胺俘獲系統和二氧化碳俘獲系統的製作方法

2023-06-05 20:32:11 1

專利名稱：胺俘獲系統和二氧化碳俘獲系統的製作方法
技術領域：
本申請描述的實施例涉及胺俘獲系統和二氧化碳俘獲系統。
背景技術：
近年來，全球變暖問題的重要性已由於二氧化碳(CO2)的溫室效應而變得增加，其中二氧化碳是化石燃料的燃燒產物。在關於聯合國氣候變化框架公約「京都議定書」中，日本就減少溫室效應廢氣排放的目標是與1990年相比，在2008年和2012年之間實現6%的減少。在該背景下，關於使用大量的化石燃料的熱電站等等，積極地研究通過將燃燒廢氣與含胺的吸收液接觸，來分離和俘獲燃燒廢氣中的二氧化碳的方法，以及貯存俘獲的二 氧化碳而不向大氣排放該二氧化碳的方法。具體而言，已知一種包括吸收塔和再生塔的二氧化碳俘獲系統，其中吸收塔配置為使吸收液吸收燃燒廢氣中包含的二氧化碳，向再生塔提供包含從吸收塔吸收的二氧化碳的吸收液(富液)，再生塔被配置為對該吸收液進行加熱以釋放二氧化碳氣體，並對該吸收液進行再生。用於提供熱源的再沸器連接到再生塔。對該系統進行配置，使得將再生塔中再生的吸收液(貧液)提供給吸收塔，並在該系統中進行循環。


圖I是描繪第一實施例的二氧化碳俘獲系統的配置的圖；圖2是描繪第一實施例的胺俘獲系統的配置的圖；圖3是描繪第二實施例的胺俘獲系統的配置的圖；圖4是描繪第三實施例的胺俘獲系統的配置的圖；圖5是描繪第四實施例的胺俘獲系統的配置的圖；以及圖6是描繪第六實施例的胺俘獲系統的配置的圖。
具體實施例方式現參照附圖來解釋實施例。在使用包含胺的吸收液分離和俘獲二氧化碳的處理過程中，要從其去除二氧化碳的燃燒廢氣夾帶了胺(其稱為「處理的氣體」)，並散布在大氣中。因此，本發明的目標是提供胺俘獲系統以及提供包括這種胺俘獲系統的二氧化碳俘獲系統，其中胺俘獲系統可以減少在大氣中散布的胺，並對處理的氣體夾帶的胺進行高效俘獲和回收利用。本申請描述的實施例是包括二氧化碳俘獲模塊的胺俘獲系統，其中二氧化碳俘獲模塊配置為將含有二氧化碳的氣體與含有胺的吸收液進行接觸，以使該吸收液吸收二氧化碳。此外，該系統還包括第一清洗裝置和第二清洗裝置，其中第一清洗裝置配置為使用清洗液對從二氧化碳俘獲模塊排放的氣體進行清洗，以俘獲該氣體夾帶的胺，第二清洗裝置配置為使用清洗液對從第一清洗裝置排放的氣體進行清洗，以俘獲該氣體夾帶的胺。此外，該系統還包括第二測量儀器和液體發送機構，其中第二測量儀器配置為對第二清洗裝置中使用的清洗液裡的胺的濃度進行測量，液體發送機構配置為當第二測量儀器檢測的所述胺的濃度超過預定的值時，提取第二清洗裝置中使用的清洗液，並將該清洗液發送給第一清洗裝置。此外，該系統還包括吸收液去霧器和清洗液去霧器，其中吸收液去霧器配置為俘獲從二氧化碳俘獲模塊排放的氣體所夾帶的吸收液的霧體，清洗液去霧器配置為俘獲從第一清洗裝置排放的氣體所夾帶的清洗液的霧體。(第一實施例)圖I是描繪第一實施例的二氧化碳俘獲系統的配置的圖。圖I中的二氧化碳俘獲系統包括吸收塔101、富液泵102、蓄熱式換熱器103、再生塔104、再沸器105、貧液泵106、冷卻器107和控制器108。
將含有二氧化碳的燃燒廢氣I提供給吸收塔101。吸收塔101被配置為將燃燒廢氣I與吸收液進行接觸，以使該吸收液吸收燃燒廢氣I中的二氧化碳。在本實施例中，將包含胺的含有胺的吸收液使用成吸收液。吸收塔101從頂部排放已從其中去除二氧化碳的燃燒廢氣2 (處理的氣體)，從底部排放已吸收二氧化碳的吸收液(富液)。在圖I中，該吸收液用附圖標記4表示。富液傳送泵102將吸收液4傳送通過蓄熱式換熱器103，並提供給再生塔104。再生塔104配置為使該吸收液釋放二氧化碳。再生塔104從頂部排放已從吸收液中釋放的二氧化碳氣體6，從底部排放已釋放二氧化碳的吸收液(貧液)。在圖I中，該吸收液用附圖標記5表不。將從再生塔104排放的吸收液提供給再沸器105。再沸器105通過對吸收液進行加熱，使該吸收液釋放水蒸氣和二氧化碳氣體。將這些氣體再次提供給再生塔104。隨後，吸收液通過被這些氣體的熱量進行加熱而釋放二氧化碳，如上所述。貧液傳送泵106將從再生塔104排放的吸收液5傳送通過蓄熱式換熱器103和冷卻器107，並貯存在吸收液緩存罐15中。隨後，將從吸收液緩存罐15排放的吸收液(貧液)提供給吸收塔101。在圖I中，該吸收液用附圖標記3表示。此外，圖I中的二氧化碳俘獲系統還包括再生塔回流冷凝器111、二氧化碳分離器112、回流液體泵113、吸收塔回流冷凝器121和蒸氣液體分離器122。從再生塔104排放的二氧化碳氣體6包含從吸收液中蒸發的水蒸氣。通過再生塔回流冷凝器111對該水蒸氣進行冷卻，將其凝結和變換成水。二氧化碳分離器112將二氧化碳氣體和凝結的水彼此分開，並將分離出的二氧化碳氣體排放到外面。在圖I中，該二氧化碳氣體用附圖標記7表示。另一方面，回流液體泵113將凝結的水返回到再生塔104。同樣，從吸收塔101排放的處理的氣體2也包含從吸收液中蒸發的水蒸氣。通過吸收塔回流冷凝器121對該水蒸氣進行冷卻，將其凝結和變換成水。蒸氣液體分離器122將處理的氣體和凝結的水彼此分開，並將分離出的處理的氣體排放到外面。在圖I中，該處理的氣體用附圖標記8表示。另一方面，凝結的水返回到吸收塔101。此外，圖I中的二氧化碳俘獲系統還包括胺俘獲系統，後者俘獲處理的氣體所夾帶的胺。下面將參照圖2來詳細地描述該胺俘獲系統。圖2是描繪第一實施例的胺俘獲系統的配置的圖。
本實施例的胺俘獲系統擁有吸收塔101、吸收液緩存罐15和圖2中所示的其它組件。吸收塔101包括二氧化碳俘獲模塊31、包括第一胺俘獲模塊32和第一液體池34的第一清洗裝置、以及包括第二胺俘獲模塊33和第二液體池35的第二清洗裝置，如圖2中所示。二氧化碳俘獲模塊31被配置為將燃燒廢氣I帶到與吸收液進行接觸，從而使吸收液吸收燃燒廢氣I中的二氧化碳。具體而言，從吸收液分配器16散布降落的吸收液(貧液)3與在二氧化碳俘獲模塊31中上升的燃燒廢氣I接觸，從而吸收液3吸收二氧化碳。將已吸收了二氧化碳的吸收液3累積在吸收塔101的底部，並排放成富液4。二氧化碳俘獲模塊31已去除了其中的二氧化碳的處理的氣體通過吸收液去霧器17上升，並流入到位於二氧化碳俘獲模塊31的上邊部分的第一清洗裝置中。在圖2中，該 處理的氣體用附圖標記10表不。第一胺俘獲模塊32被配置為使用清洗液對處理的氣體10進行清洗，從而俘獲處理的氣體10夾帶的胺。具體而言，從第一清洗液分配器18散布降落的清洗液與在第一胺俘獲模塊32中上升的處理的氣體10接觸，從而清洗液對胺進行吸收。已吸收了胺的清洗液累積在第一液體池34中。在第一胺俘獲模塊32中已俘獲了其中的胺的處理的氣體通過清洗液去霧器19上升，並流入到位於第一胺俘獲模塊32的上邊部分的第二清洗裝置中。在圖2中，該處理的氣體用附圖標記11表不。第二胺俘獲模塊33被配置為使用清洗液對處理的氣體11進行清洗，從而俘獲處理的氣體11夾帶的胺。具體而言，從第二清洗液分配器20散布降落的清洗液與在第二胺俘獲模塊33中上升的處理的氣體11接觸，從而清洗液對胺進行吸收。已吸收了胺的清洗液累積在第二液體池35中。在第二胺俘獲模塊32中已俘獲了其中的胺的處理的氣體在吸收塔101中上升，並從吸收塔101的頂部排出。在圖2中，該處理的氣體用附圖標記2表示。如上所述，吸收塔101具有兩階段的清洗裝置。下面將描述具有兩階段結構的清洗裝置的優點。此外，圖2中的胺俘獲系統還包括第一清洗液泵12、第二清洗液泵13和吸收液泵14。第一清洗液泵12是通過第一清洗液循環管道26將第一液體池34中累積的清洗液再次發送給第一清洗液分配器18的泵。同樣，第二清洗液泵13是通過第二清洗液循環管道27將第二液體池35中累積的清洗液再次發送給第二清洗液分配器20的泵。如上所述，分別在第一和第二清洗裝置中，對這些清洗液進行循環和使用。在該時亥IJ，分別在第一和第二清洗液冷卻器22和23中，將這些清洗液冷卻到預定的溫度。吸收液泵14是將吸收液3從吸收液緩存罐15發送到吸收液分配器16的泵。在該時刻，在吸收液冷卻器21中將吸收液3冷卻到預定的溫度。此外，圖2中的胺俘獲系統還包括第一測量儀器41、第一計算器42、第二測量儀器43和第二計算器44。第二測量儀器43是對第二清洗裝置中使用的清洗液裡的胺的濃度進行測量的測量儀器。具體而言，第二測量儀器43對在第二清洗液循環管道27中流動的清洗液裡的胺的濃度進行測量。在本系統中，當第二測量儀器43檢測到胺的濃度等於或者高於預定的值時，在第二計算器44的控制之下，將第二閥25設置在打開狀態。在將第二液體池35和第一液體池34彼此連接的清洗液旁路28上提供第二閥25。因此，當將第二閥25設置在打開狀態時，第二液體池35中的清洗液被抽出，並發送到第一液體池34。第二計算器44、第二閥25和清洗液旁路28是本實施例的液體發送機構的示例。第一測量儀器41是對第一清洗裝置中使用的清洗液裡的胺的濃度進行測量的測量儀器。具體而言，第一測量儀器41對在第一清洗液循環管道26中流動的清洗液裡的胺的濃度進行測量。在本系統中，當第一測量儀器41檢測到胺的濃度等於或者高於預定的值時，在第一計算器42的控制之下，將第一閥24設置在打開狀態。在將第一清洗液循環管道26和吸收液緩存罐15彼此連接的管道上提供第一閥24。因此，當將第一閥24設置在打開狀態 時，提取在第一清洗裝置中循環的清洗液，並將其混合到貯存在吸收液緩存罐15中的吸收液裡。如上所述，在本系統中，將從第一清洗裝置提取的清洗液回收利用為吸收液。這是基於下面知識由於第一清洗裝置中的清洗液包含從處理的氣體中俘獲的處於高濃度的胺，因此可以將其回收利用成吸收液。在圖2中，從第一清洗裝置中提取的清洗液用附圖標記9表示。第一計算器42、第一閥24和用於發送清洗液9的旁路是本實施例的混合機構的示例。此外，圖2中的胺俘獲系統還包括吸收液去霧器17和清洗液去霧器19。在二氧化碳俘獲模塊31的出口中提供吸收液去霧器17。在二氧化碳俘獲模塊31中已去除了二氧化碳的處理的氣體10通過吸收液去霧器17上升。在該時刻，吸收液去霧器17俘獲和收集由處理的氣體10夾帶的吸收液的霧體。此外，在第一清洗裝置的出口中提供清洗液去霧器19。在第一清洗裝置中已去除了二氧化碳的處理的氣體11通過清洗液去霧器19上升。在該時刻，清洗液去霧器19俘獲和收集由處理的氣體11夾帶的清洗液的霧體。(I)胺俘獲系統的操作細節接著，下面描述圖2中的胺俘獲系統的操作的細節。具體而言，下面將描述第一測量儀器41、第一計算器42、第二測量儀器43、第二計算器44等等的操作的細節。通常，在處理的氣體所夾帶的胺中，存在具有高揮發性(換言之，高蒸氣壓)且容易從液體中釋放的高揮發性胺，以及具有低揮發性(換言之，低蒸氣壓)且不易於從液體釋放的低揮發性胺。低揮發性胺主要是剛開始使用之後的胺。此外，高揮發性胺主要是由於使用而變質的胺。在大多情況下，具有IOOPa或者更少蒸氣壓的胺處於與低揮發性胺相對應的空間溫度，具有IOOPa或者更大蒸氣壓的胺處於與高揮發性胺相對應的空間溫度。當俘獲到胺時，由於該胺變得高揮發，因此為了具有增強的胺俘獲能力，需要使用具有較低濃度的胺的清洗液。另一方面，從保持對二氧化碳進行俘獲的吸收液的性能的觀點來看，重要的是對低揮發性胺而不是高揮發性胺進行俘獲/回收利用。本申請發明人聚焦於該點，故設計出抑制高揮發性胺散布到大氣(其中高揮發性胺容易散布到大氣中)，並對處理的氣體夾帶的低揮發性胺進行高效地俘獲/回收利用的技術。本系統具有兩階段結構的清洗裝置，在每一個階段，對清洗液中的胺濃度進行監測(測量)。例如，可以根據清洗液的密度、PH值、電導性、超聲波速度、氧化還原電位(ORP)等等，對胺濃度進行測量。 首先，下面將描述第二清洗裝置的操作。當第二測量儀器43檢測到胺的濃度等於或者高於預定的值時，第二清洗裝置將第二液體池35中的清洗液發送到第一液體池34。隨後，將具有較低的胺濃度的新清洗液補充到第二液體池35中。用上面方式，第二清洗裝置將第二清洗裝置中使用的清洗液裡的胺的濃度控制為低濃度。從而，第二清洗裝置增強了第二清洗裝置中使用的清洗液的胺俘獲能力，並抑制從吸收塔101排放的處理的氣體2所夾帶的胺散布到大氣中。在第二清洗裝置中，清洗液包含大量的高揮發性胺。這是由於高揮發性胺容易從液體中釋放，故容易在二氧化碳俘獲模塊31和第一清洗裝置中被處理的氣體夾帶。另一方面，由於第二清洗裝置是最終階段的清洗裝置，因此當第二清洗裝置沒有俘獲高揮發性胺時，該高揮發性胺散布到大氣中。隨後，如上所述，本系統將第二清洗裝置中的胺的濃度控制到低濃度，從而增強了清洗液的胺俘獲能力，並抑制將高揮發性胺散布到大氣中。此外，本系統具有在二氧化碳俘獲模塊31的出口中提供的吸收液去霧器17，具有在第一清洗裝置的出口中提供的清洗液去霧器19。這些去霧器17和19俘獲和收集由處理的氣體夾帶的吸收液的霧體和清洗液的霧體，並抑制由於該夾帶而導致的胺散布到大氣中。接著，下面將描述第一清洗裝置的操作。在第一清洗裝置中，將清洗液回收利用成吸收液。為了將清洗液回收利用成吸收液，從保持吸收液中的胺的濃度的觀點來看，重要的是儘可能地使清洗液中的胺的濃度接近吸收液中的胺的濃度。隨後，當第一測量儀器41檢測到胺的濃度等於或高於預定的值時，第一清洗裝置將第一清洗液循環管道26中流動的清洗液發送到吸收液緩存罐15。從而，可以使含有高濃度的胺的清洗液回收利用成吸收液。隨後，將含有低濃度的胺的新清洗液或者從第二液體池35發送的清洗液補充到第一液體池34。由於第一清洗裝置是處於最低階段的清洗裝置，因此與處於最高階段的清洗裝置的第二清洗裝置相比，第一清洗裝置中的清洗液裡的胺的濃度更高。此外，第一清洗裝置中的清洗液含有大量的低揮發性胺。這是由於與高揮發性胺相比，低揮發性胺不易從液體中釋放，不易被處理的氣體夾帶並進入到第二清洗裝置中。由於該原因，第一清洗裝置中的清洗液含有高濃度的胺，並含有大量的對於二氧化碳進行高性能俘獲的低揮發性胺。隨後，在本系統中，將離開第一和第二清洗裝置中的清洗液的第一清洗裝置中的清洗液，重新使用為吸收液。從而，可以對處理的氣體夾帶的胺進行高效地俘獲/回收利用。這是由於將俘獲了大量的低揮發性胺的清洗液回收利用成吸收液。當第一測量儀器41檢測到胺的濃度等於或者高於預定的值時，計算器42確定將第一清洗裝置中的清洗液發送到吸收液緩存罐15的時間。同樣，當第二測量儀器43檢測到胺的濃度等於或者高於預定的值時，計算器44確定將第二清洗裝置中的清洗液發送到第一清洗裝置的時間。此外，在本系統中，將第二液體池35中的清洗液發送到第一液體池34，因此導致將含有高濃度的胺和具有低胺俘獲能力的清洗液提供給第一清洗裝置。但是，在本系統中，第二清洗裝置能進行工作以高效地俘獲高揮發性胺，因此第一清洗裝置不需要高效地俘獲高揮發性胺，顯示出即使在清洗液含有高濃度的胺的情況下的其必需功能。在本系統中，更期望的是，第一清洗裝置中的清洗液含有高濃度的胺，以便將第一清洗裝置中的清洗液重新使用為吸收液。由於該原因，在本系統中，將第二清洗裝置中使用的清洗液提供給第一清洗裝置。(2)胺俘獲系統的操作狀況細節接著，下面將描述圖2中的胺俘獲系統的操作狀況的細節，例如，針對清洗液中的胺濃度的預定值以及吸收液和清洗液的類型。第一計算器42和第二計算器44將清洗液中的胺濃度的測量值與預定的值進行比較，但可以根據吸收液中的胺的濃度和要俘獲的胺的類型來將這些預定的值設置在期望的值。例如，在第二計算器44中，將預定的值設置為能夠實現某種策略的值，以便基於該策略，將處理的氣體2中含有的胺的數量控制到預定的數量或者更少(例如，Ippm或者更少)。此外，將第一計算器42中的預定的值設置成濃度值為吸收液中的胺濃度的X% (例 如，50% )，使得清洗液中的胺濃度儘可能地接近吸收液中的胺濃度。當上面所描述的X%的值是遠離於100%的值時，清洗液的混合降低吸收液中的胺濃度。例如，該問題可以通過限制要返回到吸收塔101和再生塔104的凝結水的量來解決，其中這些離開的凝結水在二氧化碳分離器112和蒸氣液體分離器122中產生(參見圖I)。吸收液中含有的胺(胺化合物)的示例包括下列胺。例如，示例包括「含有醇式羥基組的伯胺」，如乙醇胺和2胺2甲基I丙醇；「含有醇式羥基組的仲胺」，如二乙醇胺和2甲氨基乙醇；從及「含有醇式羥基組的叔胺」，如三乙醇胺和N甲基二乙醇胺。此外，示例還包括「聚乙烯多胺」，如乙二胺、三乙烯二胺和二亞乙基三胺；「環胺」，如哌嗪、哌啶和吡咯烷；「多胺」，如亞二甲苯基胺；「胺基酸類」，如甲基氨基甲酸。此外，示例還包括這些胺化合物的混合。此外，吸收液的示例包括含有10到7(^1:%的胺的水溶液。此外，吸收液還可以包含二氧化碳催化劑、防腐劑和其它介質(例如，甲醇、聚乙二醇和環丁碸)。此外，清洗液的示例包括水(例如，純水)。清洗液的示例不同於稍後描述的水。(3)第一實施例的效果最後，下面將描述第一實施例的效果。如上所述，在本實施例中，清洗裝置具有兩階段結構，對每一個階段的清洗液中的胺的濃度進行測量。隨後，當第二測量儀器43檢測到胺的濃度等於或者高於預定的值時，第二清洗裝置向第一液體池34發送第二液體池35中的清洗液。此外，當第一測量儀器41檢測到胺的濃度等於或者高於預定的值時，第一清洗裝置將第一清洗液循環管道26中流動的清洗液發送給吸收液緩存罐15。從而，在本實施例中，第二清洗裝置能夠抑制胺散布到大氣中，第一清洗裝置能夠對處理的氣體夾帶的胺進行高效地俘獲/回收利用。具體而言，第二清洗裝置能夠抑制高揮發性胺散布到大氣中(其中，高揮發性胺容易散布到大氣中)，第一清洗裝置能夠對低揮發性胺進行高效地俘獲/回收利用，其中低揮發性胺對二氧化碳進行高性能地俘獲。此外，在本實施例中，在二氧化碳俘獲模塊31的出口中提供吸收液去霧器17，在第一清洗裝置的出口中提供清洗液去霧器19。從而，在本實施例中，可以抑制由於所述夾帶而導致的處理的氣體夾帶的吸收液的霧體和清洗液的霧體散布到大氣中，還可以增強用於抑制胺散布到大氣的效果。在本實施例中，還可以在第一清洗裝置和第二清洗裝置之間提供一個或多個清洗裝置(其稱為「中間清洗裝置」)。換言之，所述清洗裝置還可以具有N階段結構(N是3或者更大的整數)。中間清洗裝置與第一清洗裝置和第二清洗裝置具有相同的結構，通過使用清洗液清洗處理的氣體，俘獲處理的氣體夾帶的胺。在該情況下，期望在第一清洗裝置和中間清洗裝置之間、第二清洗裝置和中間清洗裝置之間以及中間清洗裝置之間提供清洗液去霧器。例如，為了從第二清洗裝置到第一清洗裝置逐漸地增加清洗液中的胺濃度，使用 中間清洗裝置。該特定示例包括將中間清洗裝置中的胺的濃度控制為與第二清洗裝置相比更高的值，將第一清洗裝置中的胺的濃度控制為與中間清洗裝置相比更高的值。在該情況下，在相互相鄰的清洗裝置之間(第一清洗裝置和中間清洗裝置之間，第二清洗裝置和中間清洗裝置之間以及中間清洗裝置之間)提供清洗液旁路28。此外，在該情況下，期望還在中間清洗裝置中提供測量儀器和計算器。下面將描述作為第一實施例的修改示例的第二到第六實施例。將主要針對與第一實施例相比不同的每一個點，來描述第二到第六實施例。(第二實施例)圖3是描繪第二實施例的胺俘獲系統的配置的圖。除圖2中所示的組件之外，圖3中的胺俘獲系統還包括逆滲透膜模塊51。本系統使從第一清洗裝置提取的清洗液9流動到逆滲透膜51，並使清洗液9中的胺的濃度由逆滲透膜51進行濃縮。在圖3中，逆滲透膜51濃縮的清洗液(濃縮的清洗液)用附圖標記52表示。此外，在圖3中，逆滲透膜51滲入以及已從其去除胺的清洗液(滲入的清洗液)用附圖標記53表示。隨後，本系統將濃縮的清洗液混合到貯存在吸收液緩存罐15中的吸收液裡。從而，在本實施例中，可以將與第一實施例相比具有更高胺濃度的清洗液回收利用成吸收液。逆滲透膜51優選地將濃縮的清洗液52濃縮成吸收液中的胺的濃度。此外，當燃燒廢氣I包含更大的水分時，攜帶到二氧化碳俘獲模塊31中的水分量將增加，從而假定吸收液中的胺濃度與需要的量相比更稀釋。在該情況下，期望對濃縮的清洗液52中的胺的濃度進行控制，以便與吸收液中的胺的濃度相比更高。從而，可以將吸收液中的胺的濃度返回到預定的值。例如，可以將已從其去除胺的滲入的清洗液53，回收利用成用於第一和第二清洗裝置的清洗液。如上所述，根據本實施例，可以將具有與第一實施例相比更高胺濃度的清洗液回收利用成吸收液。
(第三實施例)圖4是描繪第三實施例的胺俘獲系統的配置的圖。除圖2中所示的組件之外，圖4中的胺俘獲系統還包括陽離子交換樹脂61、第一開關閥62和第二開關閥63。當打開第一閥24，從第一清洗裝置提取清洗液9時，本系統將第一開關閥62設置到「XI」的位置，將第二開關閥63設置到「Y1」的位置。從而，本系統使清洗液9流動到陽離子交換樹脂61，使清洗液9中的胺由陽離子交換樹脂61進行吸收。通過陽離子交換樹脂61並已去除了胺的清洗液(通過的清洗液)66，返回到第一清洗液循環管道26，進行回收利用，如圖4中所示。接著，在陽離子交換樹脂61吸收足夠量的胺之後，本系統關閉第一閥24，將第一開關閥62設置到「X2」的位置，還將第二開關閥63設置到「Y2」的位置。從而，本系統使 上層清液64流動到陽離子交換樹脂61，使陽離子交換樹脂61已吸收的胺洗脫成上層清液64。通過陽離子交換樹脂61的上層清液65，變成對其中的胺濃度進行濃縮的濃縮上層清液。隨後，本系統將濃縮上層清液65混合到貯存在吸收液緩存罐15中的吸收液裡。從而，在本實施例中，可以將對其中的胺濃度進行濃縮的濃縮上層清液65回收利用成吸收液。優選地，將濃縮上層清液65濃縮成吸收液中的胺的濃度。通常使用諸如硫磺酸和硝酸之類的強酸作為用於使胺被釋放的上層清液，但在本實施例中，將弱基本水溶液使用為上層清液64。其原因是由於不期望使用強酸，在本實施例中，將上層清液64回收利用成用於吸收胺的吸收液。例如，在本實施例中，與將胺使用成上層清液64相比，弱基本水溶液的離子選擇性更強。從而，可以在抑制胺變質的同時，使胺釋放。這種上層清液64的示例包括氨水。根據一個試驗，確認當將5%氨水使用成上層清液64時，陽離子交換樹脂61吸收的胺的90%或者更多被釋放。此外，確認當將球形苯乙烯二乙烯苯聚合物(VARIAN公司製造的Bond Elut Plexa PCX)使用成陽離子交換樹脂61時，陽離子交換樹脂61吸收清洗液9中的幾乎100%的胺。如上所述，可以根據本實施例將濃縮上層清液(其中在該上層清液中，已對胺的濃度進行了濃縮)回收利用成吸收液。(第四實施例)圖5是描繪第四實施例的胺俘獲系統的配置的圖。在圖5中的胺俘獲系統中，控制器108(圖I)對第二清洗裝置中使用的清洗液的PH值進行控制，以便低於第一清洗裝置中使用的清洗液的pH值。如上所述，在處理的氣體夾帶的胺中，混合了高揮發性胺和低揮發性胺。但是，高揮發性胺不易被清洗液俘獲，並因此當清洗裝置接近後一階段時，高揮發性胺佔上面所描述的胺的比率上升。由於此，隨著清洗裝置接近後一階段時，需要具有更高胺俘獲能力的清洗液。隨後，在本實施例中，本系統以下面的形式進行操作控制第二清洗裝置中的清洗液的PH值，以便低於第一清洗裝置中的清洗液的PH，從而控制第二清洗裝置中的清洗液的胺俘獲能力，以便高於第一清洗裝置中的清洗液的胺俘獲能力。
在本實施例中，將水(例如，純水)使用成第一清洗裝置中的清洗液。另一方面，將酸性水溶液使用成第二清洗裝置中的清洗液。注入到酸性水溶液的酸的示例包括硝酸、硫磺酸、磷酸和乙酸。不將注入這些酸的清洗液回收利用成吸收液，因此使用其以便與第一清洗裝置中的清洗液接觸。如上所述，根據本實施例，可以對第二清洗裝置中使用的清洗液的胺俘獲能力進行控制，以便高於第一清洗裝置中使用的清洗液的胺俘獲能力。(第五實施例)參照圖2來描述第五實施例。在第五實施例的胺俘獲系統中，控制器108(圖I)對第二清洗裝置中使用的清洗 液的溫度進行控制，以便低於第一清洗裝置中使用的清洗液的溫度。從而，可以對第二清洗裝置中的清洗液的胺俘獲能力進行控制，以便大於第一清洗裝置中的清洗液的胺俘獲能力，如在第四實施例中。在本實施例中，胺俘獲系統以下面的形式進行操作將第一清洗裝置中的清洗液的溫度設置為近似40°C，將第二清洗裝置中的清洗液的溫度設置為近似20°C。由於燃燒廢氣I通常具有近似40°C的溫度，因此可以將第一清洗裝置中的清洗液控制到40°C的溫度，而無需加熱。另一方面，可以通過使用冷卻器23進行冷卻，將第二清洗裝置中的清洗液控制到20。。。冷卻器23可以通過使用冷凍器，來增加其冷卻能力。在該情況下，僅在冷卻器21到23之中的冷卻器23中提供冷凍器，以便減少胺俘獲系統的費用。此外，第五實施例的胺俘獲系統可以通過控制器108(圖I)，對第二清洗裝置中使用的清洗液的循環流動速率進行控制，以便大於第一清洗裝置中使用的清洗液的循環流動速率。從而，可以對第二清洗裝置中的清洗液的胺俘獲能力進行控制，以便大於第一清洗裝置中的清洗液的胺俘獲能力，如在第四實施例中。該原因是由於當清洗液的循環流動速率增加時，每平方米與處理的氣體接觸的清洗液的量增加，因此處理的氣體夾帶的胺趨向於容易俘獲。如上所述，根據本實施例，可以對第二清洗裝置中使用的清洗液的胺俘獲能力進行控制，以便大於第一清洗裝置中使用的清洗液的胺俘獲能力，如在第四實施例中。(第六實施例)圖6是描繪第六實施例的胺俘獲系統的配置的圖。在本系統中，對第一和第二清洗裝置進行結構化設計，以便在填充部分(胺俘獲模塊)的垂直方向中具有不同的寬度，其中在填充部分中，處理的氣體開始與清洗液進行氣體液體接觸。具體而言，對第二清洗裝置的填充部分33的垂直寬度H2進行設置，以便與第一清洗裝置的填充部分32的垂直寬度H1相比更長。從而，可以對第二清洗裝置中的清洗液的胺俘獲能力進行控制，以便大於第一清洗裝置中的清洗液的胺俘獲能力。該原因是由於當填充部分的垂直方向的寬度增加時，每平方米與處理的氣體接觸的清洗液的量增加，如在清洗液的循環流動速率增加的情況中。如上所述，根據本實施例，可以對第二清洗裝置中使用的清洗液的胺俘獲能力進行控制，以便大於第一清洗裝置中使用的清洗液的胺俘獲能力，如在第四和第五實施例中。
雖然描述了某些實施例，但這些實施例只是通過示例的方式來給出，而不是旨在限制本發明的保護範圍。事實上，本申請描述的新穎系統可以以多種其它的形式來體現；此 夕卜，可以在不脫離本發明的精神的基礎上，對本申請所描述的系統的形式進行各種省略、替代和改變。所附權利要求書及其等同物旨在覆蓋這些形式或者修改，如同它們落入本發明的保護範圍和精神之內。
權利要求
1.一種胺俘獲系統，包括 二氧化碳俘獲模塊，配置為將含有二氧化碳的氣體與含有胺的吸收液進行接觸，以使所述吸收液吸收所述二氧化碳； 第一清洗裝置，配置為使用清洗液對從所述二氧化碳俘獲模塊排放的氣體進行清洗，以俘獲所述氣體夾帶的胺； 第二清洗裝置，配置為使用清洗液對從所述第一清洗裝置排放的氣體進行清洗，以俘獲所述氣體夾帶的胺； 第二測量儀器，配置為對所述第二清洗裝置中使用的清洗液裡的胺的濃度進行測量；液體發送機構，配置為當所述第二測量儀器檢測的所述胺的濃度超過預定的值時，提取所述第二清洗裝置中使用的清洗液，並將所述清洗液發送給所述第一清洗裝置； 吸收液去霧器，配置為俘獲從所述二氧化碳俘獲模塊排放的氣體夾帶的吸收液的霧體；以及 清洗液去霧器，配置為俘獲從所述第一清洗裝置排放的氣體夾帶的清洗液的霧體。
2.根據權利要求I所述的系統，還包括 第一測量儀器，配置為對所述第一清洗裝置中使用的清洗液裡的胺的濃度進行測量；以及 混合機構，配置為當所述第一測量儀器檢測的所述胺的濃度超過預定的值時，提取所述第一清洗裝置中使用的清洗液，並將所述清洗液或者所述清洗液中的胺混合到所述吸收液中。
3.根據權利要求2所述的系統，其中， 所述混合機構包括逆滲透膜，向所述逆滲透膜提供所述第一清洗裝置中使用的清洗液，以增加所述清洗液中的胺的濃度，以及 所述混合機構將所述逆滲透膜濃縮的清洗液混合到所述吸收液中。
4.根據權利要求2所述的系統，其中， 所述混合機構包括離子交換樹脂，向所述離子交換樹脂提供所述第一清洗裝置中使用的清洗液，以使所述清洗液中的胺吸收到所述離子交換樹脂中，以及 所述混合機構使吸收到所述離子交換樹脂的胺洗脫成上層清液，並將所述上層清液混合到所述清洗液中。
5.根據權利要求I所述的系統，還包括 控制器，配置為對所述第二清洗裝置中使用的清洗液的PH值進行控制，以便低於所述第一清洗裝置中使用的清洗液的PH值。
6.根據權利要求I所述的系統，還包括 控制器，配置為對所述第二清洗裝置中使用的清洗液的溫度進行控制，以便低於所述第一清洗裝置中使用的清洗液的溫度。
7.根據權利要求I所述的系統，還包括 控制器，配置為對所述第二清洗裝置中使用的清洗液的循環流動速率進行控制，以便大於所述第一清洗裝置中使用的清洗液的循環流動速率。
8.根據權利要求I所述的系統，還包括 與所述第一清洗裝置的填充部分的垂直寬度相比，所述第二清洗裝置的填充部分的垂直寬度更長。
9.根據權利要求I所述的系統，還包括 一個或多個清洗裝置，配置為使用清洗液對所述第一清洗裝置和所述第二清洗裝置之間存在的氣體進行清洗，以俘獲所述氣體夾帶的胺。
10.一種二氧化碳俘獲系統,包括 吸收塔，配置為將含有二氧化碳的氣體與含有胺的吸收液進行接觸，以使所述吸收液吸收所述二氧化碳；以及 再生塔，向所述再生塔提供含有從所述吸收塔吸收的二氧化碳的所述吸收液，所述再生塔配置為使所述吸收液釋放所述二氧化碳，其中，所述吸收塔包括 二氧化碳俘獲模塊，配置為將所述氣體與所述吸收液進行接觸，以使所述吸收液吸收所述二氧化碳； 第一清洗裝置，配置為使用清洗液對從所述二氧化碳俘獲模塊排放的氣體進行清洗，以俘獲所述氣體夾帶的胺； 第二清洗裝置，配置為使用清洗液對從所述第一清洗裝置排放的氣體進行清洗，以俘獲所述氣體夾帶的胺； 第二測量儀器，配置為對所述第二清洗裝置中使用的清洗液裡的胺的濃度進行測量； 液體發送機構，配置為當所述第二測量儀器檢測的所述胺的濃度超過預定的值時，提取所述第二清洗裝置中使用的清洗液，並將所述清洗液發送給所述第一清洗裝置； 吸收液去霧器，配置為俘獲從所述二氧化碳俘獲模塊排放的氣體夾帶的吸收液的霧體；以及 清洗液去霧器，配置為俘獲從所述第一清洗裝置排放的氣體夾帶的清洗液的霧體。
全文摘要
在一個實施例中，胺俘獲系統包括二氧化碳俘獲模塊，後者配置為將含有二氧化碳的氣體與含有胺的吸收液進行接觸，以使該吸收液吸收二氧化碳。此外，該系統還包括第一清洗裝置和第二清洗裝置，其中第一清洗裝置配置為使用清洗液對從二氧化碳俘獲模塊排放的氣體進行清洗，以俘獲該氣體夾帶的胺，第二清洗裝置配置為使用清洗液對從第一清洗裝置排放的氣體進行清洗，以俘獲該氣體夾帶的胺。該系統配置為對第二清洗裝置中使用的清洗液裡的胺的濃度進行測量，當檢測的濃度超過預定的值時，將第二清洗裝置中使用的清洗液發送給第一清洗裝置。
文檔編號B01D53/18GK102743953SQ20121011519
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月18日 優先權日2011年4月18日
發明者小川鬥, 程塚正敏, 藤田己思人 申請人:株式會社東芝