從氣體中脫除二氧化碳的方法
【專利摘要】從含CO2的氣體中脫除CO2的方法，包括如下步驟：(a)在吸收器(102)中在加速劑存在下使所述氣體與一種或多種碳酸鹽化合物的水溶液接觸，從而使至少部分CO2反應(yīng)以形成碳酸氫鹽化合物，反應(yīng)條件使得至少部分所形成的碳酸氫鹽化合物沉淀以形成碳酸氫鹽漿液；(b)使至少部分碳酸氫鹽漿液經(jīng)受濃縮步驟(105)，以獲得水溶液和濃縮的碳酸氫鹽漿液，其中所述濃縮的碳酸氫鹽漿液包含10-60wt%的碳酸氫鹽化合物；(c)使至少部分所述水溶液返回吸收器；(d)將第一部分濃縮的碳酸氫鹽漿液輸送至第一換熱器(110a)，其中所述第一部分漿液用再生器(112)的熱貧溶劑加熱；(e)將第二部分濃縮的碳酸氫鹽漿液輸送至第二換熱器(110b)，其中所述第二部分漿液用第二熱源加熱，其中所述第二熱源不同于再生器的熱貧溶劑；(f)將經(jīng)過加熱的第一部分和第二部分濃縮的碳酸氫鹽漿液輸送至再生器(112)和加熱濃縮的碳酸氫鹽漿液，以獲得富CO2氣體物流和再生后的碳酸鹽物流；和(g)將再生后的碳酸鹽物流返回步驟(a)的吸收器(102)。
【專利說明】從氣體中脫除二氧化碳的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及從氣體中脫除二氧化碳(CO2)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，全球范圍內(nèi)排放到大氣中的二氧化碳量明顯增加。排放到大氣中的二氧化碳由于其對全球變暖有貢獻(xiàn)的“溫室氣體”特性而被認(rèn)為是有害的。根據(jù)京都協(xié)定(Kyotoagreement),為了阻止或?qū)共幌Ｍ臍夂蜃兓?二氧化碳排放必須減小。二氧化碳排放的主要來源是用于發(fā)電的化石燃料例如煤或天然氣的燃燒；和應(yīng)用石油產(chǎn)品作運(yùn)輸和加熱燃料。這些用途產(chǎn)生含二氧化碳的氣體。因此，在將這些氣體排放到大氣之前，希望脫除至少部分二氧化碳。
[0003]脫除二氧化碳的方法在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。通常，這些方法應(yīng)用CO2-吸收溶液由燃燒廢氣中脫除和回收二氧化碳。這種方法包括在吸收塔中使燃燒廢氣與CO2-吸收溶液接觸，在再生塔中加熱富CO2的吸收溶液，從而將二氧化碳釋放出來和使吸收劑再生，和將再生后的吸收溶液循環(huán)至吸收塔以再次應(yīng)用。
[0004]脫除二氧化碳將成為未來電廠的必須部分。在常規(guī)方法中，從煙道氣脫除二氧化碳的步驟和特別是使富CO2吸收劑再生以回收貧吸收劑和純二氧化碳的步驟操作起來是很昂貴的。具體地，再生方法消耗大量加熱用能量。因此，需要在再生過程操作中節(jié)省能量。
[0005]在W02010/146167中，描述了脫除二氧化碳和/或硫化氫的方法，其中在再生步驟中，加熱富CO2和/或H2S的吸收溶液所需的至少部分熱在一系列多個換熱器中獲得。該方法的缺點在于在換熱器中熱源的應(yīng)用不是最優(yōu)。
[0006]W02008/072979描述了在吸收器中從廢氣捕集二氧化碳的方法，其中將含二氧化碳的氣體通過包含無機(jī)堿性碳酸鹽、碳酸氫鹽和至少一種吸收促進(jìn)劑和催化劑的吸收劑含水漿液，其中通過在吸收器中使碳酸氫鹽沉淀而將二氧化碳轉(zhuǎn)化為固體。含碳酸氫鹽的漿液被輸送到分離設(shè)備中，在其中使固體分離出來。將固體送至換熱器中，在其中被加熱并送至解吸器。在解吸器中，將其進(jìn)一步加熱至所需解吸器溫度。該方法的缺點在于在解吸器之前和在解吸器中加熱和溶解固體是很耗能的，特別是當(dāng)應(yīng)用再沸器時。
[0007]在W02009/153351中，也描述了從氣體中脫除二氧化碳從而形成沉淀碳酸氫鹽以捕集二氧化碳的方法。同樣，在這種情況下，缺點是在解吸器之前和在解吸器中加熱和溶解固體是很耗能的，特別是當(dāng)應(yīng)用再沸器時。
[0008]因此，仍需要從氣體中脫除二氧化碳的改進(jìn)的簡單和能量有效的方法，在所述方法中固體發(fā)生沉淀。
[0009]另外，仍需要提高應(yīng)用沉淀固體的方法的再生過程的能量效率，其中所述沉淀固體需要在再生步驟中溶解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提供從含CO2的氣體中脫除CO2的方法，包括如下步驟:[0011](a)在吸收器中在加速劑存在下使所述氣體與一種或多種碳酸鹽化合物的水溶液接觸，從而使至少部分CO2反應(yīng)以形成碳酸氫鹽化合物，反應(yīng)條件使得至少部分所形成的碳酸氫鹽化合物沉淀以形成碳酸氫鹽漿液；
[0012](b)使至少部分碳酸氫鹽漿液經(jīng)受濃縮步驟，以獲得水溶液和濃縮的碳酸氫鹽漿液，其中所述濃縮的碳酸氫鹽漿液包含10-60wt%的碳酸氫鹽化合物；
[0013](c)使至少部分所述水溶液返回吸收器；
[0014](d)將第一部分濃縮的碳酸氫鹽漿液輸送至第一換熱器，其中所述第一部分漿液用再生器的熱貧溶劑加熱；
[0015](e)將第二部分濃縮的碳酸氫鹽漿液輸送至第二換熱器，其中所述第二部分漿液用第二熱源加熱，其中所述第二熱源不同于再生器的熱貧溶劑；
[0016](f)將經(jīng)過加熱的第一部分和第二部分濃縮的碳酸氫鹽漿液輸送至再生器和加熱濃縮的碳酸氫鹽漿液，以獲得富CO2氣體物流和再生后的碳酸鹽物流；和
[0017](g)將再生后的碳酸鹽物流返回步驟(a)的吸收器。
[0018]本方法有利地通過有效地整合方法中的低溫?zé)嶙骷訜峤橘|(zhì)而能夠簡單且能量有效地從氣體中脫除二氧化碳。
[0019]當(dāng)富CO2的吸收溶液包含需要在再生器中脫除其至少部分CO2之前至少部分溶解的固體化合物時，本方法更加特別有利，因為它們的溶解需要更多能量。
[0020]本方法特別適合于煙道氣物流。本方法能夠從氣體如煙道氣中脫除二氧化碳至較低水平，形成可排放至大氣的純化氣體。
[0021 ] 本方法進(jìn)一步是有利的，因為由內(nèi)部捕集和壓縮過程獲得的熱量可以用于溶解碳酸氫鹽晶體。這非常明顯地降低了整個CO2捕集過程的能量消耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]通過如下附圖描述本發(fā)明:
[0023]圖1示意性給出了現(xiàn)有技術(shù)的工藝流程。
[0024]圖2給出了本發(fā)明的一個實施方案的工藝流程。
【具體實施方式】
[0025]在本發(fā)明的方法中，將得到的濃縮的碳酸氫鹽漿液分割并在至少兩個不同的換熱器中處理。理解的是第一和第二換熱器中每一個都可以包括串聯(lián)的一個或多個換熱器，和優(yōu)選包括一到三個換熱器，更優(yōu)選為一個換熱器。進(jìn)一步，可以在進(jìn)入再生器之前將加熱后的第一和第二部分混合并進(jìn)一步在另一個換熱器中加熱。
[0026]但最優(yōu)選將濃縮的碳酸氫鹽漿液只分割成兩部分，即第一部分和第二部分，和將這兩部分只在平行排列的兩個不同的換熱器中加熱，其中應(yīng)用不同來源的熱量與兩部分濃縮的碳酸氫鹽漿液換熱。
[0027]第一部分濃縮的碳酸氫鹽漿液在第一換熱器中優(yōu)選從至少20°C、更優(yōu)選至少30°C加熱至優(yōu)選至多110°C、更優(yōu)選至多100°C。對于第二部分也是相同:第二部分濃縮的碳酸氫鹽漿液在第二換熱器中優(yōu)選從至少20°C、更優(yōu)選至少30°C加熱至優(yōu)選至多110°C、更優(yōu)選至多100°C。更高的溫度是優(yōu)選的，因為再生器在稍微更高的溫度下操作，以從吸收劑中釋放出二氧化碳。
[0028]如此將步驟(b)中形成的濃縮的碳酸氫鹽漿液分成多份以分別加熱。優(yōu)選地，將其分為兩份。更優(yōu)選地，第一部分濃縮的碳酸氫鹽漿液為步驟(b)的濃縮的碳酸氫鹽漿液的60-80wt%，和第二部分濃縮的碳酸氫鹽漿液為步驟(b)的濃縮的碳酸氫鹽漿液的20-40wt%o這種分割是有利的，因為高達(dá)80%的所需熱量可以很容易地由再生器的熱CO2貧溶劑獲得。
[0029]在第一換熱器中，第一部分漿液用再生器的熱貧溶劑加熱。當(dāng)加熱第一部分所形成的漿液時，步驟(g)中產(chǎn)生的CO2貧溶劑有利地同時被冷卻至吸收器所需的溫度。
[0030]在第二換熱器中，第二部分濃縮的碳酸氫鹽漿液用第二熱源加熱，其中所述第二熱源不同于再生器的熱貧溶劑。該第二熱源為由以下來源直接或間接回收的熱量:再生器頂部的冷凝器、CO2壓縮機(jī)級間冷卻器、進(jìn)入吸收器的原料氣、再生器的再沸器的冷凝液、熱煙道氣、或工業(yè)過程如電廠、煉廠或化工復(fù)合裝置的整合。這些來源的組合也是可能的。第二熱源優(yōu)選為由再生器頂部的冷凝器直接或間接回收的熱或由CO2壓縮機(jī)級間冷卻器直接或間接回收的熱。
[0031]步驟a)中的水溶液包括一種或多種碳酸鹽化合物的水溶液，其中通過使氣體中的至少部分CO2與水溶液中的至少部分一種或多種碳酸鹽化合物反應(yīng)以制備含碳酸氫鹽化合物的富CO2吸收溶液，從而使吸收溶液吸收氣體中的至少部分co2。
[0032]吸收器的操作的溫度條件使得碳酸氫鹽化合物至少部分沉淀。包含溶解的碳酸氫鹽的吸收溶液可能隨后在濃縮步驟之前被冷卻以形成碳酸氫鹽晶體，從而提高方法的效率。
[0033]一種或多種碳酸鹽化合物的水溶液優(yōu)選包含2_60wt%、更優(yōu)選5_50wt%的碳酸鹽化合物。
[0034]一種或多種碳酸鹽化合物可以包括可與CO2反應(yīng)的任何碳酸鹽化合物。優(yōu)選的碳酸鹽化合物包括堿金屬或堿土金屬碳酸鹽，更優(yōu)選為Na2CO3或K2CO3或它們的組合，因為這些化合物相對便宜、可商購且在水中表現(xiàn)出有利的溶解度。
[0035]一種或多種碳酸鹽化合物的水溶液還包含加速劑，以增加CO2的吸收速率。合適的加速劑包括可增強(qiáng)從氣體吸收CO2進(jìn)入液體的速率的化合物。加速劑優(yōu)選選自伯胺、仲胺、氨基酸、含釩化合物和含硼酸根的化合物或它們的組合。加速劑更優(yōu)選包括選自如下的一種或多種化合物:伯或仲氨基酸、含酸式硼酸根的化合物和飽和的5或6元N-雜環(huán)化合物(其任選包含其它雜原子)。
[0036]本發(fā)明方法對于碳酸氫鹽漿液特別有利，因為溶解沉淀的碳酸氫鹽化合物顆粒需要更多能量。本發(fā)明方法允許使用低溫獲得的能量來溶解碳酸氫鹽晶體。
[0037]對于本發(fā)明方法，需要使至少部分碳酸氫鹽漿液經(jīng)受濃縮步驟以獲得水溶液和濃縮的碳酸氫鹽漿液。沒有濃縮步驟，本發(fā)明的優(yōu)點將受到限制。只有通過該濃縮步驟，才可能達(dá)到吸附劑的更高碳酸氫鹽負(fù)載，因為利用濃縮步驟，單位重量吸附劑將獲得更多的固體。濃縮的碳酸氫鹽漿液包含10-60wt%的碳酸氫鹽化合物，優(yōu)選為25-55wt%的碳酸氫鹽化合物，和更優(yōu)選為35-50wt%的碳酸氫鹽化合物。
[0038]濃縮的碳酸氫鹽漿液可以通過本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知的任何方法來實施。例子有沉降器或水力旋流器或者與旋風(fēng)分離器或沉降器組合的其中可進(jìn)一步形成固體的容器(即所謂的結(jié)晶器)的組合。優(yōu)選的是通過以下方法執(zhí)行濃縮步驟:將至少部分碳酸氫鹽漿液輸送至攪拌容器以形成攪拌后漿液，將攪拌后漿液至少部分輸送至分離器，在其中攪拌后漿液被分離為水溶液和分離后的攪拌漿液。水溶液返回吸收塔。分離后的攪拌漿液返回攪拌容器，并與碳酸氫鹽漿液混合以獲得濃縮的碳酸氫鹽漿液。以這種方式執(zhí)行濃縮步驟的優(yōu)點是非常大的溶劑物流可以返回吸收塔來再次吸收CO2，同時在高固體濃度下操作攪拌容器和輸送相對較少量濃縮的碳酸氫鹽漿液至再生器。輸送相對少量濃縮的碳酸氫鹽漿液至再生器的優(yōu)點是多余的水不被加熱和再次冷卻而消耗更多的能量。另一個優(yōu)點是在再生器頂部通過蒸發(fā)損失的水變少。
[0039]在本發(fā)明方法中另外優(yōu)選的是將步驟(C)中獲得的水溶液冷卻以產(chǎn)生輸送至吸收器的冷卻后水溶液。
[0040]在一些情況下，本方法還包括如下附加步驟:壓縮優(yōu)選濃縮的富CO2吸收溶液以獲得壓縮后的富CO2吸收溶液；隨后加熱經(jīng)過壓縮的富CO2吸收溶液；和在步驟f)中在再生器中從加熱后的加壓富CO2吸收溶液中脫除至少部分CO2,以產(chǎn)生富CO2氣體和貧CO2吸收溶液，其中貧CO2吸收溶液包括一種或多種碳酸鹽化合物的水溶液。
[0041]在本發(fā)明的方法中，再生器優(yōu)選在比吸收器更高的溫度下操作。吸收器優(yōu)選在10-80°C的溫度下操作，更優(yōu)優(yōu)選為25-70°C，甚至更優(yōu)選為30_50°C。在這些溫度下，吸收器內(nèi)的條件使得所形成的碳酸氫鹽在水溶液中在給定的碳酸鹽化合物濃度下至少部分沉淀。
[0042]再生器優(yōu)選在足夠高的溫度下操作以確保大量的CO2從經(jīng)過加熱的富CO2吸收液體中釋放出來。再生器優(yōu)選在60-170°C的溫度下操作，更優(yōu)選為80-160°C和仍更優(yōu)選為100-140。。。
[0043]在本發(fā)明的方法中，再生器可以在比吸收器更高的壓力下操作。有可能在高壓下操作再生器，例如1.0-50bar絕壓，更優(yōu)選為3_40bar絕壓，甚至更優(yōu)選5_30bar絕壓。對于再生器來說，較高的操作壓力在某些情況下可能是優(yōu)選的，因為離開再生器的富CO2氣體之后也處于高壓下。
[0044]步驟(f)中產(chǎn)生的富CO2氣體優(yōu)選處于1.5-50bar絕壓的壓力，優(yōu)選為3_40bar絕壓，更優(yōu)選為5-30bar絕壓。特別是在富CO2氣體需要處于高壓下的用途中，例如當(dāng)它用于注入地下地層時，有利的是這種富CO2氣體已經(jīng)處于高壓下，因為這將降低進(jìn)一步加壓所需的設(shè)備和能量需求。
[0045]在一個優(yōu)選實施方案中，將加壓后的富CO2氣體物流用于強(qiáng)化油采收，合適地通過將其注入油儲層中，其中它傾向于原位溶解于油中，從而降低油粘度和因而使油更易移動，以朝向生產(chǎn)進(jìn)移動。
[0046]任選地，將步驟(f)中獲得的富CO2氣體壓縮至60_300bar的壓力，更優(yōu)選為80-300bar?？梢詰?yīng)用一系列壓縮機(jī)來使富CO2氣體加壓至理想的高壓。已處于高壓下的富CO2氣體更容易被進(jìn)一步加壓。另外，因為不再需要將富CO2氣體升壓至5-50bar可能需要的第一級壓縮機(jī)，可以避免大量的投資花費(fèi)。
[0047]在步驟(a)中與吸收溶液接觸的含CO2的氣體可以是任意的含CO2的氣體。例子包括煙道氣、合成氣和天然氣。本方法特別能夠從煙道氣物流中脫除CO2，更特別地從含相對低濃度CO2和包含氧的煙道氣物流中脫除CO2。[0048]在步驟(a)中與吸收溶液接觸的含CO2的氣體的CO2分壓優(yōu)選為10_500mbar，更優(yōu)選為30-400mbar和最優(yōu)選為40-300mbar。
[0049]下面通過實施例并參考附圖的方式描述本發(fā)明的實施方案。為了說明目的，為管線和該管線載帶的物流分配同一參考標(biāo)記。
[0050]在圖1中給出了現(xiàn)有技術(shù)的工藝流程。含CO2的氣體在吸收器中與含一種或多種碳酸鹽化合物的水溶液接觸。氣體通過管線(I)引至吸收器(2)，在其中與一種或多種碳酸鹽化合物的水溶液接觸。在吸收器中，CO2與碳酸鹽化合物反應(yīng)形成碳酸氫鹽化合物。至少部分碳酸氫鹽化合物沉淀形成碳酸氫鹽漿液。處理后的氣體通過管線(3)離開吸收器。從吸收器底部抽出碳酸氫鹽漿液和通過管線(4)引至濃縮設(shè)備(5)。在濃縮設(shè)備(5)中，從碳酸氫鹽漿液中分離出水溶液并通過管線(6)引回吸收器。將所得的濃縮漿液通過管線(7)從濃縮設(shè)備引出并在泵(8)中加壓。將加壓后的濃縮的碳酸氫鹽漿液通過管線(9)引至貧-富換熱器(10)，在其中進(jìn)行加熱。加熱后的濃縮的碳酸氫鹽漿液通過管線(11)引至再生器(12)，在其中被進(jìn)一步加熱以從漿液中釋放出C02。通過再沸器(18)為再生器提供熱量，以加熱再生器(12)下部的溶液。CO2通過管線(13)從再生器中釋放。將一種或多種碳酸鹽化合物的貧CO2水溶液(熱貧溶劑)通過管線(14)從再生器(12)引至換熱器(10)，在其中被冷卻。將冷卻后的貧CO2吸收溶液通過管線(15)引至貧溶劑冷卻器(16)，在其中被進(jìn)一步冷卻并引至吸收器(2)。來自濃縮設(shè)備(5)的水溶液通過管線(6)引至溶劑冷卻器(17)，在其中被進(jìn)一步冷卻并引至吸收器(2)。
[0051]在圖2中給出了本發(fā)明工藝流程的優(yōu)選實施方案。許多組件類似于現(xiàn)有技術(shù)的工藝流程，但主要差別在于所采取的熱整合方式。含CO2的氣體在吸收器中與含一種或多種碳酸鹽化合物的水溶液接觸。氣體通過管線(101)引至吸收器(102)，在其中與一種或多種碳酸鹽化合物的水溶液接觸。在吸收器中，CO2與碳酸鹽化合物反應(yīng)形成碳酸氫鹽化合物。至少部分碳酸氫鹽化合物沉淀以形成碳酸氫鹽漿液。處理后的氣體通過管線(103)離開吸收器。碳酸氫鹽漿液從吸收器底部抽出并通過管線(104)引至濃縮設(shè)備(105)。在濃縮設(shè)備
(105)中，從碳酸氫鹽漿液中分離出水溶液并通過管線(106)引回溶劑冷卻器(117)，在其中被進(jìn)一步冷卻并被引至吸收器(102)。將所得的濃縮漿液從濃縮設(shè)備通過管線(107)引出和可能在泵(108)中壓縮。將壓縮后的濃縮的碳酸氫鹽漿液通過管線(109)引出并分為兩部分，即第一部分(109a)和第二部分(10%)。將第一部分引至換熱器(110a)，在其中被離開再生器(112)的熱貧溶劑(114)加熱。將第二部分(10%)引至換熱器(110b)，在其中被第二熱源(123)加熱。將經(jīng)過加熱的兩部分混合，并通過管線(111)引至再生器(112)，在其中進(jìn)一步被加熱以從漿液中釋放出C02。通過再沸器(118)為再生器提供熱量，以加熱再生器(112)下部的溶液。CO2通過管線(113)從再生器中釋放。釋放出的CO2通過管線(113)從再生器(112)引至冷凝器(119)和氣-液分離器(120)，并獲得富CO2物流(121)。液體從分離器(120)通過管線(122)返回再生器(112)。將一種或多種碳酸鹽化合物的貧CO2水溶液(即熱貧溶劑)通過管線(114)從再生器(112)引至換熱器(110a)，在其中被冷卻。將冷卻后的貧CO2吸收溶液通過管線(115)引至吸收器。
[0052]應(yīng)用并聯(lián)的多個換熱器為加熱含有固體的負(fù)載溶劑物流提供了有效方法。冷漿液流被分為兩股物流。一股物流被熱貧溶劑逆流加熱。另一股物流被單獨(dú)的物流逆流加熱，而所述單獨(dú)的物流然后被冷卻，例如從110°C至40°C。這允許在捕集裝置內(nèi)部通過與冷凝器(119)或來自再沸器(118)的冷凝液直接或間接接觸而熱整合。其它物流也可以與例如來自原料氣的急冷冷卻器的熱介質(zhì)接觸，或者整合其它來源的介質(zhì)如來自電廠或其它現(xiàn)場操作的介質(zhì)。
[0053]總之，這類熱整合將會減小捕集裝置的能量消耗0.5-1.5MJ/kg，這可能為再生溶劑需要的總能量的50%。
[0054]作為例子，應(yīng)用工業(yè)流程，實施計算和模擬來確認(rèn)用于含氣體、固體和液體的三相分離工藝流程的好處。在該實施例中吸收溶液從30°C被加熱至97°C。97°C的溫度是設(shè)想溫度，在該溫度下溶液進(jìn)入再生塔。我們計算得到，對于該情況，總共需要114MW，其中假定工業(yè)過程脫除1000kt/a C02。加熱濃縮的碳酸鹽漿液所需要的114MW中，我們計算有79MW可以通過貧-富換熱器回收。而剩余的35MW需要由不同的來源獲得。
[0055]在下文的實施例中，評價了有多少所需要的負(fù)荷可以由再生器的冷凝器和CO2壓縮機(jī)級間冷卻器作為不同的來源回收。
[0056]實施例1 (對比例)
[0057]在常規(guī)流程中，應(yīng)用單個第一貧-富換熱器，之后在進(jìn)入再生器之前，利用富溶劑加熱器溶解吸收溶液中存在的固體。單個第一貧-富換熱器應(yīng)用由再生器返回的熱溶劑(CO2貧溶劑)將吸收劑從30°C加熱至80°C。這一過程需要79MW的熱。接下來，在富溶劑加熱器中將吸收劑從80°C加熱至97°C，需要共35MW的熱。為了用富溶劑加熱器加熱到該溫度，應(yīng)用由再生器的CO2冷凝器和CO2壓縮機(jī)級間冷卻器回收的熱量。計算得到所需的35麗中只有9.6麗可以從這些物流中回收(對于四級的CO2壓縮過程，總共有8.8麗的熱可以在高于90°C的溫度下回收和總共有0.8MW可以在高于90°C下由再生器頂部冷凝器回收)。剩余的25.4MW仍需來自不同的來源，比如來自流程外來源的低壓蒸汽等。
[0058]實施例2 (對比例)
[0059]在所謂的雙貧-富換熱器設(shè)計流程中，應(yīng)用單個第一貧-富換熱器將吸收劑從30°C加熱至97°C，之后在進(jìn)入再生塔之前利用富溶液加熱器及第二貧-富換熱器。
[0060]單個第一貧-富換熱器通過與已在第二換熱器中應(yīng)用過的貧CO2溶劑接觸而將吸收劑從30°C加熱至68°C。這需要56MW的負(fù)荷。下一個加熱步驟是在富溶液加熱器中接觸吸收劑，以將吸收劑從68°C加熱至88°C。這需要35MW的負(fù)荷，對于此，應(yīng)用由再生器的冷凝器和CO2壓縮機(jī)級間冷卻器回收的負(fù)荷。所需35麗中只有12.1MW可以由這些物流中回收(假定溫差為10°C，加熱介質(zhì)可以被冷卻至78°C，這導(dǎo)致從壓縮機(jī)可回收10.7MW和從再生器冷凝器可回收1.4MW)。剩余的22.9MW仍需來自不同的來源。最終在第二貧-富換熱器中通過與來自再生器的貧CO2溶劑直接接觸而將吸收劑從88°C加熱至97°C。這需要23麗的負(fù)荷。
[0061]實施例3 (本發(fā)明)
[0062]在本發(fā)明的方法中，將第一部分濃縮的碳酸氫鹽漿液輸送至第一換熱器，在其中用再生塔的熱貧溶劑加熱。在這種情況下，69wt%的濃縮的碳酸氫鹽漿液在一個步驟中在貧-富換熱器中從30°C加熱至97°C。所需的負(fù)荷為79麗。
[0063]第二部分濃縮的碳酸氫鹽漿液占31wt%，被輸送至第二換熱器。在這里應(yīng)用來自再生器冷凝器和CO2壓縮機(jī)級間冷卻器的熱量從30°C加熱至97°C。這需要35MW。所需負(fù)荷為35MW，而從這些物流中可以回收43.6MW。同樣假定溫差為10°C，加熱介質(zhì)在這種情況下被冷卻至40°C。從壓縮機(jī)冷卻器總共回收19.6MW。從再生器頂部冷凝器總共回收24MW?？偣不厥?3.6MW，這超出所需要熱量25%。因此在本發(fā)明的方法中，可回收的熱量要高得多和需要來自附加熱源的熱量要低得多。所有的計算結(jié)果均概括在下表I中。
【權(quán)利要求】
1.從含CO2的氣體中脫除CO2的方法，包括如下步驟: (a)在吸收器中在加速劑存在下使所述氣體與一種或多種碳酸鹽化合物的水溶液接觸，從而使至少部分CO2反應(yīng)以形成碳酸氫鹽化合物，反應(yīng)條件使得至少部分所形成的碳酸氫鹽化合物沉淀以形成碳酸氫鹽漿液； (b)使至少部分碳酸氫鹽漿液經(jīng)受濃縮步驟，以獲得水溶液和濃縮的碳酸氫鹽漿液，其中所述濃縮的碳酸氫鹽漿液包含10-60wt%的碳酸氫鹽化合物； (c)使至少部分所述水溶液返回吸收器； (d)將第一部分濃縮的碳酸氫鹽漿液輸送至第一換熱器，其中所述第一部分漿液用再生器的熱貧溶劑加熱； (e)將第二部分濃縮的碳酸氫鹽漿液輸送至第二換熱器，其中所述第二部分漿液用第二熱源加熱，其中所述第二熱源不同于再生器的熱貧溶劑； (f)將經(jīng)過加熱的第一部分和第二部分濃縮的碳酸氫鹽漿液輸送至再生器和加熱濃縮的碳酸氫鹽漿液，以獲得富CO2氣體物流和再生后的碳酸鹽物流；和 (g)將再生后的碳酸鹽物流返回步驟(a)的吸收器。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述一種或多種碳酸鹽化合物包括Na2CO3或K2CO3或它們的組合。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中一種或多種碳酸鹽化合物的水溶液包含2-60wt%的碳酸鹽化合物,更優(yōu)選5-50wt%的碳酸鹽化合物。
4.權(quán)利要求1-3任一項的方法，其中第一部分濃縮的碳酸氫鹽漿液為步驟(b)的濃縮的碳酸氫鹽漿液的60-80wt%，和第二部分濃縮的碳酸氫鹽漿液為步驟(b)的濃縮的碳酸氫鹽漿液的20-40wt%。`
5.權(quán)利要求1-4任一項的方法，其中吸收器在10-80°C的溫度下操作，優(yōu)選為25-70°C，更優(yōu)選為30-50°C。
6.權(quán)利要求1-5任一項的方法，其中所述第二熱源為由再生器頂部冷凝器直接或間接回收的熱和/或由CO2壓縮機(jī)級間冷卻器直接或間接回收的熱。
7.權(quán)利要求1-6任一項的方法，其中所述加速劑選自伯胺、仲胺、氨基酸、含釩的化合物和含硼酸根的化合物。
8.權(quán)利要求1-7任一項的方法，其中將步驟(c)的水溶液冷卻以產(chǎn)生冷卻后的水溶液，所述冷卻后的水溶液被輸送至吸收器。
9.權(quán)利要求1-8任一項的方法，其中在第一換熱器中將第一部分濃縮的碳酸氫鹽漿液從至少20°C、優(yōu)選至少30°C加熱至至多110°C、優(yōu)選至多100°C。
10.權(quán)利要求1-9任一項的方法，其中在第二換熱器中將第二部分濃縮的碳酸氫鹽漿液從至少20°C、優(yōu)選至少30°C加熱至至多110°C、優(yōu)選至多100°C。
11.權(quán)利要求ι-?ο任一項的方法，其中所述濃縮步驟包括將至少部分碳酸氫鹽漿液輸送至攪拌容器，以形成經(jīng)過攪拌的漿液，將經(jīng)過攪拌的漿液至少部分輸送至分離器，在其中經(jīng)過攪拌的漿液被分離為水溶液和分離的經(jīng)過攪拌的漿液，其中分離的經(jīng)過攪拌的漿液返回攪拌容器，和與碳酸氫鹽漿液混合以獲得濃縮的碳酸氫鹽漿液。
12.權(quán)利要求1-11任一項的方法，其中將步驟(f)中獲得的富CO2氣體壓縮至60-300bar 的壓力。
13.權(quán)利要求11的方法，其中將壓縮后的富CO2氣體注入地下地層，優(yōu)選用于強(qiáng)化油采收或用于貯存?！?br> 【文檔編號】B01D53/14GK103857456SQ201280049939
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月13日
【發(fā)明者】J·P·T·范斯特拉埃倫 申請人:國際殼牌研究有限公司