二酸化炭素の液化法及び装置
入口から出口への二酸化炭素通過用流路を備えている二酸化炭素液化用装置であって、前記流路が直列に配列された複数のコンプレッサー（２、５、８）及びクーラー（４、７、９、１０、１３）を備え、膨張チャンバー（１４、１５）を前記最終コンプレッサー（８）及びクーラー（９、１０、１３）の下流の前記流路に備え、気体二酸化炭素を前記膨張チャンバー（１５）から前記最終コンプレッサー（８）及びクーラー（９、１０、１３）の上流の前記流路（３）に戻すように配置された再循環流路（１６）を備えている、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状二酸化炭素の製造方法及び前記方法に使用される装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素（ＣＯ２）は、一定の工業的操作、例えば、アンモニアの製造又は石炭若しくはガス発電所による発電において副生成物として多量に生成するガスである。この副生成物を大気に放出するのは、温室効果気体であることから環境的に望ましくない。したがって、大気に単に放出する以外の方法でＣＯ２を処理する方法を開発することに、多くの努力がなされてきた。特に重要な一つの方法として、ＣＯ２を多孔質地下層（すなわち、岩石）に、例えば油田における注入井の下の方に、ポンプで送り込むことがある。
【０００３】
地下処理は、単に多孔質地層に注入することでよい。地下処理は、注入されたＣＯ２が地層中の炭化水素（例えば、油又はガス）を生産者の坑井（すなわち、炭化水素が抽出される坑井）の方に推進する役割を果たすので、処理される地層が炭化水素を有するものである場合に有利である。このようなことから、ＣＯ２の注入は、炭化水素類の回収率を高めるための最近のステージリザーバ管理における一つの標準法となっている。
【０００４】
処理が地下注入による場合の二酸化炭素の量は、非常に多く、一般的に数百万トンのオーダーである。従って、ＣＯ２をそれが生成される場所から、注入場所に輸送する場合、とりわけ注入場所が沖合の場合には、ＣＯ２の輸送の面での問題が生じる。二酸化炭素は、周囲温度及び圧力ではガス状であり、バッチ式で輸送する場合、プロセスを実行できないほど大きな容器を必要とする。ある状況ではパイプラインによる輸送も可能ではあるが、必要とするインフラストラクチャが高価である。したがって、二酸化炭素をとりわけ沖合の注入場所までバッチ式で液状で輸送するのが望ましい。
【０００５】
しかしながら、液体二酸化炭素の輸送は、問題を生じることなく、費用をかけずに実行できるものではない。液体ＣＯ２を冷蔵しない場合、液体状態に維持するのに必要な圧力は高く（６０〜８０ｂａｒ Ａ）、必要とする加圧容器の肉厚が大きく、液体ＣＯ２を冷蔵せずに大規模に輸送するこのような容器を製造するのに非常な費用がかかる。周囲より低い温度で液体ＣＯ２を輸送する場合、必要とする圧力及び必要とする容器の肉厚は減少するが、冷蔵が必要となるので費用がかかり、二酸化炭素が固相を有するので、固体二酸化炭素が形成する恐れがある。固体二酸化炭素の形成が形成すると、ポンプによるＣＯ２の移送に問題が生じ、パイプ又はバルブが閉塞する恐れがあるため、危険性がある。
【０００６】
したがって、冷蔵の経済性と容器コストとをバランスさせ、且つ固体ＣＯ２の形成の危険性を回避するのに、いずれかの一定の状況では、一般的に容器において液体ＣＯ２にとって最適な温度と圧力、例えば、温度は周囲よりも低く、圧力は周囲よりも高いが、まだ亜臨界（ＣＯ２の臨界点は、７３．８ｂａｒ Ａである）にある圧力である。典型的には、大規模な液体ＣＯ２輸送の場合、最適温度は−５５〜−４５℃の範囲であることがおおく、圧力は５．５〜７．５ｂａｒ Ａであることがおおく、すなわち、温度及び圧力についての三重点よりすぐ上であるＣＯ２についての状態図に対応する。ＣＯ２についての三重点は、５．２ｂａｒ Ａ及び−５６．５℃である。温度及び圧力が上記下限より低いとドライアイスが形成される恐れがあり、圧力が上記上限より高いと容器がもっと高価なものが必要となり、圧力が上記下限より低いとガス又は固体が形成される恐れがある。
【０００７】
液体二酸化炭素の小規模製造（例えば、現在典型的には０．１トン／年）は比較的普通であり、一般的に２、３又は４サイクルの圧縮及び冷却／膨張がおこなわれるが、数百万
トンのレベルでの大量生産は決して普通のことではない。すなわち、この大量生産では、出発物質が周囲温度及び圧力又はその付近である二酸化炭素又は二酸化炭素を主成分とするものであり、この出発物質を、顕著な加圧とエネルギー除去がおこなわれる大量輸送にとって望ましい温度及び圧力の液体二酸化炭素に変換する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、今般所望値よりも高い温度及び圧力の液体又は高密度流体（すなわち、超臨界）二酸化炭素を製造し、それを膨張して所望の圧力及び温度の液体二酸化炭素を生成し、冷気体二酸化炭素を圧縮及び冷却／膨張サイクルで再循環し、これらのサイクルを介してＣＯ２流の平均エンタルピーを減少させることにより、大量輸送に望ましい温度及び圧力の液体二酸化炭素を大量に製造することを、環境に優しく且つ効率的な方法でおこなうことができることを見いだした。このように、高価な冷媒を必要とせず、且つ大気へのＣＯ２の放出を回避できる。
【０００９】
したがって、本発明の一態様によれば、周囲温度より低く、二酸化炭素の三重点温度より高く、且つ二酸化炭素の臨界点温度より低い温度と、周囲圧力より高く、二酸化炭素の三重点圧力より高く、二酸化炭素の臨界点圧力より低い圧力である所望の温度及び圧力の液体二酸化炭素を、二酸化炭素を含む供給ガスから製造する方法であって、入口から、膨張チャンバーに接続された出口までの流路を備えた液化装置の入口に前記供給ガスを供給することと；流体としての前記ガスを前記流路に沿って前記装置を通って流し、前記流体を複数の圧縮及び冷却サイクルに付すことにより、前記所望の温度及び圧力より高い温度及び圧力を有する液体又は超臨界二酸化炭素を生成することと；前記液体又は超臨界二酸化炭素を前記出口を通過させて前記膨張チャンバーに入れることにより、前記チャンバーにおいて前記所望温度及び圧力の気体二酸化炭素及び液体二酸化炭素を生成することと；前記気体二酸化炭素を前記圧縮及び冷却のサイクルに付されながら流れている流体に再循環することと；必要に応じて前記所望の温度及び圧力の前記液体二酸化炭素を前記膨張チャンバーから取り出すことと、を含む方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
圧縮及び冷却サイクルの一つ以上、好ましくは全てのこのようなサイクルは、さらに膨張工程を含んでいてもよい。この膨張工程では，さらに流体を冷却することは言うまでもない。各圧縮工程に流れる流体は、単相流体、すなわち、気相又は高密度流体（超臨界）であることがとりわけ好ましいが、最終の圧縮及び冷却工程の生成物が液体二酸化炭素又は高密度流体二酸化炭素を含むかどうかは任意である。
【００１１】
必要に応じて、膨張チャンバーを液化装置から取り外すことができ、したがって、液体二酸化炭素用輸送容器としての役割を果たすことができる。しかしながら、膨張チャンバーは液体取り出し口を備えていて、そこから液体二酸化炭素を取り出して輸送容器に入れるのが好ましい。膨張チャンバーは、膨張弁等の膨張に好適なコンポーネントでよい。
【００１２】
好ましくは、再循環される気体二酸化炭素を、一つ以上の熱交換器を通過させて流体流からエネルギーを引き出してから、上流点で流体流に戻す。
供給ガスは不純物、例えば、水、窒素等を含むことがあるので、流体流を一種以上の処理に付してこれらを除去することが望ましい。装置の設計によっては、これらの除去工程により、液体ＣＯ２以外の二酸化炭素の一部が装置から必然的に除去されることがある。しかしながら、設計を注意深くすることにより、このような非液体二酸化炭素が除去されるのを最小限とすることができる。
【００１３】
一般的に、流体を液体又は超臨界二酸化炭素に変換するのには、少なくとも２回（例え
ば、２〜８、好ましくは４）の圧縮工程が必要である。水の除去を、少なくとも１回の圧縮工程後であって且つ最終圧縮工程前、例えば、第二圧縮工程と第三圧縮工程との間、典型的には前の圧縮工程に続く冷却工程後におこなうのが好ましい。とりわけ、各圧縮工程前に水の除去をおこなうのが好ましい。ＣＯ２ガスを、最終セパレータ後の吸着によりｐｐｍレベルまで乾燥することが望ましい。
【００１４】
水は、水和、水の氷結、腐食及びコンプレッサー供給における水滴を回避するために除去しなければならない。ＣＯ２ガスへの水の溶解度は、圧力の上昇及び温度の低下とともに減少する。水は、いくつかの方法、例えば、セパレータを用いるか、又は水吸収材又は吸着材床又はフィルターを通過させることにより除去することができる。好ましくは、水のほとんどは、各圧縮及び冷却工程後にセパレータで除去される。
【００１５】
凝縮及びセパレータにより水を除去する場合、液状汚染物（例えば、水及びさらに液化重質炭化水素類等の他の液体）を含有するＣＯ２ガスがセパレータに入り、そこで凝縮した液体がセパレータの底部から除去され、気体ＣＯ２がセパレータの頂部から出る。
【００１６】
セパレータ（単一又は複数）を出る乾燥ガスを、吸着装置を通してから、次の圧縮工程に付することが望ましい。連続的に操作するために、このような吸着装置を２つ以上平行に備えていて、一つを再生（例えば、そこに熱ガスを通過させることにより）しつつ、別の吸着装置を使用中とするのが望ましい。再生に使用されるガスは、典型的には再循環されている気体二酸化炭素である。再生されている装置を出る熱湿二酸化炭素を、上流点、例えば、第一圧縮工程と第二圧縮工程との間、好ましくは圧縮工程と続いての冷却工程との間で、流体に再循環することが望ましい。
【００１７】
最終自由水をセパレータで除去した後、最終圧縮工程を圧力２０〜４０ｂａｒ、水和物形成曲線に近接した温度、すなわち、１０℃〜１５℃でおこなうことがとりわけ好ましい。ＣＯ２ガスを、最終セパレータ後に吸着によりｐｐｍレベルまで乾燥するのが望ましい。
【００１８】
供給ガスが、周囲温度で、二酸化炭素よりも低い温度の液相への相変化を生じる気体、例えば、窒素、酸素、メタン又はエタン等の気体を含有するとき、これらの気体を、最終膨張に先立ち除去するのが望ましい。
【００１９】
したがって、このような供給ガスの場合、液化プロセスが、このような「揮発物」を除去する工程を含むことが望ましい。この工程は、液体ＣＯ２又はより好ましくは除去工程で除去するのと同程度の気体と、残りの液相とからなる流体を生成する圧縮又は冷却工程の後であることが好ましい。超臨界相におけるＣＰよりも高い圧力で熱を除去する場合には、最初の膨張工程後に揮発物の除去をおこなう。ここでは、流体は、気体が少量であるＣＰ下で二相領域となっている。
【００２０】
揮発成分の除去は、露点曲線付近で熱除去した後に分離カラムでおこなうことができる。輸送圧６〜７ｂａｒ Ａでは、ドライアイスの生成を確実に防ぐために、製品には少量の揮発物のみ、典型的には０．２〜０．５モル％しか含有できない。供給物により多くの揮発物が存在する場合には、これらを除去しなければならない。これには、セパレータタンクを使用することができるが、好ましくはセパレータカラムを使用して大気に多量のＣＯ２が放出されるのを回避する。中間圧ステージ又は製品タンクから液体ＣＯ２を蒸発させることにより、凝縮器での冷却をおこなう。ＣＯ２の損失は、おおまかにみて供給物における揮発物の量と同等である。
【００２１】
揮発物の除去量を高めるために、セパレータカラムから取り出す液体の一部又は全部を
温め（例えば、リボイラーで）、このセパレータカラムに戻すことができる。別法として、リボイラーを、セパレータカラムに一体化してもよい。
【００２２】
流体流を冷却するために配置される冷却装置では、冷却流体として再循環二酸化炭素を使用してもよい。しかしながら、少なくとも最初の圧縮及び冷却工程での冷却装置では、外部源流体、典型的には水、例えば、海水、川水又は湖水又は周囲空気を使用するのが都合がよい。
【００２３】
本発明の方法で使用される装置は、好ましくは気密導管を備えている。この気密導管は、種々の操作装置、すなわち、コンプレッサー、クーラー、ヒーター、熱交換器等を接合しており、且つ適切な弁を備えている。理想的には、流路は、入口が一つだけ（供給ガス用）及び出口は一つだけ（液体ＣＯ２用）備えている。しかしながら、水又は揮発物の除去用出口が、一定の実施態様において存在する。
【００２４】
本発明の方法に用いられる供給ガスは、好ましくは二酸化炭素を主成分とする、例えば、モル基準で、ＣＯ２５５〜１００モル％又はＣＯ２７０〜９５モル％、とりわけ好ましくはＣＯ２少なくとも７０モル％、より好ましくはＣＯ２少なくとも９０モル％、特に好ましくはＣＯ２９５モル％以下である。より好ましくは、供給ガスは、揮発成分０．５モル％未満及び水０．１モル％未満である。好ましくは、水分量は、５０重量ｐｐｍ以下である。上記したように、アンモニア製造における副生成物として生成する二酸化炭素又は石炭又はガス発電所から捕集した二酸化炭素が、特に好適である。
【００２５】
また、本発明のさらなる態様によれば、入口から出口への二酸化炭素通過用流路を備えている二酸化炭素液化用装置であって、前記流路が直列に配列された複数のコンプレッサー及びクーラーを備え、膨張チャンバーを前記最終コンプレッサー及びクーラーの下流の前記流路に備え、気体二酸化炭素を前記膨張チャンバーから前記最終コンプレッサー及びクーラーの上流の前記流路に戻すように配置された再循環流路を備えている、装置が提供される。
【００２６】
本発明による装置は、本発明の方法に関連して上記したさらなる構造コンポーネントを備えているのが都合がよい。
ここで、本発明の実施態様を、さらに例及び以下の非限定的実施例及び添付図面を参照して説明する。
【００２７】
図１は、本発明の装置の主要要素を示す概略図である。二酸化炭素１００モル％を含有する供給ガスを、ソース（図示せず）から導管１の入口に供給する。気体を、第一コンプレッサー２に供給した後、導管３を介して第一中間クーラー４に供給する。第二ステージ圧縮及び冷却を、第二ステージコンプレッサー５及びクーラー７（導管６により接続）により実施し、最終ステージ圧縮を、コンプレッサー８及びクーラー９を用いておこなう。熱を、冷却媒体として周囲空気又は水（導管は図示せず）を用いてクーラー４、７、９の各々で取り出す。
【００２８】
最終圧縮ステージからの流体出口を、熱交換器１０の第一入口１０ａに連通させる。熱交換器１０の第一出口１０ｂを、第二熱交換器１３の第一入口１３ａに接続する。さらに、第一出口１０ｂを、導管１２及び膨張弁１１を介して熱交換器１０の第二入口１０ｃに接続する。膨張弁１１を、熱交換器１０からの第一出口１０ｂを膨張及び冷却するように配置する。これにより、１０と１０ｂとの間を流れる流体が冷却される。第三入口１０eと１０ｆとの間を流れる再循環二酸化炭素ガスも、１０ａ〜１０ｂを流れる流体を冷却する。第二出口１０ｄを、コンプレッサー５とクーラー７との間の導管６に接続し、それにより導管１２の下に除去されるガスを再循環する。
【００２９】
熱交換器１０からの第一出口１０ｂが、さらなる熱交換器１３を通過して、膨張弁１４に至る。次に、流体は、膨張弁１４により輸送圧力まで膨張され、セパレータ１５に供給される。気相（又はフラッシュガス）はそれぞれ導管１６及び熱交換器１３及び１０を介して、第一コンプレッサー２と第一クーラー４との間に配置された導管３に戻される。２つの熱交換器１０及び１３は、１０ａ、１０ｂ、１３ａ及び１３ｂの間を通過する流体流を冷却するように配置する。これは、導管１６におけるフラッシュガス及び導管１２における膨張供給ガスは、もっと低い温度であるからである。これにより、プロセス効率が増加する。
【００３０】
セパレータ１５で分離された液相を、流出口１７から流出させて、貯蔵又は移送容器（図示せず）に入れる。
上記した加圧流体の膨張では、ジュール−トンプソンバルブを使用するのが都合がよい。別法として、上記したような加圧流体の膨張に膨張タービンを使用してもよい。これにより、プロセスのエネルギー効率を増加させることができる。
【００３１】
図２において、供給ガスを、装置における導管１８の入口部に供給し、そこからセパレータ２０に入れる。セパレータ２０では、水が凝縮され、凝縮水は導管２１から除去される。次に、ガスは導管２２を通って第一ステージコンプレッサー２３に入り、そして第一ステージ中間クーラー２４に入る。この第一ステージでの水の除去、圧縮及び中間冷却を、図２に示すように、セパレータ２５、第二コンプレッサー２６及び第二クーラー２７により反復する。第二中間クーラー２７からの流出物は、導管２９を介して熱交換器２８を通過する。熱交換器２８では、供給ガスの温度を、装置の下流から再循環された気体二酸化炭素との熱交換によりさらに低下させる。
【００３２】
中間クーラー２４及び２７では、熱を海水により除去する。
供給ガスは、熱交換器２８から、導管３１を介してセパレータ３０に流れる。セパレータ２５及び３０で除去された水は、導管３２及び３３を介して第一セパレータ２０に戻される。
【００３３】
水を、供給ガスから、３つのセパレータ２０、２５及び３０で、凝縮により除去する。顕著な量（５０重量ｐｐｍを超える量）の水が存在すると生じることがある水和物の生成及び腐食を回避するために、供給ガスから水を除去することが非常に望ましい。また、水を除去することにより、プロセス効率が高まる。
【００３４】
次に、供給ガスを、第三セパレータ３０から、導管３４を介して２つの水吸着装置３５ａ及び３５ｂのうちの一つに供給する。ここで、水分量は、まださらに約５０ｐｐｍまで減少される。
【００３５】
いずれか一つのステージで一つの水吸着装置が使用中の状態で、他の水吸着装置では、導管３６から熱二酸化炭素ガスを供給して再生（乾燥）をおこなう。再生されている装置からの湿二酸化炭素を、導管３７を介して第一コンプレッサー２３の後の導管に再循環する。
【００３６】
水分量が約５０ｐｐｍ以下である供給ガスを、導管３８を介して最終ステージコンプレッサー３９及びクーラー４０に供給する。この供給ガスは、プロセスの最高圧でコンプレッサー３９（３９は、最終圧縮ステージ）を出て、クーラー４０で、海水により熱が除去されて冷却される。
【００３７】
次に、液体ＣＯ２は導管４１を通過して揮発物除去カラムに入る。この揮発物除去カラ
ムで、揮発物を蒸留により除去する。揮発物を、カラムの頂部で除去し、ＣＯ２の大部分を液相で残す。液体二酸化炭素は、導管４３から取り出される。揮発物の除去率を高めるために、リボイラー４４を、カラムの底部に取り付ける。リボイラーにより、カラムの底部に熱を供給して揮発物を蒸発除去し、それによりＣＯ２からの揮発物の分離率を高める。カラムの頂部での揮発リッチガス流におけるＣＯ２の回収率を高めるために、凝縮器をカラムの頂部に配置する。凝縮器の必要とする冷却は、中間また製品圧力で液体ＣＯ２を蒸発させることにより可能である。
【００３８】
残りの液体二酸化炭素は熱交換器４５を通過して膨張装置４６に入る。この膨張装置４６は、冷二酸化炭素ガスと液体二酸化炭素を生成する。液体は、導管４７と熱交換器４８を介して最終膨張タンク４９に導かれ、そこでは所望の温度と圧力の状態である。ガスは、分けられ、一部分は導管５０を介して熱交換器４５に戻して通過させ、そこから導管５１を介して熱交換器２８に入り、一部分は導管５２を介して熱交換器５３を通り、そこから導管５４及び５１を介して熱交換器２８に入る。熱交換器５３は、カラム４２用の凝縮器としての役割を果たす。
【００３９】
最終膨張タンク４９で生成したガスは、熱交換器４８、２８及び５５を介してヒーター５６に供給される。ヒーター５６で、ガスは水吸着装置３５ａ及び３５ｂを再生するのに十分な温度に過熱する。
【００４０】
膨張タンク４９における液体二酸化炭素を、導管５７を介して移送容器に出すことができる。
図１に示す実施態様では、コンプレッサー２の前後の圧力及び温度は、好ましくは５ｂａｒ Ａ／２５℃及び１１ｂａｒ Ａ／２５℃である。膨張タンク１５での圧力及び温度は、好ましくは６．５ｂａｒ Ａ／−５０℃である。
【００４１】
図２に示す実施態様において、記号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ等で示した場所での好ましい圧力及び温度を、下表１に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
［実施例］
以下、３つの実施例をあげて、プロセスを供給ガスの臨界点の上又は下での熱除去について操作できる別法について説明する。
【００４４】
実施例１：臨界点未満での海水／大気による熱除去
二酸化炭素を、供給圧１ｂａｒから最大圧約６０ｂａｒに３つの圧縮段階で圧縮する。各圧縮段階間で、供給ガスを海水又は大気を用いて冷却する。十分に加圧化した供給ガス、すなわち、最終コンプレッサーからの出力を、海水を用いて再び熱交換器で凝縮する。凝縮供給ガスを、膨張弁を用いて移送圧まで膨張させ、フラッシュタンク又はセパレータに通じさせる。セパレータにおいて、液相を除去し、移送容器又は貯蔵容器に送り、気相を圧縮段階に戻す。
【００４５】
実施例２：臨界点未満での外部冷却回路による熱除去
供給ガスを、供給圧１ｂａｒから最大圧約２．５ｂａｒに２つの圧縮段階で圧縮する。中間冷却（圧縮段階間）を、海水又は大気を用いておこなう。次に、加圧供給ガスを、外部冷却回路に接続した熱交換器を用いて凝縮する。次に、凝縮供給ガスを、膨張弁を用いて移送圧まで膨張させ、フラッシュタンク又はセパレータに通じさせる。セパレータにおいて、液相を除去し、移送容器又は貯蔵容器に送り、気相を圧縮段階に戻す。
【００４６】
実施例３：臨界点より上での海水／大気による熱除去
供給ガスを、供給圧１ｂａｒから最大圧約８５ｂａｒ（すなわち、臨界圧７３．８ｂａｒ超）に４つの圧縮段階で圧縮する。中間冷却（圧縮段階間）を、海水又は大気を用いておこなう。次に、加圧供給ガスを、海水又は大気を用いて超臨界相に冷却する。加圧流体を、超臨界相から二相領域に移送圧まで膨張手段を用いて膨張し、フラッシュタンク又はセパレータに通じさせる。セパレータにおいて、液相を除去し、移送容器又は貯蔵容器に送り、気相を圧縮段階に戻す。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の装置の一つの実施態様の概略図である。
【図２】本発明の装置の好ましい実施態様の概略図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状二酸化炭素の製造方法及び前記方法に使用される装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素（ＣＯ２）は、一定の工業的操作、例えば、アンモニアの製造又は石炭若しくはガス発電所による発電において副生成物として多量に生成するガスである。この副生成物を大気に放出するのは、温室効果気体であることから環境的に望ましくない。したがって、大気に単に放出する以外の方法でＣＯ２を処理する方法を開発することに、多くの努力がなされてきた。特に重要な一つの方法として、ＣＯ２を多孔質地下層（すなわち、岩石）に、例えば油田における注入井の下の方に、ポンプで送り込むことがある。
【０００３】
地下処理は、単に多孔質地層に注入することでよい。地下処理は、注入されたＣＯ２が地層中の炭化水素（例えば、油又はガス）を生産者の坑井（すなわち、炭化水素が抽出される坑井）の方に推進する役割を果たすので、処理される地層が炭化水素を有するものである場合に有利である。このようなことから、ＣＯ２の注入は、炭化水素類の回収率を高めるための最近のステージリザーバ管理における一つの標準法となっている。
【０００４】
処理が地下注入による場合の二酸化炭素の量は、非常に多く、一般的に数百万トンのオーダーである。従って、ＣＯ２をそれが生成される場所から、注入場所に輸送する場合、とりわけ注入場所が沖合の場合には、ＣＯ２の輸送の面での問題が生じる。二酸化炭素は、周囲温度及び圧力ではガス状であり、バッチ式で輸送する場合、プロセスを実行できないほど大きな容器を必要とする。ある状況ではパイプラインによる輸送も可能ではあるが、必要とするインフラストラクチャが高価である。したがって、二酸化炭素をとりわけ沖合の注入場所までバッチ式で液状で輸送するのが望ましい。
【０００５】
しかしながら、液体二酸化炭素の輸送は、問題を生じることなく、費用をかけずに実行できるものではない。液体ＣＯ２を冷蔵しない場合、液体状態に維持するのに必要な圧力は高く（６０〜８０ｂａｒ Ａ）、必要とする加圧容器の肉厚が大きく、液体ＣＯ２を冷蔵せずに大規模に輸送するこのような容器を製造するのに非常な費用がかかる。周囲より低い温度で液体ＣＯ２を輸送する場合、必要とする圧力及び必要とする容器の肉厚は減少するが、冷蔵が必要となるので費用がかかり、二酸化炭素が固相を有するので、固体二酸化炭素が形成する恐れがある。固体二酸化炭素の形成が形成すると、ポンプによるＣＯ２の移送に問題が生じ、パイプ又はバルブが閉塞する恐れがあるため、危険性がある。
【０００６】
したがって、冷蔵の経済性と容器コストとをバランスさせ、且つ固体ＣＯ２の形成の危険性を回避するのに、いずれかの一定の状況では、一般的に容器において液体ＣＯ２にとって最適な温度と圧力、例えば、温度は周囲よりも低く、圧力は周囲よりも高いが、まだ亜臨界（ＣＯ２の臨界点は、７３．８ｂａｒ Ａである）にある圧力である。典型的には、大規模な液体ＣＯ２輸送の場合、最適温度は−５５〜−４５℃の範囲であることがおおく、圧力は５．５〜７．５ｂａｒ Ａであることがおおく、すなわち、温度及び圧力についての三重点よりすぐ上であるＣＯ２についての状態図に対応する。ＣＯ２についての三重点は、５．２ｂａｒ Ａ及び−５６．５℃である。温度及び圧力が上記下限より低いとドライアイスが形成される恐れがあり、圧力が上記上限より高いと容器がもっと高価なものが必要となり、圧力が上記下限より低いとガス又は固体が形成される恐れがある。
【０００７】
液体二酸化炭素の小規模製造（例えば、現在典型的には０．１トン／年）は比較的普通であり、一般的に２、３又は４サイクルの圧縮及び冷却／膨張がおこなわれるが、数百万
トンのレベルでの大量生産は決して普通のことではない。すなわち、この大量生産では、出発物質が周囲温度及び圧力又はその付近である二酸化炭素又は二酸化炭素を主成分とするものであり、この出発物質を、顕著な加圧とエネルギー除去がおこなわれる大量輸送にとって望ましい温度及び圧力の液体二酸化炭素に変換する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、今般所望値よりも高い温度及び圧力の液体又は高密度流体（すなわち、超臨界）二酸化炭素を製造し、それを膨張して所望の圧力及び温度の液体二酸化炭素を生成し、冷気体二酸化炭素を圧縮及び冷却／膨張サイクルで再循環し、これらのサイクルを介してＣＯ２流の平均エンタルピーを減少させることにより、大量輸送に望ましい温度及び圧力の液体二酸化炭素を大量に製造することを、環境に優しく且つ効率的な方法でおこなうことができることを見いだした。このように、高価な冷媒を必要とせず、且つ大気へのＣＯ２の放出を回避できる。
【０００９】
したがって、本発明の一態様によれば、周囲温度より低く、二酸化炭素の三重点温度より高く、且つ二酸化炭素の臨界点温度より低い温度と、周囲圧力より高く、二酸化炭素の三重点圧力より高く、二酸化炭素の臨界点圧力より低い圧力である所望の温度及び圧力の液体二酸化炭素を、二酸化炭素を含む供給ガスから製造する方法であって、入口から、膨張チャンバーに接続された出口までの流路を備えた液化装置の入口に前記供給ガスを供給することと；流体としての前記ガスを前記流路に沿って前記装置を通って流し、前記流体を複数の圧縮及び冷却サイクルに付すことにより、前記所望の温度及び圧力より高い温度及び圧力を有する液体又は超臨界二酸化炭素を生成することと；前記液体又は超臨界二酸化炭素を前記出口を通過させて前記膨張チャンバーに入れることにより、前記チャンバーにおいて前記所望温度及び圧力の気体二酸化炭素及び液体二酸化炭素を生成することと；前記気体二酸化炭素を前記圧縮及び冷却のサイクルに付されながら流れている流体に再循環することと；必要に応じて前記所望の温度及び圧力の前記液体二酸化炭素を前記膨張チャンバーから取り出すことと、を含む方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
圧縮及び冷却サイクルの一つ以上、好ましくは全てのこのようなサイクルは、さらに膨張工程を含んでいてもよい。この膨張工程では，さらに流体を冷却することは言うまでもない。各圧縮工程に流れる流体は、単相流体、すなわち、気相又は高密度流体（超臨界）であることがとりわけ好ましいが、最終の圧縮及び冷却工程の生成物が液体二酸化炭素又は高密度流体二酸化炭素を含むかどうかは任意である。
【００１１】
必要に応じて、膨張チャンバーを液化装置から取り外すことができ、したがって、液体二酸化炭素用輸送容器としての役割を果たすことができる。しかしながら、膨張チャンバーは液体取り出し口を備えていて、そこから液体二酸化炭素を取り出して輸送容器に入れるのが好ましい。膨張チャンバーは、膨張弁等の膨張に好適なコンポーネントでよい。
【００１２】
好ましくは、再循環される気体二酸化炭素を、一つ以上の熱交換器を通過させて流体流からエネルギーを引き出してから、上流点で流体流に戻す。
供給ガスは不純物、例えば、水、窒素等を含むことがあるので、流体流を一種以上の処理に付してこれらを除去することが望ましい。装置の設計によっては、これらの除去工程により、液体ＣＯ２以外の二酸化炭素の一部が装置から必然的に除去されることがある。しかしながら、設計を注意深くすることにより、このような非液体二酸化炭素が除去されるのを最小限とすることができる。
【００１３】
一般的に、流体を液体又は超臨界二酸化炭素に変換するのには、少なくとも２回（例え
ば、２〜８、好ましくは４）の圧縮工程が必要である。水の除去を、少なくとも１回の圧縮工程後であって且つ最終圧縮工程前、例えば、第二圧縮工程と第三圧縮工程との間、典型的には前の圧縮工程に続く冷却工程後におこなうのが好ましい。とりわけ、各圧縮工程前に水の除去をおこなうのが好ましい。ＣＯ２ガスを、最終セパレータ後の吸着によりｐｐｍレベルまで乾燥することが望ましい。
【００１４】
水は、水和、水の氷結、腐食及びコンプレッサー供給における水滴を回避するために除去しなければならない。ＣＯ２ガスへの水の溶解度は、圧力の上昇及び温度の低下とともに減少する。水は、いくつかの方法、例えば、セパレータを用いるか、又は水吸収材又は吸着材床又はフィルターを通過させることにより除去することができる。好ましくは、水のほとんどは、各圧縮及び冷却工程後にセパレータで除去される。
【００１５】
凝縮及びセパレータにより水を除去する場合、液状汚染物（例えば、水及びさらに液化重質炭化水素類等の他の液体）を含有するＣＯ２ガスがセパレータに入り、そこで凝縮した液体がセパレータの底部から除去され、気体ＣＯ２がセパレータの頂部から出る。
【００１６】
セパレータ（単一又は複数）を出る乾燥ガスを、吸着装置を通してから、次の圧縮工程に付することが望ましい。連続的に操作するために、このような吸着装置を２つ以上平行に備えていて、一つを再生（例えば、そこに熱ガスを通過させることにより）しつつ、別の吸着装置を使用中とするのが望ましい。再生に使用されるガスは、典型的には再循環されている気体二酸化炭素である。再生されている装置を出る熱湿二酸化炭素を、上流点、例えば、第一圧縮工程と第二圧縮工程との間、好ましくは圧縮工程と続いての冷却工程との間で、流体に再循環することが望ましい。
【００１７】
最終自由水をセパレータで除去した後、最終圧縮工程を圧力２０〜４０ｂａｒ、水和物形成曲線に近接した温度、すなわち、１０℃〜１５℃でおこなうことがとりわけ好ましい。ＣＯ２ガスを、最終セパレータ後に吸着によりｐｐｍレベルまで乾燥するのが望ましい。
【００１８】
供給ガスが、周囲温度で、二酸化炭素よりも低い温度の液相への相変化を生じる気体、例えば、窒素、酸素、メタン又はエタン等の気体を含有するとき、これらの気体を、最終膨張に先立ち除去するのが望ましい。
【００１９】
したがって、このような供給ガスの場合、液化プロセスが、このような「揮発物」を除去する工程を含むことが望ましい。この工程は、液体ＣＯ２又はより好ましくは除去工程で除去するのと同程度の気体と、残りの液相とからなる流体を生成する圧縮又は冷却工程の後であることが好ましい。超臨界相におけるＣＰよりも高い圧力で熱を除去する場合には、最初の膨張工程後に揮発物の除去をおこなう。ここでは、流体は、気体が少量であるＣＰ下で二相領域となっている。
【００２０】
揮発成分の除去は、露点曲線付近で熱除去した後に分離カラムでおこなうことができる。輸送圧６〜７ｂａｒ Ａでは、ドライアイスの生成を確実に防ぐために、製品には少量の揮発物のみ、典型的には０．２〜０．５モル％しか含有できない。供給物により多くの揮発物が存在する場合には、これらを除去しなければならない。これには、セパレータタンクを使用することができるが、好ましくはセパレータカラムを使用して大気に多量のＣＯ２が放出されるのを回避する。中間圧ステージ又は製品タンクから液体ＣＯ２を蒸発させることにより、凝縮器での冷却をおこなう。ＣＯ２の損失は、おおまかにみて供給物における揮発物の量と同等である。
【００２１】
揮発物の除去量を高めるために、セパレータカラムから取り出す液体の一部又は全部を
温め（例えば、リボイラーで）、このセパレータカラムに戻すことができる。別法として、リボイラーを、セパレータカラムに一体化してもよい。
【００２２】
流体流を冷却するために配置される冷却装置では、冷却流体として再循環二酸化炭素を使用してもよい。しかしながら、少なくとも最初の圧縮及び冷却工程での冷却装置では、外部源流体、典型的には水、例えば、海水、川水又は湖水又は周囲空気を使用するのが都合がよい。
【００２３】
本発明の方法で使用される装置は、好ましくは気密導管を備えている。この気密導管は、種々の操作装置、すなわち、コンプレッサー、クーラー、ヒーター、熱交換器等を接合しており、且つ適切な弁を備えている。理想的には、流路は、入口が一つだけ（供給ガス用）及び出口は一つだけ（液体ＣＯ２用）備えている。しかしながら、水又は揮発物の除去用出口が、一定の実施態様において存在する。
【００２４】
本発明の方法に用いられる供給ガスは、好ましくは二酸化炭素を主成分とする、例えば、モル基準で、ＣＯ２５５〜１００モル％又はＣＯ２７０〜９５モル％、とりわけ好ましくはＣＯ２少なくとも７０モル％、より好ましくはＣＯ２少なくとも９０モル％、特に好ましくはＣＯ２９５モル％以下である。より好ましくは、供給ガスは、揮発成分０．５モル％未満及び水０．１モル％未満である。好ましくは、水分量は、５０重量ｐｐｍ以下である。上記したように、アンモニア製造における副生成物として生成する二酸化炭素又は石炭又はガス発電所から捕集した二酸化炭素が、特に好適である。
【００２５】
また、本発明のさらなる態様によれば、入口から出口への二酸化炭素通過用流路を備えている二酸化炭素液化用装置であって、前記流路が直列に配列された複数のコンプレッサー及びクーラーを備え、膨張チャンバーを前記最終コンプレッサー及びクーラーの下流の前記流路に備え、気体二酸化炭素を前記膨張チャンバーから前記最終コンプレッサー及びクーラーの上流の前記流路に戻すように配置された再循環流路を備えている、装置が提供される。
【００２６】
本発明による装置は、本発明の方法に関連して上記したさらなる構造コンポーネントを備えているのが都合がよい。
ここで、本発明の実施態様を、さらに例及び以下の非限定的実施例及び添付図面を参照して説明する。
【００２７】
図１は、本発明の装置の主要要素を示す概略図である。二酸化炭素１００モル％を含有する供給ガスを、ソース（図示せず）から導管１の入口に供給する。気体を、第一コンプレッサー２に供給した後、導管３を介して第一中間クーラー４に供給する。第二ステージ圧縮及び冷却を、第二ステージコンプレッサー５及びクーラー７（導管６により接続）により実施し、最終ステージ圧縮を、コンプレッサー８及びクーラー９を用いておこなう。熱を、冷却媒体として周囲空気又は水（導管は図示せず）を用いてクーラー４、７、９の各々で取り出す。
【００２８】
最終圧縮ステージからの流体出口を、熱交換器１０の第一入口１０ａに連通させる。熱交換器１０の第一出口１０ｂを、第二熱交換器１３の第一入口１３ａに接続する。さらに、第一出口１０ｂを、導管１２及び膨張弁１１を介して熱交換器１０の第二入口１０ｃに接続する。膨張弁１１を、熱交換器１０からの第一出口１０ｂを膨張及び冷却するように配置する。これにより、１０と１０ｂとの間を流れる流体が冷却される。第三入口１０eと１０ｆとの間を流れる再循環二酸化炭素ガスも、１０ａ〜１０ｂを流れる流体を冷却する。第二出口１０ｄを、コンプレッサー５とクーラー７との間の導管６に接続し、それにより導管１２の下に除去されるガスを再循環する。
【００２９】
熱交換器１０からの第一出口１０ｂが、さらなる熱交換器１３を通過して、膨張弁１４に至る。次に、流体は、膨張弁１４により輸送圧力まで膨張され、セパレータ１５に供給される。気相（又はフラッシュガス）はそれぞれ導管１６及び熱交換器１３及び１０を介して、第一コンプレッサー２と第一クーラー４との間に配置された導管３に戻される。２つの熱交換器１０及び１３は、１０ａ、１０ｂ、１３ａ及び１３ｂの間を通過する流体流を冷却するように配置する。これは、導管１６におけるフラッシュガス及び導管１２における膨張供給ガスは、もっと低い温度であるからである。これにより、プロセス効率が増加する。
【００３０】
セパレータ１５で分離された液相を、流出口１７から流出させて、貯蔵又は移送容器（図示せず）に入れる。
上記した加圧流体の膨張では、ジュール−トンプソンバルブを使用するのが都合がよい。別法として、上記したような加圧流体の膨張に膨張タービンを使用してもよい。これにより、プロセスのエネルギー効率を増加させることができる。
【００３１】
図２において、供給ガスを、装置における導管１８の入口部に供給し、そこからセパレータ２０に入れる。セパレータ２０では、水が凝縮され、凝縮水は導管２１から除去される。次に、ガスは導管２２を通って第一ステージコンプレッサー２３に入り、そして第一ステージ中間クーラー２４に入る。この第一ステージでの水の除去、圧縮及び中間冷却を、図２に示すように、セパレータ２５、第二コンプレッサー２６及び第二クーラー２７により反復する。第二中間クーラー２７からの流出物は、導管２９を介して熱交換器２８を通過する。熱交換器２８では、供給ガスの温度を、装置の下流から再循環された気体二酸化炭素との熱交換によりさらに低下させる。
【００３２】
中間クーラー２４及び２７では、熱を海水により除去する。
供給ガスは、熱交換器２８から、導管３１を介してセパレータ３０に流れる。セパレータ２５及び３０で除去された水は、導管３２及び３３を介して第一セパレータ２０に戻される。
【００３３】
水を、供給ガスから、３つのセパレータ２０、２５及び３０で、凝縮により除去する。顕著な量（５０重量ｐｐｍを超える量）の水が存在すると生じることがある水和物の生成及び腐食を回避するために、供給ガスから水を除去することが非常に望ましい。また、水を除去することにより、プロセス効率が高まる。
【００３４】
次に、供給ガスを、第三セパレータ３０から、導管３４を介して２つの水吸着装置３５ａ及び３５ｂのうちの一つに供給する。ここで、水分量は、まださらに約５０ｐｐｍまで減少される。
【００３５】
いずれか一つのステージで一つの水吸着装置が使用中の状態で、他の水吸着装置では、導管３６から熱二酸化炭素ガスを供給して再生（乾燥）をおこなう。再生されている装置からの湿二酸化炭素を、導管３７を介して第一コンプレッサー２３の後の導管に再循環する。
【００３６】
水分量が約５０ｐｐｍ以下である供給ガスを、導管３８を介して最終ステージコンプレッサー３９及びクーラー４０に供給する。この供給ガスは、プロセスの最高圧でコンプレッサー３９（３９は、最終圧縮ステージ）を出て、クーラー４０で、海水により熱が除去されて冷却される。
【００３７】
次に、液体ＣＯ２は導管４１を通過して揮発物除去カラムに入る。この揮発物除去カラ
ムで、揮発物を蒸留により除去する。揮発物を、カラムの頂部で除去し、ＣＯ２の大部分を液相で残す。液体二酸化炭素は、導管４３から取り出される。揮発物の除去率を高めるために、リボイラー４４を、カラムの底部に取り付ける。リボイラーにより、カラムの底部に熱を供給して揮発物を蒸発除去し、それによりＣＯ２からの揮発物の分離率を高める。カラムの頂部での揮発リッチガス流におけるＣＯ２の回収率を高めるために、凝縮器をカラムの頂部に配置する。凝縮器の必要とする冷却は、中間また製品圧力で液体ＣＯ２を蒸発させることにより可能である。
【００３８】
残りの液体二酸化炭素は熱交換器４５を通過して膨張装置４６に入る。この膨張装置４６は、冷二酸化炭素ガスと液体二酸化炭素を生成する。液体は、導管４７と熱交換器４８を介して最終膨張タンク４９に導かれ、そこでは所望の温度と圧力の状態である。ガスは、分けられ、一部分は導管５０を介して熱交換器４５に戻して通過させ、そこから導管５１を介して熱交換器２８に入り、一部分は導管５２を介して熱交換器５３を通り、そこから導管５４及び５１を介して熱交換器２８に入る。熱交換器５３は、カラム４２用の凝縮器としての役割を果たす。
【００３９】
最終膨張タンク４９で生成したガスは、熱交換器４８、２８及び５５を介してヒーター５６に供給される。ヒーター５６で、ガスは水吸着装置３５ａ及び３５ｂを再生するのに十分な温度に過熱する。
【００４０】
膨張タンク４９における液体二酸化炭素を、導管５７を介して移送容器に出すことができる。
図１に示す実施態様では、コンプレッサー２の前後の圧力及び温度は、好ましくは５ｂａｒ Ａ／２５℃及び１１ｂａｒ Ａ／２５℃である。膨張タンク１５での圧力及び温度は、好ましくは６．５ｂａｒ Ａ／−５０℃である。
【００４１】
図２に示す実施態様において、記号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ等で示した場所での好ましい圧力及び温度を、下表１に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
［実施例］
以下、３つの実施例をあげて、プロセスを供給ガスの臨界点の上又は下での熱除去について操作できる別法について説明する。
【００４４】
実施例１：臨界点未満での海水／大気による熱除去
二酸化炭素を、供給圧１ｂａｒから最大圧約６０ｂａｒに３つの圧縮段階で圧縮する。各圧縮段階間で、供給ガスを海水又は大気を用いて冷却する。十分に加圧化した供給ガス、すなわち、最終コンプレッサーからの出力を、海水を用いて再び熱交換器で凝縮する。凝縮供給ガスを、膨張弁を用いて移送圧まで膨張させ、フラッシュタンク又はセパレータに通じさせる。セパレータにおいて、液相を除去し、移送容器又は貯蔵容器に送り、気相を圧縮段階に戻す。
【００４５】
実施例２：臨界点未満での外部冷却回路による熱除去
供給ガスを、供給圧１ｂａｒから最大圧約２．５ｂａｒに２つの圧縮段階で圧縮する。中間冷却（圧縮段階間）を、海水又は大気を用いておこなう。次に、加圧供給ガスを、外部冷却回路に接続した熱交換器を用いて凝縮する。次に、凝縮供給ガスを、膨張弁を用いて移送圧まで膨張させ、フラッシュタンク又はセパレータに通じさせる。セパレータにおいて、液相を除去し、移送容器又は貯蔵容器に送り、気相を圧縮段階に戻す。
【００４６】
実施例３：臨界点より上での海水／大気による熱除去
供給ガスを、供給圧１ｂａｒから最大圧約８５ｂａｒ（すなわち、臨界圧７３．８ｂａｒ超）に４つの圧縮段階で圧縮する。中間冷却（圧縮段階間）を、海水又は大気を用いておこなう。次に、加圧供給ガスを、海水又は大気を用いて超臨界相に冷却する。加圧流体を、超臨界相から二相領域に移送圧まで膨張手段を用いて膨張し、フラッシュタンク又はセパレータに通じさせる。セパレータにおいて、液相を除去し、移送容器又は貯蔵容器に送り、気相を圧縮段階に戻す。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の装置の一つの実施態様の概略図である。
【図２】本発明の装置の好ましい実施態様の概略図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲温度より低く、二酸化炭素の三重点温度より高く、且つ二酸化炭素の臨界点温度より低い温度と、周囲圧力より高く、二酸化炭素の三重点圧力より高く、二酸化炭素の臨界点圧力より低い圧力である所望の温度及び圧力の液体二酸化炭素を、二酸化炭素を含む供給ガスから製造する方法であって、入口から、膨張チャンバーに接続された出口までの流路を備えた液化装置の入口に前記供給ガスを供給することと；流体としての前記ガスを前記流路に沿って前記装置を通って流し、前記流体を複数の圧縮及び冷却サイクルに付すことにより、前記所望の温度及び圧力より高い温度及び圧力を有する液体又は超臨界二酸化炭素を生成することと；前記液体又は超臨界二酸化炭素を前記出口を通過させて前記膨張チャンバーに入れることにより、前記チャンバーにおいて前記所望温度及び圧力の気体二酸化炭素及び液体二酸化炭素を生成することと；前記気体二酸化炭素を前記圧縮及び冷却のサイクルに付されながら流れている流体に再循環することと；必要に応じて前記所望の温度及び圧力の前記液体二酸化炭素を前記膨張チャンバーから取り出すことと、を含む方法。
【請求項２】
圧縮サイクルの一つ以上が、さらに膨張工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記各圧縮サイクルに流れる流体が、単相性である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記膨張チャンバーは、液体二酸化炭素を取り出す液体除去口を備えている、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記再循環二酸化炭素が、一つ以上の熱交換器を通過する、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記再循環二酸化炭素を、上流点で流体流に戻す、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
４圧縮サイクルを含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
水を少なくとも１回の圧縮サイクル後及び最終の圧縮サイクル前に除去する、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
入口から出口への二酸化炭素通過用流路を備えている二酸化炭素液化用装置であって、前記流路が直列に配列された複数のコンプレッサー及びクーラーを備え、膨張チャンバーを前記最終コンプレッサー及びクーラーの下流の前記流路に備え、気体二酸化炭素を前記膨張チャンバーから前記最終コンプレッサー及びクーラーの上流の前記流路に戻すように配置された再循環流路を備えている、装置。
【請求項１０】
前記膨張チャンバーが、液体二酸化炭素を取り出すことができるような液体除去口を備えている、請求項９に記載の装置。
【請求項１】
周囲温度より低く、二酸化炭素の三重点温度より高く、且つ二酸化炭素の臨界点温度より低い温度と、周囲圧力より高く、二酸化炭素の三重点圧力より高く、二酸化炭素の臨界点圧力より低い圧力である所望の温度及び圧力の液体二酸化炭素を、二酸化炭素を含む供給ガスから製造する方法であって、入口から、膨張チャンバーに接続された出口までの流路を備えた液化装置の入口に前記供給ガスを供給することと；流体としての前記ガスを前記流路に沿って前記装置を通って流し、前記流体を複数の圧縮及び冷却サイクルに付すことにより、前記所望の温度及び圧力より高い温度及び圧力を有する液体又は超臨界二酸化炭素を生成することと；前記液体又は超臨界二酸化炭素を前記出口を通過させて前記膨張チャンバーに入れることにより、前記チャンバーにおいて前記所望温度及び圧力の気体二酸化炭素及び液体二酸化炭素を生成することと；前記気体二酸化炭素を前記圧縮及び冷却のサイクルに付されながら流れている流体に再循環することと；必要に応じて前記所望の温度及び圧力の前記液体二酸化炭素を前記膨張チャンバーから取り出すことと、を含む方法。
【請求項２】
圧縮サイクルの一つ以上が、さらに膨張工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記各圧縮サイクルに流れる流体が、単相性である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記膨張チャンバーは、液体二酸化炭素を取り出す液体除去口を備えている、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記再循環二酸化炭素が、一つ以上の熱交換器を通過する、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記再循環二酸化炭素を、上流点で流体流に戻す、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
４圧縮サイクルを含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
水を少なくとも１回の圧縮サイクル後及び最終の圧縮サイクル前に除去する、前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
入口から出口への二酸化炭素通過用流路を備えている二酸化炭素液化用装置であって、前記流路が直列に配列された複数のコンプレッサー及びクーラーを備え、膨張チャンバーを前記最終コンプレッサー及びクーラーの下流の前記流路に備え、気体二酸化炭素を前記膨張チャンバーから前記最終コンプレッサー及びクーラーの上流の前記流路に戻すように配置された再循環流路を備えている、装置。
【請求項１０】
前記膨張チャンバーが、液体二酸化炭素を取り出すことができるような液体除去口を備えている、請求項９に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２００８−５０６６２０（Ｐ２００８−５０６６２０Ａ）
【公表日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５２０８９４（Ｐ２００７−５２０８９４）
【出願日】平成１７年７月１４日（２００５．７．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００５／００２７７７
【国際公開番号】ＷＯ２００６／００８４８２
【国際公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【出願人】（５０６１７２９８６）スタットオイル エイエスエイ (7)
【出願人】（５０２２８８８１６）
【出願人】（５０７０１５９９６）
【出願人】（５０７０１５９７４）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月１４日（２００５．７．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００５／００２７７７
【国際公開番号】ＷＯ２００６／００８４８２
【国際公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【出願人】（５０６１７２９８６）スタットオイル エイエスエイ (7)
【出願人】（５０２２８８８１６）
【出願人】（５０７０１５９９６）
【出願人】（５０７０１５９７４）
【Ｆターム（参考）】
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