專利名稱：利用氨水從煙道氣中回收二氧化碳的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用氨水從煙道氣回收二氧化碳的設(shè)備和方法，更具體 地講，涉及這樣一種利用氨水從煙道氣回收二氧化碳的設(shè)備和方法，即，在 利用氨水從煙道氣回收二氧化碳的過程中產(chǎn)生的吸收熱被有效地散發(fā)，且銨 鹽的生成被最少化，從而提高了二氧化碳的回收效率。
背景技術(shù)：
通常，從煙道氣吸收并回收二氧化碳的方法包括吸附、吸收和膜分離。 在這些方法中，吸收法是利用吸收劑從煙道氣吸收并回收二氧化碳的工 藝。如此，吸收劑的典型示例是胺類化合物。然而，因為胺類化合物價格昂
貴，所以采用胺類化合物作為吸收劑的情形擔(dān)負(fù)了不期望的增加的處理成本； 此外，因為用于從煙道氣吸收和分離二氧化碳的機械系統(tǒng)受胺類化合物的腐 蝕，所以需要維護(hù)，這是所不期望的。
出于這些原因，近來，氨水作為用于從煙道氣吸收并回收二氧化碳的吸 收劑正在引起關(guān)注。這是因為氨水相對便宜，并且減輕了困擾用于從煙道氣 吸收和分離二氧化碳的機械系統(tǒng)的腐蝕問題，這是當(dāng)利用胺類化合物時所不 具有的。因此，當(dāng)采用氨水作為吸收劑時，整個系統(tǒng)的規(guī)模減小，并且可以 減少能耗。
Bai和Yeh報道了 一種利用氨水吸收并回收二氧化碳的方法(Ind. Eng. Chem. Res. 1997, vol. 36， pp. 2490 )，此外，Resnik等人報道了 一種被稱作氨水 工藝的利用氨水吸收二氧化碳的工藝(Int. J. of Env. Technology & Management, vol. 4, No. 1 )。
第10-0703999號韓國專利公開了一種吸收二氧化碳的工藝，該工藝包 括在20。C 40。C下向第一吸收塔的上部提供5wt。/。 15wt。/。的氨水溶液；向 第一吸收塔的下部提供含有二氧化碳的氣體混合物，使得氣體混合物中含有 的二氧化碳被吸收在氨水中；將吸收了二氧化碳的氨水輸送到解吸塔，使得 通過加熱到70。C 88。C來解吸二氧化碳；利用熱交換器冷卻解吸了二氧化碳的氨水，從而使氨水再次循環(huán)到第一吸收塔；向第三吸收塔提供被解吸的二
氧化碳，使得利用水去除二氧化碳中含有的氨，從而吸收二氧化碳。
然而，在以上專利中公開的吸收工藝與傳統(tǒng)的工藝相似(Int. J. of Thermodynamics, vol. 7, pp. 173-181 )。還有，雖然通過對再生塔和吸收塔中的 每個設(shè)置另外的洗滌塔來從中回收氨，從而解決與氨的損失有關(guān)的問題，但 是氨部分地與二氧化碳反應(yīng)，從而在低溫下生成銨鹽，因此導(dǎo)致在吸收塔和 再生塔中的線路堵塞問題。
用于從吸收塔和再生塔回收氨氣的水含有大量的氨。這種氨在濃縮塔中 再次濃縮，但是由此濃縮的氨進(jìn)入再生塔的下部中，因此在再生塔中氨的濃 度難以保持均勻。此外，含有氨的水被供給到再生塔的上部中。因此，在再
生塔中執(zhí)行再沸工藝的情形存在必須提供大量能量的問題。
由于在利用氨水吸收二氧化碳的過程中產(chǎn)生吸收熱，因此吸收塔內(nèi)部的 溫度升高。當(dāng)溫度升高時，氨水中含有的氨在二氧化碳被收集在吸收劑中之 前揮發(fā)，隨后與煙道氣一起被排放到吸收塔外部，使吸收塔的二氧化碳吸收 效率急劇降低。
此外，以上的傳統(tǒng)方法主要與被氨吸收的二氧化碳的量以及用氨吸收二 氧化碳的反應(yīng)速率有關(guān)，因此在實驗上可以實施，其中，所使用的氨水具有 范圍為5%至21%的非常高的氨濃度。
然而，當(dāng)將高濃度的氨水應(yīng)用于實際工藝時，發(fā)生由氨的高揮發(fā)性引起 的問題。也就是說，因為氨是高揮發(fā)性的，所以即使將氨置于空氣中，它也 易于揮發(fā)。因此，因為相當(dāng)大量的氨在在吸收塔中發(fā)揮吸收劑的作用之前與 吸收塔上部中的氣體接觸，從而揮發(fā)，所以使用高濃度氨水的情形具有缺點。
此外，如上所述，由于在利用氨水吸收二氧化碳的過程中產(chǎn)生吸收熱， 因此吸收塔內(nèi)部的溫度升高，且吸收塔內(nèi)部溫度的升高進(jìn)一步加劇了氨的揮 發(fā)，從而大大劣化了利用高濃度氨水的效果。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明緊記現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上問題，提出了一種利用氨水從 煙道氣回收二氧化碳的設(shè)備，在該設(shè)備中，使高溫吸收劑循環(huán)出吸收塔之外， 且高溫吸收劑被連接到吸收塔的循環(huán)冷卻器冷卻，使得吸收劑的溫度降低， 從而防止氨的揮發(fā)，因此提高了二氧化碳吸收效率。另外，本發(fā)明提供了 一種利用氨水從煙道氣回收二氧化碳的設(shè)備和方法， 在該設(shè)備和方法中，洗滌部分和凈化部分分別與吸收塔的上部和再生塔的上 部結(jié)合，使得煙道氣中含有的氨被回收，從而從根本上防止氣體線路被銨鹽堵塞。
根據(jù)本發(fā)明， 一種利用氨水作為吸收劑從煙道氣吸收并回收二氧化碳的 設(shè)備可包括吸收塔和連接到吸收塔的循環(huán)冷卻器，使得高溫吸收劑從吸收塔 被回收，冷卻至預(yù)設(shè)的溫度，且隨后被再次提供到吸收塔中，以散發(fā)當(dāng)從煙 道氣吸收二氧化^^時產(chǎn)生的吸收熱。
另外， 一種利用氨水作為吸收劑從煙道氣吸收并回收二氧化碳的設(shè)備可 包括吸收塔，吸收塔包括與吸收塔結(jié)合的洗滌部分，使得通過吸收劑去除了 二氧化碳的煙道氣中含有的氨被洗滌和回收。
另外， 一種利用氨水作為吸收劑從煙道氣吸收并回收二氧化碳的設(shè)備可 包括再生塔，再生塔包括與再生塔結(jié)合的凈化部分，使得從吸收劑去除二氧 化碳以再生吸收劑，且在被去除的二氧化碳中含有的氨被凈化和回收。
另外， 一種利用氨水作為吸收劑從煙道氣吸收并回收二氧化碳的設(shè)備可
包括吸收塔，吸收塔包括與吸收塔結(jié)合的洗滌部分，使得通過吸收劑去除 了二氧化碳的煙道氣中含有的氨被洗滌和回收；再生塔，再生塔包括與再生 塔結(jié)合的凈化部分，使得從吸收劑去除二氧化碳以再生吸收劑，且被去除的 二氧化碳中含有的氨被凈化和回收；濃縮塔，用于從洗滌流體和凈化流體濃 縮和回收氨，其中，分別從吸收塔和再生塔排放所述洗滌流體和凈化流體。
另外，根據(jù)本發(fā)明，在一種借助回收二氧化碳的設(shè)備利用氨水作為吸收 劑從煙道氣吸收并回收二氧化碳的方法中，該方法可包括回收從濃縮塔的下 部排放的廢水的部分或全部，以將其重新用作洗滌流體或凈化流體，其中， 該回收二氧化碳的設(shè)備包括吸收塔、再生塔和濃縮塔，吸收塔包括與吸收塔
結(jié)合的洗滌部分，使得通過吸收劑去除了 二氧化碳的煙道氣中含有的氨被洗 滌和回收，再生塔包括與再生塔結(jié)合的凈化部分，使得從吸收劑去除二氧化 碳以再生吸收劑，且在被去除的二氧化碳中含有的氨^f皮凈化和回收，濃縮塔 用于從洗滌流體和凈化流體濃縮和回收氨，其中，分別從吸收塔和再生塔排 放所述洗滌流體和凈化流體。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的利用氨水回收二氧化碳的設(shè)備的示意圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的與循環(huán)冷卻器連接的吸收塔的示意圖3是示出根據(jù)傳統(tǒng)吸收塔中的塔板數(shù)的吸收塔內(nèi)部溫度分布的曲線
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的根據(jù)吸收塔中的塔板數(shù)的吸收塔內(nèi) 部溫度分布的曲線圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的根據(jù)吸收塔中的塔板數(shù)的吸收塔內(nèi) 部溫度分布的曲線圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的根據(jù)吸收塔中的塔板數(shù)的吸收塔內(nèi) 部溫度分布的曲線圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的利用氨水回收二氧化碳的工藝的流程圖。
具體實施方式
以下，將參照附圖來給出本發(fā)明的詳細(xì)描述。
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的利用氨水回收二氧化碳的設(shè)備。 如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備大致包括吸收塔10、再生塔30和濃縮 塔50。
向吸收塔10中供給煙道氣，或者從吸收塔10排放煙道氣，吸收塔10 包括順序地向上設(shè)置的第一吸收部分11和第二吸收部分12,煙道氣穿過第 一吸收部分11和第二吸收部分12。
用于供給外部煙道氣的氣體供給線路71設(shè)置在吸收塔10的下部的預(yù)定 位置。穿過第一吸收部分11和第二吸收部分12向上流動的煙道氣與吸收劑 接觸，其中，吸收劑通過貧吸收劑供給線路75供給且隨后穿過第一吸收部分 11和第二吸收部分12向下流動，從而使煙道氣中含有的二氧化碳被吸收到 吸收劑中，因此去除煙道氣中含有的二氧化碳。
含有二氧化碳的吸收劑通過富吸收劑輸出線路82被供給到再生塔30; 如下所述，去除了二氧化碳的煙道氣穿過洗滌部分13,隨后通過洗滌空氣輸 出線路79被排放。
如此，供給到吸收塔10中的吸收劑是氨水，供給到吸收塔10中的吸收 劑的溫度優(yōu)選地凈皮設(shè)定為20°C~40°C。在本發(fā)明的實施例中，第一吸收部分 11和第二吸收部分12順序地設(shè)置在吸收塔10中?？蛇x擇地，吸收塔10中的吸收部分的數(shù)目可以為三或者更多，但是本發(fā)明不局限于吸收塔10的任何數(shù)目。
根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)特性，為了散發(fā)當(dāng)從煙道氣吸收二氧化碳時產(chǎn)生的吸
收熱，循環(huán)冷卻器15連接到吸收塔10,使得高溫吸收劑從吸收塔IO被回收， 將高溫吸收劑冷卻到預(yù)設(shè)溫度，隨后將其再次提供到吸收塔10。 以下，參照圖2至圖6詳細(xì)描述循環(huán)冷卻器15的構(gòu)造和效果。 在吸收塔10中，多個塔板可以以預(yù)定的間隔排列。代替這樣的塔板，可 以采用使用填充材料的構(gòu)造。例如，塔板包括在本領(lǐng)域中通常公知的篩孔和 絲網(wǎng)(screen)。在填充材料的情形下，可以使用任何填充材料，只要它在本 領(lǐng)域是通常公知的即可。
如上所述，通過貧吸收劑供給線路75供給到吸收塔10的上部中的吸收 劑向吸收塔10的下部移動，同時穿過塔板。通過氣體供給線路71供給到吸 收塔10的下部中的含有二氧化碳的煙道氣向吸收塔10的上部移動，同時穿 過塔板。
在這個過程中，作為吸收劑的氨水與煙道氣中的二氧化碳接觸，使得二 氧化碳被吸收劑吸收。含有二氧化碳的吸收劑通過富吸收劑輸出線路82被排 放，而去除了二氧化碳的煙道氣通過洗滌空氣輸出線路79被排放。
如此，氨水和二氧化碳之間的反應(yīng)產(chǎn)生熱。如上所述，這種吸收熱增大 了氨的揮發(fā)性，因此降低了二氧化碳吸收效率。
出于解決該問題的目的，冷卻吸收劑輸出線路76連接在吸收塔10的預(yù) 定位置，優(yōu)選地連接在吸收塔10的溫度最高的位置，使得高溫吸收劑被排除 到外部。通過冷卻吸收劑輸出線路76被排除到吸收塔10外部的吸收劑被循 環(huán)冷卻器15冷卻。隨后，被循環(huán)冷卻器15冷卻的吸收劑通過冷卻吸收劑供 給線路77被再次提供到吸收塔10中，其中，冷卻吸收劑供給線路77設(shè)置在 吸收塔10的預(yù)定位置，優(yōu)選地設(shè)置在吸收塔10的比冷卻吸收劑輸出線路76 的位置高的位置。
以這種方式，當(dāng)部分高溫吸收劑被排放到吸收塔的外部，冷卻到適宜的 溫度且隨后被再次提供到吸收塔的預(yù)定位置時，吸收塔內(nèi)部的溫度降低，由 此，減少了氨在與二氧化碳接觸之前揮發(fā)的量，大大提高了二氧化碳吸收效率。
為了評價根據(jù)本發(fā)明的循環(huán)冷卻器15的技術(shù)效果，進(jìn)行了下面的對比實驗。
設(shè)定吸收塔的尺寸，直徑為50mm，高度為1500mm,并釆用6mm的拉 西環(huán)(Raschig ring)作為吸收塔內(nèi)的填充材料。由總共10塊塔板構(gòu)成吸收塔， 每塊塔板厚150mm。
在該測試條件下，釆用包含25vol。/。的二氧化碳和75voP/。的氮氣的模型 氣，并以30000cc/min的流率將該模型氣供給到吸收塔中。此外，吸收劑是 濃度為4wt。/。的氨水，吸收劑的流率為300cc/min。
在以上條件下執(zhí)行測試，確定二氧化碳吸收效率為70%。吸收塔中的溫 度分布示出在圖3中。
接著，利用圖2的吸收塔通過本發(fā)明的方法進(jìn)行二氧化碳吸收測試，如 示例1至示例3中詳細(xì)說明的。
采用結(jié)構(gòu)和尺寸與對比例中的結(jié)構(gòu)和尺寸相同的吸收塔以及具有相同組 成的模型氣，由從吸收塔的頂部數(shù)第四塊塔板回收吸收劑，將吸收劑冷卻到 30°C,隨后將吸收劑再次提供到從吸收塔的頂部數(shù)第四塊塔板，其中，所述 第四塊塔板的溫度最高。這樣，吸收劑被回收的量為最初供應(yīng)到吸收塔的量 的1/6。
作為示例1的結(jié)果，吸收塔內(nèi)的溫度分布示出在圖4中。確定二氧化碳 吸收效率為88%。 [示例2]
采用結(jié)構(gòu)和尺寸與對比例中的結(jié)構(gòu)和尺寸相同的吸收塔以及具有相同組 成的模型氣，由從吸收塔的頂部數(shù)第四塊塔板回收吸收劑，將吸收劑冷卻到 20°C，隨后將吸收劑再次提供到從吸收塔的頂部數(shù)第四塊塔板，其中，所述 第四塊塔板的溫度最高。這樣，吸收劑被回收的量為最初供應(yīng)到吸收塔的量 的1/3。
作為示例2的結(jié)果，吸收塔內(nèi)的溫度分布示出在圖5中。確定二氧化碳 吸收效率為91%。 [示例3]
采用結(jié)構(gòu)和尺寸與對比例中的結(jié)構(gòu)和尺寸相同的吸收塔以及具有相同組 成的模型氣，由從吸收塔的頂部數(shù)第四塊塔板回收吸收劑，將吸收劑冷卻到25°C，隨后將吸收劑再次提供到從吸收塔的頂部數(shù)第三塊塔板，其中，所述
第四塊塔板的溫度最高。這樣，吸收劑被回收的量為最初供應(yīng)到吸收塔的量
的1/3。
作為示例3的結(jié)果，吸收塔內(nèi)的溫度分布示出在圖6中。確定二氧化碳 吸收效率為91%。
從示例1至示例3清楚的是，部分高溫吸收劑^^皮回收并^t循環(huán)冷卻器冷 卻，隨后被再次提供到吸收塔中，因此，與對比例的二氧化碳吸收效率相比， 顯著地提高了 二氧化碳吸收效率。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地，吸收劑的被回收用于冷卻的量被設(shè)定為最初供應(yīng) 到吸收塔的量的1/6至1/3。當(dāng)回收量小于l/6時，難以將吸收塔內(nèi)部的溫度 降至適宜的水平。相反，當(dāng)回收量大于1/3時，用于冷卻被回收的吸收劑的 冷卻器的尺寸過度地增大。
當(dāng)采用本發(fā)明的循環(huán)冷卻器時，大大提高了二氧化碳吸收效率。此外， 即使采用濃度低至4wt。/。或更低的氨水作為吸收劑，也可以獲得與傳統(tǒng)情形下 采用高濃度氨水的效果相同的效果。優(yōu)選地，吸收劑包括濃度為lwt% 4wt% 的氨水。當(dāng)氨水的濃度小于lwt。/。時，不能吸收足量的二氧化碳，這是所不期 望的。相反，當(dāng)氨水的濃度超過4wt。/。時，將揮發(fā)的氨的量增多，這是所不期 望的。
此外，優(yōu)選地，從吸收塔的溫度最高的部分回收吸收劑。此外，優(yōu)選地， 被冷卻的吸收劑被再次提供到高度與高溫吸收劑被回收的位置的高度相同的 位置，或者比高溫吸收劑被回收的位置高的位置。因此，被冷卻的吸收劑穿 過吸收塔的溫度最高的部分，從而進(jìn)一步提高了吸收塔的冷卻效果。
優(yōu)選地，/人吸收塔^皮回收的吸收劑被冷卻至20°C~30°C。當(dāng)吸收劑被冷 卻至過低的溫度時，必須提高循環(huán)冷卻器的能力，這是所不期望的。相反， 當(dāng)吸收劑沒有被冷卻至足夠低的溫度時，即使被冷卻的吸收劑被再次提供到 吸收塔，被冷卻的吸收劑也不能起到將吸收塔內(nèi)部的溫度降至期望水平的作 用。最終，沒有提高二氧化碳吸收效率。
在吸收塔10中，還可設(shè)置除熱部分14。更具體地講，如圖1中所示， 除熱部分14設(shè)置在吸收塔10的第一吸收部分11和第二吸收部分12之間， 以降低吸收塔10內(nèi)部的溫度，并使通過與煙道氣接觸吸收和去除二氧化碳的 吸收劑的溫度降低。除熱部分14與循環(huán)冷卻器15 —起起到散發(fā)吸收塔中產(chǎn)生的吸收熱的作 用，并起到將吸收劑的溫度降至預(yù)定值的作用，從而提高了 二氧化碳吸收效率。
根據(jù)本發(fā)明，為了散發(fā)吸收熱，可以單獨使用循環(huán)冷卻器15,而不采用 除熱部分14;或者可選擇地，為了提高冷卻效果，與冷卻吸收劑供給線路77 和冷卻吸收劑輸出線路76連接的循環(huán)冷卻器15可以與除熱部分14 一起使 用，其中，冷卻吸收劑供給線路77和冷卻吸收劑輸出線路76聯(lián)結(jié)到除熱部 分14的上部和下部。
如圖1中所示，在本發(fā)明的實施例中，可以利用設(shè)置在一個除熱部分14 一側(cè)的一個循環(huán)冷卻器15將吸收劑的溫度降至預(yù)定值?？蛇x擇地，可以設(shè)置 多個除熱部分14和循環(huán)冷卻器15，進(jìn)一步提高吸收劑的冷卻效果。
根據(jù)本發(fā)明的另一技術(shù)特性，如圖1中所示，洗滌部分13與吸收塔10 的上部結(jié)合，使得在通過吸收劑去除了 二氧化碳的煙道氣中含有的氨被洗滌 并#皮回>]欠。
更具體地講，用于洗滌穿過吸收部分11和12的煙道氣的洗滌部分13 設(shè)置在第二吸收部分12的上方。也就是說，用于去除和回收煙道氣中含有的 大量氨的洗滌部分13設(shè)置在第二吸收部分12的上方，其中，通過使煙道氣 穿過第一吸收部分11和第二吸收部分12來從該煙道氣中去除二氧化碳。
為此，洗滌流體供給線路78設(shè)置在洗滌部分13的上部，從而通過洗滌 流體供給線路78提供洗滌流體。洗滌流體的典型示例是水，但是可以使用任 何流體，只要它可通過與煙道氣的接觸來吸收并去除煙道氣中含有的氨即可。
在利用洗滌流體去除煙道氣中含有的氨之后，通過設(shè)置在洗滌部分13 的上表面的洗滌空氣輸出線路79將經(jīng)過洗滌的煙道氣排放到外部。
根據(jù)本發(fā)明，洗滌部分13與吸收塔10的上部結(jié)合，從而有利于去除煙 道氣中含有的氨，而不需安裝用于去除煙道氣中含有的氨的另外的裝置。利 用這樣構(gòu)造的洗滌部分13,去除了煙道氣中含有的全部的氨，因此可以防止 洗滌空氣輸出線路79由于銨鹽的形成而堵塞。
此外，洗滌流體供給線路81設(shè)置在洗滌部分13的下部，從而避免在吸 收塔10的中部形成銨鹽，并維持循環(huán)的吸收劑中氨的濃度。
此外，洗滌流體輸出線路80設(shè)置在洗滌部分13的下部，從而排放含有 從煙道氣中被吸收和去除的氨的洗滌流體，洗滌流體輸出線路80連接到濃縮塔50。通過洗滌流體輸出線路80被供給到濃縮塔50中的洗滌流體在被去除 了其中含有的氨之后，可以重新利用。
其中具有洗滌部分13的吸收塔IO還可設(shè)置有循環(huán)冷卻器15和除熱部分 14,以有效地散發(fā)吸收熱。
此外，吸收劑熱交換器16和貧吸收劑冷卻器17設(shè)置在吸收塔10和再生 塔30之間。吸收劑熱交換器16通過富吸收劑輸出線路82連接到吸收塔10 的下表面，通過貧吸收劑輸出線路72連接到再生塔30的下表面，還通過富 吸收劑供給線路83連接到再生塔30。
連接，貧吸收劑冷卻器17通過冷卻貧吸收劑線路74和貧吸收劑供給線路75 連接到吸收纟荅10的洗滌部分13的下部。
通過冷卻貧吸收劑線路74的氨水的一部分通過排放線路94被輸送到濃 縮塔50中，以去除銨鹽。
再生塔30負(fù)責(zé)從具有在吸收塔10中被吸收的二氧化碳的吸收劑中去除 二氧化碳，以重新利用吸收劑。再生塔30包括解吸部分31、凈化部分32和 精餾部分33。
解吸部分31用于從由吸收塔10提供的吸收了 二氧化碳的吸收劑中解吸 二氧化碳。也就是說，吸收劑熱交換器16通過富吸收劑供給線路83連接到 解吸部分31的上部，從而從吸收塔IO供給吸收了二氧化碳的吸收劑，且從 通過富吸收劑供給線路83供給的吸收劑解吸二氧化碳。
這樣，再生塔30的解吸溫度可根據(jù)吸收劑的濃度而變化，優(yōu)選地落入 8(TC 100。C的范圍內(nèi)。再生塔再沸器34連接在解吸部分31的一側(cè)。該再生 塔再沸器34用于解吸從吸收塔10被供給到再生塔30中的吸收劑的幾乎全部 的二氧化碳。
根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)特性，凈化部分32位于解吸部分31的上方， 使得從吸收劑中解吸的二氧化碳中含有的氨被回收。
為了從由吸收劑解吸的二氧化碳中回收氨，利用凈化流體來操作凈化部 分32。為了將凈化流體提供到凈化部分32中，凈化流體供給線路84連接在 凈化部分32上部的一側(cè)。此外，二氧化碳輸出線路85設(shè)置在凈化部分32的 上端，從而排放其中的氨已經(jīng)被回收的二氧化碳(co2)。
在這樣構(gòu)造的凈化部分32中，去除二氧化碳中含有的全部的氨，因此可以防止由于在二氧化碳輸出線路85中形成銨鹽而引起二氧化碳輸出線路85 的堵塞。
與濃縮塔50連接的凈化流體輸出線路86設(shè)置在凈化部分32的下部的一 側(cè)，含有在再生塔30的凈化部分32中回收的氨的凈化流體通過凈化流體輸 出線路86被提供到濃縮塔50。
此外，再生凈化流體供給線路87設(shè)置在凈化部分32的下部，以防止在 再生塔30的中部中形成銨鹽，并維持循環(huán)的氨水的濃度。
此外，精餾部分33設(shè)置在解吸部分31和凈化部分32之間，使得從在解 吸部分31中產(chǎn)生的氣體回收氨，并提高二氧化碳的純度。
另夕卜，再生塔冷凝器35設(shè)置在凈化部分32和精餾部分33之間，使得再 生塔30中存在的大量飽和水蒸氣和其中含有的氨被回收。由填料或塔板構(gòu)成 的再生塔冷凝器35用于冷凝飽和水蒸氣，從而回收氨。
吸收塔10的洗滌流體和再生塔30的凈化流體被供給到濃縮塔50中，由 此，氨被濃縮并被回收，以重新利用氨，并且廢水被排放到外部或被重新利 用。
為此，濃縮塔50設(shè)置有位于濃縮塔50下部的一側(cè)的濃縮塔再沸器51, 并設(shè)置有位于濃縮塔50上部的一側(cè)的濃縮塔冷凝器52和濃縮塔冷凝液罐60。
此外，原料氨(rawammonia)供給線路88連接在濃縮塔50的一側(cè)。為了 補償通過廢水輸出線路89、洗滌空氣輸出線路79和二氧化碳輸出線路85損 失的氨水，通過原料氨供給線路88對濃縮塔50補充氨水。
如此，可以調(diào)節(jié)通過濃縮塔50的廢水輸出線路89排放的廢水中氨的濃 度，優(yōu)選地，調(diào)節(jié)氨的濃度為500ppm或者更小。
濃縮塔冷凝液罐60起到重新利用在濃縮塔50中被濃縮的氨的作用，使 得氨被提供到吸收塔10中來補充吸收劑，其中，從被提供到濃縮塔50中且 隨后在濃縮塔冷凝器52中冷凝的洗滌流體和凈化流體中回收所述氨。
為此，氨補充線路93連接在濃縮塔冷凝液罐60的一側(cè)，氨通過氨補充 線路93被提供到吸收塔10，以補充吸收劑。
在圖1中，示出了包括吸收塔IO、再生塔30和濃縮塔50的設(shè)備，其中， 吸收塔10、再生塔30和濃縮塔50彼此連接以利用氨水從煙道氣回收二氧化 碳，但是可以單獨地使用吸收塔10、再生塔30和濃縮塔50。
以下，參照圖7簡要地描述根據(jù)本發(fā)明的利用氨水回收二氧化碳的方法。首先，通過連接到吸收塔10的氣體供給線路71將含有二氧化碳的煙道
氣供給到吸收塔10中。在被供給的煙道氣穿過第一吸收部分11和第二吸收 部分12向上移動的同時，煙道氣與通過貧吸收劑供給線路75向下流動的吸 收劑接觸。在其過程中，煙道氣中含有的二氧化碳被吸收劑吸收，且吸收劑 被收集在吸收塔10的下部中。
通過除熱部分14和連接到除熱部分14的循環(huán)冷卻器15散發(fā)在使吸收劑 與煙道氣中含有的二氧化碳接觸來吸收二氧化碳的過程中產(chǎn)生的吸收熱。以 這種方式，可以利用除熱部分14和循環(huán)冷卻器15防止吸收塔10內(nèi)部的溫度 升高，從而提高二氧化碳吸收效率。
此外，去除了二氧化碳的煙道氣中含有的氨通過與洗滌部分13的洗滌流 體接觸而被回收。以這種方式，在吸收塔10中，利用吸收劑和洗滌流體吸收 并去除二氧化碳和氨，從而獲得排放氣體，隨后通過洗滌空氣輸出線路79將 所述排放氣體排放到外部。將在吸收塔10的下部中收集的吸收劑提供到再生 塔30中。被提供到再生塔30中的吸收劑穿過解吸部分31,從而從中解吸二氧化 碳。在通過再生塔再沸器34使含有二氧化碳的吸收劑循環(huán)的同時，從中完全 解吸二氧化碳。此外，在從吸收劑解吸的二氧化碳中含有的氨與洗滌部分32 的洗滌流體接觸，從而回收氨。
此外，通過貧吸收劑輸出線路72以及順序地連接到貧吸收劑輸出線路 72的預(yù)冷貧吸收劑線路73、冷卻貧吸收劑線路74和貧吸收劑供給線路75將 去除了二氧化碳并被再生的吸收劑提供到吸收塔10中。
通過再生塔冷凝器冷凝再生塔30中存在的大量飽和水蒸氣，從而回收其 中含有的氨。
將利用凈化部分32的凈化流體吸收了氨的二氧化碳排放到外部并回收。 此外，在濃縮塔50中，對通過吸收塔10的洗滌流體輸出線路80被提供到濃 縮塔50的洗滌流體和通過再生塔30的凈化流體輸出線路86被提供到濃縮塔 50的凈化流體進(jìn)行氨回收，因此，所述洗滌流體和凈化流體的全部或部分可 作為洗滌流體和凈化流體^t重新利用。
也就是說，在通過濃縮塔再沸器51使被提供到濃縮塔50的洗滌流體和 凈化流體循環(huán)的同時，回收洗滌流體和凈化流體中包含的幾乎全部的氨，將 在濃縮塔50中回收氨產(chǎn)生的廢水再次供給到吸收塔的洗滌部分和再生塔的凈化部分中，從而所述廢水可作為洗滌流體和凈化流體被重新利用。
此外，通過濃縮氨蒸氣輸出線路90將從洗滌流體和凈化流體回收的氨提
供到濃縮塔冷凝液罐60。通過濃縮塔冷凝器52冷凝回收的氨，將冷凝的氨 提供到吸收塔。
以下，通過下面的示例更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法，下面的 示例被提出以示出本發(fā)明，而不是被解釋成限制本發(fā)明。 <示例4>
通過設(shè)置在吸收塔10下部的一側(cè)的氣體供給線路71,將基于氣體混合 物的總體積含有25vol。/。的二氧化碳(C02 )的氣體混合物提供到吸收塔10中， 隨后利用氨水進(jìn)行吸收測試。結(jié)果如下。
當(dāng)洗滌部分13和凈化部分32分別在吸收塔10和再生塔30中不工作時， 煙道氣中的氨具有0.6wt。/o 1.6wt。/()范圍內(nèi)的高濃度。然而，當(dāng)將由水構(gòu)成的 少量洗滌流體和凈化流體提供到洗滌部分13和凈化部分32中時，氨的濃度 急劇降至2ppm 10ppm。
此外，確定吸收塔10中的二氧化碳去除效率為80% 95%。如此，二氧 化碳去除效率根據(jù)提供的煙道氣的量和提供的吸收劑的量而變化。測得通過 再生塔30的二氧化碳輸出線路85排放的二氧化碳的濃度為94vol% 99vol%。
與不使用循環(huán)冷卻器15的情形相比，在在吸收塔10中使用循環(huán)冷卻器 15的情形下，吸收效率提高了 10%或者更多。此外，與當(dāng)不使用再生塔冷凝 器35時相比，當(dāng)在再生塔30中使用再生塔冷凝器35時，氨的釋放濃度急劇 降低。
在分別設(shè)置在吸收塔10和再生塔30的上部中的洗滌部分13和凈化部分 32不工作的情形下，在預(yù)定的時間之后，在洗滌空氣輸出線路79和二氧化 碳輸出線路85中產(chǎn)生相當(dāng)大量的銨鹽，不期望地引起了洗滌空氣輸出線路 79和二氧化碳輸出線路85的局部堵塞的問題。然而，在吸收塔10的洗滌部 分13和再生塔30的凈化部分32工作的情形下，不發(fā)生線路堵塞現(xiàn)象。
根據(jù)再生塔30的溫度條件，精餾部分33與解吸部分31 —起能夠用于解 吸的目的。即，富吸收劑供給線路83可以連接到精餾部分33的上部。
此外，測量通過廢水輸出線路89從濃縮塔50排放的廢水中氨的濃度。 結(jié)果，測得氨的濃度為500ppm或者更低。在該氨被冷卻之后，它可以在吸 收塔10的洗滌部分13和再生塔30的凈化部分32中被重新利用，從而避免并減少另外使用水作為洗滌流體和凈化流體。
如上文中所述，本發(fā)明提供了一種利用氨水從煙道氣回收二氧化碳的設(shè) 備和方法。根據(jù)本發(fā)明，高溫吸收劑被循環(huán)并被冷卻，使得可以有效地降低 吸收塔內(nèi)部的溫度，因而防止氨的揮發(fā)，從而提高二氧化碳吸收效率。因此， 即使利用低濃度氨水，也可以期望二氧化碳吸收效率高。此外，洗滌部分和 凈化部分分別與吸收塔的上部和再生塔的上部結(jié)合，因此，還可以回收氨。 由此，可以有效地防止生成銨鹽，從而防止設(shè)備的線路堵塞。
人員應(yīng)該理解，在不脫離如權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下， 可以做出各種修改、添加和替換。
權(quán)利要求
1、一種利用氨水作為吸收劑從煙道氣吸收并回收二氧化碳的設(shè)備，所述設(shè)備包括吸收塔和連接到吸收塔的循環(huán)冷卻器，使得高溫吸收劑從吸收塔被回收，冷卻至預(yù)設(shè)的溫度，且隨后被再次提供到吸收塔中，以散發(fā)當(dāng)從煙道氣中吸收二氧化碳時產(chǎn)生的吸收熱。
2、 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，吸收劑具有l(wèi)wt。/。至4wt。/。范圍內(nèi) 的4氐濃度。
3、 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，按照與最初供給到吸收塔的量的 1/6至1/3相等的量來回收高溫吸收劑。
4、 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中，被回收的高溫吸收劑利用循環(huán)冷卻 器被冷卻至20。C 3(TC，且隨后被再次提供。
5、 如權(quán)利要求l或4所述的設(shè)備，其中，被冷卻的吸收劑被再次提供到 吸收塔的與高溫吸收劑被回收的位置等高的位置，或者吸收塔的比高溫吸收 劑被回收的位置高的位置。
6、 一種利用氨水作為吸收劑從煙道氣吸收并回收二氧化碳的設(shè)備，所述 設(shè)備包括吸收塔，吸收塔包括與吸收塔結(jié)合的洗滌部分，使得在通過吸收劑 去除了 二氧化碳的煙道氣中含有的氨被洗滌和回收。
7、 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，吸收塔與循環(huán)冷卻器連接，以散發(fā) 當(dāng)從煙道氣吸收二氧化碳時產(chǎn)生的吸收熱。
8、 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，吸收塔與循環(huán)冷卻器和除熱部分結(jié) 合，以散發(fā)當(dāng)從煙道氣吸收二氧化碳時產(chǎn)生的吸收熱。
9、 一種利用氨水作為吸收劑從煙道氣吸收并回收二氧化碳的設(shè)備，所述 設(shè)備包括再生塔，再生塔包括與再生塔結(jié)合的凈化部分，使得從吸收劑去除 二氧化碳以再生吸收劑，且在被去除的二氧化碳中含有的氨被凈化和回收。
10、 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，再生塔設(shè)置有由填料或塔板構(gòu)成 的再生塔冷凝器，以冷凝再生塔中存在的飽和水蒸氣，從而回收氨。
11、 一種利用氨水作為吸收劑從煙道氣吸收并回收二氧化碳的設(shè)備，所 述設(shè)備包括吸收塔，吸收塔包括與吸收塔結(jié)合的洗滌部分，使得通過吸收劑去除了 二氧化碳的煙道氣中含有的氨被洗滌和回收；再生塔，再生塔包括與再生塔結(jié)合的凈化部分，使得從吸收劑去除二氧化碳以再生吸收劑，且被去除的二氧化碳中含有的氨被凈化和回收；濃縮塔，用于從洗滌流體和凈化流體濃縮和回收氨，其中，分別從吸收 塔和再生塔排放所述洗滌流體和凈化流體。
12、 如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，吸收塔與循環(huán)冷卻器連接，以散 發(fā)當(dāng)從煙道氣吸收二氧化碳時產(chǎn)生的吸收熱。
13、 如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，吸收塔與循環(huán)冷卻器和除熱部分 結(jié)合，以散發(fā)當(dāng)從煙道氣吸收二氧化碳時產(chǎn)生的吸收熱。
14、 一種借助回收二氧化碳的設(shè)備利用氨水作為吸收劑從煙道氣吸收并 回收二氧化碳的方法，所述回收二氧化碳的設(shè)備包括吸收塔、再生塔和濃縮 塔，吸收塔包括與吸收塔結(jié)合的洗滌部分，使得通過吸收劑去除了二氧化碳 的煙道氣中含有的氨被洗滌和回收，再生塔包括與再生塔結(jié)合的凈化部分， 使得從吸收劑去除二氧化碳以再生吸收劑，且被去除的二氧化碳中含有的氨 被凈化和回收，濃縮^荅用于從洗滌流體和凈化流體濃縮和回收氨，其中，分 別從吸收塔和再生塔排放所述洗滌流體和凈化流體，所述方法包括以下步驟回收從濃縮塔的下部排放的廢水的部分或全部，以將所回收的從濃縮塔 的下部排放的廢水的部分或全部重新用作洗滌流體或凈化流體。
15、 如權(quán)利要求14所述的方法，其中，將從濃縮塔回收的高濃度氨水提 供到吸收塔，以將所述從濃縮塔回收的高濃度氨水重新用作吸收劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用氨水作為吸收劑從煙道氣吸收并回收二氧化碳的設(shè)備和方法，該設(shè)備包括吸收塔和連接到吸收塔的循環(huán)冷卻器，使得高溫吸收劑從吸收塔被回收，冷卻至預(yù)設(shè)的溫度，且隨后被再次提供到吸收塔中，以散發(fā)當(dāng)從煙道氣吸收二氧化碳時產(chǎn)生的吸收熱。
文檔編號C01B31/20GK101318651SQ20081010990
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月4日
發(fā)明者姜淇俊, 李英鳳, 金光賢, 金濟(jì)榮 申請人:Posco公司;浦項產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究院