二氧化碳回收设备制造技术

一种用于从含氧混合物中回收如二氧化碳的被吸收物质的系统，其中二氧化碳在（４）中浓缩于含链烷醇胺的吸收流体中，将氧气与吸收流体分离（１５１，１０２），在（１０）中加热得到的流体，从吸收流体中蒸汽汽提（１２）二氧化碳，然后将其回收。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及二氧化碳的回收，更具体地说，涉及从还包含氧气的原料(feed)混合物中回收二氧化碳。
技术介绍
二氧化碳具有很多用途。例如，二氧化碳用于碳酸饮料，用于冷藏、冷冻和包装海产食物、肉、家禽、烘烤食品、水果和蔬菜，并用于延长乳制品的保存期限。它是工业废物和工艺水处理中一种重要的环境成分，用以代替硫酸控制pH水平。其它用途包括饮用水处理、作为有益于环境的杀虫剂和温室中改善蔬菜生长的气氛添加剂。通常，二氧化碳是通过纯化废物流出物得到的，此废物流出物是有机或无机化学过程的副产品。此废物流出物包含高浓度二氧化碳，通过多个步骤的冷凝和纯化，然后蒸馏得到产品级(product grade)二氧化碳。因为二氧化碳需求持续增长，二氧化碳替换来源(alternatesource)正被用于对纯化系统的粗二氧化碳原料供料。这样的替换原料(alternate feed)中二氧化碳浓度很低，因此需要精制，即必须提高二氧化碳浓度，然后才可以有效生产产品级二氧化碳。这些具有较低二氧化碳浓度的替换原料称作贫乏原料(lean feed)。这样的贫乏原料的实例是例如燃烧器如锅炉、内燃机、燃气轮机或石灰窑的烟道气。可以通过多种途径提高原料中二氧化碳的浓度。一种特别优选的方法是经化学吸收，从粗二氧化碳原料中将二氧化碳吸收到链烷醇胺-基吸收剂中。然后，所得到的载带有二氧化碳的吸收剂经分离得到供回收的二氧化碳产品和包含链烷醇胺的吸收剂，这些吸收剂可以循环，在回收系统中重复使用。通常，粗二氧化碳原料包含高含量水平的氧，这些氧可以导致链烷醇胺的降解，从而消弱它们在回收系统中的作用，还导致系统中的腐蚀问题。本领域技术人员已用两种方法中的一种处理此问题。一种方法中，将化学抑制剂加入到吸收器流体中，以通过抑制链烷醇胺的氧化作用以防止降解。另一种方法，在粗二氧化碳原料与链烷醇胺-基吸收剂反应之前，从粗二氧化碳原料中除去氧。在此方法的一种实例中，在催化燃烧反应中，将燃料加入到粗二氧化碳原料中与氧气燃烧。虽然两种方法都是有效的，但是它们的特点是投资费用高，此外还很难操作。因此，本专利技术的目的是提供一种系统，此系统通过使用链烷醇胺-基吸收剂以提高原料等级，可以更有效地从含氧原料中回收二氧化碳或其它被吸收物质(absorbate)。专利技术概述上述目的和其它目的在本领域技术人员阅读本说明书后将变得清楚，它们通过本专利技术实现，本专利技术为从含氧原料混合物中回收被吸收物质的设备，包括(A)吸收柱、将含氧和被吸收物质的原料混合物输送至吸收柱下部(lower portion)的装置，以及将包含至少一种链烷醇胺的吸收剂输送至吸收柱上部(upper portion)的装置；(B)氧分离器和将流体从吸收柱的下部送入氧分离器的装置；(C)热交换器和将流体从氧分离器送入热交换器的装置；(D)汽提柱和将流体从热交换器送至汽提柱上部的装置；和(E)从汽提柱上部回收被吸收物质的装置。文中所述术语“吸收柱”是指能使合适的溶剂，即吸收剂从包含一种或多种其它成分的流体中选择性吸收被吸收物质的传质装置(mass transfer device)。文中所述术语“汽提柱”是指一种传质装置，其中通常通过能量的应用，将一种成分如被吸收物质与吸收剂分离。文中所述术语“闪蒸罐(flash tank)”是指一种容器，它可以通过减压，如采用真空泵使溶解的气体和液体发生相分离。文中所述术语“抑制剂”是指抑制或减小反应速率的化学品或化学品混合物。例如，碳酸铜与一种或多种以下物质组合，在有或没有碱金属碳酸盐的情况下抑制链烷醇胺氧化降解二羟基乙基甘氨酸、碱金属高锰酸盐、碱金属硫氰酸盐、氧化镍或氧化铋。文中所述术语“除氧气体”是指氧浓度小于2摩尔％，优选小于0.5摩尔％的气体，它可以用于从液体中汽提溶解的氧。文中所述术语“上部”和“下部”分别是指中点以上或以下的区段。文中所述术语“间接热交换”是指使两种流体进行热交换，但流体没有任何物理接触或互相混合的过程。附图简述附图说明图1是本专利技术一种特别优选实施方案的略图，其中氧分离器包括氧汽提柱。图2是本专利技术另一种特别优选实施方案的略图，其中氧分离器包括闪蒸罐。专利技术详述本专利技术将参照附图进行详述。现参看图1，原料气体混合物1通常已被冷却并经处理以减少微粒和其它杂质，如氧化硫(SOx)和氧化氮(NOx)，此原料气体混合物1送至压缩机或鼓风机2(blower)，于其中压缩至一般为14.7-30磅/平方英寸绝对压力(psia)范围内。原料气体混合物1通常包含2-50摩尔％二氧化碳作为被吸收物质，一般二氧化碳的浓度在3-25摩尔％范围内。原料气体混合物1还包含氧，氧的浓度一般从小于1摩尔％至约18摩尔％之间。原料气体混合物1还可以包含一种或多种其它成分，如微量的烃类、氮、一氧化碳、水蒸汽、氧化硫、氧化氮和微粒。压缩的原料气体混合物3由鼓风机2送入吸收柱4的下部，吸收柱4顶部通常在40-45℃温度范围操作，而柱底部通常在50-60℃温度范围操作。吸收剂6送入吸收柱4上部。吸收剂6包含至少一种链烷醇胺类物质。可用于本专利技术吸收器流体6的链烷醇胺实例是单乙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺、甲基二乙醇胺和三乙醇胺。通常链烷醇胺以水溶液形式使用。在吸收剂6中的一种或多种链烷醇胺的浓度在5-80重量％，优选10-50重量％。用于本专利技术吸收剂流体的优选的伯链烷醇胺(primary alkanolamine)是单乙醇胺，优选浓度在5-25重量％，更优选在10-15重量％。用于吸收剂流体的优选仲链烷醇胺(secondary alkanolamine)是二乙醇胺和二异丙醇胺。在吸收柱4中，原料气体混合物上升与向下流动的吸收剂呈逆流流动。吸收柱4包含柱内部部件或传质部件，如塔板或无规填料或结构填料。随着原料气体上升，原料气体中的大部分二氧化碳、氧和少量的其它物质，如氮，被吸收至向下流动的吸收剂液体中，在柱4顶部产生其中除去了二氧化碳的顶部蒸汽，并吸收至在柱4底部的含有溶解氧的载有二氧化碳的吸收剂中。顶部蒸汽从柱4上部以物流5中提取而载有二氧化碳的吸收剂从柱4下部以物流7提取。溶解的氧最终导致链烷醇胺的降解，从而导致腐蚀和其它操作困难。本专利技术二氧化碳回收设备中，载有二氧化碳的吸收剂送至氧分离器。图1所示系统中，通过在传质设备，如氧汽提柱中使吸收剂与除氧气体接触，减少载有二氧化碳的吸收剂中溶解氧的量。在物流7中的包含溶解氧的载有二氧化碳的吸收剂，从吸收柱4的下部送入另外的汽提柱151上部。本专利技术的一个重要方面是包括物流7的流体从其由吸收柱4提取出开始至其进入氧分离器，如氧汽提柱151的过程中，不经任何加热。除氧气体以物流152进入汽提柱151下部。除氧气体的一个来源是不含氧的二氧化碳物流。这样的物流的实例包括富含二氧化碳的蒸汽物流16，在图1中示为物流71，来自储罐的二氧化碳或来自更下游工艺过程的二氧化碳。还可以使用其它无氧气体，如氮。在汽提柱151中，除氧气体上升与向下流动的载有二氧化碳的吸收剂呈逆流流动。汽提柱151包含柱内部部件或传质部件，如塔板，或无规填料或结构填料。随着除氧气体上升，在吸收剂中的氧从向下流动的吸收剂中汽提出来进入向上流动的除氧气体中，在汽提柱151顶部形成包含氧的除氧气体，并进入本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从含氧的原料混合物中回收被吸收物质的设备，包括：（Ａ）吸收柱（４）、将含氧和被吸收物质的原料混合物（３）输送至吸收柱（４）下部的装置和将包含至少一种链烷醇胺的吸收剂（６）输送至吸收剂柱（４）上部的装置；（Ｂ）氧分离器（１ ５１，１０２）和将流体（７）从此吸收柱（４）的下部送到氧分离器（１５１，１０２）中的装置；（Ｃ）热交换器（１０）和将流体（９）从氧分离器（１５１，１０２）送至热交换器（１０）的装置；（Ｄ）汽提柱（１２）和将流体（１１）从热交 换器（１０）送至汽提柱（１２）上部的装置；和（Ｅ）从汽提柱（１２）上部回收被吸收物质（１６）的装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S查科拉瓦蒂，A古普塔，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]