一种二氧化碳气体回收设备，为实现二氧化碳回收效率的增高和节省成本并对全球环境保护做出贡献，在二氧化碳气体回收设备的二氧化碳气体吸收室中，其横截面为正方形且通过将排放气体引入口安置在其一端并将排放气体排放口安置在其另一端来形成水平气体流通路；通过利用专用的填充物形成没有支撑板或再分配器的简单构造，另外可形成具有大表面积和高效率的填充床，通过在填充床中设置热交换器来减轻反应热引起的负面效应，通过在被分割的填充床中多次连续地循环吸收溶液来提高二氧化碳气体吸收能力，通过减小填充床和用于分散二氧化碳气体吸收溶液的器件尺寸来提高器件的耐蚀性，且增加二氧化碳气体吸收溶液的浓度，以能实现能量节省和成本缩减。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种CO2(二氧化碳)气体回收设备，其用于回收从发电厂、水泥厂、炼 钢厂、石化工业等排放的二氧化碳气体，且其目的在于通过提高二氧化碳气体回收率并降 低其成本来为全球环境保护做出贡献。
技术介绍
迄今为止，以前的排放气体处理装置的尺寸相对较小。随后，由于使用了烟气脱硫 系统，这种装置逐渐变大，此外，最近出现了 CO2回收设备。为了回收C02，Kansai Electric Power Co. Ltd 或Mitsubishi HeavyIndustries Group 在实际应用中已经采用 了利用 KS-1 吸收剂的化学吸收技术。这就是在排放气体冷却到适合于吸收的最佳温度之后，将气体引进吸收塔以便 于将排放气体中的(X)2吸收到吸收剂中以产生碳酸胺，将该碳酸胺水溶液再次传输到回收 塔，通过将溶液加热到110°C至130°c的范围内来排放CO2气体以便于恢复吸收剂的吸收 性，且在通过(X)2气体分离器分离被排放的(X)2气体并从气体中除去水分之后，被排放的CO2 气体恢复为高浓度CO2,因此，自然地该装置有增大的趋势。如果具体地表达出来，这种反应为吸收R-NH2+C02+H20 — R-NH3HCO3(吸收温度 40_50°C )回收 R-NH3HCO3 — R_NH2+C02+H20(回收温度 110_130°C )值得注意的是，除了上述KS-I之外，单乙醇(mono-ethanol)、单乙醇胺 (monoethanolamine)、碳酸钾等作为吸收剂也是公知的。在这种情况下，如果排放气体中存 在亚硫酸气体，由于存在如下的可能性，即，亚硫酸气体与(X)2气体吸收剂之间产生反应并 产生不可再生材料，从而阻碍(X)2的回收，所以优选地，在这种情况下，在排放气体要被处理 之前，预先进行集尘、直接脱硫等。此外，列出碳酸钾的反应表达式如下吸收K2C03+0)2+H20 — 2KHC03(吸收温度 60_70°C )回收 IHCO3 — K2C03+C02+H20(回收温度 110_130°C )此外，在这些吸收剂的使用中，诸如用于促进化学反应的催化剂的使用、阻蚀剂的 使用等先进化学知识是必不可少的。如同基于对上述化学公式的理解，在使用KS-I吸收剂的化学吸收方法中，虽然可 以将回收温度控制在110-130°C之内的相对较低温度，但是必须需要一摩尔以上的链烷醇 胺和水来吸收一摩尔的0)2气体，例如，为了吸收44Kg的CO2，必须使包含75Kg以上的链烷 醇胺和18Kg以上的水的大量吸收溶液循环，因此，很显然执行该方法所必需的热能变得很大。此外，申请人提议了一种在 JP53-19171B、JP2007-21317A、JP2008-12401A, JP4418987B2、USP7，527，679等中公开的烟气(flue-gas)脱硫装备。这些烟气脱硫装备为 多个用于管道输送脱硫剂的槽状推料机平行于轴向方向配置在内壁上，在该内壁上设置有 位于其一端部的具有处理气体入口的环形端面板和位于其另一端部具有出口的环形端面 板，旋转圆筒被设置为水平且可旋转，在该旋转圆筒的内部整个空间填充有具有气隙或气 孔的多个分离的过滤器，以及用于供给脱硫剂的装置设置在旋转圆筒的一端，且其出口设 置在另一端，因此，被处理气体与脱硫剂逆流或顺流接触以进行气液接触。它们是这样的，废气流量稳定并且装有用于脱硫的吸收剂的旋转圆筒总是旋转， 随着装备越大每单位装备的成本越便宜，因为工厂成本仅与旋转圆筒的直径成正比，尽管 被处理气体的量与其直径的平方呈正比增加。由于其直径越大，吸收剂液体下降的速率越 大，所以存在诸如每一个流量的吸收反应量增加而液体-气体比率下降的优点，且还可能 降低用于吸收溶液的循环能量。此外，在主要是进行烟气脱硫的废气处理领域中，CO2分离和回收的问题逐渐引起 关注。关于(X)2的分离和回收，经济部的CCS研究会、工商业部、地球创新技术研究所等部 门内也进行了各种研究。例如，还研究了利用溶解在物理吸收溶液中的CO2量与压力成正 比的物理吸收特性来分离和回收(X)2的方法，利用(X)2与诸如胺类(amine system)或碳酸 钾的吸收溶液之间的化学反应来分离和吸收(X)2的方法。另外，下列方法都是公知的，通过利用容易吸收CO2的固体吸收剂并且采用吸收量 随压力或温度而改变的方式来分离和回收(X)2的方法，取决于通过施压和冷却将被处理气 体以凝结、然后通过减小压力和蒸发而获得的每一成分的沸点差来分离和回收(X)2的方法， 通过利用气体通过高分子膜的传送速率差来分离和回收(X)2的方法等，但是仍然无法获得 最终的评估。然而，在三菱重工业系统或东芝系统，在利用KS-I吸收剂的化学吸收的方法中， 使用了一种竖塔(参见图4)，该竖塔被叫做吸收塔或回收塔，用作气体吸收装置和回收装 置。这里，采用吸收溶液向下流而排放气体相反地向上流的系统。因此，在排出气体水平向 外流动的总体水平流出高度处于固定高度水平的情况下，为了将该系统引入上述吸收塔， 首先必须将排出气体的排出方向改为朝下的方向直到吸收塔下部高度，然后该方向垂直地 改变，从而使得排出气体在吸收塔下部内以近似U形流动。此外，在从吸收塔排放后为了使排出气体流返回到入口端原始高度处的水平方向 高度，从吸收塔上端向上排放的气体流被垂直改变到水平方向上，然后被垂直地改变为向 下，且此外，在与原始入口端高度相应的高度处再次被垂直改变到水平方向上。因此，随着 吸收塔越高，将排出气体返回至和入口端高度相同的水平高度的排放管道则越长，以至于 包含入口端的三次和出口端的三次的共六次方向改变成为必需。另一方面，吸收塔一般被称为填充塔(packed tower)，用于二氧化碳吸收的被处 理的排出气体中的二氧化碳浓度处于15% -20%的高浓度，即使其90%可以被吸收，该浓 度也太大了以至于填充塔的高度因此变得太高。因此，随着处理设备的尺寸变得更大，问题 变得非常多，以至于不仅排出气体流的压力损失变大，而且无法避免排出气体管道的安装 空间尺寸增长以及处理成本显著增大。另外，为了防止由于如图4中所示出的通过填充塔中的填充床(packed bed)中的 流的偏移而使气体路径与液体路径分离引起的气体-液体接触的恶化，将填充床分隔成多 层台阶且在填充床中的每一台阶中将向下流的吸收溶液再分配成为必需的。换句话说，在 图4中，除了一台分布器之外，需要二至四组再分布器(图4中示出了两组)，则工厂成本的 显著增加是不可避免的。此外，由于在这种情况下考虑到必需的泵压头(水位差)，在分隔填充塔的情况下 增加支撑板和再分布器之间的局部高度，以及随着处理气体量变大，如图4中所示的吸收 塔的高度Ii1也变大，以至于存在泵传输处理液体的所需能量随之变大的缺点。在图4中，值得注意的是有效吸收排出气体的高度示为“1”，而仅随着泵压头增加 而泵功率增加的高度示为“h”。因此，在这种情况下h(hjhfh3)的总和变大，意味着对于设 备是不利的。对此而言，如图5中所示，主要是关于JP2001-520107A中的图1和2所示情 况的解释表明是这种情况。接着，由于考虑到填充床中气体-液体接触时间，即使该塔很高，从吸收塔顶部向 下流到其本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种二氧化碳气体回收设备，其中吸收溶液为胺类有机化合物溶液或碳酸钾溶液；其中，所述设备包括：横截面为方形的二氧化碳气体吸收室，且其中排出气体引入口位于其一侧，且排出气体排放口位于其另一侧以形成水平气体流通路；用于分散二氧化碳气体吸收溶液的装置，设置在所述二氧化碳气体回收设备的顶部；液体槽，沿着所述二氧化碳气体回收设备中的气体流动方向设置在所述二氧化碳气体回收设备底部；和用于使所述液体槽中的吸收溶液循环流通到用于分散二氧化碳气体吸收溶液的所述装置的机构；其中，所述二氧化碳气体吸收室包括由用于气体－液体接触的填充物填充的填充床；其中，通过多个分隔壁将所述液体槽沿着排出气体的流动方向或其相反方向分隔成由第一区至第ｎ区组成的多个液体室；其中在通过分隔壁分隔的各液体室中分别安装用于控制液体温度的热交换器；以及其中所述吸收溶液从第一区流动到第ｎ区，同时重复着气体－液体接触和温度控制，使得供给到第一区顶部的所述吸收溶液向下流动穿过所述填充床，在第一区液体室中控制所述吸收溶液的温度，在第二区液体室中控制供给到第二区的顶部并且向下流动穿过第二区的吸收溶液的温度，所述吸收溶液供给到第三区的顶部并且向下流动穿过第三区，且然后将该吸收溶液排放。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：木村健，
申请(专利权)人：木村健，木村纪子，佐藤淳子，木村茂，
类型：发明
国别省市：JP
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