本發(fā)明公開的內(nèi)容涉及從燃燒廢氣捕獲二氧化碳的二氧化碳捕獲系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，化石燃料燃燒過后生成的燃燒廢氣中的二氧化碳的溫室效應(yīng)已經(jīng)成為全球變暖的一個主要原因。很多國家可基于聯(lián)合國氣候變化框架公約京都議定書來處理溫室氣體排放的減少以解決這個問題。

在這樣的情況下，一直在推進對于二氧化碳捕獲系統(tǒng)的研究，所述二氧化碳捕獲系統(tǒng)在熱電廠或消耗大量化石燃料的地方和其他設(shè)施處防止包含在化石燃料燃燒過后生成的燃燒廢氣中的二氧化碳釋放到空氣中。這樣的二氧化碳捕獲系統(tǒng)在使燃燒廢氣與胺吸收液體接觸之后，將二氧化碳與燃燒廢氣分離并且捕獲分離的二氧化碳。

具體地，所述二氧化碳捕獲系統(tǒng)包括吸收器和汽提器。如日本專利特開2004-323339號公報公開的，所述吸收器使得包含在燃燒廢氣中的二氧化碳被吸收在胺吸收液體中。所述汽提器加熱包含吸收的二氧化碳并從吸收器供應(yīng)的吸收液體(富液)，使得二氧化碳從富液被釋放，并且再生吸收液。所述汽提器聯(lián)接到被配置為供應(yīng)加熱源的再沸器，并且所述富液在汽提器內(nèi)被加熱。在汽提器中再生的吸收液(貧液)被供應(yīng)到吸收器。吸收液體在系統(tǒng)內(nèi)環(huán)流。

如上所述，汽提器加熱吸收液(富液)以釋放二氧化碳。一般地，汽提器加熱富液的溫度越高，二氧化碳釋放越多。然而，提高富液的溫度在再沸器處可需要多得多的熱量，這導致再生富液需要的總回收能的增加。特別是，在較大型的二氧化碳捕獲系統(tǒng)中，可能增加需要的回收能的增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的實施例提供二氧化碳捕獲系統(tǒng)和操作高效地從燃燒廢氣捕獲二氧化碳的二氧化碳捕獲系統(tǒng)的方法。

根據(jù)本發(fā)明公開的一個方面，二氧化碳捕獲系統(tǒng)包括第一捕獲系統(tǒng)和第二捕獲系統(tǒng)。第一捕獲系統(tǒng)使得包含在燃燒廢氣中的二氧化碳被吸收在第一吸收液中。第二捕獲系統(tǒng)使得包含在燃燒廢氣中的二氧化碳被吸收在第二吸收液中。第二富液在比第一富液低的溫度下釋放二氧化碳。

應(yīng)當要理解，如所申明，前面的一般描述和下面的具體描述都是示例性并且僅是示例性的而不限制實施例。

附圖說明

結(jié)合在說明書中并且組成說明書一部分的附圖示意了眾多實施例中的實施例，并且連同對其的描述一起，用于解釋實施例的原理。

圖1是二氧化碳捕獲系統(tǒng)的第一實施例的示意圖。

圖2是二氧化碳捕獲系統(tǒng)的第一實施例的替代實現(xiàn)方式的示意圖。

圖3是二氧化碳捕獲系統(tǒng)的第二實施例的示意圖。

圖4是二氧化碳捕獲系統(tǒng)的第三實施例的示意圖。

圖5是二氧化碳捕獲系統(tǒng)的第四實施例的示意圖。

圖6是二氧化碳捕獲系統(tǒng)的第五實施例的示意圖。

圖7是二氧化碳捕獲系統(tǒng)的第六實施例的示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將具體參考本發(fā)明實施例，本發(fā)明實施例的示例示意于附圖中。在任何可能的情況下，相同的參考標號將在前后附圖中指代相同或相似的部件。

第一實施例

圖1示出了二氧化碳捕獲系統(tǒng)1的示意圖，二氧化碳捕獲系統(tǒng)1包括第一捕獲系統(tǒng)1a和第二捕獲系統(tǒng)1b。

第一捕獲系統(tǒng)1a將二氧化碳與燃燒廢氣2(過程氣體)分離并且通過利用在下面說明的第一吸收液來捕獲分離的二氧化碳。第二捕獲系統(tǒng)1b將二氧化碳與燃燒廢氣2分離并且通過利用在下面說明的第二吸收液來捕獲分離的二氧化碳。首先，說明第一捕獲系統(tǒng)1a。

如圖1示意的，第一捕獲系統(tǒng)1包括第一吸收器20a和第一汽提器30a。第一吸收器20a使得包含在燃燒廢氣2中的二氧化碳被吸收在第一吸收液中。包含吸收的二氧化碳的第一吸收液(第一富液4a)被供應(yīng)到第一汽提器30a。第一汽提器30a使得二氧化碳從第一富液被釋放并且再生第一吸收液。從其二氧化碳被吸收在第一吸收器20a中的吸收液中的燃燒廢氣2作為脫二氧化碳的燃燒廢氣3經(jīng)由圖2所示的煙囪42從吸收器20a被排出。另外，二氧化碳作為包含二氧化碳的氣體8(包含二氧化碳的蒸汽或過熱蒸汽)和蒸汽一起從第一汽提器30a被排出。出于本公開的目的，術(shù)語“蒸汽”用于表示蒸汽和過熱蒸汽中的一者或多者。供應(yīng)到第一吸收器20a的燃燒廢氣2不限于但是可以是從熱電廠的鍋爐(未示出)排出的燃燒廢氣或是過程廢氣。在酌情經(jīng)受冷卻過程之后，其可被供應(yīng)到第一吸收器20a。

第一吸收器20a包括二氧化碳捕獲器21a(填充床)。二氧化碳捕獲器21a使得包含在燃燒廢氣2中的二氧化碳被吸收在第一吸收液中以產(chǎn)生第一富液4a。二氧化碳捕獲器21a被配置為逆流氣液接觸設(shè)備，其利用在其中氣體和液體彼此接觸的塔盤或填充床制成，并且使得液體向下流動而氣體向上流動。

從外部源(例如，前面提及的熱電廠的鍋爐)排出的包括二氧化碳的燃燒廢氣2通過鼓風機(未示出)被供應(yīng)到第一吸收器20a的下部并且在第一吸收器20a內(nèi)朝向二氧化碳捕獲器21a爬升。第一貧液5a從汽提器30被供應(yīng)到二氧化碳捕獲器21a并且降下到二氧化碳捕獲器21a中。在二氧化碳捕獲器21a中，第一貧液5a變得與燃燒廢氣2接觸并且然后吸收包含在燃燒廢氣2中的二氧化碳，生成第一富液4a。

生成的第一富液4a被暫時存儲在第一吸收器20a的下部并且從下部被排出。燃燒廢氣2進一步作為脫二氧化碳的燃燒廢氣3在第一吸收器20a內(nèi)從二氧化碳捕獲器21a爬升。

可提供胺回收設(shè)備(未示出)。胺回收設(shè)備通過水來清洗脫二氧化碳的燃燒廢氣3并且回收脫二氧化碳的燃燒廢氣3中的胺。胺回收設(shè)備可提供在第一吸收器30a的內(nèi)部或外部。在胺回收設(shè)備被提供在第一吸收器30a的內(nèi)部的情況下，被提供的胺回收設(shè)備被提供在二氧化碳捕獲器21a的上部。

熱交換器32a被提供在第一吸收器20a和第一汽提器30a之間。第一富液泵33a被布置在第一吸收器20a和熱交換器32a之間。從第一吸收器20a排出的第一富液4a借助第一富液泵33a通過第一熱交換器31被供應(yīng)到第一汽提器30。第一熱交換器31導致被供應(yīng)到第一汽提器30a的第一富液4a和被供應(yīng)到第一吸收器20a的第一貧液5a之間的熱傳遞。第一貧液5a充當加熱源以將第一富液4a加熱到期望的溫度。換言之，第一富液4a充當冷卻源以將第一貧液5a冷卻到期望的溫度。

第一汽提器30a包括胺再生器31a(填充床)。胺再生器31a被配置為使得二氧化碳從已經(jīng)被第一熱交換器32a冷卻的第一富液4a被釋放。胺再生器31a被配置為逆流氣液接觸設(shè)備。

第一汽提器30a聯(lián)接到第一再沸器34a。第一再沸器34a利用第一加熱介質(zhì)6a來加熱從第一汽提器30a供應(yīng)的第一貧液5a以生成蒸汽7。第一再沸器34a將生成的蒸汽7供應(yīng)到第一汽提器30a。具體地，從第一汽提器30a的下部排出的第一貧液5a的一部分被供應(yīng)到再沸器34a，而同時高溫蒸汽作為加熱介質(zhì)6a從外部源(例如渦輪(未示出))被供應(yīng)到第一再沸器34a。被供應(yīng)到再沸器34a的第一貧液5a與加熱介質(zhì)6a交換熱量以便被加熱并且從而從第一貧液5a生成蒸汽7。生成的蒸汽7被供應(yīng)到第一汽提器30a的下部并且在第一汽提器30a內(nèi)加熱第一貧液5a。加熱介質(zhì)6a不限于從渦輪供應(yīng)的高溫蒸汽，而是還可利用從其他已知蒸汽源供應(yīng)的高溫蒸汽。在加熱介質(zhì)6a穿過再沸器34a之后，其作為第一被排出的加熱介質(zhì)6b從再沸器34a被排出。

蒸汽7從第一再沸器34a被供應(yīng)到第一汽提器30a的下部并且在第一汽提器30a內(nèi)朝向胺再生器31a爬升。第一富液4a在胺再生器31a處被降下到第一汽提器30a中。在胺再生器31a中，第一富液4a變得與蒸汽7接觸以使得二氧化碳從第一富液4a被釋放并且從而生成第一貧液5a。以這種方式在第一汽提器30a中再生第一吸收液。

生成的第一貧液5a從第一汽提器30a的下部被排出。與富液4a接觸并且包含二氧化碳的蒸汽7作為包含二氧化碳的氣體8從第一汽提器30a的上部被排出。被排出的包含二氧化碳的氣體8包含蒸汽。

第一貧液泵(未示出)被提供在汽提器30a和熱交換器32a之間。從第一汽提器30a被排出的第一貧液5a借助貧液泵通過前面提及的熱交換器32a被供應(yīng)到第一吸收器20a。如上所述，第一熱交換器32a導致被供應(yīng)到第一吸收器20a的第一貧液5a和被供應(yīng)到第一汽提器30a的第一富液4a之間的熱傳遞以冷卻第一貧液5a。第一貧液冷卻器35a被提供在熱交換器32a和第一吸收器20a之間。冷卻介質(zhì)(例如冷卻水)從外部部件被供應(yīng)到第一貧液冷卻器35a。第一貧液冷卻器35a利用冷卻介質(zhì)來進一步將被第一熱交換器32a冷卻的第一貧液5a冷卻到期望的溫度。

被第一貧液冷卻器35a冷卻的第一貧液5a在第一吸收器20a中降下，并且并被供應(yīng)到二氧化碳捕獲器21a。在二氧化碳捕獲器21a中，第一貧液5a變得與燃燒廢氣2接觸、吸收包含在燃燒廢氣2中的二氧化碳并且轉(zhuǎn)變成第一富液4a。以這種方式，在第一捕獲系統(tǒng)1a中，吸收液進行環(huán)流而同時反復地進行轉(zhuǎn)換作為第一貧液5a和作為第一富液4a。

圖1示意的第一捕獲系統(tǒng)1a進一步包括氣體冷卻器37a。氣體冷卻器37a被配置為通過利用從外部供應(yīng)的冷卻介質(zhì)來冷卻從第一汽提器30a的上部排出的包含二氧化碳的氣體8。冷卻的包含二氧化碳的氣體8被供應(yīng)到在下面說明的壓縮機40。

接下來，在下面說明第二捕獲系統(tǒng)1b。

第二捕獲系統(tǒng)1b的部件類似于第一捕獲系統(tǒng)1a的部件。如圖1示意的，第二捕獲系統(tǒng)1b包括第二吸收器20b和第二汽提器30b。第二吸收器20b使得包含在燃燒廢氣2中的二氧化碳被吸收在第二吸收液中。包含吸收的二氧化碳的第二吸收液(第二富液4b)被供應(yīng)到第二汽提器30b。第二汽提器30b使得二氧化碳從第一吸收液被釋放并且再生吸收液。

第二汽提器30b包括胺再生器31b(填充床)。胺再生器31b被配置為使得二氧化碳從第二富液4b被釋放。胺再生器31b被配置為逆流氣液接觸設(shè)備。

熱交換器32b被提供在第二吸收器20b和第二汽提器30b之間。第二富液泵33b被布置在第二吸收器30b和第二熱交換器32b之間。

第二汽提器30b聯(lián)接到第二再沸器34b。第二再沸器34b利用加熱介質(zhì)6b來加熱從第二汽提器30b供應(yīng)的第二貧液5b以生成蒸汽7。再沸器34b將生成的蒸汽7供應(yīng)到第二汽提器30b。

第二貧液冷卻器35b被提供在熱交換器32b和第二吸收器20b之間。冷卻介質(zhì)(例如冷卻水)從外部源(未示出)被供應(yīng)到貧液冷卻器35b。第二貧液冷卻器35b利用冷卻介質(zhì)來冷卻第二貧液5b。如同在第一捕獲系統(tǒng)1a中，吸收液進行環(huán)流而同時在作為第二貧液5b和作為第二富液4b之間循環(huán)。示意的第二捕獲系統(tǒng)1b進一步包括氣體冷卻器37b。氣體冷卻器37b被配置為通過利用從在二氧化碳捕獲系統(tǒng)外部的源供應(yīng)的外部冷卻介質(zhì)(來如冷卻水)來冷卻從第二汽提器30b的上部排出的包含二氧化碳的氣體8。

如圖1所示，第一捕獲系統(tǒng)1進一步包括壓縮被氣體冷卻器37a、37b冷卻的氣體8的壓縮機40。特別地，包含二氧化碳的氣體8中的水分在氣體冷卻器37a、37b處至少部分地被去除，并且包含二氧化碳的氣體8變得主要為二氧化碳。在經(jīng)歷冷卻過程之后，將包含二氧化碳的氣體8供應(yīng)到壓縮機40。包含二氧化碳的氣體8在壓縮機40處被壓縮并且存儲在容器(未示出)中。

接下來，說明用于第一捕獲系統(tǒng)1a中的第一吸收液和用于第二捕獲系統(tǒng)1b中的第二吸收液。

一種類型的吸收液可具有低釋放溫度，低釋放溫度指示與基本吸收液相比，所述吸收液在低溫度下釋放二氧化碳。在該實施例中，第二吸收液被選擇為在相比于第一吸收液在較低的溫度下釋放二氧化碳。例如，一般的吸收液可在120攝氏度釋放二氧化碳，而第二吸收液可選擇為在100攝氏度釋放二氧化碳。優(yōu)選地，第一吸收液和第二吸收液每一個均包含胺復合物。

第一吸收液胺復合物的示例可為包含乙醇類烴基的伯胺，例如單乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等；包含乙醇類烴基的仲胺，例如二乙醇胺、2-甲氨基乙醇等，包含乙醇類烴基的叔胺，例如三乙醇胺、n-甲基二乙醇胺等，多乙烯多胺，例如乙二胺、三乙烯二胺、二乙撐三胺等；環(huán)形胺，例如哌嗪、哌啶、吡咯烷等；多胺，例如間苯二甲胺等；氨基酸，例如甲基氨基羧酸等，以及其它們的混合物。這些胺通常以其10-70％重量百分比的水溶液的形式來使用。此外，對于吸收液體來說，可存在添加的二氧化碳吸收促進劑或阻蝕劑。另外，甲醇、聚乙二醇、環(huán)丁砜等也可添加到吸收液中作為其他介質(zhì)?；旌掀渌麖秃衔?，上面提及的復合物也可以應(yīng)用到第二吸收液。

第二吸收液胺復合物的示例為例如n-(2-丁基)-n-甲氨基乙醇、n-(2-戊基)-n-甲氨基乙醇、n-(2-己基)-n-甲氨基乙醇、n-(3-戊基)-n-甲氨基乙醇、n-(3-己基)-n-甲氨基乙醇、n-(3-庚基)-n-甲氨基乙醇、n-(4-庚基)-n-甲氨基乙醇、n-(4-辛基)-n-甲氨基乙醇、n-(5-壬基)-n-甲氨基乙醇、n-(2-丁基)-n-乙胺基乙醇、n-(2-戊基)-n-乙胺基乙醇、n-(2-己基)-n-乙胺基乙醇、n-(3-戊基)-n-乙胺基乙醇、n-(3-己基)-n-乙胺基乙醇、n-(3-庚基)-n-乙胺基乙醇、n-(4-庚基)-n-乙胺基乙醇、n-(4-辛基)-n-乙胺基乙醇、n-(5-壬基)-n-乙胺基乙醇、n-(2-丁基)-n-甲氨基丙醇、n-(2-戊基)-n-甲氨基丙醇、n-(2-己基)-n-甲氨基丙醇、n-(3-戊基)-n-甲氨基丙醇、n-(3-己基)-n-甲氨基丙醇、n-(3-庚基)-n-甲氨基丙醇、n-(4-庚基)-n-甲氨基丙醇、n-(4-辛基)-n-甲氨基丙醇、n-(5-壬基)-n-甲氨基丙醇、n-(2-丁基)-n-乙胺基丙醇、n-(2-戊基)-n-乙胺基丙醇、n-(2-己基)-n-乙胺基丙醇、n-(3-戊基)-n-乙胺基丙醇、n-(3-己基)-n-乙胺基丙醇、n-(3-庚基)-n-乙胺基丙醇、n-(4-庚基)-n-乙胺基丙醇、n-(4-辛基)-n-乙胺基丙醇、n-(5-壬基)-n-乙胺基丙醇、n-(2-丁基-)-n-甲氨基丁醇、n-(2-戊基)-n-甲氨基丁醇、n-(2-己基)-n-甲氨基丁醇、n-(3-戊基)-n-甲氨基丁醇、n-(3-己基)-n-甲氨基丁醇、n-(3-庚基)-n-甲氨基丁醇、n-(4-庚基)-n-甲氨基丁醇、n-(4-辛基)-n-甲氨基丁醇、n-(5-壬基)-n-甲氨基丁醇、n-(2-丁基)-n-乙氨基丁醇、n-(2-戊基)-n-乙氨基丁醇、n-(2-己基)-n-乙氨基丁醇、n-(3-戊基)-n-乙氨基丁醇、n-(3-己基)-n-乙氨基丁醇、n-(3-庚基)-n-乙氨基丁醇、n-(4-庚基)-n-乙氨基丁醇、n-(4-辛基)-n-乙氨基丁醇、n-(5-壬基)-n-乙氨基丁醇。

第二吸收液胺復合物的其他示例為例如n-環(huán)丙基-n-甲氨基乙醇、n-環(huán)丁基-n-甲氨基乙醇、n-環(huán)戊基-n-甲氨基乙醇、n-環(huán)己基-n-甲氨基乙醇、n-環(huán)庚基-n-甲氨基乙醇、n-環(huán)辛基-n-甲氨基乙醇。

如圖1所示，從第一再沸器34a排出的第一被排出的加熱介質(zhì)6b作為第二加熱介質(zhì)6b被供應(yīng)到第二再沸器34b。特別地，第一再沸器34a的出口和第二再沸器34b的入口通過第一加熱液供應(yīng)管線41而連接，并且從第一再沸器34a排出的第一被排出的加熱介質(zhì)6b被用作第二加熱介質(zhì)6b。

在二氧化碳捕獲系統(tǒng)1的操作的過程中，從鍋爐(未示出)排出的燃燒廢氣2被單獨地引入到第一捕獲系統(tǒng)1a和第二捕獲系統(tǒng)1b中。

在第一捕獲系統(tǒng)1a和第二捕獲系統(tǒng)1b處，在燃燒廢氣2中的二氧化碳至少部分地被去除。從其二氧化碳至少部分地被去除的燃燒廢氣2作為脫二氧化碳的燃燒廢氣3從第一吸收器20a和第二吸收器20b被排出。另外，二氧化碳作為包含二氧化碳的氣體8從第一汽提器30a和第二汽提器30b被排出，并且包含二氧化碳的氣體8經(jīng)由氣體冷卻器37a、37b被供應(yīng)到壓縮機40。被壓縮機40壓縮的包含二氧化碳的氣體8被存儲在容器(未示出)中。

在操作的過程中，高溫蒸汽作為來自外部源(例如渦輪(未示出))的第一加熱介質(zhì)6a被供應(yīng)到第一再沸器34a。供應(yīng)到第一再沸器34a的第一貧液5a與第一加熱介質(zhì)6a交換熱量以便被加熱并且從而從第一貧液5a生成蒸汽7。生成的蒸汽7被供應(yīng)到第一汽提器30a的下部并且在第一汽提器30a內(nèi)加熱第一富液4a，并且二氧化碳從第一富液4a被釋放。

例如，供應(yīng)到第一再沸器34a的第一加熱介質(zhì)6a的熱量被調(diào)節(jié)成使得第一富液4a的溫度被保持在第一吸收液釋放二氧化碳的溫度或以上，例如120攝氏度或以上。通過這個過程，二氧化碳從第一富液4a被高效地釋放。

如圖1所示，從第一再沸器34a排出的第一被排出的加熱介質(zhì)6b作為第二加熱介質(zhì)6b被供應(yīng)到第二再沸器34b，其加熱第二貧液5b。

在該實施例中，在第二汽提器30b中第二富液4b的二氧化碳釋放溫度低于在第一汽提器30a中第一富液4a的二氧化碳釋放溫度。因此，第一被排出的加熱介質(zhì)6b具有足夠的熱量以充分地提高第二貧液5b的溫度，從而產(chǎn)生充分地加熱第二富液4b以釋放二氧化碳的蒸汽7。并且，由于第二貧液5b被第一被排出的加熱介質(zhì)6b加熱，所以可以有利地省略除了第一被排出的加熱介質(zhì)6b之外的附加的、從外部供應(yīng)的加熱介質(zhì)。

蒸汽7由被第一被排出的加熱介質(zhì)6b加熱的第二貧液5b生成，并且蒸汽7被供應(yīng)到第二汽提器30b中的下部。在第二汽提器30b中，第二富液4b被蒸汽7加熱，并且二氧化碳從第二富液4b被釋放。

第二富液4b的溫度被調(diào)節(jié)到在或高于第二富液4b的二氧化碳釋放溫度，例如，100攝氏度或以上。第二富液4b被選擇為在與第一富液4a相比較低的溫度下釋放二氧化碳。因此，在第二汽提器30b處，第二富液4b借助由第一被排出的加熱介質(zhì)6b生成的蒸汽7的熱量釋放二氧化碳。

通過上述過程，第一加熱介質(zhì)6a變成第一被排出的加熱介質(zhì)6b，其被用于加熱第二貧液5b。這樣，第一加熱介質(zhì)6a的過多的熱量在其作為第一被排出的加熱介質(zhì)6b被排出之后，在第二再沸器34處被高效地利用。

二氧化碳捕獲系統(tǒng)1可被操作成使得在第一捕獲系統(tǒng)1a和第二捕獲系統(tǒng)1b處捕獲二氧化碳的效率幾乎相同。然而，為了最小化從第一被排出的加熱介質(zhì)6b供應(yīng)的熱量，在第一捕獲系統(tǒng)1a和第二捕獲系統(tǒng)1b處捕獲的二氧化碳的百分比可被調(diào)節(jié)為不同值。例如，在第一捕獲系統(tǒng)1a處捕獲的二氧化碳的百分比可大于在第二捕獲系統(tǒng)1b處捕獲的二氧化碳的百分比。在這種情況下，為了使作為整個系統(tǒng)捕獲的二氧化碳的百分比為90％，在第一捕獲系統(tǒng)1a處捕獲的二氧化碳的百分比被調(diào)整為95％，而在第二捕獲系統(tǒng)1b處捕獲的二氧化碳的百分比被調(diào)整為85％。替代地，在第一捕獲系統(tǒng)1a處捕獲的二氧化碳的百分比可小于在第二捕獲系統(tǒng)1b處捕獲的二氧化碳的百分比。

在該實施例中，在第二汽提器30b處第二富液4b的溫度一般低于在第一汽提器30a處第一富液4a的溫度。另外，從第一再沸器34a排出的第一加熱介質(zhì)6a作為第二加熱介質(zhì)6b被供應(yīng)到第二再沸器34b。這樣，第二貧液5b被第一加熱介質(zhì)6a加熱。結(jié)果，可省略除了第一加熱介質(zhì)6a之外的從外部供應(yīng)的加熱介質(zhì)。從第一再沸器34a排出的第一被排出的加熱介質(zhì)6b的熱量在第二再沸器34b處被高效地利用。并且，作為整體在二氧化碳捕獲系統(tǒng)處消耗的總能量被有利地減少。

另外，不同類型的吸收液可被用作第一吸收液和第二吸收液。結(jié)果，低成本吸收液可被應(yīng)用到第一吸收液和第二吸收液中的至少一者，并且可以降低作為整體用于整個系統(tǒng)的吸收液的成本。另外，在第一吸收液和第二吸收液具有不同的退化特性的情況下，在系統(tǒng)中由于每種吸收液4a、5a的退化而用新的吸收液替換舊的吸收液的時機可以不同，這可為對于系統(tǒng)操作的另一益處。

在上面說明了并列地提供第一捕獲系統(tǒng)1a和第二捕獲系統(tǒng)1b的情況。然而，如圖2所示，可并列于第二捕獲系統(tǒng)1b提供多個第一捕獲系統(tǒng)1a。在這種情況下，從一個或多個并列的第一再沸器34a排出的第一被排放的加熱介質(zhì)6b被供應(yīng)到第二捕獲系統(tǒng)1b中的第二再沸器34b。這種情況還作為整體減少二氧化碳捕獲系統(tǒng)1的能量。另外，可以并列地提供多個第二捕獲系統(tǒng)1b。通過利用具有彼此不同的二氧化碳釋放溫度的多于三種類型的吸收液，多于三種類型的捕獲系統(tǒng)可以按照順序地提供和連接。

第二實施例

圖3示出了碳捕獲系統(tǒng)的第二實施例的示意圖。二氧化碳捕獲系統(tǒng)1進一步包括閃蒸設(shè)備50。閃蒸設(shè)備50提供在第一加熱介質(zhì)供應(yīng)管線41處，并且通過減壓來閃蒸第一加熱介質(zhì)6a。閃蒸設(shè)備50內(nèi)部的壓力被保持低于第一加熱介質(zhì)供應(yīng)管線41內(nèi)部的壓力。并且，第一加熱介質(zhì)6a可包括高溫度且高壓力的排泄水。當?shù)谝患訜峤橘|(zhì)6a被引入到閃蒸設(shè)備50中時，第一加熱介質(zhì)6a中的一部分通過減壓而被蒸發(fā)。

當?shù)谝患訜峤橘|(zhì)6a從渦輪(未示出)被供應(yīng)到第一再沸器34a時，其具有相對高的溫度。然而，通過在第一再沸器34處加熱第一貧液5a，第一加熱介質(zhì)6a的溫度被減小，并且第一加熱介質(zhì)6a中的一部分可凝結(jié)并液化。因此，通過借助閃蒸設(shè)備50來閃蒸第一被排出的加熱介質(zhì)6b，第一被排出的加熱介質(zhì)6b至少部分地被汽化，并且提高了在第二再沸器34b處第一被排出的加熱介質(zhì)6b和第二貧液5b之間熱交換的效率。

如圖3所示，可提供第三再沸器51以加熱第二貧液5b。在被閃蒸之后，即使第一被排出的加熱介質(zhì)6b的熱量的量對于加熱第二貧液5b來說太低，但是第三再沸器51給第一被排出的加熱介質(zhì)6b增加充足的熱量以加熱第二貧液5b。

如同第一實施例中的第一加熱介質(zhì)6a，從外部源(例如低壓渦輪源(未示出))供應(yīng)的高溫蒸汽可被用作被供應(yīng)到第三再沸器51的加熱介質(zhì)9b。第三再沸器51還可以提供在其他實施例中。

第一汽提器30a中的壓力可以比第二汽提器30b中的壓力高。在這種情況下，可提供維持球管52。通過調(diào)節(jié)維持球管52的開口，第一汽提器30a中的壓力被控制。減小維持球管52的開口的大小可使得第一汽提器30a中的壓力增加，并且還可使得第一富液4a的溫度在第一汽提器30a中增加。

第一富液4a可為在選擇的溫度(例如在120攝氏度)釋放二氧化碳的一般的吸收液。當?shù)谝黄崞?0a中的壓力增加時，第一富液4a釋放二氧化碳的溫度也增加。例如，在第一汽提器30a中200千帕(kpa)下，第一富液4a在120攝氏度釋放二氧化碳?；蛘呃?，在第一汽提器30a中100kpa下，第一富液4a在90攝氏度釋放二氧化碳。第二捕獲系統(tǒng)1b利用相比于第一吸收液在較低的溫度下釋放二氧化碳的第二吸收液。因此，第二汽提器30b中的壓力可設(shè)置在與第一汽提器30a相同或相比較低的壓力下。在其他實施例中，第一汽提器30a中的壓力可設(shè)置得高于第二汽提器30b中的壓力。

在該實施例中，閃蒸設(shè)備50通過減壓來閃蒸第一被排出的加熱介質(zhì)6b。閃蒸設(shè)備50內(nèi)部的壓力被保持低于第一加熱介質(zhì)供應(yīng)管線41內(nèi)部的壓力。這樣，即使在第一被排出的加熱介質(zhì)6b的一部分被凝結(jié)和液化的條件下，通過閃蒸設(shè)備50中的閃蒸來蒸發(fā)第一被排出的加熱介質(zhì)6b，并且提高了第二貧液5b和第一被排出的加熱介質(zhì)6b之間熱交換的效率。

第三實施例

圖4示出了根據(jù)第三實施例的二氧化碳捕獲系統(tǒng)的示意圖。在該實施例中，如圖4所示，與第一實施例相比，第二捕獲系統(tǒng)1b進一步包括第四沸器53。第四沸器53通過從第一汽提器30a排出的包含二氧化碳的氣體10b來加熱第二貧液5b。第四沸器53提供在第二再沸器34b的上游。這樣，第二貧液5b通過第四再沸器53、第二再沸器34b和第三再沸器51按這樣的順序被加熱。

第一汽提器30a的頂部和第四再沸器53的入口通過包含二氧化碳的氣體供應(yīng)管線54而連接。并且，第四再沸器53的出口和第一氣體冷卻器37a通過包含二氧化碳的氣體排出管線55而連接。通過這些部件，從第一汽提器30a排出的包含二氧化碳的氣體10b經(jīng)由包含二氧化碳的氣體供應(yīng)管線54被供應(yīng)到第四再沸器53。

在該實施例中，在第二汽提器30b中第二富液4b的二氧化碳釋放溫度可低于在第一汽提器30a中第一富液4a的二氧化碳釋放溫度。因此，從第一汽提器30a排出的包含二氧化碳的氣體10b具有能夠在第四再沸器53處加熱第二貧液5b的熱量。第二貧液5b通過與包含二氧化碳的氣體10b熱交換而被加熱。在加熱之后，包含二氧化碳的氣體10b從第四再沸器53被排出并且經(jīng)由包含二氧化碳的氣體排出管線55被供應(yīng)到第一氣體冷卻器37a。

在該實施例中，第二貧液5b通過與包含二氧化碳的氣體10b熱交換而被加熱。通過該過程，包含二氧化碳的氣體10b的過多的熱量在第四再沸器53處被高效地利用，并且作為整體二氧化碳捕獲系統(tǒng)1的回收能被降低。

另外，從第一汽提器30a排出的包含二氧化碳的氣體10b在第四再沸器53處被冷卻。通過該過程，可有利地降低在第一氣體冷卻器37處的冷卻能力(例如冷卻介質(zhì)的量)。

該實施例不限于第二富液5b按照第四再沸器53、第二再沸器34b、第三再沸器51的順序流過的情況。例如，如果第四再沸器53和第二再沸器34b具有充分加熱第二貧液5b的足夠熱量，則可省略第三再沸器51。

第四實施例

在該實施例中，如圖5所示，與第一實施例相比，第二捕獲系統(tǒng)1b進一步包括第五沸器56。第五沸器56通過從第一汽提器30a排出的第一貧液5a來加熱第二貧液5b。在加熱第二貧液5b之后，第一貧液5a經(jīng)由第一熱交換器32a被供應(yīng)到第一吸收器20a。

特別地，第一汽提器30a的底部和第五再沸器56的入口通過第一貧液供應(yīng)管線57而連接。并且，第五再沸器56的出口和第一交換器32a通過第一貧液排出管線58而連接。通過這些部件，從第一汽提器5a排出的第一貧液5a被供應(yīng)到第五再沸器56。

在該實施例中，在第二汽提器30b中第一富液4b的二氧化碳釋放溫度低于在第一汽提器30a中第一富液4a的二氧化碳釋放溫度。因此，從第一汽提器30a排出的第一富液4a具有能夠在第五再沸器56處加熱第二貧液5b的熱量。第二貧液5b通過與第一富液4a熱交換而被加熱。在加熱之后，第一富液4a從第五再沸器56被排出并且經(jīng)由第一貧液排出管線58被供應(yīng)到第一熱交換器32a。

如圖5所示，從第一熱交換器32a被供應(yīng)到第一汽提器30a的第一富液4a可優(yōu)選被加熱。因此，加熱器59可被提供在第一熱交換器32a和第一汽提器30a之間。第一富液4a被加熱器59加熱，并且被供應(yīng)到第一汽提器30a。

加熱器59通過利用從第一再沸器34a排出的第一被排出的加熱介質(zhì)6b來加熱第一富液4a。特別地，第一再沸器34a的出口和加熱器59的入口通過第一加熱介質(zhì)供應(yīng)管線60而連接。通過這些部件，從第一再沸器34a排出的第一被排出的加熱介質(zhì)6b經(jīng)由第一加熱介質(zhì)供應(yīng)管線60被供應(yīng)到加熱器59。在第一加熱介質(zhì)6a在第一再沸器34a處加熱第一貧液5a之后，第一被排出的加熱介質(zhì)6b被供應(yīng)到加熱器59以加熱第一富液4a。

通過在第五再沸器56處的熱交換，可降低第一貧液5a的溫度，要不是這樣的話這可使得從第一熱交換器32a被供應(yīng)到第一汽提器30a的第一富液4a的溫度太低。然而，通過借助加熱器59加熱第一富液4a，充分地提高了第一富液4a的溫度。

附加的加熱器(未示出)可提供在加熱器59和第一汽提器30a之間。在這種情況下，從第一汽提器30a排出的第一富液4a被該附加的加熱器加熱。通過該過程，即使在第一富液4a未被加熱器59加熱到充足溫度的條件下，附加的加熱器也將第一富液4a加熱到充足溫度。附加的加熱器可利用從外部部件(例如低壓渦輪)供應(yīng)的蒸汽作為熱介質(zhì)，或可利用另一源作為熱介質(zhì)。

在該實施例中，代替加熱器59，第二再沸器34b(圖1所示)可被提供在第五再沸器56的下游的位置處。在從第一貧液5a供應(yīng)到第五再沸器的熱量不夠充足地加熱第二貧液5b的情況下，第二再沸器34b可進一步加熱第二貧液5b。

如同在第一實施例中，從第一再沸器34a排出的第一被排出的加熱介質(zhì)6b可優(yōu)選被供應(yīng)到第二再沸器34b作為第二加熱介質(zhì)。另外，第三再沸器51和第四再沸器53可被提供在第五再沸器56的下游的位置處。在這種情況下，加熱器59可加熱第一富液4a。此處，在第四再沸器53具有比第五再沸器56小的能力的情況下，第四再沸器53優(yōu)選被提供在第五再沸器56的上游。

在該實施例中，第二貧液5b通過從第一汽提器30a排出的第一貧液5a在第五沸器56處被加熱。通過該過程，從第一汽提器30a排出的第一貧液5a的熱量在第五再沸器56處被高效地利用。這樣，降低了作為整體系統(tǒng)二氧化碳捕獲系統(tǒng)1的回收能。

另外，加熱器59加熱從第一吸收器20a供應(yīng)到第一汽提器30a的第一富液4a。通過該過程，即使在由于加熱交換第一貧液5a的溫度變成低溫度的情況下，也可以提高第一富液4a的溫度。并且，第一加熱介質(zhì)6a的熱量被高效地利用。這樣。降低了作為整體系統(tǒng)二氧化碳捕獲系統(tǒng)1的回收能。

第五實施例

在該實施例中，如圖6所示，從第二貧液冷卻器35b排出的第一冷卻介質(zhì)36a被供應(yīng)到第一貧液冷卻器35a作為第一冷卻介質(zhì)36a。特別地，第二貧液冷卻器35b的出口和第一貧液冷卻器35a的入口通過冷卻介質(zhì)供應(yīng)管線60而連接。通過這些部件，被供應(yīng)到第一吸收器20a的第一貧液5a被在第一貧液冷卻器35a處的第一冷卻介質(zhì)36a冷卻。

在該實施例中，在第二汽提器30b中第二富液4b的二氧化碳釋放溫度低于在第一汽提器30a中第一富液4a的二氧化碳釋放溫度。因此，被供應(yīng)到第二吸收器20b的第二貧液5b的溫度趨向于低于被供應(yīng)到第一吸收器20a的第一貧液5a的溫度。并且，從第二貧液冷卻器35b排出的第一冷卻介質(zhì)36a的溫度變成能夠冷卻第一貧液5a的低溫度。結(jié)果，可有利地省略冷卻第一貧液5a的從外部供應(yīng)的冷卻介質(zhì)。

附加的冷卻器(未示出)可被提供在第一貧液冷卻器35a和第一吸收器30a之間。在這種情況下，從第一貧液冷卻器35a排出的第一貧液5a被該附加的冷卻器冷卻。通過該過程，即使在第一貧液未被第一貧液冷卻器35a充分冷卻的條件下，附加的冷卻器也進一步冷卻第一貧液5a。例如，附加的冷卻器可利用從外部部件供應(yīng)的冷卻水作為冷卻介質(zhì)。

在該實施例中，第一冷卻介質(zhì)36a從第二貧液冷卻器35b被排出并且被供應(yīng)到第一貧液冷卻器35a作為第一冷卻介質(zhì)36a。通過該過程，省略了作為第一冷卻介質(zhì)36a的從外部供應(yīng)的冷卻介質(zhì)。并且，作為整個系統(tǒng)減少了的冷卻介質(zhì)的量。替代第一被排出的加熱介質(zhì)6b被供應(yīng)到第二再沸器34b的情況，外部蒸汽(例如渦輪)可被供應(yīng)到第二再沸器34b，而不是利用從第一再沸器34a排出的第一被排出的加熱介質(zhì)6b。

第六實施例

圖7示出了根據(jù)第六實施例的系統(tǒng)的示意圖，在第六實施例中進一步提供了流量控制設(shè)備61。流量控制設(shè)備61控制被供應(yīng)到第一吸收器20a的第一流量的燃燒廢氣2和被供應(yīng)到第二吸收器20b的第二流量的燃燒廢氣2。如圖7所述，流量控制設(shè)備61可被提供在被供應(yīng)到第一吸收器20a和第二吸收器20b的燃燒廢氣2的分支點處?；蛘撸髁靠刂圃O(shè)備61可由被提供在燃燒廢氣2的分支點的下游的控制球管組成。

另外，在該實施例中，可以進一步提供入口濃度計62。入口濃度計62測量被供應(yīng)到第一吸收器20a和第二吸收器20b的燃燒廢氣2的二氧化碳濃度。并且可以進一步提供第一出口濃度計63和第二出口濃度計64。第一出口濃度計63測量從第一吸收器20a排出的脫二氧化碳的燃燒廢氣3的二氧化碳濃度。第二出口濃度計64測量從第二吸收器20b排出的脫二氧化碳的燃燒廢氣3的二氧化碳濃度。通過測量借助這些濃度計的二氧化碳濃度，在控制器67(在下面說明)處計算由二氧化碳捕獲系統(tǒng)1捕獲的二氧化碳的百分比。

可進一步提供第一熱量計算器65和第二熱量計算器66。第一熱量計算器65和第二熱量計算器66可包括可編程處理器和存儲器。第一熱量計算器65計算被供應(yīng)到第一再沸器34a的熱量。第二熱量計算器66計算被供應(yīng)到第二再沸器34b的熱量。第一熱量計算器65測量被供應(yīng)到第一再沸器34a的第一加熱介質(zhì)6a的流量、壓力和溫度。在第一被排出的加熱介質(zhì)6b從第一再沸器34a被排出之后，第一熱量計算器65還測量第一被排出的加熱介質(zhì)6b的流量、壓力和溫度。如同第一熱量計算器65，在加熱介質(zhì)被供應(yīng)到第二再沸器34b之前和之后，第二熱量計算器66測量加熱介質(zhì)的流量、壓力和溫度。

另外，提供了控制器67。在入口濃度計62、第一出口濃度計63和第二出口濃度計64處測量的二氧化碳濃度的信號被發(fā)送到控制器67。在第一熱量計算器65和第二熱量計算器66處測量的流量、壓力和溫度的信號也被發(fā)送到控制器67。

控制器67控制第一流量的燃燒廢氣2和第二流量的燃燒廢氣2，以使得被供應(yīng)到第一再沸器34a和第二再沸器34b的熱量的總值被最小化。

特別地，控制器67計算第一流量和第二流量以使得被供應(yīng)到再沸器34a、34b的熱量的總值成為最小值。例如，被供應(yīng)到再沸器34a、34b的第一流量、第二流量和總熱量之間的關(guān)系被測量并且預(yù)先記錄在控制器67處，并且控制器67尋找被供應(yīng)到第一再沸器34a和第二再沸器34b的熱量的總值變得最小的第一流量和第二流量的值。

通過在第一加熱介質(zhì)6a被供應(yīng)到第一再沸器6a之前第一加熱介質(zhì)6a的熱量和第一被排出的加熱介質(zhì)6b從第一再沸器34a被排出之后第一被排出的加熱介質(zhì)6b的熱量之間的差來計算被供應(yīng)到第一再沸器34a的熱量。

特別地，在第一加熱介質(zhì)61是飽和蒸氣的情況下，在第一加熱介質(zhì)6a被供應(yīng)到第一再沸器34a之前通過第一加熱介質(zhì)6a的流量和壓力來計算第一加熱介質(zhì)6a的重量比。通過所述重量比來計算重量流量，并且在第一加熱介質(zhì)6a被供應(yīng)到第一再沸器34a之前第一加熱介質(zhì)6a的熱量通過所述重量流量和溫度來計算。以相同方式計算在第一被排出的加熱介質(zhì)6b被第一再沸器34a排出之后第一被排出的加熱介質(zhì)6b的熱量。在該過程之后，基于在第一加熱介質(zhì)6a被供應(yīng)到第一再沸器34a之前第一加熱介質(zhì)6a的熱量和在第一被排出的加熱介質(zhì)6b從第一再沸器34a被排出之后第一被排出的加熱介質(zhì)6b的熱量之間的差來計算被供應(yīng)到第一再沸器34a的熱量。

通過在第一被排出的加熱介質(zhì)6b被供應(yīng)到第二再沸器34b之前和之后第一被排出的加熱介質(zhì)6b的熱量之間的差來計算被供應(yīng)到第二再沸器34b的熱量。

在該實施例中，控制器67控制第一流量的燃燒廢氣2和第二流量的燃燒廢氣2，以使得被供應(yīng)到第一再沸器34a的熱量和被供應(yīng)到第二再沸器34b的熱量的總值被最小化。通過該過程，減少了作為整體被供應(yīng)到碳捕獲系統(tǒng)1的熱量。

替代第一加熱介質(zhì)61是飽和蒸氣的情況，在第一加熱介質(zhì)6a是加熱的蒸氣的情況下，通過加熱的蒸氣的壓力和溫度來計算重量比，并且通過加熱的蒸氣的重量比來計算熱量。

在上面說明了從第一再沸器34a排出的第一被排出的加熱介質(zhì)6b被供應(yīng)到第二再沸器34b作為第二加熱介質(zhì)的情況。然而，公開的實施例不限于這種情況。例如，外部加熱介質(zhì)可被供應(yīng)為被供應(yīng)到第二再沸器34b的第二加熱介質(zhì)。在這種情況下，控制器67也控制第一流量的燃燒廢氣2和第二流量的燃燒廢氣2，以使得被供應(yīng)到第一再沸器34a的熱量和被供應(yīng)到第二再沸器34b的熱量的總值成為最小值。

通過參考具體描述、結(jié)合附圖考慮時將容易獲得對本發(fā)明的更全面的理解和本發(fā)明隨帶的許多優(yōu)點并能更好地理解上述內(nèi)容。