[發明專利]從氣流回收CO2的噴霧方法和相關設備

有效

• 申請號: 201080049722.6
• 申請日: 2010-06-08
• 公開（公告）號: CN102665859A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: G·L·索洛維基克;R·J·佩里;B·R·伍德;S·E·格諾韋斯
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 林毅斌;林森

關于聯邦資助的研究和開發的聲明

本發明根據能源部授予的合同號NETL?DE-NT0005310在政府支持下作出。政府擁有本發明的某些權利。

發明背景

本發明總的涉及從含有成分混合物的氣流捕集二氧化碳(CO₂)的方法。

現在認為，二氧化碳從工業源(如發電廠)排放到大氣中是造成全球變暖的“溫室效應”的主要原因。作為回應，正在為減少CO₂排放做出巨大努力。為了嘗試完成這一任務，已開發出很多不同的方法。實例包括聚合物和無機膜滲透；通過吸附劑如分子篩去除CO₂；低溫分離；和用溶劑洗滌，該溶劑可與CO₂化學反應或對氣體具有物理親合性。

從煙道氣流(例如，在發電廠產生的廢氣)去除CO₂的一種技術已得到很多關注。在此技術中，在吸收/剝離類型的再生方法中，用含水單乙醇胺(MEA)或受阻胺(如甲基二乙醇胺(MDEA)和2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP))作為溶劑。此技術已工業用于從燃煤發電廠和燃氣渦輪機捕集CO₂。

在基于MEA和受阻胺的吸收方法中確實固有顯著的優點。然而，一些缺陷可妨礙此類技術的較寬采用。例如，此方法有時可導致液體吸收劑粘度急劇增加，這可引起阻塞管線。為了避免這一問題，MEA和其它胺的濃度有時保持在相對低的水平，例如在MEA的情況下，低于約30重量％。然而，與純吸收劑的理論容量比較，較低濃度可極大減小吸收容量。

另外，MEA方法中的能量消耗可相當高，這大部分是由于需要溶劑(例如，水)加熱和蒸發。例如，此方法可能消耗通過化石燃料燃燒加熱的鍋爐中產生的蒸汽的約10-30％。另外，在氧存在下，在再生溫度一般達到至少約120℃的環境中，基于MEA的吸收系統可能沒有長期熱穩定性。

另外的缺陷可能是由于以下事實：在MEA或受阻胺方法中富有CO₂的液體吸收劑可能仍含有實質量游離胺和溶劑(通常為水)。胺和水在熱解吸下在氣相中去除，但可引起伴隨設備的腐蝕和其它劣化。為了解決此問題，可將專用腐蝕設備材料用于設備，但這又可增加設備的資本成本。在某些情況下，可加入腐蝕抑制劑，但使用這些專用添加劑也可增加操作成本。另外，MEA或受阻胺吸收劑的氧化可使存在的一些溶劑酸化。除了可能產生的腐蝕問題外，這可降低用于捕集CO₂的可用堿度，從而降低方法效率。

工業CO₂燃燒后捕集方法的另一個實例使用哌嗪促進的碳酸鉀(K₂CO₃)的水溶液。然而，此方法通常非常能量密集，并且可能在經濟上劣于MEA方法。另一個實例包括使用冷凍氨。在此情況下，此系統通常需要能量密集的冷卻系統，并且與非故意氨釋放相關的風險可能不可接受。

鑒于這些考慮，處理含有CO₂的氣流的新方法在本領域受到歡迎。新方法應在一些工業環境中經濟可行的條件下從氣流有效去除一些部分的CO₂。另外，這些方法應與相關系統相容，例如基于氣化、燃燒的發電系統等。

發明概述

本發明的一個實施方案涉及從氣流回收二氧化碳(CO₂)的方法。所述方法包含以下步驟：

a)使氣流中的CO₂與液體吸收劑微滴反應，以形成其中結合CO₂的固體材料；

b)將固體材料輸送到解吸部位；

c)在解吸部位加熱固體材料，以釋放實質上純的CO₂氣體；并且

d)收集CO₂氣體。

本發明的另一個實施方案涉及從氣流回收二氧化碳(CO₂)的設備。所述設備包含：

(i)反應室，所述反應室適用于使CO₂氣體與反應劑反應，以形成其中結合CO₂的固體材料；

(ii)解吸部位，所述解吸部位用于加熱固體材料，以釋放CO₂氣體，并使反應劑再生；和

(iii)輸送機構，所述輸送機構用于將固體材料從反應室輸送到解吸部位。

附圖簡述

圖1為用于從氣流回收CO₂的示例性設備的示意圖。

圖2為用于從氣流回收CO₂的另一個設備的示意圖。