利用氨水从烟道气中回收二氧化碳的设备和方法

专利名称：利用氨水从烟道气中回收二氧化碳的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种利用氨水从烟道气回收二氧化碳的设备和方法，更具体 地讲，涉及这样一种利用氨水从烟道气回收二氧化碳的设备和方法，即，在 利用氨水从烟道气回收二氧化碳的过程中产生的吸收热被有效地散发，且铵 盐的生成被最少化，从而提高了二氧化碳的回收效率。
背景技术：
通常，从烟道气吸收并回收二氧化碳的方法包括吸附、吸收和膜分离。 在这些方法中，吸收法是利用吸收剂从烟道气吸收并回收二氧化碳的工 艺。如此，吸收剂的典型示例是胺类化合物。然而，因为胺类化合物价格昂
贵，所以采用胺类化合物作为吸收剂的情形担负了不期望的增加的处理成本； 此外，因为用于从烟道气吸收和分离二氧化碳的机械系统受胺类化合物的腐 蚀，所以需要维护，这是所不期望的。
出于这些原因，近来，氨水作为用于从烟道气吸收并回收二氧化碳的吸 收剂正在引起关注。这是因为氨水相对便宜，并且减轻了困扰用于从烟道气 吸收和分离二氧化碳的机械系统的腐蚀问题，这是当利用胺类化合物时所不 具有的。因此，当采用氨水作为吸收剂时，整个系统的规模减小，并且可以 减少能耗。
Bai和Yeh报道了 一种利用氨水吸收并回收二氧化碳的方法(Ind. Eng. Chem. Res. 1997, vol. 36， pp. 2490 )，此外，Resnik等人报道了 一种被称作氨水 工艺的利用氨水吸收二氧化碳的工艺(Int. J. of Env. Technology & Management, vol. 4, No. 1 )。
第10-0703999号韩国专利公开了一种吸收二氧化碳的工艺，该工艺包 括在20。C 40。C下向第一吸收塔的上部提供5wt。/。 15wt。/。的氨水溶液；向 第一吸收塔的下部提供含有二氧化碳的气体混合物，使得气体混合物中含有 的二氧化碳被吸收在氨水中；将吸收了二氧化碳的氨水输送到解吸塔，使得 通过加热到70。C 88。C来解吸二氧化碳；利用热交换器冷却解吸了二氧化碳的氨水，从而使氨水再次循环到第一吸收塔；向第三吸收塔提供被解吸的二
氧化碳，使得利用水去除二氧化碳中含有的氨，从而吸收二氧化碳。
然而，在以上专利中公开的吸收工艺与传统的工艺相似(Int. J. of Thermodynamics, vol. 7, pp. 173-181 )。还有，虽然通过对再生塔和吸收塔中的 每个设置另外的洗涤塔来从中回收氨，从而解决与氨的损失有关的问题，但 是氨部分地与二氧化碳反应，从而在低温下生成铵盐，因此导致在吸收塔和 再生塔中的线路堵塞问题。
用于从吸收塔和再生塔回收氨气的水含有大量的氨。这种氨在浓缩塔中 再次浓缩，但是由此浓缩的氨进入再生塔的下部中，因此在再生塔中氨的浓 度难以保持均匀。此外，含有氨的水被供给到再生塔的上部中。因此，在再
生塔中执行再沸工艺的情形存在必须提供大量能量的问题。
由于在利用氨水吸收二氧化碳的过程中产生吸收热，因此吸收塔内部的 温度升高。当温度升高时，氨水中含有的氨在二氧化碳被收集在吸收剂中之 前挥发，随后与烟道气一起被排放到吸收塔外部，使吸收塔的二氧化碳吸收 效率急剧降低。
此外，以上的传统方法主要与被氨吸收的二氧化碳的量以及用氨吸收二 氧化碳的反应速率有关，因此在实验上可以实施，其中，所使用的氨水具有 范围为5%至21%的非常高的氨浓度。
然而，当将高浓度的氨水应用于实际工艺时，发生由氨的高挥发性引起 的问题。也就是说，因为氨是高挥发性的，所以即使将氨置于空气中，它也 易于挥发。因此，因为相当大量的氨在在吸收塔中发挥吸收剂的作用之前与 吸收塔上部中的气体接触，从而挥发，所以使用高浓度氨水的情形具有缺点。
此外，如上所述，由于在利用氨水吸收二氧化碳的过程中产生吸收热， 因此吸收塔内部的温度升高，且吸收塔内部温度的升高进一步加剧了氨的挥 发，从而大大劣化了利用高浓度氨水的效果。

发明内容
因此，本发明紧记现有技术中存在的以上问题，提出了一种利用氨水从 烟道气回收二氧化碳的设备，在该设备中，使高温吸收剂循环出吸收塔之外， 且高温吸收剂被连接到吸收塔的循环冷却器冷却，使得吸收剂的温度降低， 从而防止氨的挥发，因此提高了二氧化碳吸收效率。另外，本发明提供了 一种利用氨水从烟道气回收二氧化碳的设备和方法， 在该设备和方法中，洗涤部分和净化部分分别与吸收塔的上部和再生塔的上 部结合，使得烟道气中含有的氨被回收，从而从根本上防止气体线路被铵盐堵塞。
根据本发明， 一种利用氨水作为吸收剂从烟道气吸收并回收二氧化碳的 设备可包括吸收塔和连接到吸收塔的循环冷却器，使得高温吸收剂从吸收塔 被回收，冷却至预设的温度，且随后被再次提供到吸收塔中，以散发当从烟 道气吸收二氧化^^时产生的吸收热。
另外， 一种利用氨水作为吸收剂从烟道气吸收并回收二氧化碳的设备可 包括吸收塔，吸收塔包括与吸收塔结合的洗涤部分，使得通过吸收剂去除了 二氧化碳的烟道气中含有的氨被洗涤和回收。
另外， 一种利用氨水作为吸收剂从烟道气吸收并回收二氧化碳的设备可 包括再生塔，再生塔包括与再生塔结合的净化部分，使得从吸收剂去除二氧 化碳以再生吸收剂，且在被去除的二氧化碳中含有的氨被净化和回收。
另外， 一种利用氨水作为吸收剂从烟道气吸收并回收二氧化碳的设备可
包括吸收塔，吸收塔包括与吸收塔结合的洗涤部分，使得通过吸收剂去除 了二氧化碳的烟道气中含有的氨被洗涤和回收；再生塔，再生塔包括与再生 塔结合的净化部分，使得从吸收剂去除二氧化碳以再生吸收剂，且被去除的 二氧化碳中含有的氨被净化和回收；浓缩塔，用于从洗涤流体和净化流体浓 缩和回收氨，其中，分别从吸收塔和再生塔排放所述洗涤流体和净化流体。
另外，根据本发明，在一种借助回收二氧化碳的设备利用氨水作为吸收 剂从烟道气吸收并回收二氧化碳的方法中，该方法可包括回收从浓缩塔的下 部排放的废水的部分或全部，以将其重新用作洗涤流体或净化流体，其中， 该回收二氧化碳的设备包括吸收塔、再生塔和浓缩塔，吸收塔包括与吸收塔
结合的洗涤部分，使得通过吸收剂去除了 二氧化碳的烟道气中含有的氨被洗 涤和回收，再生塔包括与再生塔结合的净化部分，使得从吸收剂去除二氧化 碳以再生吸收剂，且在被去除的二氧化碳中含有的氨^f皮净化和回收，浓缩塔 用于从洗涤流体和净化流体浓缩和回收氨，其中，分别从吸收塔和再生塔排 放所述洗涤流体和净化流体。


图1是示出根据本发明的利用氨水回收二氧化碳的设备的示意图2是示出根据本发明的与循环冷却器连接的吸收塔的示意图3是示出根据传统吸收塔中的塔板数的吸收塔内部温度分布的曲线
图4是示出根据本发明第一实施例的根据吸收塔中的塔板数的吸收塔内 部温度分布的曲线图5是示出根据本发明第二实施例的根据吸收塔中的塔板数的吸收塔内 部温度分布的曲线图6是示出根据本发明第三实施例的根据吸收塔中的塔板数的吸收塔内 部温度分布的曲线图7是示出根据本发明的利用氨水回收二氧化碳的工艺的流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图来给出本发明的详细描述。
图1示意性地示出了根据本发明的利用氨水回收二氧化碳的设备。 如图1所示，根据本发明的设备大致包括吸收塔10、再生塔30和浓缩 塔50。
向吸收塔10中供给烟道气，或者从吸收塔10排放烟道气，吸收塔10 包括顺序地向上设置的第一吸收部分11和第二吸收部分12,烟道气穿过第 一吸收部分11和第二吸收部分12。
用于供给外部烟道气的气体供给线路71设置在吸收塔10的下部的预定 位置。穿过第一吸收部分11和第二吸收部分12向上流动的烟道气与吸收剂 接触，其中，吸收剂通过贫吸收剂供给线路75供给且随后穿过第一吸收部分 11和第二吸收部分12向下流动，从而使烟道气中含有的二氧化碳被吸收到 吸收剂中，因此去除烟道气中含有的二氧化碳。
含有二氧化碳的吸收剂通过富吸收剂输出线路82被供给到再生塔30; 如下所述，去除了二氧化碳的烟道气穿过洗涤部分13,随后通过洗涤空气输 出线路79被排放。
如此，供给到吸收塔10中的吸收剂是氨水，供给到吸收塔10中的吸收 剂的温度优选地净皮设定为20°C~40°C。在本发明的实施例中，第一吸收部分 11和第二吸收部分12顺序地设置在吸收塔10中。可选择地，吸收塔10中的吸收部分的数目可以为三或者更多，但是本发明不局限于吸收塔10的任何数目。
根据本发明的技术特性，为了散发当从烟道气吸收二氧化碳时产生的吸
收热，循环冷却器15连接到吸收塔10,使得高温吸收剂从吸收塔IO被回收， 将高温吸收剂冷却到预设温度，随后将其再次提供到吸收塔10。 以下，参照图2至图6详细描述循环冷却器15的构造和效果。 在吸收塔10中，多个塔板可以以预定的间隔排列。代替这样的塔板，可 以采用使用填充材料的构造。例如，塔板包括在本领域中通常公知的筛孔和 丝网(screen)。在填充材料的情形下，可以使用任何填充材料，只要它在本 领域是通常公知的即可。
如上所述，通过贫吸收剂供给线路75供给到吸收塔10的上部中的吸收 剂向吸收塔10的下部移动，同时穿过塔板。通过气体供给线路71供给到吸 收塔10的下部中的含有二氧化碳的烟道气向吸收塔10的上部移动，同时穿 过塔板。
在这个过程中，作为吸收剂的氨水与烟道气中的二氧化碳接触，使得二 氧化碳被吸收剂吸收。含有二氧化碳的吸收剂通过富吸收剂输出线路82被排 放，而去除了二氧化碳的烟道气通过洗涤空气输出线路79被排放。
如此，氨水和二氧化碳之间的反应产生热。如上所述，这种吸收热增大 了氨的挥发性，因此降低了二氧化碳吸收效率。
出于解决该问题的目的，冷却吸收剂输出线路76连接在吸收塔10的预 定位置，优选地连接在吸收塔10的温度最高的位置，使得高温吸收剂被排除 到外部。通过冷却吸收剂输出线路76被排除到吸收塔10外部的吸收剂被循 环冷却器15冷却。随后，被循环冷却器15冷却的吸收剂通过冷却吸收剂供 给线路77被再次提供到吸收塔10中，其中，冷却吸收剂供给线路77设置在 吸收塔10的预定位置，优选地设置在吸收塔10的比冷却吸收剂输出线路76 的位置高的位置。
以这种方式，当部分高温吸收剂被排放到吸收塔的外部，冷却到适宜的 温度且随后被再次提供到吸收塔的预定位置时，吸收塔内部的温度降低，由 此，减少了氨在与二氧化碳接触之前挥发的量，大大提高了二氧化碳吸收效率。
为了评价根据本发明的循环冷却器15的技术效果，进行了下面的对比实验。
设定吸收塔的尺寸，直径为50mm，高度为1500mm,并釆用6mm的拉 西环(Raschig ring)作为吸收塔内的填充材料。由总共10块塔板构成吸收塔， 每块塔板厚150mm。
在该测试条件下，釆用包含25vol。/。的二氧化碳和75voP/。的氮气的模型 气，并以30000cc/min的流率将该模型气供给到吸收塔中。此外，吸收剂是 浓度为4wt。/。的氨水，吸收剂的流率为300cc/min。
在以上条件下执行测试，确定二氧化碳吸收效率为70%。吸收塔中的温 度分布示出在图3中。
接着，利用图2的吸收塔通过本发明的方法进行二氧化碳吸收测试，如 示例1至示例3中详细说明的。
采用结构和尺寸与对比例中的结构和尺寸相同的吸收塔以及具有相同组 成的模型气，由从吸收塔的顶部数第四块塔板回收吸收剂，将吸收剂冷却到 30°C,随后将吸收剂再次提供到从吸收塔的顶部数第四块塔板，其中，所述 第四块塔板的温度最高。这样，吸收剂被回收的量为最初供应到吸收塔的量 的1/6。
作为示例1的结果，吸收塔内的温度分布示出在图4中。确定二氧化碳 吸收效率为88%。 [示例2]
采用结构和尺寸与对比例中的结构和尺寸相同的吸收塔以及具有相同组 成的模型气，由从吸收塔的顶部数第四块塔板回收吸收剂，将吸收剂冷却到 20°C，随后将吸收剂再次提供到从吸收塔的顶部数第四块塔板，其中，所述 第四块塔板的温度最高。这样，吸收剂被回收的量为最初供应到吸收塔的量 的1/3。
作为示例2的结果，吸收塔内的温度分布示出在图5中。确定二氧化碳 吸收效率为91%。 [示例3]
采用结构和尺寸与对比例中的结构和尺寸相同的吸收塔以及具有相同组 成的模型气，由从吸收塔的顶部数第四块塔板回收吸收剂，将吸收剂冷却到25°C，随后将吸收剂再次提供到从吸收塔的顶部数第三块塔板，其中，所述
第四块塔板的温度最高。这样，吸收剂被回收的量为最初供应到吸收塔的量
的1/3。
作为示例3的结果，吸收塔内的温度分布示出在图6中。确定二氧化碳 吸收效率为91%。
从示例1至示例3清楚的是，部分高温吸收剂^^皮回收并^t循环冷却器冷 却，随后被再次提供到吸收塔中，因此，与对比例的二氧化碳吸收效率相比， 显著地提高了 二氧化碳吸收效率。
在本发明中，优选地，吸收剂的被回收用于冷却的量被设定为最初供应 到吸收塔的量的1/6至1/3。当回收量小于l/6时，难以将吸收塔内部的温度 降至适宜的水平。相反，当回收量大于1/3时，用于冷却被回收的吸收剂的 冷却器的尺寸过度地增大。
当采用本发明的循环冷却器时，大大提高了二氧化碳吸收效率。此外， 即使采用浓度低至4wt。/。或更低的氨水作为吸收剂，也可以获得与传统情形下 采用高浓度氨水的效果相同的效果。优选地，吸收剂包括浓度为lwt% 4wt% 的氨水。当氨水的浓度小于lwt。/。时，不能吸收足量的二氧化碳，这是所不期 望的。相反，当氨水的浓度超过4wt。/。时，将挥发的氨的量增多，这是所不期 望的。
此外，优选地，从吸收塔的温度最高的部分回收吸收剂。此外，优选地， 被冷却的吸收剂被再次提供到高度与高温吸收剂被回收的位置的高度相同的 位置，或者比高温吸收剂被回收的位置高的位置。因此，被冷却的吸收剂穿 过吸收塔的温度最高的部分，从而进一步提高了吸收塔的冷却效果。
优选地，/人吸收塔^皮回收的吸收剂被冷却至20°C~30°C。当吸收剂被冷 却至过低的温度时，必须提高循环冷却器的能力，这是所不期望的。相反， 当吸收剂没有被冷却至足够低的温度时，即使被冷却的吸收剂被再次提供到 吸收塔，被冷却的吸收剂也不能起到将吸收塔内部的温度降至期望水平的作 用。最终，没有提高二氧化碳吸收效率。
在吸收塔10中，还可设置除热部分14。更具体地讲，如图1中所示， 除热部分14设置在吸收塔10的第一吸收部分11和第二吸收部分12之间， 以降低吸收塔10内部的温度，并使通过与烟道气接触吸收和去除二氧化碳的 吸收剂的温度降低。除热部分14与循环冷却器15 —起起到散发吸收塔中产生的吸收热的作 用，并起到将吸收剂的温度降至预定值的作用，从而提高了 二氧化碳吸收效率。
根据本发明，为了散发吸收热，可以单独使用循环冷却器15,而不采用 除热部分14;或者可选择地，为了提高冷却效果，与冷却吸收剂供给线路77 和冷却吸收剂输出线路76连接的循环冷却器15可以与除热部分14 一起使 用，其中，冷却吸收剂供给线路77和冷却吸收剂输出线路76联结到除热部 分14的上部和下部。
如图1中所示，在本发明的实施例中，可以利用设置在一个除热部分14 一侧的一个循环冷却器15将吸收剂的温度降至预定值。可选择地，可以设置 多个除热部分14和循环冷却器15，进一步提高吸收剂的冷却效果。
根据本发明的另一技术特性，如图1中所示，洗涤部分13与吸收塔10 的上部结合，使得在通过吸收剂去除了 二氧化碳的烟道气中含有的氨被洗涤 并#皮回>]欠。
更具体地讲，用于洗涤穿过吸收部分11和12的烟道气的洗涤部分13 设置在第二吸收部分12的上方。也就是说，用于去除和回收烟道气中含有的 大量氨的洗涤部分13设置在第二吸收部分12的上方，其中，通过使烟道气 穿过第一吸收部分11和第二吸收部分12来从该烟道气中去除二氧化碳。
为此，洗涤流体供给线路78设置在洗涤部分13的上部，从而通过洗涤 流体供给线路78提供洗涤流体。洗涤流体的典型示例是水，但是可以使用任 何流体，只要它可通过与烟道气的接触来吸收并去除烟道气中含有的氨即可。
在利用洗涤流体去除烟道气中含有的氨之后，通过设置在洗涤部分13 的上表面的洗涤空气输出线路79将经过洗涤的烟道气排放到外部。
根据本发明，洗涤部分13与吸收塔10的上部结合，从而有利于去除烟 道气中含有的氨，而不需安装用于去除烟道气中含有的氨的另外的装置。利 用这样构造的洗涤部分13,去除了烟道气中含有的全部的氨，因此可以防止 洗涤空气输出线路79由于铵盐的形成而堵塞。
此外，洗涤流体供给线路81设置在洗涤部分13的下部，从而避免在吸 收塔10的中部形成铵盐，并维持循环的吸收剂中氨的浓度。
此外，洗涤流体输出线路80设置在洗涤部分13的下部，从而排放含有 从烟道气中被吸收和去除的氨的洗涤流体，洗涤流体输出线路80连接到浓缩塔50。通过洗涤流体输出线路80被供给到浓缩塔50中的洗涤流体在被去除 了其中含有的氨之后，可以重新利用。
其中具有洗涤部分13的吸收塔IO还可设置有循环冷却器15和除热部分 14,以有效地散发吸收热。
此外，吸收剂热交换器16和贫吸收剂冷却器17设置在吸收塔10和再生 塔30之间。吸收剂热交换器16通过富吸收剂输出线路82连接到吸收塔10 的下表面，通过贫吸收剂输出线路72连接到再生塔30的下表面，还通过富 吸收剂供给线路83连接到再生塔30。
连接，贫吸收剂冷却器17通过冷却贫吸收剂线路74和贫吸收剂供给线路75 连接到吸收纟荅10的洗涤部分13的下部。
通过冷却贫吸收剂线路74的氨水的一部分通过排放线路94被输送到浓 缩塔50中，以去除铵盐。
再生塔30负责从具有在吸收塔10中被吸收的二氧化碳的吸收剂中去除 二氧化碳，以重新利用吸收剂。再生塔30包括解吸部分31、净化部分32和 精馏部分33。
解吸部分31用于从由吸收塔10提供的吸收了 二氧化碳的吸收剂中解吸 二氧化碳。也就是说，吸收剂热交换器16通过富吸收剂供给线路83连接到 解吸部分31的上部，从而从吸收塔IO供给吸收了二氧化碳的吸收剂，且从 通过富吸收剂供给线路83供给的吸收剂解吸二氧化碳。
这样，再生塔30的解吸温度可根据吸收剂的浓度而变化，优选地落入 8(TC 100。C的范围内。再生塔再沸器34连接在解吸部分31的一侧。该再生 塔再沸器34用于解吸从吸收塔10被供给到再生塔30中的吸收剂的几乎全部 的二氧化碳。
根据本发明进一步的技术特性，净化部分32位于解吸部分31的上方， 使得从吸收剂中解吸的二氧化碳中含有的氨被回收。
为了从由吸收剂解吸的二氧化碳中回收氨，利用净化流体来操作净化部 分32。为了将净化流体提供到净化部分32中，净化流体供给线路84连接在 净化部分32上部的一侧。此外，二氧化碳输出线路85设置在净化部分32的 上端，从而排放其中的氨已经被回收的二氧化碳(co2)。
在这样构造的净化部分32中，去除二氧化碳中含有的全部的氨，因此可以防止由于在二氧化碳输出线路85中形成铵盐而引起二氧化碳输出线路85 的堵塞。
与浓缩塔50连接的净化流体输出线路86设置在净化部分32的下部的一 侧，含有在再生塔30的净化部分32中回收的氨的净化流体通过净化流体输 出线路86被提供到浓缩塔50。
此外，再生净化流体供给线路87设置在净化部分32的下部，以防止在 再生塔30的中部中形成铵盐，并维持循环的氨水的浓度。
此外，精馏部分33设置在解吸部分31和净化部分32之间，使得从在解 吸部分31中产生的气体回收氨，并提高二氧化碳的纯度。
另夕卜，再生塔冷凝器35设置在净化部分32和精馏部分33之间，使得再 生塔30中存在的大量饱和水蒸气和其中含有的氨被回收。由填料或塔板构成 的再生塔冷凝器35用于冷凝饱和水蒸气，从而回收氨。
吸收塔10的洗涤流体和再生塔30的净化流体被供给到浓缩塔50中，由 此，氨被浓缩并被回收，以重新利用氨，并且废水被排放到外部或被重新利 用。
为此，浓缩塔50设置有位于浓缩塔50下部的一侧的浓缩塔再沸器51, 并设置有位于浓缩塔50上部的一侧的浓缩塔冷凝器52和浓缩塔冷凝液罐60。
此外，原料氨(rawammonia)供给线路88连接在浓缩塔50的一侧。为了 补偿通过废水输出线路89、洗涤空气输出线路79和二氧化碳输出线路85损 失的氨水，通过原料氨供给线路88对浓缩塔50补充氨水。
如此，可以调节通过浓缩塔50的废水输出线路89排放的废水中氨的浓 度，优选地，调节氨的浓度为500ppm或者更小。
浓缩塔冷凝液罐60起到重新利用在浓缩塔50中被浓缩的氨的作用，使 得氨被提供到吸收塔10中来补充吸收剂，其中，从被提供到浓缩塔50中且 随后在浓缩塔冷凝器52中冷凝的洗涤流体和净化流体中回收所述氨。
为此，氨补充线路93连接在浓缩塔冷凝液罐60的一侧，氨通过氨补充 线路93被提供到吸收塔10，以补充吸收剂。
在图1中，示出了包括吸收塔IO、再生塔30和浓缩塔50的设备，其中， 吸收塔10、再生塔30和浓缩塔50彼此连接以利用氨水从烟道气回收二氧化 碳，但是可以单独地使用吸收塔10、再生塔30和浓缩塔50。
以下，参照图7简要地描述根据本发明的利用氨水回收二氧化碳的方法。首先，通过连接到吸收塔10的气体供给线路71将含有二氧化碳的烟道
气供给到吸收塔10中。在被供给的烟道气穿过第一吸收部分11和第二吸收 部分12向上移动的同时，烟道气与通过贫吸收剂供给线路75向下流动的吸 收剂接触。在其过程中，烟道气中含有的二氧化碳被吸收剂吸收，且吸收剂 被收集在吸收塔10的下部中。
通过除热部分14和连接到除热部分14的循环冷却器15散发在使吸收剂 与烟道气中含有的二氧化碳接触来吸收二氧化碳的过程中产生的吸收热。以 这种方式，可以利用除热部分14和循环冷却器15防止吸收塔10内部的温度 升高，从而提高二氧化碳吸收效率。
此外，去除了二氧化碳的烟道气中含有的氨通过与洗涤部分13的洗涤流 体接触而被回收。以这种方式，在吸收塔10中，利用吸收剂和洗涤流体吸收 并去除二氧化碳和氨，从而获得排放气体，随后通过洗涤空气输出线路79将 所述排放气体排放到外部。将在吸收塔10的下部中收集的吸收剂提供到再生 塔30中。被提供到再生塔30中的吸收剂穿过解吸部分31,从而从中解吸二氧化 碳。在通过再生塔再沸器34使含有二氧化碳的吸收剂循环的同时，从中完全 解吸二氧化碳。此外，在从吸收剂解吸的二氧化碳中含有的氨与洗涤部分32 的洗涤流体接触，从而回收氨。
此外，通过贫吸收剂输出线路72以及顺序地连接到贫吸收剂输出线路 72的预冷贫吸收剂线路73、冷却贫吸收剂线路74和贫吸收剂供给线路75将 去除了二氧化碳并被再生的吸收剂提供到吸收塔10中。
通过再生塔冷凝器冷凝再生塔30中存在的大量饱和水蒸气，从而回收其 中含有的氨。
将利用净化部分32的净化流体吸收了氨的二氧化碳排放到外部并回收。 此外，在浓缩塔50中，对通过吸收塔10的洗涤流体输出线路80被提供到浓 缩塔50的洗涤流体和通过再生塔30的净化流体输出线路86被提供到浓缩塔 50的净化流体进行氨回收，因此，所述洗涤流体和净化流体的全部或部分可 作为洗涤流体和净化流体^t重新利用。
也就是说，在通过浓缩塔再沸器51使被提供到浓缩塔50的洗涤流体和 净化流体循环的同时，回收洗涤流体和净化流体中包含的几乎全部的氨，将 在浓缩塔50中回收氨产生的废水再次供给到吸收塔的洗涤部分和再生塔的净化部分中，从而所述废水可作为洗涤流体和净化流体被重新利用。
此外，通过浓缩氨蒸气输出线路90将从洗涤流体和净化流体回收的氨提
供到浓缩塔冷凝液罐60。通过浓缩塔冷凝器52冷凝回收的氨，将冷凝的氨 提供到吸收塔。
以下，通过下面的示例更详细地描述根据本发明的设备和方法，下面的 示例被提出以示出本发明，而不是被解释成限制本发明。 <示例4>
通过设置在吸收塔10下部的一侧的气体供给线路71,将基于气体混合 物的总体积含有25vol。/。的二氧化碳(C02 )的气体混合物提供到吸收塔10中， 随后利用氨水进行吸收测试。结果如下。
当洗涤部分13和净化部分32分别在吸收塔10和再生塔30中不工作时， 烟道气中的氨具有0.6wt。/o 1.6wt。/()范围内的高浓度。然而，当将由水构成的 少量洗涤流体和净化流体提供到洗涤部分13和净化部分32中时，氨的浓度 急剧降至2ppm 10ppm。
此外，确定吸收塔10中的二氧化碳去除效率为80% 95%。如此，二氧 化碳去除效率根据提供的烟道气的量和提供的吸收剂的量而变化。测得通过 再生塔30的二氧化碳输出线路85排放的二氧化碳的浓度为94vol% 99vol%。
与不使用循环冷却器15的情形相比，在在吸收塔10中使用循环冷却器 15的情形下，吸收效率提高了 10%或者更多。此外，与当不使用再生塔冷凝 器35时相比，当在再生塔30中使用再生塔冷凝器35时，氨的释放浓度急剧 降低。
在分别设置在吸收塔10和再生塔30的上部中的洗涤部分13和净化部分 32不工作的情形下，在预定的时间之后，在洗涤空气输出线路79和二氧化 碳输出线路85中产生相当大量的铵盐，不期望地引起了洗涤空气输出线路 79和二氧化碳输出线路85的局部堵塞的问题。然而，在吸收塔10的洗涤部 分13和再生塔30的净化部分32工作的情形下，不发生线路堵塞现象。
根据再生塔30的温度条件，精馏部分33与解吸部分31 —起能够用于解 吸的目的。即，富吸收剂供给线路83可以连接到精馏部分33的上部。
此外，测量通过废水输出线路89从浓缩塔50排放的废水中氨的浓度。 结果，测得氨的浓度为500ppm或者更低。在该氨被冷却之后，它可以在吸 收塔10的洗涤部分13和再生塔30的净化部分32中被重新利用，从而避免并减少另外使用水作为洗涤流体和净化流体。
如上文中所述，本发明提供了一种利用氨水从烟道气回收二氧化碳的设 备和方法。根据本发明，高温吸收剂被循环并被冷却，使得可以有效地降低 吸收塔内部的温度，因而防止氨的挥发，从而提高二氧化碳吸收效率。因此， 即使利用低浓度氨水，也可以期望二氧化碳吸收效率高。此外，洗涤部分和 净化部分分别与吸收塔的上部和再生塔的上部结合，因此，还可以回收氨。 由此，可以有效地防止生成铵盐，从而防止设备的线路堵塞。
人员应该理解，在不脱离如权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下， 可以做出各种修改、添加和替换。
权利要求
1、一种利用氨水作为吸收剂从烟道气吸收并回收二氧化碳的设备，所述设备包括吸收塔和连接到吸收塔的循环冷却器，使得高温吸收剂从吸收塔被回收，冷却至预设的温度，且随后被再次提供到吸收塔中，以散发当从烟道气中吸收二氧化碳时产生的吸收热。
2、 如权利要求1所述的设备，其中，吸收剂具有lwt。/。至4wt。/。范围内 的4氐浓度。
3、 如权利要求1所述的设备，其中，按照与最初供给到吸收塔的量的 1/6至1/3相等的量来回收高温吸收剂。
4、 如权利要求l所述的设备，其中，被回收的高温吸收剂利用循环冷却 器被冷却至20。C 3(TC，且随后被再次提供。
5、 如权利要求l或4所述的设备，其中，被冷却的吸收剂被再次提供到 吸收塔的与高温吸收剂被回收的位置等高的位置，或者吸收塔的比高温吸收 剂被回收的位置高的位置。
6、 一种利用氨水作为吸收剂从烟道气吸收并回收二氧化碳的设备，所述 设备包括吸收塔，吸收塔包括与吸收塔结合的洗涤部分，使得在通过吸收剂 去除了 二氧化碳的烟道气中含有的氨被洗涤和回收。
7、 如权利要求6所述的设备，其中，吸收塔与循环冷却器连接，以散发 当从烟道气吸收二氧化碳时产生的吸收热。
8、 如权利要求6所述的设备，其中，吸收塔与循环冷却器和除热部分结 合，以散发当从烟道气吸收二氧化碳时产生的吸收热。
9、 一种利用氨水作为吸收剂从烟道气吸收并回收二氧化碳的设备，所述 设备包括再生塔，再生塔包括与再生塔结合的净化部分，使得从吸收剂去除 二氧化碳以再生吸收剂，且在被去除的二氧化碳中含有的氨被净化和回收。
10、 如权利要求9所述的设备，其中，再生塔设置有由填料或塔板构成 的再生塔冷凝器，以冷凝再生塔中存在的饱和水蒸气，从而回收氨。
11、 一种利用氨水作为吸收剂从烟道气吸收并回收二氧化碳的设备，所 述设备包括吸收塔，吸收塔包括与吸收塔结合的洗涤部分，使得通过吸收剂去除了 二氧化碳的烟道气中含有的氨被洗涤和回收；再生塔，再生塔包括与再生塔结合的净化部分，使得从吸收剂去除二氧化碳以再生吸收剂，且被去除的二氧化碳中含有的氨被净化和回收；浓缩塔，用于从洗涤流体和净化流体浓缩和回收氨，其中，分别从吸收 塔和再生塔排放所述洗涤流体和净化流体。
12、 如权利要求11所述的设备，其中，吸收塔与循环冷却器连接，以散 发当从烟道气吸收二氧化碳时产生的吸收热。
13、 如权利要求11所述的设备，其中，吸收塔与循环冷却器和除热部分 结合，以散发当从烟道气吸收二氧化碳时产生的吸收热。
14、 一种借助回收二氧化碳的设备利用氨水作为吸收剂从烟道气吸收并 回收二氧化碳的方法，所述回收二氧化碳的设备包括吸收塔、再生塔和浓缩 塔，吸收塔包括与吸收塔结合的洗涤部分，使得通过吸收剂去除了二氧化碳 的烟道气中含有的氨被洗涤和回收，再生塔包括与再生塔结合的净化部分， 使得从吸收剂去除二氧化碳以再生吸收剂，且被去除的二氧化碳中含有的氨 被净化和回收，浓缩^荅用于从洗涤流体和净化流体浓缩和回收氨，其中，分 别从吸收塔和再生塔排放所述洗涤流体和净化流体，所述方法包括以下步骤回收从浓缩塔的下部排放的废水的部分或全部，以将所回收的从浓缩塔 的下部排放的废水的部分或全部重新用作洗涤流体或净化流体。
15、 如权利要求14所述的方法，其中，将从浓缩塔回收的高浓度氨水提 供到吸收塔，以将所述从浓缩塔回收的高浓度氨水重新用作吸收剂。
全文摘要
本发明公开了一种利用氨水作为吸收剂从烟道气吸收并回收二氧化碳的设备和方法，该设备包括吸收塔和连接到吸收塔的循环冷却器，使得高温吸收剂从吸收塔被回收，冷却至预设的温度，且随后被再次提供到吸收塔中，以散发当从烟道气吸收二氧化碳时产生的吸收热。
文档编号C01B31/20GK101318651SQ20081010990
公开日2008年12月10日 申请日期2008年6月4日 优先权日2007年6月4日
发明者姜淇俊, 李英凤, 金光贤, 金济荣 申请人:Posco公司;浦项产业科学研究院