二氧化碳回收設(shè)備和二氧化碳回收方法
【專利說明】二氧化碳回收設(shè)備和二氧化碳回收方法
[0001]本申請是2011年11月17日提交的申請?zhí)枮?01110365128.4，發(fā)明名稱為“二氧化碳回收設(shè)備和二氧化碳回收方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。
【背景技術(shù)】
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]
[0003]本發(fā)明涉及二氧化碳回收設(shè)備和二氧化碳回收方法。
[0004]現(xiàn)有摶術(shù)
[0005]近來，作為應(yīng)對全球范圍的全球變暖問題的有效對策，對于回收二氧化碳，二氧化碳回收儲存技術(shù)受到關(guān)注。特別是已研宄了以熱能發(fā)電站、過程廢氣為對象，利用水溶液回收二氧化碳的方法。
[0006]例如在日本特開2009-214089中已公開了這樣的二氧化碳回收設(shè)備。該二氧化碳回收設(shè)備包括通過將含二氧化碳的氣體吸收入吸收液而產(chǎn)生富液的吸收塔；釋放塔，其通過加熱從吸收塔排出的富液以釋放并將二氧化碳與蒸汽一起分離而產(chǎn)生貧液，并將貧液返回吸收塔；從釋放塔供應(yīng)至吸收塔的貧液通過的第一熱交換器、在釋放塔處分離的含有二氧化碳的蒸汽通過的第二熱交換器、和將從吸收塔排出的富液分流至第一和第二熱交換器的分流裝置。在此，在與貧液和含有二氧化碳的蒸汽分別進行熱交換后，將引至第一和第二熱交換器的富液供應(yīng)至釋放塔。
[0007]在以上相關(guān)技術(shù)中的二氧化碳回收設(shè)備中，在利用分流的富液的第二熱交換器處可回收在釋放塔處分離的含有二氧化碳的蒸汽中所包括的熱能。但是，由于流量的減少，通過第一熱交換器的富液的溫度易上升。由此，由于對高溫側(cè)流體的貧液的溫差變小，產(chǎn)生來自于該處的貧液的熱能回收量相對于不分流的情況下降的問題。在采取措施如增大熱轉(zhuǎn)換面積以減少二氧化碳回收設(shè)備的蒸汽消耗而增強第一熱交換器的性能的情況中，該趨勢變得更明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決以上問題，本發(fā)明提供了能夠用富液從貧液和含有二氧化碳的蒸汽進行有效的熱回收的二氧化碳回收設(shè)備和二氧化碳回收方法。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了二氧化碳回收設(shè)備，其包括:吸收塔，當引入含有二氧化碳的氣體并與吸收二氧化碳的吸收液接觸時，其產(chǎn)生并排出吸收了二氧化碳的富液；二氧化碳釋放裝置，其通過加熱從所述吸收塔排出的富液，使含有部分二氧化碳的蒸汽釋放，而排出半貧液；和再生塔，其通過加熱從所述二氧化碳釋放裝置排出的半貧液，使含有殘余二氧化碳的蒸汽釋放和分離，而產(chǎn)生貧液，并將所述貧液返回所述吸收塔中。
[0010]此外，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了二氧化碳回收方法，其包括:當引入含有二氧化碳的氣體并使所述氣體與吸收二氧化碳的吸收液接觸時產(chǎn)生并排出吸收了二氧化碳的富液；通過加熱所述富液，使含有部分二氧化碳的蒸汽釋放，排出半貧液；并通過加熱所述半貧液，使含有殘余二氧化碳的蒸汽釋放并分離，而產(chǎn)生貧液。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的二氧化碳回收設(shè)備和二氧化碳回收方法，可以用富液從貧液和含二氧化碳的蒸汽進行有效的熱回收。
【附圖說明】
[0012]圖1的配置圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的二氧化碳回收設(shè)備I的結(jié)構(gòu)；
[0013]圖2的配置圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的二氧化碳回收設(shè)備2的結(jié)構(gòu)；
[0014]圖3的配置圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的二氧化碳回收設(shè)備2的改進實例；
[0015]圖4的配置圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第三實施方案的二氧化碳回收設(shè)備3的結(jié)構(gòu)；
[0016]圖5的配置圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第四實施方案的二氧化碳回收設(shè)備4的結(jié)構(gòu)；
[0017]圖6的配置圖顯示顯示根據(jù)本發(fā)明的第五實施方案的二氧化碳回收設(shè)備5的結(jié)構(gòu)；
[0018]圖7的配置圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第六實施方案的二氧化碳回收設(shè)備6的結(jié)構(gòu)的配置圖；
[0019]圖8的配置圖顯示根據(jù)本發(fā)明的第七實施方案的二氧化碳回收設(shè)備7的結(jié)構(gòu)；
【具體實施方式】
[0020]以下將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的第一至第七實施方案的二氧化碳回收設(shè)備和二氧化碳回收方法。
[0021](第一實施方案)
[0022]下面描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的二氧化碳回收設(shè)備，參照顯示其結(jié)構(gòu)的圖1o
[0023]根據(jù)第一實施方案的二氧化碳回收設(shè)備I設(shè)置有吸收塔101、二氧化碳釋放裝置103、104、氣液分離器132、冷卻器105、106、再生塔102A和再沸塔108作為主要結(jié)構(gòu)部件。
[0024]此外，二氧化碳回收設(shè)備I設(shè)置有泵201、202、203、分流裝置107和合流裝置109。
[0025]在吸收塔101中，當引入含有二氧化碳的氣體111，并將其與吸收二氧化碳的吸收液接觸時產(chǎn)生吸收了二氧化碳的富液301。
[0026]設(shè)置例如由逆流型氣液接觸裝置構(gòu)成的吸收塔101的結(jié)構(gòu)，以進行由下部供應(yīng)的含有二氧化碳的氣體111與從上部流下的貧液319之間的氣液接觸。
[0027]沒有特別限制，向吸收塔101供應(yīng)的含有二氧化碳的氣體111可以是例如燃燒尾氣、過程尾氣等，并且可在按需受冷卻處理后引入。
[0028]此外，沒有特別限制，吸收液可采用胺系列水溶液，如單乙醇胺(MEA)和二乙醇胺(DEA)。從吸收塔101的上部排出已去除二氧化碳的二氧化碳去除后的氣體112。
[0029]通過泵201向分流裝置107供應(yīng)從吸收塔101排出的富液301，并以所需的流量比(flow rat1)分流為富液 302、303。
[0030]分別在二氧化碳釋放裝置103、104處加熱富液302、303，使得部分二氧化碳與蒸汽一起釋放，并排出作為二氧化碳部分去除的氣液兩相的半貧液320、306。
[0031]在此，從再生塔102A向吸收塔101供應(yīng)的貧液316通過作為第I 二氧化碳釋放裝置的二氧化碳釋放裝置103。
[0032]如下所述，在再生塔102A處分離的含有二氧化碳的蒸汽310通過作為第2 二氧化碳釋放裝置的二氧化碳釋放裝置104。
[0033]由此，由于與貧液316和含有二氧化碳的蒸汽310的熱交換，分別向二氧化碳釋放裝置103、104供應(yīng)的富液302、303受到加熱，使得部分二氧化碳與蒸汽一起釋放。
[0034]排出含有二氧化碳的蒸汽311 (其部分水蒸氣在二氧化碳釋放裝置104處冷凝)，并將含有二氧化碳的蒸汽311供應(yīng)至冷卻器105，并在通過從外部供應(yīng)的冷卻劑如冷水冷卻之后將含有二氧化碳的蒸汽311排出至氣液分離器132，然后，從氣液分離器132排出，分離成二氧化碳315和冷凝水314。
[0035]釋放了部分二氧化碳的半貧液320、306分別通過泵202、203在合流裝置109處合流，并然后供應(yīng)至再生塔102A。
[0036]包括填充層102a的再生塔102A加熱所述半貧液309。由此，分離出大部分二氧化碳，并與蒸汽一起釋放，并且從再生塔102A的上部排出作為含二氧化碳的蒸汽310。將去除了大部分二氧化碳的貧液316返回吸收塔101。
[0037]再生塔102A例如是逆流型氣液接觸裝置。在此，通過使用作為外部供熱的高溫蒸汽進行熱交換而在再沸塔108處加熱儲液。
[0038]冷卻器106設(shè)置在二氧化碳釋放裝置103和吸收塔101之間，貧液316通過這條線路從再生塔102A供應(yīng)至吸收塔101。通過從外部供應(yīng)的冷卻劑如冷水冷卻貧液318，然后將其作為貧液319返回吸收塔101。
[0039]根據(jù)具有以上構(gòu)造的第一實施方案的二氧化碳回收設(shè)備1，可得到以下操作和效果O
[0040]首先，在吸收塔101處進行二氧化碳的吸收過程，其中當含有二氧化碳的氣體111被吸收入吸收液中時，產(chǎn)生富液301。
[0041]將從吸收塔101排出的富液301分流并分別在二氧化碳釋放裝置103、104處釋放部分二氧化碳，作為氣液兩相的半貧液320、306供應(yīng)至再生塔102A。隨后，當通過再沸塔108加熱含有二氧化碳的蒸汽131時，進行循環(huán)供應(yīng)，然后釋放殘余的含有二氧化碳的蒸汽。
[0042]從再生塔102A的上部排出含有二氧化碳的蒸汽作為含有二氧化碳的蒸汽310，同時將貧液316返回至吸收塔101。
[0043]在該方式下，進行用于能量再利用的再生過程(rejuvenating process)，直至吸收了二氧化碳的富液301變?yōu)樨氁?16。
[0044]在所述再生過程中，從再生塔102A排出的貧液316通過二氧化碳釋放裝置103和冷卻器106，供應(yīng)至吸收塔101。同時，在再生塔102A處分離的含有二氧化碳的蒸汽310通過二氧化碳釋放裝置104和冷卻器105，供應(yīng)至氣液分離器132。
[0045]從吸收塔101排出的富液301在分流裝置107處分流，引入二氧化碳釋放裝置103、104，然后在分別與貧液316和含有二氧化碳的蒸汽310進行熱交換之后將其供應(yīng)至再生塔102A中。
[0046]通過利用兩個二氧化碳釋放裝置103、104可充分地提高向再生塔102A引入的半貧液320、306的溫度，同時釋放部分二氧化碳。在此，相應(yīng)的二氧化碳的釋放和水蒸發(fā)是吸熱反應(yīng)。因此，相對于富液的相不改變的情況，在二氧化碳釋放裝置103中的富液和貧液的溫差或在二氧化碳釋放裝置104中的富液和含有二氧化碳的蒸汽的溫差可增大。因此，可更