[發(fā)明專利]用于捕捉CO2的方法和設(shè)備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080040239.1
• 申請日: 2010-07-09
• 公開（公告）號: CN102596366A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: K.I.阿森;T.菲夫蘭;D.A.艾默;N.H.埃爾德魯普
• 申請（專利權(quán)）人: 挪威國家石油公司
• 主分類號: B01D53/18
• 分類號: B01D53/18;B01D53/62;B01D53/79;F23J15/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周春梅;楊炯

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于從廢氣流中捕捉CO₂的設(shè)備及其方法。

背景技術(shù)

在例如媒、油、氣、泥炭、垃圾等的燃料燃燒中，在例如為那些與鍋爐系統(tǒng)相連以為發(fā)電廠提供蒸汽的設(shè)備的燃燒設(shè)備中，產(chǎn)生了熱處理氣體（或廢氣）。這種廢氣在其他物質(zhì)之外經(jīng)常包含二氧化碳（CO₂）。已經(jīng)廣泛認識到向大氣中排放二氧化碳帶來的不利環(huán)境效應(yīng)，并且這導(dǎo)致了適用于從上述燃料的燃燒中產(chǎn)生的熱處理氣體中移除二氧化碳的工藝的發(fā)展。

從廢氣中移除CO₂的傳統(tǒng)方法將使用如圖1所示的標準吸收-解吸工藝。在該工藝中，廢氣具有在間接或直接接觸冷卻器之前或之后由鼓風機產(chǎn)生的壓力。隨后，廢氣輸送至吸收塔，在吸收塔中廢氣與向下流動的吸收劑逆流地接觸。在柱的頂部，清洗區(qū)適用于基本采用水來移除跟隨廢氣而源自CO₂移除區(qū)的殘余吸收劑。將源自吸收器底部的富含CO₂吸收劑經(jīng)由給予進入解吸塔之前的富吸收劑預(yù)加熱的熱回收熱交換器而泵入解吸柱頂部。在解吸塔中，朝向塔上部運動的蒸氣剝除了CO₂。在頂部上方跟隨CO₂的水和吸收劑在解吸體頂部上方的冷凝器中回收。重沸器中形成了蒸氣（vapour），從重沸器?貧CO₂吸收劑經(jīng)由熱回收熱交換器和冷卻器而泵入吸收柱的頂部。

用于從廢氣中移除CO₂的已知工藝涉及引起在廢氣中壓力降低的設(shè)備。如果允許這種壓力降低，將導(dǎo)致在發(fā)電設(shè)備或其他產(chǎn)生廢氣的設(shè)備的出口中形成壓力加累積。這是不合需要的。在氣輪機的例子中，這將導(dǎo)致在發(fā)電過程中效率降低。為了克服這個缺點，需要昂貴的廢氣鼓風機。

現(xiàn)有技術(shù)存在的另外問題在于，吸收塔和前述的廢氣冷卻器是昂貴的設(shè)備。

標準CO₂捕捉設(shè)備也需要大量面積以建立。WO00/74816公開了一種用于CO₂捕捉的系統(tǒng)。可以設(shè)置該系統(tǒng)為水平通道，其中，廢氣在水平通道中與兩個相鄰區(qū)域中兩種不同的吸收液體接觸。包括篩網(wǎng)以避免液體從一個區(qū)域傳輸進入下一個區(qū)域。再生并且再核算該液體。

在Bandyopadhyay等人的論文“SO₂噴射清洗中的臨界水流噴霧器”（化學工程期刊（Chemical?Engineering?Journal）?139期，29-41頁，2008年）中，得出的結(jié)論在于，SO₂移除效率隨著液體流率、液-氣流率比、噴霧空氣壓、液滴速度的增大而增大。Srinivasan等人在論文“通過圓柱形噴射-物理吸收的受控中斷而形成的液滴的質(zhì)量轉(zhuǎn)移”（化學工程科學（Chemical?Engineering?Science），43卷，12期，3141-3150頁，1988年）中也得到了相同的結(jié)論。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于從廢氣氣流中移除CO₂的方法和設(shè)備，其中該方法提供了減小的壓力損失，不取決于廢氣鼓風機的使用并且優(yōu)選地比傳統(tǒng)方法需要更少能量。此外，目的在于提供一種具有顯著地更小占地面積的解決方案。目的也在于提供一種可以與新的高效解吸方法和設(shè)備集成的解決方案。

另一個目的在于提供一種可以有效地結(jié)合至利用了廢氣再循環(huán)的設(shè)備的系統(tǒng)和方法。

也有意于提供一種允許與用于移除氣流內(nèi)其他不需要化合物的預(yù)處理系統(tǒng)結(jié)合的系統(tǒng)。

借助于依照所附獨立權(quán)利要求的系統(tǒng)和方法來實現(xiàn)上述目標和目的。在從屬權(quán)利要求中描述了其他有利特征和實施例。

本發(fā)明涉及從廢氣中捕捉CO₂，并且因此也稱為后燃燒技術(shù)。本發(fā)明可用于與源自不同種類設(shè)施的氣體連接。這些設(shè)施可包括循環(huán)燃氣發(fā)電廠、燃媒發(fā)電廠、鍋爐、水泥廠、精煉廠、吸熱工藝的加熱爐，吸熱工藝例如天然氣或包含CO₂的廢氣類似源的蒸汽重整。

在幾乎所有從廢氣中捕捉CO₂的例子中都將需要長的排氣通道以將氣體從產(chǎn)生氣體的設(shè)備輸送至用于捕捉CO₂的設(shè)備。很好地利用它并不涉及用于排氣通道那么多的額外成本。

依照本發(fā)明的一個方面，通過在廢氣通道自身中將液滴噴射為氣體從而提供了氣體與液體之間足夠的接觸面積，因而消除了吸收塔。也可能通過在通道自身中的區(qū)域內(nèi)執(zhí)行相同的接觸從而取代了通常在該吸收塔之前的直接接觸冷卻器。