专利名称：二氧化碳气体回收设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种CO2(二氧化碳)气体回收设备，其用于回收从发电厂、水泥厂、炼 钢厂、石化工业等排放的二氧化碳气体，且其目的在于通过提高二氧化碳气体回收率并降 低其成本来为全球环境保护做出贡献。
背景技术：
迄今为止，以前的排放气体处理装置的尺寸相对较小。随后，由于使用了烟气脱硫 系统，这种装置逐渐变大，此外，最近出现了 CO2回收设备。为了回收C02，Kansai Electric Power Co. Ltd 或Mitsubishi HeavyIndustries Group 在实际应用中已经采用 了利用 KS-1 吸收剂的化学吸收技术。这就是在排放气体冷却到适合于吸收的最佳温度之后，将气体引进吸收塔以便 于将排放气体中的(X)2吸收到吸收剂中以产生碳酸胺，将该碳酸胺水溶液再次传输到回收 塔，通过将溶液加热到110°C至130°c的范围内来排放CO2气体以便于恢复吸收剂的吸收 性，且在通过(X)2气体分离器分离被排放的(X)2气体并从气体中除去水分之后，被排放的CO2 气体恢复为高浓度CO2,因此，自然地该装置有增大的趋势。如果具体地表达出来，这种反应为吸收R-NH2+C02+H20 — R-NH3HCO3(吸收温度 40_50°C )回收 R-NH3HCO3 — R_NH2+C02+H20(回收温度 110_130°C )值得注意的是，除了上述KS-I之外，单乙醇(mono-ethanol)、单乙醇胺 (monoethanolamine)、碳酸钾等作为吸收剂也是公知的。在这种情况下，如果排放气体中存 在亚硫酸气体，由于存在如下的可能性，即，亚硫酸气体与(X)2气体吸收剂之间产生反应并 产生不可再生材料，从而阻碍(X)2的回收，所以优选地，在这种情况下，在排放气体要被处理 之前，预先进行集尘、直接脱硫等。此外，列出碳酸钾的反应表达式如下吸收K2C03+0)2+H20 — 2KHC03(吸收温度 60_70°C )回收 IHCO3 — K2C03+C02+H20(回收温度 110_130°C )此外，在这些吸收剂的使用中，诸如用于促进化学反应的催化剂的使用、阻蚀剂的 使用等先进化学知识是必不可少的。如同基于对上述化学公式的理解，在使用KS-I吸收剂的化学吸收方法中，虽然可 以将回收温度控制在110-130°C之内的相对较低温度，但是必须需要一摩尔以上的链烷醇 胺和水来吸收一摩尔的0)2气体，例如，为了吸收44Kg的CO2，必须使包含75Kg以上的链烷 醇胺和18Kg以上的水的大量吸收溶液循环，因此，很显然执行该方法所必需的热能变得很大。此外，申请人提议了一种在 JP53-19171B、JP2007-21317A、JP2008-12401A, JP4418987B2、USP7，527，679等中公开的烟气(flue-gas)脱硫装备。这些烟气脱硫装备为 多个用于管道输送脱硫剂的槽状推料机平行于轴向方向配置在内壁上，在该内壁上设置有 位于其一端部的具有处理气体入口的环形端面板和位于其另一端部具有出口的环形端面 板，旋转圆筒被设置为水平且可旋转，在该旋转圆筒的内部整个空间填充有具有气隙或气 孔的多个分离的过滤器，以及用于供给脱硫剂的装置设置在旋转圆筒的一端，且其出口设 置在另一端，因此，被处理气体与脱硫剂逆流或顺流接触以进行气液接触。它们是这样的，废气流量稳定并且装有用于脱硫的吸收剂的旋转圆筒总是旋转， 随着装备越大每单位装备的成本越便宜，因为工厂成本仅与旋转圆筒的直径成正比，尽管 被处理气体的量与其直径的平方呈正比增加。由于其直径越大，吸收剂液体下降的速率越 大，所以存在诸如每一个流量的吸收反应量增加而液体-气体比率下降的优点，且还可能 降低用于吸收溶液的循环能量。此外，在主要是进行烟气脱硫的废气处理领域中，CO2分离和回收的问题逐渐引起 关注。关于(X)2的分离和回收，经济部的CCS研究会、工商业部、地球创新技术研究所等部 门内也进行了各种研究。例如，还研究了利用溶解在物理吸收溶液中的CO2量与压力成正 比的物理吸收特性来分离和回收(X)2的方法，利用(X)2与诸如胺类(amine system)或碳酸 钾的吸收溶液之间的化学反应来分离和吸收(X)2的方法。另外，下列方法都是公知的，通过利用容易吸收CO2的固体吸收剂并且采用吸收量 随压力或温度而改变的方式来分离和回收(X)2的方法，取决于通过施压和冷却将被处理气 体以凝结、然后通过减小压力和蒸发而获得的每一成分的沸点差来分离和回收(X)2的方法， 通过利用气体通过高分子膜的传送速率差来分离和回收(X)2的方法等，但是仍然无法获得 最终的评估。然而，在三菱重工业系统或东芝系统，在利用KS-I吸收剂的化学吸收的方法中， 使用了一种竖塔(参见图4)，该竖塔被叫做吸收塔或回收塔，用作气体吸收装置和回收装 置。这里，采用吸收溶液向下流而排放气体相反地向上流的系统。因此，在排出气体水平向 外流动的总体水平流出高度处于固定高度水平的情况下，为了将该系统引入上述吸收塔， 首先必须将排出气体的排出方向改为朝下的方向直到吸收塔下部高度，然后该方向垂直地 改变，从而使得排出气体在吸收塔下部内以近似U形流动。此外，在从吸收塔排放后为了使排出气体流返回到入口端原始高度处的水平方向 高度，从吸收塔上端向上排放的气体流被垂直改变到水平方向上，然后被垂直地改变为向 下，且此外，在与原始入口端高度相应的高度处再次被垂直改变到水平方向上。因此，随着 吸收塔越高，将排出气体返回至和入口端高度相同的水平高度的排放管道则越长，以至于 包含入口端的三次和出口端的三次的共六次方向改变成为必需。另一方面，吸收塔一般被称为填充塔(packed tower)，用于二氧化碳吸收的被处 理的排出气体中的二氧化碳浓度处于15% -20%的高浓度，即使其90%可以被吸收，该浓 度也太大了以至于填充塔的高度因此变得太高。因此，随着处理设备的尺寸变得更大，问题 变得非常多，以至于不仅排出气体流的压力损失变大，而且无法避免排出气体管道的安装 空间尺寸增长以及处理成本显著增大。
另外，为了防止由于如图4中所示出的通过填充塔中的填充床(packed bed)中的 流的偏移而使气体路径与液体路径分离引起的气体-液体接触的恶化，将填充床分隔成多 层台阶且在填充床中的每一台阶中将向下流的吸收溶液再分配成为必需的。换句话说，在 图4中，除了一台分布器之外，需要二至四组再分布器(图4中示出了两组)，则工厂成本的 显著增加是不可避免的。此外，由于在这种情况下考虑到必需的泵压头(水位差)，在分隔填充塔的情况下 增加支撑板和再分布器之间的局部高度，以及随着处理气体量变大，如图4中所示的吸收 塔的高度Ii1也变大，以至于存在泵传输处理液体的所需能量随之变大的缺点。在图4中，值得注意的是有效吸收排出气体的高度示为“1”，而仅随着泵压头增加 而泵功率增加的高度示为“h”。因此，在这种情况下h(hjhfh3)的总和变大，意味着对于设 备是不利的。对此而言，如图5中所示，主要是关于JP2001-520107A中的图1和2所示情 况的解释表明是这种情况。接着，由于考虑到填充床中气体-液体接触时间，即使该塔很高，从吸收塔顶部向 下流到其底部的时间仅几秒，以至于反应时间很短。此外，不可能近乎100%的利用吸收溶 液(处理液体)的二氧化碳吸收能力，所以必须在一定水平上得到满足。此外，考虑到回收塔，因为将要被回收的吸收溶液被加热且将排放二氧化碳的时 间限制在液体在回收塔中向下流的几秒钟，因此实际上几乎不能通过100%排放二氧碳来 恢复液体的吸收能力。事实上，在这样的背景下，东芝公司使用诸如“富含CO2”或“缺乏 (Lean) CO2”的词语。此外，三菱重工自称，由于相对于前述KS-I的单乙醇胺的优越性的阐 述，回收率高。例如，如果吸收溶液在吸收塔中的吸收能力的利用率和回收塔中的回收率分别为 90%,则通过吸收和回收对吸收溶液的利用率整体上变为81 %，因此，吸收溶液的循环量与 100%回收率的情况相比为1. 23倍。整体上，在装置的能量消耗中，用于将吸收溶液的温度 从低升到高的热能和用于将吸收溶液的温度从高降到低的冷却水泵的能量很大，以至于随 着这里液体循环量增加这成为一个重大缺陷。作为前述工艺的实质性问题，如前述反应式中所示，在要回收的二氧化碳与用作 吸收溶液的单乙醇胺或碳酸钾之间存在一种定量关系，单乙醇胺和碳酸钾两者均应用于溶 液中。此外，由于它们的腐蚀性很强，因此就出现了这种情况，不能将它们的浓度增加太大。 因此，当该装置被简化并增大该装置的抗腐蚀性时，由于单乙醇胺溶液或碳酸钾溶液的浓 度会被增大，因此会降低吸收溶液的循环量，以便于可能会大幅降低能耗以及缩小回收装 置的尺寸。此外，前述反应式中示出的温度被示为处于一定温度范围，使得存在由于吸收装 置的性能和回收装置的性能而改变温度范围的可能性。如果可以在其温度范围内的较高 温度下进行吸收处理并且可以在其温度范围内的较低温度下进行回收处理的话，则两温度 之间的差值降低，以便于可以获得能量节省。由于如果碳酸氢钾(重碳酸钾)的温度超过 IOO0C的话则其开始产生二氧化碳(参见“物理化学科学词典”)，因此，如果花费更多的时 间则在低温下完成二氧化碳辐射的可能性变高。关于在回收燃烧排出气体中的二氧化碳气体的过程中处理的二氧化碳浓度，与废 气脱硫相比，该浓度大两位数，至少是15-20%，且化学反应的量较大，以至于必需处理与反应伴随的反应热。也就是说，如果它是发热反应，则提供用于除去热量的冷却装置是有效 的。
发明内容
因此，本发明为了解决前述工艺的实质问题并能够在从小规模到大规模的二氧化 碳气体吸收装备中实现低成本和能量节省，以及进一步为全球环境保护作出贡献。具体地说，本发明的第一发明方案涉及利用胺类有机化合物(aminesystem organic compound)溶液或碳酸钾溶液作为吸收溶液的二氧化碳气体回收装置，其中该装 置包括二氧化碳气体回收设备，该设备在其一侧具有气体引入口而在其相反一侧具有气 体排放口，从而产生水平气体流通路，其横截面为方形；用于分散吸收溶液的装置，设置于 二氧化碳气体回收设备的顶部；液体槽，沿着二氧化碳气体回收设备的气体流通路安装于 二氧化碳气体回收设备的底部上；以及在用于分散吸收溶液的装置中使液体槽中的吸收 溶液循环的机构，其中二氧化碳吸收室填充有用于气体-液体接触的填充物，其中通过多 个分隔壁将液体槽沿着排出气体的流动方向或其相反方向分隔成从第一区至第η区的多 个区，其中在通过分隔件分隔的各区中分别设置用于控制液体温度的热交换器，其中在第 一区顶部供给的吸收溶液向下流动穿过填充床，且在第一区的底部控制液体室中的液体温 度，然后将该吸收溶液供给到第二区的顶部并在第二区底部的液体室控制向下流动穿过第 二区的吸收溶液的温度，将该吸收溶液供给到第三区的顶部并在其向下流动穿过第三区之 后将其排放，由此吸收溶液连续地从第一区流动到第η区，同时重复气体-液体接触和温度 控制。本发明第二个发明方案涉及根据第一发明方案的二氧化碳气体回收装置，其特征 在于前述用于气体-液体接触的填充物包括，在一侧具有切口或在两侧具有切口的短圆 柱体，或者其中将多个短圆柱体水平布置以制成一个长圆柱体形状来使用。此外，本发明的 第三个发明方案涉及根据第一发明方案的二氧化碳气体回收装置，其特征在于将用于控 制温度的多个热交换器沿着填充有用于气体-液体接触的填充物的二氧化碳气体回收设 备的高度方向布置，以确保吸收溶液的温度控制，由此，使得吸收溶液在二氧化碳吸收室中 的上部位置与下部位置之间的温度差不再存在。本发明的第一发明方案是利用胺类有机化合物溶液或碳酸钾溶液作为吸收溶液 的二氧化碳气体回收装置，其中该装置包括其横截面为正方形的二氧化碳气体回收设备， 通过在其一侧设置气体弓I入口而在其相反一侧设置气体排放口来形成水平气体流通路；用 于分散吸收溶液的装置，设置于二氧化碳气体回收设备的顶部；液体槽，沿着二氧化碳气体 回收设备中的气体流通路安装于二氧化碳气体回收设备的底部；以及在用于分散吸收溶液 的装置中使液体槽中的吸收溶液循环的机构，二氧化碳吸收室填充有用于气体-液体接触 的填充物，其中通过多个分隔壁将液体槽沿着排出气体的流动方向或其相反方向分隔成从 第一至第η的多个区，其中在通过分隔壁分隔的各液体室中分别安装用于控制液体温度的 热交换器，其中在第一区顶部供给的吸收溶液向下流动穿过填充床，且在第一区的底部的 液体槽中控制该吸收溶液的温度，在第二区底部的液体槽中控制供给到第二区顶部且向下 流动经过第二区的吸收溶液的温度，将该吸收溶液供给到第三区的顶部并使其在第三区中 向下流动然后将其排放，这样吸收溶液连续地从第一区流动到第η区，同时重复气体-液体5/9页
接触和温度控制。因为在各液体室中热交换器将吸收溶液的温度保持在最佳的条件下，并且供给到 第一区的吸收溶液依次流动并被排放直到第η区，可以保持这样一个流动，即，先流入的吸 收溶液先向下流并被排放，这样就近乎大约100%地利用了吸收溶液的吸收二氧化碳气体 的能力而不存在吸收溶液循环流通到回收装置时还保持多余吸收能力的情形。此外，由于本发明第二发明方案在于用于气体-液体接触的填充物包括具有一 侧切口或两侧切口的短圆柱体，或者将填充物用作由多个短圆柱体组成的长圆柱体，所以 压力损失很小且填充物的机械强度很大，以至于不必提供专用的支撑机构并且能够形成高 填充床。此外，上述短圆柱体的中空部分填充有机械强度弱且表面积相对较大的小尺寸填 充物，使得能够从整体上增加用于气体-液体接触的填充物的表面积且由此获得高效的二 氧化碳气体回收。此外，由于本发明的第三个方案在于，在由用于气体-液体接触的填充物填充的 二氧化碳气体回收设备中热交换器在高度方向上的多个阶段控制温度，所以即使吸收室变 高，也总是可以将每一高度位置处的向下流动的吸收液体的液体温度保持为常数，因而能 够显著增加二氧化碳气体的吸收效率。此外，在这情况下对于填充床的尺寸，如果宽度为a，高度为h而长度为1，则排出 气体的处理量与a*h成比例，如果h越大，则a越小且吸收溶液的下降距离和时间变长，由 此每一次吸收溶液降落过程中的二氧化碳气体的吸收量能够被增加。因此，η的数量趋向 于变小而1的趋向于变短。结果，用于分散吸收溶液的装置的面积(a χ 1)变小，因此相应地容易增加装置的 抗腐蚀性。因此，可以增加吸收溶液的浓度并且可以降低吸收溶液的液体量，以便可以实现 能量和成本节省。
图1是示出本发明第一实施例中的二氧化碳气体回收设备再生装置以及其间的 连接的主断面示意性纵向横截面视图；图2A是图1中示出的再生装置的纵向横截面视图，图2B是其平面视图，以及图2C 是A-A线横截面视图；图3是示出用于本发明中的填充物的示例性透视图；图4是示出现有技术公开的填充塔的示意性视图的纵向横截面视图；和图5是示出现有技术公开的喷射塔的轮廓构造的示例性图表。
具体实施例方式下文中，将参考附图具体描述本发明的优选实施例。在图1和2中示出本发明的 一个实施例。在该实施例中，二氧化碳气体回收设备包括水平二氧化碳气体吸收室1 ；用 于分散吸收溶液的装置2，设置于二氧化碳气体吸收室1的顶部；和液体槽3，此外还将再生 装置20A附于其上。由一对上下设置的格状板6、7、一对前后设置的格状板8、9以及左右 设置的侧壁(附图中未示出)包围的横截面为正方形的空间形成二氧化碳气体吸收室1， 此外还在其高度方向上以特定间隔设置用于在多个阶段控制温度的热交换器11，且用于气
8体-液体接触的填充物10填充在二氧化碳气体吸收室1的各热交换器11之间。关于用于形成上述二氧化碳气体吸收室1的每一格状板6、7、8、9，对于它们来说 并不总是形成格状构造，可以形成例如除格状构造之外的任何构造，只要排出气体的通路 没有问题、填充在其内的用于气体-液体接触的填充物10不出露到二氧化碳气体吸收室1 之外，且二氧化碳气体吸收溶液的向下流动不被阻止。此外，在附图中，标记4表示气体引 入口而标记5表示气体排放口。此外，在附图中，标记14表示设置在垂直方向上用于在二氧化碳气体吸收室1中 以近似特定的间隔来分隔的分割线，通过分割线14形成多个垂直区，如第一区15-1、第二 区15-2和第三区15-3。此外，在这种情况下，对于上述分割线14，并不总是通过分割壁来 分隔，如第一区15-1、第二区15-2以及第三区15-3的每一区可以是在理念中存在。虽然在前述实施例中形成三个区，但是可以期望通过有4个以上的区来提高二氧 化碳气体的吸收效率。此外，可以使用具有如此构造(例如在下面实施例中所描述的)的 用于气体-液体接触的填充物10，以便于二氧化碳气体吸收室1中每一区域内向下流动的 二氧化碳气体吸收溶液可以容易地形成液膜形态并且气体-液体接触变得良好。将设置在二氧化碳气体吸收室1顶部的用于分散吸收溶液的各装置2分开安装以 相应于每一区的存在，如恰好位于每一区的上部的用于分散吸收溶液的装置2-1、2-2、2-3， 以便于将从随面的更新装置20A供给的二氧化碳气体吸收溶液或者向下流动穿过二氧化 碳气体吸收室1中的特定区并供给到其他区的顶部的二氧化碳气体吸收溶液分散。此外，对于布置在二氧化碳气体吸收室1中的每一个热交换器11，虽然在图1中示 出的实施例中安装具有五个阶段的热交换器，但是热交换器不总限于具有五个阶段而是可 以根据二氧化碳的尺寸和容量来有效改变。此外，将液体槽3沿着气流方向安装到二氧化 碳气体吸收室1的底部，并且在那之后通过相对于排出气体的流向或其相反方向(图1中 向前方向)的多个分隔壁来将其分成由第一区3-1至第二区3-2、以及第η区3-3组成的多 个液体室构造的液体室，且将用于控制液体温度的热交换器18-1和18-2分别设置在通过 分隔壁分割的各液体室中。此外，在附图中，标记12-1、12_2和13表示用于循环和传送二氧化碳气体吸收溶 液的泵，将来自更新装置20Α、经由供给管道27供给到用于分散吸收溶液的装置2-1的吸 收溶液分散到二氧化碳气体吸收室1中，通过泵12-1将穿过填充有用于气体-液体接触的 填充物10的填充床向下流动到液体室3-1中的二氧化碳气体吸收溶液经由供给管道19-1 传送到用于分散吸收溶液的装置2-2，并且通过泵12-2将向下流动到液体室3-2的二氧化 碳气体吸收溶液经由供给管道19-2传送到用于分散吸收溶液的装置2-3。此外，通过泵13 将向下流动到液体室3-3的二氧化碳气体吸收溶液经由热交换器16传送到再生装置20Α。在这样的条件下，当通过附图中未示出的鼓风机将排出气体从气体引入口 4引入 时，该排出气体不仅在通过二氧化碳吸收室1期间在宽广的区域内经受气体-液体接触， 而且该排出气体还在在水平方向上具有特定长度量的二氧化碳气体吸收室1中如图1所 示从左向右移动，以及二氧化碳气体吸收溶液还依次从左向右移动，使得在宏观情况下彼 此成为并向流情景(co-current flow aspect)，且如果在微观情况下看，按照横向流情景 (cross current flow aspect)进行气体-液体接触以至于二氧化碳气体吸收溶液在二氧 化碳气体吸收室1的垂直横截表面中向下移动，而排出气体在水平方向上从左向右流动。
因此，可以期望在这种情况下，其容量和功效相当于前述公知的化学装置，在该公 知的化学装置中将吸各收塔串联布置成几个段。在这种构造中，二氧化碳气体吸收溶液经 受并向流(co-current)气体-液体接触，即，基本上是先进入的先被排出，在可实现的足够 充分地控制其温度的条件下有足够的时间来充分实现其吸收能力，然后将其引入到再生装 置20A中。此外，再生装置20A包括图1和图2下部中示出的构造。也就是说，再生装置20A 由二氧化碳气体排放室20、用于加热二氧化碳吸收溶液的槽21、旋转填充床22、旋转轴23、 流道限制板对、加热装置25-1至25-5，热交换器16和冷却装置17构成，另外，在二氧化碳 气体排放室20中的纵向方向上以固定间隔安装流道限制板M，使得从平面视图中观看的 情况下，如图2B中所示，各流道限制板M的一端交替地固定到右和左壁表面，且二氧化碳 吸收溶液的流道形成在其相对端(自由端)与壁表面之间，从而如此构造二氧化碳吸收溶 液的流动，使得在用于加热二氧化碳气体吸收溶液的槽21中的纵向方向上蜿蜒前进。如上所述，二氧化碳吸收溶液的流动在用于加热二氧化碳气体吸收溶液的槽21 中的纵向方向上蜿蜒前进，从而建立首先进入的二氧化碳吸收溶液被首先排放的这样的机 制，由此能够有效地使用低温热源。设置于用于加热二氧化碳气体吸收溶液的槽21中的由 流道限制板M划分成的每一室中的每一个旋转填充床22由旋转轴23来支撑并且通过附 图中未示出的驱动马达来旋转。在上述再生装置20A的构造中，通过泵13将用于二氧化碳气体吸收室1中的二氧 化碳气体吸收溶液穿过热交换器16传送到再生装置20A的二氧化碳气体排放室20中，在 二氧化碳气体通过受加热装置25-1至25-5温度调控的二氧化碳气体排放室20时，有效地 执行二氧化碳气体的分离处理，且然后由泵沈将从排放端排放的已被处理的二氧化碳气 体吸收溶液循环并且穿过热交换器16和冷却器件17经过供给管道27供给到用于分散吸 收溶液的装置2-1。此外，这里使用的二氧化碳气体吸收溶液为诸如单乙醇胺(链烷醇胺)的胺类有 机化合物溶液或诸如碳酸钾的二氧化碳吸收-回收循环吸收溶液。[用于气体-液体接触的填充物的实施例]对于本发明中填充到二氧化碳气体吸收室1内的用于气体-液体接触的填充物10 来说，如果使用具有如图3A-3C中示出的构造的填充物，则由于促进了气体-液体接触，所 以其更为优选。具体地，如图3A中所示，串连连接适当数量(在该实施例中为11)的短圆 柱体，其每一个短圆柱体具有90mm的直径、90mm的长度和4mm的厚度且在每一端还具有三 个切口 10a、IOb (两端则具有六个切口 )(切口深度为20mm以及切口在圆周方向的长度为 40mm)，或者，如图;3B中所示，连接具有与上述短圆柱体相同尺寸且仅在一侧具有三个切口 IOa的各短圆柱体，或者，如图3C中所示，将其中每一个仅在一端具有六个切口 IOa的各短 圆柱体连接，以构成用于气体-液体接触的填充物10，从而成为总长度达大约一米的长圆 柱体。此外，如果考虑到将这些填充到Im3的立方容量，则需要121个填充物。在这种情 况下，长圆柱体中存在直径为82mm且长度为Im的中空部分。这些圆柱体内侧和外侧的表面 积为 55m2/m3。例如，当将商用填充物 iTellerette (Tsukishima Kankyo Engineering Lid. 的注册商标)作为具有73mm外径的塑料填充物填充到所述中空部分时，Tellerette的表面积变为69m2/m3，因此总面积变为124m2/m3。此外，在这种情况下，当通过将用作水处理的具有口径52πιπιΦ的商用Netlon Pipe (Mitsui Chemicals, Inc.的注册商标)管道插入到Netlon管道(75ι πιΦ)并包含上 面具有55m2/m3的长圆柱体来形成三层圆柱体填充物时，由于各自的表面积为53m2/m3和 60. 5m2/m3的，所以包含上述的55m2/m3的表面积总量变为168. 4m2/m3，以至于它们成为最佳 数值。虽然这里使用的Tellerette和Netlon管道分离开来都很弱，但是通过被具有4mm 厚度的圆柱体保护，具有上述组合的填充物可以堆积得很高且可以获得大的特定表面积， 以便于能促进二氧化碳气体的更多吸收。[实施例]下文中，将具体描述本发明的实施例。也就是说，当二氧化碳气体吸收室1的垂直 横截面为IOm χ IOm且排出气体的流速为1. 17Nm/秒时，随着二氧化碳气体吸收室1的长 度相应于吸收二氧化碳气体的量的改变，被处理气体的量420，OOONmVh ；当在这种情况下回收的二氧化碳气体的浓度为5%时，回收二氧化碳气体的量为 21，OOONmVh,该二氧化碳气体的重量为41. 6t/h，在这种情况下所需要的二氧化碳气体吸收溶液的量为在单乙醇胺的情况下，57. 6t/h，在碳酸钾的情况下，130. Ot/h，当回收二氧化碳气体的浓度逐渐增加到5^^10^^15%以及20%时，由于你必须 做的只是延长二氧化碳气体吸收室1的长度，所以该长度变为2m、^i、6m获Sm。如果根据上述计算来梳理效果，则回收二氧化碳气体的浓度]5101520
长度[m]2468
压力损耗[mm，以水为标准]4080120160
二氧化碳气体的回收量(t/h)41. 683. 2124. 8166所必需的吸收溶液的循环量[t/h]在单乙醇胺的情况下57.6 115.2 172.8 230.4在碳酸钾的情况下130.4 260.8 391.2 521.6此外，如果在二氧化碳气体吸收溶液的浓度在10%至40%的范围内的情况下计 算所必需的溶液循环量(t/h)，则[在单乙醇胺的情况下][回收的二氧化碳气体(％)][溶液的浓度(％)]10203040[在碳酸钾的情况下]
[回收的二氧化碳气体5101520
(%)]
[溶液的浓度(％)]
101304260839125216
20652130419562608
3043286813021736
403266529781304如上面所示，在单乙醇胺的情况下，同样在碳酸钾的情况下，存在所需的循环溶液 量随着所述溶液浓度的增加而降低。因此，可以降低用于加热低温二氧化碳气体吸收溶液 的能量和用于冷却高温回收溶液的能量。虽然在利用阻蚀剂的领域内总是要付出这样的努 力，但是可增强本发明中的装置的耐蚀性，并将其进一步改善。也就是说，能够通过增高被控制在诸如大约10% -20%至大约30% -40%的低水 平的二氧化碳吸收溶液的浓度来节省能量。因此，通过正向地按比例增高二氧化碳气体吸 收装置的耐蚀性，能够使得二氧化碳气体吸收溶液的浓度达到40%以上，且能够降低循环 二氧化碳气体吸收溶液的使用量，使得用于吸收溶液的回收装置的尺寸减小成为可能，且 还可导致二氧化碳气体吸收装置的功率降低。
权利要求
1.一种二氧化碳气体回收设备，其中吸收溶液为胺类有机化合物溶液或碳酸钾溶液；其中，所述设备包括横截面为方形的二氧化碳气体吸收室，且其中排出气体引入口位于其一侧，且排出气体排放口位于其另一侧以形成水平气体流通路；用于分散二氧化碳气 体吸收溶液的装置，设置在所述二氧化碳气体回收设备的顶部；液体槽，沿着所述二氧化碳 气体回收设备中的气体流动方向设置在所述二氧化碳气体回收设备底部；和用于使所述液 体槽中的吸收溶液循环流通到用于分散二氧化碳气体吸收溶液的所述装置的机构；其中，所述二氧化碳气体吸收室包括由用于气体-液体接触的填充物填充的填充床；其中，通过多个分隔壁将所述液体槽沿着排出气体的流动方向或其相反方向分隔成由 第一区至第η区组成的多个液体室；其中在通过分隔壁分隔的各液体室中分别安装用于控制液体温度的热交换器；以及其中所述吸收溶液从第一区流动到第η区，同时重复着气体-液体接触和温度控制，使 得供给到第一区顶部的所述吸收溶液向下流动穿过所述填充床，在第一区液体室中控制所 述吸收溶液的温度，在第二区液体室中控制供给到第二区的顶部并且向下流动穿过第二区 的吸收溶液的温度，所述吸收溶液供给到第三区的顶部并且向下流动穿过第三区，且然后 将该吸收溶液排放。
2.根据权利要求1的二氧化碳气体回收设备，其中用于气体_液体接触的所述填充物包括在其一端或两端设置有切口的多个短圆柱 体，或者通过将多个所述短圆柱体在水平方向上串联连接形成的长圆柱体。
3.根据权利要求1的二氧化碳气体回收设备，其中将用于控制内部温度的多个热交换器沿着高度方向设置于由用于气体-液体接触的 所述填充物填充的所述填充床中。
4.根据权利要求2的二氧化碳气体回收设备，其中将用于控制内部温度的多个热交换器沿着高度方向设置于由用于气体-液体接触的 所述填充物填充的所述填充床中。
5.根据权利要求1的二氧化碳气体回收设备，还包括用于二氧化碳气体吸收溶液的再 生装置，所述再生装置包括二氧化碳气体排放室；槽，用于加热二氧化碳气体吸收溶液； 旋转填充床，由旋转轴旋转和支撑；流道限制板，被布置为使得所述二氧化碳气体吸收溶液 在用于加热二氧化碳气体吸收溶液的所述槽中蜿蜒曲折；和加热装置，布置在用于加热二 氧化碳气体吸收溶液的所述槽中；以及，热交换器，用于在从所述液体槽传送到所述再生装 置的二氧化碳气体吸收溶液与从所述再生装置传送到用于分散二氧化碳气体吸收溶液的 所述装置的二氧化碳气体吸收溶液之间的热交换；和冷却装置，用于冷却布置在该热交换 器与用于分散二氧化碳气体吸收溶液的所述装置之间的二氧化碳气体吸收溶液。
6.根据权利要求2的二氧化碳气体回收设备，还包括用于二氧化碳气体吸收溶液的再 生装置，所述再生装置包括二氧化碳气体排放室；槽，用于加热二氧化碳气体吸收溶液； 旋转填充床，由旋转轴旋转和支撑；流道限制板，被布置为使得所述二氧化碳气体吸收溶液 在用于加热二氧化碳气体吸收溶液的所述槽中蜿蜒曲折；和加热装置，布置在用于加热二 氧化碳气体吸收溶液的所述槽中；以及，热交换器，用于在从所述液体槽传送到所述再生装 置的二氧化碳气体吸收溶液与从所述再生装置传送到用于分散二氧化碳气体吸收溶液的 所述装置的二氧化碳气体吸收溶液之间的热交换；和冷却装置，用于冷却布置在该热交换器与用于分散二氧化碳气体吸收溶液的所述装置之间的二氧化碳气体吸收溶液。
7.根据权利要求3的二氧化碳气体回收设备，还包括用于二氧化碳气体吸收溶液的再 生装置，所述再生装置包括二氧化碳气体排放室；槽，用于加热二氧化碳气体吸收溶液； 旋转填充床，由旋转轴旋转和支撑；流道限制板，被布置为使得所述二氧化碳气体吸收溶液 在用于加热二氧化碳气体吸收溶液的所述槽中蜿蜒曲折；和加热装置，布置在用于加热二 氧化碳气体吸收溶液的所述槽中；以及，热交换器，用于在从所述液体槽传送到所述再生装 置的二氧化碳气体吸收溶液与从所述再生装置传送到用于分散二氧化碳气体吸收溶液的 所述装置的二氧化碳气体吸收溶液之间的热交换；和冷却装置，用于冷却布置在该热交换 器与用于分散二氧化碳气体吸收溶液的所述装置之间的二氧化碳气体吸收溶液。
8.根据权利要求4的二氧化碳气体回收设备，还包括用于二氧化碳气体吸收溶液的再 生装置，所述再生装置包括二氧化碳气体排放室；槽，用于加热二氧化碳气体吸收溶液； 旋转填充床，由旋转轴旋转和支撑；流道限制板，被布置为使得所述二氧化碳气体吸收溶液 在用于加热二氧化碳气体吸收溶液的所述槽中蜿蜒曲折；和加热装置，布置在用于加热二 氧化碳气体吸收溶液的所述槽中；以及，热交换器，用于在从所述液体槽传送到所述再生装 置的二氧化碳气体吸收溶液与从所述再生装置传送到所述用于分散二氧化碳气体吸收溶 液的所述装置的二氧化碳气体吸收溶液之间的热交换；和冷却装置，用于冷却布置在该热 交换器与用于分散二氧化碳气体吸收溶液的所述装置之间的二氧化碳气体吸收溶液。
全文摘要
一种二氧化碳气体回收设备，为实现二氧化碳回收效率的增高和节省成本并对全球环境保护做出贡献，在二氧化碳气体回收设备的二氧化碳气体吸收室中，其横截面为正方形且通过将排放气体引入口安置在其一端并将排放气体排放口安置在其另一端来形成水平气体流通路；通过利用专用的填充物形成没有支撑板或再分配器的简单构造，另外可形成具有大表面积和高效率的填充床，通过在填充床中设置热交换器来减轻反应热引起的负面效应，通过在被分割的填充床中多次连续地循环吸收溶液来提高二氧化碳气体吸收能力，通过减小填充床和用于分散二氧化碳气体吸收溶液的器件尺寸来提高器件的耐蚀性，且增加二氧化碳气体吸收溶液的浓度，以能实现能量节省和成本缩减。
文档编号C01B31/20GK102078758SQ201010503918
公开日2011年6月1日 申请日期2010年10月12日 优先权日2009年11月30日
发明者木村健 申请人:佐藤淳子, 木村健, 木村纪子, 木村茂