JP6602576B2 - 還流セパレータを備えたガス凝縮装置 - Google Patents

還流セパレータを備えたガス凝縮装置 Download PDF

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Description

本発明は、気液分離工程に汎用的に使用することができる還流セパレータを備えたガス凝縮装置に関し、より詳しくは、凝縮器と還流器を一つのハウジング内に設置して装着空間を縮小し、熱的損失を減らす還流セパレータを備えたガス凝縮装置に関する。
地球温暖化と大気汚染が激しくなるにつれて、二酸化炭素の大気放出を抑制するための技術開発が最近、活発である。特に、火力発電所やボイラ設備から放出される二酸化炭素を効率的に捕集する方法を開発するための多くの研究が行われている。
多様なガス捕集方法の中で、最近では、二酸化炭素を捕集するために、吸収液を利用した化学吸収法が大容量の二酸化炭素捕集に適合なことが広く知られている。化学吸収法を利用したガス捕集プラントによると、火力発電所やボイラ設備から放出される二酸化炭素を吸収塔で吸収液に吸収させ、二酸化炭素を吸収した飽和吸収液を再生塔で加熱して二酸化炭素を含む再生ガスを吸収液から分離する。
従来のガス捕集プラントによると、吸収塔内に設置された整流器で二酸化炭素と吸収液が接触するようにする。この時、吸収液が整流器内の充填物を通る時に発生する偏流現象を防止するために、充填物間に吸収液を中心に集める装置を設置するか、気体を均等に分散させるための分散板を吸収塔の上部に設置した。つまり、吸収塔の上部構造を改善して気体と液体の偏流現象を防止した。しかし、吸収塔下部で気体の速い線速度と吸収液の落下液滴による異常現象を制御することが難しかった。
また、再生塔には、再生のためのエネルギー供給源として吸収液加熱用リボイラ（ｒｅｂｏｉｌｅｒ）が装着される。リボイラは、吸収液を再生可能な温度まで加熱して、吸収液に含まれた気体を分離する。吸収液から分離された気体は、再生塔の上部に移動して、一部有用な物質は凝縮器に回収し、除去対象であるガスのみ再生塔から排出する。
従来のリボイラは、ケトル（Ｋｅｔｔｌｅ）形式のリボイラ、またはサーモサイフォン（Ｔｈｅｒｍｏｃｙｐｈｏｎ）形式のリボイラが使用された。
ケトル形式のリボイラは、その内部が隔壁によって第１、２部分に分離されており、第１部分にはヒーターや熱交換器が配置され、第２部分は吸収液排出口が形成される。気体を含有する吸収液が上部から供給されれば、リボイラ内部の吸収液の水位が高くなる。この時、吸収液は、ヒーターや熱交換器によって加熱し、前記気体は、吸収液から分離して上部に移動する。吸収液が供給し続けられることにより、気体が除去されるか、気体を少し含有している吸収液は、前記隔壁を越えて第２部分に流れ、吸収液排出口を通じてリボイラから排出される。ケトル形式のリボイラによると、混合液（吸収液）の落下液滴が作り出す液体波動と沸騰現象によって波打ちが形成され、精密な吸収液の水位調節が難しいという短所がある。
サーモサイフォン形式のリボイラによると、その内部にヒーターや熱交換器が配置され、その底に吸収液排出口が形成される。気体を含有する吸収液が上部から供給されれば、リボイラ内部の吸収液は、ヒーターや熱交換器によって加熱し、前記気体は、吸収液から分離して上部に移動する。この時、気体が除去されるか、気体を少し含有している吸収液は、リボイラの底に移動して吸収液排出口を通じてリボイラから排出される。サーモサイフォン形式のリボイラによると、沸騰現象によって水位制御が非常に難しく、その中間に隔壁がないので、混合液がリボイラに滞留する時間が短くて再生に必要なエネルギーを少なく受けるため、再生のためのガス分離効率が低いという短所を有している。
また、ケトル形式のリボイラとサーモサイフォン形式のリボイラは、全て混合液の供給経路と混合液から分離したガスの排出経路が同一である。従って、加熱によって泡が発生すると、泡によって混合液がヒーターや熱交換器に到達することができなくなる。この状態が持続すれば、再生塔内の混合液の水位が高すぎて、吸収塔と再生塔の作動が中止される。
さらに、化学吸収法を利用したガス捕集プラントによると、前記再生ガスを凝縮して凝縮水を生成するための凝縮器と、前記凝縮水から蒸発したガスを外部に排出して捕集し、凝縮水を再生塔に再び供給するための還流器とを含む。
従来のガス捕集プラントによると、還流器内の凝縮水の損失防止と工程エネルギー調節のために、凝縮器と還流器とを分離してそれぞれ配置した。これにより、ガス捕集プラントの全体体積が大きくなり、設置のために多くの空間を確保しなければならなかった。また、還流器と凝縮器とが分離されているので、還流器と凝縮器との間で熱的損失が多く発生した。
そこで、本発明は、上記のような問題点を解決するために創出されたもので、凝縮器と還流器とを一つのハウジングに装着することによって、装着空間を縮小し、凝縮器と還流器との間を移動する流体の熱的損失を減らすことができるガス凝縮装置を提供することにある。
また、凝縮水が前記ハウジングに形成された凝縮水チャンバーに供給される経路と、蒸発ガスが凝縮水チャンバーから出る経路とを分離させて、凝縮水と蒸発ガスとの間の移動干渉をなくし、蒸発ガスの再凝縮を容易にするガス凝縮装置を提供することが本発明の他の目的である。
本発明の実施例に係るガス凝縮装置は、再生ガスを凝縮させて凝縮水と目標ガスとを分離させることができる。
前記ガス凝縮装置は、ハウジングと、前記ハウジング内部の上部に装着され、再生ガスを凝縮させるようになっている凝縮器と、前記凝縮器下部の前記ハウジング内部に装着され、凝縮水を一時的に保存し、凝縮水から蒸発した蒸発ガスを前記凝縮器に再び送るようになっている還流器とを含む。
前記還流器は、前記ハウジングの下部に形成され、凝縮水が一時的に保存される凝縮水チャンバーと、前記凝縮器と前記凝縮水チャンバーとの間のハウジング内部に配置され、前記凝縮器を通過する凝縮水を前記凝縮水チャンバーに供給し、前記凝縮水から蒸発した蒸発ガスを前記凝縮水チャンバー外部に排出する還流セパレータとを含む。
前記還流セパレータは、前記蒸発ガスが凝縮水チャンバーから出る出口と凝縮器を通過した凝縮水が前記凝縮水チャンバーに入る入口とを分離するようになっている。
前記還流セパレータは、前記凝縮器と前記凝縮水チャンバーとの間で前記ハウジングを横切って配置され、少なくとも一つ以上の第３ガス流動孔が形成される第３装着プレートと、前記第３装着プレートの上面に装着され、その上面は第３屋根によって塞がれている中空の柱状の第３本体と、前記第３本体の側面に形成され、第３本体の内部と外部とを流体が流れるように連通する少なくとも一つ以上の第３ガス迂回ポートと、前記第３装着プレートから下方向に延長して形成され、凝縮水を凝縮水チャンバーに供給するようになっている第２液体供給管とを含み、前記少なくとも一つ以上の第３ガス流動孔は、前記第３装着プレート下部の前記ハウジングの内部と前記第３本体の内部を流体が流れるように連通する。
前記第３ガス迂回ポートは、前記第３装着プレートから設定された高さに形成される。
前記第３装着プレート上部の前記ハウジングには、前記再生ガスから分離された目標ガスをガス凝縮装置の外部に排出するための目標ガス排出口が形成される。
前記ハウジングの下部には、凝縮水を再生塔に供給するための凝縮水流出口が形成され、前記ハウジングの上部には、前記再生塔から再生ガスの供給を受けるための再生ガス流入口が形成される。
本発明の他の実施例に係るガス凝縮装置は、ハウジングと、前記ハウジング内部の上部に装着され、再生ガスを凝縮させるようになっている凝縮器と、前記凝縮器下部の前記ハウジング内部に装着され、凝縮水を一時的に保存し、凝縮水から蒸発した蒸発ガスを前記凝縮器に再び送るようになっている還流器とを含み、前記還流器は、前記凝縮水の移動経路と前記蒸発ガスの移動経路とを分離するための還流セパレータを含む。
前記還流器は、前記ハウジングの下部に形成され、凝縮水が一時的に保存される凝縮水チャンバーをさらに含み、前記還流セパレータは、前記凝縮器と前記凝縮水チャンバーとの間のハウジング内部に配置され、前記凝縮器を通過する凝縮水を前記凝縮水チャンバーに供給し、前記凝縮水から蒸発した蒸発ガスを前記凝縮水チャンバー外部に排出し、前記還流セパレータは、前記蒸発ガスが凝縮水チャンバーから出る出口と凝縮器を通過した凝縮水が前記凝縮水チャンバーに入る入口とを分離するようになっている。
前記還流セパレータは、前記凝縮器と前記凝縮水チャンバーとの間で前記ハウジングを横切って配置され、少なくとも一つ以上の第３ガス流動孔が形成される第３装着プレートと、前記第３装着プレートの上面に装着され、その上面は第３屋根によって塞がれている中空の柱状の第３本体と、前記第３本体の側面に形成され、第３本体の内部と外部とを流体が流れるように連通する少なくとも一つ以上が第３ガス迂回ポートと、前記第３装着プレートから下方向に延長して形成され、凝縮水を凝縮水チャンバーに供給するようになっている第２液体供給管とを含み、前記蒸発ガスは、前記少なくとも一つ以上の第３ガス流動孔と第３ガス迂回ポートを通じて凝縮水チャンバーから出て、前記凝縮水は、前記第２液体供給管を通じて凝縮水チャンバーに供給される。
前記第３ガス迂回ポートは、前記第３装着プレートから設定された高さに形成される。
前記少なくとも一つ以上の第３ガス流動孔は、前記第３本体の内側に位置し、前記第２液体供給管は、前記第３本体の外側に位置する。
前記第３装着プレート上部の前記ハウジングには、前記再生ガスから分離された目標ガスをガス凝縮装置の外部に排出するための目標ガス排出口が形成される。
前記第２液体供給管の終端は、前記ハウジングの下段付近まで延長する。
前記ハウジングの下部には、凝縮水を再生塔に供給するための凝縮水流出口が形成され、前記ハウジングの上部には、前記再生塔から再生ガスの供給を受けるための再生ガス流入口が形成される。
上述したように、本発明の実施例によると、凝縮器と還流器を一つのハウジングに装着することによって、装着空間を縮小し、凝縮器と還流器との間を移動する流体の熱的損失を減らすことができる。
また、凝縮水が前記ハウジングに形成された凝縮水チャンバーに供給される経路と蒸発ガスが凝縮水チャンバーから出る経路とを分離させて、凝縮水と蒸発ガスとの間の移動干渉をなくし、蒸発ガスの再凝縮を容易にすることができる。
本発明の実施例に係るガス捕集プラントの概略図である。 本発明の実施例に係る吸収反応セパレータの概略図である。 本発明の実施例に係るリボイリング装置の概略図である。 本発明の実施例に係る再生塔セパレータの概略図である。 本発明の実施例に係るガス凝縮装置の概略図である。
本明細書および特許請求の範囲において「リッチ吸収液」とは、再生対象であるガスを多く含有する吸収液、または前記ガスを吸収した後、前記ガスの再生前の吸収液を意味する。
本明細書および特許請求の範囲において「リーン吸収液」とは、再生対象であるガスを少なく含有する吸収液、またはガスが分離された吸収液を意味する。
本明細書および特許請求の範囲において「再生」とは、吸収液からガスを分離することを意味する。
本明細書および特許請求の範囲において「再生ガス」とは、吸収液から分離されたガスを意味する。
本明細書および特許請求の範囲において「対象ガス」とは、再生対象であるガス、つまり、再生前のガスを意味する。
本明細書および特許請求の範囲において「目標ガス」とは、対象ガスから分離して捕集されるガスを意味する。
本明細書および特許請求の範囲において「処理ガス」とは、対象ガスが吸収液に溶解して残ったガスを意味する。
本明細書および特許請求の範囲において「蒸発ガス」とは、凝縮水で蒸発したガスを意味する。
本明細書および特許請求の範囲において「上側」、「上部」または「上段」は、「一側」、「一段部」、「一側部」または「一段」を含み、「下側」、「下部」または「下段」は、「他側」、「他段部」、「他側部」または「他段」を含むと解釈されるべきである。
また、本発明の実施例は、二酸化炭素を回収するための化学吸収法だけでなく、吸収液にガスを吸収させた後、前記吸収液を加熱して前記ガスを分離する全ての化学吸収法に使用することができる。従って、本発明の範囲を二酸化炭素を回収するための化学吸収法に使用するガス捕集プラントに限定してはならない。
以下、本発明の好ましい実施例を添付の図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本発明の実施例に係るガス捕集プラントの概略図であり、図２は、本発明の実施例に係る吸収反応セパレータの概略図であり、図３は、本発明の実施例に係るリボイリング装置の概略図であり、図４は、本発明の実施例に係る再生塔セパレータの概略図であり、図５は、本発明の実施例に係るガス凝縮装置の概略図である。
図１に示すように、本発明の実施例に係るガス捕集プラント１は、吸収塔１０、再生塔１００、そしてガス凝縮装置２００を含む。
吸収塔１０は、再生が必要な対象ガスをリーン吸収液に溶解してリッチ吸収液を生成するもので、吸収塔ハウジング２を含む。
吸収塔ハウジング２は、その内部に空間が形成され、前記空間には、上部から下部まで順次にリーン吸収液供給機１２、プレート１４、吸収塔整流器２０、そして吸収反応セパレータ３０が配置される。前記吸収塔ハウジング２の下部、つまり、前記吸収反応セパレータ３０の下には吸収液チャンバー９が形成される。
リーン吸収液供給機１２は、吸収塔ハウジング２内部の上部に配置され、リーン吸収液ライン６０を通じて再生塔１００に連結される。リーン吸収液供給機１２は、再生塔１００からリーン吸収液ライン６０を通じて供給を受けたリーン吸収液を吸収塔ハウジング２内部に供給する。吸収塔ハウジング２内部に供給されたリーン吸収液は、重力によって吸収塔ハウジング２下部に落下する。
プレート１４は、前記リーン吸収液供給機１２下部の吸収塔ハウジング２内部に装着される。前記プレート１４は、吸収塔ハウジング２を横切って装着され、少なくとも一つ以上の貫通孔１６が前記プレート１４に形成される。吸収塔ハウジング２の下部に落下するリーン吸収液は、前記プレート１４と貫通孔１６によって吸収塔ハウジング２の内部に均等に分散される。
吸収塔整流器２０は、前記プレート１４の下部の吸収塔ハウジング２内部に配置されている。前記吸収塔整流器２０は、細長いワイヤーを不規則な形状により合わして形成してもよいが、これに限定されない。これとは違って、吸収塔整流器２０では、空隙率の大きいフォームプラスチックが使用されてもよい。前記吸収塔整流器２０は、リーン吸収液の流れを一定に整流する。また、吸収塔整流器２０を通過するリーン吸収液と対象ガスは、互いに会って（合流して）対象ガスがリーン吸収液に溶解してリッチ吸収液が生成される。
吸収反応セパレータ３０は、前記吸収塔整流器２０と吸収液チャンバー９との間の吸収塔ハウジング２内部に配置されている。前記吸収反応セパレータ３０は、吸収液チャンバー９に供給されるリッチ吸収液の入口と吸収液チャンバーから出る対象ガスの出口とを分離する。このような目的のために、前記吸収反応セパレータ３０は、図２に示すように、第１装着プレート３４、第１本体３２、そして第１ガス迂回ポート３８を含む。
前記第１装着プレート３４は、前記吸収塔整流器２０の下部で前記吸収塔ハウジング２を横切って配置される。前記第１装着プレート３４には、少なくとも一つ以上の第１ガス流動孔３６と第１液体供給管４０が形成されている。
前記第１本体３２は、前記第１装着プレート３４の上面に装着され、上方向に延長している。前記第１本体３２の上面は、第１屋根３９によって塞がれており、上部から落下するリッチ吸収液が第１本体３２の内部に入れず、第１装着プレート３４上に溜まり、前記第１装着プレート３４上に溜まっているリッチ吸収液は、前記第１液体供給管４０を通じて吸収液チャンバー９に供給される。この時、前記第１液体供給管４０は、吸収液チャンバー９の下部に吸収塔ハウジング２の底付近まで延長している。従って、リッチ吸収液は、吸収液チャンバー９に臨時的に保存されるリッチ吸収液の水面下に供給され、それにより、吸収液チャンバー９に臨時的に保存されたリッチ吸収液の水面に大きな揺動が発生せず、水位調節が容易になる。
また、前記第１本体３２は、前記少なくとも一つ以上の第１ガス流動孔３６を全て囲むように形成され、リッチ吸収液が前記第１本体３２を通じて吸収液チャンバー９に臨時的に保存されるリッチ吸収液の水面に向かって直接供給されることを防止する。
少なくとも一つ以上の第１ガス迂回ポート３８は、前記第１本体３２の側面に形成され、前記第１本体３２の内部と外部とを流体が流れるように連通する。前記少なくとも一つ以上の第１ガス迂回ポート３８は、前記第１装着プレート３４から設定された高さに形成され、第１装着プレート３４の上に溜まっているリッチ吸収液が第１ガス迂回ポート３８を通じて第１本体３２の内部に入ることを防止するようになっている。
吸収塔ハウジング２には、処理ガス流出口４、対象ガス流入口６、そして吸収塔流出口８がさらに形成されている。
処理ガス流出口４は、吸収液に溶解して残った処理ガスを吸収塔１０の外部に排出するもので、前記吸収塔ハウジング２の上部に形成されている。
対象ガス流入口６は、再生が必要な対象ガスを吸収塔１０に供給するためのもので、前記吸収塔ハウジング２の下部、つまり、吸収液チャンバー９に形成されている。従って、吸収液チャンバー９に供給された対象ガスは、吸収反応セパレータ３０、吸収塔整流器２０を通りながら吸収液に溶解され、処理ガスは、吸収塔ハウジング２の上部の処理ガス流出口４を通じて吸収塔１０の外部に排出する。
吸収塔流出口８は、吸収塔ハウジング２の下段部に形成されている。従って、吸収液チャンバー９に臨時的に保存されたリッチ吸収液は、吸収塔流出口８を通じて再生塔１００に供給される。このような目的で、吸収塔流出口８は、リッチ吸収液ライン５０を通じて再生塔１００に連結される。
一方、前記リッチ吸収液ライン５０とリーン吸収液ライン６０には、それぞれ第１、第２ポンプ５２、６２が装着され、リッチ吸収液とリーン吸収液をポンピングする。また、前記リッチ吸収液ライン５０とリーン吸収液ライン６０には、少なくとも一つ以上の熱交換器７０、８０が配置され、リーン吸収液とリッチ吸収液を互いに熱交換させる。
リーン吸収液は、リーン吸収液供給機１２を通じて吸収塔１０の上部に供給され、対象ガスは、対象ガス流入口６を通じて吸収液チャンバー９に供給される。リーン吸収液は、重力によって吸収塔１０の下部に移動し、対象ガスは、吸収反応セパレータ３０の第１ガス流動孔３６と第１ガス迂回ポート３８を通じて吸収液チャンバー９から出て吸収塔１０の上部に移動する。前記リーン吸収液と対象ガスは、吸収塔整流器２０で会って（合流して）対象ガスがリーン吸収液に溶解してリッチ吸収液が生成される。
リッチ吸収液は、吸収塔１０の下部に移動して第１装着プレート３４に溜まった後、第１液体供給管４０を通じて吸収液チャンバー９の下部に供給される。従って、吸収液チャンバー９に保存されたリッチ吸収液の水面に大きな揺動が発生せず、水位調節が容易になる。また、リッチ吸収液が吸収液チャンバー９に供給される経路と対象ガスが吸収液チャンバー９から出る経路とが分離されているので、対象ガスの速い線速度によってリッチ吸収液から揮発成分が除去されて吸収液組成が変化することが防止される。そのため、吸収液の組成変化で効率が低下することが防止される。
また、吸収液に溶解して残った処理ガスは、吸収塔１０の上部に移動して処理ガス流出口４を通じて吸収塔１０の外部に排出する。
図１に示すように、本発明の実施例に係る再生塔１００は、再生塔ハウジング１０２を含む。
再生塔ハウジング１０２は、その内部に空間が形成され、前記空間には、上部から下部まで順次に第１リッチ吸収液供給機１１２、第１再生塔整流器１２０、第２リッチ吸収液供給機１３２および第２再生塔整流器１４０が配置される。また、前記再生塔ハウジング１０２の上段には再生ガス流出口１０４が形成され、前記再生塔ハウジング１０２の下段にはリッチ吸収液流入口１０６が形成されている。
第１リッチ吸収液供給機１１２は、再生塔ハウジング１０２内部の上部に配置され、リッチ吸収液ライン５０を通じて吸収液チャンバー９からリッチ吸収液の供給を受けたり、凝縮水ライン１０９を通じてガス凝縮装置２００または熱交換器（図示せず）から凝縮水の供給を受ける。第１リッチ吸収液供給機１１２は、前記リッチ吸収液ライン５０を通じて供給を受けたリッチ吸収液および／または凝縮水ライン１０９を通じて供給を受けた凝縮水を再生塔ハウジング１０２の内部に供給する。第１リッチ吸収液供給機１１２から供給されたリッチ吸収液および／または凝縮水は、重力によって再生塔ハウジング１０２の下部に移動する。
プレート１１４は、前記第１リッチ吸収液供給機１１２下部の再生塔ハウジング１０２内部に装着される。前記プレート１１４は、再生塔ハウジング１０２を横切って装着され、少なくとも一つ以上の貫通孔１１６が前記プレート１１４に形成される。再生塔ハウジング１０２の下部に落下するリッチ吸収液および／または凝縮水は、前記プレート１１４と貫通孔１１６によって再生塔ハウジング１０２の内部に均等に分散される。
第１再生塔整流器１２０は、前記プレート１１４下部の再生塔ハウジング１０２内部に配置されている。第１再生塔整流器１２０は、細長いワイヤーを不規則な形状により合わして形成してもよいが、これに限定されない。これとは違って、第１再生塔整流器１２０では、空隙率の大きいフォームプラスチックが使用されてもよい。前記第１再生塔整流器１２０は、リッチ吸収液および／または凝縮水の流れを一定に整流する。
第２リッチ吸収液供給機１３２は、第１再生塔整流器１２０下部の再生塔ハウジング１０２内部に配置され、リッチ吸収液ライン５０を通じて吸収液チャンバー９からリッチ吸収液の供給を受ける。第２リッチ吸収液供給機１３２は、前記リッチ吸収液ライン５０を通じて供給を受けたリッチ吸収液を再生塔ハウジング１０２の内部に供給する。第２リッチ吸収液供給機１３２から供給されたリッチ吸収液は、重力によって再生塔ハウジング１０２の下部に移動する。
前記第２リッチ吸収液供給機１３２に供給されるリッチ吸収液は、前記第１リッチ吸収液供給機１１２に供給されるリッチ吸収液と同一であっても異なってもよい。
プレート１３４は、前記第２リッチ吸収液供給機１３２下部の再生塔ハウジング１０２内部に装着される。前記プレート１３４は、再生塔ハウジング１０２を横切って装着され、少なくとも一つ以上の貫通孔１３６が前記プレート１３４に形成される。再生塔ハウジング１０２の下部に落下するリッチ吸収液および／または凝縮水は、前記プレート１３４と貫通孔１３６によって再生塔ハウジング１０２の内部に均等に分散される。
第２再生塔整流器１４０は、前記プレート１３４下部の再生塔ハウジング１０２内部に配置されている。前記第２再生塔整流器１４０は、細長いワイヤーを不規則な形状により合わして形成してもよいが、これに限定されない。これとは違って、第２再生塔整流器１４０では、空隙率の大きいフォームプラスチックが使用されてもよい。前記第２再生塔整流器１４０は、第１リッチ吸収液供給機１１２から供給されるリッチ吸収液および／または凝縮水の流れを一定に整流し、第２リッチ吸収液供給機１３２から供給されるリッチ吸収液の流れを一定に整流する。
前記再生塔１００は、リボイリング装置をさらに含む。前記リボイリング装置は、図１に示すように、前記第２再生塔整流器１４０の下部に配置され、リッチ吸収液タンク１６０、リボイラ１７０、再生塔セパレータ１５０、そしてリーン吸収液タンク１８０を含む。前記リボイリング装置は、第２再生塔整流器１４０から供給されるリッチ吸収液に含まれたガスを再生する。
リッチ吸収液タンク１６０は、図３に示すように、リッチ吸収液連結ライン１５２を通じて前記再生塔ハウジング１０２に流体が流れるように連通し、第２再生塔整流器１４０を通過したリッチ吸収液および／または凝縮水は、リッチ吸収液連結ライン１５２を通じてリッチ吸収液タンク１６０に供給される。リッチ吸収液タンク１６０の下部には、リッチ吸収液流出口１６２が形成されている。
リボイラ１７０は、前記第２再生塔整流器１４０下部の再生塔ハウジング１０２内部に装着され、再生塔ハウジング１０２の底から設定間隔ほど上部に位置する。前記リボイラ１７０は、リッチ吸収液を沸かしてリッチ吸収液から再生ガスを分離する。前記リボイラ１７０は、リッチ吸収液流入口１０６、第１作動媒体流入口１７２、第１循環ライン１７６、第２循環ライン１７８、そして第１作動媒体流出口１７４を含む。
リッチ吸収液流入口１０６は、前記再生塔ハウジング１０２の下部に形成され、前記リッチ吸収液流出口１６２と流体が流れるように連通して前記リッチ吸収液タンク１６０からリッチ吸収液の供給を受ける。従って、リッチ吸収液タンク１６０は、前記再生塔ハウジング１０２にリッチ吸収液を供給する。前記再生塔ハウジング１０２にリッチ吸収液が供給されることにより、前記再生塔ハウジング１０２内のリッチ吸収液水位はますます高まり、リボイラ１７０にリッチ吸収液が供給される。
第１作動媒体流入口１７２は、再生塔ハウジング１０２の前記リボイラ１７０に対応する位置に形成され、前記リボイラ１７０に作動媒体を供給するようになっている。前記作動媒体は、発電所やボイラ設備で発生する水蒸気であってもよいが、これに限定されない。
第１循環ライン１７６は、前記リボイラ１７０内に形成され、前記第１作動媒体流入口１７２を通じて供給された作動媒体は、第１循環ライン１７６内で流れる。前記第１循環ライン１７６は、再生塔ハウジング１０２の内部と流体が流れるように連通していない。
第２循環ライン１７８は、前記リボイラ１７０内に形成され、前記第１循環ライン１７６に近接して形成される。通常、リボイラ１７０内で第１循環ライン１７６を除いた部分は、第２循環ライン１７８となる。前記第２循環ライン１７８は、再生塔ハウジング１０２内部と流体が流れるように連通しており、再生塔ハウジング１０２に供給されたリッチ吸収液の水位が高くなれば、前記リッチ吸収液は第２循環ライン１７８内にある。この時、第２循環ライン１７８内のリッチ吸収液は、第１循環ライン１７６を流れる作動流体と熱交換して加熱される。従って、リッチ吸収液から再生ガスが分離し、リボイラ１７０の上部にはリーン吸収液が位置する。また、リッチ吸収液から分離された再生ガスは、再生塔ハウジング１０２の上部に移動する。
第１作動媒体流出口１７４は、再生塔ハウジング１０２の前記リボイラ１７０に対応する位置に形成され、第１循環ライン１７６を循環した作動流体は、第１作動媒体流出口１７４を通じて再生塔ハウジング１０２の外部に排出する。
ここでは、前記リボイラ１７０が作動媒体との熱交換を通じてリッチ吸収液を加熱する熱交換器であることを例示したが、これに限定されない。前記リボイラ１７０では、電流の供給を受けて発熱する電気熱線を含んでもよい。
再生塔セパレータ１５０は、前記第２再生塔整流器１４０とリボイラ１７０との間の再生塔ハウジング１０２の内部に装着され、リボイラ１７０へのリッチ吸収液の供給経路とリボイラ１７０で発生した再生ガスの排出経路とを分離する。このような目的のために、前記再生塔セパレータ１５０は、図４に示すように、第２装着プレート１９０、第２本体１９２、そして第２ガス迂回ポート１９６を含む。
前記第２装着プレート１９０は、前記リッチ吸収液連結ライン１５２と前記再生塔ハウジング１０２との連結部位の下部で、前記再生塔ハウジング１０２を横切って配置される。前記第２装着プレート１９０には、少なくとも一つ以上の第２ガス流動孔１９４が形成されている。
前記第２本体１９２は、前記第２装着プレート１９０の上面に装着されて上方向に延長している。前記第２本体１９２の上面は、第２屋根１９８によって塞がれており、上部から落下するリッチ吸収液および／または凝縮水は、第２本体１９２の内部に入れず、第２装着プレート１９０上に溜まり、前記第２装着プレート１９０上に溜まっているリッチ吸収液は、リッチ吸収液連結ライン１５２を通じてリッチ吸収液タンク１６０に移動する。また、前記第２本体１９２は、前記少なくとも一つ以上の第２ガス流動孔１９４を全て囲むように形成され、第２装着プレート１９０に溜まるリッチ吸収液がリボイラ１７０に直接供給されることを防止する。
少なくとも一つ以上の第２ガス迂回ポート１９６は、前記第２本体１９２の側面に形成され、前記第２本体１９２の内部と外部とを流体が流れるように連通する。前記少なくとも一つ以上の第２ガス迂回ポート１９６は、前記第２装着プレート１９０から設定された高さに形成され、第２装着プレート１９０の上に溜まっているリッチ吸収液が第２ガス迂回ポート１９６を通じて第２本体１９２の内部に入ることを防止するようになっている。つまり、前記リッチ吸収液連結ライン１５２の垂直位置は、前記少なくとも一つ以上の第２ガス迂回ポート１９６の垂直位置よりさらに低く位置する。
リーン吸収液タンク１８０は、図３に示すように、リーン吸収液連結ライン１５４を通じて前記再生塔ハウジング１０２に流体が流れるように連通して、リボイラ１７０で再生ガスが分離されたリーン吸収液は、リーン吸収液連結ライン１５４を通じてリーン吸収液タンク１８０に流れる。前記リーン吸収液連結ライン１５４と再生塔ハウジング１０２との連結部位は、前記第２装着プレート１９０と前記リボイラ１７０との間に位置する。従って、前記リボイラ１７０で再生が完了したリッチ吸収液は、前記再生塔セパレータ１５０に供給されず、前記リーン吸収液タンク１８０に供給される。
前記リーン吸収液タンク１８０の下段には、リーン吸収液流出口１８２が形成され、前記リーン吸収液流出口１８２は、リーン吸収液ライン６０を通じてリーン吸収液供給機１２と連結される。従って、リーン吸収液タンク１８０内のリーン吸収液は、リーン吸収液ライン６０を通じてリーン吸収液供給機１２に再び供給される。また、前記リーン吸収液タンク１８０内部には、支持プレート１８４が装着され、前記支持プレート１８４には、レベルセンサーと圧力センサーが装着される。前記レベルセンサーは、前記リーン吸収液タンク１８０内のリーン吸収液のレベルを測定し、圧力センサーは、前記リーン吸収液タンク１８０の圧力を測定する。また、前記レベルセンサーと圧力センサとの測定結果に基づいて、前記リーン吸収液流出口１８２を選択的に開閉してもよい。
吸収塔１０から第１リッチ吸収液供給機１１２または第２リッチ吸収液供給機１３２を通じてリッチ吸収液が再生塔ハウジング１０２内に供給されれば、前記リッチ吸収液は、重力によって下に移動する。この時、前記リッチ吸収液の流れは、第１再生塔整流器１２０または第２再生塔整流器１４０によって整流される。
前記リッチ吸収液は、図３の実線矢印で示すように、第２屋根１９８によって第２本体１９２内部に移動せず第２装着プレート１９０に移動して、第２装着プレート１９０の上面に溜まる。第２装着プレート１９０上面に溜まっているリッチ吸収液の表面高さが前記リッチ吸収液連結ライン１５２の最下段高さより高くなれば、前記リッチ吸収液は、前記リッチ吸収液連結ライン１５２を通じてリッチ吸収液タンク１６０に供給され、リッチ吸収液流出口１６２およびリッチ吸収液流入口１０６を通じて再生塔ハウジング１０２に供給される。
再生塔ハウジング１０２内のリッチ吸収液のレベルが高くなりリッチ吸収液がリボイラ１７０に供給されれば、リッチ吸収液と作動流体との間の熱交換を通じて前記リッチ吸収液は加熱し、再生ガスはリッチ吸収液から分離される。前記リッチ吸収液から分離された再生ガスは、図３の点線矢印で示すように、第２ガス流動孔１９４と第２ガス迂回ポート１９６を通じて第２本体１９２の外部に移動する。前記再生ガスは、上部に移動して、再生ガス流出口１０４を通じて再生塔ハウジング１０２の外部に排出する。
一方、リッチ吸収液がリボイラ１７０に供給し続けられることにより、再生ガスが分離されたリーン吸収液の水位は高くなり続ける。前記リーン吸収液の表面高さが前記リーン吸収液連結ライン１５４の最下段高さより高くなれば、前記リーン吸収液は、前記リーン吸収液連結ライン１５４を通じてリーン吸収液タンク１８０に供給される。リーン吸収液タンク１８０に供給されたリーン吸収液は、リーン吸収液流出口１８２を通じて吸収塔１０に再び供給される。
図１に示すように、本発明の実施例に係るガス凝縮装置２００は、ハウジング２０２を含む。
前記ハウジング２０２は、その内部に空間が形成され、前記空間の上部には凝縮器２１０が設置され、前記空間の下部には還流器２２０が設置される。
凝縮器２１０は、前記ハウジング２０２内で上部に装着され、再生ガスを凝縮させて凝縮水と目標ガスとを分離する。図５に示すように、前記凝縮器２１０は、第２作動媒体流入口２１２、第３循環ライン２１６、第４循環ライン２１８、そして第２作動媒体流出口２１４を含む。
第２作動媒体流入口２１２は、前記ハウジング２０２の前記凝縮器２１０に対応する位置に形成され、前記凝縮器２１０に作動媒体を供給するようになっている。前記作動媒体は、冷却水であってもよいが、これに限定されない。
第３循環ライン２１６は、前記凝縮器２１０内に形成され、前記第２作動媒体流入口２１２を通じて供給された作動媒体は、第３循環ライン２１６内で流れる。前記第３循環ライン２１６は、ハウジング２０２の内部と流体が流れるように連通していない。
第４循環ライン２１８は、前記凝縮器２１０内に形成され、前記第３循環ライン２１６に近接して形成される。通常、凝縮器２１０内で第３循環ライン２１６を除いた部分は、第４循環ライン２１８となる。前記第４循環ライン２１８は、ハウジング２０２内部と流体が流れるように連通しており、ハウジング１０２に供給された再生ガスは、第４循環ライン２１８を通過する。この時、第４循環ライン２１８内の再生ガスは、第３循環ライン２１６を流れる作動流体と熱交換して凝縮される。従って、目標ガスが凝縮水から分離して、前記凝縮水は還流器２２０に供給される。
第２作動媒体流出口２１４は、ハウジング１０２の前記凝縮器２１０に対応する位置に形成され、第３循環ライン２１６を循環した作動流体は、第２作動媒体流出口２１４を通じてハウジング１０２の外部に排出する。
還流器２２０は、図５に示すように、凝縮水チャンバー２５０と還流セパレータ２３０とを含む。
凝縮水チャンバー２５０は、前記ハウジング２０２の下部に形成され、凝縮水を一時的に保存する。
還流セパレータ２３０は、前記凝縮器２１０と前記凝縮水チャンバー２５０との間のハウジング２０２内部に配置されている。前記還流セパレータ２３０は、凝縮水チャンバー２５０に供給される凝縮水の入口と凝縮水チャンバー２５０から出る蒸発ガスの出口とを分離する。このような目的のために、前記還流セパレータ２３０は、図５に示すように、第３装着プレート２３２、第３本体２３４、そして第３ガス迂回ポート２３８を含む。
前記第３装着プレート２３２は、前記凝縮器２１０の下部で前記ハウジング２０２を横切って配置される。前記第３装着プレート２３２には、少なくとも一つ以上の第３ガス流動孔２３６と第２液体供給管２４２が形成されている。
前記第３本体２３４は、前記第３装着プレート２３２の上面に装着され、上方向に延長している。前記第３本体２３４の上面は、第３屋根２４０によって塞がれており、上部から落下する凝縮水が第３本体２３４の内部に入られず、第３装着プレート２３２上に溜まり、前記第３装着プレート２３２上に溜まっている凝縮水は、前記第２液体供給管２４２を通じて凝縮水チャンバー２５０に供給される。この時、前記第２液体供給管２４２は、凝縮水チャンバー２５０の下部にハウジング２０２の底付近まで延長している。従って、凝縮水は、凝縮水チャンバー２５０に臨時的に保存される凝縮水の水面下に供給され、それにより、縮水チャンバー２５０に臨時的に保存された凝縮水の水面に大きな揺動が発生せず、水位調節が容易になる。
また、前記第３本体２３４は、前記少なくとも一つ以上の第３ガス流動孔２３６を全て囲むように形成され、凝縮水が前記第３本体２３４を通じて凝縮水チャンバー２５０に臨時的に保存される凝縮水の水面に向かって直接供給されることを防止する。
少なくとも一つ以上の第３ガス迂回ポート２３８は、前記第３本体２３４の側面に形成され、前記第３本体２３４の内部と外部とを流体が流れるように連通する。前記少なくとも一つ以上の第３ガス迂回ポート２３８は、前記第３装着プレート２３２から設定された高さに形成され、第３装着プレート２３２上に溜まっている凝縮水が第３ガス迂回ポート２３８を通じて第３本体２３４の内部に入ることを防止するようになっている。
前記ハウジング２０２には、再生ガス流入口２０４、凝縮水流出口２０６、そして目標ガス排出口２０８がさらに形成されている。
再生ガス流入口２０４は、前記ハウジング２０２の上段部に形成され、再生塔ハウジング１０２の再生ガス流出口１０４と流体が流れるように連通している。従って、再生塔１００で発生した再生ガスは、再生ガス流出口１０４と再生ガス流入口２０４を通じてハウジング２０２の上段部に供給される。
凝縮水流出口２０６は、前記ハウジング２０２の下段部に形成され、凝縮水ライン１０９を通じて第１リッチ吸収液供給機１１２に連結している。従って、凝縮水チャンバー２５０に一時的に保存された凝縮水は、凝縮水流出口２０６および凝縮水ライン１０９を通じて再生塔１００に再び供給される。前記凝縮水ライン１０９には、第３ポンプ１１１が装着され、凝縮水チャンバー２５０の凝縮水をポンピングする。
目標ガス排出口２０８は、凝縮器２１０と還流セパレータ２３０との間のハウジング２０２に形成されている。凝縮器２１０で凝縮水と分離された目標ガスは、前記目標ガス排出口２０８を通じてガス凝縮装置２００から排出して、別途のタンクなどに捕集される。
再生ガスは、再生ガス流入口２０４を通じてガス凝縮装置２００の上部に供給される。ガス凝縮装置２００に供給された再生ガスは、ガス凝縮装置２００の下部に移動しながら凝縮器２１０を通過する。この時、再生ガスは、凝縮器２１０で凝縮されて凝縮水と目標ガスとに分離される。
目標ガスは、目標ガス排出口２０８を通じてガス凝縮装置２００外部に排出し、凝縮水は、第３装着プレート２３２に溜まった後、第２液体供給管２４２を通じて凝縮水チャンバー２５０の下部に供給される。従って、凝縮水チャンバー２５０に保存された凝縮水の水面に大きな揺動が発生せず、水位調節が容易になる。
また、凝縮水チャンバー２５０に一時的に保存された凝縮水から蒸発ガスが蒸発する。前記蒸発ガスは、還流セパレータ２３０の第３ガス流動孔２３６と第３ガス迂回ポート２３８を通じて凝縮水チャンバー２５０から出て、凝縮器２１０で再び凝縮される。この時、凝縮水が凝縮水チャンバー２５０に供給される経路と蒸発ガスが凝縮水チャンバー２５０から出る経路とが分離しているので、凝縮水と蒸発ガスとの間の移動干渉をなくし、蒸発ガスの再凝縮を容易にする。
一方、凝縮水チャンバー２５０に一時的に保存された凝縮水は、凝縮水ライン１０９を通じて再生塔１００に再び供給される。
以上により、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は、上記実施例に限定されず、本発明の実施例から当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって容易に変更して均等であると認められる範囲の全ての変更を含む。

Claims (14)

  1. 再生ガスを凝縮させて凝縮水と目標ガスとを分離させるガス凝縮装置において、
    ハウジングと、
    前記ハウジング内部の上部に装着され、再生ガスを凝縮させるようになっている凝縮器と、
    前記凝縮器下部の前記ハウジング内部に装着され、凝縮水を一時的に保存し、凝縮水から蒸発した蒸発ガスを前記凝縮器に再び送るようになっている還流器と、
    を含むガス凝縮装置。
  2. 前記還流器は、
    前記ハウジングの下部に形成され、凝縮水が一時的に保存される凝縮水チャンバーと、
    前記凝縮器と前記凝縮水チャンバーとの間の前記ハウジング内部に配置され、前記凝縮器を通過する凝縮水を前記凝縮水チャンバーに供給し、前記凝縮水から蒸発した蒸発ガスを前記凝縮水チャンバー外部に排出する還流セパレータと、
    を含む請求項１に記載のガス凝縮装置。
  3. 前記還流セパレータは、前記蒸発ガスが前記凝縮水チャンバーから出る出口と前記凝縮器を通過した凝縮水が前記凝縮水チャンバーに入る入口とを分離するようになっていることを特徴とする請求項２に記載のガス凝縮装置。
  4. 前記還流セパレータは、
    前記凝縮器と前記凝縮水チャンバーとの間で前記ハウジングを横切って配置され、少なくとも一つ以上の第３ガス流動孔が形成される第３装着プレートと、
    前記第３装着プレートの上面に装着され、その上面は第３屋根によって塞がれている中空の柱状の第３本体と、
    前記第３本体の側面に形成され、前記第３本体の内部と外部とを流体が流れるように連通する少なくとも一つ以上の第３ガス迂回ポートと、
    前記第３装着プレートから下方向に延長して形成され、凝縮水を前記凝縮水チャンバーに供給するようになっている第２液体供給管と、
    を含み、
    前記少なくとも一つ以上の第３ガス流動孔は、前記第３装着プレート下部の前記ハウジングの内部と前記第３本体の内部を流体が流れるように連通する請求項３に記載のガス凝縮装置。
  5. 前記第３ガス迂回ポートは、前記第３装着プレートから設定された高さに形成されることを特徴とする請求項４に記載のガス凝縮装置。
  6. 前記第３装着プレート上部の前記ハウジングには、前記再生ガスから分離された目標ガスをガス凝縮装置の外部に排出するための目標ガス排出口が形成されることを特徴とする請求項１に記載のガス凝縮装置。
  7. 前記ハウジングの下部には、凝縮水を再生塔に供給するための凝縮水流出口が形成され、前記ハウジングの上部には、前記再生塔から再生ガスの供給を受けるための再生ガス流入口が形成されることを特徴とする請求項１に記載のガス凝縮装置。
  8. 再生ガスを凝縮させて凝縮水と目標ガスとを分離させるガス凝縮装置において、
    ハウジングと、
    前記ハウジング内部の上部に装着され、再生ガスを凝縮させるようになっている凝縮器と、
    前記凝縮器下部の前記ハウジング内部に装着され、凝縮水を一時的に保存し、凝縮水から蒸発した蒸発ガスを前記凝縮器に再び送るようになっている還流器と、
    を含み、
    前記還流器は、前記凝縮水の移動経路と前記蒸発ガスの移動経路とを分離するための還流セパレータを含むガス凝縮装置。
  9. 前記還流器は、前記ハウジングの下部に形成され、凝縮水が一時的に保存される凝縮水チャンバーをさらに含み、
    前記還流セパレータは、前記凝縮器と前記凝縮水チャンバーとの間の前記ハウジング内部に配置され、前記凝縮器を通過する凝縮水を前記凝縮水チャンバーに供給し、前記凝縮水から蒸発した蒸発ガスを前記凝縮水チャンバー外部に排出し、
    前記還流セパレータは、前記蒸発ガスが前記凝縮水チャンバーから出る出口と前記凝縮器を通過した凝縮水が前記凝縮水チャンバーに入る入口とを分離するようになっていることを特徴とする請求項８に記載のガス凝縮装置。
  10. 前記還流セパレータは、
    前記凝縮器と前記凝縮水チャンバーとの間で前記ハウジングを横切って配置され、少なくとも一つ以上の第３ガス流動孔が形成される第３装着プレートと、
    前記第３装着プレートの上面に装着され、その上面は第３屋根によって塞がれている中空の柱状の第３本体と、
    前記第３本体の側面に形成され、前記第３本体の内部と外部とを流体が流れるように連通する少なくとも一つ以上が第３ガス迂回ポートと、
    前記第３装着プレートから下方向に延長して形成され、凝縮水を前記凝縮水チャンバーに供給するようになっている第２液体供給管と、
    を含み、
    前記蒸発ガスは、前記少なくとも一つ以上の第３ガス流動孔と第３ガス迂回ポートを通じて前記凝縮水チャンバーから出て、前記凝縮水は、前記第２液体供給管を通じて凝縮水チャンバーに供給されることを特徴とする請求項９に記載のガス凝縮装置。
  11. 前記第３ガス迂回ポートは、前記第３装着プレートから設定された高さに形成されることを特徴とする請求項１０に記載のガス凝縮装置。
  12. 前記少なくとも一つ以上の第３ガス流動孔は、前記第３本体の内側に位置し、前記第２液体供給管は、前記第３本体の外側に位置する請求項１０に記載のガス凝縮装置。
  13. 前記第３装着プレート上部の前記ハウジングには、前記再生ガスから分離された目標ガスをガス凝縮装置の外部に排出するための目標ガス排出口が形成されることを特徴とする請求項１０に記載のガス凝縮装置。
  14. 前記ハウジングの下部には、凝縮水を再生塔に供給するための凝縮水流出口が形成され、前記ハウジングの上部には、前記再生塔から再生ガスの供給を受けるための再生ガス流入口が形成されることを特徴とする請求項８に記載のガス凝縮装置。
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