CN106943848A - 二氧化碳捕获系统和操作二氧化碳捕获系统的方法 - Google Patents

Abstract

一种二氧化碳捕获系统包括第一捕获系统和第二捕获系统。第一捕获系统包括使得包含在燃烧废气中的二氧化碳被吸收在第一吸收液中的第一吸收器。第二捕获系统使得包含在燃烧废气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温度下释放二氧化碳。

Description

二氧化碳捕获系统和操作二氧化碳捕获系统的方法

技术领域

本发明公开的内容涉及从燃烧废气捕获二氧化碳的二氧化碳捕获系统。

背景技术

近年来，化石燃料燃烧过后生成的燃烧废气中的二氧化碳的温室效应已经成为全球变暖的一个主要原因。很多国家可基于联合国气候变化框架公约京都议定书来处理温室气体排放的减少以解决这个问题。

在这样的情况下，一直在推进对于二氧化碳捕获系统的研究，所述二氧化碳捕获系统在热电厂或消耗大量化石燃料的地方和其他设施处防止包含在化石燃料燃烧过后生成的燃烧废气中的二氧化碳释放到空气中。这样的二氧化碳捕获系统在使燃烧废气与胺吸收液体接触之后，将二氧化碳与燃烧废气分离并且捕获分离的二氧化碳。

具体地，所述二氧化碳捕获系统包括吸收器和汽提器。如日本专利特开2004-323339号公报公开的，所述吸收器使得包含在燃烧废气中的二氧化碳被吸收在胺吸收液体中。所述汽提器加热包含吸收的二氧化碳并从吸收器供应的吸收液体(富液)，使得二氧化碳从富液被释放，并且再生吸收液。所述汽提器联接到被配置为供应加热源的再沸器，并且所述富液在汽提器内被加热。在汽提器中再生的吸收液(贫液)被供应到吸收器。吸收液体在系统内环流。

如上所述，汽提器加热吸收液(富液)以释放二氧化碳。一般地，汽提器加热富液的温度越高，二氧化碳释放越多。然而，提高富液的温度在再沸器处可需要多得多的热量，这导致再生富液需要的总回收能的增加。特别是，在较大型的二氧化碳捕获系统中，可能增加需要的回收能的增加。

发明内容

因此，本发明的实施例提供二氧化碳捕获系统和操作高效地从燃烧废气捕获二氧化碳的二氧化碳捕获系统的方法。

根据本发明公开的一个方面，二氧化碳捕获系统包括第一捕获系统和第二捕获系统。第一捕获系统使得包含在燃烧废气中的二氧化碳被吸收在第一吸收液中。第二捕获系统使得包含在燃烧废气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温度下释放二氧化碳。

应当要理解，如所申明，前面的一般描述和下面的具体描述都是示例性并且仅是示例性的而不限制实施例。

附图说明

结合在说明书中并且组成说明书一部分的附图示意了众多实施例中的实施例，并且连同对其的描述一起，用于解释实施例的原理。

图1是二氧化碳捕获系统的第一实施例的示意图。

图2是二氧化碳捕获系统的第一实施例的替代实现方式的示意图。

图3是二氧化碳捕获系统的第二实施例的示意图。

图4是二氧化碳捕获系统的第三实施例的示意图。

图5是二氧化碳捕获系统的第四实施例的示意图。

图6是二氧化碳捕获系统的第五实施例的示意图。

图7是二氧化碳捕获系统的第六实施例的示意图。

具体实施方式

现在将具体参考本发明实施例，本发明实施例的示例示意于附图中。在任何可能的情况下，相同的参考标号将在前后附图中指代相同或相似的部件。

第一实施例

图1示出了二氧化碳捕获系统1的示意图，二氧化碳捕获系统1包括第一捕获系统1a和第二捕获系统1b。

第一捕获系统1a将二氧化碳与燃烧废气2(过程气体)分离并且通过利用在下面说明的第一吸收液来捕获分离的二氧化碳。第二捕获系统1b将二氧化碳与燃烧废气2分离并且通过利用在下面说明的第二吸收液来捕获分离的二氧化碳。首先，说明第一捕获系统1a。

如图1示意的，第一捕获系统1包括第一吸收器20a和第一汽提器30a。第一吸收器20a使得包含在燃烧废气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)被供应到第一汽提器30a。第一汽提器30a使得二氧化碳从第一富液被释放并且再生第一吸收液。从其二氧化碳被吸收在第一吸收器20a中的吸收液中的燃烧废气2作为脱二氧化碳的燃烧废气3经由图2所示的烟囱42从吸收器20a被排出。另外，二氧化碳作为包含二氧化碳的气体8(包含二氧化碳的蒸汽或过热蒸汽)和蒸汽一起从第一汽提器30a被排出。出于本公开的目的，术语“蒸汽”用于表示蒸汽和过热蒸汽中的一者或多者。供应到第一吸收器20a的燃烧废气2不限于但是可以是从热电厂的锅炉(未示出)排出的燃烧废气或是过程废气。在酌情经受冷却过程之后，其可被供应到第一吸收器20a。

第一吸收器20a包括二氧化碳捕获器21a(填充床)。二氧化碳捕获器21a使得包含在燃烧废气2中的二氧化碳被吸收在第一吸收液中以产生第一富液4a。二氧化碳捕获器21a被配置为逆流气液接触设备，其利用在其中气体和液体彼此接触的塔盘或填充床制成，并且使得液体向下流动而气体向上流动。

从外部源(例如，前面提及的热电厂的锅炉)排出的包括二氧化碳的燃烧废气2通过鼓风机(未示出)被供应到第一吸收器20a的下部并且在第一吸收器20a内朝向二氧化碳捕获器21a爬升。第一贫液5a从汽提器30被供应到二氧化碳捕获器21a并且降下到二氧化碳捕获器21a中。在二氧化碳捕获器21a中，第一贫液5a变得与燃烧废气2接触并且然后吸收包含在燃烧废气2中的二氧化碳，生成第一富液4a。

生成的第一富液4a被暂时存储在第一吸收器20a的下部并且从下部被排出。燃烧废气2进一步作为脱二氧化碳的燃烧废气3在第一吸收器20a内从二氧化碳捕获器21a爬升。

可提供胺回收设备(未示出)。胺回收设备通过水来清洗脱二氧化碳的燃烧废气3并且回收脱二氧化碳的燃烧废气3中的胺。胺回收设备可提供在第一吸收器30a的内部或外部。在胺回收设备被提供在第一吸收器30a的内部的情况下，被提供的胺回收设备被提供在二氧化碳捕获器21a的上部。

热交换器32a被提供在第一吸收器20a和第一汽提器30a之间。第一富液泵33a被布置在第一吸收器20a和热交换器32a之间。从第一吸收器20a排出的第一富液4a借助第一富液泵33a通过第一热交换器31被供应到第一汽提器30。第一热交换器31导致被供应到第一汽提器30a的第一富液4a和被供应到第一吸收器20a的第一贫液5a之间的热传递。第一贫液5a充当加热源以将第一富液4a加热到期望的温度。换言之，第一富液4a充当冷却源以将第一贫液5a冷却到期望的温度。

第一汽提器30a包括胺再生器31a(填充床)。胺再生器31a被配置为使得二氧化碳从已经被第一热交换器32a冷却的第一富液4a被释放。胺再生器31a被配置为逆流气液接触设备。

第一汽提器30a联接到第一再沸器34a。第一再沸器34a利用第一加热介质6a来加热从第一汽提器30a供应的第一贫液5a以生成蒸汽7。第一再沸器34a将生成的蒸汽7供应到第一汽提器30a。具体地，从第一汽提器30a的下部排出的第一贫液5a的一部分被供应到再沸器34a，而同时高温蒸汽作为加热介质6a从外部源(例如涡轮(未示出))被供应到第一再沸器34a。被供应到再沸器34a的第一贫液5a与加热介质6a交换热量以便被加热并且从而从第一贫液5a生成蒸汽7。生成的蒸汽7被供应到第一汽提器30a的下部并且在第一汽提器30a内加热第一贫液5a。加热介质6a不限于从涡轮供应的高温蒸汽，而是还可利用从其他已知蒸汽源供应的高温蒸汽。在加热介质6a穿过再沸器34a之后，其作为第一被排出的加热介质6b从再沸器34a被排出。

蒸汽7从第一再沸器34a被供应到第一汽提器30a的下部并且在第一汽提器30a内朝向胺再生器31a爬升。第一富液4a在胺再生器31a处被降下到第一汽提器30a中。在胺再生器31a中，第一富液4a变得与蒸汽7接触以使得二氧化碳从第一富液4a被释放并且从而生成第一贫液5a。以这种方式在第一汽提器30a中再生第一吸收液。

生成的第一贫液5a从第一汽提器30a的下部被排出。与富液4a接触并且包含二氧化碳的蒸汽7作为包含二氧化碳的气体8从第一汽提器30a的上部被排出。被排出的包含二氧化碳的气体8包含蒸汽。

第一贫液泵(未示出)被提供在汽提器30a和热交换器32a之间。从第一汽提器30a被排出的第一贫液5a借助贫液泵通过前面提及的热交换器32a被供应到第一吸收器20a。如上所述，第一热交换器32a导致被供应到第一吸收器20a的第一贫液5a和被供应到第一汽提器30a的第一富液4a之间的热传递以冷却第一贫液5a。第一贫液冷却器35a被提供在热交换器32a和第一吸收器20a之间。冷却介质(例如冷却水)从外部部件被供应到第一贫液冷却器35a。第一贫液冷却器35a利用冷却介质来进一步将被第一热交换器32a冷却的第一贫液5a冷却到期望的温度。

被第一贫液冷却器35a冷却的第一贫液5a在第一吸收器20a中降下，并且并被供应到二氧化碳捕获器21a。在二氧化碳捕获器21a中，第一贫液5a变得与燃烧废气2接触、吸收包含在燃烧废气2中的二氧化碳并且转变成第一富液4a。以这种方式，在第一捕获系统1a中，吸收液进行环流而同时反复地进行转换作为第一贫液5a和作为第一富液4a。

图1示意的第一捕获系统1a进一步包括气体冷却器37a。气体冷却器37a被配置为通过利用从外部供应的冷却介质来冷却从第一汽提器30a的上部排出的包含二氧化碳的气体8。冷却的包含二氧化碳的气体8被供应到在下面说明的压缩机40。

接下来，在下面说明第二捕获系统1b。

第二捕获系统1b的部件类似于第一捕获系统1a的部件。如图1示意的，第二捕获系统1b包括第二吸收器20b和第二汽提器30b。第二吸收器20b使得包含在燃烧废气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)被供应到第二汽提器30b。第二汽提器30b使得二氧化碳从第一吸收液被释放并且再生吸收液。

第二汽提器30b包括胺再生器31b(填充床)。胺再生器31b被配置为使得二氧化碳从第二富液4b被释放。胺再生器31b被配置为逆流气液接触设备。

热交换器32b被提供在第二吸收器20b和第二汽提器30b之间。第二富液泵33b被布置在第二吸收器30b和第二热交换器32b之间。

第二汽提器30b联接到第二再沸器34b。第二再沸器34b利用加热介质6b来加热从第二汽提器30b供应的第二贫液5b以生成蒸汽7。再沸器34b将生成的蒸汽7供应到第二汽提器30b。

第二贫液冷却器35b被提供在热交换器32b和第二吸收器20b之间。冷却介质(例如冷却水)从外部源(未示出)被供应到贫液冷却器35b。第二贫液冷却器35b利用冷却介质来冷却第二贫液5b。如同在第一捕获系统1a中，吸收液进行环流而同时在作为第二贫液5b和作为第二富液4b之间循环。示意的第二捕获系统1b进一步包括气体冷却器37b。气体冷却器37b被配置为通过利用从在二氧化碳捕获系统外部的源供应的外部冷却介质(来如冷却水)来冷却从第二汽提器30b的上部排出的包含二氧化碳的气体8。

如图1所示，第一捕获系统1进一步包括压缩被气体冷却器37a、37b冷却的气体8的压缩机40。特别地，包含二氧化碳的气体8中的水分在气体冷却器37a、37b处至少部分地被去除，并且包含二氧化碳的气体8变得主要为二氧化碳。在经历冷却过程之后，将包含二氧化碳的气体8供应到压缩机40。包含二氧化碳的气体8在压缩机40处被压缩并且存储在容器(未示出)中。

接下来，说明用于第一捕获系统1a中的第一吸收液和用于第二捕获系统1b中的第二吸收液。

一种类型的吸收液可具有低释放温度，低释放温度指示与基本吸收液相比，所述吸收液在低温度下释放二氧化碳。在该实施例中，第二吸收液被选择为在相比于第一吸收液在较低的温度下释放二氧化碳。例如，一般的吸收液可在120摄氏度释放二氧化碳，而第二吸收液可选择为在100摄氏度释放二氧化碳。优选地，第一吸收液和第二吸收液每一个均包含胺复合物。

第一吸收液胺复合物的示例可为包含乙醇类烃基的伯胺，例如单乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等；包含乙醇类烃基的仲胺，例如二乙醇胺、2-甲氨基乙醇等，包含乙醇类烃基的叔胺，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、二乙撑三胺等；环形胺，例如哌嗪、哌啶、吡咯烷等；多胺，例如间苯二甲胺等；氨基酸，例如甲基氨基羧酸等，以及其它们的混合物。这些胺通常以其10-70％重量百分比的水溶液的形式来使用。此外，对于吸收液体来说，可存在添加的二氧化碳吸收促进剂或阻蚀剂。另外，甲醇、聚乙二醇、环丁砜等也可添加到吸收液中作为其他介质。混合其他复合物，上面提及的复合物也可以应用到第二吸收液。

第二吸收液胺复合物的示例为例如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。

第二吸收液胺复合物的其他示例为例如N-环丙基-N-甲氨基乙醇、N-环丁基-N-甲氨基乙醇、N-环戊基-N-甲氨基乙醇、N-环己基-N-甲氨基乙醇、N-环庚基-N-甲氨基乙醇、N-环辛基-N-甲氨基乙醇。

如图1所示，从第一再沸器34a排出的第一被排出的加热介质6b作为第二加热介质6b被供应到第二再沸器34b。特别地，第一再沸器34a的出口和第二再沸器34b的入口通过第一加热液供应管线41而连接，并且从第一再沸器34a排出的第一被排出的加热介质6b被用作第二加热介质6b。

在二氧化碳捕获系统1的操作的过程中，从锅炉(未示出)排出的燃烧废气2被单独地引入到第一捕获系统1a和第二捕获系统1b中。

在第一捕获系统1a和第二捕获系统1b处，在燃烧废气2中的二氧化碳至少部分地被去除。从其二氧化碳至少部分地被去除的燃烧废气2作为脱二氧化碳的燃烧废气3从第一吸收器20a和第二吸收器20b被排出。另外，二氧化碳作为包含二氧化碳的气体8从第一汽提器30a和第二汽提器30b被排出，并且包含二氧化碳的气体8经由气体冷却器37a、37b被供应到压缩机40。被压缩机40压缩的包含二氧化碳的气体8被存储在容器(未示出)中。

在操作的过程中，高温蒸汽作为来自外部源(例如涡轮(未示出))的第一加热介质6a被供应到第一再沸器34a。供应到第一再沸器34a的第一贫液5a与第一加热介质6a交换热量以便被加热并且从而从第一贫液5a生成蒸汽7。生成的蒸汽7被供应到第一汽提器30a的下部并且在第一汽提器30a内加热第一富液4a，并且二氧化碳从第一富液4a被释放。

例如，供应到第一再沸器34a的第一加热介质6a的热量被调节成使得第一富液4a的温度被保持在第一吸收液释放二氧化碳的温度或以上，例如120摄氏度或以上。通过这个过程，二氧化碳从第一富液4a被高效地释放。

如图1所示，从第一再沸器34a排出的第一被排出的加热介质6b作为第二加热介质6b被供应到第二再沸器34b，其加热第二贫液5b。

在该实施例中，在第二汽提器30b中第二富液4b的二氧化碳释放温度低于在第一汽提器30a中第一富液4a的二氧化碳释放温度。因此，第一被排出的加热介质6b具有足够的热量以充分地提高第二贫液5b的温度，从而产生充分地加热第二富液4b以释放二氧化碳的蒸汽7。并且，由于第二贫液5b被第一被排出的加热介质6b加热，所以可以有利地省略除了第一被排出的加热介质6b之外的附加的、从外部供应的加热介质。

蒸汽7由被第一被排出的加热介质6b加热的第二贫液5b生成，并且蒸汽7被供应到第二汽提器30b中的下部。在第二汽提器30b中，第二富液4b被蒸汽7加热，并且二氧化碳从第二富液4b被释放。

第二富液4b的温度被调节到在或高于第二富液4b的二氧化碳释放温度，例如，100摄氏度或以上。第二富液4b被选择为在与第一富液4a相比较低的温度下释放二氧化碳。因此，在第二汽提器30b处，第二富液4b借助由第一被排出的加热介质6b生成的蒸汽7的热量释放二氧化碳。

通过上述过程，第一加热介质6a变成第一被排出的加热介质6b，其被用于加热第二贫液5b。这样，第一加热介质6a的过多的热量在其作为第一被排出的加热介质6b被排出之后，在第二再沸器34处被高效地利用。

二氧化碳捕获系统1可被操作成使得在第一捕获系统1a和第二捕获系统1b处捕获二氧化碳的效率几乎相同。然而，为了最小化从第一被排出的加热介质6b供应的热量，在第一捕获系统1a和第二捕获系统1b处捕获的二氧化碳的百分比可被调节为不同值。例如，在第一捕获系统1a处捕获的二氧化碳的百分比可大于在第二捕获系统1b处捕获的二氧化碳的百分比。在这种情况下，为了使作为整个系统捕获的二氧化碳的百分比为90％，在第一捕获系统1a处捕获的二氧化碳的百分比被调整为95％，而在第二捕获系统1b处捕获的二氧化碳的百分比被调整为85％。替代地，在第一捕获系统1a处捕获的二氧化碳的百分比可小于在第二捕获系统1b处捕获的二氧化碳的百分比。

在该实施例中，在第二汽提器30b处第二富液4b的温度一般低于在第一汽提器30a处第一富液4a的温度。另外，从第一再沸器34a排出的第一加热介质6a作为第二加热介质6b被供应到第二再沸器34b。这样，第二贫液5b被第一加热介质6a加热。结果，可省略除了第一加热介质6a之外的从外部供应的加热介质。从第一再沸器34a排出的第一被排出的加热介质6b的热量在第二再沸器34b处被高效地利用。并且，作为整体在二氧化碳捕获系统处消耗的总能量被有利地减少。

另外，不同类型的吸收液可被用作第一吸收液和第二吸收液。结果，低成本吸收液可被应用到第一吸收液和第二吸收液中的至少一者，并且可以降低作为整体用于整个系统的吸收液的成本。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况下，在系统中由于每种吸收液4a、5a的退化而用新的吸收液替换旧的吸收液的时机可以不同，这可为对于系统操作的另一益处。

在上面说明了并列地提供第一捕获系统1a和第二捕获系统1b的情况。然而，如图2所示，可并列于第二捕获系统1b提供多个第一捕获系统1a。在这种情况下，从一个或多个并列的第一再沸器34a排出的第一被排放的加热介质6b被供应到第二捕获系统1b中的第二再沸器34b。这种情况还作为整体减少二氧化碳捕获系统1的能量。另外，可以并列地提供多个第二捕获系统1b。通过利用具有彼此不同的二氧化碳释放温度的多于三种类型的吸收液，多于三种类型的捕获系统可以按照顺序地提供和连接。

第二实施例

图3示出了碳捕获系统的第二实施例的示意图。二氧化碳捕获系统1进一步包括闪蒸设备50。闪蒸设备50提供在第一加热介质供应管线41处，并且通过减压来闪蒸第一加热介质6a。闪蒸设备50内部的压力被保持低于第一加热介质供应管线41内部的压力。并且，第一加热介质6a可包括高温度且高压力的排泄水。当第一加热介质6a被引入到闪蒸设备50中时，第一加热介质6a中的一部分通过减压而被蒸发。

当第一加热介质6a从涡轮(未示出)被供应到第一再沸器34a时，其具有相对高的温度。然而，通过在第一再沸器34处加热第一贫液5a，第一加热介质6a的温度被减小，并且第一加热介质6a中的一部分可凝结并液化。因此，通过借助闪蒸设备50来闪蒸第一被排出的加热介质6b，第一被排出的加热介质6b至少部分地被汽化，并且提高了在第二再沸器34b处第一被排出的加热介质6b和第二贫液5b之间热交换的效率。

如图3所示，可提供第三再沸器51以加热第二贫液5b。在被闪蒸之后，即使第一被排出的加热介质6b的热量的量对于加热第二贫液5b来说太低，但是第三再沸器51给第一被排出的加热介质6b增加充足的热量以加热第二贫液5b。

如同第一实施例中的第一加热介质6a，从外部源(例如低压涡轮源(未示出))供应的高温蒸汽可被用作被供应到第三再沸器51的加热介质9b。第三再沸器51还可以提供在其他实施例中。

第一汽提器30a中的压力可以比第二汽提器30b中的压力高。在这种情况下，可提供维持球管52。通过调节维持球管52的开口，第一汽提器30a中的压力被控制。减小维持球管52的开口的大小可使得第一汽提器30a中的压力增加，并且还可使得第一富液4a的温度在第一汽提器30a中增加。

第一富液4a可为在选择的温度(例如在120摄氏度)释放二氧化碳的一般的吸收液。当第一汽提器30a中的压力增加时，第一富液4a释放二氧化碳的温度也增加。例如，在第一汽提器30a中200千帕(Kpa)下，第一富液4a在120摄氏度释放二氧化碳。或者例如，在第一汽提器30a中100Kpa下，第一富液4a在90摄氏度释放二氧化碳。第二捕获系统1b利用相比于第一吸收液在较低的温度下释放二氧化碳的第二吸收液。因此，第二汽提器30b中的压力可设置在与第一汽提器30a相同或相比较低的压力下。在其他实施例中，第一汽提器30a中的压力可设置得高于第二汽提器30b中的压力。

在该实施例中，闪蒸设备50通过减压来闪蒸第一被排出的加热介质6b。闪蒸设备50内部的压力被保持低于第一加热介质供应管线41内部的压力。这样，即使在第一被排出的加热介质6b的一部分被凝结和液化的条件下，通过闪蒸设备50中的闪蒸来蒸发第一被排出的加热介质6b，并且提高了第二贫液5b和第一被排出的加热介质6b之间热交换的效率。

第三实施例

图4示出了根据第三实施例的二氧化碳捕获系统的示意图。在该实施例中，如图4所示，与第一实施例相比，第二捕获系统1b进一步包括第四沸器53。第四沸器53通过从第一汽提器30a排出的包含二氧化碳的气体10b来加热第二贫液5b。第四沸器53提供在第二再沸器34b的上游。这样，第二贫液5b通过第四再沸器53、第二再沸器34b和第三再沸器51按这样的顺序被加热。

第一汽提器30a的顶部和第四再沸器53的入口通过包含二氧化碳的气体供应管线54而连接。并且，第四再沸器53的出口和第一气体冷却器37a通过包含二氧化碳的气体排出管线55而连接。通过这些部件，从第一汽提器30a排出的包含二氧化碳的气体10b经由包含二氧化碳的气体供应管线54被供应到第四再沸器53。

在该实施例中，在第二汽提器30b中第二富液4b的二氧化碳释放温度可低于在第一汽提器30a中第一富液4a的二氧化碳释放温度。因此，从第一汽提器30a排出的包含二氧化碳的气体10b具有能够在第四再沸器53处加热第二贫液5b的热量。第二贫液5b通过与包含二氧化碳的气体10b热交换而被加热。在加热之后，包含二氧化碳的气体10b从第四再沸器53被排出并且经由包含二氧化碳的气体排出管线55被供应到第一气体冷却器37a。

在该实施例中，第二贫液5b通过与包含二氧化碳的气体10b热交换而被加热。通过该过程，包含二氧化碳的气体10b的过多的热量在第四再沸器53处被高效地利用，并且作为整体二氧化碳捕获系统1的回收能被降低。

另外，从第一汽提器30a排出的包含二氧化碳的气体10b在第四再沸器53处被冷却。通过该过程，可有利地降低在第一气体冷却器37处的冷却能力(例如冷却介质的量)。

该实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的顺序流过的情况。例如，如果第四再沸器53和第二再沸器34b具有充分加热第二贫液5b的足够热量，则可省略第三再沸器51。

第四实施例

在该实施例中，如图5所示，与第一实施例相比，第二捕获系统1b进一步包括第五沸器56。第五沸器56通过从第一汽提器30a排出的第一贫液5a来加热第二贫液5b。在加热第二贫液5b之后，第一贫液5a经由第一热交换器32a被供应到第一吸收器20a。

特别地，第一汽提器30a的底部和第五再沸器56的入口通过第一贫液供应管线57而连接。并且，第五再沸器56的出口和第一交换器32a通过第一贫液排出管线58而连接。通过这些部件，从第一汽提器5a排出的第一贫液5a被供应到第五再沸器56。

在该实施例中，在第二汽提器30b中第一富液4b的二氧化碳释放温度低于在第一汽提器30a中第一富液4a的二氧化碳释放温度。因此，从第一汽提器30a排出的第一富液4a具有能够在第五再沸器56处加热第二贫液5b的热量。第二贫液5b通过与第一富液4a热交换而被加热。在加热之后，第一富液4a从第五再沸器56被排出并且经由第一贫液排出管线58被供应到第一热交换器32a。

如图5所示，从第一热交换器32a被供应到第一汽提器30a的第一富液4a可优选被加热。因此，加热器59可被提供在第一热交换器32a和第一汽提器30a之间。第一富液4a被加热器59加热，并且被供应到第一汽提器30a。

加热器59通过利用从第一再沸器34a排出的第一被排出的加热介质6b来加热第一富液4a。特别地，第一再沸器34a的出口和加热器59的入口通过第一加热介质供应管线60而连接。通过这些部件，从第一再沸器34a排出的第一被排出的加热介质6b经由第一加热介质供应管线60被供应到加热器59。在第一加热介质6a在第一再沸器34a处加热第一贫液5a之后，第一被排出的加热介质6b被供应到加热器59以加热第一富液4a。

通过在第五再沸器56处的热交换，可降低第一贫液5a的温度，要不是这样的话这可使得从第一热交换器32a被供应到第一汽提器30a的第一富液4a的温度太低。然而，通过借助加热器59加热第一富液4a，充分地提高了第一富液4a的温度。

附加的加热器(未示出)可提供在加热器59和第一汽提器30a之间。在这种情况下，从第一汽提器30a排出的第一富液4a被该附加的加热器加热。通过该过程，即使在第一富液4a未被加热器59加热到充足温度的条件下，附加的加热器也将第一富液4a加热到充足温度。附加的加热器可利用从外部部件(例如低压涡轮)供应的蒸汽作为热介质，或可利用另一源作为热介质。

在该实施例中，代替加热器59，第二再沸器34b(图1所示)可被提供在第五再沸器56的下游的位置处。在从第一贫液5a供应到第五再沸器的热量不够充足地加热第二贫液5b的情况下，第二再沸器34b可进一步加热第二贫液5b。

如同在第一实施例中，从第一再沸器34a排出的第一被排出的加热介质6b可优选被供应到第二再沸器34b作为第二加热介质。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的下游的位置处。在这种情况下，加热器59可加热第一富液4a。此处，在第四再沸器53具有比第五再沸器56小的能力的情况下，第四再沸器53优选被提供在第五再沸器56的上游。

在该实施例中，第二贫液5b通过从第一汽提器30a排出的第一贫液5a在第五沸器56处被加热。通过该过程，从第一汽提器30a排出的第一贫液5a的热量在第五再沸器56处被高效地利用。这样，降低了作为整体系统二氧化碳捕获系统1的回收能。

另外，加热器59加热从第一吸收器20a供应到第一汽提器30a的第一富液4a。通过该过程，即使在由于加热交换第一贫液5a的温度变成低温度的情况下，也可以提高第一富液4a的温度。并且，第一加热介质6a的热量被高效地利用。这样。降低了作为整体系统二氧化碳捕获系统1的回收能。

第五实施例

在该实施例中，如图6所示，从第二贫液冷却器35b排出的第一冷却介质36a被供应到第一贫液冷却器35a作为第一冷却介质36a。特别地，第二贫液冷却器35b的出口和第一贫液冷却器35a的入口通过冷却介质供应管线60而连接。通过这些部件，被供应到第一吸收器20a的第一贫液5a被在第一贫液冷却器35a处的第一冷却介质36a冷却。

在该实施例中，在第二汽提器30b中第二富液4b的二氧化碳释放温度低于在第一汽提器30a中第一富液4a的二氧化碳释放温度。因此，被供应到第二吸收器20b的第二贫液5b的温度趋向于低于被供应到第一吸收器20a的第一贫液5a的温度。并且，从第二贫液冷却器35b排出的第一冷却介质36a的温度变成能够冷却第一贫液5a的低温度。结果，可有利地省略冷却第一贫液5a的从外部供应的冷却介质。

附加的冷却器(未示出)可被提供在第一贫液冷却器35a和第一吸收器30a之间。在这种情况下，从第一贫液冷却器35a排出的第一贫液5a被该附加的冷却器冷却。通过该过程，即使在第一贫液未被第一贫液冷却器35a充分冷却的条件下，附加的冷却器也进一步冷却第一贫液5a。例如，附加的冷却器可利用从外部部件供应的冷却水作为冷却介质。

在该实施例中，第一冷却介质36a从第二贫液冷却器35b被排出并且被供应到第一贫液冷却器35a作为第一冷却介质36a。通过该过程，省略了作为第一冷却介质36a的从外部供应的冷却介质。并且，作为整个系统减少了的冷却介质的量。替代第一被排出的加热介质6b被供应到第二再沸器34b的情况，外部蒸汽(例如涡轮)可被供应到第二再沸器34b，而不是利用从第一再沸器34a排出的第一被排出的加热介质6b。

第六实施例

图7示出了根据第六实施例的系统的示意图，在第六实施例中进一步提供了流量控制设备61。流量控制设备61控制被供应到第一吸收器20a的第一流量的燃烧废气2和被供应到第二吸收器20b的第二流量的燃烧废气2。如图7所述，流量控制设备61可被提供在被供应到第一吸收器20a和第二吸收器20b的燃烧废气2的分支点处。或者，流量控制设备61可由被提供在燃烧废气2的分支点的下游的控制球管组成。

另外，在该实施例中，可以进一步提供入口浓度计62。入口浓度计62测量被供应到第一吸收器20a和第二吸收器20b的燃烧废气2的二氧化碳浓度。并且可以进一步提供第一出口浓度计63和第二出口浓度计64。第一出口浓度计63测量从第一吸收器20a排出的脱二氧化碳的燃烧废气3的二氧化碳浓度。第二出口浓度计64测量从第二吸收器20b排出的脱二氧化碳的燃烧废气3的二氧化碳浓度。通过测量借助这些浓度计的二氧化碳浓度，在控制器67(在下面说明)处计算由二氧化碳捕获系统1捕获的二氧化碳的百分比。

可进一步提供第一热量计算器65和第二热量计算器66。第一热量计算器65和第二热量计算器66可包括可编程处理器和存储器。第一热量计算器65计算被供应到第一再沸器34a的热量。第二热量计算器66计算被供应到第二再沸器34b的热量。第一热量计算器65测量被供应到第一再沸器34a的第一加热介质6a的流量、压力和温度。在第一被排出的加热介质6b从第一再沸器34a被排出之后，第一热量计算器65还测量第一被排出的加热介质6b的流量、压力和温度。如同第一热量计算器65，在加热介质被供应到第二再沸器34b之前和之后，第二热量计算器66测量加热介质的流量、压力和温度。

另外，提供了控制器67。在入口浓度计62、第一出口浓度计63和第二出口浓度计64处测量的二氧化碳浓度的信号被发送到控制器67。在第一热量计算器65和第二热量计算器66处测量的流量、压力和温度的信号也被发送到控制器67。

控制器67控制第一流量的燃烧废气2和第二流量的燃烧废气2，以使得被供应到第一再沸器34a和第二再沸器34b的热量的总值被最小化。

特别地，控制器67计算第一流量和第二流量以使得被供应到再沸器34a、34b的热量的总值成为最小值。例如，被供应到再沸器34a、34b的第一流量、第二流量和总热量之间的关系被测量并且预先记录在控制器67处，并且控制器67寻找被供应到第一再沸器34a和第二再沸器34b的热量的总值变得最小的第一流量和第二流量的值。

通过在第一加热介质6a被供应到第一再沸器6a之前第一加热介质6a的热量和第一被排出的加热介质6b从第一再沸器34a被排出之后第一被排出的加热介质6b的热量之间的差来计算被供应到第一再沸器34a的热量。

特别地，在第一加热介质61是饱和蒸气的情况下，在第一加热介质6a被供应到第一再沸器34a之前通过第一加热介质6a的流量和压力来计算第一加热介质6a的重量比。通过所述重量比来计算重量流量，并且在第一加热介质6a被供应到第一再沸器34a之前第一加热介质6a的热量通过所述重量流量和温度来计算。以相同方式计算在第一被排出的加热介质6b被第一再沸器34a排出之后第一被排出的加热介质6b的热量。在该过程之后，基于在第一加热介质6a被供应到第一再沸器34a之前第一加热介质6a的热量和在第一被排出的加热介质6b从第一再沸器34a被排出之后第一被排出的加热介质6b的热量之间的差来计算被供应到第一再沸器34a的热量。

通过在第一被排出的加热介质6b被供应到第二再沸器34b之前和之后第一被排出的加热介质6b的热量之间的差来计算被供应到第二再沸器34b的热量。

在该实施例中，控制器67控制第一流量的燃烧废气2和第二流量的燃烧废气2，以使得被供应到第一再沸器34a的热量和被供应到第二再沸器34b的热量的总值被最小化。通过该过程，减少了作为整体被供应到碳捕获系统1的热量。

替代第一加热介质61是饱和蒸气的情况，在第一加热介质6a是加热的蒸气的情况下，通过加热的蒸气的压力和温度来计算重量比，并且通过加热的蒸气的重量比来计算热量。

在上面说明了从第一再沸器34a排出的第一被排出的加热介质6b被供应到第二再沸器34b作为第二加热介质的情况。然而，公开的实施例不限于这种情况。例如，外部加热介质可被供应为被供应到第二再沸器34b的第二加热介质。在这种情况下，控制器67也控制第一流量的燃烧废气2和第二流量的燃烧废气2，以使得被供应到第一再沸器34a的热量和被供应到第二再沸器34b的热量的总值成为最小值。

通过参考具体描述、结合附图考虑时将容易获得对本发明的更全面的理解和本发明随带的许多优点并能更好地理解上述内容。

Claims (13)

1.一种二氧化碳捕获系统，包括：

第一捕获系统，所述第一捕获系统包括：

第一吸收器，其配置为使得包含在第一燃烧废气中的二氧化碳被吸收在第一吸收液中以产生第一富液，和

第一汽提器，其配置为使得二氧化碳从由所述第一吸收器产生的所述第一富液被释放；以及

第二捕获系统，所述第二捕获系统包括：

第二吸收器，其配置为使得包含在第二燃烧废气中的二氧化碳被吸收在第二吸收液中以产生第二富液，和

第二汽提器，其配置为使得二氧化碳从由所述第二吸收器产生的所述第二富液被释放，

其中，所述第二富液释放二氧化碳的所处的温度低于所述第一富液释放二氧化碳的所处的温度。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳捕获系统，进一步包括：

第一再沸器，其借助第一加热介质来加热所述第一吸收液并将所述第一加热介质作为第一被排出的加热介质排出；以及

第二再沸器，其借助从所述第一再沸器排出的所述第一被排出的加热介质来加热所述第二吸收液。

3.根据权利要求2所述的二氧化碳捕获系统，进一步包括：

并列布置的多个所述第一捕获系统，并且从多个所述第一捕获系统中的至少一个的所述第一再沸器排出的所述第一被排出的加热介质被供应到所述第二再沸器。

4.根据权利要求2所述的二氧化碳捕获系统，进一步包括：

闪蒸设备，其闪蒸从所述第一再沸器排出并被供应到所述第二再沸器的所述第一被排出的加热介质。

5.根据权利要求2所述的二氧化碳捕获系统，

其中，所述第二再沸器借助所述第一被排出的加热介质来加热所述第二吸收液，并且

所述二氧化碳捕获系统进一步包括：

第三再沸器，其加热对所述第二再沸器加热的所述第一被排出的加热介质。

6.根据权利要求1所述的二氧化碳捕获系统，

其中，所述第一吸收器中的压力高于所述第二吸收器中的压力。

7.根据权利要求2所述的二氧化碳捕获系统，其中：

所述第一吸收器从所述第一吸收液排出包含二氧化碳的气体；并且

所述第二捕获系统进一步包括第四再沸器，所述第四再沸器借助从所述第一吸收器排出的所述包含二氧化碳的气体来加热所述第二吸收液。

8.根据权利要求2所述的二氧化碳捕获系统，其中，所述第二捕获系统进一步包括：

第五再沸器，其借助从所述第一吸收器排出的所述第一吸收液来加热所述第二吸收液。

9.根据权利要求2所述的二氧化碳捕获系统，其中，所述第一捕获系统进一步包括：

第一热交换器，在所述第一热交换器中，从所述第一汽提器供应的第一吸收液被从第一吸收器供应的第一吸收液加热；以及

加热器，其加热从所述第一热交换器供应到所述第一汽提器的所述第一吸收液。

10.根据权利要求2所述的二氧化碳捕获系统，其中，所述第二捕获系统进一步包括：

第五再沸器，其借助从所述第一汽提器排出的所述第一吸收液来加热所述第二吸收液；并且

所述第一捕获系统进一步包括：

加热器，其加热从第一热交换器供应到所述第一汽提器的所述第一吸收液，以及

第一再沸器，其借助第一加热介质加热所述第一汽提器中的所述第一吸收液。

11.根据权利要求2所述的二氧化碳捕获系统，其中：

所述第一捕获系统进一步包括第一冷却器，所述第一冷却器借助第二被排出的冷却介质冷却从所述第一汽提器供应到所述第一吸收器的所述第一吸收液；并且

所述第二捕获系统进一步包括第二冷却器，所述第二冷却器借助第二冷却介质冷却从所述第二汽提器供应到所述第二吸收器的所述第二吸收液，并且，所述第二被排出的冷却介质从所述第二冷却器排出。

12.根据权利要求2所述的二氧化碳捕获系统，进一步包括：

流量控制设备，其控制第一流量的所述第一燃烧废气和第二流量的所述第二燃烧废气；以及

控制器，其控制所述第一流量和所述第二流量以使供应到所述第一再沸器和所述第二再沸器的热量最小化。

13.一种操作二氧化碳捕获系统的方法，包括：

在第一吸收液中吸收包含在第一燃烧废气中的二氧化碳以产生第一富液；

从所述第一富液汽提二氧化碳；

在第二吸收液中吸收包含在第二燃烧废气中的二氧化碳以产生第二富液；以及

从所述第二富液汽提二氧化碳，

其中，所述第二富液释放二氧化碳的所处的温度低于所述第一富液释放二氧化碳的所处的温度。