[发明专利]用于捕集氨化溶液中的CO2的吸收器

说明书

发明领域

本发明涉及一种在CO₂吸收器中从烟道气流捕集CO₂的方法。

本发明进一步涉及用于从烟道气流捕集CO₂的系统。

发明背景

在燃烧设备（例如发电设备）内燃料（例如煤、油、泥煤、废物、天然气等）的燃烧中，产生热过程气体，这样的过程气体包含二氧化碳（CO₂）以及其它组分。二氧化碳释放到大气中的负面环境影响已经被广泛认知，且已经导致对适宜于从上述燃料燃烧产生的热过程气体中捕集二氧化碳的方法的开发。一种这样的系统和方法先前已公开并涉及基于冷冻氨的系统，以及使用用于从烟道气流捕集CO₂的氨化溶液和/或浆料从燃烧后烟道气流捕集CO₂的方法。WO 2009/055419公开了使用三个吸收器来提高CO₂捕集过程效率的方法和系统。然而，在WO 2009/055419中公开的系统，从技术观点来看是复杂的，且具有高的操作费用。

发明概述

现有技术的以上缺点和不足通过在CO₂吸收器中从烟道气流捕集CO₂的方法而克服或减轻，所述方法包含：

-在所述CO₂吸收器的第一吸收阶段，使所述烟道气流与贫CO₂氨化溶液和再循环富CO₂氨化溶液的混合物接触，以形成部分清洁的烟道气流，

-在所述CO₂吸收器的第二吸收阶段，使所述部分清洁的烟道气流与所述再循环富CO₂氨化溶液接触，以形成清洁的烟道气流，

-在已经通过所述第一吸收阶段后，通过收集贫CO₂氨化溶液和再循环富CO₂氨化溶液的所述混合物，形成收集的富CO₂氨化溶液，

-传送所述收集的富CO₂氨化溶液的第一部分用于再生，以从所述收集的富CO₂氨化溶液的第一部分去除CO₂，形成所述贫CO₂氨化溶液，和

-利用所述收集的富CO₂氨化溶液的第二部分，以形成所述再循环富CO₂氨化溶液。

与现有技术相比，该方法的优点为二氧化碳可高效地捕集，没有不期望的氨漏失（slip of ammonia），具有较低的操作费用和资本费用。

根据一个实施方案，所述方法还包含将再循环富CO₂氨化溶液首先发送通过第二吸收阶段，然后通过第一吸收阶段。该实施方案的优点为再循环富CO₂氨化溶液充当对气态氨的屏障和用于从烟道气中不仅收集二氧化碳，而且也收集氨，然后将烟道气从第二阶段发送至水洗容器或氨精制阶段，视情况而定。

根据一个实施方案，所述方法还包含将贫CO₂氨化溶液发送通过第一吸收阶段，不将贫CO₂氨化溶液发送通过第二吸收阶段。该实施方案的优点为CO₂从气相到液相的提高的传质，通过获得氨化溶液中关于CO₂的以最优方式沿着CO₂吸收器变化的浓度分布。

根据一个实施方案，在通过第一和第二吸收阶段时，再循环富CO₂氨化溶液和贫CO₂氨化溶液保持在一定温度下，所述温度高于碳酸氢铵颗粒可从相应的氨化溶液中开始沉淀的温度。该实施方案的优点为吸收器完全在溶液模式下操作，没有或几乎没有固体碳酸盐颗粒的形成。这减少了在吸收器内阻塞的风险和使得吸收器操作更稳健。还可减少吸收器内的液气比，L/G，因为根据现有技带有固体形式的操作需要高的液气比，以减少在吸收器内部不期望的位置中固体累积的风险。

根据一个实施方案，部分清洁的烟道气流垂直向上从第一吸收阶段通至第二吸收阶段，且其中再循环富CO₂氨化溶液垂直向下从第二吸收阶段通至第一吸收阶段。该实施方案的优点为垂直向上进入第二吸收阶段的部分清洁的烟道气流的气体分布变得非常均匀和有效，垂直向下进入第一吸收阶段的再循环富CO₂氨化溶液的液体分布也是如此。