CN101601956A - 再生二氧化碳吸收剂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种再生二氧化碳吸收剂的方法，该吸收剂吸收从各种人为来源排放的二氧化碳，所述人为来源包括化石燃料燃烧过程、工业生产过程和天然气处理。在该方法中，在已使用的吸收剂被输送至再生塔之前，使用在压缩机中压缩分离二氧化碳的过程中产生的热预先加热吸收剂，并且预热的吸收剂被输送至吸收剂流量控制罐中，由此提高了能量效率。

Description

再生二氧化碳吸收剂的方法
相关申请的交叉引用
本申请依据35 U.S.C§119(a)要求于2008年6月10日提交的韩国专利申请第10-2008-0054098号的优先权，其全部内容在此引入以供参考。
技术领域
本申请涉及再生二氧化碳吸收剂的方法。
背景技术
已知二氧化碳(CO2)导致全球变暖，已经产生有许多方法来减少从各种人为来源排放的二氧化碳的量，上述人为来源包括化石燃料燃烧过程、工业生产过程和天然气处理。
减少CO2排放的方法总体上分为减少能量消耗、采集(capture)和储存CO2、以及使用替代能量。其中，CO2采集和储存法已经被广泛研究，因为其对工业活动的影响较小，并且通过该方法采集的二氧化碳可被再利用。
可通过各种途径采集CO2，上述途径包括吸收法、吸附法或膜分离法。基于吸收法的采集方法被认为优于其他方法，因为其可以处理大体积的废气，即使在低CO2浓度下(从各种来源排放的燃烧废气中其含量范围为8-15％)也具有很高的清除效率。
图1是显示通过吸收法再生二氧化碳吸收剂的常规装置的示意图。
如图1所示，含有二氧化碳的废气在反应塔(称为吸收塔1)处在大约50℃的温度范围内与吸收剂接触，使得废气中的二氧化碳被吸收在吸收剂中。接下来，其中已经吸收二氧化碳的吸收剂在反应塔(称为反应塔2)处在大约120℃的温度范围内被加热，以从该吸收剂中分离出二氧化碳。然后，分离出的二氧化碳被排放到再生塔2的顶部，并且再生吸收剂。与分离出的二氧化碳一起排放的蒸发的吸收剂在冷却器3中冷却，在分离鼓4中分离，并回流至再生塔2。气态二氧化碳通过压缩机压缩，并以高压储存在储罐5中。
但该方法的问题在于，在从吸收剂中分离出CO2以再生吸收剂的再生过程中，需要很高的能量消耗。
因此，需要一种更有效、使用能量较少的再生吸收剂的新方法。
在此背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景技术的理解，并因此其可以包含不形成本国家的本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
在一方面，本发明提供一种再生二氧化碳吸收剂的方法，其包括：将二氧化碳与吸收塔中提供的二氧化碳吸收剂接触，使得二氧化碳吸收剂吸收二氧化碳；将吸收塔中已经吸收二氧化碳的二氧化碳吸收剂导入至多级再生塔中；将再生塔中导入的二氧化碳吸收剂加热，以将二氧化碳与二氧化碳吸收剂分离，并将分离出的二氧化碳吸收剂通过再生塔的第一预定级排出，并将分离出的二氧化碳通过再生塔的第二预定级排出，从而再生二氧化碳吸收剂；将分离出的二氧化碳导入至冷却器；和将冷却过的二氧化碳导入至用于压缩冷却过的二氧化碳的压缩机，以便储存在储罐中，其中在将二氧化碳吸收剂导入至所述再生塔之前，冷却过的二氧化碳在压缩机中被压缩时产生的热能用于对二氧化碳吸收剂进行预热。
下面讨论本发明的上述和其它特征。
附图说明
现在将参考本发明的某些示例性实施方案来详细地说明本发明的上述和其它特征，其在所附附图中加以图示，下文给出的这些实施方案仅仅用于说明，因此不是对本发明的限制，其中：
图1是显示用于再生二氧化碳吸收剂的常规装置的示意图；和
图2是显示根据本发明优选实施方式的用于再生二氧化碳吸收剂的装置的示意图。
附图所示的附图标记包括对下文进一步讨论的下列元件的参考：
10：储器            11：(二氧化碳)压缩机
12：高压吸收剂流量控制罐
13：第一热交换器        14：第二热交换器
15：再生塔              16：冷却器
17：吸收剂加热器        18：分离鼓
20：储罐
应当理解到，所附的附图并非必然是按比例的，其说明了本发明基本原理的各种优选特征的一定程度上简化的代表。本文公开的本发明的具体设计特征，包括，例如，具体大小、方向、位置和形状将部分取决于具体的既定用途和使用环境。
在图中，在附图的几张图中附图标记指本发明的相同或等价部件。
具体实施方式
下面将详细地参照本发明的各个实施方式，其实施例图示在附图中，并在下文加以说明。尽管本发明将结合示例性实施方式进行描述，但应当理解，本说明书无意于将本发明局限于这些示例性实施方式。相反，本发明不仅要涵盖这些示例性实施方案，还要涵盖各种替换方式、变化方式、等同方式和其它实施方式，其均可以包括在所附权利要求限定的本发明的精神和范围之内。
根据本发明优选实施方式的再生二氧化碳吸收剂的方法可以通过如下方式降低再生二氧化碳的成本：使用在压缩二氧化碳以储存回收二氧化碳的过程中产生的热对用于吸收二氧化碳的吸收剂进行预热。优选地，当在再生塔的分离鼓中冷凝的吸收剂回流至再生塔时，可以使用废热进一步对吸收剂进行预热，从而提高再生塔顶部的热效率。
详细地，二氧化碳与吸收塔中提供的二氧化碳吸收剂接触。在吸收塔中，二氧化碳吸收剂吸收二氧化碳。然后在吸收塔中已经吸收二氧化碳的二氧化碳吸收剂被导入至多级再生塔中。在再生塔中，对导入的二氧化碳吸收剂进行加热，以从二氧化碳吸收剂中分离出二氧化碳。分离出的二氧化碳吸收剂通过再生塔的第一预定级排出，分离出的二氧化碳通过再生塔的第二预定级排出，从而再生二氧化碳吸收剂。分离出的二氧化碳被导入至冷却器中，其在冷却器中被冷却。冷却过的二氧化碳被导入至压缩机中，在压缩机中其被压缩，以便储存在储罐中。在二氧化碳吸收剂被导入至再生塔之前，冷却过的二氧化碳在压缩机中被压缩时生成的热能被用来对二氧化碳吸收剂进行预热。
在吸收塔中已经吸收二氧化碳的二氧化碳吸收剂在被导入至再生塔之前，适当地储存在储器中。储存在储器中的二氧化碳吸收剂被适当地输送至其中设置有热交换器的压缩机，二氧化碳吸附剂在被导入再生塔之前通过该热交换器被预热。预热过的二氧化碳吸收剂在被导入至再生塔之前被适当地储存在吸收剂流量控制罐中。储存在储器中的二氧化碳吸收剂被适当地输送至第一热交换器，在此其与在再生塔中被加热、并从再生塔中排出的二氧化碳吸收剂进行热交换，然后被导入至再生塔中。
一部分二氧化碳吸收剂可以被蒸发，并通过再生塔的第二预定级与分离出的二氧化碳一起排出。通过再生塔的第二预定级排出的蒸发的二氧化碳吸收剂和分离出的二氧化碳在冷却器中被冷却之后，被适当地输送至分离鼓，蒸发的二氧化碳吸收剂在该分离鼓中被冷凝。冷凝的二氧化碳吸收剂被适当地输送至第二热交换器，在此其与从第一热交换器排出的二氧化碳吸收剂进行热交换，然后被导入到再生塔的第三预定级中。从第一热交换器排出的二氧化碳吸收剂在与第二热交换器中冷凝的二氧化碳吸收剂热交换之后，适当地输送至吸收塔。
在上述实施方案中，再生塔的第一、第二和第三级可以设计成相同或不同。
根据本发明的优选实施方式的用于再生二氧化碳吸收剂的装置和方法将参照图2进行说明。
在吸收塔中提供的吸收剂在大气压下与含有二氧化碳的废气接触，以吸收二氧化碳。已经吸收二氧化碳的吸收剂储存在储器10(例如，在大约50℃的温度下)中，并输送至二氧化碳压缩机11。
由此，使用安装在二氧化碳压缩机11中的热交换器，输送的吸收剂吸收(交换)在二氧化碳压缩机11中压缩二氧化碳时产生的热能。对其进行加热(例如，至大约90℃)，然后输送至高压吸收剂流量控制罐12。
输送至吸收剂流量控制罐12的吸收剂储存以预定的时间段，以控制吸收剂流量，并流入第一热交换器13，以与从再生塔15的底级排出的吸收剂进行热交换。吸收剂加热器17设置在再生塔的底级中或其附近。从再生塔15的底级排出的吸收剂在导入至第一热交换器13之前，被吸收剂加热器17加热(例如，至大约100℃的温度)。因此，输送至吸收剂流量控制罐12的吸收剂在导入至再生塔15的顶级中之前，通过该热交换被加热(例如，至大约97℃的温度)。
导入至再生塔15的顶部中的吸收剂在通过再生塔15中的填料时被进一步加热，二氧化碳得到分离，并从再生塔15的顶级排出。此时，一部分吸收剂被蒸发。蒸发的吸收剂和二氧化碳从再生塔15的顶级排出，并被转移至冷却器16，在此它们被冷却(例如，至大约60℃)。然后，冷却过的蒸发吸收剂和二氧化碳被转移至分离鼓18。
吸收剂在分离鼓18中冷凝。然后，冷凝的吸收剂被转移至第二热交换器14，在此其与从第一热交换器13输送的吸收剂(例如，在大约92℃下)进行热交换。冷凝的吸收剂通过该热交换被加热(例如，至大约82℃)，并回流至再生塔15的顶级。另一方面，从第一热交换器13输送的吸收剂被输送至吸收塔。
从分离鼓排出的二氧化碳被二氧化碳压缩机11压缩成高压，然后储存在储罐20中。尽管在图2中二氧化碳压缩机11在四级中形成，但压缩机的种类、数目的设计不受限制，只要其可以回收在压缩二氧化碳的过程中产生的热即可。
如上所述，根据本发明的再生二氧化碳吸收剂的方法利用在压缩从用过的吸收剂中分离出的二氧化碳的过程中以及在再生吸收剂的过程中产生的热，用于对吸收剂进行预热，因此有效地降低了再生吸收剂的成本。此外，随着热效率的提高，可以降低再生塔和锅炉的容量，从而降低设备投资成本。
本发明参考其优选实施方式进行了详细说明。然而，本领域技术人员能够理解，可以在不偏离本发明的原理和精神的情况下对这些实施方式进行改变，本发明的范围由所附的权利要求及其等同方式限定。

Claims (9)

1.一种再生二氧化碳吸收剂的方法，其包括：
将二氧化碳与吸收塔中提供的二氧化碳吸收剂接触，使得所述二氧化碳吸收剂吸收二氧化碳；
将所述吸收塔中已经吸收二氧化碳的二氧化碳吸收剂导入至多级再生塔中；
将所述再生塔中导入的二氧化碳吸收剂加热，以将二氧化碳与所述二氧化碳吸收剂分离，并将分离出的二氧化碳吸收剂通过所述再生塔的第一预定级排出，并将分离出的二氧化碳通过所述再生塔的第二预定级排出，从而再生所述的二氧化碳吸收剂；
将分离出的二氧化碳导入至冷却器；和
将冷却过的二氧化碳导入至用于压缩冷却过的二氧化碳的压缩机，以便储存在储罐中，
其中在将所述二氧化碳吸收剂导入至所述再生塔之前，所述冷却过的二氧化碳在所述压缩机中被压缩时产生的热能用于对所述二氧化碳吸收剂进行预热。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述吸收塔中已经吸收二氧化碳的所述二氧化碳吸收剂，在导入至所述再生塔之前储存在储器中。
3.根据权利要求2所述的方法，其中储存在所述储器中的二氧化碳吸收剂被输送至其中设置有热交换器的所述压缩机，所述二氧化碳吸收剂在导入至所述再生塔之前被所述热交换器预热。
4.根据权利要求3所述的方法，其中预热过的二氧化碳吸收剂在导入至所述再生塔之前储存在吸收剂流量控制罐中。
5.根据权利要求4所述的方法，其中储存在所述储器中的二氧化碳吸收剂被输送至第一热交换器，其中所述二氧化碳吸收剂与在所述再生塔中加热并从所述再生塔中排出的二氧化碳吸收剂进行热交换，然后导入所述再生塔中。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述二氧化碳吸收剂的一部分被蒸发，并通过所述再生塔的所述第二预定级与分离出的二氧化碳一起被排出。
7.根据权利要求6所述的方法，其中通过所述再生塔的所述第二预定级排出的所述蒸发的二氧化碳吸收剂和所述分离出的二氧化碳在冷却器中被冷却之后，输送至分离鼓，所述蒸发的二氧化碳吸收剂在所述分离鼓中被冷凝。
8.根据权利要求7所述的方法，其中冷凝的二氧化碳吸收剂被输送至第二热交换器，其中所述冷凝的二氧化碳吸收剂与从所述第一热交换器排出的二氧化碳吸收剂进行热交换，然后导入至所述再生塔的第三预定级中。
9.根据权利要求8所述的方法，其中从所述第一热交换器排出的二氧化碳吸收剂在所述第二热交换器中与冷凝的二氧化碳吸收剂进行热交换之后，被输送至所述吸收塔。
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