[發(fā)明專利]吸收二氧化碳的方法和設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280058464.7
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN104105537A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M.杜斯
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇舍化學(xué)技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): B01D53/14
• 分類號(hào): B01D53/14;B01D53/18;B01J19/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄧雪萌;何逵游

本發(fā)明涉及用于二氧化碳的吸收的方法和設(shè)備。本發(fā)明特別地屬于CCS（碳收集和封存）領(lǐng)域，更具體地指燃燒后的處理，該吸收技術(shù)被用來從煙氣中收集二氧化碳來減少二氧化碳的排放。

常規(guī)的吸收二氧化碳的設(shè)備，例如已經(jīng)在美國專利US20030045756中公開的。該吸收設(shè)備呈柱狀，也稱作吸收塔。該吸收塔包含二氧化碳吸收部分以及洗滌和冷卻結(jié)合的部分。在吸收塔的二氧化碳吸收部分中，進(jìn)入的燃燒排氣或者煙氣成為逆流，與可溶解二氧化碳的吸收溶劑接觸。該溶劑為胺類、氨基酸類或者通常能與二氧化碳反應(yīng)并有合適的蒸汽壓的化合物的水溶液。二氧化碳與吸收溶劑接觸，并且二氧化碳與反應(yīng)溶劑之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因此吸收溶劑帶有了與反應(yīng)溶劑化合物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的二氧化碳，從而吸收溶劑從排氣中吸收了二氧化碳。該化學(xué)反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此該吸收溶劑的溫度在吸收過程中升高。

當(dāng)煙氣中包含的二氧化碳與溶劑接觸時(shí)，煙氣將會(huì)根據(jù)溶劑的分壓與溶劑達(dá)到飽和。分壓導(dǎo)致煙氣中溶劑的飽和度隨著溫度升高而增大。因此離開吸收部分的脫碳的排氣包含的溶劑濃度相對較高，并且無法釋放到大氣中。為此在吸收塔中設(shè)置有洗滌和冷卻結(jié)合的部分。洗滌和冷卻結(jié)合的部分用來從脫碳的排氣中將脫水的胺類化合物移除到冷凝水中。根據(jù)US2003/0045756?A1公開的方案，洗滌水被從吸收塔中的液體容器中抽到冷卻器中，并且回流入液體容器上方的封裝部分中。此類部分構(gòu)型在文獻(xiàn)中也稱作泵循環(huán)回流。置有在塔橫截面上使水均勻分布的裝置。另外有裝置用來接觸含有脫水的胺類化合物的脫碳的排氣，使得胺類化合物從脫碳的排氣中移入洗滌水中。文獻(xiàn)US2003/0045756?A1教導(dǎo)單個(gè)的洗滌和冷卻結(jié)合的部分不足以使胺類化合物完全從脫碳的氣流中去除。在此文獻(xiàn)中提出的解決方案預(yù)測了多個(gè)洗滌和冷卻結(jié)合的部分多級(jí)分布在吸收塔中。

另一種減少脫碳的排氣流中的溶劑含量的方法在WO2011/087972中被公開。根據(jù)此文獻(xiàn)中公開的方法，設(shè)置控制單元來調(diào)控基本上不含溶劑的水流形成逆流，在排放控制部分的洗滌部分中與煙氣接觸，還調(diào)控吸收設(shè)備中被循環(huán)到氣體冷卻部分中的冷卻的洗滌水的量。因此，與冷卻的脫碳?xì)饬饕黄痣x開吸收設(shè)備的溶劑的量被減至最低。如此，根據(jù)WO2011/087972實(shí)施方法的柱體包含吸收部分、位于吸收部分上方的洗滌部分和位于吸收部分上方的冷卻部分。

然而，溶劑對二氧化碳的吸收引起了另外的問題，即在吸收部分中發(fā)生的吸收反應(yīng)帶來的內(nèi)在的問題。二氧化碳與胺類化合物之間的吸收反應(yīng)是放熱的，因此含有二氧化碳的氣體經(jīng)過吸收部分時(shí)溫度會(huì)升高。在吸收部分的頂端部分，氣體與冷卻的稀溶劑接觸，因此氣體溫度急劇下降。圖2顯示了該吸收部分典型的溫度曲線，由于在吸收部分頂端部分煙氣快速冷卻，溶劑和水變成過飽和，存在潛在的形成氣溶膠的風(fēng)險(xiǎn)。過飽和無法避免，這是由于不同的熱通量和質(zhì)量通量速率，其為部分中置有的封裝的特性，后文將會(huì)進(jìn)行解釋。

在吸收部分的頂部，封裝元件的上端部分，溫度變化非常快，這是由于溫度不同而引起的顯熱的高流通量。當(dāng)煙氣溫度迅速下降時(shí)，由于分壓，質(zhì)量通量，尤其是溶劑的質(zhì)量通量，變化不夠快速來保持低于飽和平衡。溶劑和水的濃度變得比飽和度高，即稱作過飽和狀態(tài)。

在吸收部分的封裝元件的上端部分，脫碳?xì)怏w的溫度下降越大，其過飽和度越高。增加的過飽和度使得氣溶膠形成的可能性變大。當(dāng)呈氣相的過飽和成分形成微滴時(shí)，氣溶膠形成，即，冷凝在大量的氣相中。微滴形成是由于成核作用引起的。如果固體微粒存在于氣流中，成核作用發(fā)生的可能性隨著氣流中此類固體微粒濃度增加而變大。煙氣流通常包含飛塵和可能包含亞硫酸鹽和硫酸鹽顆粒，其可作為成核作用的初始，并被置于二氧化碳吸收設(shè)備上游的煙氣脫硫單元出來的煙氣流攜帶。

氣溶膠微滴在小于5微米的范圍內(nèi)，大多數(shù)小于2微米。如此小體積的微滴無法被常規(guī)的微滴分離器收集，因此通過常規(guī)的微滴分離設(shè)備無法過濾氣溶膠，其影響使得凈化的氣流離開吸收設(shè)備頂部時(shí)仍然帶有不希望量的氣溶膠。

因此本發(fā)明的目的在于提出改進(jìn)的從包含二氧化碳的氣流中吸收二氧化碳的吸收方法，以及實(shí)施所述改進(jìn)的吸收方法的改進(jìn)的吸收設(shè)備。尤其地，本發(fā)明的目的是減少氣溶膠形成的風(fēng)險(xiǎn)。

為了下述對本發(fā)明的描述，下列定義被認(rèn)為會(huì)有幫助：

吸收部分：吸收部分的目的為從煙氣移除二氧化碳。使用與二氧化碳反應(yīng)的溶劑從煙氣吸收二氧化碳。