[發明專利]二氧化碳回收

無效

• 申請號: 200980115622.6
• 申請日: 2009-04-07
• 公開（公告）號: CN102083512A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 拉維·賈殷
• 申請（專利權）人: 英諾斯瑞有限責任公司;拉維·賈殷
• 主分類號: B01D53/047
• 分類號: B01D53/047;C01B3/56;B01D53/62;C01B31/20
• 代理公司: 北京乾誠五洲知識產權代理有限責任公司 11042
• 代理人: 付曉青;李廣文

相關申請的交叉引用

1.本申請要求于2008年4月7日在美國專利商標局提交的標題為“二氧化碳回收的方法”的臨時專利申請61/123,259的權益。

2.以下專利申請全文并入本文：于2009年4月7日在美國專利商標局提交的標題為“二氧化碳回收”的非臨時專利申請12/419,513。

背景技術

本文公開的方法和系統涉及從燃燒源例如電廠的煙道氣中捕獲二氧化碳(CO₂)并且使CO₂用于封存或其他用途。

溫室氣體例如CO₂的排放，如果不加以抑制，可能潛在地影響氣候環境。化石燃料例如煤和天然氣轉換為能量是溫室氣體排放的來源。可通過各種方法例如增加燃燒過程的效率和使用可再生能源例如風和太陽來減少溫室氣體的排放，但是，在燃燒前過程中或燃燒后過程中不在溫室氣體排放的來源處捕獲大部分溫室氣體，則不能達到穩定溫室氣體水平所需要的溫室氣體排放的減少。來自電廠的煙道氣或其他物流例如來自煉油廠的煙道氣的CO₂的燃燒后捕獲涉及使用溶劑，通常是胺，該溶劑使用一部分在燃燒過程中產生的蒸汽來再生。CO₂的燃燒前捕獲涉及燃料與空氣或氧氣并在隨后與蒸汽發生化學反應以產生二氧化碳和氫氣的混合物。通過CO₂捕獲過程從該物流中去除二氧化碳，氫氣可用作發電燃料。如果氧氣用于燃燒，則生成主要含有二氧化碳的煙道氣，二氧化碳可容易地分離以用于封存。

如Ciferno所討論的，由Ciferno，J.，著有的“從現有的燃煤電廠中捕集二氧化碳的可行性研究”，該論文出現在第六屆碳捕獲和封存年會，Pittsburgh，PA，2007年5月。燃燒后捕獲CO₂導致發電的絕對效率降低9％-11％，以及燃煤電廠的相對效率降低約28％-30％。一項2007年5月的NETL報道的“碳封存技術路線和項目策劃-2007”，美國DOE國家能源技術實驗室(NETL)，2007年5月)表明，將用于CO₂分離和封存的資金和運行成本考慮在內，用于現有的電廠的發電成本增加60-100％。來自電廠的凈功率輸出也降低了30％或更多。目前正在尋找顯著地降低與燃燒后CO₂捕獲相關的功率和資金損失的方法。對于燃燒后捕獲，能源部(DOE)的目標是90％CO₂捕獲的電費的增加小于35％。

處理燃燒后CO₂捕獲的多數研究使用胺或基于氨的吸附方法以從煙道氣中去除二氧化碳。基于吸附的方法具有缺點，例如大量的資金需求。最好的基于胺的吸附劑例如受阻胺和胺混合物的能量需求在750-900Kcal/kg捕獲的CO₂(1,350-1,620Btu/lb)的范圍內。此外，由于在酸性氣體和氧氣的存在下，胺和氨溶液的腐蝕性，基于胺的方法需要使用專業鋼鐵設備和有關的資本投資。該沒備表示顯著的資金成本。

與基于胺的系統相反，在各種沸石和基于碳的吸附劑上的吸附CO₂的熱量范圍在140-240kcal/kg或252-432Btu/lb之間(Valenzuela，D.P.and?A.L?Myers，“吸附平衡數據手冊，”Prentice?Hall，Englewood?Cliffs，NJ，1989.)，該熱量范圍大約是基于胺的系統的吸附熱量的約五分之一。當提供高二氧化碳產量和高回收率時，能夠利用低吸附熱量的實際吸附系統不能滿足需要。

變溫吸附系統已經被廣泛用于例如空氣干、天然氣干燥和在空氣的低溫蒸餾之前去除水和CO₂等的應用。這些系統通常去除小于2％的雜質，并且含有雜質的再生出口物流的純度不高。而且，典型的變溫吸附方法具有大約4-12小時的吸附時間。由于煙道氣中進料CO₂濃度在10-12％之間，這些吸附時間將需要非常大的吸附床。例如，假設12重量％的工作能力(吸附和再生步驟之間的能力差異)、約660kgs/m³的吸附密度和4小時的吸附時間，每天處理1000噸進料中的CO₂的工廠將需要約8000m³(5.3×10⁶千克)的吸附劑，該尺寸使系統對于從燃燒源中捕獲二氧化碳是不實用的。

本文公開的方法和系統提供了利用基于變溫和變壓吸附循環的方法以有效地捕獲CO₂的解決方案。

發明內容