吸收二氧化碳的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及從包含二氧化碳的氣流中在帶有特定順序的部分的吸收設(shè)備中實(shí)施二氧化碳吸收并減少氣溶膠形成的風(fēng)險的方法，該方法包含特定的步驟。本發(fā)明的另一方面涉及結(jié)構(gòu)材料作為二氧化碳吸收作用的設(shè)備中的二氧化碳吸收部分的一部分的使用，其特點(diǎn)在于該使用在二氧化碳吸收部分的頂部減少氣溶膠的形成風(fēng)險。本發(fā)明的另一方面為包含特定順序的部分的吸收設(shè)備的使用，該使用是為了減少溶劑和水的過飽和以及氣溶膠形成的風(fēng)險。
【專利說明】吸收二氧化碳的方法和設(shè)備
[0001] 本發(fā)明涉及用于二氧化碳的吸收的方法和設(shè)備。本發(fā)明特別地屬于CCS (碳收集 和封存）領(lǐng)域，更具體地指燃燒后的處理，該吸收技術(shù)被用來從煙氣中收集二氧化碳來減少 二氧化碳的排放。
[0002] 常規(guī)的吸收二氧化碳的設(shè)備，例如已經(jīng)在美國專利US20030045756中公開的。該 吸收設(shè)備呈柱狀，也稱作吸收塔。該吸收塔包含二氧化碳吸收部分以及洗滌和冷卻結(jié)合的 部分。在吸收塔的二氧化碳吸收部分中，進(jìn)入的燃燒排氣或者煙氣成為逆流，與可溶解二氧 化碳的吸收溶劑接觸。該溶劑為胺類、氨基酸類或者通常能與二氧化碳反應(yīng)并有合適的蒸 汽壓的化合物的水溶液。二氧化碳與吸收溶劑接觸，并且二氧化碳與反應(yīng)溶劑之間發(fā)生化 學(xué)反應(yīng)。因此吸收溶劑帶有了與反應(yīng)溶劑化合物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的二氧化碳，從而吸收溶劑 從排氣中吸收了二氧化碳。該化學(xué)反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此該吸收溶劑的溫度在吸收過程中 升高。
[0003] 當(dāng)煙氣中包含的二氧化碳與溶劑接觸時，煙氣將會根據(jù)溶劑的分壓與溶劑達(dá)到飽 和。分壓導(dǎo)致煙氣中溶劑的飽和度隨著溫度升高而增大。因此離開吸收部分的脫碳的排氣 包含的溶劑濃度相對較高，并且無法釋放到大氣中。為此在吸收塔中設(shè)置有洗滌和冷卻結(jié) 合的部分。洗滌和冷卻結(jié)合的部分用來從脫碳的排氣中將脫水的胺類化合物移除到冷凝水 中。根據(jù)US2003/0045756 A1公開的方案，洗滌水被從吸收塔中的液體容器中抽到冷卻器 中，并且回流入液體容器上方的封裝部分中。此類部分構(gòu)型在文獻(xiàn)中也稱作泵循環(huán)回流。置 有在塔橫截面上使水均勻分布的裝置。另外有裝置用來接觸含有脫水的胺類化合物的脫碳 的排氣，使得胺類化合物從脫碳的排氣中移入洗滌水中。文獻(xiàn)US2003/0045756 A1教導(dǎo)單 個的洗滌和冷卻結(jié)合的部分不足以使胺類化合物完全從脫碳的氣流中去除。在此文獻(xiàn)中提 出的解決方案預(yù)測了多個洗滌和冷卻結(jié)合的部分多級分布在吸收塔中。
[0004] 另一種減少脫碳的排氣流中的溶劑含量的方法在W02011/087972中被公開。根據(jù) 此文獻(xiàn)中公開的方法，設(shè)置控制單元來調(diào)控基本上不含溶劑的水流形成逆流，在排放控制 部分的洗滌部分中與煙氣接觸，還調(diào)控吸收設(shè)備中被循環(huán)到氣體冷卻部分中的冷卻的洗滌 水的量。因此，與冷卻的脫碳?xì)饬饕黄痣x開吸收設(shè)備的溶劑的量被減至最低。如此，根據(jù) W02011/087972實(shí)施方法的柱體包含吸收部分、位于吸收部分上方的洗滌部分和位于吸收 部分上方的冷卻部分。
[0005] 然而，溶劑對二氧化碳的吸收引起了另外的問題，即在吸收部分中發(fā)生的吸收反 應(yīng)帶來的內(nèi)在的問題。二氧化碳與胺類化合物之間的吸收反應(yīng)是放熱的，因此含有二氧化 碳的氣體經(jīng)過吸收部分時溫度會升高。在吸收部分的頂端部分，氣體與冷卻的稀溶劑接觸， 因此氣體溫度急劇下降。圖2顯示了該吸收部分典型的溫度曲線，由于在吸收部分頂端部 分煙氣快速冷卻，溶劑和水變成過飽和，存在潛在的形成氣溶膠的風(fēng)險。過飽和無法避免， 這是由于不同的熱通量和質(zhì)量通量速率，其為部分中置有的封裝的特性，后文將會進(jìn)行解 釋。
[0006] 在吸收部分的頂部，封裝元件的上端部分，溫度變化非常快，這是由于溫度不同而 引起的顯熱的高流通量。當(dāng)煙氣溫度迅速下降時，由于分壓，質(zhì)量通量，尤其是溶劑的質(zhì)量 通量，變化不夠快速來保持低于飽和平衡。溶劑和水的濃度變得比飽和度高，即稱作過飽和 狀態(tài)。
[0007] 在吸收部分的封裝元件的上端部分，脫碳?xì)怏w的溫度下降越大，其過飽和度越高。 增加的過飽和度使得氣溶膠形成的可能性變大。當(dāng)呈氣相的過飽和成分形成微滴時，氣溶 膠形成，即，冷凝在大量的氣相中。微滴形成是由于成核作用引起的。如果固體微粒存在于 氣流中，成核作用發(fā)生的可能性隨著氣流中此類固體微粒濃度增加而變大。煙氣流通常包 含飛塵和可能包含亞硫酸鹽和硫酸鹽顆粒，其可作為成核作用的初始，并被置于二氧化碳 吸收設(shè)備上游的煙氣脫硫單元出來的煙氣流攜帶。
[0008] 氣溶膠微滴在小于5微米的范圍內(nèi)，大多數(shù)小于2微米。如此小體積的微滴無法 被常規(guī)的微滴分離器收集，因此通過常規(guī)的微滴分離設(shè)備無法過濾氣溶膠，其影響使得凈 化的氣流離開吸收設(shè)備頂部時仍然帶有不希望量的氣溶膠。
[0009] 因此本發(fā)明的目的在于提出改進(jìn)的從包含二氧化碳的氣流中吸收二氧化碳的吸 收方法，以及實(shí)施所述改進(jìn)的吸收方法的改進(jìn)的吸收設(shè)備。尤其地，本發(fā)明的目的是減少氣 溶膠形成的風(fēng)險。
[0010] 為了下述對本發(fā)明的描述，下列定義被認(rèn)為會有幫助： 吸收部分：吸收部分的目的為從煙氣移除二氧化碳。使用與二氧化碳反應(yīng)的溶劑從煙 氣吸收二氧化碳。
[0011] 洗滌部分：洗滌部分的目的為吸收溶劑。冷卻煙氣并非洗滌部分的任務(wù)。通過使 用基本上不含溶劑的水，溶劑從低二氧化碳含量的煙氣中被脫除。水并沒有從該部分底部 被循環(huán)到頂部：洗滌部分在"一次通過"模式下被操作。洗滌部分中所運(yùn)用來從煙氣中吸收 溶劑的水為來自冷卻部分分支的冷凝水加上可選地備用水，如果可能的話。
[0012] 氣體冷卻部分：氣體冷卻部分的目的在于使水冷凝。氣體冷卻部分并非特別設(shè)計 來吸收溶劑。氣體冷卻部分被操作時，將冷卻水作為冷卻流體，其可能含有微量的溶劑，煙 氣被冷卻，由此冷凝水來最少化所需要的備用水。氣體冷卻部分在"泵循環(huán)回流"模式下被 操作，即冷卻水被收集到氣體冷卻部分下方的收集器，并被提取循環(huán)到熱交換器來使流體 冷卻到所需溫度。冷卻流體以固定速率被供應(yīng)給氣體冷卻部分頂部。提取的冷卻流體中的 一部分被分流并且在洗滌部分中使用。分流的冷卻流體量與冷卻部分中形成冷凝物的量相 同。
[0013] 洗滌和冷卻結(jié)合的部分：洗滌和冷卻結(jié)合的部分目的在于使水冷凝，并且脫除溶 齊IJ。此部分中工作的冷卻流體主要包含水和溶劑。如果可能的話，備用水可以被供給到此 部分。煙氣被冷卻，以及水被冷凝來最少化所需備用水。溶劑中較大一部分也被吸收，因此 冷凝水含有了溶劑。洗滌和冷卻結(jié)合的部分在"泵循環(huán)回流"模式下操作，即冷卻流體被收 集到在洗滌和冷卻結(jié)合的部分下方的收集器中，被提取循環(huán)到熱交換機(jī)來將流體冷卻到所 需溫度。冷卻流體以固定的速率被循環(huán)到洗滌和冷卻結(jié)合的部分頂部。提取的冷卻流體被 分流，并且能夠被供給到或者二氧化碳吸收部分，或者第二洗滌和冷卻結(jié)合的部分，或者洗 滌部分。分流的冷卻流體量與冷卻部分中形成的冷凝物的量相同。
[0014] 發(fā)明概述 本發(fā)明涉及實(shí)施吸收二氧化碳的設(shè)備和方法，并且通過使用選擇性的二氧化碳吸收部 分的傳輸設(shè)備以及采用特定的吸收器構(gòu)型來減少氣溶膠形成的風(fēng)險。
[0015] 本發(fā)明的一個方面涉及一種以降低的氣溶膠形成風(fēng)險在吸收設(shè)備中執(zhí)行從包含 二氧化碳的流的二氧化碳吸收的方法，其中吸收設(shè)備包含下列部分，按設(shè)備容器的從底部 到頂部的順序列出： 至少一個二氧化碳吸收部分； "一次通過"洗滌部分； 冷卻部分； 其中沒有液體分離器位于二氧化碳吸收部分與洗滌部分之間， 并且其中所述方法包括下列步驟： (i) 使包含二氧化碳的氣流經(jīng)過二氧化碳吸收部分，從而通過使用溶劑吸收二氧化碳， 來形成包含溶劑和二氧化碳含量減少的凈化的氣流， (ii) 使凈化的氣流經(jīng)過"一次通過"洗滌部分，其利用來自"一次通過"洗滌部分上方 的冷卻部分的冷凝水操作并且可選擇地利用備用水操作，來形成溶劑含量減少的凈化的且 洗滌過的氣流， (iii) 將凈化的且洗滌過的氣流供給進(jìn)入冷卻部分來冷卻凈化的且洗滌過的氣流，并 且使水冷凝來形成水冷凝物， (iv) 從冷卻部分抽取水冷凝物， (v) 循環(huán)(泵循環(huán)回流）一部分抽取的水冷凝物，使其回到冷卻部分， (vi )將抽取的水冷凝物的剩余部分供給進(jìn)入洗滌部分， 并且其中在步驟（iv)中從冷卻部分抽取的水冷凝物的全部或者僅循環(huán)部分被冷卻。
[0016] 在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施例中，沒有液體收集器位于二氧化碳吸收部分和洗滌部 分之間。在該方法的另一個優(yōu)選實(shí)施例中，由所述方法產(chǎn)生的冷卻的、凈化的且洗滌過的氣 流包含氣溶膠微滴，其中氣溶膠微滴實(shí)質(zhì)上沒有溶劑，并且主要由水組成。
[0017] 在另外一個該方法的優(yōu)選實(shí)施例中，二氧化碳吸收部分具有選擇性質(zhì)量傳輸設(shè) 備，其特征在于較低的蒸汽側(cè)熱量和質(zhì)量傳輸。在特定地優(yōu)選實(shí)施例中，特征在于較低的蒸 汽側(cè)熱量和質(zhì)量傳輸?shù)馁|(zhì)量傳輸設(shè)備為選自下列的結(jié)構(gòu)封裝： (a) 包含波紋板的結(jié)構(gòu)封裝，波紋板帶有與柱軸所成的波紋角小于30度，優(yōu)選地小于 25度， 或者 (b) 結(jié)構(gòu)封裝，其具有帶有第一波紋的第一層，帶有第二波紋的第二層，由第一波紋和 第二波紋形成的多個開放通道，其中通道包括第一波紋波谷，第一波紋波峰和第二波紋波 峰，其中第一波紋波峰和第二波紋波峰界定第一波紋波谷，其中第一和第二波紋波峰帶有 第一頂點(diǎn)和第二頂點(diǎn)，其中凸起或凹陷沿著第一頂點(diǎn)的方向延伸，其中如果是凸起，則凸起 的至少一點(diǎn)離波紋波谷的谷底的法線間隔比第一頂點(diǎn)離波紋波峰的第一谷底的法線間隔 大，并且其中如果是凹陷，則凹陷的至少一點(diǎn)離波紋波谷的谷底的法線間隔比第一頂點(diǎn)離 波紋波峰的第一谷底的法線間隔小。
[0018] 在另外該方法的優(yōu)選實(shí)施例中，溶劑為胺、氨基酸或者與二氧化碳反應(yīng)的揮發(fā)性 化合物的水溶液。
[0019] 本發(fā)明的另一方面是結(jié)構(gòu)封裝作為用于吸收二氧化碳的設(shè)備中的二氧化碳吸收 部分的部件的使用，其中結(jié)構(gòu)封裝選自下列： (a) 包含波紋板的結(jié)構(gòu)封裝，波紋板帶有與柱軸所成的波紋角小于30度，優(yōu)選地小于 25度， 或者 (b) 結(jié)構(gòu)封裝，其具有帶有第一波紋的第一層，帶有第二波紋的第二層，由第一波紋和 第二波紋形成的多個開放通道，其中通道包括第一波紋波谷，第一波紋波峰和第二波紋波 峰，其中第一波紋波峰和第二波紋波峰界定第一波紋波谷，其中第一和第二波紋波峰帶有 第一頂點(diǎn)和第二頂點(diǎn)，其中凸起或凹陷沿著第一頂點(diǎn)的方向延伸，其中如果是凸起，則凸起 的至少一點(diǎn)離波紋波谷的谷底的法線間隔比第一頂點(diǎn)離波紋波峰的第一谷底的法線間隔 大，并且其中如果是凹陷，則凹陷的至少一點(diǎn)離波紋波谷的谷底的法線間隔比第一頂點(diǎn)離 波紋波峰的第一谷底的法線間隔小，其特征在于用途是減小二氧化碳吸收部分的頂部區(qū)域 中的氣溶膠形成的風(fēng)險。
[0020] 在使用結(jié)構(gòu)封裝的優(yōu)選實(shí)施例中，所述使用額外地增加了在二氧化碳吸收部分的 底部區(qū)域中的最大二氧化碳裝載。
[0021] 本發(fā)明的另外一方面在于吸收設(shè)備的使用，所述吸收設(shè)備包含下列部分，按設(shè)備 容器的從底部到頂部的順序列出： 至少一個二氧化碳吸收部分； 洗滌部分； 冷卻部分； 其特征在于沒有液體分離器位于二氧化碳吸收部分與洗滌部分之間，并且其中用途是 避免溶劑與水的過飽和以及氣溶膠形成的風(fēng)險。
[0022] 在使用吸收設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例中，二氧化碳吸收部分具有選擇性質(zhì)量傳輸設(shè)備， 其特征在于較低的蒸汽側(cè)熱量和質(zhì)量傳輸。在特定的優(yōu)選實(shí)施例中，特征在于較低的蒸汽 側(cè)熱量和質(zhì)量傳輸?shù)馁|(zhì)量傳輸設(shè)備為結(jié)構(gòu)封裝，其中所述結(jié)構(gòu)封裝選自下列： (a) 包含波紋板的結(jié)構(gòu)封裝，波紋板帶有與柱軸所成的波紋角小于30度，優(yōu)選地小于 25度， 或者 (b) 結(jié)構(gòu)封裝，其具有帶有第一波紋的第一層，帶有第二波紋的第二層，由第一波紋和 第二波紋形成的多個開放通道，其中通道包括第一波紋波谷，第一波紋波峰和第二波紋波 峰，其中第一波紋波峰和第二波紋波峰界定第一波紋波谷，其中第一和第二波紋波峰帶有 第一頂點(diǎn)和第二頂點(diǎn)，其中凸起或凹陷沿著第一頂點(diǎn)的方向延伸，其中如果是凸起，則凸起 的至少一點(diǎn)離波紋波谷的谷底的法線間隔比第一頂點(diǎn)離波紋波峰的第一谷底的法線間隔 大，并且其中如果是凹陷，則凹陷的至少一點(diǎn)離波紋波谷的谷底的法線間隔比第一頂點(diǎn)離 波紋波峰的第一谷底的法線間隔小。
[0023] 發(fā)明詳述 從含有二氧化碳的氣流中吸收二氧化碳的吸收設(shè)備包括帶有吸收部分的容器，該部分 在容器底端和容器頂端之間置有封裝元件。該容器的主軸從容器底端延伸到容器頂端，還 包括將含有二氧化碳的氣流輸送到容器底端的入口和位于頂端的用于排放凈化的氣流的 出口，在封裝元件上方用于添加稀溶劑的溶劑入口，以及位于封裝元件下方某處的用于從 容器中排放濃溶劑的溶劑出口。封裝元件被布置為由板構(gòu)成的多個層，其中至少一些板帶 有波紋，而且波紋帶有的波峰形成頂峰，波紋波谷形成低谷，分別的波紋頂峰與低谷與吸收 設(shè)備的主軸形成的角度至少在封裝板高度的一部分上小于30度。優(yōu)選地是波紋與吸收設(shè) 備主軸的夾角不超過25度，尤其合適地是至少在封裝板高度的一部分上不超過20度。該 高度部分較合適地至少為封裝板高度的5%，更合適地是至少為封裝板高度的10%，最合適 地是至少為封裝板高度的15%。此部分被置于板的頂端或者頂端附近，這是由于前述的封裝 板頂端附近的溫度差。
[0024] 多個層可以包括至少第一層和第二層，其中第一層為帶有第一波紋的第一板，第 一波紋與主軸的波紋角大于〇度，而且第二層與第一層呈交叉布置。
[0025] 依照實(shí)施例，吸收設(shè)備的封裝元件包含第一部分和第二部分，第一部分位于第二 部分之下，并且第一與第二部分均包含多層。第一部分包含多個帶有第一波紋角的第一部 分層，第二部分包含多個帶有第二波紋角的第二部分層，并且第一波紋角與第二波紋角不 相同。有利地是，在此狀況下第一波紋角比第二波紋角大。
[0026] 有利地是多個層包含至少第一層和第二層，而第一層為帶有第一波紋的第一板， 第一波紋包含與主軸的〇度波紋角，并且其中第二層包含與主軸呈〇度的角，而且/或者第 一層或者第二層的至少一個包含多個凸起。
[0027] 依照吸收設(shè)備的任意實(shí)施例，運(yùn)用的溶劑至少是水溶液或者是包含揮發(fā)性化合物 的溶劑中的一種。
[0028] 依據(jù)實(shí)施例，吸收設(shè)備包含位于頂端和吸收部分之間的容器中布置的洗滌部分。 吸收部分頂部的洗滌部分在此狀況下包含封裝元件，并且水/液體入口被布置在封裝元件 頂部，分配元件被布置在入口和封裝元件之間。而且冷卻部分能夠被置于洗滌部分和頂端 之間。
[0029] 依照實(shí)施例，從含有二氧化碳的氣流中吸收二氧化碳的吸收設(shè)備包括帶有吸收部 分的容器，該部分在容器底端和容器頂端之間置有封裝元件。該容器的主軸從容器底端延 伸到容器頂端，還包括將含有二氧化碳的氣流輸送到容器底端的入口和位于頂端的用于排 放凈化的氣流的出口，在封裝元件上方用于添加稀溶劑的溶劑入口，以及位于封裝元件下 方某處的用于從容器中排放濃溶劑的溶劑出口。封裝元件被布置為由板構(gòu)成的多個層，其 中至少一些板帶有波紋，而且波紋帶有的波峰形成頂峰，波紋波谷形成低谷，分別的波紋頂 峰與低谷與吸收設(shè)備的主軸形成的角度至少在封裝板高度的一部分以及具有凹陷或凸起 的至少一個的封裝層的至少每個第二個上不大于50度。根據(jù)有利的變體，波紋角是不變 的。優(yōu)選地是波紋與吸收設(shè)備主軸的夾角不超過25度，尤其合適地是至少在封裝板高度的 一部分上不超過20度。該高度部分較合適地至少為封裝板高度的5%，更合適地是至少為封 裝板高度的10%，最合適地是至少為封裝板高度的15%。此部分被置于板的頂端或者頂端附 近，這是由于前述的封裝板頂端附近的溫度差。
[0030] 此外，本發(fā)明涉及在吸收設(shè)備中從含有二氧化碳的氣流中吸收二氧化碳的方法， 所述吸收設(shè)備包括帶有吸收部分的容器，該部分在容器底端和容器頂端之間置有封裝元 件。該容器的主軸從容器底端延伸到容器頂端，還包括將含有二氧化碳的氣流輸送到容器 底端的入口和位于頂端的用于排放凈化的氣流的出口，在封裝元件上方用于添加稀溶劑的 溶劑入口，以及位于封裝元件下方某處的用于從容器中排放濃溶劑的溶劑出口，其步驟包 括將含有二氧化碳的氣流輸送到底端的入口，輸送位于封裝元件頂部的稀溶劑，并將稀溶 劑分配到封裝元件上，從包含二氧化碳的氣流中吸收二氧化碳到溶劑中，從吸收部分中釋 放低二氧化碳含量的氣流。其中封裝元件被布置為由板構(gòu)成的多個層，其中至少一些板帶 有波紋，波紋帶有的波峰形成頂峰，波紋波谷形成低谷，分別的波紋頂峰與低谷與吸收設(shè)備 的主軸形成的角度至少在封裝板高度的一部分上小于30度，或者與吸收設(shè)備主軸的角度 滿足較小的空隙氣體速度，當(dāng)與進(jìn)入封裝元件的包含二氧化碳的氣流或者離開封裝元件的 低二氧化碳含量的氣流的較大的氣體速度相比較時。該高度部分較合適地至少為封裝板高 度的5%，更合適地是至少為封裝板高度的10%，最合適地是至少為封裝板高度的15%。此部 分被置于板的頂端或者頂端附近，這是由于前述的封裝板頂端附近的溫度差。
[0031] 依照該吸收設(shè)備的有利的構(gòu)型，低二氧化碳含量的氣流在洗滌部分溶劑中得到凈 化，該溶劑被輸送以低二氧化碳含量的氣流。其中洗滌部分包含封裝元件，其中洗滌液體， 具體來說水被輸送到封裝元件頂部的容器中，洗滌液體被傳送到封裝元件上，其中洗滌液 體以與低二氧化碳含量的氣流相反的氣流方向前進(jìn)，包含低二氧化碳含量的氣流的溶劑在 洗滌液體通過封裝元件期間被其吸收，凈化的且洗滌過的氣體離開洗滌部分。
[0032] 洗滌部分之后可以是被置于洗滌部分上方的冷卻部分，而且凈化的且洗滌過的氣 體的冷卻通過直接將其輸送到封裝元件上方，冷卻流體以與凈化的且洗滌過的氣體相反的 氣流方向通過，從而使得凈化的且洗滌過的氣體在離開吸收設(shè)備之前被冷卻。
[0033] 冷卻流體在閉環(huán)中被充分有利地導(dǎo)向，并且部分冷凝的液體被分支輸送到洗滌部 分中。輸送到洗滌部分中的冷卻流體形成了洗滌液體，其在洗滌部分中裝載溶劑，并被循環(huán) 到吸收部分。
[0034] 因此，在二氧化碳吸收部分中采用的傳輸設(shè)備被選擇來優(yōu)化二氧化碳吸收來減少 壓降以及減少過飽和度，其由質(zhì)量傳輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)，其特征在于較低的蒸汽側(cè)的熱量和質(zhì)量 傳輸，也將被稱作為"選擇性"封裝。較低的蒸汽側(cè)的熱量和質(zhì)量傳輸?shù)侨暂^好的液體側(cè) 的質(zhì)量傳輸特性的質(zhì)量傳輸設(shè)備顯示出以下兩點(diǎn)優(yōu)勢（a)在二氧化碳吸收部分頂部減少氣 溶膠形成的風(fēng)險（b)在二氧化碳吸收部分底部增加最大二氧化碳裝載。
[0035] 圖6圖示性地展示了常規(guī)封裝元件中氣體和液體之間的質(zhì)量傳輸和焓傳輸，圖7 為依照本發(fā)明的選擇性的封裝元件。通常來說，質(zhì)量傳輸和焓的傳輸意味著熱量或者成分 從氣相變?yōu)橐合啵蛘叻粗嗳?，因此能夠歸結(jié)于流量或者熱通量。在此運(yùn)動過程中，熱量 或者成分遭遇氣相和液相之間的穿越相態(tài)膨脹到邊界的阻力。由于焓傳輸和質(zhì)量傳輸引起 的通量和阻力在圖6和圖7中示出，使得根據(jù)圖6的常規(guī)的封裝元件和根據(jù)圖7的選擇性 的封裝可以對各自的量進(jìn)行比較。各自的通量的量級因而概略地與各自箭頭長度成正比。 圖6和圖7中相應(yīng)的通量編號相同。因此圖6和圖7顯示出歸因于顯熱傳輸?shù)臒嵬?1， 歸因于潛熱傳輸?shù)臒嵬?，因此的溶劑的質(zhì)量傳輸82,歸因于水的潛熱傳輸?shù)臒嵬?3， 歸因于二氧化碳潛熱傳輸?shù)臒嵬?4,溶劑的質(zhì)量傳輸通量85,水的質(zhì)量傳輸通量86和二 氧化碳的質(zhì)量傳輸通量87。而且圖6和圖7示出液體側(cè)阻力由液體側(cè)的流動80代表，氣體 側(cè)阻力由氣體側(cè)的流動90代表，顯熱傳輸由91，92表示，溶劑潛熱傳輸93,94,水的潛熱傳 輸95,96,二氧化碳潛熱傳輸97,98,溶劑的質(zhì)量傳輸99,100,水的質(zhì)量傳輸101，102,二氧 化碳的質(zhì)量傳輸103,104。
[0036] 圖7顯示出與現(xiàn)有技術(shù)相比較，除了二氧化碳的通量，所有通量都減少了。圖6與 圖7中二氧化碳的通量必須相同，因為這些量由液體側(cè)控制。氣相中的阻力增加了，這是由 于選擇性封裝的焓傳輸和質(zhì)量傳輸。其影響使得被傳送到液相的水和溶劑的量將減少，這 是由于各自的氣體側(cè)阻力與常規(guī)封裝相比要高，因此溶劑和水的潛熱傳輸和溶劑和水的質(zhì) 量傳輸在"選擇性封裝"的氣相中更低。換言之，氣體側(cè)阻力94,96,和100,102限制了到液 相的通量。只有對于二氧化碳，液相中的阻力比氣相中要高，因此常規(guī)的封裝元件和依照本 發(fā)明的封裝元件的二氧化碳的質(zhì)量和能量傳輸并無差異。
[0037] 因此選擇性封裝的使用并未給初始目的，即二氧化碳吸收帶來任何不便。然而對 潛熱傳輸和質(zhì)量傳輸?shù)臍怏w側(cè)阻力的增加使得溶劑和水的通量將被降低。其意味著離開頂 部的氣相的溫度會更高。
[0038] 對顯熱傳輸?shù)淖枇Φ脑黾邮沟酶鶕?jù)圖2所示的溫度曲線轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩臏囟?，其?避免過飽和的目的是有利的。
[0039] 當(dāng)使用選擇性封裝時，凈化的氣流離開二氧化碳吸收部分時焓更高，這是歸因于 減少的蒸汽側(cè)熱量和質(zhì)量傳輸。此例中所述焓指凈化的氣流中所含的特定的能量。在二氧 化碳吸收中離開的煙氣流的焓，相比采用常規(guī)的熱量和質(zhì)量傳輸設(shè)備的氣流而言，由于升 高的溫度而比較高，其也通常被稱作顯熱。不僅是離開的凈化的氣體溫度更高，凈化氣體中 水和溶劑的含量也升高了，因此焓進(jìn)一步增加。焓的改變由于濃度的改變，從而指質(zhì)量傳 輸，通常被稱作潛熱的改變。溫度的升高也被稱作顯熱，以及水含量的增加，因此潛熱使得 離開二氧化碳吸收部分在最頂部的氣流的焓顯著更高。由于離開二氧化碳吸收部分最頂部 的煙氣溫度更高，過飽和度降低，因此氣溶膠形成的風(fēng)險也被減小。
[0040] 由于離開的凈化的氣流中焓的增加，離開二氧化碳吸收部分最底部的液體的焓減 小，而且依據(jù)焓的平衡所得到的液體溫度降低。底部降低的液體溫度是有利的，因為這是碳 捕獲與封存（CCS)吸收器的典型特征，這些單元被設(shè)計成"富端收縮"操作。這意味著溶劑 將盡可能多地裝載二氧化碳，使得接近熱力學(xué)平衡。
[0041] 在靠近二氧化碳吸收部分最底部的地方幾乎達(dá)到熱力學(xué)平衡。當(dāng)溫度被降低時， 熱力學(xué)平衡被轉(zhuǎn)換到更高的二氧化碳裝載量，因此可能的二氧化碳吸收量隨著給定的溶劑 流量而增加。
[0042] 氣體側(cè)較低的質(zhì)量傳輸導(dǎo)致離開二氧化碳吸收部分的氣體溫度升高的原因如下： 焓傳輸?shù)乃俾?通常也稱作通量)，因此與溫度變化相關(guān)的顯熱以及與濃度變化相關(guān)的潛熱 主要由蒸汽側(cè)控制，而二氧化碳吸收速率由液體側(cè)控制。因此，保持液體側(cè)質(zhì)量傳輸速率和 減少蒸汽側(cè)熱量和質(zhì)量傳輸速率引起所述情況：二氧化碳吸收部分中氣溶膠形成的風(fēng)險減 小。
[0043] 如上所述，其為被設(shè)計成"富端收縮"的后燃二氧化碳吸收器的典型特征。由于此 類設(shè)計以及氣體入口條件，柱體中的溫度曲線從底部到頂部升高。溫度升高主要由于釋放 的吸收熱量和反應(yīng)熱量。由于輸送到二氧化碳吸收部分最頂部的稀溶劑溫度低，通常約為 30°C -45°C，氣流在二氧化碳吸收部分頂端接近稀溶劑入口處被冷卻。其使得低二氧化碳 含量的氣流溫度驟降以及水和溶劑發(fā)生冷凝。歸因于溫度變化的顯熱傳輸(焓傳輸)由蒸汽 側(cè)控制，常規(guī)封裝元件非常有效。歸因于濃度變化的潛熱傳輸也主要由蒸汽側(cè)控制，但是取 決于傳輸?shù)某煞?，蒸汽?cè)質(zhì)量傳輸能夠比顯熱傳輸慢，并且對每個成分不同。此情況在圖6 和7中示出。特別地，高分子量的成分，例如通常存在的溶劑，由于較低的擴(kuò)散率顯示出減 少的質(zhì)量傳輸通量。如果顯熱傳輸比潛熱傳輸快，即使二者主要由蒸汽側(cè)控制，氣相變得過 飽和或者欠冷卻無法避免。這對二氧化碳吸收器中使用的存在相應(yīng)的分壓的溶劑也適用。 只要?dú)饬魇沁^飽和的，氣溶膠形成變成潛在的。將形成過飽和氣溶膠的程度無法預(yù)料，并且 敏感地取決于分子的成核作用如何發(fā)生。但是在任何狀況下都存在：過飽和程度越低，氣溶 膠形成風(fēng)險越小。
[0044] 由于選擇性的封裝的蒸汽側(cè)熱量和質(zhì)量傳輸率減少，二氧化碳吸收部分最頂部的 溫度下降減少，因此過飽和度也降低：二氧化碳吸收部分頂部的氣溶膠形成風(fēng)險減小。
[0045] 帶有選擇性地減少蒸汽側(cè)質(zhì)量傳輸特性的封裝在例如EP2230011 A1， W02010/106011 Al，W02010/106119中公開。因此，此類的封裝能夠優(yōu)選地被運(yùn)用在二氧化 碳吸收部分中。然而，含有波紋板的結(jié)構(gòu)封裝能夠被改變來有意地通過減小波紋角來減少 蒸汽側(cè)質(zhì)量傳輸。從主軸小于30度的波紋角，優(yōu)選地小于25度，使得蒸汽側(cè)熱量和質(zhì)量傳 輸減少。此類封裝類型沒有被廣泛采用歸結(jié)于其在蒸汽相中較低的質(zhì)量傳輸特性，其通常 來說是不利的。降低的蒸汽側(cè)質(zhì)量和熱量傳輸率的原因在于通過與柱軸成小于30度波紋 角的封裝可獲得的空隙的氣體速度減小。在封裝之中的氣體速度低于空隙的速度。如果封 裝是帶有交叉布置波紋的類型，此類波紋形成交錯的通道。氣體沿著通道通過或者穿越通 道。空隙的氣體速度由兩個結(jié)果確定：（a)由于封裝和其液體停頓所在的體積的空隙組分。 其對結(jié)構(gòu)封裝有微小影響，并且與波紋角無關(guān)。（b)被波紋角引起的氣流方向。增加的波紋 角(相對于柱軸）使得空隙的氣體速度增加。
[0046] 氣體通過波紋通道引導(dǎo)，因此與常規(guī)的封裝元件相比空隙的氣體速度通過減小的 波紋角變得較小。這引起氣體湍流減小，其減少蒸汽側(cè)熱量和能量傳輸。而減少的蒸汽側(cè) 熱量和質(zhì)量傳輸通常不是有利的，對于本發(fā)明的目的來說它是有利的效果。
[0047] 隨機(jī)封裝元件無法被輕易改變來獲得此類的選擇性的特性，由于空隙的速度很可 能與大量的隨機(jī)封裝元件形成的隨機(jī)封裝的單個的隨機(jī)封裝元件方向無關(guān)。盤在此類應(yīng)用 中并不常用，歸因于此類解決辦法固有的高壓降。而且，蒸汽側(cè)熱量和質(zhì)量傳輸無法輕易被 簡單的幾何改變所影響。
[0048] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于減少了氣流中過飽和度，并且因此減少了氣溶膠形成風(fēng)險，其 會引起溶劑以液體形式排放。氣溶膠形成可能會導(dǎo)致過高的溶劑排放：如果氣溶膠形成，需 要花費(fèi)額外的精力來消除它們。本發(fā)明旨在通過使用選擇性的封裝來減小過飽和度以及使 用包含選擇性封裝的特定吸收設(shè)備構(gòu)型來避免氣溶膠形成。
[0049] 本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)在于增加富溶劑中二氧化碳裝載量的可能性，其使得整個過 程在能量方面得到優(yōu)化，因此整個能量消耗的最小化是此應(yīng)用領(lǐng)域所有過程的關(guān)鍵。通過 使用不同的液體和氣體質(zhì)量傳輸特性的質(zhì)量傳輸設(shè)備可以達(dá)到此目的，因此被稱作選擇性 的質(zhì)量傳輸設(shè)備，其使得離開二氧化碳吸收部分的氣流的氣體焓更高。由于二氧化碳吸收 引起的焓增加是保持恒定的，并且所有輸送流的焓也是保持恒定的，所以離開二氧化碳吸 收部分底部的液體流的焓減少，即導(dǎo)致底部液體溫度降低。
[0050] 本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)在于最小化氣態(tài)的溶劑排放到大氣中。目前，溶劑排放通過 使用洗滌和冷卻結(jié)合的部分被減到最少。洗滌和冷卻結(jié)合的部分包括置于吸收柱體里的封 裝元件。二氧化碳被消耗盡的氣流以與洗滌水相反的流動方向通過封裝元件。冷卻的水被 循環(huán)或者被抽到周圍，因此通常會用"泵循環(huán)回流"來形容此操作。單一泵循環(huán)并未達(dá)到非 常低的溶劑濃度。為此，多個串行的泵循環(huán)能夠被運(yùn)用，例如在US2003/0045756公開的方 法。對于每個冷卻部分來說都需要下列元件：排水盤，泵，熱交換機(jī)，管道和控制設(shè)備。
[0051] 所提出的吸收設(shè)備包含下列部分以從容器底部到頂部順序列出：至少一個二氧化 碳吸收部分，洗滌部分，然后是冷卻部分，構(gòu)型與W02011/087972中公開的類似。
[0052] 所提出的柱體構(gòu)型的主要優(yōu)點(diǎn)如下，即對大氣的低溶劑排放，以及在洗滌部分和 冷卻部分中減少的氣溶膠形成的風(fēng)險。另外，在二氧化碳吸收部分與洗滌部分之間不需要 液體分離器。
[0053] 在含有二氧化碳的氣流，如煙氣，通過二氧化碳吸收部分后，其首先進(jìn)入洗滌部 分，即所述的"一次通過"部分，其采用來自洗滌部分上方的冷卻部分的冷凝水以及如果可 用的話可選擇采用備用水來操作。此輸送的水具有非常低的溶劑濃度，因此使得溶劑在洗 滌部分中幾乎可以完全從氣流中清除。來自洗滌部分的底部的水流富含溶劑，并且能夠被 輸送到下方的二氧化碳吸收部分。
[0054] 離開洗滌部分的凈化的且洗滌過的氣流的溶劑濃度低，并且被輸送進(jìn)入冷卻部分 來冷卻氣流以及使水冷卻。此部分被要求最小化對備用水的需求。此部分中形成的冷凝物 被抽取并且輸送到洗滌部分使用。此冷凝物溶劑濃度非常低。
[0055] 所提出的吸收設(shè)備的構(gòu)型可以實(shí)施對溶劑的吸收的方法，以一定的速率將水輸送 到洗滌部分，使得與現(xiàn)有技術(shù)相比獲得較好的質(zhì)量傳輸設(shè)備的效率，其中洗滌部分位于只 使用備用水的冷卻部分上方，如W02011/087972中所述現(xiàn)有技術(shù)。更好的效率歸功于增加 的水輸送率，提高了封裝的潤濕性。增加的水輸送率還允許在更高溫度下從氣流中吸收溶 齊U，不需要面臨熱力學(xué)限制，如此，冷凝物的使用可以獲得更多的水量。氣流中溶劑濃度還 是能夠在洗滌部分中被減少到所期望的濃度，因為由于冷凝物的使用使可用水的量增加 了。
[0056] 氣流能夠含有氣體從封裝內(nèi)的液體或者從液體分配器中附帶出的液體。此類附帶 的液體并不是由于氣溶膠形成，而是冷凝，但是歸因于氣相和液相之間的摩擦力。此類附帶 的液體與直徑大于20微米的微滴形成相對大的微滴。此類尺寸的微滴能夠通過合適的設(shè) 備例如液體分離器來清除。
[0057] 由于所提出的部分構(gòu)型，來自二氧化碳吸收部分的任何此類通過氣體附帶的液體 并不是關(guān)鍵，因為其給隨后的置于上方的洗滌部分帶來很小影響，因此液體分離器的安裝 能夠被避免如現(xiàn)有技術(shù)文件US2003/0045756中所要求的。液體分離器在現(xiàn)有技術(shù)中使用 洗滌和冷卻結(jié)合的部分是有利的，其原因如下：封裝元件作為微滴分離器起作用。因此，氣 體附帶的液體進(jìn)入洗滌和冷卻結(jié)合的部分將會在洗滌和冷卻結(jié)合的部分的封裝元件中分 離，并且將與冷卻的流體混合。來自吸收部分的附帶的液體含有高溶劑濃度，因此冷卻液體 中的濃度會增加。由于冷卻液體將會被循環(huán)到洗滌和冷卻結(jié)合的部分頂部，高濃度溶劑是 不利的，并且此部分無法再有效地從脫碳?xì)怏w中清除溶劑，這是此部分的目標(biāo)之一。采用所 提出的柱體構(gòu)型，洗滌部分采用"一次通過"模式。同樣通過此種構(gòu)型，被氣體附帶的液體 會被清除。其將主要在洗滌部分底部發(fā)生。因為底部液體不被循環(huán)到部分頂部，則其對洗 滌部分上方部分的溶劑吸收沒有影響，效率沒有受到損害。因此，在吸收部分和洗滌部分之 間不需要液體分離器。
[0058] 來自二氧化碳吸收部分的氣流不被過快地冷卻很重要，否則當(dāng)使用常規(guī)柱體構(gòu)型 時氣溶膠形成的風(fēng)險會增加，根據(jù)US2003/0045756所述，即當(dāng)帶有低二氧化碳濃度的氣體 被直接輸送到冷卻部分時。氣溶膠形成風(fēng)險增加的原因在于離開二氧化碳吸收部分的煙氣 溶劑濃度較高，其歸因于當(dāng)使用選擇性的封裝時煙氣溫度會升高。而上述提出的柱體構(gòu)型 幫助避免在洗滌部分中形成氣溶膠的風(fēng)險。原因如下：洗滌部分采用低液體質(zhì)量流量操作， 即來自冷卻部分和可選擇地備用水與氣體流量相比較低。因此，洗滌部分內(nèi)部溫度曲線主 要由氣體溫度決定，而且氣體溫度在通過整個部分時幾乎保持不變。在此洗滌部分中，氣流 中溶劑濃度能夠被減少到所期望的水平，并且水的露點(diǎn)將不會顯著改變。因此避免了溶劑 和水的過飽和，并且因而氣溶膠形成風(fēng)險減小。
[0059] 離開洗滌部分的暖氣流進(jìn)入冷卻部分，在此處氣流被冷卻，水被冷凝。氣流與水變 成過飽和無法避免。然而，氣溶膠形成，其實(shí)質(zhì)上不含溶劑，主要包含水。由于水的分子量 低，氣相中水的質(zhì)量傳輸相對較高，而且相比接近飽和度的溶劑而言過飽和度較低。
[0060] 參照示例性實(shí)施例的附圖在下文中更詳細(xì)地描述本發(fā)明： 圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的吸收設(shè)備， 圖2圖示吸收部分的溫度曲線， 圖3圖示包括相互交叉布置的兩層的封裝元件的一部分， 圖4圖示包括相互交叉布置的兩層的封裝元件的一部分， 圖5圖示包括互相相鄰布置的三層的封裝元件的一部分， 圖6示意性地表現(xiàn)位于二氧化碳吸收部分頂部的常規(guī)的吸收封裝的阻力和通量， 圖7示意性地表現(xiàn)位于二氧化碳吸收部分頂部的選擇性的吸收封裝的阻力和通量。
[0061] 示意性地圖示出根據(jù)圖1的吸收設(shè)備的剖面圖。吸收設(shè)備包含可為二氧化碳吸收 部分選擇性地減少蒸汽側(cè)質(zhì)量傳輸效率的傳輸設(shè)備。為了從含有二氧化碳的氣流2中吸收 二氧化碳的吸收設(shè)備1包括容器10。氣流2能夠達(dá)到35°C直到包括70°C的溫度。氣流具 有典型地4-15%的二氧化碳的含量，其百分比為摩爾百分比。該容器包含二氧化碳吸收部 分6,其包含至少部分使用選擇性封裝的封裝元件16,其被置于容器1的底端11與容器10 的頂端12之間。容器10的主軸13從容器10的底端11延伸至容器10的頂端12處。另 外還置有供輸送包含二氧化碳的氣流2至容器10位于底端11的入口 22和供排放凈化的 氣流3位于頂端12的出口 23。供添加稀溶劑4的溶劑入口 24位于封裝元件16上方，并且 從容器10供排放富溶劑5的溶劑出口 25位于封裝元件16的下方某處。供給的溶劑優(yōu)選 地處于30°C到45°C的溫度之間。封裝元件被布置有由板構(gòu)成的多個層，其中至少某些板帶 有波紋。波紋34,44的波紋波峰形成頂峰，波紋波谷形成低谷，分別的波紋34,44的頂峰與 低谷與主軸形成小于30度的角。封裝的高度有利地處于10米到30米之間。此類封裝元 件的示例在圖3,圖4或者圖5中示出。多個層可以包含至少第一層32和第二層33,其中 第一層是帶有第一波紋34的第一板。第二層33是帶有第二波紋44的第二板。第一波紋 34與主軸13所成波紋角大于0度，并且如圖3或圖4所示第二層與第一層交叉布置。波紋 角由附圖標(biāo)記38指代。
[0062] 稀溶劑4能夠由稀溶劑分配元件42分配到封裝元件16上。在實(shí)施例中，封裝元 件16能夠帶有如圖3,4或5所示的波紋。
[0063] 根據(jù)圖1所示洗滌部分7被置于容器10中頂端12和吸收部分6之間。洗滌部 分7包含封裝元件17,而且水/液體入口 49布置在封裝元件17頂部。封裝元件17的高 度通常不大于6米，特別地處于2到6米之間。另外分配器元件41被置于入口 49和封裝 元件17之間。在封裝元件17之下不需要液體收集元件，來自封裝元件17的液體滴到二氧 化碳吸收部分6中。洗滌部分7的封裝元件17被設(shè)定來提供有效的溶劑從低二氧化碳含 量的氣流30到洗滌液體20的質(zhì)量傳輸。洗滌液體20由洗滌液體分配元件41分配到封裝 元件17上。在洗滌液體沿著封裝元件17的板通過期間，洗滌液體20富含來自吸收部分6 的低二氧化碳含量的氣流30附帶的溶劑。除了在入口 24處添加的稀溶劑，富含溶劑的洗 滌液體21能夠在吸收部分中用來吸收二氧化碳。常規(guī)結(jié)構(gòu)的封裝元件能夠被使用，例如在 EP0858366 B1中公開的封裝元件。
[0064] 在洗滌部分7上方，冷卻部分8被置于容器中。冷卻部分含有封裝元件18。冷卻 部分的封裝元件18有利地采用EP0858366 B1中公開的形狀。冷卻流體14通過冷卻流體 入口 26進(jìn)入容器，并且被冷卻流體分配器元件36分配到封裝元件18上。凈化的基本不含 有溶劑的氣流31以與冷卻流體14相反的流動方向進(jìn)入封裝元件。來自氣流的冷凝水被作 為冷卻流體使用。冷凝流體14和額外的來自煙氣的冷凝水在位于封裝元件18下方的冷卻 流體收集元件37中被收集。收集元件被布置有帶有貯存器，其上為收集的冷卻流體預(yù)置了 出口 27。冷卻流體被通過冷卻流體泵29抽取到熱交換器40中。冷卻流體從熱交換器40 被送回到冷卻流體入口 26處。由于實(shí)際上進(jìn)入冷卻部分8的煙氣中的水是冷凝的，因此抽 取的冷卻流體的一部分被分流進(jìn)入洗滌部分7作為洗滌液體使用，所以循環(huán)的冷卻流體流 量保持恒定。冷卻的流體能夠從熱交換器40之前的暖的冷卻流體或者從熱交換器之后的 冷卻的冷卻流體處開始分流。
[0065] 吸收設(shè)備的操作壓力接近大氣壓力，優(yōu)選地不超過1. 2bar。
[0066] 圖2圖示吸收部分的溫度曲線的圖解，其顯示出了在封裝高度上的溫度分布。圖 2僅僅是示意性的表示，因此沒有附上溫度值，但是在圖中X軸上簡要說明。同樣沒有給封 裝高度附上任何值，但在圖中y軸上簡要說明。封裝元件的下端被標(biāo)為部分底部55。封裝 元件的上端被標(biāo)為部分頂部56。連續(xù)的粗線51顯示使用選擇封裝元件的溶劑的溫度，點(diǎn) 狀的粗線52顯示使用選擇封裝元件的氣流溫度。細(xì)實(shí)線61顯示使用常規(guī)封裝元件時溶劑 的溫度，細(xì)點(diǎn)線62顯示使用常規(guī)封裝元件時氣流的溫度。圖2因此顯示出在幾乎整個封裝 元件的高度上選擇性封裝元件的溶劑和氣體的溫度大部分相對較低。這種在較低溫度小操 作吸收過程的可能性的好處在于可能增加溶劑中二氧化碳的裝載量。因此，除了減少能量 消耗的好處有助于提高整個過程的經(jīng)濟(jì)外，其完全不形成氣溶膠或者至少減少氣溶膠的形 成。
[0067] 下列溫度在圖2中被指出：離開選擇封裝元件上端的液體溫度72,包含二氧化碳 的氣體進(jìn)入根據(jù)本發(fā)明的選擇封裝元件時的溫度73,以及該氣體離開選擇封裝時的溫度 74。為了比較，離開常規(guī)封裝元件的液體溫度76,包含二氧化碳的氣體進(jìn)入常規(guī)封裝元件時 的溫度77,其與使用選擇封裝元件的溫度相同，以及離開常規(guī)封裝元件的氣體溫度78都在 圖中被指出。
[0068] 進(jìn)入常規(guī)封裝的液體溫度75與進(jìn)入選擇封裝的液體溫度71相同。
[0069] 根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的吸收部分6的結(jié)構(gòu)封裝元件在圖3中示出，其含有形如板狀的 并帶有波浪般的波紋的層32、33,其形成多個開放通道并且從封裝上面延伸至封裝的底面， 其中通道包含第一波波谷，第一波波峰和第二波波峰。第一波波峰和第二波波峰限定了第 一波波谷的范圍。第一波波峰和第二波波峰形成第一頂峰和第二頂峰。此類結(jié)構(gòu)有利地在 封裝元件的每層板的整個表面上周期性地重復(fù)。
[0070] 有利的波紋角38不超過30度。如果封裝元件的層以一定的、不超過30度的波紋 角布置，則空隙的速度能被減弱。圖3的兩個封裝層僅僅是作為示例示出，無需另外說明， 其存在大量的封裝層。必要的是，封裝層需延伸穿過容器10的整個橫截面。
[0071] 圖4顯示了封裝元件的另一可選構(gòu)型，其可方便地用作吸收部分6的封裝元件16。 該封裝元件選擇性地減少了蒸汽側(cè)質(zhì)量傳輸特性，如EP2230011 Al，W02010/106011A1， W02010/106119中所公開的，這些申請通過引用全文并入。
[0072] 依照圖4的封裝元件包含帶有第一波紋34的第一層32和帶有第二波紋44的第 二層33。多個開放通道由第一波紋和第二波紋形成。通道包括第一波紋波谷43,第一波紋 波峰45和第二波紋波峰47,其中第一波紋波峰45和第二波紋波峰47限定了第一波紋波谷 43的范圍。第一和第二波紋波峰帶有第一頂點(diǎn)46和第二頂點(diǎn)48。凸起50或凹陷60能夠 沿著第一頂點(diǎn)46的方向延伸。如果是凸起，則從波紋波谷43的谷底起，凸起50上至少有 一點(diǎn)的法線間隔比從波紋波峰45的第一谷底起的第一頂點(diǎn)46的法線間隔要大。如果是凹 陷60,則從波紋波谷43的谷底起，凹陷60上至少有一點(diǎn)的法線間隔比從波紋波峰45的第 一谷底起的第一頂點(diǎn)46的法線間隔要小。
[0073] 封裝元件16能夠既不帶有凹陷，也不帶有凸起。此種狀況下，波紋角小于30度。 或者其能夠帶有凹陷60或凸起50中的一種，或者帶有凹陷60以及凸起50。此種狀況下， 波紋角也能夠大于30度，從而可能會在直到70度的范圍之內(nèi)。由于至少存在于每個第二 封裝層上的凹陷或凸起，與封裝層不帶任何凹陷或凸起的封裝元件相比，封裝的壓降被減 少了。
[0074] 第二層33帶有第二波紋44。第一層32和第二層33布置使得第一層32的通道穿 過第二層33的通道。第一層32通過凸起50 (如果存在)，或者通過穿過第二層33波紋波 谷的第一層32的波紋波峰，與第二層33觸摸接觸。或者如果存在凹陷，在每個凹陷60處 觸摸接觸中斷，也在圖4中示出。每一層能夠帶有凸起或者凹陷的至少一個，或者僅僅多層 的每個第一或每個第二層能夠帶有此類凸起或者凹陷的至少一個。
[0075] 圖5示出封裝元件的一種變體，其與容器10的主軸成0度波紋角。此處僅說明與 前圖中封裝元件的不同之處。此類封裝元件的第一和第二層32、33被中間層65分開。第一 和第二層帶有齒形的第一和第二波紋33、34,但是它們可以均等地帶有前述實(shí)施例所示的 波形。為了增加質(zhì)量傳輸，向上的含有二氧化碳的氣流流動，或者低二氧化碳含量的氣流、 或者洗滌過的凈化的氣流由導(dǎo)流片元件66、67、68、69、70分配。因此氣流與相應(yīng)的沿著封 裝層表面向下的液體流之間的質(zhì)量傳輸增加了。
[0076] 導(dǎo)流片元件66、67、68、69、70能夠被從層上切出，并且朝向封裝層表面以一定角 度偏轉(zhuǎn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種以降低的氣溶膠形成風(fēng)險在吸收設(shè)備中執(zhí)行從包含二氧化碳的流的二氧化碳 吸收的方法，其中吸收設(shè)備包含下列部分，按設(shè)備容器的從底部到頂部的順序列出： 至少一個二氧化碳吸收部分； "一次通過"洗滌部分； 冷卻部分； 其中沒有液體分離器位于二氧化碳吸收部分與洗滌部分之間， 并且其中所述方法包括下列步驟： (i) 使包含二氧化碳的氣流經(jīng)過二氧化碳吸收部分，從而通過使用溶劑吸收二氧化碳， 來形成包含溶劑和二氧化碳含量減少的凈化的氣流， (ii) 使凈化的氣流經(jīng)過"一次通過"洗滌部分，其利用來自"一次通過"洗滌部分上方 的冷卻部分的冷凝水操作并且可選擇地利用備用水操作，來形成溶劑含量減少的凈化的且 洗滌過的氣流， (iii) 將凈化的且洗滌過的氣流供給進(jìn)入冷卻部分來冷卻凈化的且洗滌過的氣流，并 且使水冷凝來形成水冷凝物， (iv )從冷卻部分抽取水冷凝物， (v)循環(huán)(泵循環(huán)回流）一部分抽取的水冷凝物，使其回到冷卻部分， (vi )將抽取的水冷凝物的剩余部分供給進(jìn)入洗滌部分， 并且其中在步驟（iv)中從冷卻部分抽取的水冷凝物的全部或者僅循環(huán)部分被冷卻。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中沒有液體收集器位于二氧化碳吸收部分和洗滌部 分之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中由所述方法產(chǎn)生的冷卻的、凈化的且洗滌過的 氣流包含氣溶膠微滴，其中氣溶膠微滴實(shí)質(zhì)上沒有溶劑，并且主要由水組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其中二氧化碳吸收部分具有選擇性質(zhì)量 傳輸設(shè)備，其特征在于較低的蒸汽側(cè)熱量和質(zhì)量傳輸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中特征在于較低的蒸汽側(cè)熱量和質(zhì)量傳輸?shù)馁|(zhì)量傳 輸設(shè)備為選自下列的結(jié)構(gòu)封裝： (a) 包含波紋板的結(jié)構(gòu)封裝，波紋板帶有與柱軸所成的波紋角小于30度，優(yōu)選地小于 25度， 或者 (b) 結(jié)構(gòu)封裝，其具有帶有第一波紋的第一層，帶有第二波紋的第二層，由第一波紋和 第二波紋形成的多個開放通道，其中通道包括第一波紋波谷，第一波紋波峰和第二波紋波 峰，其中第一波紋波峰和第二波紋波峰界定第一波紋波谷，其中第一和第二波紋波峰帶有 第一頂點(diǎn)和第二頂點(diǎn)，其中凸起或凹陷沿著第一頂點(diǎn)的方向延伸，其中如果是凸起，則凸起 的至少一點(diǎn)離波紋波谷的谷底的法線間隔比第一頂點(diǎn)離波紋波峰的第一谷底的法線間隔 大，并且其中如果是凹陷，則凹陷的至少一點(diǎn)離波紋波谷的谷底的法線間隔比第一頂點(diǎn)離 波紋波峰的第一谷底的法線間隔小。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其中溶劑為胺、氨基酸或者與二氧化碳反 應(yīng)的揮發(fā)性化合物的水溶液。
7. 結(jié)構(gòu)封裝作為用于吸收二氧化碳的設(shè)備中的二氧化碳吸收部分的部件的使用，其中 結(jié)構(gòu)封裝選自下列： (a) 包含波紋板的結(jié)構(gòu)封裝，波紋板帶有與柱軸所成的波紋角小于30度，優(yōu)選地小于 25度， 或者 (b) 結(jié)構(gòu)封裝，其具有帶有第一波紋的第一層，帶有第二波紋的第二層，由第一波紋和 第二波紋形成的多個開放通道，其中通道包括第一波紋波谷，第一波紋波峰和第二波紋波 峰，其中第一波紋波峰和第二波紋波峰界定第一波紋波谷，其中第一和第二波紋波峰帶有 第一頂點(diǎn)和第二頂點(diǎn)，其中凸起或凹陷沿著第一頂點(diǎn)的方向延伸，其中如果是凸起，則凸起 的至少一點(diǎn)離波紋波谷的谷底的法線間隔比第一頂點(diǎn)離波紋波峰的第一谷底的法線間隔 大，并且其中如果是凹陷，則凹陷的至少一點(diǎn)離波紋波谷的谷底的法線間隔比第一頂點(diǎn)離 波紋波峰的第一谷底的法線間隔小，其特征在于用途是減小二氧化碳吸收部分的頂部區(qū)域 中的氣溶膠形成的風(fēng)險。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用，其中所述使用額外地增加了在二氧化碳吸收部分的底 部區(qū)域中的最大二氧化碳裝載。
9. 吸收設(shè)備的使用，所述吸收設(shè)備包含下列部分，按設(shè)備容器的從底部到頂部的順序 列出： 至少一個二氧化碳吸收部分； 洗滌部分； 冷卻部分； 其特征在于沒有液體分離器位于二氧化碳吸收部分與洗滌部分之間，并且其中用途是 避免溶劑與水的過飽和以及氣溶膠形成的風(fēng)險。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的使用，其中二氧化碳吸收部分具有選擇性質(zhì)量傳輸設(shè)備，其 特征在于較低的蒸汽側(cè)熱量和質(zhì)量傳輸。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的使用，其中特征在于較低的蒸汽側(cè)熱量和質(zhì)量傳輸?shù)馁|(zhì)量 傳輸設(shè)備為結(jié)構(gòu)封裝，其中所述結(jié)構(gòu)封裝選自下列： (a) 包含波紋板的結(jié)構(gòu)封裝，波紋板帶有與柱軸所成的波紋角小于30度，優(yōu)選地小于 25度， 或者 (b) 結(jié)構(gòu)封裝，其具有帶有第一波紋的第一層，帶有第二波紋的第二層，由第一波紋和 第二波紋形成的多個開放通道，其中通道包括第一波紋波谷，第一波紋波峰和第二波紋波 峰，其中第一波紋波峰和第二波紋波峰界定第一波紋波谷，其中第一和第二波紋波峰帶有 第一頂點(diǎn)和第二頂點(diǎn)，其中凸起或凹陷沿著第一頂點(diǎn)的方向延伸，其中如果是凸起，則凸起 的至少一點(diǎn)離波紋波谷的谷底的法線間隔比第一頂點(diǎn)離波紋波峰的第一谷底的法線間隔 大，并且其中如果是凹陷，則凹陷的至少一點(diǎn)離波紋波谷的谷底的法線間隔比第一頂點(diǎn)離 波紋波峰的第一谷底的法線間隔小。
【文檔編號】B01D53/14GK104105537SQ201280058464
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月29日
【發(fā)明者】M.杜斯 申請人:蘇舍化學(xué)技術(shù)有限公司