[发明专利]利用氨水从烟道气中回收二氧化碳的设备和方法

说明书

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℃～40℃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℃～88℃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。