本发明专利技术涉及用于分离燃烧气体中气体组分的方法和系统。将得自于燃烧气体的包含至少一种目标可压缩组分和至少一种非目标可压缩组分的可压缩进料物流与包含不可压缩流体的不可压缩流体物流基本上同向流动混合，其中所述目标组分能够优先被所述不可压缩流体吸收。赋予混合物流旋转速度，分离其中已经吸收了至少部分目标组分的不可压缩流体与包含非目标可压缩组分的可压缩产品物流。可压缩进料物流可以以马赫数为至少0.1的物流速度提供。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从含多种组分的流体物流中分离出一种或多种组分。更具体地，本发 明涉及使用分离装置和不可压缩流体从可压缩烟气物流中移除一个或多个可压缩组分的 系统和方法。
技术介绍
对于从含气体、液体和/或固体的流体物流中分离组分来说，存在多种方法和设 备。常规的分离设备包括精馏塔、汽提塔、过滤器和膜、离心机、静电除尘器、干燥器、冷冻 器、旋流分离器、涡流管分离器和吸收器。这些方法和设备对于从气体混合物中分离气体组 分来说相对无效和/或低效率。例如，从气体物流中分离硫化氢(H2S)或二氧化碳(CO2)通常应用的系统和方法包 括使用一系列汽提塔将目标组分吸收入溶剂/反应试剂中，接着进行溶剂/反应试剂蒸馏 以回收目标气体组分。由于这样的分离方案需要多件工艺设备，所涉及的设备通常需要大 的占用空间。这样的方法在运行期间还可能承受高的能耗要求和溶剂/反应试剂损失。常规的胺装置举例说明了用来从气体物流中脱除目标组分的吸收/精馏过程的 要求。概括地说，这种过程包括在汽提塔中使含目标组分的气体物流与反应试剂接触。从 汽提塔移除的气体是洁净气体，大部分目标组分被移除。反应试剂通常是胺，该胺与目标组 分例如二氧化碳形成络合物。然后将富含目标组分的络合物送至再生器塔，再生器塔可以 是汽提塔或蒸馏塔，在其中加热络合物以释放目标组分。操作胺装置所需的附加设备通常 包括闪蒸罐、泵、再沸器、冷凝器和换热器。当气体物流含有过高目标组分浓度时，移除目标 组分所需的能量可能会超过物流的有效化学能。这一限制设定了可经济地操作该方法的目 标组分上限浓度水平。该方法还承受高的能耗、溶剂损失和大的占用空间，使该方法对于离 岸应用是不可行的。通过使气体混合物与选择性可渗透过滤器和膜接触也可以实施气体混合物中气 体组分的分离。气体的过滤和膜分离包括使一种气体选择性扩散通过膜或过滤器以实现分 离。扩散通过膜的组分相对于未扩散气体通常处于明显降低的压力并且在扩散过程期间可 能损失高达三分之二的初始压力。因此，过滤器和膜分离由于需要能量以再压缩扩散通过 膜的气体，和如果进料物流处于低压下，则需要能量来压缩进料物流至足以使一种或多种 进料物流组分扩散通过膜的压力，因而需要高的能耗。此外，膜的寿命周期可由于膜的堵塞 和破坏而变化，从而需要另外的停工期用于更换和维修。已经应用离心力从气-液进料物流中分离气体组分。例如旋流分离器使用离心力 通过湍动涡流将气态组分从气-液流体流中分离出来。在流体流中产生漩涡使得较重的颗 粒和/或液滴在涡流中径向向外运动，因此与气态组分分离。在旋流分离器内，在分离的过 程中气体和液体进料物流按逆流方式流动，从而在通过涡流诱导的初始分离后，较重组分 和/或液滴通过重力向下与气体组分分离，而气体组分以相反方向分离。必须向旋流分离 器加入相当大的外部能量以实现有效分离。美国专利No. 6，524，368 (Betting等)涉及用于使一种或多种组分冷凝、接着进行 分离的超声分离器。Betting涉及将不可压缩流体例如水与包含不可压缩流体和可压缩流 体(气体)的混合物中分离。在该方法中，将包含不可压缩流体和可压缩流体的气体物流 提供分离器。在分离器中，气体物流汇集通过喉部并膨胀进入通道，从而提高气体物流的速 度达到超音速，包括形成与气体物流(和其中的可压缩流体)分离的不可压缩流体的液滴。 通过使不可压缩流体液滴和可压缩流体经受大的涡流从而通过离心力将流体液滴与可压 缩流体分离，由此使所述液滴与可压缩流体分离。该系统涉及入口物流和出口物流之间的 明显压降，在分离后于下游产生冲击波，这可能需要专门设备来控制。已经提出应用离心力从气体混合物中分离气体组分。在van Wissen的论文中 (R. J. E. VAN WISSEN, CENTRIFUGAL SEPARATION FOR CLEANING WELL GAS STREAMS FR0M CONCEPT TO PROTOTYPE (2006))，针对在不存在不可压缩流体下分离两种可压缩流体描述 了气体离心分离。基于气态组分的分子量差异使用旋转圆筒产生多个可压缩物流来进行分 离。如该论文所指出的，将可压缩组分例如二氧化碳与轻烃分离的可能性受所述组分之间 的分子量差异限制。照此，在各组分分子量彼此接近时离心分离器不能够提供高度有效的 分离。这样的设计还承受极低的分离通量，这可能需要数百万个离心分离器以应对大气体 源的输出。所需要的分离设备和方法应提供高的可压缩组分分离效率，同时避免或降低压 降，和不需要供给大量外部能量。
技术实现思路
在一方面，本专利技术涉及一种方法，该方法包括提供包含第一可压缩组分和第二可压缩组分的可压缩进料物流，其中所述可压缩 进料物流得自燃烧源；提供包含不可压缩流体的不可压缩流体物流，所述不可压缩流体能够吸收第一可 压缩组分或者与第一可压缩组分反应；将所述可压缩进料物流和不可压缩流体物流混合形成混合物流，其中所述可压缩 进料物流以第一线速度沿第一方向提供用于混合和所述不可压缩流体物流以第二线速度 沿第二方向提供用于混合，第二线速度具有沿与第一方向相同方向的速度分量，其中所述 混合物流具有沿第三方向的瞬时第三线速度并且由第二可压缩组分和选自如下的组分组 成第一可压缩组分和不可压缩流体的混合物、第一可压缩组分和不可压缩流体之间反应 的化合物或加合物、以及它们的混合物；赋予所述混合物流旋转速度，其中该旋转速度与所述混合物流的瞬时第三线速度 的方向相切或斜交；和从所述混合物流中分离出不可压缩流体产品物流，其中所述不可压缩流体产品物 流包含至少一部分所述混合物流的组分，和其中由于赋予混合物流的旋转速度而将不可压 缩流体产品物流从混合物流中分离出来。在另一方面，本专利技术涉及一种系统，该系统包括分离设备，所述分离设备I)接收a)包含不可压缩流体的不可压缩流体物流，和b)包含第一可压缩组分和5第二可压缩组分的可压缩进料物流，其中所述可压缩进料物流得自燃烧过程，和2)排放包含至少60%第二可压缩组分的第一可压缩产品物流和包含至少60%第一可压缩组分的不可压缩流体产品物流；不可压缩流体再生器，该再生器接收不可压缩流体产品物流和排出富含第一可压缩组分的第二可压缩产品物流和贫含第一可压缩组分的不可压缩流体产品物流；和不可压缩流体注入装置，该注入装置接收贫含第一可压缩组分的不可压缩流体产品物流并将该贫含第一可压缩组分的不可压缩流体产品物流与可压缩进料物流混合。在另外一个方面，本专利技术涉及一种方法，该方法包括提供包含第一可压缩组分和第二可压缩组分的可压缩进料物流，其中所述可压缩进料物流得自燃烧源；选择不可压缩流体和提供包含不可压缩流体的不可压缩流体物流，其中选择所述不可压缩流体以相对于第二可压缩组分选择性吸收第一可压缩组分或与之反应；将可压缩进料物流和不可压缩流体物流基本上同向流动混合以形成混合物流；使混合物流产生旋转速度；和将不可压缩流体产品物流与可压缩产品物流分离，其中不可压缩流体产品物流相对于不可压缩流体物流包含提高量的第一可压缩组分，可压缩产品物流相对于可压缩进料物流包含减少量的第一可压缩组分，和其中由于赋予混合物流的旋转速度而使不可压缩流体产品物流从混合物流中分离出来。本专利技术的特征和优点对于本文档来自技高网...
【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：F·A·布赫曼，崔晶瑜，M·L·琼西，S·N·米拉姆，S·L·威灵顿，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：
国别省市：
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