从合成气或烟道气中分离CO2的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供用于从含CO2的气体物流中分离CO2的方法和系统。将具有初始压力的气体物流压缩并随后冷却。压缩和冷却后的气体物流具有升高的压力和降低的温度，此时气体物流中的CO2至少部分转化成了液相。从压缩和冷却后的气体物流中分离出液相，以提供液相物流和气相物流，其中液相物流的出口压力高于气体物流的初始压力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从合成气物流或烟道气物流中分离至少(X)2的方法和系统。
技术介绍
烟道气包含如N2、CO2和其它燃烧产物。合成气物流为主要包含一氧化碳和氢的气态物流。合成气物流例如通过部分氧化或蒸汽重整包括天然气、煤层甲烷、馏分油和渣油的烃以及气化固体化石燃料如煤或焦炭来生产。有关合成气制备的一般描述可以参考Maarten van der Burgt等人的〃 The Shell Middle Distillate Synthesis, Petroleum Review Apr. 1990 pp. 204—209。有多种固体或非常重(粘)的化石燃料可以用作产生合成气的原料，包括固体燃料如无烟煤、褐煤、烟煤、亚烟煤、褐煤、石油焦、泥煤等，和重渣油，如由焦油砂提取的烃、直接源自石油或油转化过程如热裂化、催化裂化、加氢裂化等的炼厂渣油，如沸点高于360°C 的渣油馏分。所有这些类型的燃料均具有不同的碳氢比例以及不同的被认为是杂质的物质。取决于用于产生合成气的原料，合成气可能含有杂质如二氧化碳(CO2)、硫化氢、 羰基硫和羰基二硫，同时还含有氮、含氮组分(如HCN和NH3)、金属、羰基金属(特别是羰基镍和羰基铁)、蒸汽和在某些情况下的硫醇。可以处理合成气物流以脱除杂质和/或调节吐/CO比。例如W0-2008/068305描述了使部分含杂质的合成气物流经历水煤气变换反应，和组合应用脱除大部分杂质和随后精制脱除杂质至预定水平。W0-2008/153379提供了一种从烟道气或合成气混合物中分离(X)2的方法。所述方法包括在换热器中冷却所述气体混合物，和随后使所述气体混合物绝热膨胀，以将所述气体冷却至混合物中的(X)2至少部分为液相的温度和压力。在冷却混合物前，可以将所述气体混合物加压，以提高膨胀过程中的温降。随后从所述冷却和膨胀后的混合物中分离出包含(X)2的液体馏分。本专利技术的目的是提供从气体物流中分离(X)2的改进方法和系统。
技术实现思路
因此本专利技术提供一种从合成气物流或烟道气物流中分离(X)2的方法，所述方法包括如下步骤-提供处于初始压力和初始温度下的气体物流；-压缩所述气体物流；-冷却压缩后的气体物流，其中所述压缩和冷却后的气体物流具有升高的压力和降低的温度，此时气体物流中的(X)2至少部分转化成了液相；和-从压缩和冷却后的气体物流中分离出液相，以在出口压力下提供液相物流和气相物流，其中液相物流的出口压力相对于气体物流的初始压力提高。3通过绝热膨胀气体进行冷却似乎合理，因为所需要的设备和操作成本相对较低。 但本专利技术教导的是首先压缩气体物流，从而能够在相对于输入气体物流升高的压力下提供产品物流。由于产品物流的压力相对于初始压力提高，因此可以直接提供产品物流用于进一步的处理。一种产品物流的压力例如可能适合于在地下贮层中注入co2。另外，与现有技术的方法相比，本专利技术方法将在单个工艺步骤中脱除更多的CO2，使得所述方法更有效。在一个实施方案中，初始压力为20-6^ar，优选为约35_60bar。因此所述方法适合于直接处理来自装置的合成气。合成气可以具有变化或预定的组成。合成气的吐/co比可以通过在本专利技术方法中包括水煤气变换反应来确定。在另一个实施方案中，液相的出口压力高于75bar，或优选为100_200bar。可以直接处理液相物流，因此不再需要泵或另外处理产品物流。所述液相物流例如可以直接注入地下贮层中。因此，整个过程是相对有效的。如果液相出口压力不足以直接注入贮层，则可以向系统中增加泵以提高液相物流的压力，使其足以直接注入贮层。在优选的实施方案中，所述出口压力为140-160bar。该压力决定于气体物流的压缩，在该压力下，CO2脱除方法的效率相对较高。例如捕集率高于85%或为90%的数量级。在另一个实施方案中，气体物流为合成气物流，该物流经历水煤气转化反应，以提供具有提高的压和(X)2含量的变换后合成气物流。通过提高压和(X)2含量，所述方法的效率提高。变换后的合成气物流主要包含H2和0)2。在这里“主要”指例如大于40-50mol% 的吐和大于40mOl%的C02。可以将CO2捕集并贮存在贮层中。富含H2的气体物流可以用作几种用途的燃料，例如用于发电的发电机燃料。在另外一个实施方案中，气相的出口压力与液相的出口压力基本类似。经过压缩的富H2的气相例如可以用作发电机燃料。按照另一个方面，本专利技术提供一种用于从含CO2的气体物流中分离CO2的系统，所述系统包括-压缩机，用于压缩具有初始压力和初始温度的气体物流；-至少一个冷却装置，用于冷却压缩后的气体物流，其中所述压缩和冷却后的气体物流的压力和温度使得此时气体物流中的(X)2至少部分转化成了液相；和-分离器，用于在出口压力下将压缩和冷却后的合成气物流分离为液相物流和气相物流，其中液相物流的出口压力高于气体物流的初始压力。附图说明下面参考实施方案和附图通过实施例更详细地描述本专利技术，其中图1示意性给出了本专利技术系统的一个实施方案；图2示意性给出了本专利技术系统的另一个实施方案；图3示意性给出了本专利技术系统的另一个实施方案；图4示意性给出了本专利技术系统的另一个实施方案；图5示意性给出了图4所示系统的替代设计；和图6给出了含(X)2的气体物流的示例性相图。向本专利技术的系统102(图1-3)提供原料气物流100。系统102包括压缩机104，用来压缩气体物流并提供压缩后的气体物流106。压缩机104还可以另外包括后冷却器，以将压缩后的气体物流106预冷。系统102包括一个或多个例如三个换热器108、110、112，用来冷却压缩后的气体物流。将冷却和压缩后的气体物流114引导至分离器116。分离器提供气态物流118和液相物流120。可以任选地将气态物流118引导至第一换热器108 (图1)或第二换热器(图2)， 用来冷却压缩后的气体物流。可以任选地将液相物流120引导至第二换热器110(图1)或第一换热器(图2)， 用来进一步冷却压缩后的气体物流。在另一个实施方案中，第一换热器108可以用空气或(海)水122预冷压缩后的气体物流106(图3)。在另一个实施方案(图4)中，可以应用多物流换热器109替代换热器108和110。各换热器提供相对于物流118、120而言温度升高的气相物流IM和/或液相物流 126。经换热器后的压降例如为0. 5-10bar的数量级，通常为l-5bar的数量级。(变换后)合成气物流的H2和CO与(X)2和可能的其它杂质如H2S的分离通过相变来实现。合成气物流的组成可以应用变换反应进行调节，从而使合成气物流具有预定的H2/ CO比。然后可以压缩合成气至将CO2注入贮层所需要的压力。所述贮层例如为地下贮层， 如(部分贫化的)气田和/或海底贮层。合成气含有例如约25_35mol%的H2、60-70mol%的CO、一些0)2和杂质。部分CO 变换成为包含50-60mol%的H2、35-50mol% CO2和例如一些CO和的气体混合物。通常在25_60bar、例如约35_40bar或约60bar的压力下提供合成气。将初始压力升高至约100-200bar或优选约140_160bar。经过每个换热器后的压降相对较小，为约 0.5_5bar。合成气压缩后，通过将压缩后的合成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.05.15 EP 09160338.11.一种从合成气物流或烟道气物流中分离(X)2的方法，所述方法包括如下步骤-提供处于初始压力和初始温度下的气体物流；-压缩所述气体物流；-冷却压缩后的气体物流，其中所述压缩和冷却后的气体物流具有升高的压力和降低的温度，此时气体物流中的(X)2至少部分转化成了液相；和-从压缩和冷却后的气体物流中分离出液相，以在出口压力下提供液相物流和气相物流，其中液相物流的出口压力高于气体物流的初始压力。2.权利要求1的方法，其中所述初始压力为20-6^ar，优选为35_60bar。3.权利要求1或2的方法，其中所述液相物流的出口压力高于7^ar。4.权利要求1或2的方法，其中所述液相物流的出口压力为100-200bar。5.权利要求4的方法，其中所述出口压力为约140-160bar。6.前述权利要求任一项的方法，包括如下步骤-将所述液相物流和/或气相物流引导至一个或多个换热器中，用来冷却压缩后的气体物流。7.前述权利要求任一项的方法，其中提供气体物流的步骤包括-提供合成气物流；和-使所述合成气物流经历水煤气变换反应，以提供具有增加的H2和/或(X)...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·M·范多斯特，G·德纳扎尔，H·J·范德普勒格，R·范德瓦尔特，E·威斯科，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：