拡張 Lagrange 関数法によるCO_2除去・濃縮システムの最適化方法の検討 System Optimization by Augmented Lagrangian Function Method for CO_2 Recovery System

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著者

    • 垣上 英正 KAKIGAMI Hidemasa
    • 九州大学大学院工学府 化学システム工学専攻 Department of Chemical Engineering, Graduate School of Engineering, Kyushu University
    • 井上 元 INOUE Gen
    • 九州大学大学院工学研究院 化学工学部門 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Kyushu University
    • 峯元 雅樹 MINEMOTO Masaki
    • 九州大学大学院工学研究院 化学工学部門 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Kyushu University
    • 岡 伸樹 OKA Nobuki
    • 三菱重工業(株)長崎研究所 Mitsubishi Heavy Industries, ltd, Nagasaki & Research & Development Center

抄録

地球温暖化の主要な原因の一つになっている火力発電所からの排ガスに含有されるCO<sub>2</sub>を,ハニカム型ゼオライトを充填した回転式吸着塔を用いたTSA方式で除去・濃縮するシステムについてシミュレーションによる最適化方法の検討を行った.本研究では,最適化のために拡張Lagrange関数法を適用し,5個の操作条件の最適値の推算を行った.<br>この推算手法により,一例として70000 m<sup>3</sup> (STP)·h<sup>−1</sup>の排ガスを対象に,CO<sub>2</sub>回収率が60%,回収CO<sub>2</sub>濃度が約90%でかつ所要エネルギーを最少にするような最適操作条件の探索を行った.各操作条件としては異なる3とおりの初期値を設定して計算を行ったが,いずれの条件でも5つの操作条件すべてで同一の最適値が得られることを確認した.この最適操作条件では,CO<sub>2</sub> 1 kgを回収するための加熱量と送風機動力を加味した所要エネルギーは,835 kJ疚g<sup>−1</sup>, CO<sub>2</sub>回収率は60%および回収CO<sub>2</sub>濃度は93%であった.この所要エネルギーは,前報で算出した最適値よりもさらに5%程度低減されており,本手法による最適化の有用性が確認できた.<br>また前報までの検討結果よりパージ工程を省略したシステムのほうがより高い回収性能がえられる可能性があったが,システムを変更して本手法により最適化を行った結果,従来のパージ工程を設置したシステムが高性能であることを確認した.

Carbon dioxide (CO<sub>2</sub>) included in exhaust gas from heat power plants is the chief cause of global warming. In the present study, the numerical simulations of CO<sub>2</sub> recovery systems for the exhaust gas were conducted in order to decide optimal values of 5 operation conditions for actual plant. Optimization was conducted by augmented Lagrangian method.<br>For example, for actual plant (flow rate of flue gas: 70000 m<sup>3</sup> (STP)·h<sup>−1</sup>), the optimal operation conditions were calculated, in which required consumption energy was minimum within the term that CO<sub>2</sub> recovery rate was 60% and CO<sub>2</sub> concentration of recovery gas was about 90%. And it was confirmed that 3 different conditions given as initial operation condition converged same optimal conditions. In the optimal condition, required consumption energy that is sum of energy consumed by heater and blower was 835 kJ·kg<sup>−1</sup>, CO<sub>2</sub> recovery rate was 60% and CO<sub>2</sub> concentration of recovery gas was 92%. This required energy was 5% less than that in previous work (Matsukuma <i>et al.</i>, 2007), and from this fact we think optimization by this method is effective.<br>Furthermore, from the result of previous work (Matsukuma <i>et al.</i>, 2007), it was suggested that recovery performance was better when the purge process of the system was removed. However we confirmed that the present system including purge process has better performance by the present optimization method.

収録刊行物

  • 化学工学論文集  

    化学工学論文集 34(3), 402-409, 2008-05-20 

    The Society of Chemical Engineers, Japan

参考文献:  11件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10021110995
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00037234
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    0386216X
  • NDL 記事登録ID
    9520903
  • NDL 雑誌分類
    ZP5(科学技術--化学・化学工業--化学工学)
  • NDL 請求記号
    Z17-725
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  J-STAGE 
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