对压缩氧燃料衍生的CO2产生的酸的处理制造技术

通过将进料气在升高的压力下、在氧气(O2)、水和NOx的存在下，保持足以将SO2转化为硫酸以及将NOx转化为硝酸并且生成贫含SO2的、NOx贫乏的二氧化碳气体的时间来从二氧化碳进料气中除去二氧化硫(SO2)。本发明专利技术在于将硫酸和硝酸与所述贫含SO2的、NOx贫乏的二氧化碳气体分离，然后通过与碱性吸附剂在酸/吸附剂反应器系统中反应而中和酸，以生成吸附剂衍生的硫酸盐。该方法尤其适于从碳质燃料的氧燃料燃烧所生成的烟道气中除去SO2和NOx。

【技术实现步骤摘要】
对压缩氧燃料衍生的CO2产生的酸的处理
技术介绍
本专利技术一般涉及用于净化(purify) 二氧化碳气体的方法。特别的，本专利技术涉及用于从含SO2作为污染物的二氧化碳气体中去除二氧化硫(SO2)的方法。本方法也可从二氧化碳气体中去除NOx，如果其作为另外的污染物存在。本专利技术特别应用于粗二氧化碳的净化， 例如来自于燃烧粉煤的发电站中氧燃料(oxyfuel)燃烧工艺的烟道气，其中含硫的碳质或烃燃料在锅炉中燃烧生成蒸汽用于发电。术语“S0X”指的是硫的氧化物并包含SO2和三氧化硫(SO3)。术语“N0X”指的是氮的氧化物并主要包含一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)。NOx可包含一种或多种其它氮的氧化物，包括队0、队04及队03。现已声称全球变暖的主要原因之一是由于人类的影响在大气中温室气体污染物的增加。释放的主要的温室气体，二氧化碳(CO2),在大气中的浓度从工业革命前的270ppm 增长至当前值约378ppm。CO2浓度的继续增长是不可避免的直至CO2的排放得以抑制。主要的(X)2排放源是燃烧化石燃料的电力站及以石油为燃料的车辆。为继续生产国家需要维持其经济和生活方式的电力使用化石燃料是必需的。因此，需要设计有效方式捕集来自燃烧化石燃料的发电站中的(X)2以将其储存起来而非释放到大气中。可储存于深海中；地质地层中如含盐水层(saline aquifer)；或枯竭油 (depleted oil)地层或天然气地层(natural gas formation)。可选地，CO2可用于提高原油采收率(enhanced oil recovery) (EOR)0氧燃料燃烧工艺通过在纯氧中燃烧一种碳质燃料或烃燃料从而产生纯的由(X)2和水蒸汽组成的燃烧产物气体，来试图减轻CO2排放的有害影响。该工艺将导致烟道气中氮气 (N2)的缺乏以及非常高的燃烧温度，其在熔炉或锅炉中是不实际的。为了减低燃烧温度，总烟道气流中的一部分通常在冷却后典型地再循环返回到燃烧器。一篇题巨 ^ "Oxy-combustion processes for CO2 capture from advanced supercritical PF and NGCC power plants，，(Dillon 等；发表于 GHGT-7，Vancouver，2004 年9月)的文献描述了采用氧燃料燃烧工艺由燃烧粉煤的电站锅炉(power boiler)产生的CO2捕集，其公开的内容在此引入作为参考。氧燃料燃烧产生主要包含(X)2的粗烟道气，还有杂质例如水蒸汽；“不可冷凝的”气体，即来自于化学过程中的不易通过冷却而冷凝的气体，例如过量的燃烧氧气(O2)，和/或源自于任何空气泄漏进入该系统的02、N2、和氩气(Ar)；以及酸性气体例如作为来自燃料中组分的氧化产物而产生的或通过N2和&在高温下的结合而产生的S03、SO2、氯化氢(HCl)、 NO和N02。烟道气中存在的气态杂质的精确浓度取决于多种因素，例如燃料组成；燃烧器中 N2的浓度；燃烧温度；以及燃烧器和熔炉的设计。通常，最终的经的(X)2产物理想地应作为高压流体料流产生，以传输进入管道用于输送到储存地或使用地点，例如在EOR中。(X)2应当是干燥的以避免例如碳钢管道的腐蚀。 CO2杂质水平不应当危及地质储存地点的完整性，特别是如果CO2用于E0R，输送和储存不应当破坏规定输送和处理气流的国际和国家条约和规章。因此，为了生产最终的适于储存或使用的(X)2产品，有必要净化来自于锅炉或熔炉的粗烟道气以除去水蒸气；SOx ；NOx ；可溶的气态杂质例如HCl ；和“不可冷凝的”气体例如 02、N2 禾口 Ar。通常，在有关利用氧燃料工艺进行CO2捕集领域中的现有技术至今集中于利用当前技术水平在(X)2回收和净化系统中在(X)2压缩机组(train)上游去除SOx和N0X。去除SOj^P NOx基于烟道气脱硫(FGD)方案，例如利用石灰石浆料使气体净化(scriAbing) 接着通过空气氧化产生石膏，和利用多种技术例如低NOx燃烧器、过量燃烧或采用还原剂例如氨或尿素在升高的温度下在有或无催化剂的情况下的NOx还原。“Oxyfuel Combustion For Coal-Fired Power Generation With CO2 Capture-Opportunities And Challenges” (Jordal 等，GHGT-7，Vancouver, 2004)公开了使用脱硫和 NOx 还原技术常规的S0x/N0x去除。这种工艺能用于常规的燃煤锅炉。FGD净化方法通常涉及大气压力下将酸性气体，SO2,与碱吸附材料反应生成吸附剂衍生的亚硫酸盐。常规碱性吸附剂包括碳酸钙(石灰石)，氢氧化钙(熟石灰或消石灰)， 以及氢氧化镁。例如，在湿法净化工艺中发生的利用石灰石浆料制得亚硫酸钙(CaSO3)的反应可表达为CaC03(s)+S02(g) — CaSO3 (s)+CO2 (g)若使用的碱性吸附剂为熟石灰浆料，发生的反应也生成亚硫酸钙，可表达为Ca (0H)2(s)+SO2 (g) — CaS(^s)+H2O⑴氢氧化镁与生成亚硫酸镁的反应可表达为Mg (OH) 2(s)+S02(g) — MgS03(s)+H2O⑴也可使用氢氧化钠(NaOH)或苛性钠的溶液作为碱性吸附剂。一般将亚硫酸钙通过下面在水存在下发生的“强制氧化”反应转化为更具商业价值的二水合硫酸钙(CaSO4. 2H20)或石膏CaSO3 (s)+l/202(g) — CaSO4 ⑶现有技术中已公开了很多涉及用碱性吸附剂湿法净化的F⑶方法的实例。 US3906079A中公开了上述方法中的一个例子。所有这些方法都在大气压力下操作，并仅生成大量的吸附剂衍生的亚硫酸盐。该方法涉及将吸附剂衍生的亚硫酸盐转化为相应的硫酸盐的额外的处理步骤。已有建议(Hack et at，“Advanced oxyfuel combustion leading to zero emission power generatiorf，，；35th Int. Tech. Conf. on Clean Coal & Fuel Systems, Clearwater，Florida，USA June 6th-10th 2010)将由二氧化碳净化单元排出的固有的 (natural)酸冷凝液送至湿法洗涤器中来捕集和中和。由 Tyco Labs.，Inc.研发，并在题目为〃 Development of the catalytic chamber process for the manufacture of sulfuric and nitric acids from waste flue gasesf(Keilin et at，Contract number PH86-68-75 ；Prepared for the US Environmental Protection Agency Office of Air Programs 1967 to 1969)的 艮告中公开了将存在于化石燃料燃烧锅炉的烟道气中的S0x/N0x*别转化成浓缩的硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．从含有作为污染物的ＳＯ２的二氧化碳进料气中除去二氧化硫（ＳＯ２）的方法，所述方法包括：在氧气（Ｏ２）、水和ＮＯｘ存在下，在升高的压力下，在酸气反应器系统中，将所述的二氧化碳进料气或由其衍生的ＳＯ２贫乏的二氧化碳气体保持足以将ＳＯ２转化为硫酸冷凝液以及将ＮＯｘ转化为硝酸冷凝液的时间；将所述酸冷凝液与所述二氧化碳气体分离以生成贫含ＳＯ２、ＮＯｘ贫乏的二氧化碳气体；和在酸／吸附剂反应器系统中通过与碱性吸附剂的反应中和至少一部分所述硫酸冷凝液，以生成吸附剂衍生的硫酸盐。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：V·怀特，K·B·富加什，F·P·佩特罗切利，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：US