工艺气体的脱硫和冷却制造技术

本发明专利技术涉及一种清洁含二氧化硫的工艺气体的方法，所述方法包括在第一气体清洁装置中通过使工艺气体与海水接触来从工艺气体除去二氧化硫以生成经至少部分地清洁的工艺气体。在布置成与第一气体清洁装置直接流体连接的第二气体清洁装置中，冷却已通过第一气体清洁装置的经至少部分地清洁的工艺气体以从其冷凝水，从而生成具有减少的水蒸气含量的工艺气体。将第二气体清洁装置中生成的至少一部分冷凝水送至第一气体清洁装置。本发明专利技术还涉及一种用于清洁含二氧化硫的工艺气体的气体清洁系统。

【技术实现步骤摘要】
工艺气体的脱硫和冷却专利
本专利技术涉及一种通过使工艺气体与海水接触以从所述工艺气体除去二氧化硫来清洁含二氧化硫的工艺气体的系统和方法。
技术介绍
许多工业过程中产生含二氧化硫SO2的工艺气体。一种此类工业过程为燃料如煤、石油、泥炭、废物等在燃烧装置如发电厂中的燃烧。在此类发电厂中，生成含污染物的热工艺气体(常被称为烟气)，所述污染物包括酸性气，如二氧化硫so2。在烟气可被排放到周围空气之前，需要从烟气尽可能多地除去酸性气。其中生成含污染物的工艺气体的工业过程的另一实例为从氧化铝电解生产铝。在该过程中，在电解池的通风罩内生成含二氧化硫SO2的工艺气体。WO 2008/105212公开了一种包含锅炉、蒸汽轮机系统和海水洗涤器的锅炉系统。锅炉通过燃料的燃烧生成蒸汽轮机系统中采用的高压蒸汽以发电。海水自海洋收集并用作蒸汽轮机系统的DCC中的冷却介质。海水然后被用在海水洗涤器中以从锅炉中生成的烟气吸收二氧化硫S02。二氧化硫SO2被吸收在海水中并形成亚硫酸根和/或亚硫酸氢根离子。来自海水洗涤器的排出废海水被送至曝气池。用空气鼓泡通过曝气池中的排出废海水以借助空气中所含的氧气来将亚硫酸根和/或亚硫酸氢根离子氧化成硫酸根离子以与排出废海水一起释放回海洋。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用以清洁含二氧化硫的工艺气体如在含氧气体的存在下燃烧燃料的锅炉中生成的富二氧化碳烟气的基于海水的方法和系统，所述方法在二氧化硫除去效率和工艺整合方面有所改进。本专利技术的另一目的是提供一种用以清洁含二氧化硫的工艺气体的需要较少资本费用的方法和系统。在第一个方面，上述目的通过以下方法实现，所述方法包括: 在第一气体清洁装置中，通过使工艺气体与海水接触来从工艺气体除去二氧化硫以生成经至少部分地清洁的工艺气体； 在布置成与第一气体清洁装置直接流体连接的第二气体清洁装置中，冷却已通过所述第一气体清洁装置的所述经至少部分地清洁的工艺气体以从其冷凝水，从而生成具有减少的水蒸气含量的工艺气体，和 将第二气体清洁装置中生成的至少一部分冷凝水送至第一气体清洁装置。根据本专利技术的方法可有利地用在工业碳捕集和封存(CCS)应用中，例如氧燃料锅炉岛(oxyfuel boiler island)中。与先前的基于海水的方法相比，通过在如上所述布置成直接流体连接的装置中将二氧化硫除去与冷却操作组合，本专利技术的方法可实现改进的二氧化硫(SO2，以及其他硫氧化物SOxJn SO3)除去。在已知的工业CCS应用中，冷却在与碱性二氧化硫除去分开的酸性段中进行。通常需要酸性条件以避免在例如冷却设备中形成碳酸盐。碳酸盐的形成可能导致例如填料和换热器表面上的结垢或积垢。在本专利技术的方法中，冷却可与去除二氧化硫的碱性段直接流体连接地进行而不增加碳酸盐形成的风险。此外，海水在例如管道系统中的携带(其可能有害，因为其将导致腐蚀)可得到进一步最小化。工艺气体在气体清洁装置中的冷却可实现水蒸气从工艺气体的冷凝。离开第二气体清洁装置的工艺气体因此比已通过第一气体清洁装置的所述经至少部分地清洁的工艺气体含较低的量的水蒸气。仅含较低量水蒸气的工艺气体从而被送去进一步处理，例如气体压缩操作。将来自所述第二装置的至少一部分冷凝水送至所述第一装置可能是有利的，因为其可实现冷凝水在例如CCS工艺的其他部分中的利用。这可能还减少方法的总耗水量。根据一个实施方案，在第二气体清洁装置中的冷却包括使所述经至少部分地清洁的工艺气体与冷却液接触以从其冷凝水，由此进一步生成用过的冷却液。通过使用冷却液，例如水，所述经部分地清洁的工艺气体可得到高效冷却并且工艺气体中包含的水蒸气的含量可因此通过冷凝而高效减少。此外，所述经部分地清洁的工艺气体中的许多剩余的二氧化硫含量可因这样的与冷却液的直接接触而除去。根据一个实施方案，所述方法还包括在第二气体清洁装置中精制所述经部分地清洁的工艺气体以自其进一步除去二氧化硫，从而生成经清洁的工艺气体。该实施方案的一个优势在于，工艺气体中SOx化合物(及其他痕量物)的含量可进一步减少，以便生成经清洁的工艺气体。根据一个实施方案，所述方法还包括通过供给碱性物质来控制冷却液的pH值使之在4.5-7范围内。该实施方案的一个优势在于，4.5-7的pH、更优选地5_6的pH可改进二氧化硫除去效率。因此在第二气体清洁装置中获得良好的气体精制效果。碱性物质可选自对冷却液具有闻的pH影响的物质。这将确保冷却液的二氧化硫吸收能力保持闻而具有仅仅小的碱性物质消耗率。碱性物质的一个非限制性实例为氢氧化钠。根据一个实施方案，工艺气体在第二气体清洁装置中的冷却使工艺气体的温度降低10-55°C，例如20-55°C，例如30_55°C。在该实施方案中，离开所述第二装置的工艺气体的温度因此比已通过所述第一装置的经部分地清洁的气体的温度要低。在第二气体清洁装置中具有明显的温度梯度可进一步改进水蒸气从所述经部分地清洁的工艺气体的冷凝并可同时进一步改进二氧化硫和/或SOx除去。根据一个实施方案，所述方法还包括将用过的冷却液返回到第二气体清洁装置；其中在所述返回期间，在将海水进料提供给第一气体清洁装置之前，使用过的冷却液经受与海水进料的换热。换热后，用过的冷却液因此被送至第二气体清洁装置以再次用来冷却工艺气体。用过的冷却液的再循环和换热通过例如改进第二气体清洁装置中液体循环的温度控制而可实现所述方法中传热的高效控制。高效的温度控制还防止第二气体清洁装置的变干并因此保持液体平衡。根据一个实施方案，所述第二装置中生成的所有过剩的水均被送至所述第一装置。在一些情况下，第二气体清洁装置中生成的所有冷凝水均被送至第一气体清洁装置。在其他情况下，第二气体清洁装置中生成的一部分冷凝水被加到冷却液的再循环中以保持液体平衡，而过剩的水被直接送至第一气体清洁装置。这样，第二气体清洁装置的液体平衡可得以优化。在另一个方面，提供了一种用于清洁含二氧化硫的工艺气体的气体清洁系统，其包含: 第一气体清洁装置，布置成接收含二氧化硫的工艺气体、用于接收海水进料并且用于使工艺气体与海水接触以从工艺气体除去二氧化硫，从而生成经至少部分地清洁的工艺气体； 布置成与第一气体清洁装置直接流体连接的第二气体清洁装置，用于接收已通过第一气体清洁装置的所述经至少部分地清洁的工艺气体并且用于通过冷却所述经部分地清洁的工艺气体以从其冷凝水而除去所述经部分地清洁的工艺气体的至少一部分水含量，从而生成具有减少的水蒸气含量的工艺气体； 其中所述第一气体清洁装置布置成接收第二气体清洁装置中生成的至少一部分冷凝水。应理解，关于本专利技术的方法方面中公开的具体实施方案以及优势如同本专利技术的系统方面等同地相关的实施方案和优势(如适用)那样被考虑，反之亦然。因此不再对第二方面详细阐述等价实施方案的特定优势，如果它们已关于第一方面公开了的话。本专利技术的气体清洁系统的一个优势在于，其提供工艺气体的清洁，所述清洁既在二氧化硫和水蒸气的除去方面高效也在运行和投资成本方面高效。通过直接流体连接地布置所述第一和第二装置，例如，系统的场所空间要求将减小。更具体而言，总体系统尺寸如所述第一和第二装置的组合的横截面积和高度可减小。根据一个实施方案，第二气体清洁装置布置成接收冷却液并且使所述经部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种清洁含二氧化硫的工艺气体的方法，所述方法包括：在第一气体清洁装置中，通过使所述工艺气体与海水接触来从所述工艺气体除去二氧化硫以生成经至少部分地清洁的工艺气体；在布置成与所述第一气体清洁装置直接流体连接的第二气体清洁装置中，冷却已通过所述第一气体清洁装置的所述经至少部分地清洁的工艺气体以从其冷凝水，从而生成具有减少的水蒸气含量的工艺气体，和将所述第二气体清洁装置中生成的至少一部分冷凝水送至所述第一气体清洁装置。

【技术特征摘要】
2012.09.04 EP 12182954.31.一种清洁含二氧化硫的工艺气体的方法，所述方法包括: 在第一气体清洁装置中，通过使所述工艺气体与海水接触来从所述工艺气体除去二氧化硫以生成经至少部分地清洁的工艺气体； 在布置成与所述第一气体清洁装置直接流体连接的第二气体清洁装置中，冷却已通过所述第一气体清洁装置的所述经至少部分地清洁的工艺气体以从其冷凝水，从而生成具有减少的水蒸气含量的工艺气体，和 将所述第二气体清洁装置中生成的至少一部分冷凝水送至所述第一气体清洁装置。2.根据权利要求1的方法，其中在所述第二气体清洁装置中的冷却包括使所述经至少部分地清洁的工艺气体与冷却液接触以从其冷凝水，由此进一步生成用过的冷却液。3.根据权利要求2的方法，所述方法还包括: 在所述第二气体清洁装置中精制所述经部分地清洁的工艺气体以自其进一步除去二氧化硫，从而生成经清洁的工艺气体。4.根据权利要求3的方法，所述方法还包括通过供给碱性物质来控制所述冷却液的pH值使之在4.5-7范围内。5.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述工艺气体在所述第二气体清洁装置中的冷却使所述工艺气体的温度降低10-55°C。6.根据权利要求2-5中任一项的方法，所述方法还包括 将用过的冷却液返回到所述第二气体清洁装置；其中在所述返回期间，在将海水进料提供给所述第一气体清洁装置之前，使所述用过的冷却液经受与所述海水进料的换热。7.根据前述权利要求中任一`项的方法，所述方法包括将所述第二气体清洁装置中生成的所有过剩的水送至所述第一气体清洁装置。8.一种用于清洁含二氧化硫的工艺气体的气体清洁系统，所述气体清洁系统包含: 第一气体清洁装置，布置成接收所述含二氧化硫的工艺气体、接收海水进料并且使所述工艺气体与所述海水接触以从所述工艺气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：O斯塔尔曼恩，G海恩滋，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：