[發明專利]用于氣體純化系統的低壓蒸汽預熱器和使用方法

有效

• 申請號: 201280032212.7
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN103619444B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: J.P.瑙莫維茨;D.N.S.馬特斯特德特;S.K.杜貝
• 申請（專利權）人: 通用電器技術有限公司
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;F01K17/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 徐晶,林森

背景

概括地講，本發明涉及氣體純化系統及使用方法，其中夾帶在例如煙氣中的酸性組分通過濕式化學吸收分離。具體地講，本發明涉及構造成使用低壓蒸汽作為熱源的系統和方法。

在用于氣體純化的常規工業技術中，諸如H₂S、CO₂和/或COS的雜質通過吸收在液體溶液中、例如在包含氨和/或一種或多種胺化合物的液體溶液中而從諸如煙氣、天然氣、合成氣或其他氣流的氣流中除去。

用過的液體溶液隨后通常通過與蒸汽逆流接觸在再生器塔中再生以釋放包含在該溶液中的雜質。再生所需要的蒸汽通常由發電站渦輪系統產生。另外，可提供與再生塔流體連通的再沸器以進一步釋放包含在液體溶液中的雜質。

在如上所述的常規吸收-再生方法中，再生并再沸的液體溶液通常在另一吸收循環中再次使用。然而，再沸的溶液可具有100-150℃的溫度。為了能夠有效吸收，液體吸收劑溶液通常需要在送到另一輪吸收中之前冷卻。常規上通過與來自吸收的用過的液體溶液熱交換來完成冷卻。

通常，常規氣體純化方法的能量需求具有三種類型：結合能、汽提能和可感熱。斷裂雜質與液體溶液之間形成的化學鍵需要結合能，而從液體溶液釋放雜質需要汽提能。在再生之前加熱液體溶液又需要可感熱。

在常規吸收-再生系統和方法中，已經表明，氨有效地從煙氣流中除去CO₂以及其他污染物。在一個特定的應用中，用氨從煙氣流中吸收和除去CO₂在例如0-20℃的低溫下進行。在常稱為基于冷凍氨的系統的這些類型的系統中，對于溶劑再生所需熱量的需求通常由在再沸器的蒸汽側上冷凝的蒸汽所完成。該蒸汽通常取自發電站的水/蒸汽循環。然而，蒸汽大多從中壓(IP)渦輪機的出口與低壓(LP)渦輪機的入口之間的中壓/低壓交叉管線中提取。一個原因在于在IP/LP交叉管線中存在的壓力水平適用于溶劑再生。然而，從發電站內的這些位置提取IP蒸汽給電力生產造成負擔。

發明概述

本文公開了用于使在氣體純化系統和諸如冷凍氨法的方法中使用的吸收劑溶液再生的系統和方法。

使吸收劑溶液再生的系統包括由鍋爐產生的蒸汽；流體連接到所述鍋爐以便接收所述蒸汽的壓力渦輪機組，其中所述壓力渦輪機組包括高壓渦輪機、中壓渦輪機和低壓渦輪機；和與所述壓力渦輪機組流體連接的再生系統，其中所述再生系統包括用于使富化和/或半富化吸收劑溶液再生以形成貧化吸收劑溶液的再生器，和再沸器，其中來自所述低壓渦輪機或所述中壓渦輪機的蒸汽提供用于加熱進料到所述再生器的所述富化或半富化吸收劑溶液的熱源。

在一個實施方案中，將由鍋爐產生的至少一部分蒸汽提供到再生系統的方法包括在鍋爐中通過燃燒燃料源產生蒸汽；將所述蒸汽的至少一部分提供到流體連接到所述鍋爐的壓力渦輪機組，所述壓力渦輪機組包括高壓渦輪機、中壓渦輪機和低壓渦輪機；從所述低壓渦輪機中提取至少一部分低壓蒸汽；和利用所述提取部分的低壓蒸汽作為供流體連接到所述低壓渦輪機的再生系統用的熱源。

本發明可通過參考本發明的各種特點的以下詳述及其中所包括的實施例來更容易地理解。

附圖簡述

現在參考附圖，其中相同的元件編號相同：

圖1示意性示出了根據本發明的一個實施方案的氣體純化系統；及

圖2示意性示出了根據本發明的另一實施方案的氣體純化系統。

發明詳述

本文公開了用于純化諸如煙氣的氣流的系統和方法。更具體地講，所述系統和方法構造成使與使用來自發電站的中壓和高壓蒸汽來使諸如氨的溶劑再生相關的能量負擔最小化，所述溶劑再生通常在碳捕集系統(“CCS”)的現有冷凍氨法(“CAP”)中發生。作為替代，如將在下文更詳細地論述，將來自低壓渦輪機的至少一部分蒸汽用作預熱介質。

現在參考圖1，示意性示出了根據一個實施方案用于從工藝物流102中吸收酸性組分的凈化系統100。工藝物流102可為諸如天然氣流、合成氣流、煉廠氣或自諸如煤炭、天然氣或其他燃料的燃燒產生的氣流的任何流體流。工藝物流102的一個實例為通過諸如煤炭的燃料的燃燒產生并在化石燃料燃燒鍋爐的燃燒室的出口處提供的煙氣流。其他燃料的實例包括但不限于天然氣、合成氣(synthetic gas)(合成氣(syngas))和煉油廠氣。根據所述工藝物流的類型或來源，所述酸性組分可以氣態、液態或顆粒形式。為了便于理解，在本文中僅提到煙氣流。