TWI626080B - 二氧化碳捕捉系統與方法 - Google Patents

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Abstract

一種二氧化碳捕捉系統與方法，用於捕捉含二氧化碳氣體中的二氧化碳。二氧化碳捕捉系統包括至少一個二氧化碳吸收塔、汽提塔、第一閃蒸器以及壓縮機。二氧化碳吸收塔具有吸收劑。汽提塔連通至二氧化碳吸收塔的液體出口。第一閃蒸器連通至汽提塔的液體出口。壓縮機連通於第一閃蒸器的氣體出口與汽提塔的氣體入口之間。

Description

二氧化碳捕捉系統與方法
本發明是有關於一種捕捉系統與方法，且特別是有關於一種二氧化碳捕捉系統與方法。
自從工業革命起人類燃燒化石燃料所產生的大量廢氣導致大氣層內二氧化碳(Carbon Dioxide, CO 2)的濃度急遽上升。由於二氧化碳為主要溫室效應氣體，所以急遽上升的二氧化碳濃度進而造成全球暖化。過去幾年，為了減少二氧化碳對環境造成的危害，發展出一種二氧化碳捕捉系統，其包括二氧化碳吸收塔與汽提塔，可藉由化學吸收的方式捕捉廢氣中的二氧化碳。
在習知的二氧化碳捕捉系統中，需藉由再沸器對汽提塔進行加熱。然而，藉由再沸器對汽提塔進行加熱的汽提處理會產生大量的能量損失(energy penalty)。
本發明提供一種二氧化碳捕捉系統與方法，其可有效地改善捕捉二氧化碳時產生的能量損失。
本發明提出一種二氧化碳捕捉系統，用於捕捉含二氧化碳氣體中的二氧化碳。二氧化碳捕捉系統包括至少一個二氧化碳吸收塔、汽提塔、第一閃蒸器與壓縮機。二氧化碳吸收塔具有吸收劑。汽提塔連通至二氧化碳吸收塔的液體出口。第一閃蒸器連通至汽提塔的液體出口。壓縮機連通於第一閃蒸器的氣體出口與汽提塔的氣體入口之間。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉系統中，含二氧化碳氣體例如是廢氣(flue gas)。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉系統中，吸收劑可包括濃度例如是3莫耳%(mole%)至10莫耳%的氨水。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉系統中，汽提塔的壓力可大於第一閃蒸器的壓力。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉系統中，汽提塔的壓力可為8.7巴(bar)至10.5巴。第一閃蒸器的壓力可為2.8巴至4.5巴。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉系統中，二氧化碳吸收塔的數量為多個時，二氧化碳吸收塔可包括N個二氧化碳吸收塔，且N為大於1的整數。N個二氧化碳吸收塔可依序串接。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉系統中，更可包括冷卻部。冷卻部連通於N個二氧化碳吸收塔中的第一個二氧化碳吸收塔的液體出口與第N個二氧化碳吸收塔的液體入口之間。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉系統中，更可包括分離器。分離器連通於二氧化碳吸收塔的液體出口與汽提塔的液體入口之間，且用於將來自於二氧化碳吸收塔的富溶劑與水蒸氣混合。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉系統中，更可包括冷凝部。冷凝部連通至汽提塔的氣體出口。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉系統中，更可包括第二閃蒸器。第二閃蒸器連通至冷凝部。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉系統中，第一閃蒸器的液體出口可連通至二氧化碳吸收塔的回流液體入口。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉系統中，更可包括熱交換部。熱交換部經第一流路連通於二氧化碳吸收塔的液體出口與汽提塔的液體入口之間，且經第二流路連通於第一閃蒸器的液體出口與二氧化碳吸收塔的回流液體入口之間。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉系統中，更可包括冷卻部。冷卻部連通於熱交換部與二氧化碳吸收塔的回流液體入口之間。
本發明提出一種二氧化碳捕捉方法，包括下列步驟。在至少一個二氧化碳吸收塔中，使用吸收劑對含二氧化碳氣體進行二氧化碳吸收處理，而形成富溶劑(rich solvent)。使用第一閃蒸器對來自汽提塔的液體進行第一閃蒸處理，以形成蒸氣及經第一閃蒸處理後的液體。使用壓縮機將蒸氣傳送到汽提塔中。在汽提塔中，使用蒸氣對來自二氧化碳吸收塔的富溶劑進行汽提處理，以形成二氧化碳汽提氣體與貧溶劑(lean solvent)。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉方法中，吸收劑例如是濃度為3莫耳%至10莫耳%的氨水。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉方法中，汽提塔的壓力可大於第一閃蒸器的壓力。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉方法中，汽提塔的壓力可為8.7巴至10.5巴。第一閃蒸器的壓力可為2.8巴至4.5巴。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉方法中，二氧化碳吸收塔的數量為多個時，二氧化碳吸收塔可包括N個二氧化碳吸收塔，且N為大於1的整數。N個二氧化碳吸收塔可依序串接。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉方法中，更可包括對來自第一個二氧化碳吸收塔的富溶劑進行冷卻，且將經冷卻後的富溶劑回流至第N個二氧化碳吸收塔中。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉方法中，更可包括將富溶劑與水蒸氣混合。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉方法中，更可包括將二氧化碳汽提氣體冷凝，而形成經冷凝後的二氧化碳汽提氣體。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉方法中，更可包括使用第二閃蒸器對經冷凝後的二氧化碳汽提氣體進行第二閃蒸處理，而形成二氧化碳閃蒸氣體。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉方法中，經第一閃蒸處理後的液體可包括貧溶劑。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉方法中，更可包括使富溶劑與經第一閃蒸處理後的貧溶劑在熱交換部中進行熱交換處理。
依照本發明的一實施例所述，在上述的二氧化碳捕捉方法中，更可包括對經熱交換處理後的貧溶劑進行降溫。
基於上述，本發明所提出的二氧化碳捕捉系統與方法可藉由壓縮機將第一閃蒸器產生的蒸氣提供至汽提塔中，以在汽提塔中對富溶劑進行汽提處理，因此上述二氧化碳捕捉系統與方法可有效地捕捉二氧化碳。另外，由於可使用第一閃蒸器取代再沸器，因此能夠有效地降低捕捉二氧化碳時所產生的能量損失。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1為本發明一實施例的二氧化碳捕捉系統的示意圖。
請參照圖1，二氧化碳捕捉系統100可用於捕捉含二氧化碳氣體中的二氧化碳。二氧化碳捕捉系統100包括二氧化碳吸收塔102a、二氧化碳吸收塔102b、汽提塔104、第一閃蒸器106與壓縮機108。此外，二氧化碳捕捉系統100更可包括吸收劑源110及含二氧化碳氣體源112。
吸收劑源110連通至二氧化碳吸收塔102a，且提供吸收劑至二氧化碳吸收塔102a。吸收劑例如是濃度為3莫耳%至10莫耳%的氨水。
含二氧化碳氣體源112連通至二氧化碳吸收塔102a，且提供含二氧化碳氣體至二氧化碳吸收塔102a。含二氧化碳氣體例如是廢氣。廢氣例如是含有5莫耳%至30莫耳%二氧化碳。
二氧化碳吸收塔102a與二氧化碳吸收塔102b具有吸收劑。二氧化碳吸收塔102a與二氧化碳吸收塔102b串接。在二氧化碳吸收塔102a與二氧化碳吸收塔102b中，可使用吸收劑對含二氧化碳氣體進行二氧化碳吸收處理，而形成富溶劑及經二氧化碳吸收處理後的氣體。在此實施例中，經二氧化碳吸收處理所獲得的富溶劑為高二氧化碳濃度的溶劑。富溶劑例如是含有二氧化碳以及氨水的溶液，其中二氧化碳與氨水的莫耳比例如是0.1至0.41。
在此實施例中，以二氧化碳捕捉系統100包括兩個二氧化碳吸收塔(102a、102b)為例來進行說明，但本發明並不以此為限。只要二氧化碳捕捉系統100包括至少一個二氧化碳吸收塔即屬於本發明所保護的範圍。亦即，二氧化碳吸收塔的數量可為一個或多個。
此外，當二氧化碳吸收塔的數量為多個時，二氧化碳捕捉系統100可包括N個二氧化碳吸收塔，且N為大於1的整數，其中N個二氧化碳吸收塔依序串接。此時，二氧化碳捕捉系統100更可包括冷卻部114。冷卻部114連通於N個二氧化碳吸收塔中的第一個二氧化碳吸收塔的液體出口與第N個二氧化碳吸收塔的液體入口之間。因此，可藉由冷卻部114對來自第一個二氧化碳吸收塔的富溶劑進行冷卻，且將經冷卻後的富溶劑回流至第N個二氧化碳吸收塔中。在此實施例中，以N等於2為例來進行說明。在其他實施例中，N亦可為3以上的整數。
舉例來說，在此實施例中，冷卻部114連通於二氧化碳吸收塔102a的液體出口116與二氧化碳吸收塔102b的液體入口118之間。因此，在吸收劑源110提供吸收劑至二氧化碳吸收塔102a之後，可藉由泵P1將來自二氧化碳吸收塔102a的富溶劑傳送至冷卻部114。冷卻部114可對來自二氧化碳吸收塔102a的富溶劑進行冷卻，且將經冷卻後的富溶劑回流至二氧化碳吸收塔102b中，以繼續進行二氧化碳吸收處理。
此外，來自於含二氧化碳氣體源112的含二氧化碳氣體會先進入二氧化碳吸收塔102a中進行二氧化碳吸收處理，再通過二氧化碳吸收塔102a的氣體出口120與二氧化碳吸收塔102b的氣體入口122進入二氧化碳吸收塔102b中進行二氧化碳吸收處理，經二氧化碳吸收處理後的氣體由二氧化碳吸收塔102b的氣體出口124排出。
汽提塔104連通至二氧化碳吸收塔102b的液體出口126。舉例來說，由二氧化碳吸收塔102b的液體出口126流出的富溶劑可藉由設置於第一流路128上的泵P2傳送至汽提塔104。在汽提塔104中，可對來自二氧化碳吸收塔102b的富溶劑進行汽提處理，以形成二氧化碳汽提氣體與貧溶劑。在此實施例中，經汽提處理所獲得的貧溶劑為低二氧化碳濃度的溶劑。
第一閃蒸器106連通至汽提塔104的液體出口130。第一閃蒸器106可對來自汽提塔104的液體進行第一閃蒸處理，以形成蒸氣及經第一閃蒸處理後的液體。汽提塔104的壓力可大於第一閃蒸器106的壓力。舉例來說，汽提塔104的壓力可為8.7巴至10.5巴，第一閃蒸器106的壓力可為2.8巴至4.5巴。
在二氧化碳捕捉系統100剛開始運作時，由於汽提塔104中不具有蒸汽(亦即，尚未進行汽提處理)，因此由汽提塔104提供至第一閃蒸器106的液體可為富溶劑。在二氧化碳捕捉系統100運作一段時間後，由於第一閃蒸器106開始提供蒸氣至汽提塔104中，而藉由蒸氣對富溶劑進行汽提處理，因此由汽提塔104提供至第一閃蒸器106的液體可為貧溶劑。此外，在二氧化碳捕捉系統100運作一段時間後(亦即，第一閃蒸器106開始提供蒸氣至汽提塔104之後)，經第一閃蒸處理後的液體包括貧溶劑。
此外，第一閃蒸器106的液體出口132可經第二流路134連通至二氧化碳吸收塔102a的回流液體入口136。詳細來說，經第一閃蒸處理後的液體可藉由設置於第二流路134上的泵P3使來自於第一閃蒸器106的液體回流至二氧化碳吸收塔102a中。
壓縮機108連通於第一閃蒸器106的氣體出口138與汽提塔104的氣體入口140之間，可用以將第一閃蒸器106所產生的蒸氣傳送到汽提塔104中。
二氧化碳捕捉系統100更可包括分離器142。分離器142可經由第一流路128連通於二氧化碳吸收塔102b的液體出口126與汽提塔104的液體入口144之間。在富溶劑流至汽提塔104之前，分離器142可將來自於二氧化碳吸收塔102b的富溶劑與水蒸氣混合，以形成質量平衡後的富溶劑。水蒸氣例如是來自於水處理單元146。富溶劑與水蒸氣的混合比例例如是1000：1。
二氧化碳捕捉系統100更可包括冷凝部148。冷凝部148連通至汽提塔104的氣體出口150。冷凝部148可接收來自汽提塔104的二氧化碳汽提氣體，並將二氧化碳汽提氣體冷凝，而形成經冷凝後的二氧化碳汽提氣體。藉由冷凝，可移除二氧化碳汽提氣體中的水分，因此經冷凝後的二氧化碳汽提氣體的含水量極少。
二氧化碳捕捉系統100更可包括第二閃蒸器152。第二閃蒸器152連通至冷凝部148。第二閃蒸器152可接收來自冷凝部148的經冷凝後的二氧化碳汽提氣體，並對經冷凝後的二氧化碳汽提氣體進行第二閃蒸處理，可進一步地去除多餘的水分，而形成含有高濃度二氧化碳的二氧化碳閃蒸氣體。第二閃蒸器152的液體出口154連通至汽提塔104，可將第二閃蒸器152所產生的水分回流至汽提塔104中。第二閃蒸器152所產生的二氧化碳閃蒸氣體可由第二閃蒸器152的氣體出口156排出，且可對二氧化碳閃蒸氣體中的高濃度二氧化碳進行回收利用。
二氧化碳捕捉系統100更可包括熱交換部158。熱交換部158經第一流路128連通於二氧化碳吸收塔102b的液體出口126與汽提塔104的液體入口144之間，且經第二流路134連通於第一閃蒸器106的液體出口132與二氧化碳吸收塔102a的回流液體入口136之間，其中在第一流路128中的富溶劑為冷流體，且在第二流路134中的貧溶劑為熱流體。藉此，可使富溶劑與經第一閃蒸處理後所獲得的貧溶劑在熱交換部158中進行熱交換處理。詳細來說，在進行熱交換處理後，可提高富溶劑的溫度，且可降低貧溶劑的溫度。
二氧化碳捕捉系統100更可包括冷卻部160。冷卻部160連通於熱交換部158與二氧化碳吸收塔102a的回流液體入口136之間。冷卻部160可對經熱交換處理後的貧溶劑進行降溫。
基於上述實施例可知，二氧化碳捕捉系統100可藉由壓縮機108將第一閃蒸器106產生的蒸氣提供至汽提塔104中，以在汽提塔104中對富溶劑進行汽提處理，因此二氧化碳捕捉系統100可有效地捕捉二氧化碳。另外，由於可使用第一閃蒸器106取代再沸器，因此能夠有效地降低捕捉二氧化碳時所產生的能量損失。
圖2為本發明另一實施例的二氧化碳捕捉系統的示意圖。
請同時參照圖1與圖2，圖2的二氧化碳捕捉系統200與圖1的二氧化碳捕捉系統100的差異如下。二氧化碳捕捉系統200所包括的二氧化碳吸收塔的數量為一個，亦即二氧化碳捕捉系統200所包括的二氧化碳吸收塔只有二氧化碳吸收塔102a。在二氧化碳吸收塔102a中，經二氧化碳吸收處理後的氣體由二氧化碳吸收塔102a的氣體出口120排出。汽提塔104連通至二氧化碳吸收塔102a的液體出口116。此外，二氧化碳捕捉系統200不包括圖1中的冷卻部114。另外，圖2與圖1中的相同構件使用相同的元件符號來表示，且省略其說明。
圖3為本發明一實施例的二氧化碳捕捉方法的流程圖。在本實施例的二氧化碳捕捉方法中，採用圖1的二氧化碳捕捉系統100來進行說明，但本發明並不以此為限。在另一實施例中，二氧化碳捕捉方法亦可採用圖2的二氧化碳捕捉系統200。圖1中的各構件的詳細說明可參照上述實施例的說明，於此不再重複說明。
請參照圖1與圖3，進行步驟S100，在至少一個二氧化碳吸收塔(102a、102b)中，使用吸收劑對含二氧化碳氣體進行二氧化碳吸收處理，而形成富溶劑。舉例來說，可在串接的二氧化碳吸收塔102a與二氧化碳吸收塔102b中，採用吸收劑對含二氧化碳氣體進行二氧化碳吸收處理。吸收劑例如是濃度為3莫耳%至10莫耳%的氨水。
可選擇性地進行步驟S110，對來自二氧化碳吸收塔102a的富溶劑進行冷卻，且將經冷卻後的富溶劑回流至二氧化碳吸收塔102b中。舉例來說，可使用冷卻部114對來自二氧化碳吸收塔102a的富溶劑進行冷卻。
可選擇性地進行步驟S120，將富溶劑與水蒸氣混合。舉例來說，可藉由分離器142將富溶劑與水蒸氣以特定的混合比例(如，1000：1)混合，以形成質量平衡後的富溶劑。水蒸氣例如是源自於圖1中的水處理單元146。
進行步驟S130，使用第一閃蒸器106對來自汽提塔104的液體進行第一閃蒸處理，以形成蒸氣及經第一閃蒸處理後的液體。汽提塔104的壓力可大於第一閃蒸器106的壓力。舉例來說，汽提塔104的壓力可為8.7巴至10.5巴，第一閃蒸器106的壓力可為2.8巴至4.5巴。在二氧化碳捕捉系統100運作一段時間後，經第一閃蒸處理後的液體包括貧溶劑。
進行步驟S140，使用壓縮機108將蒸氣傳送到汽提塔104中。
進行步驟S150，在汽提塔104中，使用蒸氣對來自二氧化碳吸收塔102b的富溶劑進行汽提處理，以形成二氧化碳汽提氣體與貧溶劑。
可選擇性地進行步驟S160，使富溶劑與經第一閃蒸處理後的貧溶劑在熱交換部158中進行熱交換處理。在進行熱交換處理後，可提高經熱交換處理後的富溶劑的溫度，且可降低經熱交換處理後的貧溶劑的溫度。
可選擇性地進行步驟S170，對經熱交換處理後的貧溶劑進行降溫。舉例來說，可藉由冷卻部160對經熱交換處理後的貧溶劑進行降溫。
可選擇性地進行步驟S180，將二氧化碳汽提氣體冷凝，而形成經冷凝後的二氧化碳汽提氣體。舉例來說，可藉由冷凝部148將二氧化碳汽提氣體冷凝，而形成經冷凝後的二氧化碳汽提氣體。藉由冷凝，可移除二氧化碳汽提氣體中的水分，因此經冷凝後的二氧化碳汽提氣體的含水量極少。
可選擇性地進行步驟S190，使用第二閃蒸器152對經冷凝後的二氧化碳汽提氣體進行第二閃蒸處理，而形成二氧化碳閃蒸氣體。藉由第二閃蒸處理，可進一步地去除多餘的水分，而使得二氧化碳閃蒸氣體含有高濃度的二氧化碳。此外，第二閃蒸器152所產生的水分可回流至汽提塔104中。
基於上述實施例可知，在上述二氧化碳捕捉方法中，可藉由壓縮機108將第一閃蒸器106產生的蒸氣提供至汽提塔104中，以在汽提塔104中對富溶劑進行汽提處理，因此上述二氧化碳捕捉方法可有效地捕捉二氧化碳。另外，由於可使用第一閃蒸器106取代再沸器，因此能夠有效地降低捕捉二氧化碳時所產生的能量損失。
以下，使用已知二氧化碳捕捉系統與方法，列舉本發明實施例之具體實驗例來確認本發明實施例的功效，但本發明的範圍並不侷限於以下內容。
＜實驗例＞
＜實驗例1＞
實驗例1使用圖1所示的二氧化碳捕捉系統100捕捉含二氧化碳氣體中的二氧化碳。
在實驗例1中，將汽提塔104的壓力設為10.5 bar，且將第一閃蒸器106的壓力設為3.82 bar。自吸收劑源110提供至二氧化碳吸收塔102a中的吸收劑為濃度約5.5莫耳%的氨水。經吸收劑與含二氧化碳氣體進行二氧化碳吸收處理後獲得富溶劑。在富溶劑中，二氧化碳與氨水的莫耳比0.408。藉由汽提塔104對富溶劑進行汽提處理後，可獲得貧溶劑。在經第一閃蒸器106處理後的貧溶劑中，二氧化碳與氨水的莫耳比0.25。貧溶劑包含濃度為5.5莫耳%的氨水。
實驗例1的實驗結果請參照表1。
表1 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> 實驗例1 </td></tr><tr><td> 二氧化碳移除率(%) </td><td> 89.6 </td></tr><tr><td> 再沸器的能量損耗(duty)(MWh/CO<sub>2</sub>捕捉量(tons)) </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 再沸器的溫度(℃) </td><td> 沒有設置再沸器 </td></tr><tr><td> 壓縮功(MWh/CO<sub>2</sub>捕捉量(tons)) </td><td> 0.109 </td></tr><tr><td> 等效功(equivalent work) (MWh/CO<sub>2</sub>捕捉量(tons)) </td><td> 0.109 </td></tr><tr><td> 能量損失(energy penalty)(%) </td><td> 9.81 </td></tr></TBODY></TABLE>
＜實驗例2＞
實驗例2使用圖1所示的二氧化碳捕捉系統100捕捉含二氧化碳氣體中的二氧化碳。
在實驗例2中，將汽提塔104的壓力設為10 bar，且將第一閃蒸器106的壓力設為2.82 bar。自吸收劑源110提供至二氧化碳吸收塔102a中的吸收劑為濃度約6.8莫耳%的氨水。經吸收劑與含二氧化碳氣體進行二氧化碳吸收處理後獲得富溶劑。在富溶劑中，二氧化碳與氨水的莫耳比0.367。藉由汽提塔104對富溶劑進行汽提處理後，可獲得貧溶劑。在經第一閃蒸器106處理後的貧溶劑中，二氧化碳與氨水的莫耳比0.15。貧溶劑包含濃度為6.8莫耳%的氨水。
實驗例2的實驗結果請參照表2。
表2 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> 實驗例2 </td></tr><tr><td> 二氧化碳移除率(%) </td><td> 89.8 </td></tr><tr><td> 再沸器的能量損耗(duty)(MWh/CO<sub>2</sub>捕捉量(tons)) </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 再沸器的溫度(℃) </td><td> 沒有設置再沸器 </td></tr><tr><td> 壓縮功(MWh/CO<sub>2</sub>捕捉量(tons)) </td><td> 0.202 </td></tr><tr><td> 等效功(equivalent work) (MWh/CO<sub>2</sub>捕捉量(tons)) </td><td> 0.202 </td></tr><tr><td> 能量損失(energy penalty)(%) </td><td> 18.2 </td></tr></TBODY></TABLE>
＜實驗例3＞
實驗例3使用圖1所示的二氧化碳捕捉系統100捕捉含二氧化碳氣體中的二氧化碳。
在實驗例3中，將汽提塔104的壓力設為8.7 bar，且將第一閃蒸器106的壓力設為3.4 bar。自吸收劑源110提供至二氧化碳吸收塔102a中的吸收劑為濃度約10莫耳%的氨水。經吸收劑與含二氧化碳氣體進行二氧化碳吸收處理後獲得富溶劑。在富溶劑中，二氧化碳與氨水的莫耳比0.391。藉由汽提塔104對富溶劑進行汽提處理後，可獲得貧溶劑。在經第一閃蒸器106處理後的貧溶劑中，二氧化碳與氨水的莫耳比0.30。貧溶劑包含濃度為10莫耳%的氨水。
實驗例3的實驗結果請參照表3。
表3 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> 實驗例3 </td></tr><tr><td> 二氧化碳移除率(%) </td><td> 83.1 </td></tr><tr><td> 再沸器的能量損耗(duty)(MWh/CO<sub>2</sub>捕捉量(tons)) </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 再沸器的溫度(℃) </td><td> 沒有設置再沸器 </td></tr><tr><td> 壓縮功(MWh/CO<sub>2</sub>捕捉量(tons)) </td><td> 0.101 </td></tr><tr><td> 等效功(equivalent work) (MWh/CO<sub>2</sub>捕捉量(tons)) </td><td> 0.101 </td></tr><tr><td> 能量損失(energy penalty)(%) </td><td> 9.12 </td></tr></TBODY></TABLE>
由上述實驗例1至實驗例3可知，二氧化碳捕捉系統的二氧化碳移除率大於83%，且能量損失小於20%。由此可知，由於實驗例1至實驗例3的二氧化碳捕捉系統使用第一閃蒸器106取代再沸器，因此可有效地降低能量損失。
綜上所述，藉由上述實施例的二氧化碳捕捉系統與方法，能有效地捕捉含二氧化碳氣體中的二氧化碳、降低捕捉二氧化碳時所產生的能量損失。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100、200‧‧‧二氧化碳捕捉系統
102a、102b‧‧‧二氧化碳吸收塔
104‧‧‧汽提塔
106‧‧‧第一閃蒸器
108‧‧‧壓縮機
110‧‧‧吸收劑源
112‧‧‧含二氧化碳氣體源
114‧‧‧冷卻部
116、126、130、132、154‧‧‧液體出口
118、144‧‧‧液體入口
120、124、138、150、156‧‧‧氣體出口
122、140‧‧‧氣體入口
128‧‧‧第一流路
134‧‧‧第二流路
136‧‧‧回流液體入口
142‧‧‧分離器
146‧‧‧水處理單元
148‧‧‧冷凝部
152‧‧‧第二閃蒸器
158‧‧‧熱交換部
160‧‧‧冷卻部
P1、P2、P3‧‧‧泵
S100、S110、S120、S130、S140、S150、S160、S170、S180、S190‧‧‧步驟
圖1為本發明一實施例的二氧化碳捕捉系統的示意圖。 圖2為本發明另一實施例的二氧化碳捕捉系統的示意圖。 圖3為本發明一實施例的二氧化碳捕捉方法的流程圖。

Claims (23)

  1. 一種二氧化碳捕捉系統，用於捕捉含二氧化碳氣體中的二氧化碳，其中所述二氧化碳捕捉系統包括：至少一個二氧化碳吸收塔，具有吸收劑；汽提塔，連通至所述至少一個二氧化碳吸收塔的液體出口；分離器，連通於所述至少一個二氧化碳吸收塔的所述液體出口與所述汽提塔的液體入口之間，且用於將來自於所述至少一個二氧化碳吸收塔的富溶劑與水蒸氣混合；第一閃蒸器，連通至所述汽提塔的液體出口；以及壓縮機，連通於所述第一閃蒸器的氣體出口與所述汽提塔的氣體入口之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的二氧化碳捕捉系統，其中所述含二氧化碳氣體包括廢氣。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的二氧化碳捕捉系統，其中所述吸收劑包括濃度為3莫耳%至10莫耳%的氨水。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的二氧化碳捕捉系統，其中所述汽提塔的壓力大於所述第一閃蒸器的壓力。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的二氧化碳捕捉系統，其中所述汽提塔的壓力為8.7巴至10.5巴，且所述第一閃蒸器的壓力為2.8巴至4.5巴。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的二氧化碳捕捉系統，其中所述至少一個二氧化碳吸收塔的數量為多個時，所述二氧化碳捕 捉系統包括N個二氧化碳吸收塔，且N為大於1的整數，其中所述N個二氧化碳吸收塔依序串接。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的二氧化碳捕捉系統，更包括冷卻部，連通於所述N個二氧化碳吸收塔中的第一個二氧化碳吸收塔的液體出口與第N個二氧化碳吸收塔的液體入口之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的二氧化碳捕捉系統，更包括冷凝部，連通至所述汽提塔的氣體出口。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的二氧化碳捕捉系統，更包括第二閃蒸器，連通至所述冷凝部。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的二氧化碳捕捉系統，其中所述第一閃蒸器的液體出口連通至所述至少一個二氧化碳吸收塔的回流液體入口。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的二氧化碳捕捉系統，更包括熱交換部，經第一流路連通於所述至少一個二氧化碳吸收塔的所述液體出口與所述汽提塔的所述液體入口之間，且經第二流路連通於所述第一閃蒸器的所述液體出口與所述至少一個二氧化碳吸收塔的所述回流液體入口之間。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的二氧化碳捕捉系統，更包括冷卻部，連通於所述熱交換部與所述至少一個二氧化碳吸收塔的所述回流液體入口之間。
  13. 一種二氧化碳捕捉方法，包括：在至少一個二氧化碳吸收塔中，使用吸收劑對含二氧化碳氣 體進行二氧化碳吸收處理，而形成富溶劑；使用第一閃蒸器對來自汽提塔的液體進行第一閃蒸處理，以形成蒸氣及經第一閃蒸處理後的液體；使用壓縮機將所述蒸氣傳送到所述汽提塔中；以及在所述汽提塔中，使用所述蒸氣對來自所述至少一個二氧化碳吸收塔的所述富溶劑進行汽提處理，以形成二氧化碳汽提氣體與貧溶劑，其中所述二氧化碳捕捉方法更包括於所述至少一個二氧化碳吸收塔的液體出口與所述汽提塔的液體入口之間，將來自於所述至少一個二氧化碳吸收塔的所述富溶劑與水蒸氣混合。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的二氧化碳捕捉方法，其中所述吸收劑包括濃度為3莫耳%至10莫耳%的氨水。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的二氧化碳捕捉方法，其中所述汽提塔的壓力大於所述第一閃蒸器的壓力。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的二氧化碳捕捉方法，其中所述汽提塔的壓力為8.7巴至10.5巴，且所述第一閃蒸器的壓力為2.8巴至4.5巴。
  17. 如申請專利範圍第13項所述的二氧化碳捕捉方法，其中所述至少一個二氧化碳吸收塔的數量為多個時，所述至少一個二氧化碳吸收塔包括N個二氧化碳吸收塔，且N為大於1的整數，其中所述N個二氧化碳吸收塔依序串接。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的二氧化碳捕捉方法，更包括對來自第一個二氧化碳吸收塔的所述富溶劑進行冷卻，且將經冷卻後的所述富溶劑回流至第N個二氧化碳吸收塔中。
  19. 如申請專利範圍第13項所述的二氧化碳捕捉方法，更包括將所述二氧化碳汽提氣體冷凝，而形成經冷凝後的二氧化碳汽提氣體。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的二氧化碳捕捉方法，更包括使用第二閃蒸器對所述經冷凝後的二氧化碳汽提氣體進行第二閃蒸處理，而形成二氧化碳閃蒸氣體。
  21. 如申請專利範圍第13項所述的二氧化碳捕捉方法，其中經第一閃蒸處理後的所述液體包括所述貧溶劑。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的二氧化碳捕捉方法，更包括使所述富溶劑與經所述第一閃蒸處理後的所述貧溶劑在熱交換部中進行熱交換處理。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的二氧化碳捕捉方法，更包括對經所述熱交換處理後的所述貧溶劑進行降溫。
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