二氧化碳分离回收系统以及方法_4

文档序号:9475403阅读:来源:国知局
材料的温度达到与极限含水率W。相对应的温度T。后且上升之前使吸附材料从干燥塔4排出的形式控制干燥条件。具体而言,干燥塔控制装置55以如下形式控制流量调节器48:在检测到比与极限含水率W。相对应的温度T。高的吸附材料的温度时,如果是预热期间I则使干燥用气体的流量增加,如果是减率干燥期间II则减少干燥用气体流量。
[0053]干燥用气体的温度,可以在干燥用气体源47中改变干燥用气体的加热温度以此进行调节。干燥塔控制装置55以如下形式控制干燥用气体源47:在检测到比与极限含水率W。相对应的温度T。高的吸附材料的温度时,如果是预热期间I则使干燥用气体的温度上升,如果是减率干燥期间III则降低干燥用气体的温度。
[0054]吸附材料在干燥塔4中的滞留时间,可以通过改变由输送机5向吸附塔2供给的吸附材料的供给速度以此进行调节。另外,吸附材料在干燥塔4中的滞留时间,也可以通过在出口 43设置阀并调节该阀的开度从而改变吸附材料从干燥塔4的排出速度,以此进行调节。干燥塔控制装置55以如下形式控制输送机5:在检测到比与极限含水率W。相对应的温度T。高的吸附材料的温度时,如果是预热期间I则降低移动层的移动速度从而使吸附材料的滞留时间变长,如果是减率干燥期间III则使移动床的移动速度提高而缩短吸附材料的滞留时间。
[0055](2)基于吸附材料的含水率的控制
干燥塔控制装置55以如下形式控制干燥塔4的干燥条件:在由含水率计52测定的吸附材料的含水率(或平均含水率)达到极限含水率W。(图10)或极限含水率W。以上的规定的值时,使吸附材料从干燥塔4排出。在这里,“极限含水率W。以上的规定的值”涵盖于如图10所示从极限含水率W。至该极限含水率W。加上规定的允许值a w的值(Wjaw)的范围内。
[0056]干燥塔控制装置55所控制的干燥条件是干燥用气体的流量、干燥用气体的温度以及吸附材料在干燥塔4中的滞留时间这样的干燥条件中的至少一个。干燥塔控制装置55以如下形式控制流量调节器48:与极限含水率W。或其以上的规定的值进行比较,在检测到较高的含水率时使干燥用气体的流量增加,在检测到较低的吸附材料的含水率时减少干燥用气体流量。又,干燥塔控制装置55以如下形式控制干燥用气体源47:与极限含水率W。或其以上的规定的值进行比较,在检测到较高的含水率时使干燥用气体的温度上升,在检测到较低的含水率时使干燥用气体的温度下降。又,干燥塔控制装置55以如下形式控制输送机5:与极限含水率W。或其以上的规定的值进行比较,在检测到较高的含水率时降低移动床的移动速度而使吸附材料的滞留时间变长,在检测到较低的含水率时使移动床的移动速度提高而缩短吸附材料的滞留时间。
[0057](3)基于从干燥塔4排出的水蒸汽中的水分量的控制
干燥塔控制装置55以如下形式控制干燥塔4的运行:使来自于干燥塔4的排气中含有的水蒸汽中的水分量达到作为脱附用水蒸汽向再生塔3供给的水分量(在再生塔3中冷凝于吸附材料上的水分量)。作为脱附用水蒸汽向再生塔3供给的水分量是基于由设置于水蒸汽供给通路36的流量计56检测的脱附用水蒸汽的流量、和在蒸汽发生器9中生成的脱附用水蒸汽的水分量求出的。又,从干燥塔4排出的排气中的水分量是由水分量计53检测的。水分量计53至少具备温度传感器、流量传感器以及湿度传感器,并且基于这些传感器的检测值测定从干燥塔4的高湿度排气出口 45排出的水分量。
[0058]图4是示出在二氧化碳分离回收系统100中进出的水分量的图。如图4所示,分另IJ假定为a[t/小时]的水分量以包含在吸附材料中的状态供给至吸附塔2,A[t/小时]的水分量作为脱附用水蒸汽供给至再生塔3。在再生塔3中脱附用水蒸汽冷凝于吸附材料,因此从再生塔3排出并向干燥塔4导入的水分量为(a+A) [t/小时]。向吸附塔2供给的吸附材料和从干燥塔4排出的吸附材料的含水率均为极限含水率或其以上的规定的值,因此从干燥塔4以包含在吸附材料中的状态排出的水分量为a[t/小时]。作为排气从干燥塔4排出的水分量为A[t/小时]。基于上述假定,如果作为排气从干燥塔4排出的水分量为A[t/小时],则从干燥塔4排出极限含水率的吸附材料。因此,干燥塔控制装置55以如下形式控制干燥塔4的干燥条件:使由水分量计53检测的水分量变成作为脱附用水蒸汽向再生塔3供给的水分量。
[0059]干燥塔控制装置55所控制的干燥条件是干燥用气体的流量、干燥用气体的温度以及吸附材料在干燥塔4中的滞留时间这样的干燥条件中的至少一个。干燥塔控制装置55以如下形式控制流量调节器48:与作为脱附用水蒸汽向再生塔3供给的水分量进行比较,在检测到较多的水分量时减少干燥用气体的流量,在检测到较少的水分量时使干燥用气体流量增加。又,干燥塔控制装置55以如下形式控制干燥用气体源47:与作为脱附用水蒸汽向再生塔3供给的水分量进行比较,在检测到较多的水分量时使干燥用气体的温度下降,在检测到较少的水分量时使干燥用气体的温度上升。又,干燥塔控制装置55以如下形式控制输送机5:与作为脱附用水蒸汽向再生塔3供给的水分量进行比较,在检测到较多的水分量时使移动床的移动速度增大而缩短吸附材料的滞留时间,在检测到较少的水分量时降低移动床的移动速度而使吸附材料的滞留时间变长。
[0060]如上所述,在根据本实施形态的二氧化碳分离回收系统100的再生塔3中,为了使CO2从吸附材料脱附,而采用使吸附材料与水蒸汽直接接触的方式。通过采用该方式,可以在CO2的脱附中得到水蒸汽的潜热作为能量。水蒸汽的潜热与水蒸汽的显热相比,从相同量的水分中能够得到的能量更大,可以减少使CO2从吸附材料脱附所需的水分量。又,水蒸汽不从再生塔排出,因此可以抑制如以往未被利用而丢弃的水蒸汽能量的损失。
[0061]而且,根据上述二氧化碳分离回收系统,在再生塔中CO2被脱附后的吸附材料,其温度上升至脱附用水蒸汽的温度附近。如果使该吸附材料在干燥塔4中与干燥用气体接触,则随着附着于吸附材料的水分的蒸发,而吸附材料的热被夺走,吸附材料的温度降低至作为干燥用气体的湿球温度的吸附温度Ta。吸附温度Ta的吸附材料从干燥塔排出后在吸附塔中利用于0)2的吸附。在上述系统中,在干燥塔4中干燥后的吸附材料达到吸附温度Ta,因此不需要用于将吸附材料冷却至吸附温度的设备(例如冷却塔),能够将从干燥塔4排出的吸附材料原封不动地搬入至吸附塔,因此无需吸附材料的贮藏设备。因此,能够实现回收CO2和再生吸附材料所需的设备成本、和该设备的运行能量的削减,能够进一步削减为了回收CO2和再生吸附材料所投入的能量。
[0062][第二实施形态]
接着,说明本发明的第二实施形态。图5是示出根据第二实施形态的二氧化碳分离回收系统101的概略结构的图。如图5所示,根据本实施形态的二氧化碳分离回收系统101与第一实施形态的区别点在于干燥用气体源47为被处理气体源10,除此以外具有相同的结构。另外,在本实施形态的说明中,对于与上述第一实施形态相同或类似的构件在附图中标以相同的符号,并且省略说明。
[0063]在根据第二实施形态的二氧化碳分离回收系统101中,作为干燥用气体,使用与被处理气体相同的气体。被处理气体源10也是干燥用气体源47,并且被处理气体源10和干燥塔4的干燥用气体供给口 44通过干燥用气体供给通路46连接。根据本实施形态的被处理气体是燃煤排气,该燃煤排气作为干燥用气体通过干燥用气体供给通路46供给至干燥塔4。
[0064]燃煤排气是含CO2气体。在使含CO 2气体与已在再生塔3中再生的吸附材料接触时,一部分0)2被吸附材料吸附,此时产生吸附热。该吸附热的热量利用于干燥塔4中的吸附材料的干燥。图6是示出作为干燥用气体分别将干燥空气和含20%0)2的气体向干燥塔4供给的情况下从吸附材料蒸发的蒸发水分量与干燥时间的关系的图表。该图表的纵轴为从吸附材料蒸发的蒸发水分量,横轴为干燥时间。另外,干燥空气和含CO2气体的温度与风量彼此相同。从图6的图表可知,在将含0)2气体作为干燥用气体时,相较于将干燥空气作为干燥用气体时,在相同的干燥时间内使更多的水分蒸发。因此,将含CO2气体作为干燥用气体,从而能够与将干燥空气作为干燥用气体的情况相比以更快的时间、且以更少的干燥用气体的风量使吸附材料干燥。
[0065]如上所述,根据第二实施形态的二氧化碳分离回收系统101,在干燥塔4中,能够将被处理气体中含有的CO2由吸附材料吸附而产生的吸附热的热量利用于吸附材料的干燥。此外,不需要用于生成干燥用气体的设备(管道燃烧器(duct burner)等)或燃料等。因此,与使用干燥空气作为干燥用气体的情况相比,能够削减干燥吸附材料所需的能量,能够实现干燥塔4以及其外围设备(配管等)的小规模化或者将其去除。又,将被处理气体中的一部分0)2由干燥塔4的吸附材料吸附,剩余的0)2由吸附塔2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2中应吸附的0)2量减少,因此能够实现吸附塔2的小规模化,进而能够实现整个系统的小规模化。
[0066][变形例I]
接着,说明上述第二实施形态的变形例I。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1lA的概略结构的图。如图7所示,在根据变形例I的二氧化碳分离回收系统1lA中,干燥塔4的高湿度排气出口 45与吸附塔2的被处理气体供给口 24通过气体供给通路11连接。而且,在气体供给通路11中设置有冷却塔8。根据上述结构,从干燥塔4排出的排气在冷却塔8中冷却至规定的温度Tg[°C ]后,作为被处理气体供给至吸附塔2。
[0067]在根据变形例I的二氧化碳分离回收系统1lA中,将被处理气体所含有的0)2在干燥塔4和吸附塔2中由吸附材料吸附。如按照被处理气体的流动进行说明,首先,干燥塔4的吸附材料吸附被处理气体中的CO2,接着吸附塔2的吸附材料吸附被处理气体中的C02。另外,温度越高,吸附材料的CO2吸附量越低是已知的,在吸附塔2中相较于干燥塔4去除更多的被处理气体中的C02。如上所述,根据变形例I的二氧化碳分离回收系统100与第一实施形态以及第二实施形态相比,必须在吸附塔2中去除的CO2的量减少,因此可以实现吸附塔2的小规模化。
[0068][变形例2]
接着,说明上述第二实施形态的变形例2。图8是示出根据本发明的第二实施形态的变形例2的二氧化碳分离回收系统1lB的概略结构的图。如图8所示,在根据
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