[发明专利]用于二氧化碳去除的方法和系统

说明书

技术领域

本公开一般性涉及从气体流去除二氧化碳。更具体地，本公开涉及一种系统和方法，用于沉淀铵盐作为从二氧化碳半贫乏的相分离富含二氧化碳的相的手段，因此降低在再生期间的能量要求。

发明背景

燃烧化石燃料通常产生含有污染物的排气流(通常称为烟道气流)，所述污染物例如二氧化碳(CO₂)、硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、汞和含碳类物质，以及颗粒物质，例如灰尘或飞灰。为了满足在某些法律和协议下建立的要求，燃烧化石燃料的工厂使所得到的烟道气流经历各种过程和系统，以降低或消除在将烟道气流排放至大气之前存在于烟道气流中的污染物的量。

在一个实例中，通过将气体流引入到吸收塔(吸收器)，从气体流除去二氧化碳。在一个实施方案中，在吸收器内采用逆流流动使气体流与溶剂接触。溶剂和气体流之间的接触允许溶剂吸收，因此从气体流除去CO₂。通常将基本上不含CO₂的气体流送至排气烟囱，而富含CO₂的溶剂在再生器中处理，以除去CO₂。来自再生器的溶剂随后循环返回至吸收器，用于进一步使用。

当使用反应性溶剂(例如氨)用于CO₂去除时，一种(或多种)溶剂与二氧化碳之间的溶液反应可形成沉淀，例如铵盐。当利用冷冻的氨吸收过程(通常称为CAP)时，该过程在低温(通常低于20℃)和高CO₂载荷下操作，使得氨挥发性最小化。在吸收器周围可能需要高的氨摩尔浓度和(氨的)高再循环速率，以实现期望的从烟道气流去除CO₂。

除了实现从烟道气流去除期望量的CO₂以外，还期望降低氨损失。降低氨损失涉及低温和低游离氨摩尔浓度。另外，在高游离氨摩尔浓度、低温和高CO₂载荷下，氨溶剂具有沉淀碳酸氢铵的倾向，因此限制在吸收器和再生器之间溶剂的循环容量。结果是在吸收器和再生器之间需要较高的循环速率，以实现期望的CO₂捕集率。

发明概述

根据本文说明的各方面，提供了一种用于从气体除去二氧化碳的方法，所述方法包括将含有二氧化碳的气体流引入到吸收器；使气体流与含有氨的溶剂接触，所述含有氨的溶剂的摩尔浓度为约0.5M(molar)-约13M；和使用所述含有氨的溶剂从气体流吸收二氧化碳，从而从气体流除去二氧化碳和形成富含CO₂的流。

根据本文说明的其它方面，提供了一种用于从含有二氧化碳的气体流除去二氧化碳的方法，所述方法包括将含有二氧化碳的气体流引入到温度为约45℃或更低的吸收器；使含有二氧化碳的气体流与摩尔浓度为约0.5M-约13M的含有氨的溶剂接触；从气体流吸收二氧化碳；和在二氧化碳和含有氨的溶剂之间形成沉淀。

根据本文说明的又一方面，提供了一种用于从气体流除去二氧化碳的系统，所述系统包含：吸收器，其设置用于接受含有二氧化碳的气体流和含有氨的溶剂，所述含有氨的溶剂的摩尔浓度为约0.5M-约13M，使含有二氧化碳的气体流与含有氨的溶剂接触，以从气体除去二氧化碳和形成富含二氧化碳的流；和与所述吸收器流体偶联的再生器，其中所述再生器设置用于接受至少一部分富含二氧化碳的流和从富含二氧化碳的流除去二氧化碳，以形成再生的溶剂，该再生的溶剂将被引入到吸收器，用于进一步吸收和去除二氧化碳。

上述的和其它特征将通过以下图和在详细描述中进行举例说明。

附图简述

现在参考图，其为示例性实施方案，并且其中相同的元件同样地编号：

图1为用于从气体流去除二氧化碳的系统的示意图；

图2为说明在根据本文描述的一个实施方案的系统中的二氧化碳捕集率的图；

图3为说明再沸器温度和贫乏载荷的图。

详细描述

图1说明用于从气体流去除二氧化碳(CO₂)的系统100。系统100包括塔状吸收器110，其中引入含有CO₂的气体流112，例如烟道气流，并且与溶剂接触，所述溶剂例如CO₂-贫乏的流114a和/或CO₂半贫乏的流114b。含有CO₂的气体流112可采用逆流方式与溶剂114a、114b接触；然而，可考虑含有CO₂的气体流112采用在系统100中期望的任何方式或方向与溶剂114a、114b接触。