[發明專利]具有洗滌系統的基于冷凍氨的二氧化碳捕集系統及使用方法

有效

• 申請號: 201280051050.1
• 申請日: 2012-10-16
• 公開（公告）號: CN103857457B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 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
• 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，其中回收所吸收的氨和二氧化碳。具體地講，本發明涉及構造成利用納濾或反滲透來降低氨回收汽提器的蒸汽負荷以便減少來自已經經歷基于氨的CO₂去除方法的氣流的逃逸氨(ammonia?slip)和其他污染物的洗滌系統和方法。

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，例如吸收在包含氨和/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在再生器塔中再生以通常通過與蒸汽逆流接觸來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生成。另外，與再生塔流體連通的再沸器可提供包含在該液體溶液中的雜質的進一步釋放。

在當前的冷凍氨法和系統中，來自主CO₂吸收器的逃逸氨首先捕集在水洗容器中且隨后在氨回收汽提器中通過用飽和蒸汽加熱氨化的富化溶液而再生。根據操作條件，逃逸氨化溶液通常具有0.1-2.0摩爾/升的NH₃摩爾濃度。在資金和操作成本方面，當前的從汽提器回收氨的方法是高成本方法(主CO₂再生器的約20%熱負荷)，因為其很難將汽提器塔頂熱與主再生器網絡集成。

因此，需要更有效地回收逃逸氨以提供降低的能量消耗的改善的系統和方法。

概述

本文公開了更有效地回收逃逸氨以提供降低的能量消耗以及其他優勢的氣體純化系統和方法。在一個實施方案中，用于減少包括主吸收器和再生器的基于冷凍氨的CO₂去除系統中的逃逸氨的洗滌系統且還包括構造成接收已經經歷所述基于冷凍氨的CO₂去除系統的CO₂貧化煙氣的洗滌容器，所述洗滌容器包含用于洗滌來自所述主吸收器的CO₂貧化煙氣的液體；與所述洗滌容器串聯且構造成自所述洗滌容器接收具有一定氨濃度的洗滌液并將所述洗滌液物理分離成第一進料流和第二進料流的分離單元，其中，相對于所述洗滌液的氨濃度，第一進料流具有減小的氨濃度，且其中，相對于所述洗滌液的氨濃度，第二進料流具有增加的氨濃度；和與所述分離單元串聯并構造成接收具有增加的氨濃度的第二進料流的汽提器。

降低由包含主吸收器和再生器的基于氨的CO₂捕集系統產生的CO₂貧化煙氣流中的氨的量的方法包括在洗滌容器中用液體洗滌來自所述主吸收器的所述CO₂貧化煙氣流以生成具有一定氨濃度的洗滌液；將所述洗滌液分離成第一進料流和第二進料流，其中，相對于所述洗滌液的氨濃度，第一進料流具有減小的氨濃度，且其中，相對于所述洗滌液的氨濃度，第二進料流具有增加的氨濃度；和從第二進料流回收氨以生成氨貧化溶液。

參考本發明的各種特點的以下詳述及其中包括的實施例可更容易地理解本發明。

附圖簡述

現在來看附圖，其中相同的元件以相同方式編號：

圖1示意性表示根據本發明的一個實施方案的氣體純化系統；

圖2圖解性表示作為氨摩爾濃度的函數的汽提器負荷；及

圖3圖解性表示作為在操作期間來自吸收器的逃逸氨的函數的汽提器功率消耗。

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。更詳細地講，所述系統和方法構造成降低在碳捕集系統(“CCS”)中的現有氨冷凍法和系統(“CAP”)的能量需求。所述系統和方法構造成從已經經歷基于冷凍氨的CO₂去除系統的煙氣流中回收所吸收的氨和二氧化碳(CO₂)。更詳細地講，氨和CO₂使用對來自洗滌容器的進料流進行的納濾或反滲透來回收以提供高摩爾濃度的氨進料流到氨回收汽提器。所述洗滌容器與所述主吸收器單元流體連通且構造成接收具有逃逸氨以及其他污染物的煙氣進料流，即已經經歷基于氨的CO₂去除的煙氣。通過增加進料到氨回收汽提器的洗滌溶液中的氨摩爾濃度，申請人已經發現蒸汽消耗需求明顯降低。并且，通過增加該氨摩爾濃度，氨回收汽提器的進料溶液減少，其直接減小汽提器、再沸器、冷凝器、換熱器、泵等的裝備尺寸。減小的蒸汽消耗直接轉化成顯著的能源節約。