[发明专利]组合的酸性气体捕获和水提取工艺

说明书

用于从气体流中吸收目标气体组分的工艺，工艺包括以下步骤：使气体流与包括用于吸收目标气体组分的液体吸收剂的吸收器接触，以产生富液体吸收剂流和非目标气体组分，所述非目标气体组分包括水蒸气；在解吸器中处理富液体吸收剂流，从而将目标气体组分和水蒸气组分释放至解吸器气体流中，并且产生贫液体吸收剂流；以及由用于从目标气体组分中分离水蒸气的水分离器的输出形成回收的水流，所述水分离器形成吸收器和/或解吸器的一部分。将离开解吸器的贫液体吸收剂流用包括水可渗透膜的正向渗透(FO)膜单元处理，其中膜单元将水从盐水流通过水可渗透膜转移至贫液体吸收剂流，从而补充在工艺中除去的水的至少一部分。

优先权交叉引用

本申请要求来自于2016年9月2日提交的澳大利亚临时专利申请第2016903512号的优先权，该临时专利申请的内容被认为通过该引用并入本说明书中。

技术领域

本发明涉及用于从液体吸收剂中脱除酸性气体并且产生水流的能量效率装置的方法和设备。

发明背景

对本发明的背景的以下讨论意图有助于对本发明的理解。然而，应理解，该讨论不是确认或承认提到的任何材料是如在本申请的优先权日公布的、已知的或公知常识的一部分。

在现有的和未来的化石燃料燃烧发电厂中，CO₂捕获技术将提供用于降低CO₂排放水平的机制。实际上，如果在任何未来的气候/能源立法下，煤仍然是用于电力生产的重要燃料，则碳捕获和封存(CCS)将是必要的。

然而，碳捕获需要在制造、安装和操作先进技术所需要的资金和资源两者方面付出额外的成本。除了用于冷却和其他目的的大量淡水之外，任何捕获设备的部件需要由发电厂产生的电力的一部分以便操作。使用目前可用的碳捕获技术在基线资源负荷之上增加了对于电力和水的额外需求。使用CO₂捕获技术的发电厂所需的额外的水主要是由于捕获和压缩期间使用的额外的冷却水需求。

发电站、水泥窑和钢铁制造中将CO₂从烟道气中分离，允许这些工业活动使用化石燃料进行，同时减少来自最重要的温室气体即CO₂的排放物。尽管目前正在开发若干种不同的工艺用于从烟道气中分离CO₂，但使用化学吸收剂的水溶液的化学吸收工艺仍是领先技术，这主要是因为其先进的开发状态。虽然该工艺已经在低CO₂除去能力可用，但它对于大规模工业操作在规模上不是必需的。因此，放大该工艺是主要挑战。

许多这些CO₂回收部位的地理位置是干旱的，并且获得适合用于人类消耗或农业目的的水受限。因此，对于提供在生成水和回收CO₂方面比现有工艺更能量有效的工艺和设备存在需求。各种方法已经在现有技术中被提出。

US2015/0343368提出了使用含有CO₂的吸收溶液充当紧接着吸收器单元之后的正向渗透单元中的汲取溶液(draw solution)，以使新鲜水能够迁移至汲取溶液中。然后通过CO₂/蒸汽/吸收剂混合物的冷凝来形成新鲜水流，以形成可以进一步被纯化以除去冷凝的吸收剂的水流。虽然该工艺产生新鲜水，但仍然有待进行进一步的改进，以产生在产生新鲜水流时同时从气体流中除去酸性气体的更能量有效且耐用的工艺。

发明概述

在本发明的第一方面，提供了用于从气体流中吸收目标气体组分的工艺，该工艺包括以下步骤：

使气体流与包括用于吸收目标气体组分的液体吸收剂的吸收器接触，以产生富液体吸收剂流和非目标气体组分，所述非目标气体组分包括水蒸气；

在解吸器中处理富液体吸收剂流，从而将目标气体组分和水蒸气组分释放至解吸器气体流中，并且产生贫液体吸收剂流；以及