ガスの基準状態をそろえ、成分流量と全ガス流量を区別し、捕集・回収・運転による損失を二重計上しないようにします。
計算境界を最初に書き込みます
有用な物質収支は、明確に定めた原料ガス側の地点から製品側の地点までCO₂を追います。利用可能な原料中のCO₂、設備が受け入れるCO₂、回収液体量、販売可能な製品量はそれぞれ異なります。数値を入力する前に、流量計がどの量を示すか、回収率にどの損失を含めるかを決めてください。異なる境界の数値を混ぜて見かけだけ精密な結果を出すことを防げます。
簡単な初期試算では、年間回収量（トン）は、利用可能なCO₂量（kg/h）に総合回収率と運転時間を掛け、1,000で割って求めます。入力値がすでに供給可能な液製品の生産能力を表している場合は、回収率を再度掛けてはいけません。同様に、運転時間から計画停止時間をすでに除いている場合、同じ停止時間を二重に差し引かないでください。
明示された基準条件に基づいて体積を換算
ここで用いる理想気体の一次評価モデルでは、CO₂質量流量は、全ガス体積流量に絶対圧力、CO₂モル分率、分子量を掛け、気体定数と絶対温度で割って求めます。適切な実在気体の値が得られる場合は、圧縮係数も含められます。本サイトの基準状態の例では、0°C、絶対圧力101.325 kPa、Z = 1を用いています。
CO₂のモル質量を44.0095 kg/kmol、R = 8.314462618 kPa·m³/(kmol·K)とすると、その基準条件における理想気体CO₂の質量は1立方メートル当たり約1.9635 kgになります。これは前提を明示した近似値であり、すべての温度・圧力に共通する密度ではありません。詳細なプラント計算では、適切な物性モデルを用いる必要があります。
計算例：CO₂濃度の高いガス
例として、乾燥混合ガス流量を1,000 Nm³/h、同じ乾き基準でのCO₂濃度を98%とします。利用可能なCO₂は、およそ1,000 × 0.98 × 1.9635 = 1,924.2 kg/hです。総合回収率を90%と仮定すると、製品量は約1,731.8 kg/hとなります。年間8,000時間の運転では、計算上の年間生産量は約13,854トンです。
これらの仮定は、当社設備の実測結果ではありません。単位同士の関係を示すための例です。計算結果は、集ガスできる時間、ピーク流量、製品の受入基準、貯蔵、顧客需要と比較する必要があります。原料ガスが時間とともに変動するため、機器の設計能力は平均製品生産量とは異なる場合があります。
ダウンストリーム 回収からキャプチャを分離する
希釈ソースには、混合ガスから捕捉された CO2 と最終生成物として保持される捕捉 CO2 の 2 つの異なる部分が含まれる場合があります。回収率が 85%、下流回収率が 95% であると仮定すると、それらを合わせた割合は 0.85 × 0.95 = 0.8075、つまり 80.75% になります。その後、同じ損失を表すことを目的とした別の全体的な回収率を乗算しないでください。
発生した原料ガスの一部だけを設備に受け入れる場合は、集ガス率も関係します。ただし、その割合が測定済みの利用可能流量にまだ織り込まれていない場合に限り、収支計算に加えます。各ガス流と各損失は一度だけ計上してください。不確かな入力値の小数桁数を増やすより、この基本を守ることが重要です。
結果では何が証明できないのかを知る
この計算が推定するのは量です。食品用途への適合、不純物除去性能、冷凍負荷、圧縮機動力、安全な運転範囲を証明するものではありません。原料ガス分析が不十分であれば、品質を承認するのではなく、不足データを一覧にしてください。物質収支が正しくても、その案件が不経済または用途に不適合である可能性はあります。
事業性評価では、年間の品質適合製品量を、実際に利用できる社内需要または確実性のある外部引取需要と比較します。設備が8,000 tを回収できても、市場が5,000 tしか受け入れない場合、8,000 t全量を販売価格で評価すると事業機会を過大に見積もります。当社と結果を検討する際は、技術上の回収可能量、計画生産量、販売可能量を区別してください。
よくある技術的な質問
Nm³/h と実際の m³/h は同じですか?
いいえ。正規化されたボリュームとは、宣言された参照条件を指します。実体積とは、測定点の状態を指します。
CO₂ 濃度は kg CO₂/h 投入量に適用する必要がありますか?
いいえ。その入力はすでに CO₂ コンポーネントを説明しています。濃度は、適切な総混合ガス測定値を変換するときに必要です。
設備容量に換算する前に計算を確認してください
| チェック | 正しい解釈 |
|---|---|
| 1,000 Nm³/h は乾燥ガスです。 CO₂ は乾燥ベースで 98% | 乾燥 CO₂ 画分には、記載されている乾燥流量を使用してください。 |
| 1,000 m³/hは実際の温度・圧力条件における湿りガス流量 | 実際の絶対圧力、温度、圧縮係数、湿りガス基準のCO₂割合を使用してください。標準状態の密度をそのまま掛けてはいけません。 |
| 集めたCO₂の90%を製品として回収 | 年間稼働時間内に同じ 10% の損失を再度適用しないでください。 |
| すでにダウンタイムを除いた 8,000 稼働時間 | 追加の明確に識別された時間損失を表す場合にのみ、別の可用性係数を適用します。 |
同じ圧力・同じ体積の理想気体でも、温度が0°Cではなく15°Cの場合、含まれる質量は約5.2%少なくなります。そのため、基準温度を示さずに「標準」と記載すると、能力設計に無視できない誤差が生じる場合があります。高圧条件ではZ = 1と仮定せず、適切な状態方程式または妥当性を確認した物性計算を用いてください。
技術資料
- NIST 化学ウェブブック: 二酸化炭素 — 分子量 44.0095 および CO₂ 相変化データ。
- NIST CODATA: 基本的な物理定数 — モル気体定数 R = 8.314462618 J mol−1 K−1 (記載のモル基準)。
これをプロジェクトに適用します
ガス源評価ツールを開き、 物質収支と経済性の前提を記録してください。個別プロジェクトの設計については、 ガス分析と製品仕様を当社にお知らせください.
当社はYTCの名義でこのガイドを公開しています。 当社の編集方針 では、情報源の確認、AIの利用、訂正の連絡方法を説明しています。例示はプラント性能の保証ではありません。