二氧化碳分离回收系统以及方法_2

文档序号:9475403阅读:来源:国知局
从所述干燥塔排出的所述被处理气体向所述吸附塔供给的被处理气体流路。
[0020]根据上述结构,在干燥塔中,可以将吸附材料吸附被处理气体中含有的CO2而产生的吸附热的热量利用于吸附材料的干燥。除此以外,不需要用于生成干燥用气体的设备(管道燃烧器等)或燃料等。因此,与使用干燥用空气作为干燥用气体的情况相比,可以削减干燥吸附材料所需的能量,可以使干燥塔以及其外围设备(配管等)小规模化或者将其省略。又,干燥塔的吸附材料吸附被处理气体中的一部分CO2,从而剩余的CO2由吸附塔的吸附材料吸附。因此,与使用干燥空气作为干燥用气体的情况相比,在吸附塔中应吸附的CO2量减少,因此能够使吸附塔小规模化,进而能够实现整个二氧化碳分离回收系统的小规模化。
[0021]又,上述二氧化碳分离回收系统也可以是,所述吸附塔、所述再生塔以及所述干燥塔为使所述吸附材料形成为移动床的移动床式;所述吸附塔和所述干燥塔形成为一体结构;还具备将从所述再生塔排出的所述吸附材料向所述干燥塔移送的移送单元。
[0022]根据上述结构,二氧化碳分离回收系统具备再生塔、和兼具吸附塔和干燥塔功能的塔这样的两个塔。设备得到简化,因而能够削减安装成本、运行成本和运行能量等。
[0023]根据本发明的二氧化碳分离回收方法包括:使二氧化碳的吸附材料吸附含有二氧化碳的被处理气体中的二氧化碳;使所述吸附材料与脱附用水蒸汽接触而使所述脱附用水蒸汽冷凝于所述吸附材料,从而使二氧化碳从所述吸附材料脱附;和使干燥用气体与所述吸附材料接触而使包含在所述吸附材料中的冷凝水蒸发为水蒸汽,以此进行干燥直至所述吸附材料的含水率达到极限含水率或其以上的规定值。
[0024]也可以是在上述二氧化碳分离回收方法中,所述吸附材料的干燥包括对所述吸附材料进行干燥直至所述吸附材料的温度达到与所述吸附材料的极限含水率对应的温度。
[0025]又,也可以是在上述二氧化碳分离回收方法中,所述吸附材料的干燥包括对所述吸附材料进行干燥直至从所述吸附材料蒸发的水分量达到冷凝于所述吸附材料的所述脱附用水蒸汽的水分量。
[0026]根据上述二氧化碳分离回收方法,CO2被脱附后的吸附材料的温度上升至用于脱附的水蒸汽的温度附近。在使该吸附材料与干燥用气体接触时,随着附着于吸附材料的水分蒸发而吸附材料被夺取热,吸附材料的温度降低。因此,不需要用于冷却吸附材料的设备(例如冷却塔),能够将干燥后的吸附材料原封不动地提供至CO2吸附,因此不需要吸附材料的贮藏设备。因此,能够削减回收0)2和使吸附材料再生所需的设备成本和该设备的运行能量等,能够进一步削减为了回收CO2和使吸附材料再生所投入的能量。
[0027]发明效果: 根据本发明,不需要用于冷却干燥后的吸附材料的设备,能够削减用于该设备的设备成本和该设备的运行能量等。因此,能够实现为了回收0)2所投入的能量的进一步削减。
【附图说明】
[0028]图1是示出根据本发明的第一实施形态的二氧化碳分离回收系统的概略结构的图;
图2是示出干燥塔的控制结构的图;
图3是示出吸附材料温度和干燥时间的关系的图表;
图4是示出在二氧化碳分离回收系统中进出的水分量的图;
图5是示出根据本发明的第二实施形态的二氧化碳分离回收系统的概略结构的图;
图6是示出干燥热搬运媒介为含CO2气体的情况下、和其为干燥空气的情况下,吸附材料的蒸发水分量随时间变化的图表;
图7是示出根据本发明第二实施形态的变形例I的二氧化碳分离回收系统的概略结构的图;
图8是示出根据本发明第二实施形态的变形例2的二氧化碳分离回收系统的概略结构的图;
图9是示出现有的二氧化碳分离回收系统的整体结构的框图;
图10是示出平均含水率和材料温度随时间变化的图表。
【具体实施方式】
[0029]根据本发明的二氧化碳分离回收系统是将燃烧排气等被处理气体中含有的二氧化碳(CO2)进行回收、以及将0)2回收中使用过的吸附材料进行再生的系统。更详细而言,在二氧化碳分离回收系统中进行如下工序:被处理气体中的CO2由固形二氧化碳吸附材料(以下简称为吸附材料)吸附;使CO2从吸附CO 2的吸附材料中脱附而使吸附材料再生;回收从吸附材料脱附的CO2;和对已再生的吸附材料进行干燥。
[0030]构成本发明使用的吸附材料的固体吸附剂,可以在多孔性物质中负载胺化合物以此进行配制。作为能够使用于二氧化碳吸附剂的配制中的多孔性物质,可以例示硅胶、活性炭、活性氧化招、金属氧化物等。
[0031][第一实施形态]
接着,参照【附图说明】本发明的第一实施形态。图1是示出根据本发明第一实施形态的二氧化碳分离回收系统100的概略结构的图。如图1所示,二氧化碳分离回收系统100具备使吸附材料形成为移动床的移动床式的吸附塔2、再生塔3和干燥塔4、以及输送机5。根据本实施形态的二氧化碳分离回收系统100附设于水泥成套设备,从水泥成套设备的预热锅炉排出的燃煤排气作为被处理气体。
[0032]吸附塔2至少具备具有入口 22和出口 23的吸附容器21、被处理气体供给口 24、以及废气排出口 25。在吸附塔2中进行如下工序:容纳由输送机5搬运的吸附材料;吸附材料吸附被处理气体中的CO2;排出被去除CO2的被处理气体(废气);和排出吸附了 0)2的吸附材料。
[0033]吸附容器21中容纳形成从上方向下方移动的移动床的吸附材料。吸附容器21的入口 22设置于塔顶部,输送机5从此处向吸附容器21以规定的速度供给吸附材料。吸附容器21的出口 23设置于塔底部,从此处排出吸附了 CO2的吸附材料。被处理气体供给口 24设置于塔下部,从此处向吸附容器21供给被处理气体。被处理气体供给口 24与气体供给通路11连接,通过气体供给通路11从被处理气体源10向吸附塔21输送被处理气体。在气体供给通路11中设置有将被处理气体冷却至规定温度(Tg[°C ])的冷却塔8。由上述气体供给通路11、被处理气体源10以及冷却塔8等构成向吸附塔2供给被处理气体的被处理气体供给单元。优选的是在向吸附塔2导入之前,对被处理气体执行根据其成分或温度等进行的脱硫、脱尘、冷却、除湿等前处理。废气排出口 25设置于塔上部,从此处向系统外部排出从被处理气体中去除了 CO2的废气(无二氧化碳气体)。另外,根据从废气排出口 25排出的废气组成的不同,可以在废气排出口 25配备过滤器等净化单元。
[0034]再生塔3设置于接近吸附塔2的下方。再生塔3至少具备具有入口 32和出口 33的再生容器31、水蒸汽供给口 34以及二氧化碳排出口 35。在再生塔3中进行如下工序??容纳从吸附塔2排出的吸附材料;使脱附用水蒸汽冷凝于吸附材料,以此使CO2从吸附材料脱附;排出脱附的CO2;和排出通过CO 2脱附得到再生的吸附材料。
[0035]再生容器31内容纳从吸附塔2排出的吸附材料,由该吸附材料形成在再生容器31内从上方向下方移动的移动床。在再生容器31中,使被供给的脱附用水蒸汽冷凝于吸附材料,以此使0)2从吸附材料脱附,吸附材料得到再生。再生容器31的入口 32设置于塔顶部,从此处向再生容器31投入在吸附塔2中吸附了 CO2的吸附材料。再生容器31的出口 33设置于塔底部,从此处排出再生的吸附材料。水蒸汽供给口 34设置于塔下部,从此处向再生容器31供给脱附用水蒸汽。水蒸汽供给口 34与水蒸汽供给通路36连接,通过水蒸汽供给通路36,从蒸汽发生器9向再生塔3输送脱附用水蒸汽。在水蒸汽供给通路36中设置有检测脱附用水蒸汽的流量的流量计56。由上述水蒸汽供给通路36以及蒸汽发生器9等构成向再生塔3供给脱附用水蒸汽的水蒸汽供给单元。二氧化碳排出口 35设置于塔上部,从此处向系统外部排出从吸附材料脱附的C02。二氧化碳排出口 35通过二氧化碳回收通路37与二氧化碳气柜(h0lder)7连接。在二氧化碳回收通路37中设置有回收栗6,由该回收栗6压缩的CO2回收并贮留在二氧化碳气柜7中。回收在再生塔3中从吸附材料脱附的CO2的CO2回收单元由上述二氧化碳回收通路37、回收栗6以及二氧化碳气柜7等构成。
[0036]干燥塔4设置于接近再生塔3的下方。干燥塔4至少具备具有入口 42以及出口43的干燥容器41、干燥用气体供给口 44以及高湿度排气出口 45。在干燥塔4中进行如下工序:容纳从再生塔3排出的吸附材料;通过干燥用气体使包含在吸附材料中的冷凝水蒸发为水蒸汽,以此使吸附材料干燥至含水率达到极限含水率或其以上的规定值;排出含有因吸附材料干燥而产生的水蒸汽的排气;排出已干燥的吸附材料。
[0037]在干燥容器41内容纳从再生塔3排出的吸附材料,由该吸附材料形成在干燥容器41内从上方向下方移动的移动床。干燥容器41的入口 42设置于塔顶部,从此处向干燥容器41投入在再生塔3中得到再生的吸附材料。干燥容器41的出口 43设置于塔底部,从此处排出干燥的吸附材料。将从干燥塔4排出的吸附材料通过作为移送单元的输送机5向吸附塔2的入口 22搬运。高湿度排气出口 45设置于塔上部,从此处通过水蒸汽排出通路49向系统外部排出排气。排气中含有较多的从再生容器31开始一直与吸附材料共存的水蒸汽、在干燥容器41中产生的水蒸汽等。另外,也可以使水蒸汽排出通路49与再生塔3的水蒸汽供给口 34连接,从而将干燥塔4的排气作为再生塔3的脱附用水蒸汽使用。在该情况下,不需要蒸汽发生器9,并且使脱附用水蒸汽在再生塔3和干燥塔4之间循环,因此仅通过补充所损失的少量的纯水便可以持续进行吸附材料的0)2的吸附和脱附。
[0038]干燥用气体供给口 44设置于塔下部,从此处向干燥容器41供给干燥用气体。干燥用气体供给口 44与干燥用气体供给通路46连接,通过该干燥用气体供给通路46,从干燥用气体源47向干燥塔4输送干燥用气体。在本实施形态中,干燥用气体源47是水泥成套设备的空气淬冷器(air quenching cooler),在空气淬冷器中与熟料进行热交换而形成的高温的干燥空气作为干燥用气体利用。从空气淬冷器排出的高温的干燥空气与干燥塔4的干燥用气体应具备的温度相比低温,因此将高温的干燥空气加热至规定温度(Td[°C ])的燃烧器设置于干燥用气体供给通路46。此外,在干燥用气体供给通路46上设置有流量调节器48。流量调节器48可以调节向干燥容器41供给的
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