[發明專利]用于氣體組分捕集的流化床方法和系統

無效

• 申請號: 201280028787.1
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN103717289A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: H.克魯特卡;C.威爾遜;T.斯塔恩斯
• 申請（專利權）人: ADA-ES股份有限公司
• 主分類號: B01D53/06
• 分類號: B01D53/06
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張平元

相關申請的交叉引用

本申請要求2011年4月11日提交的標題為“Staged?Fluidized?Beds?for?CO2Capture”的美國臨時專利申請61/474,103的優先權，將該專利申請通過引用方式全部并入本申請。

關于聯邦資助的研究或開發的聲明

研發本發明的項目一部分由能源部（DOE）以獎勵編號DE-FE0004343支持。該項目由the?DOE?National?Energy?Technology?Laboratory’s?Innovations以Existing?Plants(IEP)Program資助。

技術領域

本申請主要涉及氣流處理，具體涉及從氣流中分離所選擇成分。

背景技術

化石燃料在電、能源、或熱、以及天然氣提取中的使用可產生二氧化碳（CO₂）的排放。CO₂的排放日益成為監管當局的目標。

用于從煙道氣流中捕集CO₂的多種不同的固體吸附劑有待開發，而整個領域很廣泛，僅提及一些吸附劑相關的專利用于參考。例如，Siriwardane討論了胺處理的吸附劑（US6,908,497），其可用于在低溫的CO₂捕集，該吸附劑可以通過加熱至超過35℃的溫度而得到再生。此外，Gray等人討論了制備低成本的干燥的胺吸附劑（US6547854）的新方法。Sayari還使用了介孔二氧化硅胺官能化來制備有潛力的CO₂吸附劑（US0616674）。最后，Tirio提出了使用離子交換樹脂用于CO₂捕集(美國申請0088550)。

盡管吸附劑對于CO₂捕集相關的效率和成本是重要的，但是工藝和相關設備也具有高度的重要性。若干不同的小組已提出了用于CO₂捕集的不同的工藝構造。本申請討論了最為相關的使用變溫（可能除了變壓或變分壓之外）的操作。已作出了若干提議來采用如下所述的工藝：在該工藝中，吸附劑保持固定，例如采用可以進行吸附或再生操作的固定床(US6755892和WO026637)。固定床系統的一個問題在于實際的床和支撐結構本身在每個再生和吸附步驟需要分別進行升溫加熱和降溫冷卻。這可以通過在分離器與再生器容器之間移動吸附劑來避免。Pennline等人提出了采用錯流的移動床系統(US6387337)。盡管所提出的移動床系統壓力下降得少，但是氣體和吸附劑之間的接觸時間少；此外，吸附期間的熱消除困難。為了增加吸附劑和氣體之間的接觸時間和最大化吸附劑的CO₂Δ載量，Knaebel提出了使用逆流反應器，在吸附期間采用內部冷卻（US0230930）。Knaebel還提出通過在使熱吸附劑再生成為進入分離器的冷卻吸附劑之后，從熱吸附劑轉移熱來降低顯熱的需求。雖然逆流設計能有效地最大化在吸附劑上的CO₂載量，但在該系統中的熱轉移和質量轉移不可能足以處理在放熱吸附期間所產生的熱和由于吸熱再生過程引起的熱損失。最終，移動床系統中的氣體/固體接觸可能是無效率的。對于顯示出有效的質量轉移和熱轉移的CO₂吸附/再生反應器是非常合乎期望的。

發明內容

通過本申請的各方面、實施方式和構造，這些需要和其它需要得以解決。本申請主要涉及使用固體吸附劑從氣流中除去目標成分。

在一種實施方式中，提供了一種方法，其包括如下步驟：

（a）接收包含將由固體吸附劑除去的目標成分的氣流；

（b）采用所述氣流依次地流化多級床的吸附劑，從而在所述床中使所述目標成分吸附在所述吸附劑上，其中所述氣流的流動方向與吸附劑從所述床的第一級到所述床的第二級的流動方向相反；

（c）從床的末級除去負載目標成分（target?constituent-loaded）的吸附劑；和

（d）使成分從負載成分的吸附劑中脫吸附，以形成富含目標成分（target?constituent-rich）的產物氣體和再循環到所述床的所選級的貧成分（constituent-lean）吸附劑。

在一種實施方式中，提供了一種方法，其包括如下步驟：