[发明专利]具有压缩的顶部物流以提供热能的吸收剂再生

说明书

技术领域

本发明涉及从气体混合物中捕获CO₂的技术领域。更具体地说，本发明 涉及从含有CO₂的气体（例如：来自于燃烧含碳材料的燃烧气体或来自于其 它释放CO₂的过程的燃烧气体）中捕获CO₂的技术领域。更具体地说，本发 明涉及一种用于使CO₂吸收剂再生的方法和设备，在该方法和设备中，所述 CO₂吸收剂用于捕获CO₂。

背景技术

在上几个世纪中，持续增加的化石燃料（例如：煤、天然气和石油）的 燃烧导致了大气中的CO₂浓度的提高。由于由CO₂所引发的温室效应，越来 越高的CO₂浓度已经引起了人们的关注。人们已经猜测到温室效应导致了至 少一些在过去的几十年中已经经历的气候变化，并且根据模拟模型，人们猜 测温室效应将导致潜在地更为显著的地球的气候变化。

全世界的科学家、环境学家和政治家已经发出呼吁，希望大家行动起来 以稳定甚至降低由于燃烧化石燃料而产生的CO₂向大气的排放。由燃烧化石 燃料而产生的CO₂向大气的排放的稳定甚至降低可以通过从来自于燃烧化 石燃料的热电厂（thermal power plants）以及其它工厂的废气中捕获CO₂并 对CO₂进行安全沉积而实现。

可以将捕获的CO₂注入地下地形构造（sub terrain formations）内（例如： 地下蓄水层、油井）以提高石油的回收率或将捕获的CO₂注入枯竭的油井或 气井中以进行沉积。试验表明CO₂可以在地下地形构造中保留几千年而不会 被释放到大气中。

利用吸收法从气体中捕获CO₂是公知的并且已经使用了几十年，例如： 在天然气田，用于从生产的天然气中脱除CO₂（以及其它酸性气体）。现有 技术中使用或推荐的吸收剂为各种碱性水溶液（例如：碳酸钾（例如：请见 US 5528811））和各种胺（例如：请见US 4112051、US 4397660和US  5061465）。例如从US 4942734中可以了解到利用胺溶液可以从来自于热电 厂的废气中分离出CO₂。

上述CO₂捕获溶液的共同之处在于将待分离的气体混合物沿与所述吸 收剂水溶液相反的方向引入吸收器塔内。离开所述吸收器塔的气体耗尽了 CO₂（或耗尽了酸性气体），而所述CO₂（或其它酸性气体）与所述吸收剂一 起离开所述吸收器塔。所述吸收剂在再生器塔内进行再生并返回所述吸收器 塔。胺是通过在所述再生塔内用蒸汽对所述胺溶液进行汽提而再生的。所述 蒸汽是在位于所述塔的底部的再沸器内产生的。

图1以及随附的WO 2004/080573的文本描述了一种用于CO₂吸收剂的 低压再生过程，其中所述吸收剂通过逆向流动的蒸汽而在再生塔内进行汽 提。所述塔内的压力指示为约0.15标准大气压（atm）或约0.15巴（bar）， 所述再生塔底部的温度为约55℃并且沿朝向所述塔的顶部的方向而降低。通 过多段压缩而将在所述再生塔的顶部抽出的由CO₂与蒸汽形成的气体混合 物的压力提高至大气压力，同时在压缩段之间进行冷却并分离出水。所述冷 却是通过与流向相反的贫吸收剂进行热交换以产生用于所述再生塔内的汽 提的低压蒸汽而实现的。

该低于大气压（sub-atmospheric）的再生过程对于碳酸盐吸收剂来说可 能是有效的。然而，胺吸收剂需要更高的温度以使CO₂的汽提进行完全。低 压再生给这样的设备的再生部分的建筑和运行都增加了额外的成本。首先， 降低压力导致了对体积更为庞大的再生塔的需求，显著提高了建筑成本。其 次，将从所述再生塔的顶部抽出的气体从所述塔的压力压缩至大气压力是需 要消耗能量的。将气体从0.15巴压缩至1巴的能耗大概与将气体从1巴压缩 至7巴的能耗相当。尽管，所述汽提器的顶部装置的较低的运行温度使得所 述气体的压缩简便而且有效。