反应器、设备及方法

专利名称：：反应器、设备及方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于从工业气体流(例如但绝非仅限于燃煤发电站的废气)脱除二氧化碳的反应器、设备和方法。
背景技术：
：在全球气候变化的背景下，由于二氧化碳在减少温腔气体(GHG)排放方面的重要性，使得二氧化碳的的捕获和存储成为世界性的议题。目前，该议题已与燃煤发电的低排放前景息息相关。因此，不断增多的资源投入到(A捕获领域的研究和开发中，其主要的目的是降低用于脱除(A的成本。在理论上可用于从废气中捕获(A的所有可用技术之中，基于化学溶剂的吸收方法因其在现今普遍使用并因其具有高捕获效率和选择性而成为目前优选的选项。然而，从以3000t/天的量级产生二氧化碳的工业气体流(例如发电厂废气)中处理和脱除二氧化碳是技术和经济上的挑战，其主要理由如下与扩建由钢构造的传统的吸附塔(absorbercolumn)和汽提塔(stri卯ercolumn)的相关的技术和经济上的成本；设备参数受到限制，这些参数包括塔的直径、可用于热交换器和重沸器的壳体和板的尺寸；以及吸附塔和汽提塔中的流体介质的不均匀分布。本发明建立在实现了下述效果的基础上能够利用单个流处理装置来达到从工业气体流中脱除二氧化碳，从而减少先前被认为不实用的操作及降低资金成本。
发明内容根据本发明，提供一种用于处理含有二氧化碳的气相物质的反应器，该反应器包括i)侧壁，其限定一腔，该侧壁由包括混凝土或结构陶瓷的材料构成，该腔包含固态的基质，该基质可以是下述两者中的任一种a)诸如固定床或移动床之类的吸附介质，或可选地b)基本上惰性的基质，通常称为填料(packing)，填料有助于液态吸附剂与气体流之间的接触；ii)—个或多个梁，横跨该腔并且支撑该腔中的固态基质；iii)—个或多个通向该腔的入口，所述入口将富含二氧化碳的气相物质供给至该腔；以及iv)—个或多个通向该腔的出口，所述出口将二氧化碳含量很小的气相物质从该反应器中排出。在本说明书全文中，术语"混凝土或结构陶瓷"包括地聚合物(geo-polymeric)材料，例如铝硅酸盐材料、矿物聚合物、陶瓷及耐火材料、及混凝土材料。根据一个实施例，该反应器可用于从工业废气(例如燃煤发电站的废气)中洗脱二氧化碳。在这种情况中，吸附介质优选为液相物质，并且反应器包含呈高表面积的填料形2/9页态的基质，以利于气相物质与液相物质之间的接触。根据另一实施例，该反应器可用于执行吸附性分离工艺，例如变压吸附(PSA)、变温吸附(TSA)或PSA与TSA的组合，其中基质为固态吸附介质，并借助例如压力和温度之类工艺操作条件来选择性地吸附和脱附二氧化碳。有利地，用于排出二氧化碳含量很小的气体流的所述出口在反应器减压期间也排出富含二氧化碳的流。根据本发明，提供一种用于使含有二氧化碳的气相物质与液态吸附剂接触以从气相物质中脱除二氧化碳的反应器，该反应器包括i)侧壁，由包括混凝土或结构陶瓷的材料构成，该侧壁限定一腔，该腔具有上段、下段和介于上段与下段之间的中间段，该中间段包含一基质，该基质提供一界面，气相物质与液相物质在该界面中接触；ii)位于该下段的多个下部入口，所述下部入口将富含二氧化碳的气相物质供入该下段内；iii)位于该下段的多个下部出口，所述下部出口设于所述下部入口的上方，下部出口将富含二氧化碳的液态吸附剂从该下段排出；iv)位于该上段的一个或更多个(多个)上部入口，所述上部入口将二氧化碳含量很小的所述液态吸附剂供入该上段内；v)位于该上段的一个或多个上部出口，所述上部出口将二氧化碳含量很小的气相物质从所述反应器中排出。应理解的是，反应器可以具有任意直径，并且最终能够处理的气体的流速也可以为任意量值。然而，在反应器从发电量处于100至400丽范围内的燃煤发电站的废气中洗脱二氧化碳的情况下，在一个实施例中下部入口供给至少为1000t/hr、优选为大于2000或3000t/hr的气体。根据特定的应用，反应器的入口也可以供给流速处于100至500t/hr范围内的流量气体。在一个实施例中，上部入口以至少为12000t/hr、优选为大于15000t/hr的量供给呈碱金属碳酸盐形态(例如30w/wt^碳酸钾)的液态吸附剂。吸附介质也可为其它碱金属碳酸盐(例如碳酸钠)或其它种类物质(例如氨基酸)或一系列的胺类(例如单乙醇胺(MEA))的形态。吸附介质也可以包括一种或多种活化剂或助催化剂(promoter)。在一个实施例中，排出富含二氧化碳的液态吸附剂的下部出口被设置在腔的中心点与侧壁之间的间隔处。有利地，该间隔使得下部出口近似位于腔的中心点与侧壁之间的中点处。这些下部出口中的一个也可以被设置成基本上位于腔的中心点。在一个实施例中，供给富含二氧化碳的气相物质的下部入口围绕腔的周缘分布或平均分布。在一个实施例中，该下段的下部出口位于下部入口的下方。在一个实施例中，将二氧化碳含量很小的液态吸附剂供入腔内的上部入口处于围绕腔的周缘分布或平均分布的位置。根据本发明，还提供一种用于使二氧化碳从富含二氧化碳的液态吸附剂中挥发的反应器，该反应器包括i)侧壁，由包括混凝土或结构陶瓷的材料构成，该侧壁限定一腔，该腔具有上段、下和介于上段与下段之间的中间段，该中间段包含一基质，该基质提供一界面以利于二氧化碳从该液态吸附剂中分离；ii)位于该上段的一个或更多个(多个)上部入口，所述上部入口将富含二氧化碳的所述液态吸附剂供入该上段内；iii)位于该下段的多个下部出口，所述下部出口将二氧化碳含量很小的液态吸附剂从该下段中排出；iv)位于该上段的一个或更多个(多个)上部出口，所述上部出口排出富含二氧化碳的气体产品；以及v)位于该下段的多个管，一热介质穿过这些管并由此加热所述下段中的液态吸附剂。在一个实施例中，上部入口供给至少为12000t/hr、优选为大于15000t/hr的液态吸附剂。上述反应器还可以包括一个或多个梁，所述梁位于该中间段与该下段之间的连接处，所述梁横跨该腔且支撑该中间段内的基质。可采用任何技术来构造该反应器的侧壁。特别有利的一种技术包含赝架工作架(falseworkscaffolding)，由此通过一个或多个步骤来组装赝架以限定侧壁，并将钢筋(通常为带肋钢筋)组装到壁的边界之内，并在必要时加以预焊接。随后，将混凝土混合料注入赝架中，一旦壁变成自支撑状态即移除所述赝架。当构造完成时，壁的表面仅为(或主要为)混凝土。尽管反应器的截面可为任何几何图形，包括矩形、正方形和圆形，但反应器的内部尺寸即内径或内部宽度优选为至少5米，且更优选地为至少8或12米，有利地为至少20或25米。换言之，反应器的侧壁可以具有矩形、正方形、圆形、椭圆形或者任何其它的剖视形状。在任何情况下，应理解的是，反应器的尺寸最终是待处理的气相物质的流速的函数，因此反应器可以具有任意的内部截面或直径，而并非具体地局限于上述数值。在反应器具有圆筒形腔，并且接收发电站的废气以及用于从该废气中脱除二氧化碳的液态吸附剂的其中之一、或接收发电站的废气与上述液态吸附剂的组合的情况下，反应器的内径优选为大于12m，有利地为18m，反应器的高度至少为20m，有利地为28-30m。在一个实施例中，来自横跨在侧壁之间的(多个)梁的负重被支承在侧壁上。在一个实施例中，排出二氧化碳含量很小的液态吸附剂的下部出口被设置在腔的中心点与侧壁之间的间隔处。有利地，该间隔使得下部出口近似位于中心点与侧壁之间的中点处。这些下部出口中的一个也可基本上位于腔的中心轴线处。在一个实施例中，供给富含二氧化碳的液态吸附剂的上部入口围绕腔的周缘分布或平均分布。在一个实施例中，排出富含二氧化碳的气体的上部出口被设置在腔的中心点与侧壁之间的间隔处。优选地，该间隔使得下部出口近似位于中心点与侧壁之间的中点处。这些下部出口中的一个也可以被设置成基本上位于腔的中心点。根据本发明，还提供一种反应器，其包括第一腔和第二腔，其中第一腔由内壁结构限定，而第二腔整体地或至少部分地由该内壁结构与设置在该内壁结构周围或环绕该内壁结构设置的外壁结构之间的间隔限定，所述内壁和外壁由包括混凝土或结构陶瓷的材料构成；7其中第一腔包括将富含二氧化碳的液态吸附剂供给至第一腔的上段的上部入口；将高度富集有二氧化碳的气相物质从第一腔排出的上部出口；将二氧化碳含量很小的液态吸附剂从第一腔的下部区域排出的下部出口；并且其中第二腔包括将二氧化碳含量很小的液态吸附剂供给至第二腔的上段的上部入口，该上部入口流体连接至第一腔的下部出口；将富含二氧化碳的气相物质供给至第二腔的下段的下部入口；将富含二氧化碳的液态吸附剂从第二腔排出的下部出口，并且该下部出口流体连接(flowco皿ected)至第一腔的上部入口；以及将二氧化碳含量很小的气体流排出的出口。换言之，气相物质在第二腔中被液态吸附剂洗脱二氧化碳并被排出到大气中，并且二氧化碳被从第一腔中的液体吸附剂中脱出而产生富含二氧化碳的气体流。随后可根据需要将上述高度富集有二氧化碳的气体流存储起来以防止其排放到大气中。在一个实施例中，将二氧化碳含量很小的流排出的出口是位于第二腔的上端部的开口。在一个实施例中，第一腔还包括用于将热量传递至液态吸附剂并由此使二氧化碳从液态吸附剂中挥发的加热装置或加热器。在一个实施例中，加热器呈现为设置在第一腔的下部区域中的多个管的形式，热流从这些管中流过。加热器可以呈现为多个管的形式，加热介质通过这些管传送。在一个实施例中，第一腔的下段从第二腔的下段突出，并且加热器的管直接进入第一腔的下段中。在第一腔的下段被容纳在第二腔中的情况下，这些管在进入第一腔之前需要在某种程度上穿过第二腔。如上所述，本发明的反应器能够处理任意流速的气体和液体。由此，第一腔和第二腔的横截面积最终是随着待处理的气体的流速、液态吸附剂的流速和腔中流体的期望的速度的函数。然而，在反应器从发电量处于100至400丽范围内的燃煤发电站的废气中洗脱二氧化碳的情况下，在一个实施例中下部入口供给至少为1000t/hr、优选为大于2500或3000t/hr的气体。在一个实施例中，第二腔的上部入口以至少12000t/hr、甚至更优选为至少15000t/hr的液体量供给呈碱金属碳酸盐形态(例如30w/wt^的碳酸钾或碳酸钠溶剂)的液态吸附剂，该液态吸附剂可包括或不包括活化剂或助催化剂。此外，如上所述，吸附介质也可以呈现其它的碱金属碳酸盐、氨基酸或一系列的胺类的形态。在一个实施例中，第一腔的上部出口将至少为12000t/hr、并且优选为至少15000t/hr的液态溶液供给至第二腔。在一个实施例中，第一腔的内径或内部宽度至少为5米(m)，有利地内径或内部宽度为至少8或12m，且甚至更有利地内径或内部宽度为至少20或25m。第一腔可以具有任何高度并且该高度优选为大于12m，有利地为大于18m，并且更有利地为至少20m，例如具有处于28至30m范围内的高度。第二腔的外部宽度或外径至少为15m，有利地外径或外部宽度为至少30、40或50m。该第二腔的内部宽度或内径由第一腔的外部宽度限定，并且可以为至少5m，并且通常可以处于8至25m范围内。根据本发明，还提供一种燃烧化石燃料的发电站，其产生至少1000t/hr，优选为至少2000或2500t/hr的废气，该发电站包括上述的用于从废气中脱除二氧化碳的反应器或用于使二氧化碳从液相物质中挥发的反应器中的任何一种反应器。根据本发明，还提供一种从气体流中洗脱二氧化碳的方法，所述方法包括下列步骤a)单独的吸附反应器，传送至少100t/hr且优选为至少1000或2000t/hr的含有二氧化碳的气体，在该吸附反应器中该气体流与液态吸附剂接触，由此将二氧化碳转移至液态吸附剂；b)从所述吸附反应器排出富含二氧化碳的液态吸附剂，并将所述富含二氧化碳的液态吸附剂输送至汽提器反应器；c)使二氧化碳从汽提器中的液态吸附剂中挥发；以及d)从汽提器中将二氧化碳含量很小的液态吸附剂排出，并将所述二氧化碳含量很小的液态吸附剂回收到吸附反应器。在一个实施例中，步骤a)包括将至少2500t/hr的气体传送通过吸附反应器。尽管能够在单独的吸附反应器中洗涤3000、4000或5000t/hr的量级的气体流，但在待洗涤的气体量超过4000t/hr的情况下，步骤a)有利地包括将气体分流，并将气体传送通过两个单独的吸附反应器。将气体分成多股流并随后在多个并联的反应器中处理所述流的选项取决于多个考虑因素，包括设备冗余度、可用的设置空间、可用的支持设备(例如管道)的尺寸、以及期望的反应器截面等。主要的考虑因素还有在实际操作上和经济上建造大型容器的能力。在液态吸附剂呈现碱金属碳酸盐(例如30w/wt^的碳酸钾或碳酸钠溶剂)形态的情况下，所述溶剂可以包括或不包括活化剂或助催化剂。优选地，将至少6000t/hr的液态吸附剂供给至吸附反应器。该方法还可包括将富含二氧化碳的气体产品流排出，因此使得在产品流中二氧化碳的流速至少为100t/hr，优选为200、400或500t/hr。步骤d)可包括输送浓度为30wt%的15000t/hr的碳酸钾液态吸附剂。以下参照附图详细地描述本发明，在附图中图1为示出根据本发明第一实施例的呈吸附塔和汽提塔形式的单独的反应器的示意图；图2为图1所示的吸附塔的侧视图，图中按米来示出吸附塔的关键部件的尺寸；图3和图4分别为图1和图2所示的吸附塔的俯视图和仰视图；图5为图1所示的汽提塔的侧视图，图中按米来示出汽提塔的关键部件的尺寸；图6和图7分别为图1和图5所示的汽提塔的俯视图和仰视图；图8为示出根据本发明的可选实施例的反应器的示意图，图中汽提塔同心地设置在吸附塔的内部；以及图9为示出根据本发明的另一可选实施例的反应器的示意图，图中汽提塔同心地设置在吸附塔的内部。具体实施例方式以下以从燃煤发电站的废气流中脱除二氧化碳为背景，对附图中所示的本发明的实施例进行描述。然而，应理解的是，本发明的原理可同样地应用于任意类型的工业气体流，包括所有类型的废气和合成气体流(例如在煤的气化过程中形成的废气和其它燃烧前气体流)。一般而言，除了燃煤发电站之外，本发明还可用于燃烧天然气的发电站和其它的化学及石油工业。500丽发电站的废气流速通常很大，并在2000至3000t/hr的范围内，典型的废气成分的分类如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>可用于吸附塔和汽提塔中的一种优选的液态吸附剂的示例为含量为30w/w^的、并且负载量(loading)很低(约0.225([HC03-]/[K+])的非促进型碳酸钾(unpromotedpotassiumcarbonate)。洗涤500丽发电站的废气所需的液态吸附剂的质量流速为15000至16000t/hr的量级。以所需的流速处理废气和液态吸附剂，从前基于经济性考虑只能通过将气体流分为多股流并使每股流流过专用的吸附_汽提塔来实现。500丽烟煤发电设备最少需要两个系列，这意味着需要2个吸附塔以及一或两个汽提塔。由于废气通常带有腐蚀性杂质(02/S0x、N0x、...)，并且由于溶剂的腐蚀特性，结构的材料必须为防腐蚀材料，例如高品质钢，但是两种情况下的成本都会非常高。采用单股处理流(processingstream)的基础方案由于使用常规材料(例如金属)的构建方法而被认为是不实用的。例如辅助设备(诸如用于汽提塔的重沸器)的最大尺寸等通常的因素也已被考虑在内。选择多股流方式的成本更为高昂，这不仅是由于所需单元的数目庞大，而且还由于其操作和设计复杂。与常规的实际情况相反，我们已发现能够以先前被认为不实用的规模，来实现通过单股流的流程图对发电站的废气进行处理。具体地，为了处理至少为1000t/hr，优选为大于2000或3000t/hr的量级的废气流速，设计了超大尺寸的吸附_汽提塔10和12。这些塔优选由混凝土或钢筋混凝土构成，并且其直径可构造为超过5米，优选为超过10、15、20或25米，由此远超当前传统的由钢构造的塔的大约12米的最大直径。钢筋可以为任意形式的钢筋加固件，例如工字梁或宽翼工字梁，并且也可以为传统的具有外部肋的钢杆或钢条。传统的钢杆或钢条可以预制成或焊接成期望的形状。可以利用传统的工作架和赝架技术来构建壁。应理解的是，术语"赝架"涵盖了任何一种直至结构自支撑为止，用以支撑构建中的结构的、临时的木制框架或金属框架。参照附图，图1包括两个单独的反应器，第一反应器为吸附塔10的形式，该吸附塔包含有比表面积较高的填料ll，气体流和液态吸附剂流沿相反的方向流过该填料。富含二氧化碳的大体积气体流13被输送至吸附塔10的底部，而二氧化碳含量很小的气体产品流14从吸附塔10的顶部被排出。二氧化碳含量很小且优选呈碱性形态的液态吸附剂15沿着与气体流相反的方向从吸附塔10的顶部流向吸附塔10的底部，而富含二氧化碳的液态吸附剂16从塔的底部被排出。富含二氧化碳的吸附剂随后被传送到汽提塔12，在该汽提塔中使二氧化碳从吸附剂中挥发。富含二氧化碳的气体流9从汽提塔12的顶部被排出，二氧化碳含量很小的吸附剂18从塔12的底部被排出。汽提塔12包括填料11和用于加热吸附剂的重沸器19。二氧化碳含量很小的吸附剂被回收到吸附塔10。汽提塔12还可包括一体地形成在下段的、呈现为一组传送加热介质的管的形式的重沸器19，该加热介质通常为蒸气。这种类型结构的一个优点是可以避免与传统的热交换器的相对两端的壳体和板的制造相关的成本支出。图2为吸附塔10的侧视图，图中已提供了入口、出口和填料段的尺寸。如图所示，吸附塔10为圆柱状反应器，其内径约为20米并且内部高度约为31米。反应器限定了一腔，该腔包括上段20、下段21以及中间段22。中间段22包括三个填充有填料的子段，这些填料具有较高的比表面积以利于二氧化碳从废气中被吸附至液态吸附剂。这些填充有填料的子段的高度约为5米并且以1.5m的间距相间隔开以允许经由人孔(man-hole)进入。据估计，每个子段包含1281吨填料并且在运转期间包含约269吨液态吸附剂。图3和图4分别为吸附塔10的俯视图和仰视图，并且具体地示出了入口和出口的排布。在图4的示例中，吸附塔的下段21包括用于排出富含二氧化碳的液态吸附剂的8个排放点或者说出口23。七个出口分布在塔的侧壁与塔的中心之间的中间位置处，第八个出口设置在中心。塔的底部可以具有弧形轮廓，例如传统的碟形底端(dishedend)轮廓，或可替代地为平面轮廓。每个出口23的直径约为0.75m。下段21还包括8个废气入口24，这些入口在最下部的填料子段的下方约1米处围绕塔10的侧壁平均分布。气体入口24的用途在于将废气均匀地供给至塔10的下段21并由此避免可能导致沟流(channelling)的气压不均匀现象。气体入口24为正方形，其宽度处于2.2至2.5m的范围内。塔的上段包括用于将二氧化碳含量很小的液态吸附剂供给至上段20的8个入口25。这些入口25围绕塔10的周缘平均分布并且其直径约为0.75m。塔的顶面包括用于将二氧化碳含量很小的气体流排出从而排放到大气中的8个出口26。这些出口26的宽度约为2.5m。图5为汽提塔12的侧视图，图中已给出了入口、出口和填料段的尺寸。如图所示，汽提塔12为圆柱形反应器，其内径约为17m，内部高度约为24m。反应器限定一腔，该腔包括上段27、下段28和中间段29。中间段29包括三个填充有填料的子段，这些子段各自以1.5m的间距相间隔以允许经由人孔进入。填充有填料的子段的高度约为4.25米，并且据估计每个子段包含812吨填料，在运转期间每个子段包含约170吨液态吸附剂。图5中未详细示出重沸器管。图6和图7分别为汽提塔12的俯视图和仰视图，并且具体地示出了入口和出口的排布。在图6的示例中，汽提塔12的上段27包括8个出口30，这些出口用于排出富含二氧化碳的产品气体流以备存储。每个出口30的直径约为3.6m并且可以直接对大气进行排放。七个入口31围绕塔12的侧壁的周缘均匀地分布并将富含二氧化碳的液态吸附剂输送至塔12的上段27。每个入口31的直径约为0.75m。塔12的下段28包括用于排出二氧化碳含量很小的液态吸附剂的八个出口32，被排出的二氧化碳含量很小的液态吸附剂随后被输送至吸附装置的上段。七个出口分布在塔12的侧壁与塔12的中心之间的中间位置处，第八个出口设置在中心。尽管图中并未示出，但也可以采用例如管道、隔板和其它结构之类的内部分配机构来协助分配流体并防止塔10和塔12中的流体的沟流和汇集(pooling)现象。理想地，汽提塔12配备有真空泵，使得汽提塔12的上段27的绝对工作压力在运转期间可以处于0.3至0.5bar的范围内，汽提塔12的下段28的绝对工作压力可以处于0.5至1.0bar的范围内。尽管在图1至图7中并未示出，吸附塔10和汽提塔12还包括内部混凝土梁(其优选以钢筋增强)，以支撑填料和液态吸附剂。这些梁以适当的方式排布，以支撑一板，该板又支撑塔中的填料。混凝土梁被由混凝土或钢筋混凝土构成的塔的侧壁直接支撑。还可设想的是，吸附塔10和汽提塔12可被安装在混凝土柱上，这些混凝土柱将塔支撑在地面上方2至3米处，从而能够根据需要在塔的下面装设辅助设备。本发明具有如下优点与传统的钢结构相比，由混凝土构建的塔的总成本据估计约减少35%;与金属制成的反应器相比，构造材料的运输将更加容易；混凝土侧壁提供了优良的隔热性能，由此使附带的热损失最小化，这可反映在运转成本的降低上；混凝土塔能够以与传统的钢反应器相同的方式在部分真空条件下运转；以及加热管设置于汽提塔的下段中有利于设备布置，并且还避免了由于重沸器的热交换器的壳体和管板而导致的成本支出。此外，吸附塔IO和汽提塔12可利用内衬构造为抗腐蚀，所述内衬例如但不限于以聚酯漆或包括复合片材(polygenicsheetmaterial)的其它等效涂层等涂覆的内表面。图8和图9示出了包括同心地设置在吸附塔10内部的汽提塔12的反应器的两个实施例。图8和图9所示的反应器的多个构件与图1至图7所示的反应器的构件基本上相同，并且为方便参阅，在图8和图9中使用相同的附图标记来表示相同或相似的特征。图8和图9所示的反应器包括内壁33组件，该内壁组件限定一圆筒形腔，如上文所述，该腔包括上段27、下段28和中间段29。上段27包括用于供给富含二氧化碳的液态吸附剂的入口31和用于排出富含二氧化碳的产品气体流的出口30。下段28还包括如上文参照图5至图7所描述的出口32，出口32将返回到吸附塔10的二氧化碳含量很小的液态吸附剂排出。类似地，包括管的重沸器19设置在下段28内，并且填料设置在中间段29内。必要时，汽提塔12可以在负压下运转以利于二氧化碳从吸附剂中挥发。围绕汽提塔12设置的是外壁34，外壁34限定了内壁33与外壁34之间的环形空间并且形成吸附塔10。与参照图2至图4所描述的吸附塔类似，吸附塔10包括上段20、下段21和中间段22，其分别包括入口、出口和有利于将二氧化碳从废气中转移至液态吸附剂的填料。具体地，上段20包括用于供给二氧化碳含量很小的吸附剂的入口25，下段21包括用于供给富含二氧化碳的废气的入口24和用于排出富含二氧化碳的吸附剂的出口23。汽提塔12的内径为17m的量级，尽管依赖于内壁的厚度，但限定吸附塔10的外壁34的内径为30至40m的量级。共同限定了吸附塔10和汽提塔12的内壁33和外壁34的构成材料均优选为混凝土或钢筋混凝土。期望的是，吸附塔和汽提塔由足以抵抗气体流和液体流腐蚀的混凝土材料构成。然而，如果必要的话，可以通过在塔的内侧涂覆聚酯漆或任何其它内衬材料(例如塑料或其它聚合材料)来改善或增强塔的内部的防腐蚀性。此外，在塔10和12在与大气压不同的压力下运转的情况下，上述内衬或漆也可以帮助塔10和12相对于大气密封。如图8和图9所示，吸附塔10的上段可以是开放的，以将二氧化碳含量很小的废气直接排放到大气中。图8所示的反应器与图9所示的反应器的主要区别在于，图9的实施例中所示的汽提器12的下段28在吸附塔10的下段21的下方伸出。这种构造的优点是汽提塔12的重沸器19的管不会像图8所示的实施例的情况那样贯穿吸附塔12的下段28。与多对传统的钢制吸附塔和汽提塔相比，图8和图9所示的同心装置除具有前文所述的优点之外还具有很多显著的优点。以下例举了这种同心装置的额外的优点构建成本比两个传统的金属塔的构建成本进一步降低了约45%;同心装置需要更少的土地或规划空间，在对现有发电站进行设备改造时这一点可能是至关重要的考虑因素；同心装置进一步最小化了热损失的可能性；通过利用环形结构进行吸收，能够改善大型吸附塔中的气体和液体的分布，由此协助了气体的分布；以及加热管设置于第一腔的下段有利于设备布置，并且可避免与传统的独立式重沸器的壳体和管板相关的成本支出。本发明领域的技术人员应理解的是，可以对上文描述的本发明的实施例做出不背离本发明的精神和保护范围的多种变型和修改。例如，在待利用吸附塔和汽提塔进行洗涤的废气量如前所述地超过3000t/hr的情况下，可将直径超过5米以上的多个吸附塔与单个汽提塔配对使用。根据另一示例，还可以将同心布置的吸附塔和汽提塔构建为与附图所示的形式相反的结构。具体地，吸附塔可由内壁组件限定，而汽提塔则由内壁组件与外壁组件之间的环形空间限定。权利要求一种用于使含有二氧化碳的气相物质与液态吸附剂接触以便从所述气相物质中脱除二氧化碳的反应器，所述反应器包括i)侧壁，由包括混凝土或结构陶瓷的材料构成，所述侧壁限定一腔，所述腔具有上段、下段和介于所述上段与下段之间的中间段，所述中间段包含一基质，所述基质提供一界面，所述气相物质与液相物质在所述界面中接触；ii)位于所述下段的多个下部入口，所述下部入口将富含二氧化碳的气相物质供给至所述下段内；iii)位于所述下段的多个下部出口，所述下部出口将富含二氧化碳的液态吸附剂从所述下段排出；iv)位于所述上段的一个或多个上部入口，所述上部入口将二氧化碳含量很小的所述液态吸附剂供给至所述上段内；v)位于所述上段的一个或多个上部出口，所述上部出口将二氧化碳含量很小的所述气相物质从所述反应器中排出。2.如权利要求2所述的反应器，其中所述下部入口供给至少1000t/hr的气体。3.如权利要求1或2所述的反应器，其中所述上部入口以至少相当于12000t/hr的量供给液态吸附剂。4.如权利要求2至4中任一项所述的反应器，其中所述上部入口供给下述任一种形态的液态吸附剂碱金属碳酸盐、氨基酸或例如单乙醇胺(MEA)的胺类。5.如权利要求1至4中任一项所述的反应器，其中所述腔的内部宽度或内径至少为8米。6.如权利要求1至5任一项所述的反应器，其中所述腔的内部高度至少为20米。7.如权利要求1至6中任一项所述的反应器，其中所述下段的下部出口设置在所述下部入口的下方。8.如权利要求1至7中任一项所述的反应器，其中将二氧化碳含量很小的所述气相物质排出的位于所述上段的所述出口或一出口通向大气，并由此将所述气相物质直接排放至大气。9.如权利要求1至8中任一项所述的反应器，其中所述反应器包括一个或多个梁，所述梁位于所述中间段与所述下段之间的连接处，所述梁横跨所述腔并支撑所述中间段内的基质。10.如权利要求1至9中任一项所述的反应器，其中所述腔的内表面具有防腐蚀材料。11.如权利要求10所述的反应器，其中所述防腐蚀材料为涂覆在所述腔的内表面的漆或其它聚合材料的层。12.—种用于使二氧化碳从富含二氧化碳的液态吸附剂中挥发的反应器，所述反应器包括i)侧壁，由包括混凝土或结构陶瓷的材料构成，所述侧壁限定一腔，所述腔具有上段、下段和介于所述上段与下段之间的中间段，所述中间段包含一基质，所述基质提供一界面以利于二氧化碳从所述液态吸附剂中分离；ii)位于所述上段的一个或多个上部入口，所述上部入口将富含二氧化碳的所述液态吸附剂供入所述上段内；iii)位于所述下段的多个下部出口，所述下部出口将二氧化碳含量很小的液态吸附剂从所述下段中排出；iv)位于所述上段的一个或多个上部出口，所述上部出口将富含二氧化碳的气体产品排出；以及v)位于所述下段的多个管，一热介质穿过所述管并由此加热所述下段中的所述液态吸附剂。12.如权利要求11所述的反应器，其中所述上部入口供给至少12000t/hr的富含二氧化碳的液态吸附剂。13.如权利要求11或12所述的反应器，其中所述腔的内部宽度或内径至少为8米。14.如权利要求11至13中任一项所述的反应器，其中所述腔的内部宽度或内径至少为20米。15.如权利要求11至14中任一项所述的反应器，其中所述腔的内部高度至少为20米。16.如权利要求11至15中任一项所述的反应器，其中所述反应器包括一个或多个梁，所述梁设于所述中间段与所述下段之间的连接处，所述梁横跨所述腔并支撑所述中间段内的基质。17.如权利要求11至16中任一项所述的反应器，其中所述腔的内表面具有防腐蚀材料。18.—种反应器，其包括第一腔和第二腔，其中所述第一腔由内壁结构限定，而所述第二腔整体地或至少部分地由所述内壁结构与设置在所述内壁结构周围或环绕所述内壁结构设置的外壁结构之间的间隔限定，所述内壁和外壁由包括混凝土或结构陶瓷的材料构成；其中所述第一腔包括将富含二氧化碳的液态吸附剂供给至所述第一腔的上段的上部入口；将高度富集有二氧化碳的气相物质从所述第一腔排出的上部出口；将二氧化碳含量很小的液态吸附剂从所述第一腔的下部区域排出的下部出口；并且其中所述第二腔包括将二氧化碳含量很小的液态吸附剂供给至所述第二腔的上段的上部入口，所述上部入口流体连接至所述第一腔的下部出口；将富含二氧化碳的气相物质供给至所述第二腔的下段的下部入口；将富含二氧化碳的液态吸附剂从所述第二腔排出的下部出口，并且所述下部出口流体连接至所述第一腔的上部入口；以及将二氧化碳含量很小的气体流排出的出口。19.如权利要求18所述的反应器，其中所述第一腔还包括将热量传递至所述液态吸附剂并由此使二氧化碳从所述液态吸附剂中挥发的加热器。20.如权利要求19所述的反应器，其中所述加热器为设置在所述第一腔的下部区域中的多个管的形式，热流从所述管中流过。21.如权利要求18至20中任一项所述的反应器，其中所述第一腔的下段从所述第二腔的下段突出，并且所述加热器的管直接进入所述第一腔的下段中。22.如权利要求18至21中任一项所述的反应器，其中所述第一腔的下段被容纳在所述第二腔中，并且所述加热器经由所述第二腔进入所述第一腔的下段中。23.如权利要求18至22中任一项所述的反应器，其中所述第二腔的下部入口供给至少1000t/hr的含有二氧化碳的废气。24.如权利要求18至23中任一项所述的反应器，其中所述第二腔的上部入口以至少12000t/hr的液体量供给呈现碱金属碳酸盐形态的液态吸附剂。25.—种从气体流中洗脱二氧化碳的方法，所述方法包括下列步骤a)将处于1000至4000t/hr范围内的含有二氧化碳的气体传送通过单独的吸附器反应器，在所述吸附反应器中所述气体流与液态吸附剂接触，由此将二氧化碳转移至所述液态吸附剂；b)从所述吸附反应器排出富含二氧化碳的液态吸附剂，并将所述富含二氧化碳的液态吸附剂输送至至少一个汽提器反应器；c)使二氧化碳从所述汽提器中的液态吸附剂中挥发；以及d)从所述汽提器中将二氧化碳含量很小的液态吸附剂排出，并将所述二氧化碳含量很小的液态吸附剂回收到所述吸附反应器。26.如权利要求25所述的方法，其中当待洗涤的气体量超过4000t/hr时，上述步骤a)包括将所述气体分流并传送所述气体通过两个单独的吸附器反应器。27.如权利要求25或26所述的方法，其中所述液态吸附剂呈碱金属碳酸盐形态，并将至少6000t/hr的液态吸附剂供给至所述吸附反应器。28.如权利要求25至27中任一项所述的方法，其中步骤d)包括输送15000t/hr的浓度为30wt^的碳酸钾液态吸附剂。29.如权利要求25至28中任一项所述的方法，其中所述方法包括将富含二氧化碳的气体产品流排出，由此使得所述产品流中的二氧化碳的流速至少为100t/hr。30.如权利要求25至29中任一项所述的方法，其中所述方法包括将富含二氧化碳的气体产品流排出，由此使得所述产品流中的二氧化碳的流速至少为400t/hr。全文摘要本发明涉及一种例如吸附塔或汽提塔的反应器容器，其适于从燃烧化石燃料的发电站的废气流中捕获二氧化碳，上述发电站例如为发电量为100至500MW的燃煤发电站。反应器的侧壁由优选以钢筋增强的混凝土或结构陶瓷制成。该反应器的规模充分大，由此能够在一单独的吸附塔中将至少1000t/hr、且通常为大于2000或3000t/hr的量级的废气流洗脱二氧化碳，并随后在汽提塔中回收二氧化碳。吸附塔和汽提塔可以为独立式结构，或者可替代地，吸附塔可以至少部分地设置在汽提塔内。文档编号B01D53/96GK101795750SQ200880022188公开日2010年8月4日申请日期2008年5月12日优先权日2007年5月11日发明者B·胡珀,G·斯蒂文斯,保罗·安东尼·韦伯利,克雷格·杜根申请人:Co2Crc技术股份有限公司