CN115193222A - 气体处理装置及方法以及二氧化碳回收系统及方法 - Google Patents

气体处理装置及方法以及二氧化碳回收系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供气体处理装置、气体处理方法、二氧化碳回收系统和二氧化碳回收方法。根据一个实施方式，气体处理装置具备：用于除去含在废气(G)中的氧的除氧器(2)、和将通过除氧器(2)除去了氧的前处理完毕废气(G/P)用作为处理剂的二氧化碳吸收溶剂(S)进行处理的气体处理器(3)。

Description

气体处理装置及方法以及二氧化碳回收系统及方法
相关申请的相互参照
本申请基于2021年4月2日提出申请的日本特愿2021-63626号及2022年2月17日提出申请的日本特愿2022-23271号并主张其优先权，通过参照在此引用其全部的内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及气体处理装置及方法以及二氧化碳回收系统及方法。
背景技术
作为对地球温暖化的有效的对策之一，二氧化碳回收储存技术(CCS：CarbonDioxide Capture and Storage)引人注目。特别是对于大量产生二氧化碳气体的介质(火力发电厂及炼铁厂、水泥厂等)，世界上一直在进行利用CCS设备的研究。
作为CCS技术的一种，有通过使含二氧化碳的废气与吸收溶剂接触来分离、回收二氧化碳的化学吸收法。该方法中采用的吸收溶剂例如为硅油、胺系溶液、离子性溶液等。
含在废气中的成分随着排放废气的介质及生成废气的原料而变化。但是，多种废气共同含有氮气及氧气作为二氧化碳以外的成分。
在将含有氧气的废气导入至CCS设备中时，在分离二氧化碳的工序中，氧气也被吸收溶剂吸收。这样如果氧气被吸收溶剂吸收，则吸收溶剂中发生氧气的吸收反应，可使吸收溶剂氧化(分解)。这样的氧化(分解)可降低吸收溶剂的成分浓度。因此，这样的氧化(分解)可使吸收溶剂的吸收二氧化碳气体的性能下降。其结果是，可出现不能以所希望的状态分离、回收废气中的二氧化碳气体的状况。
此外，在被吸收溶剂吸收的氧气也伴随时，在作为最终回收的制品的二氧化碳中混入氧。在此种情况下，因二氧化碳的纯度可能降低，还出现品质下降的状况。
发明内容
本发明人进行了使吸收溶剂与不含氧气的富氮气的含二氧化碳气体反复接触的试验、和使吸收溶剂与富氧气的含二氧化碳气体反复接触的试验。其结果是，确认在前者中吸收溶剂不分解，在后者中产生分解。此外，还发现分解的程度随着氧的分压而变化。
因此，以下说明的实施方式要解决的课题在于，提供一种能够抑制氧混入用于对废气进行二氧化碳分离等处理的处理剂(吸收溶剂等)中、由此能够良好地维持处理剂的性能的气体处理装置及方法、以及二氧化碳回收系统及方法。
本发明提供一种气体处理装置，其具备：除氧器，其除去含在废气中的氧；和气体处理器，其将通过所述除氧器除去了氧的前处理完毕废气用处理剂进行处理。
本发明提供一种气体处理方法，其具备：除氧工序，其除去含在废气中的氧；和气体处理工序，其将通过所述除氧工序除去了氧的前处理完毕废气用处理剂进行处理。
本发明提供一种二氧化碳回收系统，其具备：除氧器，其除去含在废气中的氧；吸收器，其通过使二氧化碳吸收溶剂和通过所述除氧器除去了氧的前处理完毕废气接触，使含在所述前处理完毕废气中的二氧化碳吸收到所述二氧化碳吸收溶剂中，从而从所述前处理完毕废气中分离二氧化碳；和再生器，其使二氧化碳从由所述吸收器排出的所述二氧化碳吸收溶剂中扩散，并将扩散了二氧化碳的所述二氧化碳吸收溶剂和含有二氧化碳的再生器排出气体排出。
本发明提供一种二氧化碳回收方法，其具备：除氧工序，其除去含在废气中的氧；吸收工序，其通过使二氧化碳吸收溶剂与通过所述除氧工序除去了氧的前处理完毕废气接触，使含在所述前处理完毕废气中的二氧化碳吸收到所述二氧化碳吸收溶剂中，从而从所述前处理完毕废气中分离二氧化碳；和再生工序，其使二氧化碳从所述吸收工序后的所述二氧化碳吸收溶剂中扩散，并将扩散了二氧化碳的所述二氧化碳吸收溶剂和含有二氧化碳的再生器排出气体排出。
附图说明
图1是表示第1实施方式涉及的二氧化碳回收系统的图。
图2是表示第2实施方式涉及的二氧化碳回收系统的图。
图3是表示第3实施方式涉及的二氧化碳回收系统的图。
图4是表示第4实施方式涉及的二氧化碳回收系统的图。
图5是表示第5实施方式涉及的二氧化碳回收系统的图。
图6是表示第6实施方式涉及的二氧化碳回收系统的图。
图7是表示第7实施方式涉及的二氧化碳回收系统的图。
图8是表示第8实施方式涉及的二氧化碳回收系统的图。
具体实施方式
在一个实施方式中，气体处理装置具备：除去含在废气中的氧的除氧器、和将通过所述除氧器除去了氧的前处理完毕废气用处理剂进行处理的气体处理器。
在一个实施方式中，气体处理方法具备：除去含在废气中的氧的除氧工序、和将通过所述除氧工序除去了氧的前处理完毕废气用处理剂进行处理的气体处理工序。
在一个实施方式中，二氧化碳回收系统具备：除氧器，其除去含在废气中的氧；吸收器，其通过使二氧化碳吸收溶剂和通过所述除氧工序除去了氧的前处理完毕废气接触，使含在所述前处理完毕废气中的二氧化碳吸收在所述二氧化碳吸收溶剂中，从而从所述前处理完毕废气中分离二氧化碳；和再生器，其使二氧化碳从由所述吸收器排出的所述二氧化碳吸收溶剂中扩散，并将扩散了二氧化碳的所述二氧化碳吸收溶剂和含有二氧化碳的再生器排出气体排出。
在一个实施方式中，二氧化碳回收方法具备：除氧工序，其除去含在废气中的氧；吸收工序，其通过使二氧化碳吸收溶剂和通过所述除氧工序除去了氧的前处理完毕废气接触，使含在所述前处理完毕废气中的二氧化碳吸收在所述二氧化碳吸收溶剂中，从而从所述前处理完毕废气中分离二氧化碳；和再生工序，其使二氧化碳从所述吸收工序后的所述二氧化碳吸收溶剂中扩散，并将扩散了二氧化碳的所述二氧化碳吸收溶剂和含有二氧化碳的再生器排出气体排出。
以下，参照附图对各实施方式详细地进行说明。
<<第1实施方式>>
图1是表示第1实施方式涉及的二氧化碳回收系统S1的图。
<二氧化碳回收系统>
首先，对二氧化碳回收系统S1的概略构成进行说明。
图1所示的二氧化碳回收系统S1具备：废气管路1、除氧器2、吸收器3、富液传送泵4、再生热交换器5、再生器6、贫液传送泵7、贫液冷却器8、再生器出口冷却器9、再生器出口分离器10、吸收器出口冷却器11、吸收器出口分离器12和控制部30。
废气管路1是将从未图示的废气排放设备中排出的燃烧废气等废气G经由除氧器2导入至吸收器3中的流路。废气排放设备例如可以是燃煤火力发电厂等发电厂、炼铁厂及清洁工厂等工厂、垃圾焚烧站及制造设备等的燃烧设备。
除氧器2从由废气管路1供给的废气G中除去氧，将除去了氧的前处理完毕废气G(P)输送至吸收器3。详细地讲，除氧器2通过从废气中除去氧而降低氧浓度，但也可以并不一定降低废气中的氧浓度。关于除氧器2的详细构成在后面叙述。
吸收器3通过使通过了除氧器2的前处理完毕废气G(P)和作为处理剂的二氧化碳吸收溶剂S气液接触，使二氧化碳吸收在二氧化碳吸收溶剂S中。由此，吸收器3从前处理完毕废气G(P)中分离二氧化碳。
图1中的吸收器3作为一个例子由填充层方式的对流型气液接触装置构成，具有填充层3a和位于其下方的储液部3b。吸收器3在填充层3a的下方具有用于导入前处理完毕废气G(P)的气体导入口，在填充层3a的上方具有用于导入贫溶剂即二氧化碳吸收溶剂S的吸收液导入口。
从上述吸收液导入口导入的二氧化碳吸收溶剂S朝填充层3a落下，另一方面，从上述气体导入口导入的前处理完毕废气G(P)朝填充层3a上升。在此例子中，在填充层3a中二氧化碳吸收溶剂S和前处理完毕废气G(P)气液接触，由此，吸收了二氧化碳的富溶剂即二氧化碳吸收溶剂S从填充层3a落下，储存在储液部3b中。再者，在以下的说明及图1中，为了便于说明，而用符号S(R)表示与上述富溶剂对应的二氧化碳吸收溶剂S。
另一方面，含有分离了二氧化碳的前处理完毕废气G(P)的吸收塔排出气体从填充层3a上升，从吸收器3的顶部排放(放出)至外部。
本实施方式中，如上所述从吸收器3排出的上述吸收器排出气体被吸收器出口冷却器11冷却，然后被导入吸收器出口分离器12中。此时，吸收器出口冷却器11对吸收器排出气体进行冷却，使一部分吸收排放气体冷凝，将冷凝水和保持气体原状的吸收器排出气体送至吸收器出口分离器12中。而且，在此例子中，吸收器出口分离器12为使含有较多二氧化碳吸收溶剂S的冷凝水与前处理完毕废气G(P)气液接触，而将其送回吸收器3中。
另一方面，吸收器出口分离器12将保持气体原状的吸收器排出气体排放至外部。此时，也可以在用洗涤液将吸收器排出气体洗涤后将其排放。但是，也可以不设置以上说明那样的吸收器出口冷却器11及吸收器出口分离器12。在此种情况下，从吸收器3排出的吸收器排出气体也可以直接排放至外部。
主系统S1中使用的二氧化碳吸收溶剂S例如是含有胺系溶剂、硅油及离子性液体中的至少一种的溶剂，也可以根据目的含有添加剂等。胺系溶剂只要含有1种以上的胺即可。胺的例子为单乙醇胺、二乙醇胺等。
此外，图1所示的吸收器3为填充层方式，但也可以采用塔板方式、湿式洗涤器方式等。
富液传送泵4将储存在吸收器3的储液部3b中的富溶剂即二氧化碳吸收溶剂S(R)从设在吸收器3的底部的吸收液排出口经由再生热交换器5传送至再生器6。在该传送时，从吸收器3朝着再生器6的二氧化碳吸收溶剂S(R)通过再生热交换器5中的热交换被加热。
再生器6使二氧化碳从由吸收器3排出的富溶剂即二氧化碳吸收溶剂S(R)中扩散，将该富溶剂即二氧化碳吸收溶剂S(R)再生成贫溶剂即二氧化碳吸收溶剂S。然后，再生器6排出贫溶剂即二氧化碳吸收溶剂S和含有扩散了的二氧化碳的再生器排出气体。
图1中的再生器6作为一个例子由填充层方式的对流型气液接触装置构成，具有填充层6a和位于其下方的储液部6b。再生器6在填充层6a的上方具有用于导入从吸收器3排出的富溶剂的二氧化碳吸收溶剂S(R)的吸收液导入口。
再生器6通过对从其吸收液导入口导入的吸收液进行加热，使大部分的二氧化碳与蒸气一同从二氧化碳吸收溶剂S(R)中扩散，从二氧化碳吸收溶剂S(R)中分离二氧化碳。
详细地讲，再生器6具备重沸器13，通过进行从重沸器13供给的高温蒸气和二氧化碳吸收溶剂S(R)的热交换而将二氧化碳吸收溶剂S(R)加热。通过加热未分离的、通过填充层6a的二氧化碳吸收溶剂S(R)落下至储液部6b中。由此，将扩散了二氧化碳的贫溶剂即二氧化碳吸收溶剂S储存在储液部6b中。
如上所述储存在再生器6的底部的储液部6b中的二氧化碳吸收溶剂S可通过贫液传送泵7、经由再生热交换器5和贫液冷却器8返回吸收器3中。此时，从再生器6朝着吸收器3的二氧化碳吸收溶剂S通过再生热交换器5中的热交换和贫液冷却器8中的冷却作用被冷却。在再生热交换器5中，进行从吸收器3朝着再生器6的二氧化碳吸收溶剂S(R)和从再生器6朝着吸收器3的二氧化碳吸收溶剂S的热交换。
再者，再生器6具备填充层6a和储液部6b，但也可以代替此，以在槽内将二氧化碳吸收溶剂S(R)加热而与蒸气一同扩散二氧化碳的闪蒸罐(闪蒸槽)方式构成。在此种情况下，再生器6作为对二氧化碳吸收溶剂S(R)进行加热的加热部，例如也可以具备电加热器。
另一方面，含有通过再生器6从二氧化碳吸收溶剂S(R)中扩散的二氧化碳和蒸气的上述再生器排出气体从设在再生器6的顶部的气体排出口被排放到外部，并输送至再生器出口冷却器9中。
再生器出口冷却器9通过对再生塔排出气体进行冷却，使一部分再生塔排出气体冷凝，将再生塔排出气体分离成冷凝水和气体原状的再生塔排出气体。冷凝水含有二氧化碳吸收溶剂成分，另一方面，气体原状的再生塔排出气体主要含有二氧化碳。然后，将这些冷凝水和再生塔排出气体传送到再生器出口分离器10中。
再生器出口分离器10从再生器出口冷却器9接收冷凝水和再生器排出气体，通过用洗涤液洗涤其中的冷却后再生塔排出气体，除去含在再生塔排出气体中的二氧化碳吸收溶剂成分等杂质，排出洗涤过的再生塔排出气体。洗涤液没有特别的限定，但例如也可以是水。
然后，通过洗涤除去了杂质的再生塔排出气体成为纯度较高的二氧化碳，从再生器出口分离器10排出。将如此从再生器出口分离器10排出的二氧化碳例如通过压缩泵以超临界状态、液体状态等根据目的的状态转移，也可以通过槽、货车、管路等来保管或输送。
另一方面，本例子的再生器出口分离器10通过分离器冷凝水传送泵14将从再生器出口冷却器9接收的含有二氧化碳吸收溶剂成分的冷凝水及洗涤后的洗涤液从再生器出口分离器10的底部的排出口传送到再生器6中。传送到再生器6中的含有二氧化碳吸收溶剂成分的冷凝水及洗涤后的洗涤液通过在再生器6中进行加热而分离二氧化碳。
此外，控制部30对二氧化碳回收系统S1的各种工作进行控制。控制部30的例子为处理器、电路、计算机等。控制部30例如对富液传送泵4、贫液传送泵7的转速、贫液冷却器8、再生器出口冷却器9及吸收器出口冷却器11的冷却工作及重沸器13的加热工作等进行控制。
此外，本实施方式中的控制部30与设在除氧器2的下游侧的后述的氧浓度检测器25电连接，基于氧浓度检测器25的检测结果进行规定的控制。
<除氧器>
以下，对除氧器2进行详述。
如图1所示的那样，本实施方式中的除氧器2具有装卸自如地收纳在其内部的除去部21和位于除去部21的下方的储液部22。除氧器2在除去部21的下方具有用于导入废气G的气体导入口，在除去部21的上方，详细地讲在顶部具有用于排出通过了除去部21的废气G(前处理完毕废气G(P))的气体排出口。
除氧器2通过使从上述气体导入口导入的废气G通过除去部21而从废气G中除去氧，降低废气G中的氧浓度。详细地讲，本实施方式中的除去部21具有非液体的脱氧材料，通过使含在废气G中的氧吸附在脱氧材料中来除去氧。
作为脱氧材料，例如也可以采用含有铁、铜、铅、银、沸石及活性炭中的至少一种的脱氧材料。此外，脱氧剂也可以是粒状(多个粒状体的集聚)、蜂巢形状、多孔质状及这些形状的至少两种的组合。尤其在作为脱氧材料使用铁粒子时，因与氧的亲和性非常高且在成本上也是有利的，而能有效地除去氧。
再者，脱氧材料的形状只要能够在适当的范围担保将废气导入除氧器2中时的压力损失，也可以是其它形态。此外，本实施方式中的除去部21可从除氧器2上装卸。此外，除去部21也可以以可更换脱氧材料的方式构成。
如上所述在使废气G通过除去部21时，一部分废气G冷凝，有时将冷凝水储存在储液部22中。本实施方式中，在除氧器2的底部连接有排出管23，通过打开排出管23上的开关阀24，可将如上所述储存的冷凝水排放到外部。可以通过控制部30来控制开关阀24，也可以通过手动来操作开关阀24。
此外，在从除氧器2排出的前处理完毕废气G(P)流动的除氧器2与吸收器3之间的流路上，设有检测前处理完毕废气G(P)中的氧浓度的上述氧浓度检测器25。控制部30取得该氧浓度检测器25检测的前处理完毕废气G(P)的氧浓度的信息。
然后，控制部30具体地讲在氧浓度检测器25检测出的前处理完毕废气G(P)的氧浓度在规定值以上时，生成催促更换除去部21的通知。通知没有特别的限定，例如也可以是监视器上的显示、警告显示、警告声等。
再者，本实施方式中，由除氧器2和作为气体处理器的吸收器3构成气体处理装置P1。本实施方式中，示出将该气体处理装置P1装入二氧化碳回收系统中的例子，但该气体处理装置P1也可以用于与二氧化碳回收系统不同的其它废气处理装置。
此外，本实施方式中，除氧器2中的除去部21为非液体的脱氧材料。在该构成中，优选在高温运转除氧器2。因而，优选将除去部21设在二氧化碳回收系统S1中的最上游的位置上。再者，有时在吸收器3的上游侧设置对废气进行冷却的热交换器。在此种情况下，优选将除氧器2设在上述热交换器的上游侧。
<工作>
接着，参照图1对以上说明过的二氧化碳回收系统S1的工作进行说明。
导入二氧化碳回收系统S1中的废气G首先流入除氧器2中。这里，除氧器2通过使废气G通过(接触)除去部21，来除去含在废气G中的氧(除氧工序)。然后，将从除氧器2排出的前处理完毕废气G(P)送入吸收器3中，在其途中通过氧浓度检测器25检测氧浓度，将检测到的信息发送至控制部30。
接着，使从除氧器2排出的前处理完毕废气G(P)流入吸收器3中，吸收器3用作为处理剂的二氧化碳吸收溶剂S对前处理完毕废气G(P)进行处理(气体处理工序、吸收工序)。详细地讲，除氧器2通过使二氧化碳吸收溶剂S和前处理完毕废气G(P)接触，使含在前处理完毕废气G(P)中的二氧化碳吸收在二氧化碳吸收溶剂S中，由此，从前处理完毕废气中分离二氧化碳。
然后，将在吸收器3中吸收了二氧化碳的富溶剂即二氧化碳吸收溶剂S(R)从吸收器3送入再生器6中。另一方面，将含有分离了二氧化碳的前处理完毕废气G(P)的吸收塔排出气体从吸收器3的顶部排放(放出)到外部。
接着，再生器6使二氧化碳从接收的二氧化碳吸收溶剂S(R)中扩散，将扩散了二氧化碳的二氧化碳吸收溶剂S和含有二氧化碳的再生器排出气体排出(再生工序)。此时，通过从二氧化碳吸收溶剂S(R)中扩散二氧化碳，而再生二氧化碳吸收溶剂S。
然后，将以再生了的状态从再生器6排出的作为处理剂的贫溶剂即二氧化碳吸收溶剂S送入吸收器3中，由于二氧化碳分离处理而反复再利用。
此外，在以上那样的处理过程中，在检测到氧浓度检测器25检测出的前处理完毕废气G(P)的氧浓度在规定值以上时，控制部30生成催促更换除去部21的通知。
在生成上述通知时，二氧化碳回收系统S1的管理者也可以进行除去部21的更换。这样的更换操作例如也可以通过临时停止废气G的导入，将使用中的除去部21更换成新的来进行。
在以上那样的二氧化碳回收系统S1中，在含在废气G中的氧混入二氧化碳吸收溶剂S中时，有二氧化碳吸收溶剂S氧化(分解)、二氧化碳吸收性能下降的顾虑。而且，如果继续使用如此混入了氧的二氧化碳吸收溶剂S，则其二氧化碳吸收性能的下降可进展。由此，吸收器3中反复使用的二氧化碳吸收溶剂S的氧化对二氧化碳回收系统S1的不良影响随着时间变化而增大。
因此，在本实施方式涉及的二氧化碳回收系统S1中，在废气G流入反复使用二氧化碳吸收溶剂S的吸收器3中之前的阶段，为了除去含在废气G中的氧，在吸收器3的上游设置除氧器2。然后，向吸收器3中流入通过除氧器2除去了氧的前处理完毕废气G(P)。
由此，根据本实施方式，能够抑制氧混入作为对废气进行二氧化碳分离处理的处理剂的二氧化碳吸收溶剂S中，其结果是，能够良好地维持二氧化碳吸收溶剂S的性能。也就是说，通过抑制氧向二氧化碳吸收溶剂S中的混入，不产生或抑制二氧化碳吸收溶剂S的氧化分解，从而能够良好地维持二氧化碳吸收溶剂S的性能。
此外，在将吸收二氧化碳后的富溶剂即二氧化碳吸收溶剂S(R)传送至再生器6中后，通过再生器6扩散二氧化碳时，还可抑制在扩散的二氧化碳中伴随氧。因此，从再生器6中排出、然后经由再生器出口分离器10排出的二氧化碳(制品CO2)的纯度也提高，从而还能提高制品品质。
此外，本实施方式中，流入吸收器3中之前的前处理完毕废气G(P)中的氧浓度通过氧浓度检测器25进行检测。由此，能够监视除氧器2的状态，例如可根据除氧器2的性能降低进行更换操作等。由此，能够更有效地抑制氧向二氧化碳吸收溶剂S中的混入。
此外，除氧器2具有装卸自如的除去部21。在此种情况下，能够容易制作除氧器2。此外，在随着二氧化碳回收系统S1小型化，除氧器2也以小型完成的情况下，能够容易实施更换操作，因此使用情况良好。
<<第2实施方式>>
接着，参照图2对第2实施方式涉及的二氧化碳回收系统S2进行说明。
对于本实施方式中的构成部分中的与第1实施方式同样的构成部分，标记同一符号，并将其说明省略。以下，只对与第1实施方式不同的部分进行说明。
本实施方式中的除氧器2由多个除氧器201、202构成，在此点上与第1实施方式不同。图2中的除氧器2具体地讲具备第1除氧器201和第2除氧器202。
各除氧器201、202基本上具有与第1实施方式所示的除氧器2同样的构成。也就是说，第1除氧器201具有装卸自如地收纳在其内部的第1除去部211和位于第1除去部211的下方的第1储液部212。第2除氧器202具有装卸自如地收纳在其内部的第2除去部221和位于第2除去部221的下方的第2储液部222。第1除去部211及第2除去部221分别具有非液体的脱氧材料，通过将含在废气G中的氧吸附在脱氧材料中而除去氧。
第1除氧器201在第1除去部211的下方具有用于导入废气G的气体导入口，在第1除去部211的上方，详细地讲在顶部具有用于排出通过了第1除去部211的废气G(前处理完毕废气G(P))的气体排出口。第2除氧器202在第2除去部221的下方具有用于导入废气G的气体导入口，在第2除去部221的上方，详细地讲在顶部具有用于排出通过了第2除去部221的废气G(前处理完毕废气G(P))的气体排出口。
在第1除氧器201的底部连接第1排出管213，通过打开第1排出管213上的第1开关阀214，可将储存在第1除氧器201的底部的冷凝水排放到外部。同样，在第2除氧器202的底部也连接第2排出管223，通过打开第2排出管223上的第2开关阀224，可将储存在第2除氧器202的底部的冷凝水排放到外部。
此外，第1除氧器201及第2除氧器202通过供给侧三通阀203导入废气G。
供给侧三通阀203以从进气口接收废气G，从第1排出口向第1除氧器201供给废气G，从第2排出口向第2除氧器202供给废气G的方式构成。本实施方式中，通过控制部30控制供给侧三通阀203，可切换将供给侧三通阀203的进气口接收的废气G从第1排出口供给到第1除氧器201的状态、和从第2排出口供给到第2除氧器202的状态。
此外，第1除氧器201及第2除氧器202经由排出侧三通阀204将前处理完毕废气G(P)送入吸收器3中。
排出侧三通阀204将通过第1进气口接收的来自第1除氧器201的前处理完毕废气G(P)、或通过第2进气口接收的来自第2除氧器202的前处理完毕废气G(P)从排出口送至吸收器3侧。本实施方式中，控制部30通过控制排出侧三通阀204，可切换从排出口排出来自第1除氧器201的前处理完毕废气G(P)的状态、和从排出口排出来自第2除氧器202的前处理完毕废气G(P)的状态。
此外，本实施方式中也设置氧浓度检测器25，控制部30在氧浓度检测器25检测出的前处理完毕废气G(P)的氧浓度在规定值以上时，将使用中的第1除氧器201及第2除氧器202中的一方替换成未使用的另一方。再者，控制部30也可以生成催促将使用中的第1除氧器201及第2除氧器202中的一方替换成未使用的另一方的通知。
在以上说明过的第2实施方式中，在氧浓度检测器25检测出的前处理完毕废气G(P)的氧浓度在规定值以上时，可将使用中的第1除氧器201及第2除氧器202中的一方替换成未使用的另一方。也就是说，在前处理完毕废气G(P)的氧浓度在规定值以上时，判定使用中的除氧器的除氧性能下降，能够替换成未使用的除氧器。由此，可在不停止运转的情况下维持除氧性能，这在期望连续运转时是有利的。
再者，本实施方式中的除氧器2具备第1除氧器201和第2除氧器202，但以并联的方式配置的除氧器也可以为3个以上。
此外，本实施方式中，第1除氧器201中的第1除去部211及第2除氧器202中的第2除去部221为非液体的脱氧材料。在该构成中，优选在高温下运转第1除氧器201及第2除氧器202。因而，优选将第1除氧器201及第2除氧器202设在二氧化碳回收系统S2中的最上游的位置。再者，有时在吸收器3的上游侧设置对废气进行冷却的热交换器。在此种情况下，优选将除氧器2设在上述热交换器的上游侧。
<<第3实施方式>>
接着，参照图3对第3实施方式涉及的二氧化碳回收系统S3进行说明。
对于本实施方式中的构成部分中的与第1及第2实施方式同样的构成部分，标记同一符号，并将其说明省略。以下，只对与第1及第2实施方式不同的部分进行说明。
本实施方式中的除氧器2由填充层方式的对流型气液接触装置构成，在此点上与第1及第2实施方式不同，其内部的除去部21’为填充层。
除氧器2在除去部21’的下方具有用于导入废气G的废气导入口，在除去部21’的上方具有用于导入氧吸收溶剂OS的溶剂导入口。除氧器2通过在除去部21’中使废气G和氧吸收溶剂OS气液接触，使含在废气G中的氧吸收在氧吸收溶剂OS中而除去氧。
在除去部21’中吸收了氧的氧吸收溶剂OS从除去部21’落下，储存在形成于除氧器2的下侧的储液部22’中。储存在储液部22’中的氧吸收溶剂OS可从排出口排放到外部，本实施方式中，该排出口和用于导入上述氧吸收溶剂OS的溶剂导入口通过具有溶剂传送泵232的循环用配管231而连接。也就是说，氧吸收溶剂OS通过循环可被反复使用。
另一方面，在循环用配管231中的溶剂传送泵232的上游侧部分连接排出管233，在循环用配管231中的溶剂传送泵232的下游侧部分连接补充管234。
排出管233具有排出控制阀233A，通过打开排出控制阀233A，可从循环用配管231将氧吸收溶剂OS排放到外部。此外，补充管234是为了对含在氧吸收溶剂OS中的氧的氧浓度进行补正而设的。补充管234具有补充控制阀234A，通过打开补充控制阀234A，可从外部向循环用配管231内导入作为稀释用的新的氧吸收溶剂OS。排出控制阀233A及补充控制阀234A可由控制部30控制，但也可以通过手动来操作。
本实施方式中，作为氧吸收溶剂OS，可使用吸收器3中使用后的、更详细地讲为不要的二氧化碳吸收溶剂S。关于是否不要的判定，例如可通过以从再生器6排出的、含有二氧化碳的再生器排出气体中的二氧化碳浓度为指标的二氧化碳吸收溶剂S的性能评价等来完成。这样的吸收器3中使用后的或不要的二氧化碳吸收溶剂S有将大量二氧化碳吸收完毕的倾向，在与废气G接触时，有不促进二氧化碳的吸收、而促进氧的吸收的倾向。因此，能够适合地降低废气G中的氧浓度。
在采用吸收器3中使用后的或不要的二氧化碳吸收溶剂S作为氧吸收溶剂OS时，例如，通过在二氧化碳吸收溶剂S从再生器6返回至吸收器3中的流路的中途的图3中用符号E1表示的位置，引入二氧化碳吸收溶剂S，也可以将二氧化碳吸收溶剂S导入至循环用配管231侧。此外，也可以在二氧化碳吸收溶剂S从吸收器3向再生器6流动的流路的中途的图3中用符号E2表示的位置，引入二氧化碳吸收溶剂S。
此外，所使用的氧吸收溶剂OS也可以是吸收器出口气体冷凝水及再生器出口气体冷凝水。在采用吸收器出口气体冷凝水时，通过在图3中用符号E3表示位置引入吸收器出口气体冷凝水，也可以导入至循环用配管231侧。在采用再生器出口气体冷凝水时，通过在图3中用符号E4表示的位置引入吸收器出口气体冷凝水，也可以导入至循环用配管231侧。此外，氧吸收溶剂OS当然也可以是吸收器3、再生器出口分离器10、吸收器出口分离器12中所使用以外的氧吸收溶剂。
此外，本实施方式中也设置氧浓度检测器2。而且，本实施方式中的控制部30在氧浓度检测器25检测出的前处理完毕废气G(P)的氧浓度在规定值以上时，向反复使用的氧吸收溶剂OS中供给稀释用的氧吸收溶剂OS。由此，能够降低含在氧吸收溶剂OS中的氧的氧浓度。
详细地讲，在氧浓度检测器25检测出的前处理完毕废气G(P)的氧浓度在规定值以上时，控制部30打开排放控制阀233A和补充控制阀234A，自动地补正反复使用的氧吸收溶剂OS的氧浓度。
此外，本实施方式中，除氧器2通过在除去部21’中使废气G和氧吸收溶剂OS气液接触，而使含在废气G中的氧吸收在氧吸收溶剂OS中。在该构成中，运转除氧器2的温度和运转吸收器3的温度的差越小则越好，详细地讲，运转除氧器2的温度优选与运转吸收器3的温度为同等程度。在氧吸收溶剂OS为胺等时，如果运转温度为高温则有时容易分解。从此观点出发，使用氧吸收溶剂OS的除氧器2的运转温度不优选过度地高温。因而，也可以在吸收器3的上游侧设置对废气进行冷却的热交换器，在该热交换器的下游侧设置除氧器2。
根据以上说明过的第3实施方式，通过使废气G和氧吸收溶剂OS气液接触，而使含在废气G中的氧吸收在氧吸收溶剂OS中。由此除去氧。在如第1及第2实施方式那样使用非液体的脱氧材料时，根据二氧化碳回收系统的大小，有时成本增大，在此种情况下，本实施方式在成本上可以是有利的。
此外，本实施方式中，在前处理完毕废气G(P)的氧浓度在规定值以上的情况下，判定使用中的除去部21’的除氧性能下降，通过向氧吸收溶剂OS中供给稀释用的氧吸收溶剂OS，可使含在氧吸收溶剂OS中的氧的氧浓度降低。由此，可在不停止运转的情况下维持除氧性能，这在期望连续运转时是有利的。
再者，第3实施方式中的除氧器2由填充层方式的对流型气液接触装置构成，但也可以是塔板方式、湿式洗涤器方式等。此外，第3实施方式中的除氧器2也可以以并联的方式配置多个除氧机。
<<第4实施方式>>
接着，参照图4对第4实施方式涉及的二氧化碳回收系统S4进行说明。
对于本实施方式中的构成部分中的与第1至第3实施方式同样的构成部分，标记同一符号，并将其说明省略。以下，只对与第1至第3实施方式不同的部分进行说明。
本实施方式中，在第1实施方式的构成中进一步设有废气冷却用热交换器40。如图4所示的那样，废气冷却用热交换器40设在除氧器2与吸收器3之间。详细地讲，废气冷却用热交换器40设在除氧器2与吸收器3之间的流路上的氧浓度检测器25的下游侧。但是，废气冷却用热交换器40也可以设在氧浓度检测器25的上游侧。
废气冷却用热交换器40在从除氧器2排出的前处理完毕废气G(P)流入吸收器3中之前，通过热交换对前处理完毕废气G(P)进行冷却。废气冷却用热交换器40中为了与前处理完毕废气G(P)进行热交换而导入的介质可以是气体，也可以是液体。废气冷却用热交换器40导入的介质也可以是从吸收器3排出的吸收器排出气体。在此种情况下，废气冷却用热交换器40也可以导入被吸收器出口冷却器11冷却之前的吸收器排出气体，也可以导入被吸收器出口冷却器11冷却之后的吸收器排出气体。而且，废气冷却用热交换器40也可以将与前处理完毕废气G(P)热交换后的吸收器排出气体返回至例如吸收器出口冷却器11的上游侧，也可以将其送至吸收器出口分离器12中。
本实施方式中，除氧器2中的除去部21为非液体的脱氧材料。在该构成中，优选在高温下运转除氧器2。也就是说，在除去部21为非液体的脱氧材料时，利用除去部21的氧分离或氧吸收有越是高温则越被促进的倾向。本实施方式中，由于将除氧器2设在废气冷却用热交换器40的上游侧，所以除氧器2从被废气冷却用热交换器40冷却之前的高温状态的废气G中分离或吸收氧。因而，根据本实施方式，能够通过除去部21从废气G中有效地分离或吸收氧。
<<第5实施方式>>
接着，参照图5对第5实施方式涉及的二氧化碳回收系统S5进行说明。
对于本实施方式中的构成部分中的与第1至第4实施方式同样的构成部分，标记同一符号，并将其说明省略。以下，只对与第1至第4实施方式不同的部分进行说明。
本实施方式中，在第2实施方式的构成中进一步设有第4实施方式中说明过的废气冷却用热交换器40。
如图5所示的那样，废气冷却用热交换器40设在第1除氧器201排出的前处理完毕废气G(P)和第2除氧器202排出的前处理完毕废气G(P)的汇流点与吸收器3之间。详细地讲，废气冷却用热交换器40设在排出侧三通阀204与吸收器3之间的流路上的氧浓度检测器25的下游侧。但是，废气冷却用热交换器40也可以设在氧浓度检测器25的上游侧。废气冷却用热交换器40的其它构成与第4实施方式相同。
本实施方式中，第1除氧器201中的除去部211及第2除氧器202中的除去部221也是非液体的脱氧材料。在该构成中，优选在高温下运转第1除氧器201及第2除氧器202。也就是说，在除去部211、221为非液体的脱氧材料时，利用除去部211、221的氧分离或氧吸收有越是高温则越被促进的倾向。本实施方式中，由于第1除氧器201及第2除氧器202设在废气冷却用热交换器40的上游侧，所以第1除氧器201及第2除氧器202从被废气冷却用热交换器40冷却之前的高温状态的废气G中分离或吸收氧。因而，本实施方式中，也能通过除去部211、221从废气G中有效地分离或吸收氧。
<<第6实施方式>>
接着，参照图6对第6实施方式涉及的二氧化碳回收系统S6进行说明。
对于本实施方式中的构成部分中的与第1至第5实施方式同样的构成部分，标记同一符号，并将其说明省略。以下，只对与第1至第5实施方式不同的部分进行说明。
本实施方式中，在第3实施方式的构成中进一步设有第4实施方式中说明过的废气冷却用热交换器40。但是，废气冷却用热交换器40的位置与第4实施方式不同。
也就是说，如图6所示的那样，废气冷却用热交换器40设在除氧器2的上游侧。详细地讲，废气冷却用热交换器40设在废气管路1上的除氧器2的上游侧的位置。本实施方式中的废气冷却用热交换器40在废气管路1流动的废气G流入除氧器2中之前，通过热交换将废气G冷却。废气冷却用热交换器40为了与废气G进行热交换而导入的介质可以是气体，也可以是液体。废气冷却用热交换器40导入的介质也可以是从吸收器3排出的吸收器排出气体。在此种情况下，废气冷却用热交换器40也可以导入被吸收器出口冷却器11冷却之前的吸收器排出气体，也可以导入被吸收器出口冷却器11冷却之后的吸收器排出气体。而且，废气冷却用热交换器40也可以使与废气G热交换后的吸收器排出气体返回至例如吸收器出口冷却器11的上游侧，也可以将其送入吸收器出口分离器12中。
本实施方式中，除氧器2通过使废气G和氧吸收溶剂OS在除去部21’中气液接触，而使含在废气G中的氧吸收到氧吸收溶剂OS中。在该构成中，运转除氧器2的温度和运转吸收器3的温度的差越小则越好，详细地讲，优选运转除氧器2的温度与运转吸收器3的温度为同等程度。在氧吸收溶剂OS为胺时，如果运转温度为高温则有时容易分解。从此观点出发，使用氧吸收溶剂OS的除氧器2的运转温度不优选为过度的高温。本实施方式中的废气冷却用热交换器40在废气G流入除氧器2中之前，通过热交换将废气G冷却。由此，能够有效地抑制氧吸收溶剂OS的分解的进展。
<<第7实施方式>>
接着，参照图7对第7实施方式涉及的二氧化碳回收系统S7进行说明。
对于本实施方式中的构成部分中的与第1至第6实施方式同样的构成部分，标记同一符号，并将其说明省略。以下，只对与第1至第6实施方式不同的部分进行说明。
本实施方式中，在第1实施方式的构成中进一步设有废气冷却用热交换器40，另一方面，除氧器2的构成与第1实施方式不同。废气冷却用热交换器40的配置及功能因与图4(第4实施方式)相同，而将其说明省略。
本实施方式中的除氧器2具备：除去器主体2A，其具有除去部21＂及位于除去部21＂的下方的储液部22；和氢气供给部2B，其在废气G流入除去部212＂之前，向废气G中供给氢气。氢气供给部2B具有使氢气流通的氢气供给流路2C和储存氢气的氢气源2D。氢气供给部2B从氢气源2D通过氢气供给流路2C，将氢气供给到流入除去部21＂中之前的废气G中。
本实施方式中，氢气供给流路2C连接在废气管路1中的除去器主体2A的上游侧的位置上，但氢气供给流路2C也可以直接连接在除去器主体2A上。氢气源2D例如也可以由氢罐构成。
除氧器2通过将来自氢气供给流路2C的氢气与废气G混合，然后使其通过除去部21＂，由此从废气G中除去氧，降低废气G中的氧浓度。本实施方式中，除去部21＂含有金属催化剂，该金属催化剂可使含在废气G中的氧与含在氢气中的氢反应，通过在除去部21＂中的金属催化剂中使含在废气G中的氧和氢发生化学反应而除去氧。
除去部21＂例如也可以含有铂作为金属催化剂。此外，除去部21＂作为金属催化剂也可以含有以铂为基础的合金，也可以含有上述以外的材质的催化剂。此外，金属催化剂的形状也可以是粒状(多个粒状体的集聚)、蜂巢形状、多孔质状及这些形状的至少两种的组合。再者，金属催化剂的形状只要能够在适当的范围担保将废气导入除氧器2中时的压力损失，也可以是其它形态。
此外，本实施方式中的除去部21＂可从除氧器2上、详细地讲可从除去器主体2A上装卸。由此，例如可伴随着金属催化剂的性能下降而更换除去部21＂。
以上说明过的本实施方式中，在具备除氧器2及吸收器3的气体处理装置中，首先，通过除去部21＂中的金属催化剂使含在废气G中的氧和氢发生化学反应。而且，通过生成水，从废气G中除去氧，降低废气G中的氧浓度。然后，将除去了氧的前处理完毕废气G(P)送入吸收器3中，通过二氧化碳吸收溶剂S分离二氧化碳。由此，能够抑制氧混入作为对废气进行二氧化碳分离处理的处理剂的二氧化碳吸收溶剂S中，其结果是，能够良好地维持二氧化碳吸收溶剂S的性能。也就是说，通过抑制氧混入二氧化碳吸收溶剂S中，不产生或抑制二氧化碳吸收溶剂S的氧化分解，由此能够良好地维持二氧化碳吸收溶剂S的性能。
此外，本实施方式中，优选在高温下运转除氧器2。利用采用金属催化剂的除去部21＂的氧分离或氧吸收有越是高温则越被促进的倾向。本实施方式中，由于将除氧器2设在废气冷却用热交换器40的上游侧，所以除氧器2在从被废气冷却用热交换器40冷却之前的高温状态的废气G中分离或吸收氧。因而，通过除去部21＂能够从废气G中有效地分离或吸收氧。
再者，作为变形例，也可以从除氧器2中将含有金属催化剂的除去部21＂去掉。也就是说，也可以采用通过将含在废气G中的氧与来自氢气供给部2B的氢气混合，使氧和氢产生化学反应，从而从废气G中除去氧的构成。氧和氢根据温度及压力条件有时在无催化剂的情况下产生化学反应。在废气G为高温时有时能够有效地使用该构成。
<<第8实施方式>>
接着，参照图8对第8实施方式涉及的二氧化碳回收系统S8进行说明。
对于本实施方式中的构成部分中的与第1至第7实施方式同样的构成部分，标记同一符号，并将其说明省略。以下，只对与第1至第7实施方式不同的部分进行说明。
本实施方式中，在第2实施方式的构成中进一步设置废气冷却用热交换器40，另一方面，除氧器2的构成与第2实施方式不同。废气冷却用热交换器40的配置及功能因与图5(第5实施方式)相同而将说明省略。
本实施方式中的除氧器2进一步具备第7实施方式中说明过的氢气供给部2B。详细地讲，除氧器2具备第1除氧器201、第2除氧器202和氢气供给部2B。第1除氧器201具有除去器主体201A，该除去器主体201A具有除去部211’及位于除去部211’的下方的储液部212。第2除氧器202具有除去器主体202A，该除去器主体202A具有除去部221’及位于除去部221’的下方的储液部222。
氢气供给部2B中的氢气供给流路2C连接在废气管路1中的供给侧三通阀203的上游侧的位置上。也就是说，氢气供给流路2C可在供给侧三通阀203将废气G分配给第1除氧器201及第2除氧器202之前，将氢气供给废气G中。
即使在以上说明过的本实施方式中，也可得到与第7实施方式同样的效果。
以上，对各实施方式进行了说明，但上述实施方式是作为例子而提示出的，其意图并非限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够以其它各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更。这样的实施方式和其变形例包含于发明的范围、主旨中，同时包含于权利要求书中记载的发明和其均等的范围内。
例如，本实施方式中，吸收器3使用二氧化碳吸收溶剂来除去二氧化碳，但吸收器3也可以是具有二氧化碳吸收膜的构成等。在此种情况下，上述各实施方式中说明过的除氧器2也有效地发挥作用。

Claims (21)

1.一种气体处理装置，其具备：
除氧器，其除去含在废气中的氧；和
气体处理器，其将通过所述除氧器除去了氧的前处理完毕废气用处理剂进行处理。
2.根据权利要求1所述的气体处理装置，其中，所述除氧器降低所述废气中的氧浓度。
3.根据权利要求1所述的气体处理装置，其中，所述除氧器通过使所述废气和氧吸收溶剂接触，使含在所述废气中的氧吸收到所述氧吸收溶剂中，从而除去氧。
4.根据权利要求3所述的气体处理装置，其中，所述氧吸收溶剂将二氧化碳吸收完毕。
5.根据权利要求3所述的气体处理装置，其中，所述氧吸收溶剂含有胺系溶剂、硅油及离子性液体中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的气体处理装置，其中，进一步具备配置在所述除氧器的上游侧的、对所述废气进行冷却的热交换器。
7.根据权利要求1所述的气体处理装置，其中，所述除氧器通过使所述废气通过非液体的脱氧材料而除去氧。
8.根据权利要求7所述的气体处理装置，其中，所述脱氧材料含有铁、铜、铅、银、沸石及活性炭中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的气体处理装置，其中，所述脱氧材料为粒状、蜂巢形状、多孔质状及这些形状中的至少两种的组合。
10.根据权利要求7所述的气体处理装置，其中，进一步具备设在所述除氧器与所述气体处理器之间的、对所述废气进行冷却的热交换器。
11.根据权利要求1所述的气体处理装置，其中，所述气体处理器是下述吸收器，所述吸收器通过使作为所述处理剂的二氧化碳吸收溶剂与所述前处理完毕废气接触，使含在所述前处理完毕废气中的二氧化碳吸收到所述二氧化碳吸收溶剂中，从而从所述前处理完毕废气中分离二氧化碳。
12.根据权利要求11所述的气体处理装置，其中，所述除氧器通过使所述废气与氧吸收溶剂接触，使含在所述废气中的氧吸收到所述氧吸收溶剂中而除去氧，使用在所述气体处理器中使用后的所述二氧化碳吸收溶剂作为所述氧吸收溶剂。
13.根据权利要求1所述的气体处理装置，其中，进一步具备氧浓度检测器，所述氧浓度检测器对在所述除氧器与所述气体处理器之间的流路流动的所述前处理完毕废气中的氧浓度进行检测。
14.根据权利要求13所述的气体处理装置，其中，所述除氧器具备并联配置的多个除氧器；
在所述氧浓度检测器检测出的氧浓度在规定值以上时，所述气体处理装置将所述多个除氧器中的使用中的一部分除氧器替换成未使用的除氧器，或者生成催促将所述多个除氧器中的使用中的一部分除氧器替换成未使用的除氧器的通知。
15.根据权利要求13所述的气体处理装置，其中，所述除氧器通过使所述废气与氧吸收溶剂接触，使含在所述废气中的氧吸收到所述氧吸收溶剂中而除去氧，并使所述氧吸收溶剂循环而反复使用；
在所述氧浓度检测器检测出的氧浓度在规定值以上时，通过向所述氧吸收溶剂中供给稀释用的氧吸收溶剂，降低含在所述氧吸收溶剂中的氧的氧浓度。
16.根据权利要求1所述的气体处理装置，其中，所述除氧器具有向所述废气中供给氢气的氢气供给部，通过使来自所述氢气供给部的所述氢气与所述废气混合，使含在所述废气中的氧和含在所述氢气中的氢产生化学反应，从而从所述废气中除去氧。
17.根据权利要求16所述的气体处理装置，其中，所述除氧器具有含金属催化剂的除去部，通过所述除去部中的金属催化剂使含在所述废气中的氧和含在所述氢气中的氢产生化学反应。
18.一种气体处理方法，其具备：
除氧工序，其除去含在废气中的氧；和
气体处理工序，其将通过所述除氧工序除去了氧的前处理完毕废气用处理剂进行处理。
19.一种二氧化碳回收系统，其具备：
除氧器，其除去含在废气中的氧；
吸收器，其通过使二氧化碳吸收溶剂和通过所述除氧器除去了氧的前处理完毕废气接触，使含在所述前处理完毕废气中的二氧化碳吸收到所述二氧化碳吸收溶剂中，从而从所述前处理完毕废气中分离二氧化碳；和
再生器，其使二氧化碳从由所述吸收器排出的所述二氧化碳吸收溶剂中扩散，并将扩散了二氧化碳的所述二氧化碳吸收溶剂和含有二氧化碳的再生器排出气体排出。
20.根据权利要求19所述的二氧化碳回收系统，其中，所述吸收器使从所述再生器排出的所述二氧化碳吸收溶剂与所述前处理完毕废气接触。
21.一种二氧化碳回收方法，其具备：
除氧工序，其除去含在废气中的氧；
吸收工序，其通过使二氧化碳吸收溶剂与通过所述除氧工序除去了氧的前处理完毕废气接触，使含在所述前处理完毕废气中的二氧化碳吸收到所述二氧化碳吸收溶剂中，从而从所述前处理完毕废气中分离二氧化碳；和
再生工序，其使二氧化碳从所述吸收工序后的所述二氧化碳吸收溶剂中扩散，并将扩散了二氧化碳的所述二氧化碳吸收溶剂和含有二氧化碳的再生器排出气体排出。
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