二氧化碳分離和捕獲裝置及其操作方法
【專利摘要】在一個實施例中，一種二氧化碳分離和捕獲裝置包括：吸收塔，其允許含二氧化碳的氣體與吸收液體相接觸并排出富液體；再生塔，其使吸收液體釋放含有該二氧化碳的氣體，并且排出貧液體；以及第一和第二再生熱交換器，其使用貧液體來加熱富液體。第一再生熱交換器用來自第二再生熱交換器的貧液體來加熱富液體，并且排出成液相的富液體；以及第二再生熱交換器用來自再生塔的貧液體來加熱成液相的富液體。來自第一再生熱交換器的貧液體和來自第二再生熱交換器的富液體各自被供給到吸收塔和再生塔。
【專利說明】二氧化碳分離和捕獲裝置及其操作方法

【技術領域】
[0001]這里所描述的一些實施例涉及二氧化碳分離和捕獲裝置以及操作該裝置的方法。


【發(fā)明內容】

[0002]關于捕獲二氧化碳，二氧化碳捕獲和儲存技術近來作為防止涉及在全球規(guī)模范圍內的全球變暖問題的有效措施而受到關注。尤其地，與熱電廠和工藝廢氣相關的、使用水溶液捕獲二氧化碳的方法已經得到研究。例如，已經公開了一種二氧化碳捕獲裝置，該裝置包括:吸收塔，其被構造成通過使吸收液體吸收含二氧化碳的氣體來產生富液體；以及再生塔，其被構造成加熱從吸收塔中所排出的富液體，從而釋放二氧化碳和蒸汽，從蒸汽中分離出二氧化碳，以及使所產生的貧液體返回到吸收塔中。在這種二氧化碳捕獲裝置中，通過再生熱交換器，使用熱的貧液體對冷的富液體進行預熱，以及該冷的富液體被供給到再生塔，因此釋放二氧化碳所需要的能量總量減小了。
[0003]但是，由于富液體和貧液體以液相流過再生熱交換器，在這些吸收液體之間的傳熱特性較差。當出于在再生塔處減小能量輸入總量的目的，富液體的溫度借助于再生熱交換器被升高到接近再生塔的工作溫度時，在富液體和貧液體之間的溫度差在再生熱交換器的出口附近變得較小。更加具體地說，把熱量從貧液體傳遞到富液體中的驅動力在再生熱交換器的出口附近變得較小。因此，需要較大的再生熱交換器來保證較寬的加熱區(qū)域。相反，當再生熱交換器出口附近的富液體和貧液體之間的溫度差較大時，再生塔處的富液體的溫度升高變得更大，這提高了在再生塔處的能量輸入總量。
[0004]為了解決這些問題，使用板式再生熱交換器，這種熱交換器緊湊并且具有較好的傳熱特性。還可以想到的是，把富液體側的壓力設定得較小、以從富液體中產生蒸汽(水蒸汽)和二氧化碳氣體，同時它的溫度朝向再生熱交換器的出口被升高。在這種情況下，借助在蒸汽產生期間的蒸發(fā)潛熱和在從富液體中產生二氧化碳氣體期間的離解熱量，可以從貧液體實現(xiàn)額外的熱量回收。因此，即使在富液體的溫度沒有升高到接近再生塔的工作溫度時，在再生塔處的能量輸入總量也可以得到抑制。由于在富液體和貧液體之間的溫度差不必形成得較小，因此再生熱交換器內的加熱區(qū)域的增大可以得到抑制。
[0005]但是，當板式再生熱交換器內的富液體變成氣體和液體的兩相流時(在該兩相流中液體和氣體混合起來)，其在一些板之間的若干通道內的流動速度變得不均勻。當兩相流中的氣體成分的比例增大時，板式再生熱交換器的傳熱平面被干燥。其結果是，再生熱交換器的傳熱性能惡化和它的工作變得不穩(wěn)定。另一方面，當富液體在再生熱交換器處的溫度上升較小、從而抑制了氣體的產生時，來自貧液體的熱量回收不充分，從而導致減小再生塔處的能量輸入總量的效果變得較小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是第一實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置的示意結構圖；
[0007]圖2是第二實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置的示意結構圖；
[0008]圖3是第三實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置的示意結構圖；
[0009]圖4是第四實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置的示意結構圖；
[0010]圖5是第五實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置的示意結構圖；
[0011]圖6是第六實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置的示意結構圖；以及
[0012]圖7是第七實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置的示意結構圖。

【具體實施方式】
[0013]現(xiàn)在參照附圖來解釋實施例。
[0014]在一個實施例中，二氧化碳分離和捕獲裝置包括:吸收塔，其中含二氧化碳的氣體被引入到該吸收塔中，該吸收塔被構造來允許氣體與用于吸收二氧化碳的吸收液體相接觸，并且排出富液體(rich liquid)，該富液體是吸收了二氧化碳的吸收液體；再生塔，其被構造來加熱吸收液體從而使吸收液體釋放了含二氧化碳的氣體，并且排出貧液體(leanliquid),該貧液體的溶解的二氧化碳濃度小于富液體中的溶解的二氧化碳濃度；以及第一和第二再生熱交換器，其被構造成借助使用貧液體來加熱富液體。第一再生熱交換器是板式熱交換器，通過使用從第二再生熱交換器所排出的貧液體來加熱從吸收塔中所排出的富液體，并且排出成液相的富液體。第二再生熱交換器是殼管式熱交換器，借助使用從再生塔中所排出的貧液體來加熱從第一再生熱交換器中所排出的成液相的富液體，以及使富液體產生蒸汽并且釋放二氧化碳氣體。從第一再生熱交換器中所排出的貧液體被供給到吸收塔，以及從第二再生熱交換器中所排出的富液體、蒸汽和二氧化碳氣體被供給到再生塔。
[0015](第一實施例)
[0016]圖1是第一實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置的示意結構圖。如圖1所示那樣，二氧化碳分離和捕獲裝置包括:吸收塔1、板式第一再生熱交換器5、殼管式第二再生熱交換器21、再生塔6、再沸器8、貧液體箱11和貧液體冷卻器13。
[0017]來自熱電廠或者類似地方的燃燒廢氣3通過燃燒廢氣供給入口(未示出)引入到吸收塔I的下部中。在吸收塔I中，燃燒廢氣3與吸收液體相接觸，以及燃燒廢氣3中的二氧化碳在吸收液體中被吸收。吸收液體從吸收塔I的上部被引入，通過填料床2，并且在吸收塔I中向下流動，該填料床2填充有填料以提高氣-液接觸的效率。例如，胺化合物和水的混合物可以用作吸收液體。
[0018]燃燒廢氣3中的大部分二氧化碳在吸收液體內被吸收，并且其二氧化碳含量被減小的廢氣從吸收塔I頂部中被排出。借助吸收塔回流冷凝器14將從吸收塔I中所排出的廢氣冷卻，以把水分冷凝成小水滴，并且通過氣-液分離器15將它們從氣體中分離。二氧化碳已釋放后的氣體16被排出到外部。由于由氣-液分離器15所分離出的冷凝水含有吸收液體成分，因此它被返回到吸收塔I。
[0019]在吸收塔I的底部中收集富液體，該富液體是已經吸收過二氧化碳的吸收液體。收集在吸收塔I的底部中的富液體從吸收塔I的底部被富液體輸送泵4排出，并且通過第一再生熱交換器5和第二再生熱交換器21。在第一再生熱交換器5和第二再生熱交換器21處，用從再生塔6底部所排出的、熱的貧液體來加熱富液體。加熱過的富液體被供給到再生塔6。
[0020]供給到再生塔6中的富液體通過填料床7 (該填料床填充有填料以提高氣-液接觸的效率)，該富液體在再生塔6中向下流動，并且收集在再生塔6的底部中。收集在再生塔6底部內的吸收液體被部分地從再生塔6的底部排出，而其他部分在再生塔6和再沸器8之間循環(huán)。在再沸器8處用加熱介質9來加熱吸收液體，以及該吸收液體產生了蒸汽并且釋放二氧化碳氣體。這些氣體和吸收液體返回到再生塔6中，并且只有這些氣體隨著它們的上升而通過填料床7。它們加熱向下流動的吸收液體。其結果是，二氧化碳氣體和蒸汽從被供給到再生塔6中的富液體中被釋放出來，以及貧液體(其是已經釋放過二氧化碳氣體的吸收液體)被收集在再生塔6的底部中。
[0021]廢氣含有從吸收液體釋放出的二氧化碳氣體和蒸汽，并且從再生塔6的頂部中被排出。借助再生塔回流冷凝器17來冷卻從再生塔6中所排出的廢氣，以把水分冷凝成小水滴；以及借助氣-液分離器18，把這些小水滴從氣體中分離出來。二氧化碳氣體19被排出到外部中。同時，由氣-液分離器18所分離出的、冷凝過的水返回到再生塔6中，從而達到使吸收液體中的水濃度保持不變的目的。
[0022]在再生塔6的底部中收集貧液體，該貧液體是溶解二氧化碳的濃度被減小的吸收液體。貧液體從再生塔6的底部排出，并且借助貧液體輸送泵10按照這種順序通過第二再生熱交換器21和第一再生熱交換器5。在第二再生熱交換器21和第一再生熱交換器5，熱的貧液體對從吸收塔I的底部所排出的冷的富液體進行加熱。已通過第一再生熱交換器5的貧液體被儲存在貧液體箱11內。當貧液體借助于貧液體返回泵12在貧液體冷卻器13處被冷卻之后，儲存在貧液體箱11內的貧液體被供給到吸收塔I的上部。重新使用被供給到吸收塔I中的貧液體，以吸收含在燃燒廢氣3中的二氧化碳。
[0023]接下來，描述第一再生熱交換器5和第二再生熱交換器21。第一再生熱交換器5和第二再生熱交換器21串聯(lián)地布置，從而在從吸收塔I到再生塔6中的富液體管線和從再生塔6到吸收塔I的貧液體管線之間交換熱量。
[0024]第一再生熱交換器5是緊湊型板式熱交換器。盡管來自再生塔6的貧液體是熱的(因為它通過再沸器8已經得到熱量)，在第二再生熱交換器21處加熱富液體之后，貧液體被供給到第一再生熱交換器5。在第一再生熱交換器5處，貧液體的剩余熱量加熱富液體。當富液體的溫度超過由它的壓力和所溶解的二氧化碳濃度所確定的預定值時，富液體開始產生蒸汽并且釋放二氧化碳氣體。但是，在第一再生熱交換器5處，富液體被加熱到不產生蒸汽和二氧化碳氣體的溫度。
[0025]在第一再生熱交換器5處被加熱的富液體通過富液體入口 24被供給到殼管式第二再生熱交換器21的殼體側，以及作為氣體和液體的兩相狀態(tài)被容納或裝在第二再生熱交換器21的下部中。例如，鍋形再沸器式熱交換器可以用作殼管式熱交換器。來自再生塔6的貧液體通過貧液體入口 27供給到第二再生熱交換器21的貧液體通道23，并且加熱被收集在下部中的富液體。因此，富液體產生了蒸汽并且釋放二氧化碳氣體，以及被分離成氣體和在氣體由于浮力而釋放之后的半貧液體。從富液體中所釋放的氣體從殼側部的上側上的氣體出口 25排出，并且被供給到再生塔6。富液體(半貧液體)(其溶解二氧化碳的濃度由于釋放這些氣體而被減小)溢流過附圖中的殼左側上的堰部20，從而從半貧液體出口 26中被排出。半貧液體被泵22供給到再生塔6。
[0026]在第二再生熱交換器21處加熱富液體之后的貧液體從貧液體出口 28排出，并且供給到第一再生熱交換器5。它加熱來自吸收塔I的冷的富液體。
[0027]如上所述那樣，本實施例中的富液體作為液相在板式第一再生熱交換器5中進行流動，以及在殼管式第二再生熱交換器21處產生蒸汽并且釋放二氧化碳。在第一再生熱交換器5處，通過處于液相的貧液體來加熱富液體。因此，該裝置可以形成得更加緊湊。而且，由于漂移流(drift flow)所導致的傳熱性能惡化可以被抑制，以獲得穩(wěn)定的工作。在第二再生熱交換器21處，從富液體中釋放氣體可使得在蒸汽產生和二氧化碳氣體離解期間所產生的潛熱得到利用，這提高了從貧液體中進行的熱量回收量。
[0028]因此，根據本實施例，在再生熱交換器處的熱量回收量可以得到提高，以及包括再生熱交換器的二氧化碳分離和捕獲裝置可以穩(wěn)定地工作。而且，在再生塔6處釋放二氧化碳所需要的能量輸入量可以被減小。
[0029]在第二再生熱交換器21處，富液體被加熱以產生蒸汽和釋放二氧化碳氣體，并且變成氣體和液體的兩相流。為了穩(wěn)定地工作，這兩相流優(yōu)選為上升流或者水平流，而不是下降流。
[0030]在第一實施例中，描述了殼管式熱交換器用作第二再生熱交換器21的例子，然而也可以使用雙管式熱交換器或者夾套式熱交換器，其中在該夾套式熱交換器中，盤繞形管沉浸到容器中或者是螺旋盤形。此外，關于管本身，也可以使用外表面和/或內表面被加工以具有散熱片或者類似裝置的管，以用來提高傳熱必能。
[0031](第二實施例)
[0032]圖2是第二實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置的示意性結構圖。與圖1所示的第一實施例相比，本實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置不同之處在于，富液體被供給到第二再生熱交換器21的管側，該熱交換器21是殼管式熱交換器。
[0033]在第一再生熱交換器5處加熱過的成液相的富液體通過富液體入口 24被供給到第二再生熱交換器21。來自再生塔6中的熱的貧液體通過貧液體入口 27被供給到第二再生熱交換器21的殼體側。
[0034]在第二再生熱交換器21處加熱富液體會產生了蒸汽并且釋放二氧化碳氣體。富液體以氣體和液體的兩相進行水平流動，并且由于重力作用而在附圖右側上的水腔室內進行氣-液分離。氣體通過氣體出口 25被排出并且被供給到再生塔6的上部。同時，液體通過半貧液體出口 26排出并且被泵22供給到再生塔6的上部。貧液體在殼體側進行流動以加熱富液體，以及然后從貧液體出口 28中排出并且供給到再生熱交換器5。
[0035]還在這種結構中，在第一再生熱交換器5處，富液體通過液相的貧液體來加熱，這與第一實施例相同。因此，該裝置可以形成得緊湊。而且，由于漂移流所導致的傳熱性能惡化可以被抑制，以獲得穩(wěn)定工作。在第二再生熱交換器21處從富液體中釋放氣體，可以實現(xiàn)在蒸汽產生和二氧化碳氣體離解的期間所產生的潛熱得到利用，這提高了從貧液體進行的熱量回收量。
[0036](第三實施例)
[0037]圖3是第三實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置的示意性結構圖。與圖1所示的第一實施例相比，本實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置不同之處在于，殼管式第二再生熱交換器21豎直地安裝并且是下落液體膜的類型，其中在這種類型中允許富液體在管側上向下流動。
[0038]富液體通過第二再生熱交換器21的管側頂部分上的富液體入口 24來供給。在這種情況下，優(yōu)選的是，借助在供給入口的上游側安裝減壓閥或者類似裝置來減小富液體的壓力，從而使得大量的氣體得以產生，以減少在管內下落的液體量。由于這種結構，在管壁表面上形成薄的液體膜，以及氣體所通過的空間被緊固在中心部分中。通過從再生塔6在殼體側上進行流動的熱的貧液體來加熱液體膜，并且該液體膜下落，進一步產生了氣體。所產生的氣體在中心部分的空間內向上流動。
[0039]氣體從管側頂部分上的氣體出口 25排出，并且被供給到再生塔6。從第二再生熱交換器21的底部上的半貧液體出口 26所排出的半貧液體是被泵22供給到再生塔6的上部。
[0040]還在這種結構中，在第一再生熱交換器5處由處于液相的貧液體來加熱富液體，這與第一實施例相同。因此，該裝置可以形成得更加緊湊。而且，由于漂移流所導致的傳熱性能惡化可以被抑制，以獲得穩(wěn)定工作。在第二再生熱交換器21從富液體中釋放氣體，可以實現(xiàn)在蒸汽產生和二氧化碳氣體離解期間所產生的潛熱得到利用，這提高了要增加的貧液體的熱量回收量。
[0041](第四實施例)
[0042]圖4是第四實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置的示意性結構圖。與圖1所示的第一實施例相比，本實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置不同之處在于，是殼管式熱交換器的第二再生熱交換器21豎直地安裝，以及富液體被使得在管側向上流動。
[0043]富液體通過第二再生熱交換器21的管側底部上的富液體入口 24來供給。來自再生塔6的熱的貧液體是通過殼體側上部上的貧液體入口 27被供給到第二再生熱交換器21，并且在殼體側向下流動以從貧液體出口 28中排出。用熱的貧液體來加熱在管側上升高的富液體，并且富液體產生氣體。富液體在第二再生熱交換器21的頂部內被分離成氣體和半貧液體。氣體從氣體出口 25排出，以及半貧液體從半貧液體出口 26中排出。排出的氣體被供給到再生塔6的上部。排出的半貧液體被泵22供給到再生塔6的上部。
[0044]還在這種結構中，在第一再生熱交換器5處用液相的貧液體來加熱富液體，這與第一實施例相同。因此，該裝置可以形成得更加緊湊。而且，由于漂移流所導致的傳熱性能惡化可以被抑制，以獲得穩(wěn)定工作。在第二再生熱交換器21從富液體中釋放氣體，可以實現(xiàn)在蒸汽產生和二氧化碳氣體離解期間所產生的潛熱得到利用，這提高了要增加的貧液體的熱量回收量。
[0045](第五實施例)
[0046]圖5是第五實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置的示意性結構圖。與圖1所示的第一實施例相比，本實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置不同之處在于，是殼管式熱交換器的第二再生熱交換器21豎直地安裝，并且富液體被使得在殼體側向上流動。
[0047]富液體通過第二再生熱交換器21的殼側下部上的富液體入口 24來供給。來自再生塔6的熱的貧液體是從第二再生熱交換器21的管側上部上的貧液體入口 27進行供給，并且向下朝向底部上的貧液體出口 28流動。在這個階段，用熱的貧液體來加熱富液體。然后，富液體以氣體和液體的兩相的形式從殼體側上部上的噴嘴排出，從而使氣體升高和產生氣體。氣體和液體兩相形式的富液體被氣-液分離器29分離成氣體和液體，以及氣體被供給到再生塔6的上部。液體(半貧液體)被泵22供給到再生塔6的上部。
[0048]氣-液分離器29可以被省略，以把氣體和液體兩相的富液體從殼體側上部上的噴嘴直接供給到再生塔6的上部。
[0049]還在這種結構中，在第一再生熱交換器5處用液相的貧液體來加熱富液體，這與第一實施例相同。因此，該裝置可以形成得更加緊湊。而且，由于漂移流所導致的傳熱性能惡化可以被抑制，以獲得穩(wěn)定工作。在第二再生熱交換器21處從富液體中釋放氣體，可以實現(xiàn)在蒸汽產生和二氧化碳氣體離解期間所產生的潛熱得到利用，這提高了要增加的貧液體的熱量回收量。
[0050](第六實施例)
[0051]圖6是第六實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置的示意性結構圖。與圖1所示的第一實施例相比，本實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置不同之處在于，供給到第二再生熱交換器21中的富液體的狀態(tài)得到監(jiān)控。
[0052]如圖6所示那樣，壓力調節(jié)閥30、富液體溫度的測量裝置32和富液體壓力的測量裝置33設置在第一再生熱交換器5和第二再生熱交換器21的富液體入口 24之間的富液體管線中。壓力調節(jié)閥30調節(jié)著富液體的壓力。富液體溫度的測量裝置32和富液體壓力的測量裝置33測量著從第一再生熱交換器5所排出的富液體(其將被供給到第二再生熱交換器21)的溫度和壓力，從而把測量結果報告給控制器34。
[0053]而且，富液體中溶解的二氧化碳濃度的測量裝置31被設置在吸收塔I底部的容器和第一再生熱交換器5的入口部分之間的富液體管線上。富液體中溶解的二氧化碳濃度的測量裝置31測量從吸收塔I所排出的富液體(其將被供給到第一再生熱交換器5)的溶解的二氧化碳濃度，從而把測量結果報告給控制器34。
[0054]控制器34具有用于二氧化碳分離和捕獲裝置中的吸收液體的氣-液平衡數據。因此，基于從測量裝置31得到的二氧化碳溶解在富液體中的濃度以及從測量裝置32得到的富液體溫度這兩者而獲得的測量值，控制器34計算出壓力值，其中在該壓力值下富液體在第一再生熱交換器5內開始產生氣體。然后，控制器34控制調節(jié)閥30，以使得第一再生熱交換器5的出口壓力(即來自測量裝置33的富液體壓力的測量值)等于或者大于所計算出的壓力值。
[0055]因此，富液體在第一再生熱交換器5處可以穩(wěn)定地保持液相，以及在第二再生熱交換器21中可以穩(wěn)定地保持氣體和液體兩相，這允許穩(wěn)定地工作。
[0056]根據本實施例，在第一再生熱交換器5處用液相的貧液體來加熱富液體，這與第一實施例相同。因此，該裝置可以形成得更加緊湊。而且，由于漂移流所導致的傳熱性能惡化可以被抑制，以獲得穩(wěn)定工作。在第二再生熱交換器21處從富液體中釋放氣體，可以實現(xiàn)在蒸汽產生和二氧化碳氣體離解期間所產生的潛熱得到利用，這提高了要增加的貧液體的熱量回收量。
[0057](第七實施例)
[0058]圖7是第七實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置的示意性結構圖。與圖1所示的第一實施例相比，本實施例的二氧化碳分離和捕獲裝置不同之處在于，從吸收塔I中所排出的富液體被分成兩部分，這兩部分中的一部分供給到第一再生熱交換器5，以及另一部分供給到二氧化碳裝置36。
[0059]如圖7所示那樣，從吸收塔I中所排出的富液體在分流器35處被分成第一富液體Rl和第二富液體R2。第一富液體Rl供給到第一再生熱交換器5，并且與要被加熱的貧液體進行熱交換。第一富液體Rl以液相的形式從第一再生熱交換器5中排出，并且在第二再生熱交換器21中進一步被加熱從而成為氣體和液體兩相。
[0060]第二富液體R2供給到二氧化碳產生裝置36。二氧化碳產生裝置(熱交換器)36通過使用從再生塔6的頂部所排出的熱氣體來加熱第二富液體R2。因此，由于由從再生塔6頂部排出的氣體所保持的熱量可以被捕獲到第二富液體R2中，輸入到再沸器8中的能量輸入量可以進一步被減少。
[0061]根據本實施例，在第一再生熱交換器5處用液相的貧液體來加熱富液體，這與第一實施例相同。因此，該裝置可以形成得更加緊湊。而且，由于漂移流所導致的傳熱性能惡化可以被抑制，以獲得穩(wěn)定工作。在第二再生熱交換器21從富液體中釋放氣體，可以實現(xiàn)在蒸汽產生和二氧化碳氣體離解期間所產生的潛熱得到利用，這提高了要增加的貧液體的熱量回收量。
[0062]在本實施例中，即使在二氧化碳產生裝置36被省去、并且第二富液體R2直接供給到再生塔6頂部附近并被允許與再生塔6內的熱氣體相接觸時，也可以獲得相同的效果。
[0063]根據至少一個上述實施例，在再生熱交換器中的熱量回收量可被提高，并且二氧化碳分離和捕獲裝置可以穩(wěn)定地工作。
[0064]盡管描述了一些實施例，但是這些實施例只是以例子的方式來給出，并且不是用來限制本發(fā)明的范圍。當然，這里所描述的新穎裝置和方法可以以各種各樣的其他形式來體現(xiàn)；此外，在沒有脫離本發(fā)明精神實質的情況下，可以進行這里所描述的該裝置和方法的各種省略、置換和改變。附加的權利要求和它們的等同物用來覆蓋落入本發(fā)明范圍和精神實質內的這些形狀或者改進。
【權利要求】
1.一種二氧化碳分離和捕獲裝置，其包括: 吸收塔，含二氧化碳的氣體被引入到該吸收塔中，其中該吸收塔被構造成:允許氣體與用于吸收二氧化碳的吸收液體相接觸，以及排出富液體，該富液體是已經吸收了二氧化碳的吸收液體； 再生塔，其被構造成:加熱吸收液體，以使吸收液體釋放含有該二氧化碳的氣體，并且排出貧液體，該貧液體的溶解的二氧化碳濃度低于在富液體中溶解的二氧化碳濃度；以及第一和第二再生熱交換器，其被構造成通過使用貧液體來加熱富液體； 其中，第一再生熱交換器是板式熱交換器，通過使用從第二再生熱交換器排出的貧液體來加熱從吸收塔中排出的富液體，以及排出成液相的富液體； 第二再生熱交換器是殼管式熱交換器，通過使用從再生塔中排出的貧液體來加熱從第一再生熱交換器排出的成液相的富液體，以及使富液體產生蒸汽和釋放二氧化碳氣體；從第一再生熱交換器排出的貧液體被供給到吸收塔；以及從第二再生熱交換器排出的富液體、蒸汽和二氧化碳氣體被供給到再生塔。
2.根據權利要求1所述的裝置，其還包括: 第一測量裝置，其被構造成測量在富液體中溶解的二氧化碳的濃度，該富液體被供給到第一再生熱交換器； 第二測量裝置，其被構造成測量從第一再生熱交換器排出的富液體的溫度； 第三測量裝置，其被構造成測量從第一再生熱交換器排出的富液體的壓力； 壓力調節(jié)閥，其被構造成調節(jié)從第一再生熱交換器排出的富液體的壓力；以及控制器，其被構造成通過使用第一和第二測量裝置所測量的值和吸收液體的氣-液平衡數據來計算出一壓力值，其中從第一再生熱交換器排出的富液體在該壓力值下保持處于液相；并且，被構造成控制壓力調節(jié)閥，以使得第三測量裝置的測量結果等于或者大于所計算出的壓力值。
3.根據權利要求1所述的裝置，其還包括:分流器，其被構造成把從吸收塔排出的富液體分成第一富液體和第二富液體； 其中，第一富液體供給到第一再生熱交換器，以及 第二富液體用從再生塔排出的、含有二氧化碳的氣體進行加熱。
4.根據權利要求1所述的裝置，其中，第二再生熱交換器是鍋形再沸器式熱交換器。
5.一種用于操作二氧化碳分離和捕獲裝置的方法，該二氧化碳分離和捕獲裝置包括:吸收塔；再生塔；板式的第一再生熱交換器；以及殼管式的第二再生熱交換器；該方法包括: 允許含有二氧化碳的氣體在吸收塔中與從第一再生熱交換器排出的貧液體相接觸；以及從吸收塔處排出富液體，該富液體是已經吸收過二氧化碳的吸收液體； 在第一再生熱交換器中通過使用從第二再生熱交換器排出的貧液體來加熱從吸收塔處排出的富液體；以及排出成液相的富液體； 在第二再生熱交換器中通過使用從再生塔中排出的貧液體來加熱從第一再生熱交換器排出的成液相的富液體；以及允許富液體產生蒸汽并且釋放二氧化碳氣體；以及 把從第二再生熱交換器排出的富液體、蒸汽和二氧化碳氣體供給到再生塔，以使富液體釋放含有二氧化碳的氣體；并且排出貧液體，其中該貧液體的溶解的二氧化碳濃度小于富液體中的溶解的二氧化碳濃度。
【文檔編號】B01D53/18GK104174257SQ201410059738
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權日:2013年5月20日
【發(fā)明者】大橋幸夫, 小川斗, 北村英夫 申請人:株式會社東芝