CN105664674A - 二氧化碳回收系统及其运转方法 - Google Patents
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Abstract
一种二氧化碳回收系统及其运转方法,迅速冷却二氧化碳回收系统内的高温部分。二氧化碳回收系统具备:排出吸收了二氧化碳的吸收液的吸收塔;排出释放了二氧化碳的上述吸收液的再生塔;将从吸收塔排出的上述吸收液导入再生塔的第一吸收液管线;将从再生塔排出的上述吸收液导入吸收塔的第二吸收液管线;以及在第一以及第二吸收液管线中流动的上述吸收液之间进行热交换的热交换器。此外,上述系统具备:在吸收塔与热交换器之间从第一吸收液管线分支,将上述吸收液不经由热交换器而导入再生塔的旁通管线;设置于旁通管线的吸收液用阀;计测表示再生塔的状态的值的计测器;以及基于所计测到的上述值控制吸收液用阀的开度的控制部。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及二氧化碳回收系统及其运转方法。
背景技术
近年来,作为针对温室效应问题的有效对策,二氧化碳回收储存(CCS:CarbonDioxideCaptureandStorage)技术受到关注。例如,对利用吸收液来回收在火力发电站、钢铁厂、垃圾焚烧炉等产生的工艺废气中的二氧化碳的二氧化碳回收系统的研究开发投入了很大精力。
当二氧化碳回收系统被设置于发电厂等的设施的情况下,在设施的通常停止时、紧急情况时,期望使二氧化碳回收系统迅速地过渡至停止状态、可待机运转的状态等安全的状态。然而,例如大规模设施内的二氧化碳回收系统的吸收液的保有量多、所被设置的设备也为大型设备,因此直至过渡至安全的状态为止需要较长的时间。因此,考虑如下的方案:通过使二氧化碳回收系统的高温部分迅速地冷却,由此使二氧化碳回收系统迅速地过渡至安全的状态。作为这样的技术,存在日本国公开特许公报、日本特开2013-000729号公报(以下称为专利文献1)以及同样是日本国公开特许公报的、日本特开2010-240629号公报(以下称为专利文献2)。
发明内容
因此,本发明的课题在于提供一种能够使二氧化碳回收系统内的高温部分迅速地冷却的二氧化碳回收系统及其运转方法。
根据一个实施方式,二氧化碳回收系统具备:吸收塔,使含二氧化碳的气体与能够吸收上述二氧化碳的吸收液接触,并排出吸收了上述二氧化碳后的上述吸收液;再生塔,使上述二氧化碳从自上述吸收塔排出的上述吸收液释放,并排出释放了上述二氧化碳后的上述吸收液;第一吸收液管线,将从上述吸收塔排出的上述吸收液导入上述再生塔;第二吸收液管线,将从上述再生塔排出的上述吸收液导入上述吸收塔;以及热交换器,在上述第一吸收液管线中流动的上述吸收液与上述第二吸收液管线中流动的上述吸收液之间进行热交换。另外,上述系统具备:旁通管线,在上述吸收塔与上述热交换器之间从上述第一吸收液管线分支,将上述吸收液不经由上述热交换器而导入上述再生塔;一个以上的吸收液用阀,设置于上述旁通管线;一个以上的计测器,计测表示上述再生塔的状态的值;以及控制部,基于由上述计测器计测到的上述值来控制上述吸收液用阀的开度。
附图说明
图1是示出第一实施方式的二氧化碳回收系统的结构的概要图。
图2是示出第二实施方式的二氧化碳回收系统的结构的概要图。
图3是示出第三实施方式的二氧化碳回收系统的结构的概要图。
图4是示出第四实施方式的二氧化碳回收系统的结构的概要图。
图5是示出第五实施方式的二氧化碳回收系统的结构的概要图。
图6是示出第六实施方式的二氧化碳回收系统的结构的概要图。
图7是示出第七实施方式的二氧化碳回收系统的结构的概要图。
图8是示出第八实施方式的二氧化碳回收系统的结构的概要图。
标号说明
1:吸收塔;2:工艺废气管线;3:富液泵;4:再生热交换器;5:再生塔;6:再沸器;7:贫液泵;8:冷却器;11:富液管线;12、13:贫液管线;21a、21b、21c:温度计;22a、22b、22c:吸收液用阀;23:控制部;24:富液旁通管线;25:流量计;26:圧力计;31:冷却器;32:制冷剂用阀;33:制冷剂用阀;34:废气用阀;35:蒸气用阀;36:冷却器;37:制冷剂用阀。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
图1是示出第一实施方式的二氧化碳回收系统的结构的概要图。
图1的二氧化碳回收系统具备:吸收塔1;作为气体管线的例子的工艺废气管线2;富液泵3;作为热交换器的例子的再生热交换器4;再生塔5;作为加热部的例子的再沸器6;贫液泵7;冷却器8;作为第一吸收液管线的例子的富液管线11;以及作为第二吸收液管线的例子的贫液管线12、13。
吸收塔1例如由逆流型气液接触装置构成。吸收塔1从其下部导入含二氧化碳的工艺废气、从其上部导入能够吸收二氧化碳的吸收液(贫液)。工艺废气从工艺废气管线2导入吸收塔1内,贫液从贫液管线12导入吸收塔1内。
吸收塔1使工艺废气与吸收液气液接触。进而,吸收塔1从其下部排出吸收了二氧化碳后的吸收液(富液),从其上部排出含有二氧化碳被除去后的工艺废气的吸收塔排气。富液从吸收塔1排出至富液管线11中。
对于本实施方式的吸收塔1,为了高效地进行上述的气液接触,具有配置有一层以上填充物或者托盘的构造。图1的吸收塔1作为一例具备一层填充物1a。
工艺废气从产生工艺废气的设施经由工艺废气管线2被导入至吸收塔1内。这种设施的例子有火力发电站、钢铁厂、垃圾焚烧炉等。
并且,吸收液的例子有乙醇胺(monoethanolamin)、二乙醇胺(diethanolamin)等胺系水溶液、碱性水溶液、离子性液体或其水溶液等,但并不限定于此。
富液泵3和再生热交换器4设置于富液管线11。从吸收塔1排出的吸收液由富液泵3经由富液管线11朝再生塔5输送,并被导入再生塔5内。此时,再生热交换器4在富液管线11中流动的吸收液与贫液管线12中流动的吸收液之间进行热交换,对在富液管线11中流动的吸收液进行加热。
再生塔5例如由逆流型气液接触装置构成。再生塔5借助与来自再沸器6的气体之间的气液接触而对吸收液进行加热,由此使得从吸收液释放二氧化碳以及蒸气。进而,再生塔5从其上部排出含有释放出的二氧化碳以及蒸气的再生塔排气,从其下部排出释放了二氧化碳后的吸收液(贫液)。贫液被从再生塔5朝贫液管线12排出。
再沸器6设置在贫液管线13上。贫液管线13从贫液管线12分支,使从再生塔5排出的吸收液的一部分经由再沸器6返回再生塔5内。此时,再沸器6借助作为外部热源的蒸气与吸收液之间的热交换而对吸收液进行加热,由此使得从吸收液释放二氧化碳以及蒸气。这些气体与吸收液一起返回再生塔5内,用于对再生塔5内的吸收液进行加热。
对于本实施方式的再生塔5,为了高效地进行上述的气液接触,具有配置有一层以上填充物或者托盘的构造。图1的再生塔5作为一例具备两层填充物5a、5b。
贫液泵7、再生热交换器4以及冷却器8设置在贫液管线12上。从再生塔5排出的吸收液由贫液泵7经由贫液管线12朝吸收塔1输送,并被导入吸收塔1内。此时,再生热交换器4在贫液管线12中流动的吸收液与富液管线11中流动的吸收液之间进行热交换,对在贫液管线12中流动的吸收液进行冷却。在贫液管线12中流动的吸收液进一步由冷却器8冷却。
从再生塔5排出的再生塔排气根据使用目的而随后的处理工序不同,但一般都通过冷却使其水分冷凝而除去。随后,水分被除去后的再生塔排气借助压缩泵过渡至超临界状态、液体状态等与使用目的相应的状态,并利用罐、运货车、管道等进行保管、输送。
图1的二氧化碳回收系统还具备:作为一个以上的计测器的例子的温度计21a~21c、作为一个以上的吸收液用阀的例子的吸收液用阀22a~22c、控制部23、作为旁通管线的例子的富液旁通管线24。
在以下的说明中,温度计21a~21c中的任意一个温度计用符号21表示。同样,吸收液用阀22a~22c中的任意一个吸收液用阀用符号22表示。
[温度计21a~21c]
温度计21a~21c计测再生塔5内的温度。再生塔5内的温度是表示再生塔5的状态的值的例子。作为再生塔5内的温度的例子,能够举出再生塔5内的吸收液的温度、再生塔5内的气温。本实施方式的温度计21a~21c计测再生塔5内的不同部位的温度。具体地说,本实施方式的温度计21a、21b、21c分别计测填充物5a内的吸收液的温度、填充物5b内的吸收液的温度、积存于再生塔5的底部的吸收液的温度。温度计21a~21c将包含所计测到的温度的信号朝控制部23输出。
[富液旁通管线24]
富液旁通管线(以下称为“旁通管线”)24在吸收塔1与再生热交换器4之间从富液管线11分支。从富液管线11流入旁通管线24后的吸收液(富液)不经由再生热交换器4而被导入再生塔5内。由此,旁通管线24能够将并未被再生热交换器4加热的低温的吸收液导入再生塔5内。
[吸收液用阀22a~22c]
吸收液用阀22a~22c设置于旁通管线24。本实施方式的旁通管线24分支成第一至第三分支管线,第一、第二、第三分支管线分别在填充物5a的上方、填充物5a、5b之间、填充物5b的下方与再生塔5连接。进而,本实施方式的吸收液用阀22a~22c分别设置于第一至第三分支管线。本实施方式的吸收液用阀22a~22c是能够通过它们的开度的控制来调整吸收液的流量的流量调整阀。
[控制部23]
控制部23基于利用温度计21a~21c计测到的温度来控制吸收液用阀22a~22c的开度。例如,控制部23在温度计21c的温度(温度值)上升的情况下,使吸收液用阀22c的开度增加。由此,控制部23能够利用来自吸收液用阀22c的吸收液对积存于再生塔5的底部的吸收液进行冷却,能够使温度计21c的温度降低。这样,根据本实施方式,能够通过导入低温的吸收液而对二氧化碳回收系统内的作为高温部分的再生塔5迅速地进行冷却。
本实施方式的控制部23基于温度计21a的温度控制吸收液用阀22a的开度,基于温度计21b的温度控制吸收液用阀22b的开度,基于温度计21c的温度控制吸收液用阀22c的开度。由此,对于本实施方式的控制部23,当某一温度计21的温度上升的情况下,通过使该温度计21附近的吸收液用阀22的开度增加,能够使该温度计21附近的吸收液迅速地冷却。
本实施方式的控制部23控制吸收液用阀22a的开度,以使得吸收液用阀22a的开度成为温度计21a的温度的增加函数。即,本实施方式的控制部23伴随着温度计21a的温度的上升而使吸收液用阀22a的开度增加。由此,能够抑制温度计21a附近的吸收液的温度上升。这对于吸收液用阀22b、22c也同样。
以下,将从吸收塔1朝富液管线11排出的吸收液的流量用富液流量A表示。并且,将从富液管线11被导入再生塔5的吸收液的流量用富液流量B表示。并且,将从旁通管线24被导入再生塔5的吸收液的流量用旁通富液流量C表示。在本实施方式中,在这些流量之间,“A=B+C”的关系成立。
控制部23能够通过调整吸收液用阀22a~22c的开度来控制从旁通管线24被导入再生塔5的吸收液的流量、即旁通富液流量C。对于本实施方式的控制部23,在从旁通管线24朝再生塔5导入吸收液的情况下,控制吸收液用阀22a~22c的开度(0<C≤0.8A),以使得旁通富液流量C为富液流量A的80%以下。
在旁通富液流量C比富液流量A的80%多的情况下,富液流量B变得比富液流量A的20%少。由此,被导入再生热交换器4的富液的流量变少,再生热交换器4中的交换热量变小。因此,在贫液管线12中流动的贫液的温度即便通过再生热交换器4也不会充分地降低。结果,冷却器8中的负荷变大、未被充分地冷却的贫液被导入吸收塔1,由此,存在引起吸收塔1、冷却器8的异常发热、损伤的可能性。
因此,本实施方式的控制部23将旁通富液流量C设定为富液流量A的80%以下。本实施方式的旁通富液流量C优选设定为富液流量A的50%左右(C≈0.5A),例如,优选设定为富液流量A的40~60%(0.4A≤C≤0.6A)。
控制部23可以将吸收液用阀22a~22c的开度调整成相互不同的值。例如,在温度计22a的温度高、温度计22c的温度低的情况下,可以将吸收液用阀22a的开度设定得大,将吸收液用阀22c的开度设定得小。由此,能够使从旁通管线24朝再生塔5内的高温部位供给的吸收液的流量增加,能够对高温部位高效地进行冷却。
本实施方式的控制部23在二氧化碳回收系统所被设置的设施(例如发电厂)停止时使二氧化碳回收系统转变至停止状态。具体地说,控制部23控制吸收液用阀22a~22c的开度,以使得温度计21a~21c的温度成为二氧化碳回收系统的停止时的温度。进而,控制部23在温度计21a~21c的温度变成能够使二氧化碳回收系统安全停止的温度后使从旁通管线24被导入再生塔5内的吸收液减少而使其停止,然后使在富液管线11以及贫液管线12中循环的吸收液停止。
本实施方式的控制部23所进行的控制在二氧化碳回收系统所被设置的设施的紧急情况时、为了进行设施的低负荷运转而使二氧化碳系统以低负荷待机的情况下也是有效的。在该情况下,控制部23控制吸收液用阀22a~22c的开度,以使得温度计21a~21c的温度成为二氧化碳回收系统的待机运转时的温度。进而,控制部23在温度计21a~21c的温度成为适于待机的温度后使从旁通管线24被导入再生塔5的吸收液减少而使其停止,但维持富液管线11以及贫液管线12的吸收液的循环。这种控制例如可以在不使吸收液的循环系统停止而欲对再生塔5内进行急冷从而使来自再生塔5的二氧化碳释放停止的情况下、欲将再生塔5内急冷至任意温度的情况下等使用。
另外,在本实施方式的旁通管线24上,也可以设置对在旁通管线24中流动的吸收液进行冷却的冷却器、进行在旁通管线24中流动的吸收液与其他流体之间的热交换的热交换器。作为这种流体的例子,能够举出吸收塔排气、再生塔排气、从吸收塔排气得到的冷凝水、从再生塔排气得到的冷凝水等。
并且,本实施方式的旁通管线24的吸收液不仅可以在再生塔5的冷却中使用,而且也可以在再生塔5以外的高温部分(设备、配管等)的冷却中使用。作为这种高温部分的例子,能够举出进行在再生热交换器4与再生塔5之间流动的富液的气液分离的气液分离器等。
并且,本实施方式的温度计21a~21c的台数、吸收液用阀22a~22c的台数也可以为3台以外。例如,本实施方式的二氧化碳回收系统可以具备第一至第N(N为2以上的整数)温度计21、和第一至第N吸收液用阀22。在该情况下,控制部23可以基于第K(K为满足1≤K≤N的任意整数)温度计21的温度来控制第K吸收液用阀22的开度。
如上,本实施方式的二氧化碳回收系统具备:设置于旁通管线24的一个以上的吸收液用阀22、计测再生塔5内的温度的一个以上的温度计21、基于由温度计21计测到的温度来控制吸收液用阀22的开度的控制部23。因此,根据本实施方式,能够将二氧化碳回收系统内的高温部分迅速地冷却,能够迅速地使二氧化碳回收系统转变至安全的状态。
(第二实施方式)
图2是示出第二实施方式的二氧化碳回收系统的结构的概要图。
图2的二氧化碳回收系统具有与图1的二氧化碳回收系统同样的结构。但是,在图2中,温度计21a~21c被替换成流量计25。流量计25是一个以上的计测器的例子。
流量计25计测从再生塔5排出的再生塔排气的流量。再生塔排气的流量是表示再生塔5的状态的值的例子。流量计25将包含所计测到的流量的信号朝控制部23输出。
控制部23基于利用流量计25计测到的流量来控制吸收液用阀22a~22c的开度。一般地,若再生塔5内的温度上升,则再生塔排气的流量增加。因此,本实施方式的控制部23在流量计25的流量(流量值)增加的情况下使吸收液用阀22a~22c的开度增加。由此,控制部23能够利用来自吸收液用阀22a~22c的吸收液对再生塔5内的吸收液进行冷却,能够使再生塔5内的温度降低。结果,流量计25的流量减少。这样,根据本实施方式,能够通过导入低温的吸收液而将二氧化碳回收系统内的作为高温部分的再生塔5迅速地冷却。
一般地,若再生塔5内的温度降低,则再生塔排气的流量减少,若再生塔5内的温度充分降低,则再生塔排气的流量变得比能够检测到的最小流量还小。因此,本实施方式的控制部23控制吸收液用阀22a~22c的开度,以使得吸收液用阀22a~22c的开度成为流量计25的流量的增加函数。即,本实施方式的控制部23伴随着流量计25的流量的降低而使吸收液用阀22a~22c的开度减小。进而,对于本实施方式的控制部23,若流量计25的流量变得比能够检测到的最小流量还小,则判断为再生塔5已被充分地冷却,使吸收液用阀22a~22c的开度全闭,停止从旁通管线24朝再生塔5内的吸收液的导入。
本实施方式的控制部23能够与第一实施方式的控制部23同样地动作。例如,本实施方式的控制部23将旁通富液流量C设定为富液流量A的80%以下。并且,本实施方式的控制部23所进行的控制在使二氧化碳回收系统转变为停止状态、能够待机运转的状态时能够应用。
另外,本实施方式的吸收液用阀22a~22c的台数可以是1台,也可以是多台。在后者的情况下,控制部23可以将吸收液用阀22a~22c的开度调整成相互不同的值。
如上,本实施方式的二氧化碳回收系统具备:设置于旁通管线24的一个以上的吸收液用阀22、计测从再生塔5排出的气体的流量的一个以上的流量计25、基于由流量计25计测到的流量来控制吸收液用阀22的开度的控制部23。因此,根据本实施方式,能够将二氧化碳回收系统内的高温部分迅速地冷却,能够迅速地使二氧化碳回收系统转变为安全的状态。
(第三实施方式)
图3是示出第三实施方式的二氧化碳回收系统的结构的概要图。
图3的二氧化碳回收系统具有与图1的二氧化碳回收系统同样的结构。但是,在图3中,温度计21a~21c被替换为圧力计26。圧力计26是一个以上的计测器的例子。
圧力计26计测再生塔5内的圧力(再生塔内部圧力)。再生塔内部圧力是表示再生塔5的状态的值的例子。圧力计26将包含所计测到的圧力的信号朝控制部23输出。
控制部23基于由圧力计26计测到的圧力来控制吸收液用阀22a~22c的开度。一般地,当作为再生塔5的运转压力而设定为比大气压还高的圧力的情况下,当在再生塔5内连续地放出二氧化碳时,再生塔内部圧力借助圧力调整阀等被维持在设定圧力。对于本实施方式的控制部23,在圧力计26的圧力(圧力值)为设定圧力的情况下,当需要对再生塔5进行冷却时,使吸收液用阀22a~22c的开度增加。由此,控制部23能够利用来自吸收液用阀22a~22c的吸收液对再生塔5内的吸收液进行冷却,能够使再生塔5内的温度降低。结果,二氧化碳的放出反应停止、再生塔内部圧力变得不再被维持为设定圧力,因此圧力计26的圧力减小。这样,根据本实施方式,能够通过导入低温的吸收液而将二氧化碳回收系统内的作为高温部分的再生塔5迅速地冷却。
一般地,若再生塔5内的温度降低,则再生塔内部圧力减小,若再生塔5内的温度变得足够低,则圧力调整阀全开,再生塔内部圧力变得与大气压或者再生塔排气管线的下游的圧力相等。因此,本实施方式的控制部23控制吸收液用阀22a~22c的开度,以使得吸收液用阀22a~22c的开度成为圧力计26的圧力的增加函数。即,本实施方式的控制部23伴随着圧力计26的圧力的降低而使吸收液用阀22a~22c的开度减小。进而,对于本实施方式的控制部23,若圧力计26的圧力变得比设定圧力还小,则判断为再生塔5已被充分冷却,使吸收液用阀22a~22c的开度全闭,停止从旁通管线24朝再生塔5内导入吸收液。
本实施方式的控制部23能够与第一实施方式的控制部23同样地动作。例如,本实施方式的控制部23将旁通富液流量C设定为富液流量A的80%以下。并且,本实施方式的控制部23所进行的控制在使二氧化碳回收系统转变为停止状态、能够待机运转的状态时能够应用。
另外,本实施方式的吸收液用阀22a~22c的台数可以是1台、也可以是多台。在后者的情况下,控制部23可以将吸收液用阀22a~22c的开度调整成相互不同的值。
如上,本实施方式的二氧化碳回收系统具备:设置于旁通管线24的一个以上的吸收液用阀22、计测再生塔5内的圧力的一个以上的圧力计26、基于由圧力计26计测到的圧力来控制吸收液用阀22的开度的控制部23。因此,根据本实施方式,能够将二氧化碳回收系统内的高温部分迅速地冷却,能够迅速地使二氧化碳回收系统转变为安全的状态。
(第四~第八实施方式)
第四~第八实施方式的二氧化碳回收系统是第一~第三实施方式的二氧化碳回收系统的变形例。第四~第八实施方式的系统与第一实施方式的系统同样具备温度计21a~21c、吸收液用阀22a~22c、控制部23、富液旁通管线24(参照图4~图8)。但是,第四~第八实施方式的温度计21a~21c也可以替换成第二实施方式的流量计25或者第三实施方式的圧力计26。
图4是示出第四实施方式的二氧化碳回收系统的结构的概要图。
图4的系统具备冷却器31和制冷剂用阀32。冷却器31设置于旁通管线24,利用制冷剂对在旁通管线24中流动的吸收液进行冷却。制冷剂的例子为冷却水(以下同样)。制冷剂用阀32设置在用于朝冷却器31供给制冷剂的管线上,用于调整朝冷却器31供给的制冷剂的流量。本实施方式的制冷剂用阀32是能够通过控制其开度来调整制冷剂的流量的流量调整阀。
本实施方式的控制部23不仅控制吸收液用阀22a~22c,也控制制冷剂用阀32。具体地说,控制部23基于由温度计21a~21c计测到的温度控制制冷剂用阀32的开度。例如,控制部23可以基于温度计21a~21c的平均温度控制开度,也可以基于温度计21a~21c的最高温度控制开度。本实施方式的控制部23控制制冷剂用阀32的开度,例如使得制冷剂用阀32的开度成为温度计21a~21c的平均温度或者最高温度的增加函数。并且,控制部23可以基于温度计21a~21c中的一个的温度控制开度,也可以基于温度计21a~21c中的两个的平均温度或者最高温度控制开度。
本实施方式的控制部23若接收到二氧化碳回收系统所被设置的设施的停止指示,则为了对再生塔5进行冷却而从旁通管线24朝再生塔5内导入富液。此时,对于富液管线11、旁通管线24的富液,由于吸收塔1内的二氧化碳的吸收反应是发热反应,因此变得比贫液管线12的贫液温度高。因此,在本实施方式中,为了使再生塔5内的温度更迅速地冷却,利用冷却器31对在旁通管线24中流动的富液进行冷却。
图5是示出第五实施方式的二氧化碳回收系统的结构的概要图。
图5的系统具备制冷剂用阀33。制冷剂用阀33设置在用于朝贫液管线12的冷却器8供给制冷剂的管线上,用于调整朝冷却器8供给的制冷剂的流量。本实施方式的制冷剂用阀33是能够通过控制其开度来调整制冷剂的流量的流量调整阀。
本实施方式的控制部23不仅控制吸收液用阀22a~22c,也控制制冷剂用阀33。具体地说,控制部23基于由温度计21a~21c计测到的温度控制制冷剂用阀33的开度。例如,控制部23可以基于温度计21a~21c的平均温度控制开度,也可以基于温度计21a~21c的最高温度控制开度。本实施方式的控制部23控制制冷剂用阀33的开度,例如使得制冷剂用阀33的开度成为温度计21a~21c的平均温度或者最高温度的增加函数。并且,控制部23可以基于温度计21a~21c中的一个的温度控制开度,也可以基于温度计21a~21c中的两个的平均温度或者最高温度控制开度。
在从旁通管线24朝再生塔5内导入富液的情况下,在再生热交换器4中通过的富液的流量减少,再生热交换器4中的交换热量减少。因此,在贫液管线12中流动的贫液未能在再生热交换器4中与富液充分地进行热交换,即以高温的状态被从再生热交换器4排出。结果,贫液管线12的冷却器8的冷却负荷增加。然而,若冷却器8的负荷急剧增加,则冷却相对于负荷增加的追随变得困难。因此,在本实施方式中,基于温度计21a~21c的温度来控制吸收液用阀22a~22c和制冷剂用阀33。因此,根据本实施方式,能够使冷却器8的动作与控制部23的动作联动,能够提高冷却器8所进行的冷却的追随性。
图6是示出第六实施方式的二氧化碳回收系统的结构的概要图。
图6的系统具备废气用阀34。废气用阀34设置于工艺废气管线2,用于调整在工艺废气管线2中流动的工艺废气的流量。本实施方式的废气用阀34是能够通过控制其开度来调整工艺废气的流量的流量调整阀。
本实施方式的控制部23不仅控制吸收液用阀22a~22c,也控制废气用阀34。具体地说,控制部23基于由温度计21a~21c计测到的温度控制废气用阀34的开度。例如,控制部23可以基于温度计21a~21c中的一个的温度控制开度,也可以基于温度计21a~21c中的两个以上的平均温度或者最高温度控制开度。
本实施方式的控制部23若接收到二氧化碳回收系统所被设置的设施的停止指示、低负荷运转指示,则联动地执行吸收液用阀22a~22c的开度的控制和废气用阀34的开度的控制。具体地说,控制部23在开始从旁通管线24朝再生塔5内导入吸收液的同时,使工艺废气的流量减少或者停止导入。
在停止工艺废气的导入的情况下,在吸收塔1内,不会发生作为发热反应的二氧化碳的吸收反应,在旁通管线24中流动的吸收液的温度降低。因此,能够更高效地使再生塔5内的温度降低。
另一方面,对于本实施方式的控制部23,在使二氧化碳回收系统转变为能够待机运转的状态的情况下,使工艺废气的流量减少。例如,在欲使设施内的吸收液充分地吸收二氧化碳的情况下,控制部23使再生塔5内的温度降低而使来自再生塔5的二氧化碳的释放停止,且在吸收塔1内使吸收反应进行。在该情况下,存在从贫液管线12被导入吸收塔1内的吸收液的温度变成高温的可能性。因此,若朝吸收塔1内导入大量的工艺废气,则存在吸收塔1内的温度变成高温的顾虑。因此,对于本实施方式的控制部23,在使二氧化碳回收系统转变为能够待机运转的状态的情况下,使工艺废气的流量减少。由此,能够降低再生塔5内的温度,且能够在吸收塔1内适当地使吸收反应进行。
图7是示出第七实施方式的二氧化碳回收系统的结构的概要图。
图7的系统具备蒸气用阀35。蒸气用阀35设置在用于朝再沸器6供给作为热源的蒸气的管线上,用于调整朝再沸器6供给的蒸气的流量。本实施方式的蒸气用阀35是能够通过控制其开度来调整蒸气的流量的流量调整阀。
本实施方式的控制部23不仅控制吸收液用阀22a~22c,也控制蒸气用阀35。具体地说,控制部23基于由温度计21a~21c计测到的温度控制蒸气用阀35的开度。例如,控制部23可以基于温度计21a~21c中的一个的温度控制开度,也可以基于温度计21a~21c中的两个以上的平均温度或者最高温度控制开度。本实施方式的控制部23能够通过控制蒸气用阀35的开度来控制朝再沸器6的投入热量。
本实施方式的控制部23若接收到二氧化碳回收系统所被设置的设施的停止指示、低负荷运转指示,则联动地执行吸收液用阀22a~22c的开度的控制和蒸气用阀35的开度的控制。具体地说,控制部23在开始从旁通管线24朝再生塔5内导入吸收液的同时,使朝再沸器6供给的蒸气的流量减少或停止供给。
例如,在为了进行低负荷运转而对再生塔5进行冷却之后,在将再生塔5内的温度维持在设定温度的情况下,本实施方式的控制部23通过使旁通管线24的吸收液流量和再沸器6用的蒸气流量的控制联动,能够高效地进行再生塔5的冷却和再生塔5的温度维持。在该情况下,控制部23例如与利用旁通管线24的吸收液将再生塔5内的温度冷却至设定温度附近的动作联动,通过使再沸器6用的蒸气流量降低而急速地将再生塔5冷却。随后,控制部23通过基于温度计21a~21c的温度调整吸收液流量以及蒸气流量,能够将再生塔5内的温度维持在设定温度。
本实施方式的再沸器6代替利用蒸气的热对吸收液进行加热,也可以利用电加热器的热对吸收液进行加热。在该情况下,控制部23通过控制朝电加热器供给的电力,能够控制朝再沸器6的投入热量。本实施方式的再沸器6也可以替换成能够控制再生塔5内的温度的其他加热部。在该情况下,控制部23基于由温度计21a~21c计测到的温度控制朝该加热部的投入热量。
图8是示出第八实施方式的二氧化碳回收系统的结构的概要图。
图8的系统具备冷却器36和制冷剂用阀37。冷却器36和制冷剂用阀37是冷却部的例子。冷却器36从吸收塔1提取吸收液,将所提取的吸收液利用制冷剂冷却,并使冷却后的吸收液返回吸收塔1。制冷剂用阀37设置在用于朝冷却器36供给制冷剂的管线上,用于调整朝冷却器36供给的制冷剂的流量。本实施方式的制冷剂用阀37是能够通过控制其开度来调整制冷剂的流量的流量调整阀。
本实施方式的控制部23不仅控制吸收液用阀22a~22c,也控制制冷剂用阀37。具体地说,控制部23基于由温度计21a~21c计测到的温度控制制冷剂用阀37的开度。例如,控制部23可以基于温度计21a~21c中的一个的温度控制开度、也可以基于温度计21a~21c中的两个以上的平均温度或者最高温度控制开度。本实施方式的控制部23通过控制制冷剂用阀37的开度,能够控制具备冷却器36以及制冷剂用阀37的冷却部的动作。
本实施方式的控制部23通过使制冷剂的流量增加,能够使吸收塔1内的吸收液的温度降低。由此,控制部23能够使从旁通管线24被导入再生塔5内的吸收液的温度降低,能够更高效地对再生塔5进行冷却。
另外,本实施方式的冷却器36是借助吸收液与制冷剂之间的热交换来对吸收液进行冷却的热交换器,但也可以是利用其他方式对吸收液进行冷却的装置。
并且,本实施方式的二氧化碳回收系统作为1台吸收塔1用而具备1台冷却器36,但也可以作为1台吸收塔1用而具备多个冷却器36。在该情况下,本实施方式的控制部23可以控制多个冷却器36的全部,也可以仅控制多个冷却器36中的一部分。
根据本实施方式,与第一~第三实施方式同样,能够将二氧化碳回收系统内的高温部分迅速地冷却,能够迅速地使二氧化碳回收系统转变至安全的状态。
以上,对几个实施方式进行了说明,但这些实施方式只是作为例子加以提出的,并非意图限定发明的范围。在本说明书中说明了的新的系统以及方法能够以其他各种方式实施。并且,能够针对在本说明书中说明了的系统以及方法的方式在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。所附的权利要求书及其等同范围意图包括包含于发明的范围、主旨的这种方式、变形例。
Claims (12)
1.一种二氧化碳回收系统,具备:
吸收塔,使含二氧化碳的气体与能够吸收上述二氧化碳的吸收液接触,并排出吸收了上述二氧化碳后的上述吸收液;
再生塔,使上述二氧化碳从自上述吸收塔排出的上述吸收液释放,并排出释放了上述二氧化碳后的上述吸收液;
第一吸收液管线,将从上述吸收塔排出的上述吸收液导入上述再生塔;
第二吸收液管线,将从上述再生塔排出的上述吸收液导入上述吸收塔;
热交换器,在上述第一吸收液管线中流动的上述吸收液与上述第二吸收液管线中流动的上述吸收液之间进行热交换;
旁通管线,在上述吸收塔与上述热交换器之间从上述第一吸收液管线分支,将上述吸收液不经由上述热交换器而导入上述再生塔;
一个以上的吸收液用阀,设置于上述旁通管线;
一个以上的计测器,计测表示上述再生塔的状态的值;以及
控制部,基于由上述计测器计测到的上述值来控制上述吸收液用阀的开度。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳回收系统,其中,
上述计测器计测上述再生塔内的温度。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳回收系统,其中,
上述计测器计测从上述再生塔排出的气体的流量。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳回收系统,其中,
上述计测器计测上述再生塔内的圧力。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的二氧化碳回收系统,其中,
上述控制部控制上述吸收液用阀的开度,以使得从上述旁通管线导入上述再生塔的上述吸收液的流量为从上述吸收塔朝上述第一吸收液管线排出的上述吸收液的流量的80%以下。
6.根据权利要求1~4中任一项所述的二氧化碳回收系统,其中,
上述吸收液用阀包括第一至第N吸收液用阀,其中,N为2以上的整数,
上述计测器包括第一至第N计测器,
上述控制部基于由第K计测器计测到的上述值来控制第K吸收液用阀的开度,其中,K为满足1≤K≤N的整数。
7.根据权利要求1~4中任一项所述的二氧化碳回收系统,其中,还具备:
冷却器,对在上述旁通管线中流动的上述吸收液进行冷却;以及
制冷剂用阀,调整上述冷却器的制冷剂的流量,
上述控制部基于由上述计测器计测到的上述值来控制上述制冷剂用阀的开度。
8.根据权利要求1~4中任一项所述的二氧化碳回收系统,其中,还具备:
冷却器,对在上述第二吸收液管线中流动的上述吸收液进行冷却;以及
制冷剂用阀,调整上述冷却器的制冷剂的流量,
上述控制部基于由上述计测器计测到的上述值来控制上述制冷剂用阀的开度。
9.根据权利要求1~4中任一项所述的二氧化碳回收系统,其中,还具备:
气体管线,将含上述二氧化碳的上述气体导入上述吸收塔;以及
气体用阀,调整在上述气体管线中流动的上述气体的流量,
上述控制部基于由上述计测器计测到的上述值来控制上述气体用阀的开度。
10.根据权利要求1~4中任一项所述的二氧化碳回收系统,其中,还具备:
加热部,对上述再生塔进行加热,
上述控制部基于由上述计测器计测到的上述值来控制朝上述加热部的投入热量。
11.根据权利要求1~4中任一项所述的二氧化碳回收系统,其中,还具备:
冷却部,从上述吸收塔提取上述吸收液,对所提取的上述吸收液进行冷却,并使冷却后的上述吸收液返回上述吸收塔,
上述控制部基于由上述计测器计测到的上述值来控制上述冷却部的动作。
12.一种二氧化碳回收系统的运转方法,
该二氧化碳回收系统具备:
吸收塔,使含二氧化碳的气体与能够吸收上述二氧化碳的吸收液接触,并排出吸收了上述二氧化碳后的上述吸收液;
再生塔,使上述二氧化碳从自上述吸收塔排出的上述吸收液释放,并排出释放了上述二氧化碳后的上述吸收液;
第一吸收液管线,将从上述吸收塔排出的上述吸收液导入上述再生塔;
第二吸收液管线,将从上述再生塔排出的上述吸收液导入上述吸收塔;以及
热交换器,在上述第一吸收液管线中流动的上述吸收液与上述第二吸收液管线中流动的上述吸收液之间进行热交换,
该二氧化碳回收系统的运转方法包含:
由一个以上的计测器计测表示上述再生塔的状态的值,
基于由上述计测器计测到的上述值来控制设置于旁通管线的一个以上的吸收液用阀的开度,上述旁通管线在上述吸收塔与上述热交换器之间从上述第一吸收液管线分支,将上述吸收液不经由上述热交换器而导入上述再生塔,
将从上述吸收塔排出的上述吸收液经由上述第一吸收液管线以及上述旁通管线导入上述再生塔。
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