二氧化碳回收设备和二氧化碳回收方法
【专利说明】二氧化碳回收设备和二氧化碳回收方法
[0001]本申请是2011年11月17日提交的申请号为201110365128.4，发明名称为“二氧化碳回收设备和二氧化碳回收方法”的发明专利申请的分案申请。
【背景技术】
技术领域
[0002]
[0003]本发明涉及二氧化碳回收设备和二氧化碳回收方法。
[0004]现有抟术
[0005]近来，作为应对全球范围的全球变暖问题的有效对策，对于回收二氧化碳，二氧化碳回收储存技术受到关注。特别是已研宄了以热能发电站、过程废气为对象，利用水溶液回收二氧化碳的方法。
[0006]例如在日本特开2009-214089中已公开了这样的二氧化碳回收设备。该二氧化碳回收设备包括通过将含二氧化碳的气体吸收入吸收液而产生富液的吸收塔；释放塔，其通过加热从吸收塔排出的富液以释放并将二氧化碳与蒸汽一起分离而产生贫液，并将贫液返回吸收塔；从释放塔供应至吸收塔的贫液通过的第一热交换器、在释放塔处分离的含有二氧化碳的蒸汽通过的第二热交换器、和将从吸收塔排出的富液分流至第一和第二热交换器的分流装置。在此，在与贫液和含有二氧化碳的蒸汽分别进行热交换后，将引至第一和第二热交换器的富液供应至释放塔。
[0007]在以上相关技术中的二氧化碳回收设备中，在利用分流的富液的第二热交换器处可回收在释放塔处分离的含有二氧化碳的蒸汽中所包括的热能。但是，由于流量的减少，通过第一热交换器的富液的温度易上升。由此，由于对高温侧流体的贫液的温差变小，产生来自于该处的贫液的热能回收量相对于不分流的情况下降的问题。在采取措施如增大热转换面积以减少二氧化碳回收设备的蒸汽消耗而增强第一热交换器的性能的情况中，该趋势变得更明显。
【发明内容】
[0008]为了解决以上问题，本发明提供了能够用富液从贫液和含有二氧化碳的蒸汽进行有效的热回收的二氧化碳回收设备和二氧化碳回收方法。
[0009]根据本发明的一个方面，提供了二氧化碳回收设备，其包括:吸收塔，当引入含有二氧化碳的气体并与吸收二氧化碳的吸收液接触时，其产生并排出吸收了二氧化碳的富液；二氧化碳释放装置，其通过加热从所述吸收塔排出的富液，使含有部分二氧化碳的蒸汽释放，而排出半贫液；和再生塔，其通过加热从所述二氧化碳释放装置排出的半贫液，使含有残余二氧化碳的蒸汽释放和分离，而产生贫液，并将所述贫液返回所述吸收塔中。
[0010]此外，根据本发明的一方面，提供了二氧化碳回收方法，其包括:当引入含有二氧化碳的气体并使所述气体与吸收二氧化碳的吸收液接触时产生并排出吸收了二氧化碳的富液；通过加热所述富液，使含有部分二氧化碳的蒸汽释放，排出半贫液；并通过加热所述半贫液，使含有残余二氧化碳的蒸汽释放并分离，而产生贫液。
[0011]根据本发明的二氧化碳回收设备和二氧化碳回收方法，可以用富液从贫液和含二氧化碳的蒸汽进行有效的热回收。
【附图说明】
[0012]图1的配置图显示根据本发明的第一实施方案的二氧化碳回收设备I的结构；
[0013]图2的配置图显示根据本发明的第二实施方案的二氧化碳回收设备2的结构；
[0014]图3的配置图显示根据本发明的第二实施方案的二氧化碳回收设备2的改进实例；
[0015]图4的配置图显示根据本发明的第三实施方案的二氧化碳回收设备3的结构；
[0016]图5的配置图显示根据本发明的第四实施方案的二氧化碳回收设备4的结构；
[0017]图6的配置图显示显示根据本发明的第五实施方案的二氧化碳回收设备5的结构；
[0018]图7的配置图显示根据本发明的第六实施方案的二氧化碳回收设备6的结构的配置图；
[0019]图8的配置图显示根据本发明的第七实施方案的二氧化碳回收设备7的结构；
【具体实施方式】
[0020]以下将参照附图描述根据本发明的第一至第七实施方案的二氧化碳回收设备和二氧化碳回收方法。
[0021](第一实施方案)
[0022]下面描述根据本发明的第一实施方案的二氧化碳回收设备，参照显示其结构的图1o
[0023]根据第一实施方案的二氧化碳回收设备I设置有吸收塔101、二氧化碳释放装置103、104、气液分离器132、冷却器105、106、再生塔102A和再沸塔108作为主要结构部件。
[0024]此外，二氧化碳回收设备I设置有泵201、202、203、分流装置107和合流装置109。
[0025]在吸收塔101中，当引入含有二氧化碳的气体111，并将其与吸收二氧化碳的吸收液接触时产生吸收了二氧化碳的富液301。
[0026]设置例如由逆流型气液接触装置构成的吸收塔101的结构，以进行由下部供应的含有二氧化碳的气体111与从上部流下的贫液319之间的气液接触。
[0027]没有特别限制，向吸收塔101供应的含有二氧化碳的气体111可以是例如燃烧尾气、过程尾气等，并且可在按需受冷却处理后引入。
[0028]此外，没有特别限制，吸收液可采用胺系列水溶液，如单乙醇胺(MEA)和二乙醇胺(DEA)。从吸收塔101的上部排出已去除二氧化碳的二氧化碳去除后的气体112。
[0029]通过泵201向分流装置107供应从吸收塔101排出的富液301，并以所需的流量比(flow rat1)分流为富液 302、303。
[0030]分别在二氧化碳释放装置103、104处加热富液302、303，使得部分二氧化碳与蒸汽一起释放，并排出作为二氧化碳部分去除的气液两相的半贫液320、306。
[0031]在此，从再生塔102A向吸收塔101供应的贫液316通过作为第I 二氧化碳释放装置的二氧化碳释放装置103。
[0032]如下所述，在再生塔102A处分离的含有二氧化碳的蒸汽310通过作为第2 二氧化碳释放装置的二氧化碳释放装置104。
[0033]由此，由于与贫液316和含有二氧化碳的蒸汽310的热交换，分别向二氧化碳释放装置103、104供应的富液302、303受到加热，使得部分二氧化碳与蒸汽一起释放。
[0034]排出含有二氧化碳的蒸汽311 (其部分水蒸气在二氧化碳释放装置104处冷凝)，并将含有二氧化碳的蒸汽311供应至冷却器105，并在通过从外部供应的冷却剂如冷水冷却之后将含有二氧化碳的蒸汽311排出至气液分离器132，然后，从气液分离器132排出，分离成二氧化碳315和冷凝水314。
[0035]释放了部分二氧化碳的半贫液320、306分别通过泵202、203在合流装置109处合流，并然后供应至再生塔102A。
[0036]包括填充层102a的再生塔102A加热所述半贫液309。由此，分离出大部分二氧化碳，并与蒸汽一起释放，并且从再生塔102A的上部排出作为含二氧化碳的蒸汽310。将去除了大部分二氧化碳的贫液316返回吸收塔101。
[0037]再生塔102A例如是逆流型气液接触装置。在此，通过使用作为外部供热的高温蒸汽进行热交换而在再沸塔108处加热储液。
[0038]冷却器106设置在二氧化碳释放装置103和吸收塔101之间，贫液316通过这条线路从再生塔102A供应至吸收塔101。通过从外部供应的冷却剂如冷水冷却贫液318，然后将其作为贫液319返回吸收塔101。
[0039]根据具有以上构造的第一实施方案的二氧化碳回收设备1，可得到以下操作和效果O
[0040]首先，在吸收塔101处进行二氧化碳的吸收过程，其中当含有二氧化碳的气体111被吸收入吸收液中时，产生富液301。
[0041]将从吸收塔101排出的富液301分流并分别在二氧化碳释放装置103、104处释放部分二氧化碳，作为气液两相的半贫液320、306供应至再生塔102A。随后，当通过再沸塔108加热含有二氧化碳的蒸汽131时，进行循环供应，然后释放残余的含有二氧化碳的蒸汽。
[0042]从再生塔102A的上部排出含有二氧化碳的蒸汽作为含有二氧化碳的蒸汽310，同时将贫液316返回至吸收塔101。
[0043]在该方式下，进行用于能量再利用的再生过程(rejuvenating process)，直至吸收了二氧化碳的富液301变为贫液316。
[0044]在所述再生过程中，从再生塔102A排出的贫液316通过二氧化碳释放装置103和冷却器106，供应至吸收塔101。同时，在再生塔102A处分离的含有二氧化碳的蒸汽310通过二氧化碳释放装置104和冷却器105，供应至气液分离器132。
[0045]从吸收塔101排出的富液301在分流装置107处分流，引入二氧化碳释放装置103、104，然后在分别与贫液316和含有二氧化碳的蒸汽310进行热交换之后将其供应至再生塔102A中。
[0046]通过利用两个二氧化碳释放装置103、104可充分地提高向再生塔102A引入的半贫液320、306的温度，同时释放部分二氧化碳。在此，相应的二氧化碳的释放和水蒸发是吸热反应。因此，相对于富液的相不改变的情况，在二氧化碳释放装置103中的富液和贫液的温差或在二氧化碳释放装置104中的富液和含有二氧化碳的蒸汽的温差可增大。因此，可更