CN119113767A

CN119113767A - 二氧化碳捕获装置

Info

Publication number: CN119113767A
Application number: CN202311194537.1A
Authority: CN
Inventors: 朴帝相; 李水奎; 朴宰正; 郑珉; 徐成弦; 崔涌气
Original assignee: Panasia Co Ltd
Current assignee: Panasia Co Ltd
Priority date: 2023-06-12
Filing date: 2023-09-15
Publication date: 2024-12-13
Also published as: WO2024258143A1; KR20240175077A

Abstract

本发明涉及一种对排出气体中所包含的二氧化碳进行捕获的装置，尤其涉及一种配备有可以在从可供从吸收部供应过来的吸收剂最先流入的再生塔排出的吸收剂与从蒸汽锅炉排出的燃烧气体之间进行热交换的加热器、可以通过吸收剂与蒸汽之间的热交换对吸收剂进行加热的加热锅炉以及可供在吸收塔中对二氧化碳进行吸收之后最终排出的吸收剂流动的流出管路与可供完成再生的吸收剂排出的流出管路交叉的位置上配备的加热器，从而可以提升流入到再生塔中的吸收剂的温度并借此节省再生能量以及提升再生效率的二氧化碳捕获装置。

Description

二氧化碳捕获装置

技术领域

背景技术

为了减少排出气体中的酸性气体即二氧化碳，开发出了如化学吸收法、吸附法、膜分离法以及深冷法等多种技术，其中化学吸收法是使用吸收液对二氧化碳进行吸收以及捕获的方式，因为其效率较高且工程稳定而得到了最为广泛的应用。

如图1所示的现有的二氧化碳捕获系统，包括：吸收塔91，通过将排出气体中的二氧化碳与吸收剂结合而予以去除；热交换器93，用于通过泵P接收对二氧化碳进行吸收的吸收剂并进行热交换；以及，再生塔92，用于脱除化学结合到经过热交换的吸收剂中的二氧化碳。借此，二氧化碳的吸收以及脱除装置可以利用所述构成执行二氧化碳的吸收工程以及吸收液的再生工程(脱除工程)，而经过再生的吸收液将被供应到吸收塔91中。

流入到吸收塔91中的排出气体，可以从用于减少硫氧化物的洗涤器(scrubber)中取出至少一部分并供应到吸收塔91中。洗涤器是通过向从如船舶等的引擎中排出的排出气体喷洒洗涤水而去除排出气体中所包含的硫氧化物的装置，在船舶中将使用海水作为洗涤水。如上所述，通过海水减少硫氧化物之后的排出气体中的至少一部分将流入到吸收塔91中。此外，流入到吸收塔中的排出气体将通过与吸收剂发生如下所述的化学反应而被吸收剂吸收。

通常来讲，在包含链烷醇胺的吸收剂水溶液中吸收二氧化碳时的反应式如下所述。

反应式1

如上所述的吸收反应可能会根据所使用的吸收剂的类型存在差异，但是因为大体上会在环境温度为35～45℃时呈现出最佳的吸收效率，因此在二氧化碳的吸收工程中维持如上所述的温度显得至关重要。但是在船舶中，作为在洗涤器中使用的洗涤水将使用海水(sea water)，而海水的温度会根据季节或地区在-2～32℃的范围内呈现出较大的偏差。因此，当在冬季航行的船舶的洗涤器中使用如上所述的海水作为洗涤水时，从洗涤器中排出的排出气体可能会被过冷却并因此无法满足所述吸收反应中所需要的所述温度条件，从而导致二氧化碳的吸收效率降低的问题。

此外，因为船舶需要在有限的空间内紧凑地配置大量的装置而始终具有空间不够充分的问题，因此对于搭载到船舶上的装置来讲，空间的优化显得至关重要。如图1所示，搭载于船舶上的现有的吸收塔采用在陆地上使用的圆通形状的吸收塔，因此具有空间效率性极低的问题。因此，需要开发出一种可以在提升空间效率的同时提升吸收效率的技术。

此外，如图1所示，二氧化碳捕获装置的又一重要的技术问题在于再生塔的再生效率。在再生塔中将执行与吸收塔不同的通过从已经吸收二氧化碳的吸收剂中分离出二氧化碳而对吸收剂进行再生的过程，而如上所述的再生过程是需要消耗大量能量的吸热反应。如上所述，对吸收剂进行再生时所需要的能量占据整个碳捕获系统运行时所需要的能量中的相当一部分。因为如上所述的原因，降低再生能量是与吸收剂的再生效率直接相关的事项，因此为了提升吸收剂的再生效率，需要开发出可以节省再生能量的技术。

现有技术文献

专利文献

(专利文献1)韩国公开专利公报第10-2013-0002828号(2013.01.08.)

(专利文献2)韩国注册专利公报第10-1709867号(2017.02.17.)

(专利文献3)美国注册专利公报第US 9,272,241号(2016.03.01.)

发明内容

本发明旨在解决如上所述的现有技术中的问题，其目的如下所述。

本发明的目的在于提供一种可以通过配备可将从吸收部所供应的吸收剂最先流入的再生塔排出的吸收剂与从蒸汽锅炉排出的燃烧气体进行热交换的加热器，以及可通过吸收剂与蒸汽之间的热交换对吸收剂进行加热的加热锅炉而节省再生能量并提升再生效率的二氧化碳捕获装置。

本发明的另一目的在于提供一种可以通过在可供在吸收塔中吸收二氧化碳之后最终排出的吸收剂流动的流出管路与可供已完成再生的吸收剂排出的流出管交叉的位置上配备加热器而提升流入到再生塔中的吸收剂的温度，从而可以节省再生能量并提升再生效率的二氧化碳捕获装置。

本发明的又一目的在于提供一种可以通过配备可对从吸收塔排出的由二氧化碳以及水蒸气构成的气体与所述前处理部的清水进行热交换的加热器而利用气体的废热提升清水的温度并借此提升流入到吸收塔的排出气体的温度，从而可以提升在吸收塔中的吸收效率的二氧化碳捕获装置。

本发明的又一目的在于提供一种包括可以通过从洗涤器中取出的至少一部分排出气体与作为再生部的加热器的冷却水使用的清水之间的热交换将排出气体的温度升温至吸收塔所需要的温度范围的前处理部，从而可以提升吸收塔内的二氧化碳吸收效率的二氧化碳捕获装置。

本发明的又一目的在于提供一种可以通过配备冷却器而在冬季乃至于海水温度上升的夏季稳定地使用，因此可以在降低从前处理部排出的清水的温度之后供应到再生部的加热器并借此降低从所述加热器供应到所述前处理部的清水的温度而防止其过热，从而可以提升吸收塔内的二氧化碳吸收效率的二氧化碳捕获装置。

本发明的另一目的在于提供一种可以通过将所述前处理部与洗涤器一体化而在提升二氧化碳吸收效率的同时视线空间优化或提升空间利用率的二氧化碳捕获装置。

本发明的又一目的在于提供一种可以通过配备对从所述前处理部喷洒的清水进行过滤的水处理部而延长清水的更换周期并防止因为清水的污染而导致的如前处理部、加热器、管道以及吸收剂等的损伤的二氧化碳捕获装置。

本发明的又一目的在于提供一种可以通过提供平截面以及侧截面为正方形或长方形的六面体形状的吸收塔而具有与相同的空间占有率相比的高吸收能力的二氧化碳捕获装置。

本发明的又一目的在于提供一种可以通过将至少两个以上的吸收塔以在横方向上相互连通的方式排列成一列而即使是在狭窄的空间内也可以确保较高的吸收能力的二氧化碳捕获装置。

本发明的又一目的在于提供一种可以通过采用将从再生部供应过来的经过再生的吸收剂从配置在距离排出气体流入口最远的位置上的吸收塔到距离排出气体流入口最近的吸收塔依次进行喷射的构成而使得各个吸收塔最大限度地具有均匀的二氧化碳吸收能力，从而即使是在狭窄的空间内也可以确保较高的吸收能力的二氧化碳捕获装置。

本发明的又一目的在于提供一种可以通过在吸收塔的后端配备后处理塔而防止在去除二氧化碳之后排放到大气中的排出气体中所残留的吸收剂的飞沫排放到大气中的二氧化碳捕获装置。

本发明的又一目的在于提供一种可以通过在吸收塔以及后处理塔的上侧配备冷凝腔室而对可能会在后处理塔内的洗涤过程中发生的吸收剂或清水的飞沫进行冷凝，从而防止其粉末排放到大气中的二氧化碳捕获装置。

本发明的又一目的在于提供一种可以通过在至少两个以上的各个吸收塔之间分别配备分隔壁并使得分隔壁之间相互连通而诱导排出气体向所需要的方向流动，从而可以提升二氧化碳的吸收效率的二氧化碳捕获装置。

本发明的又一目的在于提供一种可以通过在形成于吸收塔之间的分隔壁上的连通口配备除雾器而阻断吸收剂或水蒸气飞沫向相邻的吸收塔移动，从而可以将各个吸收塔中的吸收剂的浓度维持在所需要的水准并借此提升二氧化碳的吸收效率的二氧化碳捕获装置。

本发明的又一目的在于提供一种可以通过开放距离排出气体流入口最远的吸收塔与安装在所述吸收塔的后端上的后处理塔之间的分隔壁的上部而将存储空间相互共享，从而可以将吸收剂的浓度维持在所需要的水准并借此提升其吸收效率的二氧化碳捕获装置。

本发明的又一目的在于提供一种可以通过采用将缓冲罐中的清水分别喷射到后处理塔的下部区域以及上部区域的构成而使得喷射到上部区域的清水返回到所述缓冲罐并使得喷射到下部区域的清水不会返回到缓冲罐而是供应到相邻的吸收塔的存储空间，从而可以将吸收剂的浓度调节至所需要的水准并借此持续地维持和提升其吸收效率的二氧化碳捕获装置。

本发明的又一目的在于提供一种可以通过在可供从再生部供应的吸收剂流动的流入管路上配备过滤器而去除吸收剂中所包含的盐以及粉尘等异物，从而可以防止吸收部的构成受到损伤并提升二氧化碳的捕获效率的二氧化碳捕获装置。

本发明的又一目的在于提供一种可以通过在用于供应经过再生的吸收剂的流入管路上配备用于降低从再生部供应过来的吸收剂的温度的冷却器而在冷却至最适合于在吸收塔中的吸收反应的温度范围之后流入到吸收塔中，从而可以提升其吸收效率的二氧化碳捕获装置。

本发明的又一目的在于提供一种可以通过在可供在吸收塔中对二氧化碳进行吸收之后最终排出的吸收剂流动的流出管路上配备过滤器而在去除吸收剂中所残留的盐以及粉尘等异物最后流入到再生塔，从而可以提升其再生效率的二氧化碳捕获装置。

本发明的又一目的在于提供一种可以通过配备可对从再生塔排出的由二氧化碳以及水蒸气构成的气体与所述前处理部的清水进行热交换的加热器而利用气体的废热提升清水的温度并借此提升流入到吸收塔的排出气体的温度，从而可以提升在吸收塔中的吸收效率的二氧化碳捕获装置。

为了达成如上所述的目的，本发明可以通过如下所述构成的实施例实现。

在本发明的一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置，作为包括配备有对从洗涤器取出的至少一部分排出气体中的二氧化碳进行吸收的吸收塔的吸收部以及对从所述吸收部排出的吸收剂进行再生的再生部的二氧化碳捕获装置,所述再生部包括可供从所述吸收部排出的吸收剂最初流入的再生塔以及可供从所述再生塔排出的吸收剂流入的另一个再生塔。

在本发明的另一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置，所述另一个再生塔与可供所述吸收剂最初流入的再生塔彼此流体连通，从而将从所述另一个再生塔排出的吸收剂供应到所述吸收部中，并将从所述另一个再生塔分离的二氧化碳供应到可供所述吸收剂最初流入的再生塔中。

在本发明的又一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置，排出到可供从所述吸收部排出的吸收剂最初流入的再生塔中的吸收剂所流动的流出管路以与所述另一个再生塔流体连通的方式构成，在所述流出管路上包括加热器，从而通过蒸汽锅炉的燃烧气体与吸收剂之间的热交换提升所述吸收剂的温度。

在本发明的又一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置，所述另一个再生塔由通过涂布排出到可供从所述吸收部排出的吸收剂最初流入的再生塔中的吸收剂而从吸收剂脱除二氧化碳的脱除区域以及对脱除二氧化碳之后的吸收剂进行回收和储藏的储藏区域构成，所述储藏区域与所述吸收部流体连通。

在本发明的又一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置，还包括与所述储藏区域以及所述脱除区域流体连通并在对从所述脱除区域排出的吸收剂进行回收和再加热之后将包含二氧化碳的气体供应到所述脱除区域并将吸收剂重新供应到所述储藏区域的加热锅炉，所述加热锅炉对通过所述蒸汽锅炉生成的蒸汽与从所述脱除区域回收的吸收剂进行热交换。

在本发明的又一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置，所述脱除区域以及所述储藏区域还包括允许包含二氧化碳的气体流动但阻断吸收剂的流动的阻断组件。

在本发明的又一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置，所述阻断组件在内部包括限定可供气体通过的长孔并划分对所述吸收剂进行储藏的储藏空间的一个以上的烟道，被所述烟道划分的储藏空间与所述加热锅炉流体连通，从而使得汇集在所述储藏空间中的吸收剂流入到所述加热锅炉中。

在本发明的又一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置，所述再生塔以及所述另一个再生塔以通过导管流体连通的方式独立构成。

在本发明的又一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置，所述再生塔以及所述另一个再生塔由一个塔体构成。

在本发明的又一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置，在所述再生塔与所述另一个再生塔之间还包括允许包含二氧化碳的气体流动但阻断吸收剂的流动的阻断组件。

在本发明的又一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置，划分所述再生塔以及所述另一个再生塔的所述阻断组件在内部包括限定可供气体通过的长孔并划分对所述吸收剂进行储藏的储藏空间的一个以上的烟道，被所述烟道划分的储藏空间与加热器流体连通，从而使得汇集在所述储藏空间中的吸收剂经由所述加热器流入到所述另一个再生塔中。

在本发明的又一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置，通过在可供从所述另一个再生塔排出并供应到所述吸收部中的吸收剂流动的流出管路与可供从所述吸收部供应到所述再生塔中的吸收剂流动的流出管路交叉的位置上还配置加热器而对两侧的吸收剂进行热交换，从而在降低从所述另一个再生塔排出并供应到所述吸收部中的吸收剂的温度的同时提升从所述吸收部供应到所述再生塔中的吸收剂的温度。

在本发明的又一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置，通过在可供从所述再生塔排出的包含二氧化碳的气体流动的流出管路与可供从前处理部排出的液体流动的流出管路交叉的位置上还配置加热器而降低气体的温度并提升液体的温度。

在本发明的又一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置，通过在所述气体的流出管路上还包括气液分离器而对气体中所包含的水蒸气进行冷凝并仅对二氧化碳进行分离。

在本发明的又一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置，在所述洗涤器与吸收部之间还包括前处理部，从所述洗涤器中取出的所述排出气体将流入到前处理部，并在调节至所述吸收部所需要的一定的温度之后流入到所述吸收部。

在本发明的又一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置，所述前处理部，包括：前处理塔，以与可供从所述再生部的加热器排出的液体流入的流入管路、可供从所述洗涤器取出的一部分排出气体流入的流入管路、可供从所述前处理部排出的液体流出的流出管路、以及可供所述排出气体流出的流出管路连通的方式构成；通过所述再生部的加热器的液体与所述排出气体之间的热交换将所述排出气体的温度升温至所述吸收部中所需要的一定的温度。

在本发明的又一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置，所述吸收塔以其平截面以及侧截面为从由正方形或长方形形状构成的组中选择的某一个形状的六面体形状构成。

在本发明的又一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置，所述吸收塔包括至少两个以上的吸收塔，所述两个以上的吸收塔在横方向上连续排列，而且通过相互连通而可供所流入的排出气体流动。

本发明可以通过如上所述的实施例的构成达成如下所述的效果。

本发明可以通过配备可将从吸收部所供应的吸收剂最先流入的再生塔排出的吸收剂与从蒸汽锅炉排出的燃烧气体进行热交换的加热器，以及可通过吸收剂与蒸汽之间的热交换对吸收剂进行加热的加热锅炉而节省再生能量并提升再生效率。

本发明可以通过在可供在吸收塔中吸收二氧化碳之后最终排出的吸收剂流动的流出管路与可供已完成再生的吸收剂排出的流出管交叉的位置上配备加热器而提升流入到再生塔中的吸收剂的温度，从而可以节省再生能量并提升再生效率。

本发明可以通过配备可对从吸收塔排出的由二氧化碳以及水蒸气构成的气体与所述前处理部的清水进行热交换的加热器而利用气体的废热提升清水的温度并借此提升流入到吸收塔的排出气体的温度，从而可以提升在吸收塔中的吸收效率。

本发明包括可以通过从洗涤器中取出的至少一部分排出气体与作为再生部的加热器的冷却水使用的清水之间的热交换将排出气体的温度升温至吸收塔所需要的温度范围的前处理部，从而可以提升吸收塔内的二氧化碳吸收效率。

本发明可以通过配备冷却器而在冬季乃至于海水温度上升的夏季稳定地使用，因此可以在降低从前处理部排出的清水的温度之后供应到再生部的加热器并借此降低从所述加热器供应到所述前处理部的清水的温度而防止其过热，从而可以提升吸收塔内的二氧化碳吸收效率。

本发明可以通过将所述前处理部与洗涤器一体化而在提升二氧化碳吸收效率的同时视线空间优化或提升空间利用率。

本发明可以通过配备对从所述前处理部喷洒的清水进行过滤的水处理部而延长清水的更换周期并防止因为清水的污染而导致的如前处理部、加热器、管道以及吸收剂等的损伤。

本发明可以通过提供平截面以及侧截面为正方形或长方形的六面体形状的吸收塔而具有与相同的空间占有率相比的高吸收能力。

本发明可以通过将至少两个以上的吸收塔以在横方向上相互连通的方式排列成一列而即使是在狭窄的空间内也可以确保较高的吸收能力。

本发明可以通过采用将从再生部供应过来的经过再生的吸收剂从配置在距离排出气体流入口最远的位置上的吸收塔到距离排出气体流入口最近的吸收塔依次进行喷射的构成而使得各个吸收塔最大限度地具有均匀的二氧化碳吸收能力，从而即使是在狭窄的空间内也可以确保较高的吸收能力。

本发明可以通过在吸收塔的后端配备后处理塔而防止在去除二氧化碳之后排放到大气中的排出气体中所残留的吸收剂的飞沫排放到大气中。

本发明可以通过在吸收塔以及后处理塔的上侧配备冷凝腔室而对可能会在后处理塔内的洗涤过程中发生的吸收剂或清水的飞沫进行冷凝，从而防止其粉末排放到大气中。

本发明可以通过在至少两个以上的各个吸收塔之间分别配备分隔壁并使得分隔壁之间相互连通而诱导排出气体向所需要的方向流动，从而可以提升二氧化碳的吸收效率。

本发明可以通过在形成于吸收塔之间的分隔壁上的连通口配备除雾器而阻断吸收剂或水蒸气飞沫向相邻的吸收塔移动，从而可以将各个吸收塔中的吸收剂的浓度维持在所需要的水准并借此提升二氧化碳的吸收效率。

本发明可以通过开放距离排出气体流入口最远的吸收塔与安装在所述吸收塔的后端上的后处理塔之间的分隔壁的上部而将存储空间相互共享，从而可以将吸收剂的浓度维持在所需要的水准并借此提升其吸收效率。

本发明可以通过采用将缓冲罐中的清水分别喷射到后处理塔的下部区域以及上部区域的构成而使得喷射到上部区域的清水返回到所述缓冲罐并使得喷射到下部区域的清水不会返回到缓冲罐而是供应到相邻的吸收塔的存储空间，从而可以将吸收剂的浓度调节至所需要的水准并借此持续地维持和提升其吸收效率。

本发明可以通过在可供从再生部供应的吸收剂流动的流入管路上配备过滤器而去除吸收剂中所包含的盐以及粉尘等异物，从而可以防止吸收部的构成受到损伤并提升二氧化碳的捕获效率。

本发明可以通过在用于供应经过再生的吸收剂的流入管路上配备用于降低从再生部供应过来的吸收剂的温度的冷却器而在冷却至最适合于在吸收塔中的吸收反应的温度范围之后流入到吸收塔中，从而可以提升其吸收效率。

本发明可以通过在可供在吸收塔中对二氧化碳进行吸收之后最终排出的吸收剂流动的流出管路上配备过滤器而在去除吸收剂中所残留的盐以及粉尘等异物最后流入到再生塔，从而可以提升其再生效率。

本发明可以通过配备可对从再生塔排出的由二氧化碳以及水蒸气构成的气体与所述前处理部的清水进行热交换的加热器而利用气体的废热提升清水的温度并借此提升流入到吸收塔的排出气体的温度，从而可以提升在吸收塔中的吸收效率。

附图说明

图1是现有的二氧化碳捕获装置的示意图。

图2是根据本发明之一实施例的二氧化碳捕获装置的示意图。

图3是附加有图2中所图示的前处理部的洗涤器的斜视图。

图4是图2中所图示的前处理部的示意图。

图5是图2中所图示的吸收塔的斜视图。

图6是图2中所图示的吸收塔的正面图。

图7a是图2中所图示的吸收塔的侧面图。

图7b是图2中所图示的吸收塔的平面图。

图8a是图2中所图示的吸收部的示意图。

图8b是图8a中所图示的后处理塔的示意图。

图9是图2中所图示的烟道托盘的放大图。

图10是图2中所图示的冷凝腔室的放大图。

图11是图2中所图示的再生部的示意图。

图12是根据本发明之另一实施例的二氧化碳捕获装置的再生部的示意图。

图13是根据本发明之又一实施例的由前处理部、一个吸收塔以及再生部构成的二氧化碳捕获装置的示意图。

图14是根据本发明之又一实施例的由前处理部、一个吸收塔、一个后处理塔以及再生部构成的二氧化碳捕获装置的示意图。

图15是根据本发明之又一实施例的由前处理部、三个吸收塔、一个后处理塔以及再生部构成的二氧化碳捕获装置的示意图。

图16是根据本发明之又一实施例的由两个吸收塔、一个后处理塔以及再生部构成的二氧化碳捕获装置的示意图。

图17是根据本发明之又一实施例的由三个吸收塔、一个后处理塔以及再生部构成的二氧化碳捕获装置的示意图。

图18是根据本发明之又一实施例的由四个吸收塔、一个后处理塔以及再生部构成的二氧化碳捕获装置的示意图。

图19是根据本发明之又一实施例的由两个吸收塔以及再生部构成的二氧化碳捕获装置的示意图。

图20是根据本发明之又一实施例的由三个吸收塔以及再生部构成的二氧化碳捕获装置的示意图。

图21是根据本发明之又一实施例的由四个吸收塔以及再生部构成的二氧化碳捕获装置的示意图。

【符号说明】

10：洗涤器

100：前处理部

101：前处理塔

102：流入管路(排出气体)

103：喷嘴

104：流入口(排出气体)

105：填充物

107：流入口(清水)

109：流出口(排出气体)

110：流出口(清水)

111：流入管路(清水)

113：流出管路(排出气体)

115：鼓风机

116：流出管路(清水)

118：供应管路(海水)

120：热交换器

130：水处理部

132：取出管路

134：返回管路

200：吸收部

201：外壳

202：吸收塔

203：基准吸收塔

203a：储藏空间

205：再生吸收塔

205a：储藏空间

204：后处理塔

204a：储藏空间

205b：流入口

203a：流入口

206：填充物(第一吸收塔)

207：喷嘴

208：除雾器

209：分隔壁(第一吸收塔与第二吸收塔之间)

210：喷嘴

212：分隔壁(第二吸收塔与后处理塔之间)

214a、b：连通口

216：连通口

217：下侧面

220：填充物

222：喷嘴

224：除雾器

226：填充物

227：喷嘴

228：除雾器

230：烟道托盘

240：冷凝腔室

242：除雾器

250：缓冲罐

252：流出管路(清水)

253：流入管路(清水)

254：流出管路(气体)

255：流入管路(清水)

256：回收管路(清水)

258：回收管路(清水)

259：流入管路(清水)

260：流入管路(吸收剂)

262：冷却器

263：冷却水管路

264：过滤器

270：流出管路(吸收剂)

272：流出管路(吸收剂)

274：过滤器

280：冷却器

282：冷却水管路(海水)

300：再生部

301：再生塔

303：外壳

304：集液槽(sump)

305：内部空间

307：一级填充物

309：喷嘴

310：加热器

311：二级填充物

313：除雾器

315：流出管路(二氧化碳、水蒸气)

320：气液分离器

324：流出管路(二氧化碳)

322：排出管路(冷凝水)

330：加热器

335：流动管路(二氧化碳、水蒸气)

340：相邻的再生塔

343：外壳

344：集液槽

345：内部空间

346：喷嘴

347：填充物

348：填充物

350：烟道托盘

360：加热锅炉

362：流出管路(气体)

364：回收管路(吸收剂)

366：流入管路(吸收剂)

370：蒸汽锅炉

372：流入管路(蒸汽)

374：流出管路(蒸汽)

376：流出管路(排出气体)

380：加热器

390：流出管路(吸收剂)

392：流出管路(吸收剂)

具体实施方式

接下来，申请人将参阅附图对在上述内容中说明的实施例进行详细的说明。

图2是根据本发明之一实施例的二氧化碳捕获装置的示意图。从船舶的引擎排出的排出气体中，包含如硫氧化物以及二氧化碳等诱发环境污染的物质。包含如上所述的诱发环境污染的物质的排出气体将被供应到称之为洗涤器的硫氧化物减少装置中，而在所述装置内减少硫氧化物之后的排出气体将被排放到大气中。但是，因为减少硫氧化物之后的排出气体内仍然包含二氧化碳，因此并不会将通过洗涤器之后的排出气体直接排放到大气中，而是会从侧面取出排出气体中的至少一部分并供应到本发明的二氧化碳捕获装置1中，从而对排出气体中所包含的二氧化碳进行捕获并将去除或减少二氧化碳之后的排出气体排放到大气中。

参阅图2，本发明的二氧化碳捕获装置1，包括：前处理部100，从侧面取出从洗涤器(scrubber)10排出的排出气体中的至少一部分并升温至一定的温度；吸收部200，通过向在所述前处理部100中升温的排出气体喷洒吸收剂而对排出气体中的二氧化碳进行吸收；以及，再生部300，接收在所述吸收部200中吸收二氧化碳之后的吸收剂并从吸收剂脱除二氧化碳，然后将吸收剂再次传递到吸收部。

图3是附加有图2中所图示的前处理部的洗涤器的斜视图，而图4是图2中所图示的前处理部的示意图。所述前处理部100，包括：前处理塔101，可供洗涤器10的排出气体中从侧面取出的至少一部分排出气体流入；流入管路102，以与所述前处理塔流体连通的方式连接，可供排出气体流入；流入管路111，可供清水流入；流出管路113，可供排出气体流出；水处理部130，对受到污染的清水进行净化；热交换器120，附加到所述清水的流出管路116上；以及，鼓风机115，附加到所述排出气体的流出管路113上。

所述前处理塔101是利用清水对从洗涤器10的侧面取出的至少一部分排出气体进行洗涤的空间，整体上采用长方体或正方体形状。长方体以及正方体形状可以在空间不足的船舶这一特殊的环境下确保最大的空间效率性。因为如上所述的原因，洗涤器10也采用与前处理塔相同的正方体或长方体形状为宜。所述洗涤器10如图3所示，由可供从引擎排出的排出气体流入的流入口11、通过向所流入的排出气体喷射如海水等洗涤液而起到减少硫氧化物的洗涤作用的主体14、以及可供减少硫氧化物之后的派出气体派出的流出口13构成。本发明在将减少硫氧化物之后的排出气体排出到流出口13之前从侧面取出一部分并供应到前处理塔101中。所述前处理塔101通过以与主体14的上端以及前处理塔流体连通的方式连接的流入管路102取出排出气体中的一部分。如图3所示，前处理塔101在通过流入管路102从侧面取出排出气体的同时与洗涤器一体配备为宜。通过如上所述的一体配备的构成，不需要安装额外的导管，因此可以在船舶这一狭窄的空间有效地安装前处理塔，进而可以安装尺寸增加的前处理塔，以便于在相同的空间内取出更多的排出气体进行处理。

所述前处理塔101包括排出气体的流入口104、清水的流入口107、喷嘴103、填充物105、储藏空间108、清水的流出口110、排出气体的流出口109以及除雾器106。

所述流入口104以流体连通的方式与所述流入管路102连接，以便于从洗涤器取出的排出气体流入。

所述流入口107以流体连通的方式与可供保管于储藏空间108中的一定量的清水在后续说明的再生部的加热器330中进行热交换之后以升温的状态返回的流入管路111连接。

所述喷嘴103是用于对从所述流入口107流入的清水进行喷射的构成，将清水沿着重力方向向储藏空间108进行喷射。

所述填充物105是位于所述喷嘴的下侧的层叠体，可以使得喷射到层叠体的清水附着在表面并滞留一定时间并借此增加与排出气体的接触时间以及接触面积，从而通过热交换提升排出气体的温度并最大限度地去除异物。为了在洗涤器10中减少硫氧化物而使用的海水(sea water)在冬季的一部分地区可能会处于-2～15℃左右的低温状态，因此在冬季从洗涤器中排出的排出气体可能会被过度冷却而以大约10～25℃的状态排出。但是，因为所述温度范围低于在吸收塔中进行二氧化碳的吸收反应时所需要的温度即35～45℃，因此在冬季会导致在吸收塔中的二氧化碳的吸收率下降的问题。但是，在本发明中可以通过使得从所述喷嘴喷射出来的清水与排出气体接触而将排出气体的温度升温至吸收反应所需要的温度范围，从而解决如上所述的问题。

所述储藏空间108是指所述前处理塔的下部的一定空间，是用于对所跌落的清水进行保管的空间，在所述空间中始终储藏有一定量的清水，从而使得清水沿着由配备于前处理塔与后续说明的再生器的加热器之间的流入管路111以及流出管路116构成的封闭回路循环。

所述流出口110是可供储藏在所述储藏空间108中的清水流出的出口，可以通过以流体连通的方式与流出管路116连接而将清水供应到加热器330中。

所述流出口109是在所述储藏空间108的上端与所述填充物106的下端之间形成的可供经过升温之后的排出气体排出的出口，与可供所排出的排出气体流动的流出管路113流体连通。如上所述，因为是将升温至35～45℃的排出气体通过流出管路113提供到吸收塔中，因此不需要经过单独的加热过程就可以提升在吸收塔中的二氧化碳的吸收率。

所述除雾器106是通过安装在所述流出口109中而对排出气体中所包含的清水飞沫进行过滤的构成，可以阻断清水飞沫从流出口109排出并与排出气体一起流入到吸收部中。可以使用公知的多种除雾器构成。如后所述，在吸收部中可以配备在空间上独立的两个以上的吸收塔，而且因为在各个吸收塔中规定了吸收剂浓度，因此在清水飞沫流入到吸收部的情况下，可能会造成吸收剂浓度的变化并进一步导致二氧化碳的吸收效率下降的问题。因此，为了维持在各个吸收塔中规定的吸收剂浓度，需要阻断水分流入到吸收部中。

流入到前处理塔中的排出气体可能会包含如盐等多种异物，因此所述水处理部130为了去除如上所述的异物而以与所述储藏空间108流体连通的方式构成。水处理部可以适用多种公知的水处理技术，较佳地使用薄膜式(membrane type)为宜。所述水处理部130可以在通过与所述储藏空间108流体连通的取出管路132流入清水并进行水处理之后通过以与流出管路116流体连通的方式构成的返回管路134排出到流出管路116中并借此将经过净化的清水供应到加热器330中，从而防止如流出管路116以及加热器330等构成因为异物等而受到损伤。在所述返回管路的一端直接流体连接到流出管路116而非储藏空间108时，与直接流体连接到储藏空间108中的情况相比，有助于降低流出管路116上的污染度。

所述热交换器120配备于清水的流出管路116上，从而对流入到加热器中的清水的温度进行冷却。在冬季具有洗涤器中的排出气体被海水过度冷却的问题，但是在夏季因为海水的温度会上升至32℃，从而在所述前处理塔上进行升温时会导致排出气体的温度超过吸收塔所需要的35～45℃的问题，因此可以通过将在流出管路116中流动的清水与通过海水供应管路118供应的海水进行热交换而调整至海水的温度范围，从而防止供应到吸收塔中的排出气体过热的现象。

所述鼓风机115是安装在排出气体的所述流出管路115上的构成，可以强制吸入前处理塔101内的排出气体并提供到所述吸收塔中。通过所述鼓风机的强制吸入，所述洗涤器的排出气体可以通过流入管路102强制流入到前处理塔101的内部，并在经过填充物105之后沿着流出管路113流入到吸收塔中。

图5是图2中所图示的吸收塔的斜视图，图6是图2中所图示的吸收塔的正面图，图7a是图2中所图示的吸收塔的侧面图，而图7b是平面图。图8a是图2中所图示的吸收部的示意图。

如图8a所示，所述吸收部200包括排出气体的流出管路113、吸收剂的流入管路260以及与流出管路270、272流体连通的吸收塔202。

考虑到适用本发明的现场即船舶的特性，所述吸收塔202采用可以提升其空间效率性的形状以及结构。本申请中所使用的术语“空间效率性”是指安装在相同体积的船舶空间上的二氧化碳捕获装置的吸收塔的内部体积(可供排出气体流动的空间的体积)的比例。因此，与相同体积相比的吸收塔的内部体积的比例越高，就可以说“空间效率性”越高。如上所述的定义同样适用于前处理塔。关于所述吸收塔202，在图7a的侧面图中向地面投影的投影面(或截面)与在图7b的平面图中向地面投影的投影面(或截面)为长方形或正方形。因此，与现有的圆筒形吸收塔相比可以确保较高的空间效率性，从而从洗涤器中取出相对较多的排出气体进行处理并借此提升二氧化碳的吸收效率。

所述吸收塔202包括在侧面以及平面上的投影面为长方形或正方形的六面体形状的外壳201，所述外壳限定喷射吸收剂并通过吸收剂对排出气体中的二氧化碳进行吸收的吸收空间。所述吸收空间可以认为等同于如上所述的吸收塔的内部体积，但是在下述说明的附加有后处理的实施例中，将排除后处理塔的内部体积。所述吸收塔202包括可供排出气体流入的流入口202a以及可供排出气体流出的流出口202b，而且如图8a、b所示，所述流入口202a以流体连通的方式与排出气体的流出管路113连接。

所述吸收塔202可以包括可供从所述再生部供应过来的经过再生的吸收剂最初流入的吸收塔205以及形成有排出气体的流入口202a的吸收塔203。可供排出气体最初流入的吸收塔203可以被称之为“基准吸收塔”，而可供从再生部供应过来的经过再生的吸收剂最初流入的吸收塔205可以被称之为“再生吸收塔”。所述再生吸收塔是指位于与基准吸收塔最远的位置上的吸收塔。在本申请中为了说明的便利，以基准吸收塔205以及再生吸收塔203为例进行说明，但是在所述吸收塔之间还可以额外包含一个以上的吸收塔。因此，在可供从所述再生部供应过来的经过再生的吸收剂最初流入的再生吸收塔205与形成有所述排出气体的流入口202a的基准吸收塔203之间还可以额外配备一个以上的吸收塔。此外，在相邻的吸收塔中，“相邻的吸收塔”是指如图8a所示的连续位于特定吸收塔的右侧或左侧的吸收塔。

如上所述的两个以上的吸收塔203、205相互在横方向上连续排列，而且通过相互连通而可供内部的排出气体流动。其中，“吸收塔之间连通”是指虽然吸收塔之间通过分隔壁209将其内部空间彼此独立地进行区分，但是排出气体可以通过配备于分隔壁的一侧的连通口214a、214b进行流动。

所述再生吸收塔205，包括：流入口205b，与可供从所述再生部供应过来的经过再生的吸收剂流动的流入管路260流体连通；喷嘴210，用于将从所述流入口205b流入的吸收剂沿着重力方向进行喷射；填充物218，通过使得从所述喷嘴喷射出来的吸收剂附着在表面进行流动的同时与排出气体发生接触而对二氧化碳进行吸收；储藏空间205a，用于对向下部跌落的吸收剂进行储藏；以及，流出口205c，与所述储藏空间205a以及流出管路270流体连通。从所述再生部供应过来的经过再生的吸收剂最先被供应到与流入管路260流体连通的所述再生吸收塔205中并通过喷嘴201向重力方向进行喷射，接下来在再生吸收塔的内部空间与从基准吸收塔203流入的排出气体发生接触并对排出气体中的二氧化碳进行吸收。接下来，对二氧化碳进行捕获之后跌落的吸收剂将储藏在位于所述再生吸收塔205的下部的储藏空间205a中，并在通过与其流体连通的流出口205c流出到流出管路270之后供应到相邻的吸收塔即基准吸收塔203中。例如，如图15、17以及20所示，在所述再生吸收塔205与基准再生塔203之间配备有其他再生塔213的情况下，从再生吸收塔流出的吸收剂将在被供应到相邻的再生塔213中并对二氧化碳进行吸收之后最后被供应到基准再生塔203中对二氧化碳进行吸收。此外，如图18以及21所示，在配备两个再生塔213、214的情况下，从再生吸收塔205排出的吸收剂将被供应到相邻的再生塔214中并对二氧化碳进行吸收，接下来排出的吸收剂则将再次被供应到相邻的再生塔213中并对二氧化塔进行吸收，而最终排出的吸收剂将被供应到基准吸收塔203中并对二氧化碳进行吸收。如上所述，排出气体是从基准吸收塔203向再生吸收塔205的方向流动，而吸收剂则是首先在再生吸收塔205中喷射之后将排出的吸收剂供应到相邻的吸收塔213、214中并最终在基准吸收塔203中喷射，因此吸收剂的喷射顺序与排出气体的流动方向相反。因为完成再生并供应到吸收部中的吸收剂处于“贫料(lean)”状态，因此二氧化碳的吸收能力最为优秀，但是与此相反，在一定程度上对二氧化碳进行吸收之后的“富料(rich)”状态的吸收剂的二氧化碳吸收能力将低于“贫料”状态的吸收剂。此外，流入到基准再生塔203中的排出气体的二氧化碳的浓度最高，因此很容易被吸收剂吸收，但是与此相反，越向再生塔一侧流动，排出气体内的二氧化碳的浓度也将变得越低，因此被吸收剂吸收的能力也将下降。因此，在排出气体从基准吸收塔203向再生吸收塔205移动时，二氧化碳的浓度将逐渐降低，因此最“贫料”状态的吸收剂将首先被供应到再生吸收塔205并提升二氧化碳的吸收能力，而接下来排出的吸收剂将被供应到二氧化碳浓度高于再生吸收塔的相邻的吸收塔中，因此即使是与再生吸收塔的吸收剂相比更“富料”状态的吸收剂，也可以确保与在再生吸收塔中的吸收能力类似的吸收能力。最终被供应到基准再生塔203中的吸收剂是最“富料”状态的吸收剂，但是因为二氧化碳的浓度最高，因此可以保证与在其他吸收塔中的吸收能力类似的吸收能力。此外，吸收塔内的排出气体的流动速度从基准吸收塔向再生吸收塔逐渐变慢，因此即使是将“贫料”状态的吸收剂喷射到基准吸收塔203，也会有没有被基准吸收塔吸收而向再生吸收塔一侧移动的二氧化碳，这也是按照如上所述的顺序涂布吸收剂的理由之一。通过如上所述的方式，可以保障各个吸收塔的均匀的二氧化碳吸收能力，从而在整体上提升二氧化碳吸收能力。

搭载于所述吸收塔内部的填充物206、218是通过吸附所喷射的吸收剂而使其滞留一定时间的构成，吸收剂与排出气体将在其中发生接触，从而利用吸收剂通过如上所述的反应对二氧化碳进行吸收。

如图8a所示，所述吸收塔之间通过分隔壁209在空间上彼此分离，同时包括彼此连通的连通口214a。所述吸收塔203是可供排出气体最初流入的基准吸收塔，通过在下部形成的流入口202a流入的排出气体将向上移动并与通过喷嘴207向重力方向喷射的“从相邻的再生塔205供应过来的吸收剂”接触，从而对二氧化碳进行去除，而对二氧化碳进行吸收的吸收剂将向下部的储藏空间203a跌落并储藏，进而通过以流体连通的方式与流出口203c连接的流出管路272供应到所述再生部。此外，对一定量的二氧化碳进行去除之后的排出气体将通过位于上侧的连通口214a流动到相邻的再生塔205中。

在本发明的另一实施例中，可以在连通口214a上配备除雾器208。所述除雾器(demister)208对如上所述的排出气体中所包含或存在于吸收塔203的内部空间中的吸收剂飞沫或水分进行过滤，从而防止其移动到相邻的吸收塔中。吸收剂通常采用胺类化合物与水的组合物形态，因此在吸收反应过程中吸收剂可能会转换成飞沫形态或吸收剂中的水成分可能会转换成水蒸气形态并流入到吸收塔中，而在如上所述的情况下，所述吸收塔或相邻的吸收塔内的吸收剂浓度将发生变化，从而导致无法达成所需水准的二氧化碳的吸收效率的问题。因此，可以通过所述除雾器防止在各个吸收塔中生成的液体飞沫流入到相邻的吸收塔中，从而稳定地维持吸收剂浓度并借此提升二氧化碳的吸收效率。

接下来，从所述相邻的吸收塔205喷射出来的吸收剂将形成与从吸收塔203传递过来的排出气体同向的流动，从而对二氧化碳进行吸收。

在本发明的又一实施例中，所述吸收塔202还可以在再生吸收塔205的后端还包括后处理塔204。

所述后处理塔204可以起到在将完成二氧化碳吸收工程的排出气体直接排放到大气中之前对排出气体中所包含的吸收剂飞沫进行洗涤和去除的作用。吸收塔202中的再生吸收塔205以与后端连通的方式构成且通过分隔壁212在空间上进行区分，而且在其下侧配备有连通口214b，从而可以使得再生吸收塔205的排出气体通过连通口214b移动到后处理塔204中。所述后处理塔的连通口214b在分隔壁212的下侧即储藏空间205a的上侧与填充物208的下侧形成。

如图8b所示，因为所述后处理塔204中的吸收剂浓度会在吸收过程中增加，因此由为了将增加的吸收剂浓度调节至一定的水准而补充水的下部区域204b以及最终对排出气体中所包含的吸收剂进行洗涤的上部区域204c构成。虽然具有可以有效地对二氧化碳进行吸收的最佳的吸收剂浓度，但是伴随着吸收过程的进展，会因为水分的蒸发而导致吸收剂浓度的增加，从而导致二氧化碳的吸收效率下降的问题。

所述下部区域204b包括补充水流入口222a、填充物220、喷嘴222、除雾器224以及储藏空间204a。

所述补充水流入口222a通过流入管路255与后续说明的缓冲罐250流体连通，并通过可供缓冲罐的清水流入的喷嘴222喷洒到下部区域，从而将吸收剂的浓度降低至一定的水准。借此，可以将吸收剂的浓度调节至最佳的水准。

所述填充物220位于喷嘴的下侧以及储藏空间204a的上侧，可以吸附从喷嘴222a喷射出来的清水并流动，从而延长与排出气体发生接触的滞留时间以及接触面积，并起到将排出气体中所包含的吸收剂洗涤至一定水准的作用。

所述储藏空间204a是位于后处理塔的最下侧的空间，也是对吸收剂进行储藏的空间，通过由分隔壁212的下端一部分开放形成的连通口216与相邻的再生吸收塔205的储藏空间205a流体连通。

此外，所述储藏空间204a的下侧面217向再生吸收塔205的储藏空间205a倾斜，从而使得储藏空间204a中的清水可以向再生吸收塔205的储藏空间205a移动，并借此使得经过稀释的吸收剂通过再生吸收塔的吸收剂的流出管路270向相邻的吸收塔或基准吸收塔移动。因为在事先将吸收剂的浓度调节至所需要的水准的状态下供应到基准吸收塔中，因此可以在基准吸收塔中有效地对二氧化碳进行吸收。

所述除雾器224可以对脱离下部区域204b的排出气体中所包含的清水或吸收剂的飞沫或水蒸气进行过滤并仅使得去除所述物质之后的排出气体移动到上部区域204c，可以使用公知的多种技术。

所述上部区域204c是最后一次去除从下部区域流入的排出气体中所包含的吸收剂的区域，包括阻断组件230、填充物226、喷嘴227以及除雾器228。

作为所述阻断组件230的一实例，在图9中图示了烟道托盘。参阅图9，所述阻断组件230是用于防止从上部区域喷射出来的清水跌落到下部区域的构成，包括贯通孔236、底板235、长孔232以及烟道(chimney)231。

所述底板235以横穿后处理塔204的横截面的方式配备，从而阻断从上部区域跌落的清水流入到下部区域，而所述贯通孔236在所述底板235上形成有多个，是为了使得下部区域的排出气体可以流入到上部区域而在底板235上形成的孔。所述烟道231是沿着所述贯通孔236的边缘周围垂直形成的壁，为烟囱形状，用于限定可供排出气体流动的长孔232以及接收所滴落的清水的储藏空间234。滴落到所述储藏空间234中的清水将被汇集在集水井233中。不仅可以适用如上所述的构成，还可以适用多种公知的烟道托盘。

参阅图8a，所述填充物226位于所述阻断组件的上侧，可以吸附所滴落的清水并使其滞留一定时间，从而使其与上升的排出气体发生接触并借此利用清水对排出气体中所包含的吸收剂或其粉末进行洗涤。

所述喷嘴227位于所述填充物的上侧，是用于喷射从后续说明的缓冲罐供应过来的清水的构成，而所述除雾器228可以对脱离上部区域204c的排出气体中所包含的清水或吸收剂的飞沫进行过滤并仅使得去除所述物质之后的排出气体排出，可以使用公知的多种技术。

在本发明的又一实施例中，本发明的吸收塔202还可以还包括冷凝腔室240。

所述冷凝腔室240与后处理塔204连通并以在横方向上横穿整个吸收塔的方式形成。如图8a以及图10所示，所述冷凝腔室240在吸收塔的上端以同时横穿基准吸收塔、再生吸收塔以及后处理塔的方式沿着长度方向以类似于隧道的形态较长形成，可以通过确保排出气体滞留在所述隧道上的时间而使得排出气体中所包含的水分发生冷凝，从而仅将去除水分之后的排出气体排放到大气中并将所冷凝的水分(以下，称之为冷凝水)回收到后续说明的缓冲管250中。不仅如此，还可以同时对可能会残留在排出气体中的吸收剂成分进行回收。

所述冷凝腔室240被上侧面244、两侧面243以及下侧面241定义。所述上侧面244以及两侧面243都是吸收塔的外壳201的一部分，而所述下侧面241是构成所述基准吸收塔203以及再生吸收塔205的上侧面的部分。因此，可以限定被所述上侧面、下侧面以及两侧面围绕的内部空间245，并通过减慢排出气体在其内部空间245中的移动速度并增加滞留时间而实现冷凝。

此外，所述下侧面241还可以在其一侧还包括倾斜面241a。所述倾斜面241a是下侧面的一部分倾斜而成的面，通过回收管路258与后续说明的储藏罐250连通，从而使得冷凝水发生流动并轻易地汇集在缓冲罐中。

所述冷凝腔室250以与吸收塔202的流出口202b连通的方式构成，而且可以在流出口202b上还包括除雾器242。所述除雾器242与上述说明的其他除雾器相同，用于对飞沫进行过滤。

在本发明的又一实施例中，本发明的二氧化碳捕获装置1的吸收部还可以还包括缓冲罐250。

如图8a所示，所述缓冲罐250是用于对清水进行储藏的罐体，通过流入管路255与下部区域204b流体连通，通过流入管路253与上部区域204c流体连通，通过回收管路258与冷凝腔室240流体连通，通过回收管路256与上部区域204c的集水井233流体连通，并通过流出管路254与上部区域流体连通。

可以通过与所述缓冲罐250的流出管路252流体连接的所述流入管路255将缓冲罐中的清水供应到下部区域204b，从而将吸收剂的浓度调节至一定的水准。此外，可以通过与缓冲罐的流出管路252流体连接的所述流入管路253将缓冲罐中的清水供应到上部区域204c，从而对排出气体进行洗涤并对吸收剂进行回收。此外，涂布到所述上部区域的清水将被汇集到阻断组件230的集水井233中，并通过与集水井流体连接的回收管路256返回到缓冲罐250中。通过对缓冲罐的上端与所述阻断组件230的上侧进行流体连接的流出管路254，将填充到缓冲罐中的气体(空气以及水蒸气)排出到上部区域，从而可以方便地通过回收管路256对清水进行回收。此外，缓冲罐还通过回收管路258与冷凝腔室240流体连接，从而将冷凝水回收到缓冲罐中。

如图8a所示，在本发明的又一实施例中，所述吸收部200还可以在可供经过再生的吸收剂流动的流入管路260上还包括过滤器264。所述过滤器264可以对从再生部供应过来的吸收剂中所包含的盐等异物进行过滤，从而事先防止吸收部的构成因为异物而受到污染的问题。

如图8a所示，在本发明的又一实施例中，所述吸收部200还可以在流入管路260上还包括冷却器262。所述冷却器260可以将从再生器供应过来的吸收剂的温度冷却至适合于吸收反应的温度，从而提升二氧化碳的吸收效率。

如图8a所示，在本发明的又一实施例中，所述吸收部200还可以在可供从基本再审他203排出的“富料”状态的吸收剂流动的流出管路272上还包括过滤器274。通过所述过滤器，可以在去除吸收剂中所包含的如盐等异物之后再将吸收剂传递到再生部中，从而防止再生部因为异物而受到污染或损伤的问题。

图11是图2中所图示的再生部的示意图。接下来，将参阅图11对所述再生部300进行说明。

所述再生部300包括可供从吸收部流入的吸收剂最初流入的再生塔301以及从所述再生塔301接收经过再生的吸收剂并对其进行再生的相邻的再生塔340。

与所述在生态301相邻的再生塔340可以如图12所示地由单一塔体构成，也可以如图11所示地由独立的两个塔体构成。首先，将参阅图11对由独立的塔体构成进行说明。

所述再生塔301包括用于限定进行再生的内部空间305的外壳303，在所述内部空间305中从下到上配备有储藏空间304、一级填充物307、喷嘴309、二级填充物311以及除雾器313。如后所述，与吸收过程不同，因为再生反应属于吸热反应，因此需要消耗相当量的再生能量。在吸收剂流入到所述再生塔301之前，会在加热器310中通过热交换升温至120℃左右之后流入到再生塔，因此内部空间的温度可以维持120℃左右的高温并从吸收剂中脱除二氧化碳。

所述喷嘴309位于所述填充物的上侧，用于喷射“富料”状态的吸收剂。

所述一级填充物307位于所述喷嘴309的下侧，可以通过吸附所跌落的吸收剂而使其滞留一定的时间，从而有效地脱除二氧化碳。因为高温的吸收剂，一级填充物也将维持类似的温度，以便于执行脱除反应。

所述二级填充物311位于喷嘴309的上侧，可以使得与所脱除的二氧化碳一起上升的吸收剂飞沫或水蒸气附着并滞留一定的时间，从而再次对二氧化碳进行脱除。此外，液体成分将向下跌落。

所述除雾器313可以从所排出的二氧化碳以及水蒸气等气体中对水蒸气或吸收剂的飞沫进行过滤并仅使得去除所述物质之后的气体排出，可以使用公知的多种技术。

所述储藏空间304是形成于外壳303的下部的空间，是对完成第一次二氧化碳脱除的经过再生的吸收剂进行储藏的空间，通过流出管路392与所述相邻的再生塔340流体连接，从而将其中的吸收剂供应到相邻的再生塔340中。

所述相邻的再生塔340可以通过流出管路392接收从再生塔301供应过来的吸收剂并从上侧进行喷射，从而脱除吸收剂中的二氧化碳。

如图11所示，所述再生塔340由对所供应过来的吸收剂进行再生的脱除区域340a以及对完成再生的吸收剂进行回收和储藏的储藏区域340b。

所述脱除区域340a包括阻断组件350、一级填充物347、二级填充物348以及喷嘴346。

所述喷嘴346是对通过流出管路392供应过来的吸收剂进行喷射的构成。如后所述，在所述再生塔301中执行二氧化碳脱除的过程中需要消耗相当量的再生能量，因此储藏在再生塔301的储藏区域304中的吸收剂将处于温度略微降低(大约为105～110℃左右)的状态，从而通过在流出管路上配备加热器380而升温至120℃左右。

所述一级填充物347以及二级填充物348位于所述喷嘴346的下侧，可以通过吸附所跌落的吸收剂而使其滞留一定的时间，从而有效地脱除二氧化碳。因为高温的吸收剂，这些填充物也将维持类似的温度，以便于执行脱除反应。

因为所述阻断组件350采用与如上所述的吸收塔的烟道托盘相同的结构，因此将省略与其相关的详细说明。虽然汇集在阻断组件中的吸收剂是已经在一定程度上完成再生的吸收剂，但是为了通过后续说明的加热锅炉360再次进行再生过程，将汇集在阻断组件中的吸收剂传送至加热锅炉360。

此外，从脱除区域分离的如二氧化碳以及水蒸气等气体，将通过一端流体连接到脱除区域340a的上侧而另一端流体连接到再生塔301的下侧的流动管路335供应到再生塔301中，从而子啊再次进行脱除的同时向上侧流动。

在所述储藏区域340b与脱除区域340a之间以允许二氧化碳流动但不允许脱除区域中的吸收剂直接流入的方式构成，并包括从加热锅炉360接收吸收剂并进行储藏的储藏空间344。

因为储藏在所述储藏区域340b中的吸收剂是处于已经完成再生的状态，因此将维持最“贫料(lean)”的状态，并通过流出管路390与吸收部即基准吸收塔流体连接。流出管路390只是为了便于从再生塔的立场上进行说明而为图8a中所图示的流入管路260定义的名称，是相同的吸收剂流动的流路。

在本发明的另一实施例中，所述再生部300还可以还包括加热器380以及加热锅炉360。

在船舶中出于多种目的安装有用于生成蒸汽的蒸汽锅炉370。本发明通过将使用如上所述的蒸汽锅炉生成的蒸汽供应到加热锅炉360中而利用蒸汽的热能对回收到加热锅炉中的吸收剂进行加热并借此脱除二氧化碳，进而通过将从蒸汽锅炉370排出的燃烧气体供应到加热器380中而与通过加热器的吸收剂进行热交换并借此提升吸收剂的温度。

所述加热器380是安装在可供蒸汽锅炉370的燃烧气体排出的流出管路376与可供从所述再生塔301排出的经过再生的吸收剂流动的流出管路392的交叉位置上的热交换器。通过将具有较高热能的蒸汽锅炉370的燃烧气体与吸收剂进行热交换而将吸收剂的温度提升至在相邻的再生塔中进行脱除反应时所需要的水准的温度。因为利用在船舶上普遍使用的蒸汽锅炉370的燃烧气体的热能对吸收剂的温度进行提升，因此不需要额外的再生能量，从而可以提升能量效率。

此外，所述加热锅炉360是通过流入管路372接收在蒸汽锅炉370中生成的高温的蒸汽并在通过回收管路364回收脱除区域340a的吸收剂之后与蒸汽进行热交换，从而再次从吸收剂脱除二氧化碳。在热交换中使用的蒸汽可以通过流出管路372返回到船舶的蒸汽锅炉370系统中。

所述加热锅炉360将所脱除的二氧化碳以及水蒸气等气体通过上侧的与所述脱除区域340a流体连接的流体管路362提供到脱除区域340a，并将脱除二氧化碳之后的吸收剂通过与储藏区域340b流体连接的流出管路366提供到储藏区域340b中。因此，储藏在储藏区域中的吸收剂是已经完成再生的最“贫料”状态的吸收剂。

在本发明的又一实施例中，所述再生部300还可以还包括加热器310。所述加热器310是配备于与再生塔340的储藏空间344流体连接的流出管路390和与所述吸收部的基准吸收塔的储藏空间203a流体连接的流出管路272交叉的位置上的热交换器。因为从再生塔340排出的吸收剂的温度大约为120℃左右，处于极高温的状态，而与此相反，从吸收部传递过来的吸收剂的温度大约为35～40℃左右。所述加热器310通过对所述两种流体进行热交换而将吸收剂的温度升温至在再生塔中脱除二氧化碳时所需要的温度范围。

在本发明的又一实施例中，所述再生部300还可以还包括加热器330以及气液分离器320。

所述加热器330是配置在一端与再生塔301的上端流体连接而另一端与气液分离器流体连接的流出管路和前处理部100的清水的流出管路116以及流入管路111交叉的位置上的加热器。流出管路315中的气体是所脱除的二氧化碳以及水蒸气，温度大约为90℃左右，处于极高温的状态，而与此相反，在冬季清水的温度大约为-2～15℃左右，处于极低温的状态。因此，可以通过在对高温的流出管路315中的气体与低温的清水进行热交换而提升清水的温度之后提供到前处理塔101中，即使是在不提供单独的能量的情况下也可以利用所废弃的能量在前处理部中将排出气体的温度提升至吸收反应所需要的温度范围，从而提升在吸收部中的吸收效率。与此相反，从再生塔301的上端排出的包含二氧化碳以及水蒸气的气体中，水蒸气将通过热交换发生冷凝并流入到下侧的气液分离器中。因为如上所述的原因，从再生塔的侧面上来讲，所述加热器也可以称之为冷凝器。

所述气液分离器320可以将从水蒸气冷凝形成的冷凝水与二氧化碳进行分离并将二氧化碳移送到如液化工程等后处理工程，而冷凝水将通过流出管路322再流入到再生塔301中进行处理。

图12是根据本发明之另一实施例的二氧化碳捕获装置的再生部的示意图。图12中所图示的再生部400与通过流动管路335对两个再生塔进行连接的图11中所图示的再生部不同，其差异点在于仅由一个塔体形态构成。对于相同的构成，仅将附图编号中的第一位变更为“4”进行标记，因此具有相同的后几位编号的构成应该理解为用于执行相同的功能。

图11中的再生塔301以及相邻的再生塔340，是与图12中的再生塔401以及相邻的再生塔440相同的构成。

参阅图12，对二氧化碳进行吸收的“富料”状态的吸收剂将流入到与吸收部的流出管路272流体连接的上部再生塔401中。

所述上部再生塔401包括用于限定进行再生的内部空间405的外壳403，在所述内部空间405中从下到上配备有储藏空间404、一级填充物407、喷嘴409以及二级填充物411，所述喷嘴409位于所述填充物的上侧，用于喷射“富料”状态的吸收剂。

所述一级填充物407位于所述喷嘴409的下侧，可以通过吸附所跌落的吸收剂而使其滞留一定的时间，从而有效地脱除二氧化碳。因为高温的吸收剂，一级填充物也将维持类似的温度，以便于执行脱除反应。

所述二级填充物411位于喷嘴409的上侧，可以使得与所脱除的二氧化碳一起上升的吸收剂飞沫或水蒸气附着并滞留一定的时间，从而再次对二氧化碳进行脱除。此外，液体成分将向下跌落。

所述储藏空间404是形成于外壳403的下部的空间，是对完成第一次二氧化碳脱除的经过再生的吸收剂进行储藏的空间，通过流出管路492与所述下部再生塔440流体连接，从而将其中的吸收剂供应到下部再生塔440中。与图11中的实施例不同，本实施例包括用于阻断保管在所述储藏空间404中的吸收剂流入到下部吸收塔440中的阻断组件404a。所述阻断组件404a采用与如上所述的烟道托盘相同的结构。此外，本实施例还还包括缓冲罐404b。所述缓冲罐404b通过一端与储藏空间404流体连接而另一端与缓冲罐404b流体连接的回收管路404c对储藏在储藏空间中的吸收剂进行回收。此外，所述缓冲罐404b通过一端与缓冲罐流体连接而另一端与下部再生塔440的脱除区域440a流体连接的流出管路492将吸收剂供应到脱除区域440a并进行再生。此外，所述缓冲罐404b可以通过上侧的一端与缓冲罐流体连接而另一端与上部再生塔401的储藏空间404上侧流体连接的流出管路404d将二氧化碳或水蒸气等排出到再生塔401中。

所述下部再生塔440可以通过流出管路492接收从所述再生塔401供应过来的吸收剂并从上侧进行喷射，从而脱除吸收剂中的二氧化碳。

如图12所示，所述再生塔440由对所供应过来的吸收剂进行再生的脱除区域440a以及对完成再生的吸收剂进行回收和储藏的储藏区域440b。

所述脱除区域440a包括阻断组件450、一级填充物447、二级填充物448以及喷嘴446。

所述喷嘴446是对通过流出管路492供应过来的吸收剂进行喷射的构成。如后所述，在所述再生塔401中执行二氧化碳脱除的过程中需要消耗相当量的再生能量，因此储藏在再生塔401的储藏区域404中的吸收剂将处于温度略微降低(大约为105～110℃左右)的状态，从而通过在流出管路492上配备加热器480而升温至120℃左右。

所述一级填充物447以及二级填充物448位于所述喷嘴446的下侧，可以通过吸附所跌落的吸收剂而使其滞留一定的时间，从而有效地脱除二氧化碳。因为高温的吸收剂，这些填充物也将维持类似的温度，以便于执行脱除反应。

因为所述阻断组件450采用与如上所述的吸收塔的烟道托盘相同的结构，因此将省略与其相关的详细说明。虽然汇集在阻断组件中的吸收剂是已经在一定程度上完成再生的吸收剂，但是为了通过后续说明的加热锅炉460再次进行再生过程，将汇集在阻断组件中的吸收剂传送至加热锅炉460。

此外，从脱除区域分离出来的二氧化碳以及水蒸气等气体将通过阻断组件404a供应到上部再生塔401并在再次进行脱除的同时向上侧流动。

在所述储藏区域440b与脱除区域440a之间以允许二氧化碳流动但不允许脱除区域中的吸收剂直接流入的方式构成，并包括从加热锅炉460接收吸收剂并进行储藏的储藏空间444。

因为储藏在所述储藏区域440b中的吸收剂是处于已经完成再生的状态，因此将维持最“贫料(lean)”的状态，并通过流出管路390与吸收部即基准吸收塔流体连接。

所述加热器480、加热锅炉460以及蒸汽锅炉470与图11中所图示的实施例的构成相同，因此将省略与其相关的详细说明。

图13至图21是对采用不同的前处理部、吸收部以及再生部的组合的本发明的不同实施例的概要性的布局进行图示的示意图。虽然只是对概要性的布局进行了图示，但是仍然包括如上所述的构成。

在图13中对由前处理部101和一个吸收塔202以及再生部300构成的二氧化碳捕获装置进行了图示。因此，从前处理部中排出的排出气体将在一个吸收塔202中对二氧化碳进行吸收之后排放到大气中，而对二氧化碳进行吸收之后的吸收剂将被供应到再生部中并在执行二氧化碳脱除过程之后重新流入到吸收部中。

在本发明的另一实施例中，如图14所示，可以采用由前处理部101、一个吸收塔202、一个后处理塔204以及再生部构成的二氧化碳捕获装置。所述二氧化碳捕获装置在将经过前处理部的排出气体流入到一个吸收塔并去除二氧化碳之后再一个后处理塔中对吸收剂的飞沫或水分进行去除，接下来在将吸收剂传送到再生部中进行再生之后再流入到吸收塔中。

在本发明的又一实施例中，如图15所示，可以采用由前处理部、三个吸收塔203、213、205、一个后处理塔204以及再生部300构成的二氧化碳捕获装置。从前处理部排出的排出气体将按照基准吸收塔203、吸收塔213以及再生吸收塔205的顺序流动，而从再生部供应过来的吸收剂将按照再生吸收塔205、中间的吸收塔213以及基准吸收塔203的顺序提供。

在本发明的又一实施例中，如图16所示，可以提供由两个吸收塔203、205、一个后处理塔204以及再生部300构成的二氧化碳捕获装置。

在本发明的又一实施例中，如图17所示，可以采用由三个吸收塔203、213、205、一个后处理塔204以及再生部300构成的二氧化碳捕获装置。

在本发明的又一实施例中，如图18所示，可以采用由四个吸收塔203、214、213、205、一个后处理塔204以及再生部300构成的二氧化碳捕获装置。排出气体将按照基准吸收塔203、吸收塔214、吸收塔213以及再生吸收塔205的顺序流动，而从再生部供应过来的吸收剂将按照再生吸收塔205、吸收塔213、吸收塔214以及基准吸收塔203的顺序提供。

在本发明的又一实施例中，如图19所示，可以提供由两个吸收塔203、205以及再生部300构成的二氧化碳捕获装置。

在本发明的又一实施例中，如图20所示，可以采用由三个吸收塔203、213、205以及再生部300构成的二氧化碳捕获装置。

在本发明的又一实施例中，如图21所示，可以采用由四个吸收塔203、214、213、205以及再生部300构成的二氧化碳捕获装置。

Claims

1.一种二氧化碳捕获装置，

作为包括配备有对从洗涤器取出的至少一部分排出气体中的二氧化碳进行吸收的吸收塔的吸收部以及对从所述吸收部排出的吸收剂进行再生的再生部的二氧化碳捕获装置，

所述再生部包括可供从所述吸收部排出的吸收剂最初流入的再生塔以及可供从所述再生塔排出的吸收剂流入的另一个再生塔。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳捕获装置，

所述另一个再生塔与可供所述吸收剂最初流入的再生塔彼此流体连通，从而将从所述另一个再生塔排出的吸收剂供应到所述吸收部中，并将从所述另一个再生塔分离的二氧化碳供应到可供所述吸收剂最初流入的再生塔中。

3.根据权利要求2所述的二氧化碳捕获装置，

排出到可供从所述吸收部排出的吸收剂最初流入的再生塔中的吸收剂所流动的流出管路以与所述另一个再生塔流体连通的方式构成，在所述流出管路上包括加热器，从而通过蒸汽锅炉的燃烧气体与吸收剂之间的热交换提升所述吸收剂的温度。

4.根据权利要求3所述的二氧化碳捕获装置，

所述另一个再生塔由通过涂布排出到可供从所述吸收部排出的吸收剂最初流入的再生塔中的吸收剂而从吸收剂脱除二氧化碳的脱除区域以及对脱除二氧化碳之后的吸收剂进行回收和储藏的储藏区域构成，所述储藏区域与所述吸收部流体连通。

5.根据权利要求4所述的二氧化碳捕获装置，

还包括与所述储藏区域以及所述脱除区域流体连通并在对从所述脱除区域排出的吸收剂进行回收和再加热之后将包含二氧化碳的气体供应到所述脱除区域并将吸收剂重新供应到所述储藏区域的加热锅炉，

所述加热锅炉对通过所述蒸汽锅炉生成的蒸汽与从所述脱除区域回收的吸收剂进行热交换。

6.根据权利要求5所述的二氧化碳捕获装置，

所述脱除区域以及所述储藏区域还包括允许包含二氧化碳的气体流动但阻断吸收剂的流动的阻断组件。

7.根据权利要求6所述的二氧化碳捕获装置，

所述阻断组件在内部包括限定可供气体通过的长孔并划分对所述吸收剂进行储藏的储藏空间的一个以上的烟道，被所述烟道划分的储藏空间与所述加热锅炉流体连通，从而使得汇集在所述储藏空间中的吸收剂流入到所述加热锅炉中。

8.根据权利要求1至权利要求7中的任一项所述的二氧化碳捕获装置，

所述再生塔以及所述另一个再生塔以通过导管流体连通的方式独立构成。

9.根据权利要求1至权利要求7中的任一项所述的二氧化碳捕获装置，

所述再生塔以及所述另一个再生塔由一个塔体构成。

10.根据权利要求9所述的二氧化碳捕获装置，

在所述再生塔与所述另一个再生塔之间还包括允许包含二氧化碳的气体流动但阻断吸收剂的流动的阻断组件。

11.根据权利要求10所述的二氧化碳捕获装置，

划分所述再生塔以及所述另一个再生塔的所述阻断组件在内部包括限定可供气体通过的长孔并划分对所述吸收剂进行储藏的储藏空间的一个以上的烟道，被所述烟道划分的储藏空间与加热器流体连通，从而使得汇集在所述储藏空间中的吸收剂经由所述加热器流入到所述另一个再生塔中。

12.根据权利要求1至权利要求7中的任一项所述的二氧化碳捕获装置，

通过在可供从所述另一个再生塔排出并供应到所述吸收部中的吸收剂流动的流出管路与可供从所述吸收部供应到所述再生塔中的吸收剂流动的流出管路交叉的位置上还配置加热器而对两侧的吸收剂进行热交换，从而在降低从所述另一个再生塔排出并供应到所述吸收部中的吸收剂的温度的同时提升从所述吸收部供应到所述再生塔中的吸收剂的温度。

13.根据权利要求1至权利要求7中的任一项所述的二氧化碳捕获装置，

通过在可供从所述再生塔排出的包含二氧化碳的气体流动的流出管路与可供从前处理部排出的液体流动的流出管路交叉的位置上还配置加热器而降低气体的温度并提升液体的温度。

14.根据权利要求13所述的二氧化碳捕获装置，

通过在所述气体的流出管路上还包括气液分离器而对气体中所包含的水蒸气进行冷凝并仅对二氧化碳进行分离。

15.根据权利要求1至权利要求6中的任一项所述的二氧化碳捕获装置，

在所述洗涤器与吸收部之间还包括前处理部，从所述洗涤器中取出的所述排出气体将流入到前处理部，并在调节至所述吸收部所需要的一定的温度之后流入到所述吸收部。

16.根据权利要求15所述的二氧化碳捕获装置，

所述前处理部，包括：前处理塔，以与可供从所述再生部的加热器排出的液体流入的流入管路、可供从所述洗涤器取出的一部分排出气体流入的流入管路、可供从所述前处理部排出的液体流出的流出管路、以及可供所述排出气体流出的流出管路连通的方式构成；通过所述再生部的加热器的液体与所述排出气体之间的热交换将所述排出气体的温度升温至所述吸收部中所需要的一定的温度。

17.根据权利要求16所述的二氧化碳捕获装置，

所述吸收塔以其平截面以及侧截面为从由正方形或长方形形状构成的组中选择的某一个形状的六面体形状构成。

18.根据权利要求17所述的二氧化碳捕获装置，

所述吸收塔包括至少两个以上的吸收塔，所述两个以上的吸收塔在横方向上连续排列，而且通过相互连通而可供所流入的排出气体流动。