来自烟气的二氧化碳、硫氧化物和氮氧化物的低温分离制造技术

一种从烟气中去除污染物的方法包括使所述烟气降温以去除冷凝水。所述烟气然后进行压缩和脱水。所述脱水烟气冷却以分离污染物。所述脱水烟气冷却以分离污染物。所述脱水烟气冷却以分离污染物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】来自烟气的二氧化碳、硫氧化物和氮氧化物的低温分离
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求2020年12月30日递交的美国临时专利申请第63/132,148号的优先权，并且其全部公开通过引用结合。


[0003]本公开总体上涉及从烟气中去除污染物，并且更特别地，但不以限制的方式，涉及利用低温从烟气中分离二氧化碳、硫氧化物和氮氧化物。

技术介绍

[0004]本节提供背景信息以便于更好地理解本公开的各个方面。应当理解的是，本文件这一节中的陈述应据此阅读，而不是作为对现有技术的承认。
[0005]化石燃料比如煤炭、石油和天然气的燃烧会向环境中释放二氧化碳，从而导致全球变暖。未来，为遏制气候变化，可能需要从烟气和固定/点源中去除二氧化碳。
[0006]另外，许多化石燃料均含有硫。当燃烧时，硫变为硫氧化物SO
x
，其中x变化并用于表示以下化学物种：SO2和SO3。通常，SO2为烟气中存在的主要硫氧化物。在大气中，二氧化硫与水反应变为亚硫酸，从而导致酸雨。大多数燃煤发电厂采用洗涤器，其一般地去除约95％的二氧化硫。
[0007]此外，高燃烧温度导致大气氮和燃料内的氮变为氮氧化物(NO
x
)，其中x变化并用于表示以下化学物种：N2O、NO、N2O2、N2O3、NO2、N2O4和N2O5。通常，NO2为烟气中存在的主要氮氧化物。现代工业燃烧器包括用于减少氮氧化物排放到大气中的装置。

技术实现思路

[0008]一种从烟气中去除污染物的方法。方法包括使烟气降温和压缩烟气以去除冷凝水。烟气然后进行脱水。使脱水烟气冷却以分离污染物。
[0009]一种从烟气流中去除污染物的系统。系统包括烟气进料。第一热交换器连接于烟气进料。第一热交换器将烟气进料热暴露于冷水以形成降温烟气。干燥器连接于降温烟气。干燥器形成脱水烟气。第二热交换器连接于脱水烟气。第二热交换器将脱水烟气热暴露于冷却的制冷剂以形成液体。泵连接于第二热交换器。泵增加液体压力。第三热交换器将加压液体热暴露于脱水烟气。第三热交换器形成加压废气。
[0010]提供本概述以介绍以下在详细描述中进一步描述的概念选择。本概述不旨在识别要求保护的主题的关键或基本特征，也不用作助于限制要求保护主题的范围。
附图说明
[0011]当连同附图一起时，可通过参考以下详细描述来获得对本公开主题的更完整理解，其中：
[0012]图1显示根据本公开的方面从混合物中分离并然后压缩的一批气体的示意图；
[0013]图2A显示根据本公开的方面从煤炭和天然气燃烧烟气中分离二氧化碳并将其压缩至150和350bar的平均理论功；
[0014]图2B显示根据本公开的方面从氧气和二氧化碳的混合物中回收不同百分比的二氧化碳所需的温度和压力的组合，假设气体进料来自煤炭燃烧烟气(15mol％CO2，干基)；
[0015]图2C显示根据本公开的方面从氧气和二氧化碳的混合物中回收不同百分比的二氧化碳所需的温度和压力的组合，假设气体进料来自天然气燃烧烟气(11mol％CO2，干基)；
[0016]图3为根据本公开的方面用于从烟气中分离CO2和SO2的工艺的示意图；
[0017]图4为根据本公开的方面用于从烟气中分离CO2和SO2的备选工艺的示意图，其中泵将液体CO2和SO2加压至高于储存压力P
S
；
[0018]图5为根据本公开的方面从烟气中分离CO2和SO2的备选工艺的示意图，其中冷凝器在升高的压力下运行；
[0019]图6A
‑
6B为根据本公开的方面从烟气中分离CO2和SO2的备选工艺的示意图，其中膨胀机组(expansion train)在比压缩机组(compression train)更高的温度下运行；
[0020]图7A
‑
7B为根据本公开的方面从烟气中分离CO2和SO2的备选工艺的示意图，其中冷凝器分成两个部分；
[0021]图8A
‑
8B为根据本公开的方面从烟气中分离CO2和SO2的备选工艺的示意图，其中利用在更高温度下运行的第三冷凝器；
[0022]图9A
‑
9C为根据本公开的方面从烟气中分离CO2和SO2的备选工艺的示意图，其中液体加压至更高的压力；
[0023]图10为根据本公开的方面使用具有级间降温的轴流风扇的多级压缩的截面图；
[0024]图11为根据本公开的方面使用具有级间加热的轴流风扇的多级膨胀的截面图；
[0025]图12为根据本公开的方面通过高压膨胀机产生的净等熵功的图表；
[0026]图13为根据本公开的方面用于将烟气脱水的第一选项的示意图；
[0027]图14为根据本公开的方面用于利用水性盐干燥剂比如LiBr将烟气脱水的第二选项的示意图；
[0028]图15为根据本公开的方面用于将烟气脱水的第三选项的示意图，其中再生系统采用蒸气压缩蒸发；
[0029]图16为根据本公开的方面经计算加载到3A型硅胶上的水作为水分压和0
‑
10℃范围内的温度的函数的图表；
[0030]图17A为根据本公开的方面吸附剂容器的示意图，其中吸附剂床以圆柱形配置布置；
[0031]图17B为根据本公开的方面吸附剂容器的示意图，其中吸附剂床以圆锥形配置布置；
[0032]图18A为根据本公开的方面六个吸附剂床的俯视图；
[0033]图18B为根据本公开的方面沿图18A的六个吸附剂床的线A
‑
A截取的侧截面图；
[0034]图19A
‑
19F为根据本公开的方面说明连接于独立降温和加热系统的互连吸附剂容器系统的示意图；
[0035]图20A
‑
20C为根据本公开的方面用于去除二氧化碳和硫氧化物的系统的示意图，其中干燥器与工艺中的组件集成；
[0036]图21为根据本公开的方面与工艺中的组件集成的各种吸附剂容器的示意图；和
[0037]图22为各种吸附剂容器中的温度分布作为时间的函数的曲线图。
具体实施方式
[0038]应当理解的是，以下公开提供许多不同的实施方案或实施例，用于实施各种实施方案的不同特征。以下描述组件和布置的具体实例以简化本公开。当然，这些仅为实例而不旨在为限制性的。本文使用的章节标题为出于组织目的而不应解释为限制描述的主题。
[0039]图1显示分离并加压从气体混合物中分离的二氧化碳的容器100的示意图。容器100由CO2选择性膜106分成第一腔室102和第二腔室104，该选择性膜允许二氧化碳以零阻力扩散同时阻止所有其他烟气组分(例如氮气、氧气、氩气等)的扩散。第一腔室102含有烟气的气体混合物和第二腔室104含有二氧化碳。最初，第一腔室102充有一批其初始组成的烟气。随着时间的推移，二氧化碳通过膜106扩散。在各种实施方案中，膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种从烟气中去除污染物的方法，所述方法包括：使所述烟气降温以去除冷凝水；压缩所述烟气；将所述烟气脱水；和冷却所述脱水烟气以冷凝并分离污染物。2.权利要求1的方法，其包括将所述冷凝污染物泵送至封存压力。3.权利要求1的方法，其包括膨胀不可冷凝气体。4.权利要求1的方法，其中所述污染物包含二氧化碳和二氧化硫。5.权利要求1的方法，其中所述脱水包括使用吸附剂。6.权利要求5的方法，其中所述吸附剂为溴化锂。7.权利要求5的方法，其包括再生所述吸附剂。8.权利要求1的方法，其中所述冷却包括利用制冷剂的多级级联。9.一种用于从烟气流中去除污染物的系统，所述系统包括：烟气进料；连接于所述烟气进料的第一热交换器，第一热交换器从所述烟气中热去除热量以形成降温烟气；连接于所述降温烟气的干燥器，所述干燥器形成脱水烟气；连接于所述脱水烟气的第二热交换器，第二热交换器将所述脱水烟气热暴露于冷却的制冷剂以形成液体；连接于第二热交换器的泵，所述泵增加所述液体的压力；和将所述加压液体热暴露于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：得克萨斯农业及机械体系综合大学，
类型：发明
国别省市：