用于含气溶胶的工艺气体的气体洗涤的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于含气溶胶的工艺气体的气体洗涤的方法和系统，所述方法和系统使用含胺溶剂作为洗涤剂，所述洗涤剂在吸收塔(9)中与工艺气体接触并且在解吸塔(13)中再生并且在冷却之后返回吸收塔(9)，其中在吸收塔(9)中的气体洗涤之前用水提高水蒸气不饱和的工艺气体的水蒸气浓度，优选提高至>0.8的饱和度，使得水从气相中冷凝至工艺气体中包含的气溶胶颗粒，并且其中在之后的方法步骤中，因此生长的气溶胶颗粒在气体洗涤之前从工艺气体中分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用于含气溶胶的工艺气体的气体洗涤的方法，所述方法使用含胺溶剂作为洗涤剂，所述洗涤剂在吸收塔中与工艺气体接触并且在解吸塔中再生并且在冷却之后返回吸收塔。特别地，所述通过含胺溶剂从工艺气体中除去酸性气体的方法被证明可以大规模用于化学工业和石油化学工业以及天然气工业。特别地，这些方法在近年来在使用化石燃料的发电厂或钢工业和水泥工业中的使用获得了CCS(二氧化碳捕获和储存)意义。二氧化碳分离技术特别在采用化石燃料运行的发电厂中的广泛使用使得需要采取措施以减少来自分离装置的排放。特别是在大量工艺气体流的情况下，所述措施是相当重要的。例如，大型发电机组的烟气流在2至4百万m3/h之间。用于减少来自分离装置的排放的措施不仅用于环境保护和相关装置的可批准性，而且降低CO2分离的操作成本。在现有技术中基本上已知的问题是，在吸收塔的塔顶以气态形式或以洗涤剂雾排出的形式发生值得注意的洗涤剂损失。在典型的胺洗涤工艺中，首先在精洗塔中调节工艺气体，从而调节用于胺洗涤工艺的最佳气体温度，并且通过添加添加剂洗涤干扰性痕量物质。然后在洗涤塔或吸收塔中在低的温度下用胺水溶液，例如用水与单乙醇胺(MEA)的混合物洗涤工艺气体中的相关酸性气体组分，例如CO2。负载CO2的洗涤剂在逆流换热器中通过贫CO2的洗涤剂预热之后被引入解吸塔(也被称为汽提塔或再生塔)。在解吸塔中通过加热溶剂使CO2以气态形式释放。在逆流换热器中冷却之后，贫CO2的洗涤剂被再次引入吸收塔。所述方法例如通过EP2131945B1已知，所述文献以引用的方式全部并入本文用于公开的目的。为了最小化来自洗涤剂的胺和挥发性分解产物的排放，吸收塔具有位于吸收器顶部的水洗涤器，在所述水洗涤器中通过经冷却的循环水与贫CO2的工艺气体的直接接触使胺和其它有机痕量物质由气相转移到液相，由此降低气相中的胺和其它有机痕量物质的浓度并且因此减少排放。根据工艺和胺性能可以设置其它后洗涤步骤，在所述后洗涤步骤中可以向洗涤水添加与胺发生化学反应的组分。通过所述措施，胺的排放水平可以降低至贫CO2的工艺气体中的源自化学反应的平衡热力学的相对较低的浓度，更确切地说是通过由于胺与所添加的反应物的反应造成的胺的蒸汽压的降低。然而科研装置的研究表明，排放浓度实际上比通过平衡热力学和蒸汽压预期的值高1至2个数量级。其原因似乎是洗涤剂的排出机制主要基于气溶胶颗粒的排放，所述气溶胶颗粒负载来自洗涤剂的胺和有机痕量物质。WO2013/004731A1中已经讨论了上述问题。所述申请中的出发点是，洗涤剂的排出基本上由烟气/工艺气体的飞灰中的超细固体颗粒造成，所述超细固体颗粒充当工艺气体中的成雾剂或充当凝结核。雾的形成还归因于如下情况：经汽提/经再生和经冷却的洗涤剂以相对于经富集的洗涤剂的相对高的温差返回吸收器，因此造成饱和气体混合物的突然冷却和伴随而来的雾的形成。WO2013/004731A1中相应提出了所述问题的解决方案，将经再生的洗涤剂和经富集的洗涤剂之间的温差限制于<5℃，从而抑制洗涤剂雾的形成。为了解决上述问题，EP2578297A1中提出了另一方法。在所述文献中，雾的形成归因于工艺气体的产生气溶胶的气态成分，例如气相中的SO3、NHO3、HCL以及水蒸气。在位于蒸汽发生器的烟气脱硫下游的CO2洗涤器的情况下，因此建议通过在冷却器中冷却工艺气体使所述气体成分由气相转变成雾相/冷凝相。因此产生的雾然后在除雾器/液滴分离器中从CO2分离上游的工艺气体流中分离。就此而言，WO2013/004731A1中也讨论了除雾器和湿式静电沉淀器的使用，然而其不适用于大规模工艺例如烟气洗涤。此外，例如除雾器只能有效分离量级为1至3μm的气溶胶颗粒。例如文献EP2578297A1、EP2578298A1、EP2578295A1和EP2578296A1中讨论了上述问题以及相似的解决方案。已知的上述措施基本上适用于减少胺的排放，但是减少量级不完全令人满意。因此本专利技术所基于的目的是提供用于含气溶胶的工艺气体的气体洗涤的方法和系统以及含胺溶剂作为洗涤剂的用途，其中明显减少胺排放。通过具有权利要求1的特征的方法实现所述目的。有利的实施方案在从属权利要求中给出。此外通过相应的根据权利要求7的含气溶胶的工艺气体的气体洗涤系统实现所述目的。本专利技术所基于的认识是：其实际原因在于洗涤剂的排出机制主要基于气溶胶颗粒的排放，所述气溶胶颗粒负载来自洗涤剂的胺和有机痕量物质。然而申请人在研究中发现，为了减少排放，决定性的是除去或最小化工艺气体流中的尺寸≤0.2μm的固体颗粒(气溶胶颗粒)。正是极细气溶胶颗粒造成极细雾滴的形成，所述极细雾滴不能经受采用常规的液滴分离器或湿式静电沉淀器从工艺气体流中的分离。根据本专利技术因此提出，在吸收塔中的气体洗涤之前用水提高工艺气体的相对低的水蒸气浓度，优选提高至>0.8的饱和度，使得水从气相中冷凝至工艺气体中所包含的气溶胶颗粒，并且造成相关气溶胶颗粒的生长。该直径变大，例如至1至10μm的尺寸的作用在于变大的气溶胶颗粒在之后的方法步骤中可以由工艺气体保留。可以通过气体导管中的相应内装部件或者例如借助于电场进行沉淀。本专利技术还可以总结如下：根据本专利技术，在进入真正的胺分离工艺之前实现对由胺分离工艺中的排放负责的尺寸范围为至多0.2μm的固体颗粒的沉淀。通过洗涤和之后沉淀相关气溶胶颗粒造成尺寸范围<0.2μm的固体颗粒的沉淀或减少。经证实有利的是，在气体洗涤之前将工艺气体中的粒径<0.2μm的气溶胶颗粒的浓度调节至<60,000颗粒/cm3。可以例如使用光谱测量装置进行工艺气体中的气溶胶颗粒的测量。所述测量装置例如由TSIIncorporated公司以名称“FastMobilityParticleSizer”销售。使用所述测量装置能够实时测量量级为5.6至560nm的气溶胶颗粒及其尺寸分布。在根据本专利技术的方法的一个有利的变体形式中提出，通过用水或含水流体骤冷或者通过加入蒸汽调节工艺气体的水蒸气浓度。“骤冷”在技术上表示通过使用气-液接触装置(骤冷器)蒸发冷却从而迅速冷却热的气体。例如，也可以通过使工艺气体经过泡沫洗涤器、分散剂洗涤器或气泡层洗涤器从而调节工艺气体的水蒸气浓度。所述气-液接触装置为具有多孔板、滚筒板或管内装部件的装置，其中气本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于含气溶胶的工艺气体的气体洗涤的方法，所述方法使用含胺溶剂作为洗涤剂，所述洗涤剂在吸收塔(9)中与工艺气体接触并且在解吸塔(13)中再生并且在冷却之后返回吸收塔(9)，其特征在于，在吸收塔(9)中的气体洗涤之前用水提高水不饱和的工艺气体的水蒸气浓度，优选提高至>0.8的饱和度，使得水从气相中冷凝至工艺气体中所包含的气溶胶颗粒，并且在之后的方法步骤中，将因此生长的气溶胶颗粒在气体洗涤之前从工艺气体中沉淀。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.16 DE 102013015280.11.用于含气溶胶的工艺气体的气体洗涤的方法，所述方法使用含
胺溶剂作为洗涤剂，所述洗涤剂在吸收塔(9)中与工艺气体接触并且在
解吸塔(13)中再生并且在冷却之后返回吸收塔(9)，其特征在于，在吸
收塔(9)中的气体洗涤之前用水提高水不饱和的工艺气体的水蒸气浓
度，优选提高至>0.8的饱和度，使得水从气相中冷凝至工艺气体中所
包含的气溶胶颗粒，并且在之后的方法步骤中，将因此生长的气溶胶
颗粒在气体洗涤之前从工艺气体中沉淀。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在气体洗涤之前，
将工艺气体中的直径<0.2μm的气溶胶颗粒的浓度调节至<60,000/m3工艺气体。
3.根据权利要求1或2任一项所述的方法，其特征在于，通过用
水或含水流体骤冷或者通过加入蒸汽调节工艺气体的水蒸气浓度。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，通过使
工艺气体经过液滴分离器或泡沫洗涤器、分散剂洗涤器或气泡层洗涤
器从而调节工艺气体的水蒸气浓度。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，气溶胶
颗粒在通过水蒸气冷凝生长之后在电晕气溶胶分离器或湿式静电沉淀
器中分离。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述方
法包括作为含气溶胶的工艺气体的来自发电厂的烟气的气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·金斯伯格，P·莫泽，S·施密特，K·斯塔尔，S·沃勒斯，
申请(专利权)人：RWE动力股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE