用于从烟道气流中去除ＣＯ２的助催化剂增强的基于冷冻氨的系统和方法技术方案

提供一种基于冷冻氨的ＣＯ２捕获系统和方法。用助催化剂帮助加速某些与基于冷冻氨的离子溶液与含ＣＯ２气流的接触基本上同时发生的和／或由该接触导致的捕获反应。助催化剂可以是哌嗪或酶体系。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从包含二氧化碳和二氧化硫的工艺流程气体中去除二氧化碳(CO2)的 系统和方法。更特别地，本专利技术针对的是用于去除烟道气流中的CO2的一种基于冷冻氨的 烟道气处理系统。本专利技术使包含助催化剂的离子溶液与烟道气接触。相关申请的交叉引用本申请要求共同未决的美国临时申请“EnhancedC02Absorption in a ChilledAmmonia Based Post-Combustion Flue Gas Processing System，，的优先权，该申 请的序列号为US 60/992，340，申请日为12/05/2007，其公开的内容全部引入本文作为参考。
技术实现思路
本专利技术的实施方案提供了一种从工艺流程气流中捕获二氧化碳(CO2)的系统和方 法。在系统结构上，尤其可以实施该系统的一个实施方案使得包括设计用于接收烟道气流 的吸收容器；进一步设计用于接收吸收剂溶液供给的吸收容器。该吸收容器包括气液传质 装置(MTD)，其设计用于使烟道气流与吸收剂溶液接触。本专利技术的实施方案还可以看作是提供一种从烟道气流中去除(X)2的方法。关于这 点，此类方法的其中一个实施方案尤其可以大体概括为以下步骤使助催化剂与吸收剂离 子溶液(离子溶液)相组合；使组合后的助催化剂和离子溶液与包含(X)2的烟道气流接触； 和，使组合后的的助催化剂和离子溶液再生，从而释放从烟道气中吸收的co2。本专利技术的其它系统、方法、特点和优点对于本领域普通技术人员一旦查看下面的 图和具体描述变得显而易见的。理解的是，所有附加的系统、方法、特点和优点包括在本发 明书中、在本专利技术的范围内，受到附随的权利要求书保护。
技术介绍
当在燃烧设备(如向发电厂提供蒸汽的锅炉系统)中的燃料如煤、石油、泥炭、废 物等燃烧时，产生了热工艺流程气体(或烟道气)。尤其，这样的烟道气通常包括二氧化碳 (CO2)。二氧化碳释放到大气层中对环境的负面影响已经被广泛认知，并引起了开发适合于 从上述燃料燃烧中产生的热工艺流程气体中去除二氧化碳工艺方法。这样的一种系统和方 法先前已经被公开，并涉及用于从燃烧后烟道气流中去除二氧化碳(CO2)的单级基于冷冻 氨的系统和方法。已知的基于冷冻氨的系统和工艺(CAP)提供了一种用于从气流例如燃烧后的烟 道气流中捕获/去除(X)2的相对低成本的装置。这样的系统和工艺的例子已经先前被未决 专利申请PCT/US2005/012794(国际公开号WO 2006/022885，专利技术人EIi Gal)公开，其 申请日为 2005 年 4 月 12 日，专利技术名称为 “Ultra Cleaningof Combustion Gas Including the Removal ofCO/’。该工艺中，通过使冷冻氨的离子溶液(或浆液)与含CO2的烟道气流接触来实现从烟道气流中吸收C02。图IA的概括性描述了烟道气处理系统15的图，该烟道气处理系统15用于从在例 如发电站的蒸汽发生器系统中所使用的锅炉系统26的燃烧室排出的烟道气流re中去除多 种污染物。该系统包括(X)2去除系统70，其设计用来在将清洁烟道气排放到排气烟 90之 前(或者是附加的处理)，从烟道气流re中去除co2。它也用来输出从烟道气流re中去除 的C02。(X)2去除系统70的细节概括地描述在图IB中。参考图1B，CO2去除系统70包括用于从烟道气流re中捕获/去除(X)2的捕获系统 72,和用于使用来从烟道气流re中去除(X)2的离子溶液再生的再生系统74。捕获系统72 的细节概括地描述在图IC中。参考图1C，概括描述了 0)2捕获系统70(图1A)的CO2捕获系统72。该系统中，捕 获系统72是基于冷冻氨的(X)2捕获系统。在基于冷冻氨的去除(X)2的系统/方法中提供吸 收容器，在其中使吸收剂的离子溶液(离子溶液)与含(X)2的烟道气流(re)接触。离子溶 液一般为含水的，可以由例如水和铵离子、碳酸氢根离子、碳酸根离子和/或氨基甲酸根离 子组成。已知的CAP去除(X)2系统的一个例子详细描述在图IC中。参考图1C，吸收容器170用来接收来源于例如矿物燃料燃烧锅炉26(见图1A)的 燃烧室的烟道气流(re)。它也设计用于接收来自再生系统74(见图1B)的贫离子溶液供 料。贫离子溶液通过液体分布系统122引入到容器170中，同时烟道气流re也通过烟道气 入口 76被吸收容器170接收。使离子溶液通过气液接触装置(在下文中，传质装置，MTD) 111与烟道气流接触， 该传质装置111用于传质并位于吸收容器170中，并在烟道气流从其入口 76到容器出口 77的流动路径中。气液接触装置111可以是例如一种或多种的已知结构化或随机组装的材 料，或它们的组合。离子溶液从喷头系统121和/或122喷出，向下喷射到传质装置111上面和/或 内部。进料到喷头系统122的贫离子溶液和进料到喷头系统121的再循环离子溶液也可以 组合并从一个喷头喷出。离子溶液多级流过(cascade through)传质装置111，与上升(与 离子溶液方向相反)并穿过传质装置ill的烟道气流re接触。一旦与烟道气流接触，离子溶液其从烟道气流中吸收CO2的作用，这使得离子溶液 “富含” C02(富溶液)。富离子溶液继续向下流动通过传质装置然后被收集于吸收容器170 的底部78中。富离子溶液然后通过再生系统74 (见图1B)再生，从而释放由离子溶液从烟 道气流中吸收的C02。从离子溶液中释放的CO2可以随后被输出至储存或其它预定的用会 途/目的之用。一旦CO2从离子溶液中释放，离子溶液即称为“贫”。贫离子溶液随后准备 再次从烟道气流中吸收CO2，可以引回到液体分布系统122藉此重新进入吸收容器170。离子溶液通过喷头系统122喷入吸收容器170中之后，向下落到传质装置111上 并通过它，在此处与烟道气流re接触。一旦与烟道气流接触，离子溶液与烟道气流中可能 含有的CO2反应。该反应是放热反应，从而在吸收容器170中产生热量。该热量可以导致 离子溶液中包含的部分氨变为气体。气态氨然后，不随液体离子溶液一起向下移动，而是随 后与烟道气流一起并作为烟道气流的一部分向上移动通过吸收容器170，最后通过吸收容 器170的出口 77逃逸。来自系统的氨的损耗(逃脱氨)减少了离子溶液中氨的摩尔浓度。 由于氨的摩尔浓度降低，R值(NH3与CO2的摩尔比)也同样降低。当烟道气流与离子溶液接触时，烟道气流中包含的二氧化碳与水(H2O)和氢氧离 子(0H_)反应生成碳酸氢根离子。这种“捕获反应”(下面示出的反应1到反应9)大体描 述如下(反应1) CO2 (气)-------^ CO2 (水溶液)(反应2~) CO2 (水溶液)+2H20-------^ HCO3-(水溶液)+H3O+(反应3) CO2 (水溶液)+0H_------^ HC03_ (水溶液)NH3*它的离子以及(X)2的反应发生在液相中，下文将讨论该反应。然而，在低温 (通常低于70-80F)和高离子强度(通常为2-12M铵离子)下，反应(2)和反应(3)生成的 碳酸氢根将与铵离子反应，当NH3AD2之比小于2时根据下式，以碳酸氢铵而沉淀(反应4) HC03_ (水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从烟道气中吸收ＣＯ↓［２］的方法，其包括以下步骤：　　使助催化剂与吸收剂离子溶液（离子溶液）相组合；　　使组合后的助催化剂和离子溶液与含ＣＯ↓［２］的烟道气流接触；以及　　使组合后的助催化剂和离子溶液再生，以释放从烟道气中吸收的ＣＯ↓［２］。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-12-5 60/992340;US 2008-11-18 12/2729531.一种从烟道气中吸收CO2的方法，其包括以下步骤 使助催化剂与吸收剂离子溶液(离子溶液)相组合；使组合后的助催化剂和离子溶液与含(X)2的烟道气流接触；以及 使组合后的助催化剂和离子溶液再生，以释放从烟道气中吸收的co2。2.权利要求1所述的方法，其中助催化剂包含胺。3.权利要求1所述的方法，其中助催化剂包含酶体系。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：OM巴德，I杰亚威拉，G克里希南，E加尔，
申请(专利权)人：阿尔斯托姆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[]