Газо-жидкостный контактный аппарат и установка извлечения диоксида углерода

Газо-жидкостный контактный аппарат и установка извлечения диоксида углерода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к газожидкостному контактному аппарату (контактору), из которого технологическая жидкость поступает в колонну с насадкой, в которой абсорбция и дистилляция осуществляются с использованием газожидкостного контакта, и более конкретно, к газожидкостному контактору, такому как абсорбер CO₂, который поглощает CO₂ из дымового газа, и к установке извлечения диоксида углерода.

Уровень техники

В колонне с насадкой, где предусмотрен слой насадки, в котором компонент, находящийся в газе, поглощается жидкостью под действием газожидкостного контакта, с целью осуществления абсорбционной обработки, является существенным равномерное диспергирование газа и жидкости внутри колонн. Указанное диспергирование оказывает существенное влияние на характеристики материала насадки, то есть на эксплуатационные показатели колонны с насадкой. Поэтому особенно важно диспергировать жидкость равномерно и плотно и осуществлять взаимный контакт жидкости с газом.

Например, в тепловых электростанциях с использованием большого количества ископаемого топлива тщательно исследуется способ удаления и извлечения CO₂ из дымового газа и способ хранения извлеченного CO₂, без выброса диоксида углерода в атмосферу; при этом дымовой газ, образовавшийся за счет сгорания ископаемого топлива в котлоагрегате, приводится в газожидкостный контакт с аминным абсорбентом CO₂ в аппарате поглощения диоксида углерода, с целью поглощения CO₂. Указанный способ применяется, чтобы CO₂ в дымовом газе поглощался абсорбентом CO₂ в аппарате поглощения диоксида углерода, и затем CO₂ удаляется из дымового газа; диоксид углерода, поглощенный абсорбентом CO₂, диффундирует в регенератор, чтобы регенерировать абсорбент CO₂, который затем снова возвращается в абсорбер CO₂ для повторного использования (выложенная публикация заявки на патент Японии №2008-62165).

В абсорбере газа, таком как абсорбер CO₂, в котором дымовой газ, находящийся в газообразной фазе, приводится в контакт с абсорбентом CO₂, находящимся в жидкой фазе, эффективность газожидкостного контакта между газом и жидкостью в абсорбере газа оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики газа в абсорбере. Поэтому в момент распыления жидкости в абсорбере газа необходимо осуществлять эффективный контакт жидкости с газом. В абсорбере газа применяется устройство распределения жидкости, которое распыляет жидкость из верхней части колонны, причем в качестве способа диспергирования жидкости в абсорбере газа может быть использовано, например, устройство распределения жидкости распыляемого типа (выложенная публикация заявки на патент Японии №2001-9237 и патент Японии №2506351), устройство распределения жидкости желобообразного типа (см., например, Kakusaburo (редактор) ONDA, "Проектирование и последовательность эксплуатации химического оборудования, №2 (переработано), абсорбция газа", Kagaku Kogyo Sha, January 30, 2001, p.138), устройство распределения жидкости канального типа, в котором жидкость распределяется в различных количествах, устройство распределения жидкости элементного типа (секционного типа) и трубчатое устройство распределения жидкости.

Краткое раскрытие изобретения

Техническая проблема

Когда в газовом абсорбере применяется устройство распределения жидкости распыляемого типа, в газовом абсорбере предусмотрено множество форсунок для того, чтобы жидкость равномерно диспергировалась в газовом абсорбере путем перекрывания различных областей распыления жидкости.

Однако распределение жидкости, находящейся в колонне, становится хуже вблизи поверхности стенки газового абсорбера, чем внутри газового абсорбера; и, таким образом, существует проблема, что абсорбционная характеристика жидкости для поглощения компонента, содержащегося в газе, ухудшается вблизи поверхности стенки колонны.

Конкретно, когда газовый абсорбер представляет собой абсорбер диоксида углерода, во время поглощения CO₂, содержащегося в дымовом газе, абсорбентом CO₂, ухудшается характеристика поглощения газа абсорбентом, поскольку поступающее количество распыляемого абсорбента CO₂ вблизи поверхности стенки абсорбера диоксида углерода меньше, чем внутри колонны. Более того, если количество абсорбента CO₂, распыляемого на поверхности стенки абсорбера диоксида углерода, увеличивается, то уменьшается количество CO₂, поглощенного на количество абсорбента CO₂, поданного в абсорбер диоксида углерода. Если абсорбент CO₂, который не поглотил CO₂, содержащийся в дымовом газе, поступает в регенератор, амин, содержащийся в абсорбенте CO₂, потребляется неэкономно, и абсорбент диоксида углерода используется не эффективно. Кроме того, увеличивается количество пара, необходимого для выделения CO₂, содержащегося в абсорбенте CO₂, в регенераторе, и, таким образом, ухудшается эффективность эксплуатации установки извлечения диоксида углерода.

Кроме того, когда в газовом абсорбере применяется устройство распределения жидкости распыляемого типа, скорость потока жидкости может изменяться в соответствии с рабочей нагрузкой. Однако, поскольку скорость потока пропорциональна давлению распыления, необходимо увеличивать давление распыления в области высоких скоростей потока для того, чтобы приспосабливаться к переходу из области малой скорости потока в области высокой скорости потока, таким образом, возникает проблема увеличения количества тумана в воздухе в случае высокого распыляющего давления. Особенно, когда газовым абсорбером является абсорбер диоксида углерода, когда CO₂, содержащийся в дымовом газе, поглощается с помощью абсорбента диоксида углерода, абсорбент CO₂ уносится с дымовым газом, из которого был извлечен диоксид углерода, и, таким образом, ухудшается эффективность работы установки извлечения CO₂.

Кроме того, когда в газовом абсорбере используется устройство распределения жидкости желобообразного типа, необходимо увеличивать высоту указанного устройства с целью осуществления операции загрузки, соответствующей количеству обрабатываемого газа. Поэтому возрастают материальные и производственные затраты устройства распределения, и стоимость его монтажа в газовом абсорбере, и это приводит к увеличению стоимости оборудования.

Настоящее изобретение выполнено с целью решения указанных выше проблем, причем целью настоящего изобретения является разработка газожидкостного контактного аппарата и установки извлечения диоксида углерода, в которой газ и жидкость, поступающие в колонну, могут быть приведены в эффективный взаимный контакт, и может быть осуществлено снижение затрат путем практически равномерного диспергирования жидкости в колонне и уменьшение количества жидкости, которая распыляется на поверхности стенки в колонне.

Решение проблемы

Согласно первому замыслу настоящего изобретения, для решения указанных выше проблем, предусмотрен газожидкостный контактный аппарат, в котором жидкость распыляется сверху вниз в контактной колонне, в которой газ перемещается и проходит снизу вверх, причем газ, перемещающийся снизу вверх, приходит в непосредственный контакт с жидкостью; указанный газожидкостный контактный аппарат включает: форсунку(и), расположенную(ые) у поверхности стенки (пристеночную форсунку), расположенную(ые) вдоль поверхности стенки в контактной колонне для распыления жидкости внутри контактной колонны; и форсунку(и) для диспергирования жидкости, предусмотренную(ые) внутри контура, образованного форсунками, расположенными у поверхности стенки, в контактной колонне для равномерного распыления жидкости внутри контактной колонны.

Согласно второму замыслу настоящего изобретения, предусмотрен газожидкостный контактный аппарат по первому замыслу, в котором поперечное сечение контактной колонны в направлении, ортогональном направлению потока газа, имеет квадратную форму.

Согласно третьему замыслу настоящего изобретения, разработан газожидкостный контактный аппарат по второму замыслу, который включает угловую форсунку, предусмотренную в угловой части сечения контактной колонны, для распыления жидкости внутри контактной колонны.

Согласно четвертому замыслу настоящего изобретения, предусмотрен газожидкостный контактный аппарат по любому из указанных выше замыслов, где форсунка для диспергирования жидкости и форсунка у поверхности стенки (пристеночная форсунка) включают форсунки двух или более типов, которые используются в соответствии со скоростью потока газа.

Согласно пятому замыслу настоящего изобретения, предусмотрен газожидкостный контактный аппарат по четвертому замыслу, в котором форсунка для диспергирования жидкости включает в себя высокопроизводительную форсунку для диспергирования жидкости и малопроизводительную форсунку для диспергирования жидкости, причем форсунка у поверхности стенки включает высокопроизводительную форсунку у поверхности стенки и малопроизводительную форсунку у поверхности стенки, и когда скорость потока газа равняется или превышает заданную пороговую величину, жидкость распыляется из высокопроизводительной форсунки для диспергирования жидкости и высокопроизводительной форсунки у поверхности стенки, а когда скорость потока газа меньше заданной пороговой величины, жидкость распыляется из малопроизводительной форсунки для диспергирования жидкости и малопроизводительной форсунки у поверхности стенки.

Согласно шестому замыслу настоящего изобретения, предусмотрен газожидкостный контактный аппарат по четвертому или пятому замыслу, где различного типа форсунки для диспергирования жидкости и форсунки у поверхности стенки расположены поочередно в направлении, ортогональном направлению потока газа в контактной колонне.

Согласно седьмому замыслу настоящего изобретения, предусмотрен газожидкостный контактный аппарат по шестому замыслу, в котором различного типа форсунки для диспергирования жидкости и форсунки у поверхности стенки расположены поочередно в направлении потока газа в контактной колонне, с устройством изменения положений соответствующих форсунок.

Согласно восьмому замыслу настоящего изобретения, предусмотрена установка извлечения диоксида углерода, которая включает: абсорбер CO₂, который содержит контактную колонну газожидкостного контактного аппарата по любому из пп.1-7, и за счет контактирования дымового газа, содержащего CO₂, с абсорбентом диоксида углерода, CO₂ удаляется из дымового газа; и регенератор, в котором удаляется диоксид углерода из абсорбента, содержащего поглощенный CO₂, для того чтобы регенерировать абсорбент диоксида углерода.

Достигаемые по изобретению технические эффекты

В соответствии с газожидкостным контактным аппаратом настоящего изобретения указанный аппарат обеспечивает эффективный взаимный контакт газа и жидкости, поступающих в колонну, что позволяет снизить затраты за счет практически равномерного диспергирования жидкости в колонне при уменьшении количества жидкости, которая распыляется на поверхности стенки в колонне.

Когда газовый абсорбер представляет собой абсорбер диоксида углерода, во время поглощения CO₂, содержащегося в дымовом газе, абсорбентом диоксида углерода, могут быть улучшены абсорбционные показатели абсорбента CO₂ для поглощения диоксида углерода, поскольку количество поступающего абсорбента CO₂ можно сделать практически равномерным до непосредственной близости с поверхностью стенки абсорбера CO₂. Кроме того, поскольку можно уменьшить количество абсорбента CO₂, распыляемого на поверхности стенки абсорбера диоксида углерода, можно повысить количество CO₂, поглощаемого на единицу массы абсорбента CO₂, поступающего в абсорбер диоксида углерода.

За счет снижения расхода абсорбента CO₂, который не поглощает содержащийся в дымовом газе диоксид углерода и который поступает в регенератор, абсорбент CO₂ может эффективно использоваться, без расточительного потребления амина, содержащегося в абсорбенте CO₂, и водяного пара, необходимого для выделения CO₂, содержащегося в абсорбенте CO₂, в регенераторе, таким образом, обеспечивается улучшение эффективности работы установки извлечения диоксида углерода.

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 изображена конфигурация установки извлечения CO₂ согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, включающему аппарат газожидкостного контакта в упрощенном виде.

На фигуре 2 показано расположение распыляющих форсунок в упрощенном виде.

На фигуре 3 схематично изображено распыленное состояние абсорбента CO₂, выделяющегося из распыляющих форсунок.

На фигуре 4 показана форма сечения пристеночной форсунки, в упрощенном виде.

Фигура 5 представляет собой вид в направлении А-А на фигуре 4.

На фигуре 6 схематично изображено количественное распределение воды для абсорбента CO₂ в направлении А-А на фигуре 2, в сечении абсорбера диоксида углерода.

На фигуре 7 показана другая конфигурация расположения распыляющих форсунок в упрощенном виде.

На фигуре 8 показана форма сечения угловой форсунки 31 в упрощенном виде.

Фигура 9 представляет собой вид в направлении А-А на фигуре 8.

На фигуре 10 показана другая конфигурация расположения распыляющих форсунок в упрощенном виде.

Фигура 11 представляет собой другую конфигурацию расположения распыляющих форсунок в упрощенном виде.

На фигуре 12 показана конфигурация газожидкостного контактного аппарата, согласно второму варианту осуществления изобретения, в упрощенном виде.

На фигуре 13 показан пример зависимости скорости потока от давления распыления.

На фигуре 14 показана конфигурация газожидкостного контактного аппарата, согласно третьему варианту осуществления изобретения, в упрощенном виде.

Описание вариантов осуществления

Ниже настоящее изобретение подробно объясняется со ссылкой на сопровождающие чертежи. Настоящее изобретение не ограничивается вариантами осуществления изобретения (в последующем, «варианты»). Более того, составные элементы в следующих вариантах осуществления включают такие, которые легко могут быть восприняты специалистами в этой области техники, которые практически являются эквивалентными и так называемыми эквивалентами. Кроме того, составные элементы в следующих вариантах, раскрытые в последующем осуществлении, при необходимости могут быть объединены.

Первый вариант

Установка извлечения CO₂, в которой применяется газожидкостный контактный аппарат согласно первому варианту настоящего изобретения в абсорбере диоксида углерода, объясняется со ссылкой на чертежи. На фигуре 1 изображена конфигурация установки извлечения CO₂ согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, включающему аппарат газожидкостного контакта в упрощенном виде. Как показано на фигуре 1, установка 10 извлечения CO₂ включает в себя охлаждающую колонну 13, в которой дымовой газ 11, содержащий CO₂, охлаждается водой 12, абсорбер 15 диоксида углерода, в котором охлажденный дымовой газ 11 приводится в контакт с абсорбентом 14 CO₂, который поглощает диоксид углерода, и, таким образом, CO₂ удаляется из дымового газа 11, и регенератор 17, в котором происходит выделение диоксида углерода из абсорбента 16 CO₂ (обогащенный раствор), содержащего поглощенный CO₂, и, таким образом, происходит регенерация абсорбента 14 диоксида углерода.

В установке 10 извлечения диоксида углерода абсорбент 14 CO₂ циркулирует между абсорбером 15 диоксида углерода и регенератором 17, абсорбент CO₂ (обогащенный раствор) 16, содержащий поглощенный CO₂, поступает из абсорбера 15 диоксида углерода в регенератор 17, а регенерированный абсорбент 14 (тощий раствор) диоксида углерода, причем почти весь CO₂ удален из обогащенного раствора 16 в регенераторе 17, поступает из регенератора 17 в абсорбер 15 диоксида углерода.

После того как содержащий CO₂ дымовой газ 11 выбрасывается из технологического аппарата, такого как паровой котел или газовая турбина, с помощью вентилятора дымового газа или тому подобного, дымовой газ 11 поступает в охлаждающую колонну 13 и охлаждается благодаря контакту с водой 12, подаваемой противотоком в охлаждающую колонну 13. Вода 12, имеющая высокую температуру благодаря теплообмену с дымовым газом 11, выводится снизу охлаждающей колонны 13 и охлаждается потоком охлаждающей воды 18 и циркулирует и используется для охлаждения дымового газа 11. Охлажденный дымовой газ 11 выводится из охлаждающей колонны 13 через канал 19 дымового газа, который соединяет охлаждающую колонну 13 с абсорбером 15 CO₂. Дымовой газ 11, выведенный из охлаждающей колонны 13, проходит через канал 19 дымового газа и поступает в CO₂ абсорбер 15 из загрузочного отверстия 20, предусмотренного на боковой стенке, внизу абсорбера 15 диоксида углерода.

Абсорбер 15 CO₂ включает в себя газожидкостный контактный аппарат 21А, который распыляет абсорбент 14 CO₂ сверху вниз абсорбера 15 диоксида углерода, в котором дымовой газ 11 перемещается снизу вверх, проходя в абсорбере и, таким образом, перемещающийся снизу вверх дымовой газ 11 приводится в контакт с абсорбентом 14 CO₂. Газожидкостный контактный аппарат 21А включает распыляющие форсунки 22А, которые распыляют абсорбент 14 CO₂ внутри абсорбера 15 диоксида углерода, и подводящий трубопровод 23 для подачи абсорбента 14 диоксида углерода в соответствующие распыляющие форсунки 22А.

В абсорбере 15 диоксида углерода предусмотрен узел 24 извлечения CO₂ в нижней части CO₂ абсорбера 15, где дымовой газ 11 в противотоке приводится в контакт с абсорбентом 14 CO₂, который содержит, например, основное аминное соединение в качестве основания, и CO₂ в дымовом газе 11 поглощается абсорбентом 14 CO₂.

На фигуре 2 показано расположение распыляющих форсунок 22А в упрощенном виде. На фигуре 3 схематично изображено распыленное состояние абсорбента 14 CO₂, выделяющегося из распыляющих форсунок 22А. Как показано на фигурах 2 и 3, CO₂ абсорбер 15 имеет квадратную форму сечения относительно направления потока дымового газа 11. Следовательно, количество трубопроводов, подводящих жидкость, можно увеличивать путем расширения поперечного сечения в одном направлении, без изменения расположения форсунок, и, таким образом, обеспечивается увеличение количества обрабатываемого газа и легко осуществляется увеличение масштаба абсорбера 15 диоксида углерода.

Распыляющая форсунка 22А включает форсунку 25 для диспергирования жидкости и пристеночную форсунку 26. Форсунки 25 для диспергирования жидкости расположены внутри контура, образованного пристенными форсунками 26, в абсорбере 15 диоксида углерода. Пристеночная форсунка 26 расположена вдоль поверхности стенки и вблизи поверхности стенки 27 в CO₂ абсорбере 15. Близость к поверхности стенки 27 означает состояние, где пристеночная форсунка 26 не приходит в контакт с поверхностью стенки 27, и существует заданный просвет между пристеночной форсункой 26 и поверхностью стенки 27. Форсунка 25 для диспергирования жидкости распыляет абсорбент 14 CO₂ практически равномерно по площади квадрата в CO₂ абсорбере 15 (первая площадь распыления А на фиг.2 и 3). Первая площадь распыления А абсорбента 14 CO₂, распыляемая из форсунки 25 для диспергирования жидкости, перекрывает часть первой площади распыления А абсорбента CO₂ 14, распыляемого из других соседних форсунок 25 для диспергирования жидкости. Количество воды абсорбента 14 CO₂, распыляемого из форсунки 25 для диспергирования жидкости, уменьшается по мере удаления от форсунки 25 для диспергирования жидкости. Однако в области, где уменьшается количество воды в абсорбенте CO₂, распыляемом из форсунки 25 для диспергирования жидкости, поскольку распыление абсорбента 14 CO₂ перекрывается с распылением из другой соседней форсунки 25 для диспергирования жидкости, количество воды абсорбента 14 CO₂ в абсорбере 15 диоксида углерода может поддерживаться практически одинаковым. Форма первой площади распыления А абсорбента 14 CO₂, распыляемого из форсунки 25 для диспергирования жидкости, не ограничивается квадратной формой, и также могут быть использованы другие формы, такие как круглая и эллиптическая.

Пристеночная форсунка 26 распыляет абсорбент CO₂ в направлении внутренней части абсорбера 15 CO₂. На фигуре 4 показана форма сечения пристеночной форсунки в упрощенном виде, и фигура 5 представляет собой вид в направлении А-А на фигуре 4. Как видно на фигурах 4 и 5, пристеночная форсунка 26 включает в себя корпус форсунки 28 и защитную пластину 29. Указанная защитная пластина 29 образует одно целое с корпусом форсунки 28 в продленной конфигурации на стороне поверхности стенки 27 абсорбера CO₂. Следовательно, абсорбент 14 CO₂, распыляемый из отверстия 30 пристеночной форсунки 26, сталкивается с защитной пластиной 29 и распыляется внутри CO₂ абсорбера 15, при этом подавляется распыление абсорбента 14 CO₂ на боковой поверхности стенки 27 абсорбера 15 CO₂ (вторая область распыления В на фиг.2 и 3).

Традиционно, поскольку в CO₂ абсорбере 15 имеется большая область перекрывания абсорбента 14 CO₂, распыляемого из различных форсунок, скорость подачи абсорбента 14 CO₂ вблизи поверхности стенки CO₂ абсорбера 15 меньше, чем внутри абсорбера. Поэтому, когда диоксид углерода, который содержится в дымовом газе 11, поглощается абсорбентом 14 CO₂, ухудшается характеристика поглощения газа абсорбентом 14 диоксида углерода, распыляемым вблизи поверхности стенки абсорбера 15. Более того, если количество абсорбента CO₂, распыляемого на поверхность стенки абсорбера диоксида углерода велико, то уменьшается количество CO₂, поглощенное на массу абсорбента 14 CO₂, подаваемого в абсорбер 15 диоксида углерода, и абсорбент 14 CO₂ используется неэффективно. С другой стороны, как показано на фиг.2 и 3 настоящего варианта осуществления изобретения, путем предоставления форсунок 25 для диспергирования жидкости в CO₂ абсорбере 15 абсорбент 14 диоксида углерода можно распылять практически равномерно внутри CO₂ абсорбера 15, и путем обеспечения пристеночных форсунок 26 вдоль поверхности стенки 27 абсорбера 15 диоксида углерода предотвращается контакт абсорбента 14 CO₂ с поверхностью стенки 27 абсорбера 15 диоксида углерода. Следовательно, абсорбент 14 диоксида углерода, распыляемый внутри CO₂ абсорбера 15, может диспергироваться вблизи поверхности стенки 27 абсорбера 15 диоксида углерода, причем количество воды в абсорбенте поддерживается практически одинаковым.

На фигуре 6 схематично изображено количественное распределение воды для абсорбента CO₂ в направлении А-А на фигуре 2, в сечении абсорбера 15 диоксида углерода. Как видно на фигуре 6, поскольку плотность воды в абсорбере 15 диоксида углерода находится в диапазоне от равной 90% или больше до равной 110% или меньше, плотность воды можно поддерживать в диапазоне распределения 100% (±10%), причем плотность воды можно поддерживать приблизительно равной 90% даже у поверхности стенки 27 абсорбера 15 диоксида углерода. Количество воды в абсорбенте 14 CO₂, которое подается в абсорбер 15 диоксида углерода, можно поддерживать практически одинаковым вблизи поверхности стенки 27 абсорбера 15 CO₂. Следовательно, можно предотвратить проскок дымового газа 11 через абсорбер 15 CO₂, без контакта с абсорбентом 14 диоксида углерода. Кроме того, поскольку уменьшается количество CO₂, поступающего на поверхность стенок 27 абсорбера 15, также возможно уменьшение количества абсорбента 14 CO₂, накопившегося на дне CO₂ абсорбера 15, без поглощения CO₂ из дымового газа 11.

Следовательно, путем предоставления форсунок 25 для диспергирования жидкости в CO₂ абсорбере 15, абсорбент диоксида углерода может диспергироваться практически равномерно в абсорбере 15 диоксида углерода, и путем предоставления специализированных пристеночных форсунок 26 вдоль поверхности стенки 27 абсорбера 15 диоксида углерода можно предотвратить контакт абсорбента 14 CO₂ с поверхностью стенки 27 абсорбера 15 диоксида углерода. Следовательно, можно диспергировать абсорбент 14 CO₂, распыляемый внутри абсорбера 15 диоксида углерода, причем количество воды в абсорбенте поддерживается практически одинаковым вблизи поверхности стенки 27 абсорбера 15 диоксида углерода, независимо от размера установки 10 извлечения диоксида углерода или тому подобного.

Поскольку абсорбент 14 диоксида углерода поступает в форсунки 25 для диспергирования жидкости и в пристеночные форсунки 26 по подводящему трубопроводу 23 для абсорбента, снижаются материальные и производственные затраты устройства распределения, и стоимость его монтажа в абсорбере 15 диоксида углерода, по сравнению с затратами в случае применения устройства распределения жидкости желобообразного типа или тому подобного, и, таким образом, обеспечивается снижение затрат на оборудование для газожидкостного контактного аппарата.

Зазоры между соответствующими отверстиями в форсунках 25 для диспергирования жидкости и в пристеночных форсунках 26 являются относительно различными, в зависимости от размера отверстий в соответствующих форсунках, скорости потока и области абсорбента 14 CO₂, распыляемой из соответствующих отверстий в форсунках. Зазоры между соответствующими отверстиями в форсунках 25 для диспергирования жидкости и специализированных пристеночных форсунках 26 можно установить таким образом, чтобы не возникали помехи между абсорбентом 14 CO₂, распыляемым из форсунок 25 для диспергирования жидкости, и абсорбентом 14 CO₂, распыляемым из пристеночных форсунок 26, например, во время распыления, и чтобы стало одинаковым количество абсорбента 14 CO₂, распыляемого внутри абсорбера 15 диоксида углерода.

Распыляющая форсунка 22А включает использование форсунок 25 для диспергирования жидкости и пристеночных форсунок 26. Однако варианты осуществления изобретения не ограничиваются указанным выше. Как показано на фигуре 7, может быть предусмотрена угловая специализированная форсунка 31 в угловой части поверхности стенки 27 абсорбера 15 диоксида углерода. На фигуре 8 показана форма сечения угловой форсунки 31 в упрощенном виде. Фигура 9 представляет собой вид в направлении А-А на фигуре 8. Как показано на фигурах 8 и 9, угловая форсунка 31 включает корпус форсунки 32 и L-образную предохранительную пластину 33, имеющую L-образную форму сечения в продольном направлении корпуса форсунки 32. Эта L-образная предохранительная пластина 33 образует одно целое с корпусом форсунки 32 в продленной конфигурации на стороне поверхности стенки 27 абсорбера 15 CO₂. Поэтому поток абсорбента 14 CO₂, распыляемого из отверстия 34 угловой форсунки 31, ударяется в обе поверхности L-образной предохранительной пластины 33, и распыляется внутри CO₂ абсорбера 15, при этом подавляется распыление абсорбента 14 CO₂ в угловой части поверхности стенки 27 CO₂ абсорбера 15 (третья распыляемая область С на фигуре 7). Следовательно, поскольку угловая форсунка 31 распыляет абсорбент 14 диоксида углерода внутри CO₂ абсорбера 15, можно подавить диспергирование абсорбента 14 CO₂, распыляемого из угловой форсунки 31, в угловой части сечения абсорбера 15 диоксида углерода. Поэтому абсорбент 14 диоксида углерода можно равномерно диспергировать вблизи поверхности стенки 27 и дополнительно уменьшить количество абсорбента 14 CO₂, контактирующего с поверхностью стенки 27 абсорбера 15 диоксида углерода. Следовательно, возможно дополнительное уменьшение количества абсорбента 14 диоксида углерода, накопившегося на дне CO₂ абсорбера 15, без поглощения CO₂ из дымового газа 11.

В качестве пристеночных форсунок 26 предусмотрена такая же форсунка(и) вблизи поверхности стенки 27 на короткой стороне и на длинной стороне абсорбера 15 диоксида углерода. Однако варианты настоящего изобретения не ограничены указанным. На фиг.10 и 11 приведены другие схемы конфигураций расположения распыляющих форсунок 22А. Как показано на фиг.10 и 11, в качестве пристеночных форсунок 26 могут быть предусмотрены форсунки различных типов, как пристеночные форсунки 26а одного типа, предусмотренные вблизи поверхности стенки 27 на короткой стороне абсорбера 15 диоксида углерода, так и пристеночные форсунки 26b другого типа, предусмотренные вблизи поверхности стенки 27 на длинной стороне поверхности стенки CO₂ абсорбера 15. Следовательно, абсорбент 14 CO₂ может распыляться с произвольным соотношением на короткой стороне и на длинной стороне CO₂ абсорбера 15.

Результат скорости извлечения CO₂ в случае применения газожидкостного контактного аппарата 21А согласно варианту настоящего изобретения для абсорбера 15 диоксида углерода показан в таблице 1. Как показано в таблице 1, когда скорость абсорбции CO₂ в момент уменьшения количества абсорбента, который распыляется на поверхности стенки, без размещения пристеночной форсунки 26 обозначена условной величиной (1,0), скорость абсорбции CO₂ становится равной приблизительно 1,1 с применением пристеночной форсунки 26. Следовательно, поскольку скорость абсорбции CO₂ возрастает при использовании газожидкостного контактного аппарата 21А согласно варианту настоящего изобретения для абсорбера 15 CO₂, количество абсорбента 14 диоксида углерода, циркулирующего в абсорбере 15 CO₂ и в регенераторе 17 уменьшается, и, таким образом, уменьшается количество пара, требующееся для выделения CO₂, содержащегося в абсорбенте 14 диоксида углерода в регенераторе 17.

Таблица 1
	Без пристеночной форсунки 26	С пристеночной форсункой 26
Скорость абсорбции CO2	1,0	1,1

Форма сечения абсорбера 15 CO₂ относительно направления дымового газа 11 представляет собой прямоугольник. Однако форма сечения абсорбера 15 CO₂ не ограничивается прямоугольником, и она может быть круглой или эллиптической.

Давление распыления в соответствующих форсунках задается равным или меньше 0,2 МПа, предпочтительно давление равно или меньше 0,15 МПа, и более предпочтительно равно или меньше 0,1 МПа. За счет уменьшения давления распыления в форсунках можно снизить потребление энергии насосом, и может быть уменьшено количество рассеиваемого тумана.

Абсорбер 15 диоксида углерода включает в себя узел 42 водной промывки и туманоуловитель 43 в верхней части блока 24 извлечения диоксида углерода. Дымовой газ 41, из которого удален CO₂, выделяется наружу из устройства, из верхней части колонны, после того как абсорбент 14 диоксида углерода, увлеченный с дымовым газом 41, из которого удален диоксид углерода, извлекается путем водной промывки в узле 42 и в туманоуловителе 43. Обогащенный раствор 16, который содержит диоксид углерода, поглощенный из дымового газа 11 в блоке 24 извлечения CO₂, накапливается на дне абсорбера 15 диоксида углерода. Обогащенный раствор 16, накапливающийся на дне CO₂ абсорбера 15, подается под давлением из нижней части колонны CO₂ абсорбера 15 с помощью насоса 44 для обогащенного раствора, предусмотренного с внешней стороны, подвергается теплообмену с абсорбентом 14 диоксида углерода, который регенерируется в регенераторе 17, в теплообменнике 45 обогащенного-тощего раствора, и поступает в верхнюю часть колонны регенератора 17.

В регенераторе 17 абсорбент 14 диоксида углерода регенерируется в виде тощего раствора 14 путем удаления CO₂ из обогащенного раствора 16. Большая часть CO₂ в обогащенном растворе 16, выделенная внутри колонны регенератора 17, в верхней части колонны регенератора 17 удаляется с помощью эндотермической реакции, и обогащенный раствор 16 становится абсорбентом диоксида углерода (тощий раствор 14), из которого CO₂ удален почти полностью, когда раствор достигает нижней части колонны регенератора 17. Тощий раствор 14, накапливающийся на дне регенератора 17, подается как абсорбент CO₂ с помощью насоса 46 тощего раствора, охлаждается за счет теплообмена с охлаждающей водой 48 в холодильнике 47 тощего растворителя и поступает в CO₂ абсорбер 15. Тем временем, газообразный CO₂ 51, вместе с водяным паром, выделяется из верхней части колонны регенератора 17. Газообразный CO₂ 51, вместе с водяным паром, выделяется из верхней части колонны регенератора 17, и водяной пар, содержащийся в газообразном CO₂ 51, конденсируется с помощью охлаждающей воды 53 в конденсаторе 52. После отделения воды 56 в разделительном барабане 54, газообразный CO₂ 55 выпускается из устройства и рекуперируется. Кроме того, вода 56, выделенная в разделительном барабане 54, подается в верхнюю часть регенератора 17 с помощью циркуляционного насоса 57 для конденсированной воды.

Как описано выше, в соответствии с установкой 10 извлечения CO₂, в которой газожидкостный контактный аппарат согласно настоящему варианту осуществления изобретения применяется в абсорбере 15 CO₂, предусмотрены пристеночные форсунки 26, вблизи поверхности стенки 27 в абсорбере 15 диоксида углерода, и предусмотрены форсунки 25 для диспергирования жидкости внутри контура, образованного пристеночными форсунками 26. Когда абсорбент CO₂ 14 распыляется внутри абсорбера 15 диоксида углерода из форсунок 25 для диспергирования жидкости и из пристеночных форсунок 26, уменьшается количество абсорбента CO₂ 14, распыляемого на поверхности стенки 27 в колонне. Кроме того, абсорбент 14 диоксида углерода диспергируется практически равномерно вблизи поверхности стенки 27 в CO₂ абсорбере 15, и дымовой газ 11, поступающий в колонну, может быть эффективно приведен в контакт с абсорбентом 14 диоксида углерода. Следовательно, могут быть улучшены характеристики абсорбента 14 для поглощения диоксида углерода, и можно предотвратить проскок дымового газа 11 через абсорбер 15 диоксида углерода, без контакта с абсорбентом 14 диоксида углерода, и могут быть снижены затраты на оборудование. Кроме того, поскольку может быть уменьшено количество абсорбента 14 диоксида углерода, распыляемого на поверхность стенки 27 абсорбера 15 CO₂, можно повысить количество поглощенного CO₂ на массу абсорбента 14 диоксида углерода, поступающего в абсорбер 15 CO₂. Следовательно, путем предотвращения того, что абсорбент 14 CO₂ не поглощает диоксид углерода в дымовом газе 11, накапливается на дне CO₂ абсорбера 15 и поступает в регенератор 17, абсорбент 14 диоксида углерода может быть эффективно использован, без расточительного потребления амина, содержащегося в абсорбенте 14 CO₂, и водяного пара, необходимого для выделения CO₂ в регенераторе 17, содержащегося в абсорбенте 14 CO₂, без каких-либо потерь. Таким образом, может быть повышена эффективность эксплуатации установки 10 извлечения диоксида углерода.

Следовательно, в установке 10 извлечения CO₂, в которой применяется газожидкостный контактный аппарат в соответствии с настоящим изобретением, для абсорбера 15 CO₂ диоксид углерода в дымовом газе 11 может эффективно и стабильно поглощаться абсорбентом 14 CO₂, независимо от размера установки 10 извлечения диоксида углерода или тому подобного.

Выше разъяснен вариант, в котором газожидкостный контактный аппарат, в соответствии с настоящим изобретением, применяется для абсорбера 15 диоксида углерода в установке 10 извлечения CO₂. Однако варианты настоящего изобретения не ограничены указанным, и, например, может быть использован газожидкостный контактный аппарат в охлаждающей колонне 13 или тому подобное.

Более того, газожидкостный контактный аппарат в соответствии с настоящим изобретением не ограничен случаем использования в установке 10 извлечения CO₂, и может применяться в любом устройстве, имеющем распыляющие форсунки, которые будут использоваться для распыления жидкости сверху вни