[发明专利]升压系统及气体的升压方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种进行气体的升压的升压系统及升压方法。

背景技术

升压系统是使成为对象的气体升压至目标压力的装置。

在此，近年来由于作为温室效应气体而已知的二氧化碳的排放量的增大而导致的地球变暖等问题变得逐渐显著。尤其，火力发电厂的废气中含有大量的二氧化碳，已知有一种将该二氧化碳分离回收之后，利用升压系统进行升压并将其储存到陆地的低下或海底的低下，由此减少大气中的二氧化碳的技术。

在这种升压系统中，通过构成为多级的压缩机依次进行二氧化碳的压缩，并通过后冷却器冷却成为超临界压力/温度以上的状态的二氧化碳，由此获得适于输送储存的目标温度/压力的二氧化碳。

但是，在以这种气体状态升压的仅由压缩机构成的系统中，为了获得目标温度/压力的二氧化碳而需要超高压大容量的后冷却器，且通过成为超高压压缩区域而导致升压系统整体的运转效率和可靠性下降。

在此，例如在专利文献1中公开有未使用上述后冷却器的升压系统(二氧化碳液化装置)。该升压系统中，通过在前级侧设置压缩机，而在后级侧设置泵来依次进行二氧化碳的压缩。并且，当二氧化碳从压缩机导入到泵时，利用通过泵升压而成为超临界压的液体状态的二氧化碳的冷热量来提高二氧化碳的液化效率。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2010-266154号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，上述专利文献1的升压系统中，通过组合了压缩机和泵而不需要后冷却器，由此能够减少动力，但通过压缩机只能使气体(二氧化碳)升压至小于临界压力的压力而进行冷却并进行液化，并导入到泵中。因此，液化时所需的冷热量变得非常大且成为低温，使得进行外部制冷循环时需要较大的动力。因此，存在改善作为整体运转效率的余地。

此外，专利文献1的升压系统中，为了调节目标温度/压力，需要采用具有使用了能够改变输出的价格高昂的可变速马达的驱动部的压缩机，或需要在压缩机出口设置高耐压性规格的压力调整阀。

本发明提供一种既能够提高运转效率，又能够调节目标温度/压力的升压系统及气体的升压方法。

用于解决课题的方法

本发明的一方式所涉及的升压系统，其将对象气体升压至高于临界压的目标压以上的压力，该升压系统具备：压缩部，其将对象气体压缩至临界压以上且小于目标压的中间压以生成中间超临界流体；冷却部，其将通过压缩部生成的中间超临界流体冷却至临界温度附近以生成中间超临界压液体；泵部，其将通过冷却部生成的中间超临界压液体升压至目标压以上的压力；及冷却温度调整部，其通过冷却介质调整在泵部的上游通过冷却部生成的中间超临界压液体的温度。

根据这种升压系统，通过压缩部进行前级侧的压缩，且通过泵部进行成为更高压的后级侧的中间超临界流体的压送而产生的升压，从而能够获得目标压以上的压力的液体。即，假设在后级侧成为高压的部分也应用压缩机来进行加压的情况下，需要多个高压汽保或与高压相对应的压缩机外壳，但通过在后级侧采用泵部，而无需对这些高压进行对应，因此能够减少成本且提高可靠性，且也不需要对加压后的超临界流体进行冷却的后冷却器，而能够减少动力。

在此，冷却部对通过压缩部而成为临界压以上的压力状态的中间超临界流体进行冷却以作为中间超临界压液体，因此与在小于临界压的状态下进行冷却的情况相比较，能够在显著地较小抑制冷却所需的热量的同时将其液化。

而且，通过设置于泵部的上游的冷却温度调整部，能够调整通过冷却部生成的中间超临界压液体的温度。由此，即便在泵部的泵转速恒定的状态下也能够调整通过冷却部生成的中间超临界压液体的温度，由此能够调整最终生成的目标超临界流体的压力。

此外，本发明的一方式所涉及的升压系统中构成为，还具备加热部，其将通过泵部升压的中间超临界压液体加热至临界温度附近以生成目标超临界流体，冷却部可以具有在与加热部之间进行换热以冷却中间超临界流体的主冷却部。

根据这种升压系统，通过压缩部进行前级侧的压缩，且通过泵部进行成为更高压的后级侧的中间超临界流体的压送而产生的升压，从而能够获得目标压以上的压力的液体。之后，通过加热部最终加热至临界温度以上，由此能够获得作为目标压力及温度的超临界流体。