amount in the next desorption step may be increased within the range up to the maximum purge gas amount before increasing the pressure reduction amount. By doing so, the partial pressure of the carbon dioxide adsorbed in the adsorber can be lowered by supplying the purge gas to the adsorber, so that the carbon dioxide can be more easily desorbed. Further, when the amount of carbon dioxide recovered in one desorption process is smaller than the target range, the amount of purge gas, the amount of pressure reduction, and the amount of input heat are increased in this order. Since the power required to supply the purge gas is small, increasing the input energy in the order of the amount of purge gas, the amount of pressure reduction, and the amount of input heat can reduce the power consumed to recover carbon dioxide within the target range.

（６）上記形態の二酸化炭素回収装置において、前記脱離条件決定工程は、さらに、１工程の前記脱離工程における前記二酸化炭素回収量が前記目標範囲より大きい場合、前記投入熱量が０であり、かつ前記減圧量が０であれば、次の前記脱離工程における前記パージガス量を減少させてもよい。このようにすると、１工程の脱離工程における二酸化炭素回収量が目標範囲より大きい場合には、投入熱量、減圧量、パージガス量の順に減少される。パージガスの供給に要する動力は小さいため、投入熱量、減圧量、パージガス量の順に投入エネルギーを減少させると、目標範囲内の二酸化炭素を回収するために消費される動力を低下させることができる。 (6) In the carbon dioxide recovery apparatus of the above aspect, the desorption condition determination step further includes the input heat amount being 0 when the carbon dioxide recovery amount in the desorption step of one step is larger than the target range. and if the pressure reduction amount is 0, the purge gas amount in the subsequent desorption step may be decreased. In this way, when the amount of carbon dioxide recovered in one desorption process is larger than the target range, the amount of input heat, the amount of pressure reduction, and the amount of purge gas are decreased in this order. Since the power required to supply the purge gas is small, the power consumed to recover the carbon dioxide within the target range can be reduced by decreasing the input energy in the order of input heat amount, pressure reduction amount, and purge gas amount.

（７）本発明の他の一形態によれば、炭化水素製造装置が提供される。この炭化水素製造装置は、上記形態の二酸化炭素回収装置と、前記二酸化炭素回収装置が回収した二酸化炭素と、前記パージガスとして用いられた水素との混合ガスを用いて、炭化水素化合物を生成する炭化水素生成部と、を備える。この構成によれば、炭化水素生成部に対して安定的に二酸化炭素を供給することができるため、炭化水素生成部において、安定的に炭化水素を生成することができる。 (7) According to another aspect of the present invention, a hydrocarbon production device is provided. This hydrocarbon production apparatus uses a carbon dioxide recovery apparatus of the above-described configuration, a mixed gas of carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery apparatus, and hydrogen used as the purge gas to produce a hydrocarbon compound. and a hydrogen generator. According to this configuration, carbon dioxide can be stably supplied to the hydrocarbon generating section, so that hydrocarbons can be stably generated in the hydrocarbon generating section.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、二酸化炭素回収方法、メタン製造方法。二酸化炭素回収装置およびメタン製造装置の制御方法、これら装置や方法を実行するためのコンピュータプログラム、このコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、コンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現することができる。 It should be noted that the present invention can be implemented in various aspects, such as a carbon dioxide recovery method and a methane production method. A control method for a carbon dioxide capture device and a methane production device, a computer program for executing these devices and methods, a server device for distributing this computer program, a non-temporary storage medium storing the computer program, etc. can do.

第１実施形態の二酸化炭素回収装置の概略構成を示す説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing which shows schematic structure of the carbon dioxide capture|recovery apparatus of 1st Embodiment. 二酸化炭素回収装置における二酸化炭素回収処理の説明図である。It is an explanatory view of the carbon dioxide recovery process in the carbon dioxide recovery device. 二酸化炭素回収装置における二酸化炭素回収処理の説明図である。It is an explanatory view of the carbon dioxide recovery process in the carbon dioxide recovery device. 二酸化炭素回収装置における二酸化炭素回収処理の説明図である。It is an explanatory view of the carbon dioxide recovery process in the carbon dioxide recovery device. 二酸化炭素回収装置における脱離条件決定処理のフローチャートである。4 is a flowchart of desorption condition determination processing in the carbon dioxide capture device. 第２実施形態の二酸化炭素回収装置の概略構成を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a carbon dioxide capture device according to a second embodiment; 第２実施形態の二酸化炭素回収装置における脱離条件決定処理のフローチャートである。9 is a flow chart of desorption condition determination processing in the carbon dioxide capture device of the second embodiment. 第３実施形態のメタン製造装置の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the methane production apparatus of 3rd Embodiment. 第３実施形態の二酸化炭素回収装置における脱離条件決定処理のフローチャートである。10 is a flow chart of desorption condition determination processing in the carbon dioxide capture device of the third embodiment. 二酸化炭素の回収率に対する動力分配を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing power distribution with respect to recovery rate of carbon dioxide; 二酸化炭素の回収率に対する動力分配を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing power distribution with respect to recovery rate of carbon dioxide; 二酸化炭素の回収率に対する動力分配を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing power distribution with respect to recovery rate of carbon dioxide;

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の二酸化炭素回収装置１の概略構成を示す説明図である。二酸化炭素回収装置１は、燃焼炉や内燃機関などから排出される排ガスに含まれる二酸化炭素を回収する。二酸化炭素回収装置１は、複数の吸着器１１、１２、１３と、排ガス流路２０と、熱媒流路３０と、二酸化炭素流路３５と、サージタンク４０と、減圧ポンプ４５と、流量計５０と、制御部５５とを備える。以下の説明において、吸着器１１、１２、１３を区別しない場合は、単に、吸着器１０とも呼ぶ。 <First Embodiment>
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a carbon dioxide capture device 1 of the first embodiment. The carbon dioxide recovery device 1 recovers carbon dioxide contained in exhaust gas emitted from a combustion furnace, an internal combustion engine, or the like. The carbon dioxide recovery device 1 includes a plurality of adsorbers 11, 12, 13, an exhaust gas channel 20, a heat medium channel 30, a carbon dioxide channel 35, a surge tank 40, a decompression pump 45, and a flow meter. 50 and a control unit 55 . In the following description, the adsorbers 11, 12, and 13 are simply referred to as the adsorber 10 when not distinguished.

複数の吸着器１１、１２、１３は、筒状に形成され、それぞれの内部に吸着材１１ａ、１２ａ、１３ａが収容されている。吸着材１１ａ、１２ａ、１３ａは、二酸化炭素吸蔵性能を有する材料、例えば、ゼオライト、活性炭、シリカゲルなどである。吸着器１１、１２、１３のそれぞれには、排ガス流路２０と、熱媒流路３０と、二酸化炭素流路３５が接続されている。複数の吸着器１１、１２、１３のそれぞれには、図示しない冷媒流路が形成されている。 A plurality of adsorbers 11, 12, 13 are formed in a cylindrical shape, and adsorbents 11a, 12a, 13a are accommodated therein. Adsorbents 11a, 12a, and 13a are materials having carbon dioxide storage performance, such as zeolite, activated carbon, and silica gel. An exhaust gas channel 20 , a heat medium channel 30 and a carbon dioxide channel 35 are connected to each of the adsorbers 11 , 12 and 13 . A coolant channel (not shown) is formed in each of the plurality of adsorbers 11, 12, and 13. As shown in FIG.

排ガス流路２０は、燃焼炉や内燃機関などの、二酸化炭素を含む排ガスを排出する外部の排ガス供給装置に接続されており、排ガス供給装置が排出する排ガスが流れる。排ガス流路２０を流れる排ガスは、排ガス分流路２１、２２、２３を介して、吸着器１１、１２、１３に供給される。排ガス分流路２１、２２、２３には、排ガス入口弁２１ａ、２２ａ、２３ａが設けられている。排ガス入口弁２１ａ、２２ａ、２３ａのそれぞれは、後述する制御部５５の指令に応じて、吸着器１１、１２、１３の内部への排ガスの供給を制御する。本実施形態において、二酸化炭素を含む混合ガスとして、排ガスを例示しているが、二酸化炭素を含む混合ガスは、排ガスでなくてもよい。 The exhaust gas passage 20 is connected to an external exhaust gas supply device for discharging exhaust gas containing carbon dioxide, such as a combustion furnace or an internal combustion engine, and the exhaust gas discharged by the exhaust gas supply device flows. Exhaust gas flowing through the exhaust gas channel 20 is supplied to the adsorbers 11 , 12 , 13 via the exhaust gas branch channels 21 , 22 , 23 . Exhaust gas inlet valves 21a, 22a, and 23a are provided in the exhaust gas branch passages 21, 22, and 23, respectively. Each of the exhaust gas inlet valves 21a, 22a, 23a controls the supply of exhaust gas to the inside of the adsorbers 11, 12, 13 according to commands from the control unit 55, which will be described later. In this embodiment, exhaust gas is exemplified as the mixed gas containing carbon dioxide, but the mixed gas containing carbon dioxide may not be exhaust gas.

熱媒流路３０は、図示せざる熱媒タンクに接続され、熱媒流路３０内を熱媒が流れる。熱媒流路３０を流れる熱媒は、熱媒分流路３１、３２、３３を介して、吸着器１１、１２、１３に供給される。これにより、熱媒により吸着器１１、１２、１３に熱が投入される。熱媒流路３０には、熱媒を加熱するヒータ３０ａが設けられており、制御部５５がヒータ３０ａを制御することにより、熱媒の温度が制御される。すなわち、制御部５５により、投入熱量が制御される。本実施形態では、熱媒としてオイルを用いているが、他の実施形態では、水、スチーム、およびガスなどを用いてもよい。 The heat medium flow path 30 is connected to a heat medium tank (not shown), and the heat medium flows through the heat medium flow path 30 . The heat medium flowing through the heat medium channel 30 is supplied to the adsorbers 11 , 12 , 13 via the heat medium branch channels 31 , 32 , 33 . As a result, heat is supplied to the adsorbers 11, 12, and 13 by the heat medium. A heater 30a for heating the heat medium is provided in the heat medium flow path 30, and the temperature of the heat medium is controlled by the controller 55 controlling the heater 30a. That is, the controller 55 controls the input heat amount. In this embodiment, oil is used as the heat medium, but in other embodiments, water, steam, gas, etc. may be used.

熱媒分流路３１、３２、３３には、熱媒入口弁３１ａ、３２ａ、３３ａが設けられている。熱媒入口弁３１ａ、３２ａ、３３ａのそれぞれは、制御部５５の指令に応じて、吸着器１１、１２、１３への熱媒の流れを制御する。本実施形態における吸着器１１、１２、１３は、二重殻タンク（二重管）であり、熱媒は、外殻と内殻との間の間隙に流入する。これにより、熱媒により熱が吸着器１１、１２、１３内に投入される。他の実施形態では、例えば、熱媒分流路３１、３２、３３が、それぞれ、吸着器１１、１２、１３の外周に巻き付けられていてもよい。このようにしても、熱媒により吸着器１１、１２、１３内に熱を投入することができる。本実施形態における熱媒流路３０、および３０ａを、「熱供給部」とも呼ぶ。熱供給部として、吸着器１０に設けられたヒータ（例えば、電熱線、温風、光照射等）を用いてもよい。 Heat medium inlet valves 31a, 32a, and 33a are provided in the heat medium branch paths 31, 32, and 33, respectively. The heat medium inlet valves 31 a , 32 a , 33 a control the flow of heat medium to the adsorbers 11 , 12 , 13 according to commands from the controller 55 . The adsorbers 11, 12, 13 in this embodiment are double shell tanks (double pipes), and the heat medium flows into the gap between the outer shell and the inner shell. As a result, heat is introduced into the adsorbers 11, 12 and 13 by the heat medium. In other embodiments, for example, the heat transfer medium branch channels 31, 32, 33 may be wrapped around the perimeter of the adsorbers 11, 12, 13, respectively. Even in this way, heat can be introduced into the adsorbers 11, 12 and 13 by the heat medium. The heat medium flow paths 30 and 30a in this embodiment are also called "heat supply units". A heater (for example, heating wire, warm air, light irradiation, etc.) provided in the adsorption device 10 may be used as the heat supply unit.

減圧ポンプ４５は、吸着器１１、１２、１３とサージタンク４０との間の二酸化炭素流路３５に両端が接続する減圧流路４６に、設けられている。減圧流路４６には、制御部５５の指令に応じて、減圧流路４６の流れを制御する切換弁４７が設けられている。また、図１に示すように、二酸化炭素流路３５の、減圧流路４６の両端が接続する間には、制御部５５の指令に応じて、二酸化炭素流路３５の流れを制御する切換弁４８が設けられている。減圧ポンプ４５は、切換弁４８が閉じられ、切換弁４７が開かれているとき、制御部５５の指令に応じて駆動し、吸着器１１、１２、１３の内部を減圧する。本実施形態の二酸化炭素回収装置１では、減圧ポンプ４５による吸着器１０内の減圧、および吸着器１０への熱の投入の少なくともいずれか一方を行うことにより、吸着器１０内に吸着された二酸化炭素を脱離させる。 The decompression pump 45 is provided in a decompression flow path 46 having both ends connected to the carbon dioxide flow path 35 between the adsorbers 11 , 12 , 13 and the surge tank 40 . The pressure reducing passage 46 is provided with a switching valve 47 that controls the flow of the pressure reducing passage 46 according to a command from the control section 55 . Further, as shown in FIG. 1 , between the two ends of the carbon dioxide flow path 35 and the pressure reducing flow path 46 are connected, a switching valve for controlling the flow of the carbon dioxide flow path 35 according to a command from the control unit 55 is provided. 48 are provided. The decompression pump 45 is driven in accordance with a command from the controller 55 to reduce the pressure inside the adsorbers 11 , 12 , 13 when the switching valve 48 is closed and the switching valve 47 is open. In the carbon dioxide recovery apparatus 1 of the present embodiment, at least one of reducing the pressure in the adsorber 10 by the pressure reducing pump 45 and applying heat to the adsorber 10 allows the carbon dioxide adsorbed in the adsorber 10 to Release carbon.

二酸化炭素流路３５は、図１に示すように、二酸化炭素分流路３６、３７、３８を介して、吸着器１１、１２、１３のそれぞれに接続されている。二酸化炭素流路３５には、吸着材１１ａ、１２ａ、１３ａから脱離した二酸化炭素が流れる。二酸化炭素分流路３６、３７、３８には、二酸化炭素出口弁３６ａ、３７ａ、３８ａが設けられている。二酸化炭素出口弁３６ａ、３７ａ、３８ａのそれぞれは、制御部５５の指令に応じて、吸着器１１、１２、１３からの二酸化炭素の流れを制御する。 The carbon dioxide flow path 35 is connected to each of the adsorbers 11, 12, 13 via carbon dioxide branch flow paths 36, 37, 38, as shown in FIG. Carbon dioxide desorbed from the adsorbents 11 a , 12 a , 13 a flows through the carbon dioxide channel 35 . The carbon dioxide branch channels 36, 37, 38 are provided with carbon dioxide outlet valves 36a, 37a, 38a. Carbon dioxide outlet valves 36 a , 37 a , 38 a control the flow of carbon dioxide from adsorbers 11 , 12 , 13 in accordance with commands from controller 55 .

サージタンク４０は、二酸化炭素流路３５に設けられている。サージタンク４０は、二酸化炭素流路３５を流れる二酸化炭素を貯蔵する。 A surge tank 40 is provided in the carbon dioxide flow path 35 . The surge tank 40 stores carbon dioxide flowing through the carbon dioxide channel 35 .

流量計５０は、二酸化炭素流路３５において、減圧流路４６が接続する位置より上流側の位置に設けられている。流量計５０は、二酸化炭素流路３５を流れる二酸化炭素の流量を検出する。流量計５０は、検出した二酸化炭素流量を制御部５５に出力する。流量計５０を、「二酸化炭素回収量取得部」とも呼ぶ。 The flow meter 50 is provided in the carbon dioxide flow path 35 upstream of the position where the pressure reduction flow path 46 is connected. The flow meter 50 detects the flow rate of carbon dioxide flowing through the carbon dioxide channel 35 . The flow meter 50 outputs the detected carbon dioxide flow rate to the controller 55 . The flow meter 50 is also called a "carbon dioxide recovery amount acquisition unit".

制御部５５は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および、ＣＰＵを含んで構成されるコンピュータであり、後述する二酸化炭素回収処理における吸着器１１、１２、１３の切り替えや、弁の開閉制御など、二酸化炭素回収装置１の全体の制御をおこなう。また、制御部５５は、吸着器１０から二酸化炭素を脱離させる際の減圧量、投入熱量を決定する。制御部５５の制御内容の詳細は、後述する。 The control unit 55 is a computer including a ROM, a RAM, and a CPU. It controls the whole of 1. Further, the control unit 55 determines the amount of pressure reduction and the amount of input heat when desorbing carbon dioxide from the adsorber 10 . The details of the control contents of the control unit 55 will be described later.

図２～図４は、二酸化炭素回収装置１における二酸化炭素回収処理の説明図である。二酸化炭素回収装置１では、３つの吸着器１１、１２、１３のそれぞれに、順番に排ガスを供給することで、排ガスから二酸化炭素を回収する。吸着器１１、１２、１３のそれぞれが、吸着材に二酸化炭素が吸着される吸着塔、吸着材に吸着された二酸化炭素が脱離される脱離塔、二酸化炭素脱離後の吸着材が冷却される冷却塔として機能する。二酸化炭素回収装置１における二酸化炭素回収処理は、図２に示す工程１、図３に示す工程２、図４に示す工程３を、その順に行い、３つの工程を合わせて１サイクルとして、複数サイクル行われる。 2 to 4 are explanatory diagrams of the carbon dioxide recovery process in the carbon dioxide recovery device 1. FIG. In the carbon dioxide recovery device 1, carbon dioxide is recovered from the exhaust gas by supplying the exhaust gas to each of the three adsorbers 11, 12, and 13 in order. Each of the adsorbers 11, 12, and 13 is an adsorption tower in which carbon dioxide is adsorbed by the adsorbent, a desorption tower in which carbon dioxide adsorbed by the adsorbent is desorbed, and the adsorbent after desorption of carbon dioxide is cooled. function as a cooling tower. In the carbon dioxide recovery process in the carbon dioxide recovery device 1, step 1 shown in FIG. 2, step 2 shown in FIG. 3, and step 3 shown in FIG. 4 are performed in that order. done.

例えば、吸着器１３は、図２に示す工程１において吸着塔として機能し、図３に示す工程２において脱離塔として機能し、図４に示す工程３において吸着塔として機能している。図２～４において、排ガス、熱媒、二酸化炭素の流れを太い実線で示している。図２に示すように、吸着塔として機能する吸着器１３には、排ガスが供給される。脱離塔として機能する吸着塔１２には、熱媒が供給され、吸着材から脱離した二酸化炭素が排出される。冷却塔として機能する吸着器１１には、冷媒ＣＬが供給される。図２～４において、冷媒の供給を、破線矢印で図示している。 For example, the adsorber 13 functions as an adsorption tower in step 1 shown in FIG. 2, functions as a desorption tower in step 2 shown in FIG. 3, and functions as an adsorption tower in step 3 shown in FIG. In FIGS. 2 to 4, the flow of exhaust gas, heat medium, and carbon dioxide is indicated by thick solid lines. As shown in FIG. 2, exhaust gas is supplied to an adsorber 13 functioning as an adsorption tower. A heat medium is supplied to the adsorption tower 12 functioning as a desorption tower, and carbon dioxide desorbed from the adsorbent is discharged. A refrigerant CL is supplied to the adsorber 11 functioning as a cooling tower. In FIGS. 2-4, the coolant supply is illustrated by dashed arrows.

制御部５５において実行される二酸化炭素回収処理について、吸着器１１に着目して説明する。二酸化炭素回収処理は、吸着工程、脱離工程、および冷却工程を含む。本実施形態において、予め設定された切替時間が経過すると、各工程が切り替えられる。 Focusing on the adsorber 11, the carbon dioxide recovery process executed by the controller 55 will be described. A carbon dioxide recovery process includes an adsorption step, a desorption step, and a cooling step. In this embodiment, each step is switched after a preset switching time has passed.

吸着工程では、吸着器１１に、排ガス流路２０を用いて、排ガスを供給させる。具体的には、制御部５５は、排ガス入口弁２１ａを開くとともに、二酸化炭素出口弁３６ａを閉じるように、それぞれの弁を制御する。これにより、排ガス流路２０を流れる排ガスは、排ガス分流路２１を介して、吸着器１１に供給される。吸着器１１では、排ガスに含まれる二酸化炭素が吸着材１１ａにトラップされ、吸着材１１ａにトラップされなかった窒素や水分などは、オフガスとして二酸化炭素回収装置１の外部、例えば、大気に放出される。 In the adsorption step, exhaust gas is supplied to the adsorber 11 using the exhaust gas flow path 20 . Specifically, the control unit 55 controls each valve such that the exhaust gas inlet valve 21a is opened and the carbon dioxide outlet valve 36a is closed. Thereby, the exhaust gas flowing through the exhaust gas channel 20 is supplied to the adsorber 11 via the exhaust gas branch channel 21 . In the adsorber 11, the carbon dioxide contained in the exhaust gas is trapped by the adsorbent 11a, and the nitrogen, water, and the like that are not trapped by the adsorbent 11a are released to the outside of the carbon dioxide recovery apparatus 1, for example, to the atmosphere as offgas. .

次の脱離工程は、減圧ポンプ４５により吸着器１１の内圧を所定の減圧量で減圧する減圧工程と、熱媒を用いて吸着器１１へ所定の投入熱量の熱を投入する熱投入工程を含む。減圧量と投入熱量は、後述する脱離条件決定工程により決定される。なお、上述の通り、二酸化炭素回収処理において、吸着、脱離、冷却が順次行われるサイクルが繰り返し行われるため、脱離工程も繰り返し行われる。１回目の脱離工程における減圧量と投入熱量としては、予め定められた初期値を用いる。初期値としては、例えば、前回、二酸化炭素回収装置１を運転させた際の最終サイクルにおける値を用いてもよいし、固定値を用いてもよい。投入熱量の初期値を、例えば、「０」にして、減圧量の初期値を所定の値にしてもよい。このようにすると、１回目の脱離工程においては、減圧のみが行われる。 The next desorption step includes a decompression step in which the internal pressure of the adsorber 11 is reduced by a predetermined decompression amount by the decompression pump 45, and a heat input step in which a predetermined amount of heat is input to the adsorber 11 using a heat medium. include. The decompression amount and input heat amount are determined by the desorption condition determining step described later. As described above, in the carbon dioxide recovery process, the cycle of sequentially performing adsorption, desorption, and cooling is repeatedly performed, so the desorption step is also repeatedly performed. Predetermined initial values are used as the decompression amount and input heat amount in the first desorption step. As the initial value, for example, a value in the final cycle when the carbon dioxide recovery device 1 was operated last time may be used, or a fixed value may be used. For example, the initial value of the amount of input heat may be set to "0" and the initial value of the amount of pressure reduction may be set to a predetermined value. In this way, only decompression is performed in the first desorption step.

減圧工程では、減圧ポンプ４５によって吸着器１１の内部を減圧させる。具体的には、制御部５５は、排ガス入口弁２１ａを閉じるとともに、二酸化炭素出口弁３６ａを開くように、それぞれの弁を制御する。また、制御部５５は、切換弁４７を開くとともに、切換弁４８を閉じ、減圧ポンプ４５を駆動させる。これにより、吸着器１１の内部は、所定の減圧量で減圧される。これにより、吸着材１１ａにトラップされている二酸化炭素が吸着材１１ａから脱離する。本実施形態では、減圧量として、減圧ポンプ４５の駆動時間を用いている。他の実施形態では、減圧ポンプの出力を用いてもよい。 In the decompression step, the interior of the adsorber 11 is decompressed by the decompression pump 45 . Specifically, the control unit 55 controls each valve such that the exhaust gas inlet valve 21a is closed and the carbon dioxide outlet valve 36a is opened. Further, the control unit 55 opens the switching valve 47 , closes the switching valve 48 , and drives the decompression pump 45 . As a result, the inside of the adsorber 11 is decompressed by a predetermined decompression amount. Thereby, the carbon dioxide trapped in the adsorbent 11a is desorbed from the adsorbent 11a. In this embodiment, the driving time of the decompression pump 45 is used as the decompression amount. In other embodiments, the output of a vacuum pump may be used.

熱投入工程では、吸着器１１に、熱媒体が供給され、吸着材１１ａが昇温される。具体的には、制御部５５は、熱媒が所定の温度（投入熱量）になるようにヒータ３０ａを制御すると共に、熱媒入口弁３１ａを開くように制御する。これにより、熱媒流路３０を流れる熱媒は、熱媒分流路３１を介して、吸着器１１に供給される。これにより、吸着材１１ａにトラップされている二酸化炭素が吸着材１１ａから脱離する。後述するように、投入熱量が「０」に決定された場合、制御部５５は、熱媒入口弁３１ａを閉じる。これにより、吸着器１０への熱の投入が行われない。本実施形態では、投入熱量として、熱媒の温度を用いている。他の実施形態では、ヒータ３０ａによる加熱温度、熱媒入口弁３１ａの開度、熱媒入口弁３１ａの開時間等を用いてもよい。 In the heat input step, a heat medium is supplied to the adsorber 11 to raise the temperature of the adsorbent 11a. Specifically, the control unit 55 controls the heater 30a so that the heat medium reaches a predetermined temperature (input heat amount), and also controls the heat medium inlet valve 31a to open. Thereby, the heat medium flowing through the heat medium flow path 30 is supplied to the adsorber 11 via the heat medium branch flow path 31 . Thereby, the carbon dioxide trapped in the adsorbent 11a is desorbed from the adsorbent 11a. As will be described later, when the amount of input heat is determined to be "0", the controller 55 closes the heat medium inlet valve 31a. Thereby, no heat is input to the adsorber 10 . In this embodiment, the temperature of the heat medium is used as the amount of input heat. In other embodiments, the heating temperature by the heater 30a, the degree of opening of the heat medium inlet valve 31a, the opening time of the heat medium inlet valve 31a, and the like may be used.

次の冷却工程では、冷媒を吸着器１１に供給させて、吸着材１１ａを冷却する。これにより、吸着材１１ａは、二酸化炭素を吸着可能な状態となる。 In the next cooling step, refrigerant is supplied to the adsorber 11 to cool the adsorbent 11a. As a result, the adsorbent 11a becomes capable of adsorbing carbon dioxide.

本実施形態の二酸化炭素回収処理では、上述した二酸化炭素回収処理の３つの工程（吸着工程、脱離工程、および、冷却工程）が、３つの吸着器１１、１２、１３のいずれかにおいて行われる。例えば、吸着器１１において吸着工程が実行されているとき、吸着器１２において脱離工程が実行され、吸着器１３において冷却工程が実行さている。本実施形態の二酸化炭素回収装置１では、このようにして、いずれかの吸着器において排ガス中の野酸化炭素を吸着するとともに、他のいずれかの吸着器において吸着された酸化炭素を脱離する。これにより、定常的に、二酸化炭素を供給することが可能である。 In the carbon dioxide recovery process of this embodiment, the above-described three steps of the carbon dioxide recovery process (adsorption step, desorption step, and cooling step) are performed in any one of the three adsorbers 11, 12, and 13. . For example, when the adsorption step is being performed in the adsorber 11, the desorption step is being performed in the adsorber 12 and the cooling step is being performed in the adsorber 13. In the carbon dioxide recovery apparatus 1 of the present embodiment, as described above, one of the adsorbers adsorbs the carbon oxide in the exhaust gas, and the other adsorber desorbs the adsorbed carbon oxide. . Thereby, it is possible to steadily supply carbon dioxide.

図５は、二酸化炭素回収装置１における脱離条件決定処理のフローチャートである。脱離条件決定処理では、上記減圧工程における減圧量、および熱投入工程における投入熱量が、二酸化炭素回収量に応じて決定される。脱離条件決定処理は、１回目の脱離工程の開始と共に開始される。 FIG. 5 is a flow chart of desorption condition determination processing in the carbon dioxide capture device 1 . In the desorption condition determination process, the pressure reduction amount in the pressure reduction step and the input heat amount in the heat input step are determined according to the carbon dioxide recovery amount. The desorption condition determination process is started when the first desorption process is started.

ステップＳ１０２では、１工程の脱離工程における二酸化炭素回収量が取得される。制御部５５は、１工程の脱離工程の間に、流量計５０から入力された測定値の総和を算出し、二酸化炭素回収量とする。 In step S102, the amount of carbon dioxide recovered in one desorption step is acquired. The control unit 55 calculates the sum of the measured values input from the flowmeter 50 during one desorption process, and uses it as the carbon dioxide recovery amount.

二酸化炭素回収量が目標範囲より小さい（目標範囲の下限より小さい）場合（ステップＳ１０４においてＹＥＳ）であって、その脱離工程における減圧量が最大限圧量より小さい場合（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、次回の脱離工程における減圧量を、最大限圧量までの範囲で、今回の脱離工程における減圧量より増加させる。ここで、「最大限圧量までの範囲」は、最大減圧量を含む。一方、その脱離工程における減圧量が最大限圧量である場合（ステップＳ１０６においてＮＯ）、次回の脱離工程における投入熱量を、今回の脱離工程における投入熱量より増加させる。減圧量および投入熱量の増加分は、特に限定しない。 If the carbon dioxide recovery amount is smaller than the target range (smaller than the lower limit of the target range) (YES in step S104), and if the decompression amount in the desorption process is smaller than the maximum pressure amount (YES in step S106), The amount of pressure reduction in the next desorption process is increased from the amount of pressure reduction in the current desorption process within the range up to the maximum pressure amount. Here, the "range up to the maximum pressure amount" includes the maximum pressure reduction amount. On the other hand, if the amount of pressure reduction in the desorption process is the maximum pressure amount (NO in step S106), the amount of heat input in the next desorption process is increased from the amount of heat input in the current desorption process. The amount of pressure reduction and the amount of increase in the amount of heat input are not particularly limited.

二酸化炭素回収量が目標範囲より大きい（目標範囲の上限より大きい）場合（ステップＳ１１４においてＹＥＳ）であって、その脱離工程における投入熱量が０より大きい場合（ステップＳ１１６においてＹＥＳ）、次回の脱離工程における投入熱量を、今回の脱離工程における投入熱量より減少させる。一方、その脱離工程における投入熱量が０の場合、すなわち、熱が投入されていない場合（ステップＳ１１６においてＮＯ）、次回の脱離工程における減圧量を、今回の脱離工程における減圧量より減少させる。減圧量および投入熱量の減少分は、特に限定しない。 If the carbon dioxide recovery amount is greater than the target range (greater than the upper limit of the target range) (YES in step S114), and if the amount of heat input in the desorption process is greater than 0 (YES in step S116), the next desorption The amount of heat input in the desorption process is made smaller than the amount of heat input in the current desorption process. On the other hand, if the amount of heat input in the desorption step is 0, that is, if heat is not input (NO in step S116), the amount of pressure reduction in the next desorption step is decreased from the amount of pressure reduction in the current desorption step. Let There are no particular restrictions on the amount of pressure reduction and the amount of decrease in the amount of input heat.

二酸化炭素回収量が目標範囲内の場合（ステップＳ１１４においてＮＯ）、ステップＳ１０２に戻る。すなわち、減圧量および投入熱量は、変更されない。 If the carbon dioxide recovery amount is within the target range (NO in step S114), the process returns to step S102. That is, the amount of pressure reduction and the amount of input heat are not changed.

本実施形態において、次回の脱離工程は、同一の吸着器１０（例えば、吸着器１１）における次回の脱離工程（すなわち、次のサイクル）である。他の実施形態では、二酸化炭素回収処理全体における次の脱離工程でもよい。例えば、図２に示す工程１において脱離塔として機能する吸着塔１２による二酸化炭素回収量を用いて決定された減圧量、投入熱量を用いて、図３に示す工程２において脱離塔として機能する吸着器１３における脱離工程を実行してもよい。 In this embodiment, the next desorption step is the next desorption step (ie, the next cycle) in the same adsorber 10 (eg, adsorber 11). In other embodiments, it may be the next desorption step in the overall carbon capture process. For example, in step 1 shown in FIG. 2, the adsorption tower 12 functioning as a desorption tower functions as a desorption tower in step 2 shown in FIG. You may perform the desorption process in the adsorber 13 which carries out.

以上説明したように、本実施形態の二酸化炭素回収装置１によれば、二酸化炭素回収量が目標範囲内になるように、脱離工程における減圧量、および投入熱量を、１工程ごとに変更することができる。そのため、二酸化炭素の回収量を安定化させることができる。 As described above, according to the carbon dioxide recovery apparatus 1 of the present embodiment, the pressure reduction amount and the input heat amount in the desorption step are changed for each step so that the carbon dioxide recovery amount is within the target range. be able to. Therefore, the recovery amount of carbon dioxide can be stabilized.

また、二酸化炭素回収装置１では、１工程の脱離工程における二酸化炭素回収量が目標範囲より小さい場合には、減圧量、投入熱量の順に増加される。減圧量、投入熱量の順に投入エネルギーを増加させると、目標範囲内の二酸化炭素を回収するために消費される動力を低下させることができる。 In addition, in the carbon dioxide recovery device 1, when the amount of carbon dioxide recovered in one desorption process is smaller than the target range, the pressure reduction amount and the input heat amount are increased in this order. By increasing the input energy in the order of pressure reduction amount and input heat amount, the power consumed for recovering carbon dioxide within the target range can be reduced.

さらに、二酸化炭素回収装置１では、１工程の脱離工程における二酸化炭素回収量が目標範囲より大きい場合には、投入熱量、減圧量の順に減少される。投入熱量、減圧量の順に投入エネルギーを減少させると、目標範囲内の二酸化炭素を回収するために消費される動力を低下させることができる。 Furthermore, in the carbon dioxide recovery apparatus 1, when the amount of carbon dioxide recovered in one desorption process is larger than the target range, the input heat amount and the pressure reduction amount are decreased in this order. If the input energy is decreased in the order of the input heat amount and the pressure reduction amount, the power consumed to recover the carbon dioxide within the target range can be reduced.

＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態の二酸化炭素回収装置１Ａの概略構成を示す説明図である。本実施形態の二酸化炭素回収装置１Ａは、第１実施形態の二酸化炭素回収装置１の構成に加え、二酸化炭素回収装置１Ａの外で生成された外部熱を吸着器１０に供給する外部熱供給路２５を備える。以下に説明する実施形態において、二酸化炭素回収装置１と同一の構成には同一の符号を付し、先行する説明を参照する。 <Second embodiment>
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the carbon dioxide recovery device 1A of the second embodiment. In addition to the configuration of the carbon dioxide recovery device 1 of the first embodiment, the carbon dioxide recovery device 1A of the present embodiment has an external heat supply path for supplying external heat generated outside the carbon dioxide recovery device 1A to the adsorber 10. 25. In the embodiments described below, the same components as those of the carbon dioxide recovery device 1 are denoted by the same reference numerals, and the preceding description is referred to.

外部熱供給路２５は、二酸化炭素回収装置１Ａの外部に在る排熱源（不図示）に接続され、外部熱供給路２５内を外部熱媒が流れる。外部熱供給路２５を流れる外部熱媒は、外部熱分流路２６、２７、２８を介して、吸着器１１、１２、１３に供給される。これにより、外部熱媒により吸着器１１、１２、１３に熱が投入される。排熱源として、例えば、二酸化炭素回収装置１の外部に在る燃焼炉や内燃機関などの発熱する物体を用いることができる。外部熱媒としては、例えば、排熱源を冷却するための冷媒であって、排熱源との熱交換により高温状態になった冷媒を用いることができる。この冷媒としては、オイル、水、スチーム、およびガスなどを用いることができる。 The external heat supply path 25 is connected to an exhaust heat source (not shown) outside the carbon dioxide recovery apparatus 1A, and an external heat medium flows through the external heat supply path 25 . The external heat medium flowing through the external heat supply path 25 is supplied to the adsorbers 11 , 12 and 13 via the external heat branch paths 26 , 27 and 28 . As a result, heat is supplied to the adsorbers 11, 12, and 13 by the external heat medium. As the exhaust heat source, for example, a heat-generating object such as a combustion furnace or an internal combustion engine outside the carbon dioxide capture device 1 can be used. As the external heat medium, for example, a refrigerant that cools the exhaust heat source and that has reached a high temperature through heat exchange with the exhaust heat source can be used. Oil, water, steam, gas, and the like can be used as this coolant.

外部熱分流路２６、２７、２８には、外部熱媒入口弁２６ａ、２７ａ、２８ａが設けられている。外部熱媒入口弁２６ａ、２７ａ、２８ａのそれぞれは、制御部５５の指令に応じて、吸着器１１、１２、１３への外部熱媒の流れを制御する。本実施形態において、外部熱分流路２６、２７、２８が、それぞれ、吸着器１１、１２、１３の外周に巻き付けられている。これにより、外部熱媒により熱が吸着器１１、１２、１３内に投入される。他の実施形態では、例えば、吸着器１１、１２、１３が、外殻と内殻との間に中間殻を備える三重殻タンク（三重管）であり、熱媒流路３０を介して吸着器１０に供給される熱媒が中間殻と内殻との間の間隙に流入し、外部熱媒が外殻と中間殻の間の間隙に流入してもよい。このようにしても、外部熱媒により吸着器１１、１２、１３内に熱を投入することができる。吸着器１０に供給された外部熱媒は、吸着器１０に熱を投入した後、図示せざる配管を介して、排熱源へ戻されてもよい。本実施形態における外部熱供給路２５を、「外部熱供給部」とも呼ぶ。 The external heat branch paths 26, 27, 28 are provided with external heat medium inlet valves 26a, 27a, 28a. The external heat medium inlet valves 26 a , 27 a , 28 a control the flow of the external heat medium to the adsorbers 11 , 12 , 13 according to commands from the controller 55 . In this embodiment, external heat branch channels 26, 27, 28 are wrapped around the perimeter of adsorbers 11, 12, 13, respectively. As a result, heat is introduced into the adsorbers 11, 12, 13 by the external heat medium. In another embodiment, for example, the adsorbers 11, 12, 13 are triple-shell tanks (triple-tube) with an intermediate shell between the outer shell and the inner shell, The heat transfer medium supplied to 10 may flow into the gap between the intermediate and inner shells and the external heat transfer medium into the gap between the outer and intermediate shells. Even in this way, heat can be introduced into the adsorbers 11, 12, 13 by the external heat transfer medium. The external heat transfer medium supplied to the adsorber 10 may be returned to the exhaust heat source through a pipe (not shown) after supplying heat to the adsorber 10 . The external heat supply path 25 in this embodiment is also called an "external heat supply section".

本実施形態では、脱離塔として機能する吸着器１０に対して外部熱媒が供給される。本実施形態の二酸化炭素回収処理は、脱離工程において、減圧工程、熱投入工程に加え、吸着器１０へ所定の外部熱量の外部熱を投入する外部熱投入工程を含む。外部熱投入工程では、吸着器１１に、外部熱媒体が供給され、吸着材１１ａが昇温される。具体的には、制御部５５は、外部熱媒入口弁２６ａを開くように制御する。これにより、外部熱供給路２５を流れる外部熱媒は、外部熱分流路２６を介して、吸着器１１に供給される。制御部５５は、吸着塔１２、１３に対しても、同様の制御を行う。本実施形態では、外部熱量として、外部熱媒入口弁２６ａの開度を用いている。他の実施形態では、外部熱媒入口弁２６ａの開時間等を用いてもよい。 In this embodiment, an external heat transfer medium is supplied to the adsorber 10 functioning as a desorption column. The carbon dioxide recovery process of the present embodiment includes, in the desorption step, an external heat input step of inputting a predetermined amount of external heat to the adsorber 10 in addition to the depressurization step and the heat input step. In the external heat input step, an external heat medium is supplied to the adsorber 11 to raise the temperature of the adsorbent 11a. Specifically, the controller 55 controls to open the external heat medium inlet valve 26a. Thereby, the external heat medium flowing through the external heat supply channel 25 is supplied to the adsorber 11 via the external heat branch channel 26 . The control unit 55 performs similar control on the adsorption towers 12 and 13 as well. In this embodiment, the degree of opening of the external heating medium inlet valve 26a is used as the amount of external heat. In another embodiment, the opening time of the external heat medium inlet valve 26a, or the like may be used.

外部熱投入工程における外部熱量は、第１実施形態における減圧量および投入熱量と同様に、脱離条件決定処理により決定される。１回目の脱離工程における外部熱量としては、予め定められた初期値を用いる。初期値としては、例えば、前回、二酸化炭素回収装置１Ａを運転させた際の最終サイクルにおける値を用いてもよいし、固定値を用いてもよい。外部熱量の初期値を、例えば、「０」にすると、１回目の脱離工程において、外部熱が供給されない。以下に、本実施形態の二酸化炭素回収装置１Ａにおける脱離条件決定処理について、図７を用いて説明する。 The amount of external heat in the external heat input step is determined by the desorption condition determining process, like the amount of pressure reduction and the amount of input heat in the first embodiment. A predetermined initial value is used as the amount of external heat in the first desorption step. As the initial value, for example, a value in the final cycle when the carbon dioxide recovery apparatus 1A was operated last time may be used, or a fixed value may be used. When the initial value of the amount of external heat is set to, for example, "0", no external heat is supplied in the first desorption process. The desorption condition determination process in the carbon dioxide capture device 1A of this embodiment will be described below with reference to FIG.

図７は、第２実施形態の二酸化炭素回収装置１Ａにおける脱離条件決定処理のフローチャートである。脱離条件決定処理では、減圧工程における減圧量、熱投入工程における投入熱量、および外部熱投入工程における外部熱量が、二酸化炭素回収量に応じて決定される。本実施形態における脱離条件決定処理では、減圧量を増加させる前に外部熱量を増加させ、減圧量が「０」になったら外部熱量を減少させる。第１実施形態におけるステップと同一のステップには、同一の符号を付して、先行する説明を参照する。本実施形態においても、外部熱量脱離条件決定処理は、１回目の脱離工程の開始と共に開始される。 FIG. 7 is a flow chart of desorption condition determination processing in the carbon dioxide capture device 1A of the second embodiment. In the desorption condition determination process, the amount of pressure reduction in the pressure reduction step, the amount of heat input in the heat input step, and the amount of external heat in the external heat input step are determined according to the carbon dioxide recovery amount. In the desorption condition determination process in this embodiment, the external heat quantity is increased before increasing the pressure reduction amount, and the external heat quantity is decreased when the pressure reduction amount becomes "0". The steps that are the same as the steps in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the preceding description is referred to. Also in this embodiment, the external heat quantity desorption condition determination process is started when the first desorption process is started.

二酸化炭素回収量が目標範囲より小さい（目標範囲の下限より小さい）場合（ステップＳ１０４においてＹＥＳ）であって、その脱離工程における外部熱量が最大外部熱量より小さければ（ステップＳ１０５においてＮＯ）、減圧量を増加させる前に、次の脱離工程における外部熱量を最大外部熱量までの範囲で、今回の脱離工程における外部熱量より増加させる（ステップＳ１０９）。外部熱量が最大外部熱量であれば（ステップＳ１０５においてＹＥＳ）、ステップＳ１０６に進み、第１実施形態と同様に、減圧量の増加、投入熱量の増加を行う。外部熱量の増加分は、特に限定しない。 If the carbon dioxide recovery amount is smaller than the target range (smaller than the lower limit of the target range) (YES in step S104) and the external heat quantity in the desorption process is smaller than the maximum external heat quantity (NO in step S105), the pressure is reduced. Before increasing the amount, the external heat quantity in the next desorption process is increased from the external heat quantity in the current desorption process within the range up to the maximum external heat quantity (step S109). If the external heat amount is the maximum external heat amount (YES in step S105), the process advances to step S106 to increase the amount of pressure reduction and the amount of input heat in the same manner as in the first embodiment. The amount of increase in the amount of external heat is not particularly limited.

二酸化炭素回収量が目標範囲より大きい（目標範囲の上限より大きい）場合（ステップＳ１１４においてＹＥＳ）は、第１実施形態と同様に、投入熱量の減少、減圧量の減少を行い、減圧量が「０」になったら（ステップＳ１１７においてＮＯ）、次回の脱離工程における外部熱量を、今回の脱離工程における外部熱量より減少させる。外部熱量の減少分は、特に限定しない。脱離条件決定処理において、減圧量が「０」に決定された場合、制御部５５は、切換弁４７を閉じるとともに、切換弁４８を開き、減圧ポンプ４５を停止させる。 If the carbon dioxide recovery amount is greater than the target range (greater than the upper limit of the target range) (YES in step S114), the amount of heat input and the amount of pressure reduction are reduced, and the amount of pressure reduction is reduced to " 0" (NO in step S117), the amount of external heat in the next desorption process is reduced from the amount of external heat in the current desorption process. The amount of decrease in the amount of external heat is not particularly limited. In the desorption condition determination process, when the pressure reduction amount is determined to be “0”, the control unit 55 closes the switching valve 47 and opens the switching valve 48 to stop the pressure reducing pump 45 .

二酸化炭素回収量が目標範囲内の場合（ステップＳ１１４においてＮＯ）、ステップＳ１０２に戻る。すなわち、外部熱量、減圧量および投入熱量は、変更されない。 If the carbon dioxide recovery amount is within the target range (NO in step S114), the process returns to step S102. That is, the amount of external heat, the amount of pressure reduction, and the amount of input heat are not changed.

以上説明したように、本実施形態の二酸化炭素回収装置１Ａは、外部熱供給路２５を備えるため、第１実施形態よりさらに多くの熱を吸着器１０に供給することができる。また、外部熱として、二酸化炭素回収装置１Ａにおいて生成エネルギーを要さない排熱を利用しているため、二酸化炭素回収装置１Ａにおいて、目標範囲内の二酸化炭素を回収するために消費される動力を低下させることができる。 As described above, since the carbon dioxide recovery apparatus 1A of the present embodiment includes the external heat supply passage 25, it is possible to supply more heat to the adsorber 10 than in the first embodiment. In addition, since exhaust heat that does not require generated energy in the carbon dioxide recovery device 1A is used as external heat, the power consumed to recover carbon dioxide within the target range in the carbon dioxide recovery device 1A can be reduced. can be lowered.

本実施形態の二酸化炭素回収装置１Ａによれば、二酸化炭素回収量が目標範囲内になるように、脱離工程における外部熱量、減圧量、および投入熱量を、１工程ごとに変更することができる。そのため、二酸化炭素の回収量を安定化させることができる。 According to the carbon dioxide recovery apparatus 1A of the present embodiment, the external heat quantity, the pressure reduction quantity, and the input heat quantity in the desorption step can be changed for each step so that the amount of carbon dioxide recovered is within the target range. . Therefore, the recovery amount of carbon dioxide can be stabilized.

また、二酸化炭素回収装置１Ａでは、１工程の脱離工程における二酸化炭素回収量が目標範囲より小さい場合には、外部熱量、減圧量、投入熱量の順に増加される。外部熱は、外部で熱が生成されているため、二酸化炭素回収装置１Ａにおいて生成エネルギーを要さないため、外部熱量、減圧量、投入熱量の順に投入エネルギーを増加させると、目標範囲内の二酸化炭素を回収するために消費される動力を低下させることができる。 In addition, in the carbon dioxide recovery apparatus 1A, when the amount of carbon dioxide recovered in one desorption process is smaller than the target range, the amount of external heat, the amount of pressure reduction, and the amount of input heat are increased in this order. Since the external heat is generated externally, the carbon dioxide recovery device 1A does not require generated energy. Power consumed to capture carbon can be reduced.

さらに、二酸化炭素回収装置１Ａでは、１工程の脱離工程における二酸化炭素回収量が目標範囲より大きい場合には、投入熱量、減圧量、外部熱量の順に減少される。上述の通り、外部熱は二酸化炭素回収装置１Ａにおける生成エネルギーが要さないため、投入熱量、減圧量、外部熱量の順に投入エネルギーを減少させると、目標範囲内の二酸化炭素を回収するために消費される動力を低下させることができる。 Furthermore, in the carbon dioxide recovery apparatus 1A, when the amount of carbon dioxide recovered in one desorption process is larger than the target range, the amount of input heat, the amount of pressure reduction, and the amount of external heat are decreased in this order. As described above, external heat does not require energy generated in the carbon dioxide recovery device 1A, so if the input energy is decreased in the order of input heat amount, pressure reduction amount, and external heat amount, it will be consumed to recover carbon dioxide within the target range. power to be applied can be reduced.

＜第３実施形態＞
図８は、第３実施形態のメタン製造装置５の概略構成を示す説明図である。本実施形態のメタン製造装置５は、二酸化炭素（ＣＯ2）と水素（Ｈ2）との混合ガスを用いて、メタン（ＣＨ4）を製造する装置であり、二酸化炭素回収装置１Ｂとメタン生成部８を備える。なお、本実施形態は、ＣＨ4以外の炭化水素化合物を製造する炭化水素製造装置にも適用可能であり、例えば、エタンやプロパンなどの炭素と水素とから構成される化合物やメタノールなどの主に炭素と水素とから構成される化合物を「炭化水素化合物」として製造する「炭化水素製造装置」にも適用可能である。 <Third Embodiment>
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the methane production apparatus 5 of the third embodiment. The methane production device 5 of the present embodiment is a device that produces methane (CH 4 ) using a mixed gas of carbon dioxide (CO 2 ) and hydrogen (H 2 ). A part 8 is provided. The present embodiment can also be applied to a hydrocarbon production apparatus that produces hydrocarbon compounds other than CH4 . For example, compounds composed of carbon and hydrogen, such as ethane and propane, and mainly methanol It can also be applied to a "hydrocarbon production apparatus" that produces a compound composed of carbon and hydrogen as a "hydrocarbon compound".

本実施形態の二酸化炭素回収装置１Ｂは、第１実施形態の二酸化炭素回収装置１の構成に加え、パージガスとしての水素を吸着器１０に供給するパージガス流路７０を備える。また、二酸化炭素回収装置１Ｂにおける二酸化炭素流路３５には、吸着器１０から脱離された二酸化炭素とパージガスとしての水素を含む混合ガスが流れる。二酸化炭素流路３５には、混合ガスの組成を分析可能な分析計６０が設けられており、制御部５５は、流量計５０と分析計６０から入力される情報を用いて、二酸化炭素回収量を算出する。以下に説明する実施形態において、二酸化炭素回収装置１と同一の構成には同一の符号を付し、先行する説明を参照する。本実施形態における流量計５０、分析計６０を合わせて「二酸化炭素回収量取得部」とも呼ぶ。 A carbon dioxide recovery device 1B of the present embodiment includes a purge gas flow path 70 for supplying hydrogen as a purge gas to the adsorber 10 in addition to the configuration of the carbon dioxide recovery device 1 of the first embodiment. Further, a mixed gas containing carbon dioxide desorbed from the adsorber 10 and hydrogen as a purge gas flows through the carbon dioxide channel 35 in the carbon dioxide recovery device 1B. The carbon dioxide flow path 35 is provided with an analyzer 60 capable of analyzing the composition of the mixed gas, and the control unit 55 uses information input from the flow meter 50 and the analyzer 60 to calculate the amount of carbon dioxide recovered. Calculate In the embodiments described below, the same components as those of the carbon dioxide recovery device 1 are denoted by the same reference numerals, and the preceding description is referred to. The flow meter 50 and the analyzer 60 in this embodiment are collectively called a "carbon dioxide recovery amount acquisition unit".

パージガス流路７０は、吸着器１１、１２、１３の内部に、パージガスを供給する外部のパージガス供給部に接続している。本実施形態では、パージガスとしては、上述の通り、二酸化炭素回収装置１の後段に設けられるメタン生成部８でのメタンの生成反応に用いられる水素を用いる。パージガス流路７０には、制御部５５の指令に応じて、パージガス流路７０を流れる水素の流量を調整する流量制御器７０ａが設けられている。パージガス流路７０を流れる水素は、パージガス分流路７１、７２、７３を介して、吸着器１１、１２、１３に供給される。パージガス分流路７１、７２、７３には、パージガス入口弁７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａが設けられている。パージガス入口弁７１ａ、７２ａ、７３ａのそれぞれは、制御部７５の指令に応じて、吸着器１１、１２、１３の内部への水素の流れを制御する。 The purge gas flow path 70 is connected to an external purge gas supply for supplying purge gas to the interior of the adsorbers 11 , 12 , 13 . In this embodiment, as the purge gas, as described above, the hydrogen used in the methane production reaction in the methane production unit 8 provided in the subsequent stage of the carbon dioxide recovery device 1 is used. The purge gas flow path 70 is provided with a flow rate controller 70 a that adjusts the flow rate of hydrogen flowing through the purge gas flow path 70 according to a command from the control section 55 . Hydrogen flowing through the purge gas channel 70 is supplied to the adsorbers 11 , 12 , 13 via the purge gas branch channels 71 , 72 , 73 . Purge gas inlet valves 71a, 72a, 73a, and 74a are provided in the purge gas branch passages 71, 72, and 73, respectively. The purge gas inlet valves 71 a , 72 a , 73 a respectively control the flow of hydrogen into the adsorbers 11 , 12 , 13 according to commands from the controller 75 .

本実施形態では、脱離塔として機能する吸着器１０に対してパージガスとしての水素が供給される。本実施形態の二酸化炭素回収処理は、脱離工程において、減圧工程、熱投入工程に加え、吸着器１０へ所定のパージガス量のパージガスを投入するパージガス供給工程を含む。パージガス供給工程において、制御部５５は、排ガス入口弁２１ａを閉じるとともに、パージガス入口弁７１ａと二酸化炭素出口弁３６ａを開くように、それぞれの弁を制御する。これにより、パージガス流路７０を流れる水素は、パージガス分流路７１を介して、吸着器１１に供給される。パージガス供給工程において、吸着器１１にパージガスが供給されると、吸着器１１内部の二酸化炭素の分圧が低下するため、吸着材１１ａに吸着されている二酸化炭素が吸着材１１ａから脱離する。吸着材１１ａから脱離した二酸化炭素は、吸着器１１内部において水素と混合される。吸着器１１内部の二酸化炭素と水素（パージガス）との混合ガスは、吸着器１１内部から取り出され、二酸化炭素分流路３６を介して二酸化炭素流路３５を流れる。制御部５５は、吸着塔１２、１３に対しても、同様の制御を行う。本実施形態では、パージガス量として、流量制御器７０ａの制御流量を用いている。他の実施形態では、パージガス入口弁７１ａの開度、開時間等を用いてもよい。 In this embodiment, hydrogen as a purge gas is supplied to the adsorber 10 functioning as a desorption tower. The carbon dioxide recovery process of the present embodiment includes, in the desorption process, a purge gas supply process of supplying a predetermined amount of purge gas to the adsorber 10 in addition to the decompression process and the heat input process. In the purge gas supply step, the control unit 55 closes the exhaust gas inlet valve 21a and controls the respective valves to open the purge gas inlet valve 71a and the carbon dioxide outlet valve 36a. Thereby, the hydrogen flowing through the purge gas channel 70 is supplied to the adsorber 11 via the purge gas branch channel 71 . In the purge gas supply step, when the purge gas is supplied to the adsorber 11, the partial pressure of carbon dioxide inside the adsorber 11 decreases, so the carbon dioxide adsorbed on the adsorbent 11a is desorbed from the adsorbent 11a. Carbon dioxide desorbed from the adsorbent 11 a is mixed with hydrogen inside the adsorber 11 . A mixed gas of carbon dioxide and hydrogen (purge gas) inside the adsorber 11 is taken out from inside the adsorber 11 and flows through the carbon dioxide channel 35 through the carbon dioxide branch channel 36 . The control unit 55 performs similar control on the adsorption towers 12 and 13 as well. In this embodiment, the control flow rate of the flow controller 70a is used as the purge gas amount. In another embodiment, the opening degree, opening time, etc. of the purge gas inlet valve 71a may be used.

外部熱投入工程におけるパージガス量は、第１実施形態における減圧量および投入熱量と同様に、脱離条件決定処理により決定される。１回目の脱離工程におけるパージガス量としては、予め定められた初期値を用いる。初期値としては、例えば、前回、二酸化炭素回収装置１Ｂを運転させた際の最終サイクルにおける値を用いてもよいし、固定値を用いてもよい。パージガス量の初期値を、例えば、「０」にすると、１回目の脱離工程において、パージガスが供給されない。以下に、本実施形態の二酸化炭素回収装置１Ｂにおける脱離条件決定処理について、図９を用いて説明する。 The amount of purge gas in the external heat input step is determined by the desorption condition determining process, like the pressure reduction amount and input heat amount in the first embodiment. A predetermined initial value is used as the purge gas amount in the first desorption step. As the initial value, for example, a value in the final cycle when the carbon dioxide recovery apparatus 1B was operated last time may be used, or a fixed value may be used. When the initial value of the purge gas amount is set to, for example, "0", the purge gas is not supplied in the first desorption step. The desorption condition determination process in the carbon dioxide recovery apparatus 1B of this embodiment will be described below with reference to FIG.

図９は、第３実施形態の二酸化炭素回収装置１Ｂにおける脱離条件決定処理のフローチャートである。脱離条件決定処理では、減圧工程における減圧量、熱投入工程における投入熱量、およびパージガス供給工程におけるパージガス量が、二酸化炭素回収量に応じて決定される。本実施形態における脱離条件決定処理では、減圧量を増加させる前にパージガス量を増加させ、減圧量が「０」になったらパージガス量を減少させる。第１実施形態におけるステップと同一のステップには、同一の符号を付して、先行する説明を参照する。本実施形態においても、外部熱量脱離条件決定処理は、１回目の脱離工程の開始と共に開始される。 FIG. 9 is a flow chart of desorption condition determination processing in the carbon dioxide capture device 1B of the third embodiment. In the desorption condition determination process, the amount of pressure reduction in the pressure reduction step, the amount of heat input in the heat input step, and the amount of purge gas in the purge gas supply step are determined according to the carbon dioxide recovery amount. In the desorption condition determination process in this embodiment, the amount of purge gas is increased before increasing the amount of pressure reduction, and the amount of purge gas is decreased when the amount of pressure reduction becomes "0". The steps that are the same as the steps in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the preceding description is referred to. Also in this embodiment, the external heat quantity desorption condition determination process is started when the first desorption process is started.

二酸化炭素回収量が目標範囲より小さい（目標範囲の下限より小さい）場合（ステップＳ１０４においてＹＥＳ）であって、その脱離工程におけるパージガス量が最大パージガス量より小さければ（ステップＳ１０７においてＹＥＳ）、減圧量を増加させる前に、次の脱離工程におけるパージガス量を最大パージガス量までの範囲で、今回の脱離工程におけるパージガス量より増加させる（ステップＳ１１１）。パージガス量が最大パージガス量であれば（ステップＳ１０７においてＮＯ）、ステップＳ１０６に進み、第１実施形態と同様に、減圧量の増加、投入熱量の増加を行う。パージガス量の増加分は、特に限定しない。 If the carbon dioxide recovery amount is smaller than the target range (smaller than the lower limit of the target range) (YES in step S104), and if the purge gas amount in the desorption process is smaller than the maximum purge gas amount (YES in step S107), the pressure is reduced. Before increasing the amount, the purge gas amount in the next desorption process is increased from the purge gas amount in the current desorption process within the range up to the maximum purge gas amount (step S111). If the purge gas amount is the maximum purge gas amount (NO in step S107), the process advances to step S106 to increase the amount of pressure reduction and the amount of input heat in the same manner as in the first embodiment. The increment of the purge gas amount is not particularly limited.

二酸化炭素回収量が目標範囲より大きい（目標範囲の上限より大きい）場合（ステップＳ１１４においてＹＥＳ）は、第１実施形態と同様に、投入熱量の減少、減圧量の減少を行い、減圧量が「０」になったら（ステップＳ１１７においてＮＯ）、次回の脱離工程におけるパージガス量を、今回の脱離工程におけるパージガス量より減少させる。パージガス量の減少分は、特に限定しない。 If the carbon dioxide recovery amount is greater than the target range (greater than the upper limit of the target range) (YES in step S114), the amount of heat input and the amount of pressure reduction are reduced, and the amount of pressure reduction is reduced to " 0" (NO in step S117), the amount of purge gas in the next desorption process is decreased from the amount of purge gas in the current desorption process. The amount of decrease in the amount of purge gas is not particularly limited.

二酸化炭素回収量が目標範囲内の場合（ステップＳ１１４においてＮＯ）、ステップＳ１０２に戻る。すなわち、パージガス量、減圧量および投入熱量は、変更されない。 If the carbon dioxide recovery amount is within the target range (NO in step S114), the process returns to step S102. That is, the amount of purge gas, the amount of pressure reduction, and the amount of input heat are not changed.

以上説明したように、本実施形態の二酸化炭素回収装置１Ｂは、パージガス流路７０を備えるため、パージガスを吸着器１０に供給することにより、吸着器１０内に吸着された二酸化炭素の分圧を低下させることができるため、二酸化炭素をより脱離しやすくすることができる。 As described above, since the carbon dioxide recovery apparatus 1B of the present embodiment includes the purge gas flow path 70, by supplying the purge gas to the adsorber 10, the partial pressure of the carbon dioxide adsorbed in the adsorber 10 can be reduced to Since it can be reduced, carbon dioxide can be more easily desorbed.

また、本実施形態の二酸化炭素回収装置１Ｂでは、パージガスとして水素を用いている。二酸化炭素回収装置１Ｂの後段に配置されるメタン生成部８は、二酸化炭素と水素を用いてメタンを生成するため、パージガスとして水素を用いると、吸着器１０から排出されるガスが二酸化炭素と水素とを含む混合ガスになるため、メタン生成部８において生成されるメタンの純度を向上させることができる。 Hydrogen is used as the purge gas in the carbon dioxide recovery device 1B of the present embodiment. Since the methane production unit 8 arranged after the carbon dioxide recovery device 1B produces methane using carbon dioxide and hydrogen, if hydrogen is used as the purge gas, the gas discharged from the adsorber 10 will be carbon dioxide and hydrogen. , the purity of the methane produced in the methane producing section 8 can be improved.

また、パージガスとしての水素は、例えば、水電解装置を用いて生成すると、極めて小さい動力で高圧化可能であるため、パージガスの供給に要する動力が小さい。そのため、二酸化炭素回収装置１Ｂにおいて、目標範囲内の二酸化炭素を回収するために消費される動力を低下させることができる。 Hydrogen as the purge gas can be pressurized with very little power if it is generated by using a water electrolysis device, for example, so the power required to supply the purge gas is small. Therefore, in the carbon dioxide recovery device 1B, power consumed to recover carbon dioxide within the target range can be reduced.

二酸化炭素回収装置１Ｂでは、二酸化炭素回収量が目標範囲内になるように、脱離工程におけるパージガス量、減圧量、および投入熱量を、１工程ごとに変更することができる。そのため、二酸化炭素の回収量を安定化させることができる。 In the carbon dioxide recovery apparatus 1B, the amount of purge gas, the amount of pressure reduction, and the amount of input heat in the desorption step can be changed for each step so that the amount of carbon dioxide recovered is within the target range. Therefore, the recovery amount of carbon dioxide can be stabilized.

二酸化炭素回収装置１Ｂでは、１工程の脱離工程における二酸化炭素回収量が目標範囲より小さい場合には、パージガス量、減圧量、投入熱量の順に増加される。上述の通り、パージガスの供給に要する動力は小さいため、パージガス量、減圧量、投入熱量の順に投入エネルギーを増加させると、目標範囲内の二酸化炭素を回収するために消費される動力を低下させることができる。 In the carbon dioxide recovery apparatus 1B, when the amount of carbon dioxide recovered in one desorption process is smaller than the target range, the amount of purge gas, the amount of pressure reduction, and the amount of input heat are increased in this order. As described above, since the power required to supply the purge gas is small, increasing the input energy in the order of purge gas amount, pressure reduction amount, and input heat amount will reduce the power consumed to recover carbon dioxide within the target range. can be done.

さらに、二酸化炭素回収装置１Ｂでは、１工程の脱離工程における二酸化炭素回収量が目標範囲より大きい場合には、投入熱量、減圧量、パージガス量の順に減少される。上述の通り、パージガスの供給に要する動力は小さいため、投入熱量、減圧量、パージガス量の順に投入エネルギーを減少させると、目標範囲内の二酸化炭素を回収するために消費される動力を低下させることができる。 Furthermore, in the carbon dioxide recovery device 1B, when the amount of carbon dioxide recovered in one desorption process is larger than the target range, the amount of input heat, the amount of pressure reduction, and the amount of purge gas are decreased in this order. As described above, the power required to supply the purge gas is small, so if the input energy is decreased in the order of input heat amount, pressure reduction amount, and purge gas amount, the power consumed to recover carbon dioxide within the target range will be reduced. can be done.

＜動力分配の検討＞
図１０～図１２は、二酸化炭素の回収率に対する動力分配を示す説明図である。図１０～１２では、二酸化炭素の回収率に対して、最小の消費動力になるような各機器への動力分配の実験結果を示す。図１０は、第３実施形態の二酸化炭素回収装置１Ｂにおいて、回収したパージガス、二酸化炭素をコンプレッサで昇圧貯蔵した実験結果を示す。図１１は、第３実施形態の二酸化炭素回収装置１Ｂにおいて、熱媒流路３０に換えて、第２実施形態の外部熱供給路２５を備える構成を用いて実験を行った。この例では、一定量αの排熱を、常に投入している。排熱の供給は、投入エネルギーを要さないため、図１１には、表われない。高い二酸化炭素回収率が必要な場合に、パージガス供給、減圧の順に導入する。図１２は、第３実施形態の二酸化炭素回収装置１Ｂを用いた実験結果を示す。コンプレッサを備えないため、パージガス供給に要する動力がゼロであるため、図１２には表われない。高い二酸化炭素回収率が必要な場合に、減圧、熱投入、の順に導入する。 <Study of power distribution>
10 to 12 are explanatory diagrams showing the power distribution with respect to the recovery rate of carbon dioxide. 10 to 12 show experimental results of distributing power to each device so as to minimize power consumption with respect to the recovery rate of carbon dioxide. FIG. 10 shows the results of an experiment in which the recovered purge gas and carbon dioxide were pressurized and stored by a compressor in the carbon dioxide recovery device 1B of the third embodiment. In FIG. 11, an experiment was conducted using a configuration including the external heat supply path 25 of the second embodiment in place of the heat medium flow path 30 in the carbon dioxide recovery apparatus 1B of the third embodiment. In this example, a constant amount α of waste heat is constantly supplied. The supply of waste heat does not appear in FIG. 11 because it does not require input energy. When a high carbon dioxide recovery rate is required, purge gas supply and pressure reduction are introduced in this order. FIG. 12 shows experimental results using the carbon dioxide recovery device 1B of the third embodiment. It does not appear in FIG. 12 because it does not have a compressor, so the power required to supply the purge gas is zero. When a high carbon dioxide recovery rate is required, depressurization and heat input are introduced in this order.

＜上記実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 <Modification of above embodiment>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various aspects without departing from the scope of the invention. For example, the following modifications are possible.

・上記第３実施形態の二酸化炭素回収装置１Ｂの構成に、第２実施形態の外部熱供給路２５を加えてもよい。このようにすると、さらに、低い消費動力で高い二酸化炭素回収率を実現することができる。なお、この場合、外部熱、パージガス、減圧、熱の順に投入することにより、より低い消費電力を実現することができる。 - You may add the external heat supply path 25 of 2nd Embodiment to the structure of the carbon-dioxide recovery apparatus 1B of said 3rd Embodiment. By doing so, it is possible to realize a high carbon dioxide recovery rate with low power consumption. In this case, by supplying external heat, purge gas, pressure reduction, and heat in this order, lower power consumption can be realized.

・上記実施形態において、二酸化炭素回収量が目標範囲より小さい場合と、大きい場合と、両方の場合に、減圧量、投入熱量、外部熱量、パージガス量を増減させる例を示したが、二酸化炭素回収量が目標範囲より小さい場合にのみ、減圧量、投入熱量、外部熱量、パージガス量を変更（増加)させる構成にしてもよい。 ・In the above embodiment, an example of increasing or decreasing the pressure reduction amount, the input heat amount, the external heat amount, and the purge gas amount is shown when the amount of carbon dioxide recovery is smaller than the target range, when it is larger than the target range, or both. The pressure reduction amount, input heat amount, external heat amount, and purge gas amount may be changed (increased) only when the amount is smaller than the target range.

・第１回目の脱離工程における減圧量、投入熱量、外部熱量、パージガス量の初期値を「０」に設定してもよい。 - The initial values of the decompression amount, input heat amount, external heat amount, and purge gas amount in the first desorption process may be set to "0".

・吸着器１０の数は、上記実施形態に限定されず、２つ以下でもよいし、４つ以上でもよい。例えば、吸着器１０が１つの場合には、１つの吸着器１０に対して、順次、吸着工程、脱離工程、冷却工程を行えばよい。吸着器を複数備えると、各工程の待機時間を短くすることができ、二酸化炭素回収装置１における二酸化炭素回収効率を向上させることができるため、好ましい。 - The number of adsorbers 10 is not limited to the above embodiment, and may be two or less, or may be four or more. For example, when the number of adsorbers 10 is one, the adsorption step, the desorption step, and the cooling step may be sequentially performed on one adsorber 10 . If a plurality of adsorbers are provided, the standby time of each step can be shortened, and the carbon dioxide recovery efficiency in the carbon dioxide recovery device 1 can be improved, which is preferable.

・二酸化炭素回収量として、二酸化炭素回収率を用いてもよい。その場合には、二酸化炭素回収装置が、吸着器１０に流入する二酸化炭素流量を測る手段を備え、制御部が、二酸化炭素流入量に対する脱離工程における二酸化炭素回収量を算出してもよい。 - You may use a carbon-dioxide recovery rate as a carbon-dioxide recovery amount. In that case, the carbon dioxide recovery device may be provided with means for measuring the flow rate of carbon dioxide flowing into the adsorber 10, and the control unit may calculate the amount of carbon dioxide recovered in the desorption process with respect to the inflow of carbon dioxide.

・パージガスとして、水素以外のガスを用いてもよい。 - Gases other than hydrogen may be used as the purge gas.

・上記実施形態におけるサージタンクを備えなくてもよい。サージタンクがある場合、混合ガスのＨ2／ＣＯ2を安定させることができるほか、Ｈ2の流量を逐次調整しなくてもＨ2／ＣＯ2を目標の範囲内とすることができるため、好ましい。 - The surge tank in the above embodiment may not be provided. If there is a surge tank, the H 2 /CO 2 of the mixed gas can be stabilized, and the H 2 /CO 2 can be kept within the target range without sequential adjustment of the H 2 flow rate. preferable.

以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。 Although the present invention has been described above based on the embodiments and modifications, the above-described embodiments are intended to facilitate understanding of the present invention, and do not limit the present invention. The present invention may be modified and modified without departing from the spirit and scope of the claims, and the present invention includes equivalents thereof. Also, if the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.

５…メタン製造装置
８…メタン生成部
１０～１３…吸着器
２０…排ガス流路
２５…外部熱供給路
２６…外部熱分流路
３０…熱媒流路
３０ａ…ヒータ
３５…二酸化炭素流路
４０…サージタンク
４５…減圧ポンプ
５０…流量計
５５…制御部
６０…分析計
７０…パージガス流路
７５…制御部
ＣＬ…冷媒 DESCRIPTION OF SYMBOLS 5... Methane production apparatus 8... Methane production part 10-13... Adsorber 20... Exhaust gas channel 25... External heat supply channel 26... External heat branch channel 30... Heat medium channel 30a... Heater 35... Carbon dioxide channel 40... Surge tank 45 Decompression pump 50 Flow meter 55 Control unit 60 Analyzer 70 Purge gas flow path 75 Control unit CL Refrigerant

Claims (8)

二酸化炭素回収装置であって、
二酸化炭素を吸着可能な吸着材を内部に収容する吸着器と、
前記吸着器の内部を減圧する減圧ポンプと、
熱を生成し、生成した熱を前記吸着器に投入する熱供給部と、
前記減圧ポンプおよび前記熱供給部を制御して、前記吸着材に吸着された二酸化炭素を前記吸着器から取り出す脱離工程を、繰り返し実行可能な制御部と、
前記脱離工程により回収された二酸化炭素回収量を取得する二酸化炭素回収量取得部と、
を備え、
前記脱離工程は、
前記減圧ポンプにより前記吸着器の内圧を所定の減圧量で減圧する減圧工程と、
前記熱供給部により前記吸着器へ所定の投入熱量の熱を投入する熱投入工程と、
を含み、
前記制御部は、さらに、
１工程の前記脱離工程における前記二酸化炭素回収量が目標範囲より小さい場合に、
前記減圧量が最大減圧量より小さければ、次の前記脱離工程における前記減圧量を、最大減圧量までの範囲で増加させ、
前記減圧量が前記最大減圧量であれば、次の前記脱離工程における前記投入熱量を増加させる、脱離条件決定工程を実行可能である、
二酸化炭素回収装置。 A carbon dioxide capture device,
an adsorber containing an adsorbent capable of adsorbing carbon dioxide;
a decompression pump for decompressing the interior of the adsorber;
a heat supply unit that generates heat and inputs the generated heat into the adsorber;
a control unit capable of repeatedly executing a desorption step of controlling the decompression pump and the heat supply unit to take out the carbon dioxide adsorbed by the adsorbent from the adsorber;
a carbon dioxide recovery amount acquisition unit that acquires the carbon dioxide recovery amount recovered in the desorption step;
with
The desorption step includes
a decompression step of reducing the internal pressure of the adsorber by a predetermined decompression amount with the decompression pump;
a heat input step of inputting a predetermined input heat amount of heat to the adsorber by the heat supply unit;
including
The control unit further
When the carbon dioxide recovery amount in the desorption step of one step is smaller than the target range,
if the amount of pressure reduction is smaller than the maximum amount of pressure reduction, increasing the amount of pressure reduction in the next desorption step within a range up to the maximum amount of pressure reduction;
If the amount of pressure reduction is the maximum amount of pressure reduction, it is possible to execute a desorption condition determination step of increasing the amount of heat input in the next desorption step.
Carbon dioxide capture device. 請求項１に記載の二酸化炭素回収装置であって、
前記脱離条件決定工程は、さらに、
１工程の前記脱離工程における前記二酸化炭素回収量が前記目標範囲より大きい場合に、
前記投入熱量が０より大きければ、次の前記脱離工程における前記投入熱量を減少させ、
前記投入熱量が０であれば、次の前記脱離工程における前記減圧量を減少させる、
二酸化炭素回収装置。 The carbon dioxide capture device according to claim 1,
The desorption condition determination step further includes
When the carbon dioxide recovery amount in the desorption step of one step is larger than the target range,
if the input heat amount is greater than 0, reducing the input heat amount in the subsequent desorption step;
if the amount of heat input is 0, reducing the amount of pressure reduction in the subsequent desorption step;
Carbon dioxide capture device. 請求項１または請求項２に記載の二酸化炭素回収装置は、さらに、
前記二酸化炭素回収装置の外で生成された外部熱を前記吸着器に投入する外部熱供給部を備え、
前記脱離工程は、さらに、
前記外部熱供給部により前記吸着器へ所定の外部熱量の前記外部熱を投入する外部熱投入工程を含み、
前記脱離条件決定工程は、
１工程の前記脱離工程における前記二酸化炭素回収量が前記目標範囲より小さい場合、前記外部熱量が最大外部熱量より小さければ、減圧量を増加させる前に、次の前記脱離工程における前記外部熱量を最大外部熱量までの範囲で増加させる、
二酸化炭素回収装置。 The carbon dioxide capture device according to claim 1 or claim 2 further comprises
An external heat supply unit for inputting external heat generated outside the carbon dioxide capture device to the adsorber,
The desorption step further comprises
an external heat input step of inputting a predetermined amount of external heat to the adsorber by the external heat supply unit;
The desorption condition determination step includes:
When the amount of carbon dioxide recovered in the desorption step of one step is smaller than the target range, if the amount of external heat is smaller than the maximum amount of external heat, before increasing the pressure reduction amount, the amount of external heat in the next desorption step is increased up to the maximum external heat capacity,
Carbon dioxide capture device. 請求項３に記載の二酸化炭素回収装置であって、
前記脱離条件決定工程は、さらに、
１工程の前記脱離工程における前記二酸化炭素回収量が前記目標範囲より大きく、前記投入熱量が０、かつ前記減圧量が０のとき、前記外部熱量を減少させる、
二酸化炭素回収装置。 The carbon dioxide capture device according to claim 3,
The desorption condition determination step further includes
When the carbon dioxide recovery amount in the desorption step of one step is larger than the target range, the input heat amount is 0, and the pressure reduction amount is 0, the external heat amount is reduced.
Carbon dioxide capture device. 請求項１から請求項４に記載の二酸化炭素回収装置は、さらに、
前記吸着器にパージガスを供給するパージガス供給部を備え、
前記脱離工程は、さらに、
前記パージガス供給部により前記吸着器へ所定のパージガス量の前記パージガスを供給するパージガス供給工程を含み、
前記脱離条件決定工程は、さらに、
１工程の前記脱離工程における前記二酸化炭素回収量が前記目標範囲より小さい場合、
前記パージガス量が最大パージガス量より小さければ、減圧量の増加の前に、次の前記脱離工程における前記パージガス量を最大パージガス量までの範囲で増加させる、
二酸化炭素回収装置。 The carbon dioxide capture device according to claims 1 to 4 further comprises
A purge gas supply unit that supplies a purge gas to the adsorber,
The desorption step further comprises
a purge gas supply step of supplying a predetermined purge gas amount of the purge gas to the adsorber from the purge gas supply unit;
The desorption condition determination step further includes
When the carbon dioxide recovery amount in the desorption step of one step is smaller than the target range,
If the purge gas amount is smaller than the maximum purge gas amount, before increasing the pressure reduction amount, the purge gas amount in the next desorption step is increased within a range up to the maximum purge gas amount.
Carbon dioxide capture device. 請求項５に記載の二酸化炭素回収装置であって、
前記脱離条件決定工程は、さらに、
１工程の前記脱離工程における前記二酸化炭素回収量が前記目標範囲より大きい場合、
前記投入熱量が０であり、かつ前記減圧量が０であれば、次の前記脱離工程における前記パージガス量を減少させる、
二酸化炭素回収装置。 The carbon dioxide capture device according to claim 5,
The desorption condition determination step further includes
When the carbon dioxide recovery amount in the desorption step of one step is larger than the target range,
If the amount of heat input is 0 and the amount of pressure reduction is 0, the amount of purge gas in the next desorption step is reduced.
Carbon dioxide capture device. 炭化水素製造装置であって、
請求項５または請求項６に記載の二酸化炭素回収装置と、
前記二酸化炭素回収装置が回収した二酸化炭素と、前記パージガスとして用いられた水素との混合ガスを用いて、炭化水素化合物を生成する炭化水素生成部と、を備える、
炭化水素製造装置。 A hydrocarbon production device,
a carbon dioxide capture device according to claim 5 or claim 6;
a hydrocarbon generation unit that generates a hydrocarbon compound using a mixed gas of carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device and hydrogen used as the purge gas;
Hydrocarbon production equipment. 二酸化炭素回収方法であって、
二酸化炭素を吸着可能な吸着材を内部に収容する吸着器に、二酸化炭素を含むガスを供給して、前記吸着材に二酸化炭素を吸着させる吸着工程と、
前記吸着器の内部を所定の減圧量で減圧すると共に、所定の投入熱量の熱を投入することによって、前記吸着材に吸着している二酸化炭素を前記吸着器内部から取り出す脱離工程と、
１工程の前記脱離工程における二酸化炭素回収量を取得する二酸化炭素回収量取得工程と、
１工程の前記脱離工程における前記二酸化炭素回収量が目標範囲より小さい場合に、
前記減圧量が最大減圧量より小さければ、次の前記脱離工程における前記減圧量を、最大減圧量までの範囲で増加させ、前記減圧量が前記最大減圧量であれば、次の前記脱離工程における前記投入熱量を増加させる、脱離条件決定工程と、
を備える、
二酸化炭素回収方法。 A carbon dioxide recovery method comprising:
an adsorption step of supplying a gas containing carbon dioxide to an adsorber containing an adsorbent capable of adsorbing carbon dioxide and causing the adsorbent to adsorb carbon dioxide;
a desorption step of depressurizing the interior of the adsorber by a predetermined decompression amount and inputting heat of a predetermined input heat amount to extract carbon dioxide adsorbed on the adsorbent from the interior of the adsorber;
a carbon dioxide recovery amount acquisition step of acquiring the carbon dioxide recovery amount in the desorption step of one step;
When the carbon dioxide recovery amount in the desorption step of one step is smaller than the target range,
If the amount of pressure reduction is smaller than the maximum amount of pressure reduction, the amount of pressure reduction in the next desorption step is increased within the range up to the maximum amount of pressure reduction, and if the amount of pressure reduction is the maximum amount of pressure reduction, the following desorption a desorption condition determining step for increasing the amount of heat input in the step;
comprising
Carbon dioxide recovery method.
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