一种从烟气流中回收二氧化碳的方法，包括：使该烟气流在高于大气压的气压下与包含铵根、碳酸根和碳酸氢根离子温度大于１０℃的水性溶剂体系接触以实现从该烟气流中吸收ＣＯ２，并将含有所吸收的ＣＯ２（碳酸根、碳酸氢根和ＣＯ２（水性）形式）的溶剂与贫ＣＯ２烟气分离以形成富ＣＯ２和／或碳酸氢根溶剂流。在第二方面，使贫ＣＯ２烟气通过与其中溶有氨的水接触而冷却，并将溶解氨再循环至溶剂体系。还披露了一种设备。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及氨基溶液从烟气中吸收二氧化碳以捕集二氧化碳的用途。 本专利技术具有从发电站的烟气或从各种工业过程包括钢铁厂、水泥窑、焙烧炉以及冶炼炉的工艺气体中燃烧后捕集co2的具体应用，当然并不排除其它应用。
技术介绍
对于C02排放的固定源(如发电站)存在着迅速增长的压力，以通过1)捕集工艺 中生成的(A，2)借助各种地质学手段储存(A，来逐步减少温室气体(GHG)的排放。这涉 及到将超临界或"液化"状态的C02注入深的含水层、煤层或海底深海沟中，或将C02以固体 化合物的形式储存。 用于从发电站或燃烧装置的烟气中捕集(A的方法被称作燃烧后捕集(post combustion capture)。在燃烧后捕集中，在吸收器中使用合适的溶剂优先将烟气中的C02 与氮气和残留氧气分离。然后在称为汽提(或再生)的过程中将(A从溶剂中除去，从而 使该溶剂得以再使用。接着通过压縮和冷却将汽提(A液化，并结合适当的干燥步骤以防 止水合物的生成。 这种形式的燃烧后捕集可应用于各种固定0)2源以及发电站，例如钢铁厂、水泥 窑、焙烧炉以及冶炼炉。 该方法的主要缺点在于C02的分压相对较低，这迫使使用C02—选择性溶剂、添加促 进剂、冷却吸收过程、采用大的气_液接触面积，以确保足够的溶剂加载。 使用氨溶液从烟气流中去除C02从化学角度而言具有吸引力，相对于采用一乙醇 胺(MEA)或其他胺类作为溶剂从气体混合物中回收(A的已知体系具有许多重要的优点 可以吸收SOx和N0x，并可能有利地将用过的溶剂溶液作为肥料(S0x和N0x降 解胺溶剂)出售。氨在普遍的商业使用中是一种低成本的化学品。烟气中的氧气不会降解该溶剂(但它确实会降解胺)。 该方法所要求的全部能量预计为MEA体系所要求的40%左右。 对于氨法，该溶剂溶液由铵根、碳酸根和碳酸氢根离子(与溶解氨(水性)以及溶解(A(水性)保持平衡)构成。在吸收器中，水和氨与(A(水性)反应而生成碳酸氢根离子或氨基甲酸铵离子，通过施加能量该反应在汽提塔中逆向进行。相关的水相反应可以用以下总方程式概述C02 + H20 + NH3 h HC03_ + NH4+ (方程式1) C02 + 2NH3 h NH2COCT + NH/ (方程式2) HCO/ + NH3 " C032- + NH4+ (方程式3) C032- + H20 + C02 h 2HCCV (方程式4)离开吸收器的气相中自由氨的量与氨(水性)的量是成比例的，氨的量由溶液中其它物质的浓度和温度控制较高的温度会增加气相中氨的量。 对于氨法的主要担忧是吸收器和汽提塔两者引起的氨损失(或"逃逸")。 国际专利申请W0 2006/022885提出通过将烟气冷却至(TC-2(rC并在此温度范围 内，优选在(TC -l(TC的范围内执行吸收阶段来解决氨逃逸的问题。再生通过提高来自吸收 器的富C02溶液的压力和温度进行。C02的蒸气压高，并且生成具有低浓度的NH3和水蒸气 的加压(A气流。将该高压C(V流冷却并洗涤以从该气体中回收氨和水分。这种方法(称 为冷氨法)据记载会降低氨逃逸的程度，但需要可观的能量用于制冷，特别是考虑到必须 除去反应热(所涉及的碳酸根转化为碳酸氢根的反应是放热的)以维持低温时。这种冷却 要求致使冷氨法在热带气候或甚至温带气候中以较大规模进行是不切实际的。低温还降低 了吸收反应的动力。 本专利技术的一个目的是解决用于从烟气中去除(A的氨基体系中氨逃逸的问题，并 同时保持对于C02吸收而言令人满意的温度。
技术实现思路
在本专利技术中，提出了更高的吸收温度(例如在约20°C _30°C )，以通过温度对反应活化能的作用提高反应动力。为实现此效益，必需结合至少一种以下附加措施 1.在压力下从烟气中吸收C02 ;和/或 2.对离开吸收器的气体进行冷却，例如，通过冷水洗涤。 压力下的吸收，除了减小了氨在气相中的分压(即氨"逃逸")之外，根据亨利定律 还增加了COJ水性)在溶液中的量。这对碳酸氢盐的生成速率具有有益的影响。 可以在低至冰点的任何希望的温度下采用冷水洗涤。与冷却吸收器中全部溶液 (如在WO 2006/022885中)相比该方法是有利的，因为气体量较少使得对冷却的要求较小， 而且在较低的吸收器温度下免除了消除反应热的需要。 因而，第一方面，本专利技术提供从烟气流中回收二氧化碳的方法，该方法包括 在高于大气压的气压下使烟气流与包含铵根、碳酸根和碳酸氢根离子温度大于 l(TC的水性溶剂体系接触，以实现从该烟气流中吸收(A，禾口 将包含所吸收的C02 (以碳酸根、碳酸氢根和C02 (水性)形式)的溶剂与贫C02烟 气流分离，以生成富C02和/或碳酸氢根的溶剂流。 当与溶剂体系相接触时，烟气流优选处于100kPa至3000kPa(1至30bar)，最优选 500kPa至1500kPa(5至15bar)的气压范围内。为此，优选在所述接触之前将烟气流压縮至 所希望的压力。 C02的吸收典型地可依照以上方程式(1)至(4)。 第二方面，本专利技术提出从烟气流中回收二氧化碳的方法，该方法包括根据第一方 面的步骤以及以下附加步骤 使所述贫C02烟气通过与其中溶有氨的水接触而冷却，并将溶解氨再循环至所述 溶剂体系。 典型地，在任一方面中，该方法包括另外的步骤通过向溶剂流施加热量使C02从 富(A溶剂流中脱附。当前的贫(A溶剂流可以方便地再循环至所述溶剂体系中。典型地， 对从富C02溶剂流中脱附的C02进行压縮、冷却和液化以用于储存。本专利技术在其第二方面中还提供从烟气流中回收二氧化碳的方法，该方法包括 使烟气流与包含铵根、碳酸根和碳酸氢根离子温度大于l(TC的水性溶剂体系接 触，以实现吸收该烟气流中的C02 ; 将包含所吸收的C02 (以碳酸根、碳酸氢根以及C02 (水性)形式)的溶剂与贫C02 烟气流分离，以形成富C02和/或碳酸氢根的溶剂流；禾口 使所述贫C02烟气通过与其中溶有氨的水接触而冷却，并且将所述溶解氨再循环 至所述溶剂体系中。 在第二方面中，本专利技术还提供用于从烟气流中回收二氧化碳的设备，该设备包 括 吸收器段，用于使烟气流与温度大于l(TC并且包含溶解氨的水性溶剂体系接触以 实现从所述烟气流中吸收C02，并用于将含有所吸收的C02的溶剂与贫C02烟气流分离以形 成富C02和/或碳酸氢根的溶剂流；以及 用于使所述贫C02烟气流通过与其中溶有氨的水接触而冷却并用于将溶解氨再循环至所述溶剂体系中的装置。 对于该第一或者第二方面 *水性溶剂体系的温度优选大于15°C ，更优选大于20°C ，最优选2(TC至50°C 。 25°C 至45t:的温度是合适的。如果需要，将烟气流在与溶剂体系接触之前进行冷却，例如冷却至约40°C 。 有利地，使烟气流与水性溶剂体系接触以及将贫C02烟气冷却的步骤在普通容器 (例如塔式容器)中进行，其中气压大于大气压。所述压力优选为100kPa至3000kPa(l至 30bar)，最优选为500kPa至1500kPa(5至15bar)。 有利地，在所述冷却步骤之后，使压力高于大气压的冷却贫C02烟气通过膨胀至更 低的压力(例如基本上为大气压的压力)而进一步冷却，从而使得再循环至水性溶剂体本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从烟气流中回收二氧化碳的方法，该方法包括：使该烟气流在高于大气压的气压下与包含铵根、碳酸根和碳酸氢根离子温度大于１０℃的水性溶剂体系接触，以实现从该烟气流中吸收ＣＯ↓［２］，和将含有吸收的ＣＯ↓［２］（碳酸根、碳酸氢根和ＣＯ↓［２］（水性）的形式）的溶剂与贫ＣＯ↓［２］烟气流分离，以形成富ＣＯ↓［２］和／或碳酸氢根溶剂流。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：路易斯威伯利，
申请(专利权)人：联邦科学及工业研究组织，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]
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