[发明专利]用于生产至少一种具有低CO2含量的气体和至少一种具有高CO2含量的流体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生产至少一种贫CO₂气体和至少一种富CO₂流体的方法。具体地，本发明涉及一种用于捕集含有至少一种挥发性超过二氧化碳的化合物例如甲烷CH₄、氧O₂、氩Ar、氮N₂、一氧化碳CO、氦He和/或氢H₂的流体中的二氧化物的方法。

特别地，本发明可适用于用来从碳基燃料例如煤、碳氢化合物(天然气、燃料油、油类残留物等)、城市垃圾和生物质产生电力和/或蒸汽的设备，而且还适用于炼厂气、化工厂、钢铁厂、或水泥厂，以用于在生产井的出口处处理天然气。本发明也可适用于运输车的排气，或者甚至适用于用于建筑物供热的锅炉的废气。

背景技术

二氧化碳是当排放到大气中时可成为全球变暖的诱因的温室气体。为了解决该环境问题，一种方案在于捕集——也就是生产——富含能够更容易地隔离的二氧化碳的流体。

当今，CO₂液化器使用管状热交换器，并且不存在可以处理高产量(大于约1000吨/天)的热交换器。在低温领域中，用于从空气分离气体的设备使用钎焊铝式热交换器，其无疑很紧凑，但是相对昂贵(铝)并且产生大的压降。

本发明的一个目的是提出一种改善的用于从含有CO₂和至少一种挥发性超过CO₂的化合物的流体捕集二氧化碳的方法，该方法使用一个或更多个能够处理很高产量(上百万Nm³/h，其中1Nm³代表在0℃的温度和1大气压的压力下取1立方米)的低温热交换器，所述热交换器相对于由钎焊铝制成的常规热交换器温差小、压降低且成本较低。

发明内容

本发明涉及一种用于从含有CO₂和至少一种挥发性超过CO₂的化合物的待处理的流体生产至少一种贫CO₂气体和一种或更多种富CO₂流体的方法，该方法至少利用以下步骤：

a)冷却所述待处理的流体；和

b)将在步骤a)中冷却的所述流体分离为所述贫CO₂气体和一种或更多种富CO₂流体；

其特征在于，在步骤a)中执行的冷却的至少一部分通过在一个或更多个再生式热交换器中与所述贫CO₂气体的至少一份进行热交换而发生，并且所述步骤a)包括以下子步骤：

a1)将所述待处理的流体分割为至少第一和第二流；

a2)通过与在步骤b)中获得的贫CO₂气体的至少一份进行热交换而在所述再生式热交换器中冷却所述第一流，从而产生冷却的第一流，并且通过与在步骤b)中获得的富CO₂流体的至少一部分进行热交换而在多流体热交换器中冷却所述第二流，从而产生冷却的第二流；和

a3)再结合至少所述冷却的第一流和所述冷却的第二流以便形成冷却的第三流，所述第三流被输送到所述分离步骤b)。

待处理的流体一般源自锅炉或任何产生废气的装置。所述废气可能已经历若干预处理，特别是去除NOx(氮氧化物)、灰尘、SOx(硫氧化物)和/或水。

在分离之前，待处理的流体是呈气体或液体形式的单相流体，或者是多相流体。它包含需要与所述流体的其它成分分离的CO₂。这些其它成分至少包括一种或更多种在冷凝的意义上比二氧化碳更易挥发的化合物，例如甲烷CH₄、氧O₂、氩Ar、氮N₂、一氧化碳CO、氦He和/或氢H₂。待处理的流体一般主要包含氮，或者主要包含CO，或者主要包含氢。CO₂含量可从数百ppm(百万分之几)的CO₂到百分之几十变化。

在步骤a)中，待处理的流体一般在不改变状态的情况下冷却。发明人已证实，特别有利的是至少部分地通过与来自作为步骤b)的主题的分离工艺的贫CO₂气体的至少一部分进行热交换而实现这种冷却，这种冷却在一个或更多个再生型热交换器中进行。另外，可通过与来自分离工艺的富CO₂流体进行热交换而在一个或更多个其它多流体热交换器中执行冷却。