[發明專利]工藝氣體的脫硫和冷卻

無效

• 申請號: 201310396930.9
• 申請日: 2013-09-04
• 公開（公告）號: CN103657349A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: O.斯塔爾曼恩;G.海恩滋
• 申請（專利權）人: 阿爾斯通技術有限公司
• 主分類號: B01D53/18
• 分類號: B01D53/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐晶;林森

發明領域

本發明涉及一種通過使工藝氣體與海水接觸以從所述工藝氣體除去二氧化硫來清潔含二氧化硫的工藝氣體的系統和方法。

背景技術

許多工業過程中產生含二氧化硫SO₂的工藝氣體。一種此類工業過程為燃料如煤、石油、泥炭、廢物等在燃燒裝置如發電廠中的燃燒。在此類發電廠中，生成含污染物的熱工藝氣體(常被稱為煙氣)，所述污染物包括酸性氣，如二氧化硫SO₂。在煙氣可被排放到周圍空氣之前，需要從煙氣盡可能多地除去酸性氣。其中生成含污染物的工藝氣體的工業過程的另一實例為從氧化鋁電解生產鋁。在該過程中，在電解池的通風罩內生成含二氧化硫SO₂的工藝氣體。

WO?2008/105212公開了一種包含鍋爐、蒸汽輪機系統和海水洗滌器的鍋爐系統。鍋爐通過燃料的燃燒生成蒸汽輪機系統中采用的高壓蒸汽以發電。海水自海洋收集并用作蒸汽輪機系統的DCC中的冷卻介質。海水然后被用在海水洗滌器中以從鍋爐中生成的煙氣吸收二氧化硫SO₂。二氧化硫SO₂被吸收在海水中并形成亞硫酸根和/或亞硫酸氫根離子。來自海水洗滌器的排出廢海水被送至曝氣池。用空氣鼓泡通過曝氣池中的排出廢海水以借助空氣中所含的氧氣來將亞硫酸根和/或亞硫酸氫根離子氧化成硫酸根離子以與排出廢海水一起釋放回海洋。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種用以清潔含二氧化硫的工藝氣體如在含氧氣體的存在下燃燒燃料的鍋爐中生成的富二氧化碳煙氣的基于海水的方法和系統，所述方法在二氧化硫除去效率和工藝整合方面有所改進。

本發明的另一目的是提供一種用以清潔含二氧化硫的工藝氣體的需要較少資本費用的方法和系統。

在第一個方面，上述目的通過以下方法實現，所述方法包括：

在第一氣體清潔裝置中，通過使工藝氣體與海水接觸來從工藝氣體除去二氧化硫以生成經至少部分地清潔的工藝氣體；

在布置成與第一氣體清潔裝置直接流體連接的第二氣體清潔裝置中，冷卻已通過所述第一氣體清潔裝置的所述經至少部分地清潔的工藝氣體以從其冷凝水，從而生成具有減少的水蒸氣含量的工藝氣體，和

將第二氣體清潔裝置中生成的至少一部分冷凝水送至第一氣體清潔裝置。

根據本發明的方法可有利地用在工業碳捕集和封存(CCS)應用中，例如氧燃料鍋爐島(oxyfuel?boiler?island)中。與先前的基于海水的方法相比，通過在如上所述布置成直接流體連接的裝置中將二氧化硫除去與冷卻操作組合，本發明的方法可實現改進的二氧化硫(SO₂，以及其他硫氧化物SO_X，如SO₃)除去。

在已知的工業CCS應用中，冷卻在與堿性二氧化硫除去分開的酸性段中進行。通常需要酸性條件以避免在例如冷卻設備中形成碳酸鹽。碳酸鹽的形成可能導致例如填料和換熱器表面上的結垢或積垢。在本發明的方法中，冷卻可與去除二氧化硫的堿性段直接流體連接地進行而不增加碳酸鹽形成的風險。此外，海水在例如管道系統中的攜帶(其可能有害，因為其將導致腐蝕)可得到進一步最小化。

工藝氣體在氣體清潔裝置中的冷卻可實現水蒸氣從工藝氣體的冷凝。離開第二氣體清潔裝置的工藝氣體因此比已通過第一氣體清潔裝置的所述經至少部分地清潔的工藝氣體含較低的量的水蒸氣。僅含較低量水蒸氣的工藝氣體從而被送去進一步處理，例如氣體壓縮操作。

將來自所述第二裝置的至少一部分冷凝水送至所述第一裝置可能是有利的，因為其可實現冷凝水在例如CCS工藝的其他部分中的利用。這可能還減少方法的總耗水量。

根據一個實施方案，在第二氣體清潔裝置中的冷卻包括使所述經至少部分地清潔的工藝氣體與冷卻液接觸以從其冷凝水，由此進一步生成用過的冷卻液。通過使用冷卻液，例如水，所述經部分地清潔的工藝氣體可得到高效冷卻并且工藝氣體中包含的水蒸氣的含量可因此通過冷凝而高效減少。此外，所述經部分地清潔的工藝氣體中的許多剩余的二氧化硫含量可因這樣的與冷卻液的直接接觸而除去。

根據一個實施方案，所述方法還包括在第二氣體清潔裝置中精制所述經部分地清潔的工藝氣體以自其進一步除去二氧化硫，從而生成經清潔的工藝氣體。該實施方案的一個優勢在于，工藝氣體中SO_X化合物(及其他痕量物)的含量可進一步減少，以便生成經清潔的工藝氣體。