气体回收浓缩装置制造方法及图纸

【课题】本发明专利技术涉及一种在从烟道气体等中回收二氧化碳气体的蜂窝转子回收浓缩装置中，以高回收率进行回收、浓缩成高浓度、能够小型化、能够利用100℃以下的废热且能够减少用于回收浓缩的能量且耐久性高的变温吸附二氧化碳回收浓缩装置。使二氧化碳吸着蜂窝转子在至少区分密封为吸着区和解吸区的壳体内旋转，以吸着区的蜂窝浸湿的状态与包含二氧化碳的原料气体接触而吸着二氧化碳气体，在解吸区中使其与饱和蒸气接触来解吸二氧化碳气体而回收二氧化碳气体的装置中，通过设为一边使解吸循环回路中的气体循环，一边向回路中的加热器供水以使其蒸发，并且将含有气体的饱和蒸气供给到解吸区的结构，从而能够利用低温余热，同时实现小型化、高性能、高效率化。

Gas recovery and concentration unit

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体回收浓缩装置
本专利技术涉及一种变温吸附二氧化碳回收浓缩装置，其以高回收率进行回收、能够浓缩成高浓度、能够小型化、耐久性高、能够利用100℃以下的废热且耗能少。
技术介绍
作为全球变暖的应对措施，全世界都在努力尽可能地减少从工业、汽车及用户排出的二氧化碳。例如，正在促进节能型设备的开发，及日光和风力等可再生能源的开发。并且，在发电关系中，开发提高火力发电厂的发电效率的技术、将来还研发出回收浓缩从火力发电厂排出的二氧化碳而储存于地下或深海的技术等。在如上所述的措施中，本案专利技术尤其涉及一种由从火力发电厂或燃烧炉等中排出的气体回收浓缩二氧化碳的技术。作为火力发电厂，燃料中最普遍使用石油或天然气或煤炭，除此以外，有焚烧城市所排出的垃圾的发电厂等。在这种火力发电厂中，作为燃料使用煤炭的发电厂具有如下特征。即，燃料廉价，煤炭的世界储量远远多于石油，在世界各地也有储藏场所因而容易获取，由此具有能够稳定地供给电力的特征。然而，相较于石油或天然气，煤炭存在燃烧时所排出的二氧化碳较多，而且硫化物也多的问题。而且，不仅煤炭，重质石油也存在与煤炭同样的问题。因此，在将煤炭或重质油作为燃料的发电厂等中，设置去除硫氧化物或氮氧化物的装置来防止环境污染。然而，即使去除硫氧化物、氮氧化物来防止环境污染，也依然存在大量排出二氧化碳并促进全球变暖的问题。作为该改善方案，研发有对废气中的二氧化碳进行分离/回收/浓缩，并将所回收的二氧化碳储存于地下或深海的技术。作为该二氧化碳的分离/回收/浓缩方法，提出有深冷法、吸收法、吸附法、膜分离法等各种方案。深冷法为对原料气体进行加压，并利用加压下的各气体的液化温度的差来对二氧化碳进行液化分离的方法。需要压缩气体的压缩机的电力及进行深冷的制冷机的电力，例如在二氧化碳浓度为10％左右的情况下，二氧化碳以外的无需进行回收的其他90％的气体也须一同进行压缩、深冷，因此存在能量消耗变得过大的缺陷。吸收法为使二氧化碳吸收于单乙醇胺等胺系碱溶液来进行回收，并通过进行加热来解吸二氧化碳而浓缩的方法，其已被实际使用，但由于处理碱溶液而需要耐蚀性的昂贵的材料，因此成本较高。并且，胺水溶液的浓度为30％左右，70％左右为水，由于所处理的液体的热容庞大，因此即使在重要位置配置换热器来进行热回收也接近节能化的界限。而且，单乙醇胺等为使之蒸发化的药品，因此还存在担心排入到大气中而导致的二次污染等问题。吸附法使用沸石或活性碳等气体吸附材料，且具有利用压力差进行吸附解吸的变压吸附法(以下PSA法)与利用温度差进行吸附解吸的变温吸附法(以下TSA法)。PSA法为利用通过压力而使二氧化碳的吸附量发生变化的原理而进行加压来仅吸附二氧化碳，且进行减压来解吸分离回收二氧化碳的方法。由于需要耐压容器，作为外围设备还需要电磁阀、压缩机、真空泵等精密机器，存在难以大型化、此外无法利用余热并且全部必须依赖昂贵的电能的问题。TSA法为在摄氏50℃(以后，温度全部称为“摄氏”)以下的温度下吸附二氧化碳，且加热至100～200℃左右的温度来解吸二氧化碳并进行回收的方法。在使填充有二氧化碳吸附材料的多个吸附塔在吸附与再生之间交替切换的多塔式中，气体的压力损失高，且存在无法避免因塔的切换引起的浓度、压力的变动，难以大型化等的缺陷。并且，尽管能够使用余热，但是还存在如下问题：由于利用还能够转换为蒸气动力的有价位的余热，因此无法忽略运行成本。在TSA法之中，通过使用旋转型吸附蜂窝转子来能够低压力损失化或大型化的方法示于专利文献3～5。然而，在二氧化碳的回收率、浓缩浓度、回收能量的节能性方面不够充分。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平4-83509号公报专利文献2：日本特开平6-91128号公报专利文献3：日本特开2001-205045号公报专利文献4：日本特开2003-181242号公报专利文献5：日本特开昭61-254220号公报专利文献6：WO2014/208038号公报专利文献7：日本特表2015-507527号公报专利文献8：日本专利申请2017-135113号非专利文献非专利文献1：“使用蜂窝吸附剂的燃烧废气中的CO2去除·浓缩系统优化方法的研究”化学工学论文集，第33卷，pp.218～229，2007
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术涉及一种二氧化碳回收浓缩方法，该方法提出有以高回收率进行回收、能够浓缩成高浓度、能够小型化、耐久性高、能够将100℃左右的废热有效地用于再生也伴随能量消耗性高的变温吸附二氧化碳回收浓缩装置。在专利文献1、2中公开有使用将粒状二氧化碳吸附材料分割收纳于铲斗状容器而成的圆筒形容器的转子，使转子进行旋转或使导管装置进行旋转而在吸附区吸附二氧化碳，且在解吸区通过加热气体来解吸回收高浓度二氧化碳的方法。在该技术中，气体的压力损失高，也没有考虑节能性。在专利文献2中，公开有利用原料气体的热作为二氧化碳的解吸气体的热源的方法，但没有考虑回收浓缩装置其本身的节能性。专利文献3中提出有蜂窝结构的转子，降低了压力损失。并且，公开有随着转子进行旋转而依次经过吸附区、基于加热二氧化碳气体的解吸区、气体净化区、再生冷却区(以下，表示为冷却区)而再次返回到吸附区的流程。在通过解吸区并转移至下一个区的阶段，内含于蜂窝空隙中的高浓度二氧化碳气体随着转子的旋转而移动至下一个区，在下一个区为冷却区的情况下，高浓度气体释放于冷却区中而降低二氧化碳回收率。作为该应对措施设置有净化区。并且，在继解吸区而通过净化区之后，蜂窝也通过蓄热维持高温状态，因此二氧化碳的吸附力减弱，即使在此使原料气体流动，二氧化碳气体也不被吸附而流出。在此，在吸附区的前方设置冷却区来构成为对蜂窝进行冷却之后转移至吸附区。由此，能够提高二氧化碳的回收率。在解吸区，构成气体加热线圈与解吸区的循环回路，并努力回收利用从锅炉等中排出的高温气体的热来提高节能性。并且，在冷却区构成气体冷却线圈与冷却区的循环回路，并努力提高冷却效果。然而，由于各自的循环气体量多，因此存在需要更大型的蜂窝转子的缺陷。专利文献4提出将锅炉、脱硫装置、消除器、蜂窝转子除湿装置、蜂窝转子二氧化碳回收浓缩装置设为一个系统来对整个系统进行优化，但关于二氧化碳回收浓缩装置，没有来自专利文献3的创造性。在非专利文献1所公开的图1的二氧化碳回收浓缩装置中，用与专利文献3～4相关的物质使二氧化碳吸附蜂窝转子1通过转子驱动马达2并经由转子驱动带(或链)3，以1小时几～十几的转速进行旋转。根据转子1的旋转方向，以经过吸附区4、解吸区5、气体净化区6、冷却区7返回吸附区4的循环的方式构成。构成有冷却区7、气体冷却线圈8及冷却气体鼓风机9的循环回路。解吸区5、解吸气体加热线圈10及解吸气体循环鼓风机11构成循环回路。对专利文献3～4及非专利文献1所公开的二氧化碳回收浓缩系统的结构进行说明。烟道气体为高温高湿度且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化碳气体的回收方法及装置，所述二氧化碳气体的回收方法包括：使具有二氧化碳气体的吸着能力的蜂窝转子收纳于至少具有吸着区和解吸区的分别密封的壳体内并使其旋转，在吸着区中，在蜂窝润湿的状态下与包含二氧化碳的混合气体接触，一边气化冷却一边吸着二氧化碳的工序；及在解吸区中，对吸着有二氧化碳的蜂窝导入水蒸气而使二氧化碳解吸的工序，在所述二氧化碳气体的回收浓缩方法中，构成为使解吸区的入口和出口连通的气体循环回路，并在回路中设置鼓风机和加热器，一边使循环回路中的气体循环一边对加热器传热面供水，通过水膜的加热蒸发使气体成为饱和蒸气并将其导入到解吸区。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180328 JP 2018-0609981.一种二氧化碳气体的回收方法及装置，所述二氧化碳气体的回收方法包括：使具有二氧化碳气体的吸着能力的蜂窝转子收纳于至少具有吸着区和解吸区的分别密封的壳体内并使其旋转，在吸着区中，在蜂窝润湿的状态下与包含二氧化碳的混合气体接触，一边气化冷却一边吸着二氧化碳的工序；及在解吸区中，对吸着有二氧化碳的蜂窝导入水蒸气而使二氧化碳解吸的工序，在所述二氧化碳气体的回收浓缩方法中，构成为使解吸区的入口和出口连通的气体循环回路，并在回路中设置鼓风机和加热器，一边使循环回路中的气体循环一边对加热器传热面供水，通过水膜的加热蒸发使气体成为饱和蒸气并将其导入到解吸区。


2.根据权利要求1所述的二氧化碳回收装置，其中，
构成为连通解吸区的入口和出口的气体循环回路，并在回路中设置鼓风机、饱和蒸气产生加热器及气体加热器，一边通过鼓风机使循环回路中的气体循环一边将水供给到饱和蒸气产生加热器的传热面，并通过传热面的水膜的蒸发产生饱和蒸气，进一步使用气体加热器加热以降低相对湿度并导入到解吸区。


3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈野浩志，
申请(专利权)人：株式会社西部技研，
类型：发明
国别省市：日本;JP