[发明专利]捕集二氧化碳的单吸收器容器

说明书

发明领域

本发明涉及使用多级吸收器容器从烟道气流中除去二氧化碳的系统和方法。

背景

在诸如煤炭、油、泥煤、废物等燃料在诸如发电站的燃烧成套设备中的燃烧中，产生含有二氧化碳CO₂以及其他组分的高温工艺气体，常称为烟道气。已经广泛认识到了释放二氧化碳到大气的负面环境影响，且已经引起了适于从在上述燃料的燃烧中产生的高温工艺气体中除去二氧化碳的系统和方法的研发。

先前公开的一种系统和方法为用于从燃烧后(post-combustion)烟道气流中除去二氧化碳(CO₂)的单级基于冷冻氨的系统和方法。在题为包括CO₂去除的燃烧气体的超清洁(Ultra Cleaning of Combustion Gas Including the Removal of CO₂)的公开的美国专利申请2008/0072762中提出并教导了这种系统和方法。

在用于CO₂去除的基于冷冻氨的系统/方法中，提供了吸收器容器，在其中使离子溶液与含有CO₂的烟道气流逆流接触。该离子溶液可由例如水和铵离子、碳酸氢根离子、碳酸根离子和/或氨基甲酸根离子组成。

该吸收器容器构造成接收来源于例如化石燃料燃烧锅炉的燃烧室的烟道气流(FG)。其还构造成接收自再生系统供应的CO₂贫乏的离子溶液。该CO₂贫乏的离子溶液经液体分配系统引入容器中，同时烟道气流FG也经烟道气入口由吸收器容器接收。

使离子溶液与烟道气流经用于传质且位于吸收器容器中并在烟道气流自其进口经在吸收器容器的底部部分处的入口行进到在吸收器容器的顶部部分处的出口的路径内的气-液接触装置(在下文中，传质装置，MTD)与烟道气流接触。该MTD例如可为一种或多种通常已知的结构化或无规则填充的材料或其组合。

离子溶液在MTD的顶部引入且经MTD向下降，与向上升(与离子溶液的方向相反)且穿过MTD的烟道气流FG接触。

一旦与烟道气流接触，离子溶液则用以从烟道气流中吸收CO₂，因此使得离子溶液“富集”CO₂(富集溶液)。富集离子溶液经传质装置继续向下流动，随后收集在吸收器容器的底部。富集离子溶液随后经再生器系统再生以释放由离子溶液从烟道气流中吸收的CO₂。随后可输出从离子溶液中释放的CO₂以便储存或用于其他预定用途/目的。一旦CO₂已从离子溶液中释放，则称该离子溶液为“贫乏”溶液。随后使贫乏离子溶液再次准备从烟道气流中吸收CO₂且可引导回到液体分配系统，由此将其再次引入吸收器容器中。

公开的美国专利申请2009/0101012描述了包括吸收器容器的多级CO₂去除系统，在该吸收器容器中，CO₂通过在于不同温度和在离子溶液中不同NH₃与CO₂比率下操作的不同吸收阶段中用诸如氨溶液的离子溶液吸收而从烟道气中除去。该多级吸收器容器包括单一贮槽，在其中收集富集CO₂的离子溶液以便运输到再生器。

与现有技术的基于NH₃的吸收系统和方法相关的潜在缺点在于由NH₃和CO₂之间的化学反应形成的诸如碳酸铵和/或碳酸氢铵的固体可导致吸收塔堵塞，引起系统的总性能劣化。

发明概述

本发明的实施方案提供用于从工艺气流中捕集二氧化碳(CO₂)的系统和方法。

本发明的实施方案的一个目的在于提供有助于离子溶液的再循环的多级吸收器容器。

本发明的实施方案的另一目的在于提供减少与吸收器容器内形成的固体的堵塞和沉积相关的问题的多级吸收器容器。

在本发明的第一方面，上述目的以及在面对本公开时技术人员将显而易见的其他目的通过提供用于从烟道气流中除去二氧化碳的系统(在本文中也称作“CO₂捕集系统”)来实现，所述系统包括：

吸收器容器，其构造成接收烟道气流，

所述吸收器容器包括：

第一吸收阶段，其构造成接收所述烟道气流且使其与第一离子溶液接触，

第二吸收阶段，其构造成接收已经经过所述第一吸收阶段的烟道气且使其与第二离子溶液接触，