二氧化碳回收系统及其操作方法
二氧化碳回收系统及其操作方法
【专利摘要】在一实施例中，二氧化碳回收系统包括吸收塔，所述吸收塔使得含有二氧化碳的气体与吸收液相接触以排出已吸收二氧化碳的吸收液和排出二氧化碳浓度降低了的气体。所述系统包括再生塔，所述再生塔从吸收液释放二氧化碳以排出二氧化碳浓度降低了的吸收液和排出含有二氧化碳的气体。所述系统包括第一吸收液成分清洗装置，所述第一吸收液成分清洗装置冷却已经过吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器的气体从而凝缩或升华气体中的吸收液成分并且通过使用清洗液将由吸收液成分的凝缩或升华产生的液体或固体生成物去除。
【专利说明】二氧化碳回收系统及其操作方法
【技术领域】
[0001]此处所描述的实施例涉及二氧化碳回收系统及其操作方法。
【背景技术】
[0002]近年来，二氧化碳(CO2)回收和储存技术作为对抗地球变暖问题的有效对策而受到日益关注。例如，采用吸收液回收废气中二氧化碳的方法已被检验用于从火力发电站排放的燃烧废气、从炼铁厂排放的过程废气等等。吸收液的示例包括氨水溶液。
[0003]具体地，已知的二氧化碳回收系统包括吸收塔，所述吸收塔构造成使废气同吸收液相接触以引起吸收液吸收废气中的二氧化碳；以及再生塔，所述再生塔构造成加热已吸收二氧化碳的吸收液以从吸收液中释放二氧化碳。再生塔中产生的吸收液被供给至吸收塔并被再次使用。该系统通过反复在吸收塔中吸收二氧化碳和在再生塔中释放二氧化碳而分离和回收废气中的二氧化碳。
【发明内容】
[0004]根据本发明的一个方面，提供一种二氧化碳回收系统，其包括:吸收塔，所述吸收塔构造成使得含有二氧化碳的气体与吸收液相接触以排出已吸收二氧化碳的吸收液和排出二氧化碳浓度降低了的气体；吸收塔凝缩器，所述吸收塔凝缩器构造成凝缩从吸收塔排出的气体中的水蒸气；再生塔，所述再生塔构造成从由吸收塔排出的吸收液释放二氧化碳以排出二氧化碳浓度降低了的吸收液和排出含有二氧化碳的气体；再生塔凝缩器，所述再生塔凝缩器构造成凝缩从再生塔排出的气体中的水蒸气；以及第一吸收液成分清洗装置，其构造成冷却已经过吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器的气体从而凝缩或升华气体中的吸收液成分并且通过使用清洗液将由吸收液成分的凝缩或升华产生的液体或固体生成物去除。
[0005]优选的是，所述第一吸收液成分清洗装置包括用于冷却气体的冷却传热表面，所述冷却传热表面设置在气体的通路上。
[0006]优选的是，所述第一吸收液成分清洗装置使得生成物的粘附至冷却传热表面的至少一部分溶解在清洗液中以去除所述生成物。
[0007]优选的是，所述第一吸收液成分清洗装置使得气体与清洗液接触并且使得伴随有气体的吸收液成分的至少一部分溶解在清洗液中以去除所述生成物。
[0008]优选的是，所述系统还包括减压阀，所述减压阀设在设置于吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器与第一吸收液成分清洗装置之间的配管上。
[0009]优选的是，所述第一吸收液成分清洗装置清洗已经过作为部分凝缩器的吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器的气体。
[0010]优选的是，所述第一吸收液成分清洗装置包括:气液接触塔，所述气液接触塔构造成使得气体与清洗液接触；冷却管，所述冷却管用于在气液接触塔中冷却气体；以及循环管线，所述循环管线用于将从气液接触塔排出的清洗液再次供给至气液接触塔中。
[0011]优选的是，所述第一吸收液成分清洗装置包括温度控制器，所述温度控制器构造成控制清洗液的温度。
[0012]优选的是，所述第一吸收液成分清洗装置包括测量仪器，所述测量仪器构造成测量溶解在清洗液中的生成物的浓度或根据所述浓度波动的量。
[0013]优选的是，设置在吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器与第一吸收液成分清洗装置之间的配管包括至少在第一吸收液成分清洗装置、吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器附近的下降配管部分或上升配管部分。
[0014]优选的是，所述第一吸收液成分清洗装置位于构造成清洗和去除吸收液成分的第二吸收液成分清洗装置的下游，并且与所述第二吸收液成分清洗装置串联地设置。
[0015]根据本发明的另一个方面，提供一种二氧化碳回收系统的操作方法，所述二氧化碳回收系统包括:吸收塔，所述吸收塔构造成使得含有二氧化碳的气体与吸收液相接触以排出已吸收二氧化碳的吸收液和排出二氧化碳浓度降低了的气体；吸收塔凝缩器，所述吸收塔凝缩器构造成凝缩从吸收塔排出的气体中的水蒸气；再生塔，所述再生塔构造成从由吸收塔排出的吸收液释放二氧化碳以排出二氧化碳浓度降低了的吸收液和排出含有二氧化碳的气体；以及再生塔凝缩器，所述再生塔凝缩器构造成凝缩从再生塔排出的气体中的水蒸气，所述方法包括:冷却已经过吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器的气体以凝缩或升华气体中的吸收液成分；以及通过使用清洗液去除由吸收液成分的凝缩或升华产生的液体或固体生成物。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为示出了第一实施例的二氧化碳回收系统的结构的示意图；
[0017]图2为示出了第一实施例的附加的氨清洗装置/配管阻塞防止装置的结构的示意图；
[0018]图3为示出了第一实施例的第一改型的附加的氨清洗装置的结构的示意图；
[0019]图4为示出了第一实施例的第二改型的附加的氨清洗装置的结构的示意图；
[0020]图5为示出了第二实施例的二氧化碳回收系统的结构的示意图；
[0021]图6为示出了第三实施例的二氧化碳回收系统的结构的示意图；
[0022]图7为示出了第一实施例的第三改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意图
[0023]图8为示出了第一实施例的第四改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意图
[0024]图9为示出了第一实施例的第五改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意图
[0025]图10为示出了第一实施例的第六改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意图；
[0026]图11为示出了第三实施例的第一改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意图；
[0027]图12为示出了第三实施例的第二改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意图；
[0028]图13为示出了第三实施例的第三改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意图；
[0029]图14为示出了第三实施例的第四改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意[0030]图15为示出了第一实施例的第七改型的附加的氨清洗装置的结构的示意图；
[0031]图16为示出了第一实施例的第八改型的附加的氨清洗装置的结构的示意图。
【具体实施方式】
[0032]现在将结合【专利附图】
【附图说明】实施例。
[0033]从吸收塔和再生塔排出的气体通常包含气态的或液态的(雾状)吸收液成分。取决于吸收液的种类，吸收液成分可在吸收塔凝缩器(冷凝器)或再生塔凝缩器下游的配管中析出。在这种情况下，配管内的压差上升使得系统的操作不能连续并且引起通过测量仪器的误测。
[0034]在一实施例中，二氧化碳回收系统包括吸收塔，所述吸收塔构造成使含有二氧化碳的气体与吸收液相接触以排出已吸收二氧化碳的吸收液并且排出二氧化碳浓度降低的气体；和吸收塔凝缩器，所述吸收塔凝缩器构造成凝缩(冷凝)从吸收塔排出的气体中的水蒸气。所述系统还包括再生塔，所述再生塔构造成释放来自于从吸收塔排出的吸收液的二氧化碳以排出二氧化碳浓度降低的吸收液和排出含有二氧化碳的气体；和再生塔凝缩器，所述再生塔凝缩器构造成凝缩从再生塔排出的气体中的水蒸气。所述系统还包括第一吸收液成分清洗装置，其构造成冷却已经过吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器的气体从而凝缩或升华(sublime )气体中的吸收液成分并且通过使用清洗液去除由吸收液成分的凝缩或升华产生的液体或固体生成物。
[0035](第一实施例)
[0036]图1为示出了第一实施例的二氧化碳回收系统的结构的示意图。
[0037]图1的二氧化塔回收系统包括吸收塔1、气体供给口2、再生塔3、重沸器4、氨清洗器5、吸收塔凝缩器6、再生塔凝缩器7、减压阀8和附加的氨清洗装置(配管闭塞防止装置)9。
[0038]吸收塔I包括用于引入含有二氧化碳的处理对象气体的气体供给口 2。处理对象气体的示例包括从火力发电站排放的燃烧废气和从炼铁厂排放的过程废气。
[0039]吸收塔I使得从气体供给口 2引入的处理对象气体与吸收液相接触。结果，已吸收二氧化碳的吸收液以及二氧化碳浓度变得低于从气体供给口 2引入的处理对象气体的二氧化碳浓度的处理对象气体从吸收塔I排出。该气体在下文中被称作“经处理气体”。除氨水溶液(amine water solution)之外，吸收液的示例还包括氨基酸水溶液、碱性水溶液、离子性液体和离子性液体的水溶液。吸收塔I例如为交叉流型气液接触方式的填充塔或棚段塔/板式塔。
[0040]从吸收塔I排出的经处理气体顺序地经过在吸收塔I上方设置的氨清洗器5和在氨清洗器5的下游设置的吸收塔凝缩器6。氨清洗器5将伴随有经处理气体的吸收液成分除去。吸收塔凝缩器6主要凝缩经处理气体中的水蒸气。由吸收塔凝缩器6产生的凝缩水经由吸收塔凝缩水管线13返回至吸收塔I等。另一方面，没有被吸收塔凝缩器6凝缩的气体经过吸收塔冷凝器排出气体管线14排出到系统外部。
[0041]从吸收塔I排出的吸收液(富液)通过富液管线11从再生塔3的上部引入再生塔3中。吸收液在再生塔3中向下流动。通过在重沸器4中加热吸收液而产生的水蒸气和二氧化碳被供给至再生塔3。这些气体与吸收液形成气液接触同时在再生塔3中上升。结果，二氧化碳从吸收液中释放。吸收液以及含有释放的二氧化碳的气体从再生塔3排出，所述吸收液的二氧化碳浓度变得低于被引入到再生塔3中吸收液的二氧化碳浓度。
[0042]从再生塔3排出的气体经过设置在再生塔3上方的再生塔凝缩器7。再生塔凝缩器7凝缩该气体中的水蒸气。由再生塔凝缩器7产生的凝缩水经由再生塔凝缩水管线15返回至再生塔3等。另一方面，没有被再生塔凝缩器7凝缩的气体在经过再生塔凝缩器排出气体管线16上的减压阀8和附加的氨清洗装置9之后被排到系统外部。减压阀8和附加的氨清洗装置9的细节在以下说明。
[0043]氨清洗器5和附加的氨清洗装置9均为清洗和去除清洗对象气体中氨成分的模块。然而，附加的氨清洗装置9能通过以比氨清洗器5冷却温度更低的温度冷却气体而进一步降低氨的蒸气压和氨的浓度。氨清洗器5和附加的氨清洗装置9分别为第二吸收液成分清洗装置和第一吸收液成分清洗装置的示例。
[0044]从再生塔3排出的吸收液(贫液)经过贫液管线12被引入吸收塔I中并且被再次使用。以这种方式，图1的二氧化碳回收系统通过重复吸收塔I中二氧化碳的吸收和再生塔3中二氧化碳的释放而分离和回收处理对象气体中的二氧化碳。
[0045]I)附加的氨清洗装置9(1)的细节
[0046]附加的氨清洗装置9的细节结合图2说明。
[0047]图2为示出了第一实施例的附加的氨清洗装置9的结构的示意图。
[0048]附加的氨清洗装置9包括气液接触塔21，所述气液接触塔包括气液接触部22、气体供给口 23、气体排出口 24、清洗液供给口 25和清洗液排出口 26 ;冷却管27，所述冷却管包括冷却管入口 28和冷却管出口 29 ;和循环管线31，所述循环管线包括清洗液排出口 32、温度控制器33和清洗液测量仪器34。
[0049]已经过再生塔凝缩器7的气体从气体供给口 23被引入气液接触塔21中并且从气体排出口 24排出。另一方面，清洗液从清洗液供给口 25引入气液接触塔21中并且从气液接触塔21的上部落到其底部。在被滞留在气液接触塔21的底部之后，一部分清洗液从清洗液排出口 26排出。从气液接触塔21排出的清洗液经由循环管线31返回至气液接触塔21的上部，被引入气液接触塔21中并被再次使用。可替代地，清洗液从循环管线31的清洗液排出口 32排出。冷却水从冷却管入口 28供给至气液接触塔21中的冷却管27。在冷却了气液接触塔21中的气体之后，冷却水从冷却管出口 29排出。
[0050]气液接触塔21使得来自于再生塔凝缩器7的气体与清洗液在气液接触部22中接触。此时，气体中的吸收液成分在冷却管27的冷却传热表面附近被冷却从而被凝缩或升华。结果，从吸收液成分产生液体或固体的生成物。所述生成物的示例包括含有氨和二氧化碳的生成物、含有氨基酸和二氧化碳的生成物、和含有碱性碳酸盐的生成物。
[0051]此后，液体生成物连同清洗液落至气液接触塔21的底部。固体生成物粘附至冷却管27的冷却传热表面，并且随后在下落的清洗液中溶解以连同清洗液落至气液接触塔21的底部。以这种方式，在该实施例中，气体中的吸收液成分转变为液体或固体生成物并被去除。气液接触塔21是包括了冷却传热表面的气体流路的示例。
[0052]粘附至冷却传热表面的生成物有时通过清洗液的力量从冷却传热表面剥落。此后，剥落的生成物在清洗液中溶解或沉积在气液接触塔21的底部。这种沉积可通过过滤去除。[0053]为了洗掉粘附至冷却传热表面的生成物或高效地使得气体和清洗液在气液接触部22中达到彼此气液接触，由循环管线31返回的清洗液从气液接触塔21的上部以类似淋浴的方式被期望地喷洒。可替代地，高效的气液接触可例如通过在气液接触部22中加载填充料而实现。
[0054]清洗液的示例包括重沸器凝缩水、供送气体凝缩水、吸收塔凝缩水、再生塔凝缩液、补充水、清洗用专用水、扩散氨回收后的排水、以及未使用、使用中、使用后的吸收液。当吸收液用作为清洗液时，伴随有气体的吸收液成分的至少一部分溶解在清洗液中以从气液接触部22中气体和清洗液的气液接触中去除。这同样适用于当使用除了吸收液的、能将吸收液成分吸收的液体的情况。
[0055]2)附加的氨清洗装置9(2)的细节
[0056]附加的氨清洗装置9的进一步细节结合图2说明。
[0057]温度控制器33构造成控制循环管线31中清洗液的温度。例如，温度控制器33将清洗液的温度控制为在气液接触中设定清洗液的温度低于室外空气温度。这是因为，在气液接触中如果清洗液的温度高于室外空气温度，那么残留在从气体排出口 24排出的气体中的吸收液成分随后由于温度降低而可能被凝缩或升华，并且可阻塞气体排出口 24下游的配管。相反地，为了允许粘附至冷却传热表面的生成物轻易地溶解，温度控制器33可以以高的温度设定清洗液的温度。
[0058]代替控制循环管线31中清洗液的温度，温度控制器33可控制滞留在气液接触塔21底部中的清洗液的温度。
[0059]清洗液测量仪器34构造成测量溶解在循环管线31中的清洗液中的生成物的浓度。在该实施例中，清洗液中生成物的浓度由清洗液测量仪器34监视并且被用于清洗液管理。例如，当生成物的浓度达到设定值，清洗液从循环管线31的清洗液排出口 32排出。
[0060]代替测量生成物的浓度，清洗液测量仪器34可测量根据生成物的浓度波动的量。类似于浓度，这个量也可用于清洗液管理。这种量的示例包括清洗液的PH值、密度和导电率。
[0061]代替测量循环管线31中的清洗液，清洗液测量仪器34可测量滞留在气液接触塔21底部中的清洗液的浓度和量。
[0062]从清洗液排出口 32排出的清洗液含有大量的诸如氨的吸收液成分。因此，清洗液可作为吸收液再次使用。然而，清洗液中吸收液成分的浓度通常低于初始吸收液中吸收液成分的浓度。因此，清洗液期望地同初始吸收液混合并再次使用。
[0063]以下说明图1的再生塔凝缩器7、减压阀8以及附加的氨清洗装置9的细节。
[0064]当附加的氨清洗装置9如图1所示设置在再生塔凝缩器7的下游时，再生塔凝缩器7可以是构造成仅凝缩气体中的一部分水蒸气的部分凝缩器而不是构造成凝缩气体中全部水蒸气的完全凝缩器。这是因为从再生塔凝缩器7排出的气体在附加的氨清洗装置9中再次暴露于清洗液并且气体中的水蒸气转变为水。
[0065]减压阀8设在设置于再生塔凝缩器7与附加的氨清洗装置9之间的配管(再生塔凝缩器排出气体管线16)上。大体上，从再生塔3排出的气体压力高于大气压。因此，减压阀8用于降低该气体的压力。
[0066]当气体的压力通过减压阀8降低时，气体的温度由于绝热膨胀而降低。在该实施例中，为了凝缩或升华气体中的吸收液成分，不仅可采用通过冷却管27的冷却效应也可采用通过减压阀8中绝热膨胀的冷却效应。然而，在这种情况下，为了抑制在气体到达附加的氨清洗装置9之前发生凝缩或升华，期望的是将设置在减压阀8与附加的氨清洗装置9之间的配管的长度设定为尽可能小。
[0067]3)第一实施例的改型
[0068]第一实施例的改型结合图3和4进行说明。图3和4为分别示出了第一实施例的第一和第二改型的附加的氨清洗装置9的结构的示意图。
[0069]在图2中，冷却管27具有螺旋形状。这样的形状优点在于冷却管27与气体的接触面积增加。冷却管27的形状可以是除螺旋形以外的形状但期望地是增加同气体接触面积的形状。这样的冷却管27的示例如图3中所示。图3的冷却管27具有包括多个弯曲部分的形状。
[0070]在图2中，气体供给口 23设在气液接触塔21的下部且气体排出口 24设在气液接触塔21的上部。因此，气液接触塔21中的气流是上升流。另一方面，如图4中所示，气体供给口 23可设在气液接触塔21的上部且气体排出口 24可设在气液接触塔21的下部。在这种情况下，气液接触塔21中的气流是下降流。期望的是根据例如气体、清洗液和吸收液成分的种类以及气液接触塔21的结构确定采用何种图2和4中所示的结构。
[0071]4)第一实施例的效果
[0072]说明第一实施例的效果
[0073]如上所述，已经过再生塔凝缩器7的气体被冷却以凝缩或升华吸收液成分，并且由此产生的液体或固体生成物在该实施例中通过清洗液去除。因此，根据本实施例，可以防止配管由于从再生塔3排出的气体中吸收液成分的析出而阻塞。
[0074](第二实施例)
[0075]图5为示出了第二实施例的二氧化碳回收系统的结构的示意图。
[0076]图1和5的二氧化碳回收系统的区别在于存在和缺少减压阀8。在图1的系统中，当气体的压力通过减压阀8降低时，气体的温度由于绝热膨胀而降低。因此，如果不设置附加的氨清洗装置9，那么气体中的吸收液成分可能在减压阀8下游的配管的某些位置析出并且配管被阻塞。因此，在图1的系统中，附加的氨清洗装置9设置在减压阀8的下游以防止配管阻塞。
[0077]另一方面，图5的系统不包括减压阀8。因此，不存在由于减压阀8中的气体压差而阻塞配管的问题。然而，在图5的系统中，当再生塔凝缩器7下游的配管存在由于某种原因被部分冷却的部位时，吸收液的析出例如发生在该部位附近。在这种情况下，在图5的系统中，如同图1的系统，可以通过在再生塔凝缩器7的下游设置附加的氨清洗装置9而防止
配管阻塞。
[0078]在该实施例中，如同第一实施例，已经过再生塔凝缩器7的气体被冷却以凝缩或升华吸收液成分，并且由此产生的液体或固体生成物通过清洗液去除。因此，根据该实施例，如同第一实施例，可以防止由于从再生塔3排放的气体中的吸收液成分的析出而阻塞配管。
[0079](第三实施例)
[0080]图6为示出了第三实施例的二氧化碳回收系统的结构的示意图。[0081]在图6的系统中，附加的氨清洗装置9设置在吸收塔凝缩器6的下游而不是再生塔凝缩器7的下游。尽管从吸收塔凝缩器6排出的气体中的吸收液成分的浓度大体上比从再生塔凝缩器7排出的气体中的吸收液成分的浓度低，但是吸收液成分的析出也能发生。因此，在图6的系统中，附加的氨清洗装置9设置在吸收塔凝缩器6的下游以防止吸收塔凝缩器6下游的配管阻塞。
[0082]在图6的系统中，减压阀可设在设置于吸收塔凝缩器6与附加的氨清洗装置9之间的配管上。在图6的系统中，吸收塔凝缩器6可以是部分凝缩器。
[0083]在该实施例中，已经过吸收塔凝缩器6的气体被冷却以凝缩或升华吸收液成分，并且由此产生的液体或固体生成物通过清洗液去除。因此，根据该实施例，可以防止由于从吸收塔I排出的气体中的吸收液成分的析出而阻塞配管。
[0084](第一和第三实施例的改型)
[0085]第一和第三实施例的改型结合图7至16说明。
[0086]图7至10分别为示出了第一实施例的第三至第六改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意图。
[0087]图7的附加的氨清洗装置9以低于再生塔凝缩器7冷却温度的温度冷却气体从而降低氨的蒸气压和氨的浓度。在图7中，设置在再生塔凝缩器7与附加的氨清洗装置9之间的再生塔凝缩器排出气体管线16构造成不包括水平部分。具体地，再生塔凝缩器排出气体管线16为下降配管。因为由于绝热膨胀而降低温度，所以在减压阀8与附加的氨清洗装置9之间趋于产生固体物质。然而，由于图7的再生塔凝缩器排出气体管线16是下降配管，所以可以抑制固体物质在配管中滞留。在图7中，排出的气体从附加的氨清洗装置9流动穿过的清洗装置排出气体管线17是上升配管。因此，由于重力的作用，固体物质不大容易从附加的氨清洗装置9排出。
[0088]在图8中，设置在再生塔凝缩器7与减压阀8之间的再生塔凝缩器排出气体管线16是颠倒的U形配管。再生塔凝缩器排出气体管线16的、在减压阀8与附加的氨清洗装置9之间的部分是下降配管。这样的结构具有的优点在于:由于重力的作用，在再生塔凝缩器7中产生的固体物质不大容易从再生塔凝缩器7排出。
[0089]在图7和8中，减压阀8可设置在清洗装置排出气体管线17上而不是设置在再生塔凝缩器排出气体管线16上(见图9和10)。
[0090]图11至14分别为示出了第三实施例的第一至第四改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意图。
[0091]图11的附加的氨清洗装置9以低于吸收塔凝缩器6冷却温度的温度冷却气体从而降低氨的蒸气压和氨的浓度。在图11中，设置在吸收塔凝缩器6与附加的氨清洗装置9之间的吸收塔凝缩器排出气体管线14构造成不包括水平部分。具体地，吸收塔凝缩器排出气体管线14是下降配管。因为配管由至室外空气等的热辐射冷却，所以在吸收塔凝缩器6与附加的氨清洗装置9之间有时产生固体物质。然而，由于图11的吸收塔凝缩器排出气体管线14是下降配管，所以可以抑制固体物质滞留在配管中。在图11中，从附加的氨清洗装置9排出的气体所流经的清洗装置排出气体管线18是上升配管。因此，由于重力的作用，固体物质不大容易从附加的氨清洗装置9排出。
[0092]在图12中，吸收塔凝缩器6与附加的氨清洗装置9之间的吸收塔凝缩器排出气体管线14的一部分是颠倒的U形配管。这样结构所具有的优点在于:由于重力的作用，在吸收塔凝缩器6中产生的固体物质不大容易从吸收塔凝缩器6排出。
[0093]在图13中，吸收塔凝缩器排出气体管线14是上升配管。氨清洗器5设置在吸收塔凝缩器6与附加的氨清洗装置9之间的吸收塔凝缩器排出气体管线14上。换句话说，图13的氨清洗器5和附加的氨清洗装置9串联地设置。图13的附加的氨清洗装置9以低于氨清洗器5冷却温度的温度冷却气体从而降低氨的蒸气压和氨的浓度。
[0094]在图14中，氨清洗器5和附加的氨清洗装置9串联地设置在用于将从吸收塔I排出的经处理气体供给至吸收塔凝缩器6的经处理气体管线19上。图13的附加的氨清洗装置9设置在氨清洗器5的下游。附加的氨清洗装置9以低于氨清洗器5冷却温度的温度冷却气体从而降低氨的蒸气压和氨的浓度。
[0095]图15和16分别为示出了第一实施例的第七和第八改型的附加的氨清洗装置9的结构的示意图。
[0096]在图15中，用于气体供给口 23的配管是下降配管。该配管的远端位于气液接触塔21的底部附近。通过这样的结构，可以抑制固体物质在用于气体供给口 23的配管中沉积。由于配管的远端位于底部附近，所以可以在气液接触塔21中高效地实现气液接触。
[0097]在图16中，用于气体供给口 23的配管是上升配管。该配管的远端位于气液接触塔21的底部附近。通过这样的结构，可以抑制固体物质在用于气体供给口 23的配管中沉积。由于配管的远端位于底部附近，所以可以在气液接触塔21中高效地实现气液接触。在图16中，用于允许气体容易地扩散至气液接触塔21内侧的凹形件设置在用于气体供给口23的配管的远端附近。
[0098]如上所述，根据图7至16中所示的改型，由于用于清洗前气体的配管和用于清洗后气体的配管构造成不包括水平部分，所以可以抑制固体物质例如滞留或沉积。
[0099]根据上述的至少其中一个实施例，可以防止配管由于吸收液成分的析出而阻塞。
[0100]虽然已描述了特定的实施例，但是这些实施例仅以示例的方式展示，并且不意在限制本发明的范围。事实上，此处描述的新系统和方法可以多种其他形式实施；而且，可不背离本发明精神地作出此处描述系统和方法形式的省略、替换和改变。附随的权利要求书及其等价物意在覆盖这些会落在本发明范围和精神内的形式或改进。
【权利要求】
1.一种二氧化碳回收系统，其包括:吸收塔，所述吸收塔构造成使得含有二氧化碳的气体与吸收液相接触以排出已吸收二氧化碳的吸收液和排出二氧化碳浓度降低了的气体；吸收塔凝缩器，所述吸收塔凝缩器构造成凝缩从吸收塔排出的气体中的水蒸气；再生塔，所述再生塔构造成从由吸收塔排出的吸收液释放二氧化碳以排出二氧化碳浓度降低了的吸收液和排出含有二氧化碳的气体；再生塔凝缩器，所述再生塔凝缩器构造成凝缩从再生塔排出的气体中的水蒸气；以及第一吸收液成分清洗装置，其构造成冷却已经过吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器的气体从而凝缩或升华气体中的吸收液成分并且通过使用清洗液将由吸收液成分的凝缩或升华产生的液体或固体生成物去除。
2.根据权利要求1所 述的系统，其特征在于，所述第一吸收液成分清洗装置包括用于冷却气体的冷却传热表面，所述冷却传热表面设置在气体的通路上。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一吸收液成分清洗装置使得生成物的粘附至冷却传热表面的至少一部分溶解在清洗液中以去除所述生成物。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一吸收液成分清洗装置使得气体与清洗液接触并且使得伴随有气体的吸收液成分的至少一部分溶解在清洗液中以去除所述生成物。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括减压阀，所述减压阀设在设置于吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器与第一吸收液成分清洗装置之间的配管上。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一吸收液成分清洗装置清洗已经过作为部分凝缩器的吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器的气体。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一吸收液成分清洗装置包括:气液接触塔，所述气液接触塔构造成使得气体与清洗液接触；冷却管，所述冷却管用于在气液接触塔中冷却气体；以及循环管线，所述循环管线用于将从气液接触塔排出的清洗液再次供给至气液接触塔中。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一吸收液成分清洗装置包括温度控制器，所述温度控制器构造成控制清洗液的温度。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一吸收液成分清洗装置包括测量仪器，所述测量仪器构造成测量溶解在清洗液中的生成物的浓度或根据所述浓度波动的量。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，设置在吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器与第一吸收液成分清洗装置之间的配管包括至少在第一吸收液成分清洗装置、吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器附近的下降配管部分或上升配管部分。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一吸收液成分清洗装置位于构造成清洗和去除吸收液成分的第二吸收液成分清洗装置的下游，并且与所述第二吸收液成分清洗装置串联地设置。
12.—种二氧化碳回收系统的操作方法，所述二氧化碳回收系统包括:吸收塔，所述吸收塔构造成使得含有二氧化碳的气体与吸收液相接触以排出已吸收二氧化碳的吸收液和排出二氧化碳浓度降低了的气体；吸收塔凝缩器，所述吸收塔凝缩器构造成凝缩从吸收塔排出的气体中的水蒸气；再生塔，所述再生塔构造成从由吸收塔排出的吸收液释放二氧化碳以排出二氧化碳浓度降低了的吸收液和排出含有二氧化碳的气体；以及再生塔凝缩器，所述再生塔凝缩器构造成凝缩从再生塔排出的气体中的水蒸气，所述方法包括:冷却已经过吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器的气体以凝缩或升华气体中的吸收液成分；以及通过使用清洗液去 除由吸收液成分的凝缩或升华产生的液体或固体生成物。
【文档编号】B01D53/14GK103446848SQ201310208270
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年5月30日 优先权日:2012年5月30日
【发明者】程塚正敏, 宇田津满, 齐藤聪, 樫本悟 申请人:株式会社东芝, 东芝设备系统和服务公司
【专利摘要】在一实施例中，二氧化碳回收系统包括吸收塔，所述吸收塔使得含有二氧化碳的气体与吸收液相接触以排出已吸收二氧化碳的吸收液和排出二氧化碳浓度降低了的气体。所述系统包括再生塔，所述再生塔从吸收液释放二氧化碳以排出二氧化碳浓度降低了的吸收液和排出含有二氧化碳的气体。所述系统包括第一吸收液成分清洗装置，所述第一吸收液成分清洗装置冷却已经过吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器的气体从而凝缩或升华气体中的吸收液成分并且通过使用清洗液将由吸收液成分的凝缩或升华产生的液体或固体生成物去除。
【专利说明】二氧化碳回收系统及其操作方法
【技术领域】
[0001]此处所描述的实施例涉及二氧化碳回收系统及其操作方法。
【背景技术】
[0002]近年来，二氧化碳(CO2)回收和储存技术作为对抗地球变暖问题的有效对策而受到日益关注。例如，采用吸收液回收废气中二氧化碳的方法已被检验用于从火力发电站排放的燃烧废气、从炼铁厂排放的过程废气等等。吸收液的示例包括氨水溶液。
[0003]具体地，已知的二氧化碳回收系统包括吸收塔，所述吸收塔构造成使废气同吸收液相接触以引起吸收液吸收废气中的二氧化碳；以及再生塔，所述再生塔构造成加热已吸收二氧化碳的吸收液以从吸收液中释放二氧化碳。再生塔中产生的吸收液被供给至吸收塔并被再次使用。该系统通过反复在吸收塔中吸收二氧化碳和在再生塔中释放二氧化碳而分离和回收废气中的二氧化碳。
【发明内容】
[0004]根据本发明的一个方面，提供一种二氧化碳回收系统，其包括:吸收塔，所述吸收塔构造成使得含有二氧化碳的气体与吸收液相接触以排出已吸收二氧化碳的吸收液和排出二氧化碳浓度降低了的气体；吸收塔凝缩器，所述吸收塔凝缩器构造成凝缩从吸收塔排出的气体中的水蒸气；再生塔，所述再生塔构造成从由吸收塔排出的吸收液释放二氧化碳以排出二氧化碳浓度降低了的吸收液和排出含有二氧化碳的气体；再生塔凝缩器，所述再生塔凝缩器构造成凝缩从再生塔排出的气体中的水蒸气；以及第一吸收液成分清洗装置，其构造成冷却已经过吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器的气体从而凝缩或升华气体中的吸收液成分并且通过使用清洗液将由吸收液成分的凝缩或升华产生的液体或固体生成物去除。
[0005]优选的是，所述第一吸收液成分清洗装置包括用于冷却气体的冷却传热表面，所述冷却传热表面设置在气体的通路上。
[0006]优选的是，所述第一吸收液成分清洗装置使得生成物的粘附至冷却传热表面的至少一部分溶解在清洗液中以去除所述生成物。
[0007]优选的是，所述第一吸收液成分清洗装置使得气体与清洗液接触并且使得伴随有气体的吸收液成分的至少一部分溶解在清洗液中以去除所述生成物。
[0008]优选的是，所述系统还包括减压阀，所述减压阀设在设置于吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器与第一吸收液成分清洗装置之间的配管上。
[0009]优选的是，所述第一吸收液成分清洗装置清洗已经过作为部分凝缩器的吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器的气体。
[0010]优选的是，所述第一吸收液成分清洗装置包括:气液接触塔，所述气液接触塔构造成使得气体与清洗液接触；冷却管，所述冷却管用于在气液接触塔中冷却气体；以及循环管线，所述循环管线用于将从气液接触塔排出的清洗液再次供给至气液接触塔中。
[0011]优选的是，所述第一吸收液成分清洗装置包括温度控制器，所述温度控制器构造成控制清洗液的温度。
[0012]优选的是，所述第一吸收液成分清洗装置包括测量仪器，所述测量仪器构造成测量溶解在清洗液中的生成物的浓度或根据所述浓度波动的量。
[0013]优选的是，设置在吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器与第一吸收液成分清洗装置之间的配管包括至少在第一吸收液成分清洗装置、吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器附近的下降配管部分或上升配管部分。
[0014]优选的是，所述第一吸收液成分清洗装置位于构造成清洗和去除吸收液成分的第二吸收液成分清洗装置的下游，并且与所述第二吸收液成分清洗装置串联地设置。
[0015]根据本发明的另一个方面，提供一种二氧化碳回收系统的操作方法，所述二氧化碳回收系统包括:吸收塔，所述吸收塔构造成使得含有二氧化碳的气体与吸收液相接触以排出已吸收二氧化碳的吸收液和排出二氧化碳浓度降低了的气体；吸收塔凝缩器，所述吸收塔凝缩器构造成凝缩从吸收塔排出的气体中的水蒸气；再生塔，所述再生塔构造成从由吸收塔排出的吸收液释放二氧化碳以排出二氧化碳浓度降低了的吸收液和排出含有二氧化碳的气体；以及再生塔凝缩器，所述再生塔凝缩器构造成凝缩从再生塔排出的气体中的水蒸气，所述方法包括:冷却已经过吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器的气体以凝缩或升华气体中的吸收液成分；以及通过使用清洗液去除由吸收液成分的凝缩或升华产生的液体或固体生成物。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为示出了第一实施例的二氧化碳回收系统的结构的示意图；
[0017]图2为示出了第一实施例的附加的氨清洗装置/配管阻塞防止装置的结构的示意图；
[0018]图3为示出了第一实施例的第一改型的附加的氨清洗装置的结构的示意图；
[0019]图4为示出了第一实施例的第二改型的附加的氨清洗装置的结构的示意图；
[0020]图5为示出了第二实施例的二氧化碳回收系统的结构的示意图；
[0021]图6为示出了第三实施例的二氧化碳回收系统的结构的示意图；
[0022]图7为示出了第一实施例的第三改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意图
[0023]图8为示出了第一实施例的第四改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意图
[0024]图9为示出了第一实施例的第五改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意图
[0025]图10为示出了第一实施例的第六改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意图；
[0026]图11为示出了第三实施例的第一改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意图；
[0027]图12为示出了第三实施例的第二改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意图；
[0028]图13为示出了第三实施例的第三改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意图；
[0029]图14为示出了第三实施例的第四改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意[0030]图15为示出了第一实施例的第七改型的附加的氨清洗装置的结构的示意图；
[0031]图16为示出了第一实施例的第八改型的附加的氨清洗装置的结构的示意图。
【具体实施方式】
[0032]现在将结合【专利附图】
【附图说明】实施例。
[0033]从吸收塔和再生塔排出的气体通常包含气态的或液态的(雾状)吸收液成分。取决于吸收液的种类，吸收液成分可在吸收塔凝缩器(冷凝器)或再生塔凝缩器下游的配管中析出。在这种情况下，配管内的压差上升使得系统的操作不能连续并且引起通过测量仪器的误测。
[0034]在一实施例中，二氧化碳回收系统包括吸收塔，所述吸收塔构造成使含有二氧化碳的气体与吸收液相接触以排出已吸收二氧化碳的吸收液并且排出二氧化碳浓度降低的气体；和吸收塔凝缩器，所述吸收塔凝缩器构造成凝缩(冷凝)从吸收塔排出的气体中的水蒸气。所述系统还包括再生塔，所述再生塔构造成释放来自于从吸收塔排出的吸收液的二氧化碳以排出二氧化碳浓度降低的吸收液和排出含有二氧化碳的气体；和再生塔凝缩器，所述再生塔凝缩器构造成凝缩从再生塔排出的气体中的水蒸气。所述系统还包括第一吸收液成分清洗装置，其构造成冷却已经过吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器的气体从而凝缩或升华(sublime )气体中的吸收液成分并且通过使用清洗液去除由吸收液成分的凝缩或升华产生的液体或固体生成物。
[0035](第一实施例)
[0036]图1为示出了第一实施例的二氧化碳回收系统的结构的示意图。
[0037]图1的二氧化塔回收系统包括吸收塔1、气体供给口2、再生塔3、重沸器4、氨清洗器5、吸收塔凝缩器6、再生塔凝缩器7、减压阀8和附加的氨清洗装置(配管闭塞防止装置)9。
[0038]吸收塔I包括用于引入含有二氧化碳的处理对象气体的气体供给口 2。处理对象气体的示例包括从火力发电站排放的燃烧废气和从炼铁厂排放的过程废气。
[0039]吸收塔I使得从气体供给口 2引入的处理对象气体与吸收液相接触。结果，已吸收二氧化碳的吸收液以及二氧化碳浓度变得低于从气体供给口 2引入的处理对象气体的二氧化碳浓度的处理对象气体从吸收塔I排出。该气体在下文中被称作“经处理气体”。除氨水溶液(amine water solution)之外，吸收液的示例还包括氨基酸水溶液、碱性水溶液、离子性液体和离子性液体的水溶液。吸收塔I例如为交叉流型气液接触方式的填充塔或棚段塔/板式塔。
[0040]从吸收塔I排出的经处理气体顺序地经过在吸收塔I上方设置的氨清洗器5和在氨清洗器5的下游设置的吸收塔凝缩器6。氨清洗器5将伴随有经处理气体的吸收液成分除去。吸收塔凝缩器6主要凝缩经处理气体中的水蒸气。由吸收塔凝缩器6产生的凝缩水经由吸收塔凝缩水管线13返回至吸收塔I等。另一方面，没有被吸收塔凝缩器6凝缩的气体经过吸收塔冷凝器排出气体管线14排出到系统外部。
[0041]从吸收塔I排出的吸收液(富液)通过富液管线11从再生塔3的上部引入再生塔3中。吸收液在再生塔3中向下流动。通过在重沸器4中加热吸收液而产生的水蒸气和二氧化碳被供给至再生塔3。这些气体与吸收液形成气液接触同时在再生塔3中上升。结果，二氧化碳从吸收液中释放。吸收液以及含有释放的二氧化碳的气体从再生塔3排出，所述吸收液的二氧化碳浓度变得低于被引入到再生塔3中吸收液的二氧化碳浓度。
[0042]从再生塔3排出的气体经过设置在再生塔3上方的再生塔凝缩器7。再生塔凝缩器7凝缩该气体中的水蒸气。由再生塔凝缩器7产生的凝缩水经由再生塔凝缩水管线15返回至再生塔3等。另一方面，没有被再生塔凝缩器7凝缩的气体在经过再生塔凝缩器排出气体管线16上的减压阀8和附加的氨清洗装置9之后被排到系统外部。减压阀8和附加的氨清洗装置9的细节在以下说明。
[0043]氨清洗器5和附加的氨清洗装置9均为清洗和去除清洗对象气体中氨成分的模块。然而，附加的氨清洗装置9能通过以比氨清洗器5冷却温度更低的温度冷却气体而进一步降低氨的蒸气压和氨的浓度。氨清洗器5和附加的氨清洗装置9分别为第二吸收液成分清洗装置和第一吸收液成分清洗装置的示例。
[0044]从再生塔3排出的吸收液(贫液)经过贫液管线12被引入吸收塔I中并且被再次使用。以这种方式，图1的二氧化碳回收系统通过重复吸收塔I中二氧化碳的吸收和再生塔3中二氧化碳的释放而分离和回收处理对象气体中的二氧化碳。
[0045]I)附加的氨清洗装置9(1)的细节
[0046]附加的氨清洗装置9的细节结合图2说明。
[0047]图2为示出了第一实施例的附加的氨清洗装置9的结构的示意图。
[0048]附加的氨清洗装置9包括气液接触塔21，所述气液接触塔包括气液接触部22、气体供给口 23、气体排出口 24、清洗液供给口 25和清洗液排出口 26 ;冷却管27，所述冷却管包括冷却管入口 28和冷却管出口 29 ;和循环管线31，所述循环管线包括清洗液排出口 32、温度控制器33和清洗液测量仪器34。
[0049]已经过再生塔凝缩器7的气体从气体供给口 23被引入气液接触塔21中并且从气体排出口 24排出。另一方面，清洗液从清洗液供给口 25引入气液接触塔21中并且从气液接触塔21的上部落到其底部。在被滞留在气液接触塔21的底部之后，一部分清洗液从清洗液排出口 26排出。从气液接触塔21排出的清洗液经由循环管线31返回至气液接触塔21的上部，被引入气液接触塔21中并被再次使用。可替代地，清洗液从循环管线31的清洗液排出口 32排出。冷却水从冷却管入口 28供给至气液接触塔21中的冷却管27。在冷却了气液接触塔21中的气体之后，冷却水从冷却管出口 29排出。
[0050]气液接触塔21使得来自于再生塔凝缩器7的气体与清洗液在气液接触部22中接触。此时，气体中的吸收液成分在冷却管27的冷却传热表面附近被冷却从而被凝缩或升华。结果，从吸收液成分产生液体或固体的生成物。所述生成物的示例包括含有氨和二氧化碳的生成物、含有氨基酸和二氧化碳的生成物、和含有碱性碳酸盐的生成物。
[0051]此后，液体生成物连同清洗液落至气液接触塔21的底部。固体生成物粘附至冷却管27的冷却传热表面，并且随后在下落的清洗液中溶解以连同清洗液落至气液接触塔21的底部。以这种方式，在该实施例中，气体中的吸收液成分转变为液体或固体生成物并被去除。气液接触塔21是包括了冷却传热表面的气体流路的示例。
[0052]粘附至冷却传热表面的生成物有时通过清洗液的力量从冷却传热表面剥落。此后，剥落的生成物在清洗液中溶解或沉积在气液接触塔21的底部。这种沉积可通过过滤去除。[0053]为了洗掉粘附至冷却传热表面的生成物或高效地使得气体和清洗液在气液接触部22中达到彼此气液接触，由循环管线31返回的清洗液从气液接触塔21的上部以类似淋浴的方式被期望地喷洒。可替代地，高效的气液接触可例如通过在气液接触部22中加载填充料而实现。
[0054]清洗液的示例包括重沸器凝缩水、供送气体凝缩水、吸收塔凝缩水、再生塔凝缩液、补充水、清洗用专用水、扩散氨回收后的排水、以及未使用、使用中、使用后的吸收液。当吸收液用作为清洗液时，伴随有气体的吸收液成分的至少一部分溶解在清洗液中以从气液接触部22中气体和清洗液的气液接触中去除。这同样适用于当使用除了吸收液的、能将吸收液成分吸收的液体的情况。
[0055]2)附加的氨清洗装置9(2)的细节
[0056]附加的氨清洗装置9的进一步细节结合图2说明。
[0057]温度控制器33构造成控制循环管线31中清洗液的温度。例如，温度控制器33将清洗液的温度控制为在气液接触中设定清洗液的温度低于室外空气温度。这是因为，在气液接触中如果清洗液的温度高于室外空气温度，那么残留在从气体排出口 24排出的气体中的吸收液成分随后由于温度降低而可能被凝缩或升华，并且可阻塞气体排出口 24下游的配管。相反地，为了允许粘附至冷却传热表面的生成物轻易地溶解，温度控制器33可以以高的温度设定清洗液的温度。
[0058]代替控制循环管线31中清洗液的温度，温度控制器33可控制滞留在气液接触塔21底部中的清洗液的温度。
[0059]清洗液测量仪器34构造成测量溶解在循环管线31中的清洗液中的生成物的浓度。在该实施例中，清洗液中生成物的浓度由清洗液测量仪器34监视并且被用于清洗液管理。例如，当生成物的浓度达到设定值，清洗液从循环管线31的清洗液排出口 32排出。
[0060]代替测量生成物的浓度，清洗液测量仪器34可测量根据生成物的浓度波动的量。类似于浓度，这个量也可用于清洗液管理。这种量的示例包括清洗液的PH值、密度和导电率。
[0061]代替测量循环管线31中的清洗液，清洗液测量仪器34可测量滞留在气液接触塔21底部中的清洗液的浓度和量。
[0062]从清洗液排出口 32排出的清洗液含有大量的诸如氨的吸收液成分。因此，清洗液可作为吸收液再次使用。然而，清洗液中吸收液成分的浓度通常低于初始吸收液中吸收液成分的浓度。因此，清洗液期望地同初始吸收液混合并再次使用。
[0063]以下说明图1的再生塔凝缩器7、减压阀8以及附加的氨清洗装置9的细节。
[0064]当附加的氨清洗装置9如图1所示设置在再生塔凝缩器7的下游时，再生塔凝缩器7可以是构造成仅凝缩气体中的一部分水蒸气的部分凝缩器而不是构造成凝缩气体中全部水蒸气的完全凝缩器。这是因为从再生塔凝缩器7排出的气体在附加的氨清洗装置9中再次暴露于清洗液并且气体中的水蒸气转变为水。
[0065]减压阀8设在设置于再生塔凝缩器7与附加的氨清洗装置9之间的配管(再生塔凝缩器排出气体管线16)上。大体上，从再生塔3排出的气体压力高于大气压。因此，减压阀8用于降低该气体的压力。
[0066]当气体的压力通过减压阀8降低时，气体的温度由于绝热膨胀而降低。在该实施例中，为了凝缩或升华气体中的吸收液成分，不仅可采用通过冷却管27的冷却效应也可采用通过减压阀8中绝热膨胀的冷却效应。然而，在这种情况下，为了抑制在气体到达附加的氨清洗装置9之前发生凝缩或升华，期望的是将设置在减压阀8与附加的氨清洗装置9之间的配管的长度设定为尽可能小。
[0067]3)第一实施例的改型
[0068]第一实施例的改型结合图3和4进行说明。图3和4为分别示出了第一实施例的第一和第二改型的附加的氨清洗装置9的结构的示意图。
[0069]在图2中，冷却管27具有螺旋形状。这样的形状优点在于冷却管27与气体的接触面积增加。冷却管27的形状可以是除螺旋形以外的形状但期望地是增加同气体接触面积的形状。这样的冷却管27的示例如图3中所示。图3的冷却管27具有包括多个弯曲部分的形状。
[0070]在图2中，气体供给口 23设在气液接触塔21的下部且气体排出口 24设在气液接触塔21的上部。因此，气液接触塔21中的气流是上升流。另一方面，如图4中所示，气体供给口 23可设在气液接触塔21的上部且气体排出口 24可设在气液接触塔21的下部。在这种情况下，气液接触塔21中的气流是下降流。期望的是根据例如气体、清洗液和吸收液成分的种类以及气液接触塔21的结构确定采用何种图2和4中所示的结构。
[0071]4)第一实施例的效果
[0072]说明第一实施例的效果
[0073]如上所述，已经过再生塔凝缩器7的气体被冷却以凝缩或升华吸收液成分，并且由此产生的液体或固体生成物在该实施例中通过清洗液去除。因此，根据本实施例，可以防止配管由于从再生塔3排出的气体中吸收液成分的析出而阻塞。
[0074](第二实施例)
[0075]图5为示出了第二实施例的二氧化碳回收系统的结构的示意图。
[0076]图1和5的二氧化碳回收系统的区别在于存在和缺少减压阀8。在图1的系统中，当气体的压力通过减压阀8降低时，气体的温度由于绝热膨胀而降低。因此，如果不设置附加的氨清洗装置9，那么气体中的吸收液成分可能在减压阀8下游的配管的某些位置析出并且配管被阻塞。因此，在图1的系统中，附加的氨清洗装置9设置在减压阀8的下游以防止配管阻塞。
[0077]另一方面，图5的系统不包括减压阀8。因此，不存在由于减压阀8中的气体压差而阻塞配管的问题。然而，在图5的系统中，当再生塔凝缩器7下游的配管存在由于某种原因被部分冷却的部位时，吸收液的析出例如发生在该部位附近。在这种情况下，在图5的系统中，如同图1的系统，可以通过在再生塔凝缩器7的下游设置附加的氨清洗装置9而防止
配管阻塞。
[0078]在该实施例中，如同第一实施例，已经过再生塔凝缩器7的气体被冷却以凝缩或升华吸收液成分，并且由此产生的液体或固体生成物通过清洗液去除。因此，根据该实施例，如同第一实施例，可以防止由于从再生塔3排放的气体中的吸收液成分的析出而阻塞配管。
[0079](第三实施例)
[0080]图6为示出了第三实施例的二氧化碳回收系统的结构的示意图。[0081]在图6的系统中，附加的氨清洗装置9设置在吸收塔凝缩器6的下游而不是再生塔凝缩器7的下游。尽管从吸收塔凝缩器6排出的气体中的吸收液成分的浓度大体上比从再生塔凝缩器7排出的气体中的吸收液成分的浓度低，但是吸收液成分的析出也能发生。因此，在图6的系统中，附加的氨清洗装置9设置在吸收塔凝缩器6的下游以防止吸收塔凝缩器6下游的配管阻塞。
[0082]在图6的系统中，减压阀可设在设置于吸收塔凝缩器6与附加的氨清洗装置9之间的配管上。在图6的系统中，吸收塔凝缩器6可以是部分凝缩器。
[0083]在该实施例中，已经过吸收塔凝缩器6的气体被冷却以凝缩或升华吸收液成分，并且由此产生的液体或固体生成物通过清洗液去除。因此，根据该实施例，可以防止由于从吸收塔I排出的气体中的吸收液成分的析出而阻塞配管。
[0084](第一和第三实施例的改型)
[0085]第一和第三实施例的改型结合图7至16说明。
[0086]图7至10分别为示出了第一实施例的第三至第六改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意图。
[0087]图7的附加的氨清洗装置9以低于再生塔凝缩器7冷却温度的温度冷却气体从而降低氨的蒸气压和氨的浓度。在图7中，设置在再生塔凝缩器7与附加的氨清洗装置9之间的再生塔凝缩器排出气体管线16构造成不包括水平部分。具体地，再生塔凝缩器排出气体管线16为下降配管。因为由于绝热膨胀而降低温度，所以在减压阀8与附加的氨清洗装置9之间趋于产生固体物质。然而，由于图7的再生塔凝缩器排出气体管线16是下降配管，所以可以抑制固体物质在配管中滞留。在图7中，排出的气体从附加的氨清洗装置9流动穿过的清洗装置排出气体管线17是上升配管。因此，由于重力的作用，固体物质不大容易从附加的氨清洗装置9排出。
[0088]在图8中，设置在再生塔凝缩器7与减压阀8之间的再生塔凝缩器排出气体管线16是颠倒的U形配管。再生塔凝缩器排出气体管线16的、在减压阀8与附加的氨清洗装置9之间的部分是下降配管。这样的结构具有的优点在于:由于重力的作用，在再生塔凝缩器7中产生的固体物质不大容易从再生塔凝缩器7排出。
[0089]在图7和8中，减压阀8可设置在清洗装置排出气体管线17上而不是设置在再生塔凝缩器排出气体管线16上(见图9和10)。
[0090]图11至14分别为示出了第三实施例的第一至第四改型的二氧化碳回收系统的部分结构的示意图。
[0091]图11的附加的氨清洗装置9以低于吸收塔凝缩器6冷却温度的温度冷却气体从而降低氨的蒸气压和氨的浓度。在图11中，设置在吸收塔凝缩器6与附加的氨清洗装置9之间的吸收塔凝缩器排出气体管线14构造成不包括水平部分。具体地，吸收塔凝缩器排出气体管线14是下降配管。因为配管由至室外空气等的热辐射冷却，所以在吸收塔凝缩器6与附加的氨清洗装置9之间有时产生固体物质。然而，由于图11的吸收塔凝缩器排出气体管线14是下降配管，所以可以抑制固体物质滞留在配管中。在图11中，从附加的氨清洗装置9排出的气体所流经的清洗装置排出气体管线18是上升配管。因此，由于重力的作用，固体物质不大容易从附加的氨清洗装置9排出。
[0092]在图12中，吸收塔凝缩器6与附加的氨清洗装置9之间的吸收塔凝缩器排出气体管线14的一部分是颠倒的U形配管。这样结构所具有的优点在于:由于重力的作用，在吸收塔凝缩器6中产生的固体物质不大容易从吸收塔凝缩器6排出。
[0093]在图13中，吸收塔凝缩器排出气体管线14是上升配管。氨清洗器5设置在吸收塔凝缩器6与附加的氨清洗装置9之间的吸收塔凝缩器排出气体管线14上。换句话说，图13的氨清洗器5和附加的氨清洗装置9串联地设置。图13的附加的氨清洗装置9以低于氨清洗器5冷却温度的温度冷却气体从而降低氨的蒸气压和氨的浓度。
[0094]在图14中，氨清洗器5和附加的氨清洗装置9串联地设置在用于将从吸收塔I排出的经处理气体供给至吸收塔凝缩器6的经处理气体管线19上。图13的附加的氨清洗装置9设置在氨清洗器5的下游。附加的氨清洗装置9以低于氨清洗器5冷却温度的温度冷却气体从而降低氨的蒸气压和氨的浓度。
[0095]图15和16分别为示出了第一实施例的第七和第八改型的附加的氨清洗装置9的结构的示意图。
[0096]在图15中，用于气体供给口 23的配管是下降配管。该配管的远端位于气液接触塔21的底部附近。通过这样的结构，可以抑制固体物质在用于气体供给口 23的配管中沉积。由于配管的远端位于底部附近，所以可以在气液接触塔21中高效地实现气液接触。
[0097]在图16中，用于气体供给口 23的配管是上升配管。该配管的远端位于气液接触塔21的底部附近。通过这样的结构，可以抑制固体物质在用于气体供给口 23的配管中沉积。由于配管的远端位于底部附近，所以可以在气液接触塔21中高效地实现气液接触。在图16中，用于允许气体容易地扩散至气液接触塔21内侧的凹形件设置在用于气体供给口23的配管的远端附近。
[0098]如上所述，根据图7至16中所示的改型，由于用于清洗前气体的配管和用于清洗后气体的配管构造成不包括水平部分，所以可以抑制固体物质例如滞留或沉积。
[0099]根据上述的至少其中一个实施例，可以防止配管由于吸收液成分的析出而阻塞。
[0100]虽然已描述了特定的实施例，但是这些实施例仅以示例的方式展示，并且不意在限制本发明的范围。事实上，此处描述的新系统和方法可以多种其他形式实施；而且，可不背离本发明精神地作出此处描述系统和方法形式的省略、替换和改变。附随的权利要求书及其等价物意在覆盖这些会落在本发明范围和精神内的形式或改进。
【权利要求】
1.一种二氧化碳回收系统，其包括:吸收塔，所述吸收塔构造成使得含有二氧化碳的气体与吸收液相接触以排出已吸收二氧化碳的吸收液和排出二氧化碳浓度降低了的气体；吸收塔凝缩器，所述吸收塔凝缩器构造成凝缩从吸收塔排出的气体中的水蒸气；再生塔，所述再生塔构造成从由吸收塔排出的吸收液释放二氧化碳以排出二氧化碳浓度降低了的吸收液和排出含有二氧化碳的气体；再生塔凝缩器，所述再生塔凝缩器构造成凝缩从再生塔排出的气体中的水蒸气；以及第一吸收液成分清洗装置，其构造成冷却已经过吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器的气体从而凝缩或升华气体中的吸收液成分并且通过使用清洗液将由吸收液成分的凝缩或升华产生的液体或固体生成物去除。
2.根据权利要求1所 述的系统，其特征在于，所述第一吸收液成分清洗装置包括用于冷却气体的冷却传热表面，所述冷却传热表面设置在气体的通路上。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一吸收液成分清洗装置使得生成物的粘附至冷却传热表面的至少一部分溶解在清洗液中以去除所述生成物。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一吸收液成分清洗装置使得气体与清洗液接触并且使得伴随有气体的吸收液成分的至少一部分溶解在清洗液中以去除所述生成物。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括减压阀，所述减压阀设在设置于吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器与第一吸收液成分清洗装置之间的配管上。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一吸收液成分清洗装置清洗已经过作为部分凝缩器的吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器的气体。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一吸收液成分清洗装置包括:气液接触塔，所述气液接触塔构造成使得气体与清洗液接触；冷却管，所述冷却管用于在气液接触塔中冷却气体；以及循环管线，所述循环管线用于将从气液接触塔排出的清洗液再次供给至气液接触塔中。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一吸收液成分清洗装置包括温度控制器，所述温度控制器构造成控制清洗液的温度。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一吸收液成分清洗装置包括测量仪器，所述测量仪器构造成测量溶解在清洗液中的生成物的浓度或根据所述浓度波动的量。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，设置在吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器与第一吸收液成分清洗装置之间的配管包括至少在第一吸收液成分清洗装置、吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器附近的下降配管部分或上升配管部分。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一吸收液成分清洗装置位于构造成清洗和去除吸收液成分的第二吸收液成分清洗装置的下游，并且与所述第二吸收液成分清洗装置串联地设置。
12.—种二氧化碳回收系统的操作方法，所述二氧化碳回收系统包括:吸收塔，所述吸收塔构造成使得含有二氧化碳的气体与吸收液相接触以排出已吸收二氧化碳的吸收液和排出二氧化碳浓度降低了的气体；吸收塔凝缩器，所述吸收塔凝缩器构造成凝缩从吸收塔排出的气体中的水蒸气；再生塔，所述再生塔构造成从由吸收塔排出的吸收液释放二氧化碳以排出二氧化碳浓度降低了的吸收液和排出含有二氧化碳的气体；以及再生塔凝缩器，所述再生塔凝缩器构造成凝缩从再生塔排出的气体中的水蒸气，所述方法包括:冷却已经过吸收塔凝缩器或再生塔凝缩器的气体以凝缩或升华气体中的吸收液成分；以及通过使用清洗液去 除由吸收液成分的凝缩或升华产生的液体或固体生成物。
【文档编号】B01D53/14GK103446848SQ201310208270
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年5月30日 优先权日:2012年5月30日
【发明者】程塚正敏, 宇田津满, 齐藤聪, 樫本悟 申请人:株式会社东芝, 东芝设备系统和服务公司
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