石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システム
【課題】石炭ガス化ガスから二酸化炭素を除去するために必要なエネルギーを削減でき、二酸化炭素を効率良く回収できる石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システムを提供すること。
【解決手段】二酸化炭素回収システム１０は、石炭ガス化ガスを生成するガス化炉１１と、脱硫装置１２と、ガスに含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に変換するＣＯシフト器１３と、ガス中の水分を除去する除湿装置１４と、ガスを冷却するガス冷却装置１６と、ガス中の二酸化炭素を冷却して回収する二酸化炭素回収装置１８と、を備え、空気から気体酸素及び気体窒素を生成すると共に液体酸素及び液体窒素を生成する深冷分離装置２０と、気体酸素をガス化炉１１に供給する酸素供給ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３と、液体酸素の冷熱をガス冷却装置１６に供給する液体酸素供給ラインＬ１１と、液体窒素の冷熱を二酸化炭素回収装置１８に供給する液体窒素供給ラインＬ１２とを備える。
【解決手段】二酸化炭素回収システム１０は、石炭ガス化ガスを生成するガス化炉１１と、脱硫装置１２と、ガスに含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に変換するＣＯシフト器１３と、ガス中の水分を除去する除湿装置１４と、ガスを冷却するガス冷却装置１６と、ガス中の二酸化炭素を冷却して回収する二酸化炭素回収装置１８と、を備え、空気から気体酸素及び気体窒素を生成すると共に液体酸素及び液体窒素を生成する深冷分離装置２０と、気体酸素をガス化炉１１に供給する酸素供給ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３と、液体酸素の冷熱をガス冷却装置１６に供給する液体酸素供給ラインＬ１１と、液体窒素の冷熱を二酸化炭素回収装置１８に供給する液体窒素供給ラインＬ１２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭ガス化炉から排出される石炭ガス化ガスに含まれる二酸化炭素を回収する石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、石炭、石油等のハイドロカーボン系の燃料をガス化し、これをタービンに供給して発電を行うガス化複合発電システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような複合発電システムでは、例えば石炭を空気等と共に高温高圧下のガス化炉内に吹き込み、ガス化炉内で石炭を部分燃焼（酸化）させて石炭ガス化ガスを生成させている。石炭ガス化ガスは、一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ２）、水（Ｈ２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）を含んでおり、この石炭ガス化ガスを冷却、脱硫等した後にガスタービンに供給して発電を行っている。
【０００４】
したがって、石炭ガス化ガスを燃焼させて発電すると、その排気ガスには多量の二酸化炭素が含まれることとなるため、石炭ガス化ガスを複合発電システムに供給する前に、石炭ガス化ガスに含まれる二酸化炭素を除去することが必要である。このため、化学吸収法を用いた二酸化炭素の回収手段が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８７０９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この化学吸収法を使用する場合、石炭ガス化炉に加え、吸収塔や再生塔等の設置が必要となり、設備費が増大してしまう。
【０００７】
また、化学吸収のための動力も必要となるため、発電システム全体の効率が低下することが懸念される。
【０００８】
したがって、石炭ガス化ガスから二酸化炭素を除去するために必要なエネルギーを削減でき、二酸化炭素を効率良く回収することができる手段の提供が望まれていた。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、石炭ガス化ガスから二酸化炭素を除去するために必要なエネルギーを削減でき、二酸化炭素を効率良く回収することができる石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、以下のような石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システムを提供する。
【００１１】
（１） 石炭をガス化して燃焼用の石炭ガス化ガスを生成するガス化炉と、前記石炭ガス化ガスに含まれる硫黄分を除去する脱硫装置と、前記脱硫装置を経た前記石炭ガス化ガスに含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に変換するＣＯシフト装置と、前記ＣＯシフト装置を経た前記石炭ガス化ガスに含まれる水分を除去する除湿装置と、前記除湿装置を経た前記石炭ガス化ガスを冷却するガス冷却装置と、前記ガス冷却装置を経た前記石炭ガス化ガスに含まれる前記二酸化炭素を冷却して回収する二酸化炭素回収装置と、を備える石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システムであって、空気から前記ガス化炉の燃焼に用いられる気体酸素及び気体窒素を生成すると共に液体酸素及び液体窒素を生成する深冷分離装置と、前記気体酸素を前記ガス化炉に供給する酸素供給経路と、前記液体酸素の冷熱を前記ガス冷却装置に供給する液体酸素供給経路と、前記液体窒素の冷熱を前記二酸化炭素回収装置に供給する液体窒素供給経路と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
（１）の発明によれば、ガス化炉の燃料（気体酸素）を生成する深冷分離装置の冷熱を、石炭ガス化ガスから二酸化炭素を液化して除去する際に利用することができる。したがって、石炭ガス化ガスから二酸化炭素を除去するために必要なエネルギーを削減でき、二酸化炭素を効率良く回収することができる。
【００１３】
（２） （１）の発明においては、前記液体酸素供給経路から前記ガス冷却装置に供給され、当該ガス冷却装置で気化した酸素を前記ガス化炉に供給する酸素供給経路を備えることが好ましい。
【００１４】
（２）の発明によれば、ガス冷却装置に冷熱を供給した酸素をガス化炉の燃焼に有効に利用することができる。
【００１５】
（３） （１）又は（２）に記載の発明においては、前記液体窒素供給経路から前記二酸化炭素回収装置に供給され、当該二酸化炭素回収装置で気化した窒素を前記ガス化炉に供給する窒素供給経路を備えることが好ましい。
【００１６】
（３）の発明によれば、二酸化炭素回収装置に冷熱を供給した窒素を、ガス化炉の燃焼用酸素のキャリーガスとして有効に利用することができる。
【００１７】
（４） （１）から（３）のいずれかに記載の発明においては、前記石炭ガス化ガスの流路における前記ガス冷却装置の上流側には、前記除湿装置を経た当該石炭ガス化ガスを圧縮する圧縮装置を備えることが好ましい。
【００１８】
（４）の発明によれば、除湿装置を経た石炭ガス化ガスを圧縮装置によって圧縮することにより、石炭ガス化ガスに含まれる二酸化炭素の飽和圧力を上げることができるので、二酸化炭素の液化を促進することができ、液体二酸化炭素の回収率を向上させることができる。
【００１９】
（５） （１）から（４）のいずれかに記載の発明においては、前記石炭ガス化ガスの流路における前記二酸化炭素回収装置の上流側には、前記ガス冷却装置を経た当該石炭ガス化ガスを圧縮する圧縮装置を備えることが好ましい。
【００２０】
（５）の発明によれば、ガス冷却装置を経た石炭ガス化ガスを圧縮装置によって圧縮することにより、石炭ガス化ガスに含まれる二酸化炭素の飽和圧力を上げることができるので、二酸化炭素の液化を促進することができ、液体二酸化炭素の回収率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、石炭ガス化ガスから二酸化炭素を除去するために必要なエネルギーを削減でき、二酸化炭素を効率良く回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る二酸化炭素回収システムを示す説明図である。
【図２】図１の各ポイントにおける熱物質収支計算結果を示す図である。
【図３】二酸化炭素の飽和圧力と温度との関係を示すグラフ図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る二酸化炭素回収システムを示す説明図である。
【図５】図４の各ポイントにおける熱物質収支計算結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００２４】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る二酸化炭素回収システム１０を示す説明図である。なお、図１においては、一酸化炭素をＣＯと表示し、二酸化炭素をＣＯ２と表示している。
【００２５】
＜二酸化炭素回収システムの全体構成の説明＞
二酸化炭素回収システム１０は、石炭ガス化ガスを生成するガス化炉１１と、脱硫装置１２と、ＣＯシフト器１３と、除湿装置１４と、ガス冷却装置１６と、二酸化炭素回収装置１８と、を備える。
【００２６】
また、二酸化炭素回収システム１０は、深冷分離装置２０と、気体酸素をガス化炉１１に供給する酸素供給ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３と、液体酸素の冷熱をガス冷却装置１６に供給する液体酸素供給ラインＬ１１と、液体窒素の冷熱を二酸化炭素回収装置１８に供給する液体窒素供給ラインＬ１２と、を備える。
【００２７】
＜ガス化炉の説明＞
ガス化炉１１は、石炭を高温高圧下で部分燃焼（酸化）させて主に水素及び一酸化炭素等を含む石炭ガス化ガスを生成する。ガス化炉１１には、気体酸素を吹き込むための酸素供給ライン（酸素供給経路）Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が接続されている。
【００２８】
酸素供給ラインＬ１，Ｌ２からは、後述する深冷分離装置２０で生成される気体酸素が供給される。酸素供給ラインＬ３からは、深冷分離装置２０で生成される液体酸素が、ガス冷却装置１６を流れるガスと熱交換することによって気化した酸素が供給される。
【００２９】
また、ガス化炉１１には、後述する二酸化炭素回収装置１８から気体窒素を供給するための窒素供給ライン（窒素供給経路）Ｌ４が接続されている。この気体窒素は、気体酸素をガス化炉１１に供給する際のキャリーガスとして有効に利用される。
【００３０】
このように、ガス化炉１１には、空気から分離された気体酸素のみが供給されるため、ガス化炉１１から排出されラインＬ５を通るガスは、一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ２）、水（Ｈ２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）を含むものとなる。ガス化炉１１は、ラインＬ５によって脱硫装置１２と接続されている。
【００３１】
＜脱硫装置の説明＞
脱硫装置１２は、ガス化炉１１からラインＬ５を流れてきた石炭ガス化ガス中の硫黄分を除去する。石炭ガス化ガス中の硫黄分を除去することにより、システムを構成する各装置の腐食防止にも資する。脱硫装置１２は、ラインＬ６によってＣＯシフト器１３と接続されている。
【００３２】
＜ＣＯシフト器の説明＞
ＣＯシフト器（ＣＯシフト装置）１３は、脱硫装置１２からラインＬ６を流れてきた石炭ガス化ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）を、蒸気の存在により二酸化炭素（ＣＯ２）及び水素（Ｈ２）にシフトする（ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２）ように構成されている。
【００３３】
なお、このシフト反応に必要な蒸気は、例えば、図示しない複合発電システムの中・低圧タービン等からの抽気蒸気を供給しても良く、供給源は任意である。ＣＯシフト器１３は、ラインＬ７によって除湿装置１４と接続されている。
【００３４】
＜除湿装置の説明＞
除湿装置１４は、ＣＯシフト器１３を経た石炭ガス化ガスから水分を除去可能に構成されている。石炭ガス化ガスが、後述するガス冷却装置１６に導入されて冷却（熱交換）されたときに、ガス冷却装置１６の伝熱管に氷が付着しないようにするためである。
【００３５】
除湿装置１４は、例えば、除湿用冷媒（例えば、シリコンオイル等）中に石炭ガス化ガスを供給することにより、石炭ガス化ガスの水分を冷却・固化し、この固化した水分（氷）を当該除湿用冷媒内で捕集するように構成することができる。
【００３６】
また、除湿装置１４は、石炭ガス化ガスの水分を吸着すると共に、加熱されることにより吸着した水分を放出して再生する活性アルミナ等の水分吸着剤を備えるように構成されても良い。除湿装置１４は、ラインＬ８によってガス冷却装置１６と接続されている。
【００３７】
＜ガス冷却装置の説明＞
ガス冷却装置１６は、除湿装置１４を経た石炭ガス化ガスと、深冷分離装置２０によって生成された液体酸素とを熱交換する熱交換器である。ガス冷却装置１６は、液体酸素供給ライン（液体酸素供給経路）Ｌ１１によって深冷分離装置２０と接続されると共に、酸素供給ラインＬ３によってガス化炉１１と接続され、更に、ラインＬ９によって二酸化炭素回収装置１８と接続されている。
【００３８】
すなわち、ガス冷却装置１６は、ガス化炉１１に供給する気体酸素を深冷分離装置２０で製造する際に生成された液体酸素の冷熱を利用することにより、石炭ガス化ガスを冷却するようにしたものである。
【００３９】
ガス冷却装置１６において、石炭ガス化ガスを冷却することによって気化した酸素は、酸素供給ラインＬ３を通ってガス化炉１１に供給されるようになっている。
【００４０】
＜深冷分離装置の説明＞
深冷分離装置２０は、原料となる空気を加圧冷却して液体酸素及び液体窒素を生成すると共に、気体酸素及び気体窒素を生成可能に構成されている。すなわち、深冷分離装置２０は、酸素供給ラインＬ１，Ｌ２によってガス化炉１１と接続され、気体酸素及び気体窒素を、酸素供給ラインＬ１，Ｌ２を介してガス化炉１１に供給可能に構成されている。
【００４１】
また、深冷分離装置２０は、液体酸素供給ラインＬ１１によってガス冷却装置１６と接続され、生成した液体酸素をガス冷却装置１６に供給可能に構成されている。更に、深冷分離装置２０は、液体窒素供給ライン（液体窒素供給経路）Ｌ１２によって二酸化炭素回収装置１８と接続され、生成した液体窒素を二酸化炭素回収装置１８に供給可能に構成されている。
【００４２】
なお、ガス冷却装置１６に供給する液体酸素及び二酸化炭素回収装置１８に供給する液体窒素を生成するには、冷却エネルギーを必要とするので、深冷分離装置２０の負荷を低減するためにも、生成する液体酸素及び液体窒素は、必要最小限であることが好ましい。
【００４３】
＜二酸化炭素回収装置の説明＞
二酸化炭素回収装置１８は、ガス冷却装置１６を経た石炭ガス化ガスを、深冷分離装置２０によって生成された液体窒素の冷熱により冷却し、当該石炭ガス化ガスに含まれる二酸化炭素を液化分離して回収する熱交換器である。
【００４４】
二酸化炭素回収装置１８は、液体窒素供給ラインＬ１２によって深冷分離装置２０と接続されると共に、窒素供給ラインＬ４によってガス化炉１１と接続され、更に、ラインＬ１０によって複合発電システム（図示せず）と接続されている。
【００４５】
すなわち、二酸化炭素回収装置１８によって二酸化炭素を除去された石炭ガス化ガスは、水素が主成分の水素リッチガスとなり、ラインＬ１０によって、上記複合発電システムのタービンの燃焼器（図示せず）に供給されるようになっている。
【００４６】
二酸化炭素回収装置１８において、石炭ガス化ガスを冷却することによって気化した窒素は、窒素供給ラインＬ４を通ってガス化炉１１に供給されるようになっている。この気体窒素は、気体酸素をガス化炉１１に供給する際のキャリーガスとして、有効に利用される。
【００４７】
また、石炭ガス化ガスから分離除去された液体二酸化炭素（液化ＣＯ２）は、ラインＬ１３から系の外部に送出されるように構成されている。
【００４８】
＜二酸化炭素回収システムの作用及び効果の説明＞
次に、二酸化炭素回収システム１０の動作（作用及び効果）について図１、図２及び図３を参照して説明する。ここで、図２は、図１の各ポイント（ポイントＰ１〜ポイントＰ１０）における熱物質収支計算結果を示す図である。すなわち、図２は、図１の各ポイント（ポイントＰ１〜ポイントＰ１０）における石炭ガス化ガスの相の種類、温度、圧力、平均分子量、モル流量及び組成を示す。図３は、二酸化炭素の飽和圧力と温度との関係を示すグラフ図である。
【００４９】
ガス化炉１１は、窒素供給ラインＬ４からキャリーガスとして供給される気体窒素（ポイントＰ８において温度が約５℃）によって、酸素供給ラインＬ１，Ｌ２からは、後述する深冷分離装置２０で生成される気体酸素（ポイントＰ９，ポイントＰ１０において温度が約２５℃）が供給される。
【００５０】
また、ガス化炉１１は、酸素供給ラインＬ３からも気体酸素（ポイントＰ６において温度が約５℃）が供給される。これにより、ガス化炉１１は、石炭を高温高圧下で部分燃焼（酸化）させて、主に水素（Ｈ２）及び一酸化炭素（ＣＯ）等を含む石炭ガス化ガスを生成する。
【００５１】
ガス化炉１１には、空気から分離された気体酸素のみが供給されるため、ガス化炉１１で生成される石炭ガス化ガスは、一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ２）、水（Ｈ２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）を含むものとなる。この石炭ガス化ガスは、ラインＬ５を通って脱硫装置１２に送られる。
【００５２】
脱硫装置１２に送られた石炭ガス化ガスは、硫黄分を除去される。そして、石炭ガス化ガスは、ラインＬ６と通ってＣＯシフト器１３に送られる。
【００５３】
ＣＯシフト器１３に送られた石炭ガス化ガスは、石炭ガス化ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）を、図示しない蒸気の供給によってシフト（ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２）する。すなわち、ＣＯシフト器１３では、このシフト反応により、二酸化炭素（ＣＯ２）及び水素（Ｈ２）が生成される。そして、石炭ガス化ガスは、ラインＬ７と通って除湿装置１４に送られる。
【００５４】
除湿装置１４に送られた石炭ガス化ガスは、水分を除去され、ラインＬ８と通ってガス冷却装置１６に送られる。ガス冷却装置１６に導入された石炭ガス化ガスは、既に水分を除去されているので、ガス冷却装置１６内で冷却（熱交換）されたときに、ガス冷却装置１６の伝熱管に氷を付着させない。
【００５５】
このときラインＬ８のポイントＰ１では、図２に示すように、例えば石炭ガス化ガスの温度が５℃、圧力が７．６ＭＰａとなっている。また、石炭ガス化ガスの組成は、例えば水素が５３％、二酸化炭素が３７．４％であり、両者で約９０％を占めている。
【００５６】
そして、ガス冷却装置１６に送られた石炭ガス化ガスは、深冷分離装置２０の液体酸素供給ラインＬ１１から供給される液体酸素の冷熱によって冷却される。
【００５７】
例えば、液体酸素供給ラインＬ１１のポイントＰ５では、図２に示すように、液体酸素の温度は、約−１９６℃となっている。石炭ガス化ガスは、この液体酸素によって−２３℃（図２に示すラインＬ９のポイントＰ２の値を参照）まで冷却され、ラインＬ９を通って二酸化炭素回収装置１８に送られる。
【００５８】
このようにガス冷却装置１６は、深冷分離装置２０から供給される液体酸素の冷熱を有効に利用して、石炭ガス化ガスを十分に冷却することができる。また、石炭ガス化ガスを冷却した液体酸素は気化し、酸素供給ラインＬ３を通ってガス化炉１１に供給される。
【００５９】
二酸化炭素回収装置１８に送られた石炭ガス化ガスは、深冷分離装置２０の液体窒素供給ラインＬ１２から供給される液体窒素の冷熱によって冷却される。
【００６０】
すると、石炭ガス化ガスに含まれていた二酸化炭素（気体二酸化炭素を含む）は、完全に液化され、主流の石炭ガス化ガスから分離される。分離された液体二酸化炭素は、ラインＬ１３から回収される。
【００６１】
例えば、液体窒素供給ラインＬ１２のポイントＰ７では、図２に示すように、液体窒素の温度は、−１９６℃となっている。石炭ガス化ガスは、この液体窒素によって、約７．５８ＭＰａの圧力下において約−５６．５℃まで冷却される（図２のポイントＰ３の値を参照）。これらの条件により、石炭ガス化ガス中の気体二酸化炭素は、液化する（図３参照）。なお、このときにラインＬ１３から回収される液体二酸化炭素の温度は、約−５６．５℃である（図２のポイントＰ４の値を参照）。
【００６２】
このようにして液体二酸化炭素が分離されると、石炭ガス化ガスは、水素が約７４．８％の水素リッチガスとなり（図２のポイントＰ３の値を参照）、ラインＬ１０を通って複合発電システムのタービンの燃焼器（図示せず）に送られる。
【００６３】
以上のように、この第１実施形態に係る二酸化炭素回収システム１０によれば、ガス化炉１１の燃料（気体酸素）を生成する深冷分離装置２０の冷熱を、石炭ガス化ガスから二酸化炭素を液化して除去する際に利用することができる。
【００６４】
したがって、石炭ガス化ガスから二酸化炭素を除去するために必要なエネルギーを削減でき、二酸化炭素を効率良く回収することができる。
【００６５】
また、この二酸化炭素回収システム１０を石炭ガス化発電プラントに適用すれば、石炭ガス化ガスから二酸化炭素を効率良く回収できるので、二酸化炭素の排出量を更に低減させた石炭ガス化発電プラントを提供することができる。
【００６６】
また、通常の発電所プラント等での排ガスは常圧であるが、この二酸化炭素回収システム１０における石炭ガス化ガスは、高圧（約７．６ＭＰａ程度）であるため、冷却された二酸化炭素は固化されず、液体二酸化炭素として除去できるので、その後のハンドリングが容易である。
【００６７】
〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態に係る二酸化炭素回収システム３０を示す説明図である。図５は、図４の各ポイント（ポイントＰ１〜ポイントＰ１０）における熱物質収支計算結果を示す図である。
【００６８】
すなわち、図５は、図４の各ポイント（ポイントＰ１〜ポイントＰ１０）における石炭ガス化ガスの相の種類、温度、圧力、平均分子量、モル流量及び組成を示す。なお、以下の説明において、既に説明した部材と同一若しくは相当する部材には、同一の符号を付して重複説明を省略又は簡略化する。
【００６９】
＜二酸化炭素回収システムの全体構成の説明＞
図４に示すように、第２実施形態に係る二酸化炭素回収システム３０は、第１実施形態に係る二酸化炭素回収システム１０の構成（図１参照）において、除湿装置１４とガス冷却装置１６の間のラインＬ８に圧縮機（圧縮装置）１５を設けると共に、ガス冷却装置１６と二酸化炭素回収装置１８の間のラインＬ９に圧縮機（圧縮装置）１７を設けている点が主に相違する。
【００７０】
＜圧縮機の構成の説明＞
すなわち、図４に示すように、圧縮機１５は、ラインＬ８ａによって除湿装置１４と接続され、ラインＬ８ｂによってガス冷却装置１６と接続されている。また、圧縮機１７は、ラインＬ９ａによってガス冷却装置１６と接続され、ラインＬ９ｂによって二酸化炭素回収装置１８と接続されている。
【００７１】
＜圧縮機による作用の説明＞
除湿装置１４を経た石炭ガス化ガス（図５のポイントＰ１において圧力が３．２ＭＰａ）は、圧縮機１５によって圧縮される（図５のポイントＰ２において圧力が５．４ＭＰａ）。この圧縮によって石炭ガス化ガスは昇温するが（温度が５℃（図５のポイントＰ１）から約４９℃（図５のポイントＰ２））、ガス冷却装置１６において深冷分離装置２０から供給される液体酸素によって冷却される。
【００７２】
また、ガス冷却装置１６を経た石炭ガス化ガス（図５のポイントＰ３において圧力が約５．４ＭＰａ）は、圧縮機１７によって圧縮される（図５のポイントＰ４において圧力が約７．４ＭＰａ）。この圧縮によって石炭ガス化ガスは昇温する（温度が−１５℃（図５のポイントＰ３）から約９．９℃（図５のポイントＰ２））が、ガス冷却装置１６において深冷分離装置２０から供給される液体酸素によって冷却される。
【００７３】
このように、圧縮機１５，１７による圧縮によって、石炭ガス化ガスに含まれる二酸化炭素の飽和圧力を上げることができるので、二酸化炭素の液化を促進することができ（図３参照）、液体二酸化炭素の回収率を向上させることができる。その他の構成及び効果は、上記第１実施形態の場合とほぼ同様であるので、重複説明を省略する。
【００７４】
以上のように、この第２実施形態に係る二酸化炭素回収システム３０によれば、上記第１実施形態の場合と同様の効果を奏する他、二酸化炭素の回収率を向上させることができる。
【００７５】
なお、上記第２実施形態では、２つの圧縮機１５，１７を設けるものとして説明したが、これに限定されず、いずれか一方の圧縮機を設けても良い。
【符号の説明】
【００７６】
１０ 二酸化炭素回収システム
１１ ガス化炉
１２ 脱硫装置
１３ ＣＯシフト器（ＣＯシフト装置）
１４ 除湿装置
１５，１７ 圧縮機（圧縮装置）
１６ ガス冷却装置
１８ 二酸化炭素回収装置
２０ 深冷分離装置
３０ 二酸化炭素回収システム
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 酸素供給ライン（酸素供給経路）
Ｌ４ 窒素供給ライン（窒素供給経路）
Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ８ａ，Ｌ８ｂ，Ｌ９，Ｌ９ａ，Ｌ９ｂ，Ｌ１０ ライン
Ｌ１１ 液体酸素供給ライン（液体酸素供給経路）
Ｌ１２ 液体窒素供給ライン（液体窒素供給経路）
Ｌ１３ ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭ガス化炉から排出される石炭ガス化ガスに含まれる二酸化炭素を回収する石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、石炭、石油等のハイドロカーボン系の燃料をガス化し、これをタービンに供給して発電を行うガス化複合発電システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような複合発電システムでは、例えば石炭を空気等と共に高温高圧下のガス化炉内に吹き込み、ガス化炉内で石炭を部分燃焼（酸化）させて石炭ガス化ガスを生成させている。石炭ガス化ガスは、一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ２）、水（Ｈ２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）を含んでおり、この石炭ガス化ガスを冷却、脱硫等した後にガスタービンに供給して発電を行っている。
【０００４】
したがって、石炭ガス化ガスを燃焼させて発電すると、その排気ガスには多量の二酸化炭素が含まれることとなるため、石炭ガス化ガスを複合発電システムに供給する前に、石炭ガス化ガスに含まれる二酸化炭素を除去することが必要である。このため、化学吸収法を用いた二酸化炭素の回収手段が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８７０９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この化学吸収法を使用する場合、石炭ガス化炉に加え、吸収塔や再生塔等の設置が必要となり、設備費が増大してしまう。
【０００７】
また、化学吸収のための動力も必要となるため、発電システム全体の効率が低下することが懸念される。
【０００８】
したがって、石炭ガス化ガスから二酸化炭素を除去するために必要なエネルギーを削減でき、二酸化炭素を効率良く回収することができる手段の提供が望まれていた。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、石炭ガス化ガスから二酸化炭素を除去するために必要なエネルギーを削減でき、二酸化炭素を効率良く回収することができる石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、以下のような石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システムを提供する。
【００１１】
（１） 石炭をガス化して燃焼用の石炭ガス化ガスを生成するガス化炉と、前記石炭ガス化ガスに含まれる硫黄分を除去する脱硫装置と、前記脱硫装置を経た前記石炭ガス化ガスに含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に変換するＣＯシフト装置と、前記ＣＯシフト装置を経た前記石炭ガス化ガスに含まれる水分を除去する除湿装置と、前記除湿装置を経た前記石炭ガス化ガスを冷却するガス冷却装置と、前記ガス冷却装置を経た前記石炭ガス化ガスに含まれる前記二酸化炭素を冷却して回収する二酸化炭素回収装置と、を備える石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システムであって、空気から前記ガス化炉の燃焼に用いられる気体酸素及び気体窒素を生成すると共に液体酸素及び液体窒素を生成する深冷分離装置と、前記気体酸素を前記ガス化炉に供給する酸素供給経路と、前記液体酸素の冷熱を前記ガス冷却装置に供給する液体酸素供給経路と、前記液体窒素の冷熱を前記二酸化炭素回収装置に供給する液体窒素供給経路と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
（１）の発明によれば、ガス化炉の燃料（気体酸素）を生成する深冷分離装置の冷熱を、石炭ガス化ガスから二酸化炭素を液化して除去する際に利用することができる。したがって、石炭ガス化ガスから二酸化炭素を除去するために必要なエネルギーを削減でき、二酸化炭素を効率良く回収することができる。
【００１３】
（２） （１）の発明においては、前記液体酸素供給経路から前記ガス冷却装置に供給され、当該ガス冷却装置で気化した酸素を前記ガス化炉に供給する酸素供給経路を備えることが好ましい。
【００１４】
（２）の発明によれば、ガス冷却装置に冷熱を供給した酸素をガス化炉の燃焼に有効に利用することができる。
【００１５】
（３） （１）又は（２）に記載の発明においては、前記液体窒素供給経路から前記二酸化炭素回収装置に供給され、当該二酸化炭素回収装置で気化した窒素を前記ガス化炉に供給する窒素供給経路を備えることが好ましい。
【００１６】
（３）の発明によれば、二酸化炭素回収装置に冷熱を供給した窒素を、ガス化炉の燃焼用酸素のキャリーガスとして有効に利用することができる。
【００１７】
（４） （１）から（３）のいずれかに記載の発明においては、前記石炭ガス化ガスの流路における前記ガス冷却装置の上流側には、前記除湿装置を経た当該石炭ガス化ガスを圧縮する圧縮装置を備えることが好ましい。
【００１８】
（４）の発明によれば、除湿装置を経た石炭ガス化ガスを圧縮装置によって圧縮することにより、石炭ガス化ガスに含まれる二酸化炭素の飽和圧力を上げることができるので、二酸化炭素の液化を促進することができ、液体二酸化炭素の回収率を向上させることができる。
【００１９】
（５） （１）から（４）のいずれかに記載の発明においては、前記石炭ガス化ガスの流路における前記二酸化炭素回収装置の上流側には、前記ガス冷却装置を経た当該石炭ガス化ガスを圧縮する圧縮装置を備えることが好ましい。
【００２０】
（５）の発明によれば、ガス冷却装置を経た石炭ガス化ガスを圧縮装置によって圧縮することにより、石炭ガス化ガスに含まれる二酸化炭素の飽和圧力を上げることができるので、二酸化炭素の液化を促進することができ、液体二酸化炭素の回収率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、石炭ガス化ガスから二酸化炭素を除去するために必要なエネルギーを削減でき、二酸化炭素を効率良く回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る二酸化炭素回収システムを示す説明図である。
【図２】図１の各ポイントにおける熱物質収支計算結果を示す図である。
【図３】二酸化炭素の飽和圧力と温度との関係を示すグラフ図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る二酸化炭素回収システムを示す説明図である。
【図５】図４の各ポイントにおける熱物質収支計算結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００２４】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る二酸化炭素回収システム１０を示す説明図である。なお、図１においては、一酸化炭素をＣＯと表示し、二酸化炭素をＣＯ２と表示している。
【００２５】
＜二酸化炭素回収システムの全体構成の説明＞
二酸化炭素回収システム１０は、石炭ガス化ガスを生成するガス化炉１１と、脱硫装置１２と、ＣＯシフト器１３と、除湿装置１４と、ガス冷却装置１６と、二酸化炭素回収装置１８と、を備える。
【００２６】
また、二酸化炭素回収システム１０は、深冷分離装置２０と、気体酸素をガス化炉１１に供給する酸素供給ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３と、液体酸素の冷熱をガス冷却装置１６に供給する液体酸素供給ラインＬ１１と、液体窒素の冷熱を二酸化炭素回収装置１８に供給する液体窒素供給ラインＬ１２と、を備える。
【００２７】
＜ガス化炉の説明＞
ガス化炉１１は、石炭を高温高圧下で部分燃焼（酸化）させて主に水素及び一酸化炭素等を含む石炭ガス化ガスを生成する。ガス化炉１１には、気体酸素を吹き込むための酸素供給ライン（酸素供給経路）Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が接続されている。
【００２８】
酸素供給ラインＬ１，Ｌ２からは、後述する深冷分離装置２０で生成される気体酸素が供給される。酸素供給ラインＬ３からは、深冷分離装置２０で生成される液体酸素が、ガス冷却装置１６を流れるガスと熱交換することによって気化した酸素が供給される。
【００２９】
また、ガス化炉１１には、後述する二酸化炭素回収装置１８から気体窒素を供給するための窒素供給ライン（窒素供給経路）Ｌ４が接続されている。この気体窒素は、気体酸素をガス化炉１１に供給する際のキャリーガスとして有効に利用される。
【００３０】
このように、ガス化炉１１には、空気から分離された気体酸素のみが供給されるため、ガス化炉１１から排出されラインＬ５を通るガスは、一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ２）、水（Ｈ２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）を含むものとなる。ガス化炉１１は、ラインＬ５によって脱硫装置１２と接続されている。
【００３１】
＜脱硫装置の説明＞
脱硫装置１２は、ガス化炉１１からラインＬ５を流れてきた石炭ガス化ガス中の硫黄分を除去する。石炭ガス化ガス中の硫黄分を除去することにより、システムを構成する各装置の腐食防止にも資する。脱硫装置１２は、ラインＬ６によってＣＯシフト器１３と接続されている。
【００３２】
＜ＣＯシフト器の説明＞
ＣＯシフト器（ＣＯシフト装置）１３は、脱硫装置１２からラインＬ６を流れてきた石炭ガス化ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）を、蒸気の存在により二酸化炭素（ＣＯ２）及び水素（Ｈ２）にシフトする（ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２）ように構成されている。
【００３３】
なお、このシフト反応に必要な蒸気は、例えば、図示しない複合発電システムの中・低圧タービン等からの抽気蒸気を供給しても良く、供給源は任意である。ＣＯシフト器１３は、ラインＬ７によって除湿装置１４と接続されている。
【００３４】
＜除湿装置の説明＞
除湿装置１４は、ＣＯシフト器１３を経た石炭ガス化ガスから水分を除去可能に構成されている。石炭ガス化ガスが、後述するガス冷却装置１６に導入されて冷却（熱交換）されたときに、ガス冷却装置１６の伝熱管に氷が付着しないようにするためである。
【００３５】
除湿装置１４は、例えば、除湿用冷媒（例えば、シリコンオイル等）中に石炭ガス化ガスを供給することにより、石炭ガス化ガスの水分を冷却・固化し、この固化した水分（氷）を当該除湿用冷媒内で捕集するように構成することができる。
【００３６】
また、除湿装置１４は、石炭ガス化ガスの水分を吸着すると共に、加熱されることにより吸着した水分を放出して再生する活性アルミナ等の水分吸着剤を備えるように構成されても良い。除湿装置１４は、ラインＬ８によってガス冷却装置１６と接続されている。
【００３７】
＜ガス冷却装置の説明＞
ガス冷却装置１６は、除湿装置１４を経た石炭ガス化ガスと、深冷分離装置２０によって生成された液体酸素とを熱交換する熱交換器である。ガス冷却装置１６は、液体酸素供給ライン（液体酸素供給経路）Ｌ１１によって深冷分離装置２０と接続されると共に、酸素供給ラインＬ３によってガス化炉１１と接続され、更に、ラインＬ９によって二酸化炭素回収装置１８と接続されている。
【００３８】
すなわち、ガス冷却装置１６は、ガス化炉１１に供給する気体酸素を深冷分離装置２０で製造する際に生成された液体酸素の冷熱を利用することにより、石炭ガス化ガスを冷却するようにしたものである。
【００３９】
ガス冷却装置１６において、石炭ガス化ガスを冷却することによって気化した酸素は、酸素供給ラインＬ３を通ってガス化炉１１に供給されるようになっている。
【００４０】
＜深冷分離装置の説明＞
深冷分離装置２０は、原料となる空気を加圧冷却して液体酸素及び液体窒素を生成すると共に、気体酸素及び気体窒素を生成可能に構成されている。すなわち、深冷分離装置２０は、酸素供給ラインＬ１，Ｌ２によってガス化炉１１と接続され、気体酸素及び気体窒素を、酸素供給ラインＬ１，Ｌ２を介してガス化炉１１に供給可能に構成されている。
【００４１】
また、深冷分離装置２０は、液体酸素供給ラインＬ１１によってガス冷却装置１６と接続され、生成した液体酸素をガス冷却装置１６に供給可能に構成されている。更に、深冷分離装置２０は、液体窒素供給ライン（液体窒素供給経路）Ｌ１２によって二酸化炭素回収装置１８と接続され、生成した液体窒素を二酸化炭素回収装置１８に供給可能に構成されている。
【００４２】
なお、ガス冷却装置１６に供給する液体酸素及び二酸化炭素回収装置１８に供給する液体窒素を生成するには、冷却エネルギーを必要とするので、深冷分離装置２０の負荷を低減するためにも、生成する液体酸素及び液体窒素は、必要最小限であることが好ましい。
【００４３】
＜二酸化炭素回収装置の説明＞
二酸化炭素回収装置１８は、ガス冷却装置１６を経た石炭ガス化ガスを、深冷分離装置２０によって生成された液体窒素の冷熱により冷却し、当該石炭ガス化ガスに含まれる二酸化炭素を液化分離して回収する熱交換器である。
【００４４】
二酸化炭素回収装置１８は、液体窒素供給ラインＬ１２によって深冷分離装置２０と接続されると共に、窒素供給ラインＬ４によってガス化炉１１と接続され、更に、ラインＬ１０によって複合発電システム（図示せず）と接続されている。
【００４５】
すなわち、二酸化炭素回収装置１８によって二酸化炭素を除去された石炭ガス化ガスは、水素が主成分の水素リッチガスとなり、ラインＬ１０によって、上記複合発電システムのタービンの燃焼器（図示せず）に供給されるようになっている。
【００４６】
二酸化炭素回収装置１８において、石炭ガス化ガスを冷却することによって気化した窒素は、窒素供給ラインＬ４を通ってガス化炉１１に供給されるようになっている。この気体窒素は、気体酸素をガス化炉１１に供給する際のキャリーガスとして、有効に利用される。
【００４７】
また、石炭ガス化ガスから分離除去された液体二酸化炭素（液化ＣＯ２）は、ラインＬ１３から系の外部に送出されるように構成されている。
【００４８】
＜二酸化炭素回収システムの作用及び効果の説明＞
次に、二酸化炭素回収システム１０の動作（作用及び効果）について図１、図２及び図３を参照して説明する。ここで、図２は、図１の各ポイント（ポイントＰ１〜ポイントＰ１０）における熱物質収支計算結果を示す図である。すなわち、図２は、図１の各ポイント（ポイントＰ１〜ポイントＰ１０）における石炭ガス化ガスの相の種類、温度、圧力、平均分子量、モル流量及び組成を示す。図３は、二酸化炭素の飽和圧力と温度との関係を示すグラフ図である。
【００４９】
ガス化炉１１は、窒素供給ラインＬ４からキャリーガスとして供給される気体窒素（ポイントＰ８において温度が約５℃）によって、酸素供給ラインＬ１，Ｌ２からは、後述する深冷分離装置２０で生成される気体酸素（ポイントＰ９，ポイントＰ１０において温度が約２５℃）が供給される。
【００５０】
また、ガス化炉１１は、酸素供給ラインＬ３からも気体酸素（ポイントＰ６において温度が約５℃）が供給される。これにより、ガス化炉１１は、石炭を高温高圧下で部分燃焼（酸化）させて、主に水素（Ｈ２）及び一酸化炭素（ＣＯ）等を含む石炭ガス化ガスを生成する。
【００５１】
ガス化炉１１には、空気から分離された気体酸素のみが供給されるため、ガス化炉１１で生成される石炭ガス化ガスは、一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ２）、水（Ｈ２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）を含むものとなる。この石炭ガス化ガスは、ラインＬ５を通って脱硫装置１２に送られる。
【００５２】
脱硫装置１２に送られた石炭ガス化ガスは、硫黄分を除去される。そして、石炭ガス化ガスは、ラインＬ６と通ってＣＯシフト器１３に送られる。
【００５３】
ＣＯシフト器１３に送られた石炭ガス化ガスは、石炭ガス化ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）を、図示しない蒸気の供給によってシフト（ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２）する。すなわち、ＣＯシフト器１３では、このシフト反応により、二酸化炭素（ＣＯ２）及び水素（Ｈ２）が生成される。そして、石炭ガス化ガスは、ラインＬ７と通って除湿装置１４に送られる。
【００５４】
除湿装置１４に送られた石炭ガス化ガスは、水分を除去され、ラインＬ８と通ってガス冷却装置１６に送られる。ガス冷却装置１６に導入された石炭ガス化ガスは、既に水分を除去されているので、ガス冷却装置１６内で冷却（熱交換）されたときに、ガス冷却装置１６の伝熱管に氷を付着させない。
【００５５】
このときラインＬ８のポイントＰ１では、図２に示すように、例えば石炭ガス化ガスの温度が５℃、圧力が７．６ＭＰａとなっている。また、石炭ガス化ガスの組成は、例えば水素が５３％、二酸化炭素が３７．４％であり、両者で約９０％を占めている。
【００５６】
そして、ガス冷却装置１６に送られた石炭ガス化ガスは、深冷分離装置２０の液体酸素供給ラインＬ１１から供給される液体酸素の冷熱によって冷却される。
【００５７】
例えば、液体酸素供給ラインＬ１１のポイントＰ５では、図２に示すように、液体酸素の温度は、約−１９６℃となっている。石炭ガス化ガスは、この液体酸素によって−２３℃（図２に示すラインＬ９のポイントＰ２の値を参照）まで冷却され、ラインＬ９を通って二酸化炭素回収装置１８に送られる。
【００５８】
このようにガス冷却装置１６は、深冷分離装置２０から供給される液体酸素の冷熱を有効に利用して、石炭ガス化ガスを十分に冷却することができる。また、石炭ガス化ガスを冷却した液体酸素は気化し、酸素供給ラインＬ３を通ってガス化炉１１に供給される。
【００５９】
二酸化炭素回収装置１８に送られた石炭ガス化ガスは、深冷分離装置２０の液体窒素供給ラインＬ１２から供給される液体窒素の冷熱によって冷却される。
【００６０】
すると、石炭ガス化ガスに含まれていた二酸化炭素（気体二酸化炭素を含む）は、完全に液化され、主流の石炭ガス化ガスから分離される。分離された液体二酸化炭素は、ラインＬ１３から回収される。
【００６１】
例えば、液体窒素供給ラインＬ１２のポイントＰ７では、図２に示すように、液体窒素の温度は、−１９６℃となっている。石炭ガス化ガスは、この液体窒素によって、約７．５８ＭＰａの圧力下において約−５６．５℃まで冷却される（図２のポイントＰ３の値を参照）。これらの条件により、石炭ガス化ガス中の気体二酸化炭素は、液化する（図３参照）。なお、このときにラインＬ１３から回収される液体二酸化炭素の温度は、約−５６．５℃である（図２のポイントＰ４の値を参照）。
【００６２】
このようにして液体二酸化炭素が分離されると、石炭ガス化ガスは、水素が約７４．８％の水素リッチガスとなり（図２のポイントＰ３の値を参照）、ラインＬ１０を通って複合発電システムのタービンの燃焼器（図示せず）に送られる。
【００６３】
以上のように、この第１実施形態に係る二酸化炭素回収システム１０によれば、ガス化炉１１の燃料（気体酸素）を生成する深冷分離装置２０の冷熱を、石炭ガス化ガスから二酸化炭素を液化して除去する際に利用することができる。
【００６４】
したがって、石炭ガス化ガスから二酸化炭素を除去するために必要なエネルギーを削減でき、二酸化炭素を効率良く回収することができる。
【００６５】
また、この二酸化炭素回収システム１０を石炭ガス化発電プラントに適用すれば、石炭ガス化ガスから二酸化炭素を効率良く回収できるので、二酸化炭素の排出量を更に低減させた石炭ガス化発電プラントを提供することができる。
【００６６】
また、通常の発電所プラント等での排ガスは常圧であるが、この二酸化炭素回収システム１０における石炭ガス化ガスは、高圧（約７．６ＭＰａ程度）であるため、冷却された二酸化炭素は固化されず、液体二酸化炭素として除去できるので、その後のハンドリングが容易である。
【００６７】
〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態に係る二酸化炭素回収システム３０を示す説明図である。図５は、図４の各ポイント（ポイントＰ１〜ポイントＰ１０）における熱物質収支計算結果を示す図である。
【００６８】
すなわち、図５は、図４の各ポイント（ポイントＰ１〜ポイントＰ１０）における石炭ガス化ガスの相の種類、温度、圧力、平均分子量、モル流量及び組成を示す。なお、以下の説明において、既に説明した部材と同一若しくは相当する部材には、同一の符号を付して重複説明を省略又は簡略化する。
【００６９】
＜二酸化炭素回収システムの全体構成の説明＞
図４に示すように、第２実施形態に係る二酸化炭素回収システム３０は、第１実施形態に係る二酸化炭素回収システム１０の構成（図１参照）において、除湿装置１４とガス冷却装置１６の間のラインＬ８に圧縮機（圧縮装置）１５を設けると共に、ガス冷却装置１６と二酸化炭素回収装置１８の間のラインＬ９に圧縮機（圧縮装置）１７を設けている点が主に相違する。
【００７０】
＜圧縮機の構成の説明＞
すなわち、図４に示すように、圧縮機１５は、ラインＬ８ａによって除湿装置１４と接続され、ラインＬ８ｂによってガス冷却装置１６と接続されている。また、圧縮機１７は、ラインＬ９ａによってガス冷却装置１６と接続され、ラインＬ９ｂによって二酸化炭素回収装置１８と接続されている。
【００７１】
＜圧縮機による作用の説明＞
除湿装置１４を経た石炭ガス化ガス（図５のポイントＰ１において圧力が３．２ＭＰａ）は、圧縮機１５によって圧縮される（図５のポイントＰ２において圧力が５．４ＭＰａ）。この圧縮によって石炭ガス化ガスは昇温するが（温度が５℃（図５のポイントＰ１）から約４９℃（図５のポイントＰ２））、ガス冷却装置１６において深冷分離装置２０から供給される液体酸素によって冷却される。
【００７２】
また、ガス冷却装置１６を経た石炭ガス化ガス（図５のポイントＰ３において圧力が約５．４ＭＰａ）は、圧縮機１７によって圧縮される（図５のポイントＰ４において圧力が約７．４ＭＰａ）。この圧縮によって石炭ガス化ガスは昇温する（温度が−１５℃（図５のポイントＰ３）から約９．９℃（図５のポイントＰ２））が、ガス冷却装置１６において深冷分離装置２０から供給される液体酸素によって冷却される。
【００７３】
このように、圧縮機１５，１７による圧縮によって、石炭ガス化ガスに含まれる二酸化炭素の飽和圧力を上げることができるので、二酸化炭素の液化を促進することができ（図３参照）、液体二酸化炭素の回収率を向上させることができる。その他の構成及び効果は、上記第１実施形態の場合とほぼ同様であるので、重複説明を省略する。
【００７４】
以上のように、この第２実施形態に係る二酸化炭素回収システム３０によれば、上記第１実施形態の場合と同様の効果を奏する他、二酸化炭素の回収率を向上させることができる。
【００７５】
なお、上記第２実施形態では、２つの圧縮機１５，１７を設けるものとして説明したが、これに限定されず、いずれか一方の圧縮機を設けても良い。
【符号の説明】
【００７６】
１０ 二酸化炭素回収システム
１１ ガス化炉
１２ 脱硫装置
１３ ＣＯシフト器（ＣＯシフト装置）
１４ 除湿装置
１５，１７ 圧縮機（圧縮装置）
１６ ガス冷却装置
１８ 二酸化炭素回収装置
２０ 深冷分離装置
３０ 二酸化炭素回収システム
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 酸素供給ライン（酸素供給経路）
Ｌ４ 窒素供給ライン（窒素供給経路）
Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ８ａ，Ｌ８ｂ，Ｌ９，Ｌ９ａ，Ｌ９ｂ，Ｌ１０ ライン
Ｌ１１ 液体酸素供給ライン（液体酸素供給経路）
Ｌ１２ 液体窒素供給ライン（液体窒素供給経路）
Ｌ１３ ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭をガス化して燃焼用の石炭ガス化ガスを生成するガス化炉と、
前記石炭ガス化ガスに含まれる硫黄分を除去する脱硫装置と、
前記脱硫装置を経た前記石炭ガス化ガスに含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に変換するＣＯシフト装置と、
前記ＣＯシフト装置を経た前記石炭ガス化ガスに含まれる水分を除去する除湿装置と、
前記除湿装置を経た前記石炭ガス化ガスを冷却するガス冷却装置と、
前記ガス冷却装置を経た前記石炭ガス化ガスに含まれる前記二酸化炭素を冷却して回収する二酸化炭素回収装置と、
を備える石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システムであって、
空気から前記ガス化炉の燃焼に用いられる気体酸素及び気体窒素を生成すると共に液体酸素及び液体窒素を生成する深冷分離装置と、
前記気体酸素を前記ガス化炉に供給する酸素供給経路と、
前記液体酸素の冷熱を前記ガス冷却装置に供給する液体酸素供給経路と、
前記液体窒素の冷熱を前記二酸化炭素回収装置に供給する液体窒素供給経路と、
を備えることを特徴とする石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システム。
【請求項２】
前記液体酸素供給経路から前記ガス冷却装置に供給され、当該ガス冷却装置で気化した酸素を前記ガス化炉に供給する酸素供給経路を備えることを特徴とする請求項１に記載の石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システム。
【請求項３】
前記液体窒素供給経路から前記二酸化炭素回収装置に供給され、当該二酸化炭素回収装置で気化した窒素を前記ガス化炉に供給する窒素供給経路を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システム。
【請求項４】
前記石炭ガス化ガスの流路における前記ガス冷却装置の上流側には、前記除湿装置を経た当該石炭ガス化ガスを圧縮する圧縮装置を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システム。
【請求項５】
前記石炭ガス化ガスの流路における前記二酸化炭素回収装置の上流側には、前記ガス冷却装置を経た当該石炭ガス化ガスを圧縮する圧縮装置を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システム。
【請求項１】
石炭をガス化して燃焼用の石炭ガス化ガスを生成するガス化炉と、
前記石炭ガス化ガスに含まれる硫黄分を除去する脱硫装置と、
前記脱硫装置を経た前記石炭ガス化ガスに含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に変換するＣＯシフト装置と、
前記ＣＯシフト装置を経た前記石炭ガス化ガスに含まれる水分を除去する除湿装置と、
前記除湿装置を経た前記石炭ガス化ガスを冷却するガス冷却装置と、
前記ガス冷却装置を経た前記石炭ガス化ガスに含まれる前記二酸化炭素を冷却して回収する二酸化炭素回収装置と、
を備える石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システムであって、
空気から前記ガス化炉の燃焼に用いられる気体酸素及び気体窒素を生成すると共に液体酸素及び液体窒素を生成する深冷分離装置と、
前記気体酸素を前記ガス化炉に供給する酸素供給経路と、
前記液体酸素の冷熱を前記ガス冷却装置に供給する液体酸素供給経路と、
前記液体窒素の冷熱を前記二酸化炭素回収装置に供給する液体窒素供給経路と、
を備えることを特徴とする石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システム。
【請求項２】
前記液体酸素供給経路から前記ガス冷却装置に供給され、当該ガス冷却装置で気化した酸素を前記ガス化炉に供給する酸素供給経路を備えることを特徴とする請求項１に記載の石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システム。
【請求項３】
前記液体窒素供給経路から前記二酸化炭素回収装置に供給され、当該二酸化炭素回収装置で気化した窒素を前記ガス化炉に供給する窒素供給経路を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システム。
【請求項４】
前記石炭ガス化ガスの流路における前記ガス冷却装置の上流側には、前記除湿装置を経た当該石炭ガス化ガスを圧縮する圧縮装置を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システム。
【請求項５】
前記石炭ガス化ガスの流路における前記二酸化炭素回収装置の上流側には、前記ガス冷却装置を経た当該石炭ガス化ガスを圧縮する圧縮装置を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の石炭ガス化ガスからの二酸化炭素回収システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１８４９９４（Ｐ２０１０−１８４９９４Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９５２２（Ｐ２００９−２９５２２）
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
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