[发明专利]从气体流分离CO2

说明书

本文公开了从进料气体中捕获CO₂的2级膜分离方法。该方法可采用两个可相同或不同的选择性可透膜。所述选择性可透膜可具有在57℃和1atm进料压力下500至3000GPU的二氧化碳透过度以及在57℃和1atm进料压力下10至1000的二氧化碳:氮气选择度。高的跨膜压力比可通过如下方式实现：将进料气体压缩到高压力；使用真空泵在膜的透过物侧产生降低的压力；使用吹扫物流；或它们的组合。当使用吹扫物流时，吹扫物流可包括获自所用一个或多个膜的保留物侧的保留物气体流的一部分。

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2015年5月29日的美国临时申请No.62/168,268和提交于2016年3月4日的美国临时申请No.62/303,938的权益，这两篇申请全文以引用方式并入本文中。

关于联邦资助的研究或开发的声明

本发明是在美国能源部国家能源技术实验室授予的基金号DE- FE0007632下得到政府支持的情况下完成的。政府对本发明拥有一定的权利。

技术领域

本公开整体涉及用于从气体流分离二氧化碳的方法。

背景技术

近年来，显而易见的是所产生的温室气体导致全球变暖，并且温室气体产生的进一步增加将加速全球变暖。因为CO₂(二氧化碳)被鉴定为主要的温室气体，CCS(碳捕获和储存)被视为减少温室气体在大气环境中的释放和控制全球变暖的一个潜在主要方式。为了实现这些策略，需要从烟道气体分离CO₂的改进的方法和方式。

发明内容

本文提供了从进料气体流捕获二氧化碳(CO₂)的二(2)-级膜分离方法。进料气体流可来自多种来源，前提条件是包含与一种或多种附加气体组合的CO₂。例如，进料气体流可包含与诸如H₂、N₂、O₂、CH₄、CO、 H₂O、SO₂、NO、NO₂、以及它们的组合的附加气体相组合的CO₂。在一些情况下，进料气体流可为燃烧气体，诸如包含烃燃料的燃烧产物(例如，煤燃烧的燃烧产物或天然气体燃烧的燃烧产物)的气体流。在某些实施方案中，进料气体可为来自发电厂(例如，燃天然气体发电厂或燃煤发电厂)的排放物。进料气体也可为天然气体流。例如，本文所述的方法可用于从天然气体流移除CO₂(例如，以浓集CO₂)。进料气体也可例如为来自水泥厂的排放物。

进料气体流中的二氧化碳含量可以变化。在某些情况下，进料气体流可包含至少5体积％的二氧化碳(例如，5体积％至80体积％的CO₂、5体积％至40体积％的CO₂、5体积％至20体积％的CO₂、5体积％至10体积％的CO₂、10体积％至20体积％的CO₂)。在某些实施方案中，进料气体流可包含14体积％至18体积％的CO₂或6体积％至9体积％的CO₂。