[发明专利]升压系统及气体的升压方法

说明书

技术领域

本发明涉及对气体进行升压的升压系统及升压方法。

背景技术

升压系统是将作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被公知的二氧化碳的排出量增大而导致全球气候变暖等问题逐渐显著化。尤其是公知有如下技术：在火力发电厂的废气中含有大量的二氧化碳，在将该二氧化碳分离·回收之后，利用升压系统进行升压，向陆地的地下、海底的地下贮存，从而减少大气中的二氧化碳。

在这样的升压系统中，利用多级构成的压缩机来依次进行二氧化碳的压缩，利用二次冷却器对处于超临界压力·温度以上的状态的二氧化碳进行冷却，从而获得最适于输送·贮存的目标温度·压力的二氧化碳。

然而，在仅具有以上述气体状态进行升压的压缩机的系统中，为了获得目标温度·压力的二氧化碳，需要超高压大容量的二次冷却器，通过形成超高压压缩区域而使升压系统整体的运转效率、可靠性降低。

在此，例如在专利文献1中，公开了未使用上述二次冷却器的升压系统(二氧化碳液化装置)。在该升压系统中，在前方级侧设置压缩机，在后方级侧设置泵而依次进行二氧化碳的压缩。此外，在将二氧化碳从压缩机向泵导入时，利用由泵进行升压而达到超临界压的液体状态的二氧化碳的冷能，使二氧化碳的液化效率化。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-266154号公报

发明要解决的问题

然而，在上述专利文献1的升压系统中，通过将压缩机与泵组合而不再需要二次冷却器，虽然能够谋求降低动力，但利用压缩机仅使气体(二氧化碳)升压至临界压力以下的压力，从而进行冷却液化并向泵中导入。因此，液化所需的冷量非常大且形成为低温，在外部制冷循环中需要较大的动力。因此，作为整体的运转效率存在改善的余地。

发明内容

本发明提供进一步降低动力而提高运转效率的升压系统及气体的升压方法。

解决方案

本发明的第一实施方式的升压系统是将对象气体升压至高于临界压的目标压以上的压力的升压系统，该升压系统包括：压缩部，其将上述对象气体压缩至临界压以上且不足目标压的中间压而生成中间超临界流体；冷却部，其将由上述压缩部生成的上述中间超临界流体冷却至临界温度附近而生成中间超临界压液体；泵部，其将由上述冷却部生成的上述中间超临界压液体升压至上述目标压以上的压力；及加热部，其将由上述泵部升压的上述中间超临界压液体加热至临界温度附近，上述冷却部具有在与上述加热部之间进行热交换而对上述中间超临界流体进行冷却的主冷却部。

根据这样的升压系统，利用压缩部进行前方级侧的压缩，利用泵部进行基于成为更高压的后方级侧的中间超临界流体的压送的升压，从而形成目标压以上的压力的液体。之后，能够利用加热部最终加热至临界温度以上，从而获得作为目标的压力、温度的超临界流体。即，在后级侧形成高压的部分处，假设在应用压缩机进行加压的情况下，大多需要高压气封、与高压对应的压缩机外壳，但通过在后级侧采用泵部，则不需要上述高压对应，故能够降低成本、提高可靠性，也不需要对加压后的超临界流体进行冷却的二次冷却器，从而能够降低动力。

在此，在冷却部中，对利用压缩部达到临界压以上的压力状态的中间超临界流体进行冷却而形成中间超临界压液体，因此与在不足临界压的状态下进行冷却的情况相比较，能够一边将冷却所需的热量显著地抑制得较小、一边使中间超临界流体液化。

此外，利用冷却部中的主冷却部，对由压缩部进行压缩后的中间超临界流体进行冷却而生成中间超临界压液体，能够将该中间超临界压液体向泵部导入，并且利用在中间超临界流体的冷却时回收的热量，在与加热部之间进行热交换，由此能够更高效地将中间超临界压液体加热至临界温度以上，从而获得作为目标的压力、温度的超临界流体。

另外，本发明的第二实施方式的升压系统还包括抽液减压部，该抽液减压部设置在上述第一实施方式中的上述冷却部与上述泵部之间，并对上述中间超临界压液体进行抽液而减压至临界压附近，从而生成低温液体，也可以利用上述主冷却部，在与由上述抽液减压部生成的上述低温液体之间进行热交换，从而对上述中间超临界流体进行冷却。

利用这样的抽液减压部，通过有效地利用向泵部导入的中间超临界压液体自身的冷能，从而在不额外设置从中间超临界流体生成中间超临界压液体所需要的冷凝器的情况下，能够可靠地生成向泵部导入的中间超临界压液体。