[發明專利]具有壓縮的頂部物流以提供熱能的吸收劑再生

在審

• 申請號: 200780043553.3
• 申請日: 2007-11-26
• 公開（公告）號: CN101610828A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: S·伍德豪斯
• 申請（專利權）人: 阿克清潔碳公司
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;B01D53/18;C01B31/20
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 周建秋;王鳳桐

技術領域

本發明涉及從氣體混合物中捕獲CO₂的技術領域。更具體地說，本發明 涉及從含有CO₂的氣體（例如：來自于燃燒含碳材料的燃燒氣體或來自于其 它釋放CO₂的過程的燃燒氣體）中捕獲CO₂的技術領域。更具體地說，本發 明涉及一種用于使CO₂吸收劑再生的方法和設備，在該方法和設備中，所述 CO₂吸收劑用于捕獲CO₂。

背景技術

在上幾個世紀中，持續增加的化石燃料（例如：煤、天然氣和石油）的 燃燒導致了大氣中的CO₂濃度的提高。由于由CO₂所引發的溫室效應，越來 越高的CO₂濃度已經引起了人們的關注。人們已經猜測到溫室效應導致了至 少一些在過去的幾十年中已經經歷的氣候變化，并且根據模擬模型，人們猜 測溫室效應將導致潛在地更為顯著的地球的氣候變化。

全世界的科學家、環境學家和政治家已經發出呼吁，希望大家行動起來 以穩定甚至降低由于燃燒化石燃料而產生的CO₂向大氣的排放。由燃燒化石 燃料而產生的CO₂向大氣的排放的穩定甚至降低可以通過從來自于燃燒化 石燃料的熱電廠（thermal?power?plants）以及其它工廠的廢氣中捕獲CO₂并 對CO₂進行安全沉積而實現。

可以將捕獲的CO₂注入地下地形構造（sub?terrain?formations）內（例如： 地下蓄水層、油井）以提高石油的回收率或將捕獲的CO₂注入枯竭的油井或 氣井中以進行沉積。試驗表明CO₂可以在地下地形構造中保留幾千年而不會 被釋放到大氣中。

利用吸收法從氣體中捕獲CO₂是公知的并且已經使用了幾十年，例如： 在天然氣田，用于從生產的天然氣中脫除CO₂（以及其它酸性氣體）。現有 技術中使用或推薦的吸收劑為各種堿性水溶液（例如：碳酸鉀（例如：請見 US?5528811））和各種胺（例如：請見US?4112051、US?4397660和US? 5061465）。例如從US?4942734中可以了解到利用胺溶液可以從來自于熱電 廠的廢氣中分離出CO₂。

上述CO₂捕獲溶液的共同之處在于將待分離的氣體混合物沿與所述吸 收劑水溶液相反的方向引入吸收器塔內。離開所述吸收器塔的氣體耗盡了 CO₂（或耗盡了酸性氣體），而所述CO₂（或其它酸性氣體）與所述吸收劑一 起離開所述吸收器塔。所述吸收劑在再生器塔內進行再生并返回所述吸收器 塔。胺是通過在所述再生塔內用蒸汽對所述胺溶液進行汽提而再生的。所述 蒸汽是在位于所述塔的底部的再沸器內產生的。

圖1以及隨附的WO?2004/080573的文本描述了一種用于CO₂吸收劑的 低壓再生過程，其中所述吸收劑通過逆向流動的蒸汽而在再生塔內進行汽 提。所述塔內的壓力指示為約0.15標準大氣壓（atm）或約0.15巴（bar）， 所述再生塔底部的溫度為約55℃并且沿朝向所述塔的頂部的方向而降低。通 過多段壓縮而將在所述再生塔的頂部抽出的由CO₂與蒸汽形成的氣體混合 物的壓力提高至大氣壓力，同時在壓縮段之間進行冷卻并分離出水。所述冷 卻是通過與流向相反的貧吸收劑進行熱交換以產生用于所述再生塔內的汽 提的低壓蒸汽而實現的。

該低于大氣壓（sub-atmospheric）的再生過程對于碳酸鹽吸收劑來說可 能是有效的。然而，胺吸收劑需要更高的溫度以使CO₂的汽提進行完全。低 壓再生給這樣的設備的再生部分的建筑和運行都增加了額外的成本。首先， 降低壓力導致了對體積更為龐大的再生塔的需求，顯著提高了建筑成本。其 次，將從所述再生塔的頂部抽出的氣體從所述塔的壓力壓縮至大氣壓力是需 要消耗能量的。將氣體從0.15巴壓縮至1巴的能耗大概與將氣體從1巴壓縮 至7巴的能耗相當。盡管，所述汽提器的頂部裝置的較低的運行溫度使得所 述氣體的壓縮簡便而且有效。