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1、(10)申请公布号 CN 103189126 A(43)申请公布日 2013.07.03CN103189126A*CN103189126A*(21)申请号 201180054793.X(22)申请日 2011.09.0712/881,485 2010.09.14 USB01D 53/14(2006.01)B01D 53/62(2006.01)B01D 53/96(2006.01)(71)申请人阿尔斯通技术有限公司地址瑞士巴登(72)发明人 J.P.瑙莫维奇 P.U.科斯 M.科赫(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司 72001代理人肖日松 严志军(54) 发明名称从氨基CO2吸收剂。
2、溶液去除非挥发物(57) 摘要一种系统被布置成通过使气体流与循环的含氨溶液流接触使得二氧化碳(CO2)被含氨溶液流从气体流去除而从气体流去除CO2。一种从循环的含氨溶液流去除非挥发性化合物的方法包括:将循环的含氨溶液流的一部分引入气液分离装置中;将引入的含氨溶液分离成富氨气相和包括非挥发性化合物的液相;以及将富氨气相再引入循环的含氨溶液流中。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2013.05.14(86)PCT申请的申请数据PCT/US2011/050637 2011.09.07(87)PCT申请的公布数据WO2012/036946 EN 2012.03.22(51)Int.Cl。
3、.权利要求书4页 说明书13页 附图7页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书4页 说明书13页 附图7页(10)申请公布号 CN 103189126 ACN 103189126 A1/4 页21. 一种从 CO2去除系统的循环的含氨溶液流去除非挥发性化合物的方法, 所述系统被布 置 成 通 过 使 气 体 流 与 所 述 循 环 的 含 氨 溶 液 流 接 触 而 从 所 述 气 体 流 去 除 二 氧 化 碳 (CO2),使得 CO2被所述含氨溶液流从所述气体流去除, 所述方法包括 :将所述循环的含氨溶液流的一部分引入气液分离装置中 ;将所述引入的含氨溶液分离成。
4、富氨气相和包括所述非挥发性化合物的液相 ; 以及将所述富氨气相再引入所述循环的含氨溶液流中。2. 根 据 权 利 要 求 1 所 述 的 方 法, 其 特 征 在 于, 所 述 循 环 的 含 氨 溶 液 流 的 所 述 部 分 当 其被引入所述气液分离装置中时具有在 1 至 10 巴的范围内的压力。3. 根 据 权 利 要 求 1 所 述 的 方 法, 其 特 征 在 于, 所 述 循 环 的 含 氨 溶 液 流 的 所 述 部 分 当 其被引入所述气液分离装置中时具有在 10 至 30 巴的范围内的压力。4. 根据权利要求 1 所述的方法, 其特征在于, 所述系统包括 :CO2捕获布置, 。
5、其包括 CO2吸收器, 所述 CO2吸收器被构造成接收包含 CO2的气体流并使所 述 气 体 流 与 所 述 含 氨 溶 液 流 接 触, 使 得 CO2被 所 述 含 氨 溶 液 流 从 所 述 气 体 流 去 除 以 形 成富 CO2的含氨溶液流 ; 以及再 生 布 置, 其 包 括 再 生 器, 所 述 再 生 器 被 构 造 成 : 从 所 述 CO2捕 获 布 置 接 收 所 述 富 CO2的含氨溶液流 ; 将来自所述含氨溶液的 CO2分离以形成贫 CO2的含氨溶液流 ; 以及使所述贫CO2的含氨溶液流返回至所述 CO2捕获布置。5. 根 据 权 利 要 求 4 所 述 的 方 法,。
6、 其 特 征 在 于, 所 述 引 入 的 含 氨 溶 液 是 来 自 所 述 CO2捕获布置的所述富 CO2的含氨溶液流的一部分。6. 根 据 权 利 要 求 4 所 述 的 方 法, 其 特 征 在 于, 所 述 引 入 的 含 氨 溶 液 是 来 自 所 述 再 生 布置的所述贫 CO2的含氨溶液流的一部分。7. 根据权利要求 1 所述的方法, 其特征在于, 所述非挥发性化合物包括盐和金属。8. 根 据 权 利 要 求 1 所 述 的 方 法, 其 特 征 在 于, 所 述 含 氨 溶 液 为 含 水 的, 并 且 其 中 所 述含 氨 溶 液 的 水 的 大 部 分 被 分 离 成 所。
7、 述 富 氨 气 相, 并 且 所 述 含 氨 溶 液 的 水 的 一 小 部 分 被 分 离成包 括所述非挥发性化合物的所述液相。9. 根 据 权 利 要 求 1 所 述 的 方 法, 其 特 征 在 于, 被 引 入 所 述 气 液 分 离 装 置 中 的 所 述 循 环的含氨溶液流的所述部分具有比所述循环的含氨溶液流的流率小 25% 体积的流率。10. 根据权利要求 1 所述的方法, 其特征在于, 所述气液分离装置包括汽提塔。11. 根据权利要求 10所述的方法, 其特征在于, 所述汽提塔由具有小于 10巴的压力的蒸汽加热。12. 根据权利要求 10所述的方法, 其特征在于, 所述汽提塔。
8、由来自所述再生器的贫 CO2含氨溶液加热。13. 一种用于通过使气体流与循环的含氨溶液流接触使得二氧化碳 (CO2)被所述含氨溶液流从所述气体流去除而从所述气体流去除 CO2的 CO2去除系统, 所述系统包括 :气 液 分 离 装 置, 其 被 构 造 成 接 收 所 述 循 环 的 含 氨 溶 液 流 的 一 部 分、 将 所 述 接 收 的 含 氨溶 液 分 离 成 富 氨 气 相 和 贫 氨 液 相、 以 及 将 所 述 富 氨 气 相 再 引 入 所 述 循 环 的 含 氨 溶 液 流 中,所述气液分离装置还被构造成接收碱性添加剂 以与所述接收的含氨溶液混合。14. 根据权利要求 13。
9、所述的系统, 其特征在于, 所述贫氨液相具有在 7至 11的范围内的 pH 值。权 利 要 求 书CN 103189126 A2/4 页315. 根 据 权 利 要 求 13 所 述 的 系 统, 其 特 征 在 于, 所 述 气 液 分 离 装 置 包 括 布 置 成 测 量 所述贫氨液相的 pH 值的 pH 传感器。16. 根据权利要求 13 所述的系统, 其特征在于, 所述碱性添加剂为液体。17. 根据权利要求 13 所述的系统, 其特征在于, 所述碱性添加剂包括氢氧化钠 (NaOH)或氢氧化钾 (KOH)。18. 根 据 权 利 要 求 13 所 述 的 系 统, 其 特 征 在 于,。
10、 所 述 碱 性 添 加 剂 被 添 加 到 由 所 述 气 液分离装置接收的所述循环的含氨溶液流的所述部分。19. 根据权利要求 13 所述的系统, 其特征在于, 所述气液分离装置包括汽提塔。20. 根 据 权 利 要 求 19 所 述 的 系 统, 其 特 征 在 于, 所 述 碱 性 添 加 剂 被 添 加 至 所 述 汽 提 塔的贮槽。21. 根据权利要求 13 所述的系统, 其特征在于, 所述气液分离装置被构造成在 1 至 10巴的范围内的压力下接收所述循环的含氨溶液流的所述部分。22. 根据权利要求 13所述的系统, 其特征在于, 所述气液分离装置被构造成在 10至 30巴的范围内。
11、的压力下接收所述循环的含氨溶液流的所述部分。23. 根据权利要求 13 所述的系统, 其特征在于, 还包括 :CO2捕获布置, 其包括 CO2吸收器, 所述 CO2吸收器被构造成接收包含 CO2的气体流并使所 述 气 体 流 与 所 述 含 氨 溶 液 流 接 触, 使 得 CO2被 所 述 含 氨 溶 液 流 从 所 述 气 体 流 去 除 以 形 成富 CO2的含氨溶液流 ; 以及再 生 布 置, 其 包 括 再 生 器, 所 述 再 生 器 被 构 造 成 : 从 所 述 CO2捕 获 布 置 接 收 所 述 富 CO2的含氨溶液流 ; 将来自所述含氨溶液的 CO2分离以形成贫 CO2的。
12、含氨溶液流 ; 以及使所述贫CO2的含氨溶液流返回至所述 CO2捕获布置。24. 根 据 权 利 要 求 23 所 述 的 系 统, 其 特 征 在 于, 所 述 气 液 分 离 装 置 被 构 造 成 接 收 的 所述 循 环 的 含 氨 溶 液 的 所 述 部 分 是 来 自 所 述 CO2捕 获 布 置 的 所 述 富 CO2的 含 氨 溶 液 流 的 一 部分。25. 根 据 权 利 要 求 23 所 述 的 系 统, 其 特 征 在 于, 所 述 气 液 分 离 装 置 被 构 造 成 接 收 的 所述循环的含氨溶液的所述部分是来自所 述再生布置的所述贫 CO2的含氨溶液流的一部分。。
13、26. 一种用于通过使气体流与循环的含氨溶液流接触使得二氧化碳 (CO2)被所述含氨溶液流从所述气体流去除而从所述气体流去除 CO2的 CO2去除系统, 所述系统包括 :CO2捕获布置, 其包括 CO2吸收器, 所述 CO2吸收器被构造成接收包含 CO2的气体流并使所述气体流与含氨溶液流接触, 使得 CO2被所述含氨溶液流从所述气体流去除以形成富 CO2的含氨溶液流和贫 CO2气体流 ;氨吸收布置, 其包括 :氨吸收器, 其被构造成从所述 CO2捕获布置接收所述贫 CO2气体流并使所述气体流与具有 小 于 5% 重 量 的 氨 浓 度 的 含 水 洗 液 流 接 触, 使 得 氨 在 所 述 。
14、含 水 洗 液 流 中 被 吸 收 以 形 成 富氨洗液, 和第 一 气 液 分 离 装 置, 其 被 构 造 成 从 所 述 氨 吸 收 器 接 收 所 述 富 氨 洗 液 并 将 所 述 接 收 的 洗液分离成富氨气相和贫氨液相 ; 以及第 二 气 液 分 离 装 置, 其 被 构 造 成 接 收 所 述 循 环 的 含 氨 溶 液 流 的 一 部 分、 将 所 述 接 收 的含 氨 溶 液 分 离 成 富 氨 气 相 和 贫 氨 液 相、 以 及 将 所 述 富 氨 气 相 再 引 入 所 述 循 环 的 含 氨 溶 液 流权 利 要 求 书CN 103189126 A3/4 页4中, 。
15、所 述 气 液 分 离 装 置 还 被 构 造 成 从 所 述 第 一 气 液 分 离 装 置 接 收 所 述 富 氨 气 相 的 至 少 气 体部分。27. 根 据 权 利 要 求 26 所 述 的 系 统, 其 特 征 在 于, 所 述 第 二 气 液 分 离 装 置 被 构 造 成 从 在所 述 气 液 分 离 装 置 的 传 质 装 置 中 或 下 方 的 所 述 第 一 气 液 分 离 装 置 接 收 所 述 富 氨 气 相 的 所述至少气体部分。28. 根 据 权 利 要 求 26 所 述 的 系 统, 其 特 征 在 于, 所 述 氨 吸 收 器 的 所 述 洗 液 流 具 有 。
16、为 由所 述 第 二 气 液 分 离 装 置 接 收 的 所 述 循 环 的 含 氨 溶 液 流 的 所 述 部 分 的 流 率 的 至 少 2 倍 的 流率。29. 根 据 权 利 要 求 26 所 述 的 系 统, 其 特 征 在 于, 所 述 第 二 气 液 分 离 装 置 被 构 造 成 接 收的所述含氨溶液是来自所述 CO2捕获布置的所述富 CO2的含氨溶液流的一部分。30. 根 据 权 利 要 求 26 所 述 的 系 统, 其 特 征 在 于, 所 述 第 二 气 液 分 离 装 置 被 构 造 成 在 1至 10 巴的范围内的压力下接收所述循环的含氨溶液流的所述部分。31. 根。
17、 据 权 利 要 求 26 所 述 的 系 统, 其 特 征 在 于, 所 述 第 二 气 液 分 离 装 置 还 被 构 造 成 从所述氨吸收器接收所述富氨洗液的至少一部分。32. 一种用于通过使气体流与循环的含氨溶液流接触使得二氧化碳 (CO2)被所述含氨溶液流从所述气体流去除而从所述气体流去除 CO2的 CO2去除系统, 所述系统包括 :气 液 分 离 装 置, 其 被 构 造 成 接 收 所 述 循 环 的 含 氨 溶 液 流 的 一 部 分, 所 述 气 液 分 离 装 置包括 :第 一 级, 其 被 构 造 成 接 收 所 述 循 环 的 含 氨 溶 液 流 的 所 述 部 分 并。
18、 将 其 分 离 成 富 氨 气 相 和贫氨液相, 所述富氨气相被再引入所述循环的含氨溶液流中, 和第 二 级, 其 被 构 造 成 从 所 述 第 一 级 接 收 所 述 贫 氨 液 相 并 将 所 述 液 相 分 离 成 基 本 上 由 水蒸气组成的气相和包括非挥发性组分的液相。33. 根 据 权 利 要 求 32 所 述 的 系 统, 其 特 征 在 于, 所 述 接 收 的 含 氨 溶 液 为 含 水 的, 并 且其 中 所 述 含 氨 溶 液 的 水 的 大 部 分 被 分 离 成 所 述 第 二 级 的 所 述 气 相, 所 述 含 氨 溶 液 的 水 的 一小 部 分 被 分 离。
19、 成 包 括 所 述 非 挥 发 性 化 合 物 的 所 述 液 相, 并 且 所 述 含 氨 溶 液 的 水 的 另 一 小 部分被分离成所述富氨气相。34. 根据权 利要求 32 所述的系统, 其特征在于, 还包括 :氨吸收布置, 其包括 :氨吸收器, 其被构造成从所述 CO2捕获布置接收所述贫 CO2气体流并使所述气体流与具有 小 于 5% 重 量 的 氨 浓 度 的 含 水 洗 液 流 接 触, 使 得 氨 在 所 述 含 水 洗 液 流 中 被 吸 收 以 形 成 富氨洗液, 和第 一 气 液 分 离 装 置, 其 被 构 造 成 从 所 述 氨 吸 收 器 接 收 所 述 富 氨 。
20、洗 液 并 将 所 述 接 收 的 洗液分离成富氨气相和贫氨液相 ;其中, 所述第一气液分离装置被构造成从所述第二级接收所述气相的至少一部分。35. 根 据 权 利 要 求 32 所 述 的 系 统, 其 特 征 在 于, 所 述 第 一 气 液 分 离 装 置 被 构 造 成 从 在所述第一气液分离装置的传质装置下方的所述第二级接收所述气相的所述至少一部分。36. 根 据 权 利 要 求 32 所 述 的 系 统, 其 特 征 在 于, 所 述 系 统 被 构 造 成 允 许 所 述 第 一 气 液分 离 装 置 的 所 述 富 氨 气 相 在 被 再 引 入 所 述 循 环 的 含 氨 溶。
21、 液 流 中 之 前 与 所 述 第 一 级 的 所 述富氨气相结合。权 利 要 求 书CN 103189126 A4/4 页537. 根据权利要求 32 所述的系统, 其特征在于, 还包括 :CO2捕获布置, 其包括 CO2吸收器, 所述 CO2吸收器被构造成接收包含 CO2的气体流并使所 述 气 体 流 与 所 述 含 氨 溶 液 流 接 触, 使 得 CO2被 所 述 含 氨 溶 液 流 从 所 述 气 体 流 去 除 以 形 成富 CO2的含氨溶液流 ;其中, 所述第一级被构造成接收的所述含氨溶液是来自所述 CO2捕获布置的所述富 CO2的含氨溶液流的一部分。38. 根据权利要求 32。
22、所述的系统, 其特征在于, 所述第一级被构造成在 1至 10巴的范围内的压力下接收所述循环的含氨溶液流的所述部分。权 利 要 求 书CN 103189126 A1/13 页6从氨基 CO2吸收剂溶液去除非挥发物技术领域0001 本 公 开 涉 及 一 种 用 于 通 过 使 工 艺 气 体 与 含 氨 溶 液 接 触 而 从 该 工 艺 气 体 去 除 二 氧化碳的方法。背景技术0002 当 今 世 界 使 用 的 大 部 分 能 量 来 自 诸 如 煤、 石 油 和 天 然 气 以 及 其 它 有 机 燃 料 的 含 碳和氢的燃料的燃烧。 这样的燃烧生成包括高二氧化碳水平的烟气。 由于关于全。
23、球变暖的担忧, 越 来 越 多 地 需 要 减 少 二 氧 化 碳 向 大 气 的 排 放, 因 此 已 开 发 出 在 烟 气 被 释 放 到 大 气 之 前从烟气中去除二氧化碳的方法。0003 WO 2006/022885 公 开 了 一 种 从 烟 气 去 除 二 氧 化 碳 的 这 样 的 方 法, 该 方 法 包 括 在CO2吸 收 器 中 借 助 于 含 氨 溶 液 或 浆 液 从 冷 却 至 低 于 环 境 温 度 的 温 度 ( 优 选 地 在 0 和 20之 间, 更 优 选 地 在 0 和 10 之 间 ) 的 烟 气 捕 获 二 氧 化 碳。CO2被 吸 收 器 中 温 。
24、度 在 0 和20 之 间、 更 优 选 地 在 0 和 10 之 间 的 含 氨 溶 液 吸 收, 之 后, 含 氨 溶 液 在 高 温 高 压 下 在 再生器中再生, 以允许 CO2作为高纯 度的气体二氧化碳逸出含氨溶液。发明内容0004 本发明的目的是改进利用含氨溶液对二氧化碳的吸收。0005 该 目 的 以 及 将 从 下 文 清 除 可 见 的 其 它 目 的 根 据 本 公 开 通 过 其 以 下 讨 论 的 方 面 而实现。0006 根 据 本 公 开 的 一 个 方 面, 提 供 了 一 种 从 CO2去 除 系 统 的 循 环 的 含 氨 溶 液 流 去 除 非挥 发 性 化。
25、 合 物 的 方 法, 该 系 统 被 布 置 成 通 过 使 气 体 流 与 循 环 的 含 氨 溶 液 流 接 触 使 得 CO2被含 氨 溶 液 流 从 气 体 流 去 除 而 从 气 体 流 去 除 二 氧 化 碳 (CO2), 所 述 方 法 包 括 : 将 循 环 的 含 氨 溶液 流 的 一 部 分 引 入 气 液 分 离 装 置 中 ; 将 引 入 的 含 氨 溶 液 分 离 成 富 氨 气 相 和 包 括 非 挥 发 性 化合物的液相 ; 以及将富氨气相再引入循环的含氨溶液流中。0007 非挥发性化合物可通过例如添加到含氨溶液的工艺气体和 / 或化学物 ( 例如氨 )而引入到。
26、系统的含氨溶液中并在该溶液内积聚。 非挥发性化合物可能对系统或 CO2去除过程有害, 或者通常增加含氨溶液的腐蚀性。0008 根据一些实施例, 二氧化碳去除系统还可包括 CO2捕获布置, 其包括 CO2吸收器, 该CO2吸 收 器 被 构 造 成 接 收 包 含 CO2的 气 体 流 并 使 该 气 体 流 与 含 氨 溶 液 流 接 触, 使 得 CO2被 含氨溶液流从气体流去除以形成富 CO2的含氨溶液流。0009 根 据 一 些 实 施 例, 二 氧 化 碳 去 除 系 统 还 可 包 括 再 生 布 置, 其 包 括 再 生 器, 该 再 生 器被构造成 : 从 CO2捕获布置接收富 。
27、CO2的含氨溶液流 ; 将 CO2与含氨溶液分离以形成贫 CO2的含氨溶液流 ; 以及使所述贫 CO2的含氨溶液流返回至 CO2捕获布置。0010 根 据 本 公 开 的 另 一 方 面, 提 供 了 一 种 用 于 通 过 使 气 体 流 与 循 环 的 含 氨 溶 液 流 接 触使得二氧化碳 (CO2) 被含氨溶液流从气体流去除而从气体流去除 CO2的 CO2去除系统, 所述系 统 包 括 : 气 液 分 离 装 置, 其 被 构 造 成 接 收 循 环 的 含 氨 溶 液 流 的 一 部 分、 将 所 接 收 的 含 氨 溶说 明 书CN 103189126 A2/13 页7液 分 离 。
28、成 富 氨 气 相 和 贫 氨 液 相、 以 及 将 富 氨 气 相 再 引 入 循 环 的 含 氨 溶 液 流 中, 气 液 分 离 装置还被构造成接收将与接收的含氨溶液混合的碱性添加剂。0011 根 据 本 公 开 的 另 一 方 面, 提 供 了 一 种 用 于 通 过 使 气 体 流 与 循 环 的 含 氨 溶 液 流 接 触使得二氧化碳 (CO2) 被含氨溶液流从气体流去除而从气体流去除 CO2的 CO2去除系统, 所述系统包括 : CO2捕获布置, 其包括 CO2吸收器, 该吸收器被构造成接收包含 CO2的气体流并使气 体 流 与 含 氨 溶 液 流 接 触, 使 得 CO2被 含。
29、 氨 溶 液 流 从 气 体 流 去 除 以 形 成 富 CO2的 含 氨 溶 液流 和 贫 CO2气 体 流 ; 氨 吸 收 布 置, 其 包 括 氨 吸 收 器 和 第 一 气 液 分 离 装 置, 氨 吸 收 器 被 构 造 成从 CO2捕获布置接收贫 CO2气体流并使气体流与具有小于 5%重量的氨浓度的含水洗液流接触 使 得 氨 被 吸 收 在 所 述 含 水 洗 液 流 中 以 形 成 富 氨 洗 液, 第 一 气 液 分 离 装 置 被 构 造 成 从 氨 吸收 器 接 收 富 氨 洗 液 并 将 接 收 的 洗 液 分 离 成 富 氨 气 相 和 贫 氨 液 相 ; 以 及 第 。
30、二 气 液 分 离 装 置,其 被 构 造 成 接 收 循 环 的 含 氨 溶 液 流 的 一 部 分、 将 接 收 的 含 氨 溶 液 分 离 成 富 氨 气 相 和 贫 氨 液相、 以 及 将 富 氨 气 相 再 引 入 循 环 的 含 氨 溶 液 流 中, 气 液 分 离 装 置 还 被 构 造 成 从 第 一 气 液 分离装置接收富氨气相。0012 根 据 本 公 开 的 另 一 方 面, 提 供 了 一 种 用 于 通 过 使 气 体 流 与 循 环 的 含 氨 溶 液 流 接 触使得二氧化碳 (CO2) 被含氨溶液流从气体流去除而从气体流去除 CO2的 CO2去除系统, 所述系 统。
31、 包 括 气 液 分 离 装 置, 其 被 构 造 成 接 收 循 环 的 含 氨 溶 液 流 的 一 部 分, 该 气 液 分 离 装 置 包括 : 第 一 级, 被 构 造 成 将 接 收 的 含 氨 溶 液 分 离 成 富 氨 气 相 和 贫 氨 液 相, 富 氨 气 相 被 再 引 入 循环 的 含 氨 溶 液 流 中 ; 以 及 第 二 级, 被 构 造 成 从 第 一 级 接 收 贫 氨 液 相 并 将 所 述 液 相 分 离 成 基本上由水蒸气组成的气相和包括非挥发性化合物的液相。0013 例如用于从由发电设备的锅炉单元产生的气体去除 CO2的工业气体净化系统的构造 和 操 作 。
32、与 高 的 投 资 和 运 营 成 本 相 关 联。 增 加 工 艺 中 的 操 作 单 元 的 数 量 通 常 是 不 可 取 的,因 为 它 与 额 外 的 投 资 和 运 营 成 本 相 关 联。 本 文 所 述 的 方 面 基 于 以 下 惊 人 的 发 现 : 在 用 于 从烟 气 去 除 CO2的 冷 冻 氨 工 艺 中, 通 过 以 相 对 低 的 投 资 成 本 引 入 额 外 的 操 作 单 元 而 可 实 现 显著的工艺改进和运营成本降低。工艺改进包括减少的化学品消耗和减少的废物量。附图说明0014 现在将参照附图讨论当前优选的实施例, 在附图中 :图 1 是描绘根据本发明。
33、的实施例的气液分离装置的一般示例的示意性侧视图。0015 图 2 是描绘根据本发明的实施例的气液分离装置的示例的示意性侧视图。0016 图 3 是 描 绘 根 据 本 发 明 的 实 施 例 的 与 第 二 气 液 分 离 装 置 一 体 化 的 第 一 气 液 分 离装置的示例的示意性侧视图。0017 图 4 是 描 绘 根 据 本 发 明 的 实 施 例 的 与 第 二 气 液 分 离 装 置 一 体 化 的 第 一 气 液 分 离装置的示例的示意性侧视图。0018 图 5 是描绘根据本发明的实施例的连接到气液分离装置的 CO2捕获布置的示例的示意性侧视图。0019 图 6 是 描 绘 根。
34、 据 本 发 明 的 实 施 例 的 连 接 到 气 液 分 离 装 置 的 再 生 布 置 的 示 例 的 示意性侧视图。0020 图 7 是描绘根据本发明的实施例的 CO2去除系统的示例的示意性侧视图。说 明 书CN 103189126 A3/13 页8具体实施方式0021 工 艺 气 体 可 以 是 包 括 二 氧 化 碳 的 任 何 类 型 的 工 艺 气 体, 例 如, 来 自 诸 如 炉 子、 过 程加热器、 焚化炉、 快装锅炉和发电设备锅炉的任何燃烧装置的烟气。0022 含氨溶液可以是包括氨的任何类型的溶液, 例如液体溶液, 特别是水溶液。 含氨溶液 中 的 氨 可 以 例 如 。
35、呈 铵 离 子 和 / 或 溶 解 的 分 子 氨 的 形 式。 含 氨 溶 液 通 常 是 含 水 的, 并 且 可由例如水、 氨、 二氧化碳以及它们的衍生物构成。 含氨溶液还可包括用于提高由含氨溶液对CO2的捕获中涉及的反应动力学的促进剂。 例如, 促进剂可包括胺 (例如哌嗪 )或酶 (例如,碳酸酐酶或其类似物 ), 其可以呈溶液形式或固定在固体或半固体表面上。0023 通过含氨溶液从工艺气体中捕获 CO2可通过含氨溶液吸收或溶解例如呈溶解的分子 CO2、 碳酸盐或碳酸氢盐形式的任何形式的 CO2。0024 可 存 在 于 含 氨 溶 液 中 的 非 挥 发 性 化 合 物 可 包 括 诸。
36、 如 硫 酸 铵 盐 的 盐、 诸 如 硒、 镁 等的 金 属、 以 及 固 体 。 形 成 于 含 氨 溶 液 中 的 固 体 可 以 是 盐, 例 如 碳 酸 铵 和 碳 酸 氢 铵, 特 别 是 碳酸氢铵。0025 二 氧 化 碳 去 除 系 统 包 括 管 道, 该 管 道 连 接 系 统 的 不 同 部 分 且 被 布 置 成 允 许 含 氨 溶液 和 工 艺 气 体 分 别 根 据 需 要 流 过 系 统。 管 道 可 视 情 况 包 括 阀 门、 泵、 喷 嘴 等, 以 分 别 控 制 含氨溶液和工艺气体等的流动。0026 当含氨溶液被称为 “贫 CO2的 ”时, 例如在接触二氧。
37、化碳捕获系统中的工艺气体时或 在 再 生 之 后, 这 暗 示 含 氨 溶 液 就 二 氧 化 碳 而 言 是 不 饱 和 的, 并 且 可 因 此 从 工 艺 气 体 捕 获更多二氧化碳。当含氨溶液被称为 “富 CO2的 ”时, 例如在接触二氧化碳捕获系统中的工艺气 体 之 后 或 在 再 生 之 前, 这 暗 示 吸 收 剂 溶 液 是 饱 和 的, 或 者 至 少 比 贫 溶 液 更 饱 和, 或 者 就 二氧 化 碳 而 言 是 过 度 饱 和 的, 并 且 可 因 此 在 能 够 从 工 艺 气 体 捕 获 更 多 二 氧 化 碳 之 前 需 要 被 再生, 否则二氧化碳可沉淀为固体。
38、盐。0027 术语 “非挥发性组分或化合物 ”在这里意图与具有高于水的沸点温度 ( 即, 在大气压下高于 100 )的沸点或升华温度的化合物有关。 通常, 水将以气相和液相两者存在于气液分离装置中。0028 产生富 CO2工艺流的设备通常可包括蒸汽系统。 蒸汽系统可包括连结到用于发电的一个或多个发电机的一个或多个蒸汽涡轮。 可能方便的是使用设计成在不同蒸汽压力下操作的至少三个串联连结的涡轮。 这些涡轮可分别被称为高压涡轮、 中压涡轮和低压涡轮。在 经 过 低 压 涡 轮 之 后, 蒸 汽 可 在 发 电 设 备 的 冷 凝 器 中 冷 凝。 来 自 锅 炉 的 蒸 汽 在 经 过 高 压 涡轮。
39、 之 前 通 常 可 具 有 150-350 巴 的 压 力。 高 压 涡 轮 和 中 压 涡 轮 之 间 的 蒸 汽 被 称 为 高 压 蒸 汽,并且通常可具有 62-250巴的压力。 中压涡轮和低压涡轮之间的蒸汽被称为中压蒸汽, 并且通常可具有 5-62 巴 ( 例如 5-10 巴 ) 的压力和在 154与 277 (310 与 530 ) 之间的温度。 在经过低压涡轮之后的蒸汽被称为低压蒸汽, 并且通常可具有 0.01-5 巴 ( 例如 3-4巴 )的压力和在 135与 143 (275与 290 )之间的温度。 因此, 如在本公开中所引用的, 低压蒸汽具有 0.01-5 巴 ( 例如 。
40、3-4 巴 ) 的压力和在 135与 143 (275 与 290 )之 间 的 温 度, 中 压 蒸 汽 具 有 5-62 巴 ( 例 如 5-10 巴 ) 的 压 力 和 在 154 与 277 (310 与530 ) 之间的温度, 并且高压蒸汽具有 62-250 巴的压力。0029 气 液 分 离 装 置 可 允 许 含 氨 溶 液 的 高 温 沸 点 组 分 ( 即, 非 挥 发 性 组 分, 例 如 盐、 金 属和 可 能 地 水 ) 从 含 氨 溶 液 的 循 环 流 中 被 去 除, 同 时 最 小 化 低 温 沸 点 组 分 ( 即, 挥 发 性 组 分,说 明 书CN 103。
41、189126 A4/13 页9例如氨及其衍生物 ) 的损失。0030 气 液 分 离 装 置 可 包 括 用 于 允 许 气 相 和 液 相 之 间 的 相 互 作 用 或 接 触 的 任 何 类 型 的装置, 例如填充床或蒸馏塔板, 以下称之为传质装置 (MTD)。 气液分离装置可以例如包括汽提 塔, 其 被 构 造 成 接 收 循 环 的 含 氨 溶 液 流 的 一 部 分 并 加 热 溶 液 以 便 形 成 包 括 溶 液 的 低 沸 点组分 (例如氨 )的蒸气的气相和包括溶液的高沸点组分的液相。 汽提塔可以例如被构造成由低压或高压蒸汽或由再沸器中的电热装置加热。 可能方便的是允许汽提塔。
42、至少部分地由再生器的底流 (即液相 )加热。 加热可经由热交换器例如在汽提塔的再沸器中进行。 因此,再生 ( 即, 贫 CO2) 的含氨溶液可以在汽提塔中用作加热介质, 从而减少对外部加热的需要,并且因此节约了系统的总能量。 底流通常可具有 100以上的温度和在 10 与 30 巴之间的压力。0031 汽提塔可优选地相比 CO2吸收器和再生器尺寸较小。 汽提塔的体积流量可以小于CO2吸 收 器 或 再 生 器 的 体 积 流 量 的 25%, 例 如 在 CO2吸 收 器 或 再 生 器 的 体 积 流 量 的 0.01 至25%、 1-10%或 2-5%的范围内。 这样的小型汽提塔的投资成本。
43、通常将占 CO2去除系统的总投资成本的非常低的比例。0032 用 于 气 液 分 离 装 置 的 含 氨 溶 液 可 接 收 自 并 再 引 入 沿 含 氨 溶 液 的 循 环 的 任 何 位 置。用于气液分离装置的含氨溶液可以例如为贫 CO2含氨溶液或富 CO2含氨溶液。0033 气液分离装置可被构造成从循环的含氨溶液流接收贫 CO2含氨溶液。 气液分离装置 可 例 如 被 构 造 成 从 再 生 器 接 收 贫 CO2含 氨 溶 液。 再 生 过 程 通 常 在 高 温 高 压 下 进 行, 例 如2-150 巴、 优选地 10-30 巴的压力。该压力可借助于布置成与再生器连接的高压泵形成。
44、。0034 由 于 再 生 器 中 和 当 离 开 再 生 器 时 的 贫 溶 液 的 温 度 高, 因 而 需 要 在 汽 提 塔 中 加 入 相对 少 量 的 热 量, 以 便 将 作 为 气 相 的 挥 发 性 组 分 与 作 为 液 相 的 非 挥 发 性 组 分 分 离。 由 于 热 量要求低, 因而加热可以例如由电气装置进行。 在其它情况中 , 可能有利的是从再生器布置热交换器网络的其它位置接收贫 CO2含氨溶液。 流温度将在 10-150的范围内。 在带有可允许 更 平 稳 操 作 的 更 高 的 可 用 净 正 吸 入 压 头 的 传 输 泵 中 可 能 显 露 出 优 点。 。
45、在 这 样 的 情 况 中,进料 / 底流交换器可用来降低气液分离装置的热量要求。0035 备 选 地, 气 液 分 离 装 置 可 被 构 造 成 从 循 环 的 含 氨 溶 液 流 接 收 富 CO2含 氨 溶 液。 气液 分 离 装 置 可 例 如 被 构 造 成 从 CO2吸 收 器 接 收 富 CO2含 氨 溶 液。 由 于 在 CO2吸 收 器 中 和 离开 CO2吸收器的含氨溶液的压力低, 通常在 1-2 巴的范围内, 因而可以在相对低的温度 ( 例如, 大约在 1-2巴的压力下的水的沸点温度或刚好高于该温度 )下满足汽提塔的热量要求。因此, 汽提塔的加热要求可以通过例如低压蒸汽。
46、或其它低品位热能提供。0036 当 含 氨 溶 液 已 在 气 液 分 离 装 置 中 分 离 时, 通 常 包 括 水 或 低 氨 含 量 水 溶 液 的 贫 氨 液相和非挥发性组分被丢弃或在 CO2去除系统中的其它地方再循环。 通常包括氨、 CO2和水蒸气 的 富 氨 气 相 被 再 引 入 循 环 的 含 氨 溶 液 流 中, 从 而 导 致 循 环 的 含 氨 溶 液 中 氨 浓 度 的 增 加 和非挥发性组分的浓度的减小。0037 气 液 分 离 装 置 可 被 构 造 用 于 含 氨 溶 液 的 分 离, 该 溶 液 是 含 水 的, 并 且 其 中 含 氨 溶液的水的大部分 ( 。
47、即, 超出 50%, 例如超出 60%、 70%、 80% 或 90%) 被分离成富氨气相, 而含氨溶 液 的 水 的 一 小 部 分 被 分 离 成 包 括 非 挥 发 性 化 合 物 的 液 相。 因 此, 从 含 氨 溶 液 中 损 失 掉 较少的水和溶液体积。0038 备 选 地, 气 液 分 离 装 置 可 被 构 造 用 于 含 氨 溶 液 的 分 离, 该 溶 液 是 含 水 的, 并 且 其 中说 明 书CN 103189126 A5/13 页10含 氨 溶 液 的 水 的 一 小 部 分 被 分 离 成 富 氨 气 相, 而 含 氨 溶 液 的 水 的 大 部 分 ( 即, 。
48、超 出 50%, 例如超出 60%、 70%、 80%或 90%)被分离成包括非挥发性化合物的液相。 因此, 可以去除例如从工艺气体引入到含氨溶液的过量的水。0039 除 了 从 含 氨 溶 液 去 除 非 挥 发 性 化 合 物 之 外 或 备 选 地, 气 液 分 离 装 置 可 因 此 控 制 和调整含氨溶液的水平衡。0040 富 氨 气 相 可 优 选 地 被 再 引 入 含 氨 溶 液 流 中, 其 中, 在 汽 提 塔 中 用 于 产 生 富 氨 气 相的 热 量 代 替 在 另 一 工 艺 步 骤 ( 例 如 再 生 ) 中 的 热 量 要 求 的 一 部 分。 因 此, 气 液。
49、 分 离 装 置 可被 构 造 成 将 富 氨 气 相 再 引 入 再 生 器 中 或 再 引 入 被 导 向 再 生 器 或 可 重 复 使 用 热 量 的 系 统 中的其它地方的含氨溶液流中。0041 来 自 气 液 分 离 装 置 的 贫 氨 液 相 可 被 丢 弃, 例 如 释 放 到 公 用 污 水 系 统 等, 或 再 引 入到系统。 无论如何, 可能方便的是将离开气液分离装置的贫液相的 pH值调整至相对中性的pH 值, 例 如 在 6 和 12 之 间 的 pH 值, 例 如, 在 7 和 11 之 间 或 在 7 和 9 之 间, 例 如 约 8。 这 样贫液相也可以是低腐蚀性的。0042 另 外, 气 液 分 离 装 置 中 的 含 氨 溶 液 在 7-11 或 7-9 的 范 围 内 的 中 性 或 碱 性 的 pH 值可 以 改 进 诸 如 氨 的 挥 发 性 组 分 从 液 相 向 气 相 的 转 变, 由 此 可 降 低 对 气 液 分 离 装 置 的 加 热 要求。 。