二氧化碳回收装置和二氧化碳回收方法

二氧化碳回收装置和二氧化碳回收方法
【专利摘要】根据一个实施例，二氧化碳回收装置包括吸收塔，其被构造用于使包含二氧化碳的气体与吸收溶液接触并且生成吸收二氧化碳的浓溶液，再生塔，其被构造用于加热浓溶液，散发出包含二氧化碳的蒸汽，并且产生去除了二氧化碳的稀溶液，热交换装置，其被构造用于在所述稀溶液和所述浓溶液之间进行热交换，将热交换之后的浓溶液供给至再生塔，并且将热交换之后的稀溶液供给至吸收塔，和冷却装置，其被构造用于冷却从吸收塔的第一部位排出的浓溶液的一部分，并且将被冷却的浓溶液供给至高于所述吸收塔的第一部位的第二部位。
【专利说明】二氧化碳回收装置和二氧化碳回收方法
【技术领域】
[0001]这里描述的实施例总体上涉及二氧化碳回收装置和二氧化碳回收方法。
【背景技术】
[0002]近年来,关于二氧化碳的回收问题,作为应对在全球范围内担心的全球变暖问题的有效对策，二氧化碳回收存储技术引人注目。特别是，对于火力发电厂和过程排气体来说，已经研究使用水溶液回收二氧化碳的方法。例如，已知二氧化碳回收装置包括吸收塔和再生塔。吸收塔通过吸收进入吸收溶液的包含二氧化碳的气体生成浓溶液。再生塔通过用蒸汽加热从吸收塔排出的浓溶液而使二氧化碳散发和分离，并将产生的稀溶液返回到吸收塔。[0003]然而，在传统的二氧化碳回收装置中，在运转开始时当包含二氧化碳的气体被提供至吸收塔时，由于二氧化碳的吸收反应在吸收溶液中发生快速发热，存在异常高温可能损坏吸收塔设备或可能降解吸收溶液的问题。此问题不但在运转开始时发生而且在排气中的二氧化碳含量快速增加时也发生。
【专利附图】

【附图说明】
[0004]图1是示意出根据第一实施例的二氧化碳回收装置的概要配置框图；
[0005]图2是示意出根据改型的二氧化碳回收装置的概要配置框图；
[0006]图3是示意出根据改型的二氧化碳回收装置的概要配置框图；
[0007]图4是示意出根据第二实施例的二氧化碳回收装置的概要配置框图；
[0008]图5是示意出根据改型的二氧化碳回收装置的修改示意图；
[0009]图6是示意出根据第三实施例的二氧化碳回收装置的概要配置框图；
[0010]图7是示意出根据改型的二氧化碳回收装置的主要部分的概要配置框图；以及
[0011]图8是示意出根据第四实施例的二氧化碳回收装置的概要配置框图。
【具体实施方式】
[0012]根据一个实施例，二氧化碳回收装置包括吸收塔，其被构造用于使包含二氧化碳的气体接触吸收溶液并且产生吸收二氧化碳的浓溶液，再生塔，其被构造用于加热浓溶液，散发出包含二氧化碳的蒸汽，并且产生去除了二氧化碳的稀溶液，热交换装置，其被构造用于在稀溶液和浓溶液之间进行热交换，将热交换后的浓溶液供给至再生塔，并且将热交换后的稀溶液供给至吸收塔，以及冷却装置，其被构造用于冷却从吸收塔的第一部位排出的浓溶液的一部分，并且将冷却的浓溶液供给至高于吸收塔的第一部位的第二部位。
[0013]下面将参考附图解释实施例。
[0014](第一实施例)
[0015]图1示意出根据第一实施例的二氧化碳回收装置的概要配置。二氧化碳回收装置I包括吸收塔101，再生塔102，再生热交换装置103，冷却装置105，106，再沸器108，和气液分离装置132，这些是主要的构成元件。此外，二氧化碳回收装置I包括泵201，202，分流装置107，鼓风机109，和控制单元120。
[0016]在吸收塔101中，包含二氧化碳的气体111被经由鼓风机109引入，并且与吸收二氧化碳的吸收溶液接触，并且因此，浓溶液301通过吸收二氧化碳而生成。
[0017]在这种情况下，吸收塔101由例如逆流式气液接触装置制成，并且其被构造用于使从底部提供的包含二氧化碳的气体111与从上部流下的吸收溶液气液接触。
[0018]被提供至吸收塔101的包含二氧化碳的气体111没有特殊限制，但是，例如，包含二氧化碳的气体111可以是燃烧排气，过程排气等，并且如果必要，它可以在冷却处理过后被引入。
[0019]吸收溶液没有特殊限制。例如，诸如单乙醇胺(MEA)和二乙醇胺(DEA)的胺基水溶液可被使用。二氧化碳被通过吸收塔101去除的去除了二氧化碳的气体112被从吸收塔101的上部排出。
[0020]从吸收塔101排出的浓溶液301被经由泵201供给至分流装置107，并且以预期的流量比分流为浓溶液302，303。分流装置107的分流比通过控制单元120控制。
[0021]浓溶液302被引入到热交换装置103内，并且被稀溶液319加热到预期的温度。加热后的浓溶液302被提供至再生塔102。
[0022]再生塔102包括充填床102a，并且从再生热交换装置103提供的浓溶液302被加热，由此大部分二氧化碳被散发出并且与蒸汽分离并且被作为包含二氧化碳的蒸汽310从上部排出，大部分二氧化碳被从中去除了的稀溶液319被返回到吸收塔101。
[0023]再生塔102是例如逆流式气液接触装置，并且被储存的液体通过与高温蒸汽的热交换而被加热，所述高温蒸汽被再沸器108从外部提供热量。
[0024]从再生塔102排出的包含二氧化碳的蒸汽310通过冷却装置105由从外面供给的冷却介质例如冷却水冷却，之后，通过气液分离装置132其被分离成二氧化碳气体315和水314。如果必要水314被返回到再生塔102。
[0025]再生热交换装置103设置在其中稀溶液319从再生塔102供给至吸收塔101的路径中。从再生塔102排出的稀溶液319经由泵202提供至再生热交换装置103。在再生热交换装置103中，稀溶液319与浓溶液302进行热交换。
[0026]被分流装置107分流的浓溶液303以及在再生热交换装置103内经历热交换的稀溶液319通过冷却装置106由从外面供给的冷却介质例如冷却水冷却，之后它们被返回到吸收塔101。在本实施例中，如图1所示意的，冷却的浓溶液303和冷却的稀溶液319被从吸收塔101的三个位置提供。可选地，它们可以被从两个或更少的位置提供，或者从四个或更多个位置提供。
[0027]后面，解释基于如此配置的二氧化碳回收装置I的二氧化碳回收方法。
[0028]首先，在包含二氧化碳的气体111被提供至吸收塔101之前，将分流装置107的分流比设定成预定的分流比。例如，分流比被设置为使向冷却装置106的流速(浓溶液303的流速)大于向再生热交换装置103的流速(浓溶液302的流速)。
[0029]随后，包含二氧化碳的气体111开始被提供至吸收塔101。在吸收塔101内吸收了二氧化碳的浓溶液301的一部分被经由分流装置107和冷却装置106提供至吸收塔101。更具体地，吸收溶液的一部分循环通过吸收塔101，分流装置107，和冷却装置106。因此，包括许多二氧化碳并且不能吸收更多二氧化碳的较低反应性吸收溶液持续以低温度提供至吸收塔101。因此，这能够防止由于在吸收塔101内的二氧化碳吸收反应导致的吸收溶液中的迅速发热。
[0030]要注意，吸收塔101内的吸收溶液的温度优选等于或低于70° C，以降低由在包含二氧化碳的气体中包括的成分，例如氧，引发的吸收溶液的降解。此外，为了防止损坏吸收塔101设备，吸收塔101中的最大温度和被提供至吸收塔101的吸收溶液的温度之差优选等于或低于30° C。
[0031]吸收塔101内的发热还可以通过在开始提供包含二氧化碳的气体111时减少在其内提供的包含二氧化碳的气体111的量而得到抑制，但这会增长起动设备所需的时间。因此，吸收溶液循环质量流率(浓溶液303的质量流率)与包含二氧化碳的气体的质量流率的比优选等于或大于0.5，并且更优选4至6。利用此流量比，在能够防止设备起动时间增长的同时，吸收塔101中的发热也能够得到有效抑制。
[0032]从开始提供包含二氧化碳的气体111开始过去预定时间段之后，分流装置107的分流比被调节以逐渐增加浓溶液302的流速，并且同时，浓溶液303的流速逐渐降低。这样，获得其中所有浓溶液301被提供到再生热交换装置103的通常运转状态。在通常运转状态下，从吸收塔101排出的所有浓溶液301被提供到再生热交换装置103，并且通过稀溶液319加热后，其被提供到再生塔102。在再生塔102内，再沸器108加热吸收溶液以散发出二氧化碳，作为包含二氧化碳的蒸汽向上移动。包含二氧化碳的蒸汽310被从再生塔102的上部排出，另一方面，稀溶液319被返回到吸收塔101。如上所述，进行再生步骤以使吸收了二氧化碳的浓溶液301进入稀溶液319。从再生塔102排出的稀溶液319经过再生热交换装置103和冷却装置106而被提供至吸收塔101。通过再生塔102再生的稀溶液319被提供至吸收塔101，并且因此，二氧化碳能够被从包含二氧化碳的气体111中高效地吸收。
[0033]如上所述，根据本实施例，当二氧化碳回收装置I开始运转时(当包含二氧化碳的气体111开始被提供时)，一部分浓溶液301不被提供至再生塔102，而是经由分流装置107和冷却装置106返回到吸收塔101。因此，被提供至吸收塔101的吸收溶液中的二氧化碳含量迅速升高，并且吸收溶液的反应活性降低，从而这能够抑制吸收塔101内吸收溶液中的迅速发热。
[0034]在上述实施例中，当包含二氧化碳的气体111开始被提供时，浓溶液301的一部分被经由分流装置107和冷却装置106提供至吸收塔101。可选地，在分流装置107处浓溶液302的分流量可以设定为零，所有浓溶液301可以在吸收塔101，分流装置107，和冷却装置106内循环。
[0035]在上述实施例中，在通常运转状态中，从吸收塔101排出的所有浓溶液301被提供至再生热交换装置103。然而，在分流装置107处浓溶液303的分流量可以不是零。然而，通常运转状态下浓溶液303的流速低于当包含二氧化碳的气体111开始被提供时浓溶液303的流速。
[0036]如图2所示，用于测量浓溶液301的密度的密度计121可被提供于吸收塔101和分流装置107之间。浓溶液301的二氧化碳含量由浓溶液301的密度得来。控制单元120从密度计121的测量结果获得浓溶液301的二氧化碳含量，并且调节分流装置107的分流t匕。例如，控制单元120可以从包含二氧化碳的气体111开始提供时开始监控浓溶液301的二氧化碳含量，当浓溶液301的二氧化碳含量等于或大于预定值时，或者从其变为等于或大于预定值开始经过预定时间段之后，吸收溶液的反应活性被确定为非常低，浓溶液302的流速逐渐升高，同时浓溶液303的流速逐渐降低，从而实现到通常运转状态的转变。
[0037]此外，如图3所示，用于测量包含二氧化碳的气体111的二氧化碳浓度的浓度计122可以被提供。控制单元120基于浓度计122的测量结果调节分流装置107的分流比。例如，控制单元120，当在通常运转状态下包含二氧化碳的气体111的二氧化碳浓度迅速升高时，浓溶液303的流速被升高，并且浓溶液302的流速被降低。通过进行这种分流比的调节，在吸收塔101内吸收溶液中的迅速发热可被防止。
[0038]二氧化碳回收装置I可以被提供有密度计121和浓度计122两者。
[0039](第二实施例)
[0040]图4是根据第二实施例的二氧化碳回收装置2的概要配置。当二氧化碳回收装置2与根据如图1所示的第一实施例的二氧化碳回收装置I相比时，二氧化碳回收装置2的不同点在于其具有分流装置117。除此之外的结构和操作与第一实施例相同，相关描述被省略。
[0041]分流装置117将从再生塔102排出的稀溶液319以预期的流量比分流成稀溶液320，321。分流装置117的分流比通过控制单元120控制。稀溶液320通过冷却装置106冷却，并且被提供至吸收塔101。稀溶液321被返回到再生塔102。
[0042]随后，解释基于如此配置的二氧化碳回收装置2的二氧化碳回收方法。
[0043]首先，在包含二氧化碳的气体111被提供至吸收塔101之前，分流装置107，117处的分流比被设定为预定的分流比。例如，在分流装置107中，分流比被设定为使向冷却装置106的流速(浓溶液303的流速)高于向再生热交换装置103的流速(浓溶液302的流速)。另一方面，例如，在分流装置117中，分流比被设定为使向再生塔102的流速(稀溶液321的流速)高于向冷却装置106的流速(稀溶液320的流速)。
[0044]随后，包含二氧化碳的气体111开始被提供至吸收塔101。在吸收塔101内吸收了二氧化碳的浓溶液301的一部分被经由分流装置107和冷却装置106提供至吸收塔101。更具体地，吸收溶液的一部分循环通过吸收塔101，分流装置107，和冷却装置106。因此，包括许多二氧化碳并且不能吸收更多二氧化碳的较低反应性吸收溶液持续以低温度提供至吸收塔101。因此，这能够防止由于在吸收塔101内的二氧化碳吸收反应导致的吸收溶液中的迅速发热。
[0045]利用分流装置117，从再生塔102排出的稀溶液319的一部分在再生热交换装置103内与浓溶液302进行热交换，之后，它再次处于循环状态中而被提供至再生塔102。这时，利用在吸收塔101内的二氧化碳的吸收反应产生的热，吸收塔101内的吸收溶液被加热到等于或高于外部空气温度或二氧化碳回收装置2起动之前温度的温度，并且从吸收塔101排出。从再生塔102排出的稀溶液319在再生热交换装置103内与被加热的浓溶液302进行热交换，因此其温度升高。分流装置117将加热的稀溶液319的一部分(稀溶液321)返回至再生塔102，从而再生塔102的内部可以被加热。
[0046]然后，从开始提供包含二氧化碳的气体111开始过去预定的时间段之后，分流装置107的分流比被调节以逐渐升高浓溶液302的流速，并且同时，逐渐降低浓溶液303的流速。分流装置117的分流比被调节以逐渐升高浓溶液320的流速，并且同时，逐渐降低稀溶液321的流速。这样，获得其中所有浓溶液301被提供至再生热交换装置103而所有稀溶液319被提供冷却装置106的通常运转状态。在通常运转状态下，从吸收塔101排出的所有浓溶液301被提供至再生热交换装置103，在被稀溶液319加热之后，其被提供至再生塔102。
[0047]如上所述，根据本实施例，当二氧化碳回收装置2开始运转时(当包含二氧化碳的气体111开始被提供时)，一部分浓溶液301不被提供至再生塔102，而是经由分流装置107和冷却装置106返回到吸收塔101。因此，被提供至吸收塔101的吸收溶液中的二氧化碳含量迅速升高，吸收溶液的反应活性降低，从而这能够抑制吸收塔101内吸收溶液中的迅速发热。
[0048]当二氧化碳回收装置2的运转开始时，被吸收塔101加热的浓溶液301 (浓溶液302)以及在再生热交换装置103内通过热交换加热的稀溶液319的一部分被返回到再生塔102。因此，再生塔102的内部被加热，并且再沸器108的热输入可被抑制。由于返回到再生塔102的量，被提供至冷却装置106的稀溶液319 (稀溶液320)的流速被降低，并且这可以抑制在冷却装置106中冷却所需的冷却功率。
[0049]如图5所示，分流浓溶液301的分流装置107可以设置于再生热交换装置103和再生塔102之间。即使在这种配置中，也可以获得与第二实施例相同的效果。
[0050]如图2和3所示的密度计121和浓度计122可以设置于如图4和5所示的二氧化碳回收装置2中。
[0051]在上述实施例中，用于从吸收塔101排出的浓溶液301的排放部被构造成设置于吸收塔101的下部。然而，只要其被设置于比吸收溶液供给到吸收塔101所通过的供给端口低的位置即可，它可以设置于任何位置，例如吸收塔101的中间段部分，并且其可以构造成从多个排放端口排出所有或一些溶液。上述还适用于再生塔102。只要排放端口设置在低于吸收溶液被供给至再生塔102所通过的供给端口的位置即可，排放端口可以设置于任何位置并且其可以构造成从多个排放端口排出所有或一些溶液。
[0052](第三实施例)
[0053]图6是示意出根据第三实施例的二氧化碳回收装置3的概要配置。在根据如图1所示的第一实施例的二氧化碳回收装置I中并且在根据如图4所示的第二实施例的二氧化碳回收装置2中，从吸收塔101排出的浓溶液301的一部分被分流装置107分流，并且被分流装置107分流的浓溶液以及在再生热交换装置103内进行热交换后的稀溶液通过冷却装置106冷却然后被返回到吸收塔101。
[0054]相比而言，在根据本实施例的二氧化碳回收装置3中，吸收溶液的一部分被从吸收塔101的下部抽取，被抽取的吸收溶液通过冷却装置410冷却，并且被冷却的吸收溶液被返回到吸收塔101的上部。与根据如图1所示的第一实施例的二氧化碳回收装置I的结构类似的描述被省略。
[0055]如图6所示，已经经过冷却装置106的吸收溶液(稀溶液)被供给到吸收塔101的上部，并且通过分散装置IOlb被一致地供给到气液接触层101a。气液接触层IOla是，例如，充填床或架。在气液接触层IOla中，从吸收塔101的下部供给的包含二氧化碳的气体111和从上部流下的吸收溶液进行气液接触，并且二氧化碳被吸收溶液吸收。
[0056]已经经过气液接触层IOla并且已经吸收了二氧化碳的吸收溶液(浓溶液)被收集器IOlc收集，并且吸收溶液的一部分被通过泵402从吸收塔101抽取。
[0057]从吸收塔101抽取的吸收溶液通过冷却装置410冷却。冷却装置410可以是任何装置，只要其能够冷却吸收溶液。
[0058]通过冷却装置410冷却的吸收溶液被供给到吸收塔101的上部，汇合已经经过冷却装置106的吸收溶液，并且通过分散装置IOlb被供给到气液接触层101a。
[0059]如上所述，吸收溶液的一部分在吸收塔101和冷却装置410内循环。因此，反应活性低的吸收溶液，因为包含很多的二氧化碳而不能吸收更多的二氧化碳，被持续以低温度提供到吸收塔101。因而，这能够防止由于吸收塔101内的二氧化碳吸收反应而导致的吸收溶液中的迅速发热。注意希望调节经过冷却装置106的液体体积，以允许更多反应活性低的吸收溶液在吸收塔101内循环。
[0060]另外，本实施例不但能够防止如上所述的迅速发热，还能够减少被再沸器108加热的吸收溶液体积并且当由下述反应式限定的L/G很低时有助于二氧化碳的分散反应。
[0061]L/G=(供给到吸收塔的吸收溶液的质量流率)/ (包含二氧化碳的气体质量流率)
[0062]当L/G很高时，吸收溶液在其内流动的管道的直径变得很大并且液体输送泵尺寸增大。同时，在吸收塔101中，当L/G很低时，因为吸收溶液流速很低，由于与二氧化碳吸收反应相关联的发热导致吸收塔101的温度升高，二氧化碳吸收效率被降低。因此，希望减小二氧化碳回收装置作为整体中的L/G并且增大吸收塔101中的L/G。
[0063]在本实施例中，溶液部分的一吸收被从吸收塔101的下部抽取，并且被冷却和返回到吸收塔101的上部。因而，与通过冷却装置106供给到吸收塔101的吸收溶液的体积相比，经过气液接触层IOla的吸收溶液的体积可被增加。因此，L/G可只在吸收塔101内增大，而不增大二氧化碳回收装置作为整体中的L/G，使得吸收塔101内吸收溶液的发热能够得到抑制，同时能够提高二氧化碳的回收效率。
[0064]另外，由于吸收溶液的成分伴随着去除了二氧化碳的气体112的散布而造成的对环境或对生物的影响已经成为一个问题。然而，根据本实施例，通过将由冷却装置410冷却的吸收溶液供给到气液接触层IOla的上部，在吸收塔101内部流动的排气可以被有效地冷却，并且包含在去除了二氧化碳的气体112中的吸收溶液成分可被减少。
[0065]然而，在本实施例中，被收集器IOlc收集的吸收溶液的一部分被抽取，通过冷却装置410冷却，并且被供给到分散装置IOlb上方，吸收溶液的供给部位和抽取部位不限制于上述实施例，并且任何部位可以被采用，只要冷却后的吸收溶液的供给部位高于吸收溶液的抽取部位。
[0066]如图7所示，设置于泵402和冷却装置410之间的阀404，设置在将冷却介质供给到冷却装置410的管道上的阀406，以及测量去除了二氧化碳的气体112的温度的温度传感器408可进一步设置在二氧化碳回收装置3中。阀404和406的开口度基于温度传感器408的测量结果进行调节，并且将被供给到冷却装置410的冷却介质的流速和将被从吸收塔101抽取的吸收溶液的体积被控制。例如，当温度传感器408的测量结果是预定值或更高时，确定吸收塔101内部的温度很高，并且被供给到冷却装置410的冷却介质的流速被增加或者被从吸收塔101抽取的吸收溶液的体积被增大，使得被供给到吸收塔101的吸收溶液的温度降低。阀404和406的开口度的调节可以通过反馈控制例如PID控制自动调节，或者可以由现场操作者手动调节。[0067](第四实施例)
[0068]图8是示意出根据第四实施例的二氧化碳回收装置的吸收塔的概要配置。在图8中未示出的二氧化碳回收装置的结构与图6中示出的如上所述第三实施例相同，并且因此，描述被省略。
[0069]如图8所示，吸收塔101包括三个气液接触层101a_l，101a_2，和101a_3，并且气液接触层101a_2设置于气液接触层101a_l上方。此外，气液接触层101a_3设置于气液接触层101a_2上方。
[0070]分散装置101b_l和收集器101c_l设置于气液接触层101a_l和气液接触层101a_2之间。此外，分散装置101b_2和收集器101c_2设置于气液接触层101a_2和气液接触层101a_3之间。此外，分散装置101b_3设置于气液接触层101a_3上方。
[0071]已经经过冷却装置106的吸收溶液(稀溶液)被供给到吸收塔101的上部，并且依次在气液接触层101a_3，101a_2，和101a_l中流动。从吸收塔101的下部供给的包含二氧化碳的气体111在吸收塔101内部上升。在气液接触层101a_l，101a_2，和101a_3中，包含二氧化碳的气体111和吸收溶液进行气液接触，并且二氧化碳被吸收在吸收溶液中。
[0072]供给到吸收塔101的上部的吸收溶液被通过分散装置101b_3 —致地供给到气液接触层101a_3。已经经过气液接触层101a_3的吸收溶液通过收集器101c_2收集，并且然后被通过分散装置101b_2 —致地供给到气液接触层101a_2。已经经过气液接触层101a_2的吸收溶液通过收集器101c_l收集，并且然后被通过分散装置101b_l —致地供给到气液接触层101a_l。
[0073]通过收集器101c_l收集的吸收溶液的一部分(浓溶液)被泵502从吸收塔101抽取。从吸收塔101抽取的吸收溶液通过冷却装置510冷却。
[0074]被冷却装置510冷却的吸收溶液通过管道520和522供给到收集器101c_2，汇合已经经过气液接触层101a_3的吸收溶液，并且通过分散装置101b_2被供给到气液接触层101a_2。
[0075]此外，被冷却装置510冷却的吸收溶液的一部分通过管道524和分散装置101b_l被供给到气液接触层101a_l。阀508设置在管道524上。
[0076]温度传感器512和阀506设置在管道520中。温度传感器512测量被冷却装置510冷却后的吸收溶液的温度。阀504设置在供给冷却介质到冷却装置510的管道上，并且阀504的开口度基于温度传感器512的测量结果而被控制。因而，被冷却装置510冷却后的吸收溶液的温度能够被控制到预期值。
[0077]此外，测量气液接触层101a_2温度的温度传感器514被提供。阀506的开口度基于温度传感器514的测量结果而被控制。因而，气液接触层101a_2的温度能够被控制到预期值。
[0078]测量收集器101c_l储蓄池中液体深度的液位传感器516设置在收集器101c_l处。阀508的开口度被调节使得液位传感器516的测量结果恒定。因而，在气液接触层101a_3中向下流动的吸收溶液的流速以及被供给到气液接触层101a_l的吸收溶液的流速能够得到一致地保持。
[0079]如上所述，吸收溶液的一部分在气液接触层101a_2和冷却装置510中循环。因此，反应活性低的吸收溶液，因为包含很多的二氧化碳而不能吸收更多的二氧化碳，被持续以低温度供给到气液接触层101a_2。因而，这能够防止由于气液接触层101a_2中的二氧化碳吸收反应而导致的吸收溶液中的迅速发热。
[0080] 另外，被冷却装置510冷却的吸收溶液的一部分被供给至气液接触层101a_l，从而在气液接触层101a_l中向下流动的吸收溶液被防止温度升高，并且二氧化碳的吸收反应能够被促进。
[0081 ] 在如上所述的第三和第四实施例中，喷射器或穿孔板能够被用作分散装置。可选地，分散装置可以被省略并且吸收溶液可被直接供给到气液接触层。
[0082]根据至少一个如上解释的实施例，吸收溶液中的迅速发热能够被防止，并且这允许稳定的运转。
[0083]虽然已经描述了一些实施例，但这些实施例只通过示例呈现，并不限制本发明的范围。相反，这里描述的新颖方法和系统可以体现为多种其它形式；此外，在不偏离本发明的实质的情况下，可以对这里描述的方法和系统的形式进行各种省略、替代和改变。附属的权利要求和它们的等效内容意于涵盖落入本发明的范围和实质内的这种形式和修改。
【权利要求】
1.一种二氧化碳回收装置，包括: 吸收塔，其被构造用于使包含二氧化碳的气体与吸收溶液接触并且生成吸收二氧化碳的浓溶液； 再生塔，其被构造用于加热浓溶液，散发包含二氧化碳的蒸汽，并且产生去除了二氧化碳的稀溶液； 热交换装置，其被构造用于在所述稀溶液和所述浓溶液之间进行热交换，将热交换之后的浓溶液供给至再生塔，并且将热交换之后的稀溶液供给至吸收塔；和 冷却装置，其被构造用于冷却从吸收塔的第一部位排出的浓溶液的一部分，并且将被冷却的浓溶液供给至高于所述吸收塔的第一部位的第二部位。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳回收装置，还包括: 分流装置，其被构造用于将从吸收塔排出的第一浓溶液分流为第二浓溶液和第三浓溶液， 其中，所述热交换装置在所述稀溶液和所述第二浓溶液之间进行热交换，并且将热交换之后的第二浓溶液供给至再生塔，并且 所述冷却装置冷却第三浓溶液和已经经过热交换装置的稀溶液，并且将第三浓溶液和稀溶液供给至所述吸收塔的第二部位。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳回收装置，还包括被构造用于调节所述分流装置的分流比的控制单元， 其中，从所述包含二氧化碳的气体引入至吸收塔开始过去预定的时间之后，所述控制单元降低第三浓溶液的流速。
4.根据权利要求3所述的二氧化碳回收装置，还包括被构造用于测量第一浓溶液的密度的密度计， 其中，所述控制单元从密度计的测量结果计算第一浓溶液的二氧化碳含量，并且基于所计算的二氧化碳含量和预定值之间的比较结果调节所述分流装置的分流比。
5.根据权利要求3所述的二氧化碳回收装置，还包括被构造用于测量在包含二氧化碳的气体中包含的二氧化碳的浓度的浓度计， 其中，当浓度计的测量结果是预定值或更大时，所述控制单元增大第三浓溶液的流速。
6.根据权利要求2所述的二氧化碳回收装置，还包括被构造用于将已经经过热交换装置的稀溶液的一部分返回到再生塔的第二分流装置。
7.根据权利要求1所述的二氧化碳回收装置，还包括被构造用于将通过热交换装置热交换之后的第一浓溶液分流为第二浓溶液和第三浓溶液的第一分流装置，和 被构造用于将通过热交换装置热交换之后的第一稀溶液分流为第二稀溶液和第三稀溶液的第二分流装置， 其中，第二浓溶液和第二稀溶液被供给至再生塔，并且 所述冷却装置冷却第三浓溶液和第三稀溶液，并且将第三浓溶液和第三稀溶液供给至所述吸收塔的第二部位。
8.根据权利要求7所述的二氧化碳回收装置，还包括被构造用于调节第一分流装置和第二分流装置中的分流比的控制单元， 其中，从所述包含二氧化碳的气体引入至吸收塔开始过去预定的时间之后，所述控制单元降低第三浓溶液和第二稀溶液的流速。
9.根据权利要求1所述的二氧化碳回收装置， 其中，所述吸收塔包括: 气液接触层； 设置于气液接触层的上部中的分散装置；和 设置于气液接触层的下部中的收集器，并且 所述第一部位对应于所述收集器，并且所述第二部位被定位于比所述分散装置高的位置。
10.根据权利要求9所述的二氧化碳回收装置，还包括被构造用于测量从吸收塔的顶部排出的气体的温度的温度传感器， 其中，从收集器提取的浓溶液的体积或被供给至冷却装置的冷却介质的体积基于所述温度传感器的测量结果控制。
11.根据权利要求1所述的二氧化碳回收装置， 其中，所述吸收塔包括: 第一气液接触层； 设置在第一气液接触层上 方的第二气液接触层； 设置在第二气液接触层上方的第三气液接触层； 设置于第一气液接触层和第二气液接触层之间第一收集器；和 设置于第二气液接触层和第三气液接触层之间的第二收集器， 其中，所述第一部位对应于所述第一收集器并且所述第二部位对应于所述第二收集器。
12.根据权利要求11所述的二氧化碳回收装置， 其中，被冷却装置冷却的浓溶液的一部分被供给至第一收集器。
13.根据权利要求11所述的二氧化碳回收装置，还包括第二冷却装置，其被构造用于冷却已经经过热交换装置的稀溶液，并且用于将该稀溶液供给到比第三气液接触层高的部位。
14.一种二氧化碳回收方法，包括: 将包含二氧化碳的气体引入吸收塔，使所述包含二氧化碳的气体与吸收溶液接触，并且生成吸收二氧化碳的浓溶液； 在稀溶液和浓溶液之间交进行热交换； 在再生塔内加热热交换后的浓溶液，散发出包含二氧化碳的蒸汽，并且生成去除了二氧化碳的稀溶液； 将热交换后的稀溶液供给至吸收塔；并且 冷却从吸收塔的第一部位排出的浓溶液的一部分，并且将该浓溶液供给至高于吸收塔的第一部位的第二部位。
15.根据权利要求14所述的二氧化碳回收方法，包括: 将从吸收塔的第一部位排出的第一浓溶液分流为第二浓溶液和第三浓溶液； 在稀溶液和第二浓溶液之间进行热交换，并且将热交换后的第二浓溶液供给至再生塔；和冷却第三浓溶液和热交换后的稀溶液，并且将第三浓溶液和稀溶液供给至吸收塔的第二部位。
16.根据权利要求15所述的二氧化碳回收方法，包括: 从包含二氧化碳的气体引入吸收塔开始过去预定的时间之后降低第三浓溶液的流速。
17.根据权利要求14所述的二氧化碳回收方法，包括: 将热交换后的第一浓溶液分流为第二浓溶液和第三浓溶液； 将热交换后的第一稀溶液分流为第二稀溶液和第三稀溶液； 将第二浓溶液和第二稀溶液供给至再生塔；和 冷却第三浓溶液和第三稀溶液，并且将该第三浓溶液和第三稀溶液供给至吸收塔的第二部位。
18.根据权利要求14所述的二氧化碳回收方法，包括: 冷却热交换后的稀溶液，并且将该稀溶液供给至高于所述吸收塔的第二部位的位置。
【文档编号】B01D53/18GK103505986SQ201310247162
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月20日 优先权日:2012年6月20日
【发明者】宇田津满, 北村英夫, 程塚正敏, 齐藤聪, 铃木健介, 千叶典子, 藤本治贵 申请人:株式会社东芝