專利名稱：再生式二氧化碳分離器和二氧化碳分離系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及再生式二氧化碳?xì)怏w分離器和二氧化碳?xì)怏w分離系統(tǒng)。尤其地，本發(fā)明涉及以有效而又經(jīng)濟(jì)的方式分離含在來自燃燒鍋爐和類似物的排出氣或廢氣中的二氧化碳?xì)怏w(CO2)的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器和二氧化碳?xì)怏w分離系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
從各種工業(yè)設(shè)備如熱動(dòng)力設(shè)備、廢物焚燒設(shè)備等釋放到大氣中的二氧化碳?xì)怏w造成了“溫室效應(yīng)”所引起的全球暖化。因此，需要減少釋放到大氣中的二氧化碳?xì)怏w的量。例如，在熱動(dòng)力廠中，在鍋爐中燃燒燃料如石油燃料、煤燃料、LNG(液化天然氣)等燃料，從而產(chǎn)生相當(dāng)多的二氧化碳?xì)怏w量。
傳統(tǒng)地，作為從排出氣或廢氣中分離出二氧化碳?xì)怏w的方法，提出了使用含有胺的“吸收液”的方法和使用醋酸纖維素薄膜的“薄膜分離方法”及類似方法。
例如，日本專利No.2809368公開了一種使用不可燃燒的、含水的鏈烷醇胺溶液來回收二氧化碳?xì)怏w的方法。此外，日本專利No.2809381公開了一種使用一乙醇胺吸收液體的分離系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，吸收液體再生塔的再沸器的加熱源得以優(yōu)化。
但是，在這些使用“吸收液體”的方法中，吸收效率不高。例如，含有胺的吸收液體所收集的二氧化碳量至多大約為20到30倍的吸收液體的量。因此，在大型燃燒設(shè)備中，總是使大量的吸收液體進(jìn)行循環(huán)。
而且，這些使用“吸收液體”的方法需要用來吸收二氧化碳?xì)怏w的吸收塔、再生吸收液體的再生塔、再沸器和連接這些的循環(huán)系統(tǒng)。因此，該系統(tǒng)非常復(fù)雜。
同樣地，在“薄膜分離方法”中，需要壓力控制機(jī)構(gòu)，以致只有二氧化碳?xì)怏w從正壓側(cè)穿到分離薄膜的負(fù)壓側(cè)并被吸收。因此，該系統(tǒng)非常復(fù)雜。
此外，用在上述方法中的吸收液體和分離薄膜所能承受的允許溫度大約為200℃。因此，吸收液體和分離薄膜的耐熱性低。由于各種燃燒源如熱設(shè)備的鍋爐所排出的大多數(shù)廢氣的溫度為600℃或者更高，因此在把廢氣加入到二氧化碳?xì)怏w分離器之前需要提供廢氣冷卻系統(tǒng)。因此，該系統(tǒng)被復(fù)雜化了，并且分離二氧化碳?xì)怏w的費(fèi)用較高。

發(fā)明內(nèi)容
由于上述這些問題，因此提出了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供一種再生式二氧化碳?xì)怏w分離器和二氧化碳?xì)怏w分離系統(tǒng)，盡管它們與傳統(tǒng)裝置或者系統(tǒng)相比結(jié)構(gòu)簡單得多，但是它們可以高效地分離出二氧化碳?xì)怏w。
為了實(shí)現(xiàn)上面目的，因此本發(fā)明的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器包括可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；裝在轉(zhuǎn)子內(nèi)的吸收劑/分離劑，它們?cè)诘陀陬A(yù)定溫度時(shí)吸收二氧化碳?xì)怏w，并且在高于該預(yù)定溫度時(shí)釋放所吸收的二氧化碳?xì)怏w；第一氣流通道，它使第一氣體沿著基本上平行于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心軸線的方向而通過轉(zhuǎn)子；第二氣流通道，它使第二氣體沿著基本平行于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心軸線的方向而通過轉(zhuǎn)子；及密封機(jī)構(gòu)，它防止第一氣體和第二氣體進(jìn)行混合，其特征在于當(dāng)?shù)谝粴饬魍ǖ赖臏囟仍O(shè)置成低于預(yù)定溫度而第二氣流通道的溫度設(shè)置成高于該預(yù)定溫度時(shí)，借助于使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，含在第一氣體中的二氧化碳?xì)怏w由吸收劑/分離劑吸收，并且由吸收劑/分離劑所吸收的二氧化碳?xì)怏w釋放到第二氣體中。
采用上述的結(jié)構(gòu)，可以得到這樣一種二氧化碳?xì)怏w分離器與傳統(tǒng)裝置相比，它效率高、更加節(jié)省費(fèi)用并且更加可靠。
二氧化碳?xì)怏w分離器包括若干籃，這些籃連接到轉(zhuǎn)子上，每個(gè)籃沿氣流方向具有開口。吸收劑/分離劑可以裝在這些籃內(nèi)。
此外，本發(fā)明的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器包括若干反應(yīng)室；裝在該若干反應(yīng)室內(nèi)的吸收劑/分離劑，該吸收劑/分離劑在低于預(yù)定溫度的溫度下吸收二氧化碳?xì)怏w，并且在高于預(yù)定溫度的溫度下釋放所吸收的二氧化碳?xì)怏w；及切換裝置，它可選擇地把第一氣體和第二氣體中的一種供給到該若干反應(yīng)室中；其特征在于再生式二氧化碳?xì)怏w分離器在反應(yīng)室內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行吸收循環(huán)，在該吸收循環(huán)中，把第一氣體供給到反應(yīng)室中，從而在反應(yīng)室的溫度保持低于預(yù)定溫度時(shí)形成第一氣流通道，并且吸收劑/分離劑吸收含在第一氣體中的二氧化碳?xì)怏w；及再生循環(huán)，在該循環(huán)中，把第二氣體供給到反應(yīng)室中，從而在該反應(yīng)室的溫度保持高于預(yù)定溫度時(shí)形成第二氣流通道，并且吸收劑/分離劑把所吸收的二氧化碳?xì)怏w釋放到第二氣體中。
采用上述的結(jié)構(gòu)，可以得到效率較高、節(jié)省費(fèi)用的固定型再生式二氧化碳?xì)怏w分離器。
如果反應(yīng)室包括用來把吸收劑/分離劑加熱到高于預(yù)定溫度的溫度的加熱裝置，那么可確定地且容易地把吸收劑/分離劑加熱到高于拐點(diǎn)的溫度。
如果吸收劑/分離劑包括鋯酸鋰、堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物中的至少一個(gè)，那么可以實(shí)現(xiàn)高效吸收/分離。
如果吸收劑/分離劑成形成顆粒、多孔、團(tuán)粒(aggregated)、管形、變形平面和線形中的任何一種，或者成形成沿氣流方向具有通孔的團(tuán)粒或者平面結(jié)構(gòu)的物體，那么可以有效地吸收/分離二氧化碳?xì)怏w。
而且，如果吸收劑/分離劑支撐在顆粒、多孔、團(tuán)粒、管形、變形平面和線性模制的物體中的至少一個(gè)上，或者支撐在沿氣流方向具有通孔的團(tuán)粒或者平面結(jié)構(gòu)的模制物體上，那么這種物體具有較高的效率和可靠性。
如果提供了若干吸收劑/分離劑，每個(gè)吸收劑/分離劑的所述預(yù)定溫度不相同，那么可以進(jìn)一步提高吸收/分離效率。
本發(fā)明的二氧化碳?xì)怏w分離系統(tǒng)包括上述再生式二氧化碳?xì)怏w分離器中的任何一個(gè)；加熱裝置，它把再生式二氧化碳?xì)怏w分離器的第二氣流通道加熱到高于預(yù)定溫度的溫度；熱量回收裝置，它冷卻從第一氣流通道中流出的氣體；及熱交換裝置，它把來自從第二氣流通道中流出來的含有二氧化碳?xì)怏w的氣體的熱能輸送到第一氣體中，第一氣體供給到第一氣流通道中。
二氧化碳?xì)怏w分離系統(tǒng)還包括循環(huán)裝置，該循環(huán)裝置把至少部分第二氣流通道中所排出來的含有二氧化碳?xì)怏w的氣體再一次供給到第二氣流通道中，并且加熱裝置是蓄熱式燃燒器或者間接型爐子，該燃燒器或者爐子燃燒燃料從而加熱含有二氧化碳?xì)怏w的氣體，而該二氧化碳?xì)怏w借助于循環(huán)裝置進(jìn)行循環(huán)。
熱量回收裝置包括鍋爐，它使用由第一氣流通道所排出的氣體來產(chǎn)生蒸氣，或者該熱量回收裝置包括鍋爐；由蒸氣驅(qū)動(dòng)的蒸氣輪機(jī)，而蒸氣由該鍋爐來產(chǎn)生；及由蒸氣輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。
熱交換裝置可以是板式、管式或者旋轉(zhuǎn)型再生熱交換器。


圖1是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)再生式二氧化碳?xì)怏w分離器的透視圖；圖2是示意圖，它示出了使用Li2ZrO3作為吸收劑/分離劑的反應(yīng)模式；圖3從原理上示出了有關(guān)圖2的、本發(fā)明的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器的工作方式；圖4是示意圖，它示出了氣流在本發(fā)明的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器中的內(nèi)部溫度分布的例子；圖5從原理上示出了本發(fā)明的固定型再生式二氧化碳?xì)怏w分離器的主要部分的結(jié)構(gòu)；圖6從原理上示出了使用本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)再生式二氧化碳?xì)怏w分離器的廢氣凈化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選實(shí)施例的描述下面將參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是透視圖，它示出了本發(fā)明的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器。圖1所示出的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器1屬于旋轉(zhuǎn)型。分離器1包括旋轉(zhuǎn)軸1a；轉(zhuǎn)子1b，它繞著旋轉(zhuǎn)軸1a以預(yù)定速度沿箭頭所示的方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；及隔艙(有時(shí)稱為“扇形體”)1c，它安裝在轉(zhuǎn)子1b內(nèi)。每個(gè)隔艙1c填充有吸收劑/分離劑1g，這些吸收劑/分離劑根據(jù)溫度變化而可逆地吸收或者釋放二氧化碳?xì)怏w。具體地說，隔艙1c設(shè)置有如若干籃ba，這些籃填充有吸收劑/分離劑1g。在這種情況下，每個(gè)籃ba沿著氣體的流動(dòng)方向具有開口，從而確保吸收劑/分離劑1g和二氧化碳?xì)怏w之間的接觸。為此，每個(gè)籃ba的開口被形成如網(wǎng)或者格子。
如后面所描述的一樣，具有這樣特性的材料用作吸收劑/分離劑1g該材料在相對(duì)較低的溫度下吸收二氧化碳?xì)怏w，而在相對(duì)較高的溫度下釋放所吸收的二氧化碳。在圖1中，標(biāo)號(hào)1d和1e各自表示轉(zhuǎn)子殼體和扇形板。
因此而構(gòu)成的分離器1具有高溫部分1h和低溫部分1L，這些部分設(shè)置成繞著轉(zhuǎn)子1b的旋轉(zhuǎn)軸1a的間隔部分。把從鍋爐、焚燒爐等(未示出)中排出的排出氣或廢氣G1供給到低溫部分1L中。用來運(yùn)送由吸收劑/分離劑所釋放出來的二氧化碳?xì)怏w的運(yùn)載氣體A1被供給到高溫部分1h中。
當(dāng)廢氣G1通過低溫部分1L時(shí)，含在廢氣G1中的二氧化碳?xì)怏w被裝在隔艙1c中的吸收劑/分離劑1g吸收了，因而與廢氣G1分離了。在二氧化碳?xì)怏w分離之后，從分離器的出口除去其余的廢氣G1即廢氣G2。
當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，隔艙1c移動(dòng)到高溫部分1h中并且接觸高溫運(yùn)載氣體A1，從而導(dǎo)致吸收劑/分離劑1g所吸收的二氧化碳?xì)怏w從吸收劑/分離劑1g中釋放出來，并且作為含二氧化碳?xì)怏w和運(yùn)載氣體的氣流A2來排出。在二氧化碳?xì)怏w分離之后，當(dāng)轉(zhuǎn)子1b旋轉(zhuǎn)時(shí)，吸收劑/分離劑1g再一次移動(dòng)到低溫部分1L中，并且再一次從廢氣G1中吸收和分離二氧化碳?xì)怏w。
高溫部分1h和低溫部分1L借助于未示出的密封系統(tǒng)來密封，從而防止氣體泄漏。因此，廢氣G1和G2與運(yùn)載氣體A1和A2相互之間沒有發(fā)生混合。
在圖1所示出的實(shí)施例中，氣流G1和氣流A1相互平行，并且向下移動(dòng)。但是，它們可以相互平行并且沿相反方向移動(dòng)。在這個(gè)實(shí)施例中，假設(shè)轉(zhuǎn)子的上部是高溫側(cè)并且轉(zhuǎn)子的下部是低溫側(cè)，那么耐熱不銹鋼用于高溫側(cè)，并且用于焊接結(jié)構(gòu)的鋼或軟鋼用于低溫側(cè)，這些鋼用作熱交換器的材料。轉(zhuǎn)子的整個(gè)重量借助于設(shè)置在低溫側(cè)下方的轉(zhuǎn)子軸承來支撐。
轉(zhuǎn)子的內(nèi)部是空氣冷卻結(jié)構(gòu)，并且它的外側(cè)是絕熱結(jié)構(gòu)，以與轉(zhuǎn)子熱斷開。設(shè)置在上部分處的轉(zhuǎn)子軸承可以沿垂直方向進(jìn)行熱膨脹，并且只在水平方向上支撐轉(zhuǎn)子。
這種旋轉(zhuǎn)再生式分離器可以安裝成旋轉(zhuǎn)軸沿著水平方向進(jìn)行延伸。
根據(jù)本發(fā)明，含在廢氣中的二氧化碳?xì)怏w借助于簡單地旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子1b被吸收并且分離，因?yàn)楦邷夭糠?h和低溫部分1L設(shè)置在轉(zhuǎn)子1b的圓周上。因此，可以得到既非常簡單又非?？煽康奈?分離系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的再生費(fèi)用明顯減少，并且這種系統(tǒng)的維護(hù)十分容易。
接下來將描述用在本發(fā)明的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器中的、優(yōu)選的吸收劑/分離劑。鋯酸鋰、堿金屬氧化物或者堿土金屬氧化物可以用作吸收劑/分離劑1g。例如，日本專利公報(bào)No.99214/1997和152302/1998詳細(xì)公開了這些化合物。
作為吸收劑/分離劑，可以使用鋯酸鋰即鋰和鋯的氧化物。具體地說，可以使用Li2ZrO3和Li4ZrO4。
下面的吸收/釋放反應(yīng)產(chǎn)生于Li2ZrO3和二氧化碳?xì)怏w之間…(1)…(2)借助于上面的吸收反應(yīng)(1)和上面的釋放反應(yīng)(2)，可以可逆地吸收和釋放二氧化碳?xì)怏w。吸收反應(yīng)(1)在大約400℃到大約580℃的溫度范圍內(nèi)是較顯著的。釋放反應(yīng)(2)在大約600℃或者更大的溫度范圍內(nèi)是較顯著的。因此，如果吸收劑/分離劑1g放置在大約400℃到大約580℃的溫度范圍內(nèi)的低溫部分中，那么吸收劑/分離劑1g主動(dòng)地吸收廢氣中的二氧化碳?xì)怏w。如果吸收劑/分離劑1g移動(dòng)到大約600℃或者更高的溫度范圍內(nèi)的高溫部分，那么所吸收的二氧化碳被釋放了。
圖2是示意圖，它示出了使用Li2ZrO3作為吸收劑/分離劑的反應(yīng)模型。示意圖的橫坐標(biāo)軸表示溫度，而縱坐標(biāo)軸表示含在吸收劑/分離劑中的二氧化碳?xì)怏w的體積。
圖3從理論上示出了與這個(gè)實(shí)施例有關(guān)的、本發(fā)明的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器的工作方式。
當(dāng)Li2ZrO3用作吸收劑/分離劑時(shí)，含在吸收劑/分離劑中的二氧化碳量在大約600℃的溫度處達(dá)到了最大值。如果這個(gè)溫度確定為“拐點(diǎn)”，那么二氧化碳的量在高于拐點(diǎn)和低于拐點(diǎn)的兩個(gè)溫度范圍內(nèi)都會(huì)減少。例如，當(dāng)含有二氧化碳?xì)怏w的廢氣接觸冷卻到500℃的吸收劑/分離劑時(shí)，上面化學(xué)式(1)所表示的、用來吸收二氧化碳?xì)怏w的反應(yīng)開始了，從而放出反應(yīng)的熱量。如果接觸更多的二氧化碳?xì)怏w，那么吸收劑/分離劑保持吸收二氧化碳?xì)怏w并且借助于所述熱來加熱，直到溫度到達(dá)拐點(diǎn)即600℃為止。
在拐點(diǎn)處，含在吸收劑/分離劑中的二氧化碳的量達(dá)到最大值，因此吸收反應(yīng)停止了。如果吸收劑/分離劑進(jìn)一步被加熱，那么它開始釋放二氧化碳?xì)怏w，同時(shí)吸收熱能作為反應(yīng)的熱量，如上面化學(xué)式(2)所表示的一樣。連續(xù)釋放二氧化碳?xì)怏w，直到吸收劑/分離劑的溫度到達(dá)大約700℃為止，在該溫度處，含在吸收劑/分離劑中的二氧化碳的量達(dá)到最小值。
圖4是示意圖，它示出了氣流在本發(fā)明的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器中的內(nèi)部溫度分布的例子。例如，當(dāng)溫度為145℃的廢氣G1被加入到低溫部分1L處的分離器中時(shí)，吸收劑/分離劑1g吸收二氧化碳?xì)怏w，因此借助于反應(yīng)熱量使它的溫度升高了，如曲線C1所示一樣。在分離器的出口周圍，廢氣G2的溫度大約為388℃。如圖4中的曲線C2所示一樣，廢氣在高于145℃和低于拐點(diǎn)的溫度范圍中的溫度分布位于曲線C1和拐點(diǎn)之間。
另一方面，當(dāng)溫度為1072℃的運(yùn)載氣體Al加入到高溫部分1h處的分離器中時(shí)，吸收劑/分離劑1g借助于吸收熱能作為反應(yīng)熱量來釋放二氧化碳?xì)怏w，因此降低了它的溫度，如圖4中的曲線C4所示一樣。在分離器的出口周圍，運(yùn)載氣體A2的溫度大約為795℃。此外，如圖4的曲線C3所示一樣，運(yùn)載氣體在低于1072℃和高于拐點(diǎn)的溫度范圍內(nèi)的溫度分布位于曲線C4和拐點(diǎn)之間。
從化學(xué)式(1)可以知道，1mol的固態(tài)吸收劑/分離劑可以吸收1mol的二氧化碳?xì)怏w。以體積計(jì)算，吸收劑/分離劑可以吸收400倍的二氧化碳?xì)怏w的體積。如果使用在傳統(tǒng)技術(shù)描述中提到的、包括胺的吸收液體，那么吸收液體所能吸收的二氧化碳體積大約為吸收液體的體積的20倍。因此，借助于使用堿金屬氧化物等作為吸收劑/分離劑，與傳統(tǒng)的吸收液體相比，可以再吸收多于10倍于二氧化碳。因此，可以得到體積小得多但效率非常高的回收系統(tǒng)。
除了Li2ZrO3和Li4ZrO4之外，例如Li2O或者Na2O可以用作本發(fā)明的吸收劑/分離劑1g的堿金屬氧化物。下面的吸收/釋放反應(yīng)產(chǎn)生于Li2O和二氧化碳?xì)怏w之間…(3)…(4)吸收反應(yīng)(3)明顯發(fā)生在大約700℃到大約1000℃的溫度范圍內(nèi)。釋放反應(yīng)(4)明顯發(fā)生在大約1100℃或者更高的溫度范圍內(nèi)。因此，如果吸收劑/分離劑1g放置在大約700℃到大約1000℃的溫度范圍內(nèi)的低溫部分中，那么吸收劑/分離劑1g主動(dòng)地吸收廢氣中的二氧化碳?xì)怏w。如果吸收劑/分離劑1g移動(dòng)到1100℃或者更高的溫度范圍內(nèi)的高溫部分，那么所吸收的二氧化碳被釋放了。
在使用Na2O的情況下，吸收反應(yīng)(3)明顯發(fā)生在大約700℃到大約1700℃的溫度范圍內(nèi)。釋放反應(yīng)(4)明顯發(fā)生在大約1800℃或者更高的溫度范圍內(nèi)。
作為吸收劑/分離劑1g的其它材料的堿土金屬氧化物，例如可以使用MgO或者CaO。在使用MgO的情況下，吸收反應(yīng)明顯發(fā)生在大約300℃到大約400℃的溫度范圍內(nèi)。釋放反應(yīng)明顯發(fā)生在大約800℃或者更高的溫度范圍內(nèi)。
借助于合適地使用上述材料作為吸收劑/分離劑1g，可以使用本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)再生式二氧化碳?xì)怏w分離器來處理處于各種溫度范圍內(nèi)的廢氣。
即，當(dāng)處理高溫廢氣時(shí)，最好使用具有較高拐點(diǎn)的吸收劑/分離劑。當(dāng)處理低溫廢氣時(shí)，最好使用具有較低拐點(diǎn)的吸收劑/分離劑。
而且，借助于合適地使用兩種或者多種材料作為吸收劑/分離劑可以使處理的溫度范圍擴(kuò)大，因此提高了吸收效率。具體地說，本發(fā)明的分離器具有沿著氣流的內(nèi)部溫度分布，如圖4所示。因此，如果在每個(gè)溫度范圍內(nèi)提供了在那個(gè)溫度范圍內(nèi)可以最有效地吸收二氧化碳?xì)怏w的材料，那么可以進(jìn)一步提高吸收效率。
在圖4所示的溫度分布情況下，可設(shè)置一些吸收劑/分離劑以使拐點(diǎn)根據(jù)廢氣的溫度分布進(jìn)行改變。
如從上面的化學(xué)式(1)所知道的一樣，含有固體Li2ZrO3的吸收劑/分離劑1g吸收二氧化碳?xì)怏w，從而產(chǎn)生了固體ZrO2和液體Li2CO3?？傊?，最好地，將作為具有平均顆粒直徑為0.01微米到幾個(gè)微米的細(xì)顆粒而得到的吸收劑/分離劑如鋯酸鋰成形為顆?；蛘叨嗫孜镔|(zhì)。
在吸收劑/分離劑呈顆粒形狀的情況下，可以使固體ZrO2作為核和把液體Li2CO3附在該核周圍。
在吸收劑/分離劑呈多孔物質(zhì)的情況下，可以使固體ZrO2作為骨架，并且把液體Li2CO3附在骨架的周圍。
上面兩種狀態(tài)化學(xué)性質(zhì)和機(jī)械性能穩(wěn)定，并且可以穩(wěn)定地、可逆地吸收和釋放二氧化碳?xì)怏w。
此外，借助于處理成團(tuán)粒的、管形的、變形平面或者線性形狀，可以將這種粉末形、顆粒形或者多孔形的吸收劑/分離劑制成“模制物質(zhì)”。而且，可以使模制物質(zhì)形成團(tuán)?；蛘咂矫娼Y(jié)構(gòu)形如蜂窩形或者團(tuán)塊形，這種形狀沿著氣流方向具有通孔。
還可以使借助于把陶瓷材料或者金屬成形到上述的一種形狀中而得到的支撐物體支撐位于它表面上的吸收劑/分離劑。即，可以把吸收劑/分離劑支撐在由陶瓷材料或者金屬形成的模制物體的表面上，而模制物體借助于施用、粘附、粘結(jié)或者涂覆形成顆粒形、多孔形、團(tuán)粒形、管形、變形平面或者線性形狀。例如，可以把吸收劑/分離劑施加到多孔(粒狀)材料如沸石中。另一方面，吸收劑/分離劑可以被支撐在由陶瓷材料或者金屬所形成的模制物體的表面上，而模制物體形成為團(tuán)?；蛘咂矫娼Y(jié)構(gòu)形如蜂窩形或者團(tuán)塊形，該形狀沿著氣流方向具有通孔。
最好地，這種模制物體或者支撐物體所形成的形狀可以增加與氣體的接觸面積，并且可以提高填充效率。
借助于在表面上設(shè)置開口或者突出部，還可以提高顆粒、多孔、團(tuán)?；蛘咦冃纹矫婺Ｖ莆矬w或者支撐物體的氣體接觸效率。
沿氣流方向具有開口的、呈團(tuán)粒形的模制物體或者支撐物體可以包括各種元件塊，這些元件塊具有圓形、方形、三角形、蜂窩形和星形截面。例如，日本專利No.2879599公開了上述形狀。
沿氣流方向具有通孔的、呈平面結(jié)構(gòu)形狀的模制物體或者支撐物體可以包括借助于下面方法形成的物體或者具有波形截面的各種元件板使若干平片和波形片進(jìn)行組合，并且把它們?cè)O(shè)置成平行于氣流方向。例如，日本專利No.2660577、日本專利特開平No.280761/1997和316608/1997和日本意匠公報(bào)No.721191(K6-592)和類似1的721191(K5-592)類似物公開了這種平面結(jié)構(gòu)形狀。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所使用的、稱為“管形”、“變形表面”、“線形”、“沿氣流方向具有通孔的團(tuán)?；蛘咂矫娼Y(jié)構(gòu)形”的物體的具體術(shù)語如下“拉希格圈”、“泰勒式氏填料”、“孔環(huán)”、“聯(lián)鎖鞍形填充帽”、“鞍型填料”、“萊辛環(huán)”、“隔開環(huán)”、“單螺旋”、“雙螺旋”、“三螺旋”、“英特帕克填料”、“螺旋填料”、“θ形填料”、“麥克馬洪填料”、“坎農(nóng)填料”、“斯太特曼填料”、“古得洛填料”、“板條網(wǎng)孔填料”、“帕納帕克填料”、“木柵”等。
例如上述物體的具體形狀示出在例如“Kagaku Kojo”(化學(xué)工廠)第12卷No.9(1968)-第14卷No.7(1970)或者第15卷No.7(1971)。
這種模制或者支撐物體的外部尺寸大小的范圍例如，為幾個(gè)厘米到幾十個(gè)厘米。由于圖1所示的二氧化碳?xì)怏w分離器的轉(zhuǎn)子1b的外部尺寸大小范圍為大于幾米，因此許多模制物體或者支撐物體裝在隔艙1c的籃中。
而且，由于轉(zhuǎn)子1b的高度超過幾米，如圖1所示，在氣流方向具有若干籃有利于裝載和更換吸收劑/分離劑。如果把網(wǎng)狀或者格狀分隔物設(shè)置到每個(gè)籃中，那么籃可以以固定的方式容納吸收劑/分離劑。另一方面，沿著氣流方向可以設(shè)置單籃，并且格狀元件沿氣流把籃的內(nèi)部分開，以便裝入吸收劑/分離劑。
此外，可以根據(jù)氣流在籃ba內(nèi)移動(dòng)呈顆粒、多孔、團(tuán)粒、管形、變形平面或者線型的模制或者支撐物體。這個(gè)原理例如與日本專利特開昭No.123989/1980所公開的“旋轉(zhuǎn)型流化床熱交換器”的相似。這種結(jié)構(gòu)有利于進(jìn)一步提高氣體接觸效率。
此外，呈團(tuán)?；蛘咂矫娼Y(jié)構(gòu)形狀的模制或者支撐物體可以布置在籃內(nèi)，其中該物體沿氣流方向具有通孔，并且具有與籃的深度(氣流方向)相等的長度。另一方面，長度短于籃的深度的模制或者支撐物體可以布置成幾層。
而且，具有不同截面或者形狀的模制或者支撐物體(article)可以進(jìn)行結(jié)合從而裝在隔艙中。例如，顆粒物體和團(tuán)粒物體可以被組合，或者線性物體和平面結(jié)構(gòu)物體可以被組合，從而裝在隔艙中。
此外，吸收劑/分離劑可形成為ABB ALSTON Power K.K所供給的搪瓷元件。術(shù)語“搪瓷元件”表示借助于層壓上釉的波形鋼片所得到的元件。例如，這些元件的結(jié)構(gòu)公開在日本專利No.2660577、日本專利特開平No.280761/1997和316608/1997、日本意匠公報(bào)No.721191(K6-592)和與1(K6-592A相似)相似的721191。
在本發(fā)明中，借助于下面方法可以以極高的氣體接觸效率來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定吸收/分離反應(yīng)借助于各種方法如涂覆、粘接、焊接等把搪瓷或者吸收劑/分離劑如鋯酸鋰施加到波形片的表面上。
尤其地，由ABB ALSTOM Power K.K供給的搪瓷元件是有利的，因?yàn)樗鼈儙缀醪灰饓毫p失、保持氣流的質(zhì)量體積并且實(shí)現(xiàn)與廢氣的較高接觸效率。
接下來，描述作為本發(fā)明的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器的變形實(shí)施例的固定型二氧化碳?xì)怏w分離器。
圖5從原理上示出了本發(fā)明的固定再生式二氧化碳?xì)怏w分離器的主要部分的結(jié)構(gòu)。二氧化碳分離器10包括兩個(gè)反應(yīng)塔T1和T2；為連通反應(yīng)塔而提供的導(dǎo)管，它們把第一和第二氣體的入口和出口連接起來；及選擇閥V1-V4，這些選擇閥屏蔽和通過第一和第二氣體。反應(yīng)塔T1和T2填充有前面參照?qǐng)D1到4所提到的吸收劑/分離劑1g。
廢氣G1通過選擇閥V1供給到反應(yīng)塔T1中，而該塔的溫度保持低于吸收劑/分離劑的拐點(diǎn)。在這個(gè)吸收循環(huán)中，含在廢氣G1中的二氧化碳?xì)怏w借助于吸收劑/分離劑1g來吸收，并且在廢氣G1通過反應(yīng)塔T1時(shí)從廢氣G1中分離出來。在二氧化碳?xì)怏w分離出來之后，通過選擇閥V2從反應(yīng)塔T1的出口除去其余的氣體即廢氣G2。
接下來，切換選擇閥V1到V4從而實(shí)現(xiàn)再生循環(huán)，在該循環(huán)中，把高溫運(yùn)載氣體A1供給到反應(yīng)塔T1中，而不是廢氣G1。然后，釋放由吸收劑/分離劑1g所吸收的二氧化碳，并且作為含有二氧化碳?xì)怏w和運(yùn)載氣體的氣流A2來排出。同時(shí)，反應(yīng)塔T2供給有廢氣G1，從而連續(xù)地吸收/分離二氧化碳?xì)怏w。
因此，在這個(gè)實(shí)施例中，借助于下面方法可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)地吸收/分離二氧化碳?xì)怏w處理廢氣直到在反應(yīng)塔中使吸收/分離反應(yīng)發(fā)生飽和(完成)為止，然后借助于使用選擇閥來切換氣流，從而選擇另一個(gè)反應(yīng)塔。
即，借助于下面方法可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的廢氣處理在每個(gè)反應(yīng)塔中，以鏈?zhǔn)降姆绞竭M(jìn)行吸收循環(huán)和再生循環(huán)。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，在每個(gè)反應(yīng)塔在不需要機(jī)械移動(dòng)件。借助于合適地操作選擇閥，可以連續(xù)地實(shí)現(xiàn)吸收和再生工作。
在圖5中，借助于使用高溫運(yùn)載氣體A1來加熱吸收劑/分離劑1g，從而吸收和分離二氧化碳。但是，本發(fā)明不局限于這個(gè)實(shí)施例。例如，可以把加熱裝置如電加熱器作為輔助加熱裝置而合適地設(shè)置在每個(gè)反應(yīng)塔中，從而把吸收劑/分離劑1g加熱到高于拐點(diǎn)的溫度。
此外，導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)不局限于所畫出的那種。借助于合適地提供選擇閥可以形成不同的處理路徑。
而且，反應(yīng)塔的數(shù)目不局限于兩個(gè)?？梢园讶齻€(gè)或者更多個(gè)反應(yīng)塔結(jié)合起來從而構(gòu)成再生式二氧化碳?xì)怏w分離器。例如，可以根據(jù)分離器的壓力損失值或者廢氣和運(yùn)載氣體的數(shù)量來合適地確定反應(yīng)塔的數(shù)目。
此外，可使第三反應(yīng)塔進(jìn)行工作，從而在切換第一和第二反應(yīng)塔時(shí)清除剩余在導(dǎo)管和這些反應(yīng)塔中的廢氣G1。在這種方法中，剩余在導(dǎo)管和反應(yīng)塔中的未處理廢氣G1沒有排出或者與運(yùn)載氣體進(jìn)行混合。
接下來，描述使用本發(fā)明的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器的廢氣凈化系統(tǒng)。
圖6從原理上示出了使用本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)再生式二氧化碳?xì)怏w分離器的廢氣凈化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
表1示出了在使用了圖1所示的旋轉(zhuǎn)再生式二氧化碳?xì)怏w分離器的系統(tǒng)的氣流通道中測得的數(shù)據(jù)如氣體種類、流量、CO2體積、溫度、比熱和氣流的焓。
表1

在圖6所示的系統(tǒng)中，在脫硫裝置7中從由鍋爐或者焚燒爐(未示出)所排出的廢氣G1中除去硫分，而該鍋爐或者焚燒爐燃燒石油燃料、煤燃料、LNG氣體等。然后，通過通道A把廢氣G1加入到CO2熱交換器5中，從而使之加熱到預(yù)定溫度。接下來，通過通道B把廢氣G1加入到本發(fā)明的二氧化碳?xì)怏w分離器1、10中，從而分離出二氧化碳?xì)怏w。通過通道C把其余的廢氣G1即廢氣G2送到熱量回收系統(tǒng)2中進(jìn)行冷卻。在熱量回收系統(tǒng)2中，例如，借助于廢氣熱量來產(chǎn)生蒸氣，該蒸氣使蒸氣輪機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生電力， 因此回收了熱能。另一方面，熱量回收系統(tǒng)2所冷卻的廢氣G2由吸氣風(fēng)扇6來吸出，并且最后把它從煙囪8排出到大氣中。
在二氧化碳?xì)怏w分離器1、10中，可以實(shí)施從廢氣G1中除去二氧化碳?xì)怏w并且使二氧化碳?xì)怏w與運(yùn)載氣體A1進(jìn)行混合的質(zhì)量傳遞。從二氧化碳?xì)怏w分離器1、10中排出的運(yùn)載氣體A2通過通道F輸送到風(fēng)扇4中。由風(fēng)扇4送出的、含有二氧化碳?xì)怏w的一部分運(yùn)載氣體A2通過通道H、加熱裝置3和通道E循環(huán)到二氧化碳?xì)怏w分離器1、10中，因此保持了二氧化碳?xì)怏w分離器1、10的高溫部分1h的溫度或者保持了再生循環(huán)的反應(yīng)塔的溫度。加熱裝置3可以是用來燃燒LNG和燃燒空氣的混合物的蓄熱式燃燒器或者間接式爐子。在轉(zhuǎn)子1b進(jìn)行一些旋轉(zhuǎn)期間，含有二氧化碳?xì)怏w的運(yùn)載氣體通過通道E、F和H進(jìn)行再循環(huán)。
從風(fēng)扇4送到通道I中的運(yùn)載氣體加入到熱交換器5中，從而在進(jìn)行前面所描述的處理之前，與廢氣G1進(jìn)行熱交換。熱交換器5最好是再生式爐子的間接式爐子，從而可以防止運(yùn)載氣體(二氧化碳?xì)怏w)混合到廢氣中。熱交換器5所冷卻的運(yùn)載氣體(二氧化碳?xì)怏w)通過通道J來進(jìn)行回收。
因此而得到的二氧化碳?xì)怏w以各種方式進(jìn)行重新使用或者重新處理，例如，供給到塑料大棚中的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，或者借助于通過與氫進(jìn)行反應(yīng)合成甲醇從而二次利用。
就熱交換器5而言，可以使用不擔(dān)心熱交換介質(zhì)與之混合的“板式”熱交換器、“管式”熱交換器或者“旋轉(zhuǎn)再生式”熱交換器。板式熱交換器包括熱交換板層壓結(jié)構(gòu)。管式熱交換器包括熱交換管組結(jié)構(gòu)。高溫氣體通道和低溫氣體通道設(shè)置在這些層壓結(jié)構(gòu)和組結(jié)構(gòu)中。高溫氣體的熱量通過熱交換板或者熱交換管從通道壁輸送到低溫氣體中，因此實(shí)現(xiàn)了熱交換。
旋轉(zhuǎn)再生式熱交換器包括設(shè)置在旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子內(nèi)的熱量儲(chǔ)存元件。在高溫氣流中，熱量儲(chǔ)存元件吸收熱量，并且在低溫氣流中，熱量儲(chǔ)存元件釋放熱量，因此實(shí)現(xiàn)了熱交換。這種旋轉(zhuǎn)再生式熱交換器的典型樣品由ABB ALSTOM power K.K供給，它的商業(yè)名稱為“Ljungstrom熱交換器”。
如前面所述一樣，借助于使用本發(fā)明的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器，與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，可以用簡單得多的結(jié)構(gòu)以高效的方式回收二氧化碳?xì)怏w。根據(jù)本發(fā)明，只需借助于加熱和冷卻來實(shí)現(xiàn)供給能量和接受能量，從而可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳?xì)怏w的吸收和釋放。借助于使本發(fā)明和熱量回收系統(tǒng)結(jié)合，可以得到更加經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的能量損失最小。
具體地說，如果圖1所示的旋轉(zhuǎn)再生式分離器用在圖6所示的系統(tǒng)中，那么回收1噸二氧化碳?xì)怏w所需要的費(fèi)用大約為1500日元。這個(gè)與電廠每產(chǎn)生1KW電力大約需要0.6日元相一致。
出于比較目的，描述傳統(tǒng)分離方法所需要的費(fèi)用。在化學(xué)吸收方法中，產(chǎn)生電力的費(fèi)用大約為1.8日元。在物理分離方法中，這個(gè)費(fèi)用大約為4.0日元。因此，在本發(fā)明中，分離二氧化碳?xì)怏w的費(fèi)用小于傳統(tǒng)物理分離方法的費(fèi)用的六分之一，并且大約是傳統(tǒng)化學(xué)吸收方法的三分之一。
參照一些具體的例子描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但是，本發(fā)明不局限于這些具體的例子。例如，吸收劑/分離劑不局限于鋯酸鋰，而是任何根據(jù)溫度可以可逆地吸收和釋放二氧化碳?xì)怏w的材料可以用來產(chǎn)生相同的效果。此外，顯而易見的是，處理溫度可以根據(jù)所使用的材料進(jìn)行調(diào)整，或者根據(jù)要處理的廢氣的溫度合適地選擇吸收劑/分離劑的材料。
而且，作為例子還描述了圖6所示的二氧化碳?xì)怏w分離系統(tǒng)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以使用各種氣流通道、加熱裝置和熱量回收裝置。例如，第二氣流通道可以不進(jìn)行循環(huán)。在這種情況下，作為加熱第二氣流的裝置，可以使用與前面所描述的循環(huán)系統(tǒng)具有相同效果的熱量儲(chǔ)存燃燒器或者間接式爐子。
此外，本發(fā)明不局限于處理由燃燒燃料的燃燒鍋爐所排出的廢氣。本發(fā)明對(duì)排出二氧化碳?xì)怏w的各種爐子如焚燒爐、化學(xué)設(shè)備等具有相同的效果。
本發(fā)明以前述方法來實(shí)現(xiàn)，并且具有下面優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，高溫部分和低溫部分設(shè)置在轉(zhuǎn)子的圓周上。因此，簡便地借助于旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子可以吸收和分離含在廢氣中的二氧化碳?xì)怏w。相應(yīng)地，可以得到非常簡單、可靠的吸收和分離系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的再生費(fèi)用明顯減少了，并且這種系統(tǒng)的維護(hù)十分容易。本發(fā)明的固定型二氧化碳?xì)怏w分離器具有相似的優(yōu)點(diǎn)。
此外，本發(fā)明使用堿金屬氧化物如鋯酸鋰或者堿土金屬氧化物作為吸收劑/分離劑。因此，本發(fā)明以穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)和機(jī)械性能來可逆地吸收/釋放二氧化碳?xì)怏w。
此外，吸收劑/分離劑可成形為顆粒、多孔、團(tuán)粒、管形、變形平面或者線形形式的“模制物體”，或者成形為沿氣流方向具有通孔的團(tuán)?；蛘咂矫娼Y(jié)構(gòu)的物體。而且，吸收劑/分離劑支撐在呈顆粒、多孔、團(tuán)粒、管形、變形平面或者線形的“支撐物體”上，或者支撐在沿氣流方向具有通孔的團(tuán)粒或者平面結(jié)構(gòu)的物體上。這些物體的優(yōu)點(diǎn)在于它們與廢氣具有較寬的接觸區(qū)域，因此加速了吸收速度。具體地說，上述物體可以吸收和分離超過10倍的傳統(tǒng)情況下所能吸收和分離的二氧化碳?xì)怏w。因此，用上述物體得到這樣的回收系統(tǒng)與傳統(tǒng)情況相比，它的尺寸更加緊湊，并且可以得到更高的效率。
另一方面，本發(fā)明的再生式二氧化碳?xì)怏w分離系統(tǒng)用比傳統(tǒng)情況簡單得多的結(jié)構(gòu)以非常高的效率回收二氧化碳?xì)怏w。即，在本發(fā)明中，只需要借助于加熱和冷卻來產(chǎn)生能量和接受能量，從而可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳?xì)怏w的吸收和釋放。因此，采用熱量回收系統(tǒng)，本發(fā)明的再生式二氧化碳?xì)怏w分離系統(tǒng)可以構(gòu)成能量損失最小的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。
如詳細(xì)描述一樣，本發(fā)明對(duì)相關(guān)工業(yè)產(chǎn)生很大的利益初始投資費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用較低，可以高效率地回收二氧化碳?xì)怏w，及有效地抑制了地球溫度暖化而不需要限制工業(yè)活動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種再生式二氧化碳?xì)怏w分離器，它包括可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；裝在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)的吸收劑/分離劑，它們?cè)诘陀陬A(yù)定溫度的溫度時(shí)吸收二氧化碳?xì)怏w，并且在高于該預(yù)定溫度的溫度時(shí)釋放所吸收的二氧化碳?xì)怏w；第一氣流通道，它使第一氣體沿著基本上平行于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心軸線的方向而通過所述轉(zhuǎn)子；第二氣流通道，它使第二氣體沿著基本平行于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心軸線的方向而通過所述轉(zhuǎn)子；及密封機(jī)構(gòu)，它防止所述第一氣體和所述第二氣體進(jìn)行混合，其特征在于當(dāng)所述第一氣流通道的溫度設(shè)置成低于所述預(yù)定溫度而所述第二氣流通道的溫度設(shè)置成高于該所述預(yù)定溫度時(shí)，借助于使所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使含在所述第一氣體中的二氧化碳?xì)怏w由所述吸收劑/分離劑來吸收，并且把所述吸收劑/分離劑所吸收的二氧化碳?xì)怏w釋放到所述第二氣體中。
2.如權(quán)利要求1所述的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器，其特征在于所述轉(zhuǎn)子包括若干籃，這些籃可連接到所述轉(zhuǎn)子上，每個(gè)所述籃沿氣流方向具有開口，并且所述吸收劑/分離劑裝在所述的若干籃內(nèi)。
3.一種再生式二氧化碳?xì)怏w分離器，它包括若干反應(yīng)室；裝在所述若干反應(yīng)室內(nèi)的吸收劑/分離劑，該吸收劑/分離劑在低于預(yù)定溫度的溫度下吸收二氧化碳?xì)怏w，并且在高于預(yù)定溫度的溫度下釋放所吸收的二氧化碳?xì)怏w；及切換裝置，它可選擇地把第一氣體和第二氣體中的一種供給到所述的若干反應(yīng)室中；其特征在于該再生式二氧化碳?xì)怏w分離器在反應(yīng)室內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行吸收循環(huán)，在該吸收循環(huán)中，把所述第一氣體供給到反應(yīng)室中，從而在反應(yīng)室的溫度保持低于預(yù)定溫度時(shí)形成第一氣流通道，并且所述吸收劑/分離劑吸收含在所述第一氣體中的二氧化碳?xì)怏w；及再生循環(huán)，在該循環(huán)中，把所述第二氣體供給到反應(yīng)室中，從而在該反應(yīng)室的溫度保持高于預(yù)定溫度時(shí)形成第二氣流通道，并且所述吸收劑/分離劑把所吸收的二氧化碳?xì)怏w釋放到第二氣體中。
4.如權(quán)利要求3所述的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器，其特征在于所述反應(yīng)室包括用來把所述吸收劑/分離劑加熱到高于預(yù)定溫度的溫度的加熱裝置。
5.如權(quán)利要求1到4任一所述的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器，其特征在于所述吸收劑/分離劑包括鋯酸鋰、堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物中的至少一種。
6.如權(quán)利要求1到5任一所述的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器，其特征在于所述吸收劑/分離劑形成顆粒、多孔、團(tuán)粒、管形、變形平面和線形中的任何一種，或者形成沿氣流方向具有通孔的團(tuán)?；蛘咂矫娼Y(jié)構(gòu)的物體。
7.如權(quán)利要求1至6任一所述的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器，其特征在于所述吸收劑/分離劑支撐在顆粒、多孔、團(tuán)粒、管形、變形平面和線性模制的物體中的至少一個(gè)上，或者支撐在沿氣流方向具有通孔的團(tuán)?；蛘咂矫娼Y(jié)構(gòu)的模制物體上。
8.如權(quán)利要求1到7任一所述的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器，其特征在于所述吸收劑/分離劑是若干吸收劑/分離劑，每個(gè)吸收劑/分離劑的所述預(yù)定溫度不相同。
9.一種二氧化碳?xì)怏w分離系統(tǒng)，它包括權(quán)利要求1至8任一所述的再生式二氧化碳?xì)怏w分離器；加熱裝置，它把所述再生式二氧化碳?xì)怏w分離器的所述第二氣流通道加熱到高于所述預(yù)定溫度的溫度；熱量回收裝置，它冷卻從所述第一氣流通道中流出的氣體；及熱交換裝置，它把來自從所述第二氣流通道中流出來的含有二氧化碳?xì)怏w的氣體的熱能輸送到所述第一氣體中，所述第一氣體供給到所述第一氣流通道中。
10.如權(quán)利要求9所述的二氧化碳?xì)怏w分離系統(tǒng)，還包括循環(huán)裝置，該循環(huán)裝置把所述第二氣流通道中所流出來的含有二氧化碳?xì)怏w的至少部分氣體重新供給到所述第二氣流通道中，其特征在于所述加熱裝置是蓄熱式燃燒器或者間接型爐子，該燃燒器或者爐子燃燒燃料從而加熱借助于所述循環(huán)裝置進(jìn)行循環(huán)的含有二氧化碳?xì)怏w的氣體。
11.如權(quán)利要求9或者10所述的二氧化碳?xì)怏w分離系統(tǒng)，其特征在于所述熱量回收裝置包括鍋爐，它使用由所述第一氣流通道所流出的氣體來產(chǎn)生蒸氣。
12.如權(quán)利要求9或者10所述的二氧化碳?xì)怏w分離系統(tǒng)，其特征在于所述熱量回收裝置包括鍋爐，它使用由所述第一氣流通道所流出的氣體來產(chǎn)生蒸氣；由蒸氣驅(qū)動(dòng)的蒸氣輪機(jī)，而蒸氣由所述鍋爐來產(chǎn)生；及由所述蒸氣輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。
13.如權(quán)利要求9到12任一所述的二氧化碳?xì)怏w分離系統(tǒng)，其特征在于所述熱交換裝置可以是板式、管式或者旋轉(zhuǎn)型再生熱交換器中的任一種。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種再生式二氧化碳?xì)怏w分離器和二氧化碳?xì)怏w分離系統(tǒng),與傳統(tǒng)情況相比,借助于更加簡單的結(jié)構(gòu)使它們更加高效地、可靠地分離出二氧化碳?xì)怏w。轉(zhuǎn)子在它的周圍包括高溫部分和低溫部分。只借助于使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),可以在流出氣或廢氣中吸收和分離二氧化碳?xì)怏w。因此,可以得到可靠的吸收/分離系統(tǒng)。該系統(tǒng)明顯被簡化,它的再生費(fèi)用顯著減少,并且它的維護(hù)十分容易。固定型系統(tǒng)具有相同的優(yōu)點(diǎn)。鋯酸鋰、堿金屬氧化物和/或堿土金屬氧化物用作吸收劑/分離劑。這種吸收劑/分離劑化學(xué)性質(zhì)和機(jī)械性能穩(wěn)定,并且可以穩(wěn)定地、可逆地吸收和釋放二氧化碳?xì)怏w。
文檔編號(hào)C01B31/20GK1336846SQ00802935
公開日2002年2月20日 申請(qǐng)日期2000年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月20日
發(fā)明者后藤和重 申請(qǐng)人:阿爾斯通電力株式會(huì)社