用于除去酸性气体的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于除去源自气流的酸性气体，如二氧化碳、含硫化合物和含氮化合物的方法和设备，其中气流包括高压和低压气流。包含碱金属碳酸盐的溶剂溶液吸收包括二氧化碳以及含硫和/或含氮化合物中之一或二者的酸性气体。碳酸氢盐再生为碳酸盐形式，从而提供富集二氧化碳的气流，且含硫和/或含氮化合物得到回收。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于从气流中除去酸性气体，例如但绝不限于二氧化碳、含硫化合物和含氮化合物的方法和设备。气流可以是任何气流，如燃煤发电站的烟道气。
技术介绍
在过去的150年中，大气中二氧化碳的浓度已从280每百万份升高至370每百万份。较高的浓度主要是大量使用矿物燃料(特别是用于发电和运输)所致。然而，通过替代性可再生能源来满足所有能源需求的快速转变对消费者来说非常昂贵，破坏经济，并且在目前的技术水平上不切实际。需要减少二氧化碳排放以稳定、且从长远看降低大气中二氧化碳的浓度。用于显著降低大型二氧化碳排放工厂(如燃煤发电站、水泥厂、废气处理设施和炼铁厂)排放的有 前景技术包括从工艺物料流中分离二氧化碳，然后采用防止二氧化碳释放到大气的方式储存或使用分离的二氧化碳。目前用于从气流分离二氧化碳的技术包括用于吸收二氧化碳的物理溶剂(如甲醇)和化学溶剂(如单乙醇胺MEA)；用于从气体中分离二氧化碳的各种不同类型的膜；将二氧化碳吸附到沸石和其他固体；低温分离。这些技术各有一定优或缺点。本专利技术的目的是提供从气流，包括但绝不限于烟道气流中分离二氧化碳的替代方法。专利技术概要方法本专利技术涉及从气流中除去酸性气体的方法，该方法包括以下步骤a)将气流与含有碱金属碳酸盐的溶剂溶液流相接触，以吸收包含二氧化碳以及含硫化合物或含氮化合物之一或二者的酸性气体，从而形成包含碱金属碳酸氢盐和含硫和/或含氮化合物的负载溶剂流以及酸性气体贫乏的第二气流；b)处理所述负载流，以便再生碱金属碳酸氢盐，形成i)含有碱金属碳酸盐的再生流和ii)富含二氧化碳的气流；c)由i)所述负载流或ii)所述再生流或它们的组合形成溶液中包含硫和/或氮化合物的中间流；d)从中间流回收含硫或含氮化合物之一或二者以形成贫流，和e)回收碱金属碳酸盐的再生流和贫流，以便在步骤a)的溶剂溶液中重新使用。应理解，可以使用或不使用促进剂、活化剂或催化剂实施该方法，这些促进剂、活化剂或催化剂增强包括二氧化碳的酸性气体吸收入溶剂溶液和/或碱金属碳酸氢盐的再生。在整个说明书中，术语“酸性气体”包括可以作为酸，并可以，例如提供质子或可被还原的任何气体。酸性气体的例子包括二氧化碳、亚硫酸氢盐、硫化氢、任何含硫或含氮化合物，如SOx和NOx，其中“X”具有任何值，优选最高为4的任何值，包括小于I的值。本专利技术的优点之一在于新工厂无需从酸性气体中专用分离含硫化合物或含氮化合物的常规纯化技术，如烟道气脱硫(FGD)和脱NOx方法，或至少在现有的工厂不需要进行升级。此外，现有工厂的专用分离技术很可能成为多余且被废弃。在一实施方式中，步骤e)包括回收步骤d)中形成的贫流，以便重新用在步骤a)的溶剂溶液中。在一实施方式中，步骤b)包括加热碱金属碳酸氢盐以便再生成碱金属碳酸盐。在一实施方式中，步骤b)包括从溶解的碱金属碳酸氢盐挥发二氧化碳来再生碱金属碳酸氢盐以形成溶解的碱金属碳酸盐。可实施本实施方式，而无需先沉淀碱金属碳酸氢 盐，然后再生为碱金属碳酸盐。在这种情况下，根据步骤C)，通过利用包含溶解的含硫和含氮化合物的再生碱金属碳酸盐，由负载流形成中间流。此外，在再生前不通过冷却负载流可避免或尽可能不用沉淀碳酸氢盐。在备选的实施方式中，方法包括通过从负载流沉淀包含碱金属碳酸氢盐的沉淀物形成浆液和(溶液中)具有含硫或含氮化合物之一或二者的液相。碱金属碳酸氢盐沉淀的实施，可以调节或不调节负载流。调节可以，例如，包括在冷却器中冷却溶剂溶液，和/或添加沉淀晶体。在一实施方式中，所述方法包括将热量从再生流传递至负载流，以便加热步骤b)处理的负载流，并在重新用作步骤a)的溶剂溶液之前冷却中间流。操作该方法使得步骤a)期间碳酸盐到碳酸氢盐的实际转换将是任何转换，即，负载最高达100%。转换将取决于为给定的进气流设计吸收器所用的参数范围，如组成、流量、溶剂浓度、温度和操作压力。在一实施方式中，步骤a)期间碱金属碳酸氢盐的沉淀至少发生到一定程度。例如根据步骤a)，在溶剂溶液和气流接触的接触器中，碱金属碳酸氢盐可以沉淀到一定程度。在一实施方式中，在接触步骤a)期间完成碱金属碳酸氢盐的沉淀。换言之，碱金属碳酸氢盐的沉淀在发生步骤a)的接触器中完成。在一实施方式中，碱金属碳酸氢盐的沉淀与步骤a)期间发生的吸收分别进行或在其后进行。例如，沉淀可能完全在发生步骤a)的接触器之外发生。在碱金属碳酸氢盐发生至少部分沉淀(或在步骤a)期间或在步骤a)后)的情况下，在步骤b)的再生之前，可以从或不从获得的浆液中分离沉淀物。在一实施方式中，将沉淀物与浆液中碳酸氢盐贫乏的液相分离，将沉淀物加入再生器以便根据步骤b)再生。本领域技术人员应理解虽然沉淀物与液相分离，但可以是湿的或包含夹带的溶剂溶液。在这种情况下，根据步骤C)，可通过混合液相与再生的碱金属碳酸盐来形成中间流。在一实施方式中，在两个或更多的接触器阶段进行步骤a)，方法包括将溶剂溶液流拆分成多个溶剂子流；将溶剂子流供应给各接触器阶段；通过接触器阶段连续输送气流。换言之，气流连续通过接触器阶段输送，溶剂子流平行加入接触器阶段。在一实施方式中，在接触器阶段，溶剂子流和气流可以是逆流、并流或它们的混合方式。溶剂溶液对酸性气体的吸收率随着溶剂溶液的温度升高而增加。然而，我们已经发现，当在单一容器中实施步骤a)而未作仔细温控时，酸性气体的吸收热，特别是二氧化碳的吸收热和碳酸氢盐的沉淀热使温度升高，这种温度升高因温度驱动的传质效应而不利地影响酸性气体的吸收量。如所描述的，多个接触器的使用提供了一种实用的方式，从而能提供步骤(a)所需的中间冷却和步骤(a)_ (e)的一般应用，包括固体分离。优选在多个接触器阶段实施步骤a)的意义在于许多工艺和经济上的考虑，包括·气流流速和它的酸性气体组成，包括二氧化碳、硫和/或氮化合物；·需要从气流回收酸性气体；和·接触器阶段的大小，配套设施及设备，及其相关成本和运营成本。在一实施方式中，在最多5个接触器阶段实施步骤a)，较佳地，在2、3、4或5个接触器阶段实施步骤a)。溶剂溶液流分成相应数目的溶剂子流。在一实施方式中，方法包括实施步骤a)，使得溶剂溶液流或子流的温度小于或等于子流中二氧化碳的分压小于气流中二氧化碳的分压时的温度。换言之，实施步骤a)以保持吸收二氧化碳和/或其它酸性气体的驱动力。我们已经意识到，各自添加新鲜溶剂溶液的子流的多个接触器阶段是优选的。方法可以包括从至少一个接触器阶段排出侧流；冷却侧流；和将冷却的侧流返回到相同的接触器阶段。我们已经发现，当没有或少量的碳酸氢盐沉淀在接触器阶段的情况 下，冷却侧流的特征更实际。在一实施方式中，方法包括在一个或多个接触器阶段，优选各接触阶段负载子流形成浆液流，所述浆液包括碱金属碳酸氢盐固相和液相。液相可以(在溶液中)具有含硫化合物或含氮化合物之一或二者。在一实施方式中，方法包括从各接触器阶段排出的负载子流沉淀碱金属碳酸氢盐。沉淀碱金属碳酸氢盐的步骤可以包括在专用的冷却器中冷却各子流和/或添加结晶剂。在该实施方式中，在分离器中分离各负载子流的液相与沉淀物。较佳地，各个负载子流的沉淀物在各子流的专用分离器中分离。我们已经发现依据具体子流分离沉淀物的优点是预计可以得到较高的酸性气体分离效率以及导致沉淀剂物中夹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·恩多，G·史蒂文斯，B·胡珀，S·E·肯蒂什，C·安德森，
申请(专利权)人：CO二CRC技术股份有限公司，
类型：
国别省市：