[发明专利]用于除去酸性气体的方法和设备

说明书

发明领域

本发明涉及用于从气流中除去酸性气体，例如但绝不限于二氧化碳、含硫化合物和含氮化合物的方法和设备。气流可以是任何气流，如燃煤发电站的烟道气。

发明背景

在过去的150年中，大气中二氧化碳的浓度已从280每百万份升高至370每百万份。较高的浓度主要是大量使用矿物燃料（特别是用于发电和运输）所致。然而，通过替代性可再生能源来满足所有能源需求的快速转变对消费者来说非常昂贵，破坏经济，并且在目前的技术水平上不切实际。

需要减少二氧化碳排放以稳定、且从长远看降低大气中二氧化碳的浓度。用于显著降低大型二氧化碳排放工厂（如燃煤发电站、水泥厂、废气处理设施和炼铁厂）排放的有前景技术包括从工艺物料流中分离二氧化碳，然后采用防止二氧化碳释放到大气的方式储存或使用分离的二氧化碳。

目前用于从气流分离二氧化碳的技术包括：

用于吸收二氧化碳的物理溶剂（如甲醇）和化学溶剂（如单乙醇胺MEA）；

用于从气体中分离二氧化碳的各种不同类型的膜；

将二氧化碳吸附到沸石和其他固体；

低温分离。

这些技术各有一定优或缺点。本发明的目的是提供从气流，包括但绝不限于烟道气流中分离二氧化碳的替代方法。

发明概要

方法

本发明涉及从气流中除去酸性气体的方法，该方法包括以下步骤：

a）将气流与含有碱金属碳酸盐的溶剂溶液流相接触，以吸收包含二氧化碳以及含硫化合物或含氮化合物之一或二者的酸性气体，从而形成包含碱金属碳酸氢盐和含硫和/或含氮化合物的负载溶剂流以及酸性气体贫乏的第二气流；

b）处理所述负载流，以便再生碱金属碳酸氢盐，形成i）含有碱金属碳酸盐的再生流和ii）富含二氧化碳的气流；

c）由i）所述负载流或ii）所述再生流或它们的组合形成溶液中包含硫和/或氮化合物的中间流；

d）从中间流回收含硫或含氮化合物之一或二者以形成贫流，和

e）回收碱金属碳酸盐的再生流和贫流，以便在步骤a）的溶剂溶液中重新使用。

应理解，可以使用或不使用促进剂、活化剂或催化剂实施该方法，这些促进剂、活化剂或催化剂增强包括二氧化碳的酸性气体吸收入溶剂溶液和/或碱金属碳酸氢盐的再生。

在整个说明书中，术语“酸性气体”包括可以作为酸，并可以，例如提供质子或可被还原的任何气体。酸性气体的例子包括：二氧化碳、亚硫酸氢盐、硫化氢、任何含硫或含氮化合物，如SOx和NOx，其中“x”具有任何值，优选最高为4的任何值，包括小于1的值。本发明的优点之一在于新工厂无需从酸性气体中专用分离含硫化合物或含氮化合物的常规纯化技术，如烟道气脱硫（FGD）和脱NOx方法，或至少在现有的工厂不需要进行升级。此外，现有工厂的专用分离技术很可能成为多余且被废弃。

在一实施方式中，步骤e）包括回收步骤d）中形成的贫流，以便重新用在步骤a）的溶剂溶液中。

在一实施方式中，步骤b）包括加热碱金属碳酸氢盐以便再生成碱金属碳酸盐。

在一实施方式中，步骤b）包括从溶解的碱金属碳酸氢盐挥发二氧化碳来再生碱金属碳酸氢盐以形成溶解的碱金属碳酸盐。可实施本实施方式，而无需先沉淀碱金属碳酸氢盐，然后再生为碱金属碳酸盐。在这种情况下，根据步骤c），通过利用包含溶解的含硫和含氮化合物的再生碱金属碳酸盐，由负载流形成中间流。

此外，在再生前不通过冷却负载流可避免或尽可能不用沉淀碳酸氢盐。

在备选的实施方式中，方法包括通过从负载流沉淀包含碱金属碳酸氢盐的沉淀物形成浆液和（溶液中）具有含硫或含氮化合物之一或二者的液相。

碱金属碳酸氢盐沉淀的实施，可以调节或不调节负载流。调节可以，例如，包括在冷却器中冷却溶剂溶液，和/或添加沉淀晶体。

在一实施方式中，所述方法包括将热量从再生流传递至负载流，以便加热步骤b）处理的负载流，并在重新用作步骤a）的溶剂溶液之前冷却中间流。

操作该方法使得步骤a）期间碳酸盐到碳酸氢盐的实际转换将是任何转换，即，负载最高达100％。转换将取决于为给定的进气流设计吸收器所用的参数范围，如组成、流量、溶剂浓度、温度和操作压力。

在一实施方式中，步骤a）期间碱金属碳酸氢盐的沉淀至少发生到一定程度。例如根据步骤a），在溶剂溶液和气流接触的接触器中，碱金属碳酸氢盐可以沉淀到一定程度。