[发明专利]一种从含CO2

说明书

本发明涉及气体分离领域，具体地，涉及一种从含CO₂气流中分离CO₂的方法和膜分离系统。该分离CO₂的方法包括：(i)将该CO₂浓度变化的含CO₂气流送至包括一个或多个串联的膜分离阶段的膜分离系统，每个膜分离阶段将产生贫CO₂渗余物流和富CO₂渗过物流；(ii)将来自至少一个膜分离阶段的部分的富CO₂渗过物流作为循环气流循环至所述膜分离系统的在前进料流中以调节该进料流的CO₂浓度。本发明的方法能够通过循环部分的高纯CO₂渗过物至膜分离系统的进料中以稳定含CO₂进料气流的CO₂浓度，由此相对于其他的方法来说例如对整个气流进行加压的方法，本发明的方法能够降低附加的辅助负荷。

技术领域

本发明涉及气体分离领域，具体地，涉及一种从含CO₂气流中分离CO₂的方法和膜分离系统。

背景技术

与其它技术相比，例如溶剂吸收法，膜分离技术的优势在于可以在一定条件下以更低的成本分离CO₂。然而膜分离技术性能对于进料气体的CO₂浓度较为敏感，这是由于CO₂浓度直接影响着分离的驱动力。

CO₂分离技术的用途之一是捕集发电厂排放的烟气中的CO₂以降低CO₂排放。通常，发电厂排放的烟气的CO₂浓度随着时间而变化着，且受多种因素的影响例如发电厂的工作负荷。例如，当燃煤发电厂全容量运作时，CO₂浓度就可以达到约13-14％，而当该发电厂以更低的负荷运作时，那么排放的烟气中的CO₂浓度可能降至低于12％。

对于膜分离系统来说，降低的压力驱动力可能导致CO₂去除成本的提高，可能会因为压缩或抽吸等附加的辅助负荷导致发电厂的运行热效率降低，以及在某些情况下，可能会削弱获得CO₂目标去除水平的能力。因此， CO₂浓度的动态变化(例如由负载跟踪的变化而引起的)可以使得膜分离系统的稳定运行变得更为困难。

优化捕集CO₂的膜分离系统的性能通常采用以下三种最大化分离驱动力的方法：(1)通过加压增加进料流的总压力；(2)采用抽真空的方式使得渗过物侧的压力降低；以及(3)采用循环回路增加烟气进料流的浓度。在第一种方法中，烟气流的CO₂浓度越低，意味着有效改善分离系统性能的压力施加便越大，其结果是导致附加的辅助负荷高，从而发电厂效率降低。第二种方法在一些情况下可以采用，但是由于渗过物的压力仅可以降低约1个大气压，使得对分离驱动力的改善受限。第三种方法是将部分的渗余物循环至进料中以提高CO₂浓度，例如废气再循环(EGR)，其将渗余物循环至燃烧室中以增加CO₂浓度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的从含CO₂气流中分离CO₂的方法，该方法能够提高膜分离系统在用于分离CO₂浓度随时间变化的含CO2气体时的可控性和性能，以及相关的膜分离系统。

为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种从CO₂浓度变化的含 CO₂气流中分离CO₂的方法，该方法包括：

(i)将该CO₂浓度变化的含CO₂气流送至包括一个或多个串联的膜分离阶段的膜分离系统，每个膜分离阶段将产生贫CO₂渗余物流和富CO₂渗过物流；